JPH07274182A

JPH07274182A - 映像信号符号化方式

Info

Publication number: JPH07274182A
Application number: JP8789594A
Authority: JP
Inventors: Yoshiko Hatano; 喜子幡野; Hiroshi Hasegawa; 弘長谷川; 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: JP3589481B2

Abstract

(57)【要約】【目的】動き補償画像間予測符号化方式において、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
きベクトルによる動き補償予測の歪と、動き補償しない
ときの予測の歪との差が小さいときは、動きベクトルを
０ベクトルに置き換え、動き補償しない画像間符号化を
行う。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、動きベクトルの大きさを引数に含むよう構成
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、動きベクトルの大きさを考慮した動き補
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３１の出力と符号化器３４の出力は、多重化回路３
５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予測方式は、動きベクトルの選択
において、動きベクトルの伝送効率については全く考慮
していないという問題点があり、また、動きベクトル
は、予測歪の大小のみによって選択されるので、同じよ
うなパターンが広範囲に存在するような画像内容の場
合、予測歪の差が小さいために、実際の動きと異なる遠
いブロックを選択し、不必要に大きい動きベクトルを伝
送した上、画質劣化を生じる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、動きベクトルの伝送効率を考慮
し、予測歪の差が小さい場合には小さい動きベクトルを
優先する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
ルによる動き補償予測の歪をＳ１、動き補償しないとき
の予測の歪をＳ２としたとき、Ｓ２≦Ｓ１＋Ｋ（Ｋは定
数；Ｋ＞０）ならば、動きベクトルを０ベクトルとし、
動き補償しない画像間予測符号化を行うよう構成したも
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による動き補償
予測の歪をＳ１、動き補償しないときの予測の歪をＳ２
としたとき、Ｓ２≦Ｓ１＋Ｋ（Ｋは定数；Ｋ≧０）なら
ば、動きベクトルを０ベクトルとし、動き補償しない画
像間予測符号化を行うよう構成し、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の引数として、動きベクト
ルの大きさ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を２つ以上有し、少なくと
も１つの評価関数が、動きベクトルの大きさを引数に含
むよう構成し、探索された動きベクトルによる動き補償
予測の歪をＳ１、動き補償しないときの予測の歪をＳ２
としたとき、Ｓ２≦Ｓ１＋Ｋ（Ｋは定数；Ｋ≧０）のと
きは動きベクトルを０ベクトルに置き換え、動き補償し
ない画像間予測符号化を行うよう構成し、かつ、画像内
容により、上記定数Ｋの値と上記動きベクトル探索手段
の評価関数を変化させ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、動き補償しないときの予
測の歪との差が小さい場合には、動きベクトルを０ベク
トルに置き換え、動き補償しない画像間予測符号化を行
うので、動きベクトルを伝送する必要がなくなり、伝送
効率が向上する。

【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、動き補償しないとき
の予測の歪との差が定数Ｋより小さい場合には、動きベ
クトルを０ベクトルに置き換え、動き補償しない画像間
予測符号化を行うことにより、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、コントラストの低い
画像のパンなどブロックマッチングにおける歪の差が小
さい特殊な画像では、定数Ｋを小さくすることにより、
０ベクトルを優先しないようにし、不必要な画質劣化を
避ける。

【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の引
数として、動きベクトルの大きさを含むよう構成するこ
とにより、予測歪の差が小さい場合には小さい動きベク
トルを選択し、動きベクトルの伝送効率を向上させると
ともに、画質劣化を防ぐ。

【００２９】請求項４の発明によれば、コントラストの
低い画像のパンなどブロックマッチングにおける歪の差
の小さい特殊な画像と、通常の画像とで、動き補償予測
方式を変える。後者の画像の場合、動きベクトル探索手
段は、動きベクトルの大きさを引数に含む評価関数を選
択し、かつ、探索された動きベクトルによる動き補償予
測の歪をＳ１、動き補償しないときの予測の歪をＳ２と
したとき、Ｓ２≦Ｓ１＋Ｋ（Ｋは定数；Ｋ≧０）のとき
は動きベクトルを０ベクトルに置き換え、動き補償しな
い画像間予測符号化を行うことにより、動きベクトルの
伝送効率を向上させる。一方、前者の画像の場合、上記
定数Ｋを小さくし、動きベクトル探索手段の評価関数も
動きベクトルの大きさを含まないものとすることによ
り、０ベクトルを優先しないようにし、不必要な画質劣
化を避ける。

【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４ａ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。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４ｂ
の第１の入力に与えられる。切り替え回路４ｂ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７ｃの第２の
入力に与えられる。比較選択回路７ｃの第１の出力であ
る選択モード１１６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７ｃの第２の出力である歪１
１７は、比較選択回路７ｂ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１１６は、切り替え回路４ａの第３の入力にも与
えられる。切り替え回路４ａ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に入力される。また比較選択回路７ｃの第１の出
力である選択モード１１６は、切り替え回路４ｂの第３
の入力にも与えられる。切り替え回路４ｂの出力である
予測画像１０４は出力端子２ｂから出力され、メモリ回
路１６に入力される。

【００３５】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７ｂの
第３の入力に与えられる。比較選択回路７ｂ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。

【００３６】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
る歪を、マッチングブロック毎に算出する。この歪をＳ
１と呼ぶことにする。

【００３７】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
２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。

【００３８】比較選択回路７ｃは、Ｓ２≦Ｓ１＋Ｋ（Ｋ
は定数；Ｋ＞０）のとき、ＮｏＭＣモードを示す信号と
歪Ｓ２を出力し、Ｓ２＞Ｓ１＋Ｋのとき、ＭＣモードを
示す信号と歪Ｓ１を出力する。比較選択回路７ｃから出
力される選択モード１１６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。比較選択回路７ｃから出力される選択モード１１
６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。

【００３９】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
ｂは、比較選択回路７ｃから出力される歪１１７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
ｃ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。

【００４０】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、誤差の自乗和などを用いて
もよい。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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０
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０ベクトルの優先の度合を変えることが
できる。特に、コントラストの低い画像のパンなど、ブ
ロックマッチングにおける歪の差が小さい特殊な画像で
は、Ｋの値を大きくすると、動きがあるにもかかわら
ず、０ベクトルが選択され、不必要な画質劣化を招くの
で、このような画像の場合はＫを小さくするとよい。

【００４４】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１０３は、動
きベクトル探索回路３ｂの第２の入力に与えられる。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１０９は、切り替え回路４ａ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。

【００４５】動きベクトル探索回路３ｂの第２の出力で
ある予測画像１１０は、切り替え回路４ｂの第１の入力
に与えられる。切り替え回路４ｂ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。

【００４６】歪算出回路５ａから出力される歪１１１
は、比較選択回路７ｄの第１の入力に与えられる。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１
１２は、比較選択回路７ｄの第２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１１８
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７ｄの第２の出力である歪１１９は、比較選択回
路７ｂの第２の入力に与えられる。また、比較選択回路
７ｄの第１の出力である選択モード１１８はは、切り替
え回路４ａの第３の入力と、切り替え回路４ｂの第３の
入力にも与えられる。切り替え回路４ａ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４ｂから出
力される予測画像１０４は、出力端子２ｂから出力さ
れ、メモリ回路１６へ入力されるる。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
７ｂの第３の入力に与えられる。比較選択回路７ｂの出
力である選択モード１０５は出力端子２ｃから出力さ
れ、切り替え回路１８に入力される。

【００４７】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、動きベクトルの大きさも評価する。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】ここで、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，Ｖ) 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。

【００５１】上記の評価関数ｆとしては、例えば、

【００５２】

【数１】

【００５３】あるいは、

【００５４】

【数２】

【００５５】あるいは、

【００５６】

【数３】

【００５７】などを用いる。

【００５８】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Ｓ１を算出する。

【００５９】

【数４】

【００６０】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Ｓ２を算出する。

【００６１】

【数５】

【００６２】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
７ｄは、Ｓ１＜Ｓ２のとき、ＭＣモードを示す信号と歪
Ｓ１を出力し、Ｓ１≧Ｓ２のとき、ＮｏＭＣモードを示
す信号と歪Ｓ２を出力する。比較選択回路７ｄから出力
される選択モード１１８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３ｂ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３ｂで選択された予測画像１１０を出力す
る。比較選択回路７ｄから出力される選択モード１１８
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。

【００６３】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
ｂは、比較選択回路７ｄから出力される歪１１９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
ｄから出力される選択モード１１８のいずれかを選択し
て切り替え回路１８に出力する。

【００６４】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と同様にベクトルの大き
さ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。

【００６５】また、上記実施例１および実施例２の動き
補償予測回路は、互いに構成がよく似ているので、簡単
にこれらを組み合わせた動き補償予測回路を構成するこ
とができる。さらに、画像内容に従って、実施例１およ
び実施例２の動き補償予測回路または２つを組み合わせ
た動き補償予測回路を制御信号等により切り換えて用い
ることもできる。通常の画像においては、実施例２によ
うに、動きベクトル探索回路の評価関数が、動きベクト
ルの大きさを引数に含むよう構成するほうが、同じよう
なパターンが広範囲にわたって存在するような画像で
も、不必要に大きなベクトルが選択されないので、画質
劣化を防ぐとともに、動きベクトルの伝送効率を上げる
ことができる。さらに、実施例１のように、動き補償が
ある場合と無い場合の予測歪の差が小さい場合には、動
き補償をしない画像間予測符号化を選択することによ
り、動きベクトルの伝送効率を確実にあげることができ
る。

【００６６】しかし、コントラストの低い画像のパンな
どブロックマッチングにおける歪の差が小さい特殊な画
像では、動きベクトル探索回路は動きベクトルの大きさ
を評価しない評価関数を用いることにより、０ベクトル
を優先せず、不必要な画質劣化を防ぐことができる。ま
た、このような画像においても、ブロックマッチングの
歪の大きさに応じて定数Ｋを決め、動き補償がある場合
と無い場合の予測歪の差がＫ以下であれば、動き補償を
しない画像間予測符号化を選択することにより、動きベ
クトルの伝送効率を改善することができる。

【００６７】

【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
ルによる動き補償予測の歪をＳ１、動き補償しないとき
の予測の歪をＳ２としたとき、Ｓ２≦Ｓ１＋Ｋ（Ｋは定
数；Ｋ＞０）のときは動きベクトルを０ベクトルに置き
換え、動き補償しない画像間予測符号化を行うので、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。

【００６８】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による動き
補償予測の歪をＳ１、動き補償しないときの予測の歪を
Ｓ２としたとき、Ｓ２≦Ｓ１＋Ｋ（Ｋは定数；Ｋ≧０）
のときは動きベクトルを０ベクトルに置き換え、動き補
償しない画像間予測符号化を行うことにより、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、コントラストの低い画像のパンなどブロックマッチ
ングにおける歪の差が小さい特殊な画像では、Ｋの値を
小さくして、０ベクトルを優先し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。

【００６９】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
数の引数として、動きベクトルの大きさを含むので、予
測歪の差が小さい場合には小さい動きベクトルを選択
し、動きベクトルの伝送効率を向上させるとともに、画
質劣化を防ぐ映像信号符号化方式を得る効果がある。

【００７０】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
を２つ以上有し、少なくとも１つの評価関数が動きベク
トルの大きさを引数に含むので、予測歪の差が小さい場
合には小さい動きベクトルを選択することにより、動き
ベクトルの伝送効率を向上させることができる。また、
探索された動きベクトルによる動き補償予測の歪をＳ
１、動き補償しないときの予測の歪をＳ２としたとき、
Ｓ２≦Ｓ１＋Ｋ（Ｋは定数；Ｋ≧０）のときは動きベク
トルを０ベクトルに置き換え、動き補償しない画像間予
測符号化を行うことにより、動きベクトルの伝送効率を
確実に向上させる。さらに、コントラストの低い画像の
パンなどブロックマッチングにおける歪の差の小さい特
殊な画像の場合、上記定数Ｋを小さくし、動きベクトル
探索手段の評価関数も動きベクトルの大きさを含まない
ものとすることにより、０ベクトルを優先しないように
し、不必要な画質劣化を避けることができる。

【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７比較選択回路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)発明者篠原隆長岡京市馬場図所１番地三菱電機株式会社映像システム開発研究所内 (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、ブロックマッチング法に
より動きベクトルを求める動きベクトル探索手段によっ
て探索された動きベクトルの動き補償予測の歪をＳ１、
動き補償しないときの予測の歪をＳ２としたとき、Ｓ２
≦Ｓ１＋Ｋ（Ｋは定数；Ｋ＞０）のときは動きベクトル
を０ベクトルに置き換え、動き補償をしない画像間予測
符号化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、ブロックマッチング法に
より動きベクトルを求める動きベクトル探索手段によっ
て探索された動きベクトルの動き補償予測の歪をＳ１、
動き補償しないときの予測の歪をＳ２としたとき、Ｓ２
≦Ｓ１＋Ｋ（Ｋは定数；Ｋ≧０）のときは動きベクトル
を０ベクトルに置き換え、動き補償しない画像間予測符
号化を行うとともに画像内容により定数Ｋの値を変化さ
せるように構成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、ブロックマッチング法に
より動きベクトルを求める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の引数に動きベク
トルの大きさ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、ブロックマッチング法に
より動きベクトルを求める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を２つ以上有し、
少なくとも１つの評価関数が、動きベクトルの大きさを
引数に含むとともに、当該動きベクトル探索手段によっ
て探索された動きベクトルによる動き補償予測の歪をＳ
１、動き補償しないときの予測の歪をＳ２としたとき、
Ｓ２≦Ｓ１＋Ｋ（Ｋは定数；Ｋ≧０）のときは動きベク
トルを０ベクトルに置き換え、動き補償しない画像間予
測符号化を行うとともに、画像内容により、上記定数Ｋ
の値と上記動きベクトル探索手段の評価関数を変化させ
るようにしたことを特徴とする映像信号符号化方式。