JPH0537915A - 画像信号符号化方法と画像信号符号化装置 - Google Patents
画像信号符号化方法と画像信号符号化装置Info
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Abstract
予測信号の歪を低減し、符号化効率を改善する。 【構成】 符号化する動画像信号は予測誤差演算回路2
と予測信号演算回路5に入力される。予測誤差演算回路
2は符号化する動画像信号と予測信号501の差分値を
求め、これを予測誤差信号201として符号化回路3に
て符号化し、予測誤差符号303を出力する。復号化回
路4は、入力される予測誤差符号303を複号化し、再
生予測誤差信号403を出力する。可変長符号化回路6
は、入力される量子化ステップ81、予測誤差符号30
3、第1,第2の動きベクトル5081,5082をそ
れぞれ可変長符号化し、得られたデータをバッファメモ
リ7に書き込む。このデータはバッファメモリ7から所
定の速度で読み出され、出力9に出力される。再生予測
誤差信号403に基づいて予測信号演算回路5は予測信
号501を生成する。
Description
くは記録において、動画像信号の高能率符号化を行なう
画像信号符号化方法およびその装置に関するものであ
る。
テレビ電話やテレビ会議システムの開発にともない、各
種の高能率符号化技術が実用化されている。特にフレー
ム間予測を用いた技術は、画像信号符号化装置によく用
いられる。
画像信号符号化装置について説明する。
ロック図を示す。(図6)において、1は画像信号符号
化装置の入力、2は予測誤差演算回路、3は符号化回
路、4は復号化回路、5は予測信号演算回路、6は可変
長符号化回路、7はバッファメモリ、8は符号量制御回
路、9は画像信号符号化装置の出力である。
路)、302は量子化回路で、これらで符号化回路3が
構成されている。また、401は逆量子化回路、402
はIDCT回路(逆離散コサイン変換回路)で、これら
で復号化回路4が構成されている。502は加算回路、
503はフレームメモリ、505は動き補償回路、50
8は動きベクトル検出回路で、これらで予測信号演算回
路5が構成されている。また、201は予測誤差演算回
路2が出力する予測誤差信号、303は符号化回路3が
出力する予測誤差符号、403は復号化回路4が出力す
る再生予測誤差信号、501は予測信号演算回路5が出
力する予測信号、5081は動きベクトル検出回路50
8が出力する動きベクトル、81は符号量制御回路8が
出力する量子化ステップである。
について、(図6)を用いてその動作を説明する。符号
化する動画像信号は、画像符号化装置の入力1に入力さ
れた後、予測誤差演算回路2と予測信号演算回路5に入
力される。予測誤差演算回路2は符号化する動画像信号
と予測信号501の差分値を求め、これを予測誤差信号
201として出力する。符号化回路3は、入力される予
測誤差信号201をDCT回路301でDCT(離散コ
サイン変換)し、得られたDCT係数値を量子化ステッ
プ81の値に従い量子化回路302で量子化し、予測誤
差符号303を出力する。可変長符号化回路6は、入力
される量子化ステップ81、予測誤差符号303、動き
ベクトル5081を可変長符号化し、得られたデータを
バッファメモリ7に書き込む。このデータをバッファメ
モリ7から所定の速度で読み出し画像符号化装置の出力
9に出力する。符号量制御回路8はバッファメモリ7の
データ残量が所定の値になるように出力する量子化ステ
ップ81の値を制御する。復号化回路4は、入力される
予測誤差符号303を量子化ステップ81の値に従い逆
量子化回路401で逆量子化し、得られたDCT係数値
をIDCT回路402でIDCT(逆離散コサイン変
換)し、再生予測誤差符号403を出力する。
るための回路である。予測信号演算回路5に入力された
再生予測誤差信号403は、加算回路502において予
測信号501と加算される。この結果、加算回路502
は再生信号5021を出力する。再生信号5021はフ
レームメモリ503に記憶される。動き補償回路505
は、フレームメモリ503に記憶された再生信号を読み
出し、この再生信号の画素座標を動きベクトル5081
により変移を与えることで予測信号501を出力する。
このときの動きベクトル5081の値はフレームメモリ
503から読み出す再生信号のフレームと符号化する画
像信号のフレーム間の動きベクトルである。動きベクト
ル5081は動きベクトル演算回路508で求められ
る。
と、予測信号501を求めるために用いる再生信号のフ
レームの関係を説明する。(図7)は、符号化する動画
像信号のフレームと、予測信号501を求めるために用
いる再生信号のフレームの関係を示す説明図であり、f
(n−2)〜f(n+3)は画像信号の第(n−2)〜
第(n+3)フレームを示すものである。(図7
(a))はフレームf(n)を符号化する場合を示した
ものであり、予測信号は再生信号のフレームf(n−
1)を動き補償することにより求める。(図7(b))
はフレームf(n+1)を符号化する場合を示したもの
であり、予測信号は再生信号のフレームf(n)を動き
補償することにより求める。(図7(c)(d))はそ
れぞれフレームf(n+2)フレーム,f(n+3)を
符号化する場合について示したものである。
うな構成では、再生信号を動き補償したものが予測信号
となるので、再生信号の量子化歪や動き補償の誤りが予
測信号の歪となり、符号化効率が低下するという問題を
有していた。
め、本発明の画像信号符号化方法は、符号化するフレー
ムより前に位置するN枚(Nは2以上の正の整数)のフ
レームの再生信号をそれぞれ動き補償することにより第
1から第Nの予測信号を得るステップと、前記第1から
第Nの予測信号の線形結合により予測信号を得るステッ
プと、前記予測信号と前記符号化するフレームの差分値
を符号化するステップとを備えたものである。
記課題を解決するために、符号化するフレームと後述す
る予測信号の差分値を予測誤差信号として出力する予測
誤差演算手段と、前記予測誤差信号を符号化して予測誤
差符号を出力する符号化手段と、前記予測誤差符号を復
号化して再生信号を求める復号化手段と、前記再生信号
を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された再生
信号でありかつ前記符号化するフレームより前に位置す
るN枚(Nは2以上の正の整数)のフレームをそれぞれ
動き補償したものを第1乃至第Nの予測信号として出力
する動き補償手段と、前記第1乃至第Nの予測信号の線
形結合を予測信号として出力する線形結合手段とを備え
たものである。
ームに先行するNフレームの再生信号をそれぞれ動き補
償してN種類の予測信号を求め、これらの予測信号の線
形結合により予測信号を求めるようにしたことにより、
予測信号の歪を低減することができる。この結果、予測
誤差信号が小さくなり、符号化効率が改善される。
について図面を参照しながら説明する。
号符号化装置のブロック図を示す。(図1)において、
1は画像信号符号化装置の入力、2は予測誤差演算回
路、3は符号化回路、4は復号化回路、5は予測信号演
算回路、6は可変長符号化回路、7はバッファメモリ、
8は符号量制御回路、9は画像信号符号化装置の出力で
ある。
路)、302は量子化回路で、これらで符号化回路3が
構成されている。401は逆量子化回路、402はID
CT回路(逆離散コサイン変換回路)で、これらで復号
化回路4が構成されている。502は加算回路、503
は第1のフレームメモリ、504は第2のフレームメモ
リ、505は第1の動き補償回路、506は第2の動き
補償回路、507は平均値演算回路、508は動きベク
トル検出回路で、これらで予測信号演算回路5が構成さ
れている。
測誤差信号、303は符号化回路3が出力する予測誤差
符号、403は復号化回路4が出力する再生予測誤差信
号、501は予測信号演算回路5が出力する予測信号、
5021は加算回路502が出力する再生信号、505
1は第1の動き補償回路505が出力する第1の予測信
号、5061は第2の動き補償回路506が出力する第
2の予測信号、5081は動きベクトル検出回路508
が出力する第1の動きベクトル、5082は動きベクト
ル検出回路508が出力する第2の動きベクトル、81
は符号量制御回路8が出力する量子化ステップである。
について、(図1)を用いてその動作を説明する。符号
化する動画像信号は画像符号化装置の入力1に入力され
た後、予測誤差演算回路2と予測信号演算回路5に入力
される。予測誤差演算回路2は符号化する動画像信号と
予測信号501の差分値を求め、これを予測誤差信号2
01として出力する。符号化回路3は、入力される予測
誤差信号201をDCT回路301でDCT(離散コサ
イン変換)し、得られたDCT係数値を量子化ステップ
81の値に従い量子化回路302で量子化し、予測誤差
符号303を出力する。復号化回路4は、入力される予
測誤差符号303を量子化ステップ81の値に従い逆量
子化回路401で逆量子化し、得られたDCT係数値を
IDCT回路402でIDCT(逆離散コサイン変換)
し、再生予測誤差信号403を出力する。可変長符号化
回路6は、入力される量子化ステップ81、予測誤差符
号303、第1の動きベクトル5081、第2の動きベ
クトル5082をそれぞれ可変長符号化し、得られたデ
ータをバッファメモリ7に書き込む。このデータは、バ
ッファメモリ7から所定の速度で読み出され画像符号化
装置の出力9に出力される。符号量制御回路8はバッフ
ァメモリ7のデータ残量が所定の値になるように出力す
る量子化ステップ81の値を制御する。
るための回路である。加算回路502は再生予測誤差信
号403と予測信号501を加算して再生信号5021
を出力する。再生信号5021は第1のフレームメモリ
503と第2のフレームメモリ504にフレームごとに
交互に記憶される。第1の動き補償回路505は、第1
のフレームメモリから読み出した再生信号を第1の動き
ベクトル5081で動き補償することにより第1の予測
信号5051を出力する。第2の動き補償回路506
は、第2のフレームメモリ504から読み出した再生信
号を第2の動きベクトル5082で動き補償することに
より第2の予測信号5061を出力する。平均値演算回
路507は、第1の予測信号5051と第2の予測信号
5061の平均値を求め、予測信号501として出力す
る。動きベクトル演算回路508は符号化する画像信号
の動きベクトルを求めて出力する。動きベクトル演算回
路508は、符号化する画像信号と第1のフレームメモ
リ503から読み出す再生信号の間の動きベクトルを求
め、第1の動きベクトル5081として出力し、さら
に、符号化する画像信号と第2のフレームメモリ504
から読み出す再生信号の間の動きベクトルを求め、第2
の動きベクトル5082として出力する。
と、予測信号501を求めるために用いる再生信号のフ
レームの関係を説明する。(図2)は、符号化する動画
像信号のフレームと、予測信号501を求めるために用
いる再生信号のフレームの関係を示す説明図であり、f
(n−2)〜f(n+3)は画像信号の第(n−2)〜
第(n+3)フレームを示すものである。(図2
(a))はフレームf(n)を符号化する場合を示した
ものであり、予測信号は再生信号のフレームf(n−
2)とフレームf(n−1)をそれぞれ動き補償するこ
とにより求められる。(図2(b))はフレームf(n
+1)を符号化する場合を示したものであり、予測信号
は再生信号のフレームf(n−1)とフレームf(n)
をそれぞれ動き補償することにより求められる。(図2
(c)(d))はそれぞれフレームf(n+2)フレー
ムf(n+3)を符号化する場合について示したもので
ある。
動作タイミングについて説明する。(図3)は、画像符
号化装置のタイミング図を示したものである。(図3)
において(a)は画像信号符号化装置の入力信号、
(b)は第1のフレームメモリ503に書き込まれる再
生信号、(c)は第1のフレームメモリ503から読み
出し第1の動き補償回路505に与える再生信号、
(d)は第2のフレームメモリ504に書き込まれる再
生信号、(e)は第2のフレームメモリ504から読み
出し第2の動き補償回路506に与える再生信号、
(f)は予測信号501を示す。また、fr(n)は入
力信号のフレームf(n)を符号化復号化して得られる
再生信号のフレーム、fp(n)は入力信号のフレーム
f(n)を符号化するための予測信号のフレームを示
す。
1のフレームメモリ503と第2のフレームメモリ50
4に書き込まれる。画像信号符号化装置の入力1に入力
信号としてフレームf(n)が入力されるとき、第1の
フレームメモリ503から再生信号のフレームfr(n
−2)が読み出され第1の動き補償回路505で動き補
償されることにより第1の予測信号5051が得られ
る。同時に、第2のフレームメモリ504から再生信号
のフレームfr(n−1)が読み出され第2の動き補償
回路506で動き補償されることにより第2の予測信号
5061が得られる。平均値演算回路507は、第1の
予測信号5051と第2の予測信号5061の平均値が
求め、予測信号501としてfp(n)を出力する。
信号の差分値を予測誤差信号として出力する予測誤差演
算回路と、前記予測誤差信号を符号化して予測誤差符号
を出力する符号化回路と、前記予測誤差符号を復号化し
て再生信号を求める復号化回路および予測信号演算回路
と、前記再生信号を記憶する第1および第2のフレーム
メモリと、前記第1および第2のフレームメモリに記憶
された再生信号であり前記符号化するフレームより前に
位置する2枚のフレームをそれぞれ動き補償したものを
第1の予測信号と第2の予測信号とする第1および第2
の動き補償回路と、前記第1の予測信号と第2の予測信
号の平均値を予測信号として出力する平均値演算回路と
を備え、第1および第2の予測信号の平均値を予測信号
としているので、第1および第2の予測信号の歪のうち
相関が少ないものは、2つの予測信号の平均値を求めた
ことで低減される。このようにして予測信号の歪が低減
されることにより符号化効率が改善される。
は第1の予測信号5051と第2の予測信号5052の
2つの予測信号の平均値としたが、N枚(Nは2以上の
正の整数)の再生フレームをそれぞれ動き補償して第1
から第Nの予測信号を求め、これらの線形結合を予測信
号501としてもよい。
参照しながら説明する。(図4)は本発明の第2の実施
例の画像信号符号化装置のブロック図を示す。(図4)
において、509は予測モード判定回路、510は予測
信号切替え回路、5071は平均値演算回路507が出
力する第3の予測信号、5091は予測モード判定回路
509が出力する予測モード信号である。(図1)に示
した第1の実施例と異なるのは、予測信号演算回路5の
構成と、可変長符号化回路6に予測モード信号5091
が入力されるようになった点である。
について、(図4)を用いてその動作を説明する。
5051と第2の予測信号5061の平均値を求め、第
3の予測信号5071として出力する。予測モード判定
回路509は、入力される第1乃至第3の予測信号のう
ち予測誤差が最も小さいものを判定し、これを示すイン
デックスを予測モード信号5091として出力する。予
測信号切替え回路510は、予測モード信号5091に
より、第1の予測信号5051、第2の予測信号506
1、第3の予測信号5071から1つを選択して予測信
号501として出力する。予測信号501は、第1乃至
第3の予測信号のうち予測誤差が最も小さいものであ
る。また、予測モード信号5091は可変長符号化回路
6に入力され、量子化ステップ81、予測誤差符号30
3、第1の動きベクトル5081、第2の動きベクトル
5082とともに可変長符号化される。
測モード判定回路と予測信号切替え回路を設け、第1乃
至第3の予測信号のうち予測誤差が最小のものを予測信
号とするようにしたことにより、常に第1と第2の予測
信号の平均値を用いるのに比べ、予測信号の歪を低減で
きる。
参照しながら説明する。第3の実施例のブロック図は
(図4)の第2の実施例と同じである。第2の実施例と
異なるのは、画像符号化装置の入力1に入力される動画
像信号が飛び越し走査方式のものである点である。(図
5)は、本発明の第3の実施例の画像信号符号化装置
の、符号化する動画像信号のフレームと、予測信号50
1を求めるために用いる再生信号のフレームの関係を示
す説明図である。第3の実施例においては、符号化する
画像信号は飛び越し走査方式のものであり、第nフレー
ムはフィールドf(n,1)とフィールドf(n,2)
から構成されている。(図5(a))はフィールドf
(n,1)を符号化する場合を示したものであり、予測
信号は再生信号のフィールドf(n−1,1)とフィー
ルドf(n−1,2)をそれぞれ動き補償することによ
り求められる。(図5(b))はフィールドf(n,
2)を符号化する場合を示したものであり、予測信号は
再生信号のフィールドf(n−1,1)とフィールドf
(n−1,2)をそれぞれ動き補償することにより求め
られる。(図5(c)(d))はそれぞれフィールドf
(n+1,1)フィールドf(n+1,2)を求める場
合について示したものである。
信号を第3の実施例の符号化装置で符号化した場合にお
いても、第2の実施例と同様に予測信号の歪を低減でき
る。
レームより前に位置するN枚(Nは2以上の正の整数)
のフレームの再生信号をそれぞれ動き補償することによ
り第1から第Nの予測信号を得るステップと、前記第1
から第Nの予測信号の線形結合により予測信号を得るス
テップと、前記予測信号と前記符号化するフレームの差
分値を符号化するステップとにより画像信号の符号化を
行なっているので、予測信号の歪を低減することがで
き、この結果、予測誤差信号が小さくなり、符号化効率
が改善される。
するフレームと後述する予測信号の差分値を予測誤差信
号として出力する予測誤差演算手段と、前記予測誤差信
号を符号化して予測誤差符号を出力する符号化手段と、
前記予測誤差符号を復号化して再生信号を求める復号化
手段と、前記再生信号を記憶する記憶手段と、前記記憶
手段に記憶された再生信号であり前記符号化するフレー
ムより前に位置する2枚のフレームをそれぞれ動き補償
したものを第1の予測信号と第2の予測信号とする動き
補償手段と、前記第1の予測信号と第2の予測信号の平
均値を予測信号として出力する平均値演算手段とを備
え、2つの予測信号を求め、この平均値を予測信号とし
たことにより、予測信号の歪を低減することができる。
ブロック図である。
おいて、符号化する動画像信号のフレームと、予測信号
を求めるために用いる再生信号のフレームの関係を示す
説明図である。
タイミング図である。
号化装置のブロック図である。
おいて、符号化する動画像信号のフレームと、予測信号
を求めるために用いる再生信号のフレームの関係を示す
説明図である。
る。
る動画像信号のフレームと、予測信号を求めるために用
いる再生信号のフレームの関係を示す説明図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 動画像信号をフレーム間予測符号化する
際、符号化するフレームより前に位置するN枚(Nは2
以上の正の整数)のフレームの再生信号をそれぞれ動き
補償することにより第1から第Nの予測信号を得るステ
ップと、前記第1から第Nの予測信号の線形結合により
予測信号を得るステップと、前記予測信号と前記符号化
するフレームの差分値を符号化するステップとを備えた
ことを特徴とする画像信号符号化方法。 - 【請求項2】 符号化するフレームより前に位置する2
枚のフレームの再生信号をそれぞれ動き補償することに
より第1の予測信号と第2の予測信号を得るステップ
と、前記第1の予測信号と第2の予測信号の平均値を求
めて予測信号とするステップと、前記予測信号と前記符
号化するフレームの差分値を符号化するステップとを備
えたことを特徴とする請求項1記載の画像信号符号化方
法。 - 【請求項3】 動画像信号をフレーム間予測符号化する
際、符号化するフレームより前に位置する2枚のフレー
ムの再生信号をそれぞれ動き補償することにより第1の
予測信号と第2の予測信号を得るステップと、前記第1
の予測信号と第2の予測信号の平均値を第3の予測信号
とするステップと、前記第1の予測信号と前記符号化す
るフレームの差分値を第1の予測誤差信号とするステッ
プと、前記第2の予測信号と前記符号化するフレームの
差分値を第2の予測誤差信号とするステップと、前記第
3の予測信号と前記符号化するフレームの差分値を第3
の予測誤差信号とするステップと、前記第1、第2、第
3の予測誤差信号のうち最も歪が小さなものを符号化す
るステップとを備えたことを特徴とする画像信号符号化
方法。 - 【請求項4】 動画像信号をフレーム間予測符号化する
画像信号符号化装置であって、符号化するフレームと後
述する予測信号の差分値を予測誤差信号として出力する
予測誤差演算手段と、前記予測誤差信号を符号化して予
測誤差符号を出力する符号化手段と、前記予測誤差符号
を復号化して再生信号を求める復号化手段と、前記再生
信号を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された
再生信号でありかつ前記符号化するフレームより前に位
置するN枚(Nは2以上の正の整数)のフレームをそれ
ぞれ動き補償したものを第1乃至第Nの予測信号として
出力する動き補償手段と、前記第1乃至第Nの予測信号
の線形結合を予測信号として出力する線形結合手段とを
備えたことを特徴とする画像信号符号化装置。 - 【請求項5】 動き補償手段は、2枚のフレームをそれ
ぞれ動き補償したものを第1の予測信号と第2の予測信
号として出力し、線形結合手段は前記第1の予測信号と
第2の予測信号の平均値を予測信号として出力する請求
項4記載の画像信号符号化装置。 - 【請求項6】 動画像信号をフレーム間予測符号化する
画像信号符号化装置であって、符号化するフレームと後
述する予測信号の差分値を予測誤差信号として出力する
予測誤差演算手段と、前記予測誤差信号を符号化して予
測誤差符号を出力する符号化手段と、前記予測誤差符号
を復号化して再生信号を求める復号化手段と、前記再生
信号を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された
再生信号でありかつ前記符号化するフレームより前に位
置する2枚のフレームをそれぞれ動き補償したものを第
1の予測信号と第2の予測信号とする動き補償手段と、
前記第1の予測信号と第2の予測信号の平均値を求めて
第3の予測信号とする平均値演算手段と、複数画素の集
合であるブロックごとに前記第1、第2、第3の予測信
号の予測誤差の大きさを求める予測誤差演算手段とを備
え、前記第1、第2、第3の予測信号のうち予測誤差が
最も小さなものを前記予測信号とするようにしたことを
特徴とする画像信号符号化装置。 - 【請求項7】 飛び越し走査方式の動画像信号を符号化
する画像信号符号化装置であって、符号化するフィール
ドと後述する予測信号の差分値を予測誤差信号として出
力する予測誤差演算手段と、前記予測誤差信号を符号化
して予測誤差符号を出力する符号化手段と、前記予測誤
差符号を復号化して再生信号を求める復号化手段と、前
記再生信号を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶
された再生信号でありかつ前記符号化するフィールドよ
り前に位置するフレームの第1フィールドと第2フィー
ルドをそれぞれ動き補償したものを第1の予測信号と第
2の予測信号とする動き補償手段と、前記第1の予測信
号と第2の予測信号の平均値を求めて第3の予測信号と
する平均値演算手段と、複数画素の集合であるブロック
ごとに前記第1、第2、第3の予測信号の予測誤差の大
きさを求める予測誤差演算手段とを備え、前記第1、第
2、第3の予測信号のうち予測誤差が最も小さなものを
前記予測信号とするようにしたことを特徴とする画像信
号符号化装置。
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