JP2005278051A - 映像符号化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 より効率的で視覚上不具合のない符号化を行うことができる映像符号化装置を提供する。
【解決手段】 参照画像生成部１３１は、複数の予測モードの参照画像を生成する。誤差評価値算出部１３２は、入力された各予測モード毎の参照画像から予測ブロックを抜き出し、入力画像との差分を取りながら、誤差評価値を算出する。モード判別部１３３は、誤差評価値算出部１３２より入力された各予測モード毎の誤差評価値および動きベクトル検出部１２１より入力された各予測モード毎の動きベクトル評価値を基にして予測モードを判別する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ＭＰＥＧ２によって映像信号を符号化する映像符号化装置に関する。

２０００年１２月から放送が開始されたＢＳデジタル放送および２００３年１２月に放送が開始された地上デジタル放送では、ＭＰＥＧ２を用いた放送が行われている。ＭＰＥＧ２では、映像の時間的な相関性や空間的な相関性、人間の視覚的な特性を基にしてデータ圧縮を行う。

地上デジタル放送では、周波数帯域の割り当ての制限によりＢＳデジタル放送よりも狭い周波数帯域で運用されるので、低ビットレートでの運用が想定されている。また、これからの放送方式としては、ＨＤＴＶを伝送したり複数のチャンネルを同時に伝送したりしてチャンネル数を増やすことが、視聴者にとって魅力のある放送方式とするために必須である。

ところで、ＭＰＥＧ２で実際に規定されているのは、復号化の際のフォーマットのみであり、映像符号化装置は、ＭＰＥＧ２の規格に沿うよう符号化すればよい。従って、映像符号化装置による符号化方法（符号化アルゴリズム）には非常に高い自由度があり、符号化の際のデータ量と画質は映像符号化装置そのものの性能で決まることとなる。

映像符号化装置は、動きベクトル検出部と動き補償予測部とを備えることは周知である（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の動き補償予測部は、図３のように構成される。同図に示すように、動き補償予測部は、各予測モードの参照画像を生成する参照画像生成部３１と、各予測モードの誤差評価値を算出する誤差評価値算出部３２と、モード判別部３３を備える。

参照画像生成部３１には、動きベクトル検出部２１より出力された動きベクトルと、局部復号画像が入力される。参照画像生成部３１は、入力された動きベクトルと局部復号画像とに基づいて各予測モード毎に参照画像を生成する。誤差評価値算出部３２は、入力された各予測モード毎の参照画像から予測ブロックを抜き出し、入力画像との差分を取りながら、誤差評価値を算出する。誤差評価値算出部３２で算出した各予測モード毎の誤差評価値は、モード判別部３３に入力される。

モード判別部３３は、誤差評価値算出部３２より入力された各予測モード毎の誤差評価値を基にして予測モードを判別する。また、モード判別部３３は、予測モードに応じた予測画像を、入力画像との差分を取るための図示していない減算器に供給する。

このようにして、動き補償予測部は、入力された動きベクトルを使用するか否か、また、どのように使用するかを決定し、符号化に使用する動きベクトルと、予測モード，フレームマクロブロック／フィールドマクロブロックのタイプからなる付帯情報を可変長符号化部に供給する。
特開平２００４−０４０４４６号公報

ところで、従来の映像符号化装置は、誤差評価値のみから予測モードを判断している。この誤差評価値は高域を重視して求められており、一般的な映像では良好な予測モード判定を行なうことができる。しかし、特に低ビットレートでは予測差分に関して高域成分は伝送されないため、高域が少ない成分にて評価値の差が少ない場合に誤った予測判断を行なうことがあり、結果として符号化の効率が悪くなるという問題点があった。

本発明は、以上の点に鑑みなされたもので、より効率的で視覚上不具合のない符号化を行うことができる映像符号化装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下に記載の手段よりなる。
すなわち、
入力映像信号に係る動きベクトルを検出する動きベクトル検出部と、前記動きベクトル検出部から出力する動きベクトルに基づいて前記入力映像信号の動き補償を行う動き補償予測部とを有する映像符号化装置において、
前記動き補償予測部は、
前記動きベクトルと符号化した前記入力映像信号を復号化した局部復号画像とを基にして、複数の予測モードの参照画像を生成する参照画像生成部と、
前記複数の予測モードの参照画像と入力画像とを用いて誤差評価値を算出する誤差評価値算出部と、
前記誤差評価値と前記動きベクトル検出部から出力する動きベクトル評価値とを用いて予測モードを判別する予測モード判別部と、
を備えることを特徴とする映像符号化装置。

本発明の「映像符号化装置」によれば、低域成分も見て評価している動きベクトル検出時の評価値も、予測モードの判別に使用することにより、低域成分の差分も反映したより精度の高い予測モード判別が可能となる。これにより、より適切な映像符号化を行うことが可能となる。

以下、本発明に係る映像符号化装置の発明を実施するための最良の形態につき、好ましい実施例により説明する。

図１は本実施例に適用される映像符号化装置の全体構成を示す概略ブロック図、図２は本実施例に適用される映像符号化装置の要部の一例を示すブロック図である。

まず、本発明の映像符号化装置の全体構成例について説明する。図１において、符号化の対象となっている映像信号は、バッファメモリ／プリプロセス部１に入力される。バッファメモリ／プリプロセス部１は、具体的には、フレームバッファの後段に、フィルタ処理やダウンサンプリング処理等を行うプリプロセス部を設けた構成である。

バッファメモリ／プリプロセス部１に一旦蓄積された第ｎフレームの映像信号は、マクロブロック毎に減算器２に入力される。マクロブロックは動き補償予測に用いられる単位で、ＭＰＥＧ２では１６×１６または１６×８の画素で構成されている。減算器２は、後述するフレームメモリ１１に蓄えられ、動き補償予測部１３によって動き補償予測された第ｎ−ｉまたは第ｎ＋ｊ（ｉ，ｊ≠０）フレームの局部復号されたデータとの差分をとる。これにより、時間的な冗長性が除去される。

減算器２の出力は、離散コサイン変換部（ＤＣＴ）３に入力されて周波数領域の信号に変換され、さらに、量子化部４に入力されて量子化（ビット変換）される。量子化部４の出力は、可変長符号化部５に入力される。

量子化部４の出力は逆量子化部８にも入力され、逆量子化される。そして、逆量子化部８の出力は逆離散コサイン変換部（ＩＤＣＴ）９に入力されて離散コサイン変換前の状態に戻される。逆離散コサイン変換部９の出力は加算器１０に入力される。加算器１０は、逆離散コサイン変換部９の出力と、動き補償予測部１３の出力である局部復号されたデータ（局部復号画像）とを加算し、加算結果をフレームメモリ１１に供給する。

動きベクトル検出部１２は、バッファメモリ／プリプロセス部１の出力とフレームメモリ１１の出力とを基にして動きベクトルを検出し、動き補償予測部１３に供給する。

動き補償予測部１３より出力された付帯情報と、量子化部４より出力された量子化信号は、可変長符号化部５に入力されて可変長符号化される。可変長符号化部５の出力はマルチプレクサ（ＭＵＸ）６に入力される。マルチプレクサ６は、可変長符号化部５の出力がＭＰＥＧ２の規格に合致したデータ構造になるように多重化を行う。また符号量制御部７は、マルチプレクサ６からの情報を基にして、符号化データの単位時間当たりのデータ量が適切な範囲に収まるよう、量子化部４における量子化に必要な係数を設定する。

次に、図２を用いて、動き補償部１３の具体的構成及び動作について説明する。図２に示すように、動き補償予測部１３は、各予測モードの参照画像を生成する参照画像生成部１３１と、各予測モードの誤差評価値を算出する誤差評価値算出部１３２と、モード判別部１３３を備える。

参照画像生成部１３１には、動きベクトル検出部１２より出力された動きベクトルと、フレームメモリ１１より出力された局部復号画像とが入力される。参照画像生成部１３１は、入力された動きベクトルと局部復号画像とに基づいて各予測モード毎に参照画像を生成する。各予測モードとは以下に示す通りである。

Ｉピクチャの場合には、フレーム内符号化マクロブロック（Intra MB）であり、Ｐピクチャの場合には、Intra MB，順方向予測動き補償マクロブロック（Forward MC MB），順方向フレーム間予測マクロブロック（No MC MB）である。Ｂピクチャの場合には、Intra MB，Forward MC MB，逆方向予測動き補償マクロブロック（Backward MC MB），双方向予測動き補償マクロブロック（Average MC MB）である。

誤差評価値算出部１３２は、入力された各予測モード毎の参照画像から予測ブロックを抜き出し、入力画像との差分を取りながら、誤差評価値を算出する。誤差評価値算出部１３２で算出した各予測モード毎の誤差評価値は、モード判別部１３３に入力される。モード判別部１３３は、誤差評価値算出部１３２より入力された各予測モード毎の誤差評価値および動きベクトル検出部１２１より入力された各予測モード毎の動きベクトル評価値を基にして予測モードを判別する。

以上により、高域を重視して求められた誤差評価値のみから予測モードを判別していたときには、特に低ビットレートで高域が少ない成分にて評価値の差が少ない場合に誤った予測判断を行なうことがあったが、低域成分も見て評価している動きベクトル検出時の評価値も予測モードの判別に使用することにより、低域成分の差分も反映した、より精度の高い予測モード判別が可能となる。これにより、より適切な映像符号化を行うことが可能となる。

本実施例に適用される映像符号化装置の全体構成を示す概略ブロック図である。 本実施例に適用される映像符号化装置の要部の一例を示すブロック図である。 従来例を示すブロック図である。

符号の説明

１ バッファメモリ／プリプロセス部
２ 減算器
３ 離散コサイン変換部
４ 量子化部
５ 可変長符号化部
６ マルチプレクサ
７ 符号量制御部
８ 逆量子化部
９ 逆離散コサイン変換部
１０ 加算器
１１ フレームメモリ
１２ 動きベクトル検出部
１３ 動き補償予測部
１２１ 動きベクトル検出部
１３１ 参照画像生成部
１３２ 誤差評価値算出部

Claims (1)

1. 入力映像信号に係る動きベクトルを検出する動きベクトル検出部と、前記動きベクトル検出部から出力する動きベクトルに基づいて前記入力映像信号の動き補償を行う動き補償予測部とを有する映像符号化装置において、
   前記動き補償予測部は、
   前記動きベクトルと符号化した前記入力映像信号を復号化した局部復号画像とを基にして、複数の予測モードの参照画像を生成する参照画像生成部と、
   前記複数の予測モードの参照画像と入力画像とを用いて誤差評価値を算出する誤差評価値算出部と、
   前記誤差評価値と前記動きベクトル検出部から出力する動きベクトル評価値とを用いて予測モードを判別する予測モード判別部と、
   を備えることを特徴とする映像符号化装置。
   
   

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