(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動画像を符号化する計算機によって使用されるプログラムであって、
画像の間でのシーンチェンジを検出する手順と、
該シーンチェンジが検出され、かつ、同種類のピクチャの平均量子化値が時間とともに低下する傾向にあり、かつ、前記シーンチェンジ直前の画像の最初のマクロブロックに対して予定される量子化値がデフォルト値よりも小さい場合に、検出された前記シーンチェンジ後の画像の符号化においても参照される、量子化値およびレート制御パラメータを初期化する手順と、
初期化された前記量子化値および前記レート制御パラメータを参照して、前記シーンチェンジ直前の画像データに対して、前記シーンチェンジが検出されなかったとした場合に該シーンチェンジ直前の画像データの符号化において使用される第１の量子化値以上の値である第２の量子化値を使用した、粗い量子化を用いた符号化を行う手順とを計算機に実行させることを特徴とする動画像符号化プログラム。
【請求項２】
前記動画像がインタレース・スキャン方式の画像であるとき、
前記符号化手順においてシーンチェンジ直前のフィールド画像に対して粗い量子化を用いた符号化を行うことを特徴とする請求項１記載の動画像符号化プログラム。
【請求項３】
前記動画像がプログレッシブ・スキャン方式の画像であるとき、
前記符号化手順においてシーンチェンジ直前のフレーム画像に対して粗い量子化を用いた符号化を行うことを特徴とする請求項１記載の動画像符号化プログラム。
【請求項４】
前記動画像がインタレース・スキャン方式の画像であるとき、
前記符号化手順においてシーンチェンジ直前のフレーム画像に対して粗い量子化を用いた符号化を行うことを特徴とする請求項１記載の動画像符号化プログラム。
【請求項５】
動画像を符号化する計算機によって使用されるプログラムであって、
画像の間でのシーンチェンジを検出する手順と、
該シーンチェンジが検出され、かつ、同種類のピクチャの平均量子化値が時間とともに低下する傾向にあり、かつ、前記シーンチェンジ直前の画像の最初のマクロブロックに対して予定される量子化値がデフォルト値よりも小さい場合に、検出された前記シーンチェンジ後の画像の符号化においても参照される、量子化値およびレート制御パラメータを初期化する手順と、
該シーンチェンジが検出されるとともに、該シーンチェンジ直前の画像に対する符号化方式として時間差分符号化方式が用いられているとき、
該シーンチェンジ直前の画像をスキップあるいは符号化なしとし、符号化結果の受信側で必要とされる最小のパラメータのみを符号化するか、または、
初期化された前記量子化値および前記レート制御パラメータを参照して、前記シーンチェンジ直前の画像データに対して、前記シーンチェンジが検出されなかったとした場合に該シーンチェンジ直前の画像データの符号化において使用される第１の量子化値以上の値である第２の量子化値を使用した、粗い量子化を用いた符号化を行う手順と、
を計算機に実行させることを特徴とする動画像符号化プログラム。
【請求項６】
動画像を符号化する計算機によって使用される記憶媒体であって、
画像の間でのシーンチェンジを検出するステップと、
該シーンチェンジが検出され、かつ、同種類のピクチャの平均量子化値が時間とともに低下する傾向にあり、かつ、前記シーンチェンジ直前の画像の最初のマクロブロックに対して予定される量子化値がデフォルト値よりも小さい場合に、検出された前記シーンチェンジ後の画像の符号化においても参照される、量子化値およびレート制御パラメータを初期化するステップと、
初期化された前記量子化値および前記レート制御パラメータを参照して、前記シーンチェンジ直前の画像データに対して、前記シーンチェンジが検出されなかったとした場合に該シーンチェンジ直前の画像データの符号化において使用される第１の量子化値以上の値である第２の量子化値を使用した、粗い量子化を用いた符号化を行うステップとを計算機に実行させるプログラムを格納した計算機読出し可能可搬型記憶媒体。
【請求項７】
動画像を符号化する計算機によって使用される記憶媒体であって、
画像の間でのシーンチェンジを検出するステップと、
該シーンチェンジが検出され、かつ、同種類のピクチャの平均量子化値が時間とともに低下する傾向にあり、かつ、前記シーンチェンジ直前の画像の最初のマクロブロックに対して予定される量子化値がデフォルト値よりも小さい場合に、検出された前記シーンチェンジ後の画像の符号化においても参照される、量子化値およびレート制御パラメータを初期化するステップと、
該シーンチェンジが検出されるとともに、該シーンチェンジ直前の画像に対する符号化方式として時間差分符号化方式が用いられているとき、
該シーンチェンジ直前の画像をスキップあるいは符号化なしとし、符号化結果の受信側で必要とされる最小のパラメータのみを符号化するか、または、
初期化された前記量子化値および前記レート制御パラメータを参照して、前記シーンチェンジ直前の画像データに対して、前記シーンチェンジが検出されなかったとした場合に該シーンチェンジ直前の画像データの符号化において使用される第１の量子化値以上の値である第２の量子化値を使用した、粗い量子化を用いた符号化を行うステップと、
を計算機に実行させるプログラムを格納した計算機読出し可能可搬型記憶媒体。
【請求項８】
動画像を符号化する装置であって、
画像の間でのシーンチェンジを検出する検出手段と、
該シーンチェンジが検出され、かつ、同種類のピクチャの平均量子化値が時間とともに低下する傾向にあり、かつ、前記シーンチェンジ直前の画像の最初のマクロブロックに対して予定される量子化値がデフォルト値よりも小さい場合に、検出された前記シーンチェンジ後の画像の符号化においても参照される、量子化値およびレート制御パラメータを初期化する初期化手段と、
初期化された前記量子化値および前記レート制御パラメータを参照して、前記シーンチェンジ直前の画像データに対して、前記シーンチェンジが検出されなかったとした場合に該シーンチェンジ直前の画像データの符号化において使用される第１の量子化値以上の値である第２の量子化値を使用した、粗い量子化を用いた符号化を行う画像符号化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９】
動画像を符号化する装置であって、
画像の間でのシーンチェンジを検出する検出手段と、
該シーンチェンジが検出され、かつ、同種類のピクチャの平均量子化値が時間とともに低下する傾向にあり、かつ、前記シーンチェンジ直前の画像の最初のマクロブロックに対して予定される量子化値がデフォルト値よりも小さい場合に、検出された前記シーンチェンジ後の画像の符号化においても参照される、量子化値およびレート制御パラメータを初期化する初期化手段と、
該シーンチェンジが検出されるとともに、該シーンチェンジ直前の画像に対する符号化方式として時間差分符号化方式が用いられているとき、
該シーンチェンジ直前の画像をスキップあるいは符号化なしとし、符号化結果の受信側で必要とされる最小のパラメータのみを符号化するか、または、
初期化された前記量子化値および前記レート制御パラメータを参照して、前記シーンチェンジ直前の画像データに対して、前記シーンチェンジが検出されなかったとした場合に該シーンチェンジ直前の画像データの符号化において使用される第１の量子化値以上の値である第２の量子化値を使用した、粗い量子化を用いた符号化を行う画像符号化手段と、
を備えることを特徴とする動画像符号化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は動画像符号化方式に係り、さらに詳しくは例えば２つのフレーム画像の間でシーンチェンジが起こったとき、ほとんど人間の意識に残らないシーンチェンジ発生直前の画像の符号化に用いられるデータ量を減少させ、シーンチェンジ後の画像における画質劣化を防止するための動画像符号化プログラム、プログラム記憶媒体、および符号化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、動画像符号化方式としてＩＳＤＮ動画像転送のためのＨ．２６１、放送メディア動画像を対象とするＨ．２６２、既存の電話網によるテレビ電話用のＨ．２６３、蓄積メディア動画像用のＭＰＥＧ−１、Ｈ．２６２と実質的に同一の規格であるＭＰＥＧ−２、コンピュータ・通信・放送・家電などの汎用マルチメディアを対象とするＭＰＥＧ−４などの各種の規格が定められ、動画像の符号化とそれに対応する動画像の復号が各種の分野で行われている。
【０００３】
このような動画像において一般的には、例えば２つのフレーム画像の間で画像データの変化は少なく、例えばフレーム間差分を取ることによって動画像の圧縮符号化が可能となる。しかしながら例えば人物画像から風景画像に変化するシーンチェンジが発生するような場合には時間差分符号化、例えばフレーム間差分符号化方式を効率よく適用することは困難であり、結果的に復号側、すなわちデコーダ側に送るべき符号化データ量、すなわち発生情報量の増加が発生する。画像データの全体的な符号化量はあらかじめ定められているため、シーンチェンジが起こった場合に発生情報量の増加が発生すると、シーンチェンジ後の画像データに割当てられる情報量が結果的に減少し、シーンチェンジ後の画像の画質が劣化するという問題点があった。
【０００４】
一般に人間の視覚的意識として、シーンチェンジが発生した場合にシーンチェンジ後の画像が意識に残り、シーンチェンジ直前の画像はほとんど意識に残らないという傾向がある。それにもかかわらず、シーンチェンジが起こった場合に、シーンチェンジ直前の画像に対しても相対的に比較的大きな情報量が割当てられることになると、視覚的に目立たないシーンチェンジ直前の画像に対応する発生情報量は実質的に無駄になるという問題点があった。
【０００５】
このようなシーンチェンジの発生による画質劣化の防止のための従来技術として、特許文献１には、たとえばシーンチェンジ直後の数フレームに対して画面の一部のみをフレーム内符号化モードにより、残りの部分に対してはフレーム間差分を強制的に０にしてフレーム間符号化モードによって処理する技術が開示されている。
【０００６】
特許文献２には、シーンチェンジがあるフレームに対して検出されたとき、該当フレームの以降のマクロブロックの符号化において、符号化の出力に対して高域成分を抑圧するデータ補正を行い、ブロックノイズを削減する技術が開示されている。
【０００７】
特許文献３には、シーンチェンジの判定結果に応じて、符号化方式選択処理および選択基準の変更によって、その後の最初の前方予測符号化の対象画像の符号化方式を  画像内符号化がされやすいように変え、画質劣化を防止する符号化方法が開示されている。
【０００８】
特許文献４には、ビット量調整手段でシーンチェンジ位置に基づき決定される所定の位置以前に割り当てるビット量を減少し、余りのビット量を所定の位置以降に割り当てる調整をし、符号化手段でシーンチェンジ位置に基づき画像構造を変更して符号化を行う符号化装置が開示されている。
【特許文献１】特開平９−２１４９７７号公報  「ビデオ符号化方法およびビデオ符号化装置」
【特許文献２】特開平９−２００７６９号公報  「動き補償フレーム間符号化方式」
【特許文献３】特開平９−２１４９７５号公報  「シーンチェンジ適応動画像符号化方法および装置」
【特許文献４】特開２００４−１５３５１号公報  「符号化装置及び方法、プログラム、記録媒体」
【０００９】
しかしながら、これらの従来技術は、その目的は本発明におけると同様にシーンチェンジ発生時の画像劣化防止にあるものの、例えば特許文献４ではビット量の調整に加えて画像構造を変更する必要があり、一般的に複雑な制御を必要とし、より簡便な制御で画質劣化を効果的に防止する技術が提供されていないという問題点はあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、上述の問題点に鑑み、シーンチェンジが発生した場合のシーンチェンジ直前の画像、すなわち時間差分符号化では参照される可能性が低いシーンチェンジ直前の画像に対する符号化データ量、すなわち発生情報量を抑えることによって、シーンチェンジ後の画像に多くの情報量を割当て、シーンチェンジ後の符号化効率を向上させ、画質劣化を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
図１は、本発明の動画像符号化プログラムの原理的な機能ブロック図である。このプログラムは、ステップＳ１で画像の間でのシーンチェンジを検出する手順を、ステップＳ２で、シーンチェンジが検出されたとき、シーンチェンジ前の画像データに対して粗い量子化を用いた符号化を行う手順を計算機に実行させるものである。
【００１２】
発明の実施の形態においては、動画像データがインタレース・スキャン方式の画像データであるときには、前述の符号化手順においてシーンチェンジ前のフィールド画像に対して粗い量子化を用いることができ、また動画像データがプログレッシブ・スキャン方式の画像データであるときには、符号化手順においてシーンチェンジ前のフレーム画像に対して粗い量子化を用いることもできる。
【００１３】
また本発明においては、シーンチェンジ前の画像データに対する符号化方式として時間差分符号化方式が用いられているとき、シーンチェンジ前の画像データの符号化を中止し、その符号化中止を示すパラメータを含み、符号化結果の受信側で必要とされるパラメータのみを符号化する手順を計算機に実行させることもできる。
【００１４】
さらに本発明においては、このような動画像符号化プログラムが記録された計算機読出し可能可搬型記憶媒体を用いることも、またこのようなプログラムに対応して動作する動画像符号化装置を用いることもできる。このように本発明においては、例えば２つのフレーム画像の間でシーンチェンジが検出されたとき、例えばシーンチェンジ直前の画像データに対して粗い量子化を用いた符号化を行うことによって、シーンチェンジ直前の画像に対する符号化データのデータ量を減少させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、視覚的に目立たないシーンチェンジ直前の画像に対応する発生情報量を抑えることによって、シーンチェンジ後の画像に相対的に大きな情報量を割当てることができ、シーンチェンジ後の画質向上に寄与するところが大きい。またシーンチェンジが発生した場合に、シーンチェンジ直前の画像は時間差分符号化方式では参照される可能性が低く、このような画像に対する符号化を、例えば係数情報を含まないなど、故意に最小必要なパラメタのみとすることによって、シーンチェンジ後の画像に対する符号化効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図２は、本発明の符号化方式が用いられる画像符号化装置、すなわちエンコーダの構成ブロック図である。同図においてフレーム間差分値演算部１は、例えばシーンチェンジ直前フレームの画像とシーンチェンジ直後フレームの画像との入力に対して、フレーム間差分値を演算し、例えば差分絶対値の和（ＳＡＤ）をピクチャタイプ判定部２に対して画像データとともに出力する。
【００１７】
ピクチャタイプ判定部２は、フレーム間差分値演算部１から与えられた差分絶対値和があらかじめ定められたある閾値を超えるか否かによって、シーンチェンジが起こったか否かを判定し、シーンチェンジが起こったと判定すると、符号化対象となるフレーム画像がシーンチェンジ直前フレームであることを示すデータをレート制御部１１に対して出力する。またピクチャタイプ判定部２は符号化対象となるフレーム画像、シーンチェンジが起こった場合にはシーンチェンジ直前フレームのピクチャタイプを判定し、イントラピクチャとしてのＩピクチャ、インターピクチャとしてのＰピクチャ、およびＢピクチャのいずれであるかを判定する。
【００１８】
ここでＩ（イントラ）ピクチャはフレーム内予測の対象となるピクチャであり、Ｐピクチャは時間的に順方向の予測によって生成されるピクチャであり、Ｂ（バイディレクショナリ・プレディクティブ）ピクチャは時間的に双方向予測の対象となるピクチャである。
【００１９】
ピクチャタイプ判定部２によってそのタイプが判定されたピクチャに対して、ＬＰＦ処理部３によって、例えばノイズなどの高周波成分を除去するためのローパスフィルタリング処理が行われる。その後イントラピクチャはイントラ予測部４に対して、インターピクチャは動き検出部５に対して出力される。なおイントラピクチャとしてのＰピクチャに対しては、基本的にフレーム内の全てのマクロブロックに対してイントラ予測部４によってイントラ予測が行われるが、インターピクチャとしてのＰピクチャやＢピクチャに対しては、１つのフレーム内でもマクロブロック単位に、イントラ予測が行われる場合と動き補償が行われる場合とがあり、インターピクチャが動き検出部５に入力された後に、動き補償部６とイントラ予測部４との両方に出力されているのはこの理由によるものである。
【００２０】
ここで、例えば動き検出部５はこれから符号化しようとするマクロブロックと動き探索によって示される予測画像との差分絶対値和（ＳＡＤ）をコストとして、数種類のマクロブロックに対するコストを演算し、その結果に対応してそのマクロブロックを動き補償部６に出力するか、イントラ予測部４に出力するかを判定する。
【００２１】
マクロブロックの種類としては、例えばＨ．２６４規格では、ピクセル数にして１６×１６、８×１６、１６×８、８×８などの大きさがあり、これは基本的に１６×１６のマクロブロックをどのようなパーテーションに区切るかを示す。インター処理の場合には、時刻の異なる複数枚の参照画像を用いることも可能であり、同じマクロブロック内のパーテーションであっても、同じ参照画像を用いた予測画でない場合もある。なおインター処理では、例えば周辺の各ブロックとの間での動きベクトルの間で最適な動きベクトルが選択される。
【００２２】
イントラ予測部４の出力、および動き検出部５の出力に対応して行われる動き補償部６による動き補償の結果は、それぞれ減算器７、８に与えられ、例えば１フレーム前の参照画像との間で減算され、変換部９に与えられる。なお減算器７に与えられる参照画像はイントラピクチャに対応するものであり、減算器８に与えられる参照画像はインターピクチャに対応するものであって、両者は異なるものである。
【００２３】
変換部９は減算器７、または減算器８の出力に対して、例えば離散コサイン変換などの変換を施し、その変換結果は量子化部１０によって量子化され、可変長符号化部１２によって符号化され、符号化データの受信側、すなわちデコーダ側に対してビット列として出力される。
【００２４】
この時、量子化部１０による量子化値、すなわち量子化幅、あるいは量子化ステップはレート制御部１１によって量子化部１０に与えられ、量子化値の制御が行われる。本実施形態において、レート制御部１１は本質的に重要な動作を行うものであり、前述のようにピクチャタイプ判定部２によって符号化対象となるフレーム画像がシーンチェンジ直前フレームと判定された場合には、後述するように、例えば量子化値を大きくして量子化部１０に粗い量子化を行わせ、可変長符号化部１２による符号化結果としてのデータ量を減少させるような制御を行うものである。
【００２５】
レート制御部１１は、可変長符号化部１２によって出力されるビット列の情報量、すなわち発生情報量のデータや、バッファの状態、すなわち規格によって決まっている情報、例えばＭＰＥＧ−２であれば、ＶＢＶ（ビデオ・バッファ・ベリファイア）バッファに関する情報などに関連して、フレーム画像の符号化に用いるべき割当情報量を決定するためのパラメータとしてのレート制御パラメータを用いてレート制御を行うものである。なおこのレート制御部１１は、基本的には一般的に広く用いられているレート制御アルゴリズムに従ってレート制御を行うことになる。
【００２６】
量子化部１０の出力は、可変長符号化部１２に与えられるとともに、逆量子化部１３に与えられて逆量子化され、逆変換部１４によって、例えば逆離散コサイン変換され、加算器１５、１６に与えられる。加算器１５、１６は、減算器７、８の出力と逆変換部１４の出力とを加算して、例えば次のフレームに対して用いられるべき参照画像を出力する。なお本発明の特許請求の範囲の請求項９，１０における検出手段はピクチャタイプ判定部２に相当し、画像符号化手段は量子化部１０、レート制御部１１、および可変長符号化部１２に相当する。
【００２７】
本実施形態におけるシーンチェンジの検出と、シーンチェンジが検出された場合のシーンチェンジ直前のフレーム、またはフィールドに対する粗い量子化について図３〜図５を用いて説明する。図３においては、例えばインタレース・スキャン方式のフィールド画像の間でシーンチェンジが検出されたものとする。この場合にはシーンチェンジ直前のフィールド画像としてのトップ画像に対して、後述するように、例えば粗い量子化を用いた符号化が行われる。
【００２８】
図４は、例えばインターレース・スキャン方式のトップ画像でシーンチェンジが検出された場合や、トップ画像とボトム画像の中間でシーンチェンジが検出されたが、トップ画像とボトム画像を組み合わせたフレームの状態でシーンチェンジとして扱う場合に対する粗い量子化の説明図である。点線で囲まれたトップ画像とボトム画像の２つのフィールド画像から構成されるフレームがシーンチェンジ直前のフレームとして検出され、これらの２つのフィールド画像によって構成されるフレーム画像に対して粗い量子化を用いた符号化が行われる。
【００２９】
図５は、例えばプログレッシブ・スキャン方式が用いられている場合のシーンチェンジ直前フレームに対する粗い量子化の説明図である。同図においてはフレーム画像を単位として符号化が行われるものとする。点線で囲まれたフレームがシーンチェンジ直前フレームとして検出され、このフレーム画像に対して粗い量子化を用いた符号化が行われる。
【００３０】
図６は、画像データ符号化方式の第１の実施例における処理フローチャートである。同図においてフレーム画像、またはフィールド画像単位でエンコード、すなわち符号化が行われるものとする。まずステップＳ１１で現在のフレーム、またはフィールド画像の次のフレーム、またはフィールドとの間でシーンチェンジが起こっているか否かが判定される。すなわちここでは現在のフレーム、またはフィールド画像の符号化に先立って、時間的に次のフレーム、またはフィールド画像との間で前述のように図２のフレーム間差分値演算部１によって差分絶対値和がとられ、その値に対応してピクチャタイプ判定部２によってシーンチェンジが起こっているか否かが判定される。
【００３１】
そしてシーンチェンジが起こっていないと判定されると、ステップＳ１２、およびステップＳ１３で一般的に広く用いられている量子化レート制御アルゴリズムで制御が行われ、マクロブロックのエンコード、すなわち符号化が行われる。このステップＳ１２、Ｓ１３の処理はフレーム、またはフィールド内のすべてのマクロブロックに対して繰り返される。
【００３２】
ステップＳ１１でシーンチェンジが起こっていると判定されると、ステップＳ１４、Ｓ１５で同様にマクロブロック単位に全てのマクロブロックに対して符号化処理が行われるが、ステップＳ１４では一般的な量子化レート制御で最適となる値よりも量子化値を粗くすることによって各マクロブロックのエンコード、すなわち符号化が行われる。これはシーンチェンジが起こった場合には人間の意識としてシーンチェンジ後の画像が強く意識され、シーンチェンジ直前の画像はほとんど意識されないため、シーンチェンジ直前の画像に割当てる情報量を少なくし、符号化ビット列のデータ量を少なくして、全体として割当てられている情報量の中でシーンチェンジ後の画像に対してできるだけ多くの情報量を割当てようとするものである。
【００３３】
ステップＳ１４で、一般的なレート制御で最適となる値を用いるよりも量子化を粗くすることについてさらに説明する。この量子化値を粗くする方式としては、１つのピクチャ内では一定の量子化値を用いて均一な量子化を行う場合と、例えばＭＰＥＧ−２のテストモデル５（ＴＭ５）等を用いて実現される適応量子化を用いる場合とで、異なる方式を用いるものとする。ここで適応量子化とは、画面の中で符号化の簡単なところや難しいところに対応して、量子化値を適応量子化係数によって変化させるものである。
【００３４】
１つのピクチャ内で均一な量子化を行う場合には、ステップＳ１４で量子化値を同種類のピクチャ、例えば複数のＩピクチャにおける平均量子化値よりも大きくするものとする。規格によって異なるが、線形の量子化特性に換算した場合に、同種類のピクチャの平均量子化値の１．４倍以上の量子化値にするものとする。
【００３５】
適応量子化を用いる場合には、２つの方法の何れかによるものとする。第１の方法では適応量子化の結果として実際に使用される量子化値を、一般的なレート制御アルゴリズムから得られる量子化値よりも小さくしない方法が用いられる。すなわち適応量子化における実際の量子化値が適応量子化係数とレート制御アルゴリズムから得られる量子化値との積として表されるとき、一般に適応量子化係数の下限ａが“０”と“１”の間、上限ｂが“１”を超える値として定義されるのに対して、本実施形態では適応量子化係数を“１”とｂの間とすることによって、実際に使用される量子化値が一般的なレート制御アルゴリズムから得られる量子化値よりも小さくならないようにする方法が用いられる。
【００３６】
第２の方法は、適応量子化係数と乗算される量子化値、すなわち一般的なレート制御アルゴリズムから得られる量子化値の値を、同種類のピクチャの平均量子化値よりも大きくするものである。例えば前述と同様に、線形の量子化特性に換算したときに１．４倍以上の値となるように、適応量子化係数と乗算すべき量子化値を平均量子化値よりも大きくするものである。
【００３７】
粗い量子化を用いる場合、例えばＴＭ５等の仮想量子化バッファなどフィードバックされるパラメタは、求められた量子化値により補正をかける。
図６で説明した第１の実施例では、シーンチェンジ直前のフレーム、またはフィールド画像に対しては粗い量子化を用いた符号化を行うものとしたが、さらにそれに加えてレート制御パラメータの初期化を行うこともできる。図７は、そのような場合の追加処理のフローチャートであり、この追加処理は図６のステップＳ１１とステップＳ１４との間に挿入される処理である。
【００３８】
この追加処理では、まずステップＳ２１で同種類のピクチャの平均量子化値が時間とともに小さくなっているか否かが判定される。この判定は、例えば連続する複数のフレーム、フィールド画像に対応して、平均量子化値が時間とともに低下しているか否かによって判定され、低下していない場合には他の処理を行うことなく、ステップＳ１４、Ｓ１５の処理に移行し、マクロブロック単位で粗い量子化を用いた符号化が行われる。
【００３９】
ステップＳ２１で平均量子化値が低下する傾向にあると判定されると、ステップＳ２２でカレントピクチャ、すなわち現在の符号化対象としてのシーンチェンジ直前の画像の最初のマクロブロックに対して用いられるべき量子化値が画像データの符号化開始時の初期の量子化値、すなわちデフォルト値よりも小さくなっているかが判定され、ステップＳ２１で同種類のピクチャの平均量子化値が低下傾向にあるとしても、それが最近の数フレーム、数フィールドの画像に対する傾向であり、最初のマクロブロックに対して予定される量子化値がデフォルト値よりも小さくない場合には、図６に戻り、マクロブロック単位にステップＳ１４、Ｓ１５の処理が行われる。
【００４０】
ステップＳ２２で最初のマクロブロックに対して予定される量子化値がデフォルト値よりも小さくなっていると判定されると、ステップＳ２３で量子化値とレート制御パラメータの両方の初期化が行われる。量子化値が初期化されることによって、図６のステップＳ１４で粗い量子化値が用いられるときの量子化値もデフォルト値となり、このデフォルト値は一般的なレート制御アルゴリズムから得られる量子化値よりも大きく、このデフォルト値を用いることによってステップＳ１４、Ｓ１５で粗い量子化を用いた符号化が行われる。
【００４１】
これに対してステップＳ２１、またはステップＳ２２の判定結果がＮｏであるときにも、前述のようにステップＳ１４、Ｓ１５で粗い量子化を用いた符号化が行われるが、この時用いられる量子化値は例えば前述のような方法によって決定されるものとし、一般的にはデフォルト値とは異なるものとなる。
【００４２】
またステップＳ２３で量子化値に加えてレート制御パラメータの初期化を行う理由については、一般的にレート制御パラメータは現在のフレーム、またはフィールド画像の符号化だけでなく、例えば次のフレーム、またはフィールド画像の符号化にも関係するものであり、シーンチェンジ直前の画像に対するレート制御パラメータを初期化しておくほうが、シーンチェンジ直後の画像データの符号化に対して適切なためである。
【００４３】
本実施形態においては、図２のピクチャタイプ判定部２によってシーンチェンジ直前のフレーム、またはフィールドであることが判定された画像データに対しては、ＬＰＦ処理部３によって行われるローパスフィルタリング処理を強めるものとする。前述のようにシーンチェンジ直前の画像は人間の意識にはほとんど残らないため、符号化時の量子化を粗くしてシーンチェンジ直前画像に対する符号化データ量を減少させるだけでなく、あらかじめローパスフィルタリング処理を強くかけることによって、画像内の高周波成分をさらに低減させ、その結果として可変長符号化部１２による符号化結果のデータ量をさらに減少させるものである。このＬＰＦ処理部３の動作は、ピクチャタイプ判定部２の判定結果に対応して、例えばエンコーダ全体を制御するＣＰＵによって制御されるものとする。
【００４４】
図８は本実施形態における符号化方式の第２の実施例の処理フローチャートである。同図においてステップＳ１１で、第１の実施例におけると同様に、現在のフレーム、またはフィールドの次のフレーム、またはフィールドとの間でシーンチェンジが起こっているか否かが判定され、起こっていない場合には第１の実施例におけると全く同様にステップＳ１２、ステップＳ１３で一般的なレート制御アルゴリズムによって量子化が制御され、マクロブロック単位にマクロブロックの符号化が繰り返される。
【００４５】
これに対してステップＳ１１でシーンチェンジが起こっていると判定されると、ステップＳ２５でマクロブロック単位に予測誤差（予測画の誤差）が少ないか否かが判定される。この予測誤差の判定では、基本的にはインターピクチャに対する動き検出部５と動き補償部６の動作による参照画像との予測誤差、すなわち減算器８の出力が小さいか否かが判定されるものであり、例えばフレーム間差分方式に対してのみ、この判定が行われる。そして予測誤差が少なくないと判定されると、現在の符号化対象画像、すなわちシーンチェンジ直前の画像に対して第１の実施例におけると同様にステップＳ１４、Ｓ１５の処理が行われ、粗い量子化が用いられてマクロブロック単位の符号化が行われる。
【００４６】
これに対してステップＳ２５で予測誤差が少ないと判定されると、ステップＳ２６でそのマクロブロックはノットコーデッドあるいはスキップマクロブロックとして扱われ、他のマクロブロックの符号化情報を用いて最小の情報量で符号化される。これはシーンチェンジ直前の画像に対する予測誤差が少ないため、符号化データ受信側でシーンチェンジ直前の画像のさらに直前の画像データを用いることが可能となるためである。したがって予測誤差が少ないマクロブロック単位の画像に対しては符号化が行われず、データの受信側、すなわちデコーダ側でその直前の画像データを用いるべきことを示すパラメータなどが可変長符号化部１２によって符号化され、データ受信側に送られる。
【００４７】
図８の第２の実施例においても、第１の実施例に対して説明したようにステップＳ１１とステップＳ２５との間に図７で示される処理を追加することが可能である。したがって、例えばステップＳ２３で量子化値とレート制御パラメータが初期化された場合には、ステップＳ１４、Ｓ１５ではデフォルト値の量子化値を用いた符号化が行われることになる。
【００４８】
さらに第２の実施例において、前述のように符号化対象のシーンチェンジ直前の画像に対してＬＰＦ処理部３によるローパスフィルタリング処理を強くかけることによって、シーンチェンジ直前の画像の符号化データ量をさらに減少させることも可能である。
【００４９】
以上において本発明の動画像データ符号化プログラム、および符号化装置についてその詳細を説明したが、このプログラムは当然一般的なコンピュータシステムを基本とする符号化システムによって使用可能である。図９はそのようなコンピュータシステム、すなわちハードウェア環境の構成ブロック図である。
【００５０】
図９においてコンピュータシステムは中央処理装置（ＣＰＵ）２０、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）２１、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）２２、通信インターフェース２３、記憶装置２４、入出力装置２５、可搬型記憶媒体の読取り装置２６、およびこれらの全てが接続されたバス２７によって構成されている。
【００５１】
記憶装置２４としてはハードディスク、磁気ディスクなど様々な形式の記憶装置を使用することができ、このような記憶装置２４、またはＲＯＭ２１に図６〜図８のフローチャートに示されたプログラムや、本発明の特許請求の範囲の請求項１のプログラムなどが格納され、そのようなプログラムがＣＰＵ２０によって実行されることにより、本実施形態におけるシーンチェンジ直前画像に対する粗い量子化を用いた符号化などが可能となる。
【００５２】
このようなプログラムは、プログラム提供者２８からネットワーク２９、および通信インターフェース２３を介して、例えば記憶装置２４に格納されることも、また市販され、流通している可搬型記憶媒体３０に格納され、読取り装置２６にセットされて、ＣＰＵ２０によって実行されることも可能である。可搬型記憶媒体３０としてはＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＤＶＤなど様々な形式の記憶媒体を使用することができ、このような記憶媒体に格納されたプログラムが読取り装置２６によって読取られることにより、本実施形態におけるシーンチェンジ後の画質劣化の防止などが可能となる。
【００５３】
（付記１）
動画像を符号化する計算機によって使用されるプログラムであって、
画像の間でのシーンチェンジを検出する手順と、
該シーンチェンジが検出されたとき、シーンチェンジ前の画像データに対して粗い量子化を用いた符号化を行う手順とを計算機に実行させることを特徴とする動画像符号化プログラム。
（付記２）
前記動画像がインタレース・スキャン方式の画像であるとき、
前記符号化手順においてシーンチェンジ前のフィールド画像に対して粗い量子化を用いた符号化を行うことを特徴とする付記１記載の動画像符号化プログラム。
（付記３）
前記動画像がプログレッシブ・スキャン方式の画像であるとき、
前記符号化手順においてシーンチェンジ前のフレーム画像に対して粗い量子化を用いた符号化を行うことを特徴とする付記１記載の動画像符号化プログラム。
（付記４）
前記動画像がインタレース・スキャン方式の画像であるとき、
前記符号化手順においてシーンチェンジ前のフレーム画像に対して粗い量子化を用いた符号化を行うことを特徴とする付記１記載の動画像符号化プログラム。
（付記５）
前記シーンチェンジが検出されたとき、該シーンチェンジ前の画像に対する符号化制御のパラメータであって、シーンチェンジ後の画像の符号化のためにも参照される符号化制御のパラメータをリセットする手順をさらに計算機に実行させることを特徴とする付記１記載の動画像符号化プログラム。
（付記６）
前記符号化の対象となるシーンチェンジ前の画像に対して、符号化に先立ってローパスフィルタリング処理を行う手順をさらに計算機に実行させることを特徴とする付記１記載の動画像符号化プログラム。
（付記７）
動画像を符号化する計算機によって使用されるプログラムであって、
画像の間でのシーンチェンジを検出する手順と、
該シーンチェンジが検出されるとともに、該シーンチェンジ前の画像に対する符号化方式として時間差分符号化方式が用いられているとき、該シーンチェンジ前の画像をスキップあるいは符号化なしとし、符号化結果の受信側で必要とされる最小のパラメータのみを符号化する手順とを計算機に実行させることを特徴とする動画像符号化プログラム。
（付記８）
動画像を符号化する計算機によって使用される記憶媒体であって、
画像の間でのシーンチェンジを検出するステップと、
該シーンチェンジが検出されたとき、シーンチェンジ前の画像データに対して粗い量子化を用いた符号化を行うステップとを計算機に実行させるプログラムを格納した計算機読出し可能可搬型記憶媒体。
（付記９）
動画像を符号化する計算機によって使用される記憶媒体であって、
画像の間でのシーンチェンジを検出するステップと、
該シーンチェンジが検出されるとともに、該シーンチェンジ前の画像に対する符号化方式として時間差分符号化方式が用いられているとき、該シーンチェンジ前の画像をスキップあるいは符号化なしとし、符号化結果の受信側で必要とされる最小のパラメータのみを符号化するステップとを計算機に実行させるプログラムを格納した計算機読出し可能可搬型記憶媒体。
（付記１０）
動画像を符号化する装置であって、
画像の間でのシーンチェンジを検出する検出手段と、
該シーンチェンジが検出されたとき、シーンチェンジ前の画像データに対して粗い量子化を用いた符号化を行う画像符号化手段とを備えることを特徴とする動画像符号化装置。
（付記１１）
動画像を符号化する装置であって、
画像の間でのシーンチェンジを検出する検出手段と、
該シーンチェンジが検出されるとともに、該シーンチェンジ前の画像に対する符号化方式として時間差分符号化方式が用いられているとき、該シーンチェンジ前の画像をスキップあるいは符号化なしとし、符号化結果の受信側で必要とされる最小のパラメータのみを符号化する画像符号化手段とを備えることを特徴とする動画像符号化装置。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の動画像符号化プログラムの機能的な原理ブロック図である。
【図２】本発明の符号化方式が用いられる符号化システムの構成ブロック図である。
【図３】インタレース・スキャン方式におけるシーンチェンジ検出時の処理方法（その１）の説明図である。
【図４】インタレース・スキャン方式におけるシーンチェンジ検出時の処理方法（その２）の説明図である。
【図５】プログレッシブ・スキャン方式におけるシーンチェンジ検出時の処理方法のの説明図である。
【図６】第１の実施例における符号化処理のフローチャートである。
【図７】第１の実施例に対する追加処理のフローチャートである。
【図８】第２の実施例における符号化処理のフローチャートである。
【図９】本発明におけるプログラムのコンピュータへのローディングを説明する図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  フレーム間差分値演算部
２  ピクチャタイプ判定部
３  ＬＰＦ処理部
４  イントラ予測部
５  動き検出部
６  動き補償部
７、８  減算器
９  変換部
１０  量子化部
１１  レート制御部
１２  可変長符号化部
１３  逆量子化部
１４  逆変換部
１５、１６  加算器
２０  ＣＰＵ
２１  リード・オンリ・メモリ
２２  ランダム・アクセス・メモリ
２３  通信インターフェース
２４  記憶装置
２５  入出力装置
２６  読取装置
２７  バス
２８  プログラム提供者
２９  ネットワーク
３０  可搬型記憶媒体
【図１】
0004644097.tif 000002
【図２】
0004644097.tif 000003
【図６】
0004644097.tif 000004
【図７】
0004644097.tif 000005
【図８】
0004644097.tif 000006
【図９】
0004644097.tif 000007
【図３】
0004644097.tif 000008
【図４】
0004644097.tif 000009
【図５】
0004644097.tif 000010