JP3201344B2 - インターレース動画像信号の動き補償予測方法及び符号化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インターレース動
画像信号の動き補償方法及びインターレース動画像信号
の符号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、テレビ会議等の動画像通信やＣＤ
−ＲＯＭ等への動画像蓄積を目的とした動画像の高能率
符号化方式においては、フレーム又はフィールドの画面
で、各画面を例えば１６画素×１６ラインのブロックに
分割して、面内符号化、又は動き補償による参照フレー
ムと現画面の差分を符号化する面間符号化を用いて高能
率符号化を行っている。

【０００３】図１に、一般的な符号化装置の構成を示
す。ここで、７１は減算器であり、入力フレームＸ１と
予測画面Ｘ２の差分を求めて予測誤差画面Ｘ３を生ず
る。７２は離散コサイン変換（ＤＣＴ）やベクトル量子
化器等の符号化器、７３は量子化器、７４は逆量子化
器、７５は逆離散コサイン変換（ＩＤＣＴ）や逆ベクト
ル量子化器等の復号器である。また、７６は加算器で復
号器７５によって復元された予測誤差画面Ｘ５と予測画
面Ｘ２を加算して局部復号画面Ｘ６を発生する。該局部
復号画面Ｘ６は参照フレームとして用いられる。なお、
前記参照フレームとして、前記局部復号画面Ｘ６に変え
て、符号化されていない原画面、即ち前記入力フレーム
Ｘ１の前後の画面を用いることも可能である。

【０００４】フレームメモリ７７には局部復号画面Ｘ６
及び入力フレームＸ１が格納される。動き検出部７８で
はブロック単位で動き検出を行う。フレームメモリ７７
から該当の入力ブロックデータ１０と動きをサーチする
領域の参照ブロックデータ１１が動き検出部７８に入力
され、動き検出後、動きベクトルＺＶと選択フラグＺＭ
が出力される。動き補償器７９では、動き検出部７８で
得られた動きベクトルＺＶと選択フラグＺＭを用いて、
参照ブロックデータ１１から予測画面Ｘ２を作成し、出
力する。

【０００５】量子化器７３の出力は可変長符号化器８０
で符号化され、多重化器８１で動き検出部７８で得られ
た動きベクトルＺＶ、選択フラグＺＭと共に多重化さ
れ、符号化出力として出力される。

【０００６】図２は、従来の動き検出部７８の構成の一
例を示したものである。フレーム動き検出器８４はフレ
ームブロックの動きを検出し、予測誤差信号ＥＲと動き
ベクトルＶＲを出力する。一方、フィールド動き検出器
８５はフィールドブロックの動きを検出し、予測誤差信
号ＥＦと動きベクトルＶＦを出力する。これらの予測誤
差信号ＥＲとＥＦは比較器８７で比較される。比較器８
７は予測誤差信号ＥＲとＥＦの小さい方を選択するため
の選択フラグＺＭを選択器８６に出力する。選択器８６
はこれに応答して動作し、前記予測誤差信号が小さい方
の動き検出器を選択し、該選択された動き検出器からの
動きベクトルＺＶを出力する。このように、従来はフレ
ーム動き検出器とフィールド動き検出器から予測誤差信
号を求め、予測誤差信号の小さい方の動き検出器の動き
ベクトルを用いて動き補償を行い、符号化効率の向上を
図っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した動き検出部７
８を用いた符号化装置では、フレーム画面とフィールド
画面とに対して動き検出を行い、各々の予測誤差の小さ
い方の動き検出器を選択して動き補償を行っている。こ
の従来の符号化装置には、次のような問題があった。 （１）画像が加速度的な動きをした場合には、参照する
画面が偶数ラインと奇数ラインとでは異なることにな
る。このため、フレーム動き検出器８４が選択された時
には、動き補償時の予測誤差が大きくなり、符号化効率
が低下する。 （２）画面が等速度的な動きをした場合には、各フィー
ルドの動き量はほとんど同じになる。このため、フィー
ルド動き検出器８５が選択された時には、フレーム画面
での動き補償に比べて、動きベクトル量に関する情報が
２倍に増加し、その結果、符号化効率が低下する。

【０００８】よって本発明の目的は、上述した従来方式
の問題点を解決することにあり、符号化効率及び画質の
向上を図ることができるインターレース動画像信号の動
き補償予測方法及び符号化装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、連続的
に入力される画像信号に対する動画像信号の動き補償予
測方法であって、第１の入力フィールドに対して特定の
参照フィールドを第１の参照フィールドとし、第１の入
力フィールドを第１の参照フィールドを用いて予測する
ための第１の動きベクトルを用いて第１の入力フィール
ドの予測信号を求め、第１の参照フィールドと第１の入
力フィールドとの間の時間的な距離と第２の入力フィー
ルドに対して同一の時間的な距離にある第２の参照フィ
ールドから第１の動きベクトルを用いて第２の入力フィ
ールドの予測信号を求めるインターレース動画像信号の
動き補償予測方法が提供される。

【００１０】より具体的には、一方のパリティを持つ参
照フィールドから一方のパリティを持つ入力フィールド
を予測するための第１の動きベクトルを用いて一方のパ
リティを持つ入力フィールドを予測し、第１の動きベク
トルを用いて一方のパリティを持つ参照フィールドと同
一フレーム内の他方のパリティを持つ参照フィールドか
ら一方のパリティを持つ入力フィールドと同一フレーム
内の他方のパリティを持つ入力フィールドを予測するイ
ンターレース動画像信号の動き補償予測方法が提供され
る。

【００１１】さらに、一方のパリティを持つ参照フィー
ルドから一方のパリティを持つ入力フィールドを予測す
るための第１の動きベクトルを用いて一方のパリティを
持つ入力フィールドを予測し、第１の動きベクトルを用
いて一方のパリティを持つ参照フィールドと同一フレー
ム内の他方のパリティを持つ参照フィールドから一方の
パリティを持つ入力フィールドと同一フレーム内の他方
のパリティを持つ入力フィールドを予測する予測手段
と、入力フレームについて第１の動きベクトルを符号化
する符号化手段とを備えたインターレース動画像信号の
符号化装置が提供される。

【００１２】例えば偶数パリティである一方のパリティ
を持つフィールドと例えば奇数パリティである他方のパ
リティを持つフィールドとが同じ第１の動きベクトルを
用いており、このため、符号化される動きベクトルは両
フィールドに共通の１つの動きベクトルとなる。その結
果、符号化される情報量が削減可能となり、符号化効率
を大幅に向上することができる。

【００１３】さらに、本発明によれば、連続的に入力さ
れる画像信号に対する動画像信号の動き補償予測方法で
あって、第１の入力フィールドに対して特定の参照フィ
ールドを第１の参照フィールドとするか、又は、第１の
入力フィールドに対して時間的に最も近い参照フィール
ドを第１の参照フィールドとし、第１の入力フィールド
を第１の参照フィールドを用いて予測するための第１の
動きベクトルを用いて第１の入力フィールドの予測信号
を求め、第１の参照フィールドと第１の入力フィールド
との間の時間的な距離と第１の参照フィールドと第２の
入力フィールドとの間の時間的な距離との比率に応じて
第１の動きベクトルの大きさを換算して第２の動きベク
トルを求め、第１の参照フィールドから第２の動きベク
トルを用いて第２の入力フィールドの予測信号を求める
インターレース動画像信号の動き補償予測方法が提供さ
れる。

【００１４】より具体的には、入力フレームに時間的に
最も近い参照フィールドからこの参照フィールドと異な
るパリティを持つ入力フィールドを第１の動きベクトル
を用いて予測し、この参照フィールドと異なるパリティ
を持つ入力フィールドとの間の時間的な距離と、この参
照フィールドとこの参照フィールドと同じパリティを持
つ入力フィールドとの時間的な距離との比率に応じて第
１の動きベクトルの大きさを換算して第２の動きベクト
ルを求め、この参照フィールドから第２の動きベクトル
を用いて同じパリティを持つ入力フィールドを予測する
インターレース動画像の動き補償予測方法が提供され
る。

【００１５】さらに、入力フレームに時間的に最も近い
参照フィールドからこの参照フィールドと異なるパリテ
ィを持つ入力フィールドを第１の動きベクトルを用いて
予測し、この参照フィールドと異なるパリティを持つ入
力フィールドとの間の時間的な距離と、この参照フィー
ルドとこの参照フィールドと同じパリティを持つ入力フ
ィールドとの時間的な距離との比率に応じて第１の動き
ベクトルの大きさを換算して第２の動きベクトルを求
め、この参照フィールドから第２の動きベクトルを用い
て同じパリティを持つ入力フィールドを予測する予測手
段と、入力フレームについて第１の動きベクトルを符号
化する符号化手段とを備えたインターレース動画像信号
の符号化装置が提供される。

【００１６】例えば偶数パリティである一方のパリティ
を持つフィールドで用いた第１の動きベクトルの大きさ
を換算して得た第２の動きベクトルを、例えば奇数パリ
ティである他方のパリティを持つフィールドで用いて動
き検出しているため、符号化される動きベクトルは両フ
ィールドに共通の１つの動きベクトルとなる。その結
果、符号化される情報量が削減可能となり、符号化効率
を大幅に向上することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、図３のブロック図を参照
して、本発明の第１実施形態を詳細に説明する。この図
３の動き検出器は、図１の符号化装置の動き検出部７８
として用いられるものである。

【００１８】図３は本発明の第１実施形態の構成を示
し、１０は入力ブロックデータ、１１は参照ブロックデ
ータであり、これらは共にインターレース画面となって
いる。該ブロックデータ１０及び１１について、同一パ
リティフィールド動き検出器１２で動き検出が行われ、
動きベクトルＶ１及びブロックの予測誤差Ｅ１が出力さ
れる。また、近傍フィールド動き検出器１３でも動き検
出が行われ、動きベクトルＶ２及び予測誤差Ｅ２が出力
される。さらに、フィールド間補間動き検出器１４でも
動き検出が行われ、動きベクトルＶ３及び予測誤差Ｅ３
が出力される。

【００１９】同一パリティフィールド動き検出器１２、
近傍フィールド動き検出器１３及びフィールド間補間動
き検出器１４から出力された予測誤差Ｅ１、Ｅ２及びＥ
３は比較器１５で比較される。比較器１５は、予測誤差
Ｅ１、Ｅ２及びＥ３のうちの一番小さいものを選択し、
いずれの予測誤差を選択したかを表す信号である選択フ
ラグＺＭを出力する。選択器１６は、選択フラグＺＭに
従って動きベクトルの選択を行い、一番小さい予測誤差
を出力した動き検出器からの動きベクトルを動きベクト
ルＺＶとして出力する。

【００２０】選択器１６で選択フラグＺＭに基づいて動
きベクトルＺＶが選択された後、図１に示した動き補償
器７９は、該動きベクトルに対応する参照ブロックを予
測信号として用いて動き補償を行う。この時、輝度信号
については動きベクトルはそのままの値が用いられる。
一方、色信号については、後述の説明から明らかになる
ように、ブロックサイズが水平方向で輝度の半分である
ため、水平方向の動きベクトルは半分にして用いられ、
これら輝度信号と色度信号とから予測信号が作成され
る。

【００２１】なお、図１に示した多重化器８１から出力
された符号化出力を受信して復号化する、図示されてい
ない復号器側の処理概要を補足すると、この復号器は、
符号化器から送られてきた動き検出の種類及び動きベク
トル量により該当の参照ブロックを探し、動き補償を行
い、予測信号を作成する。

【００２２】以下に、本実施形態の主要部の構成の具体
例を詳細に説明する。

【００２３】まず、図４を参照して、入力画面のブロッ
クデータの構成を詳細に説明する。入力ブロックの大き
さについては、輝度信号は１６画素×１６ライン、２つ
の色差信号についてはそれぞれが８画素×１６ラインと
し、これらをまとめてマクロブロックと呼ぶ。符号化の
一連の処理はこのマクロブロック毎に行われる。

【００２４】図４に示されているように、前記ブロック
は、奇数ラインに存在する奇数フィールドのデータ
（○）と、偶数ラインに存在する偶数フィールドのデー
タ（□）とから構成されている。フレームブロックは、
奇数ラインと偶数ラインとが交互に現れるデータから構
成され、フィールドブロックは、奇数ラインのデータの
みを集めたデータ、又は偶数ラインのデータのみを集め
たデータから構成される。

【００２５】動き検出に用いる参照ブロックについて
は、輝度信号のみを用いる。ブロックの大きさは検索す
る範囲に応じて変化する。例えば、検索範囲が主及び副
走査方向に±７画素の場合は、３０画素×３０ラインと
なる。なお、動き補償後に得られる予測誤差データのサ
イズは、輝度信号及び色差信号共に、図４の入力ブロッ
クと同様の構成となる。

【００２６】図５（Ａ）は、入力画面のブロックデータ
と参照画面のブロックデータを、垂直方向と時間軸方向
とから示したものである。奇数フィールドｆ１のデータ
（○）は奇数ラインに存在し、また、偶数フィールドｆ
２のデータ（□）は偶数ラインに存在する。

【００２７】次に、同一パリティフィールド動き検出器
１２の一具体例を、図６を参照して説明する。同一パリ
ティフィールドは、奇数フィールド同士又は偶数フィー
ルド同士であることを意味する。入力されたブロックデ
ータ１０及び参照ブロックデータ１１は、それぞれ入力
ブロックメモリ２０及び参照ブロックメモリ２１に一旦
記憶される。アドレス発生回路２６からのアドレスに従
って入力ブロックメモリ２０から動き検出を行う領域の
各フィールドデータと参照ブロックメモリ２１からサー
チ用の領域の各フィールドデータとを取り出し、第１及
び第２フィールド予測誤差演算回路２３及び２４で誤差
の計算を行う。

【００２８】この場合、１６画素×１６ラインの入力ブ
ロック信号に対して、図７（Ａ）のように、入力画面の
奇数フィールドｆ１（一方のパリティを持つ又は第１の
入力フィールド）及び偶数フィールドｆ２（他方のパリ
ティを持つ又は第２の入力フィールド）に同一ベクトル
ＭＶ１及びＭＶ２（第１の動きベクトル）をそれぞれ用
いて、奇数フィールドの入力データ（一方のパリティを
持つ又は第１の入力フィールド）は奇数フィールドの参
照データ（一方のパリティを持つ又は第１の参照フィー
ルド）との間で、また、偶数フィールドの入力データ
（他方のパリティを持つ又は第２の入力フィールド）は
偶数フィールドの参照データ（他方のパリティを持つ又
は第２の参照フィールド）との間でのそれぞれ予測誤差
信号が求められる。この予測誤差信号は、差分絶対値の
累積和又は差分二乗値の累積和等により求めることがで
きる。第１及び第２フィールド予測誤差演算回路２３及
び２４では、上述のようにして、同一パリティフィール
ド間でかつ同一ベクトルを用いて予測誤差信号が求めら
れる。

【００２９】最適ベクトル判定回路２５は、第１及び第
２フィールド予測誤差演算回路２３及び２４で得られた
２つの予測誤差信号の合計を求め、合計予測誤差として
格納する。最適ベクトル判定回路２５は、アドレス発生
回路２６により全てのサーチ点をサーチした後、各サー
チ点での合計予測誤差を比較して、誤差値が最小になる
位置を求め、動きベクトルＶ１と予測誤差Ｅ１とを出力
する。

【００３０】本実施形態では、さらに、小数点精度の補
間画素ブロックに対して動き検出を行い、動き検出精度
を向上させることが可能である。図５（Ｂ）のように元
の画素信号Ａ及びＢ、又はＣ及びＤに対して、例えば１
／２画素精度として同一フィールド内の上下ライン間に
ｐ又はｑのような補間信号を作成して補間画素ブロック
とすることができる。この場合、上下ライン間の補間信
号としては、奇数ラインは奇数ライン間で、偶数ライン
は偶数ライン間で作成する方法で、ｐ＝（Ａ＋Ｂ）／
２、ｑ＝（Ｃ＋Ｄ）／２、…となる。これらの計算で、
精度向上のために四捨五入することが可能である。ま
た、上下ライン間の補間を更に１／４画素精度として動
き検出精度の向上を図ることも可能である。この場合、
図５（Ｂ）のようにｓ、ｔ、ｕ、ｖ点についてｓ＝（３
×Ａ＋Ｂ）／４のようにして補間画素を追加する。な
お、水平方向の画素間の補間信号については１／２画素
精度までとし、補間画素は左右の画素の平均により作成
する。

【００３１】図６の場合、フィールド内補間回路２２に
て各フィールド内の隣接ライン間及び隣接画素間におい
て補間画素を作成して、小数点精度の補間画素ブロック
とする。図７（Ｂ）は、隣接ライン間で補間画素ｐ及び
ｑを作成し、同一ベクトルＭＶ１及びＭＶ２を用いて予
測誤差信号を求めて動き予測する様子を示している。

【００３２】次に、近傍フィールド動き検出器１３の内
部の構成を、図８のブロック図を参照して説明する。入
力されたブロック信号１０及び参照ブロック信号１１
は、それぞれ入力ブロックメモリ２０及び参照ブロック
メモリ２１に一旦記憶される。アドレス発生回路２６か
らのアドレスに従って、入力ブロックメモリ２０から動
き検出を行う領域の各フィールドデータと、参照ブロッ
クメモリ２１から入力フレームに時間的に近い位置にあ
るフィールド内のサーチ対象領域のデータとを取り出
し、第１及び第２フィールド予測誤差演算回路２３及び
２４で誤差の計算を行う。

【００３３】この場合、１６画素×１６ラインの入力ブ
ロック信号に対して、図９（Ａ）のように、入力画面の
奇数フィールドｆ１の入力データ（異なるパリティを持
つ入力フィールド）及び偶数フィールドｆ２の入力デー
タ（同じパリティを持つ入力フィールド）のいずれに対
しても、平行のベクトルＭＶ１（第１の動きベクトル）
及びＭＶ２（第２の動きベクトル）を用いて、近傍フィ
ールドの参照データ（図９（Ａ）ではフィールドｆ２
（参照フィールド））との間で予測誤差信号を求める。
そして、最適ベクトル判定回路２５では、第１及び第２
フィールド予測誤差演算回路で得られた２つの予測誤差
の合計を求めて、合計予測誤差として格納する。各サー
チ点での合計予測誤差を比較して誤差値が最小となる位
置を求め、動きベクトルＶ２と予測誤差Ｅ２を出力す
る。予測誤差信号としては、差分絶対値の累積和又は差
分二乗値の累積和等が利用できる。

【００３４】なお、各フィールドに対する動きベクトル
は、どちらか一方のベクトルを基本（第１の動きベクト
ル）として、他方のベクトル（第２の動きベクトル）は
時間的な距離比で換算した値を用いる。例えば、図９
（Ａ）では、ＭＶ１を基本ベクトルとし、ＭＶ２として
は、該基本ベクトルＭＶ１（第１の動きベクトル）を時
間的な距離比ｋで換算したベクトル（第２の動きベクト
ル）を用いる。即ち、ＭＶ２＝ｋ×ＭＶ１とする。

【００３５】図９（Ａ）では、距離比が１対２であるた
め、ｋ＝２となる。また、距離比は参照画面に応じて一
意的に確定するため、符号化する動きベクトルは、一方
のベクトルのみとする。

【００３６】なお、動き検出精度を向上させるために、
小数点精度の補間画素ブロックに対して動き検出を行う
ことが可能である。この場合、フィールド内補間回路２
２にて近傍フィールド内の隣接ライン間及び隣接画素間
において補間画素を作成して、補間画素ブロックとす
る。図９（Ｂ）は、隣接ライン間で補間画素ｖ及びｑを
作成して、動き予測する様子を示している。

【００３７】次に、フィールド間補間動き検出器１４の
内部の構成を、図１０を参照して説明する。入力された
ブロック信号１０及び参照ブロック信号１１は、それぞ
れ入力ブロックメモリ２０及び参照ブロックメモリ２１
に一旦記憶される。アドレス発生回路２６からのアドレ
スに従って、入力ブロックメモリ２０から動き検出を行
う領域の各フィールドデータと、参照ブロックメモリ２
１からサーチ用の領域の各フィールドデータとを取り出
し、参照フィールドデータはフィールド合成回路２７に
てフィールド間でデータの合成が行われた後、予測デー
タとして、第１及び第２フィールド予測誤差演算回路２
３及び２４で予測誤差の計算を行う。

【００３８】この場合、ブロック信号は１６画素×１６
ラインの入力ブロック信号に対して、図１１（Ａ）のよ
うに、参照画面中の奇数フィールド及び偶数フィールド
の両方のデータを合成した参照画素ｗ及びｘと入力画面
の奇数フィールド及び偶数フィールドとの間で、平行の
ベクトルを用いて予測誤差信号を求める。そして、最適
ベクトル判定回路２５では、第１及び第２フィールド予
測誤差演算回路で得られた２つの予測誤差の合計を求め
て、合計予測誤差として格納する。各サーチ点での合計
予測誤差を比較して誤差値が最小となる位置を求め、動
きベクトルＶ３と予測誤差Ｅ３を出力する。参照画面の
偶数フィールドと奇数フィールドデータとの合成には、
単純平均や、時間的な距離に応じて重み付けをしたデー
タの平均を利用することができる。この場合、動きベク
トルは同一パリティ、また、予測誤差信号としては差分
絶対値の累積和又は差分二乗値の累積和等が利用でき
る。

【００３９】なお、各フィールドに対する動きベクトル
は、どちらか一方のベクトルを基本として、他方のベク
トルは時間的な距離比で換算した値を用いる。例えば、
図１１（Ａ）で、基本のベクトルを入力画面のｆ１と参
照画面のｆ１間とし、これをＭＶ１とする。入力画面の
ｆ１に必要な参照データは、ＭＶ１による参照画面のｆ
１でのデータとＭＶ１を参照画面のｆ２に写影した位置
にあるｆ２のデータの合成を用いる。

【００４０】また、入力画面のｆ２及び参照画面のｆ１
間のベクトルをＭＶ２とすると、ＭＶ２に対しては、Ｍ
Ｖ１を時間的な距離比ｋで換算した値を用いる。即ち、
ＭＶ２＝ｋ×ＭＶ１とする。図１１（Ａ）では、距離比
が２対３であるため、ｋ＝３／２となる。入力画面のｆ
２に必要な参照データは、ＭＶ２による参照画面のｆ１
でのデータとＭＶ２を参照画面のｆ２に写影した位置に
あるｆ２のデータの合成を用いる。

【００４１】また、参照画面に応じて距離比が一意的に
確定するため、符号化する動きベクトルは一方のベクト
ルのみとする。なお、動き検出精度を向上させるため
に、小数点精度の補間画素ブロックに対して動き検出を
行うことが可能である。この場合、フィールド内補間回
路２２にて各フィールド内の隣接ライン間及び隣接画素
間において補間画素を作成して、補間画素ブロックとす
る。図１１（Ｂ）は、隣接ライン間及び隣接画素間で補
間画素ｙ及びｚを作成して、動き予測する様子を示して
いる。

【００４２】本発明の実施にあたっては種々の変形形態
が可能である。例えばブロックのサイズは、１６画素×
１６ラインに限らずに３２画素×３２ライン等種々のサ
イズが適用可能である。また色信号ブロックについて
は、例えば８画素×８ラインの場合には、動き検出で得
られた水平方向動きベクトル及び垂直方向ベクトルの両
方を半分にして予測信号を作成するようにしてもよい。

【００４３】次に、本発明の第２実施形態について説明
する。この実施形態は、図１２のように、同一パリティ
フィールド動き検出器１２、近傍フィールド動き検出器
１３及びフィールド間補間動き検出器１４を、フレーム
動き検出器１７やフィールド動き検出器１８と組み合わ
せたものである。本実施形態においては、前記各検出器
１２、１３、１４、１７及び１８で検出された予測誤差
値Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、ＥＲ及びＥＦを比較器１５に入力
する。比較器１５は、これらの予測誤差値の中から一番
小さいものを選び、選択プラグＺＭを出力する。選択器
１６は、選択フラグＺＭに基づいて最も小さい予測誤差
値をもつ動き検出器の動きベクトルＶ１、Ｖ２、Ｖ３、
ＶＲ又はＶＦを選択し、ＺＶとして出力する。

【００４４】ここで、フレーム動き検出器１７の内部の
構成を、図１３を参照して説明する。ここでは、入力ブ
ロックデータ１０及び参照ブロックデータ１１は、それ
ぞれ入力ブロックメモリ２０と参照ブロックメモリ２１
に一旦記憶される。アドレス発生回路２６からのアドレ
スに従って、入力ブロックメモリ２０から動き検出を行
う領域のフレームデータと参照ブロックメモリ２１から
サーチ用の領域のフレームデータを取り出し、フレーム
予測誤差演算回路２９で誤差の計算を行う。

【００４５】この場合、図１４（Ａ）のように、２つの
フィールド（○と●が奇数フィールドデータ、□と■が
偶数フィールドデータ）が交互に並んで構成されるフレ
ーム画面Ｆにおいて、入力画面のフレームと参照画面の
フレームとの間での予測誤差信号を求める。最適ベクト
ル判定回路２５は、参照画面をアドレス発生回路２６か
らのアドレスによりサーチして求められた各サーチ点で
の予測誤差信号を比較して、この誤差が最小となる位置
を求め、動きベクトルＶＲと予測誤差ＥＲを出力する。

【００４６】なお、動き検出精度を向上させるために、
小数点精度の補間画素ブロックに対して動き検出を行う
ことが可能である。この場合、フレーム内補間回路２８
にて、同一フレーム内の隣接ライン間及び隣接画素間に
おいて、補間画素を作成して小数点精度の補間画素ブロ
ックとする。図１４（Ｂ）は、隣接ライン間で補間画素
を作成して動き予測する様子を示している。

【００４７】次に、フィールド動き検出器１７の内部の
構成を、図１５を参照して説明する。ここでは、入力ブ
ロックデータ１０及び参照ブロックデータ１１は、それ
ぞれ入力ブロックメモリ２０及び参照ブロックメモリ２
１に一旦記憶される。アドレス発生回路２６からのアド
レスに従って、入力ブロックメモリ２０から動き検出を
行う領域のフィールドデータと参照ブロックメモリ２１
からサーチ用の領域のフィールドデータとを取り出し、
第１フィールド予測誤差演算回路２３及び第２フィール
ド予測誤差演算回路２４にて各フィールドの予測誤差の
計算を行う。

【００４８】この場合、図１６（Ａ）のように、入力画
面の奇数フィールドｆ１及び偶数フィールドｆ２にそれ
ぞれ異なるベクトル（ＭＶ１、ＭＶ２）を用いて、奇数
フィールドの入力データは奇数フィールド又は偶数フィ
ールドの参照データとの間で、また偶数フィールドの入
力データは偶数フィールド又は奇数フィールドの参照デ
ータとの間で予測誤差信号を求める。最適ベクトル判定
回路２５は、第１及び第２フィールド予測誤差演算回路
で得られた２つの予測誤差の合計を求めて、合計予測値
として格納する。各サーチ点での合計予測誤差を比較し
て、誤差値が最小となる位置を求め、入力フィールドに
対する動きベクトルＶＦと予測誤差ＥＦを出力する。

【００４９】なお、動き検出精度を向上させるために、
小数点精度の補間画素ブロックに対して動き検出を行う
ことが可能である。この場合、フィールド内補間回路２
２にて、各フィールド内の隣接ライン間及び隣接画素間
において、補間画素を作成して小数点精度の補間画素ブ
ロックとする。図１６（Ｂ）は、隣接ライン間で補間画
素を作成して動き予測する様子を示している。

【００５０】本実施形態によれば、フレーム動き検出器
１７とフィールド動き検出器１８とが加えられているの
で、第１実施形態に比べて、さらに予測精度を向上させ
ることが可能である。ただしこの場合、動き検出方式の
選択フラグＺＭの増加と演算時間の増加が見込まれる。

【００５１】次に、本発明の第３実施形態について説明
する。この実施形態は、前記同一パリティフィールド動
き検出器１２、近傍フィールド動き検出器１３及びフィ
ールド間補間動き検出器１４に、図１７及び図１８に示
されているような、逆パリティフィールド動き検出や遠
方フィールド動き検出を組み合わせたものである。

【００５２】この場合、図１７における逆パリティフィ
ールド動き検出は、図７の同一パリティフィールド動き
検出とは逆に、入力画面の奇数フィールド及び偶数フィ
ールドに同一ベクトルを用いて、それぞれ奇数フィール
ドの入力データは偶数フィールドの参照データとの間
で、また偶数フィールドの入力データは奇数フィールド
の参照データとの間での動き検出を行うものである。

【００５３】さらに、図１８における遠方フィールド動
き検出は、図９の近傍フィールド動き検出とは逆に、入
力画面の奇数フィールド及び偶数フィールドに同一ベク
トルを用いて、奇数フィールド及び偶数フィールドいず
れの入力データに対しても時間的に遠方のフィールドの
参照データ（図１８ではフィールドｆ１）との間で動き
検出を行うものである。

【００５４】また、本発明においては、参照画面と入力
画面の時間的な距離又は位置は、任意である。例えば６
フレーム離れた参照画面を参照したり、時間的に後に位
置する参照画面を参照することが可能である。後者の場
合、時間的に逆方向の動き補償を行うことになる。

【００５５】また、参照画面の数についても自由であ
る。例えば、入力画面に対して時間的に前後に位置する
複数の参照画面のそれぞれに本発明を用いて最適予測画
面を得る。そして、それぞれの最適予測画面に対して時
間フィルタを施して合成された新たな画面を、予測画面
とすることも可能である。

【００５６】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
一方のパリティを持つフィールドと他方のパリティを持
つフィールドとが同じ第１の動きベクトルを用いてお
り、このため、符号化される動きベクトルは両フィール
ドに共通の１つの動きベクトルとなるか、又は一方のパ
リティを持つフィールドで用いた第１の動きベクトルの
大きさを換算して得た第２の動きベクトルを他方のパリ
ティを持つフィールドで用いて動き検出している。その
結果、符号化される情報量が削減可能となり、符号化効
率を大幅に向上することができる。また、本発明では、
いずれの場合も必要なベクトルはブロック当り１つのベ
クトルだけであるため、従来フィールド信号のみの動き
補償で問題となっていたベクトル量の負担についても半
分に軽減することができ、画質の向上及び伝送情報量の
削減を実現することが可能である。効果の一例として、
ＩＳＯテスト動画像（Ｆｌｏｗｅｒ Ｇａｒｄｅｎ、Ｂ
ｉｃｙｃｌｅ）をＣＣＩＲ６０１画像フォーマットにお
いて、４Ｍｂｉｔ／ｓのビットレートで画質（Ｓ／Ｎ
比）はフレーム動き補償とフィールド動き補償を適応的
に用いた方式に比較して０．５〜１．０ｄＢ向上、動き
ベクトル情報伝送量は３０〜６０％削減できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のインターレース動画像の動き補償予測装
置のブロック図である。

【図２】従来の動き検出部のブロック図である。

【図３】本発明の第１実施形態の動き検出部のブロック
図である。

【図４】入力画面のブロックデータの構成の一例を示す
説明図である。

【図５】入力画面のブロックデータと参照画面のブロッ
クデータの一部を、垂直方向と時間軸方向から示した画
面データの構成図である。

【図６】同一パリティ動き検出器の一具体例を示すブロ
ック図である。

【図７】同一パリティ動き検出器の動作原理の説明図で
ある。

【図８】近傍フィールド動き検出器の一具体例を示すブ
ロック図である。

【図９】近傍フィールド動き検出器の動作原理の説明図
である。

【図１０】フィールド間補間動き検出器の一具体例を示
すブロック図である。

【図１１】フィールド間補間動き検出器の動作原理の説
明図である。

【図１２】本発明の第２実施形態の動き検出部のブロッ
ク図である。

【図１３】フレーム動き検出器の一具体例を示すブロッ
ク図である。

【図１４】フレーム動き検出器の動作原理の説明図であ
る。

【図１５】フィールド動き検出器の一具体例を示すブロ
ック図である。

【図１６】フィールド動き検出器の動作原理の説明図で
ある。

【図１７】本発明の第３実施形態に使用される逆パリテ
ィフィールド動き検出器の動作原理の説明図である。

【図１８】遠方フィールド動き検出器の動作原理の説明
図である。

【符号の説明】

１０ 入力画面 １１ 参照画面 １２ 同一パリティフィールド動き検出器 １３ 近傍フィールド動き検出器 １４ フィールド間補間動き検出器 １５ 比較器 １６ 選択器 ７１ 減算器 ７２ 符号化器 ７３ 量子化器 ７４ 逆量子化器 ７５ 復号器 ７６ 加算器 ７７ フレームメモリ ７８ 動き検出部 ７９ 動き補償器 ８０ 可変長符号化器 ８１ 多重化器 ８４ フレーム動き検出器 ８５ フィールド動き検出器 ８６ 選択器 ８７ 比較器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−41861（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−37915（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−226193（ＪＰ，Ａ) 1991年テレビジョン学会年次大会講演 予稿集、ｐ．313−314 1991年電子情報通信学会春季全国大会 講演論文集分冊７、ｐ．64 1990年画像符号化シンポジウム（ＰＣ ＳＪ90）第５回シンポジウム資料、ｐ. 175−177 電子情報通信学会技術研究報告（ＩＥ 88−97）、第88巻、第411号、ｐ．47− 54 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 7/24 - 7/68 H04N 11/04

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続的に入力される画像信号に対する動
   画像信号の動き補償予測方法であって、第１の入力フィ
   ールドに対して特定の参照フィールドを第１の参照フィ
   ールドとし、該第１の入力フィールドを該第１の参照フ
   ィールドを用いて予測するための第１の動きベクトルを
   用いて前記第１の入力フィールドの予測信号を求め、前
   記第１の参照フィールドと前記第１の入力フィールドと
   の間の時間的な距離と第２の入力フィールドに対して同
   一の時間的な距離にある第２の参照フィールドから前記
   第１の動きベクトルを用いて前記第２の入力フィールド
   の予測信号を求めることを特徴とするインターレース動
   画像信号の動き補償予測方法。
2. 【請求項２】 一方のパリティを持つ参照フィールドか
   ら一方のパリティを持つ入力フィールドを予測するため
   の第１の動きベクトルを用いて該一方のパリティを持つ
   入力フィールドを予測し、該第１の動きベクトルを用い
   て前記一方のパリティを持つ参照フィールドと同一フレ
   ーム内の他方のパリティを持つ参照フィールドから前記
   一方のパリティを持つ入力フィールドと同一フレーム内
   の他方のパリティを持つ入力フィールドを予測すること
   を特徴とするインターレース動画像信号の動き補償予測
   方法。
3. 【請求項３】 連続的に入力される画像信号に対する動
   画像信号の動き補償予測方法であって、第１の入力フィ
   ールドに対して特定の参照フィールドを第１の参照フィ
   ールドとし、該第１の入力フィールドを該第１の参照フ
   ィールドを用いて予測するための第１の動きベクトルを
   用いて前記第１の入力フィールドの予測信号を求め、前
   記第１の参照フィールドと前記第１の入力フィールドと
   の間の時間的な距離と前記第１の参照フィールドと第２
   の入力フィールドとの間の時間的な距離との比率に応じ
   て前記第１の動きベクトルの大きさを換算して第２の動
   きベクトルを求め、前記第１の参照フィールドから前記
   第２の動きベクトルを用いて前記第２の入力フィールド
   の予測信号を求めることを特徴とするインターレース動
   画像信号の動き補償予測方法。
4. 【請求項４】 連続的に入力される画像信号に対する動
   画像信号の動き補償予測方法であって、第１の入力フィ
   ールドに対して時間的に最も近い参照フィールドを第１
   の参照フィールドとし、該第１の入力フィールドを該第
   １の参照フィールドを用いて予測するための第１の動き
   ベクトルを用いて前記第１の入力フィールドの予測信号
   を求め、前記第１の参照フィールドと前記第１の入力フ
   ィールドとの間の時間的な距離と前記第１の参照フィー
   ルドと第２の入力フィールドとの間の時間的な距離との
   比率に応じて前記第１の動きベクトルの大きさを換算し
   て第２の動きベクトルを求め、前記第１の参照フィール
   ドから前記第２の動きベクトルを用いて前記第２の入力
   フィールドの予測信号を求めることを特徴とするインタ
   ーレース動画像信号の動き補償予測方法。
5. 【請求項５】 入力フレームに時間的に最も近い参照フ
   ィールドから該参照フィールドと異なるパリティを持つ
   入力フィールドを第１の動きベクトルを用いて予測し、
   前記参照フィールドと前記異なるパリティを持つ入力フ
   ィールドとの間の時間的な距離と前記参照フィールドと
   該参照フィールドと同じパリティを持つ入力フィールド
   との時間的な距離との比率に応じて前記第１の動きベク
   トルの大きさを換算して第２の動きベクトルを求め、前
   記参照フィールドから前記第２の動きベクトルを用いて
   前記同じパリティを持つ入力フィールドを予測すること
   を特徴とするインターレース動画像の動き補償予測方
   法。
6. 【請求項６】 一方のパリティを持つ参照フィールドか
   ら一方のパリティを持つ入力フィールドを予測するため
   の第１の動きベクトルを用いて該一方のパリティを持つ
   入力フィールドを予測し、該第１の動きベクトルを用い
   て前記一方のパリティを持つ参照フィールドと同一フレ
   ーム内の他方のパリティを持つ参照フィールドから前記
   一方のパリティを持つ入力フィールドと同一フレーム内
   の他方のパリティを持つ入力フィールドを予測する予測
   手段と、入力フレームについて前記第１の動きベクトル
   を符号化する符号化手段とを備えたことを特徴とするイ
   ンターレース動画像信号の符号化装置。
7. 【請求項７】 入力フレームに時間的に最も近い参照フ
   ィールドから該参照フィールドと異なるパリティを持つ
   入力フィールドを第１の動きベクトルを用いて予測し、
   前記参照フィールドと前記異なるパリティを持つ入力フ
   ィールドとの間の時間的な距離と前記参照フィールドと
   該参照フィールドと同じパリティを持つ入力フィールド
   との時間的な距離との比率に応じて前記第１の動きベク
   トルの大きさを換算して第２の動きベクトルを求め、前
   記参照フィールドから前記第２の動きベクトルを用いて
   前記同じパリティを持つ入力フィールドを予測する予測
   手段と、入力フレームについて前記第１の動きベクトル
   を符号化する符号化手段とを備えたことを特徴とするイ
   ンターレース動画像信号の符号化装置。