JPH11112994A - Ｍｐｅｇ−４の動きベクトル符号化方法 - Google Patents

Ｍｐｅｇ−４の動きベクトル符号化方法

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JPH11112994A JP8123298A JP8123298A JPH11112994A JP H11112994 A JPH11112994 A JP H11112994A JP 8123298 A JP8123298 A JP 8123298A JP 8123298 A JP8123298 A JP 8123298A JP H11112994 A JPH11112994 A JP H11112994A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 全体的なビット率を減少させて符号化効率を
向上させるに適したＭＰＥＧ-４の動きベクトル符号化
方法を提供する。 【解決手段】 ３つの候補動きベクトルの中から一番差
異の少ない値を探し出してその差分値とモードビットを
伝送する用にしたことを特徴とする。すなわち、３つの
動きベクトル候補の中から動きベクトル符号化に一番少
ないビット率を有する一つの候補を選択し、動きベクト
ル予測エラーと予測モード情報をデコーダへ伝送し、動
きベクトル差分値を符号化するための最小ビット率を推
測し、最小率予測を用いてＸ及びＹ成分に対する動きベ
クトルを符号化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は動画像の符号化方法
に係り、特に現在標準化の行われているＭＰＥＧ−４ビ
デオＶＭ(Verification Model)で動きベクトルの符号化
効率性を向上させるに適したＭＰＥＧ−４の動きベクト
ル符号化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、時間によって変わるビデオシー
ケンスを効率的に圧縮するためには、画像データのもっ
ている２次元空間上の重複性及び時間軸の重複性の除去
が絶対的に必要である。ＭＰＥＧでは２次元空間上の重
複性を除去するために離散コサイン変換（ＤＣＴ）を利
用し、時間軸の重複性を除去するための動き補償方法を
利用する。ＤＣＴは２次元直交変換を通じてデータの相
関性を除去する方法であり、ピクチャをブロック単位で
分けた後それぞれのブロックをＤＣＴ式によって直交変
換させる。このように直交変換されたデータは一方（低
域側）に集中する傾向があるが、このように集中したデ
ータのみを量子化して伝送する。
【０００３】時間軸で連続したピクチャは主に画面の中
央部分で人や物体の動きがあるために、動き補償方法で
はこのような性質を用いて時間軸の重複性を除去する。
即ち、画面の変わらない部分または動いたとしても同様
の部分を直前のピクチャから持ってきて満たすことによ
り、伝送すべきデータ量を大幅に減らすことができる。
このようにピクチャの間から一番似ているブロックを探
し出すことを動き予測といい、どれだけ動いたかを表す
変位を動きベクトルという。言い替えると、動きベクト
ルとは画像の動き補償のために現在のピクチャまたはフ
ィールドの座標から基準フレームまたは基準フィールド
の座標のオフセットを表す２次元ベクトルをいう。
【０００４】現在標準化進行中のＭＰＥＧ−４で整数単
位のピクセルの動き予測時に行われる８×８ブロック別
探索は、１６×１６動きベクトルを中心として±２ピク
セルの探索ウィンドウで行う。従って、特定のマクロブ
ロックが８×８モードに選択された時、マクロブロック
内の４ブロックに対する各動きベクトルは、一定の境界
内に全て入る。
【０００５】図１は従来の技術による８×８モードマク
ロブロックの４つのブロックの動きベクトルが指しうる
境界を示す。このような４つの動きベクトルの境界は動
きベクトルの符号化効率を向上させることができる。動
きベクトルはマクロブロック当たり最大４つまで出る
が、これをそのまま伝送するとビット量が多いために、
直前のマクロブロックの動きベクトルとの差分のみを可
変長符号化（ＶＬＣ）して伝送する。この時、動きベク
トルの差分をＭＶＤ(Motion Vector Difference)で表示
する。
【０００６】図２に示すように、４つの各ブロックに該
当する動きベクトルの成分は隣接した３つの候補動きベ
クトルの中間値を予測値として、差分ＭＶＤX，ＭＶＤY
が符号化される。これを式で表現すると、 ＰX＝Ｍｅｄｉａｎ（ＭＶ１X，ＭＶ２X，ＭＶ３X） ＰY＝Ｍｅｄｉａｎ（ＭＶ１Y，ＭＶ２Y，ＭＶ３Y） ＭＶＤX＝ＭＶX−ＰX，ＭＶＤY＝ＭＶY−ＰYである。
【０００７】図１で動きベクトル推定の制限範囲を示し
たが、これは次の事項を理由として完璧にＭＰＥＧ−４
のＶＭ(Verification Model)を支援することができな
い。図２に示すように、８×８モードマクロブロックに
おける動きベクトル予測符号をみると、中間値予測値と
して用いられる動きベクトル値が８×８モードにおける
動きベクトル制限範囲を超える場合は、ブロック１を除
外すればブロック２に該当するＭＶＤ2だけである。こ
の場合、３つの動きベクトル予測候補中の只一つのみの
８×８モードに選択されたマクロブロック内に属してい
るので、中間値として求められた予測値から得られるＭ
ＶＤ2 の絶対値は制限範囲５.０を超える可能性があ
る。
【０００８】動きベクトル制限範囲を超える場合、即ち
中間値による予測値が制限範囲の外にある場合が発生す
るが、ブロック２のＭＶをＭＶCURRENT BLOCK （該当ブ
ロックの動きベクトル）と、ブロック２のＭＶ１をＭＶ
Inside MV Prediction（境界内の動きベクトル予測値）
と、ブロック２の中間値予測値Ｍｅｄｉａｎ（ＭＶ１，
ＭＶ２，ＭＶ３）をＭＶMedian Prediction と定義した
場合、図３に示すようにＭＶMedian Prediction が制限
範囲を超えて隣接した点に置かれた場合を示す。
【０００９】ここで、図３は動きベクトルの中間値予測
において制限範囲を超える場合の例を示す構造図であ
る。このように従来の動きベクトル符号化方法は、一つ
の動きベクトルを予測するためには隣接した３つの候補
動きベクトルの中間値を利用する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の動きベクトル符号化方法は、全てのピクセルに対し
て一律的に３つの候補動きベクトルの中間値から予測す
るが、このような予測は最適でないためにより複雑な動
きシーケンスでは符号化効率が著しく減少する問題点が
あった。本発明はかかる問題点を解決するためのもの
で、その目的は、全体的なビット率を減少させて符号化
効率を向上させるに適したＭＰＥＧ-４の動きベクトル
符号化方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるＭＰＥＧ−４の動きベクトル符号化方
法は、３つの候補動きベクトルの中から一番差異の少な
い値を探し出してその差分値と３つの候補動きベクトル
の中でどの候補を使用したかを指すモードビットを伝送
することを特徴とする。すなわち、３つの動きベクトル
候補の中から動きベクトル符号化に一番少ないビット率
を有する一つの候補を選択し、動きベクトル予測エラー
と予測モード情報をデコーダへ伝送し、動きベクトル差
分値を符号化するための最小ビット率を推測し、最小率
予測を用いてＸ及びＹ成分に対する動きベクトルを符号
化することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明実施形態のＭＰＥＧ
−４の動きベクトル符号化方法を添付図面を参照して説
明する。まず、本実施形態の動きベクトル符号化方法
は、３つの候補動きベクトルの中から動きベクトルの符
号化に一番少ないビット率を有する一つの候補動きベク
トルを選択する。そして、動きベクトル予測エラー（実
際の動きベクトルと予測した動きベクトルとの値）と予
測モード情報を送る。この時、予測候補の数は大部分３
つであり、動きベクトル差分値を符号化するビット率を
容易に推測することができる。
【００１３】図４は本実施形態の動きベクトル符号化方
法による動きベクトル符号化におけるＭＶＤコードビッ
トとモードビットのビットストリームシンタックスを示
す。動きベクトル符号化はＸとＹに対してそれぞれ施
す。そして、モードビットはＭＶＤを符号化する時、３
つの候補動きベクトルの中でどの候補を使用したかを指
す。ここで、モードビットに先立つＭＶＤ最小ビット率
はＭＶＤ最小ビット情報を利用することにより減少させ
ることができる。このように最小率予測を用いた動きベ
クトルＸ成分は下記のように符号化し、Ｙ（輝度）成分
も同一の方法で符号化する。
【００１４】 MR_MVD_coding(MVx_code,*vlc_mag,*residual,*bitstream) { /*Find the minimum rate predictor among three neighboring candidate */ R1x = RATE(MVx - MV1x), R2x = RATE(MVx - MV2x), R3x = RATE(MVx - MV3x), Rx_min = MIN(R1x,R2x,R3x). Px_min_rate = MVix corresponding to Rx_min. (At the same rate, the median has the highest priority for Px_min_rate ) MVDx_min_rate = MVx_Px_min_rate /*Coding MVDx_min_rate MVD_encoding(MVDx_min_rate,f_code,vlc_code_mag,residual,bitstream);}
【００１５】一方、図５ａ、５ｂは本実施形態の動きベ
クトル符号化によるモードビット減少の一例をエンコー
ダ及びデコーダの側面から示した。まず、図５ａはエン
コーダの側面から示したもので、ＭＶ１＝０，ＭＶ２＝
０，ＭＶ３＝３であり、現在ブロックの動きベクトルＭ
Ｖ＝５の場合、ＭＶ５から遠く離れたＭＶ１とＭＶ２よ
りさらに近いＭＶ３を一つの候補動きベクトルとして選
択する。この時、最小率動きベクトル差分値(MVD_min_r
ate)は２になる。
【００１６】上述したように、エンコーダは最小率予測
によってMVD_min_rateを符号化する。その後、エンコー
ダはデコーダが実際動きベクトルを検出し得るかを最小
の情報で調査する。次に、図５ｂはデコーダの側面から
示したもので、本発明実施形態では只２つの候補がある
ことが分かる。しかし、候補１はエンコーダから受けた
MVD_min_rateに復号化してみると、実際のMVD_min_rate
とは差異があるので、実際の動きベクトルでないことが
分かる。従って、この場合に、エンコーダは３つの候補
動きベクトルの中から実際の動きベクトルを探し出すた
めのモードビットをデコーダに送り出す必要がない。こ
こで、本動きベクトル符号化方法によるアルゴリズムは
次の通りである。
【００１７】 max = MAX(MV1x, MV2x, MV3x) min = MIN(MV1x, MV2x, MV3x) inside mv cnt = The number of neighboring candidates whose corresponding blocks are inside of the VOP distinct_mv_cnt = The number of distinct neighboring candidates (e.g.distinct_mv_cnt=2, if MV1x=0, MV2x=0, and MV3x) if(｜max-min｜> = THR && inside_mv_cnt > = 2 && distinct_mv_cnt == 3) { /* Minimum rate prediction is applied */ /* Minimum rate prediction and the corresponding MVDx_min rate coding */ MR_MVD_coding(MVx,f_code, &vlc_code_mag, &residual,bs); /* Deterimine MODE */ /* Step1: Evaluate three MV candidates. */ Candidate1x = MVD_decoding(f_code, vlc_code_mag, residual, MV1x) Candidate2x = MVD_decoding(f_code, vlc_code_mag, residual, MV2x) Candidate3x = MVD_decoding(f_code, vlc_code_mag, residual, MV3x) /* Step2: Check if「vlc_code_mag_ts」and「resulting from Candidate ix(i=1,2,and 3)encoding,have the same values as 「vlc_code_mag」 and「residual」,respectively.*/ Candidate_num = 0 MR_MVD_coding(Candidate1x,f_code,&vlc_code_mag,ts,&residual_ts,ts); if(vlc_code_mag, ts==vlc_code_mag,&&,residualts==residual) candidatenum++; MR_MVD_coding(Candidate2x,f_code,&vlc_code_mag,ts,&residual_ts,ts); if(vlc_code_mag,ts==vlc_code_mag,&&,residualts==residual) candidatenum++; MR_MVD_coding(Candidate2x,f_code,&vlc_code_mag,ts,&residual_ts,ts); if(vlc_code_mag,ts==vlc_code_mag,&&,residualts==residual) candidatenum++; MR_MVD_coding(Candidate3x,f_code,&vlc_code_mag,ts,&residual_ts,ts); if(vlc_code_mag,ts==vlc_code_mag,&&,residualts==residual) candidatenum++; /* Step3 : Determine the MODEx and code it. */ if(candidate_num == 1) No bit allocated for MODEx; else if (candedate_num == 2) 1 bit for MODEx; else if (candidate_num == 3) 1〜2 bit for MODEx; } else { /* Median prediction is applied . */ No bit allocated for MODEx; }
【００１８】次に、このようなアルゴリズムを用いた本
実施形態のＭＰＥＧ-４の動きベクトル符号化方法をフ
ローチャートを参照して説明する。図６は本実施形態に
よるＭＰＥＧ-４の動きベクトル符号化方法を説明する
ためのフローチャートである。図６に示すように、３つ
の動きベクトル候補の中から動きベクトル符号化に一番
少ないビット率を有する一つの候補を選択する。その
後、動きベクトル予測エラーと予測モード情報をデコー
ダへ伝送する。ここで、動きベクトル予測エラーとは実
際の動きベクトルと予測した動きベクトルとの差分値を
いう。次に、動きベクトル差分値を符号化するための最
小ビット率を推測する。最小率予測を用いてＸ及びＹ成
分に対する動きベクトルを符号化すると、本実施形態の
ＰＥＧ-４の動きベクトル符号化される。
【００１９】
【発明の効果】請求項１の発明は、周囲の３つの候補動
きベクトルの中から動きベクトルと一番差異の少ないも
のを探し出してその差分値とモードビットを送るように
したので、動きベクトルの符号化時効率性を向上させる
ことができ、全体的にビット率を減少させて動画像の圧
縮率を高める効果がある。請求項２，３の発明は、最小
ビット率を用いてそれぞれＸ，Ｙ成分（動きベクトルの
差分）に対して動きベクトルを符号化するので、全体的
にビット率を減少させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術による８×８モードマクロブロック
の４つのブロック動きベクトルが指しうる境界を示した
図。
【図２】従来の技術による８×８モードマクロブロック
における動きベクトル予測候補を示した図。
【図３】従来の動きベクトルの中間値予測において制限
範囲を超える場合の例を示した構成図。
【図４】本発明の動きベクトル符号化方法による動きベ
クトル符号化におけるＭＶＤコードビットとモードビッ
トのビットストリームシンタックス。
【図５】本発明の動きベクトル符号化によるモードビッ
ト減少の一例をエンコーダ及びデコーダ側面から示した
図。
【図６】本発明のＭＰＥＧ−４の動きベクトル符号化方
法を説明するためのフローチャート。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ３つの動きベクトル候補の中から動きベ
    クトル符号化に一番少ないビット率を有する一つの候補
    を選択するステップと、 動きベクトル予測エラーと予測モード情報をデコーダへ
    伝送するステップと、 動きベクトル差分値を符号化するための最小ビット率を
    推測するステップと、 最小率予測を用いてＸ及びＹ成分に対する動きベクトル
    を符号化するステップとを有することを特徴とするＭＰ
    ＥＧ−４の動きベクトル符号化方法。
  2. 【請求項２】 前記Ｘ成分に対する動きベクトル符号化
    は、 MR_MVD_coiding(MVx_code,*vlc_mag,*residual,*bitstream) { /*Find the minimum rate predictor among three neighboring candidate, */ R1x = RATE(MVx - MV1x), R2x = RATE(MVx - MV2x), R3x = RATE(MVx - MV3x), Rx_min = MIN(R1x,R2x,R3x). Px_min_rate = MVix corresponding to Rx_min. (At the same rate, the median has the highest priority for Px_min_rate ) MVDx_min_rate = MVx-Px_min_rate /*Coding MVDx_min_rate MVD_encoding(MVDx_min_rate,f_code,vlc_code_mag,residual,bitstream); } のアルゴリズムによって成されることを特徴とする請求
    項１記載のＭＰＥＧ−４の動きベクトル符号化方法。
  3. 【請求項３】 前記Ｙ成分の動きベクトル符号化方法は
    前記Ｘ成分の符号化方法と同一になされることを特徴と
    する請求項１記載のＭＰＥＧ−４の動きベクトル符号化
    方法。
JP8123298A 1997-09-12 1998-03-27 Ｍｐｅｇ−４の動きベクトル符号化方法 Pending JPH11112994A (ja)

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