JPS6410988B2 - - Google Patents

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JPS6410988B2
JPS6410988B2 JP4496984A JP4496984A JPS6410988B2 JP S6410988 B2 JPS6410988 B2 JP S6410988B2 JP 4496984 A JP4496984 A JP 4496984A JP 4496984 A JP4496984 A JP 4496984A JP S6410988 B2 JPS6410988 B2 JP S6410988B2
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frame
motion
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Kiichi Matsuda
Toshitaka Tsuda
Toshihiro Pponma
Yutaka Fukuda
Takeshi Okazaki
Shinichi Maki
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Priority to EP19850102641 priority patent/EP0159506B1/en
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Priority to ES541123A priority patent/ES8609859A1/es
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    • G—PHYSICS
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は動き補償符号化方式によつて画像信号
の帯域圧縮処理を行う装置の係り、特に駒落しさ
れた画像信号に対して動き補償符号化を行う装置
に関するものである。
従来技術と問題点 動き補償符号化方式は、画像信号における各フ
レームを細分化したブロツクについて、フレーム
間において差分が最も少なくなる最適位置をブロ
ツク対応に検出して得られた動きの量と方向とを
示す動きベクトルと、この動きベクトルによつて
関連付けられた時間的に前後の関係にある対応す
るブロツク間における差分とによつて、画像情報
を伝送するものであり、１枚の画面と次の画面と
を同じ位置の画素ごとに比較して、差分のみを油
出して符号化して伝送することによつて、帯域圧
縮を行うフレーム間差分符号化方式に比べて、特
に動きのある図面の場合、画像情報の圧縮が有効
に行われる利点がある。
第１図は従来の動き補償符号化装置を説明した
ものである。同図において、ａはこの方式に基づ
く符号化装置の構成を示し、１は動きベクトル検
出部、２は減算器、３は量子化部、４は加算器、
５はフレームメモリ、６は可変遅延部、７はバツ
フアである。またｂは画面の動きとこれに対する
符号化の動作とを説明している。
第１図ａにおいて、画像信号は動きベクトル検
出部１に加えられて、１ブロツクごとにフレーム
メモリ５からの１フレーム前の信号と比較され、
動きの量と方向とを検出されて動きベクトル
Voptを発生する。一方、画像信号は減算器２に
加えられて可変遅延部６からの予測値を減算され
て差分を発生し、この差分は量子化部３において
量子化されて、予測誤差の信号を発生し、この信
号はバツフア７を経て出力される。さらに予測誤
差は加算器４に加えられ、可変遅延部６からの予
測値と加算されて復号化信号を発生する。復号化
信号はフレームメモリ５において１フレーム分の
遅延を受けて、１フレーム前の信号を発生する。
可変遅延部６は、動きベクトルVoptに応じて変
化する遅延量によつてフレームメモリ５からの予
測値のうち、入力した画像信号との差分が最も小
さい予測値を出力し、この予測値は前述のように
減算部２において画像信号から減算されて差分を
発生し、このような一巡の制御によつて予測誤差
が最小となる動きベクトルが求められて、予測誤
差とともに多重化されて出力されている。
第１図ｂにおいて、１は時間ｔの経過に対する
対象部分の動きを示している。縦線，，，
，…は１画面ごとの経過を示し、符号化の対象
部分が１画面ごとに矢印のように順次その位置を
変えていることが示されている。第１図ａの符号
化装置では、このような画面の動きに対して、１
画面ごとに動きベクトルと差分とを発生する符号
化の処理が行われている。
第１図ａに示された符号化装置において、予測
誤差信号は一旦バツフア７に記憶され、伝送路の
速度に対応して読出されるが、画像情報の発生量
が多くなりバツフア７がオーバフローする可能性
が生じたとき、符号化装置はフレーム中の一部の
フレームについては、符号化の処理を行わず従つ
て符号化出力を発生しない、いわゆる駒落しの処
理を行う。
このような駒落しの処理を行つた場合、符号化
の処理が行われた画面と次に符号化が行われる画
面との間では、１画面ごとに符号化が行われた場
合より画面の動きは大きくなる。従つて第１図ａ
の符号化装置で駒落しが行われて、例えば画面
から画面に飛んで処理が行われた場合、画面
において最適位置を求めて動きベクトル検出を行
うべき範囲は、第１図ｂ２にＡで示されるように
なり、１画面ごとに符号化を行うとき最適位置を
求めるべき範囲ａより著しく大きくなる。
第１図ａの装置において、動きベクトル検出を
行うべき範囲が広いことは、それだけ比較部の回
路規模が大きくなることを意味し、好ましくな
い。このように従来の動き補償符号化方式は、駒
落しの処理を行うことができるようにしようとす
ると、装置の規模が増大するという問題があつ
た。
発明の目的 本発明はこのような従来技術の問題点を解決し
ようとするものであつて、その目的は、動き補償
符号化を行う際、駒落しが行われて符号化画面の
間隔が変化する場合、動きベクトル検出を行うべ
き範囲が拡大せず、従つて回路規模の増大を防止
することができる符号化装置を提供することにあ
る。
発明の実施例 第２図は本発明の動き補償符号化装置の一実施
例を示している。同図においてａは構成を示し、
第１図ａにおけると同じ部分は同じ番号で示され
ており、８，９はセレクタ、１０は制御回路、１
１はメモリ、１２はセレクタである。またｂは画
面の動きとこれに対する符号化の動作とを説明し
ている。
第２図ａにおいて、制御回路１０はバツフア７
の記憶状態を監視し、オーバフローしていないと
きはセレクタ８を量子化部３の側に接続し、セレ
クタ９を可変遅延部６の側（の側）に投入し、
セレクタ１２を“０”入力の側に接続するように
制御している。この状態における第２図の回路の
動作は、第１図について説明した従来の場合と異
ならない。
バツフア７がオーバフローに近付いたとき、制
御回路１０はセレクタ８を“０”レベルの信号を
出力するように制御し、またセレクタ９をフレー
ムメモリ５の側（の側）に投入し、セレクタ１
２を動きベクトル検出部１の側に接続するように
制御する。この状態は駒落し状態であつて、この
場合は符号化は行われず、従つて符号化出力は発
生せず、前の画面の情報がフレームメモリ５を経
て循環している。このとき動きベクトル検出部１
は画像信号入力とフレームメモリ５の画像信号と
を比較して、動きの量と方向とを検出して動きベ
クトルVoptを発生し、発生したベクトルVoptは
セレクタ１２を経てメモリ１１に格納される。
次の画像信号が入力されたとき、動きベクトル
検出部１は画像信号入力とフレームメモリ５の画
像信号とを比較して、動きの量と方向とを検出し
て動きベクトルVoptを発生するが、この際メモ
リ１１に格納されている前の画面における動きベ
クトルと初期値として、フレームメモリ５内の参
照ブロツクを選択し、このブロツクを基準として
所定の範囲内で前回の値に今回の値を加算したも
のが動きベクトル値となる。このようにして駒落
しが行われる間、動きベクトルは逐次累積され
る。
次に符号化が行われる場合には、セレクタ８は
量子化部３の側に、セレクタ９は可変遅延部７の
側に、セレクタ１２は“０”入力の側に投入され
るとともに、量子化部３は動作状態にされる。こ
の状態では動きベクトル検出部１は入力された画
像信号とフレームメモリ５に格納されている前回
符号化が行われたときの画像信号とを比較して、
動きの量と方向とを検出して動きベクトルVopt
を発生するが、この際メモリ１１に格納されてい
る前の画面における動きベクトルを初期値として
用いることによつて、動きベクトル値は駒落しさ
れている期間中に累積された動きベクトル値に、
今回検出された動きベクトル値を加算したものと
なる。同時にメモリ１１にはセレクタ１２を経て
“０”を入力されるので、その値は変らない。可
変遅延部６は動きベクトルVoptに応じて変化す
る遅延量によつて復合化信号を遅延することによ
つて予測値を発生するが、この際の復号化信号は
前回符号化が行われたときの画像信号の位置か
ら、駒落しされている期間中の動きベクトルの累
積値だけをその位置を移動されている。減算器２
はこの復号化信号を画像信号入力から減算して、
予測誤差を発生し量子化部３を経て量子化された
予測誤差として出力する。一方動きベクトル検出
部１からは前回符号化が行われたときから、今回
の画面までの動きベクトルの累積値が出力され
る。
第２図ｂにおいて、１は時間ｔの経過に対する
対象部分の動きを示している。縦線，，，
，…は１画面ごとの経過を示し、符号化の対象
部分が１画面ごとに矢印のように順次その位置を
変えていることが示されている。第２図ａの符号
化装置では、このような画面の動きに対して、第
２図ｂ２に示すように１画面ごとに動きベクトル
を求める処理が行われて動きベクトル値が累積さ
れる。
このように第２図ａの装置では、駒落しされて
いる期間中の動きベクトルの値を累積して、この
累積値によつて次の符号化時に予測誤差の演算を
行うようにしているので最適位置を求めるため動
きベクトルを検出すべき範囲は常に１画面ごとの
変化に対応するものであつて、従来方式のように
駒落しモードにおいて次の符号化時、最適位置を
求めて動きベクトル検出を行うべき範囲が広くな
ることはない。
第３図は第２図において、駒落し時セレクタ８
の予測誤差出力を“０”にするための構成を具体
的に例示したものである。同図において３，８は
それぞれ第２図において示された量子化部および
セレクタである。ノーマル時（駒落しを行わない
とき）は、１ビツトの制御信号として“１”を与
えられることによつてセレクタ８は端子ａの側に
切替えられ、量子化部３からの８ビツトの信号が
セレクタ８を経て出力される。一方、駒落し時に
は制御信号として“０”が与えられ、これによつ
てセレクタ８は端子ｂの側に切替えられて、８ビ
ツトの信号“０”がセレクタ８を経て出力され
る。
また第４図は第３図におけるセレクタ８の詳細
な構成例を示したものであつて、１５，１６はア
ンドゲート、１７はインバータ、１８はオアゲー
トである。同図において制御ブロツクが“１”の
ときはアンドゲート１５が開いて端子ａの信号が
オア回路１８を経て出力される。一方、制御信号
が“０”のときはインバータ１７を経てアンドゲ
ート１６に“１”が与えられることによつて、端
子ｂの信号がアンドゲート１６、オアゲート１８
を経て出力される。
第５図は第２図におけるセレクタ９の具体的構
成の一例を示している。ノーマル時は、制御回路
１０から１ビツトの制御信号として“１”を与え
られることによつてセレクタ９は端子ａの側に切
替えられ、これによつて第２図におけるの側の
信号すなわち可変遅延部６の８ビツトの信号がセ
レクタ９を経て出力される。駒落し時には制御信
号として“０”が与えられることによつて、セレ
クタ９は端子ｂの側に切替えられ、これによつて
第２図におけるの側の信号すなわちフレームメ
モリ５の８ビツトの信号がセレクタ９を経て出力
される。セレクタ９の詳細な構成はセレクタ８と
同様である。
第６図は第２図における動きベクトル検出部
１、メモリ１１、セレクタ１２およびこれらに関
連する部分の具体的構成例を示したものである。
同図において、２１はセレクタ、２２は基準ブロ
ツク発生部、２３は参照ブロツク発生部、２４-1
〜２４-oは動き量測定部、２５は最適ベクトル検
出部、２６は加算器、２７は遅延回路である。
第６図において、セレクタ１２，２１はノーマ
ル時には制御信号として“１”を与えられること
によつて、端子ａの側に切替えられ、これによつ
て、メモリ１１には“０”が与えられるととも
に、参照ブロツク発生部２３には初期値として
“０”が与えられる。一方、基準ブロツク発生部
２２は画像信号入力から符号化すべきブロツクの
信号を基準ブロツクとして発生するとともに、参
照ブロツク発生部２３は初期値として“０”を与
えられていることから、フレームメモリ５の局部
信号入力により１フレーム前の基準ブロツクに対
応するブロツクの信号を参照ブロツクとして発生
する。参照ブロツクは基準ブロツクと等しい大き
さを有するｎ個の小ブロツクの集合からなり、切
期値は例えばその中心位置を与える。動き量測定
部２４-1〜２４-oは参照ブロツクの各小ブロツク
と基準ブロツクとの間の動き量を検出して、検出
結果を最適ベクトル検出部２５に入力する。最適
ベクトル検出部２５においては、各動き量測定部
２４-1〜２４-oの検出結果のうち最小値を検出し
て、この最小値を発生した動き量測定部の番号か
ら、これと基準ブロツクとの変位量をベクトル量
として発生する。この変位量の信号は加算器２６
において初期値（この場合は“０”）と加算され
て、所要の動きベクトルVoptを発生する。
一方、駒落し時においては、セレクタ１２，２
１は制御信号として“０”を与えられることによ
つて端子ｂの側に切替えられ、メモリ１１には動
きベクトル検出部１から発生した動きベクトル
Voptが記憶される。次の画像信号入力時、動き
量測定部２４-1〜２４-oは基準ブロツク発生部２
２の発生する基準ブロツクと、参照ブロツク発生
部２３の発生する参照ブロツクを構成するｎ個の
小ブロツクとの間の動き量を検出するが、この際
参照ブロツク発生部２３には、セレクタ２１を経
てメモリ１１に記憶されている前画面の動きベク
トルが初期値として入力されるので、この値を基
準として参照ブロツクが発生する。動き量測定部
２４-1〜２４-o、最適ベクトル検出部２５および
加算器２６はこれによつて動きベクトルVoptを
演算し、この動きベクトルVoptはセレクタ１２
を経てメモリ１１に帰還されて記憶値を更新す
る。このようにして駒落しが行われる間、動きベ
クトルは逐次累積される。なお動きベクトル
Voptの検出は前画面に基づく参照ブロツクと、
現画面の基準ブロツクとを比較することによつて
検出されるものであるから、参照ブロツクを発生
するための初期値は前画面に基づいて定める必要
があり、このため符号化モードの切替え時、制御
信号は遅延回路２７に１フレーム分遅延されてセ
レクタ２１に加えられて、その切替えを制御す
る。
第７図は第６図の動きベクトル検出部１におけ
る最適ベクトル検出部２５の詳細な構成の一例を
示したものである。同図において３１-1，３１
-2，３１-3，…，３１-nはピラミツド状に複数段
に配列されてトーナメント的に２入力の大小の判
定を行う判定セル、３２は符号変換部である。
第７図において判定セル３１-1，３１-2，３１
−ｎにはそれぞれ第６図に示された動き量測定部２
４-1，…，２４-oの下位から順次相隣る２つづつ
の検出結果の信号が加えられる。判定セル３１-1
は図示のように比較器Ａと比較器の出力によつて
制御されるセレクタＢとを有し、第１の動き量測
定部と第２の動き量測定部の出力の大小を比較し
て、判定出力として例えば下位の方が大きいとき
“０”、上位の方が大きいとき“１”を符号変換部
３２に対して出力するとともに、この出力によつ
てセレクタＢを制御することによつて選択出力と
して大きい方の動き量測定部の信号をセレクタＢ
を経て出力する。他の判定セルもすべて同様の構
成を有し、第１段の次の判定セル３１-2も同様に
して第３の動き量測定部と第４の動き量測定部の
出力の大小を比較して判定出力を符号変換部３２
に対して出力するとともに、大きい方の動き量測
定部の信号を選択出力として出力する。以下同様
にして、判定セル３１-nまで順次配列された第１
段の判定セルによつて順次相隣る２つの動き量測
定部の信号の大小の判定出力を符号変換部に対し
て出力するとともに、選択出力として大きい方の
動き量測定部の信号を出力する。
次に第２段の判定セル３１-3は判定セル３１
-1，３１-2の選択出力を比較して、判定出力とし
て例えば下位の判定セルの選択出力が大きいとき
“０”、上位の判定セルの端子出力が大きいとき
“１”を符号変換部３２に対して出力するととも
に、選択出力として大きい方の判定セルの選択出
力を出力する。他の第２段の判定セルもすべて同
様の関係で順次相隣る第１段の判定セルの選択出
力の大小の判定出力を符号変換部３２に対して出
力するとともに、前段の判定セルの大きい方の選
択出力をその選択出力として出力する。
図示されない第３段以降の各段も同様の構成を
有し、順次相隣る前段の判定セルの選択出力の大
小の判定出力を符号変換部３２に対して出力する
とともに、前段の判定セルの大きい方の選択出力
をその選択出力として出力する。
このようにして符号変換部３２は、多数の判定
セルからの判定出力が一定の順序で入力され、従
つてその入力全体として一定ビツト数の２値パタ
ーンとなる。符号変換部３２は、入力する可能性
のあるすべてのパターンを記憶した読出し専用メ
モリ（ROM）を有し、入力パターンと照合して
一致を検出することによつて、動き量測定部３１
-1，３１-2，…，３１-o中最小値を出力するもの
の番号を求める。符号変換部３２はさらに別の
ROMを有し、これによつて求められた動き量測
定部の番号から基準ブロツクと最小値を検出され
た参照ブロツク中の小ブロツクとの位置関係を示
す変位量（ベクトル量）の信号に変換して出力す
る。
第８図は第６図に示された各動き量測定部の詳
細な構成例を示している。同図において３６-1，
３６-2，…，３６-oは比較器、３７-1，３７-2，
…，３７-oは絶対値回路、３８は累積器である。
第８図において、各ブロツクがｎビツトからな
るとすれば比較器３６-1ないし３６-oは基準ブロ
ツク発生器２２からの基準ブロツクの信号と参照
ブロツク発生部２３から対応する画素をそれぞれ
比較して差分値を出力する。絶対値回路３７-1〜
３７-oは例えばROMからなりこの信号の絶対値
を求めて累算器３８に入力する。累算器３８はこ
のようにして求められた各小ブロツクと基準ブロ
ツクとの差分値の絶対値を累積することによつ
て、動き量を示す信号出力を生じる。
第９図は第６図に示された基準ブロツク発生部
の詳細な構成例を説明したものである。同図にお
いてａは２×２画素を基準ブロツクとして出力す
る場合の構成を示し、４１，４２，４３は遅延回
路である。またｂは４個の画素ａ，ｂ，ｃ，ｄの
位置関係を説明している。
第９図において、画像信号入力を直接出力する
ことによつて画素ａを生じる。画像信号を遅延回
路４１を経て１画素分（1D）遅延させることに
よつて、画素ａの左隣りの画素ｂを生じる。また
画像信号を１走査線の画素数（1H）だけ遅延さ
せることによつて、画素ａの直上の画素ｃを生じ
る。さらに画像信号を１走査線の画素数＋１画素
分（1H＋1D）遅延させることによつて画素ｃの
左隣りの画素ｄを発生する。
第１０図は第６図における参照ブロツク発生部
の詳細な構成の一例を示したものである。同図は
参照ブロツクを構成する各小ブロツクが２×２画
素からなる場合を示し、４６は座標変換回路、４
７-1，４７-2，…，４７-pはそれぞれ第９図に示
された基準ブロツク発生部と同じ機能（機能Ａ）
を有する回路、４８はセレクタの集合からなる回
路である。
第１０図において、座標変換回路４６はフレー
ムメモリ５から読出された画像信号を、画面上に
おける駒落し中に動きベクトルの蓄積が許容され
る範囲に対応する座標ｘ、ｙ、…、ｚに変換して
出力する。機能Ａを有する回路４７-1，４７-2，
…，４７-pは座標変換回路４６における各座標
ｘ、ｙ、…、ｚにそれぞれ対応して設けられてお
り、第９図において説明された基準ブロツク発生
回路と同様の動作を行つて各入力を４×４画素か
らなる小ブロツクに変換して、セレクタの集合か
らなる回路４８に入力する。回路４８はセレクタ
２１からの初期値の情報に基づいて入力から参照
ブロツクを構成するｎ個の小ブロツクの集合を選
択し、端子No.１〜No.ｎに出力する。
また第６図におけるメモリ１１としては、１フ
レーム分のベクトル値を記憶しておくことができ
るものがあればよく、遅延線と同様の機能を果す
ものである。
発明の効果 以上説明したように本発明の動き補償符号化装
置では、動きベクトル値を格納するメモリを設
け、画像信号の符号化を行わない駒落し時は、こ
のメモリに格納された動きベクトル値を初期値と
してフレームごとに動きベクトルの検出を行つて
検出された動きベクトルによつてメモリの内容を
更新し、符号化時は、このメモリに格納された動
きベクトル値を初期値として動きベクトルの検出
を行うようにしたので、駒落しが行われて符号化
する画面の間隔が広くなつた場合でも、動きベク
トル検出を行うべき範囲が拡大せず、従つて回路
規模の増大を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図ａ，ｂは従来の動き補償符号化方式を説
明する図、第２図ａおよび第２図ｂは本発明の動
き補償符号化装置の一実施例を示す図、第３図は
駒落し時セレクタ８の予測誤差出力を“０”にす
るための構成を具体的に示す図、第４図は第３図
におけるセレクタ８の詳細構成例を示す図、第５
図は第２図におけるセレクタ９の具体的構成例を
示す図、第６図は第２図における動きベクトル検
出部１、メモリ１１およびセレクタ１２の具体的
構成例を示す図、第７図は第６図における最適ベ
クトル検出部２５の詳細な構成の一例を示す図、
第８図は第６図に示された各動き量測定部の詳細
な構成の例を示す図、第９図ａ，ｂは第６図にお
ける基準ブロツク発生部２２の詳細な構成例を示
す図、第１０図は第６図における参照ブロツク発
生部２３の詳細な構成例を示す図である。 １：動きベクトル検出部、２：減算器、３：量
子化部、４：加算器、５：フレームメモリ、６：
可変遅延部、７：バツフア、８，９：セレクタ、
１０：制御回路、１１：メモリ、１２：セレク
タ、１５，１６：アンドゲート、１７：インバー
タ、１８：オアゲート、２１：セレクタ、２２：
基準ブロツク発生部、２３：参照ブロツク発生
部、２４-1，…，２４-o：動き量測定部、２５：
最適ベクトル検出部、２６：加算器、２７：遅延
回路、３１-1，３１-2，３１-3，…，３１-n：判
定セル、３２：符号変換部、３６-1，３６-2，
…，３６-o：比較器、３７-1，３７-2，…，３７
−ｏ：絶対値回路、３８：累算器、４１，４２，４
３：遅延回路、４６：座標変換回路、４７-1，４
７-2，…，４７-p：機能Ａを有者る回路、４８：
セレクタの集合からなる回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 画面を任意のブロツクに分割し、フレーム
    （またはフイールド）ごとのブロツク間の動きの
    量と方向とを示す動きベクトルと、前フレーム
    （またはフイールド）における対応するブロツク
    から予測された現フレーム（またはフイールド）
    におけるブロツクの予測値と信号値との予測誤差
    とによつて画像信号を伝送する動き補償符号化方
    式において、動きベクトル値を格納するメモリを
    設け、画像信号の符号化を行わない駒落し時、前
    記メモリに格納された動きベクトル値を初期値と
    してフレーム（またはフイールド）ごとに動きベ
    クトルの検出を行つて検出された動きベクトルに
    よつて前記メモリの内容を更新し、符号化時、該
    メモリに格納された動きベクトル値を初期値とし
    て動きベクトルの検出を行うことを特徴とする動
    き補償符号化装置。
JP59044969A 1984-03-09 1984-03-09 動き補償符号化装置 Granted JPS60189388A (ja)

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