JP3201079B2 - インターレース動画像信号の動き補償予測方法、符号化方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インターレース動
画像信号の動き補償予測方法、符号化方法及び装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、テレビ会議等の動画像通信やＣＤ
−ＲＯＭ等への動画像蓄積を目的とした動画像の高能率
符号化方式においては、フレーム又はフィールドの画面
で、各画面を例えば１６画素×１６ラインのブロックに
分割して、面内符号化、又は動き補償による参照画面と
現画面の差分を符号化する面間符号化を用いて高能率符
号化を行っている。

【０００３】図１に、一般的な符号化装置の構成を示
す。ここで、７１は減算器であり、入力画面Ｘ１と予測
画面Ｘ２の差分を求めて予測誤差画面Ｘ３を生ずる。７
２は離散コサイン変換（ＤＣＴ）やベクトル量子化器等
の符号化器、７３は量子化器、７４は逆量子化器、７５
は逆離散コサイン変換（ＩＤＣＴ）や逆ベクトル量子化
器等の復号器である。また、７６は加算器で復号器７５
によって復元された予測誤差画面Ｘ５と予測画面Ｘ２を
加算して局部復号画面Ｘ６を発生する。該局部復号画面
Ｘ６は参照画面として用いられる。なお、前記参照画面
として、前記局部復号画面Ｘ６に変えて、符号化されて
いない原画面、即ち前記入力画面Ｘ１の前後の画面を用
いることも可能である。

【０００４】フレームメモリ７７には局部復号画面Ｘ６
及び入力画面Ｘ１が格納される。動き検出部７８ではブ
ロック単位で動き検出を行う。フレームメモリ７７から
該当の入力ブロックデータ１０と動きをサーチする領域
の参照ブロックデータ１１が動き検出部７８に入力さ
れ、動き検出後、動きベクトルＺＶと選択フラグＺＭが
出力される。動き補償器７９では、動き検出部７８で得
られた動きベクトルＺＶと選択フラグＺＭを用いて、参
照ブロックデータ１１から予測画面Ｘ２を作成し、出力
する。

【０００５】量子化器７３の出力は可変長符号化器８０
で符号化され、多重化器８１で動き検出部７８で得られ
た動きベクトルＺＶ、選択フラグＺＭと共に多重化さ
れ、符号化出力として出力される。

【０００６】図２は、従来の動き検出部７８の構成の一
例を示したものである。フレーム動き検出器８４はフレ
ームブロックの動きを検出し、予測誤差信号ＥＲと動き
ベクトルＶＲを出力する。一方、フィールド動き検出器
８５はフィールドブロックの動きを検出し、予測誤差信
号ＥＦと動きベクトルＶＦを出力する。これらの予測誤
差信号ＥＲとＥＦは比較器８７で比較される。比較器８
７は予測誤差信号ＥＲとＥＦの小さい方を選択するため
の選択フラグＺＭを選択器８６に出力する。選択器８６
はこれに応答して動作し、前記予測誤差信号が小さい方
の動き検出器を選択し、該選択された動き検出器からの
動きベクトルＺＶを出力する。このように、従来はフレ
ーム動き検出器とフィールド動き検出器から予測誤差信
号を求め、予測誤差信号の小さい方の動き検出器の動き
ベクトルを用いて動き補償を行い、符号化効率の向上を
図っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した動き検出部７
８を用いた符号化装置では、フレーム画面とフィールド
画面とに対して動き検出を行い、各々の予測誤差の小さ
い方の動き検出器を選択して動き補償を行っている。こ
の従来の符号化装置には、次のような問題があった。 （１）画像が加速度的な動きをした場合には、参照する
画面が偶数ラインと奇数ラインとでは異なることにな
る。このため、フレーム動き検出器８４が選択された時
には、動き補償時の予測誤差が大きくなり、符号化効率
が低下する。 （２）画面が等速度的な動きをした場合には、各フィー
ルドの動き量はほとんど同じになる。このため、フィー
ルド動き検出器８５が選択された時には、フレーム画面
での動き補償に比べて、動きベクトル量に関する情報が
２倍に増加し、その結果、符号化効率が低下する。

【０００８】よって本発明の目的は、上述した従来方式
の問題点を解決することにあり、符号化効率及び画質の
向上を図ることができるインターレース動画像信号の動
き補償予測方法、符号化方法及び装置を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、連続的
に入力される画像信号に対する動画像信号の動き補償予
測方法であって、特定の参照フィールドを設定し、特定
の参照フィールドと入力フィールドとの間の第１の動き
ベクトルを用いて特定の参照フィールドから入力フィー
ルドを予測した第１の予測信号を求め、特定の参照フィ
ールドと入力フィールドとの間の時間的な距離と他の参
照フィールドと入力フィールドとの間の時間的な距離と
の比率に応じて第１の動きベクトルの大きさを換算する
ことにより、他の参照フィールドから入力フィールドを
予測した第２の予測信号を求め、第１及び第２の予測信
号を合成して入力フィールドの第３の予測信号を得るイ
ンターレース動画像信号の動き補償予測方法が提供され
る。

【００１０】例えば偶数パリティである一方のパリティ
を持つ入力フィールドを、この一方のパリティ及び例え
ば奇数パリティである他方のパリティをそれぞれ有する
２つの参照フィールドを合成して予測する。この際、一
方のパリティを持つ参照フィールドから同じ一方のパリ
ティを持つ入力フィールドへの予測は第１の動きベクト
ルを用いて行い、他方のパリティを持つ参照フィールド
から一方のパリティを持つ入力フィールドへの予測は、
フィールド間距離で第１の動きベクトルの大きさを換算
した第２の動きベクトルを用いる。このため、符号化す
べき動きベクトルは第１のベクトルのみとなり、符号化
に必要な情報量を削減することができ、符号化効率を大
幅に向上させることができる。

【００１１】さらに本発明によれば、一方のパリティを
持つ参照フィールドから一方のパリティを持つ入力フィ
ールドを予測する第１の動きベクトルを用いて一方のパ
リティを持つ参照フィールドから一方のパリティを持つ
入力フィールドを予測した第１の予測信号を求め、一方
のパリティを持つ参照フィールドと一方のパリティを持
つ入力フィールドとの間の時間的な距離と他方のパリテ
ィを持つ参照フィールドと一方のパリティを持つ入力フ
ィールドとの間の時間的な距離との比率に応じて第１の
動きベクトルの大きさを換算することにより、他方のパ
リティを持つ参照フィールドから一方のパリティを持つ
入力フィールドを予測した第２の予測信号を求め、第１
及び第２の予測信号を合成して一方のパリティを持つ入
力フィールドの第３の予測信号を求め、一方のパリティ
を持つ参照フィールドと一方のパリティを持つ入力フィ
ールドとの間の時間的な距離と一方のパリティを持つ参
照フィールドと他方のパリティを持つ入力フィールドと
間の時間的な距離との比率に応じて第１の動きベクトル
の大きさを換算することにより、一方のパリティを持つ
参照フィールドから他方のパリティを持つ入力フィール
ドを予測した第４の予測信号を求め、第１の動きベクト
ルを用いて他方のパリティを持つ参照フィールドから他
方のパリティを持つ入力フィールドを予測した第５の予
測信号を求め、第４及び第５の予測信号を合成して他方
のパリティを持つ入力フィールドの第６の予測信号を求
めるインターレース動画像信号の動き補償予測方法が提
供される。

【００１２】一方のパリティを持つ入力フィールドは第
３の予測信号を用いて予測し、他方のパリティを持つ入
力フィールドは第６の予測信号を用いて予測することが
好ましい。

【００１３】符号化する場合には、インターレース動画
像信号の動き補償予測方法によって求めた入力フィール
ドの予測信号と入力フィールドとの差分である予測誤差
画面を符号化することが好ましい。

【００１４】本発明によれば、さらに、一方のパリティ
を持つ参照フィールドから一方のパリティを持つ入力フ
ィールドを予測する第１の動きベクトルを用いて一方の
パリティを持つ参照フィールドから一方のパリティを持
つ入力フィールドを予測した第１の予測信号を求め、一
方のパリティを持つ参照フィールドと一方のパリティを
持つ入力フィールドとの間の時間的な距離と他方のパリ
ティを持つ参照フィールドと一方のパリティを持つ入力
フィールドとの間の時間的な距離との比率に応じて第１
の動きベクトルの大きさを換算することにより、他方の
パリティを持つ参照フィールドから一方のパリティを持
つ入力フィールドを予測した第２の予測信号を求め、第
１及び第２の予測信号を合成して一方のパリティを持つ
入力フィールドの第３の予測信号を求め、一方のパリテ
ィを持つ参照フィールドと一方のパリティを持つ入力フ
ィールドとの間の時間的な距離と一方のパリティを持つ
参照フィールドと他方のパリティを持つ入力フィールド
と間の時間的な距離との比率に応じて第１の動きベクト
ルの大きさを換算することにより、一方のパリティを持
つ参照フィールドから他方のパリティを持つ入力フィー
ルドを予測した第４の予測信号を求め、第１の動きベク
トルを用いて他方のパリティを持つ参照フィールドから
他方のパリティを持つ入力フィールドを予測した第５の
予測信号を求め、第４及び第５の予測信号を合成して他
方のパリティを持つ入力フィールドの第６の予測信号を
求める動き補償予測手段と、入力フレームについて第１
の動きベクトルの符号化を行う符号化手段とを備えたイ
ンターレース動画像信号の符号化装置が提供される。

【００１５】動き補償予測手段が、一方のパリティを持
つ入力フィールドは第３の予測信号を用いて予測し、他
方のパリティを持つ入力フィールドは第６の予測信号を
用いて予測するように構成されていることが好ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、図３のブロック図を参照
して、本発明の第１実施形態を詳細に説明する。この図
３の動き検出器は、図１の符号化装置の動き検出部７８
として用いられるものである。

【００１７】図３は本発明の第１実施形態の構成を示
し、１０は入力ブロックデータ、１１は参照ブロックデ
ータであり、これらは共にインターレース画面となって
いる。該ブロックデータ１０及び１１について、同一パ
リティフィールド動き検出器１２で動き検出が行われ、
動きベクトルＶ１及びブロックの予測誤差Ｅ１が出力さ
れる。また、近傍フィールド動き検出器１３でも動き検
出が行われ、動きベクトルＶ２及び予測誤差Ｅ２が出力
される。さらに、フィールド間補間動き検出器１４でも
動き検出が行われ、動きベクトルＶ３及び予測誤差Ｅ３
が出力される。

【００１８】同一パリティフィールド動き検出器１２、
近傍フィールド動き検出器１３及びフィールド間補間動
き検出器１４から出力された予測誤差Ｅ１、Ｅ２及びＥ
３は比較器１５で比較される。比較器１５は、予測誤差
Ｅ１、Ｅ２及びＥ３のうちの一番小さいものを選択し、
いずれの予測誤差を選択したかを表す信号である選択フ
ラグＺＭを出力する。選択器１６は、選択フラグＺＭに
従って動きベクトルの選択を行い、一番小さい予測誤差
を出力した動き検出器からの動きベクトルを動きベクト
ルＺＶとして出力する。

【００１９】選択器１６で選択フラグＺＭに基づいて動
きベクトルＺＶが選択された後、図１に示した動き補償
器７９は、該動きベクトルに対応する参照ブロックを予
測信号として用いて動き補償を行う。この時、輝度信号
については動きベクトルはそのままの値が用いられる。
一方、色信号については、後述の説明から明らかになる
ように、ブロックサイズが水平方向で輝度の半分である
ため、水平方向の動きベクトルは半分にして用いられ、
これら輝度信号と色度信号とから予測信号が作成され
る。

【００２０】なお、図１に示した多重化器８１から出力
された符号化出力を受信して復号化する、図示されてい
ない復号器側の処理概要を補足すると、この復号器は、
符号化器から送られてきた動き検出の種類及び動きベク
トル量により該当の参照ブロックを探し、動き補償を行
い、予測信号を作成する。

【００２１】以下に、本実施形態の主要部の構成の具体
例を詳細に説明する。

【００２２】まず、図４を参照して、入力画面のブロッ
クデータの構成を詳細に説明する。入力ブロックの大き
さについては、輝度信号は１６画素×１６ライン、２つ
の色差信号についてはそれぞれが８画素×１６ラインと
し、これらをまとめてマクロブロックと呼ぶ。符号化の
一連の処理はこのマクロブロック毎に行われる。

【００２３】図４に示されているように、前記ブロック
は、奇数ラインに存在する奇数フィールドのデータ
（○）と、偶数ラインに存在する偶数フィールドのデー
タ（□）とから構成されている。フレームブロックは、
奇数ラインと偶数ラインとが交互に現れるデータから構
成され、フィールドブロックは、奇数ラインのデータの
みを集めたデータ、又は偶数ラインのデータのみを集め
たデータから構成される。

【００２４】動き検出に用いる参照ブロックについて
は、輝度信号のみを用いる。ブロックの大きさは検索す
る範囲に応じて変化する。例えば、検索範囲が主及び副
走査方向に±７画素の場合は、３０画素×３０ラインと
なる。なお、動き補償後に得られる予測誤差データのサ
イズは、輝度信号及び色差信号共に、図４の入力ブロッ
クと同様の構成となる。

【００２５】図５（Ａ）は、入力画面のブロックデータ
と参照画面のブロックデータを、垂直方向と時間軸方向
とから示したものである。奇数フィールドｆ１のデータ
（○）は奇数ラインに存在し、また、偶数フィールドｆ
２のデータ（□）は偶数ラインに存在する。

【００２６】次に、同一パリティフィールド動き検出器
１２の一具体例を、図６を参照して説明する。同一パリ
ティフィールドは、奇数フィールド同士又は偶数フィー
ルド同士であることを意味する。入力されたブロックデ
ータ１０及び参照ブロックデータ１１は、それぞれ入力
ブロックメモリ２０及び参照ブロックメモリ２１に一旦
記憶される。アドレス発生回路２６からのアドレスに従
って入力ブロックメモリ２０から動き検出を行う領域の
各フィールドデータと参照ブロックメモリ２１からサー
チ用の領域の各フィールドデータとを取り出し、第１及
び第２フィールド予測誤差演算回路２３及び２４で誤差
の計算を行う。

【００２７】この場合、１６画素×１６ラインの入力ブ
ロック信号に対して、図７（Ａ）のように、入力画面の
奇数フィールドｆ１及び偶数フィールドｆ２に同一ベク
トルＭＶ１及びＭＶ２をそれぞれ用いて、奇数フィール
ドの入力データは奇数フィールドの参照データとの間
で、また、偶数フィールドの入力データは偶数フィール
ドの参照データとの間でのそれぞれ予測誤差信号が求め
られる。この予測誤差信号は、差分絶対値の累積和又は
差分二乗値の累積和等により求めることができる。第１
及び第２フィールド予測誤差演算回路２３及び２４で
は、上述のようにして、同一パリティフィールド間でか
つ同一ベクトルを用いて予測誤差信号が求められる。

【００２８】最適ベクトル判定回路２５は、第１及び第
２フィールド予測誤差演算回路２３及び２４で得られた
２つの予測誤差信号の合計を求め、合計予測誤差として
格納する。最適ベクトル判定回路２５は、アドレス発生
回路２６により全てのサーチ点をサーチした後、各サー
チ点での合計予測誤差を比較して、誤差値が最小になる
位置を求め、動きベクトルＶ１と予測誤差Ｅ１とを出力
する。

【００２９】本実施形態では、さらに、小数点精度の補
間画素ブロックに対して動き検出を行い、動き検出精度
を向上させることが可能である。図５（Ｂ）のように元
の画素信号Ａ及びＢ、又はＣ及びＤに対して、例えば１
／２画素精度として同一フィールド内の上下ライン間に
ｐ又はｑのような補間信号を作成して補間画素ブロック
とすることができる。この場合、上下ライン間の補間信
号としては、奇数ラインは奇数ライン間で、偶数ライン
は偶数ライン間で作成する方法で、ｐ＝（Ａ＋Ｂ）／
２、ｑ＝（Ｃ＋Ｄ）／２、…となる。これらの計算で、
精度向上のために四捨五入することが可能である。ま
た、上下ライン間の補間を更に１／４画素精度として動
き検出精度の向上を図ることも可能である。この場合、
図５（Ｂ）のようにｓ、ｔ、ｕ、ｖ点についてｓ＝（３
×Ａ＋Ｂ）／４のようにして補間画素を追加する。な
お、水平方向の画素間の補間信号については１／２画素
精度までとし、補間画素は左右の画素の平均により作成
する。

【００３０】図６の場合、フィールド内補間回路２２に
て各フィールド内の隣接ライン間及び隣接画素間におい
て補間画素を作成して、小数点精度の補間画素ブロック
とする。図７（Ｂ）は、隣接ライン間で補間画素ｐ及び
ｑを作成し、同一ベクトルＭＶ１及びＭＶ２を用いて予
測誤差信号を求めて動き予測する様子を示している。

【００３１】次に、近傍フィールド動き検出器１３の内
部の構成を、図８のブロック図を参照して説明する。入
力されたブロック信号１０及び参照ブロック信号１１
は、それぞれ入力ブロックメモリ２０及び参照ブロック
メモリ２１に一旦記憶される。アドレス発生回路２６か
らのアドレスに従って、入力ブロックメモリ２０から動
き検出を行う領域の各フィールドデータと、参照ブロッ
クメモリ２１から入力フレームに時間的に近い位置にあ
るフィールド内のサーチ対象領域のデータとを取り出
し、第１及び第２フィールド予測誤差演算回路２３及び
２４で誤差の計算を行う。

【００３２】この場合、１６画素×１６ラインの入力ブ
ロック信号に対して、図９（Ａ）のように、入力画面の
奇数フィールドｆ１及び偶数フィールドｆ２のいずれの
入力データに対しても、平行のベクトルＭＶ１及びＭＶ
２を用いて、近傍フィールドの参照データ（図９（Ａ）
ではフィールドｆ２）との間で予測誤差信号を求める。
そして、最適ベクトル判定回路２５では、第１及び第２
フィールド予測誤差演算回路で得られた２つの予測誤差
の合計を求めて、合計予測誤差として格納する。各サー
チ点での合計予測誤差を比較して誤差値が最小となる位
置を求め、動きベクトルＶ２と予測誤差Ｅ２を出力す
る。予測誤差信号としては、差分絶対値の累積和又は差
分二乗値の累積和等が利用できる。

【００３３】なお、各フィールドに対する動きベクトル
は、どちらか一方のベクトルを基本として、他方のベク
トルは時間的な距離比で換算した値を用いる。例えば、
図９（Ａ）では、ＭＶ１を基本ベクトルとし、ＭＶ２と
しては、該基本ベクトルＭＶ１を時間的な距離比ｋで換
算したベクトルを用いる。即ち、ＭＶ２＝ｋ×ＭＶ１と
する。

【００３４】図９（Ａ）では、距離比が１対２であるた
め、ｋ＝２となる。また、距離比は参照画面に応じて一
意的に確定するため、符号化する動きベクトルは、一方
のベクトルのみとする。

【００３５】なお、動き検出精度を向上させるために、
小数点精度の補間画素ブロックに対して動き検出を行う
ことが可能である。この場合、フィールド内補間回路２
２にて近傍フィールド内の隣接ライン間及び隣接画素間
において補間画素を作成して、補間画素ブロックとす
る。図９（Ｂ）は、隣接ライン間で補間画素ｖ及びｑを
作成して、動き予測する様子を示している。

【００３６】次に、本発明に関連するフィールド間補間
動き検出器１４の内部の構成を、図１０を参照して説明
する。入力されたブロック信号１０及び参照ブロック信
号１１は、それぞれ入力ブロックメモリ２０及び参照ブ
ロックメモリ２１に一旦記憶される。アドレス発生回路
２６からのアドレスに従って、入力ブロックメモリ２０
から動き検出を行う領域の各フィールドデータと、参照
ブロックメモリ２１からサーチ用の領域の各フィールド
データとを取り出し、参照フィールドデータはフィール
ド合成回路２７にてフィールド間でデータの合成が行わ
れた後、予測データとして、第１及び第２フィールド予
測誤差演算回路２３及び２４で予測誤差の計算を行う。

【００３７】この場合、ブロック信号は１６画素×１６
ラインの入力ブロック信号に対して、図１１（Ａ）のよ
うに、参照画面中の奇数フィールド及び偶数フィールド
の両方のデータを合成した参照画素ｗ及びｘと入力画面
の奇数フィールド及び偶数フィールドとの間で、平行の
ベクトルを用いて予測誤差信号を求める。そして、最適
ベクトル判定回路２５では、第１及び第２フィールド予
測誤差演算回路で得られた２つの予測誤差の合計を求め
て、合計予測誤差として格納する。各サーチ点での合計
予測誤差を比較して誤差値が最小となる位置を求め、動
きベクトルＶ３と予測誤差Ｅ３を出力する。参照画面の
偶数フィールドと奇数フィールドデータとの合成には、
単純平均や、時間的な距離に応じて重み付けをしたデー
タの平均を利用することができる。この場合、動きベク
トルは同一パリティ、また、予測誤差信号としては差分
絶対値の累積和又は差分二乗値の累積和等が利用でき
る。

【００３８】なお、各フィールドに対する動きベクトル
は、どちらか一方のベクトルを基本として、他方のベク
トルは時間的な距離比で換算した値を用いる。例えば、
図１１（Ａ）で、基本のベクトルを入力画面のｆ１と参
照画面のｆ１間とし、これをＭＶ１（第１の動きベクト
ル）とする。入力画面のｆ１に必要な参照データは、Ｍ
Ｖ１による参照画面のｆ１でのデータ（第１の予測信
号）と、ＭＶ１を参照画面のｆ２に写影した位置にある
ｆ２のデータ（時間的な距離に応じて第１の動きベクト
ルを換算して得た第２の予測信号）とを合成したもの
（第３の予測信号）を用いる。

【００３９】また、入力画面のｆ２及び参照画面のｆ１
間のベクトルをＭＶ２とすると、ＭＶ２に対しては、Ｍ
Ｖ１（第１の動きベクトル）を時間的な距離比ｋで換算
した値を用いる。即ち、ＭＶ２＝ｋ×ＭＶ１とする。図
１１（Ａ）では、距離比が２対３であるため、ｋ＝３／
２となる。入力画面のｆ２に必要な参照データは、ＭＶ
２による参照画面のｆ１でのデータ（時間的な距離に応
じて第１の動きベクトルを換算して得た第４の予測信
号）とＭＶ２を参照画面のｆ２に写影した位置にあるｆ
２のデータ（第１の動きベクトルを用いて得た第５の予
測信号）とを合成したもの（第６の予測信号）を用い
る。

【００４０】また、参照画面に応じて距離比が一意的に
確定するため、符号化する動きベクトルは一方のベクト
ルのみとする。なお、動き検出精度を向上させるため
に、小数点精度の補間画素ブロックに対して動き検出を
行うことが可能である。この場合、フィールド内補間回
路２２にて各フィールド内の隣接ライン間及び隣接画素
間において補間画素を作成して、補間画素ブロックとす
る。図１１（Ｂ）は、隣接ライン間及び隣接画素間で補
間画素ｙ及びｚを作成して、動き予測する様子を示して
いる。

【００４１】本発明の実施にあたっては種々の変形形態
が可能である。例えばブロックのサイズは、１６画素×
１６ラインに限らずに３２画素×３２ライン等種々のサ
イズが適用可能である。また色信号ブロックについて
は、例えば８画素×８ラインの場合には、動き検出で得
られた水平方向動きベクトル及び垂直方向ベクトルの両
方を半分にして予測信号を作成するようにしてもよい。

【００４２】次に、本発明の第２実施形態について説明
する。この実施形態は、図１２のように、同一パリティ
フィールド動き検出器１２、近傍フィールド動き検出器
１３及びフィールド間補間動き検出器１４を、フレーム
動き検出器１７やフィールド動き検出器１８と組み合わ
せたものである。本実施形態においては、前記各検出器
１２、１３、１４、１７及び１８で検出された予測誤差
値Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、ＥＲ及びＥＦを比較器１５に入力
する。比較器１５は、これらの予測誤差値の中から一番
小さいものを選び、選択プラグＺＭを出力する。選択器
１６は、選択フラグＺＭに基づいて最も小さい予測誤差
値をもつ動き検出器の動きベクトルＶ１、Ｖ２、Ｖ３、
ＶＲ又はＶＦを選択し、ＺＶとして出力する。

【００４３】ここで、フレーム動き検出器１７の内部の
構成を、図１３を参照して説明する。ここでは、入力ブ
ロックデータ１０及び参照ブロックデータ１１は、それ
ぞれ入力ブロックメモリ２０と参照ブロックメモリ２１
に一旦記憶される。アドレス発生回路２６からのアドレ
スに従って、入力ブロックメモリ２０から動き検出を行
う領域のフレームデータと参照ブロックメモリ２１から
サーチ用の領域のフレームデータを取り出し、フレーム
予測誤差演算回路２９で誤差の計算を行う。

【００４４】この場合、図１４（Ａ）のように、２つの
フィールド（○と●が奇数フィールドデータ、□と■が
偶数フィールドデータ）が交互に並んで構成されるフレ
ーム画面Ｆにおいて、入力画面のフレームと参照画面の
フレームとの間での予測誤差信号を求める。最適ベクト
ル判定回路２５は、参照画面をアドレス発生回路２６か
らのアドレスによりサーチして求められた各サーチ点で
の予測誤差信号を比較して、この誤差が最小となる位置
を求め、動きベクトルＶＲと予測誤差ＥＲを出力する。

【００４５】なお、動き検出精度を向上させるために、
小数点精度の補間画素ブロックに対して動き検出を行う
ことが可能である。この場合、フレーム内補間回路２８
にて、同一フレーム内の隣接ライン間及び隣接画素間に
おいて、補間画素を作成して小数点精度の補間画素ブロ
ックとする。図１４（Ｂ）は、隣接ライン間で補間画素
を作成して動き予測する様子を示している。

【００４６】次に、フィールド動き検出器１７の内部の
構成を、図１５を参照して説明する。ここでは、入力ブ
ロックデータ１０及び参照ブロックデータ１１は、それ
ぞれ入力ブロックメモリ２０及び参照ブロックメモリ２
１に一旦記憶される。アドレス発生回路２６からのアド
レスに従って、入力ブロックメモリ２０から動き検出を
行う領域のフィールドデータと参照ブロックメモリ２１
からサーチ用の領域のフィールドデータとを取り出し、
第１フィールド予測誤差演算回路２３及び第２フィール
ド予測誤差演算回路２４にて各フィールドの予測誤差の
計算を行う。

【００４７】この場合、図１６（Ａ）のように、入力画
面の奇数フィールドｆ１及び偶数フィールドｆ２にそれ
ぞれ異なるベクトル（ＭＶ１、ＭＶ２）を用いて、奇数
フィールドの入力データは奇数フィールド又は偶数フィ
ールドの参照データとの間で、また偶数フィールドの入
力データは偶数フィールド又は奇数フィールドの参照デ
ータとの間で予測誤差信号を求める。最適ベクトル判定
回路２５は、第１及び第２フィールド予測誤差演算回路
で得られた２つの予測誤差の合計を求めて、合計予測値
として格納する。各サーチ点での合計予測誤差を比較し
て、誤差値が最小となる位置を求め、入力フィールドに
対する動きベクトルＶＦと予測誤差ＥＦを出力する。

【００４８】なお、動き検出精度を向上させるために、
小数点精度の補間画素ブロックに対して動き検出を行う
ことが可能である。この場合、フィールド内補間回路２
２にて、各フィールド内の隣接ライン間及び隣接画素間
において、補間画素を作成して小数点精度の補間画素ブ
ロックとする。図１６（Ｂ）は、隣接ライン間で補間画
素を作成して動き予測する様子を示している。

【００４９】本実施形態によれば、フレーム動き検出器
１７とフィールド動き検出器１８とが加えられているの
で、第１実施形態に比べて、さらに予測精度を向上させ
ることが可能である。ただしこの場合、動き検出方式の
選択フラグＺＭの増加と演算時間の増加が見込まれる。

【００５０】次に、本発明の第３実施形態について説明
する。この実施形態は、前記同一パリティフィールド動
き検出器１２、近傍フィールド動き検出器１３及びフィ
ールド間補間動き検出器１４に、図１７及び図１８に示
されているような、逆パリティフィールド動き検出や遠
方フィールド動き検出を組み合わせたものである。

【００５１】この場合、図１７における逆パリティフィ
ールド動き検出は、図７の同一パリティフィールド動き
検出とは逆に、入力画面の奇数フィールド及び偶数フィ
ールドに同一ベクトルを用いて、それぞれ奇数フィール
ドの入力データは偶数フィールドの参照データとの間
で、また偶数フィールドの入力データは奇数フィールド
の参照データとの間での動き検出を行うものである。

【００５２】さらに、図１８における遠方フィールド動
き検出は、図９の近傍フィールド動き検出とは逆に、入
力画面の奇数フィールド及び偶数フィールドに同一ベク
トルを用いて、奇数フィールド及び偶数フィールドいず
れの入力データに対しても時間的に遠方のフィールドの
参照データ（図１８ではフィールドｆ１）との間で動き
検出を行うものである。

【００５３】また、本発明においては、参照画面と入力
画面の時間的な距離又は位置は、任意である。例えば６
フレーム離れた参照画面を参照したり、時間的に後に位
置する参照画面を参照することが可能である。後者の場
合、時間的に逆方向の動き補償を行うことになる。

【００５４】また、参照画面の数についても自由であ
る。例えば、入力画面に対して時間的に前後に位置する
複数の参照画面のそれぞれに本発明を用いて最適予測画
面を得る。そして、それぞれの最適予測画面に対して時
間フィルタを施して合成された新たな画面を、予測画面
とすることも可能である。

【００５５】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
特定の参照フィールドを設定し、特定の参照フィールド
と入力フィールドとの間の第１の動きベクトルを用いて
特定の参照フィールドから入力フィールドを予測した第
１の予測信号を求め、特定の参照フィールドと入力フィ
ールドとの間の時間的な距離と他の参照フィールドと入
力フィールドとの間の時間的な距離との比率に応じて第
１の動きベクトルの大きさを換算することにより、他の
参照フィールドから入力フィールドを予測した第２の予
測信号を求め、第１及び第２の予測信号を合成して入力
フィールドの第３の予測信号を得ている。より具体的に
は、一方のパリティを持つ入力フィールドを、この一方
のパリティ及び他方のパリティをそれぞれ有する２つの
参照フィールドを合成して予測する際、一方のパリティ
を持つ参照フィールドから同じ一方のパリティを持つ入
力フィールドへの予測は第１の動きベクトルを用いて行
い、他方のパリティを持つ参照フィールドから一方のパ
リティを持つ入力フィールドへの予測は、フィールド間
距離で第１の動きベクトルの大きさを換算した第２の動
きベクトルを用いて行っている。このため、符号化すべ
き動きベクトルは第１のベクトルのみとなり、符号化に
必要な情報量を削減することができ、符号化効率を大幅
に向上させることができる。このように、符号化が必要
なベクトルがブロック当り１つのベクトル（第１の動き
ベクトル）だけであるため、従来フィールド信号のみの
動き補償で問題となっていたベクトル量の負担について
も半分に軽減することができ、画質の向上及び伝送情報
量の削減を実現することが可能である。効果の一例とし
て、ＩＳＯテスト動画像（Ｆｌｏｗｅｒ Ｇａｒｄｅ
ｎ、Ｂｉｃｙｃｌｅ）をＣＣＩＲ６０１画像フォーマッ
トにおいて、４Ｍｂｉｔ／ｓのビットレートで画質（Ｓ
／Ｎ比）はフレーム動き補償とフィールド動き補償を適
応的に用いた方式に比較して０．５〜１．０ｄＢ向上、
動きベクトル情報伝送量は３０〜６０％削減できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のインターレース動画像の動き補償予測装
置のブロック図である。

【図２】従来の動き検出部のブロック図である。

【図３】本発明の第１実施形態の動き検出部のブロック
図である。

【図４】入力画面のブロックデータの構成の一例を示す
説明図である。

【図５】入力画面のブロックデータと参照画面のブロッ
クデータの一部を、垂直方向と時間軸方向から示した画
面データの構成図である。

【図６】同一パリティ動き検出器の一具体例を示すブロ
ック図である。

【図７】同一パリティ動き検出器の動作原理の説明図で
ある。

【図８】近傍フィールド動き検出器の一具体例を示すブ
ロック図である。

【図９】近傍フィールド動き検出器の動作原理の説明図
である。

【図１０】フィールド間補間動き検出器の一具体例を示
すブロック図である。

【図１１】フィールド間補間動き検出器の動作原理の説
明図である。

【図１２】本発明の第２実施形態の動き検出部のブロッ
ク図である。

【図１３】フレーム動き検出器の一具体例を示すブロッ
ク図である。

【図１４】フレーム動き検出器の動作原理の説明図であ
る。

【図１５】フィールド動き検出器の一具体例を示すブロ
ック図である。

【図１６】フィールド動き検出器の動作原理の説明図で
ある。

【図１７】本発明の第３実施形態に使用される逆パリテ
ィフィールド動き検出器の動作原理の説明図である。

【図１８】遠方フィールド動き検出器の動作原理の説明
図である。

【符号の説明】

１０ 入力画面 １１ 参照画面 １２ 同一パリティフィールド動き検出器 １３ 近傍フィールド動き検出器 １４ フィールド間補間動き検出器 １５ 比較器 １６ 選択器 ７１ 減算器 ７２ 符号化器 ７３ 量子化器 ７４ 逆量子化器 ７５ 復号器 ７６ 加算器 ７７ フレームメモリ ７８ 動き検出部 ７９ 動き補償器 ８０ 可変長符号化器 ８１ 多重化器 ８４ フレーム動き検出器 ８５ フィールド動き検出器 ８６ 選択器 ８７ 比較器

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−41861（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−37915（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−226193（ＪＰ，Ａ) 1991年テレビジョン学会年次大会講演 予稿集、ｐ．313−314 1991年電子情報通信学会春季全国大会 講演論文集分冊７、ｐ．64 1990年画像符号化シンポジウム（ＰＣ ＳＪ90）第５回シンポジウム資料、ｐ. 175−177 電子情報通信学会技術研究報告（ＩＥ 88−97）、第88巻、第411号、ｐ．47− 54 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 7/24 - 7/68 H04N 11/04

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続的に入力される画像信号に対する動
   画像信号の動き補償予測方法であって、特定の参照フィ
   ールドを設定し、該特定の参照フィールドと入力フィー
   ルドとの間の第１の動きベクトルを用いて前記特定の参
   照フィールドから前記入力フィールドを予測した第１の
   予測信号を求め、前記特定の参照フィールドと前記入力
   フィールドとの間の時間的な距離と他の参照フィールド
   と前記入力フィールドとの間の時間的な距離との比率に
   応じて前記第１の動きベクトルの大きさを換算すること
   により、前記他の参照フィールドから前記入力フィール
   ドを予測した第２の予測信号を求め、前記第１及び第２
   の予測信号を合成して前記入力フィールドの第３の予測
   信号を得ることを特徴とするインターレース動画像信号
   の動き補償予測方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のインターレース動画像
   信号の動き補償予測方法によって求めた入力フィールド
   の予測信号と該入力フィールドとの差分である予測誤差
   画面を符号化することを特徴とするインターレース動画
   像信号の符号化方法。
3. 【請求項３】 一方のパリティを持つ参照フィールドか
   ら該一方のパリティを持つ入力フィールドを予測する第
   １の動きベクトルを用いて前記一方のパリティを持つ参
   照フィールドから前記一方のパリティを持つ入力フィー
   ルドを予測した第１の予測信号を求め、前記一方のパリ
   ティを持つ参照フィールドと前記一方のパリティを持つ
   入力フィールドとの間の時間的な距離と他方のパリティ
   を持つ参照フィールドと前記一方のパリティを持つ入力
   フィールドとの間の時間的な距離との比率に応じて前記
   第１の動きベクトルの大きさを換算することにより、前
   記他方のパリティを持つ参照フィールドから前記一方の
   パリティを持つ入力フィールドを予測した第２の予測信
   号を求め、前記第１及び第２の予測信号を合成して前記
   一方のパリティを持つ入力フィールドの第３の予測信号
   を求め、前記一方のパリティを持つ参照フィールドと前
   記一方のパリティを持つ入力フィールドとの間の時間的
   な距離と前記一方のパリティを持つ参照フィールドと前
   記他方のパリティを持つ入力フィールドと間の時間的な
   距離との比率に応じて前記第１の動きベクトルの大きさ
   を換算することにより、前記一方のパリティを持つ参照
   フィールドから前記他方のパリティを持つ入力フィール
   ドを予測した第４の予測信号を求め、前記第１の動きベ
   クトルを用いて前記他方のパリティを持つ参照フィール
   ドから該他方のパリティを持つ入力フィールドを予測し
   た第５の予測信号を求め、前記第４及び第５の予測信号
   を合成して前記他方のパリティを持つ入力フィールドの
   第６の予測信号を求めることを特徴とするインターレー
   ス動画像信号の動き補償予測方法。
4. 【請求項４】 前記一方のパリティを持つ入力フィール
   ドは前記第３の予測信号を用いて予測し、前記他方のパ
   リティを持つ入力フィールドは前記第６の予測信号を用
   いて予測することを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 【請求項５】 請求項３又は４に記載のインターレース
   動画像信号の動き補償予測方法によって求めた入力フィ
   ールドの予測信号と該入力フィールドとの差分である予
   測誤差画面を符号化することを特徴とするインターレー
   ス動画像信号の符号化方法。
6. 【請求項６】 一方のパリティを持つ参照フィールドか
   ら該一方のパリティを持つ入力フィールドを予測する第
   １の動きベクトルを用いて前記一方のパリティを持つ参
   照フィールドから前記一方のパリティを持つ入力フィー
   ルドを予測した第１の予測信号を求め、前記一方のパリ
   ティを持つ参照フィールドと前記一方のパリティを持つ
   入力フィールドとの間の時間的な距離と他方のパリティ
   を持つ参照フィールドと前記一方のパリティを持つ入力
   フィールドとの間の時間的な距離との比率に応じて前記
   第１の動きベクトルの大きさを換算することにより、前
   記他方のパリティを持つ参照フィールドから前記一方の
   パリティを持つ入力フィールドを予測した第２の予測信
   号を求め、前記第１及び第２の予測信号を合成して前記
   一方のパリティを持つ入力フィールドの第３の予測信号
   を求め、前記一方のパリティを持つ参照フィールドと前
   記一方のパリティを持つ入力フィールドとの間の時間的
   な距離と前記一方のパリティを持つ参照フィールドと前
   記他方のパリティを持つ入力フィールドと間の時間的な
   距離との比率に応じて前記第１の動きベクトルの大きさ
   を換算することにより、前記一方のパリティを持つ参照
   フィールドから前記他方のパリティを持つ入力フィール
   ドを予測した第４の予測信号を求め、前記第１の動きベ
   クトルを用いて前記他方のパリティを持つ参照フィール
   ドから該他方のパリティを持つ入力フィールドを予測し
   た第５の予測信号を求め、前記第４及び第５の予測信号
   を合成して前記他方のパリティを持つ入力フィールドの
   第６の予測信号を求める動き補償予測手段と、入力フレ
   ームについて前記第１の動きベクトルの符号化を行う符
   号化手段とを備えたことを特徴とするインターレース動
   画像信号の符号化装置。
7. 【請求項７】 前記動き補償予測手段が、前記一方のパ
   リティを持つ入力フィールドは前記第３の予測信号を用
   いて予測し、前記他方のパリティを持つ入力フィールド
   は前記第６の予測信号を用いて予測するように構成され
   ていることを特徴とする請求項６に記載の装置。