JPH05103312A - インタレース走査デイジタルビデオ信号の符号化方法 - Google Patents

インタレース走査デイジタルビデオ信号の符号化方法

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JPH05103312A
JPH05103312A JP26391191A JP26391191A JPH05103312A JP H05103312 A JPH05103312 A JP H05103312A JP 26391191 A JP26391191 A JP 26391191A JP 26391191 A JP26391191 A JP 26391191A JP H05103312 A JPH05103312 A JP H05103312A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 インタレース走査ビデオシーケンスの効率的
符号化を行なう。 【構成】 入力画像（１）が画素データの小ブロックに
区分され（２）、それぞれのブロック内の２フィールド
が相関について検査される（３）。ブロック内の２フィ
ールド間の差が小さければ（相関が高ければ）、そのブ
ロックは、ブロック内の全ての線が順次走査されるフレ
ーム符号化方法により、従って効率的に設計されるイン
タフレーム動き補償方法および色データのイントラフレ
ーム・サブサンプリング方法を用いて、符号化される
（６）。一方、ブロック内の２フィールド間の差が大き
ければ（すなわち相関が低ければ）、そのブロックは、
それぞれのフィールド内の（イントラフィールド）相関
およびそれぞれのフィールドとその隣接フィールドとの
（インタフィールド）相関の調査が強化されるフィール
ド符号化プロセスによって符号化される（５）。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタルストレージ
メディアまたは伝送メディアのための、インタレース走
査ディジタルビデオシーケンスの効率的情報符号化に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ビデオ信号のためのディジタル符号化方
法の標準化の努力の成果は、今日活発に進歩しつつあ
る。このような標準化の努力には、異なったビットレー
トにおけるさまざまなビデオ信号フォーマットのディジ
タル符号化の研究が含まれる。ビデオシーケンスがどの
ようにして記録装置により捕捉され、また表示装置上に
リフレッシュされるかを定める走査技術により、ビデオ
シーケンスは２つの型に分類される。すなわち順次走査
ビデオシーケンスと、インタレース走査ビデオシーケン
スとである。順次走査ビデオシーケンスにおいては、シ
ーケンス内のフレームは、フレームの頂部から底部まで
線毎に順次捕捉されリフレッシュされる。インタレース
走査ビデオシーケンスのフレームは２フィールドから成
り、偶数フィールドはフレームの偶数線から形成され、
奇数フィールドはフレームの奇数線から形成される。捕
捉およびリフレッシュは、まず偶数フィールドにおいて
フィールドの頂部から底部まで順次行なわれ、続いて奇
数フィールドにおいて同様に行なわれる。現在多数の信
号源はインタレース走査フォーマットのものである（例
えばＮＴＳＣ、ＰＡＬ）ので、多くの研究努力はインタ
レース走査ビデオシーケンスの効率的符号化に対して向
けられてきた。
【０００３】従来の研究結果は３種類に分類される。す
なわちフレーム符号化プロセスと、フィールド符号化プ
ロセスと、補間フィールド符号化プロセスと、である。
フレーム符号化プロセスにおいては、例えばＫａｚｕｔ
ｏ ＫａｍｉｋｕｒａおよびＴａｉｋｕｎ Ｌｉ著「Ｃ
ｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＢｉｔＡｌｌｏｃａ
ｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ
Ｍｏｖｉｎｇ Ｉｍａｇｅ Ｃｏｄｉｎｇ ｆｏｒ Ｓ
ｔｏｒａｇｅ Ｍｅｄｉａ」，ＤＡＰＡ Ｍｅｅｔｉｎ
ｇ Ｒｅｐｏｒｔ，Ｆｏｕｒｔｈ Ｔｅｌｅｍａｔｉｃ
Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，Ｔｏｋｙｏ，Ｆｅｂｒｕａｒｙ
１９９１によれば、ビデオシーケンスは基本的にはフ
レーム毎に符号化され、その場合偶数フィールドはイン
タレース的に合成される（諸フレームは順次的であるか
のようにして処理される）。フレーム符号化プロセスに
おいては、それぞれのフレームを画素データのブロック
に区分し、その後それらを、ＭＰＥＧ Ｖｉｄｅｏ Ｓ
ｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ Ｔｈｅｅｅ，Ｉｎｔ
ｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆ
ｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ，Ｃｏｄｅｄ
Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒｅ
ａｎｄ Ａｕｄｉｏ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，１９
９０，ＩＳＯ−ＩＥＣ／ＪＴＣ１／ＳＣ２／ＷＧ８ Ｍ
ＰＥＧ９０／０４１に説明されているように、動き補償
（ＭＣ）のある、またはない、離散コサイン変換（ＤＣ
Ｔ）のようなブロック符号化方法により処理することが
できる。もし、フレームが、シーケンス内の他フレーム
と無関係に、かつ偶奇フィールドに対して異なった処理
を行なうことなく、符号化されるならば、そのプロセス
は、イントラフレーム符号化プロセスと呼ばれる。も
し、フレームが、シーケンス内の他フレームを用いた動
き補償のもとに符号化されるならば、そのプロセスはイ
ンタフレーム符号化プロセスと呼ばれる。要するに、フ
レーム符号化プロセスは、ビデオシーケンスが、イント
ラフレーム符号化プロセスのみによって、またはイント
ラフレームおよびインタフレーム符号化プロセスの組合
せによって、符号化されるプロセスである。
【０００４】フィールド符号化プロセスにおいては、ビ
デオシーケンスはまず、偶数フィールドシーケンスと奇
数フィールドシーケンスとの２シーケンスに分割され、
偶奇フィールドシーケンスのそれぞれは同じ符号化プロ
セスを受ける。（例えば、Ｉｃｈｒｏ Ａｎｄｏｈ，
Ｙ．Ｙａｍａｄａ外著の論文「Ｓｏｍｅ Ｃｏｎｓｉｄ
ｅｒａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ
ｏｆ Ｉｎｔｅｒｌａｃｅｄ Ｍｏｖｉｎｇ Ｉｍａｇ
ｅ Ｃｏｄｉｎｇ」，ＤＡＰＡ Ｍｅｅｔｉｎｇ Ｒｅ
ｐｏｒｔ，Ｆｏｕｒｔｈ Ｔｅｌｅｍａｔｉｃ Ｓｙｍ
ｐｏｓｉｕｍ，Ｔｏｋｙｏ，Ｆｅｂｒｕａｒｙ １９９
１参照）。フィールド符号化プロセスにおける動き補償
または動き補間は、偶奇フィールドシーケンスのそれぞ
れとは無関係に、またはＩｃｈｉｒｏ Ａｎｄｏｈ外著
の論文に示されているように２シーケンスに相互依存し
て、行なわれうる。従って、フィールド符号化プロセス
は、正にイントラフィールド符号化プロセスであるか、
またはイントラフィールドおよびインタフィールド符号
化プロセスの組合せである。
【０００５】補間フィールド符号化プロセスの場合は、
一方のフィールドシーケンスのみが符号化され、他方の
フィールドシーケンスは符号化されたフィールドシーケ
ンスに基づく予測または補間プロセスによって再生され
る。この符号化プロセスの例は、Ｆｅｎｇ−Ｍｉｎｇ
ＷａｎｇおよびＤｉｍｉｔｒｉｓ Ａｎａｓｔａｓｓｉ
ｏｕ著の論文「Ｈｉｇｈ−Ｑｕａｌｉｔｙ Ｃｏｄｉｎ
ｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｖｅｎ Ｆｉｅｌｄｓ Ｂａｓｅ
ｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｏｄｄ Ｆｉｅｌｄｓ ｏｆ ｔｈ
ｅ Ｉｎｔｅｒｌａｃｅｄ Ｖｉｄｅｏ Ｓｅｑｕｅｎ
ｃｅｓ」，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ
Ｃｉｒｃｕｉｔｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｊａｎｕ
ａｒｙ １９９１，およびＭＰＥＧ Ｖｉｄｅｏ Ｓｉ
ｍｕｌａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ Ｔｈｒｅｅ，Ｉｎｔｅ
ｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏ
ｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ，Ｃｏｄｅｄ Ｒ
ｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒｅ
ａｎｄ Ａｕｄｉｏ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，１９９
０，ＩＳＯ−ＩＥＣ／ＪＴＣ１／ＳＣ２／ＷＧ８ＭＰＥ
Ｇ９０／０４１に説明されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】インタレース走査ビデ
オシーケンス内の対象物が静止を続ける時には、毎ライ
ン上のおよび相互隣接ライン上の、隣接画素間の相関は
高いので、通常の離散コサイン変換符号化方法のような
一般に知られた画像圧縮方法により、フレーム符号化プ
ロセスにおいて（線間の高相関を利用して）、フィール
ドまたは補間フィールド符号化プロセスと比較して、高
圧縮比を達成することができる。この場合、インタフレ
ーム動き補償も、より良い効率で行なわれうる。しか
し、もしシーケンス内の対象物が動き始めれば、フィー
ルド間の相関は低下し、従って、例えばＤＣＴ法の効率
は、フィールド符号化プロセスが用いられた時の方がよ
くなる。さらに、この状況に動き補償が関与する時は、
それぞれのフィールドに対し個々に動き補償を行なうイ
ンタフィールド符号化プロセスは、シーケンス内の対象
物の動きのより良い予測を行なう利点を有する。一般
に、フレーム符号化、フィールド符号化、および補間フ
ィールド符号化のプロセスは、シーケンス内の対象物の
動きが極めてダイナミックでありうる場合には、効率に
関しては準最適でしかない。ビデオ符号化方式の効率の
改善は、高ビットレート低減符号化方式においては特に
重要である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】（イントラ／インタ）フ
レーム符号化および（イントラ／インタ）フィールド符
号化プロセスを利用するためには、フレームおよびフィ
ールド符号化プロセスのいずれを使用すべきかを判断す
るためにフレームのそれぞれの領域を適応的に検査する
方法が考案されうる。そのようにして、フレーム内の静
止領域は、フレーム内の高い空間的相関を利用して、フ
レーム符号化プロセスを効率的に用いることにより符号
化される。また、シーケンス内の動く対象物に対応する
フレーム内の領域は、それぞれのフィールド内において
これらの領域内により良い相関が見出されるので、フィ
ールド符号化プロセスを用いて符号化される。
【０００８】この方法は、まず入力インタレース走査ビ
デオ信号のそれぞれのフレームを画素データの小ブロッ
クに区分し、それぞれの該ブロック内の２フィールド間
の画素値の差を決定し、もし該ブロック内の２フィール
ド間の誤差が小さいと決定されたならば該ブロックをし
てフレーム符号化プロセスを受けしめ、そうでない場合
は該ブロックをしてフィールド符号化プロセスを受けし
めることによって行われうる。
【０００９】
【作用】上述の方法によれば、フィールド間における動
きを有する、すなわち相関の低いフィールドを有するブ
ロックを、フィールド間において高い空間的相関を有す
るブロックから分離することができ、これら２種類のブ
ロックにおいて最良の結果を達成するためにフィールド
符号化プロセスまたはフレーム符号化プロセスが最適に
適用されうる。そのフレーム符号化プロセスの場合に
は、該ブロックは、ＤＣＴ法のような通常のブロック符
号化技術を用いてイントラフレーム符号化されるか、ま
たはインタフレーム動き補償を伴うブロック符号化技術
を用いてインタフレーム符号化されうる。フィールド符
号化プロセスの場合におけるように、前記ブロック内の
２フィールドは、サブブロックに分けられ、通常のブロ
ック符号化方法を用いてイントラフィールド符号化され
るか、またはインタフィールド動き補償を伴ってインタ
フィールド符号化される。
【００１０】
【実施例】従来技術の動き補償（例えば、ＭＰＥＧ Ｖ
ｉｄｅｏ ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＭｏｄｅｌ Ｔｈｒｅ
ｅ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔ
ｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ，Ｇ
ｏｄｅｄ Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｉ
ｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ａｕｄｉｏ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉ
ｏｎ，１９９０，ＩＳＯ−ＩＥＣ／ＪＴＣ１／ＳＣ２／
ＷＧ８ ＭＰＥＧ９０／０４１参照）においては、イン
タレース走査ビデオシーケンス内の、画像とも呼ばれう
るフレームは３通りに分類されうる。すなわち、（１）
イントラ符号化フレーム（すなわちＩフレーム）−それ
ぞれのフレームはそれ自身からのみの情報を用いて符号
化されている；（２）予測符号化フレーム（すなわちＰ
フレーム）−それぞれのフレームは過去のＩまたはＰフ
レームからの動き補償された予測を用いて符号化されて
いる；（３）２方向予測符号化フレーム（すなわちＢフ
レーム）−それぞれのフレームは過去および／または未
来のＩまたはＰフレームからの動き補償された予測を用
いて符号化されている；である。図５には、シーケンス
内における３種類のフレームの配置例が示されている。
Ｉフレーム間にあるＰフレームの数およびＩまたはＰフ
レーム間にあるＢフレームの数は、必ずしもそれぞれ４
および２である必要はない。シーケンスの符号化には、
他の適切な数が用いられうる。例えばＢフレームはなく
てもよく、あるいはＢおよびＰフレームが全くなくても
よい。
【００１１】図１は、本発明の１実施例の方法を用いる
インタレース走査ビデオ信号符号化装置のブロック図で
ある。シーケンスの入力フレーム１はまずブロック区分
プロセス２により画素データのブロックに区分され、そ
れぞれの該ブロックは、ブロック内の２フィールドから
の画素データ間の差を検査するインタフィールド差検出
プロセス３を受ける。該インタフィールド差検出プロセ
スの１例においては、ブロック輝度領域の偶奇線対間の
２乗誤差が計算され、その計算された結果が、同じ領域
の連続する奇数線対および連続する偶数線対間において
計算された２乗誤差と比較される。もし、連続する奇数
線対および偶数線対間の２乗誤差に対する偶奇線対間の
２乗誤差の比が、あらかじめ定められたスレッショルド
値より大ならば、前記ブロック４はフィールド符号化プ
ロセス５によって符号化され、そうでない場合は、該ブ
ロックはフレーム符号化プロセス６によって符号化され
る。２つの計算された２乗誤差の比は、ブロックの活動
性による多くのスレッショルドと比較されて、より良い
検出が行なわれるようにされうる。１６×１６画素のブ
ロックサイズ用の「Ｃ」プログラムプロシージャとして
構成されたインタフィールド差検出プロセスの例は、次
のように与えられる。
【００１２】
【表１】
【００１３】上記「Ｃ」プログラムの例におけるブロッ
クサイズ、スレッショルド値の１２，１８，３０、およ
び活動値の８０００，１０００００は、もし必要なら
ば、他の適切な値に調節または拡張されうる。このイン
タフィールド差検出プロセスの結果７は、サイド情報と
して符号化される。
【００１４】図２には、フレーム符号化プロセス６およ
びフィールド符号化プロセス５を行なう装置の実施例が
示されている。フレーム符号化プロセスにおいては、入
力ブロックは、もし入力フレームがＩフレームであれ
ば、フレーム再構成プロセス２１、ブロック符号化プロ
セス２２、およびブロック復号化プロセス２３を含むイ
ントラフレーム符号化プロセスを受け、もし入力フレー
ムがＩフレームでなければ、インタフレーム動き補償プ
ロセス２０、フレーム再構成プロセス２１、ブロック符
号化プロセス２２、およびブロック復号化プロセス２３
を含むインタフレーム符号化プロセスを受ける。同様に
して、フィールド符号化プロセス５においては、入力ブ
ロックは、もし入力フレームがＩフレームであれば、フ
ィールド再構成プロセス２５、ブロック符号化プロセス
２２、およびブロック復号化プロセス２３を含むイント
ラフィールド符号化プロセスを受け、そうでない場合
は、インタフィールド動き補償プロセス２６、フィール
ド再構成プロセス２５、ブロック符号化プロセス２２、
およびブロック復号化プロセス２３を含むインタフィー
ルド符号化プロセスを受ける。フレームメモリ２８は、
ブロック復号化プロセス２３の結果から再構成されたフ
レームを記憶し、それは符号化されるべき次のフレーム
からの入力ブロックの、インタフレームまたはインタフ
ィールド動き補償プロセス２０，２６において用いられ
る。
【００１５】図３は、インタフレーム動き補償プロセス
の１実施例の装置のブロック図である。インタフレーム
動き補償プロセスへの入力ブロック２７は、入力フレー
ムの型により１つの動き補償プロセスを、すなわち、も
し入力フレームがＰフレームであれはインタフレーム動
き予測プロセスを、またもし入力フレームがＢフレーム
であれはインタフレーム動き補間プロセスを、受ける。
インタフレーム動き予測プロセスにおいては、入力ブロ
ックは、前動きベクトル４４を評価するためのインタフ
レーム前動きベクトル検出プロセス４１を受ける。該動
きベクトルの検出においては、通常のブロック比較技術
が用いられうる。次に、前動き予測プロセス４２が行な
われるが、これは基本的に、検出された前動きベクトル
を用いて以前に符号化されたフレームから前動き変位ブ
ロックを得るものである。最後に、前動き予測プロセス
４２の結果が、動き補償モード選択プロセス４３におい
て入力ブロック２７と比較され、２ブロックのいずれが
符号化されるべきかが判断される。そのわけは、動き補
償は、特にビデオシーケンス内において極めて速い変化
が行なわれる領域内では、必ずしも成功しないからであ
る。もし入力ブロックが符号化されるべきであると判断
されれば、入力ブロックの実際の値が符号化される。そ
うでない場合は、入力ブロックと前動き変位ブロックと
の差、すなわち前動き補償されたブロックが符号化され
る。動き補償モード選択プロセスのＣ言語によるプロシ
ージャの例は次の通りである。
【００１６】
【表２】
【００１７】インタフレーム動き補間プロセスは、イン
タフレーム前動きベクトル検出４１、インタフレーム後
動きベクトル検出４６、前動き予測４２、前／後動き補
間４７、後動き予測４８、および動き補間モード選択４
９の諸プロセスを含む。過去および未来のＩまたはＰフ
レーム（符号化された、またはされないフレームが使用
されうる）を参照して、インタフレーム前および後動き
ベクトル検出プロセスは、通常のブロック比較技術を用
いることにより前動きベクトルおよび後動きベクトルを
評価する。２つの評価された動きベクトルを用い、前述
と同様にして、前および後動き予測プロセス４２および
４８により、前動き変位ブロックおよび後動き変位ブロ
ックが見出される。前／後動き補間プロセス４７におい
ては、前および後動き変位ブロックを平均することによ
り、前／後動き補間ブロックが計算される。前および後
動き変位ブロックを平均する時は、フレーム距離に基づ
く加重が用いられ、あるいは用いられない。上述の３つ
の動き変位および補間ブロックは入力ブロック２７と共
に、動き補間モード選択プロセス４９において比較さ
れ、いずれのブロックが符号化されるべきかが決定され
る。いずれのブロックが符号化されるべきかを決定する
１つの方法は、ＭＰＥＧ Ｖｉｄｅｏ Ｓｉｍｕｌａｔ
ｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ Ｔｈｒｅｅ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉ
ｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔａ
ｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ，ＣｏｄｅｄＲｅｐｒｅｓｅ
ｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ａｕ
ｄｉｏＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，１９９０，ＩＳＯ−Ｉ
ＥＣ／ＪＴＣ１／ＳＣ２／ＷＧ８ ＭＰＥＧ９０／０４
１に説明されている平均２乗誤差の比較による。もし決
定されたブロックが入力ブロックでなければ、決定され
たブロックと入力ブロックとの差が符号化される。
【００１８】フィールド符号化プロセス５への入力ブロ
ック２９内の２フィールドのデータは、一般に相関がな
く、あるいはインタフィールド差検出プロセス３によっ
て選択された動きを含むので、２フィールドからのデー
タに基づいて独立して動き補償を行なうインタフィール
ド動き補償が選択される。しかし、図４に示されている
インタフィールド動き補償プロセスの実施例は、動きベ
クトル検出プロセスおよび動き変位ブロックの構成を除
外すると、インタフレーム動き補償プロセス（図３）に
極めて類似している。インタフィールド前／後動きベク
トル検出プロセス６１および６２においては、１つの動
きベクトルが、入力ブロック３０内のそれぞれのフィー
ルドに対して、かつ前および後方向において評価され、
従って、前動きベクトル１および２と、後動きベクトル
１および２とが評価される。評価された動きベクトル１
および２に基づき、以前に符号化された画像からブロッ
クの２つの動き変位フィールドが得られ、それによって
動き変位ブロックおよびさらに動き補間ブロックが、プ
ロセス６３，６４，６５において形成される。モード選
択プロセス４３および４９は、インタフレーム動き補償
プロセス２０において用いられたものと同じプロセスで
ある。前動きベクトル１および２または後動きベクトル
１および２の符号化に関しては、入力ブロック内の２フ
ィールドにおける動きの差および以前の隣接符号化ブロ
ック間の動きの差は大きいものとは考えられないので、
効率的な符号化の方法は、１フィールドの（前および／
または後）動きベクトルを、以前の符号化ブロック、お
よび入力ブロック内の２フィールドの動きのデルタ差を
参照して、デルタ符号化することである。
【００１９】入力ブロック４またはインタフレーム動き
補償プロセスの出力は、フレーム再構成プロセス（図２
の参照番号２１）を受け、そこでそれは、例えばＤＣＴ
（離散コサイン変換）法に基づくブロック符号化プロセ
スに適するさらに小さいサブブロックに空間的に区分さ
れる。図６（ａ）は、４つのさらに小さい８×８サブブ
ロックに区分された、輝度データ（Ｙ）の１６×１６ブ
ロックの例を示す。フレーム再構成プロセスにおいてイ
ンタレースフィールドは、ブロック符号化プロセスがフ
ィールド間の相関を利用しうるようにするために、分離
されない。フレーム再構成プロセスは、さらに、色情報
（Ｃｒ／Ｃｂ）の解像度を低下せしめるイントラフレー
ム・サブサンプリングプロセスを含みうる。図６（ｂ）
においては、（４：２：２源における１６×１６輝度ブ
ロックと同位置にある）８×１６色ブロックの例が、そ
の色ブロックのそれぞれの偶奇線対を平均することによ
って、８×８色サブブロックにイントラフレーム・サブ
サンプリングされている。色信号のこのようなサブサン
プリングは、可視的な差を発生せしめることなく符号化
される必要のある情報量を減少させるために行なわれ
る。
【００２０】フィールド再構成プロセス（図２の参照番
号２５）は、インタフィールド動き補償プロセス（図２
の参照番号２６）または入力ブロック４から結果を受け
る。該プロセスは、入力の輝度データ（Ｙ）を、２フィ
ールドが分離されたさらに小さいサブブロックに区分す
る。図７（ａ）は、１６×１６入力輝度ブロックを、４
つの８×８サブブロックであってその２つが偶数フィー
ルドデータを含み、他の２つが奇数フィールドデータを
含む該４つの８×８サブブロックに区分する、そのよう
なプロセスを示す。これは、ブロック符号化プロセス
（図２の参照番号２２）が、それぞれのサブブロックに
おけるフィールド内の高相関を利用するように行なわれ
る。フィールド再構成プロセスは、さらに、それぞれの
フィールドにおける色情報（Ｃｒ／Ｃｂ）の解像度を低
下せしめるイントラフィールド・サブサンプリングプロ
セスを含む。図７（ｂ）において、８×１６色ブロック
の例は、それぞれのフィールドの全ての連続する２線を
別々に平均することによって、８×８色サブブロックに
イントラフィールド・サブサンプリングされている。こ
れらの平均された線は、２フィールドが出力サブブロッ
クにおいて分離されているように再配置される。これら
の平均された線はまた、出力サブブロックにおいてはイ
ンタレース状に配列されるが、得られる符号化効率は前
述の方法ほど良くない。
【００２１】フレームまたはフィールド再構成プロセス
によって発生せしめられるそれぞれのサブブロックは、
サブブロック内の相関を調査することにより、データ圧
縮のためのブロック符号化プロセス（図２の参照番号２
２）を受けしめられる。図８に示されているブロック符
号化装置の実施例は、サブブロックを離散コサイン変換
（ＤＣＴ）係数に離散コサイン変換（ＤＣＴ）し８０、
ＤＣＴ係数を出力情報８５の量を監視するレート制御装
置８４に基づいて量子化し８１、量子化されたＤＣＴ係
数をジグザグ走査し８２、ジグザグ走査の結果およびサ
ブブロックを記述するのに必要な全てのサイド情報を可
変長符号化（ＶＬＣ）して８３、ディジタルストレージ
メディアまたは伝送メディアのための符号化情報８５を
発生するための手段を含む。図８に示されているブロッ
ク符号化プロセスの装置化の例の詳細は、ＭＰＥＧ Ｖ
ｉｄｅｏ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ＭｏｄｅｌＴｈｒｅ
ｅ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔ
ｉｏｎ ｆｏｒＳｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ，Ｃｏ
ｄｅｄ ＲｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＰｉｃｔｕ
ｒｅ ａｎｄ Ａｕｄｉｏ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，
１９９０，ＩＳＯ−ＩＥＣ／ＪＴＣ１／ＳＣ２／ＷＧ８
ＭＰＥＧ９０／０４１に見出される。
【００２２】ブロック復号化プロセス（図２の参照番号
２３）は、ブロック符号化プロセス（図２の参照番号２
２）の出力を復号化し、フレームを再構成する。ブロッ
ク復号化プロセスにより再構成されたフレームは、フレ
ームメモリ（図２の参照番号２８）内に記憶されて、イ
ンタフレーム／インタフィールド動き補償プロセス（図
２の参照番号２０および２６）によって使用される。該
ブロック復号化プロセスはまた、前記ブロック符号化プ
ロセスおよび／または前記動き補償プロセスによって作
られた、ディジタルストレージメディアまたは伝送メデ
ィアからの符号化情報を復号化するのにも用いられる。
図９は、図８に示されたブロック符号化プロセスに対応
するブロック復号化装置の実施例を示し、これは、符号
化情報を多重分離／ＶＬＣ復号化して９０ジグザグ走査
されたサブブロックおよび含まれていたサイド情報を再
生し、該サブブロックを逆ジグザグ走査９１した後逆量
子化９２してＤＣＴ係数を再生し、該係数を逆ＤＣＴ９
３し、この逆ＤＣＴの結果をして、符号化画像型（Ｉ，
Ｐ，またはＢフレーム）およびインタフィールド差検出
プロセス（図１の参照番号３）の符号化結果に従って、
インタフレームまたはインタフィールド動き補償プロセ
ス（図３および図４）の逆９４および９５を受けしめる
ことにより再構成サブブロック９６を再生し、インタフ
ィールド差検出プロセスの符号化結果に従ってフレーム
／フィールド再構成プロセスの逆９７および９８を行な
って再構成ブロック１００を再生し、これが次にフレー
ムメモリ１０１内に記憶せしめられて逆動き補償プロセ
ス９４または９５に、あるいはモニタスクリーン上への
表示に用いられるようにする手段を含む。もしブロック
復号化プロセスがビデオ信号符号器内においてブロック
符号化プロセスと共に用いられるべき場合は、逆量子化
器への入力および他のサイド情報はブロック符号化プロ
セスにおける対応する諸プロセスから直接得られるの
で、多重分離器／ＶＬＣ復号器および逆ジグザグ走査装
置は省略されうる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、入力フレームは画
素データの小ブロックに区分され、それぞれのブロック
内の２フィールドは相関について検査される。もしブロ
ック内の２フィールド間の差が小さければ（すなわち相
関が高ければ）、そのブロックは、ブロック内の全ての
線が順次走査されるフレーム符号化プロセスにより、従
って効率的に設計されるインタフレーム動き補償プロセ
スおよび色データのイントラフレーム・サブサンプリン
グプロセスを用いて、符号化される。一方、もしブロッ
ク内の２フィールド間の差が大きければ（すなわち相関
が低ければ）、そのブロックは、それぞれのフィールド
内の（イントラフィールド）相関およびそれぞれのフィ
ールドとその隣接フィールドとの（インタフィールド）
相関の調査が強化されるフィールド符号化プロセスによ
って符号化され、さらに、このようなブロックにおいて
は、色データのイントラフィールド・サブサンプリング
はより良く行なわれる。一般のビデオシーケンスにおい
ては、それぞれの画像フレーム内における相関レベル
は、静止情景または対象物を含む領域と、動く情景また
は対象物を含む領域との間では相異なる。従って、本発
明は、これら２つの型の領域を、それぞれの領域の型に
より適する方法によって、より効率的に、または適応的
に符号化する効果を提供する。固定ビットレートのビデ
オ符号化システムにおいては、本発明は、より良い再構
成画像品質を与える効果を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例に係るインタレース走査ビデ
オ符号化方法のブロック図。
【図２】本発明の該実施例の一部を示す、フレーム符号
化プロセスおよびフィールド符号化プロセスのブロック
図。
【図３】本発明の前記実施例の一部を示す、インタフレ
ーム動き補償プロセスのブロック図。
【図４】本発明の前記実施例の一部を示す、インタフィ
ールドブロック動き補償プロセスのブロック図。
【図５】Ｉ画像、Ｐ画像、およびＢ画像の配置および関
係の例の説明図。
【図６】図６（ａ）は、フレーム再構成プロセスの効果
例の説明図。図６（ｂ）は、色データに対するイントラ
フレーム・サブサンプリングプロセスの例を示す説明
図。
【図７】図７（ａ）は、フィールド再構成の効果例を示
す説明図。図７（ｂ）は、色データに対するイントラフ
ィールド・サブサンプリングプロセスの例を示す説明
図。
【図８】本発明の１実施例の一部に係るブロック符号化
プロセスのブロック図。
【図９】本発明の１実施例におけるブロック復号化プロ
セスのブロック図。
【符号の説明】
２ ブロック区分プロセス ３ インタフィールド差検出プロセス ５ フィールド符号化プロセス ６ フレーム符号化プロセス ２０ インタフレーム動き補償プロセス ２１ フレーム再構成プロセス ２２ ブロック符号化プロセス ２３ ブロック復号化プロセス ２５ フィールド再構成プロセス ２６ インタフィールド動き補償プロセス

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インタレース走査ディジタルビデオ信号
    の符号化方法であって、 該インタレース走査ビデオ信号のそれぞれのフレームを
    画素データの小ブロックに区分する段階と、 それぞれの該ブロック内の２フィールドの画素値の差を
    決定する段階と、 該決定結果に従ってそれぞれの前記ブロックをして、イ
    ントラフィールドまたはさらにインタフィールド相関を
    利用して情報圧縮が行なわれるフィールド符号化プロセ
    スを、または、イントラフレームまたはさらにインタフ
    レーム相関を利用して情報圧縮が行なわれるフレーム符
    号化プロセスを受けしめる段階と、 を含むインタレース走査ディジタルビデオ信号の符号化
    方法。
  2. 【請求項２】 それぞれの前記ブロック内の２フィール
    ドの画素値の差を決定する前記段階が、 該ブロックの偶奇線対間の平均２乗誤差を計算する段階
    と、 前記ブロックの連続した奇数線対および連続した偶数線
    対の間の平均２乗誤差を計算する段階と、 前記２つの計算された平均２乗誤差を比較する段階と、 を含む請求項１記載のインタレース走査ディジタルビデ
    オ信号の符号化方法。
  3. 【請求項３】 前記フレーム符号化プロセスが、 前記ブロックがインタフレーム動き補償プロセスを受け
    る必要があるか否かを決定する段階と、 該決定結果に従って該ブロックをして、インタフレーム
    相関を利用して前記ブロック内の符号化される必要のあ
    る情報量を減少せしめる前記インタフレーム動き補償プ
    ロセスを受けしめる段階と、 前記決定結果に従って、前記ブロックまたは前記インタ
    フレーム動き補償プロセスの結果をして、それが空間的
    にさらに小さいサブブロックに区分されるフレーム再構
    成プロセスを受けしめる段階と、 該サブブロックをして、それぞれのサブブロック内の情
    報が補償されるブロック符号化プロセスを受けしめる段
    階と、 を含む請求項１または請求項２記載のインタレース走査
    ディジタルビデオ信号の符号化方法。
  4. 【請求項４】 前記インタフレーム動き補償プロセス
    が、 前記ブロックをして、インタフレーム動き予測プロセス
    またはインタフレーム動き補間プロセスを受けしめるべ
    きかを決定する段階と、 該決定結果に従って前記ブロックをして、前動きベクト
    ルが以前の符号化フレームを参照して検出され、動き補
    償が該検出された前動きベクトルを用いて行なわれ、動
    き補償されたブロックがもとの前記ブロックと比較され
    る、前記インタフレーム動き予測プロセスを受けしめる
    段階と、 前記決定結果に従って前記ブロックをして、前動きベク
    トルが以前の符号化フレームを参照して検出され、後動
    きベクトルが未来の符号化フレームを参照して検出さ
    れ、３つの動き補償がそれぞれ該検出された前動きベク
    トル、該検出された後動きベクトル、該検出された前お
    よび後動きベクトルの双方を用いて行なわれ、該３つの
    動き補償の結果ならびにもとの前記ブロックの間の比較
    が行われる、前記インタフレーム動き補間プロセスを受
    けしめる段階と、 を含む請求項３記載のインタフレーム走査ディジタルビ
    デオ信号の符号化方法。
  5. 【請求項５】 前記フレーム再構成プロセスがさらに、 色情報を含有する前記サブブロックをして、解像度を低
    下させるイントラフレーム・サブサンプリングプロセス
    を受けしめる段階を含む請求項３記載のインタレース走
    査ディジタルビデオ信号の符号化方法。
  6. 【請求項６】 前記フィールド符号化プロセスが、 前記ブロックがインタフィールド動き補償プロセスを受
    ける必要があるか否かを決定する段階と、 該決定結果に従って前記ブロックをして、インタフィー
    ルド相関を利用して該ブロック内の符号化される必要の
    ある情報量を減少させる前記インタフィールド動き補償
    プロセスを受けしめる段階と、 前記決定結果に従って、前記ブロックまたは前記インタ
    フィールド動き補償プロセスの結果をして、入力の偶数
    線および奇数線が小さいサブブロックに分離されるフィ
    ールド再構成プロセスを受けしめる段階と、 該サブブロックをして、それぞれのサブブロック内の情
    報が圧縮されるブロック符号化プロセスを受けしめる段
    階と、 を含む請求項１記載のインタレース走査ディジタルビデ
    オ信号の符号化方法。
  7. 【請求項７】 前記インタフィールド動き補償プロセス
    が、 前記ブロックをして、インタフィールド動き予測プロセ
    スまたはインタフィールド動き補間プロセスを受けしめ
    るべきかを決定する段階と、 該決定結果に従って前記ブロックをして、第１前動きベ
    クトルが該ブロックの偶数線に対する以前の符号化フィ
    ールドを参照して検出され、第２前動きベクトルが該ブ
    ロックの奇数線に対する以前の符号化フィールドを参照
    して検出され、動き補償が該検出された第１および第２
    前動きベクトルを用いて行なわれ、該動き補償されたブ
    ロックがもとの前記ブロックと比較される、前記インタ
    フィールド動き予測プロセスを受けしめる段階と、 前記決定結果に従って前記ブロックをして、第１および
    第２前動きベクトルがそれぞれ該ブロックの偶数線およ
    び奇数線に対する以前の符号化フィールドを参照して検
    出され、第１および第２後動きベクトルがそれぞれ該ブ
    ロックの偶数および奇数線に対する未来の符号化フィー
    ルドを参照して検出され、３つの動き補償がそれぞれ前
    記検出された第１および第２前動きベクトル、第１およ
    び第２後動きベクトル、第１および第２前および後動き
    ベクトルを用いて行なわれ、該３つの動き補償の結果な
    らびにもとの前記ブロックの間の比較が行なわれる、前
    記インタフィールド動き補間プロセスを受けしめる段階
    と、 を含む請求項６記載のインタレース走査ディジタルビデ
    オ信号の符号化方法。
  8. 【請求項８】 前記フィールド再構成プロセスがさら
    に、 色情報を含有する前記サブブロックをして、解像度を低
    下させるイントラフィールド・サブサンプリングプロセ
    スを受けしめる段階を含む請求項６記載のインタレース
    走査ディジタルビデオ信号の符号化方法。
  9. 【請求項９】 前記ブロック符号化プロセスが、 それぞれの前記サブブロックをＤＣＴ係数に離散コサイ
    ン変換する段階と、 該ＤＣＴ係数を量子化する段階と、 該量子化ＤＣＴ係数をジグザグ走査する段階と、 該ジグザグ走査の結果を可変長符号化する段階と、 を含む請求項３または請求項４または請求項６または請
    求項７記載のインタレース走査ディジタルビデオ信号の
    符号化方法。
  10. 【請求項１０】 ブロック復号化プロセスが、 前記符号化された情報を多重分離／ＶＬＣ復号化して前
    記ジグザグ走査されたサブブロックおよび該サブブロッ
    クを記述する含有サイド情報を再生する段階と、 該サブブロックを逆ジグザグ走査した後に逆量子化して
    前記ＤＣＴ係数を再生する段階と、 該係数を逆ＤＣＴする段階と、 該逆ＤＣＴの結果をして、符号化画像型（Ｉ、Ｐ、また
    はＢ画像）およびインタフィールド差検出プロセスの符
    号化結果に従って、インタフレームまたはインタフィー
    ルド動き補償プロセスの逆を受けしめることにより再構
    成されたサブブロックを再生する段階と、 前記インタフィールド差検出プロセスの前記符号化結果
    に従ってフレーム／フィールド再構成プロセスを反転す
    ることにより再構成されたブロックを再生する段階と、 を含む請求項５、請求項８、および請求項９記載のイン
    タレース走査ディジタルビデオ信号の符号化方法。
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