JP2606508B2 - 動画像予測符号化装置及びその復号化装置 - Google Patents
動画像予測符号化装置及びその復号化装置Info
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- Signal Processing (AREA)
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】ディジタル信号の処理を行なう記
録，伝送，表示装置に使用され、信号をより少ない符号
量で効率的に符号化し、特にランダムアクセスやサーチ
が可能な動画像信号の符号化装置及び復号化装置に関す
る。
録，伝送，表示装置に使用され、信号をより少ない符号
量で効率的に符号化し、特にランダムアクセスやサーチ
が可能な動画像信号の符号化装置及び復号化装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】動画像の高能率符号化において、画像信
号のフレーム間の相関を利用し、符号化されるフレーム
を符号化の済んだフレームで予測して、予測誤差のみを
符号化するフレーム間予測符号化がある。近年はさら
に、画像を動きに合わせて移動させて予測する動き補償
フレーム間予測が一般的になってきている。
号のフレーム間の相関を利用し、符号化されるフレーム
を符号化の済んだフレームで予測して、予測誤差のみを
符号化するフレーム間予測符号化がある。近年はさら
に、画像を動きに合わせて移動させて予測する動き補償
フレーム間予測が一般的になってきている。
【０００３】一方、蓄積メディアを対象とした符号化で
は、数フレーム毎にフレーム間予測をしないでフレーム
内独立符号化を行うフレーム内独立符号化画像（以下単
にＩフレームまたは独立フレームとも記す）を数フレー
ムごとに設定し、ランダムアクセスや高速サーチに対応
させている。そして、前記ＩフレームとＩフレームの間
にはＰフレームと呼ばれる画像があり、これはフレーム
間予測を用いてフレーム間予測符号化が行われる。例え
ば、図１１の（Ａ）に示すように、フレームはフレーム
内独立符号化画像（Ｉ）とフレーム間予測符号化画像
（Ｐ）からなっている。なお、以下の説明では、フレー
ム間予測を行わずにフレーム内独立処理をする独立符号
化を単にＩ符号化あるいは独立符号化とも記し、フレー
ム間予測を用いた予測符号化を単にＰ符号化とも記す。
次に、前記した従来の符号化装置の構成例について図７
を基に説明する。
は、数フレーム毎にフレーム間予測をしないでフレーム
内独立符号化を行うフレーム内独立符号化画像（以下単
にＩフレームまたは独立フレームとも記す）を数フレー
ムごとに設定し、ランダムアクセスや高速サーチに対応
させている。そして、前記ＩフレームとＩフレームの間
にはＰフレームと呼ばれる画像があり、これはフレーム
間予測を用いてフレーム間予測符号化が行われる。例え
ば、図１１の（Ａ）に示すように、フレームはフレーム
内独立符号化画像（Ｉ）とフレーム間予測符号化画像
（Ｐ）からなっている。なお、以下の説明では、フレー
ム間予測を行わずにフレーム内独立処理をする独立符号
化を単にＩ符号化あるいは独立符号化とも記し、フレー
ム間予測を用いた予測符号化を単にＰ符号化とも記す。
次に、前記した従来の符号化装置の構成例について図７
を基に説明する。
【０００４】画像信号入力端子１より入力された画像信
号は予測減算器２に導かれ予測信号が減算される。予測
残差である予測器２の出力は、フレーム内符号化器６で
符号化され圧縮されたデータとなる。そのデータはデー
タ出力９から出力されると共にフレーム内復号器18で再
生された予測残差となり、逆予測加算器16で予測信号が
加算され再生された画像信号となる。再生された画像信
号はフレームメモリー15に蓄えられ、１フレーム遅延さ
せられた後、切り替えスイッチ35のＰ端子に導かれる。
号は予測減算器２に導かれ予測信号が減算される。予測
残差である予測器２の出力は、フレーム内符号化器６で
符号化され圧縮されたデータとなる。そのデータはデー
タ出力９から出力されると共にフレーム内復号器18で再
生された予測残差となり、逆予測加算器16で予測信号が
加算され再生された画像信号となる。再生された画像信
号はフレームメモリー15に蓄えられ、１フレーム遅延さ
せられた後、切り替えスイッチ35のＰ端子に導かれる。
【０００５】切り替えスイッチ35は入力より分離された
同期信号によって制御され、Ｎフレームに一度の独立フ
レームでは可動端子Ｓは固定端子Ｉ側に接続され、他の
予測フレームではＰ側に接続される。ここでＰには１フ
レーム前の再生画像信号が入力されているので、Ｐが選
択されるとフレーム間予測となる。Ｉには固定値（０）
が接続されているので、予測減算器２の出力は入力信号
と同じになり、フレーム内独立符号化となる。
同期信号によって制御され、Ｎフレームに一度の独立フ
レームでは可動端子Ｓは固定端子Ｉ側に接続され、他の
予測フレームではＰ側に接続される。ここでＰには１フ
レーム前の再生画像信号が入力されているので、Ｐが選
択されるとフレーム間予測となる。Ｉには固定値（０）
が接続されているので、予測減算器２の出力は入力信号
と同じになり、フレーム内独立符号化となる。
【０００６】復号装置の構成を図８に示す。データ入力
端子30より入力されたデータは、フレーム内復号器18で
復号され、逆予測加算器16で予測信号が加算され、再生
画像信号となる。その信号は再生画像信号出力端子34よ
り出力されると共にフレームメモリー15に蓄えられ、１
フレーム遅延させられた後スイッチ35を通って逆予測加
算器16に入力される。スイッチ35は入力データより分離
されたフレーム同期信号で符号化装置と同様に制御され
る。
端子30より入力されたデータは、フレーム内復号器18で
復号され、逆予測加算器16で予測信号が加算され、再生
画像信号となる。その信号は再生画像信号出力端子34よ
り出力されると共にフレームメモリー15に蓄えられ、１
フレーム遅延させられた後スイッチ35を通って逆予測加
算器16に入力される。スイッチ35は入力データより分離
されたフレーム同期信号で符号化装置と同様に制御され
る。
【０００７】なお、前記符号化装置のフレーム内符号化
器６では、まずＤＣＴ（離散的コセイン変換）が行わ
れ、その変換出力を量子化し、ハフマン符号などで可変
長符号化されている。前記復号化装置のフレーム内復号
化器18では、まず可変長符号を復号し、固定長符号を量
子化代表値に置き換え、さらに逆ＤＣＴして再生信号を
得ている。
器６では、まずＤＣＴ（離散的コセイン変換）が行わ
れ、その変換出力を量子化し、ハフマン符号などで可変
長符号化されている。前記復号化装置のフレーム内復号
化器18では、まず可変長符号を復号し、固定長符号を量
子化代表値に置き換え、さらに逆ＤＣＴして再生信号を
得ている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の符号
復号化装置では、定期的に独立フレームがあり、独立フ
レームは予測フレームより発生するデータ量が多くなる
ので、その分符号化効率が悪くなる。
復号化装置では、定期的に独立フレームがあり、独立フ
レームは予測フレームより発生するデータ量が多くなる
ので、その分符号化効率が悪くなる。
【０００９】高速サーチでは、独立フレームのみが再生
されるが、独立フレームはデータ量が多いので、高速サ
ーチで復号できるデータ量を通常再生時と同一とする
と、サーチスピードに対応したすべての独立フレームを
復号することができず、同一フレームを繰り返し出力す
ることになる。そこで周波数成分をバンド分割してお
き、低い周波数のもののみを復号すると、各フレームの
復号しなければならないデータ量は少くなるので、解像
度は低くてもスムーズなサーチ画像が得られる。しか
し、この場合、高い周波数成分は無駄になる。
されるが、独立フレームはデータ量が多いので、高速サ
ーチで復号できるデータ量を通常再生時と同一とする
と、サーチスピードに対応したすべての独立フレームを
復号することができず、同一フレームを繰り返し出力す
ることになる。そこで周波数成分をバンド分割してお
き、低い周波数のもののみを復号すると、各フレームの
復号しなければならないデータ量は少くなるので、解像
度は低くてもスムーズなサーチ画像が得られる。しか
し、この場合、高い周波数成分は無駄になる。
【００１０】本発明は以上の点に着目してなされたもの
で、独立とするのは低い周波数成分のみとし、高い周波
数成分に対しては常にフレーム間予測を行うことで、蓄
積系メディアで必要とされる機能に対応しながら符号化
効率を改善し、データ量をより少なくすることができる
動画像予測符号化装置及びその復号化装置を提供するこ
とを目的とするものである。
で、独立とするのは低い周波数成分のみとし、高い周波
数成分に対しては常にフレーム間予測を行うことで、蓄
積系メディアで必要とされる機能に対応しながら符号化
効率を改善し、データ量をより少なくすることができる
動画像予測符号化装置及びその復号化装置を提供するこ
とを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、動画像信号の
予測符号化装置であって、フレーム間またはフィールド
間の予測信号に対し、低い周波数成分を抑圧して予測信
号を生成する予測信号生成手段と、前記予測信号生成手
段からの予測信号と被予測信号との差分である予測残差
信号を出力する予測手段と、前記予測残差信号をフレー
ム内またはフィールド内符号化する手段とを備えてなる
動画像予測符号化装置を提供するものである。
予測符号化装置であって、フレーム間またはフィールド
間の予測信号に対し、低い周波数成分を抑圧して予測信
号を生成する予測信号生成手段と、前記予測信号生成手
段からの予測信号と被予測信号との差分である予測残差
信号を出力する予測手段と、前記予測残差信号をフレー
ム内またはフィールド内符号化する手段とを備えてなる
動画像予測符号化装置を提供するものである。
【００１２】また本発明は、動画像信号の予測符号化装
置であって、被符号化信号の高い周波数成分と低い周波
数成分を分離する信号分離手段と、前記信号分離手段か
ら出力される高い周波数成分の信号に対してフレーム間
またはフィールド間符号化を行う第１の符号化手段と、
前記信号分離手段から出力される低い周波数成分の信号
に対して、前記第１の符号化手段でフレーム間またはフ
ィールド間符号化が行われているフレームまたはフィー
ルドにおいて、フレームまたはフィールド単位でフレー
ム内またはフィールド内符号化を行う第２の符号化手段
とを備えてなる動画像予測符号化装置を提供するもので
ある。
置であって、被符号化信号の高い周波数成分と低い周波
数成分を分離する信号分離手段と、前記信号分離手段か
ら出力される高い周波数成分の信号に対してフレーム間
またはフィールド間符号化を行う第１の符号化手段と、
前記信号分離手段から出力される低い周波数成分の信号
に対して、前記第１の符号化手段でフレーム間またはフ
ィールド間符号化が行われているフレームまたはフィー
ルドにおいて、フレームまたはフィールド単位でフレー
ム内またはフィールド内符号化を行う第２の符号化手段
とを備えてなる動画像予測符号化装置を提供するもので
ある。
【００１３】また本発明は、動画像信号の予測復号化装
置であって、符号化装置から伝送されてくる符号をフレ
ーム内またはフィールド内復号を行い復号信号を得る復
号手段と、フレーム間またはフィールド間の予測信号に
対し、低い周波数成分を抑圧して予測信号を生成する予
測信号生成手段と、前記予測信号生成手段からの予測信
号と前記復号信号とを加算して再生画像信号を得る逆予
測手段とを備えてなる動画像予測復号化装置を提供する
ものである。
置であって、符号化装置から伝送されてくる符号をフレ
ーム内またはフィールド内復号を行い復号信号を得る復
号手段と、フレーム間またはフィールド間の予測信号に
対し、低い周波数成分を抑圧して予測信号を生成する予
測信号生成手段と、前記予測信号生成手段からの予測信
号と前記復号信号とを加算して再生画像信号を得る逆予
測手段とを備えてなる動画像予測復号化装置を提供する
ものである。
【００１４】また本発明は、前記請求項３に関わる予測
符号化装置によって符号化された動画像信号の予測復号
化装置であって、第１のフレームまたはフィールドの高
い周波数成分の信号に対してフレーム間またはフィール
ド間復号化し、第１の復号信号を得る第１の復号化手段
と、前記第１のフレームまたはフィールドの低い周波数
成分の信号に対してフレームまたはフィールド単位でフ
レーム内またはフィールド内復号化し、第２の復号信号
を得る第２の復号化手段と、前記第１の復号信号と第２
の復号信号とを加算して再生動画像信号を得る手段とを
備えてなる動画像予測復号化装置を提供するものであ
る。
符号化装置によって符号化された動画像信号の予測復号
化装置であって、第１のフレームまたはフィールドの高
い周波数成分の信号に対してフレーム間またはフィール
ド間復号化し、第１の復号信号を得る第１の復号化手段
と、前記第１のフレームまたはフィールドの低い周波数
成分の信号に対してフレームまたはフィールド単位でフ
レーム内またはフィールド内復号化し、第２の復号信号
を得る第２の復号化手段と、前記第１の復号信号と第２
の復号信号とを加算して再生動画像信号を得る手段とを
備えてなる動画像予測復号化装置を提供するものであ
る。
【００１５】
【作用】上記のように構成した本発明の予測符号化装置
及びその復号化装置によれば、あるフレームについて、
フレーム間予測を用いずにフレーム内独立処理をする独
立符号化（Ｉ符号化）は、低い周波数の成分のみに対し
て行なわれ、高い周波数の成分に対しては、フレーム間
予測を用いた予測符号化（Ｐ符号化）が行なわれる。こ
うすることによって、低い周波数の成分については従来
と同様に扱われ、高い周波数の成分は予測処理により符
号化効率が改善され、全体として符号化出力データ量が
少なくなる。ランダムアクセスなどでは、アクセスポイ
ントの再生画像は低い周波数の成分だけであり、高い周
波数の成分はフレームが進むにつれて予測残差成分によ
り徐々に再生される。高速サーチでは低い周波数成分に
より、スムーズなサーチ画像が得られる。
及びその復号化装置によれば、あるフレームについて、
フレーム間予測を用いずにフレーム内独立処理をする独
立符号化（Ｉ符号化）は、低い周波数の成分のみに対し
て行なわれ、高い周波数の成分に対しては、フレーム間
予測を用いた予測符号化（Ｐ符号化）が行なわれる。こ
うすることによって、低い周波数の成分については従来
と同様に扱われ、高い周波数の成分は予測処理により符
号化効率が改善され、全体として符号化出力データ量が
少なくなる。ランダムアクセスなどでは、アクセスポイ
ントの再生画像は低い周波数の成分だけであり、高い周
波数の成分はフレームが進むにつれて予測残差成分によ
り徐々に再生される。高速サーチでは低い周波数成分に
より、スムーズなサーチ画像が得られる。
【００１６】
【実施例】本発明になる動画像予測符号化装置及びその
復号化装置の一実施例を以下図面と共に詳細に説明す
る。 ＜第１の実施例＞図１は本発明の予測符号化装置の第１
の実施例を示すブロック図である。前述した図７の従来
例と同一部分には同一符号を付して示す。図７の符号化
装置に対して、本符号化装置は、予測信号に対する空間
ＬＰＦ13や減算器12がある点に特徴がある。
復号化装置の一実施例を以下図面と共に詳細に説明す
る。 ＜第１の実施例＞図１は本発明の予測符号化装置の第１
の実施例を示すブロック図である。前述した図７の従来
例と同一部分には同一符号を付して示す。図７の符号化
装置に対して、本符号化装置は、予測信号に対する空間
ＬＰＦ13や減算器12がある点に特徴がある。
【００１７】図１において、画像信号入力端子１より入
力された画像信号は、予測減算器２に供給される。予測
減算器２は、画像入力信号から減算器12より出力される
予測信号を減算し、予測残差を得て、フレーム内符号化
器６へ供給している。フレーム内符号化器６は、入力信
号をフレーム内符号化し、冗長が取り除かれた符号化デ
ータをデータ出力端子９より出力すると共に、フレーム
内復号化器18へも出力している。フレーム内符号化器６
の内部処理は、従来例と同じである。
力された画像信号は、予測減算器２に供給される。予測
減算器２は、画像入力信号から減算器12より出力される
予測信号を減算し、予測残差を得て、フレーム内符号化
器６へ供給している。フレーム内符号化器６は、入力信
号をフレーム内符号化し、冗長が取り除かれた符号化デ
ータをデータ出力端子９より出力すると共に、フレーム
内復号化器18へも出力している。フレーム内符号化器６
の内部処理は、従来例と同じである。
【００１８】一方、符号化装置での予測信号は、復号化
装置と同一の信号とするため、フレーム内符号化された
信号より作られる必要がある。従って、フレーム内復号
化器１８は、フレーム内符号化された信号を復号し、再
生予測残差を得て、逆予測加算器１６へ供給している。
逆予測加算器１６は、前記再生予測残差とそれに対応す
る予測信号を加算し、再生画像信号を得て、フレームメ
モリー１５へ供給している。フレームメモリー１５は、
入力信号を１フレームだけ遅延した出力信号を得て、Ｌ
ＰＦ（ローパスフィルタ）１３及び、減算器１２へ供給
している。ＬＰＦ１３の出力はスイッチの固定端子Ｉに
接続されている。
装置と同一の信号とするため、フレーム内符号化された
信号より作られる必要がある。従って、フレーム内復号
化器１８は、フレーム内符号化された信号を復号し、再
生予測残差を得て、逆予測加算器１６へ供給している。
逆予測加算器１６は、前記再生予測残差とそれに対応す
る予測信号を加算し、再生画像信号を得て、フレームメ
モリー１５へ供給している。フレームメモリー１５は、
入力信号を１フレームだけ遅延した出力信号を得て、Ｌ
ＰＦ（ローパスフィルタ）１３及び、減算器１２へ供給
している。ＬＰＦ１３の出力はスイッチの固定端子Ｉに
接続されている。
【００１９】切り替えスイッチ３６は入力より分離され
た同期信号によって制御され、Ｎフレームに一度の独立
フレームでは可動端子Ｓは固定端子Ｉ側に接続され、他
の予測フレームではＰ側に接続される。ここでＩ側には
ＬＰＦ１３の出力である１フレーム前の再生画像信号の
低い周波数成分が入力されており、Ｐには固定値（０）
が接続されている。減算器１２の出力は、切り替えスイ
ッチ３６がＰ側の時、フレームメモリー１５の出力その
ままとなるので予測減算器２では従来例の予測と同じ処
理が行われ、切り替えスイッチ３６がＩ側の時、ＬＰＦ
１３からの低い周波数成分が減算された予測信号となる
ので、予測減算器２で入力信号からその予測信号を減算
しても、予測残差には低い周波数成分はそのまま残り、
フレーム内符号化器６でフレーム内独立処理が行われ
る。
た同期信号によって制御され、Ｎフレームに一度の独立
フレームでは可動端子Ｓは固定端子Ｉ側に接続され、他
の予測フレームではＰ側に接続される。ここでＩ側には
ＬＰＦ１３の出力である１フレーム前の再生画像信号の
低い周波数成分が入力されており、Ｐには固定値（０）
が接続されている。減算器１２の出力は、切り替えスイ
ッチ３６がＰ側の時、フレームメモリー１５の出力その
ままとなるので予測減算器２では従来例の予測と同じ処
理が行われ、切り替えスイッチ３６がＩ側の時、ＬＰＦ
１３からの低い周波数成分が減算された予測信号となる
ので、予測減算器２で入力信号からその予測信号を減算
しても、予測残差には低い周波数成分はそのまま残り、
フレーム内符号化器６でフレーム内独立処理が行われ
る。
【００２０】ＬＰＦ13は２次元フィルタであるが、垂直
方向フィルタと水平方向フィルタの従属接続型でよく、
その場合の構成は図９の様になる。同図中の数字はタッ
プ係数の例である。
方向フィルタと水平方向フィルタの従属接続型でよく、
その場合の構成は図９の様になる。同図中の数字はタッ
プ係数の例である。
【００２１】また、図１０は各信号の周波数特性を示す
ものである。（Ａ）に示す入力信号はすべての周波数成
分を持っているが、（Ｂ）に示す予測信号は低い周波数
が抑圧されたものになっている。このような予測信号が
減算された予測残差は（Ｃ）に示すように入力信号の低
い周波数成分がそのまま残り、高い周波数成分は予測が
外れた分のみとなる。（Ｄ）に示す再生信号は予測信号
（Ｂ）と予測残差（Ｃ）の加算となるのですべての周波
数成分が得られる。
ものである。（Ａ）に示す入力信号はすべての周波数成
分を持っているが、（Ｂ）に示す予測信号は低い周波数
が抑圧されたものになっている。このような予測信号が
減算された予測残差は（Ｃ）に示すように入力信号の低
い周波数成分がそのまま残り、高い周波数成分は予測が
外れた分のみとなる。（Ｄ）に示す再生信号は予測信号
（Ｂ）と予測残差（Ｃ）の加算となるのですべての周波
数成分が得られる。
【００２２】ここで、高い周波数成分の予測を完全なも
の（予測係数１）とすると、高い周波数成分の予測残差
が全く無くなるため、ランダムアクセス後高い周波数成
分の再生が通常の状態に戻るまでに、長い時間が必要と
される。それが問題となる場合には予測係数を１より下
げ例えば０．８などのすれば、符号化効率は若干落ちる
が、比較的早く通常の画像が得られる。この処理の実現
はＬＰＦ１３で高い周波数の成分を完全抑圧にせず、
０．２程度残すことで実現できる。
の（予測係数１）とすると、高い周波数成分の予測残差
が全く無くなるため、ランダムアクセス後高い周波数成
分の再生が通常の状態に戻るまでに、長い時間が必要と
される。それが問題となる場合には予測係数を１より下
げ例えば０．８などのすれば、符号化効率は若干落ちる
が、比較的早く通常の画像が得られる。この処理の実現
はＬＰＦ１３で高い周波数の成分を完全抑圧にせず、
０．２程度残すことで実現できる。
【００２３】フレーム間予測で１画素より細かい精度の
動き補償を用いる場合は、動き補償でリサンプル処理が
行われることになり、そのフィルタの特性で高い周波数
は若干抑圧されるので、あえて予測係数を１より下げな
くても良い。この場合、例えば１／２画素精度で１／２
画素分ずらす場合は４タップフィルタで−１／１６，９
／１６，９／１６，−１／１６などの係数となり、高い
周波数は抑圧される。しかし、画素をずらさない場合は
０，１，０，０となり、予測係数は１となってしまう
ので、高い周波数が抑圧されるように１／１６，１４／
１６，１／１６．０などの係数とする。
動き補償を用いる場合は、動き補償でリサンプル処理が
行われることになり、そのフィルタの特性で高い周波数
は若干抑圧されるので、あえて予測係数を１より下げな
くても良い。この場合、例えば１／２画素精度で１／２
画素分ずらす場合は４タップフィルタで−１／１６，９
／１６，９／１６，−１／１６などの係数となり、高い
周波数は抑圧される。しかし、画素をずらさない場合は
０，１，０，０となり、予測係数は１となってしまう
ので、高い周波数が抑圧されるように１／１６，１４／
１６，１／１６．０などの係数とする。
【００２４】図２は本発明の動画像予測復号化装置の第
１の実施例を示すブロック図であり、図１に示す符号化
装置に対応する復号化装置の実施例を示すブロック図で
ある。前述した図１、図８と同一部分には同一符号を付
して示す。図２において、データ入力端子３０を介して
符号化装置より伝送された符号化データ信号が入来し、
フレーム内復号化器１８へ供給されている。フレーム内
復号化器１８は、フレーム内符号化された信号を復号
し、再生予測残差を得て、逆予測加算器１６へ供給して
いる。逆予測加算器１６は、前記再生予測残差と減算器
１２より供給される予測信号を加算し、再生画像信号を
得て、再生画像信号出力端子３４を介して出力すると共
に、フレームメモリー１５へ供給している。フレームメ
モリー１５は、入力信号を１フレームだけ遅延した出力
信号を得て、ＬＰＦ１３及び、減算器１２へ供給してい
る。ＬＰＦ１３の出力はスイッチ３６の固定端子Ｉに接
続される。スイッチの構成及び動作は符号化装置と同じ
であり、減算器１２の出力は符号化装置と同じ予測信号
として加算器１６に入力される。
１の実施例を示すブロック図であり、図１に示す符号化
装置に対応する復号化装置の実施例を示すブロック図で
ある。前述した図１、図８と同一部分には同一符号を付
して示す。図２において、データ入力端子３０を介して
符号化装置より伝送された符号化データ信号が入来し、
フレーム内復号化器１８へ供給されている。フレーム内
復号化器１８は、フレーム内符号化された信号を復号
し、再生予測残差を得て、逆予測加算器１６へ供給して
いる。逆予測加算器１６は、前記再生予測残差と減算器
１２より供給される予測信号を加算し、再生画像信号を
得て、再生画像信号出力端子３４を介して出力すると共
に、フレームメモリー１５へ供給している。フレームメ
モリー１５は、入力信号を１フレームだけ遅延した出力
信号を得て、ＬＰＦ１３及び、減算器１２へ供給してい
る。ＬＰＦ１３の出力はスイッチ３６の固定端子Ｉに接
続される。スイッチの構成及び動作は符号化装置と同じ
であり、減算器１２の出力は符号化装置と同じ予測信号
として加算器１６に入力される。
【００２５】＜第２の実施例＞ 図３は本発明の予測符号化装置の第２の実施例を示すブ
ロック図である。図１と同一部分には同一符号を付して
示す。図１に示す第１の実施例との相違は、低い周波数
成分が別に符号化され、フレームごとに処理を変えず、
すべてのフレームで低い周波数成分は独立符号化（Ｉ符
号化）とする点である。入力信号はまずバンド分割減算
器３とサブサンプル器４に入力される。サブサンプル器
４ではＬＰＦ１３と同様なフィルタリング行われた後、
その周波数帯域に相当するサブサンプルが行われる。前
述した図９の例では垂直水平とも１／２とする。
ロック図である。図１と同一部分には同一符号を付して
示す。図１に示す第１の実施例との相違は、低い周波数
成分が別に符号化され、フレームごとに処理を変えず、
すべてのフレームで低い周波数成分は独立符号化（Ｉ符
号化）とする点である。入力信号はまずバンド分割減算
器３とサブサンプル器４に入力される。サブサンプル器
４ではＬＰＦ１３と同様なフィルタリング行われた後、
その周波数帯域に相当するサブサンプルが行われる。前
述した図９の例では垂直水平とも１／２とする。
【００２６】サブサンプル器４の出力はフレーム内符号
化器７とオーバーサンプル器５に入力される。フレーム
内符号化の出力である低い周波数成分の符号化データは
データ出力端子10を介して復号器側に伝送される。フレ
ーム内符号化器７はサブサンプルされた画像に対するも
ので、処理する画素数は入力信号の１／４になってい
る。
化器７とオーバーサンプル器５に入力される。フレーム
内符号化の出力である低い周波数成分の符号化データは
データ出力端子10を介して復号器側に伝送される。フレ
ーム内符号化器７はサブサンプルされた画像に対するも
ので、処理する画素数は入力信号の１／４になってい
る。
【００２７】一方、オーバーサンプル器５はサブサンプ
ル器４でなくなった画素を補間して作り、元の画像と同
じ画素数にする。オーバーサンプル器５の出力はバンド
分割減算器３の減算入力に入力され、バンド分割減算器
３ではそれを入力信号から減算し、高い周波数成分の信
号を得る。バンド分割減算器３の出力は予測減算器２に
導かれ、フレームメモリー15から出力される予測信号が
減算される。予測残差となる予測減算器２の出力はフレ
ーム内符号化器８でフレーム内符号化され、その出力は
データ出力端子11を介して復号装置側に伝送されると共
にフレーム内復号器20に入力される。フレーム内符号化
器８は高い周波数成分の予測残差に対するもので、処理
する画素数は入力信号と同じである。
ル器４でなくなった画素を補間して作り、元の画像と同
じ画素数にする。オーバーサンプル器５の出力はバンド
分割減算器３の減算入力に入力され、バンド分割減算器
３ではそれを入力信号から減算し、高い周波数成分の信
号を得る。バンド分割減算器３の出力は予測減算器２に
導かれ、フレームメモリー15から出力される予測信号が
減算される。予測残差となる予測減算器２の出力はフレ
ーム内符号化器８でフレーム内符号化され、その出力は
データ出力端子11を介して復号装置側に伝送されると共
にフレーム内復号器20に入力される。フレーム内符号化
器８は高い周波数成分の予測残差に対するもので、処理
する画素数は入力信号と同じである。
【００２８】フレーム内復号器20で再生された残差はそ
れに対応する予測信号と逆予測加算器16で加算され、フ
レームメモリー15で１フレーム遅延させられ、予測信号
として予測減算器２に与えられる。
れに対応する予測信号と逆予測加算器16で加算され、フ
レームメモリー15で１フレーム遅延させられ、予測信号
として予測減算器２に与えられる。
【００２９】図４は本発明の動画像予測復号化装置の第
２実施例を示すブロック図であり、図３の符号化装置に
対応する復号化装置の実施例を示すブロック図である。
図２の復号装置と比較して、フレーム内復号器が２つあ
り、オーバーサンプル器５、２つのフレーム内復号器出
力を加算する加算器１７が加わっている点が異なる。一
方、フレーム内復号器２０の出力は高い周波数成分のみ
になっているので、予測信号の形成のためのＬＰＦ１３
や、減算器１２は必要ない。データ入力端子３１より来
る低い周波数成分のデータ入力信号は、フレーム内復号
化器１９でフレーム内復号化され、オーバーサンプル器
５に入力される。オーバーサンプル器５では元の画像と
同じ画素数の信号を作り、その信号を加算器１７に与え
る。
２実施例を示すブロック図であり、図３の符号化装置に
対応する復号化装置の実施例を示すブロック図である。
図２の復号装置と比較して、フレーム内復号器が２つあ
り、オーバーサンプル器５、２つのフレーム内復号器出
力を加算する加算器１７が加わっている点が異なる。一
方、フレーム内復号器２０の出力は高い周波数成分のみ
になっているので、予測信号の形成のためのＬＰＦ１３
や、減算器１２は必要ない。データ入力端子３１より来
る低い周波数成分のデータ入力信号は、フレーム内復号
化器１９でフレーム内復号化され、オーバーサンプル器
５に入力される。オーバーサンプル器５では元の画像と
同じ画素数の信号を作り、その信号を加算器１７に与え
る。
【００３０】一方、データ入力端子32より来る高い周波
数成分のデータ入力信号は、フレーム内復号化器20で再
生予測残差を得て、逆予測加算器16に入力される。逆予
測加算器16は、再生予測残差とフレームメモリー15より
供給される予測信号を加算し、高い周波数成分の再生画
像信号を得て、加算器17に入力すると共に、フレームメ
モリー15へ供給している。フレームメモリー15は、入力
信号を１フレームだけ遅延させ予測信号として逆予測加
算器16に入力する。加算器17はオーバーサンプル器５か
ら与えられる低い周波数成分の信号と、加算器16から与
えられる高い周波数成分の信号を加算して再生画像信号
を得、再生画像信号出力端子34を介して出力する。
数成分のデータ入力信号は、フレーム内復号化器20で再
生予測残差を得て、逆予測加算器16に入力される。逆予
測加算器16は、再生予測残差とフレームメモリー15より
供給される予測信号を加算し、高い周波数成分の再生画
像信号を得て、加算器17に入力すると共に、フレームメ
モリー15へ供給している。フレームメモリー15は、入力
信号を１フレームだけ遅延させ予測信号として逆予測加
算器16に入力する。加算器17はオーバーサンプル器５か
ら与えられる低い周波数成分の信号と、加算器16から与
えられる高い周波数成分の信号を加算して再生画像信号
を得、再生画像信号出力端子34を介して出力する。
【００３１】＜第３の実施例＞ 図５は本発明の動画像予測符号化装置の第３の実施例を
示すブロック図である。図３と同一部分には同一符号を
付して示す。図３に示す第２の実施例との相違点は、図
３の実施例は符号化処理前に高い周波数成分と低い周波
数成分の分割を行っているのに対し、図５の実施例はフ
レーム間予測残差に対し周波数分割を行う。従って、両
方の周波数成分のフレーム内復号を行い、予測信号はそ
の結果を加算して作られる。また、予測では動き補償を
行う。
示すブロック図である。図３と同一部分には同一符号を
付して示す。図３に示す第２の実施例との相違点は、図
３の実施例は符号化処理前に高い周波数成分と低い周波
数成分の分割を行っているのに対し、図５の実施例はフ
レーム間予測残差に対し周波数分割を行う。従って、両
方の周波数成分のフレーム内復号を行い、予測信号はそ
の結果を加算して作られる。また、予測では動き補償を
行う。
【００３２】入力信号は予測減算器２で予測信号を減算
された後、バンド分割減算器３とサブサンプル器４に入
力される。サブサンプル器４は図３と同様な処理が行わ
れ、その出力はフレーム内符号化器７に供給される。ま
た、高い周波数成分であるバンド分割減算器３の出力
は、フレーム内符号化器８に供給される。フレーム内符
号化器７はサブサンプルされた低い周波数成分に対する
ものであり、フレーム内符号化器８は高い周波数成分に
対するものである。それぞれのフレーム内符号化器の出
力はデータ出力端子10および11を介して復号装置側に伝
送されると共にフレーム内復号器19および20に入力され
る。
された後、バンド分割減算器３とサブサンプル器４に入
力される。サブサンプル器４は図３と同様な処理が行わ
れ、その出力はフレーム内符号化器７に供給される。ま
た、高い周波数成分であるバンド分割減算器３の出力
は、フレーム内符号化器８に供給される。フレーム内符
号化器７はサブサンプルされた低い周波数成分に対する
ものであり、フレーム内符号化器８は高い周波数成分に
対するものである。それぞれのフレーム内符号化器の出
力はデータ出力端子10および11を介して復号装置側に伝
送されると共にフレーム内復号器19および20に入力され
る。
【００３３】フレーム内復号器19の出力はオーバーサン
プル器５に、フレーム内復号器20の出力は加算器17に入
力される。オーバーサンプル器５の出力は加算器17とバ
ンド分割減算器３の減算入力に入力される。加算器17は
両方の成分を加算して再生予測残差を得て逆予測加算器
16に供給する。逆予測加算器16、フレームメモリー15、
ＬＰＦ13、スイッチ36、減算器12の動作は第１図と同じ
である。
プル器５に、フレーム内復号器20の出力は加算器17に入
力される。オーバーサンプル器５の出力は加算器17とバ
ンド分割減算器３の減算入力に入力される。加算器17は
両方の成分を加算して再生予測残差を得て逆予測加算器
16に供給する。逆予測加算器16、フレームメモリー15、
ＬＰＦ13、スイッチ36、減算器12の動作は第１図と同じ
である。
【００３４】一方、動き補償器14は、フレームメモリー
15の出力である１フレームだけ遅延した再生画像信号と
入力画像信号を用いて、ブロックごとに動きベクトルを
検出し、そのベクトルにより動き補償された１フレーム
遅延信号（動き補償により、正確な１フレームではなく
なっている）を得て、ＬＰＦ13および減算器12へ供給し
ている。さらに、動きベクトルの情報は復号側でも必要
なので、動きベクトル出力端子21より出力し、復号側に
伝送している。
15の出力である１フレームだけ遅延した再生画像信号と
入力画像信号を用いて、ブロックごとに動きベクトルを
検出し、そのベクトルにより動き補償された１フレーム
遅延信号（動き補償により、正確な１フレームではなく
なっている）を得て、ＬＰＦ13および減算器12へ供給し
ている。さらに、動きベクトルの情報は復号側でも必要
なので、動きベクトル出力端子21より出力し、復号側に
伝送している。
【００３５】図６は本発明の動画像予測復号化装置の第
３の実施例を示すブロック図であり、図５の符号化装置
に対応する復号化装置の実施例を示すブロック図であ
る。これは図２の復号装置と図４の復号装置が組み合わ
された形になっている。データ入力端子３１、３２より
入来したデータ入力信号は、それぞれフレーム内復号化
器１９、２０で、フレーム内符号化される。低い周波数
成分はオーバーサンプル器５に入力され、元の画像と同
じ画素数にし、加算器で両方の成分が加算され再生予測
残差が作られる。逆予測加算器１６、フレームメモリー
１５、ＬＰＦ１３、スイッチ３６、減算器１２の動作は
第１図と同じである。逆予測加算器１６の出力は再生画
像として、再生画像信号出力端子３４を介して出力す
る。一方、動き補償器３７は、動きベクトル情報入力３
５より来る動きベクトル値によってフレームメモリー１
５の出力に対して動き補償を行い、その結果をＬＰＦ１
３および減算器１２へ供給している。
３の実施例を示すブロック図であり、図５の符号化装置
に対応する復号化装置の実施例を示すブロック図であ
る。これは図２の復号装置と図４の復号装置が組み合わ
された形になっている。データ入力端子３１、３２より
入来したデータ入力信号は、それぞれフレーム内復号化
器１９、２０で、フレーム内符号化される。低い周波数
成分はオーバーサンプル器５に入力され、元の画像と同
じ画素数にし、加算器で両方の成分が加算され再生予測
残差が作られる。逆予測加算器１６、フレームメモリー
１５、ＬＰＦ１３、スイッチ３６、減算器１２の動作は
第１図と同じである。逆予測加算器１６の出力は再生画
像として、再生画像信号出力端子３４を介して出力す
る。一方、動き補償器３７は、動きベクトル情報入力３
５より来る動きベクトル値によってフレームメモリー１
５の出力に対して動き補償を行い、その結果をＬＰＦ１
３および減算器１２へ供給している。
【００３６】＜フレーム構造の変形例＞ 図１１の（Ｂ）〜（Ｅ）に各実施例のフレーム構造を示
す。四角はフレームであり破線で区切られたものは上が
高い周波数成分下が低い周波数成分である。Ｉはフレー
ム内で独立に符号化されるＩ符号化、Ｐはフレーム間の
予測で符号化されるＰ符号化、Ｂは前後両方のフレーム
から予測されるＢ符号化が行われることを示している。
そこで、第４の実施例として同図の（Ｅ）に示すよう
に、第１の実施例でＰ符号化だけが行われていたフレー
ムに対してＢ符号化が行なわれ、Ｐ符号化はＰ符号化が
行われるフレーム間で予測され、Ｂ符号化はＩ及びＰ符
号化が行われる前後２つのフレームから予測されるよう
にしても良い。
す。四角はフレームであり破線で区切られたものは上が
高い周波数成分下が低い周波数成分である。Ｉはフレー
ム内で独立に符号化されるＩ符号化、Ｐはフレーム間の
予測で符号化されるＰ符号化、Ｂは前後両方のフレーム
から予測されるＢ符号化が行われることを示している。
そこで、第４の実施例として同図の（Ｅ）に示すよう
に、第１の実施例でＰ符号化だけが行われていたフレー
ムに対してＢ符号化が行なわれ、Ｐ符号化はＰ符号化が
行われるフレーム間で予測され、Ｂ符号化はＩ及びＰ符
号化が行われる前後２つのフレームから予測されるよう
にしても良い。
【００３７】以上のように詳述した動画像予測符号化装
置及びその復号化装置によれば、あるフレーム（または
フィールド）について、フレーム内で独立に符号化する
のを低い周波数成分のみとし、同一フレームの高い周波
数成分に対してはフレーム間予測符号化を行うことで、
低い周波数成分の画像により従来と同様にランダムアク
セスやサーチが可能でありながら、高い周波数成分は予
測処理により符号化効率が改善されるので、全体として
符号化出力データ量を少なくできることとなる。
置及びその復号化装置によれば、あるフレーム（または
フィールド）について、フレーム内で独立に符号化する
のを低い周波数成分のみとし、同一フレームの高い周波
数成分に対してはフレーム間予測符号化を行うことで、
低い周波数成分の画像により従来と同様にランダムアク
セスやサーチが可能でありながら、高い周波数成分は予
測処理により符号化効率が改善されるので、全体として
符号化出力データ量を少なくできることとなる。
【００３８】また、ランダムアクセスなどでは、アクセ
スポイントの再生画像は低い周波数成分だけであるが、
高い周波数成分もフレームが進むにつれて予測残差成分
により徐々に再生されるので視覚特性に対して無駄がな
い。すなわち、人間の視覚特性は画像が急激に変化した
直後は視覚能力が通常よりかなり落ちるので、このよう
に高い周波数成分の再生が遅れてもあまり問題とならな
い。さらに、高速サーチでは低い周波数成分のみとなる
が、スムーズなサーチ画像が得られる。
スポイントの再生画像は低い周波数成分だけであるが、
高い周波数成分もフレームが進むにつれて予測残差成分
により徐々に再生されるので視覚特性に対して無駄がな
い。すなわち、人間の視覚特性は画像が急激に変化した
直後は視覚能力が通常よりかなり落ちるので、このよう
に高い周波数成分の再生が遅れてもあまり問題とならな
い。さらに、高速サーチでは低い周波数成分のみとなる
が、スムーズなサーチ画像が得られる。
【００３９】
【発明の効果】本発明の予測符号化装置及び復号化装置
によれば、あるフレーム（またはフィールド）につい
て、フレーム内で独立に符号化するのを低い周波数成分
のみとし、同一フレームの高い周波数成分に対してはフ
レーム間予測を用いてフレーム間予測符号化を行うの
で、低い周波数成分については従来と同様にランダムア
クセスやサーチが可能でありながら、高い周波数成分は
予測処理により符号化効率が改善され、全体として符号
化出力データ量を少なくできるなど、実用上極めて優れ
た効果を有する。
によれば、あるフレーム（またはフィールド）につい
て、フレーム内で独立に符号化するのを低い周波数成分
のみとし、同一フレームの高い周波数成分に対してはフ
レーム間予測を用いてフレーム間予測符号化を行うの
で、低い周波数成分については従来と同様にランダムア
クセスやサーチが可能でありながら、高い周波数成分は
予測処理により符号化効率が改善され、全体として符号
化出力データ量を少なくできるなど、実用上極めて優れ
た効果を有する。
【図１】本発明の動画像予測符号化装置の第１の実施例
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図２】本発明の動画像予測復号化装置の第１の実施例
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図３】本発明の動画像予測符号化装置の第２の実施例
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図４】本発明の動画像予測復号化装置の第２の実施例
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図５】本発明の動画像予測符号化装置の第３の実施例
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図６】本発明の動画像予測復号化装置の第３の実施例
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図７】動画像予測符号化装置の従来例を示すブロック
図である。
図である。
【図８】動画像予測復号化装置の従来例を示すブロック
図である。
図である。
【図９】実施例のＬＰＦの構成および係数を示す図であ
る。
る。
【図１０】実施例の信号の周波数特性の様子を示す図で
ある。
ある。
【図１１】フレーム間の予測構造の様子を示す図であ
る。
る。
１…画像信号入力端子、２…予測減算器、３…バンド分
割減算器、４…サブサンプル器（ＳＳ）、５…オーバー
サンプル器（ＯＳ）、６、７、８…フレーム内符号化器
（ＥＮＣ）、９、１０、１１…データ出力端子、１２…
減算器、１３…ＬＰＦ、１４、３７…動き補償器（Ｍ
Ｃ）、１５…フレームメモリー（ＦＭ）、１６…逆予測
加算器、１７…加算器、１８、１９、２０…フレーム内
復号化器（ＤＥＣ）、２１…動きベクトル出力端子、３
０、３１、３２…データ入力端子、３４…再生画像信号
出力端子、３５、３６…切り換えスイッチ、４０…入力
端子、４１…垂直方向ＬＰＦ、４２…水平方向ＬＰＦ、
４３…出力端子。
割減算器、４…サブサンプル器（ＳＳ）、５…オーバー
サンプル器（ＯＳ）、６、７、８…フレーム内符号化器
（ＥＮＣ）、９、１０、１１…データ出力端子、１２…
減算器、１３…ＬＰＦ、１４、３７…動き補償器（Ｍ
Ｃ）、１５…フレームメモリー（ＦＭ）、１６…逆予測
加算器、１７…加算器、１８、１９、２０…フレーム内
復号化器（ＤＥＣ）、２１…動きベクトル出力端子、３
０、３１、３２…データ入力端子、３４…再生画像信号
出力端子、３５、３６…切り換えスイッチ、４０…入力
端子、４１…垂直方向ＬＰＦ、４２…水平方向ＬＰＦ、
４３…出力端子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−192378（ＪＰ，Ａ) ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＣＩＲＣＵＩＴＳ ＡＮＤ Ｓ ＹＳＴＥＭＳ ＦＯＲ ＶＩＤＥＯ Ｔ ＨＣＨＮＯＬＯＧＹ １〜２！（1991. ６）Ｐ．174−183 ＩＥＥＥ ＧＬＯＢＥＣＯＭ’88 Ｐ．743−749 電子情報通信学会論文誌 Ｊ71−Ａ− ２！（1988−２）Ｐ．488−496
Claims (4)
- 【請求項１】動画像信号の予測符号化装置であって、 フレーム間またはフィールド間の予測信号に対し、低い
周波数成分を抑圧して予測信号を生成する予測信号生成
手段と、 前記予測信号生成手段からの予測信号と被予測信号との
差分である予測残差信号を出力する予測手段と、 前記予測残差信号をフレーム内またはフィールド内符号
化する手段とを備えてなる動画像予測符号化装置。 - 【請求項２】動画像信号の予測符号化装置であって、 被符号化信号の高い周波数成分と低い周波数成分を分離
する信号分離手段と、 前記信号分離手段から出力される高い周波数成分の信号
に対してフレーム間またはフィールド間符号化を行う第
１の符号化手段と、 前記信号分離手段から出力される低い周波数成分の信号
に対して、前記第１の符号化手段でフレーム間またはフ
ィールド間符号化が行われているフレームまたはフィー
ルドにおいて、フレームまたはフィールド単位でフレー
ム内またはフィールド内符号化を行う第２の符号化手段
とを備えてなる動画像予測符号化装置。 - 【請求項３】動画像信号の予測復号化装置であって、 符号化装置から伝送されてくる符号をフレーム内または
フィールド内復号を行い復号信号を得る復号手段と、 フレーム間またはフィールド間の予測信号に対し、低い
周波数成分を抑圧して予測信号を生成する予測信号生成
手段と、 前記予測信号生成手段からの予測信号と前記復号信号と
を加算して再生画像信号を得る逆予測手段とを備えてな
る動画像予測復号化装置。 - 【請求項４】請求項３に記載の予測符号化装置によって
符号化された動画像信号の予測復号化装置であって、 第１のフレームまたはフィールドの高い周波数成分の信
号に対してフレーム間またはフィールド間復号化し、第
１の復号信号を得る第１の復号化手段と、 前記第１のフレームまたはフィールドの低い周波数成分
の信号に対してフレームまたはフィールド単位でフレー
ム内またはフィールド内復号化し、第２の復号信号を得
る第２の復号化手段と、 前記第１の復号信号と第２の復号信号とを加算して再生
動画像信号を得る手段とを備えてなる動画像予測復号化
装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30988891A JP2606508B2 (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 動画像予測符号化装置及びその復号化装置 |
| DE1992628914 DE69228914T2 (de) | 1991-10-29 | 1992-10-28 | Einrichtung zur Kodierung und Dedokierung von Videosignalen |
| EP19920309863 EP0541287B1 (en) | 1991-10-29 | 1992-10-28 | Video signal coding apparatus and decoding apparatus |
| US08/731,124 US5838376A (en) | 1991-10-29 | 1996-10-09 | Video coder/decoder which separately processes high and low frequencies |
| US08/890,216 US5870147A (en) | 1991-10-29 | 1997-07-09 | Predictive video signal coding and decoding with suppression of low frequencies |
| HK97102327A HK1000792A1 (en) | 1991-10-29 | 1997-12-03 | Video signal coding apparatus and decoding apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30988891A JP2606508B2 (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 動画像予測符号化装置及びその復号化装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26546496A Division JP2870588B2 (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | 動画像予測符号化装置および動画像予測符号化方法並びに動画像予測復号化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05122686A JPH05122686A (ja) | 1993-05-18 |
| JP2606508B2 true JP2606508B2 (ja) | 1997-05-07 |
Family
ID=17998528
Family Applications (1)
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