JPH06276504A

JPH06276504A - 画像信号符号化方法、装置、復号化方法及び装置

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Publication number: JPH06276504A
Application number: JP6224393A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Sato; 智之佐藤; Motoki Kato; 元樹加藤; Yoichi Yagasaki; 陽一矢ヶ崎
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-03-22
Filing date: 1993-03-22
Publication date: 1994-09-30
Anticipated expiration: 2017-04-02
Also published as: JP3271091B2

Abstract

(57)【要約】【構成】フラグレジスタ６５からのフラグflag mqが
立っているときには、送信バッファ５９からのバッファ
フィードバックに従ったフラグ制御回路６６の制御によ
り、量子化回路５７にマクロブロック毎の量子化幅が送
られた後に、可変長符号化回路５８で符号化される。【効果】マクロブロックタイプを表すための可変長符
号化コードの量を低減し、符号化効率を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスクや磁気テー
プ等の蓄積系記録媒体を用いて動画像のデータ圧縮を行
う情報記録装置及び情報再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えばテレビ会議システムやテレ
ビ電話システム等のような映像信号及び音声信号を遠隔
地に伝送する、いわゆる信号伝送システムにおいては、
伝送路を効率良く利用するため、映像信号や音声信号を
符号化することにより情報の伝送効率を高めることが行
われている。

【０００３】特に、動画像データは情報量が極めて多い
ため、この情報を長時間記録する場合には、映像信号を
高能率符号化して記録すると共に、その記録された信号
を読み出したときに能率良く復号化する手段が不可欠と
なり、このような要求に応えるべく、映像信号の相関を
利用した高能率符号化方式が提案されており、その高能
率符号化方式の１つにＭＰＥＧ(Moving Picture Expert
s Group)方式がある。

【０００４】このＭＰＥＧ方式は、まず、フレーム間相
関を利用して、映像信号の画像フレーム間の差分を取る
ことにより時間軸方向の冗長度を落とし、その後、ライ
ン相関を利用して、離散コサイン変換（ＤＣＴ）等の処
理を用いて空間軸方向の冗長度を落とすことにより映像
信号を能率良く符号化している。

【０００５】フレーム間相関を利用すると、例えば図７
の（Ａ）に示すように、時刻ｔ＝ｔ ₁、ｔ₂、ｔ₃にお
いて、フレーム画像ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３がそれぞれ
発生しているとき、フレーム画像ＰＣ１とＰＣ２との画
像信号の差を演算して、図７の（Ｂ）に示すように画像
ＰＣ１２を生成し、また、図７の（Ａ）のフレーム画像
ＰＣ２とＰＣ３との画像信号の差を演算して、図７の
（Ｂ）の画像ＰＣ２３を生成する。通常、時間的に隣接
するフレーム画像は、それほど大きな変化がないため、
２つのフレーム画像の差を演算したときの差分信号は小
さな値となる。

【０００６】すなわち、図７の（Ｂ）に示す画像ＰＣ１
２においては、図７の（Ａ）のフレーム画像ＰＣ１とＰ
Ｃ２の画像信号の差として、図７の（Ｂ）の画像ＰＣ１
２の図中斜線で示す部分の信号が得られ、また、図７の
（Ｂ）に示す画像ＰＣ２３においては、図７の（Ａ）の
フレーム画像ＰＣ２とＰＣ３の画像信号の差として、図
７の（Ｂ）の画像ＰＣ２３の図中斜線で示す部分の信号
が得られる。そこで、この差分信号を符号化すれば、符
号量を圧縮することができる。

【０００７】しかしながら、上記差分信号のみを伝送し
たのでは元の画像を復元することはできないため、各フ
レームの画像を、Ｉピクチャ(Intra-coded picture：画
像内符号化又はイントラ符号化画像）、Ｐピクチャ(Pre
dictive-coded picture ：前方予測符号化画像）、Ｂピ
クチャ(Bidirectionaliy predictive-coded picture：
両方向予測符号化画像）のいずれかのピクチャとし、画
像信号を圧縮符号化するようにしている。

【０００８】即ち、例えば、図８の（Ａ）及び（Ｂ）に
示すように、フレームＦ１からフレームＦ１７までの１
７フレームの画像信号をグループオブピクチャとし、処
理の１単位とする。そして、その先頭のフレームＦ１の
画像信号はＩピクチャとして符号化し、第２番目のフレ
ームＦ２はＢピクチャとして、また第３番目のフレーム
Ｆ３はＰピクチャとして、それぞれ処理する。以下、第
４番目以降のフレームＦ４からフレームＦ１７は、Ｂピ
クチャ又はＰピクチャとして交互に処理する。

【０００９】Ｉピクチャの画像信号としては、その１フ
レーム分の画像信号をそのまま伝送する。これに対し
て、Ｐピクチャの画像信号としては、基本的には、図８
の（Ａ）に示すように、それより時間的に先行するＩピ
クチャ又はＰピクチャの画像信号からの差分を符号とし
て伝送する。さらに、Ｂピクチャの画像信号としては、
基本的には、図８の（Ｂ）に示すように、時間的に先行
するフレーム又は後行するフレームの両方の平均値から
の差分を求め、その差分を符号化して伝送する。

【００１０】図９の（Ａ）及び（Ｂ）は、このようにし
て、動画像信号を符号化する方法の原理を示している。
尚、図９の（Ａ）には動画像信号のフレームのデータ
を、図９の（Ｂ）には伝送されるフレームデータを模式
的に示している。この図９に示すように、最初のフレー
ムＦ１はＩピクチャ、すなわち非補間フレームとして処
理されるため、そのまま伝送データＦ１Ｘ（伝送非補間
フレームデータ）として伝送路に伝送される（画像内符
号化）。これに対して、第２のフレームＦ２はＢピクチ
ャ、すなわち補間フレームとして処理されるため、時間
的に先行する上記フレームＦ１と、時間的に後行するフ
レームＦ３（フレーム間符号化の非補間フレーム）の平
均値との差分が演算され、その差分が伝送データ（伝送
補間フレームデータ）Ｆ２Ｘとして伝送される。

【００１１】但し、このＢピクチャとしての処理は、さ
らに細かく説明すると、４種類存在する。その第１の処
理は、元のフレームＦ２のデータを図中破線の矢印ＳＰ
１で示すように、そのまま伝送データＦ２Ｘとして伝送
するものであり（イントラ符号化）、Ｉピクチャにおけ
る場合と同様の処理となる。第２の処理は、時間的に後
行するフレームＦ３からの差分を演算し、図中破線の矢
印ＳＰ２で示すように、その差分を伝送するものである
（後方予測符号化）。第３の処理は、図中破線の矢印Ｓ
Ｐ３で示すように、時間的に先行するフレームＦ１との
差分を伝送するものである（前方予測符号化）。さら
に、第４の処理は、図中破線の矢印ＳＰ４で示すよう
に、時間的に先行するフレームＦ１と、後行するフレー
ムＦ３の平均値との差分を生成し、これを伝送データＦ
２Ｘとして伝送するものである（両方向予測符号化）。

【００１２】この４種類の方法のうち、伝送データが最
も少なくなる方法が採用される。

【００１３】尚、差分データを伝送するときには、差分
を演算する対象となるフレームの画像（予測画像）との
間の動きベクトルｘ１（前方予測符号化の場合のフレー
ムＦ１とＦ２との間の動きベクトル）、もしくは動きベ
クトルｘ２（後方予測符号化の場合のフレームＦ３とＦ
２との間の動きベクトル）、又は動きベクトルｘ１とｘ
２の両方（両方向予測の場合）が、差分データと共に伝
送される。

【００１４】また、ＰピクチャのフレームＦ３（フレー
ム間符号化の非補間フレーム）は、時間的に先行するフ
レームＦ１を予測画像として、このフレームＦ１との差
分信号（破線矢印ＳＰ３で示す）と、動きベクトルｘ３
が演算され、これが伝送データＦ３Ｘとして伝送される
（前方予測符号化）。あるいはまた、元のフレームＦ３
のデータがそのまま伝送データＦ３Ｘとして伝送（破線
矢印ＳＰ１で示す）される（イントラ符号化）。このＰ
ピクチャにおいて、いずれの方法により伝送されるか
は、Ｂピクチャにおける場合と同様であり、伝送データ
がより少なくなる方が選択される。

【００１５】尚、ＢピクチャのフレームＦ４とＰピクチ
ャのフレームＦ５も上述の方法と同様に処理され、伝送
データＦ４Ｘ、Ｆ５Ｘ、動きベクトルｘ４、ｘ５、ｘ６
等が得られる。

【００１６】図１０は、上述した原理に基づいて、動画
像信号を符号化して伝送し、これを復号化する装置の構
成例を示している。符号化装置１は、入力された映像信
号を符号化し、伝送路としての記録媒体３に伝送して記
録するようになされている。そして、復号化装置２は、
記録媒体３に記録された信号を再生し、これを復号して
出力するようになされている。

【００１７】先ず、符号化装置１においては、入力端子
１０を介して入力された映像信号ＶＤが前処理回路１１
に入力され、そこで輝度信号と色信号（この例の場合、
色差信号）が分離され、それぞれＡ／Ｄ（アナログ／デ
ィジタル）変換器１２、１３でＡ／Ｄ変換される。Ａ／
Ｄ変換器１２、１３によりＡ／Ｄ変換されてディジタル
信号となった映像信号は、フレームメモリ１４に送られ
て記憶される。このフレームメモリ１４では、輝度信号
を輝度信号フレームメモリ１５に、また、色差信号を色
差信号フレームメモリ１６に、それぞれ記憶させる。

【００１８】次に、フォーマット変換回路１７は、フレ
ームメモリ１４に記憶されたフレームフォーマットの信
号を、ブロックフォーマットの信号に変換する。即ち、
図１１の（Ａ）に示すように、フレームメモリ１４に記
憶された映像信号は、１ライン当りＨドットのラインが
Ｖライン集められたフレームフォーマットのデータとさ
れている。フォーマット変換回路１７は、この１フレー
ムの信号を、１６ラインを単位としてＮ個のスライスに
区分する。そして、各スライスは、図１１の（Ｂ）に示
すように、Ｍ個のマクロブロックに分割される。各マク
ロブロックは、図１１の（Ｃ）に示すように、１６×１
６個の画素（ドット）に対応する輝度信号により構成さ
れ、この輝度信号は、図１１の（Ｃ）に示すように、さ
らに８×８ドットを単位とするブロックＹ［１］からＹ
［４］に区分される。そして、この１６×１６ドットの
輝度信号には、８×８ドットのＣｂ信号と、８×８ドッ
トのＣｒ信号が対応される。

【００１９】このように、ブロックフォーマットに変換
されたデータは、フォーマット変換回路１７からエンコ
ーダ１８に供給され、ここでエンコード（符号化）が行
われる。その詳細については、図１２を参照して後述す
る。

【００２０】エンコーダ１８によりエンコードされた信
号は、ビットストリームとして伝送路に出力され、例え
ば記録媒体３に記録される。この記録媒体３より再生さ
れたデータは、復号化装置２のデコーダ３１に供給さ
れ、デコード（復号化）される。デコーダ３１の詳細に
ついては、図１５を参照して後述する。

【００２１】デコーダ３１によりデコードされたデータ
は、フォーマット変換回路３２に入力され、上記ブロッ
クフォーマットから上記フレームフォーマットに変換さ
れる。そして、このフレームフォーマットの輝度信号
は、フレームメモリ３３の輝度信号フレームメモリ３４
に送られて記憶され、色差信号は色差信号フレームメモ
リ３５に送られて記憶される。輝度信号フレームメモリ
３４と色差信号フレームメモリ３５より読み出された輝
度信号と色差信号は、Ｄ／Ａ変換器３６、３７によりそ
れぞれＤ／Ａ変換され、後処理回路３８に供給され、こ
の後処理回路３８で合成される。この出力映像信号は、
出力端子３０から図示しない、例えばＣＲＴなどのディ
スプレイに出力され、表示される。

【００２２】次に図１２を参照して、エンコーダ１８の
構成例について説明する。

【００２３】先ず、入力端子４９を介して供給された符
号化されるべき画像データは、前記マクロブロック単位
で動きベクトル検出回路５０に入力される。動きベクト
ル検出回路５０は、予め設定されている所定のシーケン
スに従って、各フレームの画像データを、Ｉピクチャ、
Ｐピクチャ、またはＢピクチャとして処理する。ここ
で、シーケンシャルに入力される各フレームの画像を、
Ｉ、Ｐ、Ｂのいずれのピクチャとして処理するかは、予
め定められている（例えば、図８に示したように、フレ
ームＦ１からＦ１７により構成されるグループオブピク
チャが、Ｉ、Ｂ、Ｐ、Ｂ、Ｐ、・・・Ｂ、Ｐとして処理
される）。

【００２４】上記Ｉピクチャとして処理されるフレーム
（例えば、前記フレームＦ１）の画像データは、動きベ
クトル検出回路５０からフレームメモリ５１の前方原画
像部５１ａに転送されて記憶され、Ｂピクチャとして処
理されるフレーム（例えばフレームＦ２）の画像データ
は、原画像部（参照原画像部）５１ｂに転送されて記憶
され、Ｐピクチャとして処理されるフレーム（例えばフ
レームＦ３）の画像データは、後方原画像部５１ｃに転
送されて記憶される。

【００２５】また、次のタイミングにおいて、さらにＢ
ピクチャ（例えば、前記フレームＦ４）またはＰピクチ
ャ（例えばフレームＦ５）として処理すべきフレームの
画像が入力されたとき、それまで後方原画像部５１ｃに
記憶されていた最初のＰピクチャ（フレームＦ３）の画
像データは、後方原画像５１ｃに転送されて記憶され
る。

【００２６】また、次のタイミングにおいて、さらにＢ
ピクチャ（例えば、前記フレームＦ４）又はＰピクチャ
（例えばフレームＦ５）として処理すべきフレームの画
像が入力されたとき、それまで後方原画像部５１ｃに記
憶されていた最初のＰピクチャ（フレームＦ３）の画像
データが、前方原画像部５１ａに転送され、次のＢピク
チャ（フレームＦ４）の画像データが、原画像部５１ｂ
に記憶（上書き）され、次のＰピクチャ（フレームＦ
５）の画像データが、後方原画像部５１ｃに記憶（上書
き）される。このような動作が順次繰り返される。

【００２７】上記フレームメモリ５１に記憶された各ピ
クチャの信号は、そこから読み出され、予測モード切り
換え回路５２において、フレーム予測モード処理、また
はフィールド予測モード処理が行なわれる。さらにまた
予測判定回路５４の制御の下に、演算部５３において、
画像内予測、前方予測、後方予測、または両方向予測の
演算が行われる。これらの処理のうち、いずれの処理を
行うかは、予測誤差信号（処理の対象とされている参照
画像と、これに対する予測画像との差分）に対応して決
定される。このため、動きベクトル検出回路５０は、こ
の判定に用いられる予測誤差信号の絶対値和（自乗和で
もよい）を生成する。

【００２８】ここで、予測モード切り換え回路５２にお
けるフレーム予測モードとフィールド予測モードについ
て説明する。

【００２９】フレーム予測モードが設定された場合にお
いては、予測モード切り換え回路５２は、動きベクトル
検出回路５０より供給される４個の輝度ブロックＹ
［１］からＹ［４］を、そのまま後段の演算部５３に出
力する。即ち、この場合においては、図１３の（Ａ）に
示すように、各輝度ブロックに奇数フィールドのライン
のデータと、偶数フィールドのラインのデータとが混在
した状態となっている。尚、図１３の各マクロブロック
中の実線は奇数フィールドのライン（第１フィールドの
ライン）のデータを、破線は偶数フィールドのライン
（第２フィールドのライン）のデータを示し、図１３の
図中（ａ）及び（ｂ）は動き補償の単位を示している。
上記フレーム予測モードにおいては、４個の輝度ブロッ
ク（マクロブロック）を単位として予測が行われ、４個
の輝度ブロックに対して１個の動きベクトルが対応され
る。

【００３０】これに対して、予測モード切り換え回路５
２は、フィールド予測モードが設定された場合、図１３
の（Ａ）に示す構成で動きベクトル検出回路５０より入
力される信号を、図１３の（Ｂ）に示すように、４個の
輝度ブロックのうち、輝度ブロックＹ［１］とＹ［２］
を、例えば奇数フィールドのラインのドットによりのみ
構成させ、他の２個の輝度ブロックＹ［３］とＹ［４］
を、偶数フィールドのラインのデータにより構成させ
て、演算部５３に出力する。この場合においては、２個
の輝度ブロックＹ［１］とＹ［２］に対して、１個の動
きベクトルが対応され、他の２個の輝度ブロックＹ
［３］とＹ［４］に対して、他の１個の動きベクトルが
対応される。

【００３１】図１２の構成に即して説明すると、動きベ
クトル検出回路５０は、フレーム予測モードにおける予
測誤差の絶対値和と、フィールド予測モードにおける予
測誤差の絶対値和を、予測モード切り換え回路５２に出
力する。予測モード切り換え回路５２は、フレーム予測
モードとフィールド予測モードにおける予測誤差の絶対
値和を比較し、その値が小さい予測モードに対応する上
述した処理を施して、データを演算部５３に出力する。

【００３２】但し、このような処理は、実際には動きベ
クトル検出回路５０で行われる。即ち、動きベクトル検
出回路５０は、決定されたモードに対応する構成の信号
を予測モード切り換え回路５２に出力し、予測モード切
り換え回路５２は、その信号を、そのまま後段の演算部
５３に出力する。

【００３３】尚、色差信号は、フレーム予測モードの場
合、図１３の（Ａ）に示すように、奇数フィールドのラ
インのデータと偶数フィールドのラインのデータとが混
在する状態で、演算部５３に供給される。また、フィー
ルド予測モードの場合、図１３の（Ｂ）に示すように、
各色差ブロックＣｂ、Ｃｒの上半分（４ライン）が、輝
度ブロックＹ［１］、Ｙ［２］に対応する奇数フィール
ドの色差信号とされ、下半分（４ライン）が、輝度ブロ
ックＹ［３］、Ｙ［４］に対応する偶数フィールドの色
差信号とされる。

【００３４】また、動きベクトル検出回路５０は、次の
ようにして、予測判定回路５４において、画像内予測、
前方予測、後方予測、または両方向予測のいずれの予測
を行なうかを決定するための予測誤差の絶対値和を生成
する。

【００３５】即ち、画像内予測の予測誤差の絶対値和と
して、参照画像のマクロブロックの信号Ａijの和ΣＡij
の絶対値｜ΣＡij｜と、マクロブロックの信号Ａijの絶
対値｜Ａij｜の和Σ｜Ａij｜の差を求める。また、前方
予測の予測誤差の絶対値和として、参照画像のマクロブ
ロックの信号Ａijと、予測画像のマクロブロックの信号
Ｂijの差（Ａij−Ｂij）の絶対値｜Ａij−Ｂij｜の和Σ
｜Ａij−Ｂij｜を求める。また、後方予測と両方向予測
の予測誤差の絶対値和も、前方予測における場合と同様
に（その予測画像を前方予測における場合と異なる予測
画像に変更して）求める。

【００３６】これらの絶対値和は、予測判定回路５４に
供給される。予測判定回路５４は、前方予測、後方予測
および両方向予測の予測誤差の絶対値和のうち、最も小
さいものを、インター(inter) 予測の予測誤差の絶対値
和として選択する。さらに、このインター予測の予測誤
差の絶対値和と、画像内予測の予測誤差の絶対値和とを
比較し、その小さい方を選択し、この選択した絶対値和
に対応するモードを予測モードとして選択する。即ち、
画像内予測の予測誤差の絶対値和の方が小さければ、画
像内予測モードが設定される。インター予測の予測誤差
の絶対値和の方が小さければ、前方予測、後方予測また
は両方向予測モードのうち、対応する絶対値和が最も小
さかったモードが設定される。

【００３７】このように、動きベクトル検出回路５０
は、参照画像のマクロブロックの信号を、フレームまた
はフィールド予測モードのうち、予測モード切り換え回
路５２により選択されたモードに対応する図１３で示し
たような構成で、予測モード切り換え回路５２を介して
演算部５３に供給すると共に、４つの予測モードのう
ち、予測判定回路５４により選択された予測モードに対
応する予測画像と参照画像との間の動きベクトルを検出
し、後述する可変長符号化回路５８と動き補償回路６４
に出力する。尚、上述したように、この動きベクトルと
しては、対応する予測誤差の絶対値和が最小となるもの
が選択される。

【００３８】予測判定回路５４は、動きベクトル検出回
路５０が前方原画像部５１ａよりＩピクチャの画像デー
タを読み出しているとき、予測モードとして、フレーム
（画像）内予測モード（動き補償を行わないモード）を
設定し、演算部５３のスイッチ５３ｄを接点ａ側に切り
換える。これにより、Ｉピクチャの画像データがＤＣＴ
モード切り換え回路５５に入力される。

【００３９】このＤＣＴモード切り換え回路５５は、図
１４の（Ａ）または（Ｂ）に示すように、４個の輝度ブ
ロックのデータを、奇数フィールドのラインと偶数フィ
ールドのラインが混在する状態（フレームＤＣＴモー
ド）、または、分離された状態（フィールドＤＣＴモー
ド）、のいずれかの状態にして、ＤＣＴ回路５６に出力
する。即ち、ＤＣＴモード切り換え回路５５は、奇数フ
ィールドと偶数フィールドのデータを混在してＤＣＴ処
理した場合における符号化効率と、分離した状態におい
てＤＣＴ処理した場合の符号化効率とを比較し、符号化
効率の良好なモードを選択する。

【００４０】例えば、入力された信号を、図１４の
（Ａ）に示すように、奇数フィールドと偶数フィールド
のラインが混在する構成とし、上下に隣接する奇数フィ
ールドのラインの信号と偶数フィールドのラインの信号
の差を演算し、さらにその絶対値の和（または自乗和）
を求める。また、入力された信号を、図１４の（Ｂ）に
示すように、奇数フィールドと偶数フィールドのライン
が分離した構成とし、上下に隣接する奇数フィールドの
ライン同士の信号の差と、偶数フィールドのライン同士
の信号の差を演算し、それぞれの絶対値の和（または自
乗和）を求める。さらに、両者（絶対値和）を比較し、
小さい値に対応するＤＣＴモードを設定する。即ち、前
者の方が小さければ、フレームＤＣＴモードを設定し、
後者の方が小さければ、フィールドＤＣＴモードを設定
する。そして、選択したＤＣＴモードに対応する構成の
データをＤＣＴ回路５６に出力するとともに、選択した
ＤＣＴモードを示すＤＣＴフラグを、可変長符号化回路
５８と動き補償回路６４に出力する。

【００４１】予測モード切り換え回路５２における予測
モード（図１３参照）と、このＤＣＴモード切り換え回
路５５におけるＤＣＴモード（図１４参照）を比較して
明らかなように、輝度ブロックに関しては、両者の各モ
ードにおけるデータ構造は実質的に同一である。

【００４２】予測モード切り換え回路５２において、フ
レーム予測モード（奇数ラインと偶数ラインが混在する
モード）が選択された場合、ＤＣＴモード切り換え回路
５５においても、フレームＤＣＴモード（奇数ラインと
偶数ラインが混在するモード）が選択される可能性が高
く、また予測モード切り換え回路５２において、フィー
ルド予測モード（奇数フィールドと偶数フィールドのデ
ータが分離されたモード）が選択された場合、ＤＣＴモ
ード切り換え回路５５において、フィールドＤＣＴモー
ド（奇数フィールドと偶数フィールドのデータが分離さ
れたモード）が選択される可能性が高い。

【００４３】しかしながら、必ずしも常にそのようにな
されるわけではなく、予測モード切り換え回路５２にお
いては、予測誤差の絶対値和が小さくなるようにモード
が決定され、ＤＣＴモード切り換え回路５５において
は、符号化効率が良好となるようにモードが決定され
る。

【００４４】ＤＣＴモード切り換え回路５５より出力さ
れたＩピクチャの画像データは、ＤＣＴ回路５６に入力
され、ＤＣＴ（離散コサイン変換）処理され、ＤＣＴ係
数に変換される。このＤＣＴ係数は、量子化回路５７に
入力され、後段の送信バッファ５９のデータ蓄積量（バ
ッファ蓄積量）に対応した量子化ステップで量子化され
た後、可変長符号化回路５８に入力される。

【００４５】可変長符号化回路５８は、量子化回路５７
より供給される量子化ステップ（スケール）に対応し
て、量子化回路５７より供給される画像データ（この場
合は、Ｉピクチャのデータ）を、例えばハフマン(Huffm
an) 符号などの可変長符号に変換し、送信バッファ５９
に出力する。可変長符号化回路５８には、また、量子化
回路５７より量子化ステップ（スケール）、予測判定回
路５４より予測モード（画像内予測、前方予測、後方予
測、または両方向予測のいずれが設定されたかを示すモ
ード）、動きベクトル検出回路５０より動きベクトル、
予測モード切り換え回路５２より予測フラグ（フレーム
予測モードまたはフィールド予測モードのいずれが設定
されたかを示すフラグ）、及びＤＣＴモード切り換え回
路５５が出力するＤＣＴフラグ（フレームＤＣＴモード
またはフィールドＤＣＴモードのいずれが設定されたか
を示すフラグ）が入力されており、これらも可変長符号
化される。

【００４６】送信バッファ５９は、入力されたデータを
一時蓄積し、蓄積量に対応するデータを量子化回路５７
に出力する。送信バッファ５９は、そのデータ残量が許
容上限値まで増量すると、量子化制御信号によって量子
化回路５７の量子化スケールを大きくすることにより、
量子化データのデータ量を低下させる。また、これとは
逆に、データ残量が許容下限値まで減少すると、送信バ
ッファ５９は、量子化制御信号によって量子化回路５７
の量子化スケールを小さくすることにより、量子化デー
タのデータ量を増大させる。このようにして、送信バッ
ファ５９のオーバフローまたはアンダフローが防止され
る。そして、送信バッファ５９に蓄積されたデータは、
所定のタイミングで読み出され、出力端子６９を介して
伝送路に出力され、例えば前記記録媒体３に記録され
る。

【００４７】一方、量子化回路５７より出力されたＩピ
クチャのデータは、逆量子化回路６０に入力され、量子
化回路５７より供給される量子化ステップに対応して逆
量子化される。逆量子化回路６０の出力は、ＩＤＣＴ
（逆ＤＣＴ）回路６１に入力され、逆ＤＣＴ処理された
後、演算器６２を介してフレームメモリ６３の前方予測
画像部６３ａに供給され、記憶される。

【００４８】ところで、動きベクトル検出回路５０は、
シーケンシャルに入力される各フレームの画像データ
を、例えば、前述したように、Ｉ、Ｂ、Ｐ、Ｂ、Ｐ、Ｂ
・・・のピクチャとしてそれぞれ処理する場合、最初に
入力されたフレームの画像データをＩピクチャとして処
理した後、次に入力されたフレームの画像をＢピクチャ
として処理する前に、さらにその次に入力されたフレー
ムの画像データをＰピクチャとして処理する。Ｂピクチ
ャは、後方予測を伴うため、後方予測画像としてのＰピ
クチャが先に用意されていないと、復号することができ
ないからである。

【００４９】そこで動きベクトル検出回路５０は、Ｉピ
クチャの処理の次に、後方原画像部５１ｃに記憶されて
いるＰピクチャの画像データの処理を開始する。そし
て、上述した場合と同様に、マクロブロック単位でのフ
レーム間差分（予測誤差）の絶対値和が、動きベクトル
検出回路５０から予測モード切り換え回路５２と予測判
定回路５４に供給される。予測モード切り換え回路５２
と予測判定回路５４は、このＰピクチャのマクロブロッ
クの予測誤差の絶対値和に対応して、フレーム／フィー
ルド予測モード、または画像内予測、前方予測、後方予
測、もしくは両方向予測の予測モードを設定する。

【００５０】演算部５３はフレーム内予測モードが設定
されたとき、スイッチ５３ｄを上述したように接点ａ側
に切り換える。従って、このデータは、Ｉピクチャのデ
ータと同様に、ＤＣＴモード切り換え回路５５、ＤＣＴ
回路５６、量子化回路５７、可変長符号化回路５８、送
信バッファ５９を介して伝送路に伝送される。また、こ
のデータは、逆量子化回路６０、ＩＤＣＴ回路６１、演
算器６２を介してフレームメモリ６３の後方予測画像部
６３ｂに供給され、記憶される。

【００５１】一方、前方予測モードの時、スイッチ５３
ｄが接点ｂに切り換えられると共に、フレームメモリ６
３の前方予測画像部６３ａに記憶されている画像（いま
の場合、Ｉピクチャの画像）データが読み出され、動き
補償回路６４により、動きベクトル検出回路５０が出力
する動きベクトルに対応して動き補償される。すなわ
ち、動き補償回路６４は、予測判定回路５４より前方予
測モードの設定が指令されたとき、前方予測画像部６３
ａの読み出しアドレスを、動きベクトル検出回路５０が
現在出力しているマクロブロックの位置に対応する位置
から動きベクトルに対応する分だけずらしてデータを読
み出し、予測画像データを生成する。

【００５２】動き補償回路６４より出力された予測画像
データは、演算器５３ａに供給される。演算器５３ａ
は、予測モード切り換え回路５２より供給された参照画
像のマクロブロックのデータから、動き補償回路６４よ
り供給された、このマクロブロックに対応する予測画像
データを減算し、その差分（予測誤差）を出力する。こ
の差分データは、ＤＣＴモード切り換え回路５５、ＤＣ
Ｔ回路５６、量子化回路５７、可変長符号化回路５８、
送信バッファ５９を介して伝送路に伝送される。また、
この差分データは、逆量子化回路６０、ＩＤＣＴ回路６
１により局所的に復号され、演算器６２に入力される。

【００５３】この演算器６２には、また、演算器５３ａ
に供給されている予測画像データと同一のデータが供給
されている。演算器６２は、ＩＤＣＴ回路６１が出力す
る差分データに、動き補償回路６４が出力する予測画像
データを加算する。これにより、元の（復号した）Ｐピ
クチャの画像データが得られる。このＰピクチャの画像
データは、フレームメモリ６３の後方予測画像部６３ｂ
に供給され、記憶される。

【００５４】動きベクトル検出回路５０は、このよう
に、ＩピクチャとＰピクチャのデータが前方予測画像部
６３ａと後方予測画像部６３ｂにそれぞれ記憶された
後、次にＢピクチャの処理を実行する。予測モード切り
換え回路５２と予測判定回路５４は、マクロブロック単
位でのフレーム間差分の絶対値和の大きさに対応して、
フレーム／フィールドモードを設定し、また、予測モー
ドをフレーム内予測モード、前方予測モード、後方予測
モード、または両方向予測モードのいずれかに設定す
る。

【００５５】上述したように、フレーム内予測モードま
たは前方予測モードの時、スイッチ５３ｄは接点ａまた
はｂに切り換えられる。このとき、Ｐピクチャにおける
場合と同様の処理が行われ、データが伝送される。これ
に対して、後方予測モードまたは両方向予測モードが設
定された時、スイッチ５３ｄは、接点ｃまたはｄにそれ
ぞれ切り換えられる。

【００５６】スイッチ５３ｄが接点ｃに切り換えられて
いる後方予測モードの時、後方予測画像部６３ｂに記憶
されている画像（いまの場合、Ｐピクチャの画像）デー
タが読み出され、動き補償回路６４により、動きベクト
ル検出回路５０が出力する動きベクトルに対応して動き
補償される。すなわち、動き補償回路６４は、予測判定
回路５４より後方予測モードの設定が指令されたとき、
後方予測画像部６３ｂの読み出しアドレスを、動きベク
トル検出回路５０がいま出力しているマクロブロックの
位置に対応する位置から動きベクトルに対応する分だけ
ずらしてデータを読み出し、予測画像データを生成す
る。

【００５７】動き補償回路６４より出力された予測画像
データは、演算器５３ｂに供給される。演算器５３ｂ
は、予測モード切り換え回路５２より供給された参照画
像のマクロブロックのデータから、動き補償回路６４よ
り供給された予測画像データを減算し、その差分を出力
する。この差分データは、ＤＣＴモード切り換え回路５
５、ＤＣＴ回路５６、量子化回路５７、可変長符号化回
路５８、送信バッファ５９を介して伝送路に伝送され
る。

【００５８】スイッチ５３ｄが接点ｄに切り換えられて
いる両方向予測モードの時、前方予測画像部６３ａに記
憶されている画像（いまの場合、Ｉピクチャの画像）デ
ータと、後方予測画像部６３ｂに記憶されている画像
（いまの場合、Ｐピクチャの画像）データが読み出さ
れ、動き補償回路６４により、動きベクトル検出回路５
０が出力する動きベクトルに対応して動き補償される。
すなわち、動き補償回路６４は、予測判定回路５４より
両方向予測モードの設定が指令されたとき、前方予測画
像部６３ａと後方予測画像部６３ｂの読み出しアドレス
を、動きベクトル検出回路５０がいま出力しているマク
ロブロックの位置に対応する位置から動きベクトル（こ
の場合の動きベクトルは、前方予測画像用と後方予測画
像用の２つとなる）に対応する分だけずらしてデータを
読み出し、予測画像データを生成する。

【００５９】動き補償回路６４より出力された予測画像
データは、演算器５３ｃに供給される。演算器５３ｃ
は、動きベクトル検出回路５０より供給された参照画像
のマクロブロックのデータから、動き補償回路６４より
供給された予測画像データの平均値を減算し、その差分
を出力する。この差分データは、ＤＣＴモード切り換え
回路５５、ＤＣＴ回路５６、量子化回路５７、可変長符
号化回路５８、送信バッファ５９を介して伝送路に伝送
される。

【００６０】Ｂピクチャの画像は、他の画像の予測画像
とされることがないため、フレームメモリ６３には記憶
されない。

【００６１】尚、フレームメモリ６３において、前方予
測画像部６３ａと後方予測画像部６３ｂは、必要に応じ
てバンク切り換えが行われ、所定の参照画像に対して、
一方または他方に記憶されているものを、前方予測画像
あるいは後方予測画像として切り換えて出力することが
できる。

【００６２】以上においては、輝度ブロックを中心とし
て説明をしたが、色差ブロックについても同様に、図１
３および図１４に示すマクロブロックを単位として処理
され、伝送される。尚、色差ブロックを処理する場合の
動きベクトルは、対応する輝度ブロックの動きベクトル
を垂直方向と水平方向に、それぞれ１／２にしたものが
用いられる。

【００６３】次に、図１５は、図１０のデコーダ３１の
一例の構成を示すブロック図である。伝送路（記録媒体
３）を介して伝送された符号化された画像データは、図
示せぬ受信回路で受信されたり、再生装置で再生され、
受信バッファ８１に一時記憶された後、復号回路９０の
可変長復号化回路８２に供給される。可変長復号化回路
８２は、受信バッファ８１より供給されたデータを可変
長復号化し、動きベクトル、予測モード、予測フラグお
よびＤＣＴフラグを動き補償回路８７に、また、量子化
ステップを逆量子化回路８３に、それぞれ出力すると共
に、復号された画像データを逆量子化回路８３に出力す
る。

【００６４】逆量子化回路８３は、可変長復号化回路８
２より供給された画像データを、同じく可変長復号化回
路８２より供給された量子化ステップに従って逆量子化
し、ＩＤＣＴ回路８４に出力する。逆量子化回路８３よ
り出力されたデータ（ＤＣＴ係数）は、ＩＤＣＴ回路８
４で、逆ＤＣＴ処理され、演算器８５に供給される。

【００６５】ＩＤＣＴ回路８４より供給された画像デー
タが、Ｉピクチャのデータである場合、そのデータは演
算器８５より出力され、演算器８５に後に入力される画
像データ（ＰまたはＢピクチャのデータ）の予測画像デ
ータ生成のために、フレームメモリ８６の前方予測画像
部８６ａに供給されて記憶される。また、このデータ
は、フォーマット変換回路３２（図１３）に出力され
る。

【００６６】ＩＤＣＴ回路８４より供給された画像デー
タが、その１フレーム前の画像データを予測画像データ
とするＰピクチャのデータであって、前方予測モードの
データである場合、フレームメモリ８６の前方予測画像
部８６ａに記憶されている、１フレーム前の画像データ
（Ｉピクチャのデータ）が読み出され、動き補償回路８
７で可変長復号化回路８２より出力された動きベクトル
に対応する動き補償が施される。そして、演算器８５に
おいて、ＩＤＣＴ回路８４より供給された画像データ
（差分のデータ）と加算され、出力される。この加算さ
れたデータ、即ち、復号されたＰピクチャのデータは、
演算器８５に後に入力される画像データ（Ｂピクチャま
たはＰピクチャのデータ）の予測画像データ生成のため
に、フレームメモリ８６の後方予測画像部８６ｂに供給
されて記憶される。

【００６７】Ｐピクチャのデータであっても、画像内予
測モードのデータは、Ｉピクチャのデータと同様に、演
算器８５で特に処理は行わず、そのまま後方予測画像部
８６ｂに記憶される。このＰピクチャは、次のＢピクチ
ャの次に表示されるべき画像であるため、この時点で
は、まだフォーマット変換回路３２へ出力されない（上
述したように、Ｂピクチャの後に入力されたＰピクチャ
が、Ｂピクチャより先に処理され、伝送されている）。

【００６８】ＩＤＣＴ回路８４より供給された画像デー
タが、Ｂピクチャのデータである場合、可変長復号化回
路８２より供給された予測モードに対応して、フレーム
メモリ８６の前方予測画像部８６ａに記憶されているＩ
ピクチャの画像データ（前方予測モードの場合）、後方
予測画像部８６ｂに記憶されているＰピクチャの画像デ
ータ（後方予測モードの場合）、または、その両方の画
像データ（両方向予測モードの場合）が読み出され、動
き補償回路８７において、可変長復号化回路８２より出
力された動きベクトルに対応する動き補償が施されて、
予測画像が生成される。但し、動き補償を必要としない
場合（画像内予測モードの場合）、予測画像は生成され
ない。

【００６９】このようにして、動き補償回路８７で動き
補償が施されたデータは、演算器８５において、ＩＤＣ
Ｔ回路８４の出力と加算される。この加算出力は、フォ
ーマット変換回路３２に出力される。但し、この加算出
力はＢピクチャのデータであり、他の画像の予測画像生
成のために利用されることがないため、フレームメモリ
８６には記憶されない。

【００７０】Ｂピクチャの画像が出力された後、後方予
測画像部８６ｂに記憶されているＰピクチャの画像デー
タが読み出され、動き補償回路８７を介して演算器８５
に供給される。但し、このとき、動き補償は行われな
い。

【００７１】尚、このデコーダ３１には、図１２のエン
コーダ１８における予測モード切り換え回路５２とＤＣ
Ｔモード切り換え回路５５に対応する回路が図示されて
いないが、これらの回路に対応する処理、即ち、奇数フ
ィールドと偶数フィールドのラインの信号が分離された
構成を、元の混在する構成に必要に応じて戻す処理は、
動き補償回路８７が実行する。

【００７２】また、以上においては、輝度信号の処理に
ついて説明したが、色差信号の処理も同様に行われる。
但し、この場合、動きベクトルは、輝度信号用のもの
を、垂直方向および水平方向に１／２にしたものが用い
られる。

【００７３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ＭＰＥ
Ｇ方式によれば、上述のようなエンコード時にマクロブ
ロック毎に量子化幅を指定することができる。このマク
ロブロック毎の量子化幅指定の有無は、他のパラメータ
と共にマクロブロックタイプと呼ばれる可変長符号化コ
ードを用いて表現される。

【００７４】表１、表２、及び表３に、上記ＭＰＥＧで
検討されているマクロブロックタイプの可変長符号化テ
ーブルを示す。

【００７５】

【表１】

【００７６】

【表２】

【００７７】

【表３】

【００７８】表１はＩピクチャ、表２はＰピクチャ、表
３はＢピクチャについてのマクロブロックタイプを表し
ており、このマクロブロックタイプは、量子化幅の指
定、前方動きベクトル、後方動きベクトル、符号化ブロ
ック表示、画像内ベクトル、コンパチブルマクロブロッ
クの各項目に基づいた可変長符号化コードにより示され
る。

【００７９】例えば、表２のＰピクチャにおける可変長
符号化コードの長さに着目すると、量子化幅の指定の有
無を示す量子化幅の指定の項に１が立てられている場合
には、他の条件が同じであっても可変長符号化コードの
長さは増大する。この量子化幅の指定はマクロブロック
毎に行われるため、この量子化幅の指定が変更される場
合には、マクロブロックタイプを表すための可変長符号
化コードが変化する。ここで、量子化幅の指定が連続す
る場合には、可変長符号化コードの量が増大し、符号化
の効率を低下させてしまう問題が生じる。

【００８０】そこで、本発明は上述の実情に鑑み、量子
化量が増大することを抑制する画像信号符号化方法とそ
れを実現する符号化装置、及びその符号化された信号に
復号化を施す復号化方法とそれを実現する復号化装置を
提供するものである。

【００８１】

【課題を解決するための手段】本発明の画像信号符号化
方法において、複数の画素から成るマクロブロックを複
数個配列して成るスライス単位で量子化幅を指定する情
報が伝送された後に、このマクロブロック単位の量子化
幅の指定の有無の変化点の情報を伝送し、上記スライス
の先頭が伝送される際には、上記変化点の情報により切
り換わる上記マクロブロック単位の量子化幅の指定の有
無についての初期値の情報も伝送すること、及びマクロ
ブロックタイプの情報を用いて上記変化点の情報を伝送
することを特徴とする。また、本発明の画像信号符号化
方法を実現する装置は、上記変化点の情報を伝送する制
御部を設けて成ることを特徴とする。

【００８２】ここで、マクロブロック単位の量子化幅の
指定とは、上記スライス単位で指定された量子化幅を、
該マクロブロック単位により、当該スライス単位の量子
化幅以外の量子化幅へ変更することを意味している。こ
の場合、スライス単位の量子化幅は、マクロブロック単
位の量子化幅の指定がされる毎に変更される（書き換え
られる）が、このマクロブロック単位の量子化幅の指定
（変更）が連続して行われるときの開始点や終了点が、
上記変化点となる。この変化点毎にフラグを変化させ
て、直前のマクロブロックの量子化幅指定の有無を保持
する。

【００８３】さらに、本発明の画像信号復号化方法にお
いて、伝送された変化点の情報に応じてマクロブロック
単位の量子化幅の指定の有無を示すフラグを変化させ、
該フラグに応じて上記マクロブロック毎の量子化幅を求
め、該量子化幅に基づいて逆量子化を行うことを特徴と
し、この画像信号復号化方法を実現する装置は、上記量
子化幅に基づいて逆量子化を行う制御部を備えて成るこ
とを特徴とする。

【００８４】具体的には、該当するマクロブロックの１
つ前に位置するマクロブロックの量子化幅の指定の有無
を保持するフラグflag mqを用意し、上記ＭＰＥＧ方式
におけるマクロブロックタイプの可変長符号化テーブル
中の量子化幅の指定の代わりに、指定の有無の変化点を
表すフラグtoggle mqの項目を用意する。

【００８５】

【作用】本発明においては、マクロブロック毎の量子化
幅の指定の有無を示すために、まずマクロブロックの初
期状態を示し、その後、上記状態の変化したマクロブロ
ックにおいてのみ情報を送ることで、マクロブロックタ
イプを表すための可変長符号化コードの量が削減され符
号化効率を向上させることができる。

【００８６】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例について、図
面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る情報
処理装置の構成図である。本発明における基本的な符号
化方法は上記ＭＰＥＧ方式の符号化方法と同じである。

【００８７】まず、エンコーダについて説明する。動画
像符号化システムのエンコーダの構成図を図１に示す。
図１中、従来例で示した図１２と同じ番号の部分につい
ては同様の構成及び動作となるので詳細な説明は省略す
る。

【００８８】フラグflag mqのレジスタ６５は現在処理
すべきマクロブロックの一つ前のマクロブロックにおい
てマクロブロック毎の量子化幅の指定の有無を示すフラ
グである。このフラグレジスタ６５のフラグflag mqが
立っている時には送信バッファ５９からのバッファフィ
ードバックに従って、量子化回路５７にマクロブロック
毎に定められる量子化幅が入力される。上記フラグレジ
スタ６５のフラグflag mqが立っていない時にはスライス
毎に定められている量子化幅が量子化回路５７に入力さ
れる。同時に、上記量子化幅は逆量子化回路６０に入力
され、局所復号化に用いられる。

【００８９】また、量子化幅の指定の有無を示すフラグ
flag＿mqは、ピクチャ毎で初期化される。量子化幅の指
定が有りと無しとのどちらに初期化されるかは、ピクチ
ャ毎に選択することが可能である。

【００９０】フラグ制御回路６６は上記フラグレジスタ
６５のフラグflag＿mqの制御を行う回路である。送信バ
ッファ５９からのバッファフィードバックによって、従
来と同様な方法で、符号化処理を行うマクロブロックに
ついての量子化幅の指定の有無を判定する。その判定の
結果と一つ前に処理したマクロブロックの量子化幅の指
定の有無を示しているフラグflag＿mqとの内容を比較し
て、もし異なっていればフラグflag＿mqの値を反転さ
せ、量子化幅の指定の有無が反転した事を示す信号が可
変長符号化回路５８に送られる。

【００９１】即ち、マクロブロック毎に指定していた量
子化幅の指定の有無を、スライスの先頭での初期値と変
化点で伝送することにより、マクロブロック層における
量子化量の増加を抑制することができる。上記したフラ
グの反転による制御は、ピクチャ毎に使用の有無を制御
できるため、従来のマクロブロック毎に量子化幅の指定
の有無を伝送する方法と互換性をもつ。

【００９２】図２には、本発明における画像信号符号化
装置でのフラグflag＿mqの制御と量子化幅の指定の有無
によるフローチャートを示す。スライスの先頭で、ステ
ップＳ１によりフラグflag mqを０もしくは１に初期化
し、ステップＳ２では対象となるマクロブロックは動き
ベクトルのみで図１中のＤＣＴ回路５６によるＤＣＴ変
換の係数を持つか否かを判別する。

【００９３】この係数を持たないときには、ステップＳ
４に進んで対応するマクロブロックタイプである可変長
符号化コードを図１中の可変長符号化器５８へ伝送した
後に、ステップＳ１６で現在のマクロブロックがスライ
スの終わりか否かを判別する。上記係数を持つときに
は、ステップＳ３に進んで、図１中の送信バッファ５９
からのフィードバックを参照してマクロブロック毎の量
子化幅の指定の有無を判別し、量子化幅の指定がある場
合には、ステップＳ５に進み、無い場合にはステップＳ
１０に進む。

【００９４】ステップＳ５では、現在のフラグflag mq
の値が０であるか否かを判別し、フラグflag mqの値が
０であればステップＳ６に進んでフラグflag＿mqに１を
セットし、ステップＳ７でフラグtoggle＿mqに１をセッ
トしてステップＳ８に進む。また、ステップＳ５でフラ
グflag＿mqの値が１の場合には、ステップＳ９でフラグ
toggle＿mqに０をセットしてステップＳ８に進む。

【００９５】ここで、ステップＳ３において量子化幅の
指定が無いと判別された場合には、ステップＳ１０でフ
ラグflag＿mqの値が０であるか否かを判別し、フラグfl
ag mqの値が１であればステップＳ１１でフラグflag＿mq
に０をセット（いわゆるリセット）し、ステップＳ１２
でフラグtoggle＿mqに１をセットしてステップＳ８に進
む。また、フラグflag mqの値が０であればフラグtogg
le＿mqに０をセットしてステップＳ８に進む。

【００９６】ステップＳ８では、フラグtoggle＿mqの値
を含めた現在のマクロブロックのマクロブロックタイプ
を上記可変長符号化器へ伝送し、ステップＳ１４に進ん
で、フラグflag mqの値が１であるか否かを判別する。
フラグflag＿mqの値が１の場合にはステップＳ１５でマ
クロブロック毎の量子化幅を可変長符号化器へ伝送し、
フラグflag＿mqの値が０の場合には量子化幅を送らずに
ステップＳ１６に進む。

【００９７】ステップＳ１６では、現在のマクロブロッ
クがスライスの最後であるかどうかを判断し、最後でな
ければステップＳ２に戻り、次のマクロブロックの処理
を行い、スライスの最後のマクロブロックであれば、１
つのスライスについての処理を終了する。

【００９８】次に、動画像復号化システムであるデコー
ダの構成図を図３に示す。図３中、従来例で示した図１
５と同じ番号の部分については、同様の説明が適応し得
るので詳細な説明は省略する。

【００９９】フラグflag mqが記憶されているフラグレ
ジスタ８９は現在処理すべきマクロブロックの量子化幅
の指定の有無を示すフラグである。このフラグレジスタ
８９のフラグflag mqに１がセットされている時には８
２の可変長復号化回路からマクロブロック毎の量子化幅
が８３の逆量子化回路に入力される。また、フラグflag
mqが０である時にはスライス毎に定められる量子化幅
が８３の量子化回路に入力される。量子化幅の指定の有
無を示すフラグであるフラグflag＿mqはピクチャ毎に初
期化される。量子化幅の指定が有りと無しとのどちらに
初期化されるかは、画像信号の符号化時に定められる。

【０１００】フラグ制御回路８８は上記フラグflag mq
を記憶しているフラグレジスタ８９の制御を行う回路で
ある。可変長復号化回路８２から量子化幅の指定の有無
の状態が反転したという信号が入力されるときには、フ
ラグflag mqの値を反転させる。さらに、その結果、上
記フラグflag mqの状態が１、即ち量子化幅の指定が有
るならば、マクロブロック毎の量子化幅を可変長復号化
回路８２から受け取り、逆量子化回路８３に入力する。
上記フラグflag mqの反転による制御は、画像信号符号
化時と同様に、ピクチャ毎に使用の有無を制御できるた
め、従来のマクロブロック毎に量子化幅の指定の有無を
伝送する方法と互換性をもつ。

【０１０１】図４には、本発明における画像信号復号化
装置でのフラグflag＿mqの制御と量子化幅の指定の有無
によるフローチャートを示す。

【０１０２】ステップＳ２０では、スライスの先頭でフ
ラグflag mqを０もしくは１に初期化し、ステップＳ２
１で図３中の可変長復号化回路８２から現在対象となる
マクロブロックタイプを読み出して、ステップＳ２２に
進む。

【０１０３】ステップＳ２２において、上記マクロブロ
ックは動きベクトルのみでＤＣＴ係数がないと判別され
たときにはステップＳ２９に進む。上記係数を持つとき
にはステップＳ２３で可変長復号化器から得たフラグto
ggle＿mqが１であるか否かを判別する。このフラグtogg
le＿mqが０のときにはステップＳ２７に進むが、１のと
きにはステップＳ２４でフラグflag mqの値を判別す
る。

【０１０４】フラグflag＿mqの値が０のときにはステッ
プＳ２５でフラグflag＿mqに１をセットし、フラグflag
＿mqが１のときにはステップＳ２６でフラグflag＿mqを
リセットしてステップＳ２７に進む。ステップＳ２７で
は、フラグflag＿mqの値が１であればステップＳ２８で
可変長復号化器よりマクロブロック毎の量子化幅を読み
出し、フラグflag＿mqの値が１であればそのままステッ
プＳ２９に進む。

【０１０５】ステップＳ２９では、対象であるマクロブ
ロックがスライスの最後であるかどうかを判断し、最後
でなければステップＳ２１に戻り、次のマクロブロック
の処理を行うが、スライスの最後のマクロブロックであ
れば、このスライスの処理を終了する。

【０１０６】次に、可変長符号化テーブルについて、説
明する。表４、表５、及び表６に本発明によるマクロブ
ロックタイプの可変長符号化テーブルを示す。

【０１０７】

【表４】

【０１０８】

【表５】

【０１０９】

【表６】

【０１１０】表４、表５、表６中のフラグtoggle＿mq以
外の項は、表１、表２、表３に示した従来使用されてい
る上記ＭＰＥＧ方式のマクロブロックタイプの可変長符
号化テーブルと全て同様であり、このフラグtoggle＿mq
は、従来の量子化幅の指定の意味を変更し、新しい意味
を持たせたものといえる。ここで、フラグtoggle＿mq
は、現在マクロブロックにおける量子化幅の指定の有無
の値が、一つ前のマクロブロックの値と反転している時
のみ１となる。即ち、従来マクロブロック毎に指定して
いた量子化幅の指定の有無を、その変化点のみを指定す
ることでマクロブロックの量子化量を削減することが可
能となる。

【０１１１】図５には、従来の画像信号符号化方法によ
る量子化幅の指定と伝送される可変長符号化コードとの
関係、及び図６には本発明の実施例における量子化幅の
指定の有無と伝送される可変長符号化コードとの関係を
示す。

【０１１２】動作単位はマクロブロック単位、ピクチャ
タイプはＰピクチャ、全てのマクロブロックは動きベク
トルを持ち、マクロブロック毎の量子化幅は図の枠中に
示されている値を取るものとする。すなわち、量子化幅
の指定の値は、マクロブロック単位の量子化幅が直前の
マクロブロック単位の量子化幅の値と同じ値のときは全
て“１”となり、可変長符号化コードは量子化幅が直前
のマクロブロック単位の量子化幅の値以外のときは全て
“０００１０”となる。これは、スライスの開始位置で
与えられた量子化幅の値が、上記マクロブロック単位の
量子化幅の指定が行われる毎に変更される、あるいは書
き換えられることになる。

【０１１３】図５に示す従来の符号化方法においては、
（ａ）に示す量子化幅が５で連続している間は、上記マ
クロブロックタイプを表す（ｂ）に示す可変長符号化コ
ードは“１”の値を取り、上記マクロブロック単位の量
子化幅の指定が行われ、直前のマクロブロックの量子化
幅以外の値を取るときに、（ｂ）の可変長符号化コード
は“０００１０”の値を取り、（ｃ）に示す量子化幅の
タイミングは“０００１０”の可変長符号化コードのマ
クロブロックのときには、常に１を取ることになる。

【０１１４】このような直前のマクロブロックの量子化
幅と異なる量子化幅を指定する状態は比較的連続して現
れ、上記マクロブロック単位の量子化幅の指定が連続し
て行われることになる。この間、上記可変長符号化コー
ド“０００１０”を送り続ける必要があり、データ量が
多くなる。

【０１１５】これに対して図６に示す本発明の実施例に
よる符号化方法においては、（ｃ）に示すフラグtoggle
＿mqの値を用いることにより可変長符号化コードに値を
設定している。このフラグtoggle＿mqの値は、上記量子
化幅の指定の有無が変化したときのみ１になり、このフ
ラグtoggle＿mqの値が１となるときのみ、可変長符号化
コードは“０００１０”となり、それ以外の場合は１と
なる。また、上記フラグtoggle＿mqの値が代わるタイミ
ングは、（ｄ）に示すフラグflag mqの値によって設定
される。

【０１１６】本実施例による画像信号符号化装置におい
て定められたフラグflag＿mqの初期値とフラグtoggle＿
mqの値が伝送された後、画像信号復号化装置ではフラグ
flag＿mqに上記伝送された初期値を入れ、復号化が行わ
れたフラグtoggle mqの値が１であるときのみにフラグ
flag＿mqを反転させる。このフラグflag＿mqは復号化装
置内の初期値とフラグtoggle mqの値によって反転し、
これにより、マクロブロック毎の量子化の指定の有無が
再現される。

【０１１７】図５に示す従来の符号化方法による可変長
符号化コードとしては、マクロブロック単位の量子化幅
の指定がされる連続する６つのマクロブロックについて
常に“０００１０”を送らなければならないのに対し、
図６に示す本実施例の符号化方法による可変長符号化コ
ードとしては、マクロブロック単位の量子化幅の指定が
無しから有りに変化する点と有りから無しに変化する点
の２つのマクロブロックについてのみ“０００１０”を
送ればよい。従って、これらを比較すると、本実施例に
より、マクロブロックタイプの可変長符号化コードのデ
ータ量が低減されていることがわかる。

【０１１８】また、表７、表８、及び表９には、現在の
ＭＰＥＧ方式のビットストリームのシンタックス本発明
による画像信号符号化方法を導入した場合の一例を示
す。

【０１１９】

【表７】

【０１２０】

【表８】

【０１２１】

【表９】

【０１２２】表７、８、９中、太字で示す部分は本発明
により従来のＭＰＥＧ方式のシンタックスに追加された
部分であり、斜字で示す部分は従来のＭＰＥＧ方式のシ
ンタックスから削除された部分である。他の部分は従来
のＭＰＥＧ方式のシンタックスをそのまま適応すること
ができる部分である。

【０１２３】表７は、ピクチャ層のシンタックスであ
る。このピクチャ層において、toggle＿mquant＿flag
は、本発明によるフラグflag＿mqを利用したmquantで示
されるマクロブロック単位の量子化幅の指定の有無によ
る指定方法を使用するか否かを決めるフラグである。in
it＿flag＿mqは、表８に示すマクロブロック層でのフラ
グflag＿mqの初期値である。

【０１２４】表８はスライス層のシンタックスである。
ここではフラグflag＿mqがinit＿flag＿mqの値で初期化
される。表９はマクロブロック層のシンタックスであ
る。ここでは従来のＭＰＥＧ方式で用いられたmacroblo
ck＿quant で示される量子化幅の指定（mquant）の有無
の指定に代わって、フラグtoggle＿mqによって量子化幅
の指定の有無が変化した時のみフラグflag＿mqを反転さ
せる。さらに、フラグflag＿mqの値によって量子化幅の
伝送があるかどうかを定めている。

【０１２５】尚、上述の実施例は本発明の一例であり、
本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他の様々な構成が
取り得ることは勿論である。

【０１２６】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係る画像信号符号化装置及び復号化装置では、マク
ロブロック単位の量子化幅の指定の変更が行われたとき
の変化点の情報を伝送し、スライスの先頭が伝送される
際には、ブロック単位における量子化幅の指定の変更の
ための初期値の情報も伝送することにより、マクロブロ
ックタイプの情報を用いて上記変化点の情報を伝送する
こと、及び上記伝送された変化点の情報に応じてマクロ
ブロック単位の量子化幅の指定の有無を示すフラグを変
化させ、該フラグに応じて上記マクロブロック毎の量子
化幅を求め、該量子化幅に基づいて逆量子化を行うこと
により、マクロブロック毎の量子化幅の指定を行う場合
に、効率的な符号化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像信号符号化装置の概略的な構
成図である。

【図２】本発明に係る画像信号符号化装置におけるデー
タ伝送方法のフローチャート図である。

【図３】本発明に係る画像信号復号化装置の概略的な構
成図である。

【図４】本発明に係る画像信号復号化装置におけるデー
タ伝送方法のフローチャート図である。

【図５】従来のマクロブロック毎の量子化幅の指定によ
る可変長符号化コードの量と発生のタイミングとを示す
図である。

【図６】本発明によるマクロブロック毎の量子化幅の指
定による可変長符号化コードの量と発生のタイミングと
を示す図である。

【図７】高能率符号化の原理を説明する図である。

【図８】画像データを圧縮する場合におけるピクチャの
タイプを説明する図である。

【図９】動画像信号を符号化する原理を説明する図であ
る。

【図１０】従来の画像信号符号化装置と復号化装置の構
成例を示すブロック回路図である。

【図１１】図１０におけるフォーマット変換回路１７の
フォーマット変換の動作を説明する図である。

【図１２】図１０におけるエンコーダ１８の構成例を示
すブロック回路図である。

【図１３】図１２の予測モード切り換え回路５２の動作
を説明する図である。

【図１４】図１２のＤＣＴモード切り換え回路５５の動
作を説明する図である。

【図１５】図１０のデコーダ３１の構成例を示すブロッ
ク回路図である。

【符号の説明】

１・・・・・・・・・・符号化装置２・・・・・・・・・・復号化装置３・・・・・・・・・・記録媒体１２、１３・・・・・・Ａ／Ｄ変換器１４、３３・・・・・・フレームメモリ１５・・・・・・・・・輝度信号フレームメモリ１６・・・・・・・・・色差信号フレームメモリ１７・・・・・・・・・フォーマット変換回路１８・・・・・・・・・エンコーダ３１・・・・・・・・・デコーダ３２・・・・・・・・・フォーマット変換回路３４・・・・・・・・・輝度信号フレームメモリ３５・・・・・・・・・色差信号フレームメモリ３６、３７・・・・・・Ｄ／Ａ変換器５０・・・・・・・・・動きベクトル検出回路５２・・・・・・・・・予測モード切り換え回路５３・・・・・・・・・演算部５４・・・・・・・・・予測判定回路５５・・・・・・・・・ＤＣＴモード切り換え回路５６・・・・・・・・・ＤＣＴ回路５７・・・・・・・・・量子化回路５８・・・・・・・・・可変長符号化回路５９・・・・・・・・・送信バッファ６０、８３・・・・・・逆量子化回路６１、８４・・・・・・ＩＤＣＴ回路６２、８５・・・・・・演算器５１、６３、８６・・・フレームメモリ６４、８７・・・・・・動き補償回路６５、８９・・・・・・フラグレジスタ６６、８８・・・・・・フラグ制御回路８１・・・・・・・・・受信バッファ８２・・・・・・・・・可変長復号化回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の画素から成るマクロブロックを複
数個配列して成るスライス単位で量子化幅を指定する情
報が伝送された後に、上記マクロブロック単位の量子化
幅の指定が可能な画像信号符号化方法であって、このマクロブロック単位の量子化幅の指定の有無の変化
点の情報を伝送することを特徴とする画像信号符号化方
法。
【請求項２】上記スライスの先頭が伝送される際に
は、上記変化点の情報により切り換わる上記マクロブロ
ック単位の量子化幅の指定の有無についての初期値の情
報も伝送することを特徴とする画像信号符号化方法。
【請求項３】マクロブロックタイプの情報を用いて上
記変化点の情報を伝送することを特徴とする請求項１及
び２記載の画像信号符号化方法。
【請求項４】複数の画素から成るマクロブロックを複
数個配列して成るスライス単位で量子化幅を指定する情
報が伝送された後に、上記マクロブロック単位の量子化
幅の指定が可能な画像信号符号化方法であって、このマクロブロック単位の量子化幅の指定の有無の変化
点の情報を伝送する制御部を設けて成ることを特徴とす
る画像信号符号化装置。
【請求項５】伝送された変化点の情報に応じてマクロ
ブロック単位の量子化幅の指定の有無を示すフラグを変
化させ、該フラグに応じて上記マクロブロック毎の量子
化幅を求め、該量子化幅に基づいて逆量子化を行うこと
を特徴とする画像信号復号化方法。
【請求項６】伝送された変化点の情報に応じてマクロ
ブロック単位の量子化幅の指定の有無を示すフラグを変
化させ、該フラグに応じて上記マクロブロック毎の量子
化幅を求め、この量子化幅に基づいて逆量子化を行う制
御部を備えて成ることを特徴とする画像信号復号化装
置。