JPH0420088A

JPH0420088A - フレーム間符号化装置

Info

Publication number: JPH0420088A
Application number: JP2124485A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Ando; 一郎安藤; Takayuki Sugawara; 隆幸菅原
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1990-05-14
Filing date: 1990-05-14
Publication date: 1992-01-23

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］本発明は動画像信号の符号化装置、特に、動画像信号の
予り１１誤差に対するフレーム間符号化装置に関する。

［従来の技術］第１０図は従来のフレーム間符号化装置の一例の構成を
示すブロック図であり、第１１図に示すように、Ｎフレ
ーム（この例の場合Ｎ＝４）毎に基準画像３１．３５を
設定し、基準画像３１と３５の間の画像３２乃至３４と
ともに、フレーム内符号化、すなわち、フレーム内の画
像の相関性を用いて符号化するものである。

基準画像３１（３５）が入力されているとき、スイッチ
６１．７２は接点ａ側に切換えられる。これにより、基
準画像はスイッチ６１と７２を介して直交変換回路７３
に入力きれ、直交変換される。

直交変換回路７３が出力する直交変換係数は量子化回路
７４に入力され、量子化される。

量子化回路７４は直交変換係数の符号化値と量子化制御
情報を生成し、符号化回路７５に出力する。符号化回路
７５は入力された符号化値と量子化制御情報を符号化し
、混合器７８を介して図示せぬ回路に出力する。

スイッチ６２は４フレーム毎に切換えられ、入力される
基準画像をフレームメモリ（ＦＭ）６６と６７に、交互
に記憶する。

一方、フレーム間画像３２．３３．３４が入力されてい
るとき、スイッチ６１．７２は接点す側に切換えられる
。これにより、フレーム間画像３２乃至３４が、フレー
ムメモリ６３乃至６５に順次記憶きれる。

動き検出回路６９は、フレームメモリ６３のフレーム間
画像データ３２（３３，３４）を、所定の大きさ（例え
ば、８×８画素）のブロックに分割し、各ブロックにつ
いて、フレームメモリ６６．６７に記憶されている直前
または直後の基準面（＄３１゜３５からの動きベクトル
を検出する。

前後動き補償回路６８は、フレームメモリ６３から続出
されたフレーム間画像３２（３３，３４）のブロックの
、直前の基準画像３１からの予測画像Ｐａ、直後の基準
画像３５からの予測画像Ｐｂ、予測画像Ｐａとｐｂの対
応する画素毎の平均値からの予渭１画像Ｐｃ、をそれぞ
れ生成する。そして、その中で最−も相関性のある予測
画像をブロック毎に選択し、：ｇ算器７０に出力する。

また、選択した予測画像に関する情報を選択モードデー
タとして符号化回路７７に出力する。

減算器７０はフレームメモリ６３より入力されるフレー
ム間画像３２（３３，３４）と、前後動き補償回路６８
より入力きれる予測画像との差（予測誤差）を演算し、
フィルタ回路７１（フィルタ手段）に出力する。フィル
タ７１は入力信号を固定された帯域特性に制限した後、
出力する。

フィルタ回路７１の出力はスイッチ７２を介して直交変
換回路７３に入力され、直交変換される。

直交変換により生成された直交変換係数は量子化回路７
４に入力きれ、量子化される。量子化回路７４における
量子化特性は固定されているが、基準画像間画像は、基
準画像より粗い量子化特性で処理される。

量子化回路７４において生成された量子化値と量子化制
御情報は、符号化回路７５に入力され、符号化された後
、混合器７８に供給される。

符号化回路７７は動き検出回路６９が出力する動きベク
トルと、前後動き補償回路６８か出力する選択モードと
を符号化し、混合式７８に出力する。混合器７８は、符
号化回路７５と７７より入力きれるデータを混合し、図
示せぬ回路に出力する。

このように、個々の基準画像間画像の符号化において、
他の基準画像間画像に対して独立とし、符号化誤差の累
積をなくしている。そして、フィルタ回路７１で予測誤
差の帯域制限をし、量子化回路７４で粗（量子化するこ
とにより、画質劣化を少なくするとともに、符号量を大
幅に減少させるようにしている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、従来の装置においては、フィルタ回路７
１の帯域制限特性が固定のため、視覚特性上、解像度の
低下が検知きれ易い、動きの小さい画像でボケが目立つ
問題点がある。

また、動きの大きい画像では、量子化誤差は視覚特性上
検知され難く、一般に予測誤差か大きいが、動きの小ざ
い画像では、量子化誤差か検知され易い。このため、量
子化回路７４の量子化特性か固定であることにより、動
きの大きい画像ては符号量か増加し、動きの小さい画像
では、量子化誤差が目立つ問題点かある。

本発明はこのような状況に温みてなきれたもので、動き
の大小に拘らず、画質の向上と符号量の減少を実現する
ものである。

［課題を解決するための手段１本発明のフレーム間符号化装置は、複数フレーム間隔に
基準画像を設定し、基準画像と基準画像の間の画像に関
し、その直前もしくは直後の基準画像、またはその符号
化データの復号画像を用いて求めた予θり画像との予測
誤差を符号化する動画像信号のフレーム間符号化装置に
おいて、画像の時間軸上における動き量を算出する動き
量箆出手段と、予測誤差の周波数帯域を、動き量り出手
段の出力に対応して制御するフィルタ手段と、予りＩＩ
誤差、またはそれを直交変換して得られる直交変換係数
の量子化特性を、動き量算出手段の出力に対応して制御
する量子化手段とを備えることを特徴とする。

１作用］上記構成のフレーム間符号化装置においては、画像の動
き量に対応して誤差信号の周波数特性と量子化特性が制
御される。従って、動きの大小に拘らず、画質の劣化と
符号量の増加を防止することができる。

［実施例］第１図は本発明のフレーム間符号化装置の一実施例の構
成を示すブロック図である。

この実施例も第１１図における場合と同様のフレーム間
符号化処理を行なうものである。

基準面６３１（３５）が入力されているとき、スイッチ
６１．７２．７９は接点ａ側に切換えられる。これによ
り、基準画像はスイッチ６１と７２を介して直交変換回
路７３に入力され、直交変換される。直交変換回路７３
が出力する直交変換係数は量子化回路７４に入力され、
量子化きれる。

このとき、量子化回路７４は、スイッチ７９を介して動
き量Ｏが設定されているので、基準画像を静止画像とし
て量子化する。

スイッチ６２は４フレーム毎に切換えられ、入力される
基準画像をフレームメモリ（Ｆ　Ｍ）６６と６７に、交
互に記憶する。

一方、フレーム間画像３２．３３．３４が入力きれてい
るとき、スイッチ６１，７２．７９は接点す側に切換え
られる。これにより、フレーム間画像３２乃至３４が、
フレームメモリ６３乃至６５に順次記憶される。

動き検出回路６９は、フレームメモリ６３のフレーム間
画像データ３２（３３，３４）を、所定の大きざ（例え
ば、８×８画素）のブロックに分割し、各ブロックにつ
いて、フレームメモリ６６．６７に記憶されている直前
または直後の基準画像３１゜３５からの動きベクトルを
検出する。

前後動き補償回路６８は、フレームメモリ６３から読出
されたフレーム間画像３２（３３，３４）のブロックの
、直前の基準画像３１からの予測画像Ｐａ、直後の基準
画像３５からの予測画像ｐｂ、予測画（ＩＰａとｐｂの
対応する画素毎の平均値からの予Ｋｌ＋画（ｇＪＰｃ、
をそれぞれ生成する。そして、その中で最も相関性のあ
る予測画像をブロック毎に選択し、減算器７０に出力す
る。また、選択した予測画像に関する情報を選択モード
データとして符号化回路７７に出力する。

減算器７０はフレームメモリ６３より入力されるフレー
ム間画像３２（３３，３４）と、前後動き補償回路６８
より入力される予測画像との差（予測誤差）を演算し、
フィルタ回路７１（フィルタ手段）に出力する。

動き量算出回路７６（動き量算出手段）は、動き検出回
路６９より入力される動きベクトルより動ぎ量を算出す
る（例えば、動とベクトルの水平および垂直成分の絶対
値和を動き量として算出する）。

フィルタ回路７１の周波数帯域特性は、この動き量に対
応して制御される。

フィルタ回路７１の出力はスイッチ７１を介して直交変
換回路７３に入力され、直交変換される。

直交変換により生成された直交変換係数は量子化回路７
４に入力され、量子化される。量子化回路７４における
量子化特性は、動き量算出回路７６より出力きれ、スイ
ッチ７９を介して入力される動き量に対応して制御され
る。

量子化回路７４において生成された量子化値と量子化制
御情報は、符号化回路７５に入力され、符号化きれた後
、混合器７８に供給される。

符号化回路７７は動き検出回路６９が出力する動きベク
トルと、前後動き補償回路６８が出力する選択モードと
を符号化し、混合器７８に出力する。混合器７８は、符
号化回路７５と７７より入力されるデータを混合し、図
示せぬ回路に出力する。

第２図はフィルタ回路７１の一実施例の構成を示すブロ
ック図である。

動き量算出回路７６より出力された動き量はフィルタ混
合値決定回路８１に入力され、フィルタ混合値ｆに変換
される。フィルタ混合値決定回路８１は、例えば、第３
図に示すような入出力特性を有するＲＯＭにより構成さ
れている。

すなわち、動き量が所定の値になるまでの範囲において
は、フィルタ混合値ｆは動き量に正比例して変化し、そ
の範囲を越えると、一定値（最大値ｍ）となる。

フィルタ混合値ｆは減算器８３に入力され、最大値ｍと
の差が演算される。減算器８３の出力（ｍ−ｆ）は乗算
器８４に入力され、減算器７０より入力される予測誤差
に乗算される。

予測誤差はまた、ローパスフィルタ回路８２Ｊこより所
定の周波数帯域に制限されｔ：後、乗算器８５に入力さ
れる。乗算器８５はローパスフィルタ８２により抽出さ
れた予測誤差の低域成分（こフィルタ混合値ｆを乗算す
る。加算器８６は乗算器８４と８５の出力を加算し、除
算器８７に出力する。

除算器８７は加算器８６からのデータを最大値ｍで除算
し、直交変換回路７３に出力する。

第４図は量子化回路７４の一実施例の構成を示すブロッ
ク図である。

量子化ステップ決定回路９２は、動き量箆出回路７６よ
り出力される動き量を対応する量子化ステップｇに変換
し、量子化器９１に出力する。量子化ステップ決定回路
９２は、例えば第５図に示すような入出力特性を有する
ＲＯＭにより構成されている。すなわち、動き量がＯの
とき、量子化ステップｇはｇ。とされ、以後、量子化ス
テップｇは動き量に比例して変化する（動き量が増加す
るほど、量子化ステップは粗くなる）。

第６図は量子化回路７４の他の実施例の構成を示すブロ
ック図である。

動き量算出回路７６より出力された動き量はスレッショ
ルド制御回路１１３に入力され、対応するスレッショル
ド制御値ｔｈｆに変換される。スレッショルド制御回路
１１３は、例えば、第７図に示すような入出力特性を有
している。すなわち、動と量が■１になるまでの範囲に
おいては、スレッショルド制御値ｔｈｆは動き量に対応
して漸次減少し、■１以上になると、一定値（１／２）
となる。

量子化ステップ制御回路１１２は、動き量算出回路７６
より出力される動き量を対応する量子化ステップｇに変
換し、量子化器１１１と乗算器１１５に出力するととも
に、量子化制御情報を符号化回路７５に出力する。量子
化ステップ制御回路１１２もＲＯＭにより構成される。

乗算器１１５はスレッショルド制御値ｔｈｆと量子化ス
テップｇとを乗算し、スレ・ンショルト回路１１４に出
力する。

スレッショルド回路１１４は、直交変換回路７３から入
力される直交変換係数の絶対値と、乗算器１１５の出力
とを比較し、直交変換係数力・減算器１１５の出力より
小ざい場合、直交変換係数を０とし、それ以外の場合、
直交変換回路７より入力される直交変換係数をそのまま
量子化器１１１に出力する。

量子化器１１１は入力きれる直交変換係数を、量子化ス
テップｇに対応して量子化し、符号化回路７５に出力す
る。

第８図および第９図は、本発明か適用可能な他のフレー
ム間符号化処理の様子を表わしている。

第８図においては、基準画像がＮフレーム毎に設定され
、かつ、ＭＸＮフレーム毎に、フレーム内符号化が行な
われる。フレーム内符号化された画像から、次に、フレ
ーム内符号化される画像までの基準画像は、直前の基準
画像、または、その符号化データの復号画像から予測さ
れた予測画像との千ぷり誤差が符号化される。

第９図においては、基準画像かＮフレーム毎に設定され
、ＭＸＮフレーム毎にフレーム内符号化が行なわれる。

フレーム内符号化されｔ：画像から、次に、フレーム内
符号化される両件までの基準画像は、直前、直後のフレ
ーム内符号化の基準画像、または、その符号化データの
復号画像から予ぷ１１された予測画像との予りＩＩ誤差
が符号化される。

［発明の効果］以上のように、本発明のフレーム間符号化装置によれば
、画像の動き量に対応して誤差信号の周波数特性と量子
化特性を制御するようにしたので、動きの大小に拘らず
、画質の劣化と符号量の増加を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフレーム間符号化装置の一実施例の構
成を示すブロック図、第２図は第１図のフィルタ回路の
一実施例の構成を示すブロック図、第３図は第２図のフ
ィルタ混合値決定回路の入出力特性図、第４図は第１図
の量子化回路の一実施例の構成を示すブロック図、第５
図は第４図の量子化ステップ決定回路の入出力特性図、
第６図は第１図の量子化回路の他の実施例の構成を示す
ブロック図、第７図は第６図のスレッショルド制御回路
の入出力特性図、第８図および第９図は、本発明が適用
可能なフレーム間符号化処理の動作を説明する図、第１
０図は従来のフレーム間符号化回路の一例の構成を示す
ブロック図、第１１図は第１０図の例の動作を説明する
フレーム間符号化処理の動作を説明する図である。４１乃至４５．６３乃至６７・・・フレームメモリ、７
１−・・フィルタ回路（フィルタ手段）、７４・・・量
子化回路（量子化手段）、７６・・・動き算出回路（動
き算出手段）。特許出願人日本ビクター株式会社

Claims

【特許請求の範囲】　複数フレーム間隔に基準画像を設定し、前記基準画像
と基準画像の間の画像に関し、その直前もしくは直後の
基準画像、またはその符号化データの復号画像を用いて
求めた予測画像との予測誤差を符号化する動画像信号の
フレーム間符号化装置において、前記画像の時間軸上における動き量を算出する動き量算
出手段と、前記予測誤差の周波数帯域を、前記動き量算出手段の出
力に対応して制御するフィルタ手段と、前記予測誤差、
またはそれを直交変換して得られる直交変換係数の量子
化特性を、前記動き量算出手段の出力に対応して制御す
る量子化手段とを備えることを特徴とするフレーム間符
号化装置。