JPH07274181A

JPH07274181A - 映像信号符号化方式

Info

Publication number: JPH07274181A
Application number: JP8789494A
Authority: JP
Inventors: Yoshiko Hatano; 喜子幡野; Koji Okazaki; 幸治岡崎; Takashi Shinohara; 隆篠原; Tadashi Kasezawa; 正加瀬沢
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 1995-10-20
Anticipated expiration: 2019-11-17
Also published as: JP3589480B2

Abstract

(57)【要約】【目的】隣接ブロック間の動きベクトルのばらつきを
抑えて、画質を向上させるとともに、動きベクトルの伝
送効率を向上させる動き補償予測方式を得る。【構成】動きベクトル探索手段３により探索された動
きベクトルと、既に符号化した隣接ブロックの動きベク
トルとを、動き補償予測の歪で比較し、その差が小さい
ときは隣接ブロックの動きベクトルを用いるよう構成す
る。また、動きベクトルを探索する際に用いる歪の評価
関数が、既に符号化した隣接ブロックの動きベクトルと
の距離を含むよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、映像信号の符号化方式
に関し、特に、映像信号の隣接ブロック間の動きベクト
ルを考慮した動き補償を行う符号化方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】映像信号を符号化する場合の高能率符号
化方式の一つとして、動き補償予測を用いた画像間予測
符号化と画像内変換符号化を組み合わせたハイブリッド
符号化方式がある。本従来例も、上記ハイブリッド符号
化方式を採用している。図３は、例えば、ISO-IEC/JTC1
/SC29/WG11 MPEG 92/N0245 Test Model 2 に示された従
来のハイブリッド符号化方式を用いた符号化装置のブロ
ック回路図である。図において、入力端子１から入力さ
れたディジタル化された映像信号１０１は、減算器１０
の第１の入力，動き補償予測回路１７の第１の入力およ
び量子化回路１２の第２の入力に与えられる。減算器１
０の出力は、ＤＣＴ回路１１を介して量子化回路１２の
第１の入力に与えられる。量子化回路１２の出力１０２
は、可変長符号化回路１９の第１の入力に与えられると
ともに、逆量子化回路１３に与えられ、逆量子化回路１
３の出力はＩＤＣＴ回路１４を介して加算器１５の第１
の入力に与えられる。加算器１５の出力はメモリ回路１
６の第１の入力に与えられ、メモリ回路１６から出力さ
れる参照画像信号１０３は、動き補償予測回路１７の第
２の入力および切り替え回路１８の第１の入力に与えら
れる。メモリ回路１６の第二の入力には、動き補償予測
回路１７の第１の出力１０４が与えられる。

【０００３】一方、切り替え回路１８の第２の入力に
は、ゼロ信号が与えられ、切り替え回路１８の第３の入
力には、動き補償予測回路１７の第２の出力１０５が与
えられる。切り替え回路１８の出力１０６は、減算器１
０の第２の入力および加算器１５の第２の入力に与えら
れる。一方、動き補償予測回路１７の第３の出力１０７
は可変長符号化回路１９の第２の入力に与えられる。可
変長符号化回路１９の出力は送信バッファ２０に入力さ
れ、送信バッファ２０の第１の出力は出力端子２より出
力される。送信バッファ２０の第２の出力１０８は量子
化回路１２の第３の入力に与えられる。

【０００４】図４は従来の動き補償予測方式を説明する
ための概念図である。

【０００５】図５は、図３に示した従来例の動き補償予
測回路１７の一構成例を示すブロック図である。図にお
いて、入力端子１には入力されたディジタル映像信号１
０１が入力され、入力端子１ａにはメモリ回路１６から
出力された映像信号１０３が与えられる。入力端子１か
ら入力された映像信号１０１は動きベクトル探索回路３
ａの第１の入力に与えられる。入力端子１ａから入力さ
れた参照画像信号１０３は、動きベクトル探索回路３ａ
の第２の入力に与えられる。動きベクトル探索回路３ａ
から出力される動きベクトル１０９は、切り替え回路４
ａの第１の入力に与えられる。切り替え回路４ａの第２
の入力には０ベクトルが与えられる。

【０００６】一方、動きベクトル探索回路３ａから出力
される予測画像１１０は、歪算出回路５ａの第１の入力
に与えられる。歪算出回路５ａの第２の入力には、入力
端子１から入力された映像信号１０１が与えられる。歪
算出回路５ａから出力された歪１１１は、比較選択回路
７ａの第１の入力に与えられる。

【０００７】一方、入力端子１から入力された映像信号
１０１は、歪算出回路５ｂの第１の入力に与えられ、入
力端子１ａから入力された参照画像信号１０３は、歪算
出回路５ｂの第２の入力に与えられる。歪算出回路５ｂ
から出力される歪１１２は、比較選択回路７ａの第２の
入力に与えられる。比較選択回路７ａから出力される選
択モード１１３は、比較選択回路７ｂの第１の入力に与
えられ、比較選択回路７ａから出力される歪１１４は、
比較選択回路７ｂの第２の入力に与えられる。

【０００８】また、比較選択回路７ａから出力される選
択モード１１３は、切り換え回路４ａの第３の入力にも
与えられる。切り替え回路４ａから出力される動きベク
トル１０７は、出力端子２ａから可変長符号化回路１９
に出力される。

【０００９】また、動きベクトル探索回路３ａから出力
される予測画像１１０は切り替え回路４ｂの第１の入力
に与えられ、入力端子１ａから入力された参照画像１０
３は切り替え回路４ｂの第２の入力に与えられ、比較選
択回路７ａから出力される選択モード１１３は切り替え
回路４ｂの第３の入力に与えられる。

【００１０】切り替え回路４ｂから出力される予測画像
１０４は、出力端子２ｂからメモリ回路１６へ出力され
る。一方、入力端子１から入力された映像信号１０１
は、分散算出回路９にも入力され、分散算出回路９の出
力１１５は、比較選択回路７ｂの第３の入力に与えられ
る。比較選択回路７ｂから出力される選択モード１０５
は、出力端子２ｃから切り替え回路１８に出力される。

【００１１】次に動作について説明する。ディジタル化
された入力信号は、時間軸方向の冗長度を落とすために
動き補償予測を用いて画像間の差分がとられ、空間軸方
向にＤＣＴが施される。変換された係数は量子化され、
可変長符号化された後に、送信バッファ２０を介して伝
送される。

【００１２】動き補償予測方式の概念図を図４に示し
た。現在符号化しようとしている画像を、例えば１６画
素×１６ラインのマッチングブロックに分割する。個々
のマッチングブロックについて、参照画像のどの部分を
予測画像とすれば、歪が最も小さくなるかを調べる。す
なわち、静止画の場合は、各マッチングブロックと同一
位置の１６画素×１６ラインを予測画像とすれば歪は０
となる。動画の場合は、例えば、図４中に点線で示した
同一位置の１６画素×１６ラインよりも、左に８画素、
下に１７画素ずらした斜線部の１６画素×１６ラインの
ブロックが最も歪が小さいという場合、このブロックを
予測画像とするとともに、（−８，１７）を動きベクト
ルとして伝送する。

【００１３】以下、図５を用いて、動き補償予測方式に
ついて詳しく説明する。まず、動きベクトル探索回路３
ａにおいて、入力画像１０１と参照画像１０３とから動
きベクトルを探索する。これは、図４で説明したように
各マッチングブロックについて、歪が最小となるベクト
ルを動きベクトルとして選び、その動きベクトルと予測
画像とを出力するものである。歪としては、誤差の絶対
値和などを用いる。

【００１４】次に、歪算出回路５ａにおいて、入力画像
１０１と動きベクトル探索回路３ａから出力される予測
画像１１０との誤差の自乗和による歪を、マッチングブ
ロック毎に算出する。この歪１１１をＳＥmcと呼ぶこと
にする。一方、歪算出回路５ｂにおいては、入力画像１
０１と参照画像１０３とから、各マッチングブロックの
誤差の自乗和による歪を算出する。この歪１１２をＳＥ
nomcとする。この歪算出回路５ｂは動きベクトルを０ベ
クトルとしたときの歪を計算することになる。

【００１５】比較選択回路７ａは、ＳＥmc＜ＳＥnomcの
とき、ＭＣ（動き補償）モードを示す信号１１３と歪Ｓ
Ｅmc（１１１）を出力し、ＳＥmc≧ＳＥnomcのときは、
ＮｏＭＣ（動き補償なし）モードを示す信号１１３と歪
ＳＥnomc（１１２）を出力する。比較選択回路７ａで選
択されたモードがＭＣモードのとき、切り替え回路４ａ
は、動きベクトル探索回路３ａで選択された動きベクト
ル１０９を出力し、切り替え回路４ｂは、動きベクトル
探索回路３ａで選択された予測画像１１０を出力する。

【００１６】一方、比較選択回路７ａで選択されたモー
ドがＮｏＭＣモードのとき、切り替え回路４ａは、０ベ
クトルを出力し、切り替え回路４ｂは、参照画像１０３
を出力する。

【００１７】さらに、分散算出回路９は、入力映像信号
１０１の各マッチングブロックの分散を算出する。比較
選択回路７ｂは、比較選択回路７ａから出力される歪１
１４と、分散算出回路９から出力される分散値１１５と
を比較し、画像内符号化を行うイントラモードか、比較
選択回路７ａから出力される選択モードのいずれかを選
択し出力する。

【００１８】ところで、動き補償予測回路１７から出力
される動きベクトル１０７は、図６に示す可変長符号化
回路１９において符号化される。図６において、動き補
償予測回路１７から出力される動きベクトル１０７は、
減算器３０の第１の入力となる。減算器３０の出力は可
変長符号選択器３１に入力されるとともに、メモリ３２
を通して切り替え器３３の第１の入力にも与えられる。
切り替え器３３の第２の入力には０ベクトルが与えられ
る。切り替え器３３の出力は減算器３０の第２の入力に
与えられる。一方、量子化回路１２の出力１０２は、符
号化器３４で可変長符号化される。可変長符号選択器３
１の出力と符号化器３４の出力は、多重化回路３５で多
重化され、送信バッファ２０へ出力される。

【００１９】図６に示したように、各マッチングブロッ
クの動きベクトルは、前のマッチングブロックの動きベ
クトルとの差分がとられ、その差分ベクトルに対応する
可変長符号が出力される。なお、現マッチングブロック
がイントラモードのときとＮｏＭＣモードのときは、動
きベクトルは符号化されない。前のマッチングブロック
がイントラモードのときとＮｏＭＣモードのとき、およ
び符号化の初期状態などでは、前の動きベクトルの代わ
りに０ベクトルを用いる。また、差分ベクトルを表す可
変長符号は、０ベクトルに近いほど短い符号が割り当て
られている。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】従来の映像信号符号化
方式における動き補償方式は、隣接ブロック間の動きベ
クトルのばらつきによる画質劣化を考慮していないとい
う問題点があり、また、動きベクトルの選択は、単にそ
の歪の大小のみに依存し、動きベクトルの伝送における
伝送効率については全く考慮されていないという問題点
があった。

【００２１】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、隣接ブロックにおける動きベク
トルを考慮した動き補償方式を備えた映像信号符号化方
式を得ることを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る映
像信号符号化方式は、動き補償画像間予測符号化であっ
て、動き補償を行う動きベクトルの検出のために、入力
映像信号を複数のブロックに分割し、ブロック毎に参照
画像とのブロックマッチングにより動きベクトルを求め
る動きベクトル探索手段を有し、探索された動きベクト
ルを第１の動きベクトルとし、既に符号化した隣接ブロ
ックの動きベクトルを第２の動きベクトルとし、第１、
第２の動きベクトルによる動き補償予測の歪をそれぞれ
Ｓ１、Ｓ２としたとき、Ｓ２≦Ｓ１＋Ｋ（Ｋは定数；Ｋ
≧０）ならば、第２の動きベクトルで動き補償するよう
構成したものである。

【００２３】請求項２の発明に係る映像信号符号化方式
は、動き補償画像間予測符号化であって、動き補償を行
う動きベクトルの検出のために、入力映像信号を複数の
ブロックに分割し、ブロック毎に参照画像とのブロック
マッチングにより動きベクトルを求める動きベクトル探
索手段を有し、探索された動きベクトルを第１の動きベ
クトルとし、既に符号化した隣接ブロックの動きベクト
ルを第２の動きベクトルとし、第１、第２の動きベクト
ルによる動き補償予測の歪をそれぞれＳ１、Ｓ２とした
とき、Ｓ２≦Ｓ１＋Ｋ（Ｋは定数）ならば、第２の動き
ベクトルで動き補償するよう構成し、かつ、画像内容に
より定数Ｋの値を変化させるよう構成したものである。

【００２４】請求項３の発明に係る映像信号符号化方式
は、動き補償画像間予測符号化であって、動き補償を行
う動きベクトルの検出のために、入力映像信号を複数の
ブロックに分割し、ブロック毎に参照画像とのブロック
マッチングにより動きベクトルを求める動きベクトル探
索手段を有し、該動きベクトル探索手段が、動きベクト
ルを決定するための評価関数として、既に符号化した隣
接ブロックにおける動きベクトルとの距離を含むよう構
成したものである。

【００２５】請求項４の発明に係る映像信号符号化方式
は、動き補償画像間予測符号化であって、動き補償を行
う動きベクトルの検出のために、入力映像信号を複数の
ブロックに分割し、ブロック毎に参照画像とのブロック
マッチングにより動きベクトルを求める動きベクトル探
索手段を有し、該動きベクトル探索手段が、動きベクト
ルを決定するための評価関数として、既に符号化した隣
接ブロックにおける動きベクトルとの距離を含むように
構成し、該動きベクトル探索手段により探索された動き
ベクトルを第１の動きベクトルとし、既に符号化した隣
接ブロックの動きベクトルを第２の動きベクトルとし、
第１、第２の動きベクトルによる動き補償予測の歪をそ
れぞれＳ１、Ｓ２としたとき、Ｓ２≦Ｓ１＋Ｋ（Ｋは定
数；Ｋ≧０）ならば、第２の動きベクトルで動き補償す
るよう構成したものである。

【００２６】

【作用】請求項１の発明によれば、探索した動きベクト
ルによる動き補償予測の歪と、既に符号化した隣接ブロ
ックの動きベクトルによる動き補償予測の歪との差が小
さい場合には、既に符号化した隣接ブロックの動きベク
トルを用いることにより、簡単な構成で、動きベクトル
の伝送効率を向上させる。また、これにより、隣接ブロ
ック間の動きベクトルのばらつきも減少するので、画質
も向上する。

【００２７】請求項２の発明によれば、探索した動きベ
クトルによる動き補償予測の歪と、既に符号化した隣接
ブロックの動きベクトルによる動き補償予測の歪との差
が定数Ｋより小さい場合には、既に符号化した隣接ブロ
ックの動きベクトルを用いることにより、動きベクトル
の伝送効率を向上させる符号化方式において、ブロック
毎に動きが変わるような特殊な画像では、定数Ｋを小さ
くすることにより、隣接ブロックの動きベクトルを用い
ないようにできるので、不必要な画質劣化を避けられ
る。

【００２８】請求項３の発明によれば、動きベクトル探
索手段が、動きベクトルを決定するための評価関数と
して、既に符号化した隣接ブロックにおける動きベクト
ルとの距離を含むよう構成することにより、隣接ブロッ
ク間の動きベクトルのばらつきを抑えて、画質を向上さ
せるとともに、動きベクトルの伝送効率も向上させる。

【００２９】請求項４の発明によれば、動きベクトル探
索手段が、動きベクトルを決定するための評価関数とし
て、既に符号化した隣接ブロックにおける動きベクトル
との距離を含むよう構成することにより、隣接ブロック
間の動きベクトルのばらつきを抑えて、画質を向上させ
るとともに、動きベクトルの伝送効率も向上させる。ま
た、探索した動きベクトルによる動き補償予測の歪と、
既に符号化した隣接ブロックの動きベクトルによる動き
補償予測の歪との差が小さい場合には、既に符号化した
隣接ブロックの動きベクトルを用いるよう構成すること
により、参照するべき隣接ブロックの動きベクトルが複
数ある場合にも、簡単な構成で、動きベクトルの伝送効
率を向上させることができる。

【００３０】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の第１の実施例を図について
説明する。図１は、この実施例１の動き補償予測回路を
示す概略ブロック図である。図において、入力端子１に
は入力映像信号１０１が、入力端子１ａにはメモリ回路
１６からの参照画像１０３が、それぞれ与えられる。入
力端子１から入力された映像信号１０１は、動きベクト
ル探索回路３ａの第１の入力に与えられ、入力端子１ａ
から入力された参照画像１０３は、動きベクトル探索回
路３ａの第２の入力に与えられる。

【００３１】動きベクトル探索回路３ａの第１の出力で
ある動きベクトル１０９は、切り替え回路４ｃの第１の
入力に与えられる。切り替え回路４ｃの第２の入力には
０ベクトルが与えられ、切り替え回路４ｃの第３の入力
には、切り替え回路４ｃの出力１０７が遅延器８を介し
て入力される。動きベクトル探索回路３ａの第２の出力
である予測画像１１０は、切り替え回路４ｄの第１の入
力に与えられる。切り替え回路４ｄの第２の入力には、
入力端子１ａから入力される参照画像１０３が与えられ
る。

【００３２】動きベクトル探索回路３ａの第２の出力で
ある予測画像１１０は、歪算出回路５ａの第１の入力に
も与えられる。歪算出回路５ａの第２の入力には、入力
端子１から入力される映像信号１０１が与えられる。歪
算出回路５ａから出力される歪１１１は、比較選択回路
７ｃの第１の入力に与えられる。

【００３３】一方、入力端子１から入力される映像信号
１０１は、優先ベクトル参照回路６の第１の入力にも与
えられ、入力端子１ａから入力される参照画像１０３
は、優先ベクトル参照回路６の第２の入力にも与えられ
る。優先ベクトル参照回路６の第３の入力には、遅延器
８から出力されるベクトル１１６が与えられる。優先ベ
クトル参照回路６の第１の出力である予測画像１１７
は、切り替え回路４ｄの第３の入力に与えられる。優先
ベクトル参照回路６の第２の出力である歪１１８は、比
較選択回路７ｃの第２の入力に与えられる。

【００３４】比較選択回路７ｃの第１の出力である選択
モード１１９は、比較選択回路７ｄの第１の入力に与え
られ、比較選択回路７ｃの第２の出力である歪１２０
は、比較選択回路７ｄの第２の入力に与えられる。

【００３５】また、入力端子１から入力された映像信号
１０１は、歪算出回路５ｂの第１の入力にも与えられ、
入力端子１ａから入力された参照画像１０３は、歪算出
回路５ｂの第２の入力にも与えられる。歪算出回路５ｂ
から出力される歪１１２は、比較選択回路７ｄの第３の
入力に与えられる。比較選択回路７ｄの第１の出力であ
る選択モード１２１は、比較選択回路７ｅの第１の入力
に与えられ、比較選択回路７ｄの第２の出力である歪１
２２は、比較選択回路７ｅの第２の入力に与えられる。

【００３６】比較選択回路７ｄの第１の出力である選択
モード１２１は、切り替え回路４ｃの第４の入力にも与
えられる。切り替え回路４ｃの出力である動きベクトル
１０７は出力端子２ａより出力され、可変長符号化回路
１９へ入力される。また、比較選択回路７ｄの第１の出
力である選択モード１２１は、切り替え回路４ｄの第４
の入力にも与えられる。切り替え回路４ｄの出力である
予測画像１０４は出力端子２ｂより出力され、メモリ回
路１６に入力される。

【００３７】一方、入力端子１から入力される映像信号
１０１は、分散算出回路９にも入力される。分散算出回
路９から出力される分散１１５は、比較選択回路７ｅの
第３の入力に与えられる。比較選択回路７ｅで選択され
た選択モード１０５は、出力端子２ｃから出力され、切
り替え回路１８へ入力される。

【００３８】次に動作について説明する。まず、動きベ
クトル探索回路３ａにおいて、入力画像１０１と参照画
像１０３とから動きベクトルを探索する。これは、従来
例と同様に、各マッチングブロックについて、歪が最小
となるベクトルを動きベクトルとして選び、その動きベ
クトルと予測画像とを出力するものである。歪として
は、誤差の絶対値和などを用いる。次に、歪算出回路５
ａにおいて、動きベクトル探索回路３ａから出力される
予測画像１１０と入力画像１０１との誤差の自乗和によ
る歪Ｓ１を、マッチングブロック毎に算出する。

【００３９】一方、優先ベクトル参照回路６は、前のマ
ッチングブロックで用いられたベクトルを動きベクトル
としたときの予測画像１１７を作成し、予測画像１１７
と入力画像１０１との誤差の自乗和による歪１１８（Ｓ
２）を算出する。比較選択回路７ｃは、Ｓ２≦Ｓ１＋Ｋ
（Ｋは定数；Ｋ≧０）のとき、優先ＭＣモードを示す信
号１１９とこのときの歪Ｓmc＝Ｓ２（１１８）を出力
し、Ｓ２＞Ｓ１＋Ｋのとき、通常ＭＣモードを示す信号
１１９とこのときの歪Ｓmc＝Ｓ１（１１１）を出力す
る。

【００４０】一方、歪算出回路５ｂにおいては、入力画
像１０１と参照画像１０３とから、各マッチングブロッ
クの誤差の自乗和による歪１１２を算出する。これをＳ
Ｅnomcとする。歪算出回路５ｂは、動きベクトルを０ベ
クトルとしたときの歪を計算することになる。比較選択
回路７ｄは、ＳＥmc＜ＳＥnomcのとき、比較選択回路７
ｃから出力されるＭＣモードを示す信号と歪ＳＥmcを出
力し、ＳＥmc≧ＳＥnomcのとき、ＮｏＭＣモードを示す
信号と歪ＳＥnomcを出力する。

【００４１】比較選択回路７ｄから出力される選択モー
ド１２１が通常ＭＣモードのとき、切り替え回路４ｃは
動きベクトル探索回路３ａで選択された動きベクトル１
０９を出力し、切り替え回路４ｄは動きベクトル探索回
路３ａで選択された予測画像１１０を出力する。また、
比較選択回路７ｄから出力される選択モード１２１が優
先ＭＣモードのとき、切り替え回路４ｃは遅延器８から
出力される前のマッチングブロックで用いた動きベクト
ル１１６を出力し、切り替え回路４ｄは優先ベクトル参
照回路６から出力される予測画像１１７を出力する。ま
た、比較選択回路７ｄから出力される選択モード１２１
がＮｏＭＣモードのとき、切り替え回路４ｃは０ベクト
ルを出力し、切り替え回路４ｄは参照画像１０３を出力
する。

【００４２】さらに、分散算出回路９は、入力映像信号
１０１の各マッチングブロックの分散を算出する。比較
選択回路７ｅは、比較選択回路７ｄから出力される歪１
２２と、分散算出回路９から出力される分散値１１５と
を比較し、画像内符号化を行うイントラモードか、比較
選択回路７ｄから出力される選択モードのいずれかを選
択して出力する。

【００４３】なお、上記の実施例１において、動きベク
トル探索回路３ａは動きベクトルを決定するための評価
関数として誤差の絶対値和を用いるとしたが、評価関数
はこれに限るものではなく、誤差の自乗和、あるいは、
誤差の大きさとベクトルの大きさを引数とする関数など
でもよい。

【００４４】また、歪算出回路５ａ、５ｂで演算する歪
も、誤差の自乗和に限るものではなく、誤差の絶対値
和、あるいは、誤差の大きさとベクトルの大きさを引数
とする関数などでもよい。

【００４５】さらに、動きベクトル探索回路３ａで用い
る評価関数と歪算出回路５ａで演算する歪が同等の関数
である場合、動きベクトル探索回路３ａで演算した評価
関数の最小値を第３の出力として出力し、歪算出回路５
ａから出力される歪の代わりに、用いてもよい。

【００４６】また、上記実施例１においては、直前のマ
ッチングブロックにおける動きベクトルを優先ベクトル
としたが、優先するベクトルはこれに限るものではな
く、画面上で当該マッチングブロックに隣接するマッチ
ングブロック、例えば、真上、斜め上、左のマッチング
ブロック、および、過去の画面における同一位置に相当
するマッチングブロックの動きベクトルのうちの１つ、
または複数を用いてもよい。

【００４７】また、上記実施例１においては、比較選択
回路７ｃで用いる定数ＫをＫ≧０としたが、定数Ｋは負
の値も取り得るとし、その値を変化させることにより、
画像の内容に応じて優先ベクトルの優先の度合を変える
ことができる。特に、画面全体で多数の小さい物体がそ
れぞれ別の方向に動いているような特殊な画像では、優
先ベクトルを選択しないほうがよいので、このような画
像の場合はＫ＜０とするとよい。

【００４８】実施例２．以下、この発明の第２の実施例
を図について説明する。図２は、この実施例２における
動き補償予測回路を示すブロック図である。図におい
て、入力端子１には入力映像信号１０１が、入力端子１
ａにはメモリ回路１６から出力される参照画像１０３
が、それぞれ与えられる。入力端子１から入力される映
像信号１０１は、動きベクトル探索回路３ｂの第１の入
力に与えられ、入力端子１ａから入力される参照画像１
０３は、動きベクトル探索回路３ｂの第２の入力に与え
られる。

【００４９】動きベクトル探索回路３ｂの第１の出力で
ある動きベクトル１２３は、切り替え回路４ｅの第１の
入力に与えられる。切り替え回路４ｅの第２の入力に
は、０ベクトルが与えられる。切り替え回路４ｅから出
力される動きベクトル１０７は、出力端子２ａから出力
されるとともに、遅延器８を介して動きベクトル探索回
路３ｂの第３の入力に与えられる。

【００５０】動きベクトル探索回路３ｂの第２の出力で
ある予測画像１２４は、切り替え回路４ｆの第１の入力
に与えられる。切り替え回路４ｆの第２の入力には、入
力端子１ａから入力される参照画像１０３が与えられ
る。動きベクトル探索回路３ｂの第２の出力である予測
画像１２４は、歪算出回路５ａの第１の入力にも与えら
れる。歪算出回路５ａの第２の入力には、入力端子１か
ら入力される映像信号１０１が与えられる。歪算出回路
５ａから出力される歪１２５は、比較選択回路７ｆの第
１の入力に与えられる。

【００５１】一方、入力端子１から入力される映像信号
１０１は歪算出回路５ｂの第１の入力にも与えられ、入
力端子１ａから入力される参照画像１０３は歪算出回路
５ｂの第２の入力にも与えられる。歪算出回路５ｂから
出力される歪１１２は、比較選択回路７ｆの第２の入力
に与えられる。比較選択回路７ｆの第１の出力である選
択モード１２６は、比較選択回路７ｇの第１の入力に与
えられ、比較選択回路７ｆの第２の出力である歪１２７
は、比較選択回路７ｇの第２の入力に与えられる。

【００５２】また、比較選択回路７ｆの第１の出力であ
る選択モード１２６は、切り替え回路４ｅの第３の入力
と、切り替え回路４ｆの第３の入力にも与えられる。切
り替え回路４ｅの出力である動きベクトル１０７は、出
力端子２ａから出力され、可変長符号化回路１９へ入力
される。切り替え回路４ｆから出力される予測画像１０
４は、出力端子２ｂから出力され、メモリ回路１６へ入
力される。

【００５３】また、入力端子１から入力される映像信号
１０１は、分散算出回路９にも入力され、分散算出回路
９の出力１１５は比較選択回路７ｇの第３の入力に与え
られる。比較選択回路７ｇの出力である選択モード１０
５は、出力端子２ｃから出力され、切り替え回路１８に
入力される。

【００５４】次に動作について説明する。まず、動きベ
クトル探索回路３ｂは、入力画像１０１と参照画像１０
３とから動きベクトルを探索する。すなわち、入力画像
を例えば１６画素×１６ラインのマッチングブロックに
分割し、各マッチングブロックについて、歪が最小とな
る動きベクトルを探索する。このとき、歪として、予測
誤差だけでなく、遅延器８から入力される直前のマッチ
ングブロックの動きベクトルとの距離も評価する。

【００５５】例えば、画像のサイズをＩ画素×Ｊライン
とし、入力画像をＦ(i,j) （ただし、i は水平方向の画
素番号で０≦i ＜Ｉ、j は垂直方向の画素番号で０≦j
＜Ｊ）と表し、マッチングブロックが互いにオーバーラ
ップしないとすると、各マッチングブロックはＦ(n×16
＋i,m×16＋j)(０≦i ≦15、０≦j ≦15）と表せる。こ
こで、(n,m) はマッチングブロックの位置を表す。この
(n,m) 番目のマッチングブロックをＭ(i,j) ＝Ｆ(n×16＋i,m×16＋j)(０≦i ≦15、０≦j
≦15）とおく。

【００５６】一方、参照画像をＧ(i,j)(０≦i ＜Ｉ、０
≦j ＜Ｊ）とすると、ベクトル（Ｈ，Ｖ）を動きベクト
ルとしたときの予測画像ＰH,V(i,j)は、ＰH,V(i,j)＝Ｇ(n×16＋i＋Ｈ,m×16＋j＋Ｖ) となる。

【００５７】ここで、直前のマッチングブロックにおけ
る動きベクトルを（Ｈｐ，Ｖｐ）とし、ベクトル（Ｈ，
Ｖ）を動きベクトルとしたときの歪Ｓを、次のような評
価関数ｆで評価する。Ｓ＝ｆ( Ｍ(i,j) ，ＰH,V(i,j)，Ｈ−Ｈｐ，Ｖ−Ｖｐ ) 動きベクトル探索回路３ｂは、上記の評価関数ｆで評価
された歪Ｓが最小となるベクトル（Ｈ，Ｖ）を動きベク
トルに決定し、この動きベクトル（Ｈ，Ｖ）とそのとき
の予測画像ＰH,V(i,j)を出力する。

【００５８】上記の評価関数ｆとしては、例えば、

【００５９】

【数１】

【００６０】あるいは、

【００６１】

【数２】

【００６２】あるいは、

【００６３】

【数３】

【００６４】などを用いる。

【００６５】歪算出回路５ａは、動きベクトル探索回路
３ｂから出力される予測画像ＰH,V(i,j)と入力画像の誤
差の自乗和ＳＥmcを算出する。

【００６６】

【数４】

【００６７】一方、歪算出回路５ｂにおいては、入力画
像と参照画像Ｇ(i,j)とから、各マッチングブロックの
誤差の自乗和による歪みＳＥnomcを算出する。

【００６８】

【数５】

【００６９】すなわち、歪算出回路５ｂは動きベクトル
を０ベクトルとしたときの歪を計算する。比較選択回路
７ｆは、ＳＥmc＜ＳＥnomcのとき、ＭＣモードを示す信
号と歪ＳＥmcを出力し、ＳＥmc≧ＳＥnomcのとき、Ｎｏ
ＭＣモードを示す信号と歪ＳＥnomcを出力する。比較選
択回路７ｆから出力される選択モード１２６がＭＣモー
ドのとき、切り替え回路４ｅは動きベクトル探索回路３
ｂで選択された動きベクトル１２３を出力し、切り替え
回路４ｆは動きベクトル探索回路３ｂで選択された予測
画像１２４を出力する。比較選択回路７ｆから出力され
る選択モード１２６がＮｏＭＣモードのとき、切り替え
回路４ｅは０ベクトルを出力し、切り替え回路４ｆは、
参照画像１０３を出力する。

【００７０】さらに、分散算出回路９は、入力信号の各
マッチングブロックの分散を算出する。比較選択回路７
ｇは、比較選択回路７ｆから出力される歪１２７と、分
散算出回路９から出力される分散値１１５とを比較し、
画像内符号化を行うイントラモードか、比較選択回路７
ｆから出力される選択モード１２６のいずれかを選択し
て切り替え回路１８に出力する。

【００７１】なお、上記実施例２においては、歪算出回
路５ａ，５ｂで演算する歪は誤差の自乗和としたが、歪
はこれに限るものではなく、誤差の絶対値和、あるい
は、動きベクトル探索回路３ｂと同様に、前のベクトル
との距離も考慮した評価関数でもよい。また、歪算出回
路５ａで演算する歪が、動きベクトル探索回路３ｂで動
きベクトルを決定するために用いる評価関数と同等の関
数である場合、動きベクトル探索回路３ｂで演算した評
価関数の最小値を第３の出力として出力し、歪算出回路
５ａの出力の代わりに用いてもよい。

【００７２】また、上記実施例２においては、動きベク
トル探索回路３ｂの評価関数は、直前のマッチングブロ
ックの動きベクトルとの距離を引数に含んだ。しかし、
評価関数が引数に含む動きベクトルは、直前のマッチン
グブロックの動きベクトルに限るものではなく、画面上
で当該マッチングブロックに隣接するマッチングブロッ
ク、例えば、真上、斜め上、左のマッチングブロック、
および、過去の画面における同一位置に相当するマッチ
ングブロックの動きベクトルのうちの１つ、または複数
を用いてもよい。

【００７３】また、上記実施例１および実施例２の動き
補償予測回路を組み合わせた構成を用いてもよい。特
に、実施例２において、動きベクトル探索回路３ｂの評
価関数が、複数の動きベクトルを引数に含むことが、回
路構成上、または、処理時間の問題上困難な場合は、動
きベクトル探索回路３ｂの評価関数が含む動きベクトル
は１つまたは２つ程度とし、残りの動きベクトルは優先
ベクトルとして、複数の優先ベクトル参照回路により、
評価することができる。また、動きベクトル探索回路３
ｂの評価関数が歪算出回路５ｃで演算する歪と同等でな
い場合、優先ベクトル参照回路を付け加えることで、動
きベクトルの伝送効率を重視する構成にすることができ
る。

【００７４】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、動きベクトル探索手段により探索された動きベクト
ルを第１の動きベクトルとし、既に符号化した隣接ブロ
ックの動きベクトルを第２の動きベクトルとし、第１、
第２の動きベクトルによる動き補償予測の歪をそれぞれ
Ｓ１、Ｓ２としたとき、Ｓ２≦Ｓ１＋Ｋ（Ｋは定数；Ｋ
≧０）のときは第２の動きベクトルで動き補償するの
で、簡単な構成で、動きベクトルの伝送効率を向上させ
る映像信号符号化方式を得る効果がある。また、第２の
動きベクトルが採用されるほど、隣接ブロック間の動き
ベクトルのばらつきが少なくなるので、画質も向上する
という効果もある。

【００７５】また、請求項２の発明によれば、動きベク
トル探索手段により探索された動きベクトルを第１の動
きベクトルとし、既に符号化した隣接ブロックの動きベ
クトルを第２の動きベクトルとし、第１、第２の動きベ
クトルによる動き補償予測の歪をそれぞれＳ１、Ｓ２と
したとき、Ｓ２≦Ｓ１＋Ｋ（Ｋは定数）のときは第２の
動きベクトルで動き補償することにより、動きベクトル
の伝送効率を向上させる映像信号符号化方式において、
ブロック毎に動きが変わるような特殊な画像では、Ｋの
値を小さくして、隣接ブロックの動きベクトルを用いな
いようにできるので、不必要な画質劣化を避けることが
できる。

【００７６】また、請求項３の発明によれば、動きベク
トル探索手段が、動きベクトルを決定するための評価関
数として、既に符号化した隣接ブロックにおける動きベ
クトルとの距離を含むので、隣接ブロック間の動きベク
トルのばらつきを抑えて、画質を向上させるとともに、
動きベクトルの伝送効率を向上させる映像信号符号化方
式を得る効果がある。

【００７７】また、請求項４の発明によれば、動きベク
トル探索手段が、動きベクトルを決定するための評価関
数として、既に符号化した隣接ブロックにおける動きベ
クトルとの距離を含むので、隣接ブロック間の動きベク
トルのばらつきを抑えて、画質を向上させるとともに、
動きベクトルの伝送効率も向上させる映像信号符号化方
式を得る効果がある。また、探索した動きベクトルによ
る動き補償予測の歪と、既に符号化した隣接ブロックの
動きベクトルによる動き補償予測の歪との差が小さい場
合には、既に符号化した隣接ブロックの動きベクトルを
用いるよう構成するので、参照するべき隣接ブロックの
動きベクトルが複数ある場合にも、簡単な構成で、動き
ベクトルの伝送効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の映像信号符号化方式を適用した符号
化装置の動き補償予測回路の第１の実施例を示すブロッ
ク図である。

【図２】この発明の映像信号符号化方式を適用した符号
化装置の動き補償予測回路の第２の実施例を示す概略ブ
ロック図である。

【図３】従来の映像信号符号化方式を適用した映像信号
処理回路を示すブロック図である。

【図４】従来の動き補償予測方式を説明するための概念
図である。

【図５】従来の映像信号符号化方式を適用した符号化装
置の動き補償予測回路を示すブロック図である。

【図６】従来の映像信号符号化方式を適用した符号装置
の動きベクトルの可変長符号化回路を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】３動きベクトル探索回路４切り替え回路５歪算出回路６優先ベクトル参照回路７比較選択回路８遅延器９分散算出回路１０減算器１１ＤＣＴ回路１２量子化回路１３逆量子化回路１４ＩＤＣＴ回路１５加算器１６メモリ回路１７動き補償予測回路１８切り替え回路１９可変長符号化回路２０送信バッファ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加瀬沢正長岡京市馬場図所１番地三菱電機株式会社映像システム開発研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】動き補償を行って映像信号を符号化する
映像信号符号化方式において、動きベクトル探索手段に
より、ブロックマッチング法で求めた当該ブロックの動
きベクトルを第１の動きベクトルとし、既に符号化した
隣接ブロックにおける動きベクトルを第２の動きベクト
ル、上記第１の動きベクトルによる動き補償予測の歪を
Ｓ１、上記第２の動きベクトルによる動き補償予測の歪
をＳ２としたとき、Ｓ２≦Ｓ１＋Ｋ（Ｋは定数；Ｋ≧
０）のときは上記第２の動きベクトルで動き補償を行う
ようにしたことを特徴とする映像信号符号化方式。
【請求項２】動き補償を行って映像信号を符号化する
映像信号符号化方式において、動きベクトル探索手段に
より、ブロックマッチング法で求めた当該ブロックの動
きベクトルを第１の動きベクトルとし、既に符号化した
隣接ブロックにおける動きベクトルを第２の動きベクト
ル、上記第１の動きベクトルによる動き補償予測の歪を
Ｓ１、上記第２の動きベクトルによる動き補償予測の歪
をＳ２としたとき、Ｓ２≦Ｓ１＋Ｋ（Ｋは定数）のとき
は第２の動きベクトルで動き補償を行うとともに、画像
内容により定数Ｋの値を変化させるようにしたことを特
徴とする映像信号符号化方式。
【請求項３】動き補償を行って映像信号を符号化する
映像信号符号化方式において、動きベクトル探索手段
が、ブロックマッチング法で動きベクトルを求める際の
動きベクトルを決定するための評価関数として、既に符
号化した隣接ブロックにおける動きベクトルとの距離を
含むことを特徴とする映像信号符号化方式。
【請求項４】動き補償を行って映像信号を符号化する
映像信号符号化方式において、動きベクトル探索手段が
ブロックマッチング法で動きベクトルを求める際の動き
ベクトルを決定するための評価関数として、既に符号化
した隣接ブロックにおける動きベクトルとの距離を含む
とともに、当該動きベクトル探索手段により探索された
当該ブロックの動きベクトルを第１の動きベクトルと
し、既に符号化した隣接ブロックにおける動きベクトル
を第２の動きベクトル、上記第１の動きベクトルによる
動き補償予測の歪をＳ１、上記第２の動きベクトルによ
る動き補償予測の歪をＳ２としたとき、Ｓ２≦Ｓ１＋Ｋ
（Ｋは定数；Ｋ≧０）のときは第２の動きベクトルで動
き補償を行うようにしたことを特徴とする映像信号符号
化方式。