JPH04273687A - 動画像符号化装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＴＶ信号や画像信号の
通信に係り、特に、ＴＶ会議装置やＴＶ電話装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＴＶ信号をディジタル的に圧縮し６４ｋ
ｂ／ｓ程度の伝送路を用いて伝送するＴＶ電話、ＴＶ会
議が普及しつつある。伝送速度６４ｋｂ／ｓから２Ｍｂ
／ｓまでは各装置の相互通信を図るために国際電信電話
諮問委員会（ＣＣＩＴＴ）において圧縮方式や画面のフ
ォーマットの標準化が検討され、Ｈ．２６１として勧告
化に至った。

【０００３】本発明の概要を説明する前に、この標準化
された圧縮方式について説明を行う。

【０００４】なお、標準化方式については「ＰＣＳＪ８
９　画像符号化講演会　−研究動向と標準化動向−（電
子情報通信学会画像符号化シンポジウム運営委員会、１
９８９年１１月）」の４３ページに詳しく記述されてい
る。図１に標準化された符号化方式の代表的な回路のブ
ロック図を示す。

【０００５】ディジタル化され、輝度信号と色信号に分
離されたＴＶ信号２０はフレームメモリ１（以下ＦＭ）
に記憶される。記憶された画像信号は、８画素×８ライ
ン（ブロック）毎に画像信号２１として読み出され、直
前に伝送したフレーム（前フレーム）の中で相関の最も
高い８画素×８ラインの予測信号３０と差分をとり信号
２２を得る（フレーム間符号化）。差分信号２２はＤＣ
Ｔ（離散コサイン変換）回路３にてされ周波数成分に変
換され、量子化回路４において量子化される。量子化さ
れた信号２４は符号化回路５にて可変長符号化され伝送
されると同時に、逆量子化回路６、逆ＤＣＴ回路７によ
り伝送した画像と同じ信号２６に再生される。この信号
２６はＤＣＴや量子化により劣化はしているが差分信号
２２にほぼ等しい信号である。信号２６は予測信号３０
と加算され再生画像信号２７が得られる。再生画像信号
２７は直前に符号化され、伝送された信号２４から再生
された画像信号２７を記憶してあるフレームメモリ９に
記憶され次のフレームの符号化に予測信号として利用さ
れる。

【０００６】可変長符号化された信号は時間平滑化用バ
ッファ１３に記憶した後、伝送回線より読み出されＢＣ
Ｈ回路１４にてＢＣＨ符号による誤り訂正符号を付加さ
れ伝送回線に送出される。ＢＣＨ符号については今井秀
樹著「符号理論」（電子情報通信学会、９０．３発行）
の１５１ページより詳しい記述があるため省略する。予
測信号は前フレームの画像信号の中から符号化しようと
する画像信号に最も類似したものを用いる。一般に前フ
レームの中の同じ位置付近にある信号との相関が強いこ
とから、予測信号の位置は符号化する信号の位置との差
分（２次元ベクトル）で表す。このベクトルを動きベク
トルと呼ぶ。可変遅延回路１０では前フレームの信号の
中から動きベクトル４４で示される信号２９（８画素×
８ライン）を取り出す。信号２９はループフィルタ回路
１１でフィルタをかけられ予測信号３０となる。

【０００７】動きベクトルの検出にはいくつもの方法が
提案されているが、最も一般的なものは符号化する信号
と、前フレームの信号の差分（誤差）をとり検出する方
法である。図２に代表的な動きベクトル検出回路の例を
示す。数通りの動きベクトル１１５に対し、それらに対
応する再生画像信号４３を読みだし、符号化する画像信
号４１と１画素毎に誤差とり、誤差の最も小さい動きベ
クトルを予測信号生成に用いる。「誤差」を表す評価関
数としては誤差の電力（２乗和）を用いることが多い。 図２のように、誤差信号１００を２乗回路１０１にて２
乗し、加算器１０２、ラッチ１０３を用いて蓄積加算を
行い誤差電力を求める。計算された誤差電力１１０をそ
れまでの誤差電力の最小値１１１と比較回路１０６にて
比較される。比較結果１１２により計算された誤差電力
が小さければラッチ１０４にその電力の値を、ラッチ１
０７にそのときの動きベクトルを記憶する。全ての誤差
電力を計算し終わった時のラッチ１０７に記憶されてい
るベクトルが動きベクトル４４とされ、予測に用いられ
る。誤差電力の他に画素毎の差分の絶対値和が用いられ
ることも多い。

【０００８】

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】現在、動きベクトルの
検出において、誤差電力が最も小さくなる時のベクトル
を採用している。しかし、実際には誤差電力が最小にな
るベクトルが必ずしも最適とは限らない。図３に示すよ
うに誤差電力とその時の符号化ビット数の間には必ずし
も強い相関は存在していない。そのため、誤差電力が最
小となるベクトルを動きベクトルとしていても画像の圧
縮効率は上がらないことがある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】画像の圧縮効率を向上さ
せるためには、動きベクトルを求めるときに誤差電力の
替わりに、各ベクトルに対応する符号化ビット数と相関
の強い評価関数をもちいればよい。

【００１１】

【作用】符号化ビット数と相関の強い評価関数を用いて
動きベクトル検出を行うことによって、各ブロックに対
する符号化ビット数を最小にし、画像全体の符号化ビッ
ト数を削減することができ、圧縮効率を向上させること
ができる。

【００１２】

【実施例】符号化ビット数と相関の強い評価関数の一つ
として、ＤＣＴ係数の絶対値和がある。ＤＣＴ係数とは
ＤＣＴを行った結果の各信号の総称で、ブロック内の周
波数成分にあたる。図３に本発明を用いた動き検出回路
の実施例を示す。２００が本発明の部分である。図２の
従来例と同様に、数通りの動きベクトル１１５に対し、
それらに対応する再生画像信号４３を読みだし、符号化
する画像信号４１との「誤差」を測定する。「誤差」の
測定にＤＣＴ係数の絶対値和を用いる。符号化する画像
の信号と再生画像の信号とを１画素毎に差分をとり、差
分信号をＤＣＴ回路２０１を用いてＤＣＴ係数２０２に
変換する。入力した画素数と同じ個数のＤＣＴ係数が得
られる。得られたＤＣＴ係数は絶対値回路２０３で正の
値に変換され、１ブロック分蓄積加算される。以下の処
理は従来の動き検出回路と同様である。なお、ＤＣＴ係
数の絶対値和を計算するかわりに、量子化したＤＣＴ係
数の絶対値和を計算しても同様な効果が得られる。この
ときの量子化法は１図の量子化回路４の方法と同じとき
効果が最も大きい。

【００１３】ＤＣＴ係数の絶対値和とその時の符号の総
量の相関は図４のようになり、図５に示した誤差電力の
場合の相関よりも強い。そのためブロックの符号総量が
最小になる動きベクトルを容易に探索することができ、
動画像の圧縮効果を高めることができる。なお、図４、
５のグラフは、少し動きながら話をする人物の胸上像の
中で１００ｍｓ離れた２フレームを用いて測定した値で
ある。２フレームの対応する位置の８画素×８ラインの
領域について、誤差と、差分画像を符号化したときの符
号量を計算して求めた。

【００１４】図３の動き検出回路ではＤＣＴを独立な回
路で実行していた。しかし、一般の場合動きベクトル検
出中は、図１のＤＣＴ回路３に相当する部分は動作して
いない。そのため図３のＤＣＴ回路２０１は図１のＤＣ
Ｔ回路３と兼用が可能である。図６にＤＣＴ回路を兼用
した場合の実施例を示す。

【００１５】以下、図６の信号処理の概要を説明する。 なお、本発明の適用部分は３５０で示した部分である。

【００１６】入力されるディジタル画像信号はスイッチ
３０１を経由して符号化ＦＭ１に記憶される。一方直前
に符号化したフレームは復号化され予測ＦＭ９に記憶さ
れている。これら２つのＦＭは１フレーム符号化する毎
に符号化−予測を交代して使用される。すなわち、符号
化ＦＭ１の画像を符号化・復号化して得た再生画像は同
じ符号化ＦＭ１に記憶され、次のフレームではこのＦＭ
が予測ＦＭとして利用される。

【００１７】符号化する画像が符号化ＦＭに記憶された
時点から符号化処理を開始する。符号化ＦＭ，予測ＦＭ
の同じ位置すなわちメモリ上の同じアドレスから画像信
号は読みだされ、読み出された部分の画像に変化がある
（有効）か無い（無効）かを判定する。読み出された信
号は引算器３１７、スイッチ３０２を経由してＤＣＴ回
路３に入力される。ＤＣＴされた結果すなわちＤＣＴ係
数はスイッチ２０３を経由して量子化回路４で量子化さ
れ量子化されたＤＣＴ係数２４になる。絶対値累積加算
回路２０３で累積される。画像に変化がなければＤＣＴ
係数は全て零になるため、累積値は零となる。累積値は
プロセッサ３１５によってデータバス３１８を通って読
み出され、プロセッサによって有効／無効が判定される
。有効／無効判定するときＦＭの読み出し方は上記で説
明したように符号化・予測両ＦＭから同時に読み出さず
に、片方のＦＭを先に読みだし小容量の作業用ＲＡＭに
記憶させ、もう一方のＦＭを読み出すときに上記の作業
用ＲＡＭの内容を同時に読み出しても良い。このように
すると２つのＦＭに対するアドレスを共通にする事がで
きる他、作業用ＲＡＭに符号化ＦＭの内容を記憶させれ
ば次に説明する動きベクトルの検出時に符号化ＦＭから
の読み出しを省略することができる。

【００１８】有効／無効判定の結果が無効ならば予測Ｆ
Ｍ内９の該当部分をスイッチ３１９を経由して符号化Ｆ
Ｍ１に転送する。

【００１９】有効／無効判定の結果が有効ならば次に動
きベクトルを検出する。動きベクトルの検出は先に説明
したように、数通りの位置の予測画像と符号化画像の誤
差を比較し最も小さいものを採用する。プロセッサ３１
５は符号化画像信号と予測画像信号の位置のずれ（すな
わち動きベクトル）をＦＭ制御回路３１３に設定しＦＭ
アドレス３１６が少しずれた位置の予測画像信号を指し
示すようにしておく。符号化ＦＭ１から読み出した符号
化画像信号と予測ＦＭ９の少しずれた位置から読み出さ
れた予測画像信号は有効／無効判定時と同様に引算器３
１７で差分をとり、ＤＣＴ回路３、量子化回路４、絶対
値累積加算回路２０３により量子化されたＤＣＴ係数の
絶対値和がとられる。この絶対値和はプロセッサ３１５
より読み出される。プロセッサは、この操作を動きベク
トルを変化させながら繰り返し、最もＤＣＴ係数の絶対
値和の小さい動きベクトルを求める。上記の動きベクト
ル検出時にも、有効／無効判定時と同様に作業用ＲＡＭ
を設け、この作業用ＲＡＭに符号化ＦＭの内容を記憶さ
せておけば、以降の符号化ＦＭの読み出しを省略するこ
とができ、また２つのＦＭのアドレスを共有させること
ができる。動きベクトルの検出は、有効／無効判定ほど
検出精度は必要としないため、比較する画素数を間引い
て計算時間を短縮することも可能である。作業用ＲＡＭ
を用いれば間引いた符号化ＦＭの内容を記憶させ、アド
レスの共有化等が図れる。有効／無効判定および動きベ
クトル検出で用いる作業用ＲＡＭはＲＡＭ３１０あるい
はＲＡＭ３１１と時分割で共用することも可能である。

【００２０】動きベクトルを検出した後にはフレーム間
符号化を行う。検出した動きベクトルで示される少しず
れた位置にある予測画像信号はスイッチ３００を経由し
て、ループフィルタ回路１１にてフィルタをかけられ、
作業用ＲＡＭ３１０に記憶される。フィルタをかけられ
た信号（予測信号３０）は同時あるいはＲＡＭ３１０に
記憶された後に、スイッチ３０１、スイッチ３０４経由
で読み込まれた符号化画像信号と引算回路２においてフ
レーム間差分をとられる。フレーム間差分信号はスイッ
チ３０２を経由しＤＣＴ回路３に入力され、そのＤＣＴ
係数２３は量子化回路４で量子化され、量子化されたＤ
ＣＴ係数２４となり作業用ＲＡＭ３１１に記憶される。 作業用ＲＡＭに記憶されたＤＣＴ係数はプロセッサ３１
５によって、ＤＣＴ係数読出回路３１２経由で読み出さ
れる。ＤＣＴ係数読出回路はＣＣＩＴＴの標準化案で定
められたジグザグスキャン（２次元の信号を［０，０］
　［０，１］［１，０］　［２，０］　［１，１］　［
０，２］．．．［７，７］のように対角線方向にジグザ
グに読み出す方法）と、標準化案で定められたＤＣＴ係
数の２次元可変長符号化のために非零係数の抽出とその
直前の零係数の数を測定する。もしＤＣＴ係数が全て零
であればプロセッサはこの部分は変化がない、すなわち
無効あるいは動き補償後無効として処理する。

【００２１】上記で述べた量子化回路４の例を図７に示
す。ＤＣＴ係数２３は予め定めて置いた量子化ステップ
サイズで割算をし量子化を行う。量子化ステップサイズ
は標準化案では２、４、６、．．．．６０、６２の３１
通り用意されているが、７図の回路では、これを２、４
、８、１６、３２のような２のべき乗に限定することに
より回路規模を減らしている。量子化ステップサイズは
量子化制御回路４０２内に予め定めておく。ＤＣＴ係数
２３は、定数表４０３を用いて、ＤＣＴ係数２３の正負
符号、量子化ステップサイズ等によって定まる定数４０
４を加算回路４０１において加算される。加算された結
果は可変シフト回路４０６にて量子化ステップサイズに
よって定まるビット数を右シフト（除算）する。加算す
る値４０４およびシフトするビット数４０５は表１の値
を用いる。

【００２２】

【表１】

【００２３】表１には量子化ステップサイズが６２の場
合の近似値を計算するときの値も記してある。

【００２４】先の量子化されたＤＣＴ係数２４は、次の
フレームの予測信号生成のために画像信号に再生され記
憶される。量子化されたＤＣＴ係数２４は逆量子化回路
６によって逆量子化されスイッチ３０２経由で再びＤＣ
Ｔ回路３に入力され、ＤＣＴの逆変換（逆ＤＣＴ）を施
される。ＤＣＴと逆ＤＣＴは演算の順序だけが変化する
ため共有化が図れる。逆ＤＣＴされ差分画像に戻った信
号はスイッチ３０３を経由して先に作業用ＲＡＭ３１０
に記憶されていた予測信号３０と加算回路８にて加算さ
れ符号化画像が再生される。再生された符号化画像はス
イッチ３０４、スイッチ３０１を経由して符号化ＦＭ１
に記憶される。符号化ＦＭ１に記憶された信号は次のフ
レームでは予測画像信号として利用される。先に述べた
ＤＣＴし量子化した結果、無効あるいは動き補償後無効
になった場合には逆量子化信号６の出力はすべて零にな
り、以下の逆ＤＣＴの演算結果も全て零になる。そのた
めＤＣＴを行う以前、あるいはＤＣＴを行っている間に
作業用ＲＡＭ３１０に記憶されている予測信号を符号化
ＦＭ１に予め書き込んでおくことができる。この場合、
ＤＣＴした結果が無効であれば、符号化ＦＭ１に再生画
像（すなわち予測画像）を書き込む必要がないため、全
ての処理を中止し次の符号化処理の実行に即座に移れる
。ＤＣＴした結果が無効でなければ上記で示した手順に
より、符号化ＦＭ１に再生画像を上書きすればよい。 符号化ＦＭ１に予め書き込む予測信号はループフィルタ
１１の出力を直接書き込んでも構わない。

【００２５】上記で述べた逆量子化回路６の例を図８に
示す。図８の回路は図７の量子化回路４に対応している
ため、量子化ステップサイズは２、４、８、１６、３２
のみに対応している。量子化ステップサイズを限定した
ことにより回路規模の縮小を図ることができる。量子化
されたＤＣＴ係数２４は可変シフト回路４５１によって
量子化ステップサイズ、ＤＣＴ係数の正負等によって定
まるシフトビット数４５３に応じて左シフト（乗算）さ
れる。シフトされた結果４５４は量子化ステップサイズ
によって定まる値４５６を加算器４５６にて加えられ代
表値２５が生成される。なお代表値のあたいはすべて標
準化によって定められている。表２にシフトビット数４
５３と加算値４５６の値を示す。

【００２６】

【表２】

【００２７】表２において量子化ステップサイズが６２
の時の数値は近似値を計算するためのものである。

【００２８】なお、図７の量子化回路および図８の逆量
子化回路においては量子化ステップサイズは予め定めて
いるが、プロセッサ３１５から設定してもよい。図７の
量子化回路４は図９に示す３または５による除算回路と
組み合わせることにより２のべき乗以外のきめ細かい量
子化を行うことができる。

【００２９】図９の３または５による除算回路（以下３
・５除算回路）は入力信号５３０を３または５で除算し
、量子化結果５３１を得る回路である。３で除算するか
５で除算するかは選択信号５３２、選択器５０１を用い
て選択する。以下３で除算する場合の動作について説明
を行う。３で除算するためには１／３（＝０．３３３３
３…）を乗算すればよい。これは２進数で表せば０．０
１０１０１０１…（２）となり、量子化の計算精度を１
６桁とすれば０．０１０１０１０１０１０１０１０１（
２）となる。入力信号５３０はシフト回路５１１、５１
２によって２ビット右シフト（除算）される。この２ビ
ットシフトした信号と、さらにシフト回路５１３、５１
４で２ビットされた信号を加算器５０４にて加算し中間
結果５３３を得る。この中間結果５３３は入力信号の０
．０１０１（２）倍になっている。中間結果５３３は計
算精度４桁（２進数）での３による除算結果である。 中間結果５３３は加算器５０５において、シフト回路５
１５において中間結果５３３を４ビットシフト（除算）
した信号と加算され中間結果５３４を得る。中間結果５
３４は計算精度８桁の場合の除算結果である。中間結果
５３４はさらに加算結果５３４を８ビットシフト（除算
）した信号と加算され量子化結果５３１を得る。量子化
結果５３１は入力信号５３０の０．０１０１０１０１０
１０１０１０１（２）倍になっている。入力信号５３０
を５で除算する場合は１／５（＝０．２）の２進数表現
が０．００１１００１１０１１…であることから、先に
説明した３による除算回路の加算器５０４の入力を選択
器５０１にて切り替えることにより実現が可能である。 ５による除算回路においては中間結果５３３は入力信号
５３０の０．００１１（２）倍になっている。図９の３
・５除算回路は計算精度１６桁の例を示したが、量子化
出力５３１に、量子化出力を１６ビットシフト（除算）
した信号を加えることにより計算精度を３２桁に向上さ
せることができる。以下容易に２のべき乗の桁数の計算
精度に拡張することが可能である。必要な計算精度が２
のべき乗以外の時は不要の桁の計算を省略することによ
って実現が可能である。

【００３０】以上述べた処理は図１のＤＣＴ回路３、逆
ＤＣＴ回路７および図３のＤＣＴ回路２０１を、図６で
は一つのＤＣＴ回路３として共用している。汎用のＤＣ
Ｔ回路素子には図６における減算器２および加算器８が
含まれているものがあるため、スイッチ３０２は減算器
２の前に、スイッチ３０３は加算器８の後に置いても構
わない。

【００３１】プロセッサ３１５がＤＣＴ係数読出回路３
１２より読みだしたＤＣＴ係数は、可変長シリアル・パ
ラレル（ＳＰ）変換回路３１４を用いて可変長符号化す
る。可変長符号化された信号は時間平滑バッファ１３に
一時記憶され、伝送回線の読出しタイミングに応じて読
み出される。読み出された信号はＢＣＨ符号化回路１４
において誤り訂正符号を付加され伝送回線に送出される
６図の回路の内３５１で示した部分は専用ＬＳＩ化して
もよい。また３５１の部分にＤＣＴ回路３あるいはバッ
ファ１３あるいはプロセッサ３１５あるいは符号化ＦＭ
９あるいは参照ＦＭ９あるいはこれらの組み合わせを専
用ＬＳＩに取り込んでもよい。

【００３２】このように動きベクトルを検出するための
評価値として、誤差電力や差分の絶対値和の代わりに、
ＤＣＴ、量子化後のデータの絶対値和を用いる上記の手
法は、符号語長が短く圧縮率の高い、最適な動きベクト
ルの検出が可能である。しかし、探索の過程で、各仮定
動きベクトルに対する差分計算、ＤＣＴ、量子化、絶対
値累積加算処理を行なう必要があり、処理時間が長くな
る場合も考えられる。そこで、仮定動きベクトルに従っ
た参照フレームの画像データと符号化フレームの画像デ
ータの差分計算、ＤＣＴ、量子化、絶対値累積加算処理
等の定められた相関関数に従って計算し評価値を求める
処理を複数回繰返す場合の処理時間を短縮する手法につ
いて以下に説明する。

【００３３】図１０は本発明である動きベクトル検出回
路の一実施例を示す図で、１フレームの画像データを格
納可能なＦＭ（フレームメモリ）１，９の２面と、ＦＭ
の画像データの読み出しを行なうＦＭ制御手段３１３と
、上記の画像データの差分を計算する減算器２と、該差
分結果をＤＣＴするＤＣＴ手段３と、該ＤＣＴ結果を量
子化する量子化手段４と、該量子化結果の絶対値和を計
算する絶対値累積加算手段２０３と、それら手段をパイ
プライン制御して最も有利な動きベクトルを検出する検
出制御手段１０８とによって構成する。図中の破線で囲
んだ、ＦＭ制御手段３１３、ＤＣＴ手段３、検出制御手
段１０８が特徴である。

【００３４】まず、差分計算、ＤＣＴ、量子化、絶対値
累積加算処理をシリアルに行なった場合について説明す
る。ＦＭ１，９は、動画像データを一時的に記憶するも
ので、市販のＲＡＭ等のメモリ素子を用いている。第１
のＦＭ１には符号化するフレームの画像データを記憶し
、第２のＦＭ９には参照するフレームの画像データを記
憶する。ＦＭ制御手段３は専用のハードウェアによって
構成する。該メモリ制御手段３では、前記ＦＭに画像デ
ータを記憶するアドレス制御と記憶した画像データを減
算器２に与えるための読み出しアドレスを制御する。 ＦＭの読み出しは、フレームの画像を（８画素×８ライ
ン）程度に細かく分割したブロックごとに行なう。参照
フレームのＦＭアドレスは、仮定した動きベクトルに従
う画素だけ符号化フレームとずれた位置の画像データを
読み出す。これらのメモリ制御は１フレームの処理が終
了するごとに符号化フレームと参照フレームを切り替え
る。減算器２では、符号化フレームのＦＭ１と参照フレ
ームのＦＭ２からメモリ制御手段３で与えられる１画素
ごとの画像データの差分を求める。ＤＣＴ手段３はＤＣ
Ｔ器と専用ハードウェアで構成され、減算器２の出力で
ある差分データに直交変換のひとつであるＤＣＴ（ｄｉ
ｓｃｒｅｔｅ　　ｃｏｓｉｎｅ　　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ
：離散コサイン変換）を行なわせる。（８画素×８ライ
ン）のＤＣＴは、数式１で示す変換式によって直交変換
器で行なわれる。

【００３５】

【数１】

【００３６】該直交変換器はＦＩＲ型のディジタルフィ
ルタによって実現され、（８画素×８ライン）の１ブロ
ックのＤＣＴ結果を得るには１２８クロックを要する。 量子化手段４は専用ハードウェアによって構成される。 量子化手段４では、ＤＣＴ手段３により冗長度の圧縮を
行なったデータをさらに圧縮するものでＤＣＴしたデー
タを量子化ステップに従った除算値で除算し、有効ビッ
ト数を減らすことによって行なう。絶対値累積加算２０
３は専用ハードウェアによって構成する。絶対値累積加
算２０３では、量子化手段４からの出力データの絶対値
を１ブロック分累積加算して絶対値和を求める。検出制
御手段１０８は市販のマイクロプロセッサ、専用ハード
ウェア、および、動きベクトルの仮定値を格納した仮定
動きベクトルテーブル６０１によって構成する。

【００３７】上記構成によって３個の仮定動きベクトル
から最も有効な動きベクトルを求める場合について、図
１１と図１２（ａ）を用いて説明する。図１１は検出制
御手段１０８の働きを示すフローチャートで、図１２（
ａ）は処理時間を示すタイムチャートである。検出制御
手段１０８の仮定動きベクトルテーブル６０１には３個
の仮定動きベクトルを持つ。検出制御手段１０８は、第
１の仮定動きベクトルをＦＭ制御手段３１３に設定し処
理起動を与える。ＦＭ制御手段３１３はＦＭ１，９から
画像データを１画素ごとに読み出して減算器２に与える
。減算器２は画像データの入力と同時に計算して得られ
る差分データをＤＣＴ手段３に与える。ＤＣＴ手段３は
１２８クロックの処理時間を要してＤＣＴデータを量子
化手段４に与える。量子化手段４はＤＣＴデータの入力
と同時に量子化処理を行ない量子化データを絶対値累積
加算手段２０３に与える。絶対値累積加算手段２０３は
量子化データの絶対値を１ブロック分累積加算する。 このようにして第１の仮定動きベクトルに対する評価値
である絶対値和が得られるまでに１９２クロックを要す
る。検出制御手段１０８は絶対値和を判定し、該絶対値
和が最小となる最も有利な動きベクトルを記憶する。絶
対値和が０となった場合は、該動きベクトルが最も有効
なものとして処理を終了する。ここでは、絶対値和が０
とならないと仮定すると上記処理を仮定動きベクトルの
数である３回を繰り返す。従って、図１２（ａ）からも
わかるように３個の仮定動きベクトルから最も有効な動
きベクトルを求めるには７６８クロック程度の処理時間
が必要である。

【００３８】次に、差分計算、ＤＣＴ、量子化、絶対値
累積加算処理をパイプラインで行なった場合について説
明する。まず、特徴であるＦＭ制御手段３１３、ＤＣＴ
手段５、および、検出制御手段１０８について詳しく説
明する。ＦＭ制御手段３１３は次のように動作する。即
ち、第１の仮定動きベクトルを１度設定すると１ブロッ
クの画像データを読み出し終わるまでは該仮定動きベク
トルが有効であり、その間に第２の仮定動きベクトルを
設定することにより、第１の画像データ読み出し終了に
引き続いて第２の画像データを読み出し始める。ＤＣＴ
手段３は次のように動作する。即ち、１ブロックのデー
タの入力が終了した６４クロックの後に次のブロックの
データを入力できる。また、ＦＭ制御手段３１３とＤＣ
Ｔ手段３は、他の手段と各々独立して処理を実行できる
。

【００３９】検出制御手段１０８の動作を具体例で示す
。即ち、３個の仮定動きベクトルから最も有効な動きベ
クトルを求める場合について、図１３と図１２（ｂ）を
用いて説明する。図１３は検出制御手段１０８の働きを
示すフローチャートで、図１２（ｂ）は処理時間を示す
タイムチャートである。検出制御手段１０８の仮定動き
ベクトルテーブル６０１には、３個の仮定動きベクトル
と３個のダミー値を持つ。検出制御手段１０８は、第１
の仮定動きベクトルをメモリ制御手段３に設定した後に
処理起動を与える。ＤＣＴ手段３に１ブロックのデータ
入力が終了するまでの６４クロックの間で、かつ、メモ
リ制御手段が動きベクトルを設定可能状態であれば第２
の仮定動きベクトルをメモリ制御手段３に与える。これ
を仮定動きベクトルテーブルのエントリ数（３＋３）回
繰返す。第１の仮定動きベクトルに対する絶対値和が得
られる１９２クロック後は、メモリ制御手段３が動きベ
クトルを設定可能状態であれば、仮定動きベクトルを設
定する前に、絶対値和を判定し、該絶対値和が最小とな
る最も有利な動きベクトルを記憶する。絶対値和が０と
なった場合は、該動きベクトルが最も有効なものとして
処理を終了する。ここでは絶対値和は０とならないと仮
定する。このように、第１の仮定動きベクトルに対する
直交変換処理のデータ入力が終了する６４クロックの後
に、第２の仮定動きベクトルに対する処理を開始し、第
１の仮定動きベクトルに対する量子化・絶対値累積加算
処理中に、第３の仮定動きベクトルに対する処理を開始
するパイプライン処理とすることで、図１２（ｂ）から
もわかるように３個の仮定動きベクトルから最も有利な
動きベクトルを３８４クロック以内で求めることができ
る。

【００４０】以上説明したようにパイプライン処理によ
って処理時間を約（１／２）に短縮することができる。 本実施例では３個の仮定動きベクトルについて比較した
が、仮定動きベクトル数が増えるほどこの処理時間の差
が大きくなることは明らかである。

【００４１】次に、本発明のもうひとつの実施例を図１
４により説明する。前記の実施例と異なる点はＦＭ１、
９のアドレスバス３１６を共通としたことと符号化フレ
ームの画像データを一時記憶する一時記憶手段３１０を
持つことである。一時記憶手段３１０は、符号化フレー
ムの処理対象となる１ブロックの画像データを一時的に
記憶するもので、ＲＡＭ等で構成する。動きベクトルの
探索中に、参照フレームは仮定動きベクトルに従った画
素分ずれるが、符号化フレームは変更する必要はなく、
探索前に１度一時記憶手段３１０に記憶させておけばよ
い。減算器２で参照フレームとの差を求める際には、一
時記憶手段３１０内の画像データを順に読み出して行な
う。その他の構成要素の働きは第１の実施例と同様であ
る。処理時間は始めに符号化フレームが記憶されている
ＦＭ１の１ブロックの画像データを一時記憶手段３１０
に転送するために６４クロックを要する。一時記憶手段
３１０を持つことによりアドレスバス３１６をＦＭ個々
に持つ必要がなく、ＦＭ制御手段３１３の回路規模も小
さくなる。

【００４２】上記の実施例では、（８画素×８ライン）
の１ブロック単位に動きベクトルを検出したが、カラー
動画像における４ブロックの輝度データと２種類の色差
データ各１ブロックで構成されるマクロブロック単位で
の動きベクトルを検出することも容易にできる。即ち、
動きベクトルは輝度データに強い相関があるため（１６
画素×１６ライン）の輝度データに対して処理を行ない
、各手段の処理単位を（１６画素×１６ライン）とする
ことで、マクロブロック単位の動きベクトルを検出する
ことができる。また、ＦＭ制御手段３１３が、（１６画
素×１６ライン）の輝度データを（８画素×８ライン）
に間引いて（サブサンプリング）読み出すことによって
も同等な効果を得ることができる。

【００４３】

【発明の効果】動きベクトルの探索にＤＣＴ係数の絶対
値和を用いると符号化の効率が良くなる。図４のグラフ
では、例えばＤＣＴ係数の絶対値和が１０の時ビット数
は平均３８標準偏差７である。一方これに対して図５よ
り平均が同じ３８になる点（電力１７〜１８）の同数の
サンプル点の標準偏差は１１となり、ＤＣＴ係数の絶対
値和の場合の約１．５倍になっている。。このことから
ＤＣＴ係数の絶対値和の方が誤差電力よりも符号化ビッ
ト数との間の相関が強いことが分かる。符号化ビット数
との相関の強い評価関数を用いることによって圧縮効率
の高い動きベクトルを選択することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の動画像圧縮装置の構成を説明する図であ
る。

【図２】従来の動きベクトル検出回路の動作を説明する
図。

【図３】本発明の動きベクトル検出回路の一実施例の動
作を説明する図。

【図４】図３で示した本発明の一実施例の特性を表す図
。

【図５】図２で示した従来例の特性を表す図。

【図６】本発明の動きベクトル検出回路を含んだ動画像
圧縮装置の実施例を説明する図。

【図７】図６の動画像圧縮装置の実施例中の量子化回路
の詳細説明図。

【図８】図６の動画像圧縮装置の実施例中の逆量子化回
路の詳細説明図。

【図９】図７の量子化回路の変形例を示す図。

【図１０】動きベクトル検出回路の一例を示す図。

【図１１】検出制御手段の働きを示すフローチャート。

【図１２】動きベクトル検出処理を示すタイムチャート
。

【図１３】検出制御手段の働きを示すフローチャート。

【図１４】動きベクトル検出回路の一例を示す図。

【符号の説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディジタル化されたテレビジョン信号（以
   下ＴＶ信号）を記憶する手段、記憶されたＴＶ信号を直
   交変換する手段、直交変換された信号を量子化する手段
   、量子化された信号を逆直交変換する手段、および逆直
   交変換され再生された画像信号を記憶する手段を有する
   動画像符号化装置において、記憶されたＴＶ信号と再生
   された画像信号の差分をとる手段、差分信号を直交変換
   する手段、直交変換された差分の絶対値の総和を計算す
   る手段、および該総和のうち最小のものを検出する手段
   を有する動画像符号化装置。