JP2894330B2 - 飛越し走査された動画像の可逆符号化方式 - Google Patents

飛越し走査された動画像の可逆符号化方式

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理方式に関
し、特に、飛越し走査された動画像の可逆な変換符号化
に関する。
【０００２】
【従来の技術】可逆な動画像符号化方式として、特願平
８−２７７３１２（発明の名称：可逆変換を可能にする
ディジタル信号の変換符号化方式、本願と同一出願人に
よる出願であり、本願出願時未公開）に記載されている
技術がある。これは、離散コサイン変換に基づく画像の
可逆符号化方式であり、通常の離散コサイン変換を修正
して、可逆符号化を可能としたものである。これをＭＰ
ＥＧ−２（Moving Picture Experts Group−Phase
２）の符号化アルゴリズムに適用することで、可逆な動
画像符号化方式を構築できる。
【０００３】ＭＰＥＧ−２符号化は、元来、非可逆符号
化である。しかし非可逆なのは、量子化部のみである。
離散コサイン変換（Ｄiscrete Ｃosine Ｔransform）
および量子化部を、可逆な変換である可逆離散コサイン
変換でおきかえることで、符号化全体を可逆にできる。
上記特願平８−２７７３１２では、これによって、可逆
な動画像符号化方式を構築している。
【０００４】図７は、可逆な動画像符号化を行う符号化
器の構成をブロック図にて示したものである（上記特願
平８−２７７３１２参照）。
【０００５】図７を参照すると、動き推定回路５は、過
去に符号化された画像と符号化対象画像との間で動き推
定を行い、マクロブロック毎に動きベクトルを出力す
る。予測器４は、動き推定回路５から出力される動きベ
クトルに従って、参照する画像から動き補償予測画像を
作成し、これを出力する。加算器３は、予測器４から出
力される動き補償予測画像を符号化対象画像から減じ、
予測誤差画像を作成する。可逆離散コサイン変換回路１
は、加算器３から出力される予測誤差画像に対してブロ
ック毎に可逆な離散コサイン変換を行い、変換係数を出
力する。
【０００６】なお、図７では、通常のＭＰＥＧ−２符号
化器にある局所復号ループが存在しない。これは、可逆
な符号化においては、局所復号画像が完全に原画像と一
致し、局所復号は不要なためである。
【０００７】ＭＰＥＧ−２は飛越し（インタレース）走
査された動画像を符号化対象としている。そして、離散
コサイン変換を行う場合は、フィールドスキャンされた
ブロック、つまりインターレース走査のままのブロック
か、フレームスキャンされたブロック、つまりプログレ
ッシブし直されたブロックかを選択できる。この選択制
御手法としては、例えば、ＭＰＥＧ−２ ＴＭ−５（Te
st Model 5）や特開平８−１０２９５０号公報（発明
の名称：符号化装置および動き判定方法）に記載の手法
が知られている。
【０００８】ＭＰＥＧ−２ ＴＭ−５では、フィールド
間で画素値の相関係数をマクロブロック毎に求めて、フ
レームスキャンとフィールドスキャンの選択を行ってい
る。この相関係数の大小を閾値で判定し、相関係数が閾
値以上ならばフレームスキャンを、そうでない場合はフ
ィールドスキャンを選択し、離散コサイン変換を行って
いる。
【０００９】上記特開平８−１０２９５０号公報に記載
の符号化装置では、ブロックごとにフィールド間で画素
値の差分を求め、これを垂直方向に加算したときの和の
絶対値に基づいて、フレーム離散コサイン変換とフィー
ルド離散コサイン変換の選択を制御している。まず、各
列ごとに上述の差分和の絶対値を求める。次に、各列ご
との差分和の絶対値を加算して総和を求め、これを閾値
と比較する。同時に、各列ごとの差分和の絶対値の中で
の最大値を求め、これを閾値と比較する。そして、総
和、最大値の両方とも閾値よりも大きい場合はフィール
ド離散コサイン変換を選択し、そうでない場合はフレー
ム離散コサイン変換を選択する。
【００１０】これらの選択制御を、図７に示した方式に
組み込むことができる。すなわち、特願平８−２７７３
１２記載の符号化方式で、フレーム離散コサイン変換と
フィールド離散コサイン変換を適応的に切り替えること
ができる。この方式を図８に示す。
【００１１】図８を参照して、フレーム／フィールド適
応スキャンブロック生成回路６は、加算器３の出力であ
る予測誤差画像から、従来方式により、フィールドスキ
ャン、フレームスキャンを適応的に選択しブロックを生
成して出力する回路である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
願平８−２７７３１２記載の可逆符号化方式に、ＭＰＥ
Ｇ−２ ＴＭ−５や上記特開平８−１０２９５０号公報
記載の方式を組み合わせても、可逆離散コサイン変換符
号化方式と、従来の離散コサイン変換符号化方式の互換
性の観点からは、必ずしも好ましい結果は得られない。
ここで、互換性とは、可逆な離散コサイン変換を用いて
符号化した画像を通常の逆離散コサイン変換によって復
号した場合に、どれほどの高画質が得られるかという問
題である。このときに得られる画質が高いほど、互換性
で優れているといえる。
【００１３】好ましい結果の得られない理由は、従来の
フレーム離散コサイン変換とフィールド離散コサイン変
換の適応選択方式では、通常の離散コサイン変換を用い
た場合の符号量削減の意味で最適化されており、互換性
の向上は考慮されていないからである。逆に言えば、互
換性向上という見地から、この選択方式を見直すことが
できる。
【００１４】したがって、本発明は、上記知見に基づき
なされたものであって、その目的は、可逆離散コサイン
変換をＭＰＥＧ−２に適用したときに、フレーム／フィ
ールド離散コサイン変換の選択制御を改善して、上記し
た互換性をさらに向上させる、可逆な動画像符号化方式
を提供することにある。すなわち、本発明は、可逆離散
コサイン変換を用いて符号化した画像を、通常の逆離散
コサイン変換を用いて復号したときに、あるいはその逆
のときに、得られる復号信号の品質を向上させる可逆な
動画像符号化方式を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明（「第１発明」という）に係る
可逆な動画像符号化方式は、飛越し走査された入力ビデ
オ信号から動きベクトルを求める手段と、参照する画像
から前記動きベクトルを用いて動き補償予測画像を作成
する手段と、前記動き補償予測画像を前記入力ビデオ信
号から減じ予測誤差画像を作成する手段と、前記予測誤
差信号から、フレームスキャンブロックとフィールドス
キャンブロックとを生成する手段と、前記フレームスキ
ャンブロックが、可逆な離散コサイン変換され復号側で
通常の逆離散コサイン変換を受けた場合の誤差量を推定
し、フレームスキャンブロック推定誤差量とする手段
と、前記フィールドスキャンブロックが、可逆な離散コ
サイン変換され復号側で通常の逆離散コサイン変換を受
けた場合の誤差量を推定し、フィールドスキャンブロッ
ク推定誤差量とする手段と、前記フレームスキャンブロ
ック推定誤差量と前記フィールドスキャンブロック推定
誤差量とを比較し、スキャン選択信号を出力する手段
と、前記スキャン選択信号にしたがって、前記フレーム
スキャンブロックか前記フィールドスキャンブロックの
いずれかを選択して、適応スキャンブロックとして出力
する手段と、前記適応スキャンブロックに可逆な離散コ
サイン変換を行い、適応スキャン変換係数ブロックを生
成する手段とを有することを特徴とする。
【００１６】請求項２記載の発明（「第２発明」とい
う）に係る可逆な動画像符号化方式は、飛越し走査され
た入力ビデオ信号から動きベクトルを求める手段と、参
照する画像から前記動きベクトルを用いて動き補償予測
画像を作成する手段と、前記動き補償予測画像を前記入
力ビデオ信号から減じ予測誤差画像を作成する手段と、
前記予測誤差画像から、第１のフレームスキャンブロッ
クと第１のフィールドスキャンブロックとを生成する第
１の手段と、前記第１のフレームスキャンブロックに可
逆な離散コサイン変換を行い、フレームスキャン変換係
数ブロックを生成して出力する手段と、前記第１のフィ
ールドスキャンブロックに可逆な離散コサイン変換を行
い、フィールドスキャン変換係数ブロックを生成して出
力する手段と、後述するスキャン選択信号にしたがっ
て、前記フレームスキャン変換係数ブロックか前記フィ
ールドスキャン変換係数ブロックのいずれかを選択し
て、適応スキャン変換係数ブロックとして出力する手段
と、前記フレームスキャン変換係数ブロックに通常の逆
離散コサイン変換を行い、前記動きベクトルを用いて局
所復号して、フレームスキャン復号ブロックを生成して
出力する手段と、前記フィールドスキャン変換係数ブロ
ックに通常の逆離散コサイン変換を行い、前記動きベク
トルを用いて局所復号して、フィールドスキャン復号ブ
ロックを生成して出力する手段と、前記入力ビデオ信号
から、第２のフレームスキャンブロックと、第２のフィ
ールドスキャンブロックとを生成する第２の手段と、前
記フレームスキャン復号ブロックと前記第２のフレーム
スキャンブロックとの誤差を求め、フレームスキャンブ
ロック誤差量を算出して出力する手段と、前記フィール
ドスキャン復号ブロックと前記第２のフィールドスキャ
ンブロックとの誤差を求め、フィールドスキャンブロッ
ク誤差量を算出して出力する手段と、前記フレームスキ
ャンブロック誤差量と前記フィールドスキャンブロック
誤差量とを比較し、前記スキャン選択信号を出力する手
段とを有することを特徴とする。
【００１７】請求項３記載の発明（「第３発明」とい
う）に係る可逆な動画像符号化方式は、飛越し走査され
た入力ビデオ信号から動きベクトルを求める手段と、参
照する画像から前記動きベクトルを用いて第１の動き補
償予測画像を作成する手段と、前記第１の動き補償予測
画像を前記入力ビデオ信号から減じ予測誤差画像を作成
する手段と、前記予測誤差画像から、第１のフレームス
キャンブロックと、第１のフィールドスキャンブロック
とを生成する第１の手段と、後述するスキャン選択信号
にしたがって、前記第１のフレームスキャンブロックか
前記第１のフィールドスキャンブロックかのいずれかを
選択して、適応スキャンブロックとして出力する手段
と、前記適応スキャンブロックに可逆な離散コサイン変
換を行い、適応スキャン変換係数ブロックを生成する手
段と、前記第１のフレームスキャンブロックに線形演算
を行って、可逆な離散コサイン変換されて復号側で通常
の逆離散コサイン変換を受けたときの予測誤差を推定
し、フレームスキャン推定予測誤差ブロックとする手段
と、前記第１のフィールドスキャンブロックに線形演算
を行って、可逆な離散コサイン変換されて復号側で通常
の逆離散コサイン変換を受けたときの予測誤差を推定
し、フィールドスキャン推定予測誤差ブロックとする手
段と、前記適応スキャン変換係数ブロックを、通常の逆
離散コサイン変換で変換し、前記動きベクトルを用いて
第２の動き補償予測画像を作成して出力する手段と、前
記第２の動き補償予測画像から、フレームスキャン予測
ブロックとフィールドスキャン予測ブロックとを生成す
る手段と、前記フレームスキャン推定予測誤差ブロック
に前記フレームスキャン予測ブロックを加算して、フレ
ームスキャン推定ブロックとする手予測ブロックを加算
して、フィールドスキャン推定ブロックとする手段と、
前記入力ビデオ信号から、第２のフレームスキャンブロ
ックと、第２のフィールドスキャンブロックとを生成す
る第２の手段と、前記第２のフレームスキャンブロック
と、前記フレームスキャン推定ブロックとの誤差を求め
て、フレームスキャンブロック推定誤差量を算出し出力
する手段と、前記第２のフィールドスキャンブロック
と、前記フィールドスキャン推定ブロックとの誤差を求
めて、フィールドスキャンブロック推定誤差量を算出し
出力する手段と、前記フレームスキャンブロック推定誤
差量と前記フィールドスキャンブロック推定誤差量とを
比較し、前記スキャン選択信号を出力する手段とを有す
ることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して以下に説明する。
【００１９】図１は、本発明の第１の実施の形態（上記
第１発明の実施の形態）の回路構成を示す図である。図
１を参照して、本発明の第１の実施の形態の構成につい
て説明する。動き推定回路５は、入力ビデオ信号に対し
て動き推定を行い、動きベクトルを出力する。予測器４
は、動き推定回路５で求まった動きベクトルを用いて、
参照画像から動き補償予測画像を作成する。加算器３
は、入力ビデオ信号の符号化対象画像から動き補償予測
画像を減じて予測誤差画像を作成する。フレーム／フィ
ールドスキャン生成回路１０は、予測誤差画像からフレ
ームスキャンされたブロックとフィールドスキャンされ
たブロックを作成する。
【００２０】第１の推定誤差量算出回路１１は、フレー
ムスキャンされたブロックから、このブロックを可逆離
散コサイン変換を用いて符号化し、通常の逆離散コサイ
ン変換を用いて復号した場合の誤差を推定し、この誤差
からフレームスキャンブロックの推定誤差量を算出す
る。第２の推定誤差量算出回路１２は、フィールドスキ
ャンされたブロックから、このブロックを可逆離散コサ
イン変換を用いて符号化し、通常の逆離散コサイン変換
を用いて復号した場合の誤差を推定し、この誤差からフ
ィールドスキャンブロックの推定誤差量を算出する。比
較器１３は、フレームスキャンブロックの推定誤差量と
フィールドスキャンブロックの推定誤差量とを比較し、
スキャン選択信号を出力する。スイッチ１４は、スキャ
ン選択信号を切替制御信号として、フレームスキャンさ
れたブロックかフィールドスキャンされたブロックのい
ずれか一方を選択する。そして、可逆離散コサイン変換
（ＬＤＣＴ）回路１は、選択されたブロックに対して可
逆離散コサイン変換を行い、変換係数を出力する。
【００２１】次に、図１を参照して、本発明の第１の実
施の形態の動作について説明する。入力ビデオ信号は、
フレーム毎に分割され、符号化する順序で入力されるも
のとする。入力ビデオ信号の符号化対象画像は、動き推
定回路５に入力される。動き推定回路５では、参照画像
との間で動き補償が行われ、動きベクトルが算出、出力
される。
【００２２】この動きベクトルを用いて、予測器４にお
いて、参照画像から動き補償予測画像が作られる。そし
て、この予測画像は、加算器３で符号化対象画像から引
かれ予測誤差画像が作成される。この予測誤差画像は、
フレーム／フィールドスキャン生成回路１０に入力さ
れ、マクロブロック毎にフレームスキャンブロックとフ
ィールドスキャンブロックが生成される。
【００２３】以後の処理はブロック単位で行われる。フ
レームスキャンブロック、フィールドスキャンブロック
は、第１の推定誤差量算出回路１１、第２の推定誤差量
算出回路１２にそれぞれ入力され、フレームスキャンブ
ロック推定誤差量、フィールドスキャンブロック推定誤
差量がそれぞれ算出される。これらの推定誤差量は、可
逆離散コサイン変換を用いて符号化し、普通（通常）の
逆離散コサイン変換を用いて復号した場合の誤差量を推
定したものである。次にこの算出方式について説明す
る。
【００２４】可逆離散コサイン変換の変換行列の、各行
ベクトルを正規化して得られる行列をＡ、ブロックの画
素値からなる行列をＸとすると、ブロックを可逆離散コ
サイン変換して得られる変換係数は、次式（１）に近い
値となる。
【００２５】ＡＸＡT …(1)
【００２６】ここで本来の離散コサイン変換を表す行列
をＣとすると、 Ｃ-1ＡＸＡT（Ｃ-1）T＝Ｃ-1ＡＸ（Ｃ-1Ａ）T …(2) は、上式（１）に対して通常の逆離散コサイン変換を行
った結果を表す。
【００２７】よって、 Ｃ-1ＡＸ（Ｃ-1Ａ）T−Ｘ …(3) は、ブロックＸに対して可逆な離散コサイン変換を行っ
て、通常の逆離散コサイン変換を行ったときの誤差を近
似していると考えられる。
【００２８】すなわち上式（３）の値から推定誤差量を
算出できる。この誤差量として、例えばブロックの平均
二乗誤差を用いるのであれば、上式（３）の各要素の二
乗平均を求めて推定誤差量とすればよい。
【００２９】このようにして算出される、フィールドス
キャンブロック推定誤差量とフレームスキャンブロック
推定誤差量は、比較器１３に入力されて値が比較され
る。そして、比較機１３はこの大小を識別する信号、す
なわちスキャン選択信号を出力する。この信号に従っ
て、スイッチ１４では、フレームスキャンブロックとフ
ィールドスキャンブロックのどちらかが選択される。こ
こでは、比較器１３での比較において、推定誤差量が小
さかった方のブロックが選択される。
【００３０】スイッチ１４で選択されたブロックは、可
逆離散コサイン変換回路１において可逆離散コサイン変
換が行われ、変換係数が求められる。このようにして、
各ブロックの変換係数が算出される。なお、各ブロック
においてフレームスキャンとフィールドスキャンのどち
らが選択されたかという情報は、ヘッダ情報として符号
化される。
【００３１】以上説明したように、本発明の第１の実施
の形態では、可逆離散コサイン変換を行って符号化し、
通常の逆離散コサイン変換を用いて復号した場合の誤差
を推定して、誤差が小さくなると予想されるスキャンを
ブロック毎に選んで符号化する。このため、可逆離散コ
サイン変換符号化と通常の離散コサイン変換符号化の互
換性は向上する。
【００３２】図２は、本発明の第２の実施の形態（上記
第２発明の実施の形態）の回路構成を示す図である。図
２を参照して、本発明の第２の実施の形態の構成につい
て説明する。図２において、動き推定回路５、予測器
４、加算器３は、図１に示した前記第１の実施の形態の
ものと同じであるため、説明は省略する。
【００３３】第１のフレーム／フィールドスキャン生成
回路３０は、加算器３で出力される予測誤差画像からフ
レームスキャンブロックと、フィールドスキャンブロッ
クを作成する。第１の可逆離散コサイン変換回路３２で
は、フレームスキャンブロックに可逆離散コサイン変換
を行ってフレームスキャン変換係数ブロックを出力す
る。第２の可逆離散コサイン変換回路３３では、フィー
ルドスキャンブロックに可逆離散コサイン変換を行って
フィールドスキャン変換係数ブロックを出力する。第１
の局所復号器３４は、動き推定回路５で求まった動きベ
クトルを用いてフレームスキャン変換係数ブロックを復
号し、フレームスキャン復号ブロックを出力する。第２
の局所復号器３５は、動き推定回路５で求まった動きベ
クトルを用いてフィールドスキャン変換係数ブロックを
復号し、フィールドスキャン復号ブロックを出力する。
【００３４】第２のフレーム／フィールドスキャン生成
回路３１は、入力ビデオ信号の符号化対象画像から、フ
レームスキャンブロックとフィールドスキャンブロック
を作成する。第１の誤差量算出回路３６は、第２のフレ
ーム／フィールドスキャン生成回路３１から出力される
フィールドスキャンブロックとフィールドスキャン復号
ブロックとの誤差を求め、誤差量を計算して出力する。
第２の誤差量算出回路３７は、第２のフレーム／フィー
ルドスキャン生成回路３１から出力されるフレームスキ
ャンブロックとフレームスキャン復号ブロックとの誤差
を求め、誤差量を計算して出力する。
【００３５】比較器３８は、第１の誤差量算出回路と第
２の誤差量算出回路から出力される誤差量を比較して、
スキャン選択信号を出力する。スイッチ３９は、フレー
ムスキャン変換係数ブロックかフィールドスキャン変換
係数ブロックのいずれか一方を選択する。
【００３６】次に、図２を参照して、本発明の第２の実
施の形態の動作について説明する。入力ビデオ信号から
動き推定回路５で動きベクトルが算出され、予測器４で
動き補償予測画像が作成され、加算器３においてこの予
測画像が符号化対象画像から減じられて予測誤差画像が
生成される。ここまでは、図１に示した前記第１の実施
の形態と同じである。
【００３７】作成された予測誤差画像から、第１のフレ
ーム／フィールドスキャン生成回路３０において、図１
に示したフレーム／フィールドスキャン生成回路１０と
同様にして、フレームスキャンブロックとフィールドス
キャンブロックとが生成される。以後の処理はブロック
単位で行われる。
【００３８】フレームスキャンブロックとフィールドス
キャンブロックは、第１の可逆離散コサイン回路３２と
第２の可逆離散コサイン回路３３において、それぞれ可
逆な離散コサイン変換が行われ、フレームスキャン変換
係数ブロックとフィールドスキャン変換係数ブロックが
それぞれ生成される。そして、これらの変換係数ブロッ
クのうちどちらか一方が、後述するスキャン選択信号に
従ってスイッチ３９において選択され、適応スキャン変
換係数ブロックとして出力される。
【００３９】次に、このスキャン選択信号を生成する部
分に関して説明する。まず、第１、第２の可逆離散コサ
イン変換回路から出力される、フレームスキャン変換係
数ブロックとフィールドスキャン変換係数ブロックは、
それぞれ第１の局所復号器３４、第２の局所復号器３５
に入力され、それぞれフレームスキャン復号ブロックと
フィールドスキャン復号ブロックが生成される。これら
の局所復号器の構成を図４に示す。
【００４０】図４を参照すると、局所復号器において、
入力される変換係数ブロックは、まず逆量子化器１００
において逆量子化され、逆離散コサイン変換（ＩＤＣ
Ｔ）回路１０１で逆離散コサイン変換が行われる。さら
に、加算器１０２において、逆離散コサイン変換の結果
に予測器１０３から出力される予測ブロックが加算さ
れ、復号ブロックが生成、出力される。予測器１０３で
は、動き推定回路５から出力される動きベクトルを用い
て、蓄えられている局所復号された参照画像から予測ブ
ロックが作成される。
【００４１】このとき、局所復号器への入力がフレーム
スキャンの場合はフレームスキャンの予測ブロックが、
フィールドスキャンの場合はフィールドスキャンの予測
ブロックが生成される。
【００４２】なお、図２に示した第１の局所復号器３４
と第２の局所復号器３５とで蓄えられている局所復号参
照画像は同一のものである。この局所復号参照画像を作
成するには、ブロック毎にフレームスキャン復号ブロッ
クかフィールドスキャン復号ブロックかのどちらかが選
択される。ここでどちらを選択するかは、比較器３８か
ら出力されるスキャン選択信号によって決まり、スイッ
チ３９で選択されるものと同一のものが選択される。そ
して、作成された局所復号参照画像は、後に入力される
ビデオ信号を符号化するときに用いられる。
【００４３】図２を参照して、第１の局所復号器３４と
第２の局所復号器３５からそれぞれ出力されるフレーム
スキャン復号ブロックとフィールドスキャン復号ブロッ
クは、第１の誤差量算出回路３６と第２の誤差量算出回
路３７にそれぞれ入力される。また、第２のフレーム／
フィールドスキャン生成回路３１において、入力ビデオ
信号の符号化対象画像から、第１のフレーム／フィール
ドスキャン生成回路３０と同様にして、フレームスキャ
ンブロックとフィールドスキャンブロックがそれぞれ生
成される。そして、第１の誤差量算出回路３６と第２の
誤差量算出回路３７にそれぞれ入力される。第１、第２
の誤差量算出回路３６、３７においては、入力される２
つのブロックの差分を求め、さらに誤差量を算出する。
例えば、平均二乗誤差を誤差量として用いるのであれ
ば、ブロック間差分の二乗平均を誤差量として出力す
る。
【００４４】第１、第２の誤差量算出回路３６、３７か
ら出力される誤差量は、比較器３８に入力され、ここで
これらの大小が比較され、誤差の小さい方を識別する信
号をスキャン選択信号として出力する。そして、スイッ
チ３９において、前述のようにスキャン選択信号に従っ
て、誤差が小さいブロックが選択される。
【００４５】以上説明したように、本発明の第２の実施
の形態では、各ブロックにおいて、フレームスキャンブ
ロックとフィールドスキャンブロックの両方に対して実
際に可逆離散コサイン変換を行って、復号画質が向上す
るスキャンを選択する。従って、互換性の観点から最適
な選択が行えるという利点を有する。
【００４６】図３は、本発明の第３の実施の形態（上記
第３発明の実施の形態）の回路構成を示す図である。図
３を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明
する。
【００４７】動き推定回路５、予測器４、加算器３、可
逆離散コサイン変換回路１、スイッチ１４は、図１に示
した前記第１の実施の形態のものと同じであり、その説
明は省略する。
【００４８】第１のフレーム／フィールドスキャン生成
回路３０、第２のフレーム／フィールドスキャン生成回
路３１、比較器３８は、図２に示した前記第２の実施の
形態のものと同じであり、その説明は省略する。
【００４９】予測画像生成器６０は、可逆離散コサイン
変換回路１から出力される変換係数ブロックから、動き
推定回路５で出力される動きベクトルを用いて予測画像
を生成する。
【００５０】第３のフレーム／フィールドスキャン生成
回路５９は、予測画像生成器６０から出力される予測画
像から、フレームスキャン予測ブロックとフィールドス
キャン予測ブロックを生成し、出力する。
【００５１】第１の復号予測誤差推定回路５２は、第１
のフレーム／フィールドスキャン生成回路３０から出力
されるフレームスキャンブロックを可逆離散コサイン変
換し、復号側で通常の逆離散コサイン変換したときの予
測誤差を推定し、フレームスキャン推定予測誤差ブロッ
クを出力する。
【００５２】第２の復号予測誤差推定回路５３は、第１
のフレーム／フィールドスキャン生成回路３０から出力
されるフィールドスキャンブロックを可逆離散コサイン
変換し、復号側で通常の逆離散コサイン変換したときの
予測誤差を推定し、フィールドスキャン推定予測誤差ブ
ロックを出力する。
【００５３】加算器５４では、フレームスキャン予測ブ
ロックとフレームスキャン推定予測誤差ブロックが加算
される。
【００５４】加算器５５では、フィールドスキャン予測
ブロックとフィールドスキャン推定予測誤差ブロックが
加算される。
【００５５】第１の誤差量算出回路５６では、第２のフ
レーム／フィールドスキャン生成回路から出力されるフ
ィールドスキャンされたブロックと加算器５４の出力か
ら誤差量が計算される。
【００５６】第２の誤差量算出回路５７では、第２のフ
レーム／フィールドスキャン生成回路から出力されるフ
レームスキャンされたブロックと加算器５５の出力から
誤差量が計算される。
【００５７】次に、図３を参照して、本発明の第３の実
施の形態の動作について説明する。入力画像信号から、
動き推定回路５で動きベクトルが算出され、予測器４で
動き補償予測画像作成され、これが、加算器３において
符号化対象画像から減じられて予測誤差画像が生成され
る。ここまでは、図１に示した第１の実施の形態と同じ
である。
【００５８】作成された予測誤差画像から、第１のフレ
ーム／フィールドスキャン生成回路３０において、図１
に示したフレーム／フィールドスキャン生成回路１０と
同様にして、フレームスキャンブロックとフィールドス
キャンブロックとが生成される。以後の処理はブロック
単位で行われる。
【００５９】第１のフレーム／フィールドスキャン生成
回路３０から出力されるフレームスキャンブロック、フ
ィールドスキャンブロックのうち、どちらか一方がスキ
ャン選択信号に従ってスイッチ１４において選択され、
さらに可逆離散コサイン変換回路１において可逆離散コ
サイン変換が行われ、適応スキャン変換係数ブロックと
して出力される。この部分の動作は、図１に示した第１
の実施の形態の動作と同じである。
【００６０】次に、スイッチ１４で用いられるスキャン
選択信号を生成する部分について説明する。まず、第１
のフレーム／フィールドスキャン生成回路３０から出力
されるフレームスキャンブロックとフィールドスキャン
ブロックは、第１の復号予測誤差推定回路５２、第２の
復号予測誤差推定回路５３にそれぞれ入力される。そし
て、復号予測誤差が推定され、フレームスキャン推定予
測誤差ブロック、フィールドスキャン推定予測誤差ブロ
ックが出力される。ここで、第１、第２の復号予測誤差
推定回路５２、５３では、符号化側では可逆離散コサイ
ン変換を行い、復号側では通常の逆離散コサイン変換を
行ったときに得られる予測誤差を推定する。
【００６１】前述のように、ブロックＸを可逆離散コサ
イン変換し、通常の逆離散コサイン変換して得られる値
は、上式（２）に近い値となる。よって、この回路で
は、入力されるブロックに、上式（２）で表される演算
を行って、推定予測誤差ブロックを算出する。
【００６２】一方、可逆離散コサイン変換回路１から出
力される適応スキャン変換係数ブロックは、予測画像生
成器６０に入力される。ここでは、動き推定回路５から
出力される動きベクトルに基づき、復号側で得られると
考えられる動き補償予測画像が作成される。
【００６３】図５は、予測画像生成器６０の構成を示し
た図である。図６を参照すると、予測画像生成器６０に
おいては、まず、入力された適応スキャン変換係数ブロ
ックは、逆量子化器（ＩＱ）１３０で逆量子化され、次
に、逆離散コサイン変換（ＩＤＣＴ）回路１３１におい
て逆離散コサイン変換が行われる。これによって得られ
た結果に対して、加算器１３２において予測器１３３の
出力が加算され、局所復号画像が得られる。得られた局
所復号画像は、予測器１３３において蓄えられる。予測
器１３３では、すでに蓄えられている局所復号画像を参
照画像として動き補償を行い、動き補償予測画像が作成
される。そして、この動き補償予測画像は、加算器１３
２において逆離散コサイン変換の結果に加算されると同
時に、図３に示した第３のフレームフィールドスキャン
生成回路５９に入力される。
【００６４】このように、すでに蓄えられている局所復
号画像に動き補償を行って作成された予測画像から、第
３のフレームフィールドスキャン生成回路５９で、フレ
ームスキャン予測ブロックとフィールドスキャン予測ブ
ロックが生成される。
【００６５】そして、図３を参照して、これらは加算器
５４、５５において、フレームスキャン推定予測誤差ブ
ロック、フィールドスキャン推定予測誤差ブロックにそ
れぞれ加算され、フレームスキャン推定ブロックとフィ
ールドスキャン推定ブロックがそれぞれ得られる。そし
て、これらは第１の誤差量算出回路、第２の誤差量算出
回路に入力される。
【００６６】また、入力ビデオ信号から第２のフレーム
／フィールドスキャン生成回路３１において、フレーム
スキャンブロック、フィールドスキャンブロックが生成
され、第１の誤差量算出回路５６、第２の誤差量算出回
路５７にそれぞれ入力される。
【００６７】第１の誤差量算出回路５６、及び第２の誤
差量算出回路５７の動作は、図２に示した第１の誤差量
算出回路３６、及び第２の誤差量算出回路３７と同じで
ある。それらの出力は、図２に示した前記第２の実施の
形態と同様に、比較器３８で大小を比較され、スキャン
選択信号が出力される。
【００６８】そして、前述のように、スイッチ１４で
は、スキャン選択信号に従って、フレームスキャンブロ
ック、フィールドスキャンブロックのいずれかが選択さ
れ、適応スキャンブロックとして出力される。
【００６９】以上説明した本発明の第３の実施の形態で
は、前記第２の実施の形態と比べて、計算量を軽減する
ことができる。
【００７０】前記第２の実施の形態では、フレームスキ
ャンブロックとフィールドスキャンブロックの両方に対
して可逆離散コサイン変換を行わなければならない。可
逆離散コサイン変換は、通常の離散コサイン変換に比
べ、演算量が多いため、可逆離散コサイン変換を行う回
数をできるだけ少なくすることが望ましい。
【００７１】本発明の第３の実施の形態では、実際に可
逆離散コサイン変換を行うかわりに、線形演算で近似す
ることで、計算量を軽減している。
【００７２】本発明の第３の実施の形態では、上述のよ
うに、選択制御に一部近似が入るため、互換性の観点か
らは、前記第２の実施の形態よりも結果が劣るが、しか
し、局所復号画像を用いて選択制御を行うため、前記第
１の実施の形態よりも推定時の近似の度合いが少なく、
好ましい結果が得られる。
【００７３】
【実施例】上記した本発明の実施の形態について更に詳
細に説明すべく、本発明の実施例を図面を参照して以下
に説明する。上記第１、第３の発明の実施の形態では、
上式（３）、上式（２）に示したように、行列（Ｃ
-1Ａ）に関する線形演算が行われる。可逆離散コサイン
変換の変換行列が、次式（４）であるとき、行列（Ｃ-1
Ａ）T は、次式（５）となる。
【００７４】
【数１】
【００７５】
【数２】
【００７６】よって、可逆離散コサイン変換の変換行列
が、上式（４）であるときには、誤差の推定に、上式
（５）に示す行列を用いる。
【００７７】次に、具体例として、上記本発明の実施の
形態を用いて行った、互換性に関する実験結果を示す。
符号化では可逆離散コサイン変換を用い、復号では従来
の離散コサイン変換を用いたときの復号画像の誤差につ
いて調べた。
【００７８】画像は、７２０４×８０、４：２：２フォ
ーマット、１５０フレームのものを用いた。符号化は、
基本的にはＭＰＥＧ−２のアルゴリズムに従い、ＭＰＥ
Ｇ−２のアルゴリズムで離散コサイン変換を行う部分
を、上述の可逆離散コサイン変換に替えて符号化した。
また、可逆離散コサイン変換により得られた変換係数を
さらに量子化することはせず、量子化幅は１としてあ
る。このとき、発生符号量の点では、ＭＰＥＧ−２の仕
様を満たしていない。復号では、従来の離散コサイン逆
変換を用いる通常のＭＰＥＧ−２のアルゴリズムを用い
た。なお、コア画像（ＩまたはＰピクチャ）の間隔はＭ
＝３（ＩまたはＰピクチャの間に２枚のＢピクチャが挿
入される）、画像グループ（ＧＯＰ；Group Of Pictu
re）内のフレーム数はＮ＝１５とした。
【００７９】これにより得られる復号画像のＰＳＮＲ
（Peak Signal to Noise Ratio）値を150フレーム
分（画像“Confetti”は１２０フレーム）にわたって平
均したものを図６に示す。
【００８０】これより、上記第１、第２、第３の発明い
ずれの場合も、従来方式と比べて復号画質が改善されて
いることがわかる。もっとも改善が大きいのは、上記第
２の発明である。上記第２の発明では、フレームスキャ
ンブロックとフィールドスキャンブロックの両方に対し
て実際に可逆離散コサイン変換を行って、復号画質が改
善される方を選択する。このため、計算量は、上記第
１、第２、第３の発明中もっとも大きいが、復号画質は
もっともよくなる。
【００８１】次に復号画質がよいのは、上記第３の発明
である。上記第３の発明では、フレームスキャンブロッ
クとフィールドスキャンブロックの両方に対して実際に
可逆離散コサイン変換を行うかわりに、近似計算で復号
予測誤差を推定する。このように、近似計算が含まれる
ため、最適な選択である上記第２の発明に比べると改善
の度合は少し落ちるものの、計算量は小さい。
【００８２】次に復号画質がよいのは、上記第１の発明
である。上記第１の発明では、上記第３の発明におけ
る、予測画像を生成する部分まで近似して計算を簡略化
している。このため、改善の度合は、上記第１、第２、
第３の発明の中ではもっとも小さいが、計算量は他のも
のに比べ小さくなる。
【００８３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フレーム離散コサイン変換とフィールド離散コサイン変
換の選択を、可逆離散コサイン変換符号化方式と従来の
離散コサイン変換符号化方式との互換性にとって好まし
い方式に修正したことにより、互換性が向上する、とい
う効果を奏する。すなわち、本発明によれば、可逆離散
コサイン変換を用いて符号化した画像を、従来の離散コ
サイン逆変換を用いて復号した場合でも、従来方式より
も高画質を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における第１、第２
の局所復号回路の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態における予測画像生
成器の構成の一例を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施例を示す図であり、本発明によっ
て、可逆離散コサイン変換を用いて符号化し、通常の逆
離散コサイン変換によって復号したときの復号画質の改
善を示すグラフである。
【図７】可逆離散コサイン変換を用いた符号化器の構成
を示すブロック図である。
【図８】図７の回路に、フレーム離散コサイン変換とフ
ィールド離散コサイン変換とを適応的に選択する、従来
の選択回路を組み込んだ符号化器を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
１ 可逆離散コサイン変換回路 ３ 加算器 ４ 予測器 ５ 動き推定回路 ６ フレーム／フィールドスキャンブロック適応選択回
路 １０ フレーム／フィールドスキャン生成回路 １１ 第１の推定誤差量算出回路 １２ 第２の推定誤差量算出回路 １３ 比較器 １４ スイッチ ３０ 第１のフレーム／フィールドスキャン生成回路 ３１ 第２のフレーム／フィールドスキャン生成回路 ３２ 第１の可逆離散コサイン変換回路 ３３ 第２の可逆離散コサイン変換回路 ３４ 第１の局所復号器 ３５ 第２の局所復号器 ３６ 第１の誤差量算出回路 ３７ 第２の誤差量算出回路 ３８ 比較器 ３９ スイッチ ５２ 第１の復号予測誤差推定回路 ５３ 第２の復号予測誤差推定回路 ５４ 加算器 ５５ 加算器 ５６ 第１の誤差量算出回路 ５７ 第２の誤差量算出回路 ５９ 第３のフレーム／フィールドスキャン生成回路 ６０ 予測画像生成器 １００ 逆量子化器 １０１ 逆離散コサイン変換回路 １０２ 加算器 １０３ 予測器 １３０ 逆量子化器 １３１ 逆離散コサイン変換回路 １３２ 加算器 １３３ 予測器

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】飛越し走査された入力ビデオ信号から動き
    ベクトルを求める手段と、 参照する画像から前記動きベクトルを用いて動き補償予
    測画像を作成する手段と、 前記動き補償予測画像を前記入力ビデオ信号から減じ予
    測誤差画像を作成する手段と、 前記予測誤差信号から、フレームスキャンブロックとフ
    ィールドスキャンブロックとを生成する手段と、 前記フレームスキャンブロックが、可逆な離散コサイン
    変換され復号側で通常の逆離散コサイン変換を受けた場
    合の誤差量を推定し、フレームスキャンブロック推定誤
    差量とする手段と、 前記フィールドスキャンブロックが、可逆な離散コサイ
    ン変換され復号側で通常の逆離散コサイン変換を受けた
    場合の誤差量を推定し、フィールドスキャンブロック推
    定誤差量とする手段と、 前記フレームスキャンブロック推定誤差量と前記フィー
    ルドスキャンブロック推定誤差量とを比較し、スキャン
    選択信号を出力する手段と、前記スキャン選択信号にし
    たがって前記フレームスキャンブロックと前記フィ ールドスキャンブロックのいずれか一方を選択して、適
    応スキャンブロックとして出力する手段と、 前記適応スキャンブロックに可逆な離散コサイン変換を
    行い、適応スキャン変換係数ブロックを生成する手段
    と、 を含むことを特徴とする可逆な動画像符号化方式。
  2. 【請求項２】飛越し走査された入力ビデオ信号から動き
    ベクトルを求める手段と、 参照する画像から前記動きベクトルを用いて動き補償予
    測画像を作成する手段と、 前記動き補償予測画像を前記入力ビデオ信号から減じ予
    測誤差画像を作成する手段と、 前記予測誤差画像から、第１のフレームスキャンブロッ
    クと第１のフィールドスキャンブロックとを生成する手
    段と、 前記第１のフレームスキャンブロックに可逆な離散コサ
    イン変換を行い、フレームスキャン変換係数ブロックを
    生成して出力する手段と、 前記第１のフィールドスキャンブロックに可逆な離散コ
    サイン変換を行い、フィールドスキャン変換係数ブロッ
    クを生成して出力する手段と、 スキャン選択信号にしたがって、前記フレームスキャン
    変換係数ブロックと前記フィールドスキャン変換係数ブ
    ロックのいずれか一方を選択して、適応スキャン変換係
    数ブロックとして出力する手段と、 前記フレームスキャン変換係数ブロックに、通常の逆離
    散コサイン変換を行い、前記動きベクトルを用いて局所
    復号して、フレームスキャン復号ブロックを生成して出
    力する手段と、 前記フィールドスキャン変換係数ブロックに通常の逆離
    散コサイン変換を行い、 前記動きベクトルを用いて局所復号して、フィールドス
    キャン復号ブロックを生成して出力する手段と、 前記入力ビデオ信号から、第２のフレームスキャンブロ
    ックと、第２のフィールドスキャンブロックとを生成す
    る手段と、 前記フレームスキャン復号ブロックと前記第２のフレー
    ムスキャンブロックとの誤差を求め、フレームスキャン
    ブロック誤差量を算出して出力する手段と、 前記フィールドスキャン復号ブロックと前記第２のフィ
    ールドスキャンブロックとの誤差を求め、フィールドス
    キャンブロック誤差量を算出して出力する手段と、 前記フレームスキャンブロック誤差量と前記フィールド
    スキャンブロック誤差量とを比較し、前記スキャン選択
    信号を出力する手段と、 を含むことを特徴とする、可逆な動画像符号化方式。
  3. 【請求項３】飛越し走査された入力ビデオ信号から動き
    ベクトルを求める手段と、 参照する画像から前記動きベクトルを用いて第１の動き
    補償予測画像を作成する手段と、 前記第１の動き補償予測画像を前記入力ビデオ信号から
    減じ予測誤差画像を作成する手段と、 前記予測誤差画像から、第１のフレームスキャンブロッ
    クと、第１のフィールドスキャンブロックとを生成する
    手段と、 スキャン選択信号にしたがって、前記第１のフレームス
    キャンブロックと前記第１のフィールドスキャンブロッ
    クかのいずれかを選択して、適応スキャンブロックとし
    て出力する手段と、 前記適応スキャンブロックに可逆な離散コサイン変換を
    行い、適応スキャン変換係数ブロックを生成する手段
    と、 前記第１のフレームスキャンブロックに線形演算を行っ
    て、可逆な離散コサイン変換されて復号側で通常の逆離
    散コサイン変換を受けたときの予測誤差を推定しフレー
    ムスキャン推定予測誤差ブロックとして出力する手段
    と、 前記第１のフィールドスキャンブロックに線形演算を行
    って、可逆な離散コサイン変換されて復号側で通常の逆
    離散コサイン変換を受けたときの予測誤差を推定し、フ
    ィールドスキャン推定予測誤差ブロックとして出力する
    手段と、 前記適応スキャン変換係数ブロックを、通常の逆離散コ
    サイン変換で変換し、 前記動きベクトルを用いて第２の動き補償予測画像を作
    成して出力する手段と、 前記第２の動き補償予測画像から、フレームスキャン予
    測ブロックとフィールドスキャン予測ブロックとを生成
    する手段と、 前記フレームスキャン推定予測誤差ブロックに前記フレ
    ームスキャン予測ブロックを加算してフレームスキャン
    推定ブロックを生成する手段と、 前記フィールドスキャン推定予測誤差ブロックに前記フ
    ィールドスキャン予測４ブロックを加算してフィールド
    スキャン推定ブロックを生成する手段と、 前記入力ビデオ信号から、第２のフレームスキャンブロ
    ックと、第２のフィールドスキャンブロックとを生成す
    る手段と、 前記第２のフレームスキャンブロックと、前記フレーム
    スキャン推定ブロックとの誤差を求めて、フレームスキ
    ャンブロック推定誤差量を算出し出力する手段と、 前記第２のフィールドスキャンブロックと、前記フィー
    ルドスキャン推定ブロックとの誤差を求めて、フィール
    ドスキャンブロック推定誤差量を算出し出力する手段
    と、 前記フレームスキャンブロック推定誤差量と前記フィー
    ルドスキャンブロック推定誤差量とを比較し、前記スキ
    ャン選択信号を出力する手段と、 を含むことを特徴とする可逆な動画像符号化方式。
  4. 【請求項４】入力画像信号から動き補償予測誤差を求
    め、前記動き補償予測誤差からブロック毎にフレームス
    キャンブロックとフィールドスキャンブロックを生成す
    る手段と、 前記フレームスキャンブロックと前記フィールドスキャ
    ンブロックのそれぞれについて可逆離散コサイン変換さ
    れて復号側で通常の逆離散コサイン変換をうけたときの
    誤差量を推定し、推定された各誤差量のうち小さい方の
    ブロックを選択する手段と、 選択されたスキャンブロックを可逆離散コサイン変換す
    る手段と、 を含むことを特徴とする、可逆な動画像符号化方式。
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