JP3403561B2 - 動画像符号化方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は動画像符号化方法及
び装置に係り、さらに詳細には動き補償の後に発生され
る動き補償（Motion compensation：以下、ＭＣと称す
る）エラーを所定の領域での分布特性により累積エラー
と補償エラーに分離しそれぞれの分布特性に合わせて符
号化処理するための方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に広く用いられる動画像符号化器
は動き処理を通じて時間的重複性を取り除き、離散余弦
変換（以下、ＤＣＴと略する）を通じて空間的な重複性
を取り除くことによりデータ圧縮の効果を有する。図９
は動き処理を通じた時間的重複性とＤＣＴを通じた空間
的な重複性とが取り除けるように考案されＨ．２６１、
ＭＰＥＧ（motion picture expert group）−１、ＭＰ
ＥＧ−２などの標準化された多くの符号化器で使用され
る動画像符号化器の基本構造である。

【０００３】図９を参照すれば、動き推定器１１は以前
の映像を参考にして現在の映像を構成するための動きベ
クトルを生成する。殆どの符号化器では動きベクトルを
生成するために固定されたブロックを単位で一定した範
囲内で最小絶対エラー（ＭＡＥ：Minimum Absolute err
or）を基準として完全探索を行う。動き推定器１１で生
成された動きベクトルはフレームメモリ及び動き補償器
１７に送られ既にメモリに貯蔵された以前映像の復元映
像を参考にして動き補償を通じて動き補償映像を構成す
る。従って動き補償映像は動き推定器１１の動き推定と
フレームメモリ及び動き補償器１７の動き補償を通じて
現在の映像と非常に類似した映像になることができる。

【０００４】減算器１８では現在映像と動き補償映像と
の差が計算されてＭＣエラーを生成する。即ち、ＭＣエ
ラーに動き補償映像を加えると完全な現在の映像が生成
される。ＭＣエラーはＤＣＴ１２に送られて空間領域か
ら周波数領域に変換する。量子化器（Ｑ）１３ではＤＣ
Ｔ１２で変換されたＭＣエラーをビット率制御器１８で
生成された量子化間隔により量子化を行う。量子化器１
３で量子化されたＭＣエラーは可変長符号化器１９で可
変長符号化が行われマルチプレクサ２０を通じて符号化
器の最終端のバッファ２１に送られ復号器に伝送され
る。

【０００５】逆量子化器（Ｑ^-1）１４と逆離散余弦変換
器（ＤＣＴ^-1）１５はそれぞれ量子化器１３とＤＣＴ１
２の逆変換過程によりＭＣエラーを逆量子化と逆離散余
弦変換した後に加算器１６で動き補償映像と加わって現
在の映像の復元映像を生成した後フレームメモリ及び動
き補償器１７に貯蔵される。この際に生成される復元映
像は復号器で生成される復元映像と全く同じ映像であ
る。

【０００６】従って、符号化器から復号器に送られるデ
ータは動きベクトルとデータとが一部損失されたＭＣエ
ラーである。復号器では入力される動きベクトルを利用
して動き補償映像を構成した後、ＭＣエラーを逆変形し
てフレームメモリ及び動き補償器１７に貯蔵された復元
映像と同様な復元映像を生成する。

【０００７】減算器１８から出力されるＭＣエラーは二
つの原因により発生する。第一に、動き推定器１１内で
固定されたブロックを単位で動き評価を行うことにより
ブロック内に二つ以上の異なる運動成分が存在すれば、
フレームメモリ及び動き補償器１７で正確な動き補償を
行うことができなくなって動き補償映像及び原映像から
エラーが生成される。このエラーを補償エラーと言う。
補償エラーは映像内で運動する物体の境界（エッジ）で
多く発生し、その他ではほぼ発生しない特性を有する。
Strobachはこのような効果を‘ラインドローイング（li
ne drawing）効果’と言った。

【０００８】ＭＣエラー発生の第二の原因は累積エラー
である。ＭＣエラーは次の様々な過程により符号化され
ることでＭＣエラーが全て符号化されると復元映像でエ
ラーが発生しない。しかしながら、目標とするビット伝
送率によりビット率制御器１８で設定された量子化間隔
により量子化を行いながらエラーが発生する。従って、
復号器とフレームメモリ及び動き補償器１７で生成され
た復元映像にはエラーが存在するようになる。このよう
なエラーは映像に対する処理が続けられるほど累積され
高い値は有しないが非常に広く、かつランダムに分布す
る。

【０００９】つまり、ＭＣエラーは補償エラーと累積エ
ラーとが結合されて生成されるので補償エラーの特徴と
累積エラーの特徴とを有する。即ち、ＭＣエラーは補償
エラーのように映像内の動く物体の境界部分に高いエラ
ー値を有し、又累積エラーのように全領域に渡って低い
エラー値が不規則に分布する。前記したＭＣエラーはＤ
ＣＴを通じて空間領域から周波数領域に変換されて電力
の集中が期待され得るが、ＤＣＴを通じた電力の集中は
空間領域で各画素の値の相互連関性が大きい場合にのみ
可能である。ＭＣエラーは累積エラーの不規則な分布の
性質をそのまま有しているので不規則な分布を有するＭ
Ｃエラーに対してＤＣＴを行った場合、電力が集中され
ないだけでなく、かえって分散される場合が非常に多く
なる。

【００１０】従って、StrobachはＭＣエラーに対するＤ
ＣＴの非効率性を指摘する上、その代案としてカッドツ
リーを通じた符号化方法を提案した。カッドツリーを通
じた符号化は一定した大きさのブロックに対してブロッ
ク内の画素が全て類似値を有している場合はそのブロッ
ク内の値の平均値を符号化し、ブロック内の画素が非常
に異なる値を有している場合は４等分して四つの小さい
ブロックに対してブロック内の値の類似性を調査する。
このような方式で続いて設定された条件に合うまでブロ
ックを４等分しながら平均値とカッドツリーの構造を符
号化する。

【００１１】しかしながら、StrobachはＭＣエラーの特
性を単なる補償エラーの特性のみを仮定することにより
ＭＣエラーが累積エラーの不規則な分布から生じる特性
を全く考慮していない。即ち、動く物体の境界エッジに
集中されているエラーだけでなくその他の領域でも累積
エラーの不規則な分布により動画像信号の分散が大きい
ので、カッドツリーを用いて符号化した場合は全ての領
域で非常に細かく領域が分離される。したがって、カッ
ドツリー構造に対する情報は勿論、各領域に対する平均
値を符号化すべきなので情報量が増える現象を招く。さ
らに、累積エラーの分布により平均値が０に近い値を有
する場合が多くなるため、このような場合、平均値を伝
送してエラーを補償しても効果が目立たない。

【００１２】図１０は補償エラー、累積エラー及びＭＣ
エラー（補償エラー＋累積エラー）に対して均等な分散
臨界値４００を適用してカッドツリーで分離した時、生
成されたリーフノードの個数を示す。この際、累積エラ
ーの場合、補償エラーよりリーフノードの個数が極めて
多くなり、これによりＭＣエラーも多くなることが判
る。

【００１３】前記したようにＭＣエラーに対する符号化
のために既存に広く用いられるＤＣＴ方法はＭＣエラー
の不規則な分布とエッジにおける高周波数の成分により
非効率的であることが判る。さらに、その代案として提
示しているカッドツリー方法もＭＣエラーの不規則な分
布により非効率であることが判る。

【００１４】さらに、符号化過程で発生するデータ損失
により、ビット率制御器１８で生成された量子化間隔に
よる量子化過程で誤差が誘発される。この際、目標伝送
率が高い場合は量子化間隔が小さいのでエラーが小さい
反面、伝送率が低い場合は量子化間隔が大きいのでエラ
ーが極めて大きくなって復元映像の画質が非常に劣化さ
れる。

【００１５】特に、６４kbps（kilobits per second）
以下の超低伝送率の動画像符号化の場合は制限された伝
送率により一般的なＤＣＴ又はカッドツリー処理構造で
は量子化間隔が非常に大きくなって多くのデータが損失
されるので画面に処理されたブロックと同一大きさの残
映が表れるブロッキング効果と、動く物体の境界線に点
状にエラーが集中されるモスキート効果及び物体の境界
線の一致しない現象などが発生して画質の劣化が非常に
目立つようになる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、前記した問題点を解決するために動き補償後に発生
するＭＣエラーを所定領域内の分布特性により累積エラ
ーと補償エラーとに分離し、且つ符号化処理することに
よってビット発生面と復元画質面で効果的な符号化を行
うための動画像符号化方法を提供するにある。本発明の
他の目的は前記動画像符号化方法を実現するに最適な装
置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに本発明による動画像符号化方法は、以前の原映像を
参照して現在の原映像に対する動き評価を行って動きベ
クトルを生成し、前記動きベクトルと以前の復元映像と
を参照して動き補償映像を生成する動き補償過程と、前
記動き補償過程を行った後に発生される動き補償エラー
を累積エラーと補償エラーに分離するエラー分離過程
と、前記エラー分離過程で分離された累積エラーと補償
エラーを各エラー特性に合わせてカッドツリー処理する
カッドツリー処理過程と、前記ガッドツリー処理過程で
処理された累積エラーと補償エラーの各カッドツリーに
おける平均値に対する量子化を行い、所定の量子化間隔
により量子化係数を決定する量子化過程と、前記量子化
過程で量子化されたデータに対して可変長符号化を行う
可変長符号化過程と、前記可変長符号化過程から出力さ
れるデータを貯蔵する貯蔵過程と、前記貯蔵過程で貯蔵
されたデータの量により前記量子化過程に提供する量子
化間隔を決定するビット率制御過程と、前記量子化過程
で量子化されたデータを量子化される以前のデータに変
換する逆量子化器と、前記逆量子化過程の出力データ中
特定の副ブロックで平均値のあるブロックに対して逆カ
ッドツリー処理を行って再生補償エラー及び再生累積エ
ラーを生成する逆カッドツリー処理過程と、前記逆カッ
ドツリー処理過程で生成される再生補償エラーと再生累
積エラーと前記動き補償過程で生成される動き補償映像
から１次的な復元映像を生成した後に低域通過フィルタ
リングを通じて最終的な復元映像を生成する復元映像生
成過程とを含むことを特徴とする。

【００１８】前記他の目的を達成するために本発明によ
る動画像符号化装置は、以前の原映像と現在の原映像を
貯蔵するための第１バッファと、前記第１バッファに貯
蔵された以前の原映像を参照して現在の原映像に対する
動き評価を行って生成された動きベクトルと以前の復元
映像とを参照して動き補償映像を生成するための動き推
定及び補償器と、前記動き推定及び補償器から生成され
た動き補償映像と現在の原映像とを有して動き補償エラ
ーを生成し、補償エラーと累積エラーに分離するための
動き補償エラー発生及び分離器と、前記動き補償エラー
発生及び分離器から出力される補償エラーと累積エラー
に対して符号化のためのカッドツリー処理を行うための
第１及び第２カッドツリー処理器と、前記動き推定及び
補償器で生成された動きベクトルと前記第１及び第２カ
ッドツリー処理器の出力データとを切り換えて出力する
ための切換部と、前記切換部の出力データ中でカッドツ
リーにおける平均値に対する量子化を行い、所定の量子
化間隔により量子化係数を決定するための量子化器と、
前記量子化器で量子化されたデータに対して可変長符号
化を行うための可変長符号化器と、前記可変長符号化器
から出力されるデータを貯蔵するための第２バッファ
と、前記第２バッファ貯蔵されたデータの量により前記
量子化器に提供する量子化間隔を決定するためのビット
率制御器と、前記量子化器で量子化されたデータを量子
化される以前のデータに変換するための逆量子化器と、
前記逆量子化器の出力データ中所定の副ブロックで平均
値のあるブロックに対して逆カッドツリー処理を行って
再生補償エラー及び再生累積エラーを生成するための第
１及び第２逆カッドツリー処理器と、前記第１及び第２
逆カッドツリー処理器でそれぞれ出力される再生補償エ
ラーと再生累積エラーを前記動き推定及び補償器から出
力される動き補償映像に加えて１次的な復元映像を生成
した後にフィルタリングを通じて不規則に分布したエラ
ーを処理して最終的な復元映像を生成するための加算器
及びフィルタとを含むことを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明を詳細に説明する。図１は本発明による動画像符号化
装置を示したブロック図であり、第１及び第２バッファ
５１，５９、動き推定及び補償器５２、ＭＣエラー発生
及び分離器５３、第１及び第２カッドツリー処理器５
４，５５、切換部、例えば、マルチプレクサ５６、量子
化器５７、可変長符号化器５８、ビット率制御器５９、
逆量子化器６１、第１及び第２逆カッドツリー処理器６
２，６３と加算器及びフィルタ６４とより構成される。

【００２０】図１に示された動画像符号化装置の動作を
調べてみると、第１バッファ５１は現在と以前の原映像
を貯蔵し、動き推定及び補償器５２では第１バッファ５
１に貯蔵された以前の原映像を参照して現在の映像に対
する動き評価を行って動きベクトルを生成し、生成され
た動きベクトルと貯蔵されている以前の原映像の復元映
像を参照して動き補償映像を生成する。

【００２１】ＭＣエラー発生及び分離器５３では動き推
定及び補償器５２で生成された動き補償映像と現在の原
映像とを有してＭＣエラーを生成し、ＭＣエラーを分離
して補償エラーと累積エラーを生成する。第１及び第２
カッドツリー処理器５４，５５はそれぞれＭＣエラー発
生及び分離器５３から出力される補償エラー及び累積エ
ラーに対して符号化するためのカッドツリー処理を行
う。

【００２２】マルチプレクサ５６では動き推定及び補償
器５２で生成された動きベクトルと第１及び第２カッド
ツリー処理器５４，５５の出力データとを受け、これら
を順次的に選択して復号器（図示せず）に伝送する。量
子化器５７はマルチプレクサ５６から供給されたデータ
中でカッドツリーにおける平均値に対する量子化を行
い、ビット率制御器６０から供給された量子化間隔によ
り量子化係数を決定する。

【００２３】可変長符号化器５８では量子化器５７で量
子化されたデータに対して可変長符号化を行い、第２バ
ッファ５９では可変長符号化器５８の出力データを貯蔵
する。ビット率制御器６０では第２バッファ５９に貯蔵
されたデータの量により量子化器５７に提供する量子化
間隔を決定し、逆量子化器６１では量子化器５７と逆の
動作を行い、量子化されたデータを量子化される以前の
データに類似した形態に変換する。

【００２４】第１及び第２逆カッドツリー処理器６２，
６３では逆量子化器６１の出力データ中の特定の副ブロ
ックで平均値のあるブロックのみを抽出して再生補償エ
ラー及び再生累積エラーを生成する。加算器及びフィル
タ６４では再生補償エラーと再生累積エラーを動き推定
及び補償器５２から出力される動き補償映像に加えて１
次的な復元映像を生成した後、フィルタリングを通じて
不規則に分布したエラーを処理して最終的な復元映像を
生成する。先ず、ＭＣエラーの特性は累積エラーと補償
エラーとの特性が共に混合された形態なので、ｔ時間に
おけるＭＣエラーｅ_tは次の（１）式の通りである。

【００２５】

【００２６】（１）式でＭＥ（ｋ）はｋの映像は参照し
て生成した動きベクトルで、ＭＣ（ｖ，ｋ）は動きベク
トルｖを用い且つｋ映像を参照して復元した映像で、￣
χ_tはｔ時間の間に復元された映像で、χ_tはｔ時間の間
の原映像をそれぞれ示す。前記（１）式で示されたＭＣ
エラー（ｅ_t）を次の（２）式のように補償エラー（ｅ
_memc）と累積エラー（ｅ_acc）に分離することにより各
エラーの分布特性に適する処理を可能にする。

【００２７】

【００２８】（２）式でｅ_t は（１）式により求めるこ
とができ、ｅ_memcはＭＣ（ＭＥ（χ_t-1），￣χ_t-1）な
のでｅ_acc＝ｅ_t−ｅ_memcで累積エラーと補償エラーが求
められる。補償エラーは動く物質の外縁部に集中分布
し、その他の領域では非常に小さい値を有する。補償エ
ラーは既にエラー値が集まっている状態なのでカッドツ
リーを用いて分ける場合、エラーの集まっている小さい
領域でのみ細かく分けられるので効果的な符号化が可能
である。更に、残り領域では平均値が０に近いので符号
化されない。

【００２９】一方、累積エラーは映像全体に分布し、非
常に不規則的であり且つ大低小規模の値を有し、大きい
ブロック内の累積エラーの平均は大低０である。従っ
て、低域通過フィルタリング処理を行うとデータの何ら
伝送無しにも効果的に処理し得る。しかしながら、累積
エラーは補償エラーの不完全な処理から始まるエラーな
ので累積エラーをカッドツリーを用いて補償エラーのよ
うな方式で処理する。この際、累積エラーは補償エラー
より小さい領域に分けられる場合は少なく平均値で処理
した後もやはり小さい値と不規則な分布を有するので平
均値の処理の後に低域通過フィルタを行う。

【００３０】図２は図１に示された動き推定及び補償器
５２とＭＣエラー発生及び分離器５３の詳細ブロック図
で、動き推定及び補償器５２は動き推定器１０１と第１
及び第２動き補償器１０２，１０３とより構成され、Ｍ
Ｃエラー発生及び分離器５３はバッファ１０７、第１乃
至第３減算器１０８，１０９，１１０とより構成され
る。

【００３１】図２に示された動き推定及び補償器の動作
を調べてみると、動き推定器１０１では動きベクトルを
生成し、第１動き補償器１０２は以前の映像の原映像を
参照し、動き推定器１０１から出力される動きベクトル
を用いて第１動き補償映像を構成し、第２動き補償器１
０３では以前の映像の復元映像を参照し、動き推定器１
０１から出力される動きベクトルを用いて第２動き補償
映像を構成する。

【００３２】一方、ＭＣエラー発生及び分離器５３の動
作を調べてみると、バッファ１０７は第２動き補償器１
０３から出力される第２動き補償映像を貯蔵し復元映像
を構成し、第１減算器１０８は第１動き補償器１０２か
ら出力される第１動き補償映像と現在映像の原映像との
差を求めて補償エラーを生成し、第２減算器１０９は第
２動き補償器１０３から出力される動き補償映像と現在
映像の原映像との差を求めてＭＣエラーを生成し、第３
減算器１１０は第２減算器１０９から出力されるＭＣエ
ラーと第１減算器１０８から出力される補償エラーとの
差を求めて累積エラーを生成する。

【００３３】図３は図１に示された第１及び第２カッド
ツリー処理器５４，５５の動作を説明するためのフロー
チャートである。ステップ１５１で一定のブロック大き
さのエラー映像が入力されるとステップ１５２ではブロ
ック全体の平均値Ｍと、カッドツリーで区分される四つ
の副ブロックに対する平均値Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４が
演算される。

【００３４】ステップ１５３では平均値Ｍが予め設定し
た臨界値ＴＨより小さいか否かが判断され、平均値Ｍが
臨界値ＴＨより小さければ副ブロックの平均値Ｍ１，Ｍ
２，Ｍ３，Ｍ４が臨界値ＴＨより小さいか否かが判断さ
れる（ステップ１５４）。ステップ１５４で副ブロック
の平均値Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４のいずれかが臨界値Ｔ
Ｈより小さかったらカッドツリー方式の分割を中止し、
今まで貯蔵されたカッドツリー構造をマルチプレクサ
（図２中の５６）へ伝送する（ステップ１５５）。

【００３５】一方、ステップ１５３で平均値Ｍが臨界値
ＴＨより大きければブロック内のいずれの値から平均値
が減算された後、新たなブロック値が生成され（ステッ
プ１５６）、新たな副ブロックの平均値/Ｍ１，/Ｍ２，
/Ｍ３，/Ｍ４（図３中のＭ１〜Ｍ４各々の上に棒線が付
加されている記号を、本文中ではそれぞれ/Ｍ１〜/Ｍ４
で表す）が生成される（ステップ１５７）。ステップ１
５８ではステップ１５７で生成された新たな副ブロック
の平均値/Ｍ１，/Ｍ２，/Ｍ３，/Ｍ４が臨界値ＴＨより
小さいか否かが判断されて、副ブロックの平均値/Ｍ
１，/Ｍ２，/Ｍ３，/Ｍ４がいずれも臨界値ＴＨより小
さかったらカッドツリー方式の分割が中止され、今まで
貯蔵されたカッドツリー構造がマルチプレクサ（図２中
の５６）に伝送される（ステップ１５５）。

【００３６】一方、ステップ１５８で副ブロックの平均
値/Ｍ１，/Ｍ２，/Ｍ３，/Ｍ４の中のいずれか一つでも
臨界値ＴＨより大きい場合には、現在のブロックの大き
さが最小ブロックより大きいか否かが判断される（ステ
ップ１５９）。ステップ１５９で現在ブロックの大きさ
が最小ブロックより大きかったら、ブロックをカッドツ
リーで分け、カッドツリー構造を貯蔵した後、ステップ
１５２に戻りそれぞれの副ブロックに対してカッドツリ
ー処理を続ける（ステップ１６０）。

【００３７】図４は図１に示された加算器及びフィルタ
６４の詳細ブロック図であり、第１及び第２加算器２０
１，２０２、フィルタタップ及び係数決定部２０３と低
域通過フィルタ２０４とより構成される。図４に示され
た加算器及びフィルタ６４の動作を調べてみれば、第１
加算器２０１では動き推定及び補償器（図２中の５２）
から出力される動き補償映像と第１逆カッドツリー処理
器（図２中の６２）から出力される再生補償エラーとが
加算され、第２加算器２０２では第１加算器２０１の出
力と第２逆カッドツリー処理器（図２中の６３）から出
力される再生累積エラーとが加算される。

【００３８】フィルタタップ及び係数決定部２０３では
第２逆カッドツリー処理器（図中２の６３）から出力さ
れる再生累積エラーの副ブロックの大きさによりタップ
数が決定され、第１加算器２０１から出力される復元映
像で同一位置、同一大きさの映像に対する分散によりフ
ィルタ係数が決定され、低域通過フィルタ２０４では第
２加算器２０２の出力がフィルタタップ及び係数決定部
２０３で決定されたフィルタ係数でフィルタリングされ
る。

【００３９】図５（Ａ）乃至図７（Ｉ）は累積エラーと
補償エラーに対する処理構造を示したものである。図５
（Ａ）乃至図７（Ｉ）において、図５（Ａ）を原信号
と、図５（Ｂ）を累積エラーと仮定する。累積エラー図
５（Ｂ）は不規則で全信号領域に渡って存する。累積エ
ラー図５（Ｂ）と原信号図５（Ａ）とを合わせると図５
（Ｃ）のようになり、この図５（Ｃ）に対して低域通過
フィルタリングすることにより図６（Ｄ）のような復元
信号を生成し得る。

【００４０】このように低域通過フィルタリングだけで
原信号と非常に類似した復元信号が生成され得るのは、
累積エラーの平均値が０であり、更に、不規則的に分布
されているからである。“Ｅ”は補償エラーを示すもの
で、図５（Ａ）の原信号に図６（Ｅ）の補償エラーを加
えると図６（Ｆ）のように補償エラーの存在する信号と
なる。この図６（Ｆ）をカッドツリー（１次信号では二
進ツリー）で分けると図７（Ｇ）のように補償エラーの
存する領域のみ細かく分けられる。

【００４１】エラーのある領域は平均値に取り替えられ
るのでカッドツリーと平均値を用いて復元したエラーは
図７（Ｈ）のようである。従って、図６から図７（Ｈ）
を引けば、図７（Ｉ）のような復元映像信号が得られ
る。このような補償エラーに対するカッドツリー方法は
補償エラーでは殆どのエラーが特定領域に集まっている
ので効果的に処理され得る。

【００４２】図８は累積エラーと補償エラーの処理にお
いて、累積エラーがフィルタリングを通じて処理される
程度を実験した結果である。用いられた動画像データは
‘foreman'という映像に１０Ｈｚでサンプリングされて
いて３５２×２８８の大きさを有する。実験では映像に
より適応的なフィルタリングを使用せず、単純な２次元
５タップと固定した係数値を用いてフィルタリングした
結果なので実際適応的なフィルタリングを用いる場合よ
り効果的な結果が期待される。実験結果から判るように
累積エラーに対する別度の符号化過程無しにも３〜４ｄ
Ｂの画質が改善されることが判った。

【００４３】

【発明の効果】前記したように、本発明による動画像符
号化方法及び装置では、動き補償エラー信号を補償エラ
ーと累積エラーに分離し、補償エラーにおいて集中され
ているエラー信号はカッドツリー方式で処理して平均値
を符号化し、残りの小さい信号に対してはフィルタリン
グ処理し、更に累積エラーにおいてその特性により大低
フィルタ処理し一部に限って平均値を符号化することに
より、従来のＤＣＴ又はカッドツリー方法に比しビット
発生量が減るので超低伝送率動画像符号化に適した利点
がある。

【００４４】さらに、補償エラーに対する効果的な符号
化で物体の境界線の一致しない現象を大幅に減少させ
得、フィルタリングを通じてモスキート効果とブロッキ
ング効果のような現象を著しく減らし得るので、従来の
ＤＣＴ又は一般的なカッドツリー方法に比べて画質が改
善される。また、本発明で使用する処理構造はデータの
領域変換なしにそのまま空間領域で処理することにより
離散余弦変換のように領域変換から発生する処理遅れが
取り除け、累積エラーと補償エラーの処理において一般
的なカッドツリー構造が用いられるため、エラーの分離
処理による別度のハードウエアの追加が必要とされな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による動画像符号化装置を示したブロッ
ク図である。

【図２】図１に示された動き推定及び補償器とＭＣエラ
ー発生及び分離器の詳細ブロック図である。

【図３】図１に示された第１及び第２カッドツリー処理
器の動作を説明するためのフローチャートである。

【図４】図１に示された加算器及びフィルタの詳細ブロ
ック図である。

【図５】（Ａ）乃至（Ｃ）は累積エラーと補償エラーに
対する処理構造を示したものである。

【図６】（Ｄ）乃至（Ｆ）は累積エラーと補償エラーに
対する処理構造を示したものである。

【図７】（Ｇ）乃至（Ｉ）は累積エラーと補償エラーに
対する処理構造を示したものである。

【図８】補償エラーを処理した後、残りの累積エラーに
対してフィルタリングで処理した実験結果を示したもの
である。

【図９】一般的な動画像符号化器の構造を示したもので
ある。

【図１０】補償エラー、累積エラー、動き補償エラーに
対してカッドツリー処理した時生成されたリーフノード
の数を示したものである。

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 以前の原映像を参照して現在の原映像に
   対する動き評価を行って動きベクトルを生成し、前記動
   きベクトルと以前の復元映像とを参照して動き補償映像
   を生成する動き補償過程と、 前記動き補償過程を行った後に発生される動き補償エラ
   ーを累積エラーと補償エラーに分離するエラー分離過程
   と、 前記エラー分離過程で分離された累積エラーと補償エラ
   ーを各エラーと特性に合わせてカッドツリー処理するカ
   ッドツリー処理過程と、前記カッドツリー処理過程 で処理された累積エラーと補
   償エラーの各カッドツリーにおける平均値に対する量子
   化を行い、所定の量子化間隔により量子化係数を決定す
   る量子化過程と、 前記量子化過程で量子化されたデータに対して可変長符
   号化を行う可変長符号化過程と、 前記可変長符号化過程から出力されるデータを貯蔵する
   貯蔵過程と、 前記貯蔵過程で貯蔵されたデータの量により前記量子化
   過程に提供する量子化間隔を決定するビット率の制御過
   程と、 前記量子化過程で量子化されたデータを量子化される以
   前のデータに変換する逆量子化過程と、 前記逆量子化過程の出力データ中所定の副ブロックで平
   均値のあるブロックに対して逆カッドツリー処理を行っ
   て再生補償エラー及び再生累積エラーを生成する逆カッ
   ドツリー処理過程と、 前記逆カッドツリー処理過程で生成される再生補償エラ
   ーと再生累積エラーと前記動き補償過程で生成される動
   き補償映像から１次的な復元映像を生成した後に低域通
   過フィルタリングを通じて最終的な復元映像を生成する
   復元映像生成過程とを含むことを特徴とする動画像符号
   化方法。
2. 【請求項２】 前記カッドツリー処理過程で平均値が０
   でない一部に対してのみカッドツリー処理することを特
   徴とする請求項１記載の動画像符号化方法。
3. 【請求項３】 前記カッドツリー処理過程で補償エラー
   中集中されているエラーはカッドツリー処理して平均値
   を符号化し、残りの小さいエラーに対しては符号化しな
   いことを特徴とする請求項１記載の動画像符号化方法。
4. 【請求項４】 以前の原映像と現在の原映像を貯蔵する
   ための第１バッファと、 前記第１バッファに貯蔵された以前の原映像を参照して
   現在の原映像に対する動き評価を行って動きベクトルを
   生成し、生成された動きベクトルと以前の復元映像とを
   参照して動き補償映像を生成するための動き推定及び補
   償器と、 前記動き推定及び補償器で生成された動き補償映像と現
   在の原映像を有して動き補償エラーを生成し、補償エラ
   ーと累積エラーに分離するための動き補償エラー発生及
   び分離器と、 前記動き補償エラー発生及び分離器から出力される補償
   エラーと累積エラーに対して符号化のためのカッドツリ
   ー処理を行うための第１及び第２カッドツリー処理器
   と、 前記動き推定及び補償器で生成された動きベクトルと前
   記第１及び第２カッドツリー処理器の出力データとを切
   り換えて出力するための切換部と、 前記切換部の出力データ中でカッドツリーにおける平均
   値に対する量子化を行い、所定の量子化間隔により量子
   化係数を決定するための量子化器と、 前記量子化器で量子化されたデータに対して可変長符号
   化を行うための可変長符号化器と、 前記可変長符号化器から出力されるデータを貯蔵するた
   めの第２バッファと、 前記第２バッファに貯蔵されたデータの量により前記量
   子化器に提供する量子化間隔を決定するためのビット率
   制御器と、 前記量子化器で量子化されたデータを量子化される以前
   のデータに変換するための逆量子化器と、 前記逆量子化器の出力データ中特定の副ブロックで平均
   値のあるブロックに対して逆カッドツリー処理を行って
   再生補償エラー及び再生累積エラーとを生成するための
   第１及び第２逆カッドツリー処理器と、 前記第１及び第２逆カッドツリー処理器でそれぞれ出力
   される再生補償エラーと再生累積エラーを前記動き推定
   及び補償器から出力される動き補償映像に加えて１次的
   な復元映像を生成した後にフィルタリングを通じて不規
   則に分布したエラーを処理して最終的な復元映像を生成
   するための加算器及びフィルタとを含むことを特徴とす
   る動画像符号化装置。
5. 【請求項５】 前記動き推定及び補償器は以前の原映像
   を参照して現在の原映像に対する動き評価を行って動き
   ベクトルを生成するための動き推定器と、 以前の原映像を参照し前記動きベクトルを利用して第１
   動き補償映像を生成するたるの第１動き補償器と、 以前の復元映像を参照し前記動きベクトルを用いて第２
   動き補償映像を生成するための第２動き補償器とから構
   成されることを特徴とする請求項４記載の動画像符号化
   装置。
6. 【請求項６】 前記動き補償エラー発生及び分離器は前
   記第２動き補償器から出力される第２動き補償映像を貯
   蔵して復元映像を生成するバッファと、 前記第１動き補償器から出力される第１動き補償映像と
   現在の原映像との差を求めて補償エラーを生成するめた
   の第１減算器と、 前記第２動き補償から出力される第２動き補償映像と現
   在の原映像との差を求めて動き補償エラーを生成するた
   めの第２減算器と、 前記第２減算器から出力される動き補償エラーと前記第
   １減算器から出力される補償エラーとの差を求めて累積
   エラーを生成するための第３減算器とより構成されるこ
   とを特徴とする請求項５記載の動画像符号化装置。
7. 【請求項７】 前記加算器及びフィルタは前記動き推定
   及び補償器から出力される動き補償映像と前記第１逆カ
   ッドツリー処理器から出力される再生補償エラーとを加
   算するための第１加算器と、 前記第１加算器の出力と前記第２逆カッドツリー処理器
   から出力される再生累積エラーとを加算するための第２
   加算器と、 前記第２逆カッドツリー処理器から出力される再生累積
   エラーのブロックの大きさによりフィルタタップを決定
   し、前記第１加算器から出力される復元映像の分散によ
   りフィルタ係数を決定するためのフィルタタップ及び係
   数決定部と、 前記第２加算器の出力を前記フィルタタップ及び係数決
   定部で決定したフィルタ係数でフィルタリングするため
   の低域通過フィルタとより構成されることを特徴とする
   請求項４記載の動画像符号化装置。
8. 【請求項８】 前記フィルタタップ及び係数決定部でフ
   ィルタタップ数は前記第２カッドツリー処理器から出力
   される再生累積エラー中対象ブロックの大きさに比例す
   ることを特徴とする請求項７記載の動画像符号化装置。