JP2003070001A - 動画像符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 符号量を最小にする最適ベクトルを選択す
る。 【解決手段】 入力画像１０１と参照画像１０２との間
の取り得る複数の動きベクトル１２１の中から最適ベク
トル１０３を求める動画像符号化装置であって、取り得
る複数の動きベクトル１２１について、動き補償処理部
１１が参照画像１０２から予測画像１２２を抽出し、入
力画像１０１と予測画像１２２の差分である予測誤差信
号１２３の周波数係数１２５を可変長符号化部１５が可
変長符号化して符号量１２６を求め、ベクトル選択部１
６が、取り得る複数の動きベクトル１２１の中から、符
号量１２６が最小となる最適ベクトル１０３を選択す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ディジタル放送
用の映像送信装置、ＤＶＤやディジタルＶＴＲ、ディジ
タルハンディカム等の蓄積メディア装置等に適用される
動き補償回路を備えた動画像符号化装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図８は日経ＢＰ出版センター発行（１９
９６年１月２０日）の「ディジタル画像圧縮の基礎」に
記載されている従来の動画像符号化装置の構成を示すブ
ロック図である。図において、５１は入力画像１０１と
符号化済みの参照画像１０２を入力し、最適ベクトル１
０３と予測画像１０４を出力する動き補償回路、５２は
入力画像１０１と予測画像１０４との差分を求めて予測
誤差信号１０５を出力する減算器、５３は入力された予
測誤差信号１０５を直交変換（ＤＣＴ：DiscreteCosine
Transform）し周波数係数１０６を出力する直交変換回
路である。

【０００３】また、図８において、５４は直交変換回路
５３からの周波数係数１０６を量子化する量子化回路、
５５は量子化回路５４からの量子化された周波数係数１
０７と動き補償回路５１からの最適ベクトル１０３を可
変長符号化し符号化データ１０８を出力する可変長符号
化回路である。この可変長符号化回路５５は、図示して
いないが、量子化された周波数係数１０７を可変長符号
化する可変長符号化部と、最適ベクトル１０３を可変長
符号化する動きベクトル符号化部により構成されてい
る。

【０００４】さらに、図８において、５６は量子化回路
５４からの量子化された周波数係数１０７を逆量子化す
る逆量子化回路、５７は逆量子化回路５６からの逆量子
化された周波数係数１０９を直交逆変換する直交逆変換
回路、５８は直交逆変換回路５７からの直交逆変換され
た周波数係数１１０と動き補償回路５１からの予測画像
１０４を加算して復号画像１１１を出力する加算器、５
９は加算器５８からの復号画像１１１を保持し参照画像
１０２として出力するフレームメモリである。

【０００５】さらに、図８において、６０は可変長符号
化回路５５からの符号化データ１０８を蓄積するバッフ
ァ、６１はバッファ６０に蓄積されている符号化データ
１０８の符号量１１２を入力し、符号量１１２の中の量
子化ステップ１１３を量子化回路５４に出力して符号化
制御を行う符号化制御回路である。

【０００６】図９は図８に示す動き補償回路５１の構成
を示すブロック図である。動き補償回路５１は基本的に
動き補償処理部７１のみから構成される。

【０００７】次に動作について説明する。動き補償処理
部７１、すなわち動き補償回路５１は、現フレームの画
像である入力画像１０１と符号化済みの参照画像１０２
を入力して、入力画像１０１に最も似かよった画像を参
照画像１０２中から探索する。探索方法は、入力画像１
０１と参照画像１０２との差分絶対値和を求め、参照画
像１０２中で最も小さい差分絶対値和を与える画像を予
測画像１０４として出力する。

【０００８】このとき、予測画像１０４が現フレームに
おける入力画像１０１の位置からどのくらい空間的に動
いているかを示すものが動きベクトルである。この動き
ベクトルは最適ベクトル１０３として可変長符号化回路
５５に備えられた動きベクトル符号化部に送られ符号化
されてバッファ６０に蓄積される。

【０００９】図１０は動き補償回路５１の動きベクトル
探索の動作を示すフローチャートである。ステップＳＴ
１において、動きベクトル（Ｖｘ，Ｖｙ）の初期値と、
入力画像１０１と参照画像１０２との輝度成分の差分絶
対値和の最小値Ｍｉｎの初期値を設定する。ここで、動
きベクトル（Ｖｘ，Ｖｙ）の初期値は、例えば（０，
０）でも良く、差分絶対値和の最小値Ｍｉｎの初期値
は、例えばこの動画像符号化装置で設定可能な最大値を
設定する。ステップＳＴ２において、設定された動きベ
クトルに従って入力画像１０１と参照画像１０２の輝度
成分の差分絶対値和Ｄｉｆを計算する。

【００１０】ステップＳＴ３において、ステップＳＴ２
で算出した差分絶対値和ＤｉｆとステップＳＴ１で設定
した差分絶対値和の最小値Ｍｉｎを比較する。Ｄｉｆが
Ｍｉｎより小さい場合はステップＳＴ４に移行し、差分
絶対値和の最小値Ｍｉｎと動きベクトル（Ｖｘ，Ｖｙ）
を更新する。すなわち、Ｍｉｎの値をＤｉｆにし、この
ときの動きベクトル（Ｖｘ，Ｖｙ）を図示していないメ
モリ（ＭＶｘ，ＭＶｙ）に保存しステップＳＴ５に移行
する。

【００１１】また、ステップＳＴ３でＤｉｆがＭｉｎ以
上であった場合は、直接ステップＳＴ５に移行する。ス
テップＳＴ５において、取り得る複数の動きベクトル全
てに対して上記ステップＳＴ２〜ＳＴ４の処理を実行し
たかをチェックし、全て終了していない場合には、ステ
ップＳＴ６に移行し次の動きベクトル（Ｖｘ，Ｖｙ）を
設定して、ステップＳＴ２以降の処理を繰り返す。ステ
ップＳＴ５で全て終了している場合は、メモリ（ＭＶ
ｘ，ＭＶｙ）の値を最適ベクトル１０３として選択し動
きベクトル探索を終了する。

【００１２】図８において、減算器５２は、入力画像１
０１と動き補償回路５１からの最適ベクトル１０３に対
応した予測画像１０４との差分を求め、予測誤差信号１
０５として出力する。直交変換回路５３は予測誤差信号
１０５を直交変換し周波数係数１０６を出力し、量子化
回路５４は符号化制御回路６１からの量子化ステップ１
１３に応じて周波数係数１０６を量子化し、可変長符号
化回路５５は、内部の可変長符号化部により量子化され
た周波数係数１０７を可変長符号化すると共に、内部の
動きベクトル符号化部により最適ベクトル１０３を可変
長符号化する。この可変長符号化回路５５内の可変長符
号化部と動きベクトル符号化部で発生する情報量の合計
が発生情報量である符号量１１２となる。

【００１３】上記処理において、一般的に、予測画像１
０４は画像を構成する輝度成分と色差成分のうち輝度成
分のみであり、減算器５２は入力画像１０１の輝度成分
と予測画像１０４の輝度成分の差分を求め、輝度成分の
みの予測誤差信号１０５を出力している。

【００１４】従来の動き動画像符号化における動きベク
トル探索では、上述したように入力画像１０１と参照画
像１０２の差分絶対値和が最小となる動きベクトルを最
適ベクトル１０３として選択している。しかし、動画像
圧縮符号化方式であるＭＰＥＧ−２の動き補償フレーム
間予測においては、入力画像１０１と予測画像１０４と
の差分である予測誤差信号１０５に対して、直交変換、
量子化、可変長符号化の処理が行われた結果、符号量１
１２が発生している。しかも、この符号化過程では、低
周波数領域の予測誤差信号１０５に対して有利な方式を
とっているため、予測誤差信号１０５に高周波数領域の
成分が多く含まれる場合には、発生情報量である符号量
１１２が多くなる傾向がある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】従来の動画像符号化装
置は以上のように構成され、動きベクトル探索では、予
測誤差信号１０５の周波数成分とは無関係に、入力画像
１０１と参照画像１０２の差分絶対値和が最小値となる
動きベクトル１０３を選択しているため、選択された参
照画像１０２、すなわち予測画像１０４により生成され
た予測誤差信号１０５が必ずしも発生情報量である符号
量１１２を最小にするとは限らないので、実際に符号量
１１２を最小にする最適ベクトル１０３を探索できず、
符号化効率を向上させることができないという課題があ
った。

【００１６】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、実際に符号量１１２を最小にする
最適ベクトル１０３を選択し、符号化効率を向上させる
ことができる動画像符号化装置を得ることを目的とす
る。

【００１７】この課題を解決するものとして、予測誤差
信号１０５の周波数成分に着目し高周波数領域に含まれ
る周波数成分が少ない動きベクトル探索の方式が考えら
れるが、この方式は上記ＭＰＥＧ−２の符号化過程の直
交変換結果を基準に動きベクトル探索することと等価で
あり、符号量１１２を最小とする観点からは、さらに、
量子化し符号化して、符号化過程の最終段階である可変
長符号化の結果が最小となる動きベクトルを選択するこ
とが最適となる。すなわち、実際の符号化過程から出力
される符号量１１２に対応して動きベクトルの探索を行
うことで、符号量１１２を最小にする最適ベクトル１０
３を選択することが可能となる。

【００１８】動画像符号化装置における動きベクトル探
索は動画像符号化処理において最も時間を要する処理で
あり、現状は従来例のように入力画像１０１と参照画像
１０２の差分絶対値和や分散等を評価する方式が一般的
である。しかし、近い将来、実装技術の向上や量子計算
機の実用化等によるパラダイムシフトによって、動きベ
クトル探索処理に直交変換、量子化、可変長符号化の処
理を追加しても、処理時間やコストの問題は解決される
ものと予想される。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る動画像符
号化装置は、動きベクトルと予測画像を出力する動き補
償処理部と、予測誤差信号を出力する減算器と、予測誤
差信号を周波数係数に変換する直交変換部と、周波数係
数を量子化する量子化部と、量子化された周波数係数を
可変長符号化し、予測誤差信号の符号量を求める可変長
符号化部と、取り得る複数の動きベクトルの中から、予
測誤差信号の符号量が最小となる動きベクトルを最適ベ
クトルとして選択するベクトル選択部とを備えたもので
ある。

【００２０】この発明に係る動画像符号化装置は、動き
ベクトルと予測画像を出力する動き補償処理部と、予測
誤差信号を出力する減算器と、予測誤差信号を周波数係
数に変換する直交変換部と、周波数係数を量子化する量
子化部と、量子化された周波数係数を可変長符号化し、
予測誤差信号の符号量を求める可変長符号化部と、動き
ベクトルを符号化してベクトル符号量を求めるベクトル
符号化部と、取り得る複数の動きベクトルの中から、予
測誤差信号の符号量とベクトル符号量の合計が最小とな
る動きベクトルを最適ベクトルとして選択するベクトル
選択部とを備えたものである。

【００２１】この発明に係る動画像符号化装置は、動き
ベクトルと予測画像を出力する動き補償処理部と、予測
誤差信号を出力する減算器と、予測誤差信号を周波数係
数に変換する直交変換部と、周波数係数を量子化する量
子化部と、量子化された周波数係数を第１のスキャン方
式で可変長符号化し第１の符号量を求める第１の可変長
符号化部と、量子化された周波数係数を第２のスキャン
方式で可変長符号化し第２の符号量を求める第２の可変
長符号化部と、取り得る複数の動きベクトルの中から、
第１の符号量及び第２の符号量の中で符号量が最小とな
る動きベクトルを最適ベクトルとして出力するベクトル
選択部とを備えたものである。

【００２２】この発明に係る動画像符号化装置は、動き
ベクトルと予測画像を出力する動き補償処理部と、予測
誤差信号を出力する減算器と、予測誤差信号を周波数係
数に変換する直交変換部と、周波数係数を量子化する量
子化部と、量子化された周波数係数を第１のスキャン方
式で可変長符号化し第１の符号量を求める第１の可変長
符号化部と、量子化された周波数係数を第２のスキャン
方式で可変長符号化し第２の符号量を求める第２の可変
長符号化部と、動きベクトルを符号化しベクトル符号量
を求めるベクトル符号化部と、取り得る複数の動きベク
トルの中から、第１の符号量又は上記第２の符号量と、
ベクトル符号量の合計が最小となる動きベクトルを最適
ベクトルとして出力するベクトル選択部とを備えたもの
である。

【００２３】この発明に係る動画像符号化装置は、減算
器が入力画像と予測画像から輝度成分により構成される
予測誤差信号を出力するものである。

【００２４】この発明に係る動画像符号化装置は、減算
器が入力画像と予測画像から輝度成分と色差成分により
構成される予測誤差信号を出力するものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による動
画像符号化装置における動き補償回路５１の構成を示す
ブロック図である。なお、この発明の実施の形態１によ
る動画像符号化装置の全体の構成は従来の図８に示す構
成とほぼ同等であるが、図８において、符号化制御回路
６１からの量子化ステップ１１３が動き補償回路５１に
も入力される点が異なっている。

【００２６】図１において、１１は入力画像１０１と符
号化済みの参照画像１０２を入力し動きベクトル１２１
と予測画像１２２を出力する動き補償処理部、１２は入
力画像１０１と予測画像１２２との差分を求めて予測誤
差信号１２３を出力する減算器、１３は入力された予測
誤差信号１２３を直交変換し周波数係数１２４を出力す
る直交変換部である。

【００２７】また、図１において、１４は直交変換部１
３から出力された周波数係数１２４を量子化ステップ１
１３に応じて量子化する量子化部、１５は量子化部１４
からの量子化された周波数係数１２５を可変長符号化し
予測誤差信号１２３の符号量１２６を出力する可変長符
号化部、１６は取り得る複数の動きベクトル１２１につ
いて可変長符号化部１５からの符号量１２６を入力し、
符号量１２６が最小となる動きベクトル１２１を最適ベ
クトル１０３として選択するベクトル選択部である。

【００２８】次に動作について説明する。動き補償処理
部１１は、入力画像１０１に対して、参照画像１０２か
ら動きベクトル１２１に従った予測画像１２２を出力す
る。ここで、入力画像１０１と予測画像１２２は１フレ
ーム全体ではなく、例えば、一定の大きさｍ×ｍ（ｍ＞
０：整数）画素を持つブロックであり、代表例としては
ＭＰＥＧのＭＢ（Ｍａｃｒｏ Ｂｌｏｃｋ）である。さ
らに、画像信号は輝度成分と色差成分から構成される
が、予測画像１２２は輝度成分のみとする。

【００２９】減算器１２は入力画像１０１と予測画像１
２２との差分を求め、予測誤差信号１２３を出力する。
直交変換部１３は予測誤差信号１２３を入力し、ＭＰＥ
Ｇ−２に準拠してＤＣＴによる直交変換を行い周波数係
数１２４を出力する。このとき、予測誤差信号１２３
は、ｎ×ｎ（ｎ＞０：整数）画素の大きさを持つＮ個
（Ｎ＞０：整数）のサブブロックに分割され、サブブロ
ック単位でＤＣＴによる直交変換処理が行われ、周波数
係数１２４はＮ個のサブブロックの周波数係数を全て含
むものとする。

【００３０】量子化部１４は、図８の符号化制御回路６
１から与えられる量子化ステップ１１３に応じて、各サ
ブブロックの直交変換後の周波数係数１２４を量子化す
る。可変長符号化部１５は、量子化された周波数係数１
２５を入力し、例えば、ＭＰＥＧ−２のオルタネートス
キャン方式で、入力した周波数係数１２５をスキャンし
て可変長符号化を行い、その符号量１２６をベクトル選
択部１６に出力する。

【００３１】ベクトル選択部１６は、取り得る複数の動
きベクトル１２１について可変長符号化部１５からの符
号量１２６を入力し、符号量１２６が最小となる動きベ
クトル１２１を最適ベクトル１０３として選択し出力す
る。そのときの予測画像１２２は、最適ベクトル１０３
を選択後、従来例と同様に予測画像１０４として動き補
償回路５１から図８に示す減算器５２に出力される。ま
た、最適ベクトル１０３は可変長符号化回路５５に出力
される。

【００３２】図２は図１に示す動き補償回路５１の動き
ベクトル探索の動作を示すフローチャートである。ステ
ップＳＴ１１において、動きベクトル１２１（Ｖｘ，Ｖ
ｙ）の初期値、及び発生情報量である符号量最小値ＭＩ
Ｎの初期値を設定する。ここで、動きベクトル（Ｖｘ，
Ｖｙ）の初期値は、例えば（０，０）でも良く、符号量
最小値ＭＩＮの初期値は、例えばこの動画像符号化装置
で設定可能な最大値を設定する。ステップＳＴ１２にお
いて、動き補償処理部１１が、動きベクトル１２１（Ｖ
ｘ，Ｖｙ）に従って入力画像１０１と参照画像１０２か
ら予測画像１２２を減算器１２に出力し、減算器１２が
入力画像１０１と予測画像１２２との差分を求めて予測
誤差信号１２３を出力する。

【００３３】ステップＳＴ１３において、直交変換部１
３が、減算器１２からの予測誤差信号１２３に対してＤ
ＣＴによる直交変換を行い、周波数係数１２４を出力す
る。ステップＳＴ１４において、量子化部１４が周波数
係数１２４を量子化し、ステップＳＴ１５において、可
変長符号化部１５が量子化された周波数係数１２５を可
変長符号化し、その符号化結果の発生情報量である符合
量Ｉｎｆ１２６を出力する。

【００３４】ステップＳＴ１６において、符号量Ｉｎｆ
と符号量最小値ＭＩＮを比較し、ＩｎｆがＭＩＮより小
さい場合には、ステップＳＴ１７に移行し、符号量最小
値ＭＩＮと動きベクトル（Ｖｘ，Ｖｙ）を更新する。す
なわち、ＭＩＮの値をＩｎｆに変更し、また、図示して
いないメモリ（ＭＶｘ、ＭＶｙ）に動きベクトル（Ｖ
ｘ，Ｖｙ）をセットして、ステップＳＴ１８に移行す
る。一方、ＩｎｆがＭＩＮより大きい場合には、直接ス
テップＳＴ１８に移行する。

【００３５】ステップＳＴ１８において、取り得る複数
の動きベクトル１２１全てに対して上記ステップＳＴ１
２〜ＳＴ１７の処理を実行したかをチェックし、全て終
了していない場合は、ステップＳＴ１９に移行し、次の
動きベクトル１２１（Ｖｘ，Ｖｙ）を設定して、ステッ
プＳＴ１２〜ＳＴ１７までの処理を繰り返す。全て終了
している場合は、メモリ（ＭＶｘ，ＭＶｙ）の値を最適
ベクトル１０３として選択し、動きベクトル探索を終了
する。

【００３６】このように、この実施の形態１による動画
像符号化装置における動き補償フレーム間予測では、１
つの動きベクトル探索を行う毎に、予測誤差信号１２３
の生成、予測誤差信号１２３の直交変換、直交変換後の
周波数係数１２４の量子化、量子化された周波数係数１
２５の可変長符号化までの符号化処理を、取り得る複数
の動きベクトル１２１全てに対して行い、可変長符号化
結果である符合量１２６が最小となる動きベクトル１２
１を選択し、最適ベクトル１０３として出力する。

【００３７】そのため、従来例と比較して、図８に示す
可変長符号化回路５５が出力する符号量１１２を削減す
ることが可能となり、あるＭＢで削減した符号量分を他
のＭＢに分配すれば、フレーム全体の画質を向上するこ
とが可能となる。以降、この発明による動きベクトル探
索をＶＬＣ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｌｅｎｇｔｈ Ｃｏｄ
ｅ）最小値探索と称す。但し、ＶＬＣ最小値探索と従来
法による探索結果が等しくなる場合があり、ＶＬＣ最小
値探索によりフレームを構成する全てのＭＢで発生情報
量である符号量１１２が削減されるわけではない。

【００３８】また、ＶＬＣ最小値探索後は、従来と同様
に、最適ベクトル１０３に従って、参照画像１０２から
予測画像１０４を抽出し、入力画像１０１と予測画像１
０４から減算器５２で予測誤差信号１０５を生成して、
直交変換回路５３で予測誤差信号１０５を直交変換し、
直交変換回路５３から出力される周波数係数１０６を量
子化回路５４で量子化し、量子化回路５４からの量子化
された周波数係数１０７と、動き補償回路５１のベクト
ル選択部１６からの動きベクトル１０３を可変長符号化
回路５５で可変長符号化する。

【００３９】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、予測誤差信号１２３の符号量１２６が最小となる動
きベクトル１２１を最適ベクトル１０３として選択する
ことにより、実際の発生情報量である符号量１１２に即
した最適ベクトル１０３の選択が可能となり、従来例と
比較して符号量１１２を削減することができ、符号化効
率を向上させることができるという効果が得られる。

【００４０】この実施の形態では、動き補償処理部１１
から輝度成分のみの予測画像１２２を出力し、輝度成分
のみの予測誤差信号１２３の符号量１２６より、最適ベ
クトル１０３を選択しているが、図８に示す直交変換回
路５３、量子化回路５４、可変長符号化回路５５が、入
力画像の輝度成分と色差成分を対象に符号化する場合に
は、動き補償処理部１１から輝度成分と色差成分の予測
画像１２２を出力し、輝度成分と色差成分の予測誤差信
号１２３の符号量１２６により、最適ベクトル１０３を
選択することで、実際の発生情報量である符号量１１２
を正確に削減することができ、符号化効率を向上させる
ことができるという効果が得られる。

【００４１】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２による動画像符号化装置における動き補償回路５１
の構成を示すブロック図であり、実施の形態１の図１と
同一部分は同一符号を付与して説明を割愛する。図にお
いて、２１は動き補償処理部１１からの動きベクトル１
２１を符号化しベクトル符号量１２７を出力するベクト
ル符号化部である。また、２２は取り得る複数の動きベ
クトル１２１について、可変長符号化部１５からの符号
量１２６と、ベクトル符号化部２１からのベクトル符号
量１２７を入力し、符号量１２６とベクトル符号量１２
７の合計が最小となる動きベクトル１２１を最適ベクト
ル１０３として選択するベクトル選択部である。

【００４２】次に動作について説明する。ベクトル符号
化部２１は動き補償処理部１１からの動きベクトル１２
１をＭＰＥＧ−２に準拠した方法でベクトル符号化しベ
クトル符号量１２７を出力する。ベクトル選択部２２
は、取り得る複数の動きベクトル１２１について、可変
長符号化部１５からの符号量１２６と、ベクトル符号化
部２１からのベクトル符号量１２７を入力し、符号量１
２６とベクトル符号量１２７の合計が最小となる動きベ
クトル１２１を最適ベクトル１０３として選択して出力
する。その他の動作は実施の形態１と同様である。

【００４３】図８に示す可変長符号化回路５５で発生す
る符号量１１２は、可変長符号化回路５５内の可変長符
号化部と動きベクトル符号化部で発生する情報量の合計
であるので、動き補償回路５１において、予測誤差信号
１２３の符号量１２６とベクトル符号量１２７の合計が
最小となる動きベクトル１２１を最適ベクトル１０３と
して選択することで、可変長符号化回路５５で発生する
符号量１１２を、より正確に削減できる。

【００４４】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、予測誤差信号１２３の符号量１２６と動きベクトル
１２１のベクトル符号量１２７の合計が最小となる動き
ベクトル１２１を最適ベクトル１０３として選択するこ
とにより、実際の発生情報量である符号量１１２に即し
た最適ベクトル１０３の選択が可能となり、従来例と比
較して符号量１１２を削減することができると共に、実
施の形態１と比較して、より正確に符号量１１２を削減
することができ、符号化効率を向上させることができる
という効果が得られる。

【００４５】また、この実施の形態２でも、図８に示す
直交変換回路５３、量子化回路５４、可変長符号化回路
５５が、入力画像の輝度成分と色差成分を対象に符号化
する場合には、動き補償処理部１１から輝度成分と色差
成分の予測画像１２２を出力し、輝度成分と色差成分の
予測誤差信号１２３の符号量１２６とベクトル符号量１
２７により、最適ベクトル１０３を選択することで、実
際の発生情報量である符号量１１２を正確に削減するこ
とができ、符号化効率を向上させることができるという
効果が得られる。

【００４６】実施の形態３．図４はこの発明の実施の形
態３による動画像符号化装置における動き補償回路５１
の構成を示すブロック図であり、実施の形態１の図１と
同一部分は同一符号を付与して説明を割愛する。図にお
いて、３１は量子化された周波数係数１２５をジグザグ
スキャン方式で可変長符号化して符号量１２８を出力す
る第１の可変長符号化部、３２は量子化された周波数係
数１２５をオルタネートスキャン方式で可変長符号化し
て符号量１２９を出力する第２の可変長符号化部であ
る。

【００４７】また、図４において、３３は取り得る複数
の動きベクトル１２１について、第１の可変長符号化部
３１から出力される符号量１２８と、第２の可変長符号
化部３２から出力される符号量１２９を入力し、符号量
が最小となる動きベクトル１２１を最適ベクトル１０３
として選択するベクトル選択部である。

【００４８】図５はＭＰＥＧ−２のジグザグスキャン方
式を示す図であり、図６はＭＰＥＧ−２のオルタネート
スキャン方式を示す図である。図５、図６において、数
字はスキャンする順序を示す。図８に示す可変長符号化
回路５５が、このように異なるスキャン方式で、可変長
符号化することにより、各フレームに最適なスキャンを
実行できる。ＭＰＥＧ−２では、このスキャン方式はフ
レーム単位に指定可能である。

【００４９】次に動作について説明する。第１の可変長
符号化部３１は量子化された周波数係数１２５を図５に
示すジグザグスキャン方式で可変長符号化して符号量１
２８を出力する。また、第２の可変長符号化部３２は量
子化された周波数係数１２５を図６に示すオルタネート
スキャン方式で可変長符号化して符号量１２９を出力す
る。

【００５０】図示していないが、第１の可変長符号化部
３１又は第２の可変長符号化部３２に十分な容量のバッ
ファを接続しておき、ベクトル選択部３３は、１フレー
ム分の第１の可変長符号化部３１からの符号量１２８と
第２の可変長符号化部３２からの符号量１２９を蓄積
し、蓄積されている符号量の中から最小の符号量となる
動きベクトル１２１を最適ベクトル１０３として選択し
て出力する。その他の動作は実施の形態１と同様であ
る。

【００５１】上記処理では、フレーム毎に最小の符号量
となる動きベクトル１２１を選択しているが、入力画像
１０１の連続性を考慮して、前フレームの符号化におい
て第１の可変長符号化部３１又は第２の可変長符号化部
３２何れかの符号量が小さかった方の動きベクトル１２
１を、現在のフレームにおける最適ベクトル１０３とし
て選択するようにしても良い。

【００５２】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、予測誤差信号１２３をジグザグスキャン方式で可変
長符号化して符号量１２８を出力し、また、オルタネー
トスキャン方式で可変長符号化して符号量１２９を出力
し、符号量１２８，１２９が最小となる動きベクトル１
２１を最適ベクトル１０３として選択することにより、
実際の発生情報量である符号量１１２に即した最適ベク
トル１０３の選択が可能となり、従来例と比較して符号
量１１２を削減することができると共に、実施の形態１
と比較して、より正確に符号量１１２を削減することが
でき、符号化効率を向上させることができるという効果
が得られる。

【００５３】また、この実施の形態３でも、図８に示す
直交変換回路５３、量子化回路５４、可変長符号化回路
５５が、入力画像の輝度成分と色差成分を対象に符号化
する場合には、動き補償処理部１１から輝度成分と色差
成分の予測画像１２２を出力し、輝度成分と色差成分の
予測誤差信号１２３の符号量１２８，１２９により、最
適ベクトル１０３を選択することで、実際の発生情報量
である符号量１１２を正確に削減することができ、符号
化効率を向上させることができるという効果が得られ
る。

【００５４】実施の形態４．図７はこの発明の実施の形
態４による動画像符号化装置における動き補償回路５１
の構成を示すブロック図であり、実施の形態１の図１と
同一部分は同一符号を付与して説明を割愛する。図にお
いて、ベクトル符号化部２１は上記実施の形態２の図３
に示すものと同等であり、第１の可変長符号化部３１及
び第２の可変長符号化部３２は、上記実施の形態３の図
４に示すものと同等である。

【００５５】また、図７において、４１は取り得る複数
の動きベクトル１２１のうち、第１の可変長符号化部３
１が出力する符号量１２８又は第２の可変長符号化部３
２が出力する符号量１２９と、ベクトル符号化部２１が
出力するベクトル符号量１２７の合計が最小となる動き
ベクトル１２１を最適ベクトル１０３として選択するベ
クトル選択部である。

【００５６】次に動作について説明する。実施の形態３
と同様にして、予測誤差信号１２３に対して、第１の可
変長符号化部３１が量子化された周波数係数１２５を図
５に示すジグザグスキャン方式で可変長符号化して符号
量１２８を出力し、第２の可変長符号化部３２が量子化
された周波数係数１２５を図６に示すオルタネートスキ
ャン方式で可変長符号化して符号量１２９を出力する。

【００５７】また、ベクトル符号化部２１は、実施の形
態２と同様にして、動きベクトル１２１を符号化してベ
クトル符号量１２７を出力する。ベクトル選択部４１
は、取り得る複数の動きベクトル１２１の中から、第１
の可変長符号化部３１が出力する符号量１２８又は第２
の可変長符号化部３２が出力する符号量１２９と、ベク
トル符号化部２１が出力するベクトル符号量１２７の合
計が最小となる動きベクトル１２１を最適ベクトル１０
３として選択して出力する。その他の動作は実施の形態
１と同様である。

【００５８】上記処理では、フレーム毎に第１の可変長
符号化部３１が出力する符号量１２８又は第２の可変長
符号化部３２が出力する符号量１２９と、ベクトル符号
化部２１が出力するベクトル符号量１２７の合計が最小
となる動きベクトル１２１を最適ベクトル１０３として
選択しているが、入力画像１０１の連続性を考慮して、
前フレームの符号化において、第１の可変長符号化部３
１からの符号量１２８又は第２の可変長符号化部３２か
らの符号量１２９と、ベクトル符号化部２１からのベク
トル符号量１２７の合計が最小となる動きベクトル１２
１を、現在のフレームにおける最適ベクトル１０３とし
て選択するようにしても良い。

【００５９】以上のように、この実施の形態４によれ
ば、予測誤差信号１２３をジグザグスキャン方式で可変
長符号化して符号量１２８を出力し、また、オルタネー
トスキャン方式で可変長符号化して符号量１２９を出力
し、予測誤差信号１２３の符号量１２８又は符号量１２
９とベクトル符号量１２７の合計が最小となる動きベク
トル１２１を最適ベクトル１０３として選択することに
より、実際の発生情報量である符号量１１２に即した最
適ベクトル１０３の選択が可能となり、従来例と比較し
て符号量１１２を削減することができると共に、実施の
形態３と比較して、より正確に符号量１１２を削減する
ことができ、符号化効率を向上させることができるとい
う効果が得られる。

【００６０】また、この実施の形態４でも、図８に示す
直交変換回路５３、量子化回路５４、可変長符号化回路
５５が、入力画像の輝度成分と色差成分を対象に符号化
する場合には、動き補償処理部１１から輝度成分と色差
成分の予測画像１２２を出力し、輝度成分と色差成分の
予測誤差信号１２３の符号量１２８，１２９とベクトル
符号量１２７により、最適ベクトル１０３を選択するこ
とで、実際の発生情報量である符号量１１２を正確に削
減することができ、符号化効率を向上させることができ
るという効果が得られる。

【００６１】

【発明の効果】この発明によれば、動きベクトルと予測
画像を出力する動き補償処理部と、予測誤差信号を出力
する減算器と、予測誤差信号を周波数係数に変換する直
交変換部と、周波数係数を量子化する量子化部と、量子
化された周波数係数を可変長符号化し、予測誤差信号の
符号量を求める可変長符号化部と、取り得る複数の動き
ベクトルの中から、予測誤差信号の符号量が最小となる
動きベクトルを最適ベクトルとして選択するベクトル選
択部とを備えたことにより、実際の発生情報量である符
号量を削減することができ、符号化効率を向上させるこ
とができるという効果がある。

【００６２】この発明によれば、動きベクトルと予測画
像を出力する動き補償処理部と、予測誤差信号を出力す
る減算器と、予測誤差信号を周波数係数に変換する直交
変換部と、周波数係数を量子化する量子化部と、量子化
された周波数係数を可変長符号化し、予測誤差信号の符
号量を求める可変長符号化部と、動きベクトルを符号化
してベクトル符号量を求めるベクトル符号化部と、取り
得る複数の動きベクトルの中から、予測誤差信号の符号
量とベクトル符号量の合計が最小となる動きベクトルを
最適ベクトルとして選択するベクトル選択部とを備えた
ことにより、実際の発生情報量である符号量をより正確
に削減することができ、符号化効率を向上させることが
できるという効果がある。

【００６３】この発明によれば、動きベクトルと予測画
像を出力する動き補償処理部と、予測誤差信号を出力す
る減算器と、予測誤差信号を周波数係数に変換する直交
変換部と、周波数係数を量子化する量子化部と、量子化
された周波数係数を第１のスキャン方式で可変長符号化
し第１の符号量を求める第１の可変長符号化部と、量子
化された周波数係数を第２のスキャン方式で可変長符号
化し第２の符号量を求める第２の可変長符号化部と、取
り得る複数の動きベクトルの中から、第１の符号量及び
第２の符号量の中で符号量が最小となる動きベクトルを
最適ベクトルとして出力するベクトル選択部とを備えた
ことにより、実際の発生情報量である符号量をより正確
に削減することができ、符号化効率を向上させることが
できるという効果がある。

【００６４】この発明によれば、動きベクトルと予測画
像を出力する動き補償処理部と、予測誤差信号を出力す
る減算器と、予測誤差信号を周波数係数に変換する直交
変換部と、周波数係数を量子化する量子化部と、量子化
された周波数係数を第１のスキャン方式で可変長符号化
し第１の符号量を求める第１の可変長符号化部と、量子
化された周波数係数を第２のスキャン方式で可変長符号
化し第２の符号量を求める第２の可変長符号化部と、動
きベクトルを符号化しベクトル符号量を求めるベクトル
符号化部と、取り得る複数の動きベクトルの中から、第
１の符号量又は第２の符号量と、ベクトル符号量の合計
が最小となる動きベクトルを最適ベクトルとして出力す
るベクトル選択部とを備えたことにより、実際の発生情
報量である符号量をより正確に削減することができ、符
号化効率を向上させることができるという効果がある。

【００６５】この発明によれば、減算器が入力画像と予
測画像から輝度成分と色差成分により構成される予測誤
差信号を出力することにより、入力画像の輝度成分と色
差成分を対象に符号化する場合には、実際の発生情報量
である符号量をより正確に削減することができ、符号化
効率を向上させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による動画像符号化
装置における動き補償回路の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】 この発明の実施の形態１における動き補償回
路の動きベクトル探索の動作を示すフローチャートであ
る。

【図３】 この発明の実施の形態２による動画像符号化
装置における動き補償回路の構成を示すブロック図であ
る。

【図４】 この発明の実施の形態３による動画像符号化
装置における動き補償回路の構成を示すブロック図であ
る。

【図５】 この発明の実施の形態３における動き補償回
路のＭＰＥＧ−２のジグザグスキャン方式を示す図であ
る。

【図６】 この発明の実施の形態３における動き補償回
路のＭＰＥＧ−２のオルタネートスキャン方式を示す図
である。

【図７】 この発明の実施の形態４による動画像符号化
装置における動き補償回路の構成を示すブロック図であ
る。

【図８】 従来の動画像符号化装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図９】 従来の動画像符号化装置における動き補償回
路の構成を示すブロック図である。

【図１０】 従来の動画像符号化装置における動き補償
回路の動きベクトル探索の動作を示すフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１１ 動き補償処理部、１２ 減算器、１３ 直交変換
部、１４ 量子化部、１５ 可変長符号化部、１６ ベ
クトル選択部、２１ ベクトル符号化部、２２ベクトル
選択部、３１ 第１の可変長符号化部、３２ 第２の可
変長符号化部、３３ ベクトル選択部、４１ ベクトル
選択部、５１ 動き補償回路、５２減算器、５３ 直交
変換回路、５４ 量子化回路、５５ 可変長符号化回
路、５６ 逆量子化回路、５７ 直交逆変換回路、５８
加算器、５９ フレームメモリ、６０ バッファ、６
１ 符号化制御回路、１０１ 入力画像、１０２ 参照
画像、１０３ 最適ベクトル、１０４ 予測画像、１０
５ 予測誤差信号、１０６ 周波数係数、１０７ 周波
数係数、１０８ 符号化データ、１０９ 周波数係数、
１１０ 周波数係数、１１１ 復号画像、１１２ 符号
量、１１３ 量子化ステップ、１２１ 動きベクトル、
１２２ 予測画像、１２３ 予測誤差信号、１２４ 周
波数係数、１２５ 周波数係数、１２６ 符号量、１２
７ ベクトル符号量、１２８ 符号量、１２９ 符号
量。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 軽部 文利 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 浅野 研一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 佐藤 英徳 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 根本 亞矢子 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 本山 信明 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5C059 KK19 MA00 MA23 MC11 ME01 NN10 NN21 PP16 SS01 SS11 TA61 TB07 TC03 TC12 TC38 UA02 5J064 AA02 BA09 BA16 BB03 BC08 BC25 BD01

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力画像と符号化済みの参照画像との間
   の取り得る複数の動きベクトルの中から最適ベクトルを
   求める動画像符号化装置であって、 上記入力画像と上記参照画像を入力し、上記入力画像と
   上記参照画像との間の動きベクトルと、この動きベクト
   ルに従い上記参照画像から抽出した予測画像を出力する
   動き補償処理部と、 上記入力画像と上記予測画像との差分を求めて予測誤差
   信号を出力する減算器と、 上記予測誤差信号を周波数係数に変換する直交変換部
   と、 上記周波数係数を量子化し量子化された周波数係数を出
   力する量子化部と、 上記量子化された周波数係数を可変長符号化し、上記予
   測誤差信号の符号量を求める可変長符号化部と、 上記動き補償処理部からの動きベクトルと上記可変長符
   号化部からの予測誤差信号の符号量を入力し、上記取り
   得る複数の動きベクトルの中から、上記予測誤差信号の
   符号量が最小となる動きベクトルを上記最適ベクトルと
   して選択するベクトル選択部とを備えたことを特徴とす
   る動画像符号化装置。
2. 【請求項２】 入力画像と符号化済みの参照画像との間
   の取り得る複数の動きベクトルの中から最適ベクトルを
   求める動画像符号化装置であって、 上記入力画像と上記参照画像を入力し、上記入力画像と
   上記参照画像との間の動きベクトルと、この動きベクト
   ルに従い上記参照画像から抽出した予測画像を出力する
   動き補償処理部と、 上記入力画像と上記予測画像との差分を求めて予測誤差
   信号を出力する減算器と、 上記予測誤差信号を周波数係数に変換する直交変換部
   と、 上記周波数係数を量子化し量子化された周波数係数を出
   力する量子化部と、 上記量子化された周波数係数を可変長符号化し、上記予
   測誤差信号の符号量を求める可変長符号化部と、 上記動き補償処理部からの動きベクトルを符号化してベ
   クトル符号量を求めるベクトル符号化部と、 上記動き補償処理部からの動きベクトル、上記可変長符
   号化部からの予測誤差信号の符号量、及び上記ベクトル
   符号化部からのベクトル符号量を入力し、上記取り得る
   複数の動きベクトルの中から、上記予測誤差信号の符号
   量と上記ベクトル符号量の合計が最小となる動きベクト
   ルを上記最適ベクトルとして選択するベクトル選択部と
   を備えたことを特徴とする動画像符号化装置。
3. 【請求項３】 入力画像と符号化済みの参照画像との間
   の取り得る複数の動きベクトルの中から最適ベクトルを
   求める動画像符号化装置であって、 上記入力画像と上記参照画像を入力し、上記入力画像と
   上記参照画像との間の動きベクトルと、この動きベクト
   ルに従い上記参照画像から抽出した予測画像を出力する
   動き補償処理部と、 上記入力画像と上記予測画像との差分を求めて予測誤差
   信号を出力する減算器と、 上記予測誤差信号を周波数係数に変換する直交変換部
   と、 上記周波数係数を量子化し量子化された周波数係数を出
   力する量子化部と、 上記量子化された周波数係数を第１のスキャン方式で可
   変長符号化し第１の符号量を求める第１の可変長符号化
   部と、 上記量子化された周波数係数を第２のスキャン方式で可
   変長符号化し第２の符号量を求める第２の可変長符号化
   部と、 上記動き補償処理部からの動きベクトル、上記第１の可
   変長符号化部からの第１の符号量、及び上記第２の可変
   長符号化部からの第２の符号量を入力し、上記取り得る
   複数の動きベクトルの中から、上記第１の符号量及び上
   記第２の符号量の中で符号量が最小となる動きベクトル
   を最適ベクトルとして出力するベクトル選択部とを備え
   たことを特徴とする動画像符号化装置。
4. 【請求項４】 入力画像と符号化済みの参照画像との間
   の取り得る複数の動きベクトルの中から最適ベクトルを
   求める動画像符号化装置であって、 上記入力画像と上記参照画像を入力し、上記入力画像と
   上記参照画像との間の動きベクトルと、この動きベクト
   ルに従い上記参照画像から抽出した予測画像を出力する
   動き補償処理部と、 上記入力画像と上記予測画像との差分を求めて予測誤差
   信号を出力する減算器と、 上記予測誤差信号を周波数係数に変換する直交変換部
   と、 上記周波数係数を量子化し量子化された周波数係数を出
   力する量子化部と、 上記量子化された周波数係数を第１のスキャン方式で可
   変長符号化し第１の符号量を求める第１の可変長符号化
   部と、 上記量子化された周波数係数を第２のスキャン方式で可
   変長符号化し第２の符号量を求める第２の可変長符号化
   部と、 上記動き補償処理部からの動きベクトルを符号化しベク
   トル符号量を求めるベクトル符号化部と、 上記動き補償処理部からの動きベクトル、上記第１の可
   変長符号化部からの第１の符号量、上記第２の可変長符
   号化部からの第２の符号量、及び上記ベクトル符号化部
   からのベクトル符号量を入力し、上記取り得る複数の動
   きベクトルの中から、上記第１の符号量又は上記第２の
   符号量と、上記ベクトル符号量の合計が最小となる動き
   ベクトルを最適ベクトルとして出力するベクトル選択部
   とを備えたことを特徴とする動画像符号化装置。
5. 【請求項５】 減算器は入力画像と予測画像から輝度成
   分により構成される予測誤差信号を出力することを特徴
   とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載
   の動画像符号化装置。
6. 【請求項６】 減算器は入力画像と予測画像から輝度成
   分と色差成分により構成される予測誤差信号を出力する
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれ
   か１項記載の動画像符号化装置。