JPH07222165A

JPH07222165A - ビデオ信号符号化方法

Info

Publication number: JPH07222165A
Application number: JP6011198A
Authority: JP
Inventors: Tan Chiyon Shiyuu; タン・チョンシュー; Mei Shien Shien; メイ・シェンシェン
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-02-02
Filing date: 1994-02-02
Publication date: 1995-08-18

Abstract

(57)【要約】【目的】異なる移動度を有するシーケンスを取り扱うに適
切であって、良好な品質が得られるヒ゛テ゛オ信号符号化方法
を提供すること。【構成】内部符号化モート゛と予測符号化モート゛を含む種々
のモート゛のヒ゛テ゛オフレームを符号化するステッフ゜と、入力フレームが内
部符号化モート゛または予測符号化モート゛を使用して符号化さ
れるかを決定するステッフ゜と、前記内部符号化フレームがそれ自
体からの情報だけを使用して符号化され、また予測符号
化フレームは、先に符号化された内部符号化フレームまたは先に
符号化された予測符号化フレームからの情報を用いた動きの
予測と補正の手法を使用して符号化されるものであり、
先のフレームの符号化からの情報を動的に使用して、それぞ
れの内部符号化フレームと予測符号化フレームに割り当てられる
ヒ゛ット数を求めるステッフ゜と、ここに、前記情報は、先に符号化
されたフレームからの動き情報を含むものであり、これらのス
テッフ゜を備えたヒ゛テ゛オ信号符号化方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオ信号の圧縮、特
に動画圧縮設計におけるレート制御に関するビデオ信号
符号化方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】ビデオ信号のディジタル伝送と格納（記
憶）は、最近多くの関心を引くようになっている。と言
うのは、アナログ信号と比較して、画像品質が高くかつ
融通性が大きいからである。しかしながらディジタルビ
デオ画像は伝送と格納のために大きな帯域幅を必要とす
るので、ビデオ信号を表すデータ量を削減するために効
率的な符号化(圧縮)手法を開発しなければならない。効
率的に圧縮しようとすると、静止画像についてなされる
ような画像における画素間の空間的相関を利用するだけ
ではなく、隣接するフレーム間の時間的相関を利用する
ことになる。このような空間的相関および時間的相関を
考慮するシステムは、ハイブリッド符号化システムと呼
ばれる。

【０００３】空間的領域における冗長さを除くために種
々の変換方法が試されているが、ディスクリート余弦変
換(DCT) は、効率と実施の複雑性の観点から最上の変換
方法であることが分かる。このDCT は、画素データのブ
ロックを空間的領域から、表示のためには非常に少ない
ビットで済む他の領域に変換できる。

【０００４】時間的な冗長さは、現行フレームと参照フ
レーム( これは先行または後続フレームである) との差
異を用い、差分符号化手法を使用して基本的には除くこ
とができる。符号化される各フレームは先ず、データの
ブロックに分割される。符号化されるデータのブロック
毎に、現行ブロックを、先行または後続フレームからの
ブロックと比較することにより最も一致したブロックが
得られる。その最も一致したブロックと現行ブロックと
の差異が用いられるが、ついでこの予測エラー信号は変
換され、量子化され、可変長符号化される。現行ブロッ
クの位置に関して参照フレーム内の最も一致したブロッ
クのオフセットを表すベクトルは、動きベクトルと呼ば
れ、復号器のために格納および伝送される必要がある。

【０００５】シーケンス符号化プロセスにおいて、シー
ケンス内のフレームは、3 種類のフレーム、すなわち内
部（INTRA）フレーム(I- フレーム) 、予測フレーム(P-
フレーム) および双方向予測フレーム(B- フレーム)
に通常分類される。この各種のフレームは図 1に示され
ているようなものである。P-フレームおよびB-フレーム
は予測フレームとして通常知られている。

【０００６】I-フレームは、他のフレームから独立して
符号化され、また他のフレームを使用することなく圧縮
される。I-フレームは、容易なランダムアクセス、高速
の順方向/ 逆方向およびエラー回復ができるように周期
的に使用される。

【０００７】P-フレームは、符号化フレーム( これはP-
フレームである) の内容を予測するために1つの先行フ
レームを用いた動きの予測と補正を使用して符号化され
る。先行フレームは通常I-フレームまたはP-フレームで
ある。

【０００８】B-フレームは、B-フレームの内容を予測す
るために、1 つの先行フレームと1つの後続フレームを
用いた動きの予測と補正を使用して符号化される。先行
フレームと後続フレームは、I-フレームまたはP-フレー
ムである。

【０００９】これらの3 種類のフレームを符号化するの
に必要なビット数は、符号化されるデータ内に存在する
情報量が異なるので、異なる。すなわち、最も多くのビ
ットを必要とするのはI-フレーム、次に必要とするのは
P-フレーム、その次に必要とするのはB-フレームとな
る。 I-フレームおよびP-フレームとの比較： P-フレ
ームの場合において、時間的な冗長さは、先行フレーム
を用いた動き補正を実施することにより減少される。す
なわち、I-フレームに必要とされるビットより少ないビ
ット数がP-フレームの場合に必要である。同様に、B-フ
レームは、先行フレームまたは後続フレームのいずれ
か、もしくは両方から予測され、かつその予測距離は、
P-フレームのものより近いので、P-フレームよりも正確
に通常予測される。したがって、B-フレームはビットの
最小総数を使用する。

【００１０】固定ビットレート動作において、I-フレー
ム、P-フレームおよびB-フレームに使用される目標ビッ
トを割り当てるために、初期フレームビット割り当てプ
ロセスが実施され、I-フレームが最も多くのビットを取
得し、またB-フレームは最も少ないビットを取得する。
MPEG( 動画エキスパートグループ) 試験モデル5(ISO-IE
C/JTCI/SC29/457 、画像および音声情報の符号化表現、
MPEG93/457、試験モデル5)において、これらのビットレ
ート割り当ては、先行フレームに使用される平均量子化
ステップと、およびそれに使用される全ビットを考慮
し、かつ先行フレームの符号化された情報を使用するこ
とにより、符号化プロセス中にさらに動的に調整され
る。例えば、使用される平均量子化ステップおよび全ビ
ットが、フレームを符号化するときに高い場合、これは
フレームの複雑性が高いことを意味するので、いま符号
化されたフレームと同一の種類(I 、P またはB フレー
ム)である次のフレームを符号化するときに、より多く
のビットが割り当てられることになる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、符号化
されたフレームの平均量子化ステップおよび全ビットを
使用する現行ビット割り当て方法は、種々の種類の動き
情報でシーケンスを符号化する場合に不十分である。そ
れは動き情報を考慮しないので、種々の移動度を有する
シーケンスの要求に従ってビット割り当てを調整するこ
とはできない。これらの異なるシーケンスは、動きベク
トルを表すために異なる総数のビットを実際に必要とす
る。

【００１２】すなわち、不規則な動きの場合、動きベク
トルを表すには、より多くのビットが必要とされるの
で、より少ないビットが予測エラー信号の符号化に利用
されることになる。この場合、予測は、規則的な動き(
例えばカメラのパン移動)の場合よりも正確でないよう
に思われ、また予測エラー信号の符号化に利用する少な
いビットは、符号化されたフレーム内に大きい歪みをも
たらすことになる。

【００１３】パン移動または無移動の場合は、動きベク
トルを表すために必要なビットはより少ない。この場
合、予測も一層正確になるので、より少ないビットが予
測エラー信号の符号化に当てられる。

【００１４】現行ビット割り当て方法は、I-フレーム、
P-フレームおよびB-フレームの異なるビット要求条件に
適応するように、それ自体を調整できないので、異なる
移動度を有するシーケンスを取り扱うには最善のもので
はない。

【００１５】本発明は、このような従来のビット割り当
て方法の課題を考慮し、異なる移動度を有するシーケン
スを取り扱うに適切であって、良好な品質が得られるビ
デオ信号符号化方法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、予測フレー
ム、すなわちP-フレームおよびB-フレームを符号化する
際に動きベクトルを符号化するのに使用されるビット数
の計算を包含する。予測フレームを符号化する際、ビッ
ト数は累積され、また特定のフレームについて動きベク
トルにより使用されるビットの合計数は、符号化される
次のフレームについてのビット割り当てを調整するのに
使用される。

【００１７】P-フレームまたはB-フレームが動きベクト
ルについて多数のビットを使用する場合、より多くのビ
ットが次のP-フレームまたはB-フレームにそれぞれ割り
当てられる。これにより、次のP-フレームまたはB-フレ
ームの予測エラー信号は、効率的に符号化できる。

【００１８】P-フレームまたはB-フレームが動きベクト
ルについて、より少ないビットを使用する場合、より少
ないビットが後続のP-フレームまたはB-フレームに割り
当てられる。これは、より多くのビットがI-フレームに
割り当てられ、良好に復号化されたI-フレームを与え
る。この復号化されたI-フレームは、P-フレームおよび
B-フレームについて良好な特性を引き続いて与えること
になる。

【００１９】

【作用】本発明は、符号化されるフレームにビットを割
り当てるときに、動きベクトルビットを考慮しない従来
技術の方法に比べて大きい改良点を有する。

【００２０】つまり、符号化アルゴリズムが、異なる移
動度のシーケンスを提供するとき、I-フレーム、P-フレ
ームおよびB-フレームに対して適切なビット数を割り当
てできる。現行フレームに使用される、全ビット、平均
量子化ステップおよび動きベクトルビットは、符号化さ
れる新しいフレームに対するビット割り当てを調整する
のに使用される。

【００２１】言い替えれば、不規則な動き移動の場合、
P-フレームおよびB-フレームは、効率的な符号化のため
に、より多くのビットを必要とし、また正確なI-フレー
ムは、P-フレームおよびB-フレームの効率的な符号化に
は役立たないので、I-フレームからの幾つかのビット
は、P-フレームおよびB-フレームに再割り当てされる。
このようにして、画像全体の良好な品質が得られる。

【００２２】規則的な動き( 例えばパン移動) または動
きが無い場合は、より少ないビットが動きベクトルによ
り使用され、このことは、より少ないビットがP-フレー
ムおよびB-フレームに必要であることも示している。し
たがってI-フレームには、より多いビットが割り当てら
れる。より正確なI-フレームにより、より良好な画像が
生成されるだろうから、後続のP-フレームおよびB-フレ
ームも、より正確になる。これにより、符号化効率が向
上し、したがって全体の画像品質が良好となり、かつSN
R が一層高くなる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００２４】本発明は、動きの予測と補正を使用する移
動シーケンス符号化方法の異なるモードで使用するのに
適切である。これらには、フレームを基にした動き補
正、領域を基にした動き補正、および適応フレーム／フ
ィールド領域の動き補正などがある。

【００２５】図1 は、画像の1つの表示順でのシーケン
スを示し、その画像は、図2に示されるビデオ符号化器
へ入力されることになる。フレームが符号化アルゴリズ
ムにより処理されている態様により分類されるところの
3種類のフレームがある。これらのフレームは、図 1に
示されるようにI-フレーム、P-フレームおよびB-フレー
ムと呼ばれる。I（INTRA）-フレームは、内部的に符号
化されるもので、すなわち、隣接フレームを参照するこ
となく符号化される。P-フレームおよびB-フレームは、
予測的に符号化されるもので、すなわち、動きの予測と
補正の手法により近くのフレームからの情報を使用して
符号化される画素を予測することにより符号化される。
フレームの大部分は、一時的な冗長さを減らすために、
予測符号化フレームを使用して符号化される。Ｉ-フレ
ームは、高速順方向アクセス、高速逆方向アクセスおよ
びランダムアクセスのようなビデオ動作の他の若干の機
能をサポートし、かつエラー抵抗性（頑強性）を与える
ためにビデオシーケンスにおいて周期的に使用される。
フレームが内部的(INTRA-coded)に符号化されるか、ま
たは予測的に符号化されるかの判断は、ビデオ信号のシ
ーケンスにおけるフレームの番号( または位置) に従っ
てなされる。I-フレーム、P-フレームおよびB-フレーム
の番号( または位置) は、予め決められる。例えば、15
フレーム毎に1つのI-フレームを有するように予め決め
られたならば、それぞれ(15n+1) 番目のフレーム(ただ
しn= 0, 1, 2,...) 、すなわち1 番目、16番目、32番目
- - -のフレームはI-フレームであり、また残りのフレ
ームはP-フレームまたはB-フレームである。I-フレーム
間のフレームの番号は、画像のグループ(GOP) と呼ばれ
る。それぞれ(15n+1) 番目のフレームがI-フレームであ
る上例の場合、GOP の長さは15である。

【００２６】図 2は、本実施例の符号器ブロック図を示
す。各フレームの画素データを含む入力ビデオ信号は、
入力フレーム記憶装置1へ入力されて、格納される。ブ
ロックサンプリング回路2は、入力フレーム記憶装置1に
格納されたデータをライン14を通して受信し、そのフレ
ームデータを、画素データの空間的に非重複ブロックに
分割する。妥当なレベルの適応性を得るために、8 x 8
画素のブロックサイズを使用する。フレームのフレーム
番号は、入力フレーム記憶装置1へも入力され、またブ
ロックサンプリング回路2を通りスイッチ(S1)3へ渡され
る。フレーム番号に基づいて、スイッチ3は、フレーム
内符号化モードでの符号化のためにライン16を通して、
または予測符号化モードでの符号化のためにライン17
へ、ブロックサンプリング回路2から画素データの出力
ブロックを選択的に送り出す。

【００２７】フレーム内符号化モードの場合、ブロック
サンプリング回路2の出力は、ライン16を通してディス
クリート余弦変換(DCT) 回路6へ渡される。DCT 回路6
は、画像データを周波数領域におけるデータへ変換する
周知の数学的変換であるディスクリート余弦変換を実施
する。変換されたデータ、すなわちDCT 係数は、ついで
量子化マトリックスと、およびレート制御装置9により
ライン23を通して与えられる量子化ステップサイズとを
使用する量子化回路7において量子化のプロセスを受け
る。量子化されたデータは、補助情報としての量子化ス
テップと共に、ライン21を通り、ランレングス符号化お
よび可変長符号化回路8へ渡され、その回路は、量子化
されたデータおよびその関連する補助情報のランレング
ス符号化を実施し、ついでランレングス符号化結果の可
変長符号化を実施する。ランレングス符号化および可変
長符号化回路8の出力は、復号器への伝送が可能な符号
化されたビットストリーム30 である。このビットスト
リームは又、ライン22を通してレート制御装置9へ渡さ
れる。ブロックの符号化のときに既に使用されたビット
数に基づいて、レート制御装置9は、出力ビットストリ
ームが符号化システムのビットレート必要条件を満足す
るように量子化ステップを調整する。量子化回路7によ
り量子化された値は又、ライン24を通して、逆量子化回
路10および逆ディスクリート余弦変換( 逆DCT)回路11へ
渡される。逆量子化回路10および逆DCT回路は、DCT 回
路6および量子化回路7により実施されるものの逆プロセ
スを実施して、再構成されたデータを得る。再構成され
たデータは、ライン26を通して局所復号化フレーム記憶
装置12に格納され、また予測符号化フレームである次の
入力フレームのために動きの予測回路4と補正回路5に出
力される。I フレームの全体が符号化された後に、レー
ト制御装置9は、I フレームの符号化に使用された合計
ビットを計算して、次のP フレームおよびI フレームに
割り当てられるビット数を決定する。

【００２８】予測符号化モードの場合、ブロックサンプ
リング回路2の出力は、スイッチS1およびついでライン1
7を通して、動きベクトル(MV)予測回路4へ渡される。MV
予測回路4において、動きベクトル予測は、ライン18を
通して得られる、局所復号化フレーム記憶装置12からの
局所復号化フレームを使用して、隣接フレームからMVを
決めるように実施される。MV予測回路4は、例えば、平
均平方エラーのような幾つかの所定の規準に基づいて最
良に一致したブロックを見出して、１つのフレームから
次のフレームへの画素のブロックの移行動き方向を求め
ることにより、最良の一致を見出す。

【００２９】動きベクトル予測プロセスにおいて得られ
たMVは、符号化されるブロックと共に、ライン18を通り
動き補正回路5へ渡され、その回路は、予測されたブロ
ックを求める為に局所復号化フレーム記憶装置12に格納
されたブロックを使用して動き補正を実施する。予測ブ
ロックは、MVにより与えられるオフセットを局所復号化
記憶装置から得られるブロックに適用して得られる。符
号化されるブロックの画素の値と、予測ブロックの画素
の値との間の差が計算されて、差分値から成る差分ブロ
ックが得られる。差分ブロックに基づいて、動き補正回
路5は又、ブロックの標準偏差などの幾つかの先に定義
した規準を使用して差分ブロックと符号化されるブロッ
クの複雑さ（activity）を比較することにより、変換の
ためにDCT 回路6へ渡されるブロックを動き補正する必
要があるかどうかを判断する。変換されるブロックが動
き補正する必要があると判断されるならば、動き補正さ
れた予測ブロックから得られた差分ブロックはライン19
を通してDCT 回路6へ渡される。変換されるブロックが
動き補正する必要ないと判断されるならば、動き補正さ
れない予測ブロックから得られた差分ブロックは、ライ
ン19を通してDCT 回路6へ渡される。さらに動き補正回
路5は、ブロックが動き補正で符号化されたかどうかを
示す情報ビットを生成して、情報ビットを動きベクトル
と共にDCT 回路6へ渡す。すなわち、ライン19を通して
動き補正回路5からDCT 回路6へ出力されるデータは、動
き補正されて符号化された差分ブロックまたは動き補正
無しで符号化された差分ブロックであり、情報ビット
は、動き補正されたか、否かの情報と動き補正された場
合は動きベクトルの情報とを示す。

【００３０】動き補正回路5からのブロックデータは、D
CT 回路6においてDCT 係数へ変換され、DCT 係数は、量
子化回路7において量子化されて、量子化DCT 係数とな
る。ブロックが動き補正または予測符号化されたかどう
かを、それぞれ示す情報ビットは、DCT 回路6を通り、
またライン20を通して量子化回路7へ渡される。量子化
されたデータ( 量子化されたDCT 係数) は、量子化ステ
ップを含む補助情報と、動きベクトルと、および動き補
正をブロックに実施したかどうかを、それぞれ示す情報
ビットと共に、ランレングス符号化および可変長符号化
回路8へ渡され、ランレングス符号化および可変長符号
化されて、出力符号化ビットストリームとなる。そのビ
ットストリームは又、ライン22を通してレート制御装置
9へ渡される。量子化回路7からの量子化データは又、ラ
イン24を通して渡され、逆量子化回路10において逆量子
化され、逆DCT 回路11において逆DCT されて、次のフレ
ームの符号化のために局所復号化フレーム記憶装置12に
格納される。

【００３１】図 3は、レート制御装置9 の詳細なブロッ
ク図を示し、その機能は、各フレーム(I- フレーム、P-
フレームおよびB-フレーム) に使用するためにフレーム
ビットを割り当てることにある。それは、各フレームの
符号化中に、量子化される各ブロックについての量子化
ステップも調整する。

【００３２】レート制御装置9は、ランレングス符号化
および可変長符号化ブロック(図2 の8 ) から送られる
符号化されたビットストリームおよび補助情報を受信す
る。動きベクトルビット、GOP に利用される残りのビッ
ト数、I-フレームに利用される残りのビット数、および
使用される全ビットなどの統計は、ついで、ビット統計
バッファ35において計算される。これらの情報および図
2の回路8からの他の補助情報はついで、ライン36を通り
フレームチェッカ37の末端部へ渡される。補助情報か
ら、フレームチェッカ37の末端部は、フレームについて
の符号化プロセスが終了したかどうかを検査する。フレ
ームの符号化プロセスが終了したならば、全ての統計お
よび補助情報は、ライン38を通して大域複雑性計算器39
へ渡される。大域複雑性計算器39は先ず、丁度符号化さ
れたフレームにより使用される平均量子化ステップ、使
用される全ビットおよび使用される動きベクトルビット
を計算する。それはついで、（数１）、（数２）、（数
３）に従って、それぞれX _i 、X _p および X _b である
I-フレーム、P-フレームおよびB-フレームの大域複雑性
を計算する。

【００３３】

【数１】

【００３４】

【数２】

【００３５】

【数３】

【００３６】ここに、S _i 、S _p およびS _b はそれぞ
れ、最も最近符号化されたI-フレーム、P-フレームおよ
びB-フレームのビットの合計数である。

【００３７】また、Q _i 、Q _p およびQ _b はそれぞれ、
最も最近符号化されたI-フレーム、P-フレームおよびB-
フレームについての平均量子化ステップサイズである。

【００３８】また、MV_p およびMV_b はそれぞれ、最も最
近符号化されたP-フレームおよびB-フレームの動きベク
トルにより使用される合計ビット数である。

【００３９】また、MV_expectedは、P-フレームまたはB-
フレームにより使用される動きベクトルビットの予測数
である。この数は、異なる動き内容の符号化シーケンス
により使用される平均動きベクトルを計算することによ
り得ることができる。

【００４０】ついでこれらの大域複雑性パラメータは、
フレームビット割り当ての計算のために、ライン40を通
してプロセス41へ渡される。ついでプロセス41は、下記
の（数４、５、６）を使用して、次のI-フレーム、次の
P-フレームおよび次のB-フレームのために、フレームビ
ット割り当てを計算する。

【００４１】

【数４】

【００４２】

【数５】

【００４３】

【数６】

【００４４】ここに、T _i 、T _p およびT _b はそれぞ
れ、次のI-フレーム、P-フレームおよびB-フレームに割
り当てられたビットである。

【００４５】また、R は、GOP へ割り当てられた残りの
ビット数である。

【００４６】また、N _p およびN _b はそれぞれ、符号化
順で現行GOP に残っているP-フレーム数およびB-フレー
ム数である。

【００４７】ついで目標ビットのT _i 、T _p およびT _b
は、ライン42を通り、フレームビットバッファ検査部43
へ渡され、その検査部43は、現行フレームに利用できる
残りのビット数を計算する。フレームビット割り当てが
丁度完了した場合、現行フレームに利用できる残りのビ
ット数は、目標ビットに等しい。ついで現行フレームに
利用できる残りのビット数は、ライン44を通り、量子化
ステップサイズ決定部45へ渡され、その決定部45はつい
で、符号化される次のブロックについての量子化ステッ
プサイズを決定する。ついでその量子化ステップサイズ
は、ライン46(図2 のライン23と同一) を通り、量子化
プロセス(図2の量子化回路7)へ渡される。

【００４８】フレームチェッカ37の末端部における検査
プロセスにおいて、フレームの符号化プロセスが終了す
るまでの間、統計および補助情報は、ライン47を通りフ
レームビットバッファ検査部43へ渡され、その検査部43
は、現行フレームに利用できる残りのビット数を計算す
る。ついで現行フレームに利用できる残りのビット数
は、ライン44を通り、量子化ステップサイズ決定部45へ
渡され、その決定部45はついで、符号化される次のブロ
ックについての量子化ステップサイズを決定する。つい
でその量子化ステップサイズは、ライン46(図2のライン
23と同一)を通り、量子化プロセス(図2の量子化回路7)
へ渡される。

【００４９】本実施例のビデオ信号復号化装置は、図4
に示される。

【００５０】本実施例において、符号器から伝送された
符号化ビデオビットストリームである入力符号化情報
は、可変長復号化およびランレングス復号化回路51へ入
力され、その回路は、可変長符号を分離化および復号化
して、符号化されたフレームの各ブロックの量子化係数
を生成すると共に、ブロックの補助情報、すなわち、動
きベクトル、量子化ステップ、およびブロックが動き補
正されるかどうかを示す情報ビットを生成する。また可
変長符号化およびランレングス復号化回路51は、フレー
ムがI-フレーム、P-フレームまたはB-フレームであるか
を確認するために、符号化されたフレームのフレーム番
号を検査する。復号化され、かつ量子化された係数ブロ
ックは、ライン52を通り逆量子化回路53へ渡されて、逆
量子化プロセスを受け、ついで逆ディスクリート余弦変
換( 逆DCT)回路55へ渡されて、逆ディスクリート余弦変
換プロセスを受ける。画素データのブロックのシーケン
スである逆DCT 回路55の出力は、ライン56を通りスイッ
チ(S1)63へ渡される。また、可変長復号化およびランレ
ングス復号化回路51において得られた補助情報は、ライ
ン52、逆量子化回路53、逆DCT 回路55およびライン56を
通り、スイッチ63へ渡される。

【００５１】スイッチ63は、フレーム番号を検査し、ま
た復号化されるフレームがI-フレームならば、逆DCT 回
路55の出力をライン57を通して復号化フレーム記憶装置
61へ送る。復号化フレーム記憶装置61に格納されたデー
タはついで、出力再構成シーケンスとして、出力ライン
62を通して出力される。出力再構成シーケンスは、次の
フレームの動き補正のために、ライン67を通して局所復
号化フレーム記憶装置65へ送られる。

【００５２】復号化されるフレームが予測符号化フレー
ムであるならば、スイッチ63は、ブロックが動き補正で
符号化されたかどうかを示す情報ビットを検査し、また
逆DCT 回路55から出力されたブロックが動き補正予測符
号化されていないならば、復号化フレーム記憶装置61へ
ブロックを直接送る。復号化フレーム記憶装置61に格納
されたデータはついで、出力再構成シーケンスとして、
出力ライン62を通して出力され、また次のフレームの動
き補正のために、ライン67を通して局所復号化フレーム
記憶装置65へ送られる。

【００５３】逆DCT 回路55から出力されたブロックが動
き補正で符号化されているならば、差分ブロックである
ので、また動き補正回路59で実施される動き補正プロセ
スにより、予測ブロックを得る必要がある。この場合に
スイッチ63は、逆DCT 回路55の出力を動き補正回路59へ
送る。予測ブロックは、復号化MVにより与えられるオフ
セットを使用して局所復号化フレーム記憶装置65から得
られる。動き補正回路59は、回路55から出力された予測
ブロックへ差分ブロックを加えて、再構成ブロックを生
成する。この再構成ブロックは、ライン60を通して復号
化フレーム記憶装置61へ送られる。復号化フレーム記憶
装置に格納されたフレームの再構成ブロックは、出力再
構成シーケンスとして出力され、また次のフレームの動
き補正のために、局所復号化フレーム記憶装置65へ送ら
れる。

【００５４】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明は、フレームビット割り当ての際動き情報を利用
できるので、画像品質を向上できると共に、異なる動き
内容を有するシーケンスについてのSNRを増加すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】I-フレーム、P-フレームおよびB-フレーム、な
らびに画像のグループ(GOP) の定義と共に、表示順での
画像のシーケンスの表示図。

【図２】本実施例における、動きの予測および補正と共
に、ビデオ符号化システムの実施方法の1つを示すブロ
ック線図。

【図３】本実施例のレート制御装置の詳細を示すブロッ
ク線図。

【図４】本実施例で説明されるビデオ復号化システムの
実施方法の1 つを示すブロック線図。

【符号の説明】

１入力フレーム記憶装置２ブロックサンプリング回路３スイッチ４動きベクトル予測回路５動き補正回路６ＤＣＴ７量子化回路８ランレングス符号化および可変長符号化回路９レート制御装置１０逆量子化回路１１逆ＤＣＴ１２局所復号化フレーム記憶装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ビデオフレームについての適応ビット割
り当てにおける、動きの予測と補正を用いてディジタル
ビデオ信号を符号化する方法において、内部（INTRA）符号化モードと予測符号化モードを含む
種々のモードの前記ビデオフレームを符号化するステッ
プと、入力フレームが、前記の内部符号化モードまたは予測符
号化モードを使用して符号化されるかを決定するステッ
プ（ここに、前記内部符号化フレームは、それ自体から
の情報だけを使用して符号化され、また前記予測符号化
フレームは、先に符号化された内部符号化フレームまた
は先に符号化された予測符号化フレームからの情報を用
いた動きの予測と補正の方法を使用して符号化されるも
のであり）と、先のフレームの符号化からの情報を動的に使用して、そ
れぞれの内部符号化フレームと予測符号化フレームに割
り当てられるビット数を求めるステップ（ここに、前記
情報は先に符号化されたフレームからの動き情報を含む
ものであり）と、これらのステップを備えたことを特徴とするビデオ信号
符号化方法。
【請求項２】それぞれの内部符号化フレームと予測符
号化フレームに割り当てられるビット数を求めるのに使
用される前記情報は、先に符号化されたフレームにより使用されるビットの総
数と、先に符号化されたフレームにより使用される平均
量子化ステップサイズと、予測符号化フレームの場合に
動きフレームの符号化に使用されるビットの総数とを有
することを特徴とする請求項１記載のビデオ信号符号化
方法。
【請求項３】動きベクトルにより使用される前記ビッ
ト数の大きい値により示される、不規則な動きの場合、
より多くのビットが次の予測符号化フレームに割り当て
られ、また動きベクトルにより使用される前記ビット数
の比較的小さい値により示される、規則的な動きの場
合、より少ないビットが次の予測符号化フレームに割り
当てられることを特徴とする請求項２記載のビデオ信号
符号化方法。
【請求項４】前記符号化は、ビデオ信号の各フレームを画素値のブロックへ区分する
ステップと、各ブロックについて数学的変換を実施して変換された係
数にするステップと、フレームに割り当てられたビット数により求められる量
子化ステップを使用して前記変換された係数を量子化し
て、量子化された係数を得るステップと、前記の量子化された係数をランレングス符号化して、ラ
ンレングスデータを得るステップと、前記の量子化された係数を可変長符号化して、符号化ビ
ットストリームを得るステップと、を備えたことを特徴とする請求項３記載のビデオ信号符
号化方法。