JPH0368597B2

JPH0368597B2 -

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Publication number: JPH0368597B2
Application number: JP4666680A
Authority: JP
Inventors: Akira Hirano
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1980-04-09
Filing date: 1980-04-09
Publication date: 1991-10-29
Also published as: JPS56143776A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はテレビジヨン信号のフレーム間符号化
装置に関する。

テレビジヨン信号のデイジタル伝送においては
隣接するフレームの差分信号を符号化して伝送す
るというフレーム間符号化を用いることにより通
常のPCMを用いる場合にくらべて伝送ビツト数
を大幅に削減する（帯減圧縮と称する）ことがで
き、特に動きの小さな絵において、大きな圧縮率
（PCMに対して伝送ビツト数が削減される比率）
を得ることができる。しかし、動きの大きな絵に
ついては、隣接するフレーム間で差分信号が大き
くなるため上述の圧縮率が低下するという欠点が
ある。

この対策として「動き補正フレーム間符号化」
（以下公知例１とする）というものが考えられて
いる。この方式は第１図に示すとおり、画像の動
ベクトルＶを検出し前フレーム信号を動ベクトル
だけシフトさせ、現フレーム信号との差分をと
り、差分信号と動ベクトルとを符号化して伝送す
るものである。

この方式においては、画像の動き検出は次のよ
うに行われる。すなわち、TV画面を小さなブロ
ツクに分割し、各々のブロツクについて、前フレ
ームの同じ位置を基準としてシフトさせて（この
シフト量をシフトベクトルと称する）差分をと
り、この差分信号より求められる評価関数（差分
信号の２乗和、差分信号の絶対値の和、または差
分信号の絶対値が一定の関値を越えたものの個数
など種々の評価関数が考えられている。この値は
両者の類似度を示している。）の値を求め、評価
関数の値が最小となるシフトベクトルをもつてそ
のブロツクにおける動ベクトルとする。しかし、
テレビジヨン信号においてはかなり大きな動きも
発生しうるので、かなり多くのシフトベクトルに
ついて前述の評価関数を計算する必要があり、演
算量が膨大なものとなるため装置が大規模なもの
となる。例えば、左右８サンプル、上下８ライン
の範囲の動きについてまで検出を行うと、（２×
８＋１）×（２×８＋１）＝289個のシフトベクトル
について前述の評価関数値を求めることとなる。

この欠点を克服する方法として1978年５月26日
電子通信学会画像工学研究会において「フレーム
間符号化における動き補正」（資料No.IE78−６、）
と題して発表された方法がある。この方法におい
ては前フイールド（又は前フレーム）のブロツク
において検出された動ベクトルを現フレームのブ
ロツクの動ベクトル検出の初期ベクトルとし、前
記初期ベクトルにもとづいて速度の検出範囲をせ
ばめることにより速度検出の簡易化を行つてい
る。例でもつて具体的に説明すれば、たとえば前
フレームのブロツクにおいて検出された動ベクト
ルが（V_xp、V_yp）であつたとすれば、その近傍
たとえば V_xp−２≦V_x≦V_xp＋２、 V_yp−２≦V_y≦V_yp＋２ …(1) の範囲にある25個のシフトベクトル（V_x、V_y）
についてのみ前述の評価関数の値を求め、評価関
数値が最小となるシフトベクトルをもつてそのブ
ロツクにおける動ベクトルとする方法である。

（公知例２）この公知例２によれば評価関数値を求めるシフ
トベクトルの数を少くできるため公知例１にくら
べて装置を簡易化できる。しかし公知例２は初期
ベクトルを中心とした狭い範囲のシフトベクトル
についてのみ速度検出の対象とするため、物体が
一定の速度で動いている場合には問題はないが、
静止していた物体が急に動き始めた場合（動いて
いた物体が急に静止した場合も同様）などには、
速度の急変に対して追随できなくなり正確な動ベ
クトル検出が行なえなくなるため予測能率が低下
するという欠点を有する。このような場合に対し
ても予測能率を低下させないようにするためには
前記シフトベクトルの数を増やす以外には方法は
なく、たとえば上下３水平走査線、左右３サンプ
ルまでの速度の変化に追随できるようにするには
49個のシフトベクトルについて評価関数値を求め
る必要があることとなり、公知例１ほどではない
が装置規模は大となる。

本発明の目的は上述の問題点を解決するため、
かなり広い範囲の動きに対しても装置規模をそれ
ほど増大させず、また動物体の動きが急変した場
合においても正確な動ベクトル検出が可能な動き
検出法を用いたフレーム間符号化装置を提供する
ことにある。

次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。
本発明においては、前フイールドのブロツクにお
いて検出された動ベクトルを初期ベクトルとし、
初期ベクトルに応じて、前述の評価関数値を求め
るシフトベクトルを決定し、そのシフトベクトル
の中の１個を動ベクトルとして検出するが、決定
されたシフトベクトルのすべてについては演算を
行なわず、前記動ベクトルの検出を多段階に分け
て行うことにより所要の演算量をさらに削減する
ことを特徴とする。

第２図１及び２を参照すると、２段階に分けて
動ベクトルの検出を行う様子が示されている。
１，１なるシフトベクトルは前フレーム信号を右
に１サンプル、上に１水平走査線（ライン）だけ
前フレーム信号をシフトすることを示す。

まず第２図１において１，１なるベクトル（図
中Ａ）が前フイールドにおけるブロツクの動ベク
トルであつたとすると、まず第１段階においては
（第２図１）Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，
Ｉ、で示された９個の第１のシフトベクトル群に
ついて上述の評価関数の値を求め、この中で評価
関数値が最小となるシフトベクトルを求める。た
とえばＡ〜Ｉの中でＣが評価関数値最小となるシ
フトベクトルであるとすれば、第２段階において
は（第２図２）Ｃの近傍に配置された第２のシフ
トベクトル群C₁〜C₉について同様に評価関数値
が最小となるシフトベクトルを求める。仮にC₄
が評価関数値最小となればC₄をそのブロツクに
おける動ベクトルとする。この時前フレームの信
号をシフトベクトルC₄だけずらしたものを現フ
レーム信号のブロツクに対する予測信号として、
この予測信号と現フレーム信号との差分信号およ
びシフトベクトルC₄（又はC₄と初期ベクトルＡと
の差分ベクトル）を符号化して伝送する。

以上の説明は前フイールドのブロツクの動ベク
トルが１，１でありまた第１段階においてＣが評
価関数最小となつた場合であるが、前フイールド
のブロツクの動ベクトルが他の値である場合また
他のシフトベクトルが評価関数値最小となつた場
合でも全く同様に動ベクトル検出が行われる。ま
たここでは２段階検出の場合について説明した
が、さらに多段階になつても全く同様である。

したがつて本発明はテレビジヨン画面上で入力
テレビジヨン信号のブロツクからずれた位置にあ
る前フレーム信号（以下の説明では「シフトされ
た前フレーム信号」と略記する）と入力テレビジ
ヨン信号とから両者の類似度を示す評価関数値を
求める手段と、少くとも１フレーム以前までに動
ベクトル検出が行われたブロツクの動ベクトルを
初期ベクトルとし初期ベクトルにもとづいて多段
階検出により動ベクトルを検出する手段と、前記
動ベクトルにより予測信号を発生する手段と前記
入力テレビジヨン信号を前記予測信号を用いて予
測符号化する手段とから構成されている。

本発明によれば、前記初期ベクトルを中心とし
て従来の公知例２よりもさらに広い範囲のシフト
ベクトルを検出対象とすることができるすなわち
より大きな速度の変化に対しても追随できるため
より効率の良い符号化が行なえる。

また本発明によれば従来知られた公知例１では
200個以上、公知例２では49個のシフトベクトル
について評価関数値を求める必要のある場合にお
いても、たとえば第２図のように行えば、第１段
階９個、第２段階９個の合計18個のシフトベクト
ルについて評価関数値を求めるのみでよく所要演
算量を大幅に削減でき、装置を簡易化できる。

次に本発明の実施例について説明する。第３図
は本発明の一実施例のフレーム間符号化装置の構
成を示すブロツク図であり、第４図は復号化装置
の構成を示すブロツク図である。

第３図において、予測信号発生部１１、第２の
符号器１８およびマルチプレクサー２０を除いて
フレームメモリ１４の出力を信号線１６につなげ
ば従来のフレーム間符号化装置と全く同一の構成
となる。また、第４図において、デマルチプレク
サ２６、第２の復号器３７および可変遅延回路３
４を除いて信号線２５と２７および信号線３３と
３５を各々同一の信号線とすれば、従来のフレー
ム間復号化装置と全く同じ構成となる。従つて、
以下の説明では本発明に特有な構成部分について
詳しく述べる。

第３図においては、Ａ／Ｄ（アナログ−デジタ
ル）変換されたテレビジヨン信号（以下簡単のた
めTV信号と略記する）が端子１より入力される
ものとする。端子１から入力されたTV信号は遅
延回路３および予測信号発生部１１に与えられ
る。遅延回路３は予測信号発生器１１から信号線
１６を介して出力される予測信号と、端子１から
入力されるTV信号とのタイミングを減算器５に
おいて合わせるために使用される。遅延回路３か
ら信号線４により出力された遅延されたTV信号
は減算器５において予測信号発生部１１から信号
線１６により出力された予測信号との差分がとら
れ、この差分信号（予測誤差信号と称する）は信
号線６により量子器７に入力され、量子化されて
信号線８を介して第１の符号器９および加算器１
７に入力される。ここで、第１の符号器９は従来
のフレーム間符号化装置で用いられるものと同様
に量子化された予測誤差信号を不等長符号化する
ものである。信号線８に入力された量子化された
予測誤差信号は符号化されて信号線１０に出力さ
れる。一方、量子化された予測誤差信号は信号線
８を介して加算器１７に与えられ、予測信号発生
部１１から信号線１６に出力された予測信号と加
算されて局部復号され信号線１３を介してフレー
ムメモリ１４に書き込まれ、次のフレームにおい
て、予測信号発生部１１が予測信号を発生するた
めに用いられる。予測信号発生部１１は信号線２
を介して入力される入力TV信号と、信号線１５
を介して入力される１フレーム前の信号とから、
前述した動ベクトル検出を行い、予測信号を信号
線１６に出力する。また、予測信号発生部１１は
検出された動ベクトルを示す信号を信号線１９を
介して第２の符号器１８に与える。第２の符号器
１８は入力された信号を符号化、例えば、不等長
符号化して信号線１２に出力する。

信号線１２に出力された符号化された動ベクト
ルは、信号線１０に出力されている符号化された
予測誤差信号とマルチプレクサ２０において多量
化されて信号線２１に送出される。信号線２１の
多重化された信号は伝送路の伝送速度との速度整
合をとるための送信側バツフアメモリ２２に書き
込まれ、送信側バツフアメモリ２２に書き込まれ
た信号は伝送路の伝送速度で読み出され伝送路２
３に送出される。

次に第４図を参照して復号化装置について説明
する。

符号化装置から伝送路２３に出力された信号は
伝送路の伝送速度で受信側バツフアメモリ２４に
書き込まれ、復号化装置のクロツクパルスで信号
線２５に読み出され、デマルチプレクサ２６で予
測誤差信号を示す符号と動ベクトルを示す符号と
が分離され、それぞれ信号線２７および２８に出
力される。

予測誤差信号を示す符号は第１の復号器３６に
より復号され、予測誤差信号が信号線３１を介し
て加算器２９に入力される。一方、加算器２９に
は信号線３５を介して可変遅延回路３４から出力
されたシフトされた前フレーム信号すなわち予測
信号が入力され、この結果、信号線３１と信号線
３５とを介して与えられた信号が加算され、TV
信号が復号され信号線３０に出力される。また、
信号線３０の信号はフレームメモリ３２に書き込
まれ、次のフレームのTV信号の復号化に用いら
れる。さらに、フレームメモリ３２より読み出さ
れた信号は可変遅延回路３４（この構成について
は後述する）に入力され、前述のシフトされた前
フレーム信号が出力される。

一方、デマルチプレクサ２６から信号線２８に
出力された動ベクトルを示す符号は、第２の復号
器３３により復号化され、信号線３９にシフト制
御信号として出力され、可変遅延回路３４に入力
される。可変遅延回路３４は前記シフト制御信号
に応じて信号線３３を介して与えられる信号をシ
フトし信号線を介して加算器２９に出力する。こ
れによりTV信号が復号化される。

次に第５図を参照して予測信号発生部１１につ
いて説明する。なお、以下においてはTV信号の
水平走査線を複数本パラレルに処理する例につい
て説明する。このパラレル処理の単位はブロツク
の縦方向のサイズ（本実施例においては、ブロツ
クサイズは８水平走査線×16画素として説明する
ので、８となる）と一致するが、特に走査線単位
に分割して説明する必要のある場合を除き、例え
ば、第５図の信号線４５のように１本の太い線で
代表して表示する。予測信号発生部１１は、入力
TV信号を一時格納し、現フレームのブロツクの
TV信号を、前述した動ベクトル検出の各段階で
出力する第１のメモリ４０と、前フレームの局部
復号信号を一時格納し制御回路４２から各段階の
シフトベクトル群に応じて現フレームのブロツク
とずれた位置にある前フレームのブロツクを出力
するメモリ部４１を含む。またメモリ部４１は、
制御部４２から動ベクトルが供給されると、動ベ
クトルの分だけ現フレームのブロツクとずれた位
置の前フレームのブロツクを第２のメモリ４４に
与える。第２のメモリからは、予測信号１６が出
力される。検出器４３には、第１のメモリからは
現フレームのブロツクが供給され、メモリ部４１
からは各段階のシフトベクトル群に対応した前フ
レームのブロツクが供給され、また制御回路４２
からはこのシフトベクトル群が供給される。そし
て、検出器４３は、与えられた現フレームのブロ
ツクと、シフトベクトルの数だけ供給された前フ
レームのブロツクとから、前述した評価関数値を
求め、評価関数値が最小となつたシフトベクトル
を制御回路４２に転送する。

制御回路４２は、ベクトルフイールドメモリ１
６０より出力された前フイールドのブロツクで求
められた動ベクトルに応じて、第１段階のシフト
ベクトル群を生成し、信号線５３〜５５にシフト
制御信号として出力する。第２図で説明した例に
したがえば、前フイールドのブロツクで求められ
た動ベクトルすなわちベクトルフイールドメモリ
１６０の出力が１，１であるときは、第２図１に
Ａ〜Ｆで示されたシフトベクトル群に対応するシ
フト制御信号が、信号線５３〜５５に出力され、
メモリ部４１に与えられる。また、制御回路４２
は、第１のシフトベクトル群に対する評価関数値
演算が終了した時点で、第１のシフトベクトル群
の中で最小の評価関数値を示したシフトベクトル
を中心として、第１のシフトベクトル群よりも密
に配置された第２のシフトベクトル群に対応する
シフト制御信号を信号線５３〜５５を介してメモ
リ部４１に与える。第２図の例にしたがえば、第
１段階のシフトベクトル群Ａ〜Ｆの中で、シフト
ベクトルＣに対する評価関数値が最小であつた場
合には、制御回路４２は第２段階のシフトベクト
ル群として、第２図２のシフトベクトルC₁〜C₉
に対応するシフト制御信号が信号線５３〜５５を
介して、メモリ部４１に与える。すなわち、第１
のメモリ４０、メモリ部４１、及び後述する検出
部４３は、各段階毎にくり返し使用される。

以上が予測信号発生部１１の構成及び動作の概
略である。以下では、第５図の動作をより詳細に
説明するとともに、第６図〜第９図を参照して、
第５図の各構成要素の構成及び動作を説明する。

第３図の端子１から入力された入力TV信号は
第１のメモリ４０に書き込まれ前述の各段階の検
出が行われる毎に、ブロツクの縦方向サイズ（す
なわち８ライン）だけ並列に読み出され信号線４
５に出力される。

メモリ部４１には、フレームメモリ１４から信
号線１５を介して１フレーム前の信号が入力され
るとともに前述の各段階の検出が行われる毎に、
制御回路４２から信号線５３〜５５を介して考え
られる前述の各段階におけるシフトベクトル群に
対応するシフト制御信号が入力される。メモリ部
４１は、現フレームのブロツクに対応したTV画
面上の位置を基準として前記シフト制御信号に応
じてずれた位置の前フレームの信号を抜き出し
て、信号線４６〜４８に出力する。すなわち、信
号線５３のシフト制御信号に応じてシフトされた
前フレーム信号は信号線４６、信号線５４のシフ
ト制御信号に応じてシフトされた前フレーム信号
は信号線４７に出力される。信号線５５と信号線
４８についても同様である。

検出器４３は信号線４５を介して送られてくる
現フレームの信号と信号線４６〜４８を介して与
えられる動き検出の各段階におけるシフトベクト
ルに相当する量だけシフトされた信号群とから、
各段階において、前述の評価関数値を信号線５３
〜５５を介して入力されたシフトベクトルについ
て計算して、評価関数値が最小となるシフトベク
トルを求め、信号線５１を介して制御回路４２に
与えるとともに前記関数値の最小値を信号線９８
を介して制御回路４２に与える。但し、信号線５
１を介して入力されるシフト制御信号のみによつ
て制御回路４２が次の段階のシフトベクトルを決
定する場合、最小値を制御回路４２に入力する必
要はない。この場合の例について以下に説明す
る。制御回路４２は、信号線５１を介して与えら
れたシフトベクトルに属する次の段階のシフトベ
クトル群を示すシフト制御信号を信号線５３〜５
５に出力しまた、第１のメモリ４０およびメモリ
部４１にそれぞれ信号線５０および４９を介して
メモリアドレスを供給し次の段階の検出を開始す
る。

さらに、最終段階の動き検出が終了した時点に
おいて制御回路４２は、検出器４３から信号線５
１を介して与えられてくる評価関数値が最小とな
つたシフトベクトルをそのまま信号線１９へ送出
し、また、信号線４９を介してメモリ部４１にア
ドレスを供給する。メモリー部４１は信号線５７
に動ベクトルに応じて前フレームの信号をシフト
させた信号を出力し、第２のメモリ４４に入力す
る。また信号線１９に出力された動ベクトル信号
はベクトルフイールドメモリー１６０に書込ま
れ、次のフイールドのブロツクの動ベクトル検出
における初期ベクトルとして用いられる。また、
制御回路４２は信号線５２を介してアドレスを第
３のメモリ４４に供給し、第２のメモリ４４に予
測信号が書き込まれる。第２のメモリ４４からは
予測信号が読み出され、信号線１６を介して第３
図の減算器５および加算器１７に与えられる。

以上の動作が終了したあとに制御回路４２はベ
クトルフイールドメモリー１６０より前フイール
ドのブロツクにおける動ベクトルを信号線１６１
により読み出し信号線５３〜５５に第１段階のシ
フトベクトルに相当するシフト制御信号を出力
し、また、第１のメモリ４０およびメモリ部４２
に信号線４９，５０を介して次のブロツクのアド
レスを供給し、次のブロツクに対する動き検出お
よび予測信号発生が行われる。

次に第６図を参照してメモリ部４１の動作を説
明する。第３図のフレームメモリ１４から信号線
１５を介して与えられた前フレームの信号は第３
のメモリ６０に書き込まれ、信号線４９を介して
制御回路４２からアドレス信号および読み出し信
号が入力される毎に信号線６４に出力される。こ
こで、信号線６４によりパラレルに出力される信
号の数は、ブロツクの縦方向のサイズを８ライン
とし、また、TV画面上で、垂直方向に上下８ラ
インまでの範囲まで動き検出を行うとすれば24と
なる。

信号線６４上の信号は、可変遅延回路６１〜６
３，１６４に与えられる。可変遅延回路の個数
は、もし１つの段階の検出を並列に一回の演算で
行うとすれば、動き検出の各段階におけるシフト
ベクトル数の中で最大のものと一致する（例え
ば、第２図で説明した例では第１段階９個、第２
段階９個であるので、９個となる）。１つの段階
の検出を複数回に分けて行うこともできるが、こ
の場合については後述する。

可変遅延回路６１〜６３は信号線６４を介して
入力された信号からそれぞれ信号線５３〜５５を
介して入力されたシフト制御信号に応じてシフト
された前フレーム信号を抜き出してそれぞれ信号
線４６〜４８を介して検出回路４３に与える。

また速度検出の最終段階で動ベクトルが検出さ
れた時点においてメモリー部４１には信号線１９
により動ベクトル信号が、可変遅延回路１６４に
入力され、可変遅延回路１６４は、動ベクトルに
応じてシフトされた信号を信号線５７を介して第
２のメモリー４４に出力する。

可変遅延回路６１〜６３、１６４については第
７図を参照して説明する。但し、可変遅延回路６
１〜６３、１６４の動作は相互に全く同様である
ので可変遅延回路６１についてのみ説明する。ま
た、以上の説明では、図面上では信号線６４は１
本の線で代表させていたが、ここでは12水平走査
線のデータがパラレルに可変遅延回路６１に入力
される場合（例えば、ブロツクの縦方向サイズが
４水平走査線で上下に４水平走査線まで動き検出
を行う場合）について説明する。したがつて、信
号線６４を６４₁〜６４₁₂と分けて表示する。ま
た、以上の説明においては、信号線５３〜５５は
それぞれテレビジヨン画面上の縦方向と横方向の
各々について最大のシフト量を表現するのに必要
なビツト数に相当する数だけ線が必要であるが、
説明簡単化のため１本の線で代表させた。ここで
は、横方向のシフト制御信号が送られる線を５３
_１、縦方向のシフト制御信号が送られる線を５３₂
として示す。

第７図において、入力信号線６４₅〜６４₈が現
フレームのブロツクに対応するものとする（すな
わち、縦方向の動きが０であつた場合に信号線６
４₅〜６４₈上の信号が予測信号として選ばれる）。
また、便宜上６４_Nの添字Ｎが小さいほどTV画
面上では上にあるものと定義する。

信号線５３₂が縦方向１ライン上にシフトして
出力させる制御信号が送られて来る場合には、マ
ルチプレクサ７０は信号線６４₄の信号を信号線
８２に出力し、マルチプレクサ７１は信号線６４
_５の信号を信号線８３に出力し、同様にマルチプ
レクサ７２，７３はそれぞれ信号線６４₆，６４₇
の信号を信号線８４，８５に出力する。他の値の
縦方向シフト制御信号が入力された場合も同様に
して、信号線６４₅〜６４₈を基準としてその値だ
けずれた位置の信号線の信号が、信号線８２〜８
５に出力される。

以上説明したマルクプレクサ７０〜７３で構成
される回路の動作は、基本的にはPOSITION Ｓ
−CALER（例えば、シグネテツクス社により
1976年発行された“SIGNETICS DATA
MANUAL”の第267頁−第270頁の８−BIT
POSIT−ION SCALER Ｎ 8243）と全く同一
であるので第６図の第３のメモリ６０のパラレル
出力ライン数が少ない場合には、上述の集積回路
を用いることもできる。

第７図においては、参照数字86，87，88および
89で示される部分の動作は全く同一であるので参
照数字86で示す部分についての動作の説明をす
る。

信号線８２に出力された信号はタツプ付シフト
レジスタ７４に入力される。ここで、このシフト
レジスタのタツプ数は、横方向の速度検出の最大
範囲により決定される。例えば、左右８サンプル
まで横方向の動きを検出する場合タツプ数は17と
なる。シフトレジスタ７４の各タツプから出力さ
れた信号はパラレルにマルチプレクサ７８に与え
られる。マルチプレクサ７８は信号線５３₁を介
して入力される横方向のシフト制御信号に応じて
各入力のうち１本を信号線４６₁に出力する。こ
のようにして、現フレーム信号のブロツクに対し
て信号線５３₁，５３₂のシフト制御信号に応じて
シフトされた前フレームの信号を得ることができ
る。

ここで、第４図の復号化装置の可変遅延回路３
４の構成についてつけ加えればこの可変遅延回路
３４の出力は１水平走査線単位であるので、この
回路３４は第７図に示す送信側の可変遅延回路６
１のうちの参照数字90の破線で囲まれた部分のみ
で構成すればよい（この場合、信号線９４₅の位
置に相当する信号線の信号が、縦方向の動き０の
場合に出力される）。

次に第８図を参照して検出器４３の動作を説明
する。メモリ部４１に関連して述べたとおり、本
発明においては、１つの段階の検出を並列の演算
１回で行うか、または数回に分けて行うかで２通
りの構成の採用が考えられるが、まず、１つの段
階の検出を並列の演算１回で行う場合について述
べる（この場合、レジスタ１０２およびレジスタ
１０３は不要となる。また、信号線９８および９
９も不要となる。

信号線４６〜４８上の信号はそれぞれ演算部９
２〜９４に入力される。一方、演算部９２〜９４
には信号線４５を介して現フレームのブロツクの
信号が入力され、前述の評価関数値が計算され
る。計算結果はそれぞれ信号線９５〜９７により
比較部１００に与えられる。また、比較部１００
には信号線５３〜５５を介してシフト制御信号
（それぞれ信号線４６〜４８を介して入力される
シフトされた前フレーム信号のシフト量に対応す
る）が入力されており、比較部１００は、信号線
９５〜９７を介して入力される評価関数値を比較
し最も評価関数値が小さいものに対応するシフト
制御信号を信号線５１に出力する（例えば、信号
線９５を介して与えられる評価関数値が最小であ
れば信号線５３のシフト制御信号を信号線５１に
出力する）。

次に１つの段階の検出を数回に分けて行う場合
について説明する。但し、演算部９２〜９４の動
作については全く同じであるので説明は省略す
る。この場合、第１回目信号線９５〜９７を介し
て入力された評価関数値の最小値が信号線１０１
を介してレジスタ１０２に与えられる。また、信
号線５１を介して出力されたシフト制御信号はレ
ジスタ１０３に与えられる。第２回目において
は、次に評価関数値がもとめられるシフトベクト
ルに対応するシフト制御信号が与えられ、対応す
る評価関数値が演算部９２〜９４でもとめられ比
較部１００に与えられる。比較部１００は信号線
９５〜９７を介して与えられる第２回目の演算結
果（すなわち、第２回目に入力されたシフト制御
信号に対する演算結果）とレジスタ１０２から信
号線９８により入力される第１回目の検出による
最小値との比較がなされる（第１回目の最小値を
示すシフトベクトルも信号線９９を介してレジス
タ１０３から入力される）。したがつて、第２回
目以降からは信号線９５〜９７及び９８を介して
入力される評価関数値について比較が行われ、そ
の段階の最終結果が出るまで続けられる。なお第
１回目においては信号線９８から入力される信号
が存在しないが、第１回目にはレジスタ１０２を
強制的に評価関数が取りうる最大値にセツトして
おけば、第１回目で信号線９８を介して入力され
る値が最小値となることはない。

次に第９図を参照して演算部９２〜９４の動作
について説明する。ただし、演算部９２〜９４の
動作は全く同じであるので、演算部９２について
のみ説明する。また、演算部９２においては縦方
向のブロツクサイズに相当するライン数（ここで
は、４ラインとして図示している）だけパラレル
処理を行つているので、第９図の信号線４６₁か
ら加算器１１３に至る系統についてのみ説明す
る。

信号線４５₁から入力される現フレームの信号
と信号線４６₁を介して入力されるシフトされた
前フレームの信号は減算器１１０₁において引算
され、差分信号が閾値判定回路１１１₁に与えら
れる。閾値判定回路１１１₁は入力された差分信
号の絶対値が一定の閾値を越えたか否かを判定
し、越えていればカウンタ１１２₁を１だけカウ
ントアツプする。ただし、カウンタは各段階にお
ける動き検出の開始時（各段階の検出を複数回に
分けて行う場合には、各回の検出の開始時と読み
かえる）にクリアーされるものとする。各段階の
動き検出終了時にカウンタ１１２₁〜１１２₄の値
が読み出され加算器１１３に入力され、信号線４
６₁〜４６₄に始まる４系統の演算結果が合計され
て、信号線９５に出力される。

なお、以上の説明は、動き検出の評価関数を、
「差分信号の絶対値が一定の閾値を越えたものの
個数」とした場合であるが、評価関数を「差分信
号の絶対値の和」とする場合には、前記判定回路
１１１₁〜１１１₄は絶対値回路、すなわち、入力
の絶対値を出力する回路に置き換え、カウンタ１
１２₁〜１１２₄はアキユムレータに置き換えれば
よい。また、評価関数を「差分信号の２乗和」と
する場合には前記判定回路１１１₁〜１１１₄を２
乗回路、すなわち、入力信号の２乗を出力する回
路に置き換え、カウンタ１１２₁〜１１２₄をアキ
ユムレータに置き換えればよい。

次に第１０図を参照して比較部１００について
説明する。第１０図は４個の演算部の出力信号及
び各々に対応するシフト制御信号が入力された場
合であるが入力信号数が、他の数の場合でも同様
のやり方で構成できる。

まず、信号線９５および９６を介して入力され
た演算部の計算結果はそれぞれ比較器１２０およ
びマルチプレクサ（以下「XPX」と略記する）
１２２に与えられる。比較器１２０は信号線９５
および信号線９６上の信号値を比較し、もし信号
線９５上の信号値の方が小さければMPX１２２
に信号線１２５を通して信号線９５の値を信号線
１３５に出力させ、そうでない場合には信号線９
６の値を出力させる。一方、信号線１２５上の信
号MPX１３２にも接続されており信号線９５の
値の方が小さければ、MPX１３２に信号線９５
の値に対応する信号線５３のシフト制御信号を信
号線１３７に出力させそうでなければ信号線９６
の値に対応する信号線５４のシフト制御信号を出
力させる。

比較器１２１、MPX１２３およびMPX１３３
についても、信号線９７および９８の値の大小関
係に応じて全く同様のことが行われ、信号線９７
および９８のうち少い方の値が信号線１３６に出
力され、少い方の値に対応するシフト制御信号が
信号線１３８に出力される。

また、信号線１３５および１３６に出力された
値は比較器１２４およびMPX１２７に入力され、
もし信号線１３５の値の方が小さければMPX１
３４に信号線１３７のシフト制御信号を信号線５
１に出力させ、そうでない場合には信号線１３８
のシフト制御信号を出力させる。また、MPX１
２７に信号線１３５および１３６のうち小さい方
の値を信号線１０１に出力させる。

以上説明した通り本発明によれば、従来の公知
例２よりもさらに大きな速度変化に対しても効率
の良い符号化が行なえ、また従来の公知例１，２
にくらべてより小さな装置規模で動き補正フレー
ム間符号化装置を実現できる。

なお以上の説明においては、各々のブロツクの
動ベクトル検出における初期ベクトルとして、１
フイールド前のブロツクにおける動ベクトルを用
いるものとして説明したが、初期ベクトルとして
テレビジヨン画面上で１つ前のブロツク、あるい
は１つ上のブロツクにおける動ベクトル（原理的
には現ブロツクよりも過去において動ベクトル検
出が行われたブロツクにおける動ベクトルであれ
ばよい）を初期ベクトルとして用いることもでき
る。その場合ベクトルフイールドメモリ１６０の
記憶容量が変わるのみである。

また以上の説明においては速度情報については
各々のブロツクにおいて検出された動ベクトル
（第２図の例ではC₄）をそのまま符号化するもの
として説明したが、各々のブロツクにおける動ベ
クトルと初期ベクトルとの差分ベクトルを符号化
するように変形することも可能である。その場合
には第５図のベクトルフイールドメモリ１６０の
出力と制御回路４２の出力を減算器に出力し、減
算器出力を第３図の第２の符号器１８に入力すれ
ばよい。この構成によれば速度情報の符号化に必
要なビツト数を低減できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は動き補正フレーム間符号化方式を説明
するための図である。第２図１〜２は本発明にお
ける画像の動き検出を説明する図ならびに第３図
および第４図は本発明の一実施例を示すフレーム
間符号化復号化装置のブロツク図、第５図から第
１０図は本発明の実施例に用いる構成要素の一実
施例を示すブロツク図である。図において、３……遅延回路、５……減算器、
７……量子化器、９，１８……符号器、１１……
予測信号発生部、１４……フレームメモリ、１７
……加算器、２０……マルチプレクサ、２２……
送信側バツフアメモリ、２４……受信側バツフア
メモリ、２６……デマルチプレクサ、２９……加
算器、３２……フレームメモリ、３４……可変遅
延回路、３６，３７……復号器。

Claims

【特許請求の範囲】１入力テレビジヨン信号の１フレーム（又は１
フイールド）を複数個のブロツクに分割し、個々
のブロツクについてテレビジヨン画像の動きであ
る動ベクトルを検出する動ベクトル検出手段と、
前記動ベクトルにもとづいて、前記テレビジヨン
画像の動きを補償した予測信号を発生する手段
と、前記予測信号を用いて前記入力テレビジヨン
信号を予測符号化する手段と、前記動ベクトルを
符号化する手段とをそなえたフレーム間符号化装
置において、前記動ベクトル検出手段が少なくと
も (a) 少なくとも１フレーム以前までに検出された
動ベクトルを記憶する動ベクトル記憶手段、 (b) テレビジヨン画面上で前記入力テレビジヨン
信号のブロツクからシフトベクトルだけずれた
位置にある前フレームのテレビジヨン信号と前
記入力テレビジヨン信号のブロツクとから両者
の類似度を示す評価関数の値を求め類似度最大
を示したシフトベクトルを出力する評価関数値
算出手段、 (c) 前記動ベクトル記憶手段より出力される少な
くとも１フレーム以前までに動ベクトル検出が
行われたブロツクの動ベクトルを初期ベクトル
として第１のシフトベクトル群を定め、この第
１のシフトベクトル群を前記評価関数値算出手
段に供給し、前記評価関数値算出手段が第ｎ
（ｎ＝１，２，…，Ｎ−１；Ｎ≧２）のシフト
ベクトル群にもとづいて算出された評価関数値
群の中で類似度最大を示したシフトベクトルに
もとづいて第（ｎ＋１）のシフトベクトル群を
定め、この第（ｎ＋１）のシフトベクトル群を
前記評価関数値算出手段に供給し、前記評価関
数値算出手段が第Ｎのシフトベクトル群にもと
づいて算出された評価関数値群の中で類似度最
大を示したシフトベクトルを前記動ベクトルと
して前記予測信号を発生する手段及び前記動ベ
クトル記憶手段に供給する手段、から構成されることを特徴とするフレーム間符号
化装置。