JP2002335529A - 動画像符号化方法および装置 - Google Patents
動画像符号化方法および装置Info
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- H04N19/50—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
- H04N19/503—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving temporal prediction
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- Signal Processing (AREA)
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 動き補償フレーム間予測符号化を行う動画像
符号化方法および装置において、圧縮効率を高めるこ
と。 【解決手段】 双方向動き補償フレーム間予測符号化を
施す各Ｂフレームに対し、Ｐフレームについての順方向
動きベクトル探索において導出された順方向動きベクト
ルを、当該各Ｂフレームと参照フレーム（ＩまたはＰフ
レーム）とのフレーム距離に応じて大きさを縮小して順
方向動きベクトルとして配分し、また、Ｂフレームのう
ち、ＩまたはＰフレームの次のフレームについてＩまた
はＰフレームを参照フレームとして逆方向動きベクトル
探索を行い、導出された逆方向動きベクトルを、当該各
Ｂフレームと参照フレーム（ＩまたはＰフレーム）との
フレーム距離に応じて大きさを縮小して逆方向動きベク
トルとして配分し、上記順方向動きベクトルおよび逆方
向動きベクトルを用いて双方向動き補償フレーム間予測
符号化を施す。
符号化方法および装置において、圧縮効率を高めるこ
と。 【解決手段】 双方向動き補償フレーム間予測符号化を
施す各Ｂフレームに対し、Ｐフレームについての順方向
動きベクトル探索において導出された順方向動きベクト
ルを、当該各Ｂフレームと参照フレーム（ＩまたはＰフ
レーム）とのフレーム距離に応じて大きさを縮小して順
方向動きベクトルとして配分し、また、Ｂフレームのう
ち、ＩまたはＰフレームの次のフレームについてＩまた
はＰフレームを参照フレームとして逆方向動きベクトル
探索を行い、導出された逆方向動きベクトルを、当該各
Ｂフレームと参照フレーム（ＩまたはＰフレーム）との
フレーム距離に応じて大きさを縮小して逆方向動きベク
トルとして配分し、上記順方向動きベクトルおよび逆方
向動きベクトルを用いて双方向動き補償フレーム間予測
符号化を施す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、動画像符号化方法
および装置に関し、特に、動き補償フレーム間予測符号
化を行う動画像符号化方法および装置に関する。
および装置に関し、特に、動き補償フレーム間予測符号
化を行う動画像符号化方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術として、動画像信号を記録ある
いは伝送する際に、動き補償を用いたフレーム間予測符
号化により信号を圧縮符号化する技術がよく知られてい
る。
いは伝送する際に、動き補償を用いたフレーム間予測符
号化により信号を圧縮符号化する技術がよく知られてい
る。
【０００３】動画像符号化の標準規格としてはＭＰＥＧ
がある。図２を参照してＭＰＥＧ（特にＭＰＥＧ１）の
フレーム構成について説明する。ＭＰＥＧのフレームタ
イプには、フレーム内符号化のみ施すＩピクチャ、時間
的に過去のフレームを用いて順方向予測（前方向予測）
を施すＰピクチャ、時間的に過去・未来の両方のフレー
ムを用いて順方向予測または逆方向（後方向）予測また
は順逆の双方向予測を施すＢピクチャの３種類がある。
Ｂピクチャの場合、順方向／逆方向／双方向のどのモー
ドを使用するかはブロックごとに選択できる（予測誤差
が最も小さくなるモードを選択する）。ＭＰＥＧ１で
は、Ｉピクチャと、Ｉピクチャ間に所定のフレーム間隔
で配置される複数個のＰピクチャと、ＩピクチャとＰピ
クチャの間、または、ＰピクチャとＰピクチャの間に配
置される複数個のＢピクチャとからなるピクチャグルー
プを処理単位としている。また、Ｂピクチャは未来のフ
レームを予測に用いるため、符号化時にはフレームの並
べ替えが行われる。例えば、図２に示すようなフレーム
構成の場合、処理の行われる順番はＩ０Ｐ３Ｂ１Ｂ２Ｐ
６Ｂ４Ｂ５…となる。
がある。図２を参照してＭＰＥＧ（特にＭＰＥＧ１）の
フレーム構成について説明する。ＭＰＥＧのフレームタ
イプには、フレーム内符号化のみ施すＩピクチャ、時間
的に過去のフレームを用いて順方向予測（前方向予測）
を施すＰピクチャ、時間的に過去・未来の両方のフレー
ムを用いて順方向予測または逆方向（後方向）予測また
は順逆の双方向予測を施すＢピクチャの３種類がある。
Ｂピクチャの場合、順方向／逆方向／双方向のどのモー
ドを使用するかはブロックごとに選択できる（予測誤差
が最も小さくなるモードを選択する）。ＭＰＥＧ１で
は、Ｉピクチャと、Ｉピクチャ間に所定のフレーム間隔
で配置される複数個のＰピクチャと、ＩピクチャとＰピ
クチャの間、または、ＰピクチャとＰピクチャの間に配
置される複数個のＢピクチャとからなるピクチャグルー
プを処理単位としている。また、Ｂピクチャは未来のフ
レームを予測に用いるため、符号化時にはフレームの並
べ替えが行われる。例えば、図２に示すようなフレーム
構成の場合、処理の行われる順番はＩ０Ｐ３Ｂ１Ｂ２Ｐ
６Ｂ４Ｂ５…となる。
【０００４】動き補償フレーム間予測処理を行う際の動
きベクトルの検出（探索）方法としては、ブロックマッ
チングと呼ばれる方法がある。これは、動き補償予測を
行う単位であるマクロブロックごとに、予測対象ブロッ
クに対応する参照フレーム内の同位置の参照ブロックに
ついて、所定の探索範囲で予測対象ブロックとの差分値
（＝各画素の差分の絶対値和など）を演算して時間的相
関性を評価し、予測対象ブロックと最も相関性の高い
（＝差分値が最小の）ブロックを最適予測ブロックとし
て決定する。最適予測ブロックと予測対象ブロックとの
位置差が動きベクトルとして検出される。
きベクトルの検出（探索）方法としては、ブロックマッ
チングと呼ばれる方法がある。これは、動き補償予測を
行う単位であるマクロブロックごとに、予測対象ブロッ
クに対応する参照フレーム内の同位置の参照ブロックに
ついて、所定の探索範囲で予測対象ブロックとの差分値
（＝各画素の差分の絶対値和など）を演算して時間的相
関性を評価し、予測対象ブロックと最も相関性の高い
（＝差分値が最小の）ブロックを最適予測ブロックとし
て決定する。最適予測ブロックと予測対象ブロックとの
位置差が動きベクトルとして検出される。
【０００５】動き補償フレーム間予測では、動きベクト
ルの探索範囲が広ければ広いほど正確な動きベクトルを
得ることができるが、代わりに演算量は飛躍的に増加し
てしまう。高速な圧縮処理を要求される場合、この探索
範囲を適応的に狭くすることにより処理速度の低下を抑
える手法が一般的であり、このような手法は、例えば、
実開平５−４３６８１号公報などに開示されている。
ルの探索範囲が広ければ広いほど正確な動きベクトルを
得ることができるが、代わりに演算量は飛躍的に増加し
てしまう。高速な圧縮処理を要求される場合、この探索
範囲を適応的に狭くすることにより処理速度の低下を抑
える手法が一般的であり、このような手法は、例えば、
実開平５−４３６８１号公報などに開示されている。
【０００６】実開平５−４３６８１号公報に開示されて
いる画像符号化装置は、動き補償予測を行う際に、前回
の動き補償予測処理で導出した動きベクトルを用いて、
今回の動き補償予測処理における動きベクトルの方向を
推測する。動きベクトルの向かう確率の低い領域では評
価計算を行わないようにすることにより、探索点の数を
減少させて処理速度を高める。
いる画像符号化装置は、動き補償予測を行う際に、前回
の動き補償予測処理で導出した動きベクトルを用いて、
今回の動き補償予測処理における動きベクトルの方向を
推測する。動きベクトルの向かう確率の低い領域では評
価計算を行わないようにすることにより、探索点の数を
減少させて処理速度を高める。
【０００７】しかしこの方法では、動き補償予測を行う
対象となるフレーム、特に双方向予測を行う対象となる
フレームの数に応じて比例的に処理量が増加するという
問題がある。
対象となるフレーム、特に双方向予測を行う対象となる
フレームの数に応じて比例的に処理量が増加するという
問題がある。
【０００８】特開平１１−２３９３５０号公報では、探
索精度によって演算方法を変えて高速化を実現する方法
が開示されているが、前述の理由と同様で、処理量が増
加するという問題点がある。
索精度によって演算方法を変えて高速化を実現する方法
が開示されているが、前述の理由と同様で、処理量が増
加するという問題点がある。
【０００９】また、特開平８−２８９３０１号公報に
は、参照フレームを適応的にサブサンプルしてブロック
マッチング処理の演算量を減らすことにより、動きベク
トル探索処理を高速化する方法が開示されている。しか
しこの手法では、動き補償予測を行う対象となるフレー
ム数が増加してブロックマッチング処理を行う必要のあ
るブロック数が増加した場合に、ブロックマッチング処
理の演算を省略しすぎることにより、正確な動きベクト
ルが求められなくなるという欠点がある。
は、参照フレームを適応的にサブサンプルしてブロック
マッチング処理の演算量を減らすことにより、動きベク
トル探索処理を高速化する方法が開示されている。しか
しこの手法では、動き補償予測を行う対象となるフレー
ム数が増加してブロックマッチング処理を行う必要のあ
るブロック数が増加した場合に、ブロックマッチング処
理の演算を省略しすぎることにより、正確な動きベクト
ルが求められなくなるという欠点がある。
【００１０】また、特開２０００−１３４６２９号公報
には、参照ブロックについて既に求められている動きベ
クトルを利用して次の動きベクトル探索範囲を決定する
ことにより、探索範囲を固定とした場合に比較して演算
量を削減することのできる動きベクトル検出方法が開示
されている。
には、参照ブロックについて既に求められている動きベ
クトルを利用して次の動きベクトル探索範囲を決定する
ことにより、探索範囲を固定とした場合に比較して演算
量を削減することのできる動きベクトル検出方法が開示
されている。
【００１１】また、特開２０００−２２４５９３号公報
に開示されているフレーム補間方法は、動き補償予測符
号化・復号化における、復号化の際の補間フレームの生
成の方法に関する技術であり、ブロック単位より細かく
補間モードが設定できるものである。
に開示されているフレーム補間方法は、動き補償予測符
号化・復号化における、復号化の際の補間フレームの生
成の方法に関する技術であり、ブロック単位より細かく
補間モードが設定できるものである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる問題
点に鑑みてなされたものであり、圧縮効率を高めるため
に、動きベクトルを高速に求めることのできる動画像符
号化方法および装置を提供することを目的とする。
点に鑑みてなされたものであり、圧縮効率を高めるため
に、動きベクトルを高速に求めることのできる動画像符
号化方法および装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、動画像信号に対し、所定
の大きさのブロック単位および所定のフレーム間隔で、
フレーム内符号化と、順方向動き補償フレーム間予測符
号化とを施し、フレーム内符号化が施されるＩフレーム
および順方向動き補償フレーム間予測符号化が施される
Ｐフレームの間にある複数のＢフレームに対して双方向
動き補償フレーム間予測符号化を施す動画像符号化方法
であって、各Ｂフレームに対し、Ｐフレームについての
順方向動きベクトル探索において導出された順方向動き
ベクトルを、当該各Ｂフレームと順方向動き補償フレー
ム間予測における参照フレーム（ＩまたはＰフレーム）
とのフレーム距離に応じて大きさを縮小して順方向動き
ベクトルとして配分し、また、Ｂフレームのうち、Ｉま
たはＰフレームの次のフレームについてＩまたはＰフレ
ームを参照フレームとして逆方向動きベクトル探索を行
い、動きベクトル探索において導出された逆方向動きベ
クトルを、当各Ｂフレームと逆方向動きベクトル探索に
おける参照フレーム（ＩまたはＰフレーム）とのフレー
ム距離に応じて大きさを縮小して逆方向動きベクトルと
して配分し、各Ｂフレームに対し、配分された順方向動
きベクトルおよび逆方向動きベクトルを用いて双方向動
き補償フレーム間予測符号化を施すことを特徴としてい
る。
めに、請求項１記載の発明は、動画像信号に対し、所定
の大きさのブロック単位および所定のフレーム間隔で、
フレーム内符号化と、順方向動き補償フレーム間予測符
号化とを施し、フレーム内符号化が施されるＩフレーム
および順方向動き補償フレーム間予測符号化が施される
Ｐフレームの間にある複数のＢフレームに対して双方向
動き補償フレーム間予測符号化を施す動画像符号化方法
であって、各Ｂフレームに対し、Ｐフレームについての
順方向動きベクトル探索において導出された順方向動き
ベクトルを、当該各Ｂフレームと順方向動き補償フレー
ム間予測における参照フレーム（ＩまたはＰフレーム）
とのフレーム距離に応じて大きさを縮小して順方向動き
ベクトルとして配分し、また、Ｂフレームのうち、Ｉま
たはＰフレームの次のフレームについてＩまたはＰフレ
ームを参照フレームとして逆方向動きベクトル探索を行
い、動きベクトル探索において導出された逆方向動きベ
クトルを、当各Ｂフレームと逆方向動きベクトル探索に
おける参照フレーム（ＩまたはＰフレーム）とのフレー
ム距離に応じて大きさを縮小して逆方向動きベクトルと
して配分し、各Ｂフレームに対し、配分された順方向動
きベクトルおよび逆方向動きベクトルを用いて双方向動
き補償フレーム間予測符号化を施すことを特徴としてい
る。
【００１４】請求項２記載の発明は、動画像信号に対
し、所定の大きさのブロック単位および所定のフレーム
間隔で、フレーム内符号化と、順方向動き補償フレーム
間予測符号化とを施し、フレーム内符号化が施されるＩ
フレームおよび順方向動き補償フレーム間予測符号化が
施されるＰフレームの間にある複数のＢフレームに対し
て双方向動き補償フレーム間予測符号化を施す動画像符
号化方法であって、ＰフレームについてＩまたはＰフレ
ームを参照フレームとして順方向動きベクトル探索を行
って順方向動きベクトルを導出し、順方向動き補償フレ
ーム間予測符号化を施す順方向予測ステップと、各Ｂフ
レームに対し、順方向動きベクトルを用いて、動きベク
トルの大きさを順方向動きベクトル探索における参照フ
レームと当該各Ｂフレームとのフレーム距離に応じて縮
小したベクトルを順方向動きベクトルとして配分する順
方向ベクトル配分ステップと、ＢフレームのうちＩまた
はＰフレームの次のフレームについて、ＩまたはＰフレ
ームを参照フレームとして逆方向動きベクトル探索を行
って逆方向動きベクトルを導出する逆方向予測ステップ
と、各Ｂフレームに対し、逆方向動きベクトルを用い
て、動きベクトルの大きさを逆方向動きベクトル探索に
おける参照フレームと当該各Ｂフレームとのフレーム距
離に応じて縮小したベクトルを逆方向動きベクトルとし
て配分する逆方向ベクトル配分ステップと、各Ｂフレー
ムに対し、順方向動きベクトルおよび逆方向動きベクト
ルを用いて双方向動き補償フレーム間予測符号化を施す
双方向予測符号化ステップと、を有することを特徴とし
ている。
し、所定の大きさのブロック単位および所定のフレーム
間隔で、フレーム内符号化と、順方向動き補償フレーム
間予測符号化とを施し、フレーム内符号化が施されるＩ
フレームおよび順方向動き補償フレーム間予測符号化が
施されるＰフレームの間にある複数のＢフレームに対し
て双方向動き補償フレーム間予測符号化を施す動画像符
号化方法であって、ＰフレームについてＩまたはＰフレ
ームを参照フレームとして順方向動きベクトル探索を行
って順方向動きベクトルを導出し、順方向動き補償フレ
ーム間予測符号化を施す順方向予測ステップと、各Ｂフ
レームに対し、順方向動きベクトルを用いて、動きベク
トルの大きさを順方向動きベクトル探索における参照フ
レームと当該各Ｂフレームとのフレーム距離に応じて縮
小したベクトルを順方向動きベクトルとして配分する順
方向ベクトル配分ステップと、ＢフレームのうちＩまた
はＰフレームの次のフレームについて、ＩまたはＰフレ
ームを参照フレームとして逆方向動きベクトル探索を行
って逆方向動きベクトルを導出する逆方向予測ステップ
と、各Ｂフレームに対し、逆方向動きベクトルを用い
て、動きベクトルの大きさを逆方向動きベクトル探索に
おける参照フレームと当該各Ｂフレームとのフレーム距
離に応じて縮小したベクトルを逆方向動きベクトルとし
て配分する逆方向ベクトル配分ステップと、各Ｂフレー
ムに対し、順方向動きベクトルおよび逆方向動きベクト
ルを用いて双方向動き補償フレーム間予測符号化を施す
双方向予測符号化ステップと、を有することを特徴とし
ている。
【００１５】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、順方向動きベクトル探索の際、参照フレー
ムについての順方向動きベクトル探索において導出され
ている順方向動きベクトルを用いて、順方向動きベクト
ルの分だけ動きベクトル探索範囲を基準位置から移動し
て今回の探索範囲とする探索範囲変更ステップをさらに
有することを特徴としている。
明において、順方向動きベクトル探索の際、参照フレー
ムについての順方向動きベクトル探索において導出され
ている順方向動きベクトルを用いて、順方向動きベクト
ルの分だけ動きベクトル探索範囲を基準位置から移動し
て今回の探索範囲とする探索範囲変更ステップをさらに
有することを特徴としている。
【００１６】請求項４記載の発明は、請求項３記載の発
明において、探索範囲変更ステップは、順方向動きベク
トルが所定の値より大きい場合、もとの探索基準位置を
含むように探索範囲を適応的に変更することを特徴とし
ている。
明において、探索範囲変更ステップは、順方向動きベク
トルが所定の値より大きい場合、もとの探索基準位置を
含むように探索範囲を適応的に変更することを特徴とし
ている。
【００１７】請求項５記載の発明は、請求項２から４の
いずれか１項に記載の発明において、各Ｂフレームにつ
いて、配分された双方向動きベクトルを用いて、双方向
動きベクトルに対応する参照フレーム内の位置を基準位
置として所定の探索範囲で動きベクトル探索を行って動
きベクトルを導出し、動きベクトルを当該各Ｂフレーム
についての動きベクトルとして決定する再探索ステップ
をさらに有することを特徴としている。
いずれか１項に記載の発明において、各Ｂフレームにつ
いて、配分された双方向動きベクトルを用いて、双方向
動きベクトルに対応する参照フレーム内の位置を基準位
置として所定の探索範囲で動きベクトル探索を行って動
きベクトルを導出し、動きベクトルを当該各Ｂフレーム
についての動きベクトルとして決定する再探索ステップ
をさらに有することを特徴としている。
【００１８】請求項６記載の発明は、動画像信号に対
し、所定の大きさのブロック単位および所定のフレーム
間隔で、フレーム内符号化と、順方向動き補償フレーム
間予測符号化とを施し、フレーム内符号化が施されるＩ
フレームおよび順方向動き補償フレーム間予測符号化が
施されるＰフレームの間にある複数のＢフレームに対し
て双方向動き補償フレーム間予測符号化を施す動画像符
号化装置であって、入力フレームを蓄積し、符号化を施
す順番に並べ替えるフレーム並べ替え手段と、Ｐフレー
ムと、参照フレーム（ＩまたはＰフレーム）と、を入力
して順方向動きベクトル探索を行って順方向動きベクト
ルを導出し、また、ＢフレームのうちＩまたはＰフレー
ムの次のフレームと、参照フレーム（ＩまたはＰフレー
ム）と、を入力して逆方向動きベクトル探索を行って逆
方向動きベクトルを導出する動き探索手段と、動き探索
手段において導出された各動きベクトルを保存する動き
ベクトル保存手段と、各Ｂフレームに対し、順方向動き
ベクトルと、逆方向動きベクトルとを用いて、各動きベ
クトルの大きさをＩまたはＰフレームとのフレーム間距
離に応じて縮小したベクトルを、ＩまたはＰフレームを
参照フレームとした双方向動きベクトルとして配分する
ベクトル配分手段と、ＰまたはＢフレームについて、各
動きベクトルと参照フレームとを用いた予測画像との差
分を演算して予測誤差信号を出力する予測誤差生成手段
と、Ｉフレームまたは予測誤差信号を入力して周波数変
換および量子化を行い、量子化データを出力する周波数
変換・量子化手段と、量子化データを入力して可変長符
号化を行い、符号化データを出力する可変長符号化手段
と、量子化データを入力して逆量子化および逆周波数変
換を行い、復元データを出力する逆量子化・逆周波数変
換手段と、復元データから動き補償フレーム間予測にお
ける参照フレームを生成する参照フレーム生成手段と、
参照フレームを記憶するフレーム記憶手段と、を有する
ことを特徴としている。
し、所定の大きさのブロック単位および所定のフレーム
間隔で、フレーム内符号化と、順方向動き補償フレーム
間予測符号化とを施し、フレーム内符号化が施されるＩ
フレームおよび順方向動き補償フレーム間予測符号化が
施されるＰフレームの間にある複数のＢフレームに対し
て双方向動き補償フレーム間予測符号化を施す動画像符
号化装置であって、入力フレームを蓄積し、符号化を施
す順番に並べ替えるフレーム並べ替え手段と、Ｐフレー
ムと、参照フレーム（ＩまたはＰフレーム）と、を入力
して順方向動きベクトル探索を行って順方向動きベクト
ルを導出し、また、ＢフレームのうちＩまたはＰフレー
ムの次のフレームと、参照フレーム（ＩまたはＰフレー
ム）と、を入力して逆方向動きベクトル探索を行って逆
方向動きベクトルを導出する動き探索手段と、動き探索
手段において導出された各動きベクトルを保存する動き
ベクトル保存手段と、各Ｂフレームに対し、順方向動き
ベクトルと、逆方向動きベクトルとを用いて、各動きベ
クトルの大きさをＩまたはＰフレームとのフレーム間距
離に応じて縮小したベクトルを、ＩまたはＰフレームを
参照フレームとした双方向動きベクトルとして配分する
ベクトル配分手段と、ＰまたはＢフレームについて、各
動きベクトルと参照フレームとを用いた予測画像との差
分を演算して予測誤差信号を出力する予測誤差生成手段
と、Ｉフレームまたは予測誤差信号を入力して周波数変
換および量子化を行い、量子化データを出力する周波数
変換・量子化手段と、量子化データを入力して可変長符
号化を行い、符号化データを出力する可変長符号化手段
と、量子化データを入力して逆量子化および逆周波数変
換を行い、復元データを出力する逆量子化・逆周波数変
換手段と、復元データから動き補償フレーム間予測にお
ける参照フレームを生成する参照フレーム生成手段と、
参照フレームを記憶するフレーム記憶手段と、を有する
ことを特徴としている。
【００１９】請求項７記載の発明は、請求項６記載の発
明において、動きベクトル探索手段は、順方向動きベク
トル探索における参照フレームについての順方向動きベ
クトル探索において導出されている順方向動きベクトル
を用いて、順方向動きベクトルの分だけ動きベクトル探
索範囲を基準位置から移動して今回の探索範囲とするこ
とを特徴としている。
明において、動きベクトル探索手段は、順方向動きベク
トル探索における参照フレームについての順方向動きベ
クトル探索において導出されている順方向動きベクトル
を用いて、順方向動きベクトルの分だけ動きベクトル探
索範囲を基準位置から移動して今回の探索範囲とするこ
とを特徴としている。
【００２０】請求項８記載の発明は、請求項７記載の発
明において、動きベクトル探索手段は、順方向動きベク
トルが所定の値より大きい場合、もとの探索基準位置を
含むように探索範囲を適応的に変更することを特徴とし
ている。
明において、動きベクトル探索手段は、順方向動きベク
トルが所定の値より大きい場合、もとの探索基準位置を
含むように探索範囲を適応的に変更することを特徴とし
ている。
【００２１】請求項９記載の発明は、請求項６から８の
いずれか１項に記載の発明において、動きベクトル探索
手段は、各Ｂフレームについて、双方向動きベクトルを
用いて、該双方向動きベクトルに対応する参照フレーム
内の位置を基準位置として所定の探索範囲で動きベクト
ル探索を行って動きベクトルを導出し、動きベクトルを
当該各Ｂフレームについての動きベクトルとして決定す
ることを特徴としている。
いずれか１項に記載の発明において、動きベクトル探索
手段は、各Ｂフレームについて、双方向動きベクトルを
用いて、該双方向動きベクトルに対応する参照フレーム
内の位置を基準位置として所定の探索範囲で動きベクト
ル探索を行って動きベクトルを導出し、動きベクトルを
当該各Ｂフレームについての動きベクトルとして決定す
ることを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照しながら詳細に説明する。以下、説明の便宜
のために、フレーム内符号化を施すフレームを「フレー
ムＩ」、順方向動き補償フレーム間予測符号化を施すフ
レームを「フレームＰ」、それ以外の、フレーム間予測
における参照フレームとはならないフレームを「中間フ
レーム」あるいは「フレームＭ」、また、特に中間フレ
ームのうち逆方向動きベクトル探索が行われるフレーム
を「フレームＲ」、と呼ぶことにする。また、各動き補
償フレーム間予測における処理単位は所定の大きさのブ
ロック（例えば１６×１６画素のマクロブロック）であ
る。
図面を参照しながら詳細に説明する。以下、説明の便宜
のために、フレーム内符号化を施すフレームを「フレー
ムＩ」、順方向動き補償フレーム間予測符号化を施すフ
レームを「フレームＰ」、それ以外の、フレーム間予測
における参照フレームとはならないフレームを「中間フ
レーム」あるいは「フレームＭ」、また、特に中間フレ
ームのうち逆方向動きベクトル探索が行われるフレーム
を「フレームＲ」、と呼ぶことにする。また、各動き補
償フレーム間予測における処理単位は所定の大きさのブ
ロック（例えば１６×１６画素のマクロブロック）であ
る。
【００２３】図１は、本発明の実施の形態における動画
像圧縮符号化装置の構成を示すブロック図である。本実
施例は、画像入力部１１と、フレームメモリ１２と、動
き探索部１３と、ベクトル情報保存部１４と、切替部１
５と、周波数変換部１７と、量子化部１８と、切替部１
９と、逆量子化部２０と、逆周波数変換部２１と、切替
部（復元部）２２と、フレームメモリ２４と、可変長符
号化部２５と、符号出力部２６とを備えている。
像圧縮符号化装置の構成を示すブロック図である。本実
施例は、画像入力部１１と、フレームメモリ１２と、動
き探索部１３と、ベクトル情報保存部１４と、切替部１
５と、周波数変換部１７と、量子化部１８と、切替部１
９と、逆量子化部２０と、逆周波数変換部２１と、切替
部（復元部）２２と、フレームメモリ２４と、可変長符
号化部２５と、符号出力部２６とを備えている。
【００２４】各部の動作について説明する。画像入力部
１１は、動画像信号をフレーム単位で入力する。フレー
ムメモリ１２は、入力されたフレームを一旦蓄積する。
一回の符号化処理に必要なフレーム数が入力されると、
符号化対象フレームが出力される。
１１は、動画像信号をフレーム単位で入力する。フレー
ムメモリ１２は、入力されたフレームを一旦蓄積する。
一回の符号化処理に必要なフレーム数が入力されると、
符号化対象フレームが出力される。
【００２５】動き探索部１３は、フレームＩ以外のフレ
ームについて動きベクトル探索を行って動きベクトルを
導出する。動きベクトル探索は、フレームメモリ１２か
ら出力される対象フレーム（現フレーム）と、フレーム
メモリ２４に記憶されている参照フレームとを入力して
行われる。各探索処理において導出された動きベクトル
は、動きベクトル保存部１４に保存する。また、動き探
索部１２では、各中間フレームに対して、順方向動き補
償フレーム間予測、逆方向動き補償フレーム間予測にお
いて導出された動きベクトルを配分する処理を行う（後
述）。
ームについて動きベクトル探索を行って動きベクトルを
導出する。動きベクトル探索は、フレームメモリ１２か
ら出力される対象フレーム（現フレーム）と、フレーム
メモリ２４に記憶されている参照フレームとを入力して
行われる。各探索処理において導出された動きベクトル
は、動きベクトル保存部１４に保存する。また、動き探
索部１２では、各中間フレームに対して、順方向動き補
償フレーム間予測、逆方向動き補償フレーム間予測にお
いて導出された動きベクトルを配分する処理を行う（後
述）。
【００２６】動きベクトル保存部１４は、動き探索部１
３における動きベクトル探索処理において導出された各
動きベクトルを保存する。また、必要に応じて動きベク
トル情報を出力する。
３における動きベクトル探索処理において導出された各
動きベクトルを保存する。また、必要に応じて動きベク
トル情報を出力する。
【００２７】切替部１５は、フレームタイプに応じてス
イッチを切り替える。フレームＰ、フレームＲ、および
中間フレームについては、減算器１６において、予測対
象ブロックと予測画像（＝最適予測ブロック＝参照フレ
ーム＋動きベクトル情報）とを入力して予測誤差信号を
出力する。また、動き探索部１３における動きベクトル
探索において導出された最適予測ブロックの評価値が所
定の閾値より大きい場合（つまり予測対象ブロックとの
相関性が低いと判断された場合）、このブロックについ
てはフレーム内符号化を施すようにスイッチを切り替え
る。
イッチを切り替える。フレームＰ、フレームＲ、および
中間フレームについては、減算器１６において、予測対
象ブロックと予測画像（＝最適予測ブロック＝参照フレ
ーム＋動きベクトル情報）とを入力して予測誤差信号を
出力する。また、動き探索部１３における動きベクトル
探索において導出された最適予測ブロックの評価値が所
定の閾値より大きい場合（つまり予測対象ブロックとの
相関性が低いと判断された場合）、このブロックについ
てはフレーム内符号化を施すようにスイッチを切り替え
る。
【００２８】周波数変換部１７は、フレームＩについて
はそのままのデータを、フレームＰ・フレームＲ・中間
フレームについては予測誤差データを周波数変換して変
換係数を出力する。量子化部１８は、変換係数を量子化
して量子化符号を出力する。
はそのままのデータを、フレームＰ・フレームＲ・中間
フレームについては予測誤差データを周波数変換して変
換係数を出力する。量子化部１８は、変換係数を量子化
して量子化符号を出力する。
【００２９】切替部１９は、フレームタイプに応じてス
イッチを切り替える。フレームタイプが、参照フレーム
を生成する必要のあるＩまたはＰである場合、逆量子化
部２０にも信号を出力するように制御する。
イッチを切り替える。フレームタイプが、参照フレーム
を生成する必要のあるＩまたはＰである場合、逆量子化
部２０にも信号を出力するように制御する。
【００３０】可変長符号化部２５は、量子化符号を可変
長符号化して符号データを出力する。符号出力部２６
は、符号データを外部に出力する。
長符号化して符号データを出力する。符号出力部２６
は、符号データを外部に出力する。
【００３１】逆量子化部２０は、フレーム間予測におけ
る参照フレームの生成のために、量子化符号を入力して
逆量子化する。逆周波数変換部２１は、逆量子化部２０
より出力された変換係数を入力して逆周波数変換し、復
元データを出力する。
る参照フレームの生成のために、量子化符号を入力して
逆量子化する。逆周波数変換部２１は、逆量子化部２０
より出力された変換係数を入力して逆周波数変換し、復
元データを出力する。
【００３２】切替部２２は、フレームタイプがＰの場
合、逆周波数変換部２１より出力された復元データ（予
測誤差）と、予測画像（＝最適予測ブロック＝参照フレ
ーム＋動きベクトル）とを加算器２３において加算して
新たな参照フレームを生成する。参照フレームはフレー
ムメモリ２４に記憶される。フレームタイプがＩの場
合、そのまま復元データを参照フレームとしてフレーム
メモリ２４に出力する。
合、逆周波数変換部２１より出力された復元データ（予
測誤差）と、予測画像（＝最適予測ブロック＝参照フレ
ーム＋動きベクトル）とを加算器２３において加算して
新たな参照フレームを生成する。参照フレームはフレー
ムメモリ２４に記憶される。フレームタイプがＩの場
合、そのまま復元データを参照フレームとしてフレーム
メモリ２４に出力する。
【００３３】図３および図４を参照して、本発明におけ
る動画像符号化方法について説明する。図３に示すよう
に、例えば、フレームグループＩＭＭＭＰについては、
まず、フレームＩを参照フレームとしてフレームＰにつ
いて順方向動きベクトル探索および動き補償フレーム間
予測符号化が行われ、順方向動きベクトルが導出され
る。次に、フレームＰを参照フレームとしてフレームＩ
の次のフレームＭについて逆方向動きベクトル探索が行
われ、逆方向動きベクトルが導出される。各中間フレー
ムＭに対しては、上記順方向動きベクトルおよび逆方向
動きベクトルがフレーム間隔の比に応じた大きさでそれ
ぞれ配分される。
る動画像符号化方法について説明する。図３に示すよう
に、例えば、フレームグループＩＭＭＭＰについては、
まず、フレームＩを参照フレームとしてフレームＰにつ
いて順方向動きベクトル探索および動き補償フレーム間
予測符号化が行われ、順方向動きベクトルが導出され
る。次に、フレームＰを参照フレームとしてフレームＩ
の次のフレームＭについて逆方向動きベクトル探索が行
われ、逆方向動きベクトルが導出される。各中間フレー
ムＭに対しては、上記順方向動きベクトルおよび逆方向
動きベクトルがフレーム間隔の比に応じた大きさでそれ
ぞれ配分される。
【００３４】図３および図４を参照して、中間フレーム
に対する動きベクトル配分処理について説明する。ま
ず、フレームＩ（またはＰ）を参照フレームとしてフレ
ームＰについて順方向動き補償フレーム間予測符号化
（＝ＭＣｐとする）が行われ、動きベクトル（＝ＭＶｐ
とする）が導出される。なお、フレームＩについて順方
向動き補償フレーム間予測を行うことはないので、この
場合、代わりに、参照フレームＰから最も離れたフレー
ムＭについて順方向動き補償フレーム間予測符号化を行
う（つまり、このフレームＭはフレームＰとなる）。
に対する動きベクトル配分処理について説明する。ま
ず、フレームＩ（またはＰ）を参照フレームとしてフレ
ームＰについて順方向動き補償フレーム間予測符号化
（＝ＭＣｐとする）が行われ、動きベクトル（＝ＭＶｐ
とする）が導出される。なお、フレームＩについて順方
向動き補償フレーム間予測を行うことはないので、この
場合、代わりに、参照フレームＰから最も離れたフレー
ムＭについて順方向動き補償フレーム間予測符号化を行
う（つまり、このフレームＭはフレームＰとなる）。
【００３５】次に、フレームＩ（またはＰ）の次のフレ
ームＭ（＝上記順方向動き補償フレーム間予測ＭＣｐが
行われたフレームＰから最も離れた中間フレーム＝フレ
ームＲ）について、上記フレームＰ（またはＩ）を参照
フレームとして逆方向動きベクトル探索（＝ＭＣｒとす
る）が行われ、動きベクトル（＝ＭＶｒとする）が導出
される。
ームＭ（＝上記順方向動き補償フレーム間予測ＭＣｐが
行われたフレームＰから最も離れた中間フレーム＝フレ
ームＲ）について、上記フレームＰ（またはＩ）を参照
フレームとして逆方向動きベクトル探索（＝ＭＣｒとす
る）が行われ、動きベクトル（＝ＭＶｒとする）が導出
される。
【００３６】動き探索部１３内の動きベクトル配分処理
部は、各中間フレームに対して、上記順方向動き補償フ
レーム間予測ＭＣｐにおいて導出された動きベクトルＭ
Ｖｐと、上記逆方向動きベクトル探索ＭＣｒにおいて導
出された動きベクトルＭＶｒとを配分する処理を行う。
動きベクトル配分は、各フレーム内の対応する同位置ブ
ロックごとに行われる。各中間フレームには、上記動き
ベクトルＭＶｐおよびＭＶｒを当該フレームと参照フレ
ーム（ＩまたはＰ）とのフレーム距離に応じて縮小した
ベクトルが双方向動きベクトルとして配分される。
部は、各中間フレームに対して、上記順方向動き補償フ
レーム間予測ＭＣｐにおいて導出された動きベクトルＭ
Ｖｐと、上記逆方向動きベクトル探索ＭＣｒにおいて導
出された動きベクトルＭＶｒとを配分する処理を行う。
動きベクトル配分は、各フレーム内の対応する同位置ブ
ロックごとに行われる。各中間フレームには、上記動き
ベクトルＭＶｐおよびＭＶｒを当該フレームと参照フレ
ーム（ＩまたはＰ）とのフレーム距離に応じて縮小した
ベクトルが双方向動きベクトルとして配分される。
【００３７】順方向予測における動きベクトル配分例に
ついて説明する。フレームＩ０を参照フレームとしたフ
レームＰ４についての順方向動き補償フレーム間予測Ｍ
Ｃｐ04において求められた動きベクトルＭＶｐ04が例え
ば（４，１２）だったとする。フレームＩ０からＰ３ま
でのフレーム間距離（＝フレーム数）は４で、フレーム
Ｉ０からＭ１までのフレーム間距離は１なので、フレー
ムＩ０を参照フレームとしたフレームＭ１についての順
方向予測における動きベクトルＭＶｐ01は、上記ＭＶｐ
04の成分をフレーム間距離の比である１／４にした値で
ある（１，３）となる。また、同様に、フレームＩ０を
参照フレームとしたフレームＭ２についての順方向予測
における動きベクトルＭＶｐ02は、上記ＭＶｐ04の成分
をフレーム間距離の比である２／４にした値である
（２，６）となり、フレームＩ０を参照フレームとした
フレームＭ３についての順方向予測における動きベクト
ルＭＶｐ03は、上記ＭＶｐ04の成分をフレーム間距離の
比である３／４にした値である（３，９）となる。
ついて説明する。フレームＩ０を参照フレームとしたフ
レームＰ４についての順方向動き補償フレーム間予測Ｍ
Ｃｐ04において求められた動きベクトルＭＶｐ04が例え
ば（４，１２）だったとする。フレームＩ０からＰ３ま
でのフレーム間距離（＝フレーム数）は４で、フレーム
Ｉ０からＭ１までのフレーム間距離は１なので、フレー
ムＩ０を参照フレームとしたフレームＭ１についての順
方向予測における動きベクトルＭＶｐ01は、上記ＭＶｐ
04の成分をフレーム間距離の比である１／４にした値で
ある（１，３）となる。また、同様に、フレームＩ０を
参照フレームとしたフレームＭ２についての順方向予測
における動きベクトルＭＶｐ02は、上記ＭＶｐ04の成分
をフレーム間距離の比である２／４にした値である
（２，６）となり、フレームＩ０を参照フレームとした
フレームＭ３についての順方向予測における動きベクト
ルＭＶｐ03は、上記ＭＶｐ04の成分をフレーム間距離の
比である３／４にした値である（３，９）となる。
【００３８】次に逆方向予測における動きベクトル配分
例について説明する。フレームＰ４を参照フレームとし
たフレームＭ１についての逆方向動きベクトル探索ＭＣ
ｒ41の結果、導出された動きベクトルＭＶｒ41が（−
３，−６）だったとする。フレームＭ１からＰ４までの
フレーム間距離は３で、フレームＭ２からＰ４までのフ
レーム間距離は２なので、フレームＰ４を参照フレーム
としたフレームＭ２についての逆方向予測における動き
ベクトルＭＶｒ42は、上記ＭＶｒ41の成分をフレーム間
距離の比である２／３にした値（−２，−４）となる。
また、同様に、フレームＰ４を参照フレームとしたフレ
ームＭ３についての逆方向予測における動きベクトルは
ＭＶｒ43は、上記ＭＶｒ41の成分をフレーム間距離の比
である１／３にした値（−１，−２）となる。
例について説明する。フレームＰ４を参照フレームとし
たフレームＭ１についての逆方向動きベクトル探索ＭＣ
ｒ41の結果、導出された動きベクトルＭＶｒ41が（−
３，−６）だったとする。フレームＭ１からＰ４までの
フレーム間距離は３で、フレームＭ２からＰ４までのフ
レーム間距離は２なので、フレームＰ４を参照フレーム
としたフレームＭ２についての逆方向予測における動き
ベクトルＭＶｒ42は、上記ＭＶｒ41の成分をフレーム間
距離の比である２／３にした値（−２，−４）となる。
また、同様に、フレームＰ４を参照フレームとしたフレ
ームＭ３についての逆方向予測における動きベクトルは
ＭＶｒ43は、上記ＭＶｒ41の成分をフレーム間距離の比
である１／３にした値（−１，−２）となる。
【００３９】以上の結果から、各中間フレームの各マク
ロブロック位置における動きベクトルは、Ｍ１が順方向
について（１，３）、逆方向について（−３，−６）、
Ｍ２が順方向について（２，６）、逆方向について（−
２，−４）、Ｍ３が順方向について（３，９）、逆方向
について（−１，−２）と決定される。中間フレームに
対しては、これらの動きベクトルを用いて双方向動き補
償フレーム間予測符号化が施される。
ロブロック位置における動きベクトルは、Ｍ１が順方向
について（１，３）、逆方向について（−３，−６）、
Ｍ２が順方向について（２，６）、逆方向について（−
２，−４）、Ｍ３が順方向について（３，９）、逆方向
について（−１，−２）と決定される。中間フレームに
対しては、これらの動きベクトルを用いて双方向動き補
償フレーム間予測符号化が施される。
【００４０】以下、図１を参照しながら、各フレームタ
イプごとの処理について順を追って説明する。まず、フ
レームタイプがＩの場合について説明する。フレームＩ
は、フレーム内符号化のみ行われるため、周波数変換部
１７、量子化部１８、可変長符号化部２５、符号出力部
２６の順に処理される。また、参照フレームを作成する
ために、逆量子化部２０、逆周波数変換部２１の順に処
理されて参照フレームが作成され、切替部２２を介して
フレームメモリ２４に記憶される。
イプごとの処理について順を追って説明する。まず、フ
レームタイプがＩの場合について説明する。フレームＩ
は、フレーム内符号化のみ行われるため、周波数変換部
１７、量子化部１８、可変長符号化部２５、符号出力部
２６の順に処理される。また、参照フレームを作成する
ために、逆量子化部２０、逆周波数変換部２１の順に処
理されて参照フレームが作成され、切替部２２を介して
フレームメモリ２４に記憶される。
【００４１】次に、フレームタイプがＰの場合について
説明する。フレームＰは、順方向動き補償予測が行われ
るので、まず、動き探索部１３において、過去のフレー
ム（ＩまたはＰ）を参照フレームとして動き探索処理が
行われる。導出された動きベクトル情報は以降の予測処
理で使用するために動きベクトル保存部１４に保存され
る。また、減算器１６において、上記動き探索部１３に
おいて導出された動きベクトルを用いて、予測対象フレ
ームと参照フレーム（予測画像）との予測誤差が演算さ
れる。
説明する。フレームＰは、順方向動き補償予測が行われ
るので、まず、動き探索部１３において、過去のフレー
ム（ＩまたはＰ）を参照フレームとして動き探索処理が
行われる。導出された動きベクトル情報は以降の予測処
理で使用するために動きベクトル保存部１４に保存され
る。また、減算器１６において、上記動き探索部１３に
おいて導出された動きベクトルを用いて、予測対象フレ
ームと参照フレーム（予測画像）との予測誤差が演算さ
れる。
【００４２】ブロックマッチング処理におけるブロック
評価値が所定の閾値より大きい場合は、フレーム内圧縮
を行うように制御を行う。そのため予測誤差は求めな
い。ブロック評価値が上記閾値以下である場合、フレー
ム間予測符号化を行う。
評価値が所定の閾値より大きい場合は、フレーム内圧縮
を行うように制御を行う。そのため予測誤差は求めな
い。ブロック評価値が上記閾値以下である場合、フレー
ム間予測符号化を行う。
【００４３】フレームＰにおいて、フレーム間予測符号
化を行うと判断されたブロックは、周波数変換部１７、
量子化部１８、可変長符号化部２５、符号出力部２６の
順に処理が行われる。また、参照フレームを作成するた
めに、逆量子化部２０、逆周波数変換部２１により処理
が行われ、予測誤差が復元される。復元信号は、加算器
２３において、フレームメモリ２４より出力された参照
フレーム（＝予測画像。動きベクトル情報を用いる）と
の加算が行われ、参照フレームが作成される。参照フレ
ームは、フレームメモリ２４に書き込まれる。
化を行うと判断されたブロックは、周波数変換部１７、
量子化部１８、可変長符号化部２５、符号出力部２６の
順に処理が行われる。また、参照フレームを作成するた
めに、逆量子化部２０、逆周波数変換部２１により処理
が行われ、予測誤差が復元される。復元信号は、加算器
２３において、フレームメモリ２４より出力された参照
フレーム（＝予測画像。動きベクトル情報を用いる）と
の加算が行われ、参照フレームが作成される。参照フレ
ームは、フレームメモリ２４に書き込まれる。
【００４４】また、フレームＰにおいて、フレーム間予
測を行わないと判断されたブロックは、周波数変換部１
７、量子化部１８、可変長符号化部２５、符号出力部２
６の順でフレーム内符号化処理が行われる。また、参照
フレームを作成するために、逆量子化部２０、逆周波数
変換部２１により処理が行われて参照フレームが生成さ
れ、フレームメモリ２４に書き込まれる。
測を行わないと判断されたブロックは、周波数変換部１
７、量子化部１８、可変長符号化部２５、符号出力部２
６の順でフレーム内符号化処理が行われる。また、参照
フレームを作成するために、逆量子化部２０、逆周波数
変換部２１により処理が行われて参照フレームが生成さ
れ、フレームメモリ２４に書き込まれる。
【００４５】次に、フレームが中間フレーム（Ｍまたは
Ｒ）の場合について説明する。最初の中間フレームの場
合、前述したように、まず逆方向動きベクトル探索ＭＣ
ｒが行われ、動きベクトルＭＶｒが導出されて、動きベ
クトル保存部１４にて保存される。その他の中間フレー
ムについては、既に利用できる動きベクトル情報が動き
ベクトル保存部１４に保存されている場合、動き探索部
１３で動き探索処理は行わずに、上記保存されている動
きベクトル情報を用いて、動きベクトル配分処理を行
う。配分された動きベクトルを用いて、切替部１５の減
算器１６において過去もしくは未来のフレームとの予測
誤差を求める。ここで予測誤差が所定の閾値より大きい
場合、フレーム間予測を行わずにフレーム内圧縮を行う
ように制御する。その場合、予測誤差は求めない。これ
らの処理で得たブロックデータは、周波数変換部１７、
量子化部１８、可変長符号化部２５、符号出力部２６の
順で符号化処理される。中間フレームについては参照フ
レームを作成する必要がないため、フレームメモリ２４
の更新は行わない。
Ｒ）の場合について説明する。最初の中間フレームの場
合、前述したように、まず逆方向動きベクトル探索ＭＣ
ｒが行われ、動きベクトルＭＶｒが導出されて、動きベ
クトル保存部１４にて保存される。その他の中間フレー
ムについては、既に利用できる動きベクトル情報が動き
ベクトル保存部１４に保存されている場合、動き探索部
１３で動き探索処理は行わずに、上記保存されている動
きベクトル情報を用いて、動きベクトル配分処理を行
う。配分された動きベクトルを用いて、切替部１５の減
算器１６において過去もしくは未来のフレームとの予測
誤差を求める。ここで予測誤差が所定の閾値より大きい
場合、フレーム間予測を行わずにフレーム内圧縮を行う
ように制御する。その場合、予測誤差は求めない。これ
らの処理で得たブロックデータは、周波数変換部１７、
量子化部１８、可変長符号化部２５、符号出力部２６の
順で符号化処理される。中間フレームについては参照フ
レームを作成する必要がないため、フレームメモリ２４
の更新は行わない。
【００４６】次に、図５を参照して動きベクトル探索範
囲の決定方法について説明する。まず、フレームＩ−Ｐ
１間の動き補償予測について説明する。例えば、フレー
ムＰのブロック位置（１６，１６）について、フレーム
Ｉを参照フレームとして動きベクトルを探索するものと
する。また、探索範囲としては、所定の画素半径の円内
を探索するものとする。ブロックマッチング処理を行
い、フレームＰ１の（１６，１６）位置のブロックとの
間での評価値が最小になったブロックが（２５，１９）
位置のブロックだったとすると、この場合のブロック移
動量は、横方向に−９、縦方向に−３であるので、動き
ベクトルは（−９，−３）となる。
囲の決定方法について説明する。まず、フレームＩ−Ｐ
１間の動き補償予測について説明する。例えば、フレー
ムＰのブロック位置（１６，１６）について、フレーム
Ｉを参照フレームとして動きベクトルを探索するものと
する。また、探索範囲としては、所定の画素半径の円内
を探索するものとする。ブロックマッチング処理を行
い、フレームＰ１の（１６，１６）位置のブロックとの
間での評価値が最小になったブロックが（２５，１９）
位置のブロックだったとすると、この場合のブロック移
動量は、横方向に−９、縦方向に−３であるので、動き
ベクトルは（−９，−３）となる。
【００４７】次に、フレームＰ１−Ｐ２間の動き補償予
測について説明する。前回の順方向予測処理（Ｉ→Ｐ
１）において、フレームＰ１の（１６，１６）位置のブ
ロックは、フレームＩからフレームＰ１へ（−９，−
３）移動したと予測されたのだから、今回のＰ１からＰ
２への順方向予測処理における移動量も同等のものであ
ると予想すると、フレームＰ２の（１６，１６）位置の
ブロックには、フレームＰ１の（２５，１９）位置のブ
ロック部分が移動してくる可能性が高いと考えることが
できる。そこで、フレームＰ１の（２５，１９）位置を
中心とした所定範囲内を探索することにより、探索範囲
を固定とした場合に比して効果的な動きベクトル探索を
行うことができる。
測について説明する。前回の順方向予測処理（Ｉ→Ｐ
１）において、フレームＰ１の（１６，１６）位置のブ
ロックは、フレームＩからフレームＰ１へ（−９，−
３）移動したと予測されたのだから、今回のＰ１からＰ
２への順方向予測処理における移動量も同等のものであ
ると予想すると、フレームＰ２の（１６，１６）位置の
ブロックには、フレームＰ１の（２５，１９）位置のブ
ロック部分が移動してくる可能性が高いと考えることが
できる。そこで、フレームＰ１の（２５，１９）位置を
中心とした所定範囲内を探索することにより、探索範囲
を固定とした場合に比して効果的な動きベクトル探索を
行うことができる。
【００４８】もし、この探索範囲変更における移動量が
大きすぎて、もとの探索基準位置が探索範囲外になって
しまうと、今回の予測フレームにおいてオブジェクトの
動きがないあるいは小さい場合に、移動量ゼロの位置を
参照位置とすることができなくなり、予測誤差が大きく
なって画質劣化につながる。そのため、このような場合
は、もとの探索基準位置も探索対象として別に探索する
か、もとの探索基準位置が探索範囲内に入るように探索
範囲を適応的に広げるなどの処理を行うとよい。なお、
フレームＩの後にくる最初のフレームＰについての順方
向予測ＭＣｐは、前回の順方向予測処理における結果の
動きベクトル情報が存在しないため探索開始位置変更情
報は取得できない。この場合、参照ブロックの位置を基
準位置とした標準的な探索範囲を探索する。
大きすぎて、もとの探索基準位置が探索範囲外になって
しまうと、今回の予測フレームにおいてオブジェクトの
動きがないあるいは小さい場合に、移動量ゼロの位置を
参照位置とすることができなくなり、予測誤差が大きく
なって画質劣化につながる。そのため、このような場合
は、もとの探索基準位置も探索対象として別に探索する
か、もとの探索基準位置が探索範囲内に入るように探索
範囲を適応的に広げるなどの処理を行うとよい。なお、
フレームＩの後にくる最初のフレームＰについての順方
向予測ＭＣｐは、前回の順方向予測処理における結果の
動きベクトル情報が存在しないため探索開始位置変更情
報は取得できない。この場合、参照ブロックの位置を基
準位置とした標準的な探索範囲を探索する。
【００４９】図６は、本発明の実施の形態における動画
像圧縮符号化装置の動作を示すフローチャートである。
まず、画像入力部１１に動画像データが入力され、圧縮
処理が可能かどうかを確認しながらフレームデータをフ
レームメモリ１２に蓄積する（ステップＳ１１）。
像圧縮符号化装置の動作を示すフローチャートである。
まず、画像入力部１１に動画像データが入力され、圧縮
処理が可能かどうかを確認しながらフレームデータをフ
レームメモリ１２に蓄積する（ステップＳ１１）。
【００５０】一回の予測符号化処理に必要なフレーム数
が揃い、また、動きベクトル探索についての探索開始位
置および探索範囲の変更情報がある場合（ステップＳ１
２／ＹＥＳ）、その情報に従い、探索開始位置および探
索範囲を変更する（ステップＳ１３）。ここでは、前述
したように、探索開始位置変更情報として、参照フレー
ム内の参照ブロックについての過去の動き補償フレーム
間予測処理において既に求められている動きベクトル情
報を用いる。
が揃い、また、動きベクトル探索についての探索開始位
置および探索範囲の変更情報がある場合（ステップＳ１
２／ＹＥＳ）、その情報に従い、探索開始位置および探
索範囲を変更する（ステップＳ１３）。ここでは、前述
したように、探索開始位置変更情報として、参照フレー
ム内の参照ブロックについての過去の動き補償フレーム
間予測処理において既に求められている動きベクトル情
報を用いる。
【００５１】次に、フレームグループについて、順方向
の動きベクトル探索および動き補償フレーム間予測符号
化を行う（ステップＳ１４）。この探索処理において導
出された順方向動きベクトル情報は、後段のベクトル配
分処理および次回の順方向動き補償フレーム間予測処理
における開始位置変更情報として使用するために、ベク
トル情報保存部１４に保存しておく（ステップＳ１
５）。
の動きベクトル探索および動き補償フレーム間予測符号
化を行う（ステップＳ１４）。この探索処理において導
出された順方向動きベクトル情報は、後段のベクトル配
分処理および次回の順方向動き補償フレーム間予測処理
における開始位置変更情報として使用するために、ベク
トル情報保存部１４に保存しておく（ステップＳ１
５）。
【００５２】逆方向動きベクトル探索は、中間フレーム
のうち、参照フレームとなるフレームＰ（またはＩ）か
ら時間的に最も離れたフレームについて行われる（ステ
ップＳ１６）。この探索処理において導出された逆方向
動きベクトルは、後段のベクトル配分処理において使用
するためにベクトル情報保存部１４に保存する（ステッ
プＳ１７）。
のうち、参照フレームとなるフレームＰ（またはＩ）か
ら時間的に最も離れたフレームについて行われる（ステ
ップＳ１６）。この探索処理において導出された逆方向
動きベクトルは、後段のベクトル配分処理において使用
するためにベクトル情報保存部１４に保存する（ステッ
プＳ１７）。
【００５３】上記ステップにおいて導出された各順方向
および逆方向の動きベクトルは、各中間フレームに対
し、参照フレームとのフレーム距離に応じて比例的な大
きさでそれぞれ配分される（ステップＳ１８）。
および逆方向の動きベクトルは、各中間フレームに対
し、参照フレームとのフレーム距離に応じて比例的な大
きさでそれぞれ配分される（ステップＳ１８）。
【００５４】上記順方向動き補償フレーム間予測および
逆方向動きベクトル探索において導出された動きベクト
ルを使用して、各入力フレームの符号化処理が行われる
（ステップＳ１９）。以上のような動作を全てのフレー
ムの圧縮処理が終了するまで繰り返す（ステップＳ１
０）。
逆方向動きベクトル探索において導出された動きベクト
ルを使用して、各入力フレームの符号化処理が行われる
（ステップＳ１９）。以上のような動作を全てのフレー
ムの圧縮処理が終了するまで繰り返す（ステップＳ１
０）。
【００５５】以上により、本発明の動画像符号化方法お
よび装置について説明した。なお、各中間フレームにつ
いては、配分された各動きベクトルに対応する参照フレ
ーム内の位置を中心にして、所定の大きさの探索範囲で
周囲を再探索する構成にすることにより、さらに符号化
効率を高めることも可能である。
よび装置について説明した。なお、各中間フレームにつ
いては、配分された各動きベクトルに対応する参照フレ
ーム内の位置を中心にして、所定の大きさの探索範囲で
周囲を再探索する構成にすることにより、さらに符号化
効率を高めることも可能である。
【００５６】なお、上述した実施形態は、本発明の好適
な実施形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内に
おいて、種々変形実施が可能である。
な実施形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内に
おいて、種々変形実施が可能である。
【００５７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、動きベクトル探索処理を行うフレームを減ら
し、全体の演算量を削減することができる。
によれば、動きベクトル探索処理を行うフレームを減ら
し、全体の演算量を削減することができる。
【００５８】また、過去の動き補償フレーム間予測処理
において導出されている動きベクトル情報を使用して次
の動きベクトル探索処理における探索範囲を決定するこ
とにより、移動量の大きいオブジェクトに対しても正確
な動きベクトル探索を行うことができる。
において導出されている動きベクトル情報を使用して次
の動きベクトル探索処理における探索範囲を決定するこ
とにより、移動量の大きいオブジェクトに対しても正確
な動きベクトル探索を行うことができる。
【００５９】また、もとの探索基準位置を含むように探
索範囲を適応的に変更することにより、等速で移動しな
いオブジェクトに関しても探索範囲内に納めることがで
きる。
索範囲を適応的に変更することにより、等速で移動しな
いオブジェクトに関しても探索範囲内に納めることがで
きる。
【００６０】また、中間フレームについてのみ動きベク
トル探索処理を省略化し、フレーム間予測処理における
誤差が発生しても誤差が蓄積されないため、画質劣化の
少ない圧縮処理を行うことができる。
トル探索処理を省略化し、フレーム間予測処理における
誤差が発生しても誤差が蓄積されないため、画質劣化の
少ない圧縮処理を行うことができる。
【図１】本発明の実施の形態における動画像符号化装置
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【図２】ＭＰＥＧのフレーム構成例を示す図である。
【図３】本発明の動画像符号化方法についての説明図で
ある。
ある。
【図４】中間フレームに対する動きベクトルの配分処理
についての説明図である。
についての説明図である。
【図５】順方向フレーム間予測における動きベクトル探
索および探索範囲変更についての説明図である。
索および探索範囲変更についての説明図である。
【図６】本発明の実施の形態における動画像符号化装置
の動作を示すフローチャートである。
の動作を示すフローチャートである。
１１ 画像入力部 １２ フレームメモリ １３ 動き探索部 １４ 動きベクトル保存部 １５ 切替部 １６ 減算器（予測誤差生成部） １７ 周波数変換部 １８ 量子化部 １９ 切替部 ２０ 逆量子化部 ２１ 逆周波数変換部 ２２ 切替部 ２３ 加算部（参照フレーム生成部） ２４ フレームメモリ ２５ 可変長符号化部 ２６ 符号出力部
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C059 KK19 MA00 MA05 MA14 MA21 MC11 MC38 ME01 NN03 NN21 NN28 PP05 PP06 PP07 TA63 TB07 TC12 TD11 UA02 UA33 5J064 AA01 BA09 BB03 BC01 BC08 BC16 BC25 BD01
Claims (9)
- 【請求項１】 動画像信号に対し、所定の大きさのブロ
ック単位および所定のフレーム間隔で、フレーム内符号
化と、順方向動き補償フレーム間予測符号化とを施し、
前記フレーム内符号化が施されるＩフレームおよび前記
順方向動き補償フレーム間予測符号化が施されるＰフレ
ームの間にある複数のＢフレームに対して双方向動き補
償フレーム間予測符号化を施す動画像符号化方法であっ
て、 前記各Ｂフレームに対し、前記Ｐフレームについての順
方向動きベクトル探索において導出された順方向動きベ
クトルを、当該各Ｂフレームと前記順方向動き補償フレ
ーム間予測における参照フレーム（ＩまたはＰフレー
ム）とのフレーム距離に応じて大きさを縮小して順方向
動きベクトルとして配分し、また、前記Ｂフレームのう
ち、前記ＩまたはＰフレームの次のフレームについて前
記ＩまたはＰフレームを参照フレームとして逆方向動き
ベクトル探索を行い、該動きベクトル探索において導出
された逆方向動きベクトルを、当該各Ｂフレームと前記
逆方向動きベクトル探索における参照フレーム（Ｉまた
はＰフレーム）とのフレーム距離に応じて大きさを縮小
して逆方向動きベクトルとして配分し、 前記各Ｂフレームに対し、前記配分された順方向動きベ
クトルおよび逆方向動きベクトルを用いて双方向動き補
償フレーム間予測符号化を施すことを特徴とする動画像
符号化方法。 - 【請求項２】 動画像信号に対し、所定の大きさのブロ
ック単位および所定のフレーム間隔で、フレーム内符号
化と、順方向動き補償フレーム間予測符号化とを施し、
前記フレーム内符号化が施されるＩフレームおよび前記
順方向動き補償フレーム間予測符号化が施されるＰフレ
ームの間にある複数のＢフレームに対して双方向動き補
償フレーム間予測符号化を施す動画像符号化方法であっ
て、 前記Ｐフレームについて前記ＩまたはＰフレームを参照
フレームとして順方向動きベクトル探索を行って順方向
動きベクトルを導出し、順方向動き補償フレーム間予測
符号化を施す順方向予測ステップと、 前記各Ｂフレームに対し、前記順方向動きベクトルを用
いて、該動きベクトルの大きさを前記順方向動きベクト
ル探索における参照フレームと当該各Ｂフレームとのフ
レーム距離に応じて縮小したベクトルを順方向動きベク
トルとして配分する順方向ベクトル配分ステップと、 前記Ｂフレームのうち前記ＩまたはＰフレームの次のフ
レームについて、前記ＩまたはＰフレームを参照フレー
ムとして逆方向動きベクトル探索を行って逆方向動きベ
クトルを導出する逆方向予測ステップと、 前記各Ｂフレームに対し、前記逆方向動きベクトルを用
いて、該動きベクトルの大きさを前記逆方向動きベクト
ル探索における参照フレームと当該各Ｂフレームとのフ
レーム距離に応じて縮小したベクトルを逆方向動きベク
トルとして配分する逆方向ベクトル配分ステップと、 前記各Ｂフレームに対し、前記順方向動きベクトルおよ
び前記逆方向動きベクトルを用いて双方向動き補償フレ
ーム間予測符号化を施す双方向予測符号化ステップと、 を有することを特徴とする動画像符号化方法。 - 【請求項３】 前記順方向動きベクトル探索の際、前記
参照フレームについての順方向動きベクトル探索におい
て導出されている順方向動きベクトルを用いて、該順方
向動きベクトルの分だけ動きベクトル探索範囲を基準位
置から移動して今回の探索範囲とする探索範囲変更ステ
ップをさらに有することを特徴とする請求項２記載の動
画像符号化方法。 - 【請求項４】 前記探索範囲変更ステップは、前記順方
向動きベクトルが所定の値より大きい場合、もとの探索
基準位置を含むように探索範囲を適応的に変更すること
を特徴とする請求項３記載の動画像符号化方法。 - 【請求項５】 前記各Ｂフレームについて、前記配分さ
れた双方向動きベクトルを用いて、該双方向動きベクト
ルに対応する参照フレーム内の位置を基準位置として所
定の探索範囲で動きベクトル探索を行って動きベクトル
を導出し、該動きベクトルを当該各Ｂフレームについて
の動きベクトルとして決定する再探索ステップをさらに
有することを特徴とする請求項２から４のいずれか１項
に記載の動画像符号化方法。 - 【請求項６】 動画像信号に対し、所定の大きさのブロ
ック単位および所定のフレーム間隔で、フレーム内符号
化と、順方向動き補償フレーム間予測符号化とを施し、
前記フレーム内符号化が施されるＩフレームおよび前記
順方向動き補償フレーム間予測符号化が施されるＰフレ
ームの間にある複数のＢフレームに対して双方向動き補
償フレーム間予測符号化を施す動画像符号化装置であっ
て、 入力フレームを蓄積し、符号化を施す順番に並べ替える
フレーム並べ替え手段と、 前記Ｐフレームと、参照フレーム（前記ＩまたはＰフレ
ーム）と、を入力して順方向動きベクトル探索を行って
順方向動きベクトルを導出し、また、前記Ｂフレームの
うち前記ＩまたはＰフレームの次のフレームと、参照フ
レーム（前記ＩまたはＰフレーム）と、を入力して逆方
向動きベクトル探索を行って逆方向動きベクトルを導出
する動き探索手段と、 該動き探索手段において導出された各動きベクトルを保
存する動きベクトル保存手段と、 前記各Ｂフレームに対し、前記順方向動きベクトルと、
前記逆方向動きベクトルとを用いて、該各動きベクトル
の大きさを前記ＩまたはＰフレームとのフレーム間距離
に応じて縮小したベクトルを、前記ＩまたはＰフレーム
を参照フレームとした双方向動きベクトルとして配分す
るベクトル配分手段と、 前記ＰまたはＢフレームについて、前記各動きベクトル
と前記参照フレームとを用いた予測画像との差分を演算
して予測誤差信号を出力する予測誤差生成手段と、 前記Ｉフレームまたは前記予測誤差信号を入力して周波
数変換および量子化を行い、量子化データを出力する周
波数変換・量子化手段と、 前記量子化データを入力して可変長符号化を行い、符号
化データを出力する可変長符号化手段と、 前記量子化データを入力して逆量子化および逆周波数変
換を行い、復元データを出力する逆量子化・逆周波数変
換手段と、 前記復元データから動き補償フレーム間予測における参
照フレームを生成する参照フレーム生成手段と、 前記参照フレームを記憶するフレーム記憶手段と、 を有することを特徴とする動画像符号化装置。 - 【請求項７】 前記動きベクトル探索手段は、前記順方
向動きベクトル探索における参照フレームについての順
方向動きベクトル探索において導出されている順方向動
きベクトルを用いて、該順方向動きベクトルの分だけ動
きベクトル探索範囲を基準位置から移動して今回の探索
範囲とすることを特徴とする請求項６記載の動画像符号
化装置。 - 【請求項８】 前記動きベクトル探索手段は、前記順方
向動きベクトルが所定の値より大きい場合、もとの探索
基準位置を含むように探索範囲を適応的に変更すること
を特徴とする請求項７記載の動画像符号化装置。 - 【請求項９】 前記動きベクトル探索手段は、前記各Ｂ
フレームについて、前記双方向動きベクトルを用いて、
該双方向動きベクトルに対応する参照フレーム内の位置
を基準位置として所定の探索範囲で動きベクトル探索を
行って動きベクトルを導出し、該動きベクトルを当該各
Ｂフレームについての動きベクトルとして決定すること
を特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の動
画像符号化装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001137840A JP3674535B2 (ja) | 2001-05-08 | 2001-05-08 | 動画像符号化方法および装置 |
| US10/138,699 US6975681B2 (en) | 2001-05-08 | 2002-05-06 | Method and apparatus for coding moving pictures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001137840A JP3674535B2 (ja) | 2001-05-08 | 2001-05-08 | 動画像符号化方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002335529A true JP2002335529A (ja) | 2002-11-22 |
| JP3674535B2 JP3674535B2 (ja) | 2005-07-20 |
Family
ID=18984876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001137840A Expired - Fee Related JP3674535B2 (ja) | 2001-05-08 | 2001-05-08 | 動画像符号化方法および装置 |
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| JP (1) | JP3674535B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007505529A (ja) * | 2003-09-12 | 2007-03-08 | 中国科学院▲計▼算技▲術▼研究所 | 映像符号化の符号化側／復号化側に使用される双方向予測方法 |
| JP2009044456A (ja) * | 2007-08-08 | 2009-02-26 | Panasonic Corp | 画像符号化装置および画像符号化方法 |
| US10104396B2 (en) | 2014-09-17 | 2018-10-16 | Socionext Inc. | Encoder circuit and encoding method |
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| KR100517504B1 (ko) * | 2003-07-01 | 2005-09-28 | 삼성전자주식회사 | Ｂ-픽처의 움직임 보상 모드 결정방법 및 장치 |
| DE60325954D1 (de) * | 2003-07-07 | 2009-03-12 | St Microelectronics Srl | Graphisches System mit einer Graphikdatenpipeline, Verfahren zur Pipeline-Verarbeitung und Computerprogrammprodukt |
| CN1321534C (zh) * | 2003-12-31 | 2007-06-13 | 中国科学院计算技术研究所 | 固定参考帧数编码方式下获取图像参考块的方法 |
| CN100527843C (zh) * | 2003-12-31 | 2009-08-12 | 中国科学院计算技术研究所 | 解码获取图像的方法 |
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| EP2392142B1 (fr) * | 2009-01-28 | 2018-10-24 | Orange | Procedes de codage et de decodage d'une sequence d'image mettant en oeuvre une compensation en mouvement, dispositifs de codage et de decodage, signal et programmes d'ordinateur correspondants |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH08289301A (ja) | 1995-04-11 | 1996-11-01 | Hitachi Ltd | 画像符号化装置 |
| JPH09182083A (ja) * | 1995-12-27 | 1997-07-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ビデオ画像符号化方法及び復号化方法とその装置 |
| US5801778A (en) * | 1996-05-23 | 1998-09-01 | C-Cube Microsystems, Inc. | Video encoding with multi-stage projection motion estimation |
| JPH11239350A (ja) | 1998-02-23 | 1999-08-31 | Oki Electric Ind Co Ltd | 動画像信号の動きベクトル検出方法およびフレーム間符号化装置における動きベクトル検出回路 |
| JP4078733B2 (ja) | 1998-10-22 | 2008-04-23 | ソニー株式会社 | 動きベクトル検出方法及び装置 |
| JP2000224593A (ja) | 1999-01-28 | 2000-08-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | フレーム補間方法および装置およびこの方法を記録した記録媒体 |
| US6351545B1 (en) * | 1999-12-14 | 2002-02-26 | Dynapel Systems, Inc. | Motion picture enhancing system |
-
2001
- 2001-05-08 JP JP2001137840A patent/JP3674535B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-05-06 US US10/138,699 patent/US6975681B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JP4523024B2 (ja) * | 2007-08-08 | 2010-08-11 | パナソニック株式会社 | 画像符号化装置および画像符号化方法 |
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| US10104396B2 (en) | 2014-09-17 | 2018-10-16 | Socionext Inc. | Encoder circuit and encoding method |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20020168008A1 (en) | 2002-11-14 |
| US6975681B2 (en) | 2005-12-13 |
| JP3674535B2 (ja) | 2005-07-20 |
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