JPH07177525A - 動き補償差分パルス符号変調圧縮装置 - Google Patents
動き補償差分パルス符号変調圧縮装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 ビデオ入力は減算器１２と動き推定装置１４
に供給され、動き推定装置１４の出力は予測装置１３３
３とフォーマット化装置１９に供給される。予測装置１
３３３は、動き推定装置１４とバッファ・メモリ１７か
らの出力を受け取り、減算器１２と非線形要素５００に
出力を供給する。予測装置１３３３は、符号化されてい
るＩ、ＰおよびＢフレームに対しそれぞれの制御信号を
供給し、非線形要素５００を適応的に制御する。非線形
要素５００は減算器１２の出力を受け取り、所定の値を
超える信号値だけを符号器１５に通過させる。 【効果】 雑音をわずかでも含んでいる信号に対して発
生される圧縮されたデータの量が効果的に減少される。
に供給され、動き推定装置１４の出力は予測装置１３３
３とフォーマット化装置１９に供給される。予測装置１
３３３は、動き推定装置１４とバッファ・メモリ１７か
らの出力を受け取り、減算器１２と非線形要素５００に
出力を供給する。予測装置１３３３は、符号化されてい
るＩ、ＰおよびＢフレームに対しそれぞれの制御信号を
供給し、非線形要素５００を適応的に制御する。非線形
要素５００は減算器１２の出力を受け取り、所定の値を
超える信号値だけを符号器１５に通過させる。 【効果】 雑音をわずかでも含んでいる信号に対して発
生される圧縮されたデータの量が効果的に減少される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、差分パルス符号変調
（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｕｌｓｅ Ｃｏｄｅ
Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＤＰＣＭ）ビデオ信号圧縮装置
のための雑音低減に関し、特に、ＤＰＣＭループ内で使
用するための雑音低減装置に関する。
（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｕｌｓｅ Ｃｏｄｅ
Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＤＰＣＭ）ビデオ信号圧縮装置
のための雑音低減に関し、特に、ＤＰＣＭループ内で使
用するための雑音低減装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】ビデオ信号を圧縮するための予測符号化
は、時間的に隣接する画像から現在の画像が容易に予測
される場合に最もよく機能する。しかしながら、もとの
画像に雑音が含まれていると、正確な予測が困難とな
り、圧縮効率が低下したり、再生画像の質が劣化したり
する。従って、圧縮処理に先立って、圧縮しようとする
ビデオ信号の中に含まれている雑音を最小限度にするこ
とが望ましい。
は、時間的に隣接する画像から現在の画像が容易に予測
される場合に最もよく機能する。しかしながら、もとの
画像に雑音が含まれていると、正確な予測が困難とな
り、圧縮効率が低下したり、再生画像の質が劣化したり
する。従って、圧縮処理に先立って、圧縮しようとする
ビデオ信号の中に含まれている雑音を最小限度にするこ
とが望ましい。
【０００３】従来技術の画像予測符号化システムを示す
図１について考える。要素１２〜２２は、以下に説明す
る実際の予測符号化装置を形成する。このような従来技
術のシステムにおける雑音低減は、典型的には、雑音低
減用の巡回形フィルタ１０を含み、圧縮に先立ってビデ
オ信号を予め処理する。フィールド巡回形またはフレー
ム巡回形フィルタは、有効な信号の帯域幅内で雑音成分
を効果的に低減することができるので、好んで選ばれる
傾向にある。しかしながら、このようなフィルタはま
た、メモリについて非常に集中的であり、望ましくない
アーティファクト（ａｒｔｉｆａｃｔ）を動画像の周囲
に生じることなく雑音を著しく低減させるために、割合
に複雑な処理回路を必要とする。
図１について考える。要素１２〜２２は、以下に説明す
る実際の予測符号化装置を形成する。このような従来技
術のシステムにおける雑音低減は、典型的には、雑音低
減用の巡回形フィルタ１０を含み、圧縮に先立ってビデ
オ信号を予め処理する。フィールド巡回形またはフレー
ム巡回形フィルタは、有効な信号の帯域幅内で雑音成分
を効果的に低減することができるので、好んで選ばれる
傾向にある。しかしながら、このようなフィルタはま
た、メモリについて非常に集中的であり、望ましくない
アーティファクト（ａｒｔｉｆａｃｔ）を動画像の周囲
に生じることなく雑音を著しく低減させるために、割合
に複雑な処理回路を必要とする。
【０００４】本発明の目的は、付加的なハードウェアを
最少限度にして、予測符号化装置のための非常に効果的
な雑音低減装置並びに方法を提供することである。
最少限度にして、予測符号化装置のための非常に効果的
な雑音低減装置並びに方法を提供することである。
【０００５】
【発明の概要】本発明はＤＰＣＭ予測圧縮装置を含み、
ＤＰＣＭループ内には簡単な非線形処理要素が含まれ、
予め定められた値よりも小さい、予測された画像信号と
実際の画像信号との間の残余を除去する。このような残
余を除去することにより、雑音を少量でも含んでいる信
号に対して発生される圧縮データの量が効果的に減少さ
れる。
ＤＰＣＭループ内には簡単な非線形処理要素が含まれ、
予め定められた値よりも小さい、予測された画像信号と
実際の画像信号との間の残余を除去する。このような残
余を除去することにより、雑音を少量でも含んでいる信
号に対して発生される圧縮データの量が効果的に減少さ
れる。
【０００６】
【実施例】本発明は、国際標準化機構の動画専門家グル
ープ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ
Ｇｒｏｕｐ：ＭＰＥＧ）によって確立されている基準
で述べられているものと同様な、ビデオ信号の圧縮に関
連して説明する。ＭＰＥＧプロトコルで述べられている
形式の動き補正予測符号化はフレーム内の符号化とフレ
ーム間の符号化の両方を必要とする。すなわち、定期的
に信号を補充するために、Ｎ番目のフレームごとにフレ
ーム内符号化される。中間のフレームはフレーム間符号
化またはＤＰＣＭ予測符号化され、先行するフレームに
依存する連続的なフレームにおいて圧縮データが使用さ
れる。フレーム内符号化されたフレームはＩフレームと
称される。フレーム間符号化されたフレームは、前方予
測だけされたかまたは前方予測と後方予測の両方をされ
たかにより、それぞれＰフレームまたはＢフレームと称
される。予測符号化では、それぞれの画像を小さい面積
に分割し、隣接の画像を検索して、隣接の画像内にある
全く同じかまたはほぼ同じ部分を探し出す。隣接画像内
のその部分の位置、および現在の画像の部分とそれに対
応する隣接の画像の全く同じかまたはほぼ同じ部分との
差が符号化され伝送される。対応する部分が実際に全く
同一であれば、すべての差はゼロになり、その対応する
部分の位置を識別するベクトルと、すべての差がゼロで
あることを表示する符号だけで、或る部分が符号化され
る。従って、圧縮された全く同じかまたはほぼ同じ画像
は比較的少数の符号ワードで実現される。その代わり、
もし画像の中にかなりの雑音が含まれていれば、フレー
ム間の画像部分の相関が低下し、それに伴って、残余デ
ータが増加すると共に、圧縮された符号ワードも増加す
る。
ープ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ
Ｇｒｏｕｐ：ＭＰＥＧ）によって確立されている基準
で述べられているものと同様な、ビデオ信号の圧縮に関
連して説明する。ＭＰＥＧプロトコルで述べられている
形式の動き補正予測符号化はフレーム内の符号化とフレ
ーム間の符号化の両方を必要とする。すなわち、定期的
に信号を補充するために、Ｎ番目のフレームごとにフレ
ーム内符号化される。中間のフレームはフレーム間符号
化またはＤＰＣＭ予測符号化され、先行するフレームに
依存する連続的なフレームにおいて圧縮データが使用さ
れる。フレーム内符号化されたフレームはＩフレームと
称される。フレーム間符号化されたフレームは、前方予
測だけされたかまたは前方予測と後方予測の両方をされ
たかにより、それぞれＰフレームまたはＢフレームと称
される。予測符号化では、それぞれの画像を小さい面積
に分割し、隣接の画像を検索して、隣接の画像内にある
全く同じかまたはほぼ同じ部分を探し出す。隣接画像内
のその部分の位置、および現在の画像の部分とそれに対
応する隣接の画像の全く同じかまたはほぼ同じ部分との
差が符号化され伝送される。対応する部分が実際に全く
同一であれば、すべての差はゼロになり、その対応する
部分の位置を識別するベクトルと、すべての差がゼロで
あることを表示する符号だけで、或る部分が符号化され
る。従って、圧縮された全く同じかまたはほぼ同じ画像
は比較的少数の符号ワードで実現される。その代わり、
もし画像の中にかなりの雑音が含まれていれば、フレー
ム間の画像部分の相関が低下し、それに伴って、残余デ
ータが増加すると共に、圧縮された符号ワードも増加す
る。
【０００７】図１で、例えば、カメラで発生されるビデ
オ信号は、ビデオ信号を圧縮用に制御する巡回形雑音低
減装置１０に供給される。その他の装置は比較的よく知
られている形体のものなので、概略の説明だけを行う。
雑音低減装置１０からのＩフレームのピクセル・データ
は、変更されずに減算器１２から符号器１５に送られ
る。符号器１５は、ピクセル・データ（８×８ピクセル
のブロック）について離散余弦変換（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ
Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＤＣＴ）を行
い、ＤＣＴ係数を発生する。ＤＣＴ係数は、データ・レ
ートを制御するために量子化され、予め定められた順序
で並べられる。このため、値がゼロの係数の大部分は合
体し、能率的なラン・レングス符号化を行う。次に符号
器は、係数をラン・レングス符号化しそして統計的に符
号化する。符号化されたピクセルを表わすデータはフォ
ーマット化装置１９に供給される。装置１９は、選択さ
れた圧縮プロトコル（例えばＭＰＥＧ２）に従って、１
フレーム内のそれぞれのブロックの原（ソース）位置、
符号化の形式（Ｉ，Ｐ，Ｂ）、フレーム番号、タイム・
スタンプ（ｔｉｍｅ ｓｔａｍｐ）などを表示する情報
を取りつける。フォーマット化装置１９からのデータは
トランスポート処理装置２０に供給され、処理装置２０
はフォーマット化されたデータを特定のビット数のペイ
ロード・パケット（ｐａｙｌｏａｄ ｐａｃｋｅｔ）に
分割し、それぞれのペイロードを追従するために識別記
号を発生し、同期情報を発生し、誤り訂正／検出符号を
発生し、これらをすべてそれぞれのペイロード・パケッ
トに付加して、トランスポート・パケットを形成する。
トランスポート・パケットは、伝送のために適当なモデ
ム２２に供給される。
オ信号は、ビデオ信号を圧縮用に制御する巡回形雑音低
減装置１０に供給される。その他の装置は比較的よく知
られている形体のものなので、概略の説明だけを行う。
雑音低減装置１０からのＩフレームのピクセル・データ
は、変更されずに減算器１２から符号器１５に送られ
る。符号器１５は、ピクセル・データ（８×８ピクセル
のブロック）について離散余弦変換（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ
Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＤＣＴ）を行
い、ＤＣＴ係数を発生する。ＤＣＴ係数は、データ・レ
ートを制御するために量子化され、予め定められた順序
で並べられる。このため、値がゼロの係数の大部分は合
体し、能率的なラン・レングス符号化を行う。次に符号
器は、係数をラン・レングス符号化しそして統計的に符
号化する。符号化されたピクセルを表わすデータはフォ
ーマット化装置１９に供給される。装置１９は、選択さ
れた圧縮プロトコル（例えばＭＰＥＧ２）に従って、１
フレーム内のそれぞれのブロックの原（ソース）位置、
符号化の形式（Ｉ，Ｐ，Ｂ）、フレーム番号、タイム・
スタンプ（ｔｉｍｅ ｓｔａｍｐ）などを表示する情報
を取りつける。フォーマット化装置１９からのデータは
トランスポート処理装置２０に供給され、処理装置２０
はフォーマット化されたデータを特定のビット数のペイ
ロード・パケット（ｐａｙｌｏａｄ ｐａｃｋｅｔ）に
分割し、それぞれのペイロードを追従するために識別記
号を発生し、同期情報を発生し、誤り訂正／検出符号を
発生し、これらをすべてそれぞれのペイロード・パケッ
トに付加して、トランスポート・パケットを形成する。
トランスポート・パケットは、伝送のために適当なモデ
ム２２に供給される。
【０００８】符号器１５からの圧縮されたＩフレームは
復号器１６に供給され、復号器１６は符号器１５とは逆
の機能を実行する。圧縮されたＩフレームの場合、復号
器１６の出力は再生されたＩフレームである。復元され
たＩフレームは、変更されずに、加算器１８によってバ
ッファ・メモリ１７に送られ、その後のＰフレームとＢ
フレームの予測的圧縮のために、そこに貯えられる。Ｐ
フレームとＢフレームの予測符号化は類似しているの
で、Ｐフレームの圧縮について述べる。現在圧縮されて
いるＰフレームの画像は動き推定装置１４に供給され、
装置１４はこのフレームを、例えば、１６×１６ピクセ
ルのブロックに分割する。推定装置１４は次に、同じ様
な１６×１６ピクセルのブロックを求めて、その前のＩ
フレームまたはＰフレームを検索し、現在のフレーム内
のブロックと検索されているフレーム内のほぼ同じブロ
ックとの空間座標における相対的な差を示す１組のベク
トルを計算する。このベクトルを使用して、バッファ・
メモリ１７内の復元された対応するフレームからの対応
するブロックが減算器１２に結合される。減算器１２
は、復元されている現在のフレームの対応するブロック
から、各ピクセルごとにメモリ１７からの予測されたブ
ロックを差し引く。減算器より供給される差すなわち余
りは符号器１５に供給され、ここで、Ｉフレームのピク
セル・データと同様に処理される。動き推定装置１４よ
り発生されるベクトルはフォーマット化装置１９に結合
され、その中に、それぞれのブロックに関連する符号化
されたデータの一部として入れられる。
復号器１６に供給され、復号器１６は符号器１５とは逆
の機能を実行する。圧縮されたＩフレームの場合、復号
器１６の出力は再生されたＩフレームである。復元され
たＩフレームは、変更されずに、加算器１８によってバ
ッファ・メモリ１７に送られ、その後のＰフレームとＢ
フレームの予測的圧縮のために、そこに貯えられる。Ｐ
フレームとＢフレームの予測符号化は類似しているの
で、Ｐフレームの圧縮について述べる。現在圧縮されて
いるＰフレームの画像は動き推定装置１４に供給され、
装置１４はこのフレームを、例えば、１６×１６ピクセ
ルのブロックに分割する。推定装置１４は次に、同じ様
な１６×１６ピクセルのブロックを求めて、その前のＩ
フレームまたはＰフレームを検索し、現在のフレーム内
のブロックと検索されているフレーム内のほぼ同じブロ
ックとの空間座標における相対的な差を示す１組のベク
トルを計算する。このベクトルを使用して、バッファ・
メモリ１７内の復元された対応するフレームからの対応
するブロックが減算器１２に結合される。減算器１２
は、復元されている現在のフレームの対応するブロック
から、各ピクセルごとにメモリ１７からの予測されたブ
ロックを差し引く。減算器より供給される差すなわち余
りは符号器１５に供給され、ここで、Ｉフレームのピク
セル・データと同様に処理される。動き推定装置１４よ
り発生されるベクトルはフォーマット化装置１９に結合
され、その中に、それぞれのブロックに関連する符号化
されたデータの一部として入れられる。
【０００９】圧縮されたＰフレームは復号器１６で復号
され、加算器１８に供給される。これと同時に、フレー
ムが予測されたもとの画像フレームのそれぞれのブロッ
クは予測装置１３によってバッファ・メモリからアクセ
スされ、加算器１８の第２の入力に供給され、ここで、
復号された余りすなわち差は、各ピクセルごとに加算さ
れ、実際の画像を再生する。加算器１８からの再生され
たピクセルのＰフレーム・データは、その後のＰおよび
Ｂブレームを予測符号化／復号化するために、バッファ
・メモリ１７に貯えられる。
され、加算器１８に供給される。これと同時に、フレー
ムが予測されたもとの画像フレームのそれぞれのブロッ
クは予測装置１３によってバッファ・メモリからアクセ
スされ、加算器１８の第２の入力に供給され、ここで、
復号された余りすなわち差は、各ピクセルごとに加算さ
れ、実際の画像を再生する。加算器１８からの再生され
たピクセルのＰフレーム・データは、その後のＰおよび
Ｂブレームを予測符号化／復号化するために、バッファ
・メモリ１７に貯えられる。
【００１０】重要なことは、Ｉフレームが処理されてい
る時に、予測装置１３は減算器１２と加算器１８の両方
にゼロ値を供給する。従って、入力されるＩフレームは
変更されずに減算器１２を通過し、復号器１６からの復
号されたＩフレームは変更されずに加算器１８を通過す
る。
る時に、予測装置１３は減算器１２と加算器１８の両方
にゼロ値を供給する。従って、入力されるＩフレームは
変更されずに減算器１２を通過し、復号器１６からの復
号されたＩフレームは変更されずに加算器１８を通過す
る。
【００１１】図２は本発明の第１の実施例を示す。図２
で、圧縮装置は図１の装置と類似しており、図１の番号
と類似した番号で表わした要素は類似した機能を果た
す。主要な相違点が２つあり、それは非線形要素５００
の追加と、図１の要素１３の機能を果たす要素１３３３
にわずかな機能が追加されていることである。
で、圧縮装置は図１の装置と類似しており、図１の番号
と類似した番号で表わした要素は類似した機能を果た
す。主要な相違点が２つあり、それは非線形要素５００
の追加と、図１の要素１３の機能を果たす要素１３３３
にわずかな機能が追加されていることである。
【００１２】非線形要素５００は減算器１２と符号器１
５の間に接続されている。この要素は、予め定められた
値を超える信号値のみを通過させるように構成されてい
る。要素５００は簡単なコアリング回路でもよく、この
回路は、図３の区分的線形関数（曲線Ｂ）で示すよう
に、予め定められた値以下のすべての値についてはゼロ
値を通過させ、予め定められた値を超えるすべての値に
ついては、予め定められた値を引いた信号値を通過させ
る。あるいは、もっと典型的なコアリング回路の形を取
ることもでき、この回路では、予め定められた値よりも
小さいすべての信号値についてはゼロ値を通過させ、予
め定められた値を超えるすべての信号値についてはその
信号値を通過させる。要素５００に使用する更に別の関
数は、図３の曲線Ａのような、もっと緩やかな曲線の関
数である。これらの機能はすべて、処理される信号でア
ドレスされるように構成されているメモリ内のそれぞれ
のアドレス位置の中にこれらの機能をプログラムするこ
とにより、備えられる。
５の間に接続されている。この要素は、予め定められた
値を超える信号値のみを通過させるように構成されてい
る。要素５００は簡単なコアリング回路でもよく、この
回路は、図３の区分的線形関数（曲線Ｂ）で示すよう
に、予め定められた値以下のすべての値についてはゼロ
値を通過させ、予め定められた値を超えるすべての値に
ついては、予め定められた値を引いた信号値を通過させ
る。あるいは、もっと典型的なコアリング回路の形を取
ることもでき、この回路では、予め定められた値よりも
小さいすべての信号値についてはゼロ値を通過させ、予
め定められた値を超えるすべての信号値についてはその
信号値を通過させる。要素５００に使用する更に別の関
数は、図３の曲線Ａのような、もっと緩やかな曲線の関
数である。これらの機能はすべて、処理される信号でア
ドレスされるように構成されているメモリ内のそれぞれ
のアドレス位置の中にこれらの機能をプログラムするこ
とにより、備えられる。
【００１３】圧縮装置は２つの形式の圧縮、フレーム内
とフレーム間、を行うことを考えてみる。フレーム間圧
縮では要素５００に供給される信号は、２つの独立した
フレームのピクセル差をとることから生じる残余であ
る。フレーム内圧縮では、要素５００に供給される信号
は変更されてないビデオ信号である。フレーム間圧縮の
雑音電力は２の平方根で、フレーム内圧縮よりも大き
く、フレーム間圧縮の信号レベルはかなり低い。従っ
て、フレーム内ビデオ信号の信号対雑音比は、信号を劣
化させている雑音の量にかかわらず、フレーム間の残余
の信号対雑音比よりもかなり大きい。
とフレーム間、を行うことを考えてみる。フレーム間圧
縮では要素５００に供給される信号は、２つの独立した
フレームのピクセル差をとることから生じる残余であ
る。フレーム内圧縮では、要素５００に供給される信号
は変更されてないビデオ信号である。フレーム間圧縮の
雑音電力は２の平方根で、フレーム内圧縮よりも大き
く、フレーム間圧縮の信号レベルはかなり低い。従っ
て、フレーム内ビデオ信号の信号対雑音比は、信号を劣
化させている雑音の量にかかわらず、フレーム間の残余
の信号対雑音比よりもかなり大きい。
【００１４】信号対雑音比が異なるので、フレーム内圧
縮の間に行われる非線形の機能は、フレーム間圧縮の場
合とは異なる。例えば、もし非線形の機能が区分的線形
コアリングであるならば、予め定められた値であってフ
レーム内の値がそれ以下になるとコアリングされる値
は、フレーム間の残余についての値よりも、かなり大き
くなる。あるいは、フレーム内信号の信号対雑音比は残
余に比較して割合に大きいので、この非線形要素は、変
更されてないフレーム内信号を通過させるように制御さ
れる。ＢフレームとＰフレームの予測符号化されたフレ
ームの相対的な信号対雑音比も、Ｐフレーム間にあるＢ
フレームの数によって相当に異なる。従って、異なる形
式の予測符号化については、異なる非線形関数を要素５
００に使用することが適切であろう。非線形要素５００
を適応的に制御することは予測装置１３３３で行われ、
予測装置１３３３は符号化されているＩ，ＰおよびＢフ
レームに対しそれぞれの制御信号を供給する。
縮の間に行われる非線形の機能は、フレーム間圧縮の場
合とは異なる。例えば、もし非線形の機能が区分的線形
コアリングであるならば、予め定められた値であってフ
レーム内の値がそれ以下になるとコアリングされる値
は、フレーム間の残余についての値よりも、かなり大き
くなる。あるいは、フレーム内信号の信号対雑音比は残
余に比較して割合に大きいので、この非線形要素は、変
更されてないフレーム内信号を通過させるように制御さ
れる。ＢフレームとＰフレームの予測符号化されたフレ
ームの相対的な信号対雑音比も、Ｐフレーム間にあるＢ
フレームの数によって相当に異なる。従って、異なる形
式の予測符号化については、異なる非線形関数を要素５
００に使用することが適切であろう。非線形要素５００
を適応的に制御することは予測装置１３３３で行われ、
予測装置１３３３は符号化されているＩ，ＰおよびＢフ
レームに対しそれぞれの制御信号を供給する。
【００１５】図４は、あらゆる形式のフレーム間および
フレーム内圧縮のために同様な非線形関数を使用するの
に役立つ実施例を示す。図４で、図１の装置と類似した
番号で表わされている要素は、類似したものであり、類
似した機能を果たす。図４の回路は、減算器１２と符号
器１５の間に非線形要素５０を含んでいる。この非線形
要素の機能は、図５に示す機能（標準的なコアリング機
能）あるいは装置５００について述べた機能と同様であ
る。
フレーム内圧縮のために同様な非線形関数を使用するの
に役立つ実施例を示す。図４で、図１の装置と類似した
番号で表わされている要素は、類似したものであり、類
似した機能を果たす。図４の回路は、減算器１２と符号
器１５の間に非線形要素５０を含んでいる。この非線形
要素の機能は、図５に示す機能（標準的なコアリング機
能）あるいは装置５００について述べた機能と同様であ
る。
【００１６】フレーム間符号化フレームの圧縮の間、ス
イッチＳＷ１とＳＷ２は図に示す選択的な位置にある。
スイッチをこの位置にして、図４のシステムは図２のシ
ステムと全く同じように構成され動作して、フレーム間
符号化を行う。従って、要素５０の非線形機能は、フレ
ーム間符号化のために期待される性能に従って選択され
る。
イッチＳＷ１とＳＷ２は図に示す選択的な位置にある。
スイッチをこの位置にして、図４のシステムは図２のシ
ステムと全く同じように構成され動作して、フレーム間
符号化を行う。従って、要素５０の非線形機能は、フレ
ーム間符号化のために期待される性能に従って選択され
る。
【００１７】フレーム内符号化の場合、復号器１６から
の復号されたフレーム内信号は変更されずに加算器１８
を通過することが必要である。これを行うにはスイッチ
ＳＷ１を使用し、ＳＷ１は、Ｉフレームの符号化の間ゼ
ロ値を通過させるように予測装置１３３によって制御さ
れる。これと同時にスイッチＳＷ２は図４に示す位置に
移動される。
の復号されたフレーム内信号は変更されずに加算器１８
を通過することが必要である。これを行うにはスイッチ
ＳＷ１を使用し、ＳＷ１は、Ｉフレームの符号化の間ゼ
ロ値を通過させるように予測装置１３３によって制御さ
れる。これと同時にスイッチＳＷ２は図４に示す位置に
移動される。
【００１８】非線形要素がＩフレームの信号に有益な効
果を与えるためには、Ｉフレームの信号の信号対雑音比
は割合に高いので、Ｉフレームの信号は、雑音を処理す
るために人為的に低減され、それから雑音処理の後に元
に戻される。Ｉフレームの信号の低減を行うには、予測
されるＩフレームを発生し、この予測されたＩフレーム
を減算器１２に供給する。減算器で発生される差の大き
さはフレーム間の残余と同じ大きさであり、従って非線
形要素はそれに基づいて同様に動作する。次いで、予測
装置１３３より供給される予測された信号は、非線形要
素より供給される信号に加えられ、入力されたＩフレー
ム信号はほぼその元の位置に戻される。
果を与えるためには、Ｉフレームの信号の信号対雑音比
は割合に高いので、Ｉフレームの信号は、雑音を処理す
るために人為的に低減され、それから雑音処理の後に元
に戻される。Ｉフレームの信号の低減を行うには、予測
されるＩフレームを発生し、この予測されたＩフレーム
を減算器１２に供給する。減算器で発生される差の大き
さはフレーム間の残余と同じ大きさであり、従って非線
形要素はそれに基づいて同様に動作する。次いで、予測
装置１３３より供給される予測された信号は、非線形要
素より供給される信号に加えられ、入力されたＩフレー
ム信号はほぼその元の位置に戻される。
【００１９】予測されるＩフレームを発生するために幾
つかの方法がある。１つの方法は、バッファ１７内の最
後に復号化されたフレーム（これはＩフレームではない
かもしれない）から、現在のＩフレームと一緒に配列さ
れているピクセルのブロックを出力するように予測装置
１３３を単純に制御することである。しかしながら、Ｉ
フレームをもっとずっと正確に予測するのに好ましい方
法は、ＰまたはＢフレームを予測するのと同様にしてＩ
フレームを予測することである。予測には動きベクトル
を必要とし、この動きベクトルによって、時間的に間隔
を置いたフレーム内にある類似したピクセルのブロック
間の空間的一致が得られる。符号化されたＩフレームは
一般に動きベクトルを含んでいない。しかしながら、符
号器はＰフレームとＢフレームについてベクトルを発生
する動きベクトル発生装置を含んでいるので、Ｉフレー
ムについても動きベクトルを発生するように、このよう
な装置をプログラムするのは簡単な事柄である。これら
の動きベクトルは、雑音を低減する目的で予測されるＩ
フレームを発生するために符号器で使用され、そのあと
で捨てられる、すなわち、符号化されたビット・ストリ
ームの中に含められない。あるいは、ＭＰＥＧプロトコ
ルで提案されているように、Ｉフレームの動きベクトル
は誤り修整の目的で符号化されたビット・ストリームの
中に含めることもできる。
つかの方法がある。１つの方法は、バッファ１７内の最
後に復号化されたフレーム（これはＩフレームではない
かもしれない）から、現在のＩフレームと一緒に配列さ
れているピクセルのブロックを出力するように予測装置
１３３を単純に制御することである。しかしながら、Ｉ
フレームをもっとずっと正確に予測するのに好ましい方
法は、ＰまたはＢフレームを予測するのと同様にしてＩ
フレームを予測することである。予測には動きベクトル
を必要とし、この動きベクトルによって、時間的に間隔
を置いたフレーム内にある類似したピクセルのブロック
間の空間的一致が得られる。符号化されたＩフレームは
一般に動きベクトルを含んでいない。しかしながら、符
号器はＰフレームとＢフレームについてベクトルを発生
する動きベクトル発生装置を含んでいるので、Ｉフレー
ムについても動きベクトルを発生するように、このよう
な装置をプログラムするのは簡単な事柄である。これら
の動きベクトルは、雑音を低減する目的で予測されるＩ
フレームを発生するために符号器で使用され、そのあと
で捨てられる、すなわち、符号化されたビット・ストリ
ームの中に含められない。あるいは、ＭＰＥＧプロトコ
ルで提案されているように、Ｉフレームの動きベクトル
は誤り修整の目的で符号化されたビット・ストリームの
中に含めることもできる。
【００２０】値Ｔ（これは通常きわめて小さい）以上の
大きさを有する信号サンプルをすべて通過させるように
非線形要素はプログラムされると仮定する。また、予測
装置１３３から発生される信号はＳ（ｎ）であり、入力
されるＩフレーム信号は、Ｉ（ｎ）とする。要素５０を
無視すると、スイッチＳＷ２の上部接点に供給される信
号はＩ（ｎ）−Ｓ（ｎ）である。この信号は加算器５２
の１つの入力に結合され、信号Ｓ（ｎ）は加算器５２の
第２の入力に供給される。加算器５２より発生される信
号はＩ（ｎ）−Ｓ（ｎ）＋Ｓ（ｎ）＝Ｉ（ｎ）である。
これらの値は符号器１５に結合され、入力値から変更さ
れていない。減算器１２から発生される差が±Ｔ以内に
ある出力値Ｉ（ｎ）だけが非線形要素５０により影響を
受ける。従って、もし予測装置１３３から得られるＩフ
レームの予測が非常に正確で±Ｔ以内の誤差であれば効
果的であり、その場合、非線形要素５０は実質的に雑音
成分だけに影響を及ぼす。
大きさを有する信号サンプルをすべて通過させるように
非線形要素はプログラムされると仮定する。また、予測
装置１３３から発生される信号はＳ（ｎ）であり、入力
されるＩフレーム信号は、Ｉ（ｎ）とする。要素５０を
無視すると、スイッチＳＷ２の上部接点に供給される信
号はＩ（ｎ）−Ｓ（ｎ）である。この信号は加算器５２
の１つの入力に結合され、信号Ｓ（ｎ）は加算器５２の
第２の入力に供給される。加算器５２より発生される信
号はＩ（ｎ）−Ｓ（ｎ）＋Ｓ（ｎ）＝Ｉ（ｎ）である。
これらの値は符号器１５に結合され、入力値から変更さ
れていない。減算器１２から発生される差が±Ｔ以内に
ある出力値Ｉ（ｎ）だけが非線形要素５０により影響を
受ける。従って、もし予測装置１３３から得られるＩフ
レームの予測が非常に正確で±Ｔ以内の誤差であれば効
果的であり、その場合、非線形要素５０は実質的に雑音
成分だけに影響を及ぼす。
【００２１】上述の説明では、各フレームはフレーム内
符号化されたフレームとしてまたはフレーム間符号化さ
れたフレームとして完全な形で符号化される。例えば、
ＭＰＥＧ基準では、ビデオ信号は各ブロックごとに符号
化され、検索フレーム内のブロックにぴったり一致する
ものが見つからない場合、ＰフレームかＢフレームの或
るブロックをフレーム内符号化モードで符号化するよう
に準備がなされる。このような場合、予測装置３３，１
３３および１３３３は、現在の処理形式に従って各ブロ
ックごとに非線形処理要素５０および５００をそれぞれ
切り換えるようにブログラムされる。従って、特許請求
の範囲で、もしフレーム間処理モードに従ってフレーム
を圧縮することについて述べられているならば、このよ
うなフレームの中にあるピクセルのブロックはフレーム
内処理されるものと認識されるべきであり、特許請求の
範囲はこのような混合モードで処理されたフレームにも
適用される。
符号化されたフレームとしてまたはフレーム間符号化さ
れたフレームとして完全な形で符号化される。例えば、
ＭＰＥＧ基準では、ビデオ信号は各ブロックごとに符号
化され、検索フレーム内のブロックにぴったり一致する
ものが見つからない場合、ＰフレームかＢフレームの或
るブロックをフレーム内符号化モードで符号化するよう
に準備がなされる。このような場合、予測装置３３，１
３３および１３３３は、現在の処理形式に従って各ブロ
ックごとに非線形処理要素５０および５００をそれぞれ
切り換えるようにブログラムされる。従って、特許請求
の範囲で、もしフレーム間処理モードに従ってフレーム
を圧縮することについて述べられているならば、このよ
うなフレームの中にあるピクセルのブロックはフレーム
内処理されるものと認識されるべきであり、特許請求の
範囲はこのような混合モードで処理されたフレームにも
適用される。
【図１】従来技術のＤＰＣＭ圧縮装置のブロック図であ
る。
る。
【図２】本発明に従う雑音低減装置を含む圧縮装置のブ
ロック図である。
ロック図である。
【図３】図２および図４の雑音低減装置の例示的な非線
形伝達関数を示す。
形伝達関数を示す。
【図４】本発明による雑音低減装置を含む圧縮装置のブ
ロック図である。
ロック図である。
【図５】図２および図４の雑音低減装置の例示的な非線
形伝達関数を示す。
形伝達関数を示す。
１０ 巡回形雑音低減フィルタ １２ 減算器 １３ 予測装置 １４ 動き推定装置 １５ 符号器 １６ 復号器 １７ バッファ・メモリ １８ 加算器 １９ フォーマット化装置 ２０ トランスポート処理装置 ２１ レート・バッファ ２２ モデム ５０ 非線形要素 １３３ 予測装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スコット デイビツド カサバント アメリカ合衆国 ニユージヤージ州 イー スト ウインザー エイボン・ドライブ エス−１ (72)発明者 ポール ハークエイル ミーハン アメリカ合衆国 ニユージヤージ州 プレ インズボロアスペン・ドライブ 1913
Claims (5)
- 【請求項１】 ビデオ信号を圧縮するための動き補償さ
れた差分パルス符号変調圧縮装置であって、振幅の比較
的小さい成分と比較的大きい成分を有する残余（この残
余とは、圧縮されている前記ビデオ信号の現在のフレー
ムの予測された画素値と実際の画素値との差である）を
発生する手段と、前記残余を変換して圧縮された前記ビ
デオ信号を発生する変換手段を備えた手段を含み、そし
て更に残余を発生する前記手段と変換手段を備えた前記
手段との間に結合され、前記残余の振幅の比較的小さい
成分を振幅の比較的大きい成分よりも多く減衰させる非
線形処理手段を含んでいる、前記動き補償差分パルス符
号変調圧縮装置。 - 【請求項２】 前記非線形処理手段がコアリング回路で
ある、請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 前記ビデオ信号はフレームで生じ、前記
圧縮装置は前記ビデオ信号の前記フレームのうちいくつ
かのフレームをフレーム内符号化で圧縮し前記フレーム
のうち他のフレームをフレーム間符号化により圧縮し、
更に、フレーム内符号化されているフレームをフレーム
間符号化されているフレームとは異なって処理するよう
に前記非線形要素を制御する手段を含んでいる、請求項
１に記載の装置。 - 【請求項４】 前記ビデオ信号はフレームで生じ、前記
圧縮装置は前記フレームのうちいくつかのフレームをフ
レーム内符号化により圧縮し前記フレームのうち他のフ
レームをフレーム間符号化により圧縮し、画像信号予測
手段は予測された画像フレームをフレーム内符号化の期
間の間減算器の第２の入力端子に移送するように構成さ
れており、更に、 前記減算器の第２の入力端子に結合される第１の入力端
子と、前記非線形要素の出力端子に結合される第２の入
力端子と、出力端子を有する加算器と、 前記非線形要素と前記加算器の出力端子にそれぞれ結合
される第１と第２の入力端子を有し、かつ前記圧縮手段
に結合される出力端子を有するスイッチと、 フレームがそれぞれフレーム間符号化およびフレーム内
符号化される時に前記スイッチを、その第１および第２
の入力端子に信号を移送するように制御する手段とを含
んでいる、請求項１に記載の装置。 - 【請求項５】 前記ビデオ信号はフレームで生じ、それ
ぞれのフレームは一連の異なる圧縮処理に従って圧縮さ
れ、更に、前記異なる圧縮処理に対して異なる伝達関数
で機能するように前記コアリング手段を制御する手段を
含んでいる、請求項２に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US13638793A | 1993-10-13 | 1993-10-13 | |
| US136387 | 1993-10-13 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007326153A Division JP2008113463A (ja) | 1993-10-13 | 2007-12-18 | 多圧縮モードのビデオ信号圧縮装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07177525A true JPH07177525A (ja) | 1995-07-14 |
Family
ID=22472636
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6282381A Pending JPH07177525A (ja) | 1993-10-13 | 1994-10-12 | 動き補償差分パルス符号変調圧縮装置 |
| JP2007326153A Pending JP2008113463A (ja) | 1993-10-13 | 2007-12-18 | 多圧縮モードのビデオ信号圧縮装置 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007326153A Pending JP2008113463A (ja) | 1993-10-13 | 2007-12-18 | 多圧縮モードのビデオ信号圧縮装置 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6115071A (ja) |
| EP (1) | EP0649262B1 (ja) |
| JP (2) | JPH07177525A (ja) |
| KR (1) | KR100317412B1 (ja) |
| CN (1) | CN1073326C (ja) |
| DE (1) | DE69422257T2 (ja) |
| ES (1) | ES2139697T3 (ja) |
| RU (1) | RU2162280C2 (ja) |
| SG (1) | SG81189A1 (ja) |
| TW (1) | TW297202B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE19524872C1 (de) * | 1995-07-07 | 1997-02-20 | Siemens Ag | Verfahren und Anordnung zur Codierung und Decodierung von einem Videodatenstrom für alle Bildelemente des Videodatenstroms |
| KR100463508B1 (ko) * | 1997-12-31 | 2005-07-07 | 엘지전자 주식회사 | 동영상 부호화기의 노이즈 제거를 위한 이득제어방법 |
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| KR20000056447A (ko) * | 1999-02-22 | 2000-09-15 | 윤종용 | 오디오 신호 압축장치 |
| FR2828977B1 (fr) * | 2001-08-21 | 2003-12-05 | Nextream Sa | Dispositif et procede d'estimation du niveau de bruit, systeme de reduction de bruit et systeme de codage comprenant un tel dispositif |
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| EP1322121A3 (en) * | 2001-12-19 | 2003-07-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Video encoder and decoder with improved motion detection precision |
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| KR100813958B1 (ko) * | 2004-06-07 | 2008-03-14 | 세종대학교산학협력단 | 동영상의 무손실 인코딩 및 디코딩 방법, 그 장치 |
| KR100703770B1 (ko) | 2005-03-25 | 2007-04-06 | 삼성전자주식회사 | 가중 예측을 이용한 비디오 코딩 및 디코딩 방법, 이를위한 장치 |
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| JP2007116351A (ja) | 2005-10-19 | 2007-05-10 | Ntt Docomo Inc | 画像予測符号化装置、画像予測復号装置、画像予測符号化方法、画像予測復号方法、画像予測符号化プログラム、及び画像予測復号プログラム |
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| US8824825B2 (en) | 2009-11-17 | 2014-09-02 | Sharp Kabushiki Kaisha | Decoding device with nonlinear process section, control method for the decoding device, transmission system, and computer-readable recording medium having a control program recorded thereon |
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