JPS61164390A - Adaptive forecast coding device of inter-frame and between frames of animation picture signal - Google Patents

Adaptive forecast coding device of inter-frame and between frames of animation picture signal

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JPS61164390A
JPS61164390A JP60006090A JP609085A JPS61164390A JP S61164390 A JPS61164390 A JP S61164390A JP 60006090 A JP60006090 A JP 60006090A JP 609085 A JP609085 A JP 609085A JP S61164390 A JPS61164390 A JP S61164390A
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prediction
inter
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Abstract

PURPOSE:To improve the coding efficiency by using an input signal to apply inter-frame forecast with respect to a predetermined still region and apply adaptive forecast with respect to an animation region regardless of the decision result of the adaptive forecast system. CONSTITUTION:A frame memory 10 retards an input animation picture signal by 1 frame time, a subtractor 11 calculates frame difference, an adder 12 calculates the total sum of frame difference absolute value of a picture element in a clock, a comparator 13 compares the sum with a prescribed threshold value and outputs the result as animation/still information. A subtractor 14 outputs a difference between the input signal and a forecast signal from a selector 17 to a quantizer 15 as a forecast error. A discriminator 20 decides the inter-frame forecast when the animation/still information from the comparator 13 represents the still region and the picture element forecast system when not, and the selector 17, according to the forecast system, selects one of plural forecast signals from a forecast circuit 18. A code converter 16 converts a quantized forecast error signal and the animation/still information into a proper code and outputs the result.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、画像信号のデジタル伝送に係わり、待に動#
J像信号の適応予測符号化方式による高能率の帯域圧縮
伝送技術に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to digital transmission of image signals.
The present invention relates to a highly efficient band compression transmission technology using an adaptive predictive coding method for J image signals.

(従来技術とその問題点) 動画像信号の予測符号化において、一般にフレーム間予
測は静止状態の画像あるいは緩やかな動きを含むf(へ
静止画像に対して適し、フレーム内予測は激しい動きを
含む画像に対して適していることが知られている。また
、このふたつの予測方式を適応的に用いる符号化方式と
しては、予測しようとする画素の近傍の符号化済みの画
素に対して、フレーム間予測とフレーム内予測のどちら
が効率が良いかを調べ、その結果と予め定められた規則
に基づいて、該画素に対する予測方式を決定する方式が
知られている(書間ら:rTV会議画像信号の動き補償
フレーム間、フレーム内適応予測符号化]昭和59年度
電子通信学会総合全国大会講演論文集  1277)。
(Prior art and its problems) In predictive coding of moving image signals, interframe prediction is generally suitable for still images or still images containing slow motion, while intraframe prediction is suitable for still images containing intense motion. It is known that it is suitable for images.In addition, as a coding method that adaptively uses these two prediction methods, the frame There is a known method that examines which is more efficient, inter-prediction or intra-frame prediction, and then determines the prediction method for the pixel based on the results and predetermined rules (Shimama et al.: rTV Conference Image Signal Motion-compensated inter-frame and intra-frame adaptive predictive coding] Proceedings of the 1985 National Conference of the Institute of Electronics and Communication Engineers, 1277).

しかしながらこの様な方式は、近傍の画素が、どちらの
符号化方式が適当であったかという事実から、該画素の
予測方式を推定するものであり、この推定を誤ったとき
には予測能率が低下することが避けられない。例えば第
5図は物体Aが画面を左方向へ横切る場合であるがAの
背景として新たに出現する領域Bにたいしては、一般に
フレーム内予測の方が効率が良い。このとき静止領域C
とBとの境界領域に対しては、本来フレーム間予測が適
しているが、従来の方式では近傍の符号化済みの画素(
即ち領域B内の画素)に対してフレーム内予測が適して
いる時にはやはりフレーム内予測が選択されてしまう欠
点があった。また前記書間らの論文にて求められる動ベ
クトルがゼロベクトルであるときは、これを静止領域と
みなし、フレーム間予測を選択する方法があるが、この
方法は量子化雑音を含んだ局部復号信号を用いて動ベク
トルを求めている。従って、この動ベクトルがゼロか否
かは実際の動静とは正確には対応しないため、適応予測
による符号化能率の向上は必ずしも望めない方法であっ
た。
However, in such a method, the prediction method of a pixel is estimated based on the fact that the encoding method of the neighboring pixel is appropriate, and if this estimation is incorrect, the prediction efficiency may decrease. Inevitable. For example, in FIG. 5, an object A crosses the screen to the left, but intra-frame prediction is generally more efficient for a region B that newly appears as the background of A. At this time, the stationary area C
Interframe prediction is originally suitable for the boundary region between
In other words, when intra-frame prediction is suitable for pixels in area B, intra-frame prediction is still selected. In addition, when the motion vector found in the paper by Shimama et al. is a zero vector, there is a method of regarding this as a stationary region and selecting interframe prediction, but this method uses local decoding that includes quantization noise. A motion vector is determined using a signal. Therefore, whether this motion vector is zero or not does not accurately correspond to the actual motion and static, and therefore, it is not always possible to expect improvement in coding efficiency through adaptive prediction.

(発明の目的) 本発明は、上記の欠点を取り除き、特に静止領域に対し
て適当なフレーム間予測が選択される様にし、より効率
の高い適応予測符号化方式を供給する事を目的とする。
(Objective of the Invention) An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks, select appropriate interframe prediction especially for the static region, and provide a more efficient adaptive predictive coding method. .

(発明の構成) 本発明によれば、動画像信号が供給され、前記動画像信
号をフレーム内予測しフレーム内予測信号を出力する手
段と、前記動画像信号をフレーム間予測しフレーム間予
測信号を出力する手段と、すでに符号化済みの画素に対
して、フレーム内予測信号とフレーム間予測のいずれが
連中したかを記憶する手段と、該記憶する手段の出力を
用いて前記フレーム内予測信号、前記フレーム間予測信
号のいずれかを予測信号として出力する選択手段と、該
選択手段出力を用いて前記動画像信号を予測符号化する
手段とから構成される動画像信号のフレーム間、フレー
ム内適応予測符号化装置において、前記入力動画像信号
の動き領域と静止領域とを分離する手段と、該分離結果
が静である場合には前記記憶する手段の出力にかかわら
ず前記選択手段にフレーム間予測信号を選択させ、該分
離結果が動領域であった場合には、前記記憶する手段出
力を基に前記選択手段へ選択信号を出力する手段とから
なること特徴とする動画像信号のフレーム間、フレーム
内適応予測符号化装置が得られる。
(Structure of the Invention) According to the present invention, a moving image signal is supplied, a means for intra-frame predicting the moving image signal and outputting an intra-frame predicted signal, and a means for inter-frame predicting the moving image signal and outputting an inter-frame predicted signal. means for outputting the intra-frame predicted signal, means for storing whether the intra-frame prediction signal or the inter-frame prediction has been applied to the already encoded pixel, and the output of the storing means is used to output the intra-frame predicted signal. , a selection means for outputting one of the interframe prediction signals as a prediction signal, and means for predictively encoding the video signal using the output of the selection means, between and within frames of a moving picture signal. In the adaptive predictive coding device, there is provided a means for separating a moving region and a still region of the input video signal; and means for selecting a predicted signal and, when the separation result is a moving region, outputting a selection signal to the selection means based on the output of the storage means. , an intra-frame adaptive predictive coding device is obtained.

(構成の詳細な説明) 本発明に於ては、まず予測符号化を適用する前の入力画
像信号を動き領域と静止領域に分離する。この分離方法
としては、例えば画面をある大きさのブロックに分割し
、ブロック内の各画素のフレーム差分値をブロック内で
加算し、この加算結果と定められたしきい値との大小比
較により、該ブロックの動静判断を行う方法を用いる。
(Detailed Description of Configuration) In the present invention, first, an input image signal before predictive coding is applied is separated into a motion area and a still area. This separation method, for example, divides the screen into blocks of a certain size, adds the frame difference values of each pixel within the block, and compares the addition result with a predetermined threshold value. A method is used to determine the movement of the block.

即ち、量子化雑音を含まない入力信号を用いて動静領域
の分離を行うので、分離精度が高く、動静判定の誤りの
符号化能率に与える影響を排除できる。
That is, since the motion and static regions are separated using an input signal that does not include quantization noise, the separation accuracy is high and the influence of motion and static determination errors on coding efficiency can be eliminated.

第1図を用いて説明を加える。ある画素Aが静止領域の
画素であるとき、この画素の予測方式は静止領域に対し
て最適なフレーム間予測方式を選択する。動き領域の画
素Bであるときは、通常のフレーム間、フレーム内適応
予測を行う。例えば前述の文献にあるように、予測しよ
うとする画素の近傍の複数の画素C,D、 E、 Fが
フレーム間予測とフレーム内予測のどちらが実際は適し
ていたかを調べ、この組み合わせと予め定められた規則
から、画素Bの予測方式を決定する。すなわち、本発明
は適応的な予測方式の決定結果に拘らず、入力信号を用
いて定められた静止領域についてはこれに対して最適な
フレーム間予測を行い、動き領域については適応予測を
実行する。
An explanation will be added using FIG. When a certain pixel A is a pixel in a still area, as the prediction method for this pixel, the optimal interframe prediction method for the still area is selected. When it is pixel B in a moving area, normal inter-frame and intra-frame adaptive prediction is performed. For example, as described in the above-mentioned literature, it is determined whether inter-frame prediction or intra-frame prediction is actually suitable for multiple pixels C, D, E, and F in the vicinity of the pixel to be predicted, and this combination and a predetermined prediction method are used. The prediction method for pixel B is determined based on the rules. That is, the present invention performs optimal interframe prediction for a still area determined using an input signal, and performs adaptive prediction for a moving area, regardless of the decision result of the adaptive prediction method. .

(発明の実施例) 次に図を用いて本発明の詳細な説明する。(Example of the invention) Next, the present invention will be explained in detail using the drawings.

第2図は、本発明を用いた符号器の1実施例である。1
000より入力された動画像信号は、遅延回路30に供
給されるほかフレームメモリ10へ供給される。フレー
ムメモリ10は、入力信号を1フレ一ム時間遅延させ減
算器11へ出力する。減算器11はフレーム差分を算出
し、これをブロック内加算器12へ出力する。ブロック
内加算器12は絶対値計算器と必要分のラインメモリ、
加算器とからなりブロック内にある画素のフレーム差分
絶対値の総和を計算し、これを比較器13へ出力する。
FIG. 2 is one embodiment of an encoder using the present invention. 1
The moving image signal input from 000 is supplied to the delay circuit 30 and also to the frame memory 10. Frame memory 10 delays the input signal by one frame time and outputs it to subtracter 11 . The subtracter 11 calculates a frame difference and outputs it to the intra-block adder 12. The intra-block adder 12 includes an absolute value calculator and a necessary amount of line memory.
The comparator 13 calculates the sum of the frame difference absolute values of pixels within the block and outputs this to the comparator 13.

比較器13は、これと定められたしきい地と大小比較し
、その結果を動静情報として、大であれば1を、そうで
なければ0を符号変換器16と判定器20へ出力する。
The comparator 13 compares the magnitude with a predetermined threshold, and outputs the result as dynamic information to the code converter 16 and the determiner 20 as 1 if the value is greater, and 0 otherwise.

遅延回路30は、入力信号を上述の動静判定に必要な時
間分遅延させ、減算器14へ出力する。減算器14は、
入力信号と選択器17から供給される予測信号との差分
を計算し、その結果を予測誤差として量子化器15へ出
力する。量子化器15は、予測誤差を量子化しこれを符
号変換器16と加算器19へ出力する。加算器19は、
量子化された予測誤差と線1719を介して供給される
予測信号とを加算し、その結果を局部復号信号として予
測回路18と最適予想決定回路22へ出力する。予測回
路18は、例えばフレーム間予測の場合はフレームメモ
リ、フレーム内予測の場合はラインメモリあるいはレジ
スタを持ち、複数の予測信号を作り出して選択器17と
ll&適予測決定回路22へ供給する。最適予測決定回
路22は、加算器19から供給される局部復号信号と複
数の予測信号を比較して、局部復号信号により近かった
予測方式すなわち最適予測方式が、フレーム間予測であ
った場合は1を、フレーム内予測であった場合は0を記
憶回路21へ出力する。記憶回路21は、予測しようと
する画素の近傍の画素の最適予測方式を1と0で記憶し
てこれを判定器20へ出力する。判定器20は、比較器
13から供給される動静情報が、静止領域を表す時はフ
レーム間予測を、そうでない時は記憶回路21から供給
される、近傍の符号化済みの画素に対してフレーム間予
測、フレーム内予測の何れが最適な予測方式であったか
という情報を、予め定められた規則を用いて変換して該
画素の予測方式を決定し、選択器17へ出力する。この
判定器20は例えばROMを用いて簡単に実現できる。
The delay circuit 30 delays the input signal by the time necessary for the above-mentioned motion/static determination, and outputs the delayed signal to the subtracter 14 . The subtractor 14 is
The difference between the input signal and the prediction signal supplied from the selector 17 is calculated, and the result is output to the quantizer 15 as a prediction error. Quantizer 15 quantizes the prediction error and outputs it to code converter 16 and adder 19. The adder 19 is
The quantized prediction error and the prediction signal supplied via line 1719 are added, and the result is output as a locally decoded signal to prediction circuit 18 and optimal prediction determination circuit 22. The prediction circuit 18 has, for example, a frame memory in the case of inter-frame prediction, and a line memory or register in the case of intra-frame prediction, and generates a plurality of prediction signals and supplies them to the selector 17 and the ll&appropriate prediction determination circuit 22. The optimal prediction determining circuit 22 compares the local decoded signal supplied from the adder 19 with a plurality of prediction signals, and if the prediction method that is closer to the local decoded signal, that is, the optimal prediction method is interframe prediction, If it is intra-frame prediction, 0 is output to the storage circuit 21. The storage circuit 21 stores the optimal prediction method for pixels in the vicinity of the pixel to be predicted as 1 and 0, and outputs this to the determiner 20. The determiner 20 performs interframe prediction when the dynamic information supplied from the comparator 13 represents a still area, and otherwise performs frame prediction on neighboring encoded pixels supplied from the storage circuit 21. The information indicating whether inter-frame prediction or intra-frame prediction is the optimal prediction method is converted using a predetermined rule to determine the prediction method for the pixel, and output to the selector 17. This determiner 20 can be easily realized using, for example, a ROM.

即ち、線1320から供給される動静情報と線2120
から供給される近傍の符号化済みの画素に対する最適予
測情報をアドレス入力とし、出力を予測方式選択情報と
して線2017を介して選択器17へ供給する。第4図
にこのROMに用いられる論理の一例を示す。M/Sは
例えば1が動、0が静止を表す動静情報をC,E、 F
は第1図の画素Bを符号化しようとする画素とした場合
の近傍の画素C,E、 Fに対する最適予測情報を、S
が画素Bに対する予測方式(1がフレーム間子側)を表
している。
That is, the dynamic information supplied from line 1320 and the line 2120
Optimum prediction information for neighboring coded pixels supplied from 2017 is used as address input, and output is sent to selector 17 via line 2017 as prediction method selection information. FIG. 4 shows an example of logic used in this ROM. For example, M/S indicates motion and static information where 1 indicates motion and 0 indicates stationary, as C, E, F.
is the optimal prediction information for neighboring pixels C, E, and F when pixel B in Fig. 1 is the pixel to be encoded.
represents the prediction method for pixel B (1 is on the interframe side).

たとえばM/S :0、C=E=F=0の場合は、近傍
画素についてはフレーム内予測が最適であったが静止領
域であるので、S=1即ちフレーム間予測を選択するこ
とになる。選択器17は、上述の予測方式選択情報Sに
従い、予測回路18から供給される複数の予測信号から
ひとつを選択し、減算器14と加算器19へ出力する。
For example, in the case of M/S: 0, C=E=F=0, intra-frame prediction would have been optimal for neighboring pixels, but since it is a stationary area, S=1, that is, inter-frame prediction will be selected. . The selector 17 selects one of the plurality of prediction signals supplied from the prediction circuit 18 according to the prediction method selection information S described above, and outputs it to the subtracter 14 and the adder 19 .

符号変換器16は、量子化された予測誤差信号と動静情
報を適当な符号(例えばハフマン符号)に変換し、伝送
路2000へ出力する。
The code converter 16 converts the quantized prediction error signal and dynamic information into an appropriate code (for example, a Huffman code), and outputs the code to the transmission path 2000.

第3図は、上述の符号器に対応する復号器の例である。FIG. 3 is an example of a decoder corresponding to the encoder described above.

符号逆変換器23は、線2000より供給される符号化
された動静情報と予測誤差を逆変換し、動静情報は判定
器27へ、予測誤差は加算器24へ各々出力する。加算
器24は、選択器25から供給される予測信号と予測誤
差を加算し、復号信号として出力端子3000、予測回
路26、最適予測決定回路29へ出力する。予測回路2
6、最適予測決定回路29、記憶回路28、判定器27
、選択器25の動作は上述の符号器の場合と同一である
The code inverse converter 23 inversely transforms the coded dynamic information and prediction error supplied from the line 2000, and outputs the dynamic information to the determiner 27 and the prediction error to the adder 24, respectively. The adder 24 adds the prediction signal supplied from the selector 25 and the prediction error, and outputs the result as a decoded signal to the output terminal 3000, the prediction circuit 26, and the optimal prediction determination circuit 29. Prediction circuit 2
6. Optimal prediction determining circuit 29, memory circuit 28, determiner 27
, the operation of selector 25 is the same as in the encoder described above.

(発明の効果) 以上、本発明によれば、予測誤差に対する量子化雑音を
含まない入力信号に対して動静の判定ができ、最適な予
測方式を選択する確率の高い適応予測方式が実現され、
入力信号の局所的性質に適応した予測が実行されるので
符号化能率が向上するなど、この発明を供給する意義は
大である。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, an adaptive prediction method is realized that can determine motion and static for an input signal that does not include quantization noise for prediction errors, and has a high probability of selecting the optimal prediction method.
The present invention is of great significance, as prediction adapted to the local characteristics of the input signal is performed, resulting in improved coding efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の詳細な説明するための図、第2図は本
発明を用いた符号器の実施例を表すブロック図、第3図
は同復号器の実施例を表すブロック図、第4図は第2図
判定器20、第3図判定器27の論理を表す図、第5図
は従来の方式が適さない場合を説明する図である。 図において 10・・・・・フレームメモリ 11、14・・・・・減算器 12・・・・・ブロック内加算器 13・・・・・比較器       15・・・・・量
子化器16・・・・・符号変換器   17.25・・
・・・選択器18、26・・・・・予測回路     
19.24・・・・・加算器20、29・・・・・判定
器     21.28・・・・・記憶回路22、29
・・・・・最適予測決定回路23・・・・・符号変換器
     30・・・・・遅延回路である。 ン\ 第1図 静止領域 ・    ・    ・    ・    ・    
・    ・    ・・    ・    @   
 ・    ・    ・    ・    ・冨 暑 ・・:す・・・・ 1    動領域 第4図 第5図
FIG. 1 is a diagram for explaining the present invention in detail, FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of an encoder using the present invention, FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the decoder, and FIG. 4 is a diagram showing the logic of the determiner 20 in FIG. 2 and the determiner 27 in FIG. 3, and FIG. 5 is a diagram illustrating a case where the conventional method is not suitable. In the figure, 10...Frame memories 11, 14...Subtractor 12...Intra-block adder 13...Comparator 15...Quantizer 16... ... code converter 17.25...
... Selectors 18, 26 ... Prediction circuit
19.24...Adder 20, 29...Determiner 21.28...Memory circuit 22, 29
...Optimum prediction determining circuit 23... Code converter 30... Delay circuit. Fig. 1 Stationary area ・ ・ ・ ・
・ ・ ・ ・ @
・ ・ ・ ・ ・Mount heat...:Su... 1 Dynamic area Figure 4 Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 動画像信号が供給され、前記動画像信号をフレーム内予
測しフレーム内予測信号を出力する手段と、前記動画像
信号をフレーム間予測しフレーム間予測信号を出力する
手段と、すでに符号化済みの画素に対して、フレーム内
予測信号とフレーム間予測のいずれが適中したかを記憶
する手段と、該記憶する手段の出力を用いて前記フレー
ム内予測信号、前記フレーム間予測信号のいずれかを予
測信号として出力する選択手段と、該選択手段出力を用
いて前記動画像信号を予測符号化する手段とから構成さ
れる動画像信号のフレーム間、フレーム内適応予測符号
化装置において、前記入力動画像信号の動き領域と静止
領域とを分離する手段と、該分離結果が静である場合に
は前記記憶する手段の出力にかかわらず前記選択手段に
フレーム間予測信号を選択させ、該分離結果が動領域で
あった場合には、前記記憶する手段出力を基に前記選択
手段へ選択信号を出力する手段とからなること特徴とす
る動画像信号のフレーム間、フレーム内適応予測符号化
装置。
A moving image signal is supplied, a means for intra-frame predicting the moving image signal and outputting an intra-frame predicted signal, a means for inter-frame predicting the moving image signal and outputting an inter-frame predicted signal, and an already encoded A means for storing whether an intra-frame prediction signal or an inter-frame prediction is correct for a pixel, and predicting either the intra-frame prediction signal or the inter-frame prediction signal using the output of the storing means. In an inter-frame/intra-frame adaptive predictive coding device for a moving picture signal, the device includes a selection means for outputting a signal, and a means for predictively coding the moving picture signal using the output of the selection means. means for separating a moving region and a still region of a signal; and if the separation result is static, causing the selection means to select an interframe predicted signal regardless of the output of the storing means; and means for outputting a selection signal to the selection means based on the output of the storage means if the area is a region.
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