JPH07203449A

JPH07203449A - 動画像符号化装置

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Publication number: JPH07203449A
Application number: JP33847493A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Fujiwara; 陽一藤原; Toshiyuki Miyake; 俊行三宅; Hiroyuki Katada; 裕之堅田; Tomoko Aono; 友子青野; Hiroshi Kusao; 寛草尾
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-08-04
Anticipated expiration: 2017-12-16
Also published as: EP0661887A2; EP0661887A3; US5856848A; JP3356516B2; DE69416662D1; DE69416662T2; EP0661887B1

Abstract

(57)【要約】【目的】小さなハードウェア規模でフレーム内ブロッ
クとフレーム間差分ブロックの符号化を適応的に切り替
える。【構成】符号化対象ブロックの平均値を求める手段
と、符号化対象ブロックの各画素値から平均値を減じて
交流成分を得る手段と、得られた交流成分に対して動き
予測における誤差演算と同種の演算を行なってフレーム
内乱雑量を得る手段と、フレーム内乱雑量と動き予測時
に算出される予測誤差量とを比較する手段を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は動画像符号化装置に関
し、特に、フレーム内符号化とフレーム間符号化を適応
的に切り替える動画像符号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】動画像情報をディジタル伝送したり若し
くはディジタル記録したりする場合に、フレーム内符号
化とフレーム間符号化を適応的に切り替えて用いる適応
フレーム間画像符号化法が知られている。即ち、動画像
情報の符号化は通常はフレーム間モードの予測であるフ
レーム間符号化を用いて行うが、シーンチェンジの場合
等は入力信号がそのまま変換器に加えられる（フレーム
内符号化モード）のである。

【０００３】図８は、一般的な適応フレーム間画像符号
化装置のブロック図を示す。

【０００４】符号化対象ブロック、即ちフレーム内ブロ
ックＸは、画像入力端子６１に加わる。フレーム内ブロ
ックＸは、減算器６２において、予測部７１に保持され
ている参照画像から動き予測をして算出した予測ブロッ
クＰとの差分をとられ、フレーム間差分ブロックＥが減
算器６２の出力において得られる。

【０００５】制御部６４は、フレーム内ブロックＸとフ
レーム間差分ブロックＥとを比較して、フレーム内ブロ
ックＸを符号化するのか、フレーム間差分ブロックＥを
符号化するのかのいずれかを判断し、そして切替器６３
を制御する。ここで、フレーム内ブロックＸが選択され
た場合をフレーム内符号化モードと呼び、フレーム間差
分ブロックＥが選択された場合をフレーム間符号化モー
ドと呼ぶ。

【０００６】切替器６３によって選択されたブロックＤ
は、符号化部６５に入力するようにされ、符号化され、
符号データＹが出力される。

【０００７】一方、フレーム内ブロックＸ、フレーム間
ブロックＥのどちらを選択したかの符号化モード情報Ｃ
と、動き予測における動きベクトルＭＶとがマルチプレ
クサ６６によって符号データＹに多重化され、その多重
化出力端子６７における符号化出力Ｚは伝送もしくは記
録される。

【０００８】同時に符号化側では、符号データＹと符号
化モード情報Ｃを用いて復号作業を行なう。

【０００９】符号データＹは復号部８に入力され、復号
されてブロックＤ′が得られる。更に、ブロックＤ′と
予測ブロックＰとは加算器６９の２つの入力に加えられ
て、その和が計算され、加算器６９の出力には加算演算
の結果であるブロックＥ′が得られる。

【００１０】ブロックＥ′とブロックＤ′は、符号化モ
ード情報Ｃによって制御される切替器７０によって選択
される。このとき、符号化部６５に入力されたのがフレ
ーム内ブロックＸ（フレーム内符号化モード）のときは
ブロックＤ′が選択され、フレーム間差分ブロックＥ
（フレーム間符号化モード）のときはブロックＥ′が選
択される。選択されたブロックが復号ブロックＸ′であ
り、予測部７１に入力される。

【００１１】１画面（１フレーム）分の処理が終った時
点で完全な復号画像が得られ、これが以降の符号化対象
に対する予測ブロックを生成する参照画像となり、予測
部７１に保持される。

【００１２】一般的に、参照画像としては、時間的に符
号化画像の前後にある画像が用いられる。ここで、動き
予測を用いる場合には、物体が平行移動している場合な
ど、参照画像内に符号化画像ブロックに相当する部分が
存在する場合は、フレーム間符号化モードの方が生成符
号量は少なくなり、フレーム間符号化モードを選択する
のが好ましい。画面端や物陰から物体が出てくる場合、
シーンチェンジの場合など、参照画像内にフレーム内ブ
ロックに相当する部分が存在しない場合には、フレーム
内符号化モードの方が生成符号量が少なくなる傾向があ
り、フレーム内符号化モードを選択するのが好ましい。

【００１３】制御部６４におけるフレーム内符号化モー
ドとフレーム間符号化モードの切り替えは、符号化によ
る歪の程度が同等ならば、それぞれの画像を符号化した
際に生成される符号量の大小で行なうのが理想的であ
る。即ち、生成される符号量が少ない方を選択する。ま
た、符号化によって発生する符号量が同程度ならば、符
号化による歪みの大小で行うのが理想的である。即ち、
符号化によって発生する歪みが小さい方を選択する。し
かし乍ら、フレーム内符号化モードにおいて生成される
符号量と、フレーム間符号化モードにおいて生成される
符号量とを符号化を行う前に予め知ることはできない
し、符号化を行う前に符号化によって発生する歪みを正
確に知ることもできない。

【００１４】そこで、例えば文献「ＭＰＥＧ２フレーム
間予測方式」テレビジョン学会技術報告、第１６巻第６
１号、第３７頁乃至第４２頁に述べられている方式で
は、「フレーム内ブロックと予測ブロックの平均２乗誤
差」（以下、「平均２乗誤差」）と、「フレーム内ブロ
ックの分散」（以下、「分散」）とを比較する。そし
て、（分散）＜６４の範囲ではフレーム間モードを採用
し、（分散）＞６４の範囲ではｍｉｎ［（平均２乗誤
差），（分散）］を与えるモードを選択する。但し、ｍ
ｉｎ［ｘ，ｙ］は、ｘ、ｙの内の小さい方の値を採るこ
とを意味する。

【００１５】ここで、本来なら「フレーム内ブロックの
分散」と比較するのは、「平均２乗誤差」ではなく「フ
レーム間差分ブロックの分散」であるべきである。しか
し、フレーム間差分ブロックの画素値の平均値は０と仮
定でき、「フレーム間差分ブロックの分散」は「平均２
乗誤差」からフレーム間差分ブロックの画素値の平均値
を引いたものであることから、上記の文献では、「平均
２乗誤差」を用いている。なお、フレーム間差分ブロッ
クの画素値の平均値を０と仮定できるのは、画像におい
て相関の高い画素間の差分値の分布は、一般に平均値０
のラプラス分布になることが知られているからである。

【００１６】図９に、「フレーム内ブロックの分散」を
算出する算出部のブロック図を示す。

【００１７】キャッシュメモリ７５には、フレーム内ブ
ロックの画素値データが格納され、制御装置８７で発生
されたアドレスに従い、画素値データが読み出される。
ここで、フレーム内ブロックの画素値をｘ（ｎ）とする
と、フレーム内ブロックの分散は

【００１８】

【数１】

【００１９】と表される。ここで、ｎはキャッシュメモ
リのアドレスを、Ｎはブロック内の画素数を、￣はブロ
ック内の平均（平均化操作）を表している。

【００２０】図９において、点線で囲み、符号７６を付
した部分は、フレーム内ブロックの画素値の自乗平均値
である、

【００２１】

【数２】

【００２２】の計算を行う部分である。

【００２３】乗算器７７の２つの入力にはキャッシュメ
モリ７５の画素値データ出力が加えられ、従って乗算器
７７からは画素値データの２乗値が出力される。乗算器
７７の出力は加算器７８の一方の入力に加えらる。加算
器７８の出力はレジスタ７９の入力へ加えられ、レジス
タ７９の出力は加算器７８の他方の入力へ加えられる。

【００２４】加算器７８及びレジスタ７９は累積加算部
を構成している。レジスタ７９の出力はラッチ８０にも
加えられる。ラッチ８０は、演算結果を保持するために
用いられ、ブロック単位に累積加算の結果のみを後段に
伝達するよう制御される。結果が保持されると、次のブ
ロックの累積加算値を計算するため、制御装置８７の制
御出力に基づいて、レジスタ７９の内容はリセットされ
る。なお、画素数Ｎが２のべき乗によりＮ＝２^aと書け
る場合は、Ｎによる除算は被除数をａビットだけ右シフ
トするビットシフト操作だけで実現できるため、この図
では除算器の記載を省略しているが、それ以外の場合は
ラッチ８０の後に除算器を設けることが必要となる。ラ
ッチ８０の出力はフレーム内ブロックの画素値の自乗平
均値を示している。

【００２５】図９において、点線で囲み、符号８２を付
した部分は、フレーム内ブロックの画素値の平均値を自
乗した値である、

【００２６】

【数３】

【００２７】の計算を行なう部分である。

【００２８】加算器８３の一方の入力には、キャッシュ
メモリ７５の画素値データ出力が加えらる。加算器８３
の出力はレジスタ８４の入力へ加えられ、レジスタ８４
の出力は加算器８３の他方の入力へ加えられる。加算器
８３及びレジスタ８４は累積加算部を構成している。レ
ジスタ８４の出力はラッチ８５にも加えられる。ラッチ
８５は、演算結果を保持するために用いられ、ブロック
単位に累積加算の結果のみを後段に伝達するよう制御さ
れる。結果が保持されると、次のブロックの累積加算値
を計算するため、制御装置８７の制御出力に基づいて、
レジスタ８４の内容はリセットされる。なお、前述のよ
うに、Ｎによる除算は被除数をａビットだけ右シフトす
るビットシフト操作だけで実現できるため、この図では
除数器の記載を省略しているが、それ以外の場合はラッ
８５の後に除算器を設けることが必要となる。

【００２９】ラッチ８５の出力は乗算器８６の２つの入
力へ加えられる。従って乗算器８６からはフレーム内ブ
ロックの画素値の平均値を自乗した値が出力される。

【００３０】最後に、ラッチ８０の出力は減算器８１の
被減数入力に加えられ、乗算器８６の出力は減算器８１
の減数入力に加えられる。減算器８１の出力からは、フ
レーム内ブロックの分散の値が出力される。

【００３１】一方、フレーム間差分ブロックの平均２乗
誤差は、フレーム内ブロックの画素値をｘ（ｎ）、予測
ブロックの画素値をｙ（ｎ）とすると（ｎはキャッシュ
メモリのアドレス）、

【００３２】

【数４】

【００３３】と表される。これは、分散の算出式である
（１）式において、ｘ（ｎ）をフレーム間差分ブロック
の画素値とし、

【００３４】

【数５】

【００３５】とすることに相当する。

【００３６】従って、キャッシュメモリからフレーム内
ブロックの画素値ｘ（ｎ）と予測ブロックの画素値ｙ
（ｎ）の差であるｘ（ｎ）−ｙ（ｎ）を読出して、それ
を図９の点線で示し記号７６にて示したのと同一の乗算
器、加算器、レジスタ及びラッチから成る自乗平均値回
路へ加えることによって求めることができる。図１０
に、上記の平均２乗誤差を用いた時の符号化モード判定
部のブロック図を示す。これは図８では制御部６４に設
けられている。

【００３７】ここで、符号７６、８２で示すブロック
は、図８における同一符号のブロックに対応している。
フレーム間差分ブロックＥとフレーム内ブロックＸに
対してそれぞれ算出された平均２乗誤差と分散とは比較
器８９に入力され、「平均２乗誤差」と「分散」の大小
関係によって符号化モード情報Ｃが決定され、出力され
る。

【００３８】

【発明が解決しようとする課題】図９から明らかなよう
に、分散の計算には積和および和積演算が必要となり、
最低でも乗算器が２個、加減算器が３個必要である。特
に、この中の乗算器はハードウェア規模を大きく増加さ
せる要因となる。また、「平均２乗誤差」の計算におい
ても積和演算が必要で、最低でも乗算器が１個、加算器
が１個必要である。このように、フレーム間符号化モー
ド、フレーム内符号化モードのモード判定には、積和演
算器及び和積演算器が３個も必要で、回路規模が非常に
大きくなってしまう。本発明の目的は、このような問
題点を解決し、小さなハードウェア規模で、フレーム内
ブロックとフレーム間差分ブロックを適応的に切り替え
る符号化装置を実現することにある。

【００３９】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる適応フレ
ーム間画像符号化装置は、画像をブロックに分割し、各
ブロックに対して前方、後方又は双方のフレームからの
動き予測を用いたフレーム間符号化モードとするか、若
しくは動き予測を行わず前記ブロックをフレーム内符号
化モードとするかをブロック毎に適応的にモード選択し
て切り替える符号化装置であって、前記動き予測に用い
る動きベクトルには、フレーム間差分信号に対して所定
の誤差演算を行なって得る「予測誤差量」を最小とする
ベクトルをもってする画像符号化装置において、符号化
対象ブロックの平均値を求める手段と、符号化対象ブロ
ックの交流成分を得る手段と、前記交流成分に対して前
記動き予測における前記誤差演算と同一の演算を行なっ
てフレーム内乱雑量を得る手段と、前記予測誤差量と前
記フレーム内乱雑量を比較する手段を具備する。

【００４０】

【発明の作用】本発明においては、まず符号化対象ブロ
ックの平均値を算出する。次に、符号化対象ブロックの
各画素値から前記平均値を減ずることによって、符号化
対象ブロックの交流成分を算出する。そして、前記交流
成分に対して、動き予測における予測誤差演算と同種の
演算を行い、フレーム内乱雑量を得る。最後に、動き予
測において算出される予測誤差量と、フレーム内ブロッ
クから求められるフレーム内乱雑量を比較して、フレー
ム間符号化モードかフレーム内符号化モードかを決定す
る。ここで、所定の関数ｆ（ｘ）、ｇ（ｙ）に対して、

【００４１】

【数６】

【００４２】のときはフレーム内符号化モードとし、そ
うでない時はフレーム間符号化モードとする。ただし、
不等号＞は＞でもよい。

【００４３】

【実施例】図１は、本発明に係る動画像符号化装置の一
実施例をブロック図にて示すものである。

【００４４】まず、カラー画像は輝度信号Ｙと色差信号
ＣR 、ＣB によって表わされ、画像信号は、図示しない
前処理部においてＣＩＦ又はＱＣＩＦの中間フォーマッ
トに変換され、併せて雑音除去フィルタリングを行われ
る。

【００４５】次いで、この画像信号がブロック（例えば
８×８画素）に分割された符号化対象ブロック、即ちフ
レーム内ブロックＸが所定の画素の順序において順次に
画像入力端子１に加わる。フレーム内ブロックＸは、減
算器２において、予測部１１に保持されている参照画像
から動き予測をして算出した予測ブロックＰとの差分を
取られ、そしてフレーム間差分ブロックＥがその所定の
画素の順序において減算器２の出力において得られる。

【００４６】制御部４には、フレーム間差分ブロックＸ
と予測部１からの予測誤差ＰＥとが加えられる。制御部
４においては、予測誤差ＰＥに基づく予測誤差量と後述
のフレーム内乱雑量とが比較され、フレーム内ブロック
Ｘを符号化するのか、それともフレーム間差分ブロック
Ｅを符号化するのか、即ちフレーム内符号化モードとフ
レーム間符号化モードのいずれを選択するのかの判断が
され、そして切替器３が制御される。

【００４７】切替器３によって選択されたブロックＤ
は、符号化部５に入力するようにされ、符号化され、符
号データＹが出力される。符号化部５においては、一例
として、その入力ブロックについてＤＣＴ（Discrete C
osine Transform）演算が施され、次いでＤＣＴ係数に
ついて量子化が行われ、次いでエントロピー符号化が行
われてもよい。

【００４８】一方、フレーム内ブロックＸ、フレーム間
ブロックＥのどちらを選択したかの符号化モード情報Ｃ
と、動き予測における動きベクトルＭＶとがマルチプレ
クサ６によって符号データＹに多重化され、その多重化
出力端子７における符号化出力Ｚは相手側へ伝送される
か、又は記憶媒体に記録される。

【００４９】同時に符号化側では、符号データＹと符号
化モード情報Ｃを用いて復号作業も行う。

【００５０】符号データＹは復号部８に入力され、復号
されてブロックＤ′が得られる。更に、ブロックＤ′と
予測ブロックＰとは加算器９の２つの入力に加えられ
て、その和が計算され、加算器９の出力には加算演算の
結果であるブロックＥ′が得られる。

【００５１】ブロックＥ′とブロックＤ′は、符号化モ
ード情報Ｃによって制御される切替器１０によって選択
される。このとき、符号化部５に入力されたのがフレー
ム内ブロックＸ（フレーム内符号化モード）のときはブ
ロックＤ′が選択され、フレーム間差分ブロックＥ（フ
レーム間符号化モード）のときはブロックＥ′が選択さ
れる。選択されたブロックを復号ブロックＸ′とする
と、これは予測部１１に入力される。

【００５２】１画面（１フレーム）分の処理が終った時
点で完全な復号画像が得られ、これが以降の符号化対象
に対する予測ブロックを生成する参照画像となり、予測
部１１に保持される。

【００５３】図１１に、図１にブロックにて示す予測部
１１内の予測誤差生成部の詳細を示す。

【００５４】キャッシュメモリ９３及び９４には、符号
化画像ブロック及び参照画像が記憶されている。キャッ
シュメモリ９３からは符号化画像ブロックが制御装置１
００の制御の下に読出されて、減算器９５の被減数入力
へ加えられ、キャッシュメモリ９４からは参照画像から
算出される予測画像ブロックが制御装置１００の制御の
下に読出されて、減算器９５の減数入力へ加えられる。
減算器９５の出力は絶対値算出部９６に加えらる。絶対
値算出部９６の出力は、加算器９７の一方の入力に加え
られる。加算器９７の出力はレジスタ９８の入力へ加え
られ、レジスタ９８の出力は加算器９７の他方の入力へ
加えられる。加算器９７及びレジスタ９８は累積加算部
を構成している。レジスタ９８の出力はラッチ９９にも
加えられる。ラッチ９９は、演算結果を保持するために
用いられ、ブロック単位に累積加算の結果のみを後段に
伝達するよう制御される。結果が保持されると、次のブ
ロックの累積加算値を計算するため、制御装置１００の
制御出力に基づいて、レジスタ９８の内容はリセットさ
れる。ラッチ９９は予測誤差ＰＥを出力する。

【００５５】図１に示す従来の動画像符号化装置と図８
に示す本発明に係る動画像符号化装置との差異は、制御
部４、６４への入力である。図８に示す従来の動画像符
号化装置では、フレーム内符号化ブロックＸ及びフレー
ム間差分ブロックＥが制御部６４へ入力されるが、図１
に示す本発明に係る動画像符号化装置では、フレーム内
符号化ブロックＸと予測部１１からの予測誤差ＰＥが入
力される。

【００５６】従来の動画像符号化装置（図８）において
は、符号化モードの判定に用いる平均２乗誤差と分散と
は、制御部で求められる。一方、本発明に係る動画像符
号化装置においてモード判定に用いるのは、予測誤差量
とフレーム内乱雑量とである。本発明の実施例において
は、予測誤差量には予測部１１において求められている
予測誤差ＰＥをそのまま用いる。従って、本発明に係る
動画像符号化装置においては、制御部４で求めるものは
フレーム内乱雑量のみとなり、制御部４の内部に設けら
れるモード判定部の回路規模を大幅に縮小することがで
きる。

【００５７】次に、図２に、本発明に係る動画像符号化
装置の実施例において用いるモード判定部の一例をブロ
ック図にて示す。

【００５８】フレーム内符号化ブロックＸの画素値はキ
ャッシュメモリ２１に一旦格納され、制御装置２６から
発生されるアドレスに従って読出される。

【００５９】平均値算出部２２は、制御装置２６の制御
の下に、読出されたフレーム内符号化ブロックの画素値
データの１ブロック毎の平均値を算出する。

【００６０】減算器２３の減数入力には、平均値算出部
２２の出力が加えられる。減算器２３の被減数入力に
は、平均値の算出に用いられたフレーム内符号化ブロッ
クが再度所定の順序で順次に読出され、そのフレーム内
ブロックの画素値データから平均値算出部２２で算出さ
れた平均値が減算されて、フレーム内符号化ブロックの
交流成分が得られる。即ち、各画素値データは平均値計
算のために読み出され、そして交流成分抽出のために再
び読出される。つまり、キャッシュメモリ２１内の特定
のフレーム内符号化ブロックの画素値データは、２回ア
クセスされる。

【００６１】減算器２３の出力である上述のフレーム内
符号化ブロックの交流成分、即ちフレーム内符号化ブロ
ックの画素値と平均値との差分信号は、次いで誤差演算
部２４に加えられる。

【００６２】誤差演算部２４は、動き予測誤差の計算に
用いる誤差演算をフレーム内ブロックの交流成分に対し
て適用する。即ち、一例としてフレーム内ブロックの交
流成分の絶対値の総和を求めて、フレーム内乱雑量を得
る。

【００６３】予測部１１から入力される予測誤差ＰＥ、
即ち予測誤差量とモード判定部内において求めたフレー
ム内乱雑量とがモード判定部の比較器２５に入力され、
予測誤差量とフレーム内乱雑量の大小関係から符号化モ
ード情報Ｃが決定される。

【００６４】図３に、図２における平均値算出部２２及
び誤差演算部２４の一例ををより詳細に示す。

【００６５】図３において、記号２１、２２、２３、２
４、２６は、図２の同一記号のブロックに対応してい
る。ここで、画素値と平均値との差分信号は交流成分に
相当し、その絶対値の総和、即ち絶対値和は、ブロック
の要素をｘ（ｎ）とすると（ｎはフレーム内ブロックの
画素値データが格納されたキャッシュメモリ２１のアド
レス）、

【００６６】

【数７】

【００６７】で表される。

【００６８】図３において、キャッシュメモリ２１には
フレーム内ブロックの画素値データが格納され、制御装
置２６で発生されたアドレスに従い、画素値データが読
み出され、加算器３１の一方の入力に加えられる。加算
器３１の出力はレジスタ３２の入力へ加えられ、レジス
タ３２の出力は加算器３１の他方の入力へ加えられる。
加算器３１及びレジスタ３２は累積加算部を構成してお
り、フレーム内符号化ブロックの画素値データの平均値

【００６９】

【数８】

【００７０】の計算を行なう。その結果はブロック単位
にラッチ４１に保持される。ここで結果が保持される
と、次のブロックの累積加算値を計算するために、レジ
スタ４０の内容は制御装置２６の制御信号によってリセ
ットされる。なお、画素数Ｎが２のべき乗によりＮ＝２
ａと書ける場合には、平均値の計算に必要なＮによる除
算は被除数をａビットだけ右シフトするビットシフト操
作だけで実現できるため、この図では除数器の記載を省
略しているが、それ以外の場合はラッチ１７の後に除算
器を設けることが必要となる。

【００７１】次に、減算器２３の出力であるフレーム内
符号化ブロックの交流成分は、絶対値算出部３４の入力
に加えられる。絶対値算出部３４は、その入力に加えら
れたデータ値の絶対値を採って、その出力に送出する。
即ち、この場合は、絶対値算出部３４は、

【００７２】

【数９】

【００７３】の計算を行う。

【００７４】絶対値算出部３４の出力は加算器３５の一
方の入力に加えられる。加算器３５の出力はレジスタ３
６の入力へ加えられ、レジスタ３６の出力は加算器３５
の他方の入力へ加えられる。加算器３５及びレジスタ３
６は累積加算部を構成している。

【００７５】レジスタ３６の出力はラッチ３７の入力に
も加えられる。ラッチ３７は、ブロック単位に累積加算
の結果のみを保持するように制御装置２６の出力によっ
て制御される。結果が保持されると、次のブロックの累
積加算値を計算するため、レジスタ３６の内容はリセッ
トされる。なお、負の数を２の補数によって表現する場
合には、符号の反転はビット反転とインクリメントで実
現でき、さらにインクリメントは加算器３５に含めるこ
とができるので、絶対値の算出によるハードウェアの増
加は殆ど無い。

【００７６】図３から明らかなように、この演算には加
減算器が３個必要なだけで、乗算器は必要では無い。従
って、図２に示す本発明に係る動画像符号化装置の実施
例において用いるモード判定部においては、乗算器は全
く不要となり、回路規模を大幅に削減できる。

【００７７】図４に、図３のブロック図に示したキャッ
シュメモリ２１と２つのラッチ３３、３７に対する制御
信号の一実施例を示す。ここでは、ブロックサイズを８
×８画素としている。先に述べたように、キャッシュメ
モリ２１内の画素値データは１ブロック毎に２回アクセ
スされる。

【００７８】

【数１０】

【００７９】は、それぞれラッチ３３、３７のデータ取
込み制御信号である。この信号がロー（０）からハイ
（１）に推移したときに、ラッチに入力されているデー
タが出力に保持される。すなわち、

【００８０】

【数１１】

【００８１】は、

【００８２】

【数１２】

【００８３】を保持するための信号であり、

【００８４】

【数１３】

【００８５】は、

【００８６】

【数１４】

【００８７】を保持するための信号である。

【００８８】本実施例において、制御部から順次発生さ
れるアドレス値の増加量は１となっており、ブロックの
全画素値データを演算に用いているが、演算時間を抑え
るため演算に用いる画素値データを任意の方法で間引い
てもよい。

【００８９】図５に、図２における平均値算出部２２及
び誤差演算部２４の他の実施例をより詳細に示す。

【００９０】図５において、記号２１、２２、２３、２
４、２６は、図２の同一記号のブロックに対応してい
る。

【００９１】図５において、キャッシュメモリ２１には
フレーム内ブロックの画素値データが格納され、制御装
置２６で発生されたアドレスに従い、画素値データが読
み出され、加算器５１の一方の入力に加えられる。加算
器５１の出力はレジスタ５２の入力へ加えられ、レジス
タ５２の出力は加算器５１の他方の入力へ加えられる。
加算器５１及びレジスタ５２は累積加算部を構成してお
り、フレーム内符号化ブロックの画素値データの平均値
の計算を行なう。その結果はブロック単位にラッチ５３
に保持される。ここで結果が保持されると、次のブロッ
クの累積加算値を計算するために、レジスタ５２の内容
は制御装置２６の制御信号によってリセットされる。な
お、画素数Ｎが２のべき乗によりＮ＝２^aと書ける場合
には、平均値の計算に必要なＮによる除算は被除数をａ
ビットだけ右シフトするビットシフト操作だけで実現で
きるため、この図では除数器の記載を省略しているが、
それ以外の場合はラッチ１７の後に除算器を設けること
が必要となることは勿論である。

【００９２】次に、減算器２３の出力であるフレーム内
符号化ブロックの交流成分は、乗算器５４の２つの入力
に加えられる。

【００９３】乗算器５４の出力は、加算器５５の一方の
入力に加えられる。加算器５５の出力はレジスタ５６の
入力へ加えられ、レジスタ５６の出力は加算器５５の他
方の入力へ加えられる。加算器５５及びレジスタ５６は
累積加算部を構成している。

【００９４】レジスタ５６の出力はラッチ５７の入力に
も加えられる。ラッチ５７は、ブロック単位に累積加算
の結果のみを保持するように制御装置の出力によって制
御される。結果が保持されると、次のブロックの累積加
算値を計算するため、レジスタ５６の内容はリセットさ
れる。

【００９５】図５の実施例においては、フレーム内符号
化ブロックの画素値と平均値との差分信号の２乗和算出
を以てフレーム内乱雑量としている。図５に示すものは
図３に示すものと殆ど同一であり、唯一異なるのは、乗
算器５０の部分である。

【００９６】図６に、図２の比較器２５の特性の１例を
示す。

【００９７】フレーム内乱雑量をｘとし、予測誤差をｙ
とし、フレーム内乱雑量ｘの関数をｆ（ｘ）とし、予測
誤差ｙの関数をｆ（ｙ）とする。図６は、図２の比較器
２５の特性が最も簡単な場合を示し、

【００９８】

【数１５】

【００９９】とした場合である。

【０１００】計算されたフレーム内乱雑量と予測誤差量
とを図６上にプロットした時、プロットした点が図上の
どちらの領域に属するかでモードを判定すると言うこと
ができる。ここで、プロットした点が直線上にある場合
にどちらのモードが選択されるかは、（３）式中の不等
号が＞であるか、＞であるかに依存する。図６に示す場
合は、符号化モードの判定は、予測誤差量とフレーム内
乱雑量との間の単なる大小比較となる。

【０１０１】図７に、図２の比較器２５の特性の別の例
を示す。この例は、（３）式において、

【０１０２】

【数１６】

【０１０３】とした場合である。ただし、ｂは定数であ
る。この場合は、フレーム間符号化モードの方がフレー
ム内符号化モードよりも優位に判定されることになる。

【０１０４】もちろんこの他にも、ｆ（ｘ）、ｇ（ｙ）
としていかなる関数を用いてもよい。

【０１０５】

【発明の効果】このように、動き予測で既に算出済みで
ある「予測誤差量」を、フレーム間符号化モードとフレ
ーム内符号化モードのモード判定に用いることにより、
従来必要であった積和および和積演算を大幅に省略する
ことができ、その結果、モード判定部のハードウェア規
模が大きく削減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る動画像符号化装置のブロック図の
実施例である。

【図２】モード判定部の一例を示すブロック図である。

【図３】符号化ブロックの画素値と平均値との差分信号
の絶対値和算出部を示すブロック図である。

【図４】キャッシュメモリと２つのラッチに対する制御
信号の実施例である。

【図５】符号化ブロックの画素値と平均値との差分信号
の２乗和算出部の一例を示すブロック図である。

【図６】モード判定の一例を示す図である。

【図７】モード判定の他の例を示す図である。

【図８】一般的な適応フレーム間画像符号化装置を示す
ブロック図である。

【図９】図８におけるフレーム内ブロックの分散の算出
部を示すブロック図である。

【図１０】図８における符号化モード判定部を示すブロ
ック図である。一般的な適応フレーム間画像符号化装置
のブロック図である。

【図１１】予測誤差生成部を示すブロック図である。

【符号の説明】

１画像入力２減算器３切換器４制御部５符号化部６マルチプレックス７符号化出力８復号部９加算器１０切換器１１予測部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者青野友子大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者草尾寛大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像をブロックに分割し、各ブロックに
対して前方、後方または双方のフレームからの動き予測
を用いたフレーム間符号化モードとするか、若しくは動
き予測を行なわず前記ブロックをフレーム内符号化モー
ドとするかをブロック毎に適応的にモード選択して切り
替える符号化であって、前記動き予測に用いる動きベク
トルには、フレーム間差分信号に対して所定の誤差演算
を行なって得る予測誤差量を最小とするベクトルをもっ
てする画像符号化装置において、符号化対象ブロックの
平均値を求める手段と、符号化対象ブロックの各画素値
から前記平均値を減じて交流成分を得る手段と、前記交
流成分に対して前記動き予測における前記誤差演算と同
種の演算を行なってフレーム内乱雑量を得る手段と、前
記予測誤差量と前記フレーム内乱雑量を比較する手段と
を具備し、前記予測誤差量と前記フレーム内乱雑量の大
小関係により前記フレーム間符号化モードにするか前記
フレーム内符号化モードにするかを判定することを特徴
とする動画像符号化装置。
【請求項２】前記予測誤差量を所定の関数に代入した
ときの関数の値が、前記フレーム内乱雑量を前記所定の
関数に代入した時の関数の値より大のときはフレーム内
符号化モードとし、そうでないときはフレーム間符号化
モードとすることを特徴とする請求項１に記載の動画像
符号化装置。
【請求項３】前記誤差演算に差分信号の絶対値和を用
いることを特徴とする請求項１又は２に記載の動画像符
号化装置。
【請求項４】前記誤差演算に差分信号の２乗和を用い
ることを特徴とする請求項１又は２に記載の動画像符号
化装置。