JPH0879765A - 動画像符号化方法及び装置、動画像復号化方法及び装置、動画像記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は動画像符号化方法及び装置、動画像復
号化方法及び装置、動画像記録媒体において、動画像を
符号化し復号化する際に失われたノイズを復元し、視覚
的に復号化した動画像の画質を向上する。 【構成】動画像信号の符号化を行なう際に、画像中に含
まれるノイズ量を検出し、そのノイズ量を示すフラグを
符号化して伝送し、復号化装置においてビツトストリー
ムを復号化した後にそのノイズ量を示すフラグにしたが
つてノイズを付加する。これによつて、符号化によつて
失われたノイズ成分を再生することが可能となる。また
符号化によつて生じる量子化ノイズと同レベルのノイズ
を後置フイルタによつて付加することにより、量子化ノ
イズなどの劣化を目立たなくし得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術（図１７〜図２７） 発明が解決しようとする課題（図２０） 課題を解決するための手段（図１〜図１６） 作用（図１〜図１６） 実施例 （１）第１実施例（図１〜図１２） （２）第２実施例（図１３〜図１６） 発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は動画像符号化方法及び装
置、動画像復号化方法及び装置、動画像記録媒体に関
し、例えば動画像信号を光デイスクや磁気テープ等の記
録媒体に記録し再生して表示したり、テレビ会議システ
ム、テレビ電話システム、放送用機器等のように動画像
信号を伝送路を介して送信側から受信側に伝送し、受信
側においてこれを受信して表示する場合に用いて好適な
ものである。

【０００３】

【従来の技術】例えば、テレビ会議システム、テレビ電
話システムなどのように、動画像信号を遠隔地に伝送す
るシステムにおいては、伝送路を効率良く利用するた
め、映像信号のライン相関やフレーム間相関を利用し
て、画像信号を圧縮符号化するようになされている。図
２０に、動画像信号を符号化して伝送し、これを復号化
する動画像符号化／復号化装置の構成を示す。符号化装
置１は、入力された映像信号ＶＤを符号化し、伝送路と
しての記録媒体３に伝送する。そして復号化装置２は、
記録媒体３に記録された信号を再生し、これを復号して
出力する。

【０００４】符号化装置１では、入力映像信号ＶＤが前
処理回路１１に入力され、ここで輝度信号と色信号（こ
の場合、色差信号）に分離され、それぞれアナログデイ
ジタル（Ａ／Ｄ）変換器１２、１３でアナログデイジタ
ル変換される。Ａ／Ｄ変換器１２、１３によりアナログ
デイジタル変換されてデイジタル信号となつた映像信号
は、プリフイルタ１９に入力されフイルタ処理された後
に、フレームメモリ１４に供給されて記憶される。フレ
ームメモリ１４は、輝度信号を輝度信号フレームメモリ
１５に、また色差信号を色差信号フレームメモリ１６
に、それぞれ記憶させる。

【０００５】プリフイルタ１９は符号化効率を向上さ
せ、画質を改善する処理を行なう。これは例えばノイズ
除去のフイルタであり、また例えば帯域を制限するため
のフイルタである。図２６に、プリフイルタ１９の例と
して２次元ローパスフイルタの構成を示す。また図２７
（Ａ）にこの２次元ローパスフイルタのフイルタ係数を
示し、図２７（Ｂ）に入力となる３×３画素ブロツクを
示す。ある対象となる画素ｅに対してその周囲の３×３
画素ブロツクを抽出する。これに対して次式

【数１】 の演算の出力を画素ｅに対するフイルタの出力値とす
る。実際上出力ＯＵＴ１からフイルタ処理後の出力値が
出力され、出力ＯＵＴ２からフイルタ処理されない原画
素値が所定の遅延の後出力される。このフイルタでは入
力画像信号によらず、また符号化器の状態によらず常に
一様なフイルタ処理が行なわれる。

【０００６】フオーマツト変換回路１７は、フレームメ
モリ１４に記憶された画像信号を、符号化器（エンコー
ダ）１８の入力フオーマツトに変換する。所定のフオー
マツトに変換されたデータは、フオーマツト変換回路１
７からエンコーダ１８に供給され、ここでエンコード
（符号化）される。この符号化アルゴリズムは任意であ
るが、その１例については詳細を図２２を参照して後述
する。エンコーダ１８によりエンコードされた信号は、
ビツトストリームとして伝送路に出力され、例えば記録
媒体３に記録される。

【０００７】記録媒体３より再生されたデータは、復号
化装置２のデコーダ３１に供給されデコードされる。デ
コーダ３１のデコード（復号化）アルゴリズムは任意で
良いが、符号化アルゴリズムと対になつていなければな
らない。またその１例については詳細を、図２５を参照
して後述する。デコーダ３１によりデコードされたデー
タは、フオーマツト変換回路３２に入力され、出力フオ
ーマツトに変換される。

【０００８】そしてフレームフオーマツトの輝度信号
は、フレームメモリ３３の輝度信号フレームメモリ３４
に供給されて記憶され、色差信号は色差信号フレームメ
モリ３５に供給されて記憶される。輝度信号フレームメ
モリ３４と色差信号フレームメモリ３５より読み出され
た輝度信号と色差信号は、ポストフイルタ３９に供給さ
れフイルタ処理された後に、デイジタルアナログ（Ｄ／
Ａ）変換器３６、３７によりそれぞれデイジタルアナロ
グ変換され、後処理回路３８に供給されて合成される。
そして出力映像信号として図示せぬ例えばＣＲＴなどの
デイスプレイに出力され表示される。

【０００９】ポストフイルタ３９は画質を改善するため
のフイルタ処理を行なう。画像を符号化することにより
生じた劣化を緩和するために用いられる。例えばブロツ
ク歪みや急峻なエツジの近傍で生じたノイズ、また量子
化ノイズを除去するためのフイルタである。ポストフイ
ルタには様々な種類があるが、例えば図２６に示される
ようにプリフイルタ１９に用いられたと同様の２次元ロ
ーパスフイルタを用いることが出来る。

【００１０】次に動画像の高能率符号化について説明す
る。従来ビデオ信号等の動画像データは、情報量が極め
て多いため、これを長時間記録再生するには、データ伝
送速度が極めて高い記録媒体が必要であつた。従つて磁
気テープや光デイスクは、大型のものが必要とされてい
た。また動画像データを伝送路を介して通信する場合や
放送に用いる場合でもデータ量が多すぎるために、その
ままでは既存の伝送路を用いて通信できないという問題
があつた。

【００１１】そこでより小型の記録媒体にビデオ信号を
長時間記録しようとする場合、また通信や放送に用いる
場合には、ビデオ信号を高能率符号化して記録すると共
にその読み出し信号を能率良く復号化する手段が不可欠
である。このような要求に応えるべく、ビデオ信号の相
関を利用した高能率符号化方式が提案されており、その
１つにＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）方式
がある。これはＩＳＯ−ＩＥＣ／ＪＴＣ１／ＳＣ２／Ｗ
Ｇ１１にて議論され標準案として提案されたものであ
り、動き補償予測符号化と離散コサイン変換（ＤＣＴ
（Discrete CosineTransform ））符号化を組み合わせ
たハイブリツド方式である。

【００１２】動き補償予測符号化は、画像信号の時間軸
方向の相関を利用した方法であり、すでに復号再生され
てわかつている信号から、現在入力された画像を予測
し、そのときの予測誤差だけを伝送することで、符号化
に必要な情報量を圧縮する方法である。またＤＣＴ符号
化は、画像信号の持つフレーム内２次元相関性を利用し
て、ある特定の周波数成分に信号電力を集中させ、この
集中分布した係数のみを符号化することで情報量の圧縮
を可能とする。例えば絵柄が平坦で画像信号の自己相関
性が高い部分では、ＤＣＴ係数は低周波数成分へ集中分
布する。従つてこの場合は低域へ集中分布した係数のみ
を符号化することで情報量の圧縮が可能となる。ここで
は以下、符号化器としてＭＰＥＧ２方式の場合の例を詳
述するが、符号化方式はＭＰＥＧ２方式に限らず、任意
の符号化方式に対して同様に適用することが可能であ
る。

【００１３】次にＭＰＥＧ２方式について詳述する。ラ
イン相関を利用すると、画像信号を例えばＤＣＴ処理等
により圧縮することができる。またフレーム間相関を利
用すると、画像信号をさらに圧縮して符号化することが
可能となる。例えば図１７に示すように、時刻ｔ1 、ｔ
2 、ｔ3 において、フレーム画像ＰＣ1 、ＰＣ2 、ＰＣ
3 がそれぞれ発生しているとき、フレーム画像ＰＣ1 と
ＰＣ2 の画像信号の差を演算してＰＣ12を生成し、また
フレーム画像ＰＣ2 とＰＣ3 の差を演算してＰＣ23を生
成する。通常時間的に隣接するフレームの画像は、それ
程大きな変化を有していないため、両者の差を演算する
と差分信号は小さな値のものとなる。そこでこの差分信
号を符号化すれば、符号量を圧縮することができる。

【００１４】しかしながら、差分信号のみを伝送したの
では、元の画像を復元することができない。そこで各フ
レームの画像を、Ｉピクチヤ、Ｐピクチヤ又はＢピクチ
ヤの３種類のピクチヤのいずれかのピクチヤとし、画像
信号を圧縮符号化する。すなわち例えば図１８に示すよ
うに、フレームＦ１〜Ｆ１７までの17フレームの画像信
号をグループオブピクチヤ（ＧＯＰ）とし処理の１単位
とする。そしてその先頭のフレームＦ１の画像信号はＩ
ピクチヤとして符号化し、２番目のフレームＦ２はＢピ
クチヤとして、また３番目のフレームＦ３はＰピクチヤ
として、それぞれ処理する。以下４番目以降のフレーム
Ｆ４〜Ｆ１７は、Ｂピクチヤ又はＰピクチヤとして交互
に処理する。

【００１５】Ｉピクチヤの画像信号は、その１フレーム
分の画像信号をそのまま伝送する。これに対してＰピク
チヤの画像信号は、基本的に図１８（Ａ）に示すよう
に、それより時間的に先行するＩピクチヤ又はＰピクチ
ヤの画像信号からの差分を伝送する。さらにＢピクチヤ
の画像信号は、基本的に図１８（Ｂ）に示すように、時
間的に先行するフレーム又は後行するフレームの両方の
平均値からの差分を求め、その差分を符号化する。

【００１６】図１９は、このようにして動画像信号を符
号化する方法の原理に示す。最初のフレームＦ１はＩピ
クチヤとして処理されるため、そのまま伝送データＦ１
Ｘとして伝送路に伝送される（画像内符号化）。これに
対して第２のフレームＦ２は、Ｂピクチヤとして処理さ
れるため、時間的に先行するフレームＦ１と、時間的に
後行するフレームＦ３の平均値との差分が演算され、そ
の差分が伝送データＦ２Ｘとして伝送される。

【００１７】ただしこのＢピクチヤとしての処理は、さ
らに細かく説明すると、４種類存在する。第１の処理
は、元のフレームＦ２のデータをそのまま伝送データＦ
２Ｘとして伝送するものであり（ＳＰ１）（イントラ符
号化）、Ｉピクチヤにおける場合と同様の処理となる。
第２の処理は、時間的に後のフレームＦ３からの差分を
演算し、その差分（ＳＰ２）を伝送するものである（後
方予測符号化）。第３の処理は、時間的に先行するフレ
ームＦ１との差分（ＳＰ３）を伝送するものである（前
方予測符号化）。さらに第４の処理は、時間的に先行す
るフレームＦ１と後行するフレームＦ３の平均値との差
分（ＳＰ４）を生成し、これを伝送データＦ２Ｘとして
伝送するものである（両方向予測符号化）。

【００１８】この４つの方法のうち、伝送データが最も
少なくなる方法が採用される。なお差分データを伝送す
るとき、差分を演算する対象となるフレームの画像（予
測画像）との間の動きベクトルｘ１（フレームＦ１とＦ
２の間の動きベクトル）（前方予測の場合）、若しくは
ｘ２（フレームＦ３とＦ２の間の動きベクトル）（後方
予測の場合）、またはｘ１とｘ２の両方（両方向予測の
場合）が差分データと共に伝送される。

【００１９】またＰピクチヤのフレームＦ３は、時間的
に先行するフレームＦ１を予測画像として、このフレー
ムとの差分信号（ＳＰ３）と、動きベクトルｘ３が演算
され、これが伝送データＦ３Ｘとして伝送される（前方
予測符号化）。あるいはまた元のフレームＦ３のデータ
がそのまま伝送データＦ３Ｘとして伝送される（ＳＰ
１）（イントラ符号化）。いずれの方法により伝送され
るかは、Ｂピクチヤにおける場合と同様に、伝送データ
がより少なくなる方が選択される。

【００２０】次に図２２を参照して、エンコーダ１８の
構成について説明する。符号化されるべき画像データＢ
Ｄは、マクロブロツク単位で動きベクトル検出回路（Ｍ
ＶーＤｅｔ）５０に入力される。動きベクトル検出回路
５０は、予め設定されている所定のシーケンスに従つ
て、各フレームの画像データを、Ｉピクチヤ、Ｐピクチ
ヤ又はＢピクチヤとして処理する。シーケンシヤルに入
力される各フレームの画像を、Ｉ、Ｐ又はＢのいずれの
ピクチヤとして処理するかは、予め定められている（例
えば、図１８に示したように、フレームＦ１〜Ｆ１７に
より構成されるグループオブピクチヤが、Ｉ、Ｂ、Ｐ、
Ｂ、Ｐ、……Ｂ、Ｐとして処理される）。

【００２１】Ｉピクチヤとして処理されるフレーム（例
えばフレームＦ１）の画像データは、動きベクトル検出
回路５０からフレームメモリ５１の前方原画像部５１ａ
に転送して記憶され、Ｂピクチヤとして処理されるフレ
ーム（例えばフレームＦ２）の画像データは、原画像部
５１ｂに転送して記憶され、Ｐピクチヤとして処理され
るフレーム（例えばフレームＦ３）の画像データは、後
方原画像部５１ｃに転送して記憶される。

【００２２】また次のタイミングにおいて、さらにＢピ
クチヤ（フレームＦ４）又はＰピクチヤ（フレームＦ
５）として処理すべきフレームの画像が入力されたと
き、それまで後方原画像部５１ｃに記憶されていた最初
のＰピクチヤ（フレームＦ３）の画像データが、前方原
画像部５１ａに転送され、次のＢピクチヤ（フレームＦ
４）の画像データが、原画像部５１ｂに記憶（上書き）
され、次のＰピクチヤ（フレームＦ５）の画像データ
が、後方原画像部５１ｃに記憶（上書き）される。この
ような動作が順次繰り返される。

【００２３】フレームメモリ５１に記憶された各ピクチ
ヤの信号は、そこから読み出され予測モード切り替え回
路（Ｍｏｄｅ−ＳＷ）５２において、フレーム予測モー
ド処理又はフイールド予測モード処理が行なわれる。さ
らにまた予測判定回路５４の制御の下に、演算部５３に
おいて、画像内予測、前方予測、後方予測又は両方向予
測の演算が行なわれる。これらの処理のうち、いずれの
処理を行なうかは、予測誤差信号（処理の対象とされて
いる参照画像と、これに対する予測画像との差分）に対
応して決定される。このため動きベクトル検出回路５０
は、この判定に用いられる予測誤差信号の絶対値和（自
乗和でも良い）を生成する。

【００２４】ここで予測モード切り替え回路５２におけ
るフレーム予測モードと、フイールド予測モードについ
て説明する。フレーム予測モードが設定された場合、予
測モード切り替え回路５２は、動きベクトル検出回路５
０より供給される４個の輝度ブロツクＹ［１］〜Ｙ
［４］を、そのまま後段の演算部５３に出力する。すな
わちこの場合、図２３（Ａ）に示すように、各輝度ブロ
ツクに奇数フイールドのラインのデータと、偶数フイー
ルドのラインのデータとが混在した状態となつている。
このフレーム予測モードにおいては、４個の輝度ブロツ
ク（マクロブロツク）を単位として予測が行われ、４個
の輝度ブロツクに対して１個の動きベクトルが対応され
る。

【００２５】これに対して予測モード切り替え回路５２
は、フイールド予測モードにおいては、図２３（Ａ）に
示す構成で動きベクトル検出回路５０より入力される信
号を、図２３（Ｂ）に示すように、４個の輝度ブロツク
のうち輝度ブロツクＹ［１］とＹ［２］を、例えば奇数
フイールドのラインのドツトによりのみ構成させ、他の
２個の輝度ブロツクＹ［３］とＹ［４］を、偶数フイー
ルドのラインのデータにより構成させて、演算部５３に
出力する。この場合２個の輝度ブロツクＹ［１］とＹ
［２］に対して、１個の動きベクトルが対応され、他の
２個の輝度ブロツクＹ［３］とＹ［４］に対して、他の
１個の動きベクトルが対応される。

【００２６】動きベクトル検出回路５０は、フレーム予
測モードでの予測誤差の絶対値和と、フイールド予測モ
ードでの予測誤差の絶対値和を、予測モード切り替え回
路５２に出力する。予測モード切り替え回路５２は、フ
レーム予測モードとフイールド予測モードでの予測誤差
の絶対値和を比較し、その値が小さい予測モードに対応
する処理を施して、データを演算部５３に出力する。た
だしこの処理は、実際には動きベクトル検出回路５０で
行われる。すなわち動きベクトル検出回路５０は決定さ
れたモードに対応する構成の信号を予測モード切り替え
回路５２に出力し、予測モード切り替え回路５２はその
信号をそのまま後段の演算部５３に出力する。

【００２７】なお色差信号はフレーム予測モードの場
合、図２３（Ａ）に示すように、奇数フイールドのライ
ンのデータと偶数フイールドのラインのデータとが混在
する状態で、演算部５３に供給される。またフイールド
予測モードの場合、図２３（Ｂ）に示すように、各色差
ブロツクＣｂ、Ｃｒの上半分（４ライン）が、輝度ブロ
ツクＹ［１］、Ｙ［２］に対応する奇数フイールドの色
差信号とされ、下半分（４ライン）が、輝度ブロツクＹ
［３］、Ｙ［４］に対応する偶数フイールドの色差信号
とされる。

【００２８】また動きベクトル検出回路５０は、次のよ
うにして、予測判定回路５４において、画像内予測、前
方予測、後方予測又は両方向予測のいずれの予測を行な
うかを決定するための予測誤差の絶対値和を生成する。
すなわち画像内予測の予測誤差の絶対値和として、参照
画像のマクロブロツクの信号Ａijの和ΣＡijの絶対値｜
ΣＡij｜と、マクロブロツクの信号Ａijの絶対値｜Ａij
｜の和Σ｜Ａij｜の差を求める。また前方予測の予測誤
差の絶対値和として、参照画像のマクロブロツクの信号
Ａijと、予測画像のマクロブロツクの信号Ｂijの差Ａij
−Ｂijの絶対値｜Ａij−Ｂij｜の和Σ｜Ａij−Ｂij｜を
求める。

【００２９】また後方予測と両方向予測の予測誤差の絶
対値和も、前方予測における場合と同様に（その予測画
像を前方予測における場合と異なる予測画像に変更し
て）求める。これらの絶対値和は、予測判定回路５４に
供給される。予測判定回路５４は、前方予測、後方予測
及び両方向予測の予測誤差の絶対値和のうち、最も小さ
いものを、インタ予測の予測誤差の絶対値和として選択
する。さらにこのインタ予測の予測誤差の絶対値和と、
画像内予測の予測誤差の絶対値和とを比較し、その小さ
い方を選択し、この選択した絶対値和に対応するモード
を予測モード（P-mode）として選択する。すなわち画像
内予測の予測誤差の絶対値和の方が小さければ、画像内
予測モードが設定される。インタ予測の予測誤差の絶対
値和の方が小さければ、前方予測、後方予測又は両方向
予測モードのうち、対応する絶対値和が最も小さかつた
モードが設定される。

【００３０】このように動きベクトル検出回路５０は、
参照画像のマクロブロツクの信号を、フレーム又はフイ
ールド予測モードのうち、予測モード切り替え回路５２
により選択されたモードに対応する構成で、予測モード
切り替え回路５２を介して演算部５３に供給するととも
に、４つの予測モードのうち、予測判定回路５４により
選択された予測モード（P-mode）に対応する予測画像と
参照画像の間の動きベクトルを検出し、可変長符号化回
路（ＶＬＣ）５８と動き補償回路（Ｍ−ｃｏｍｐ）６４
に出力する。上述したように、この動きベクトルとして
は、対応する予測誤差の絶対値和が最小となるものが選
択される。

【００３１】予測判定回路５４は、動きベクトル検出回
路５０が前方原画像部５１ａよりＩピクチヤの画像デー
タを読み出しているとき、予測モードとしてフレーム
（画像）内予測モード（動き補償を行わないモード）を
設定し、演算部５３のスイツチ５３ｄを接点ａ側に切り
替える。これによりＩピクチヤの画像データが、ＤＣＴ
モード切り替え回路（ＤＣＴ ＣＴＬ）５５に入力され
る。このＤＣＴモード切り替え回路５５は、図２４
（Ａ）又は（Ｂ）に示すように、４個の輝度ブロツクの
データを、奇数フイールドのラインと偶数フイールドの
ラインが混在する状態（フレームＤＣＴモード）、また
は分離された状態（フイールドＤＣＴモード）のいずれ
かの状態にして、ＤＣＴ回路５６に出力する。

【００３２】すなわちＤＣＴモード切り替え回路５５
は、奇数フイールドと偶数フイールドのデータを混在し
てＤＣＴ処理した場合の符号化効率と、分離した状態で
ＤＣＴ処理した場合の符号化効率とを比較し、符号化効
率の良好なモードを選択する。例えば入力された信号
を、図２４（Ａ）に示すように、奇数フイールドと偶数
フイールドのラインが混在する構成とし、上下に隣接す
る奇数フイールドのラインの信号と偶数フイールドのラ
インの信号の差を演算し、さらにその絶対値の和（又は
自乗和）を求める。

【００３３】また入力された信号を、図２４（Ｂ）に示
すように、奇数フイールドと偶数フイールドのラインが
分離した構成とし、上下に隣接する奇数フイールドのラ
イン同士の信号の差と、偶数フイールドのライン同士の
信号の差を演算し、それぞれの絶対値の和（又は自乗
和）を求める。さらに両者（絶対値和）を比較し、小さ
い値に対応するＤＣＴモードを設定する。すなわち前者
の方が小さければフレームＤＣＴモードを設定し、後者
の方が小さければフイールドＤＣＴモードを設定する。
そして選択したＤＣＴモードに対応する構成のデータを
ＤＣＴ回路５６に出力すると共に、選択したＤＣＴモー
ドを示すＤＣＴフラグ（DCT-FLG ）を、可変長符号化回
路５８と動き補償回路６４に出力する。

【００３４】予測モード切り替え回路５２での予測モー
ド（図２３）と、このＤＣＴモード切り替え回路５５で
のＤＣＴモード（図２４）を比較して明らかなように、
輝度ブロツクに関しては、両者の各モードにおけるデー
タ構造は実質的に同一である。予測モード切り替え回路
５２でフレーム予測モード（奇数ラインと偶数ラインが
混在するモード）が選択された場合、ＤＣＴモード切り
替え回路５５でもフレームＤＣＴモード（奇数ラインと
偶数ラインが混在するモード）が選択される可能性が高
く、また予測モード切り替え回路５２でフイールド予測
モード（奇数フイールドと偶数フイールドのデータが分
離されたモード）が選択された場合、ＤＣＴモード切り
替え回路５５でも、フイールドＤＣＴモード（奇数フイ
ールドと偶数フイールドのデータが分離されたモード）
が選択される可能性が高い。

【００３５】しかしながら必ずしも常にそのようになさ
れるわけではなく、予測モード切り替え回路５２では、
予測誤差の絶対値和が小さくなるようにモードが決定さ
れ、ＤＣＴモード切り替え回路５５では、符号化効率が
良好となるようにモードが決定される。ＤＣＴモード切
り替え回路５５より出力されたＩピクチヤの画像データ
は、ＤＣＴ回路５６に入力されてＤＣＴ処理され、ＤＣ
Ｔ係数に変換される。このＤＣＴ係数は量子化回路
（Ｑ）５７に入力され、送信バツフア（Ｂｕｆｆｅｒ）
５９のデータ蓄積量（量子化制御信号（B-full））に対
応した量子化スケール（QS）で量子化された後、可変長
符号化回路５８に入力される。

【００３６】可変長符号化回路５８は量子化回路５７よ
り供給される量子化スケール（QS）に対応して、量子化
回路５７より供給される画像データ（この場合、Ｉピク
チヤのデータ）を、例えばハフマン符号などの可変長符
号に変換し、送信バツフア５９に出力する。可変長符号
化回路５８にはまた、量子化回路５７より量子化スケー
ル（QS）、予測判定回路５４より予測モード（画像内予
測、前方予測、後方予測又は両方向予測のいずれが設定
されたかを示すモード（P-mode））、動きベクトル検出
回路５０より動きベクトル（MV）、予測モード切り替え
回路５２より予測フラグ（フレーム予測モード又はフイ
ールド予測モードのいずれが設定されたかを示すフラグ
（P-FLG ）、およびＤＣＴモード切り替え回路５５が出
力するＤＣＴフラグ（フレームＤＣＴモード又はフイー
ルドＤＣＴモードのいずれが設定されたかを示すフラグ
（DCT-FLG ）が入力されており、これらも可変長符号化
される。

【００３７】送信バツフア５９は入力されたデータを一
時蓄積し、蓄積量に対応するデータを量子化回路５７に
出力する。送信バツフア５９は、そのデータ残量が許容
上限値まで増量すると、量子化制御信号（B-full）によ
つて量子化回路５７の量子化スケール（QS）を大きくす
ることにより、量子化データのデータ量を低下させる。
またこれとは逆に、データ残量が許容下限値まで減少す
ると、送信バツフア５９は量子化制御信号（B-full）に
よつて量子化回路５７の量子化スケール（QS）を小さく
することにより、量子化データのデータ量を増大させ
る。このようにして送信バツフア５９のオーバフロー又
はアンダフローが防止される。そして送信バツフア５９
に蓄積されたデータは、所定のタイミングで読み出され
て伝送路に出力され、例えば記録媒体３に記録される。

【００３８】一方量子化回路５７より出力されたＩピク
チヤのデータは、逆量子化回路（ＩＱ）６０に入力さ
れ、量子化回路５７より供給される量子化スケール（Q
S）に対応して逆量子化される。逆量子化回路６０の出
力は、逆ＤＣＴ（ＩＤＣＴ）回路６１に入力され逆ＤＣ
Ｔ処理された後、ブロツク並び替え回路（Ｂｌｏｃｋ
Ｃｈａｎｇｅ）６５により、各ＤＣＴモード（フレーム
／フイールド）に対してブロツクの並び替えが行われ
る。ブロツク並び替え回路６５の出力は、演算器６２を
介してフレームメモリ６３の前方予測画像部（Ｆ−Ｐ）
６３ａに供給され記憶される。

【００３９】動きベクトル検出回路５０は、シーケンシ
ヤルに入力される各フレームの画像データを、例えば
Ｉ、Ｂ、Ｐ、Ｂ、Ｐ、Ｂ……のピクチヤとしてそれぞれ
処理する場合、最初に入力されたフレームの画像データ
をＩピクチヤとして処理した後、次に入力されたフレー
ムの画像をＢピクチヤとして処理する前に、さらにその
次に入力されたフレームの画像データをＰピクチヤとし
て処理する。Ｂピクチヤは後方予測を伴うため、後方予
測画像としてのＰピクチヤが先に用意されていないと、
復号することができないためである。

【００４０】そこで動きベクトル検出回路５０は、Ｉピ
クチヤの処理の次に、後方原画像部５１ｃに記憶されて
いるＰピクチヤの画像データの処理を開始する。そして
上述した場合と同様に、マクロブロツク単位でのフレー
ム間差分（予測誤差）の絶対値和が、動きベクトル検出
回路５０から予測モード切り替え回路５２と予測判定回
路５４に供給される。予測モード切り替え回路５２と予
測判定回路５４は、このＰピクチヤのマクロブロツクの
予測誤差の絶対値和に対応して、フレーム／フイールド
予測モード又は画像内予測、前方予測、後方予測若しく
は両方向予測の予測モードを設定する。

【００４１】演算部５３はフレーム内予測モードが設定
されたとき、スイツチ５３ｄを上述したように接点ａ側
に切り替える。従つてこのデータは、Ｉピクチヤのデー
タと同様に、ＤＣＴモード切り替え回路５５、ＤＣＴ回
路５６、量子化回路５７、可変長符号化回路５８、送信
バツフア５９を介して伝送路に伝送される。またこのデ
ータは、逆量子化回路６０、逆ＤＣＴ回路６１、ブロツ
ク並び替え回路６５、演算器６２を介してフレームメモ
リ６３の後方予測画像部（Ｂ−Ｐ）６３ｂに供給され記
憶される。

【００４２】前方予測モードの時、スイツチ５３ｄが接
点ｂに切り替えられると共に、フレームメモリ６３の前
方予測画像部６３ａに記憶されている画像（この場合Ｉ
ピクチヤの画像）データが読み出され、動き補償回路６
４により動きベクトル検出回路５０が出力する動きベク
トルに対応して動き補償される。すなわち動き補償回路
６４は、予測判定回路５４より前方予測モードの設定が
指令されたとき、前方予測画像部６３ａの読み出しアド
レスを、動きベクトル検出回路５０がいま出力している
マクロブロツクの位置に対応する位置から動きベクトル
に対応する分だけずらしてデータを読み出し、予測画像
データを生成する。

【００４３】動き補償回路６４より出力された予測画像
データは、演算器５３ａに供給される。演算器５３ａ
は、予測モード切り替え回路５２より供給された参照画
像のマクロブロツクのデータから、動き補償回路６４よ
り供給されたこのマクロブロツクに対応する予測画像デ
ータを減算し、その差分（予測誤差）を出力する。この
差分データは、ＤＣＴモード切り替え回路５５、ＤＣＴ
回路５６、量子化回路５７、可変長符号化回路５８、送
信バツフア５９を介して伝送路に伝送される。またこの
差分データは、逆量子化回路６０、逆ＤＣＴ回路６１に
より局所的に復号され、ブロツク並び替え回路６５を介
して演算器６２に入力される。

【００４４】この演算器６２にはまた演算器５３ａに供
給されている予測画像データと同一のデータが供給され
ている。演算器６２は、逆ＤＣＴ回路６１が出力する差
分データに、動き補償回路６４が出力する予測画像デー
タを加算する。これにより、元の（復号した）Ｐピクチ
ヤの画像データが得られる。このＰピクチヤの画像デー
タは、フレームメモリ６３の後方予測画像部６３ｂに供
給され記憶される。

【００４５】動きベクトル検出回路５０は、このように
ＩピクチヤとＰピクチヤのデータが前方予測画像部６３
ａと後方予測画像部６３ｂにそれぞれ記憶された後、次
にＢピクチヤの処理を実行する。予測モード切り替え回
路５２と予測判定回路５４は、マクロブロツク単位での
フレーム間差分の絶対値和の大きさに対応して、フレー
ム／フイールドモードを設定し、また予測モードをフレ
ーム内予測モード、前方予測モード、後方予測モード又
は両方向予測モードのいずれかに設定する。上述したよ
うに、フレーム内予測モード又は前方予測モードの時、
スイツチ５３ｄは接点ａ又はｂに切り替えられる。この
ときＰピクチヤにおける場合と同様の処理が行われ、デ
ータが伝送される。

【００４６】これに対して、後方予測モード又は両方向
予測モードが設定された時、スイツチ５３ｄは、接点ｃ
又はｄにそれぞれ切り替えられる。スイツチ５３ｄが接
点ｃに切り替えられている後方予測モードの時、後方予
測画像部６３ｂに記憶されている画像（この場合、Ｐピ
クチヤの画像）データが読み出され、動き補償回路６４
により、動きベクトル検出回路５０が出力する動きベク
トルに対応して動き補償される。すなわち動き補償回路
６４は、予測判定回路５４より後方予測モードの設定が
指令されたとき、後方予測画像部６３ｂの読み出しアド
レスを、動きベクトル検出回路５０がいま出力している
マクロブロツクの位置に対応する位置から動きベクトル
に対応する分だけずらしてデータを読み出し、予測画像
データを生成する。

【００４７】動き補償回路６４より出力された予測画像
データは、演算器５３ｂに供給される。演算器５３ｂは
予測モード切り替え回路５２より供給された参照画像の
マクロブロツクのデータから、動き補償回路６４より供
給された予測画像データを減算しその差分を出力する。
この差分データは、ＤＣＴモード切り替え回路５５、Ｄ
ＣＴ回路５６、量子化回路５７、可変長符号化回路５
８、送信バツフア５９を介して伝送路に伝送される。

【００４８】スイツチ５３ｄが接点ｄに切り替えられて
いる両方向予測モードの時、前方予測画像部６３ａに記
憶されている画像（この場合、Ｉピクチヤの画像）デー
タと、後方予測画像部６３ｂに記憶されている画像（こ
の場合、Ｐピクチヤの画像）データが読み出され、動き
補償回路６４により、動きベクトル検出回路５０が出力
する動きベクトルに対応して動き補償される。すなわち
動き補償回路６４は、予測判定回路５４より両方向予測
モードの設定が指令されたとき、前方予測画像部６３ａ
と後方予測画像部６３ｂの読み出しアドレスを、動きベ
クトル検出回路５０がいま出力しているマクロブロツク
の位置に対応する位置から動きベクトル（この場合の動
きベクトルは、前方予測画像用と後方予測画像用の２つ
となる）に対応する分だけずらしてデータを読み出し、
予測画像データを生成する。

【００４９】動き補償回路６４より出力された予測画像
データは、演算器５３ｃに供給される。演算器５３ｃは
動きベクトル検出回路５０より供給された参照画像のマ
クロブロツクのデータから、動き補償回路６４より供給
された予測画像データの平均値を減算し、その差分を出
力する。この差分データはＤＣＴモード切り替え回路５
５、ＤＣＴ回路５６、量子化回路５７、可変長符号化回
路５８、送信バツフア５９を介して伝送路に伝送され
る。Ｂピクチヤの画像は、他の画像の予測画像とされる
ことがないため、フレームメモリ６３には記憶されな
い。

【００５０】なおフレームメモリ６３において、前方予
測画像部６３ａと後方予測画像部６３ｂは、必要に応じ
てバンク切り替えが行われ、所定の参照画像に対して、
一方又は他方に記憶されているものを、前方予測画像あ
るいは後方予測画像として切り替えて出力することがで
きる。以上の説明では、輝度ブロツクを中心として説明
をしたが、色差ブロツクについても同様に、図２３及び
図２４に示すマクロブロツクを単位として処理され伝送
される。なお色差ブロツクを処理する場合の動きベクト
ルは、対応する輝度ブロツクの動きベクトルを垂直方向
と水平方向に、それぞれ１／２にしたものが用いられ
る。

【００５１】次に図２５に、図２０のデコーダ３１の構
成を示す。伝送路（記録媒体３）を介して伝送された符
号化された画像データは、図示せぬ受信回路で受信され
たり再生装置で再生され、受信バツフア（Ｂｕｆｆｅ
ｒ）８１に一時記憶された後、復号回路９０の可変長復
号化回路（ＩＶＬＣ）８２に供給される。可変長復号化
回路８２は、受信バツフア８１より供給されたデータを
可変長復号化し、動きベクトル（MV）、予測モード（P-
mode）及び予測フラグ（P-FLG ）を動き補償回路（Ｍ−
ｃｏｍｐ）８７に供給する。またＤＣＴフラグ（DCT-FL
G ）を逆ブロツク並び替え回路（Ｂｌｏｃｋ Ｃｈａｎ
ｇｅ）８８に、量子化スケール（QS）を逆量子化回路
（ＩＱ）８３にそれぞれ出力すると共に、復号された画
像データを逆量子化回路８３に出力する。

【００５２】逆量子化回路８３は、可変長復号化回路８
２より供給された画像データを、同じく可変長復号化回
路８２より供給された量子化スケール（QS）に従つて逆
量子化し、逆ＤＣＴ回路（ＩＤＣＴ）８４に出力する。
逆量子化回路８３より出力されたデータ（ＤＣＴ係数）
は、逆ＤＣＴ回路８４で逆ＤＣＴ処理され、ブロツク並
べ替え回路８８を通じて演算器８５に供給される。逆Ｄ
ＣＴ回路８４より供給された画像データが、Ｉピクチヤ
のデータである場合、そのデータは演算器８５より出力
され、演算器８５に後に入力される画像データ（Ｐ又は
Ｂピクチヤのデータ）の予測画像データ生成のために、
フレームメモリ８６の前方予測画像部（Ｆ−Ｐ）８６ａ
に供給されて記憶される。またこのデータはフオーマツ
ト変換回路３２（図２０）に出力される。

【００５３】逆ＤＣＴ回路８４より供給された画像デー
タが、その１フレーム前の画像データを予測画像データ
とするＰピクチヤのデータであつて、前方予測モードの
データである場合、フレームメモリ８６の前方予測画像
部８６ａに記憶されている、１フレーム前の画像データ
（Ｉピクチヤのデータ）が読み出され、動き補償回路８
７で可変長復号化回路８２より出力された動きベクトル
に対応する動き補償が施される。そして演算器８５にお
いて、逆ＤＣＴ回路８４より供給された画像データ（差
分のデータ）と加算され出力される。この加算されたデ
ータ、すなわち復号されたＰピクチヤのデータは、演算
器８５に後に入力される画像データ（Ｂピクチヤ又はＰ
ピクチヤのデータ）の予測画像データ生成のために、フ
レームメモリ８６の後方予測画像部（Ｂ−Ｐ）８６ｂに
供給されて記憶される。

【００５４】Ｐピクチヤのデータであつても画像内予測
モードのデータは、Ｉピクチヤのデータと同様に演算器
８５で特に処理は行わず、そのまま後方予測画像部８６
ｂに記憶される。このＰピクチヤは、次のＢピクチヤの
次に表示されるべき画像であるため、この時点ではまだ
フオーマツト変換回路３２へ出力されない（上述したよ
うに、Ｂピクチヤの後に入力されたＰピクチヤが、Ｂピ
クチヤより先に処理され、伝送されている）。

【００５５】逆ＤＣＴ回路８４より供給された画像デー
タが、Ｂピクチヤのデータである場合、可変長復号化回
路８２より供給された予測モードに対応して、フレーム
メモリ８６の前方予測画像部８６ａに記憶されているＩ
ピクチヤの画像データ（前方予測モードの場合）、後方
予測画像部８６ｂに記憶されているＰピクチヤの画像デ
ータ（後方予測モードの場合）、またはその両方の画像
データ（両方向予測モードの場合）が読み出され、動き
補償回路８７において可変長復号化回路８２より出力さ
れた動きベクトルに対応する動き補償が施されて、予測
画像が生成される。ただし動き補償を必要としない場合
（画像内予測モードの場合）、予測画像は生成されな
い。

【００５６】このようにして、動き補償回路８７で動き
補償が施されたデータは、演算器８５において逆ＤＣＴ
回路８４の出力と加算される。この加算出力はフオーマ
ツト変換回路３２に出力される。ただしこの加算出力は
Ｂピクチヤのデータであり、他の画像の予測画像生成の
ために利用されることがないため、フレームメモリ８６
には記憶されない。Ｂピクチヤの画像が出力された後、
後方予測画像部８６ｂに記憶されているＰピクチヤの画
像データが読み出され、動き補償回路８７を介して演算
器８５に供給される。ただしこのとき、動き補償は行わ
れない。

【００５７】なおこのデコーダ３１には、図２２のエン
コーダ１８における予測モード切り替え回路５２とＤＣ
Ｔモード切り替え回路５５に対応する回路が図示されて
いないが、これらの回路に対応する処理、すなわち奇数
フイールドと偶数フイールドのラインの信号が分離され
た構成を、元の混在する構成に必要に応じて戻す処理は
動き補償回路８７が実行する。また以上の説明では、輝
度信号の処理について述べたが、色差信号の処理も同様
に行われる。ただしこの場合、動きベクトルは、輝度信
号用のものを、垂直方向及び水平方向に１／２にしたも
のが用いられる。

【００５８】

【発明が解決しようとする課題】ところで図２０に上述
したような動画像の符号化装置１において、プリフイル
タ１９は入力画像信号に含まれるノイズを除去し、また
符号化装置１における符号化効率を高めるために、また
所定量まで情報量を削減するために用いられる。またポ
ストフイルタ３９は復号化画像の劣化を緩和し、画質を
改善するために用いられる。ここで、画像に含まれるノ
イズについて考える。ノイズには様々な種類がある。例
えば伝送路を通過する際に生じたノイズや、映画などの
フイルムソースではフイルムに特有の粒状ノイズが存在
する。

【００５９】こうした画像に含まれるノイズには意図的
に含まれているノイズと、意図せずに生じ、劣化の原因
となつているノイズが存在する。プリフイルタ１９では
これらのノイズを区別なく削減する。また画像信号を符
号化した場合、画像の高周波成分が削減され、これによ
つてノイズが削減されたり、元のノイズと異なる性質の
ノイズに変化してしまう。このようにしてノイズが削減
される場合、過度に削減されると原画像とは異なる印象
の画像となり、かえつて画像の劣化となる。これは特に
意図的に含まれているノイズの場合問題となる。

【００６０】従つてこの動画像符号化方法によれば、プ
リフイルタ１９や符号化装置１が過度にノイズを削減
し、かえつて画像を劣化させてしまうという問題が存在
する。また符号化された画像には、量子化ノイズが生じ
る。これは特にエツジの近傍で目立ち、画質劣化の大き
な原因になつている。

【００６１】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、動画像を符号化し復号化する際に失われたノイズを
復元し、視覚的に復号化した動画像の画質を向上し得る
動画像符号化方法及び装置、動画像復号化方法及び装
置、動画像記録媒体を提案しようとするものである。

【００６２】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、動画像信号を所定の予測画像信号
を用いて符号化し、符号化された信号に所定の演算を施
し、その演算により得られた信号を量子化し、量子化し
た信号を可変長符号化する動画像符号化方法において、
符号化によつて失われるノイズ成分を符号化し、符号化
された動画像信号と共に伝送する。

【００６３】また本発明においては、動画像信号を所定
の予測画像信号を用いて符号化し、符号化された信号に
所定の演算を施し、その演算により得られた信号を量子
化し、量子化した信号を可変長符号化する動画像符号化
装置（１）において、符号化によつて失われるノイズ成
分を符号化する符号化手段（１８）を設けるようにし
た。

【００６４】また本発明においては、動画像信号を所定
の予測画像信号を用いて符号化し、符号化された信号に
所定の演算を施し、その演算により得られた信号を量子
化し、量子化した信号が可変長符号化された動画像信号
を復号する動画像復号化方法において、動画像信号と共
に符号化されたノイズ成分を復号し、復号した動画像信
号に加えるようにした。

【００６５】また本発明においては、動画像信号を所定
の予測画像信号を用いて符号化し、符号化された信号に
所定の演算を施し、その演算により得られた信号を量子
化し、量子化した信号が可変長符号化された動画像信号
を復号する動画像復号化方法において、符号化によつて
失われたノイズ成分を、符号化する際に用いた量子化ス
ケールを用いて算出し、その量子化スケールに相当する
ノイズを復号した画像に付加するようにした。

【００６６】また本発明においては、動画像信号を所定
の予測画像信号を用いて符号化し、符号化された信号に
所定の演算を施し、その演算により得られた信号を量子
化し、量子化した信号が可変長符号化された動画像信号
を復号する動画像復号化装置（２）において、動画像信
号と共に符号化されたノイズ成分を復号し、復号した動
画像信号に加えるノイズ付加手段（３９）を設けるよう
にした。

【００６７】また本発明においては、動画像信号を所定
の予測画像信号を用いて符号化し、符号化された信号に
所定の演算を施し、その演算により得られた信号を量子
化し、量子化した信号が可変長符号化された動画像信号
を復号する動画像復号化装置（２）において、符号化に
よつて失われたノイズ成分を、符号化する際に用いた量
子化スケール（QS）を用いて算出するノイズ量決定手段
（３９Ｄ）とを設けるにした。

【００６８】また本発明においては、動画像信号を所定
の予測画像信号を用いて符号化し、符号化された信号に
所定の演算を施し、その演算により得られた信号を量子
化し、量子化した信号を可変長符号化する動画像符号化
方法で符号化された動画像が記録される動画像記録媒体
（３）において、符号化によつて失われるノイズ成分を
符号化し、符号化された動画像信号と共に記録されるよ
うにした。

【００６９】

【作用】動画像信号の符号化を行なう際に、画像中に含
まれるノイズ量を検出し、そのノイズ量を示すフラグを
符号化して伝送し、復号化装置においてビツトストリー
ムを復号化した後にそのノイズ量を示すフラグにしたが
つてノイズを付加する。これによつて、符号化によつて
失われたノイズ成分を再生することが可能となる。また
符号化によつて生じる量子化ノイズと同レベルのノイズ
を後置フイルタによつて付加することにより、量子化ノ
イズなどの劣化を目立たなくすることが出来る。

【００７０】

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。

【００７１】（１）第１実施例 図２０との対応部分に同一符号を付した図１に、本発明
の第１実施例による動画像符号化装置及び復号化装置を
示す。この実施例の場合エンコーダ１８は符号化時の条
件に応じて、またプリフイルタ１９で使用したフイルタ
の特性によつて、ポストフイルタ３９において付加する
ノイズ量を決定し、それを示す付加ノイズ特性信号ＮＡ
を符号化する。この付加ノイズ特性信号ＮＡを決定する
ノイズ特性決定方法は２通り存在する。第１のノイズ特
性決定方法は外部から強制的に付加ノイズ特性信号ＮＡ
を入力し設定するものであり、第２のノイズ特性決定方
法は符号化時に発生する各種フラグに基づいて付加ノイ
ズ特性信号ＮＡを決定するものである。

【００７２】第１のノイズ特性決定方法によるエンコー
ダ１８の構成を、図２２との対応部分に同一符号を付し
て図２に示す。外部から入力される付加ノイズ特性信号
ＮＡは可変長符号化器５８に入力される。可変長符号化
器５８では従来と同様の可変長符号化を行なうととも
に、ノイズ特性信号ＮＡを可変長符号化する。付加ノイ
ズ特性信号ＮＡはビツトストリーム中のユーザデータに
記録される。ＭＰＥＧ方式やＭＰＥＧ２方式でのユーザ
データは、シーケンス、ＧＯＰ、ピクチヤヘツダの後に
設定可能であるから、ＰＳＴは同様にシーケンス、ＧＯ
Ｐ、ピクチヤ単位で設定可能である。

【００７３】図３にＭＰＥＧ方式のビデオのシンタクス
を示す。図中下線を付した拡張／ユーザデータextensio
n-and-user-data(i)に拡張データextension-data又はユ
ーザデータuser-data が記録される。図４（Ａ）及び図
４（Ｂ）に拡張／ユーザデータextension-and-user-dat
a(i)及び拡張データextension-dataを示す。拡張／ユー
ザデータextension-and-user-data(i)にユーザデータス
タートコードuser-data-start-codeが記録されている場
合、次にユーザデータuser-data が記録されていること
を示している。次に図４（Ｃ）にユーザデータuser-dat
a を示す。ユーザデータuser-data は８ビツト単位で記
録される。"0000 0000 0000 0000 00000001" が発生す
るとユーザデータuser-data が終了することを示してい
る。

【００７４】次に付加ノイズ特性信号ＮＡについて説明
する。付加ノイズ特性信号ＮＡは例えば図６に示すよう
に８ビツトの信号である。付加ノイズ特性信号ＮＡは図
３及び図４に示すユーザデータuser-data に記録され
る。特性０が最も小量のノイズであり、特性255 が最も
多量のノイズである。この付加ノイズ特性信号ＮＡによ
つてノイズを付加する処理については後述する。

【００７５】付加ノイズ特性信号ＮＡはシーケンス、Ｇ
ＯＰ、ピクチヤヘツダの後のユーザデータuser-data で
設定が可能である。一度付加ノイズ特性信号ＮＡが設定
されたら、次に再設定されるまでその値が用いられる。
即ち再設定されるまで、同一のノイズが付加される。付
加ノイズ特性信号ＮＡは、シーケンスヘツダでまず設定
される。その後再設定する場合、シーケンス、ＧＯＰ、
ピクチヤヘツダの後のどのユーザデータuser-data で設
定しても良い。

【００７６】次に第２のノイズ特性決定方法によるエン
コーダ１８の構成を、図２との対応部分に同一符号を付
した図７に示す。付加ノイズ決定回路７０は可変長符号
化器５８に入力される量子化スケール（QS）及びプリフ
イルタ１９（図１）において使用されたフイルタ特性か
らポストフイルタ３９（図１）において付加するノイズ
量を決定する。付加ノイズ決定回路７０はポストフイル
タ３９において付加するノイズ量を示すフラグ及び付加
ノイズ特性信号ＮＡを可変長符号化器５８に出力する。
可変長符号化器５８では、第１のノイズ特性決定方法の
場合と同様に付加ノイズ特性信号ＮＡを可変長符号化す
る。

【００７７】この第２のノイズ特性決定方法における付
加ノイズ特性信号ＮＡの決定方法について、その１例を
説明する。エンコーダ１８においては量子化が行なわ
れ、その際量子化スケール（QS）が小さいほど小振幅の
信号まで符号化することが出来る。従つて量子化スケー
ル（QS）が小さいほど原画像に含まれるノイズまで伝送
する。また量子化スケール（QS）が大きいとノイズを伝
送することが出来なくなり、復号画像はノイズが除去さ
れた平坦な画像となる。

【００７８】また符号化装置１においては、プリフイル
タ１９によりフイルタ処理が行なわれる。このフイルタ
処理には様々な処理が存在するが、ノイズ除去処理はそ
の一例である。またノイズ除去フイルタの他に例えばロ
ーパスフイルタもノイズを減少する効果がある。こうし
たフイルタによるノイズ除去の度合によつて復号画像で
再現できるノイズ量が決まつてくる。すなわちプリフイ
ルタ１９でノイズをほとんど除去しない場合には、原画
像に含まれるノイズ成分を伝送することが可能である
が、プリフイルタ１９でノイズをほとんど除去した場合
にはノイズを伝送することが不可能となる。

【００７９】従つて付加ノイズ特性信号ＮＡは、量子化
スケール（QS）及びプリフイルタ１９でのノイズ除去の
度合によつて決定される。すなわち量子化スケール（Q
S）が大きいほど、またプリフイルタ１９のノイズ除去
の度合いが大きいほどポストフイルタ３９で付加される
ノイズ量が多くなる。ポストフイルタ３９でノイズを付
加することは、符号化の際に失われたノイズを復元する
だけでなく、符号化によつて生じた量子化ノイズなどの
劣化を目立たなくする効果がある。

【００８０】これを図８を用いて説明する。符号化によ
つて生じる劣化にはエツジ近傍に生じる劣化や、ブロツ
ク歪みがある。図８（Ａ）は原画像であり、図８（Ｂ）
はエツジ近傍に劣化が生じたことを示す。これに劣化に
よつて生じるノイズと同レベルのノイズを付加したのが
図８（Ｃ）である。ノイズを付加することによつて目立
たなくなることがわかる。

【００８１】量子化スケール（QS）はこうした劣化の度
合の目安となる。量子化スケール（QS）が小さい場合、
劣化は少ないと考えられ、また量子化スケール（QS）が
大きい場合、劣化が顕著になると考えられる。従つて劣
化を目立たなくする観点からも量子化スケール（QS）が
大きいほど付加するノイズ量が多くなり、また量子化ス
ケール（QS）が小さいほど付加するノイズ量が少なくな
る。

【００８２】図９に量子化スケール（QS）及びプリフイ
ルタ１９のフイルタ特性Ｆ１〜ＦＮから付加ノイズ特性
信号ＮＡを決定する方法を示す。ここでプリフイルタ１
９の強弱があるが、強いフイルタほどノイズを多く除去
し、また弱いフイルタほどノイズを保存する。図１０に
その具体例を示す。Ｆ１〜ＦＮは周波数特性が図１０に
示すようなフイルタ係数である。Ｆ１が最も弱くまたＦ
Ｎが最も強いフイルタである。

【００８３】ここでＭＰＥＧ方式やＭＰＥＧ２方式の場
合の、マクロブロツクヘツダのシンタクスを図５に示
す。図中下線で示すように量子化係数（quantizer-scal
e-code）はマクロブロツク単位で設定される。まず１フ
レーム符号化した後、１フレーム中の量子化係数の平均
値ＭＥＡＮ-Ｑを求める。図９は量子化係数の平均値Ｍ
ＥＡＮ-Ｑとプリフイルタ１９のフイルタ特性Ｆ１〜Ｆ
Ｎから付加ノイズ特性信号ＮＡを決定する方法である。
このようにして、付加ノイズ特性信号ＮＡが決定され
る。

【００８４】次にこの第１実施例におけるデコーダ３１
（図１）の構成を、図２５との対応部分に同一符号を付
した図１１に示す。第１及び第２のノイズ特性決定方法
共に、図１１に示す復号回路９０で復号される。ビツト
ストリームがデコーダ３１に入力されると、まず可変長
復号化回路８２に入力され、可変長符号化が解かれる。
このときユーザデータuser-data に記録されている付加
ノイズ特性信号ＮＡが復号されポストフイルタ３９（図
１）に出力される。その他のデコーダ３１の動作は従来
に記載されている方法と同様である。

【００８５】ポストフイルタ３９を図１２に示す。ノイ
ズ発生回路３９Ａはランダムなホワイトノイズを生成す
る。これは例えばＭ系列を発生させる回路で実現でき
る。デコーダ３１によつて復号された付加ノイズ特性信
号ＮＡは付加ノイズ決定回路３９Ｂに入力される。付加
ノイズ決定回路３９Ｂは付加ノイズ特性信号ＮＡに従つ
て画像信号に付加するノイズ量を決定する。入力された
画像信号及び発生したノイズは加算器３９Ｃに入力され
て加算される。加算器３９Ｃの出力はポストフイルタ３
９の出力として、Ｄ／Ａ変換器３６、３７（図１）に入
力される。

【００８６】以上の構成によれば、動画像信号を符号化
する際に、画像中に含まれるノイズ量を検出してそのノ
イズ量を示す付加ノイズ特性信号ＮＡを符号化して伝送
し、復号化側においてビツトストリームを復号化した後
にそのノイズ量を示す付加ノイズ特性信号ＮＡに従つて
ノイズを付加するようにしたことにより、符号化によつ
て失われたノイズ成分を再現することがでる。また符号
化によつて生じる量子化ノイズと同レベルのノイズをポ
ストフイルタによつて付加することにより、量子化ノイ
ズなどの劣化を目立たなくでき、かくして視覚的に復号
化した動画像の画質を向上し得る。

【００８７】（２）第２実施例 図１との対応部分に同一符号を付した図１３に、本発明
の第２実施例による動画像符号化装置及び復号化装置を
示す。符号化装置１については従来と同様である。第１
実施例で説明したように、付加すべきノイズ量は量子化
スケール（QS）に依存する。量子化スケール（QS）はマ
クロブロツク単位で設定されるが、ユーザデータuser-d
ata はシーケンス、ＧＯＰ、ピクチヤ単位でしか伝送す
ることができない。この第２実施例ではマクロブロツク
単位で付加するノイズ量を決定する。

【００８８】第２実施例におけるデコーダ３１につい
て、図１１との対応部分に同一符号を付した図１４を用
いて説明する。ビツトストリームはデコーダ３１に入力
されると可変長復号化回路８２に入力され、可変長符号
が解かれる。このときユーザデータuser-data に記録さ
れている付加ノイズ特性信号ＮＡ及び量子化スケール
（QS）をポストフイルタ３９に出力する。その他のデコ
ーダ３１の動作は従来に記載されている方法と同様であ
る。

【００８９】第２実施例におけるポストフイルタ３９
を、図１２との対応部分に同一符号を付した図１５を用
いて説明する。この実施例では、付加ノイズ特性信号Ｎ
Ａ及び量子化スケール（QS）がノイズ量決定回路３９Ｄ
に入力される。ノイズ量決定回路３９Ｄは付加ノイズ特
性信号ＮＡ及び量子化スケール（QS）からポストフイル
タ３９において付加するノイズ量を決定する。図１６に
ノイズ量決定方法を示す。決定されたノイズ量ＮＡ′は
付加ノイズ決定回路３９Ｂに出力される。

【００９０】付加ノイズ決定回路３９Ｂは第１実施例と
同様に、画像信号に付加するノイズを決定する。入力さ
れた画像信号及び発生したノイズは加算器３９Ｃに入力
され加算される。加算器３９Ｃの出力はポストフイルタ
３９の出力としてＤ／Ａ変換器３６、３７（図１）に入
力される。その他の動作は第１実施例と全く同様であ
る。

【００９１】以上の構成によれば、動画像信号を符号化
する際に、画像中に含まれるノイズ量を検出してそのノ
イズ量を示す付加ノイズ特性信号ＮＡを符号化して伝送
し、復号化側においてビツトストリームを復号化した後
にそのノイズ量を示す付加ノイズ特性信号ＮＡ及び量子
化スケール（QS）に従つてノイズを付加するようにした
ことにより、符号化によつて失われたノイズ成分を再現
することがでる。また符号化によつて生じる量子化ノイ
ズと同レベルのノイズをポストフイルタによつて付加す
ることにより、量子化ノイズなどの劣化を目立たなくで
き、かくして視覚的に復号化した動画像の画質を向上し
得る。

【００９２】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、動画像信
号を符号化する際に、画像中に含まれるノイズ量を検出
してそのノイズ量を示す付加ノイズ特性信号を符号化し
て伝送し、復号化側においてビツトストリームを復号化
した後にそのノイズ量を示す付加ノイズ特性信号及び又
は量子化スケールに従つてノイズを付加するようにした
ことにより、符号化によつて失われたノイズ成分を再現
し得る。また符号化によつて生じる量子化ノイズと同レ
ベルのノイズをポストフイルタによつて付加することに
より、量子化ノイズなどの劣化を目立たなくし得、かく
して視覚的に復号化した動画像の画質を向上し得る動画
像符号化方法及び装置、動画像復号化方法及び装置並び
に動画像記録媒体を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１実施例の動画像符号化／復号
化装置の構成を示すブロツク図である。

【図２】図１の符号化装置のエンコーダの構成を示すブ
ロツク図である。

【図３】ＭＰＥＧ方式のビデオのシンタクスを示す図表
である。

【図４】ＭＰＥＧ方式のビデオのシンタクスの拡張／ユ
ーザデータを示す図表である。

【図５】ＭＰＥＧ方式のビデオのマクロブロツクのシン
タクスを示す図表である。

【図６】付加ノイズ特性信号ＮＡの内容を示す図表であ
る。

【図７】図１の符号化装置のエンコーダの構成を示すブ
ロツク図である。

【図８】ノイズ成分を再現して画質を向上する説明に供
する特性曲線図である。

【図９】付加ノイズ特性信号の決定方法の説明に供する
特性曲線図である。

【図１０】フイルタ係数の周波数特性の説明に供する特
性曲線図である。

【図１１】図１の復号化装置のデコーダの構成を示すブ
ロツク図である。

【図１２】図１の復号化装置のポストフイルタの構成を
示すブロツク図である。

【図１３】本発明による第２実施例の動画像符号化／復
号化装置の構成を示すブロツク図である。

【図１４】図１３の復号化装置のデコーダの構成を示す
ブロツク図である。

【図１５】図１３の復号化装置のポストフイルタの構成
を示すブロツク図である。

【図１６】付加ノイズ特性信号の決定方法の説明に供す
る特性曲線図である。

【図１７】フレーム相関を利用した動画像信号の高能率
符号化の原理の説明に供する略線図である。

【図１８】動画像信号を圧縮する場合のピクチヤタイプ
の説明に供する略線図である。

【図１９】動画像信号符号化方法の原理の説明に供する
略線図である。

【図２０】従来の動画像符号化／復号化装置の構成を示
すブロツク図である。

【図２１】フオーマツト変換回路の動作の説明として画
像データの構造を示す略線図である。

【図２２】図２０の動画像符号化／復号化装置における
エンコーダの構成を示すブロツク図である。

【図２３】エンコーダの予測モード切り替え回路の動作
の説明に供する略線図である。

【図２４】エンコーダのＤＣＴモード切り替え回路の動
作の説明に供する略線図である。

【図２５】図２０の動画像符号化／復号化装置における
デコーダの構成を示すブロツク図である。

【図２６】図２０の動画像符号化／復号化装置における
プリフイルタ／ポストフイルタとして２次元ローパスフ
イルタの構成を示す接続図である。

【図２７】図２６の２次元ローパスフイルタの係数の説
明に供する略線図である。

【符号の説明】

１……符号化装置、２……復号化装置、３……記録媒体
（伝送路）、１１……前処理回路、１２、１３……アナ
ログデイジタル（Ａ／Ｄ）変換器、１４、３３……フレ
ームメモリ、１５、３４……輝度信号フレームメモリ、
１６、３５……色差信号フレームメモリ、１７、３２…
…フオーマツト変換回路、１８……エンコーダ、１９…
…プリフイルタ、２０……記憶装置、２１……係数決定
回路、２２……符号化レート決定回路、３１……デコー
ダ、３６、３７……デイジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換
器、３８……後処理回路、５０……動きベクトル検出回
路（ＭＶ−Ｄｅｔ）、５１……フレームメモリ、５１ａ
……前方原画像部、５１ｂ……原画像部、５１ｃ……後
方原画像部、５２……予測モード切り替え回路（Ｍｏｄ
ｅ−ＳＷ）、５３……演算部、５４……予測判定回路、
５５……ＤＣＴモード切り替え回路（ＤＣＴ ＣＴ
Ｌ）、５６……ＤＣＴ回路、５７……量子化回路
（Ｑ）、５８……可変長符号化回路（ＶＬＣ）、５９…
…送信バツフア（Ｂｕｆｆｅｒ）、６０、８３……逆量
子化回路（ＩＱ）、６１、８４……逆ＤＣＴ回路（ＩＤ
ＣＴ）、６２、８５……演算器、６３、８６……フレー
ムメモリ、６３ａ、８６ａ……前方予測画像（Ｆ−
Ｐ）、６３ｂ、８６ｂ……後方予測画像（Ｂ−Ｐ）、６
４、８７……動き補償回路（Ｍ−ｃｏｍｐ）、６５、８
８……ＤＣＴブロツク並べ替え回路、７０……付加ノイ
ズ決定回路、８１……受信バツフア（Ｂｕｆｆｅｒ）、
８２……可変長復号化回路（ＩＶＬＣ）。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】動画像信号を所定の予測画像信号を用いて
   符号化し、符号化された信号に所定の演算を施し、当該
   演算により得られた信号を量子化し、量子化した信号を
   可変長符号化する動画像符号化方法において、 上記符号化によつて失われるノイズ成分を符号化し、上
   記符号化された上記動画像信号と共に伝送することを特
   徴とする動画像符号化方法。
2. 【請求項２】上記符号化によつて失われるノイズ成分を
   符号化する際、ノイズ量を示すフラグを符号化し伝送す
   ることを特徴とする請求項１に記載の動画像符号化方
   法。
3. 【請求項３】上記符号化によつて失われるノイズ成分を
   符号化する際に、前処理装置の特性及び量子化スケール
   を用いてノイズ量を算出し、当該ノイズ量を符号化する
   ことを特徴とする請求項１に記載の動画像符号化方法。
4. 【請求項４】動画像信号を所定の予測画像信号を用いて
   符号化し、符号化された信号に所定の演算を施し、当該
   演算により得られた信号を量子化し、量子化した信号を
   可変長符号化する動画像符号化装置において、上記符号
   化によつて失われるノイズ成分を符号化する符号化手段
   を具えることを特徴とする動画像符号化方法。
5. 【請求項５】上記符号化手段は、上記符号化によつて失
   われるノイズ成分を符号化する際、ノイズ量を示すフラ
   グを符号化するようにしたことを特徴とする請求項４に
   記載の動画像符号化装置。
6. 【請求項６】上記符号化手段は、上記符号化によつて失
   われるノイズ成分を符号化する際、前処理装置の特性及
   び量子化スケールを用いてノイズ量を算出し、当該ノイ
   ズ量を符号化することを特徴とする請求項４に記載の動
   画像符号化装置。
7. 【請求項７】動画像信号を所定の予測画像信号を用いて
   符号化し、符号化された信号に所定の演算を施し、当該
   演算により得られた信号を量子化し、量子化した信号が
   可変長符号化された動画像信号を復号する動画像復号化
   方法において、 上記動画像信号と共に符号化されたノイズ成分を復号
   し、復号した動画像信号に加えるようにしたことを特徴
   とする動画像復号化方法。
8. 【請求項８】上記符号化されたノイズ成分は、ノイズ量
   を示すフラグであることを特徴とする請求項７に記載の
   動画像復号化方法。
9. 【請求項９】動画像信号を所定の予測画像信号を用いて
   符号化し、符号化された信号に所定の演算を施し、当該
   演算により得られた信号を量子化し、量子化した信号が
   可変長符号化された動画像信号を復号する動画像復号化
   方法において、 上記符号化によつて失われたノイズ成分を、符号化する
   際に用いた量子化スケールを用いて算出し、当該量子化
   スケールに相当するノイズを復号した画像に付加するよ
   うにしたことを特徴とする動画像復号化方法。
10. 【請求項１０】動画像信号を所定の予測画像信号を用い
    て符号化し、符号化された信号に所定の演算を施し、当
    該演算により得られた信号を量子化し、量子化した信号
    が可変長符号化された動画像信号を復号する動画像復号
    化装置において、 上記動画像信号と共に符号化されたノイズ成分を復号
    し、復号した動画像信号に加えるノイズ付加手段を具え
    ることを特徴とする動画像復号化装置。
11. 【請求項１１】上記符号化されたノイズ成分は、ノイズ
    量を示すフラグであることを特徴とする請求項１０に記
    載の動画像復号化装置。
12. 【請求項１２】動画像信号を所定の予測画像信号を用い
    て符号化し、符号化された信号に所定の演算を施し、当
    該演算により得られた信号を量子化し、量子化した信号
    が可変長符号化された動画像信号を復号する動画像復号
    化装置において、 上記符号化によつて失われたノイズ成分を、符号化する
    際に用いた量子化スケールを用いて算出するノイズ量決
    定手段と、当該量子化スケールに相当するノイズを復号
    した画像に付加するノイズ付加手段とを具えることを特
    徴とする動画像復号化装置。
13. 【請求項１３】動画像信号を所定の予測画像信号を用い
    て符号化し、符号化された信号に所定の演算を施し、当
    該演算により得られた信号を量子化し、量子化した信号
    を可変長符号化する動画像符号化方法で符号化された動
    画像が記録される動画像記録媒体において、 上記符号化によつて失われるノイズ成分を符号化し、上
    記符号化された上記動画像信号と共に記録されることを
    特徴とする動画像記録媒体。
14. 【請求項１４】上記符号化によつて失われるノイズ成分
    を符号化する際、ノイズ量を示すフラグが符号化されて
    記録されることを特徴とする請求項１３に記載の動画像
    記録媒体。
15. 【請求項１５】上記符号化によつて失われるノイズ成分
    を符号化する際に、前処理装置の特性及び量子化スケー
    ルを用いてノイズ量を算出し、当該ノイズ量が符号化さ
    れて記録されることを特徴とする請求項１３に記載の動
    画像記録媒体。