JPH04328982A - 高能率符号化装置及び復号化装置 - Google Patents
高能率符号化装置及び復号化装置Info
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- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル信号の処理
を行なう記録，伝送，表示装置において、画像信号をよ
り少ない符号量で効率的に符号化する高能率符号化装置
及び復号化装置に関するものである。
を行なう記録，伝送，表示装置において、画像信号をよ
り少ない符号量で効率的に符号化する高能率符号化装置
及び復号化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】画像の相関を利用する高能率符号化手法
として、近年最も一般的なものとして、「予測」や「直
交変換」が知られている。これらの技術は動画像の符号
化において、「予測」はフレーム間処理に、「直交変換
」はフレーム内処理に用いられる。さらにフレーム間の
予測では、画像の動きに合わせて予測信号も動かす「動
き補償」を行ない、直交変換され量子化された予測残差
信号は「可変長符号」に置き換えられる場合が多い。こ
の場合の符号化装置及び復号化装置について以下説明す
る。
として、近年最も一般的なものとして、「予測」や「直
交変換」が知られている。これらの技術は動画像の符号
化において、「予測」はフレーム間処理に、「直交変換
」はフレーム内処理に用いられる。さらにフレーム間の
予測では、画像の動きに合わせて予測信号も動かす「動
き補償」を行ない、直交変換され量子化された予測残差
信号は「可変長符号」に置き換えられる場合が多い。こ
の場合の符号化装置及び復号化装置について以下説明す
る。
【０００３】図８は従来例の符号化装置を示すブロック
図である。図８において、画像入力端子１より入力され
た原画像信号は、減算器２及び動ベクトル検出器３へ供
給されている。減算器２は、原画像信号から後述する予
測信号を減算し、予測残差を得て、直交変換器４へ供給
している。直交変換器４は、ＤＣＴなどの手法によって
、８×８程度のブロック毎に、この予測残差を直交変換
し、量子化器５へ供給している。量子化器５は、入力信
号を適当な精度で量子化している。入力信号は、元々ほ
とんど０に近い値のものが多いので、量子化器５の出力
信号は、その大半が０になる。
図である。図８において、画像入力端子１より入力され
た原画像信号は、減算器２及び動ベクトル検出器３へ供
給されている。減算器２は、原画像信号から後述する予
測信号を減算し、予測残差を得て、直交変換器４へ供給
している。直交変換器４は、ＤＣＴなどの手法によって
、８×８程度のブロック毎に、この予測残差を直交変換
し、量子化器５へ供給している。量子化器５は、入力信
号を適当な精度で量子化している。入力信号は、元々ほ
とんど０に近い値のものが多いので、量子化器５の出力
信号は、その大半が０になる。
【０００４】量子化器５の出力信号は、可変長符号化器
６及び逆量子化噐７へ供給されている。可変長符号化器
６は、入力信号の０はその連続数を、０以外の値はその
値をハフマン符号などの可変長符号に変換し、圧縮され
たデータとして、バッファ８へ供給している。バッファ
８は、可変長符号化器６から出力されるデータのレート
は一定でないので、メモリに入れて一定レートにし、圧
縮データ出力端子９より復号装置側へ出力している。一
方、前記減算器２へ供給される予測信号は、１フレーム
前の信号であるが、復号装置側と同じ信号とするため、
次のように処理される。
６及び逆量子化噐７へ供給されている。可変長符号化器
６は、入力信号の０はその連続数を、０以外の値はその
値をハフマン符号などの可変長符号に変換し、圧縮され
たデータとして、バッファ８へ供給している。バッファ
８は、可変長符号化器６から出力されるデータのレート
は一定でないので、メモリに入れて一定レートにし、圧
縮データ出力端子９より復号装置側へ出力している。一
方、前記減算器２へ供給される予測信号は、１フレーム
前の信号であるが、復号装置側と同じ信号とするため、
次のように処理される。
【０００５】逆量子化噐７は、量子化器５の出力信号で
ある量子化までされた信号を逆量子化し、量子化の代表
値に置き換えて、逆直交変換器１０へ供給している。逆
直交変換器１０は、直交変換の逆変換処理を行ない、そ
の出力信号を加算器１１へ供給している。加算器１１は
、逆直交変換器１０の出力信号と切り換えスイッチ１２
の端子ｃより供給される予測信号を加算し、再生画像信
号を得て、フレームメモリ１３へ供給している。フレー
ムメモリ１３は、再生画像信号を１フレーム遅延させた
後、動ベクトル検出器３及び動き補償器１４へ供給して
いる。
ある量子化までされた信号を逆量子化し、量子化の代表
値に置き換えて、逆直交変換器１０へ供給している。逆
直交変換器１０は、直交変換の逆変換処理を行ない、そ
の出力信号を加算器１１へ供給している。加算器１１は
、逆直交変換器１０の出力信号と切り換えスイッチ１２
の端子ｃより供給される予測信号を加算し、再生画像信
号を得て、フレームメモリ１３へ供給している。フレー
ムメモリ１３は、再生画像信号を１フレーム遅延させた
後、動ベクトル検出器３及び動き補償器１４へ供給して
いる。
【０００６】動ベクトル検出器３は、画像入力端子１か
らの原画像信号と、フレームメモリ１３からの１フレー
ム前の信号との間で画像の動きを１６×１６画素程度単
位でサーチし、最も確からしい動ベクトル情報を得て、
動ベクトル情報出力端子１５を介して復号装置側へ伝送
すると共に、動き補償器１４へも供給している。動き補
償器１４は、フレームメモリ１３の出力信号を、動ベク
トル検出器３より供給される動ベクトル値に合わせて動
き補償し、予測信号を得て、切り換えスイッチ１２の端
子ｂ，ｃを介して、減算器２へ減算信号として供給して
いる。
らの原画像信号と、フレームメモリ１３からの１フレー
ム前の信号との間で画像の動きを１６×１６画素程度単
位でサーチし、最も確からしい動ベクトル情報を得て、
動ベクトル情報出力端子１５を介して復号装置側へ伝送
すると共に、動き補償器１４へも供給している。動き補
償器１４は、フレームメモリ１３の出力信号を、動ベク
トル検出器３より供給される動ベクトル値に合わせて動
き補償し、予測信号を得て、切り換えスイッチ１２の端
子ｂ，ｃを介して、減算器２へ減算信号として供給して
いる。
【０００７】切り換えスイッチ１２は、適切なフレーム
間予測ができない場合にそれを行わなくするためのもの
であり、以下その動作を説明する。動ベクトル検出器３
は、最適とされた動ベクトルでも、フレーム間のマッチ
ング誤差が大きな場合に予測を行わないで独立に符号化
するための独立情報を出力し、独立情報出力端子１６を
介して復号装置側に伝送すると共に、切り換えスイッチ
１２へも供給している。この独立情報により、切り換え
スイッチ１２は、ｂ側（動き補償器１４の出力）ではな
く、ａ側の固定値（０）の方に切り換えられ、フレーム
間予測を行なわないこととなる。
間予測ができない場合にそれを行わなくするためのもの
であり、以下その動作を説明する。動ベクトル検出器３
は、最適とされた動ベクトルでも、フレーム間のマッチ
ング誤差が大きな場合に予測を行わないで独立に符号化
するための独立情報を出力し、独立情報出力端子１６を
介して復号装置側に伝送すると共に、切り換えスイッチ
１２へも供給している。この独立情報により、切り換え
スイッチ１２は、ｂ側（動き補償器１４の出力）ではな
く、ａ側の固定値（０）の方に切り換えられ、フレーム
間予測を行なわないこととなる。
【０００８】図９は従来例の復号化装置を示すブロック
図である。図９において、図８に示す符号化装置側より
伝送された圧縮データは、圧縮データ入力端子１７，バ
ッファ１８を介して入来し、可変長復号器１９へ供給さ
れている。可変長復号器１９は、圧縮データの可変長符
号を固定長に変換し、逆量子化器２０へ供給している。 逆量子化器２０は、入力信号を逆量子化して、逆直交変
換器２１へ供給している。
図である。図９において、図８に示す符号化装置側より
伝送された圧縮データは、圧縮データ入力端子１７，バ
ッファ１８を介して入来し、可変長復号器１９へ供給さ
れている。可変長復号器１９は、圧縮データの可変長符
号を固定長に変換し、逆量子化器２０へ供給している。 逆量子化器２０は、入力信号を逆量子化して、逆直交変
換器２１へ供給している。
【０００９】逆直交変換器２１は、入力信号を逆直交変
換して、予測残差信号を得て、加算器２２へ供給してい
る。加算器２２は、再生された予測残差信号と、切り換
えスイッチ２３より供給される予測信号を加算し、再生
画像信号を得て、再生画像出力端子２４を介して出力す
ると共に、フレームメモリ２５へも供給している。フレ
ームメモリ２５は、再生画像信号を１フレーム遅延した
後、動き補償器２６へ供給している。動き補償器２６は
、動ベクトル情報入力端子２７を介して符号化装置側よ
り伝送された動ベクトル情報により、再生画像信号を動
き補償し、予測信号を得て、切り換えスイッチ２３の端
子ｂ，ｃを介して、加算器２２へ加算信号として供給し
ている。
換して、予測残差信号を得て、加算器２２へ供給してい
る。加算器２２は、再生された予測残差信号と、切り換
えスイッチ２３より供給される予測信号を加算し、再生
画像信号を得て、再生画像出力端子２４を介して出力す
ると共に、フレームメモリ２５へも供給している。フレ
ームメモリ２５は、再生画像信号を１フレーム遅延した
後、動き補償器２６へ供給している。動き補償器２６は
、動ベクトル情報入力端子２７を介して符号化装置側よ
り伝送された動ベクトル情報により、再生画像信号を動
き補償し、予測信号を得て、切り換えスイッチ２３の端
子ｂ，ｃを介して、加算器２２へ加算信号として供給し
ている。
【００１０】又、独立情報入力端子２８を介して符号化
装置側より伝送された独立情報により、切り換えスイッ
チ２３は、ｂ側（動き補償器２６の出力）ではなく、ａ
側の固定値（０）の方に切り換えられ、フレーム間予測
を行なわないこととなる。以上で説明した符号化装置及
び復号化装置は、ＣＣＩＴＴ（国際電信電話諮問委員会
）でテレビ会議，テレビ電話用に標準化されたもの（Ｈ
．２６１）が具体例としてあげられる。
装置側より伝送された独立情報により、切り換えスイッ
チ２３は、ｂ側（動き補償器２６の出力）ではなく、ａ
側の固定値（０）の方に切り換えられ、フレーム間予測
を行なわないこととなる。以上で説明した符号化装置及
び復号化装置は、ＣＣＩＴＴ（国際電信電話諮問委員会
）でテレビ会議，テレビ電話用に標準化されたもの（Ｈ
．２６１）が具体例としてあげられる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】前記のようなフレーム
間予測符号化では、フレーム間の相関が有効に利用され
効率が高いが、蓄積（記録）系メディアに適用するため
にはランダムアクセスや高速サーチ，画像編集を行なう
ために、数フレーム間予測をやめ、フレーム内で独立に
符号化する必要がある。独立にするフレームの割合を多
くすると、それだけ編集などに対応し易くなるが、効率
が低下して発生する符号量が増加してしまう。特に１フ
レーム単位の編集（画像の入れ換え）をしようとすると
、各フレームが独立である必要があり、フレーム間予測
は使えなくなるという不具合が発生していた。
間予測符号化では、フレーム間の相関が有効に利用され
効率が高いが、蓄積（記録）系メディアに適用するため
にはランダムアクセスや高速サーチ，画像編集を行なう
ために、数フレーム間予測をやめ、フレーム内で独立に
符号化する必要がある。独立にするフレームの割合を多
くすると、それだけ編集などに対応し易くなるが、効率
が低下して発生する符号量が増加してしまう。特に１フ
レーム単位の編集（画像の入れ換え）をしようとすると
、各フレームが独立である必要があり、フレーム間予測
は使えなくなるという不具合が発生していた。
【００１２】又、フレーム間予測処理では、フレーム間
の画像相関がある程度低くなると、予測残差の符号量は
予測を用いないでフレーム内で独立に符号化したものよ
り多くなってしまい、フレーム内で独立に符号化した方
が良い場合がある。この場合には、予測残差とそのまま
の画像で、フレーム内符号化の特性を変える必要がある
という不具合が発生していた。
の画像相関がある程度低くなると、予測残差の符号量は
予測を用いないでフレーム内で独立に符号化したものよ
り多くなってしまい、フレーム内で独立に符号化した方
が良い場合がある。この場合には、予測残差とそのまま
の画像で、フレーム内符号化の特性を変える必要がある
という不具合が発生していた。
【００１３】本発明は、以上の点に着目してなされたも
のであり、各フレームをフレーム内で独立に符号化し、
原画像信号と符号化再生画像信号の間に生じる誤差を他
フレームに波及させ、復号側でフレーム間加算を行うこ
とで誤差信号を軽減することにより、各フレームが独立
に扱えるので、蓄積系のメディアなどで必要とされるラ
ンダムアクセス，高速サーチ，画像編集が画質劣化なし
に容易に行え、且つ誤差軽減によりフレーム間予測符号
化に近い符号化効率が得られ、特にフレーム間相関の低
い場合には予測よりむしろ改善され、視覚的に望ましい
再生画像が得られ、しかも構成が簡単である高能率符号
化装置及び復号化装置を提供することを目的とするもの
である。
のであり、各フレームをフレーム内で独立に符号化し、
原画像信号と符号化再生画像信号の間に生じる誤差を他
フレームに波及させ、復号側でフレーム間加算を行うこ
とで誤差信号を軽減することにより、各フレームが独立
に扱えるので、蓄積系のメディアなどで必要とされるラ
ンダムアクセス，高速サーチ，画像編集が画質劣化なし
に容易に行え、且つ誤差軽減によりフレーム間予測符号
化に近い符号化効率が得られ、特にフレーム間相関の低
い場合には予測よりむしろ改善され、視覚的に望ましい
再生画像が得られ、しかも構成が簡単である高能率符号
化装置及び復号化装置を提供することを目的とするもの
である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、（１）画像信号のフレームやフィールド
間の相関を利用する符号化処理において、フレームやフ
ィールド内符号化処理の行われる前の原画像信号から符
号化復号化して得られた再生画像信号を減算して得られ
る負の誤差信号を含む信号成分を得る手段と、前記負の
誤差信号を含む信号成分を他のフレームやフィールドの
入力画像信号に加算する手段とを有することを特徴とす
る高能率符号化装置を提供し、（２） フレームやフィ
ールド間の処理が行われるフレームやフィールド間の画
像のブロック又は画素毎のマッチングの程度を検出する
手段と、前記マッチングの程度が高い場合には負の誤差
信号を含む信号成分の割合を多くし、逆に、マッチング
の程度が低い場合には負の誤差信号を含む信号成分の割
合を少なくして加算する手段とを有することを特徴とす
る請求項１記載の高能率符号化装置を提供し、
決するために、（１）画像信号のフレームやフィールド
間の相関を利用する符号化処理において、フレームやフ
ィールド内符号化処理の行われる前の原画像信号から符
号化復号化して得られた再生画像信号を減算して得られ
る負の誤差信号を含む信号成分を得る手段と、前記負の
誤差信号を含む信号成分を他のフレームやフィールドの
入力画像信号に加算する手段とを有することを特徴とす
る高能率符号化装置を提供し、（２） フレームやフィ
ールド間の処理が行われるフレームやフィールド間の画
像のブロック又は画素毎のマッチングの程度を検出する
手段と、前記マッチングの程度が高い場合には負の誤差
信号を含む信号成分の割合を多くし、逆に、マッチング
の程度が低い場合には負の誤差信号を含む信号成分の割
合を少なくして加算する手段とを有することを特徴とす
る請求項１記載の高能率符号化装置を提供し、
【００１
５】（３） フレームやフィールド間の処理が行われる
フレームやフィールド間の画像のブロック又は画素毎の
マッチングの程度を検出する手段と、前記マッチングの
程度が高い場合には量子化ステップを粗くし、逆に、マ
ッチングの程度が低い場合には量子化ステップを細かく
する量子化手段とを有することを特徴とする請求項１記
載の高能率符号化装置を提供し、（４） フレームやフ
ィールド間の処理が行われるフレームやフィールド間の
画像のブロック又は画素毎のマッチングの程度を検出す
る手段と、量子化ステップを制御する手段と、前記量子
化ステップが粗くされた場合には負の誤差信号を含む信
号成分の割合を多くし、逆に、量子化ステップが細かく
された場合には負の誤差信号を含む信号成分の割合を少
なくして加算する手段とを有することを特徴とする請求
項１記載の高能率符号化装置を提供し、
５】（３） フレームやフィールド間の処理が行われる
フレームやフィールド間の画像のブロック又は画素毎の
マッチングの程度を検出する手段と、前記マッチングの
程度が高い場合には量子化ステップを粗くし、逆に、マ
ッチングの程度が低い場合には量子化ステップを細かく
する量子化手段とを有することを特徴とする請求項１記
載の高能率符号化装置を提供し、（４） フレームやフ
ィールド間の処理が行われるフレームやフィールド間の
画像のブロック又は画素毎のマッチングの程度を検出す
る手段と、量子化ステップを制御する手段と、前記量子
化ステップが粗くされた場合には負の誤差信号を含む信
号成分の割合を多くし、逆に、量子化ステップが細かく
された場合には負の誤差信号を含む信号成分の割合を少
なくして加算する手段とを有することを特徴とする請求
項１記載の高能率符号化装置を提供し、
【００１６】（
５） 他のフレーム又はフィールドの誤差信号が含まれ
た画像の符号化データを復号する際に、現在の再生画像
信号に他のフレームやフィールドの再生画像信号を加算
する手段を有することを特徴とする高能率復号化装置を
提供し、（６） フレームやフィールド間の処理が行わ
れるフレームやフィールド間の再生画像のブロック又は
画素毎のマッチングの程度を検出する手段と、前記マッ
チングの程度が高い場合には他のフレームやフィールド
の再生画像信号の割合を多くし、逆に、マッチングの程
度が低い場合には現在の再生画像信号の割合を多くして
加算する手段とを有することを特徴とする請求項５記載
の高能率復号化装置を提供するものである。
５） 他のフレーム又はフィールドの誤差信号が含まれ
た画像の符号化データを復号する際に、現在の再生画像
信号に他のフレームやフィールドの再生画像信号を加算
する手段を有することを特徴とする高能率復号化装置を
提供し、（６） フレームやフィールド間の処理が行わ
れるフレームやフィールド間の再生画像のブロック又は
画素毎のマッチングの程度を検出する手段と、前記マッ
チングの程度が高い場合には他のフレームやフィールド
の再生画像信号の割合を多くし、逆に、マッチングの程
度が低い場合には現在の再生画像信号の割合を多くして
加算する手段とを有することを特徴とする請求項５記載
の高能率復号化装置を提供するものである。
【００１７】
【作用】各フレーム内で独立に符号化し、量子化誤差に
よって発生する原画像と符号化再生画像の誤差を他フレ
ームに波及させる。復号側ではフレーム間の加算処理に
より先の誤差を相殺する。具体的には、符号化側の係数
をｋｅ，復号化側の係数をｋｄとすると、あるフレーム
の誤差をｋｅ（０〜１）倍して次のフレームの原画像か
ら減算し、減算後の画像を符号化し、その誤差はさらに
次のフレームの原画像から減算する。復号側では前フレ
ームの画像をｋｄ（０〜０．８）倍し、現フレームの再
生画像を（１−ｋｄ）倍して加算する。
よって発生する原画像と符号化再生画像の誤差を他フレ
ームに波及させる。復号側ではフレーム間の加算処理に
より先の誤差を相殺する。具体的には、符号化側の係数
をｋｅ，復号化側の係数をｋｄとすると、あるフレーム
の誤差をｋｅ（０〜１）倍して次のフレームの原画像か
ら減算し、減算後の画像を符号化し、その誤差はさらに
次のフレームの原画像から減算する。復号側では前フレ
ームの画像をｋｄ（０〜０．８）倍し、現フレームの再
生画像を（１−ｋｄ）倍して加算する。
【００１８】係数ｋｅ、ｋｄの値は、それぞれの画像の
マッチングの程度によって変え、相関が高く良くマッチ
する場合には大きく、マッチしていない場合には小さく
する。さらに、フレーム間の加減算処理では、フレーム
間予測と同様に動き補償を行なう。各フレームは独立に
符号化されるので、ランダムアクセス、サーチ、編集が
容易にできる。あるフレームの誤差を次のフレームへ波
及させることで、画像が変化していなければ次の誤差は
逆極性になり易く、復号側でフレーム間加算することで
誤差は相殺され大幅に少なくなる。画像に変化のある部
分は相関の程度に応じて加減算処理量も少なくなるので
、誤差の軽減量も減るが、動きによるボケなどを生じる
ことはない。
マッチングの程度によって変え、相関が高く良くマッチ
する場合には大きく、マッチしていない場合には小さく
する。さらに、フレーム間の加減算処理では、フレーム
間予測と同様に動き補償を行なう。各フレームは独立に
符号化されるので、ランダムアクセス、サーチ、編集が
容易にできる。あるフレームの誤差を次のフレームへ波
及させることで、画像が変化していなければ次の誤差は
逆極性になり易く、復号側でフレーム間加算することで
誤差は相殺され大幅に少なくなる。画像に変化のある部
分は相関の程度に応じて加減算処理量も少なくなるので
、誤差の軽減量も減るが、動きによるボケなどを生じる
ことはない。
【００１９】動き補償を用いることで画像のほとんどの
部分で高いフレーム間相関が得られ、かなりの誤差軽減
となる。従って同一画質を得ようとした場合に量子化は
かなり粗くでき、発生するデータ量を少なくできる。比
較的画像のフレーム間相関の低い場所でも、独立に符号
化したものより改善されるので、そのような場合フレー
ム間予測符号化より効率が高くなり、画像の性質により
発生するデータ量が変化する程度が少なくなる。
部分で高いフレーム間相関が得られ、かなりの誤差軽減
となる。従って同一画質を得ようとした場合に量子化は
かなり粗くでき、発生するデータ量を少なくできる。比
較的画像のフレーム間相関の低い場所でも、独立に符号
化したものより改善されるので、そのような場合フレー
ム間予測符号化より効率が高くなり、画像の性質により
発生するデータ量が変化する程度が少なくなる。
【００２０】
【実施例】図１は本発明の高能率符号化装置の第１の実
施例を示すブロック図である。図８と同一部分には同一
符号を付し、その説明を省略する。図１において、画像
入力端子１より入力された原画像信号は、加算器３０，
動ベクトル検出器３１及びフレームメモリ３２へ供給さ
れている。加算器３０は、原画像信号に後述する負の誤
差信号を加算し、直交変換器４及び減算器３３へ供給し
ている。
施例を示すブロック図である。図８と同一部分には同一
符号を付し、その説明を省略する。図１において、画像
入力端子１より入力された原画像信号は、加算器３０，
動ベクトル検出器３１及びフレームメモリ３２へ供給さ
れている。加算器３０は、原画像信号に後述する負の誤
差信号を加算し、直交変換器４及び減算器３３へ供給し
ている。
【００２１】直交変換器４以降の動作は基本的に従来例
と同じであるが、従来例のフレーム間予測は予測残差に
対する処理なのに対し、本実施例では負の誤差信号が加
算されているものの、この誤差信号は小さな値なので、
ほぼ原画像信号に対する処理になる。従って量子化ステ
ップや可変長符号などは従来例とやや異なったものにな
り、基本的にフレーム内で独立に符号化する場合と同じ
になる。一方、量子化された信号は、図８に示す従来例
と同様に逆量子化器７へ供給され、逆量子化器７と逆直
交変換器１０によって再生画像信号が得られる。
と同じであるが、従来例のフレーム間予測は予測残差に
対する処理なのに対し、本実施例では負の誤差信号が加
算されているものの、この誤差信号は小さな値なので、
ほぼ原画像信号に対する処理になる。従って量子化ステ
ップや可変長符号などは従来例とやや異なったものにな
り、基本的にフレーム内で独立に符号化する場合と同じ
になる。一方、量子化された信号は、図８に示す従来例
と同様に逆量子化器７へ供給され、逆量子化器７と逆直
交変換器１０によって再生画像信号が得られる。
【００２２】逆直交変換器１０の出力信号は、従来例で
は予測残差の再生画像信号であったが、本実施例では原
画像の再生画像信号となる。減算器３３は、加算器３０
の出力信号から逆直交変換器１０の出力信号を減算し、
フレーム内符号化復号化処理で発生する負の誤差信号を
得て、フレームメモリ１３へ供給している。フレームメ
モリ１３は、負の誤差信号を１フレーム遅延させた後、
動き補償器１４へ供給している。
は予測残差の再生画像信号であったが、本実施例では原
画像の再生画像信号となる。減算器３３は、加算器３０
の出力信号から逆直交変換器１０の出力信号を減算し、
フレーム内符号化復号化処理で発生する負の誤差信号を
得て、フレームメモリ１３へ供給している。フレームメ
モリ１３は、負の誤差信号を１フレーム遅延させた後、
動き補償器１４へ供給している。
【００２３】ここで、負の誤差信号の振幅は原画像信号
に対して非常に小さくなっているので、フレームメモリ
１３に入力する前に振幅を制限すると、フレームメモリ
のビット数を少なくすることができる。具体例としては
原画像信号が８ｂｉｔ（即ち、０〜２５５）だとすると
、４ｂｉｔ（−７〜＋７）とすることができる。これに
より、フレームメモリ１３の容量を半分程度にすること
が可能になる。動き補償器１４は、フレームメモリ１３
の出力信号を、動ベクトル検出器３１より供給される動
ベクトル値に合わせて動き補償し、動き補償された負の
誤差信号を得て、乗算器３４へ供給している。
に対して非常に小さくなっているので、フレームメモリ
１３に入力する前に振幅を制限すると、フレームメモリ
のビット数を少なくすることができる。具体例としては
原画像信号が８ｂｉｔ（即ち、０〜２５５）だとすると
、４ｂｉｔ（−７〜＋７）とすることができる。これに
より、フレームメモリ１３の容量を半分程度にすること
が可能になる。動き補償器１４は、フレームメモリ１３
の出力信号を、動ベクトル検出器３１より供給される動
ベクトル値に合わせて動き補償し、動き補償された負の
誤差信号を得て、乗算器３４へ供給している。
【００２４】又、動ベクトル検出器３１は、マッチング
情報を出力し、マッチング情報出力端子３５を介して復
号装置側に伝送すると共に、量子化器３６及び乗算器３
４へも供給している。これは、マッチングが良い場合に
は、復号装置側でフレーム間加算が行なわれ誤差が軽減
されるが、マッチングが悪い場合には誤差の軽減が少な
くなったり，誤差の軽減が無くなるため、画質が低下し
てしまうことを改善しようとするもので、マッチングが
悪い場合には量子化ステップを細かくして画質を向上さ
せ、画質の全体バランスを良くする動作をする。
情報を出力し、マッチング情報出力端子３５を介して復
号装置側に伝送すると共に、量子化器３６及び乗算器３
４へも供給している。これは、マッチングが良い場合に
は、復号装置側でフレーム間加算が行なわれ誤差が軽減
されるが、マッチングが悪い場合には誤差の軽減が少な
くなったり，誤差の軽減が無くなるため、画質が低下し
てしまうことを改善しようとするもので、マッチングが
悪い場合には量子化ステップを細かくして画質を向上さ
せ、画質の全体バランスを良くする動作をする。
【００２５】但し、マッチングが悪くなる部分は画像が
激しく変化している部分であり、この様な部分は視覚的
に画質劣化が目立ち難いということもあるので、フレー
ム間加算による画質改善を全て補う必要はない。マッチ
ングの程度は、２つの画像の画素差を絶対値化し平均し
たもので、この絶対値平均値が０から２増える毎に、量
子化ステップは相対的に１５％程度づつ細かくし、絶対
値平均値が６以上は同じとする。
激しく変化している部分であり、この様な部分は視覚的
に画質劣化が目立ち難いということもあるので、フレー
ム間加算による画質改善を全て補う必要はない。マッチ
ングの程度は、２つの画像の画素差を絶対値化し平均し
たもので、この絶対値平均値が０から２増える毎に、量
子化ステップは相対的に１５％程度づつ細かくし、絶対
値平均値が６以上は同じとする。
【００２６】乗算器３４は、前記動き補償された負の誤
差信号に、動ベクトル検出器３１から出力される最適動
ベクトルのマッチングの程度の情報によって決まる係数
Ｋｅ（０〜１）を乗算し、加算器３０へ供給している。 マッチングの程度により、前記絶対値平均値が約３以下
ならｋｅは１とし、絶対値平均値が約３より大きくなる
とｋｅは１より小さくし、絶対値平均値が約７でｋｅが
０となる。なお、２つの画像の画素差の絶対値平均は、
動ベクトルを求めるために計算されるので、動ベクトル
検出器３１では最適ベクトルに対応するその最小値を各
ブロック毎に出力するだけで処理の追加は特に必要ない
。
差信号に、動ベクトル検出器３１から出力される最適動
ベクトルのマッチングの程度の情報によって決まる係数
Ｋｅ（０〜１）を乗算し、加算器３０へ供給している。 マッチングの程度により、前記絶対値平均値が約３以下
ならｋｅは１とし、絶対値平均値が約３より大きくなる
とｋｅは１より小さくし、絶対値平均値が約７でｋｅが
０となる。なお、２つの画像の画素差の絶対値平均は、
動ベクトルを求めるために計算されるので、動ベクトル
検出器３１では最適ベクトルに対応するその最小値を各
ブロック毎に出力するだけで処理の追加は特に必要ない
。
【００２７】動ベクトル検出器３１は、画像入力端子１
からの原画像信号と、フレームメモリ３２からの１フレ
ーム前の信号との間で画像の動きを１６×１６画素程度
単位でサーチし、最も確からしい動ベクトル情報を得て
、動ベクトル情報出力端子１５を介して復号装置側へ伝
送すると共に、動き補償器１４へも供給している。ここ
で、動ベクトル検出器３１では１フレーム前の信号が必
要になるが、この信号は原画像に対応するものでなけれ
ばならないので、負の誤差信号の１フレーム遅延である
フレームメモリ１３の出力信号は使えず、それとは別に
原画像信号のフレームメモリ３２を設ける必要がある。 そのためフレームメモリは計２個必要になるが、誤差信
号用のフレームメモリ１３は前記したように半分程度の
容量でよいのでメモリ容量としては従来例の１．５倍程
度で済む。以上説明したような処理により、画像の相関
が高い部分で前フレームの誤差信号が減算された画像信
号は、直交変換以降の処理でフレーム内符号化される。
からの原画像信号と、フレームメモリ３２からの１フレ
ーム前の信号との間で画像の動きを１６×１６画素程度
単位でサーチし、最も確からしい動ベクトル情報を得て
、動ベクトル情報出力端子１５を介して復号装置側へ伝
送すると共に、動き補償器１４へも供給している。ここ
で、動ベクトル検出器３１では１フレーム前の信号が必
要になるが、この信号は原画像に対応するものでなけれ
ばならないので、負の誤差信号の１フレーム遅延である
フレームメモリ１３の出力信号は使えず、それとは別に
原画像信号のフレームメモリ３２を設ける必要がある。 そのためフレームメモリは計２個必要になるが、誤差信
号用のフレームメモリ１３は前記したように半分程度の
容量でよいのでメモリ容量としては従来例の１．５倍程
度で済む。以上説明したような処理により、画像の相関
が高い部分で前フレームの誤差信号が減算された画像信
号は、直交変換以降の処理でフレーム内符号化される。
【００２８】図２は本発明の高能率復号化装置の実施例
を示すブロック図である。図９と同一部分には同一符号
を付し、その説明を省略する。図２において、バッファ
１８から逆直交変換器２１までの動作は図９に示す従来
例と同様であるが、符号化装置に合わせて、フレーム内
独立符号化に対応したパラメータ設定とする。逆直交変
換器２１は、入力信号を逆直交変換して、再生画像信号
を得て、減算器３７へ供給している。減算器３７は、動
き補償器２６から出力される動き補償された前フレーム
の再生画像信号から、逆直交変換器２１の出力信号であ
る再生画像信号を減算し、非線形変換器３８へ供給して
いる。
を示すブロック図である。図９と同一部分には同一符号
を付し、その説明を省略する。図２において、バッファ
１８から逆直交変換器２１までの動作は図９に示す従来
例と同様であるが、符号化装置に合わせて、フレーム内
独立符号化に対応したパラメータ設定とする。逆直交変
換器２１は、入力信号を逆直交変換して、再生画像信号
を得て、減算器３７へ供給している。減算器３７は、動
き補償器２６から出力される動き補償された前フレーム
の再生画像信号から、逆直交変換器２１の出力信号であ
る再生画像信号を減算し、非線形変換器３８へ供給して
いる。
【００２９】一方、マッチング情報入力端子３９を介し
て符号化装置側より伝送されたマッチング情報は、非線
形変換器３８及び逆量子化器４０へ供給されている。非
線形変換器３８は、マッチング情報により制御されて、
入力信号を非線形変換し、加算器４１へ供給している。 加算器４１は、逆直交変換器２１の出力信号である再生
画像信号と、非線形変換器３８の出力信号を加算し、再
生画像信号として、再生画像出力端子２４を介して出力
すると共に、フレームメモリ２５へも供給している。
て符号化装置側より伝送されたマッチング情報は、非線
形変換器３８及び逆量子化器４０へ供給されている。非
線形変換器３８は、マッチング情報により制御されて、
入力信号を非線形変換し、加算器４１へ供給している。 加算器４１は、逆直交変換器２１の出力信号である再生
画像信号と、非線形変換器３８の出力信号を加算し、再
生画像信号として、再生画像出力端子２４を介して出力
すると共に、フレームメモリ２５へも供給している。
【００３０】フレームメモリ２５は、再生画像信号を１
フレーム遅延した後、動き補償器２６へ供給している。 動き補償器２６は、動ベクトル情報入力端子２７を介し
て符号化装置側より伝送された動ベクトル情報により、
前フレームの再生画像信号を動き補償し、動き補償され
た前フレームの再生画像信号を得て、減算器３７へ供給
している。
フレーム遅延した後、動き補償器２６へ供給している。 動き補償器２６は、動ベクトル情報入力端子２７を介し
て符号化装置側より伝送された動ベクトル情報により、
前フレームの再生画像信号を動き補償し、動き補償され
た前フレームの再生画像信号を得て、減算器３７へ供給
している。
【００３１】ここで、減算器３７，非線形変換器３８，
加算器４１は、原画像信号を（１−ｋｄ）倍、１フレー
ム前の信号をｋｄ倍して加算するためのもので、非線形
変換器３８で乗算される係数がｋｄとなる。ｋｄが０即
ち、非線形変換器３８の出力信号が０のとき、原画像信
号がそのまま出力され、ｋｄが１即ち、非線形変換器３
８の出力信号が入力信号と同じ場合には、原画像信号は
減算と加算で相殺され、１フレーム前の信号がそのまま
出力信号となる。但し、ｋｄは非線形変換特性に合わせ
て、非線形変換器３８の入力信号即ち、フレーム間差信
号によって変わることになる。
加算器４１は、原画像信号を（１−ｋｄ）倍、１フレー
ム前の信号をｋｄ倍して加算するためのもので、非線形
変換器３８で乗算される係数がｋｄとなる。ｋｄが０即
ち、非線形変換器３８の出力信号が０のとき、原画像信
号がそのまま出力され、ｋｄが１即ち、非線形変換器３
８の出力信号が入力信号と同じ場合には、原画像信号は
減算と加算で相殺され、１フレーム前の信号がそのまま
出力信号となる。但し、ｋｄは非線形変換特性に合わせ
て、非線形変換器３８の入力信号即ち、フレーム間差信
号によって変わることになる。
【００３２】図３は非線形変換の特性例を示す図である
。横軸は入力、縦軸は出力を表している。この図は、符
号化装置及び復号化装置の両方に共用であり、従って、
係数は符号化装置の場合はｋｅ、復号化装置の場合はｋ
ｄとなる。入力の絶対値が小さいとｋｅ（ｋｄ）は１に
近い値となるが、入力の絶対値が大きくなるとｋｅ（ｋ
ｄ）は小さくなり、入力の絶対値が８以上でｋｅ（ｋｄ
）は０となる。変換特性は量子化ステップと連動してマ
ッチング情報によって変化させ、マッチングが悪く量子
化が細かくなっている場合（図３中ａ側）には、ｋｅ（
ｋｄ）はすぐ小さくなるようにする。なお、符号化装置
の係数ｋｅがブロック単位でラフなのに対し、復号化装
置の係数ｋｄが画素単位で変えられるのは、符号化装置
で加算されるのが振幅の小さな誤差信号であるのに対し
、復号化装置ではフレームの異なる画像信号であるので
、ブロック内でも部分によって画像がかなり異なる可能
性があり、加算処理によって画質劣化を生じやすいため
である。
。横軸は入力、縦軸は出力を表している。この図は、符
号化装置及び復号化装置の両方に共用であり、従って、
係数は符号化装置の場合はｋｅ、復号化装置の場合はｋ
ｄとなる。入力の絶対値が小さいとｋｅ（ｋｄ）は１に
近い値となるが、入力の絶対値が大きくなるとｋｅ（ｋ
ｄ）は小さくなり、入力の絶対値が８以上でｋｅ（ｋｄ
）は０となる。変換特性は量子化ステップと連動してマ
ッチング情報によって変化させ、マッチングが悪く量子
化が細かくなっている場合（図３中ａ側）には、ｋｅ（
ｋｄ）はすぐ小さくなるようにする。なお、符号化装置
の係数ｋｅがブロック単位でラフなのに対し、復号化装
置の係数ｋｄが画素単位で変えられるのは、符号化装置
で加算されるのが振幅の小さな誤差信号であるのに対し
、復号化装置ではフレームの異なる画像信号であるので
、ブロック内でも部分によって画像がかなり異なる可能
性があり、加算処理によって画質劣化を生じやすいため
である。
【００３３】以上で説明した本発明の手法と従来の予測
処理とを比較してみる。フレーム間相関の利用方法とし
て、フレーム間予測ではフレーム間の差を取るとその値
が小さいので少ない符号量で符号化できると言う考えで
あるのに対し、本手法では復号側でフレーム間加算処理
ができるのを前提に、比較的粗く量子化して誤差をフレ
ーム間に波及させるものである。
処理とを比較してみる。フレーム間相関の利用方法とし
て、フレーム間予測ではフレーム間の差を取るとその値
が小さいので少ない符号量で符号化できると言う考えで
あるのに対し、本手法では復号側でフレーム間加算処理
ができるのを前提に、比較的粗く量子化して誤差をフレ
ーム間に波及させるものである。
【００３４】図５は本発明の手法と従来の予測処理にお
ける符号化効率を示す図である。横軸は画像相関を、縦
軸は発生データ量を表している。図５において、本発明
の手法と従来の予測処理の両者とも、フレーム間相関が
高い（相関が１に近い）ほどデータ量は少なくなる。画
像が全く同じ場合に、予測残差は０となるので発生デー
タ量は０近くまで少なくすることが可能であるのに対し
、本手法では量子化を粗くしたとしても、原画像を符号
化するためにある程度のデータ発生はやむを得ず、予測
より不利となる。
ける符号化効率を示す図である。横軸は画像相関を、縦
軸は発生データ量を表している。図５において、本発明
の手法と従来の予測処理の両者とも、フレーム間相関が
高い（相関が１に近い）ほどデータ量は少なくなる。画
像が全く同じ場合に、予測残差は０となるので発生デー
タ量は０近くまで少なくすることが可能であるのに対し
、本手法では量子化を粗くしたとしても、原画像を符号
化するためにある程度のデータ発生はやむを得ず、予測
より不利となる。
【００３５】一方、相関が低い（相関が０に近い）場合
には予測では差成分となるため、フレーム内独立の場合
よりむしろデータ量は多くなってしまうが、本手法では
悪くても独立と同じで、少しでも相関が利用できればそ
れだけデータ量を少なくでき、むしろ予測より有利にな
る。従って本手法を用いた場合、固定レートの時の画質
変動が少なくなる。
には予測では差成分となるため、フレーム内独立の場合
よりむしろデータ量は多くなってしまうが、本手法では
悪くても独立と同じで、少しでも相関が利用できればそ
れだけデータ量を少なくでき、むしろ予測より有利にな
る。従って本手法を用いた場合、固定レートの時の画質
変動が少なくなる。
【００３６】又、符号化及び復号化の両方の処理により
、誤差が大幅に軽減されるが、符号化側又は復号化側の
みの単独の処理ではどうなるか検討してみる。まず、符
号化のみの場合には、誤差が時間高域に拡散された形と
なり、視覚特性に適合したものとなるが、画像が静止し
てもノイズが動くことになる。又、復号化側のみの場合
には、ランダムな誤差ならある程度軽減されるが、画像
が同じだと誤差も同じ値になるので、加算しても改善さ
れない。一方、予測符号化で復号側で加算処理をするの
は、フレーム間予測残差を小さくしていることに他なら
ず、無意味である。これらの点から、本手法は符号化側
と復号化側の両方で成り立つといえる。
、誤差が大幅に軽減されるが、符号化側又は復号化側の
みの単独の処理ではどうなるか検討してみる。まず、符
号化のみの場合には、誤差が時間高域に拡散された形と
なり、視覚特性に適合したものとなるが、画像が静止し
てもノイズが動くことになる。又、復号化側のみの場合
には、ランダムな誤差ならある程度軽減されるが、画像
が同じだと誤差も同じ値になるので、加算しても改善さ
れない。一方、予測符号化で復号側で加算処理をするの
は、フレーム間予測残差を小さくしていることに他なら
ず、無意味である。これらの点から、本手法は符号化側
と復号化側の両方で成り立つといえる。
【００３７】図４は本発明の高能率符号化装置の第２の
実施例を示すブロック図である。図１，図８と同一部分
には同一符号を付し、その説明を省略する。図１の符号
化装置との主な相違点は、図１では負の誤差信号（符号
化誤差）のみをフィードバックに使用していたが、図４
では負の誤差信号を含む信号成分、即ち、原画像信号に
負の誤差信号が加算されているものを使用する点である
。これにより、フレームメモリが１つで済み、誤差の加
算も画素単位でできるようになる。図４において、画像
入力端子１より入力された原画像信号は、加算器３０，
動ベクトル検出器３及びアクティビティ検出器４３へ供
給されている。加算器３０は、原画像信号に後述する非
線形変換器３８の出力信号を加算し、直交変換器４及び
２倍化器４４へ供給している。
実施例を示すブロック図である。図１，図８と同一部分
には同一符号を付し、その説明を省略する。図１の符号
化装置との主な相違点は、図１では負の誤差信号（符号
化誤差）のみをフィードバックに使用していたが、図４
では負の誤差信号を含む信号成分、即ち、原画像信号に
負の誤差信号が加算されているものを使用する点である
。これにより、フレームメモリが１つで済み、誤差の加
算も画素単位でできるようになる。図４において、画像
入力端子１より入力された原画像信号は、加算器３０，
動ベクトル検出器３及びアクティビティ検出器４３へ供
給されている。加算器３０は、原画像信号に後述する非
線形変換器３８の出力信号を加算し、直交変換器４及び
２倍化器４４へ供給している。
【００３８】直交変換器４から逆直交変換器１０までの
動作は基本的に図８に示す従来例と同じである。逆直交
変換器１０の出力信号は、原画像の再生画像信号即ち、
（原画像信号＋誤差信号）となる。２倍化器４４は加算
器３０の出力信号を２倍に増幅して、減算器３３へ供給
している。減算器３３は、２倍化器４４の出力信号から
逆直交変換器１０の出力信号を減算し、即ち、２×原画
像信号−（原画像信号＋誤差信号）の動作をし、負の誤
差信号を含む信号成分、即ち、（原画像信号−誤差信号
）を得て、フレームメモリ１３へ供給している。フレー
ムメモリ１３は、入力信号を１フレーム遅延させた後、
動き補償器１４及び動ベクトル検出器３へ供給している
。
動作は基本的に図８に示す従来例と同じである。逆直交
変換器１０の出力信号は、原画像の再生画像信号即ち、
（原画像信号＋誤差信号）となる。２倍化器４４は加算
器３０の出力信号を２倍に増幅して、減算器３３へ供給
している。減算器３３は、２倍化器４４の出力信号から
逆直交変換器１０の出力信号を減算し、即ち、２×原画
像信号−（原画像信号＋誤差信号）の動作をし、負の誤
差信号を含む信号成分、即ち、（原画像信号−誤差信号
）を得て、フレームメモリ１３へ供給している。フレー
ムメモリ１３は、入力信号を１フレーム遅延させた後、
動き補償器１４及び動ベクトル検出器３へ供給している
。
【００３９】動ベクトル検出器３は、画像入力端子１か
らの原画像信号と、フレームメモリ１３からの１フレー
ム前の（原画像信号−誤差信号）との間で画像の動きを
１６×１６画素程度単位でサーチし、最も確からしい動
ベクトル情報を得て、動ベクトル情報出力端子１５を介
して復号装置側へ伝送すると共に、動き補償器１４へも
供給している。動き補償器１４は、フレームメモリ１３
の出力信号を、動ベクトル検出器３より供給される動ベ
クトル値に合わせて動き補償し、動き補償された１フレ
ーム前の（原画像信号−誤差信号）を得て、減算器４５
へ供給している。減算器４５は、前記動き補償された１
フレーム前の（原画像信号−誤差信号）から、画像入力
端子１より入力された原画像信号を減算し、非線形変換
器３８へ供給している。
らの原画像信号と、フレームメモリ１３からの１フレー
ム前の（原画像信号−誤差信号）との間で画像の動きを
１６×１６画素程度単位でサーチし、最も確からしい動
ベクトル情報を得て、動ベクトル情報出力端子１５を介
して復号装置側へ伝送すると共に、動き補償器１４へも
供給している。動き補償器１４は、フレームメモリ１３
の出力信号を、動ベクトル検出器３より供給される動ベ
クトル値に合わせて動き補償し、動き補償された１フレ
ーム前の（原画像信号−誤差信号）を得て、減算器４５
へ供給している。減算器４５は、前記動き補償された１
フレーム前の（原画像信号−誤差信号）から、画像入力
端子１より入力された原画像信号を減算し、非線形変換
器３８へ供給している。
【００４０】一方、アクティビティ検出器４３は、直交
変換又は動き補償のブロック毎に画像のアクティビティ
を求め、量子化ステップ設定器４６へ供給している。ア
クティビティは、２次元ＢＰＦ（帯域通過フィルタ）の
出力信号の絶対値平均などで与えられ、その結果は４段
階くらいの情報として量子化ステップ設定器４６へ供給
される。量子化ステップ設定器４６は、バッファ８より
供給されるデータ量の情報及びアクティビティの２つの
パラメータによって制御され、量子化ステップの情報を
得て、量子化ステップ情報出力端子４７を介して復号化
装置側へ出力すると共に、非線形変換器３８及び量子化
器３６へも供給している。
変換又は動き補償のブロック毎に画像のアクティビティ
を求め、量子化ステップ設定器４６へ供給している。ア
クティビティは、２次元ＢＰＦ（帯域通過フィルタ）の
出力信号の絶対値平均などで与えられ、その結果は４段
階くらいの情報として量子化ステップ設定器４６へ供給
される。量子化ステップ設定器４６は、バッファ８より
供給されるデータ量の情報及びアクティビティの２つの
パラメータによって制御され、量子化ステップの情報を
得て、量子化ステップ情報出力端子４７を介して復号化
装置側へ出力すると共に、非線形変換器３８及び量子化
器３６へも供給している。
【００４１】量子化ステップ設定器４６の動作としては
、バッファ８に蓄えられているデータ量が多い場合には
、発生するデータ量を減らす必要があるので、量子化ス
テップを粗くする。さらに、各ブロックのアクティビテ
ィが高いところは視覚的に劣化が目立ちにくいので、量
子化ステップを粗くする。減算器４５，非線形変換器３
８，加算器３０の動作は、図２に示す復号化装置におけ
る減算器３７，非線形変換器３８，加算器４１の動作と
同じであり、原画像信号と１フレーム前の（原画像信号
−誤差信号）を画素毎に比較して、その差が小さい場合
には１フレーム前の（原画像信号−誤差信号）が、その
差が大きい場合には原画像信号が被符号化信号となる。
、バッファ８に蓄えられているデータ量が多い場合には
、発生するデータ量を減らす必要があるので、量子化ス
テップを粗くする。さらに、各ブロックのアクティビテ
ィが高いところは視覚的に劣化が目立ちにくいので、量
子化ステップを粗くする。減算器４５，非線形変換器３
８，加算器３０の動作は、図２に示す復号化装置におけ
る減算器３７，非線形変換器３８，加算器４１の動作と
同じであり、原画像信号と１フレーム前の（原画像信号
−誤差信号）を画素毎に比較して、その差が小さい場合
には１フレーム前の（原画像信号−誤差信号）が、その
差が大きい場合には原画像信号が被符号化信号となる。
【００４２】即ち、図１の場合には負の誤差信号のみが
加算されたが、図４の場合には画像信号ごと入れ替わる
動作をする。これにより、画像のフレーム加算動作が行
われ、時間方向フィルタとして動作してノイズ成分が軽
減される。非線形変換器３８は、データレートの制御や
画像のアクティビティに応じて変化する量子化ステップ
に対応して、入力信号を非線形変換し、加算器３０へ供
給している。
加算されたが、図４の場合には画像信号ごと入れ替わる
動作をする。これにより、画像のフレーム加算動作が行
われ、時間方向フィルタとして動作してノイズ成分が軽
減される。非線形変換器３８は、データレートの制御や
画像のアクティビティに応じて変化する量子化ステップ
に対応して、入力信号を非線形変換し、加算器３０へ供
給している。
【００４３】非線形変換器３８の動作としては、量子化
ステップが粗くなった場合に、大きな係数ｋｅとなる入
力値の範囲を広め、ある程度の差があっても時間フィル
タがより多く掛かるようにする（図３中のｄ側）。逆に
量子化が細かな場合には、符号化によって生じる誤差は
小さくなるので、フィルタリングする差信号の範囲を狭
くして、画像の変化がフィルタリングされないようにす
る（図３中のａ側）。なお、量子化器３６は、量子化ス
テップ設定器４６より供給される量子化ステップ情報に
応じた量子化ステップで入力信号を量子化している。
ステップが粗くなった場合に、大きな係数ｋｅとなる入
力値の範囲を広め、ある程度の差があっても時間フィル
タがより多く掛かるようにする（図３中のｄ側）。逆に
量子化が細かな場合には、符号化によって生じる誤差は
小さくなるので、フィルタリングする差信号の範囲を狭
くして、画像の変化がフィルタリングされないようにす
る（図３中のａ側）。なお、量子化器３６は、量子化ス
テップ設定器４６より供給される量子化ステップ情報に
応じた量子化ステップで入力信号を量子化している。
【００４４】又、図４の符号化装置に対応する復号化装
置は、図２に示す復号化装置をそのまま使用できる。こ
れは、図１におけるマッチング情報は量子化ステップの
制御も行っているからである。図１，図２，図４の処理
は、１フレーム間のものであるが、従来の予測処理と同
様に、本手法でも多様なフレーム間，フィールド間処理
構成が考えられる。
置は、図２に示す復号化装置をそのまま使用できる。こ
れは、図１におけるマッチング情報は量子化ステップの
制御も行っているからである。図１，図２，図４の処理
は、１フレーム間のものであるが、従来の予測処理と同
様に、本手法でも多様なフレーム間，フィールド間処理
構成が考えられる。
【００４５】図６はノンインターレース信号のフレーム
単位の処理を説明するための図である。図６において、
４角は各フレーム、矢印は誤差を与えるフレーム間を示
している。図６（Ａ）は基本的な、前フレームのみから
のものである。図６（Ｂ），図６（Ｃ）はＩＳＯ／ＩＥ
Ｃの標準化で提案されているものであり、図６（Ｂ）は
数フレーム（図では３フレーム）の飛び越しとなる第１
段目の処理を表している。図６（Ｃ）は第１段目で飛ば
されたフレームに対する第１段目のフレーム（斜線で示
すもの）からの処理を表している。第２段目の処理は前
後２つのフレームからとなるので、前だけ，後だけ，前
後の加算等の複数の方法が考えられるが、その際の処理
の変更は従来の予測処理の場合の変更と同様である。
単位の処理を説明するための図である。図６において、
４角は各フレーム、矢印は誤差を与えるフレーム間を示
している。図６（Ａ）は基本的な、前フレームのみから
のものである。図６（Ｂ），図６（Ｃ）はＩＳＯ／ＩＥ
Ｃの標準化で提案されているものであり、図６（Ｂ）は
数フレーム（図では３フレーム）の飛び越しとなる第１
段目の処理を表している。図６（Ｃ）は第１段目で飛ば
されたフレームに対する第１段目のフレーム（斜線で示
すもの）からの処理を表している。第２段目の処理は前
後２つのフレームからとなるので、前だけ，後だけ，前
後の加算等の複数の方法が考えられるが、その際の処理
の変更は従来の予測処理の場合の変更と同様である。
【００４６】図７はインターレース信号のフィールド単
位の処理を説明するための図である。図７において、４
角は各フィールド、矢印は誤差を与えるフィールド間を
示している。インターレース信号のため、偶数フィール
ドと奇数フィールドが１／２フレームの時間ずれがある
。図７（Ａ）はＣＣＩＲ／ＣＣＩＴＴの標準化で提案さ
れているものであり、前フレームと前フィールドからの
処理である。図７（Ｂ），図７（Ｃ）は、図６（Ｂ），
図６（Ｃ）をフィールド間に拡張させたもので、３フィ
ールドの飛び越しと、その間の処理となっている。但し
、図７（Ｂ）で３フィールド前のみでは偶奇の関係が異
なったもののみとなってしまうので、もう３フィールド
前となる３フレーム前も処理に使うのが適切となる。
位の処理を説明するための図である。図７において、４
角は各フィールド、矢印は誤差を与えるフィールド間を
示している。インターレース信号のため、偶数フィール
ドと奇数フィールドが１／２フレームの時間ずれがある
。図７（Ａ）はＣＣＩＲ／ＣＣＩＴＴの標準化で提案さ
れているものであり、前フレームと前フィールドからの
処理である。図７（Ｂ），図７（Ｃ）は、図６（Ｂ），
図６（Ｃ）をフィールド間に拡張させたもので、３フィ
ールドの飛び越しと、その間の処理となっている。但し
、図７（Ｂ）で３フィールド前のみでは偶奇の関係が異
なったもののみとなってしまうので、もう３フィールド
前となる３フレーム前も処理に使うのが適切となる。
【００４７】一方、図７（Ｄ）は、図７（Ｃ）を発展さ
せて前後３フィールドを使うもので、偶奇が同一となる
フィールドが前後にあるので、画像の相関を高く保つこ
とができる。なお、図６における矢印は４角の外に曲線
で示し、図７における矢印は４角の内に直線で示したが
、これは作図上の都合であり、特に意味はない。この様
に、本手法のフレーム間，フィールド間処理構成は、予
測処理と同様であり、予測で使えるものは基本的に使え
る。又、２段階の方式では、１段目を本手法とし、２段
目は予測としたり、その逆とすることも可能である。 特に、飛び越しのフレーム間処理では、フレーム間相関
が低くなり易く、本手法が有効である。
せて前後３フィールドを使うもので、偶奇が同一となる
フィールドが前後にあるので、画像の相関を高く保つこ
とができる。なお、図６における矢印は４角の外に曲線
で示し、図７における矢印は４角の内に直線で示したが
、これは作図上の都合であり、特に意味はない。この様
に、本手法のフレーム間，フィールド間処理構成は、予
測処理と同様であり、予測で使えるものは基本的に使え
る。又、２段階の方式では、１段目を本手法とし、２段
目は予測としたり、その逆とすることも可能である。 特に、飛び越しのフレーム間処理では、フレーム間相関
が低くなり易く、本手法が有効である。
【００４８】一方、前後からの予測では、相関が高くな
り予測が効果的となるので、１段目を本手法とし、２段
目は予測とすると、数フレーム（フィールド）毎の独立
性を持ちながら、従来の全て予測の場合より符号化効率
がむしろ良くなる可能性もあり、極めて有効である。直
交変換によるフレーム内処理との組み合わせでは、エッ
ジ周辺でモスキートノイズと呼ばれる量子化誤差が目立
ちやすかったが、本手法では平坦部はフレーム間の差が
ないので、フレーム間加算が行われ、ノイズは大幅に軽
減される。一方、動き補償処理を行った場合には、予測
では動き補償の程度から動きが不自然になる場合がある
が、本手法では動き補償された画像が本来の画像に対し
てずれているとその分は加算されず、本来の画像の方が
とられるので加算によるノイズ低減は少なくなるが、動
きが不自然となることはない。以上のように視覚的に望
ましい再生画像が得られる。本手法は、基本的にフレー
ム内独立符号化なので、フレーム内符号化処理のための
パラメータは独立用のものだけで良く、構成が簡単にな
る。
り予測が効果的となるので、１段目を本手法とし、２段
目は予測とすると、数フレーム（フィールド）毎の独立
性を持ちながら、従来の全て予測の場合より符号化効率
がむしろ良くなる可能性もあり、極めて有効である。直
交変換によるフレーム内処理との組み合わせでは、エッ
ジ周辺でモスキートノイズと呼ばれる量子化誤差が目立
ちやすかったが、本手法では平坦部はフレーム間の差が
ないので、フレーム間加算が行われ、ノイズは大幅に軽
減される。一方、動き補償処理を行った場合には、予測
では動き補償の程度から動きが不自然になる場合がある
が、本手法では動き補償された画像が本来の画像に対し
てずれているとその分は加算されず、本来の画像の方が
とられるので加算によるノイズ低減は少なくなるが、動
きが不自然となることはない。以上のように視覚的に望
ましい再生画像が得られる。本手法は、基本的にフレー
ム内独立符号化なので、フレーム内符号化処理のための
パラメータは独立用のものだけで良く、構成が簡単にな
る。
【００４９】
【発明の効果】本発明の高能率符号化装置及び復号化装
置は、各フレームをフレーム内で独立に符号化し、原画
像信号と符号化再生画像信号の間に生じる誤差を他フレ
ームに波及させ、復号側でフレーム間加算を行うことで
誤差信号を軽減することにより、各フレームが独立に扱
えるので、蓄積系のメディアなどで必要とされるランダ
ムアクセス，高速サーチ，画像編集が画質劣化なしに容
易に行え、且つ誤差軽減によりフレーム間予測符号化に
近い符号化効率が得られ、特にフレーム間相関の低い場
合には予測よりむしろ改善され、視覚的に望ましい再生
画像が得られ、しかも構成が簡単である等、極めて優れ
た効果がある。
置は、各フレームをフレーム内で独立に符号化し、原画
像信号と符号化再生画像信号の間に生じる誤差を他フレ
ームに波及させ、復号側でフレーム間加算を行うことで
誤差信号を軽減することにより、各フレームが独立に扱
えるので、蓄積系のメディアなどで必要とされるランダ
ムアクセス，高速サーチ，画像編集が画質劣化なしに容
易に行え、且つ誤差軽減によりフレーム間予測符号化に
近い符号化効率が得られ、特にフレーム間相関の低い場
合には予測よりむしろ改善され、視覚的に望ましい再生
画像が得られ、しかも構成が簡単である等、極めて優れ
た効果がある。
【図１】本発明の高能率符号化装置の第１の実施例を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図２】本発明の高能率復号化装置の実施例を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図３】非線形変換の特性例を示す図である。
【図４】本発明の高能率符号化装置の第２の実施例を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図５】本発明の手法と従来の予測処理における符号化
効率を示す図である。
効率を示す図である。
【図６】ノンインターレース信号のフレーム単位の処理
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図７】インターレース信号のフィールド単位の処理を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図８】従来例の符号化装置を示すブロック図である。
【図９】従来例の復号化装置を示すブロック図である。
３，３１ 動ベクトル検出器
４ 直交変換器
６ 可変長符号化器
７，３６ 量子化器
８，１８ バッファ
１０，２１ 逆直交変換器
１３，２５，３２ フレームメモリ
１４，２６ 動き補償器
１９ 可変長復号器
３０，４１ 加算器
３３，３７ 減算器
３４ 乗算器
３８ 非線形変換器
４０ 逆量子化器
４３ アクティビティ検出器
４４ ２倍化器
４６ 量子化ステップ設定器
Claims (6)
- 【請求項１】画像信号のフレームやフィールド間の相関
を利用する符号化処理において、フレームやフィールド
内符号化処理の行われる前の原画像信号から符号化復号
化して得られた再生画像信号を減算して得られる負の誤
差信号を含む信号成分を得る手段と、前記負の誤差信号
を含む信号成分を他のフレームやフィールドの入力画像
信号に加算する手段とを有することを特徴とする高能率
符号化装置。 - 【請求項２】フレームやフィールド間の処理が行われる
フレームやフィールド間の画像のブロック又は画素毎の
マッチングの程度を検出する手段と、前記マッチングの
程度が高い場合には負の誤差信号を含む信号成分の割合
を多くし、逆に、マッチングの程度が低い場合には負の
誤差信号を含む信号成分の割合を少なくして加算する手
段とを有することを特徴とする請求項１記載の高能率符
号化装置。 - 【請求項３】フレームやフィールド間の処理が行われる
フレームやフィールド間の画像のブロック又は画素毎の
マッチングの程度を検出する手段と、前記マッチングの
程度が高い場合には量子化ステップを粗くし、逆に、マ
ッチングの程度が低い場合には量子化ステップを細かく
する量子化手段とを有することを特徴とする請求項１記
載の高能率符号化装置。 - 【請求項４】フレームやフィールド間の処理が行われる
フレームやフィールド間の画像のブロック又は画素毎の
マッチングの程度を検出する手段と、量子化ステップを
制御する手段と、前記量子化ステップが粗くされた場合
には負の誤差信号を含む信号成分の割合を多くし、逆に
、量子化ステップが細かくされた場合には負の誤差信号
を含む信号成分の割合を少なくして加算する手段とを有
することを特徴とする請求項１記載の高能率符号化装置
。 - 【請求項５】他のフレーム又はフィールドの誤差信号が
含まれた画像の符号化データを復号する際に、現在の再
生画像信号に他のフレームやフィールドの再生画像信号
を加算する手段を有することを特徴とする高能率復号化
装置。 - 【請求項６】フレームやフィールド間の処理が行われる
フレームやフィールド間の再生画像のブロック又は画素
毎のマッチングの程度を検出する手段と、前記マッチン
グの程度が高い場合には他のフレームやフィールドの再
生画像信号の割合を多くし、逆に、マッチングの程度が
低い場合には現在の再生画像信号の割合を多くして加算
する手段とを有することを特徴とする請求項５記載の高
能率復号化装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12539391A JP2581341B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 高能率符号化装置及び復号化装置 |
| EP19920303663 EP0510975B1 (en) | 1991-04-26 | 1992-04-23 | Efficient coding/decoding apparatus for processing digital image signal |
| DE1992626127 DE69226127T2 (de) | 1991-04-26 | 1992-04-23 | Effiziente Kodierungs- und Dekodierungsanordnungen zur Verarbeitung eines digitalen Bildsignals |
| US07/873,949 US5315326A (en) | 1991-04-26 | 1992-04-24 | Efficient coding/decoding apparatuses for processing digital image signal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12539391A JP2581341B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 高能率符号化装置及び復号化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04328982A true JPH04328982A (ja) | 1992-11-17 |
| JP2581341B2 JP2581341B2 (ja) | 1997-02-12 |
Family
ID=14909031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12539391A Expired - Lifetime JP2581341B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 高能率符号化装置及び復号化装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5315326A (ja) |
| EP (1) | EP0510975B1 (ja) |
| JP (1) | JP2581341B2 (ja) |
| DE (1) | DE69226127T2 (ja) |
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