JPH0530494A - Picture encoding and decoding device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To improve the resolution in comparison with encoding of a conventional square grid sampling signal by performing field offset sampling and encoding this sampled signal. CONSTITUTION:An analog picture signal is sampled in an AD converter 301 by the sampling frequency (fs) of field offset and is encoded by an encoder 302 and is digitally transmitted. On the reception side, the signal is decoded by a decoder 303 to reproduce the picture signal of field offset sampling. When a motion vector is used to subject this signal to motion adaptive interpolation by an interpolation filter 304, a square grid sampling signal having two-fold sampling frequency (2fs) is obtained. This signal is outputted through a DA converter 305. Thus, the resolution is improved in the case of transmission of both fields.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はテレビジョン信号（以下
ＴＶ信号）を伝送する符号化復号化装置に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coding / decoding device for transmitting a television signal (hereinafter referred to as TV signal).

【０００２】[0002]

【従来の技術】ＴＶ信号をそのままディジタル信号とす
ると、100Mbps程度となる。これを圧縮し、伝送コスト
の安い回線で伝送することが行われる。この圧縮技術
は、高能率符号化と呼ばれ、ＴＶ会議、ＴＶ電話におい
て用いられている。ＣＣＩＴＴ勧告Ｈ．２６１では、64
kbps馬力p(p:整数)の回線で伝送するために、動き補償
＋ＤＣＴ（離散コサイン変換）、可変長符号化が用いら
れる。2. Description of the Related Art If a TV signal is directly converted into a digital signal, it will be about 100 Mbps. This is compressed and transmitted over a line with a low transmission cost. This compression technique is called high efficiency coding and is used in video conferences and video telephones. CCITT Recommendation H. In the 261, 64
Motion compensation + DCT (discrete cosine transform) and variable length coding are used for transmission on a line of kbps horsepower p (p: integer).

【０００３】従来技術と本特許の整合性の理解を容易に
するために、Ｈ．２６１について説明する。図１、２に
符号化装置、復号化装置の構成の概略図を示す。To facilitate understanding of the consistency of the prior art and this patent, H. 261 will be described. 1 and 2 show schematic diagrams of configurations of an encoding device and a decoding device.

【０００４】Ｈ．２６１では、片方のフィールドのみを
使い、画像をブロックに分割し、符号化が行われる。図
３に示すように、８画素馬力８ラインを１ブロックと
し、これを縦、横２つずつ集めたものをマクロブロック
と呼ぶ。H. At 261 the image is divided into blocks and encoded using only one field. As shown in FIG. 3, one block is composed of 8 lines of 8 pixel horsepower, and 2 blocks each of which are arranged vertically and horizontally are called a macro block.

【０００５】まず、図１を用いて、送信側について説明
する。入力信号は、最初に、動き検出器１０１によっ
て、動き補償予測される。動き補償は、マクロブロック
単位に行われ、前伝送フィールドとの間で動きベクトル
を検出する。この動きベクトルでフレームメモリ１０２
を制御し、動きベクトルだけ位置シフトした前フィール
ド信号を得、その信号にＬＰＦ１０３を通す。この信号
と入力信号との間の差分（動き補償予測誤差信号）を減
算器１０４によって得る。この時の動きベクトルは、別
途受信側に伝送される。First, the transmitting side will be described with reference to FIG. The input signal is first motion compensated and predicted by the motion detector 101. Motion compensation is performed in macroblock units and detects a motion vector with respect to the previous transmission field. With this motion vector, the frame memory 102
Is controlled to obtain a front field signal position-shifted by the motion vector, and the LPF 103 is passed through the signal. The subtracter 104 obtains the difference (motion compensation prediction error signal) between this signal and the input signal. The motion vector at this time is separately transmitted to the receiving side.

【０００６】誤差信号は、ブロック単位で、１０５にお
いてＤＣＴ変換され、１０６において変換係数が量子化
される。量子化信号は、１０７で可変長符号化され、受
信側に伝送される。図中には示さなかったが、情報発生
量に応じて量子化は制御される。The error signal is DCT-transformed at 105 in block units, and transform coefficients are quantized at 106. The quantized signal is variable length coded at 107 and transmitted to the receiving side. Although not shown in the figure, quantization is controlled according to the amount of information generated.

【０００７】動き補償予測誤差信号を得るために、復号
信号を送信側でも得る必要があり、ローカルデコーダで
復号信号を得る。量子化器１０６出力信号を、１０８で
逆量子化し、１０９で逆ＤＣＴする。この予測誤差信号
に、ＬＰＦ１０３出力信号を１１１で遅延させた信号を
加算器１１０で加えることにより、デコーダ出力が得ら
れる。この信号は、フレームメモリ１０２に書き込ま
れ、次の動き補償予測に使われる。In order to obtain the motion-compensated prediction error signal, it is necessary to obtain the decoded signal at the transmitting side as well, and the decoded signal is obtained at the local decoder. The output signal of the quantizer 106 is inversely quantized by 108, and inverse DCT is performed by 109. A decoder output is obtained by adding a signal obtained by delaying the LPF 103 output signal by 111 to the prediction error signal by the adder 110. This signal is written in the frame memory 102 and used for the next motion compensation prediction.

【０００８】次に、図２を用いて、受信側について説明
する。まず、可変長符号を２０１で復号する。後の処理
は、送信側で説明したローカルデコーダと同じである。
２０２で逆量子化し、２０３で逆ＤＣＴが行われ、予測
誤差信号が得られる。動きベクトルにより、フレームメ
モリ２０５の信号を位置シフトし、ＬＰＦ２０６（ＬＰ
Ｆ１０３と同じ）を通した信号に、誤差信号を加算器２
０４で加えることにより、画像信号が再生される。Next, the receiving side will be described with reference to FIG. First, the variable length code is decoded at 201. The subsequent processing is the same as that of the local decoder described on the transmitting side.
Inverse quantization is performed in 202 and inverse DCT is performed in 203 to obtain a prediction error signal. The signal of the frame memory 205 is position-shifted by the motion vector, and the LPF 206 (LP
Add the error signal to the signal that has passed through (same as F103)
By adding at 04, the image signal is reproduced.

【０００９】[0009]

【発明が解決しようとする課題】現在、10Mbps程度の伝
送が、ＣＣＩＴＴにてＨ．２６Ｘとして検討されてい
る。この時には、片フィールド伝送ではなく、両フィー
ルド伝送され、解像度の向上が図られる。Ｈ．２６１と
ほぼ同じ構成で伝送することが考えられている。例え
ば、図４に示すようにサンプル点を取り、フィールド単
位にＨ．２６１の符号化を行う。但し、フィールドで垂
直に位置が異なるので、動き補償は、前フィールド、前
フレームを使って行うことになる。At the present time, transmission of about 10 Mbps in H.264 is required by CCITT. It is being considered as 26X. At this time, both fields are transmitted instead of single field transmission, and the resolution is improved. H. It is considered that the data is transmitted with almost the same configuration as the H. For example, sample points are taken as shown in FIG. 261 is encoded. However, since the position differs vertically in the field, motion compensation is performed using the previous field and the previous frame.

【００１０】ここでは、両フィールド伝送を行う場合
に、解像度を向上させることを目的とする。Here, it is an object of the present invention to improve the resolution when performing both field transmission.

【００１１】[0011]

【課題を解決するための手段】水平解像度を向上させる
技術に、フィールド・オフセット・サンプリングと呼ば
れるものがある。これは、図５に示すように、フィール
ド毎にサンプリングを半クロックサイクルずらすもので
ある。As a technique for improving the horizontal resolution, there is a technique called field offset sampling. This shifts the sampling for each field by half a clock cycle as shown in FIG.

【００１２】これを、符号化に適用する。フィールド・
オフセット・サンプリングした信号を入力とする。これ
を、従来と同様にして符号化して伝送する。受信側で
は、復号後のフィールド・オフセット・サンプリング信
号を、補間して、正方格子信号に変換する。補間は、図
７に示すように、静止画時には、補間画素を前フィール
ドの信号を使って、例えば、上下左右のラインから補間
し、動画時には、同様の補間をするとぼけるので、同フ
ィールドの信号から補間する。この静止画時と動画時の
処理の切り替え（重み付け）は、動きベクトルを用いて
行う。This is applied to encoding. field·
Input the offset-sampled signal. This is encoded and transmitted in the same manner as the conventional one. On the receiving side, the field offset sampling signal after decoding is interpolated and converted into a square lattice signal. As shown in FIG. 7, interpolation is performed by interpolating interpolated pixels from the signals in the previous field, for example, from the upper, lower, left, and right lines during a still image, and blurs when performing the same interpolation during a moving image. Interpolate from. The switching (weighting) of the processing between the still image and the moving image is performed using the motion vector.

【００１３】[0013]

【作用】これにより、図６に示すように、再生できる水
平解像度が、従来の２倍に改善される。この時、斜め解
像度は劣化するが、人間の視覚特性は斜め方向の感度が
鈍いことと合致している。As a result, as shown in FIG. 6, the horizontal resolution that can be reproduced is improved to twice that of the conventional one. At this time, although the diagonal resolution is deteriorated, the human visual characteristics are consistent with the low sensitivity in the diagonal direction.

【００１４】フィールド・オフセット・サンプリングの
補間は、通常、動き適応処理を伴い、受信側で動き検出
を行う必要がある。しかしながら、画像符号化・復号化
装置に適応する場合には、送信側より動きベクトル信号
が送られてくるので、受信側において動き検出器は不要
で、容易に実現できる。補間による折り返し歪を防ぐた
めには、送信側で、倍のサンプリング周波数（2fs, fs:
図５でのサンプリング周波数）で標本化し、図６の帯域
に帯域制限しておくことが望ましい。但し、必須ではな
い。Interpolation of field offset sampling is usually accompanied by motion adaptation processing, and requires motion detection at the receiving side. However, when it is applied to the image encoding / decoding device, since the motion vector signal is sent from the transmitting side, a motion detector is not required on the receiving side and can be easily realized. To prevent aliasing distortion due to interpolation, double the sampling frequency (2fs, fs:
It is desirable to perform sampling with the sampling frequency in FIG. 5) and limit the band to the band in FIG. However, it is not essential.

【００１５】また、フィールド毎のサンプリング位置は
異なるが、片フィールドのみを見ると、Ｈ．２６１と同
じサンプリング点を取るので、同じ構成を取ることがで
きる。動きベクトル検出については、図４の場合と比べ
ると、垂直方向の平行移動時には特性が劣化するが、水
平移動時には、１／２サンプルの動きまで検出でき、性
能が向上する。よって、全体の特性は、ほぼ同じであ
る。動き検出を、補間した信号、あるいは、間引く前の
信号で行うことも可能である。Further, although the sampling positions are different for each field, when only one field is viewed, H.264. Since the same sampling points as those of H.261 are taken, the same configuration can be adopted. Regarding the motion vector detection, as compared with the case of FIG. 4, the characteristics are deteriorated when moving in parallel in the vertical direction, but a movement of 1/2 sample can be detected when moving in the horizontal direction, which improves the performance. Therefore, the overall characteristics are almost the same. It is also possible to perform the motion detection with an interpolated signal or a signal before thinning out.

【００１６】[0016]

【実施例】本特許の実施例を図８に示す。EXAMPLE An example of this patent is shown in FIG.

【００１７】まず、アナログの画像信号を、ＡＤ変換器
３０１でフィールド・オフセットのサンプリング周波数
（fs）で標本化する。これを符号化器３０２で符号化
し、ディジタル伝送する。受信側では、復号化器３０３
で復号し、フィールド・オフセット・サンプリングの画
像信号が再生される。これを補間フィルタ３０４におい
て、動きベクトル信号を使って、動き適応補間を行い、
サンプリング周波数が倍（2fs）となった正方格子サン
プリング信号が得られる。これをＤＡ変換器３０５を通
し、出力する。First, the analog image signal is sampled by the AD converter 301 at the sampling frequency (fs) of the field offset. This is encoded by the encoder 302 and digitally transmitted. On the receiving side, the decoder 303
And the field offset sampling image signal is reproduced. In the interpolation filter 304, motion adaptive interpolation is performed using the motion vector signal,
A square lattice sampling signal with doubled sampling frequency (2fs) is obtained. This is output through the DA converter 305.

【００１８】ここでは、ＡＤ変換器では、fsで標本化し
ているが、2fsで標本化して、プレフィルタを通してか
ら、１／２に（fs）間引いてもよい。プレフィルタは、
例えば、静止画時に、図９に示すものをかければよい。Here, in the AD converter, sampling is performed by fs, but sampling may be performed by 2fs, and after passing through the pre-filter, thinning to 1/2 (fs) may be performed. The prefilter is
For example, what is shown in FIG. 9 may be applied to a still image.

【００１９】[0019]

【発明の効果】これにより、図６に示したように、再生
信号の水平解像度が、従来の２倍に改善される。逆に言
えば、サンプリング周波数を半分にして符号化を行っ
て、同じ解像度が得られる。As a result, as shown in FIG. 6, the horizontal resolution of the reproduced signal is doubled as compared with the conventional one. To put it the other way around, the sampling frequency is halved and encoding is performed to obtain the same resolution.

【００２０】送信側では、通常の正方格子標本化の場合
と比べて、処理はほぼ同一で、ハードウェアも増えな
い。受信側の補間についても、送信側より送られてくる
動きベクトルを用いて重み付けすることにより、ハード
ウェアの増加なしに、動き適応特性の良い補間が行われ
る。At the transmitting side, the processing is almost the same as in the case of the normal square lattice sampling, and the hardware does not increase. Also for the interpolation on the receiving side, weighting is performed using the motion vector sent from the transmitting side, so that interpolation with good motion adaptation characteristics is performed without increasing hardware.

【００２１】ここでは、Ｈ．２６１符号化・復号化器に
適用した場合について述べたが、蓄積用符号化等を含
め、インターレース走査信号を原信号とする装置には、
適用可能である。また、ブロック符号化に限定するもの
でもない。Here, the H. Although the case where the present invention is applied to the H.261 encoder / decoder has been described, an apparatus including an interlaced scanning signal as an original signal, including storage encoding,
Applicable. Nor is it limited to block coding.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】符号化器の構成FIG. 1 is a configuration of an encoder

【図２】復号化器の構成FIG. 2 Configuration of decoder

【図３】ブロックとマクロブロックFIG. 3 Blocks and macroblocks

【図４】両フィールド伝送時のサンプル点[Fig. 4] Sampling points when transmitting both fields

【図５】本特許のサンプル構造FIG. 5 Sample structure of this patent

【図６】本特許での再生帯域FIG. 6 Reproduction band in this patent

【図７】補間手法FIG. 7 Interpolation method

【図８】本特許の実施例FIG. 8 Example of this patent

【図９】プレフィルタの一例FIG. 9 is an example of a pre-filter

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０１…動きベクトル検出器、１０２…フレームメモ
リ、１０３…ＬＰＦ、１０４…減算器、１０５…ＤＣＴ
変換器、１０６…量子化器、１０７…エントロピー符号
化器、１０８…逆量子化器、１０９…逆ＤＣＴ変換器、
１１０…加算器、１１１…遅延器、２０１…エントロピ
ー符号の復号器、２０２…逆量子化器、２０３…逆ＤＣ
Ｔ変換器、２０４…加算器、２０５…フレームメモリ、
２０６…ＬＰＦ、３０１…ＡＤコンバータ、３０２…符
号化器、３０３…復号化器、３０４…補間フィルタ、３
０５…ＤＡコンバータ。101 ... Motion vector detector, 102 ... Frame memory, 103 ... LPF, 104 ... Subtractor, 105 ... DCT
Transformer, 106 ... Quantizer, 107 ... Entropy encoder, 108 ... Inverse quantizer, 109 ... Inverse DCT transformer,
110 ... Adder, 111 ... Delay device, 201 ... Entropy code decoder, 202 ... Inverse quantizer, 203 ... Inverse DC
T converter, 204 ... Adder, 205 ... Frame memory,
206 ... LPF, 301 ... AD converter, 302 ... Encoder, 303 ... Decoder, 304 ... Interpolation filter, 3
05 ... DA converter.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】フィールド・オフセット標本化し、該信号
を符号化することを特徴とする画像符号化装置、およ
び、前出力信号を復号し、復号フィールド・オフセット
標本化信号を補間し、正方格子標本化信号に変換するこ
とを特徴とする画像復号化装置。1. An image coding apparatus characterized by field offset sampling and coding the signal, and a square grid sample by decoding a previous output signal and interpolating a decoded field offset sampling signal. An image decoding device characterized by converting into an encoded signal. 【請求項２】請求項１の復号化装置の補間において、フ
ィールド間補間、フィールド内補間を動きベクトル信号
により重み付け加算することを特徴とする画像復号化装
置。2. An image decoding apparatus according to claim 1, wherein inter-field interpolation and intra-field interpolation are weighted and added by a motion vector signal.