JPS62195989A - フレ−ム間符号化復号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、動画像信号の連続する画面間の相関を利用
［、ブロック単位［動き検出を行いながら符号化復号化
を行うフレーム間符号化復号化装詮に関するものである
。

〔従来の技術〕

第４図は従来のフレーム間ブロック符号化復号化装置の
符号化済の構成を示すブロック図であり。

ブロック符号化手法に適応ベクトル量子化を用いた例で
ある。図において（１）はＡ／Ｄ変換器、（２１け入力
画像信号系列の防落しを行うためのスイッチ。

（３）はラスター形式のディジタル画像信号系列をｍ画
素×ｎライン（ｍ、ｎは正の整数）毎にブロック化シ、
入カブロックデータな形成するラスター／ブロック走査
変換回路、（４１は該入力ブロックデータに対し１画面
上で同−位置にあるフレームメモリ内のブロックデータ
との逗分信号、すなわちフレーム間差分ブロックデータ
を得る減算器、（５）は該ブロック単位のフレーム（口
１九分ブロックデータの平均値と振幅成分を求め、正規
化処理を通して正規化入力ベクトルを得る平均領分＾１
を正規化回路、（６）は該平均値と振幅ｂｙ分、および
しきい値を用いて動き検出をブロック単位に実行し、動
き情報を出力する動き検出回路、（７）は前記正規化入
力ベクトルをベクトル量子化し、正規化出力ベクトルイ
ンデックスにｆ換するベクトル址子化符号化器、（８）
は前記動き情報、平均値、振幅成分、正規化出力ベクト
ルインデックスを各々可／＆長符号化し、該符号化デー
タを一定蒔間蓄え、伝送路に一定の速度で送出する送信
データバッファ５（９）は送信データバッファに蓄えら
れた情報量にル６じて入力駒落し動き検出しきい値を制
御する符号化制御回路、　Ｑｌは前記動き情報、平均値
、振幅成分、正規化出力ベクトルインデックスからフレ
ーム間差分ブロックデータな復号再生するベクトル量子
化復号化器、　（＋１）は入力ブロックデータな再生す
るだめの７１）］算器、（１っは可変遅延回路、　ｆｉ
３１はフレームメモリである。

また、第５図は従来のフレーム１）４・ブロック符号化
復号化装島の復号化部の構成を示すブロック図であし、
符号化済と１’６１　様、適応ベクトル量子化を用いた
例である。図において、　（１４１は伝送路より供給さ
ハる符号化データを受信し、可変長復号しながち一定暗
間蓄え、復号動作に応じた速度で出力する受信データバ
ッファ、　ＯＳは復号再生された入力ブロックデータを
ラスター形式に変換するブロック／ラスター走査変換回
路、０ＱはＤ／Ａ変換器である。

次に第４図、第５図を用いて符号化復号化動作について
説明する。まず符号化済において、入力動画像信号（１
０１）は画面の左かち右へ、かつ上方から下方へラスタ
ー走査されるアナログ信号である。該アナログ信号なＡ
／Ｄ変換器（１）によりディジタル信号系列（１０２）
に変換した後、ラスター／ブロック走査変換回路（３）
においてｍ画素×ｎライン（ｍ、ｎは正の整数）毎にブ
ロック化し、入カブロックデータ旦（１０３）を得る。

該ブロックデータｕ　（１０３）カら、フレームメモリ
内ｊ内の同一フロック位置のブロックＰ　（１０４）を
減算してイ４ｔられるフレーム間差分ブロックデータＥ
　（１０５）が平均値分離正規化回路（５）に入力され
る。平均値分離正規化回路（５）では、前記フレーム１
【１）差分ブロックデータをに次元（ｋ＝ｍＸｎ　）の
ベクトルに変換した後、以下の演算を実行し、ブロック
内平均値μ。

振幅成分σ（１０６）および正規化入力ベクトル玉（１
０７）を得る。

ｘｊ＝（εＪ−μ）ｘｋ ｘ＝（ｘｌ、　Ｘ２．　　・、、　　ｘｋ、に＝ｍＸｎ
、１得られた平均値μと振幅成分σ（１０６）は動き検
出回路（６）に入力され、後記符号化制御回路により決
定される動き検出しきい値Ｔθ（１０８）との比較によ
り以下の条件に従ってブロック電位に動き検出が実行さ
れる。動き検出の結果、動き情報ν（１ｏ９）が動き検
出回路（６）から出力される。

ν＝１すなわち動きありのブロックについては以下の処
理が施される。前記平均値分離正規化回路（５）におい
て得ちれた正規化入力ベクトルＸ　（１０７１かベクト
ル量子化符号化器（７）によりベクトル量子化され、Ｘ
との歪が最小となる正規化出力ベクトルＹ１のインデッ
クスｉ　（１）０）に変換される。

動き情報ν（１ｏ９）、　　ν＝１　のときの平均値μ
。

振幅成分σ（１０６）および正規化出力ベクトルインテ
ックスｉ　（１）０）は送信データバッファ（８１にお
いてそれぞれ可変長符号等を用いて符号化データに変換
され、一定時間蓄えられる。送信データバッファ（８）
は該符号化データを伝送路に一定の速度で送出するとと
もｒ（バッファ内のデータ蓄Ｍｍ（ｍ）を算出［、符号
化制御回路（９）に供給する。符号化１）１）御回路（
９）では、データ蓄積量（１）１）の増減を監睨しなが
ち入力駒落しスイッチのオン・オフ信号（１）２）、お
よび動き検出しきい値Ｔθ（Ｉ　Ｑ８）の制御をフレー
ム単位に行う。制御方法の一例を第６図に示す。

また、送信データバッファ（８）に入力される各データ
すなわち動き情報ν（１０９）　、平均値μと振幅成分
σ（１０６）、　　および正規化出力ベクトルインデッ
クスｉ　（ｉｌｏ”ｌけベクトル量子化復号化器ａ〔に
おいて以下のＯＩ箕を経て復号され、フレーム間差分復
号ブロックデータ’＞（１）２）が再生される。

ν＝０のとき　ｇ　＝　Ｏ＝　（０、Ｏ、−・、　　Ｏ
］ν＝１のとき　εｊ＝σ・７ｉｊ十μ（ｊ＝１．２．
・・・、ｋ）（ｙｌ−インデックス１に対応する 正規化出力ベクトル） ε＝〔ε１．ε２．・・・、εｋ〕 得られたフレーム間差分復号ブロツクアータ工（＋１２
１と、可変遅延回路α３ＩＣよって所定時間遅延された
フレームメモリ内のブロックデータＰ　（１０４）とを
加算することにより復号再生ブロックデータＳ　（１）
５）を復元し、フレームメモリ内の該当位１）５のブロ
ックデータを更新する。以上の過程を次式に示す。

ε　−＝＝ｓ−ｐ 整舷） 一方、復号化部では、受信データバッファα（４）にお
いて受信され、可変長復号、速度変換された動き情報ν
（１０９）、平均値μと振幅成分σ（１０６）および正
規化出力ベクトルインデックス１　（１）０）　Ｉｄベ
クトル量子化復号化器翰により上記同様復号され、フレ
ーム間差分復号ブロックデータｔ　（１）２）が再生さ
れる。該フレーム間着分復号ブロックデータ？　（１）
２）と可変遅延回路ａ４を通して出力されるフレームメ
モリ内ブロックデータＰ　（１０４）とを力ｕ算し、符
号化済と同様の処理により復号再生ブロックデータＳ　
（１）５）が復元される。すなわち。

を実行する。該復号再生ブロックデータＳ　（１）３）
はブロック／ラスター走査変換回路αＳにおいてラスタ
ー形式のデータ（１）４）に変換され、Ｄ／Ａ変換器α
ｅによりＤ／Ａ変換され、再生出力動画像信号（１）５
）を得る。

〔発明か解決りようとする問題点〕

従来のフレーム間符号化復号化装置は以上のように構成
されているので、動き検出しきい値か大きい場合、動き
情報ν＝１のときのフレーム間左分復号ブロックの振幅
値とν＝０のときの該振幅値との誤題が大きくなシ、再
生画像において、ν＝１のブロックとν＝０のブロック
か隣接する部分で前記誤差によるブロック状の劣化が目
立ち。

主観品質を低下させるので、動き検出しきい値をあまり
大きくできず、その結果動きが大きいときの符号化情報
量が増加し、入力駆落し回数が増える。すなわち伝送さ
れる動画像の駒数が減少し。

動きに対する追従性が低下するなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、動きが大きいときの主観品質をあまプ低下さ
せることなく符号化を行い、かつ伝送される動画像の駒
数の減少を抑止することのできるフレーム間符号化復号
化装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るフレーム間符号化復号化装置は。

フレーム間差分復号ブロックデータの振幅値をブロック
単位に、動き検出しきい値に応じて非線形に抑圧する差
分振幅抑圧回路を符号化済、復号化部のフレーム曲加算
器の前段に挿入し、該非線形特性を符号化制御回路によ
り動き検出しきい値とともに送信データバッファ蓄積量
に基づき制御し。

かつ動き検出しきい値を伝送する手段を用いたものであ
る。

〔作用〕

この発明におけるフレーム１ｊ３１符号化復号化装置は
１差分振幅抑圧回路によりフレーム間追分復号ブロック
データの１に幅値の抑圧特性がブロック単位に動き検出
しきい値に応じて制御され、動き検出しきい値が大きい
場合、抑圧幅を大きくすることによし、動き情報ν＝１
のときのブロックとν＝０のときのブロックのフレーム
間差分復号ブロックデータの振幅値の誤差が減少される
ので、〃ノきが大きくても再生画像のブロック状の劣化
が軽減され、主観品質をあまり低下させることなく符号
化情報量の増大を抑圧することができるので。

伝送される駒数が増え、結果として再生動画像の動きに
対する追従性が向上する。また、動きが小さい場合は動
き検出しきい値とともに、上記抑圧特性が緩和されるの
でフレーム間逓分復号ブロックデータが忠実に復元され
、主観品質が向上する。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図、第２図においてαηはフレームｍ１圧分ブロックデ
ータをブロック蛍位に符号化するブロック符号化回路、
０秒はブロック単位に符号化データからフレーム間追分
復号ブロックデータを再生するブロック復号化回路、　
（１）は該再生されたフレーム間差分復号ブロックデー
タの振幅値を非腺形に抑圧する差分振幅抑圧回路である
。（１）〜（４）、＋６１゜ｉＲｌ、　＋９１．　Ｑｌ
）−（ＩＧは第４図、第５図に示す従来のものと同一の
ものである。

以下、動作について説明する。従来のものと同様に１で
イ号ちれるフレーム出１差分）゛ロックデータεｊ　（
１０５）はブロック単位ＶＣ動き検出回路（６１にて動
き検出され、　ＩＪＩ７Ｉき情報ν（１０９１か出力さ
れる。動き検出は、動き検出りきい値Ｔθ（１０８）と
ともに例えば以下の演算により実行される。

ν＝１のブロックに対ｌて、ブロック符号化回路αηに
おいてブロック単位の符号化が行われ、ブロック符号化
データ（１）６）が前記動き情報ν（１０９）。

動き検出しきい値Ｔθ（１０Ｂ）とともに送信データバ
ッファ（８）に供給される。送信データバッファ＋８１
は従来のものと同様に前記動き情報ν（１０９）とブロ
ック符号化データ（１）６）を可変長符号等の符号化デ
ータに変換【、一定時間蓄えた後、伝送路に一定の速度
で送出するとともにバッファ内のデータ蓄積量（１）１
）を算出し、符号化制御回路（９）に供給する。さちに
動き検出にて用いられた動き検出しきい値（１０８）を
符号化フレーム単位に伝送する。

符号化制御回路（９）では、データ蓄積量（１）１）の
増減を監視しなかち入力駒落しスイッチのオン・オフ信
号（１）２）および動き検出しきい値Ｔθ（１０８）の
制御をフレーム瓜位に行うとともに該動き検出し−きい
値Ｔθ（１０Ｂ）を後記差分抑圧回路α１に供給する。

前記動き情報ν（１０９）とブロック符号化データはブ
ロック復号化回路αＢにおいて復号され、フレーム間差
分復号ブロックデータε（１）２）が再生される。該フ
レーム間差分復号ブロックデータｇ（＋１２）は出会振
幅抑圧回路α１にて動き検出しきい値Ｔ。

に応じてブロック単位に振幅イ「１が非線形に抑圧され
る。すなわち、しきい値Ｔθが小さいときは抑圧幅を小
さくし、シきい値Ｔθが太きいときは抑圧幅を大きくす
る。非線形抑圧特性の例を第３図に示す。核差分振幅抑
圧回路翰により抑圧されたフレーム間差分復号ブロック
データｐ（１）７）は加算器ａ１）において可変遅延回
路αのを通して所定時間遅延されたフレームメモリ内の
該当ブロックデータＰ　（１０４１と加算され、復号再
生ブロックデータ’ａ　（１）３）を復元し、　前記フ
ッ−よ、エリ。該当ツロツク位置のブロックデータを更
新する。

復号化部においては、受信データバッファＩにて受信さ
れ、可変長復号、速度変換された動き情報ν（１０９）
とブロック符号化データ（１ｊ、５）が符号化済と同様
の処理によりブロック復号化回路０１において復号され
、フレーム間差分復号ブロックデータｊ　（１）２）か
再生される。該フレーム間差分復号ブロックデータε（
１）２）は走分振幅抑圧回路四において、伝送路を通し
て受信された動き検出しきい値Ｔθ（１０８）により符
号化済と同様に第３図に示す非線形の振幅抑圧処理が施
され、抑圧されたフレーム間差分復号ブロックデータｉ
’（１）７）が得ちれる。該抑圧されたフレームｊＪｌ
＆分復号ブロックデータ？’　（１）７）と可変遅延回
路を通して出力されるフレームメモリ内のブロックデー
タＰ　（１０４１トを加算し、符号化済と同様の処理に
より復号再生ブロックデータＳ　（１ｉ３）が復元され
る。該復号再生ブロックデータＳ　（１）３）はブロッ
ク／ラスター走査変換回路α！Ｑ、Ｄ／Ａ変換器（ＩＧ
を通して従来のものと同様の処理を施され、再生出力動
画像信号（１）５１が得られる。

なお、上記実施例におけるブロック符号化回路。

ブロック復号化回路は、従来のものと同様にベクトル世
子化符号化器、ベクトル量子化復号化２ｊを用いて構成
してもよい。

また、上記実施例における動き検出回路では。

フレーム間差分ブロック内の振幅の絶対値の総和と動き
検出しきい値との比較により動き検出を行う手段を用い
たが、従来のものと同様に該ブロック内の平均値、振幅
成分と動き検出しきい値との比軟を行う手段を用いても
上記実施例と１−ｉｌ　ｕの効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、庄分掘幅抑圧回路を
符号化済および復号化部の加算器の前段に挿入したので
、動きが大きい場合、主観品質をあまり低下させること
なく、かつ、符号化情報量の増大を抑圧しながら符号化
復号化を実行することができ、また、再生動画像の動き
に対する追従性が向上する効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるフレーム間符号化復
号化装置の符号化済の構成を示すブロック図、第２図は
この発明の一実施例によるフレーム間符号化復号化装置
の復号化部の構成を示すブロック図、第３図はこの発明
の一実施例によるフレーム間符号化復号化装置の差分振
幅抑圧回路の入出力特性の一例を示す説明図、第４図は
従来のフレームｍ１符号化復号化装置の符号化済の構成
を示すブロック図、第５図は従来のフレーム間符号化復
号化装置の復号化部の構成を示すブロック図。 第６図は従来のフレーム間符号化復号化装置の符号化済
の符号化制御方法の一例を示す説明図である。 図中、（１）はＡ／Ｄ変換器、（２）は防落しスイッチ
。 （３１はラスター／ブロック走査変換回路、（４１は減
算器、（５）は平均値分離正規化回路、（６）け動き検
出回路、（７）はベクトル量子化符号化器、（８）は送
信データバッファ、（９）は符号化制御回路、■はベク
トル量子化復号化器、αＢは／ＪＯ算器、αのは可変遅
延回路。 ０３ハフレームメモリ、Ｉは受信データバッファ。 αりはブロック／ラスター走査変換回路、αＩ９はＤ／
Ａ変換器、（ｌηはブロック符号化回路、０＆はブロッ
ク復号化回路、α９は差分振幅抑圧回路である。 図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像信号系列を常時少くとも１フレーム分記憶す
   るフレームメモリと、入力信号系列をＫサンプル（Ｋは
   正の整数）毎にまとめてブロック化し、入力ブロックデ
   ータを形成するラスター／ブロック走査変換回路と、前
   記フレームメモリ内で前記入力ブロックデータと同一の
   位置に存在する少くとも１フレーム以上前の符号化済ブ
   ロックデータを前記入力ブロックデータから減ずること
   によりフレーム間差分ブロックデータを得る減算器と、
   該フレーム間差分ブロックデータのブロック内サンプル
   の振幅の絶対値和と後記符号化制御回路にて決定される
   動き検出しきい値との比較によりブロック単位の動き検
   出を行い、動きあり、動きなしの動き情報を決定する動
   き検出回路と、前記動きありのフレーム間差分ブロック
   データを有効ブロックとしてブロック単位に符号化しブ
   ロック符号化データに変換するブロック符号化回路と、
   前記動き情報およびブロック符号化データを適当な符号
   語に変換し、一定時間蓄えた後、一定の速度で前記動き
   検出しきい値とともに伝送路に送出し、一定時間内の前
   記符号化データ蓄積量を算出する送信データバッファと
   、該符号化データ蓄積量の増減に応じて前記動き検出し
   きい値、入力駒落しを決定し、符号化動作のフィードバ
   ック制御を行うとともに、前記動き検出しきい値を後記
   差分振幅抑圧回路に供給する符号化制御回路と、前記動
   きありのフレーム間差分復号ブロックデータを復号再生
   し、動きなしのブロックにおいては無効ブロックとして
   該フレーム間差分復号ブロックデータのサンプル値を全
   て零とするブロック復号化回路と、該ブロック復号化回
   路にて得られる前記フレーム間差分復号ブロックデータ
   の振幅値を前記動き検出しきい値に基づき非線形に抑圧
   する差分振幅抑圧回路と、該抑圧されたフレーム間差分
   復号ブロックデータと前記符号化済ブロックデータとを
   加算して再生ブロックデータを得、該再生ブロックデー
   タを前記フレームメモリ内の前記符号化済ブロックと同
   一位置に書込む加算器で構成される符号化部と、伝送路
   を通して供給される前記符号化データを受信し、一定時
   間蓄えた後、前記符号語から前記動き情報、前記ブロッ
   ク符号化データを復号し、前記動き検出しきい値を分離
   、出力する受信データバッファと、前記ブロック復号化
   回路と、前記差分振幅抑圧回路と、前記加算器と、前記
   フレームメモリと、前記加算器出力である前記再生ブロ
   ックデータをラスター形式の信号系列に変換するブロッ
   ク／ラスター走査変換回路とで構成される復号化部を備
   えたことを特徴とするフレーム間符号化復号化装置。
2. （２）動き検出回路において、フレーム間差分ブロック
   データのブロック内サンプル値の平均値と標準偏差値を
   求め、該平均値と標準偏差値を上記動き検出しきい値と
   ともに比較することにより動き検出を行い、動きあり、
   動きなしの動き情報を決定する手段を用いることを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項記載のフレーム間符号
   化復号化装置。
3. （３）差分振幅抑圧回路において、入力信号すなわち前
   記フレーム間差分復号ブロックデータの振幅値ｘ、出力
   信号すなわち前記抑圧されたフレーム間差分復号ブロッ
   クデータの振幅値ｙ、前記動き検出しきい値Ｔ（Ｔは０
   以上）、およびａ（ａは１以上）、ｂ、ｃ（ｂ、ｃはそ
   れぞれ１以下）をそれぞれ前記動き検出しきい値Ｔによ
   つて定まる値とし、ｎを正の奇数としたとき、前記差分
   振幅抑圧回路の入出力特性を、ｘの絶対値｜ｘ｜がｃと
   Ｔの積より大きく、かつｘが０以上のときｙ＝ｘ−ｂＴ
   で表される特性、前記｜ｘ｜がｃとＴの積より大きく、
   かつｘが負のときｙ＝ｘ＋ｂＴで表される特性、前記｜
   ｘ｜がｃとＴの積以下のときｙ＝ａｘ＾−＾ｎに近似し
   た特性になるよう前記動き検出しきい値を用いて制御す
   る手段を用いることを特徴とする特許請求の範囲第（１
   ）項または第（２）項記載のフレーム間符号化復号化装
   置。