(57)【要約】【課題】  穏やかに揺らいでいる水面のような画像を低ビットレートで符号化する場合、Ｍ値を大きくすることで動きベクトルの発生符号量が大きくなり、結果として符号化効率の低下・画質の劣化を招くことがある。【解決手段】  動きベクトル情報検出部１１４は、動き補償予測部１１３で求めた動きベクトルの大きさと動きベクトルを求めた際に使用した探索範囲を、各Ｍ値の動きベクトルの大きさと探索範囲に対応させ、探索範囲に存在する動きベクトルの発生頻度によって最適Ｍ値を決定する。最適Ｍ値決定部１１６は、発生符号量カウント部１１５により求められた、バッファ部１０７に保持してある符号化した現符号化ピクチャの全発生符号量に占める、動き補償予測部１１３で求めた動きベクトルの発生符号量の割合によって、上記の最適Ｍ値の増減を制御し、最終的に次に符号化する最適Ｍ値を決定する。【選択図】            図１
2005236710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像内符号化、前方向画像間予測符号化及び両方向画像間予測符号化の３種類の符号化手法で動画像信号を符号化して得たＩピクチャ、Ｐピクチャ及びＢピクチャを組み合わせた符号化信号、又は前記画像内符号化と前期前方向画像間予測符号化との２つの符号化手法で動画像信号を符号化して得たＩピクチャとＰピクチャとを組み合わせた符号化信号を出力する画像間予測符号化方式による動画像符号化装置であり、前記符号化信号中の隣接する前記Ｉピクチャと前記Ｐピクチャとの間の間隔、又は隣接する２つの前記Ｐピクチャの間隔を示すＭ値を可変して前記符号化を行う動画像符号化装置であって、
前記符号化信号を局部復号して得た参照用画像データと前記動画像信号とに基づき、動き補償を行って動きベクトルを求める動き補償予測手段と、
符号化した現ピクチャ１枚当りの全発生符号量に占める前記動き補償予測手段で求めた前記動きベクトルの発生符号量の割合を求める発生符号量カウント手段と、
前記動き補償予測手段から前記動きベクトルの大きさと、その動きベクトルの探索範囲と予測絶対値誤差とを入力として受け、現在符号化しているピクチャが前記Ｐピクチャであるときに、入力された現在のＭ値の前記動きベクトルの大きさと、その動きベクトルを求めた際に使用した探索範囲とを基準として予め定めた互いに異なる複数の各Ｍ値毎に、探索範囲とその探索範囲内に存在する動きベクトルの発生個数を求め、動きベクトルの発生個数の最も多い探索範囲に対応するＭ値を、最適Ｍ値として選択する動きベクトル情報検出手段と、
前記発生符号量カウント手段により求められた前記割合と所定の閾値を比較し、前記割合が前記閾値を越えているときには、前記動きベクトル情報検出手段により選択されたＭ値を更に小さくしたＭ値を次に符号化するときの最終的な最適Ｍ値として決定し、前記割合が前記閾値以下のときには、前記動きベクトル情報検出手段により選択されたＭ値を次に符号化するときの最終的な最適Ｍ値として決定する最適Ｍ値決定手段と
を有し、前記最終的な最適Ｍ値に基づき、次に符号化するピクチャを指定して符号化することを特徴とする動画像符号化装置。
【請求項２】
前記動きベクトル情報検出手段は、現在符号化しているピクチャが前記Ｂピクチャであるときは、そのＢピクチャを符号化する際に求められた前方向の動きベクトルが、直前に前記Ｐピクチャを符号化する際に選択した前記最適Ｍ値で定められた前記探索範囲内に所定数以上存在するか否か判定し、前記Ｂピクチャを符号化する際に求められた前方向の動きベクトルが前記所定数以上存在するときには、直前に前記Ｐピクチャを符号化する際に選択した前記最適Ｍ値をそのまま最適Ｍ値として選択し、前記所定数以上存在しないときには、前記最適Ｍ値に替えて前記Ｂピクチャで算出されたＭ値を次に符号化するときの最適Ｍ値として選択する手段を更に有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。
【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に係り、特にフレーム間予測符号化方式により符号量制御を行いながら動画像情報を符号化する動画像符号化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像情報の圧縮符号化方式として、例えば、国際標準化されたＨ.２６１、Ｈ.２６２、Ｈ.２６３、Ｈ.２６４、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）−１、ＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ−４等が知られている。これらの圧縮符号化方式は、ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform：離散コサイン変換）や動き補償フレーム間予測等の処理を含むもので、更に効率良く圧縮率を高め、画質を向上させ、特に低ビットレートで画質向上をすることが要望されている。
【０００３】
画像情報の圧縮符号化方式において、時間軸方向の冗長性を利用して圧縮する方式の一つとしてフレーム間予測符号化方式があり、前記ＭＰＥＧ−１、ＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ−４などにおいては、前方向画像間予測符号化（以下、前方向予測という）と後方向画像間予測符号化（以下、後方向予測という）の両方を利用できる。前方向予測とは、過去のフレームと現在のフレームとの間の動きを検出し、過去のフレームから現在のフレームを生成するものであり、後方向予測とは、未来のフレームと現在のフレームとの間の動きを検出し、未来のフレームから現在のフレームを生成するものである。
【０００４】
参照画像となり得る前記前方向予測による符号化の画像をＰピクチャ、前記前方向予測と前記後方向予測の両方を用いる被参照画像である両方向予測による符号化の画像をＢピクチャ、予測を伴わないフレーム内符号化（画像内符号化）の画像をＩピクチャとする。前記ＭＰＥＧ−１、ＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ−４などにおいては、上記の各ピクチャをＩＢＢＰＢＢＰ・・・のような順番でフレーム内符号化と予測による符号化とを組み合わせて符号化を行うものである。
【０００５】
ここで、隣接するＩピクチャとＰピクチャ間又は隣接するＰピクチャ同士の間隔を一般にＭ値と呼ぶ（本明細書においても、Ｍ値はこのピクチャ間隔を意味するものとする。）。例えば、Ｍ＝３である場合、隣接するＩピクチャとＰピクチャ間又は隣接するＰピクチャ同士の間に２枚のＢピクチャが存在し、ＩＢＢＰＢＢＰ・・・のようになる。一般的に、ＭＰＥＧ技術を使用して符号化する際、前記Ｍ値を固定として符号化している場合が多い。
【０００６】
しかし、動きの速い画像である場合、ピクチャ間の距離が大きくなると、動きを正確に捉えるために動きベクトルの探索範囲を大きくする必要があり、処理コストが大きくなる。逆に、処理コストを抑えるために、前記探索範囲を小さくしてしまうと前記動きベクトルの精度が下がってしまい予測効率が低下し、符号化効率も低下してしまう。そこで、処理コストを抑え、かつ、符号化効率の低下を防ぐために、ＭＰＥＧ技術を使用して画像を符号化する際、前記Ｍ値を固定として符号化するのではなく、動きの特徴に応じて前記Ｍ値を変化させて符号化する動画像符号化装置が従来より知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００７】
例えば、特許文献１には、動きベクトルの分布の割合に応じてＰピクチャ間距離を増加させ、また、ピクチャ間予測差分値によってフレーム間距離を短縮する方法が開示されている。すなわち、図６に示すように、Ｘｌ３〜Ｘｕ３の動きベクトルの探索範囲を持ち、現ピクチャに対してＭ＝２で符号化している場合を考えると、探索範囲を２／３にしたＸｌ２〜Ｘｕ２の範囲に検出した動きベクトルの分布の割合が多ければ次のＭ値を３にし、割合が少なければ、Ｍ値は２のままに維持しておき、ピクチャ間の予測誤差が一定値を超えていた場合、Ｍ値を２から１に減少させ、次に符号化するＭ値を決定し、Ｍ値を可変とすることで符号化効率を向上させている。この特許文献１記載の従来の動画像符号化装置によれば、動画像の特徴に応じて前記Ｍ値を変化させることで、Ｍ値固定のときよりも符号化効率を向上させることができる。
【０００８】
また、特許文献２には、動きベクトルの大きさの平均値と動きベクトルの時間変化の大きさからフレーム間距離を増減させる方法が開示されている。この特許文献２記載の従来の動画像符号化装置によれば、特許文献１記載の従来装置と同様に前記Ｍ値を可変とすることで、Ｍ値固定の時よりも符号化効率を向上させることができる。
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２９４２６６号公報
【特許文献２】特開２０００−３３３１７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１記載の従来の動画像符号化装置は、予測の際に求められる動きベクトルの大ききを利用して最適Ｍ値を判断し、動きベクトルの大きさが小さい場合にはＭ値を大きくする。また、特許文献２記載の従来の動画像符号化装置は、動きベクトルの大きさの平均と動きベクトルの時間変化を利用してＭ値の増減を判断し、特許文献１記載の従来の動画像符号化装置と同様に、動きベクトルの大きさが小さい場合には、動きベクトルの平均値が小さくなるのでＭ値を大きく、前記平均値が大きくなる場合は、Ｍ値を小さくする。
【００１１】
例えば、穏やかに揺らいでいる水面の画像を考えると、この画像には、動きの変化は小さく複雑であるという特徴がある。また、符号化の際の特徴として、上記の画像を予測する際に求められる動きベクトルの大きさが小さく、かつ、動きが複雑なため、動きベクトルにばらつきが生じ、動きベクトルを符号化する際の符号量が増加してしまうことがある。動きベクトルの符号量が増加すると、低ビットレート条件下の場合、動きベクトル以外に与えられる符号量が不足することがあり、符号化効率の低下、画質が劣化することがある。
【００１２】
しかるに、上記の特許文献１及び２記載の従来の動画像符号化装置は、いずれも前記の穏やかに揺らいでいる水面のような画像を符号化する場合、求められる動きベクトルの大きさが小さいのでＭ値を大きくするが、低ビットレートである場合、Ｍ値を大きくすることで動きベクトルの発生符号量が大きくなり、結果として符号化効率の低下・画質の劣化を招くことがある。
【００１３】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、任意の画像の特徴に応じたＭ値を選択し、低ビットレートの条件下においても、より処理コストを抑え符号化効率の向上と画質改善を行い得る動画像符号化装置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】
【００１４】
上記の目的を達成するため、第１の発明は、画像内符号化、前方向画像間予測符号化及び両方向画像間予測符号化の３種類の符号化手法で動画像信号を符号化して得たＩピクチャ、Ｐピクチャ及びＢピクチャを組み合わせた符号化信号、又は画像内符号化と前期前方向画像間予測符号化との２つの符号化手法で動画像信号を符号化して得たＩピクチャとＰピクチャとを組み合わせた符号化信号を出力する画像間予測符号化方式による動画像符号化装置であり、符号化信号中の隣接するＩピクチャとＰピクチャとの間の間隔、又は隣接する２つのＰピクチャの間隔を示すＭ値を可変して符号化を行う動画像符号化装置であって、符号化信号を局部復号して得た参照用画像データと動画像信号とに基づき、動き補償を行って動きベクトルを求める動き補償予測手段と、符号化した現ピクチャ１枚当りの全発生符号量に占める動き補償予測手段で求めた動きベクトルの発生符号量の割合を求める発生符号量カウント手段と、動き補償予測手段から動きベクトルの大きさと、その動きベクトルの探索範囲と予測絶対値誤差とを入力として受け、現在符号化しているピクチャがＰピクチャであるときに、入力された現在のＭ値の動きベクトルの大きさと、その動きベクトルを求めた際に使用した探索範囲とを基準として予め定めた互いに異なる複数の各Ｍ値毎に、探索範囲とその探索範囲内に存在する動きベクトルの発生個数を求め、動きベクトルの発生個数の最も多い探索範囲に対応するＭ値を、最適Ｍ値として選択する動きベクトル情報検出手段と、発生符号量カウント手段により求められた割合と所定の閾値を比較し、割合が閾値を越えているときには、動きベクトル情報検出手段により選択されたＭ値を更に小さくしたＭ値を次に符号化するときの最終的な最適Ｍ値として決定し、割合が閾値以下のときには、動きベクトル情報検出手段により選択されたＭ値を次に符号化するときの最終的な最適Ｍ値として決定する最適Ｍ値決定手段とを有し、最終的な最適Ｍ値に基づき、次に符号化するピクチャを指定して符号化する構成としたものである。
【００１５】
この発明では、現在符号化しているピクチャがＰピクチャであるときに、予め定めた互いに異なる複数の各Ｍ値毎の探索範囲内に存在する動きベクトルの発生個数を求め、動きベクトルの発生個数の最も多い探索範囲に対応するＭ値を最適Ｍ値として選択し、更に、符号化した現ピクチャ１枚当りの全発生符号量に占める動きベクトルの発生符号量の割合と所定の閾値を比較し、割合が閾値を越えているときには、上記の選択されたＭ値を更に小さくしたＭ値を次に符号化するときの最終的な最適Ｍ値として決定し、割合が閾値以下のときには、上記の選択されたＭ値を次に符号化するときの最終的な最適Ｍ値として決定するようにしたため、動きベクトルの探索範囲を使用することにより、任意の画像の特徴に応じたＭ値を選択できると共に、現ピクチャ１枚当りの全発生符号量に占める動きベクトルの発生符号量の割合を考慮することにより、低ビットレートにおいても正確なＭ値を求めることができる。
【００１６】
また、上記の目的を達成するため、第２の発明は、第１の発明の動きベクトル情報検出手段を、現在符号化しているピクチャがＢピクチャであるときは、そのＢピクチャを符号化する際に求められた前方向の動きベクトルが、直前にＰピクチャを符号化する際に選択した最適Ｍ値で定められた探索範囲内に所定数以上存在するか否か判定し、Ｂピクチャを符号化する際に求められた前方向の動きベクトルが所定数以上存在するときには、直前にＰピクチャを符号化する際に選択した最適Ｍ値をそのまま最適Ｍ値として選択し、所定数以上存在しないときには、最適Ｍ値に替えてＢピクチャで算出されたＭ値を次に符号化するときの最適Ｍ値として選択する手段を更に有する構成としたものである。
【００１７】
この発明では、Ｐピクチャを符号化したときに決定した最適Ｍ値で定められた探索範囲内に、現在符号化しているＢピクチャの前方向の動きベクトルが所定数以上存在しないときには、最適Ｍ値に替えてＢピクチャで算出されたＭ値を次に符号化するピクチャのＭ値とするようにしたため、Ｂピクチャの動きベクトル情報を用いて最適Ｍ値を補正することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、動きベクトルの探索範囲と動きベクトルの大きさを各Ｍ値の探索範囲と動きベクトルの大きさに対応させ、探索範囲に存在する動きベクトルの発生頻度によって最適なＭ値を制御することにより、任意の画像の特徴に応じたＭ値を選択できるため、処理コストを抑え符号化効率の低下を防ぐことができる。
【００１９】
また、本発明によれば、現ピクチャ１枚当りの全発生符号量に占める動きベクトルの発生符号量の割合に応じて最適Ｍ値の増減を制御するようにしたため、低ビットレートにおいても正確なＭ値を求めることができ、低ビットレートにおいて、更に符号化効率の低下を防ぐことができる。
【００２０】
更に、本発明によれば、Ｐピクチャを符号化したときに決定した最適Ｍ値で定められた探索範囲内に、現在符号化しているＢピクチャの前方向の動きベクトルが所定数以上存在しないときには、最適Ｍ値に替えてＢピクチャで算出されたＭ値を次に符号化するピクチャのＭ値とすることで、Ｂピクチャの動きベクトル情報を用いて最適Ｍ値を補正するようにしたため、Ｐピクチャのみで次の最適Ｍ値を決定する場合と比較して、より一層、最適Ｍ値を精度良く選択することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明を実施するための最良の形態について、図面と共に説明する。本発明は、任意の動画像に適したＭ値を求める際に、前処理として動き検出の演算をすることなく、かつ、符号化の際に求められるデータを使用してＭ値を求めるので余分な演算が少なく、かつ、低ビットレート条件下でも高画質を得られることを実現する。
【００２２】
図１は本発明になる動画像符号化装置の一実施の形態のブロック図を示す。本実施の形態の動画像符号化装置は、画像入力部１０１、画像メモリ部１０２、減算器１０３、ＤＣＴ部１０４、量子化部１０５、可変長符号化（ＶＬＣ）部１０６、バッファ部１０７、符号量制御部１０８、逆量子化部１０９、逆ＤＣＴ部１１０、加算器１１１、動き補償予測部１１３、動きベクトル情報検出部１１４、発生符号量カウント部１１５、最適Ｍ値決定部１１６、Ｍ値制御部１１７及びビットストリーム出力部１１８とよりなる。
【００２３】
画像入力部１０１では、これから符号化しようとする動画像のデータを１枚ずつ入力し、画像メモリ部１０２に必要な枚数だけ動画像データを出力する。画像メモリ部１０２は、画像入力部１０１から送られた動画像データを数枚保持することができ、Ｍ値制御部１１７から指定された符号化する動画像データを出力する。
【００２４】
減算器１０３は、画像メモリ部１０２から出力された動画像データから動き補償予測部１１３から出力された動き補償信号を減算して差分信号を出力する。ただし、画像メモリ部１０２から出力される動画像データがＩピクチャとなる場合のみ、減算器１０３は当該動画像データをスルーしてＤＣＴ部１０４に入力する。ＤＣＴ部１０４では、より高い符号化効率を得るために、上記の差分信号又はＩピクチャとるなる動画像データを８×８画素程度のブロック単位で、直交変換手段の一例の離散コサイン変換（ＤＣＴ）により係数成分に変換する。
【００２５】
量子化部１０５は、ＤＣＴ部１０４で変換された信号（係数成分）を入力として受け、係数成分毎に、符号量制御部１０８により制御される量子化ステップで量子化する。ＶＬＣ部１０６は、上記の量子化部１０５で量子化された信号が入力され、ハフマン符号等の可変長符号に変換し、可変長デジタルデータとしてバッファ部１０７に出力する。バッファ部１０７は、ＶＬＣ部１０６で可変長符号化されたデータや、符号化の際に生じたデータを保持する。バッファ部１０７で保持されたデータは、ビットストリーム出力部１１８から符号化された画像データとして出力される。この符号化された画像データは、ＩＢＢＰＢＢＰ・・・のように、Ｉピクチャ、Ｐピクチャ及びＢピクチャを組み合わせた符号化信号系列であるが、ＩピクチャとＰピクチャを組み合わせた符号化信号系列であってもよい。
【００２６】
符号量制御部１０８は、ＶＬＣ部１０６で保持しているデータをもとに、次のピクチャを符号化するための符号量の制御をするために、量子化部１０５の量子化ステップを制御する。逆量子化部１０９は、量子化部１０５から出力された量子化信号に対して、予測処理のために量子化部１０５と逆の変換処理を行う。逆ＤＣＴ部１１０は、逆量子化部１０９で逆量子化された信号をＤＣＴ部１０４と逆の直交変換を行う。
【００２７】
加算器１１１は、逆ＤＣＴ部１１０から出力される信号に動き補償予測部１１３で得られた予測誤差信号を加算して符号化された画像データである参照画像信号を生成する。ただし、加算器１１１はＩピクチャとなる画像データに対しては加算動作を行わず、逆ＤＣＴ部１１０からの復号画像データをスルーして復号画像メモリ部１１２に供給する。
【００２８】
復号画像メモリ部１１２は、加算器１１１より供給される復号化された画像データを保持する。動き補償予測部１１３は、画像メモリ部１０２から供給されるこれから符号化する動画像データと、復号画像メモリ部１１２から供給される局部復号して得た参照用画像データとを比較し、動き補償を行って動きベクトルを求める。
【００２９】
動きベクトル情報検出部１１４は、動き補償予測部１１３で求めた動きベクトルの大きさと動きベクトルを求めた際に使用した探索範囲と予測絶対値誤差を用いて、後に詳述するように各Ｍ値の動きベクトルの大きさと探索範囲にそれぞれ存在する動きベクトルの発生頻度によって最適Ｍ値を決定し、その最適Ｍ値の結果を最適Ｍ値決定部１１６に出力する。発生符号量カウント部１１５は、バッファ部１０７に保持してある符号化した現符号化ピクチャの全発生符号量と、動き補償予測部１１３で求めた動きベクトルの発生符号量とに基づいて、全体に占める動きベクトルの符号量の割合（占有率）を求める。
【００３０】
最適Ｍ値決定部１１６は、発生符号量カウント部１１５により求められた、符号化した現符号化ピクチャの全発生符号量に占める、動き補償予測部１１３で求めた動きベクトルの発生符号量の割合によって、後に詳述するように上記の最適Ｍ値の増減を制御し、最終的に次に符号化する最適Ｍ値を決定する。Ｍ値制御部１１７は、最適Ｍ値決定部１１６で決定された最適Ｍ値から、画像メモリ部１０２に対して次に符号化するピクチャタイプとピクチャを指定すると共に、一定の間隔でＩピクチャを指定する。
【００３１】
次に、動きベクトル情報検出部１１４の動作について、図２に示す本発明のＭ値を可変にする際の動きベクトルのある探索範囲内の動きベクトルの個数を求めるためのフローチャートと共に詳細に説明する。まず、動きベクトル情報検出部１１４は、動き補償予測部１１３で求められた動きベクトルの水平方向と垂直方向の大きさ、探索範囲の大きさ、予測絶対値誤差の大きさとピクチャタイプが入力されて最適Ｍ値の決定処理を開始する（ステップＳ２０１）。続いて、動きベクトル情報検出部１１４は、ステップＳ２０１で入力されたピクチャタイプに基づき、現在符号化しているピクチャがＰピクチャかＢピクチャかを判定する（ステップＳ２０２）。
【００３２】
動きベクトル情報検出部１１４は、ステップＳ２０２で現在符号化しているピクチャがＰピクチャであると判定したときには、ステップＳ２０１で入力された現在のＭ値の探索範囲の大きさに基づいて、現在のＭ値を基準にして、各Ｍ値の距離に対応した探索範囲を求め（ステップＳ２０３）、更にステップＳ２０１で入力された水平・垂直方向の動きベクトルの大きさに基づいて、ステップＳ２０３の各Ｍ値に対応した探索範囲を求めた時と同様に、各Ｍ値に対応した動きベクトルの大きさを求める（ステップＳ２０４）。
【００３３】
動きベクトル情報検出部１１４は、続いてステップＳ２０３及びステップＳ２０４で求まった各Ｍ値に対応した探索範囲と動きベクトルの大きさを用いて、各探索範囲内に存在する動きベクトルの発生個数を数える（ステップＳ２０５）。続いて、ステップＳ２０５で求められた各探索範囲内に存在する動きベクトルの発生個数の中で、最も発生頻度の大きい探索範囲に対応するＭ値を、次に符号化するＰピクチャの間隔である最適Ｍ値と選択する（ステップＳ２０６）。
【００３４】
続いて、動きベクトル情報検出部１１４は、ステップＳ２０６で選択された最適Ｍ値が現在符号化しているピクチャのＭ値と等しい場合、各Ｍ値で予め定められた所定値と前記ステップＳ２０１で入力された予測絶対値誤差の大きさとを比較し（ステップＳ２０７）、予測絶対値誤差の大きさが、各Ｍ値で予め定められた所定値以上の大きさの場合には、現在のＭ値を小さくすることを決定し、前記予測絶対値誤差の大きさが前記所定値より小さい場合には、現在のＭ値を最適Ｍ値と決定する（ステップＳ２０８）。
【００３５】
他方、ステップＳ２０６で選択された最適Ｍ値が現在符号化しているピクチャのＭ値と異なる場合、選択された最適Ｍ値を次の最適Ｍ値として決定する（ステップＳ２０８）。動きベクトル情報検出部１１４は、ステップＳ２０８で決定した最適Ｍ値を、外部の最適Ｍ値決定部１１６へ出力する一方（ステップＳ２０９）、ステップＳ２１０で用いる。
【００３６】
また、動きベクトル情報検出部１１４は、ステップＳ２０２で現在符号化しているピクチャがＢピクチャであると判定したときには、ステップＳ２０８にてＰピクチャを用いて決定された最適Ｍ値を保持する（ステップＳ２１０）。続いて、前記ステップＳ２０３と同様に、このステップＳ２１０で保持されたＰピクチャを用いて決定された最適Ｍ値に対応した探索範囲の大きさを求める（ステップＳ２１１）。
【００３７】
更に、ステップＳ２１１で求めた探索範囲に対応したＢピクチャの前方向の動きベクトルの大きさを前記ステップＳ２０４と同様の方法で求める（ステップＳ２１２）。続いて、上記ステップＳ２１１で求められた探索範囲とステップＳ２１２で求められたＢピクチャの前方向の動きベクトルとを用いて、その探索範囲内のＢピクチャの前方向の動きベクトルの発生個数を数える（ステップＳ２１３）。
【００３８】
次に、上記ステップＳ２１３で求めた発生個数の、前記ステップＳ２０６で求めた発生個数に対する割合を求め、その割合がある閾値（以下、閾値Ｆとする）以上であれば、前記ステップＳ２０８で求まったＭ値を最適Ｍ値として決定し、割合がＦより小さい場合であれば、ステップＳ２０８で求まったＭ値と異なるＢピクチャでのＭ値を最適Ｍ値として決定する（ステップＳ２１４）。
【００３９】
すなわち、上記の割合が閾値Ｆ以上であるということは、探索範囲の中にＢピクチャの前方向の動きベクトルが多数存在していることを意味するので、その探索範囲に該当するＭ値が妥当であると判断して、ステップＳ２０８で求まったＰピクチャで決定したＭ値を最適Ｍ値として決定する。他方、上記の割合が閾値Ｆより小さいということは、その探索範囲にはＢピクチャの前方向の動きベクトルの数が少なく、どの探索範囲にも動きベクトルが適当に散らばって存在していることを意味するので、ステップＳ２０８で求まったＰピクチャで決定したＭ値は最適ではないと判断されるため、現在のＢピクチャで算出されたＭ値、例えばＰピクチャで決定したＭ値よりも所定値小さなＭ値を最適Ｍ値として決定するのである。
【００４０】
最後に、動きベクトル情報検出部１１４は、ステップＳ２１４で決定した最適Ｍ値を、外部の最適Ｍ値決定部１１６へ出力する（ステップＳ２０９）。このように、本実施の形態によれば、Ｂピクチャの動きベクトル情報を用いて最適Ｍ値を補正することによって、Ｐピクチャのみで次のＭ値を決定する場合と比較して、精度良く最適Ｍ値を決定することができる。
【００４１】
次に、動きベクトル情報検出部１１４における各Ｍ値毎の探索範囲と動きベクトルの求め方の一例について図３と共に説明する。動きベクトル情報検出部１１４は、Ｍ＝２の探索範囲を基準として、図３に示すような各Ｍ値（Ｍ＝２，３，４）に対応した探索範囲を求めている。仮に、Ｍ＝２のときの探索範囲を図３に３０１で示す一辺Ｒの正方形とすると、Ｍ＝３の場合の探索範囲は同図に３０２で示す一辺Ｒ／２の正方形、Ｍ＝４の場合の探索範囲は同図に３０３で示す一辺Ｒ×２／３の正方形と求められる。
【００４２】
動きベクトル情報検出部１１４は、前記各Ｍ値に対して求めた各探索範囲内に発生している、現在符号化したピクチャ１枚当りの動きベクトルの数をカウントし、最も動きベクトルの数の多い探索範囲に対応しているＭ値を次に符号化するＰピクチャの間隔と決定する。例えば、動きベクトルが全部で１００個あったとし、Ｍ＝１の探索範囲では動きベクトルが１０個、Ｍ＝２の探索範囲では動きベクトルが１０個、Ｍ＝３の探索範囲では動きベクトルが６０個、Ｍ＝４の探索範囲では動きベクトルが２０個あったときには、Ｍ＝３の探索範囲が適当と判断され、Ｍ＝３が最適Ｍ値とされる。
【００４３】
ただし、現在のＭ値と最適Ｍ値が等しい場合は、現在符号化したピクチャの予測誤差の大きさを用いて、ある一定値以上である場合には、現在のＭ値を小さくし、ある一定値より小さい場合には、現在のＭ値を最適Ｍ値とする。
【００４４】
次に、図１の最適Ｍ値決定部１１６の動作について、図４のフローチャートと共に詳細に説明する。図４のフローチャートはピクチャ毎に起動される。最適Ｍ値決定部１１６は、図１の発生符号量カウント部１１５から供給されるピクチャ１枚当りの動きベクトルの発生符号量の占有率（割合）と、動きベクトル情報検出部１１４で保持している現在のＭ値分の発生符合量における動きベクトル発生符号量の占有率と探索範囲別の動きベクトルの発生個数のデータが入力される（ステップＳ４０１）。
【００４５】
続いて、最適Ｍ値決定部１１６は、前記ステップＳ４０１で入力された動きベクトル発生符号量の占有率を使用してＭ値の増減を判定し、Ｍ値を小さくするか否か判定する（ステップＳ４０２）。すなわち、ステップＳ４０２では、動きベクトルの発生符号量の占有率が、ピクチャ１枚当りの符号量と比較して、ある定められた閾値を越えている場合、現在のＭ値（Ｐピクチャ間隔）では、動きベクトルに符号量を与えて、動きベクトル以外に与える符号量が小さくなってしまう可能性があり、画質改善にならないと考えられるので、ある閾値を越えた場合はＭ値を小さくすると判定する。
【００４６】
Ｍ値を小さくすると判定した場合、現在のＭ値より小さくする（ステップＳ４０３）。ここでは、Ｍ＝１〜４としているので、上記のステップＳ４０３では、Ｍ値を現在の値よりも１又は２小さくする。一方、ステップＳ４０２でＭ値を小さくしないと判定した場合は、ステップＳ４０１において入力された探索範囲別の動きベクトルの発生個数を使用してＭ値の増減を判断して最適Ｍ値を決定する（ステップＳ４０４）。
【００４７】
ステップＳ４０３又はステップＳ４０４の処理に続いて、最適Ｍ値決定部１１６は、ステップＳ４０３又はＳ４０４で決定された最適Ｍ値をＭ値制御部１１７に出力する（ステップＳ４０５）。前記ステップＳ４０３及びステップＳ４０４の方法を用いることにより、求めるＭ値の精度が向上し、結果として符号化効率の向上と画質の向上が期待できる。
【００４８】
次に、最適Ｍ値決定部１１６によるピクチャ１枚あたりの発生符号量に占める動きベクトルの占有率からＭ値の増減を決定する動作について図５と共に説明する。図５において、符号化したピクチャ１枚あたりの発生符号量に占める動きベクトルの発生符号量の占有率（割合）が所定の閾値Ａより小さい場合、ピクチャ１枚あたりの発生符号量に占める動きベクトルの発生符号量が小さいことを示すので、Ｍ値は大きくすることができる。
【００４９】
これに対し、占有率が所定の閾値Ａ以上である場合、ピクチャ１枚あたりの発生符号量に占める動きベクトルの発生符号量の割合が大きく、動きベクトル以外に割り当てる符号量が足りなくなる可能性があるため、Ｍ値を小さくし、動きベクトルの発生符号量を減らし、動きベクトル以外に符号量を割り当てる。
【００５０】
このように、ピクチャ１枚あたりの発生符号量に占める動きベクトルの発生符号量の占有率（割合）を考慮することによって、低ビットレートにおいても、Ｍ値を適時、最適に変更し、符号化効率の向上と画質の改善ができる。
【００５１】
従来は、画像を数枚入力し、まず、動きベクトルを求め、それから最適Ｍ値を決定し、決定されたＭ値で符号化するため、２回動きベクトルを求める可能性があり、演算量が大きくなる。これに対し、本発明では、動画像の相関性を利用して、１つ前のＭ値の画像情報から次のＭ値を決定するため、動きベクトルを求める回数は必ず１回であり、演算量の減少ができるので、リアルタイム処理が必要とされている放送機器などに有効であると考えられる。また、低ビットレートにおいても、高画質な最適Ｍ値を求めることが可能であるため、モバイル機器、録画機器（長時間モード）など低レート用の機器にも有効であると考えられる。
【００５２】
なお、本発明は、上記の実施の形態の機能をコンピュータに実現させるプログラムも包含するものである。このプログラムは、記録媒体から読み取られてコンピュータに取り込まれてもよいし、通信ネットワークを介して伝送されてコンピュータに取り込まれてもよい。また、本発明は画像間予測符号化方式による動画像符号化装置に広く適用できるものであり、フィールド間の画像間予測符号化方式にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施の形態のブロック図である。
【図２】図１中の動きベクトル情報検出部の動作説明用フローチャートである。
【図３】図１中の動きベクトル情報検出部における各Ｍ値毎の探索範囲と動きベクトルの求め方の一例の説明図である。
【図４】図１中の最適Ｍ値決定部の動作説明用フローチャートである。
【図５】動きベクトルの発生符号量の占有率とＭ値との関係図である。
【図６】従来装置による動きベクトルの探索範囲の一例の説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０１  画像入力部
１０２  画像メモリ部
１０３  減算器
１０４  ＤＣＴ部
１０５  量子化部
１０６  可変長符号化（ＶＬＣ）部
１０８  符号量制御部
１０９  逆量子化部
１１０  逆ＤＣＴ部
１１１  加算器
１１２  復号画像メモリ部
１１３  動き補償予測部
１１４  動きベクトル情報検出部
１１５  発生符号量カウント部
１１６  最適Ｍ値決定部
１１７  Ｍ値制御部
【図１】
2005236710.tif 000003
【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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