JP2003153283A - ビデオ符号化時の動き予測の実行方法、ビデオ符号化システム、及び、ビデオ符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビデオ符号化時の動き予測を行う際に、不要
なSAD計算を省く動き予測方法を提供する。 【解決手段】 現フレームFR1中のビデオブロックＸ
^{（ｃ，ｒ）}と参照フレームFR2中の探索範囲Ｓ^（ｃ）内
のビデオブロックＹ^{（ｃ，ｒ）}とのSAD算出手段1、SAD
計算中に中間SAD値がある閾値を越えたらあるＹ
^{（ｃ，ｒ）}についてのSAD計算を中断する割込信号17、S
AD計算中に中間SAD値がそれまで計算したSAD最小値を越
えたらあるＹ^{（ｃ，ｒ）}についてのSAD計算を中断する
割込信号18および計算したSAD値が他の閾値より小さけ
れば、その探索範囲Ｓ^（ｃ）内の他のビデオブロックに
対するSAD計算を省く割込信号19を備えて構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオ符号化時に
ビデオの動き予測を実行する方法に関し、その場合、ブ
ロックを含むフレームからビデオ信号を構成し、符号化
対象フレームの現在のビデオ・ブロックと、別のフレー
ムの少なくとも１つの別のビデオ・ブロックとを用いる
ことにより、組み合わされた比較値を形成し、上記符号
化対象フレームの前記現在のビデオ・ブロックは第１の
データ値のセットを含み、別のフレームの前記少なくと
も１つの別のビデオ・ブロックは第２のデータ値のセッ
トを含み、前記１組の第１のデータ値から得られるデー
タ値と、前記第２のデータ値のセットから得られる等し
い数の対応するデータ値とからデータ値対を形成し、比
較値を定めることにより前記組み合わされた比較値を形
成し、これら比較値の各々は、前記データ値対の１つの
データ値対のデータ値を用いることにより定められ、少
なくとも１つの閾値を定め、さらに、前記組み合わされ
た比較値を定める処理の終了が可能どうかが判定され
る。また本発明は、ビデオ符号化時にビデオの動き予測
を実行するビデオ符号化システムにも関し、ブロックを
含むフレームから上記ビデオ信号を構成し、上記システ
ムは、符号化対象フレームの現在のビデオ・ブロック
と、別のフレームの少なくとも１つの別のビデオ・ブロ
ックとを利用することにより、組み合わされた比較値を
形成する手段を具備し、上記符号化対象フレームの前記
現在のビデオ・ブロックは第１のデータ値のセットを含
み、前記別のフレームの少なくとも１つの別のビデオ・
ブロックは第２のデータ値のセットを含む。組み合わさ
れた比較値を形成する前記手段には、各々が、前記第１
のデータ値のセットから得られる等しい数のデータ値及
び前記第２のデータ値のセットから得られる等しい数の
対応するデータ値のデータ値のデータ値対からなる、一
連の少なくとも２つのサブセットを入力する入力手段
と、前記データ値対の１つのデータ値対のデータ値を用
いることにより定められる各比較値を定める手段と、少
なくとも１つの第１の閾値を定める手段と、前記組み合
わされた比較値を定める処理の終了が可能かどうかを判
定する手段とが含まれる。本発明はさらにビデオ符号化
装置に関し、上記ビデオ符号化装置は、ブロックを含む
フレームから成るビデオ信号を符号化する手段と、ビデ
オの動き予測を実行する手段と、符号化対象のフレーム
の現在のビデオ・ブロックと、別のフレームの少なくと
も１つの別のビデオ・ブロックとの間で、組み合わされ
た比較値を計算する手段であって、上記符号化対象フレ
ームの前記現在のビデオ・ブロックは第１のデータ値の
セットを含み、前記別のフレームの少なくとも１つの別
のビデオ・ブロックは第２のデータ値のセットを含み、
前記第１のデータ値のセットと、前記第２のデータ値の
セットの値の対の間で比較値を定めることにより前記組
み合わされた比較値を形成するように為す上記計算手段
と、少なくとも１つの閾値を定める手段と、前記組み合
わされた比較値を定める処理の終了が可能かどうかを判
定する手段とを具備する。

【０００２】

【従来の技術】符号化対象画像がビデオ・ブロックを含
むビデオ符号化システムが知られている。次いで、これ
らのブロックは符号化され、復号化装置へ伝送された
り、記憶媒体の中へ記憶されたりする。伝送対象の情報
量を減らすために、ＭＰＥＧ２（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃ
ｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）のような様々
な圧縮方法が開発されてきた。ビデオ画像の伝送時に、
フレーム間圧縮、フレーム内圧縮、あるいはこれらの圧
縮の組み合わせとして画像圧縮の実行が可能である。フ
レーム間圧縮では、その目的として、連続する画像フレ
ーム内の冗長な情報の除去が意図される。一般に、画像
には、例えば動きのない背景などを示す上記のような多
量の変化しない情報や、被写体がゆっくりと動くときに
ゆっくりと変化する情報が含まれる。フレーム間圧縮で
は動き補償の利用も可能である。動き補償を利用する目
的は、画像内での、動きのある大きな要素の検出であ
る。その場合、エンティティ全体を表す画素を伝送する
代わりに、このエンティティの動きベクトル及びある種
の差分情報の伝送が行われる。このようにして、当該エ
ンティティの動きの方向と速度とが定義され、この動き
ベクトルが確定される。圧縮を行うために、送信用及び
受信用ビデオ端末装置では、リアルタイムでの圧縮及び
解凍ができるような非常に高い処理レートが要求され
る。

【０００３】一般に、画像ブロックは一緒にグループ化
されて、複数のブロックが形成される。この各ブロック
には通常、１６行×１６画素の輝度サンプルと、モード
情報と、生じる可能性のある動きベクトルとが含まれ
る。このブロックは４つの８×８の輝度ブロックと２つ
の８×８の色差ブロックへ分割される。通常、走査（及
び符号化／復号化）は、フレームの最上部左側から最下
部右側コーナーへ１ブロックずつ進行する。１ブロック
の内部では、走査（及び符号化／復号化）の順序はブロ
ックの最上部左側から最下部右側コーナーへの方向とな
る。

【０００４】ＭＰＥＧ２の圧縮では画像に対するブロッ
ク内での離散余弦変換（ＤＣＴ）符号化が行われるた
め、ブロック・サイズは８×８画素となる。変換される
輝度レベルは最大解像度のレベルである。双方の色差信
号がサブサンプル化される。例えば１６×１６の画素フ
ィールドが８×８の画素フィールドにサブサンプル化さ
れる。ブロック・サイズの差は、人間の目が輝度の変化
ほどには良好に色差の変化を識別できないという事実に
主に起因する。この場合、２×２の画素フィールドが同
じ色差の値で符号化される。

【０００５】ＭＰＥＧ２では３つのフレーム・タイプす
なわちＩフレーム（フレーム内）、Ｐフレーム（予測フ
レーム）、Ｂフレーム（双方向フレーム）が定義され
る。Ｉフレームは専ら画像自体に含まれる情報に基づい
て生成され、受信端で、このＩフレームを用いて画像全
体の形成が可能となる。Ｐフレームは先行するＩフレー
ムまたはＰフレームに基づいて形成され、受信段で、こ
の先行するＩフレームまたはＰフレームは、受信された
Ｐフレームと共に対応して利用される。Ｐフレームの構
成では、例えば動き補償を利用して情報量の圧縮が行わ
れる。Ｂフレームは、先行するＩフレーム及び次のＰフ
レームまたは次のＩフレームに基づいて形成される。同
様に、受信段において、対応するＩフレーム及びＰフレ
ームまたはＩフレームの受信が完了するまでは、Ｂフレ
ームを構成することはできない。さらに、送信段におい
て、これらのＰフレームとＢフレームの順序の変更が行
われる。その場合Ｂフレームに後続するＰフレームが最
初に受信され、受信装置での画像の再構成が高速化され
る。

【０００６】これら３つの画像タイプの中で、Ｂフレー
ムの圧縮時に最も高い効率が達成される。所定時に使用
されるアプリケーションにおいて、Ｉフレーム、Ｐフレ
ーム、Ｂフレームの数の変更が可能であることは言及し
ておくべきである。但し、この場合、受信装置の表示装
置で正しい画像の再構成が可能となるためには、受信端
で少なくとも１つのＩフレームの受信が必要であること
に注意しなければならない。

【０００７】動き予測の目的は、ビデオ・シーケンス内
のある参照フレームの探索領域の範囲内で、現在のフレ
ーム（チェック中のブロック）の範囲内の所定ブロック
に最も類似しているようなブロック（参照ブロック）を
見つけることである。多様な動き予測アルゴリズムの中
で、最もポピュラーなものはブロック・マッチングに基
づくアルゴリズムであり、フレーム・ブロック間の類似
度の基準として絶対差の合計（ＳＡＤ）が利用される。
順に並べられたデータ２つのセットＸ＝｛ｘ₁,…,ｘ_K｝
とＹ＝｛ｙ₁,…,ｙ_K｝とが与えられたとすると、ＳＡＤ
の値は以下のように定義される：

【数２】

【０００８】いくつかの文献では、ＳＡＤは、合計ＳＡ
Ｄ（Ｘ，Ｙ）をその加数Ｋで除したものとして定義され
ている。その場合、ＳＡＤを平均絶対誤差（ＭＡＥ）と
呼ぶこともある。ほとんどの場合Ｋは２のべき乗である
ため、上記２つの定義は実施構成から見た場合実質的に
同値である。なぜなら、後者の定義は単に或るビット数
だけ前者の定義の値をシフトすることにより得ることが
できるからである。

【０００９】ビデオ符号化コンテキスト（ｖｉｄｅｏ
ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｃｏｎｔｅｘｔ）では、ＳＡＤは、
すべての現在のフレーム間の各１６×１６ブロックＸ
^（ｃ）（実際にはビデオ・シーケンスのほとんどすべて
のフレーム）と、１以上の参照フレームの探索領域Ｓ
^（ｃ）（図５を参照）の範囲内の複数１６×１６のブロ
ックＹ^{（ｃ，ｒ）}、Ｙ^{（ｃ，ｒ’）}との間で計算され
る。Ｘ^（ｃ）と、探索領域Ｓ ^（ｃ）の範囲内のブロック
Ｙ^{（ｃ，ｒ）}、Ｙ^{（ｃ，ｒ’）}との間のＳＡＤの中の最
小ＳＡＤ値に対応するブロックＹ^{（ｃ，ｒ）}を利用して
動き情報が形成される。このようにして、ＳＡＤが何回
も適用されるため、ＳＡＤの１回の演算処理の実行時間
を最小限向上するだけでも総ビデオ処理時間のかなりの
節減につながる。その一方で、当然のことながら、特に
携帯用／無線ビデオ処理用アプリケーションで、ＳＡＤ
の計算に利用されるハードウェアが大きすぎたり、電力
を消費するものであってはならない。

【００１０】符号化されたビデオ品質の低下の少ないＳ
ＡＤの演算処理回数及び／又はサイズを少なくするため
の様々な探索方法を利用する様々な動き予測アルゴリズ
ムが数多く存在する。これらの動き予測アルゴリズム
は、次の対のＸブロックとＹブロックの選択肢が前回の
ステップで得られたＳＡＤ値に依存しないデータ非依存
型探索と、データ依存型探索との２つのカテゴリに大ま
かにグループ化することができる。通常、データ依存型
探索方法は、より少ない回数のＳＡＤの演算処理の実行
を必要とする。しかし、データ非依存型動き予測アルゴ
リズムに典型的な規則的データ移動を単純に組織できる
ことに起因して、ハードウェアの実施構成のほとんどは
データ非依存型動き予測アルゴリズムに基づいている。
データ依存型方法に共通のものとして、次の対のＸブロ
ックとＹブロックを選択するいくつかのオプションが存
在するという点が挙げられ、この次の対は現在のＳＡＤ
値に対応して選択される。

【００１１】最近の調査によれば、汎用プロセッサ（Ｇ
ＰＰ）で実行する場合、様々な動き予測アルゴリズムに
よって総ビデオ符号化時間のほぼ４０％〜８０％が費や
されている。ブロック・マッチング動き予測アルゴリズ
ムにおける基本演算処理はＳＡＤであり、このＳＡＤは
ビデオ符号化処理中何回も適用される。典型的高速動き
予測アルゴリズムでは、ビデオ・シーケンスの範囲内で
（１６×１６のサイズの）ほとんどすべてのブロックに
ついておよそ３０回のＳＡＤ計算が繰り返される。ＱＣ
ＩＦ（Ｑｕａｒｔｅｒ Ｃｏｍｍｏｎ Ｉｎｔｅｒｍｅ
ｄｉａｔｅ Ｆｏｒｍａｔ）解像度のビデオ・シーケン
スで毎秒１５フレームの場合でさえ、毎秒少なくとも２
５６個の点に対してＳＡＤ計算が４４５５０回行われる
ことを意味する。組込み型システムにおける典型的マイ
クロプロセッサであるＡＲＭＥ９Ｅマイクロプロセッサ
上の全くのソフトウェアによる実施構成では、２５６個
の点に対する１回のＳＡＤの計算は数千クロック・サイ
クルを要する。これは、ビデオ符号化のソフトウェアに
よる実施構成における動き予測だけのために毎秒数億サ
イクルが費やされることを意味する。

【００１２】この問題の重要性に起因して、最近多くの
動き予測装置が文献に報告されている。このような装置
に関わるＳＡＤ計算用アーキテクチャの１つの種類とし
てカスケード接続型アーキテクチャがある（例えば特許
文献１）。

【００１３】別のタイプのアーキテクチャとして、一般
に、図６に従って記述できるような、“並列／反復型累
積ＳＡＤアーキテクチャ”と呼べるようなタイプのアー
キテクチャがある（例えば特許文献２，３または非特許
文献１）。これらのアーキテクチャでは、すべての対の
データ値（現在のブロックから得られる１つの値と、参
照ブロックから得られる別の値）の間の絶対差を示す代
表値であるいくつかの比較値が計算ユニットの１ブロッ
クの範囲内のすべてのステップで計算される。次いで、
これらの値は、内部フィードバックを持ちうる合計ブロ
ックの範囲内で１つずつまたは１部分ずつ（反復して）
あるいは全て同時に（並列に）累積される。所定の２つ
のブロックについてのすべての対の比較値を累積した
後、これら２つのブロック間のＳＡＤが得られる。次い
で、所定の１ブロックＸ^（ｃ）と探索領域Ｓ^（ｃ）の範
囲内の複数のブロックＹ^{（ｃ，ｒ）}との間で得られたＳ
ＡＤが最小値評価装置内で分析され、最小のＳＡＤを生
成するブロックが選択されて、動き予測情報が形成され
る。

【００１４】ビデオ符号化時の動き補償の場合、実際の
利用ではＳＡＤ値が大きすぎればそのブロックは問題と
はならない。したがって、ＳＡＤアーキテクチャ内の累
積手段は、ＳＡＤ値が最も悪いケースの正確なＳＡＤ値
に必要な精度よりも低い精度（ビット幅）を用いて実現
されるものであってもよい。この場合、大きい方のＳＡ
Ｄ値が不正確に計算されるようなことがあっても、これ
が動き予測の結果に影響を与えることはない。

【００１５】ＳＡＤ計算手段と関連して利用されるいく
つかの割込みメカニズムが例えば特許文献１（米国特許
６，１５４，４９２）の中に記載されている。この特許
公報には、カスケード接続型プロセッサ・エレメントを
具備する動きベクトル検出装置が開示されている。これ
らのプロセッサ・エレメントにより、１画像を構成する
複数の画素の各々と、１ブロック中に含まれる同数の画
素の対応する１画素との差の絶対値が計算され、さら
に、上記ブロック内の差の絶対値の累積加算が行われ
る。これらの演算処理が所定の探索領域の範囲内のブロ
ックの各々について行われる。比較装置によって、最終
段階でプロセッサ・エレメントの中にシーケンシャルに
取得された２つのブロックの累積加算値が繰り返し比較
され、累積加算値のうちより小さい累積加算値が選択さ
れる。減算器はより小さい累積加算値を設定値と比較す
る。より小さい累積加算値が設定値よりも小さい場合、
制御回路は、装置の動作全体を停止するために、プロセ
ッサ・エレメントと比較装置へのクロック信号の供給を
停止する。動きベクトルの判定にとっては小さい方のＳ
ＡＤ値のみが重要であるため、大きい方のＳＡＤ値は不
正確に計算されたものであってもよい。これは、装置内
の機能ユニットの精度が最もＳＡＤ値が悪い場合の正確
なＳＡＤ計算に必要な精度よりも小さな精度を持つもの
であってもよいことを意味する。このことがシリコン領
域と電力消費量との節減につながることは明らかであ
る。しかし、この解決方法では、アーキテクチャの一部
分しか停止されず、したがって、部分的な電力の節減と
はなるが、実行時間の節減とはならない。事実、特許文
献１（米国特許６，１５４，４９２）のアーキテクチャ
は、各々が３つの加算器から成るＫ＝２５６の処理用エ
レメントから構成されている。このようなアーキテクチ
ャは現在の技術の状態で実現可能であるようには思われ
ない。あるいは、少なくとも移動通信用ビデオ符号化シ
ステムの中へ組み込むには大きすぎるように思われる。
さらに、このアーキテクチャは動き予測用の通常のデー
タ非依存型探索方法しかサポートしていない。それは、
アーキテクチャの完全な中断がパイプライン（２５６個
のパイプライン段）の完全な再ロードを意味することに
なるからである。

【００１６】所定の２つのブロックＸ^（ｃ）とＹ
^{（ｃ，ｒ）}との間のＳＡＤの計算を計算完了前に終了さ
せ、次いで、Ｘ^（ｃ）と、探索領域Ｓ^（ｃ）から得られ
る別のブロックＹ^{（ｃ，ｒ’）}との間の絶対差の合計の
新しい計算を上記早期終了のほぼ直後に開始することが
できるいくつかの状況が動き予測のＳＡＤ計算には存在
する。このような状況を示す例として、Ｘ^（ｃ）とＹ
^{（ｃ，ｒ）}との間のＳＡＤの計算の途中で、所定の閾
値、または、Ｘ^（ｃ）と探索領域Ｓ^（ｃ）の範囲内の或
るブロックＹ^{（ｃ，ｒ”）}との間のＳＡＤで前に得られ
た値をすでに上回る一時的ＳＡＤ値が得られる場合が挙
げられる。いくつかのある別の状況では、所定の探索領
域Ｓ^（ｃ）の範囲内の参照ブロックの探索を終了させ、
通常の方法でこの処理を完了させる前にＸ^（ｃ）の動き
補償情報を形成するようにしてもよい。このような状況
を示す一例として、２つのブロックＸ^（ｃ）とＹ
^{（ｃ，Ｒ）}（図示せず）間のＳＡＤ値が別の所定の閾値
よりも小さいケースがある。したがって、いくつかの割
込みメカニズムを、ＳＡＤ計算及び／又は参照ブロック
探索の早期終了を可能にする動き予測用装置へ一体化す
る方がかなりの利点を提供するものとなる。

【００１７】

【特許文献１】米国特許第６１５４４９２号明細書

【特許文献２】米国特許第５８６４３７２号明細書

【特許文献３】米国特許第５６５２６２５号明細書

【非特許文献１】Ｓ Ｖａｓｓｉｌｉａｄｉｓ、Ｅ．
Ａ．Ｈａｋｋｅｎｎｅｓ、Ｊ．Ｓ．Ｓ．Ｍ．Ｗｏｎｇ、
Ｇ．Ｇ．Ｐｅｃｈａｎｅｋ著、“合計絶対誤差動き予測
アクセラレータ（Ｔｈｅ ｓｕｍ−ａｂｓｏｌｕｔｅ−
ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｍｏｔｉｏｎ ｅｓｔｉｍａｔ
ｉｏｎ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ）”Ｅｕｒｏｍｉｃｒ
ｏ会議会報、１９９８年、ｐ．５５９−５６６

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ビデオ符号化時に動き
予測を実行するための改善された方法、システム及び装
置を提供することが本発明の目的である。本発明は、反
復／並列累積型ＳＡＤアーキテクチャの中へ割込みメカ
ニズムを組み込み、それによって、さらなる計算が無用
または望ましくないある環境において絶対差の合計計算
及び／又は参照ブロックの探索の終了を可能にするとい
う着想に基づくものである。ある状況では、所定のブロ
ックＸ^（ｃ）と、探索領域Ｓ^（ｃ）から得られる新しい
ブロックＹ ^{（ｃ，ｒ’）}との間の絶対差の合計の新しい
計算が早期終了のほぼ直後に開始される。いくつかの別
の状況では、所定の探索領域Ｓ^（ｃ）の範囲内の参照ブ
ロックの探索が終了され、所定のブロックＸ^（ｃ）のた
めの動き補償情報が形成される。これは、中間ＳＡＤ値
がすでに高くなりすぎて前記現在のブロックＸ^（ｃ）と
前記別のブロックＹ^{（ｃ，ｒ’）}との間のＳＡＤ計算の
割込みができないかどうかを判定するための中間ＳＡＤ
値のチェックにより、並びに、最終ＳＡＤ値がすでに十
分低いために所定の探索領域Ｓ^（ｃ）の範囲内の所定の
ブロックＸ^{（ｃ ）}の探索を終了できるかどうかを判定す
るための最終ＳＡＤ値のチェックにより達成される。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明による方法は、少
なくとも以下のステップを有することを主たる特徴とす
るものである：各々が少なくとも１つの比較値からなる
少なくとも１つの比較値のサブセットを形成するための
計算ステップと、上記計算ステップで得られた前記少な
くとも１つの比較値のサブセットを用いて反復して更新
される現在の累積比較値を示す信号を形成するための累
積ステップと、少なくとも１つの信号を少なくとも１つ
の閾値と比較することにより、処理の終了が可能かどう
かの判定を行う判定ステップと、上記判定ステップで行
われた判定に従って、終了し、及び、前記組み合わされ
る比較値を定める新規処理の初期化を行うステップ。

【００２０】本発明によるビデオ符号化システムは少な
くとも以下の手段を具備することを主たる特徴とするも
のである：各々が少なくとも１つの比較値からなる少な
くとも１つの比較値のサブセットを形成するための計算
手段と、上記計算手段で得られた前記少なくとも１つの
比較値のサブセットを用いて反復して更新される現在の
累積比較値を示す信号を形成するための累積手段と、少
なくとも１つの信号を少なくとも１つの閾値と比較する
手段を含む、計算処理の終了が可能かどうかを判定する
判定手段と、上記判定ステップで行われた判定に従っ
て、現在の処理を終了させ、前記組み合わされた比較値
を定める新規処理を初期化する手段

【００２１】本発明によるビデオ符号化装置は少なくと
も以下の手段を有することを主たる特徴とするものであ
る：各々が少なくとも１つの比較値からなる少なくとも
１つの比較値のサブセットを形成するための計算手段
と、上記計算手段で得られた前記少なくとも１つの比較
値のサブセットを用いて反復して更新される現在の累積
比較値を示す信号を形成するための累積手段と、少なく
とも１つの信号を少なくとも１つの閾値と比較する手段
を含む、計算処理の終了が可能かどうかを判定する判定
手段と、上記判定ステップで行われた判定に従って、現
在の処理を終了させ、前記組み合わされる比較値を定め
る新規処理を初期化する手段

【００２２】本発明は、早期終了メカニズムが提供され
ない及び／又は可能最大ＳＡＤ値に必要なビット幅より
も低いビット幅の反復累積手段が用いられない従来技術
のハードウェアによる解決方法と比較したとき、著しい
利点を提供する。参照ブロックが動き予測に適していな
いことに判明したときほとんど即座に、現在のブロック
と１つの参照ブロックとの間のＳＡＤ値の計算を早期に
終了させることができ、次のブロックのチェックの開始
が可能となるため、探索領域の範囲内のブロックのチェ
ックをより高速に行うことが可能となる。さらに、現在
のブロックＸ^{（ ｃ）}と所定の参照ブロックＹ
^{（ｃ，Ｒ０）}との間のＳＡＤ値をテストして適度に十分
小さな値であれば、所定の現在のブロック（例えばＸ
^（ｃ））と、複数の参照ブロック（例えば
Ｙ^{（ｃ，Ｒ）}）との間のＳＡＤ値の計算を予め終了させ
ることが可能となる。したがって無用の計算処理を回避
することが可能となる。ほとんどの動き予測アルゴリズ
ムでは無用な計算の存在が判定されるケースがきわめて
頻繁に生じるので、これらの変更は、実行時間と電力消
費量の節減の主要な改善につながることになる。低精度
の累積手段が使用される可能性によって、本発明で提案
されたアーキテクチャのサイズと、実行時間の大幅な減
少がもたらされる。累算器のサイズの減少は、さらに多
くの並列計算ユニットを備えたより高速のアーキテクチ
ャが実際に実行可能となりつつあることをも意味する。

【００２３】ＳＡＤ計算手段の改善を図るために特許文
献１（米国特許６，１５４，４９２）で用いられている
利点と比較すると、提案された本終了メカニズムの利点
として以下の点が挙げられる：

【００２４】本発明の好適な実施例では、不要な計算の
存在が判定されると次の対のブロックのＳＡＤの計算が
開始され、それによって実行時間と電力消費量の双方が
節減される。特許文献１（米国特許６，１５４，４９
２）の割込みメカニズムはアーキテクチャの一部分だけ
を停止させるものにすぎず、不要なＳＡＤの計算が実行
できてから停止を行うにすぎない。

【００２５】本発明は、採用される限定されたパイプラ
イニングのみによって、動き予測時の規則的並びに不規
則的データ依存型探索方法をサポートすることもでき
る。ある好適実施例では、終了後、（４つの中から）２
つのパイプライン段の再ロードを必ず行う必要がある。
特許文献１（米国特許６，１５４，４９２）のアーキテ
クチャは通常の、データ非依存型動き予測アルゴリズム
向けのものである。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照してより詳
細に本発明について説明する。以下、Ｋ対のｎビット入
力データが仮定される一般的ケースについて本発明の説
明を行う。但し、ビデオ符号化コンテキストにおいて、
Ｋ＝２５６、ｎ＝８は最も一般的なケースである。ビデ
オ符号化だけでなく、医療用画像処理システムやレーダ
ー画像処理システムのような他のアプリケーションにお
いても、また、パターン認識がリアルタイムで実行され
る他の信号処理タスク（心電図（ＥＣＧ）装置、心臓機
能を記録する植え込み型電気的除細動器−細動除去器
（ＩＣＤ）装置、音声処理など）においても、絶対差の
合計が利用できる可能性があることに留意されたい。

【００２７】図５は、ビデオ符号化時にビデオの動き予
測を実行する方法の原理を示す。図５には、図を明瞭に
するために２つのフレームＦＲ１、ＦＲ２のみを示す。
符号化対象フレームＦＲ１には、画素値Ｘ_ｉ，ｊを含む
１以上のブロックＸ^（ｃ）が含まれる。これらの画素値
Ｘ_ｉ，ｊのうちの２、３のみ図に示す。参照フレームＦ
Ｒ２の中に探索領域Ｓ^（ｃ）が定義される。符号化対象
フレームＦＲ１の現在のブロックＸ^（ｃ）と、参照フレ
ームＦＲ２の参照ブロックＹ^{（ｃ，ｒ）}との間の比較実
行領域が探索領域Ｓ^（ｃ）により定義される。しかし、
実施例によっては、探索領域Ｓ^（ｃ）として参照フレー
ムＦＲ２の全領域の利用が可能であることは明らかであ
る。本方法では、現在のブロックＸ^（ｃ）との比較を行
うために参照ブロックＹ^{（ｃ，ｒ）}、Ｙ^{（ｃ，ｒ’）}が
１ブロックずつ選択される。この探索処理は、全探索領
域Ｓ^（ｃ）がチェックされるまで継続されるか、探索終
了のための他に設定しうる条件が満たされるまで継続さ
れる。以下、この探索についてさらに詳細に説明する。

【００２８】図７は、本発明の好適な実施例による組込
み型割込みメカニズムを備えた、図６の反復／並列累積
型ＳＡＤアーキテクチャの一般的構造を示す。このアー
キテクチャの構造には、例えば、画像データを記憶する
記憶手段２５と、ＳＡＤ計算手段１と、制御回路構成な
どが含まれる。ＳＡＤ計算手段１には、比較値を形成す
る手段Ｐ１と、該比較値を用いることにより、累積値
と、組み合わされた比較値とを形成する手段Ｐ２、Ｐ３
と、最小ＳＡＤ値を評価し、動き予測情報ＭＥＩを形成
する手段Ｐ４とが含まれる。

【００２９】しかし、詳細な記述を行うために、図７の
反復／並列累積型ＳＡＤアーキテクチャの一般的構造の
さらに詳細な例である図１を用いて本発明を説明する。
本例は、本願出願人による並列出願に開示されているア
ーキテクチャの中に事前終了メカニズムを組み込むこと
により本発明の方法を例示するものである。図１は、簡
略化したブロック図で、本発明の好適な実施例による動
き予測ブロック１６を示し、図２は、簡略化したブロッ
ク図で、図１の動き予測ブロック１６のＳＡＤ計算手段
１の好適な実施例を示すものである。ＳＡＤ計算手段１
は、４つのパイプライン段Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４と、
第１のパイプライン段Ｐ１の入力のバッファ７と、連続
するパイプライン段Ｐ１とＰ２；Ｐ２とＰ３及びＰ３と
Ｐ４の間のバッファ８、１１、１５とを具備する。本発
明の上記好適な実施例では、３つの異なる割込み信号が
存在し、これらの割込み信号はＳＡＤの計算を終了させ
るために生成される。第１の割込み信号１７は第２のパ
イプライン段Ｐ２により生成され、この割込み信号１７
は単に第２のパイプライン段Ｐ２の合計回路の桁上げ出
力を構成する信号にすぎない。第２の割込み信号１８と
第３の割込み信号１９とは第４のパイプライン段Ｐ４に
より生成される。第２の割込み信号１８は、最小値評価
装置１３内の比較手段の出力信号であり、この最小値評
価装置１３は中間ＳＡＤ値が現在の最小値を上回ったと
きハイにセットされる。第３の割込み信号１９は最小値
評価装置１３内の別の比較手段の出力信号であり、この
最小値評価装置１３は完全な中間ＳＡＤ値が所定の閾値
未満のときハイにセットされる。しかし、本発明は、３
つの割込みをすべて使用するであるアプリケーションだ
けに限定されるのではなく、ただ１つまたは２つの割込
みを用いて本発明を適用することができることに留意さ
れたい。また、本発明を適用する装置において３以上の
異なる割込みの使用も可能である。

【００３０】制御回路構成は、例えば、ＯＲゲート２
０、２１、２２、Ｘデータ・アドレス・ジェネレータ２
３、Ｙデータ・アドレス・ジェネレータ２４及び動き予
測ブロック１６の動作を制御するクロック回路構成を具
備する。第１の割込み信号１７は第１のＯＲゲート２０
を介してＹデータ・アドレス・ジェネレータ２４の第１
の制御入力と結合される。また第１の割込み信号１７
は、第２のＯＲゲート２１と第３のＯＲゲート２２を介
して結合され、ＳＡＤ計算手段１へのリセット信号が生
成される。第２の割込み信号１８は、第１のＯＲゲート
２０を介してＹデータ・アドレス・ジェネレータ２４の
第１の制御入力と結合される。また第２の割込み信号１
８は第２のＯＲゲート２１と第３のＯＲゲート２２を介
して結合され、ＳＡＤ計算手段１へのリセット信号が生
成される。第３の割込み信号は、第２のＯＲゲート２１
を介してＸデータ・アドレス・ジェネレータ２３の制御
入力部と、Ｙデータ・アドレス・ジェネレータ２４の第
２の制御入力部とに結合される。

【００３１】以下、図１の動き予測ブロック１６の動作
についてさらに詳細に説明する。第１に、ブロックデー
タ・セットＸ＝｛ｘ₁,…,ｘ_K｝とＹ＝｛ｙ₁,…,ｙ_K｝が
１部分ずつ記憶装置２５などから第１のパイプライン段
Ｐ１の中へ入力される。本発明のこの好適な実施例で
は、第１のパイプライン段は計算ユニット２の４つのグ
ループ３を具備し、各グループは４つの計算ユニット２
を具備する。さらに一般的なケースでは、第１のパイプ
ライン段Ｐ１はｓ個のグループ３を具備し、各グループ
はｐ個の計算ユニット２を具備する。パラメータｓとｐ
は、ｍ＝ｓｐ、双方のパラメータｓ、ｐが正の整数、す
なわちｓ、ｐ≧１となるように選択されるグループ３の
各計算ユニット２は同じ入力Ｘ１，Ｙ１；Ｘ２，Ｙ２；
Ｘ３，Ｙ３；Ｘ４，Ｙ４を異なるクロック・サイクル時
において共有する。ＳＡＤ計算手段１の入力対（Ｘ_ｉ，
Ｙ_ｉ）（ｉ＝１，…，４）は、ｉ番目のグループのすべ
ての計算ユニットＤＳ_ｉ，ｊ（ｊ＝１，…，４）の入力
対（Ｘ_ｉ，ｊ，Ｙ_ｉ，ｊ）と入力レジスタ７を介して接
続される。第１のパイプライン段のこれらの入力レジス
タ７のすべては、ＳＡＤ計算手段１の４動作サイクルに
１回の動作サイクル中開かれている。このようにして、
すべての処理ステップにおいて、ＳＡＤ計算手段１の各
入力対（Ｘ_ｉ，Ｙ_ｉ）（ｉ＝１，…，４）は、唯一の計
算ユニットの入力（Ｘ_ｉ，ｊ，Ｙ_ｉ，ｊ）の対と実際に
接続され、その間、その他の接続部は活動しなくなる。
これは、第１のパイプライン段の対応する入力レジスタ
７が書込みに対して閉じられることに起因する。すべて
のグループ（ｉ＝１，…，４）の第１の計算ユニットＤ
Ｓ_ｉ，１の入力部における第１のパイプライン段の入力
レジスタ７は、４処理ステップ毎の第１のステップの間
開かれ、すべてのグループの第２の計算ユニットＤＳ
_ｉ，２の入力部におけるパイプライン段の入力レジスタ
は４処理ステップ毎の第２のステップの間開かれ、以下
ｊ＝３，４の場合も同様である。グループ３の計算ユニ
ット２の出力部は２つのマルチプレクサ４、５の入力部
と接続されるため、計算ユニット２のｎビット出力部が
第１のマルチプレクサ４のｎビット入力部の中の１つと
接続され、計算ユニット２の１ビット出力部が第２のマ
ルチプレクサ５の１ビット入力部の中の１つと接続され
るようになる。第１のマルチプレクサ４はｐ個のｎビッ
ト入力部と１つのｎビット出力部とを具備する。それぞ
れ、第２のマルチプレクサ５はｐ個の１ビット入力部と
１個のｎビット出力部とを具備する。１つのグループ３
の計算ユニット２はほぼ１回分の処理ステップの時間オ
フセットで動作し、この場合この処理ステップは圧縮ア
レイ６の遅延にほぼ等しい持続時間Ｔ_ｐを有することに
なる。それぞれ、やはりほぼ１回分の処理ステップの時
間オフセットを用いて、符号データと差分データとが計
算ユニット２の出力部で形成される。１つのグループ３
のすべての計算ユニット２の出力部の対は、マルチプレ
クサ４、５を介して圧縮アレイ６の単一対の入力部と接
続されるため、処理ステップ毎に、符号データと差分デ
ータとを計算したばかりの計算ユニット２が、マルチプ
レクサ４、５と出力バッファ８とを介して圧縮アレイ６
と接続されることになる。したがって、圧縮アレイ６
は、処理ステップ毎に、すべてのグループ３の異なる計
算ユニット２間で交番する新しい符号データと差分デー
タ部分の受信と累積を行う。

【００３２】第２のパイプライン段Ｐ２は圧縮アレイ６
であり、この圧縮アレイ６は、第１のパイプライン段Ｐ
１からのｓ個の入力信号と、第１のパイプライン段Ｐ１
の合計出力９と桁上げ出力１０からの２つのフィードバ
ック信号とを有する。圧縮アレイ６は、すべての差分デ
ータと符号データとを受信し、これらのデータは一緒に
加算されて、圧縮された差分データと符号データの（合
計項と桁上げ項の）２つの列が生成される。圧縮アレイ
６は、バッファ８の出力部に符号データと差分データと
を累積することにより、処理ステップ毎に圧縮アレイ６
の合計項と桁上げ項の値を更新する。すべての値の対に
ついて符号データと差分データの累積が実行された後、
圧縮アレイ６の出力部は圧縮された最終差分データと符
号データとを有し、これらのデータは、第３のパイプラ
イン段Ｐ３を構成する加算器１２により累積される。

【００３３】第２のパイプライン段Ｐ２の圧縮アレイ６
には、好適には、公知の全加算器（ＦＡ）もしくは４／
２比圧縮装置のいずれかから構成される桁上げ保存加算
器のツリーである。このツリーの様々な構成が可能であ
る。最もＳＡＤ値が悪いケースで正しいＳＡＤ計算を行
うためには、上記ツリーのビット幅（精度）は（ｎ＋ｌ
ｏｇ２Ｋ−１）ビットでなければならない。但し、ｎは
入力データ内でのビット数であり、Ｋは１ブロックの範
囲内の入力データのサンプル数である。例えば、８ビッ
ト入力値が用いられ、ブロック・サイズが２５６である
場合、可能最大ＳＡＤ値の合計項と桁上げ項とを正確に
取得するために、圧縮アレイ６のビット幅は１５ビット
であることが望ましい。

【００３４】第２のパイプライン段Ｐ２も、圧縮アレイ
６により計算された合計項と桁上げ項の値を一時的に記
憶する出力レジスタ１１を有する。この一時的記憶は適
切な同期パイプライン・クロック・タイミングの制御に
必要である。出力レジスタ１１も使用されて、合計項と
桁上げ項が記憶され、これらの項は圧縮アレイ６の入力
部へ返送されて、後続する処理ステップで合計される。

【００３５】上述のように、第３のパイプライン段Ｐ３
は加算器１２を具備し、この加算器１２により、計算さ
れた合計項と桁上げ項とが加算され、現在のブロックと
現在の参照ブロックとの間の絶対差の合計が生成され
る。本解説で前述したように、絶対誤差ＳＡＤ（Ｘ，
Ｙ）の合計を加算器１２の加数Ｋで除することにより、
加算器１２によって例えば平均絶対誤差（ＭＡＥ）の計
算を行うことも可能である。

【００３６】第４のパイプライン段は最小値評価装置１
３であり、この最小値評価装置１３は比較手段（図示せ
ず）と、最小ＳＡＤ値の記憶手段１４とを具備する。所
定の現在のブロックＸ^（ｃ）に対する動き予測の開始時
に、最小ＳＡＤ値が初期値（通常、大きな値、例えば最
小ＳＡＤ値のとり得る最大値）にセットされる。次い
で、最小値評価装置１３の比較手段によって、第３のパ
イプライン段の加算器１２で形成された最新のＳＡＤ値
が、記憶された最小ＳＡＤ値と比較され、この最新のＳ
ＡＤ値の方が小さかった場合、それまでに得られた最小
ＳＡＤ値は上記最新の最小ＳＡＤ値と置き換えられる。
所定の現在のブロックＸ^（ｃ）に対するすべてのＳＡＤ
計算を行った後、最小ＳＡＤ値を用いてＸ^（ｃ）の動き
予測情報ＭＥＩが形成される。

【００３７】同一出願人による同時継続出願の全体を参
照して、さらに詳細にＳＡＤ計算ユニット１の上記実施
例について説明する。

【００３８】本発明の以下の２つの実施例は、動き予測
処理では十分に小さなＳＡＤ値だけが重要であるという
観察に基づくものである。ビデオ符号化時の動き補償を
行うために実際に使用されるとき、ＳＡＤ値が大きすぎ
れば、この値は問題とはならない。したがって、所定の
閾値よりも大きなＳＡＤ値を正確に計算する必要はな
い。この事実は、２重の目的のために、すなわち、合計
手段と比較手段とのビット幅の縮小を行うため、並び
に、所定の閾値よりもＳＡＤが大きくなりそうな場合、
ＳＡＤの計算を終了させるために利用することができ
る。

【００３９】本発明の好適な実施例では、ＳＡＤ計算手
段１の第２のパイプライン段Ｐ２の圧縮アレイ６と、第
３のパイプライン段Ｐ３の加算器１２と、第４のパイプ
ライン段Ｐ４の最小値評価装置とは、可能最大ＳＡＤ値
を正確に取得するために必要な精度よりも低い精度で実
現することが可能である。すなわち、最悪のＳＡＤ値の
ケースにおける正しいＳＡＤ計算に必要な（ｎ＋ｌｏｇ
２Ｋ−１）ビットの精度より低い精度で圧縮アレイ６を
実現することも可能であり、さらに、加算器１２と、最
小値評価装置１３の比較手段とを（ｎ＋ｌｏｇ２Ｋ）ビ
ットの精度よりも低い精度で実現することも可能であ
る。この場合、前述の場合と同様に、ｎは入力データ内
のビット数であり、Ｋは、１ブロックの範囲内の入力デ
ータのサンプル数である。例えば、８ビット入力値が使
用され、ブロック・サイズが２５６である場合、圧縮ア
レイ６のビット幅を例えば７ビットなどの１５ビットよ
りも低いビット幅にしてもよい。さらに加算器１２と最
小値評価装置１３内の比較手段のビット幅を例えば８ビ
ットなどの１６ビットよりも低いビット幅にしてもよ
い。その場合、大きいほうのＳＡＤ値が不正確に計算さ
れても、通常、このＳＡＤ値は動き予測の結果に影響を
与えることはない。本実施例はＳＡＤ計算手段１のサイ
ズ及び電力消費量の著しい削減をもたらす可能性があ
る。サイズの削減は、第１のパイプライン段の中にさら
に多くの計算ユニットを含むさらに高速な手段が実際に
実行可能となることを意味する場合もある。

【００４０】本発明の別の好適な実施例では、圧縮アレ
イ６により形成されたすでに処理済みのデータの差の一
時的合計の桁上げ項がチェックされて、この桁上げ項が
所定の第１の閾値を上回っているかどうかの判定が行わ
れる。本好適な実施例では、上記チェックは、第２のパ
イプライン段Ｐ２の桁上げ出力１０の状態のチェックに
より行うことができる。事実、桁上げ出力１０の最上位
ビットは、第１のＯＲゲート２０と結合され、その場合
この第１のＯＲゲート２０は第１の割込み信号１７とし
て機能する。したがって、桁上げ出力１０の最上位ビッ
トが論理“１”状態にある場合、第１の割込み信号１７
が生成され、中間ＳＡＤ値が所定の第１の閾値を上回っ
ているという情報がＳＡＤ計算手段１に与えられ、その
場合、現在のブロックと参照ブロックとの間でＳＡＤ値
の計算を継続する必要はなくなる。第１の割込み信号
（論理“１”状態など）のアクティブ状態により、第１
のＯＲゲート２０の出力部はアクティブ状態にセットさ
れる。本解説で前に述べたように、このアクティブ状態
へのセットはＹデータ・アドレス・ジェネレータ２４の
第１の制御入力部と、第２のＯＲゲート２１の入力部と
に結合される。次いで、Ｙデータ・アドレス・ジェネレ
ータ２４によってＹデータ・アドレス・ジェネレータの
第１の制御入力の論理状態のアクティブ状態への変化が
検出され、次いで、Ｙデータ・アドレスを変更して別の
参照フレームの（未チェックの）ブロックが参照され
る。またＳＡＤ計算手段１のパイプライン段Ｐ１、Ｐ
２、Ｐ３、Ｐ４はその初期状態にリセットされる。次い
で、動き予測ブロック１６は参照フレームの現在のブロ
ックと次の参照ブロックとの間のＳＡＤ値の計算を開始
する。

【００４１】上記実施例では、第１の閾値は圧縮アレイ
のビット幅（計算精度）により判定される。圧縮アレイ
６の絶対差の値の一時的合計が、ある累積ステップで所
定の第１の閾値の値を上回った場合、ブロックＸ^（ｃ）
とＹ^{（ｃ，ｒ）}の所定の対に対するＳＡＤ計算処理は終
了させられる。例えば、８ビット入力値を使用し、ブロ
ック・サイズが２５６である場合、可能最大ＳＡＤ値を
正確に取得するためには圧縮アレイ６のビット幅を１５
ビットにする必要がある。しかし、本推奨実施例では幅

【数３】 が用いられる。但しＴＨ１は第１の閾値である。これ
は、この差の値が

【数４】 以上である場合、桁上げ出力の最上位ビットがハイにセ
ットされることを意味する。本実施例には特別な比較手
段を必要としないという利点がある。いくつかの別の好
適な実施例では、例えば比較器（図示せず）などの比較
手段を用いて絶対差の一時的合計を第１の閾値と比較
し、この差分データの絶対値が第１の閾値よりも大きい
場合、第１の割込み信号１７を生成することが可能であ
る。

【００４２】この場合、図１に描かれている記憶装置２
５とＸとＹデータ・アドレス・ジェネレータ２３、２４
は、動き予測ブロック１６内部のみならず外部にも存在
してもよいことに留意されたい。本解説に記載の割込み
メカニズムは上記内部、外部双方の場合機能することが
できる。

【００４３】図２に記載のＳＡＤ計算手段１は１つの非
制限的な、ＳＡＤ計算手段の実施例であるが、例えば図
６に一般的に描かれているような別の種類のＳＡＤ計算
手段１を本発明と共に使用することが可能である。特
に、第１のパイプライン段Ｐ１の構造は様々な実施例で
変更可能である。

【００４４】本発明のさらに別の好適な実施例は、現在
のＳＡＤ値の一時的な値が現在のＸデータについてそれ
までに得られた最小ＳＡＤ値をすでに上回っている場
合、現在のＳＡＤの計算を完了する必要はないという観
察に基づいている。第１の割込み信号１７と同様に機能
する別の割込み信号１８が利用される。

【００４５】第２の割込み信号を生成するために、第３
のＰ３と第４のＰ４のパイプライン段が、第１のＰ１と
第２のＰ２のパイプライン段と並列に作動する。但し、
おそらく、異なるクロック周波数Ｃ１、Ｃ２が使用され
る。なぜなら、最後の２つのパイプライン段Ｐ３、Ｐ４
は速度の遅いものであってもよく、すべての処理ステッ
プで作動する必要はないからである。これらの変更に伴
い、Ｔ回の（第１の２つのパイプライン段Ｐ１、Ｐ２の
クロック周波数Ｃ１に対応する）基本処理ステップ毎
に、第３のパイプライン段Ｐ３の加算器１２の出力部で
部分的なＳＡＤ値が形成される。但し、Ｔは、最初の２
つのパイプライン段Ｐ１、Ｐ２のクロック周波数Ｃ１
と、最後の２つのパイプライン段Ｐ３、Ｐ４のクロック
周波数Ｃ２との間の比である。最小値評価装置１３は、
Ｔ回の基本処理ステップ毎に、部分的ＳＡＤ値を現在の
最小ＳＡＤ値と比較する。その基本処理ステップにおい
て、現在の部分的ＳＡＤ値が実際に最終ＳＡＤ値である
ことが認知された場合、最小ＳＡＤ値の方が現在のＳＡ
Ｄ値よりも大きければ、最小ＳＡＤ値は置き換えられ
る。たとえ部分的ＳＡＤ値の方がこの最小値より小さく
ても、上記置き換えが行われる前に最小ＳＡＤ値が置き
換えられることはない。しかし、部分的ＳＡＤ値の方が
現在の最小ＳＡＤ値よりも大きければ、第２の割込み信
号１８がアクティブにセットされる。第１の割込み信号
１７の場合と同様、第２の割込み信号１８はＳＡＤ計算
手段１をリセットし、次のＹデータを用いて現在のＸデ
ータの計算を開始するためにＹデータ・アドレス・ジェ
ネレータ２４を起動させる。

【００４６】この場合、実行時間の明らかな向上に加え
て、上記実施例を利用する場合、遅いクロック周波数で
の最後の２つのパイプライン段の動作に起因して電力／
エネルギーの節減という利点が生じることに留意された
い。

【００４７】本発明のさらに別の好適な実施例では、第
３の割込み信号１９を利用して、現在の探索領域に対す
るＳＡＤ計算処理の中断を行うことも可能である。本実
施例は、現在のＸブロックとＹブロック間のＳＡＤ値が
十分に小さい（所定の第２の閾値ＴＨ２よりも小さい）
場合、現在のＸブロックと残りのＹブロック間のＳＡＤ
値の計算が不要であるという観察に基づくものである。
このような状況を処理するために、別の割込み信号（第
３の割込み信号１９）が第４のパイプライン段Ｐ４によ
り形成される。第３の割込み信号１９を生成するため
に、第４のパイプライン段Ｐ４は、第２の閾値ＴＨ２用
レジスタ（図示せず）と、現在のＳＡＤ値（最終ＳＡＤ
値）を第２の閾値と比較する比較器（図示せず）とを好
適に具備する。（最終）ＳＡＤ値の方が第２の閾値より
も小さくなった場合、第３の割込み信号１９がアクティ
ブになる。この第３の割込み信号１９は、新しいリセッ
ト信号の形成のために、第２のＯＲゲート２１で第１の
割込み信号１７と、第１のＯＲゲート２０で第２の割込
み信号１８と、第３のＯＲゲート２２で原リセット信号
４１と結合される。第３の割込み信号１９は、Ｘ及びＹ
データ・アドレス・ジェネレータ２３、２４の双方に新
しいデータを送らせるために、これら双方とも結合され
る。この新しいデータは、例えば、

【数５】 とすると、データ値（ロ）、を含む現在のビデオ・ブロ
ック（図示せず）として選択される、符号化対象の前記
フレームＦＲ１の新しい（未チェック）ブロック（イ）
と、データ値（ニ）を含む別のビデオ・フレーム（図示
せず）のブロック（ハ）とを含むものであってもよい。
これらのブロック（イ），（ハ）の一例も図５に示され
ている。

【００４８】本発明が、ゲート・カウント、電力消費量
及び実行時間の著しい改善につながることは明らかであ
る。しかし、これらの節減はビデオ・シーケンスと、動
き予測アルゴリズムと、本発明の実現構成とに左右され
るため節減の量的評価を行うことは困難である。

【００４９】この比較の後、割込み信号が生成されなか
った場合、全ての参照ブロックが現在のブロックＸ
^（ｃ）のＳＡＤ値の計算に使用されたかどうかのチェッ
クが行われる。現在のブロックについてのＳＡＤ値の計
算時にまだ使用されていない少なくとも１つの参照ブロ
ックＹ^{（ｃ，ｒ）}、Ｙ^{（ｃ，ｒ’）}が依然として存在す
る場合、上述の処理手順が反復される。使用されていな
い参照ブロックが存在しない場合、得られた最小ＳＡＤ
値がビデオ符号化処理の後の段階で使用され、現在のブ
ロックをそのまま符号化するか、動き補償を行うかの判
定が行われる。最小値評価装置１３は、現在のブロック
の最小ＳＡＤ値を生成したブロックの座標を判定し、制
御ユニット２６などの判定手段へ最小ＳＡＤ値と共に座
標情報を好適に転送する。上記判定手段では、最小ＳＡ
Ｄ値がチェックされて、現在のブロックをそのまま符号
化するか、動き補償を行うかの判定が行われる。この判
定手段は、例えば、ブロックの転送に必要な情報量の評
価や、動き補償情報の転送に必要な情報量の評価を行う
ことが可能である。次いで、情報転送容量の少ない方の
選択肢が判定手段により好適に選択される。

【００５０】ブロック自体の代わりに、動き補償情報を
伝送することを選択した状況で、伝送対象情報の中には
少なくとも座標情報と動きエラー情報とが好適に含まれ
る。座標情報を利用して、以前に受信され、復号化され
たどの参照ブロックが動きベクトルの形成に利用された
かについての情報が復号器に与えられる。この動き誤差
情報とは現在のブロックと参照ブロックのそれぞれの画
素値間の差分である。次いで、動き誤差情報により訂正
された前記参照ブロックを用いることにより、復号器は
現在のブロックの画像情報の形成が可能となる。

【００５１】次に、図３のブロック図を参照しながら、
好適な実施例によるビデオ伝送システムについて説明す
る。伝送対象のビデオ信号はビデオカメラ２７などによ
り得られるか、あるいは、例えば、ビデオ録画装置、デ
ジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）などのビデオ記憶手段
（図示せず）から取り出されたものであってもよい。ビ
デオ信号は符号器２８へ転送され、符号器２８は本発明
による動き予測を含むビデオ信号の符号化を実行する。
次いで、符号化されたビデオ信号は、必要に応じてチャ
ネル符号器２９でチャネル符号化される。チャネル符号
化の目的は伝送チャネル３０を介する伝送に適した形に
符号化されたビデオ信号の変換を行うことである。チャ
ネル符号化の細部はビデオ符号化システムの様々な実施
構成で変更が可能であり、これらの細部について当業者
は周知である。

【００５２】受信装置では、チャネル復号器３１でチャ
ネル符号化ビデオ信号のチャネル復号化が行われ、符号
化されたビデオ信号の取出しが行われる。その後、復号
器３２によりビデオ信号が復号化され、原信号とほぼ一
致することが予想されるビデオ信号が生成される。しか
し、実際問題として、いくつかの潜在的誤差の源が存在
し、これらの誤差の源は転送されたビデオ信号に影響を
与える可能性があり、復号化されたビデオ信号が原ビデ
オ信号とは異なるものとなる可能性がある。このような
伝送エラーの影響を最小限にするための誤差訂正メカニ
ズムが開発されている。

【００５３】ビデオ・モニタ３３上に復号化されたビデ
オ信号の表示を行うこと及び／又は記憶手段３４の中へ
該ビデオ信号を記憶することが可能である。

【００５４】図４は、本発明の好適な実施例によるビデ
オ符号化装置３５を簡略に示すものである。当該端末装
置は送信及び受信の双方に適したものであるが、本発明
は単純な端末装置と接続して利用することも可能であ
る。ビデオ符号化装置３５では、図４のブロック図に提
示されているすべての機能特性は必ずしも必要ではない
が、本発明の範囲内で、例えばキーボード３６とオーデ
ィオ手段３７とが設けられていないさらに単純なビデオ
符号化装置３５を利用することも可能である。前記キー
ボード３６とオーディオ手段３７とに加えて、ビデオ端
末装置は、ビデオ・モニタ３３、ビデオカメラ２７また
はその類のビデオ手段も具備する。

【００５５】ビデオ符号化装置３５の機能を制御するた
めに、ビデオ符号化装置３５は制御ユニット２６を具備
し、この制御ユニット２６は、例えば、マイクロ制御用
ユニット（ＭＣＵ）、マイクロ処理用ユニット（ＭＰ
Ｕ）、デジタル信号プロセッサ及び／又はその類のもの
を具備する。さらに、制御ユニット２６には、例えばア
プリケーション・プログラムとデータとを記憶する記憶
手段２５と、制御ユニット２６と別の機能ブロックとの
間で信号を伝送するためのバス・インターフェース手段
Ｉ／Ｏとが含まれる。ビデオ符号化装置３５は、ビデオ
情報の符号化／復号化及び圧縮／伸長を行うビデオ・コ
ーデック３８も具備する。圧縮はＤＣＴ変換と量子化な
どに基づいて行われ、その場合、伸長段階で、公知のよ
うに受信情報が逆量子化され、逆ＤＣＴ変換が行われ
る。チャネル・コーデック３９により伝送対象情報のチ
ャネル符号化と、受信情報のチャネル復号化とが行われ
る。移動通信手段４０などによりチャネル符号化ビデオ
信号の伝送を行うことが可能である。

【００５６】上記実施例の各々は、そのパフォーマンス
の向上を図るために独立してＳＡＤ計算ユニット１に適
用することが可能であるため、改善効果の向上を図るた
めに実施例のいずれの組み合わせも可能である。早期終
了メカニズムを組み込む提示された本方法が、例えば、
図６に記載の一般的に提示されたアーキテクチャなど
の、他の反復累積ＳＡＤアーキテクチャに適用可能であ
ることは当業者には明らかである。

【００５７】割込み信号を生成するために比較の際に用
いる閾値を予め定める必要はなく、動的に定めることが
できる（ＳＡＤ計算装置１の作動中に変更が可能であ
る）点に留意されたい。例えば、現在のＳＡＤ値の一時
的な値が、現在のＸデータについてそれまでに得られた
最小ＳＡＤ値をすでに上回っている場合、第２の割込み
信号が生成される。したがって、第２の割込み用の閾値
として用いられたそれまでに得られた最小ＳＡＤ値が装
置１の作動中変わる場合もある。

【００５８】本発明が、単に前記の実施例のみに限定さ
れるものではなく、特許請求の範囲内で修正が可能であ
ることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施例による動き予測ブロック
を示す簡略化なブロック図である。

【図２】本発明の好適な実施例による動き予測ブロック
のＳＡＤ計算手段を示す簡略化なブロック図である。

【図３】本発明の好適な実施例によるビデオ伝送システ
ムを示す簡略化なブロック図である。

【図４】本発明の好適な実施例による通信装置を示す簡
略化なブロック図である。

【図５】ビデオ符号化時にビデオの動き予測を実行する
方法を示す図である。

【図６】従来技術の反復／並列累積型ＳＡＤアーキテク
チャの一般的構造を示す図である。

【図７】本発明の好適な実施例による組込み型割込みメ
カニズムを備えた反復／並列累積型ＳＡＤアーキテクチ
ャの一般的構造を示す図である。

【符号の説明】

１…ＳＡＤ計算手段 ７…第１のパイプライン段Ｐ１内のバッファ ８，１１，１５…バッファ １６…動き予測ブロック １７…第１の割込み信号 １８…第２の割込み信号 １９…第３の割込み信号 ２０…第１のＯＲゲート ２１…第２のＯＲゲート ２２…第３のＯＲゲート ２３…Ｘデータ・アドレス・ジェネレータ ２４…Ｙデータ・アドレス・ジェネレータ ２５…記憶手段 ２６…制御ユニット ４１…リセット信号 Ｐ１…比較値形成手段 Ｐ２，Ｐ３…組み合わされた比較値の形成手段 Ｐ４…最小ＳＡＤ値評価手段及び動き予測情報ＭＥＩ形
成手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アキ ラウニアイネン フィンランド国，エフイーエン−33500 タンペレ，イリオピストンカトゥ 45 デ ー 41 (72)発明者 ペトリ リウハ フィンランド国，エフイーエン−33820 タンペレ，ヤカラカトゥ 30 Ｆターム(参考） 5C059 KK17 MA00 MA05 NN09 PP04 TA00 TA61 TC02 TC41 TD02 TD03 TD05 TD06 TD12 TD16 UA02 UA33 UA34 5J064 BB01 BB03 BC01 BC08 BC25 BD02

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ビデオ符号化時にビデオの動き予測を実
   行する方法であって、ブロック（Ｘ^（ｃ）、Ｙ
   ^{（ｃ，ｒ）}、Ｙ^{（ｃ，ｒ’）}）を含むフレーム（ＦＲ
   １、ＦＲ２）からビデオ信号を構成し、符号化対象フレ
   ーム（ＦＲ１）の現在のビデオ・ブロック（Ｘ^（ｃ））
   と、別のフレーム（ＦＲ２）の少なくとも１つの別のビ
   デオ・ブロック（Ｙ^{（ｃ，ｒ）}、Ｙ^{（ｃ，ｒ’）}）とを
   用いることにより、組み合わされた比較値を形成し、符
   号化対象フレーム（ＦＲ１）の前記現在のビデオ・ブロ
   ック（Ｘ^（ｃ））が第１のデータ値のセット（｛ｘ₁,
   …,ｘ_K｝）を含み、別のフレーム（ＦＲ２）の前記少な
   くとも１つの別のビデオ・ブロック（Ｙ^{（ｃ，ｒ）}、Ｙ
   ^{（ｃ，ｒ’）}）が第２のデータ値のセット（｛ｙ₁,…,
   ｙ_K｝を含み、前記第１のデータ値のセット（｛ｘ₁,…,
   ｘ_K｝）から得られるデータ値と、前記第２のデータ値
   のセット（｛ｙ₁,…,ｙ_K｝）から得られる等しい数の対
   応するデータ値とからデータ値対を形成し、各々が前記
   データ値対の１つのデータ値対のデータ値を用いること
   により定められる比較値を定めることにより前記組み合
   わされた比較値を形成し、少なくとも１つの閾値（ＴＨ
   １、ＴＨ２）を定め、さらに、前記組み合わされた比較
   値を定める上記処理の終了が可能かどうかを判定する方
   法において、少なくとも、 各々が少なくとも１つの比較値からなる少なくとも１つ
   の比較値のサブセットを形成するための計算ステップ
   と、 上記計算ステップで得られた前記少なくとも１つの比較
   値のサブセットを用いて反復して更新される現在の累積
   比較値を示す信号を形成するための累積ステップと、 少なくとも１つの信号を少なくとも１つの閾値（ＴＨ
   １、ＴＨ２）と比較することにより処理の終了が可能か
   どうかの判定を行う判定ステップと、 上記判定ステップで行われた判定に従う、終了ステップ
   と、前記組み合わされた比較値を定める新規処理の初期
   化ステップと、を有することを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、第１の
   閾値（ＴＨ１）を定め、さらに、各累積ステップ後に、
   上記信号が上記第１の閾値（ＴＨ１）を上回っているか
   どうかを判定する判定ステップを実行し、上記信号が上
   記第１の閾値（ＴＨ１）を上回った場合、上記計算処理
   を終了し、新しい絶対差の合計（ＳＡＤ）計算処理を初
   期化することを特徴とする方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の方法におい
   て、データ値対の第１の値と第２の値との間の差分を計
   算することにより比較値を定めることを特徴とする方
   法。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３のいずれか一項に
   記載の方法において、上記累積比較値が、合計項と桁上
   げ項とから成り、前記信号が上記桁上げ項を示すことを
   特徴とする方法。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の
   方法において、少なくとも２つの比較値を加算すること
   により前記累積比較値を形成し、さらに、上記累積比較
   値を、上記現在のブロック（Ｘ^（ｃ））と別のブロック
   （Ｙ^{（ｃ，ｒ ”）}）との間で前に得た組み合わされた比
   較値、または、所定の数と比較して、上記計算処理の終
   了が可能かどうかを判定することを特徴とする方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の方法において、前記累
   積比較値が前記前に得た組み合わされた比較値または前
   記所定数より大きい場合、上記計算処理を終了させるこ
   とを特徴とする方法。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の
   方法において、上記計算処理の終了が可能であると判定
   された場合、前記現在のビデオ・ブロック（Ｘ^（ｃ））
   のデータ値（｛ｘ₁,…,ｘ_K｝）と、前記新しいビデオ・
   ブロック（Ｙ ^{（ｃ，ｒ’）}）のデータ値（｛ｙ'₁,…,
   ｙ'_K｝）とを用いる比較値の計算を行うために前記別の
   フレーム（ＦＲ２）の新しいブロック
   （Ｙ^{（ｃ，ｒ’）}）を選択し、次いで、前記現在のビデ
   オ・ブロック（Ｘ^（ｃ））のデータ値（｛ｘ₁,…,
   ｘ_K｝）と、前記新しいビデオ・ブロック（Ｙ
   ^{（ｃ，ｒ’）}）のデータ値（｛ｙ₁,…,ｙ_K｝）とを用い
   る比較値の計算を開始することを特徴とする方法。
8. 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の
   方法において、第２の閾値（ＴＨ２）を判定し、前記第
   １のデータ値のセット（｛ｘ₁,…,ｘ_K｝）と、前記第２
   のデータ値のセット（｛ｙ₁,…,ｙ_K｝）とのすべての値
   の対のすべての比較値の組み合わされた比較値を用いる
   ことにより１つの信号を形成し、前記１つの信号を前記
   第３の閾値と比較して、上記計算処理の終了が可能かど
   うかを判定することを特徴とする方法。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の方法において、上記組
   み合わされた比較値が前記第２の閾値未満である場合、
   上記計算処理を終了することを特徴とする方法。
10. 【請求項１０】 請求項７、８または９のいずれか一項
    に記載の方法において、上記計算処理の終了が可能であ
    ると判定された場合、別のフレームの前記ブロック（Ｙ
    ^{（ｃ，ｒ）}）を選択して、前記現在のブロック（Ｘ
    ^（ｃ））に対する動き予測情報の形成時に使用し、その
    場合、上記現在のビデオ・ブロックに対する比較値の計
    算を停止することを特徴とする方法。
11. 【請求項１１】 請求項７に記載の方法において、上記
    計算処理の終了が可能であると判定された場合、符号化
    対象の前記フレームの新しいブロック（イ）を上記現在
    のビデオ・ブロックとして選択し、さらに、前記現在の
    ビデオ・ブロックのデータ値（ロ）と別のビデオ・フレ
    ームのブロック（ハ）のデータ値（ニ）との間の差分の
    計算を開始し、ここに 【数１】 とすることを特徴とする方法。
12. 【請求項１２】 ビデオ符号化時にビデオの動き予測を
    実行するためのビデオ符号化システムであって、上記ビ
    デオ信号が、ブロック（Ｘ^（ｃ）、Ｙ^{（ｃ， ｒ）}、Ｙ
    ^{（ｃ，ｒ’）}）を含むフレーム（ＦＲ１、ＦＲ２）から
    構成されるシステムにおいて、符号化対象フレーム（Ｆ
    Ｒ１）の現在のビデオ・ブロック（Ｘ^{（ ｃ）}）と、別の
    フレーム（ＦＲ２）の少なくとも１つの別のビデオ・ブ
    ロック（Ｙ^{（ｃ，ｒ）}、Ｙ^{（ｃ，ｒ’）}）とを利用する
    ことにより、組み合わされた比較値を形成する手段
    （１）を具備し、符号化対象の上記フレーム（ＦＲ１）
    の前記現在のビデオ・ブロック（Ｘ^（ｃ））には第１の
    データ値のセット（｛ｘ₁,…,ｘ_K｝）が含まれ、別のフ
    レーム（ＦＲ２）の前記少なくとも１つの別のビデオ・
    ブロック（Ｙ^{（ｃ，ｒ）}、Ｙ^{（ｃ，ｒ’）}）には第２の
    データ値のセット（｛ｙ₁,…,ｙ_K｝）が含まれ、組み合
    わされた比較値を形成する前記手段（１）には、各々
    が、前記第１のデータ値のセット（｛ｘ₁,…,ｘ_K｝）及
    び前記第２のデータ値のセット（｛ｙ₁,…,ｙ_K｝）から
    得られる等しい数の対応するデータ値から得られるデー
    タ値の等しい数のデータ値対からなる、一連の少なくと
    も２つのサブセット（ｘ_(t-1)s+1,…,ｘ_ts，
    ｙ_(t-1)s+1,…,ｙ_ts）を入力する入力手段と、前記デー
    タ値対の１つのデータ値対のデータ値を用いることによ
    り定められる各比較値を定める手段（２）と、少なくと
    も１つの第１の閾値（ＴＨ１、ＴＨ２）を定める手段
    （９）と、前記組み合わされた比較値を定める処理の終
    了が可能かどうかを判定する手段（１７、２０）とが含
    まれるシステムにおいて、少なくとも、 各々が少なくとも１つの比較値からなる少なくとも１つ
    の比較値のサブセットを形成するための計算手段（２）
    と、 上記計算手段で得られた前記少なくとも１つの比較値の
    サブセットを用いて反復して更新される現在の累積比較
    値を示す信号を形成するための累積手段（６）と、 少なくとも１つの信号を少なくとも１つの閾値（ＴＨ
    １、ＴＨ２）と比較する手段（１７）を含む、計算処理
    の終了が可能かどうかを判定する判定手段（１７、２
    ０）と、 上記判定手段で行われた判定に従って現在の処理を終了
    させ、前記組み合わされた比較値を定める新規処理を初
    期化する手段と、を具備することを特徴とするシステ
    ム。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載のシステムにおい
    て、前記累積手段（６）と前記判定手段（１７、２０）
    の計算精度が、可能最大ＳＡＤ値を正確に取得するため
    に必要な精度よりも低いことを特徴とするシステム。
14. 【請求項１４】 ビデオ符号化装置であって、ブロック
    （Ｘ^（ｃ）、Ｙ^{（ｃ ，ｒ）}、Ｙ^{（ｃ，ｒ’）}）を含むフ
    レーム（ＦＲ１、ＦＲ２）から成るビデオ信号を符号化
    する手段（３８）と、ビデオの動き予測を実行する手段
    （３８）と、符号化対象のフレーム（ＦＲ１）の現在の
    ビデオ・ブロック（Ｘ^（ｃ））と、別のフレーム（ＦＲ
    ２）の少なくとも１つの別のビデオ・ブロック（Ｙ
    ^{（ｃ，ｒ）}、Ｙ^{（ｃ，ｒ’）}）との間で、組み合わされ
    た比較値を計算する手段（１）であって、上記符号化対
    象フレーム（ＦＲ１）の前記現在のビデオ・ブロック
    （Ｘ^{（ ｃ）}）は第１のデータ値のセット（｛ｘ₁,…,
    ｘ_K｝）を含み、前記別のフレーム（ＦＲ２）の少なく
    とも１つの別のビデオ・ブロック（Ｙ^{（ｃ，ｒ）}、Ｙ
    ^{（ｃ， ｒ’）}）は第２のデータ値のセット（｛ｙ₁,…,
    ｙ_K｝）を含み、前記第１のデータ値のセット（｛ｘ₁,
    …,ｘ_K｝）と、前記第２のデータ値のセット（｛ｙ₁,
    …,ｙ_K｝）との数値対の間で比較値を定めることにより
    前記組み合わされた比較値を形成するように為す上記計
    算手段と、少なくとも１つの閾値（ＴＨ１、ＴＨ２）を
    定める手段（９）と、前記組み合わされた比較値を定め
    る処理の終了が可能かどうかを判定する手段（１７、２
    ０）とを具備するビデオ符号化装置において、少なくと
    も、 各々が少なくとも１つの比較値からなる少なくとも１つ
    の比較値のサブセットを形成するための計算手段（２）
    と、 上記計算手段で得られた前記少なくとも１つの比較値の
    サブセットを用いて反復して更新される現在の累積比較
    値を示す信号を形成するための累積手段（６）と、 少なくとも１つの信号を少なくとも１つの閾値（ＴＨ
    １、ＴＨ２）と比較する手段（１７）を含む、計算処理
    の終了が可能かどうかを判定する判定手段（１７、２
    ０）と、 上記判定手段で行われた判定に従って現在の処理を終了
    させ、前記組み合わされた比較値を定める新規処理を初
    期化する手段と、を具備することを特徴とするビデオ符
    号化装置。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の装置において、移
    動通信を実行する手段（４０）を具備することを特徴と
    する装置。