JPH08331569A - 動き補正ビデオ処理方法及び装置 - Google Patents
動き補正ビデオ処理方法及び装置Info
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- JPH08331569A JPH08331569A JP8129852A JP12985296A JPH08331569A JP H08331569 A JPH08331569 A JP H08331569A JP 8129852 A JP8129852 A JP 8129852A JP 12985296 A JP12985296 A JP 12985296A JP H08331569 A JPH08331569 A JP H08331569A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の圧縮方式より一層大きく圧縮できるビ
デオ処理方式を得ること。 【解決手段】 本発明の動き補正ビデオ処理方法は、ビ
デオフレームグループＩ 0 〜Ｉ7 を、該グループの１フ
レームＩ0 が基本入力フレーム又は「Ｉ」フレームで、
他のフレームＢ1 〜Ｂ7 が、「Ｂ」フレームを作るため
に、現在フレームと２つの隣接フレームとの差を計算し
て導出されるようなものに符号化することを含む。
「Ｂ」フレームは対数的数列として導出される。「Ｂ」
フレームは、所定の入力フレームに選択的量子化加重を
施して量子化される。符号化は、開又は閉ループどちら
の形式でもよいが、開ループの方がよい。復号は、選択
的合算の前に入力フレームに逆量子化加重を施して行
う。
デオ処理方式を得ること。 【解決手段】 本発明の動き補正ビデオ処理方法は、ビ
デオフレームグループＩ 0 〜Ｉ7 を、該グループの１フ
レームＩ0 が基本入力フレーム又は「Ｉ」フレームで、
他のフレームＢ1 〜Ｂ7 が、「Ｂ」フレームを作るため
に、現在フレームと２つの隣接フレームとの差を計算し
て導出されるようなものに符号化することを含む。
「Ｂ」フレームは対数的数列として導出される。「Ｂ」
フレームは、所定の入力フレームに選択的量子化加重を
施して量子化される。符号化は、開又は閉ループどちら
の形式でもよいが、開ループの方がよい。復号は、選択
的合算の前に入力フレームに逆量子化加重を施して行
う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、動き補正ビデオ処
理方法及び装置に関するものである。
理方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ビデオ処理において、動きを推定して補
正する符号化法を使用し、符号化に必要なデータを圧縮
することは、公知である。ＭＰＥＧ１として知られる、
このようなデジタル圧縮の１つの規格が、国際規格機構
（ＩＳＯ）の映画専門家グループ（ＭＰＥＧ）によって
作成された。更に、ＭＰＥＧ２として知られる規格が現
れた。この規格は、（ｉ）ビデオ信号の過去から現在の
フレームへの順方向の推定及び（ii）過去から現在のフ
レーム及び将来から現在のフレームへの双方向推定に使
用される。
正する符号化法を使用し、符号化に必要なデータを圧縮
することは、公知である。ＭＰＥＧ１として知られる、
このようなデジタル圧縮の１つの規格が、国際規格機構
（ＩＳＯ）の映画専門家グループ（ＭＰＥＧ）によって
作成された。更に、ＭＰＥＧ２として知られる規格が現
れた。この規格は、（ｉ）ビデオ信号の過去から現在の
フレームへの順方向の推定及び（ii）過去から現在のフ
レーム及び将来から現在のフレームへの双方向推定に使
用される。
【０００３】標準規格のＭＰＥＧ符号化法は、フレーム
を「Ｉ」，「Ｂ」又は「Ｐ」フレームに指定する規約を
使用する。「Ｉ」フレームは、１つの画像を１つのフレ
ームとして符号化したものであるのに対し、「Ｐ」フレ
ームは推定されるフレーム差の出力であり、「Ｂ」フレ
ームは、現在のフレームと、両側（双方向）の２フレー
ムの平均との差である。該規約は、今ではよく理解され
文献化されている。文献の例として、ＩＳＯ／ＩＥＣ１
１１７２−２：１９９３（Ｅ）の「情報技術−約１．５
Ｍｂｉｔ／ｓに達するデジタル記憶媒体のための映画及
び関連する音声の符号化」がある。
を「Ｉ」，「Ｂ」又は「Ｐ」フレームに指定する規約を
使用する。「Ｉ」フレームは、１つの画像を１つのフレ
ームとして符号化したものであるのに対し、「Ｐ」フレ
ームは推定されるフレーム差の出力であり、「Ｂ」フレ
ームは、現在のフレームと、両側（双方向）の２フレー
ムの平均との差である。該規約は、今ではよく理解され
文献化されている。文献の例として、ＩＳＯ／ＩＥＣ１
１１７２−２：１９９３（Ｅ）の「情報技術−約１．５
Ｍｂｉｔ／ｓに達するデジタル記憶媒体のための映画及
び関連する音声の符号化」がある。
【０００４】ＭＰＥＧ１の初期のものは、次の如き最初
の「Ｉ」フレームのあとに幾つかの「Ｐ」フレームが続
くフォームを用いる順方向推定のみを使用するものであ
った。 ＩＰＰＰ‥‥‥ＰＩ‥‥‥ その後のＭＰＥＧ１及びＭＰＥＧ２は、大抵次の如き１
２フレームの列（５０Ｈｚ機器の場合）として、上記３
つのタイプを全部使用している。 ＩＢＢＰＢＢＰＢＢＰＢＢＩ‥‥‥ どの方法においても、推定エラーをできるだけ少なくし
符号化効率をよくするため、動きベクトルを適用してい
る。
の「Ｉ」フレームのあとに幾つかの「Ｐ」フレームが続
くフォームを用いる順方向推定のみを使用するものであ
った。 ＩＰＰＰ‥‥‥ＰＩ‥‥‥ その後のＭＰＥＧ１及びＭＰＥＧ２は、大抵次の如き１
２フレームの列（５０Ｈｚ機器の場合）として、上記３
つのタイプを全部使用している。 ＩＢＢＰＢＢＰＢＢＰＢＢＩ‥‥‥ どの方法においても、推定エラーをできるだけ少なくし
符号化効率をよくするため、動きベクトルを適用してい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ＭＰＥＧ規格は或る程
度の圧縮効果を与えるが、ビデオ処理において、なお一
層大きく圧縮できるシステム及び方法が求められてい
る。したがって、本発明の課題は、この要求に答えるこ
とである。
度の圧縮効果を与えるが、ビデオ処理において、なお一
層大きく圧縮できるシステム及び方法が求められてい
る。したがって、本発明の課題は、この要求に答えるこ
とである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、一面におい
て、ビデオフレームグループを２n フレームのグループ
に符号化することを含み、該符号化において、符号化さ
れたグループの１フレームを基本入力フレームとし、単
数又は複数の他のフレームを現在フレームと両側の２つ
の隣接フレームとの差を計算して導出する、動き補正ビ
デオ処理方法を提供する。
て、ビデオフレームグループを２n フレームのグループ
に符号化することを含み、該符号化において、符号化さ
れたグループの１フレームを基本入力フレームとし、単
数又は複数の他のフレームを現在フレームと両側の２つ
の隣接フレームとの差を計算して導出する、動き補正ビ
デオ処理方法を提供する。
【０００７】本発明は、他の面において、ビデオフレー
ムグループを、「Ｉ」フレームをもち単数又は複数の他
のフレームが「Ｂ」フレームであるグループに、符号化
する動き補正ビデオ処理方法を提供する。
ムグループを、「Ｉ」フレームをもち単数又は複数の他
のフレームが「Ｂ」フレームであるグループに、符号化
する動き補正ビデオ処理方法を提供する。
【０００８】本発明の好適な具体構成では、ビデオフレ
ームの列又はグループ、或いは２，４，８，１６，３
２，‥‥‥フレームのような画像グループ（ＧＯＰ）と
して知られるビデオフレームグループを１つの静止フレ
ームと、差フレームである残りのフレームとに分解して
ビデオ圧縮を行う時間的デシメーション（間引き）方法
を利用する。その方法は、対数的時間デシメーションと
呼ばれる。この方法では、「Ｉ」及び「Ｂ」フレームの
みを使用し、「Ｉ」フレームを正規のフレームと考え、
「Ｂ」フレームを現在フレームと両側の２隣接フレーム
との差を計算して得たものと考えることができる。動き
ベクトルは通常、「Ｂ」フレームの作成を補助するのに
使用する。本方法は、「Ｂ」フレームのみを作成して、
符号化と復号の両方にプログレッシブ（漸進）構造を適
用する。「Ｂ」フレームは、選択的量子化加重（重み付
け）を所定の入力フレームに施して量子化される。復号
は、入力フレームに逆量子化加重を施した後、選択的に
合算することによって行う。これは、量子化エラーが各
再構成段から持越されても、各フレームの再構成エラー
を一定とするためである。本方法は、ＭＰＥＧ１又はＭ
ＰＥＧ２のどちらの符号化法よりもよい結果が得られ
る。また、この圧縮形式を使えば、もっとよい視覚結果
を与えるもっと簡単な開放ループ符号化技法を用いるこ
とができる。
ームの列又はグループ、或いは２，４，８，１６，３
２，‥‥‥フレームのような画像グループ（ＧＯＰ）と
して知られるビデオフレームグループを１つの静止フレ
ームと、差フレームである残りのフレームとに分解して
ビデオ圧縮を行う時間的デシメーション（間引き）方法
を利用する。その方法は、対数的時間デシメーションと
呼ばれる。この方法では、「Ｉ」及び「Ｂ」フレームの
みを使用し、「Ｉ」フレームを正規のフレームと考え、
「Ｂ」フレームを現在フレームと両側の２隣接フレーム
との差を計算して得たものと考えることができる。動き
ベクトルは通常、「Ｂ」フレームの作成を補助するのに
使用する。本方法は、「Ｂ」フレームのみを作成して、
符号化と復号の両方にプログレッシブ（漸進）構造を適
用する。「Ｂ」フレームは、選択的量子化加重（重み付
け）を所定の入力フレームに施して量子化される。復号
は、入力フレームに逆量子化加重を施した後、選択的に
合算することによって行う。これは、量子化エラーが各
再構成段から持越されても、各フレームの再構成エラー
を一定とするためである。本方法は、ＭＰＥＧ１又はＭ
ＰＥＧ２のどちらの符号化法よりもよい結果が得られ
る。また、この圧縮形式を使えば、もっとよい視覚結果
を与えるもっと簡単な開放ループ符号化技法を用いるこ
とができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を具
体的に説明する。図１は、本発明に用いる対数的時間デ
シメーション構造を示す模式図である。図１の説明に入
る前に、本発明を具現する「Ｂ」フレーム・オクターブ
（８）構造をこれより説明する。「Ｉ」フレーム間のフ
レームの数は、２の累乗、即ち２，４，８，１６，‥‥
‥である。最も簡単なものは、次の如き２フレーム列で
ある。 Ｉ0 Ｂ1 Ｉ2 Ｂ3 Ｉ4 Ｂ5 Ｉ6 Ｂ7 Ｉ8 ‥‥‥
体的に説明する。図１は、本発明に用いる対数的時間デ
シメーション構造を示す模式図である。図１の説明に入
る前に、本発明を具現する「Ｂ」フレーム・オクターブ
（８）構造をこれより説明する。「Ｉ」フレーム間のフ
レームの数は、２の累乗、即ち２，４，８，１６，‥‥
‥である。最も簡単なものは、次の如き２フレーム列で
ある。 Ｉ0 Ｂ1 Ｉ2 Ｂ3 Ｉ4 Ｂ5 Ｉ6 Ｂ7 Ｉ8 ‥‥‥
【００１０】各「Ｂ」フレームは、両側の「Ｉ」フレー
ムから、動きベクトル補正をして又はせずに推定され
る。これは効率的な符号化技法であるが、「Ｉ」フレー
ムの数が全体のフレーム数の半分であるから、符号化効
率に限界がある。
ムから、動きベクトル補正をして又はせずに推定され
る。これは効率的な符号化技法であるが、「Ｉ」フレー
ムの数が全体のフレーム数の半分であるから、符号化効
率に限界がある。
【００１１】次の段階は、次のように、上記列から推定
される、対応する「Ｂ」フレームで１つおきの「Ｉ」フ
レーム（Ｉ2 及びＩ6 ）を置換えることである。 Ｉ0 Ｂ1 Ｂ2 Ｂ3 Ｉ4 Ｂ5 Ｂ6 Ｂ7 Ｉ8 ‥‥‥ フレームＢ2 は、差Ｉ2 −（Ｉ0 ＋Ｉ4 ）／２から作成
され、フレームＢ6 は、差Ｉ6 −（Ｉ4 ＋Ｉ8 ）／２か
ら作成される。
される、対応する「Ｂ」フレームで１つおきの「Ｉ」フ
レーム（Ｉ2 及びＩ6 ）を置換えることである。 Ｉ0 Ｂ1 Ｂ2 Ｂ3 Ｉ4 Ｂ5 Ｂ6 Ｂ7 Ｉ8 ‥‥‥ フレームＢ2 は、差Ｉ2 −（Ｉ0 ＋Ｉ4 ）／２から作成
され、フレームＢ6 は、差Ｉ6 −（Ｉ4 ＋Ｉ8 ）／２か
ら作成される。
【００１２】これにより、２段の４フレーム列が生じ
る。その効率は極めて良好であるが、次の如く、フレー
ムＩ0 及びＩ8 から推定した「Ｂ」フレームでＩ4 を符
号化すれば、更によくなる。 Ｂ4 ＝Ｉ4 −（Ｉ0 ＋Ｉ8 ）／２ こうすれば、次の列が得られる。 Ｉ0 Ｂ1 Ｂ2 Ｂ3 Ｂ4 Ｂ5 Ｂ6 Ｂ7 Ｉ8 ‥‥‥
る。その効率は極めて良好であるが、次の如く、フレー
ムＩ0 及びＩ8 から推定した「Ｂ」フレームでＩ4 を符
号化すれば、更によくなる。 Ｂ4 ＝Ｉ4 −（Ｉ0 ＋Ｉ8 ）／２ こうすれば、次の列が得られる。 Ｉ0 Ｂ1 Ｂ2 Ｂ3 Ｂ4 Ｂ5 Ｂ6 Ｂ7 Ｉ8 ‥‥‥
【００１３】この処理は、各段階で「Ｉ」フレームの時
間間隔を２倍ずつ広げて、無限に続けることができる。
しかし、符号化効率は、急速に漸近線的限界に近づく。
その限界には、３段階のデシメーションでほぼ到達し、
通常それ以上のデシメーションは必要でない。
間間隔を２倍ずつ広げて、無限に続けることができる。
しかし、符号化効率は、急速に漸近線的限界に近づく。
その限界には、３段階のデシメーションでほぼ到達し、
通常それ以上のデシメーションは必要でない。
【００１４】また、デシメーション段階が多くなるほど
符号化の遅延が増加し、このような遅延は動作上の問題
を招来する。デシメーション段階が多くなると、所要記
憶容量も増大するので、所望の画質に相応の、できるだ
け少ない段階の時間デシメーションを使うことが望まし
い。殆どの実験で、最も大きい圧縮比の場合でも、３段
階の時間デシメーションで十分であることが分かった。
符号化の遅延が増加し、このような遅延は動作上の問題
を招来する。デシメーション段階が多くなると、所要記
憶容量も増大するので、所望の画質に相応の、できるだ
け少ない段階の時間デシメーションを使うことが望まし
い。殆どの実験で、最も大きい圧縮比の場合でも、３段
階の時間デシメーションで十分であることが分かった。
【００１５】図１は、３段階、８フレームの対数的（倍
々に増える）デシメーション処理を示す図である。同図
では簡単な算術処理として示したが、各段階では、新し
い「Ｂ」フレームを周囲の「Ｉ」フレームから作成する
際、動きベクトル補正を加えて「Ｂ」フレームのエラー
を最小限とする。
々に増える）デシメーション処理を示す図である。同図
では簡単な算術処理として示したが、各段階では、新し
い「Ｂ」フレームを周囲の「Ｉ」フレームから作成する
際、動きベクトル補正を加えて「Ｂ」フレームのエラー
を最小限とする。
【００１６】動きベクトルは、フレームＢ1 ，Ｂ3 ，Ｂ
5 及びＢ7 の発生の際は隣りのフレームに関連してい
る。フレームＢ2 及びＢ6 発生の際には、動きベクトル
は２フレーム離れたものから発生される。フレームＢ4
発生の際には、動きベクトルは４フレーム離れたもの
（即ち、フレームＩ0 及びＩ8 ）から発生される。この
ため、対数的デシメーション処理の各段階で、２の累乗
だけ動きベクトルの距離範囲を増さねばならないことに
なる。
5 及びＢ7 の発生の際は隣りのフレームに関連してい
る。フレームＢ2 及びＢ6 発生の際には、動きベクトル
は２フレーム離れたものから発生される。フレームＢ4
発生の際には、動きベクトルは４フレーム離れたもの
（即ち、フレームＩ0 及びＩ8 ）から発生される。この
ため、対数的デシメーション処理の各段階で、２の累乗
だけ動きベクトルの距離範囲を増さねばならないことに
なる。
【００１７】復号処理を図２に示す。例として示した８
フレーム列の場合、復号器は、次の理由により特定の順
序でフレームを再生しなければならない。フレームＩ1
を例に取れば、その再構成は、フレームＩ0 及びＩ2 を
得なければできない。しかし、フレームＩ2 はフレーム
Ｉ0 及びＩ4 から再構成されねばならず、フレームＩ 4
はフレームＩ0 及びＩ8 から再構成されねばならない。
したがって、復号器は、次のような特定の順序でフレー
ムを再構成しなければならない。
フレーム列の場合、復号器は、次の理由により特定の順
序でフレームを再生しなければならない。フレームＩ1
を例に取れば、その再構成は、フレームＩ0 及びＩ2 を
得なければできない。しかし、フレームＩ2 はフレーム
Ｉ0 及びＩ4 から再構成されねばならず、フレームＩ 4
はフレームＩ0 及びＩ8 から再構成されねばならない。
したがって、復号器は、次のような特定の順序でフレー
ムを再構成しなければならない。
【００１８】 フレームＩ0 及びＩ8 から Ｉ4 ＝Ｂ4 ＋（Ｉ0 ＋Ｉ8 ）／２ フレームＩ0,Ｉ4 及びＩ8 から Ｉ2 ＝Ｂ2 ＋（Ｉ0 ＋Ｉ4 ）／２ Ｉ6 ＝Ｂ6 ＋（Ｉ4 ＋Ｉ8 ）／２ フレームＩ0,Ｉ2,Ｉ4,Ｉ6 及びＩ8 から Ｉ1 ＝Ｂ1 ＋（Ｉ0 ＋Ｉ2 ）／２ Ｉ3 ＝Ｂ3 ＋（Ｉ2 ＋Ｉ4 ）／２ Ｉ5 ＝Ｂ5 ＋（Ｉ4 ＋Ｉ6 ）／２ Ｉ7 ＝Ｂ7 ＋（Ｉ6 ＋Ｉ8 ）／２
【００１９】復号器はフレームを特定の順序で再構成し
なければならないが、一般の符号化器は、符号化のエラ
ー伝播をできるだけ小さくすることを目指し次の如き場
合を除き、どんな順序で符号化してもよいであろう。
なければならないが、一般の符号化器は、符号化のエラ
ー伝播をできるだけ小さくすることを目指し次の如き場
合を除き、どんな順序で符号化してもよいであろう。
【００２０】標準的なＤＰＣＭ符号化法は、再帰的な
（recursive)エラーを防ぐため、符号化器内にループ
（閉回路）を形成する復号器を含んでいる。「Ｐ」及び
「Ｂ」差動フレーム符号化器の両方にも同じ問題が起き
るので、ＭＰＥＧ法は、図３に示すループによってこれ
を解決するようにしている。図３は、閉ループ形式の基
本的時間符号化法を示すものである。
（recursive)エラーを防ぐため、符号化器内にループ
（閉回路）を形成する復号器を含んでいる。「Ｐ」及び
「Ｂ」差動フレーム符号化器の両方にも同じ問題が起き
るので、ＭＰＥＧ法は、図３に示すループによってこれ
を解決するようにしている。図３は、閉ループ形式の基
本的時間符号化法を示すものである。
【００２１】図３において、まず「Ｉ」フレームＦ0 及
びＦ2 が処理され、夫々フレームＦ 0 ＋ε0 及びＦ2 ＋
ε2 が再生される。これらのフレームは、量子化処理に
よってもたらされるエラーを有する。２つのフレームの
平均がフレームＦ1 から減算され、差フレームＢ1 を生
じる。これが符号化され、独自のエラーを生じ、原信号
に加算される。
びＦ2 が処理され、夫々フレームＦ 0 ＋ε0 及びＦ2 ＋
ε2 が再生される。これらのフレームは、量子化処理に
よってもたらされるエラーを有する。２つのフレームの
平均がフレームＦ1 から減算され、差フレームＢ1 を生
じる。これが符号化され、独自のエラーを生じ、原信号
に加算される。
【００２２】復号器もフレームＦ0 ＋ε0 及びＦ2 ＋ε
2 を生じるので、フレームＦ1 の再構成はエラー伝播を
相殺してＦ1 ＋ε1 を残す。したがって、符号化器はも
っと複雑であるが、各フレームによってもたらされるエ
ラーは、当該フレームにとって部分的なものである。し
かし、再構成されたフレームＦ0 ＋ε0 及びＦ2 ＋ε 2
からの推定により入って来る雑音は、突合せによる推定
を不完全にし「Ｂ」フレームの推定を一層悪くする。
2 を生じるので、フレームＦ1 の再構成はエラー伝播を
相殺してＦ1 ＋ε1 を残す。したがって、符号化器はも
っと複雑であるが、各フレームによってもたらされるエ
ラーは、当該フレームにとって部分的なものである。し
かし、再構成されたフレームＦ0 ＋ε0 及びＦ2 ＋ε 2
からの推定により入って来る雑音は、突合せによる推定
を不完全にし「Ｂ」フレームの推定を一層悪くする。
【００２３】いま、ＭＰＥＧ１の如きＩとＰに基く方式
にこのようなフィードバックを使わなかった場合に生じ
る問題について考える。「Ｉ」フレームを正規なものと
して符号化し、「Ｐ」フレームを再構成エラーのない原
画像から作成する。
にこのようなフィードバックを使わなかった場合に生じ
る問題について考える。「Ｉ」フレームを正規なものと
して符号化し、「Ｐ」フレームを再構成エラーのない原
画像から作成する。
【００２４】送信機で符号化されるフレームは、次のと
おりである。
おりである。
【００２５】受信機は、フレームを次のように再生す
る。
る。
【００２６】復号器の再帰的性質は、画像が「Ｉ」スタ
ート・フレームに先行する全フレームから再構成される
ことによる。これはまた、各「Ｐ」フレームによって生
じるエラーにも当てはまり、これらのエラーが復号器内
に蓄積される。したがって、符号化器のループ内にかよ
うな再帰的な蓄積を防ぐ復号器を設ける必要がある。
ート・フレームに先行する全フレームから再構成される
ことによる。これはまた、各「Ｐ」フレームによって生
じるエラーにも当てはまり、これらのエラーが復号器内
に蓄積される。したがって、符号化器のループ内にかよ
うな再帰的な蓄積を防ぐ復号器を設ける必要がある。
【００２７】しかし、この再帰的性質は、上述した対数
的「Ｂ」フレーム符号化方式の場合、全く異なる。符号
化動作が帰還ループなしに行われると仮定すると、符号
化器は、３段階時間デシメーション（８フレーム）の場
合、次の如きフレーム列を生じるであろう。
的「Ｂ」フレーム符号化方式の場合、全く異なる。符号
化動作が帰還ループなしに行われると仮定すると、符号
化器は、３段階時間デシメーション（８フレーム）の場
合、次の如きフレーム列を生じるであろう。
【００２８】前述のとおり、「Ｂ」フレーム発生の順序
は、各フレームが独立して発生されるので、符号化器で
は重要ではない。しかし、復号器は、次の所定の順序で
「Ｉ」フレームを再構成しなければならない。
は、各フレームが独立して発生されるので、符号化器で
は重要ではない。しかし、復号器は、次の所定の順序で
「Ｉ」フレームを再構成しなければならない。
【００２９】これらのエラー成分は殆ど全部雑音で相関
性がないので、各フレームに対する雑音電力は、各エラ
ーを２乗したものの和で与えられる。即ち、
性がないので、各フレームに対する雑音電力は、各エラ
ーを２乗したものの和で与えられる。即ち、
【００３０】「Ｐ」推定法とは異なり、雑音成分ε4 ，
ε2 ，ε6 ，ε1 ，ε3 ，ε5 ，ε 7 を次のように量子
化の制御により調整すれば、雑音成分の和をフレーム番
号に無関係な定数とすることができるのは、興味深い。
ε2 ，ε6 ，ε1 ，ε3 ，ε5 ，ε 7 を次のように量子
化の制御により調整すれば、雑音成分の和をフレーム番
号に無関係な定数とすることができるのは、興味深い。
【００３１】
【００３２】明らかに、時間デシメーション段階と雑音
成分との間には、各付加段階で√０．５だけ雑音を減ら
すと各フレームの雑音成分が一定になるという関係があ
る。しかし、より高い時間周波数帯域に対する量子化雑
音を減らすという要求は、明らかに符号化効率を減ず
る。これは、閉ループ符号化器に付加される再帰的雑音
とマッチさせねばならない。
成分との間には、各付加段階で√０．５だけ雑音を減ら
すと各フレームの雑音成分が一定になるという関係があ
る。しかし、より高い時間周波数帯域に対する量子化雑
音を減らすという要求は、明らかに符号化効率を減ず
る。これは、閉ループ符号化器に付加される再帰的雑音
とマッチさせねばならない。
【００３３】この雑音加重装置は実施し終えており、雑
音値は、幾つかの装置では閉ループ方式の雑音値に近
い。再構成エラー測定では、装置の雑音性能において＜
１ｄＢの差があるが、閉ループ動作における雑音は、閉
ループ符号化より大きい時もあり、小さい時もある。し
かし、何度も言及したとおり、簡単なＳ／Ｎ値で再構成
エラーを測ると、誤解を招くおそれがある。両方法を使
って行った目視テストでは、開ループ符号化処理により
生じるタイプのエラーは、閉ループ方式からのエラーよ
り遙かに気にならないものであった。その理由は、雑音
成分の性質にあるように見える。既に明らかにした如
く、閉ループ符号化器では、独立性が大きく１フレーム
のみに存在する雑音を生じる。閉ループ符号化器は種々
の成分エラーを発生し、それらの中には１フレームのみ
に存在するものもあり、数フレームにわたってフェード
イン及びフェードアウトするものもある。眼の時間的応
答は、明滅タイプの歪みの方が緩やかに変わるエラーよ
り眼につきやすいようである。その効果を明らかにする
次のような逸話的証拠がある。即ち、画像が静止フレー
ム・モードにあるとき、エラーの中には、正常スピード
で画像の列を再生するまで見えないものがあり、そうす
れば、それまで見えなかった「静的」エラーが見えるよ
うになる。
音値は、幾つかの装置では閉ループ方式の雑音値に近
い。再構成エラー測定では、装置の雑音性能において＜
１ｄＢの差があるが、閉ループ動作における雑音は、閉
ループ符号化より大きい時もあり、小さい時もある。し
かし、何度も言及したとおり、簡単なＳ／Ｎ値で再構成
エラーを測ると、誤解を招くおそれがある。両方法を使
って行った目視テストでは、開ループ符号化処理により
生じるタイプのエラーは、閉ループ方式からのエラーよ
り遙かに気にならないものであった。その理由は、雑音
成分の性質にあるように見える。既に明らかにした如
く、閉ループ符号化器では、独立性が大きく１フレーム
のみに存在する雑音を生じる。閉ループ符号化器は種々
の成分エラーを発生し、それらの中には１フレームのみ
に存在するものもあり、数フレームにわたってフェード
イン及びフェードアウトするものもある。眼の時間的応
答は、明滅タイプの歪みの方が緩やかに変わるエラーよ
り眼につきやすいようである。その効果を明らかにする
次のような逸話的証拠がある。即ち、画像が静止フレー
ム・モードにあるとき、エラーの中には、正常スピード
で画像の列を再生するまで見えないものがあり、そうす
れば、それまで見えなかった「静的」エラーが見えるよ
うになる。
【００３４】閉ループ及び開ループの両符号化法に対す
る雑音成分の特性を表１に示す。
る雑音成分の特性を表１に示す。
【表１】
【００３５】雑音成分を絵で表したものを図４に示す。
表１及び図４から分かるように、「Ｉ」フレームにおけ
るエラーε0 及びε8による成分は、最も緩やかにフェ
ードするエラーを有し、１５フレームの間続き、総合エ
ラーの大きな部分を占める。エラーε4 は、７フレーム
にわたり２倍の早さでフェードイン及びフェードアウト
している。エラーε2 及びε6 は、夫々３フレーム続く
だけであり、エラーε1 ，ε3 ，ε5 及びε7 は、夫々
のフレームにただ１度現れるだけである。持続期間が短
いエラー程、大きさも小さい。
表１及び図４から分かるように、「Ｉ」フレームにおけ
るエラーε0 及びε8による成分は、最も緩やかにフェ
ードするエラーを有し、１５フレームの間続き、総合エ
ラーの大きな部分を占める。エラーε4 は、７フレーム
にわたり２倍の早さでフェードイン及びフェードアウト
している。エラーε2 及びε6 は、夫々３フレーム続く
だけであり、エラーε1 ，ε3 ，ε5 及びε7 は、夫々
のフレームにただ１度現れるだけである。持続期間が短
いエラー程、大きさも小さい。
【００３６】この結果は、ずっとよく眼を満足させるの
で、「Ｂ」フレーム・デシメーションを用いるすべての
応用機器に対して推薦される。８フレームの３段階時間
デシメーションに対するエラー分布を示したが、どんな
段階の時間デシメーションに対しても、同等な図式及び
基本的な想定が当てはまる。即ち、１段階２フレーム、
２段階４フレーム、３段階８フレーム（図示の如き）、
４段階１６フレーム等々に対しても当てはまる。
で、「Ｂ」フレーム・デシメーションを用いるすべての
応用機器に対して推薦される。８フレームの３段階時間
デシメーションに対するエラー分布を示したが、どんな
段階の時間デシメーションに対しても、同等な図式及び
基本的な想定が当てはまる。即ち、１段階２フレーム、
２段階４フレーム、３段階８フレーム（図示の如き）、
４段階１６フレーム等々に対しても当てはまる。
【００３７】図５は、１フレームずつを基準とする符号
化器のタイミングを示す図である。図５は、開ループ符
号化を用いると、装置構成をかなり簡略化でき、符号化
及び復号の両方に必要な遅延要素の数を減少できること
を示す。この図は、動きベクトルの推定及び補正に用い
るベクトルのオフセットの必要を無視しているが、上記
タイミングはフレーム毎の原則に基くので、かようなオ
フセットは問題にならない筈である。符号化器の通常の
遅れは、図５から分かるように５フレームである。
化器のタイミングを示す図である。図５は、開ループ符
号化を用いると、装置構成をかなり簡略化でき、符号化
及び復号の両方に必要な遅延要素の数を減少できること
を示す。この図は、動きベクトルの推定及び補正に用い
るベクトルのオフセットの必要を無視しているが、上記
タイミングはフレーム毎の原則に基くので、かようなオ
フセットは問題にならない筈である。符号化器の通常の
遅れは、図５から分かるように５フレームである。
【００３８】図６は、従来の復号方法を用いた復号器の
タイミング図である。復号器の通常の遅れは１０フレー
ムであるから、復号器は１０フレームのメモリを使用す
るが、これは大きいと見なされる。しかし、これは、図
７に示す如く、符号化器で「Ｉ」フレームに８フレーム
の遅延を加え「Ｂ」フレーム列の順序を変えることによ
り、４フレームに減らすことができる。符号化器におけ
る帰還ループを除くことにより、「Ｂ」フレームを任意
所要の順序で発生できる。しかし、復号器は、原フレー
ムを正確に再生するには、特定の順序の動作が要求され
る。即ち、フレームＩ4 をフレームＩ2 及びＩ6 の前に
復号し、フレームＩ2 及びＩ6 をフレームＩ1 ，Ｉ3 ，
Ｉ5 及びＩ7 フレームの前に復号しなければならない。
しかし、これは、簡単な要件であるから容易に満たすこ
とができる。
タイミング図である。復号器の通常の遅れは１０フレー
ムであるから、復号器は１０フレームのメモリを使用す
るが、これは大きいと見なされる。しかし、これは、図
７に示す如く、符号化器で「Ｉ」フレームに８フレーム
の遅延を加え「Ｂ」フレーム列の順序を変えることによ
り、４フレームに減らすことができる。符号化器におけ
る帰還ループを除くことにより、「Ｂ」フレームを任意
所要の順序で発生できる。しかし、復号器は、原フレー
ムを正確に再生するには、特定の順序の動作が要求され
る。即ち、フレームＩ4 をフレームＩ2 及びＩ6 の前に
復号し、フレームＩ2 及びＩ6 をフレームＩ1 ，Ｉ3 ，
Ｉ5 及びＩ7 フレームの前に復号しなければならない。
しかし、これは、簡単な要件であるから容易に満たすこ
とができる。
【００３９】符号化器及び復号器両方の遅延は更に減ら
せるが、それは固有の簡単さを犠牲にしてであるから、
ここでは説明しない。「Ｂ」フレーム推定を用いると、
推定エラーが通常約３ｄＢだけ減少するので、一般に
「Ｐ」フレーム推定より改善される。
せるが、それは固有の簡単さを犠牲にしてであるから、
ここでは説明しない。「Ｂ」フレーム推定を用いると、
推定エラーが通常約３ｄＢだけ減少するので、一般に
「Ｐ」フレーム推定より改善される。
【００４０】フレームは、時間的重要性に従い次の順序
に再整理する（文字通りに又は象徴的に）ことができ
る。 Ｉ0 Ｂ4 Ｂ2 Ｂ6 Ｂ1 Ｂ3 Ｂ5 Ｂ7 （Ｉ8 ）
に再整理する（文字通りに又は象徴的に）ことができ
る。 Ｉ0 Ｂ4 Ｂ2 Ｂ6 Ｂ1 Ｂ3 Ｂ5 Ｂ7 （Ｉ8 ）
【００４１】最後の４「Ｂ」フレームが消除されると、
フレームＢ4 及びＢ2 が消除される場合と同様に、それ
らのフレームを推定して列が再生されることになる。し
たがって、この方法によれば、高位の「Ｂ」フレームが
なくても妥当な画像列を再生することができる。勿論、
「Ｂ」フレームを全部消除すると、再生される列はひど
く乱れたものとなるが、正確な動きベクトルを使えば、
驚くほどよい結果が得られる。
フレームＢ4 及びＢ2 が消除される場合と同様に、それ
らのフレームを推定して列が再生されることになる。し
たがって、この方法によれば、高位の「Ｂ」フレームが
なくても妥当な画像列を再生することができる。勿論、
「Ｂ」フレームを全部消除すると、再生される列はひど
く乱れたものとなるが、正確な動きベクトルを使えば、
驚くほどよい結果が得られる。
【００４２】この方法は、２０Ｍｂｐｓから下の６４Ｋ
ｂｐｓに至る範囲のデータレートで使用して成功した。
開ループ符号化法によるエラーは、眼に受入れられ易い
ものである、と信じられている。しかし、これまで、Ｍ
ＰＥＧ構造と直接対比されることはなかった。
ｂｐｓに至る範囲のデータレートで使用して成功した。
開ループ符号化法によるエラーは、眼に受入れられ易い
ものである、と信じられている。しかし、これまで、Ｍ
ＰＥＧ構造と直接対比されることはなかった。
【００４３】上述の時間符号化ビデオ列の方法は、一連
の応用例に対し或る範囲のデータレートで極めて良好な
結果を与えることが証明された。「Ｂ」フレームを使用
すると、似たような再構成エラー値を生じるものの、そ
れが眼には極めて見えにくく満足な画質を与える「開ル
ープ」符号化の技法を得ることができる。これは、重要
な発展であり、極めて簡単な符号化処理で達成されるこ
とを知れば、更に価値が高まる。従来の符号化器は、符
号化された信号を再構成して、受信機で再構成されるべ
き信号を再生しなければならないが、開ループ符号化器
ではその必要がない。符号化器でのハードウェアの節約
率は（動きベクトルの推定及び補正を除く）、３０％〜
５０％の範囲に達しそうである。
の応用例に対し或る範囲のデータレートで極めて良好な
結果を与えることが証明された。「Ｂ」フレームを使用
すると、似たような再構成エラー値を生じるものの、そ
れが眼には極めて見えにくく満足な画質を与える「開ル
ープ」符号化の技法を得ることができる。これは、重要
な発展であり、極めて簡単な符号化処理で達成されるこ
とを知れば、更に価値が高まる。従来の符号化器は、符
号化された信号を再構成して、受信機で再構成されるべ
き信号を再生しなければならないが、開ループ符号化器
ではその必要がない。符号化器でのハードウェアの節約
率は（動きベクトルの推定及び補正を除く）、３０％〜
５０％の範囲に達しそうである。
【００４４】対数的デシメーション処理で符号化された
ビデオ列の復号は、「Ｐ」フレームで順方向推定のみを
用いるＭＰＥＧ１の如き方式における復号より、必ずし
も長くはかからない。しかし、復号器は、送信されたフ
レームの再分配によりかなり簡略化できることが示され
た。これは、２地点間送信方式では余り重要性はないで
あろうが、符号化器の複雑性より復号器の複雑性の方が
重要な１地点対多地点間送信方式では重要となる。
ビデオ列の復号は、「Ｐ」フレームで順方向推定のみを
用いるＭＰＥＧ１の如き方式における復号より、必ずし
も長くはかからない。しかし、復号器は、送信されたフ
レームの再分配によりかなり簡略化できることが示され
た。これは、２地点間送信方式では余り重要性はないで
あろうが、符号化器の複雑性より復号器の複雑性の方が
重要な１地点対多地点間送信方式では重要となる。
【００４５】「Ｂ」フレーム方式は、ＭＰＥＧ２におけ
る如き「Ｐ」及び「Ｂ」の両推定方法を用いて、他の方
式のサブセット（部分集合）を作ることができる。した
がって、本明細書で述べた「Ｂ」フレーム技法の幾つか
は、サブセットの具現に対しても有効である。
る如き「Ｐ」及び「Ｂ」の両推定方法を用いて、他の方
式のサブセット（部分集合）を作ることができる。した
がって、本明細書で述べた「Ｂ」フレーム技法の幾つか
は、サブセットの具現に対しても有効である。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
ＭＰＥＧ方式に比べて一層大きな圧縮処理を行うことの
できる動き補正ビデオ処理方式を提供することができ
る。
ＭＰＥＧ方式に比べて一層大きな圧縮処理を行うことの
できる動き補正ビデオ処理方式を提供することができ
る。
【図１】本発明に用いる対数的時間デシメーション構造
を示す図
を示す図
【図２】図１のフレーム列の復号に用いる対数的時間イ
ンタポーレイション構造を示す図
ンタポーレイション構造を示す図
【図３】閉ループ形式の基本的時間符号化法を示すブロ
ック図
ック図
【図４】閉ループ及び開ループ符号化方式の雑音成分を
示す図
示す図
【図５】１フレームずつを基準とする符号化器の符号化
タイミングを示す図
タイミングを示す図
【図６】従来の復号器の復号タイミングを示す図
【図７】タイミングの遅れを減じた復号器の復号タイミ
ングを示す図
ングを示す図
Ｉ0 〜Ｉ7 ビデオフレームグループ（「Ｉ」フレー
ム）、Ｉ0 基本入力フレーム、Ｂ1 〜Ｂ7 他のフレ
ーム（「Ｂ」フレーム）
ム）、Ｉ0 基本入力フレーム、Ｂ1 〜Ｂ7 他のフレ
ーム（「Ｂ」フレーム）
Claims (9)
- 【請求項１】 ビデオフレームグループを２n フレーム
のグループに符号化することを含み、該符号化におい
て、符号化されたグループの１フレームを基本入力フレ
ームとし、単数又は複数の他のフレームを現在フレーム
と両側の２つの隣接フレームとの差を計算して導出す
る、動き補正ビデオ処理方法。 - 【請求項２】 上記符号化は、上記ビデオフレームグル
ープの所定フレームに加重を施した後、選択的合算を行
って達成される請求項１の方法。 - 【請求項３】 単数又は複数の他のフレームに加重を施
した後に選択的合算を行い、原ビデオフレームグループ
を再構成することにより、上記フレームグループを復号
することを含む請求項１又は２の方法。 - 【請求項４】 上記復号は開ループ形式であり、上記加
重は、雑音を減らすために調整した量子化値によって施
される請求項３の方法。 - 【請求項５】 ビデオフレームグループを、「Ｉ」フレ
ームを有し単数又は複数の他のフレームが「Ｂ」フレー
ムであるグループに、符号化することを含む動き補正ビ
デオ処理方法。 - 【請求項６】 上記符号化は、上記ビデオフレームグル
ープの所定フレームに加重を施した後、選択的合算を行
って達成される請求項５の方法。 - 【請求項７】 単数又は複数の「Ｂ」フレームに加重を
施した後に選択的合算を行い、原ビデオフレームグルー
プを再構成することにより、上記フレームグループを復
号することを含む請求項５又は６の方法。 - 【請求項８】 上記復号は開ループ形式であり、上記加
重は、雑音を減らすために調整した量子化値によって施
される請求項７の方法。 - 【請求項９】 請求項１〜８のいずれか１項に記載の方
法によって動作をする動き補正ビデオ処理装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9511405:4 | 1995-06-06 | ||
| GB9511405A GB2301970B (en) | 1995-06-06 | 1995-06-06 | Motion compensated video processing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08331569A true JPH08331569A (ja) | 1996-12-13 |
Family
ID=10775580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8129852A Pending JPH08331569A (ja) | 1995-06-06 | 1996-05-24 | 動き補正ビデオ処理方法及び装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5754239A (ja) |
| JP (1) | JPH08331569A (ja) |
| GB (1) | GB2301970B (ja) |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5715009A (en) | 1994-03-29 | 1998-02-03 | Sony Corporation | Picture signal transmitting method and apparatus |
| US6957350B1 (en) | 1996-01-30 | 2005-10-18 | Dolby Laboratories Licensing Corporation | Encrypted and watermarked temporal and resolution layering in advanced television |
| GB2318246B (en) * | 1996-10-09 | 2000-11-15 | Sony Uk Ltd | Processing digitally encoded signals |
| US5982436A (en) * | 1997-03-28 | 1999-11-09 | Philips Electronics North America Corp. | Method for seamless splicing in a video encoder |
| US6049569A (en) * | 1997-12-09 | 2000-04-11 | Philips Electronics N.A. Corporation | Method and apparatus for encoding digital video bit streams with seamless splice points and method and apparatus for splicing such digital video bit streams |
| CA2265089C (en) * | 1998-03-10 | 2007-07-10 | Sony Corporation | Transcoding system using encoding history information |
| KR100571687B1 (ko) * | 1999-02-09 | 2006-04-18 | 소니 가부시끼 가이샤 | 코딩 시스템 및 방법, 부호화 장치 및 방법, 복호화 장치및 방법, 기록 장치 및 방법, 및 재생 장치 및 방법 |
| JP2001016595A (ja) * | 1999-04-30 | 2001-01-19 | Fujitsu Ltd | 動画像符号化装置および復号装置 |
| JP3694888B2 (ja) | 1999-12-03 | 2005-09-14 | ソニー株式会社 | 復号装置および方法、符号化装置および方法、情報処理装置および方法、並びに記録媒体 |
| US8374237B2 (en) * | 2001-03-02 | 2013-02-12 | Dolby Laboratories Licensing Corporation | High precision encoding and decoding of video images |
| US7706445B2 (en) * | 2001-05-31 | 2010-04-27 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Image processing employing picture type conversion |
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| JP2003003979A (ja) * | 2001-06-25 | 2003-01-08 | Toshiba Kyaria Kk | 流体機械 |
| US8111754B1 (en) | 2001-07-11 | 2012-02-07 | Dolby Laboratories Licensing Corporation | Interpolation of video compression frames |
| US7266150B2 (en) * | 2001-07-11 | 2007-09-04 | Dolby Laboratories, Inc. | Interpolation of video compression frames |
| US20030112863A1 (en) | 2001-07-12 | 2003-06-19 | Demos Gary A. | Method and system for improving compressed image chroma information |
| US7003035B2 (en) * | 2002-01-25 | 2006-02-21 | Microsoft Corporation | Video coding methods and apparatuses |
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| JP4196726B2 (ja) * | 2003-05-14 | 2008-12-17 | ソニー株式会社 | 画像処理装置および画像処理方法、記録媒体、並びに、プログラム |
| WO2005020587A1 (en) * | 2003-08-26 | 2005-03-03 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Adaptive interframe wavelet video coding method, computer readable recording medium and system therefor |
| GB2408871A (en) | 2003-11-10 | 2005-06-08 | Forbidden Technologies Plc | Data and digital video data compression |
| EP1628484B1 (en) * | 2004-08-18 | 2019-04-03 | STMicroelectronics Srl | Method for transcoding compressed video signals, related apparatus and computer program product therefor |
| WO2006049408A2 (en) * | 2004-11-02 | 2006-05-11 | Lg Electronics Inc. | Recording medium, and method and apparatus for reproducing data from the recording medium |
| GB0600217D0 (en) * | 2006-01-06 | 2006-02-15 | Forbidden Technologies Plc | A method of compressing video data and a media player for implementing the method |
| US9445121B2 (en) * | 2008-08-04 | 2016-09-13 | Dolby Laboratories Licensing Corporation | Overlapped block disparity estimation and compensation architecture |
| US20120081388A1 (en) * | 2010-09-30 | 2012-04-05 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Scaling for a lcd based upon viewing angle |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07109990B2 (ja) * | 1989-04-27 | 1995-11-22 | 日本ビクター株式会社 | 適応型フレーム間予測符号化方法及び復号方法 |
| JPH0832047B2 (ja) * | 1989-04-28 | 1996-03-27 | 日本ビクター株式会社 | 予測符号化装置 |
| AU612543B2 (en) * | 1989-05-11 | 1991-07-11 | Panasonic Corporation | Moving image signal encoding apparatus and decoding apparatus |
| DE69031107T2 (de) * | 1989-10-14 | 1997-11-13 | Sony Corp | Anordnung und Verfahren zum Übertragen eines Videosignals |
| JPH04318785A (ja) * | 1991-04-18 | 1992-11-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 映像信号の圧縮符号化処理方法及びその装置 |
| US5231484A (en) * | 1991-11-08 | 1993-07-27 | International Business Machines Corporation | Motion video compression system with adaptive bit allocation and quantization |
| JP3161614B2 (ja) * | 1991-11-30 | 2001-04-25 | ソニー株式会社 | 動画像復号化装置 |
-
1995
- 1995-06-06 GB GB9511405A patent/GB2301970B/en not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-05-24 JP JP8129852A patent/JPH08331569A/ja active Pending
- 1996-06-05 US US08/658,592 patent/US5754239A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-06-17 US US08/876,690 patent/US5812194A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2301970A (en) | 1996-12-18 |
| US5754239A (en) | 1998-05-19 |
| GB2301970B (en) | 2000-03-01 |
| GB9511405D0 (en) | 1995-08-02 |
| US5812194A (en) | 1998-09-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
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