JPH07112284B2 - 予測符号化装置及び復号化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はディジタル信号の信号処理を行なう記録，伝送
機器，その他の表示装置などの各種機器において、動画
像信号をより少ない符号量で効率的に符号化する高能率
符号化装置及び複号化装置のうち、特にフレーム（また
はフィールド）間予測符号化装置及び復号化装置に関す
る。

（従来の技術） 動画像信号をより少ない符号量で符号化する高能率符号
化方式のうち、画像信号のフレーム間の相関を利用する
符号化方式としてフレーム間予測符号化がある。

これは通常の動画像が各フレーム間でかなり似ているの
で、符号化の済んだ前のフレームの信号からこれから符
号化しようとするフレームの信号を予測して、予測誤差
（残差）のみを符号化するものである。

しかし、従来のような前フレームによる巡回型のフレー
ム間予測符号化は、あるフレームを復号しようとした場
合、データが過去の積み重ねとなっているため、過去の
全てのデータが必要となる。そのため、テレビ会議など
のように連続して画像を送る場合には多きな不都合はな
いが、情報記録ディスクや情報記録テープなどの蓄積系
メディアにおいては、ランダムアクセスやサーチなどで
メディア内の任意の場所から復号できるように、細かな
単位でフレーム間予測をリセットする必要がある。特に
ビジュアルサーチを行なおうとした場合、数フレームお
きに復号する必要があるため、その度に予測をリセット
することが望まれる。

また、リセットされフレーム内で独立に符号化処理され
る独立フレームは、フレーム間での予測処理される非独
立フレームよりも発生するデータ量が多くなり、リセッ
トない場合に対してデータ圧縮率が低下する。

一方、通常の再生に対して時間的に逆順で再生する逆転
再生の場合、従来の前フレームによる予測では復号のた
めの予測信号が得られないために復号ができない。

また、前フレームからの予測は時間軸における片側方向
からの予測になり、予測効率の点からも十分ではなく、
特にシーンチェンジなど画像が大きく変化した場合には
適切な予測ができない。

さらに、予測信号は復号系と同じ復号器によって得なけ
ればならないので、符号化器系でも復号処理をする必要
があり、装置規模が大きくなる。

また、復号処理の演算精度などに違いがあった場合、予
測信号にずれが起こりそれが累積することも問題となっ
ている。

そこで、この様な従来の巡回型のフレーム間予測符号化
の問題を解決するための手段として、本出願人は先にフ
レーム内で独立に符号化する独立フレームを有効に利用
して予測効率を改善し、データ圧縮率を向上させた「フ
レーム間予測符号化方式」を発明し、特許出願（特願平
１−11587号；平成１年１月20日出願）した。

この本出願人の先の特許出願による「フレーム間予測符
号化方式」（以下、「先願」という）は、独立フレーム
を予め一定間隔おきに設定し、その間のフレームについ
ては前後（新旧）の独立フレームにより予測して符号化
するため、蓄積系メディアにおいて独立フレームの間隔
の単位でランダムアクセスでき、ビジュアルサーチをデ
ータの無駄がなくでき、画像の変化に適合した予測が可
能となり、予測信号のS/Nも向上するので、より高い予
測効率が得られる。また、このようにして得られた符号
化データは時間軸上で対称の構造となるので、逆転再生
も容易に実現できるといった特長を持っている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上記した先願では、画像の動きが少ないとき
は、リセット間隔（Ｎ）が大きく（即ち、独立フレーム
の間隔が広く）ても良好な予測が可能なので、Ｎを大き
くし、多くのデータを発生する独立フレームを少なくし
た方が望ましい。しかし、画像の動きが大きなときはリ
セット間隔（Ｎ）が大きいと予測がうまくできなくな
り、前後の独立フレームより予測処理される非独立フレ
ームでのデータ量が増える。従って、データ量が最小と
なるリセット間隔（Ｎ）は画像の動きの程度により異な
る。

これは、この符号化方式の手法が独立フレームから直列
予測をするため、リセット間隔（Ｎ）が小さいほどフレ
ーム間予測効率が良くなるためである。

第７図は、フレーム内で独立に処理される独立フレーム
及びフレーム間で予測処理される非独立フレームでの画
質が一定であるとして、独立フレームの間隔（Ｎ）や画
像の動きの程度に応じたフレーム内処理あるいはフレー
ム間処理による全体での符号化データ量の変化の様子を
示す図である。

フレーム内処理の１フレーム当りのデータ量は、Ｎや画
像の動きの程度によらずほぼ一定なので、全体でのデー
タ量はＮに反比例する。

一方、フレーム間処理の１フレーム当りのデータ量は、
Ｎが大きくなるほど、また、画像の動きの程度が大きな
ほど多くなる。そして、第７図より、このフレーム間処
理の場合は、全体のデータ量が最小となるＮは、画像の
動きの程度によって変化することが分かる。

そこで、本発明は上記した従来の技術に鑑み、フレーム
間予測効率をより改善し、動きの程度の異なる動画像に
対しても常に最適な符号化が行なえ、符号化データ量を
より少なくすることができるフレーム間予測符号化装置
及び復号化装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記の目的を達成するために、 連続して入力される画像信号のフレーム中から可変され
る所定間隔ごとに独立フレームを設定し、この独立フレ
ームをフレーム内で独立に符号化すると共に、他の非独
立フレームについては画像間予測を行い、前記画像間予
測の誤差を符号化する画像符号化手段と、 入力された異なるフレーム間の画素値の差分を求め、前
記差分値を所定区間積分し、それをフレーム差として出
力するフレーム差検出手段と、 前記フレーム差に応じて前記符号化手段で設定される独
立フレームの間隔を可変し、フレーム差が大きいときに
は独立フレームの間隔を狭くし、フレーム差が小さいと
きには独立フレームの間隔を広くする独立フレーム間隔
可変手段とを備えたことを特徴とする予測符号化装置を
提供するものである。

また、連続して入力される画像信号のフレーム中から可
変される所定間隔ごとに独立フレームを設定し、この独
立フレームをフレーム内で独立に符号化すると共に、他
の非独立フレームについては画像間予測を行い、前記画
像間予測の誤差を符号化する画像符号化手段と、 前記符号化手段による独立フレームの符号化データ量と
非独立フレームの符号化データ量とを別々に観測し、前
記独立フレームの符号化データ量と前記非独立フレーム
の符号化データ量との比を求める符号化データ量観測手
段と、 前記独立フレームの符号化データ量と非独立フレームの
符号化データ量との比に応じて前記符号化手段で設定さ
れる独立フレームの間隔を可変して、独立フレームの符
号化データ量が多いときには独立フレームの間隔を広く
し、非独立フレームの符号化データ量が多いときには独
立フレームの間隔を狭くする独立フレーム間隔可変手段
とを備えたことを特徴とする予測符号化装置を提供する
ものである。

また、連続して入力される画像信号のフレーム中から可
変される所定間隔ごとに特定フレームを設定して符号化
し、前記特定フレーム以外の非独立フレームに対し、前
記特定フレームからの画像間予測の予測誤差を符号化す
る符号化手段と、 入力された異なるフレーム間の画素値の差分を求め、前
記差分値を所定区間積分し、それをフレーム差として出
力するフレーム差検出手段と、 前記フレーム差に応じて前記符号化手段で設定される特
定フレームの間隔を可変し、フレーム差が大きいときに
は特定フレームの間隔を狭くし、フレーム差が小さいと
きには特定フレームの間隔を広くするフレーム間隔可変
手段と、 前記非独立フレーム対し、前記フレーム間隔可変手段で
設定される特定フレームの間隔に応じた画像間予測を行
う画像間予測手段を備えたことを特徴とする予測符号化
装置を提供するものである。

また、連続して入力される画像信号のフレーム中から可
変される所定間隔ごとに特定フレームを設定して符号化
し、前記特定フレーム以外の非独立フレームに対し、前
記特定フレームからの画像間予測の予測誤差を符号化す
る符号化手段と、 前記符号化手段による特定フレームの符号化データ量と
非独立フレームの符号化データ量とを別々に観測し、前
記特定フレームの符号化データ量と前記非独立フレーム
の符号化データ量との比を求める符号化データ量観測手
段と、 前記特定フレームの符号化データ量と非独立フレームの
符号化データ量との比に応じて前記符号化手段で設定さ
れる特定フレームの間隔を可変して、特定フレームの符
号化データ量が多いときには特定フレームの間隔を広く
し、非独立フレームの符号化データ量が多いときには特
定フレームの間隔を狭くするフレーム間隔可変手段と、 前記非独立フレーム対し、前記フレーム間隔可変手段で
設定される特定フレームの間隔に応じた画像間予測を行
う画像間予測手段を備えたことを特徴とする予測符号化
装置を提供するものである。

さらに、前記予測符号化装置で符号化された符号を復号
する予測復号化装置であって、 所定間隔ごとに設定された特定フレームを復号化し、前
記特定フレーム以外の非独立フレームに対し、前記特定
フレームからの画像間予測信号を加算して復号化する復
号化手段と、 予測符号化装置から与えられる特定フレーム間隔の情報
により、特定フレームの間隔を設定するフレーム間隔可
変手段と、 前記非独立フレーム対し、前記フレーム間隔可変手段で
設定される特定フレームの間隔に応じた画像間予測を行
う画像間予測手段を備えたことを特徴とする予測復号化
装置を提供するものである。

（作 用） 上記した構成の予測符号化装置及び復号化装置において
は、連続して入力される画像信号の連続フレームの中か
らフレーム間予測を用いないでフレーム内で独立に符号
化する独立フレーム（または特定フレーム）を何フレー
ムおきにするかの間隔（Ｎ）を可変させて設定し、その
間の非独立フレームについては前後の独立に符号化され
た独立フレーム（または特定フレーム）により予測して
符号化する。

この独立フレームの間隔（Ｎ）を可変させる様子を第８
図に示すが、同図におけるマス目は各フレームを表わ
し、ハッチングで示すところはフレーム内で独立に符号
化処理される独立フレームである。第８図の上側の先願
の場合は、５フレーム毎（Ｎ＝５）に独立フレームとし
てＮを固定しているのに対し、第８図の下側の本発明の
場合は、Ｎを「４」→「５」→「６」と可変している。

ここでは、このフレーム間隔（Ｎ）の可変制御方法を次
のように行なう。

フレーム間差による制御方法 入力されるフレームのフレーム差を検出し、フレーム差
が大きいときにはＮを小さく（即ち、独立フレームの間
隔を狭く）し、また、フレーム差が小さいときにはＮを
大きく（即ち、独立フレームの間隔を広く）する。

なお、フレーム差の検出は、フレーム間予測方法に対応
させ、動き補償を行なっている場合には、それを行な
う。

データ量による制御方法 フレーム内で独立に符号化処理された独立フレームの出
力符号データ量と、フレーム間で予測処理された非独立
フレームでの出力符号データ量とをそれぞれ観測し、独
立フレームの出力符号データ量が多いときにはＮを大き
く（即ち、独立フレームの間隔を広く）し、また、非独
立フレームでの出力符号データ量が大いときにはＮを小
さく（即ち、独立フレームの間隔を狭く）する。

前記の制御方法は、フィードフォワード型の処理であ
り、実際に符号化処理が行なわれる前に画像の動きの程
度を把握し対応する。従って、画像の動きの急な変化も
適切に捕えることができ、データ量の均一化にも役立
つ。

この処理では、フレーム間差が大きくなると、リセット
間隔（Ｎ）が短くなる。フレーム間予測誤差は、独立フ
レームと予測するフレームとの間の距離に比例する関係
にあるので、Ｎを小さくすることで予測誤差を少なくで
きる。結果として、フレーム間予測処理されるフレーム
のデータ量が少なくなり、データ量のバランスが良くな
る。

また、前記の制御方法は、フィードバック型の処理で
あり、処理回路の追加は僅かであるが、画像の動きが急
に変化した場合、その対応が難しい。しかし、出力バッ
ファ量が多ければ大きな問題にはならない。

第７図に示すような特性から、符号化データ量が最小な
るＮの値がフレーム内処理及びフレーム間予測処理によ
るデータ量バランスで求められ、それにより次のリセッ
トタイミングが決まる。フレーム間予測処理によるデー
タ量が多いときにはＮは小さく（リセット間隔が短く）
なり、これによりフレーム間予測処理によるデータ量が
減るので、バランスがとれる。

（実 施 例） 本発明になる予測符号化装置及び復号装置の実施例につ
いて以下に図面と共に説明する。

第１図及び第４図は本発明になるフレーム間予測符号化
装置の各実施例の構成を示すブロック図である。第１図
と第４図の各実施例は基本的な構成は同じであるが、リ
セット間隔（Ｎ）の制御方法のみが異なる。即ち、第１
図はフレーム間差による制御、第４図はデータ量による
制御を行なう構成になっている。

＜符号化装置の一実施例の構成＞ まず、第１図に示す一実施例について説明する。

第１図において、画像信号入力端子１は、フレームメモ
リ2,3及び（Nmin−１）フレームメモリ４を介して予測
器５の入力端子に接続される一方、切替スイッチ６の三
つの入力端子のうちの一つに接続される。フレームメモ
リ2,3の出力端子は、切替スイッチ６の三つの入力端子
のうちの他の二つにそれぞれ接続される。また、画像信
号入力端子１は、フレーム差検出器12の一方の入力端子
にも接続される。

予測器５の出力端子は切替スイッチ９の上側の入力端子
に接続される。

切替スイッチ６は、画像信号入力端子１からの入力信号
ａとフレームメモリ２の出力信号ｂとフレームメモリ３
の出力信号ｃとから選択して切替えるもので、後述する
フレーム差検出器12から出力されるＮの情報によって独
立フレームの時点で切替えられる。

切替スイッチ６の出力端子は、フレームメモリ７の入力
端子及び切替スイッチ９の下側の入力端子にそれぞれ接
続される。

フレームメモリ７の出力端子は、予測器５及びフレーム
メモリ８の各入力端子に接続される一方、フレーム差検
出器12の他方の入力端子に接続される。フレームメモリ
８の出力端子は、予測器５の入力端子に接続される。

切替スイッチ９は、予測器５の出力信号と切替スイッチ
６で選択された信号とを切替えるもので、切替スイッチ
６と同様に、後述するフレーム差検出器12から出力され
るＮの情報によって独立フレームの時点では下側（切替
スイッチ６の出力側）に切替えられ、非独立フレームの
時点では上側（予測器５の出力側）に切替えられる。

切替スイッチ９の出力端子は、フレーム内符号化器10を
介してデータ出力端子11に接続される。

（Nmin−１）フレームメモリ４［Nminは２以上の整数］
は、予測に使われる独立フレームの符号化が済んでから
非独立フレームを符号化するためのものである。

二つのフレームメモリ7,8は、予測信号（予測値）を前
後の二つの独立フレームをもとに形成するためのもので
ある。

第２図は第１図における予測器５の構成を詳しく示すブ
ロック図であり、フレームメモリ7,8のそれぞれの出力
信号に重み付けをする二つの係数掛け算｛×α，×（１
−α）｝［但し、０＜α＜１］14,15と、それらの加算
器16とがあり、この加算器16の出力から予測信号が得ら
れる。

予測信号減算器17は、（Nmin−１）フレームメモリ４よ
り出力された入力画像算号から予測信号を減算し、その
予測誤差（残差）を得るためのものである。

第１図におけるフレーム内符号化器10は、直交変換器，
量子化器及び可変長符号化器などより構成される。

そして、フレーム内符号化器10の出力端子は、データ出
力端子11に接続される。

フレーム差検出器12は、画像信号入力端子１に入力され
る信号（入力フレーム）とフレームメモリ７の出力信号
｛後の独立フレーム（新しい独立フレーム）｝とのフレ
ーム差を検出し、このフレーム差に応じてリセット間隔
（Ｎ）の情報を切替スイッチ6,9の切替制御信号として
出力する。

13は上記のＮの情報を復号化装置側へ伝送するためのＮ
情報出力端子である。

＜符号化装置の一実施例の動作＞ 第１図に示した符号化装置の一実施例の構成において、
画像信号入力端子１より入力された動画像の信号（連続
フレーム）（ａ）は、フレームメモリ２と３とでそれぞ
れ１フレーム分ずつ遅延される。更に、（Nmin−１）フ
レームメモリ４で（Nmin−１）フレーム分だけ遅延させ
る。但し、後述するように独立フレームでは少なくとも
（Nmin−１）フレームメモリ４で記憶内容が書替えられ
ない。従って、画像信号入力端子１より入力された動画
像の信号（ａ）は、全体で（Nmin＋２）フレーム分だけ
遅延される。

入力信号（ａ）とフレームメモリ２の出力信号（ｂ）と
フレームメモリ３の出力信号（ｃ）とは、それぞれ切替
スイッチ６の各入力端子に入力され、その一つが選択さ
れる。どれが選択されるかは後述するリセット間隔
（Ｎ）の制御方法によって決められる。

ここで、フレームメモリ３の出力信号（ｃ）が選択され
るとＮ＝Nminとなり、フレームメモリ２の出力信号
（ｂ）が選択されるとＮ＝Nmin＋１となり、入力信号
（ａ）が選択されるとＮ＝Nmin＋２となる。Nminは可変
されるＮの最小値（フレーム間隔を現わす数値）で、例
えば、Nmin＝４とすると、上記のＮはそれぞれ「４」，
「５」，「６」となる。

上記の切替スイッチ６による選択動作は、Ｎフレーム間
隔毎に１フレーム設定された独立フレームのみで行なわ
れ、そのとき選択された画像信号は2,3,4のいずれのフ
レームメモリにも入力されず、フレームメモリ７に入力
され、そこに記憶される。即ち、フレームメモリ2,3,4
は、選択されたフレームメモリ以降のフレームメモリ
（即ち、フレームメモリ２が選択された場合はフレーム
メモリ3,4、フレームメモリ３が選択された場合はフレ
ームメモリ４）の記憶内容は書替えられない。この時、
フレームメモリ７にそれまで記憶されていた画像信号
は、フレームメモリ８に移り、書替えられる。

なお、フレームメモリ7,8に記憶され、かつ予測に使わ
れる画像信号は、この例では入力端子１より入力される
原画像信号であるが、フレーム内符号化器10の出力から
局部復号された画像信号でも良い。

切替スイッチ６で選択された信号は、切替スイッチ９に
入力され、この独立フレームの時点では切替スイッチ９
が下側に切替えられているので、この切替スイッチ９を
通ってフレーム内符号化器10に入力される。

フレーム内符号化器10でフレーム内符号化され、空間的
な冗長が取除かれ、圧縮されたデータとなり、この符号
化データがデータ出力端子11から出力される。

なお、フレーム内符号化器10でのフレーム内符号化は離
散コサイン変換（DCT）などの直交変換と量子化とハフ
マン符号などの可変長符号化とを組合わせたものであ
る。

一方、フレーム間で予測処理される非独立フレームは、
フレームメモリ2,3及び（Nmin−１）フレームメモリ４
を通って（Nmin＋１）フレーム分だけ遅延された（Nmin
−１）フレームメモリ４の出力となり、これが予測器５
に入力される。この予測器５では、フレームメモリ7,8
から出力された前後二つの独立フレームに、これと予測
されるフレームとの間の距離に対応した重み付けをし
て、予測信号を作り、入力信号から減算し、予測誤差
（残差）を出力する。但し、Ｎが可変なので、距離によ
る重み付けもそれに対応させる。

予測器５から出力される予測誤差（残差）は、この非独
立フレームの時点では切替スイッチ９が上側に切替えら
れているので、この切替スイッチ９を通ってフレーム内
符号化器10に入力される。

フレーム内符号化器10では上記と同様にフレーム内符号
化され、圧縮データとしてデータ出力端子11から出力さ
れる。ただ、このフレーム内符号化処理は、予測誤差
（残差）に対するものなので、独立フレームにおいて画
像信号を直接フレーム内符号化するのに対し、符号化デ
ータ量は大幅に少なくなっている。

＜フレーム間差による制御方法＞ 上記した本発明装置の一実施例の特徴となるリセット間
隔の制御方法（フレーム間差による制御方法）について
説明する。

ここでは、画像の動きの程度を、フレーム差検出器12で
検出する。フレーム差は、入力されるフレームである入
力端子１よりの入力画像信号と後の独立フレーム（新し
い独立フレーム）であるフレームメモリ７の出力信号と
の間で取る。

このことにより、独立フレームと予測フレームとの間の
距離が離れたフレーム間予測が適切にできるかどうかが
判断できる。

なお、フレーム差は、上記に限らず、入力されるフレー
ムとフレームメモリ２の出力信号との間で取るようにし
ても良い。

第３図は第１図におけるフレーム差検出器12の構成を詳
しく示す図である。このフレーム差検出器12での処理
は、フレーム差の二乗誤差演算に他ならない。

フレーム差検出器12においては、１〜（Ｎ−１）フレー
ム分の差を持った二つの入力画像信号（現画像信号と１
〜（Ｎ−１）フレーム差画像信号）が、減算器21で画素
単位の差分が取られ、この差分が二乗器22で二乗の値に
なった後、フレームリセットされる積分器23で１フレー
ムずつ積分される。

なお、予測器５で動き補償が行なわれている場合には、
動きベクトル検出器25で二つの入力画像信号の動きベク
トル検出を行ない、更に、減算器21で差分の取る前に、
検出した動きベクトルによって動き補正器26を使って動
き補正を行なう。

このようにして求められた差分（フレーム差）は、フレ
ーム間予測誤差（残差）に対応するもので、フレーム内
符号化のデータ量にほぼ比例する。

上記のようにして求められたフレーム差は、Ｎ判定器24
において、予め設定されている基準値と比較され、フレ
ーム差が基準値よりも大きなときにはＮが小さく（即
ち、独立フレームの間隔を狭く）され、逆にフレーム差
が基準値よりも小さなときにはＮが大きく（即ち、独立
フレームの間隔を広く）され、このＮの情報が出力され
る。

このように設定されたＨは、フレーム間の符号化処理が
行なわれる非独立フレームの間だけ記憶され、次の独立
フレームを選択するタイミング（即ち、切替スイッチ6,
9の切替え）を制御すると共に、このＮの情報はＮ情報
出力端子13より復号化装置側に伝送される。

＜符号化装置の他の実施例の構成＞ 次に、第４図に示す他の実施例について説明する。

第４図において、前出の第１図中の同一構成部分には同
一番号を付し、その説明を省略する。

第４図で第１図と異なるのは、第１図中のフレーム差検
出器12の代わりにデータ量観測器31を設けていることで
ある。

データ量観測器31は、フレーム内符号化器10から出力さ
れた圧縮データ（符号化データ）を入力し、独立フレー
ムノ出力符号化データ量と非独立フレームでの出力符号
化データ量とをそれぞれ観測し、この各フレームの出力
符号化データ量に応じてリセット間隔（Ｎ）の情報を切
替スイッチ6,9の切替制御信号として出力する。

＜符号化装置の他の実施例の動作＞ 第４図に示した符号化装置の他の実施例の構成による動
作は、後述するリセット間隔の制御方法以外は第１図の
一実施例の動作と同じなので、その説明を省略する。

＜データ量による制御方法＞ 上記した本発明装置の他の実施例の特徴となるリセット
間隔の制御方法（データ量による制御方法）について説
明する。

ここでは、フレーム内符号化器10により出力される符号
化データ量の、フレーム内符号化処理によるものとフレ
ーム間予測符号化処理によるものとのバランスを、デー
タ量観測器31で観測する。このデータ量観測器31では、
フレーム内での独立に符号化されるフレームのデータ量
とフレーム間で予測されてから符号化されるフレームの
テータ量とを別々に観測する。

データ量を観測した結果、フレーム内符号化処理による
ものが多いときにはＮが大きく（即ち、独立フレームの
間隔を広く）され、また、フレーム間予測符号化処理に
よるものが多いときにはＮが小さく（即ち、独立フレー
ムの間隔を狭く）され、このＮの情報が出力される。

Ｎは、具体的には、フレーム内符号化処理によるデータ
量とフレーム間予測符号化処理によるデータ量との比を
予め設定されている基準値と比較して判定する。なお、
符号化においては、データ量は、通常、その制御ために
観測されているので、簡単な比較回路を追加するだけで
本実施例を実現できる。

このように設定されたＮは、フレーム間の符号化処理が
行なわれる非独立フレームの間だけ記憶され、次の独立
フレームを選択するタイミング（即ち、切替スイッチ6,
9の切替え）を制御すると共に、このＮの情報はＮ情報
出力端子13より復号化装置側に伝送される。

＜復号化装置の一実施例の構成＞ 第５図は本発明になる復号化装置の一実施例の構成を示
すブロック図である。

同図において、データ入力端子41は、フレーム内復号化
器42を介して切替スイッチ43の入力端子に接続される。

フレーム内復号化器42は、可変長復号器，逆量子化器及
び直交逆変換器などより構成される。

切替スイッチ43の上側の出力端子は、逆予測器44の入力
端子に接続され、切替スイッチ43の下側の出力端子はフ
レームメモリ47の入力端子に接続される。

切替スイッチ43は、入力信号（フレーム内復号化器42の
出力信号）を逆予測器44とフレームメモリ47とに切替え
て供給するもので、符号化装置側からＮ情報入力端子46
を介して入力されるＮの情報によって独立フレームの時
点では下側（フレームメモリ47の入力側）に切替えら
れ、非独立フレームの時点では上側（逆予測器44の入力
側）に切替えられる。

逆予測器44の出力端子は、切替スイッチ45の上側の入力
端子に接続される。フレームメモリ47の出力端子は、逆
予測器44及びフレームメモリ48の各入力端子にそれぞれ
接続される一方、切替スイッチ45の下側の入力端子に接
続される。フレームメモリ48の出力端子は逆予測器44の
入力端子に接続される。

二つのフレームメモリ47,48は、予測信号（予測値）を
前後の二つの独立フレームをもとに形成するためのもの
である。

第６図は第５図における逆予測器44の構成を詳しく示す
ブロック図であり、フレームメモリ47,48のそれぞれの
出力信号に重み付けをする二つの係数掛け算器｛×α，
×（１−α）｝［但し、０＜α＜１］50,51と、それら
の加算器52とがあり、この加算器52の出力から予測信号
が得られる。

予測信号加算器53は、フレーム内復号掛器42より切替ス
イッチ43を通って入力された予測誤差（残差）に予測信
号を加算し、再生画像信号を得るためのものである。

切替スイッチ45は、逆予測器44の出力信号とフレームメ
モリ47の出力信号とを切替えるもので、切替スイッチ43
と同様に、符号化装置側からＮ情報入力端子46を介して
入力されるＮの情報によって独立フレームの時点では下
側（フレームメモリ47の出力側）に切替えられ、非独立
フレームの時点では上側（逆予測器44の出力側）に切替
えられる。

そして、切替スイッチ45の出力端子は、再生画像信号出
力端子49に接続される。

上記した復号化装置の構成は、切替スイッチ43,45がＮ
の情報によって切替制御される以外、その基本的動作は
先願と同じである。即ち、Ｎが変化しても復号化装置の
基本構成やフレームメモリの数は変わらない。

＜復号変装置の一実施例の動作＞ 第５図に示した復号化装置の一実施例の構成において、
データ入力端子41より入力された圧縮データは、フレー
ム内復号化器42によりフレーム内復号化され、独立フレ
ームは、再生画像信号となり、この信号は、この独立フ
レームの時点では切替スイッチ43が下側に切替えられて
いるので、この切替スイッチ43を通ってフレームメモリ
47に入力され、そこに記憶される。同時に、フレームメ
モリ47にそれまで記憶されていた画像信号は、フレーム
メモリ48に移り、書替えられ、更に、このフレームメモ
リ47にそれまで記憶されていた画像信号が、この独立フ
レームの時点では切替スイッチ45が下泡に切替えられて
いるので、この切替スイッチ45を通って再生画像信号出
力端子49より出力される。

また、フレーム間で予測処理される非独立フレームは、
フレーム内復号化器42からの出力が予測誤差なので、こ
の予測誤差は、この非独立フレームの時点では切替スイ
ッチ43が上側に切替えられているので、この切替スイッ
チ43を通って逆予測器44に入力される。

逆予測器44で符号化装置側と同じ予測信号が加算され、
再生画像信号となり、この再生画像信号が、この非独立
フレームの時点では切替スイッチ45が上側に切替えられ
ているので、この切替スイッチ45を通って再生画像信号
出力端子49より出力される。

なお、符号化装置側より伝送されるデータは、独立フレ
ームのものが先行して送られてくるので、復号化装置側
ではそれを補正するため、独立フレームの再生画像信号
はＮフレームの間遅延された後にフレームメモリ47より
出力される。即ち、フレームメモリ47は、時間補正にも
使われている。

（発明の効果） 以上の如く、本発明の予測符号化装置及び復号化装置で
は、連続して入力される画像信号の連続フレームの中か
らフレーム間予測を用いないでフレーム内で独立に符号
化する独立フレーム（または特定フレーム）を何フレー
ムおきにするかの間隔（リセット間隔Ｎ）を、入力フ
レームのフレーム差、あるいは独立フレームの符号化
データ量と非独立フレームの符号化データ量とのバラン
スに応じて可変させて設定し、その間の非独立フレーム
については前後の独立に符号化された独立フレーム（ま
たは特定フレーム）により予測して符号化するので、フ
レーム間予測効率をより改善し、動きの程度の異なる動
画像に対しても常に最適な符号化が行なえ、符号化デー
タ量をより少なくすることができる。

また、復号化装置の基本構成を変える必要がなく、フレ
ームメモリの数も変わらないので、その実現が容易であ
る。

しかも、蓄積系メディアで要求されるランダムアクセス
やビジュアルサーチ，逆転再生などの機能にも対応した
動画像符号化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第４図は本発明になるフレーム間予測符号化
装置の各実施例の構成を示すブロック図、第２図は第１
図における予測器５の構成を詳しく示すブロック図、第
３図は第２図におけるフレーム差検出器12の構成を詳し
く示すブロック図、第５図は本発明になる復号化装置の
一実施例の構成を示すブロック図、第６図は第５図にお
ける逆予測器44の構成を詳しく示すブロック図、第７図
はフレーム内処理あるいはフレーム間予測処理による全
体での符号化データ量の変化を示す図、第８図は独立フ
レームの間隔を可変させる様子を示す図である。 １……画像信号入力端子、 2,3,7,8,47,48……フレームメモリ、 ４……（Nmin−１）フレームメモリ、 ５……予測器、6,9,43,45……切替スイッチ、 10……フレーム内符号化器、11……データ出力端子、 12……フレーム差検出器、13……Ｎ情報出力端子、 14,15,50,51……係数掛け算器、16,52……加算器、 17……予測信号減算器、21……減算器、22……二乗器、 23……積分器、24……Ｎ判定器、 25……動きベクトル検出器、26……動き補正器、 31……データ量観測器、41……データ入力端子、 42……フレーム内復号化器、44……逆予測器、 46……Ｎ情報入力端子、49……再生画像信号出力端子、 54……予測信号加算器。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】連続して入力される画像信号のフレーム中
   から可変される所定間隔ごとに独立フレームを設定し、
   この独立フレームをフレーム内で独立に符号化すると共
   に、他の非独立フレームについては画像間予測を行い、
   前記画像間予測の誤差を符号化する画像符号化手段と、 入力された異なるフレーム間の画素値の差分を求め、前
   記差分値を所定区間積分し、それをフレーム差として出
   力するフレーム差検出手段と、 前記フレーム差に応じて前記符号化手段で設定される独
   立フレームの間隔を可変し、フレーム差が大きいときに
   は独立フレームの間隔を狭くし、フレーム差が小さいと
   きには独立フレームの間隔を広くする独立フレーム間隔
   可変手段とを備えたことを特徴とする予測符号化装置。
2. 【請求項２】連続して入力される画像信号のフレーム中
   から可変される所定間隔ごとに独立フレームを設定し、
   この独立フレームをフレーム内で独立に符号化すると共
   に、他の非独立フレームについては画像間予測を行い、
   前記画像間予測の誤差を符号化する画像符号化手段と、 前記符号化手段による独立フレームの符号化データ量と
   非独立フレームの符号化データ量とを別々に観測し、前
   記独立フレームの符号化データ量と前記非独立フレーム
   の符号化データ量との比を求める符号化データ量観測手
   段と、 前記独立フレームの符号化データ量と非独立フレームの
   符号化データ量との比に応じて前記符号化手段で設定さ
   れる独立フレームの間隔を可変して、独立フレームの符
   号化データ量が多いときには独立フレームの間隔を広く
   し、非独立フレームの符号化データ量が多いときには独
   立フレームの間隔を狭くする独立フレーム間隔可変手段
   とを備えたことを特徴とする予測符号化装置。
3. 【請求項３】連続して入力される画像信号のフレーム中
   から可変される所定間隔ごとに特定フレームを設定して
   符号化し、前記特定フレーム以外の非独立フレームに対
   し、前記特定フレームからの画像間予測の予測誤差を符
   号化する符号化手段と、 入力された異なるフレーム間の画素値の差分を求め、前
   記差分値を所定区間積分し、それをフレーム差として出
   力するフレーム差検出手段と、 前記フレーム差に応じて前記符号化手段で設定される特
   定フレームの間隔を可変し、フレーム差が大きいときに
   は特定フレームの間隔を狭くし、フレーム差が小さいと
   きには特定フレームの間隔を広くするフレーム間隔可変
   手段と、 前記非独立フレーム対し、前記フレーム間隔可変手段で
   設定される特定フレームの間隔に応じた画像間予測を行
   う画像間予測手段を備えたことを特徴とする予測符号化
   装置。
4. 【請求項４】連続して入力される画像信号のフレーム中
   から可変される所定間隔ごとに特定フレームを設定して
   符号化し、前記特定フレーム以外の非独立フレームに対
   し、前記特定フレームからの画像間予測の予測誤差を符
   号化する符号化手段と、 前記符号化手段による特定フレームの符号化データ量と
   非独立フレームの符号化データ量とを別々に観測し、前
   記特定フレームの符号化データ量と前記非独立フレーム
   の符号化データ量との比を求める符号化データ量観測手
   段と、 前記特定フレームの符号化データ量と非独立フレームの
   符号化データ量との比に応じて前記符号化手段で設定さ
   れる特定フレームの間隔を可変して、特定フレームの符
   号化データ量が多いときには特定フレームの間隔を広く
   し、非独立フレームの符号化データ量が多いときには特
   定フレームの間隔を狭くするフレーム間隔可変手段と、 前記非独立フレーム対し、前記フレーム間隔可変手段で
   設定される特定フレームの間隔に応じた画像間予測を行
   う画像間予測手段を備えたことを特徴とする予測符号化
   装置。
5. 【請求項５】請求項３または４の予測符号化装置で符号
   化された符号を復号する予測復号化装置であって、 所定間隔ごとに設定された特定フレームを復号化し、前
   記特定フレーム以外の非独立フレームに対し、前記特定
   フレームからの画像間予測信号を加算して復号化する復
   号化手段と、 予測符号化装置から与えられる特定フレーム間隔の情報
   により、特定フレームの間隔を設定するフレーム間隔可
   変手段と、 前記非独立フレーム対し、前記フレーム間隔可変手段で
   設定される特定フレームの間隔に応じた画像間予測を行
   う画像間予測手段を備えたことを特徴とする予測復号化
   装置。