TW411698B - Methods for encoding and decoding the image sequences - Google Patents

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TW411698B
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frame
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Yuichiro Nakaya
Yoshito Nene
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Hitachi Ltd
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Description

411698 MU B7 五 發明説明（ [發明所屬之技術領域] 本發明係關於-種圖像序列之編碼之方法及解碼方法，用 框間之預測’ i用量化的數值來表示亮度或是色 [發明之背景] 在圖像序列之高能率編碼中，活用接近時間性之圖框間之 類似性的圖框間預測(移動補償)在資訊壓縮上顯示很大的效 果乃係眾所週知之事。現在成為圖像編碼技術之主流的移 動補彳貝方式，乃為圖像序列編碼方式之國際標準的H 263、 MPEG1、MPEG2中所彩用的半圖素精度之區塊匹配（bl〇ck matching)。該方式係將欲編碼的圖像分割成複數個區塊， 且在各區塊上以鄰接水平•垂直方向之圖素間距離的一半 長度為取小單位來求出其移動向量（motion vector)。當使用 數學式子來表現該處理時就如以下所示。將欲編碼之圖框 (目前圖框）之預測圖像P之座標（x，y)中的抽樣值（亮度或是 色差之強度的抽樣值）設為P ( X，y )，而將參考圖像R (在時間 上與P接近，為已完成編碼之圖框的解碼圖像）之座標（x，y) 中的抽樣值設為R(X，y)。又，當作乂和丫為整數，且假設P 和R在座標值為整數的點上存在著圖素。又，圖素之抽樣值 係當作非為負值的整數來量化。此時，P和R的關係是以下 面的數學式子1來表示。 Ρ(χ，γ) = Κ(χ + ιΐί，γ + νί) (乂，：/)€：8"04<>1....(數1) -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格（210 X 297公釐） 411698
發明説明（ 年对曰修(史威替換頁 Β7 但是，圖像係被分割成Ν個區塊，Bl的圖像&區塊 含的圖素，（ui，vi)係表示第i區塊的移動向量。 ―⑴和”之值在非為整數時，就有必要求=在參考圖 貫際上不存在圖素之點的強度值。作為此時的處理，常 人使用者為使用週邊4圖素的雙線型内插法。當以數學式子 來敘述該内插方式時，若將d設為正的整^ 為 〇$P，q<d，則R(x + p/d，y + q/d)可以下面之數學式子2來表 示0 R(x + p/d>y + q/d) = ((d-q)((d.p)R(X)y) + pR(x+ljy)) + q(d-p)R(x,y+ 1 ) + pR U+i，y+i)))//d2......(數 2) 但是，「//」為除法之一種，其特徵係將通常除法運算 (依實數運算所進行之料運算）的結果捨人成㈣的整數。 圖1係顯示H.263編碼器的構成例1〇〇。H 263係採用組合 區塊匹配和DCT(離散餘弦變換）之混合編碼方式（圖框間/ 圖框内適應編碼方法），作為其編碼方式。減法器⑽係計 算輸入圖像（目前圖框之原圖像)1〇1和圖框間，圖框内編碼 切換開關丨19之輸出圖像113(後述）的差，以輸出誤差圖像 103。該誤差圖像，係在利用DCT變換器1〇4變換成dc 丁係 數之後再利用量化器105予以量化，並成為量化dc 丁係數 I 06。4量化DCT计數係在當作傳輸資訊輸出至通信通路的 同時，亦會在編碼器内作為合成圖框間預測圖像之用。以 -5- 本紙浪尺度適用中國國家標準(cnsTT^(21〇X297公楚） 411698 五、發明説明（3 ) 下說明預測圖像合成的順序。上數量化DCT係數106，係經 由逆量化器1 08和逆DCT變換器1 09而成為解碼誤差圖像 11 〇 (與接收側再生的誤差圖像為相同的圖像）。於此，係在 加法器1 1 1中加上圖框間/圖框内編碼切換開關1 1 9之輸出 圖像113 (後述），以獲得目前圖框之解碼圖像112(與接收側 再生的目前圖框之解碼圖像為相同的圖像）。該圖像一旦被 儲存在圖框記憶體114内，則只會被延遲丨圖框的時間。因 而，在現時點上，圖框記憶體114會輸出前圖框之解碼圖像 115。該前圖框之解碼圖像和目前圖框之輸入圖像1〇1係被 輸入至區塊匹配部116内，以進行區塊匹配之處理。在區塊 匹配中係將圖像分割成複數個區塊，且藉由從前圖框之解 碼圖像中取出在各區塊上最與目前圖框之原圖像相似的部 份，就可合成目前圖框之預測圖像117。此時，各區塊在前 圖框和目d圖框之間有必要進行檢測是哪一個已移動的處 理（移動推疋處理）。依移動推定處理所檢測出的各區塊之移 動向量，會當作應移動的資訊12〇而被傳送至接收側。接收 側係可從移動向量資訊和前圖框之解碼圖像中，合成與獨 自^由發送側所獲得者相同的預測圖像。預測圖像117，係與 〇」仏號1 1 8同時被輸入至圖框間/圖框内編碼切換開關 119上。該開關係藉由選擇兩輸入中之任一個，以切換圖框 間編碼和圖框内編碼。在預測圖像117被選擇的情況時（圖2 表示該情況），會進行圖框間編碼。另_方面，在「〇」信 號被選擇的情況時，由於輸入圖像會以原狀被DCT編碼且 被輸出至通仏路，所以會進行圖框内編碼。為了使接收側 -6-
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正確獲得解·像’而有必要知道已在發送側進行圖框間 編碼或是進行圖㈣編碼。因此識別旗標i2i會被輸出至通 #路。“最終的H.263編碼位元流（…价咖）123可在多工器 122上精由將里化DCT係數、移動向量、圖框内/圖框間識 別旗標之資訊予以多工化來獲得。 。圖2係顯示接收W1之編碼器所輸出之編碼位元流的解碼 器200之構成例。已接收的Η·263位元流217，係利用分離器 2i6分離成量化DCT係數2〇1、移動向量資訊2〇2及圖框内/ 圖框間識別旗標203。量化DCT係數2〇1係經由逆量化器2〇4 和延DCT變換器205而成為被解碼的誤差圖像2〇6。該誤差 圖像係利用加法器207將圖框間/圖框内編碼切換開關214 之輸出圖像215進行加法運算，並#作解碼圖像綱予以輸 出圖框間/圖框内編碼切換@目，係按照圖框間/圖框 内編碼識別旗標203切換輸出。進行圖框間編碼時所使用的 預測圖像212，係在預測圖像合成部2n中被合成者。在 方；被儲存在圖框έ己憶體209内的前圖框之解碼圖像 21 〇，係按照已接收的移動向量資訊202而在各區塊上進行 使位置移動的處理。另一方面在圖框内編碼的情況，圖框 間/圖框内編碼切換開關，係以原狀輸出「0」信號213。 Η.263所編碼的圖像，係由持有亮度資訊之丨張亮度平面 (Y平面）和持有色資訊（亦稱為色差資訊）的2張色差平面（U 平面和V平面）所構成。此時，其特徵係在圖像於水平方向 持有2m圖素，於垂直方向持有2η圖素的情況時（⑺和η為正 的整數），Υ平面會在水平方向持有2m個，在垂直方向持有 411698 丨年:F時(更碎替換頁 —— _L一.—^^一 B / 五、發明説明（5 ) 2n個圖素，而u&V平面在水平方向持有爪個，在垂直方向 持有η個圖素。之所以色差平面之解像度會很低，係因其特 欲為人的視覺在色差空間上的變化比較遲鈍所致。將該種 圖像當作輸入，並將在Η.263中被稱為巨塊（macr〇 block)的 區塊當作單位來進行編碼•解碼之處理。圖3係顯示巨塊之 構成。巨塊係由Y區塊、U區塊、V區塊3個區塊所構成，而 持有亮度值資訊之Y區塊301的大小成為16x 16圖素，持有 色差資訊之U區塊302及V區塊303的大小成為8 χ 8圖素。 在Η.263中，對於各巨塊而言係適用半圖素精度的區塊匹 配。因而，當將被推定的移動向量當作（u，ν)時，u和ν就可 各自以圖素間距離的一半，換句話說可以丨/ 2為最小單位來 求出。此時的強度值（以下，將「亮度值」和色差之強度值 通稱為「強度值」）之内插處理之樣態係顯示在圖4中。在 Η.263中’進行數學式子2之内插之際，除法運算的結果會 被捨入成最接近的整數，且在除算的結果成為整數加上〇.5 的值時，會進行在遠離〇的方向上加上此的處理。換句話 說，圖4中，當將圖素401、402、403、404的強度值各自 叹為La、Lb、Lc、Ld時（La、Lb、Lc、Ld非為負值的整 數）’想利用内插法求出強度值的位置405、4〇6、4〇7、 408之強度值la、lb、Ic、Id(Ia、lb、Ic、Id非為負的整 數），可依以下之式子來表示。 I a = L a [Ib = (La + Lb+ 1 )/2] -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CMS) A4規格(21〇x 297公釐） 411698
A7 五、發明説明（6 B7
·.·(數 3) [Ic = (La + Lc+ 1 )/2] [Id = (La + Lb + Lc + Ld + 2)/4] 但是，[]」係表示捨去小數部份的除法運算。此時，係 考慮計算因除算之結果捨入成整數值的處理所發生的誤差 之期待值。想利用内插法求出強度值的位置，係將成為圖4 之位置405、406 ' 407及408的機率各自設為丨/4。此時， 求出位置405之強度值1&之際的誤差很顯然為〇。又，求出 位置406之強度值lb之際的誤差，係在La + Lb為偶數的情況 成為0 ,為奇數的情況則由於其係進行加算所以會成為 1 / 2。L a + L b變成偶數的機率和變成奇數的機率若皆設為 1/2的話，則誤差之期待值成為〇.1/2+1/2.1/2=：1/4。求 出位置4 0 7之強度值I c之際誤差之期待值亦與丨b之情況相同 變成1/4。求出位置408之強度值id之際，以4除 La + Lb + Lc + Ld之際的餘數為〇、i、2、3之情況的誤差會 各自變成0、_1/4、1/2、1/4，且若將餘數從〇變成3的機 率分別設為等機率的話，則誤差之期待值會變成〇 ·丨/4 _ 1/4 · 1/4+1/2 · 1/4+1/4 · 1/4=1/8。如上面所述，位置 405〜408中之強度值被計算的機率若設為等機率的話，則 取終的誤差之期待值會變成〇 · 1/4+1/4 · 1/4+1/4 · 1/4+1/8 · 1/4 = 5/32。此意味著每一次依區塊匹配進行移 動補償時，會在圖素之強度值上發生5 / 3 2之誤差之意。一 般在低速率編碼的情況，由於無法充分確保用以將圖框間 預測誤差編碼的位元數，所以有增大DCT係數之量化步級 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 411698
尺：P S1Ze )的傾向。因而，在移動補償中所發生的誤差 就又仔很難利用誤差編碼來加以修正。在此時若未進行圖 框内、’扁碼而-直持續進行圖框間編碼的情況，⑪會有因蓄 積上述誤差而帶給再生圖像不良影響的情況。 如上面說明般，色差平面之圖素數會在縱方向、橫方向上 同時使圖素數成為_半。因而，對利區塊和v區塊而言， 可以使用各自以2除γ區塊之移動向量之水平•垂直成分的 值。此時，由於原先丫區塊之移動向量之水平•垂直成分的 II和V皆為1 /2之整數倍的值，所以再執行通常的除法運算 時’移動向量會出現1/4之整數倍的值。但是由於座標值在 取1 /4之整數倍時的強度值之内插運算會變複雜，所以在 H.263中U區塊和γ區塊之移動向量亦會被捨入成半圖素精 度。此時的捨入方法係如以下所示。現在係設為 u/2 r+s/4。此時’ 為整數，進而s取〇以上3以下的 值。當s為0或是2時由於u / 2為1 / 2的整數倍，所以沒有必要 進行捨入。但是，當s為1或是3時，會將之進行捨入成2的 操作。此係因藉由提鬲s變為2的機率，以增加進行強度值 之内插的次數，並使之在移動補償處理中持有過濾的作用 之故。當各自將進行捨入前的s值取為〇〜3之值的機率設為 1/4時，在捨入結束之後s變為〇、2的機率就會各自變成W4 和3 / 4。以上’雖係關於移動向量之水平成分u的議題，但 是即使在關於垂直成分v而言亦可完全適用相同的議題。因 而，在U區塊和V區塊之方面，由401之位置的強度值所求 出的機率會成為1/4 · 1/4=1/16，由402及403之位置強度 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 411698
值所求出的機率皆备 ^ 曰成為1/4·3/4 = 3/16，而由404之位置 的強度值所求出的機 曰〕機率會成為3/4 · 3/4 = 9/16。藉由使用 此與上面同樣的手半 _ a , 丁古當求出強度值之誤差的期待值時， 就曰變成0 · 1/16+1/4 · 3/16+1/4 · 3/16+1/8 · 9/16 = 21/128 * 而作？ u 興上面所說明之Y區塊的情況同樣會發生 持續進行圖框内铯臣、 円、.扁碼< 情況時之誤差蓄積的問題。 4上所述在進行圖框間預測，當作亮度或是色強度被量
化的數值來表示的圖像序列編碼及解碼方法中，在進行圖 框間預測中將亮；f式σ A 卜 L度^疋色強度予以量化之際會有發生誤差 蓄積的情況。 [發明之概要] 本發明（目的係在#藉由防止上述誤差之蓄積以提高再生 圖像的畫質。 為了達成上逑目的，藉由進行抑制誤差之發生，或消除已 發生之誤差的操作，以防止誤差之蓄積。 [圖式之簡單說明] 圖1顯示H.263之圖像編碼器之構成例的圖。 圖2顯示H.263之圖像解碼器之構成例的圖。 圖3顯示H.263中之巨塊的構成圖。 圖4顯示半圖素精度之區塊匹配中之亮度值之内插處理的 樣態圖。 圖5顯示被編碼之圖像系列之樣態圖。 圖6顯示軟體圖像編碼裝置之構成例的圖。 圖7顯示軟體圖像解碼裝置之構成例的圖。 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 411698 讀·，y 顆·^^^*〜·**·*1 _*»^*** J—nr^ar Γ.. %»·. »..、·.-·· •^‘♦•^•▲沖心·，·，*零.‘，卜..<·.咖·辦 92· 8. 15 丨 年月 ^_:::::.λΦ 乂:窗 ^
1 __' Β7 _ I 五'發明説明（9 ) 圖8顯示軟體圖像編碼裝置中之處理之流程圖的例示圖。 圖9顯示軟體圖像編碼裝置中之編碼模態決定處理之流程 圖的例示圖。 圖1 0顯示軟體圖像編碼裝置中之圖像位移推定•移動補 償處理之流程圖的例示圖。 圖1 1顯示軟體圖像解碼裝置中之處理之流程圖的例示 圖。 圖1 2顯示軟體圖像解碼裝置中之移動補償處理之流程圖 的例示圖。 圖13顯示記錄由混合{圖框、Ρ+圖框及ρ_圖框之編碼方法 所編碼之位元流的儲存媒體的例示圖。 圖14顯示使用混合Ρ+圖框和ρ_圖框之編碼方法的裝置之 具體例的圖。 圖1 5顯示記錄由混合I圖框、Β圖框、Ρ +圖框及ρ _圖框之 、扁碼方法所編碼之位元流的儲存媒體的例示圖。 圖1 6顯示使用混合Ρ+圖框和圖框之編碼方法的裝置中 所包含之區塊匹配部的例示圖。 、圖1 7顯7F解碼由混合Ρ +圖框和ρ _圖框之編碼方法所編碼 <位疋流的裝置中所包含之預測圖像合成部的例示圖。 [發明之實施形態] 1先，就「習知之技術」中所述之捨入誤差的蓄積會在何 種^况中發生來加以考量。圖5係顯示由可執行ΜΡΕ⑴、 MPEG2、Η.263等的雙方向預測和單方向預測之雙方的編碼 万去所編碼的圖像序列之例。圖像501係由圖框内編碼所編 -12-
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: \ AT ____: Β7 五、發明説明（10 ) ^ 碼的圖框，被稱為！圖框，相對於此，圖像5〇3、5〇5、5〇7 及509被稱為ρ圖框，係利用以之前的！或是ρ圖框對參考圖 像之單方向的圖框間編碼來進行編碼。因而，例如可在將 圖像505予以編碼之際進行以圖像5〇3為參考圖像的圖框間 預測。圖像502、504、506及508被稱為Β圖框，係進行使 用之前和之後之丨或是Ρ圖框之雙方向的圖框間預測。Β圖框 亦具有其他的圖框在進行圖框間預測之際不作為參考圖像 來利用的特徵。首先，在ί圖框中由於未進行移動補償，所 以不會發生移動補償造成捨入誤差之原因。相對於此，在ρ 圖框中只要其進行移動補償，則由於會被當作其他的ρ或是 Β圖框之參考圖像來使用，所以會造成引起捨入誤差之蓄積 的原因。另一方面，Β圖框雖然為了進行移動補償而出現捨 入誤差之蓄積的影響，但是由於未被當作參考圖像來使用 所以不會造成捨入誤差之蓄積的原因。由此事件來看，若 加以防止Ρ圖框中之捨入誤差之蓄積的話，則圖像序列全體 就可緩和捨入誤差之不良影響。另外，在Η 263中雖然存在 有一種歸納Ρ圖框和Β圖框而編碼之被稱為ρ Β圖框的圖框 (例如可歸納編碼圖像5〇3和5 04以作為Ρ Β圖框），但是若將 被組合成的2張圖框當作個別物來考慮的話，則可適用與上 面相同的議題。換句話說，在ΡΒ圖框之中若對相當於ρ圖 框之部份施予捨入誤差的對策的話，則就可防止誤差之蓄 積。 捨入誤差，係在進行強度值之内插之際，在出現整數值加 上0.5的值以作為通常的除法運算（運算結果為實數的除法運 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐） 411698 五 、發明説明（11 异）又結果時，會因將之加在遠離〇的方向上 求出被内插之強度值而進行以4來除二: =情況和3的情況所發生的誤差之絕對值係為= :二二所以在計算誤差之期待值之際會起互相_ 、、尸和^ ^ ’在以正的整數^來除時，餘數為⑼情 =二情沉會互相抵銷)。但是，餘數為2的情況，換句 ::通吊的除算結果出現整數加上〇·5的值時，就無法將 ‘ 2 ’而會與誤差之蓄積息息相關。因此，如此在通 的除异結果出現整數加上〇.5的值之際就可選擇進行加上的 =方法和進行捨去的捨人方法之兩者，並考慮藉由善加 組^鱗方法，以消除已發生的誤差。以下，係將通常的 ^异結果捨人成最接近的整數，且將整數加上^的值加在 遠離0的方向上的捨人方法稱為「正捨人」。又，將通常的 除算結果捨入成最接近的整數，且在接近0的方向上將整數 加上0.5的值予以捨去的捨入方法稱為「負捨入」。數學式 子3雖是顯示在半圖素精度之區塊匹配中進行正捨入的情1 之處理，但是在進行負捨入的情況時，此亦可改寫成如下 所示。 I a = L a [Ib = (La + Lb)/2] [Ic = (La + Lc)/2] ...(數4) [Id = (La + Lb + Lc + Ld + 1 )/4] -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 411698
現在，將内插預測圖像合成 ^ ^ ^ ^ τ又強度值又際進行正捨入的 移動補彳員，當作使用正捨入 ΛΛ ^ ^ ^ ^ ^ 5移動補杈，而將進行負捨入 的移動補侦當作使用負捨入的 辛於户 > 八的移動劇員。又，將進行半圖 塊匹配’且使用正捨入的移動補償所適用的ρ圖 王^!>+圖框’反之將使用負捨人的移動補償所適 框稱為ρ -圖框（此愔況， Μ …丄、_兄Η.263《Ρ圖框皆稱為Ρ+圖框）。！>- 田匡《捨入誤差的期待值’其絕對值係與ρ+圖框中之捨 入誤差的期待值相等’而符號相反。因而，相對於時間 軸’若使Ρ+圖框和Ρ-圖框交互呈現，則可防止捨入誤差之 蓄積。圖5之例子中，若是將圖框503、507當作Ρ+圖框’ 將圖框505、509當作Ρ_圖框的話，則可實現該處理。又， 交互發生Ρ+圖框和Ρ_圖框，係指在3圖框中進行雙方向之 預測之際Ρ+圖框和Ρ_圖框以一張一張地當作參考圖像來使 用之意。一般而言在Β圖框中順方向之預測圖像（例如在將 圖5之圖框504予以編碼之際，將圖框5〇3當作參考圖像來合 成的預測圖像）和逆方向之預測圖像（例如在將圖5之圖框 504予以編碼之際，將圖框5〇5當作參考圖像來合成的預測 圖像）的平均常有可當作預測圖像來使用的情況。因而，'在 此使用Ρ+圖框和Ρ-圖框所合成的圖像平均化，係指消除誤 差之;像之意且很有效。另外，如上所述般，Β圖框中之捨 入處理並不會造成誤差蓄積之原因。因而即使對所有的6圖 框皆適用相同的捨入方法亦不會發生問題。例如，即使圖5 之B圖框502、504、506及508之全部皆基於正捨入而進行 移動補償，亦不會特別造成畫質惡化的原因。在簡化B圖框 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 411698
足解碼處理的意義中，關於B圖框係以只使用一種類的捨入 方法較為人所期望。 圖1 6係顯示對應上述之複數個捨入方法之圖像編碼器的 區塊匹配部1600之例。與其他圖相同的符號，係指相同 物。藉由將圖1之區塊匹配部丨丨6改成丨6〇〇，就可對應複數 個捨入方法。在圖像位移推定器16〇1中，係可在輸入圖像 101和前圖框之解碼圖像112之間進行移動推定的處理。此 結果，可輸出圖像位移資訊12〇。該圖像位移資訊，係在預 測圖像合成器1603中合成預測圖像之際被使用。捨入方法 決定器1602，係用以判定進行現在編碼之圖框中所使用的 捨入方法是當作正捨入，或是負捨入。關於已決定的捨入 方法之資訊1604，係被輸入至預測圖像合成器16〇3内。該 預測圖像合成器，根據由16〇4所指定的捨入方法就可合成 或輸出預測圖像117。另外，在圖丨之區塊匹配部116上，並 無與圖1 6之1602、1604相當的部分，而預測圖像僅可依正 捨入而被合成。又，亦可輸出由區塊所決定的捨入方法 1605，且更進一步將該資訊予以多工而編成傳輸位元流加 以傳輸。 圖1 7係顯示對應複數個捨入方法之圖像解碼器的預測圖 像合成部1700之例。與其他圖相同的符號，係指相同物。 藉由將圖2之預測圖像合成部2 1 1改成1 7〇〇 ,就可對鹿複數 個捨入方法。捨入方法決定器1701，係可決定在進行解碼 之際被適用於預測圖像合成處理的捨入方法。另外，為了 進行正確的解碼，在此所決定的捨入方法，必須為與編碼 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210X297公釐） 411698
之際被適用之捨人方法相同I。例如，由最後被編碼之 框開始計數，原則上對奇數號碼之㈣框適用正捨入，而對 偶數號碼之P圖框適用負捨人，若編碼側之捨人方法決定哭 (例如，圖16之1602)和解碼側之捨入方法決定器17〇1之: 者按照此原則的話，就可進行正確的解碼。關於如此被決 疋的捨入万法之資訊1702、和前圖框之解碼圖像21〇、圖像 位移資訊202，可在預測圖像合成器17〇3中，合成預測圖 像。該預測圖像212會輸出且被活用於解碼圖像之合成中。 另外，亦可考慮在位7C流内編入關於捨入方法的資訊（圖j 6 之編碼器中，如關於捨入方法之資訊16〇5被輸出的情況）。 此情況，#入方法決定器17〇1未被使用，@關於由編碼位 疋流所抽出之捨入方法的資訊17〇4會輸入至預測圖像合成 器1703内。 本發明除了可適用於使用圖丨、2所示之習知型專用電路 •專用晶片的圖像編碼裝置、圖像解碼裝置之外，亦可適 用於使用通用處理器的軟體圖像編碼裝置、軟體圖像解碼 裝置。圖6和7係顯示該軟體圖像編碼裝置6〇〇和軟體圖像解 碼裝置700之例。在軟體圖像編碼裝置6〇〇中，首先輸入圖 像601會被儲存在輸入圖框記憶體6〇2内，而通用處理器^们 係從此讀入資訊而進行編碼之處理。用以驅動該通用處理 器的程式係從硬碟或軟碟等的儲存裝置6〇8中讀出並儲存在 程式用記憶體604内。又，通用處理器係活用處理用記憶體 605以進行編碼之處理。通用處理器所輸出的編碼資訊一旦 在儲存於輸出緩衝器606内之後會被當作編碼位元流6〇7來 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(21〇χ 297公釐） 裝 訂
線 411698 ;92: S· 15 、 :、 \ AT，,； __ ,........ B7 五、發明説明（15 ) 輸出。 圖8係顯示編碼軟體（電腦可讀取的記錄媒體）在圖6所示 之軟體編碼器上動作的流程圖之例。首先在8〇1開始處理， 而在802將0代入於變數N内。接著在8〇3、8〇4上^^值為1〇〇 的情況時，以0代入。N為圖框數量之計數，每次在結束一 張圖框之處理時就加1，而在進行編碼之際取〇〜9 9的值是 被允许的。N值為0時編碼中的圖框會變成j圖框，為奇數時 變成P +圖框，而為0以外的偶數時變成卜圖框。N值為 100 ,係指P圖框（P+或P-圖框）被編碼99張之後！圖框被編 碼1張之思。如此藉由在幾張圖框之中必然加入1張I圖框， 就可獲得（a)防止因編碼器和解碼器之處理不一致（例如， DCT之運算結果的不一致）所造成的誤差蓄積；及減少 由編碼資料中獲得任意圖框之再生圖像之處理（隨機存取）的 處理量等的效果。N的最佳值係依編碼器之性能或編碼器所 使用的環境而變化。在此例中雖係使用所謂丨〇〇的值，但是 此並非意味著N值必非為100不可。用以決定每一圖框之編 碼模態、捨入方法的處理雖係在8〇5中進行，但是表示其處 理之詳細的流程圖之例則係顯示在圖9中。首先，在9〇1中 判定N是否為〇 ’若為〇的情況會在9〇2中被當作預測模態之 識別資訊’’ I”輸出至輸出緩衝器上，而從此進行編碼處理的 圖框則成為I圖框。另外，在此所謂的「輸出至輸出緩衝器 上」’係指在儲存於輸出緩衝器内之後會被當作編碼位元 流之一部份由編碼裝置輸出至外部之意。若N非為〇的情 況’會在903中被當作預測模態之識別資訊” p，，來輸出。若 -18- 本紙張尺度適财_ X )------
裝 玎
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發明説明
N非為0的情況，會更進一步在904中判定N是奇數或是偶 數 N為奇數的情況會在9 0 5中被當作捨入方法之識別資訊 + π來輸出，而從此進行編碼處理的圖框則成為p +圖框。 另—方面，Ν為偶數的情況會在906中被當作捨入方法之識 別:貝訊”來輸出，而從此進行編碼處理的圖框則成為ρ _圖 框。再次回到圖8。在805中決定編碼模態之後，在806中輸 入圖像會儲存於圖框記憶體Α内。另外，在此所述之圖框記 憶體A，係指軟體編碼器之記憶體區域（例如，可在圖6之 6〇5的記憶體内確保該記憶體區域）的一部份之意。在8〇7 中’會判定現在編碼中之圖框是否為I圖框。接著，若非為工 圖框的情況則會在808中進行圖像位移推定•移動補償處 理。圖1 0係顯示表示該808中處理之詳細的流程圖之例。首 先’在1001中被儲存於圖框記憶體八和3(如本段落之最後 所述叙，在圖框冗憶體B内儲存有前圖框之解碼圖像）的圖 像之間會以每一區塊進行圖像位移推定之處理，並可求出 各區塊之移動向量，而該移動向量會被輸出至輸出緩衝器 上。接著會在1002中判定目前圖框是否為p+圖框，若為p + 圖框的情況則會在1003中使用正捨入來合成預測圖像，而 该預測圖像被儲存在圖框記憶體c内。另一方面，目前圖框 若為P -圖框的情況就會在丨〇 〇 4中使用負捨入來合成預測圖 像，而該預測圖像被儲存在圖框記憶體c内。接著在丨〇〇5中 可求出圖框記憶體八和〇之差的圖像，此圖像被儲存在圖框 記憶體A内。在此會再次回到圖8。在正要開始8〇8中之處 理之前，圖框記憶體A内，在目前圖框為！圖框的情況會儲 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公赞) 411698 I %
AS B7 五 、發明説明（17 ) 存有輸入圖像，而目前圖框為p圖框（p+或是p-圖框）的情 況會儲存有輸入圖像和預測圖像之差的圖像。在8〇8中，相 對於被儲存在該圖框記憶體A内的圖像可適用dCT ,在此所 计算的DCT係數會在被量化之後輸出至輸出緩衝器上。接 著更進一步在810中，對於該量化DCT係數而言會被逆量 化’且適用逆DCT，得到該結果的圖像被儲存在圖框記憶 體B内。接著在8 11中，會再次判定目前圖框是否為〗圖框， 若非為I圖框的情況則會在8丨2中相加圖框記憶體B和c之圖 像’而結果儲存在圖框記憶體B内。在此，I圖框份的編碼 處理會結束。接著，在正要進行813之處理之前被儲存在圖 框記憶體B内的圖像，係編碼處理剛結束的圖框之再生圖像 (與在解碼側所獲得者相同）。在813中，會判定編碼結束圖 框是否為最後的圖框，若為最後的圖框，則結束編碼處 理。若非為最後的圖框之情況，則會在8 14中進行N + 1之加 法運算，並再次回到8 3 0而開始下一個圖框的編碼處理。
圖7係顯示軟體解碼器7〇〇之例。被輸入的編碼位元流7(H 一旦被儲存在輸入緩衝器7〇2内之後就會被讀入於通用處理 器703内。通用處理器係活用儲存有由硬碟或軟碟等的儲存 裝置708中所讀出的程式之程式用記憶體7〇4、及處理用記 憶體705以進行解碼處理。得到該結果的解碼圖像一旦被儲 存在輸出圖框記憶體706内之後會被當作輸出圖像7〇7而輸 出0 圖1 1係顯示在圖7所示之軟體解碼器上動作的解碼軟體之 ’瓦程圖之例。在11 〇 1中開始處理，且首先會在丨丨〇2中判定 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 411698 五、發明説明（18 ) ~~' 疋否有輸入資訊。在此若無輸入資訊則會在士 碼之處理。若有輸入資訊的情況，則首先在二= 別資訊會被輸入。另夕卜，該所謂「被輸入」，係指讀入被 儲存在輸入緩衝器（例如，圖7之7〇2)内的資訊之意。在 1 1 05中，會判足已讀入之編碼模態識別資訊是否為” I，。接 f ,若非為”1"的情況，則會在1106中輸入捨入方法之識別 資訊，進而在1107中進行移動補償處理。圖12係顯示表示 在讀1107中所進行處理之詳細的流程圖之例。首先，在 1201中輸入每一區塊的移動向量資訊。接著，在12〇2中判 足在1106中被讀入之捨入方法的識別資訊是否為” +，，。若此 為” + ’’的情況，則現在編碼中之圖框為p+圖框。此時在 1203中會利用正捨入來合成預測圖像，該預測圖像被儲存 在圖框1己憶體D内。3夕卜，在此所$的圖框記憶_，係指 軟姐解碼器之圮憶體區域（例如，可在圖7之7〇5的記憶體内 確保孩記憶體區域）的一部分之意。另一方面，若捨入方法 4識別資訊非為” ”的情況，則現在解碼中之圖框為p _圖 框，而在1204中會利用負捨入來合成預測圖像，該預測圖 像被儲存在圖框記憶體〇内。此時，若因某些的錯誤，p + 圖框被當作P-圖框來編碼，或是反之圖框被當作p+圖框 來編碼的情況，則與編碼器所意圖不同的預測圖像會在解 碼器中被合成，而正確的解碼不被進行畫質就會惡化。在 此會回到圖1 1。在1 108中輸入量tDCT係數，而於此適用 逆I化，逆DCT所獲得的圖像會被儲存在圖框記憶體E内。 在1109中，會再次判定現在解碼中之圖框是否為〗圖框。接 -21 - 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS) A4規格（210 X 297公赞） 411698
Qy Q ] κ ' I p〆月0 $更)|^:换頁I 五、發明説明（19 ) 著，若非為I圖框的情況，會在111Q中相加被儲存在圖框記 憶體D和E内的圖像，而該結果的圖像被儲存在圖框記憶體 E内。在正要進行！ i i i《處理之前被儲存在圖框記憶體£内 的圖像’會成為再生圖像。在""中，被儲存在圖框記憶 體E内的圖像會輸出至輸出圖框記憶體（例如，圖7之7〇6) 上，並以原狀當作輸出圖像由解碼器中輸出。如此丨圖框份 的解碼處理會結束，而處理會再次回到丨丨〇2。 爾在圖6和圖7所示之軟體圖像編碼器、軟體圖像解碼器 上根據圖8至圖1 2所示之流程圖而執行程式時，可獲得與使 用專用電路•專用晶片的裝置之情況相同的效果。 圖1 3係顯示圖6之軟體編碼器601記綠藉由進行圖8至圖 1 0之泥程圖所示之處理而生成的位元流之儲存媒體（記錄媒 體）之例。在可記錄數位資訊之記錄碟片（例如磁碟片、光碟 片等）1301上’ &己錄著數位資訊於同心圓上。當取出該碟片 上所記錄的數位資訊之一部1302時，會記錄有被編碼的圖 框之編碼模怨識別資訊1 3 0 3、 1305、 1308、 1311、 1 3 14 ;捨入方法的識別資訊1306、1309、1 3 12、13 1 5 ;以 及移動向量或DCT係數等的資訊1304、 1307、 13 10、 1 3 1 3、13 1 6。若按照圖8至圖1 0所示的方法，則在13〇3上 會記錄意味”1”的資訊，在1305、1308、131 1、1314上會 記錄意味"Ρ π的資訊，在1 306、1 3 12上會記錄意味，，+，，的資 訊，在1 309、1 3 1 5上會記錄意味””的資訊。此情況，例如 ·’ I "和係以1位元的〇來表示，而” Ρ，，和””係以1位元的1 來表示的話，則解碼器會解釋被正確記錄的資訊，而可獲 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐） 411698 五、發明説明（
位元流，就 之蓄積的情 侍再生圖像。如此藉由在儲存媒體上儲存編碼 可防止在頊出或解碼該位元流時發生捨入誤 形0 圖1 5係顯示記錄關於存在有圖5所示之h圖框、 框、B圖框之圖像系列之編碼位元流的儲存媒體之例。盘圖 ，130"目同，在可記錄數位資訊之記錄碟片(例如磁碟 片、、先碟片等）1501上，記錄有數位資訊於同心圓上。當取 出琢碟片上所記錄的數位資訊之一部15〇2時，會記錄有被 編碼的圖框之編碼模態識別資訊15〇3、 15〇5、 15()8、 1510、1513;捨入方法的識別資訊15〇6、1512以及移動向 量或DCT係數等的資訊15〇4、 15〇7、 15〇9、 Η"、 1514。此時，在1503上會記錄意味，，〗，，的資訊，在ι5〇5、 1510上會記錄意味”p”的資訊，在15〇8、1513上會記錄意 味” B”的資訊，在1505上會記錄意味，，+ "的資訊，在1511上 會$己錄意味的資訊。例如，” I ”、” p ”、” B ”若係分別以 2位7L的00、01、10來表示，而” + ”和”·"係分別以i位元的 〇和1來表示的話，則解碼器會解釋被正確記錄的資訊，而 可獲得再生圖像。此時關於圖5之501 (I圖框）的資訊為丨503 和1504，關於502(B圖框）的資訊為1508和15〇9，關於圖框 503(P +圖框）的資訊為1505〜1507，關於圖框504 (B圖框） 的資訊為1 5 1 3和1 5 14，關於圖框505 (P -圖框）的資訊為 1 5 10〜1 5 12。如此以包含B圖框之形式來將圖像序列予以編 碼時，一般而言用以傳輸關於圖框之資訊的序號，與用以 再生的序號不同。此乃因在解碼某一B圖框之前，該B圖框 -23- 本紙張尺度適用中國®家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）
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五、發明説明（21 ) 必須預先解碼合成預測圖像之際所使用之前後的參考圖像 之故。因此’圖框502無論是否在圖框503之前被再生，關 於圖框502當作參考圖像來使用之圖框5〇3的資訊亦會在關 於圖框502的資訊之前被傳輸。如上所述般，由於b圖框並 不造成引起捨入誤差之蓄積的要因，所以如P圖框所示沒有 適用複數種捨入方法的必要。因此，在此所示之例子中， 關於B圖框如指定捨入方法之” ”或” _，，的資訊就不被傳輸。 藉此’例如關於B圖框即使平常只適用正的捨入，亦不會發 生誤差之蓄積的問題。如此藉由在儲存媒體上儲存包含關 於B圖框之資訊的編碼位元流，就可防止在讀出或解碼該位 元流時發生捨入誤差之蓄積的情形。 圖1 4係顯示根據混合本說明書中所示之p +圖框和p -圖框 之編碼方法所完成之編碼•解碼裝置的具體例。藉由在個 人電腦1401上編入圖像編碼·解碼用的軟體，就可當作圖 像編碼•解碼裝置來加以活用。該軟體係被記錄在某些的 儲存媒體（CD-ROM、軟碟、硬碟等）1412内，而電腦會將 之讀入並使用之。又，進而藉由將該個人電腦連接在某些 的通信線路上，就可將之當作影像通信終端機來活用。在 讀取及解碼記錄於儲存媒體Μ〇2内之編碼位元流的再生裝 置1403上亦可安裝本說明書中所示之解碼方法。此情況， 被再生的影像信號被顯示在電視監視器14〇4上。又，14〇3 的裝置只是用以讀取編碼位元流而已，其亦可考慮在電視 監視器1404内編入解碼裝置的情況。有關衛星、地面電波 (ground wave，以下簡稱地波）之數位廣播固然已成為最近 -24 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(2^297公赞） 411698 A7 B7 五、發明説明（22 的話題’但是亦可在數位廣播用之電視接收機14〇5上編入 解碼裝置。又’亦可考慮在與有線電視用之電纜14〇8或者 術星/地波廣播的天線連接之選台器（set t〇p b〇x) 1409内安 裝解碼裝置，並利用電視監視器將之予以再生的構成。此 時亦與1404的情況相同，亦可無須在選台器内，而在電視 監視器内編入編碼裝置即可。1413、1414、1415 ,係顯示 數位術星廣播系統的構成例。在廣播電台丨413中，影像資 訊之編碼位元流係透過電波而被傳輸至通信或者廣播衛星 1414上。接受此的衛星，會發出廣播用的電波，而擁有衛 星廣播接收設備的家庭1415會接收該電波，並利用電視接 收機或者選台器等的裝置將編碼位元流予以解碼及再生 之最近引人/主目者亦有藉由可進行較低的傳輸速率之編 碼，在數位式攜帶型終端機14〇6中進行數位圖像序列通 仏在數位式攜T型終端機的情況，亦可考慮除了擁有編 碼器•解碼器雙方的收發型終端機之外，尚有只有編碼器 之發送終端機、只有編碼器之接收終端機的三種安裝形 式。亦可在圖像序列攝影用之照相機i術中編人編碼裝 置。又，照相機只是用以取入影像信號而已，亦可考慮將 ^編入於專用之編碼裝置1411内的構成。即使關於該^所 任裝1 ·系、统，亦可藉由安裝本說明#中所示之方 法’比較活用習知之技術的情況，以處理畫質更高 資訊。 另外，可明白以下之變形例仍包含在本發明内者。 ⑴在上述之議題中，係以使用區塊匹配作為移動補償方 -25- 411698
五、發明説明（23 式為前提。但是，本發明之移動向量的水平•垂直成分可 取水平•垂直方向之圖素之抽樣間隔的整數倍以外值，其 皆可適用於採用依雙線型内插法而求出不存在抽樣值之位 置中之強度值之移動補償方式的圖像編碼方式及圖像解碼 方式即使對於例如在日本專利特願平Q8/_572號（特開平 10-98729號）所記載之全局移動補償、或者在日本專利特願 平08-24960i (特帛平9_25247〇號）所記載之變形預測而言， 本發明亦可適用。 (2)在至今之議題中，已開始僅就移動向量之水平•垂直 成分取1/2之整數倍值的情況加以討論。 般化，則本發明可適用於移動向量之水平·垂直二 的整數倍（d為正的整數，且為偶數）的方式。但是，在心變 大的情況’由於雙線型内插法之除法運算的除數（d的二次 万，參考數學式子2)會·變大，所以相對地通常的除算結果 變成整數加G.5的值之機率會變低。因而，在只進行正的捨 入之情況，捨入誤算的期待值之絕對值會變小，且不會因 誤差之蓄積而有明顯的不良影響。因此，例如在」之值：可 變㈣動補償方式等中’使用如下之二種方法亦為有效， 其-為在d小於某-定值的情況時使用正的捨入和畜的捨入 雙方，另-為在d為上述—定值以上的情況時只使用正或者 負的捨入的方法。 (3)如習知之技術中所述般，在將町當作誤差編碼方式 來利用的情況’因捨人誤差之蓄積而所造成的不良影響較 谷易出現在DCT係數 > 吾化决紐p 4 & ,,, -26- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 X 297公着） 411698
五、發明説明 此’使用如下之二種方法亦為有效，其一為在Dct係數之 量化步級尺寸為大於某一定值的情況時使用正的捨入和負 的捨入雙方，另一為在DCT係數之量化步級尺寸為上述一 定值以下的情況時只使用正或者負的捨入的方法。 (4)在党度平面發生捨入誤差之蓄積的情況和在色差平面 發生捨入誤差之蓄積的情況，一般而言在色差平面所發生 的情況會帶給再生圖像較深刻的影響。此係因圖像之顏色 在全體變化的情況較圖像全體僅變暗或變亮的情況還醒目..· =故。因此，使用以下二種方法亦為有效，其一為對色差 信號使用正的捨入和負的捨入雙方，另一為對亮度信號只 使用正或者負的捨入的方法。 又，在習知之技術中雖係關於Η·263中之1/4圖素精度之 移動向量與1/2圖素精度之移動向量的捨入方法加以敘述， 但是藉由在此方法中增加若干變更，就可縮小捨入誤差之 期待值的絕對值。在習知之技術中所提出的Η 263，係將亮 度平面之移動向量之水平成分或垂直成分設為一半的值以 ⑴M(r為整數，5為〇以上4以下的整數）來表示，當…或 者3時，將之捨入成2的操作就會被執行。只要將之變更成 為s為1時進仃將〈設為〇之捨人，而於s為3時使『加1而將$ 設為〇之捨人即可。藉此做法，由於計算圖4之娜〜彻之 位置之強度值的次數會相對減少(移動向量之水平·垂直成 分變成整數的機率會變高），所以捨入誤差之期待值的絕對 值會變小。但是，即使可抑制在該方法中所發生的誤差之 大小，仍無法防止誤差蓄積之產生。
本纸張尺度適用中國i標準((：旧74規格(2ι〇；Γ^^) 411698 酒‘Έ7Γ——，...——.‘，^ ! 广 \ A7…' _______ B7 ^五、發明説明（25 ) '~ (5 )對P圖框而言，有將依2種類之移動補償方式進行圖框 間預測圖像的平均作為最終的圖框間預測圖像的方式。例 如在日本專利特願平8-3616中，已述及準備依對縱橫16圖 素足區塊分配一個移動向量的區塊匹配、及將縱橫丨6圖素 之區塊分割成4個縱橫8圖素之區塊，且對各個分配移動向 量之區塊匹配的2種類方法所得的2種類之圖框間預測圖 像，且將求出該等圖框間預測圖像之強度值的平均作為最 終的圖框間預測圖像的方法。該方法中即使在求出2種類之 圖像平均值之際亦可進行捨入動作。當以該平均化之操作 只持續進行正的捨入時，會造成新的捨入誤差之蓄積的原 因。該方式中，若在區塊匹配中對於進行正捨入的p+圖 框’以平均化的操作進行負的捨入，而對於p •圖框以平均 化的操作進行正捨入的話，則可獲得在同一圖框内抵銷區 塊匹配之捨入誤差和平均化之捨入誤差的效果。 (6)在使用交互配置P+圖框和p-圖框之方法的情況，編碼 裝置和解碼裝置為了判定現在已編碼的p圖框是p +圖框或者 是P-圖框，例如可考慮進行以下的處理。現在已編碼或者 已編碼的P圖框，會計數是否為最近所編碼或者解碼的j圖 框之後的第幾張p圖框，只要此為奇數時設為p +圖框，為偶 數時設為P -圖框即可（將之稱為暗示法）。又，亦有將識別 編碼裝置側現在所編碼的P圖框是P+圖框、或者是卜圖框 的資訊’例如寫入於圖框資訊之標題部份内的方法（將之稱 為明示法）。該方法係對傳輸錯誤之耐性較強。 又，對於將識別p +圖框、P _圖框的資訊寫入於圖框資訊 -28-
411698
之標題部份内的方法而言，有以下之優點。如在「習知之 技術」中所述般，利用過去的編碼標準（例如MPEG-1或 MPEG-2)，就可在P圖框中只進行正的捨入。因而，例如已 存在市％的]VIP EG-1 / 2用之圖像位移推定·移動補償裝置 (例如，相當於圖1之106的部份），會變成無法對應混合有 P+圖框和P·圖框的編碼。現在，當作有對應混合有P+圖框 和P -圖框之編碼的解碼器。在此情況，若該解碼器係根據 上述暗示法的話，則因使用MPEG-1/2用之圖像位移推定· 移動補償裝置，且如根據該暗示法之解碼器要製作生成可 正確解碼之位元流的編碼器是很困難的。但是，解碼器若 是根據上述明示法之解碼器的情況時，就可解決該問題。 使用MPEG-1 / 2之圖像位移推定•移動補償裝置的編碼器， 平常會持續傳輸P +圖框，且只要將顯示此的識別資訊寫入 於圖框資訊之標題内即可。如此的話，根據明示法的解碼 器，就可正確再生該編碼器所生成的位元流。當然，在此 情況由於只存在P+圖框，所以變得很容易發生捨入誤差之 蓄積。但是，該編碼器在只使用小的值（高速率編碼專用之 編碼器）以作為DCT係數之量化步級尺寸的情況時，誤差之 蓄積不會造成很大的問題。除了該過去的方式之互換性問 題以外，明示法亦更進一步具有以下之優點：（叫高速率編 碼專用之編碼咨、或頻繁藉由插入I圖框而不易發生拾入誤 差的編碼器’只要安裝正或負之任一個捨入方法即可，如 此就可抑制裝置之成本；以及（b)不易發生上述之捨入誤差 的編碼器，由於只要持續傳輸p +圖框或者p _圖框之任一方 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇χ 297公釐) 411698
2可:所以沒有必要進行現在進行編碼之圖框是p+圖框、 或者是P -圖框的判定，就可將處理簡單化。 (7) 本發明對於圖框間預測圖像，即使在進行隨著捨入處 ::過濾的情況亦可適用。例如，作為圖像序列編碼之國 際“準的H.263，在圖框間預測圖像中對於移動向量非為〇 的^鬼内之信號而言，可適用低㈣波器（將之稱為迴路遽 波詻）。又，在H.263中，可使用供區塊之境界部所發生的 不連，（所謂的區塊失真）予以平滑化用的濾波器。在該等的 濾波器中，可對圖素之強度值進行加權平均化的處理，並 可對過濾後之強度值進行捨入成整數的操作。在此亦可藉 由分別使用正捨入和負捨入，以防止誤差之蓄積。 曰 (8) 除了 ip + p- p + p' 之外，在Ip + p + p p p + p+ 、戈 =+ 1>-1>邛+ 1> + ···等，及P+圖框和P-圖框之混合方法中亦 可考慮各式各樣的方法。例如，分別以1/2之機率使用_ 所發生的亂數產生器。若出現〇則可當作P+ ,若出現1則可 當作P-。無論是哪一種，一般而言係混合p+和卜圖框，且 在一足時間内各個的存在機率的差若越小，則捨入誤差之 蓄積就會變得越不易發生。又，在對編碼器允許任意之P + 圖框和P -圖框之混合方法的情況，則解碼器非為在（6 )中所 示之根據暗示法的解碼器，而是必為根據明示法的解碼 器。因而，關於解碼器從允許更柔軟的安裝形態之觀點來 看的話’係以明示法較為有利。 (9)本發明之用以求出不存在圖素之點的強度值之方法並 非只限定於雙線型内插法。當強度值之内插方法做一般化 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇x297公货） 411698
時，就可以以下之式子來表示。 為將•數拾數’ h(r，s)為内插用的實數之函*，τ(ζ) ==入成整數的函數，，y)、x、y之定義係與數 予式子4相同。丁本一 )在表不正捨入的函數之情況係進行使用 正捨入的移動補償，而力矣- 击 在表7^負捨入的函數之情況係進行 -认“ 對於可以該數學式子5之形式來表 ^ 、 了適用本發明。例如，若將h(r，s)定義 口下面之數學式子6的話則可進行雙線型内插法。 h(r，S)=(Hr|)(1七丨)，叫邮，0引 s|Sl，··..（數 6) 0 〇therwise(在其他情況之下）。 但是，例如若將h(r，s)定義成如下面之數學式子7的話則雖 可實施與雙線型内插法不㈣内插彳*，但是此情況亦可 適用本發明。 h(r5s)=l.|r|-|s|, 0<|r| + |s|<l ,rs<0 > ··(數 7) |r|>|s|,|r|<l,rs>0, |s|>|r|,|s|<l,rs>0 otherwise(在其他情況之下) -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 411698 ，年 、糸Μ: ^ ；;， Β7 五、發明説明（29 (1 0)本發明並非係將誤差圖像之編碼方法限定於DCT 者’例如即使在不使用DCT，而使用小波段變數（例如，M. Antonioni, et. al, "Image Coding Using Wavelet Transform", IEEE Trans. Image Processing，vol. 1，no. 2，April 1992)、 或沃爾什-哈達碼變換（Waish-Hadamard Transform)(例如， A.N. Netravalli and B.G. Haskell，"Digital Pictures’’，Plenum Press，1988 )的情況本發明亦可適用。 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

  1. 411698
    第 087107737 號^~' 中文申請專利範_ ϋ! (94^暮疼P售摄頁 六、申請專利範圍 1· 一種圖像序列之編碼方法，將關於使用移動補償而人 之預測圖像和輸入圖像之差的資訊、及關於由前述浐動 補償而求得之移動向量的資訊予以多工者，其特徵'為· 前述預測圖像，具有依使用正捨入之移動補償而人成 的情況，以及依使用負捨入之移動補償而合成的7青況^ 2·如申請專利範圍第i項之圖像序列之編碼方法，其係將 關於前述預測圖像判別是依正捨入之移動補償而合成的 或者是依負捨入之移動補償而合成之資訊，予以^工成 關於前述差的資訊和關於前述移動向量的資訊。 3· —種圖像序列之編碼方法，其係採用移動補償求得輸入 圖像與參照圖像之間之移動向量而合成預測圖像，將關 於前述預測圖像和輸人圖像之差的資訊、及關於前述移 動向量的資訊予以多工者，其特徵為： 前述移動補償係半圖素精度之移動補償，係依雙線型 内插法而求出參考圖像不存在圖素之點中之亮度或色差 之強度值（以下，稱為強度）， 在從前述參考圖像中之具有強度La的第一圖素、於水 平方向與前述第一圖素相鄰接且具有強度以的第二圖 於垂直万向與前述第一圖素相鄰接且具有強度 罘二圖素、以及於垂直方向與前述第二圖素相鄰接、而 於水平方向與則述第三圖素相鄰接且具有強度Ld的第四 圖素中，纟出未存在圖素之前述第一圖素和#述第二圖 素< 中間點的強度Ib、前述第_圖素和前述第三圖素之 中間點的強度Ic、被前述第一、第二、第三和第四之圖
    411698 羽Γ:
    D8 六、申請專利範園 素包圍且與前述第一、第二、第三和第四之圖素位於等 距離之點的強度Id之際， 具有依[Ib = (La + Lb+l)/2]、[Ic = (La + Lc+1)/2]、 [Id = (La + Lb + LC + Ld + 2)/4]而進行第一方法的情況； 以及 依[Ib = (La + Lb)/2] 、 [Ic = (La + Lc)/2]、 [Id = aa + Lb + Lc + Ld+l)/4]而進行第二方法的情況。 4·如申請專利範圍第3項之圖像序列之編碼方法，其係將 關於則述預測圖像判別是依第一方法之移動補償而合成 的或者是依第二方法之移動補償而合成之資訊，予以多 工成關於前述差的資訊和關於前述移動向量的資訊。 5· —種圖像序列之編碼方法，其特徵為具有， 1己憶參考圖像之步驟； 比較輸入圖像與上述參考圖像而移動補償藉以進行移 動向量之檢出與合成預測圖像的步騾；以及 將有關上述移動向量之資訊，以及特別指定使用於上 述移動補償中圖像強度值之内插法的捨入方法之資訊予 以多工的步驟。 6· —種電腦可讀取之記錄媒體，為記錄有圖像序列之編碼 方法者，其特徵為具有： 將弟一圖框之解碼圖像儲存於第一圖框記憶體内之步 驟； ' 將第二圖框之輸入圖像儲存於第二圖框記憶體内之步 驟，及 -2-
    411698 —_ 緣4 8 Λ- 干 J上 "'AS" D8
    、申請專利範圍 之間以輸入圖像與前述第-圖框解碼圖像 %仃移動補償之步騾； 驟移動補償時所採用有關捨人方法資訊之步 I二之編碼裝置，包括有記憶體，用以記憶參 進行移動2㈣部’.比較輸人圖像與上述參照圖像並 及多工_ €猎以合成預測圖像，並檢出移動向量；以 述移動向量資訊、、估 '者，該^工資訊係包含上 8. ^和特別指定上述移動補償中之圖像強 度L用㈣㈣。 圖像強 一種圖像序列之編碼方法，具有， 測=’將使用移動補償所合成的目前圖框之預 者；和“圖框之輸入圖像的差予以進行dct變換 量化器，將被變換的DCT係數予以量化者； 圖忙A itn用以錄參考圖框之解碼圖像者； 圖！塊：配邵，在前述參考圖框之解碼圖像和前述目前 *王之輸入圖像之間進行移動補償且進行 測，像之合成和移動向量之檢測者；以及 預 —多工器’將關於前述被量化的DCT係數之資訊和關於 月'J述移動向量之資訊和關於捨入方法之資訊予以多工 者，其特徵為： 月’J逑區塊匹配部，於前述預測圖像之合成時，當求得 前述參照圖框解碼圖像之圖素不存在點之強度值日^，有 ' 3 -
    ... «Μ ·. * 3-^30
    、申請專利範圍 411698 將0·5加於整數之值出現時予以進位之捨入方法，以及予 以捨去方法之兩種選擇。 9·如申請專利範圍第8項之圖像序列之編碼方法，其中將 識別用於前述目前圖框預測圖像之合成時所用之捨入方 法，寫入目前圖框資訊之前頭部份。 1〇·種圖像序列之編碼方法’係比較輸入圖像與參照圖像 而進行移動補償，其特徵為： 前述參考圖像以及前述輸入圖像係ρ圖框； 於編碼前述參考圖像時移動補償所採用之捨入方法以 及編碼前述輸入圖像時移動補償所採用之捨入方法，為 正捨入方法或負捨入方法之任一者，將前述參考圖像編 碼時移動補償所採用之捨入方法與將前述輸入圖像編碼 時移動補償所採用之捨入方法不同。 11· 一種圖像序列之編碼方法，其係使用移動補償將由複數 個圖框所表現的圖像序列，就每一前述圖框予以編碼 者，其特徵為： 前述圖像序列包含有複數個ρ圖框，且依前述複數個Ρ 圖框在前述圖像序列中以時間性發生之順序，交互利用 使用正捨入的移動補償和使用負捨入的移動補償以合成 削述複數個Ρ圖框之各ρ圖框的預測圖像。 12· —種圖像序列之編碼裝置，具備： 記錄參照圖像之記憶體； 區塊匹配邵，比較輸入圖像與前述參照圖像作移動補 償而進行預測圖像之合成；以及進行移動向量之檢出； -4-
    、申清專利範圍 其特徵為： 七述參考圖像以及前述輸入圖像係P圖框； ~糾述參考圖像編碼時移動補償所採用之捨入方法以 及知則述輸入圖像編碼時移動補償所採用之捨入方法， 為正捨入方法或負捨入方法之任一者，於將前述輸入圖 像編碼時移動補償所採用之捨入纟》去，控制成與於將前 述參照圖像編碼時移動補償所採用之捨入方法不同。 13·種把錄媒體，4圖像序列之編碼資訊當作關於複數個 圖框之資訊來記錄者，其特徵為： 岫逑圖框資訊，記錄有依移動補償所求出之關於目前 f框 < 預測圖像和目前圖框之輸人圖像之差的資訊、依 :述移動補償所求出之關於移動向量的資訊、用以識別 前述移動補償是正捨入之移動補償或是負捨入之移動補 償的資訊。 H. -種記錄媒體，其將圖像序列之資訊當作編碼位元資料 流而記錄，其特徵為： 前述圖像序列係利用移動補償而編碼，前述編碼之位 疋資料流具有資訊以供識別於前述移動補償時採用於圖 =度值内插之捨人方法，係、為正捨人法或負捨入法之 15.如申請專利範圍第14項之記錄媒體，其中前述正捨入方 法，係使用在從構成前述圖像序列中具有強度^的第一 圖素、於水平方向與前述第一圖素相鄰接且具有強产Lb 的第二圖素、於垂直方向與前述第一圖素相鄰接且：有 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公酱) 411698
    強度Lc的第三圖素、以及古、 和拉工、人卜工、 及於垂直万向與前逑第二圖素相 鄰接而於水平万向與前述m二圍各 的“岡去*〆 素相鄰接且具有強度Ld 的罘四圖素中，求出未存在圖辛 钟固主、丄 于隹口京艾則述罘一圖素和前述 弟一圖素《中間點的強度1b、前述第-圖素和前述第三 圖素之中間點的強度Ie、被前述第―、第二、第三和 四之圖素包圍且與前述第一、第-一、 ^ 罘一、罘二和第四之圖素 位於等距離之點的強度1(1之際，使用 [Ib = (La + Lb+1)/2] 、 [Ic = (La + Lc+1)/2]、 [Id = (La + Lb + Lc + Ld + 2)/4]之捨入方法；以及 前述負捨入之方法係使用 [Ib = (La + Lb)/2] ^ [Ic = (La + Lc)/2] ' [Id = (La + Lb + Lc + Ld+l)/4]之捨入方法。 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）.
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