KR100272812B1 - 비디오 신호 코더 - Google Patents

Abstract

프레임간, 피일드간의 움직임 벡터와 절대 차분화를 검출하는 프레임/필드 움직임 검출회로(22, 21)와 움직임 예측과 직교 변환의 블럭화의 제1, 제2의 모드를 각각 판정하는 프레임/필드 모드 판정회로(33)와 블럭화의 모드를 적응 절환하는 부호화 처리 모드와 블럭화의 모드를 필드로 하는 부호화 처리 모드를 판정하는 부호화 처리 모드 판정회로(34)와 회로(33)의 출력을 기초하여 프레임 메모리군(10)을 제어하는 어드레스 발생기(35)와 회로(33, 34)의 출력을 기초하여 동작하는 움직임 보상기 부착 프레임 메모리군(20)을 구비한다.

필드 구성의 동화에 대해서, 움직임이 적은 화상도 움직임이 많은 화상도, 또 이들 양자가 혼재하고 있는 화상 이라도 필드 처리 또는 프레임 처리를 효율적으로 실행할 수 있다.

Description

비디오 신호 코더

제1도는 실시예 1의 화상 신호의 고능률 부호화 장치의 개략 구성을 나타내는 블럭도.

제2도는 본 실시예의 부호화를 설명하기 위한 도시도.

제3도는 매크로 블럭을 나타내는 도시도.

제4도는 프레임 직교 변환 모드의 매크로 블럭을 나타내는 도시도.

제5도는 필드 직교 변환 모드의 매크로 블럭을 나타내는 도시도.

제6도는 제1의 부호화 처리 모드에서 프레임 직교 변환 모드의 경우의 움직임 예측을 나타내는 도시도.

제7도는 제1의 부호화 처리 모드에서 필드 직교 변환 모드의 경우의 움직임 예측을 나타내는 도시도.

제8도는 제2의 부호화 처리 모드의 경우의 움직임 예측을 나타내는 도시도.

제9도는 디지탈 VTR의 일 구체예 포맷에 있어서 프레임 직교 변환 모드/필드 직교 변환 모드의 DCT 처리의 단위 블럭을 나타내는 도시도.

제10도는 제1의 부호화 처리 모드에서의 움직임 예측의 상태를 나타내는 도시도.

제11도는 본 실시예에서의 움직임 예측의 상태를 나타내는 도시도.

제12도는 제2의 부호화 처리 모드에서의 움직임 예측의 상태를 나타내는 도시도.

제13도는 디지탈 VTR의 다른 구체예 포맷에 있어서 프레임 직교 변환 모드/필드 직교 변환 모드의 DCT 처리의 단위 블럭을 나타내는 도시도.

제14도는 매크로 블럭의 조합을 나타내는 도시도.

제15도는 제14도의 예에 있어서 프레임 직교 변환 모드에서의 처리의 상태를 설명하기 위한 도시도.

제16도는 제14도의 예에 있어서 필드 직교 변환 모드에서의 처리의 상태를 설명하기 위한 도시도.

제17도는 확장 비트 부가의 변형예(전 예측에 대해서)를 설명하기 위한 도시도.

제18도는 실시예 2의 부호화 장치의 개략 구성을 나타내는 블럭 회로도.

제19도는 복호기의 구성을 나타내는 블럭도.

제20도는 기수 사이클의 화상을 나타내는 도시도.

제21도는 우수 사이클의 화상을 나타내는 도시도.

제22도는 각 예측 화상을 설명하기 위한 도시도.

제23도는 데이타 구조를 나타내는 도시도.

제24도는 움직이는 물체의 어떤 화상을 나타내는 도시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 프레임 메모리군 12 : 차분 검출기

13 : DCT 회로 14 : 양자화기

15 : 가변장 부호화 회로 16 : 버퍼

17 : 역양자화기 18 : 역 DCT 회로

20 : 움직임 보상기 부착 프레임 메모리군

21 : 필드 움직임 검출회로 22 : 프레임 움직임 검출회로

24 : 셀렉터 33 : 프레임/필드 모드 판정회로

34 : 부호화 처리 모드 판정회로 35 : 어드레스 발생기

본 발명은 화상 신호를 직교 변환에 의해 고능률 부호화하는 화상 신호의 고능률 부호화 장치 및 그 복호화 장치에 관한 것이다.

화상 신호를 고능률 부호화하는 방식으로서, 예를들면, MPEG(Moving Picture Experts Group)에 의한 표준화안으로서는, 소위 디지탈 저장 매체용의 화상 신호의 고능률 부호화 방식이 규정되어 있다. 여기에서, 당해 방식에서 대상으로 하고 있는 저장 매체는 소위 CD(콤팩트 디스크) 및 DAT(디지탈 오디오 테이프), 하드 디스크 등과 같이, 연속적인 전송 속도가 약 1.5Mbit/sec 이하의 것이다. 또한 이것은 직접 복호기에 접속될 뿐만아니라, 컴퓨터의 버스, LAN(Local Area Network), 텔레커뮤니케이션 등의 전송 매체를 통하여 접속시키는 것도 생각되고 있고, 더우기 순방향 재생뿐만 아니라 랜덤 억세스 및 고속 재생, 역방향 재생 등과 같은 특수 기능에 대해서도 고려되고 있다.

상기 MPEG에 의한 화상 신호의 고능률 부호화 방식의 원리는, 이하에서 보여주는 바와 같다.

즉, 이 고능률 부호화 방식에서는, 우선, 화상간의 차분를 구하는 것으로 시간축 방향의 용장도를 떨어뜨려, 그후 소위 이산 코사인 변환(DCT) 처리 및 가변장부호를 사용하여 공간축 방향의 용장도를 떨어뜨린다.

우선, 상기 시간축 방향의 용장도에 대하여 이하에서 서술한다.

일반적으로 연속한 동화에서는, 시간적으로 전후의 화상과, 어떤 주목하고 있는 화상(즉 어떤 시각의 화상)과는 매우 유사한 점이 있다. 이때문에 예를들면 제2도에서 보여주는 바와 같이, 지금부터 부호화 하려고 하는 화상과 시간적으로 전방의 화상과의 차분을 구하여 그 차분을 전송하게 되면, 시간축 방향의 용장도를 감소시켜 전송하는 정보량을 적게 하는 것이 가능하다. 이와 같이 하여 부호화된 화상은 후술하는 전방 예측 부호화 화상(P 화상 또는 P 프레임)으로 불리워진다. 마찬가지로, 상기 지금부터 부호화하려고 하는 화상과 시간적으로 전방 혹은 후방 또는 전방 및 후방에서 만들어진 보간 화상과의 차분을 구해서, 그것들중 작은값의 차분을 전송하게 되면, 시간축 방향의 용장도를 감소하여 전송하는 정보량을 작게하는 것이 가능하다. 이와 같이 하여 부호화된 화상은 후술하는 양방향 예측 부호화 화상(Bidirectionally Predictive-coded picture, B 화상 또는 B 프레임)이라 부른다. 게다가, 제22도에 있어서 도면중 1로 나타내는 화상은 후술하는 화상내 부호화 화상(인트라 부호화 화상: Intra-coded picture, I 화상 또는 I 프레임)을 나타내고 도면중 P는 상기 P 화상을 나타내고 도면중 B 로 나타내는 화상은 상기 B 화상을 나타내고 있다.

또한, 각 예측 화상을 만들기 위해서는 소위 움직임 보상이 행하여진다.

즉 이 움직임 보상에 의하면, 예를들면 8 × 8 화소의 단위 블럭에 의해 구성되는 예를들면 16 × 16 화소의 블럭(이하 매크로 블럭이라 부른다)을 만들고, 전화상의 당해 매크로 블럭의 위치의 근방에서 가장 차분이 작은 것을 탐색하여, 이 탐색된 매크로 블럭과의 차분을 구하는 것에 의해, 보내지 않으면 안되는 데이타를 삭감할 수 있다. 실제로는, 예를들면, 상기 P 화상(전방 예측 부호화 화상)에서는, 움직임 보상후의 예측 화상과 차분을 구한 것과 당해 움직임 보상후의 예측 화상과 차분을 구하지 않은 것중에서 데이타량이 적은 것을 상기 16 × 16 화소의 매크로 블럭 단위로 선택하여 부호화한다.

그러나, 상술한 바와 같은 경우, 예를들면 물체가 움직인 후부터 나오게되는 부분(화상)에 관해서는 많은 데이타를 보내지 않으면 안된다. 그러므로, 예를들면 상기 B 화상(양방향 예측 부호화 화상)에서는, 이미 복호화된 보상후의 시간적으로 전방 혹은 후방의 화상 및, 그 양자를 더하여 만들어진 보간화상과 상기 지금부터 부호화하려고 하는 화상과의 차분과, 당해 차분을 구하지 않은 것 즉 지금부터 부호화하려고 하는 화상의 네개중에 제일 데이타량이 적은 것을 부호화하게 된다.

다음에는 상기 공간축 방향의 용장도에 대해서 이하에 서술한다.

화상 데이타의 차분은, 그대로 전송되지 않고, 상기 8 × 8 화소의 단위 블럭 마다에 이산 코사인 변환(DCT)을 한다. 당해 DCT는 화상을 화소 레벨이 아니고, 코사인 함수의 어느 주파수 성분이 어느정도 포함되어 있는가로 표현하는 것이고, 예를들면 2 차원 DCT에 의해 8 × 8 화소의 단위 블럭의 데이타는, 2 차원 DCT에 의해 8 × 8의 코사인 함수의 성분의 계수 블럭으로 변환된다. 예를들면, 텔레비 카메라로 촬상된 자연화의 화상 신호는 매끄러운 신호로 되는 것이 많고, 이 경우 당해 화상 신호에 대해서 상기 DCT 처리를 실시하는 것에 의해 효율좋게 데이타량을 떨어뜨릴 수 있다.

즉 예를들면, 상술한 자연화의 화상 신호와 같은 매끄러운 신호의 경우, 상기 DCT를 하는 것에 의해 어떤 계수의 주변에 큰 값이 집중하는 것처럼 된다. 이 계수를 양자화하면 상기 8 × 8의 계수 블럭은 대부분이 0 이 되고, 큰 계수만이 남게 된다. 그러므로 이 8 × 8의 계수 블럭의 데이타를 전송하는 때에는 소위 지그재그 스캔의 순서로 0이 아닌 계수와 그 계수의 앞에 어느정도 0이 연속하는가를 나타내는 소위 0 런(run)을 1 쌍으로 한 소위 하프만 부호로 전송하는 것으로 전송량을 감소할 수 있다. 또한 복호기 측에서는 역의 순서로 화상을 재구성한다.

여기에서, 상술한 부호화 방식이 취급하는 데이타의 구조를 제23도에 나타낸다. 즉, 이 제23도에 나타낸 데이타 구조는 아래부터 순서대로 블럭층과 매크로 블럭층, 슬라이스층, 화상층, 화상 그룹층(GOP : Group of Picture)과 비디오 시이퀀스 층으로 되어 있다. 이하 제23도에 대해서 아래의 층부터의 순서로 설명한다.

먼저, 상기 블럭층에 대해서 당해 블럭층의 블럭은 휘도 또는 색차가 이웃한 8 × 8의 화소(8 라인 × 8 화소의 화소)로 구성된다. 상술한 DCT(이산 코사인 변환)는 이 단위 블럭마다에 실행된다.

상기 매크로 블럭층에 대해서, 당해 매크로 블럭층의 매크로 블럭은 좌우 및 상하에 이웃할 4개의 휘도 블럭(휘도의 단위 블럭)(Y0, Y1, Y2, Y3)과 화상상에서는 상기 휘도 블럭과 같은 위치에 해당하는 색차 블럭(색차의 단위 블럭), (Cr, Cb)와 전부하여 6개의 블럭으로 구성된다. 이 블럭의 전송의 순서는 Y0, Y1, Y2, Y3, Cr, Cb의 순서이다. 여기서, 당해 부호화 방식에 대해서 예측화(차분을 구하는 기준 화상)에 무엇을 사용하는가, 혹은 차분을 보내지 않아도 양호한가 등은 이 매크로 블럭 단위로 판단된다.

상기 슬라이스 층은 화상의 주사 순서로 늘어선 1개 또는 복수의 매크로 블럭으로 구성되어 있다. 이 슬라이스의 머리(헤드)에는 화상내에 있어서 움직임 벡터 및 DC(직류) 성분의 차분이 리세트되고 또 최초의 매크로 블럭은 화상내의 위치를 나타내는 데이타를 가지고 있어, 따라서 에러가 발생하는 경우에도 복귀할 수 있다. 이 때문에 상기 슬라이스의 길이 및 시작위치는 임의로 되고 전송로의 에러상태에 의해 변하게 된다.

상기 화상층에 있어서, 화상 즉 각 1장의 화상은 적어도 1개 또는 복수의 상기 슬라이스로 구성된다. 그리고, 각각이 부호화 방식에 따라서, 상술한 인트라 부호화 화상(I 화상 혹은 I 프레임), 상기 전방 예측 부호화 화상(P 화상 혹은 P 프레임), 양방향 예측 부호화 화상(B 화상 혹은 B프레임), DC 인트라 부호화 화상(DC coded (D) picture)의 4종류의 화상으로 분류된다.

여기에서 인트라 부호화 화상(I 화상)에 있어서는 부호화된 때에, 그 화상 한장의 중간만큼에서 끝나는 정보만을 사용한다. 따라서 환언하면 복호화하는 때에 I 화상 자신의 정보만으로 화상이 재구성될 수 있게 된다. 실제로는 차분을 구하지 않고 그대로 DCT 처리하여 부호화를 행한다. 이 부호화 방식은 일반적으로 효율이 나쁘지만, 이것을 도처에 넣어두면 랜덤 억세스 및 고속 재생이 가능하게 된다.

상기 전방 예측 부호화 화상(P 화상)에 있어서는, 예측 화상(차분을 구하는 기준이 되는 화상)으로서, 입력으로 시간적으로 앞에 위치하고 이미 복호화된 I 화상 또는 P 화상을 사용한다. 실제로는 움직임 보상된 예측 화상과의 차를 부호화하는 것과, 차를 구하지 않고 그대로 부호화하는(인트라 부호)것과 어느것이 효율이 양호한가를 상기 매크로 블럭단위로 선택한다.

상기 양방향 예측 부호화 화상(B 화상)에 있어서는 예측 화상으로서 시간적으로 앞에 위치하고 미리 복호화된 I 화상 또는 P 화상 및, 그 양방으로부터 만들어진 보간화상의 3 종류를 사용한다. 이것에 의해, 상기 3 종류의 움직임 보상후의 차분의 부호화와 인트라 부호와의 가운데 제일 효율이 좋은 것을 매크로 블럭단위로 선택할 수 있다.

상기 DC 인트라 부호화 화상은 DCT의 DC 계수만으로 구성되는 인트라 부호화 화상이고, 다른 3 종류의 화상과 같은 시이퀀스에는 존재할 수 없는 것이다.

상가 화상 그룹(GOP) 층은 1 개 또는 복수장의 I 화상과 0 또는 복수장의 비 I 화상으로 구상되어 있다. 여기에서, 부호기에의 입력 순서를 예를들면, 1I, 2B, 3B, 4P*5B, 6B, 7I, 8B, 9B, 10I, 11B, 12B, 13P, 14B, 15B, 16P*17B, 18B, 19I, 20B, 21B, 22P와 같이 할 때, 당해 부호기의 출력 즉, 복호기의 입력은, 예를들면 1I, 4P, 2B, 3B*7I, 5B, 6B, 10I, 8B, 9B, 13P, 11B, 12B, 16P, 14B, 15B*19I, 17B, 18B, 22P, 20B, 21B로 된다. 이와 같이 부호기 가운데 순서의 교체가 행해지는 것은 예를들연, 상기 B 화상을 부호화 또는 복호화하는 경우에는 그 예측 화상이 되는 시간적으로는 후방인 상기 I 화상 또는 P 화상이 미리 부호화되어 있지 않으면 안되기 때문이다. 여기에서, 상기 I 화상의 간격(예를들면 9) 및 I 화상 또는 B 화상의 간격(예를들면 3)은 자유이다. 또, I 화상 또는 P 화상의 간격은 당해 화상 그룹층의 내부에서 변화하여도 좋다. 게다가, 화상 그룹층의 층간은 상기 *로 표현되어 있다. 또한 상기 I 는 I 화상, 상기 P 는 P 화상, 상기 B 는 B화상을 나타낸다.

상기 비디오 시이퀀스 층은, 화상 싸이즈, 화상 레이트등이 같은 1 또는 복수개의 화상 그룹층으로 구성된다.

상술한 바와 같이, 상기 MPEG에 의한 고능률 부호화 방식으로 표준화된 동화상을 전송하는 경우에는, 먼저 1 장의 화상을 화상내에서 압축한 화상이 보내지고, 다음에 이 화상을 움직임 보상한 화상과의 차분이 전송된다.

그런데, 상기 1 장의 화상에 있어서, 예를들면, 필드를 화상으로서 처리하는 경우에는 2 필드에서 교대로 수직 위치가 다르게 되기 때문에 예를들면 정지화를 전송하는 때에도 차분 정보를 전송하지 않으면 안 된다.

또한, 예를들면 프레임을 화상으로서 처리하는 경우에는, 상기 프레임내에서 예를들면 움직이고 있는 부분에 대해서는 소위 빗살형으로 흔들리는 화상을 처리하지 않으면 안된다. 즉, 예를들면, 제24도에서 나타내는 바와 같이, 정지한 배경의 바로 앞에 자동차등의 동체(CA)가 있는 경우, 1 프레임을 보면 필드간에 움직임이 있기 때문에 그러한 부분은 빗살형(KS)의 화상으로 되어 버린다.

더욱이, 예를들면, 정지부분 및 통화부분이 혼재되어 있는 화상을 처리하는 경우에는 상기 필드를 화상으로서 처리하는 경우 혹은 프레임을 화상으로서 처리하는 경우의 어느 방법을 사용하여도 화상내에서 압축 효율이 나쁜 부분의 화상이 생겨버리게 된다.

그러므로, 본 발명은 상술한 실정에 감안하여 제안된 것이고, 필드 구성의 동화에 대해서, 움직임이 적은 화상도 움직임이 많은 화상도, 또한 이 양자가 혼재한 화상이라도 필드 처리 혹은 프레임 처리를 효율 좋게 행할 수 있는 화상 신호의 고능률 부호화 장치 및 복호화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해서 본 발명에 의한 고능률 부호화 장치는 복수개의 화소의 2 차원 배열로 이루어진 매크로 블럭을 단위로서 부호화를 행하는 화상 신호의 고능률 부호화 장치에 있어서 상기 매크로 블럭 단위로 프레임간의 움직임 벡터와 각 화소의 절대치 차분화를 검출하는 수단과 상기 매크로 블럭 단위로 상기 프레임의 화소의 스캔의 기수 또는 우수로 나누어지는 것으로 이루어지는 필드간의 움직임 벡터와 각 화소의 절대치 차분화를 검출하는 수단으로 이루어지는 움직임 검출 수단과, 상기 매크로 블럭에 있어서 프레임을 단위로서 움직임 보상을 행하는 프레임 예측 모드와, 상기 매크로 블럭에 있어서 필드를 단위로서 움직임 보상을 행하는 필드 예측 모드중 어느것이 움직임 보상을 하는 때에 효율이 양호한가를 판정하고, 효율이 양호한 예측 모드를 선택하는 제1의 모드 선택 수단과, 상기 매크로 블럭에 있어서 프레임을 단위로하여 직교 변환을 행하는 것처럼 블럭화하는 프레임 처리 모드와 상기 매크로 블럭에 있어서 필드를 단위로 하여 직교 변환을 행하는 것처럼 블럭화하는 필드 처리 모드와의 어느것이 직교 변환을 행하는 때에 효율이 양호한가를 상기 움직임 검출 수단 및 상기 제1의 모드 선택 수단에서 출력되는 정보를 이용하여 판정하고, 효율이 양호한 블럭화의 모드를 선택하는 제2의 모드 선택 수단과, 1 프레임내의 각 매크로 블럭 마다에 상기 블럭화를 상기 프레임 처리 모드 또는 상기 필드 처리 모드에 적응적으로 절환하고, 각 모드에 기초하여 각 매크로 블럭을 부호화하는 제1의 부호화 처리 모드와 1 프레임내의 매크로 블럭의 상기 블럭화를 상기 필드 처리 코드에서 행하고, 인터페이스에 있어서 기수 필드의 스캔을 행하는 기간의 기수 사이클에서 매크로 블럭에 있어서 기수 필드만 1 프레임분 부호화 하고, 다음에 인터페이스에 있어서 우수 필드의 스캔을 행하는 기간의 우수 사이클에서 매크로 블럭에 있어서 우수 필드를 1 프레임분 부호화하는 제2의 부호화 처리 모드중 어느것이 부호화하는 때에 효율이 좋은가를 판정하고, 효율이 양호한 부호화 처리 모드를 선택하는 제3의 모드 선택수단과, 상기 기수 사이클인가 상기 우수 사이클인가를 인식하고, 상기 부호화 처리 모드가 제1의 부호화 처리 모드의 경우에는 상기 기수 사이클에서 상기 블럭화 모드에 대응하여 블럭화된 매크로 블럭을 출력하도록 프레임 메모리 군을 제어하고, 상기 부호화 처리 모드가 제2의 부호화 처리 모드의 경우에는 상기 기수 사이클 및 우수 사이클에서 상기 필드 처리 모드에 대응하여 블럭화된 매크로 블럭을 출력하도록 프레임 메모리군을 제어하는 어드레스 발생 수단과, 상기 제1의 모드 선택 수단에서 선택된 움직임 예측 모드 정보와 상기 제2의 모드 선택 수단에서 선택된 블럭화 모드 정보를 수취하고, 당해 모드 정보에 대응하여 움직임 보상 프레임 또는 필드간 예측을 실행하는 움직임 보상 수단을 갖춘 것이다.

환언하면, 본 발명의 고능률 부호화 장치는 2 필드로 1 프레임이 구성되어 있는 동화상의 부호화에 있어서 프레임내의 전 블럭에 대해서 기수 필드(제 1 필드), 우수 필드(제 2 필드)를 분할하여 블럭화되고, 제 1 필드에서 제 2 필드를 움직임 예측 가능하게 한 부호화 수단(제 2 의 부호화 처리 모드)과, 제 1 필드, 제 2 필드를 분할하는/분할하지 않는 것을 매크로 블럭 단위로 절환하여 블럭화하는 부호화 수단(제1의 부호화 처리 모드)을 가지고, 프레임 마다에 이것의 부호화 수단을 적응적으로 절환하는 것이다. 더욱이, 이 경우 부호에 이러한 부호화 수단을 나타내는 1 비트의 정보(선택된 모드를 나타내는 정보)를 부가한 것이다.

또한, 본 발명의 고능률 부호화 장치는 재생된 화상 부호화 데이타 및 검출 움직임 벡터 정보와 움직임 예측 모드 정보와 부호화 처리 모드 정보를 포함한 헤더 정보를 수신하여 복호화하고, 상기 복호화된 화상 복호화 데이타와 함께 상기 검출 움직임 벡터 정보와 움직임 예측 모드 정보와 블럭화 모드 정보와 부호화 처리 모드 정보를 출력하는 역가변장 부호화 수단과, 상기 부호화 처리 모드 정보에서 상기 화상 복호화 데이타를 축적하는 프레임 버퍼에서의 어드레스 인크리멘트 값을 산출하고, 각각의 매크로 블럭의 선두 어드레스를 구하여, 당해 선두 어드레스를 상기 프레임 버퍼에 주는 어드레스 발생 수단과 상기 선두 어드레스 이외의 상기 매크로 블럭의 상대 어드레스를 상기 프레임 버퍼에 가하여 데이타를 억세스하고, 상기 검출 움직임 벡터 정보와 상기 움직임 예측 모드 정보와 상기 블럭화 모드 정보와 상기 부호화 처리 모드 정보를 수취하고, 당해 모드 정보에 대응하여 움직임 보상을 실행하고, 움직임 보상된 화상 신호를 상기 프레임 버퍼에 보내도록 구성된 움직임 보상 수단을 구비하고 있다.

본 발명에 의하면, 제1의 부호화 처리 모드와 제2의 부호화 처리 모드를 매크로 블럭단위로 절환할 수 있다. 제1의 부호화 처리 모드에서는, 예를들면 화상의 움직임이 큰 것에 대응하여 프레임 처리 모드와 필드 처리 모드를 적응적으로 선택하는 것으로, 효율이 양호한 부호화를 할 수 있다. 제2의 부호화 처리 모드에서는 프레임내의 전부의 매크로 블럭의 블럭화를 필드 처리모드로 하는 것으로, 예를들면 특히 움직임이 큰 프레임에 대해서 기수 필드에서 우수 필드의 움직임 예측을 할 수 있게 되어, 효율이 양호하게 동화를 부호화할 수 있게 된다.

이하, 본 발명을 적용한 실시예에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

제1도는 본 발명의 실시예 1의 화상 신호의 고능률 부호화 장치를 나타내는 것이고, 1 화면보다 작은 복수개 화소의 2 차원 배열로 이루어진 매크로 블럭(예를들면 래스터 스캔 순서의 입력 화상 데이타의 공간 배치에 있어서 16 × 16의 화소를 1 블럭으로 하는 블럭)을 단위로 하여 부호화를 행하는 화상 신호의 고능률 부호화 장치이다.

이 제1도에 도시하는 실시예 1의 화상 신호의 고능률 부호화 장치는 상기 16 × 16 화소의 단위블럭(매크로 블럭)이 복수개 모여있는 것으로 이루어진 프레임(1 화면)이 복수장의 원 화상으로서 메모리되는 프레임 메모리군(17)과 상기 매크로 블럭 단위로 프레임간의 움직임 벡터와 각 화소의 절대치 차분화를 검출하는 수단인 프레임 움직임 검출 회로(22) 및 상기 매크로 블럭 단위로 상기 프레임의 화소의 스캔의 기수 또는 우수로 나누어진 것으로 이루어진 필드간의 움직임 벡터와 각 화소의 절대치 차분화를 검출하는 필드 움직임 검출회로(21)로 이루어지는 움직임 검출 수단을 갖는다.

또한 본 실시예 장치는 상기 매크로 블럭에 있어서 프레임을 단위로 하여 움직임 보상을 행하는 프레임 예측 모드(이하 프레임 움직임 예측 모드라 부름)와 상기 매크로 블럭에 있어서 필드를 단위로하여 움직임 보상을 행하는 필드 예측 모드(이하 필드 움직임 예측 모드라고 부름)와의 어느 것이 움직임 보상을 할때에 효율이 양호한가를 판정하여 효율이 양호한 움직임 예측 모드를 선택하는 제1의 모드 선택 수단과, 상기 매크로 블럭에 있어서 프레임을 단위로하여 직교 변환(예를들면 이산 코사인 변환; DCT)을 행하여 블럭화하는 프레임 처리 모드(이하 프레임 직교 변환 모드라고 부름)와 상기 매크로 블럭에 있어서 필드를 단위로하여 직교 변환을 행하여 블럭화하는 필드 처리 모드(이하 필드 직교 변환 모드라고 부름)와의 어느 것이 직교 변환을 행할때에 효율이 양호한가를 상기 움직임 검출수단 및 상기 제1의 모드 선텍 수단에서 출력되는 정보를 이용하여 판정하여 효율이 양호한 블럭화의 모드를 선택하는 제2의 모드 선택 수단으로 이루어지는 프레임/필드 모드 판정회로(33)를 갖는다.

더욱이, 본 실시예 장지는, 상기 움직임 검출 수단 및 프레임/필드 모드 판정회로(33)와 함께, 1 프레임내의 각 매크로 블럭마다에 상기 직교 변환의 블럭화를 상기 프레임 직교 변환 모드 또는 상기 필드 직교 변환 모드에 적응적으로 절환하여 각 모드에 기초하여 각 매크로 블럭을 부호화하는 제1의 부호화 처리 모드와 1 프레임 내의 전부의 매크로 블럭의 상기 직교 변환의 블럭화를 상기 필드 직교 변환 모드에서 행하는 인터레이스에 있어서 기수 필드의 스캔을 행하는 기간의 기수 사이클에서 매크로 블럭에 있어서 기수 필드만 1 프레임분 부호화하여 다음에 인터레이스에 있어서 우수 필드의 스캔을 행하는 기간의 우수 사이클에서 매크로 블럭에 있어서 우수 필드를 1 프레임분 부호화하는 제2의 부호화 처리 모드와의 어느것이 부호화하는 때에 효과가 양호한가를 판정하여, 효율이 양호한 부호화 처리 모드를 선택하는 제3의 모드 선택 수단인 부호화 처리 모드 판정회로(34)를 갖고 있다.

또한 본 실시예 장치는 상기 기수 사이클인가 상기 우수 사이클인가를 인식하고, 상기 부호화 처리 모드가 제1의 부호화 처리 모드의 경우에는 상기 기수 사이클에서 상기 직교 변환의 블럭화의 모드에 대응하여 블럭화된 매크로 블럭을 출력하는 상기 프레임 메모리군(10)을 제어하고, 상기 부호화 처리 모드가 제2의 부호화 처리 모드의 경우에는 상기 기수 사이클 및 우수 사이클에서 상기 필드 직교 변환 모드에 대응하여 블럭화된 매크로 블럭을 출력하는 상기 프레임 메모리군(10)를 제어하는 어드레스 발생기(35)와 상기 제1의 모드 선택 수단으로 선택된 움직임 예측 모드 정보(프레임/필드 움직임 예측 모드 데이타)와 상기 제2의 모드 선택 수단으로 선택된 블럭 모드 정보(프레임/필드 직교 변환 모드 데이타)를 수취하여 이 모드 정보에 대응하여 움직임 보상 프레임 또는 필드간 예측을 실행하는 움직임 보상 수단인 움직임 보상기 부착 프레임 메모리군(20)을 구비하고 있다.

우선, 상기 제1도에 나타낸 본 발명의 실시예 1의 장치의 구체적 구성의 설명에 앞서 본 실시예 장치에서 행하여지는 화상 신호의 고능률 부호화 처리에 대해서 서술한다.

본 실시예의 부호화 장치에서는, 제2도에서 보여주듯이 예들들면 프레임내 부호화(I 프레임 혹은 I 화상), 일방향 예측 프레임간 부호화(P 프레임 혹은 P 화상), 쌍방향 화상간 부호화(B 프레임 혹은 B 화상)의 3 가지 방법으로 부호화를 할수 있다. 더욱이 각 화상은 8 × 8의 화소로 블럭화되어 2 × 2 블럭(즉 16 × 16 화소)으로 매크로 블럭을 구성한다.

여기에서 본 실시예의 부호화 장치에 있어서는 상술한 제1의 모드 선택 수단에 의해 상기 프레임 움직임 예측 모드와 필드 움직임 예측 모드의 어느 것이 움직임 보상을 하는 때에 효율이 양호한가를 선택하고, 상기 제2의 모드 선택 수단에 의해 상기 프레임 직교 변환 모드와 필드 직교 변환 모드의 어느 것이 직교 변환을 행하는 때에 효율이 양호한가를 선택할 수 있다. 게다가 이 제1의, 제2의 코드 선택은 상술한 프레임/필드 모드 판정회로(33)에 의해 이루어진다.

또한, 본 실시예 장치는 상기 제1, 제2의 모드 선택 수단에 의한 모드 선택 처리와 함께, 각 프레임에 대해서 2 개의 부호화 처리 모드의 어느것인가 효율이 양호한 쪽으로 부호화를 행할 수 있게 된다. 즉, 상술한 바와 같이 제1의 부호화 처리 모드로서는, 1 프레임내의 각 매크로 블럭마다에 상기 프레임 직교 변환모드와 상기 필드 직교 변환 모드를 적응적으로 절환하여 각 매크로 블럭을 부호화 한다. 더욱이, 상술한 바와 같이 제2의 부호화 처리 모드로서는 1 프레임내의 전부의 매크로 블럭의 직교 변환의 블럭화를 상기 필드 직교 변환 모드로 행하고, 기수 필드(제 1 필드)의 스캔을 행하는 기간의 기수 사이클에서 매크로 블럭에 있어서 기수 필드만 1 프레임분 부호화하고, 다음에 우수 필드(제 2 필드)의 스캔을 행하는 기간의 우수 사이클에서 매크로 블럭에 있어서 우수 필드를 1 프레임분 부호화한다. 상기 제3의 모드 선택 수단에 의해 이 제1, 제2의 부호화 처리 모드내 어느것이 부호화하는 때에 효율이 양호한가를 판정하고, 효율이 양호한 부호화 처리 모드를 선택하게 된다.

즉, 상기 제1의 부호화 처리 모드에서는, 각 프레임을 제1필드(기수 필드)와 제2필드(우수 필드)로 분할하지 않고 블럭화하여 부호화하는 모드(상기 프레임 직교 변환 모드)와 각 프레임을 제1, 제2필드로 분할하여 필드로 블럭화하여 부호화하는 모드(상기 필드 직교 변환 모드)중에 예를들면 화상의 움직임이 작은 매크로 블럭에서는 상기 프레임 직교 변환 모드를 사용하고, 역으로 예를들면 화상의 움직임이 큰 매크로 블럭에서는 상기 필드 직교 변환 모드를 사용하여 적응적으로 절환하여 처리를 행한다.

따라서, 당해 제1의 부호화 처리 모드에 있어서 상기 프레임 직교 변환 모드가 선택된 경우, 예를들면 상기 P, B 프레임의 움직임 예측에서는 전후의 프레임에서 움직임 예측이 이루어져, 이 예측화와의 차분 화상이 직교 변환(DCT)된다. 또한, 당해 제1의 부호화 처리 모드에 있어서 상기 필드 직교 변환 모드가 선택된 경우 예를들면, 상기 P, B 프레임의 움직임 예측은 매크로 블럭의 제1필드, 제2필드의 각각에 대해서 전, 후의 프레임의 제1 또는 제2필드로부터 움직임 예측되어, 이 예측화와의 차분 화상이 DCT 변환된다. 이와 같은데서 제1의 부호화 처리 모드는 프레임내 필드간 예측없는 부호화라고 할 수 있다. 또한, 이 제1의 부호화 처리 모드에서는, 상기 기수 사이클에서 부호화 처리가 된다. 더욱이, 이 제1의 부호화 처리 모드는 프레임내 필드간 예측없는 부호화라고 할 수 있다.

여기에서, 상기 제1의 부호화 처리 모드에 있어서는 프레임내의 각 필드간(동일 프레임내의 기수 필드와 우수 필드사이)의 움직임 예측을 할 수 없게 된다.

따라서, 본 실시예의 상기 제2의 부호화 처리 모드에서는 상술한 바와 같이 각 프레임내의 전부의 매크로 블럭의 직교 변환의 블럭화를 상기 필드 직교 변환 모드로 행하여, 기수 사이클에서 매크로 블럭에 있어서 기수 필드만 1 프레임분 부호화하여 다음에 우수 사이클에서 매크로 블럭에 있어서 우수 필드를 1 프레임분 부호화한다. 따라서, 이 제2의 부호화 처리 모드에 의하면 기수 필드(제1필드)를 미리 부호화하고 있기 때문에 우수 필드(제2필드)는 이 기수 필드(제1필드)에서의 움직임 예측이 가능하게 된다. 게다가 이와 같은 것으로부터, 상기 제2의 부호화 처리 모드는 프레임내 필드간 예측있는 프레임 부호화라고 부를 수 있다.

다시 제1도에 되돌아가서, 이 제1도의 구성을 이용하여 본 실시예의 부호화 장치에 있어서 부호화 처리되는 화상 데이타의 주류에 대해서 설명한다.

즉, 이 제1도에 있어서 입력단자(1)에는 디지탈의 화상 신호가 공급되어 상기 프레임 메모리군(10)에 저장된다. 당해 프레임 메모리군(10)에서는, 상기 16 × 16 화소의 단위 매크로 블럭의 데이타가 후술하는 어드레스 발생기(35)에 의해 제어되어 읽혀지고, 차분 검출기(12)에 전송된다. 당해 차분 검출기(12)에서는, 후술하는 움직임 보상기 부착 프레임 메모리군(20)으로부터의 움직임 보상된 화상 데이타도 공급되어 당해 차분 검출기(12)에서 이것의 차분이 검출된다.

상기 차분 검출기(12)의 출력은 직교 변환(DCT) 처리를 행하는 DCT 회로(13)에 보내진다. 당해 CDT 회로(13)에서 DCT 처리되어 얻어진 DCT 계수 데이타는 양자화기(14)에 보내진다. 당해 양자화기(14)로부터의 양자화 데이타는 예를들면 소위 하프만 부호화 및 런렝스 부호화 등의 가변장 부호화 처리를 행하는 가변장 부호화 회로(15) 및 버퍼(16)를 통하여 출력 단자(2)에서 부호화 데이타로서 출력된다.

또한 상기 움직임 보상기 부착 프레임 메모리군(20)에서는, 상기 양자화기(14)에서의 양자화 데이타가, 당해 양자화기(14)에서의 양자화 처리의 역양자화 처리를 행하는 역양자화기(17)와 상기 DCT 회로(13)에서의 DCT 처리의 역 DCT 처리를 행하는 역 DCT 회로(18)를 매개로 하고, 더욱이 가산기(19)를 매개로한 데이타가 공급된다. 상기 가산기(19)에서는, 상기 역 DCT회로(18)의 출력과 당해 움직임 보상 부착 프레임 메모리군(20)의 출력의 가산이 이루어진다. 더욱이 버퍼(16)로 부터는 당해 버퍼(16)의 오버플로우를 방지하기 위한 정보가 상기 양자화기(14)에 피드백 되어진다.

한편, 상기 프레임 메모리군(10)으로부터 상기 매크로 블럭 단위로 출력된 화상 데이타는 프레임 움직임 검출회로(22) 및 필드 움직임 검출회로(21)에 전송된다.

상기 프레임 움직임 검출회로(22)는 상기 매크로 블럭 단위로 프레임간의 움직임 벡터와 각 화소의 절대치 차분화를 검출하여 이 데이타(프레임간 움직임 벡터의 데이타(FMMV)와 절대치 차분화 데이타(FMAD)를 출력한다. 또한 상기 필드 움직임 검출회로(21)는 상기 매크로 블럭 단위로 필드간의 움직임 벡터와 각 화소의 절대치 차분화를 검출하여, 이 데이타(필드간 움직임 벡터의 데이타(FDMV)와 절대치 차분화의 데이타(FDAD))를 출력한다. 이 움직임 검출회로(22 및 23)의 각 움직임 벡터의 데이타(FMMV/FDMV))는 상기 셀렉터(24)에 전송된다.

또한, 상기 필드 움직임 검출회로(21)와 프레임 움직임 검출회로(22)에서의 각 절대치 차분화의 데이타(FMAD/FDAD) 및 각 움직임 벡터의 데이타(FMMV/FDMV)는 상기 프레임/필드 모드 판정회로(33)에도 보내진다.

이 프레임/필드 모드 판정회로(33)는 상기 프레임 움직임 검출회로(22)에서의 절대치 차분화 데이타(FMAD)와 상기 필드 움직임 검출회로(21)에서의 절대치 차분화 데이타(FDAD)에 기초하여 후술하는 움직임 보상기 부착 프레임 메모리(20)에서의 움직임 예측 처리때에 상기 프레임 단위로 움직임 예측 처리를 행하는가 혹은 필드 단위로 움직임 예측 처리를 행하는가를 판정하고, 어느쪽이든 유리한쪽(효율이 양호한 쪽)의 움직임 예측 모드를 나타내는 데이타를 출력하게 된다. 구체적으로 말하면, 이 프레임/필드 모드 판정회로(33)에 있어서, 예를들면 상기 절대치 차분화 데이타(FMAD)와 절대치 차분화 데이타 (FDAD)와의 차가 어느 임계값(T1)보다도 크다(FMAD-FDAD＞T1 일때)고 판정된 경우는 당해 회로(33)로부터 상기 필드 단위로 움직임 예측 처리를 행하는 쪽이 효율이 양호하다는 것을 나타내는 데이타(움직임 예측에 있어서 필드 움직임 예측 모드의 데이타(MPFD)를 출력한다. 역으로, 절대치 차분화 데이타(FMAD)와 절대치 차분화 데이타(FDAD)와의 차가 상기 임계값(T1)보다도 작거나 같다(FMAD-FDAD≤T1 일때)고 판정된 경우는 상기 프레임 단위로 움직임 예측 처리를 행하는 쪽이 효율이 양호하다는 것을 나타내는 데이타(움직임 예측에 있어서 필드 움직임 예측 모드의 데이타(MPFM)))를 출력한다.

이 어느것의 움직임 예측 모드 데이타(MPFM/MPFD)는 상기 움직임 보상기 부착 프레임 메모리군(20)에 보내진다. 또한 이들 움직임 예측 모드 데이타(MPFM/MPFD)는 셀렉터(24)에도 보내진다.

당해 셀렉터(24)는 상기 프레임/필드 모드 판정 회로(33) 부터의 움직임 예측 모드 데이타(MPFM/MPFD)에 응하여, 상기 프레임 움직임 검출회로(22)에서 공급되고 있는 프레임간의 움직임 벡터의 데이타(FMMV)와, 상기 필드 움직임 검출회로(21)에서 공급되고 있는 필드간의 움직임 벡터의 데이타(FDMV)의 어느쪽인가를 선택 출력한다. 즉, 상기 움직임 예측 모드 데이타가 필드 움직임 예측 모드를 나타내는 데이타(MPFD)일 때는 상기 필드 움직임 검출회로(21)에서의 움직임 벡터 데이타(FDMV)를 선택하여 출력하고, 상기 움직임 예측 모드 데이타가 프레임 움직임 예측 모드를 나타내는 데이타(MPFM)인 때에는 상기 프레임 움직임 검출회로(22)에서의 움직임 벡터 데이타(FMMV)를 선택하여 출력한다. 당해 셀렉터(24)에서 선택된 움직임 벡터 데이타(FMMV/FDMV)는 상기 움직임 보상기 부착 프레임 메모리군(20)에 보내지게 된다. 이와 같이 당해 메모리군(20)에서는, 상기 움직임 예측 모드 데이타(MPFM/MPFD)와 움직임 벡터 데이타(FMMV/FDMV)에 기초하여, 프레임 단위 또는 필드 단위로 움직임 보상을 행하는 것이 가능하게 된다.

또다시, 상기 프레임/필드 모드 판정회로(33)에서는, 상기 프레임 메모리군(10)에서 읽어낸 상기 매크로 블럭 단위의 화상 데이타도 공급된다. 당해 프레임/필드 모드 판정회로(33)에서는, 상기 움직임 예측 모드 데이타(MPFM/MPFD) 및 상기 움직임 벡터 데이타(FMMV/FDMV)와, 상기 프레임 메모리군(10)에서의 화상 데이타를 사용하여 차분 화상을 만들고, 당해 차분 화상에 기초하여, 상기 프레임 메모리(10)에서 출력되어 상기 DCT 회로(13)에서 DCT 처리되는 화상에 제일 적합한 직교 변환의 블럭화의 처리의 모드(상기 프레임 직교 변환 모드/필드 직교 변환 모드)를 선택하는 처리도 동시에 행해진다. 더욱이 전기의 I 화상(또는 I 프레임)의 경우는 상기 차분 화상대신에 프레임 메모리군(10)의 화상(원화)의 데이타를 사용한다.

즉, 여기에서 상기 차분 화상의 예를들면 매크로 블럭이 예를들면 제3도에 나타내는 바와 같은 매크로 블럭인 것으로 한다(I 화상에 있어서는 원화의 매크로 블럭). 게다가 제3도에 있어서, 기수 라인(o1, o2, o3 .... oN. 단 N 은 매크로 블럭의 경우 16)은 실선으로 나타내고, 우수 라인(el, e2, e3, .... eN. 단 N 은 매크로 블럭의 경우 16)은 점선으로 나타내고 있다. 또한 우수 라인의 각 픽셀은 ε(i, j)로 표현하고, 기수 라인의 각 픽셀은 o(i, j)로 표현하고 있다. 이 제3도와 같은 차분 화상 또는 원화상(I 화상의 화상)에 있어서, 필드단위의 상기 차분 화상의 차분(EFD)은 수식(1)의 수식으로 표현할 수 있고, 프레임 단위의 상기 차분 화상의 차분(EFM)은 수식(2)의 수식으로 나타낼 수 있다.

[수식 1]

[수식 2]

상기 프레임/필드 모드 판정회로(33)에 있어서는 구체적으로 이 수식(1) 및 수식(2)의 수식을 사용하여 프레임에서 구한 차분(EFM)과 필드에서 구한 차분(EFD)와의 차가 어느 임계값(T2)보다도 크다(EFM-EFD＞T2 일때)고 판정되는 경우는 상기 DCT 회로(13)에서의 DCT를 필드 단위로 행하는 것을 나타내는 데이타(직교 변환의 블럭화 처리에 있어서 필드 직교 변환 모드의 데이타 (MDFD))를 출력한다. 역으로, 상기 차분(EFM)과 상기 차분(EFD)과의 차가 상기 임계치(T2)보다도 작거나 같다(EFM-EFD≤T2일 경우)고 판정하는 경우는 상기 DCT 회로(13)에서의 DCT를 상기 프레임 단위로 행하는 것을 나타내는 데이타(직교 변환의 블럭화 처리에 있어서 프레임 직교 변환 모드의 데이타 MDFM)을 출력한다.

여기에서, 상기 프레임/필드 모드 판정회로(33)에서의 프레임 직교 변환 모드 데이타(MDFM) 또는 필드 직교 변환 모드 데이타(MDFD)의 출력은 상기 부호화 처리 모드 판정회로(34)에서의 제1의 부호화 처리 모드 또는 제2의 부호화 처리 모드에 대응하는 부호화 모드 데이타(EN1/EN2)에 응답한 것이다.

당해 부호화 처리 모드 판정회로(34)는 상기 프레임 메모리군(10)에서 읽어낸 상기 매크로 블럭 단위의 화상 데이타를 사용하여, 상술한 바와 같이, 제1의 부호화 처리 모드와 제2의 부호화 처리 모드의 어느것이 부호화하는 때에 효율이 양호한가를 판정하고, 당해 판정 결과에 응답하여 상기 부호화 모드 데이타(EN1 또는 EN2)를 출력한다. 구체적으로 말하면, 당해 부호화 처리 모드 판정회로(34)에서는 예를들면, 각 프레임의 기수 필드(제 1 필드)와 우수 필드(제 2 필드) 사이의 각 화소의 절대치 차분화를 연산하여, 이 절대치 차분화의 값을 예를들면 어떤 임계값(T0)미만(즉 화상의 움직임이 적은 경우)이면, 상기 제1의 부호화 처리 모드의 부호화를 행하는 쪽이 효율이 양호한 것을 나타내는 부호화 모드 데이타(EN1)를 출력하고, 역으로 상기 절대치 차분화의 값이 상기 임계값(T0)이상(화상의 움직임이 큰 경우)이면 상기 제2의 부호화 처리 모드의 부호화를 행하는 쪽이 효율이 양호한 것을 나타내는 부호화 모드 데이타(EN2)를 출력하게 된다.

더욱이, 상기 부호화 처리 모드 판정회로(34)에 있어서 판정할 때에는 상기 필드 움직임 검출회로(21)에서의 움직임 벡터 데이타(FDMV)를 사용하여 판정을 행하는 것도 가능하다. 즉, 기수 필드와 우수 필드와의 사이의 움직임 벡터 데이타(FDMV)가 어떤 임계값(t0)미만이면 제1의 부호화 처리 모드를 선택하고, 역으로 상기 임계값(t0) 이상이면 제2의 부호화 회로 처리 모드를 선택하는 것도 가능하다.

당해 부호화 처리 모드 판정회로(34)에서의 상기 부호화 모드 데이타(EN1/EN2)가 상기 프레임/필드 모드 판정회로(33)에 보내지는 것으로, 당해 프레임/필드 모드 판정회로(33)에서는 상기 부호화 모드 데이타(EN1/EN2)에 응답하여 프레임 직교 변환 모드 데이타(MDFM) 또는 필드 직교 변환 모드 데이타(MDFD)가 출력되게 된다.

즉, 상기 부호화 처리 모드 판정회로(34)에서의 부호화 모드 데이타가 상기 제1의 부호화 처리 모드를 나타내는 데이타(EN1)인 경우, 상기 프레임/필드 모드 판정회로(33)는 1프레임내의 각 매크로 블럭마다에 상기 프레임 직교 변환 모드 또는 필드 직교 변환 모드가 적응적으로 절환되는 처리를 한다. 따라서, 당해 프레임/필드 모드 판정회로(33)에서는 당해 적응적으로 절환된 상기 프레임 직교 변환 모드(MDFM) 또는 필드 직교 변환 모드 데이타(MDFD)가 출력된다.

이것에 대해서, 상기 부호화 처리 모드 판정회로(34)에서의 부호화 모드 데이타가 상기 제2의 부호화 처리 모드를 나타내는 데이타(EN2)인 경우 상기 프레임/필드 모드 판정회로(33)에서는 상술한 바와 같이, 1프레임내의 전부의 매크로 블럭의 직교 변환의 블럭화가 상기 필드 직교 변환 모드에서 행해진다. 따라서, 당해 프레임/필드 모드 판정회로(33)에서는 상기 필드 직교 변환 모드 데이타(MDFD)가 출력되게 한다.

당해 프레임/필드 모드 판정회로(33)에서 출력되는 프레임/필드 어느것인가의 직교 변환의 블럭화의 모드 데이타(MDFM/MDFD) 및, 상기 부호화 처리 모드 판정회로(34)에서의 상기 부호화 처리 모드 데이타(EN1/EN2)는 상기 어드레스 발생기(35) 및 움직임 보상기 부착 프레임 메모리군(20)에 전송된다. 더욱이 상기 직교 변환 모드 데이타(MDFM/MDFD)와 상기 움직임 예측 모드 데이타(MPFM/MPFD)와 상기 부호화 모드 데이타(EN1/EN2)와 상기 움직임 벡터 데이타(FMMV/FDMV)는 상술한 가변장 부호화 회로(15)에 보내진다.

상기 어드레스 발생기(35)는 상기 매크로 블럭 단위로 상기 직교 변환 모드 데이타(MDFM/MDFD) 및 상기 부호화 모드 데이타(EN1/EN2)에 응답하여 블럭화된 매크로 블럭의 화상 데이타를 출력하도록 프레임 메모리군(10)을 제어한다. 즉, 당해 어드레스 발생기(35)는 상술한 바와 같이 예를들면 상기 부호화 모드 데이타(EN1/EN2)가 상기 제1의 부호화 처리 모드를 나타내는 데이타(EN1)의 경우에는 상기 기수 사이클에서 상기 직교 변환의 블럭화의 모드(데이타 MDFM/MDFD)에 대응하여 블럭화된 매크로 블럭을 출력하도록 프레임 메모리군(10)은 제어하고, 상기 제2의 부호화 처리 모드를 나타내는 데이타(EN2)의 경우에는 상기 기수 사이클 및 우수 사이클에서 상기 필드 직교 변환 모드(데이타 MDFD)에 대응하여 블럭화된 매크로 블럭을 출력하는 바와 같이 프레임 메모리군(10)을 제어한다.

환언하면, 예를들면 제1의 부호화 처리 모드가 선택되어 상기 어드레스 발생기(35)에 상기 부호화 모드 데이타(EN1)가 공급되어 있는 경우에 있어서, 예를들면 상기 직교 변환 모드 데이타가 프레임 단위로 DCT 처리를 나타내는 데이타(MDFM)로 되어 있게 되면, 당해 어드레스 발생기(35)는 제4도에 나타내는 바와 같이 우수와 기수가 교대로 스캔되는 매크로 블럭(기수 필드와 우수 필드를 합한 프레임 단위의 매크로 블럭)을 출력하는 바와 같이 프레임 메모리군(10)을 제어한다. 즉, 이 경우의 상기 어드레스 발생기(34)는 상기 제4도에 도시한 바와 같이, 1 라인~16 라라인으로 이루어진 매크로 블럭을 1 라인~8 라인과 9 라인~16 라인과 같이 나누어져, 이 8 × 8 블럭 4 개씩(매크로 블럭) 출력하도록 상기 프레임 메모리군(10)을 제어한다.

또한 제1의 부호화 처리 모드가 선택되어 상기 어드레스 발생기(35)에 부호화 모드 데이타(EN1)가 공급되어 있는 경우에 있어서, 예를들면 상기 직교 변환 모드 데이타가 필드 단위에서의 DCT 처리를 나타내는 데이타(MDFD)로 되어 있게 되면 상기 어드레스 발생기(35)는 제5도에 도시한 바와 같이 우수와 기수의 스캔을 따로따로 나누어 스캔되는 매크로 블럭(기수 필드와 우수 필드의 각각 필드 단위의 매크로 블럭)을 출력하도록 프레임 메모리군(10)을 제어한다. 즉, 상기 어드레스 발생기(34)는 상기 제5도에 나타낸 바와 같이 1 라인, 3 라인, 5 라인, 7 라인, 9 라인, 11 라인, 13 라인, 15 라인(기수 필드 또는 제1필드의 각 라인), 2 라인, 4 라인, 6 라인, 8 라인, 10 라인, 12 라인, 14 라인, 16 라인(우수 필드 또는 제2필드의 각 라인)처럼 분할하여 이 기수 필드와 우수 필드에서 각각 8 × 8의 블럭 2 개씩(매크로 블럭) 출력되도록 상기 프레임 메모리군(10)을 제어한다.

또한, 상기 제4도, 제5도에 있어서는 기수 라인은 실선으로 나타내고, 우수 라인은 점선으로 나타내고 있다.

또한, 예를들면, 제2의 부호화 처리 모드가 선택되어 상기 어드레스 발생기(35)에 부호화 모드 데이타(EN2)가 공급되어 있는 경우에 있어서는, 상기 어드레스 발생기(35)는 상술한 바와 같이 상기 기수 사이클 및 우수 사이클에서 상기 필드 직교 변환 모드에 대응하여 블럭화된 매크로 블럭을 출력하도록 프레임 메모리군(10)을 제어한다. 즉, 이 제2의 부호화 처리 모드가 선택되어 있는 경우의 상기 어드레스 발생기(35)는 항상 8 × 8의 블럭 2 개분씩(단 후술하는 바와 같이 휘도성분만) 출력하도록 상기 프레임 메모리군(10)을 제어한다. 구체적으로 말하면, 당해 어드레스 발생기(35)는 상기 기수 사이클에서는 기수 필드만, 상기 8 × 8 의 블럭 2 개분의 매크로 블럭이 1 프레임분(1 화면분) 출력하도록 상기 프레임 메모리군(10)을 제어하고, 다음에 상기 우수 사이클에서는 우수 필드만 상기 8 × 8 의 블럭 2 개분의 매크로 블럭이 1 프레임분(1 화면분) 출력되도록 상기 프레임 메모리군(10)을 제어한다.

상술한 바와 같이 하여 어드레스 발생기(35)에 의해 제어된 프레임 메모리군(10)에서 출력된 화상 데이타가 전술한 바와 같이 DCT 회로(13)에서 DCT 처리된다.

즉, 예를들면, 상기 제1의 부호화 처리 모드가 선택되어 프레임 직교 변환 모드가 선택되어 있는 경우 당해 DCT 회로(13)에서는, 상술한 제4도와 같이 8 × 8 화소의 단위 블럭으로 DCT 변환을 행한다. 또한, 예를들면 상기 제1의 부호화 처리 모드가 선택되어 필드 직교 변환 모드가 선택되어 있는 경우, 상기 DCT 회로(13)에서는 상술한 제5도와 같은 8 × 8 화소의 단위 블럭으로 DCT 변환을 행한다. 상기 제2의 부호화 처리 모드가 선택되어 있는 경우에는 상술한 바와 같이, 기수 사이클때에 기수 사이클만 상기 8 × 8 의 블럭으로 DCT 변환을 행하고, 우수 사이클에 우수 필드만 상기 8 × 8 의 블럭으로 DCT 변환을 행한다.

더욱이, 상기 프레임/필드 모드 판정회로(33)에서의 움직임 예측 모드 데이타(MPFM/MPFD) 및 직교변환 모드 데이타(MDFM/MDFD)와, 상기 셀렉터(24)에서 선택된 움직임 벡터 데이타(FMMV/FDMV)와, 상기 부호화 처리 모드 판정회로(34)에서의 부호화 모드 데이타(EN1/EN2)는, 상기 움직임 보상기 부착 프레임 메모리군(20)에도 공급되어진다. 따라서, 당해 움직임 보상 부착 메모리군(20)에서는 상기 움직임 예측에 있어서 움직임 예측 모드 데이타(MPFM/MPFD) 및 DCT 처리에 있어서 직교 변환 모드 데이타(MDFM/MDFD) 및 부호화 모드 데이타(EN1/EN2)에 응답하는 것과 함께, 상기 움직임 벡터 데이타(FMMV/FDMV)를 사용한 움직임 보상이 행해진다.

상술한 바에서 상기 제1의 부호화 처리 모드에서 얻은 상기 프레임 직교 변환 모드 때의 예를들면 상기 P, B 프레임의 움직임 예측은 제6도에 도시하는 바와 같이 전, 후의 프레임에서 움직임 예측된다. 따라서, 상기 DCT 회로(13)에서는 당해 예측화와의 차분 화상이 DCT 변환(8 × 8 화소의 단위 블럭에서 DCT 변환)되는 것이된다. 더욱이, 제6도에서는 전 프레임, 현 프레임, 후 프레임을 나타내고, 도면중 화살표는 움직임 벡터를, MB는 매크로 블럭을 나타내고 있다. 또한, 상기 제1의 부호화 처리 모드에서 얻은 상기 필드 직교 변환 모드의 경우의 상기 P, B 프레임의 움직임 예측에서는 제7도에서 나타내는 바와 같이 매크로 블럭의 기수 필드와 우수 필드의 각각에 대해서 전, 후의 프레임의 기수 또는 우수 필드(제1 또는 제2필드)에서 움직임 예측이 된다. 따라서, 상기 DCT 회로(13)에서는 당해 예측화와의 차분화상이 DCT 변환(8 × 8 화소의 단위 블럭으로 DCT 변환)된다. 더욱이, 제7도에서는 전 프레임, 현 프레임, 후 프레임의 각각의 기수 필드 및 우수 필드를 나타내고, 도면중 화살표는 움직임 벡터를, MB는 매크로 블럭을 나타내고 있다.

더욱이 상기 제2의 부호화 처리 모드의 경우의 상기 필드 직교 변환 모드의 경우의 움직임 예측은 예를들면, 제8도에 도시하는 바와 같이 매크로 블럭의 기수 필드와 우수 필드의 각각에 대해서 전, 후의 프레임의 기수 또는 우수 필드에서 움직임 예측이 되는 것과 함께 각 프레임내의 각 필드간의 움직임 예측도 행해진다. 따라서, 상기 DCT 회로(13)에서는, 당해 예측화와의 차분 화상이 DCT 변환(8 × 8 화소의 단위 블럭으로 DCT 변환)된다. 더욱이 제8도에서는, 전 프레임, 현 프레임, 후 프레임의 각각의 기수 필드 및 우수 필드를 나타내고 도면중 화살표는 움직임 벡터를, MB는 매크로 블럭을 나타낸다.

상술한 바로부터 실시예 1의 화상 신호의 고능률 부호화 장치에 있어서는 제1, 제2의 부호화 처리 모드(즉 화상의 움직임 크기)에 응답하여, 프레임내의 필드간의 예측을 하지 않는 부호화와 프레임내에서 필드간 예측을 하는 부호화를 절환하고 있기 때문에 가장 효율이 양호한 부호화가 가능하게 된다. 특히 움직임이 큰 프레임에서는 상기 제2의 부호화 처리 모드가 유효하다.

그런데, 상기 실시예 1의 부호화 장치는 구체적으로는 예를들면 소위 디지탈 VTR의 포맷마다에 이하에서 나타내는 움직임 예측 및 DCT 변환의 처리를 행하고 있다.

여기에서, 제10도, 제11도, 제12도에 있어서, 전기 I 프레임(I 화상)의 프레임을 구성하는 필드를 Io 필드(I 프레임의 기수 필드) 및 Ie 필드(I 프레임의 우수 필드)로 하고, 상기 P 프레임(P 화상)을 구성하는 필드를 Po 필드(기수 필드) 및 Pe 필드(우수 필드)로 하고, 상기 B 프레임(B 화상)을 구성하는 필드를 Bo 필드(기수 필드) 및 Be 필드(우수 필드)로 하고 있다.

또한, 본 실시예에 있어서, 직교 변환의 블럭화의 프레임 직교 변환 모드는 전술한 제4도에 나타낸 바와 같이 기수 필드와 우수 필드를 합하여 전기의 매크로 블럭을 구성(즉 프레임 마다에 매크로 블럭을 구성)하여 이 매크로 블럭을 처리단위로 하는 모드이고, 또한 직교 변환의 블럭화의 필드 직교 변환 모드는 전술한 제5도에 나타낸 바와 같이 기수 필드와 우수 필드로 따로따로 매크로 블럭을 구성(즉 필드마다에 매크로 블럭을 구성)하여 이 매크로 블럭을 처리 단위로 하는 모드이다. 이와 같은 경우로부터 예를들면 상기 I 프레임에서는 상기 매크로 블럭마다에 프레임 직교 변환 모드와 필드 직교 변환 모드가 절환되는 것이 된다.

더욱이 본 실시예에 있어서는, 1개의 프레임에 대해서, 부호화의 처리가 인터레이스에 있어서 기수 필드의 스캔을 행하는 기간의 상기 기수 사이클(odd cycle)과 우수 필드의 스캔을 행하는 시간의 상기 우수 사이클(even cycl)로 나누어 진다.

따라서, 본 실시예의 경우에 있어서는 예를들면, 소위 4:2:0 콤포넌트의 디지탈 VTR 포맷을 취급할때에는 예를들면 제9도에 나타낸 바와 같이 상기 직교 변환의 블럭화가 프레임 직교 변환 모드의 경우는 예를들면, 기수 필드 및 우수 필드로 구성되는 휘도 블럭(Y0, Y1, Y2, Y3)과 기수 필드의 색차 블럭(Cb0, Cr1)으로 이루어지는 매크로 블럭의 각 단위 블럭의 DCT 처리가 행해진다. 이것에 대해서, 상기 직교 변환의 블럭화가 상기 필드 직교 변환 모드의 경우는 각 기수 필드의 휘도 블럭(Y02o, Y13o)과 각 우수 필드의 휘도 블럭(YO2e, Y13e) 및 상기 기수 필드의 색차 블럭(Cb0, Cr1)으로 이루어지는 매크로 블럭의 각 단위 블럭의 DCT 처리가 행해진다.

또한 본 실시예의 제1의 부호화 처리 모드에 있어서, 상기 프레임 예측 모드의 경우는 제10도에 도시한 바와 같이 예를들면 I 프레임과 P 프레임간의 움직임 예측(MPC)이 가능하게 된다. 이것에 대해서 필드 움직임 예측 모드에서는 Io 필드와 Po 필드의 사이의 움직임 예측(MCoPo)과, Io 필드와 Pe 필드 사이의 움직임 예측(MCoPe)과, Ie 필드와 Po 필드사이의 움직임 예측(MCePo)과, Ie 필드와 Pe 필드사이의 움직임 예측(MCePe)이 가능하게 된다. 즉 이 제10도의 경우 움직임 예측 및 직교 변환의 모드가 프레임 움직임 예측 모드 및 프레임 직교 변환 모드와, 필드 움직임 예측 모드 및 필드 직교 변환 모드로부터 각각 독립하여 존재할 수 있고, 프레임 움직임 예측 모드에서는 움직임 벡터가 1개 구해지고, 필드 움직임 예측 모드에서는 움직임 벡터가 각각 2개 구해진다.

따라서, 실시예 1의 제1의 부호화 처리 모드에 있어서는 예를들면 I 프레임의 상기 직교 변환의 블럭화가 상기 프레임의 직교 변환 모드의 경우는 상기 기수 사이클(odd cycle)에서, 상기 Io 필드와 Ie 필드가 조합되어 상기 매크로 블럭이 구성되어 예를들면 상기 기수 사이클에서 당해 매크로 블럭마다에 DCT 변환(단 DCT 는 8 × 8의 상기 단위 블럭마다에 행해진다), 양자화, 가변장 부호화가 행해진다. 이것에 대해서, 당해 프레임 직교 변환 모드의 우수 사이클에서는 어느 것도 데이타는 보내지 않는다.

또한 본 실시예의 제1의 부호화 처리 모드에 있어서 상기 직교 변환의 블럭화가 필드 직교 변환의 경우는 상기 기수 사이클에서는 상기 Io 필드와 Ie 필드가 따로따로 나누어진 형태로 상기 매크로 블럭이 구성되어, 당해 매크로 블럭마다에 DCT 변환(단 DCT 는 8 × 8의 상기 단위 블럭마다에 행해짐), 양자화, 가변장 부호화가 행해진다. 이것에 대해서 이 필드 직교 변환 모드의 우수 사리클에서는 제9도에서도 알 수 있는 바와 같이 어느 것도 데이타는 보내지 않는다.

상술한 바로부터, 제11도에 나타낸 바와 같이, 더욱이 상기 제1의 부호화 처리 모드에서 상기 P 프레임의 경우는 이하와 같은 처리가 행해진다. 예를들면, P 프레임의 직교 변환의 블럭화가 상기 프레임 직교 변환 모드에서, 움직임 예측이 상기 프레임 움직임 예측 모드의 경우는 상기 기수 사이클에서는 참조 화상을 전방창의 화상(I 프레임의 화상)으로 하여 프레임간의 움직임 벡터(MVP)를 검출하고, Io 필드와 Ie 필드가 교대로 조합된 상기 매크로 블럭을 예측 화상으로 하여 원화상과의 차분을 부호화한다. 한편, 이들 모드의 상기 우수 사이클에서는 어느 것도 데이타는 보내지 않는다.

또한 상기 제1의 부호화 처리 모드에서 P 프레임의 직교 변환의 블럭화가 상기 프레임 직교 변환 모드에서, 움직임 예측이 상기 필드 움직임 예측 모드의 경우는 상기 기수 사이클에서는 Io 필드와 Ie 필드(또는 Po 필드와 Pe 필드)를 각각 참조 화상으로 하여, Io 필드와 Po 필드사이의 움직임 벡터(MVoPo), Ie 필드와 Po 필드사이의 움직임 벡터(MVePo), Io 필드와 Pe 필드사이의 움직임 벡터(MVoPe), Ie 필드와 Pe 필드 사이의 움직임 벡터(MVePe)를 검출하여 기수 필드의 예측과 우수 필드의 예측과 양방의 예측(예를들면 우수 필드의 예측과 기수 필드의 예측의 평균)중에서, 현 P 프레임과의 예측 오차가 최소로되는 예측을 선택하여 Io 필드와 Ie 필드가 조합된 상기 매크로 블럭을 예측 화상으로 하여 원화상과의 차분을 부호화한다. 한편, 이 모드의 우수 사이클에서는 어느것도 데이타는 보내지 않는다.

더욱이, 상기 제1의 부호화 처리 모드에서 P 프레임의 직교 변환의 블럭화가 상기 필드 직교 변환 모드에서 움직임 예측이 상기 프레임 움직임 예측 모드의 경우는 상기 기수 사이클에서는 참조화상을 I 프레임의 화상(또는 P 프레임의 화상)으로 하여, 프레임간의 움직임 벡터(MVP)를 검출하여, Io 필드와 Ie 필드가 따로따로 나누어져 구성된 상기 매크로 블럭을 예측 화상으로 하여 원화상(Po 필드와 Pe 필드가 따로따로 나누어져 구성된 매크로 블럭)과의 차분을 부호화 한다. 한편, 이 코드의 우수 사이클에서는 상기와 같이 어느것도 데이타는 보내지 않는다.

또한 상기 제1의 부호화 처리 모드에서 P 프레임의 직교 변환의 블럭화가 상기 필드 직교 변환 모드에서 움직임 예측이 상기 필드 움직임 예측 모드의 경우는 상기 기수 사이클에서는 Io 필드와 Ie 필드(또는 Po 필드와 Pe 필드)를 각각 참조 화상으로 하여 Io 필드와 Po 필드사이의 움직임 벡터(MVoPo), Ie 필드와 Po 필드사이의 움직임 벡터(MVePo), Io 필드와 Pe 필드사이의 움직임 벡터(MVoPe), Ie 필드와 Pe 필드사이의 움직임 벡터(MVePe)를 검출하여, 기수 필드의 예측과 우수 필드의 예측과 양방의 예측(예를들면 우수 필드의 예측과 기수 필드의 예측과의 평균)중에서 현 P 프레임과의 예측 오차가 최소로되는 예측을 선택하여 Io 필드와 Ie 필드가 따로따로 나누어져 구성되는 상기 매크로 블럭을 예측 화상으로 하며 원화상(Po 필드와 Pe 필드가 따로따로 나누어져 구성된 매크로 블럭)과의 차분을 부호화한다. 한편, 이 모드의 우수 사이클에서는 어느것도 데이타는 전송하지 않는다.

더욱이 상기 제1의 부호화 처리 모드에서 상기 B 프레임의 경우는 이하와 갈은 처리가 행해진다.

예를들면 B 프레임의 직교 변환의 블럭화가 상기 프레임 직교 변환 모드에서, 움직임 예측이 상기 프레임 움직임 예측 모드의 경우는 상기 기수 사이클에서는 참조 화상을 전방과 후방의 화상으로 하여 프레임간의 움직임 벡터, 즉 I 프레임과 B 프레임사이의 움직임 벡터(FMVB) 및 P 프레임과 B 프레임사이의 움직임 벡터(BMVB)를 검출하여 전방 예측과 후방 예측과 양방향 예측(전방 예측과 후방 예측과의 평균)중에서 현 프레임과의 예측 오차가 최소로되는 예측을 선택하여, 기수 필드와 우수 필드가 교대로 조합된 상기 매크로 블럭을 예측 화상으로 하여 원화상과의 차분을 부호화한다. 한편, 이 모드의 우수 사이클에서는 어느것도 데이타는 보내지 않는다.

또한 상기 제1의 부호화 처리 모드에서 B 프레임의 직교 변환의 블럭화가 상기 프레임 직교 변환 모드에서 움직임 예측이 상기 필드 움직임 예측 모드의 경우는 상기 기수 사이클에서는 참조 화상을 전방과 후방의 화상으로하여 이들의 화상에 대해서 각각 기수 필드의 예측과 우수 필드의 예측을 행하고, 각각의 움직임 벡터, 즉, Io 필드와 Bo 필드사이의 움직임 벡터(FMVoBo), Ie 필드와 Bo 필드사이의 움직임 벡터(FMVeBo), Io 필드와 Be 필드사이의 움직임 벡터(FMVoBe), Ie 필드와 Be 필드사이의 움직임 벡터(FMVeBe), Po 필드와 Bo 필드사이의 움직임 벡터(BMVoBo), Pe 필드와 Bo 필드사이의 움직임 벡터(BMVeBo), Po 펼드와 Be 필드사이의 움직임 벡터(BMVoBe), Pe 필드와 Be 필드사이의 움직임 벡터(BMVeBe)를 검출하여, 각각의 벡터에 의한 기수 필드의 예측과 우수 필드의 예측과 양방의 예측(예를 들면, 우수 필드의 예측과 기수 필드의 예측의 평균)중에서, 현 프레임과의 예측 오차가 최소로되는 예측을 선택하여, Io 필드와 Ie 필드(또는 Po 필드와 Pe 필드)가 조합된 상기 매크로 블럭을 예측 화상으로서 원화상과의 차분을 부호화 한다. 한편, 이 모드의 우수 사이클에서는 어느것도 데이타는 보내지 않는다.

더욱이 상기 제1의 부호화 처리 모드에서 B 프레임의 직교 변환의 블럭화가 상기 필드 직교 변환 모드에서 움직임 예측이 상기 프레임 움직임 예측 모드의 경우는 상기 기수 사이클에서는 참조 화상을 전방과 후방의 화상으로 하여 프레임간의 움직임 벡터, 즉, I 프레임과 B 프레임사이의 움직임 벡터(FMVB) 및 P 프레임과 B 프레임사이의 움직임 벡터(BMVB)를 검출하여, 전방 예측과 후방 예측과 양방향 예측(정방 예측과 후방 예측의 평균)중에서, 현 프레임과의 예측 오차가 최소로되는 예측을 선택하여, 기수 필드와 우수 필드가 따로따로 나누어져 구성된 상기 매크로 블럭을 예측 화상으로 하여 원화상과의 차분을 부호화 한다. 한편, 이 모드의 우수 사이클에서는 어느것도 데이타는 보내지 않는다.

또한, 상기 제1의 부호화 처리 모드에서 B 프레임의 직교 변환의 블럭화가 상기 필드 직교 변환 모드에서 움직임 예측이 상기 필드 움직임 예측 모드의 경우는, 상기 우수 사이클에서는 참조화상을 전방과 후방의 화상으로 하여 이들의 화상에 대해서, 각각 기수 필드의 예측과 우수 필드의 예측을 행하고, 각각의 움직임 벡터, 즉, Io 필드와 Be 필드사이의 움직임 벡터(FMVoBo), Ie 필드와 Bo 필드사이의 움직임 벡터(FMVeBo), Io 필드와 Be 필드사이의 움직임 벡터(FMVoBe). Ie 필드와 Be 필드사이의 움직임 벡터(FMVeBe), Po 필드와 Bo 필드사이의 음직임 벡터(BMVoBo), Pe 필드와 Bo 필드사이의 움직임 벡터(BMVoBe), Pe 필드와 Be 필드사이의 움직임 벡터(BMVeBe), Pe 필드와 Be 필드사이의 움직임 벡터(BMVeBe)를 검출하여, 각각의 벡터에 의한 기수 필드의 예측과 우수 필드의 예측과 양방의 예측(예를 들면, 우수 필드의 예측과 기수 필드의 예측의 평균)중에서 현 프레임과의 예측 오차가 최소로되는 예측을 선택하여 Io 필드와 Ie 필드(또는 Po 필드와 Pe 필드)가 따로따로 나누어져 구성된 상기 매크로 블럭을 예측 화상으로 하여 원화상과의 차분을 부호화한다. 한편, 이 모드의 우수 사이클에서는 어느것도 데이타는 보내지 않는다.

단, 본 실시예의 제1의 부호화 처리 모드의 경우 전기한 제10도에서도 알 수 있는 바와 같이 Io 필드와 Ie 필드사이의 움직임 예측과, Po 필드와 Pe 필드 사이의 움직임 예측과 Bo 필드와 Be 필드사이의 움직임 예측은 할 수 없다.

이 경우 본 실시예의 상기 제2의 부호화 처리 모드를 사용하면, 각각의 화상에 대해서 기수 필드에서 우수 필드에의 예측을 할 수 있다. 즉, 상기 제2의 부호화 처리 모드때의 상기 필드 직교 변환 모드의 경우는 기수 사이클에서 상기 기수 필드의 각 휘도 블럭(YO2o, Y13o)과 상기 기수 필드의 각 색차 블럭(Cb0, Cr1)의 각 단위 블럭을 DCT 처리한다. 그후, 우수 사이클에서 우수 필드의 각 휘도 블럭(Y02e, Y13e)의 각 단위 블럭을 DCT 처리한다.

이 제2의 부호화 처리 모드의 경우의 움직임 예측은 제12도에 나타낸 바와 같이, 상기 제10도의 각 움직임 예측(MVP, MCoPo, MCoPe, MCePo, MCePe)외에 Io 필드와 Ie 필드사이의 움직임 예측(SMCI)과 Po 필드와 Pe 필드사이의 움직임 예측(SMCP)도 가능하게 된다.

따라서, 상기 제2의 부호화 처리 모드의 상기 필드 직교 변환 모드의 경우는 상기 기수 사이클에서 매크로 블럭의 기수 필드만을 부호화하고, 우수 사이클에서 매크로 블럭의 우수 필드만을 부호화한다. 이것에 의해 예를들면 상기 기수 사이클이 끝나는 시점에서는 후술하는 복호기측에서는 상기 Io 필드의 전면이 얻어지게 된다. 따라서 I 프레임의 상기 우수 사이클에서는 상기 필드 직교 변환 모드에 의한 Ie 모드의 매크로 블럭에 대해서 제11도에 나타낸 바와 같이, 상기 Io 필드를 참조 화상으로 하여 움직임 예측을 행하고, 그 움직임 벡터(SMVI) 및 예측 화상과의 차분 화상을 부호화 할 수 있다.

또한 제11도에 나타낸 바와 같이, 상기 제2의 부호화 처리 모드의 P 프레임의 경우는 이하와 같은 처리가 행해진다. 예를들면, 상기 P 프레임의 움직임 예측이 프레임 움직임 예측 모드의 경우는 상기 기수 사이클과 우수 사이클 후에 참조 화상을 전방향의 화상(I 프레임의 화상)으로 하여 프레임간의 움직임 벡터(MVP)를 검출하여 Io 필드와 Ie 필드가 조합된 상기 매크로 블럭을 예측 화상으로 하여 원화상과의 차분을 부호화한다.

제2의 부호화 처리 모드의 P 프레임의 움직임 예측이 필드 움직임 예측 모드외 경우는 상기 기수 사이클에서는 Io 필드와 Ie 필드를 각각 참조 화상으로 하여 Io 필드와 Po 필드사이의 움직임 벡터(MVoPo), Ie 필드와 Po 필드사이의 움직임 벡터(MVePo)를 검출한다. 이 모드의 우수 사이클에서는 필드 직교 변환 모드의 매크로 블럭에 대해서 Io 필드와 Pe 필드사이의 움직임 벡터(MVoPe) 및 Ie 필드와 Pe 필드사이의 움직임 벡터(MVePe) 및 Po 필드와 Pe 필드사이의 움직임 벡터(SMVP)를 검출하여 각각의 벡터에 의한 기수 필드의 예측과 우수 필드의 예측과 현 프레임의 기수 필드의 예측과 이들 중에서 2 개의 예측의 평균에 의한 예측과의 가운데에서 예측 오차가 최소로 되는 예측을 선택하여 그 예측 화상과의 차분을 부호화한다.

더욱이 예를들면 제2의 부호화 처리 모드에서 상기 B 프레임의 움직임 예측이 프레임 움직임 예측 모드의 경우는 상기 기수 사이클과 우수 사이클의 후에 참조 화상은 전방과 후방의 화상으로 하여 프레임간의 움직임 벡터 즉 I 프레임과 B 프레임 사이의 움직임 벡터(FMVB) 및 P 프레임과 B 프레임 사이의 움직임 벡터(BMVB)를 검출하여 전방 예측과 후방 예측과 양방향 예측(전방 예측과 후방 예측의 평균)중에서 현 프레임과의 예측 오차가 최소로 되는 예측을 선택하여 그 예측 화상과의 차분을 부호화한다.

또한 제2의 부호화 처리 모드에서 상기 B 프레임의 움직임 예측이 필드 움직임 예측의 경우는, 상기 기수 사이클에서 참조 화상을 전방과 후방으로 하여 이들 화상에 대해서 각각 기수 필드의 예측과 우수 필드의 예측을 행하고 각각의 움직임 벡터 즉 Io 필드와 Bo 필드사이의 움직임 벡터(FMVoBo), Ie 필드와 Bo 필드사이의 움직임 벡터(FMVeBo), Po 필드와 Bo 필드사이의 움직임 벡터(BMVoBo), Pe 필드와 Bo 필드사이의 움직임 벡터(BMVeBo)를 검출한다. 이하 상술한 바와 같이 하여 예측 오차가 최소로되는 예측을 선택하여 그 예측 화상과의 차분을 부호화한다. 게다가, 이 모드의 우수 사이클에서는 Io 필드와 Be 필드사이의 움직임 벡터(FMVoBe), Ie 필드와 Be 필드사이의 움직임 벡터(FMVeBe), Po 필드와 Be 필드사이의 움직임 벡터(BMVoBe), Pe 필드와 Be 필드사이의 움직임 벡터(BMVeBe)에 의한 각 예측, 더구나 현 프레임의 기수 필드의 예측(즉 Bo 필드 Be 필드사이의 움직임 벡터(SMVB)에 의한 예측)도 부가하여 행해지고, 예측 오차가 최소로되는 예측을 선택하여, 이 예측 화상과의 차분을 부호화한다.

더욱이, 본 실시예의 경우에 있어서, 예를들면, 소위 4:2:2 콤포넌트의 디지탈 VTR 포맷을 취급할때에는 예를들면 제13도에 나타낸 바와 같이 상기 프레임 직교 변환 모드의 경우에는 예를들면 기수 필드 및 우수 필드로 이루어진 휘도 블럭(Y0, Y1, Y2, Y3) 및 기수 필드와 우수 필드로 이루어진 색차 블럭(Cb01, Cr01, Cb23, Cr23)으로 구성된 매크로 블럭의 각 단위 블럭의 DCT 처리를 행한다. 필드 직교 변환 모드의 경우는 기수 필드와 각 휘도 블럭(Y02o, Y13o) 및 각 기수 필드의 색차 블럭(Cb0123o, Cr0123o)과 우수 필드의 각 휘도 블럭(Y02e, Y13e) 및 각 우수 필드의 색차 블럭(Cb0123e, Cr0123e)으로 이루어진 매크로 블럭의 각 단위 블럭의 DCT 처리가 행해진다.

또한 이 제13도의 예의 경우의 제1의 부호화 처리 모드에 있어서 움직임 예측은 상술한 제10도에서 나타낸 바와 같이 된다. 단, 이 경우도 상술한 바와 같이 Io 필드와 Ie 필드사이의 움직임 예측과 Po 필드와 Pe 필드사이의 움직임 예측과 Bo 필드와 Be 필드사이의 움직임 예측은 할 수 없다.

따라서 이 경우는 상술한 바와 같이 제2의 부호화 처리 모드를 사용하면 좋다. 즉, 상기 제2의 부호화 처리 모드 때의 상기 필드 직교 변환 모드의 경우는 기수 사이클에서 상기 기수 필드의 각 휘도 블럭(Y02o, Y13o)과 상기 기수 필드의 각 색차 블럭(Cb0123o, Cr0123o)과의 각 단위 블럭을 DCT 처리한다. 그후 우수 사이클에서 우수 필드의 각 휘도 블럭(Y02e, Y13e) 및 우수 필드의 각 색차 블럭(Cb0123e, Cr0123e)의 각 단위 블럭을 DCT 처리한다.

이 제13도의 예의 경우의 움직임 예측은 제11도와 마찬가지로 된다.

또한 더욱이 본 실시예에 있어서 상기 4:2:2 콤포넌트의 디지탈 VTR 포맷을 취급하는 경우는 상술한 제13도와 같은 처리외에, 예를들면, 제14도에 나타낸 바와 같이 프레임의 움직임 예측은 매크로 블럭(MB) 단위로 행하지만, 필드의 움직임 예측을 하는 경우에는 어떤 매크로 블럭(MB)과 그 밑에 위치한 매크로 블럭(MB(i+1,j))을 쌍으로 하여, 이 매크로 블럭의 쌍(MBg)에 대해서 기수 필드의 움직임 예측과 우수 필드의 움직임 예측을 행하도록 하는 것도 가능하다.

이 제14도의 예의 경우의 프레임의 일부의 매크로 블럭을 뽑아낸 것을 제15도에 나타낸다. 게다가 제15도의 도면중 화살표 방향으로 처리가 진행된다. 즉 제15도에서는 어떤 매크로 블럭(MB(i,j))에 대해서 다음의 매크로 블럭(MB(i,j+1))과, 이들의 밑에 위치한(다음 라인의) 매크로 블럭(MB(i+1,j)) 및 MB(i+1,j+1)를 나타내고 있다.

이 제15도에 나타낸 바와 같은 매크로 블럭에 있어서 예를들면 프레임 직교 변환 모드의 경우는 각 매크로 블럭(MB(i,j), MB(i,j+1)....MB(i+1,j), MB(i+1,j+1)...) 마다에 각 휘도 블럭(Y0, Y1) 및 색차블럭(Cb01, Cr01)이 DCT 처리된다. 이 때문에 당해 프레임 직교 변환 모드의 경우는 각 매크로 블럭의 처리가 다른매크로 블럭의 직교 변환 모드에 영향을 주지 않는다.

이것에 대해서, 필드 직교 변환 모드의 경우는 제16도에 나타낸 바와 같이 상기 매크로 블럭의 쌍(MBg)에 대해서 당해 매크로 블럭의 쌍(MBg)을 구성하는 매크로 블럭을 기수 필드의 매크로 블럭(MBgo)와 우수 필드의 매크로 블럭(MBge)으로 나누어져 상기 기수 필드의 매크로 블럭(MBgo)내의 각 휘도 블럭(Y0o, Y1o)과 색차 블럭(Cb01o, Cr01o)을 DCT 처리한다. 여기에서, 예를들면 당해 매크로 블럭의 쌍(MBg)이 상기 제15도의 매크로 블럭(MB(i,j)와 MB(i+1,j))으로 구성되어 있다고 한다면 당해 매크로 블럭(MBg)내의 상기 기수 필드의 매크로 블럭(MBgo)내의 휘도 블럭(Y0o, Y1o)은 상기 매크로 블럭 (MB(i,j))의 기수 필드의 휘도 블럭과 상기 매크로 블럭 (MB(i+1,j))의 기수 필드의 휘도 블럭으로 이루어지는 것이고, 당해 기수 필드의 매크로 블럭(MBgo)내의 색차 블럭(Cb01o, Cr01o)은 마찬가지로 상기 매크로 블럭(MB(i,j))의 기수 필드의 색차 블럭과 상기 매크로 블럭(MB(i+1,j))의 기수 필드의 색차 블럭으로 이루어지는 것이다. 마찬가지로부터 상기 우수 필드의 매크로 블럭(MBge)내의 휘도 블럭(Y0e, Y1e)은 상기 매크로 블럭(MB(i,j))의 우수 필드의 휘도 블럭과 상기 매크로 블럭(MB(i+1,j))의 우수 필드의 휘도 블럭으로 이루어진 것이고 당해 우수 필드의 매크로 블럭(MBge)내의 색차 블럭(Cb01e, Cr01e)은 상기 매크로 블럭(MB(i,j))의 우수 필드의 색차 블럭과 상기 매크로 블럭(MB(i+1,j))의 우수 필드의 색차 블럭으로 이루어진 것이다.

상술한 바로부터 움직임 예측과 DCT 변환의 각 모드와의 관계는 이하에 서술하는 바처럼 된다. 즉 본 실시예의 부호화 장치에 있어서 예를들면 상기 매크로 블럭(MB(i,j))에 대해서 프레임 직교 변환 모드의 움직임 예측에서 프레임 직교 변환 모드의 DCT 변환인 경우 예를들면 전기의 움직임 보상기 부착 필드 메모리군(20)의 가운데에 부호화된 화상을 참조 프레임으로 하고 이 참조 프레임에서 얻은 예측 화상과 입력 화상(원화상)과의 차분을 DCT 변환한다. 그래서 그 DCT 계수와 프레임 움직임 벡터를 전송한다.

또한, 예를들면 상기 매크로 블럭(MB(i,j))에 있어서 움직임 예측이 필드 움직임 예측 모드에서 DCT 변환이 필드 직교 변환 모드인 경우 당해 매크로 블럭(MB(i,j))에서는 기수 필드에서 얻어진 예측 화상과 기수 필드의 원화상과의 차분과 기수 필드의 움직임 필터를 부호화한다. 또한, 상기 매크로 블럭(MB(i+1,j))에서는 우수 필드에서 얻은 예측 화상과 우수 필드의 원화상과의 차분과 우수 필드의 움직임 벡터를 부호화한다.

더욱이 예를들면 상기 매크로 블럭(MB(i,j))에 있어서 움직임 예측이 필드 움직임 예측 모드에서는 DCT 변환이 프레임 직교 변환 모드인 경우 당해 매크로 블럭 MB(i,j)에서는 참조 프레임에서 얻은 당해 매크로 블럭 MB(i,j)의 위치에 대한 예측 화상과 입력 화상과의 프레임 차분과 기수 필드의 움직임 벡터와 우수 필드의 움직임 벡터를 전송한다. 또한, 상기 매크로 블럭 MB(i+1,j)에서는 참조 프레임에서 뽑아낸 당해 매크로 블럭 MB(i+1,j)의 위치에 대한 예측 화상과 입력 화상과의 프레임 차분을 전송한다.

또한 예를들면 상기 매크로 블럭 MB(i,j)에 있어서, 움직임 예측이 프레임 움직임 예측 모드에서, DCT 변환이 필드 직교 변환 모드인 경우 당해 매크로 블럭 MB(i,j)에서는 기수 필드에서 뽑아낸 예측 화상과 기수 필드의 원화상과의 차분과 당해 매크로 블럭 MB(i,j)의 프레임 움직임 벡터와 상기 매크로 블럭 MB(i+1,j)의 프레임 움직임 벡터를 전송한다. 또한 상기 매크로 블럭 MB(i+1,j)에서는 기수 필드의 예측 화상과 입력 화상과의 차분을 전송한다.

그런데, 본 실시예의 부호화 장치에서는, 종래의 매크로 블럭 형태로 확장 비트를 부가하여 종래와의 호환성을 가지게 하여 본 부호를 실현하고 있다.

즉, 실시예 1의 경우 예를들면 B 프레임에 있어서 매크로 블럭 타입은 상술한 바와 같이 전예측, 후예측, 양예측의 3 가지가 있는데, 전예측에 대해서 필드 움직임 예측 모드의 경우는 전 프레임의 기수 필드와 우수 필드에서의 예측의 2종류가 생각되어지므로, 어느것의 예측인가를 인식하는 확장 비트를 가하는 것에 의해 본 부호를 실현하고 있다. 이 경우의 예측은 2 가지가 되므로 확장 비트는 1개의 방향(전, 후 예측)에 대해서 1 비트 부가하면 좋다. 예를들면 전 또는 후 예측에서 기수 필드에서의 예측의 경우는 부호 “1”을, 우수 필드에서의 예측의 경우는 부호 “0”을 확장 비트로 하여 종래의 매크로 블럭 타입에 부가하면 좋기 때문이다. 또한 전 또는 후 예측에 대해서 양방의 확장 비트가 부가된다.

또한, 프레임 움직임 예측 모드이면 확장 비트는 부가되지 않으며 종래의 비트 스트림(MPEG)과 같은 형식이 된다.

이상의 사실은 P 프레임의 경우에도 마찬가지로 적용된다.

다음에, 본 실시예의 경우, 예컨대 B 프레임에 있어서 매크로 블럭 타입은 상술한 바와 같이 전예측, 후예측, 양예측이 있는데, 전예측에 대해서 필드 움직임 예측 모드시, 기수 필드로부터의 예측인지, 우수 필드로부터의 예측인지, 자기의 프레임내의 기수 필드로부터의 예측인지 인식시키는 확장 비트를 매크로 블럭 타입에 부가해야 한다. 즉, 전예측의 필드 움직임 예측 모드에선, 자기 프레임내로부터의 예측이 있으므로 기수 우수를 포함하고 3 가지의 예측을 확장 비트로 표현하기 위해선 1 또는 2 비트의 확장비트가 필요하게 되며 후예측의 필드 움직임 예측 모드에선 기수, 우수의 2가지 뿐이므로, 항상 확장 비트는 1비트 필요해진다. 예컨대 전예측에서는 전 프레임의 기수 필드로부터의 예측의 경우는 부호 “1”, 전 프레임의 우수 필드로부터의 예측의 경우는 부호 “01”, 현 프레임의 기수 필드로부터의 예측의 경우는 부호 “11”를 부가하고, 후예측에서는 후 프레임의 기수 필드로부터의 예측의 경우는 부호 “1”, 후 프레임의 우수 필드로부터의 예측의 경우는 부호 “0”을 확장 비트로서 종래의 매크로 블럭 타입에 부가하면 된다.

또한, 프레임에서 처리하는 모드이면 확장 비트는 부가되지 않으며 종래의 비트 스트림(MPEG)과 같은 형식이 된다. 또, 양예측에서는 전 또는 후예측에 대해서 양방의 확장 비트가 부가된다.

이상의 사실은 P 프레임의 경우에도 마찬가지로 적용된다.

또한, 이 변형으로서 상기 전 예측의 경우의 확장 비트를 1 비트로 줄일 수도 있다. 즉, 필드 움직임 예측 모드에서의 우수 사이클에서 제17도에 나타난 바와 같이 시간적 및 위치적으로 가장 떨어진 전 프레임의 기수 필드로부터의 도면 중 일정 쇄선으로 나타내는 예측을 폐지하므로서 전 예측을 2 개로 줄이고 1 비트의 확장으로 전 움직임 예측 모드를 전송할 수 있다. 구체적으로는 기수 사이클에서 전 예측에서는 전 프레임의 기수 필드로부터의 예측의 경우는 부호 “1”, 전 프레임의 우수 필드로부터의 예측의 경우는 부호 “0”, 또, 우수 사이클에서 전 예측에서는 현 프레임의 기수 필드로부터의 예측의 경우는 부호 “1”, 전 프레임의 우수 필드로부터의 예측의 경우는 부호 “0”, 또한, 후 예측에서는 후 프레임의 기수 필드로부터의 예측의 경우는 부호 “1”, 후 프레임의 우수 필드로부터의 예측의 경우는 부호 “0”을, 확장 비트로서 종래의 매크로 블럭 타입에 부가하면 된다.

제18도에 실시예 2의 부호화 장치의 구성예를 도시한다. 또한, 이 제18도에서 상술한 제1도와 마찬가지의 구성요소에는 동일 지시 부호를 붙이고 그 상세한 설명에 대해서는 생략한다.

이 실시예 2의 장치의 구성은 3 패스에 의한 부호화 장치이며 1 프레임을 처리하는데 3회 처리를 행하는 것이다.

즉, 이 실시예 2의 장치에 있어서는, 1 패스는 고정 양자화 폭에 의한 제2의 부호화 처리 모드(프레임내 프레임간 예측 있음)의 처리를 행하며, 2 패스는 고정 양자화 폭에 의한 상기 제1의 부호화 처리 모드(프레임내 프레임간 예측없음)의 처리를 행하고 3 패스는 상기 1 패스, 2 패스 중에서 발생 비트수가 적은 처리를 선택하고 양자화 폭을 제어하여 처리한다.

여기에서 실시예 2의 장치에서는 상기 프레임 메모리군(10)의 후단에 후술하는 매크로 블럭화기(55)와 절환 스위치(57)와 필드 블럭화 변환 회로(56)와 절환 스위치(58)가 삽입 접속된다. 또, 프레임 메모리군(10)으로부터의 화상 데이타는 프레임 및 필드 움직임 검출을 행하는 움직임 검출 회로(51)로 보내진다. 이 움직임 검출회로(51)부터의 출력을 직교 변환의 블럭화 및 움직임 예측의 프레임/필드 모드를 선택하는 모드 판정회로(52)와 상기 프레임 메모리군(20) 및 가변장 부호화 회로(15)로 보내진다.

상기 모드 판정회로(52)부터의 출력 모드 데이타는 상기 프레임 메모리군(20) 및 가변장 부호화 회로(15)로 보내지며 그중의 필드 직교 변환 모드 데이타는 2 입력 AND 게이트(53)의 한쪽의 입력 단자로 보내진다. 해당 2 입력 AND 게이트(53)의 다른쪽의 입력 단자에는 인버터(54)를 거쳐서 상기 1 패스, 2 패스, 3 패스에 따라서 절환되는 절환 스위치(59)의 출력이 공급되게 되어 있다. 또, 상기 2 입력 AND 게이트의 출력 단자는 상기 절환 스위치(57, 58)의 절환 제어 단자와 접속되어 있다.

상기 가변장 부호화 회로(15)로부터는 발생 비트수의 데이타가 출력되며 이 발생 비트수의 데이타에 의거해서 상기 제1, 제2의 부호화 처리 모드중 어느것인가 발생 비트수가 적은쪽의 모드를 선택하는 선택회로(프레임내 필드간 예측 유무 판정회로)(60)로 보내진다. 또한, 상기 버퍼(16)로부터의 축적량 데이타는 상기 가변장 부호화 회로(15)와 더불어 절환 스위치(61)의 한쪽의 피절환 단자에 공급된다. 이 절환 스위치(61)의 다른쪽의 피절환 단자에는 1, 2 패스의 고정값이 공급된다.

이같은 실시예 2의 장치에서 단자1에 입력된 화상은 한번 프레임 메모리군(10)에 보존되며, 상기 프레임 메모리군(10)으로부터 필요한 프레임 또는 필드의 데이타가 호출됨과 더불어 이들 화상 데이타를 사용하여 상기 움직임 검출기(51)에 의해서 벡터가 구해진다. 상기 모드 판정회로(52)에서는 상기 움직임 검출기(51)로부터의 움직임 예측 잔여분으로부터 매크로 블럭마다 필드/프레임의 모드의 판정을 행한다. 또 프레임 메모리군(10)의 후단에 접속되는 매크로 블럭화기(55)는 상기 절환 스위치(59)를 거쳐서 1 패스, 2 패스, 3 패스에 대응하는 정보(즉, 상기 제1의 부호화 처리 모드 또는 제2의 부호화 처리 모드인 프레임내 필드간 예측의 유/무의 정보)를 받아들이고, 이 정보로서 제2의 부호화 처리 모드의 정보를 받아들인 경우에는 기수 필드(제1필드)의 블럭만을 전송하여 우수 필드(제2필드)를 전송하고 프레임 직교 변환 모드의 블럭화는 OFF로 한다. 또, 상기 매크로 블럭화기(5)에 있어서 상기 제1의 부호화 처리 모드의 정보에 의거해서 매크로 블럭이 프레임 직교 변환 모드의 블럭으로 된 화상 데이타는 움직임 검출기(51)로부터의 잔여분으로부터 상기 모드 판정회로(52)에 있어서 필드 모드로 판정된 경우에는 필드 블럭화 변환 회로(56)에서 프레임 직교 변환 모드의 블럭으로 변환된다.

상기 1 패스, 2 패스에서 각각 고정의 양자화 폭으로 부호화해 가고, 상기 선택회로(60)에서 비트 발생량이 비교되어 프레임내 필드간 예측 유/무중 발생량이 적은 모드가 프레임마다 선택되며, 3 패스에서 실제의 부호화가 행해진다. 이때 선택된 모드의 정보는 프레임마다 1 비트 부가된다.

제19도에는 화상 신호의 복호기의 블럭도를 도시한다. 즉, 본 실시예의 고능률 복호화 장치는, 재생되는 화상 부호화 데이타 및 검출 움직임 벡터 정보와 움직임 예측 모드 정보와 블럭화 모드 정보(직교 변환 모드 정보)와 부호화 처리 모드 정보(부호화 처리 모드 데이타)를 포함하는 헤더 정보를 수신하여 복호화하고, 상기 복호화된 화상 복호화 데이타와 더불어 상기 헤더 정보의 검출 움직임 벡터 정보의 움직임 예측 모드 정보와 직교 변환 모드 정보와 부호화 처리 모드 데이타를 출력하는 역가변장 부호화 회로(51)와, 상기 부호화 처리 모드 데이타로부터 상기 화상 복호화 데이타를 축적하는 프레임 버퍼(61, 62, 64)에서의 어드레스 인크리멘트 값을 산출하고, 각각의 매크로 블럭의 선두 어드레스를 구하고, 그 선두 어드레스를 상기 프레임 버퍼(61, 62, 64)에 제공하는 어드레스 발생기(81. 82, 83)와, 상기 선두 어드레스 이외의 상기 매크로 블럭의 상대 어드레스를 상기 프레임 버퍼(61, 62, 63)에 가해서 데이타를 억세스하고, 상기 검출 움직임 벡터와 상기 움직임 예측 모드 정보와 상기 직교 변환 모드 정보와 상기 부호화 처리 모드 데이타를 수신하고, 이들 모드 정보에 대응한 움직임 보상 프레임 또는 필드간 예측을 실행하고, 움직임 보상된 화상신호를 상기 프레임 버퍼(61, 62, 64)로 보내도록 구성한 움직임 보상 회로(59, 60, 63, 65, 66)를 구비한 것이다.

이 제19도에서 상기 실시예의 고능률 부호화 장치에 의해 부호화된 데이타는 일단, CD 등의 저장 매체에 기록된다. 이 CD 등으로부터 재생된 부호화 데이타는 입력단자(50)를 거쳐, 우선 역가변장 부호화 회로(51)에서 시이퀀스마다, 프레임 그룹마다, 프레임마다 헤더 정보 등이 복호화된다. 상기 프레임의 기수 사이클에서는 슬라이스(매크로 블럭의 그룹)마다 헤더 정보가 복호화되며, 양자화 폭은 이 슬라이스의 헤더에 포함된다. 그리고, 매크로 블럭마다 매크로 블럭의 어드레스와 프레임/필드 움직임 예측 모드 및 프레임/필드 직교 변환 모드 정보와 부호화 처리 모드 데이타와 부호 방식을 나타내는 매크로 블럭 타입이 복호화되고 양자화 폭은 갱신할때 복호화된다.

또한, 매크로 블럭에서의 블럭화가 프레임 직교 변환 모드인 경우, 기수 사이클에서 매크로 블럭 전체를 복호하고 우수 사이클에서는 아무것도 복호하지 않는다. 또, 블럭화가 필드 직교 변환 모드인 경우는 매크로 블럭중의 기수 필드를 포함하는 블럭만을 기수 사이클에서 복호하고, 우수 사이클에서 우수 필드를 포함하는 블럭을 복호한다.

화상 정보는, 역양자화 처리를 행하는 역양자화기(53)와 역 DCT 변환 처리를 행하는 역 DCT 회로(54)를 거쳐서 복호화되며, 매크로 블럭 타입에 의해서 차분 화상인지 어떤지의 판정이 행해지며, 이 판정 결과에 따라서 가산기(56)에 의해(MPEG 부호화의 비인트라/인트라에 대응한다) 참조 화상에 가산하는지 또는 가산하지 않는지를 절환하는 모드 스위치(57)를 절환한다. 복호화된 화상은, I 프레임 또는 P 프레임의 경우는 프레임 버퍼(64 또는 61)에 (I 프레임, P 프레임을 처리할 때마다 교대로) 입력되며, B 프레임의 경우는 프레임 버퍼(62)에 입력된다. 또한, 각 프레임 버퍼는, 2 개의 필드 버퍼로 이루어지며, 기수/우수 필드 화상은, 각각의 필드 버퍼로 나누어져 저장된다. 또, 이 프레임 버퍼로의 기록은 스위치(58)의 절환으로 제어된다.

이때, 프레임 버퍼(61, 62, 64)에 기록되는 어드레스는 어드레스 발생기(81, 82, 83)에 의해 주어진다. 이 어드레스 발생기(81, 82, 83)에서는 매크로 블럭의 헤더 정보중의 부호화 처리 모드 데이타에서 프레임 버퍼(61, 62, 64)에서의 어드레스 인크리멘트 값을 계산하고 각각의 매크로 블럭의 선두 어드레스를 구하고 있다.

또한, 양자화폭의 데이타는, 각각 1 필드분 메모리(52)에 기억된다. 이 양자화폭 데이타는, 역가변장 부호화 회로(51)의 출력에 따라서 절환되는 스위치(55)를 거쳐서 역양자화기(53)로 보내진다. 여기에서, 우수 사이클에서는 매크로 블럭마다 복호화되는 매크로 블럭 어드레스와의 매크로 블럭 타입과 이것이 나타내는 예측 방식에 필요한 움직임 벡터가 복호되고, 참조 필드로부터 움직임 보상된 화상에 다시 전송되어 오는 차분 화상이 가산되어 재생화를 얻는다.

또, 상기 각 프레임 버퍼(64, 62, 61)의 데이타는 각 움직임 보상 처리 회로(65, 66, 59, 60, 63)에 의해서 움직임 보상된다. 이때, 각 움직임 보상 회로는 DCT 처리에서의 직교 변환 모드(프레임/필드)에 의해 프레임의 움직임 보상/필드의 움직임 보상을 절환한다.

이들 움직임 보상된 화상은 절환 선택 스위치(67, 68, 71)의 각 피선택 단자로 보내진다. 이들 절환 선택 스위치(67, 68, 71)는 매크로 블럭 타입의 복호 방식이 나타내는 참조 필드 또는 프레임이 끄집어내지도륵 절환되는 것이다. 여기에서 상기 절환 선택 스위치(71)에는 상기 절환 선택 스위치(67 및 68)의 출력을 가산기(69)에서 가산한 후에 나눗셈기(70)에서 1/2로 된 신호와 상기 스위치(67)의 출력이 공급된다. 해당 스위치(71)의 출력은 상기 스위치(57)로 보내어진다.

또한, 각 프레임 버퍼(64, 61, 62)의 출력은 절환 선택 스위치(72)를 거쳐서 디스플레이(73)로 보내진다. 해당 디스플레이(73)에는 복호된 순서가 아니고, 재생 화상의 순서로 표시되도록 절환된 상기 절환 선택 스위치(72)의 출력이 공급된다. 이것으로 화상이 얻어진다.

상술한 사실에서 예컨대 상술한 제24도에 도시하듯이 정지한 배경의 바로앞에 동체(CA)가 있는 것의 경우에는 1 프레임을 보면 필드 사이에서 움직임이 있기 때문에 이같은 부분은 빗살형(KS)으로 되는데, 본 실시예 장치에 의하면 이같이 움직이는 부분은 필드 직교 변환 모드에서 부호화되므로, 필드별로된 흔들림이 없는 화상으로서 처리할 수 있고, 기수/우수간의 움직임 보상에 의해서 고능률로 고화질의 동화가 재생된다. 즉, 예컨대 제20도에 도시하듯이 기수 사이클시, 움직이는 부분을 필드 움직임 예측 모드에서 처리함과 더불어 정지 부분은 프레임 직교 변환 모드에서 처리한다. 또한, 우수 사이클에서 이미 화상이 되어 있는 부분은 제21도의 도면중 사선으로 나타낸 부분이 된다. 이 제21도의 도면중 사선부분이외는 즉 움직이는 부분은 움직임 보상으로 복호화한다.

그런데, 본 실시예에선 우수 사이클에서는 필드 직교 변환 모드에서 처리된 매크로 블럭만을 복호하므로 매크로 블럭 어드레스를 알 필요가 있다. 이 매크로 블럭 어드레스를 아는 방법은 2 가지 있고, 하나는 앞서 말한 우수 사비클의 매크로 블럭마다 매크로 블럭의 어드레스를 전송하는 방법이고 또 하나는 기수 사이클에서 1 필드분 필드 직교 변환 모드/프레임 직교 변환 모드의 정보를 기억해두고 각 직교 변환 모드의 열로부터 필드 직교 변환 모드로 되어 있는 매크로 블럭의 어드레스를 환산하는 방법이다. 전자의 이점은 메모리의 추가가 필요없는 것이며 후자의 이점은 전송 정보가 증가하지 않는 것이다. 양자화 폭도 마찬가지며 앞서 말한 기수 사이클에서 1 필드분 기억하는 방법을 취하지 않고 매크로 블럭마다 전송함으로써 실현된다.

이상 말한 것에서 본 실시예 복호 장치에 의하면 제1, 제2의 부호화 처리 모드에 따락서 매크로 블럭 단위에서 프레임 직교 변환 모드와 필드 직교 변환 모드를 절환함과 더불어 프레임 움직임 예측 모드와 필드 움직임 예측 모드도 절환하고, 프레임 처리에서는 기수 필드와 우수 필드를 함께 복호화하고, 필드 처리에서는 기수 필드만을 복호화하고 다시 이 사이클에서의 양자화 폭을 기억해두고, 다음 우수 사이클에서는 이 기억한 정보를 사용하여 필드 직교 변환 모드의 매크로 블럭만을 움직임 보상해서 재생 화상을 복호화하게 하고 있으므로 효율이 양호한 부호화 데이타를 전송할 수 있다. 즉, 적은 전송 정보로 고화질의 동화를 재생하는 것이 가능해진다.

상술한 바와 같이 본 발명의 화상 신호의 고능률 부호화 장치에 의하면 필드 구성의 동화에 대해서, 움직임이 적은 화상도 움직임이 많은 화상도 또, 이들 양자가 혼재한 화상이라도 필드 처리 또는 프레임 처리를 효율적으로 행할 수 있게 되며 따라서 작은 전송 정보로 후의 본 발명의 고능률 부호화 장치에서의 복호화시에 고화질의 동화를 재생하는 것이 가능해진다.

Claims (2)

1. 복수의 화소의 2 차원 배열로 이루어지는 매크로 블럭을 단위로하여 부호화를 실행하는 화상 신호의 고능률 부호화 장치에 있어서, 상기 매크로 블럭 단위로 프레임간의 움직임 벡터와 각 화소의 절대치 차분화를 검출하는 수단과 상기 매크로 블럭 단위로 상기 프레임의 화소의 스캔의 기수 또는 우수로 나누어진 것으로 이루어진 필드간의 움직임 벡터와 각 화소의 절대치 차분화를 검출하는 수단으로 이루어진 움직임 검출 수단과, 상기 매크로 블럭에 있어서 프레임을 단위로 하여 움직임 보상을 실행하는 프레임 예측 모드와 상기 매크로 블럭에 있어서 필드를 단위로 하여 움직임 보상을 실행하는 필드 예측 모드의 어느 것이 움직임 보상을 실행할 때 효율이 양호한지를 판정하여 효율이 양호한 예측 모드를 선택하는 제1의 모드 선택 수단과, 상기 매크로 블럭에 있어서 프레임을 단위로 하여 직교 변환을 실행하도록 블럭화하는 프레임 처리 모드와 상기 매크로 블럭에 있어서 필드를 단위로 하여 직교 변환을 실행하도록 블럭화하는 필드 처리 모드의 어느 것이 직교 변환을 실행할 때 효율이 양호한지를 상기 움직임 검출수단 및 상기 제1의 모드 선택 수단으로부터 출력되는 정보를 이용하여 판정하고, 효율이 양호한 블럭화의 모드를 선택하는 제2의 모드 선택 수단과, 1 프레임내의 각 매크로 블럭 마다 상기 블럭화를 상기 프레임 처리 모드 또는 상기 필드 처리 모드로 적응적으로 절환하고, 각 모드에 기초하여 각 매크로 블럭을 부호화하는 제1의 부호화 처리 모드와, 1 프레임내의 모든 매크로 블럭의 상기 블럭화를 상기 필드 처리 모드로 실행하고, 인터레이스에 있어서 기수 필드의 스캔을 실행하는 기간의 기수 사이클에서 매크로 블럭에 있어서 기수 필드만 1 프레임분 부호화하고, 다음에 인터레이스에 있어서 우수 필드의 스캔을 실행하는 기간의 우수 사이클에서 매크로 블럭에 있어서 우수 필드를 1 프레임분 부호화하는 제2의 부호화 처리 모드의 어느 것이 부호화할 때 효율이 양호한지를 판정하여 효율이 양호한 부호화 처리 모드를 선택하는 제3의 모드 선택 수단과, 상기 기수 사이클인지 또는 상기 우수 사이클인지를 인식하여, 상기 부호화 처리 모드가 제1의 부호화 처리 모드인 경우에는 상기 기수 사이클에서 상기 블럭화 모드에 대응하여 블럭화된 매크로 블럭을 출력하도록 프레임 메모리군을 제어하고, 상기 부호화 처리 모드가 제2의 부호화 처리 모드인 경우에는 상기 기수 사이클 및 우수 사이클에서 상기 필드 처리 모드에 대응하여 블럭화된 매크로 블럭을 출력하도록 프레임 메모리군을 제어하는 어드레스 발생 수단과, 상기 제1의 모드 선택 수단에서 선택된 움직임 예측 모드 정보와 상기 제2의 모드 선택 수단에서 선택된 블럭화 모드 정보를 수신하여, 해당 모드 정보에 대응하여 움직임 보상 프레임 또는 필드간 예측을 실행하는 움직임 보상 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 신호의 고능률 부호화 장치.
2. 재생된 화상 부호화 데이타 및 검출 움직임 벡터 정보와, 움직임 예측을 프레임 단위로 실행할 것인지 또는 필드 단위로 실행할 것인지를 나타내는 움직임 예측 모드 정보와, 프레임을 단위로 하여 직교 변환을 실행할 것인지 또는 필드를 단위로 하여 직교 변환을 실행할 것인지를 나타내는 블럭화 모드 정보와, 1 프레임 내의 각 매크로 블럭 마다 상기 프레임 직교 변환 모드와 상기 필드 직교 변환 모드를 적응적으로 절환하여 각 매크로 블럭을 부호화할 것인지, 또는 1 프레임 내의 전체 매크로 블럭의 상기 직교 변환의 블럭화를 상기 필드 직교 변환 모드에서 실행하고, 인터레이스에 있어서 기수 필드의 스캔을 실행하는 기간의 기수 사이클에서 매크로 블럭에 있어서 기수 필드만 1 프레임분 부호화하고, 다음에 인터레이스에 있어서 우수 필드의 스캔을 실행하는 기간의 우수 사이클에서 매크로 블럭에 있어서 우수 필드를 1 프레임분 부호화할 것인지를 나타내는 부호화 처리 모드 정보를 포함한 헤더 정보를 수신하여 복호화하고, 상기 복호화된 화상 복호화 데이타와 함께 상기 검출 움직임 벡터 정보와 움직임 예측 모드 정보와 블럭화 모드 정보와 부호화 처리 모드 정보를 출력하는 역가변장 부호화 수단과, 상기 부호화 처리 모드 정보에서 상기 화상 복호화 데이타를 축적하는 프레임 버퍼에서의 어드레스 인크리멘트 값을 산출하여, 각각의 매크로 블럭의 선두 어드레스를 구하고, 이때 우수 사이클에서는 우수 사이클의 매크로 블럭마다 매크로 블럭의 어드레스를 얻게 되고, 기수 사이클에서는 1 필드분의 필드 직교 변환 모드/프레임 직교 변환 모드의 정보를 기억해두고, 각 직교 변환 모드의 열로부터 필드 직교 변환 모드로 되어 있는 매크로 블럭의 어드레스를 환산해서 구하여, 해당 선두 어드레스를 상기 프레임 버퍼에 제공하는 어드레스 발생 수단과, 상기 선두 어드레스 이외의 상기 매크로 블럭의 상대 어드레스를 상기 프레임 버퍼에 가공하여 데이타를 억세스하고, 상기 검출 움직임 벡터 정보와 상기 움직임 예측 모드 정보와 상기 블럭화 모드 정보와 상기 부호화 처리 모드 정보를 수신하여 해당 모드 정보에 대응한 움직임 보상을 실행하고, 움직임 보상된 화상 신호를 상기 프레임 버퍼에 전송하도록 구성된 움직임 보상 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 신호의 고능률 복호화 장치.