JPH01243790A

JPH01243790A - 動き補償フレーム間予測符号化装置

Info

Publication number: JPH01243790A
Application number: JP63069389A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Takizawa; 正明滝沢
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-03-25
Filing date: 1988-03-25
Publication date: 1989-09-28
Anticipated expiration: 2012-08-25
Also published as: JP2644811B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はテレビ信号の高能率符号化に係わり。

特に動き補償フレーム間予測方式における装置規模の小
型化と予測効率の向上が可能な動き補償フレーム間予測
符号化装置に関する。

〔従来の技術〕

テレビ（以下ＴＶと略称）信号は広い周波数帯域を有す
るので、これをディジタル信号に変換し伝送するために
は通常は高い伝送速度を必要とする。この速度を低減す
るために多くの方式が知られる。

代表的な方式の一つに、１動き補償フレーム間予測」が
ある、これは、１）’Ｉ”Ｖ信号を標本化して画素とし、２）複数個の
画素（例えば縦横各８画素の正方形内の６４画素）を１
つのブロックにまとめ、３）上記ブロックに最も類似し
ているブロックを伝送済みの前ＴＶフレームから少しず
つ位置をずらしながら探し出し、４）上記の「位置のズレ量」と「２つのブロック間の差
分」°を伝送する、ものである。

上記の動き補償フレーム間予測された後の予測誤差信号
は、可変長符号化された後にバッファメモリ（以ＩＱＰ
　Ｉ　ＦＯ：ファーストイン・ファーストアウトＦｉｒ
ｓｔ　Ｉｎ　Ｆｉｒｓｔ　０ｎｔ）を通して平滑化され
、一定速度で伝送路に送出される。ここで上記の予測誤
差信号の絶対値が大きくなると符号語長が長い符号語が
多数発生する、このため該ＦＩＦＯに書き込まれる信号
量が増大するので、ＦＩＦＯ内の蓄積量が増加して、や
がては溢れてしまう。

この溢れを防止するために、実際には処理を一時的に中
断して上記の書き込みを禁止する。

逆に上記の予測誤差信号の絶対値が小さく符号語長が短
い場合には上記の１−’　Ｉ　Ｆ　Ｏ内の蓄積量は減少
してやがては空になり、伝送路に信号を送出できなくな
る。これを防ぐために通常な無駄信号（ダミー信号）を
ＦＩＦＯに書き込む。

上記の前ＴＶフレーム内の位置を少しずつずらしながら
最も類似するブロックを探索する手法（以降動きベクト
ル検出法）には大別して次の２通りが知られる。

１）全探索：探索すべき範囲内の全てのズした位置にあ
るブロックと比較し、差分が最小となるブロックを選択
する。

２）多段探索：予め定められた数種類のズした位置にあ
るブロックと比較し、その中で最も類似したブロックの
周囲に最適なブロックがあるとして、その周囲を更に細
かく探索する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の全探索／多段探索動きベクトル検出手法には各々
次の問題点がある。即ち全探索は、その範囲内では最も
類似したブロックを選択できるが、比較するブロックの
数が多くなるので、処理時間が長くなる問題がある。多
段探索ではその逆の関係にある。又、短い処理時間内に
多数のブロックの比較を行うためには、回路規模が大き
くする必要が生じる。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は、処理時間に余裕がある時（例えば上記の
ＦＩＦＯが溢れそうな時）には比較回数を増加して最適
な動きベクトルを検出する精度を向上し、他の場合（例
えばＦＩＦＯが空になりそうな時）には比較回数を減少
して処理速度を向上することにより解決される。

〔作用〕

処理時間に余裕があるときには、比較回数を増加するこ
とにより最適なブロックを検出できるので、符号語長を
短くできる。従って符号化効率を向上できる。この場合
には処理時間は増加するが。

処理時間に余裕があるので回路規模を増加することなく
比較回数を増加できる。

また、処理時間に余裕が無い時には比較回数を減少する
ので処理を高速化でき、無駄なダミー信号を伝送する必
要が無くなるので、全体としては符号化効率を向上でき
る。従って、いずれの場合にも回路規模を大きくするこ
と無く、高い符号化効率を達成できる。

〔実施例〕

以下、図を用いて本発明の詳細な説明する。

後の説明を容易とするために、先ず第２図を用いい従来
から知られるＴＶ信号の動き補償フレーム間予測符号化
装置のブロック構成を簡単に述べる。

ＴＶカメラ１で撮像されたＴＶ信号は、走査線方向に走
査され、アナログ／ディジタル変換器２によ゛リデイジ
タル信号に変換された画素信号となる。さらに走査線／
ブロック走査変換回路３により複数画素単位に纏められ
てブロックとなり、−時記憶メモリ４に格納される。

一時記憶メモリ４から読み出されたディジタル信号と、
伝送済みの前゛１゛Ｖフレームの信号を格納するフレー
ムメモリ５から読み出された信号とは、動き補償回路６
により比較されて類似度が計算される。その結果に従い
動き補償回路６は遅延回路７の遅延量を変化させて比較
すべき前ＴＶフレーム内の位置を変化させる。そして、
最も類似度が高い位置を動き量とする。

そして動き量を補償した位置にある前ＴＶフレームの画
素信号を用いて符号化すべき画素を予８１ｑし、減算回
路８により動き補償後のフレーム間予測誤差を計算する
。

上記の予測誤差は、そのまま、又は直交変換回路９によ
り直交変換された後に量子化器１０により量子化され、
可変長符号化回路１１により発生頻度に対応した長さの
符号語が割り当てられる。

一般に、予測誤差が小さい場合には符号語長は短くなり
、これが大きい場合には、符号語長が長くなることが知
られる。可変長符号化回路１１で符号化された信号は、
上記の動き量と共に伝送速度の平滑化用のＰＩＦＯ１２
に書き込まれる。ＦＴＦＯ１２から符号化信号が一定の
速度で読み出され。

伝送路１３に送出される。ここでＰＩＦＯ１２は、蓄積
量が減少し空に近づくと可変長符号化回路１１に識別信
号を出してダミー信号を送出させる。

逆に蓄積量が増加し溢れそうになると他の識別信号を出
して符号化を中断させる。これによりＦＩＦＯ１２が空
になったり溢れることによる誤動作を防止する。

同時に、上記の量子化信号、又はこれを逆直交変換回路
１４により逆直交変換した信号と、動き補償予測信号と
は、加算回路１５により加算された後に次のＴＶの画面
を予測するためにフレームメモリ５に書き込まれる。

以上′ｒｖ信号の動き補償フレーム間符号化装置の全体
構成を簡単に述べた６次に本発明に特に関係がある動き
補償回路６の一般的な構成法を第３図を用いて詳しく説
明する。

動き補償回路６は、直前のブロックの動き補償フレーム
間予ｉ＋Ｉｌの処理を終了するとカウンタ２１を初期化
する。カウンタ２１の出力信号は、読み出し専用メモリ
２２　（ＲＯＭ：）に与えられる。

ひのカウンタ値に対応して前１゛ｖフレームから読み出
す位置をずらすズレ量（以降動き量）と、比較をさらに
続けるか否かを識別する信号とが該ＲＯＭ２２から読み
出させる。

該動き量は遅延回路７に与えられ、遅延量が制御されて
、動き量を補償した位置にある前１゛■フレームの画素
信号が読み出される。

該前ＴＶフレームの画素信号と上記の一時記憶メモリ４
に格納された画素信号とは、減算回路２５により差分が
計算され、絶対値回路２６により絶対値に変換され、蓄
積加算器２７により１ブロック全体における２ブロツク
間の類似度が計算される。その結果は、比較回路２８は
、上記の蓄積加算器２７の出力とメモリ２９に格納され
ているそれ以前で最も類似している動き量における類似
度と比較し、類似度が以前よりもさらに高い場合にはそ
の類似度がメモリ２９に書き込まれ、同時にその動き量
がメモリ３０に書き込まれる。

１つの動き量に対する比較を終了すると、上記のカウン
タ２】を１だけ歩進し、ＲＯＭ２２から次の動き量と比
較を続行するか否かの識別信号を読み出す。以降この処
理を続け、ＲＯＭ２２から比較を終了する旨の識別信号
が出力されるまで。

動き量を測定する。

そして、メモリ３０に格納された最適な動き量を読み出
し、遅延回路７の遅延量を制御することにより動き量を
補償した位置の前ＴＶフレームの信号を読み出し、符号
化すべき画素を予測する。

以上、従来の動き補償回路を説明した０次に本発明によ
る動き量探索の比較回数可変法を第１図を用いて説明す
る。

本発明では、上記のズレ量と比較を続行するか否かを識
別するＲＯＭを合計で３個用意する。即ちＲＯＭ２３は
多数回の比較を行うようにカウンタ２１の値が大きくな
った時に始めて終了信号を出力し、ＲＯＭ２４は少数回
の比較を行うようにカウンタ２１の値が小さい時に終了
信号を出力する。ＲＯＭ２２はその中間の比較回数の時
に１ブロツクの比較を終了する信号を出力する。

そして、ＦＩＦＯ１２の蓄積量が増加して閾値ＴＨＩ以
上になり溢れそうになった時にはその旨を示す信号をス
イッチ４１．４２に与えてＲＯＭ２３１を選択し、比較
回数を増加させる。逆ＦＩＦＯ１２の蓄積量が閾値Ｔ　
Ｈ２以下になり空になりそうな時ま、同じくその旨をス
イッチ４１゜４２に与えてＲＯＭ２４を選択し、比較回
数を減少させる。他の場合にはＲＯＭ２２を選択して通
常の回数の比較を行う。

以上の動作により１本発明の目的が達成されることは明
らかである。なお、以下も本発明に含まれる。

１）上記の実施例においては、動き量の測定のための比
較回数を３通りに切り替えたが、２通り以上の任意の比
較回数を切り替えても良い。

２）上記の実施例においては、処理時間の余裕を測定す
る手段としてＦＩＦＯの蓄積量を用いたが、その他の手
段を用いても良い０例えば、伝送速度を変化させて高速
になった時は、一般に処理時間の余裕が減少するので、
伝送速度の切り替えスイッチと連動する等の手段により
比較回数を切り替えても良い。

３）上記の実施例では、いわゆる「ブロックマツチング
」と呼ばれる手法で動き量を測定する場合を説明したが
、この他に、「勾配法」と呼ばれる手法の動き量測定法
を採用した場合にも有効である。即ち動き勾配法では、
対応するＺＴＶフレーム間の差分と符号化すべき信号の
ＴＶフレーム内の勾配との差分から大まかな動き量を測
定し、さらに上記の大まかな動き量を補償した位置の２
　’Ｉ”　Ｖフレーム間の差分と上記の勾配から、さら
に正確な動き量を検出する。

一般にこの繰り返し回数が多くなるほど動き量の測定が
正確になるが、処理回数が増加するので１回路規模は大
きなくる。そこで、本発明に従い、処理時間に余裕があ
る時のみ上記の繰り返し回数を多くすれば良い。

４）上記のように比較回数を切替える他に、１回の比較
における処理を簡単化（例えば、サブサンプルした後に
ＴＶフレーム間差を比較する）しても同等の効果が得ら
れる。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によると装置規模を大きく
することなく動き量の測定精度が向上するので、符号化
効率が上昇し１画像品質を向上できる。従って、実用上
の効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の動き量探索の比較回数可変
回路のブロック図、第２図は動き補償フレーム間予測符
号化装置のブロック図、第３図は第２図の要部の動き補
償回路のブロック図である。１・・・ＴＶカメラ、２・・・アナログ／ディジタル変
換器、３・・・走査線／ブロック走査変換回路、４・・
・−時記憶メモリ、５・・・フレームメモリ、６・・・
動き補償回路、７・・・遅延回路、８・・・減算回路、
９・・・直交変換回路、１０・・・量子化器、１１・・
・可変長符号化回路、１２・・・ＦＩＦｏ、１３・・・
伝送路、１４・・・逆直交変換回路、１５・・・加算回
路、２１・・・カウンタ。２２．２３，２４・・・動き量発生ＲＯＭ、２５・・・
減算回路、２６・・・絶対値回路、２７・・・容積加算
器、２８・・・比較回路、２９．３０・・・メモリ、３
１゜１ｆＩｌ　　図

Claims

【特許請求の範囲】

１、符号化すべきＴＶ信号と伝送済みの参照テレビジョ
ンフレーム内の信号とを比較して動き量を測定する手段
と、動き量を補償した後に上記の参照テレビジョンフレ
ーム内の信号により符号化すべきテレビジョン信号を予
測しその差分である予測誤差を求める手段と、上記予測
誤差を符号語に割り当てる手段と上記符号語を平滑化用
のバッファメモリを通して伝送路に送出する手段とを有
する動き補償フレーム間予測符号化装置において、上記
平滑化用のバッファメモリの蓄積量や伝送速度により処
理時間の余裕度を検出する手段と、上記余裕度に応じて
上記動き量の測定精度を切り替える手段とを有してなる
ことを特徴とする動き補償フレーム間予測符号化装置。