JPS60146363A - 動き補償フレ−ム間ベクトル符号化器 - Google Patents
動き補償フレ−ム間ベクトル符号化器Info
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- JPS60146363A JPS60146363A JP59001669A JP166984A JPS60146363A JP S60146363 A JPS60146363 A JP S60146363A JP 59001669 A JP59001669 A JP 59001669A JP 166984 A JP166984 A JP 166984A JP S60146363 A JPS60146363 A JP S60146363A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、動画像信号のフレーム内およびフレーム間
相関を利用して、冗長性を除去し高能率符号化を実現す
る動き補償フレーム間符号化装置に関するものである。
相関を利用して、冗長性を除去し高能率符号化を実現す
る動き補償フレーム間符号化装置に関するものである。
先ず、従来のこの種の装置に適用される動き補償フレー
ム間ベクトル符号化の原理について説明する。第1図に
おいて1画向上で対象物が第f−1フレームから第fフ
レームの期間に位置Aから位置Bに移動したとする。こ
のとき、第fフレームにおける位置ベクトルRを中心と
する画像信号の格子状サンプルを複数個集めたブロック
s%月上第f−1フレームにおける位置ベクトルRから
動きベクトル検出器いた位置の画像信号のブロックS”
(R−r)にはゾ等しくなる。第2図の如く位置ベク
トルR−(m、n)および動きベク) A/ y +e
s(u、v)とするとs噛= sf ’ (R−r )
である。今。
ム間ベクトル符号化の原理について説明する。第1図に
おいて1画向上で対象物が第f−1フレームから第fフ
レームの期間に位置Aから位置Bに移動したとする。こ
のとき、第fフレームにおける位置ベクトルRを中心と
する画像信号の格子状サンプルを複数個集めたブロック
s%月上第f−1フレームにおける位置ベクトルRから
動きベクトル検出器いた位置の画像信号のブロックS”
(R−r)にはゾ等しくなる。第2図の如く位置ベク
トルR−(m、n)および動きベク) A/ y +e
s(u、v)とするとs噛= sf ’ (R−r )
である。今。
Rw(m、n)における画は信号を8(m、n)として
S (R)+w(8(m−2,、n−2)、−j8(m
、n)、−、S(m−1−2、+1+2 ) :I ノ
場合、 5f(ntトs” (R−r )ノM([L(
u、v)’15X51000ロック単位マツチング尺度
として L(ti、v)−ΣΣIsf(m+g、n+h)−8(
m+g−u、n−)h−v]b の如く定義する。このとき動きベクトルTはである。す
なわち、S餉と5f−1(R−r)は類似度L(u、v
)がブロックマツチングの結果最小となるはずである。
S (R)+w(8(m−2,、n−2)、−j8(m
、n)、−、S(m−1−2、+1+2 ) :I ノ
場合、 5f(ntトs” (R−r )ノM([L(
u、v)’15X51000ロック単位マツチング尺度
として L(ti、v)−ΣΣIsf(m+g、n+h)−8(
m+g−u、n−)h−v]b の如く定義する。このとき動きベクトルTはである。す
なわち、S餉と5f−1(R−r)は類似度L(u、v
)がブロックマツチングの結果最小となるはずである。
それ数フレーム間予測符号化において動き補償を導入す
るには、第fフレームのBの位置の画像信号のブロック
S (R)がフレーム間予測符号化器入力として与えら
れる時点に、先のフレームにおける画像信号のブロック
の内かうL(nsv)が最小となるブロックを第f−1
フレームの画像信号ブロックから挿し出して予測信号と
して用いれば予測誤差信号電力が最小となり符号化効率
が改善される。
るには、第fフレームのBの位置の画像信号のブロック
S (R)がフレーム間予測符号化器入力として与えら
れる時点に、先のフレームにおける画像信号のブロック
の内かうL(nsv)が最小となるブロックを第f−1
フレームの画像信号ブロックから挿し出して予測信号と
して用いれば予測誤差信号電力が最小となり符号化効率
が改善される。
第3図に従来のこの種の装置の一構底側を示す。
図中、 uuは/。変換器、(2)はラスター/ブロッ
ク走査変換器、(3)はフレームメモリ、(4)は動き
ベクトル検出器、(5)は可変遅延回路、(6)は減算
器、(7)はスカラー隆子化器、(8)は加算器、(9
)は可変長符号化器である。
ク走査変換器、(3)はフレームメモリ、(4)は動き
ベクトル検出器、(5)は可変遅延回路、(6)は減算
器、(7)はスカラー隆子化器、(8)は加算器、(9
)は可変長符号化器である。
次に動作について説明する。先ず、アナログ画像入力信
号(101)は篤変換器11+にてディジタル化され画
像信号系列(102)がラスター走査のシーケンスに従
って出力される。ラスクー走套ディジタル画像信号系列
(102)はラスター/ブロック走査変換器(2)ヲ通
して2画像信号の時系列上の出力子WAをブロック走査
に変換され1画面上上方から下方へ左から右へ頼次格子
状ブロック単位(ブロック内部はラスター走査)で配列
されたブロック走査画像入力信号(10!l)となる。
号(101)は篤変換器11+にてディジタル化され画
像信号系列(102)がラスター走査のシーケンスに従
って出力される。ラスクー走套ディジタル画像信号系列
(102)はラスター/ブロック走査変換器(2)ヲ通
して2画像信号の時系列上の出力子WAをブロック走査
に変換され1画面上上方から下方へ左から右へ頼次格子
状ブロック単位(ブロック内部はラスター走査)で配列
されたブロック走査画像入力信号(10!l)となる。
フレームメモリ(3)からは、フレーム間DPCMルー
プにて再生された1フレ一ム前再生画像信号(104)
が読み出される。動きベクトル検出器(4)では現在の
ブロック走査画像入力信号(105)と1フレ一ム前再
生画像信号(104)と画像信号のブロックマツチング
を実行し前記類似度が最小となる1フレーム前画像信号
(104)の動きベクトル(104)をr’s(u、v
)として出力する。動きベクトル(11,v)Uそれぞ
れ1フレ一ム前再生画像信号(104)のブロックの水
平および垂直方向へのブロックの画素シフト民に対応す
る。動きベクトル(104)を基準にして可変遅延回路
(5)は現在のブロック走査画像入力信号(103)に
最も近い画像信号全1フレ一ム前再生画像信号(1o4
)kmきベクトル敏だけブロックシフトして予測画像信
号(10(S)として出力する。減算器(6)はブロッ
ク走査画像入力信号(103)と予測画像信号(106
)の画素単位の差分をとり予測誤差画像信号(1o7)
kスカラー滑子化器(7)に出力する。前記動き補償に
よって電力を削減された予測誤差画像信号(107)は
第4図に示す験子化特性を有するスカラー肚子化器(7
)ヲ通して画素単位で量子化レベルが削イ威された予測
誤差縫子化画像信号(1o8)となる。予測誤差量子化
画像信号(108)と予測画像信号(1o6)は加算器
(8)にて加算され、スカラー承子化誤差ヲ含んだ再生
画像信号(109)をフレームメモリ(3)に送出する
。フレームメモリ(3)は現在の再生画像信号(109
)の1フレームの遅延操作を実行する。
プにて再生された1フレ一ム前再生画像信号(104)
が読み出される。動きベクトル検出器(4)では現在の
ブロック走査画像入力信号(105)と1フレ一ム前再
生画像信号(104)と画像信号のブロックマツチング
を実行し前記類似度が最小となる1フレーム前画像信号
(104)の動きベクトル(104)をr’s(u、v
)として出力する。動きベクトル(11,v)Uそれぞ
れ1フレ一ム前再生画像信号(104)のブロックの水
平および垂直方向へのブロックの画素シフト民に対応す
る。動きベクトル(104)を基準にして可変遅延回路
(5)は現在のブロック走査画像入力信号(103)に
最も近い画像信号全1フレ一ム前再生画像信号(1o4
)kmきベクトル敏だけブロックシフトして予測画像信
号(10(S)として出力する。減算器(6)はブロッ
ク走査画像入力信号(103)と予測画像信号(106
)の画素単位の差分をとり予測誤差画像信号(1o7)
kスカラー滑子化器(7)に出力する。前記動き補償に
よって電力を削減された予測誤差画像信号(107)は
第4図に示す験子化特性を有するスカラー肚子化器(7
)ヲ通して画素単位で量子化レベルが削イ威された予測
誤差縫子化画像信号(1o8)となる。予測誤差量子化
画像信号(108)と予測画像信号(1o6)は加算器
(8)にて加算され、スカラー承子化誤差ヲ含んだ再生
画像信号(109)をフレームメモリ(3)に送出する
。フレームメモリ(3)は現在の再生画像信号(109
)の1フレームの遅延操作を実行する。
上記動き補償フレーム間DPCMループにおいて1iL
ii iQ大入力B号(1os)i sf(m * n
) #予測画像信号(106)iPf(m、n) 、
予測誤差信号(107)’iεf(m、n)、スカラー
駄子化雑音t−qs(m、n)。
ii iQ大入力B号(1os)i sf(m * n
) #予測画像信号(106)iPf(m、n) 、
予測誤差信号(107)’iεf(m、n)、スカラー
駄子化雑音t−qs(m、n)。
予測誤差量子化信号(10B)をε(m、n)、再生画
像信号(109)i8 (m、n) 、 1フレ一ム前
再生画像信号(104)i 8 (m 、n)とすると
gf(n+、n)ms’(m−、n)−Pf(m、n)
廖(m、n)−ε(m、n)+Q (m、n)Sf(m
、n)−P (m、n)十ε (In*n)−8(m
、n)十Q (m、n) ’g” (m、n)−Bf(m 、n)・Z ’として
与えられる。2 は1フレームの遅gt示す。
像信号(109)i8 (m、n) 、 1フレ一ム前
再生画像信号(104)i 8 (m 、n)とすると
gf(n+、n)ms’(m−、n)−Pf(m、n)
廖(m、n)−ε(m、n)+Q (m、n)Sf(m
、n)−P (m、n)十ε (In*n)−8(m
、n)十Q (m、n) ’g” (m、n)−Bf(m 、n)・Z ’として
与えられる。2 は1フレームの遅gt示す。
Pf(fII、n)はg” (m、n)に基づき動き補
償により次式にて倚られる。
償により次式にて倚られる。
Pf(m、n)−8’ 1(m−u、n−v)第5図に
動き補(&を実行するための動きベクトル検出器+41
の一檜lメ例ケボす。
動き補(&を実行するための動きベクトル検出器+41
の一檜lメ例ケボす。
図中、 illは類似度割算回路、 [111は動き領
域ラインメモリ、Uはラインメモリ制鋼1回路、Q1は
類似贋比IVi回路、Uは動きベクトルラッチである。
域ラインメモリ、Uはラインメモリ制鋼1回路、Q1は
類似贋比IVi回路、Uは動きベクトルラッチである。
動きベクトル検出器(4)では、現在の画一入力信号(
103)系列を複数個ブロック化した5(R)td似度
計算回路Hにとり込む。この時点で、フレームメモリ(
3)の1フレ一ム前再生画像信号(104)が8 ’(
R)の動き領域の追跡範囲に相当するラインだけ動き領
域ラインメモリtlzに記憶されている。ラインメモリ
制御回路aのは、前記動き領域ラインメモリQ2から順
次1フレ一ム前凋°生画像信号(104)の複数個のブ
ロックS (R+r)の近辺のプロ、ツクを順次類似度
iti算回路a1に送出する。類似度計算回路Q(9は
、 S (R績Sf−”(R−r )の近辺のブロック
の類似度L(u、v)′fI:計算し、類似度比較回路
(1騰にてツクの水平および垂直の動き領域ラインメモ
リtillのアドレスシフトに対応するため、類似度カ
最小となる時点で類似度比較回路a3から動き検出スト
ローブ(m)6動きベクトルラッチ(14に送出して動
きベクトルアドレス(112)’iとり込む。動きベク
トルラッチQ4il:類似度L(+1.V)が最小とな
る5f1(R−r)のS (R)に対する変位rf動き
ベクトル(105)として第3図に示す可変遅延回路(
5)と可変長符号化器(9)に送出する。
103)系列を複数個ブロック化した5(R)td似度
計算回路Hにとり込む。この時点で、フレームメモリ(
3)の1フレ一ム前再生画像信号(104)が8 ’(
R)の動き領域の追跡範囲に相当するラインだけ動き領
域ラインメモリtlzに記憶されている。ラインメモリ
制御回路aのは、前記動き領域ラインメモリQ2から順
次1フレ一ム前凋°生画像信号(104)の複数個のブ
ロックS (R+r)の近辺のプロ、ツクを順次類似度
iti算回路a1に送出する。類似度計算回路Q(9は
、 S (R績Sf−”(R−r )の近辺のブロック
の類似度L(u、v)′fI:計算し、類似度比較回路
(1騰にてツクの水平および垂直の動き領域ラインメモ
リtillのアドレスシフトに対応するため、類似度カ
最小となる時点で類似度比較回路a3から動き検出スト
ローブ(m)6動きベクトルラッチ(14に送出して動
きベクトルアドレス(112)’iとり込む。動きベク
トルラッチQ4il:類似度L(+1.V)が最小とな
る5f1(R−r)のS (R)に対する変位rf動き
ベクトル(105)として第3図に示す可変遅延回路(
5)と可変長符号化器(9)に送出する。
第3図の可変長符号化器(9)は、前記動きベクトル(
105)と、予測誤差量子化信号(108)を可変長符
号化して画像信号の情報fthを削減する。動き補償フ
レーム間符号化出力(110)は上記処理により低ビツ
トレートにてデータ伝送が可能となる。
105)と、予測誤差量子化信号(108)を可変長符
号化して画像信号の情報fthを削減する。動き補償フ
レーム間符号化出力(110)は上記処理により低ビツ
トレートにてデータ伝送が可能となる。
従来の動き補償フレーム間符号化器は以上の如く構成さ
れていたため、動き補償がブロック単位の演算でフレー
ム間DPCMが画素単位の演算となる。このため画m1
の微小変動と雑音の識別効果は得られず、@きベクトル
と予測誤差量子化信号の可変長符号化も困難である。更
に、動き縫の変動による発生情報社の変@全制御しにく
いため一定の伝送容te有する伝送路にて伝送すると損
失が大きい。また、予測誤差F±子化信号が画素単位で
符号化されるため効率が悪い。動き補R′(方式でに伝
送路誤りに弱いため伝送路誤りか発生した場合フレーム
メモリケリセットして再送する必要があるが、その場合
の復帰時間も長くかかる。
れていたため、動き補償がブロック単位の演算でフレー
ム間DPCMが画素単位の演算となる。このため画m1
の微小変動と雑音の識別効果は得られず、@きベクトル
と予測誤差量子化信号の可変長符号化も困難である。更
に、動き縫の変動による発生情報社の変@全制御しにく
いため一定の伝送容te有する伝送路にて伝送すると損
失が大きい。また、予測誤差F±子化信号が画素単位で
符号化されるため効率が悪い。動き補R′(方式でに伝
送路誤りに弱いため伝送路誤りか発生した場合フレーム
メモリケリセットして再送する必要があるが、その場合
の復帰時間も長くかかる。
この発明はこれらの欠点全解決するため動き補償予測誤
龜信号をブロック単位で有意判定した後適応ベクトル量
子化することによって、更に低ビツトレートに高能率符
号化すると共に動きベクトルと可変長符号化しやすく情
報発生縫の制御も容易に実現する動き補償フレーム間ベ
クトル符号化器を提供することを目的としている。
龜信号をブロック単位で有意判定した後適応ベクトル量
子化することによって、更に低ビツトレートに高能率符
号化すると共に動きベクトルと可変長符号化しやすく情
報発生縫の制御も容易に実現する動き補償フレーム間ベ
クトル符号化器を提供することを目的としている。
以下1図面について詳細に説明する。
第6図は本発明に係る動き補償フレーム間ベクトル符号
化器の一実施、例を示す構成図である。
化器の一実施、例を示す構成図である。
h中、wはマルチアクセスフレームメモ!I、hは適応
ベクトル針子化符号化器、(ハ)は適応ベクトル量子化
後号化器である。図において第3凶と同一番号を付した
部分は同−又は相当部分を示す。
ベクトル針子化符号化器、(ハ)は適応ベクトル量子化
後号化器である。図において第3凶と同一番号を付した
部分は同−又は相当部分を示す。
第7図および第8図は本発明に係る適応ベクトル枦′子
化符号化器および適応ベクトル附子化13号化語の一実
施例を示す構成図である。
化符号化器および適応ベクトル附子化13号化語の一実
施例を示す構成図である。
図中、(2)は平均1直分離回路、(ハ)は正規化回路
。
。
(ハ)は有意判定回路、(イ)は出力ベクトルアドレス
カウンタ、@は出力ベクトルコードテーブル、弼ハ歪i
it算回路、(2)は最小歪検出器、OIはインデック
スラッチ、0υは平均値補正回路、(2)は振幅再生回
路、 C(31は再生ベク)/レレジスタである。図中
、同一番号を付した部分は同−又は相当部分を示す。
カウンタ、@は出力ベクトルコードテーブル、弼ハ歪i
it算回路、(2)は最小歪検出器、OIはインデック
スラッチ、0υは平均値補正回路、(2)は振幅再生回
路、 C(31は再生ベク)/レレジスタである。図中
、同一番号を付した部分は同−又は相当部分を示す。
次に本発明に係る動き補償フレーム間べ、クトル符号化
器の動作について第6図に活って説明する。
器の動作について第6図に活って説明する。
ラスター/ブロック走査変換器(2)からはブロック走
査画像入力信号(1O3)が動きベクトル検出器(4)
に送出され、更に、$、算器(6)には動き補償領域と
重複しない様に数ライン遅れたブロック走査画像入力信
号(120)がフレーム同ベクトル符号化のために送出
される。動きベクトル検出器(4)は画像入力信号(1
03)と1フレ一ム前再生画像信号(121)に基づき
前述の動きベクトル検出と同一の手順を経て動きベクト
ル(105)をめ、可変遅延回路(5)ヲ1(lシてブ
ロック走査画像入力信号(120)の位置に相当する予
測商1象信す(122)を、減算器fGlへ出力する様
制御する。減算器(6)の出力である予測誤差画像信号
(123)は複数個毎にブロック化してまとめられ、適
応ベクトル量子化符号化器(128)と適応ベクトル量
子化復号化器(129)ヲ通してベクトルせチルされる
。ベクトルはチルされた予測誤差画像信号(125)は
ベクトル段子化雑音を含む予測誤差ベクトル址子化画像
信号(125)となり、予測画像信号(122)を加算
器(8)にて加えて再生画像信号(126)を形成する
。再生画像信号(126)はマルチアクセスフレームメ
モリ(イ)の動き補償実行領域と重複しない領域に書き
込まれることになる。
査画像入力信号(1O3)が動きベクトル検出器(4)
に送出され、更に、$、算器(6)には動き補償領域と
重複しない様に数ライン遅れたブロック走査画像入力信
号(120)がフレーム同ベクトル符号化のために送出
される。動きベクトル検出器(4)は画像入力信号(1
03)と1フレ一ム前再生画像信号(121)に基づき
前述の動きベクトル検出と同一の手順を経て動きベクト
ル(105)をめ、可変遅延回路(5)ヲ1(lシてブ
ロック走査画像入力信号(120)の位置に相当する予
測商1象信す(122)を、減算器fGlへ出力する様
制御する。減算器(6)の出力である予測誤差画像信号
(123)は複数個毎にブロック化してまとめられ、適
応ベクトル量子化符号化器(128)と適応ベクトル量
子化復号化器(129)ヲ通してベクトルせチルされる
。ベクトルはチルされた予測誤差画像信号(125)は
ベクトル段子化雑音を含む予測誤差ベクトル址子化画像
信号(125)となり、予測画像信号(122)を加算
器(8)にて加えて再生画像信号(126)を形成する
。再生画像信号(126)はマルチアクセスフレームメ
モリ(イ)の動き補償実行領域と重複しない領域に書き
込まれることになる。
上記フレーム間符号化処理はブロック単位で全て実行さ
れるため各ブロックを画素ベクトルとして定義する。画
像入力信号(120)をsX、予測画像信号(122)
t−弓、予測誤差信号(123)をεt、予測誤差ベク
トル針子化信号(125)を?玉、ベクトル量子化雑音
をoX 、 再生画源信号(,126)を含シ、1フレ
ーム前再生画像信号(121)^f−1 をSt とする。lす、ブロックシーケンス許号を示す
。このとき、フレーム向符号化演′J4−tfi、次式
で示される。
れるため各ブロックを画素ベクトルとして定義する。画
像入力信号(120)をsX、予測画像信号(122)
t−弓、予測誤差信号(123)をεt、予測誤差ベク
トル針子化信号(125)を?玉、ベクトル量子化雑音
をoX 、 再生画源信号(,126)を含シ、1フレ
ーム前再生画像信号(121)^f−1 をSt とする。lす、ブロックシーケンス許号を示す
。このとき、フレーム向符号化演′J4−tfi、次式
で示される。
11
ξt−+ll+Ql
jトη十Pt−5t−1−Qえ
^f−1Afゴ
l
予測画像信号(122)iJ:動き補償処理?うけて1
フレ一ムルト丹榮1B号(122)から類似度が岐小と
なるようVCCアントたブロック全切り出して形成され
る。動き補償により切り出され形成された予測画像信号
(122)のブロックはフレーム同ベクトル符号化によ
って扱われるブロックと境界およびブロックサイズは一
致する必要はない。すなわち動き補償はスライディング
ブロックマツチングにて実行され、フレーム同ベクトル
符号化は固定ブロックにて実行される。
フレ一ムルト丹榮1B号(122)から類似度が岐小と
なるようVCCアントたブロック全切り出して形成され
る。動き補償により切り出され形成された予測画像信号
(122)のブロックはフレーム同ベクトル符号化によ
って扱われるブロックと境界およびブロックサイズは一
致する必要はない。すなわち動き補償はスライディング
ブロックマツチングにて実行され、フレーム同ベクトル
符号化は固定ブロックにて実行される。
次に、予測誤差−1象(g号(123)をブロック単位
で有XfIl建tしながら4応ベクトル社子化して尚能
率符号化を実現する適応ベクトル縫子化器の動作につい
て説明する。適応ベクトル社チル器は適応ベクトル縫子
化符号化器Qυと適応ベクトル献チル俵号化a0乃の縦
続接続によって構成される。
で有XfIl建tしながら4応ベクトル社子化して尚能
率符号化を実現する適応ベクトル縫子化器の動作につい
て説明する。適応ベクトル社チル器は適応ベクトル縫子
化符号化器Qυと適応ベクトル献チル俵号化a0乃の縦
続接続によって構成される。
先ず1本発明に係る予測誤差信号の適応ベクトル赦子化
の原理について説明する。
の原理について説明する。
ブロック単位にまとめられた予測誤差画像信号クー〔ε
ε ・・・、ε1〕は第9図の如く画像入t 11
21 力信号のブロックSZから予測画像信号のブロックP2
を各元毎に城餠ルて得られるものとする。予測誤差画像
信号etは有意判定および適応ベクトル朧子化全実行す
るため以上の変換を行う。
ε ・・・、ε1〕は第9図の如く画像入t 11
21 力信号のブロックSZから予測画像信号のブロックP2
を各元毎に城餠ルて得られるものとする。予測誤差画像
信号etは有意判定および適応ベクトル朧子化全実行す
るため以上の変換を行う。
、に
μ1−Kj乞Ej
δ−x 1繋1ε−μm
l j t
−1
xj−(εj−μt)/δ7
xt−〔xl、 x2. ・、 xk)すなわち、平均
値μを分離し、振幅δ□で正規を 化して人力ベクトルxtえる。入力ベクトルXtはに次
元信号空間でベクトル量子化され最小歪となる出力ベク
トルy1に写像される。出力ベクトルy−Cy、ym・
・・、y1k〕は以下の逆変換にてi il 12 予測誤差ベクトル級子化画ぜ信号ε6となる。
値μを分離し、振幅δ□で正規を 化して人力ベクトルxtえる。入力ベクトルXtはに次
元信号空間でベクトル量子化され最小歪となる出力ベク
トルy1に写像される。出力ベクトルy−Cy、ym・
・・、y1k〕は以下の逆変換にてi il 12 予測誤差ベクトル級子化画ぜ信号ε6となる。
lj−δt“yij十μt
81=〔C4,C2,・・・、εつ〕
また、μくT 且つδ2≦−T2ならばf、=。
I
T1およびT2はC2のレベル判定閾値(tZa)とし
て設定される。すなわち、予測誤差画像信号からブロッ
ク単位で、有意無意の判定を実行し、!@き補償した後
でも所定レベルのフレーム間で画像信号レベル変化があ
るときのみ、予測誤差画像信号を 0平均値分pH振幅
正規化してベクトルB−子化する。
て設定される。すなわち、予測誤差画像信号からブロッ
ク単位で、有意無意の判定を実行し、!@き補償した後
でも所定レベルのフレーム間で画像信号レベル変化があ
るときのみ、予測誤差画像信号を 0平均値分pH振幅
正規化してベクトルB−子化する。
所定レベル以下では、動きがないかあるいは動き補償で
全て画像が再生できること全意味する。予測誤差画像信
号のブロック−6が有意判定識別コードをνえとすると μz<T、且つC2〈T2ならば シアー0μ7〉T、
またはC2〉T2ならば シt=1−1トスレば無意の
場合、ブロックが1ビツトで符号化できる。またT、、
T2の閾値(12B)’i制御すれば情報発生1tt
−一定に保つことができる。
全て画像が再生できること全意味する。予測誤差画像信
号のブロック−6が有意判定識別コードをνえとすると μz<T、且つC2〈T2ならば シアー0μ7〉T、
またはC2〉T2ならば シt=1−1トスレば無意の
場合、ブロックが1ビツトで符号化できる。またT、、
T2の閾値(12B)’i制御すれば情報発生1tt
−一定に保つことができる。
次に予測誤差画像信号の入力ベクトルを超低ピットレー
)f高能率符号化するベクトル電子化の原理について説
明する。
)f高能率符号化するベクトル電子化の原理について説
明する。
K次元信号空間aKにおける入力ベクトルX−[Xl
s x2 # ”・1 %〕K対し、 RK(1) N
95 ノ分割R1゜R2,・・・、RNとする。部分
空間R0の代表点である出力ベクトルy=(y y ・
・・yYlk)のセi i1’ x2’ ットをY−(yy ・・・a THEまた。yのイン1
# 2歩 デツクスセットをニー[1,2j・・・s ” )とす
る。
s x2 # ”・1 %〕K対し、 RK(1) N
95 ノ分割R1゜R2,・・・、RNとする。部分
空間R0の代表点である出力ベクトルy=(y y ・
・・yYlk)のセi i1’ x2’ ットをY−(yy ・・・a THEまた。yのイン1
# 2歩 デツクスセットをニー[1,2j・・・s ” )とす
る。
このときベクトル縫子化Vqは符号化Cと復号化りの縦
続接続として表わされる。
続接続として表わされる。
vo(X+ y i i t x RIC: X−*
i if d(x、y’ )(d(x、y ) for
al、l jl j D:1→y工 歪温度a(x、y、)はに次元信号空間での入出力ベク
トル間の路離を表わし、絶対値型測度ではd(x、y
) −X l:lc、−YIJll j=1 となる。このときのベクトル数子化符号化出力であるイ
ンデックス1のデータレートはK tog2Nビット/
画素である。すなわち、ベクトル縫子化は入力ベクトル
Xと最小歪min d(x、yi)となる出力ベクトル
yよのインデックスlに符号化することによって高能率
符号化を実現する。復号化はインデックス1に対応する
出力ベクトルyに変換するだけでよい。出力ベクトルy
□のセラ)Yは、実際の入力ベクトルXからクラスタリ
ングトレーニングによって得るか、所定の入力ベクトル
確率モデルからめても良い。第10図に入出力ベクトル
の関係を示す。本適応ベクトル遺子化符号化出力は、有
意判定識別インデックスジ、平均値μえ。
i if d(x、y’ )(d(x、y ) for
al、l jl j D:1→y工 歪温度a(x、y、)はに次元信号空間での入出力ベク
トル間の路離を表わし、絶対値型測度ではd(x、y
) −X l:lc、−YIJll j=1 となる。このときのベクトル数子化符号化出力であるイ
ンデックス1のデータレートはK tog2Nビット/
画素である。すなわち、ベクトル縫子化は入力ベクトル
Xと最小歪min d(x、yi)となる出力ベクトル
yよのインデックスlに符号化することによって高能率
符号化を実現する。復号化はインデックス1に対応する
出力ベクトルyに変換するだけでよい。出力ベクトルy
□のセラ)Yは、実際の入力ベクトルXからクラスタリ
ングトレーニングによって得るか、所定の入力ベクトル
確率モデルからめても良い。第10図に入出力ベクトル
の関係を示す。本適応ベクトル遺子化符号化出力は、有
意判定識別インデックスジ、平均値μえ。
を
振幅利得δ6.および出力ベクトルインデックス1であ
る。
る。
上記、適応ベクトル縫子化符号化器の動作を第1図にそ
って説明する。
って説明する。
予測誤差画像信号(125)はブロック単位に平均値分
離回路(ハ)と正規化回路弼を通して平均値分離正規化
され入力ベクトル(129)か歪計鉾回路弼に送出され
る。この時点で出力ベクトルアドレスカウンタ(イ)は
順次カウントアツプして、出力ベクトルコードテーブル
(ハ)から出力ベクトル(131)を読み出す。歪計算
回路(至)は入出力ベクトル間の歪a(x、y□)を剖
算し各出力ベクトルとの歪(132)19. 最小歪検
出器(イ)に送出する。最小歪検出器(ハ)では入出力
ベクトル間の歪が最小となるときその時点で出力ベクト
ルのインデックスに対応する出力ベクトルアドレスカウ
ンタシeの出力ベクトルアドレス(134)をインデッ
クスラッチ(至)にとり込む様にストローブ信号(15
3)を送出する。インデックスラッチ(至)では入力ベ
クトルに対し最小歪となる出力ベクトルのインデックス
を出力する。有感、1′I」定回路(ハ)では予沖」誤
地画像信号(12QのフロックCI)平均値と振幅利得
に基づき有意判定識別インデックスラッチの場合の平均
値および振幅利得を出力する。適応ベクトル虐子化符号
化器出力信号(124)は有意判定識別インデックス、
有意の場合の予測誤差画像信号の平均値、振幅利得およ
び出力ベクトルインデックスである。
離回路(ハ)と正規化回路弼を通して平均値分離正規化
され入力ベクトル(129)か歪計鉾回路弼に送出され
る。この時点で出力ベクトルアドレスカウンタ(イ)は
順次カウントアツプして、出力ベクトルコードテーブル
(ハ)から出力ベクトル(131)を読み出す。歪計算
回路(至)は入出力ベクトル間の歪a(x、y□)を剖
算し各出力ベクトルとの歪(132)19. 最小歪検
出器(イ)に送出する。最小歪検出器(ハ)では入出力
ベクトル間の歪が最小となるときその時点で出力ベクト
ルのインデックスに対応する出力ベクトルアドレスカウ
ンタシeの出力ベクトルアドレス(134)をインデッ
クスラッチ(至)にとり込む様にストローブ信号(15
3)を送出する。インデックスラッチ(至)では入力ベ
クトルに対し最小歪となる出力ベクトルのインデックス
を出力する。有感、1′I」定回路(ハ)では予沖」誤
地画像信号(12QのフロックCI)平均値と振幅利得
に基づき有意判定識別インデックスラッチの場合の平均
値および振幅利得を出力する。適応ベクトル虐子化符号
化器出力信号(124)は有意判定識別インデックス、
有意の場合の予測誤差画像信号の平均値、振幅利得およ
び出力ベクトルインデックスである。
第8図に示す適応ベクトル赦チル後号化器においては適
応ベクトル成子化符号化器出力(124)’i受けて、
出力ベクトルインデックスに対応する出力ベクトル會出
力ベクトルコードテーブル(ハ)から読み出し振幅再生
回路clIlと平均値補正回路C33で有意のときの予
測誤差ベクトル量子化画像信号を算出する。再生ベクト
ルレジスタ(至)では有意判定識別インデックスに対し
無意の場合レジスタの内容をリセットして零として、最
終的に予測誤差ベクトル針子化画像信号(125)i出
力する。
応ベクトル成子化符号化器出力(124)’i受けて、
出力ベクトルインデックスに対応する出力ベクトル會出
力ベクトルコードテーブル(ハ)から読み出し振幅再生
回路clIlと平均値補正回路C33で有意のときの予
測誤差ベクトル量子化画像信号を算出する。再生ベクト
ルレジスタ(至)では有意判定識別インデックスに対し
無意の場合レジスタの内容をリセットして零として、最
終的に予測誤差ベクトル針子化画像信号(125)i出
力する。
上記、フレーム間ベクトル符号化処理と動き補償処理は
、第11図に示す如く、マルチフレームアクセスフレー
ムメモリmtmきベクトル検出器(4)および可変遅延
回ll¥is (51によって時間的に重複しない様に
制御されることが望ましい。
、第11図に示す如く、マルチフレームアクセスフレー
ムメモリmtmきベクトル検出器(4)および可変遅延
回ll¥is (51によって時間的に重複しない様に
制御されることが望ましい。
以上の如く動き補償フレーム間適応ベクトル針子化され
た符号化データは動きベクトル、有意判定識別インデッ
クス、有意の場合の予測誤差画像信号平均値、振幅、お
よび出力ベクトルインデックスである。これらは第6図
における可変長符号化器(9)にて可変長符号化され動
き補償フレーム間ベクトル符号化出力(127)として
伝送部へ送出される。なお動き補償のブロックマツチン
グを実行するブロックサイズとベクトル量子化のブロッ
クサイズは水平・垂直方向等しいか、又は整数倍の関係
となることが望ましい。このとき、動きベクトルと適応
ベクトル符号化出力がブロック対応でまとめて可変長符
号化できる利点がある。更に発生する情報逍もより動き
に対応したものとなるため符号化が容9である。また、
適応ベクトル量子化の有意判定闇値は可変長符号化出力
の増減を観察してフィードバック制御することにより清
報発生に會一定にして伝送することが可能となる。
た符号化データは動きベクトル、有意判定識別インデッ
クス、有意の場合の予測誤差画像信号平均値、振幅、お
よび出力ベクトルインデックスである。これらは第6図
における可変長符号化器(9)にて可変長符号化され動
き補償フレーム間ベクトル符号化出力(127)として
伝送部へ送出される。なお動き補償のブロックマツチン
グを実行するブロックサイズとベクトル量子化のブロッ
クサイズは水平・垂直方向等しいか、又は整数倍の関係
となることが望ましい。このとき、動きベクトルと適応
ベクトル符号化出力がブロック対応でまとめて可変長符
号化できる利点がある。更に発生する情報逍もより動き
に対応したものとなるため符号化が容9である。また、
適応ベクトル量子化の有意判定闇値は可変長符号化出力
の増減を観察してフィードバック制御することにより清
報発生に會一定にして伝送することが可能となる。
以上のようにこの発明によればフレーム間での水平・垂
直方向から類似ブロックをサーチして予測信号とする動
き補償とそれによって予測が的中しなかった予測誤差信
号をブロック単位で閾値処理して適応ベクトル量子化す
ることにより雑音に強く、隋報発生緻の制御も容易で、
高品質な画像を低ビツトレートに間能率符号化できる利
点がある。
直方向から類似ブロックをサーチして予測信号とする動
き補償とそれによって予測が的中しなかった予測誤差信
号をブロック単位で閾値処理して適応ベクトル量子化す
ることにより雑音に強く、隋報発生緻の制御も容易で、
高品質な画像を低ビツトレートに間能率符号化できる利
点がある。
第1図は画像信号のフレーム間での#Iきによる変化を
動きベクトルとして定義する説明図、第2図は動きベク
トルと動きブロックの画素配列の対応の説明図、第3図
は従来の動き補償フレーム間符号化器の一実施例である
構成図、第4図はスカラー肚チル器の入出力特性の説#
J図、第5図は動きベクトル検出器の一実施例を示す構
成図、第6図は本発明に係る動き補償フレーム間ベクト
ル符号化器の一実施例を示す構成図、第7図は本発明に
係る適応ベクトル縫子化符号化器、および第8図は適応
ベクトル徴チル後号化器の一実施例を示す構成図、第9
図は本発明に係る適応ベクトル量子化入力信号である予
測−筆画j象信号の説明図。 第10図はベクトル量子化の入出力ベクトルの関係を示
す説明図、第11図は動き補償と適応ベクトル量子化処
理の画面上での処理の時間的関係を示す説明図である。 図中、 fi+はへt変)負群、(2)はラスター/ブ
ロック走査変換器、(3)はフレームメモ’J 、 (
41は動きベクトル検出器、(5)は可変遅延回路、(
6)は減算器。 (7)はスカラー量子化器、(8)は加算器、(9)は
可変長符号化器、−は類似度計算回路、allは動き領
域ラインメモリ、θ2はラインメモリ制御回路、09は
類似此比較回路、0(イ)は動きベクトルラッチ、(4
)はマルチアクセスフレームメモリ、I211は適応ベ
クトル縫子化符号化器、@は適応ベクトル枇チル復号化
器、@は平均値分離回路、(財)は正規化回路、(ハ)
は有意判定回路、(イ)は出力ベクトルアドレスカウン
タ、@は出力ベクトルコートテーブル、(ハ)は歪計算
回路、四に最小歪検出器、(至)はインデックスランチ
、aυは振幅再往回路、0りは平均値補正回路。 (2)ハ丙生ベクトルレジスタである。 なお図中同一あるいは相当部分には同一符号を付して示
しである。 代理人 大岩増雄 第 3 図 第 4E 第5vA 第6図 第71!!!1 第8図 第9図 Sf。 第10図 χ2 第11図 一−−−÷氷乎ざ向
動きベクトルとして定義する説明図、第2図は動きベク
トルと動きブロックの画素配列の対応の説明図、第3図
は従来の動き補償フレーム間符号化器の一実施例である
構成図、第4図はスカラー肚チル器の入出力特性の説#
J図、第5図は動きベクトル検出器の一実施例を示す構
成図、第6図は本発明に係る動き補償フレーム間ベクト
ル符号化器の一実施例を示す構成図、第7図は本発明に
係る適応ベクトル縫子化符号化器、および第8図は適応
ベクトル徴チル後号化器の一実施例を示す構成図、第9
図は本発明に係る適応ベクトル量子化入力信号である予
測−筆画j象信号の説明図。 第10図はベクトル量子化の入出力ベクトルの関係を示
す説明図、第11図は動き補償と適応ベクトル量子化処
理の画面上での処理の時間的関係を示す説明図である。 図中、 fi+はへt変)負群、(2)はラスター/ブ
ロック走査変換器、(3)はフレームメモ’J 、 (
41は動きベクトル検出器、(5)は可変遅延回路、(
6)は減算器。 (7)はスカラー量子化器、(8)は加算器、(9)は
可変長符号化器、−は類似度計算回路、allは動き領
域ラインメモリ、θ2はラインメモリ制御回路、09は
類似此比較回路、0(イ)は動きベクトルラッチ、(4
)はマルチアクセスフレームメモリ、I211は適応ベ
クトル縫子化符号化器、@は適応ベクトル枇チル復号化
器、@は平均値分離回路、(財)は正規化回路、(ハ)
は有意判定回路、(イ)は出力ベクトルアドレスカウン
タ、@は出力ベクトルコートテーブル、(ハ)は歪計算
回路、四に最小歪検出器、(至)はインデックスランチ
、aυは振幅再往回路、0りは平均値補正回路。 (2)ハ丙生ベクトルレジスタである。 なお図中同一あるいは相当部分には同一符号を付して示
しである。 代理人 大岩増雄 第 3 図 第 4E 第5vA 第6図 第71!!!1 第8図 第9図 Sf。 第10図 χ2 第11図 一−−−÷氷乎ざ向
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 過去の画像信号を少なくとも1フレ一ム分記憶するフレ
ームメモリ、現在の画像入力信号を複数個毎Ktとめて
ブロック化した画像入力信号ブロックと前記フレームメ
モリから読み出される1フレ一ム分以上先の前画像信号
を複数個まとめてブロック化した前画像信号ブロックを
水平および垂直方向に移動して最も類似する前画像信号
ブロックの移動駄を動きベクトルとして出力する動きベ
クトル検出部、前記動きベクトルに基づき前記フレーム
メモリの内容から現在の画像入力信号ブロックに最も類
似した前画像信号ブロックを所定の遅延をかけて読み出
し予測画像信号ブロックとする可変遅延回路、前記iI
!il像入力信号ブロックと予測画像信号ブロックを対
応する画素単位で$C算し予測誤差画像信号ブロックを
算出する減算器、前記予測誤差画像信号ブロックから平
均値を分離したに振幅利得で正規化し入力ベクトルを形
成し。 あらかじめ入力ベクトルの確率モデルから生成した出力
ベクトルのセットを記憶した出力ベクトルコートテーブ
ルから最小歪となる出力ベクトルを探索しそのアドレス
を出力ベクトルインデックスとしてめると共に、前記平
均値と揖幅利得が所定の閾値と比較することにより予測
誤差画像信号ブロックを有意・無意の判定して有意識別
インデックスと有詠の場合の前記平均値と振幅利得およ
び出力ベクトルのインデックスを出力する適応ベクトル
針子化符号化器、前記適応ベクトル量子化符号化器の出
力を受けて、前記適応ベクトル数子化符号化器と同一の
内容を有する出力ベクトルコードテーブルから出力ベク
トルインデックスに対応する出力ベクトルを読み出し、
前記振幅利得を出力ベクトルに乗じたのち前記平均値を
加えて予測誤差ベクトル量子化画像信号ブロックを再生
すると共に、有意識別インデックスが有意でない場合前
記予測誤差ベクトル量子化1liII像信号ブロックを
零として出力する適応ベクトル量子化ゆ号化器。 前記適応ベクトル量子化伽号化器の出力である予測誤差
ベクトル飲子化画像信号ブロックと前記予測画像信号ブ
ロックを加えて、前記フレームメモリが1フレ一ム分遅
延させて過去の画像信号として用いるための再生画像信
号を算出する加算器。 前記動きベクトルと前記予測誤羨画像信号ブロックの有
意識別インデックスと平均値と振幅利得および出力ベク
トルインデックスをまとめて可変長符号化する可変長符
号化器、全備えたことを特徴とする動き補償フレーム間
ベクトル符号化器。
Priority Applications (13)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59001669A JPS60146363A (ja) | 1984-01-09 | 1984-01-09 | 動き補償フレ−ム間ベクトル符号化器 |
| DE3486398T DE3486398T2 (de) | 1983-09-06 | 1984-09-06 | Vektor-Quantisiergerät. |
| EP91108385A EP0450664A1 (en) | 1983-09-06 | 1984-09-06 | Vector quantizer for picture information |
| EP84110641A EP0137314B1 (en) | 1983-09-06 | 1984-09-06 | Vector quantizer for picture information |
| DE3486397T DE3486397T2 (de) | 1983-09-06 | 1984-09-06 | Vektor-Quantisierer. |
| DE8484110641T DE3485716D1 (de) | 1983-09-06 | 1984-09-06 | Vektor-quantisiergeraet fuer bildinformation. |
| EP91108993A EP0457362B1 (en) | 1983-09-06 | 1984-09-06 | Vector quantizer |
| EP91108921A EP0446968B1 (en) | 1983-09-06 | 1984-09-06 | Vector quantizer |
| EP91108920A EP0451879B1 (en) | 1983-09-06 | 1984-09-06 | Vector quantizer |
| DE3486396T DE3486396T2 (de) | 1983-09-06 | 1984-09-06 | Vektor-Quantisierer. |
| US06/663,436 US4670851A (en) | 1984-01-09 | 1984-10-22 | Vector quantizer |
| CA000466293A CA1228163A (en) | 1984-01-09 | 1984-10-25 | Vector quantizer |
| CA000545128A CA1248237A (en) | 1984-01-09 | 1987-08-21 | Vector quantizer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59001669A JPS60146363A (ja) | 1984-01-09 | 1984-01-09 | 動き補償フレ−ム間ベクトル符号化器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60146363A true JPS60146363A (ja) | 1985-08-02 |
Family
ID=11507922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59001669A Pending JPS60146363A (ja) | 1983-09-06 | 1984-01-09 | 動き補償フレ−ム間ベクトル符号化器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60146363A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63121372A (ja) * | 1986-11-10 | 1988-05-25 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 動画像信号のハイブリツド符号化方式 |
-
1984
- 1984-01-09 JP JP59001669A patent/JPS60146363A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63121372A (ja) * | 1986-11-10 | 1988-05-25 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 動画像信号のハイブリツド符号化方式 |
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