JPH05336509A

JPH05336509A - 動画像符号化装置

Info

Publication number: JPH05336509A
Application number: JP13705092A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Eguchi; 勝博江口; Osamu Kawai; 修川井; Tsutomu Togo; 努藤後; Kiichi Matsuda; 喜一松田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-05-28
Filing date: 1992-05-28
Publication date: 1993-12-17

Abstract

(57)【要約】【目的】動き補償予測を用いて動画像信号の高能率符
号化を図る動画像符号化装置に関し、バッファメモリの
容量をできるだけ小さく済ませることを目的とする。【構成】バッファメモリのメモリ使用量が処理単位の
最大発生情報量を越えたとき該動き補償予測装置の動作
を所定期間だけ停止させるように構成し、処理単位（例
えば１ブロック）の最大発生情報量分のバッファメモリ
を持っていれば良くメモリ容量が削減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は動画像符号化装置に関
し、特に動き補償予測を用いて動画像信号の高能率符号
化を図る動画像符号化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】動画像信号の高能率符号化において、圧
縮率を高める要素として動き補償予測方式が良く知られ
ており、この動き補償予測方式は、図９(1) に示すよう
に画面を或る大きさのブロック（例えば16画素×16ライ
ン）に分割し、各ブロックについて同図(2) に示すよう
な例えば予測画面（たとえばフレーム間予測のときは前
画面）ｉ１〜ｉ３とそれぞれマッチング演算を行い、あ
る評価法で決まる予測誤差が最も少ないブロックを探索
するものである。

【０００３】ここで、評価法の一例として、差分絶対値
和が挙げられ、これは、現画面上のブロック内のデータ
（画素値）をＸk （ｋ＝１〜２５６、ブロックが１６×
１６の場合）、予測画面上の位置ｉのブロック内のデー
タをＹ_i,k（ｋ＝１〜２５６）とした時、ブロックｉの
評価値Ｓ_iを｜Ｘk − Ｙ_i,k｜により求めるものであ
り、これが最小となるｉが最適予測ブロックとなる。

【０００４】このような動き補償予測方式を用いた従来
の動画像符号化装置の構成が図１０に示されており、ラ
スタースキャンで入力された現画面を分割して構成され
る原画ブロックデータと動き補償された予測画面との差
分値を減算器１で求め、この差分値を量子化器（Ｑ）２
で量子化して予測誤差を生成し、この予測誤差と動き補
償された予測画面とを加算器３で加え合わせることによ
り予測画面を生成してフレームメモリ４にストアする。
尚、以下、単に原画、予測画面…と略称することにより
ブロックデータを省略して表現することがある。

【０００５】そして、このフレームメモリ４にストアし
た予測画面と入力した原画とが動き補償予測装置ＭＣに
入力され、マッチング演算により動きベクトルが生成さ
れると共にこの動きベクトルは可変遅延部（ＶＤＬ）５
にも与えられてフレームメモリ４の予測画面を動きベク
トルに示された値だけ遅延させて減算器１に送る。

【０００６】上記の予測誤差と動きベクトルは可変長符
号化部（ＶＬＣ７）で可変長符号化を行い、バッファメ
モリ（ＢＭ）８を経て受信側に送られることにより、入
力する原画と予測画面との差分値を出来るだけ小さくし
て伝送する予測誤差を最小な値にして動画像信号の高能
率符号化を図っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の動画
像符号化装置においては、通常、バッファメモリ８がオ
ーバーフローすることがないようにするため、情報量が
多すぎる場合には量子化器２での量子化を粗くするなど
して制御を行うが、それだけでは必ずしも十分ではな
く、バッファメモリ８を例えば１フレーム分の最大発生
情報量分の大容量を有するものにする必要があった。

【０００８】従って、本発明は、ラスタースキャンで入
力された現画面を分割して構成される原画データと動き
補償された予測画面との差分値を量子化して予測誤差を
生成し、この予測誤差と動き補償された予測画面とで次
の予測画面を生成し、該予測画面と入力した原画とによ
り動き補償予測装置がマッチング演算により動きベクト
ルを生成して該予測画面を遅延させ該動き補償された予
測画面を生成すると共に該予測誤差と該動きベクトルと
を可変長符号化してバッファメモリより受信側に伝送す
る動画像符号化装置において、バッファメモリの容量を
できるだけ小さくても済むようにすることを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る動画像符号
化装置では、上記の課題を解決するために、図１に原理
的に示すように、バッファメモリ８のメモリ使用量が処
理単位の最大発生情報量を越えたとき動き補償予測装置
６の動作を所定期間だけ停止させるようにしたものであ
る。

【００１０】

【作用】このようにすることで、本発明では、バッファ
メモリ８がそのメモリ使用量を絶えず監視しており、そ
のメモリ使用量が処理単位に対する閾値を越えたときに
は、動き補償予測装置６の動作を停止させるので動画像
符号化装置全体の動作が停止されることとなる。

【００１１】従って、処理単位を例えば上記のような１
６画素×１６ラインのブロックとすれば、この処理単位
の１ブロックの閾値として最大発生情報量分だけバッフ
ァメモリ８が使用されたときには、動き補償予測装置６
の動作を停止させれば、その間にバッファメモリ８にス
トアされているデータは送出されることとなり、その後
はバッファメモリ８を正常に使用することができる。

【００１２】従って、バッファメモリ８の容量はその処
理単位の最大発生情報量分で済むこととなる。

【００１３】

【実施例】図２は本発明に係る動画像符号化装置の実施
例を示したもので、この実施例では、動き補償予測装置
６を、動き補償予測部６０と外部フレームメモリＥＭＦ
と遅延回路６１とで構成し、ラスタスキャンされた入力
画面の原画ブロックデータは動き補償予測部６０を通過
して外部フレームメモリＥＦＭに書き込まれると共に遅
延回路６１でタイミング合わせされた後に減算器１へ与
えられるようになっている。尚、この実施例では、動き
予測を原画ブロックデータを参照画面ブロックデータと
する他、フレームメモリ４からの予測画面ブロックデー
タも参照画面ブロックデータとするので、フレームメモ
リ４をフレームメモリＦＭ１とフレームメモリＦＭ２の
２面構成としている。

【００１４】このような動画像符号化装置における動き
補償予測装置６の動作原理が図３及び図４に示されてお
り、まず図４(1) に示すようなラスタースキャンで入力
される現画面データを分割して構成される原画ブロック
データ（同図(2) 参照）及び動画像符号化装置に設けら
れるフレームメモリ４にストアされる予測画面を分割し
て構成される予測画面ブロックデータ（ローカルデコー
ドデータ）を、該通常のフレームメモリとは別の外部フ
レームメモリＥＦＭに書き込む。

【００１５】そして、この外部フレームメモリＥＦＭか
ら前方向、後方向、又は前後両方向の動き補償予測に必
要な原画ブロックデータと同図(3) に示すような参照ブ
ロックデータをブロック単位に読み出す。

【００１６】これを図５を用いて説明すると、同図(1)
に示される予測の場合において、例えば画面ブロックＰ
６は画面ブロックＰ３を前方向予測して生成されるた
め、例えば上記の予測画面ブロックデータを外部フレー
ムメモリＥＦＭより参照画面ブロックデータとして読み
出し、或いは同図(2) に示される予測の場合において、
例えば画面ブロックＢ９の場合であれば画面ブロックＰ
８とＰ１０とを前後方向予測して生成されるため、例え
ば上記の原画ブロックデータを参照画面ブロックデータ
として外部フレームメモリＥＦＭより読み出す。

【００１７】このようにして読み出した原画ブロックデ
ータと参照ブロックデータとを外部フレームメモリＥＦ
Ｍよりアクセス速度の速い内部メモリ１０にストアし、
この内部メモリ１０から順次読み出してマッチング演算
部２０でブロックマッチング演算を行い動きベクトルを
生成することにより、予測画面ブロックデータに対して
動き補償を行う。

【００１８】このように、前向き予測、後ろ向き予測、
両方向予測や、参照画面に原画ブロックデータを用いた
り予測画面ブロックデータを用いる等の予測方法に応じ
て外部フレームメモリＥＦＭの容量と外部フレームメモ
リＥＦＭに対するアクセスを変えることにより、各種予
測方式に対応した動き補償予測が可能となる。

【００１９】図６には図２に示した動き補償予測部６０
の実施例が示されており、この実施例では内部メモリ１
０を、外部フレームメモリＥＦＭに入力画面データとし
て書き込まれて読み出された原画ブロックデータを書き
込むための内部ＲＡＭ１０ａと、外部フレームメモリＥ
ＦＭから読み出された参照画面ブロックデータとしての
原画ブロックデータ又は予測画面ブロックデータを書き
込むための内部ＲＡＭ１０ｂとで構成しており、これら
の内部ＲＡＭ１０ａ、１０ｂはアドレス発生部１０ｃ及
び１０ｄ並びに１１によりそれぞれアドレスが与えられ
て書込／読出が行われるようになっている。

【００２０】言い換えると、内部ＲＡＭ１０ａとアドレ
ス発生部１１ではこれから符号化処理を行う現画面をブ
ロック単位に書き込む機能を実行し、内部ＲＡＭ１０ｂ
とアドレス発生部１１ではこれから符号化処理を行う現
画面のブロックに対して探索範囲となる予測画面を書き
込む機能を実行し、それぞれアドレス発生部１０ｃ及び
１０ｄにより読出が行われるようになっている。

【００２１】また、マッチング演算部２０は、現画面上
の原画ブロックデータについて、予測画面（たとえばフ
レーム間予測のときは前画面）上のブロック i₁, i₂,…
…,i_nとマッチング演算を行い、或る評価法で決まる誤
差が最も小さいブロックを検出するものであり、この実
施例では評価法として図示のように上記の差分絶対値和
方式を採用しており、減算器２１と、絶対値回路２２
と、加算器２３と、レジスタ２４とで構成されている。

【００２２】これは、上述したように、内部ＲＡＭ１０
ａから読み出した現画面上の原画ブロック内のデータ
（画素値）を X_k（ｋ＝１〜256 ；ブロックが16画素×
16画素の場合）、内部ＲＡＭ１０ｂから読み出した参照
画面上の位置ｉのブロック（図１３参照）内のデータを
Y_i,k（ｋ＝１〜256 ）として、ブロックi の評価値Ｓ
_iを、Ｓ_i= Σ｜ X_k− Y_i,k｜により求めるものであ
る。これが最小となるiが最小値検出部１２で検出され
最適予測ブロックとなり、このときの動きベクトルが変
換部１３を介して生成されるようになっている。

【００２３】更に図６に示した動き補償予測部６０の実
施例では、制御部３０を設け、バッファメモリ８（図
１，２参照）からの信号が停止命令となっていないとき
にアドレス発生部１１への書込イネーブル信号ＥＮ１及
びＥＮ２を与え、また、アドレス発生部１０ｃ，１０ｄ
への読出イネーブル信号ＥＮ３を与えている。

【００２４】また、この動き補償予測部６０にはバッフ
ァ３１〜３３が設けられており、制御部３０がこれらの
バッファ３１〜３３にイネーブル信号ＥＮ４を与えるこ
とにより、ベクトル変換部１３から動きベクトルが出力
され、内部ＲＡＭ１０ａから読み出された原画データ
（入力画面データ）が出力され、そして、ブロックスタ
ート信号が出力されることとなる。

【００２５】尚、内部ＲＡＭ１０ａ，１０ｂの容量は、
処理の高速化のため、内部ＲＡＭ１０ａの網かけの１ブ
ロック分の予測画面が内部ＲＡＭ１０ｂの太線で囲まれ
た９個の領域となるように設定されている。ここで、内
部ＲＡＭ１０ａにブロックの２倍の容量をもたせている
のは、網かけの１ブロックの演算中に次に演算を行うブ
ロックを読み込んでおくためである。更に、内部ＲＡＭ
１０ｂにブロック３個分の容量を多く持たせているのは
上記のように次に予測画面となる領域を読み込んでおく
ためである。

【００２６】図７にバッファメモリ８からの停止要求信
号がない場合のそれぞれのイネーブル信号ＥＮ１〜ＥＮ
４のタイムチャートが示されており、上記のようにイネ
ーブル信号ＥＮ１がアドレス発生部１１に与えられる
と、アドレス発生部１１は内部ＲＡＭ１０ｂをイネーブ
ル状態にして予測画面の取り込みを可能にさせ、また、
イネーブル信号ＥＮ２がアドレス発生部１１に与えられ
ると、アドレス発生部１１は内部ＲＡＭ１０ａをイネー
ブル状態にして符号化ブロック（処理される画面）の取
り込みを可能にさせる。

【００２７】またイネーブル信号ＥＮ３はアドレス発生
部１０ｃ，１０ｄをイネーブル状態にしてマッチング演
算部２０での演算を可能にさせ、そして、イネーブル信
号ＥＮ４は動きベクトル及び原画データの出力を可能に
させている。

【００２８】図８には２ブロック時間分の停止要求がバ
ッファメモリ８から与えられた場合のタイムチャートが
示されており、停止要求信号が有効になった次のブロッ
ク時間から２ブロック時間だけ、イネーブル信号ＥＮ１
〜４が“Ｌ”レベルとなり全ての処理系が停止し、２ブ
ロック時間後、再び起動することとなる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明に係る動画像符号化
装置によれば、バッファメモリのメモリ使用量が処理単
位の最大発生情報量を越えたとき該動き補償予測装置の
動作を所定期間だけ停止させるように構成したので、従
来の装置においては、約１フレーム分の最大発生情報量
のバッファメモリが必要であったが、本発明では処理単
位（例えば１ブロック）の最大発生情報量分のバッファ
メモリを持っていれば良くメモリ容量を削減することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る動画像符号化装置の構成を原理的
に示したブロック図である。

【図２】本発明に係る動画像符号化装置の実施例を示し
たブロック図である。

【図３】本発明に係る動画像符号化装置の動き補償予測
の原理を説明するためのブロック図である。

【図４】本発明に係る動画像符号化装置における画面ブ
ロックデータのスキャン順序例を示したブロック図であ
る。

【図５】本発明に係る動画像符号化装置に用いる種々の
予測方式例を示した図である。

【図６】本発明に係る動画像符号化装置に用いる動き補
償予測部の実施例を示したブロック図である。

【図７】本発明に係る動画像符号化装置による動き補償
予測部で用いられるイネーブル信号（停止要求信号無
し）のタイムチャート図である。

【図８】本発明に係る動画像符号化装置による動き補償
予測部で用いられるイネーブル信号（停止要求信号有
り）のタイムチャート図である。

【図９】動き補償の原理を説明するためのブロック図で
ある。

【図１０】従来技術を示したブロック図である。

【符号の説明】

２量子化器４（ＦＭ１、ＦＭ２）フレームメモリ５可変遅延部６動き補償予測装置（ＭＣ）６０動画像符号化部ＥＦＭ外部フレームメモリ７可変長符号化部（ＶＬＣ）８バッファメモリ（ＢＭ）１０内部メモリ２０マッチング演算部図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤後努神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者松田喜一神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ラスタースキャンで入力された現画面を
分割して構成される原画データと動き補償された予測画
面との差分値を量子化器(2) で量子化して予測誤差を生
成し、この予測誤差と動き補償された予測画面とで次の
予測画面を生成してフレームメモリ(4) にストアし、該
フレームメモリ(4) の予測画面と入力した原画とにより
動き補償予測装置(6) がマッチング演算により動きベク
トルを生成して該予測画面を遅延させ該動き補償された
予測画面を生成すると共に該予測誤差と該動きベクトル
とを可変長符号化部(7) を介してバッファメモリ(8) よ
り受信側に伝送する動画像符号化装置において、該バッファメモリ(8) のメモリ使用量が処理単位の最大
発生情報量を越えたとき該動き補償予測装置(6) の動作
を所定期間だけ停止させるようにしたことを特徴とする
動画像符号化装置。