JPH09163376A - 動画像のフレーム間符号化・復号方法および装置 - Google Patents

動画像のフレーム間符号化・復号方法および装置

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JPH09163376A
JPH09163376A JP7316733A JP31673395A JPH09163376A JP H09163376 A JPH09163376 A JP H09163376A JP 7316733 A JP7316733 A JP 7316733A JP 31673395 A JP31673395 A JP 31673395A JP H09163376 A JPH09163376 A JP H09163376A
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JP
Japan
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frame
image
coefficient
decoded
prediction error
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JP7316733A
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Yutaka Watanabe
裕 渡辺
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NTT Inc
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T9/00—Image coding
    • G06T9/004—Predictors, e.g. intraframe, interframe coding

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フェードインとフェードアウトの混合画像の
予測を可能にし、符号化効率を大幅に高める。 【解決手段】 フレームメモリ１０１、１０２に蓄積さ
れている第ｎフレーム、第ｍフレームの復号画像に係数
ａk-n ，ｂk-n が乗算された後、加算部１１１で加算さ
れ、予測画像１１２が生成される。入力画像１１３と予
測画像１１２の差分が減算処理部１１４でとられ、予測
誤差１１５が生成される。予測誤差１１５、係数ａ
k-n ，ｂk-n が予測誤差符号化処理部１１６、係数符号
化処理部１１７で符号化され、復号側に送られる。係数
符号化データ１１９は復号され、フレームメモリ２０
１、２０２に蓄積されている第ｎフレーム、第ｍフレー
ムの符号化画像２０３、２０４と乗算された後、加算部
２１１で加算され、予測画像２１２が生成される。予測
誤差符号化データ１１８も復号され、加算部２１６で予
測画像２１２と加算され、復号画像２１７が生成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は動画像のフレーム間
符号化・復号方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の動画像の高能率符号化（例えばＭ
ＰＥＧ；Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔ
ｓ Ｇｒｏｕｐ，ＩＳＯ／ＩＥＣ １１１７２標準規
格）では、前のフレームから現在のフレームを予測する
手法（前方向予測）、後のフレームから現在のフレーム
を予測する手法（後方向予測）、およびそれらの予測値
の平均値を用いて予測する手法（双方向予測）の３種類
を適宜切替えて使用することができる。前方向と後方向
の予測は片方向予測と呼ばれる。双方向予測は２種類の
予測画像を混合して予測画像を生する手法であるが、そ
の混合比は１：１に限られていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】動画像の編集には、あ
る画像が時間の経過とともに除々に消えてゆき（フェー
ドアウト）、同時に別の画像が除々に現れてくる（フェ
ードイン）といった手法がしばしば用いられる。
【０００４】従来のフレーム間差分符号化方法では、フ
ェードインとフェードアウトが混合された画像に対して
は、片方向予測モードあるいは双方向予測モードのいず
れを用いても予測が不可能であった。その結果、予測誤
差が大量に発生して符号化効率を低下させるという欠点
があった。
【０００５】本発明の目的は、フェードインとフェード
アウトが混合された画像に対して符号化効率の高い、す
なわち圧縮率の高い、動画像のフレーム間符号化・復号
方法および装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の動画像のフレー
ム間符号化・復号方法は、復号化側では、第ｎフレーム
の復号画像と第ｍ（ｎ＜ｍ）フレームの復号画像の線形
和により第ｋ（ｎ＜ｋ＜ｍ）フレームの予測画像を生成
し、第ｋフレームの予測誤差を符号化し、線形和に用い
た係数とともに送出し、復号側では、第ｎフレームの復
号画像と第ｍフレームの復号画像に対して、復号した線
形和のための係数を用いて第ｋ（ｎ＜ｋ＜ｍ）フレーム
の予測画像を生成し、予測誤差を復号してこの予測画像
に加算することにより第ｋフレームを復号する。
【０００７】また、本発明の動画像のフレーム間符号化
・復号装置は、それぞれ第ｎフレーム、第ｍフレームそ
れぞれ第ｎフレーム、第ｍ（ｎ＜ｍ）フレームの復号画
像が蓄積されている第１、第２のフレームメモリと、第
ｎフレームの復号画像に係数ａk-n を乗算する第１の乗
算部と、第ｍフレームの復号画像に係数ｂk-n を乗算す
る第２の乗算部と、第ｎフレームの復号画像に係数ａk-
n を乗算したものと第ｍフレームの復号画像に係数ｂ
k-n を乗算したものを加算し、線形和による予測画像を
生成する加算処理部と、第ｋ（ｎ＜ｋ＜ｍ）フレームの
入力画像と前記予測画像の差分を求め、予測誤差を得る
第１の減算処理部と、前記予測誤差を符号化処理し、予
測誤差符号化データを出力する予測誤差符号化処理部
と、前記係数ａk-n 、ｂk-n を符号化処理し、係数符号
化データを出力する係数符号化処理部を含む符号化部
と、前記予測誤差符号化データを復号する予測誤差復号
処理部と、前記係数符号化データを復号する係数復号処
理部と、それぞれ第ｎフレーム、第ｍフレームの復号画
像が蓄積されている第３、第４のフレームメモリと、第
ｎフレームの復号画像に対して復号された係数ａk-n を
乗算する第３の乗算部と、第ｍフレームの復号画像に対
して復号された係数ｂk-n を乗算する第４の乗算部と、
第ｎフレームの復号画像に係数ａk-n を乗算したものと
第ｎフレームの復号画像に対して係数ｂk-n を乗算した
ものを加算し、線形和による予測画像を生成する第２の
加算処理部と、前記予測画像に前記予測誤差復号処理部
で復号された予測誤差を加算し、復号画像を得る第３の
加算処理部を含む復号部を有する。
【０００８】本発明では、フレーム間予測を行う際に、
双方向予測が使用可能であることを前提としている。
【０００９】符号化側および復号側において、双方向予
測および符号化の対象とするフレームを処理する前に、
すでに参照すべき２つのフレーム（前フレームと後フレ
ーム）が復号済みである必要がある。
【００１０】符号化側では、２つの参照フレームの混合
比を変化させて線形和を計算し、係数を変化させて予測
誤差が最小となる係数を求める。この探索に先立ち、線
形和のための係数は量子化されているものとする。予測
誤差が最小になる係数を符号化して復号側へ送出する。
また、予測誤差を符号化して復号側へ送出する。
【００１１】図１に線形和による双方向フレーム間予測
の例を示す。第ｎフレームの復号画像Ｃn と第ｍフレー
ムの復号画像Ｃm にはさまれた第ｋフレームの画像Ｆk
に対する予測画像Ｐk は、係数ａk-n ，ｂk-n による線
形和 Ｐk ＝ａk-n Ｃｎ＋ｂk-n Ｃm によって計算される。
【００１２】復号側では、線形和の係数を復号する。す
でに復号されている２つの参照画像にこの係数を乗算し
て、予測画像を生成する。さらに、予測誤差を復号して
予測画像に加算し、復号画像を得る。
【００１３】このように、本発明は２つの画像の線形和
の係数を例えばフレーム毎に（１フレームおきでもよ
い）変化させて予測画像を生成することにより、フェー
ドイン・フェードアウトの混合画像の予測を可能にして
いる。また、線形和の係数を符号化して復号側に与える
ことにより、復号側でも符号化側と全く同じ予測画像を
得ることができる。
【００１４】したがって、予測誤差が非常に小さくなる
ため、符号化情報量が少なくて済み符号化効率が大幅に
向上する。逆に、同じ量だけ符号化情報が使えるとき
は、基礎となる２つの画像のＳ／Ｎ比が良くなり、全体
として復号画像の品質が向上する。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を説明
する。
【００１６】図２（１）、（２）はそれぞれ本発明の一
実施形態である符号化部、復号部のブロック図である。
【００１７】まず、符号化部（図２（１））について説
明する。図２（１）において、予測に用いる参照フレー
ムはすでに復号が終了しているものとする。いま、第ｋ
フレームの入力画像Ｆk（１１３）を予測符号化する処
理を示す。
【００１８】フレームメモリ１０１、フレームメモリ１
０２にそれぞれ第ｎフレームの復号画像Ｃn （１０
３）、第ｍフレームの復号画像Ｃm （１０４）が蓄積さ
れている。乗算処理部１０７は第ｎフレームの復号画像
１０３に係数ａk-n （１０５）をかけ、係数をかけた第
ｎフレームの復号画像１０９を求める。同様に、乗算処
理部１０８は第ｍフレームの復号画像１０４に係数ｂ
k-n （１０６）をかけ、係数をかけた第ｍフレームの復
号画像１１０を求める。加算処理部１１１は、係数をか
けた第ｎフレームの復号画像１０９と係数をかけた第ｍ
フレームの復号画像１１０を加算し、線形和による予測
画像Ｐk （１１２）を生成する。減算処理部１１４は、
第ｋフレームの入力画像Ｆk （１１３）と線形和による
予測画像Ｐk （１１２）の差分を求め、予測誤差ｅk
（１１５）を得る。予測誤差ｅk （１１５）は予測誤差
符号化処理部１１６において、必要に応じて冗長性を削
減、量子化、エントロピー符号化がなされ、予測誤差符
号化データ１１８が出力される。この処理と平行して、
係数ａk-n （１０５）および係数ｂk-n （１０６）は係
数符号化処理部１１７においてエントロピー符号化さ
れ、係数符号化データ１１９が出力される。これら予測
誤差符号化データ１１８と係数符号化データ１１９が復
号側に送信される。
【００１９】以上は、第ｋフレームの入力画像１１３を
予測符号化する処理であり、変数ｋをｎ＜ｋ＜ｍの範囲
で変化させ、同様の処理を繰り返す。
【００２０】つぎに、復号部（図２（２））について説
明する。図２（２）において、復号側でも予測に用いる
参照フレームはすでに復号が終了しているものとする。
【００２１】いま、第ｋフレームの画像を再生するため
に、予測誤差符号化データ１１８および係数符号化デー
タ１１９から復号する処理を示す。
【００２２】予測誤差符号化データ１１８は予測誤差復
号処理部２１３において予測誤差ｅ k （２１５）に復号
される。係数符号化データ１１９は係数復号処理部２１
４において、係数ａk-n （２０５）および係数ｂk-n
（２０６）に復号される。一方、フレームメモリ２０
１、フレームメモリ２０２にそれぞれ第ｎフレームの復
号画像Ｃn （２０３）、第ｍフレームの復号画像Ｃm
（２０４）が蓄積されている。乗算処理部２０７は第ｎ
フレームの復号画像Ｃn （２０３）に係数ａk-n （２０
５）をかけ、係数をかけた第ｎフレームの復号画像２０
９を求める。同様に、乗算処理部２０８は第ｍフレーム
の復号画像Ｃm （２０４）に係数ｂk-n （２０６）をか
け、係数をかけた第ｍフレームの復号画像２１０を求め
る。加算処理部２１１は、係数をかけた第ｎフレームの
復号画像２０９と係数をかけた第ｍフレームの復号画像
２１０を加算し、線形和による予測画像Ｐk （２１２）
を計算する。加算処理部２１６は、予測画像Ｐk （２１
２）に予測誤差ｅk （２１５）を加え、復号画像２１７
を得る。
【００２３】以上は、第ｋフレームの画像を復号する処
理であり、変数ｋをｎ＜ｋ＜ｍの範囲で変化させ、同様
の処理を繰り返す。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、フェー
ドイン・フェードアウトの混合画像の生成手法と同様の
手法を予測画像の生成過程に導入することにより、フェ
ードイン・フェードアウトの混合画像の予測を可能に
し、その結果、符号化効率が大幅に向上する効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の動画像のフレーム間符号化・復号方法
の原理図である。
【図２】本発明の動画像のフレーム間符号化・復号方法
による符号化部（同図（１））と復号部（同図（２））
のブロック図である。
【符号の説明】
１０１、１０２ フレームメモリ １０３ 第ｎフレームの復号画像Ｃn １０４ 第ｍフレームの復号画像Ｃm １０５ 係数ａk-n １０６ 係数ｂk-n １０７、１０８ 乗算処理部 １０９ 係数をかけた第ｎフレームの復号画像 １１０ 係数をかけた第ｍフレームの復号画像 １１１ 加算処理部 １１２ 線形和による予測画像 １１３ 入力画像Ｐk １１４ 減算処理部Ｆk １１５ 予測誤差ｅk １１６ 予測誤差符号化処理部 １１７ 係数符号化処理部 １１８ 予測誤差符号化データ １１９ 係数符号化データ ２０１、２０２ フレームメモリ ２０３ 第ｎフレームの復号画像Ｃn ２０４ 第ｍフレームの復号画像Ｃm ２０５ 係数ａk-n ２０６ 係数ｂk-n ２０７、２０８ 乗算処理部 ２０９ 係数をかけた第ｎフレームの復号画像 ２１０ 係数をかけた第ｍフレームの復号画像 ２１１ 加算処理部 ２１２ 線形和による予測画像Ｐk ２１３ 予測誤差復号処理部 ２１４ 係数復号処理部 ２１５ 復号予測誤差ｅk ２１６ 加算処理部 ２１７ 復号画像

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 動画像のフレーム間符号化・復号方法に
    おいて、 符号化側では、第ｎフレームの復号画像と第ｍ（ｎ＜
    ｍ）フレームの復号画像の線形和により第ｋ（ｎ＜ｋ＜
    ｍ）フレームの予測画像を生成し、第ｋフレームの予測
    誤差を符号化し、線形和に用いた係数とともに送出し、 復号側では、第ｎフレームの復号画像と第ｍフレームの
    復号画像に対して、復号した線形和のための係数を用い
    て第ｋ（ｎ＜ｋ＜ｍ）フレームの予測画像を生成し、予
    測誤差を復号してこの予測画像に加算することにより第
    ｋフレームを復号することを特徴とする、動画像のフレ
    ーム間符号化・復号方法。
  2. 【請求項２】 それぞれ第ｎフレーム、第ｍ（ｎ＜ｍ）
    フレームの復号画像が蓄積されている第１、第２のフレ
    ームメモリと、第ｎフレームの復号画像に係数ａk-n を
    乗算する第１の乗算部と、第ｍフレームの復号画像に係
    数ｂk-n を乗算する第２の乗算部と、第ｎフレームの復
    号画像に係数ａk-n を乗算したものと第ｍフレームの復
    号画像に係数ｂk-n を乗算したものを加算し、線形和に
    よる予測画像を生成する加算処理部と、第ｋ（ｎ＜ｋ＜
    ｍ）フレームの入力画像と前記予測画像の差分を求め、
    予測誤差を得る第１の減算処理部と、前記予測誤差を符
    号化処理し、予測誤差符号化データを出力する予測誤差
    符号化処理部と、前記係数ａk-n 、ｂk-n を符号化処理
    し、係数符号化データを出力する係数符号化処理部を含
    む符号化部と、 前記予測誤差符号化データを復号する予測誤差復号処理
    部と、前記係数符号化データを復号する係数復号処理部
    と、それぞれ第ｎフレーム、第ｍフレームの復号画像が
    蓄積されている第３、第４のフレームメモリと、第ｎフ
    レームの復号画像に対して復号された係数ａk-n を乗算
    する第３の乗算部と、第ｍフレームの復号画像に対して
    復号された係数ｂk-n を乗算する第４の乗算部と、第ｎ
    フレームの復号画像に係数ａk-n を乗算したものと第ｎ
    フレームの復号画像に対して係数ｂk-n を乗算したもの
    を加算し、線形和による予測画像を生成する第２の加算
    処理部と、前記予測画像に前記予測誤差復号処理部で復
    号された予測誤差を加算し、復号画像を得る第３の加算
    処理部を含む復号部を有する、動画像のフレーム間符号
    化・復号装置。
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