JP2001298740A - Video signal coder and its method - Google Patents

Video signal coder and its method

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JP2001298740A
JP2001298740A JP2000114751A JP2000114751A JP2001298740A JP 2001298740 A JP2001298740 A JP 2001298740A JP 2000114751 A JP2000114751 A JP 2000114751A JP 2000114751 A JP2000114751 A JP 2000114751A JP 2001298740 A JP2001298740 A JP 2001298740A
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JP
Japan
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motion
motion vector
video signal
motion compensation
signal
Prior art date
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Application number
JP2000114751A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Nakagawa
裕史 中川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Victor Company of Japan Ltd filed Critical Victor Company of Japan Ltd
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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a video signal coder that employs the MPEG coding system and especially applies video image coding with high resolution such as the HDTV to a video signal. SOLUTION: The video signal coder that applies coding to a difference between an input video signal and a reproduced motion compensation video signal and obtains a reproduced signal through local decoding on the basis of the coded signal, is provided with a motion vector detection means 43 that detects a motion vector with different layers, a motion compensation means 46 that receives the motion vectors in the different layers from the motion vector detection means and the reproduced video signal, applies respective motion compensation predictions to them, and outputs a decision parameter used for a criterion, and a comparison discrimination means 45 that conducts prescribed weighting processing according to a set video image bit rate, compares the respective decision parameters received from the motion compensation means to select a motion vector and outputs a motion compensation video signal by the motion vector.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、MPEG符号化方
式を用いた映像信号符号化装置に関し、特にHDTV等
の高解像度の映像符号化を行なう映像信号符号化装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a video signal encoding apparatus using an MPEG encoding method, and more particularly to a video signal encoding apparatus for performing high-resolution video encoding such as HDTV.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、MPEG符号化方式を採用し
た、映像信号記録装置が検討されている。図6は従来の
MPEG符号化を用いた映像信号符号化装置の一例の構
成を示した図である。なお、MPEG方式については、
ISO−IEC1172−2,ITU−TH.262/
ISO−IEC13818−2に詳細な説明がなされて
いるので、ここでは概略のみ説明する。
2. Description of the Related Art Hitherto, video signal recording apparatuses employing the MPEG encoding method have been studied. FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an example of a conventional video signal encoding device using MPEG encoding. For the MPEG method,
ISO-IEC1172-2, ITU-TH. 262 /
Since the detailed description is given in ISO-IEC13818-2, only the outline will be described here.

【0003】入力された映像信号はフレームメモリ1
(51)に入力され、記憶される。フレームメモリ1
(51)には複数フレームの画像信号が記憶される。記
憶された画像信号は輝度信号が16×16画素、色信号
(Cb/Cr)はそれぞれ16×8画素単位のブロック
で処理され、色信号に関しては縦方向にサブサンプリン
グし、それぞれ8×8画素のブロックとして処理され
る。
An input video signal is stored in a frame memory 1
It is input to (51) and stored. Frame memory 1
(51) stores image signals of a plurality of frames. The stored image signal is processed as a 16 × 16 pixel luminance signal and a color signal (Cb / Cr) is processed in blocks of 16 × 8 pixels, and the color signal is sub-sampled in the vertical direction to obtain 8 × 8 pixels. Is processed as a block.

【0004】同様にブロック化された画像信号は動きベ
クトル検出回路52でフレームメモリ1(51)から読
み出された画像信号とフレームメモリ2(54)から呼
び出されたフレーム(フィールド)のローカルデコード
された再生画像信号より、フレーム間(フィールド間)
予測の動きベクトルを検出し出力する。
[0004] Similarly, the image signal which has been blocked is locally decoded by the motion vector detection circuit 52 into the image signal read from the frame memory 1 (51) and the frame (field) called from the frame memory 2 (54). Between frames (between fields)
Detect and output a motion vector for prediction.

【0005】動き補償回路55では、この動きベクトル
とフレームメモリ2(54)より読み出された再生画像
信号を入力とし、動き補償が行なわれ、動き補償画像信
号と動きベクトル、予測モードがそれぞれ出力される。
The motion compensation circuit 55 receives the motion vector and the reproduced image signal read from the frame memory 2 (54) as input, performs motion compensation, and outputs the motion compensated image signal, the motion vector, and the prediction mode. Is done.

【0006】減算器53では、内部フレームメモリ1
(51)から読み出された画像信号と動き補償映像信号
を入力とし、減算を行ない差分画像信号を出力する。
[0006] In the subtractor 53, the internal frame memory 1
The image signal and the motion-compensated video signal read from (51) are input, subtraction is performed, and a difference image signal is output.

【0007】DCT回路56では差分画像信号を入力と
し、DCT(離散コサイン変換)を行なってDCT係数
を出力する。量子化回路57ではDCT係数を入力と
し、量子化を行なって、量子化信号を出力する。
The DCT circuit 56 receives the differential image signal as input, performs DCT (Discrete Cosine Transform), and outputs DCT coefficients. The quantization circuit 57 receives the DCT coefficient as input, performs quantization, and outputs a quantized signal.

【0008】可変長符号化回路58では量子化信号及び
動きベクトル、予測モードとを入力とし、これらを可変
長符号化して、映像符号化信号(ビットストリーム)を
出力する。
The variable length coding circuit 58 receives a quantized signal, a motion vector, and a prediction mode as input, performs variable length coding on these, and outputs a video coded signal (bit stream).

【0009】また、I,P-pictureは、後で動き補償予測
の参照信号として用いる再生画像が必要なため、逆量子
化、逆DCTのローカルデコードを行なう。逆量子化回
路59では、量子化信号を入力とし、逆量子化を行ない
DCT係数を出力する。
[0009] In addition, since I and P-pictures require a reproduced image to be used later as a reference signal for motion compensation prediction, inverse quantization and inverse DCT local decoding are performed. The inverse quantization circuit 59 receives the quantized signal, performs inverse quantization, and outputs a DCT coefficient.

【0010】逆DCT回路60では、DCT係数を入力
とし、逆DCTを行ない再生画像を出力する。その再生
画像信号は動き補償回路55の出力信号と共に加算器6
1に供給される。フレームメモリ2(54)は、加算器
61の出力再生画像を入力とし、記憶される。
The inverse DCT circuit 60 receives DCT coefficients as input, performs inverse DCT, and outputs a reproduced image. The reproduced image signal is output to the adder 6 together with the output signal of the motion compensation circuit 55.
1 is supplied. The frame memory 2 (54) receives the output reproduced image of the adder 61 and stores it.

【0011】現在、このMPEG2符号化を用いた高品
位ディジタル放送(HDTV)が開始されている。この
HDTVは、従来のSDTV(例:720×480画
素)と比較するとHDTV(例:1920×1080)
は画像サイズで約6倍となる。
At present, high-definition digital broadcasting (HDTV) using the MPEG2 encoding has been started. This HDTV has a higher HDTV (e.g., 1920 * 1080) than a conventional SDTV (e.g., 720 * 480 pixels).
Is about six times the image size.

【0012】しかし、HDTVは基本分解能が高いた
め、SDTVと同じ画質を維持する為に、必ずしも画像
サイズ比率(約6倍)の映像ビットレートは必要としな
い。実際、HDTVのデジタル放送規格で検討されてい
る実用映像ビットレート(12〜24Mbps)は、SDT
Vの画像サイズ比率に直すと約2〜4Mbpsの低ビットレ
ートに相当する。
However, since HDTV has a high basic resolution, a video bit rate of an image size ratio (about 6 times) is not necessarily required to maintain the same image quality as SDTV. Actually, the practical video bit rate (12 to 24 Mbps) studied in the HDTV digital broadcasting standard is SDT.
The image size ratio of V corresponds to a low bit rate of about 2 to 4 Mbps.

【0013】動き補償回路55では、この動きベクトル
とフレームメモリ2(54)より読み出された再生画像
信号を入力とし、動き補償が行なわれ動き補償画像信号
と動きベクトル、予測モードが出力される。
The motion compensation circuit 55 receives the motion vector and the reproduced image signal read from the frame memory 2 (54), performs motion compensation, and outputs the motion compensated image signal, the motion vector, and the prediction mode. .

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、動きベ
クトル、予測モードといった付加情報は、MPEG2で
は1つ前のマクロブロックとの差分を取り、これをVL
Cしているだけのため、基本的にマクロブロックの数、
すなわち画像サイズに依存する傾向にある。
However, in MPEG2, additional information such as a motion vector and a prediction mode is obtained by taking a difference from the immediately preceding macroblock and using this as a VL.
C, so basically the number of macroblocks,
That is, it tends to depend on the image size.

【0015】したがって、前記のHDTVのデジタル放
送規格で検討されている実用映像ビットレートにおいて
は、映像ビットストリーム内の付加情報の占める割合が
高くなる。特にこの低レートでは、細かい動きベクトル
の暴れにより、動きベクトル自体の符号量の増加を招
く。
Therefore, at the practical video bit rate studied in the HDTV digital broadcasting standard, the ratio of the additional information in the video bit stream increases. In particular, at this low rate, an increase in the code amount of the motion vector itself is caused due to the motion of the fine motion vector.

【0016】そこで、本発明は、特にHDTV等の画像
サイズの大きな映像をMPEG2で符号化する場合、設
定レートが低い時、大きな動きに重みを置き(ベクトル
の大きな向きを揃える)、設定レートが高い時は、細か
な動きにも対応出来る動き補償機能を有する映像信号符
号化装置を提供することを目的とする。
In view of the above, the present invention provides a method for encoding a video having a large image size, such as an HDTV, using MPEG2. It is an object of the present invention to provide a video signal encoding device having a motion compensation function that can cope with fine motion when it is high.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、入力
映像信号と再生動き補償映像信号との差分を符号化する
と共に符号化した信号を基に局部復号して再生信号を得
る映像信号符号化装置において、階層型動きベクトル検
出法を用いて複数の異なる階層の動きベクトルを検出す
る動きベクトル検出手段と、前記動きベクトル検出手段
からの複数の異なる階層の動きベクトルと前記再生映像
信号とが供給され、それぞれの動き補償予測を行ない、
判定基準となる判定パラメータを出力する動き補償手段
と、設定された映像ビットレートに従って所定の重み付
け処理を行ない、前記動き補償手段より供給されるそれ
ぞれの判定パラメータを比較して動きベクトルを選択
し、前記動きベクトルによる動き補償映像信号を前記動
き補償手段より出力させる比較判別手段とを有して構成
したことを特徴とする映像信号符号化装置を提供し、請
求項2の発明は、入力映像信号と再生動き補償映像信号
との差分を符号化すると共に符号化した信号を基に局部
復号して再生信号を得る映像信号符号化方法において、
階層型動きベクトル検出法を用いて複数の異なる階層の
動きベクトルを検出する動きベクトル検出ステップと、
前記動きベクトル検出ステップからの複数の異なる階層
の動きベクトルと前記再生映像信号とが供給され、それ
ぞれの動き補償予測を行ない、判定基準となる判定パラ
メータを出力する動き補償ステップと、設定された映像
ビットレートに従って所定の重み付け処理を行ない、前
記動き補償ステップより供給されるそれぞれの判定パラ
メータを比較して動きベクトルを選択し、前記動きベク
トルによる動き補償映像信号を前記動き補償ステップよ
り出力させる比較判別ステップとを有して構成したこと
を特徴とする映像信号符号化方法を提供するものであ
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a video signal for encoding a difference between an input video signal and a reproduced motion compensated video signal, and for locally decoding the encoded video signal to obtain a reproduced signal. In the encoding device, a motion vector detecting means for detecting a plurality of different hierarchical motion vectors using a hierarchical motion vector detecting method, a plurality of different hierarchical motion vectors from the motion vector detecting means and the reproduced video signal, Is supplied, and each motion compensation prediction is performed.
A motion compensation unit that outputs a determination parameter serving as a determination criterion, and performs a predetermined weighting process in accordance with the set video bit rate, compares each determination parameter supplied from the motion compensation unit, and selects a motion vector; 3. A video signal encoding device comprising: a comparison / determination unit that outputs a motion-compensated video signal based on the motion vector from the motion compensation unit. And a video signal encoding method for encoding a difference between the reproduced motion compensated video signal and local decoding based on the encoded signal to obtain a reproduced signal.
A motion vector detecting step of detecting a plurality of different hierarchical motion vectors using a hierarchical motion vector detecting method,
A motion compensation step of receiving a plurality of different hierarchical motion vectors from the motion vector detection step and the reproduced video signal, performing respective motion compensation predictions, and outputting a determination parameter serving as a criterion; Performing a predetermined weighting process in accordance with a bit rate, comparing each determination parameter supplied from the motion compensation step, selecting a motion vector, and outputting a motion compensation video signal based on the motion vector from the motion compensation step. And a video signal encoding method characterized by comprising:

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】MPEG符号化を用いた本発明の
映像信号符号化装置の一実施例のブロック構成につい
て、図と共に以下に説明する。図1に示される本発明の
映像信号符号化装置の一実施例は、フレームメモリ1
(11)、動き検出器12、減算器13、フレームメモ
リ2(14)、動き補償回路15、DCT回路16、量
子化回路17、可変長符号化回路18、逆量子化回路1
9、逆DCT回路20、及び加算器21より構成されて
いる。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a video signal encoding apparatus according to the present invention using MPEG encoding. One embodiment of the video signal encoding apparatus of the present invention shown in FIG.
(11), motion detector 12, subtractor 13, frame memory 2 (14), motion compensation circuit 15, DCT circuit 16, quantization circuit 17, variable length coding circuit 18, inverse quantization circuit 1
9, an inverse DCT circuit 20, and an adder 21.

【0019】なお、MPEG2については、ITU−T
H.262/ISO−IEC13818−2に詳細な説
明がなされているので、ここでは概略のみ説明する。
For MPEG2, ITU-T
H. Since H.262 / ISO-IEC13818-2 is described in detail, only the outline will be described here.

【0020】図1にMPEG符号化を用いた本発明の映
像信号符号化装置の一実施例のブロック構成を示す。映
像信号はフレームメモリ1(11)に入力され、記憶さ
れる。フレームメモリ1(11)には複数フレームの画
像信号が記憶される。
FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of a video signal encoding apparatus according to the present invention using MPEG encoding. The video signal is input to the frame memory 1 (11) and stored. The frame memory 1 (11) stores image signals of a plurality of frames.

【0021】記憶された画像信号は輝度信号が16×1
6画素、色信号(Cb/Cr)はそれぞれ16×8画素
単位のブロックで処理され、色信号に関しては縦方向に
サブサンプリングし、それぞれ8×8画素のブロックと
して処理される。
The stored image signal has a luminance signal of 16 × 1
Six pixels and color signals (Cb / Cr) are processed in blocks of 16 × 8 pixels, respectively, and the color signals are subsampled in the vertical direction and processed as blocks of 8 × 8 pixels.

【0022】同様にブロック化された画像信号は、動き
ベクトル検出回路12で、フレームメモリ1(11)か
ら読み出された画像信号とフレーム2(14)から呼び
出されたフレーム(フィールド)のローカルデコードさ
れた再生画像信号と外部または内部で設定され、フレー
ム間(フィールド間)予測の動きベクトルを検出し、出
力する。
The image signal similarly blocked is locally decoded by the motion vector detecting circuit 12 between the image signal read from the frame memory 1 (11) and the frame (field) called from the frame 2 (14). A motion vector for inter-frame (inter-field) prediction, which is set externally or internally with the reproduced image signal, is detected and output.

【0023】動き補償回路15では、この動きベクトル
とフレームメモリ2(14)より読み出された再生画像
信号とを入力とし、動き補償が行なわれ、正規化された
映像ビットレート信号より、動き補償画像信号と動きベ
クトル、予測モードが出力される。
The motion compensation circuit 15 receives the motion vector and the reproduced image signal read from the frame memory 2 (14), performs motion compensation, and performs motion compensation based on the normalized video bit rate signal. The image signal, the motion vector, and the prediction mode are output.

【0024】減算器13では、内部フレームメモリ1
(11)から読み出された画像信号と動き補償映像信号
を入力とし、減算を行ない差分画像信号を出力する。
In the subtracter 13, the internal frame memory 1
The image signal and the motion-compensated video signal read from (11) are input, subtraction is performed, and a difference image signal is output.

【0025】DCT回路16では、差分画像信号を入力
とし、DCT(離散コサイン変換)を行ない、DCT係
数を出力する。量子化回路17ではDCT係数を入力と
し、量子化を行ない量子化信号を出力する。
The DCT circuit 16 receives the difference image signal, performs DCT (discrete cosine transform), and outputs DCT coefficients. The quantization circuit 17 receives the DCT coefficient as input, performs quantization, and outputs a quantized signal.

【0026】可変長符号化回路18では、量子化信号及
び動きベクトル、予測モードとを入力とし、これらを可
変長符号化して映像符号化信号(ビットストリーム)を
出力する。
The variable length coding circuit 18 receives a quantized signal, a motion vector, and a prediction mode as input, performs variable length coding on these, and outputs a video coded signal (bit stream).

【0027】また、I,P-pictureは、後で動き補償予測
の参照信号として用いる再生画像が必要なため、逆量子
化回路19、逆DCT回路20で、ローカルデコードを
行なう。逆量子化回路19では、量子化信号を入力と
し、逆量子化を行ないDCT係数を出力する。
Since the I and P-pictures need a reproduced image to be used later as a reference signal for motion compensation prediction, local decoding is performed by an inverse quantization circuit 19 and an inverse DCT circuit 20. The inverse quantization circuit 19 receives the quantized signal, performs inverse quantization, and outputs DCT coefficients.

【0028】逆DCT回路20では、DCT係数を入力
とし、逆DCTを行ない再生画像信号を出力する。その
再生画像信号は動き補償回路15の出力信号と共に加算
器21に供給される。フレームメモリ2(14)には、
加算器21の出力再生画像が供給され、記憶される。
The inverse DCT circuit 20 receives the DCT coefficient as input, performs inverse DCT, and outputs a reproduced image signal. The reproduced image signal is supplied to the adder 21 together with the output signal of the motion compensation circuit 15. In the frame memory 2 (14),
The output reproduced image of the adder 21 is supplied and stored.

【0029】つぎに本発明の動きベクトル検出方法につ
いて以下に説明する。動きベクトル検出方法は、各種検
討されており、その中で実時間処理に適した手法として
階層型動きベクトル検出が挙げられる。この手法は動き
補償を行なう入力画像と比較画像とを階層毎に水平垂直
にサブサンプリングを行ない、上位の階層程小さな縮小
画像を作成する。
Next, the motion vector detecting method of the present invention will be described below. Various types of motion vector detection methods have been studied, and among them, a method suitable for real-time processing includes hierarchical motion vector detection. In this method, an input image for which motion compensation is performed and a comparison image are horizontally and vertically sub-sampled for each layer, and a reduced image is created in a higher layer.

【0030】そして、上位階層で縮小画像に対し、広い
範囲の大きい動きベクトルを粗く求め、上位階層では、
下位階層で求められた動きベクトルを上位階層のレンジ
に正規化し、この動きベクトルで示された位置を中心と
して、更に探索を行ない、動きベクトルを求める方法で
ある。この手法により、動きベクトルを広い探索範囲で
効率良く検出することが出来る。
Then, a large motion vector in a wide range is roughly obtained from the reduced image in the upper hierarchy.
In this method, a motion vector obtained in a lower hierarchy is normalized to a range in an upper hierarchy, and a search is further performed around the position indicated by the motion vector to obtain a motion vector. With this method, a motion vector can be efficiently detected in a wide search range.

【0031】図2は、この階層型動きベクトル検出法を
応用した本発明の動きベクトル検出の概念図である。本
発明では図2に示されるように、上位階層からMVD
1、MVD2、MVD3の3つの階層の場合について、
動きベクトルをそれぞれ検出する。
FIG. 2 is a conceptual diagram of motion vector detection according to the present invention to which this hierarchical motion vector detection method is applied. In the present invention, as shown in FIG.
1, MVD2, MVD3 for three layers,
Each of the motion vectors is detected.

【0032】それぞれの階層に用いられる入力画像及び
参照画像は、上位階層から1/4(MVD1)、1/2
(MVD2)のサブサンプルした縮小画像と等倍(MV
D3)の画像とである。
The input image and the reference image used for each layer are 1/4 (MVD1), 1/2
(MVD2) sub-sampled reduced image and 1 × (MVD2)
D3).

【0033】参照画像として、MDV1、MVD2が原
画像を使用し、MVD3がローカルデコードされた再生
画像を使用している。一般的に参照画像に原画像を用い
ると真の動きに近いものを求めることが出来る。
As reference images, MDV1 and MVD2 use original images, and MVD3 uses locally decoded reproduced images. Generally, when an original image is used as a reference image, an image close to a true motion can be obtained.

【0034】しかし、MVD3で求められた最終的な動
きベクトルは動き補償で用いられるので、動き補償の予
測誤差を減少させるため、参照画像はローカルデコード
された再生画像を使用している。
However, since the final motion vector obtained by the MVD3 is used for motion compensation, a locally decoded reproduced image is used as a reference image in order to reduce a motion compensation prediction error.

【0035】まず、MVD1で(0,0)を中心として
所定の探索範囲についてブロック単位で動きベクトル検
出を行なう。MVD2では、上位階層で求められたそれ
ぞれ動きベクトルを正規化し、動きベクトルが示す位置
を中心として所定の探索範囲についてブロック単位で動
きベクトル検出し、出力する。
First, a motion vector is detected for each block in a predetermined search range around (0, 0) in the MVD1. The MVD2 normalizes the respective motion vectors obtained in the upper layer, and detects and outputs a motion vector for each block in a predetermined search range centered on the position indicated by the motion vector.

【0036】MVD3では、動きベクトルを正規化し、
動きベクトルが示す位置を中心として、所定の探索範囲
についてブロック単位で動きベクトル検出を行ない、最
終的な動きベクトルを求める。そして、MVD3、MV
D2それぞれの動きベクトルは動き補償回路に入力され
る。
In MVD3, the motion vector is normalized,
With the position indicated by the motion vector as a center, a motion vector is detected for each block in a predetermined search range to obtain a final motion vector. And MVD3, MV
Each motion vector of D2 is input to the motion compensation circuit.

【0037】図3は、本発明の符号化装置の動き補償の
処理を説明するためブロック構成を示したものである。
この図に示されるように、MVD2の動きベクトルは、
水平垂直1/2サブサンプリングされた画像について検
出しているため、4マクロブロック分の動きベクトルで
ある。
FIG. 3 is a block diagram showing a motion compensation process of the encoding apparatus according to the present invention.
As shown in this figure, the motion vector of MVD2 is
Since the detection is performed on an image that has been horizontally and vertically 垂直 subsampled, it is a motion vector for four macroblocks.

【0038】また、動きベクトルはスライス方向に順次
差分処理される。そこで、動き補償は2マクロブロック
毎に行ない、MVD2の動きベクトルに対する動き補償
は、32×16画素サイズについて行なわれる。
Further, the motion vectors are sequentially subjected to difference processing in the slice direction. Therefore, motion compensation is performed for every two macroblocks, and motion compensation for the MVD2 motion vector is performed for a 32 × 16 pixel size.

【0039】また、MVD3の動きベクトルの16×1
6画素サイズに対して、それぞれ2回行なう。それぞれ
の判定パラメータとしては、動き補償によって生成され
た動き補償画像(差分値)の二乗誤差値、ブロックアク
ティビティ等を判定パラメータとして使用する。そして
この比較判別には、映像ビットレート信号を正規化し、
重み付けを行なう。
Also, the motion vector of MVD3 is 16 × 1
This is performed twice for each of the six pixel sizes. As each determination parameter, a square error value of a motion compensation image (difference value) generated by motion compensation, a block activity, and the like are used as the determination parameters. For this comparison, the video bit rate signal is normalized,
Weighting is performed.

【0040】前記判定パラメータとしては、動き補償で
は、動き検出でブロック毎に求められる動きベクトル
(Mv2,Mv30,Mv31)それぞれについて、以前
の各ブロック単位(Mv2:32×16,Mv30,3
1:16×16)で再生画像から動きベクトル分だけず
らした画像と入力画像との間の差分値を求め、この差分
値に対する二乗誤差値、ブロックアクティビティ等を判
定パラメータとして使用する。例えば二乗誤差値は下記
の数1のように、ブロックアクティビティ(8×8)は
数2のように計算して、判定パラメータとして使用する
(図5を参照)。
As the determination parameters, in the motion compensation, each of the motion vectors (Mv2, Mv30, Mv31) obtained for each block in the motion detection is set in the previous block unit (Mv2: 32 × 16, Mv30, 3).
1: 16 × 16), a difference value between the image shifted from the reproduced image by the motion vector and the input image is obtained, and a square error value, a block activity, and the like for the difference value are used as determination parameters. For example, the square error value is calculated as shown in the following Expression 1, and the block activity (8 × 8) is calculated as shown in Expression 2, and used as a determination parameter (see FIG. 5).

【0041】[0041]

【数1】 (Equation 1)

【0042】[0042]

【数2】 (Equation 2)

【0043】例えば、任意に設定した標準映像ビットレ
ートを0とし、低レート側で正(+)、高レート側で負
(−)の値を取るように正規化して、以下に示されるよ
うな重み付けを行ない比較判別する。
For example, the standard video bit rate arbitrarily set is set to 0, and normalized such that it takes a positive (+) value on the low-rate side and a negative (-) value on the high-rate side. Weighting is performed for comparison and discrimination.

【0044】 (MC30+MC31)>(MC2+Zr) の場合には、 [Mv0=Mv2;Mv1= Mv2] (MC30+MC31)≦(MC2+Zr) の場合には、 [Mv0= Mv30;Mv1= Mv31]When (MC30 + MC31)> (MC2 + Zr), [Mv0 = Mv2; Mv1 = Mv2] When (MC30 + MC31) ≦ (MC2 + Zr), [Mv0 = Mv30; Mv1 = Mv31]

【0045】MC2 :MVD2で求められた動きベク
トルで動き補償を行なった判定パラメータ MC30 :MVD3で求められた1つめのマクロブロッ
クの動きベクトルで動き補償を行なった判定パラメータ MC31 :MVD3で求められた2つめのマクロブロ
ックの動きベクトルで動き補償を行なった判定パラメー
タ Zr :映像ビットレートを正規化した重み付け Mv0 :比較判別された1つめのマクロブロックの動き
ベクトル Mv1 :比較判別された2つめのマクロブロックの動
きベクトル Mv2 :MVD2で求められた動きベクトル Mv30 :MVD3で求められた1つめのマクロブロ
ックの動きベクトル Mv31 :MVD3で求められた2つめのマクロブロ
ックの動きベクトル
MC2: Decision parameter obtained by performing motion compensation using the motion vector obtained by MVD2 MC30: Decision parameter obtained by performing motion compensation using the motion vector of the first macroblock obtained by MVD3 MC31: Obtained by MVD3 Jr. parameter for which motion compensation has been performed using the motion vector of the second macroblock. Zr: Weighting that normalizes the video bit rate. Mv0: Motion vector of the first macroblock that has been compared and determined. Block motion vector Mv2: Motion vector obtained by MVD2 Mv30: Motion vector of first macroblock obtained by MVD3 Mv31: Motion vector of second macroblock obtained by MVD3

【0046】このように、低レート側ではMVD2、高
レート側ではMVD3で求められた動きベクトルを選択
しやすくするような重み付けを行なう。この重み付けに
より、低レート側では大局的な大きな動きを、低レート
側では局所的な細かい動きベクトルを選択しやすくな
る。
As described above, weighting is performed so that the motion vector obtained by MVD2 on the low rate side and MVD3 on the high rate side can be easily selected. This weighting makes it easier to select a large global motion on the low rate side and a local fine motion vector on the low rate side.

【0047】更に、MVD3で求められた動きベクトル
を選択した場合、隣り合った2マクロブロックで同じ動
きベクトルとなるため、動きベクトル自体の符号量も減
少する。これにより、映像ビットレートに則する動きベ
クトル検出が可能となる。
Further, when a motion vector obtained by MVD3 is selected, the same motion vector is used for two adjacent macroblocks, and therefore the code amount of the motion vector itself is reduced. As a result, it is possible to detect a motion vector according to the video bit rate.

【0048】図4は本発明の符号化装置を構成する実際
の動きベクトル検出及び動き補償回路の構成の一実施例
を示した図である。本発明の動きベクトル検出及び動き
補償回路は、サブサンプリング部41、フレームメモリ
3(42)、動きベクトル検出部43、メモリ4(4
4)、比較判別部45、及び動き補償部46より構成さ
れている。
FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of the configuration of an actual motion vector detection and motion compensation circuit constituting the encoding apparatus of the present invention. The motion vector detection and motion compensation circuit of the present invention includes a sub-sampling unit 41, a frame memory 3 (42), a motion vector detection unit 43, and a memory 4 (4
4) a comparison / determination unit 45 and a motion compensation unit 46;

【0049】サブサンプリング部41には入力原画像信
号が供給され、MVD1、MVD2の各階層で使用する
入力画像と時間的に前後するフレームの参照画像となる
縮小画像を生成する。
The input original image signal is supplied to the sub-sampling section 41, and a reduced image is generated as a reference image of a frame temporally before and after the input image used in each layer of MVD1 and MVD2.

【0050】このサブサンプリング部41で生成された
縮小画像は、入力原画像と共にフレームメモリ3(4
2)に供給され、記録される。
The reduced image generated by the sub-sampling section 41 is stored in the frame memory 3 (4) together with the input original image.
It is supplied to 2) and recorded.

【0051】このフレームメモリ3(42)には他にM
VD3の入力画像となる原画像信号、参照画像となる再
生画像信号が記録される。
In this frame memory 3 (42), M
An original image signal as an input image of VD3 and a reproduced image signal as a reference image are recorded.

【0052】動きベクトル検出部43では、上位階層か
らフレームメモリ3(42)より必要とされる画像信号
を呼び出し、MVD2、MVD3では、メモリ4(4
4)から呼び出した上位階層からのベクトルを入力とし
て各階層で設定されている探索範囲についてブロック単
位で動きベクトル検出を行ない、検出された動きベクト
ルを出力して、メモリ4(44)に記録する。
In the motion vector detecting section 43, a required image signal is called from the frame memory 3 (42) from the upper layer, and in the MVD2 and MVD3, the memory 4 (4
Using the vector from the upper layer called from 4) as an input, a motion vector is detected for each block in the search range set in each layer, and the detected motion vector is output and recorded in the memory 4 (44). .

【0053】比較判別部45では、メモリ4(44)か
ら呼び出されたMVD2の動きベクトルを正規化し、メ
モリ4(44)に記録する。MVD3で求められた動き
ベクトルと正規化されたMVD2の動きベクトルがメモ
リ4(44)より呼び出され、動き補償部46に供給さ
れる。
The comparison / determination section 45 normalizes the motion vector of the MVD2 called from the memory 4 (44) and records it in the memory 4 (44). The motion vector obtained by the MVD3 and the normalized motion vector of the MVD2 are called from the memory 4 (44) and supplied to the motion compensation unit 46.

【0054】動き補償部46では、それぞれの動きベク
トルと、再生画像信号を入力とし、動き補償予測を行な
い、判定基準となるパラメータを出力する。
The motion compensator 46 receives the respective motion vectors and the reproduced image signal, performs motion compensation prediction, and outputs a parameter serving as a criterion.

【0055】比較判定部45では、このパラメータと正
規化された映像ビットレート信号を入力とし、上記比較
判定を行なって結果を動き補償部46に出力する。動き
補償部46には、この判定結果が比較判定部45より供
給されて、この判定結果に応じた動き補償画像信号を減
算器13へ出力し、動きベクトル、予測モードを可変長
符号化回路18へ出力する。
The comparison / determination unit 45 receives the parameter and the normalized video bit rate signal as input, performs the comparison / determination, and outputs the result to the motion compensation unit 46. The determination result is supplied from the comparison determination unit 45 to the motion compensation unit 46, and a motion compensation image signal corresponding to the determination result is output to the subtractor 13, and the motion vector and the prediction mode are set to the variable length coding circuit 18. Output to

【0056】[0056]

【発明の効果】以上の説明から本発明によれば、設定さ
れた映像ビットレートにより、レートに即した動き補償
が行なえ、低レートでは映像の大きな動きを重視するこ
とで、動きベクトル自体の符号量を抑制する。特にHD
TV等にこの方法を用いた場合、HDTVの基本分解能
が高い為、低解像度の参照画像を用いての動きベクトル
検出においても、精度の確保は容易である。また、高レ
ートでは映像の細かい動きに対応した動き補償が可能に
なる。
As described above, according to the present invention, according to the set video bit rate, motion compensation according to the rate can be performed. Reduce the amount. Especially HD
When this method is used for a TV or the like, since the basic resolution of the HDTV is high, it is easy to ensure the accuracy even in the motion vector detection using a low-resolution reference image. At a high rate, it is possible to perform motion compensation corresponding to fine motion of a video.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の映像信号符号化装置及びその方法の一
実施例のブロック構成を示した図である。
FIG. 1 is a diagram showing a block configuration of an embodiment of a video signal encoding device and a method thereof according to the present invention.

【図2】本発明の映像信号符号化装置及びその方法適用
する動きベクトル検出方法の概念を示した図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a concept of a motion vector detection method to which a video signal encoding apparatus and a method of the present invention are applied.

【図3】本発明の動きベクトル検出装置の一実施例の動
き補償処理構成を示した図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a motion compensation processing of an embodiment of the motion vector detection device of the present invention.

【図4】本発明の符号化装置を構成する実際の動きベク
トル検出及び動き補償回路の構成の一実施例を示した図
である。
FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of an actual configuration of a motion vector detection and motion compensation circuit constituting the encoding apparatus of the present invention.

【図5】本発明の符号化装置の判定パラメータであるブ
ロックアクティビティ(8×8)の場合を説明する為の
図である。
FIG. 5 is a diagram for describing a case of block activity (8 × 8) which is a determination parameter of the encoding device of the present invention.

【図6】従来の映像信号符号化装置及びその方法の一例
のブロック構成を示した図である。
FIG. 6 is a diagram showing a block configuration of an example of a conventional video signal encoding device and a method thereof.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 フレームメモリ1 12 動き検出器 13 減算器 14 フレームメモリ2 15 動き補償回路 16 DCT回路 17 量子化回路 18 可変長符号化回路 19 逆量子化回路 20 逆DCT回路 21 加算器 41 サブサンプリング部 42 フレームメモリ3 43 動きベクトル検出部 44 フレームメモリ4 45 比較判別部 46 動き補償部 Reference Signs List 11 frame memory 1 12 motion detector 13 subtractor 14 frame memory 2 15 motion compensation circuit 16 DCT circuit 17 quantization circuit 18 variable length coding circuit 19 inverse quantization circuit 20 inverse DCT circuit 21 adder 41 subsampling unit 42 frame Memory 3 43 Motion vector detector 44 Frame memory 4 45 Comparison / determination unit 46 Motion compensation unit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】入力映像信号と再生動き補償映像信号との
差分を符号化すると共に符号化した信号を基に局部復号
して再生信号を得る映像信号符号化装置において、 階層型動きベクトル検出法を用いて複数の異なる階層の
動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段と、 前記動きベクトル検出手段からの複数の異なる階層の動
きベクトルと前記再生映像信号とが供給され、それぞれ
の動き補償予測を行ない、判定基準となる判定パラメー
タを出力する動き補償手段と、 設定された映像ビットレートに従って所定の重み付け処
理を行ない、前記動き補償手段より供給されるそれぞれ
の判定パラメータを比較して動きベクトルを選択し、前
記動きベクトルによる動き補償映像信号を前記動き補償
手段より出力させる比較判別手段とを有して構成したこ
とを特徴とする映像信号符号化装置。
A video signal encoding apparatus for encoding a difference between an input video signal and a reproduced motion-compensated video signal and performing local decoding on the basis of the encoded signal to obtain a reproduced signal. Motion vector detecting means for detecting a plurality of different layers of motion vectors using: a plurality of different layers of motion vectors and the reproduced video signal from the motion vector detecting means are supplied, and the respective motion compensation predictions are performed. A motion compensation means for outputting a judgment parameter serving as a judgment criterion, performing a predetermined weighting process according to a set video bit rate, and comparing each judgment parameter supplied from the motion compensation means to select a motion vector. Comparing means for outputting a motion compensated video signal based on the motion vector from the motion compensating means. Video signal encoding apparatus characterized by a.
【請求項2】入力映像信号と再生動き補償映像信号との
差分を符号化すると共に符号化した信号を基に局部復号
して再生信号を得る映像信号符号化方法において、 階層型動きベクトル検出法を用いて複数の異なる階層の
動きベクトルを検出する動きベクトル検出ステップと、 前記動きベクトル検出ステップからの複数の異なる階層
の動きベクトルと前記再生映像信号とが供給され、それ
ぞれの動き補償予測を行ない、判定基準となる判定パラ
メータを出力する動き補償ステップと、 設定された映像ビットレートに従って所定の重み付け処
理を行ない、前記動き補償ステップより供給されるそれ
ぞれの判定パラメータを比較して動きベクトルを選択
し、前記動きベクトルによる動き補償映像信号を前記動
き補償ステップより出力させる比較判別ステップとを有
して構成したことを特徴とする映像信号符号化方法。
2. A video signal encoding method for encoding a difference between an input video signal and a reproduced motion compensated video signal and performing local decoding on the basis of the encoded signal to obtain a reproduced signal. A motion vector detecting step of detecting a plurality of different hierarchical motion vectors by using the motion vector detecting step, a plurality of different hierarchical motion vectors from the motion vector detecting step and the reproduced video signal are supplied, and respective motion compensation predictions are performed. A motion compensation step of outputting a judgment parameter serving as a judgment criterion, and performing a predetermined weighting process according to a set video bit rate, and comparing each judgment parameter supplied from the motion compensation step to select a motion vector. And a comparison method for outputting a motion compensation video signal based on the motion vector from the motion compensation step. Image signal encoding method characterized by being configured and a step.
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