JP3443880B2 - ビデオ信号符号化方法及び復号化方法 - Google Patents
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Description
号化しその符号化データを復号化するビデオ信号符号化
方法及び復号化方法に関するものである。
化方式としていわゆるMPEG(蓄積用動画像符号化)
方式がある。これはISO−IEC/JTC1/SC2
/WG11にて議論され標準案として提案されたもので
あり、動き補償予測符号化とDCT(Discrete Cosine
Transform)符号化を組み合わせたハイブリッド方式が
採用されている。
間軸方向の相関を利用した方法であり、すでに復号再生
されてわかっている信号から、現在入力された画像を予
測し、その時の予測誤差だけを伝送することで、符号化
に必要な情報量を圧縮する方法である。
つフレーム内2次元相関性を利用して、ある特定の周波
数成分に信号電力を集中させ、この集中分布した係数の
みを符号化することで情報量の圧縮を可能とする。例え
ば、絵柄が平坦で画像信号の自己相関性が高い部分では
DCT係数は低周波数成分へ集中分布する。よってこの
場合は低域へ集中分布した係数のみを符号化することで
情報量の圧縮が可能となる。
Gは、基本的にノンインタレース信号を対象とした符号
化技術であるためインタレース信号に適用しようとする
と情報圧縮の効率上、問題が生ずる。
タレースビデオ信号に変換する場合(いわゆるテレシネ
変換)、2−3プルダウン(pull down)とい
う手法が広く用いられている。
ここで、フィルムは24Hzであるのに対し、ビデオ信
号は60Hzであるため(フィールドを単位とした場
合)、上記テレシネ変換ではフィールド数変換が必要と
なる。
最初のコマをビデオの2フィールドで読み出し、次のコ
マは3フィールドで読み出し、この操作を繰り返すとい
う方法を用いる。上記図21では、フィルムソース15
00及び1501が24Hzのノンインタレースのフィ
ルムソースであり、1枚のフィルムソースは、図21の
実線が示す第1のフィールドと点線が示す第2のフィー
ルドの2つのフィルードに分解される。分解されたフィ
ルムソース1500は、第1のフィールドがフィールド
1502に、第2のフィールドがフィールド1503の
2フィールドで読み出されれる。また、フィルムソース
1501は、第1のフィールドがフィールド1504及
び1506に、第2のフィールドがフィールド1505
の3フィールドで読み出される。従って、フィールド1
504とフィールド1506は全く同一のものとなる。
0及び1601が同一のフィルムソースから読み出した
ものであり、フィールド1602及至1604が同一の
フィルムソースから読み出したものであり、フィールド
1605及び1606が同一のフィルムソースから読み
出したものである。フィールド1600及び1601か
ら得られた画像であるフレーム1607と、フィールド
1602及び1603から得られた画像であるフレーム
1608は、それぞれ同一のフィルムソースから構成さ
れているが、フィールド1604及び1605から得ら
れる画像であるフレーム1609は、異なるフィルムソ
ースから構成されることになる。従って、テレシネされ
た動画像にMPEGをフレーム単位で適用しようとする
と、フレーム1607及び1608では同一のフィルム
ソースであるため問題はないが、フレーム1609では
異なるフィルムソースから構成されるため問題が起こる
ことがある。すなわち、同一のフィルムソースからのフ
ィールドでフレームが構成される例えばフレーム160
7や1608は、フレームDCTの効率が良いのに対
し、異なるフィルムソースからのフィールドでフレーム
が構成される例えばフレーム1609はフレームDCT
の効率が悪い。
場合やフレーム内でシーンチェンジが起こってしまうよ
うな場合、フレーム内画像信号の垂直方向の相関性が低
くなり、DCTによる情報量圧縮の効率が低下してしま
う問題が起こることになる。また同様に動き補償予測に
ついても画像信号の相関性の低さから適切な予測とはな
らない。
鑑み、2−3プルダウンの手法を用いるテレシネ変換に
より得られたビデオ信号に対して、効率の良い符号化を
可能とするビデオ信号符号化方法及びその符号化データ
を復号化するビデオ信号復号化方法を提供することを目
的としている。
符号化方法は、上述の目的を達成するために提案された
ものであり、24Hzのフィルムソースをテレシネ変換
して得られた60Hzのフィールド単位のビデオ信号を
符号化するビデオ信号符号化方法であり、前記ビデオ信
号から前記テレシネ変換時に重複されたフィールドを検
出し、前記重複フィールドを含まないフレームのみを参
照画像として用いて前記ビデオ信号を予測符号化し、符
号化データを生成するようにしたものである。
ムにおける2つのフィールド画像は、それぞれ前記フィ
ルムソースにおける異なるフレームから生成されてい
る。
は、24Hzのフィルムソースをテレシネ変換して得ら
れた60Hzのフィールド単位のビデオ信号の符号化デ
ータを復号化するビデオ信号復号化方法であり、前記符
号化データと各フレームの符号化方法に関連したデータ
とを受信し、前記符号化方法に関連したデータに基づい
て、前記テレシネ変換時に重複されたフィールドを含ま
ないフレームのみを参照画像として動き補償を行い、前
記ビデオ信号を復号するようにしたものである。
ムにおける2つのフィールド画像は、それぞれ前記フィ
ルムソースにおける異なるフレームから生成されてい
る。
ームをフィールド単位で符号化処理を行なうことによ
り、圧縮効率を向上させることが可能となり、 (2)フィルム上で連続する2コマから構成されるフレ
ームは、他のフレームの予測に用いられない符号化処理
モードで処理し、画質の低下をそのフレームのみに限定
することが可能となり、 (3)重複するフィールドまたはフレームを符号化せず
スキップ信号のみを符号化することにより、余分なビッ
トを減少させ、圧縮効率を向上させることが可能とな
る。
ながら説明する。
理装置としての符号化装置及び復号化装置の構成を示
す。
すように、映画などのフィルムソースを2−3プルダウ
ン(pull down)により変換して、60Hzのフィール
ド単位で入力されてくるビデオ信号VIに対し、ビデオ
信号VIから重複しているフィールドを検出して重複検
出信号DDSを発生し、上記ビデオ信号VIを処理時間
分遅延しビデオ信号VI1とする2−3プルダウン検出
手段102と、上記重複検出信号DDSと、符号器10
6からのオーバーフロウOVFと、上記ビデオ信号VI
1から、冗長なフィールドまたはフレームを示すスキッ
プピクチャSPCと、符号化をフィールド単位で行うか
フレーム単位で行うかを示す処理単位PUCと、符号化
の予測モードをIピクチャかPピクチャかBピクチャか
を示す予測モードPMCと、予測で参照する参照フィー
ルドまたは参照フレームを示す参照フィールド/フレー
ムRFCを生成し、また、上記ビデオ信号VI1を処理
時間分遅延しビデオ信号VI2とする処理モード選択手
段103と、上記処理モード選択手段103による処理
単位PUCが、フレームを示している場合に、上記ビデ
オ信号VI2の2フィールドを1フレームに変換し、そ
れ以外の場合は変換せず、この出力をビデオ信号VI3
とするスキャン変換手段104と、上記処理モード選択
手段103によって生成されたスキップピクチャSP
C、処理単位PUC、予測モードPMC、参照フレーム
/フィールドRFCによって、符号化の処理順序にビデ
オ信号VI3のフィールドまたはフレームの順序を入れ
替え、この出力をビデオ信号VI4とする順序入れ替え
手段105と、上記ビデオ信号VI4を、上記処理モー
ド選択手段103によって生成されたスキップピクチャ
SPC、処理単位PUC、予測モードPMC、参照フレ
ーム/フィールドRFCに従って符号化し、符号化信号
VC1とする符号手段106と、上記符号化信号VC1
にエラー訂正用の情報を付加し、符号化信号VC2とす
るECC手段107と、上記符号化信号VC2を変調
し、メディア109に書き込む符号化信号VC3とする
変調手段108と、を有するものである。
ては、メディア110に記録された信号VD1を、復調
して復号化信号VD2とする復調手段111と、上記復
号化信号VD2をエラー訂正し、復号化信号VD3とす
るECCデコード手段112と、上記復号化信号VD3
を復号して、上記変調されたスキップピクチャSPCを
復号化してSPDとし、上記変調された符号化単位PU
Cを復号化してPUDとし、上記変調された予測モード
PMCを復号化してPMDとし、上記変調された参照フ
ィールド/フレームRFCを復号化してRFDとし、こ
れらの情報をもとにビデオ信号VO1を復号化する復号
手段113と、上記復号手段113によって復号された
処理単位PUDが、フレームを示している場合に、上記
ビデオ信号VO1の1フレームを2フィールドに変換
し、これ以外の場合は変換せず、この出力をビデオ信号
VO2とするスキャン変換手段114と、上記復号器1
13によって復号されたスキップピクチャSPD、処理
単位PUD、予測モードPMD、参照フレーム/フィー
ルドRFDによって、復号化の処理順序にビデオ信号V
O2のフィールドの順序を入れ替え、この出力をビデオ
信号VOとする順序入れ替え手段115とを有するもの
である。
説明をする。
ダウン検出回路102に送られる。この2−3プルダウ
ン検出回路102は、重複されているフィールドを検出
し、その検出信号である重複検出信号DDSを発生する
と共に、ビデオ信号VIを当該2−3プルダウン検出回
路102の処理時間分遅延してビデオ信号VI1として
出力する。
らは、処理モード選択回路103によって、以下に挙げ
る4種の信号が生成される。
あり、これは重複しているフィールドや、時間的変化の
少ない(あるいは全くない)フィールドまたはフレーム
など、冗長なフィールドやフレームを示す信号である。
あり、これは、フィールドを処理単位とするか、フレー
ムを処理単位とするかを示す信号である。
であり、Iピクチャ(予測しない)か、Pピクチャ(過
去から予測)か、Bピクチャ(未来から予測、または、
未来と過去の線形予測、または、過去から予測)かを示
すものである。
の信号であり、これは、符号化時に参照するフィールド
またはフレームを示すものである。
選択回路103の処理時間分遅延し、ビデオ信号VI2
として出力される。
択回路103が生成した処理単位PUCがフレームを示
す場合には、フィールドのビデオ信号VI2の2フィー
ルドを1フレームに変換してビデオ信号VI3として出
力する。処理単位がフィールドを示す場合には、ビデオ
信号VI2をそのままビデオ信号VI3として出力す
る。
05に送られる。ここでは、上記ビデオ信号VI3に対
し、処理モード選択回路103が生成したスキップピク
チャSPC、処理単位PUC、予測モードPMC、参照
フレーム/フィールドRFCを参照して、符号化の処理
順序にフィールド又はフレームの順序を入れ替え、これ
をビデオ信号VI4として出力する。
て、処理モード選択回路103が生成した、スキップピ
クチャSPC、処理単位PUC、予測モードPMC、参
照フレーム/フィールドRFCにしたがって符号化さ
れ、これが符号器106から符号化信号VC1として出
力される。
よって、エラー訂正用の情報が付加され、当該ECC回
路107から符号化信号VC2として出力される。
って変調され、符号化信号VC3となされ、図示を省略
する記録手段によって本発明実施例のメディア109に
記録される。
号VD1は、復調回路111によって復調され、ここか
ら復号化信号VD2として出力される。
112によってエラー訂正され、復号化信号VD3とな
される。
れ、この復号器13では、上記復号化信号VD3から、
処理モード選択回路103によって生成されたスキップ
ピクチャSPC、処理単位PUC、予測モードPMC、
参照フレーム/フィールドRFCを復号化し、それぞ
れ、スキップピクチャSPD、処理単位PUD、予測モ
ードPMD、参照フレーム/フィールドRFDとして出
力する。また、復号器113は、ビデオ信号を復号化
し、ビデオ信号VO1として出力する。
14に送られる。ここで、復号器113によって復号化
された処理単位PUDがフレームを示す場合には、当該
スキャン変換回路114は、ビデオ信号VO1の1フレ
ームを2フィールドに変換してビデオ信号V02として
出力する。これ以外の場合は、上記スキャン変換回路1
14は、上記変換を行わず、ビデオ信号VO1をそのま
まビデオVO2として出力する。
15に送られる、この順序入れ替え回路115では、復
号器113で復号化されたスキップピクチャSPD、処
理単位PUD、予測モードPMD、参照フレーム/フィ
ールドRFDにしたがって、符号化の処理順序にビデオ
信号VO2のフィールドの順序を入れ替えてビデオ信号
VOとして出力する。これにより、メディア110から
の信号の再生が実現されることになる。
動作を図2及び図3に基づいて説明する。
のビデオ信号VIは、セレクタ207によって偶数フィ
ールドのみ選別され、この選別によるビデオ信号VP2
が差分器203に送られる。この差分器203では、フ
ィールド遅延回路201及び202により2フィールド
遅れとなされたビデオ信号VP1と、上記セレクタ20
7からのビデオ信号VP2とで1画素毎に差分値が計算
される。
された差分値VP3は、絶対値器204によってその絶
対値VP4が計算され、その後、その1フィールドあた
りの累積和が累積器205で計算される。
て、適当な値に定められているしきい値THと比較され
る。ここで、当該しきい値THよりも小なる場合には、
入力されたビデオ信号VIは重複しているフィールドで
あると判断され、当該比較器206から重複検出信号D
DSが出力される。
様子を示したものである。
第1のフィールドであるビデオ信号VIのフィールド0
と、第2のフィールドであるビデオ信号VIのフィール
ド1で読み出され、フィルムソースBは、第1のフィー
ルドであるビデオ信号VIのフィールド2及びフィール
ド4と、第2のフィールドであるビデオ信号VIのフィ
ールド3で読み出され、フィルムソースCは、第1のフ
ィールドであるビデオんしごうVIのフィールド5と、
第2のフィールドであるビデオ信号VIのフィールド6
で読み出され、フィルムソースDは、第1のフィールド
であるビデオ信号VIのフィールド7及びフィールド9
と、第2のフィールドであるビデオ信号VIのフィール
ド8で読み出される。
すように、ビデオ信号VIに対して2フィールド遅延し
ている。上記ビデオ信号VP2は、偶数フィールドのみ
差分化器203に送られ、これにより、差分化器203
は、偶数フィールドの場合のみ差分演算を行う。ここ
で、ビデオ信号VP1がフィールド2でビデオ信号VP
2がフィールド4の場合に、両者のフィルムソースは同
一であるため、累算器205の出力である累積値VP5
が比較器206によって、しきい値TH以下であること
が判定され、これにより比較器206から重複検出信号
DDSが出力される。尚、ビデオ信号VIは、フィール
ド遅延回路201により、1フィールドの遅延を受けた
後、ビデオ信号VI1として処理モード選択回路103
へ送られることになる。
図4及至6に基づいて説明する。
3の構成を示す。
遅延回路401に送られる。この遅延回路401によっ
て処理に必要な複数の遅延ビデオ信号VS1を得る。ま
た、ビデオ信号VI1は、上記遅延回路401によって
処理モード選択回路103で必要な処理時間遅延された
後、ビデオ信号VI2としてスキャン変換回路104へ
送られる。
DSと遅延ビデオ信号VS1から、重複しているフィー
ルドや、時間的な変化が全く無いか少ないフィールドま
たはフレームを検出し、スキップピクチャSPCとして
出力する。
ドを検出した場合のスキップピクチャSPCのタイミン
グ図を示す。
第1のフィールドであるビデオ信号VI1のフィールド
0と、第2のフィールドであるビデオ信号VI1のフィ
ールド1で読み出され、フィルムソースBは、第1のフ
ィールドであるビデオ信号VI1のフィールド2及びフ
ィールド4と、第2のフィールドであるビデオ信号VI
1のフィールド3で読み出され、フィルムソースCは、
第1のフィールドであるビデオ信号VI1のフィールド
5と、第2のフィールドであるビデオ信号VI1のフィ
ールド6で読み出され、フィルムソースDは、第1のフ
ィールドであるビデオ信号VI1のフィールド7及びフ
ィールド9と、第2のフィールドであるビデオ信号VI
1のフィールド8で読み出される。
ルド1から成り、フレームF1は、フィールド2及びフ
ィールド3から成り、フレームF2は、フィールド4及
びフィールド5から成り、フレームF3は、フィールド
6及びフィールド7から成り、フレームF4は、フィー
ルド8及びフィールド9から成る。
DSに対して、スキップピクチャSPCは、フィールド
4及びフィールド7で出力されることになる。この動作
は、以下同様に繰り返される。
は、冗長検出回路402の出力であるスキップピクチャ
SPCと遅延ビデオ信号VS1とから、処理単位PUC
を出力する。この時、図5に示すように、処理単位PU
Cは、異なるフィルムソースから成るフレームF2及び
フレームF3で処理単位をフィールドとするものとなさ
れ、これ以外の場合にはフレームとするものとなされ
る。この動作は、以下同様に繰り返される。
が全く無いか少ないフィールドまたはフレームを検出
し、スキップピクチャSPCを出力する。ここでスキッ
プピクチャはPピクチャ及びBピクチャに関して以下の
条件を持つ。
次の二つの条件を持つ。 (1)全てのマクロブロックが過去の同一フレーム(フ
ィールド)から予測されており、その予測ベクトルの大
きさが零である。 (2)伝送されるDCT係数が存在しない。
次の二つの条件を持つ。 (1)全てのマクロブロックの予測モード(前後両フレ
ーム(フィールド)からの予測、または前フレーム(フ
ィールド)からの予測、または後フレーム(フィール
ド)からの予測)が等しく、かつその参照フレーム(フ
ィールド)が等しく、かつその予測ベクトルが零であ
る。 (2)伝送されるDCT係数が存在しない。
ド)を検出した場合、スキップピクチャSPCを出力す
る。
106からのオーバーフロウOVFを受け取った場合に
も出力される。これは、ORゲート405によって、冗
長検出回路402の出力とオーバーフロウOVFとの論
理和をとることで実現される。さらに、冗長検出回路4
02は、意図的にフレーム(フィールド)をスキップピ
クチャとする場合にもスキップピクチャSPCを出力す
る。なお、後段の符号器106では、スキップピクチャ
と同時に参照フレーム/フィールドRFCも符号化す
る。
測モードPMCと、その参照フィールド/フレームRE
Cを出力する。図6を用いて、当該予測モードについて
説明する。
からなるフレームB2と、フィールドb30及びb31
からなるフレームB3は、異なるフィルムソースから構
成されるフレームであり、したがって、予測モード判定
回路404では、これらのフレームを参照して予測を行
なわないように符号化の予測モードPMCを決定するよ
うにしている。例えば図6に示すように、後述するPピ
クチャであるフィールドp40及びp41を、予測に参
照したくないフレームB2及びフレームB3を使用しな
いような位置に決定する。
ードPMCについて説明する。符号化の予測モードPM
Cは次の3通りである。
は予測は行なわれない。
は時間的に後ろ(過去)のフレームから予測することが
できる。
は時間的に後ろ(過去)のフレームからと時間的に前
(未来)のフレームから予測することができる。
まとめると以下のようになる。 (1)前フレームからの予測モード (2)前後両フレームからの線形予測モード(前フレー
ムからの参照マクロブロックと後フレームからの参照マ
クロブロックを1画素毎に線形演算(たとえば平均値計
算)をする。) (3)後フレームからの予測モードなお、参照フィール
ド/フレームは、予測モードPMCで参照すべきフィー
ルドまたはフレームを示すようにする。また、図6にお
いては、図示は省略しているが、フレームB4は、フレ
ームI2からコピーし、フレームB7は、フレームP9
からコピーする。
を図7〜図9に基づいて説明する。
うに、ビデオ信号VI2をメモリする1フィールドメモ
リ701と、アドレスコントローラ702と、マルチプ
レクサ703とで実現されるものである。て、上記アド
レスコントローラ702は、1フィールドを構成するラ
イン数に等しい数のアドレスを記憶しておき、特定の順
序でフィールドメモリ701からデータを読み出させ、
フレーム単位のビデオ信号VFとするためのものであ
る。また、マルチプレクサ703は、処理単位PUCに
よって、フィールドの場合にはビデオ信号VI2をビデ
オ信号VI3として、フレームの場合にはビデオ信号V
Fをビデオ信号VI3として出力するためのものであ
る。
め、例えば、1フィールドが4ラインで構成されている
と仮定する。この時、2フィールドから1フレームへの
変換は、図9に示すように行わなければならない。
のライン0〜3が順にフィールドメモリ701内のライ
ンメモリA〜Dに書き込まれる。次に、アドレスコント
ローラ702からのアドレスに基づいて、ラインメモリ
Aにあるライン0を読み出し、直後に同じラインメモリ
Aに第1フィールドのライン4を書き込む(このような
ことはDRAMのリードモディファイライトモードで実
現できる)。次に、ラインメモリAにあるライン4を読
み出し、直後に同じラインメモリAに第1フィールドの
ライン5を書き込む。次に、ラインメモリBにあるライ
ン1を読み出し、直後に同じラインメモリBに第1フィ
ールドのライン6を書き込む。次に、ラインメモリAに
あるライン5を読み出し、直後に同じラインメモリAに
第1フィールドのライン7を書き込む。以下同様にし
て、図9に示すような2フィールドから1フレームへの
変換が行われる。
0及び図11に基づいて説明する。
示す。
る信号VI4は、ブロック化回路1001に送られる。
当該ブロック化回路1001からは、例えば16×16
画素のマクロブロック単位の形でデータが読み出され、
後述する動き検出回路1002を介して差分検出器10
03に伝送される。
測器1015及びフィールドメモリ群1011〜101
4からなる動き補償器付のフィールドメモリ群からの動
き補償された画像データも供給され、当該差分検出器1
003でこれらの差分が検出される。
換(DCT)処理を行うDCT回路1004に送られ
る。当該DCT回路1004でDCT処理されて得られ
たDCT係数データは、量子化器1005に送られる。
当該量子化器1005からの量子化データは、例えばい
わゆるハフマン符号化やランレングス符号化等の可変長
符号化処理を行う可変長符号化回路1006、及びバッ
ファ1007を介して、符号化データ(VC1)として
出力される。
リ群1011及至1014には、上記量子化器1005
からの量子化データが、当該量子化器1005での量子
化処理の逆量子化処理を行う逆量子化器1008と上記
DCT回路1004でのDCT処理の逆DCT処理を行
う逆DCT回路1009とを介し、更に加算器1010
を介した後にセレクタ1017によってセレクトされた
データが供給されるようになっている。
CT回路1008の出力と予測器1015を介した動き
補償器付のフィールドメモリ群1011及至1014の
出力との加算がなされる。なお、バッファ1007から
は、当該バッファ1007のオーバーフロウを防止する
ための信号であるオーバーフロウOVFが、上記量子化
器1005にフィードバックされるとともに、処理モー
ド選択回路103に送られるようになっている。
クロブロック単位で出力された画像データは、動き検出
回路1002に伝送される。上記動き検出回路1002
は、マクロブロック単位で画像間の動きベクトルと各画
素の絶対値差分和を検出し、これらのデータ(画像間の
動きベクトルのデータと絶対値差分和のデータ)を出力
する。絶対値差分和のデータは動き予測モード決定回路
1018に伝送される。
予測モード決定方法について、その1例を説明する。
ィールドp41とからなるフレームは、時間的に後ろ
(過去)にあるフィールドi10とフィールドi11と
からなるフレームによって予測されるモードが採られ
る。
0と同一の画像のフィールドであり、フィールドb31
はフィールドp41と同一の画像のフィールドであるた
め、フィールドb20、フィールドb31は符号化せず
スキップフィールドとする。
0は、時間的に後ろ(過去)にあるフィールドi10と
フィールドi11とからなるフレームと、時間的に前
(未来)にあるフィールドp40とフィールドp41と
からなるフレームより、以下の3通りの方法で予測する
ことができる。 (1)前フレームからの予測モード (2)前後両フレームからの線形予測モード(前フレー
ムからの参照マクロブロックと後フレームからの参照マ
クロブロックを1画素毎に線形演算(たとえば平均値計
算)をする。) (3)後フレームからの予測モードこの時の選択方法を
図11に基づいて説明する。
された前フレームからの予測誤差の絶対値差分和をX、
また後フレームからの予測誤差の絶対値差分和をYとす
る時、図11にあるようにY>jXの場合、本実施例の
動き予測モード判定回路1018では、領域1101に
あたる前フィールドまたはフレームからの予測モードを
選択するようにする。また、kX≦Y≦jXの場合に
は、領域1102にあたる前後両フィールドまたはフレ
ームからの線形予測モードが選択される。またY<kX
の場合には、領域1103にあたる後フィールドまたは
フレームからの予測モードを選択する。
リ群を構成する予測器1015には、上記動き予測モー
ド判定回路1018からの予測モードPMCと動きベク
トルMVとが供給されており、さらにフィールドメモリ
群1011〜1014には上記予測モードPMCと動き
ベクトルMVとに基づいて読みだしアドレスを発生する
読みだしアドレス発生回路1016からの読みだしアド
レスが供給されるようになっている。したがって、当該
動き補償器付のフィールドメモリ群1011及至101
4及び予測器1015によれば、上記動き予測における
予測モードPMCと上記動きベクトルMVを用いた動き
補償が行われる。
器113について説明する。復号器113の構成を図1
2に示す。
信号VD3は、バッファ1201に一時蓄積される。こ
のバッファ1201から取り出された信号は、次に逆可
変長符号化器1202によって符号化ビットストリーム
から取り出した情報に従って、ブロック毎に逆量子化器
1203によって逆量子化された後、逆DCT回路12
04によって逆DCTされる。なお、逆量子化器120
3、逆DCT回路1204は、図10における量子化器
1005、DCT回路1004と相補的な構成とされる
ものである。
器1205を介しさらにセレクタ1206を介して出力
されると共に、動き補償付きのフィールドメモリ群のフ
ィールドメモリ群1207〜1210に送られる。ま
た、フィールドメモリ1207〜1210の出力が、予
測器1211を介して上記加算器1205に送られる。
なお、予測器1211はこれらブロック毎に処理された
逆DCTの出力より、画像を再現するためのものであ
る。
1210には、ディスプレイアドレス発生回路1213
からのディスプレイアドレスも供給されるようになって
いる。このディスプレイアドレス発生回路1213に
は、外部周期信号に応じて周期信号を発生する周期信号
発生回路1212からのフレームパルス信号が供給され
る。
記スキップピクチャSPDをも復号し、このスキップピ
クチャSPDがスキップピクチャとすべき旨を示すもの
である場合には重複すべきフレーム(フィールド)から
画像を複製してフレーム(フィールド)を再構成する。
これがセレクタ1206よりビデオ信号VO1として出
力される。
プピクチャを前述同様に次のように解釈している。すな
わち、Pピクチャでのスキップピクチャは次の二つの条
件を持つ。 (1)全てのマクロブロックが過去の同一フレーム(フ
ィールド)から予測されており、その予測ベクトルの大
きさが零である。 (2)伝送されるDCT係数が存在しない。
次の二つの条件を持つ。 (1)全てのマクロブロックの予測モード(前後両フレ
ーム(フィールド)からの予測、または前フレーム(フ
ィールド)からの予測、または後フレーム(フィール
ド)からの予測)が等しく、かつその参照フレーム(フ
ィールド)が等しく、かつその予測ベクトルが零であ
る。 (2)伝送されるDCT係数が存在しない。
の画像の複製の例を、Pピクチャの場合を図13を用い
て、Bピクチャの場合を図14を用いて説明する。
ムP2が、 第1フィールドのフィールドp20と第2
フィールドのp21で、それぞれピクチャ単位として処
理されている場合、フィールドp20がスキップピクチ
ャであり、その参照フィールドがフィールドi00の
時、フィールドp20は、フィールドi00からの複製
で復元されることになる。また、フィールドp21がス
キップピクチャであり、その参照フィールドがフィール
ドi01の時、フィールドp21は、フィールドi01
からの複製で復元されることになる。
レームを単位として処理されている場合、フレームP4
がスキップピクチャであり、その参照フレームがP2の
時、フレームP4は、フレームP2からの複製で復元さ
れることになる。またこの時、参照フレームがフレーム
I0の場合、フレームP4は、フレームI0からの複製
で復元されることになる。
フレームB1が、第1フィールドのフィールドb10と
第2フィールドのフィールドb11で、それぞれピクチ
ャ単位として処理されている場合、フィールドb10が
スキップピクチャであり、予測モードが前フィールドか
らの予測であり、その参照フィールドが例えばフィール
ドi00の場合、フィールドb10は、フィールドi0
0からの複製で復元されることになる。
らの予測であり、その参照フィールドが例えばフィール
ドp21の場合、フィールドb10は、フィールドp2
1からの複製で復元されることになる。
ルドからの予測であり、その参照フィールドが、例えば
フィールドi00とフィールドp21である場合、フィ
ールドb10はフィールドi00とフィールドp21か
らの線形予測モード(前フィールドからの参照マクロブ
ロックと後フィールドからの参照マクロブロックを1画
素毎に演算(たとえば平均値計算)をする)によって復
元されることになる。
レームを単位として処理されている場合、予測モードが
前フレームからの予測であり、その参照フレームが例え
ばフレームI0の場合、フレームB3はフレームI0か
らの複製で復元される。
の予測であり、その参照フレームが、例えばフレームP
4の場合、フレームB3は、フレームP4からの複製で
復元されることになる。
ムからの予測であり、その参照フレームが、例えばフレ
ームI0とフレームP4である場合、フレームB3はフ
レームI0とフレームP4からの線形予測モード(前フ
レームからの参照マクロブロックと後フレームからの参
照マクロブロックを1画素毎に演算(たとえば平均値計
算)をする)によって復元されることになる。
及び復号化装置について説明する。
復号化装置について図15を用いて説明する。
装置840の説明をする。
ダウン検出回路832に送られ、ここでは、重複されて
いるフィールドを検出し、その検出信号である重複検出
信号DDSを発生する。同時に、ビデオ信号VIは2−
3プルダウン検出回路832の処理時間分遅延してビデ
オ信号VI1として出力される。
らは、処理モード選択回路833によって、前述同様
に、以下に挙げる4種の信号が生成される。すなわち、
第1は、スキップピクチャSPCの信号であり、これは
重複しているフィールドや、時間的変化の少ない(或い
は全くない)フィールドまたはフレームなど、冗長なフ
ィールドやフレームを示すものである。
あり、これはフィールドを処理単位とするか、フレーム
を処理単位とするかを示すものである。
であり、Iピクチャ(予測しない)か、Pピクチャ(過
去から予測)か、Bピクチャ(未来から予測、または、
未来と過去の線形予測、または、過去から予測)かを示
すものである。
の信号であり、符号化時に参照するフィールドまたはフ
レームを示すものである。
833の処理時間分遅延し、ビデオ信号VI2として出
力される。ここで、当該第2の実施例のフィールド順序
入れ替え及びスキャン変換回路834は、処理モード選
択回路833が生成した処理単位PUCがフレームを示
す場合には、フィールドのビデオ信号VI2の2フィー
ルドを1フレームに変換してビデオ信号VI3として出
力する。また、変換回路843は、処理単位PUCがフ
ィールドを示す場合には、ビデオ信号VI2をそのまま
ビデオ信号VI4として出力する。
ャン変換回路834は、上記ビデオ信号VI2に対し、
処理モード選択回路833が生成したスキップピクチャ
SPC、処理単位PUC、予測モードPMC、参照フレ
ーム/フィールドRFCを参照して、符号化の処理順序
にフィールドまたはフレームの順序を入れ替え、ビデオ
信号VI4として出力する。
て、処理モード選択回路833が生成した、スキップピ
クチャSPC、処理単位PUC、予測モードPMC、参
照フレーム/フィールドRFCに従って符号化され、こ
れが符号器836から符号化信号VC1として出力され
る。
よって、エラー訂正用の情報が付加され、当該ECCか
いろ837から符号化信号VC2として出力される。
って変調され符号化信号VC3となされ、メディア83
9に記録される。
号VD1は、復調回路841によって復調され、ここか
ら復号化信号VD2として出力される。
842によってエラー訂正され、復号化信号VD3とな
される。
れる。この復号器843では、復号化信号VD3から、
処理モード選択回路103によって生成されたスキップ
ピクチャSPC、処理単位PUC、予測モードPMC、
参照フレーム/フィールドRFCを復号化し、それぞ
れ、スキップピクチャSPD、処理単位PUD、予測モ
ードPMD、参照フレーム/フィールドRFDとして出
力する。また、復号器843は、ビデオ信号を復号化
し、ビデオ信号VO1として出力する。
ィールド順序入れ替え及びスキャン変換回路844は、
復号器843によって復号化された処理単位PUDがフ
レームを示す場合には、ビデオ信号VO1の1フレーム
を2フィールドに変換してビデオ信号VO2として出力
する。また、変換回路844は、これ以外の場合(処理
単位PUDがフレームを示す場合以外)は上記変換を行
わず、ビデオ信号VO1をそのままビデオ信号VO2と
して出力する。
替え及びスキャン変換回路844に送られる。この変換
回路844では、復号器843で復号化されたスキップ
ピクチャSPD、処理単位PUD、予測モードPMD、
参照フレーム/フィールドRFDに従って、復号化の処
理順序にビデオ信号VO2のフィールドの順序を入れ替
えてビデオ信号VOとして出力する。これにより、メデ
ィア840からの信号の再生が実現されることになる。
び動作については前述の図2及び図3同様であり説明は
省略する。
択回路833の構成を図16に示す。なお、動作につい
ては前記図5及び図6同様である。
延回路401に送られ、ここで処理に必要な複数の遅延
ビデオ信号VS1となされる。また、ビデオ信号VI1
は、遅延回路401によって処理モード選択回路833
で必要な処理時間遅延された後、ビデオ信号VI2とし
てスキャン変換回路104へ送られる。
DSと遅延ビデオ信号VS1から、重複しているフィー
ルドや、時間的な変化が全く無いか少ないフィールドま
たはフレームを検出し、スキップピクチャSPCとして
出力する。
は、フレーム/フィールドの差分を計算する。ここで、
その差分の和があるしきい値以下の場合には、そのフレ
ーム/フィールド間では時間的な変化が全くないか少な
いフレーム/フィールドであることがわかるので、この
ときフレーム間差分器406は、スキップピクチャSP
Cを出力する。なお、このしきい値は、冗長度を減らし
たい場合には大きく設定し、逆に後の画質を良くしたい
場合には当該しきい値を小さくする。
号器836からのオーバーフロウOVFを受け取った場
合にも出力される。このため、本実施例の処理モード選
択回路833では、ORゲート405は3入力となり、
このORゲート405において上記冗長検出回路402
の出力とオーバーフロウOVFと上記フレーム/フィー
ルド間差分器406の出力の論理和をとるようになる。
にフレーム(フィールド)をスキップピクチャとする場
合にもスキップピクチャSPCを出力する。なお、この
第2の実施例においても、上記スキップピクチャSPC
と同時に参照フレーム/フィールドRFCも符号化す
る。
化が全く無いか少ないフィールドまたはフレームを検出
し、スキップピクチャSPCを出力する。この場合、符
号化は2パスで行なわれる。なお、この2パスの符号化
については、説明の都合上、後述する図20において説
明する。
クチャはPピクチャ及びBピクチャに関して以下の条件
を持つ。
ャは次の二つの条件を持つ。 (1)全てのマクロブロックが過去の同一フレーム(フ
ィールド)から予測されており、その予測ベクトルの大
きさが零である。 (2)伝送されるDCT係数が存在しない。
次の二つの条件を持つ。 (1)全てのマクロブロックの予測モード(前後両フレ
ーム(フィールド)からの予測、または前フレーム(フ
ィールド)からの予測、または後フレーム(フィール
ド)からの予測)が等しく、かつその参照フレーム(フ
ィールド)が等しく、かつその予測ベクトルが零であ
る。 (2)伝送されるDCT係数が存在しない。
ド)を検出した場合、スキップピクチャSPCを出力す
る。
測モードPMCと、その参照フィールド/フレームRF
Cを出力する。予測モードについては前記図6同様であ
る。
号化の予測モードPMCは、前述同様に3通りである。
すなわち、第一の符号化処理モード(Iピクチャ)では
予測は行なわれない。
は時間的に後ろ(過去)のフレームから予測することが
できる。
は時間的に後ろ(過去)のフレームからと時間的に前
(未来)のフレームから予測することができる。
まとめると以下のようになる。 (1)前フレームからの予測モード (2)前後両フレームからの線形予測モード(前フレー
ムからの参照マクロブロックと後フレームからの参照マ
クロブロックを1画素毎に線形演算(たとえば平均値計
算)をする。) (3)後フレームからの予測モードなお、本実施例で
も、参照フィールド/フレームは、予測モードPMCで
参照すべきフィールドまたはフレームを示すようにす
る。
ン変換回路834の構成を図17に示す。なお、動作に
ついては、前述の図8,図9同様である。
回路834は、図17に示すように、ビデオ信号をメモ
リするフィールドメモリ群241とアドレスコントロー
ラ242とから構成される。上記アドレスコントローラ
424は、、及び特定の順序でフィールドメモリ241
から読み出し、フィールド/フレームの変換を行ない、
また符号器863の処理順にフィールド/フレーム信号
を読み出すためのアドレスを発生するものである。ま
た、アドレスコントローラ242は上記処理モード選択
回路803から入力される、スキップピクチャSPC、
処理単位PUC、予測モードPMCに従いフィールドメ
モリ241から所定の画像データを読み出すためのアド
レスを発生する。
18に示す。この図18の構成は、概略的には前述した
図10と同様であるが、異なる点としては、temporal_
reference発生回路1020を有し、当該temporal_ref
erence発生回路1020は、予測モードPMCに基づい
て、フレームのGOP内での表示順を表すtemporal_re
ferenceを出力する。ここで、temporal_referenceは1
0ビットのフラグで、ピクチャの表示順番を表す。これ
はピクチャのカウンタで画像が入力される度に1づつ増
加する値を、1024で割った余りで表される。このte
mporal_reference は、可変長符号化器1006に出力
される。
器1006には、スキップピクチャSPC、処理単位P
UC、予測モードPMC、参照フレーム/フィールドR
FC、動きベクトルMVも送られ、さらに、動き予測モ
ード決定回路1018には、スキップピクチャSPC、
処理単位PUC、予測モードPMCも送られる。
る。
順序入れ替え及びスキャン変換回路844と復号器84
3との間の関係は図19に示すようなものとなってい
る。
入れ替え及びスキャン変換回路844は、復号化器84
3で復号化されて出力されtemporal_referenceによっ
てスキャン変換を行う。具体的には、当該フィールド順
序入れ替え及びスキャン変換回路844は、アドレスコ
ントローラ251から構成される。当該変換回路844
は、上記temporal_referenceに基づいて、復号器84
3中のセレクタ付きのフィールドメモリ群252(前述
の図12のセレクタ1206及びフィールドメモリ群1
207〜1210)に読み出しアドレスを送り、所定の
フィールドデータを当該フィールドメモリ群252から
読み出させて出力させる。
0における前記2パスの符号化について、図20を用い
て説明する。この図20において、前述の図15と対応
する構成要素には、同一の指示符号を付している。
器861と863の2つを、また、処理モード選択回路
として前記処理モード選択回路833の他に同様の処理
モード選択回路862を設けている。
に、スキップピクチャの条件を満たしているかどうか調
べる。このスキップピクチャSPCが上記処理モード選
択回路862を介して次の符号器863に送られる。当
該符号器863は符号器861と同様に符号化を行なう
が、上記スキップピクチャSPCを受けとった場合、そ
れをスキップピクチャとして符号化する。
ディア(図1のメディア109や110、図15のメデ
ィア839や840)は、上述したような本発明実施例
の符号化装置によって符号化された信号が記録されるも
のである。すなわち、24Hzのフィルムソースをテレ
シネ変換して得られた60Hzのフィールド単位のビデ
オ信号から前記テレシネ変換時に重複されたフィールド
を検出し、前記重複フィールドを含むフレームの他のフ
レームのみを参照画像として用いて前記ビデオ信号を予
測符号化して生成された符号化データが記録されている
ものである。このとき、符号化データと共に、各フレー
ムの符号化方法に関連したデータとして、前記スキップ
ピクチャSPC、処理単位PUC、予測モードPMC、
参照フレーム/フィールドRFC、動きベクトルMV、
オーバーフロウOVF等も記録される。
ば、ディスク状記録媒体(光ディスク、記録可能な光デ
ィスク、ハードディスク等)や、テープ状記録媒体、半
導体メモリ、ICカード等を例に挙げることができる。
号化方法及び装置おいては、入力される画像信号の性質
に応じて、処理する画像の単位をフイールドとフレーム
の2通りを適応的に切替えて画像の符号化を行えること
ができるため、処理する画像の単位をフイールドのみ、
もしくはフレームのみを単位とする場合に比べ、効率の
良い符号化が可能となる。また、フィルム上で連続する
2コマから構成されるフレームをフィールド単位で符号
化処理を行なうことにより、圧縮効率を向上させること
が可能となり、フィルム上で連続する2コマから構成さ
れるフレームは、他のフレームの予測に用いられない符
号化処理モードで処理し、画質の低下をそのフレームの
みに限定することが可能となり、重複するフィールドま
たはフレームを符号化せずスキップ信号のみを符号化す
ることにより、余分なビットを減少させ、圧縮効率を向
上させることが可能となる。
で本発明のビデオ信号記録メディアは、記憶容量を有効
に使用することができる。
装置の概略構成を示すブロック回路図である。
検出回路の構成を示すブロック回路図である。
イミングを示す図である。
路の構成を示すブロック回路図である。
生成信号のタイミングを示す図である。
の構成を示すブロック回路図である。
する図である。
示すブロック回路図である。
である。
示すブロック回路図である。
クチャ、特にPピクチャの画像複製に関する説明に供す
る図である。
クチャ、特にBピクチャの画像複製に関する説明に供す
る図である。
概略構成を示すブロック回路図である。
回路の構成を示すブロック回路図である。
入れ替え及びスキャン変換回路の構成を示すブロック回
路図である。
示すブロック回路図である。
入れ替え及びスキャン変換回路について説明するための
ブロック回路図である。
ック回路図である。
る。
ドに関し、異なるフィルムソースから構成されたフィー
ルドが符号化効率が低下することを示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 24Hzのフィルムソースをテレシネ変
換して得られた60Hzのフィールド単位のビデオ信号
を符号化するビデオ信号符号化方法において、 前記ビデオ信号から前記テレシネ変換時に重複されたフ
ィールドを検出し、 前記重複フィールドを含まないフレームのみを参照画像
として用いて前記ビデオ信号を予測符号化し、符号化デ
ータを生成することを特徴とするビデオ信号符号化方
法。 - 【請求項2】 前記重複フィールドを含むフレームにお
ける2つのフィールド画像は、それぞれ前記フィルムソ
ースにおける異なるフレームから生成されていることを
特徴とする請求項1記載のビデオ信号符号化方法。 - 【請求項3】 24Hzのフィルムソースをテレシネ変
換して得られた60Hzのフィールド単位のビデオ信号
の符号化データを復号化するビデオ信号復号化方法にお
いて、 前記符号化データと各フレームの符号化方法に関連した
データとを受信し、 前記符号化方法に関連したデータに基づいて、前記テレ
シネ変換時に重複されたフィールドを含まないフレーム
のみを参照画像として動き補償を行い、前記ビデオ信号
を復号する ことを特徴とするビデオ信号復号化方法。 - 【請求項4】 前記重複フィールドを含むフレームにお
ける2つのフィールド画像は、それぞれ前記フィルムソ
ースにおける異なるフレームから生成されていることを
特徴とする請求項3記載のビデオ信号復号化方法。
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