JP3104942B2 - デジタルビデオ信号の符号化装置 - Google Patents
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Description
グ(符号化)およびデコーディング(符号解読)に関す
る。更に詳細には、本発明はデジタルビデオ信号の伝送
および受信に含まれるアダプティブエンコーダおよびデ
コーダに関する。
常に大きな商業的重要性が予想されているので、ビデオ
信号の発生、伝送および再生に関する品質の改善に対す
る努力が世界的に続けられている。これらの努力は、少
なくとも一部分は、解像度の向上に向けられている。解
像とは、ビデオ画像を電気信号に変換するのに使用され
る空間的および時間的サンプリング速度を増大すること
により画像が表示電気信号に変換されることである。従
って、この解像度の向上は、所定の速度で画像周囲のデ
ータを多量に発生させ、処理し、そして伝送しなければ
ならないことを意味する。
オ画像は、所定の速度で走査され、そして、一連の電気
信号に変換される。各電気信号は、一般的に、画素、ペ
ルまたはピクセルと呼ばれ、画像の所定領域の特徴を表
示する。所定の時刻内に一緒になる複数個の画素は所定
の時刻内に画像の性質を示す別の画像を生成する。この
ようにして発生されたビデオ信号の品質の向上は、少な
くとも一部分は、所定の画像フレームを表示するために
多量の微小サイズ画素の使用と、単位時間内に所定の多
量の画像フレームの発生を含む。
会)第601号勧告は、フレーム内の画素数は、720
水平画素×486垂直画素(米国または日本)あるいは
576垂直画素(欧州)であると明記している。30ま
たは25飛越画像が毎秒ごとに発生される。高品位テレ
ビ(HDTV)プロジェクトでは、それぞれ1200〜
2000画素を有する約700〜1000本の水平走査
線を有することを提案している。これらのHDTVプロ
ジェクトは、毎秒25または30飛越画像あるいは毎秒
60または50非飛越画像の発生を企図している。
発生速度が増大するにつれて、所定の時間内に発生し、
伝送し、そして受信しなければならないビデオデータ量
も増大する。これらのシステムにより発生されたビデオ
信号を圧縮し、これにより少量のデータを発生させるこ
とができ、この少量のデータが十分な情報量を有し、高
品質なビデオ画像を再生させることができれば極めて好
都合である。
しかし、これらの方法は、低品質画像に使用されるもの
と同じビット数および同じビット速度を用いて高品質ビ
デオ画像の伝送を行おうとしている。このような方法の
一つは、一連の画素の特徴を表示するデジタルビデオ信
号を受信するエンコーダを必要とする。このエンコーダ
は、ビデオ信号のブロックを、画素ブロックにより表示
される画像の領域内の空間周波数成分に関連する変換係
数ブロックに変換する。次いで、周波数係数のブロック
は量子化され、そして、何らかの所定の順序に従って走
査される。量子化周波数係数は次いで、走査順序によっ
て決められた順に、可変語長コーダーに送られ、その
後、量子化周波数係数をコーディングし、次いで、コー
ディング量子化周波数係数を伝送する。これらのコーデ
ィング量子化周波数係数を画素データビットの代わりに
送れば、ビット量が少なくて済むことが発見された。
デオ信号のセグメントの特徴を推定し、そして、ビデオ
信号の実際のセグメントからこの推定量を引き、推定エ
ラー信号を発生し、次いで、これをコーディングし、そ
して、実際のビデオ信号セグメントの代わりに伝送する
ことからなる。この方法でも、画素信号の代わりに推定
エラー信号を伝送すれば、一層少量のビット数しか伝送
する必要のないことが発見された。
画素データの伝送の代わりに、現行ビデオ信号セグメン
トおよび先行ビデオ信号セグメントの観点から計算され
たモーションベクトルを示すデータを発生し、そして伝
送することからなる。これらのモーションベクトルは、
一層正確なビデオ信号推定および一層小さな推定エラー
信号を発生するためのモーション補償を与えるために使
用できる。これにより、ビデオ信号を伝送するために使
用しなければならないビット数を減少することができ
る。
から誘導されたデータを送ろうとしている。このデータ
はビデオ信号の受信機のデコーダにより使用され、実際
のビデオ信号を画成するデータの限定部分集合から実際
のビデオ信号を再生することができる。これらの状態で
伝送しなければならない実際のビット数は、ビデオ信号
内の各画素を画成するのに必要なビット数よりも少な
い。従って、一層高解像度のビデオ信号を同じビット速
度で伝送することができる。
となく、ビデオデータの適当な圧縮を或る程度まで上手
く行うことができるが、ビデオデータのコーディングを
改善し、伝送しなければならないビット数を減少させ、
そして、ビデオデコーダにより正確な再生を行わせるこ
とができる決定的な方法は未だ開発されていない。
は、ビデオデータのコーディングを改善し、伝送しなけ
ればならないビット数を減少させ、そして、ビデオデコ
ーダにより正確な再生を行わせることができるデジタル
ビデオ信号のコーディング装置を提供することである。
た圧縮は、アダプティブビデオフレーム/視野エンコー
ダおよびデコーダにより行われる。本発明の一例では、
異なるサイズブロックのビデオデータを処理し、異なる
モードのコーディングと、異なるモードのモーション推
定を行う。本発明の一実施例によるエンコーダの動作お
よびこれに対応するデコーダの動作はビデオ画像の特定
の特徴に適合する。
からの情報のコーディングおよびデコーディングまたは
ビデオフィールドからの情報のコーディングおよびデコ
ーディングの方法間の変更を必要とする。より具体的な
実施例では、本発明は、ビデオデータのフレームからの
情報のコーディングおよびデコーディングまたはビデオ
データの複数個の飛越フィールドの各々からの情報のコ
ーディングおよびデコーディング間の適合を必要とす
る。
定の工程を、単独で、または組合せて採用し、ビデオデ
ータの圧縮および回復を改善することができる。特定の
実施例では、適当な量子化を選択し、異なる走査方法を
適合させ、ビデオ信号の特定の成分の異なる予測方法を
使用するか、または、異なるモーション圧縮モードを使
用する。本発明の利点は、高品位テレビおよびビデオ電
話通信システムなどのようなデジタルビデオ信号を必要
とする全てのビデオシステムで有用である。
に説明する。
ィブモーション補償予測/内挿エンコーダを示す。図
1、2のエンコーダは入力ライン10にデジタルビデオ
入力信号を受信し、そして、受信機に伝送するためにこ
れらのビデオ入力信号を圧縮する。受信機では、これら
の圧縮信号を回復(引き延ばし)し、ビデオ画像を生成
する。デジタルビデオ入力信号はビデオ画像の空間的お
よび時間的サンプルであり、画像フィールドを走査し、
そして、所定の箇所における画像フィールドの特徴に関
連する電気信号を発生することにより発生させることが
できる。走査動作で決定された特徴は電気信号に変換さ
れ、そして、デジタル化される。ビデオ入力信号は連続
的なデジタル語からなり、各語は、一般的に画素と呼ば
れる画像フィールドの小さな領域の周囲の特定の時刻の
何らかの情報に対応する。
ジタル表示はフレームまたはピクチャと呼ばれる。各フ
レームは一般的にフィールドと呼ばれる多数の小さな領
域からなるものと見做すことができる。各フレームは、
画像内の画素の奇数本および偶数本の水平線即ち行を示
す2枚の飛越フィールドから構成されている。また、フ
レームは多数のマクロブロック、サブマクロブロックお
よび画素ブロックを示すものと見做すこともできる。こ
れらのブロックは例えば、画素の16×16マクロブロ
ック、画素の16×18サブブロックおよび画素の8×
8ブロックなどのような同一限界内の画素群である。
信号またはカラービデオ信号のどちらでもよい。モノク
ロビデオ信号の場合、各フレームは、ビデオ信号を形成
する画素の2次元配列の輝度または強度の一連のデジタ
ル表示からなる。カラービデオ信号の場合、各ピクチャ
は輝度成分ばかりでなく色成分も含む。例えば、CCI
R第601号勧告では、カラービデオ信号ピクチャ(す
なわち、画像の時間的サンプル)は、720水平画素×
480垂直画素の輝度フレームと、360水平画素×2
40垂直画素の各1/4解像度におけるCdおよびCr
の2つのクロミナンスフレームから構成されている。こ
のような一連のピクチャは29.97ピクチャ/秒の速
度で伝送される。輝度フレームは2成分CCIR−60
1輝度フィールドの飛越ユニオンとして形成され、一
方、クロミナンスフレームは各4:2:2CCIR−6
01輝度フレームを濾波またはサブサンプリングするこ
とにより演繹される。
下記の説明において、入力ライン10におけるビデオ信
号はCCIR第601号勧告によるビデオ信号であると
仮定する。言うまでもなく、本発明の原理はHDTVビ
デオ信号のようなその他のタイプのビデオ信号にも応用
することができる。図1に示された本発明の実施例を説
明するために、幾つかの技術用語を定義する。単一のブ
ロックは同一限界内画素の8水平行×8垂直列である。
複数のブロックは輝度データ群またはクロミナンスデー
タ群である。
輝度データブロックおよび、この4個の輝度データブロ
ックにより表示されるイメージエリアに対応する2個の
8×8クロミナンスデータブロックから構成されてい
る。スライスはピクチャの左端から始まりピクチャの右
端で終わるマクロブロックの1水平行である。輝度フレ
ームは2つのCCIR601輝度フィールドの飛越ユニ
オンとして形成される。1つのフィールドは画素の偶数
水平行からなり、他のフィールドは画素の奇数水平行か
らなる。
では、複数個のピクチャタイプがエンコードおよびデコ
ードされる。特に、I−ピクチャ,P−ピクチャおよび
B−ピクチャがエンコードおよびデコードされる。I−
ピクチャまたはコード内ピクチャは、他のピクチャに関
係無くコードおよびデコードされるピクチャである。P
−ピクチャまたは予測ピクチャは先行ピクチャに照らし
てコードされるピクチャである。
のに使用される。B−ピクチャまたは両指向性予測ピク
チャは、先行のI−またはP−ピクチャおよび以後のI
−またはP−ピクチャの特徴に照らしてコードされるピ
クチャである。P−ピクチャの場合のように、B−ピク
チャもモーション補償を用いることによりコードするこ
とができる。適当な情況においては、P−ピクチャおよ
びI−ピクチャは、I−ピクチャのブロックがコードさ
れたのと同じ方法(すなわち、他のピクチャ(“イント
ラ(intra) コーディング”)に無関係に)でコードされ
た数個のブロックを有することができる。
(GOP)構造は、モーションピクチャエキスパート群
(MPEG)言語でN=12およびM=3のものであ
る。このGOPは1個の内部コード化I−ピクチャ、3
個の予測コード化P−ピクチャおよび8両指向性予測コ
ードB−ピクチャからなる。このGOPは、完全なI−
ピクチャが12/29.97(約0.4)秒毎に発生す
ることを確実にする。従って、この値は、ビットストリ
ームからピクチャを獲得する最大遅延時間である。
マクロブロックは16×16輝度ブロックと、これに併
置された8×8Cd−およびCr−ブロック(各1つ)
を足したものである。しかし、この定義は簡単に拡大さ
れ、CCIR−601垂直輝度解像度を満たすことがで
きる。16×16輝度ブロックは2個の8×8Cdおよ
び2個の8×8Crブロックに付随する。マクロブロッ
クはモーション補償および量子化を定義する単位であ
る。スライスは、ピクチャの左端から始まり、右端で終
わる、マクロブロックの1行と定義される。
は、図1、2に示されたエンコーダにより、圧縮ビット
ストリームにエンコードされる。次いで、出力ライン2
6から受信機を有する別の位置に伝送される。この受信
機において圧縮ビットストリームをデコードし、ビデオ
画像を発生する。図1、2のエンコーダの重要な特徴の
一つは、適当な情況において様々なコーディング技術を
使用し、ライン10のビデオ入力信号を効率的に圧縮
し、そして、情報を殆ど失うことなくデコーダでビデオ
画像を正確に再生できることである。
ィング動作を適応的に選択し、ビデオ信号内のフレーム
のコーディングまたはビデオ入力信号のフレーム内の飛
越フィールドのコーディングの何れかを行う。ビデオ入
力信号に使用すべきコーディングタイプが選択された
ら、ビデオデータの圧縮に使用される様々な技術は、
図、21のエンコーダにより適合されるコーディング技
術に照らして、適合方法を改善させることができる。例
えば、以後のビデオ信号の推定技術を一層正確なものに
することができる。これらの推定技術と共にモーション
補償を使用する技術も改善することができる。更に、量
子化方法、走査技術、DC係数予測および可変語長コー
ディングなどのような事項も改善することができる。
グモードはマクロブロックのフレームコーディングおよ
びフィールドコーディングについて考慮される。これら
の量子化およびコーディングモードはモーション補償モ
ードとは完全に無関係である。フレームコーディングの
場合、4個の8×8輝度サブブロックがマクロブロック
から形成される。フィールドコーディングの場合、4個
の8×8輝度サブブロックが、2個のフィールドのライ
ンを切り離すことにより、マクロブロックから導かれ
る。
ンのみを含有する。フレームコーディングは、2個のフ
ィールド間で殆どモーションがないフィールドコーディ
ングよりも優れている。また、詳細な移動エリアが存在
する場合にはフィールドコーディングのほうが優れてい
る。モード決定は、全体マクロブロックについて、画素
定義域内で一度だけ行われる。次いで、8×8DCT
を、選択されたモードに応じて、各フレームサブブロッ
クまたはフィールドサブブロックに適用する。
オ入力信号は加算素子11ヘ非変換入力される。加算素
子11の変換入力は、ライン10のビデオ入力信号の推
定に関連するライン12の信号を受信する。P−ピクチ
ャの推定は過去のI−およびP−ピクチャに照らして行
われた予測に基づく。B−ピクチャの推定は過去および
将来のI−およびP−ピクチャに照らして行われた予測
に基づく。I−ピクチャおよびP−およびB−ピクチャ
の内部コード化部分については推定は行われない。
2の推定信号は、ライン12と直列に設けられたインタ
ー(inter) /イントラタイプのスイッチング素子13b
の開放により図1、2に示されているように、ゼロであ
る。加算素子11はライン13に出力信号を発生する。
この信号は、ライン10のデジタルビデオ入力信号とラ
イン12の推定信号との間のエラーに関連する。ライン
13の推定エラー信号は、ブロックアダプティブフレー
ム/フィールドコーディングアナライザー14に入力さ
れる。コーディングアナライザー14は、スイッチング
素子13aの状態に応じて、ライン10のビデオ入力信
号またはライン13の推定エラー信号の所定の特徴を検
査し、そして、図1、2のエンコーダにより使用すべき
コーディングタイプに関する決定を行う。
ナライザー14の入力に接続する場合、アナライザー1
4は、ライン13の推定エラー信号のフレームをコード
するか、または推定エラー信号の飛越フィールドをコー
ドするか、何れが好都合か否か決定する。スイッチング
素子13aがライン10の入力信号をアナライザー14
の入力に接続する場合、アナライザーは、ライン10の
入力信号のフレームをコードするか、または、ライン1
3の入力信号の飛越フィールドをコードするか、何れが
好都合か否か決定する。アナライザー14の決定の性質
は、ライン15のコーディングタイプ信号の発生により
示される。
信号を用いる本発明の特定の実施例では、セレクタ14
は、入力信号または推定エラー信号内の隣接または交互
水平走査線に類似性が有るか無いかを観察してチェック
する。セレクタが隣接走査線間の相違が交互走査線間の
相違よりも小さいことを発見した場合、セレクタ14は
ライン15にコーディングタイプ信号を発生する。この
信号は、推定エラー信号または入力信号におけるビデオ
情報のフレームが図1、2のエンコーダによりコードさ
れるべきことを指示する。セレクタ14が隣接走査線間
の相違が交互奇数および偶数走査線間の相違よりも大き
いことを発見した場合、セレクタ14はライン15にコ
ーディングタイプ信号を発生する。この信号は、奇数番
号の付された走査線の各フィールドおよび偶数番号の付
された各フィールドが別々のコードされるべきことを指
示する。
推定エラー信号は、スイッチング素子13aの状態の応
じて、ブロックフォーマッティング回路15aの入力に
選択的に向けられる。フォーマッティング回路15aは
また、ライン15のコーディングタイプ信号に対しても
応答性があり、ライン10またはライン17の適正な順
序でライン13の何れかの信号をディスクリートコサイ
ン変換回路16に入力する。
より選択された場合、ライン10の入力信号またはライ
ン13の推定エラー信号からなるデータの順序は変更さ
れ、最初の奇数番号走査線は入力ライン17のディスク
リートコサイン変換回路16に連続的に入力され、続い
て、奇数番号走査線が連続的に入力される。あるいは、
この逆の順序で行われる。次いで、ディスクリートコサ
イン変換回路16は偶数番号または奇数番号走査線の何
れかの各サブマクロブロックを、各サブマクロブロック
により表示される画像部分の空間周波数成分を示す変換
係数のマトリックスに変換する。
が選択された場合、各マクロブロックは、ライン13上
のセレクタ14に入力された順序に従って、ライン17
上のディスクリートコサイン変換回路16に送られる。
その後、ディスクリートコサイン変換回路16は、マク
ロブロック内の各ブロックを、各マクロブロックにより
表示される画像部分の空間周波数成分を示す変換係数の
同様なサイズのマトリックスに変換する。
および奇数番号および偶数番号走査線を示すサブマクロ
ブロックのフィールドコーディングに加えて、セレクタ
14は、マクロブロックのサイズよりも小さい同一限界
内ブロック群のような他の種類のサブマクロブロックを
コードするために図1のエンコーダが使用されるように
配列することもできる。
り発生された変換係数は、出力ライン18上の、可視性
マトリックスセレクタおよび知覚性量子化回路19に入
力される。量子化回路19は、ライン20上の量子化回
路19と通信されたデジタル入力信号の特徴に照らし
て、また、ライン20上の量子化回路19と通信された
推定エラー信号の特徴に照らして決定された複数個の可
視性マトリックスおよび量子化パラメータのうちの一つ
における所定のスケーリングファクタにより、ディスク
リートコサイン変換回路16からの各変換係数を分割す
る。
上のセレクタ14により発生されたコーディングタイプ
信号により決定される。コーディングタイプ信号は量子
化回路19により使用され、ディスクリートコサイン変
換回路からの変換係数に適用される量子化レベルを調節
し、量子化回路19の動作により発生されるビデオ信号
の圧縮を改善する。
ラメータおよび一連の量子化回路マトリックスが使用さ
れる。量子化は非イントラコーディング用のデッドゾー
ンを用いて、および、イントラコーディング用のデッド
ゾーンを用いることなく行われる。本発明のこの実施例
は、4種類の異なる量子化回路マトリックスを可能にす
る。イントラ/非イントラ−およびフレーム/フィール
ド−コード化マクロブロックの組合せの各々について一
つのマトリックスが可能である。特定されたマトリック
スの不履行は存在しない。使用されたマトリックスは連
続層で負荷され、そして、伝送される。Cd−およびC
r−サブブロックは輝度サブブロックと同じマトリック
スを使用する。
がコードされ、5ビット量子化パラメータは全てのマク
ロブロックについて伝送される。P−およびB−ピクチ
ャでは、若干のマクロブロックはコードされていない係
数データを含むこともできる。1ビットフラグは各マク
ロブロックについて送られ、マクロブロックがコードさ
れたか否か信号を出す。P−ピクチャでは、その後、量
子化パラメータが全てのコード化マクロブロックについ
て伝送される。
ータは全てのスライスのスタート時に伝送される。2ビ
ットインデックス(Mスケール加算器を意味する)は、
4個の乗算器(これら全て連続層で伝送される)のうち
の一つを識別するスライス内の全てのコード化マクロブ
ロックについて伝送される。スライス量子化パラメータ
は選択された乗算器(Mスケールを意味する)により掛
け算され、その積は最も近い整数に丸められ、そして、
5ビットに限定される。得られた数字はそのマクロブロ
ック用の量子化パラメータとなる。
(マクロブロック内部のサブブロックがコード化データ
を有することについて信号を出すためのもの)はB−ピ
クチャについてだけ使用される。
送用にコード化する。走査マトリックス(“走査”)
は、マトリックスがエンコーディングのために処理され
る順序を規定する。2種類の固定走査が規定される。一
つは、フレーム−コーディングモードで使用するための
ものであり、他方はフィールド−コーディングモードで
使用するためのものである。これらの走査は本発明のこ
の実施例におけるピクチャタイプについて変化しない。
図5と図6を参照。
量子化AC係数についてVLコード化される。I−およ
びP−ピクチャにおける各マクロブロックについて、エ
ンコーダは少数のコードブックから1つのコードブック
を選択することができる。本発明のこの実施例では、I
−ピクチャ用に4種類のコードブックとP−ピクチャ用
に4種類のコードブックを使用する。これらの8種類の
コードブックは基本的に、一連のコードワードを入れ替
えることにより導かれる。その他のものの中でも、この
コードワードは、ブロック(EOB)コードワード
(2,3または4ビット)の長さで相違する。各コード
ブックの上端左コーナーのコードワードの長さは図7〜
図14に示されている。
クロブロックについて、最小のビットカウントを産生す
るコードブックが選択され、そして、2ビット識別子を
有するデコーダに信号が出される。B−ピクチャでは、
コードブック選択に関するこのオーバーヘッドは過剰で
あると判断される。従って、一つの固定コードブックが
B−ピクチャ内の全てのマクロブロックについて使用さ
れる。このコードブックはP−ピクチャについて使用さ
れる4種類のうちの一つである。このコードブックは図
8に示されるようなものである。
選択回路23により所定の順序で走査され、そして、エ
ンコーダおよびマルチプレクサ24に送られる。このマ
ルチプレクサは変換係数の固定語長コーディング間で、
または変換係数の一種類以上の可変語長コーディングを
選択することができる。走査アナライザ23は、変換係
数をエンコーダおよびマルチプレクサ24に送るのに使
用される複数個の妥当な走査順序のうちの一つを決定す
る。走査セレクタ23が選択する順序は、最小のビット
数で変換係数を最も効率的にコード化するためにエンコ
ーダおよびマルチプレクサ24により最も効率的に使用
される順序に基づく。
ている場合、走査セレクタ23は、量子化回路19にお
ける量子化変換係数のジグザグ走査を行うように形成す
ることができる。フィールドコーディングが使用されて
いる場合、走査セレクタ23は、量子化回路19におけ
る量子化変換係数の垂直走査を行うことができる。量子
化変換係数の走査に使用することができる走査方法のう
ちの一つは、エンコーダおよびマルチプレクサ24への
連続伝送と統一的に、同様な数値化係数をグループ化す
る方法である。
ロック走査のための走査順序の具体例を図15、6に示
す。類似値係数が一緒にグループ化された場合、エンコ
ーダ24により、可変語長コーディングのような一層効
率的なコーディングが使用される。長い語長を使用し、
高い値の係数を表示することができる。一方、短い語長
を使用し、ゼロまたはゼロ付近の値の係数を表示するこ
とができる。ブロック(EOB)コードの末端を使用
し、複数個の類似値係数を伝送できる。
回路は可変語長選択アナライザ23aを含む。このアナ
ライザ23aは、走査セレクタ23およびライン32か
らのピクチャタイプ信号によりDCT係数出力に応答す
る。アナライザ23aは可変語長テーブル選択信号を発
生する。この信号はエンコーダおよびマルチプレクサ2
4に入力され、異なる種類の固定語長およびDCT係数
の可変語長コーディングを行うのに使用することができ
る。
コーダおよびマルチプレクサ24はエンコードされた変
換係数と共に、多数のコントロール信号を受信する。こ
のコントロール信号は、図1におけるエンコーダで発生
されたコード化信号からビデオ画像を生成するために、
ビデオ信号受信機におけるデコーダにより使用される。
これらのコントロール信号は、量子化回路19とエンコ
ーダおよびマルチプレクサ19の間のライン30で発生
された量子化パラメータに関連する信号を含む。
に示されていない独立に運転されるシークエンサにより
発生される、ライン32上のピクチャタイプ信号も含
む。図4は、使用される一連のI−,P−およびB−ピ
クチャの具体例を示す。ライン32のピクチャタイプ信
号は図1のエンコーダにより発生されるピクチャの種
類、すなわち、前記のI−,P−およびB−ピクチャの
何れかを示す。
25に送られる。次いで、これらの語は、適当な時間
で、エンコーダ出力ライン26に出力ビットストリーム
として出力される。ライン27で完全信号が発生され
る。この完全信号は量子化回路19に入力される。これ
によりその動作をコントロールし、バッファ25のオー
バーフローまたはアンダーフローを防止する。
ついて説明する。走査セレクタ23の出力の変換係数を
反転走査セレクタ28に入力する。この反転走査セレク
タ28は、この変換係数を、走査セレクタ23により走
査される前に量子化回路19において有していた元の順
序に再配列する。図1に示されるように、反転走査セレ
クタ28は、ライン15のコーディングタイプ信号にも
応答する。この信号は、反転走査セレクタ28に、量子
化変換係数が走査セレクタ23により順序付けられた所
定の順序を通知する。従って、この信号は、反転走査セ
レクタ28が正しい反転走査順序を使用できる機構であ
る。
れたような変換係数は、可視性マトリックスセレクタお
よび脱量子化回路29に送られる。この脱量子化回路2
9は、本質的に量子化回路19の動作を逆転させる、変
換係数に対する反転量子化処理を行う。図1に示される
ように、脱量子化回路29はライン15のコーディング
タイプ信号および量子化回路19により発生される量子
化パラメータに対して応答し、正しい脱量子化手順を決
定する。
ートコサイン変換回路34に入力される。この回路34
は、ライン13で発生された推定エラー信号に応じた出
力信号を発生する。反転ディスクリートコサイン変換回
路34の出力信号は加算素子36に非反転入力される。
加算素子36は、その反転入力として、ライン10のビ
デオ入力信号の推定に関連するライン38上の信号を受
信する。加算素子36の出力は、加算素子36の出力と
次のピクチャ記憶装置36aの入力との間の次の書込ス
イッチング素子36bを介して、次の先行ピクチャ記憶
装置36aに送られる。加算素子36の出力は図1のエ
ンコーダによりコード化されたビデオデータのフレーム
を示す。ピクチャを次のピクチャ記憶装置36aに書込
むと、次のピクチャ記憶装置36aに先に記憶されてい
たピクチャは、先の書込みスイッチング素子36dの閉
鎖により、先行ピクチャ記憶装置36cに書込まれる。
のデジタルビデオ入力信号、記憶装置36aおよび36
cの内容に関連する信号およびライン32からのピクチ
ャタイプ信号を受信する。モーション推定回路37はモ
ーションベクトルに関連する信号を発生する。このモー
ションベクトルは、ライン10でビデオ入力信号の推定
または予測を行う推定回路38により使用される。推定
回路38は、記憶装置36aおよび36cの内容および
モーション推定回路37により発生されたモーションベ
クトルに応答し、ライン10上のビデオ入力信号のモー
ション補償推定を行う。
償推定(前記のビデオ信号マクロブロック構造を含む)
は、マクロブロックが輝度画素の2つの飛越フィールド
を含むという事実を考慮している。従って、推定回路3
8により、モーション補償の2種類の主たるカテゴリ
ー、即ち、フレームモーション補償モードおよびフィー
ルドモーション補償モードが使用される。フレームモー
ション補償モードでは、全フレームの画素は基準フレー
ム内の画素からマクロブロック基礎によりマクロブロッ
ク上で予測される。フィールドモーション補償モードで
は、1フィールドの画素は、この1フィールドに対応す
る基準フィールドの画素のみから予測される。例えば、
奇数番号走査線のフィールド内の画素は奇数番号走査線
の基準フィールド内の画素のみから予測される。
基づく異なるモーション補償モードを有することに加え
て、取り扱われているピクチャのタイプに基づく他の補
償モードも存在できる。補償モードは、P−ピクチャま
たはB−ピクチャが予測されているか否かに基づくこと
もできる。(I−ピクチャについては予測は行われな
い。)モーション補償タイプの具体例を下記に要約す
る。
ド
ド(タイプ1):このモードでは、16×16輝度ブロ
ックが基準フレームから別の16×16ブロックにより
補償される。この基準フレームは一つの順方向モーショ
ンベクトルを用いて引き出される。飛越フィールドの画
素走査線間の区別は行われない。予測ブロックは基準フ
レームの両方のフィールドの画素を含む。
(タイプ2):このモードでは、16×16輝度ブロッ
クは境界の水平線により、上部16×8サブブロックと
下部16×8サブブロックに分割される。各サブブロッ
クは順方向モーションベクトルを用いて別個に補償され
る。ここでも、輝度サブブロックを形成する2個の飛越
フィールドの走査線間の区別は行われない。2つのモー
ションベクトルが生成され、そして、このモードで各マ
クロブロックについて伝送される。
ド(タイプ3):このモードでは、16×16輝度ブロ
ックは、フィールド極性、すなわち、奇数番号および偶
数番号走査線により、2個の16×8サブブロックに分
離される。各16×8サブブロックは、元の16×16
輝度ブロック内の飛び越しフィールドのうちの一つの画
素線のみを含有する。各フィールドサブブロックは、基
準フレーム内の同じ極性のフィールドの画素走査線から
導かれる16×8サブブロックを有する別の順方向モー
ションベクトルを用いて別個に補償される。2つのモー
ションベクトルが生成され、そして、このモードで各マ
クロブロックについて伝送される。
ド
ームモーション補償モード(タイプ3):順方向(先の
[P]フレームから見て)モーションベクトルは、過去
基準フレームから16×16ブロックを引き出す。逆方
向(新たな[N]フレームから見て)モーションベクト
ルは、未来基準フレームから16×16ブロックを引き
出す。16×16ブロックを平均化し、最終予測ブロッ
クを産生する。
ムモーション補償モード(タイプ1):これは、各マク
ロブロックについて一つの順方向モーションベクトルし
か使用しない順方向単指向性予測モードである。
ムモーション補償モード(タイプ2):これは、各マク
ロブロックについて一つの逆方向モーションベクトルし
か使用しない逆方向単指向性予測モードである。
(タイプ4);上部順方向(P1)および下部逆方向
(N2):このモードでは、16×16輝度ブロックは
境界の水平線により上部16×8サブブロックと下部1
6×8サブブロックに分割される。上部サブブロック
は、過去基準フレームから16×8ブロックを引き出す
順方向モーションベクトルを用いて補償される。下部サ
ブブロックは、未来基準フレームから16×8ブロック
を引き出す逆方向モーションベクトルを用いて補償され
る。2つのモーションベクトルが生成され、そして、こ
のモードで各マクロブロックについて伝送される。
(タイプ5);上部逆方向(N1)および下部順方向
(P2):このモードは前記のモードB.4に類似して
いる。上部サブブロックは逆方向モーションベクトルを
用いて補償され、下部サブブロックは順方向モーション
ベクトルを用いて補償される。
ド(タイプ6);奇数順方向(P1)および偶数逆方向
(N2):このモードでは、16×16輝度ブロックは
フィールド極性により2個の16×8フィールドサブブ
ロックに分離される。フィールドサブブロックのうちの
一方は、奇数番号画素走査線を含み、他方は偶数番号画
素走査線を含む。奇数番号フィールド走査線を含む16
×8フィールドサブブロックは、順方向モーションベク
トルおよび過去基準フレームの奇数番号走査線のみから
導かれた別の16×8フィールドサブブロックを用いて
補償される。同様に、偶数番号フィールド走査線を含む
16×8フィールドサブブロックは、逆方向モーション
ベクトルおよび未来基準フレームの偶数番号走査線のみ
から導かれた16×8フィールドサブブロックを用いて
補償される。2つのモーションベクトルが生成され、そ
して、このモードで各マクロブロックについて伝送され
る。
ド(タイプ7);奇数逆方向(N1)および偶数順方向
(P2):このモードは前記のモードB.6に類似して
いる。奇数番号フィールド走査線を含む16×8フィー
ルドサブブロックは、逆方向モーションベクトルおよび
未来基準フレームからのサブブロックを用いて補償さ
れ、偶数番号フィールド走査線を含む16×8フィール
ドサブブロックは、順方向モーションベクトルおよび過
去基準フレームからのサブブロックを用いて補償され
る。2つのモーションベクトルが生成され、そして、こ
のモードで各マクロブロックについて伝送される。
は様々なモーション補償モードを遂行するのに必要なモ
ーションベクトルを発生することができる。これらのモ
ーションベクトルはライン39を介して推定回路38に
伝送され、そして、推定回路で使用され、ライン10に
おけるビデオ入力信号のアダプティブモーション補償予
測を行う。
クアダプティブフレームフィールド単/両指向性モーシ
ョン補償予測アナライザ38aと、ブロックアダプティ
ブフレームフィールド単/両指向性モーション補償予測
セレクタ38bである。予測アナライザ38aは、モー
ション推定回路37により発生されたモーションベクト
ル、ライン32からのピクチャタイプ信号および次のピ
クチャ記憶装置36aと前のピクチャ記憶装置36cの
内容に対して応答する。
にモーション補償タイプ信号を発生する。この信号は、
ビデオ入力信号の推定値をライン10に発生するために
前記の補償モードのようなモーション補償モードのうち
の何れが使用されているか識別する。予測セレクタ38
bは、モーション予測回路37およびライン38cのモ
ーション補償タイプ信号により計算されたモーションベ
クトルのうちの適当なものを採取し、ビデオ入力信号の
推定値を計算する。推定値は、記憶装置36aおよび3
6cに記憶されたフレームのうちの適当なものに照らし
て発生される。
分に関連して別々にエンコードされる。モーション予測
回路37により発生されたモーションベクトルもライン
40を介して、モーションベクトル予測回路41および
加算素子42に伝送される。モーションベクトル予測回
路41もライン32のピクチャタイプ信号およびライン
38cのモーション補償タイプ信号を受信する。回路4
1は、推定回路38により使用されているモーション補
償モードを識別する。回路41は出力信号を加算素子4
2に反転入力する。この出力信号は、モーション予測回
路37により発生されたモーションベクトルの予測値に
関連付けられる。
クトル信号からモーションベクトル推定値を引き算し、
モーションベクトル差信号を発生する。この差信号はエ
ンコーダおよびマルチプレクサ24に入力される。エン
コーダおよびマルチプレクサ24は、ライン26の出力
ビットストリームに挿入するために、モーションベクト
ル差信号をバッファ25に送る。モーションベクトル差
信号はデコーダにより使用され、ライン10のビデオ入
力信号によりビデオ画像を再生する。
ン43のブロック分類信号も受信する。この信号は、前
記のピクチャタイプ信号、コーディングタイプ信号およ
びモーション補償タイプ信号に応じて、ブロックタイプ
分類回路44により発生される。
aのインター/イントラタイプ信号も受信する。この信
号は、ビデオのブロックを分類するためにインターコー
ディングまたはイントラコーディングが使用されている
か否か識別する。インター/イントラタイプ信号はイン
ター/イントラアナライザ回路44bにより発生され
る。この回路はライン10のビデオ入力信号およびライ
ン13の推定エラー信号を受信する。
定信号内に存在するエネルギーを決定し、そして比較
し、更に、インターまたはイントラコーディングを使用
すべきか否かに関する決定を行う。インターコーディン
グ、すなわち、ライン13の推定エラー信号のコーディ
ングは、推定エラー信号のエネルギーが入力信号のエネ
ルギーよりも低い場合に、P−およびB−ピクチャにつ
いて使用される。シーン変更がある場合のように、P−
およびB−ピクチャにおいて時々は、イントラ様式でコ
ードする、すなわち、ライン17の推定エラー信号の代
わりにライン10の入力ビデオ信号をコードすることが
好都合なこともある。これは、ライン10のビデオ入力
信号のエネルギーがライン13の推定エラー信号のエネ
ルギーよりも低い場合に該当する。
知された場合、インター/イントラタイプ信号はイント
ラコーディングを使用すべきであると指示する。図1に
示されるように、アナライザ44bからのインター/イ
ントラタイプコーディング信号はスイッチング素子13
aの状態およびインター/イントラタイプスイッチング
素子13bの状態をコントロールする。アナライザ44
bからのインター/イントラコーディングタイプ信号は
量子化回路19にも入力され、ビデオデータがコードさ
れている方法に従って量子化動作をコントロールする。
インター/イントラコーディングタイプ信号は、エンコ
ーダおよびマルチプレクサ24に送られたブロック分類
信号の一部分でもある。
26の出力ビットストリームに挿入するために、エンコ
ーダおよびマルチプレクサ24によりバッファ25に送
られる。ブロック分類信号はライン10のビデオ入力信
号により画像を生成するためにデコーダにより使用され
る。
イントラコード化されている。マクロブロックのイント
ラコーディングはP−およびB−ピクチャについても可
能である。イントラコード化マクロブロック(フィール
ドまたはフレームモード)では、各サブブロックのDC
係数は255個のレベルに均一に量子化される。次い
で、DC予測を使用し、DE係数をエンコードするのに
必要なビット数を減少させる。輝度DC予測について
は、フレームおよびフィールドコーディングモード間の
スイッチングの効率を高めるために2個の予測回路が使
用される。クロマDC予測の場合、一方の予測回路は各
カラー成分を担当する。スライスの開始時および非イン
トラコード化マクロブロックにおいて、全てのDC予測
回路をゼロにリセットする。
り発生されたイントラコード化DC係数の振幅に関連す
るライン47の信号は、イントラDC係数予測回路45
に入力され、更に、加算素子46に非反転入力される。
ライン47のスイッチ48は、ディスクリートコサイン
変換回路16により発生されたイントラコード化DC係
数だけの方向を、イントラDC係数予測回路45および
加算素子46に符号入力する。
4により発生されたコーディングタイプ信号も受信す
る。予測回路45はイントラコードDC係数の予測値に
関する信号を出力し、この出力信号を加算素子46に反
転入力する。加算素子46の非反転入力は実際のイント
ラDC係数を受信する。加算素子46はDC係数から予
測値を引き算し、DC係数予測値差信号を発生する。こ
のDC係数予測値差信号はエンコーダおよびマルチプレ
クサ24に入力される。DC係数予測値差信号はエンコ
ーダおよびマルチプレクサ24によりバッファ25に入
力され、出力ライン26のビットストリームに挿入され
る。デコーダはこのDC係数差を使用し、ビデオ入力信
号10により画像を構成する。
ダにより発生された出力ビットストリームをデコードす
るのに使用できる、アダプティブモーション補償単/両
指向性予測/内挿デコーダを示す。入力ビットストリー
ムは入力ライン50で図2のデコーダにより受信され
る。ライン50上の入力ビットストリームはバッファ5
2に入力され、次いで、可変語長デコーダおよびデマル
チプレクサ54に送られる。このデコーダおよびデマル
チプレクサ54は、図1に示したエンコーダおよびマル
チプレクサ24により発生されたエンコーディングおよ
び多重化の反対のデコーディングおよび脱多重化動作を
行う。デコーダおよびデマルチプレクサ54は、ライン
56に図1の量子化ディスクリートコサイン変換係数を
出力する。
出現した係数の順序を、図1の量子化回路19で出現し
た係数の順序と同じ順序に並べ直す。反転走査セレクタ
64は、反転順序で受信する係数を可視性マトリックス
セレクタおよび脱量子化回路66に送る。脱量子化回路
66は、ライン68のコーディングタイプ信号、ライン
70のピクチャタイプ信号およびデコーダとデマルチプ
レクサ回路54による図2のデコーダに対するビットス
トリーム入力から回復されたライン68aの量子化パラ
メータに応答し、図1の量子化回路19により行われた
量子化と反対の脱量子化を行う。
イントラコード化部分に関するイントラDC変換係数
は、デコーダおよびデマルチプレクサ54によりデコー
ドされ、かつ、脱多重化されたようなDC係数差を受信
する加算素子58から出力される。加算素子58はま
た、ライン57のイントラDC係数信号およびライン6
8のコーディングタイプ信号にも応答する予測回路60
からイントラDC係数予測信号を受信する。
ールされ、脱量子化回路66の出力としてのDCT係数
信号とライン57のDC係数信号との間で、反転ディス
クリートコサイン変換回路72の入力ラインをON/O
FFする。脱量子化変換係数およびイントラDC係数は
スイッチング素子66aにより反転ディスクリートコサ
イン変換回路72に送られる。この回路72は、図1の
ディスクリートコサイン変換回路16により行われる変
換動作と逆の変換動作を行う。図2の反転ディスクリー
トコサイン変換回路72の出力は、I−ピクチャおよび
P−とB−ピクチャのイントラコード化部分の場合の入
力ライン10のビデオ信号のデコード化バージョンまた
は図1のライン13の推定エラー信号のデコード化バー
ジョンである。
ロック15aにより行われたフォーマッティング動作と
反対の、非フォーマッティング動作を行うブロックフォ
ーマッティング回路72aに入力される。非フォーマッ
ティング回路72aの出力は加算素子74に入力され
る。加算素子74の別の入力信号として、ライン76の
推定値信号を受信する。加算素子74の出力は非フォー
マッティング回路72aからの推定エラー信号とライン
76の推定値信号との間の差に関連し、図1のライン1
0のビデオ入力信号と類似の、ライン78のビデオ出力
を構成する。
54は、図1のエンコーダから受信したブロック分類信
号を入力ライン82を介してブロックタイプ脱分類化回
路80に向ける。ブロックタイプ脱分類化回路80は、
ライン68のコーディングタイプ信号、ライン70のピ
クチャタイプ信号、ライン88のモーション補償タイプ
信号およびライン88aのインター/イントラタイプ信
号を発生する。これらの信号は、図1のエンコーダによ
り発生された、コーディングタイプ、ピクチャタイプ、
モーション補償タイプおよびインター/イントラタイプ
の信号類に対応する。
図1のエンコーダにより送られたビットストリームから
モーションベクトル差信号も受信し、ライン90のモー
ションベクトル差信号を加算素子92に入力する。加算
素子92には更に、ライン96に沿ってモーションベク
トル予測回路94からの別の信号も入力される。モーシ
ョンベクトル予測回路94はライン88のモーション補
償タイプ信号、ライン70のピクチャタイプ信号および
ライン98aの選択モーションベクトルに応答し、加算
素子92に入力されるモーションベクトル予測信号を発
生する。
ョンベクトル信号であり、この信号はモーション推定回
路37により発生されたモーションベクトル信号に対応
し、図1の回路により行われるエンコーディングに使用
される。モーションベクトル信号は入力ライン102の
推定回路100に送られる。次のピクチャ記憶装置10
0aは、スイッチング素子100bの選択的な開放およ
び閉鎖によりライン78のビデオ出力信号に応答し、ビ
デオ出力信号の選択フレームを記憶する。情報の新しい
フレームを記憶装置100aに書込むと、記憶装置10
0a内の前のフレームはスイッチング素子100dの閉
鎖により先行ピクチャ記憶装置100cに書き込まれ
る。
び100cの内容、ライン102のモーションベクト
ル、ライン88のモーション補償タイプ信号およびライ
ン70のピクチャタイプ信号に応じて、図1の推定回路
38により発生された推定信号と同様な方法で、ライン
78のビデオ出力信号の推定信号をライン76に発生す
る。図1におけるように、ライン76を有する直列状ス
イッチング素子100eは、I−ピクチャがデコードさ
れているか、または、P−およびB−ピクチャのイント
ラコード化部分が含まれている場合に、加算素子74の
入力からの推定信号を接続しないように機能する。
ブモーション補償予測回路106のブロック図である。
デコードされたピクチャはライン108で受信される。
図16の回路は、前記のP−ピクチャについて識別され
たモーション補償モードに従ってP−ピクチャの予測信
号を発生する。デコード化されたピクチャは、図1の加
算素子36の出力、または、図15の加算素子74の出
力の何れかから受信することができる。ライン108の
デコード化ピクチャは先行ピクチャ記憶装置36cまた
は100cで受信される。先行ピクチャ記憶装置からの
デコード化ピクチャは、スイッチング素子110に入力
される。このスイッチング素子は、モーション補償タイ
プ信号に応じて3本あるラインの何れか1本にデコード
化ピクチャを選択的に出力する。
る場合、デコード化ピクチャはフレームマクロブロック
モーション補償予測回路112に送られる。この回路
は、予測回路106のライン114にモーション補償予
測信号を出力する。モーション補償タイプがタイプA.
2である場合、デコード化ピクチャは、サブマクロブロ
ックスイッチング素子116に入力される。スイッチン
グ素子116は、デコード化ピクチャの適当な部分を、
一対のフレームサブマクロブロックモーション補償予測
回路118および120のうちの何れか一方に選択的に
送出する。
測回路118に送出され、フレームサブマクロブロック
の下半分は予測回路120に送出される。回路118お
よび120により発生された予測信号は、マクロブロッ
クフォーマッティング回路に対するフレームサブマクロ
ブロックの2個の入力端122および124に送られ、
次いで、得られたフォーマット化予測信号は予測回路1
06のライン114に出力される。
る場合、デコード化ピクチャは、スイッチング素子11
0により、サブマクロブロックスイッチング素子128
に入力される。このスイッチング素子128は、デコー
ド化ピクチャの上部フィールドサブマクロブロック部分
を、2個のフィールドサブマクロブロックモーション補
償予測回路130および132のうちの何れか一方に、
また、デコード化ピクチャの下部フィールドサブマクロ
ブロック部分を、予測回路130および132のうちの
他方に、選択的に送出する。
れた予測信号はライン134および136により、マク
ロブロックフォーマッティング回路138に対するフィ
ールドサブマクロブロックに入力され、次いで、フォー
マット化された予測信号が予測回路106のライン11
4に出力される。予測回路は前記に説明し、また、図1
6に示されたような、1個または2個のモーションベク
トル信号(MV1またはMV1およびMV2)の何方か
に応答する。
ダプティブモーション補償両指向性予測回路140のブ
ロック図である。図17、18の回路は、前記のB−ピ
クチャについて識別されたモーション補償モードに従っ
て、B−ピクチャの予測信号を発生する。デコード化さ
れた先行ピクチャは図1の加算素子36または図15の
加算素子74の出力のうちの何れか一方からライン14
2で受信される。デコード化先行ピクチャは図1および
図15の先行ピクチャ記憶装置36cまたは100cに
それぞれ送出される。
36または図15の加算素子74の何れかの出力から入
力ライン146で受信される。デコード化後行ピクチャ
は図1および図15の後行ピクチャ記憶装置36aまた
は100aにそれぞれ送出される。先行ピクチャ記憶装
置内のデコード化先行ピクチャは入力ライン149のス
イッチング素子150により、図1および図15におけ
るモーション補償タイプ信号に応じて、6本の出力ライ
ンのうちの何れか一本に選択的に送出される。後行ピク
チャ記憶装置内のデコード化後行ピクチャは入力ライン
152のスイッチング素子150により、図1および図
15におけるモーション補償タイプ信号の値に応じて、
次の一連の6本のラインのうちの何れか一本に選択的に
出力される。
る場合、先行ピクチャ記憶装置内のデコード化先行ピク
チャは、フレームマクロブロックモーション補償予測回
路156の入力に対してライン154に出力される。次
いで、回路156は、ライン158および予測回路14
0のライン160にフレームマクロブロックモーション
補償予測信号を出力する。タイプB.1モーション補償
は後行ピクチャ記憶装置146内のデコード化後行ピク
チャについて確定されないので、デコード化後行ピクチ
ャは予測操作には含まれない。その結果、タイプB.1
状態において、ライン160に出力された予測信号に影
響を及ぼさない。
る場合、後行ピクチャ記憶装置内のデコード化後行ピク
チャは、フレームマクロブロックモーション補償予測回
路162に入力され、スイッチング素子150のライン
156に出力される。回路162はライン164および
予測回路140のライン160にフレームマクロブロッ
クモーション補償予測信号を出力する。タイプB.2モ
ーション補償は先行ピクチャ記憶装置内のデコード化先
行ピクチャについて確定されないので、デコード化先行
ピクチャは予測操作には含まれない。その結果、タイプ
B.2状態において、ライン160に出力された予測信
号に影響を及ぼさない。
る場合、先行ピクチャ記憶装置内のデコード化先行ピク
チャは、スイッチング素子150の出力ライン166に
より、フレームマクロブロック両指向性モーション補償
予測回路168に入力される。後行ピクチャ記憶装置内
のデコード化後行ピクチャは、予測回路の第2の入力に
対して、スイッチング素子150のライン170に出力
される。予測回路168はライン172に予測信号を発
生する。この信号は予測回路140のライン160に出
力される。
る場合、先行ピクチャ記憶装置内のデコード化先行ピク
チャは、スイッチング素子150のライン174に出力
され、また、後行ピクチャ記憶装置内のデコード化後行
ピクチャは、スイッチング素子150のライン176に
出力される。ライン174および176のピクチャはス
イッチング素子178に入力される。スイッチング素子
178は、このピクチャを、一対のフレームサブマクロ
ブロックモーション補償予測回路180および182に
選択的に入力する。予測回路180および182の出力
はライン186および188のマクロブロックフォーマ
ッティング回路184に対してフレームサブマクロブロ
ックに入力される。フォーマッティング回路184の出
力は予測回路140のライン160に送出される。
る場合、先行ピクチャ記憶装置内のデコード化先行ピク
チャは、スイッチング素子150のライン190に出力
され、後行ピクチャ記憶装置内のデコード化後行ピクチ
ャはスイッチング素子150のライン190に出力され
る。ライン190および192のピクチャはスイッチン
グ素子194に入力され、スイッチング素子194はピ
クチャを、一対のフレームサブマクロブロックモーショ
ン補償予測回路196および198に選択的に送出す
る。予測回路196および198からのライン200お
よび202の予測信号はサブマクロブロックフォーマッ
ティング回路204に対するフレームサブマクロブロッ
クに入力され、回路204はフォーマット化予測信号を
予測回路140のライン160に出力する。
る場合、先行ピクチャ記憶装置内のデコード化先行ピク
チャは、スイッチング素子150のライン206に出力
され、後行ピクチャ記憶装置内のデコード化後行ピクチ
ャはスイッチング素子150のライン208に出力され
る。ライン206および208のピクチャはスイッチン
グ素子210に入力され、スイッチング素子210はピ
クチャを、一対のフレームサブマクロブロックモーショ
ン補償予測回路212および214に選択的に送出す
る。予測回路212および214はライン216および
218の予測信号をマクロブロックフォーマッティング
回路220に対するフィールドサブマクロブロックに入
力する。フォーマッティング回路220はフォーマット
化予測信号を予測回路140のライン160に出力す
る。
る場合、先行ピクチャ記憶装置内のデコード化先行ピク
チャは、スイッチング素子150のライン222に出力
され、後行ピクチャ記憶装置内のデコード化後行ピクチ
ャはスイッチング素子150のライン224に出力され
る。ライン222および224のピクチャはスイッチン
グ素子226に入力され、スイッチング素子226はピ
クチャを、一対のフィールドサブマクロブロックモーシ
ョン補償予測回路228および230に選択的に送出す
る。予測回路はマクロブロックフォーマッティング回路
232に対するフィールドサブマクロブロックに予測信
号を送出し、回路232は予測信号を予測回路140の
ライン160に出力する。図16に示されるように、予
測回路は1個以上のモーションベクトル信号(MV1ま
たはMV1およびMV2)に応答する。
ィブフレーム/フィールドコーディングアナライザ14
の詳細なブロック図である。マクロブロックは入力ライ
ン234のコーディングアナライザ14により受信され
る。ライン234に入力されたマクロブロックはマクロ
ブロック垂直相関コンピュータ236このコンピュータ
236は各マクロブロックの連続水平線間の相関量を決
定し、そして、ライン238にフレーム相関信号を発生
する。この信号はスレッシュホールド回路およびコンパ
レータ回路240に送出される。
はまた、フィールドサブマクロブロックフォーマッティ
ング回路242に対するマクロブロックに送出される。
フォーマッティング回路242は各マクロブロックを2
個の別々のフィールドに分離する。一方のフィールドは
各マクロブロック内の画素の偶数番号水平線からなり、
他方のフィールドは各マクロブロック内の画素の奇数番
号水平線からなる。セレクタスイッチ246がフォーマ
ッティング回路242の出力と相関コンピュータ244
の入力を接続する場合、偶数番号水平線はサブマクロブ
ロック垂直相関コンピュータ244に送出される。
44に送出された偶数番号水平線間の相関レベルを決定
し、相関レベルに応じた信号をサブマクロブロックセレ
クタスイッチ248に発生する。スイッチ248が適当
な位置に存在する場合、相関レベルに応じた相関コンピ
ュータ244からの信号はアキュムレータ250に入力
される。セレクタスイッチ246がフォーマッティング
回路242の出力と相関コンピュータ244の入力を接
続する場合、奇数番号水平線はサブマクロブロック垂直
相関コンピュータ252に送出される。
52に送出された奇数番号水平線間の相関レベルを決定
し、相関レベルに応じてサブマクロブロックセレクタス
イッチ248に送出される信号を発生する。スイッチ2
48が適当に接続されている場合、奇数番号ラインの相
関レベルに応じた相関コンピュータからの信号はアキュ
ムレータ250に送出される。アキュムレータ250は
マクロブロック内の奇数番号および偶数番号フィールド
の相関レベルを合計し、フィールド内の相関レベルを示
す総相関信号を発生する。総相関信号は分割回路254
により2つに分割され、そして、コンパレータ回路24
0内のスレッシュホールド回路に送出される。
36からのフレーム相関信号の相関レベルと、分割回路
254からのフィールド相関信号の相関レベルとを比較
し、図1および図15に示されたコーディングタイプ信
号を発生する。コーディングタイプ信号はビデオ情報の
フレームがエンコードおよびデコードすべきものである
かどうか、あるいは、ビデオ情報のフィールドがエンコ
ードおよびデコードすべきものであるかどうかを指示す
る。特に、フレーム相関レベルがフィールド相関レベル
よりも大きい場合、フレームはエンコードおよびデコー
ドすべきである。フィールド相関レベルがフレーム相関
レベルよりも大きい場合、フィールドはエンコードおよ
びデコードすべきである。
グ回路15aを示す。マクロブロックはライン256で
入力され、そして、スイッチング素子258に入力され
る。スイッチング素子の状態は図20の回路により発生
されたコーディングタイプ信号の特徴により決定され
る。コーディングタイプ信号がフレームコーディングが
生起することを示す場合、スイッチング素子258はラ
イン256をフレームブロックフォーマッティング回路
260に対するマクロブロックの入力に接続する。
れ、素子262は図21のフォーマッティング回路のブ
ロックライン264にフォーマッティング回路260の
信号を出力する。コーディングタイプ信号が、フィール
ドコーディングの発生を示す場合、スイッチング素子2
58はライン256をフィールドブロックフォーマッテ
ィング回路266に対するマクロブロックの入力に接続
する。出力はスイッチング素子262に送出され、素子
262は図21のフォーマッティング回路のブロックラ
イン264にフォーマッティング回路266の信号を出
力する。
示したブロック非フォーマッティング回路のブロック図
である。ブロック信号はライン268により図22の非
フォーマッティング回路に入力され、非フォーマッティ
ング回路はこれらのブロック信号をスイッチング素子2
70に入力する。コーディングタイプ信号が、フレーム
コーディングの発生を示す場合、スイッチング素子27
0はライン268に入力されたブロック信号をマクロブ
ロックフォーマッティング回路272に対するフレーム
ブロックに入力する。
72はフレームマクロブロック信号をスイッチング素子
274に入力する。スイッチング素子274は、フォー
マッティング回路272からのフレームブロック信号を
マクロブロックライン276に出力するために、このよ
うな状況においてコーディングタイプ信号により形成さ
れる。
ディングの発生を示す場合、スイッチング素子270は
ライン268に入力されたブロック信号をマクロブロッ
クフォーマッティング回路278に対するフィールドブ
ロックに入力する。マクロブロックフォーマッティング
回路278はフレームマクロブロック信号をスイッチン
グ素子274に入力する。スイッチング素子274は、
フォーマッティング回路278からのマクロブロック信
号をマクロブロックライン276に出力するために、コ
ーディングタイプ信号により形成される。
イントラDC係数予測回路を示す流れ図である。正確に
計算されたイントラDC係数はライン47により図23
の回路に入力される。量子化インデックスは、DCステ
ップサイズパラメータ(例えば、8)により、ライン4
7上に存在するDC係数を分割することにより、ブロッ
ク280において計算される。次いで、ブロック282
で決定を行い、このDC係数はスライス内の最初のマク
ロブロックのためのDC係数であるか否か、または、先
行マクロブロックは非イントラマクロブロックであった
か否か決定する。
フレームマクロブロックおよびフィールドマクロブロッ
クについて示されたような、マクロブロック内のブロッ
クの位置を識別する。ブロック282の決定が“YE
S”であれば、次いで、ブロックインデックスがゼロで
あるか否かに関して、ブロック284で決定を行う。ブ
ロックインデックスがゼロである場合、DC上部ブロッ
ク予測回路パラメータをブロック286内で何らかの任
意値と同等にセットする。例えば、予測回路を128に
セットする。
ロック288内の上部ブロックDC予測回路と同等にセ
ットされる。ブロック290では、上部ブロック予測回
路はブロック280で計算された量子化インデックスの
値で重ね書きされている。ブロック292では、下部ブ
ロックDC予測回路パラメータは、ブロック290でセ
ットされた上部ブロックDC予測回路の値と同等にセッ
トされる。DC予測信号は図23の回路からライン29
4に出力される。この出力信号は図1および図15にお
けるイントラDC係数予測回路ブロックの出力に相当す
る。
に、ブロックインデックスが1,2または3である場
合、ブロックインデックスが1であるか否かブロック2
96をチェックする。ブロックインデックスが1である
場合、DC予測はブロック298の上部ブロックDC予
測回路と同等にセットされる。次いで、上部ブロックD
C予測回路をブロック300の量子化インデックスで重
ね書きする。図23の回路によりDC予測信号はライン
294に出力される。ブロック296で決定されるよう
に、ブロックインデックスが2または3である場合、D
C予測はブロック302の下部ブロックDC予測回路と
同等にセットされる。次いで、下部ブロックDC予測回
路をブロック304の量子化インデックス値で重ね書き
する。再び、図8の回路によりDC予測信号はライン2
94に出力される。
ロブロックにおける最初のマクロブロックでない場合、
現行マクロブロックタイプが先行マクロブロックタイプ
と同一であるか否かに関して、ブロック306において
決定が行われる。現行マクロブロックがフレームタイプ
マクロブロックである場合、図23のブロック306は
先行マクロブロックもフレームタイプマクロブロックで
あるか否か決定する。現行マクロブロックがフィールド
タイプマクロブロックである場合、図23のブロック3
06は先行マクロブロックもフィールドタイプマクロブ
ロックであるか否か決定する。
ックスがゼロまたは1であるか否か、ブロック308で
チェックを行う。ブロックインデックスがゼロまたは1
である場合、DC予測はブロック310の上部ブロック
DC予測回路と同等にセットされる。次いで、ブロック
312で、上部ブロックDC予測回路を、ブロック28
0で計算された量子化インデックスと同等にセットす
る。その後、DC予測は図23の回路によりライン29
4に出力される。
ックインデックスが2または3である場合、DC予測は
ブロック314の下部ブロック予測回路と同等にセット
される。次いで、下部ブロックDC予測回路はブロック
316の量子化インデックスで重ね書きされ、DC予測
は図23の回路によりライン294から送出される。
マクロブロックタイプが先行マクロブロックと同一でな
い場合、ブロックインデックスがゼロであるか否か、ブ
ロック318でチェックする。ブロックインデックスが
ゼロである場合、上部ブロックDC予測回路と下部ブロ
ックDC予測回路の現行値の平均化をブロック320に
おいて行う。ブロック320で計算された平均値をブロ
ック322で丸める。
4で、前記丸められた平均値と同等にセットする。次い
で、DC予測をブロック326において、上部ブロック
DC予測回路と同等にセットする。次いで、上部ブロッ
クDC予測回路をブロック328で、量子化インデック
スの値で重ね書きする。下部ブロックDC予測回路をブ
ロック330で、上部ブロックDC予測回路と同等にセ
ットする。DC予測は図8の回路のライン294に出力
される。
ックインデックスが1,2または3である場合、ブロッ
クインデックスが1であるか否か、ブロック332で決
定を行う。ブロックインデックスが1である場合、ブロ
ック334で、DC予測を上部ブロックDC予測回路と
同等であるようにセットする。次いで、ブロック336
において、上部ブロックDC予測回路を量子化インデッ
クスで重ね書きする。そして、DC予測を図23の回路
のライン294に出力する。
ックインデックスが1でない場合、ブロック338にお
いて、DC予測は下部ブロックDC予測回路の値と同等
にセットされ、次いで、ブロック340において、下部
ブロックDC予測回路は、ブロック280で計算された
量子化インデックスの値で重ね書きされる。この場合
も、DC予測はライン294に出力される。
6個からなる一連のマクロブロックを示す。図24にお
ける矢線はビデオデータの各ブロックの予測DC係数と
隣接ブロックについて計算されたDC係数の実際の値と
の間の関係を模式的に示している。各矢線の基部は、実
際のDC係数が決定されたブロック内に存在する。矢線
の頭部はブロックの位置を示す。DC係数の実際の値
は、矢線頭部を含むブロックに関するDC係数の予測と
して使用される。
するブロックのDC係数を予測するために、DC係数の
実際値の平均値が使用される状況を示す。図24は、マ
クロブロックスライスの開始時における番号0のフレー
ムタイプマクロブロック、番号1のフレームタイプマク
ロブロック、番号2のフィールドタイプマクロブロッ
ク、番号3のフレームタイプマクロブロック、番号4の
フィールドタイプマクロブロックおよび番号5のフィー
ルドタイプマクロブロックを示す。
む。各マクロブロックの上部左側のブロックのブロック
インデックスは0である。各マクロブロックの上部右側
のブロックのブロックインデックスは1である。各マク
ロブロックの下部左側のブロックのブロックインデック
スは2である。各マクロブロックの下部右側のブロック
のブロックインデックスは3である。
ブロック0およびフィールドマクロブロック4はブロッ
クインデックスでラベルされている。インデックス0を
有するフレームマクロブロック0におけるブロックは、
128のような任意値と同等なDC係数値を有するもの
と予測される。
ロック0におけるブロックに関するDC係数の予測値
は、インデックス0を有するブロックからインデックス
1を有するブロックまで矢線で図示されるように、イン
デックス0を有するブロックについて計算されたDC係
数であると予測される。
ックス2を有するブロックに関するDC係数の予測値
は、インデックス0のブロックからインデックス2のブ
ロックまで垂直下方向き矢線により図示されるように、
フレームマクロブロック0においてインデックス0を有
するブロックについて計算されたDC係数の実際の値と
同一であると予測される。
を有するブロックに関するDC係数の予測値は、マクロ
ブロック0においてインデックス2を有するブロックに
ついて計算されたDC係数の実際の値と同一である。フ
ィールドマクロブロック2、フレームマクロブロック3
およびフィールドマクロブロック4においてインデック
ス0を有するブロックについて予測されたDC係数値は
それぞれ、前記の各例のマクロブロックにおけるインデ
ックス1および3のブロックについて計算された係数の
平均値であると予測される。残りの予測は図23および
図24の内容から明らかであり、これ以上説明する必要
なないであろう。
ナライザのブロック図である。このアナライザは、信号
トランスレータ342に対する入力として、ライン32
でピクチャタイプ信号を受信する。信号トランスレータ
342は2種類の信号を発生する。イントラタイプコー
ディングが存在するか否か識別するイントラコーディン
グ表示信号344と、B−ピクチャの予測コーディング
が管理されているか否か識別するB−タイプ予測表示信
号346である。
コンピュータ348における走査セレクタ23からDC
T係数も受信する。このコンピュータ348は、受信さ
れた0以外の全ての係数について、0以外のDCT係数
を受信する前に、ゼロの数を即座に決定する。換言すれ
ば、コンピュータ348は各DCT係数に関するランレ
ングスを決定し、各受信DCT係数の振幅とランレング
スに関する信号をイントラ表示スイッチング素子350
に入力する。
れた番号1の状態の場合に、ランレングスコンピュータ
348からの信号を順序付けスイッチング素子352
(例えば、計数回路)に入力する。図25の選択アナラ
イザがI−ピクチャのDCT係数を分析している場合、
スイッチング素子350は番号1の状態にある。スイッ
チング素子352は、各係数の振幅およびランレングス
を順番に、一連の4個の可変語長コード長テーブル35
4,356,358および360の各々に入力する。
60は、予測コード長を示すデータを含有している。こ
の予測コード長は、ランレングスコンピュータ348か
らの信号により表示されるような振幅およびランレング
スを有するDCT係数がテーブル354,356,35
8および360のぞれぞれ一つに対応する4種類の異な
るコーディングスキームによりコードされるときに発生
される。
ンピュータ348の出力をテーブル354,356,3
58および360のうちの何れか一つに入力すると、こ
のテーブルは、テーブル中のデータが発生されたコーデ
ィングスキームに従ってDCT係数をコーディングする
ことにより生じる予測コード長に関連する信号をライン
362,364,366および368にそれぞれ出力す
る。
8の予測コード長信号はスイッチング素子370の第1
番端子に入力される。DCT係数がI−ピクチャである
場合、スイッチング素子370の状態は、ライン36
2,364,366および368の信号がアキュムレー
タ372,374,376および378にそれぞれ入力
されるような状態である。アキュムレータ372,37
4,376および378の内容はコンパレータおよび最
小評価回路380の4個の端子に入力される。最小評価
回路380は比較可能信号に応答し、アキュムレータ3
72,374,376および378に記憶されている予
測ランレングスのうちのどれが最も短いか決定する。
テーブル選択信号を発生する。この信号は次いで、図1
のエンコーダおよびマルチプレクサ24に送られる。エ
ンコーダおよびマルチプレクサ24はライン382に発
生された信号を使用し、ライン382の可変語長テーブ
ル選択信号の性質により識別される係数固定または可変
語長コーディングスキームを選択する。ライン382の
選択信号は、エンコーダ24内に記憶されている複数個
のコーディングテーブルのうちのひとつをエンコーダ2
4に選択させる。各コーディングテーブルは、単独およ
び別個の固定語長または可変語長コーディングスキーム
に従って、量子化DCT係数のエンコーディングをコン
トロールする。
されている場合、スイッチング素子350は0状態に置
かれている。この状態では、DCT係数振幅およびラン
レングスは両指向性予測表示スイッチング素子384に
入力される。P−ピクチャがコードされている場合、ス
イッチング素子384は0状態であり、係数振幅および
ランレングスをシークエンシングスイッチング素子(例
えば、計数回路)386に入力する。スイッチング素子
386はP−ピクチャ係数振幅およびランレングスを4
種類の可変語長コードレングステーブル388,39
0,392および394の各々に順次入力していく。
94はそれぞれ、各テーブル388,390,392お
よび394により示される単独および別個のコードに従
って計算された振幅およびランレングスを有するDCT
係数をコーディングすることにより発生される予測コー
ドレングスに関する情報を含有している。テーブル38
8,390,392および394からの予測コード長
は、スイッチング素子370の第0番端子に入力され
る。
70および396は、テーブル388,390,392
および394からの出力がライン398,400,40
2および404に出力され、更に、アキュムレータ37
2,374,376および378に入力されるような状
態にある。前記のI−ピクチャの場合と同様に、アキュ
ムレータ372,374,376および378は予測コ
ード長信号を評価回路380に出力し、この回路は可変
語長選択信号をライン382に発生する。この信号は、
DCT係数を伝送するのに使用しなければならない最小
ビット数に換算して最も効率的なコードを使用して量子
化DCT係数をコードするために、エンコーダおよびマ
ルチプレクサ24により使用される。
いる場合、コンピュータ348からのDCT係数振幅お
よびランレングスはスイッチング素子384に入力され
る。スイッチング素子384は、これらの振幅およびラ
ンレングス信号を可変語長コード長テーブル388にだ
け入力する状態にある。可変語長コード長テーブル38
8は予測ランレングス信号を発生し、この信号をアキュ
ムレータ372に入力し、アキュムレータ372はこの
信号を使用しライン382に可変語長テーブル選択信号
を発生する。B−ピクチャの場合、スイッチング素子3
96は、テーブル390,392および394の出力を
アキュムレータ374,376および378には入力し
ないような状態にある。
スケールが発生される。Mスケールパラメータは両指向
性コード化フレームに関する量子化パラメータを計算す
るのに使用すべき乗数である。特定のピクチャ解像度お
よびビットレートについて実験的に決定された所定のテ
ーブルから選択することにより各マクロブロックについ
て一つのMスケールパラメータが発生される。
るMスケールパラメータのエンコーディングを例証する
流れ図である。ブロック406において、現行マクロブ
ロックが先行P−ピクチャまたはI−ピクチャでコード
されたか否かに関する決定を行う。コードされていない
場合、先行P−ピクチャまたはI−ピクチャにおける対
応スライスに関する平均量子化パラメータが0以外であ
ったか否かにかんする決定をブロック408で行う。
ブロック410で16にセットされる。ブロック408
で決定されるように、平均量子化パラメータが0以外で
あった場合、または、平均量子化パラメータをブロック
410で16にセットした後、先行P−ピクチャまたは
I−ピクチャにおける対応マクロブロックに関する量子
化パラメータをブロック412で16にセットする。そ
の理由は、このマクロブロックについては量子化パラメ
ータが存在しなかったからである。
ロブロックが先行P−ピクチャまたはI−ピクチャでコ
ードされた場合、または、ブロック412における動作
の後で、量子化ステップサイズをブロック414におけ
る量子化パラメータの2倍にセットする。スライスに関
する量子化ステップサイズを、ブロック414における
先行P−ピクチャまたはI−ピクチャにおける対応スラ
イスの平均量子化パラメータの2倍にセットする。次い
で、マクロブロックに関する予測は単指向性またはイン
トラであるか否かに関する決定をブロック416で行
う。
ブロック416の出力に続くルートがない場合、一時的
スケールファクタを、ブロック418における先行P−
ピクチャまたはI−ピクチャのマクロブロックの量子化
ステップサイズの解像度およびビットレート倍に対して
同調されたスケールファクタと同等にセットする。ブロ
ック420では、一時的スケールファクタをスライスの
量子化ステップサイズで分割することにより比率パラメ
ータを計算する。ブロック422で、可変min in
dを9にセットし、可変min valfを1000に
セットし、そしてz限界変数を4にセットする。
るか否か確認するためにブロック424で決定を行う。
zがz限界未満である場合、可変absdiffをブロ
ック420で計算された比率とブロック426における
Mスケールパラメータ間の差の絶対値にセットする。次
いで、absdiffの値がmin valf未満であ
るか否かに関する決定をブロック428で行う。“YE
S”ルートがブロック428から続く場合、可変min
indをzと同等にセットし、可変min valfを
ブロック430における可変absdiffと同等にセ
ットする。
4の入力に戻す。ブロック428の出力に続くルートが
ない場合、図26のルーチンをブロック424の入力に
直接戻す。前記のループは、zがz限界未満でなくなる
まで、また、ブロック424の出力に続くルートが無く
なるまで、反復される。その後、ブロック432で、現
行量子化ステップサイズを、ブロック432に示された
可変Mスケールとスライスの量子化ステップサイズとの
積の丸められた値にセットする。
現行量子化ステップサイズの1/2の値にセットし、m
in indの値をエンコーダ出力ビットストリームの
挿入する。これは、圧縮ビットストリームから画像を生
成するためにデコーダにより使用される。ブロック43
6および438の動作により、現行量子化パラメータを
31の値にクリップする。
定され、その後、一時的スケールファクタをブロック4
40で計算される場合、スライスに関する量子化ステッ
プサイズに対する一時的スケールファクタの比率はブロ
ック442で計算され、そして、ブロック444で、m
in ind、min valfおよびz限界変数をブ
ロック422でセットした値と同じ値にセットする。次
いで、インデックスzがz限界未満であるか否か確認す
るために、ブロック446で決定を行う。
ブロック442で計算された比率とブロック448で識
別されたMスケールパラメータ間の差の絶対値として、
可変absdiffをブロック448で計算する。次い
で、absdiffがmin valf未満であるか否か
確認するためにブロック450でチェックを行う。ab
sdiffがmin valf未満である場合、min
indをzと同等にセットし、min valfをブ
ロック452のabsdiffと同等にセットする。
6の入力に戻す。zがもはやz限界未満でなく、ルーチ
ンがブロック446の出力としてのルートに続かなくな
るまでループを継続する。ブロック454でルートが続
かない場合、現行量子化ステップパラメータを、ブロッ
ク432について既に説明した積と同様な積と同等にセ
ットする。図26のルーチンはブロック434,436
および438で識別された前記のステップを行う。
Mスケールパラメータに関する本発明によるデコーダの
動作を例証する。min indパラメータは、ブロッ
ク456のデコーダに送られたビットストリームから抽
出される。スライスの量子化パラメータはブロック45
8のビットストリームから抽出される。ブロック460
は、ブロック460におけるスライスの量子化パラメー
タから量子化ステップサイズを計算する。
指向性またはイントラであるか否かに関する決定をブロ
ック462で行う。予測が単指向性またはイントラであ
る場合、現行量子化工程はブロック464で特定された
ように計算される。予測が両指向性である場合、現行量
子化ステップサイズはブロック456で特定されたよう
に計算される。
細なブロック図である。DCT係数はライン438から
セレクタに入力される。この信号は係数ウエイティング
(weighting) 回路470に送出される。ウエイティング
ファクタはスイッチング素子480,482,484,
486,488および490の状態に応じて、4個の可
変マトリックス472,474,476および478の
うちの選択された一つから送出される。
れた信号の状態により決定される。選択された可視性マ
トリックスに応じて、所定のウエイティングファクタは
ライン492を介して係数ウエイティング回路470に
入力され、次いで、ライン468に導入されたDCT係
数およびライン492に導入されたウエイティングファ
クタに照らして、ウエイティングDCT係数はライン4
94に出力される。
セレクタのブロック図である。図29の走査セレクタは
順方向/逆方向走査フォーマッティング回路496から
なる。この回路は、ライン498の順方向反転/走査指
定信号およびライン500の量子化インデックスを受信
する。4個の所定の走査順序のうちの一つを、4個の走
査ブロック502,504,506および508に記憶
された情報に従って発生させることができる。
質により決定されるスイッチング素子510,512,
514,516,518および520の状態に応じて、
走査フォーマッティング回路496の動作は走査ブロッ
ク502,504,506および508のうちの選択さ
れた一つにより発生される入力ライン522の信号によ
りコントロールされる。走査フォーマッティング回路4
96はライン498,500および522で受信された
入力に照らしてライン524に走査量子化インデックス
信号を発生する。
トル予測を例証する流れ図である。新たなマクロブロッ
クはブロック526で得られる。ブロック528はこの
マクロブロックがスライスの第1のマクロブロックであ
るか否か決定する。第1のマクロブロックである場合、
ブロック530で識別された5個のレジスタに記憶され
た変数はゼロに初期設定され、図30のルーチンは決定
ブロック532の入力に移る。
スライスにおける第1のマクロブロックではないと決定
された場合、図15のルーチンはブロック528から直
接、ブロック532の入力に移る。ブロック532はこ
れがインターマクロブロックであるか否か決定する。イ
ンターマクロブロックではない場合、ブロック534で
識別された5個のレジスタに記憶された変数はゼロに初
期設定され、図30のルーチンはブロック526の入力
に戻る。
ターマクロブロックであると決定された場合、次いで、
どのモーション補償タイプが含まれているかについて決
定を行う。これらの決定はブロック536,538およ
び540で行われる。モーション補償タイプがタイプ1
である場合、ブロック542で、モーションベクトル予
想変数をREG16×16FRM P変数の値にセット
する。ブロック544で、REG16×16FRM P
変数を現行モーションベクトル変数の値にセットする。
モーション予測は図30のルーチンにより出力される。
合、ブロック546で、第1のモーションベクトル予想
変数をREG16×8FRM P1変数と同等にセット
する。REG16×8FRM P1変数をブロック54
8の現行モーションベクトル変数(P1)の値に変更す
る。ブロック550で、第2のモーションベクトル予想
変数をREG16×8FRM P2変数と同等にセット
する。ブロック552で、REG16×8FRM P2
変数を現行モーションベクトル変数(P2)の値にセッ
トする。モーション予測は図30のルーチンにより出力
される。
合、ブロック554で、第1のモーションベクトル予想
変数をREG16×8FLD P1変数と同等にセット
する。ブロック556で、REG16×8FLD P1
変数を現行モーションベクトル変数(P1)と同等にセ
ットする。ブロック558で、第2のモーションベクト
ル予測変数をREG16×8FLD P2変数と同等に
セットする。次いで、REG16×8FLD P2変数
をブロック560で、現行モーションベクトル変数(P
2)の値にセットする。モーションベクトル予測は図3
0のルーチンにより出力される。エラー状態は、モーシ
ョン補償タイプが図30の3種類の容認されたタイプの
何れでもないと決定される状況において、ブロック56
1で識別される。
ンベクトル予測を例証する流れ図である。新たなマクロ
ブロックはブロック562で得られる。これがスライス
の第1のマクロブロックであるか否かに関して、ブロッ
ク564で決定が行われる。スライスの第1のマクロブ
ロックである場合、ブロック566で識別されるレジス
タに記憶された変数リストをゼロに初期設定する。ブロ
ック566の動作の後、図31、32のルーチンをブロ
ック568の入力に戻す。ブロック564で決定される
ように、マクロブロックがスライスの第1のマクロブロ
ックでない場合、ブロック564の出力を直接、ブロッ
ク568に入力する。
ロックであるか否か決定する。インターマクロブロック
ではない場合、ブロック570は、ブロック570で識
別されたレジスタ内に記憶されている変数リストをゼロ
に初期設定し、図31、32のルーチンをブロック56
2の入力に戻す。ブロック568がインターマクロブロ
ックであると決定する場合、ブロック572,574,
576,578,580,582および584は、モー
ション補償タイプが7個の想定タイプのうちの何れか一
つであるか否かを決定する。
タイプ1である場合、ブロック586はモーションベク
トル予測変数をREG16×16FRM P変数と同等
にセットする。次いで、ブロック588はREG16×
16FRM P変数を現行モーションベクトル変数
(P)と同値になるようにセットする。モーションベク
トル予測は図31、32のルーチンから出力される。
タイプ2である場合、ブロック590はモーションベク
トル予測変数をREG16×16FRM N変数と同等
にセットする。ブロック592はREG16×16FR
M N変数を現行モーションベクトル変数(N)の値に
セットする。モーションベクトル予測は図31、32の
ルーチンから出力される。
タイプ3である場合、ブロック594は第1のモーショ
ンベクトル予測変数をREG16×16FRM P変数
の値にセットする。次いで、ブロック596は現行モー
ションベクトル(P)変数をREG16×16FRM
P変数の値にセットする。
ル予測変数をREG16×16FRM N変数の値にセ
ットする。次いで、ブロック600はREG16×16
FRM Nの値を現行モーションベクトル(N)の値に
セットする。モーションベクトル予測は図16のルーチ
ンから出力される。
タイプ4である場合、ブロック602は第1のモーショ
ンベクトル予測変数をREG16×8FRM P1変数
と同等にセットする。ブロック604は、REG16×
8FRM P1変数の値を現行モーションベクトル(P
1)変数の値に変更する。ブロック606は第2のモー
ションベクトル予測変数をREG16×8FRM N2
変数の値にセットする。ブロック608は、REG16
×8FRM N2変数の値を現行モーションベクトル
(N2)変数の値に変更する。モーションベクトル予測
は図16のルーチンから出力される。
タイプ5である場合、ブロック610は第1のモーショ
ンベクトル予測変数をREG16×8FRM N1変数
と同等にセットする。ブロック612は、REG16×
8FRM N1変数の値を現行モーションベクトル(N
1)変数の値に変更する。ブロック614は第2のモー
ションベクトル予測変数をREG16×8FRM P2
変数の値にセットする。ブロック616は、REG16
×8FRM P2変数の値を現行モーションベクトル
(P2)変数の値に変更する。モーションベクトル予測
は図16のルーチンから出力される。
タイプ6である場合、ブロック618は第1のモーショ
ンベクトル予測変数の値をREG16×8FLD P1
変数の値にセットする。ブロック620は、REG16
×8FLD P1変数の値を現行モーションベクトル
(P1)変数の値に変更する。ブロック622は第2の
モーションベクトル予測変数の値をREG16×8FL
D N2変数の値にセットする。ブロック624は、R
EG16×8FLD N2変数の値を現行モーションベ
クトル(N2)変数の値に変更する。モーションベクト
ル予測は図16のルーチンから出力される。
タイプ7である場合、ブロック626は第1のモーショ
ンベクトル予測変数の値をREG16×8FLD N1
変数の値にセットする。ブロック628は、REG16
×8FLD N1変数の値を現行モーションベクトル
(N1)変数の値に変更する。ブロック630は第2の
モーションベクトル予測変数の値をREG16×8FL
D P2変数の値にセットする。ブロック632は、R
EG16×8FLD P2変数の値を現行モーションベ
クトル(P2)変数の値と同じ値に変更する。モーショ
ンベクトル予測は図31、32のルーチンから出力され
る。
タイプが7種類の容認タイプの何れでもないと決定する
場合、図31、32のルーチンはブロック634でエラ
ー状態を識別する。
符号化プロセスに起因する遅延は、2ー3ピクチャー期
間である。復号化器(デコーダ)での遅延は、1ー2ピ
クチャー期間(後処理の遅延を含まず)である。しか
し、符号化器(エンコーダ)と復号化バッファとは、
0.5秒もの遅延を発生させる。そして、全体の符号遅
延は、0.65−0.7秒である。I−ピクチャーは、
アクセスポイントに、約0.4秒の遅延を発生させる。
まず、I−ピクチャーで開始して、GOP内の他のピク
チャーは、ビット流から所望のピクチャーを得るため
に、復号化される。急速順変換と逆変換が通常間隔のI
ーピクチャーを得ることにより、可能となる。
ビデオデータのコーディングを改善し、伝送しなければ
ならないビット数を減少させ、そして、ビデオデコーダ
により正確な再生を行わせることができるデジタルビデ
オ信号のコーディング装置が提供される。
例証するブロック図の一部である。
例証するブロック図の一部である。
る。
さを識別するテーブルの一例の概要図である。
スキャンの概要図である。
クスキャンの概要図である。
さを識別するテーブルの一例の概要図である。
さを識別するテーブルの一例の概要図である。
さを識別するテーブルの一例の概要図である。
長さを識別するテーブルの一例の概要図である。
長さを識別するテーブルの一例の概要図である。
長さを識別するテーブルの一例の概要図である。
長さを識別するテーブルの一例の概要図である。
長さを識別するテーブルの一例の概要図である。
/両指向性予測ビデオ信号デコーダを示すブロック図で
ある。
ン補償単指向性予測回路の機能仕様を示すブロック図で
ある。
ン補償両指向性予測回路(38B)の機能仕様を示すブ
ロック図の一部である。
ン補償両指向性予測回路(38B)の機能仕様を示すブ
ロック図の一部である。
である。
ム/フィールドコーディングアナライザ(14)の詳細
なブロック図である。
5A)のブロック図である。
ブロック図である。
図である。
ールドDC係数予測の一例の概念図である。
ブロック図である。
ケールパラメータのエンコーディングを例証する流れ図
である。
ケールパラメータのデコーディングを例証する流れ図で
ある。
セレクタ(29)の一例のブロック図である。
レクタのブロック図である。
ョンベクトル予測を例証する流れ図である。
ョンベクトル予測を例証する流れ図の一部である。
ョンベクトル予測を例証する流れ図の一部である。
である。
ディングアナライザ 13a,13b スイッチング素子 15a フォーマッティング回路 16 ディスクリートコサイン変換回路 19 知覚性量子化回路 23 走査選択回路 24 エンコーダおよびマルチプレクサ 25,52 バッファ 28,64 反転走査セレクタ 29,66 脱量子化回路 34 反転ディスクリートコサイン変換回路 36a ピクチャ記憶装置 36b 書込スイッチング素子 36c 先行ピクチャ記憶装置 37 モーション推定回路 38a 予測アナライザ 38b 予測セレクタ 41,45,60 予測回路 44 ブロックタイプ分類回路 54 デマルチプレクサ 72 変換回路 80 脱分類化回路 100 推定回路 140,168,180,182,228,230 予
測回路 150,178,194,210,226,258 ス
イッチング素子 184,220,232,242,260,278 フ
ォーマッティング回路 240 コンパレータ回路 250 アキュムレータ 342 信号トランスレータ 348 ランレングスコンピュータ 354,356,358,360 可変語長コード長テ
ーブル 470 係数ウエイティング回路 496 順方向/逆方向走査フォーマッティング回路
Claims (13)
- 【請求項1】 複数の飛越フィールドからなるビデオ画
像のフレームを形成する画素に関連するデジタル信号列
からなるデジタルビデオ入力信号を受信する受信器(1
0)と、 フィールドフレーム符号化タイプ信号(15)およびピ
クチャタイプ信号(32)に応答して動作する符号器
(15A,19,23,45および23A,24、3
8)と、 前記デジタルビデオ入力信号に応答して、前記符号器に
対して、選択されたフィールドまたはフレームのいずれ
か一方の符号化モードを実行するよう指示するフィール
ドフレーム符号化タイプ信号を発生する手段(14)と
を有するデジタルビデオ信号の符号化装置において、 前記符号器(38)は、少なくともフィールドまたはフ
レームの2つの符号化モードを有し、第1の符号化モー
ドは、画素フレームに関連する複数群のデジタル信号を
符号化するモードであり、第2の符号化モードは、フレ
ーム内の飛越フィールドに関連する複数群のデジタル信
号を符号化するモードであり、 前記符号器(38)は、前記デジタルビデオ入力信号に
複数のモーション補償モード(38C)のうちの1つを
提供し、該複数のモーション補償モードは、符号化され
る画像の少なくとも1つのピクチャタイプ(32)に対
して、複数のフレームモーション補償モードと、前記提
供された1つのモーション補償モードを識別するモーシ
ョン補償タイプ信号(38C)とを含み、少なくとも1
つのフレームモーション補償モードは、画素のブロック
をサブブロックに分割して各サブブロックにモーション
補償を実行することによりモーション補償を実行するこ
とを特徴とするデジタルビデオ信号の符号化装置。 - 【請求項2】 フィールドは、フレームの交互水平走査
線からなることを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 前記デジタルビデオ入力信号の推定値を
発生するデジタルビデオ入力信号推定値発生手段(3
8)と、 前記デジタルビデオ入力信号および前記推定値に応答し
て、エラー信号を発生する手段(11)と、 前記エラー信号に応答して、前記エラー信号の周波数係
数を決定する回路手段(14,15A,16)と、 前記周波数係数を量子化する量子化器(19)と、 量子化された周波数係数を所定の走査順序で走査して、
周波数係数信号列を所定の順序で発生する走査手段(2
3)と、 前記周波数係数信号列に応答して、圧縮ビデオ信号ビッ
トストリームを発生する可変語長符号器(24)と、 前記デジタルビデオ入力信号に応答して、フレーム符号
化またはフィールド符号化のうちのいずれか一方を前記
デジタルビデオ入力信号に適用することによって、前記
デジタルビデオ入力信号の圧縮を制御するための符号化
タイプ信号を圧縮の前に発生する符号化タイプ信号発生
手段(13A,14)とを有することを特徴とする請求
項1に記載の符号化装置。 - 【請求項4】 前記符号化タイプ信号発生手段(14)
は、前記走査手段(23)による所定の走査順序を制御
することを特徴とする請求項3に記載の装置。 - 【請求項5】 前記符号化タイプ信号発生手段(14)
は、前記量子化器(19)を制御することを特徴とする
請求項3に記載の装置。 - 【請求項6】 前記デジタルビデオ入力信号の推定値
(12)は、前記デジタルビデオ入力信号および少なく
とも1つの別のビデオ入力信号に応答するモーション推
定手段(37)により決定されるモーションベクトル
(39)に応答して発生されることを特徴とする請求項
5に記載の装置。 - 【請求項7】 前記デジタルビデオ入力信号の推定値
(12)は、前記デジタルビデオ入力信号のモーション
補償推定値(12)であることを特徴とする請求項3に
記載の装置。 - 【請求項8】 前記複数のモーション補償モード(38
C)は、フィールドモーション補償モードを含むことを
特徴とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項9】 圧縮デジタルビデオビットストリームを
表す信号を受信する受信器(50,52)と、 受信信号から回復された符号化タイプ信号(68,7
0,88)に応答して、該受信信号のフィールドまたは
フレームを適応的に復号化して復号化信号を生成すると
ともに、受信信号から回復されたモーション補償タイプ
信号(88)に応答して、前記圧縮デジタルビデオビッ
トストリームのモーション補償復号化を選択的に実行す
る復号器(92,94,100,100A,100B,
100C,100D、100E,74)とを有する圧縮
デジタルビデオ信号の復号化装置において、 フレーム符号化モードおよびフィールド符号化モードの
少なくとも一方に対して、前記モーション補償復号化
は、画素のブロックをサブブロックに分割して、各サブ
ブロックに補償を実行することによりモーション補償を
実行することを特徴とする圧縮デジタルビデオ信号の復
号化装置。 - 【請求項10】 前記復号器は、前記符号化タイプ信号
(68)に応答して動作する適応的反転走査手段(6
4)を有することを特徴とする請求項9に記載の装置。 - 【請求項11】 前記復号器は、 モーション補償タイプ信号(88)に応答するととも
に、フレームモーションベクトルおよびフィールドモー
ションベクトル(102)に選択的に応答して、復号化
ビデオ信号の適応モーション補償推定値を発生する手段
(100)と、 復号化された推定エラー信号を発生する手段(72A)
と、 前記適応モーション補償推定値および前記推定エラー信
号に応答して、復号化ビデオ信号を発生する手段(7
4)とを有することを特徴とする請求項9に記載の装
置。 - 【請求項12】 前記復号器は、前記符号化タイプ信号
(68,70)に応答して、前記圧縮デジタルビデオビ
ットストリームを適応的に逆量子化する手段(66)を
有することを特徴とする請求項9に記載の装置。 - 【請求項13】 前記復号器は、 ビデオ信号に関連する少なくとも1つのイントラDC係
数信号からなる圧縮デジタルビデオ信号を受信する受信
器(50,52、54)と、 前記符号化タイプ信号(68)に応答して、推定イント
ラDC係数を発生する手段(60)と、 前記イントラDC係数信号および前記推定イントラDC
係数に応答して、復号化イントラDC係数信号を発生す
る手段(58)とを有することを特徴とする請求項9に
記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US793063 | 1991-11-15 | ||
US07/793,063 US5227878A (en) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | Adaptive coding and decoding of frames and fields of video |
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JPH06165163A JPH06165163A (ja) | 1994-06-10 |
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