JPH07170520A - 映像信号の復合化方法 - Google Patents

映像信号の復合化方法

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JPH07170520A
JPH07170520A JP22376994A JP22376994A JPH07170520A JP H07170520 A JPH07170520 A JP H07170520A JP 22376994 A JP22376994 A JP 22376994A JP 22376994 A JP22376994 A JP 22376994A JP H07170520 A JPH07170520 A JP H07170520A
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相皓 尹
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 以前フレームに対するアクセス回数をできる
だけ減らすことのできる映像信号の復合化方法を提供す
る。 【構成】 符号化された映像信号の復号化装置700 にお
いて、エントロピー復号化器702 および逆量子化器703
、逆変換器704 により変換されて生成された差分デー
タブロックのスキャニングの順序を変換して加算器705
に提供され、半画素単位動きベクトルが整数でない水平
成分を有するとき、前記変換されたスキャン順序に対応
する順序で以前フレームの画素をアクセスして補間する
ことによって、予測データブロックを生成して加算器に
提供する。加算器からは現在フレームの復元されたデー
タブロックが出力される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は符号化映像信号の復号化
プロセスに関する。さらに詳しくは、符号化映像信号の
復号化プロセスにおける半画素単位の動き補償(half-pi
xel motion compensation)方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、離散化された画像信号の伝送は、
アナログ信号より良好な画質を保持しうる。一連の映像
フレームから構成された映像信号がディジタル形態で表
現されるとき、とくに、高品質テレビジョンのばあい、
相当の量のデータを伝送しなければならない。しかし、
従来の伝送チャネルの使用可能の周波数帯域は制限され
ているので、多量のディジタルデータを伝送するために
は伝送されるデータを圧縮して、その量を減らす必要が
ある。多様な圧縮技法のうち、確率的符号化技法と時間
的、空間的圧縮技法を組み合わせたハイブリッド符号化
技法が最も効率的であると知られている。
【０００３】図４は、ハイブリッド符号化技法を用いた
ハイブリッド符号化器を示している。図４に示したよう
に、ディジタル入力フレームからの各画素ブロックは減
算器101 へ入力される。減算器101 において、各画素ブ
ロックは以前フレームからの予測画素ブロックと画素単
位で減算される。その結果、差分データブロックは２次
元変換器102 で２次元変換アルゴリズムを用いて変換係
数ブロックに変換される。また、各変換係数ブロックの
変換係数は量子化器103 で量子化され、エントロピー符
号化器104 でエントロピー符号化されて、伝送チャネル
を通じて伝送される。または、符号化器100 において
は、前記量子化された変換係数などを逆量子化および逆
変換させる結果値を加算器107 で相応する予測画素ブロ
ックの画素などと加えて、前記各画素ブロックが復元さ
れる。フレームメモリ108 は、このような復元された画
素などを貯蔵して次の映像フレームの画素ブロックを予
測するのに用いられる。同様に、図５に示された符号化
器100 に対応する復号化器200 においても、エントロピ
ー復号化器202 がエントロピー符号化されたデータを復
号化して、逆量子化器203 および逆変換器204 がこれを
逆量子化および逆変換し、加算器205 がその結果を相応
する予測ブロックの画素と加算して、前記各画素ブロッ
クを復元し、フレームメモリ206 に復元された画素を貯
蔵する。
【０００４】ハイブリッド符号化器100 の符号化効率
は、動き補償またはその予測方法を用いて改善されう
る。動き補償予測とは、現在フレームの各画素ブロック
をこのブロックの現在フレームと以前フレームとのあい
だの動きを推定に基づいて予測するプロセスである。こ
のような推定された動きは、その動きベクトルで表現さ
れうる。動きベクトルは水平成分と垂直成分から構成さ
れ、現在ブロックの位置を基準として、以前フレーム内
における前記予測されたブロックの位置の水平および垂
直オフセットを指す。
【０００５】ISO/IEC MPEG標準のような現在利用可能
な幾つかの方法においては、より向上された符号化効率
の動きベクトルを半画素単位で検出しうる（ビデオ シ
ュミレーションモデル スリー、インターナショナル
オーガニゼーション フォースタンダーディゼーション
(Video Simulation Model Three,International Organi
zation for Standardization) の、コーデッド リプレ
ゼンテーション オブ ピクチャー アンド オーディ
オ インフォメーション(Coded Representation of pic
ture and Audio Information) 、(1990 年、ISO-IEG/JJ
CI/SC2/WG8 MPEG90/041 参照) 。
【０００６】半画素単位の動きベクトルは二つのステッ
プで決定される。最初に、整数値を有する全画素単位の
動きベクトルが決定される。そののち、決定された全画
素単位の動きベクトルに基づいて、半画素単位動きベク
トルが計算される。全画素単位または半画素単位の動き
ベクトルのうち、最も良好な予測結果を発生しうるもの
が最終半画素単位の動きベクトルと決定される。
【０００７】このような半画素単位動きベクトルは、整
数でない水平／垂直成分を有しうる。かかる方法におい
て、動き補償予測に用いられる半画素単位ブロックは、
半画素単位動きベクトルに基づいて、以前フレームの画
素にアクセスし、半画素単位の動きベクトルが整数でな
い成分を有するばあい、前記以前フレームの画素に空間
軸補間を行ってえられる（クナウアー(Knauer)らに付与
された米国特許第5,134,477 号明細書およびヨーロッパ
特許公開第0560577A2 号参照）。
【０００８】半画素単位動きベクトルと、エントロピー
符号化されたデータは、伝送チャネルを経て関連した復
号化器200 へ伝送されて復号化器200 における動き補償
予測に用いられる。
【０００９】復号化器200 において、動き補償予測は通
常マクロブロック単位で行われる。このばあい、たとえ
ば、16×8 マクロブロックは、たとえば、4 ×4 画素か
ら構成されるサブブロックに分割される。動き補償予測
がマクロブロック単位で行われる理由は、符号化器100
が4 ×4 サブブロックに対して半画素単位動きベクトル
の全セットを伝送チャネルで半画素単位動きベクトルの
ために割り当てられたビット容量内に符号化することが
できず、よって、4 ×4 のサブブロックを含む16×8 画
素のマクロブロックに対して、一つの半画素単位動きベ
クトルを連関させるためである。
【００１０】復号化器200 において、動き補償予測がマ
クロブロック単位で行われるばあい、逆変換器204 から
発生する各々の差分マクロブロック内のサブブロック
は、通常、行優先サブブロック間スキャニング順序で、
加算器205 に提供される。すなわち、差分サブブロック
は、図６に示されるように、水平方向に左から右へ、上
から下へスキャニングされる。
【００１１】また、各々の差分サブブロック内において
は、画素が行優先サブブロック内スキャニング順序で加
算器205 に提供される。すなわち、差分画素は、図７に
示されるように、水平方向に左から右へ、上から下へス
キャニングされる。
【００１２】また、動き補償予測器206 からの各々の半
画素単位マクロブロック間のサブブロックとこれらの画
素は前述した行優先サブブロック間のスキャニング順序
および行優先サブブロック内のスキャニング順序で加算
器205 に提供される。前述したように、半画素単位マク
ロブロックは、前記差分マクロブロックと関連した半画
素単位動きベクトルの制御によってフレームメモリ207
から以前フレームの画素をアクセスし、半画素単位動き
ベクトルが整数でない成分を有するばあい、前記以前フ
レームの画素に補間を行って予測される。
【００１３】半画素単位動きベクトルが整数でない水平
成分（たとえば、+0.5）を有するばあい、4 ×4 画素の
大きさの半画素単位サブブロックを形成するためには、
5 ×4 画素（前記半画素単位動きベクトルも整数でない
垂直成分を有するばあいには5 ×5 画素）に対して補間
を行わなければならないので、半画素単位マクロブロッ
クの各々の半画素単位サブブロックを生成するために
は、図８に示されるように、以前フレームから4 ×4 画
素の大きさのサブブロックとこれに水平に隣接した4 画
素の大きさの追加列にアクセスされなければならない。
【００１４】各々の半画素単位サブブロックの画素を前
述した行優先サブブロック内のスキャニング順序で生成
するためには、前記4 ×4 画素大きさのサブブロックと
4 画素の大きさの追加列が前述した行優先サブブロック
内のスキャニング順序に相応する順序でアクセスされる
ばあい、前記4 画素の大きさの追加列は以前フレームか
ら二回アクセスされうる。すなわち、図９に示されるよ
うに、前記半画素単位サブブロックの画素を生成するた
めに、一回アクセスされ、前記半画素単位サブブロック
に水平に隣接した半画素単位サブブロックに対してもう
一回アクセスされる。
【００１５】しかし、もし、前記4 ×4 画素大きさのサ
ブブロックおよび４画素大きさの追加列が他の順序にア
クセス可能である、すなわち、前記4 ×4 画素の大きさ
のサブブロックおよび4 画素の大きさの追加列の画素
が、図３に示されたように、垂直的に上から下へ左から
右へスキャンされれば、前記4 画素の大きさの追加列
は、図３に示されるように、水平的に隣接した半画素単
位サブブロックの形成のための補間にも直ちに用いられ
うるので、一回だけアクセスされるのみでよい。
【００１６】したがって、本発明の主な目的は符号化さ
れた映像信号の復号化器プロセスにおいて、以前フレー
ムに対するアクセス回数を出来るだけ減らしうる映像信
号の復合化方法を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】一連の符号化された映像
フレーム形状に提供される符号化された映像信号を復号
化する方法において、前記各符号化された映像フレーム
は、第１多数のマクロブロックに分割され、前記各マク
ロブロックには、前記符号化された映像信号の現在フレ
ームと以前フレームとの間における前記マクロブロック
の動きを表す半画素単位動きベクトルが関連する前記復
号化方法において、前記現在映像フレームの各マクロブ
ロックの画素に対してエントロピー復号化および逆量子
化、逆変換を行って、差分マクロブロックの差分画素を
第１のあらかじめ設定された順序で提供するステップ
と、前記差分画素をスキャンして、スキャニング変換差
分マクロブロックのスキャニング変換差分画素を第２の
あらかじめ設定された順序で提供するステップと、前記
半画素単位動きベクトルによって、前記以前フレームの
画素を前記第２のあらかじめ設定された順序に対応する
順序でアクセスし、前記半画素単位動きベクトルによっ
て、前記以前フレームの前記画素に対して補間を行っ
て、半画素単位マクロブロックの半画素単位画素を前記
第２のあらかじめ設定された順序で提供するステップ
と、前記スキャニング変換された差分マクロブロック
と、前記半画素単位マクロブロックを加算して前記現在
フレームの復元されたマクロブロックを形成するステッ
プを含む。
【００１８】
【実施例】つぎに、本発明の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。図７のハイブリッド符号
化器と関連して用いられうる復号化器が図１に示されて
いる。
【００１９】ハイブリッド符号化器100 から符号化され
た映像信号は、一連の符号化された映像フレームの形態
に復号化器700 に提供される。通常、各映像フレーム
は、第１のあらかじめ設定された大きさ( たとえば、16
×8 画素の大きさ) を有する多数のマクロブロックに分
割される。
【００２０】各々のマクロブロックは、第２のあらかじ
め設定された大きさ( たとえば、4×4)を有する多数の
サブブロックから構成され、一つの半画素単位動きベク
トルに関連する。
【００２１】また、復号化器700 においては、動き補償
の予測はマクロブロック単位で処理される。図１に示し
たように、ディマルチプレクサ701 は、符号化映像信号
を受信したあと、その構成要素( たとえば、半画素単位
動きベクトル、エントロピー符号化されたデータなど)
を識別して復号化器700 の関連部分に伝送する。エント
ロピー符号化されたデータは、エントロピー復号化器70
2 で復号化され、逆量子化器703 および逆変換器704 に
より逆量子化および逆変換される。その結果、各々の差
分マクロブロックのデータは、この差分マクロブロック
に関連した半画素単位動きベクトルの制御下で動き補償
予測器706 により提供された半画素単位マクロブロック
と共に、加算器705 で加算される。
【００２２】従来と同じように、逆変換器704 から各々
の差分マクロブロック間の半画素のサブブロックは、行
優先サブブロック内のスキャニングの順序で加算器705
に提供される。すなわち、差分サブブロックは、水平に
左から右へ、上から下へ提供される。また、各々の動き
補償予測器706 からの半画素単位マクロブロック内のサ
ブブロックは前記行優先サブブロックの間のスキャニン
グ順序で加算器705 に提供される。
【００２３】しかし、本発明の方法によれば、各々の差
分サブブロックまたは半画素単位サブブロック内の画素
は、従来の行優先サブブロック内のスキャニングの順序
とは異なる順序で提供される。
【００２４】詳述すれば、各々の差分サブブロック内の
画素は、本発明のスキャニングコンバータ708 を通じ
て、列優先サブブロック内のスキャニングの順序で加算
器705に提供される。すなわち、各々の差分サブブロッ
ク内の垂直に上から下へスキャニングされる画素は図２
に示されるように、垂直に上から下へ、つぎに左から右
へスキャンされる。
【００２５】同時に、動き補償予測器706 においては、
半画素単位動きベクトルが整数でない水平成分などを有
するばあい、各々の半画素単位サブブロックを空間軸補
間を行って生成するために必要な以前フレーム4 ×4 画
素の大きさのサブブロックと4 画素の大きさの追加列が
フレームメモリ707 から、図３に示したように、前記列
優先サブブロック内のスキャニングの順序に対応する順
序で提供されて、各々の半画素単位サブブロックの画素
が前記列優先サブブロック内のスキャニング順序で加算
器705 に提供される。図３と関連して説明したように、
このような本発明の動き補償方法によれば、半画素単位
サブブロックと、半画素単位マクロブロックを生成する
ために必要なフレームメモリアクセス回数が減少され
る。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、符号化された映像信号
の復号化器プロセスにおいて、以前フレームに対するア
クセス回数を出来るだけ減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のハイブリッド符号化器と関連して用い
られる復号化器を示した図である。
【図２】列優先サブブロック内のスキャニング順序を示
した図である。
【図３】本発明の以前フレーム画素アクセスパターンを
示す図である。
【図４】従来のハイブリッド符号化器を示したブロック
図である。
【図５】図４のハイブリッド符号化器と関連して用いら
れる従来の復号化器を示した図である。
【図６】行優先サブブロック内のスキャニング順序を示
した図である。
【図７】行優先サブブロック内のスキャニング順序を示
した図である。
【図８】8 ×8 画素の大きさの半画素単位サブブロック
を形成するために、必要な以前フレーム画素を示す図で
ある。
【図９】従来の以前フレーム画素アクセスパターンを示
す図である。
【符号の説明】
７００ 復号化器 ７０１ ディマルチプレクサ ７０２ エントロピー復号化器 ７０３ 逆量子化器 ７０４ 逆変換器 ７０５ 加算器 ７０７ フレームメモリ ７０６ 動き補償予測器 ７０８ スキャニングコンバータ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一連の符号化された映像フレーム形状に
    提供される符号化された映像信号を復号化する方法にお
    いて、 前記各符号化された映像フレームは、第１多数のマクロ
    ブロックに分割され、前記各マクロブロックには、前記
    符号化された映像信号の現在フレームと以前フレームと
    の間における前記マクロブロックの動きを表す半画素単
    位動きベクトルが関連する映像信号の復合化方法であっ
    て、 前記現在映像フレームの各マクロブロックの画素に対し
    てエントロピー復号化および逆量子化、逆変換を行っ
    て、差分マクロブロックの差分画素を第１のあらかじめ
    設定された順序で提供するステップと、 前記差分画素をスキャンして、スキャニング変換差分マ
    クロブロックのスキャニング変換差分画素を第２のあら
    かじめ設定された順序で提供するステップと、 前記半画素単位動きベクトルによって、前記以前フレー
    ムの画素を前記第２のあらかじめ設定された順序に対応
    する順序でアクセスし、前記半画素単位動きベクトルに
    よって前記以前フレームの前記画素に対して補間を行
    い、半画素単位マクロブロックの半画素単位の画素を前
    記第２のあらかじめ設定された順序で提供するステップ
    と、 前記スキャニング変換された差分マクロブロックと、前
    記半画素単位マクロブロックを加算して前記現在フレー
    ムの復元されたマクロブロックを形成するステップを含
    む映像信号の復合化方法。
  2. 【請求項２】 前記各マクロブロックは、多数のサブブ
    ロックにさらに分割され、前記第１のあらかじめ設定さ
    れた順序は、行優先サブブロック間のスキャニング方法
    と、行優先サブブロック内スキャニング方法を用い、前
    記第２のあらかじめ設定された順序は、行優先サブブロ
    ック間のスキャニング方法と列優先サブブロック内のス
    キャニング方法を用いる請求項１記載の映像信号の復合
    化方法。
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