(57)【要約】【課題】インタレース方式の動画像を符号化する場合において、符号化処理の負担を軽減しつつ、動画像に応じた適切な符号化モードを選択することができ、符号化効率の高い符号化を実現すること。【解決手段】予測誤差信号に基づいて符号化処理に要する処理量を示す第１の符号化コストを符号化モードごとに求め、求めた第１の符号化コストに基づいて候補となる符号化モードを選択し、予測誤差信号に対して選択された符号化モードごとに符号化処理の一部の処理を施し、符号化モードごとの発生符号量を算出し、算出された発生符号量に基づいて第２の符号化コストを求め、求めた第２の符号化コストに基づいて符号化モードの候補の中から符号化モードを決定し、第２の符号化コストに基づいてフレーム符号化構造とフィールド符号化構造とからいずれかの符号化構造を決定する。【選択図】        図５
2006080925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されるインタレース方式の動画像に対して、異なる符号化処理方式を示す複数の符号化モードからいずれかの符号化モードを選択して符号化処理を施す動画符号化装置であって、
入力された動画像から得られる入力画像と参照画像から前記符号化モードごとに予測信号を生成し、入力画像の信号と各予測信号の差分である予測誤差信号を符号化モードごとに生成する予測信号生成手段と、
前記予測信号生成手段によって生成された予測誤差信号に基づいて符号化処理に要する処理量を示す第１の符号化コストを前記符号化モードごとに求め、求めた前記第１の符号化コストに基づいて候補となる前記符号化モードを選択する候補モード選択手段と、
前記予測信号生成手段によって生成された前記予測誤差信号に対して前記候補モード選択手段によって選択された前記符号化モードごとに符号化処理の一部の処理を施し、前記符号化モードごとの発生符号量を算出する仮符号化手段と、
前記仮符号化手段によって算出された前記発生符号量に基づいて第２の符号化コストを求め、求めた前記第２の符号化コストに基づいて前記符号化モードの候補の中から符号化モードを決定する符号化モード制御手段と、
前記符号化モード制御手段により求めた前記第２の符号化コストに基づいてフレーム符号化構造とフィールド符号化構造とからいずれかの符号化構造を決定する符号化構造判定手段と、
前記予測信号生成手段によって生成された前記予測誤差信号に対して、前記符号化構造判定手段によって決定された符号化構造で、前記符号化モード制御手段によって決定された前記符号化モードによる符号化処理を施す符号化処理手段と、
を備えたことを特徴とする動画符号化装置。
【請求項２】
前記入力画像と前記予測信号生成手段によって生成された前記予測誤差信号から復号化した参照画像との差分である符号化歪み情報を測定する符号化歪み計測手段を更に備え、
前記符号化モード制御手段は、前記仮符号化手段によって算出された前記符号量と前記符号化歪み計測手段によって測定された前記符号化歪み情報とから前記第２の符号化コストを求め、求めた前記第２の符号化コストに基づいて符号化モードの候補の中から符号化モードを決定することを特徴とする請求項１に記載の動画符号化装置。
【請求項３】
前記複数の符号化モードの中から前記入力画像の符号化構造に基づいて符号化モードを限定するモード限定手段を更に備え、
前記候補モード選択手段は、前記限定された符号化モードごとに、前記予測誤差信号に基づいて符号化処理に要する処理量を示す第１の符号化コストを求め、前記限定された符号化モードの中から第１の符号化コストに基づいて符号化モードの候補を選択することを特徴とする請求項１または２に記載の動画符号化装置。
【請求項４】
前記候補モード選択手段は、前記第１の符号化コストの小さい順に前記候補となる前記符号化モードを選択することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の動画符号化装置。
【請求項５】
前記仮符号化手段は、前記予測信号生成手段によって生成された前記予測誤差信号に対して直交変換を行い、直交変換に関する直交変換係数の量子化を行う直交変換・量子化手段と、前記直交変換・量子化手段による量子化の結果から前記符号量を算出する符号量算出手段と、を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の動画符号化装置。
【請求項６】
前記符号化モード制御手段は、前記候補モード選択手段によって選択された前記候補となる前記符号化モードの中から前記第２の符号化コストが最小となる符号化モードを決定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の動画符号化装置。
【請求項７】
入力されるインタレース方式の動画像に対して、異なる符号化処理方式を示す複数の符号化モードからいずれかの符号化モードを選択して符号化処理を施す動画符号化装置であって、
入力された動画像から得られる入力画像の画像タイプに基づいて符号化処理を行う一または複数の符号化モードを選択する適応モード選択手段と、
前記入力画像と参照画像から前記適応モード選択手段によって選択された符号化モードごとに予測信号を生成し、入力画像の信号と各予測信号の差分である予測誤差信号を符号化モードごとに生成する予測手段と、
前記予測手段によって生成された予測誤差信号に対して前記適応モード選択手段によって選択された前記符号化モードごとに符号化処理の一部の処理を施し、前記符号化モードごとの発生符号量を算出する仮符号化手段と、
前記仮符号化手段によって算出された前記発生符号量に基づいて符号化コストを求め、求めた前記符号化コストに基づいて前記適応モード選択手段によって選択された前記符号化モードの中から符号化モードを決定する符号化モード制御手段と、
前記符号化モード制御手段により求めた前記符号化コストに基づいてフレーム符号化構造とフィールド符号化構造とからいずれかの符号化構造を決定する符号化構造判定手段と、
前記予測手段によって生成された前記予測誤差信号に対して、前記符号化構造判定手段によって決定された符号化構造で、前記符号化モード制御手段によって決定された前記符号化モードによる符号化処理を施す符号化処理手段と、
を備えたことを特徴とする動画符号化装置。
【請求項８】
入力された動画像から得られる入力画像に基づいて符号化処理の対象となるブロック形状を選択し、選択されたブロック形状に対応した前記符号化モードを選択するブロック形状選択手段をさらに備え、
前記適応モード選択手段は、前記入力画像の画像タイプに基づいて、前記ブロック形状選択手段により選択された前記符号化モードの中から符号化処理を行う一または複数の符号化モードを選択することを特徴とする請求項７に記載の動画符号化装置。
【請求項９】
前記ブロック形状選択手段は、前記入力画像の画像タイプに基づいて符号化処理の対象となるブロック形状を選択し、選択されたブロック形状に対応した前記符号化モードを選択することを特徴とする請求項８に記載の動画符号化装置。
【請求項１０】
前記適応モード選択手段によって選択された前記符号化モードの符号化方式がフレーム間予測符号化である場合に、動きベクトル探索における画素位置の精度を示す動き探索精度を指定した前記符号化モードを符号化処理を行う一または複数の符号化モードを選択する動き探索精度選択手段
をさらに備えたことを特徴とする請求項７〜９のいずれか一つに記載の動画符号化装置。
【請求項１１】
前記動き探索精度選択手段は、前記適応モード選択手段によって選択された前記符号化モードの符号化方式がフレーム間予測符号化である場合に、入力画像の画像タイプに基づいて前記動き探索精度を指定した前記符号化モードを符号化処理を行う一または複数の符号化モードを選択することを特徴とすることを特徴とする請求項１０に記載の動画符号化装置。
【請求項１２】
前記符号化モード制御手段は、前記適応モード選択手段によって選択された前記符号化モードの中から前記符号化コストが最小となる符号化モードを決定することを特徴とする請求項７〜１１のいずれか一つに記載の動画符号化装置。
【請求項１３】
前記仮符号化手段は、前記予測手段によって生成された前記予測誤差信号に対して直交変換を行い、直交変換に関する直交変換係数の量子化を行う直交変換・量子化手段と、前記直交変換・量子化手段による量子化の結果から前記符号量を算出する符号量算出手段と、を備えたことを特徴とする請求項７〜１２のいずれか一つに記載の動画符号化装置。
【請求項１４】
入力されるインタレース方式の動画像に対して、異なる符号化処理方式を示す複数の符号化モードからいずれかの符号化モードを選択して符号化処理を施す動画符号化装置であって、
入力された動画像から得られる入力画像と参照画像から前記符号化モードごとに予測信号を生成し、入力画像の信号と各予測信号の差分である予測誤差信号を符号化モードごとに生成する予測手段と、
前記予測手段によって生成された予測誤差信号に基づいて符号化処理に要する処理量を示す符号化コストを前記符号化モードごとに求める符号化コスト算出手段と、
前記符号化コスト算出手段によって求めた前記符号化コストに基づいて前記符号化モードを決定する符号化モード制御手段と、
前記符号化モード制御手段により求めた前記符号化コストに基づいてフレーム符号化構造とフィールド符号化構造とからいずれかの符号化構造を決定する符号化構造判定手段と、
前記予測手段によって生成された前記予測誤差信号に対して、前記符号化構造判定手段によって決定された符号化構造で、前記符号化モード制御手段によって決定された前記符号化モードによる符号化処理を施す符号化処理手段と、
を備えたことを特徴とする動画符号化装置。
【請求項１５】
前記符号化モード制御手段は、前記符号化モードの中から前記符号化コストが最小となる符号化モードを決定することを特徴とする請求項１４に記載の動画符号化装置。
【請求項１６】
入力されるインタレース方式の動画像に対して、異なる符号化処理方式を示す複数の符号化モードからいずれかの符号化モードを選択して符号化処理を施す動画符号化装置であって、
入力された動画像から得られる入力画像と参照画像から前記符号化モードごとに予測信号を生成し、入力画像の信号と各予測信号の差分である予測誤差信号を符号化モードごとに生成する予測手段と、
前記予測手段によって生成された前記予測誤差信号に対して前記符号化モードごとに符号化処理の一部の処理を施し、前記符号化モードごとの発生符号量を算出する仮符号化手段と、
前記仮符号化手段によって算出された前記発生符号量に基づいて符号化コストを求め、求めた前記第２の符号化コストに基づいて前記符号化モードを決定する符号化モード制御手段と、
前記符号化モード制御手段により求めた前記符号化コストに基づいてフレーム符号化構造とフィールド符号化構造とからいずれかの符号化構造を決定する符号化構造判定手段と、
前記予測手段によって生成された前記予測誤差信号に対して、前記符号化構造判定手段によって決定された符号化構造で、前記符号化モード制御手段によって決定された前記符号化モードによる符号化処理を施す符号化処理手段と、
を備えたことを特徴とする動画符号化装置。
【請求項１７】
前記入力画像と前記予測手段によって生成された前記予測誤差信号から復号化した参照画像との差分である符号化歪み情報を測定する符号化歪み計測手段を更に備え、
前記符号化モード制御手段は、前記仮符号化手段によって算出された前記符号量と前記符号化歪み計測手段によって測定された前記符号化歪み情報とから前記符号化コストを求め、求めた前記符号化コストに基づいて前記符号化モードを決定することを特徴とする請求項１６に記載の動画符号化装置。
【請求項１８】
前記符号化モード制御手段は、前記符号化モードの中から前記符号化コストが最小となる符号化モードを決定することを特徴とする請求項１４に記載の動画符号化装置。
【請求項１９】
前記仮符号化手段は、前記予測手段によって生成された前記予測誤差信号に対して直交変換を行い、直交変換に関する直交変換係数の量子化を行う直交変換・量子化手段と、前記直交変換・量子化手段による量子化の結果から前記符号量を算出する符号量算出手段と、を備えたことを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか一つに記載の動画符号化装置。
【請求項２０】
入力されるインタレース方式の動画像に対して、異なる符号化処理方式を示す複数の符号化モードからいずれかの符号化モードを選択して符号化処理を施す動画符号化方法であって、
入力された動画像から得られる入力画像と参照画像から前記符号化モードごとに予測信号を生成し、入力画像の信号と各予測信号の差分である予測誤差信号を符号化モードごとに生成する予測信号生成ステップと、
前記予測信号生成ステップによって生成された予測誤差信号に基づいて符号化処理に要する処理量を示す第１の符号化コストを前記符号化モードごとに求め、求めた前記第１の符号化コストに基づいて候補となる前記符号化モードを選択する候補モード選択ステップと、
前記予測信号生成ステップによって生成された前記予測誤差信号に対して前記候補モード選択ステップによって選択された前記符号化モードごとに符号化処理の一部の処理を施し、前記符号化モードごとの発生符号量を算出する仮符号化ステップと、
前記仮符号化ステップによって算出された前記発生符号量に基づいて第２の符号化コストを求め、求めた前記第２の符号化コストに基づいて前記符号化モードの候補の中から符号化モードを決定する符号化モード制御ステップと、
前記符号化モード制御ステップにより求めた前記第２の符号化コストに基づいてフレーム符号化構造とフィールド符号化構造とからいずれかの符号化構造を決定する符号化構造判定ステップと、
前記予測信号生成ステップによって生成された前記予測誤差信号に対して、前記符号化構造判定ステップによって決定された符号化構造で、前記符号化モード制御ステップによって決定された前記符号化モードによる符号化処理を施す符号化処理ステップと、
を含むことを特徴とする動画符号化方法。
【請求項２１】
入力されるインタレース方式の動画像に対して、異なる符号化処理方式を示す複数の符号化モードからいずれかの符号化モードを選択して符号化処理を施す動画符号化方法であって、
入力された動画像から得られる入力画像の画像タイプに基づいて符号化処理を行う一または複数の符号化モードを選択する適応モード選択ステップと、
前記入力画像と参照画像から前記適応モード選択ステップによって選択された符号化モードごとに予測信号を生成し、入力画像の信号と各予測信号の差分である予測誤差信号を符号化モードごとに生成する予測ステップと、
前記予測ステップによって生成された予測誤差信号に対して前記適応モード選択ステップによって選択された前記符号化モードごとに符号化処理の一部の処理を施し、前記符号化モードごとの発生符号量を算出する仮符号化ステップと、
前記仮符号化ステップによって算出された前記発生符号量に基づいて符号化コストを求め、求めた前記符号化コストに基づいて前記適応モード選択ステップによって選択された前記符号化モードの中から符号化モードを決定する符号化モード制御ステップと、
前記符号化モード制御ステップにより求めた前記符号化コストに基づいてフレーム符号化構造とフィールド符号化構造とからいずれかの符号化構造を決定する符号化構造判定ステップと、
前記予測ステップによって生成された前記予測誤差信号に対して、前記符号化構造判定ステップによって決定された符号化構造で、前記符号化モード制御ステップによって決定された前記符号化モードによる符号化処理を施す符号化処理ステップと、
を含むことを特徴とする動画符号化方法。
【請求項２２】
入力されるインタレース方式の動画像に対して、異なる符号化処理方式を示す複数の符号化モードからいずれかの符号化モードを選択して符号化処理を施す動画符号化方法であって、
入力された動画像から得られる入力画像と参照画像から前記符号化モードごとに予測信号を生成し、入力画像の信号と各予測信号の差分である予測誤差信号を符号化モードごとに生成する予測ステップと、
前記予測ステップによって生成された予測誤差信号に基づいて符号化処理に要する処理量を示す符号化コストを前記符号化モードごとに求める符号化コスト算出ステップと、
前記符号化コスト算出ステップによって求めた前記符号化コストに基づいて前記符号化モードを決定する符号化モード制御ステップと、
前記符号化モード制御ステップにより求めた前記符号化コストに基づいてフレーム符号化構造とフィールド符号化構造とからいずれかの符号化構造を決定する符号化構造判定ステップと、
前記予測ステップによって生成された前記予測誤差信号に対して、前記符号化構造判定ステップによって決定された符号化構造で、前記符号化モード制御ステップによって決定された前記符号化モードによる符号化処理を施す符号化処理ステップと、
を含むことを特徴とする動画符号化方法。
【請求項２３】
入力されるインタレース方式の動画像に対して、異なる符号化処理方式を示す複数の符号化モードからいずれかの符号化モードを選択して符号化処理を施す動画符号化方法であって、
入力された動画像から得られる入力画像と参照画像から前記符号化モードごとに予測信号を生成し、入力画像の信号と各予測信号の差分である予測誤差信号を符号化モードごとに生成する予測ステップと、
前記予測ステップによって生成された前記予測誤差信号に対して前記符号化モードごとに符号化処理の一部の処理を施し、前記符号化モードごとの発生符号量を算出する仮符号化ステップと、
前記仮符号化ステップによって算出された前記発生符号量に基づいて符号化コストを求め、求めた前記第２の符号化コストに基づいて前記符号化モードを決定する符号化モード制御ステップと、
前記符号化モード制御ステップにより求めた前記符号化コストに基づいてフレーム符号化構造とフィールド符号化構造とからいずれかの符号化構造を決定する符号化構造判定ステップと、
前記予測ステップによって生成された前記予測誤差信号に対して、前記符号化構造判定ステップによって決定された符号化構造で、前記符号化モード制御ステップによって決定された前記符号化モードによる符号化処理を施す符号化処理ステップと、
を含むことを特徴とする動画符号化方法。
【請求項２４】
入力されるインタレース方式の動画像に対して、異なる符号化処理方式を示す複数の符号化モードからいずれかの符号化モードを選択して符号化処理を施す動画符号化プログラムであって、
入力された動画像から得られる入力画像と参照画像から前記符号化モードごとに予測信号を生成し、入力画像の信号と各予測信号の差分である予測誤差信号を符号化モードごとに生成する予測信号生成手順と、
前記予測信号生成手順によって生成された予測誤差信号に基づいて符号化処理に要する処理量を示す第１の符号化コストを前記符号化モードごとに求め、求めた前記第１の符号化コストに基づいて候補となる前記符号化モードを選択する候補モード選択手順と、
前記予測信号生成手順によって生成された前記予測誤差信号に対して前記候補モード選択手順によって選択された前記符号化モードごとに符号化処理の一部の処理を施し、前記符号化モードごとの発生符号量を算出する仮符号化手順と、
前記仮符号化手順によって算出された前記発生符号量に基づいて第２の符号化コストを求め、求めた前記第２の符号化コストに基づいて前記符号化モードの候補の中から符号化モードを決定する符号化モード制御手順と、
前記符号化モード制御手順により求めた前記第２の符号化コストに基づいてフレーム符号化構造とフィールド符号化構造とからいずれかの符号化構造を決定する符号化構造判定手順と、
前記予測信号生成手順によって生成された前記予測誤差信号に対して、前記符号化構造判定手順によって決定された符号化構造で、前記符号化モード制御手順によって決定された前記符号化モードによる符号化処理を施す符号化処理手順と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする動画符号化プログラム。
【請求項２５】
入力されるインタレース方式の動画像に対して、異なる符号化処理方式を示す複数の符号化モードからいずれかの符号化モードを選択して符号化処理を施す動画符号化プログラムであって、
入力された動画像から得られる入力画像の画像タイプに基づいて符号化処理を行う一または複数の符号化モードを選択する適応モード選択手順と、
前記入力画像と参照画像から前記適応モード選択手順によって選択された符号化モードごとに予測信号を生成し、入力画像の信号と各予測信号の差分である予測誤差信号を符号化モードごとに生成する予測手順と、
前記予測手順によって生成された予測誤差信号に対して前記適応モード選択手順によって選択された前記符号化モードごとに符号化処理の一部の処理を施し、前記符号化モードごとの発生符号量を算出する仮符号化手順と、
前記仮符号化手順によって算出された前記発生符号量に基づいて符号化コストを求め、求めた前記符号化コストに基づいて前記適応モード選択手順によって選択された前記符号化モードの中から符号化モードを決定する符号化モード制御手順と、
前記符号化モード制御手順により求めた前記符号化コストに基づいてフレーム符号化構造とフィールド符号化構造とからいずれかの符号化構造を決定する符号化構造判定手順と、
前記予測手順によって生成された前記予測誤差信号に対して、前記符号化構造判定手順によって決定された符号化構造で、前記符号化モード制御手順によって決定された前記符号化モードによる符号化処理を施す符号化処理手順と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする動画符号化プログラム。
【請求項２６】
入力されるインタレース方式の動画像に対して、異なる符号化処理方式を示す複数の符号化モードからいずれかの符号化モードを選択して符号化処理を施す動画符号化プログラムであって、
入力された動画像から得られる入力画像と参照画像から前記符号化モードごとに予測信号を生成し、入力画像の信号と各予測信号の差分である予測誤差信号を符号化モードごとに生成する予測手順と、
前記予測手順によって生成された予測誤差信号に基づいて符号化処理に要する処理量を示す符号化コストを前記符号化モードごとに求める符号化コスト算出手順と、
前記符号化コスト算出手順によって求めた前記符号化コストに基づいて前記符号化モードを決定する符号化モード制御手順と、
前記符号化モード制御手順により求めた前記符号化コストに基づいてフレーム符号化構造とフィールド符号化構造とからいずれかの符号化構造を決定する符号化構造判定手順と、
前記予測手順によって生成された前記予測誤差信号に対して、前記符号化構造判定手順によって決定された符号化構造で、前記符号化モード制御手順によって決定された前記符号化モードによる符号化処理を施す符号化処理手順と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする動画符号化プログラム。
【請求項２７】
入力されるインタレース方式の動画像に対して、異なる符号化処理方式を示す複数の符号化モードからいずれかの符号化モードを選択して符号化処理を施す動画符号化プログラムであって、
入力された動画像から得られる入力画像と参照画像から前記符号化モードごとに予測信号を生成し、入力画像の信号と各予測信号の差分である予測誤差信号を符号化モードごとに生成する予測手順と、
前記予測手順によって生成された前記予測誤差信号に対して前記符号化モードごとに符号化処理の一部の処理を施し、前記符号化モードごとの発生符号量を算出する仮符号化手順と、
前記仮符号化手順によって算出された前記発生符号量に基づいて符号化コストを求め、求めた前記第２の符号化コストに基づいて前記符号化モードを決定する符号化モード制御手順と、
前記符号化モード制御手順により求めた前記符号化コストに基づいてフレーム符号化構造とフィールド符号化構造とからいずれかの符号化構造を決定する符号化構造判定手順と、
前記予測手順によって生成された前記予測誤差信号に対して、前記符号化構造判定手順によって決定された符号化構造で、前記符号化モード制御手順によって決定された前記符号化モードによる符号化処理を施す符号化処理手順と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする動画符号化プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力されるインタレース方式の動画像に対して、異なる符号化処理方式を示す複数の符号化モードからいずれかの符号化モードを選択して符号化処理を施す動画符号化装置、動画符号化方法および動画符号化プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
動画符号化処理の技術として、複数の予測モードや複数のブロック形状を有する予測符号化を利用した、ＩＴＵ−Ｔ  Ｒｅｃ．Ｈ．２６４及びＩＳＯ／ＩＥＣ  １４４９６−１０（以下、「Ｈ．２６４」という）という国際標準が定められている。
【０００３】
このＨ．２６４で定められた動画符号化技術では、プログレッシブ画像及びインターレース画像などの入力画像の特性に応じてフレーム構造、フィールド構造、ＭＢＡＦＦ構造、ＰＩＣＡＦＦ構造、ＰＩＣ／ＭＢＡＦＦ構造などの符号化構造を規定し、符号化効率を向上させている。
【０００４】
ＭＢＡＦＦ構造は、マクロブロックの対毎にフレームマクロブロック対とフィールドマクロブロック対を適応的に選択することができる符号化構造である。ＰＩＣＡＦＦ構造は、ピクチャ毎にフレームピクチャとフィールドピクチャを適応的に切り替えることができる符号化構造である。ＰＩＣ／ＭＢＡＦＦ構造は、ＭＢＡＦＦ構造とＰＩＣＡＦＦ構造を適応的に切り替えることができる符号化構造である。インターレース方式の動画像に対しては、これらの符号化構造を用いることで符号化効率を向上させることができる。
【０００５】
Ｈ．２６４では、複数のブロック形状及び複数の予測信号生成方式を用意しており、これら各ブロック形状及び各予測信号生成方式の組み合わせで定義される符号化モードの中から、画素ブロック毎に単一の符号化モードを選択し、選択した符号化モードで定義されたブロック形状および予測信号生成方式の符号化する方式が採用されている。
【０００６】
これらの動画像符号化方式では、符号化の際に、符号化効率の最もよい符号化モードを選択することが好ましく、この選択いかんによって再生される画像の品質が左右される。すなわち、符号化モードの最適な選択がなされなかった場合には、最適な選択がなされた場合と比較して、動画像を同一ビットレートで符号化した際の画質が悪化したり、また、同一の画質で再生するために必要な符号量が増加したりすることになる。したがって、画素ブロック毎に符号化モードの適切な選択を行うことが重要な課題となっており、従来技術として、このような符号化モードの選択に関する技術が開示されている。
【０００７】
すなわち、予測誤差が最小の符号化モードを選択する第１の従来技術（特許文献１参照）、予測誤差信号などから発生符号量を推定して、推定された発生符号量が最小となる符号化モードを選択する第２の従来技術（特許文献２参照）、各符号化モードについて、それぞれ実際に符号化処理を実行し、符号量が最小の符号化モードを選択する第３の従来技術（特許文献１、特許文献３参照）、各符号化モードごとに、実際に符号化処理を実行して符号量を算出すると共に、復号化された画像と原画像との誤差である符号化歪みを算出し、発生符号量と符号化歪みとに基づいて最適な符号化モードを選択する第４の従来技術（非特許文献１参照）が存在している。
【０００８】
また、入力画像の１フィールド間差分値と２フィールド間差分値とを求めて、１フィールド間差分値の方が小さいときはフレーム構造を選択し、２フィールド間差分値の方が小さい場合はフィールド構造を選択する第５の従来技術も知られている（特許文献４参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１５３２８０公報
【特許文献２】特開平１０−２９０４６４号公報
【特許文献３】特開平９−３２２１７６号公報
【特許文献４】特開２０００−１０２０１７公報
【非特許文献１】Thomas Wiegand and Berand Girod,"Multi-frame motion compensated prediction for video transmission",Kluwer Academic Publishers 2001
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、第１の従来技術および第２の従来技術では、推測や予測に基づいて符号化モードを選択しているので、推測や予測が外れ、実際に符号化処理を実行しても選択された符号化モードが適切でない場合もあり、符号化効率が実際には低くなり、動画像の符号化の圧縮効率が低下する場合がある。
【００１１】
これに対し、第３の従来技術や第４の従来技術では、実際に符号化処理を実行して得られる符号量に基づいて符号化モードの選択を行っているので、符号化効率が高い符号化を行うことが可能となる。
【００１２】
しかしながら、第３の従来技術や第４の従来技術では、選択可能な符号化モード毎に、実際に符号化処理を実行するため、符号化効率が改善する反面、多数の符号化モードが存在する場合には、符号化に必要な演算量やハードウェア規模が過大となるという問題があり、その結果、エンコーダの生産コストが高くなってしまう。
【００１３】
また、第１〜４の従来技術は、いずれもマクロブロック内での符号化モードの選択に関するものであり、インターレース方式の動画像における符号化構造の選択（マクロブロック対におけるフレームフィールド判定）に適応した符号化モード選択を行うものではない。
【００１４】
一方、第５の従来技術では、インターレース方式の符号化構造の選択に関するものであるが、入力画像内の差分値を基準にしているため、フレーム間符号化ピクチャ、或いはフレーム間符号化スライスでフレーム間符号化が選択されたときに、符号化効率が著しく低下し動画像の圧縮効率が低下するという問題がある。
【００１５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、インタレース方式の動画像を符号化する場合において、符号化処理の負担を軽減しつつ、動画像に応じた適切な符号化モードを選択することができ、符号化効率の高い符号化を実現することができる動画符号化装置、動画符号化方法および動画符号化プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、入力されるインタレース方式の動画像に対して、異なる符号化処理方式を示す複数の符号化モードからいずれかの符号化モードを選択して符号化処理を施す動画符号化装置であって、入力された動画像から得られる入力画像と参照画像から前記符号化モードごとに予測信号を生成し、入力画像の信号と各予測信号の差分である予測誤差信号を符号化モードごとに生成する予測信号生成手段と、前記予測信号生成手段によって生成された予測誤差信号に基づいて符号化処理に要する処理量を示す第１の符号化コストを前記符号化モードごとに求め、求めた前記第１の符号化コストに基づいて候補となる前記符号化モードを選択する候補モード選択手段と、前記予測信号生成手段によって生成された前記予測誤差信号に対して前記候補モード選択手段によって選択された前記符号化モードごとに符号化処理の一部の処理を施し、前記符号化モードごとの発生符号量を算出する仮符号化手段と、前記仮符号化手段によって算出された前記発生符号量に基づいて第２の符号化コストを求め、求めた前記第２の符号化コストに基づいて前記符号化モードの候補の中から符号化モードを決定する符号化モード制御手段と、前記符号化モード制御手段により求めた前記第２の符号化コストに基づいてフレーム符号化構造とフィールド符号化構造とからいずれかの符号化構造を決定する符号化構造判定手段と、前記予測信号生成手段によって生成された前記予測誤差信号に対して、前記符号化構造判定手段によって決定された符号化構造で、前記符号化モード制御手段によって決定された前記符号化モードによる符号化処理を施す符号化処理手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、入力されるインタレース方式の動画像に対して、異なる符号化処理方式を示す複数の符号化モードからいずれかの符号化モードを選択して符号化処理を施す動画符号化装置であって、入力された動画像から得られる入力画像の画像タイプに基づいて符号化処理を行う一または複数の符号化モードを選択する適応モード選択手段と、前記入力画像と参照画像から前記適応モード選択手段によって選択された符号化モードごとに予測信号を生成し、入力画像の信号と各予測信号の差分である予測誤差信号を符号化モードごとに生成する予測手段と、前記予測手段によって生成された予測誤差信号に対して前記適応モード選択手段によって選択された前記符号化モードごとに符号化処理の一部の処理を施し、前記符号化モードごとの発生符号量を算出する仮符号化手段と、前記仮符号化手段によって算出された前記発生符号量に基づいて符号化コストを求め、求めた前記符号化コストに基づいて前記適応モード選択手段によって選択された前記符号化モードの中から符号化モードを決定する符号化モード制御手段と、前記符号化モード制御手段により求めた前記符号化コストに基づいてフレーム符号化構造とフィールド符号化構造とからいずれかの符号化構造を決定する符号化構造判定手段と、前記予測手段によって生成された前記予測誤差信号に対して、前記符号化構造判定手段によって決定された符号化構造で、前記符号化モード制御手段によって決定された前記符号化モードによる符号化処理を施す符号化処理手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、入力されるインタレース方式の動画像に対して、異なる符号化処理方式を示す複数の符号化モードからいずれかの符号化モードを選択して符号化処理を施す動画符号化装置であって、入力された動画像から得られる入力画像と参照画像から前記符号化モードごとに予測信号を生成し、入力画像の信号と各予測信号の差分である予測誤差信号を符号化モードごとに生成する予測手段と、前記予測手段によって生成された予測誤差信号に基づいて符号化処理に要する処理量を示す符号化コストを前記符号化モードごとに求める符号化コスト算出手段と、前記符号化コスト算出手段によって求めた前記符号化コストに基づいて前記符号化モードを決定する符号化モード制御手段と、前記符号化モード制御手段により求めた前記符号化コストに基づいてフレーム符号化構造とフィールド符号化構造とからいずれかの符号化構造を決定する符号化構造判定手段と、前記予測手段によって生成された前記予測誤差信号に対して、前記符号化構造判定手段によって決定された符号化構造で、前記符号化モード制御手段によって決定された前記符号化モードによる符号化処理を施す符号化処理手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、入力されるインタレース方式の動画像に対して、異なる符号化処理方式を示す複数の符号化モードからいずれかの符号化モードを選択して符号化処理を施す動画符号化装置であって、入力された動画像から得られる入力画像と参照画像から前記符号化モードごとに予測信号を生成し、入力画像の信号と各予測信号の差分である予測誤差信号を符号化モードごとに生成する予測手段と、前記予測手段によって生成された前記予測誤差信号に対して前記符号化モードごとに符号化処理の一部の処理を施し、前記符号化モードごとの発生符号量を算出する仮符号化手段と、前記仮符号化手段によって算出された前記発生符号量に基づいて符号化コストを求め、求めた前記第２の符号化コストに基づいて前記符号化モードを決定する符号化モード制御手段と、前記符号化モード制御手段により求めた前記符号化コストに基づいてフレーム符号化構造とフィールド符号化構造とからいずれかの符号化構造を決定する符号化構造判定手段と、前記予測手段によって生成された前記予測誤差信号に対して、前記符号化構造判定手段によって決定された符号化構造で、前記符号化モード制御手段によって決定された前記符号化モードによる符号化処理を施す符号化処理手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、上記動画符号化装置に対応した動画符号化方法および動画符号化プログラムである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、予測誤差信号に基づいて符号化処理に要する処理量を示す第１の符号化コストを符号化モードごとに求め、求めた第１の符号化コストに基づいて候補となる符号化モードを選択し、予測誤差信号に対して選択された符号化モードごとに符号化処理の一部の処理を施し、符号化モードごとの発生符号量を算出し、算出された発生符号量に基づいて第２の符号化コストを求め、求めた第２の符号化コストに基づいて符号化モードの候補の中から符号化モードを決定し、第２の符号化コストに基づいてフレーム符号化構造とフィールド符号化構造とからいずれかの符号化構造を決定することで、インタレース方式の動画像を符号化する場合において、適切かつ正確に符号化効率の高い符号化を行うことができる符号化モードを選択が可能となり、圧縮効率の高い適切な符号化を実現することができるとともに、符号化処理の負担の増大を防止することができるいう効果を奏する。
【００２２】
また、本発明によれば、入力された動画像から得られる入力画像の画像タイプに基づいて符号化処理を行う一または複数の符号化モードを選択し、選択された符号化モードごとの予測信号に符号化処理の一部の処理を施し、符号化モードごとの発生符号量を算出し、算出された発生符号量に基づいて符号化コストを求め、求めた符号化コストに基づいて選択された符号化モードの中から符号化モードを決定し、符号化コストに基づいてフレーム符号化構造とフィールド符号化構造とからいずれかの符号化構造を決定することで、インタレース方式の動画像を符号化する場合において、画像タイプに応じてより適切かつ正確に符号化効率の高い符号化を行うことができる符号化モードを選択が可能となり、圧縮効率の高い適切な符号化を実現することができるとともに、符号化処理の負担の増大を防止することができるいう効果を奏する。
【００２３】
また、本発明によれば、予測誤差信号に基づいて符号化処理に要する処理量を示す符号化コストを符号化モードごとに求め、求めた符号化コストに基づいて符号化モードを決定し、符号化コストに基づいてフレーム符号化構造とフィールド符号化構造とからいずれかの符号化構造を決定することで、インタレース方式の動画像を符号化する場合において、適切かつ正確に符号化効率の高い符号化を行うことができる符号化モードを選択が可能となり、圧縮効率の高い適切な符号化を実現することができるとともに、符号化処理の負担の増大をより防止することができるいう効果を奏する。
【００２４】
また、本発明によれば、予測誤差信号に対して符号化モードごとに符号化処理の一部の処理を施し、前記化モードごとの発生符号量を算出し、算出された発生符号量に基づいて符号化コストを求め、求めた第２の符号化コストに基づいて符号化モードを決定し、求めた符号化コストに基づいてフレーム符号化構造とフィールド符号化構造とからいずれかの符号化構造を決定することで、インタレース方式の動画像を符号化する場合において、適切かつ正確に符号化効率の高い符号化を行うことができる符号化モードを選択が可能となり、圧縮効率の高い適切な符号化を実現することができるとともに、符号化処理の負担の増大をより防止することができるいう効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる動画符号化装置、動画符号化方法および動画符号化プログラムの最良な実施の形態を詳細に説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
実施の形態１にかかる動画符号化装置は、入力されたインタレース方式の画像信号から符号化モードごとに第１の符号化コストを求めて、この第１の符号化コストの小さい方から候補となる符号化モードを選択して、選択した符号化モードで画像信号に基づいた仮符号化を行って第２の符号化コストを求め、第２の符号化コストが最小となる符号化モードを採用してフレーム符号化構造かフィールド符号化構造かを選択して符号化処理を行うものである。
【００２７】
図１は、実施の形態１にかかる動画符号化装置１００の機能的構成を示すブロック図である。本実施の形態の動画符号化装置１００は、図１に示すように、符号化制御部１０１と、フレーム第１仮符号化部１１１と、フレーム第２仮符号化部１１２と、フィールド第１仮符号化部１１３と、フィールド第２仮符号化部１１４と、フレームフィールド判定部１２０と、第１切替え部１２１と、フレーム第１符号化部１３１と、フレーム第２符号化部１３２と、フィールド第１符号化部１３３と、フィールド第２符号化部１３４と、フレームフィールド判定部１２０と、フレームメモリとを主に備えた構成となっている。
【００２８】
符号化制御部１０１は、動画像の符号化モードの切替制御を行うものである。符号化モードは、画像の符号化処理の方式を定めたものであり、本実施の形態の動画符号化装置では、Ｈ．２６４の国際標準で定められた方式を採用している。符号化モードの具体的な例については後述する。また、符号化制御部１０１は、仮符号化を行うか符号化を行うかを判定して符号化フラグを設定する処理を行う。ここで、符号化制御部１０１は、仮符号化を行う場合には符号化フラグを０に設定し、符号化を行う場合には符号化フラグを１に設定する。具体的には、符号化制御部１０１は、フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３およびフィールド第２仮符号化部１１４に対しては符号化フラグを０に設定し、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３およびフィールド第２符号化部１３４に対しては符号化フラグを１に設定する。
【００２９】
本実施の形態の動画符号化装置１００では、入力される符号化対象となる画像信号は、マクロブロック対に分割され、マクロブロック対ごとにフレーム第１仮符号化部１１１とフィールド第１仮符号化部１１３に入力され、フレーム符号化構造による仮符号化処理とフィールド符号化構造による仮符号化処理とが並列に実行される。
【００３０】
フレーム第１仮符号化部１１１は、入力されたマクロブロック対ごとの画像に対し、インタレース画像を構成するＵｐｐｅｒマクロブロックの画像信号についてフレーム符号化構造の下で各符号化モードごとの符号化処理により予測信号および予測誤差信号を生成して第１符号化コストを求めて候補となる符号化モードを選択し、予測誤差信号について仮符号化を行って、符号化の処理量の目安となる値である第２符号化コストを算出し、第２符号化コストが最小となる符号化モードを候補となる符号化モードの中から決定するものである。ここで、仮符号化とは、予測誤差信号に対して直交変換、量子化を行った後、ハフマン符号化等を行うが、符号化データを生成しない処理をいう。
【００３１】
フレーム第２仮符号化部１１２は、入力されたマクロブロック対ごとの画像に対し、インタレース画像を構成するＬｏｗｅｒマクロブロックの画像信号についてフレーム符号化構造の下で各符号化モードごとの符号化処理により予測信号および予測誤差信号を生成して第１符号化コストを求めて候補となる符号化モードを選択し、予測誤差信号について仮符号化を行って上記第２符号化コストを算出し、第２符号化コストが最小となる符号化モードを候補となる符号化モードの中から決定するものである。
【００３２】
フィールド第１仮符号化部１１３は、入力されたマクロブロック対ごとの画像に対し、インタレース画像を構成するＴｏｐマクロブロックの画像信号についてフィールド符号化構造の下で各符号化モードごとの符号化処理により予測信号および予測誤差信号を生成して第１符号化コストを求めて候補となる符号化モードを選択し、予測誤差信号について仮符号化を行って上記第２符号化コストを算出し、第２符号化コストが最小となる符号化モードを候補となる符号化モードの中から決定するものである。
【００３３】
フィールド第２仮符号化部１１４は、入力されたマクロブロック対ごとの画像に対し、インタレース画像を構成するＢｏｔｔｏｍマクロブロックの画像信号についてフィールド符号化構造の下で各符号化モードごとの符号化処理により予測信号および予測誤差信号を生成して第１符号化コストを求めて候補となる符号化モードを選択し、予測誤差信号について仮符号化を行って上記第２符号化コストを算出し、第２符号化コストが最小となる符号化モードを候補となる符号化モードの中から決定するものである。
【００３４】
フレームフィールド判定部１２０は、フレーム符号化構造の画像の後述する第２符号化コストとフィールド符号化構造の画像の後述する第２符号化コストを算出して、コストが少ない方の符号化構造を決定するものである。より具体的には、フレームフィールド判定部１２０は、フレーム符号化構造のＵｐｐｅｒマクロブロックの第２符号化コストとＬｏｗｅｒマクロブロックの第２符号化コストの合計であるフレーム符号化コストを算出し、フィールド符号化構造のＴｏｐマクロブロックの第２符号化コストとＢｏｔｔｏｍマクロブロックの第２符号化コストの合計であるフィールド符号化コストを算出し、フレーム符号化コストとフィールド符号化コストを比較して、符号化コストの小さい符号化構造を採用すると決定する処理を行う。
【００３５】
第１切替え部１２１は、フレームフィールド判定部１２０でフレーム符号化構造が決定された場合、第２フレーム仮符号化部１１２の出力をフレーム第１符号化部１３１に接続し、フレームフィールド判定部１２０でフィールド符号化構造が決定された場合、第２フィールド仮符号化部１１４の出力をフィールド第１符号化部１３１に接続するように、接続切り替えを行うものである。
【００３６】
フレーム第１符号化部１３１は、フレーム符号化構造の下、Ｕｐｐｅｒマクロブロックの画像信号に対して決定された符号化モードの符号化処理を施すものである。
【００３７】
フレーム第２符号化部１３２は、フレーム符号化構造の下、Ｌｏｗｅｒマクロブロックの画像信号に対して決定された符号化モードの符号化処理を施すものである。
【００３８】
フィールド第１符号化部１３３は、フィールド符号化構造の下、Ｔｏｐマクロブロックの画像信号に対して決定された符号化モードの符号化処理を施すものである。
【００３９】
フィールド第２符号化部１３４は、フィールド符号化構造の下、Ｂｏｔｔｏｍマクロブロックの画像信号に対して決定された符号化モードの符号化処理を施すものである。
【００４０】
フレームメモリ１４０は、入力画像信号を符号化した信号から復号化処理を施して生成された参照画像を一時的に保持するものである。
【００４１】
符号化制御部１０１は、入力される動画像信号に対して符号化を行うか仮符号化を行うかを判断し、後述する第２切り替え部に切り替え指示を行い、また、各種符号化モードの切り替え処理を行うものである。
【００４２】
次に、フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４について詳細に説明する。
【００４３】
図２は、フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４の機能的構成を示すブロック図である。
【００４４】
フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４は、図２に示すように、第２切替え部２０１と、予測信号生成部２０２と、候補モード選択部２０３と、直交変換・量子化部２０４と、第３切替え部２０５と、符号量算出部２０６と、符号化モード制御部２０７と、逆直交変換・逆量子化部２０８と、予測復号化部２０９と、符号化処理部２１０とを主に備えている。
【００４５】
第２切替え部２０１は、符号化制御部１０１によって仮符号化処理を行うと判断された場合に、入力されるマクロブロックの画像信号を予測信号生成部２０２に出力し、符号化制御部１０１によって符号化処理を行うと判断された場合に、入力されるマクロブロックの画像信号を符号化処理部２１０に出力する処理を行うものである。
【００４６】
フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４（以下、「仮符号化部」という。）では、第２切り替え部２０１は、入力されるマクロブロックの画像信号を予測信号生成部２０２に出力するようになっている。また、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４（以下、「符号化部」）では、第２切り替え部２０１は、入力されるマクロブロックの画像信号と、フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４で求めた直交変換係数及び予測誤差信号などの符号化情報を符号化処理部２１０に出力するようになっている。これにより、符号化処理部２１０により、入力されるマクロブロックの画像信号に対して仮符号化部で決定された符号化モードで符号化処理が行われるようになっている。
【００４７】
符号化制御部１０１では、予測信号生成部２００が行うフレーム内符号化及びフレーム間予測符号化の符号化モードとして、マクロブロックのサイズ、予測信号生成方式等によって異なる複数の符号化モードが予め定められており、符号化モード制御部２０７によっていずれかの符号化モードが設定される。
【００４８】
予測信号生成部２０２は、符号化モード制御部２０７によって順次設定される符号化モードごとに、フレームメモリ１４０に一時的に保存された参照画像を用いて、符号化モードで定められた符号化処理方式により予測信号の生成を行い、また入力されたマクロブロックの画像信号と生成された予測信号の画素差分である予測誤差信号の生成を行うものである。設定された符号化モードがフレーム間予測符号化に関するモードである場合は、動き補償を行うため、予測信号生成部２０２は、動きベクトルの検出も併せて行う。
【００４９】
なお、予測信号生成部２００では、対象のマクロブロックに対応する全ての符号化モードについて予測信号を生成する他、一部の符号化モードについてのみ予測信号を生成してもよい。
【００５０】
候補モード選択部２０３は、予測信号生成部２０２で生成された符号化モードごとの予測信号から符号化モードによる符号化処理量を示す第１符号化コストを算出し、第１符号化コストの小さい方からＮ個（Ｎ：整数）の値に対応する符号化モードを候補となる符号化モードとして選択するものである。
【００５１】
ここで、第１符号化コストは数１式により算出する。
【００５２】
【数１】
2006080925.tif 000003
ここで、ＳＡＤは、予測誤差信号のマクロブロック内画素累積値であり、λは定数である。ＯＨは、現在の符号化モードを選択した場合のモード情報の予め定められた符号量であり、例えば動きベクトルの距離などが該当する。
【００５３】
候補モード選択部２０３は、以降の仮符号化ループ（直交変換・量子化部２０４→符号量算出部２０６→符号化モード制御部２０７）を通過する処理の数を削減する。すなわち、予測信号生成部２０２で予測された、マクロブロックの符号化モードが複数存在する場合に、符号量算出部２０６や直交変換・量子化部２０４等の処理負担が大きい処理を極力減少させるために、候補モード選択部２０３で、候補となる符号化モードを全符号化モードから選択している。
【００５４】
また第１符号化コストは、予測誤差信号から算出するため、直交変換・量子化部２０４や符号量算出部２０６における処理に比べて、非常に高速に実行することができる。従って、候補モード選択部２０３で符号化モードの候補を予測誤差信号が小さいモードに絞ることによって、フレーム符号化構造のマクロブロックとフィールド符号化構造のマクロブロックの判定を高速かつ適切に実現することができる。
【００５５】
直交変換・量子化部２０４は、候補となる符号化モードごとに、予測誤差信号に対して直交変換（例えば、離散コサイン変換、整数変換等）を行い、その変換係数を量子化し、量子化した直交変換係数と符号化モードの情報（あるいは、さらに動きベクトルの情報）を第３切り替え部２０５と逆直交変換・逆量子化部２０８に出力するものである。
【００５６】
第３切替え部２０５は、直交変換・量子化部２０４から出力された直交変換係数及び符号化モードの情報等を、符号量算出部２０６への出力と仮符号化部・符号化部外部への出力と符号化処理部２１０への出力とを切り替えるものである。
【００５７】
すなわち、仮符号化部では、符号化モードがまだ決定していない場合には、第３切り替え部２０５は、直交変換係数及び符号化モードの情報等を符号量算出部２０６へ出力するように切り替え、符号化モードが決定した場合には、第３切り替え部２０５は、直交変換係数及び符号化モードの情報等を仮符号化部・符号化部外部へ出力するように切り替える。また、仮符号化部では、候補モード選択部２０３によって候補となる符号化モードが１つしか選択されなかった場合（すなわち、Ｎ＝１の場合）、直交変換係数及び符号化モードの情報等を符号化処理部２１０へ出力するように切り替える。
【００５８】
符号量算出部２０６は、第３切り替え部２０５から入力される直交変換係数や動きベクトルの情報を示す信号に対して一時的に符号化を行って符号化データの出力を行わずに（仮符号化）、発生符号量を計測するものである。ここで、本実施の形態では、ハフマン符号化または算術符号化に基づくエントロピー符号化がなされた場合の符号量を計測し、エントロピー符号化データの出力は行わない。
【００５９】
符号化モード制御部２０７は、候補モード選択部２０３における符号化モードを設定する処理を行う。候補モード選択部２０３では、符号化モード制御２０７によって設定された符号化モードを受けて予測信号生成部２０２から出力される予測誤差信号を制御する。
【００６０】
また、符号化モード制御部２０７は、符号量算出部２０４から出力される発生符号量から符号化の処理量の目安となる第２符号化コストを求めて、この第２符号化コストが最小となる符号化モードを、符号化処理として採用する符号化モードとして決定する。
【００６１】
より具体的には、符号化モード制御部２０７は、第３切り替え部２０５で出力が符号量算出部２０６に接続されている状態で、実行可能な一または複数の符号化モードの各々を候補モード選択部２０３に順次設定する。そして、符号化モード制御部２０７は、符号量算出部２０６で算出された符号化モードごとの発生符号量から符号化モードごとの第２符号化コストを算出し、最小の第２符号化コストとなる符号化モードを決定する。
【００６２】
すなわち、符号化対象のマクロブロックに対して、候補となる符号化モードの各々で実際に予測符号化及び発生符号量の計測（候補モード選択部２０３→直交変換・量子化部２０４→第３切り替え部２０５→符号量算出部２０６→符号化モード制御部２０７の順の処理）を実行し、各符号化モードごと求めた発生符号量に基づく第２符号化コストを比較し、最小値となる符号化モードを選択するようになっている。
【００６３】
逆直交変換・逆量子化部２０８は、直交変換・量子化部２０４によって量子化された直交変換係数を逆量子化して直交変換係数を復元する。また、逆直交変換・逆量子化部２０８は、復元した直交変換係数に対して逆直交変換処理（例えば、逆離散コサイン変換、逆整数変換等）を施し、予測誤差信号等を復元し、復元された予測誤差信号を予測復号化部２０９に出力する。
【００６４】
予測復号化部２０９は、予測誤差信号から予測信号を生成して、予測信号から画像を復元して復元した画像を参照画像としてフレームメモリ１４０に保存するものである。フレームメモリ１４０に保存された参照画像が、予測信号生成部２０２による予測信号、予測誤差信号の生成処理で参照される。
【００６５】
符号化処理部２１０は、仮符号化部で決定された符号化モードで、直交変換・量子化部２０４で得られた量子化された直交変換係数や符号化情報をエントロピー符号化し、符号化データを外部へ出力するものである。
【００６６】
次に、本実施の形態の動画符号化装置１００において使用する符号化モードについて説明する。符号化モードは、国際標準であるＨ．２６４で定められているものであり、符号方式、マクロブロックサイズ、予測モード等の組み合わせで定められる。Ｈ．２６４では、符号方式としてフレーム内符号化（イントラ符号化）とフレーム間予測符号化（インター符号化）がある。そして、フレーム内符号化では、４×４、１６×１６のマクロブロックサイズが利用可能であり、４×４のサイズでは予測方向として９種類の予測モード、１６×１６のサイズでは予測方向が４種類の予測モードが存在する。
【００６７】
また、フレーム間予測符号化で使用可能なマクロブロックサイズは、１６×１６、１６×８、８×１６、８×８、８×４、４×８、４×４の７種類であり、各サイズのマクロブロックに対して、参照画像を１〜４フレーム前の画像を使用することができるようになっている。なお、本実施の形態では、１フレーム前のフレームを参照画像とする参照方式から４フレーム前のフレームを参照画像とする参照方式を予測モード０、１フレーム前のフレームを参照画像とする方式をそれぞれ予測モード０〜３とするが、かかる例に限定されるものではない。
【００６８】
符号化モードは、このような各符号化方式、各マクロブロックサイズ、各予測モードの組み合わせで定められる。図３は、符号化モードの例を示す説明図である。図３に示すように、符号化モードは、各符号化方式、各マクロブロックサイズ、各予測モードの組み合わせで定められ、各モードに対応してモード番号が対応付けられている。ここで、図３の例では単に予測モードとして示してあるが、Ｈ．２６４の国際標準の場合、フレーム内符号化の予測方式に対しては、予測モードとして上述した予測方向、フレーム内符号化の予測方式に対しては、予測モードとして上述した参照画像の参照方式が採用されることになる。なお、図３に示した符号化モードは一例を示したものであり、他の予測モードとして予測方式、参照方式の他のモードを追加、変更することが可能である。
【００６９】
次に、以上のように構成された本実施の形態にかかる動画符号化装置における動画符号化処理について説明する。図４は、動画符号化の全体処理の手順を示すフローチャートである。
【００７０】
本実施の形態の動画符号化装置１００には、１フレームごとに動画像信号が入力されると（ステップＳ４０１）、入力された１フレームの画像信号はマクロブロックに分割され、インタレース画像を形成するマクロブロックの対毎に符号化処理が開始される(ステップＳ４０２)。このとき、マクロブロックの画像信号は、フレーム第１仮符号化部１１１とフィールド第１仮符号化部１１３に入力され、フレーム第１仮符号化部１１１とフレーム第２仮符号株１１２によるフレーム符号化構造の下での仮符号化処理と、フィールド第１仮符号化部１１３とフィールド第２仮符号株１１４によるフィールド符号構造の下での仮符号化処理が並列で実行される。
【００７１】
まず、フレーム第１仮符号化部１１１によって、入力されたマクロブロックの対のうちフレーム符号化構造でＵｐｐｅｒマクロブロックに対する仮符号化処理が行われ（ステップＳ４０３）、次いで、フレーム第２仮符号化部１１２によって入力されたマクロブロックの対のうちフレーム符号化構造でＬｏｗｅｒマクロブロックに対する仮符号化処理が行われる（ステップＳ４０４）。
【００７２】
ここで、フレーム第１仮符号化部１１１による仮符号化によりＵｐｐｅｒマクロブロックに対する第２符号化コストが求められ、フレーム第２仮符号化部１１２による仮符号化によりＬｏｗｅｒマクロブロックに対する第２符号化コストが求められる。フレーム第１仮符号化部１１１およびフレーム第２仮符号化部１１２における処理については後述する。
【００７３】
そして、フレームフィールド判定部１２０で、Ｕｐｐｅｒマクロブロックに対する第２符号化コストとＬｏｗｅｒマクロブロックに対する第２符号化コストを集計して（ステップＳ４０５）、集計したコストをフレーム符号化コストとする。
【００７４】
ステップＳ４０３〜Ｓ４０５の処理と並行して、フィールド第１仮符号化部１１３によって、入力されたマクロブロックの対のうちフィールド符号化構造でＴｏｐマクロブロックに対する仮符号化処理が行われ（ステップＳ４０６）、次いで、フィールド第２仮符号化部１１４によって入力されたマクロブロックの対のうちフィールド符号化構造でＢｏｔｔｏｍマクロブロックに対する仮符号化処理が行われる（ステップＳ４０７）。
【００７５】
ここで、フィールド第１仮符号化部１１３による仮符号化によりＴｏｐマクロブロックに対する第２符号化コストが求められ、フィールド第２仮符号化部１１４による仮符号化によりＢｏｔｔｏｍマクロブロックに対する第２符号化コストが求められる。フィールド第１仮符号化部１１３およびフィールド第２仮符号化部１１４における処理については後述する。
【００７６】
そして、フレームフィールド判定部１２０で、Ｔｏｐマクロブロックに対する第２符号化コストとＢｏｔｔｏｎマクロブロックに対する第２符号化コストを集計して（ステップＳ４０８）、集計したコストをフィールド符号化コストとする。
【００７７】
次に、フレームフィールド判定部１２０は、フレーム符号化コストとフィールド符号化コストとを比較し、フィールド符号化コストがフレーム符号化コストより小さいか否かを判断する（ステップＳ４０９）。
【００７８】
そして、フィールド符号化コストがフレーム符号化コストより小さい場合には（ステップＳ４０９：Ｙｅｓ）、フレームフィールド判定部１２０は、符号化構造をフィールド符号化構造に決定し、第１切替え部１２１は出力端をフィールド第１符号化部１３３に切り替える。そして、フィールド第１符号化部１３３によって、インタレース画像を形成するマクロブロックの対のうちＴｏｐマクロブロックをフィールド符号化構造で符号化し（ステップＳ４１０）、次いで、フィールド第２符号化部１３４によって、Ｂｏｔｔｏｍマクロブロックをフィールド符号化構造で符号化し（ステップＳ４１１）、符号化データを出力する。
【００７９】
一方、ステップＳ４０９において、フレーム符号化コストがフィールド符号化コスト以上である場合には（ステップＳ４０９：Ｎｏ）、フレームフィールド判定部１２０は、符号化構造をフレーム符号化構造に決定し、第１切替え部１２１は出力端をフレーム第１符号化部１３１に切り替える。そして、フレーム第１符号化部１３１によって、インタレース画像を形成するマクロブロックの対のうちＵｐｐｅｒマクロブロックをフレーム符号化構造で符号化し（ステップＳ４１２）、次いで、フレーム第２符号化部１３２によって、Ｌｏｗｅｒマクロブロックをフレーム符号化構造で符号化し（ステップＳ４１３）、符号化データを出力する。
【００８０】
このようなステップＳ４０３からＳ４１３までのマクロブロックに対する処理を、１フレームの全てのマクロブロックに対して実行し（ステップＳ４１４）、ステップＳ４０１からＳ４１４までの１フレームに対する処理を、全フレームに対して実行する（ステップＳ４１５）。
【００８１】
次に、ステップＳ４０３、Ｓ４０４、Ｓ４０６，Ｓ４０７における仮符号化処理およびステップＳ４１０、Ｓ４１０、Ｓ４１２、Ｓ４１３における符号化処理について詳細に説明する。図５は、仮符号化処理および符号化処理の手順を示すフローチャートである。
【００８２】
マクロブロックごとに動画像信号が入力されると、入力された画像はマクロブロック毎に符号化が開始される。まず、第２切り替え部２０１は、符号化制御部１０１で設定された符号化フラグの値が０か否かを参照することにより、仮符号化か否かを判断する（ステップＳ５０１）。
【００８３】
ここでは、まず、フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４についての処理について説明する。フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４に画像信号が入力される場合には、仮符号化を行うため符号化フラグは０に設定されているので（ステップＳ５０１：Ｙｅｓ）、第２切り替え部２０１は、出力端を予測信号生成部１０２に切り替えて、入力されたマクロブロックの画像信号を予測信号生成部１０２に出力する。
【００８４】
予測信号生成部１０２では、入力されたマクロブロックの画像信号から当該マクロブロックに対して処理可能な全ての符号化モードにより符号化処理方式に従い予測信号を生成し、この予測信号と入力画像信号の画素差分である予測誤差信号を求める（ステップＳ５０２）。ここで、予測信号と予測誤差信号は、入力されたマクロブロックに対して処理可能な全ての符号化モードごとに生成される。
【００８５】
次に、候補モード選択部２０３は、予測信号生成部２０２によって生成された予測誤差信号から、入力されたマクロブロックに対して処理可能な全ての符号化モードごとに数１式を用いて第１符号化コストを算出する（ステップＳ５０３）。そして、候補モード選択部２０３は、算出された符号化モードごとの第１符号化コストの中から小さい値の順にＮ個の符号化モードを候補となる符号化モードとして選択する（ステップＳ５０４）。
【００８６】
次に、符号化モード制御部２０７は、符号化モードの番号を示すｉｎｄｅｘを、候補モード選択部２０３で選択された符号化モードの中で、第１符号化コストが最小の符号化モードのモード番号を設定することにより初期化し、更に最小コストを予め定められた任意の値である最大値で初期化する（ステップ５０５）。
【００８７】
次に、符号化モード制御２０７は、第３切り替え部２０５の出力が符号量算出２０６に接続される状態で、ｉｎｄｅｘの値で示されるモード番号の符号化モードを符号化制御部１０１に設定する（ステップＳ５０６）。これにより、ｉｎｄｅｘの値で示されるモード番号の符号化モードに対応する直交変換および量子化処理が直交変換・量子化部２０４によって行われる（ステップＳ５０７）。具体的には、直交変換・量子化部２０４によって予測誤差信号を直交変換して直交変換係数を量子化する。
【００８８】
一方、かかる処理を行う際に、予測誤差信号の量子化された直交変換係数は、逆直交変換・逆量子化部２０８に入力されて、逆量子化・逆直交変換が施されて予測誤差信号を再生し、予測復号化部２０９によりローカルデコード画像が生成され、フレームメモリ１４０に参照画像として一時的に保存される。かかる参照画像の生成は、候補となる符号化モードに対してのみ行われる。
【００８９】
そして、符号量算出部２０６によって、量子化された直交変換係数や動きベクトルの情報に対してハフマン符号化または算術符号化に基づくエントロピー符号化がなされた場合の発生符号量を算出する（ステップＳ５０８）。ただし、エントロピー符号化データの出力は行わない。
【００９０】
次に、符号化モード制御部２０７は、算出された発生符号量から第２符号化コストを求める（ステップＳ５０９）。本実施の形態において、第２符号化コストは、発生符号量そのものとしているが、これに限られるものではない。
【００９１】
そして、符号化モード制御部２０７は、算出された第２符号化コストが最小コストより小さいか否かを判断する（ステップＳ５１０）。そして、第２符号化コストが最小コストより小さい場合には（ステップＳ５１０：Ｙｅｓ）、符号化モード制御部２０７は、現在の第２符号化コストに対応する符号化モードを最適な符号化モードとして決定する（ステップＳ５１１）。そして、現在の第２符号化コストで最小コストを更新し、仮符号化の結果、すなわちｉｎｄｅｘで示されるモード番号に対応した符号化モードの符号化処理によって生成された符号化データをフレームメモリ１４０に保持しておく（ステップＳ５１２）。
【００９２】
次に、符号化モード制御部２０７は、候補となるＮ個の符号化モードに対して処理が終了したか否かを判断する（ステップＳ５１３）。そして、まだＮ個の符号化モードに対して処理が終了していない場合には（ステップＳ５１３：Ｎｏ）、候補として選択された符号化モードの中で、次に第１符号化コストの値が小さい符号化モードのモード番号でｉｎｄｅｘを更新し（ステップＳ５１６）、ステップＳ５０６からＳ５１２までの処理を繰り返し実行する。これにより、第２符号化コストが最小である符号化モードが決定されることになる。
【００９３】
一方、ステップＳ５１３において、候補となるＮ個の符号化モードに対して処理が終了している場合には（ステップＳ５１３：Ｙｅｓ）、第３切替え部２０５は符号化フラグが１か否かを調べることにより、符号化か否かを判断する（ステップＳ５１４）。そして、符号化フラグが１である場合（符号化の場合）には（ステップＳ５１４：Ｙｅｓ）、第３切替え部２０５は、出力端を符号化処理部２１０に接続するように切替え、符号化モード制御部２０７で決定された最適の符号化モードで符号化処理を行う（ステップＳ５１５）。これにより、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４のいずれかにより符号化処理がおこなわれる。
【００９４】
一方、ステップＳ５１４で、符号化フラグが０の場合には、第３切替え部２０５は、出力端を外部に接続するように切替え、処理を終了する。これにより、最適な符号かモードの第２符号化コストがフレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４のいずれかに出力される。
【００９５】
ステップＳ５０１に戻り、符号化フラグが１の場合には（ステップＳ５０１：Ｎｏ）、ステップＳ５０２からＳ５１３までの第２符号化コストを求める処理を行わない。フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４では、符号化を行うため符号化フラグは１に設定されているので、ステップＳ５０１における判断では、Ｎｏに進むことになる。
【００９６】
このように本実施の形態にかかる動画符号化装置では、インタレース方式の動画像を符号化する場合において、複数の選択可能な符号化モードのそれぞれについて、入力された画像信号の予測誤差信号から求めた第１の符号化コストの少ない値を有する符号化モードを候補となる符号化モードと選択してモード数を削減し、選択された符号化モードに対して仮符号化処理を行って、符号化モードごとの符号化データの符号量から求めた第２符号化コストの最小の符号化モードを符号化処理を行う符号化モードとして決定しているので、適切かつ正確に符号化効率の高い符号化を行うことができ符号化モードを選択することができる。このため、マクロブロックの内容等に応じて好適な符号化モードの選択が可能となり、圧縮効率の高い適切な符号化を実現することができるとともに、実際に仮符号化処理を行う符号化モードの数を削減しているため、演算量を大幅に削減でき、符号化処理の負担の増大を防止することができる。
【００９７】
（実施の形態２）
実施の形態１にかかる動画符号化装置１００では、符号化モード制御部で発生符号量そのものの値を第２符号化コストとし、第２符号化コストが最小となる符号化モードを符号化処理として使用する符号化モードと決定したが、この実施の形態２にかかる動画符号化装置１００は、発生符号量と符号化歪みから第２符号化コストを求めて符号化モードを決定するものである。
【００９８】
本実施の形態にかかる動画符号化装置１００の機能的構成は図１に示した実施の形態１の動画符号化装置と同様である。図６は、フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４の機能的構成を示すブロック図である。
【００９９】
フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４は、図６に示すように、第２切替え部２０１と、予測信号生成部２０２と、候補モード選択部２０３と、直交変換・量子化部２０４と、第３切替え部２０５と、符号量算出部２０６と、符号化歪み計測部６０８と、符号化モード制御部６０７と、逆直交変換・逆量子化部２０８と、予測復号化部２０９と、符号化処理部２１０とを主に備えている。
【０１００】
ここで、第２切替え部２０１、予測信号生成部２０２、候補モード選択部２０３、直交変換・量子化部２０４、第３切替え部２０５、符号量算出部２０６、逆直交変換・逆量子化部２０８、予測復号化部２０９および符号化処理部２１０の機能および構成は実施の形態１と同様である。また、本実施の形態の動画符号化装置１００において使用する符号化モードは、実施の形態１と同様である。
【０１０１】
符号化歪み計測部６０８は、逆直交変換・逆量子化部２０８及び予測復号化部２０９により生成されフレームメモリ１４０に一時的に保存されている参照画像と符号化対象の入力画像（符号化前の原画像）の画像差分である符号化歪み（例えば、二乗誤差）を測定するものである。ここで、符号化歪みは、符号化モード制御部６０７によって設定される各符号化モードごとに算出される。すなわち、符号化モードごとに当該モードで処理され符号化された画像を復元した画像と入力画像との差分を表す符号化歪みが計測される。
【０１０２】
符号化モード制御部６０７は、第３切り替え部２０５の出力端が符号量算出部２０６に接続されている状態において、実行可能な符号化モードのそれぞれを候補モード選択部２０３に順次設定し、符号化の処理量の目安となる第２符号化コストを求めて符号化処理として実行する符号化モードを決定するものである。具体的には、符号化モード制御部６０７は、各符号化モードで処理がなされた場合に符号量算出部２０６で算出された符号化モードごとの発生符号量と符号化歪み計測部６０８で算出された符号化モードごとの符号化歪みとを数値化して、数２式により両者を加算して第２符号化コストを求め、この第２符号化コストが最小値となる符号化モードを決定する。
【０１０３】
【数２】
2006080925.tif 000004
ここで、Ｄは符号化歪み、Ｒは発生符号量、λは定数である。
【０１０４】
なお、本実施の形態では、第２符号化コストを発生符号量と符号化歪みとを加算した値としているが、発生符号量と符号化歪みに基づいた値であればこれに限られるものではなく、また、発生符号量と符号化歪みコストの数値化にあたって、発生符号量を重視するようにしてもよいし、符号化歪みを重視するようにしてもよいし、ユーザがいずれを重視するかを決定できるようにしてもよい。
【０１０５】
次に、以上のように構成された本実施の形態にかかる動画符号化装置１００における動画符号化処理について説明する。動画符号化の全体処理については実施の形態１と同様の手順（図４）で行われる。
【０１０６】
かかる動画符号化の全体処理（図４）におけるステップＳ４０３、Ｓ４０４、Ｓ４０６、Ｓ４０７における仮符号化処理およびステップＳ４１０、Ｓ４１０、Ｓ４１２、Ｓ４１３における符号化処理について詳細に説明する。図７は、仮符号化処理および符号化処理の手順を示すフローチャートである。
【０１０７】
マクロブロックごとに動画像信号が入力されると、入力された画像はマクロブロック毎に符号化が開始される。まず、第２切り替え部２０１は、符号化制御部１０１で設定された符号化フラグの値が０か否かを参照することにより、仮符号化か否かを判断する（ステップＳ７０１）。
【０１０８】
ここでは、まず、フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４についての処理について説明する。フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４に画像信号が入力される場合には、仮符号化を行うため符号化フラグは０に設定されているので（ステップＳ７０１：Ｙｅｓ）、第２切り替え部２０１は、出力端を予測信号生成部１０２に切り替えて、入力されたマクロブロックの画像信号を予測信号生成部１０２に出力する。
【０１０９】
予測信号および予測誤差信号の生成から符号量算出までの処理（ステップＳ７０２〜Ｓ７０８）については実施の形態１の動画符号化装置１００における処理（ステップＳ５０２〜Ｓ５０８）と同様に行われる。
【０１１０】
ステップＳ７０７において直交変換・量子化部２０４によって予測誤差信号を直交変換して直交変換係数を量子化し、ステップＳ７０８において符号量算出部２０６によって、量子化された直交変換係数や動きベクトルの情報に対してハフマン符号化または算術符号化に基づくエントロピー符号化がなされた場合の発生符号量を算出する処理を行う際に、予測誤差信号の量子化された直交変換係数は、逆直交変換・逆量子化部２０８に入力されて、逆量子化・逆直交変換が施されて予測誤差信号を再生し、予測復号化部２０９により復号化画像であるローカルデコード画像が生成され、フレームメモリ１４０に参照画像として一時的に保存される（ステップＳ７０９）。かかる参照画像の生成は、候補となる符号化モードに対してのみ行われる。
【０１１１】
次に、符号化歪み計測部６０８は、フレームメモリ１４０の参照画像と符号化対象の入力画像（符号化前の原画像）の画像差分である符号化歪みを測定する（ステップＳ７１０）。
【０１１２】
次に、符号化モード制御部６０７は、ステップＳ７０８で算出された発生符号量とＳ７０９で測定された符号化歪みから数２式を使用して第２符号化コストを求める（ステップＳ７１１）。
【０１１３】
そして、符号化モード制御部６０７は、算出された第２符号化コストが最小コストより小さいか否かを判断する（ステップＳ７１２）。そして、第２符号化コストが最小コストより小さい場合には（ステップＳ７１２：Ｙｅｓ）、符号化モード制御部６０７は、現在の第２符号化コストに対応する符号化モードを最適な符号化モードとして決定する（ステップＳ７１３）。そして、現在の第２符号化コストで最小コストを更新し、仮符号化の結果、すなわちｉｎｄｅｘで示されるモード番号に対応した符号化モードの符号化処理によって生成された符号化データをフレームメモリ１４０に保持しておく（ステップＳ７１４）。
【０１１４】
以降は、実施の形態１と同様に、候補となるＮ個の符号化モードに対して上記ステップＳ７０６からＳ７１４までの処理を繰り返し実行することにより（ステップＳ７１５）、第２符号化コストが最小である符号化モードが決定されることになる。
【０１１５】
候補となるＮ個の符号化モードに対して上記処理を実行して第２符号化コストが最小である符号化モードが決定されると、実施の形態１と同様に、第３切替え部２０５は符号化フラグが１か否かを調べることにより、符号化か否かを判断する（ステップＳ７１６）。そして、符号化フラグが１である場合（符号化の場合）には（ステップＳ７１６：Ｙｅｓ）、第３切替え部２０５は、出力端を符号化処理部２１０に接続するように切替え、符号化モード制御部２０７で決定された最適の符号化モードで符号化処理を行う（ステップＳ７１７）。これにより、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４のいずれかにより符号化処理がおこなわれる。
【０１１６】
一方、ステップＳ７１６で、符号化フラグが０の場合には、第３切替え部２０５は、出力端を外部に接続するように切替え、処理を終了する。これにより、最適な符号かモードの第２符号化コストがフレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４のいずれかに出力される。
【０１１７】
ステップＳ７０１に戻り、符号化フラグが１の場合には（ステップＳ７０１：Ｎｏ）、ステップＳ７０２からＳ７１５までの第２符号化コストを求める処理を行わない。フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４では、符号化を行うため符号化フラグは１に設定されているので、ステップＳ７０１における判断では、Ｎｏに進むことになる。
【０１１８】
このように実施の形態２にかかる動画符号化装置では、インタレース方式の動画像を符号化する場合において、複数の選択可能な符号化モードのそれぞれについて、入力された画像信号の予測誤差信号から求めた第１の符号化コストの少ない値を有する符号化モードを候補となる符号化モードと選択してモード数を削減し、選択された符号化モードに対して仮符号化処理を行って、符号化モードごとの符号化データの符号量と符号化歪みから求めた第２符号化コストの最小の符号化モードを符号化処理を行う符号化モードとして決定しているので、より適切かつ正確に符号化効率の高い符号化を行うことができ符号化モードを選択することができる。すなわち、発生符号量だけでなく第２入力画像から求めた予測誤差信号を復号化した参照画像と符号化処理を行う前の入力画像の画像差分である符号化歪みから第２符号化コストを求めて第２符号化コストが最小となる符号化モードに決定しているので、実際の符号化による影響をも符号化コードの決定に考慮することができ、より適切な符号化モードを決定して符号化効率を高くすることが可能となる。このため、マクロブロックの内容等に応じて好適な符号化モードの選択が可能となり、圧縮効率の高い適切な符号化を実現することができるとともに、実際に仮符号化処理を行う符号化モードの数を削減しているため、演算量を大幅に削減でき、符号化処理の負担の増大を防止することができる。
【０１１９】
（実施の形態３）
実施の形態２にかかる動画符号化装置１００では、入力されたマクロブロックの画像に対して全ての符号化モードの中から第１符号化コストが小さい値の符号化モード２を候補として選択していたが、この実施の形態３にかかる動画符号化装置１００は、入力されたマクロブロックの画像に対して予め符号化モードを限定した上で、さらに限定された符号化モードの中から候補となる符号化モードを選択するものである。
【０１２０】
本実施の形態にかかる動画符号化装置１００の機能的構成は図１に示した実施の形態１の動画符号化装置と同様である。図８は、フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４の機能的構成を示すブロック図である。
【０１２１】
フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４は、図８に示すように、第２切替え部２０１と、モード限定部８０１と、予測信号生成部２０２と、候補モード選択部２０３と、直交変換・量子化部２０４と、第３切替え部２０５と、符号量算出部２０６と、符号化歪み計測部６０８と、符号化モード制御部８０７と、逆直交変換・逆量子化部２０８と、予測復号化部２０９と、符号化処理部２１０とを主に備えている。
【０１２２】
ここで、予測信号生成部２０２、候補モード選択部２０３、直交変換・量子化部２０４、第３切替え部２０５、符号量算出部２０６、逆直交変換・逆量子化部２０８、予測復号化部２０９および符号化処理部２１０の機能および構成は実施の形態１と同様であり、符号化歪み計測部６０８の機能および構成は実施の形態２と同様である。また、本実施の形態の動画符号化装置１００において使用する符号化モードは、実施の形態１と同様である。
【０１２３】
モード限定部８０１は、仮符号化時に選択可能な全ての符号化モードの中から、実際に計算を行う符号化モードを限定するものである。限定する符号化モードは、モード限定情報に予め設定されている。
【０１２４】
モード限定情報としては、例えば、入力された画像の画面サイズがＳＤサイズ以上の場合には、４×４ブロックのフレーム間予測符号化のモード等を限定する。このようなモード限定情報の場合、４×４ブロックのフレーム間予測符号化のモードは使用せず、１６×１６ブロックフレーム間予測符号化のモード等、４×４ブロックのフレーム間予測符号化以外のモードが使用されることになる。かかるモード限定情報は、仮符号化時に符号化制御部１０１に保持されている。
【０１２５】
フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド仮第１符号化部１１３、フィールド仮第２符号化部１１４（以下、「仮符号化部」）では、第２切り替え部２０１は、入力されるマクロブロックの画像信号をモード限定部８０１に出力するようになっている。また、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４（以下、「符号化部」）では、第２切り替え部２０１は、入力されるマクロブロックの画像信号と、フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４で求めた直交変換係数及び予測誤差信号などの符号化情報を符号化処理部２１０に出力するようになっている。これにより、符号化処理部２１０により、入力されるマクロブロックの画像信号に対して仮符号化部で決定された符号化モードで符号化処理が行われるようになっている。
【０１２６】
符号化モード制御部８０７は、実施の形態２と同様に、第３切り替え部２０５の出力端が符号量算出部２０６に接続されている状態において、実行可能な符号化モードのそれぞれを候補モード選択部２０３に順次設定し、第２符号化コストを求めて符号化処理として実行する符号化モードを決定するものであるが、本実施の形態ではさらに、仮符号化処理時に、モード限定情報が符号化制御部１０１により設定されるようになっている。
【０１２７】
また、符号化モード制御部８０７は、モード限定情報で設定された符号化モードについては予測信号を生成せず、仮符号化処理中に第１符号化コストや第２符号化コストは算出されないように制御を行う。すなわち、仮符号化部（フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４）では、第２切り替え部２０１の出力端は、モード限定部８０１を経由して予測信号生成部２０２へ接続されているが、モード限定部８０１によって限定されていないモードに対してのみ予測信号生成部２０２により予測信号の生成処理が行われ、第１符号化コスト、第２符号化コストの算出などの処理が実行されるように符号化モード制御部８０７によって制御される。
【０１２８】
一方、符号化部（フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４）では、第２切り替え部２０１の出力端は、仮符号化時と同様にモード限定部８０１を経由して予測信号生成部２０２へと接続される。ここで、仮符号化時に限定されたモードに関しては、予測信号生成部２０２により予測信号の生成処理が行われ、第１符号化コスト、第２符号化コストの算出などの処理（候補モード選択部２０３→直交変換・量子化部２０４→符号量算出部２０６→符号化歪み測定部６０８→符号化モード制御部８０７の処理）が実行されるように符号化モード制御部８０７によって制御される。
【０１２９】
仮符号化部で既に第２符号化コストが計算されている符号化モードに関しては、符号化モード制御部８０７にモード情報及び第２符号化コストが保持されているので予測信号の生成及び仮符号化処理は行われない。
【０１３０】
符号化部による符号化処理時は、マクロブロックで選択可能なすべての仮符号化が行われることになり、符号化モード制御部８０７に保持されている第２符号化コストの中から最小値を有する符号化モードが決定され、決定された符号化モードで符号化処理が行われる。
【０１３１】
仮符号化処理時にモード限定部８０１で生成されない予測信号は、符号化構造が決定した後に生成されることになるため、マクロブロック内の符号化効率の低下を伴わずに符号化処理を実現することができるようになっている。
【０１３２】
次に、以上のように構成された本実施の形態にかかる動画符号化装置１００における動画符号化処理について説明する。動画符号化の全体処理については実施の形態１と同様の手順（図４）で行われる。
【０１３３】
かかる動画符号化の全体処理（図４）におけるステップＳ４０３、Ｓ４０４、Ｓ４０６、Ｓ４０７における仮符号化処理およびステップＳ４１０、Ｓ４１０、Ｓ４１２、Ｓ４１３における符号化処理について詳細に説明する。図９は、仮符号化処理および符号化処理の手順を示すフローチャートである。
【０１３４】
マクロブロックごとに動画像信号が入力されると、入力された画像はマクロブロック毎に符号化が開始される。まず、第２切り替え部２０１は、符号化制御部１０１で設定された符号化フラグの値が０か否かを参照することにより、仮符号化か否かを判断する（ステップＳ９０１）。
【０１３５】
ここでは、まず、フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４についての処理について説明する。フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４に画像信号が入力される場合には、仮符号化を行うため符号化フラグは０に設定されているので（ステップＳ９０１：Ｙｅｓ）、第２切り替え部２０１は、出力端をモード限定部８０１に切り替えて、入力されたマクロブロックの画像信号をモード限定部８０１に出力する。
【０１３６】
そして、モード限定部８０１によって符号化モード制御部８０７に設定されたモード限定情報に従って符号化モードの限定を行う（ステップＳ９０２）。例えば、上述のように、モード限定情報が、４×４ブロックのフレーム間予測符号化のモード等である。このようなモード限定情報の場合、４×４ブロックのフレーム間予測符号化のモードである場合には、４×４ブロックのフレーム間予測符号化の符号化モード以外の符号化モード、例えば１６×１６ブロックフレーム間予測符号化の符号化モード等に処理対象の符号化モードが限定されることになる。
【０１３７】
次に、予測信号生成部２０２によって予測信号および予測誤差信号の生成が行われるが、かかる予測信号および予測誤差信号の生成以降の処理（ステップＳ９０３〜Ｓ９１８、Ｓ９１９）については実施の形態１の動画符号化装置１００における処理（ステップＳ７２〜Ｓ７１８）と同様に行われる。このため、候補モード選択部２０３では、モード限定部８０１によって限定された符号化モードの中から候補となる符号化モードが選択され、符号化モード制御部８０７によって第２符号化コストの最小値を有する符号化モードが決定されることになる。
【０１３８】
このように実施の形態３にかかる動画符号化装置１００は、入力されたマクロブロックの画像に対して予め符号化モードを限定した上で、さらに限定された符号化モードの中から候補となる符号化モードを選択し、その中から符号化モードを決定しているので、より適切かつ正確に符号化効率の高い符号化を行うことができ符号化モードを選択することができる。このため、マクロブロックの内容等に応じて好適な符号化モードの選択が可能となり、圧縮効率の高い適切な符号化を実現することができるとともに、実際に仮符号化処理を行う符号化モードの数を削減しているため、演算量を大幅に削減でき、符号化処理の負担の増大を防止することができる。
【０１３９】
なお、本実施の形態の動画符号化装置１００では、発生符号量と符号化歪みとから第２符号化コストを求めているが、実施の形態１の動画符号化装置のように、発生符号量そのものを第２符号化コストを求めるように構成してもよい。
【０１４０】
（実施の形態４）
実施の形態１〜３にかかる動画符号化装置１００は、候補モード選択部２０３によって第１符号化コストを求め、符号化モードの中からこの第１符号化コストの小さい方からから候補となる符号化モードを選択していたが、この実施の形態４にかかる動画符号化装置１００は、入力されたマクロブロックの画像信号のスライスの画像タイプに基づいて処理対象の符号化モードに制限を与えるものである。
【０１４１】
本実施の形態にかかる動画符号化装置１００の機能的構成は図１に示した実施の形態１の動画符号化装置と同様である。図１０は、フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４の機能的構成を示すブロック図である。
【０１４２】
フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４は、図１０に示すように、第２切替え部２０１と、適応モード選択部１００１と、予測部１００２と、直交変換・量子化部２０４と、第３切替え部２０５と、符号量算出部２０６と、符号化歪み計測部６０８と、符号化モード制御部１００７と、逆直交変換・逆量子化部２０８と、予測復号化部２０９と、符号化処理部２１０とを主に備えている。
【０１４３】
ここで、第２切替え部２０１、直交変換・量子化部２０４、第３切替え部２０５、符号量算出部２０６、逆直交変換・逆量子化部２０８、予測復号化部２０９および符号化処理部２１０の機能および構成は実施の形態１と同様であり、符号化歪み計測部６０８の機能および構成は実施の形態２と同様である。また、本実施の形態の動画符号化装置１００において使用する符号化モードは、実施の形態１と同様である。
【０１４４】
本実施の形態の動画符号化装置１００は、予測信号生成部と候補モード選択部の代わりに、適応モード選択部１００１と予測部１００２が設けられている点が実施の形態１〜３の動画符号化装置と異なっている。
【０１４５】
適応モード選択部１００１は、入力されたマクロブロックの画像のタイプに応じて符号化モードの選択を行うものである。ここで、画像のタイプは、Ｉ−ピクチャ（フレーム内符号化画像）、Ｐ−ピクチャ（フレーム間予測符号化画像）、Ｂ−ピクチャ（双方向予測符号化画像）である。本実施の形態では、かかる画像のタイプをスライスごとに判断して各タイプに対して符号化効率の高い符号化モードを選択する。
【０１４６】
例えば、適応モード選択部１００１は、入力された画像信号がＩ−スライスの場合には、図３に示す各符号化モードの中で、予測方式がフレーム内符号化であり、かつＩ−スライスの符号化効率の高い各ブロックサイズおよび各予測モードの符号化モードを選択する。例えば、ブロックサイズが１６ｘ１６であり、さらに予測モードがＤＣ予測モードである符号化モードを選択する。
【０１４７】
また、適応モード選択部１００１は、入力された画像信号がＰ−スライスの場合には、各符号化モードの中で予測方式がフレーム間予測符号化であり、かつＰ−スライスの符号化効率の高い各ブロックサイズおよび各予測モードの符号化モードを選択する。例えば、ブロックサイズが１６ｘ１６であり、さらに予測モードがＬ０予測モードである符号化モードを選択する。
【０１４８】
さらに、適応モード選択部１００１は、入力された画像信号がＢ−スライスの場合には、各符号化モードの中で予測方式がフレーム間予測符号化であり、かつＢ−スライスの符号化効率の高い各ブロックサイズおよび各予測モードの符号化モードを選択する。
【０１４９】
符号化処理の負担を考慮した場合、フレーム間予測符号化の予測方式ではスキップを選択することにより、予測処理を高速に行うことが可能であるが、符号化性能が低下する。これらの予測モードの選択は処理速度と符号化性能を加味して選択する。本実施の形態では、特定する符号化モードは、マクロブロックのサイズ及び用途を想定してスライスの画像タイプごとに予め定められている。
【０１５０】
すなわち、適応モード選択部１００１は、スライスの画像タイプに応じて選択する符号化モードを特定することにより、以降の処理負担の多い仮符号化の処理（予測部１００２→直交変換・量子化部２０４→符号量算出部２０６→符号化歪み計測部６０８の処理ループ）の回数を削減し、高速なフレーム／フィールド判定を可能にしている。
【０１５１】
なお、本実施の形態では、上述のように、スライスの画像タイプごとに選択する符号化モードを選択しているが、フレーム内符号化の予測方式はフレーム間予測符号化の予測方式と比較すると、動きベクトルの探索処理等が行われないため、高速演算することが可能である。このため、Ｉ−スライスは、予測方式がフレーム内符号化である符号化モードの中で入力されたマクロブロックのサイズに該当するすべての予測モードを対象とした符号化モードを選択するように構成しても良い。
【０１５２】
予測部１００２は、符号化モード制御部１００７によって順次設定される符号化モードごとに、フレームメモリ１４０に一時的に保存された参照画像を用いて、符号化モードで定められた符号化処理方式により予測信号の生成を行い、また入力されたマクロブロックの画像信号と生成された予測信号の画素差分である予測誤差信号の生成を行うものである。設定された符号化モードがフレーム間予測符号化に関するモードである場合は、動き補償を行うため、予測信号生成部２０２は、動きベクトル検出処理も併せて行う。
【０１５３】
なお、予測部１００２では、対象のマクロブロックに対応する全ての符号化モードについて予測信号を生成する他、一部の符号化モードについてのみ予測信号を生成してもよい。
【０１５４】
符号化モード制御部１００７は、第３切り替え部２０５の出力端が符号量算出部２０６に接続されている状態において（仮符号化処理時）、適応モード選択部１００１で選択された符号化モードのそれぞれを予測部１００２に順次設定し、符号化コストを求めて符号化処理として実行する符号化モードを決定するものである。なお、符号化コストは、実施の形態２における第２符号化コストと同様に、符号量算出部２０６で算出された発生符号量と符号化歪み計測部６０８で計測された符号化歪みとを数２式のように加算したものであり、符号化の処理量の目安となる値である。
【０１５５】
なお、フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド仮第１符号化部１１３、フィールド仮第２符号化部１１４（以下、「仮符号化部」）では、第２切り替え部２０１は、入力されるマクロブロックの画像信号を適応モード選択部１００１に出力するようになっている。また、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４（以下、「符号化部」）では、第２切り替え部２０１は、入力されるマクロブロックの画像信号と、フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４で求めた直交変換係数及び予測誤差信号などの符号化情報を符号化処理部２１０に出力するようになっている。これにより、符号化処理部２１０により、入力されるマクロブロックの画像信号に対して仮符号化部で決定された符号化モードで符号化処理が行われるようになっている。
【０１５６】
次に、以上のように構成された本実施の形態にかかる動画符号化装置１００における動画符号化処理について説明する。動画符号化の全体処理については実施の形態１と同様の手順（図４）で行われる。
【０１５７】
かかる動画符号化の全体処理（図４）におけるステップＳ４０３、Ｓ４０４、Ｓ４０６、Ｓ４０７における仮符号化処理およびステップＳ４１０、Ｓ４１０、Ｓ４１２、Ｓ４１３における符号化処理について詳細に説明する。図１１は、仮符号化処理および符号化処理の手順を示すフローチャートである。
【０１５８】
マクロブロックごとに動画像信号が入力されると、入力された画像はマクロブロック毎に符号化が開始される。まず、第２切り替え部２０１は、符号化制御部１０１で設定された符号化フラグの値が０か否かを参照することにより、仮符号化か否かを判断する（ステップＳ１１０１）。
【０１５９】
ここでは、まず、フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４についての処理について説明する。フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４に画像信号が入力される場合には、仮符号化を行うため符号化フラグは０に設定されているので（ステップＳ１１０１：Ｙｅｓ）、第２切り替え部２０１は、出力端を適応モード選択部１００１に切り替えて、入力されたマクロブロックの画像信号を適応モード選択部１００１に出力する。
【０１６０】
そして、適応モード選択部１００１は、入力されたマクロブロックの画像信号の画像タイプを調べ、Ｉ−スライスか否かを判断する（ステップＳ１１０２）。そして、Ｉ−スライスである場合には、適応モード選択部１００１は、図３に示す符号化モードの中から予測方式がフレーム内符号化であり、かつＩ−スライスの符号効率が高い予め定められたブロックサイズおよび予測モード（例えば、ブロックサイズが１６ｘ１６であり、かつ予測モードがＤＣ予測モード）である符号化モードを特定モードとして選択する（ステップＳ１１０３）。
【０１６１】
一方、ステップＳ１１０２において、入力されたマクロブロックの画像信号の画像タイプがＩ−スライス以外（Ｐ−スライスまたはＢ−スライス）である場合には、適応モード選択部１００１は、図３に示す符号化モードの中から予測方式がフレーム間予測符号化で、かつＰ−スライスまたはＢ−スライスの符号効率が高いブロックサイズおよび予測モード（例えば、ブロックサイズが１６ｘ１６であり、かつ予測モードがＰ０予測モード）である符号化モードを特定モードとして選択する（ステップＳ１１０４）。
【０１６２】
そして、変数ｉｎｄｅｘにステップＳ１１０３またはＳ１１０４で特定モードとして選択された符号化モードの数を設定し、その中で最小のモード番号の符号化モードを処理対象の特定モードとし、最小コストに予め定められた最大値を設定する（ステップＳ１１０５）。
【０１６３】
次に、予測部１００２によって処理対象の特定モードの符号化方式によって予測信号および予測誤差信号の生成が行われる（ステップＳ１１０６）。
【０１６４】
次に、符号化モード制御部１００７は、第３切り替え部２０５の出力が符号量算出２０６に接続された状態で、ｉｎｄｅｘの値で示されるモード番号の符号化モードを符号化制御部１０１に設定し、これにより処理対象の特定モードである符号化モードに対応する直交変換および量子化処理が直交変換・量子化部２０４によって行われる（ステップＳ１１０７）。具体的には、直交変換・量子化部２０４によって予測誤差信号を直交変換して直交変換係数を量子化する。
【０１６５】
そして、符号量算出部２０６によって、量子化された直交変換係数や動きベクトルの情報に対してハフマン符号化または算術符号化に基づくエントロピー符号化がなされた場合の発生符号量を算出する（ステップＳ１１０８）。ただし、エントロピー符号化データの出力は行わない。
【０１６６】
ステップＳ１１０７において直交変換・量子化部２０４によって予測誤差信号を直交変換して直交変換係数を量子化し、ステップＳ１１０８において符号量算出部２０６によって、量子化された直交変換係数や動きベクトルの情報に対してハフマン符号化または算術符号化に基づくエントロピー符号化がなされた場合の発生符号量を算出する処理を行う際に、予測誤差信号の量子化された直交変換係数は、逆直交変換・逆量子化部２０８に入力されて、逆量子化・逆直交変換が施されて予測誤差信号を再生し、予測復号化部２０９により復号化画像であるローカルデコード画像が生成され、フレームメモリ１４０に参照画像として一時的に保存される（ステップＳ１１０９）。
【０１６７】
次に、符号化歪み計測部６０８は、フレームメモリ１４０の参照画像と符号化対象の入力画像（符号化前の原画像）の画像差分である符号化歪みを測定する（ステップＳ１１１０）。
【０１６８】
次に、符号化モード制御部１００７は、ステップＳ１１０８で算出された発生符号量とＳ１１０９で測定された符号化歪みから数２式を使用して符号化コストを求める（ステップＳ１１１１）。
【０１６９】
そして、符号化モード制御部１００７は、算出された符号化コストが最小コストより小さいか否かを判断する（ステップＳ１１１２）。そして、符号化コストが最小コストより小さい場合には（ステップＳ１１１２：Ｙｅｓ）、符号化モード制御部１００７は、現在の符号化コストに対応する特定モードである符号化モードを最適な符号化モードとして決定する（ステップＳ１１１３）。そして、現在の符号化コストで最小コストを更新し、仮符号化の結果、すなわち特定モードの符号化処理によって生成された符号化データをフレームメモリ１４０に保持しておく（ステップＳ１１１４）。
【０１７０】
次に、符号化モード制御部１００７は、特定モードとして選択されたすべての符号化モードに対して処理が終了したか否かを判断する（ステップＳ１１１５）。そして、まだすべての特定モードである符号化モードに対して処理が終了していない場合には（ステップＳ１１１５：Ｎｏ）、特定モードとして選択された次の符号化モードに対してステップＳ１１０６からＳ１１１４までの処理を繰り返し実行する。これにより、符号化コストが最小である符号化モードが決定されることになる。
【０１７１】
一方、ステップＳ１１１５において、特定モードとして選択されたすべての符号化モードに対して処理が終了している場合には（ステップＳ１１１５：Ｙｅｓ）、第３切替え部２０５は符号化フラグが１か否かを調べることにより、符号化か否かを判断する（ステップＳ１１１６）。そして、符号化フラグが１である場合（符号化の場合）には（ステップＳ１１１６：Ｙｅｓ）、第３切替え部２０５は、出力端を符号化処理部２１０に接続するように切替え、符号化モード制御部１００７で決定された最適の符号化モードで符号化処理を行う（ステップＳ１１１７）。これにより、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４のいずれかにより符号化処理がおこなわれる。
【０１７２】
一方、ステップＳ１１１６で、符号化フラグが０の場合には、第３切替え部２０５は、出力端を外部に接続するように切替え、処理を終了する。これにより、最適な符号かモードの符号化コストがフレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４のいずれかに出力される。
【０１７３】
ステップＳ１１０１に戻り、符号化フラグが１の場合には（ステップＳ１１０１：Ｎｏ）、ステップＳ１１０２からＳ１１１５までの符号化コストを求める処理を行わない。フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４では、符号化を行うため符号化フラグは１に設定されているので、ステップＳ１１０１における判断では、Ｎｏに進むことになる。
【０１７４】
このように本実施の形態にかかる動画符号化装置では、インタレース方式の動画像を符号化する場合において、複数の選択可能な符号化モードから入力されたマクロブロックの画像タイプに応じて符号化効率が高い符号化モードを選択してモード数を削減し、選択された符号化モードに対して仮符号化処理を行って、符号化モードごとの符号化データの符号量から求めた符号化コストの最小の符号化モードを符号化処理を行う符号化モードとして決定しているので、より適切かつ正確に符号化効率の高い符号化を行うことができ符号化モードを選択することができる。このため、マクロブロックの内容等に応じて好適な符号化モードの選択が可能となり、圧縮効率の高い適切な符号化を実現することができるとともに、実際に画像タイプに応じて仮符号化処理を行う符号化モードの数を削減しているため、演算量を大幅に削減でき、符号化処理の負担の増大を防止することができる。
【０１７５】
さらに特定モードとして仮符号化で計算された符号化データを保持しているため、符号化処理では当該特定モードを仮符号化する必要がない。このため、フィールド／フレーム判定で選択された符号化構造の対応する特定モードに関しては、符号化装置による符号化処理において再計算を行わなくて済み、符号化処理の負担をより減少させることができる。
【０１７６】
（実施の形態５）
実施の形態４にかかる動画符号化装置１００は、入力されたマクロブロックの画像信号のスライスの画像タイプに基づいて処理対象の符号化モードに制限を与えるものであったが、この実施の形態５にかかる動画符号化装置は、さらにブロック形状（ブロックサイズ）に応じて処理対象の符号化モードに制限を与えるものである。
【０１７７】
本実施の形態にかかる動画符号化装置１００の機能的構成は図１に示した実施の形態１の動画符号化装置と同様である。図１２は、フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４の機能的構成を示すブロック図である。
【０１７８】
フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４は、図１２に示すように、第２切替え部２０１と、ブロック形状選択部１２０１と、適応モード選択部１００１と、予測部１００２と、直交変換・量子化部２０４と、第３切替え部２０５と、符号量算出部２０６と、符号化歪み計測部６０８と、符号化モード制御部１２０７と、逆直交変換・逆量子化部２０８と、予測復号化部２０９と、符号化処理部２１０とを主に備えている。
【０１７９】
ここで、第２切替え部２０１、直交変換・量子化部２０４、第３切替え部２０５、適応モード選択部００１と、符号量算出部２０６、符号化歪み計測部６０８、逆直交変換・逆量子化部２０８、予測復号化部２０９および符号化処理部２１０の機能および構成は実施の形態４と同様である。また、本実施の形態の動画符号化装置１００において使用する符号化モードは、実施の形態１と同様である。
【０１８０】
本実施の形態の動画符号化装置１００は、ブロック形状選択部１２０１が設けられている点が実施の形態４の動画符号化装置と異なっている。
【０１８１】
ブロック形状選択部１２０１は、仮符号化処理時に、選択可能な全ブロック形状の中から入力された画像信号の画像タイプとブロック選択情報とに基づいて実際に計算を行うブロック形状に対応する符号化モードを選択するものである。
【０１８２】
ブロック選択情報は、符号化制御部１０１内に設定されており、予測方式と当該予測方式で選択可能なブロック形状（ブロックサイズ）を組み合わせた符号化モードを定めたものである。例えば、国際標準Ｈ．２６４に準拠している本実施の形態の動画符号化装置１００のメインプロファイルでは、フレーム内符号化の予測方式で可能なブロック形状は１６ｘ１６画素ブロックと４ｘ４画素ブロックであり、それぞれ１６ｘ１６画素ブロックで４通り、４ｘ４画素ブロックで９通りの予測モードを選択可能である。また、フレーム間予測符号化の予測方式で可能なブロック形状は、１６ｘ１６画素ブロック、１６ｘ８画素ブロック、８ｘ１６画素ブロック、８ｘ８画素ブロック、８ｘ４画素ブロック、４ｘ８画素ブロック、４ｘ４画素ブロックなどであり、ブロック形状と参照画像の予測モードが定められている。従って、ブロック選択情報としては、入力された画像信号の画像タイプがＩ−スライス（フレーム内符号化画像）の場合には、１６ｘ１６画素ブロックと４ｘ４画素ブロックのいずれかまたは両方を選択可能として、入力された画像信号の画像タイプがＰ−スライス（フレーム間予測符号化画像）またはＢ−スライス（双方向予測符号化画像）の場合には、１６ｘ１６画素ブロック、１６ｘ８画素ブロック、８ｘ１６画素ブロック、８ｘ８画素ブロック、８ｘ４画素ブロック、４ｘ８画素ブロック、４ｘ４画素ブロックのいずれかまたはいずれかの組み合わせ若しくはすべてが選択可能として定められている。かかるブロック選択情報は、仮符号化時に、符号化モード制御部１２０７が符号化制御部１０１からブロック選択情報を受け取り、ブロック形状選択部１２０１に設定するようになっている。
【０１８３】
適応モード選択部１００１は、ブロック形状選択部１２０１で選択されたブロック形状に対応する符号化モードの中から実施の形態４と同様に符号化効率が高い符号化モードを選択する。このように、ブロック形状選択部１２０１によって、予めブロック形状に対応した符号化モードを選択し、そのブロック形状に対応した符号化モードの中から選択可能なモードを適応モード選択部２１５で選択することで、処理負担を考慮して、モード判定で計算するモードを選択することができ、大幅な処理量の削減が可能となる。
【０１８４】
フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド仮第１符号化部１１３、フィールド仮第２符号化部１１４（以下、「仮符号化部」）では、第２切り替え部２０１は、入力されるマクロブロックの画像信号をブロック形状選択部１２０１に出力するようになっている。また、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４（以下、「符号化部」）では、第２切り替え部２０１は、入力されるマクロブロックの画像信号と、フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４で求めた直交変換係数及び予測誤差信号などの符号化情報を符号化処理部２１０に出力するようになっている。これにより、符号化処理部２１０により、入力されるマクロブロックの画像信号に対して仮符号化部で決定された符号化モードで符号化処理が行われるようになっている。
【０１８５】
符号化モード制御部１２０７は、実施の形態４と同様に、第３切り替え部２０５の出力端が符号量算出部２０６に接続されている状態において、実行可能な符号化モードのそれぞれを予測部１００２に順次設定し、符号化コストを求めて符号化処理として実行する符号化モードを決定するものであるが、本実施の形態ではさらに、仮符号化処理時に、ブロック形状情報が符号化制御部１０１により設定されるようになっている。
【０１８６】
また、符号化モード制御部１２０７は、ブロック形状選択部で選択されていないブロック形状に対応する符号化モードについては予測信号を生成せず、仮符号化処理中に符号化コストは算出されないように制御を行う。すなわち、仮符号化部（フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４）では、第２切り替え部２０１の出力端は、ブロック形状選択部１２０１を経由して予測部１００２へ接続されているが、ブロック形状選択部１２０１によって選択されたブロック形状に対する符号化モードに対してのみ予測部１００２により予測信号の生成処理が行われ、符号化コストの算出などの処理が実行されるように符号化モード制御部１２０７によって制御される。
【０１８７】
一方、符号化部（フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４）では、第２切り替え部２０１の出力端は、仮符号化時と同様にブロック形状選択部１２０１を経由して予測部１００２へと接続される。ここで、仮符号化時にブロック形状選択部１２０１で選択されていないモードに関しては、予測部１００２により予測信号の生成処理が行われ、符号化コストの算出などの処理（予測部１００２→直交変換・量子化部２０４→符号量算出部２０６→符号化歪み測定部６０８→符号化モード制御部１２０７の処理）が実行されるように符号化モード制御部１２０７によって制御される。
【０１８８】
次に、以上のように構成された本実施の形態にかかる動画符号化装置１００における動画符号化処理について説明する。動画符号化の全体処理については実施の形態１と同様の手順（図４）で行われる。
【０１８９】
かかる動画符号化の全体処理（図４）におけるステップＳ４０３、Ｓ４０４、Ｓ４０６、Ｓ４０７における仮符号化処理およびステップＳ４１０、Ｓ４１０、Ｓ４１２、Ｓ４１３における符号化処理について詳細に説明する。図１３は、仮符号化処理および符号化処理の手順を示すフローチャートである。
【０１９０】
マクロブロックごとに動画像信号が入力されると、入力された画像はマクロブロック毎に符号化が開始される。まず、第２切り替え部２０１は、符号化制御部１０１で設定された符号化フラグの値が０か否かを参照することにより、仮符号化か否かを判断する（ステップＳ１３０１）。
【０１９１】
ここでは、まず、フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４についての処理について説明する。フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４に画像信号が入力される場合には、仮符号化を行うため符号化フラグは０に設定されているので（ステップＳ１３０１：Ｙｅｓ）、第２切り替え部２０１は、出力端をブロック形状選択部１２０１に切り替えて、入力されたマクロブロックの画像信号をブロック形状選択部１２０１に出力する。
【０１９２】
次に、ブロック形状選択部１２０１によって、ブロック選択情報を参照してブロック形状を選択する（ステップＳ１３０２）。具体的には、入力された画像信号の画像タイプを調べ、Ｉ−スライスの場合には、１６ｘ１６画素ブロックと４ｘ４画素ブロックのいずれかまたは両方をブロック選択情報に従って選択される。また、入力された画像信号の画像タイプがＰ−スライスまたはＢ−スライスの場合には、１６ｘ１６画素ブロック、１６ｘ８画素ブロック、８ｘ１６画素ブロック、８ｘ８画素ブロック、８ｘ４画素ブロック、４ｘ８画素ブロック、４ｘ４画素ブロックのいずれかまたはいずれかの組み合わせ若しくはすべてをブロック選択情報に従って選択する。
【０１９３】
そして、適応モード選択部１００１は、入力されたマクロブロックの画像信号の画像タイプを調べ、Ｉ−スライスか否かを判断する（ステップＳ１３０３）。そして、Ｉ−スライスである場合には、適応モード選択部１００１は、図３に示す符号化モードの中から予測方式がフレーム内符号化であり、かつステップＳ１３０２で選択されたブロック形状であり、さらにＩ−スライスの符号効率が高い予め定められた予測モード（例えば、予測モードがＤＣ予測モード）である符号化モードを特定モードとして選択する（ステップＳ１３０４）。
【０１９４】
一方、ステップＳ１３０３において、入力されたマクロブロックの画像信号の画像タイプがＩ−スライス以外（Ｐ−スライスまたはＢ−スライス）である場合には、適応モード選択部１００１は、図３に示す符号化モードの中から予測方式がフレーム間予測符号化で、かつステップＳ１３０２で選択されたブロック形状であり、さらにＰ−スライスまたはＢ−スライスの符号効率が高い予測モード（例えば、ブロックサイズが１６ｘ１６であり、かつ予測モードがＰ０予測モード）である符号化モードを特定モードとして選択する（ステップＳ１３０５）。
【０１９５】
これ以降の処理は、実施の形態４におけるステップＳ１１０５からＳ１１１７までの処理と同様に行われる。
【０１９６】
このように本実施の形態にかかる動画符号化装置では、インタレース方式の動画像を符号化する場合において、複数の選択可能な符号化モードから入力された画像信号の画像タイプに応じてブロック形状を選択し、符号化モードの中から選択したブロック形状でかつ画像信号のスライスの画像タイプに応じて適応的に符号化モードを選択し、選択した符号化モードに対して仮符号化処理を行って、符号化モードごとの符号化データの符号量から求めた符号化コストの最小の符号化モードを符号化処理を行う符号化モードとして決定しているので、より適切かつ正確に符号化効率の高い符号化を行うことができ符号化モードを選択することができる。このため、マクロブロックの内容等に応じて好適な符号化モードの選択が可能となり、圧縮効率の高い適切な符号化を実現することができるとともに、実際に画像タイプに応じて仮符号化処理を行う符号化モードの数を削減しているため、演算量を大幅に削減でき、符号化処理の負担の増大を防止することができる。
【０１９７】
（実施の形態６）
実施の形態４にかかる動画符号化装置１００は、入力されたマクロブロックの画像信号のスライスの画像タイプに基づいて処理対象の符号化モードに制限を与えるものであったが、この実施の形態６にかかる動画符号化装置は、フレーム間予測符号化に関する符号化モードが選択された場合に、さらに動き探索精度を選択して選択された動き探索精度に応じた符号化モードを選択するものである。
【０１９８】
本実施の形態にかかる動画符号化装置１００の機能的構成は図１に示した実施の形態１の動画符号化装置と同様である。図１４は、フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４の機能的構成を示すブロック図である。
【０１９９】
フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４は、図１４に示すように、第２切替え部２０１と、動き探索精度選択部１４０１と、適応モード選択部１００１と、予測部１００２と、直交変換・量子化部２０４と、第３切替え部２０５と、符号量算出部２０６と、符号化歪み計測部６０８と、符号化モード制御部１４０７と、逆直交変換・逆量子化部２０８と、予測復号化部２０９と、符号化処理部２１０とを主に備えている。
【０２００】
ここで、第２切替え部２０１、直交変換・量子化部２０４、第３切替え部２０５、適応モード選択部００１と、符号量算出部２０６、符号化歪み計測部６０８、逆直交変換・逆量子化部２０８、予測復号化部２０９および符号化処理部２１０の機能および構成は実施の形態４と同様である。また、本実施の形態の動画符号化装置１００において使用する符号化モードは、実施の形態１と同様である。
【０２０１】
本実施の形態の動画符号化装置１００は、動き探索精度選択部１４０１が設けられている点が実施の形態４の動画符号化装置と異なっている。
【０２０２】
動き探索精度選択部１４０１は、適応モード選択部１００１によって選択された符号化モードがフレーム間予測符号化の符号化方式で有る場合に、符号化モード制御部１４０７から動き探索精度情報を受けとり、動き探索精度情報に従って動き探索精度を選択して選択された動き探索精度の予測モードを有する符号化モードを選択して予測部１００２の動き探索処理を制御するものである。
【０２０３】
すなわち、予測部１００２では、フレーム内符号化およびフレーム間予測符号化の処理の他に、動きベクトル検出処理も行っているが、動きベクトル探索処理では、整数画素位置のベクトル探索の他に、さらにブロックの詳細な動きに対応するため、１／２画素位置のベクトル探索及び１／４画素位置など分数画素位置のベクトル探索を行っている。このような分数画素位置のベクトル探索処理は、符号化効率の向上に有効であるが、画像マッチング処理を行うための探索点が増加するため、処理負荷が過大となる。
【０２０４】
このため、動き探索精度選択部１４０１は、適応モード選択部１００１で選択された符号化モードの符号化方式がフレーム間予測符号化である場合には、動き探索精度を選択して選択された動き探索精度の予測モードを有する符号化モードをさらに選択し、予測部１００２では、選択された符号化モードの動き探索精度で各マクロブロックに対応する参照画像に基づいて動きベクトル探索を行う。ここで、動き探索精度選択部１４０１によって選択されなかっら動き探索精度については、仮符号化処理などの計算は行われない。例えば、動き探索精度が整数画素のみの場合、予測部１００２による予測信号生成処理では、整数精度の動き探索のみ行えば良く、これにより大幅な処理負担を軽減することができる。
【０２０５】
動き探索精度情報は、画像サイズと整数画素位置、１／２画素位置、１／４画素位置などの動き探索精度とを予め対応づけたものであり、本実施の形態では、画像サイズが大きくなるほど、動き探索精度を粗くなるように対応付けている。これは、画像サイズが大きくなるにつれて、マクロブロック内の輝度変化量は緩やかになる傾向があり、相対的に動き探索精度は大きくしても符号化効率は低下しないからである。なお、本実施の形態では、画像サイズに応じて動き探索精度を定めているが、画像サイズに関係なく他の条件により動き探索精度が選択されるように動き探索精度情報を構成してもよい。
【０２０６】
符号化モード制御部１４０７は、実施の形態４と同様に、第３切り替え部２０５の出力端が符号量算出部２０６に接続されている状態において、実行可能な符号化モードのそれぞれを予測部１００２に順次設定し、符号化コストを求めて符号化処理として実行する符号化モードを決定するものであるが、本実施の形態ではさらに、仮符号化処理時に、動き探索精度情報が符号化制御部１０１により設定され、動き探索精度選択部１４０１に渡すようになっている。
【０２０７】
また、符号化モード制御部１４０７は、動き探索精度選択部１４０１で選択されていない動き探索精度を有する符号化モードについては予測信号を生成せず、仮符号化処理中に符号化コストは算出されないように制御を行う。すなわち、仮符号化部（フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４）では、第２切り替え部２０１の出力端は、適応モード選択部１００１、動き探索精度選択部１４０１を経由して予測部１００２へ接続されているが、動き探索精度選択部１４０１によって選択された動き探索精度に対する符号化モードに対してのみ予測部１００２により予測信号の生成処理が行われ、符号化コストの算出などの処理が実行されるように符号化モード制御部１２０７によって制御される。
【０２０８】
一方、符号化部（フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４）では、第２切り替え部２０１の出力端は、仮符号化時と同様に、適応モード選択部１００１、動き探索精度選択部１４０１を経由して予測部１００２へと接続される。ここで、仮符号化時に動き探索精度選択部１４０１で選択されていないモードに関しては、予測部１００２により予測信号の生成処理が行われ、符号化コストの算出などの処理（予測部１００２→直交変換・量子化部２０４→符号量算出部２０６→符号化歪み測定部６０８→符号化モード制御部１２０７の処理）が実行されるように符号化モード制御部１２０７によって制御される。
【０２０９】
次に、以上のように構成された本実施の形態にかかる動画符号化装置１００における動画符号化処理について説明する。動画符号化の全体処理については実施の形態１と同様の手順（図４）で行われる。
【０２１０】
かかる動画符号化の全体処理（図４）におけるステップＳ４０３、Ｓ４０４、Ｓ４０６、Ｓ４０７における仮符号化処理およびステップＳ４１０、Ｓ４１０、Ｓ４１２、Ｓ４１３における符号化処理について詳細に説明する。図１５は、仮符号化処理および符号化処理の手順を示すフローチャートである。
【０２１１】
マクロブロックごとに動画像信号が入力されると、入力された画像はマクロブロック毎に符号化が開始される。まず、第２切り替え部２０１は、符号化制御部１０１で設定された符号化フラグの値が０か否かを参照することにより、仮符号化か否かを判断する（ステップＳ１５０１）。
【０２１２】
ここでは、まず、フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４についての処理について説明する。フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４に画像信号が入力される場合には、仮符号化を行うため符号化フラグは０に設定されているので（ステップＳ１５０１：Ｙｅｓ）、第２切り替え部２０１は、出力端を適応モード選択部１００１に切り替えて、入力されたマクロブロックの画像信号を適応モード選択部１００１に出力する。
【０２１３】
そして、適応モード選択部１００１は、入力されたマクロブロックの画像信号の画像タイプを調べ、Ｉ−スライスか否かを判断する（ステップＳ１５０２）。そして、Ｉ−スライスである場合には、適応モード選択部１００１は、図３に示す符号化モードの中から予測方式がフレーム内符号化であり、かつＩ−スライスの符号効率が高い予め定められたブロックサイズおよび予測モード（例えば、ブロックサイズが１６ｘ１６であり、かつ予測モードがＤＣ予測モード）である符号化モードを特定モードとして選択する（ステップＳ１５０３）。
【０２１４】
一方、ステップＳ１１０２において、入力されたマクロブロックの画像信号の画像タイプがＩ−スライス以外（Ｐ−スライスまたはＢ−スライス）である場合には、適応モード選択部１００１は、図３に示す符号化モードの中から予測方式がフレーム間予測符号化で、かつＰ−スライスまたはＢ−スライスの符号効率が高いブロックサイズおよび予測モード（例えば、ブロックサイズが１６ｘ１６であり、かつ予測モードがＰ０予測モード）である符号化モードを特定モードとして選択する（ステップＳ１５０４）。
【０２１５】
そして、動き探索精度選択部１４０１は、符号化モード制御部１４０７から動き探索精度情報を受け取り、画像サイズに応じた動き探索精度を選択して、選択された動き探索精度を予測モードとして有する符号化モードを、ステップＳ１５０４で選択した符号化モードの中から特定モードとして選択する（ステップＳ１５０５）。
【０２１６】
次に、変数ｉｎｄｅｘにステップＳ１５０３またはＳ１５０４で特定モードとして選択された符号化モードの数を設定し、その中で最小のモード番号の符号化モードを処理対象の特定モードとし、最小コストに予め定められた最大値を設定する（ステップＳ１５０６）。これ以降の処理は、実施の形態４におけるステップＳ１１０６からＳ１１１７までの処理と同様に行われる。
【０２１７】
このように本実施の形態にかかる動画符号化装置では、インタレース方式の動画像を符号化する場合において、複数の選択可能な符号化モードから入力された符号化モードを選択し、フレーム間予測符号化に関する符号化モードが選択された場合に、さらに動き探索精度を選択して選択された動き探索精度に応じた符号化モードを選択し、選択した符号化モードに対して仮符号化処理を行って、符号化モードごとの符号化データの符号量から求めた符号化コストの最小の符号化モードを符号化処理を行う符号化モードとして決定しているので、より適切かつ正確に符号化効率の高い符号化を行うことができ符号化モードを選択することができる。このため、マクロブロックの内容等に応じて好適な符号化モードの選択が可能となり、圧縮効率の高い適切な符号化を実現することができるとともに、実際に画像タイプに応じて仮符号化処理を行う符号化モードの数を削減しているため、演算量を大幅に削減でき、符号化処理の負担の増大を防止することができる。
【０２１８】
なお、本実施の形態にかかる動画符号化装置を、実施の形態５と同様のブロック形状選択部を更に設けて、入力画像の画像タイプに基づいて符号化処理の対象となるブロック形状を選択するように構成してもよい。
【０２１９】
（実施の形態７）
実施の形態１〜３では、入力されたマクロブロックの画像信号に対して実行可能なすべての符号化モードの中から第１符号化コストを求め、第１符号化コストに基づいて候補となる符号化モードを選択し、選択された符号化モードの中から仮符号化を行って第２符号化コストを求めて第２符号化コストが最小となる符号化モードに決定していたが、この実施の形態７にかかる動画符号化装置は、候補となる符号化モードを求めて仮符号化を行わずに符号化コストのみで符号化処理を行う符号化モードを決定するものである。
【０２２０】
本実施の形態にかかる動画符号化装置１００の機能的構成は図１に示した実施の形態１の動画符号化装置と同様である。図１６は、フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４の機能的構成を示すブロック図である。
【０２２１】
フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４（以下、「仮符号化部」という。）は、図１６に示すように、予測部１６０１と、符号化コスト算出部１６０２と、直交変換・量子化部１６０３と、第２切替え部１６０４と、符号化モード制御部１６０５と、逆直交変換・逆量子化部１６０６と、予測復号化部１６０７とを主に備えている。
【０２２２】
予測部１６０１は、符号化モード制御部１６０５によって順次設定される符号化モードごとに、フレームメモリ１４０に一時的に保存された参照画像を用いて、符号化モードで定められた符号化処理方式により予測信号の生成を行い、また入力されたマクロブロックの画像信号と生成された予測信号の画素差分である予測誤差信号の生成を行うものである。設定された符号化モードがフレーム間予測符号化に関するモードである場合は、動き補償を行うため、予測部１６０１は、動きベクトル検出処理も併せて行う。
【０２２３】
なお、予測部１６０１は、対象のマクロブロックに対応する全ての符号化モードについて予測信号を生成する他、一部の符号化モードについてのみ予測信号を生成してもよい。
【０２２４】
符号化コスト算出部１６０２は、予測部１００２で生成された符号化モードごとの予測信号から符号化モードによる符号化処理量を示す符号化コストを算出するものである。ここで、符号化コストは数３式により算出する。
【０２２５】
【数３】
2006080925.tif 000005
ここで、ＳＡＤは、予測誤差信号のマクロブロック内画素累積値であり、λは定数である。ＯＨは、現在の符号化モードを選択した場合のモード情報の予め定められた符号量であり、例えば動きベクトルの距離などが該当する。
【０２２６】
このように符号化コストは予測誤差信号のみで計算することができ、後述する符号量算出処理に比べ、非常に高速に実行することができる。従って、複数の符号化モードの組み合わせの中から、予測誤差信号に基づいて符号化構造の選択を行うことにより、フレーム符号化構造のマクロブロックとフィールド符号化構造のマクロブロックのフレーム・フィールド判定を高速かつ適切に行うことが可能となる。
【０２２７】
直交変換・量子化部１６０３は、符号化モードごとに、予測部１６０１で生成された予測誤差信号に対して直交変換（例えば、離散コサイン変換、整数変換等）を行い、その変換係数を量子化し、量子化した直交変換係数と符号化モードの情報（あるいは、さらに動きベクトルの情報）を第２切り替え部１６０４と逆直交変換・逆量子化部１６０６に出力するものである。
【０２２８】
第２切替え部１６０４は、直交変換・量子化部１６０３から出力された直交変換係数及び符号化モードの情報等を、符号化モード制御部１６０５への出力と仮符号化部外部への出力とを切り替えるものである。すなわち、第２切替え部１６０４は、符号化制御部１０１によって制御されており、マクロブロックで選択可能な符号化モードが存在するときには、出力端は符号化モード制御部１６０５に接続される。これにより、マクロブロックで選択可能なすべての符号化モードの予測誤差信号及び符号化コストの算出が可能となる。
【０２２９】
より具体的には、第２切替え部１６０４の出力端が符号化モード制御部１６０５に接続されているときには、符号化コスト算出部１６０２は以後の処理（直交変換・量子化部１６０３→符号化モード制御部１６０５の処理）で、符号化処理を伴わないため、処理負担を削減するようになっている。
【０２３０】
符号化モード制御部１６０５は、予測部１６０１における符号化モードを設定する処理を行う。また、符号化モード制御部１６０５は、符号化コスト算出部１６０２で符号化モードごとに算出された符号化コストが最小となる符号化モードを、符号化処理として採用する符号化モードとして決定する。
【０２３１】
より具体的には、符号化モード制御部１６０５は、第２切り替え部１６０４で出力が符号化モード制御部１６０５に接続されている状態で、実行可能な一または複数の符号化モードの各々を予測部１６０１に順次設定する。そして、符号化モード制御部１６０５は、符号化モードごとの符号化コストの中で最小の符号化コストとなる符号化モードを決定する。符号化モード制御部１６０５で符号化モードが決定した場合には、第２切り替え部１６０４の出力端は仮符号化部外部へと直接接続され、決定された符号化モードの量子化された変換係数及び符号化コスト、符号化コスト等の符号化情報が出力される。
【０２３２】
逆直交変換・逆量子化部１６０６は、直交変換・量子化部１６０３によって量子化された直交変換係数を逆量子化して直交変換係数を復元する。また、逆直交変換・逆量子化部１６０６は、復元した直交変換係数に対して逆直交変換処理（例えば、逆離散コサイン変換、逆整数変換等）を施し、予測誤差信号等を復元し、復元された予測誤差信号を予測復号化部１６０７に出力する。
【０２３３】
予測復号化部１６０７は、予測誤差信号から予測信号を生成して、予測信号から画像を復元して復元した画像を参照画像としてフレームメモリ１４０に保存するものである。フレームメモリ１４０に保存された参照画像が、予測部１６０１による予測信号、予測誤差信号の生成処理で参照される。
【０２３４】
ここで、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４（以下、「符号化部」という。）の機能的構成は実施の形態１と同様である。なお、符号化部の構成を実施の形態２〜６の符号化部と同様に構成してもよい。
【０２３５】
次に、以上のように構成された本実施の形態にかかる動画符号化装置１００における動画符号化処理について説明する。動画符号化の全体処理については実施の形態１と同様の手順（図４）で行われる。
【０２３６】
かかる動画符号化の全体処理（図４）におけるステップＳ４０３、Ｓ４０４、Ｓ４０６、Ｓ４０７における仮符号化処理およびステップＳ４１０、Ｓ４１０、Ｓ４１２、Ｓ４１３における符号化処理について詳細に説明する。図１７は、仮符号化処理および符号化処理の手順を示すフローチャートである。
【０２３７】
マクロブロックごとに動画像信号が入力されると、入力された画像はマクロブロック毎に符号化が開始される。まず、予測部１６０１により、入力されたマクロブロックの画像信号から当該マクロブロックに対して処理可能な全ての符号化モードにより符号化処理方式に従い予測信号を生成し、この予測信号と入力画像信号の画素差分である予測誤差信号を求める（ステップＳ１７０１）。ここで、予測信号と予測誤差信号は、入力されたマクロブロックに対して処理可能な全ての符号化モードごとに生成される。
【０２３８】
次に符号化コスト算出部１６０２は、予測部１６０１によって生成された予測誤差信号から、入力されたマクロブロックに対して処理可能な全ての符号化モードごとに数３式を用いて符号化コストを算出する（ステップＳ１７０２）。そして、符号化コード制御部１６０５は、算出された符号化モードごとの第１符号化コストの中から最小値を有する符号化モードを符号化処理を行う符号化モードとして選択する（ステップＳ１７０３）。
【０２３９】
次に、符号化モード制御部２０７は、選択された符号化モードの番号を示すｉｎｄｅｘに、符号化コストが最小の符号化モードのモード番号を設定し、ｉｎｄｅｘの値で示されるモード番号の符号化モードを符号化制御部１０１に設定する（ステップＳ１７０４）。これにより、ｉｎｄｅｘの値で示されるモード番号の符号化モードに対応する直交変換および量子化処理が直交変換・量子化部１６０３によって行われる（ステップＳ１７０５）。具体的には、直交変換・量子化部１６０３によって予測誤差信号を直交変換して直交変換係数を量子化する。
【０２４０】
一方、かかる処理を行う際に、予測誤差信号の量子化された直交変換係数は、逆直交変換・逆量子化部１６０６に入力されて、逆量子化・逆直交変換が施されて予測誤差信号を再生し、予測復号化部１６０７によりローカルデコード画像が生成され、フレームメモリ１４０に参照画像として一時的に保存される。
【０２４１】
次に、第２切替え部１６０４は符号化フラグが１か否かを調べることにより、符号化か否かを判断する（ステップＳ１７０６）。そして、符号化フラグが１である場合（符号化の場合）には（ステップＳ１７０６：Ｙｅｓ）、第２切替え部１６０４は、出力端を仮符号化部外部に接続するように切替え、符号化モード制御部１６０５で決定された最適の符号化モードで符号化処理を行う（ステップＳ１７０７）。これにより、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４のいずれかにより符号化処理がおこなわれる。
【０２４２】
一方、ステップＳ１７０６で、符号化フラグが０の場合には、第２切替え部２０５は処理を終了する。
【０２４３】
このように本実施の形態にかかる動画符号化装置では、インタレース方式の動画像を符号化する場合において、複数の選択可能な符号化モードのそれぞれについて、入力された画像信号の予測誤差信号から求めた符号化コストの最小値を有する符号化モードを符号化処理を行う符号化モードとして決定しているので、適切かつ正確に符号化効率の高い符号化を行うことができ符号化モードを選択することができる。このため、マクロブロックの内容等に応じて好適な符号化モードの選択が可能となり、圧縮効率の高い適切な符号化を実現することができるとともに、実際に仮符号化処理を行う符号化モードの数を削減しているため、演算量を大幅に削減でき、符号化処理の負担の増大を防止することができる。特に本実施の形態では、予測誤差信号から求めた符号化コストのみによって符号化モードを決定しているので、仮符号化の処理の負担をより一層軽減することができる。
【０２４４】
（実施の形態８）
実施の形態７にかかる動画符号化装置は、予測誤差信号から求めた符号化コストのみで符号化処理を行う符号化モードを決定していたが、この実施の形態８にかかる動画符号化装置は、仮符号化を行って求めた発生符号量と符号化歪みとから符号化コストを求め、かかる符号化コストのみで符号化処理を行う符号化モードを決定するものである。
【０２４５】
本実施の形態にかかる動画符号化装置１００の機能的構成は図１に示した実施の形態１の動画符号化装置と同様である。図１８は、フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４の機能的構成を示すブロック図である。
【０２４６】
フレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４は、図１８に示すように、予測部１８０１と、直交変換・量子化部１８０３と、第２切替え部１８０４と、符号量算出部１８０５と、符号化歪み計測部１８０６と、符号化モード制御部１８０７と、逆直交変換・逆量子化部１８０８と、予測復号化部１８０９と、符号化処理部１８１０とを主に備えている。
【０２４７】
予測部１８０１は、符号化モード制御部１８０７によって順次設定される符号化モードごとに、フレームメモリ１４０に一時的に保存された参照画像を用いて、符号化モードで定められた符号化処理方式により予測信号の生成を行い、また入力されたマクロブロックの画像信号と生成された予測信号の画素差分である予測誤差信号の生成を行うものである。設定された符号化モードがフレーム間予測符号化に関するモードである場合は、動き補償を行うため、予測部１７０１は、動きベクトル検出処理も併せて行う。
【０２４８】
なお、予測部１８０１は、対象のマクロブロックに対応する全ての符号化モードについて予測信号を生成する他、一部の符号化モードについてのみ予測信号を生成してもよい。
【０２４９】
直交変換・量子化部１８０３は、符号化モードごとに、予測部１８０１で生成された予測誤差信号に対して直交変換（例えば、離散コサイン変換、整数変換等）を行い、その変換係数を量子化し、量子化した直交変換係数と符号化モードの情報（あるいは、さらに動きベクトルの情報）を第２切り替え部１８０４と逆直交変換・逆量子化部１８０８に出力するものである。
【０２５０】
第２切替え部１８０４は、直交変換・量子化部１８０３から出力された直交変換係数及び符号化モードの情報等を、符号量算出部１８０５への出力と符号化処理部１８１０への出力とを切り替えるものである。
【０２５１】
符号量算出部１８０５は、第２切り替え部１８０４から入力される直交変換係数や動きベクトルの情報を示す信号に対して一時的に符号化を行って符号化データの出力を行わずに（仮符号化）、発生符号量を計測するものである。ここで、本実施の形態では、ハフマン符号化または算術符号化に基づくエントロピー符号化がなされた場合の符号量を計測し、エントロピー符号化データの出力は行わない。
【０２５２】
符号化歪み計測部１８０６は、逆直交変換・逆量子化部１８０８及び予測復号化部１８０９により生成されフレームメモリ１４０に一時的に保存されている参照画像と符号化対象の入力画像（符号化前の原画像）の画像差分である符号化歪み（例えば、二乗誤差）を測定するものである。ここで、符号化歪みは、符号化モード制御部１７０８によって設定される各符号化モードごとに算出される。すなわち、符号化モードごとに当該符号化モードで処理され符号化された画像を復元した画像と入力画像との差分を表す符号化歪みが計測される。
【０２５３】
符号化モード制御部１８０７は、第２切り替え部１８０４の出力端が符号量算出部１０５に接続されている状態において、符号化モードのそれぞれを予測部１８０１に順次設定し、符号化の処理量の目安となる符号化コストを求めて符号化処理として実行する符号化モードを決定するものである。具体的には、符号化モード制御部１８０７は、各符号化モードで処理がなされた場合に符号量算出部１８０５で算出された符号化モードごとの発生符号量と符号化歪み計測部１８０６で算出された符号化モードごとの符号化歪みとを数値化して、数４式により両者を加算して符号化コストを求め、この符号化コストが最小値となる符号化モードを決定する。
【０２５４】
【数４】
2006080925.tif 000006
ここで、Ｄは符号化歪み、Ｒは発生符号量、λは定数である。
【０２５５】
なお、本実施の形態では、符号化コストを発生符号量と符号化歪みとを加算した値としているが、発生符号量と符号化歪みに基づいた値であればこれに限られるものではなく、また、発生符号量と符号化歪みコストの数値化にあたって、発生符号量を重視するようにしてもよいし、符号化歪みを重視するようにしてもよいし、ユーザがいずれを重視するかを決定できるようにしてもよい。
【０２５６】
逆直交変換・逆量子化部１８０８は、直交変換・量子化部１８０３によって量子化された直交変換係数を逆量子化して直交変換係数を復元する。また、逆直交変換・逆量子化部１８０８は、復元した直交変換係数に対して逆直交変換処理（例えば、逆離散コサイン変換、逆整数変換等）を施し、予測誤差信号等を復元し、復元された予測誤差信号を予測復号化部１８０９に出力する。
【０２５７】
予測復号化部１８０９は、予測誤差信号から予測信号を生成して、予測信号から画像を復元して復元した画像を参照画像としてフレームメモリ１４０に保存するものである。フレームメモリ１４０に保存された参照画像が、予測部１８０１による予測信号、予測誤差信号の生成処理および符号化歪み計測部１８０６による符号化歪み計測の際に参照される。
【０２５８】
符号化処理部１８１０は、符号化モード制御部１８０７で決定された符号化モードで、直交変換・量子化部１８０３で得られた量子化された直交変換係数や符号化情報をエントロピー符号化し、符号化データを外部へ出力するものである。
【０２５９】
次に、以上のように構成された本実施の形態にかかる動画符号化装置１００における動画符号化処理について説明する。動画符号化の全体処理については実施の形態１と同様の手順（図４）で行われる。
【０２６０】
かかる動画符号化の全体処理（図４）におけるステップＳ４０３、Ｓ４０４、Ｓ４０６、Ｓ４０７における仮符号化処理およびステップＳ４１０、Ｓ４１０、Ｓ４１２、Ｓ４１３における符号化処理について詳細に説明する。図１９は、仮符号化処理および符号化処理の手順を示すフローチャートである。
【０２６１】
マクロブロックごとに動画像信号が入力されると、入力された画像はマクロブロック毎に符号化が開始される。まず、予測部１８０１では、入力されたマクロブロックの画像信号から当該マクロブロックに対して処理可能な全ての符号化モードにより符号化処理方式に従い予測信号を生成し、この予測信号と入力画像信号の画素差分である予測誤差信号を求める（ステップＳ１９０１）。ここで、予測信号と予測誤差信号は、入力されたマクロブロックに対して処理可能な全ての符号化モードごとに生成される。
【０２６２】
次に、符号化モード制御部１８０７は、符号化モードの番号を示すｉｎｄｅｘを０に設定し、更に最小コストを予め定められた任意の値である最大値で初期化する（ステップＳ１９０２）。
【０２６３】
次に、符号化モード制御１８０７は、第２切り替え部１８０４の出力が符号量算出部１８０５に接続された状態で、ｉｎｄｅｘの値で示されるモード番号の符号化モードを符号化制御部１０１に設定する（ステップＳ１９０３）。これにより、ｉｎｄｅｘの値で示されるモード番号の符号化モードに対応する直交変換および量子化処理が直交変換・量子化部１８０３によって行われる（ステップＳ１９０４）。具体的には、直交変換・量子化部２０４によって予測誤差信号を直交変換して直交変換係数を量子化する。
【０２６４】
そして、符号量算出部１８０５によって、量子化された直交変換係数や動きベクトルの情報に対してハフマン符号化または算術符号化に基づくエントロピー符号化がなされた場合の発生符号量を算出する（ステップＳ１９０５）。ただし、エントロピー符号化データの出力は行わない。
【０２６５】
ステップＳ１９０４において直交変換・量子化部１８０３によって予測誤差信号を直交変換して直交変換係数を量子化し、ステップＳ１９０５において符号量算出部１８０５によって、発生符号量を算出する処理を行う際に、予測誤差信号の量子化された直交変換係数は、逆直交変換・逆量子化部１８０８に入力されて、逆量子化・逆直交変換が施されて予測誤差信号を再生し、予測復号化部１８０９により復号化画像であるローカルデコード画像が生成され、フレームメモリ１４０に参照画像として一時的に保存される（ステップＳ１９０６）。かかる参照画像の生成は、候補となる符号化モードに対してのみ行われる。
【０２６６】
次に、符号化歪み計測部１８０６は、フレームメモリ１４０の参照画像と符号化対象の入力画像（符号化前の原画像）の画像差分である符号化歪みを測定する（ステップＳ１９０７）。
【０２６７】
次に、符号化モード制御部１８０７は、ステップＳ１９０５で算出された発生符号量とＳ１９０７で測定された符号化歪みから数４式を使用して符号化コストを求める（ステップＳ１９０８）。
【０２６８】
そして、符号化モード制御部１８０７は、算出された符号化コストが最小コストより小さいか否かを判断する（ステップＳ１９０９）。そして、符号化コストが最小コストより小さい場合には（ステップＳ１９０９：Ｙｅｓ）、符号化モード制御部１８０７は、現在の符号化コストに対応する符号化モードを最適な符号化モードとして決定する（ステップＳ１９１０）。そして、現在の符号化コストで最小コストを更新し、仮符号化の結果、すなわちｉｎｄｅｘで示されるモード番号に対応した符号化モードの符号化処理によって生成された符号化データをフレームメモリ１４０に保持しておく（ステップＳ１９１１）。
【０２６９】
次に、符号化モード制御部１８０７は、すべての符号化モードに対して処理が終了したか否かを判断する（ステップＳ１９１２）。そして、まだ全ての符号化モードに対して処理が終了していない場合には（ステップＳ１９１２：Ｎｏ）、ｉｎｄｅｘを１だげ増加して更新し（ステップＳ１９１５）、ステップＳ１９０３からＳ１９１１までの処理を繰り返し実行する。これにより、符号化コストが最小である符号化モードが決定されることになる。
【０２７０】
一方、ステップＳ１９１２において、すべての符号化モードに対して処理が終了している場合には（ステップＳ１９１２：Ｙｅｓ）、第２切替え部１８０４は符号化フラグが１か否かを調べることにより、符号化か否かを判断する（ステップＳ１９１３）。そして、符号化フラグが１である場合（符号化の場合）には（ステップＳ５１９１３：Ｙｅｓ）、第２切替え部１８０４は、出力端を符号化処理部１８１０に接続するように切替え、符号化モード制御部１８０７で決定された最適の符号化モードで符号化処理を行う（ステップＳ１９１４）。これにより、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４のいずれかにより符号化処理がおこなわれる。
【０２７１】
一方、ステップＳ１９１３で、符号化フラグが０の場合には（ステップＳ１９１３：Ｎｏ）、処理を終了する。これにより、最適な符号かモードの符号化コストがフレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４のいずれかに出力される。
【０２７２】
このように本実施の形態にかかる動画符号化装置では、インタレース方式の動画像を符号化する場合において、複数の選択可能な符号化モードのそれぞれについて、仮符号化を行って求めた発生符号量と符号化歪みとから符号化コストを求め、かかる符号化コストの最小値を有する符号化モードを符号化処理を行う符号化モードとして決定しているので、適切かつ正確に符号化効率の高い符号化を行うことができ符号化モードを選択することができる。このため、マクロブロックの内容等に応じて好適な符号化モードの選択が可能となり、圧縮効率の高い適切な符号化を実現することができるとともに、実際に仮符号化処理を行う符号化モードの数を削減しているため、演算量を大幅に削減でき、符号化処理の負担の増大を防止することができる。特に本実施の形態では、発生符号量と符号化歪みとから求めた符号化コストのみによって符号化モードを決定しているので、仮符号化の処理の負担をより一層軽減することができる。
【０２７３】
なお、本実施の形態の動画符号化装置では、符号化コストを発生符号量と符号化歪みとから求めているが、これに限られるものではなく、例えば、実施の形態１のように、符号化コストを発生符号量そのものとするように構成してもよい。
【０２７４】
実施の形態１〜８にかかる動画符号化装置は、ＣＰＵなどの制御装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭなどの記憶装置と、ＨＤＤ、ＣＤドライブ装置などの外部記憶装置と、ディスプレイ装置などの表示装置と、キーボードやマウスなどの入力装置を備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。
【０２７５】
実施の形態１〜８にかかる動画符号化装置で実行される動画符号化プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。
【０２７６】
また、実施の形態１〜８にかかる動画符号化装置で実行される動画符号化プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の〜装置で実行される〜プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
【０２７７】
また、実施の形態１〜８にかかる動画符号化プログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。
【０２７８】
実施の形態１〜８にかかる動画符号化装置で実行される動画符号化プログラムは、上述した各部（フレーム第１仮符号化部１１１と、フレーム第２仮符号化部１１２と、フィールド第１仮符号化部１１３と、フィールド第２仮符号化部１１４と、フレームフィールド判定部１２０と、第１切替え部１２１と、フレーム第１符号化部１３１と、フレーム第２符号化部１３２と、フィールド第１符号化部１３３と、フィールド第２符号化部１３４と、フレームフィールド判定部１２０および各部を構成する部分）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）が上記記憶媒体から動画符号化プログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、フレーム第１仮符号化部１１１と、フレーム第２仮符号化部１１２と、フィールド第１仮符号化部１１３と、フィールド第２仮符号化部１１４と、フレームフィールド判定部１２０と、第１切替え部１２１と、フレーム第１符号化部１３１と、フレーム第２符号化部１３２と、フィールド第１符号化部１３３と、フィールド第２符号化部１３４と、フレームフィールド判定部１２０が主記憶装置上に生成されるようになっている。
【０２７９】
なお、本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。
【図面の簡単な説明】
【０２８０】
【図１】実施の形態１にかかる動画符号化装置１００の機能的構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１にかかるフレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４の機能的構成を示すブロック図である。
【図３】符号化モードの例を示す説明図である。
【図４】実施の形態１の動画符号化の全体処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態１の仮符号化処理および符号化処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態２のフレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４の機能的構成を示すブロック図である。
【図７】実施の形態２の仮符号化処理および符号化処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態３のフレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４の機能的構成を示すブロック図である。
【図９】実施の形態３の仮符号化処理および符号化処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】実施の形態４のフレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４の機能的構成を示すブロック図である。
【図１１】実施の形態４の仮符号化処理および符号化処理の手順を示すフローチャートである。
【図１２】実施の形態５のフレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４の機能的構成を示すブロック図である。
【図１３】実施の形態５の仮符号化処理および符号化処理の手順を示すフローチャートである。
【図１４】実施の形態６のフレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４の機能的構成を示すブロック図である。
【図１５】実施の形態６の仮符号化処理および符号化処理の手順を示すフローチャートである。
【図１６】実施の形態７のフレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４の機能的構成を示すブロック図である。
【図１７】実施の形態７の仮符号化処理および符号化処理の手順を示すフローチャートである。
【図１８】実施の形態８のフレーム第１仮符号化部１１１、フレーム第２仮符号化部１１２、フィールド第１仮符号化部１１３、フィールド第２仮符号化部１１４、フレーム第１符号化部１３１、フレーム第２符号化部１３２、フィールド第１符号化部１３３、フィールド第２符号化部１３４の機能的構成を示すブロック図である。
【図１９】実施の形態８の仮符号化処理および符号化処理の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０２８１】
１００  動画符号化装置
１０１  符号化制御部
１１１  フレーム第１仮符号化部
１１２  フレーム第２仮符号化部
１１３  フィールド第１仮符号化部
１１４  フィールド第２仮符号株
１２１  第１切替え部
１３１  フレーム第１符号化部
１３２  フレーム第２符号化部
１３３  フィールド第１符号化部
１３４  フィールド第２符号化部
１４０  フレームメモリ
２０１  第２切替え部
２０２  予測信号生成部
２０３  候補モード選択部
２０５  第３切替え部
２０７  符号化モード制御部
２０８  逆量子化部
２０９  予測復号化部
２１５  適応モード選択部
６０８  符号化歪み測定部
８０１  モード限定部
１００１  適応モード選択部
１００２  予測部
１００７  符号化モード制御部
１２０７  符号化モード制御部
１４０１  動き探索精度選択部
１６０２  符号化コスト算出部
１６０４  第２切り替え部
１６０６  逆量子化部
１８０３  量子化部
１８０５  符号量算出部
１８０７  符号化モード制御部
１８０８  逆量子化部
１８０９  予測復号化部
【図１】
2006080925.tif 000007
【図２】
2006080925.tif 000008
【図３】
2006080925.tif 000009
【図４】
2006080925.tif 000010
【図５】
2006080925.tif 000011
【図６】
2006080925.tif 000012
【図７】
2006080925.tif 000013
【図８】
2006080925.tif 000014
【図９】
2006080925.tif 000015
【図１０】
2006080925.tif 000016
【図１１】
2006080925.tif 000017
【図１２】
2006080925.tif 000018
【図１３】
2006080925.tif 000019
【図１４】
2006080925.tif 000020
【図１５】
2006080925.tif 000021
【図１６】
2006080925.tif 000022
【図１７】
2006080925.tif 000023
【図１８】
2006080925.tif 000024
【図１９】
2006080925.tif 000025