JPS6127951B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はテレビジヨン信号等の画像信号の予測
符号化装置に関する。

テレビジヨン信号等の画像信号は画面の水平方
向および垂直方向および時間軸方向に対して相関
が強いので、画像信号を直接伝送する代りに伝送
しようとする画素信号の近傍の画素信号から予測
信号を作り、伝送しようとする信号と予測信号と
の差信号、すなわち、予測誤差信号を伝送するこ
とによつて伝送情報量を節約することができる。
このような符号化方法は予測符号化と呼ばれ、予
測信号を同一フレーム内の画素信号から得るフレ
ーム内予測符号化、１フイールド前の画素信号か
ら得るフイールド間予測符号化、１フレーム前の
画素信号から得るフレーム間予測符号化あるいは
これらを組合せた複合予測符号化などが知られて
いる。フレーム内符号化は、平坦な画像やぼけた
画像に対しては予測的中率が高く、従つて、能率
が良い。フレーム間符号化は動きの少ない画像に
対して能率が良く、フイールド間符号化や複合符
号化はこれらの中間的な性質となる。従来の予測
符号化装置においては、一般にこれらのうちの一
つの予測方式を用いているが、伝送しようとする
画像信号が、例えば、放送テレビジヨン信号のよ
うに動きが少ない場合もあれば多い場合もあり平
坦な画像も複雑な画素もあるような場合には、予
測方式を固定しておくと常に能率の良い符号化を
行なうことができないという欠点がある。一方、
フレーム内予測とフレーム間予測との２種の予測
信号を作り、複数個の画素からなる単位（ブロツ
ク単位）にどちらが能率が良いかを予め調べて能
率の良い方を選択するという予測切換え方式も提
案されているが、画面の変化速度が大きい時には
上記２種の予測方式の能率は両者ともに低下し、
予測切換え方式はその効果を充分に発揮できなく
なつてくる。

本発明の目的は複数個の画素からなる単位（ブ
ロツク単位）で複数個の予測信号の予測能率を比
較し効率の良いものを複数の予測信号から少なく
とも２個ブロツク単位に選択しそれらの予測信号
の中からさらに画素単位で効率の良い予測信号を
１つ選択して予測符号化を行なう画像信号の予測
符号化装置を提供することにある。

すなわち、本発明の画像信号の予測符号化装置
は、複数個の予測信号を得る手段と、この複数の
予測信号から少なくとも２個の予測信号を選択す
る第１の選択手段と、複数個の画素単位で前記複
数の予測信号の予測能率を比較しその比較結果に
応じて前記単位で前記第１の選択手段を制御する
手段と、前記第１の選択手段により選択された予
測信号のうちの１つを選択する第２の選択手段
と、１画素単位で前記第２の選択手段を制御する
手段とから構成される。

本発明の予測符号化装置を採用すれば、第１の
選択手段で選択された複数の予測信号を指定する
情報をブロツク単位で伝送するが、第２の選択手
段における画素単位の選択を示す情報は伝送する
必要がないので全体の情報量を大巾に節減でき
る。また、画面の内容（被写体の動き、模様の大
小、白黒かカラーなど）が変つた時にはその画面
を能率良く符号化する予測信号が第１の選択手段
によつて選択されるため、この段階ですでにかな
りの符号化能率の向上があり、さらに、これらの
予測信号中から予測誤差信号が最も小さくなるよ
う画素単位で選択し、しかもこの選択情報は伝送
しなくて済むため能率の良い符号化が実現でき
る。

次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図で
ある。端子１に印加された画像信号はアナログ／
デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）１０によりデジ
タル信号１０１１に変換される。このようにデジ
タル変換された画像信号１０１１は予測能率比較
回路１５での予測能率比較に要する時間Ｔだけ遅
延させる遅延回路１１に供給される。遅延回路１
１の出力信号は減算器１２においてスイツチ回路
１６の出力である予測信号１６１２だけ差をとら
れ、この差、すなわち、予測誤差信号は量子化回
路１３に供給される。量子化回路１３では予測−
誤差信号を表わすビツト数を制限することにより
情報量の圧縮効果をより高める。この予測誤差信
号１３１４は予測信号１６１２と加算器１７にお
いて和がとられ、局部複号信号１７１８となり、
予測器群１８へ供給される。前記比較回路１５か
らの切換信号１５１４を受けた予測器群１８から
予測信号が二つ選択されそれぞれ予測信号１８０
１および１８０２としてスイツチ回路１６へ供給
される。第１図中ではフレーム内予測器（第２図
の１８０）の予測信号１８０１は常に選択されス
イツチ回路１６に与えられているものとしてい
る。スイツチ回路１６においてはこれらの二つの
予測信号の中から選択が行なわれるが、その制御
は制御信号２０１６に従つて行なわれる。制御信
号２０１６の作り方をつぎに述べる。量子化回路
１３により量子化された予測誤差信号１３１４は
比較回路１９において予め定められた閾値と比較
され、この閾値より大か否かの比較結果（大であ
れば符号１、否であれば符号０など）が１画素の
遅延を与える遅延素子２０に供給される。そして
この遅延素子２０の出力がスイツチ回路１６の制
御信号２０１６となる。例えば、制御信号２０１
６が１を示していれば、スイツチ回路１６では前
のサンプル時刻（１画素前の時刻）における予測
信号と異なる予測信号を選択し、０を示していれ
ば前のサンプル時刻における予期信号を再び続け
て選択する。

なお、送受信側で符号化・復号化の整合をとる
ために少なくとも動作開始時に一度は同一の予測
信号を強制的に選択する必要がある。一方、各水
平走査線内の同期信号部分などはフレーム間予測
信号の的中率が高いという事実がある。従つて、
水平走査線の始まりを強制的にフレーム間予測と
すれば能率も良く、送・受信側の符号化・複合化
を整合できる。なお、以上の説明では説明簡単化
のため予測器群１８の出力予測信号数を２とした
が原理的には何個あつても良い。

第２図は第１図の予測器群１８を詳しく示すブ
ロツク図である。第２図において、予測器群１８
は、大別するとフレーム内予測器とフレーム間予
測器とからなる。参照数字１８０で表わした予測
器はフレーム内予測器であり、具体的な例として
は、前値予測、すなわち、１サンプル遅延素子に
より構成される。一方、フレーム間予測器につい
ては多様な画面の能率良い符号化のために、動き
予測が可能な予測器の構成を以下のようにもたせ
ることにする。この動き予測の一例を次に示す。
１フレーム遅延素子を用いたフレーム間予測器は
静止している画面に対しては良く的中するが、画
面が左右に動くと的中しなくなつてくる。例え
ば、前フレームの画面に対して現フレームの画面
が１画素右（水平走査線の順方向）に動いた場合
は、（１フレーム＋１）画素遅延した信号を予測
信号とすれば的中するようになる。このような動
き予測ができる予測器は、（１フレーム（Ｆ）−Ｔ
−３）画素遅延素子１８１とＴ画素遅延素子１８
３とシフトレジスタ１８２とから構成されてい
る。すなわち、１フレームの画素数をＦとすれ
ば、Ｔ画素遅延素子１８３の出力には（Ｆ−３）
画素遅延した予測信号Ｘ＾_F-3が得られる。この信
号をさらにシフトレジスタ１８４で１画素づつ遅
延させれば、その出力には予測信号Ｘ＾_F-2，Ｘ＾_F-
１，……，Ｘ＾_F+3までの各予測信号が得られる。
フレーム間における変化が上の例（３画素まで）
を超える場合に対応するためには、一般的には前
記遅延素子１８１を（Ｆ−Ｔ−ｎ）画素遅延素子
としシフトレジスタ１８２の遅延画素数を22nと
すればよい。

このようにして得られた予測信号群Ｘ＾_F-3から
Ｘ＾_F+3まではスイツチ回路１８５に与えられ、ス
イツチ回路１８５では第１図の前記比較回路１５
からの切換信号１５１４により適切な動き予測信
号を選択する。（Ｆ−Ｔ−３）画素遅延素子１８
１の出力信号は同時にシフトレジスタ１８４と同
一の構成のシフトレジスタ１８２へも与えられ、
（Ｆ−Ｔ−３）画素から（Ｆ−Ｔ＋３）画素まで
遅延した計７個の信号１８１５が得られ、これは
予測能率比較回路１５において予測能率の比較に
用いられる。以上が予測器群１８の構成例であ
る。なお、上下および斜めの動きに対しては前記
遅延素子１８１の他に１ライン遅延素子を複数個
用いてさらに予測信号を増すことができることは
明らかである。また、予測信号１８０１をスイツ
チ回路１８５に与え、スイツチ回路１８５の出力
を２個の予測信号１８０１，１８０２としても一
向にさしつかえない。

次に第３図により予測能率比較回路１５の一例
を説明する。

デジタル化された画像信号１０１１は予測器群
１８中のフレーム間予測信号Ｘ＾_F-T-3からＸ＾_F-T+3
までの７種の各々の予測信号１８１５だけ減算器
１５０において減算せられ、それらの差はＸ＾_F-T-
３からＸ＾_F-T+3までに対応するチヤネル１（ch.1）
からチヤネル（ch.7）の各々を介して閾値回路１
５１に与えられる。閾値回路１５１ではこれらの
差がある閾値より大か否かを判定し、大ならば数
値１を否ならば数値０を発生し、これらの数値は
各チヤネルを通して計数器１５２へ与えられる。
計算器１５２ではこれらの数値を各チヤネル毎に
計数（加算）し、計数結果を比較器１５３に与え
る。比較器１５３ではブロツク毎、たとえば、１
水平走査線毎にch.1からch.7までの計数結果の中
最も少ない計数結果を示したチヤネルが何番であ
るかを比較判定し、そのチヤネル番号を切換信号
１５１４として出力する。この切換信号１５１４
にもとづいて予測器群１８の出力子測信号を選択
するスイツチ回路１８５を制御する。この切換信
号１５１４は第１図の符号変換器１４で一定時間
毎（複数の画素単位すなわちブロツク単位）に所
定のタイムスロツト内に挿入されて伝送される。
符号変換器１４は垂直ならびに水平の両同期信
号、切換信号１５１４および予測誤差信号１３１
４とその画面内の位置情報を定められた順序で並
べ、伝送路との速度整合を行なつた後、出力端子
７へ出力する。

次に第４図を参照して第１図の制御信号２０１
６の作り方の別の方法の詳細について説明する。
すなわち、第４図に示すように、予測信号１８０
１および１８０２（それぞれＸ＾_１およびＸ＾_２と略
記する）と局部復号信号１７１８（Ｘ＾_０と略記す
る）との間で差がとられ差る。Ｘ＾_１−Ｘ＾_０は減算
器３１、差Ｘ＾_２−Ｘ＾_０は減算器３２でそれぞれ実
行される。差Ｘ＾−Ｘ＾_０と差Ｘ＾_２−Ｘ＾_０のそれぞ
れ
の絶対値を絶対値回路３３および３４でとり、比
較器３５にて大小比較する。ここで、｜Ｘ＾_１−Ｘ＾
_０｜＞｜Ｘ＾_２−Ｘ＾_０｜ならば、符号０を、逆なら
ば、符号１を発生させ、この符号を１画素遅延素
子２０へ与えると、この出力が制御信号２０１６
になる。第１図のスイツチ回路１６は制御信号２
０１６が符号０である時にはＸ＾_２を、符号１であ
る時にはＸ＾_１を選択することができるものとす
る。このような制御信号２０１６を作るためには
第１図の比較回路１９の位置に第４図の回路を挿
入すればよい。

第５図に第１図の予測器群１８の他の例を示
す。第１図、第２図および第３図では、ブロツク
単位で予め複数の予測信号の予測能率を比較した
が、第５図では、比較された結果を次のブロツク
において利用する例を示し、これにより回路構成
を大巾に簡略化できる。すなわち、第２図に示さ
れる予測器群１８内のシフトレジスタ１８２およ
び１８４を共通化し、（Ｆ−Ｔ−３）画素遅延素
子１８１とＴ画素遅延素子１８３とを一体化して
（Ｆ−３）画素遅延素子１８６としている。この
場合、第１図におけるＴ画素遅延回路１１は不要
になる。以上の変更部分以外の部分は第１図、第
３図の構成をそのまま用いる、なお、第５図で説
明した考え方を第４図の例に容易に適用すること
ができるのは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第２図は予測器群１８の一例を示すブロツク図、
第３図は予測能率比較回路１５の一例を示すブロ
ツク図、第４図は第１図の制御信号２０１６の他
の作り方を示すブロツク図および第５図は予測器
群１８の他の例を示すブロツク図である。 第１図から第５図において、１０……Ａ／Ｄ変
換器、１１……Ｔ画素遅延素子、１２……減算
器、１３……量子化回路、１４……符号変換器、
１５……予測能率比較回路、１６……スイツチ回
路、１７……加算器、１８……予測器群、１９…
…比較回路、２０……１画素遅延素子、１８０…
…フレーム内予測器、１８１……（１フレーム−
Ｔ−３）画素遅延素子、１８２，１８４……シフ
トレジスタ、１８３……Ｔ画素遅延素子、１８５
……スイツチ回路、１５０……減算器、１５１…
…閾値回路、１５２……計数器、１５３……比較
器、３１，３２……減算器、３３，３４……絶対
値回路、３５……比較器、１８６……（Ｆ−３）
画素遅延素子である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 画像信号の予測符号化装置において、複数の
   予測信号を得る手段と、前記複数の予測信号から
   少なくとも２つの予測信号を選択する第１の選択
   手段と、複数個の画素単位に前記複数の予測信号
   について予測能率を比較しその比較結果に応じて
   前記単位で前記第１の選択手段を制御する手段
   と、前記第１の選択手段により選択された予測信
   号のうちの１つを選択する第２の選択手段と、前
   記第２の選択手段を１画素単位で制御する手段
   と、少なくとも前記第１の選択手段における前記
   複数の画素単位の選択状態を符号化する手段とか
   ら構成されたことを特徴とする画像信号の予測符
   号化装置。