JPH05505077A - イメージフレームのランダムスキャンニングを用いるディジタルイメージコーディング法 - Google Patents

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】 イメージフレームのランダムスキャンニングを用いるディジタルイメージコーデ ィング法 発明の背景 本発明はランダムスキャンニング方式を用いるディジタルイメージコーディング 法に関する。

フルモーションディジタルイメージのための多くのコーディング法が近年、提案 されてきた。現在の伝送チャンネルと蓄積媒体において利用できるデーターし・ −トは制限があるので、コード化されそして伝送され、または蓄積されるビデオ 信号のデーターレートを減少させることがそれらコーディング方法の１つの目的 とナッテイル。例えばｃＤ−ＲＯＭ、ＭＯＤ　（ｉｆｆｆｉ光ディスク）のよう な光学蓄積媒体上にディジタルモーションイメージを蓄積する目的には、約１． ２メガビット／秒の最大ビデオデーターレートが許されているディジタルビデオ 信号のコーディングおよびデコーディングのための装置の１つの一般的な例は１ ９８４年３月に発行されたＩ　ＥＥＥ通信会報Ｃ０Ｍ−３２巻第３号のＷ、Ｈ， チェノ、Ｗ　Ｋ、ブラットによる「シーン適応コーダー」で開示されており、そ の中ではＤＣＴ　（ディスクリートコサイントランスフォーム）　、ＤＣＴ係数 のための可変スレッショールド、量子化、コーダーおよびバッファ内のハフマン コーディングおよびバッファ、ハフマンデコーダー、デコーダー中のフレッショ ールドアディングおよびインバースＤＣＴを使用する、ビデオ信号の場面適応コ ーディング／デコーディングが説明されている。

別のそのようなコーディング／デコーディング装置は、１９８８年２月２９日か ら３月２日まで行なわれた、Ｊ（Ｄ　Ｔ　Ｖ、アキュラのための信号処理の第２ 回国際ワークショップに先立ったり、ウエスターカムプとＨ，ペーターズによる 「ディジタルデーターレート減少を伴う未来型ＨＤＴＶ装置のための、順次およ び飛越し走査の間の比較」の中で説明されている。このコープイックはモーショ ン適応イントラフィールド／インターフレームコーディングプロセッサーを含ん でいる。ディジタル化されたビデオデーターはＤＣＴによって８×８サンプルの ブロックサイズに変換される。

得られた係数はゼロの連続長を理想化するためにジグザグ状にブロック内で走査 される。人間の視覚の反応を配慮すると、この係数は２つの次元で重み付けされ 、それによって高い周波数を減衰させる。最大係数が検出される。バッファの状 態と結び付いたこの係数の値は、一様な量子器の正確さを制御する。総てのＡＣ 係数はこの量子器によって量子化され、そしてステップサイズが受信機に送信さ れる。インターフレームモードにおいては、以前のフレームの係数間の差異が計 算され、そしてそれらの値はイントラフレームモードにおける係数と同様に量子 化される。送信に選択された値は、可変長ハフマンエンコーダーによりエンコー ドされ、そして送信用バッファに蓄積される。

両方の装置において、バッファの満杯はスレッショールドおよび量子化ステップ サイズそれぞれを制御する。このことは、現在のフレーム内でバッファがオーバ ーフローもアンダーフローも生じさせないようにさせる。これは量子化ステップ サイズを変化させ、その結果、各フレーム内のイメージ品質を変化させることに なる。米国特許第４，７８５．３４９号では、フレームの領域は異なる方法でコ ード化される。これもまた、各フレーム内のイメージ品質を変化させる。

前述の文献から、コーディング概要は、より多くのブロックが量子化されるにつ れてより少ないビットがコード化されるように行なわれることが知られる。そし てまた、量子化はイメージ内容に適応されるということも知られる。所定の量の ビットＮ内のＤＣＴ係数のデーターレートを圧縮するのに必要とされる量子化の レベルを計算するために２つの方法が適用されており、それらは（ａ）１つのフ レームがほとんどＮビットにコード化されるようなスレッショールド／量子化ス テップサイズを計算する。全体のフレームにこの一様なステップサイズを用いた 量子化を適用する。

（ｂ）ローとカラムでブロックを走査し、そしてローカルのスレッショールド／ 量子化ステップサイズを計算する。

方法（ａ）は全体のイメージに空間的に一様な量子化のステップサイズを適用す ることを可能にする。しかし、イメージをコード化するのに可能な限りＮビット に近づけるよう量子化の正しいレベルを計算することは極めて難しい。

方法（ｂ）は量子化ステップサイズをブロック毎に計算することを可能にする。

しかし、空間領域において一様な量子化を提供することはできない。そのためイ メージ品質は各フレームのブロック毎に異なるものとなる。

本発明の概要 その圧縮以前に、コード化されたディジタルイメージの量子化レベルを空間的に 分配することが本発明の目的である。

ディジタルイメージはビクセルのブロックＢ　（ｎ。

ｉ、ｊ）の組として説明され、ここでｉ　（別にｊ）はフレームにおけるブロッ クの場所をロー（別にカラム）の項を、モしてｎはフレーム番号を与えるもので ある。Ｆは、レベルＬをもってブロックＢ（ｎ、ｉ、ｊ）に加えられる量子化関 数と呼ばれる。量子化関数をブロックに加えることにより、別のブロックが作ら れ、ここには元の情報のいくらかが捨てられる。量子化レベルが高（なればなる ほど、そして量子化が粗くなればなるほど、それぞれ、コードは小さくなり、そ して捨てられる情報の量はより大きくなる。こうして、バッファがより速く充満 される時には量子化レベルは増大し、そしてバッファがより遅く満たされる時に は、減少する。量子化されたイメージをコード化するのに必要なビットの総数は バッファのサイズＮに近くされるべきである。しかし、次にブロックが走査され 、そしてカラム毎に、あるいはロー毎にエンコードされると、既にコード化され たブロックのサイズの監視が、完全なイメージの全体的な完全性の良好な評価を 提供することができないため、適応性量子化技術はうまく働かない。

本発明の基本的な考え方は、イメージのブロックをローからローへ、あるいはカ ラムからカラムへと走査するのではなく、ランダム型に走査することである。

どの量子化レベルが用いられるべきかをより良く評価するために、いくつかのブ ロックが既に処理された時にさえ、ブロックは擬似ランダム順に走査され、そし てエンコードされるがこれはコーダーおよびデコーダーの両方において同等であ る。総てのフレームに関して固定された走査順である場合は、走査方法の種類は 送信される必要はない。

しかし、擬似ランダムブロック走査順は、より良い結果を得るためにフレーム毎 に変更することも可能である。

与えられたブロックＢ　（ｎ、ｊ、ｊ）が取り上げられた時、次の段階が実行さ れるのであって、すなわち（１）Ｎの、そして既に走査されたブロックの、関数 としてＢ　（ｎ、ｉ、ｊ）に加えられるＦを持つ量子化りのレベルを計算し、 （２）残りの未走査ブロックの中の新しいブロックをランダムに取り出し、 （３）　（１）に戻る、ことを行う。

データーレートを保障するために、そしてバッファオーバーフローおよびアンダ ーフローを避けるために、この量子化は、各ブロックＢ　（ｎ、ｉ、ｊ）がエン コードされた後に再計算される量子化レベルによって適応される。この量子化レ ベルは、許容されたバッファサイズに比較された、フレームに関する既にエンコ ードされたデーターの量の関数として計算される。この方法の量子化レベルはデ コーダーで再計算することはできず、そして送信される必要もない。

本発明の長所は、添付図面に関連して行なわれる引き続く詳細な説明から、さら に明確になるであろう。

図面の簡単な説明 第１図はコーダーの回路ブロック図であり、第２図はデコーダーの回路ブロック 図であり、第３図は既にランダムに走査されたピクセルのブロックを持つイメー ジの図であり、 第４図は輝度ブロックに関する量子化マトリックスを示す図であり、 第５図は走査順を示す図であり、 第６図は量子化器の機能を表わす図である。

望ましい実施例の説明 このイメージは、例えば７０４Ｘ２８８ピクセルの媒体分解能を有している。輝 度コンポーネントＹはピクセルの各々に関してコード化されるが、他方カラーコ ンポーネントＵおよびＶはマクロピクセルの形でコード化されるが、１つのマク ロピクセルは４つの輝度ピクセルから作られている。各フレームは１６Ｘ１６輝 度ピクセルのマクロブロックに分割される。各マクロブロックは、 Ｙに関する８Ｘ８ピクセルの４ブロツクＵに関する８Ｘ８マクロビクセルの１ブ ロツクＶに関する８×８マクロピクセルの１ブロツクから構成される。

エンコードされていない１つの７０４×２８８イメージは、（７０４／１６）Ｘ 　（２８８／１６）＝７９２マクロブロック ７９２Ｘ６＝４７５２ブロツク ４７５２Ｘ６４＝３０４１２８バイト、を含んでいる。

そのようなフレームは、コード化されていないフォーマットでは約３００にバイ トのサイズを占めることになるが、他方、利用できる帯域幅は約（１，２Ｍビッ ト／秒）／　（８Ｘ２５／秒）＝毎フレーム６にバイト、つまりピクセル当り１ ／２ビツト以下しか許されていない。約１７５０の圧縮レートが達成されな（で はならない。

第１図では、ディジタルイメージ源１１が、フレームｎを蓄積する擬似ランダム 走査メモリー（ＲＡＭ）１２に接続されている。この擬似ランダム走査メモリー １２は、現在イメージ内のブロックアドレスを擬似ランダムブロックアドレスジ ェネレーター１０から受取り、例えば８Ｘ８ピクセルの順序的ブロックを取って 、ランダム形式でそれらを蓄積する。ピクセルの各ブロックは次に、減算器１４ １に、そしてモーション補償回路１７に、送られる。

多くの場合、フレームｎ−１はフレームｎと極めて近く、単にフレームｎ−１と ｎとの間の差異だけがエンコードされる。この技術はインターフレームコーディ ング（デルタコーディング）と呼ばれ、そして比較的低いデーターレートを結果 として生じさせる。しかし、いくらかの場合には、例えばイメージ順序に「カッ ト」がある時などには、フレーム自体をエンコードする必要がある。この技術は イントラフレームコーディングと呼ばれている。また、例えばＣＤ上に蓄積され ているイメージシーケンス内の種々のポイントからのスタートデコーディングの 際のような、非シーケンシャルなデコードを行うにはイントラフレームコーディ ングを用いることが必要である。しかし、イントラフレームコーディングは、よ り高いデーターレートを要する結果となる。

イメージシーケンスにおけるモーションの場合には、インターフレームコーディ ングはコード化されたイメージの良好な品質をもたらすことはないので、イメー ジシーケンスにおけるムービングピースが検出されるべきである。これによって 、フレームｎ−１からのムービングピースとフレームｎからのアコ−ディングピ ースとの間の差異が最少化され、そしてインターフレームコーディングは、改善 されたイメージ品質に導く。モーション補償の目的は、フレームｎ−１からムー ビングピースを取出すことによって、可能な限りフレームｎに近いイメージを確 立することにある。

このことは、モーション補償回路１７内で、１つのブロックに対して：フレーム 座標（ｉ、ｊ）に設けられたフレームｎのブロックＢ　（ｎ、ｉ、ｊ）が、フレ ームｎ−１を含むフレームメモリー（ＲＡＭ）１４２におけるフレーム座標（ｉ ＋ｘ、ｊ＋ｙ）に設けられたブロックＢ’　（ｎ−１，ｉ　＋ｘ、ｊ　＋ｙ）を コピーすることによって評価される、ようにして実行される。モーション補償ベ クトルＶ　（ｎ、ｘ、ｙ）は、スクリーンのこのポイントにおけるイメージの明 らかなモーンヨンを表わしている。モーション補償のために８×８ピクセルブロ ックが用いられる時、このベクトルは±１ピクセルの精密さと±１６ピクセルの レンジとを有している。フレームｎの良好な近似が、モーション補償を用いてフ レームｎ−１から得られれば、残りのビクセル差異がエンコードされるべきであ る。２つのブロック間の差異を評価するために、そして各ブロックに関して決定 するために、モーションが補償されたインターフレームコーディングまたはイン トラフレームコーディングが与えられたデーターレートに関連して良好なイメー ジ品質を示すならば、エラー関数（例えば２次エラー）はエラー評価回路１８内 で評価される。２次エラーの等式は・ であり、ここでｉｉおよびｊｊはそれぞれビクセルＰおよびＰ′の、それぞれブ ロックＢ（ｎ、ｉ、ｊ）およびＢ’　（ｎ−１，ｉ　十ｘ、ｊ　＋ｙ）内の座標 であり、さらにＥ　（Ｂ、Ｂ’）は、フレームｎのブロックＢ　（ｎ。

１、」）とフレームｎ−１のブロックＢ’（ｎ−１゜ｉ＋ｘ、ｊ＋ｙ）との間の 差異の評価である。Ｂ（ｎ、ｉ、ｊ）は（コード化されていない）ターゲットブ ロックであり、Ｂ’　（ｎ−１，ｉ　＋ｘ、ｊ　＋ｙ）はインターフレームコー ディング後に得られたブロックである。

モーション補償は、 Ｂｏは、（インターフレームコード化されない）モーション補償によってのみ得 られるブロックＢ　（ｎ　−１，ｉ＋ｘ、ｊ＋ｙ）である。もしモーション補償 が±１６ビクセルのレンジの中で８×８ピクセルブロツクに関して計算されるな らば、最善の整合ブロックの調査は４０Ｘ４０ピクセルエリア（３３Ｘ３３可能 変動）内で実行される。ブルートフォースサーチは、最小平均絶対エラーが選択 されるのに相当する総ての可能性のあるベクトル（ｘ、ｙ）に沿って実施される 。

このベクトルはハフマンコーダー１５４に転送される。モーション補償回路１７ は、４０×４０ビクセルエリアが蓄積されるメモリーを含むこともできる。

平均絶対エラーＥｍの等式は、 であり、ここでｉｉおよびｊｊは、ビクセルＰおよびＰ′それぞれの、ブロック Ｂ　（ｎ、ｉ、ｊ）およびＢ’　（ｎ−１，ｉ＋ｘ、ｊ＋ｙ）それぞれの中の座 標である。Ｂ　（ｎ、ｉ、ｊ）は（コード化されていない）ターゲットブロック であり、Ｂ’　（ｎ−１，ｉ＋ｘ、ｊ＋Ｙ）はインターフレームコーディングの 後に得られたブロックである。Ｙコンポ−ネートビクセル値が用いられる。

理論上はモーション（動き）補償は、それが次のフレームを確立するデコーディ ング時に用いられるものであるから、デコードされたフレームｎ−１において実 施されるべきであるが、実際上はソースフレームｎ−１がデコードされたそれの 代わりに用いられる。ソースイメージを用いて得られたモーション（動き）補償 ベクトルは、より低いノイズレベルの、そしてデコードされたイメージに比して ソースイメージのより良い品質の、理由から効率的にエンコードすることが容易 である。ランダムノイズはモーション補償ベクトル内のランダムファクターを発 生させ易い。

原理的にはモーション補償もまた、米国特許第４．７８５．３４９号の１１１２ ７〜２９で説明されているエラー評価回路１８内で計算された２次エラーの値は インター／イントラ回路１４に送られる。インター／イントラ回路１４において は、どちらの種類のコーディングがより良いコード化されたイメージ品質をもた らすかを判断する。イントラフレームコーディングの場合においては、減算器１ ４１の負入力におけるフレームｎ−１のビクセルのブロックＢ’（ｎ−１，１＋ ｘ、ｊ十Ｙ）がフレームｎの相応するブロックから引かれることはない。インタ ーフレームコーディングの場合には、減算器１４１がアクティブとなって、そし てフレームメモリー１４２内に蓄積されているブロックＢ’　（ｎ−１，ｉ＋ｘ 、ｊ十ｙ）はフレームｎの相応するブロックから（モーション補償されて）差し 引かれる。フレームメモリー１４２はモーション補償回路１７からのアドレスを 受取る。

単数または複数のビクセル差異の結果的なブロックはそれぞれ、ＤＣＴ回路１５ １内で変換される。（輝度コンポーネントＹのような）空間的データーを表わす 値の各８Ｘ８ブロツクはＤＣＴによって、水平および垂直方向の両方に分配され る周波数を表わす空間的な係数の８×８ブロツクに変換される。変換されたブロ ックの係数のレンジはソースブロックにおける値のレンジの８倍となる。変換さ れたブロックのトップレフト係数は特別であって：それは（８倍された）ソース ブロックの平均値である。この係数はＤＣ値と呼ばれ、他の係数はＡＣ値と呼ば れる。ＤＣ係数は極めて重要であること、そして高い量子化レベルが要求される 時でさえ、平均値上のエラーは極めて注目すべき結果（ブロッキング効果）を生 じさせるため、この値の上には最小エラーが存在すること、が明らかである。

さらにエンコードされる前に、ビットレートに対して識別されたイメージ品質を トレードオフして選択されたアルゴリズムにより、このブロックは量子化器１５ ２で量子化される。量子化器１５２のアルゴリズムは以下の等式で説明される。

ｙ＝ｏ　範囲　−Ｔ＜Ｘ＜Ｔ ここでＸは変換されたブロックのＤＣＴ係数、ｙは量子化係数、Ｔはそこで出力 がゼロとされるスレッショールド、モしてｇは量子化ステップサイズである。

Ｔおよびｇの値は利用できる伝送または蓄積帯域幅によって選択される。それに 従う量子化器関数のグラフは第６図に示されている。

量子化器ステップサイズｇは変換されるブロックにおける係数の位置に依存して いるのであって、より低い周波数のＤＣＴ係数はデコードされるイメージの主体 品質の認識においては比較的重要度が低いので、高い周波数の係数は低い周波数 の係数よりも粗く量子化される。量子化器のステンブサイズは、前もって規定さ れている量子化マトリックスＱを用いてスケーリングすることによって、ブロッ ク内の各位置に関して辱られる。−例として、Ｙのために用いられる量子化マト リックスが第４図に示されている。ＵおよびＶに関しては異なる量子化マトリッ クスが用いられる。

量子化される周波数係数が常に、それらをエンコードするのに用いられるコード によってカバーされる範囲にあることを保証するために、ｇに関して最小値が規 定される。スレッショールドＴに関しては、Ｔ＝ｇ／２を用いることもある。

デコーダー（第２図）の性質およびデコーディングエラーをシミュレートするた めに、および結果的にコーダー（第１図）内のコーディング計算を修正するため に、逆量子化器１５６とＤＣＴ回路１５７とを有するフィードバックループが設 けられる。逆量子化器１５６は量子化器１５２の反転機能に、そしてＤＣＴ回路 １５７は反転ＤＣＴによって作用する。ＤＣＴ回路１５７の出力におけるデコー ドされたブロックＢ’（ｎ−１，ｉ、ｊ）は、モーション補償回路１７にも接続 されている、フレームメモリー１４２内に蓄積される。

普通はいくつかの重要なスペクトル成分（低い水平および垂直周波数中で統計的 に集中される）を含む量子化されたブロックは、かなりの数のゼロによって分離 されている。このためブロック内の量子化されたＤＣＴ係数が最初に折り返され 、それによって交互的に１個のゼロ（ｒは０に等しくてもよい）と非ゼロの係数 の連続を含むリニアなリストに変換され、そして次にハフマンコーダー１５４内 のモーションベクトルと共に可変語長（連続長コーディングうでエンコードされ る。６４のＤＣＴ係数のマトリックスの各々の折り返しは、第５図に示される順 序に従ってソーター１５３内で実施される。ソーティングは係数ＮＯ４１、それ はＤＣ係数である、で始まり、逆（ｖｉｃｅｖｅｒｓａ）対角方法で継続されて 、そして係数Ｎｏ、６４で終了する。この種のソーティングは「ジグザグスキャ ンニング」と呼ばれている。現在のブロックの最後の係数の後に、エンドオブブ ロックコード（ＥＯＢ）が付加される。

ジグザグ順序は、ブロックの終了までゼロ係数の極めて長い連続を持つ公算を増 加させるように選択できる。ＥＯＢコードはしばしば現われる事象であるため、 これはわずかなビットでコード化される。理想的な（最適の）ジグザグ順序は量 子化方法に、そして引き続いて使用されるコードに、依存する。

ジグザグスキャンニングおよび連続長コーディングは、チェノおよびプラットに よる前述の文献「シーン適応コーダー」内に原理的に説明されている。

最大係数を持つゼロの連続をエンコードするためのハフマンコードは１個の（ｒ は０から６３の範囲）ゼロの６４の可能な連続を含んでいる。付加的コードはＥ ＯＢ符号のために反転される。ゼロの各連続のために規定されるコードは全体的 に、その連続に続（値には無関係である。

別のハフマンコードは、最大係数を有する非ゼロ係数をエンコードする。このコ ードによってカバーされる範囲は［−２５６，−１］および［＋１．＋２５６］ である。

量子化された非ゼロ係数は、特により高い周波数係数がより強く量子化されるの で、より高い周波数係数においては±１となる重要な可能性を持っており、特別 なコードが±１値の終端連続をコード化するために準備されている。非ゼロ係数 の符号は、それら事象が５０％の可能性を持つランダム事象として考えられるた め、常に１ビツトでコード化される。

ハフマンコード化されたデータは、可変データーレートを持つバッファ回路１５ ５内のバッファに蓄積され、そして一定のデーターレートで読出される。チャン ネルコーダー１６は他の信号と共にそれらデーターを受け取る。

データーレートを保証し、そしてバッファオーバーフローまたはアンダーフロー を避けるために、量子化器１５２および逆量子化器（ｄｅｑｕａｎｔｉｚｅｒ　 ）　１５６の量子化ステップサイズは、量子化レベルによって適応され、その量 子化レベルは各ブロックがバッファ回路１５５内でエンコードされた後に、その フレームに関する既にエンコードされたデーターの量の関数として、総バッファ サイズと比較して再計算される。この方法の量子化レベルは改善的にデコーダー によって再計算されることが可能で、そして送信される必要はない。

バッファ回路１５５内のバッファの実際のフィリングレートによって、評価され た量子化レベルを適応させることが目的である。現在のフレーム３１内のブロッ ク、例えば３２．３３．３４．３５．３６は、前に述べ、そして第３図に描かれ ているように擬似ランダムブロックアドレスジェネレーター１０内で発生された アドレスに従ってランダム的に走査されるので、このことは現在フレーム内の適 当な全体量子化レベルのより良い評価に導き、この目的は、フレーム３１内のブ ロックがローからローへと、そしてカラムからカラムへと走査されるような従来 技術に比して、より高信頼性をもって達成される。擬似ランダムブロック走査順 は、より良好な結果を得るために各フレーム毎に変化させることが可能である。

この場合には、ブロック走査の種類もまた、それぞれ伝送され、そして蓄積され る。

チャンネルコーダー１６は、ビデオデーター流に、インター／イントラ回路１４ からのインター／イントラ情報、擬似ランダムアドレスジェネレーター１０から のハフマンコード化されたモーション補償情報と例えば擬似ランダムアドレス情 報、オーディオ信号、エラー修正情報および同期ワードを加える。

クロックジェネレーター１９１は制御回路１９２にクロックパルスを供給する。

制御回路１９２はコーダー中の他の総ての回路に適切な制御信号を供給する。

第２図においては、チャンネルデコーダー２６は蓄積媒体または伝送チャンネル データー流を受信する。

このデーター流は輝度および色光度信号（Ｙ、ＵおよびＶ）、モーション補償情 報、インター／イントラ検出情報、オーディオ信号、同期ワードおよび、もし必 要であれば、擬似ランダムブロックアドレスに分解される。加えて、エラー修正 がチャンネルデコーダー２６内で実施される。

例えば輝度コンポーネントのようなビデオ信号はハフマンコード化されたモーシ ョンベクトルと共に一定のデーターレートでバッファ回路２５５に供給され、そ してこのバッファからハフマンデコーダー２５４に可変データーレートで転送さ れる。この回路の中で、異なるハフマンコードに従ったデコード、±１値の終端 連続のための特別なコードおよびＥＯＢコードのデコードが実行される。

反転ソーター２５３においては、ソーター１５３と第５図による反転走査が実行 される。出力には、量子化された８Ｘ８ＤＣＴ係数のブロックが得られる。逆量 子化器２５２においては、この係数が、コーダー内の量子化器１５２の入力にお けるそれらの値に近似するよう拡張される。これは量子化マトリックスＱ（第４ 図）による反転スケーリングを含んでいる。逆量子化器２５２における量子化レ ベルはバッファの充満度によって制御され、そしてバッファ回路２５５において 再計算されるが、しかし伝送されることはない。

ＤＣＴ回路２５１は各ブロックの６４の係数上に反転ＤＣＴを実施する。

ブロックのピクセル値およびピクセル差異値、それぞれは加算器２４１に伝送さ れる。現在ブロックのイントラフレームコーディングの場合には、フレームメモ リー２４２からの出力信号は加えられず、そしてインターフレームコーディング の場合にはこの信号Ｂ′（ｎ−１，ｉ　＋ｘ、ｊ　＋ｙ）は（モーション補償さ れて）ピクセル差異値に加えられる。

インター／イントラ回路２４は、チャンネルデコーダー２６からの、モーション 補償回路２７を通った、インター／イントラ情報を受取る。このインター／イン トラ回路２４は、以前に説明したように加算器２４１を制御する。モーション補 償回路２７はハフマンデコーダー２５４からのモーション補償ベクトルおよびフ レームメモリー２４２からのフレームｎ−１のピクセルのブロックを受取る。

こうして、イントラフレームコーディングの場合には、改善的に、モーション補 償ベクトルは伝送される必要はない。モーションの場合には、モーション補償回 路２７はハフマンデコーダー２５４からのモーション補償ベクトルをアドレスと してフレームメモリー２４２に送ることが可能である。モーション補償回路２７ はピクセルメモリーを含むことができる。

インター／イントラ回路２４の出力におけるフレームｎのピクセルのブロックＢ （ｎ、ｉ、ｊ）は、固定されたそして蓄積された、または計算された順序で、あ るいは伝送された順序で、のいずれかによって、アドレスと共に擬似ランダム逆 走査（ｄｅｓｃａｎｎｉｎｇ）フレームメモリー２２内に書込まれる。これらの アドレスはチャンネルデコーダー２６から擬似ランダム逆走査フレームメモリー ２２およびモーション補償回路２７に送られる。蓄積の前に、当該ブロックはフ レームｎ−１としてフレームメモリー２４２内に書込まれる。

擬似ランダム逆走査メモリー２２は、ピクセルからピクセルへと、そしてライン からラインへと読出す巳とができる。結果としての（生成）信号は例えばテレビ スクリーン２１上に表示可能である。

色光度コンポーネントＵおよびＶに関する処理は、同様な方法で実行される。量 子化マトリックスは変更できる。以前に述べたようにモーション補償回路１７お よび２７、それぞれの中のモーションベクトル計算はＹコンポーネントについて だけ実行される。

クロック再発生回路２９１は制御回路２９２にクロックパルスを供給する。制御 回路２９２はデコーダー内の他の総ての回路に適切な制御信号を供給する。

Ｆ旧、３ Ｆ旧、４ ＦＩＧ、５ Ｆｌｏ、６ 要　約　書 コーダーにおいては、ディジタルビデオ信号のフレームはピクセルのブロックを 得るために擬似ランダム順で走査され、モーションベクトルは評価され、そして ブロックエラーが計算され、それによってブロックエラーの結果に従ってイント ラ／インター判定信号およびピクセル値のイントラフレームブロックまたはピク セル差異値のモーション補償されたインターフレームブロックを提供する。

ピクセル値およびピクセル差異値それぞれのブロックはＤＣＴによって係数のブ ロックに変換され、可変語長をもって、ハフマンコーダー内でモーションベクト ルと共にコード化される。

コード化された係数の結果的なグループは量子化レベルを用いて個々に量子化さ れ、そしてグループのコード化された係数は量子化マトリックスを用いて個々に 量子化されるが、これらはバッファの充満度によって制御される。

デコーダーにおいては、ピクセルのブロックに属する、コード化された係数のグ ループはエンコード量子化レベルを用いて個々に逆量子化され、そして各グルー プの各コード化された係数はエンコード量子化マトリックスを逆に使用すること により個々に逆量子化されるが、これらはバンファの充満度によって制御される 。

コード化された係数とモーションベクトルの’ｊ　／Ｉ／　−プは可変語長をも ってハフマンデコーダー内でデコードされ、それによってデコードされた係数の ブロックを提供する。デコードされた係数のブロックは逆ＤＣＴによってピクセ ル値およびピクセル差異値それぞれに変換され、そこから、イントラ／インター 判定信号に従ってそれぞれ、ピクセル値のイントラフレームプロ／りおよびビク セル差異値のモーション補償されたインターフレームブロックのピクセルのブロ ックが発生され、それによってモーションベクトルを評価するピクセルのブロッ クは再び、擬似ランダム順序に従いディジタルビデオのフレーム内に挿入される 。

擬似ランダム走査であるため、コード化されたディジタルイメージフレームのブ ロックの量子化レベルは空間的に分配され、そのためフレーム内における画質の 可視性の変動は減少される。

国際調査報告 Ｉ吻ＰＲ＃ｌ瞳−＾シー−ζ−竜啼ＩＩＨ・　ＰＣＴ／ＥＰ　９１１００４４９

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．ディジタルイメージシーケンスをエンコードする方法において、 その各フレームがピクセルの多数のブロックを有するような型式のディジタルビ デオ信号のフレームを擬似ランダムスキャンニングしてピクセルのそれらのブロ ックを得る段階、と ピクセルのブロックを係数のブロックに変換する段階、と 係数のブロックを可変語長でコーディングして、それによりコード化された係数 のグループを備える段階と、 量子化レベルを使用することによって、コード化された係数の各グループを個々 に量子化し、そして量子化マトリックスを使用することによって、各グループの 各コード化された係数を個々に量子化することをバッファの充満度によって制御 する段階、とを含むことを特徴とするエンコード方法。
2. ２．請求の範囲第１項の規定のようにエンコードされたディジタルイメージシー ケンスをデコードする方法において、 エンコーディング量子化レベルを用いることによりコード化された係数の各グル ープを個々だ逆量子化し、そしてエンコーディング量子化マトリックスを逆に用 いることにより各グループの各コード化された係数を個々に逆量子化することを バッファの充満度によって制御する段階、と 可変語長をもってコード化された係数のグループをデコードし、それによってデ コードされた係数のブロックを備える段階、と デコードされた係数のブロックをピクセルのブロックに逆変換する段階、と エンコードされた時に用いられたのと同じ擬似ランダム順序でディジタルビデオ 信号のフレームにピクセルのブロックを挿入する段階、とを含むことを特徴とす る、デコード方法。
3. ３．バッファの充満度の関数として、コード化された係数の各グループ個々に、 量子化レベルおよび逆量子化レベルをそれぞれ計算する段階を、さらに含むよう な、請求の範囲第１項または第２項記載の方法。
4. ４．ピクセル値のブロックとピクセル差異値のブロックとをそれぞれ設け、それ によってピクセルのブロックに関するモーションベクトル計算／評価とモーショ ン補償とを用いる段階、と ピクセルの各ブロックに関して、どの種類のコーディング／デコーディング（イ ントラフレーム、モーション補償されたインターフレーム）が実行されるべきか を決めるためにブロックエラー（２次エラーおよび／または平均絶対エラー）を 計算する段階、とをさらに含むような、請求の範囲第１項、第２項または第３項 記載の方法。
5. ５．ディジタルイメージシーケンスをエンコードするための装置において、 その各フレームがピクセルの多数のブロックを有するような型の圧縮されたディ ジタルビデオ信号を備えるための装置、と ピクセルのブロックを得るために擬似ランダム順序でフレームを走査するための 装置、と モーションベクトルを評価するための装置およびブロックエラーを計算するため の装置、とブロックエラー計算の結果に従ってピクセル値のイントラフレームブ ロックを、またはピクセル差異値のモーション補償されたインターフレームブロ ックを、備えるための装置およびイントラ／インター判定信号を備えるための装 置、と ＤＣＴによって、ピクセル値およびピクセル差異値それぞれのブロックを係数の ブロックに変換するための装置、と 可変語長をもってハフマンコーダー内において係数およびモーションベクトルの ブロックをコーディングし、それによってコード化された係数のグループを備え るための装置、と 量子化レベルを用いることにより、コード化された係数の各グループ個々に量子 化するための装置および量子化マトリックスを用いることにより、グループの各 コード化された係数を個々に量子化するための装置、それら装置はバッファの充 満度によって制御される、とを有することを特徴とするエンコード用装置。
6. ６．ディジタルイメージシーケンスをデコードするための装置において、 エンコード量子化レベルを用いることにより、ピクセルのブロックに属するコー ド化された係数のグループを個々に逆量子化するための装置およびエンコード量 子化マトリックスを逆使用することにより、各グループの各コード化された係数 を逆量子化するための装置、それら装置はバッファの充満度によって制御される 、と 可変語長をもってハフマツデコーダー内において、コード化された係数とモーシ ョンベクトルのグループをデコードし、それによりデコードされた係数のブロッ クを備えるための装置、と 逆ＤＣＴによって、デコードされた係数のブロックを、ピクセル値およびピクセ ル差異値それぞれに変換するための装置、と イントラ／インター判定信号に従って、ピクセル値のイントラフレームブロック およびピクセル差異値のモーション補償されたインターフレームブロックそれぞ れからピクセルのブロックを発生させ、それによりモーションベクトルを評価す るための装置、と 擬似ランダム順序で、ディジタルビデオ信号のフレーム内にピクセルのブロック を挿入するための装置、とを有することを特徴とするデコード装置。