JPH0927957A - テレビジョン信号の予測符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 予測信号演算を１度だけ行えば良いようにし
て構成を簡単にする。 【解決手段】 予測関数を発生するシーケンサ３５から
発生した予測関数と１フレーム前のテレビジョン信号と
から予測信号を可変遅延回路３１から求め、可変遅延回
路から出力される予測信号とこれから符号化すべきテレ
ビジョン信号との相関値を評価演算部（減算回路３２、
評価計算回路３３）で求め、相関値が最大となったとき
これから量子化しようとする信号の量子化を量子化部
（最適予測出力部３４、量子化回路４０）で行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テレビジョン信号
の予測を行ったうえ符号化を行う予測符号化装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】テレビジョン信号のフレーム間符号化を
行うとき、画像の動きが少ないものほど能率良く符号化
でき、動きが多い画像ほど能率が低下するため、動きが
多く含まれている画像の場合にも能率を高める試みがな
されている。例えば、テレビジョン信号に含まれる動き
は平行移動的であるとみなされることが多いことに着目
し、フレーム間における被写体の平行移動的な位置の変
化量を考慮して、伝送すべき信号と予測信号との差、す
なわち予測誤差信号を伝送することにより、伝送情報量
を減らすフレーム間予測を行う動き補償フレーム間予測
が提案された。

【０００３】この方式は高い符号化能率を実現する方法
である。動き補償フレーム間予測方式においては、種々
の動きに対して能率を高く保つために、多くの予測関数
を用いている。すなわち、様々な速さ、方向を持つ動き
に対応する多数の予測関数を予め用意しておいて、実際
に発生した動きに対して最も適した予測関数を最適予測
関数とする。つまり、一般的には相関を最大にすること
で、予測誤差を最も小さくするものを最適予測関数と考
えるが、それは実際の動きにほとんどの場合よく対応し
ている。

【０００４】したがって、動き補償フレーム予測は多数
の予測関数の中から最適な予測関数をブロック単位で適
応的に決定する適応予測符号化方式と考えることができ
る。この最適予測関数の決定方法としては、例えば種々
の動きを表すベクトルに対応する種々の予測関数につい
ての予測誤差を用いる評価関数値がブロック単位で比較
され、最大の相関を示す評価関数値を与えた予測関数に
対応するベクトルが最適予測関数を表すことから、動ベ
クトルとみなすブロックマッチング方式が適用できる。

【０００５】次に図を用いて従来の符号化装置を説明す
る。図４に従来装置のブロック図を示す。入力信号であ
るアナログ・テレビジョン信号はアナログ／ディジタル
変換器（Ａ／Ｄ）１０によりディジタル化される。この
ディジタル化されたテレビジョン信号は、走査変換回路
２０によって１フレームを複数画素からなる複数のブロ
ックにする。走査変換されたテレビジョン信号（以下、
画像信号と称する）は動ベクトル出力回路１００および
遅延回路１１０にそれぞれ供給される。動ベクトル出力
回路１００は、走査変換回路２０から供給されるこれか
ら符号化すべき画像信号と、フレームメモリ（ＦＭ）６
０から供給されるおよそ１フレーム遅延した画像信号と
を用いてブロック毎に最適な予測関数を表す動ベクトル
を検出する。

【０００６】この動ベクトルを検出する際に、予め用意
された種々の予測関数の一部または全部に対して予測信
号と予測誤差信号を発生している。検出された動ベクト
ルは符号変換回路７０および可変遅延回路１２０にそれ
ぞれ供給される。可変遅延回路１２０は動ベクトル出力
回路１００から供給された動ベクトルと、フレームメモ
リ６０から供給された画像信号を基に、最適予測信号を
生成する。この最適予測信号は、減算回路１３０と加算
回路５０とに供給される。

【０００７】遅延回路１１０は、走査変換回路２０から
供給された画像信号を動ベクトル出力回路１００におけ
る動ベクトル検出および予測信号の発生に必要な時間だ
け遅延している。減算回路１３０はこの遅延回路１１０
の出力信号と、可変遅延回路１２０から出力される最適
予測信号との間で減算を行い、両信号の差に相当する信
号、すなわち予測誤差信号を出力する。この予測誤差信
号は、量子化回路４０による量子化により取り得るレベ
ルが制限された後、符号変換回路７０と逆量子化回路９
０に供給される。

【０００８】逆量子化回路９０は量子化された予測誤差
信号の逆量子化を行い加算回路５０に供給する。ここ
で、量子化回路４０において、離散コサイン変換等の直
交変換が行われている場合は、逆量子化回路９０では逆
量子化と共に、逆コサイン変換等の逆直交変換が行われ
る。

【０００９】加算回路５０は、この逆量子化された予測
誤差信号と可変遅延回路１２０の出力である最適予測信
号との和を取り、局部信号を発生する。この局部信号は
フレームメモリ６０に供給され、そこでおよそ１フレー
ム時間だけ遅延された後、前述のように動ベクトル出力
回路１００および可変遅延回路１２０に供給される。符
号変換回路７０は量子化された予測誤差信号と動ベクト
ルとを、例えば可変長符号化の手法を用いて能率良く圧
縮符号化する。また、垂直、水平の両同期信号を表す予
め定められた符号がここで付加される。

【００１０】符号変換回路７０によって圧縮された画像
信号はバッファメモリ（ＢＭ）８０に入力される。バッ
ファメモリ８０は、伝送路への出力速度と符号変換回路
７０からの不規則的に発生する画像信号の入力速度との
間での速度整合を取った後に出力信号として送出され
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
なブロックマッチング方式では、最適予測関数を決定す
る際に、通常は複数個の予測関数の中のある与えられた
予測関数に従った予測信号と、これに対して得られる予
測誤差信号を計算しているにもかかわらず、可変遅延回
路と動ベクトル出力回路の両方で、決定された最適予測
関数に従った最適予測信号と、最適予測信号に対する予
測誤差信号を再度発生する手段が用いられる。これによ
り、最適予測信号と、最適予測信号に対する予測誤差信
号は最適予測関数を決定する過程ですでに一度発生され
ているため無駄な演算を実行していることになるという
問題があった。本発明はこのような状況に鑑みて成され
たもので、予測信号演算を１度だけ行えば良いようにし
たものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、入力テレビジ
ョン信号の各フレームを分割したブロック毎に予測関数
によって予測符号化を行う装置である。この装置は 予
測関数を発生するシーケンサ（３５）と、そのシーケン
サから順次発生する予め決められた複数種類の予測関数
と１フレーム前のテレビジョン信号とから予測信号を求
める可変遅延回路（３１）と、可変遅延回路から出力さ
れる予測信号とこれから符号化すべきテレビジョン信号
との相関値を求める評価演算部（減算回路３２、評価計
算回路３３）と、相関値が最大となったときこれから量
子化しようとする信号の量子化を行う量子化部（最適予
測出力部３４、量子化回路４０）とを備えたものであ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例を示すブ
ロック図であり、図４と同一部分は同記号を用い、その
説明を省略しているが、走査変換回路２０は最適予測部
３０にこれから符号化すべき画像信号を供給し、フレー
ムメモリ６０は最適予測部３０に１フレーム遅延した画
像信号を供給するようになっている。最適化予測部３０
は走査変換部２０によって供給されるこれから符号化す
べき画像信号と、フレームメモリ６０から供給されるお
よそ１フレーム遅延した画像信号とを用いて、ブロック
毎に最適な予測関数を表す動ベクトルを検出し、同時に
最適予測信号と、最適予測信号に対する予測誤差信号を
出力する。最適予測部３０の動作については後述する。
最適予測部３０は、検出された動ベクトルａを符号変換
回路７０に供給し、予測誤差信号ｂを量子化回路４０に
供給し、更に最適予測信号ｃを加算回路５０に供給す
る。

【００１４】次に図２を参照して最適予測部３０の構成
および動作を説明する。フレームメモリ６０から供給さ
れるおよそ１フレーム遅延した画像信号は、可変遅延回
路３１に入力されてそこでシーケンサ３５より供給され
る種々の予測関数を示す情報（以下、予測関数と称す
る）を受け、画像信号より予測信号を生成する。この予
測信号は減算回路３２と最適予測出力部３４にそれぞれ
供給される。

【００１５】減算回路３２と評価値計算回路３３は評価
値演算部を構成し、与えられた予測関数に対する予測信
号とこれから符号化すべき画像信号との相関を表す情報
（以下、相関値と称する）、例えば誤差の絶対の和等を
生成し、それを最適予測出力部３４に供給する。減算部
３２は走査変換回路２０から供給されるこれから符号化
すべき画像信号と可変遅延回路３１の出力である予測信
号との間で減算を行い、両信号の差に相当する信号であ
る予測誤差信号を発生し、それを評価値計算回路３３と
最適予測出力部３４に出力する。最適予測出力部３４
は、供給された相関値のうちから最も大きな相関を与え
る予測関数すなわち最適予測関数と、それに対応する最
適予測信号および予測誤差信号を出力する。最適予測出
力部３４の動作については後述する。シーケンサ３５は
予め決められた複数の予測関数のうちから一つを選択し
て順次送出するようになっており、出力される予測関数
は可変遅延回路３１の他に、ブロックの区切りに対応す
る書き込み信号および、読出信号を最適予測出力部３４
に供給する。

【００１６】次に図３を参照して最適予測出力部３４に
ついて説明する。評価値計算回路３３の出力である相関
値は比較回路３４１に供給される。比較回路３４１は評
価値計算回路３３から出力される相関値のうちその時点
までに供給された最大相関値を記憶しており、次々と供
給される相関値を既に記憶されている相関値と大小比較
して最大の相関であるか否かを調べる。もし最大相関の
信号が供給されれば、比較回路３４１は書換信号を予測
誤差保持メモリ３４２、予測信号保持メモリ３４３およ
び予測関数保持レジスタ３４４に供給しその内容を書き
換えるが、最大の相関でなければ書換信号は発生しない
ので、既に保持されている値の書き換えは行わない。

【００１７】予測誤差信号保持メモリ３４２は、減算回
路３２から供給される予測誤差信号を比較回路３４１か
ら書換信号が供給されるときはそれに従って書き換え、
書換信号が供給されないときは記憶内容をそのまま保持
し、この書換あるいは保持した信号を予測誤差信号出力
メモリ３４５に供給する。予測信号保持メモリ３４３
は、可変遅延回路３１から供給される予測信号を比較回
路３４１から書換信号が供給されるときはそれに従って
書き換え、書換信号が供給されないときは記憶内容をそ
のまま保持し、その書換又は保持した予測信号を予測信
号出力メモリ３４６に供給する。更に、予測関数レジス
タ３４４はシーケンサ３５から書換信号が供給されたと
き、供給される予測関数を比較回路３４１から供給され
る書換信号に従って書き換え、その信号を予測関数出力
レジスタ３４７に供給する。このため、予測関数出力レ
ジスタ３４７から出力される予測関数は、評価値計算回
路３３で評価された結果に従ったものであり、最適予測
関数になる。

【００１８】予測誤差出力メモリ３４５は予測誤差保持
メモリ３４２から供給される予測誤差信号をシーケンサ
３５から供給される書込信号により記憶し、そのシーケ
ンサ３５から読出信号が供給されたときには、記憶され
ている予測誤差信号を出力する。同様に、予測信号出力
メモリ３４６は予測信号保持メモリ３４３から供給され
る予測信号をシーケンサ３５から供給される書込信号に
よって記憶し、そのシーケンサ３５から読出信号が供給
されたときには、記憶されている予測信号を読み出す。
更に、予測関数出力メモリ３４７は予測関数保持メモリ
３４４から供給される予測関数をシーケンサ３５から供
給される書込信号によって記憶し、そのシーケンサ３５
から読出信号が供給されたときには、記憶されている予
測信号を読み出す。

【００１９】このようにして得られ、符号変換回路７０
に供給される信号が最適予測関数（動ベクトル）、加算
回路５０に供給される信号が最適予測信号、量子化回路
４０に供給される信号が予測誤差信号となる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、予測関数
を可変遅延回路と最適予測出力部で共通に使用するよう
にしたので、従来は再度発生していた無駄な演算を省略
できるため、符号化時の計算量を削減でき、また回路構
成も簡略化することができるので、処理が早くなりかつ
経済性も良くなると言う効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】 図１の最適予測部の構成を示すブロック図で
ある。

【図３】 図２の最適予測出力部の構成を示すブロック
図である。

【図４】 従来の一例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０…アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）、２０…
走査変換回路、３１…可変遅延回路、３２…減算回路、
３３…評価値計算回路、３４…最適予測出力部、３５…
シーケンサ、４０…量子化回路、５０…加算回路、６０
…フレームメモリ、７０…符号変換回路、９０…逆量子
化回路、１００…動ベクトル出力回路、１１０…遅延回
路、１２０…可変遅延回路、１３０…減加算回路、８０
…バッファメモリ（ＢＭ）、３０…最適予測部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力テレビジョン信号の各フレームを分
   割したブロック毎に予測関数による予測符号化を行うテ
   レビジョン信号の予測符号化装置において、 予め決められた複数の予測関数を順次発生するシーケン
   サと、 前記シーケンサから発生した予測関数と１フレーム前の
   テレビジョン信号とから予測信号を求める可変遅延回路
   と、 前記可変遅延回路から出力される予測信号とこれから符
   号化すべきテレビジョン信号との相関値を求める評価演
   算部と、 前記相関値が最大となったときこれから量子化しようと
   する信号の量子化を行う量子化部とを備えたことを特徴
   とするテレビジョン信号の予測符号化装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 評価演算部は、予測信号とこれから量子化しようとする
   信号との差に相当する予測誤差信号を発生する減算回路
   と、 前記予測誤差信号のうち絶対値の和の最小値を相関値と
   して出力する評価計算回路とから構成されることを特徴
   とするテレビジョン信号の予測符号化装置。