JPH06141302A - 動き情報差分化器及び逆差分化器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＭＣ−ｔｙｐｅをフレーム構成／フイールド
構成で適応的に切り換える画像信号符号化／復号化装置
における、高効率かつ簡易構成の動き情報差分化／逆差
分化器を提供する。 【構成】 動き補償時の参照画像（フールド／フレー
ム）の動き情報を記憶する、参照画像数分のレジスタを
設け、ＭＣ−ｔｙｐｅ、ＭＢ−ｔｙｐｅ等の動き予測情
報に基づき、対応する動き情報を対応するレジスタから
出力させる。そして、差分化器では対象ＭＢと参照ＭＢ
の動き情報との差分をとり、差分情報を符号化する。ま
た、逆差分化器では入力された差分情報と参照ＭＢの動
き情報との和分をとり、再構成された動き情報を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、動画像の符号化及び復
号化の際に用いられる動き情報、例えば、動きベクトル
の差分化器及び逆差分化器に関する。

【０００２】

【従来の技術】動画像の符号化方式の代表的技術の１つ
として、動き補償予測符号化がある。図１に動き補償予
測の原理を示す。

【０００３】動き補償予測符号化は、画像信号の時間軸
方向の相関を利用した方法であり、すでに復号再生され
てわかっている画像信号から、現在入力された画像を予
測し、当該復号再生されてわかっている画像信号を信号
の動きに合わせ移動し、その時の動き情報（動きベクト
ル）とその時の予測誤差だけを伝送することで、符号化
に必要な情報量を圧縮する方法である。

【０００４】動き補償予測符号化およびその復号化方法
について、その代表的なものにＩＳＯ−ＩＥＣ／ＪＴＣ
１／ＳＣ２／ＷＧ１１（通称ＭＰＥＧという）において
決められた蓄積用動画像符号化の標準方式（通称ＭＰＥ
Ｇ１という）がある。ＭＰＥＧ１は、画像内および画像
間符号化処理装置を有しているが、動き補償予測符号化
は画像間符号化処理の場合に用いられる。

【０００５】ＭＰＥＧ１は、図２に示すようにノンイン
タレース画像を扱い、１フレームを小ブロックに分割
し、その小ブロック単位で動き補償予測符号化を行な
う。この時の動き補償予測は、適応予測となっており、
以下の３種類の予測の中から最適なものが選ばれる。

【０００６】（１）時間的に過去にあるフレームからの
予測（前方向予測）。 （２）時間的に未来にあるフレームからの予測（後方向
予測）。 （３）上記の過去未来両フレームからの線形予測モード
（両方向予測）（過去フレームからの予測ブロックと未
来フレームからの予測ブロックを１画素毎に平均値計算
をする。）

【０００７】ＭＰＥＧ１は、現在入力されたフレーム画
像に対し、上記の動き補償予測時に参照する過去フレー
ムと未来フレームはそれぞれ１フレーム存在する。よっ
て、小ブロック単位でのその時の動き情報（動きベクト
ル）は、上記の（１）の予測では、過去フレームを参照
する動きベクトルが１つ、上記の（２）の予測では、未
来フレームを参照する動きベクトルが１つ、 上記の
（３）の予測では、過去未来両フレームを参照する動き
ベクトルがそれぞれ１つずつ、存在する。ＭＰＥＧ１で
は、これら小ブロック単位で与えられる動き情報（動き
ベクトル）は、その情報のもつ空間的な相関性が高いこ
とを利用して、図３に示す差分化器により、差分化して
伝送される。

【０００８】具体的には、動き予測モード４を受けて切
替器３から出力されたレジスタ切替信号Ｓ１に従ってレ
ジスタ群２からスイッチ７を通って読み出された動きベ
クトルＳ２を相手にして、現在入力された動きベクトル
１は差分回路５で差分化ベクトル８となって出力され
る。

【０００９】また、現在入力された動きベクトル１はレ
ジスタ切替信号Ｓ１により指定されたレジスタにスイッ
チ６を通って上書きされ、新たに記憶される。これによ
り、過去フレームを参照する動きベクトルと未来フレー
ムを参照する動きベクトルは、それぞれ独立に差分化さ
れることになる。差分化器の動作の具体例を図４に示
す。

【００１０】尚、図中の動きベクトル（Ｘ，Ｙ）は、Ｘ
成分が水平方向の動きを表し、Ｙ成分が垂直方向の動き
を表す。そして、空間的に右方向および下方向の動きに
は正の値を与え、また左方向および上方向の動きには負
の値を与える。また、図５に図４で示した差分化器と相
補的な構成である差分化された動きベクトルから動きベ
クトルを再構成するための逆差分化器を示す。

【００１１】動き予測モード１４を受けて切替器１３か
ら出力されたレジスタ切替信号Ｓ３に従ってレジスタ群
１０からスイッチ１１を通って読み出された動きベクト
ルＳ４と、現在入力された差分化動きベクトル８は、加
算回路９で加算され、再構成ベクトル１５となって出力
される。また、当該再構成動きベクトル１５は、レジス
タ切替信号Ｓ３により指定されたレジスタにスイッチ１
２を通って上書きされ、新たに記憶される。

【００１２】ところで、ＭＰＥＧ１は、上記の様にノン
インタレース画像に適した動画像符号化方法であるた
め、現行のテレビジョン信号であるインタレース信号の
符号化に対しては、必ずしも適しているとはいえない。
そのため近年、インタレース信号に対し、効率の良い動
き補償予測符号化を行なう方式が考えられ、そこでは図
６に示すように、画像を扱う単位をフレームとフィール
ドで適応的に切替え、この時、画像を扱う単位をフレー
ムとした場合には、更に１フレーム中の小ブロックをフ
レーム単位で構成するか、フィールド単位で構成するか
を適応的に切替えるという方法がとられている。

【００１３】またＭＰＥＧ１と異なり、動き補償予測時
に参照する過去フレーム（または過去フィールド）と未
来フレーム（または未来フィールド）はそれぞれ１つ以
上存在する場合がある。そのため小ブロック単位で与え
られる動き情報（動きベクトル）は、１つ以上の過去フ
レーム（フィールド）を参照する１つ以上の動きベクト
ル、または１つ以上の未来フレーム（フィールド）を参
照する１つ以上の動きベクトル、または１つ以上の過去
未来両フレーム（フィールド）を参照する１つ以上の動
きベクトルである場合がある。

【００１４】この様にインタレース信号に対する動き補
償予測は、ＭＰＥＧ１に比べ複雑な方式が考えられてお
り、それに伴って、その時の動き情報（動きベクトル）
もＭＰＥＧ１に比べ多大となる。そのため、動き情報
（動きベクトル）の符号化に際してはＭＰＥＧ１で用い
られている方法を適用できず、改良が必要である。

【００１５】しかしながら、その動き情報（動きベクト
ル）を効率良く符号化し、伝送するための方法について
は未だ明示されていない。また、その動き情報（動きベ
クトル）の符号化方法は、画像を扱う単位をフレームと
した場合とフィールドとした場合とで共通の方法であれ
ば、符号化器および符号化された情報を復号する復号化
器の構成を簡単化できるが、その実現方法についても未
だ明示されていない。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】動き補償予測符号化に
おいて参照する動き情報（動きベクトル）を効率良く符
号化するための手段として、従来例で示した様にそれら
動きベクトルを差分化する方法が考えられるが、この場
合、当該差分化器を構成するための方法及びその差分化
動きベクトルを符号化するための方法、更に、符号化さ
れた情報から差分化動きベクトルを復号化するための方
法及びその差分化動きベクトルから動きベクトルを再構
成するための逆差分化器を構成するための方法が重要で
ある。

【００１７】本発明ではかかる点に着目し、画像を扱う
単位をフレーム構造とフィールド構造で適応的に切り換
え、この時、画像を扱う単位をフレームとした場合に
は、更に１フレーム中の小ブロックをフレーム単位で構
成するか、フィールド単位で構成するかを適応的に切り
換え、動き補償予測符号化時に１つ以上の過去フレーム
（または過去フィールド）または１つ以上の未来フレー
ム（または未来フィールド）またはそれら両方を参照す
る場合において、符号器側では、動き補償予測時に参照
する動きベクトルを差分化するための差分化器を提供
し、さらに当該差分化動きベクトルを符号化するための
方法を提供し、復号器側では、受信情報から差分化動き
ベクトルを復号するための方法を提供し、さらに当該差
分化動きベクトルから動きベクトルを再構成するための
逆差分化器を提供することを目的としている。

【００１８】更に上記差分化器及び逆差分化器を、画像
を扱う単位をフレームとした場合とフィールドとした場
合とで共通に使用することにより、符号化器および復号
化器の構成を簡単化することを目的とするものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明による動き情報差分化器は、動き補償予
測の対象となっているブロツクの動き情報と動き補償予
測時に参照したブロツクの動き情報との差分を取る動き
情報差分化器において、動き補償予測時に参照される、
少なくともフイールドの動き情報を異なる領域に記憶し
ておく記憶手段と、動き予測情報に基づき、対応する上
記参照ブロツクの動き情報を出力するように上記記憶手
段を制御する切り換え手段とを備え、上記動き予測情報
は、少なくとも予測の際の参照フレーム又はフイールド
に関する情報及び動き補償のタイプを表すＭＣ−ｔｙｐ
ｅ（例えば、上記ブロツクにおけるフレーム構造を単位
として動き補償を行うか、フイールド構造を単位として
動き補償を行うかを表す情報）を含むことを特徴とする
ものである。

【００２０】また、上記記憶手段には、上記動き補償予
測時に参照するフイールド数分のレジスタからなるレジ
スタ群であって、各レジスタには対応する参照フイール
ドのブロツクの動き情報がそれぞれ格納されていること
を特徴とするものである。

【００２１】さらに、上記切り換え手段は、上記動き補
償が参照画像をフレームとし、上記フレーム構造を単位
として行われる場合は、参照フレームにおける何れか１
のフイールドの動き情報を出力するように上記記憶手段
を制御する。

【００２２】一方、本発明による動き情報逆差分化器
は、動き補償予測の対象となっているブロツクの差分化
動き情報と動き補償予測時に参照するブロツクの動き情
報との和分を取り、上記対象ブロツクの動き情報を再構
成するための動き情報逆差分化器において、動き補償予
測時に参照される、少なくともフイールドの動き情報を
異なる領域に記憶しておく記憶手段と、動き予測情報に
基づき、対応する上記参照ブロツクの動き情報を出力す
るように上記記憶手段を制御する切り換え手段とを備
え、上記動き予測情報は、少なくとも予測の際の参照フ
レーム又はフイールドに関する情報及び動き補償のタイ
プを表すＭＣ−ｔｙｐｅ（例えば、上記ブロツクにおけ
るフレーム構造を単位として動き補償を行うか、フイー
ルド構造を単位として動き補償を行うかを表す情報）を
含むことを特徴としたものである。

【００２３】また、上記記憶手段には、上記動き補償予
測時に参照するフイールド数分のレジスタからなるレジ
スタ群であって、この各レジスタには対応する参照フイ
ールドのブロツクの動き情報がそれぞれ格納されてい
る。

【００２４】さらに、上記切り換え手段は、上記動き補
償が参照画像をフレームとし、上記フレーム構造を単位
として行われる場合は、参照フレームにおける何れか１
のフイールドの動き情報を出力するように上記記憶手段
を制御する。

【００２５】

【作用】本発明による動き情報差分化器によれば、動き
予測情報（例えば、前方向予測等の予測モード情報、フ
レーム又はフイールドの何れを参照画像としたかの情
報、ＭＣ−ｔｙｐｅの情報等である。）に対応して参照
画像の動き情報（例えば、動きベクトル）を出力し、差
分動き情報を得るようにしたので、インタレース信号の
符号化時の複雑な動き補償予測に用いられる動き情報を
効率良く符号化し、伝送することができ、差分化器の構
成も簡単化できる。

【００２６】また、参照画像がフレームの場合でも、そ
のフレームにおける何れかのフイールド、即ち、第１フ
イールド又は第２フイールドの動き情報を差分に用いる
ことにより、フレームの動き情報用のレジスタを設ける
必要がなく、従って、差分化器をさらに簡単化できる。

【００２７】本発明による動き情報逆差分化器によれ
ば、動き予測情報（例えば、前方向予測等の予測モード
情報、フレーム又はフイールドの何れを参照画像とした
かの情報、ＭＣ−ｔｙｐｅの情報等である。）に対応し
て参照画像の動き情報（例えば、動きベクトル）を出力
し、入力された差分動き情報と参照画像の動き情報との
和分を取り、動き情報を再構成するようにしたので、イ
ンタレース信号の符号化時の複雑な動き補償予測に用い
られる動き情報を効率良く復号化することができ、逆差
分化器の構成も簡単化できる。

【００２８】また、参照画像がフレームの場合でも、そ
のフレームにおける何れかのフイールド、即ち、第１フ
イールド又は第２フイールドの動き情報を和分に用いる
ことにより、フレームの動き情報用のレジスタを設ける
必要がなく、従って、逆差分化器をさらに簡単化でき
る。

【００２９】

【実施例】実施例の説明に入る前に、先ず、ＭＰＥＧに
おけるシーケンス、ＧＯＰ（グループ・オブ・ピクチャ
ズ）、ピクチャ、スライス、ＭＢ（マクロブロツク）、
ブロツクについて図９を用いて説明する。

【００３０】１．ブロツク層 ブロツクは、輝度または色差の隣あった例えば８ライン
×８画素から構成される。例えば、ＤＣＴはこの単位で
実行される。

【００３１】２．ＭＢ層 ＭＢは、例えば画像のフォーマットが４：２：０である
場合、左右及び上下に隣あった４つの輝度ブロツクと、
画像上では同じ位置にあたるＣb ，Ｃr それぞれの色差
ブロツクの全部で６つのブロツクで構成される。伝送の
順はＹ0,Ｙ1,Ｙ2,Ｙ3,Ｃb,Ｃr である。動き補償予測時
の動き情報（動きベクトル），動き予測モードに何を用
いるか、予測誤差を送らなくても良いかなどは、この単
位で判断される。

【００３２】３．スライス層 画像の走査順に連なる１つまたは複数のマクロブロツク
で構成される。スライスの頭では、画像内における動き
ベクトル、ＤＣ成分の差分がリセツトされ、最初のマク
ロブロツクは画像内での位置を示すデータを持ってお
り、エラーが起こった場合でも復帰できるように考えら
れている。そのためスライスの長さ、始まる位置は任意
で、伝送路のエラー状態によって変えられるようになっ
ている。

【００３３】４．ピクチヤ層 ピクチヤつまり１枚１枚の画像は、少なくとも１つまた
は複数のスライスから構成される。そして符号化される
方式にしたがって、Ｉピクチヤ、Ｐピクチヤ、Ｂピクチ
ヤ、Ｄピクチヤに分類される。

【００３４】５．ＧＯＰ ＧＯＰは、１又は複数枚のＩピクチヤと０又は複数枚の
非Ｉピクチヤから構成される。

【００３５】６．ビデオシーケンス層 ビデオシーケンスは、画像サイズ、画像レート等が同じ
１または複数のＧＯＰから構成される。

【００３６】実施例にて説明する本手法はインタレース
画像信号、ノンインタレース（プログレッシブ）画像信
号の両方に適用できるが、実施例ではインタレース画像
信号の場合を中心に説明する。

【００３７】動き補償予測符号化時に参照する動き情報
（動きベクトル）を符号化するために使用する、本発明
での動きベクトル符号化器のブロック図を図１０に示
す。動きベクトル符号化器側への入力信号としては動き
情報（動きベクトル)信号１６と動き予測モード信号２
２がある。まず、動きベクトル、動き予測モード、ＭＣ
−ｔｙｐｅ信号の決定方法について説明する。ここで、
ＭＣ−ｔｙｐｅとは、動き補償のタイプを表すもので、
例えば、上記ＭＢ単位の動き補償をフレーム構成で行う
か、フイールド構成で行うかを表す。他にもＳｕｍａｒ
ｔ−Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎであるか否かの情報やＤｕａ
ｌ−ＭＣであるかの情報等がある。

【００３８】尚、本発明では、インタレース画像信号に
対して、例えば、上記ＭＢ単位の動き補償をフレーム構
成で行うか、フイールド構成で行うかを適応的に切り換
えて行う場合、即ち、現在入力されたフレーム（フィー
ルド）画像に対し、それを構成する小ブロック単位での
動き補償予測符号化時に参照する動き情報（動きベクト
ル）を、１つ以上の過去フレーム（または過去フィール
ド）または１つ以上の未来フレーム（または未来フィー
ルド）またはそれら両方から予測する場合を考える。

【００３９】動き補償予測は、適応予測となっており、
以下の３種類の予測モードの中から最適なもの（効率が
良いもの）が選ばれる。

【００４０】時間的に過去にある１つ以上のフレーム
（フィールド）からの予測モード（前方向予測）。 時間的に未来にある１つ以上のフレーム（フィール
ド）からの予測モード（後方向予測）。 上記の過去未来両方の１つ以上のフレーム（フィール
ド）からの予測モード（両方向予測）。

【００４１】また、上記の動き補償予測符号化器で使用
される動き情報（動きベクトル）の決定方法、及び、そ
こで選択されるＭＣ−ｔｙｐｅの決定方法に関しては、
例えば以下の方法を適用しうる。

【００４２】なお、ここでは、ＭＣ−ｔｙｐｅを適応的
に切り換えて符号化を行うエンコーダ（図１４）の構成
を用いて説明する。

【００４３】図１４で、フレームメモリ群４１から上記
マクロブロック単位で出力された画像データは、フレー
ム動き検出回路５３及びフィールド動き検出回路５２に
伝送される。

【００４４】上記フレーム動き検出回路５３は、上記マ
クロブロック単位でフレーム間の動きベクトルと各画素
の絶対値差分和を検出し、これらのデータ（フレーム間
の動きベクトルのデータＦＭMVと絶対値差分和のデータ
ＦＭAD）を出力する。また、上記フィールド動き検出回
路５２は、上記マクロブロック単位でフィールド間の動
きベクトルと各画素の絶対値差分和を検出し、これらの
データ（フィールド間の動きベクトルのデータＦＤMVと
絶対値差分和のデータＦＤAD）を出力する。これら動き
検出回路５２及び５３の各動きベクトルのデータＦＭMV
／ＦＤMVは上記セレクタ２４に伝送され、各絶対値差分
和のデータＦＭAD／ＦＤADはＭＣ−ｔｙｐｅ判定回路５
４に伝送される。

【００４５】当該ＭＣ−ｔｙｐｅ判定回路５４は、上記
フレーム動き検出回路５３からの絶対値差分和データＦ
ＭADと上記フィールド動き検出回路５２からの絶対値差
分和データＦＤADとに基づいて、動き補償器付フレーム
メモリ群５１での動き予測処理の際にＭＢを上記フレー
ム構成で動き予測処理を行うか或いはフィールド構成で
動き予測処理を行うかの判定を行い、いずれか有利な方
（効率の良い方）の処理モードを示すデータを出力す
る。具体的にいうと、このＭＣ−ｔｙｐｅ判定回路５４
において、例えば絶対値差分和データＦＭADと絶対値差
分和データＦＤADとの差があるしきい値Ｔ1 よりも大き
い（ＦＭAD−ＦＤAD＞Ｔ1 の時）と判定された場合は、
当該回路５４からＭＢを上記フィールド構成で動き予測
処理を行う方が効率が良いことを示すデータＭＰFDを出
力する。逆に、絶対値差分和データＦＭADと絶対値差分
和データＦＤADとの差が上記しきい値Ｔ1 よりも小さい
か或いは等しい（ＦＭAD−ＦＤAD≦Ｔ1 の時）と判定さ
れた場合は、上記フレーム構成で動き予測処理を行う方
が効率が良いことを示すデータＭＰFMを出力する。これ
ら何れかのＭＣ−ｔｙｐｅデータＭＰFM／ＭＰFDは、動
き補償器付フレームメモリ群５１に送られ、これによ
り、当該フレームメモリ群５１では、フレーム構成或い
はフィールド構成で動き補償を行う。また、これらＭＣ
−ｔｙｐｅデータＭＰFM／ＭＰFDは、セレクタ５５にも
送られる。

【００４６】当該セレクタ５５は、上記ＭＣ−ｔｙｐｅ
判定回路５４からのＭＣ−ｔｙｐｅデータＭＰFM／ＭＰ
FDに応じて、上記フレーム動き検出回路５３から供給さ
れているフレーム間の動きベクトルのデータＦＭMVと、
上記フィールド動き検出回路５２から供給されているフ
ィールド間の動きベクトルのデータＦＤMVのいずれかを
選択出力する。すなわち、上記ＭＣ−ｔｙｐｅデータが
フィールド予測モードを示すデータＭＰFDの時は上記フ
ィールド動き検出回路５２からの動きベクトルデータＦ
ＤMVを選択して出力し、上記ＭＣ−ｔｙｐｅデータがフ
レーム予測モードを示すデータＭＰFMの時には上記フレ
ーム動き検出回路５３からの動きベクトルデータＦＭMV
を選択して出力する。当該セレクタ５５で選択された動
きベクトルデータＦＭMV／ＦＤMVは、上記ブロック化モ
ード判定回路５６に送られる。

【００４７】以上の方法により、動きベクトルとＭＣ−
ｔｙｐｅが決定され、動きベクトル用の差分化器３６
（図１３）に入力される。

【００４８】次に、当該動きベクトル用の差分化器のブ
ロック図を図７に示す。

【００４９】全体のデータの流れとしては、現在入力さ
れる動きベクトル１６を、動き予測モード信号２２によ
ってレジスタ群１８の中から指定されたレジスタから読
み出される動きベクトルの値と差分化し、差分化動きベ
クトル２５を出力し、そして、現在入力された動きベク
トル１６は、現在、選択参照されたレジスタに上書きさ
れ、新たに記憶されるという構成となっている。

【００５０】次にそれぞれのブロックについて詳細に説
明する。レジスタ群１８には、動き補償予測時に参照す
る過去フレーム（フィールド）と未来フレーム（フィー
ルド）、それぞれのフレーム（フィールド）枚数の和ｎ
に等しい数のレジスタを用意する。例えば、図１２に示
すような場合は、動き補償予測時に過去フィールド１と
過去フィールド２そして未来フィールド１と未来フィー
ルド２を参照するため、動きベクトル記憶用のレジスタ
は４個用意する。

【００５１】なお、レジスタ１個には、動きベクトル
（Ｘ，Ｙ）のＸ成分とＹ成分が記憶されるものとする。

【００５２】したがって、これら４個のレジスタを用い
て、過去フィールド１を参照する動きベクトルは、レジ
スタ１に記憶し、過去フィールド２を参照する動きベク
トルは、レジスタ２に記憶し、未来フィールド１を参照
する動きベクトルは、レジスタ３に記憶し、未来フィー
ルド２を参照する動きベクトルは、レジスタ４に記憶
し、過去フレーム１を参照する動きベクトルは、レジス
タ１とレジスタ２の両方に記憶し、未来フレーム１を参
照する動きベクトルは、レジスタ３とレジスタ４の両方
に記憶する様にする。

【００５３】なお、フレーム単位での予測を行なう場合
は、参照が過去の場合は過去フィールド１と過去フィー
ルド２の両フィールドであり、一方参照が未来の場合は
未来フィールド１と未来フィールド２の両フィールドと
なるので、これら場合についてのレジスタは特別には用
意せず、フィールド参照用のレジスタで兼用させてい
る。

【００５４】しかし、過去フレーム１を参照する動きベ
クトル記憶用のレジスタと未来フレーム１を参照する動
きベクトル記憶用のレジスタを別に持つことも可能であ
る。切替回路２１は、入力される動き予測モード信号２
２から現在入力された動きベクトル信号１６が参照する
フレームまたはフィールドを判断し、それと同一のフレ
ームまたはフィールドを参照する動きベクトルが記憶さ
れているレジスタを指定する信号Ｓ５を出力し、レジス
タ群１８は当該レジスタ指定信号Ｓ５を受けて、指定さ
れたレジスタに記憶されている動きベクトル信号Ｓ７を
スイッチ２０を通して出力する。

【００５５】当該レジスタ出力動きベクトル信号Ｓ７
は、必要に応じ、スケール変換器Ａ２３にて切替回路２
１から出力されるＳ１０のスケール指示信号Ａによりス
ケール変換された後、差分回路２４に入力され、現在入
力された動きベクトル信号１６との差値が計算され、か
くして差分化動きベクトル信号２５が出力される。ただ
し、入力動きベクトル信号１６がフレームを参照してい
る場合は、レジスタ出力動きベクトル信号Ｓ７としてど
のレジスタを参照するか、すなわち、フィールド１を参
照するかフィールド２を参照するかをあらかじめ、決め
ておく必要がある。また、この場合、フイールド１とフ
イールド２との動きベクトルの平均を採り、動きベクト
ルとしてもよい。

【００５６】本実施例では、フレームを参照画像として
いる場合は、フィールド１を参照することとするが、フ
ィールド２を参照しても問題はない。また、入力動きベ
クトル信号１６が過去フィールド１と過去フィールド２
の両方、または未来フィールド１と未来フィールド２の
両方を参照する場合にも、レジスタ出力動きベクトル信
号Ｓ７としてどのレジスタを参照するか決めておく必要
がある。本実施例では、前者の場合、過去フィールド１
を、後者の場合、未来フィールド１を参照するようにし
ているが、それぞれ過去フィールド２，未来フィールド
２を参照しても問題はない。

【００５７】一方、現在入力された動きベクトル信号１
６は、必要に応じ、スケール変換器Ｂ１７にて切替回路
２１から出力されるＳ９のスケール指示信号Ｂによりス
ケール変換された後、切替回路２１から出力されるレジ
スタ指定信号Ｓ５により指定されたレジスタに、スイッ
チ１９を通して上書きされ、新たに記憶される。差分化
器のリセットは、スライスの先頭と画像内符号化処理
（イントラコーディングモード）されたＭＢにおいて行
なわれ、この時、レジスタ群１８の中のすべてのレジス
タはゼロにリセットされる。

【００５８】なお、スケール変換器Ａ２３とスケール変
換器Ｂ１７は、フレームを参照する動きベクトルとフィ
ールドを参照する動きベクトル同士の差分化動きベクト
ルを計算する時の空間的なスケール調整や、参照フィー
ルドまでの時間的な距離が異なる動きベクトル同士の差
分化ベクトルを計算する時の、時間軸的な原因に基ずく
スケール調整に使用されたりする。以上のように動きベ
クトル用の差分化器を構成する。

【００５９】図１３に当該動きベクトル用の差分化器の
動作を実際の数値例で説明したもの示す。ここでは、前
方向予測について例を示すが、後方向予測および両方向
予測についても同様に表せる。

【００６０】動きベクトル用の差分化器より出力された
差分化動きベクトル２５は、動き予測モード２２ととも
に可変長符号化器３７にて可変長符号化されて、ビット
ストリーム３８が伝送される。このビツトストリーム
は、例えば、ＭＣ−ｔｙｐｅに関する情報、前方向予測
等の予測モードの情報（マクロブロツクタイプ）、差分
動きベクトル、どこの画像を参照画像としたかについて
の拡張ビツトの順で構成される。予測モードが両方向予
測の時は、さらに差分動きベクトル、上記拡張ビツトが
付加される。

【００６１】拡張ビツトの付加であるが、例えば、以下
のように行われ、従来との互換性をとっている。

【００６２】すなわち、例えばＢフレームにおいて、マ
クロブロックタイプは上述のように前予測、後予測、両
予測の３つがあるが、前予測についてＭＣ−ｔｙｐｅが
フィールド予測モードの時は前フレームの第１フィール
ドと第２フィールドからの予測の２通りが考えられるの
で、いずれかの予測か認識する拡張ビットを加えること
により本符号を実現している。この場合の予測は２通り
なので、拡張ビットは１つの方向（前、後予測）につい
て、１ビット付加すればよい。例えば、前又は後予測で
第１フィールドからの予測の場合は、符号１を、第２フ
ィールドからの予測の場合は、符号０を拡張ビットとし
て従来のマクロブロックタイプに付加すればよいのであ
る。また、両予測では、前又は後予測について両方の拡
張ビットが付加される。

【００６３】尚、フレーム予測モードであれば、拡張ビ
ットは付加せず、従来のビットストリーム（ＭＰＥＧ）
と同じ形式となる。以上のことは、Ｐフレームの場合で
も同様に適用される。

【００６４】次に、自己フレーム内の第１フイールドか
ら第２フイールドの予測を可能にする場合、例えばＢフ
レームにおいて、マクロブロックタイプは、上述のよう
に前予測、後予測、両予測があるが、前予測についてフ
ィールド予測モードの時、第１フィールドからの予測
か、第２フィールドからの予測か、自己のフレーム内の
第１フィールドからの予測か認識させる拡張ビットをマ
クロブロックタイプに付加しなければならない。即ち、
前予測のフィールド予測モードでは、自己フレーム内か
らの予測があるので、第１・第２を含め、３通りの予測
を拡張ビットで表現するためには、１又は２ビットの拡
張ビットが必要となり、後予測のフィールド予測モード
では、第１・第２の２通りのみであるので、常に拡張ビ
ットは１ビット必要となる。例えば、前予測では、前フ
レームの第１フィールドからの予測の場合は符号１、前
フレームの第２フィールドからの予測の場合は符号０
１、現フレームの第１フィールドからの予測の場合は符
号１１を付加し、後予測では、後フレームの第１フィー
ルドからの予測の場合は符号１、後フレームの第２フィ
ールドからの予測の場合は符号０を、拡張ビットとして
従来のマクロブロックタイプに付加すればよいのであ
る。

【００６５】尚、ＭＣ−ｔｙｐｅがフレーム予測モード
であれば、拡張ビットは付加せず、従来のビットストリ
ーム（ＭＰＥＧ）と同じ形式となる。また、両予測で
は、前又は後予測について両方の拡張ビットが付加され
る。以上のことはＰフレームの場合でも同様に適用され
る。

【００６６】さらに、この変形として、上記前予測の場
合の拡張ビットを１ビットに減らすこともできる。即
ち、フィールド予測モードにおけるイーブンサイクルに
おいて、図１５に示すように、時間的及び位置的に一番
離れた前フレームの第１フィールドからの予測を廃止す
ることにより、前予測を２つに減らし、１ビットの拡張
で前予測モードを伝送できる。具体的には、オッドサイ
クルで前予測では、前フレームの第１フィールドからの
予測の場合は符号１、前フレームの第２フィールドから
の予測の場合は符号０、又、イーブンサイクルで前予測
では、現フレームの第１フィールドからの予測の場合は
符号１、前フレームの第２フィールドからの予測の場合
は符号０、更に、後予測では、後フレームの第１フィー
ルドからの予測の場合は符号１、後フレームの第２フィ
ールドからの予測の場合は符号０を、拡張ビットとして
従来のマクロブロックタイプに付加すればよい。

【００６７】次に当該動きベクトルの符号化器で符号化
された情報を復号化するための復号化器について説明す
る。図１１に動きベクトルの復号化器のブロック図を示
す。

【００６８】まず入力されるビットストリーム３８から
逆可変長符号化器３９によって差分化動きベクトル２６
と動き予測情報３３を解読する。解読された差分化動き
ベクトル信号２６と動き補償予測モード信号３３は、動
きベクトル用の逆差分化器４０に入力される。

【００６９】当該動きベクトル用の逆差分化器のブロッ
ク図を図８に示す。全体のデータの流れとしては、現在
入力される差分化動きベクトル２６を、動き補償予測モ
ード信号３３によりレジスタ群２９の中から指定された
レジスタより読み出される動きベクトルの値と加算し、
再構成された動きベクトル３５を出力し、そして、当該
再構成された動きベクトル３５は、現在、選択参照され
たレジスタに上書きされ、新たに記憶される。

【００７０】次にそれぞれのブロックについて詳細に説
明する。レジスタ群２９には、動き補償予測時に参照す
る過去フレーム（フィールド）と未来フレーム（フィー
ルド）、それぞれのフレーム（フィールド）枚数の和ｎ
に等しい数のレジスタを用意する。

【００７１】例えば、図１２に示すように、動き補償時
に過去フィールド１と過去フィールド２そして未来フィ
ールド１と未来フィールド２を参照する場合には、動き
ベクトル記憶用のレジスタは４個用意する。したがっ
て、これら４個のレジスタを用いて、過去フィールド１
を参照する動きベクトルは、レジスタ１に記憶し、過去
フィールド２を参照する動きベクトルは、レジスタ２に
記憶し、未来フィールド１を参照する動きベクトルは、
レジスタ３に記憶し、未来フィールド２を参照する動き
ベクトルは、レジスタ４に記憶し、過去フレーム１を参
照する動きベクトルは、レジスタ１とレジスタ２の両方
に記憶し、未来フレーム１を参照する動きベクトルは、
レジスタ３とレジスタ４の両方に記憶する様にする。

【００７２】なお、フレーム構成での予測を行なう場合
は、参照が過去の場合は過去フィールド１と過去フィー
ルド２の両フィールドであり、一方参照が未来の場合は
未来フィールド１と未来フィールド２の両フィールドと
なるので、これら場合には、レジスタは特別には用意せ
ず、フィールド参照用のレジスタで兼用させている。

【００７３】しかし、過去フレーム１を参照する動きベ
クトル記憶用のレジスタと未来フレーム１を参照する動
きベクトル記憶用のレジスタを別に持つことも可能であ
る。切替回路３２は、入力される動き予測モード信号３
３から現在入力された差分動きベクトル信号２６が参照
するフレームまたはフィールドを判断し、それと同一の
フレームまたはフィールドを参照する動きベクトルが記
憶されているレジスタを指定する信号Ｓ１４を出力し、
レジスタ群２９は当該レジスタ指定信号Ｓ１４を受け
て、指定されたレジスタに記憶されている動きベクトル
信号Ｓ１２をスイッチ３０を通して出力する。

【００７４】当該出力動きベクトル信号Ｓ１２は、必要
に応じ、スケール変換器Ｃ２８にて切替回路３２から出
力されるＳ１５のスケール指示信号Ｃによりスケール変
換された後、加算回路２７に入力され、現在入力された
差分化動きベクトル信号２６と加算計算され、かくして
動きベクトル信号３５が再構成される。

【００７５】ただし、入力された差分化動きベクトル信
号２６がフレームを参照している場合は、レジスタ出力
動きベクトル信号としてどのレジスタを参照するか、す
なわち、フィールド１を参照するかフィールド２を参照
するかを予め、決めておく必要がある。また、この場
合、フイールド１とフイールド２との動きベクトルの平
均を採り、動きベクトルとしてもよい。

【００７６】本実施例では、この場合、フィールド１を
参照するが、符号器側と同規則であれば、フィールド２
を参照しても問題はない。また、入力された差分化動き
ベクトル信号２６が過去フィールド１と過去フィールド
２の両方、または未来フィールド１と未来フィールド２
の両方を参照する場合にも、レジスタ出力動きベクトル
信号としてどのレジスタを参照するか決めておく必要が
ある。本実施例では、前者の場合、過去フィールド１
を、後者の場合、未来フィールド１を参照するようにし
ているが、符号器側と同規則であれば、それぞれ過去フ
ィールド２，未来フィールド２を参照しても問題はな
い。

【００７７】一方、現在再構成された動きベクトル信号
３５は、必要に応じ、スケール変換器Ｄ２４にて切替回
路３２から出力されるＳ１６のスケール指示信号Ｄによ
りスケール変換された後、切替回路３２から出力される
レジスタ指定信号Ｓ１４により指定されたレジスタに、
スイッチ３１を通して上書きされ、新たに記憶される。

【００７８】逆差分化器のリセットは、スライスの先頭
と画像内符号化処理（イントラコーディングモード）さ
れたＭＢにおいて行なわれ、この時、レジスタ群２９の
中のすべてのレジスタはゼロにリセットされる。

【００７９】なお、スケール変換器Ｃ２８とスケール変
換器Ｄ２４は、フレームを参照する動きベクトルとフィ
ールドを参照する動きベクトル同士を加算する時の空間
的なスケール調整や、参照フィールドまでの時間的な距
離が異なる動きベクトル同士を加算する時の、時間軸的
な原因に基ずくスケール調整に使用されたりする。

【００８０】以上のように動きベクトル用の逆差分化器
は構成され、動きベクトルは再構成される。

【００８１】以上、実施例により、符号化器側では、動
き補償予測時に参照する動きベクトルを差分化するため
の差分化器が構成でき、当該差分化動きベクトルを可変
長符号化するすることにより、効率良く動きベクトルを
伝送することが可能となる。

【００８２】また、復号化器側では、受信情報から差分
化動きベクトルを復号し、さらに逆差分化するための逆
差分化器が構成できることにより、動きベクトルが再構
成できる。

【００８３】更に上記の動きベクトルの符号化器および
復号化器は、画像を扱う単位をフレームとした場合とフ
ィールドとした場合とで共通に使用することができるた
め、符号化器および復号化器の構成を簡単化できる。

【００８４】

【発明の効果】本発明による動き情報差分化器によれ
ば、動き予測情報（例えば、前方向予測等の予測モード
情報、フレーム又はフイールドの何れを参照画像とした
かの情報、ＭＣ−ｔｙｐｅの情報等である。）に対応し
て参照画像の動き情報（例えば、動きベクトル）を出力
し、差分動き情報を得るようにしたので、インタレース
信号の符号化時の複雑な動き補償予測に用いられる動き
情報を効率良く符号化し、伝送することができ、差分化
器の構成も簡単化できる。

【００８５】また、参照画像がフレームの場合でも、そ
のフレームにおける何れかのフイールド、即ち、第１フ
イールド又は第２フイールドの動き情報を差分に用いる
ことにより、フレームの動き情報用のレジスタを設ける
必要がなく、従って、差分化器をさらに簡単化できる。

【００８６】本発明による動き情報逆差分化器によれ
ば、動き予測情報（例えば、前方向予測等の予測モード
情報、フレーム又はフイールドの何れを参照画像とした
かの情報、ＭＣ−ｔｙｐｅの情報等である。）に対応し
て参照画像の動き情報（例えば、動きベクトル）を出力
し、入力された差分動き情報と参照画像の動き情報との
和分を取り、動き情報を再構成するようにしたので、イ
ンタレース信号の符号化時の複雑な動き補償予測に用い
られる動き情報を効率良く復号化することができ、逆差
分化器の構成も簡単化できる。

【００８７】また、参照画像がフレームの場合でも、そ
のフレームにおける何れかのフイールド、即ち、第１フ
イールド又は第２フイールドの動き情報を和分に用いる
ことにより、フレームの動き情報用のレジスタを設ける
必要がなく、従って、逆差分化器をさらに簡単化でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】動き補償予測の原理について説明する図であ
る。

【図２】ＭＰＥＧ１での動き補償予測の予測モードにつ
いて説明する図である。

【図３】ＭＰＥＧ１での動きベクトルの差分化器のブロ
ック図。

【図４】ＭＰＥＧ１での動きベクトルの差分化器の動作
例である。

【図５】ＭＰＥＧ１での動きベクトルの逆差分化器（差
分化動きベクトルから動きベクトルを再構成するための
回路）のブロック図である。

【図６】フレーム／フィールド適応動き予測を説明する
図である。

【図７】本発明での動きベクトルの差分化器のブロック
図である。

【図８】本発明での動きベクトルの逆差分化器（差分化
動きベクトルから動きベクトルを再構成するための回
路）のブロック図である。

【図９】ＭＰＥＧ１でのデータ構造を説明する図であ
る。

【図１０】本発明での動きベクトルの符号化器のブロッ
ク図である。

【図１１】本発明での動きベクトルの復号化器のブロッ
ク図である。

【図１２】本発明での動きベクトルの差分化器および逆
差分化器の中でのレジスタ群の構成についての例を説明
する図である。

【図１３】本発明での動きベクトル差分化器の動作例で
ある。

【図１４】本発明の動きベクトル差分化器用いたエンコ
ーダの概略構成を示す図である。

【図１５】拡張ビツト付加（自己フレーム内の予測を可
能にした場合）の例（前予測）を説明するための図であ
る。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 動き補償予測の対象となっているブロツ
   クの動き情報と動き補償予測時に参照したブロツクの動
   き情報との差分を取る動き情報差分化器において、 動き補償予測時に参照される、少なくともフイールドの
   動き情報を異なる領域に記憶しておく記憶手段と、 動き予測情報に基づき、対応する上記参照ブロツクの動
   き情報を出力するように上記記憶手段を制御する切り換
   え手段と、 を備え、 上記動き予測情報は、少なくとも予測の際の参照フレー
   ム又はフイールドに関する情報及び動き補償のタイプを
   表すＭＣ−ｔｙｐｅを含むことを特徴とする動き情報差
   分化器。
2. 【請求項２】 上記記憶手段には、上記動き補償予測時
   に参照するフイールド数分のレジスタからなるレジスタ
   群であって、この各レジスタには対応する参照フイール
   ドのブロツクの動き情報がそれぞれ格納されていること
   を特徴とする請求項１記載の動き情報差分化器。
3. 【請求項３】 上記ＭＣ−ｔｙｐｅは、上記ブロツクに
   おけるフレーム構成を単位として動き補償を行うか、フ
   イールド構成を単位として動き補償を行うかを表す情報
   であることを特徴とする請求項２記載の動き情報差分化
   器。
4. 【請求項４】 上記切り換え手段は、上記動き補償が参
   照画像をフレームとし、上記フレーム構成を単位として
   行われる場合は、参照フレームにおける何れか１のフイ
   ールドの動き情報を出力するように上記記憶手段を制御
   すること、 を特徴とする請求項３記載の動き情報差分化器。
5. 【請求項５】 動き補償予測の対象となっているブロツ
   クの差分化動き情報と動き補償予測時に参照するブロツ
   クの動き情報との和分を取り、上記対象ブロツクの動き
   情報を再構成するための動き情報逆差分化器において、 動き補償予測時に参照される、少なくともフイールドの
   動き情報を異なる領域に記憶しておく記憶手段と、 動き予測情報に基づき、対応する上記参照ブロツクの動
   き情報を出力するように上記記憶手段を制御する切り換
   え手段と、 を備え、 上記動き予測情報は、少なくとも予測の際の参照フレー
   ム又はフイールドに関する情報及び動き補償のタイプを
   表すＭＣ−ｔｙｐｅを含むことを特徴とする動き情報逆
   差分化器。
6. 【請求項６】 上記記憶手段には、上記動き補償予測時
   に参照するフイールド数分のレジスタからなるレジスタ
   群であって、この各レジスタには対応する参照フイール
   ドのブロツクの動き情報がそれぞれ格納されていること
   を特徴とする請求項５記載の動き情報逆差分化器。
7. 【請求項７】 上記ＭＣ−ｔｙｐｅは、上記ブロツクに
   おけるフレーム構成を単位として動き補償を行うか、フ
   イールド構成を単位として動き補償を行うかを表す情報
   であることを特徴とする請求項６記載の動き情報逆差分
   化器。
8. 【請求項８】 上記切り換え手段は、上記動き補償が参
   照画像をフレームとし、上記フレーム構成を単位として
   行われる場合は、参照フレームにおける何れか１のフイ
   ールドの動き情報を出力するように上記記憶手段を制御
   することを特徴とする請求項７記載の動き情報逆差分化
   器。