JP3314929B2 - ビデオ信号符号化回路 - Google Patents
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- Signal Processing (AREA)
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Processing Of Color Television Signals (AREA)
- Color Television Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は信号の符号化、より詳細には、動画イメージ
のビデオ信号を符号化及び復号するための方法及び装置
に関する。
のビデオ信号を符号化及び復号するための方法及び装置
に関する。
発明の背景 ビデオ信号は、典型的には、ビデオ カメラから来
る。ビデオ信号のバンド幅はかなり大きく、従って、当
分野における技術者は、これら信号のバンド幅をイメー
ジを不当に劣化することなく低減することを試みてい
る。典型的には、バンド幅を低減するために、ビデオ信
号が符号化され、符号化された信号内の冗長が抽出及び
削除される。様々な異なる技術が当分野において使用さ
れており、それらの幾つかは静画に適し、他の幾つかは
動画に適する。動画イメージのバンド幅を低減するため
の技術の一つは、一般に、モーション補償推定符号化と
呼ばれる。
る。ビデオ信号のバンド幅はかなり大きく、従って、当
分野における技術者は、これら信号のバンド幅をイメー
ジを不当に劣化することなく低減することを試みてい
る。典型的には、バンド幅を低減するために、ビデオ信
号が符号化され、符号化された信号内の冗長が抽出及び
削除される。様々な異なる技術が当分野において使用さ
れており、それらの幾つかは静画に適し、他の幾つかは
動画に適する。動画イメージのバンド幅を低減するため
の技術の一つは、一般に、モーション補償推定符号化と
呼ばれる。
従来のモーション補償推定符号化においては、個々の
ビデオ フレームは、最初に、画素（ペル）の方形ブロ
ック、例えば、８画素x8画素のブロックに分割される。
個々のブロックが順番に符号化され、こうして展開され
た符号化されたシーケンスが通信チャネルを通じて復号
器に送られる。この通信チャネルは、メモリー要素であ
っても、あるいはこれを含むものであっても良い。次
に、そのブロックの画素が前のフレームと比較して大き
く変化したか否かの決定が行なわれる。そうでないとき
は、復号器に現ブロックの画素を得るためにそれが単に
前のフレームからのそのブロックの画素を反復するだけ
でよいことを示す指示信号が送られる。これは、“条件
付き補充（Conditional Replenishment）”と呼ばれ
る。画素が前のフレームから変化したときは、そのブロ
ック内で起こっているモーションの最良の推定を決定す
るための試みがなされる。これは、通常、“ブロック
マッチング モーション推定（Block Matching Motion
Estimation）”技法を使用して達成されるが、この方法
によると、現ブロックの画素が前のフレームの対応する
ブロックの様々な小さなシフトと次々と比較される。最
良の一致を与えるシフトは、フレーム間のそのブロック
のイメージ内の置換の“最適推定（best estimate）”
と呼ばれ、“モーション ベクトル（Motion Vecto
r）”と呼ばれるこのシフトの量が選択され、復号器に
送られる。
ビデオ フレームは、最初に、画素（ペル）の方形ブロ
ック、例えば、８画素x8画素のブロックに分割される。
個々のブロックが順番に符号化され、こうして展開され
た符号化されたシーケンスが通信チャネルを通じて復号
器に送られる。この通信チャネルは、メモリー要素であ
っても、あるいはこれを含むものであっても良い。次
に、そのブロックの画素が前のフレームと比較して大き
く変化したか否かの決定が行なわれる。そうでないとき
は、復号器に現ブロックの画素を得るためにそれが単に
前のフレームからのそのブロックの画素を反復するだけ
でよいことを示す指示信号が送られる。これは、“条件
付き補充（Conditional Replenishment）”と呼ばれ
る。画素が前のフレームから変化したときは、そのブロ
ック内で起こっているモーションの最良の推定を決定す
るための試みがなされる。これは、通常、“ブロック
マッチング モーション推定（Block Matching Motion
Estimation）”技法を使用して達成されるが、この方法
によると、現ブロックの画素が前のフレームの対応する
ブロックの様々な小さなシフトと次々と比較される。最
良の一致を与えるシフトは、フレーム間のそのブロック
のイメージ内の置換の“最適推定（best estimate）”
と呼ばれ、“モーション ベクトル（Motion Vecto
r）”と呼ばれるこのシフトの量が選択され、復号器に
送られる。
現ブロックの画素が次に前のブロックからの“最適”
にシフトされたブロックの画素と比較され、大きな差が
ないか調べられる。差がないときは、復号器に、前のフ
レームからのシフトされたブロックの画素を現在のシフ
トされたブロックに対する画素に対して反復することを
示す指示信号が送られる。このようなブロックは、正常
に“モーション補償”されたと言われる。しかし、これ
ら二つのブロック間に大きな差異が存在するときは、こ
の差が符号化され、現ブロックの画素がより正確に回復
されるように復号器に送られる。この差の符号化は、通
常“離散コサイン変換（Discrete Cosine Transform、D
CT）によって遂行される。
にシフトされたブロックの画素と比較され、大きな差が
ないか調べられる。差がないときは、復号器に、前のフ
レームからのシフトされたブロックの画素を現在のシフ
トされたブロックに対する画素に対して反復することを
示す指示信号が送られる。このようなブロックは、正常
に“モーション補償”されたと言われる。しかし、これ
ら二つのブロック間に大きな差異が存在するときは、こ
の差が符号化され、現ブロックの画素がより正確に回復
されるように復号器に送られる。この差の符号化は、通
常“離散コサイン変換（Discrete Cosine Transform、D
CT）によって遂行される。
上の手順によって生成されるコードのボリュームは可
変である。例えば、イメージの均一な移行（translatio
n）あるいはモーション（motion）に対応しないイメー
ジの変化は、ブロックのその最適の移行された複製から
のブロックの偏差を記述するためにより多くの符号化を
要求することが予想できる。一方、イメージが一連のフ
レーム間において変化しないときは、符号化のために必
要とされる情報の量は最小にとどまる。送信されること
が要求されるコードの量のこのような潜在的な大きなバ
ラツキに対応するために、典型的な符号器は、その出力
の所に、バッファーとして機能するFIFOメモリーを含
む。
変である。例えば、イメージの均一な移行（translatio
n）あるいはモーション（motion）に対応しないイメー
ジの変化は、ブロックのその最適の移行された複製から
のブロックの偏差を記述するためにより多くの符号化を
要求することが予想できる。一方、イメージが一連のフ
レーム間において変化しないときは、符号化のために必
要とされる情報の量は最小にとどまる。送信されること
が要求されるコードの量のこのような潜在的な大きなバ
ラツキに対応するために、典型的な符号器は、その出力
の所に、バッファーとして機能するFIFOメモリーを含
む。
このFIFOは万能ではない。任意の伝送速度に対して、
過多のボリュームのデータが生成された場合、常にFIFO
がオーバーフローする危険が伴う。このようなときは、
符号化が伝送チャネルがその中に新たなデータを受け入
れることができるよう十分に空になるまで停止されなけ
ればならない。フレームの真ん中で符号化を停止するこ
とは好ましくないため、殆どのシステムは、FIFOバッフ
ァーが満杯になったとき、あるいはほぼ満杯になりそう
になったとき、一つのフレーム全体を破棄する。このフ
レームの損失を補償するために、このようなシステム
は、復号器がその最も最近のフレームを反復するように
指令する。このフレーム反復を行なった場合、結果とし
て、その場面内の移動物体が、フレーム反復がなされな
い時に起こるような滑らかな様子ではなく、急に動くよ
うなかたちで再生される。
過多のボリュームのデータが生成された場合、常にFIFO
がオーバーフローする危険が伴う。このようなときは、
符号化が伝送チャネルがその中に新たなデータを受け入
れることができるよう十分に空になるまで停止されなけ
ればならない。フレームの真ん中で符号化を停止するこ
とは好ましくないため、殆どのシステムは、FIFOバッフ
ァーが満杯になったとき、あるいはほぼ満杯になりそう
になったとき、一つのフレーム全体を破棄する。このフ
レームの損失を補償するために、このようなシステム
は、復号器がその最も最近のフレームを反復するように
指令する。このフレーム反復を行なった場合、結果とし
て、その場面内の移動物体が、フレーム反復がなされな
い時に起こるような滑らかな様子ではなく、急に動くよ
うなかたちで再生される。
反復されたフレームの品質をこれが元のものに忠実に
似るように向上させるための幾つかの示唆がなされてい
る。一つの技法は、“モーション補償挿間（Motion Com
pensated Interpolation）”と呼ばれる。この方法によ
ると、前のフレームからの画素を単に反復する代わり
に、モーション ベクトル（Motion Vector）がブロッ
クを表示される前に横方向に適当な量だけ変移するため
に使用される。換言すれば、この方法は、画素の失われ
たブロックの生成を復号器に入手できる画素の直前及び
直後のブロックの平均を取ることによって行なう。これ
は良い考えのように見えるが、経験の結果は、一連のブ
ロックのイメージが移行運動を示さないときは、再生さ
れたイメージはフレーム反復よりも悪くなることを示
す。この劣化は移行運動の想定に従わない比較的少数の
画素に起因することが観察されているが、これら画素を
誤った位置に置くと、非常に目立つ人工物が生成され
る。
似るように向上させるための幾つかの示唆がなされてい
る。一つの技法は、“モーション補償挿間（Motion Com
pensated Interpolation）”と呼ばれる。この方法によ
ると、前のフレームからの画素を単に反復する代わり
に、モーション ベクトル（Motion Vector）がブロッ
クを表示される前に横方向に適当な量だけ変移するため
に使用される。換言すれば、この方法は、画素の失われ
たブロックの生成を復号器に入手できる画素の直前及び
直後のブロックの平均を取ることによって行なう。これ
は良い考えのように見えるが、経験の結果は、一連のブ
ロックのイメージが移行運動を示さないときは、再生さ
れたイメージはフレーム反復よりも悪くなることを示
す。この劣化は移行運動の想定に従わない比較的少数の
画素に起因することが観察されているが、これら画素を
誤った位置に置くと、非常に目立つ人工物が生成され
る。
発明の概要 本発明の原理によると、目立つ人工物の原因となる画
素が検出され、対応する修正情報が復号器に送信され
る。送られるべき修正情報の量は比較的小さく、一方、
画面品質の向上は非常に大きい。
素が検出され、対応する修正情報が復号器に送信され
る。送られるべき修正情報の量は比較的小さく、一方、
画面品質の向上は非常に大きい。
本発明の原理を採用する挿間技法は良い結果を与える
ために、フレームを一つおきに、あるいは三つのフレー
ムの内の二つをレギュラー ベースにて挿間することが
できることが発見された。このようなレギュラー挿間の
長所は、伝送ビット速度の低減にあるが、これは、画素
修正情報が実際のフレーム符号化情報よりも少ないビッ
トを含むという事実による。
ために、フレームを一つおきに、あるいは三つのフレー
ムの内の二つをレギュラー ベースにて挿間することが
できることが発見された。このようなレギュラー挿間の
長所は、伝送ビット速度の低減にあるが、これは、画素
修正情報が実際のフレーム符号化情報よりも少ないビッ
トを含むという事実による。
半分のフレームを挿間する一つの符号器実施態様にお
いては、一つおきのフレームが符号化され、その後、復
号器内で復号される。隣接するフレームのこうして復号
されたバージョンが適当に結合され、復号器内において
挿間されるべきインタ−リーブされたカメラ フレーム
と比較される。“画素修正”情報に対応するこの差が、
符号化及び量子化される。所定の域値を越えるものは符
号器の出力バッファーに加えられる。この逆の動作が復
号器内において遂行される。つまり、復号された全ての
ペアが平均され、復号された“画素修正”情報と結合さ
れ、インタ−リーブされたフレームが形成される。
いては、一つおきのフレームが符号化され、その後、復
号器内で復号される。隣接するフレームのこうして復号
されたバージョンが適当に結合され、復号器内において
挿間されるべきインタ−リーブされたカメラ フレーム
と比較される。“画素修正”情報に対応するこの差が、
符号化及び量子化される。所定の域値を越えるものは符
号器の出力バッファーに加えられる。この逆の動作が復
号器内において遂行される。つまり、復号された全ての
ペアが平均され、復号された“画素修正”情報と結合さ
れ、インタ−リーブされたフレームが形成される。
通信チャンネル内の特定の伝送速度に対して、フレー
ム挿間（frame interpolation）は、FIFOがオーバーフ
ローするとき、あるいはほぼオーバーフローしそうなと
きにのみ必要性が求められる。これが選択されたアプロ
ーチである場合、本発明による符号器は、個々の全ての
フレームのブロックを符号化し、同時に、これらブロッ
クを挿間するためのコードを前後のフレームからこの符
号器に入手可能な情報から展開する。FIFOバッファーへ
の入力の所に、バッファー内の使用可能なメモリーにセ
ンシティブなスイッチが取り付けられる。使用可能なメ
モリーが所定の域値以下に落ちると、このスイッチは、
フレーム挿間コードを受け入れるようにセットされる。
そうでないときは、スイッチはフレーム符号化コードを
受け入れるようにセットされる。他の制御技術、例え
ば、バッファーの占拠レベルに基づいて、幾つかのフレ
ームを符号化のために選択し、幾つかのフレームを挿間
のために選択するような技術を使用することも可能であ
る。特定のフレームをこのようにして挿間のために選択
することも、幾つかのフレームの一部を挿間することも
できる。
ム挿間（frame interpolation）は、FIFOがオーバーフ
ローするとき、あるいはほぼオーバーフローしそうなと
きにのみ必要性が求められる。これが選択されたアプロ
ーチである場合、本発明による符号器は、個々の全ての
フレームのブロックを符号化し、同時に、これらブロッ
クを挿間するためのコードを前後のフレームからこの符
号器に入手可能な情報から展開する。FIFOバッファーへ
の入力の所に、バッファー内の使用可能なメモリーにセ
ンシティブなスイッチが取り付けられる。使用可能なメ
モリーが所定の域値以下に落ちると、このスイッチは、
フレーム挿間コードを受け入れるようにセットされる。
そうでないときは、スイッチはフレーム符号化コードを
受け入れるようにセットされる。他の制御技術、例え
ば、バッファーの占拠レベルに基づいて、幾つかのフレ
ームを符号化のために選択し、幾つかのフレームを挿間
のために選択するような技術を使用することも可能であ
る。特定のフレームをこのようにして挿間のために選択
することも、幾つかのフレームの一部を挿間することも
できる。
上のことは、符号器が通信チャネルの伝送容量を越え
ないことを保証する。ただし、幾つかのアプリケーショ
ンにおいては、低伝送速度を達成することの方が重要と
なる。フレーム挿間コードは、フレーム符号化コードよ
りも容積を取らないために、可能な場合はフレーム挿間
コードを受け入れると有利となる。ただし、フレーム符
号化コードに優先して挿間コードを選択することの有利
さは、ユーザーが再生された映像内に許容できる劣化の
レベルによって制約される。これはさらに、フレーム挿
間コードの容積は、フレーム挿間コードの使用とともに
増加し、挿間コードの使用における“収穫逓減”のポイ
ントにすぐに達してしまうという観察によっても制約さ
れる。
ないことを保証する。ただし、幾つかのアプリケーショ
ンにおいては、低伝送速度を達成することの方が重要と
なる。フレーム挿間コードは、フレーム符号化コードよ
りも容積を取らないために、可能な場合はフレーム挿間
コードを受け入れると有利となる。ただし、フレーム符
号化コードに優先して挿間コードを選択することの有利
さは、ユーザーが再生された映像内に許容できる劣化の
レベルによって制約される。これはさらに、フレーム挿
間コードの容積は、フレーム挿間コードの使用とともに
増加し、挿間コードの使用における“収穫逓減”のポイ
ントにすぐに達してしまうという観察によっても制約さ
れる。
経験的に、フレームを一つおきに挿間することがかな
り有効であることが発見された。従って、本発明の開示
を説明する目的のために、以下においては、本発明の原
理に従ってフレームを一つおきに挿間する符号器及び復
号器の構造及び動作について説明される。
り有効であることが発見された。従って、本発明の開示
を説明する目的のために、以下においては、本発明の原
理に従ってフレームを一つおきに挿間する符号器及び復
号器の構造及び動作について説明される。
第１図は本発明による符号器を示す。第１図におい
て、ビデオ信号はスイッチ10に加えられる。このスイッ
チは、このビデオ フレームの速度にてトグルし、従っ
て、フレームを交互に出力Ａ及びＢに供給する。制御
は、スイッチ10がFi+1がビデオ カメラから出て来ると
きに位置Ａに置かれるようにされる。インデックスｉは
ある任意の開始ポイントからのフレーム番号を表わす。
前のビデオ フレーム期間において、フレームFiがカメ
ラから送られ、スイッチ10の出力Ｂをフレーム メモリ
ー16への入力へとパスする。次に、フレームFiがフレー
ム メモリー16から出て来る。復号器内において復号さ
れるのはフレームFiである。
て、ビデオ信号はスイッチ10に加えられる。このスイッ
チは、このビデオ フレームの速度にてトグルし、従っ
て、フレームを交互に出力Ａ及びＢに供給する。制御
は、スイッチ10がFi+1がビデオ カメラから出て来ると
きに位置Ａに置かれるようにされる。インデックスｉは
ある任意の開始ポイントからのフレーム番号を表わす。
前のビデオ フレーム期間において、フレームFiがカメ
ラから送られ、スイッチ10の出力Ｂをフレーム メモリ
ー16への入力へとパスする。次に、フレームFiがフレー
ム メモリー16から出て来る。復号器内において復号さ
れるのはフレームFiである。
実施例の説明 以下の部分においては、符号器のモーション補償符号
化部分の動作に関して説明されるが、これは当業者にお
いて周知である。
化部分の動作に関して説明されるが、これは当業者にお
いて周知である。
フレームFi+1は減算器20及びモーション推定器11へと
パスされる。フレーム メモリー12は、前にモーション
補償を介して符号化されたフレームを含が、このケース
においては、これは、フレームi-1である。メモリー1
2の出力は、モーション補償器11へのもう一方の入力を
構成する。画素（pels）の個々のブロックに対して、モ
ーション推定器11は、フレームFi+1とフレームi-1の
画素を比較することによってモーションの最良の推定を
決定する。この最良の推定は、バス100上にモーション
ベクトル信号として配られ、こうして、これはシフト
回路15へとパスされる。回路15はまた前のフレーム
i-1に関する情報をメモリー12から受け、上に述べたモ
ーション ベクトルに従って適当な移行シフトを加え、
入りフレームFi+1画素の予測として使用されるべき“推
定”画素のブロックを出力する。
パスされる。フレーム メモリー12は、前にモーション
補償を介して符号化されたフレームを含が、このケース
においては、これは、フレームi-1である。メモリー1
2の出力は、モーション補償器11へのもう一方の入力を
構成する。画素（pels）の個々のブロックに対して、モ
ーション推定器11は、フレームFi+1とフレームi-1の
画素を比較することによってモーションの最良の推定を
決定する。この最良の推定は、バス100上にモーション
ベクトル信号として配られ、こうして、これはシフト
回路15へとパスされる。回路15はまた前のフレーム
i-1に関する情報をメモリー12から受け、上に述べたモ
ーション ベクトルに従って適当な移行シフトを加え、
入りフレームFi+1画素の予測として使用されるべき“推
定”画素のブロックを出力する。
画素のこの推定ブロックは、減算器20の他方の入力に
パスされ、ここでこれからフレームFi+1の入り画素が引
かれ、“推定エラー”信号が得られる。この推定エラー
は、典型的には、DCT30によって変換され、この出力係
数が量子化器40によって量子化される。こうして量子化
された値は、符号器50によってビットに符号化され、復
号器への伝送を待つためにバッファー60にパスされる。
パスされ、ここでこれからフレームFi+1の入り画素が引
かれ、“推定エラー”信号が得られる。この推定エラー
は、典型的には、DCT30によって変換され、この出力係
数が量子化器40によって量子化される。こうして量子化
された値は、符号器50によってビットに符号化され、復
号器への伝送を待つためにバッファー60にパスされる。
上の説明から、量子化器への入力は、動画イメージの
特性に依存し、結果として、上に説明のように、エンプ
ティングあるいはオーバーフローの可能性を持つ。これ
を回避するために、量子化器40へのフィードバック経路
が提供され、量子化器の粗さがバッファーのオーバーフ
ローが差し迫ったときには増加され、バッファーが空に
なりそうなときには減少される。
特性に依存し、結果として、上に説明のように、エンプ
ティングあるいはオーバーフローの可能性を持つ。これ
を回避するために、量子化器40へのフィードバック経路
が提供され、量子化器の粗さがバッファーのオーバーフ
ローが差し迫ったときには増加され、バッファーが空に
なりそうなときには減少される。
モーション補償符号化の説明を続けるが、量子化器40
の量子化された出力信号は逆DCT41によって逆変換さ
れ、加算器42に加えられる。加算器42はまたシフト回路
15の推定画素を受信するが、これによって、フレーム
i+1の符号化バージョンFi+1が得られ、これが上に説明
されたように次のフレームとともに使用されるようにフ
レーム メモリー12にパスされる。
の量子化された出力信号は逆DCT41によって逆変換さ
れ、加算器42に加えられる。加算器42はまたシフト回路
15の推定画素を受信するが、これによって、フレーム
i+1の符号化バージョンFi+1が得られ、これが上に説明
されたように次のフレームとともに使用されるようにフ
レーム メモリー12にパスされる。
これで従来のモーション補償符号化の説明を終える。
フレームｉ−１及びｉ＋１の符号化されたバージョ
ン、つまり、i-1及びi+1が得られた現在、フレーム
ｉを生成することが可能となる。
ン、つまり、i-1及びi+1が得られた現在、フレーム
ｉを生成することが可能となる。
ｉの生成は、モーション推定器11によって生成され
るモーション ベクトルから開始される。これらは、シ
フト回路13によって、フレームi-1から入り画素を、
おそらく、モーション ベクトルの半分だけシフトする
ことによって、フレームFi内に画素の一つの推定を生成
するために使用される。回路14はまたライン100のモー
ション ベクトルを使用してi+1の符号化された画素
を、おそらく、半分だけ、モーション ベクトルから反
対の方向にシフトするために使用される。
るモーション ベクトルから開始される。これらは、シ
フト回路13によって、フレームi-1から入り画素を、
おそらく、モーション ベクトルの半分だけシフトする
ことによって、フレームFi内に画素の一つの推定を生成
するために使用される。回路14はまたライン100のモー
ション ベクトルを使用してi+1の符号化された画素
を、おそらく、半分だけ、モーション ベクトルから反
対の方向にシフトするために使用される。
シフト回路13及び14によって生成されたこれら二つの
推定は、平均器17内において、フレームｉの最終推定
を生成するために結合される。この挿間された推定は、
通常は非常に良好であるが、ただし、必ずとは言えな
い。
推定は、平均器17内において、フレームｉの最終推定
を生成するために結合される。この挿間された推定は、
通常は非常に良好であるが、ただし、必ずとは言えな
い。
本発明に従って挿間された推定を向上させるために、
減算器43はフレーム メモリー16（Fi）からでる実際の
フレーム データと平均器17の出力の所に表われる推定
フレーム（ｉ）との間の差に対応するエラー信号を計
算する。このエラー信号は、DCT18によって変換され、
量子化器19によって量子化され、符号器44にパスされる
が、これは挿間エラーの大きな発生を検出し、これらを
伝送のために符号化する。こうして挿間されたエラー
は、符号器50からのものと同様にバッファー60にパスさ
れる。同様に、フィードバック経路が量子化器19に、バ
ッファーのオーバーフロー及びアンダーフローに対処す
るために提供される。
減算器43はフレーム メモリー16（Fi）からでる実際の
フレーム データと平均器17の出力の所に表われる推定
フレーム（ｉ）との間の差に対応するエラー信号を計
算する。このエラー信号は、DCT18によって変換され、
量子化器19によって量子化され、符号器44にパスされる
が、これは挿間エラーの大きな発生を検出し、これらを
伝送のために符号化する。こうして挿間されたエラー
は、符号器50からのものと同様にバッファー60にパスさ
れる。同様に、フィードバック経路が量子化器19に、バ
ッファーのオーバーフロー及びアンダーフローに対処す
るために提供される。
第２図に示される復号器は符号器と非常に類似する。
これら要素は、少しの差異を持って符号器内の対応する
要素とミラー関係を持つ。より具体的には、入力はバッ
ファー23内に受信され、信号の特性に基づいてここから
分配される。フレーム符号化コード（例えば、Fi-1及び
Fi+1）は、復号器22に送られ、ここから、DCT-124、加
算器27、メモリー28、及びシフト回路26に送られる。こ
れら要素は、それぞれ、要素41、42、12、及び15に対応
し同様に動作する。これは、符号器内のこれら要素の機
能が復号器をまねることにあるために完全に期待できる
ことである。従って、メモリー28の内容は、これら推定
フレームに対応する。同様に、復号器内の要素39、31及
び32は、それぞれ符号器内の要素13、14及び17に対応
し、同一方法にて動作する。
これら要素は、少しの差異を持って符号器内の対応する
要素とミラー関係を持つ。より具体的には、入力はバッ
ファー23内に受信され、信号の特性に基づいてここから
分配される。フレーム符号化コード（例えば、Fi-1及び
Fi+1）は、復号器22に送られ、ここから、DCT-124、加
算器27、メモリー28、及びシフト回路26に送られる。こ
れら要素は、それぞれ、要素41、42、12、及び15に対応
し同様に動作する。これは、符号器内のこれら要素の機
能が復号器をまねることにあるために完全に期待できる
ことである。従って、メモリー28の内容は、これら推定
フレームに対応する。同様に、復号器内の要素39、31及
び32は、それぞれ符号器内の要素13、14及び17に対応
し、同一方法にて動作する。
これもまたバッファー23から出る画素修正コードは、
復号器25内において復号され、要素34内において、逆変
換される。この修正情報は回路35によって生成された
ｉの推定値に加算され、メモリー33に加えられる。メモ
リー33は、このｉ情報を遅延することによって、
i-1とi+1との間のｉの適切なインターリービングを
可能にする。上のことからわかるように、一つの差異
は、符号器の挿間エラー減算器43が復号器の所では、加
算器35になることである。また、フレーム メモリー28
のもう一つの出力が示されるが、これは、ビデオ出力デ
ィスプレイに対するフレームi-1画素がスイッチ21の
ビデオ出力の所で、フレームi-1画素がシフト回路26
及び39に対して必要とされるのと異なる速度にて読み出
される必要があるためである。
復号器25内において復号され、要素34内において、逆変
換される。この修正情報は回路35によって生成された
ｉの推定値に加算され、メモリー33に加えられる。メモ
リー33は、このｉ情報を遅延することによって、
i-1とi+1との間のｉの適切なインターリービングを
可能にする。上のことからわかるように、一つの差異
は、符号器の挿間エラー減算器43が復号器の所では、加
算器35になることである。また、フレーム メモリー28
のもう一つの出力が示されるが、これは、ビデオ出力デ
ィスプレイに対するフレームi-1画素がスイッチ21の
ビデオ出力の所で、フレームi-1画素がシフト回路26
及び39に対して必要とされるのと異なる速度にて読み出
される必要があるためである。
バッファー23のバッファー サイズとフレーム メモ
リー33に対する必要性との間にトレードオフが存在する
ことに注意する。バッファーが十分に大きなときは、フ
レーム メモリー33は削除することもできる。この場
合、加算器35からのフレームｉ出力は、位置Ｂにある
スイッチ21を介してビデオ出力に直接にパスされる。こ
れに続いて、スイッチ21はそのＡ入力にトグルし、復号
が１フレーム期間だけ停止され、この間にフレーム
i+1がフレーム メモリー28の出力及びスイッチ21のＡ
入力を介して表示される。この間に、復号器バッファー
23はチャネルからのデータにて満たされる。
リー33に対する必要性との間にトレードオフが存在する
ことに注意する。バッファーが十分に大きなときは、フ
レーム メモリー33は削除することもできる。この場
合、加算器35からのフレームｉ出力は、位置Ｂにある
スイッチ21を介してビデオ出力に直接にパスされる。こ
れに続いて、スイッチ21はそのＡ入力にトグルし、復号
が１フレーム期間だけ停止され、この間にフレーム
i+1がフレーム メモリー28の出力及びスイッチ21のＡ
入力を介して表示される。この間に、復号器バッファー
23はチャネルからのデータにて満たされる。
多くの代替構成が基本条件付きモーション補償挿間ア
プローチに対して可能である。例えば、一つ以上のフレ
ームを条件付きにて挿間することもできるが、この場合
は、シフター回路13、14、30及び31がより多才であり、
フレーム メモリー16及び33がより大きなことが要求さ
れる。また、モーションの最良推定を計算するに当たっ
て、モーション推定器11は、条件入力としてフレームFi
画素を取るようにすることが考えられる。これは、モー
ション推定エラー並びに挿間エラーの両方の同時的な低
減を可能にする。当業者においては、本発明の精神及び
範囲から逸脱することなく他の改良を導入することも可
能である。
プローチに対して可能である。例えば、一つ以上のフレ
ームを条件付きにて挿間することもできるが、この場合
は、シフター回路13、14、30及び31がより多才であり、
フレーム メモリー16及び33がより大きなことが要求さ
れる。また、モーションの最良推定を計算するに当たっ
て、モーション推定器11は、条件入力としてフレームFi
画素を取るようにすることが考えられる。これは、モー
ション推定エラー並びに挿間エラーの両方の同時的な低
減を可能にする。当業者においては、本発明の精神及び
範囲から逸脱することなく他の改良を導入することも可
能である。
第１図は本発明の原理に従う符号器のブロック図；そし
て 第２図は本発明の原理に従う復号器のブロック図であ
る。 ＜主要部分の符号の説明＞ モーション推定器……11 平均器……17 コーダ……44、50 フレームメモリ……16 バッファ……60
て 第２図は本発明の原理に従う復号器のブロック図であ
る。 ＜主要部分の符号の説明＞ モーション推定器……11 平均器……17 コーダ……44、50 フレームメモリ……16 バッファ……60
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アチュル プリ アメリカ合衆国 10463 ニューヨーク, ブロンクス，ヴァルドー アヴェニュー 3660 (56)参考文献 特開 昭59−196675（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−3586（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−58390（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−34691（ＪＰ，Ａ) 上倉、茨木、渡辺，蓄積メディア用動 画像符号化方式の検討，テレビジョン学 会技術報告，日本，1989年 ５月22日, Ｖｏｌ．13，Ｎｏ．25，ｐ．13−18 和田，カラー動画像信号の動き補償フ レーム内挿方式，電子情報通信学会技術 研究報告，日本，1988年 ７月22日，Ｖ ｏｌ．88，Ｎｏ．138，ｐ．39−46 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 7/24 - 7/68 ＩＮＳＰＥＣ（ＤＩＡＬＯＧ) ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (12)
- 【請求項１】個々のフレームがブロックに分割される、
連続した複数のフレームからなるビデオ信号を符号化す
る回路であって、該回路が、 いくつかの該フレームの各ブロックに対して、ａ）前の
フレームに対して求められた該ブロックの近似形から得
られる該ブロックの近似形と、ｂ）該ブロックの該近似
形と該ブロックとの推定エラーを表すコードと、を求め
ることによって、いくつかの該フレームのブロックを符
号化する第１の手段と、 該第１の手段で符号化された複数の該フレームの複数の
該ブロックの近似形を結合することによって内挿補間さ
れるべき該フレームのブロックを近似する第２の手段
と、 該第２の手段によって近似されたブロックの画素と内挿
補間されるべきフレーム内の対応する画素とのエラー信
号が所定の閾値を超えた場合に、当該エラー信号を符号
化する第３の手段とを有することを特徴とする回路。 - 【請求項２】個々のフレームがブロックに分割される、
連続した複数のフレームからなるビデオ信号を符号化す
る回路であって、いくつかの該フレームの各ブロックに
対して、ａ）前のフレームに対して求められた該ブロッ
クの近似形から得られる該ブロックの近似形と、ｂ）該
ブロックの該近似形と該ブロックとの推定エラーを表す
コードと、を求めることによって、いくつかの該フレー
ムのブロックを符号化する手段を含む回路において、該
回路は、 該符号化手段で符号化された複数の該フレームの複数の
該ブロックの近似形を結合することによって内挿補間さ
れるべき該フレームのブロックを近似する第２の手段
と、 該第２の手段によって近似されたブロックの画素と内挿
補間されるべきフレーム内の対応する画素とのエラー信
号が所定の閾値を超えた場合に、当該エラー信号を符号
化する第３の手段とを有することを特徴とする回路。 - 【請求項３】特許請求の範囲第２項に記載の回路におい
て、該第３の手段によって画素に対し求められた該コー
ドは、該画素の値と該第２の手段によって近似された該
画素の値との差を表すことを特徴とする回路。 - 【請求項４】特許請求の範囲第２項に記載の回路におい
て、該第２の手段で結合するべく選択された該フレーム
は、該第２の手段で近似されたフレームに先行する、該
第１の手段で符号化されたフレームと、該第２の手段内
で近似されたフレームに後続する、該第１の手段で符号
化されたフレームを含むことを特徴とする回路。 - 【請求項５】特許請求の範囲第４項に記載の回路におい
て、該結合は、該ブロックの推定形の算出を含むことを
特徴とする回路。 - 【請求項６】特許請求の範囲第２項に記載の回路におい
て、該ビデオ信号のフレームの設定された部分が内挿補
間されることを特徴とする回路。 - 【請求項７】特許請求の範囲第６項に記載の回路におい
て、該部分が予め定められた比率で内挿補間されること
を特徴とする回路。 - 【請求項８】特許請求の範囲第２項に記載の回路におい
てさらに、該符号化する手段と該第３の手段によって求
められるコードとの間に置かれるバッファ手段と、出力
ポートとを含むことを特徴とする回路。 - 【請求項９】特許請求の範囲第８項に記載の回路におい
て、該回路は、該第２の手段によって内挿補間すべく選
択されたフレームの部分と、該バッファの占拠レベルに
基づいた該第３の手段によるコード生成を制御すること
を特徴とする回路。 - 【請求項１０】特許請求の範囲第８項に記載の回路にお
いて，該回路は、該バッファがその容量の選択された部
分を超えて占拠しているときに、該第２の手段による内
挿補間に対するフレームと該第３の手段によるコード生
成に対するフレームとを選択することを特徴とする回
路。 - 【請求項１１】特許請求の範囲第７項に記載の回路にお
いて、該第１の手段と該第３の手段とによって生成され
たコードの粗さが該バッファの占拠レベルによって制御
されることを特徴とする回路。 - 【請求項１２】符号化されたビデオ信号を復号する回路
であって、ビデオ信号は連続したフレームからなり、個
々のフレームは複数のブロックを含み、そして該コード
化されたビデオ信号は、近似されたブロックからの推定
エラーを記述するコードと、内挿補間されたブロックか
らのエラー信号を記述するコードとからなり、該回路
は、 近似されたブロックからの推定エラーを記述する該コー
ドからブロック近似を求める手段と、 該ブロック近似と内挿補間されたブロックからのエラー
信号を記述する該コードとに応答して、該内挿補間され
たブロックを求める手段からなることを特徴とする回
路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US413,520 | 1989-09-27 | ||
| US07/413,520 US4958226A (en) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | Conditional motion compensated interpolation of digital motion video |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03133297A JPH03133297A (ja) | 1991-06-06 |
| JP3314929B2 true JP3314929B2 (ja) | 2002-08-19 |
Family
ID=23637538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25877090A Expired - Lifetime JP3314929B2 (ja) | 1989-09-27 | 1990-09-27 | ビデオ信号符号化回路 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4958226A (ja) |
| EP (1) | EP0425089B1 (ja) |
| JP (1) | JP3314929B2 (ja) |
| CA (1) | CA2024135C (ja) |
| DE (1) | DE69021500T2 (ja) |
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