(57)【要約】【課題】画像の画素値を記憶するための記憶装置を特に用いることなく少ない演算量でシーンチェンジ検出を行いかつ画像データを適切に符号化することができる動画像符号化装置及び方法を提供する。【解決手段】入力画像データについて符号化して生成された符号化データの生成符号量と領域毎の領域割当符号量との比率を算出し、その比率に応じてシーンチェンジのピクチャを判定し、シーンチェンジのピクチャが判定されたときには算出したピクチャ割当符号量を調整し、その調整後のピクチャ割当符号量に応じてマクロブロック毎の量子化パラメータを決定する。【選択図】図２
2008252225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像データをマクロブロック毎に量子化パラメータに応じて符号化して符号化データを生成する符号化手段と、
前記入力画像データについてピクチャ毎に割当符号量をピクチャ割当符号量として算出するピクチャ割当符号量算出手段と、
前記ピクチャ割当符号量算出手段によって算出されたピクチャ割当符号量に応じて前記マクロブロック毎の量子化パラメータを決定する量子化パラメータ決定手段と、
前記入力画像データについてピクチャ毎に複数の領域に分割してその複数の領域各々の割当符号量を領域割当符号量として算出する領域割当符号量算出手段と、
前記符号化手段によって生成された符号化データの生成符号量と領域割当符号量との比率を領域毎に算出する比率算出手段と、
前記比率算出手段によって算出された比率に応じてシーンチェンジのピクチャを判定するシーンチェンジ判定手段と、を備え、
前記シーンチェンジ判定手段によってシーンチェンジのピクチャが判定されたときには前記ピクチャ割当符号量算出手段は算出した前記ピクチャ割当符号量を調整し、前記量子化パラメータ決定手段はその調整後の前記ピクチャ割当符号量に応じて前記マクロブロック毎の前記量子化パラメータを決定することを特徴とする動画像符号化装置。
【請求項２】
前記シーンチェンジ判定手段は、１ピクチャにおいて前記比率算出手段によって算出された比率＝前記生成符号量／前記領域割当符号量が第１閾値より大の領域の数が第２閾値より多く検出されたときには、その１ピクチャをシーンチェンジのピクチャと判定することを特徴とする請求項１記載の動画像符号化装置。
【請求項３】
前記シーンチェンジ判定手段は、１ピクチャにおいて前記比率算出手段によって算出された比率＝前記生成符号量／前記領域割当符号量が第３閾値より小の領域の数が第４閾値より多く検出されたときには、その１ピクチャをシーンチェンジのピクチャと判定することを特徴とする請求項１記載の動画像符号化装置。
【請求項４】
前記シーンチェンジ判定手段は、１ピクチャにおいて前記比率算出手段によって算出された比率＝前記生成符号量／前記領域割当符号量が第１閾値より大の領域がその１ピクチャ上において第６閾値より多く連続する領域として検出されたときには、その１ピクチャをシーンチェンジのピクチャと判定することを特徴とする請求項１記載の動画像符号化装置。
【請求項５】
前記シーンチェンジ判定手段は、１ピクチャにおいて前記比率算出手段によって算出された比率＝前記生成符号量／前記領域割当符号量が第３閾値より小の領域がその１ピクチャ上において第７閾値より多く連続する領域として検出されたときには、その１ピクチャをシーンチェンジのピクチャと判定することを特徴とする請求項１記載の動画像符号化装置。
【請求項６】
前記シーンチェンジ判定手段は、１ピクチャにおいて前記比率算出手段によって算出された比率＝前記生成符号量／前記領域割当符号量が前記第１閾値より大の領域の数が前記第２閾値の半分の数にほぼ達したときには、前記第１閾値を小さくすることを特徴とする請求項２記載の動画像符号化装置。
【請求項７】
前記シーンチェンジ判定手段は、１ピクチャにおいて前記比率算出手段によって算出された比率＝前記生成符号量／前記領域割当符号量が前記第３閾値より小の領域の数が前記第４閾値の半分の数にほぼ達したときには、前記第３閾値を大きくすることを特徴とする請求項３記載の動画像符号化装置。
【請求項８】
前記符号化手段が１領域分の符号化を行う毎に前記シーンチェンジ判定手段は前記比率算出手段によって算出された比率に応じてシーンチェンジのピクチャを判定し、
前記シーンチェンジ判定手段によってシーンチェンジのピクチャが判定されたときには前記ピクチャ割当符号量算出手段は算出した前記ピクチャ割当符号量を調整し、前記量子化パラメータ決定手段はその調整後の前記ピクチャ割当符号量に応じてその後のマクロブロック毎の前記量子化パラメータを決定することを特徴とする請求項１記載の動画像符号化装置。
【請求項９】
前記複数の領域は１ピクチャを符号化の処理順に、マクロブロック数が一定になるように分割された領域であることを特徴とする請求項１記載の動画像符号化装置。
【請求項１０】
前記シーンチェンジ判定手段は、前記比率算出手段によって算出された比率＝前記生成符号量／前記領域割当符号量が前記第１閾値より大の領域の有するピクチャが第５閾値より多く連続したときフェードのピクチャと判定することを特徴とする請求項１又は２記載の動画像符号化装置。
【請求項１１】
入力画像データをマクロブロック毎に量子化パラメータに応じて符号化して符号化データを生成する符号化ステップと、
前記入力画像データについてピクチャ毎に割当符号量をピクチャ割当符号量として算出するピクチャ割当符号量算出ステップと、
前記ピクチャ割当符号量算出ステップにて算出されたピクチャ割当符号量に応じて前記マクロブロック毎の量子化パラメータを決定する量子化パラメータ決定ステップと、
前記入力画像データについてピクチャ毎に複数の領域に分割してその複数の領域各々の割当符号量を領域割当符号量として算出する領域割当符号量算出ステップと、
前記符号化ステップにて生成された符号化データの生成符号量と領域割当符号量との比率を領域毎に算出する比率算出ステップと、
前記比率算出ステップにて算出された比率に応じてシーンチェンジのピクチャを判定するシーンチェンジ判定ステップと、を備え、
前記シーンチェンジ判定ステップにてシーンチェンジのピクチャが判定されたときには前記ピクチャ割当符号量算出ステップでは算出した前記ピクチャ割当符号量を調整し、前記量子化パラメータ決定手段ではその調整後の前記ピクチャ割当符号量に応じて前記マクロブロック毎の前記量子化パラメータを決定することを特徴とする動画像符号化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動画像の画像データを符号化する動画像符号化装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
動画像の画像データをＭＰＥＧ−２やＨ．２６４等の符号方式で符号化する動画像符号化装置においては、ピクチャ毎に画像データの符号化後の生成符号量及び量子化スケール（量子化係数）に応じて符号化の複雑度（難易度）を算出し、更に、その複雑度に応じて次のピクチャの符号化の割当符号量を定めることが行われている。
【０００３】
従来の動画像符号化装置においては、画像内容が大きく変化するシーンチェンジが発生した場合にはその前後のピクチャの複雑度が大きく変化する故、シーンチェンジ前の生成符号量及び量子化スケールを用いて算出された複雑度に応じて次のピクチャの符号化の割当符号量を定めることは適当でないため、複雑度を初期値にリセットしてリセット後の複雑度に応じて次のピクチャの符号化の割当符号量が定められている。
【０００４】
シーンチェンジを検出する従来方法としては、画面を複数の領域に分割して領域毎に前後の画像の画素値の差分値が第１閾値以上の大きい画像変化を検出し、更に、そのような画像変化の領域が１画面で第２閾値以上であることを検出したときシーンチェンジと判断する方法がある（特許文献１及び２参照）。
【特許文献１】特開２００２−１８５８１７号公報
【特許文献２】特開２００３−４７００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、かかる従来のシーンチェンジ検出方法を用いた動画像符号化装置においては、シーンチェンジの検出のために画像の画素値を記憶する記憶装置が必要となる。また、画素毎に差分値を算出して閾値との大小比較をするため演算量が多くなるという問題もあった。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題には、上記の欠点が一例として挙げられ、画像の画素値を記憶するための記憶装置を特に用いることなく少ない演算量でシーンチェンジ検出を行いかつ画像データを適切に符号化することができる動画像符号化装置及び方法を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明の動画像符号化装置は、入力画像データをマクロブロック毎に量子化パラメータに応じて符号化して符号化データを生成する符号化手段と、前記入力画像データについてピクチャ毎に割当符号量をピクチャ割当符号量として算出するピクチャ割当符号量算出手段と、前記ピクチャ割当符号量算出手段によって算出されたピクチャ割当符号量に応じて前記マクロブロック毎の量子化パラメータを決定する量子化パラメータ決定手段と、前記入力画像データについてピクチャ毎に複数の領域に分割してその複数の領域各々の割当符号量を領域割当符号量として算出する領域割当符号量算出手段と、前記符号化手段によって生成された符号化データの生成符号量と領域割当符号量との比率を領域毎に算出する比率算出手段と、前記比率算出手段によって算出された比率に応じてシーンチェンジのピクチャを判定するシーンチェンジ判定手段と、を備え、前記シーンチェンジ判定手段によってシーンチェンジのピクチャが判定されたときには前記ピクチャ割当符号量算出手段は算出した前記ピクチャ割当符号量を調整し、前記量子化パラメータ決定手段はその調整後の前記ピクチャ割当符号量に応じて前記マクロブロック毎の前記量子化パラメータを決定することを特徴としている。
【０００８】
請求項１１に係る発明の動画像符号化方法は、入力画像データをマクロブロック毎に量子化パラメータに応じて符号化して符号化データを生成する符号化ステップと、前記入力画像データについてピクチャ毎に割当符号量をピクチャ割当符号量として算出するピクチャ割当符号量算出ステップと、前記ピクチャ割当符号量算出ステップにて算出されたピクチャ割当符号量に応じて前記マクロブロック毎の量子化パラメータを決定する量子化パラメータ決定ステップと、前記入力画像データについてピクチャ毎に複数の領域に分割してその複数の領域各々の割当符号量を領域割当符号量として算出する領域割当符号量算出ステップと、前記符号化ステップにて生成された符号化データの生成符号量と領域割当符号量との比率を領域毎に算出する比率算出ステップと、前記比率算出ステップにて算出された比率に応じてシーンチェンジのピクチャを判定するシーンチェンジ判定ステップと、を備え、前記シーンチェンジ判定ステップにてシーンチェンジのピクチャが判定されたときには前記ピクチャ割当符号量算出ステップでは算出した前記ピクチャ割当符号量を調整し、前記量子化パラメータ決定手段ではその調整後の前記ピクチャ割当符号量に応じて前記マクロブロック毎の前記量子化パラメータを決定することを特徴としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
かかる請求項１に係る発明の動画像符号化装置及び請求項１１に係る発明の動画像符号化方法によれば、入力画像データの符号化によって実際に生成された符号化データの生成符号量と領域毎の領域割当符号量との比率を算出し、その比率に応じてシーンチェンジのピクチャを判定することが行われる。シーンチェンジのピクチャが判定されたときには算出したピクチャ割当符号量が調整され、その調整後の前記ピクチャ割当符号量に応じてマクロブロック毎の量子化パラメータが決定される。よって、従来のように、シーンチェンジのピクチャ判定のためにピクチャの画素値を記憶するための記憶装置を用いる必要がなく、また、画素毎に差分値を算出して閾値との大小比較をする演算が必要がないので、比率計算を含む少ない演算量だけでシーンチェンジ検出を行いかつ画像データを適切に符号化することができる。
【実施例】
【００１０】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明による動画像符号化装置の構成を示している。この動画像符号化装置は、符号化部１とレート制御部２とから構成される。
【００１２】
符号化部１は、演算器１１、ＤＣＴ変換器１２、量子化器１３、可変長符号化器１４、バッファ１５、逆量子化器１６、逆ＤＣＴ変換器１７、演算器１８、フレームメモリ１９、動き補償器２０及び動きベクトル検出器２１からなり、例えば、ＭＰＥＧ２規格準拠の符号化を行う。
【００１３】
演算器１１は、入力された画像データからマクロブロック毎に、動き補償器２０により動き補償された予測画像データを減算し、その差分データをＤＣＴ変換器１２に出力する。マクロブロックとは画像データを例えば、１６画素×１６画素に分割して得られた各ブロックである。なお、入力画像データのマクロブロック化の処理ブロックは図１には示していない。ＤＣＴ変換器１２は演算器１１の出力データを２次元離散コサイン変換を行う。量子化器１３は、ＤＣＴ変換後の画像データを後述する量子化パラメータに対応した量子化係数を用いて量子化して量子化データを生成し、それを可変長符号化器１４及び逆量子化器１６に出力する。可変長符号化器１４は、量子化器１３から供給された量子化データと、動きベクトル検出器２１から供給された動きベクトルを可変長符号化してそれを符号化データとしてバッファ１５を介して出力する。
【００１４】
逆量子化器１６は、量子化器１３より入力された量子化データを逆量子化し、逆ＤＣＴ変換器１７に出力する。逆ＤＣＴ変換器１７は逆量子化後のデータを逆ＤＣＴ変換して演算器１８に供給する。演算器１８は、動き補償器２０により動き補償された予測画像データと逆ＤＣＴ変換器１７より入力された誤差分データとを加算して元の画像データに変換し、その変換した画像データをフレームメモリ１９に供給して記憶させる。
【００１５】
動きベクトル検出器２１は、フレームメモリ１９から読み出された画像データを参照して入力された画像データの動きベクトルを検出し、その動きベクトルを可変長符号化器１４及び動き補償器２０に出力する。動き補償器２０は、フレームメモリ１９から読み出された画像データを、動きベクトルに対応して動き補償して予測画像データを生成する。
【００１６】
レート制御部２は、図２に示すように、ピクチャ割当符号量算出部２６、領域割当符号量算出部２７、符号量比率算出部２８、シーンチェンジ判定部２９及び量子化パラメータ決定部３０を備えている。
【００１７】
ピクチャ割当符号量算出部２６は量子化器１３の直前の量子化で用いられた量子化係数を含む量子化パラメータを入力し、１ＧＯＰ毎にＧＯＰ符号量を割り当てると共に、入力画像データのピクチャ毎に目標ビットレートに基づいて割当符号量（ピクチャ割当符号量）を算出する。
【００１８】
なお、ＧＯＰはGroup Of Pictureの略である。入力されたフレーム単位の画像データは符号化部１ではイントラピクチャ（Ｉピクチャ）、インターピクチャ（Ｐピクチャ）及びバイディレクショナルピクチャ（Ｂピクチャ）のいずれか１のピクチャとしての符号化され、Ｉピクチャの発生から次のＩピクチャの発生前までが１ＧＯＰである。
【００１９】
領域割当符号量算出部２７はピクチャ割当符号量算出部２６によって算出されたピクチャ割当符号量を入力し、１ピクチャを複数の領域に分割して領域毎に割当符号量（領域割当符号量）を算出する。複数の領域は、図３に示すように、１ピクチャを符号化の処理順に、マクロブロック数が一定となるように分割された領域である。この実施例では水平方向の複数の分割線によって等間隔に分割された領域となっている。図３の場合には１６領域（area0〜area15)が形成されている。なお、分割された領域数はこれに限定されない。
【００２０】
符号量比率算出部２８は領域割当符号量算出部２７によって算出された領域割当符号量を入力し、更に、可変長符号化器１４によって生成される符号化データの生成符号量を入力して領域毎の実際の生成符号量（領域生成符号量）を得て、領域割当符号量と領域生成符号量との比率を算出する。シーンチェンジ判定部２９は符号量比率算出部２８から比率を入力し、その比率に基づいてピクチャがシーンチェンジである否かを判定する。シーンチェンジ判定部２９によるシーンチェンジの判定結果はピクチャ割当符号量算出部２６に供給される。
【００２１】
量子化パラメータ決定部３０はピクチャ割当符号量算出部２６によって算出されたピクチャ割当符号量に応じてマクロブロック毎の量子化パラメータを決定し、それを量子化器１３に供給する。なお、ピクチャ割当符号量算出部２６に入力される量子化パラメータは量子化パラメータ決定部３０で決定するマクロブロックの量子化パラメータより前の同じピクチャタイプの量子化パラメータである。
【００２２】
次に、かかる構成の動画像符号化装置のレート制御部２において行われるシーンチェンジ判定処理について説明する。
【００２３】
ここでは、１ピクチャが図３に示したように領域area0〜area15に分割され、その領域area0〜area15各々の領域割当符号量が領域割当符号量算出部２７によって算出されるとする。シーンチェンジ判定処理には第１処理と第２処理とがある。
【００２４】
第１処理では図４に示すように、先ず、ステップＳ１で領域割当符号量算出部２７によって１ピクチャの各領域area0〜area15の領域割当符号量が算出されると、変数Ｎ＝０が設定され（ステップＳ２）、領域areaNについて符号量比率算出部２８によって比率が生成符号量／領域割当符号量のように算出され（ステップＳ３）、その比率が閾値Ｉ１（第１閾値）より大であるか否かが判別される（ステップＳ４）。なお、領域割当符号量に基づいて符号化した結果が領域生成符号量となるため、ステップＳ３の比率算出時には領域割当符号量は領域生成符号量より少なくとも１領域分だけ時間的なずれがある。
比率＞閾値Ｉ１ならば、領域数Ｃ１が１だけ増加される（ステップＳ５）。領域数Ｃ１は１ピクチャにおいて比率＞閾値Ｉ１となった領域を計数する値である。比率≦閾値Ｉ１ならば、現在の領域数Ｃ１が維持される。このように領域数Ｃ１が処理された後、その領域数Ｃ１が閾値Ｉ２（第２閾値）より大であるか否かが判別される（ステップＳ６）。領域数Ｃ１＞閾値Ｉ２となると、シーンチェンジと判定される（ステップＳ７）。領域数Ｃ１≦閾値Ｉ２であるならば、変数Ｎに１が加算され（ステップＳ８）、Ｎが１５より大であるか否かが判別される（ステップＳ９）。Ｎ≦１５であるならば、ステップＳ３に戻って上記の動作が繰り返される。ステップＳ４〜Ｓ７はシーンチェンジ判定部２９の動作である。
【００２５】
第２処理では図５に示すように、先ず、ステップＳ１１で領域割当符号量算出部２７によって１ピクチャの各領域area0〜area15の領域割当符号量が算出されると、変数Ｎ＝０が設定され（ステップＳ１２）、領域areaNについて符号量比率算出部２８によって比率が生成符号量／領域割当符号量のように算出され（ステップＳ１３）、その比率が閾値Ｄ１（第３閾値）より小であるか否かが判別される（ステップＳ１４）。比率＜閾値Ｄ１ならば、領域数Ｃ２が１だけ増加される（ステップＳ１５）。領域数Ｃ２は１ピクチャにおいて比率＜閾値Ｄ１となった領域を計数する値である。比率≧閾値Ｄ１ならば、現在の領域数Ｃ２が維持される。このように領域数Ｃ２が処理された後、その領域数Ｃ２が閾値Ｄ２（第４閾値）より大であるか否かが判別される（ステップＳ１６）。領域数Ｃ１＞閾値Ｄ２となると、シーンチェンジの検出と判定される（ステップＳ１７）。領域数Ｃ１≦閾値Ｄ２であるならば、変数Ｎに１が加算され（ステップＳ１８）、Ｎが１５より大であるか否かが判別される（ステップＳ１９）。Ｎ≦１５であるならば、ステップＳ１３に戻って上記の動作が繰り返される。ステップＳ１４〜Ｓ１７はシーンチェンジ判定部２９の動作である。
【００２６】
本発明による動画像符号化装置において、上記のシーンチェンジ判定処理は、実際には符号化処理と組み合わされて実行される。その実行方法として、１ピクチャの符号化処理を終了する毎に実行する方法と、１ピクチャの符号化処理中に実行する方法とがある。
【００２７】
１ピクチャの符号化処理を終了する毎の場合の動画像符号化装置における動作フローは図６に示す通りである。ここでは、１ＧＯＰがｍ個（例えば、１０）のピクチャからなるとしている。
【００２８】
図６の処理においては、１ＧＯＰ毎に先ず、ＧＯＰ符号量が割り当てられ（ステップＳ５１）、変数ｋが０とされる（ステップＳ５２）。ｋ番目のピクチャについてのピクチャ割当符号量がピクチャ割当符号量算出部２６において算出される（ステップＳ５３）。そして、直前のピクチャ（ｋ−１番目のピクチャ）でシーンチェンジが検出されたか否かが判別される（ステップＳ５４）。シーンチェンジ判定部２９によってシーンチェンジが検出されたならば、算出されたピクチャ割当符号量がピクチャ割当符号量算出部２６において調整される（ステップＳ５５）。量子化パラメータ決定部３０は領域割当符号量算出部２７はピクチャ割当符号量算出部２６によって算出されたピクチャ割当符号量に応じて量子化パラメータを決定し、それを量子化器１３に供給する。よって、ｋ番目のピクチャについての符号化が符号化部１において実行され（ステップＳ５６）、その符号化結果に応じて上記のシーンチェンジ判定処理が実行される（ステップＳ５７）。ステップＳ５７では全ての領域area０〜１６各々についてシーンチェンジ判定処理が実行される。そして、変数ｋに１が加算され（ステップＳ５８）、ｋがｍより大であるか否かが判別される（ステップＳ５９）。ｋ≦ｍであるならば、ステップＳ５３に戻って上記の動作が繰り返される。ｋ＞ｍであるならば、１ＧＯＰの処理が終了したので、次のＧＯＰの処理が開始される。
【００２９】
１ピクチャの符号化処理中に実行する場合には、図７に示す如き動作フローとなる。図７においてステップＳ５１〜Ｓ５５については１ピクチャの符号化処理を終了する毎に実行する場合と同一である。ステップＳ５４の判別でＮｏの場合又はステップＳ５５の実行後、変数Ｎ＝０が設定され（ステップＳ６１）、領域areaNについての符号化が符号化部１において実行され（ステップＳ６２）、領域areaNの符号化結果に応じて領域areaNについてのシーンチェンジ判定処理が実行される（ステップＳ６３）。このシーンチェンジ判定処理は第１処理のステップＳ３〜Ｓ８及び第２処理のステップＳ１３〜Ｓ１８に相当する。ステップＳ６３のシーンチェンジ判定処理結果がシーンチェンジ検出であったか否かが判別される（ステップＳ６４）。シーンチェンジ検出であったならば、ピクチャ割当符号量がピクチャ割当符号量算出部２６において調整される（ステップＳ６５）。ステップＳ６４においてシーンチェンジの検出がなかったと判別されたならば、変数Ｎに１が加算され（ステップＳ６６）、Ｎが１５より大であるか否かが判別される（ステップＳ６７）。Ｎ≦１５であるならば、ステップＳ６２に戻ってそれ以降の動作が繰り返される。また、ステップＳ６５でピクチャ割当符号量が調整された後においてもステップＳ６６，Ｓ６７が実行される。Ｎ＞１５ならは、ステップＳ５８において変数ｋに１が加算され、ステップＳ５９においてｋがｍより大であるか否かが判別される。ｋ≦ｍであるならば、ステップＳ５３に戻って上記の動作が繰り返される。ｋ＞ｍであるならば、１ＧＯＰの処理が終了したので、次のＧＯＰの処理が開始される。
【００３０】
次に、ステップＳ６５において実行されるピクチャ割当符号量の調整について説明する。
【００３１】
ピクチャの上部で割当符号量＜生成符号量 (生成符号量が大きい)となると、発生符号量をピクチャ割当符号量内に抑えるために量子化パラメータが大きくなり、図８に示すようにピクチャの下部では割当符号量＞生成符号量となる。この場合、シーンチェンジ判定を行わず、直前の量子化パラメータから現在の量子化パラメータを算出すると、ピクチャの下部において劣化が目立つことになる。
【００３２】
そこで、第１処理では、生成符号量/割当符号量＞閾値Ｉ１となる領域の数が閾値Ｉ２より多い場合には、シーンチェンジと判定される。この場合にはピクチャ割当符号量算出部２６はステップＳ６のシーンチェンジの判定に応じてピクチャ割当符号量はその増加を抑えるように調整される。これにより、急激な画質の変化を防止することができる。
【００３３】
また、ピクチャの上部で割当符号量＜生成符号量となると、量子化パラメータが大きくなり、これにより、ピクチャの下部になるほど図９に示すように生成符号量が抑えられる。比率＞閾値Ｉ１となった場合には閾値Ｉ１をＩnewとして式(1)に示すように算出することが行われる。
【００３４】
【数１】
2008252225.tif 000003
【００３５】
例えば、閾値Ｉ１＝２.０、生成符号量／割当符号量＝２.０の場合には、式(1)からＩ１＝１.０＋(２.０−１.０)/２.０＝１.５となる。閾値Ｉ１＝２.０、生成符号量／割当符号量＝１.５の場合には、式(1)からＩ１＝１.０＋(２.０−１.０)/１.５＝１.６７となる。このように、比率が大きいときほど、閾値Ｉ１を小さく設定することができる。よって、シーンチェンジと判定され易くなり画質劣化を抑制することができる。
【００３６】
一方、ピクチャの上部で割当符号量＞生成符号量 (生成符号量が小さく)となると、発生符号量に余裕があるために量子化パラメータが小さくなり、図１０に示すようにピクチャの下部では割当符号量＜生成符号量となる。この場合には、更に少ない符号量でも同程度の画質を得られる状態であっても、量子化パラメータが小さいために多くの符号量を発生することになる。そこで、第２処理では、生成符号量／割当符号量＜閾値Ｄ１となる領域が閾値Ｄ２より多い場合には、シーンチェンジと判定し、量子化パラメータが小さくなり過ぎないようにピクチャ割当符号量を調整することで、より複雑なピクチャへ多くの符号量を割り当てられるようにする。
【００３７】
また、ピクチャの上部で割当符号量＞生成符号量となると、量子化パラメータが小さくなり、これにより、ピクチャの下部になるほど図１１に示すように、生成符号量が増えるように制御される。比率＜閾値Ｄ１となった場合に閾値Ｄ１をＤnewとして式(2)に示すように算出することが行われる。
【００３８】
【数２】
2008252225.tif 000004
【００３９】
例えば、閾値Ｄ１＝０.５、生成符号量／割当符号量＝０.５の場合には、式(2)からＤ１＝１.０−(１.０−０.５)×０.５＝０.７５となる。閾値Ｄ１＝０.５、生成符号量／割当符号量＝０.１の場合には、式(2)からＤ１＝１.０−(１.０−０.５)×０.１＝０.９５となる。このように、比率が小さいときほど、閾値Ｄ１を大きく設定することができる。よって、シーンチェンジと判定され易くなり画質劣化を抑制することができる。
【００４０】
また、第１処理では、図１２に示すように、ステップＳ６の判別結果が領域数Ｃ１≦閾値Ｉ２ならば、領域数Ｃ１が閾値Ｉ２／２にほぼ等しいことが判別されたときに（ステップＳ２１のＹｅｓ）、ステップＳ２２で閾値Ｉ１を上記のように変更するようにしても良い。同様に、第２処理では、図１３に示すように、ステップＳ１６の判別結果が領域数Ｃ２≦閾値Ｄ２ならば、領域数Ｃ２が閾値Ｄ２／２にほぼ等しいことが判別されたときに（ステップＳ２３のＹｅｓ）、ステップＳ２４で閾値Ｄ１を上記のように変更するようにしても良い。
【００４１】
更に、第１処理及び第２処理は図１４及び図１５に示すよう実行しても良い。図１４の第１処理では、ステップＳ４の判別結果が比率＞閾値Ｉ１ならば、領域数Ｃ１が１だけ増加され（ステップＳ５）、比率≦閾値Ｉ１ならば、領域数Ｃ１が０に等しくされる（ステップＳ５ａ）。ステップＳ５又はＳ５ａの実行後、その領域数Ｃ１が閾値Ｉ３（第６閾値）より大であるか否かが判別される（ステップＳ６ａ）。領域数Ｃ１＞閾値Ｉ３となると、シーンチェンジと判定される（ステップＳ７）。すなわち、比率＞閾値Ｉ１が閾値Ｉ３を越える回数だけ連続して各領域で検出されたときにシーンチェンジと判定される。
【００４２】
図１５の第２処理では、ステップＳ１４の判別結果が比率＜閾値Ｄ１ならば、領域数Ｃ２が１だけ増加され（ステップＳ１５）、比率≧閾値Ｄ１ならば、領域数Ｃ２が０に等しくされる（ステップＳ１５ａ）。ステップＳ１５又はＳ１５ａの実行後、その領域数Ｃ２が閾値Ｄ３（第７閾値）より大であるか否かが判別される（ステップＳ１６ａ）。領域数Ｃ２＞閾値Ｄ３となると、シーンチェンジと判定される（ステップＳ１７）。すなわち、比率＜閾値Ｄ１が閾値Ｄ３を越える回数だけ連続して各領域で検出されたときにシーンチェンジと判定される。
【００４３】
また、図１４の第１処理でも図１６に示すように、領域数Ｃ１が閾値Ｉ２／２にほぼ等しいことが判別されたときに閾値Ｉ１を変更するようにしても良い。図１５の第２処理でも図１７に示すように、領域数Ｃ２が閾値Ｄ２／２にほぼ等しいことが判別されたときに閾値Ｄ１を変更するようにしても良い。
【００４４】
なお、上記のシーンチェンジ判定処理を利用して映像のフェードと判定することができる。図１８に示すように、シーンチェンジ判定処理においてシーンチェンジとして検出された領域を備えたピクチャが閾値Ｉ４（第５閾値）を越える回数（ピクチャ値Ｃ３）だけ連続したときにはフェードと判定するのである。例えば、映像が徐々に出現するフェードイン或いは徐々に消滅するフェードアウトのようなピクチャである。
【００４５】
また、１ピクチャを複数の領域に分割する方法については、例えば、図１９に概略的に示すように複数の領域（実線で囲まれた領域）に分割しても良い。すなわち、１ピクチャを符号化の処理順に、各領域のマクロブロック数が一定となるように分割すれば良く、必ずしも図３に示したように各領域が同一幅の帯状になる必要はない。
【００４６】
以上のように、本発明によれば、比率計算を含む少ない演算量だけでシーンチェンジを検出することができ、更に、そのシーンチェンジの検出に応じて画像データを適切に符号化することができる。
【００４７】
本発明はＤＶＤ／ＨＤＤレコーダ等の画像の符号化機能を備えた製品に適用可能である。また、本発明はコンピュータが符号化プログラムを実行することより上記した図６及び図７にフローチャートとして示した如き符号化変換動作を行うようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明による動画像符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の装置中のレート制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】複数の領域area0〜area15を示す図である。
【図４】シーンチェンジ判定処理の第１処理を示すフローチャートである。
【図５】シーンチェンジ判定処理の第２処理を示すフローチャートである。
【図６】１ピクチャ符号化処理終了後にシーンチェンジ判定処理を行う場合の動画像符号化装置の概略動作を示すフローチャートである。
【図７】１ピクチャ符号化処理中にシーンチェンジ判定処理を行う場合の動画像符号化装置の概略動作を示すフローチャートである。
【図８】ピクチャの上部で生成符号量が多い場合のピクチャ割当符号量の変化を示す図である。
【図９】ピクチャの上部で生成符号量が多い場合にピクチャ下部に向かって減少する生成符号量を示す図である。
【図１０】ピクチャの上部で生成符号量が少ない場合のピクチャ割当符号量の変化を示す図である。
【図１１】ピクチャの上部で生成符号量が少ない場合にピクチャ下部に向かって増加する生成符号量を示す図である。
【図１２】シーンチェンジ判定処理の第１処理の他の例を示すフローチャートである。
【図１３】シーンチェンジ判定処理の第２処理の他の例を示すフローチャートである。
【図１４】シーンチェンジ判定処理の第１処理の他の例を示すフローチャートである。
【図１５】シーンチェンジ判定処理の第２処理の他の例を示すフローチャートである。
【図１６】シーンチェンジ判定処理の第１処理の他の例を示すフローチャートである。
【図１７】シーンチェンジ判定処理の第２処理の他の例を示すフローチャートである。
【図１８】フェード判定処理を示すフローチャートである。
【図１９】１ピクチャを分割して形成される複数の領域の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  符号化部
２  レート制御部
１３  量子化器
１４  可変長符号化器
２６  ピクチャ割当符号量算出部
２７  領域割当符号量算出部
２８  符号量比率算出部
２９  シーンチェンジ判定部
３０  量子化パラメータ決定部
【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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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図８】
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【図１０】
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