JP2000138935A - 動きベクトル符号化装置および復号装置 - Google Patents
動きベクトル符号化装置および復号装置Info
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Abstract
装置の符号化効率を向上させる。 【解決手段】 予測誤差生成部62は、複数の近傍ブロ
ックの動きベクトルから予測ベクトルを作成し、符号化
対象ベクトルとの差分を求める。可変長復号化部62a
および62bは、それぞれ互いに異なる符号化方法で予
測誤差生成部62の出力を符号化する。第1の判定部6
1は、上記複数の近傍ブロックの動きベクトルの乱雑さ
に基づいて、予測誤差生成部62によって作成された予
測ベクトルの精度を推定する。第1の選択部64は、第
1の判定部61による推定結果に従って可変長復号化部
62aおよび62bによる符号化結果を選択する。
Description
トルデータを符号化する装置および復号する装置に係わ
る。
きいので、送信装置から受信装置へ伝送される際、ある
いは記憶装置に格納される際などには、高能率符号化が
行われる。ここで、「高能率符号化」とは、あるデータ
列を他のデータ列に変換する符号化処理であって、その
データ量を圧縮する処理をいう。
は、フレーム間予測符号化方法が知られている。この符
号化方法では、動画像データが時間方向に相関性が高い
ことを利用する。すなわち、動画像データは、一般に、
あるタイミングのフレームデータと次のタイミングのフ
レームデータとの類似度が高いことが多いので、フレー
ム間予測符号化方法では、その性質を使用する。例え
ば、フレーム間予測符号化方法を用いたデータ伝送シス
テムでは、送信装置において、前フレームの画像から対
象フレームの画像への「動き」を表す動きベクトルデー
タ、及びその前フレームの画像からその動きベクトルデ
ータを用いて作成した対象フレームの予測画像と対象フ
レームの実際の画像との差分データを生成し、それら動
きベクトルデータおよび差分データを受信装置に送出す
る。一方、受信装置は、受信した動きベクトルデータお
よび差分データから対象フレームの画像を再生する。
前のフレームとの相関性が高いと、動きベクトルデータ
および差分データの情報量は小さくなる。上述のフレー
ム間予測符号化方法は、ITU-T H.261 、ITU-T H.263 、
ISO/IECMPEG-1、ISO/IEC MPEG-2などの標準方式におい
て採用されている。また、これらの標準方式では、動き
ベクトルデータを符号化する方法として、予測符号が用
いられている。以下、一例としてITU-T H.263 を採り上
げて、動きベクトルデータを符号化する方法を説明す
る。
に、各フレームの画像が複数のブロック(B11、B12、
B13、B14、...)に分割され、ブロック毎に画像デ
ータが符号化される。すなわち、ブロック毎に、その対
象ブロック内の画像と類似している画像を前フレームの
画像の中から抽出し、その抽出した画像と対象ブロック
内の画像との差分を求める。このことにより、冗長性が
取り除かれた差分画像データが得られる。また、このと
き、対象ブロックの動きベクトルデータも求めておく。
そして、ブロック毎にこれらの差分画像データおよび動
きベクトルデータをそれぞれ符号化することにより、伝
送すべきデータを圧縮する。
きベクトルデータを符号化する場合には、まず、その符
号化対象ブロックの近傍のブロックの動きベクトルに基
づいて、その符号化対象ブロックの動きベクトルの予測
値(以下、予測ベクトル)を求める。ここで、この予測
に利用される近傍ブロックは、先に符号化処理がされて
いるものが選ばれる。一般に、符号化処理の順番は、図
12に示すように、左上隅のブロックから開始されて、
各ラインごとに1ブロックずつ行われる。この場合、あ
るブロックを符号化する際には、そのブロックの上のラ
インに位置するブロック、およびそのブロックの左側に
位置するブロックについては既に符号化処理が終了して
いることになる。したがって、例えば、ブロックB22の
動きベクトルを符号化する際には、ブロックB11、B1
2、B13、B14、...およびブロックB21の動きベク
トルを利用することができる。
動きベクトルを予測する際には、その符号化対象ブロッ
クの上のブロック、右上のブロック、および左のブロッ
クが利用される。即ち、例えば、図12に示すブロック
B22の動きベクトルを符号化する際には、ブロックB1
2、B13、およびB21の動きベクトルが利用される。
と、次に、その符号化対象ブロックの実際の動きベクト
ルとその予測ベクトルとの差分ベクトル(あるいは、予
測誤差ベクトル)を求める。そして、この差分ベクトル
のX成分およびY成分をそれぞれ可変長符号を用いて符
号化する。可変長符号は、たとえば、ハフマン符号であ
る。
図13では、符号化対象ブロックの実際の動きベクトル
を(MVx ,MVy )、符号化対象ブロックの予測ベク
トルを求めるために利用する近傍ブロックB1 〜B3 の
各動きベクトルを、それぞれ(PMV1x,PMV1y)、
(PMV2x,PMV2y)、(PMV3x,PMV3y)とし
ている。ここで、符号化対象ブロックの予測ベクトルの
X成分は、PMV1x、PMV2x、PMV3xのメディアン
値として得られ、また、そのY成分は、PMV1y、PM
V2y、PMV3yのメディアン値として得られる。そし
て、下式により各差分ベクトルデータ(差分ベクトルの
X成分およびY成分)を求める。
(PMV1x, PMV2x, PMV3x) 差分ベクトルデータ(y) = MVy - Median(PMV1y, PMV2
y, PMV3y) 各差分ベクトルデータは、図14に示す可変長符号を用
いて符号化される。図14に示す符号は、ITU-T H.263
において使用されている符号である。
ルデータに対してデータ長の短いデータ列が割り当てら
れ、一方、発生頻度が低い差分ベクトルデータに対して
データ長の短いデータ列が割り当てられている。差分ベ
クトルデータの発生頻度は、予め統計的に求められてい
る。したがって、このような符号を使用することによ
り、データ長が短い動きベクトルデータが伝送される確
率が高くなるので、各ブロックの動きベクトルデータの
平均情報量が小さくなる。
を利用した伝送システムでは、動きベクトルに係わるデ
ータが予測ベクトルを用いて圧縮され、伝送すべき情報
量が小さくなるので、伝送効率が高い。
で広く使用されている符号では、図14に示すように、
小さい差分ベクトルデータに対してデータ長の短いデー
タ列が割り当てられている。ここで、画像の変化が少な
いシーン、或いは画像が均一に変化するようなシーンで
は、予測ベクトルの予測精度が高くなり、差分ベクトル
データが小さい値になる。したがって、これらのシーン
では、符号化された動きベクトルデータの情報量は小さ
くなる。
5(a) は、画像の変化が少ないシーンの動きベクトルの
例である。ここでは、符号化対象ブロックの実際の動き
ベクトルが(1,0)、符号化対象ブロックの近傍のブ
ロックB1 〜B3 の動きベクトルがそれぞれ(0,
0)、(0,0)、(1,0)であるものとしている。
この場合、符号化対象ブロックの予測ベクトルのX成分
およびY成分は、それぞれ下式により得られる。
る。また、符号化対象ブロックの差分ベクトルは下式に
より得られる。
=1」のときは、図14に示す符号を使用する場合、符
号化動きベクトルデータとして「0010」が得られ
る。また、「差分ベクトルデータ=0」のときは、符号
化動きベクトルデータとして「1」が得られる。したが
って、このブロックについて伝送すべき符号化動きベク
トルデータは、5ビットである。
は、差分ベクトルデータが小さくなり、伝送すべき符号
化動きベクトルデータの情報量が小さくなる。図15
(b) は、画像の変化がはぼ均一なシーンの動きベクトル
の例である。ここでは、符号化対象ブロックの実際の動
きベクトルが(10,−9)であり、また、符号化対象
ブロックの近傍のブロックB1 〜B3 の動きベクトルが
(10,−10)、(9,−9)、(9,−9)である
ものとしている。この場合、「差分ベクトル=(1,
0)」が得られる。したがって、画像の変化が均一なシ
ーンにおいても、差分ベクトルデータが小さくなり、伝
送すべき符号化動きベクトルデータの情報量が小さくな
る。
は、予測ベクトルの予測精度が低くなり、差分ベクトル
データが大きくなる。このため、このようなシーンで
は、伝送すべき符号化動きベクトルデータの情報量が大
きくなってしまう。図16を参照しながら具体例を示
す。
動きベクトルが(4,2)、符号化対象ブロックの近傍
のブロックB1 〜B3 の動きベクトルがそれぞれ(−1
0,4)、(−10,−10)、(4,−10)である
ものとしている。この場合、符号化対象ブロックの予測
ベクトルは、近傍ブロックの動きベクトルを用いて以下
のようにして得られる。
0,−10,4)=−10 予測ベクトル(y) = Median(4,−10,−1
0)=−10 したがって、 予測ベクトル=(−10,−10) また、符号化対象ブロックの差分ベクトルは下式により
得られる。
4に示す符号を使用する場合、伝送すべき動きベクトル
データとして「00000001000」が得られる。
同様に、「差分ベクトルデータ=14」のときは、伝送
すべき動きベクトルデータとして「000000001
000」が得られる。従って、このブロックについて伝
送すべき符号化動きベクトルデータは、23ビットであ
る。このように、画像の動きが乱雑なシーンでは、差分
ベクトルデータが大きくなってしまう、伝送すべき符号
化動きベクトルデータの情報量も大きくなってしまう。
率を高めるために予測符号により圧縮されるが、画像の
性質によっては、その圧縮率が十分とは言えなかった。
本発明の課題は、予測符号を用いて動画像データを符号
化する装置の符号化効率を向上させることである。
号化装置は、動画像データの各フレームを分割すること
によって得られる各ブロックの動きベクトルを符号化す
る構成であって、以下の手段を有する。予測手段は、対
象ブロックの近傍の複数のブロックの動きベクトルに基
づいてその対象ブロックの動きベクトルを予測する。判
定手段は、上記複数の動きベクトルの乱雑さに基づいて
上記予測手段による予測の精度を判定する。符号化手段
は、その判定手段による判定結果に基づいて決まる符号
化方法で上記対象ブロックの動きベクトルを上記予測手
段による予測結果を利用して符号化する。
に際しては、その動きベクトルの予測値が利用される。
この予測値は、予測手段により、対象ブロックの近傍の
複数のブロックの動きベクトルに基づいて生成される。
ここで、対象ブロックの近傍のブロックの動きベクトル
が乱雑なとき、すなわち一様でないときは、上記予測手
段による予測精度が低くなると推定される。したがっ
て、符号化手段は、その予測精度に応じて適切な符号化
方法を選択する。
な符号化方法で動きベクトルが符号化されるので、情報
量が削減されて符号化効率が向上する。本発明の動きベ
クトル復号装置は、上記構成の動きベクトル符号化装置
によって復号化された動きベクトルデータを復号する。
本発明の動きベクトル復号装置の構成および動作は、基
本的に、上記動きベクトル符号化装置と同じである。
装置および動きベクトル復号装置は、たとえば、図1に
示すような動画像データを伝送するシステムにおいて使
用される。この伝送システムでは、動画像データの各フ
レームは、図12に示したように、それぞれ複数のブロ
ックに分割されてブロックごとに符号化/復号化され
る。
号化ユニット11および動きベクトル符号化ユニット1
2を備え、原画像データを符号化して出力する。なお、
フレーム間予測符号化装置10は、必ずしも動画像デー
タの全てのフレームに対してフレーム間予測符号化処理
を行うのではなく、必要に応じてフレーム内符号化処理
を行う機能を備えている。
係数情報を符号化することによって得られる符号化係数
データを生成する。また、動きベクトル符号化ユニット
12は、ブロック毎に動きベクトルに係わる情報を符号
化することによって得られる符号化動きベクトルデータ
を生成する。
ユニット21および動きベクトル復号ユニット22を備
え、フレーム間予測符号化装置10によって符号化され
た符号化係数データおよび符号化動きベクトルデータに
基づいて画像データを再生する。
び動きベクトル復号装置は、図1に示すシステムにおい
ては、それぞれ動きベクトル符号化ユニット12および
動きベクトル復号ユニット22に相当する。
ック図である。このフレーム間予測符号化装置の構成
は、既知であり、たとえば、ITU-T H.263 等の符号化方
法において使用されているものと基本的に同じである。
本実施形態の動きベクトル符号化装置は、図2において
はベクトルエントロピー符号化回路41に相当し、この
回路の機能が既存のベクトルエントロピー符号化回路の
機能と異なっている。ベクトルエントロピー符号化回路
41の構成および動作については後述詳しく説明する。
以下、既存の回路部分の動作を簡単に説明する。
データがフレームごとに入力されると、そのフレームを
分割することによって得られる複数のブロックについて
順番に符号化処理を実行していく。直交変換回路31
は、ブロック毎に画像データを周波数成分に分解する。
量子化回路32は、直交変換回路31の出力を量子化す
る。量子化回路32の出力は、しばしば「係数データ」
と呼ばれている。
および復号画像生成回路35は、復号装置(図1におい
ては、フレーム間予測復号装置20)において再生され
るであろう画像と同じ画像を生成するために設けられて
いる。これらの回路により生成された画像は、復号画像
記憶回路36に格納される。
憶回路36に格納されている画像および新たに入力され
た画像に基づいて動きベクトルを計算する。ブロック毎
に動きベクトルを求める方法は既知の技術である。予測
画像生成回路38は、復号画像記憶回路36に格納され
ている画像および動きベクトル計算回路37によって算
出された動きベクトルに基づいて予測画像を生成する。
すなわち、予測画像生成回路38は、あるタイミングの
フレームの画像から次のタイミングのフレームの画像を
予測し、その予測画像を出力する。この予測画像は、復
号装置においても同様に生成される画像である。
された画像と予測画像生成回路38によって生成された
予測画像との誤差を表す信号を生成する。この予測誤差
信号が復号装置へ伝送される信号である。予測誤差信号
は、符号化して伝送される。すなわち、まず、直交変換
回路31および量子化回路32によって予測誤差信号の
係数データが求められる。そして、係数エントロピー符
号化回路40がこの係数データを符号化して出力する。
必用に応じてフレーム内符号を用いることもある。この
場合、予測誤差信号生成回路39には、予測画像生成回
路38によって生成された予測画像ではなく、「0」が
与えられる。
ブロック毎に動きベクトルデータを符号化する。そし
て、多重化回路42は、係数エントロピー符号化回路4
0によって符号化された符号化係数データ、およびベク
トルエントロピー符号化回路41によって符号化された
符号化動きベクトルデータを多重化して出力する。
予測符号化装置10で生成する予測画像と同じ予測画像
を生成する。そして、その予測画像、および受信した予
測誤差信号および動きベクトルを用いて原画像を再生す
る。
装置の基本構成図である。この符号化装置は、図2にお
いてはベクトルエントロピー符号化回路41に対応す
る。本実施形態の動きベクトル符号化装置50は、既存
の符号化装置と同様に、符号化対象ブロックの動きベク
トルを符号化する際には、(1) 符号化対象ブロックの近
傍のブロックの動きベクトルからその符号化対象ブロッ
クの予測ベクトルを作成し、(2) 符号化対象ブロックの
実際の動きベクトルと予測ベクトルとの差分ベクトルを
求め、(3) 差分ベクトルの各成分を符号化することによ
り符号化動きベクトルデータを生成する。
1、符号化部52a〜52n、および選択部53を備え
る。判定部51には、符号化対象ブロックが属するフレ
ーム内の一部または全部のブロックの動きベクトル(判
定用動きベクトル)が与えられる。判定部51は、与え
られた動きベクトルの中から、先に符号化処理がされて
いるブロックであって上記符号化対象ブロックの近傍の
ブロックの動きベクトルを複数選択する。そして、判定
部51は、選択した複数の動きベクトルに基づいて、予
測ベクトルの予測精度を推定する。具体的には、判定部
51は、上記選択した複数の動きベクトルの「乱雑さ」
或いは「均一さ」に基づいて、上記予測ベクトルの予測
精度を推定する。
の動きベクトルが互いに同じであることをいう。例え
ば、画像の変化が少ないシーンでは、各ブロックの動き
ベクトルは、図15(a) に示したように、すべて「0ベ
クトル」またはベクトル長の短いベクトルとなる。すな
わち、複数の動きベクトルは、ほぼ均一になる。また、
画像の変化がはぼ均一なシーンでは、各ブロックの動き
ベクトルは、それぞれ一定の長さを持つが、図15(b)
に示したように、その長さおよび方向はほぼ均一であ
る。すなわち、この場合も、複数の動きベクトルは、ほ
ぼ均一になる。
は、互いに隣接する複数のブロックの動きベクトルが互
いに異なっている(均一でない)ことをいう。たとえ
ば、画像の動きが乱雑なシーンでは、各ブロックの動き
ベクトルは、図16に示したように、非均一になる。
符号化対象ブロックの動きベクトルおよび符号化対象ブ
ロックの近傍のブロックの動きベクトルが与えられる。
ここで、近傍ブロックの動きベクトル(予測用動きベク
トル)として、判定部51が予測ベクトルの予測精度を
推定する際に利用した動きベクトルと同じものを使用し
てもよいし、異なるものを使用してもよい。
予測用動きベクトルから予測ベクトルが生成され、更
に、符号化対象ブロックの動きベクトルとその予測ベク
トルとの差分ベクトルが求められる。この差分ベクトル
は、予測誤差を表すベクトルである。そして、各符号化
部52a〜52nは、互いに異なる符号を用いて上記差
分ベクトルの各成分をそれぞれ符号化する。
れた予測ベクトルの予測精度に基づいて、符号化部52
a〜52nの中の1つを選択する。具体的には、選択部
53は、動きベクトル符号化装置50による符号化結果
の情報量が最小になるような符号化部を選択する。そし
て、選択部53は、選択した符号化部による符号化結果
を符号化動きベクトルデータとして出力する。
対象ブロックの動きベクトルを符号化する際には、先に
符号化処理がされているブロックの動きベクトルを用い
て予測ベクトルの予測精度を推定する。そして、選択部
53は、このようにして推定した予測精度に従って符号
化部を選択する。すなわち、この符号化装置では、符号
化対象ブロックの動きベクトルデータを符号化する際
に、先に符号化処理がされている動きベクトルに基づい
て符号化方法が決定される。
号化方法に係わる情報を符号化装置から受け取ることな
く、その符号化装置で選択された符号化方法を認識でき
る。すなわち、復号装置の構成を上記符号化装置と等価
にすれば、復号装置において対象動きベクトルを復号す
る際には、その動きベクトルを符号化した符号化方法を
決定するために利用された動きベクトルが既に復号され
ていることになる。したがって、復号装置は、その既に
復号されている動きベクトルを利用して、符号化装置で
選択された符号化方法を認識できる。そして、復号装置
は、その認識した符号化方法に対応する復号方法で受信
データを復号する。
き、或いは画像の変化が均一なときは、一般に、符号化
対象ブロックの予測ベクトルの予測精度が高い。この予
測精度が高いと、差分ベクトルが小さくなる可能性が高
くなる。一方、画像の動きが乱雑になると、一般に、予
測ベクトルの予測精度が低くなり、差分ベクトルが大き
くなる可能性が高くなる。このことは、統計的に解析さ
れている。従って、差分ベクトルの大きさの発生頻度の
確率分布は、画像の性質に従って推定することができ
る。
ック毎に符号化方法を決定する。すなわち、動きベクト
ル符号化装置50は、符号化対象ブロックの動きベクト
ルを符号化する際には、近傍ブロックの動きベクトルを
用いて近傍領域の画像の性質を認識し、その認識結果に
基づいて符号化方法を選択する。従って、画像の性質に
対して最適な符号化方法を選択することができる。ここ
で、「最適」とは、符号化結果として得られる符号化動
きベクトルデータの情報量が最小になることをいう。
の一実施例のブロック図である。この動きベクトル符号
化装置60は、動きベクトルのX成分およびY成分を個
別に符号化する。第1の判定部61、予測誤差生成部6
2、可変長符号化部63aおよび63b、第1の選択部
64は、動きベクトルのX成分を符号化するために動作
し、第2の判定部65、予測誤差生成部66、可変長符
号化部67aおよび67b、第2の選択部68は、Y成
分を符号化するために動作する。
分を符号化するための構成は、互いに同じ構成であって
もよいが、実施例の符号化装置では、これらの構成が互
いに異なっている。具体的には、第1の判定部61の機
能と第2の判定部65の機能とが互いに異なる。
して差分ベクトルのX成分を生成する。差分ベクトルの
生成方法は、ITU-T H.263 等の符号化方法において使用
されているものと基本的に同じである。以下、図5を参
照しながら予測誤差生成部62の動作を説明する。
ックの動きベクトルのX成分、および複数の近傍ブロッ
クの動きベクトルのX成分が与えられる。ここで利用さ
れる近傍ブロックは、図13に示したように、符号化対
象ブロックの上隣に位置するブロック、右上に位置する
ブロック、および左隣に位置するブロックである。これ
ら3つのブロックの動きベクトルは、符号化対象動きベ
クトルの符号化処理の際には、既に符号化されている。
動きベクトルのX成分のメディアン値(すなわち、中間
値)を求める。このメディアン値は、予測ベクトルのX
成分に相当する。そして、予測誤差生成部62は、符号
化対象ブロックの動きベクトルのX成分とそのメディア
ン値(予測ベクトルのX成分)との差分を出力する。こ
の差分データは、X成分の予測誤差値であり、差分ベク
トルのX成分に相当する。
3aおよび63bによって提供される各符号化方法に対
して同一アルゴリズムで予測誤差を生成する。従って、
予測誤差生成部62は、可変長符号化部63aおよび6
3bによって共用される。すなわち、予測誤差生成部6
2により生成される予測誤差データが可変長符号化部6
3aおよび63bに与えられる。
生成部62と同じ構成であり、Y成分の予測誤差データ
を生成する。可変長符号化部63aおよび63bは、互
いに異なる可変長符号を利用して予測誤差生成部62に
よって生成された予測誤差データを符号化する。可変長
符号化部63aは、図6に示す「可変長符号1」を用い
る。「可変長符号1」は、ITU-T H.263 等において使用
されている符号であり、小さい予測誤差(差分値)に対
してデータ長の短いデータ列が割り当てられ、大きい予
測誤差に対してデータ長の長いデータ列が割り当てられ
ている。従って、複数の近傍ブロックの動きベクトルが
一様であるときは、予測誤差が小さくなる可能性が高い
ので、この「可変長符号1」を用いれば、符号化結果の
データ長が短くなる。すなわち、画像の変化が少ないと
き、或いは画像の変化が均一なときは、「可変長符号
1」を用いれば、符号化結果の平均データ長が短くな
り、符号化効率が向上する。
変長符号2」を用いる。「可変長符号2」は、「可変長
符号1」と比較した場合、予測誤差が小さいときには符
号化結果のデータ長が長くなるが、予測誤差が大きくな
ると符号化結果のデータ長が短くなる。たとえば、予測
誤差が「15.5」のときは、「可変長符号1」による
符号化結果のデータ長は13ビットであるのに対し、
「可変長符号2」による符号化結果のデータ長は8ビッ
トになる。
クトルが乱雑であるときは、予測ベクトルの精度が低
く、予測誤差が大きくなる可能性が高くなるので、「可
変長符号2」を用いれば、符号化結果のデータ長が短く
なることが期待される。すなわち、画像の変化が乱雑な
とき等は、「可変長符号2」を用いれば、符号化結果の
平均データ長が短くなり、符号化効率が向上する。
6に示す符号化パターンが登録されたテーブルを備え
る。これらのテーブルは、メモリ上に作成される。そし
て、可変長符号化部63aおよび63bは、与えられた
予測誤差データをキーとしてそのテーブルから対応する
データ列を取得し、その取得したデータ列を符号化結果
として出力する。
は、それぞれ基本的に可変長符号化部63aおよび63
bと同じである。すなわち、可変長符号化部67aおよ
び67bは、それぞれ「可変長符号1」および「可変長
符号2」を用いて予測誤差生成部66により生成された
予測誤差データを符号化する。
の予測ベクトルの精度を推定し、その推定結果に基づい
て第1の選択部64に与える選択指示を生成する。ここ
で、予測ベクトルの精度は、符号化対象ブロックの近傍
のブロックの動きベクトルに基づいて推定されるので、
その精度は、近傍領域の画像の性質に依存する。
指示は、可変長符号化部63aまたは63bのうちで符
号化結果の情報量が小さくなることが期待される可変長
符号化部を指定する信号である。以下、図7を参照しな
がら第1の判定部61の動作を説明する。
ブロックの動きベクトルに基づいて符号化対象ブロック
の周辺の動きベクトルの一様性または乱雑さを判断す
る。具体的には、第1の判定部61は、下記の条件1ま
たは条件2の少なくとも一方が満たされたときには「乱
雑」であるとみなし、条件1および条件2が共に満たさ
れなかったときには「一様」とみなす。
ルのX成分またはY成分のいずれか一方が一様でなかっ
たときに「乱雑」と判定される。なお、「閾値1」は、
シミュレーションまたは実験などにより決定される。
ベクトルが「一様」である判定したときには、符号化対
象ブロックの周辺領域の画像の変化が一様であり、ま
た、予測ベクトルの予測精度が高いものとみなし、第1
の選択部64に対して、可変長符号化部63aによる符
号化結果を選択する旨を指示する。一方、近傍ブロック
の動きベクトルが「乱雑」である判定したときには、第
1の判定部61は、符号化対象ブロックの周辺領域の画
像の変化が乱雑であし、また、予測ベクトルの予測精度
が低いものとみなし、第1の選択部64に対して、可変
長符号化部63bによる符号化結果を選択する旨を指示
する。
ら指示を受け取ると、その指示に従って可変長符号化部
63aまたは63bによる符号化結果を選択して出力す
る。この第1の選択部64の出力は、符号化動きベクト
ルデータのX成分である。
同様に、符号化対象ブロックの予測ベクトルの精度を推
定し、その推定結果に基づいて第2の選択部68に与え
る選択指示を生成する。この指示は、可変長符号化部6
7aまたは67bのうちで符号化結果の情報量が小さく
なることが期待される可変長符号化部を指定する信号で
ある。ただし、第2の判定部65は、第1の判定部61
とは異なる基準に基づいて予測ベクトルの精度を推定す
る。以下、図8を参照しながら第2の判定部65の動作
を説明する。
傍ブロックの動きベクトルに加え、符号化対象動きベク
トルのX成分も合わせて与えられる。なお、動きベクト
ル符号化装置60は、符号化対象動きベクトルのX成分
(MVx )を符号化した後にそのY成分を符号化するも
のとする。
3の少なくとも1つが満たされたときは動きベクトルが
「乱雑」であるとみなし、条件1〜条件3がすべて満た
されなかったときには「一様」とみなす。
V3x)|>閾値2 第3の条件において、「Median(PMV1x,PMV2x,
PMV3x)」は、予測ベクトルのX成分を求める演算で
ある。すなわち、第3の条件は、符号化対象動きベクト
ルのX成分が予測値から大きく外れているか否かを判定
するためのものである。ここで、予測値は、近傍ブロッ
クの動きベクトルから算出される。したがって、第3の
条件は、「近傍ブロックの動きベクトルが均一である状
態において、符号化対象の動きベクトルだけがそれら近
傍ブロックの動きベクトルから大きく異なっている」を
検出するために使用される。
が1つも満たされていないときは、第2の選択部68に
対して、可変長符号化部67aによる符号化結果を選択
する旨を指示する。一方、上記条件1〜条件3の少なく
とも1つが満たされたときには、第2の選択部68に対
して、可変長符号化部67bによる符号化結果を選択す
る旨を指示する。
同様に、第2の判定部65から指示を受け取ると、その
指示に従って可変長符号化部67aまたは67bによる
符号化結果を選択して出力する。この第2の選択部68
の出力は、符号化動きベクトルデータのY成分である。
条件を導入することにより、予測誤差が大きくなる可能
性を第1の判定部61よりも高い精度で推定できる。し
たがって、第2の判定部65では、最適な符号化方法を
選択できる可能性が高くなるので、符号化効率が大幅に
向上する。
作を説明するためのフローチャートである。このフロー
チャートの処理は、1つの動きベクトルを符号化する毎
に実行される。
符号化処理である。ステップS1では、先に符号化した
ベクトルに基づいて対象ベクトルのX成分の符号化方法
を決定する。この処理は、第1の判定部61により実行
される。
法1〜Nにより、対象ベクトルのX成分を符号化する。
具体的には、予測誤差を算出し、符号化方法1〜Nによ
りその予測誤差をそれぞれ符号化する。この処理は、予
測誤差生成部62、および可変長符号化部63aおよび
63bにより実行される。
おいてそれぞれ生成された符号化結果の中から、ステッ
プS1で決定された符号化方法による符号化結果を選択
して出力する。この処理は、第1の選択部64により実
行される。
の符号化処理である。ステップS6では、先に符号化し
たベクトルおよび対象ベクトルのX成分に基づいて、対
象ベクトルのY成分の符号化方法を決定する。この処理
は、第2の判定部65により実行される。
S2〜S4と同じであり、それぞれ符号化方法1〜Nに
より、対象ベクトルのY成分を符号化する。具体的に
は、予測誤差を算出し、符号化方法1〜Nによりその予
測誤差をそれぞれ符号化する。この処理は、予測誤差生
成部66、および可変長符号化部67aおよび67bに
より実行される。
5と同じであり、ステップS7〜S9においてそれぞれ
生成された符号化結果の中から、ステップS6で決定さ
れた符号化方法による符号化結果を選択して出力する。
この処理は、第2の選択部68により実行される。
60の各ユニット61〜68は、ソフトウェアで実現し
てもよいし、ハードウェアで実現してもよい。ソフトウ
ェアで実現する場合には、動きベクトル符号化装置60
は、少なくともCPUおよびメモリを備え、図9に示し
たフローチャートの処理を記述したプログラムをそのC
PUに実行させることにより図4〜図8を参照しながら
説明した機能を提供する。
によって符号化された動きベクトルを復号する装置につ
いて説明する。図10は、動きベクトル復号装置の一実
施例のブロック図である。動きベクトル復号装置70
は、第1の判定部61、第1の選択部64、第2の判定
部65、および第2の選択部68を備える。これらの各
ユニット61、64、65、68は、動きベクトル符号
化装置60に設けられているものと同じである。また、
可変長復号部71a、71b、73a、73bは、それ
ぞれ動きベクトル符号化装置60に設けられている可変
長復号部63a、63b、67a、67bに対応する復
号処理を行う。すなわち、可変長復号部71aおよび7
3aは、「可変長符号1」を用いて符号化動きベクトル
データを復号し、可変長復号部71bおよび73bは、
「可変長符号2」を用いて符号化動きベクトルデータを
復号する。
ル符号化装置60による符号化順序と同じ順序でブロッ
ク毎に符号化動きベクトルデータを復号する。すなわ
ち、動きベクトル復号装置70は、図12に示した順番
で、ブロックごとに符号化動きベクトルデータから動き
ベクトルを再生する。ここで、動きベクトル符号化装置
60は、対象ベクトルよりも先に符号化処理がされてい
るベクトルを利用して対象ベクトルを符号化するので、
動きベクトル復号装置70において対象ベクトルを復号
する際には、その対象ベクトルを符号化するために利用
されたベクトルは既に復号されていることになる。たと
えば、図13に示す対象ブロックの動きベクトルを復号
する際には、近傍ブロックB1〜B3の動きベクトルは
すべて動きベクトル復号装置70によって復号されてい
る。したがって、この場合、動きベクトル復号装置70
は、この対象動きベクトルを復号する際、近傍ブロック
B1〜B3の動きベクトルを利用することができる。
3つの近傍ブロックの動きベクトルに基づいて復号方法
を決定する。このとき利用する3つの動きベクトルは、
動きベクトル復号装置70が受信した符号化動きベクト
ルデータから再生したものである。すなわち、第1の判
定部61は、動きベクトル符号化装置60から符号化方
法を表す付加情報を受け取ることなく、その符号化方法
を認識できる。
ぞれ動きベクトル符号化装置60から受信した符号化動
きベクトルデータから予測誤差を再生する。そして、第
1の選択部64は、第1の判定部61の指示に従って、
可変長復号部71aまたは71bによる復号結果を選択
して出力する。この第1の選択部64の出力は、X成分
の予測誤差である。
に、近傍ブロックの動きベクトルの各X成分が与えら
れ、そのメディアン値を出力する。このメディアン値
は、予測ベクトルのX成分である。そして、ベクトル再
生部72は、予測ベクトルのX成分に第1の選択部64
の出力である予測誤差を加算することにより、対象ブロ
ックの動きベクトルのX成分を再生する。
生する動作は、X成分を再生する動作と基本的に同じで
ある。ただし、第2の判定部65は、復号方法を決定す
るために、近傍ブロックの動きベクトルだけでなく、ベ
クトル再生部72によって再生された対象ブロックの動
きベクトルのX成分も利用する。このことは、図8を参
照しながら説明した通りである。
クの動きベクトルは、その対象ブロックの近傍のブロッ
クの動きベクトルに基づいて決まる符号化方法で符号化
される。また、対象ブロックの符号化動きベクトルデー
タは、その対象ブロックの近傍のブロックの動きベクト
ルに基づいて決まる復号方法で復号される。したがっ
て、画像の局所的な性質に対応して最適な符号を使用す
ることができ、符号化効率が高くなる。
クの動きベクトルを利用して符号化方法を決定している
が、本発明は、この構成に限定されるものではなく、複
数の近傍ブロックの動きベクトルを利用する構成に適用
可能である。
るシステムを前提としているが、本発明は、この構成に
限定されるものではなく、たとえば、画像データを格納
する装置にも適用可能である。
いて、対象動きベクトルの周辺で既に符号化されている
複数の動きベクトルに基づいて決定される最適な符号化
方法で対象ベクトルを符号化するので、符号化結果の情
報量が削減される。また、このようにして符号化された
データを復号する際には、符号化方法を表す付加情報を
必要とすることなく、その符号化方法に対応する復号方
法を認識できる。
きベクトル復号装置が使用される伝送システムの例であ
る。
る。
成図である。
ブロック図である。
ーチャートである。
図である。
る図である。
する図である。
る。
Claims (12)
- 【請求項1】 動画像データの各フレームを分割するこ
とによって得られる各ブロックの動きベクトルを符号化
する動きベクトル符号化装置であって、 対象ブロックの近傍の複数のブロックの動きベクトルに
基づいてその対象ブロックの動きベクトルを予測する予
測手段と、 上記複数の動きベクトルの乱雑さに基づいて上記予測手
段による予測の精度を判定する判定手段と、 その判定手段による判定結果に基づいて決まる符号化方
法で上記対象ブロックの動きベクトルを上記予測手段に
よる予測結果を利用して符号化する符号化手段と、 を有する動きベクトル符号化装置。 - 【請求項2】 上記判定手段は、上記対象ブロックの近
傍領域内で先に符号化されている複数の動きベクトルの
乱雑さに基づいて上記予測手段による予測の精度を判定
する請求項1に記載の動きベクトル符号化装置。 - 【請求項3】 上記符号化手段は、 互いに異なる符号化方法で上記対象ブロックの動きベク
トルを符号化する複数の個別符号化手段と、 上記判定手段による判定結果に基づいて上記複数の個別
符号化手段の中の1つを選択し、その選択した個別符号
化手段による符号化結果を出力する選択手段と、 を有する請求項1に記載の動きベクトル符号化装置。 - 【請求項4】 上記複数の個別符号化手段は、それぞれ
互いに異なる可変長符号を用いて上記対象ブロックの動
きベクトルを符号化する請求項3に記載の動きベクトル
符号化装置。 - 【請求項5】 上記予測手段が、上記対象ブロックの動
きベクトルの第1成分および第2成分をそれぞれ予測す
る第1および第2の予測手段を有し、 上記判定手段が、 上記複数の動きベクトルの各第1成分の乱雑さに基づい
て上記第1の予測手段による予測の精度を判定する第1
の判定手段と、 上記複数の動きベクトルの各第2成分の乱雑さ、上記対
象ブロックの動きベクトルの第1成分、および上記複数
の動きベクトルの各第1成分に基づいて上記第2の予測
手段による予測の精度を判定する第2の判定手段と、を
有し、 上記符号化手段が、 上記第1の判定手段による判定結果に基づいて決まる符
号化方法で上記対象ブロックの動きベクトルの第1成分
を上記第1の予測手段による予測結果を利用して符号化
する第1の符号化手段と、 上記第2の判定手段による判定結果に基づいて決まる符
号化方法で上記対象ブロックの動きベクトルの第2成分
を上記第2の予測手段による予測結果を利用して符号化
する第2の符号化手段と、を有する請求項1に記載の動
きベクトル符号化装置。 - 【請求項6】 動画像データの各フレームを分割するこ
とによって得られる各ブロックの動きベクトルを符号化
する動きベクトル符号化装置であって、 対象ブロックが属するフレーム内の他の複数のブロック
の動きベクトルに基づいてその対象ブロックの動きベク
トルを予測する予測手段と、 上記対象ブロックが属するフレーム内で先に符号化され
た複数のブロックの動きベクトルの乱雑さに基づいて上
記予測手段による予測の精度を判定する判定手段と、 その判定手段による判定結果に基づいて決まる符号化方
法で上記対象ブロックの動きベクトルを上記予測手段に
よる予測結果を利用して符号化する符号化手段と、 を有する動きベクトル符号化装置。 - 【請求項7】 複数の動きベクトルを用いて動画像デー
タを符号化するフレーム間予測符号化装置内に設けら
れ、上記動きベクトルを符号化する動きベクトル符号化
装置であって、 対象動きベクトルの近傍の複数の動きベクトルに基づい
てその対象動きベクトルを予測する予測手段と、 上記複数の動きベクトルの乱雑さに基づいて上記予測手
段による予測の精度を判定する判定手段と、 その判定手段による判定結果に基づいて決まる符号化方
法で上記対象動きベクトルを上記予測手段による予測結
果を利用して符号化する符号化手段と、 を有する動きベクトル符号化装置。 - 【請求項8】 動画像データの各フレームを分割するこ
とによって得られる各ブロックの動きベクトルを符号化
する動きベクトル符号化装置であって、 対象ブロックの近傍領域の画像の性質を認識する認識手
段と、 その認識手段による認識結果に基づいて決まる符号化方
法で上記対象ブロックの動きベクトルを符号化する符号
化手段と、 を有する動きベクトル符号化装置。 - 【請求項9】 動画像データの各フレームを分割するこ
とによって得られる各ブロックの動きベクトルを符号化
する動きベクトル符号化方法であって、 対象ブロックの近傍の複数のブロックの動きベクトルに
基づいてその対象ブロックの動きベクトルを予測するス
テップと、 上記複数の動きベクトルの乱雑さに基づいて上記予測の
精度を判定するステップと、 その予測精度の判定結果に基づいて決まる符号化方法で
上記対象ブロックの動きベクトルを上記予測結果を利用
して符号化するステップと、 を有する動きベクトル符号化方法。 - 【請求項10】 動画像データの各フレームを分割する
ことによって得られる各ブロックの動きベクトルを符号
化することによって得られる符号化結果を復号する動き
ベクトル復号装置であって、 対象ブロックの近傍の複数のブロックの動きベクトルに
基づいてその対象ブロックの動きベクトルを予測する予
測手段と、 上記複数の動きベクトルの乱雑さに基づいて上記予測手
段による予測の精度を判定する判定手段と、 その判定手段による判定結果に基づいて決まる復号方法
で上記対象ブロックの動きベクトルを上記予測手段によ
る予測結果を利用して復号する復号手段と、 を有する動きベクトル復号装置。 - 【請求項11】 動画像データの各フレームを分割する
ことによって得られる各ブロックの動きベクトルを符号
化するために、対象ブロックの近傍の複数のブロックの
動きベクトルに基づいてその対象ブロックの動きベクト
ルを予測し、上記対象ブロックの近傍領域内で先に符号
化されている複数の動きベクトルの乱雑さに基づいて上
記予測の精度を判定し、その予測精度の判定結果に基づ
いて決まる符号化方法で上記対象ブロックの動きベクト
ルを上記予測結果を利用して符号化する動きベクトル符
号化装置、の出力を復号する動きベクトル復号装置であ
って、 上記動きベクトル符号化装置において上記判定に使用し
た複数の動きベクトルに基づいてその対象ブロックの動
きベクトルを予測する予測手段と、 上記複数の動きベクトルの乱雑さに基づいて上記予測手
段による予測の精度を判定する判定手段と、 その判定手段による判定結果に基づいて決まる復号方法
で上記対象ブロックの動きベクトルを上記予測手段によ
る予測結果を利用して復号する復号手段と、 を有する動きベクトル復号装置。 - 【請求項12】 動画像データの各フレームを分割する
ことによって得られる各ブロックの動きベクトルを符号
化することによって得られる符号化結果を復号する動き
ベクトル復号方法であって、 対象ブロックの近傍の複数のブロックの動きベクトルに
基づいてその対象ブロックの動きベクトルを予測するス
テップと、 上記複数の動きベクトルの乱雑さに基づいて上記予測の
精度を判定するステップと、 その予測精度の判定結果に基づいて決まる復号方法で上
記対象ブロックの動きベクトルを上記予測結果を利用し
て復号するステップと、 を有する動きベクトル復号方法。
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