(57)【要約】【課題】予測ベクトル生成のために必要な周囲の動きベクトルがまだ生成されていない場合においても、予測ベクトルを生成することができなくなる不都合が発生しない動画像符号化を行うことができるようにする。【解決手段】動きベクトル探索を並列処理で行う際に、予測ベクトル生成のために必要な周囲の動きベクトルがまだ生成されていない場合には、同じ符号化ブロック内で生成された他の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを代わりに用いて、動きベクトルを探索し、符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロックの探索を終了した後で、各動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを再算出し、前記再算出した予測動きベクトルを用いて、符号化対象の符号化ブロックの動き補償ブロック分割方法を決定するようにして、好適な動きベクトルを探索できなくなってしまう不都合が発生しないようにする。【選択図】図１
2008154085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
符号化単位である符号化ブロックに画面を分割した後に、前記符号化ブロックを動き補償単位である動き補償ブロックに分割するとともに、前記動き補償ブロックの大きさ、及び形状の組合せに応じた複数種類の動き補償ブロック分割方法が定められていて、前記符号化ブロック毎に前記動き補償ブロック分割方法を選択し、前記動き補償ブロックの動きベクトル情報を、処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する符号化済み動き補償ブロックの動きベクトル情報を用いて生成される予測動きベクトルとの差分情報によって符号化する動画像符号化装置であって、
前記動き補償ブロックの動きベクトルを探索する際に、前記符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロックの動きベクトル探索を並列処理で行う動きベクトル探索手段と、
前記処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを生成するために必要な、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了しているか否かを判断する探索完了判断手段と、
前記探索完了判断手段の判断の結果、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了している場合には、前記動きベクトルを決定する要素として、処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを用いて動きベクトルの探索を行うように前記動きベクトル探索手段を制御し、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了していない場合には、前記処理対象の動き補償ブロックとは異なる前記符号化ブロック内の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを、前記処理対象の動き補償ブロックの予測動きベクトルとして用いて動きベクトルの探索を行うように前記動きベクトル探索手段を制御する制御手段と、
符号化対象の符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロック分割方法に対する、各動き補償ブロックの動きベクトルの探索を終了した後で、それぞれの動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを再算出し、前記再算出した予測動きベクトルを用いて、前記符号化対象の符号化ブロックの動き補償ブロック分割方法を決定する分割方法決定手段とを備えることを特徴とする動画像符号化装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了していない場合には、前記処理対象の動き補償ブロックの予測動きベクトルとして、あらかじめ設定された一定値を用いて前記動き補償ブロックの動きベクトル探索を行うように前記動きベクトル探索手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の動画像符号化装置。
【請求項３】
前記あらかじめ設定された一定値は零ベクトルであることを特徴とする請求項２に記載の動画像符号化装置。
【請求項４】
前記符号化ブロックより大きなブロック、あるいは画面全体の動きベクトルを探索する大域動きベクトル探索手段を備え、
前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了していない場合には、前記処理対象の動き補償ブロックの予測動きベクトルとして、前記大域動きベクトル探索手段が探索した、前記処理対象の動き補償ブロックが含まれる範囲の大域動きベクトルを用いて前記動き補償ブロックの動きベクトル探索を行うことを特徴とする請求項１に記載の動画像符号化装置。
【請求項５】
前記動きベクトル探索手段が探索した動きベクトル情報を少なくとも１フレーム期間保持可能な動きベクトル記憶手段を備え、
前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了していない場合には、前記処理対象の動き補償ブロックの予測動きベクトルとして、前記動きベクトル記憶手段に記憶されている既に符号化されたフレームにおける、前記処理対象の動き補償ブロックと同じ空間位置の動き補償ブロックの動きベクトルを代わりに用いて前記動き補償ブロックの動きベクトル探索を行うことを特徴とする請求項１に記載の動画像符号化装置。
【請求項６】
符号化単位である符号化ブロックに画面を分割した後に、前記符号化ブロックを動き補償単位である動き補償ブロックに分割するとともに、前記動き補償ブロックの大きさ、及び形状の組合せに応じた複数種類の動き補償ブロック分割方法が定められていて、前記符号化ブロック毎に前記動き補償ブロック分割方法を選択し、前記動き補償ブロックの動きベクトル情報を、処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する符号化済み動き補償ブロックの動きベクトル情報を用いて生成される予測動きベクトルとの差分情報によって符号化する動画像符号化装置であって、
前記動き補償ブロックの動きベクトルを探索する際に、前記符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロックの動きベクトル探索を並列処理で行う動きベクトル探索手段と、
前記処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを生成するために必要な、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了しているか否かを判断する探索完了判断手段と、
前記探索完了判断手段の判断の結果、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了している場合には、前記動きベクトルを決定する要素として、処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを用いて動きベクトルの探索を行うように前記動きベクトル探索手段を制御し、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了していない場合には、前記動きベクトル探索が完了していない動き補償ブロックの動きベクトルとして、探索途中における暫定動きベクトルを代わりに用いて、前記処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを生成し、前記動き補償ブロックの動きベクトル探索を実行し、符号化対象の符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロック分割方法に対する、各動き補償ブロックの動きベクトルの探索が終了後、それぞれの動き補償ブロックの予測動きベクトルを用いて符号化対象の符号化ブロックの動き補償ブロック分割方法を決定する分割方法決定手段とを有することを特徴とする動画像符号化装置。
【請求項７】
前記探索途中における暫定動きベクトルの初期値を設定し、前記暫定動きベクトルの信頼性評価値があらかじめ定められた閾値を超えるまでは、前記初期値を用いて前記処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを生成し、前記暫定動きベクトルの信頼性評価値があらかじめ定められた閾値を超えたら、前記暫定動きベクトルを用いて前記処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを生成することを特徴とする請求項６に記載の動画像符号化装置。
【請求項８】
前記暫定動きベクトルの初期値は、前記処理対象の動き補償ブロックを含む、前記符号化ブロック内の前記処理対象の動き補償ブロックとは異なる動き補償ブロックに対する予測動きベクトルであることを特徴とする請求項７に記載の動画像符号化装置。
【請求項９】
前記暫定動きベクトルの初期値は、あらかじめ設定された固定値であることを特徴とする請求項７に記載の動画像符号化装置。
【請求項１０】
前記暫定動きベクトルの初期値は、零ベクトルであることを特徴とする請求項７に記載の動画像符号化装置。
【請求項１１】
前記暫定動きベクトルの初期値は、処理対象の動き補償ブロックが含まれる範囲の大域動きベクトルであることを特徴とする請求項７に記載の動画像符号化装置。
【請求項１２】
前記暫定動きベクトルの初期値は、既に符号化されたフレームにおける、前記処理対象の動き補償ブロックと同じ空間位置の動き補償ブロックの動きベクトルであることを特徴とする請求項７に記載の動画像符号化装置。
【請求項１３】
符号化単位である符号化ブロックに画面を分割した後に、前記符号化ブロックを動き補償単位である動き補償ブロックに分割するとともに、前記動き補償ブロックの大きさ、及び形状の組合せに応じた複数種類の動き補償ブロック分割方法が定められていて、前記符号化ブロック毎に前記動き補償ブロック分割方法を選択し、前記動き補償ブロックの動きベクトル情報を、処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する符号化済み動き補償ブロックの動きベクトル情報を用いて生成される予測動きベクトルとの差分情報によって符号化する動画像符号化装置であって、
前記動き補償ブロックの動きベクトルを探索する際に、前記符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロックの動きベクトル探索を並列処理で行う動きベクトル探索手段と、
前記動きベクトルを決定する要素として、符号化対象動き補償ブロックと、参照画像における候補動きベクトル位置との画素値差分の大きさを用いて動きベクトルの探索を実行するように前記動きベクトル探索手段を制御する制御手段と、
符号化対象の符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロック分割方法に対する、各動き補償ブロックの動きベクトルの探索が終了後、それぞれの動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを算出し、前記算出した予測動きベクトルを用いて前記符号化対象の符号化ブロックの動き補償ブロック分割方法を決定する分割方法決定手段とを備えることを特徴とする動画像符号化装置。
【請求項１４】
符号化単位である符号化ブロックに画面を分割した後に、前記符号化ブロックを動き補償単位である動き補償ブロックに分割するとともに、前記動き補償ブロックの大きさ、及び形状の組合せに応じた複数種類の動き補償ブロック分割方法が定められていて、前記符号化ブロック毎に前記動き補償ブロック分割方法を選択し、前記動き補償ブロックの動きベクトル情報を、処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する符号化済み動き補償ブロックの動きベクトル情報を用いて生成される予測動きベクトルとの差分情報によって符号化する動画像符号化方法であって、
前記動き補償ブロックの動きベクトルを探索する際に、前記符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロックの動きベクトル探索を並列処理で行う動きベクトル探索工程と、
前記処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを生成するために必要な、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了しているか否かを判断する探索完了判断工程と、
前記探索完了判断工程における判断の結果、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了している場合には、前記動きベクトルを決定する要素として、処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを用いて動きベクトルの探索を行うように前記動きベクトル探索工程における動きベクトル探索処理を制御し、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了していない場合には、前記処理対象の動き補償ブロックとは異なる前記符号化ブロック内の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを、前記処理対象の動き補償ブロックの予測動きベクトルとして用いて動きベクトルの探索を行うように前記動きベクトル探索工程を制御する制御工程と、
符号化対象の符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロック分割方法に対する、各動き補償ブロックの動きベクトルの探索を終了した後で、それぞれの動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを再算出し、前記再算出した予測動きベクトルを用いて、前記符号化対象の符号化ブロックの動き補償ブロック分割方法を決定する分割方法決定工程とを備えることを特徴とする動画像符号化方法。
【請求項１５】
符号化単位である符号化ブロックに画面を分割した後に、前記符号化ブロックを動き補償単位である動き補償ブロックに分割するとともに、前記動き補償ブロックの大きさ、及び形状の組合せに応じた複数種類の動き補償ブロック分割方法が定められていて、前記符号化ブロック毎に前記動き補償ブロック分割方法を選択し、前記動き補償ブロックの動きベクトル情報を、処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する符号化済み動き補償ブロックの動きベクトル情報を用いて生成される予測動きベクトルとの差分情報によって符号化する動画像符号化方法であって、
前記動き補償ブロックの動きベクトルを探索する際に、前記符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロックの動きベクトル探索を並列処理で行う動きベクトル探索工程と、
前記処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを生成するために必要な、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了しているか否かを判断する探索完了判断工程と、
前記探索完了判断工程における判断の結果、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了している場合には、前記動きベクトルを決定する要素として、処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを用いて動きベクトルの探索を行うように前記動きベクトル探索工程における動きベクトル探索処理を制御し、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了していない場合には、前記動きベクトル探索が完了していない動き補償ブロックの動きベクトルとして、探索途中における暫定動きベクトルを代わりに用いて、前記処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを生成し、前記動き補償ブロックの動きベクトル探索を実行し、符号化対象の符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロック分割方法に対する、各動き補償ブロックの動きベクトルの探索が終了後、それぞれの動き補償ブロックの予測動きベクトルを用いて符号化対象の符号化ブロックの動き補償ブロック分割方法を決定する分割方法決定工程とを有することを特徴とする動画像符号化方法。
【請求項１６】
符号化単位である符号化ブロックに画面を分割した後に、前記符号化ブロックを動き補償単位である動き補償ブロックに分割するとともに、前記動き補償ブロックの大きさ、及び形状の組合せに応じた複数種類の動き補償ブロック分割方法が定められていて、前記符号化ブロック毎に前記動き補償ブロック分割方法を選択し、前記動き補償ブロックの動きベクトル情報を、処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する符号化済み動き補償ブロックの動きベクトル情報を用いて生成される予測動きベクトルとの差分情報によって符号化する動画像符号化方法であって、
前記動き補償ブロックの動きベクトルを探索する際に、前記符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロックの動きベクトル探索を並列処理で行う動きベクトル探索工程と、
前記動きベクトルを決定する要素として、符号化対象動き補償ブロックと、参照画像における候補動きベクトル位置との画素値差分の大きさを用いて動きベクトルの探索を実行するように前記動きベクトル探索工程における動きベクトル探索処理を制御する制御工程と、
符号化対象の符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロック分割方法に対する、各動き補償ブロックの動きベクトルの探索が終了後、それぞれの動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを算出し、前記算出した予測動きベクトルを用いて前記符号化対象の符号化ブロックの動き補償ブロック分割方法を決定する分割方法決定工程とを備えることを特徴とする動画像符号化方法。
【請求項１７】
符号化単位である符号化ブロックに画面を分割した後に、前記符号化ブロックを動き補償単位である動き補償ブロックに分割するとともに、前記動き補償ブロックの大きさ、及び形状の組合せに応じた複数種類の動き補償ブロック分割方法が定められていて、前記符号化ブロック毎に前記動き補償ブロック分割方法を選択し、前記動き補償ブロックの動きベクトル情報を、処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する符号化済み動き補償ブロックの動きベクトル情報を用いて生成される予測動きベクトルとの差分情報によって符号化する工程をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラムであって、
前記動き補償ブロックの動きベクトルを探索する際に、前記符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロックの動きベクトル探索を並列処理で行う動きベクトル探索工程と、
前記処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを生成するために必要な、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了しているか否かを判断する探索完了判断工程と、
前記探索完了判断工程における判断の結果、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了している場合には、前記動きベクトルを決定する要素として、処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを用いて動きベクトルの探索を行うように前記動きベクトル探索工程における動きベクトル探索処理を制御し、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了していない場合には、前記処理対象の動き補償ブロックとは異なる前記符号化ブロック内の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを、前記処理対象の動き補償ブロックの予測動きベクトルとして用いて動きベクトルの探索を行うように前記動きベクトル探索工程を制御する制御工程と、
符号化対象の符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロック分割方法に対する、各動き補償ブロックの動きベクトルの探索を終了した後で、それぞれの動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを再算出し、前記再算出した予測動きベクトルを用いて、前記符号化対象の符号化ブロックの動き補償ブロック分割方法を決定する分割方法決定工程とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１８】
符号化単位である符号化ブロックに画面を分割した後に、前記符号化ブロックを動き補償単位である動き補償ブロックに分割するとともに、前記動き補償ブロックの大きさ、及び形状の組合せに応じた複数種類の動き補償ブロック分割方法が定められていて、前記符号化ブロック毎に前記動き補償ブロック分割方法を選択し、前記動き補償ブロックの動きベクトル情報を、処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する符号化済み動き補償ブロックの動きベクトル情報を用いて生成される予測動きベクトルとの差分情報によって符号化する工程をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記動き補償ブロックの動きベクトルを探索する際に、前記符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロックの動きベクトル探索を並列処理で行う動きベクトル探索工程と、
前記処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを生成するために必要な、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了しているか否かを判断する探索完了判断工程と、
前記探索完了判断工程における判断の結果、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了している場合には、前記動きベクトルを決定する要素として、処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを用いて動きベクトルの探索を行うように前記動きベクトル探索工程における動きベクトル探索処理を制御し、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了していない場合には、前記動きベクトル探索が完了していない動き補償ブロックの動きベクトルとして、探索途中における暫定動きベクトルを代わりに用いて、前記処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを生成し、前記動き補償ブロックの動きベクトル探索を実行し、符号化対象の符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロック分割方法に対する、各動き補償ブロックの動きベクトルの探索が終了後、それぞれの動き補償ブロックの予測動きベクトルを用いて符号化対象の符号化ブロックの動き補償ブロック分割方法を決定する分割方法決定工程とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１９】
符号化単位である符号化ブロックに画面を分割した後に、前記符号化ブロックを動き補償単位である動き補償ブロックに分割するとともに、前記動き補償ブロックの大きさ、及び形状の組合せに応じた複数種類の動き補償ブロック分割方法が定められていて、前記符号化ブロック毎に前記動き補償ブロック分割方法を選択し、前記動き補償ブロックの動きベクトル情報を、処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する符号化済み動き補償ブロックの動きベクトル情報を用いて生成される予測動きベクトルとの差分情報によって符号化する工程をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記動き補償ブロックの動きベクトルを探索する際に、前記符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロックの動きベクトル探索を並列処理で行う動きベクトル探索工程と、
前記動きベクトルを決定する要素として、符号化対象動き補償ブロックと、参照画像における候補動きベクトル位置との画素値差分の大きさを用いて動きベクトルの探索を実行するように前記動きベクトル探索工程における動きベクトル探索処理を制御する制御工程と、
符号化対象の符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロック分割方法に対する、各動き補償ブロックの動きベクトルの探索が終了後、それぞれの動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを算出し、前記算出した予測動きベクトルを用いて前記符号化対象の符号化ブロックの動き補償ブロック分割方法を決定する分割方法決定工程とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項２０】
請求項１７〜１９の何れか１項に記載のプログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は動画像符号化装置及び動画像符号化方法に関し、特に、複数の動き補償ブロックの動きベクトル探索を並列処理で行い、動画像の符号化をリアルタイムに行うために用いて好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば被写体を撮影し、それにより得られた動画像を圧縮符号化して記録するカメラ一体型動画像記録装置として、デジタルビデオカメラがよく知られている。近年は、ランダムアクセス性などの利便性が高いため、記録媒体が従来の磁気テープからディスク媒体や半導体メモリなどに移り変わってきている。しかし、一般に、ディスク媒体などは記憶容量が少なく、より高能率に圧縮符号化する必要がある。
【０００３】
また、近年は高画質への期待から、より情報量の多いハイビジョン映像を扱うデジタルビデオカメラの開発が行われており、このように別の観点からも、より高能率な圧縮符号化が望まれており、現在はＭＰＥＧが標準方式としてよく用いられている。
【０００４】
さらに近年では、記録媒体への記録可能時間のさらなる向上や、携帯端末向けにより低ビットレートでの符号化の必要性などから、さらに高能率な符号化が研究されている。その中の１つがＨ．２６４（ＡＶＣ）であり、ＭＰＥＧ２やＭＰＥＧ４などの従来の符号化方式に比べ、符号化や復号化により多くの演算量が必要となるが、より高い符号化効率が実現されることが知られている。
【０００５】
Ｈ．２６４では、符号化効率を上げるために、様々な工夫がなされているが、その一例としてマクロブロック・パーティションがある。これは、符号化単位であるマクロブロックをさらにブロック分割してマクロブロック・パーティション（動き補償ブロック）を形成し、動き補償ブロック単位で動き補償を行うものであり、より緻密な動き補償を可能にしている。なお、動き補償ブロック分割方法は、ブロックの大きさや形状などの違いで複数種類あり、動き補償ブロック分割方法を選択できるようになっている。
【０００６】
また、動きベクトルの符号化は対象となる動き補償ブロックに対して、既に符号化済みとなっている周囲の動き補償ブロックの動きベクトルを用いて計算される予測ベクトルを生成し、符号化対象の動きベクトルと予測ベクトルとの差分ベクトルを符号化するようになされている。
【０００７】
したがって、動きベクトルは動き補償ブロックの数と同じ数だけ存在することになる。このため、小さな動き補償ブロックで符号化した場合、より綿密な動き補償が可能である反面、動きベクトルの数が多くなるため、動きベクトルに費やされる符号量が多くなる。
【０００８】
したがって、より効率的に符号化するためには、動き補償による画素差分値の符号量だけを考慮するのではなく、ベクトルの符号量も考慮して、総合的に最も符号化効率が高くなる動きベクトルの生成、及び動き補償ブロックの分割をすることが重要である。なお、効率的にマクロブロックの形状を絞り込んで動き検出を行う先願がある（例えば、特許文献１参照）。前記特許文献１では、カメラ情報を用いてマクロブロックの形状を決定していた。
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２５４３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上説明したように、Ｈ.264では、予測ベクトルを計算して、動きベクトルの符号量も考慮しながら動きベクトルの探索、及び動き補償ブロック分割方法の選択をする必要がある。以降、動きベクトルの探索、及び動き補償ブロック分割方法の選択をする動作を、まとめて動きベクトル探索と表現する。
【００１１】
このため、Ｈ.264は選択肢が非常に多く、膨大な演算を行う必要がある。そこで、前記特許文献１では、カメラ情報を使っていたが、カメラ情報を使えない符号化装置にあっては依然として課題が残る。また、カメラ情報を使った結果、全てのマクロブロック形状に関して演算する結果となったときには、やはりその演算量は多いままである問題点があった。
【００１２】
また、特にリアルタイムで符号化処理をする場合などでは、非常に高速なプロセッサが必要になり、機器が高価になったり、消費電力が大きくなったりするという弊害も現れる。そこで、符号化処理を抜本的に高速化するために、複数の動き補償ブロックの動きベクトル探索を並列処理で行う手法が有効となる。しかしながら、動きベクトル探索を並列処理で行うと、予測ベクトル生成のために必要な周囲の動きベクトルがまだ生成されていない場合もある。
【００１３】
その場合は、予測ベクトルを生成することができず、好適な動きベクトルを探索できなくなってしまうという課題があった。つまり、低消費電力と好適な動きベクトル探索とを両立した動画像符号化装置の実現は非常に困難であった。
【００１４】
本発明は前述の問題点に鑑み、予測ベクトル生成のために必要な周囲の動きベクトルがまだ生成されていない場合には、同じ符号化ブロック内で生成された他の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを代わりに用いて動きベクトル探索を並列処理で行うことにより、予測ベクトルを生成することができなくなる不都合が発生しない動画像符号化を行うことができるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の動画像符号化装置は、符号化単位である符号化ブロックに画面を分割した後に、前記符号化ブロックを動き補償単位である動き補償ブロックに分割するとともに、前記動き補償ブロックの大きさ、及び形状の組合せに応じた複数種類の動き補償ブロック分割方法が定められていて、前記符号化ブロック毎に前記動き補償ブロック分割方法を選択し、前記動き補償ブロックの動きベクトル情報を、処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する符号化済み動き補償ブロックの動きベクトル情報を用いて生成される予測動きベクトルとの差分情報によって符号化する動画像符号化装置であって、前記動き補償ブロックの動きベクトルを探索する際に、前記符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロックの動きベクトル探索を並列処理で行う動きベクトル探索手段と、前記処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを生成するために必要な、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了しているか否かを判断する探索完了判断手段と、前記探索完了判断手段の判断の結果、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了している場合には、前記動きベクトルを決定する要素として、処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを用いて動きベクトルの探索を行うように前記動きベクトル探索手段を制御し、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了していない場合には、前記処理対象の動き補償ブロックとは異なる前記符号化ブロック内の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを、前記処理対象の動き補償ブロックの予測動きベクトルとして用いて動きベクトルの探索を行うように前記動きベクトル探索手段を制御する制御手段と、符号化対象の符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロック分割方法に対する、各動き補償ブロックの動きベクトルの探索を終了した後で、それぞれの動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを再算出し、前記再算出した予測動きベクトルを用いて、前記符号化対象の符号化ブロックの動き補償ブロック分割方法を決定する分割方法決定手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明の動画像符号化装置の他の特徴とするところは、符号化単位である符号化ブロックに画面を分割した後に、前記符号化ブロックを動き補償単位である動き補償ブロックに分割するとともに、前記動き補償ブロックの大きさ、及び形状の組合せに応じた複数種類の動き補償ブロック分割方法が定められていて、前記符号化ブロック毎に前記動き補償ブロック分割方法を選択し、前記動き補償ブロックの動きベクトル情報を、処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する符号化済み動き補償ブロックの動きベクトル情報を用いて生成される予測動きベクトルとの差分情報によって符号化する動画像符号化装置であって、前記動き補償ブロックの動きベクトルを探索する際に、前記符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロックの動きベクトル探索を並列処理で行う動きベクトル探索手段と、前記処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを生成するために必要な、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了しているか否かを判断する探索完了判断手段と、前記探索完了判断手段の判断の結果、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了している場合には、前記動きベクトルを決定する要素として、処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを用いて動きベクトルの探索を行うように前記動きベクトル探索手段を制御し、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了していない場合には、前記動きベクトル探索が完了していない動き補償ブロックの動きベクトルとして、探索途中における暫定動きベクトルを代わりに用いて、前記処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを生成し、前記動き補償ブロックの動きベクトル探索を実行し、符号化対象の符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロック分割方法に対する、各動き補償ブロックの動きベクトルの探索が終了後、それぞれの動き補償ブロックの予測動きベクトルを用いて符号化対象の符号化ブロックの動き補償ブロック分割方法を決定する分割方法決定手段とを有することを特徴とする。
また、本発明の動画像符号化装置のその他の特徴とするところは、符号化単位である符号化ブロックに画面を分割した後に、前記符号化ブロックを動き補償単位である動き補償ブロックに分割するとともに、前記動き補償ブロックの大きさ、及び形状の組合せに応じた複数種類の動き補償ブロック分割方法が定められていて、前記符号化ブロック毎に前記動き補償ブロック分割方法を選択し、前記動き補償ブロックの動きベクトル情報を、処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する符号化済み動き補償ブロックの動きベクトル情報を用いて生成される予測動きベクトルとの差分情報によって符号化する動画像符号化装置であって、前記動き補償ブロックの動きベクトルを探索する際に、前記符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロックの動きベクトル探索を並列処理で行う動きベクトル探索手段と、前記動きベクトルを決定する要素として、符号化対象動き補償ブロックと、参照画像における候補動きベクトル位置との画素値差分の大きさを用いて動きベクトルの探索を実行するように前記動きベクトル探索手段を制御する制御手段と、符号化対象の符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロック分割方法に対する、各動き補償ブロックの動きベクトルの探索が終了後、それぞれの動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを算出し、前記算出した予測動きベクトルを用いて前記符号化対象の符号化ブロックの動き補償ブロック分割方法を決定する分割方法決定手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の動画像符号化方法は、符号化単位である符号化ブロックに画面を分割した後に、前記符号化ブロックを動き補償単位である動き補償ブロックに分割するとともに、前記動き補償ブロックの大きさ、及び形状の組合せに応じた複数種類の動き補償ブロック分割方法が定められていて、前記符号化ブロック毎に前記動き補償ブロック分割方法を選択し、前記動き補償ブロックの動きベクトル情報を、処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する符号化済み動き補償ブロックの動きベクトル情報を用いて生成される予測動きベクトルとの差分情報によって符号化する動画像符号化方法であって、前記動き補償ブロックの動きベクトルを探索する際に、前記符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロックの動きベクトル探索を並列処理で行う動きベクトル探索工程と、前記処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを生成するために必要な、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了しているか否かを判断する探索完了判断工程と、前記探索完了判断工程における判断の結果、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了している場合には、前記動きベクトルを決定する要素として、処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを用いて動きベクトルの探索を行うように前記動きベクトル探索工程における動きベクトル探索処理を制御し、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了していない場合には、前記処理対象の動き補償ブロックとは異なる前記符号化ブロック内の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを、前記処理対象の動き補償ブロックの予測動きベクトルとして用いて動きベクトルの探索を行うように前記動きベクトル探索工程を制御する制御工程と、符号化対象の符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロック分割方法に対する、各動き補償ブロックの動きベクトルの探索を終了した後で、それぞれの動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを再算出し、前記再算出した予測動きベクトルを用いて、前記符号化対象の符号化ブロックの動き補償ブロック分割方法を決定する分割方法決定工程とを備えることを特徴とする。
また、本発明の動画像符号化方法の他の特徴とするところは、符号化単位である符号化ブロックに画面を分割した後に、前記符号化ブロックを動き補償単位である動き補償ブロックに分割するとともに、前記動き補償ブロックの大きさ、及び形状の組合せに応じた複数種類の動き補償ブロック分割方法が定められていて、前記符号化ブロック毎に前記動き補償ブロック分割方法を選択し、前記動き補償ブロックの動きベクトル情報を、処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する符号化済み動き補償ブロックの動きベクトル情報を用いて生成される予測動きベクトルとの差分情報によって符号化する動画像符号化方法であって、前記動き補償ブロックの動きベクトルを探索する際に、前記符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロックの動きベクトル探索を並列処理で行う動きベクトル探索工程と、前記処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを生成するために必要な、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了しているか否かを判断する探索完了判断工程と、前記探索完了判断工程における判断の結果、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了している場合には、前記動きベクトルを決定する要素として、処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを用いて動きベクトルの探索を行うように前記動きベクトル探索工程における動きベクトル探索処理を制御し、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了していない場合には、前記動きベクトル探索が完了していない動き補償ブロックの動きベクトルとして、探索途中における暫定動きベクトルを代わりに用いて、前記処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを生成し、前記動き補償ブロックの動きベクトル探索を実行し、符号化対象の符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロック分割方法に対する、各動き補償ブロックの動きベクトルの探索が終了後、それぞれの動き補償ブロックの予測動きベクトルを用いて符号化対象の符号化ブロックの動き補償ブロック分割方法を決定する分割方法決定工程とを有することを特徴とする。
また、本発明の動画像符号化方法のその他の特徴とするところは、符号化単位である符号化ブロックに画面を分割した後に、前記符号化ブロックを動き補償単位である動き補償ブロックに分割するとともに、前記動き補償ブロックの大きさ、及び形状の組合せに応じた複数種類の動き補償ブロック分割方法が定められていて、前記符号化ブロック毎に前記動き補償ブロック分割方法を選択し、前記動き補償ブロックの動きベクトル情報を、処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する符号化済み動き補償ブロックの動きベクトル情報を用いて生成される予測動きベクトルとの差分情報によって符号化する動画像符号化方法であって、前記動き補償ブロックの動きベクトルを探索する際に、前記符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロックの動きベクトル探索を並列処理で行う動きベクトル探索工程と、前記動きベクトルを決定する要素として、符号化対象動き補償ブロックと、参照画像における候補動きベクトル位置との画素値差分の大きさを用いて動きベクトルの探索を実行するように前記動きベクトル探索工程における動きベクトル探索処理を制御する制御工程と、符号化対象の符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロック分割方法に対する、各動き補償ブロックの動きベクトルの探索が終了後、それぞれの動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを算出し、前記算出した予測動きベクトルを用いて前記符号化対象の符号化ブロックの動き補償ブロック分割方法を決定する分割方法決定工程とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明のプログラムは、符号化単位である符号化ブロックに画面を分割した後に、前記符号化ブロックを動き補償単位である動き補償ブロックに分割するとともに、前記動き補償ブロックの大きさ、及び形状の組合せに応じた複数種類の動き補償ブロック分割方法が定められていて、前記符号化ブロック毎に前記動き補償ブロック分割方法を選択し、前記動き補償ブロックの動きベクトル情報を、処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する符号化済み動き補償ブロックの動きベクトル情報を用いて生成される予測動きベクトルとの差分情報によって符号化する工程をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラムであって、前記動き補償ブロックの動きベクトルを探索する際に、前記符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロックの動きベクトル探索を並列処理で行う動きベクトル探索工程と、前記処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを生成するために必要な、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了しているか否かを判断する探索完了判断工程と、前記探索完了判断工程における判断の結果、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了している場合には、前記動きベクトルを決定する要素として、処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを用いて動きベクトルの探索を行うように前記動きベクトル探索工程における動きベクトル探索処理を制御し、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了していない場合には、前記処理対象の動き補償ブロックとは異なる前記符号化ブロック内の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを、前記処理対象の動き補償ブロックの予測動きベクトルとして用いて動きベクトルの探索を行うように前記動きベクトル探索工程を制御する制御工程と、符号化対象の符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロック分割方法に対する、各動き補償ブロックの動きベクトルの探索を終了した後で、それぞれの動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを再算出し、前記再算出した予測動きベクトルを用いて、前記符号化対象の符号化ブロックの動き補償ブロック分割方法を決定する分割方法決定工程とをコンピュータに実行させることを特徴とする。
また、本発明のプログラムの他の特徴とするところは、符号化単位である符号化ブロックに画面を分割した後に、前記符号化ブロックを動き補償単位である動き補償ブロックに分割するとともに、前記動き補償ブロックの大きさ、及び形状の組合せに応じた複数種類の動き補償ブロック分割方法が定められていて、前記符号化ブロック毎に前記動き補償ブロック分割方法を選択し、前記動き補償ブロックの動きベクトル情報を、処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する符号化済み動き補償ブロックの動きベクトル情報を用いて生成される予測動きベクトルとの差分情報によって符号化する工程をコンピュータに実行させるプログラムであって、前記動き補償ブロックの動きベクトルを探索する際に、前記符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロックの動きベクトル探索を並列処理で行う動きベクトル探索工程と、前記処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを生成するために必要な、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了しているか否かを判断する探索完了判断工程と、前記探索完了判断工程における判断の結果、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了している場合には、前記動きベクトルを決定する要素として、処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを用いて動きベクトルの探索を行うように前記動きベクトル探索工程における動きベクトル探索処理を制御し、前記処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する動き補償ブロックの動きベクトル探索が完了していない場合には、前記動きベクトル探索が完了していない動き補償ブロックの動きベクトルとして、探索途中における暫定動きベクトルを代わりに用いて、前記処理対象の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルをし、前記動き補償ブロックの動きベクトル探索を実行し、符号化対象の符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロック分割方法に対する、各動き補償ブロックの動きベクトルの探索が終了後、それぞれの動き補償ブロックの予測動きベクトルを用いて符号化対象の符号化ブロックの動き補償ブロック分割方法を決定する分割方法決定工程とをコンピュータに実行させることを特徴とする。
また、本発明のプログラムのその他の特徴とするところは、符号化単位である符号化ブロックに画面を分割した後に、前記符号化ブロックを動き補償単位である動き補償ブロックに分割するとともに、前記動き補償ブロックの大きさ、及び形状の組合せに応じた複数種類の動き補償ブロック分割方法が定められていて、前記符号化ブロック毎に前記動き補償ブロック分割方法を選択し、前記動き補償ブロックの動きベクトル情報を、処理対象の動き補償ブロックの近傍に位置する符号化済み動き補償ブロックの動きベクトル情報を用いて生成される予測動きベクトルとの差分情報によって符号化する工程をコンピュータに実行させるプログラムであって、前記動き補償ブロックの動きベクトルを探索する際に、前記符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロックの動きベクトル探索を並列処理で行う動きベクトル探索工程と、前記動きベクトルを決定する要素として、符号化対象動き補償ブロックと、参照画像における候補動きベクトル位置との画素値差分の大きさを用いて動きベクトルの探索を実行するように前記動きベクトル探索工程における動きベクトル探索処理を制御する制御工程と、符号化対象の符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロック分割方法に対する、各動き補償ブロックの動きベクトルの探索が終了後、それぞれの動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを算出し、前記算出した予測動きベクトルを用いて前記符号化対象の符号化ブロックの動き補償ブロック分割方法を決定する分割方法決定工程とをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、予測ベクトル生成のために必要な周囲の動きベクトルがまだ生成されていない場合には、同じ符号化ブロック内で生成された他の動き補償ブロックに対する予測動きベクトルを代わりに用いて動きベクトル探索を並列処理で行うようにしたので、予測ベクトルを生成することができなくなる不都合が発生しない動画像符号化を行うことが可能となり、符号化効率を大幅に落とすことなく、高速処理可能でかつ省電力化が図れる動画像符号化装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、第１の実施の形態に係る動画像符号化装置の構成例を示すブロック図である。
図１に示したように、本実施形態の動画像符号化装置は、レンズやCCD等のカメラ部を含む撮像部１０１を備えている。
【００２０】
また、フレームメモリ１０２、動きベクトル探索回路１０３、フレーム間動き補償回路１０４、イントラ予測回路１０５、スイッチ１０６、減算器１０７、整数変換回路１０８、量子化回路１０９、逆量子化回路１１０、逆整数変換回路１１１を備えている。更に、加算器１１２、ループ内フィルタ１１３、エントロピー符号化回路１１５、符号量制御回路１１６、記録部１１７、記録媒体１１８を備える構成としている。
【００２１】
そして、符号量制御回路１１６をはじめとする各構成部の動作は、図示していないシステムコントローラによって制御されるようになされている。すなわち、このシステムコントローラは装置全体の動作制御を司るものであり、図示していない操作部からの必要に応じたユーザからの指示によっても、装置全体の動作制御を行うようになされている。
【００２２】
撮像部１０１にて撮像して得られた画像信号は、第１フレーム、第２フレーム、第３フレーム、・・・の順で、フレームメモリ１０２に順次格納されていく。フレームメモリ１０２からは、例えば、第３フレーム、第１フレーム、第２フレーム、・・・などの、符号化を行う順序で画像データを取り出していく。符号化方式としては、フレーム内の画像データのみで符号化する"イントラ符号化"と、フレーム間予測も含めて符号化する"インター符号化"がある。
【００２３】
本実施形態においても、動画データの圧縮符号化方式の標準の一つであるＨ．２６４を採用している。Ｈ．２６４では、符号化効率を上げるために、様々な工夫がなされているが、その一例としてマクロブロック・パーティションがある。これは、符号化単位であるマクロブロックをさらにブロック分割してマクロブロック・パーティション（動き補償ブロック）を形成し、動き補償ブロック単位（動き補償単位）で動き補償を行うものである。これにより、より緻密な動き補償を可能にしている。なお、動き補償ブロック分割方法は、ブロックの大きさ、及び形状の組合せに応じた複数種類の動き補償ブロック分割方法を選択できるように構成されている。
【００２４】
また、動きベクトルの符号化は、処理対象となる動き補償ブロック（処理単位）に対して、既に符号化済みとなっている周囲の動き補償ブロックの動きベクトルを用いて算出される予測ベクトルを生成する。そして、符号化対象の動きベクトルと予測ベクトルとの差分ベクトルを符号化するように構成されている。
【００２５】
インター符号化は、動き補償の単位（ＭＣ：Motion Compensation、動き補償ブロック）に対して１枚の参照フレームとの予測を行うＰピクチャと、動き補償ブロックに対して２枚までの参照フレームとの予測を行うＢピクチャとがある。なお、イントラ符号化を行うピクチャをIピクチャという。符号化するフレームの順番が入力されたフレームの順番と異なるのは、時間的に未来のフレームとの予測（後方予測）を可能にするためである。
【００２６】
イントラ符号化がなされる場合、符号化単位となるブロックの画像データはフレームメモリ１０２から読み出されて、イントラ予測回路１０５へ入力される。イントラ予測回路１０５は、符号化対象ブロックと、後述する同一フレーム内の符号化対象ブロック近傍に位置する再構成画像から生成される複数の予測画像とのブロックマッチングを夫々行い、最も相関の高いイントラ予測画像を選択してスイッチ１０６へ出力する。
【００２７】
イントラ符号化がなされる場合、スイッチ１０６はイントラ予測回路１０５（イントラ予測画像）の側へ切り替えられ、減算器１０７へは前記イントラ予測画像が入力される。減算器１０７は、フレームメモリ１０２から入力される符号化対象ブロックと、スイッチ１０６から入力されるイントラ予測画像との画素値の差分情報を整数変換回路１０８へ出力する。
【００２８】
量子化回路１０９における量子化係数は、エントロピー符号化回路１１５が発生した符号量のフィードバックなどから符号量制御回路１１６が計算（算出）する。また、量子化回路１０９の出力である量子化された変換係数は、逆量子化回路１１０において逆量子化される。更に、逆整数変換回路１１１において逆整数変換処理が施されて、復号された再構成画像となり、前述したイントラ予測回路１０５の入力となってイントラ予測画像の生成に用いられる。
【００２９】
また、前記再構成画像は、ループ内フィルタ１１３によって符号化歪の軽減処理が施された後、後述するインター符号化の際に用いる参照画像としてフレームメモリ１０２に記憶される。
【００３０】
一方、インター符号化が行われる場合、符号化単位となるブロックの画像データはフレームメモリ１０２から読み出されて、動きベクトル探索回路１０３へ入力される。同時に、動きベクトル探索回路１０３は、参照画像をフレームメモリ１０２から読み出し、符号化画像と参照画像から動きベクトルを検出する。すなわち、本実施形態においては、符号化ブロックに含まれる複数の動き補償ブロックの動きベクトル探索を並列処理で行うように構成されている。フレーム間動き補償回路１０４は、前記動きベクトルに従って動き補償を行い、予測画像を生成する。
【００３１】
インター符号化が行われる場合、スイッチ１０６はフレーム間動き補償回路１０４側（インター予測画像の側）へ切り替えられ、符号化画像と予測画像との差分は減算器１０７によって計算されて差分画像が生成される。差分画像は、整数変換回路１０８に出力される。その他の処理は前述のイントラ符号化の場合と同様である。
【００３２】
次に、動きベクトル探索回路１０３の動作について詳細に説明する。
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る動画像符号化装置が備える動きベクトル探索回路の構成例を示すブロック図である。
【００３３】
図２に示すように、動きベクトル探索回路１０３は符号化対象ブロックバッファ２０１、参照画像バッファ２０２、画素差分コスト計算回路２０３、予測ベクトル生成回路２０５、ベクトル符号量コスト計算回路２０４、コスト判定回路２０６から構成されている。
【００３４】
例えば水平１６画素、垂直１６画素の符号化対象ブロックは、フレームメモリ１０２から読み出されて、符号化対象ブロックバッファ２０１へ記憶される。一方で、動きベクトルの検出範囲を参照画像とすると、水平２４画素、垂直２４画素の参照画像データは、フレームメモリ１０２から読み出されて、参照画像バッファ２０２へ記憶される。
【００３５】
ところで、水平１６画素、垂直１６画素の符号化対象ブロックは、図３に示すように、さらに動き補償ブロックにブロック分割することができる。
まず、図３（ａ）に示す１６ｘ１６ブロックの動きベクトル探索を行う場合の動作を説明する。
【００３６】
画素差分コスト計算回路２０３は、符号化対象ブロックバッファ２０１に記憶されている符号化対象ブロックと、参照画像バッファ２０２に記憶されている、ある座標の水平１６画素、垂直１６画素のブロックとの相関を調べて画素差分コストを計算する。なお、前記座標が動きベクトルに相当する。画素差分コストの計算方法としては、例えば、符号化画像と参照画像との各画素ごとの差分絶対値を積算した値（MAE）を用いることができる。
【００３７】
一方、予測ベクトル生成回路２０５は、探索する動き補償ブロックに対する予測ベクトルを生成する。予測ベクトルの生成方法は符号化の規格により定まっており、例えば１６ｘ１６ブロックの場合、図４に示すように、符号化対象ブロックＸの近傍のＡ、Ｂ、Ｃブロックの動きベクトルを用いて生成する。そのため、予測ベクトル生成回路２０５は、符号化済みの動きベクトル情報を、少なくとも符号化ブロックで画面一列分記憶しておく必要がある。
【００３８】
ベクトル符号量コスト計算回路２０４は、前記生成された予測ベクトルと、前記画素差分コストを計算した動きベクトルとの差分ベクトルを計算し、ベクトル符号量コストを計算する。前述の動作を参照画像バッファから読み出す水平１６画素、垂直１６画素ブロックの座標を変えながら、つまり候補となる動きベクトルを変えながら繰り返すことによって、動きベクトルの探索を行う。本実施形態においては、符号化対象動き補償ブロックと、参照画像における候補動きベクトル位置との画素値差分の大きさを用いて、動きベクトルの探索を実行している。動きベクトルに対するコストは、コスト判定回路２０６に順次入力されて好適な動きベクトルを判定していく。
【００３９】
コスト判定回路２０６では、ある候補動きベクトルに対して計算された、画素差分コストとベクトル符号量コストとを合わせて総合コストを計算する。そして、常に総合コストが最小となる時の候補動きベクトルと、それに対応する画素差分コストと、ベクトル符号量コストを記憶するようにしている。最終的に、水平・垂直ともに±４画素の探索範囲に対して探索を終了した時点で、記憶されている候補動きベクトルを確定動きベクトルとして出力するとともに、パーテーション分割情報を出力する。
【００４０】
次に、図３（ｄ）に示す８ｘ８ブロックの動きベクトル探索で、４個の８ｘ８ブロックの探索処理を同時並列に実行する場合（並列処理で行う場合）の動作を説明する。
候補動きベクトルを変えながら総合コストを計算して総合コストが最小となる動きベクトルを決定する基本的な動作は、前述の１６ｘ１６ブロックの場合と同様である。ただし、４個の８ｘ８ブロックの動きベクトルを並列動作で求めるため、最小となる動きベクトル、及び対応する画素差分コストとベクトル符号量コストの記憶回路が４ブロック分必要となる。
【００４１】
さて、ここで、図５に示す符号化対象ブロックＸを４個の８ｘ８ブロックX0,X1,X2,X3に分割した場合の、X2に対する予測ベクトルの計算について説明する。
X2に対する予測ベクトルは、図５中のA3,X0,X1の動きベクトルを用いて生成するように符号化の規格で定められている。
【００４２】
水平１６画素、垂直１６画素の符号化ブロック単位で符号化処理しているとすると、A3の動きベクトルは既に確定しているが、X0、及び、X1に対する動きベクトルは未確定の状態であり、予測ベクトルの生成ができない。そこで、このように予測ベクトルの生成に必要な動きベクトルが未確定の場合には、１６ｘ１６ブロックに対する予測ベクトルを、X2の予測ベクトルとして用いる。X1,X3についても同様である。
【００４３】
なお、ここではX2の予測ベクトルとして１６ｘ１６ブロックの予測ベクトルを用いたが、他のブロックサイズで確定できる予測ベクトルであれば、例えば、図３（ｂ）の１６ｘ８ブロックに対する予測ベクトルを用いてもよい。また、あらかじめ設定された一定値を用いて前記動き補償ブロックの動きベクトル探索を行うようにしてもよい。前記あらかじめ設定された一定値は零ベクトルであってもよい。
【００４４】
また、前記説明では１６ｘ１６ブロックの場合と８ｘ８ブロックの場合とを分けて説明したが、実際の動作では、最小となる動きベクトル、及び対応する画素差分コストとベクトル符号量コストの記憶回路をそれぞれのブロック分だけ持つようにしている。そして、１６ｘ１６ブロックの動きベクトル探索と、８ｘ８ブロックの動きベクトル探索とを並列処理で実行している。
【００４５】
さらには、最小となる動きベクトル、及び対応する画素差分コストとベクトル符号量コストの記憶回路を９個もつことによって、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の動きベクトル探索をすべて並列で実行している。
【００４６】
そして、水平・垂直ともに±４画素の探索範囲に対して探索を終了したら（探索完了判断手段の判断の結果、探索を終了したと判断したら）、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）のそれぞれに、符号化ブロックに含まれる符号化ブロックの画素差分コストとベクトル符号量コストを加算する。そして、符号化ブロックの総合コストを計算する。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）について、それぞれの符号化ブロックの総合コストを比較して、最もコストが小さくなる動き補償ブロック分割方法を選択して決定する。
【００４７】
ただし、所定の探索範囲に対して探索を終了した時点で、各動き補償ブロックの動きベクトルは確定している。このため、前記８ｘ８ブロックの場合などで、確定していない動きベクトルから計算した仮の予測ベクトルを用いてベクトル符号量コストを計算していたものについては、前記確定した動きベクトルを用いて、ベクトル符号量コストを再算出して、符号化ブロックの総合コストを計算している。
【００４８】
（第２の実施形態）
図６は、第２の実施の形態に係る動画像符号化装置の構成を示すブロック図である。
本実施形態の動画像符号化装置は、図１に加えて、符号化ブロックに比較して十分に広い範囲、あるいはフレーム全体の大域的な動きベクトルを計算する大域動きベクトル探索回路６０１を備えている。大域動きベクトルは、パン撮影など画面全体の動きを検出して、動きベクトル探索回路１０３が動きベクトルを探索する際に、探索範囲の中心座標の決定になどに用いられ、動きベクトル探索の精度向上に有効である。
【００４９】
全体的な構成、動作は前述した第１の実施形態と同様であるが、予測ベクトル生成回路２０５の動作が異なるため、予測ベクトル生成回路２０５の動作のみを詳細に説明する。
図５の８ｘ８ブロックX2に対する予測ベクトルは、図５中のA3,X0,X1の動きベクトルから生成するが、X0,X1の動きベクトル探索も並列に実行しているために確定できないことは、前述の通りである。そこで、X2の予測ベクトルとして、前記大域動きベクトル探索回路６０１が出力した大域動きベクトルを用いるようにしている。X1,X3についても同様である。
【００５０】
（第３の実施形態）
図７は、第３の実施の形態に係る動画像符号化装置の構成を示すブロック図である。図１に示した動画像符号化装置の構成に加えて、動きベクトル探索回路１０３が生成した動きベクトルを少なくとも１フレーム期間の間保持する（１フレーム期間保持可能）、動きベクトル記憶回路７０１を備えている。
【００５１】
全体的な構成、動作は前述した第１の実施形態で説明した動画像符号化装置と同様であるが、予測ベクトル生成回路２０５の動作が異なるため、予測ベクトル生成回路２０５の動作のみを詳細に説明する。
【００５２】
図５の８ｘ８ブロックX2に対する予測ベクトルは、図５中のA3,X0,X1の動きベクトルから生成するが、X0,X1の動きベクトル探索も並列に実行しているために確定できないことは、前述の通りである。そこで、X2の予測ベクトルとして、前記動きベクトル記憶回路７０１に記憶されている、既に符号化済みのフレームの空間的に同じ位置の動きベクトルを用いるようにしている。X1,X3についても同様である。
【００５３】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施の形態に係る動画像符号化装置について説明する。
全体的な構成、動作は前述した第１の実施形態と同様であるが、予測ベクトル生成回路２０５の動作が異なるため、予測ベクトル生成回路２０５の動作のみを詳細に説明する。
【００５４】
図５の８ｘ８ブロックX2に対する予測ベクトルは、図５中のA3,X0,X1の動きベクトルから生成するが、X0,X1の動きベクトル探索も並列に実行しているために確定できないことは、前述の通りである。
【００５５】
そこで、X0,X1の動きベクトルについては、探索途中の候補ベクトルを確定ベクトル（暫定動きベクトル）として用いることでX2の予測ベクトルを生成している。X0,X1の候補ベクトルは動きベクトルの探索処理が進むにつれて、値が変化していく。このため、X2の予測ベクトル生成も、前記X0,X1の候補ベクトルが更新される度に生成され、X2の予測ベクトルも更新されていく。
【００５６】
ただし、動きベクトルの探索開始時点では、X0,X1の候補ベクトルが未確定、あるいは信頼性が非常に低い状態であるため、X0,X1の候補ベクトルの初期値として、例えば１６ｘ１６ブロックの予測ベクトルを用いている。そして、前記候補ベクトルに対する総合コストがあらかじめ設定されている値（予め定められた閾値）よりも小さくなった（暫定動きベクトルの信頼性評価値があらかじめ定められた閾値を超えた）時点で、X0,X1の候補ベクトルをX2の予測ベクトル生成に用いるようにしている。
【００５７】
なお、ここでは、X0,X1の候補ベクトルの信頼性が非常に低い場合に、１６ｘ１６ブロックの予測ベクトルを用いている。しかし、他の確定できる予測ベクトルや、ある固定値、大域動きベクトル、あるいは、既に符号化済みのフレームの空間的に同じ位置（同じ空間位置）の動きベクトルなどを用いてもよい。
【００５８】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施の形態に係る動画像符号化装置について説明する。
全体的な構成、動作は前述した第１の実施形態と同様であるが、動きベクトル探索回路１０３の動作が異なるため、動きベクトル探索回路１０３の動作のみを詳細に説明する。
【００５９】
動きベクトルの探索途中では、各動き補償ブロックの総合コストを計算する際に、ベクトル符号量コストの加算をしない。すなわち、画素差分コストのみで動きベクトルの探索を行う。そして、全探索領域の探索が終了し、各動き補償ブロックの動きベクトルが確定した後で、各動き補償ブロックの総合コストを計算する際には、予測ベクトル生成回路２０５が各動き補償ブロックについて、それぞれの予測動きベクトルを再算出する。
【００６０】
そして、前記再算出した予測動きベクトルに基づいて、ベクトル符号量コスト計算回路２０４が各動き補償ブロックのベクトル符号量コストを計算する。そして、前記ベクトル符号量コストを用いて各動き補償ブロックの総合コストを計算し、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）について、それぞれの動き補償ブロック分割方法に対応する、符号化ブロックの総合コストを計算する。
【００６１】
（本発明に係る他の実施形態）
前述した本発明の実施形態における動画像符号化装置を構成する動きベクトル探索手段、探索完了判断手段、制御手段及び分割方法決定手段、並びに動画像符号化方法の各ステップは、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は本発明に含まれる。
【００６２】
また、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記録媒体等としての実施形態も可能である。具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、一つの機器からなる装置に適用してもよい。
【００６３】
なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、システムあるいは装置に直接されてもよい。あるいは遠隔から供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータが前記供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。
【００６４】
したがって、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、前記コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【００６５】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であってもよい。
【００６６】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷなどである。また、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）なども含む。
【００６７】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、前記ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのものをダウンロードすることによっても供給できる。もしくは、圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。
【００６８】
また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。
【００６９】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせる。そして、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【００７０】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される。その他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【００７１】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。そして、その後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る動画像符号化装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る動画像符号化装置が備える動きベクトル探索回路の構成例を示すブロック図である。
【図３】動き補償ブロック分割を説明するための図である。
【図４】１６ｘ１６ブロックの予測ベクトル生成を説明するための図である。
【図５】８ｘ８ブロックの予測ベクトル生成を説明するための図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る動画像符号化装置の構成例を示すブロック図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る動画像符号化装置の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０１  撮像部
１０２  フレームメモリ
１０３  動きベクトル探索回路
１０４  フレーム間動き補償回路
１０５  イントラ予測回路
１０６  スイッチ
１０７  減算器
１０８  整数変換回路
１０９  量子化回路
１１０  逆量子化回路
１１１  逆整数変換回路
１１２  加算器
１１３  ループ内フィルタ
１１５  エントロピー符号化回路
１１６  符号量制御回路
１１７  記録部
１１８  記録媒体
２０１  符号化対象ブロックバッファ
２０２  参照画像バッファ
２０３  画素差分コスト計算回路
２０４  ベクトル符号量コスト計算回路
２０５  予測ベクトル生成回路
２０６  コスト判定回路
６０１  大域動きベクトル探索回路
７０１  動きベクトル記憶回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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