JP2702139B2 - Video predictive coding - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術(第12図) 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段(第1〜3図) 作用(第1〜3図) 実施例(第1〜第11図) 発明の効果 〔概要〕 画像情報、特に動画像情報についての予測符号化方式
に関し、 符号化処理を施すブロックサイズを可変にすることを
目的とし、 該画像情報を含む所要の大きさのブロックを複数種類
定めておき、これらの各大きさのブロックについて、そ
れぞれフレーム間予測、動き補償予測およびフレーム内
予測を行うことにより、該各大きさのブロックについて
のそれぞれの予測誤差を求め、これらの予測誤差を第1
の評価手段で評価することにより、これらの予測誤差の
中から、該フレーム間予測、動き補償予測およびフレー
ム内予測のいずれかによって求められた予測誤差を選択
し、ついで、該選択された予測誤差を第2の評価手段に
おいて、離散コサイン変換結果を加味して評価すること
により、該複数種類のブロックサイズの中から最適なブ
ロックサイズを決定するように構成する。Detailed Description of the Invention [Table of Contents] Overview Industrial application field Conventional technology (Fig. 12) Problems to be solved by the invention Means for solving the problem (Figs. 1-3) FIG. 3) Embodiments (FIGS. 1 to 11) Effects of the Invention [Summary] The present invention relates to a predictive encoding method for image information, particularly moving image information, and aims at making a block size to be subjected to encoding processing variable. A plurality of types of blocks each having a required size including the image information are determined, and the inter-frame prediction, the motion compensation prediction, and the intra-frame prediction are performed on the blocks of each size, thereby obtaining the blocks of the respective sizes. , And calculate these prediction errors as the first
Of the prediction errors, a prediction error obtained by any of the inter-frame prediction, the motion compensation prediction, and the intra-frame prediction is selected from the prediction errors. Is evaluated by the second evaluation means in consideration of the result of the discrete cosine transform, so that an optimal block size is determined from the plurality of types of block sizes.
本発明は、画像情報、特に動画像情報についての予測
符号化方式に関する。The present invention relates to a predictive coding method for image information, particularly for moving image information.
例えば、テレビ電話やテレビ会議での画像信号につい
ていえば、その2つのフレーム間では対応する画像は一
般に似通った値を有するため、このようなフレーム間の
情報は強い相関をもつ。このために、このとき動画像に
ついて予測誤差をより小さくして画像信号の帯域帯縮符
号化がより効率良く行われることが必要になって来てい
る。For example, regarding an image signal in a videophone call or a videoconference, corresponding images between the two frames generally have similar values, and thus information between such frames has a strong correlation. For this reason, at this time, it is necessary to make the prediction error smaller for the moving image and perform the band-band compression encoding of the image signal more efficiently.
第12図は従来から用いられている動き補償付予測符号
化方式を示したもので、図中、1は量子化器、2はフレ
ームメモリ、3は可変遅延器、4は動き検出器、5は直
交変換器としての離散コサイン変換器(DCT)、6は離
散逆コサイン変換器(DCT-1)である。この方式では、
入力画面ブロックとフレームメモリ2に格納されている
参照画面上の同位置及びその周辺のブロックとの間で画
素単位の差分の絶対値を動き検出器4でとり且つ1ブロ
ック分累積し、その累積値が最も小さいブロックが移動
する前のブロックと予測してその予測ブロックを可変遅
延器3において移動分だけ遅延させてから次の入力画面
ブロックとの差分がとられる。FIG. 12 shows a conventional predictive coding scheme with motion compensation, in which 1 is a quantizer, 2 is a frame memory, 3 is a variable delay, 4 is a motion detector, 5 Is a discrete cosine transformer (DCT) as an orthogonal transformer, and 6 is a discrete inverse cosine transformer (DCT -1 ). In this scheme,
The motion detector 4 takes the absolute value of the difference in pixel units between the input screen block and the block at the same position on the reference screen stored in the frame memory 2 and its surroundings, and accumulates one block. The block having the smallest value is predicted as a block before moving, and the predicted block is delayed by the amount of movement in the variable delay unit 3, and then a difference from the next input screen block is obtained.
このようにして得られた差分信号はDCT5でコサイン変
換することにより周波数成分に分解され、周波数領域で
係数の量子化を量子化器1で行い、低周波成分の係数か
ら順に量子化伝送し、残りの量子化したDCT係数が全て
“0"になったときに「無効」情報を送るとともにブロッ
クの伝送を終了させることにより、高周波成分の圧縮を
行っている。The difference signal obtained in this manner is decomposed into frequency components by performing a cosine transform in DCT5, quantization of the coefficients is performed in the quantizer 1 in the frequency domain, and quantization transmission is performed in order from the coefficients of the low frequency components. When all of the remaining quantized DCT coefficients become "0", "invalid" information is sent and block transmission is terminated, thereby compressing high-frequency components.
すなわち、DCTを行い量子化したブロックは、高周波
成分ほど“0"が発生する確率が高くなるので、符号化効
率を上げるため、第13図(1)に示すように2次元配列
となっている周波数成分を、同図(2)に示すように1
次元展開し低周波成分から高周波成分へ順にスキャンし
て行く。スキャンして、残りの周波数成分が全て“0"で
あれば“0"を伝送する代わりに、これ以降の成分は「無
効」であるとしてEOB(end of bound)などの符号語を
付けて伝送を終了させ、符号化効率を高めている。That is, the blocks subjected to DCT and quantized have a two-dimensional array as shown in FIG. 13 (1) in order to increase the coding efficiency because the probability that "0" is generated increases as the frequency component increases. As shown in FIG.
The dimension is expanded, and scanning is performed in order from low frequency components to high frequency components. Scan, and if the remaining frequency components are all “0”, instead of transmitting “0”, transmit the subsequent components as “invalid” with a codeword such as EOB (end of bound) Are terminated to improve the coding efficiency.
また、受信側では丁度この逆の動作が行われる。 On the receiving side, the reverse operation is performed.
従来の動き補償方式では、Iフレームを複数のブロッ
クに分割して各ブロックごとに動き補償を施すことが行
われるが、動き補償をかけるブロックサイズは画面の平
坦部でも変化の激しい部分でも同一であった。In the conventional motion compensation method, an I frame is divided into a plurality of blocks, and motion compensation is performed for each block. there were.
一方、動き補償のブロックサイズは大きいほど、動き
補償の動き情報を伝送する情報量は少なく、また動き補
償により得られた画面と原画との差(誤差)は大きい。On the other hand, the larger the block size of motion compensation, the smaller the amount of information for transmitting motion compensation motion information, and the greater the difference (error) between the screen obtained by motion compensation and the original image.
従って、従来は、上述のごとく、画面のどんな部分で
も同じブロックサイズで動き補償を行っていたので、例
えばブロックサイズが一様に大きいときには、画面の平
坦部では生じる誤差が少ないが、画面の変化が激しい部
分では誤差が大きく、また逆にブロックサイズが一様に
小さいときには、画面の変化が激しい部分では生じる誤
差が少ないが、画面の平坦部では誤差はブロックサイズ
が大きいときとほぼ同じであるにもかかわらず余分な情
報量が増えてしまうという問題点があった。Therefore, conventionally, as described above, motion compensation is performed using the same block size in any part of the screen. For example, when the block size is uniformly large, the error that occurs in the flat part of the screen is small, When the block size is large, the error is large, and conversely, when the block size is uniformly small, the error that occurs in the portion where the screen changes rapidly is small, but in a flat portion of the screen, the error is almost the same as when the block size is large. Nevertheless, there is a problem that the amount of extra information increases.
本発明は、このような二律背反的な問題点を解決しよ
うとするもので、符号化処理を施すブロックサイズを可
変にできるようにした動画像の動き補償付予測符号化方
式を提供することを目的としている。An object of the present invention is to solve such a trade-off problem, and an object of the present invention is to provide a motion-compensated motion-compensated predictive coding method capable of changing a block size for performing a coding process. And
第1図乃至第3図は、上記の目的を達成するための本
発明に係る動画像の予測符号化方式における、予測符号
化方式を示したもので、この第1図においては、予測方
式を決定するために、入力画像情報を含む複数種類のブ
ロックサイズについて、それぞれフレーム間予測、動き
補償予測およびフレーム内予測の各予測方式を実行する
ことにより、各大きさのブロックについてのそれぞれの
予測誤差を求める手段14、15、16と、これらの予測誤差
の中から、最小の予測誤差及びこれに対応した予測方式
を選択する第1の評価手段17と、を備えている。FIGS. 1 to 3 show a predictive coding method in a predictive coding method of a moving image according to the present invention for achieving the above-mentioned object. In FIG. In order to determine, for each of a plurality of types of block sizes including the input image information, each prediction method of inter-frame prediction, motion compensation prediction, and intra-frame prediction is executed, so that each prediction error for each size block is determined. , And a first evaluation unit 17 for selecting a minimum prediction error and a prediction method corresponding to the minimum prediction error from the prediction errors.
第2図は、第1図の評価手段17で求められた予測誤差
により、該複数種類のブロックの中から最適なブロック
サイズを決定する第2の評価手段22を示したもので、こ
の第2の評価手段22は、全ブロックサイズのうちの隣り
合った大小2つのブロックについて順次行われたDCTの
結果、無効となった大きい方のブロックサイズか、又
は、第1の評価手段17からの大きいブロックサイズと小
さいブロックサイズの予測誤差の単位画素当たりの差の
絶対値が所定しきい値より小さい場合に、大きい方のブ
ロックサイズを決定して伝送するものである。FIG. 2 shows a second evaluator 22 that determines an optimum block size from the plurality of types of blocks based on the prediction error obtained by the evaluator 17 of FIG. The evaluation means 22 is the larger block size invalidated as a result of DCT sequentially performed on two adjacent large and small blocks of the entire block size, or the larger one from the first evaluation means 17. When the absolute value of the difference between the prediction error between the block size and the small block size per unit pixel is smaller than a predetermined threshold value, the larger block size is determined and transmitted.
この場合、本発明では、第2の評価手段22は、第3図
に示すように大小両ブロックのDCT情報量と該第1の評
価手段17からの予測方式の情報量との和を互いに比較し
て、大きい方のブロックサイズの情報量の和の方が小さ
ければその大きいブロックサイズを決定して伝送するこ
ともできる。In this case, in the present invention, the second evaluating means 22 compares the sum of the DCT information amount of both large and small blocks with the information amount of the prediction method from the first evaluating means 17 as shown in FIG. If the sum of the information amounts of the larger block size is smaller, the larger block size can be determined and transmitted.
第2図においては、第2の評価手段22は、比較する大
小2つのブロックの各DCT結果が、大きいブロックサイ
ズについて無効となった時にそのブロックサイズを決定
するとともに、無効とならなかった場合でも、大小両方
のブロックサイズの各予測誤差の単位当たりの差の絶対
値が所定しきい値よりも小さければ、大きい方のブロッ
クサイズを決定するので、これを順次全ブロックについ
て行うことにより、画面の変化が平坦な部分については
大きなブロックが選択され、画面の変化が激しい部分に
対しては小さなブロックが選択されることになる。In FIG. 2, the second evaluation means 22 determines the block size when the DCT results of the two large and small blocks to be compared are invalid for a large block size, and determines the block size even when the DCT results are not invalid. If the absolute value of the difference between the prediction errors of both large and small block sizes per unit is smaller than a predetermined threshold value, the larger block size is determined. A large block is selected for a portion where the change is flat, and a small block is selected for a portion where the screen changes greatly.
また、第3図のように、第2の評価手段が、更に大小
両ブロックのDCT情報量と第1の評価手段17からの予測
方式の情報量との和を互いに比較して、大きい方のブロ
ックサイズの情報量の和<小さい方のブロックサイズの
情報量の和の関係にあれば、DCTの結果無効となった場
合と同様に平坦部分であるとして大きい方のブロックサ
イズを選択することができる。Further, as shown in FIG. 3, the second evaluating means compares the sum of the DCT information amount of both the large and small blocks and the information amount of the prediction method from the first evaluating means 17 with each other. If the relationship of the sum of the information amounts of the block sizes <the sum of the information amounts of the smaller block sizes is satisfied, it is possible to select the larger block size as a flat portion as in the case where the result of the DCT becomes invalid. it can.
このようにして、画面の部分的な状態に応じてブロッ
クサイズを適応的に切り替えている。In this way, the block size is adaptively switched according to the partial state of the screen.
まず、第1図及び第2図により本発明の一実施例を説
明する。First, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG.
まず、第1図を説明すると、この第1図において、3
は可変遅延手段(VDLY)、4は動き検出・補償手段(M
C)、13は平均値算出手段、14はフレーム間予測手段、1
5は動き補償予測手段、16はフレーム内予測手段、17は
第1の評価手段である。First, referring to FIG. 1, in FIG.
Is a variable delay means (VDLY), and 4 is a motion detection / compensation means (M
C), 13 is an average value calculating means, 14 is an inter-frame prediction means, 1
5 is a motion compensation prediction means, 16 is an intra-frame prediction means, and 17 is a first evaluation means.
ここで、動き補償手段4は、入力画像情報とフレーム
メモリ(図示せず)からの再生画像情報とを受けて動ベ
クトル情報を可変遅延手段3へ出力する。Here, the motion compensating unit 4 receives the input image information and the reproduced image information from the frame memory (not shown) and outputs the motion vector information to the variable delay unit 3.
可変遅延手段3は、動ベクトル情報に従って再生画像
を遅延させて動き補償予測手段15へ出力する。The variable delay unit 3 delays the reproduced image according to the motion vector information and outputs the delayed image to the motion compensation prediction unit 15.
平均値算出手段13は、入力画像情報の平均値を計算し
てフレーム内予測手段16へ出力する。The average value calculation means 13 calculates the average value of the input image information and outputs the calculated average value to the intra-frame prediction means 16.
フレーム間予測手段14は再生画像情報と入力画像情報
とを受けて、フレーム間予測による予測誤差を第1の評
価手段17へ出力し、動き補償予測手段15は入力画像情報
と可変遅延手段12からの遅延された再生画像情報とを受
けて、動き補償予測による予測誤差を第1の評価手段17
へ出力し、フレーム内予測手段16は入力画像情報と平均
値算出手段13からの出力とを受けて、フレーム内予測に
よる予測誤差を第1の評価手段17へ出力する。The inter-frame prediction unit 14 receives the reproduced image information and the input image information, and outputs a prediction error due to the inter-frame prediction to the first evaluation unit 17, and the motion compensation prediction unit 15 And the prediction error due to the motion compensation prediction is received by the first evaluator 17.
The intra-frame prediction unit 16 receives the input image information and the output from the average value calculation unit 13, and outputs a prediction error due to intra-frame prediction to the first evaluation unit 17.
第1の評価手段17は、フレーム間予測手段14からの予
測誤差、動き補償予測手段15からの予測誤差、およびフ
レーム内予測手段16からの予測誤差を受けて、所定の評
価関数により上記の予測誤差を評価することにより、最
適な予測方式を選定して出力ライン17aからその最適な
予測方式に関する情報を出力するとともに、選ばれた予
測方式の予測誤差を出力ライン17bから出力する。The first evaluator 17 receives the prediction error from the inter-frame predictor 14, the prediction error from the motion compensation predictor 15, and the prediction error from the intra-frame predictor 16. By evaluating the error, an optimal prediction method is selected, information about the optimal prediction method is output from the output line 17a, and a prediction error of the selected prediction method is output from the output line 17b.
また、第2図において、20は第1の評価手段17からの
相対的に大きいサイズのブロックについての予測誤差情
報を出力するラインで、21は予測誤差平均値算出手段
で、この予測誤差平均値算出手段21は第1の評価手段17
からの相対的に小さいサイズのブロックn個分(小ブロ
ックn個で大ブロックの大きさに相当する)についての
予測誤差の平均値(大ブロックに換算した場合の予測誤
差)を算出するもので、その出力ライン21aを通じて上
記予測誤差の平均値情報が第2の評価手段22へ入力され
る。In FIG. 2, reference numeral 20 denotes a line for outputting prediction error information for a block having a relatively large size from the first evaluation means 17, and reference numeral 21 denotes prediction error average value calculation means. The calculating means 21 is the first evaluating means 17
Calculates the average value (prediction error when converted to a large block) of prediction errors for n blocks of relatively small size (equivalent to the size of a large block). The average value information of the prediction error is input to the second evaluation means 22 through the output line 21a.
第2図の第2の評価手段22には、更に大ブロックのDC
T結果(DCTを行って量子化を行った場合の有効/無効結
果)がライン31から入力され、同じく小ブロックのDCT
結果がライン32から入力されている。尚、DCT結果は、D
CT後の量子化した係数が“0"となったとき「無効」であ
り、そうでない場合は「有効」となる。The second evaluation means 22 shown in FIG.
The T result (valid / invalid result when quantization is performed by performing DCT) is input from line 31, and DCT of a small block is also input.
The result is entered from line 32. The DCT result is D
It is "invalid" when the quantized coefficient after CT becomes "0", and "valid" otherwise.
このような入力情報を受けて、第2の評価手段22は、
最適なブロックサイズを決定して出力ライン22aからそ
の情報を出力する。In response to such input information, the second evaluation means 22
The optimum block size is determined, and the information is output from the output line 22a.
以下に、この実施例について更に詳細に説明する。 Hereinafter, this embodiment will be described in more detail.
まず、ブロックサイズを例えば第4図(a)〜
(d)、第5図に示すごとく32×32(画素)、16×16
(画素)、8×8(画素)、4×4(画素)という様に
複数種類予め定めておき、それぞれのブロックサイズに
ついて、ブロック毎に、フレーム間予測手段14、動き補
償予測手段15、およびフレーム内予測手段16において、
それぞれフレーム間予測、動き補償予測、およびフレー
ム内予測を行い、その予測誤差を、ある定められた評価
関数を持った第1の評価手段17に入力し、評価をした結
果、どの予測方式を選ぶかを、第1の評価手段17の出力
ライン17aから出力し、また、選ばれた予測方式の誤差
を他の出力ライン17bから出力する。First, for example, the block size is changed as shown in FIG.
(D), 32 × 32 (pixels), 16 × 16 as shown in FIG.
(Pixels), 8 × 8 (pixels), 4 × 4 (pixels), and the like. For each block size, the inter-frame prediction unit 14, the motion compensation prediction unit 15, and the In the intra-frame prediction means 16,
Each of the inter-frame prediction, the motion compensation prediction, and the intra-frame prediction is performed, and the prediction error is input to the first evaluation unit 17 having a predetermined evaluation function, and as a result of the evaluation, which prediction method is selected. Is output from an output line 17a of the first evaluation means 17, and an error of the selected prediction method is output from another output line 17b.
なお、ブロックサイズの種類は、上記のごとく、4つ
とし、32×32(画素)、16×16、8×8、4×4〔第4
図(a)〜(d)、第5図〕とするが、ブロックサイズ
は32×32を最大のブロックサイズとし、このサイズで同
じ処理が繰り返されるものとする。また、これらのブロ
ックサイズは倍数関係にあるので、1フレーム内での相
対的な換算が可能となっている。As described above, there are four types of block sizes, and 32 × 32 (pixels), 16 × 16, 8 × 8, 4 × 4 [fourth
(A) to (d), FIG. 5], the maximum block size is 32 × 32, and the same processing is repeated at this size. Further, since these block sizes are in a multiple relationship, relative conversion within one frame is possible.
また、フレーム内予測は、第1図では、自分自身の
(被符号化ブロックの)平均値を計算する方式となって
いるが、特にそのようには限らず、被符号化画像(入力
画像)の処理済みのブロック(例えば左や上のブロッ
ク)の平均値を用いる方法でもよい。なお、フレーム内
予測で自分自身のブロックの平均値を用いる時は、どの
予測方式を選択したかという情報やその予測誤差を出力
する他、これと共に、自分自身のブロックの平均値も出
力しなければならない。In FIG. 1, the intra-frame prediction is a method of calculating its own average value (of the block to be coded). However, the present invention is not limited to this. A method using the average value of the processed blocks (for example, the left and upper blocks) may be used. When using the average value of the own block in intra-frame prediction, information indicating which prediction method is selected and the prediction error thereof, and the average value of the own block must be output. Must.
次に、それぞれのブロックサイズについて最適な予測
方式を選ぶためのアルゴリズムを、第6図に示すフロー
チャートを用いて説明する。Next, an algorithm for selecting an optimal prediction method for each block size will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
まず、ステップa1で、フレーム間予測、動き補償予測
およびフレーム内予測の予測誤差DKAN、DMC、DNAIを計
算して入力するとともに、予めしきい値THを決めてお
く。First, in step a1, prediction errors D KAN , D MC , and D NAI of inter-frame prediction, motion compensation prediction, and intra-frame prediction are calculated and input, and a threshold value TH is determined in advance.
そして、次のステップa2において、フレーム間予測の
予測誤差DKANが最小値であるかどうかが判断されるが、
もしフレーム間予測の予測誤差DKANが最小値であれば、
ステップa2でYESルートをとって、ステップa4で、フレ
ーム間予測方式を採用することと、その予測誤差DKANを
それぞれ第1の評価手段17の出力ライン17a及び17bから
出力する。Then, in the next step a2, it is determined whether the prediction error D KAN of the inter-frame prediction is a minimum value,
If the prediction error D KAN of the inter-frame prediction is the minimum value,
In step a2, a YES route is taken. In step a4, the inter-frame prediction method is adopted, and the prediction error DKAN is output from the output lines 17a and 17b of the first evaluation means 17, respectively.
また、もしフレーム間予測の予測誤差DKANが最小値で
なければ、ステップa3において、フレーム間予測の予測
誤差DKANと動き補償予測の予測誤差DMCとの差(絶対
値)がしきい値TH以内かどうかを判断するが、このステ
ップa3でYESなら、ステップa4で、フレーム間予測方式
を採用することと、その予測誤差DKANをそれぞれライン
17a及び17bから出力する。If the prediction error D KAN of the inter-frame prediction is not the minimum value, in step a3, the difference (absolute value) between the prediction error D KAN of the inter-frame prediction and the prediction error D MC of the motion compensation prediction is set to a threshold. Although it is determined whether within TH, if YES at step a3, at step a4, and adopting a prediction method between frames, the prediction error D KAN each line
Output from 17a and 17b.
一方、ステップa3で、NOなら、ステップa5において、
動き補償予測の予測誤差DMCとフレーム内予測の予測誤
差DNAIとを比べ、動き補償予測の予測誤差DMCの方が小
さいなら、ステップa7で、動き補償予測方式を採用する
ことと、その予測誤差DMCをそれぞれライン17a及び17b
から出力する。On the other hand, if NO in step a3, in step a5,
Comparing the prediction error D NAI of the prediction error D MC intra-frame prediction of the motion compensation prediction, if towards the prediction error D MC motion compensated prediction is smaller, at step a7, and adopting a motion compensation prediction system, the The prediction error D MC is applied to lines 17a and 17b, respectively.
Output from
そうでなければ、ステップa6で、動き補償予測の予測
誤差DMCと、フレーム内予測の予測誤差DNAIとの差(絶
対値)がしきい値TH以内なら、ステップa7で、動き補償
予測方式で採用することと、その予測誤差DMCをそれぞ
れライン17a及び17bから出力する。Otherwise, at step a6, if the prediction error D MC motion compensated prediction, the difference (absolute value) between the prediction error D NAI prediction in a frame within the threshold TH, at step a7, the motion compensated prediction method and adopting in, and outputs the prediction error D MC from each line 17a and 17b.
また、ステップa6で、NOなら、ステップa8で、フレー
ム内予測方式を採用することと、その予測誤差DNAIをそ
れぞれライン17a及び17bから出力する。If NO in step a6, in step a8, the intra-frame prediction method is adopted, and the prediction error DNAI is output from lines 17a and 17b, respectively.
このようにして、最小の予測誤差及びこれに対応した
予測方式が選ばれるが、この場合、動きが少ないと、フ
レーム間予測が選ばれ、動きが多くなるに従い、順に動
き補償予測、フレーム内予測が選ばれる。In this way, the minimum prediction error and the prediction method corresponding thereto are selected. In this case, if the motion is small, the inter-frame prediction is selected, and as the motion increases, the motion compensation prediction and the intra-frame prediction are sequentially performed. Is selected.
次に、第2の評価手段22におけるブロックサイズの決
定の仕方について説明する。Next, how to determine the block size in the second evaluation means 22 will be described.
かかるブロックサイズ決定操作は、まず、32×32と16
×16について行い、次に16×16と8×8、8×8と4×
4の順で大ブロック対小ブロックの関係において行い、
同じ処理が繰り返される。Such a block size determination operation is performed first in 32 × 32 and 16
X16, then 16x16 and 8x8, 8x8 and 4x
Perform in the order of 4 in the relation of large block to small block,
The same processing is repeated.
すなわち、上記のようにして、それぞれのブロックサ
イズの予測方式と、予測誤差が第1の評価手段17で決定
されると、次にブロックサイズの決定を行うが、この場
合、大ブロックの予測誤差と、次に小さい小ブロックの
予測誤差の平均値(これは大ブロックの大きさで、小ブ
ロックがn個分とする)とを第1の評価手段17から第2
の評価手段22(この第2の評価手段22の有する評価関数
は第1の評価手段17の有するものと同一でもよい)に入
力し、更に大ブロック及び小ブロックのDCT結果を入力
することにより、この第2の評価手段22の評価関数によ
り選ばれたブロックサイズとその予測誤差を出力ライン
22a、22bから出力する。That is, when the prediction method of each block size and the prediction error are determined by the first evaluation means 17 as described above, the block size is determined next. In this case, the prediction error of the large block is determined. And the average value of the prediction error of the next smaller small block (this is the size of the large block, and n small blocks are assumed).
(The evaluation function of the second evaluation means 22 may be the same as that of the first evaluation means 17), and the DCT results of the large block and the small block are input. The block size selected by the evaluation function of the second evaluation means 22 and its prediction error are output to an output line.
Output from 22a and 22b.
次に、ブロックサイズを決定するための第2の評価手
段22のアルゴリズムを、第7図に示すフローチャートを
用いて説明する。Next, the algorithm of the second evaluation means 22 for determining the block size will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
まず、ステップb1では、大ブロックの32×32で得られ
た予測誤差に対するDCT結果が、無効ブロック(量子化
器の量子化係数が“0"になったブロック)であればブロ
ックサイズを32×32として決定する(ステップb2)。First, in step b1, if the DCT result for the prediction error obtained in the large block of 32 × 32 is an invalid block (a block in which the quantized coefficient of the quantizer is “0”), the block size is set to 32 × It is determined as 32 (step b2).
そうでなければ、次に大きいサイズの16×16ブロック
についてのDCT結果が無効ブロックになればブロックサ
イズを16×16として決定する(ステップb3、b4)。この
ステップは、32×32のブロック中に16×16のブロックが
4つ存在するので、それぞれについて行う。Otherwise, if the DCT result for the next largest 16 × 16 block becomes an invalid block, the block size is determined to be 16 × 16 (steps b3 and b4). This step is performed for each of the four 16 × 16 blocks in the 32 × 32 block.
そうでなければ、ステップb5において、16×16のブロ
ックの予測誤差の平均値(1画素当たりの予測誤差)
と、より小さい8×8(4個)のブロックの予測誤差の
平均値との差がしきい値TH1以下ならブロックサイズを1
6×16として決定する(ステップb4)。Otherwise, in step b5, the average value of prediction errors of 16 × 16 blocks (prediction error per pixel)
When the difference between the average value of the prediction error blocks of smaller 8 × 8 (4 pieces) of the block size if the threshold TH 1 or less 1
Determined as 6 × 16 (step b4).
そうでなければ、ステップb6において、8×8のブロ
ックについてのDCT結果が無効ブロックになればブロッ
クサイズを8×8として決定する(ステップb7)。この
ステップも16×16のブロック中、8×8は4つ存在する
ので、それぞれについて行う。Otherwise, if the DCT result for the 8 × 8 block becomes an invalid block in step b6, the block size is determined to be 8 × 8 (step b7). This step is also performed for each 8 × 8 block in the 16 × 16 block because there are four 8 × 8 blocks.
そうでなければ、8×8のブロックの予測誤差の平均
値と、4×4のブロック(4個)の予測誤差の平均値と
の差がしきい値TH2以下なら、ブロックサイズを8×8
とし(ステップb8、b7)、そうでなければブロックサイ
ズを4×4として決定する(ステップb9)。Otherwise, 8 and the average value of the prediction error blocks of × 8, if the difference between the average value of prediction errors of the 4 × 4 blocks (4) the threshold TH 2 or less, 8 × block size 8
(Steps b8 and b7), otherwise, the block size is determined as 4 × 4 (step b9).
尚、上記のように選択されたブロックサイズは第2の
評価手段22の出力ライン22aから出力される。また、ス
テップb1とb3の間に32×32と16×16の予測誤差の比較を
特に設けていないのは、ほとんどの場合、両者の差がし
きい値を越えてしまうことが実験により明らかとなって
いるからである。The block size selected as described above is output from the output line 22a of the second evaluation means 22. In addition, the fact that no comparison between the prediction errors of 32 × 32 and 16 × 16 is provided between the steps b1 and b3 is apparent from experiments, in most cases, the difference between the two exceeds the threshold value. Because it is.
第8図は、第3図に示した第2の評価手段22において
ブロックサイズを決定するための本発明の一実施例を示
したフローチャート図で、この実施例では、大小2つの
ブロックサイズを比較しながらいずれかのブロックサイ
ズを決定するもので、まず大ブロックについてのDCT結
果が無効になったら大ブロックサイズを選択する(ステ
ップc1、c2)。FIG. 8 is a flowchart showing an embodiment of the present invention for determining a block size in the second evaluation means 22 shown in FIG. 3. In this embodiment, a comparison is made between two large and small block sizes. While the DCT result for the large block is invalidated, the large block size is selected (steps c1 and c2).
そうでないときは、大ブロックの予測方式の情報量
(動き補償方式の場合は動ベクトル情報、フレーム間予
測方式の場合はその方式情報、フレーム内予測方式の場
合は平均値情報)と、予測誤差にDCTをかけた時の情報
量との和を、小ブロックの予測方式の情報量とDCT情報
量の和と比較し、大ブロックの方が小さければ大ブロッ
クを選択するが(ステップc3、c1)、そうでない時は、
小ブロックを選択する(ステップc3、c4)。Otherwise, the information amount of the large block prediction method (motion vector information for the motion compensation method, the method information for the inter-frame prediction method, the average value information for the intra-frame prediction method) and the prediction error Is compared with the sum of the information amount obtained by applying DCT to the sum of the information amount of the small block prediction method and the DCT information amount. If the large block is smaller, the large block is selected (steps c3 and c1). ), If not,
A small block is selected (steps c3 and c4).
これらのステップは最初、32×32の大ブロックと16×
16の小ブロックとを比較し、大ブロックが選択されたと
きはそのブロックサイズ情報が受信側に送られるが、そ
うでない場合には、今度は16×16の大ブロックと8×8
の小ブロックとを比較する。このように隣り合ったブロ
ック同士を比較し、大きい方のブロックサイズか又は4
×4の最小のブロックサイズの情報が送られることにな
る。These steps initially consist of a large 32x32 block and a 16x
The 16 small blocks are compared, and when a large block is selected, the block size information is sent to the receiving side. Otherwise, the 16 × 16 large block and the 8 × 8 large block are selected.
With the small block of. Thus, the adjacent blocks are compared with each other, and the larger block size or 4
The information of the minimum block size of × 4 will be sent.
尚、選択されたブロックサイズとともにそのブロック
サイズの予測方式の情報量とDCTの情報量との和も同時
に伝送する必要がある。In addition, it is necessary to transmit the sum of the information amount of the prediction method of the block size and the information amount of the DCT together with the selected block size.
このようにして、最適なブロックサイズが選ばれる。
この場合、動きが少ないと、最大のブロックサイズ(32
×32)が選ばれ、動きが多くなるにしたがい、順に小さ
なブロックサイズ(16×16→8×8→4×4)が選ばれ
る。In this way, an optimal block size is selected.
In this case, if there is little motion, the maximum block size (32
× 32) is selected, and as the motion increases, a smaller block size (16 × 16 → 8 × 8 → 4 × 4) is selected in order.
なお、小ブロックn個分の予測誤差の平均値の計算方
法は、予測誤差の計算方法によって異なるので、特に第
1図の通りにしなければならない等の限定はせず、大ブ
ロックの大きさでの小ブロックがn個集まった時の予測
誤差の平均値が計算できれば良い。Since the method of calculating the average value of the prediction errors for n small blocks differs depending on the method of calculating the prediction errors, there is no particular limitation such as having to be as shown in FIG. It suffices if the average value of the prediction error when n small blocks are collected can be calculated.
また、この第1図では、予測誤差を、絶対値誤差とし
た時の計算方法である。FIG. 1 shows a calculation method when the prediction error is an absolute value error.
ところで、この実施例のフロー等や、第4図(a)〜
(d)および第5図のブロックサイズや対応する位置関
係などから、32×32を1つの大きなブロックの単位とす
ると、本方式によるデータ構造は、第9図のように4分
岐4段のツリー状となり、この中で、評価関数により最
適な経路をたどることとなる。By the way, the flow of this embodiment and the like in FIGS.
Assuming that 32 × 32 is a unit of one large block based on (d) and the block size and the corresponding positional relationship in FIG. 5, the data structure according to this method is a four-branch four-stage tree as shown in FIG. In this state, the optimum path is followed by the evaluation function.
本実施例の処理結果の例を第10、11図に示す。 FIGS. 10 and 11 show examples of the processing results of this embodiment.
第10図は、第9図にならって、処理結果の例を図示
し、第11図(a)は第10図の16×16における位置関係を
示し、第11図(b)は第10図に対応した画面の分割例で
ある。FIG. 10 shows an example of the processing result following FIG. 9, FIG. 11 (a) shows the positional relationship at 16 × 16 in FIG. 10, and FIG. 7 is an example of screen division corresponding to.
なお、この実施例において、決定した予測方式とブロ
ックサイズの大きさ(並びにフレーム内予測方式を採用
した場合の平均値情報)は受信側にも伝送する。In this embodiment, the determined prediction method and the size of the block size (and the average value information when the intra-frame prediction method is adopted) are also transmitted to the receiving side.
このように、本方式では、ブロックの大きさの情報お
よび予測方式の種類を受信側に伝送するものの平坦部は
ブロックサイズを大きくし、変化の激しい部分ではブロ
ックサイズを小さくし、また画面の局部的な性質に合わ
せて予測の方法を適応的に切り替えるため、全体として
伝送効率の向上を図れるものである。As described above, in this method, although the information of the block size and the type of the prediction method are transmitted to the receiving side, the block size is increased in the flat portion, the block size is reduced in the portion where the change is rapid, and the local area of the screen is reduced. Therefore, since the prediction method is adaptively switched according to the characteristic, the transmission efficiency as a whole can be improved.
なお、上記の実施例に加えて、第1及び第2の評価手
段において、それぞれDCT情報量に、各予測方式の符号
長及びその重み係数を乗じた判定数をDCT情報量の代わ
りに用いても同様の結果が得られる。In addition, in addition to the above embodiment, the first and second evaluation means use the number of determinations obtained by multiplying the DCT information amount by the code length of each prediction method and its weighting coefficient instead of the DCT information amount. Can obtain the same result.
以上詳述したように、本発明によれば、ブロックの大
きさの情報および予測方式の種類を受信側に伝送するも
のの、従来から用いられているDCTの演算結果を基に平
坦部又は変化の激しい部分を検出し、それぞれに応じて
ブロックサイズを大きくしたり小さくしたりするので、
画面の平坦部及び変化の激しい部分いずれに対しても最
適なブロックサイズが選択されることになり、全体とし
て伝送効率の向上を図れる利点がある。As described above in detail, according to the present invention, although the information on the block size and the type of the prediction method are transmitted to the receiving side, the flat portion or the change based on the calculation result of the DCT conventionally used is used. Detects intense parts and increases or decreases the block size accordingly.
The optimum block size is selected for both the flat part and the rapidly changing part of the screen, and there is an advantage that the transmission efficiency can be improved as a whole.
第1図は本発明において予測方式を決定するための原理
構成図、 第2図は本発明においてブロックサイズを決定するため
の原理構成図、 第3図は本発明においてブロックサイズを決定するため
の別の原理構成図、 第4図(a)〜(d)および第5図はいずれもブロック
の分割方法を説明する図、 第6図は本発明において予測方式を決定するためのフロ
ーチャート図、 第7図は本発明においてブロックサイズを決定するため
のフローチャート図、 第8図は本発明においてブロックサイズを決定するため
のフローチャート図、 第9図は本発明の実施例におけるデータ構造図、 第10図は本発明の実施例においてある評価関数により定
められた経路を説明するための模式図、 第11図(a)、(b)はいずれも本発明の実施例におけ
る処理結果を示す模式図、 第12図は従来から良く知られた動画像の予測符号化方式
を示したブロック図、 第13図は離散コサイン変換の説明図、である。 図において、 3は可変遅延手段、4は動き補償手段、14はフレーム間
予測手段、15は動き補償予測手段、16はフレーム内予測
手段、17は第1の評価手段、22は第2の評価手段。 図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle for determining a prediction method in the present invention, FIG. 2 is a diagram illustrating the principle for determining a block size in the present invention, and FIG. 3 is a diagram illustrating the principle for determining a block size in the present invention. FIGS. 4 (a) to (d) and FIG. 5 are diagrams each illustrating a method of dividing a block, FIG. 6 is a flowchart for determining a prediction method in the present invention, FIG. 7 is a flowchart for determining a block size in the present invention, FIG. 8 is a flowchart for determining a block size in the present invention, FIG. 9 is a data structure diagram in an embodiment of the present invention, FIG. FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a path defined by a certain evaluation function in the embodiment of the present invention. FIGS. 11 (a) and 11 (b) show processing results in the embodiment of the present invention. FIG. 12 is a block diagram showing a conventionally well-known moving picture predictive coding method, and FIG. 13 is an explanatory diagram of a discrete cosine transform. In the figure, 3 is a variable delay unit, 4 is a motion compensation unit, 14 is an inter-frame prediction unit, 15 is a motion compensation prediction unit, 16 is an intra-frame prediction unit, 17 is a first evaluation unit, and 22 is a second evaluation unit. means. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
Claims (2)
クを複数種類定めておき、これらの各大きさのブロック
について、それぞれフレーム間予測、動き補償予測およ
びフレーム内予測の各予測方式を実行することにより、
各大きさのブロックについてのそれぞれの予測誤差を求
める手段(14、15、16)と、これらの予測誤差の中か
ら、最小の予測誤差及びこれに対応した予測方式を選択
する第1の評価手段(17)と、該選択された予測誤差に
より、該複数種類のブロックの中から最適なブロックサ
イズを決定する第2の評価手段(22)とを備えた動画像
の予測符号化方式において、 該第2の評価手段(22)が、全ブロックサイズの内隣り
合った大小2つのブロックサイズについて順次行われた
離散コサイン変換の結果、無効となった大きい方のブロ
ックサイズ、又は該第1の評価手段(17)からの大きい
ブロックサイズと小さいブロックサイズの予測誤差の単
位画素当たりの差の絶対値が所定しきい値より小さい場
合に大きい方のブロックサイズを決定して伝送すること
を特徴とした方式。1. A plurality of types of blocks each having a required size including input image information are determined, and for each block of each size, each prediction method of inter-frame prediction, motion compensation prediction, and intra-frame prediction is executed. By doing
Means (14, 15, 16) for obtaining respective prediction errors for blocks of each size, and first evaluation means for selecting a minimum prediction error and a prediction method corresponding thereto from among these prediction errors (17) and a second estimating means (22) for determining an optimum block size from among the plurality of types of blocks based on the selected prediction error. The second evaluation means (22) invalidates the larger block size as a result of the discrete cosine transform sequentially performed on two adjacent large and small block sizes of the entire block size, or the first evaluation. When the absolute value of the difference per unit pixel of the prediction error between the large block size and the small block size from the means (17) is smaller than a predetermined threshold, the larger block size is determined and transmitted. System that was characterized by the door.
イズのうち隣り合った大小2つのブロックサイズについ
て順次行われた離散コサイン変換の結果、無効となった
大きい方のブロックサイズ、又は大きいブロックサイズ
と小さいブロックサイズの離散コサイン変換情報量、及
び該第1の評価手段(17)からの予測方式の情報量との
和を互いに比較し、大きいブロックサイズの方の情報量
の和の方が小さければ該大きいブロックサイズを決定し
て伝送することを特徴とした請求項1に記載の方式。2. The method according to claim 1, wherein said second evaluating means (22) invalidates a larger block size as a result of a discrete cosine transform performed sequentially on two adjacent large and small block sizes among all block sizes. Alternatively, the sum of the information amount of the discrete cosine transform of the large block size and the small block size and the information amount of the prediction method from the first evaluation means (17) are compared with each other, and the sum of the information amounts of the large block size is compared. 2. The method according to claim 1, wherein if the value is smaller, the larger block size is determined and transmitted.
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