JPH0262180A - 動画像の動き補償予測符号化方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 動画像の動き補償予測符号化方式に関し。

伝送すべき情報量を増やさずに、しかも予測誤差を少な
くできる動き補償予測符号化を実現し。

それにより画質の劣化を防止しつつ伝送情報の低ビツト
レート化を図ることを目的とし°。

符号化器側では、現画面大ブロック動ベクトルを求めて
参照画面の動き？ｉｌｉ償を行い、この大ブロックを分
割した小ブロックにつきその近傍の符号化器ブロックを
用いて動ベクトルを求め、この小ブロック動ベクトルと
大ブロック動ベクトルの合成ベクトルで動き補償しつつ
小ブロックの予測符号化を行い、復号器側に各小ブロッ
クの符号化情報と大ブロック動き情報を送り、復号器側
では。

受信大ブロック動ベクトルを用いて画面の動き補償を行
い、小ブロック近傍の処理済ブロックを用いて当該小ブ
ロックのゼＪベクトルを符号化器側とは独立に求め、こ
の小ブロック動ベクトルと大ブロック動ベクトルの合成
ベクトルで動き補償しつつ小ブロックの再生を行うよう
に構成される。

〔産業上の利用分野〕

本発明は動画像の動き補償予測符号化方式に関する。

動き補償ＰｉｊｌｌＪ符号化方式は画像を低ビツトレー
トで符号化し伝送するものであり、伝送路の有効利用お
よび通信コストの低減を図るため９画質を劣化させるこ
となく一層の低ビツトレート化が要望されている。

〔従来の技術〕

動き補償予測符号化方式は２画面を複数のブロックに分
割してブロック単位で符号化を行う際に。

各ブロックにつき動ベクトルを算出してこの動ベクトル
で参照画面の位置を補正することによって。

伝送情報の低減を図るものである。

この動き補償予測符号化方式による符号器の従来の構成
例が第９図に示される。同図において。

１は人力画像Ｘと予測値交との差分を求めて予測誤差ε
を出力する減算器、２は予測誤差εを量子化して量子化
値ｑを出力する？量化器、３は量子化値ｑを逆量子化し
て予測誤差ε′を出力する逆量子化器、４は予測誤差ε
′と予測値交とを加算して局部ｆｉｔ号信号Ｘ′を発生
する。加算器、５は前フレームの画面（参照画面）の画
像を格納するフレームメモリ、６は入力画ｆｉｘとフレ
ームメモリ５内の前画面とを比較して入力画像のブロッ
クの勤ベクトル■を演算して出力する動き補償器、７は
動ベクトル■によってフレームメモリ５からの前画面の
位置を動かす可変遅延器である。

この動き補償予測符号化器は、フレーノ・メモリ５に格
納された前画面に対する現画面のブロックＸの動き量を
動き補償器６で演算し、求めた動ベクトル■によって前
画面の位置を可変遅延器７で動かし、この動き補償され
た後の前画面を用いて入力画像ブロックＸの予測符号化
を行うものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

動き補償予測符号化方式においては、比較的に大きなサ
イズの画面ブロックでブロックマツチング方式の動き補
償を行う場合、サイズ、の小さなブロックの用いた時と
比較して、伝送すべき情報量を少なくすることができる
が、予測誤差はほぼ同じか大抵の場合大きくなってしま
い９画質が劣化する・　　　　　　　　　　　　　　　
　　　ノしたがって本発明の目的は、伝送すべき情報量
を増やさずに、しかも予測誤差を少なくできる動き補償
予測符号化を実現し、それにより画質の劣化を防止しつ
つ伝送情報の低ビツトレート化を図ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明に係る原理ブロック図である。

本発明に係る予測符号器は、入力された現画面を動き補
償しつつ予測符号化する予測符号化手段２１、参照画面
に対する現画面の大ブロックの動ベクトルＶＬを求める
大ブロック動き検出手段２５゜この大ブロックを複数個
に分割した小ブロックについて、小ブロック近傍の符号
化済画素ブロックを用いて上記大ブロック動ベクトルで
参照画面を動き補償しつつ動ベクトルｖ！３を求める小
ブロック動き検出手段２３．上記小ブロックの動ベクト
ルＶ９とＬ肥大ブロックの勅ベクトルＶｔとを合成して
合成ベクトルＶＧを求める合成ベクトル演算手段２４を
具備し、この合成ベクトルＶＣを用いて上記−７−Ｉｊ
ＩＪ符号化手段２Ｉで参照画面を動き補償しつつ小ブロ
ックの予測符号化を行うように構成される。

また本発明に係る予測復号器は、受信した大ブロックの
動ベクトルＶＬで参照画面を動き補償しつつ、小ブロッ
ク近傍の処理済画素ブロックを用いて当該小ブロックの
動ベクトルｖ３を符号化器側とは独立に求める小ブロッ
ク動き検出手段２５゜この小ブロックの動ベクトルＶｓ
と大プロ、りの動ベクトルＶＬとを合成して合成ベクト
ルＶＧを求める合成ベクトル演算下段２６．この合成ベ
クトルＶＣを用いて動き補償を行いつつ元の小プロッタ
を再生する予測復号化手段２７を具備してなる。

〔作用〕

第２図は本発明に係る予測符号化の手順を示す流れ図で
ある。

符号化器側では、大ブロック動き検出手段２２で現画面
の大ブロックの動ベクトルＶＬを求め。

この動ベクトルＶｔ、を用いて参照画面の動き補償を行
う（ステップＳｌ）。

次いでこの大ブロックを複数個に分割した小ブロックに
ついて、小ブロック動き検出手段２３で小ブロック近傍
の符号化済画素ブロックを用いて上記動き補償後の参照
画面との間で動ベクトルＶＳを求める（ステップＳ２）
。

この小ブロックの動ベクトル■３と上記大ブロックの動
ベクトルＶＬとを合成ベクトル演算器２４で合成して合
成ベクトルＶＣを求め（ステップＳ３）、予測符号化手
段２１でこの合成ベクトルＶｃを用いて動き補償を行い
つつ小ブロックの予測符号化を行う　（ステップＳ４）
。

１：述の操作を大ブロックを分割した全ての小ブロック
について行い（ステップＳ５）、全ての小ブロックにつ
いての処理が終わったならば５次の大ブロックに処理を
進める（ステップ３６）。これを１画面中の全°この大
ブロックについて処理が終了するまで繰り返す。

かようにして求めた各小ブロックの符号化情報と大ブロ
ックの動き情報とを復号器側に送る。

復号器側では、小ブロック動き検出手段２５で。

受信した大ブロックの動ベクトルＶＬを用いて画面の勅
き補償を行いつつ小ブロック近傍の処理済画素ブロック
を用いて当該小ブロックの勤ベクトル■３を符号化器側
とは独立に求める。

この小ブロックの動ベクトルＶ？ｌと大ブロックの勤ベ
クトルＶＬとを合成ベクトル演算手段２６で合成した合
成ベクトルＶＣを用いて動き補償を行いつつ小ブロック
の再生を、予測復号化手段２７で行う。

〔実施例〕

以下９図面を参照しつつ本発明の詳細な説明する。

第３図および第４図はそれぞれ本発明の一実施例として
の動き補償予測符号化方式による符号器および復号器の
概略的なブロック構成を示す図である。

第３図において、減算器１．量子化器２．逆量子化器３
．加算器４．フレームメモリ５．動き補償器６．可変遅
延器７は第９図に示されたものと同じ回路である。

８は動き補償器６からの動ベクトルｖＬによって前画面
の動き補償を行う可変遅延器、９は可変遅延器８の前画
面と現画面とを比較して動ベクトルＶｓを検出し出力す
る動き補償器、１０は動き補償器６と動き補償器９から
それぞれ出力される動ペクト？しＶＬと動ベクトル■３
を加算して合成ベクトルＶｃを発生し可変遅延器７に出
力する加算器である。

第４図において、１１は受信された予測誤差εと受信側
で発生された予測値交とを加算して復号信号Ｘ′を出力
する加算器、１２は前画面を格納するフレームメモリ、
１３はフレームメモリ１３の前画面を、受信した動ベク
トルＶｌで動き補償する可変遅延器、１５は可変遅ｔ！
器Ｉ３の前画面と現画面とを比較して動ベクトルｖ３を
検出して出力する動き補償器、１６は受信した動ベクト
ルＶＬと動き補償器１５からの動ベクトルＶｓとを加算
して合成ベクトルＶｃを発生し出力する加算器、１４は
合成ベクトルＶｃによってフレームメモリ１２の前画面
を動き補償して加算器１１に出力する可変遅延器である
。

実施例の動作が第５図〜第８図を参照して以下に説明さ
れる。まず符号器側における動き補償予測符号化の処理
の手順が第５図の流れ図に示される。

いま、第５図に示されるように、入力画面Ｘの１６Ｘ１
６画素を１単位とする大ブロックをＬとし、この大ブロ
ックＬを４個に分割した８×８画素の小ブロックをＳ　
（ｉ、ｊ）とする。ここでｉ、ｊはそれぞれ１又は２で
あり、したがって小ブロックとしてはＳ（１，１）　、
　　Ｓ（１，２）　、　Ｓ（２，１）　、　Ｓ（２，２
）をとりえる。

まず動き補償器６において、フレームメモリ５内の前画
面と現画面の大ブロックＬとをブロックマツチング方式
によって比較して、前画面に対する現画面の大ブロック
Ｌの動き量を示す動ベクトルＶｔを探索する（ステップ
５１２）。この大ブロックＬの動き補償範囲は第７図に
示されるように縦および横方向にそれぞれ±７７画素範
囲とする。探索された動ベクトルＶＬのＸ軸成分をＶｘ
。

Ｙ軸成分をｖｙとする。すなわち。

ＶＬ＝（Ｖｘ、Ｖｙ） となる。この動ベクトルＶＬに従って可変遅延器８で前
画面の位置を動かして動き補償を行う（ステップ５１２
）。

次に、可変遅延器８で動き補償された前画面に対し、４
＋１１の小ブロックＳ（ｉ、ｊ）の動ベクトル■ｓ　（
ｉ、ｊ）を、小ブロックＳ（１，１）　、　　Ｓ（１，
２）　、　　Ｓ（２，１）　、　　Ｓ（２，２）の順に
求める（ステップ３１３〜Ｓ２０）。

すなわち、まずｉ＝１．ｊ＝１に設定して（ステップ３
１３，３１４）、小ブロックＳ（１，１）について、こ
の小ブロックＳ（１，１）の近傍の符号化済（処理済）
の画素を用いて可変遅延器８内の前画面との間でブロッ
クマツチングにより動ベクトルＶ　ｓ　（１，Ｉ）の探
索を行う。符号化済の画素としては、小ブロックＳ（１
，１）の上側と左側の３画素幅の「形の符号化済ブロッ
クＸ　（ｉ、ｊ）を用いる。

ここで動き補償を行う範囲は第８図の示されるような１
ｉ１横±横内３の範囲である。

なお符号化済ブロックＸ　（ｉ、ｊ）が取りえる座標位
置はＸ座標をｕ、Ｙ座標をＶとすると。

１＋（ｊ−１）ｘ８≦Ｕ≦３＋（ｊ−１）ｘ３１）（ｊ
−１）ｘ８　　≦　Ｖ　≦　１　１＋　　（ｊ−１）　
　ｘ８または。

１＋　（ｉ−１）Ｘ８≦Ｕ≦１１＋　（ｊ−１）　ｘ８
１＋（ｊ−１）ｘ８≦Ｖ≦３＋（ｊ−１）ｘ８の範囲で
ある。これは符号化済ブロックＸ（Ｌｊ）が１フレーム
の画面からはみ出さないための制限である。

得られた小ブロックＳ　（１，１）の動ベクトルＶｓ（
１，１）のＸ軸成分およびＹ軸成分を、（ＶＳｘ（１，
１）　、　Ｖｓｙ（１，１）　）とする。

この小ブロックＳ（１，１）の動ベクトルＶ３（１，１
）と、大ブロックしの動ベクトルＶＬとを加算器１０で
ベクトル的に加算合成して合成ベクトルＶＣ（１，１）
を求める。すなわち。

Ｖｃ　（１，１） −（Ｖｘ　＋Ｖｓｘ（Ｌｌ）　、　　Ｖｙ　＋Ｖｓｙ（
１，１）　）を求める。

この合成ベクトルＶｃ　（１，１）を用いて、可変遅延
器７においてフレームメモリ５の前画面の動き補償を行
い、この動き補償した前画面を予測情交として用いて現
画面の小ブロックＳ（１，１）との間で差分をとって予
測誤差εを求める。

次にｊ＝ｊ＋１の演算によってｊの値を一つ増加させ（
ステップ３１７）、それにより小ブロックＳ（１，２）
について上述の操作を繰り返して小ブロックＳ（１，２
）の予測誤差εを求める。この場合。

小ブロックＳ（１，２）の符号化済ブロックＸ（１，２
）には小ブロックＳ（１，１）が含まれることとなるが
。

小ブロックＳ（１，１）は既に符号化済であるので差し
支えない。

同様にして小ブロックＳ（２，１）　、　　Ｓ（２，２
）について順次に予測誤差εを求める。

伝送情報としては９以上のようにして求めた大ブロック
Ｌの動ベクトルＶＬと４個の小ブロックＳ（ｉ、ｊ）の
Ｐ渕誤差情報を復号装置側に伝送する。

小ブロックＳ（ｉ、ｊ）の動ベクトルＶｓ　（Ｌｊ）は
送らないので、伝送情報量の低減を図れる。

復号器側では、動き補償器１５は、受信した動ベクトル
ＶＬを用いて可変遅延器１３で動き補償したフレームメ
モリ１２の前画面と、既に受信され復元された現画面と
を用いて、符号器側で行った操作と同じ操作を行って各
小ブロックＳ　（Ｌｊ）の動ベクトルＶｓ（＋、ｊ）を
、符号器側とは独立して求める。この動ベクトルＶｓ　
（ｉ、Ｄ　と受信された動ベクトルＶＬとを加算器工６
で合成して合成ベクトルＶｃ（ｉ、ｊ）を発生し、これ
を用いて可変遅延器１４でフレームメモリ１２の前画面
を動き補償して受信された予測誤差ε情報から各小ブロ
ックＳ　（ｉ、ｊ）の画面を復元する。

本発明の実施にあたっては９種々の変形形態が可能であ
る。例えば、上述の実施例における大ブロックおよび小
ブロックのブロックサイズ１６×１６．８Ｘ８はそれぞ
れ単に一例に過ぎず２種々のブロックサイズが選択可能
なことは言うまでもない。また大ブロックを分割した小
ブロックの数も適宜選択できる。ブロックの形状も正方
形に限定されない。小ブロックの動ベクトルを探索する
ための小ブロック近傍の符号化済ブロックのサイズおよ
び形状も実施例のものに限定されるものではない、また
第７図および第８図に示された動き補償範囲も単に一例
に過ぎないことは一勿論である。

さらに、実施例の量子化器としては、ベクトル量子化、
スカシ量子化。ハイブリッド量子化、あるいは離散コサ
イン変換（ＤＣＴ）などの種々の方式が用い得る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、大きなブロックにより少ない情報量で
動ベクトルを検出し９次に小さなブロックに近接した符
号化済ブロックを用いることによって予測誤差を小さく
することができる。したがって、伝送すべき情報量を増
やさずに、しかも予測誤差を少なくできる動き補償予測
符号化を実現し、それにより画質の劣化を防止しつつ伝
送情報の低ビットレート化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る原理ブロック図。 第２図は本発明の動作説明のための流れ図。 第３図は本発明に係る一実施例としての動画像の動き補
償予測符号化方式による符号器のブロック図。 第４図は本発明に係る一実施例としての動画像の動き補
償予測符号化方式による復号器のブロック図。 第５図は実施例の符号器における動き補償予測符号化処
理の手順を示す流れ図。 第６図は動き補償に用いる符号化済画素の一例を説明す
る図。 第７図は大ブロックの動き補償範囲の一例を説明する図
。 第８図は符号比隣ブロックの動き補償を行う範囲の一例
を説明する図、および 第９図は従来の動き補償予測符号器を示すブロック図で
ある。 図において。 １−・・減算器 ２−・−量子化器 ３−逆量子化器 ４．１０−−一加算器 ５−フレームメモリ ６．９−一動き補償器 ７．８・−可変遅延器 Ｘ−人力画面 交一子測値 ＶＬ−大ブロックの動ベクトル Ｖ　ｓ−一小ブロックの動ベクトル Ｖｃ−−合成ベクトル 〔符号谷側〕 〔イ〜し　号　恩　イ貝＋ｌ　　　”］本発明Ｆ　４茶
ろ斥、理フロ・ツク区 第１図 本Ｊヒ側弓　の　重カゲπ説日月ｆ）ｉよ仁図第２図 ε°子徂１客呉差 第３図 史＆４列の符号化子１１暇 第５図 不発日月 の 爽徒嘗列 （イｊレーｊ８券づＴＬ＋１ 第４ 図 動き補償ト用ｔ′炉符号比隣函悪の一例第６図 犬ブロックの動さ鋪イ賞晩囲の−イラリ第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、符号化器側では、 現画面の大ブロックの動ベクトル（ｖ＿Ｌ）を求めて参
   照画面の動き補償を行い、 この大ブロックを複数個に分割した小ブロックについて
   小ブロック近傍の符号化済画素ブロックを用いて上記動
   き補償後の参照画面との間で動ベクトル（Ｖ＿Ｓ）を求
   め、 上記小ブロックの動ベクトル（Ｖ＿Ｓ）と上記大ブロッ
   クの動ベクトル（Ｖ＿Ｌ）とを合成した合成ベクトル（
   Ｖ＿Ｇ）を用いて動き補償を行いつつ小ブロックの予測
   符号化を行い、 かようにして求めた各小ブロックの符号化情報と大ブロ
   ックの動き情報とを復号器側に送り、復号器側では、 受信した大ブロックの動ベクトル（Ｖ＿Ｌ）を用いて画
   面の動き補償を行い、 小ブロック近傍の処理済画素ブロックを用いて当該小ブ
   ロックの動ベクトル（Ｖ＿Ｓ）を符号化器側とは独立に
   求め、 この小ブロックの動ベクトル（Ｖ＿Ｓ）と大ブロックの
   動ベクトル（Ｖ＿Ｌ）とを合成した合成ベクトル（Ｖ＿
   Ｇ）を用いて動き補償を行いつつ小ブロックの再生を行
   うように構成された動画像の動き補償予測符号化方式。 ２、入力された現画面を動き補償しつつ予測符号化する
   予測符号化手段（２１）、 参照画面に対する現画面の大ブロックの動ベクトル（Ｖ
   ＿Ｌ）を求める大ブロック動き検出手段（２５）、 この大ブロックを複数個に分割した小ブロックについて
   、小ブロック近傍の符号化済画素ブロックを用いて上記
   大ブロック動ベクトルで参照画面を動き補償しつつ動ベ
   クトル（Ｖ＿Ｓ）を求める小ブロック動き検出手段（２
   ３）、 上記小ブロックの動ベクトル（Ｖ＿Ｓ）と上記大ブロッ
   クの動ベクトル（Ｖ＿Ｌ）とを合成して合成ベクトル（
   Ｖ＿Ｇ）を求める合成ベクトル演算手段（２４） を具備し、この合成ベクトル（Ｖ＿Ｇ）を用いて上記予
   測符号化手段（２１）で参照画面を動き補償しつつ小ブ
   ロックの予測符号化を行うように構成された動画像の動
   き補償予測符号器。 ３、受信した大ブロックの動ベクトル（Ｖ＿Ｌ）で参照
   画面を動き補償しつつ、小ブロック近傍の処理済画素ブ
   ロックを用いて当該小ブロックの動ベクトル（Ｖ＿Ｓ）
   を符号化器側とは独立に求める小ブロック動き検出手段
   （２５）、 この小ブロックの動ベクトル（Ｖ＿Ｓ）と大ブロックの
   動ベクトル（Ｖ＿Ｌ）とを合成して合成ベクトル（Ｖ＿
   Ｇ）を求める合成ベクトル演算手段（２６）、 この合成ベクトル（Ｖ＿Ｇ）を用いて動き補償を行いつ
   つ元の小ブロックを再生する予測復号化手段（２７） を具備してなる動画像の動き補償予測復号器。