JP4447061B2 - ２値形状信号の符号化方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２値形状信号（Binary Shape Signal）の符号化方法に関し、特に、インターレース２値形状信号を符号化する符号化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
物体（オブジェクト）の位置及び形状を表す２値形状信号は、フレーム（または、ＶＯＰ）内にある、例えば１６×１６個の２値画素よりなる２値アルファブロック（ＢＡＢ）として表現され得る。ここで、２値画素の各々は、背景画素または物体画素を表す、例えば「０」または「２５５」の２値を有する。ＢＡＢは、コンテキストベース算術符号化（ＣＡＥ）技法のような従来のビットマップベース形状符号化技法（bit-map-based shape coding method）を用いて符号化されることができる。
【０００３】
例えば、イントラフレームにおいて、現ＢＡＢは従来のイントラＣＡＥ技法を用いて符号化される。ここで、現ＢＡＢ内にある各々の画素は、現フレームから選択される画素の組から構成されるイントラコンテキストに基づいて算術的に符号化される。イントラフレームにおいて、現ＢＡＢは、どのＣＡＥ技法が更に少ない量の符号化データを生成するかによって、イントラＣＡＥまたはインターＣＡＥ技法を用いて符号化される。インターＣＡＥ技法によると、現ＢＡＢと前フレームに含まれている予め定められた各々の候補ＢＡＢとの間の差分を表すエラーが、先に計算され、最も類似な候補ＢＡＢ及び動きベクトルが動き推定技法によって求められる。ここで、最も類似な候補ＢＡＢは、候補ＢＡＢのうち最も少ないエラーをもたらす候補ＢＡＢを表し、動きベクトルは現ＢＡＢと最も類似な候補ＢＡＢとの間の変位を表す。従って、現ＢＡＢの各画素は、インターコンテキストと、動きベクトルとその動きベクトル推定値（ＭＶＤＰ）との間の差を表す動きベクトルの差分（ＭＶＤ）とに基づいて、例えば可変長符号化（ＶＬＣ）技法などを用いて符号化される。ここで、インターコンテキストは、現フレームで選択される画素のサブ組と、動きベクトルに基づいて前フレームから選択された画素の他のサブ組とから構成される。ＣＡＥ技法及びＭＶＤに対する詳細は、MPEG-4 Video Verification Model Version 7.0,International Organization for Standardization, Coding of Moving Picture and Associated Audio Information, ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 MPEG97/N1642, Bristol, April 1997を参照されたい。
【０００４】
２値形状信号をより効率的に符号化するために、表１にあるモード信号のうちの何れか１つを各ＢＡＢに割当てる。
【０００５】
【表１】
【０００６】
モード１は、ＢＡＢに対するＭＶＤが「０」であり、ＢＡＢは最も類似な候補ＢＡＢによって表れることを意味し、モード２は、ＢＡＢに対するＭＶＤが「０」でない値であり、ＢＡＢは最も類似な候補ＢＡＢによって表れることを意味する。モード1のＢＡＢに対してモード信号のみが符号化され、モード２のＢＡＢはモード信号及びＭＶＤによって表れる。「No Update」を決定するのにおいて、最も類似なＢＡＢの各画素と現ＢＡＢ内にある対応する画素との間の差分によって差分ＢＡＢが形成され、サブブロックのエラーが、例えばサブブロック内にある画素の絶対値の和である場合、差分ＢＡＢに含まれている４×４画素の大きさの４×４個のサブブロックのエラーが予め定められた閾値より小さいか否かを確認する。全てのサブブロックのエラー値が閾値以下である場合は、ＢＡＢはＭＶＤ値によってモード１またはモード２として決定される。
【０００７】
同様に、ＢＡＢ内の画素が全て「０」になる時、４×４サブブロックに対するエラーが閾値以下である場合は、ＢＡＢが「all_0」モード、即ちモード3として符号化される。ＢＡＢ内の画素が全て「２５５」になる時、４×４サブブロックに対するエラーが閾値以下である場合は、ＢＡＢが「all_255」モード、即ちモード４として符号化される。モード３またはモード４のＢＡＢに対しては、モード信号のみが符号化される。ＢＡＢがモード１からモード４までに属しないと、「イントラＣＡＥ」または「インターＣＡＥ」をＢＡＢを符号化するのに採択する。ここで、モード５のＢＡＢは、モード信号及びイントラＣＡＥ法による符号化ＢＡＢデータに表現される。モード６のＢＡＢは、モード信号及びインターＣＡＥによる符号化ＢＡＢデータによって表現され、モード７のＢＡＢは、モード信号、インターＣＡＥによる符号化ＢＡＢデータ、及びＭＶＤによって表現される。
【０００８】
ＭＰＥＧ−４においては、上述したモード決定方式が、２値形状信号をフィールド単位に符号化するよりはフレーム単位に符号化する点において提案されており、２値形状信号の符号化のための方法は発明されていない。２値形状信号をフレーム単位に符号化する点において、１つのフレームまたはＶＯＰ内にある物体の動きが非常に大きければ、符号化の効率が低下されることになる。各フィールド及びフレームで表現される。図１〜図３を参照すると、大きい幅の動きを有する物体が複数のフィールド及び１つのフレームで各々示されている。
【０００９】
図１は上部フィールドを、図２は下部フィールドを、図３は２値形状信号のフレームを各々示す。ここで、フィールド及びフレーム内にある各々の四角形は１つの画素を表し、斜線で表示されている四角形は物体に属する物体画素、白い四角形は背景に属する背景画素である。フレームはフィールドの各々の行を交互に配列することによって求められる。例えば、上部フィールドの行は０番目から（2N-1）番目までの行を有するフレームの偶数の行に位置し、下部フィールドの行はフレームの奇数の行に位置し、各フィールドは正の整数であるＮ個の行を有する。プログレッシブ符号化技法を採択する従来の２値形状信号符号化技法は、２値形状信号をフレーム単位に符号化する。しかし、図１〜図３に示すように、フレーム内の物体の動きが大きい時、空間的な相関性が非常に少ない２値形状信号が符号化されることによって、符号化の効率が低下されるという不都合がある。
【００１０】
今までは、フィールド単位に２値形状信号を符号化し得る方法は提案されていない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の主な目的は、２値形状信号をフィールド単位に符号化して、符号化の効率を向上させ得る２値形状信号符号化方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の好適実施例によれば、各画素が第１及び第２進値のうちの何れか１つを有し、目標ブロックが符号化されるべき現ピクチャーのブロックのうちの何れか１つを表し、Ｍ及びＮは正の整数である時、各々がＭ×Ｎ個の画素よりなる複数のブロックに分けられる複数のピクチャーを有する、２値形状信号の前記目標ブロックを符号化する２値形状信号符号化方法であって、各々がＭ×Ｎ個の画素を有し、各画素が第１及び第２進値である第１及び第２参照ブロックに対して、前記目標ブロックのエラーが予め定められた閾値より大きくなければ、前記目標ブロックのモードを第１及び第２モードとして各々決定する第１段階と、前記第１段階において前記第１及び第２モードが決定されない場合、前記現ピクチャーに対する１つまたは複数の前ピクチャーに対して、前記目標ブロックを動き推定及び動き補償して、動きベクトルと前記目標ブロックと最も類似なブロックを有する動き補償ブロックに対する動きベクトル情報を生成する第２段階と、前記目標ブロックと前記最も類似なブロックとの間の動き補償エラー（ＭＣＥ）と、前記動きベクトルとその推定値との間の動きベクトル差分（ＭＶＤ）とを計算する第３段階と、ＭＶＤが「０」でない場合、ＭＶＤを符号化して符号化ＭＶＤデータを発生する第４段階と、ＭＶＤが「０」であり、ＭＣＥが閾値以下であれば、前記目標ブロックのモードを第３モードとして決定し、ＭＶＤが「０」でない値を有し、ＭＣＥが前記閾値以下であれば、前記目標ブロックのモードを第４モードとして決定する第５段階と、前記第５段階において前記第３または第４モードが決定されない場合、前記現ピクチャーの予め定められた画素に基づいて前記目標ブロックの画素を符号化して生成されるイントラ符号化データと、前記現ピクチャー及び前記動き補償ブロックに含まれている予め定められた画素に基づいて前記目標ブロックの画素を符号化して生成されるインター符号化データとを生成する第６段階と、前記イントラ符号化データのビット数と前記インター符号化データのビット数とを比較する第７段階と、前記イントラ符号化データのビット数が前記インター符号化データのビット数以下であれば、前記目標ブロックのモードを第５モードとして決定する第８段階と、前記第８段階において前記第５モードが決定されない場合、ＭＶＤが「０」であれば前記目標ブロックのモードを第６モードとして決定し、ＭＶＤが「０」でなければ前記目標ブロックのモードを第７モードとして決定する第９段階とを含むことを特徴とする２値形状信号符号化方法が提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施例について図面を参照しながらより詳しく説明する。
【００１４】
本発明によると、２値形状信号をピクチャー単位に効果的に符号化する方法が提供されている。ここで、ピクチャーはフィールドのフレームを表す。本発明の好適な実施例によると、ピクチャーはフィールドとして扱われ、本発明は物体の大きな動きを処理するために、フィールド単位に２値形状信号を符号化することについて示されている。２値形状信号は、前フレーム及び現フレームを有し、前フレームは前上部フィールド及び前下部フィールドに分けられ、現フレームは現上部フィールド及び現下部フィールドに分けられる。本発明による方法は、前上部フィールド、前下部フィールド、現上部フィールド及び現下部フィールドの順にフィールドを処理する。各々のフィールドは、Ｐ及びＱが正の整数である時、Ｐ×Ｑ個の２値画素からなるブロックに分けられる。ここで、各々のブロックは上部フィールドＢＡＢまたは下部フィールドＢＡＢのことを指す。本発明の好適な実施例において、Ｐ及びＱが全て「１６」に定められ、他の好適な実施例においては、Ｐ及びＱが「８」及び「１６」に各々定められる。
【００１５】
図４を参照すると、本発明によるインターレース２値形状信号を符号化する装置が示されている。現上部フィールドＢＡＢデータまたは現下部ＢＡＢデータが、フィールドＢＡＢモード検出部１０に入力される。ここで、現上部フィールドデータは、現上部フィールドＢＡＢの２値画素データを有し、現下部フィールドＢＡＢデータは、現下部フィールドＢＡＢの２値画素データを有する。２値画素データには、２値数（例えば、「２５５」及び「０」）によって物体画素及び背景画素が各々表示される。
【００１６】
フィールドＢＡＢモード検出部１０は、現フィールドＢＡＢの符号化モードが「all_0」または「all_255」であるか否かを調査する。詳しくは、現フィールドＢＡＢは、Ｔ、Ｓが正の整数である時、Ｔ×Ｓ画素の大きさ（例えば、４×４画素の大きさ）に分けられる。ここで、第１実施例の１６×１６画素よりなるフィールドＢＡＢは、４×４個のサブブロックを有し、８×16画素よりなるフィールドＢＡＢは、２×４個のサブブロックを有する。現フィールドＢＡＢのサブブロックと「all_0」フィールドＢＡＢのサブブロックとの間のエラーが予め定められた閾値以下である場合は、現フィールドＢＡＢの符号化モードが「all_0」であることを表す第１の識別信号Ｓ１が生成され、フォーマッティング部６０内にあるモード決定部６２に供給される。ここで、「all_0」フィールドＢＡＢは、全ての画素値が「０」であるフィールドＢＡＢである。現フィールドＢＡＢのサブブロックと「all_255」フィールドＢＡＢのサブブロックとの間のエラーが予め定められた閾値以下である場合は、現フィールドＢＡＢの符号化モードが「all_255」であることを表す第２の識別信号Ｓ１が生成され、フォーマッティング部６０内にあるモード決定部６２に供給される。ここで、「all_255」フィールドＢＡＢは全ての画素値が「２５５」であるフィールドＢＡＢである。
【００１７】
現フィールドＢＡＢの符号化モードが「all_0」でもないし、「all_255」でもない場合は、フィールドＢＡＢモード検出部１０は、現フィールドＢＡＢデータを、フィールドＢＡＢモード選択部２０、動き推定及び補償部３０内にある動き推定部３２、及びフィールド再生部７０内にある第１マルチプレクサ（ＭＵＸ）７２にラインＬ１０を通じて供給する。フィールドＢＡＢモード選択部２０に、動き推定及び補償部３０内にある動き補償部３４から動き補償されたフィールドＢＡＢデータが、ラインＬ３０を通じて供給される。動き推定及び補償の過程は、現ＢＡＢが上部フィールドＢＡＢである場合と、下部フィールドＢＡＢである場合との２つの場合に従って説明される。
【００１８】
フィールド再生部７０内にあるフィールドメモリ７４において、再生されたフィールドデータが格納されている。再生されたフィールドデータは、現フィールドの直前に２つの符号化フィールドに対する情報を表す。現フィールドＢＡＢが現上部フィールドに含まれている上部フィールドＢＡＢであれば、動き推定部３２はフィールドメモリ７４からラインＬ７０を通じて再生された前上部フィールドデータ及び再生された前下部フィールドデータを抽出し、現フィールドＢＡＢが現下部フィールドに含まれている下部フィールドＢＡＢであれば、動き推定部３２はフィールドメモリ７４からラインＬ７０を通じて再生された前下部フィールドデータ及び再生された現上部フィールドデータを抽出する。現フィールドＢＡＢデータは、フィールドＢＡＢモード検出部１０からラインＬ１０を通じて動き推定部３２に印加される。
【００１９】
図５を参照すると、本発明の好適な実施例による動き推定及び補償の過程が示されている。現フレーム１００は、現上部フィールド１１０及び現下部フィールド１２０を有し、前フレーム２００は、前上部フィールド２１０及び前下部フィールド２２０を有する。
【００２０】
現フィールドＢＡＢが、現上部フィールド１１０に含まれている上部フィールドＢＡＢ（例えば、現上部フィールドＢＡＢ１１２）である場合、動き推定部３２は前下部フィールド２２０内にある第１前下部フィールドＢＡＢ２２２を検出する。ここで、第１前下部フィールドＢＡＢ２２２は、前下部フィールド２２０と現上部フィールド１１０内にある現上部フィールドＢＡＢ１１２と同じ位置にある。しかる後に、現上部フィールドＢＡＢ１１２は、前下部フィールド２２０内に形成されている第１前下部探索領域２２６内において画素が１つずつシフトされる。ここで、第１前下部探索領域２２６は、第１前下部フィールド２２２を有する複数の候補フィールドＢＡＢを備える。各々の変位において、現上部フィールドＢＡＢ１１２と対応する候補フィールドＢＡＢとの間のエラーが計算される。
【００２１】
その後、動き推定部３２は、前上部フィールド２１０内にて前上部フィールドＢＡＢ２１２を検出する。ここで、前上部フィールドＢＡＢ２１２は、現上部フィールドＢＡＢ１１２と同じ位置にある。その後、現上部フィールドＢＡＢ１１２は、前上部フィールド２１０内に形成されている前上部探索領域２１４内において画素が１つずつシフトされる。ここで、前上部探索領域２１４は、前上部フィールドＢＡＢ２１２を有する複数の候補フィールドＢＡＢを備える。各々の変位において、現上部フィールドＢＡＢ112と対応する候補フィールドＢＡＢとの間のエラーが計算される。
【００２２】
同様に、現フィールドＢＡＢが現下部フィールド１２０に含まれている下部フィールドＢＡＢ（例えば、現下部フィールドＢＡＢ１２２）である場合、動き推定部３２は現上部フィールド１１０内にある現上部フィールドＢＡＢ１１４を検出する。ここで、現上部フィールドＢＡＢ１１４は、現下部フィールドＢＡＢ１２２と同じ位置にある。しかる後に、現下部フィールドＢＡＢ１２２は、現上部フィールド１１０内に形成されている現上部探索領域１１６内にて画素が１つずつシフトされる。ここで、現上部探索領域１１６は、現上部フィールドＢＡＢ１１４を有する複数の候補フィールドＢＡＢを備える。各々の変位において、現下部フィールドＢＡＢ１２２と対応する候補フィールドＢＡＢとの間のエラーが計算される。
【００２３】
その後、動き推定部３２は、前下部フィールド２２０内にて前下部フィールドＢＡＢ２２４を検出する。ここで、前下部フィールドＢＡＢ２２４は、現下部フィールドＢＡＢ１２２と同じ位置にある。しかる後に、現下部フィールドＢＡＢ１２２は、前下部フィールド２２０内に形成されている第２前下部探索領域２２８内にて画素が１つずつシフトされる。ここで、第２前下部探索領域２２８は、前下部フィールドＢＡＢ２２４を有する複数の候補フィールドＢＡＢを備える。各々の変位において、現下部フィールドＢＡＢ１２２と対応する候補フィールドＢＡＢとの間のエラーが計算される。
【００２４】
上述したように、動き推定部３２は、現フィールドＢＡＢを２つの前フィールドに対して動き推定し、最小エラーを生成する候補フィールドＢＡＢを最適候補フィールドＢＡＢまたは最も類似なフィールドＢＡＢとして選択する。動き推定部３２の出力は、ラインＬ３４の現動きベクトル及びフィールド識別フラグとして、動きベクトル差分（ＭＶＤ）決定部４０内にある動きベクトル（ＭＶ）メモリ４２及び動きベクトル差分（ＭＶＤ）計算部４４と、動き推定部３４とに供給される。ここで、現動きベクトルは、現フィールドＢＡＢと最適候補フィールドＢＡＢとの間の変位を表し、フィールド識別フラグは最適候補フィールドＢＡＢがどのフィールドに属するかを表す。
【００２５】
動きベクトル３４は、フィールドメモリ７４からラインＬ７２を通じて縁取ったフィールドＢＡＢデータを抽出する。縁取ったフィールドＢＡＢデータは、最適候補フィールドＢＡＢ及びその周りの１画素の広さの縁であり、縁取ったフィールドＢＡＢデータは、動き補償されたフィールドＢＡＢデータをフィールドＢＡＢモード選択部２０及び第１ＭＵＸ７２にラインＬ３０を通じて供給される。
【００２６】
ＭＶＤ計算部４４は、ラインＬ３４を通じて動き推定部３２から入力された現動きベクトル及びフィールド識別フラグによって、ＭＶメモリ４２から動きベクトル推定値を抽出する。ここで、動きベクトル推定値は、ＭＰＥＧ-４によって決定された現フィールドＢＡＢの予め定められた隣接するフィールドＢＡＢのうちの１つの動きベクトルである。その後、現動きベクトルと対応する動きベクトル推定値との間の動きベクトル差分（ＭＶＤ）が計算される。ＭＶＤ及びフィールド識別フラグは、動きベクトル差分決定部４０内にあるＭＶＤ符号化部４６及びモード決定部６２に供給される。
【００２７】
ＭＶＤ符号化部４６は、ＭＶＤが「０」でない値を有する場合のみ、ＭＶＤ及びＭＶＤ計算部４４からのフィールド識別フィールドラグを符号化して、符号化ＭＶＤが存在すると、符号化ＭＶＤ及び符号化フィールド識別フラグを符号化ＭＶＤデータとして、コンテキストベース算術符号化部（ＣＡＥ）部５０内にあるインタービット計算部５４−２及び選択部５８と、フォーマッティング部６０内にある第２マルチプレクサ６６にラインＬ４０を通じて供給する。ここで、ＣＡＥ部５０は、イントラＣＡＥ部５２−１及びインターＣＡＥ部５２−２と、イントラビット計算部５４−１及びインタービット計算部５４−２と、比較部５６と、選択部５８とを有する。
【００２８】
一方、ラインＬ１０の現フィールドＢＡＢデータ及びラインＬ３０の動きベクトル補償されたフィールドＢＡＢによって、フィールドＢＡＢモード選択部２０が、現フィールドＢＡＢ及び動き補償されたフィールドＢＡＢに含まれている最適候補フィールドＢＡＢを４×４画素よりなるサブブロックに分ける。現フィールドＢＡＢ内にあるサブブロックと最適候補フィールドＢＡＢ内にある対応するサブブロックとの間のエラーが予め定められた閾値以下である場合、フィールドＢＡＢモード選択部２０は識別信号Ｓ２を生成する。これは、現ＢＡＢフィールドが符号化される必要がないことを表し、Ｓ２はモード決定部６２に供給される。
【００２９】
現フィールドＢＡＢと最適候補フィールドＢＡＢ内にある対応するサブブロックとの間のエラーが予め定められた閾値より大きい場合、フィールドＢＡＢモード選択部２０は現フィールドＢＡＢデータをイントラＣＡＥ部５２−１及びインターＣＡＥ部５２−２に、動き補償されたフィールドＢＡＢデータをインターＣＡＥ部５２−２に供給する。
【００３０】
イントラＣＡＥ部５２−１は、現フィールドＢＡＢその自体及び第１マルチプレクサ７２からラインＬ７６を通じて入力されている現フィールドＢＡＢ周辺に位置した以前に再生されたフィールドＢＡＢに基づいて、現フィールドＢＡＢ内にある各々の画素に対するイントラコンテキストを生成し、生成されたイントラコンテキストに基づいて従来のイントラＣＡＥ技法を用いて現フィールドＢＡＢを符号化する。現フィールドＢＡＢに対するイントラＣＡＥデータは、イントラビット計算部５４−１及び選択部５８に入力される。
【００３１】
イントラビット計算部５４−１は、イントラＣＡＥデータのビット数を計算し、計算されたビット数を比較部５６に供給する。
【００３２】
インターＣＡＥ部５２−２は、ラインＬ７６上の以前に再生されたフィールドＢＡＢ及びフィールドＢＡＢモード選択部２０からの動き補償されたフィールドＢＡＢに基づいて、現フィールドＢＡＢ内にある各々の画素に対するインターコンテキストを生成し、従来のインターＣＡＥ技法に基づいて現フィールドＢＡＢを符号化する。現フィールドＢＡＢに対するインターＣＡＥデータは、インタービット計算部５４−２及び選択部５８に供給される。
【００３３】
インタービット計算部５４−２は、ラインＬ４０上の符号化ＭＶＤデータ及びインターＣＡＥ部５２−２からのインターＣＡＥデータに基づいて、符号化ＭＶＤデータ及びインターＣＡＥデータのビット数を計算し、計算されたビット数を比較部５６に供給する。
【００３４】
比較部５６は、イントラＣＡＥデータのビット数をインターＣＡＥデータ及び符号化ＭＶＤデータのビット数と比較する。イントラＣＡＥデータのビット数がインターＣＡＥデータ及び符号化ＭＶＤデータのビット数より小さい場合、比較部５６は第３の識別信号Ｓ３を選択部５８及びモード決定部６２に供給し、そうでない場合は、第４の識別信号Ｓ３を選択部５８及びモード決定部６２に供給する。
【００３５】
選択部５８は、タイプ３または第４の識別信号によってイントラＣＡＥデータまたはインターＣＡＥデータ及び符号化ＭＶＤデータを選択して、フォーマッティング部６０にある第２マルチプレクサ６６に供給する。
【００３６】
モード決定部６２は、フィールドＢＡＢモード検出部１０、フィールドＢＡＢモード選択部２０、比較部５６、及びＭＶＤ計算部４４から、各々、入力された識別信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及びＭＶＤに基づいて、現フィールドＢＡＢの符号化モードを決定し、決定されたモード信号をフォーマッティング部６０内にあるモード符号化部６４及び第2マルチプレクサ６６と、第１マルチプレクサ７２に供給する。表２には、本発明による現フィールドＢＡＢの符号化モードを決定する方法が表れている。
【００３７】
【表２】
【００３８】
特に、モード１は、Ｓ２が存在しＭＶＤが「０」である時、モード２は、Ｓ２が存在しＭＶＤが「０」でない時、モード3は、タイプ１のＳ１が存在する時、モード４は、タイプ２のＳ１が存在する時、モード５は、ＭＶＤ値に関係せずにタイプ３のＳ３が存在する時、モード６は、タイプ４のＳ３が存在しＭＶＤが「０」である時、モード７は、タイプ４のＳ３が存在しＭＶＤが「０」でない時、現フィールドＢＡＢに対して決定される。ここで、「×」の印は、対応する信号が無効であることを表す。
【００３９】
第１マルチプレクサ７２は、モード決定部６２からのモード信号によって現フィールドＢＡＢに対応するフィールドＢＡＢデータを再生する。言換えれば、第１マルチプレクサ７２は、モード３信号によって「all_0」フィールドＢＡＢをラインＬ７６を通じてフィールドメモリ７４に供給し、モード４信号によって「all_255」フィールドＢＡＢを、モード５、モード６及びモード７信号によって現フィールドＢＡＢを、モード１及びモード２信号によって最適候補フィールドＢＡＢを供給する。
【００４０】
モード符号化部６４は、モード決定部６２からのモード信号を、例えば従来のＶＬＣ技法を用いて符号化し、符号化モード信号を第２マルチプレクサ６６に供給する。
【００４１】
モード決定部６６からのモード信号によって、第２マルチプレクサ６６は、入力された信号を選択的に多重化し、多重化信号を符号化現フィールドＢＡＢデータとして伝送器（図示せず）に伝送のために供給する。符号化現フィールドＢＡＢデータは、モード１またはモード２信号である場合、符号化モード信号及び符号化ＭＶＤデータであり、モード３またはモード４信号である場合には、符号化モード信号であり、モード５信号である場合には、イントラＣＡＥデータであり、モード６またはモード７信号である場合には、符号化モード信号、インターＣＡＥデータ、及び符号化ＭＶＤデータである。モード１またはモード６の場合のようにＭＶＤが「０」である場合、符号化ＭＶＤデータが符号化フィールド識別信号を有することに注目されたい。
【００４２】
図６及び図７を参照すると、本発明によるフィールド単位に２値形状信号を符号化する過程を説明するためのフロー図が示されている。ステップＳ１において、現フィールドＢＡＢ画素が全て「２５５」または「０」に交替できるかを調査し、ステップＳ２においては、図２に示すフィールドＢＡＢモード検出部１０にて行われるように、現フィールドＢＡＢの全ての画素が「０」に交替できるとモード３に、現フィールドＢＡＢの全ての画素が「２５５」に交替できるとモード４に、現フィールドＢＡＢのモードを決定する。現フィールドＢＡＢのモードがモード３またはモード４に決定されると、ステップＳ３においてモード信号が符号化され、符号化モード信号を伝送することによって終了する。
【００４３】
ステップＳ１における調査の結果がＮＯであれば、プロセスはステップＳ４に進む。ここで、現フィールドＢＡＢに対する動き推定及び補償が、図４に示す動き推定及び補償部３０にて行われて、動き補償されたフィールドＢＡＢ、現動きベクトル及びフィールド識別フラグ（ＦＩＦ）を生成する。ステップＳ５において、動き補償エラー（ＭＣＥ）及びＭＶＤが、フィールドＢＡＢモード選択部２０にて計算される。ここで、ＭＣＥは、現フィールドＢＡＢと、動き補償されたフィールドＢＡＢ内に含まれている最適候補フィールドＢＡＢとの間のエラーである。
【００４４】
ステップＳ６において、ＭＣＥは予め定められた閾値（ＴＨ）と比較される。ＭＣＥがＴＨ以下である場合、ステップＳ７に進む。ステップＳ７において、ＭＶＤが「０」であると、現フィールドＢＡＢはモード１として決定され、そうでないと、モード２に決定される。ステップＳ８において、現フィールドＢＡＢのモードがモード１またはモード２であるか否かを調査する。現フィールドＢＡＢにモード１が割当てられたと判明されれば、モード１信号及びステップＳ４にて生成されたＦＩＦがステップＳ９にて符号化され、終了される。現フィールドＢＡＢにモード２が割当てられたと判明されると、モード２信号、ＦＩＦ、及びＭＶＤがステップＳ１０にて符号化され、符号化データを伝送することによって終了する。
【００４５】
ステップＳ６を参照すると、ＭＣＥがＴＨより大きい場合、ノードＢを通じてステップＳ１１に進む。ステップＳ１１において、現フィールドＢＡＢは、イントラＣＡＥ及びインターＣＡＥ符号化方式を用いて符号化され、イントラＣＡＥデータに対応するビット数及びインターＣＡＥデータに対応するビット数が、図４に示めすイントラＣＡＥ部５２−１及びインターＣＡＥ部５２−２と、イントラビット計算部５４−１及びインタービット計算部５４−２について説明されたように、計算される。ステップＳ１２において、イントラＣＡＥビット数がインターＣＡＥビット数以下である場合は、ステップＳ１３に進み、そうでないと、ステップＳ１５に進む。
【００４６】
ステップＳ１３において、現フィールドＢＡＢのモードがモード５に定められ、ステップＳ１４においては、モード５信号が符号化され、符号化モード信号及びイントラＣＡＥデータを伝送することによって終了する。ステップＳ１５において、現フィールドＢＡＢのモードは、ＭＶＤが「０」であると、モード６に、そうでないと、モード７に決定され、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６において、現フィールドＢＡＢのモードがモード６であるか否かを確認する。ステップＳ１６において、モード６として決定されると、モード６信号及びＦＩＦがインターＣＡＥデータと共にステップＳ１７にて符号化されて、伝送され、そして終了する。反面、現フィールドＢＡＢのモードがモード７である場合、ステップＳ１８に進む。最後のステップＳ１８においては、モード７信号、ＦＩＦ、及びＭＶＤが、符号化されインターＣＡＥデータと共に伝送器へ伝送された後、終了する。
【００４７】
本発明が２値形状信号をフィールド単位に符号化することについて説明したが、２値形状信号をフレーム単位に符号化することにおいても、同じ方式を拡張することができる。このような例において、動き推定及び補償の過程は２つの前フィールドの代わりに前フレームに対して行われるだろう。
【００４８】
上記において、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。
【００４９】
【発明の効果】
従って、本発明によれば、２値形状信号をフィールド単位に符号化することによって、映像信号の符号化効率をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】２値形状信号における上部フィールドを示す模式図。
【図２】２値形状信号における下部フィールドを示す模式図。
【図３】２値形状信号におけるフレームを示す模式図。
【図４】本発明による２値形状信号符号化装置のブロック図。
【図５】本発明によるフィールドＢＡＢの動き推定の過程を示す模式図。
【図６】本発明による２値形状信号符号化方法を説明するためのフロー図。
【図７】本発明による２値形状信号符号化方法を説明するためのフロー図。
【符号の説明】
１０ フィールドＢＡＢモード検出部
２０ フィールドＢＡＢモード選択部
３０ 動き推定及び補償部
３２ 動き推定部
３４ 動き補償部
４０ 動きベクトル（ＭＶ）決定部
４２ ＭＶメモリ
４４ 動きベクトル差分（ＭＶＤ）計算部
４６ ＭＶＤ符号化部
５０ コンテキストベース算術符号化（ＣＡＥ）部
５２−１ イントラＣＡＥ部
５２−２ インターＣＡＥ部
５４−１ イントラビット計算部
５４−２ インタービット計算部
５６ 比較部
５８ 選択部
６０ フォーマッティング部
６２ モード決定部
６４ モード符号化部
６６ 第２ＭＵＸ
７０ フィールド再生部
７２ 第１ＭＵＸ
７４ フィールドメモリ
【発明の属する技術分野】
本発明は、２値形状信号（Binary Shape Signal）の符号化方法に関し、特に、インターレース２値形状信号を符号化する符号化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
物体（オブジェクト）の位置及び形状を表す２値形状信号は、フレーム（または、ＶＯＰ）内にある、例えば１６×１６個の２値画素よりなる２値アルファブロック（ＢＡＢ）として表現され得る。ここで、２値画素の各々は、背景画素または物体画素を表す、例えば「０」または「２５５」の２値を有する。ＢＡＢは、コンテキストベース算術符号化（ＣＡＥ）技法のような従来のビットマップベース形状符号化技法（bit-map-based shape coding method）を用いて符号化されることができる。
【０００３】
例えば、イントラフレームにおいて、現ＢＡＢは従来のイントラＣＡＥ技法を用いて符号化される。ここで、現ＢＡＢ内にある各々の画素は、現フレームから選択される画素の組から構成されるイントラコンテキストに基づいて算術的に符号化される。イントラフレームにおいて、現ＢＡＢは、どのＣＡＥ技法が更に少ない量の符号化データを生成するかによって、イントラＣＡＥまたはインターＣＡＥ技法を用いて符号化される。インターＣＡＥ技法によると、現ＢＡＢと前フレームに含まれている予め定められた各々の候補ＢＡＢとの間の差分を表すエラーが、先に計算され、最も類似な候補ＢＡＢ及び動きベクトルが動き推定技法によって求められる。ここで、最も類似な候補ＢＡＢは、候補ＢＡＢのうち最も少ないエラーをもたらす候補ＢＡＢを表し、動きベクトルは現ＢＡＢと最も類似な候補ＢＡＢとの間の変位を表す。従って、現ＢＡＢの各画素は、インターコンテキストと、動きベクトルとその動きベクトル推定値（ＭＶＤＰ）との間の差を表す動きベクトルの差分（ＭＶＤ）とに基づいて、例えば可変長符号化（ＶＬＣ）技法などを用いて符号化される。ここで、インターコンテキストは、現フレームで選択される画素のサブ組と、動きベクトルに基づいて前フレームから選択された画素の他のサブ組とから構成される。ＣＡＥ技法及びＭＶＤに対する詳細は、MPEG-4 Video Verification Model Version 7.0,International Organization for Standardization, Coding of Moving Picture and Associated Audio Information, ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 MPEG97/N1642, Bristol, April 1997を参照されたい。
【０００４】
２値形状信号をより効率的に符号化するために、表１にあるモード信号のうちの何れか１つを各ＢＡＢに割当てる。
【０００５】
【表１】
モード１は、ＢＡＢに対するＭＶＤが「０」であり、ＢＡＢは最も類似な候補ＢＡＢによって表れることを意味し、モード２は、ＢＡＢに対するＭＶＤが「０」でない値であり、ＢＡＢは最も類似な候補ＢＡＢによって表れることを意味する。モード1のＢＡＢに対してモード信号のみが符号化され、モード２のＢＡＢはモード信号及びＭＶＤによって表れる。「No Update」を決定するのにおいて、最も類似なＢＡＢの各画素と現ＢＡＢ内にある対応する画素との間の差分によって差分ＢＡＢが形成され、サブブロックのエラーが、例えばサブブロック内にある画素の絶対値の和である場合、差分ＢＡＢに含まれている４×４画素の大きさの４×４個のサブブロックのエラーが予め定められた閾値より小さいか否かを確認する。全てのサブブロックのエラー値が閾値以下である場合は、ＢＡＢはＭＶＤ値によってモード１またはモード２として決定される。
【０００７】
同様に、ＢＡＢ内の画素が全て「０」になる時、４×４サブブロックに対するエラーが閾値以下である場合は、ＢＡＢが「all_0」モード、即ちモード3として符号化される。ＢＡＢ内の画素が全て「２５５」になる時、４×４サブブロックに対するエラーが閾値以下である場合は、ＢＡＢが「all_255」モード、即ちモード４として符号化される。モード３またはモード４のＢＡＢに対しては、モード信号のみが符号化される。ＢＡＢがモード１からモード４までに属しないと、「イントラＣＡＥ」または「インターＣＡＥ」をＢＡＢを符号化するのに採択する。ここで、モード５のＢＡＢは、モード信号及びイントラＣＡＥ法による符号化ＢＡＢデータに表現される。モード６のＢＡＢは、モード信号及びインターＣＡＥによる符号化ＢＡＢデータによって表現され、モード７のＢＡＢは、モード信号、インターＣＡＥによる符号化ＢＡＢデータ、及びＭＶＤによって表現される。
【０００８】
ＭＰＥＧ−４においては、上述したモード決定方式が、２値形状信号をフィールド単位に符号化するよりはフレーム単位に符号化する点において提案されており、２値形状信号の符号化のための方法は発明されていない。２値形状信号をフレーム単位に符号化する点において、１つのフレームまたはＶＯＰ内にある物体の動きが非常に大きければ、符号化の効率が低下されることになる。各フィールド及びフレームで表現される。図１〜図３を参照すると、大きい幅の動きを有する物体が複数のフィールド及び１つのフレームで各々示されている。
【０００９】
図１は上部フィールドを、図２は下部フィールドを、図３は２値形状信号のフレームを各々示す。ここで、フィールド及びフレーム内にある各々の四角形は１つの画素を表し、斜線で表示されている四角形は物体に属する物体画素、白い四角形は背景に属する背景画素である。フレームはフィールドの各々の行を交互に配列することによって求められる。例えば、上部フィールドの行は０番目から（2N-1）番目までの行を有するフレームの偶数の行に位置し、下部フィールドの行はフレームの奇数の行に位置し、各フィールドは正の整数であるＮ個の行を有する。プログレッシブ符号化技法を採択する従来の２値形状信号符号化技法は、２値形状信号をフレーム単位に符号化する。しかし、図１〜図３に示すように、フレーム内の物体の動きが大きい時、空間的な相関性が非常に少ない２値形状信号が符号化されることによって、符号化の効率が低下されるという不都合がある。
【００１０】
今までは、フィールド単位に２値形状信号を符号化し得る方法は提案されていない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の主な目的は、２値形状信号をフィールド単位に符号化して、符号化の効率を向上させ得る２値形状信号符号化方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の好適実施例によれば、各画素が第１及び第２進値のうちの何れか１つを有し、目標ブロックが符号化されるべき現ピクチャーのブロックのうちの何れか１つを表し、Ｍ及びＮは正の整数である時、各々がＭ×Ｎ個の画素よりなる複数のブロックに分けられる複数のピクチャーを有する、２値形状信号の前記目標ブロックを符号化する２値形状信号符号化方法であって、各々がＭ×Ｎ個の画素を有し、各画素が第１及び第２進値である第１及び第２参照ブロックに対して、前記目標ブロックのエラーが予め定められた閾値より大きくなければ、前記目標ブロックのモードを第１及び第２モードとして各々決定する第１段階と、前記第１段階において前記第１及び第２モードが決定されない場合、前記現ピクチャーに対する１つまたは複数の前ピクチャーに対して、前記目標ブロックを動き推定及び動き補償して、動きベクトルと前記目標ブロックと最も類似なブロックを有する動き補償ブロックに対する動きベクトル情報を生成する第２段階と、前記目標ブロックと前記最も類似なブロックとの間の動き補償エラー（ＭＣＥ）と、前記動きベクトルとその推定値との間の動きベクトル差分（ＭＶＤ）とを計算する第３段階と、ＭＶＤが「０」でない場合、ＭＶＤを符号化して符号化ＭＶＤデータを発生する第４段階と、ＭＶＤが「０」であり、ＭＣＥが閾値以下であれば、前記目標ブロックのモードを第３モードとして決定し、ＭＶＤが「０」でない値を有し、ＭＣＥが前記閾値以下であれば、前記目標ブロックのモードを第４モードとして決定する第５段階と、前記第５段階において前記第３または第４モードが決定されない場合、前記現ピクチャーの予め定められた画素に基づいて前記目標ブロックの画素を符号化して生成されるイントラ符号化データと、前記現ピクチャー及び前記動き補償ブロックに含まれている予め定められた画素に基づいて前記目標ブロックの画素を符号化して生成されるインター符号化データとを生成する第６段階と、前記イントラ符号化データのビット数と前記インター符号化データのビット数とを比較する第７段階と、前記イントラ符号化データのビット数が前記インター符号化データのビット数以下であれば、前記目標ブロックのモードを第５モードとして決定する第８段階と、前記第８段階において前記第５モードが決定されない場合、ＭＶＤが「０」であれば前記目標ブロックのモードを第６モードとして決定し、ＭＶＤが「０」でなければ前記目標ブロックのモードを第７モードとして決定する第９段階とを含むことを特徴とする２値形状信号符号化方法が提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施例について図面を参照しながらより詳しく説明する。
【００１４】
本発明によると、２値形状信号をピクチャー単位に効果的に符号化する方法が提供されている。ここで、ピクチャーはフィールドのフレームを表す。本発明の好適な実施例によると、ピクチャーはフィールドとして扱われ、本発明は物体の大きな動きを処理するために、フィールド単位に２値形状信号を符号化することについて示されている。２値形状信号は、前フレーム及び現フレームを有し、前フレームは前上部フィールド及び前下部フィールドに分けられ、現フレームは現上部フィールド及び現下部フィールドに分けられる。本発明による方法は、前上部フィールド、前下部フィールド、現上部フィールド及び現下部フィールドの順にフィールドを処理する。各々のフィールドは、Ｐ及びＱが正の整数である時、Ｐ×Ｑ個の２値画素からなるブロックに分けられる。ここで、各々のブロックは上部フィールドＢＡＢまたは下部フィールドＢＡＢのことを指す。本発明の好適な実施例において、Ｐ及びＱが全て「１６」に定められ、他の好適な実施例においては、Ｐ及びＱが「８」及び「１６」に各々定められる。
【００１５】
図４を参照すると、本発明によるインターレース２値形状信号を符号化する装置が示されている。現上部フィールドＢＡＢデータまたは現下部ＢＡＢデータが、フィールドＢＡＢモード検出部１０に入力される。ここで、現上部フィールドデータは、現上部フィールドＢＡＢの２値画素データを有し、現下部フィールドＢＡＢデータは、現下部フィールドＢＡＢの２値画素データを有する。２値画素データには、２値数（例えば、「２５５」及び「０」）によって物体画素及び背景画素が各々表示される。
【００１６】
フィールドＢＡＢモード検出部１０は、現フィールドＢＡＢの符号化モードが「all_0」または「all_255」であるか否かを調査する。詳しくは、現フィールドＢＡＢは、Ｔ、Ｓが正の整数である時、Ｔ×Ｓ画素の大きさ（例えば、４×４画素の大きさ）に分けられる。ここで、第１実施例の１６×１６画素よりなるフィールドＢＡＢは、４×４個のサブブロックを有し、８×16画素よりなるフィールドＢＡＢは、２×４個のサブブロックを有する。現フィールドＢＡＢのサブブロックと「all_0」フィールドＢＡＢのサブブロックとの間のエラーが予め定められた閾値以下である場合は、現フィールドＢＡＢの符号化モードが「all_0」であることを表す第１の識別信号Ｓ１が生成され、フォーマッティング部６０内にあるモード決定部６２に供給される。ここで、「all_0」フィールドＢＡＢは、全ての画素値が「０」であるフィールドＢＡＢである。現フィールドＢＡＢのサブブロックと「all_255」フィールドＢＡＢのサブブロックとの間のエラーが予め定められた閾値以下である場合は、現フィールドＢＡＢの符号化モードが「all_255」であることを表す第２の識別信号Ｓ１が生成され、フォーマッティング部６０内にあるモード決定部６２に供給される。ここで、「all_255」フィールドＢＡＢは全ての画素値が「２５５」であるフィールドＢＡＢである。
【００１７】
現フィールドＢＡＢの符号化モードが「all_0」でもないし、「all_255」でもない場合は、フィールドＢＡＢモード検出部１０は、現フィールドＢＡＢデータを、フィールドＢＡＢモード選択部２０、動き推定及び補償部３０内にある動き推定部３２、及びフィールド再生部７０内にある第１マルチプレクサ（ＭＵＸ）７２にラインＬ１０を通じて供給する。フィールドＢＡＢモード選択部２０に、動き推定及び補償部３０内にある動き補償部３４から動き補償されたフィールドＢＡＢデータが、ラインＬ３０を通じて供給される。動き推定及び補償の過程は、現ＢＡＢが上部フィールドＢＡＢである場合と、下部フィールドＢＡＢである場合との２つの場合に従って説明される。
【００１８】
フィールド再生部７０内にあるフィールドメモリ７４において、再生されたフィールドデータが格納されている。再生されたフィールドデータは、現フィールドの直前に２つの符号化フィールドに対する情報を表す。現フィールドＢＡＢが現上部フィールドに含まれている上部フィールドＢＡＢであれば、動き推定部３２はフィールドメモリ７４からラインＬ７０を通じて再生された前上部フィールドデータ及び再生された前下部フィールドデータを抽出し、現フィールドＢＡＢが現下部フィールドに含まれている下部フィールドＢＡＢであれば、動き推定部３２はフィールドメモリ７４からラインＬ７０を通じて再生された前下部フィールドデータ及び再生された現上部フィールドデータを抽出する。現フィールドＢＡＢデータは、フィールドＢＡＢモード検出部１０からラインＬ１０を通じて動き推定部３２に印加される。
【００１９】
図５を参照すると、本発明の好適な実施例による動き推定及び補償の過程が示されている。現フレーム１００は、現上部フィールド１１０及び現下部フィールド１２０を有し、前フレーム２００は、前上部フィールド２１０及び前下部フィールド２２０を有する。
【００２０】
現フィールドＢＡＢが、現上部フィールド１１０に含まれている上部フィールドＢＡＢ（例えば、現上部フィールドＢＡＢ１１２）である場合、動き推定部３２は前下部フィールド２２０内にある第１前下部フィールドＢＡＢ２２２を検出する。ここで、第１前下部フィールドＢＡＢ２２２は、前下部フィールド２２０と現上部フィールド１１０内にある現上部フィールドＢＡＢ１１２と同じ位置にある。しかる後に、現上部フィールドＢＡＢ１１２は、前下部フィールド２２０内に形成されている第１前下部探索領域２２６内において画素が１つずつシフトされる。ここで、第１前下部探索領域２２６は、第１前下部フィールド２２２を有する複数の候補フィールドＢＡＢを備える。各々の変位において、現上部フィールドＢＡＢ１１２と対応する候補フィールドＢＡＢとの間のエラーが計算される。
【００２１】
その後、動き推定部３２は、前上部フィールド２１０内にて前上部フィールドＢＡＢ２１２を検出する。ここで、前上部フィールドＢＡＢ２１２は、現上部フィールドＢＡＢ１１２と同じ位置にある。その後、現上部フィールドＢＡＢ１１２は、前上部フィールド２１０内に形成されている前上部探索領域２１４内において画素が１つずつシフトされる。ここで、前上部探索領域２１４は、前上部フィールドＢＡＢ２１２を有する複数の候補フィールドＢＡＢを備える。各々の変位において、現上部フィールドＢＡＢ112と対応する候補フィールドＢＡＢとの間のエラーが計算される。
【００２２】
同様に、現フィールドＢＡＢが現下部フィールド１２０に含まれている下部フィールドＢＡＢ（例えば、現下部フィールドＢＡＢ１２２）である場合、動き推定部３２は現上部フィールド１１０内にある現上部フィールドＢＡＢ１１４を検出する。ここで、現上部フィールドＢＡＢ１１４は、現下部フィールドＢＡＢ１２２と同じ位置にある。しかる後に、現下部フィールドＢＡＢ１２２は、現上部フィールド１１０内に形成されている現上部探索領域１１６内にて画素が１つずつシフトされる。ここで、現上部探索領域１１６は、現上部フィールドＢＡＢ１１４を有する複数の候補フィールドＢＡＢを備える。各々の変位において、現下部フィールドＢＡＢ１２２と対応する候補フィールドＢＡＢとの間のエラーが計算される。
【００２３】
その後、動き推定部３２は、前下部フィールド２２０内にて前下部フィールドＢＡＢ２２４を検出する。ここで、前下部フィールドＢＡＢ２２４は、現下部フィールドＢＡＢ１２２と同じ位置にある。しかる後に、現下部フィールドＢＡＢ１２２は、前下部フィールド２２０内に形成されている第２前下部探索領域２２８内にて画素が１つずつシフトされる。ここで、第２前下部探索領域２２８は、前下部フィールドＢＡＢ２２４を有する複数の候補フィールドＢＡＢを備える。各々の変位において、現下部フィールドＢＡＢ１２２と対応する候補フィールドＢＡＢとの間のエラーが計算される。
【００２４】
上述したように、動き推定部３２は、現フィールドＢＡＢを２つの前フィールドに対して動き推定し、最小エラーを生成する候補フィールドＢＡＢを最適候補フィールドＢＡＢまたは最も類似なフィールドＢＡＢとして選択する。動き推定部３２の出力は、ラインＬ３４の現動きベクトル及びフィールド識別フラグとして、動きベクトル差分（ＭＶＤ）決定部４０内にある動きベクトル（ＭＶ）メモリ４２及び動きベクトル差分（ＭＶＤ）計算部４４と、動き推定部３４とに供給される。ここで、現動きベクトルは、現フィールドＢＡＢと最適候補フィールドＢＡＢとの間の変位を表し、フィールド識別フラグは最適候補フィールドＢＡＢがどのフィールドに属するかを表す。
【００２５】
動きベクトル３４は、フィールドメモリ７４からラインＬ７２を通じて縁取ったフィールドＢＡＢデータを抽出する。縁取ったフィールドＢＡＢデータは、最適候補フィールドＢＡＢ及びその周りの１画素の広さの縁であり、縁取ったフィールドＢＡＢデータは、動き補償されたフィールドＢＡＢデータをフィールドＢＡＢモード選択部２０及び第１ＭＵＸ７２にラインＬ３０を通じて供給される。
【００２６】
ＭＶＤ計算部４４は、ラインＬ３４を通じて動き推定部３２から入力された現動きベクトル及びフィールド識別フラグによって、ＭＶメモリ４２から動きベクトル推定値を抽出する。ここで、動きベクトル推定値は、ＭＰＥＧ-４によって決定された現フィールドＢＡＢの予め定められた隣接するフィールドＢＡＢのうちの１つの動きベクトルである。その後、現動きベクトルと対応する動きベクトル推定値との間の動きベクトル差分（ＭＶＤ）が計算される。ＭＶＤ及びフィールド識別フラグは、動きベクトル差分決定部４０内にあるＭＶＤ符号化部４６及びモード決定部６２に供給される。
【００２７】
ＭＶＤ符号化部４６は、ＭＶＤが「０」でない値を有する場合のみ、ＭＶＤ及びＭＶＤ計算部４４からのフィールド識別フィールドラグを符号化して、符号化ＭＶＤが存在すると、符号化ＭＶＤ及び符号化フィールド識別フラグを符号化ＭＶＤデータとして、コンテキストベース算術符号化部（ＣＡＥ）部５０内にあるインタービット計算部５４−２及び選択部５８と、フォーマッティング部６０内にある第２マルチプレクサ６６にラインＬ４０を通じて供給する。ここで、ＣＡＥ部５０は、イントラＣＡＥ部５２−１及びインターＣＡＥ部５２−２と、イントラビット計算部５４−１及びインタービット計算部５４−２と、比較部５６と、選択部５８とを有する。
【００２８】
一方、ラインＬ１０の現フィールドＢＡＢデータ及びラインＬ３０の動きベクトル補償されたフィールドＢＡＢによって、フィールドＢＡＢモード選択部２０が、現フィールドＢＡＢ及び動き補償されたフィールドＢＡＢに含まれている最適候補フィールドＢＡＢを４×４画素よりなるサブブロックに分ける。現フィールドＢＡＢ内にあるサブブロックと最適候補フィールドＢＡＢ内にある対応するサブブロックとの間のエラーが予め定められた閾値以下である場合、フィールドＢＡＢモード選択部２０は識別信号Ｓ２を生成する。これは、現ＢＡＢフィールドが符号化される必要がないことを表し、Ｓ２はモード決定部６２に供給される。
【００２９】
現フィールドＢＡＢと最適候補フィールドＢＡＢ内にある対応するサブブロックとの間のエラーが予め定められた閾値より大きい場合、フィールドＢＡＢモード選択部２０は現フィールドＢＡＢデータをイントラＣＡＥ部５２−１及びインターＣＡＥ部５２−２に、動き補償されたフィールドＢＡＢデータをインターＣＡＥ部５２−２に供給する。
【００３０】
イントラＣＡＥ部５２−１は、現フィールドＢＡＢその自体及び第１マルチプレクサ７２からラインＬ７６を通じて入力されている現フィールドＢＡＢ周辺に位置した以前に再生されたフィールドＢＡＢに基づいて、現フィールドＢＡＢ内にある各々の画素に対するイントラコンテキストを生成し、生成されたイントラコンテキストに基づいて従来のイントラＣＡＥ技法を用いて現フィールドＢＡＢを符号化する。現フィールドＢＡＢに対するイントラＣＡＥデータは、イントラビット計算部５４−１及び選択部５８に入力される。
【００３１】
イントラビット計算部５４−１は、イントラＣＡＥデータのビット数を計算し、計算されたビット数を比較部５６に供給する。
【００３２】
インターＣＡＥ部５２−２は、ラインＬ７６上の以前に再生されたフィールドＢＡＢ及びフィールドＢＡＢモード選択部２０からの動き補償されたフィールドＢＡＢに基づいて、現フィールドＢＡＢ内にある各々の画素に対するインターコンテキストを生成し、従来のインターＣＡＥ技法に基づいて現フィールドＢＡＢを符号化する。現フィールドＢＡＢに対するインターＣＡＥデータは、インタービット計算部５４−２及び選択部５８に供給される。
【００３３】
インタービット計算部５４−２は、ラインＬ４０上の符号化ＭＶＤデータ及びインターＣＡＥ部５２−２からのインターＣＡＥデータに基づいて、符号化ＭＶＤデータ及びインターＣＡＥデータのビット数を計算し、計算されたビット数を比較部５６に供給する。
【００３４】
比較部５６は、イントラＣＡＥデータのビット数をインターＣＡＥデータ及び符号化ＭＶＤデータのビット数と比較する。イントラＣＡＥデータのビット数がインターＣＡＥデータ及び符号化ＭＶＤデータのビット数より小さい場合、比較部５６は第３の識別信号Ｓ３を選択部５８及びモード決定部６２に供給し、そうでない場合は、第４の識別信号Ｓ３を選択部５８及びモード決定部６２に供給する。
【００３５】
選択部５８は、タイプ３または第４の識別信号によってイントラＣＡＥデータまたはインターＣＡＥデータ及び符号化ＭＶＤデータを選択して、フォーマッティング部６０にある第２マルチプレクサ６６に供給する。
【００３６】
モード決定部６２は、フィールドＢＡＢモード検出部１０、フィールドＢＡＢモード選択部２０、比較部５６、及びＭＶＤ計算部４４から、各々、入力された識別信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及びＭＶＤに基づいて、現フィールドＢＡＢの符号化モードを決定し、決定されたモード信号をフォーマッティング部６０内にあるモード符号化部６４及び第2マルチプレクサ６６と、第１マルチプレクサ７２に供給する。表２には、本発明による現フィールドＢＡＢの符号化モードを決定する方法が表れている。
【００３７】
【表２】
特に、モード１は、Ｓ２が存在しＭＶＤが「０」である時、モード２は、Ｓ２が存在しＭＶＤが「０」でない時、モード3は、タイプ１のＳ１が存在する時、モード４は、タイプ２のＳ１が存在する時、モード５は、ＭＶＤ値に関係せずにタイプ３のＳ３が存在する時、モード６は、タイプ４のＳ３が存在しＭＶＤが「０」である時、モード７は、タイプ４のＳ３が存在しＭＶＤが「０」でない時、現フィールドＢＡＢに対して決定される。ここで、「×」の印は、対応する信号が無効であることを表す。
【００３９】
第１マルチプレクサ７２は、モード決定部６２からのモード信号によって現フィールドＢＡＢに対応するフィールドＢＡＢデータを再生する。言換えれば、第１マルチプレクサ７２は、モード３信号によって「all_0」フィールドＢＡＢをラインＬ７６を通じてフィールドメモリ７４に供給し、モード４信号によって「all_255」フィールドＢＡＢを、モード５、モード６及びモード７信号によって現フィールドＢＡＢを、モード１及びモード２信号によって最適候補フィールドＢＡＢを供給する。
【００４０】
モード符号化部６４は、モード決定部６２からのモード信号を、例えば従来のＶＬＣ技法を用いて符号化し、符号化モード信号を第２マルチプレクサ６６に供給する。
【００４１】
モード決定部６６からのモード信号によって、第２マルチプレクサ６６は、入力された信号を選択的に多重化し、多重化信号を符号化現フィールドＢＡＢデータとして伝送器（図示せず）に伝送のために供給する。符号化現フィールドＢＡＢデータは、モード１またはモード２信号である場合、符号化モード信号及び符号化ＭＶＤデータであり、モード３またはモード４信号である場合には、符号化モード信号であり、モード５信号である場合には、イントラＣＡＥデータであり、モード６またはモード７信号である場合には、符号化モード信号、インターＣＡＥデータ、及び符号化ＭＶＤデータである。モード１またはモード６の場合のようにＭＶＤが「０」である場合、符号化ＭＶＤデータが符号化フィールド識別信号を有することに注目されたい。
【００４２】
図６及び図７を参照すると、本発明によるフィールド単位に２値形状信号を符号化する過程を説明するためのフロー図が示されている。ステップＳ１において、現フィールドＢＡＢ画素が全て「２５５」または「０」に交替できるかを調査し、ステップＳ２においては、図２に示すフィールドＢＡＢモード検出部１０にて行われるように、現フィールドＢＡＢの全ての画素が「０」に交替できるとモード３に、現フィールドＢＡＢの全ての画素が「２５５」に交替できるとモード４に、現フィールドＢＡＢのモードを決定する。現フィールドＢＡＢのモードがモード３またはモード４に決定されると、ステップＳ３においてモード信号が符号化され、符号化モード信号を伝送することによって終了する。
【００４３】
ステップＳ１における調査の結果がＮＯであれば、プロセスはステップＳ４に進む。ここで、現フィールドＢＡＢに対する動き推定及び補償が、図４に示す動き推定及び補償部３０にて行われて、動き補償されたフィールドＢＡＢ、現動きベクトル及びフィールド識別フラグ（ＦＩＦ）を生成する。ステップＳ５において、動き補償エラー（ＭＣＥ）及びＭＶＤが、フィールドＢＡＢモード選択部２０にて計算される。ここで、ＭＣＥは、現フィールドＢＡＢと、動き補償されたフィールドＢＡＢ内に含まれている最適候補フィールドＢＡＢとの間のエラーである。
【００４４】
ステップＳ６において、ＭＣＥは予め定められた閾値（ＴＨ）と比較される。ＭＣＥがＴＨ以下である場合、ステップＳ７に進む。ステップＳ７において、ＭＶＤが「０」であると、現フィールドＢＡＢはモード１として決定され、そうでないと、モード２に決定される。ステップＳ８において、現フィールドＢＡＢのモードがモード１またはモード２であるか否かを調査する。現フィールドＢＡＢにモード１が割当てられたと判明されれば、モード１信号及びステップＳ４にて生成されたＦＩＦがステップＳ９にて符号化され、終了される。現フィールドＢＡＢにモード２が割当てられたと判明されると、モード２信号、ＦＩＦ、及びＭＶＤがステップＳ１０にて符号化され、符号化データを伝送することによって終了する。
【００４５】
ステップＳ６を参照すると、ＭＣＥがＴＨより大きい場合、ノードＢを通じてステップＳ１１に進む。ステップＳ１１において、現フィールドＢＡＢは、イントラＣＡＥ及びインターＣＡＥ符号化方式を用いて符号化され、イントラＣＡＥデータに対応するビット数及びインターＣＡＥデータに対応するビット数が、図４に示めすイントラＣＡＥ部５２−１及びインターＣＡＥ部５２−２と、イントラビット計算部５４−１及びインタービット計算部５４−２について説明されたように、計算される。ステップＳ１２において、イントラＣＡＥビット数がインターＣＡＥビット数以下である場合は、ステップＳ１３に進み、そうでないと、ステップＳ１５に進む。
【００４６】
ステップＳ１３において、現フィールドＢＡＢのモードがモード５に定められ、ステップＳ１４においては、モード５信号が符号化され、符号化モード信号及びイントラＣＡＥデータを伝送することによって終了する。ステップＳ１５において、現フィールドＢＡＢのモードは、ＭＶＤが「０」であると、モード６に、そうでないと、モード７に決定され、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６において、現フィールドＢＡＢのモードがモード６であるか否かを確認する。ステップＳ１６において、モード６として決定されると、モード６信号及びＦＩＦがインターＣＡＥデータと共にステップＳ１７にて符号化されて、伝送され、そして終了する。反面、現フィールドＢＡＢのモードがモード７である場合、ステップＳ１８に進む。最後のステップＳ１８においては、モード７信号、ＦＩＦ、及びＭＶＤが、符号化されインターＣＡＥデータと共に伝送器へ伝送された後、終了する。
【００４７】
本発明が２値形状信号をフィールド単位に符号化することについて説明したが、２値形状信号をフレーム単位に符号化することにおいても、同じ方式を拡張することができる。このような例において、動き推定及び補償の過程は２つの前フィールドの代わりに前フレームに対して行われるだろう。
【００４８】
上記において、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。
【００４９】
【発明の効果】
従って、本発明によれば、２値形状信号をフィールド単位に符号化することによって、映像信号の符号化効率をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】２値形状信号における上部フィールドを示す模式図。
【図２】２値形状信号における下部フィールドを示す模式図。
【図３】２値形状信号におけるフレームを示す模式図。
【図４】本発明による２値形状信号符号化装置のブロック図。
【図５】本発明によるフィールドＢＡＢの動き推定の過程を示す模式図。
【図６】本発明による２値形状信号符号化方法を説明するためのフロー図。
【図７】本発明による２値形状信号符号化方法を説明するためのフロー図。
【符号の説明】
１０ フィールドＢＡＢモード検出部
２０ フィールドＢＡＢモード選択部
３０ 動き推定及び補償部
３２ 動き推定部
３４ 動き補償部
４０ 動きベクトル（ＭＶ）決定部
４２ ＭＶメモリ
４４ 動きベクトル差分（ＭＶＤ）計算部
４６ ＭＶＤ符号化部
５０ コンテキストベース算術符号化（ＣＡＥ）部
５２−１ イントラＣＡＥ部
５２−２ インターＣＡＥ部
５４−１ イントラビット計算部
５４−２ インタービット計算部
５６ 比較部
５８ 選択部
６０ フォーマッティング部
６２ モード決定部
６４ モード符号化部
６６ 第２ＭＵＸ
７０ フィールド再生部
７２ 第１ＭＵＸ
７４ フィールドメモリ
Claims (6)
- 各画素が第１及び第２進値のうちの何れか１つを有し、目標ブロックが符号化されるべき現フレーム内の現フィールドのブロックのうちの何れか１つを表し、Ｍ及びＮは正の整数である時、各々がＭ×Ｎ個の画素よりなる複数のブロックに分けられる複数のフィールドを有する、２値形状信号の前記目標ブロックを符号化する２値形状信号符号化方法であって、
各々がＭ×Ｎ個の画素を有し、各画素が第１及び第２進値である第１及び第２参照ブロックに対して、前記目標ブロックのエラーが予め定められた閾値より大きくなければ、前記目標ブロックのモードを第１及び第２モードとして各々決定する第１段階と、
前記第１段階において前記第１及び第２モードが決定されない場合、前記現フィールドが上部フィールドである場合には、前フレームの上部及び下部フィールドに対して前記目標ブロックを動き推定及び動き補償して、前記現フィールドが下部フィールドである場合には、前フレームの下部フィールド及び現フレームの上部フィールドに対して、前記目標ブロックを動き推定及び動き補償して、動きベクトルと前記目標ブロックと最も類似なブロックを有する動き補償ブロックに対する動きベクトル情報を生成する第２段階と、
前記目標ブロックと前記最も類似なブロックとの間の動き補償エラー（ＭＣＥ）と、前記動きベクトルとその推定値との間の動きベクトル差分（ＭＶＤ）とを計算する第３段階と、
ＭＶＤが「０」でない場合、ＭＶＤを符号化して符号化ＭＶＤデータを発生する第４段階と、
ＭＶＤが「０」であり、ＭＣＥが閾値以下であれば、前記目標ブロックのモードを第３モードとして決定し、ＭＶＤが「０」でない値を有し、ＭＣＥが前記閾値以下であれば、前記目標ブロックのモードを第４モードとして決定する第５段階と、
前記第５段階において前記第３または第４モードが決定されない場合、前記現フィールドの予め定められた画素に基づいて前記目標ブロックの画素を符号化して生成されるイントラ符号化データと、前記現フィールド及び前記動き補償ブロックに含まれている予め定められた画素に基づいて前記目標ブロックの画素を符号化して生成されるインター符号化データとを生成する第６段階と、
前記イントラ符号化データのビット数と前記インター符号化データのビット数とを比較する第７段階と、
前記イントラ符号化データのビット数が前記インター符号化データのビット数以下であれば、前記目標ブロックのモードを第５モードとして決定する第８段階と、
前記第８段階において前記第５モードが決定されない場合、ＭＶＤが「０」であれば前記目標ブロックのモードを第６モードとして決定し、ＭＶＤが「０」でなければ前記目標ブロックのモードを第７モードとして決定する第９段階と、
前記目標ブロックのモードを符号化して、符号化モード信号を生成する第１０段階と、
前記目標ブロックのモードに基づいて、前記目標ブロックの符号化データを生成する第１１段階と
を含むことを特徴とする２値形状信号符号化方法。 - 前記目標ブロックの前記符号化データが前記符号化モード信号を有し、前記第４モードの場合は前記符号化ＭＶＤデータを、前記第５モードの場合には前記イントラ符号化データを、前記第６モードの場合には前記インター符号化データを、前記第７モードの場合には前記インター符号化データ及び前記符号化ＭＶＤデータを更に有することを特徴とする請求項１に記載の２値形状信号符号化方法
- 前記イントラ符号化データが、イントラコンテキストベース算術符号化（ＣＡＥ）技法によって求められ、前記インター符号化データがインターＣＡＥ技法によって求められることを特徴とする請求項２に記載の２値形状信号符号化方法。
- 前記第２段階における前記動きベクトル情報が、前記動き補償ブロックを有するフィールドを表すフィールド識別フラグを更に有することを特徴とする請求項３に記載の２値形状信号符号化方法。
- 前記第４段階が、前記フィールド識別フラグを符号化して符号化フラグ信号を生成する段階を有することを特徴とする請求項４に記載の２値形状信号符号化方法。
- 前記第８段階において、前記イントラ符号化データのビット数が前記インター符号化データ、前記符号化ＭＶＤデータ及び前記符号化フラグ信号のビット数以下である場合、前記目標ブロックのモードを前記第５モードとして決定することを特徴とする請求項５に記載の２値形状信号符号化方法。
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