JPH05137131A - フレーム間動き予測方法 - Google Patents

フレーム間動き予測方法

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JPH05137131A
JPH05137131A JP29743191A JP29743191A JPH05137131A JP H05137131 A JPH05137131 A JP H05137131A JP 29743191 A JP29743191 A JP 29743191A JP 29743191 A JP29743191 A JP 29743191A JP H05137131 A JPH05137131 A JP H05137131A
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frame
prediction
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image data
predicted
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Fuerutoman Maaku
フエルトマン マーク
Ryuichi Iwamura
隆一 岩村
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Sony Corp
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    • H04N19/503—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving temporal prediction
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    • H04N19/577—Motion compensation with bidirectional frame interpolation, i.e. using B-pictures
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    • H04N19/42—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals characterised by implementation details or hardware specially adapted for video compression or decompression, e.g. dedicated software implementation
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    • H04N19/61—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding in combination with predictive coding

Abstract

(57)【要約】 【目的】両方向予測符号化フレームのフレーム間動き予
測精度を高めることができ、従って動画像データの圧縮
効率を上げることができるようにする。 【構成】一の両方向予測符号化フレームＢ0と前方予測
符号化フレームＰ0とから、あるいは、一の両方向予測
符号化フレームＢ0と前方予測符号化フレームＰ0とイン
トラ符号化フレームＩ0とから他の両方向予測符号化フ
レームＢ1の動き予測を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、動画像のフレーム間
動き予測方法に関し、特に、ＭＰＥＧ（Mov-ing Pictur
e Experts Group）方式のフレーム間動き予測方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ＭＰＥＧ方式における従来のフレーム間
動き予測方法について図７を用いて説明する。
【０００３】図７において、まずイントラ符号化フレー
ムＩ0から前方予測符号化フレームＰ0が予測される。次
に、フレームＩ0およびフレームＰ0から両方向予測符号
化フレームＢ0が予測され、同様に両方向予測符号化フ
レームＢ1もイントラ符号化フレームＩ0および前方予測
符号化フレームＰ0から予測される。
【０００４】両方向予測符号化フレームＢ0とＢ1の予測
には、前方予測符号化フレームＰ0から予測する前方予
測、イントラ符号化フレームＩ0から予測する後方予
測、上述したように両方から予測する内挿予測の３通り
があり、データ圧縮に最も有利なものが選ばれる。
【０００５】なお、図７においてはフレームＩ0とフレ
ームＰ0との間に２つの両方向予測符号化フレームＢ0、
Ｂ1があるとしたが、フレームＩ0とフレームＰ0との間
に３つ以上の両方向予測符号化フレームがある場合でも
同様の方法で予測される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように、フレーム
Ｉ0とフレームＰ0との間に２つ以上の両方向予測符号化
フレームがある場合、フレームＩ0またはフレームＰ0か
ら時間的に離れた両方向予測符号化フレームＢはそれら
からの動き予測の精度がその離れた時間に応じて低い。
特に動きが激しいほど上記精度は低下する。
【０００７】この発明は上記事情を考慮してなされたも
のであり、その目的とするところは、両方向予測符号化
フレームのフレーム間動き予測精度を高めることがで
き、従って動画像データの圧縮効率を上げることができ
るフレーム間動き予測方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、この発明においては、イントラ符号化フレームと前
方予測符号化フレームとから一の両方向予測符号化フレ
ームを動き予測するフレーム間動き予測方法において、
上記両方向予測符号化フレームと上記前方予測符号化フ
レームとから、あるいは、上記両方向予測符号化フレー
ムと上記前方予測符号化フレームと上記イントラ符号化
フレームとから他の両方向予測符号化フレームの動き予
測を行なうことを特徴とする。
【０００９】
【作用】この発明によるフレーム間動き予測方法におい
ては、図１（ａ）、（ｃ）に示すように、両方向予測符
号化フレームＢ0と前方予測符号化フレームＰ0とから、
あるいは、両方向予測符号化フレームＢ0と前方予測符
号化フレームＰ0とイントラ符号化フレームＩ0とから他
の両方向予測符号化フレームＢ1の動き予測を行なう。
【００１０】
【実施例】続いて、この発明によるフレーム間動き予測
方法の一実施例につき、図面を参照して詳細に説明す
る。
【００１１】図２はこの発明が適用されるエンコーダを
示すブロック図であり、このエンコーダはＤＣＴ（離散
コサイン変換器）とフレーム間予測部とを組み合わせた
一般的なものである。
【００１２】図２のビデオ入力端子Ｔ１には、Ｉ0、Ｂ
0、Ｂ1、Ｐ0、Ｂ2、Ｂ3、Ｐ1の順に入力される。これら
の画像フレームａはフレームメモリ１にて符号化される
順に並べ変えられ、画像フレームａ（図３（ａ））とし
て次の減算器２に入力される。減算器２からは、正端子
に入力される入力画像データと負端子に入力される予測
画像データとの偏差データであるフレーム間予測誤差デ
ータが出力される。
【００１３】このフレーム間予測誤差データはＤＣＴ
３、量子化器４を経て、２つの伝送路に分岐する。一方
の伝送路のデータは可変長符号化器５に入力され、多重
化器６でベクトルデータ等と多重化され、バッファ７を
介して出力端子Ｔ２からエンコーダ出力ｅとして出力さ
れる。他方の伝送路のデータは逆量子化器８、逆ＤＣＴ
９を経て、加算器１０から復号画像データｂ（図３
（ｂ））として出力される。
【００１４】復号画像データｂはフレームメモリ切替用
のスイッチＳＷ１を経て、フレームメモリ１１、１２に
入力される。
【００１５】動きベクトル演算器１３はフレームメモリ
１、１１、１２からのデータを入力して動きベクトルを
生成する。
【００１６】予測画生成器１４は、動きベクトル演算器
１３で得た動きベクトルデータとフレームメモリ１１、
１２に記憶された画像データとから、予測画像データｃ
を生成する。
【００１７】予測画像データｃは、スイッチＳＷ２を経
て減算器２の負端子に入力されると共に、スイッチＳＷ
３を経て加算器１０に入力される。
【００１８】次に、この発明によるフレーム間動き予測
方法の一実施例を図１（ａ）、（ｂ）を用いて説明す
る。
【００１９】図１（ａ）においては、両方向予測符号化
フレームＢ0は従来通りイントラ符号化フレームＩ0と前
方予測符号化フレームＰ0から予測されるが、両方向予
測符号化フレームＢ1は１フレーム前のＢ0とＰ0とから
予測される。予測方法は、前方予測、後方予測、内挿予
測のいずれか有利なものが選択される。
【００２０】図１（ｂ）に示すように、フレームＩ0と
Ｐ0との間に両方向予測符号化フレームＢが３フレーム
（Ｂ0、Ｂ1、Ｂ2）以上ある場合も同様で、フレームＢ0
を除くフレームＢ1、Ｂ2・・・は常に１フレーム前のＢ
0、Ｂ1・・・とフレームＰ0とから予測される。
【００２１】このように、１フレーム前の両方向予測符
号化フレームからの予測を可能とすることにより、時間
的に離れたイントラ符号化フレームＩ0から予測するの
に比べ予測精度が上がり、画像データの圧縮効率が向上
する。とくに動きの大きな画像において両方向予測符号
化フレームの予測精度が上がり、更に画像データの圧縮
効率を向上させることができる。
【００２２】上述した実施例を図２、図３を用いて更に
詳細に説明する。図２のエンコーダの減算器２にはま
ず、図３（ａ）で示す画像フレームＩ0が入力される。
この画像フレームＩ0は加算器１０からはＩ0の復号画像
フレームＩ0′（図３（ｂ））として出力されるが、こ
のときスイッチＳＷ１はフレームメモリ１１に接続され
ているので（図３（ｄ））、フレームＩ0′はフレーム
メモリ１１に入力され、記憶される。また、このときス
イッチ図３（ｄ）、（ｅ）に示すようにＳＷ１、ＳＷ２
はオフであるので、予測画生成器１４からの予測画像デ
ータｃは減算器２および加算器１０へ出力されない。
【００２３】次に、画像フレームＰ0が減算器２へ入力
されるが、このとき、スイッチＳＷ２、ＳＷ３はオン
で、予測画生成器１４からは復号画像データＩ0′から
予測された前方予測符号化フレームＰ0″（図３
（ｃ））が出力される。このフレームＰ0″とＰ0とから
図３（ｂ）に示す復号画像データＰ0′が加算器１０で
生成出力される。画像フレームＰ0の入力時点において
はスイッチＳＷ１はフレームメモリ１２に接続されてい
るので、上記復号画像データＰ0′はフレームメモリ１
２に入力され、記憶される。
【００２４】次の画像フレームＢ0が入力される時点に
おいては、予測画生成器１４は、フレームメモリ１１、
１２に記憶されたデータＩ0′、Ｐ0′と動きベクトルデ
ータｄとを入力して、図３（ｃ）に示す予測画像データ
Ｂ0″を出力する。
【００２５】加算器１０では、上記画像フレームＢ0と
Ｂ0″とから復号画像データＢ0′が生成される。このと
きスイッチＳＷ１はフレームメモリ１１に接続されてい
るので、データＢ0′はフレームメモリ１１に入力さ
れ、記憶される。
【００２６】これを図３（ｆ）に示す。図３（ｆ）に示
すように、フレームメモリ１１には最初にデータＩ0′
が記憶され、次に上記データＢ0′が記憶される。一
方、フレームメモリ１２には図３（ｇ）に示すように、
最初にＰ0′が記憶され、フレームメモリ１１の記憶内
容がデータＩ0′からＢ0′へ更新された時点において
も、依然としてデータＰ0′が記憶されている。
【００２７】次に、画像フレームＢ1が入力されるが、
このとき予測画生成器１４にはフレームメモリ１１、１
２からのデータＰ0′とＢ0′とが入力されていて、これ
により予測画生成器１４から予測画像データＢ1″が出
力され、このデータＢ1″と画像フレームＢ1とにより加
算器１０から復号画像データＢ1′が出力される。この
ときスイッチＳＷ１はオフであるので、フレームメモリ
１１、１２にはデータＢ1′は記憶されない。
【００２８】次の前方予測符号化フレームＰ1が入力さ
れた時も同様で、フレームメモリ１２に記憶されたデー
タＰ0′（図３（ｇ））から予測された予測画像データ
Ｐ1″が予測画生成器１４から出力され、加算器１０
は、予測画像データＰ1″とフレームＰ1とから復号画像
データＰ1′を生成出力する。
【００２９】図示してない次に続く画像フレームＢ2、
Ｂ3についても同様で、画像フレームＢ2についてはデー
タＰ0′とＰ1′とから予測画像データＢ2″が予測さ
れ、画像フレームＢ2とデータＢ2″とから復号画像デー
タＢ2′が得られる。また、画像フレームＢ3については
データＰ1′とＢ2′とから予測画像データＢ3″が予測
され、画像フレームＢ3とデータＢ3″とから復号画像デ
ータＢ3′が得られる。
【００３０】図４は図２のエンコーダに対するデコーダ
を示すブロック図である。入力端子Ｔ３に入力されたエ
ンコーダ出力信号ｅはバッファ１５を介して逆多重化器
１６に入力され、逆多重化器１６はＤＣＴ、量子化処理
等されたフレーム間予測誤差データ、動きベクトルデー
タ等を出力する。
【００３１】上記処理等されたフレーム間予測誤差デー
タは可変長符号復号器１７、逆量子化器１８、逆ＤＣＴ
によりフレーム間予測誤差データに復号化され、加算器
２０に入力される。
【００３２】加算器２０には、上記フレーム間予測誤差
データと共に、フレームメモリ２１、２２からのデータ
に基づいて予測画生成器２３から出力される予測画像デ
ータがスイッチＳＷ５を介して入力され、これらが加算
されることにより、復号画像データが生成される。
【００３３】上記復号画像データは、フレームメモリ２
１または２２に入力されて予測画像データ生成のための
データになると共に、フレーム切替器２４に入力され
る。
【００３４】フレーム切替器２４では、画像フレームが
本来の順序（Ｉ0、Ｂ0、Ｂ1、Ｐ0、Ｂ2、Ｂ3、Ｐ1）に
並べ換えられて出力される。
【００３５】図１（ｃ）は図１（ａ）、（ｂ）に示した
方法の変形例を示す説明図である。同図においては、両
方向予測符号化フレームＢ1がフレームＰ0、Ｂ0のみな
らずフレームＩ0を含めて予測される。
【００３６】次に、図１（ｃ）の変形例を図５、図６を
用いて詳細に説明する。図５において図２と異なるとこ
ろは、フレームメモリ１５が加わって、フレームメモリ
が三つになっている点である。また、図６において図３
と異なるところは、スイッチＳＷ１によるフレームメモ
リ１５の接続状態（図６（ｅ））と、フレームメモリ１
１、１５の記憶内容（図６（ｆ）、（ｈ））とである。
図５、図６において上述した部分以外は図２、図３と同
様であるのでその説明を省略する。
【００３７】図６（ａ）に示す画像フレームＢ0が入力
されたとき、図６（ｅ）に示すスイッチＳＷ１はフレー
ムメモリ１５を接続する（図３ではフレームメモリ１１
を接続する）。これにより、図６（ｈ）に示すようにフ
レームメモリ１５に復号画像データＢ0′が記憶される
と共に、図６（ｆ）に示すようにフレームメモリ１１に
は依然として復号画像データＩ0′が記憶されている。
【００３８】したがって、フレームメモリ１１、１２、
１５に記憶されているデータＩ0′、Ｐ0′、Ｂ0′から
両方向予測符号化フレームＢ1″を予測することがで
き、画像データＰ0′、Ｂ0′からのみデータＢ1″を予
測するよりも高精度に予測することが可能となる。
【００３９】
【発明の効果】以上のように、この発明によるフレーム
間動き予測方法は、一の両方向予測符号化フレームと前
方予測符号化フレームとから、あるいは、一の両方向予
測符号化フレームと前方予測符号化フレームとイントラ
符号化フレームとから他の両方向予測符号化フレームの
動き予測を行なうようにしたので、時間的に離れたイン
トラ符号化フレームまたは前方予測符号化フレームを使
用する必要がないので、上記他の両方向予測符号化フレ
ームの予測精度が向上し、動画像データの圧縮効率を向
上できる効果がある。
【００４０】また、時間的に離れたイントラ符号化フレ
ームまたは前方予測符号化フレームからの動きベクトル
計算が不要となり、動きベクトル計算のための時間の短
縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるフレーム間動き予測方法の一実
施例の説明図である。
【図２】図１（ａ）、（ｂ）に示す方法が適用されるエ
ンコーダを示すブロック図である。
【図３】図１（ａ）、（ｂ）に示す方法を詳細に説明す
るためのタイムチャートである。
【図４】図２のエンコーダに対応するデコーダを示すブ
ロック図である。
【図５】図１（ｃ）に示す方法が適用されるエンコーダ
を示すブロック図である。
【図６】図１（ｃ）に示す方法を詳細に説明するための
タイムチャートである。
【図７】従来のフレーム間動き予測方法の説明図であ
る。
【符号の説明】
Ｉ0 イントラ符号化フレーム Ｂ0、Ｂ1、Ｂ2 両方向予測符号化フレーム Ｐ0 前方予測符号化フレーム

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】イントラ符号化フレームと前方予測符号化
    フレームとから一の両方向予測符号化フレームを動き予
    測するフレーム間動き予測方法において、 上記一の両方向予測符号化フレームと上記前方予測符号
    化フレームとから、あるいは、上記一の両方向予測符号
    化フレームと上記前方予測符号化フレームと上記イント
    ラ符号化フレームとから他の両方向予測符号化フレーム
    の動き予測を行なうことを特徴とするフレーム間動き予
    測方法。
JP29743191A 1991-11-13 1991-11-13 フレーム間動き予測方法 Pending JPH05137131A (ja)

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JP29743191A JPH05137131A (ja) 1991-11-13 1991-11-13 フレーム間動き予測方法
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