[发明专利]运动图像编码装置以及运动图像编码方法

说明书

                        技术领域

本发明涉及例如将通过有线通信和无线通信传送的运动图像数据进行编码的运动图像编码装置以及运动图像编码方法。

                        技术背景

在本发明中所谓的运动图像编码装置，是使用ITU-T(国际电信联盟-电信标准部)推荐H.26x或ISO/IEC标准MPEG中具有代表性的运动图像编码方式，即，使用运动补偿和正交变换(例如，离散余弦变换)等，以帧为单位进行编码的装置。

ITU-T推荐H.26x和ISO/IEC标准MPEG中具有代表性的运动图像编码方式，一般对输入的影像信号，用空间性·时间性相关关系进行压缩。而后，以该经压缩得到的数据为基础，按照规定的顺序进一步进行可变长编码，生成比特流。

以下，说明在MPEG-4中的运动图像编码方式。

影像信号由多个视频对象平面：VOP(视频对象平面)构成。当VOP是矩形的情况下，相当于MPEG-1、2中的帧以及场，用VOP单位的空间性·时间性相关关系进行压缩。

VOP具有亮度信号和色差信号，由多个宏块：MB(宏块)组成。MB，对于亮度信号由纵横16象素构成，以此MB为单位进行空间性压缩、时间性压缩。

在空间性压缩中，使用离散余弦变换：DCT和量化，在时间性压缩中使用运动补偿：MC。

在此，在VOP单位的压缩方法中，有只用空间性压缩进行编码的帧内编码；使用空间性压缩和时间性压缩进行编码的帧间编码。

一般，把被帧内编码的VOP称为I(帧内)-VOP。另外，在被帧间编码的VOP中，把作为参照VOP，只使用在时间上在前面编码的VOP进行MC，这样被编码的VOP称为P(预测)-VOP，把作为参照VOP，用在时间上前后被编码的VOP进行双向的MC，这样被编码的VOP称为B(双向预测)-VOP。

其中所谓的参照VOP是指，在过去作为I-VOP或者P-VOP被编码，为了在帧间编码中使用而被译码的VOP中，对于现在要编码的VOP在时间上相邻的至多2个VOP。

进而，被包含在I-VOP中的MB必须全部用帧内编码进行编码，而被包含在P-VOP以及B-VOP中的MB可以用帧内编码、帧间编码之一进行编码。

在ISO/IEC JTC1/SC29/WG11的MPEG-4视频验证模型版本6.0中的MB的编码的帧内模式/帧间模式判定中，对于被包含在MB中各象素的亮度值，在和MB内全部象素的平均值的差分值中，在绝对值的总和A和MC误差SAD满足以下条件时，在该MB中使用帧内编码。

A＜SAD-2×N_B

在此，N_B是包含在VOP中的MB内的象素数。

以下，说明以MB为单位的编码处理。

当包含要编码的MB的VOP是I-VOP的情况下，把亮度信号相对色差信号进行DCT和量化，把由此得到的被量化的DCT系数采用可变长编码压缩，和标题信息一同按照规定的顺序制成比特流。

另一方面，当包含要编码的MB的VOP是I-VOP的情况下，相对要编码的MB的VOP，把时间上相邻接被编码的VOP作为参照VOP，用在信息组匹配中有代表性的运动检测方法，求出和要编码的MB的亮度信号中的差分值(MC误差)最小的参照VOP上的MB。

把表示从要编码的MB到MC误差变为最小的MB的运动的矢量称为运动矢量。

而后，对MC误差进行DCT和量化。用可变长编码，把对在此得到的运动矢量和亮度信号和色差信号的MC进行了量化的DCT系数进行压缩，和标题信息一同按照规定的顺序制成比特流。

运动图像编码装置，必须输出根据规定的编码参数指定的符号量的比特流。进而对于译码器一方的缓冲存储器，必须在编码器一方估计译码器一方的缓冲存储器的占有量，控制发生符号量，使得不产生上溢和下溢。

把该缓冲存储器叫做虚拟缓冲存储器验证器：VBV(视频缓冲验证器)缓冲存储器。

VBV缓冲存储器的容量，在MPEG-4中根据简档和级别确定上限值。

发生符号量对帧的每一MB进行DCT，用为了量化而使用的量化比例，控制得到的DCT系数。

一般发生符号量和量化比例成反比例关系。用此性质可以使发生符号量自动地变化。

另外，一般因为量化比例有限制，所以只用量化比例不可能控制发生符号量。因而，在发生符号量比对象值多的情况下，帧跳过数大，在少量的情况下进行填充。