JPH08251601A - 動きベクトルを符号化又は復号化する方法及び装置 - Google Patents
動きベクトルを符号化又は復号化する方法及び装置Info
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Abstract
の低減された動きベクトルの符号化又は復号化方法及び
装置の提供を目的とする。 【解決手段】 本発明のマクロ−ブロック(M0)と関係し
た動きベクトル(MV0) の差動符号化方法は、動きベクト
ル(MV0) の成分(MV0x,MV0y) を決める段階と、各成分(P
x,Py) が先に符号化されたマクロ−ブロックと関係した
ベクトルである少なくとも3個の候補動きベクトル(MV
1,MV2,MV3) の中の対応する成分の中間値に一致する予
測ベクトルを決める段階と、符号化されるべきベクトル
の成分から上記得られた成分を減算する段階とからな
る。
Description
る動きベクトルの符号化方法に係る。本発明は、特に、
それに限定されることなく、64kビット/秒未満のレ
ートに抑えられた遠距離通信チャンネルに関するビデオ
画像の符号化に適用される。更に、本発明は、復号化方
法、符号化装置及び復号化装置に関する。
CCITT(国際電信電話諮問委員会)の勧告H.26
1に記載され、特に、同勧告の図3(ソース符号化器)
を参照して説明されている。上記装置は、画素ブロック
又はマクロ−ブロック内の画像処理に基づいている。1
ブロックは8×8画素のマトリックスからなり、マクロ
−ブロックは4ブロックよりなる。マクロ−ブロック
は、「相互(inter) 」及び「内部(intra) 」と呼ばれる
二つのモードの一方で符号化され、マクロ−ブロックを
形成する全てのブロックは、同一モードで符号化されて
いる。「内部」符号化の場合、ブロックに離散コサイン
変換が適用され、得られた係数は量子化され、可変長の
符号処理(VLC符号化)に従って符号化される。「相
互」符号化の場合、離散コサイン変換はブロックと参照
画像内の同様の位置にあるブロックとの差に適用され
る。
るため、動き補償処理が採用される。この種の処理によ
って、参照画像又はその中のウィンドウにおいて、現在
の画像中の符号化されるべきマクロ−ブロックの効果的
な「相互」符号化が得られるマクロ−ブロックを定める
ことが可能になる。上記参照画像内のマクロ−ブロック
を定めるための種々の選択基準が存在する。現在の画像
内の符号化されるべきマクロ−ブロックの位置に関し参
照マクロ−ブロックの相対的な位置は、所謂動きベクト
ルによって決められる。かかる動きベクトルは、符号化
されたマクロ−ブロックのヘッダで伝送される。
納するメモリを有する。符号化されたマクロ−ブロック
に対応する動きベクトル及び係数を知ることにより、元
のマクロ−ブロックの画素の値を復元することが可能に
なる。上記値には誤差、特に、量子化誤差が含まれる可
能性がある。
トルに関し差動的に符号化される。このベクトルは、符
号化又は復号化されるべきマクロ−ブロックの直ぐ左に
あるマクロ−ブロックの動きベクトルと一致する。ベク
トルの水平成分Hと垂直成分Vは別個に符号化される。
周知の方法によれば、予測ベクトルは以下の場合: − 符号化又は復号化されるべきマクロ−ブロックの直
ぐ左のマクロ−ブロックが「内部」モードで符号化され
た場合 − 符号化されるマクロ−ブロックが画像の左縁にある
場合に(0,0)に再初期化される。
した動きベクトルの差動符号化方法であり、上記符号化
方法は: − 上記動きベクトルの成分を決める段階と、 − 各成分が先に符号化されたマクロ−ブロックと関係
したベクトルである少なくとも3個の候補動きベクトル
の中の対応する成分の中間値に一致する予測ベクトルを
決める段階と、 − 符号化されるべきベクトルの成分から上記得られた
成分を減算する段階とからなることを特徴とする。
候補動きベクトルの成分は、上記動き候補ベクトルと関
係したマクロ−ブロックが画像の外側にあるならば、上
記予測ベクトルを決めるときゼロであると見なされる。
本発明の符号化方法の一実施例によれば、候補動きベク
トルの成分は、上記動き候補ベクトルと関係したマクロ
−ブロックが「内部」モードで符号化されるならば、上
記予測ベクトルを決めるときゼロであると見なされる。
上記候補動きベクトルと関係した上記マクロ−ブロック
は、ベクトルが符号化されるべきマクロ−ブロックに隣
接するマクロ−ブロックである。本発明の符号化方法の
一実施例によれば、上記候補動きベクトルと関係した上
記マクロ−ブロックは、ベクトルが符号化されるべきマ
クロ−ブロックの上又は左にあるマクロ−ブロックの一
部を形成する。
上記候補動きベクトルと関係した上記マクロ−ブロック
は、ベクトルが符号化されるべきマクロ−ブロックの直
ぐ左にあるマクロ−ブロックと、直ぐ上にあるマクロ−
ブロックと、上及び右にあるマクロ−ブロックとからな
る。本発明の更なる要旨は、差動符号化により符号化さ
れた動きベクトルの復号化方法であって、上記復号化方
法は: − 上記ベクトルに対応する成分の差を得る段階と、 − 各成分が先に復号化された少なくとも3個のマクロ
−ブロックと関係したベクトルの対応する成分の中間値
に一致する予測ベクトルを決める段階と、 − 上記成分の差を上記予測ベクトルの成分に加算する
段階とからなることを特徴とする。
候補動きベクトルの成分は、上記動き候補ベクトルと関
係したマクロ−ブロックが画像の外側にあるならば、上
記予測ベクトルを決めるときゼロであると見なされる。
本発明の復号化方法の一実施例によれば、候補動きベク
トルの成分は、上記動き候補ベクトルと関係したマクロ
−ブロックが「内部」モードで符号化されるならば、上
記予測ベクトルを決めるときゼロであると見なされる。
上記候補動きベクトルと関係した上記マクロ−ブロック
は、ベクトルが復号化されるべきマクロ−ブロックに隣
接するマクロ−ブロックである。本発明の復号化方法の
一実施例によれば、上記候補動きベクトルと関係した上
記マクロ−ブロックは、ベクトルが復号化されるべきマ
クロ−ブロックの上又は左にあるマクロ−ブロックの一
部を形成する。
上記候補動きベクトルと関係した上記マクロ−ブロック
は、ベクトルが符号化されるべきマクロ−ブロックの直
ぐ左にあるマクロ−ブロックと、直ぐ上にあるマクロ−
ブロックと、上及び右にあるマクロ−ブロックとからな
る。本発明の更なる課題は、動きベクトルを生成する動
き評価プロセッサを有する画像圧縮装置であって、上記
ベクトルは予測ベクトルに関して符号化され、上記装置
は: − 各成分が先に符号化されたマクロ−ブロックと関係
したベクトルである少なくとも3個の候補動きベクトル
の中の対応する成分の中間値に一致する予測ベクトルを
決める手段と、 − 符号化されるべきベクトルの成分から上記得られた
成分を減算する手段と、 − 上記減算により得られた値を符号化する手段とから
なることを特徴とする。
けで圧縮された画像の圧縮を解除する装置であって: − 圧縮されたデータを受けるバッファレジスタと、 − 上記バッファに接続されたデマルチプレクシング手
段と、 − 上記デマルチプレクシング手段に接続された反量子
化手段と、 − デマルチプレクスされ、反量子化された係数の逆変
換手段と、 − 予測ベクトルに関する差動符号化に従って符号化さ
れた動きベクトルに関係するデータを得る手段と、 − 先に復号化されたマクロ−ブロックに対応する動き
ベクトルに基づいて上記予測ベクトルを決める手段とか
らなることを特徴とする。
及び圧縮解除装置は、夫々、上記符号化方法及び上記復
号化方法を実施する。
に限定されることのない本発明の好ましい実施例を説明
することにより本発明はより良く理解されるであろう。
図1にはビデオ画像符号化器が示されている。ビデオ画
像符号化器は、動き補償プロセッサ10(参照メモリ2
と関係している)に接続されるビデオ入力1と、減算器
3と、2入力を有するマルチプレクサ4の中の一つの入
力とからなる。マルチプレクサ4の第2の入力は減算器
3の出力に接続されている。マルプレクサ4の出力は離
散コサイン変換(DCT)プロセッサ5に結合されてい
る。
ない。画素の値は、入力1からDCTプロセッサ5に直
接送られる。「相互」モードの場合、装置の入力におけ
る信号と、メモリ2に格納された参照画像の一部分との
差がDCTプロセッサ5に伝送される。DCTプロセッ
サ5の出力は量子化回路6に接続され、量子化回路6の
出力は、一方で逆DCTプロセッサ8が後置された反量
子化回路7に接続され、他方で符号化及び多重化回路1
4に接続されている。符号化回路は、特に、動きベクト
ルの差のVLC符号化と、DCT変換係数のVLC符号
化と、必要とされる構造に従って種々のデータのアセン
ブリを行う。
は「内部」ブロック、即ち、一つの画素の値を含むブロ
ック又は画素の値の差の何れの場合でもDCT変換を受
ける。得られたDCT係数は、量子化されVLC符号化
に従って符号化される。上記VLC符号化は、関連した
処理(ブロックの走査方向、係数のペアとゼロ係数の文
字列長さの符号化)と共に、当業者にとって周知である
のでこれ以上詳細には説明しない。符号化された係数
は、適切な方法でビデオのマルチプレクスの中に挿入さ
れる。
で、逆DCT変換を受ける。これは同一のデータが復号
器内で受ける処理であり、得られた画素値には、少なく
とも幾らかの同一誤差、特に、量子化誤差が含まれる。
符号化器において上記復号化されたデータは、メモリ2
に格納された参照画像を更新する役割を果たす。メモリ
2の出力は、場合によっては空間的なループフィルタ9
を介して減算器3の入力に接続されている。逆DCTプ
ロセッサ8の出力は、2入力加算器11を介して参照メ
モリ2に接続されている。加算器11の第2の入力は、
第2のマルチプレクサ12の出力に接続され、第2のマ
ルチプレクサ12の2入力の一方はループフィルタ9の
出力に接続され、もう一方は、接続されることなく、ゼ
ロの画素値が得られる。「内部」モードの場合、マルチ
プレクサ12の出力は、ゼロの値を送出する。2台のマ
ルチプレサ4及び12は、特に、ビデオバッファレジス
タ(図示せず)の充填の度合の関数として係数の量子化
を取り扱う制御ユニット13によって同時に制御され
る。
るマクロ−ブロックを参照画像のマクロ−ブロックと比
較し、マクロ−ブロックが内部又は相互の何れのモード
で符号化されるべきであるかを決める。このような決定
は、閾値に対し、「相互」モードの場合に誤差関数の値
を画素の差の2乗和として評価することにより行うこと
が可能である。
クロ−ブロックの所定の数の画像に対し選択されていな
い場合、時折強制的に行われる。この強制的な「内部」
モードの符号化は、逆DCT変換内の再生誤差の累積を
制限するため行われる。例えば、上記H.261勧告に
従って、上記強制的な符号化は、全く同一のブロックの
少なくとも132回の伝送毎に行われる。
0のレベルで採用される。最良の動きベクトルを見つけ
るための処理は:ブロックの徹底的な比較、階層的な比
較処理等、及び、それらの変形のように多数存在する。
上記処理は、特に、マイクロプロセッサ、特定用途のプ
ロセッサ等によって実施することができる。本発明の一
実施例によれば、画像の輝度をサンプリングする構造
は、176画素からなる144本のラインであり、この
構造は、11×9形のマクロ−ブロックのフォーマット
に対応している。各カラー成分の色に対し、上記フォー
マットは、88画素からなる72本のラインである。こ
れは、所謂、4:1:1の輝度色度構造に対応してい
る。
(コモン インターミーディエイトクォーター フォー
マットを表わす)と呼ばれる。上記例において、かかる
画像フォーマットが符号化器の入力1で得られる場合を
想定する。以下、説明を簡単化するため輝度だけを考慮
する。
示されている。実際の画像のマクロ−ブロックは、連続
的な線で囲まれている。以下、現在のマクロ−ブロック
(即ち、現在処理されているマクロ−ブロック)を取り
巻く8個のマクロ−ブロックは隣接するマクロ−ブロッ
クと呼ばれる。マクロ−ブロック13番に隣接するマク
ロ−ブロックは、マクロ−ブロック1番、2番、3番、
12番、14番、23番、24番及び25番である。説
明を簡単化するため、画像の境界を超えたダミーのマク
ロ−ブロックが存在する場合を想定する。マクロ−ブロ
ックAは、マクロ−ブロック1番、12番及び23に隣
接するマクロ−ブロックである。
ブロックに対し、プロセッサ10は上記ブロックと関係
した動きベクトルの成分のペアを発生する。本発明の一
実施例によれば、上記成分は、半画素の精度を有し、間
隔〔−16,+15.5〕に制限される。本発明の一実
施例によれば、例えば、メモリ及び適当にプログラムさ
れたマイクロプロセッサとからなる回路14は、各動き
ベクトルに対し予測ベクトルを定める。この予測ベクト
ルの成分Px及びPyは、符号化されるべき動きベクト
ルの成分から減算される。
の成分は、図3によって明らかにされる方法で計算され
る。M0は、現在のマクロ−ブロック、即ち、予測ベク
トルを決めるマクロ−ブロックを示している。一方、M
Vix及びMViyは、夫々、マクロ−ブロックiと関
係した動きベクトルの第1及び第2の成分を示してい
る。
クを示し、M2はM0の直ぐ上にあるマクロ−ブロック
を示し、M3はM0の上及び左にあるマクロ−ブロック
を示している。マクロ−ブロックM1乃至M3と関係し
た動きベクトルは候補ベクトルと呼ばれ、MV1乃至M
V3と呼ばれている。図3の(a)にはM0の周りのマ
クロ−ブロックM1乃至M3の配置が与えられている。
れたマクロ−ブロックに対してだけ定義されるので、候
補ベクトルの成分は、以下の場合: − マクロ−ブロックが「内部」モードで符号化された
場合 − マクロ−ブロックが画像の境界を超えて存在する場
合ゼロであると考えられる。
の場合が示されている。ペア(0,0)は、候補ベクト
ルがゼロであると見なされたマクロ−ブロックを示して
いる。点線は画像の境界を表わしている。3個の候補ベ
クトルの成分を決定した後、予測ベクトルの成分は、か
かるベクトルの各成分に対し候補ベクトルの対応する成
分の平均値を選択することにより計算される。例えば、
候補ベクトルが夫々: MV1=(−2;3), MV2=(1;5), MV
3=(−1;7) で表わされる場合、予測ベクトルは、 (Px;Py)=(−1,5) である。
0との間の差: MVDx = MVx−Px MVDy = MVy−Py を形成する。これらの差は、VLC符号化によって符号
化され、映像マルチプレクスに導入される。
3の知識が必要とされる場合、上記ベクトルはプロセッ
サ10によってメモリに保持される。復号化中、予測ベ
クトルは同様の方法で定められる。勿論、このベクトル
の成分は復号化された差と加算される。図4は復号器の
機能的な概略図である。受信及び復調装置から受けられ
たデータは、レジスタ15に格納される。このレジスタ
は、データの伝送速度を実際の用途に一致させるため必
要とされる。データはデマルチプレクサ16によって分
離される。係数は、復号化され、反量子化され(回路1
7)、逆DCT変換される(回路18)。「相互」モー
ドにおける符号化の場合、得られたブロックは、加算器
19によって、予測の結果に加算される。予測メモリ2
1は、勿論、適宜更新される。
ベクトルに対応するデータの復号化とに割り当てられて
いる。プロセッサ20は、データのVLC符号化を実行
し、予測ベクトルの計算に必要とされるベクトルをメモ
リに保持し、ベクトルを定め、そのベクトルの成分を復
号化された成分の差に加算する。かくして確定された動
きベクトルは周知の方法で使用される。本発明の他の実
施例によれば、動きベクトルは、「内部」モードで符号
化されたマクロ−ブロックと関係している。これによ
り、上記マクロ−ブロックの符号化された係数に悪影響
を与える可能性のある伝送の誤りを補償し得るようにな
る。この場合、対応する候補ベクトルは、ゼロであると
は見なされない。
はなく、動き補償を使用する他の圧縮装置にも適用し得
ることは明らかである。
図である。
トによる番号付けを示す図である。
に対応する候補ベクトルの処理を示す図である。
図である。
Claims (16)
- 【請求項1】 マクロ−ブロックと関係した動きベクト
ルの差動符号化方法であって: − 該動きベクトルの成分を決める段階と、 − 各成分が先に符号化されたマクロ−ブロックと関係
したベクトルである少なくとも3個の候補動きベクトル
の中の対応する成分の中間値に一致する予測ベクトルを
決める段階と、 − 符号化されるべきベクトルの成分から上記得られた
成分を減算する段階とからなることを特徴とする方法。 - 【請求項2】 候補動きベクトルの成分は、該動き候補
ベクトルと関係したマクロ−ブロックが画像の外側にあ
るならば、上記予測ベクトルを決めるときゼロであると
見なされることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 候補動きベクトルの成分は、該動き候補
ベクトルと関係したマクロ−ブロックが「内部」モード
で符号化されるならば、上記予測ベクトルを決めるとき
ゼロであると見なされることを特徴とする請求項1又は
2記載の方法。 - 【請求項4】 上記候補動きベクトルと関係した上記マ
クロ−ブロックは、ベクトルが符号化されるべきマクロ
−ブロックに隣接するマクロ−ブロックであることを特
徴とする請求項1乃至3のうちいずれか1項記載の方
法。 - 【請求項5】 上記候補動きベクトルと関係した上記マ
クロ−ブロックは、ベクトルが符号化されるべきマクロ
−ブロックの上又は左にあるマクロ−ブロックの一部を
形成することを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれ
か1項記載の方法。 - 【請求項6】 上記候補動きベクトルと関係した上記マ
クロ−ブロックは、ベクトルが符号化されるべきマクロ
−ブロックの直ぐ左にあるマクロ−ブロックと、直ぐ上
にあるマクロ−ブロックと、上及び右にあるマクロ−ブ
ロックとからなることを特徴とする請求項5記載の方
法。 - 【請求項7】 差動符号化により符号化された動きベク
トルの復号化方法であって: − 上記ベクトルに対応する成分の差を得る段階と、 − 各成分が先に復号化された少なくとも3個のマクロ
−ブロックと関係したベクトルの対応する成分の中間値
に一致する予測ベクトルを決める段階と、 − 該成分の差を上記予測ベクトルの成分に加算する段
階とからなることを特徴とする方法。 - 【請求項8】 候補動きベクトルの成分は、該動き候補
ベクトルと関係したマクロ−ブロックが画像の外側にあ
るならば、上記予測ベクトルを決めるときゼロであると
見なされることを特徴とする請求項7記載の方法。 - 【請求項9】 候補動きベクトルの成分は、該動き候補
ベクトルと関係したマクロ−ブロックが「内部」モード
で符号化されるならば、上記予測ベクトルを決めるとき
ゼロであると見なされることを特徴とする請求項7又は
8記載の方法。 - 【請求項10】 上記候補動きベクトルと関係した上記
マクロ−ブロックは、ベクトルが復号化されるべきマク
ロ−ブロックに隣接するマクロ−ブロックであることを
特徴とする請求項7乃至9のうちいずれか1項記載の方
法。 - 【請求項11】 上記候補動きベクトルと関係した上記
マクロ−ブロックは、ベクトルが復号化されるべきマク
ロ−ブロックの上又は左にあるマクロ−ブロックの一部
を形成することを特徴とする請求項7乃至10のうちい
ずれか1項記載の方法。 - 【請求項12】 上記候補動きベクトルと関係した上記
マクロ−ブロックは、ベクトルが符号化されるべきマク
ロ−ブロックの直ぐ左にあるマクロ−ブロックと、直ぐ
上にあるマクロ−ブロックと、上及び右にあるマクロ−
ブロックとからなることを特徴とする請求項11記載の
方法。 - 【請求項13】 動きベクトルを生成する動き評価プロ
セッサを有する画像圧縮装置であって、 該ベクトルは予測ベクトルに関して符号化され、 − 各成分が先に符号化されたマクロ−ブロックと関係
したベクトルである少なくとも3個の候補動きベクトル
の中の対応する成分の中間値に一致する予測ベクトルを
決める手段と、 − 符号化されるべきベクトルの成分から上記得られた
成分を減算する手段と、 − 該減算により得られた値を符号化する手段とからな
ることを特徴とする装置。 - 【請求項14】 請求項1乃至6のうちいずれか1項に
記載の方法を実施することを特徴とする請求項13記載
の装置。 - 【請求項15】 動き圧縮処理の助けで圧縮された画像
を圧縮解除する装置であって: − 圧縮されたデータを受けるバッファレジスタと、 − 該バッファに接続されたデマルチプレクシング手段
と、 − 上記デマルチプレクシング手段に接続された反量子
化手段と、 − デマルチプレクスされ、反量子化された係数の逆変
換手段と、 − 予測ベクトルに関する差動符号化に従って符号化さ
れた動きベクトルに関係するデータを得る手段と、 − 先に復号化されたマクロ−ブロックに対応する動き
ベクトルに基づいて上記予測ベクトルを決める手段とか
らなることを特徴とする装置。 - 【請求項16】 請求項7乃至12のうちいずれか1項
に記載の方法を実施することを特徴とする請求項15記
載の装置。
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