JPS6232725A

JPS6232725A - 予測符号化方式

Info

Publication number: JPS6232725A
Application number: JP17220785A
Authority: JP
Inventors: Katsutoshi Sawada; 克敏沢田; Yoshiyuki Yashima; 由幸八島
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1985-08-05
Filing date: 1985-08-05
Publication date: 1987-02-12
Anticipated expiration: 2009-08-31
Also published as: JPH0669145B2

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〕本発明はテレビ信号のような画像信号を能率良く符号化
するための予測符号化方式に関する。

〔従来の技術〕

テレビ信号を能率良く符号化する方法の一つとて予測符
号化方式が知られている。（例えば、大島、橋本著″フ
レーム内ＤＰＣＭによる高精細テレビ信号符号化シミュ
レーション″電子通信学会技術報告ＩＥ８４−１１０．
１９８５．３月）、。

これは、入力画素値に対して、時間的にそれ以前の（過
去の）符号化・復号化済の画素値を用いて予測値をつく
り、入力画素値とこの予測値との差分（予測誤差）を量
子化・符号化するものである。

この予測符号化方式においては精度良く予測を行うこと
が符号化能率を向上させる上での決め手となる。

第７図は従来技術における予測符号化方式を説明するた
めのテレビ画面上での画素配置を示したものである。第
７図において、■印のＸは予測対象画素、ａｙ　ｔｈｅ
　Ｃｏ　Ｌ　ｅｔ　ｆｔ　ｇｒ　ｈはＸの近傍画素で、
・はＸよりも過去の既に符号化・復号化済の画素、Ｏ印
はＸよりも未来のまだ符号化・復号化されていない画素
を示している。

従来技術では、Ｘの予測に用いることができるのは原理
的に・印の符号化・復号化済みの画素のみであり、○印
のまだ符号化・復号化されていない画素は用いることが
できない。これは、Ｏ印の画素はＸよりも時間的に未来
の画素であり、受信側ではＸを復号化する時点でまだ存
在しないことによる。さらに、高精細テレビジョン（高
品位テリビジョンとも呼ばれる）のように、広帯域の信
号を符号化する場合には、＋ａ１本化周期（２０ｎｓ〜
２５ｎｓ）が短いので、この間に符号化・復号化処理を
完了させることが困難なため、第７図における画素ａ　
＋Ｊｘの予測に用いることができず、実際にＴ−ＩＩＪ
に用いることのできる画素は、黒丸印の画素でも破線よ
り左側および上側に制限される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように、従来技術では予測に用いることのできる画
素に対する制約が多く、これが予測精度を向上させる上
で難点となっていた。

本発明の目的は、か＼る従来技術の問題点を解決し、対
象画素よりも時間的に未来の位置の画素を予測に用いる
ことができるようにして、予測精度を従来よりも向上さ
せる予測符号化方式を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、入力画像信号の画素値とその予測値との差分
を量子化・符号化すると共に、該予測誤差の量子化値と
予測値を加え合せて復号化して別の画素の予測値をつく
るのに用いる予測符号化方式において、入力画像信号を
その画素位置にもとづいて２ｎ（≧２）個のグループに
分ける手段と、各グループ毎に予測符号化処理を行う手
段を設ける。

〔作　用〕

上記各グループ毎に予測符号化処理を行う際、第１のグ
ループに属する画素については、そのグループ内にあっ
て既に符号化・復号化済の画素を用いて予測を行い、第
２のグループに属する画素については第１のグループの
復号化済の画素あるいは第１および第２のグループの復
号化済の画素を用いて予測を行い、一般に第ｍ（２≦ｍ
≦ｎ）のグループに属する画素については、第１から第
ｍ−１までのグループの復号化済の画素あるいは第１か
ら第ｍまでのグループの復号化済の画素を用いて予測を
行う。

〔実施例１〕第２図は本発明の第１の実施例を説明するためのテレビ
画面上での画素配置を示したものである。

第２図では、各画素はその位置にもとづいて３つのグル
ープに分けられている。第１のグループ（グループＩ）
の画素は０印で示され、各ライン（走査線）上で１画素
おきに配置され、１ライン毎にその位置が交互に１画素
分ずれている。第２のグループ（グループ■）の画素は
Ｏ印で示され、１ラインおきにグループ■の画素（Ｏ印
）の間に配置されている。第３のグループ（グループ■
）の画素はｘ印で示され、グループ■の画素と同様に１
ラインおきにグループＩの画素（Ｏ印）の間に配置され
ている。なお、グループ■の画素（０印）とグループ■
の画素（Ｘ印）とはｌライン毎に交互に配置されている
。木筆１の実施例においては、これらグループＩ、ＩＩ
、ＩＩＩの画素はそれぞれグループ毎に符号化される。

第３図は本発明の第１の実施例における予測方法を説明
するための図であって、（１）、（ｎ）。

（ＩＩＩ）はそれぞれグループ■、■、■の画素に対す
る予測方法を示している。

第３図（１）では、予測対象画素Ｘよりも前に位置する
グループＩの符号化・復号上清画素を用いて予測を行う
。例えば２画素前の画素ａ□と前ラインで右上に位置す
る符号化・復号上清画素ｂ□とを用いて、予測対象画素
Ｘの予測値Ｘを以下のように求める。

ｘ　＝（ａ　ｔ　＋　ｂ　ｔ　）　／　２　　　　　　
　　　　　・・・（１）第３図（ＩＩ）では、予測対象
画素Ｘの左右、上下に位置するグループＩの符号化・復
号上清画素ａｔ　ｂ、ｃ、ｄを用いて予測値を求める。

このとき、画素す、ｄはＸよりも未来の時点に位置する
が、グループ■の画素（○印）としてすでに符号化・復
号上清画素であるから、Ｘの予測に用いることができる
。

予測値Ｘの具体例としては、ｘ＝　（ａ　＋　ｂ）　／　２　　　　　　　　　　　
　・・・（２）ｘ＝　（ｃ＋ｄ）　／２　　　　　　　
　　　　　・・・（３）ｘ＝（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）／４　
　　　　　　　−（４）あるいは画素毎に（２）、　（
３）、　（４）の間で適応的に切替えたもの等が可能で
ある。

第３図（ＩＩＩ）では予測対象画素Ｘの周辺の８画素ａ
＋　ｂｒ　Ｃ＋　ｄ＋　Ｑ＋　ｆ＊　ｇｔ　ｈを用いて
予測を行う。こシで＋　ａ　ｇ　ｂ　ｇ　Ｃｙ　ｄはグ
ループ■の符号化・復号上清画素−ｅ＋　ｆ＋　ｇｔ　
ｈはグループＨの符号化・復号上清画素を表わす。この
とき画素す、ｄ、ｇ、ｆは予測対象画素よりも時間的に
未来の時点に位置するが、グループＴの画素（ｂ、ｄ）
あるいはグループ■の画素（ｇ、ｆ）としてすでに符号
化・復号上清画素なので、Ｘの予測に用いることができ
る。

予測値Ｘの具体例としては、ｘ＝　（ａ＋ｂ）　／２　　　　　　　　　　　　・・
・（５）ｘ＝　（ｃ、　ｄ）　／２　　　　　　　　　
　　　　　　・・・（６）ｘ＝　（ｇ＋ｈ）／２　　　
　　　　　　　　　　　　　　　・・・（力ｘ＝　（ｅ
＋ｆ）　／２　　　　　　　　　　　　　　　・・・（
８）ｘ＝　（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ）／８　
　−（９）あるいは画素毎に（５）、　（６）、　（７
）、　（８）、　（９）の間で適応的に切替えたもの等
が可能である。

第１図は本発明の第１の実施例のブロック図であって、
１０１は入力信号端子、１０２はグループ分けｕ路、１
０３，１０７．Ｉｌｌは減算回路。

１０４．１０８，１１２は量子化回路、１０６゜１１０
．１１３は予測回路、１０５，１０９は加算回路、１１
４，１１５は遅延回路、１１６は符号化・多重化回路、
１１７は出力端子を表わす。

即ち、本実施例では、予測符号化回路は３つの予測符号
器１０，２０．３０がら成る。ｘ、、ｘ２゜ｘ３は各予
測符号器への入力画素値、ｘ、、ｘ２゜ｘ３は予測値、
ｅ、ｌ　ｅｚ＋　ｅ３は予測誤差、ｅ□　Ｆ　ｅ２’　
ｌ　ｅ、′は予測誤差の量子化値、Ｘエ　Ｔ　Ｘ２’　
、ｘ：Ｉ’は復号値を表わす。

入力端子１０１からの入力画素信号は、グループ分は回
路１０２において第２図に示したようにグループＩ　　
（Ｏ印）、グルー値■（０印）、グループ■（×印）の
３グループに分けられる。

グループＩの入力画素信号Ｘ、は第１の予測符号器ｌＯ
に送られ、減算回路１０３において予測値Ｘ□との間で
減算が行われる。二＼で、予測値△ Ｘ□は予測回路１０６においてグループＩの符号化・復
号化画素を用いてつくられたものである。

減算回路１０３の出力である予測誤差ｅ、＝＝ｘ。

−Ｘ、は、量子化回路１０４にて量子化されてｅ□′と
なり、符号化・多重化回路１１６へ送られる。同時に、
ｅ、′は加算回路１０５へも送られて、こ＼で予測値Ｘ
１と加算されて復号画素値Ｘ、′＝Ｘ□＋ｅ１′がつく
られる。この復号化画素値ｘ１′は予測回路１０６に送
られ、こ＼でグループ１の画素に対する予測値をつくる
のに用いられる。予測値は（１）式で求める。なお、Ｘ
工′は第２の予測符号器２０の予測回路１１０および第
３の予測符号器３０の予測回路１１３へも送られ、それ
ぞれにおいて予測値をつくるのに用いられる。

グループ■の入力画素信号は、まず遅延回路１１４にて
一定時間だけ遅延させられる。これはグループＨの符号
化対象画素の周辺に位置するグループＩの画素（第３図
（ｎ）のａ、ｂ、ｃ、ｄ）の符号化処理が全て完了した
後にグループ■の画素の符号化を行うためである。遅延
回路１１４の出力ｘ２は第２の予測符号器２０の減算回
路１０７に入力され、そこで予測値ｘ２との間で減算が
行われる。二Ｎで、予測値Ｘ２は、予測回路１１Ｏにお
いてグループ■の符号化・復号化画素を用いて（２）〜
（４）式等により求められたものである。

減算回路１０７の出力である予測誤差ｅ２　＝Ｘ　２−
ｘ２は、量子化回路１０８にて量子化されてｅ２′とな
り、符号化・多重化回路１１６へ送られる。８２′１よ
同時に加算回路１０９へも送られて。

二＼で予測値Ｘ２と加算されて復号化画素値Ｘ２′＝ｘ
２＋８２′がつくられる。この復号化画素値ｘ２′は第
３の予測符号化器３０の予測回路１１３へ送られて、そ
こでグループ■の画素に対する予測値をつくるのに用い
られる。

グループ■の入力画素信号は、まず遅延回路１１５にて
一定時間だけ遅延させられる。これは、グループ■の符
号化対象画素の周辺に位置するグループＩ、ＩＩの画素
（第３図（ＩＩＩ）のａ、ｂ、ｃ。

ｄ＋　ｅ＋　ｆｔ　ｇｒ　ｈ）の符号化処理が全て完了
した後にグループ■の画素の符号化を行うためである。

遅延回路１１５の出力ｘ３は第３の予測符号器３０の減
算回路１１１に入力され、予測値ｘ３との間で減算が行
われる。ニーで、予測値ｘ３は、予測回路１１３におい
てグループＩおよびグループｎの復号化画素を用いて、
（５）〜（９）式により求められたものである。減算回
路１１１の出力である予測誤差ｅ３＝ｘ３−Ｘ、は、量
子回路１１２にて量子化されてｅ−ａ′となり、符号化
・多重化回路１１６へ送られる。符号化・多重化回路１
１６では、３つの予測符号器１０，２０．３０からの出
力がそれぞれ符号変換されて時分割・多重化され、出力
端子１１７を介して伝送路へ送出される。

以−ヒの説明かられかるように、本発明の第１の実施例
ではグループ■の画素の予測に対しては従来技術と同じ
予測方法（符号化・復号上清の過去の画素のみによる予
測）を用いるが、グループ■および■の画素の予測に対
しては周辺の未来の画素をも利用した予測方法を用いる
ことができる。

このため、常に過去の画素のみを用いて予測を行う従来
技術に比べて予測精度を向上させることができる。特に
高精細テレビジョンのような広帯域信号を符号化する場
合を考えると、従来技術では全ての画素に対して第３図
（１）のような予測方法（直前の画素を用いない予測方
法）を採らざるを得ないが、本実施例の方法によれば、
全画素の１／２については第３図（ｎ）または（ＩＩＩ
）の予測方法を採ることができるので、全体としての予
測精度を向上させることができる。

〔実施例２〕第５図は本発明の第２の実施例を説明するためのテレビ
画面上での画素配置を示したものである。

第５図では、各画素はその位置にもとづいて２つのグル
ープに分られている。第１のグループ（グループ■）の
画素はＯ印で示され、第２のグループ（グループ■）の
画素はＯ印で示されている。

水平方向、垂直方向ともにグループＩとグループＨの画
素は交互に配置されている。木筆２の実施例においては
、これらグループ！、■の画素はそれぞれグループ毎に
符号化される。

第６図は本発明の第２の実施例の予測方法を説明するた
めの図であって、（Ｉ）、（■）はそれぞれグループｌ
、■の画素に対する予測方法を示している。

第６図（１）の予測方法は実施例１の第３図（１）の場
合と全く同じである。第６図（Ｉｆ）では、予測対象画
素Ｘの左右、上下に位置するグループ！の符号化・復号
上清画素ａ、ｂ、Ｃ，ｄおよび左上、右上に位置するグ
ループ■の符号化・復号上清画素ａ、ｈを用いて予測値
を求める。この時す、ｄはＸよりも未来の時点に位置す
るが。

グループＩの画素としてすでに符号化・復号上清である
からａ、ｃと＼もにＸの予測に用いることができる。ま
た、画素ｅ、ｈはＸと同じグループＨの画素であるが、
これらも既に符号化・復号上清であるからＸの予測に用
いることができる。

第４図は本発明の第２の実施例のブロック図であって、
１０１は入力信号端子、１０２はグループ分は回路、１
０３，１０７は減算回路、１０４゜１０８は量子化回路
、１０６，１１０は予測回路、１０５．１０９は加算回
路、１１４は遅延回路、１１６は符号化・多重化回路、
１１７は出力端子を表わす。本実施例の場合、予測符号
化回路は２つの予測符号器４０．５０から成る。Ｘ、、
ｘ２は各予測符号器への入力画素値＋　ｘＩ　ｌ　ｘ２
はそれぞれに対する予測値、’ｃ、、ｅ２は予測誤差、
ｅ□′、ｅ２′は予測誤差の量子化値、ＸＩ′。

ｘ２′はそれぞれｘｌ、ｘ２に対する復号値を表わす。

入力端子１０１からの入力画素信号は、グループ分は回
路１０２において第５図に示したようにグループＩ　　
（Ｏ印）とグループ■（＠印）の２グループに分られる
。グループ■の画素に対する第１の予測符号器４０の予
測符号化動作は、第１図の予ｄ１す符号器１０の場合と
全く同じである。グループＨの画素に対する第２の予測
符号器５０の予測符号化動作も、第１図の予測符号器２
０の場合と基本的には同じであるが、予測値のつくり方
だけが異なる。即ち、第１図の予測符号器２０では、グ
ループ■の符号化・復号上清画素のみを用いて予測を行
っていたが、予測符号器５０では、グループＩの符号化
・復号上清画素とグループ■の符号化・復号化画素値両
方（第６図（Ｉりのａ。

ｂｒ　Ｃｒ　ｄ＋　’Ｂｙ　ｆ＋　ｇｒ　ｈ）を用いて
予測を行っている。その他の点は第１図の茅測符号・器
５０と全く同じである。

本発明の第２の実施例では、グループ！の画素の予測に
対しては従来技術と同じ予測方法を用いるが、グループ
Ｈの画素の予測に対しては周辺の未来の画素をも利用し
た予測方法を用いることができるので、実施例１の場合
と同様に予測精度を向上させることができる。

なお、各実施例では、予測方法として同一フレーム内の
近傍画素による予測についてだけ述べたが、フレーム間
にまたがる予測についても同様に適用できる。また１画
素のグループ分けの方法についても、第２図や第５図で
述べた以外の方法が可能なことは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明の予測符号化方式において
は、第１のグループの画素の予測は従来例技術と同じ方
法で行うが、第２グループ以後の画素についてはそれ以
前に符号化・復号上清の他のグループの画素を予測に用
いることにより、画面Ｊ−で符号化対象画素よりも未来
の位置にある画素をも用いた予測が可能となり、従来技
術に比べて予測精度を向上させ符号化能率を高めること
ができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例のブロック図、第２図は
本発明の第１の実施例を説明するためのテレビ画面上で
の画素配置図、第３図は本発明の特徴を最も良く表わし
ている第１の実施例における予測方法の説明図、第４図
は第２の実施例のブロック図、第５図は本発明の第２の
実施例を説明するためのテレビ画面上での画素配置図、
第６図は第２の実施例における予測方法の説明図、第７
図は従来技術におれる予測方法を説明するためのテレビ
画面での画素配置図である。Ｘ＋　ａｔ　ｂｒ　Ｃｒ　ｄｔ　ｅｒ　　ｆ＋　ｇｒ　
ｈ＋　ａｘ　ｔｂ、、Ｘ、、ｘ２．ｘ３”’画素値、Ｘ２．ｘ２．ｘ：ｌ・・・予測値。ｅｌ　＋　ｅ２１　ｅ２・・・予測誤差、ｅｌ　　！　
６□′、ｅ：ｌ′・・・量子化予測誤差、ｘ、’　、ｘ
２’　、ｘ、’・・・復号化画素値、１０．２０，３０
．４０・・・予測符号器。１０１・・・入力信号端子、　　１０２・・・グループ
分は回路、　　１０３，１．０７，１１１・・・減算回
路、１０４．１０８，１１２・・・量子化回路、１０６
．１１０，１１３・・・予測回路、１０５．１０９・・
・加算回路、　　１１４，１１５・・・遅延回路、　　
１１６・・・符号化・多重化回路、１１７・・・出力信
号端子。第　　２　　図 −ｘ−０−ｘ−０−ｘ−０−ｘ−０−ｘ−（ｍ）ｃｈ第　　５　　図第　　６　　図・　　乍ηティ乙　　１イど；ｆ−＃　１０　　Ｒ９４
乙　　（イ乙づ枳、１な、）具象■　　９・１ノＴ１シ
　系り末

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入力画像信号の画素値とその予測値との差分を量
子化・符号化すると共に、該予測誤差の量子化値と予測
値を加え合せて復号化し、別の画素の予測値をつくるの
に用いる予測符号化方式において、入力画像信号をその
画素位置にもとづいてｎ（≧２）個のグループに分け、
各グループ毎に予測符号化処理を行い、かつ、第１のグ
ループに属する画素については、そのグループ内におい
て既に復号化済の画素を用いて予測を行い、該第１グー
ルプ以外の第ｍ（２≦ｍ≦ｎ）のグループに属する画素
については、各々、第１から第ｍ−１までのグループの
復号化済の画素あるいは第１から第ｍまでのグループの
復号化済の画素を用いて予測を行うことを特徴とする予
測符号化方式。