JP2924431B2 - 符号化方式 - Google Patents

符号化方式

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JP2924431B2
JP2924431B2 JP8065492A JP8065492A JP2924431B2 JP 2924431 B2 JP2924431 B2 JP 2924431B2 JP 8065492 A JP8065492 A JP 8065492A JP 8065492 A JP8065492 A JP 8065492A JP 2924431 B2 JP2924431 B2 JP 2924431B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、たとえば、ディジタ
ル動画像信号を高能率符号化するフレーム間適応符号化
方式に関わる。
【０００２】
【従来の技術】図１８は、例えばS.Nogaki,M.Ohta,T.Om
achi■A Study on HDTV Signal Coding with Motion Ad
aptive Noise Reduction■，（第３回HDTV国際ワークシ
ョップ予稿Vol3,1989.）に述べられている従来のフレー
ム間予測符号化方式を示すブロック図であり、図におい
て、１はフレームメモリ、２は動き検出部、３は差分
器、４は符号化部、５は局部復号部、６は加算器、７は
多重化部である。また、図では省略しているが、送信先
の復号側でも同様にして符号化データの復号を行い画像
信号を再生する。
【０００３】次に図１８をもとに動作について説明す
る。飛び越し走査され、奇数および偶数の両フィールド
から１フレームが構成される入力画像信号１０１に対
し、フィールド毎に複数画素をまとめたブロック単位に
前フレームの同種のフィールドとの動きの検出が行なわ
れる。奇数フィールドの動きの検出は動き検出部２にお
いて、入力画像信号１０１の符号化対象ブロックに対
し、フレームメモリ１内の既に符号化した奇数フィール
ドの符号化対象ブロックに対応する位置を中心とした近
傍ブロック１０２の中から最も類似したブロックを探索
することによって行なわれる。類似度の評価値として
は、両ブロックの対応する画素の差分絶対値和や差分自
乗和などが使用される。ここで得られた最も類似したブ
ロックに対する符号化対象ブロックの水平・垂直方向の
変位量が動きベクトル１０３として出力される。フレー
ムメモリ１からはこの動きベクトル１０３に対応した動
き補償予測信号１０４が出力される。
【０００４】差分器３で入力信号１０１から動き補償予
測信号１０４を減算して得られる予測誤差信号１０５
は、符号化部４に入力され、時間的な冗長度の除去が行
なわれる。一般的に画像信号の低周波数成分は電力的に
大きな成分を占めるため、電力の大きな部分では多くの
ビットで、電力の少ない部分では少ないビットで量子化
を行なうことにより情報の圧縮を図る。この方法とし
て、例えば８×８画素ブロックに対して離散コサイン変
換などの直交変換を施して周波数変換を行い、変換係数
をスカラ量子化する。スカラ量子化された符号化データ
１０６は局部復号部５と多重化部７に送られる。多重化
部７では符号化データ１０６と動きベクトル１０３を多
重化、伝送路符号化を行い、伝送路１０９へ送出する。
【０００５】一方、局部復号部５では符号化部４と逆の
操作、すなわち逆スカラ量子化、逆直交変換が行なわ
れ、復号誤差信号１０７が得られる。この復号誤差信号
１０７に加算器６で動き補償予測信号１０４を加え、得
られた局部復号信号１０８をフレームメモリ１に保持
し、次フレームの奇数フィールドの動きを検出するため
に用いられる。
【０００６】また、入力画像信号１０１の偶数フィール
ドも同様に、フレームメモリ１の既に符号化した偶数フ
ィールドとの動き検出が行なわれ、動き補償予測誤差信
号が符号化される。このように、従来のフレーム間予測
符号化方式は動画像信号に含まれている時間的冗長度の
除去を動き補償予測符号化により行い、空間的冗長度の
除去には直交変換などが用いられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来のフレーム間予測
符号化方式は、既に符号化したフレームの奇数フィール
ドから現在の奇数フィールドを予測し、既に符号化した
フレームの偶数フィールドから現在の偶数フィールドを
予測して、奇数フィールドと偶数フィールドを個別に符
号化するように構成されているので、飛び越し走査され
た連続するフィールド間に存在する空間的相関を用いて
いないため符号化効率が悪いという問題点があった。
【０００８】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、たとえば、各フィールドを予測
するために既に符号化したフレームの奇数および偶数フ
ィールドの両方から動き探索を行なう符号化方式を得る
ことを目的とする。また、予測誤差のブロック符号化に
おいてはフィールドとフレームを適応的に切り換えるブ
ロック化を行なうことによって効率の良い符号化を実現
する符号化方式を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明に係る符号化方
式は、以下の要素を有することを特徴とする。 （ａ）飛び越し走査され奇数フィールドと偶数フィール
ドの２つのフィールドから成る画像信号を入力する入力
手段、 （ｂ）入力手段が入力する画像信号を予測した予測信号
を入力し、入力した予測信号と前記入力手段によって入
力された画像信号との差分をとって予測誤差信号を生成
し、その予測誤差信号を符号化する符号化手段、 （ｃ）前記符号化手段により符号化された予測誤差信号
を復号する局部復号手段、 （ｄ）前記局部復号手段により復号された予測誤差信号
と前記予測信号とを加算して得られた画像信号を前記奇
数フィールドと偶数フィールドの２つのフィールドに分
けて記憶するフィールドメモリ、 （ｅ）前記入力手段が入力する画像信号と、前記フィー
ルドメモリに記憶された画像信号とに基づいて動きベク
トルを算出する動き検出手段、 （ｆ）前記動きベクトル検出手段により検出された動き
ベクトルに従い、フィールドメモリに記憶された奇数フ
ィールドと偶数フィールドの画像信号から奇数フィール
ドに基づく予測信号と偶数フィールドに基づく予測信号
とを出力する予測信号生成手段、 （ｇ）前記予測信号生成手段から出力される奇数フィー
ルドに基づく予測信号と偶数フィールドに基づく予測信
号とを入力して、これらの補間を施した補間予測信号を
出力する補間手段、 （ｈ）前記予測信号生成手段から出力される奇数フィー
ルドに基づく予測信号と偶数フィールドに基づく予測信
号と、前記補間手段によって出力される補間予測信号と
を入力して、これらの予測信号の中から１つの予測信号
を選択して前記符号化手段が入力する予測信号として出
力するセレクタ。
【００１０】この発明に係る符号化方式は、以下の要素
を有することを特徴とする。 （ａ）飛び越し走査され奇数フィールドと偶数フィール
ドの２つのフィールドから成る画像信号を入力する入力
手段、 （ｂ）入力手段が入力した画像信号の予測信号を生成
し、その予測信号と前記入力手段によって入力された画
像信号との差分をとることにより予測誤差信号を生成
し、生成した予測誤差信号を出力する予測誤差信号出力
手段、 （ｃ）前記予測誤差信号出力手段から出力された予測誤
差信号を入力し、１種類のフィールドの画像信号から生
成された予測誤差信号から構成されるブロックを生成す
るフィールド個別ブロッキング部と、前記予測誤差信号
出力手段から出力された予測誤差信号を入力し、複数フ
ィールドの画像信号から生成された予測誤差信号を合成
して構成されるブロックを生成するフィールド合成ブロ
ッキング部と、フィールド個別ブロッキング部とフィー
ルド合成ブロッキング部とが生成した各ブロックからそ
れぞれ所定の特徴量を抽出する抽出部と、抽出された所
定の特徴量を比較することにより１つのブロックを選択
する比較部とを有するブロッキング選択手段、 （ｄ）前記予測誤差信号出力手段から出力された予測誤
差信号を入力し、前記ブロッキング選択手段によって選
択されたブロックを構成するブロック構成手段、 （ｅ）前記ブロック構成手段によって構成されたブロッ
クに対して符号化を行う符号化手段、 （ｆ）前記符号化手段により符号化された予測誤差信号
を復号する局部復号手段、 （ｇ）前記局部復号手段により復号された予測誤差信号
と前記予測信号とを加算して得られた画像信号を、前記
予測誤差信号出力手段が予測信号を生成する際に用いる
ために、記憶するフィールドメモリ。
【００１１】前記ブロッキング選択手段は、符号化の発
生情報量が少ないブロックを選択することを特徴とす
る。前記ブロッキング選択手段は、符号化誤差の少ない
ブロックを選択することを特徴とする。 前記ブロッキン
グ選択手段は、符号化信号に含まれる高周波成分の少な
いブロックを選択することを特徴とする。
【００１２】この発明に係る符号化方式は、以下の要素
を有することを特徴とする。 （ａ）飛び越し走査され奇数フィールドと偶数フィール
ドの２つのフィールドから成る画像信号を入力する入力
手段、 （ｂ）入力手段が入力する画像信号を予測した予測信号
を入力し、入力した予測信号と前記入力手段によって入
力された画像信号との差分をとって予測誤差信号を生成
し、その予測誤差信号を符号化する符号化手段、 （ｃ）前記符号化手段により符号化された予測誤差信号
を復号する局部復号手段、 （ｄ）前記局部復号手段により復号された予測誤差信号
と前記予測信号とを加算して得られた画像信号を前記奇
数フィールドと偶数フィールドの２つのフィールドに分
けて記憶するフィールドメモリ、 （ｅ）前記入力手段が入力する画像信号と、前記フィー
ルドメモリに記憶された画像信号とに基づいて動きベク
トルを算出する動き検出手段、 （ｆ）前記動きベクトル検出手段により検出された動き
ベクトルに従い、フィールドメモリに記憶された奇数フ
ィールドと偶数フィールドの画像信号から奇数フィール
ドに基づく予測信号と偶数フィールドに基づく予測信号
とを出力する予測信号生成手段、 （ｇ）前記予測信号生成手段から出力される奇数フィー
ルドに基づく予測信号と偶数フィールドに基づく予測信
号を入力して、これらの補間を施した補間予測信号を生
成し、前記符号化手段が入力する予測信号として出力す
る補間手段。
【００１３】
【作用】第１の発明における符号化方式は、たとえば、
既に符号化したフレームの両方のフィールドを予測のた
めに参照するので、被写体の動きに関わらずに安定した
予測効率を得ることができる。
【００１４】また、この発明における符号化方式は、既
に符号化したフレームの両方のフィールドからの予測信
号を補間した予測信号をも具備するため、予測に用いた
２つのフィールドの時間的および空間的に中間の時点に
相当する動きへの対応が可能になり、さらに低域通過フ
ィルタとしての効果もあるため、予測効率が向上し、安
定した符号化画像を得ることができる。
【００１５】また、この発明における符号化方式は、奇
数および偶数フィールドのいずれかの画素のみをブロッ
ク化をする場合と、奇数および偶数フィールドの両方の
画素をブロック化をする場合とで、符号化に適するもの
を採用するので符号化の効率がよくなる。
【００１６】また、この発明における符号化方式は、奇
数および偶数フィールドのいずれかの画素のみをブロッ
ク化する場合と、奇数および偶数フィールドの両方の画
素をブロック化をした場合とで、符号化の発生情報量が
少ないブロック化を選択することにより、あるいは、符
号化誤差の少ないブロック化を選択することにより、あ
るいは、符号化するべき信号に含まれる高周波数成分の
少ないブロック化を選択することにより、ブロック化の
適応切り換えを行なう。
【００１７】
【実施例】実施例１． 図１は本発明の一実施例による適応フィールド／フレー
ム符号化方式の構成図であり、８は奇数フィールドの局
部復号信号を格納する奇数フィールドメモリ、９は偶数
フィールドの局部復号信号を格納する偶数フィールドメ
モリ、１０は前記２つのフィールドに格納された動き補
償予測信号を補間する補間部、１１は奇数および偶数フ
ィールドから予測された予測信号と前記補間された予測
信号との合計３つから最適予測を与える予測信号を選択
するセレクタである。また、２００は動き検出手段、３
００は予測誤差信号出力手段、５００は符号化手段であ
る。
【００１８】図２は、飛び越し走査され、奇数、偶数フ
ィールドが交互に入力される入力画像信号１０１を横軸
に時間を取り、縦軸に垂直方向をとった場合の状態を示
す図である。図２において、Ｋ１は最初のフレームの奇
数フィールド、Ｇ１は最初のフレームの偶数フレームを
示している。同様にＫ２は２番目のフレームの奇数フィ
ールド、Ｇ２は２番目のフレームの偶数フィールドを示
している。
【００１９】図３は、前記補間部１０のブロック図の一
例である。入力される奇数フィールドからの動き補償予
測信号１０４ａと、偶数フィールドからの動き補償予測
信号１０４ｂとの単純な加算平均をとり、この出力を補
間予測信号１０４ｃとする。
【００２０】次に図１、図２、図３をもとに動作につい
て説明する。飛び越し走査され、奇数・偶数フィールド
が交互に入力される入力画像信号１０１に対して、複数
画素をまとめた（ｎ×ｍ）ブロック単位に前フレームの
奇数および偶数フィールドとの動き検出が行なわれる。
前フレームの奇数フィールドとの動き検出は動き検出部
２において、入力画像信号１０１のフィールドの符号化
対象ブロックに対し、奇数フィールドメモリ８内の既に
符号化した奇数フィールドの符号化対象に対応する位置
を中心とした近傍ブロック１０２ａの中から最も類似し
たブロックを探索することによって行なわれる。たとえ
ば、図４に示すように、前のフレームにおいて、Ｈ１と
いう画像が（ｎ×ｍ）のひとつのブロック単位内に存在
しており、今回入力した画像信号の中にはＨ１の場所か
らＨ２の場所に移動していた場合、動き検出部２はこの
ブロックがＨ１からＨ２に水平方向に移動したという動
きベクトル１０３を出力する。また、この場合垂直方向
には動き量がないので、動きベクトル１０３は垂直方向
に関しては０と出力されることになる。このように得ら
れた水平・垂直方向の動き量が動きベクトル１０３とし
て出力される。
【００２１】奇数フィールドメモリ８からはこの動きベ
クトル１０３に対応した動き補償予測信号１０４ａが出
力される。同様に前フレームの偶数フィールドとの動き
補償が動き検出部２において、入力画像信号１０１の符
号化対象ブロックに対し、偶数フィールドメモリ９内の
近傍ブロック１０２ｂの中から類似ブロックを探索する
ことにより行なわれ、動きベクトル１０３として出力さ
れる。偶数フィールドメモリ９からはこの動きベクトル
１０３に対応した動き補償予測信号１０４ｂが出力され
る。
【００２２】奇数フィールドメモリ８から動きベクトル
１０３に従って動き補償された動き補償予測信号１０４
ａと、第２のフィールドメモリ９から動きベクトル１０
３に従って動き補償された動き補償予測信号１０４ｂと
から、図２に示す補間部１０により補間処理が行なわ
れ、補間予測信号１０４ｃが生成される。前記奇数フィ
ールドから得られる動き補償予測信号１０４ａと、偶数
フィールドから得られる動き補償予測信号１０４ｂと、
補間された動き補償予測信号１０４ｃとの内で、入力画
像信号１０１の符号化対象ブロックとの誤差信号電力が
最少の予測信号をセレクタ１１によって選択し、予測信
号１１０として出力する。
【００２３】図５は、この動作を説明するための図であ
る。図１に示した奇数フィールドメモリ８には前フレー
ムの奇数フィールドＫ１が記憶されており、図１の偶数
フィールドメモリ９には図５の前フレームの偶数フィー
ルドＧ１が記憶されているものとする。ここで、入力画
像信号１０１を現符号化フレームとして奇数フィールド
Ｋ２と偶数フィールドＧ２を入力する場合の動作を説明
する。まず、奇数フィールドＫ２が入力された場合に
は、奇数フィールドメモリ８に記憶されている前フレー
ムの奇数フィールドＫ１からの動き補償予測信号１０４
ａがセレクタ１１に入力される。同様に偶数フィールド
メモリ９に記憶されている前フレームの偶数フィールド
Ｇ１が動き補償予測信号１０４ｂとしてセレクタ１１に
入力される。さらに、これらＫ１とＧ１のデータは補間
部１０に入力され、図３に示すような補間処理が行われ
た後、同じく、動き補償予測信号１０４ｃとしてセレク
タ１１に入力されることになる。セレクタ１１内部にお
いては、これら３種類の動き補償予測信号１０４ａ、１
０４ｂ、１０４ｃを入力し、同時に入力画像信号１０１
を入力し、それぞれを比較することにより誤差信号電力
が最小になる予測信号を選択することになる。
【００２４】同様に、今回入力されたフレームの偶数フ
ィールドＧ２に対しても奇数フィールドメモリ８に記憶
されている奇数フィールドＫ１に基づく動き補償予測信
号１０４ａ、および偶数フィールドメモリ９に記憶され
ている偶数フィールドＧ１に基づく動き補償予測信号１
０４ｂ、およびこれら両方のフィールドに基づく動き補
償予測信号１０４ａ、１０４ｂを入力して補間処理を行
った結果得られた動き補償予測信号１０４ｃを入力し、
セレクタ１１は入力画像信号１０１の符号化対象ブロッ
クの誤差信号電力が最小になる予測信号を選択すること
になる。
【００２５】実施例２．上記実施例１においては、補間
部を有し、補間部が奇数フィールドメモリ８と偶数フィ
ールドメモリ９からの動き補償予測信号１０４ａ、１０
４ｂに基づいて補間処理を行い、動き補償予測信号１０
４ｃを出力する場合を示したが、図６に示すように補間
部１０が存在しないような場合でもかまわない。この場
合にはセレクタ１１に奇数フィールドメモリに記憶され
た前回の奇数フィールドＫ１および偶数フィールドメモ
リ９に記憶された前回の偶数フィールドＧ１の２つによ
って動き補償予測信号が生成され、セレクタ１１はこの
２種類の動き補償予測信号１０４ａ、１０４ｂの中から
誤差信号電力が最小になる予測信号を選択することにな
る。
【００２６】実施例３．また、上記実施例１では、補間
部として単純な加算平均を用いていたが、以下に説明す
る図７のようなフィールド距離を考慮した重み付きの加
算平均手段を用いることにより、さらに予測効率の高い
符号化を実現し得る。図７は、補間部１０のブロック図
の一例である。奇数フィールドからの動き補償予測信号
１０４ａに符号化しようとするフィールドとの距離に基
づいた重みαを掛け、偶数フィールドからの動き補償予
測信号１０４ｂに符号化しようとするフィールドとの距
離に基づいた重みβを掛けて加算平均をとり、この出力
を補間予測信号１０４ｃとする。
【００２７】次に前述した図５を用いてこの実施例３に
係る補間部１０の具体的な重みの値について説明する。
図５に示すように、Ｔを奇数フィールド、あるいは、偶
数フィールドを入力するための単位時間と考えると、奇
数フィールドＫ１と奇数フィールドＫ２の間には２Ｔの
時間差がある。また、偶数フィールドＧ１と奇数フィー
ルドＫ２の間にはＴの時間差がある。したがって、この
時間差を用いて重み付けαとβを決定することが可能で
ある。たとえば、奇数フィールドＫ１は２Ｔの時間距離
があるために、αを１とし、偶数フィールドＧ１は奇数
フィールドＫ２とＴの時間距離があるために、βを２と
することにより、より時間距離が近いものに対して重み
を大きくすることが可能になる。同様に偶数フィールド
Ｇ２に対して奇数フィールドＫ１は３Ｔの時間距離があ
り、偶数フィールドＧ１は２Ｔの時間距離があるために
偶数フィールドＧ２に対する重みを付ける場合には、α
を２とし、βを３とすることにより、時間距離に比例し
た重み付けを付けることが可能になる。
【００２８】実施例４．上記実施例３においては、補間
部において時間距離に基づいて重みαとβを決定する場
合を示したが、時間距離にかかわらず、たとえば、奇数
フィールドに付ける重みαを常に偶数フィールドβに付
ける重みより大きくする、あるいは、小さくするという
ような重み付けを行ってもかまわない。また、上記実施
例３においては奇数フィールドに使用する重みα、βと
偶数フィールドに用いる重みα、βを異なる場合を示し
たが、奇数フィールドおよび偶数フィールドに用いる重
みをそれぞれ等しくしてもかまわない。また、上記実施
例３においては、単に重みαとβを用いる場合を示した
が、それ以外の係数、たとえば、２次関数をもった係
数、あるいは、特別な特性をもった関数によって重みを
決定するような場合でもかまわない。また、これら重み
αとβは、１種類だけ保有する場合に限らず、入力され
る信号の種類、あるいは、入力される信号の特性により
それぞれ重みα、βを複数種類用意しておき、切り換え
て使うようにしてもかまわない。
【００２９】実施例５．次にこの発明の他の実施例を図
８を用いて説明する。図８において、１２は予測誤差信
号を奇数および偶数フィールド個別にブロック化する
か、奇数および偶数フィールドの両方の画素を含んだブ
ロック化をするかを選択するブロッキング選択部、１３
は前記ブロッキング選択部の出力に従ってブロック化を
行なうブロッキング構成部、１４は前記ブロッキング選
択部の出力に従ってブロック化を分解して元のフィール
ドに分解するブロッキング分解部、４００はブロック化
手段であり、その他の部分は、図１に示したものと同様
である。
【００３０】図９は、ブロッキング選択部１２のブロッ
ク図の一例である。予測誤差信号１０５は、奇数フィー
ルドであれば奇数フィールドメモリ３１に、偶数フィー
ルドであれば偶数フィールドメモリ３２に格納される。
図１０（ａ）あるいは（ｂ）に示すように、ｐ＝１６、
ｑ＝１６とするブロックを考え、フィールド個別ブロッ
キング部３３では奇数および偶数フィールドのいずれか
の画素を（ｐ画素×ｑライン）のブロック内部に含んだ
ブロック化を行い、符号化部３５で符号化する。また、
フィールド合成ブロッキング部３４では図１０（ｃ）に
示すように、奇数および偶数フィールドの両方の画素を
互い違いにしてブロック内部に含んだ（ｐ画素×ｑライ
ン）のブロック化を行い、符号化部３６で符号化する。
情報量比較部３７において前記符号化部３５および符号
化部３６で符号化した符号化データの発生情報量を比較
し、発生情報量の少ないブロック化をブロッキング選択
信号１１１として出力する。
【００３１】図１１は、ブロッキング構成部のブロック
図の一例である。予測誤差信号１０５は、奇数フィール
ドであれば奇数フィールドメモリ４１に、偶数フィール
ドであれば偶数フィールドメモリ４２に格納される。ブ
ロッキング選択部１２から出力されるブロッキング選択
信号１１１に従って、前記奇数フィールドメモリ４１お
よび偶数フィールドメモリ４２に格納された予測誤差信
号を、奇数および偶数フィールドのいずれかの画素を
（ｐ画素×ｑライン）のブロック内部に含んだブロック
化を行なうか、奇数および偶数フィールドの両方の画素
を（ｐ画素×ｑライン）のブロック内部に含んだブロッ
ク化を行なうかを、ブロッキング構成器４３で切り換
え、ブロック化された予測誤差信号を出力する。
【００３２】図１２は、ブロッキング分解部のブロック
図の一例である。局部復号部５によって復号されたデー
タは、ブロッキング分解器４４に入力され、ブロッキン
グ選択部１２から出力されるブロッキング選択信号１１
１に従ってブロッキングの分解が行なわれ、各々個別の
フィールドメモリ４５、４６に格納される。格納された
データは復号誤差信号１０７として出力される。
【００３３】次に、動作について説明する。差分器３で
入力信号１０１から予測信号１１０を減算して得られる
予測誤差信号１０５は、図１１に示すブロッキング構成
部１３および図９に示すブロッキング選択部１２に入力
される。該ブロッキング選択部１２では、奇数および偶
数フィールドのいずれかの画素のみを（ｐ画素×ｑライ
ン）のブロック内部に含んだブロック化を行なうか、奇
数および偶数フィールドの両方の画素を（ｐ画素×ｑラ
イン）のブロック内部に含んだブロック化を行なうかを
選択するブロッキング選択信号１１１を出力する。ブロ
ッキング構成部１３では、前記ブロッキング選択信号１
１１に従って、フィールド個別のブロック化または両フ
ィールドの画素を含んだブロック化のいずれかを（ｐ×
ｑ）ブロック単位に行い、ブロック化された信号は符号
化部４に入力される。符号化部では直交変換を施し、ス
カラ量子化された変換係数である該符号化データ１０６
は局部復号部５と多重化部８に送られる。
【００３４】局部復号部５では、逆スカラ量子化、逆直
交変換が行なわれた後、ブロッキング選択信号１１１に
従い、ブロック化をフィールドに分解する図１２に示す
ブロッキング分解部１４で奇数・偶数フィールドに分解
し、復号差分信号１０７が得られる。この復号差分信号
１０７に加算器６で予測信号１１０を加え、得られた局
部復号信号１０８を、奇数フィールドであれば第１のフ
ィールドメモリ８に、偶数フィールドであれば第２のフ
ィールドメモリ９に保持し、次のフレームの各フィール
ドの動きを検出するために用いられる。
【００３５】なお、上記実施例においては、ｐ＝１６、
ｑ＝１６をひとつのブロック単位とする場合を説明した
が、このｐとｑの値は実施例１で説明した動き検出部２
が用いるブロックの大きさｎ×ｍと次のような関係を持
つことが望ましい。 ｐ＝ｎ，ｑ＝２ｍ ＤＣＴ変換は通常８画素×８ラインで行われることが多
いため、これらを４つまとめ、１６画素×１６ラインと
したものが、ブロッキング構成部におけるブロックの大
きさとして（すなわち、ｐとｑの値として）選択したも
のである。この例のように、ｐ＝ｎということは、ｎ＝
１６画素とし、ｑ＝２ｍということは、ｍ＝８というこ
とになる。すなわち、動き検出部２は奇数フィールドお
よび偶数フィールドそれぞれのフィールドに対して動き
検出を行うために、ライン数が半分の８にすることが望
ましい。これに対して、ブロッキング構成部において
は、奇数フィールドと偶数フィールドを合成するような
ブロッキングが考えられるために、この両者を構成した
場合に要する数として１６ラインをひとつのブロックと
して構成することが望ましい。
【００３６】実施例６．上記実施例５では、ブロッキン
グの選択に図９に示すような、ブロック化の違いによる
発生情報量を比較することによりブロッキング選択を行
なっていたが、以下に説明する図１３のような符号化品
質の比較によりブロック化の選択を行なうことにより符
号化品質に基づいた符号化が可能となる。
【００３７】図１３は、ブロッキング選択部１２の構成
を示すブロック図の一例である。予測誤差信号１０５
は、奇数フィールドであれば奇数フィールドメモリ５１
に、偶数フィールドであれば偶数フィールドメモリ５２
に格納される。フィールド個別ブロッキング部５３で奇
数および偶数フィールドのいずれかの画素のみを（ｐ画
素×ｑライン）のブロック内部に含んだブロック化を行
い、符号化・復号化部５５で符号化・復号化を行なう。
また、フィールド合成ブロッキング部５４で両フィール
ドの画素を（ｐ画素×ｑライン）のブロック内部に含ん
だブロック化を行い、符号化・復号化部５６で符号化・
復号化を行なう。フィールド個別のブロッキングを行な
った時の符号化・復号化されたデータと符号化直前のデ
ータとの差分と、フィールド合成ブロッキングを行なっ
た時の符号化・復号化されたデータと符号化直前のデー
タとの差分とを、誤差比較器５９により比較し、誤差の
少ないブロック化を選択し、ブロッキング選択信号１１
１として出力する。
【００３８】実施例７．上記実施例５では、ブロックの
選択に発生情報量の比較、実施例６では、符号化誤差の
比較によりブロッキング選択を行なっていたが、以下に
説明する図１４のようなブロック化の違いによる含有周
波数成分の比較によりブロック化の選択を行なうことに
より、直交変換等を用いた符号化を行なう際にさらに効
率のよい符号化を行なうことが可能となる。
【００３９】図１４は、ブロッキング選択部１２の構成
を示すブロック図の一例である。予測誤差信号１０５
は、奇数フィールドであれば奇数フィールドメモリ６１
に、偶数フィールドであれば偶数フィールドメモリ６２
に格納される。フィールド個別ブロッキング部６３で奇
数および偶数フィールドのいずれかの画素のみを（ｐ画
素×ｑライン）のブロック内部に含んだブロック化を行
い、例えば図１５に示すような周波数解析部６５で周波
数解析を行なう。フィールド合成ブロッキング部６４で
両フィールドの画素（ｐ画素×ｑライン）のブロック内
部に含んだブロック化を行い、例えば図８に示すような
周波数解析部６６で周波数解析を行なう。フィールド個
別のブロック化を行なった場合と、フィールド合成のブ
ロック化を行なった場合とで、高域周波数成分の少ない
ブロック化を選択し、ブロッキング選択信号１１１とし
て出力する。
【００４０】図１５は、周波数解析部６５、６６の構成
を示すブロック図の一例である。フィールド個別ブロッ
キング部６３から奇数および偶数フィールドを個別にブ
ロック化した信号が、あるいはフィールド構成ブロッキ
ング部６４から奇数および偶数フィールドの両方の画素
を含んだブロック化をした信号が入力され、この信号を
直交変換器６８を用いて画素領域の信号から周波数領域
の信号へ変換する。変換された周波数領域の信号の中か
ら高周波成分選択器６９により高周波成分を抽出し、高
周波成分加算器７０により前記抽出した高周波成分の累
積をとる。累積のとられた高周波成分は高周波成分比較
部６７において比較され、高周波成分の少ないブロック
化を選択する。
【００４１】図１６は直交変換を施した周波数領域信号
のうち、高周波成分加算器で累積する成分の一例を示し
ている。ここでは、一例として、垂直周波数成分の最高
周波数成分を持つ８つの成分を選択している。
【００４２】実施例８．上記実施例では、符号化部４と
して予測信号の選択情報およびブロッキングの選択情報
を用いていないが、図１７のような予測信号の選択信号
であるセレクタ１１の出力と、ブロック化の切り換え信
号であるブロッキング選択信号を符号化部４に入力し、
符号化特性を選択された予測信号と選択されたブロック
化の情報を用いて制御することにより、よりきめの細か
い制御が可能となり、符号化品質の高い符号化を実現し
得る。
【００４３】以上のように、実施例１では、飛び越し走
査により得られる入力画像信号を、動き補償を用いて予
測符号化する方式であって、前記入力画像信号の奇数あ
るいは偶数フィールドに対して、既に符号化したフレー
ムの奇数および偶数フィールドの両方から個別に（ｎ画
素×ｍライン）のブロック単位（ｎおよびｍは正数）で
動き補償予測を行なうための変位量を求める動き検出手
段と、前記奇数フィールド上から動き補償によって得ら
れた第１の予測信号１０４ａと、偶数フィールド上から
動き補償によって得られた第２の予測信号１０４ｂと、
前記第１および第２の予測信号を補間して得られた第３
の予測信号１０４ｃとを含む複数の候補の中から、最適
な予測を与える予測信号をセレクタ１１で選択して前記
入力信号のフィールドとの差分を求め予測誤差信号とし
て出力する予測誤差信号出力手段を説明した。
【００４４】また、実施例１では、上記第３の予測信号
を得る補間手段は、第１の予測信号と第２の予測信号と
を単純に加算平均する手段であることを特徴とする適応
フィールド／フレーム符号化方式を説明した。
【００４５】このように、動き補償予測された奇数・偶
数の両方のフィールドを単純に加算平均して予測信号の
補間信号を生成することにより、ハードウェアの規模を
最低限に抑えて予測効率のよい符号化を実現し得る。
【００４６】また、実施例３では、上記第３の予測信号
を得る補間手段は、第１の予測信号と第２の予測信号と
を、予測に用いたフィールドと符号化しようとするフィ
ールドとの時間的距離を考慮した重み付きの加算平均手
段であることを特徴とする適応フィールド／フレーム符
号化方式を説明した。
【００４７】このように、動き補償予測された奇数・偶
数の両方のフィールドを、予測に用いたフィールドと符
号化しようとするフィールドとの時間的距離を考慮した
重み付きの加算平均により補間信号を生成することによ
り、予測効率の非常によい符号化を実現し得る。
【００４８】また、実施例５では、前記入力画像信号の
奇数および偶数フィールドに対する予測誤差信号を（ｐ
画素×ｑライン）のブロック単位（ｐおよびｑは正数）
で符号化するために、奇数および偶数フィールドのいず
れかの画素のみを（ｐ画素×ｑライン）のブロック内部
に含んだブロック化を行なうか、奇数および偶数フィー
ルドの両方の画素を（ｐ画素×ｑライン）のブロック内
部に含んだブロック化を行なうかを切り換えながら符号
化する手段とを備えたことを特徴とする適応フィールド
／フレーム符号化方式を説明した。
【００４９】また、実施例５では、上記ブロックを切り
換えながら符号化するブロック化手段は、奇数および偶
数フィールドのいずれかの画素のみを（ｐ画素×ｑライ
ン）のブロック内部に含んだブロック化をした場合と、
奇数および偶数フィールドの両方の画素を（ｐ画素×ｑ
ライン）のブロック内部に含んだブロック化をした場合
とで、符号化の発生情報量が少ないブロック化を選択す
る選択手段を有することを特徴とする適応フィールド／
フレーム符号化方式を説明した。
【００５０】また、実施例６では、上記ブロックを切り
換えながら符号化するブロック化手段は、奇数および偶
数フィールドのいずれかの画素のみを（ｐ画素×ｑライ
ン）のブロック内部に含んだブロック化をした場合と、
奇数および偶数フィールドの両方の画素を（ｐ画素×ｑ
ライン）のブロック内部に含んだブロック化をした場合
とで、符号化誤差の少ないブロック化を選択する手段を
有することを特徴とする請求項第１項記載の適応フィー
ルド／フレーム符号化方式を説明した。
【００５１】また、実施例７では、上記ブロックを切り
換えながら符号化するブロック化手段は、奇数および偶
数フィールドのいずれかの画素のみを（ｐ画素×ｑライ
ン）のブロック内部に含んだブロック化をした場合と、
奇数および偶数フィールドの両方の画素を（ｐ画素×ｑ
ライン）のブロック内部に含んだブロック化をした場合
とで、符号化するべき信号に含まれる高周波成分が少な
いブロック化を選択する選択手段を有することを特徴と
する適応フィールド／フレーム符号化方式を説明した。
【００５２】また、実施例８では、上記（ｐ画素×ｑラ
イン）のブロック単位の符号化部に、直交変換器と変換
係数の量子化を含む符号化を用いた場合、選択された予
測信号と選択されたブロック化とに従い、変換係数の量
子化特性を切り換えながら符号化することを特徴とする
適応フィールド／フレーム符号化方式を説明した。
【００５３】実施例９．なお、上記実施例においては、
入力画像信号１０１が奇数フィールドと偶数フィールド
を有するフレームで構成される場合を示したが、奇数フ
ィールドおよび偶数フィールドは一例であり、奇数、あ
るいは、偶数という名前に拘るものではない。この発明
は、ひとつのフレームが複数のフィールドに分割される
場合において同様に用いることができ、奇数フィール
ド、偶数フィールドはその一例である。たとえば、奇
数、偶数に限らず、１、２ライン目を第１のフィールド
とし、３、４ラインを第２のフィールドとし、第５、第
６ラインを第１フィールドとし、第７、第８ラインを第
２フィールドというように２ラインおきにふたつのフィ
ールドに分けて格納するような場合においてもこの発明
は適用することが可能である。また、奇数フィールド、
偶数フィールド、あるいは、第１フィールド、第２フィ
ールドというように、２種類のフィールドに分ける場合
に限らず、２種類以上、すなわち、３種類、あるいは、
４種類のフィールドに分割されている場合でもかまわな
い。この場合においては、それぞれのフィールドに対応
するフィールドメモリを有し、各フィールドに対して前
述したような処理が行われることになる。
【００５４】実施例１０．また、上記実施例において、
ブロッキング選択部は、奇数および偶数フィールドのい
ずれかの画素のみをブロック化する場合と、奇数および
偶数フィールドの両方の画素をブロック化する場合のふ
たつの場合を示したが、フィールドが奇数、偶数に限ら
ず、２種類以上ある場合においては、いろいろな組み合
わせにより、ブロック化をすることが可能であり、図１
０に示した、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のブロックは一例
であり、これ以外にもブロックを構成する場合におい
て、さまざまなブロックの構成方法が存在することはい
うまでもない。
【００５５】実施例１１． また、上記実施例においては、図８に示すようにブロッ
ク化手段は、予測誤差信号出力手段、および、動き検出
手段とともに存在するような実施例を示したが、ブロッ
ク化手段４００以外の部分は従来例で説明したようなも
のの場合においても、この発明は有効である。
【００５６】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、各フ
ィールドを予測するために既に符号化したフレームの各
フィールドから個別に動きを探索し、検索された複数種
類の動き補償予測信号（およびその補間信号）からの適
応予測を行うことにより、効率がよく安定した符号化画
像を得ることができる。
【００５７】また、この発明によれば、予測誤差の符号
化においては、符号化すべきフレームの各フィールドの
いずれの画素のみをブロック化を行なって符号化する
か、各フィールドの画素を含んだブロック化を行なった
後に符号化するかを適応的に切り換えることにより、効
率がよく安定した符号化画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による適応フィールド／フレ
ーム符号化方式の構成を示すブロック図である。
【図２】入力画像信号の一実施例を示す図である。
【図３】本発明の一実施例による補間部の構成の一例を
示すブロック図である。
【図４】動き検出部の動作を説明するための図である。
【図５】この発明の一実施例による動き補償予測信号を
用いる動作を説明するための図である。
【図６】本発明の他の実施例による適応フィールド／フ
レーム符号化方式の構成を示すブロック図である。
【図７】補間部の構成の他の一例を示すブロック図であ
る。
【図８】本発明の他の実施例による適応フィールド／フ
レーム符号化方式の構成を示すブロック図である。
【図９】ブロッキング選択部の構成の一例を示すブロッ
ク図である。
【図１０】ブロッキング選択部が候補としてあげるブロ
ックの構成例を示す図である。
【図１１】ブロッキング構成部の構成の一例を示すブロ
ック図である。
【図１２】ブロッキング分解部の構成の一例を示すブロ
ック図である。
【図１３】ブロッキング選択部の構成の他の例を示すブ
ロック図である。
【図１４】ブロッキング選択部の構成の他の例を示すブ
ロック図である。
【図１５】周波数解析部の構成の一例を示すブロック図
である。
【図１６】累積される周波数成分の一例を示す図であ
る。
【図１７】本発明の他の構成の一例を示すブロック図で
ある。
【図１８】従来の符号化方式の構成を示すブロック図で
ある。
【符号の説明】
１ フレームメモリ ２ 動き検出部 ３ 差分器（５７、５８も同様） ４ 符号化部 ５ 局部復号部 ６ 加算器 ７ 多重化部 ８ 第１のフィールドメモリ ９ 第２のフィールドメモリ １０ 補間部 １１ セレクタ １２ ブロッキング選択部 １３ ブロッキング構成部 １４ ブロッキング分解部 ３１ 奇数フィールドメモリ（４１、４５、５１、６
１も同様） ３２ 偶数フィールドメモリ（４２、４６、５２、６
２も同様） ３３ フィールド個別ブロッキング部（５３、６３も
同様） ３４ フィールド合成ブロッキング部（５４、６４も
同様） ３５ 符号化部 （３６も同様） ３７ 情報量比較部 ４３ ブロッキング構成器 ４４ ブロッキング分解器 ５５ 符号化・復号化器（５６も同様） ５９ 誤差比較部 ６５ 周波数解析部（６６も同様） ６７ 高周波成分比較部 １０１ インターレース化された入力画像信号 １０２ 近傍ブロック １０２ａ 第１フィールドの近傍ブロック １０２ｂ 第２フィールドの近傍ブロック １０３ 動きベクトル １０４ 動き補償予測信号 １０４ａ 第１フィールドから得られる動き補償予測信
号 １０４ｂ 第２フィールドから得られる動き補償予測信
号 １０４ｃ 補間された動き補償予測信号 １０５ 予測誤差信号 １０６ 符号化データ １０７ 復号誤差信号 １０８ 局部復号信号 １０９ 伝送路 １１０ 選択された予測信号 １１１ ブロッキング選択信号 ２００ 動き検出手段 ３００ 予測誤差信号出力手段 ４００ ブロック化手段 ５００ 符号化手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−252690（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−288790（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04N 7/32

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 以下の要素を有する符号化方式 （ａ）飛び越し走査され奇数フィールドと偶数フィール
    ドの２つのフィールドから成る画像信号を入力する入力
    手段、 （ｂ）入力手段が入力する画像信号を予測した予測信号
    を入力し、入力した予測信号と前記入力手段によって入
    力された画像信号との差分をとって予測誤差信号を生成
    し、その予測誤差信号を符号化する符号化手段、 （ｃ）前記符号化手段により符号化された予測誤差信号
    を復号する局部復号手段、 （ｄ）前記局部復号手段により復号された予測誤差信号
    と前記予測信号とを加算して得られた画像信号を前記奇
    数フィールドと偶数フィールドの２つのフィールドに分
    けて記憶するフィールドメモリ、 （ｅ）前記入力手段が入力する画像信号と、前記フィー
    ルドメモリに記憶された画像信号とに基づいて動きベク
    トルを算出する動き検出手段、 （ｆ）前記動きベクトル検出手段により検出された動き
    ベクトルに従い、フィールドメモリに記憶された奇数フ
    ィールドと偶数フィールドの画像信号から奇数フィール
    ドに基づく予測信号と偶数フィールドに基づく予測信号
    とを出力する予測信号生成手段、 （ｇ）前記予測信号生成手段から出力される奇数フィー
    ルドに基づく予測信号と偶数フィールドに基づく予測信
    号とを入力して、これらの補間を施した補間予測信号を
    出力する補間手段、 （ｈ）前記予測信号生成手段から出力される奇数フィー
    ルドに基づく予測信号と偶数フィールドに基づく予測信
    号と、前記補間手段によって出力される補間予測信号と
    を入力して、これらの予測信号の中から１つの予測信号
    を選択して前記符号化手段が入力する予測信号として出
    力するセレクタ。
  2. 【請求項２】 以下の要素を有する符号化方式 （ａ）飛び越し走査され奇数フィールドと偶数フィール
    ドの２つのフィールドから成る画像信号を入力する入力
    手段、 （ｂ）入力手段が入力した画像信号の予測信号を生成
    し、その予測信号と前記入 力手段によって入力された画
    像信号との差分をとることにより予測誤差信号を生成
    し、生成した予測誤差信号を出力する予測誤差信号出力
    手段、 （ｃ）前記予測誤差信号出力手段から出力された予測誤
    差信号を入力し、１種類のフィールドの画像信号から生
    成された予測誤差信号から構成されるブロックを生成す
    るフィールド個別ブロッキング部と、前記予測誤差信号
    出力手段から出力された予測誤差信号を入力し、複数フ
    ィールドの画像信号から生成された予測誤差信号を合成
    して構成されるブロックを生成するフィールド合成ブロ
    ッキング部と、フィールド個別ブロッキング部とフィー
    ルド合成ブロッキング部とが生成した各ブロックからそ
    れぞれ所定の特徴量を抽出する抽出部と、抽出された所
    定の特徴量を比較することにより１つのブロックを選択
    する比較部とを有するブロッキング選択手段、 （ｄ）前記予測誤差信号出力手段から出力された予測誤
    差信号を入力し、前記ブロッキング選択手段によって選
    択されたブロックを構成するブロック構成手段、 （ｅ）前記ブロック構成手段によって構成されたブロッ
    クに対して符号化を行う符号化手段、 （ｆ）前記符号化手段により符号化された予測誤差信号
    を復号する局部復号手段、 （ｇ）前記局部復号手段により復号された予測誤差信号
    と前記予測信号とを加算して得られた画像信号を、前記
    予測誤差信号出力手段が予測信号を生成する際に用いる
    ために、記憶するフィールドメモリ。
  3. 【請求項３】 前記ブロッキング選択手段は、符号化の
    発生情報量が少ないブロックを選択することを特徴とす
    る請求項２項記載の符号化方式。
  4. 【請求項４】 前記ブロッキング選択手段は、符号化誤
    差の少ないブロックを選択することを特徴とする請求項
    ２項記載の符号化方式。
  5. 【請求項５】 前記ブロッキング選択手段は、符号化信
    号に含まれる高周波成分の少ないブロックを選択するこ
    とを特徴とする請求項２項記載の符号化方式。
  6. 【請求項６】 以下の要素を有する符号化方式 （ａ）飛び越し走査され奇数フィールドと偶数フィール
    ドの２つのフィールドか ら成る画像信号を入力する入力
    手段、 （ｂ）入力手段が入力する画像信号を予測した予測信号
    を入力し、入力した予測信号と前記入力手段によって入
    力された画像信号との差分をとって予測誤差信号を生成
    し、その予測誤差信号を符号化する符号化手段、 （ｃ）前記符号化手段により符号化された予測誤差信号
    を復号する局部復号手段、 （ｄ）前記局部復号手段により復号された予測誤差信号
    と前記予測信号とを加算して得られた画像信号を前記奇
    数フィールドと偶数フィールドの２つのフィールドに分
    けて記憶するフィールドメモリ、 （ｅ）前記入力手段が入力する画像信号と、前記フィー
    ルドメモリに記憶された画像信号とに基づいて動きベク
    トルを算出する動き検出手段、 （ｆ）前記動きベクトル検出手段により検出された動き
    ベクトルに従い、フィールドメモリに記憶された奇数フ
    ィールドと偶数フィールドの画像信号から奇数フィール
    ドに基づく予測信号と偶数フィールドに基づく予測信号
    とを出力する予測信号生成手段、 （ｇ）前記予測信号生成手段から出力される奇数フィー
    ルドに基づく予測信号と偶数フィールドに基づく予測信
    号を入力して、これらの補間を施した補間予測信号を生
    成し、前記符号化手段が入力する予測信号として出力す
    る補間手段。
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