JPH0435385A - 動画像信号の符号化モード判定方法と装置 - Google Patents

動画像信号の符号化モード判定方法と装置

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JPH0435385A
JPH0435385A JP2137627A JP13762790A JPH0435385A JP H0435385 A JPH0435385 A JP H0435385A JP 2137627 A JP2137627 A JP 2137627A JP 13762790 A JP13762790 A JP 13762790A JP H0435385 A JPH0435385 A JP H0435385A
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Masashi Tayama
田山 正志
Masaki Koyama
小山 昌岐
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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】 U産業上の利用分野] 本発明は動画像信号の符号化モード判定方法と装置に関
する。具体的には、動画像信号を選択されたモードで符
号化して伝送する場合に、より簡易な構成により動画像
信号の符号化に適したモードを判定することかできる動
画像信号の符号化モード判定方法と装置を提供せんとす
るものである。
E従来の技術] テレビ電話やテレビ会議などにおいて、伝送すべき動画
像信号は膨大な情報量を有する。そのために、従来より
、動画像信号を高能率で符号化して効率的な画像伝送を
図る各種の方法が使われている。この高能率符号化に用
いられるものに、画像信号のフレーム間の相関性を利用
して、1つ前のフレームから現在のフレームを予測する
フレーム間符号化がある。現在のフレームの画像信号と
1つ前のフレームの画像信号との画素ごとの差分値を予
測誤差データとして求め、得られた予測誤差データのみ
を符号化して伝送する。これにより、符号化して伝送す
べき画像の情報量が低減される。
しかし、搬像対象が動きのない、あるいは動きの小さい
場合にはフレーム間相関が高いので、フレーム間符号化
は有効な高能率符号化手段となり得るが、動領域が大き
い場合にはフレーム間相関が低いので、大きな予測誤差
データを生じ、画質も劣化する欠点がある。これを是正
する手段として用いられているのが動き補償フレーム間
符号化である。動き補償フレーム間符号化では、フレー
ム間の予測誤差データを求める前に、現在のフレームと
1つ前のフレームとの間の搬像対象の移動量である動ベ
クトルを検出する。動ベクトルが得られると、1つ前の
フレームにおける動ベクトルに従ってずらした位置での
現在のフレームとの予測誤差データを求める。得られた
予測誤差データは動ベクトルとともに受信側に伝送され
る。
ここで、動き補償フレーム間符号化における動ベクトル
について、第3図を用いて説明する。第3図において、
Aは現在のフレームであり、7レムの構成を1ライン3
52ドツト、288ラインとすると、現在のフレームA
を16X 1B画素ごとのブロックに分割する。そこで
、ブロックaを動ベクトルを検出するブロックとすると
、このブロックaと1つ前のフレームB内の同位置のブ
ロック(破線)よりも水平方向および垂直方向のそれぞ
れの一方向に8画素、子方向に7画素大きいブロック、
すなわち、破線のブロックを中心に含む31X31画素
のブロック(1点鎖線)を、ブロックaと最も相関度の
高いブロックを探索する範囲とする。そこで、この探索
範囲内において、ブロックaを水平方向および垂直方向
に1画素ずつ順次ずらして対応する各画素ごとの差分を
求め、得られた差分値からブロックaとの相関度を判定
するための評価値を算出する。評価値としては、たとえ
ば、差分値の絶対値の和、おるいは差分値の2乗の和を
用いる。評価値算出の結果、探索範囲内においてブロッ
クbが評価値が最小となるブロックとすると、ブロック
aと同位置である破線のブロックの中心からブロックb
の中心に向かうヘクトルVを、ブロックaについての動
ベクトルとする。
このようにして得られた動ベクトルを用いて補正したフ
レーム間の予測誤差データを符号化して伝送するならば
、伝送情報量は動き補償なしのフレーム間符号化、すな
わち非動き補償フレーム間符号化に比べて大幅に低減さ
れる。
しかし、シーン・チェンジなどにおけるように、画面か
全く変ってしまい、フレーム間に相関かない場合にも、
フレーム間符号化を行うと、予測誤差データが現在のフ
レームのみのデータよりも多くなってしまう可能性があ
る。したかって、シーン・チェンジなどにおいては、フ
レーム間符号化によらずに、現在のフレームのみのデー
タで符号化するフレーム内符号化によるのが望ましい。
また、動き補償を用いるフレーム間符号化を行う場合、
画像信号に含まれるノイズの影響で、実際には動き部分
がないにもかかわらず動ベクトルか生じたと判断してし
まうことかある。このような場合には、動き補償を用い
ないフレーム間符号化によるほうか適切である。
したがって、より効果的な画像信号の符号化を実現する
ためには、符号化する単位ブロックごとに、用いるべき
符号化モードについて、フレーム内符号化/フレーム間
符号化および動き補償フレーム間符号化/非動き補償フ
レーム間符号化を判定することか効果的である。
そこで、CC1丁丁(国際電信電話諮問委員会)では、
フレーム内符号化/フレーム間符号化を判定するための
判定式を設けている。この判定式では、符号化モードを
判定するために、2つのパラメータP11.P12を用
いる。パラメータP11は第3図に示した現在のフレー
ムAにおける動ベクトルを検出するブロックaのデータ
の1画素当たりの平均値の2乗値と、ブロックaのデー
タの2乗値の1画素当たりの平均値との差分値であり、
パフメータP は、ブロックaのデータと、これと最も
相関度か高い1つ前のフレームBl、:おけるブロック
bのデータとの差分値の2乗値の1画素当たりの平均値
である。
第4A図は、この2つのパラメータP11.P12を用
いた判定式に従って、フレーム内符号化/フレーム間符
号化のモードを判定するための回路構成例を示すもので
ある。第4A図において、現在のフレームA(第3図)
のデータを格納したフレーム・メモリ31より、勤ベク
トルを検出するブロックaのデータをアドレス発生器3
2からアドレスを与えて読出す。読出されたブロックa
のデータは、スイッチ33を介して平均値演算回路34
に入力されて、1画素当たりの平均値が求められる。得
られた平均値は乗算器35により2乗される。また、フ
レーム・メモリ31より読出されたブロックaのデータ
は、スイッチ33を介して乗算器36に入力されて2乗
される。得られた2乗値は、その1画素当たりの平均値
が平均値演算回路37により求められる。平均値が得ら
れると、乗算器35からの出力と平均値演算回路37か
らの出力との差分値を減算器38により求める。この差
分値がパラメータpHとなる。
他方、1つ前のフレームBのデータを格納したフレーム
・メモリ4]より、現在のフレームAにおけるブロック
aと最も相関度の高いブロックbのデータを、動ベクト
ル検出器43より動ベクトルを示す信号を受けたアドレ
ス発生器42からアドレスを与えて読出す。そこで、ブ
ロックaのデータとブロックbのデータとの差分値を減
算器44により求める。この差分値を乗算器45により
2乗し、得られた2乗値の平均値を平均値演算回路46
により求める。この平均値がパラメータP128なる・ このようにして、各パラメータP11.P12が求めら
れると、その値の大小を比較器51により比較する。比
較結果がPllくPI3であれば、比較器51は′1″
を出力し、そうでなければ“°0″を出力する。また、
パラメータP12は比較器52によりVl(=64)と
比較aれ、PI3>V1ra’+れば]″を、そうでな
ければ“O″を出力する。
そこでアンド・ゲート53により各比較器51゜52か
らの、それぞれの出力の理論積をとり、その出力が“1
パの場合は、用いるべき符号化モードをフレーム内符号
化と、“099の場合はフレーム間符号化と判定する。
第4B図は、第4A図に示した回路の動作により実現さ
れる判定式をグラフに表わしたものであり、2つのパラ
メータP11.P12に基づくグラフを境界線として、
フレーム内符号化/フレーム間符号化を判定する。なお
、境界線上はフレーム間符号化と判定される。
さらに、CCI丁Tでは、動き補償フレーム間符号化/
非動き補償フレーム間符号化を判定するための判定式を
設けており、フレーム内符号化/フレーム間符号化の判
定におけると同様に、符号化モードを判定するために、
2つのパラメータP21、P22を用いている。パラメ
ータP21は、現在のフレームA(第3図)におけるブ
ロックaのデータと、これと最も相関度が高い1つ前の
フレームBにおけるブロックbのデータとの差分絶対値
の1画素当たりの平均値であり、パラメータP22は、
ブロックaのデータと、1つ前のフレームBにおけるブ
ロックaと同位置の70ツクのデータとの差分絶対値の
1画素当たりの平均値である。
第5A図は、この2つのP21.P22を用いた判定式
に従って動き補償フレーム間符号化/非動き補償フレー
ム間符号化のモードを判定するための回路構成例を示す
ものであり、第4A図における構成要素に対応するもの
については同じ記号を付して説明する。
第5A図において、現在のフレームA(第3図)のデー
タを格納したフレーム・メモリ31からの、動ベクトル
を検出するブロックaのデータを、スイッチ33Aを介
して差分絶対値演算回路39に入力する。また、この差
分絶対値演算回路39には、1つ前のフレームBのデー
タを格納したフレーム・メモリ4つからの、ブロックa
と最も相関度が高いブロックbのデータを、スイッチ3
3Bを介して入力する。そこで、差分絶対値演算回路3
9は、ブロックaのデータとブロックbのデー夕との差
分の絶対値を演算する。得られた差分の絶対値は平均値
演算回路40に入力されて、1画素当たりの平均値が求
められる。この平均値がパラメータP21となる。
また、ブロックaのデータと、1つ前のフレームBにお
けるブロックaと同位置のブロックのデータとの差分の
絶対値を、もう一方の差分絶対値演算回路49で演算し
、得られた差分の絶対値の1画素当たりの平均値を平均
値演算回路50により求める。この平均値がパラメータ
P22となる。
得られた平均値は各乗算器61.63に入力されて、そ
れぞれ1/ 1.1倍、1/2倍 の乗算値が求められ
るとともに、各比較器62.64に入力されて、それぞ
れ所定値V2.V3と比較される。
パラメータP21とパラメータP22の各乗算値が求め
られると、比較器65は、平均値演算回路40からの出
力(P21>と、乗算器61からの出力(P22/ 1
.1)とを比較する。比較結果がP21くP22/ 1
.1であれば、比較器65は“1″を出力し、そうでな
ければOtoを出力する。また、比較器66は、平均値
演算回路4oがらの出力(P21)と乗算器63からの
出力(P22/2)とを比較し、P21<P22/2で
あれば1″を、そうでなければ“019を出力する。
他方、比較器62に入力された平均値演算回路50から
の平均値(P22) ハV2 (=3>と比較され、P
 22 > V 2であれば、“1′°を、そうでなけ
れば“091をそれぞれ出力する。また、比較器64に
入力された平均値(P22>はV3(=1>と比較され
、P22>V3であれば“1″を、そうでなければ“′
O″をそれぞれ出力する。
以上の比較結果が得られると、アンド・ゲート67は各
比較器62.65からの出力の理論積を、アンド・ゲー
ト68は各比較器64.66からの出力の理論積をとる
。得られたそれぞれの理論積はオア・ゲート69に入力
されてその理論和がとられ、その出力が1″の場合は用
いるべき符号化モードを動き補償フレーム間符号化と、
“0”の場合は非動き補償フレーム間符号化と判定する
第5B図は、第5A図に示した回路の動作により実現さ
れる判定式をグラフに表わしたものであり、2つのパラ
メータP21= P22に基づくグラフを境界線として
、動き補償フレーム間符号化/非動き補償フレーム間符
号化を判定する。境界線上は非動き補償フレーム間符号
化と判定される。
[発明が解決しようとする課題] 第4A図に示した回路構成によりフレーム内符号化/フ
レーム間符号化の判定をすると、判定に用いるパラメー
タP11.P12を得るために2乗の計輝を行うことか
ら、乗算器あるいは2乗値を格納したROM(リード・
オンリ・メモリ)が必要となる。そのために、回路規模
が大きくなりコスト高になるという解決すべき課題があ
った。
また、動き補償フレーム間符号化/非動き補償フレーム
間符号化の判定に、第5B図のグラフに表わされるよう
な複雑な判定式を用いるとすると、これを実現する回路
構成も第5A図に示したように複雑となりコスト高にな
るという未解決の課題があった。
III題を解決するための手段] このような解決課題に照らし、本発明はなされたもので
あり、そのためにフレーム内符号化/フレーム間符号化
を判定するための第1のパラメータとして、現在のフレ
ームにおける動ベクトルを検出するブロックのデータの
1画素当たりの平均値と、そのブロックの画素ごとのデ
ータとの差分の絶対値の1画素当たりの平均値を用い、
第2のパラメータとして、現在のフレームにおける勤ベ
クトルを検出するブロックのデータと、そのブロックと
最も相関度が高い1つ前のフレームにおけるブロックの
データとの差分の絶対値の1画素当たりの平均値を用い
、この2つのパラメータの値の比較結果と、第2のパラ
メータと所定値の比較結果とのアンドをとるようにした
また、動き補償フレーム間符号化/非動き補償フレーム
間符号化については、従来例において示されたパラメー
タP21と、パラメータP22より所定値を減じた値と
を比較して判定するようにした。
[作用] このような手段を用いたことにより、フレーム内符号化
/フレーム間符号化を判定するための判定式は1次式と
なり、2乗の計算が不要となるので、乗算器や2乗値を
格納したROMテーブルを配置する必要がなくなった。
また、動き補償フレーム間符号化/非動き補償フレーム
間符号化を判定するための判定式も複雑でなくなり、こ
れを実現するための回路構成も簡易となった。
[実施例] 本発明の一実施例の回路構成を第1A図に示し説明する
。ここで、第1A図はフレーム内符号化/フレーム間符
号化を判定するための回路構成を示しており、第4A図
における構成要素に対応するものについては同じ記号を
付した。
第1A図において、第4A図に示した回路構成と異なる
ところを説明する。差分絶対値演算回路11は、平均値
演算回路34からの現在のフレームA(第3図)におけ
る動ベクトルを検出するブロックaのデータの1画素当
たりの平均値と、フレーム・メモリ31よりのスイッチ
33を介して入力されるブロックaの画素ごとのデータ
との差分の絶対値を求める。得られた差分の絶対値は、
平均値演算回路12により1画素当たりの平均値か求め
られる。この平均値がパラメータP31となる。 また
、もう一方の差分絶対値演算回路21は、ブロックaの
データと、1つ前のフレームBにおけるブロックaと最
も相関度が高いブロックbのデータとの差分の絶対値を
求める。得られた差分の絶対値は、平均値演算回路46
により1画素当たりの平均値が求められる。これがパラ
メータP32となる。
このようにして、各パラメータP31.P32が求めら
れると、比較器51はその値を比較し、P31くP32
であれば“1″を、そうでなければ“0″を圧力する。
また、パラメータP32は比較器52ニヨリV4 (=
8)と比較サレ、P32>V4であれば1″を、そうで
なければ“OI+を出力する。
そこで、アンド・ゲート53により各比較器51゜52
からのそれぞれの出力の理論積をとり、その出力が“1
″の場合は、用いるべき符号化モードをフレーム内符号
化と、“Osoの場合はフレーム間符号化と判定する。
第1B図は、第1A図に示した回路の動作により実現さ
れる判定式をグラフに表わしたものであり、2つのパラ
メータP31.P32に基づくグラフを境界線として、
フレーム内符号化/フレーム間符号化を判定する。境界
線上はフレーム闇符号化と判定される。
第2A図は本発明による動き補償フレーム間符号化/非
動き補償フレーム間符号化を判定するための回路構成を
示すものであり、第5A図における構成要素に対応する
ものについては同じ記号を付して説明する。
第2A図において、判定のために求められるパラメータ
は、第5A図に示した回路により得られる各パラメータ
P  、P  と同じである。第5A図の回路構成と異
なるところは、各パラメータP21、P22より符号化
モードを判定する手段として、平均値演算回路50の出
力であるパラメータP22よりV5(=1>を減じるた
めの減算器22と、平均値演算回路40の出力であるパ
ラメータP21と減算器22の出力であるP22−V5
とを比較するための比較器30を設けていることである
。比較器30は、p21〈P’22  V 5 テit
’Lハ” 1 ”を、そうでなければ“OI+を出力す
る。そこで、比較結果か1゛°の場合は用いるべき符号
化モードを動き補償フレーム間符号化と、“′O″の場
合は非動き補償フレーム間符号化と判定する。
第2B図は、第2A図に示した回路の動作により実現さ
れる判定式をグラフに表わしたものであり、2つのパラ
メータP21.P22に基づくグラフを境界線として、
動き補償フレーム間符号化/非動き補償フレーム間符号
化を判定する。境界線上は非動き補償フレーム間符号化
と判定される。
[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、本発明によるならば、
入力された動画像信号に用いるへき符号化モードについ
てのフレーム内符号化/フレーム間符号化の判定を、1
次式である判定式により行うので、判定に使用するパラ
メータを得るための2乗の計算も不要となり、乗算器や
2乗値を格納したROMテーブルを配置する必要がなく
なり、簡易な構成による安価な動画像信号の符号化モー
ド判定手段を実現することができる。
また、動き補償フレーム間符号化/非動き補償フレーム
間符号化の判定についても、簡易な判定式にしたがって
行われるので、構成が簡略化されて低価格の動画像信号
の符号化モード判定手段が得られるようになった。した
がって、本発明の効果き極めて大きい。
【図面の簡単な説明】 第1A図は本発明によるフレーム内符号化/フレーム間
符号化を判定するための回路構成図、第1B図は第1A
図に示した回路の動作により実現される判定式をグラフ
に表わした符号化モード判定図、 第2A図は本発明による動き補償フレーム間符号化/非
動き補償フレーム間符号化を判定するための回路構成図
、 第2B図は第2A図に示した回路の動作により実現され
る判定式をグラフに表わした符号化モード判定図、 第3図は従来の動き補償フレーム間符号化における動ベ
クトルを説明するための表示図、第4A図は従来のフレ
ーム内符号化/フレーム間符号化を判定するための回路
構成図、第4B図は第4A図に示した回路の動作により
実現される判定式をグラフに表わした符号化モード判定
図、 第5A図は従来の動き補償フレーム間符号化/非動き補
償フレーム間符号化を判定するための回路構成図、 第5B図は第5A図に示した回路の動作により実現され
る判定式をグラフに表わした符号化モード判定図である
。 11.21,39.49・・・差分絶対値演算回路12
.34.37,40.46.50・・・平均値演算回路 22.38.44・・・減算器 30.51,52.62.64〜66・・・比較器31
.41・・・フレーム・メモリ 32.42・・・スイッチ 33.33A、33B・・・スイッチ 35.36.45,61.63・・・乗算器43・・・
動ベクトル検出器 53.67.68・・・アンド・ゲート69・・・オア
・ゲート。 代理人  内 1)公 三(ばか1名)P21 pH 第4B図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、現在のフレームにおける動ベクトルを検出するブロ
    ックのデータの1画素当たりの平均値を演算し(34)
    、 前記平均値と前記動ベクトルを検出するブロックの画素
    ごとのデータとの第1の差分の絶対値を演算し(11)
    、 前記第1の差分の絶対値の1画素当たりの第1の平均値
    を演算し(12)、 前記動ベクトルを検出するブロックのデータと、1つ前
    のフレームにおける前記動ベクトルを検出するブロック
    と最も相関度が高いブロックのデータとの第2の差分の
    絶対値を演算し(21)、前記第2の差分の絶対値の1
    画素当たりの第2の平均値を演算し(46)、 前記第1の平均値と前記第2の平均値を比較して第1の
    比較結果を得(51)、 前記第2の平均値と所定値(V4)と比較して第2の比
    較結果を得(52)、 前記第1の比較結果と前記第2の比較結果とのアンドを
    とることにより(53)、用いるべき符号化モードにつ
    いてフレーム内符号化/フレーム間符号化を判定するよ
    うにした動画像信号の符号化モード判定方法。 2、現在のフレームにおける動ベクトルを検出するブロ
    ックのデータと、1つ前のフレームにおける前記動ベク
    トルを検出するブロックと最も相関度が高いブロックの
    データとの第1の差分の絶対値を演算し(39)、 前記第1の差分の絶対値の1画素当たりの第1の平均値
    を演算し(40)、 前記動ベクトルを検出するブロックのデータと、前記1
    つ前のフレームにおける前記動ベクトルを検出するブロ
    ックと同位置のブロックのデータとの第2の差分の絶対
    値を演算し(49)、 前記第2の差分の絶対値の1画素当たりの第2の平均値
    を演算し(50)、 前記第2の平均値より所定値(V5)を減じ(22)、 前記第1の平均値と前記第2の平均値より所定値を減じ
    た値を比較することにより(30)、用いるべき符号化
    モードについて動き補償フレーム間符号化/非動き補償
    フレーム間符号化を判定するようにした動画像信号の符
    号化モード判定方法。 3、現在のフレームにおける動ベクトルを検出するブロ
    ックのデータの1画素当たりの平均値を演算するための
    第1の平均値演算手段(34)と、前記第1の平均値演
    算手段により得られた前記平均値と、前記動ベクトルを
    検出するブロックの画素ごとのデータとの第1の差分の
    絶対値を演算するための第1の差分絶対値演算手段(1
    1)と、前記第1の差分絶対値手段により得られた前記
    第1の差分の絶対値の1画素当たりの平均値を演算する
    ための第2の平均値演算手段(12)と、前記動ベクト
    ルを検出するブロックのデータと、1つ前のフレームに
    おける前記動ベクトルを検出するブロックと最も相関度
    が高いブロックのデータとの第2の差分の絶対値を演算
    するための第2の差分絶対値演算手段(21)と、 前記第2の差分絶対値演算手段により得られた前記第2
    の差分の絶対値の1画素当たりの平均値を演算するため
    の第3の平均値演算手段(46)と、 前記第2の平均値演算手段からの出力と前記第3の平均
    値演算手段からの出力を比較するための第1の比較手段
    (51)と、 前記第3の平均値演算手段からの出力と所定値(V4)
    を比較するための第2の比較手段(52)と、 前記第1の比較手段の出力と前記第2の比較手段の出力
    のアンドをとるためのアンド・ゲート手段(53)と を含む動画像信号の符号化モード判定装置。 4、現在のフレームにおける動ベクトルを検出するブロ
    ックのデータと、これと最も相関度が高い1つ前のフレ
    ームにおけるブロックのデータとの第1の差分の絶対値
    を演算するための第1の差分絶対値演算手段(39)と
    、 前記第1の差分絶対値演算手段により得られた前記第1
    の差分の絶対値の1画素当たりの平均値を演算するため
    の第1の平均値演算手段(40)と、 前記動ベクトルを検出するブロックのデータと、前記1
    つ前のフレームにおける前記動ベクトルを検出するブロ
    ックと同位置のブロックのデータとの第2の差分の絶対
    値を演算するための第2の差分絶対値演算手段(49)
    と、 前記第2の差分絶対値演算手段により得られた第2の差
    分の絶対値の1画素当たりの平均値を演算するための第
    2の平均値演算手段(50)と、前記第2の平均値演算
    手段により得られた前記平均値より所定値(V5)を減
    じるための減算手段(22)と、 前記第1の平均値演算手段からの出力と前記減算手段か
    らの出力を比較するための比較手段(30)と を含む動画像信号の符号化モード判定装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0477077A (ja) * 1990-07-16 1992-03-11 Oki Electric Ind Co Ltd 符号化装置

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JPH0477077A (ja) * 1990-07-16 1992-03-11 Oki Electric Ind Co Ltd 符号化装置

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