JPH08172630A

JPH08172630A - 動画像符号化装置

Info

Publication number: JPH08172630A
Application number: JP31314994A
Authority: JP
Inventors: Takashi Inoue; 尚井上
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-12-16
Filing date: 1994-12-16
Publication date: 1996-07-02

Abstract

(57)【要約】【目的】動画像の符号化装置において、動き補償の精
度を高めることにより、画質の向上と符号量の低減を図
る。【構成】ＬＬ２成分のサブバンド信号において符号化
回路２４の動き検出回路４４で検出された動きベクトル
は、その他の成分のサブバンド信号に対する動き検出の
ための基準位置に利用するため、符号化回路１２、１
４、１６、１８、２０、２２の基準算出動き検出回路５
０に入力される。各成分ごとに検出された動きベクトル
を用いて動き補償、サブバンド信号間差分、予測誤差信
号の量子化、可変長符号化の処理が各々行われ、処理後
の符号がバッファ３４に格納される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は動画像の画像符号化装置
に関するものであり、特にディジタル動画像のサブバン
ド符号化を行う動画像符号化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像信号、特にＨＤＴＶ用画像信
号に対する圧縮方式の１つとしてサブバンド符号化が知
られている。サブバンド符号化は、画像信号に対して水
平、垂直方向の帯域分割フィルタによって複数の周波数
帯域に分割され、分割された各周波数帯域ごとに最適な
符号化処理が行われる。

【０００３】図６はサブバンド分割の一例として、入力
画像信号を４分割する説明図である。帯域分割フィルタ
としては、折り返し歪みを除去するためにＱＭＦ（直交
ミラーフィルタ）が知られている。図６において、ＱＭ
Ｆ４００、４０８、４１２はハイパス特性（ＨＰで図
示）の帯域分割フィルタ、ＱＭＦ４０２、４１０、４１
４はローパス特性（ＬＰで図示）の帯域分割フィルタ、
ダウンサンプリング（間引き）回路４０４、４０６は水
平方向のダウンサンプリング、ダウンサンプリング回路
４１６、４１８、４２０、４２２は垂直方向のダウンサ
ンプリングである。すなわち、画像信号は、ＱＭＦ４０
０、４０２による水平方向のフィルタリングにより２つ
の帯域に分割される。更にダウンサンプリング回路４０
４、４０６によって水平方向のダウンサンプリングが行
われる。この後、ＱＭＦ４０８、４１０、４１２、４１
４による垂直方向のフィルタリングにより４つの帯域に
分割される。更にダウンサンプリング回路４１６、４１
８、４２０、４２２によって垂直方向のダウンサンプリ
ングが行われる。この結果、入力画像信号は、ＬＬ１：
水平、垂直方向ともに低周波成分（最低周波帯域を表
す）ＬＨ１：水平方向のみ低周波成分ＨＬ１：垂直方向
のみ低周波成分ＨＨ１：水平、垂直方向ともに高周波成
分の４つの帯域成分（以下、サブバンドと記す）に分割
される。各々のサブバンドの画素数は、水平方向、垂直
方向とも入力画像信号の１／２になっている。

【０００４】また、以上のようなサブバンド分割の他の
一例として、図７は入力画像信号を７分割する説明図で
ある。図７において、ＱＭＦ５００、５０８、５１２、
５２４、５３２、５３６はハイパス特性（ＨＰで図示）
の帯域分割フィルタ、ＱＭＦ５０２、５１０、５１４、
５２６、５３４、５３８はローパス特性（ＬＰで図示）
の帯域分割フィルタ、ダウンサンプリング（間引き）回
路５０４、５０６、５２８、５３０は水平方向のダウン
サンプリング、ダウンサンプリング回路５１６、５１
８、５２０、５２２、５４０、５４２、５４４、５４６
は垂直方向のダウンサンプリングである。図３の動作と
同様に入力画像信号を４分割した後、ＬＬ１成分に対し
てのみ繰り返し水平、垂直方向にフィルタリングを行い
ダウンサンプリングを施すことにより７つのサブバンド
（ＨＨ１、ＨＬ１、ＬＨ１、ＨＨ２、ＨＬ２、ＬＨ２、
ＬＬ２：数値１、２は階層数を表す）を得ることができ
る。ここでの最低周波帯域はＬＬ２である。また、階層
２の各サブバンド（ＨＨ２、ＨＬ２、ＬＨ２、ＬＬ２）
の画素数は、水平方向、垂直方向とも入力画像信号の１
／４になっている。

【０００５】このような動画像符号化装置として、例え
ば、特開平２−１６８８７号公報に記載された画像符号
化装置をサブバンド符号化に適用したものがある。図８
は帯域分割サブバンド符号化に対する従来の動画像符号
化装置の説明図である。図８において、６１０、６１２
は水平方向の帯域分割フィルタ、６１４、６１６、６１
８、６２０は垂直方向の帯域分割フィルタ、６２２、６
２４、６２６、６２８はいづれも同一の構成である符号
化回路、６３０は前フレームのサブバンド信号を格納す
るフレームメモリ、６３２は現フレームのサブバンド信
号とフレームメモリ６３０の前フレームのサブバンド信
号との間で動きベクトルを検出する動き検出回路、６３
４は動き検出回路６３２より検出した動きベクトルに基
づき動き補償を行い予測信号を発生する動き補償回路、
６３６は減算器、６３８は予測信号と現フレームのサブ
バンド信号の間の差分を直交変換する離散直交変換回
路、６４０は変換係数を量子化する量子化器、６４２は
量子化された信号と動きベクトルをハフマン符号等の可
変長符号化を行う可変長符号化回路、６４４は符号化さ
れた信号を一旦格納して伝送するバッファ、６４６は量
子化された信号を逆量子化する逆量子化器、６４８は逆
量子化された信号を逆直交変換する離散逆直交変換回
路、６５０は加算器である。

【０００６】次に、図８の画像符号化装置の動作を説明
する。入力画像信号は水平方向の帯域分割フィルタ６１
０、６１２、垂直方向の帯域分割フィルタ６１４、６１
６、６１８、６２０によって４つのサブバンド信号に分
割される。これらの各サブバンド信号は、各々独立した
符号化回路６２２、６２４、６２６、６２８に各々入力
される。現フレームのサブバンド信号に対してはフレー
ムメモリ６３０内の前フレームのサブバンド信号との間
で動き検出回路６３２によって動きベクトルが検出され
る。その動きベクトルを用いて動き補償回路６３４によ
って各サブバンド信号に独立に動き補償予測が行われ、
減算器６３６で予測された信号と現フレームのサブバン
ド信号の間の差分が行われ、その予測誤差信号が離散直
交変換回路６３８で直交変換される。変換係数は量子化
器６４０、可変長符号化回路６４２によって各サブバン
ド信号毎に量子化、可変長符号化された後バッファ６４
４を介して出力される。動き検出回路６３２で検出され
た動きベクトルについても可変長符号化回路６４２で符
号化が行われ、バッファ６４４に出力される。一方、量
子化器６４０によって量子化された信号には、逆量子化
器６４６、離散逆直交変換回路６４８、加算器６５０、
動き補償回路６３４による逆の処理が各々行われて信号
が復号化される。これがフレームメモリ６３０に格納さ
れて前フレームのサブバンド信号となる。

【０００７】これに対し、特開平４−３２２５９３号公
報には、図９に示すような動画像符号化装置が開示され
ている。

【０００８】図９において、６１０、６１２は水平方向
の帯域分割フィルタ、６１４、６１６、６１８、６２０
は垂直方向の帯域分割フィルタ、７００、７０２、７０
４、７０６は符号化回路であり、符号化回路７００、７
０２は符号化回路７０４と同様の構成となっている。符
号化回路７０４において、帯域分割フィルタ６１８の出
力側は、減算器６３６のプラス入力側に接続されてい
る。減算器６３６の減算出力側は、図８の従来例と同様
に、離散直交変換回路６３８の入力側に接続され、離散
直交変換回路６３８の出力側は、量子化器６４０の入力
側に接続され、可変長符号化回路７０８に供給される。
可変長符号化回路７０８の出力側は、バッファ６４４の
入力側に接続されている。量子化器６４０の他方の出力
側は、逆量子化器６４６の入力側に接続され、逆量子化
器６４６の出力側は、離散逆直交変換回路６４８の入力
側に接続されており、離散逆直交変換回路６４８の出力
側は、加算器６５０のプラス入力側に接続されている。
加算器６５０の加算出力側は、フレームメモリ７１０の
入力側に接続されており、フレームメモリ７１０の出力
側は、動き補償回路６３４の他の入力側に接続されてい
る。そして、動き補償回路６３４の出力側は、減算器６
３６のマイナス入力側及び加算器６５０のプラス入力側
に接続されている。

【０００９】次に、符号化回路７０６はほぼ符号化回路
７０４と同様の構成であり、同一又は相当する構成部分
には同一の符号を用いている。しかし、動き検出回路７
１２が設けられており、帯域分割フィルタ６２０及びフ
レームメモリ６３０の出力側が各々接続されている。そ
して、動き検出回路７１２の一方の出力側は符号化回路
７００、７０２、７０４の動き補償回路６３４の入力側
に接続されており、他方の出力側は可変長符号化回路６
４２の入力側に接続されている。

【００１０】以上の各部のうち、帯域分割フィルタ６１
０、６１２、６１４、６１６、６１８、６２０は図６に
示したものと同様である。また、符号化回路７０６は、
図８に示した符号化回路６２８と同様の構成となってお
り、その動作も同様である。しかし、符号化回路７０
０、７０２、７０４には個々に動き検出回路が設けられ
ておらず、符号化回路７０６にある動き検出回路７１２
で検出された動きベクトルが利用されるようになってい
る。

【００１１】次に、図９の動画像符号化装置の動作を説
明する。入力画像信号は、水平方向の帯域分割フィルタ
６１０、６１２によって、水平方向の低周波成分と高周
波成分の２つのサブバンド信号に分割される。そして、
これらの２つのサブバンド信号は、垂直方向の帯域分割
フィルタ６１４、６１６、６１８、６２０によって、４
つの周波数成分（ＨＨ１、ＨＬ１、ＬＨ１、ＬＬ１）に
分割される。これらのうち、ＬＬ１成分のサブバンド信
号は符号化回路７０６の動き検出回路７１２に入力され
る。動き検出回路７１２にはフレームメモリ６３０に格
納されている前フレームの復号画像のサブバンド信号も
入力されており、これらのフレーム間どうしのサブバン
ド信号より動きベクトルの検出が行われる。検出された
動きベクトルは、一方において動き補償回路６３４に入
力される。動き補償回路６３４では、フレームメモリ６
３０に格納されている前フレームの復号信号において、
前記動きベクトル値だけシフトした位置の信号が予測信
号として切り出される。次に、予測信号は、帯域分割フ
ィルタ６２０から出力された現フレームのサブバンド信
号とともに減算器６３６に入力される。減算器６３６で
は、双方のサブバンド信号間における差分が求められ、
その結果は複数画素からなるブロック毎に分割されて離
散直交変換回路６３８に供給される。離散直交変換回路
６３８では、入力信号に対してＤＣＴ（離散コサイン変
換）などによる直交変換処理が行われ、変換係数が量子
化器６４０に出力される。次に、量子化器６４０では、
入力された変換係数の量子化が行われ、量子化された変
換係数値は動き検出回路７１２によって検出された動き
ベクトル値とともに、可変長符号化回路６４２に供給さ
れる。可変長符号化回路６４２では、入力信号に対して
各々可変長符号化が行われ、符号化されたＬＬ１成分の
サブバンド信号が得られ、バッファ６４４に格納され
る。また、量子化器６４０によって量子化された変換係
数値は、逆量子化器６４６にも供給されて逆量子化の処
理が行われる。そして、逆量子化後の変換係数は離散逆
直交変換回路６４８に入力され、ここでＩＤＣＴ（離散
コサイン逆変換）などによる逆直交変換処理が行われ
て、ＬＬ１成分のサブバンド信号の復号差分が得られ
る。復号差分には、加算器６５０において動き補償回路
６３４から出力された予測信号が加算されることによっ
てＬＬ１成分のサブバンド信号が復元される。復元後の
サブバンド信号は、前フレームのサブバンド信号として
フレームメモリ６３０に格納され、次のフレームの画像
の動き検出に利用される。

【００１２】他方、以上のＬＬ１成分以外のＨＨ１、Ｈ
Ｌ１、ＬＨ１の各サブバンド信号については、動き補償
予測に用いる動きベクトルとして、前記ＬＬ１成分の動
きベクトルがそのまま用いられる。すなわち、動き検出
回路７１２によって検出された前記動きベクトルが、符
号化回路７００、７０２、７０４の動き補償回路６３４
に各々入力される。動き補償回路６３４では、フレーム
メモリ７１０に格納されている前フレームの復号信号に
おいて、前記動きベクトル値だけシフトした位置の信号
が予測信号として切り出される。そして、上述したＬＬ
１成分に対する処理と同様にしてサブバンド信号間差
分、離散直交変換、変換係数の量子化、可変長符号化の
処理が各々行われ、処理後の符号がバッファ６４４に格
納される。なお、可変長符号化回路７０８では、可変長
符号化回路６４２とは異なり動きベクトル値の符号化は
行わない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、以下のような問題点を有する。

【００１４】（１）図８に示した従来技術によって符号
化を行った場合、ＬＬ１成分以外のサブバンド信号成分
の動きが視覚上の自然な動きとは必ずしも一致せず、Ｌ
Ｌ１成分と異なった動きベクトルを検出する可能性が大
きい。このため、復号後の画像の低周波成分と高周波成
分とで動きが異なって不自然な動きが生じることがある
など画質の劣化が顕著になる。

【００１５】（２）更に、分割されたサブバンド信号そ
れぞれに動きベクトルを検出するための膨大な演算量を
要する。また、伝送すべき動きベクトル量も増加する。

【００１６】（３）図９に示した従来技術によって符号
化を行った場合、ＬＬ１成分のサブバンド信号の動きと
ＬＬ１成分以外のサブバンド信号の動きとが必ずしも一
致しないため、図８の場合の復号画像ほどではないがや
はり画質の劣化が生じる。

【００１７】（４）更に、各サブバンド信号ごとに動き
が異なるため、ＬＬ１成分のサブバンド信号の動きベク
トルをそのまま利用すると動き補償回路から出力される
予測信号と現フレームのサブバンド信号の間の差分であ
る予測誤差信号の絶対値が大きくなり、その分符号量が
増加してしまう。

【００１８】本発明はかかる従来技術の問題点に鑑み、
動き補償の精度を高めて視覚上の画質劣化を低減すると
ともに、符号量も低減する動画像符号化装置を提供する
ことを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の動画像符号化装置は、ディジタル化された
画像信号を複数の帯域に分割する手段と、各帯域のサブ
バンド信号に対し検出された動きベクトルを用いて動き
補償を行い予測信号を発生する手段と、予測信号とサブ
バンド信号の間の差である予測誤差信号を量子化する手
段と、この量子化された信号と前記動きベクトルを符号
化する手段とを有する動画像符号化装置において、最低
周波帯域のサブバンド信号について動きベクトルを検出
する動き検出手段と、最低周波帯域以外のサブバンド信
号について該当する帯域と最低周波帯域との大きさの比
率Ｎ（Ｎ：正の整数）と前記検出された動きベクトルと
の掛けた値だけシフトした位置を基準として前記動き検
出手段の探索範囲よりも小さい範囲を探索して動きベク
トルを検出する基準算出動き検出手段と、前記動きベク
トルを用いて各帯域のサブバンド信号の符号化を行う符
号化手段とを備えたことを特徴としている。

【００２０】

【作用】本発明は上記した構成によって、最低周波帯域
のサブバンド信号について検出された動きベクトルは、
その求められたサブバンド信号の動き補償や最低周波帯
域以外のサブバンド信号に対する動き検出のための基準
位置にも利用される。このため、各サブバンドで全く相
関のない動きベクトルによる符号化が行われることはな
い。

【００２１】

【実施例】以下本発明の動画像符号化装置の実施例につ
いて、図面を参照しながら説明する。

【００２２】（実施例１）図１は第１の実施例の動画像
符号化装置を示す構成図である。図１において、１０は
帯域分割回路であり、図７の構成と同様なものである。
１２、１４、１６、１８、２０、２２、２４は符号化回
路であり、符号化回路１２、１４、１６、１８、２０は
符号化回路２２と同様の構成となっている。各符号化回
路には、図７における７つの周波数成分のサブバンド信
号が入力される。すなわち、各サブバンド（ＨＨ１、Ｈ
Ｌ１、ＬＨ１、ＨＨ２、ＨＬ２、ＬＨ２、ＬＬ２）は、
それぞれ符号化回路１２、１４、１６、１８、２０、２
２、２４に入力される。符号化回路２２において、サブ
バンド信号ＬＨ２は、基準算出動き検出回路２６の入力
側及び減算器２８のプラス入力側に接続されている。減
算器２８の減算出力側は、量子化器３０の入力側に接続
され、可変長符号化回路３２に供給される。可変長符号
化回路３２の出力側は、バッファ３４の入力側に接続さ
れている。そして、基準算出動き検出回路２６の出力側
は、動き補償回路４２の入力側及び可変長符号化回路３
２の他の入力側に接続されている。量子化器３０の他方
の出力側は、逆量子化器３６に接続されており、逆量子
化器３６の出力側は、加算器３８のプラス入力側に接続
されている。加算器３８の加算出力側は、フレームメモ
リ４０の入力側に接続されており、フレームメモリ４０
の出力側は、基準算出動き検出回路２６の他の入力側及
び動き補償回路４２の他の入力側に接続されている。そ
して、動き補償回路４２の出力側は、減算器２８のマイ
ナス入力側及び加算器３８のプラス入力側に接続されて
いる。

【００２３】次に、符号化回路２４はほぼ符号化回路２
２と同様の構成であり、同一又は相当する構成部分には
同一の符号を用いている。符号化回路２２と異なるのは
動き検出回路４４であり、７分割の最低周波帯域である
サブバンド信号ＬＬ２及びフレームメモリ４０の出力側
が各々接続されている。そして、動き検出回路４４の一
方の出力側は符号化回路１２、１４、１６、１８、２
０、２２の基準算出動き検出回路２６の入力側に接続さ
れている。

【００２４】以上のように構成された動画像符号化装置
について、以下図１、図２及び図３を用いてその動作を
説明する。まず図２はサブバンドＬＨ２における基準算
出動き検出回路２６の動作を説明する図である。２００
は現フレームのＬＬ２成分信号、２１０は現フレームの
ＬＨ２成分信号、２２０は動きベクトルを検出するブロ
ック位置、２３０は前フレームのＬＬ２成分信号、２４
０は前フレームのＬＨ２成分信号、２５０は動き検出回
路４４の探索範囲を示す境界、２６０は基準算出動き検
出回路２６の探索範囲を示す境界、２７０は動き検出回
路４４より検出された動きベクトル２９１（記号Ｖ）値
だけシフトした予測信号のブロック位置、２８０は動き
ベクトルＶだけシフトした基準ブロック位置、２９０は
基準算出動き検出回路２６より検出された動きベクトル
２９２（記号∇Ｖ）値だけ２８０の基準ブロック位置か
らシフトした予測信号のブロック位置、２９３はＬＨ２
成分におけるブロック２２０の動きベクトル（記号
Ｖ’）である。次に図３はサブバンドＬＨ１における基
準算出動き検出回路２６の動作を説明する図である。図
２と同一又は相当する構成部分には同一の符号を用いて
いる。３００は現フレームのＬＨ１成分信号、３１０は
動きベクトルを検出するＬＨ１成分のブロック位置、３
２０は前フレームのＬＨ１成分信号、３３０は基準算出
動き検出回路２６の探索範囲を示す境界、３４０は動き
ベクトル２９１を２倍した動きベクトル３９１（記号２
Ｖ）値だけシフトした基準ブロック位置、３５０は基準
算出動き検出回路２６より検出された動きベクトル３９
２（記号∇Ｖ）値だけ３４０の基準ブロック位置からシ
フトした予測信号のブロック位置、３９３はＬＨ１成分
におけるブロック３１０の動きベクトル（記号Ｖ’）で
ある。入力画像信号は、帯域分割回路１０によって７つ
のサブバンド（ＨＨ１、ＨＬ１、ＬＨ１、ＨＨ２、ＨＬ
２、ＬＨ２、ＬＬ２）に分割される。これらのうち、Ｌ
Ｌ２成分のサブバンド信号は符号化回路２４の動き検出
回路４４に入力される。動き検出回路４４にはフレーム
メモリ４０に格納されている前フレームの復号画像のサ
ブバンド信号も入力されており、これらのフレーム間ど
うしのサブバンド信号よりブロック単位で動きベクトル
の検出が行われる。検出された動きベクトルは、一方に
おいて動き補償回路４２に入力される。動き補償回路４
２では、フレームメモリ４０に格納されている前フレー
ムの復号信号において、前記動きベクトル値だけシフト
した位置のブロック信号が予測信号として切り出され
る。次に、予測信号は、帯域分割回路１０から出力され
た現フレームのサブバンド信号とともに減算器２８に入
力される。減算器２８では、双方のサブバンド信号間に
おける差分が求められ、その結果は量子化器３０に入力
される。量子化器３０では、入力された予測誤差信号の
量子化が行われ、量子化された値は動き検出回路４４に
よって検出された動きベクトル値とともに、可変長符号
化回路３２に供給される。可変長符号化回路３２では、
入力信号に対して各々可変長符号化が行われ、符号化さ
れたＬＬ２成分のサブバンド信号が得られ、バッファ３
４に格納される。また、量子化器３０によって量子化さ
れた値は、逆量子化器３６にも供給されて逆量子化の処
理が行われＬＬ２成分のサブバンド信号の復号差分が得
られる。復号差分には、加算器３８において動き補償回
路４２から出力された予測信号が加算されることによっ
てＬＬ２成分のサブバンド信号が復元される。復元後の
サブバンド信号は、前フレームのサブバンド信号として
フレームメモリ４０に格納され、次のフレームの画像の
動き検出に利用される。

【００２５】他方、以上のＬＬ２成分以外のＨＨ１、Ｈ
Ｌ１、ＬＨ１、ＨＨ２、ＨＬ２、ＬＨ２の各サブバンド
信号については、サブバンドごとに前記ＬＬ２成分の動
きベクトルに、以下の表１に示す数値とを掛けた値だけ
シフトした位置を基準として基準算出動き検出回路２６
では、前記動き検出回路４４の探索範囲よりも小さい範
囲を探索して動きベクトルを検出する。表１における数
値の決め方は、ＬＬ２成分に対する該当するサブバンド
の大きさの比率を表す。つまり、階層２（ＨＨ２、ＨＬ
２、ＬＨ２、ＬＬ２）は水平方向、垂直方向にフィルタ
リングを施しダウンサンプリングをそれぞれ実行し、更
に水平方向、垂直方向にフィルタリングを施しダウンサ
ンプリングをそれぞれ実行しているので、階層１（ＨＨ
１、ＨＬ１、ＬＨ１）のサブバンドより水平方向、垂直
方向とも半分の画素数しか持たない。そのため階層２の
各サブバンドはＬＬ２成分に対して水平方向、垂直方向
とも２倍の大きさである。例として、階層２のＬＨ２成
分、階層１のＬＨ１成分に対する動きベクトル検出方法
を示す。図２において、符号化回路２４の動き検出回路
４４では現フレームのＬＬ２成分とフレームメモリ４０
に格納されている前フレームのＬＬ２成分の同ブロック
位置２２０より探索範囲２５０内で動きベクトル２９１
を検出する。符号化回路２２の基準算出動き検出回路２
６ではその動きベクトルＶ値だけシフトした基準ブロッ
ク位置２８０を基準として２５０の探索範囲より小さい
範囲２６０を探索して動きベクトル（∇Ｖ）を求める。
つまり、ＬＨ２におけるブロック２２０の動きベクトル
はＶ’＝Ｖ＋∇Ｖより求めた値となり、予測信号は２９
０のブロック位置である。図３において、ＬＨ１はＬＬ
２成分より水平方向、垂直方向とも２倍の大きさである
ので、動きベクトル２９１を２倍した動きベクトル３９
１（記号２Ｖ）値だけシフトした基準ブロック位置３４
０を基準として２５０の探索範囲より小さい範囲３３０
を探索して動きベクトル（∇Ｖ）を求める。つまり、Ｌ
Ｈ１におけるブロック３１０の動きベクトルはＶ’＝２
Ｖ＋∇Ｖより求めた値となり、予測信号は、３５０のブ
ロック位置である。また、ＬＨ１のブロック３１０、３
４０、３５０の大きさはＬＬ２のブロック２２０より水
平方向、垂直方向とも２倍である。他の階層２（ＨＨ
２、ＨＬ２）、階層１（ＨＨ１、ＨＬ１）のサブバンド
成分もそれぞれ図２、図３と同様な処理を施し動きベク
トルを求め、予測信号をもとめることができる。

【００２６】

【表１】

【００２７】そして、符号化回路１２、１４、１６、１
８、２０、２２の基準算出動き検出回路２６によって検
出された動きベクトルは、各符号化回路の動き補償回路
４２に各々入力され、同様にしてＨＨ１、ＨＬ１、ＬＨ
１、ＨＨ２、ＨＬ２、ＬＨ２の各サブバンドにおける予
測信号が各々得られる。そして、上述したＬＬ２成分に
対する処理と同様にしてサブバンド信号間差分、予測誤
差信号の量子化、可変長符号化の処理が各々行われ、処
理後の符号がバッファ３４に格納される。

【００２８】以上のように本実施例のよれば、ＬＬ２成
分のサブバンド信号において検出された動きベクトルが
その他のサブバンド信号に対する動き検出のための基準
位置にも利用されるので、動き補償の精度が高められ、
視覚上の画質劣化を低減することができる。また、各サ
ブバンド信号ごとに動き検出を行っているので、動き補
償回路から出力される予測信号と現フレームのサブバン
ド信号の間の差分である予測誤差信号の絶対値が小さく
なり符号量の低減も可能となる。更に、ＬＬ２成分以外
の動きベクトル値は、探索範囲が小さいためその符号量
も低減できる。

【００２９】（実施例２）図４は第２の実施例の動画像
符号化装置を示す構成図である。図４において、１０は
帯域分割回路であり、図７の構成と同様なものである。
１２、１４、１６、１８、２０、２２、２４は符号化回
路であり、符号化回路１２、１４、１６、１８、２０は
符号化回路２２と同様の構成となっている。符号化回路
２２において、基準算出動き検出回路５０、減算器２
８、量子化器３０、可変長符号化回路３２、バッファ３
４、逆量子化器３６、加算器３８、フレームメモリ４
０、動き補償回路４２が、実施例１の符号化回路２２と
同様に設けられている。また、符号化回路２４におい
て、動き検出回路５２、減算器２８、量子化器３０、可
変長符号化回路３２、バッファ３４、逆量子化器３６、
加算器３８、フレームメモリ５８、動き補償回路４２
が、実施例１の符号化回路２４と同様に設けられてい
る。一方、帯域分割回路１０のＬＬ２成分の出力側は、
ブロック判定回路５４に接続されている。また、符号化
回路２４におけるフレームメモリ５８の出力側もブロッ
ク判定回路５４の他の入力側に接続されている。ブロッ
ク判定回路５４では、入力信号をブロック化して読み出
し、現フレームのサブバンド信号とフレームメモリ５８
から読み出される前フレームの復号画像のサブバンド信
号との比較を行い、変化がない場合は無効ブロックとし
てそうでない場合は有効ブロックとしてその識別符号を
可変長符号化回路５６に供給する。可変長符号化回路５
６では、前記識別符号に対して可変長符号化が行われ、
バッファ３４に格納される。また、ブロック判定回路５
４の他の出力側は、符号化回路２４の動き検出回路５２
と符号化回路１２、１４、１６、１８、２０、２２の基
準算出動き検出回路５０の他の入力側に接続されてい
る。

【００３０】以上のように構成された動画像符号化装置
について、以下その動作を説明する。入力画像信号は、
帯域分割回路１０によって７つのサブバンド（ＨＨ１、
ＨＬ１、ＬＨ１、ＨＨ２、ＨＬ２、ＬＨ２、ＬＬ２）に
分割される。これらのうち、最低周波帯域であるＬＬ２
成分のサブバンド信号と符号化回路２４のフレームメモ
リ５８に格納されている前フレームの復号画像のサブバ
ンド信号がブロック判定回路５４に入力される。ブロッ
ク判定回路５４では、入力信号を２（画素）×２（ライ
ン）単位でブロック化して読み出し、現フレームのサブ
バンド信号と前フレームのサブバンド信号でブロック化
した同ブロックの同位置の信号との差分を行い、その差
分が予め定められているスレッショルド以下になってい
るか否かを判定する。その有効／無効ブロックの識別符
号は符号化回路２４の動き検出回路５２と符号化回路１
２、１４、１６、１８、２０、２２の基準算出動き検出
回路５０の入力側に接続されている。また、可変長符号
化回路５６にも供給される。可変長符号化回路５６で
は、有効／無効の識別符号を可変長符号化し、バッファ
３４に格納する。各サブバンドにおけるブロック単位の
大きさとは、階層２のサブバンド（ＨＨ２、ＨＬ２、Ｌ
Ｈ２）では、ＬＬ２成分と同じ２（画素）×２（ライ
ン）である。そして、階層２のサブバンドは、ＬＬ１成
分のサブバンド信号に対し水平方向、垂直方向ともに更
に画素数が半分になるようにフィルタリングを施してい
るので、階層１のサブバンド（ＨＨ１、ＨＬ１、ＬＨ
１）では、階層２のサブバンドのブロックが２（画素）
×２（ライン）のときは、４（画素）×４（ライン）で
ある。次に、ＬＬ２成分のサブバンド信号は符号化回路
２４の動き検出回路５２に入力される。動き検出回路５
２では、ブロック判定回路５４より判定された有効／無
効の識別符号を用いて、もし無効情報の場合、その後の
符号化処理を行わずそのブロック（２×２）は前フレー
ムのサブバンド信号をそのまま現フレームのサブバンド
信号として用いる。一方、有効情報の場合、現フレーム
のサブバンド信号とフレームメモリ５８に格納されてい
る前フレームの復号画像のサブバンド信号との間で動き
ベクトルの検出が行われる。検出された動きベクトル
は、一方において動き補償回路４２に入力される。動き
補償回路４２では、フレームメモリ５８に格納されてい
る前フレームの復号信号において、前記動きベクトル値
だけシフトした位置の信号が予測信号として切り出され
る。次に、予測信号は、帯域分割回路１０から出力され
た現フレームのサブバンド信号とともに減算器２８に入
力される。減算器２８では、双方のサブバンド信号間に
おける差分が求められ、その結果は量子化器３０に供給
される。量子化器３０では、入力された予測誤差信号の
量子化が行われ、量子化された値は動き検出回路５２に
よって検出された動きベクトル値とともに、可変長符号
化回路３２に供給される。可変長符号化回路３２では、
入力信号に対して各々可変長符号化が行われ、符号化さ
れたＬＬ２成分のサブバンド信号が得られ、バッファ３
４に格納される。また、量子化器３０によって量子化さ
れた値は、逆量子化器３６にも供給されて逆量子化の処
理が行われＬＬ２成分のサブバンド信号の復号差分が得
られる。復号差分には、加算器３８において動き補償回
路４２から出力された予測信号が加算されることによっ
てＬＬ２成分のサブバンド信号が復元される。復元後の
サブバンド信号は、前フレームのサブバンド信号として
フレームメモリ４０に格納され、次のフレームの画像の
動き検出に利用される。

【００３１】他方、以上のＬＬ２成分以外のＨＨ１、Ｈ
Ｌ１、ＬＨ１、ＨＨ２、ＨＬ２、ＬＨ２の各サブバンド
信号については、実施例１と同様に表１を用いてサブバ
ンド毎に動き検出のための基準位置を計算し各基準算出
動き検出回路５０で、前記動き検出回路５２の探索範囲
よりも小さい範囲を探索して動きベクトルを求める。そ
して、ブロック判定回路５４の有効／無効の識別符号よ
り、もし有効情報の場合、検出された動きベクトルを用
いて上述したＬＬ２成分に対する処理と同様にして動き
補償、サブバンド信号間差分、予測誤差信号の量子化、
可変長符号化の処理が各々行われ、処理後の符号がバッ
ファ３４に格納される。一方、無効情報の場合、その後
の符号化処理を行わずそのブロックは、前フレームのサ
ブバンド信号をそのまま入力フレームのサブバンド信号
として用いる。

【００３２】以上のように本実施例のよれば、ＬＬ２成
分のサブバンド信号において検出された動きベクトルを
その他のサブバンド信号に対する動き検出のための基準
位置にも利用されるので、動き補償の精度が高められ、
視覚上の画質劣化が低減することができる。また、ブロ
ック判定回路の有効／無効ブロックの識別符号を利用す
ることにより無効ブロックの場合は符号化処理を行わな
いですむため、符号処理時間の短縮と符号量の低減も可
能となる。

【００３３】（実施例３）図３は第３の実施例の動画像
符号化装置を示す構成図である。図３において、１０は
帯域分割回路、１２、１４、１６、１８、２０、２２、
２４は符号化回路、２８は減算器、３０は量子化器、３
２、５６は可変長符号化回路、３４はバッファ、３６は
逆量子化器、３８は加算器、４２は動き補償回路、５０
は基準算出動き検出回路、５２は動き検出回路、６０は
ブロック判定回路、５８はフレームメモリである。ただ
し、ブロック判定回路６０が符号化回路２２のフレーム
メモリ５８及び符号化回路２４のフレームメモリ５８の
両方から入力されている。

【００３４】以上のように構成された動画像符号化装置
について、以下その動作を説明する。入力画像信号は、
帯域分割回路１０によって７つのサブバンド（ＨＨ１、
ＨＬ１、ＬＨ１、ＨＨ２、ＨＬ２、ＬＨ２、ＬＬ２）に
分割される。これらのうち、ＬＬ２成分のサブバンド信
号及びＬＨ２成分のサブバンド信号と符号化回路２４の
フレームメモリ５８及び符号化回路２２のフレームメモ
リ５８に格納されている前フレームの復号画像の各サブ
バンド信号がブロック判定回路６０に入力される。ブロ
ック判定回路６０では、各入力信号の同位置の信号を２
（画素）×２（ライン）単位でブロック化して読み出
し、現フレームのサブバンド信号と前フレームのサブバ
ンド信号との差分をＬＬ２、ＬＨ２各成分の４画素分に
対して行い、合計８画素の差分値が予め定められている
スレッショルド以下になっているか否かを判定する。そ
の有効／無効ブロックの識別符号は符号化回路２４の動
き検出回路５２と符号化回路１２、１４、１６、１８、
２０、２２の基準算出動き検出回路５０の入力側に接続
されている。また、可変長符号化回路５６にも供給され
る。可変長符号化回路５６では、有効／無効の識別符号
を可変長符号化し、バッファ３４に格納する。次に、Ｌ
Ｌ２成分のサブバンド信号は符号化回路２４の動き検出
回路５２に入力される。動き検出回路５２では、ブロッ
ク判定回路６０より判定された有効／無効の識別符号を
用いて、もし無効情報の場合、その後の符号化処理を行
わずそのブロック（２×２）は前フレームのサブバンド
信号をそのまま現フレームのサブバンド信号として用い
る。一方、有効情報の場合、現フレームのサブバンド信
号とフレームメモリ５８に格納されている前フレームの
復号画像のサブバンド信号との間で動きベクトルの検出
が行われる。検出された動きベクトルは、一方において
動き補償回路４２に入力される。動き補償回路４２で
は、フレームメモリ５８に格納されている前フレームの
復号信号において、前記動きベクトル値だけシフトした
位置の信号が予測信号として切り出される。次に、予測
信号は、帯域分割回路１０から出力された現フレームの
サブバンド信号とともに減算器２８に入力される。減算
器２８では、双方のサブバンド信号間における差分が求
められ、その結果は量子化器３０に供給される。量子化
器３０では、入力された予測誤差信号の量子化が行わ
れ、量子化された値は動き検出回路５２によって検出さ
れた動きベクトル値とともに、可変長符号化回路３２に
供給される。可変長符号化回路３２では、入力信号に対
して各々可変長符号化が行われ、符号化されたＬＬ２成
分のサブバンド信号が得られ、バッファ３４に格納され
る。また、量子化器３０によって量子化された値は、逆
量子化器３６にも供給されて逆量子化の処理が行われＬ
Ｌ２成分のサブバンド信号の復号差分が得られる。復号
差分には、加算器３８において動き補償回路４２から出
力された予測信号が加算されることによってＬＬ２成分
のサブバンド信号が復元される。復元後のサブバンド信
号は、前フレームのサブバンド信号としてフレームメモ
リ４０に格納され、次のフレームの画像の動き検出に利
用される。

【００３５】他方、以上のＬＬ２成分以外のＨＨ１、Ｈ
Ｌ１、ＬＨ１、ＨＨ２、ＨＬ２、ＬＨ２の各サブバンド
信号については、実施例１と同様に表１を用いてサブバ
ンドド毎に動き検出のための基準位置を計算し各基準算
出動き検出回路５０で、前記動き検出回路５２の探索範
囲よりも小さい範囲を探索して動きベクトルを求める。
そして、ブロック判定回路６０の有効／無効の識別符号
より、もし有効情報の場合、検出された動きベクトルを
用いて上述したＬＬ２成分に対する処理と同様にして動
き補償、サブバンド信号間差分、予測誤差信号の量子
化、可変長符号化の処理が各々行われ、処理後の符号が
バッファ３４に格納される。一方、無効情報の場合、そ
の後の符号化処理を行わずそのブロックは、前フレーム
のサブバンド信号をそのまま入力フレームのサブバンド
信号として用いる。

【００３６】なお、本発明は何ら上記実施例に限定され
るものではなく、たとえば、（１）第１の実施例において、帯域分割回路１０は、図
７に示した帯域分割を行ったが、図６の場合やＬＬ２成
分を更に繰り返し水平、垂直方向にフィルタリングを施
しダウンサンプリングを行い１０個の帯域成分（ＨＨ
１、ＨＬ１、ＬＨ１、ＨＨ２、ＨＬ２、ＬＨ２、ＨＨ
３、ＨＬ３、ＬＨ３、ＬＬ３）に分割した場合について
適用してもよい。また、他の帯域分割方法の場合でも本
実施例が適用可能なことは明らかである。

【００３７】（２）第２の実施例では、ブロック判定回
路５４は、ＬＬ２成分のサブバンド信号を用いて有効／
無効ブロックの判定を行ったが、他のいずれかの成分を
用いてもよい。

【００３８】（３）第３の実施例では、ブロック判定回
路６０は、ＬＬ２、ＬＨ２成分のサブバンド信号を用い
て有効／無効ブロックの判定を行ったが、他の複数の成
分を用いてもよい。

【００３９】（４）本実施例では、階層２のサブバンド
のブロックを２×２、階層１のサブバンドのブロックを
４×４としたが、他の大きさでもよい。

【００４０】（５）上記実施例では、動き補償後に量子
化、可変長符号化を行ったが、減算器と量子化器の間に
離散直交変換回路を逆量子化器と加算器の間に離散逆直
交変換回路等の直交変換処理を施してもよい。また離散
直交変換、量子化、可変長符号化はこれらに限定される
ものではなく他の手法によってもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、最
低周波帯域のサブバンド信号について動きベクトルの検
出を行い、その動きベクトルを最低周波帯域以外のサブ
バンド信号に対する動き検出のための基準位置にも利用
するため、各サブバンド信号間で全く相関のない動きベ
クトルによる符号化が行われないことにより、動き補償
の精度を高めて視覚上の画質劣化を低減するとともに、
符号量も低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における動画像符号化装
置の構成図

【図２】階層２における基準算出動き検出回路の動作説
明図

【図３】階層１における基準算出動き検出回路の動作説
明図

【図４】本発明の第２の実施例における動画像符号化装
置の構成図

【図５】本発明の第３の実施例における動画像符号化装
置の構成図

【図６】帯域分割の１つの手法を示す説明図

【図７】帯域分割の１つの手法を示す説明図

【図８】帯域分割サブバンド信号に対する従来例の動画
像符号化装置の構成図

【図９】帯域分割サブバンド信号に対する従来例の動画
像符号化装置の概略図

【符号の説明】

１０帯域分割回路１２、１４、１６、１８、２０、２２、２４、６２２、
６２４、６２６、６２８、７００、７０２、７０４、７
０６符号化回路２６、５０基準算出動き検出回路２８、６３６減算器３０、６４０量子化器３２、５６、６４２、７０８可変長符号化回路３４、６４４バッファ３６、６４６逆量子化器３８、６５０加算器４０、５８、６３０、７１０フレームメモリ４２、６３４動き補償回路４４、５２、６３２、７１２動き検出回路５４、６０ブロック判定回路６１０、６１２水平方向の帯域分割フィルタ６１４、６１６、６１８、６２０垂直方向の帯域分割
フィルタ４００、４０８、４１２、５００、５０８、５１２、５
２４、５３２、５３６ハイパス特性の帯域分割フィルタ４０２、４１０、４１４、５０２、５１０、５１４、５
２６、５３４、５３８ローパス特性の帯域分割フィルタ４０４、４０６、５０４、５０６、５２８、５３０水
平方向のダウンサンプリング回路４１６、４１８、４２０、４２２、５１６、５１８、５
２０、５２２、５４０、５４２、５４４、５４６垂直
方向のダウンサンプリング回路２００現フレームのＬＬ２成分信号２１０現フレームのＬＨ２成分信号２２０、３１０動きベクトルを検出するブロック位置２３０前フレームのＬＬ２成分信号２４０前フレームのＬＨ２成分信号２５０、２６０、３３０探索範囲を示す境界２７０、２９０、３５０予測信号のブロック位置、２８０、３４０基準ブロック位置、２９１、２９２、２９３、３９１、３９２、３９３動
きベクトル値３００現フレームのＬＨ１成分信号３２０前フレームのＬＨ１成分信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０３Ｍ 7/36 9382−5Ｋ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディジタル化された画像信号を複数の帯域
に分割する手段と、各帯域のサブバンド信号に対し検出
された動きベクトルを用いて動き補償を行い予測信号を
発生する手段と、予測信号とサブバンド信号の間の差で
ある予測誤差信号を量子化する手段と、この量子化され
た信号と前記動きベクトルを符号化する手段とを有する
動画像符号化装置において、最低周波帯域のサブバンド信号について動きベクトルを
検出する動き検出手段と、最低周波帯域以外のサブバンド信号について該当する帯
域と最低周波帯域との大きさの比率Ｎ（Ｎ：正の整数）
と前記検出された動きベクトルとの掛けた値だけシフト
した位置を基準として前記動き検出手段の探索範囲より
も小さい範囲を探索して動きベクトルを検出する基準算
出動き検出手段と、前記動きベクトルを用いて各帯域のサブバンド信号の符
号化を行う符号化手段とを備えたことを特徴とする動画
像符号化装置。
【請求項２】ディジタル化された画像信号を複数の帯域
に分割する手段と、各帯域のサブバンド信号に対し有効
ブロックに対してのみ検出された動きベクトルを用いて
動き補償を行い予測信号を発生する手段と、予測信号と
サブバンド信号の間の差である予測誤差信号を量子化す
る手段と、この量子化された信号と前記動きベクトルと
有効か無効ブロックかの識別情報を符号化する手段とを
有する動画像符号化装置において、任意のサブバンド信号を用いてブロック単位に有効か無
効かを判定するブロック判定手段と、最低周波帯域のサブバンド信号について有効ブロックと
判定されたブロックに対してのみ動きベクトルを検出す
る動き検出手段と、最低周波帯域以外のサブバンド信号について有効ブロッ
クに対してのみ該当する帯域と最低周波帯域との大きさ
の比率Ｎ（Ｎ：正の整数）と前記検出された動きベクト
ルとの掛けた値だけシフトした位置を基準として前記動
き検出手段の探索範囲よりも小さい範囲を探索して動き
ベクトルを検出する基準算出動き検出手段と、前記動きベクトルを用いて各帯域のサブバンド信号の符
号化を行う符号化手段とを備えたことを特徴とする動画
像符号化装置。
【請求項３】ブロック判定手段を複数の帯域のサブバン
ド信号を用いてブロック単位に有効か無効かを判定する
ことを特徴とする請求項２記載の動画像符号化装置。