JPS623583A - Encoding system for motion compensation - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To reduce the deterioration in picture quality and to perform encoding of high compressibility by detecting a scene change in which the content of a screen is remarkably changed and no correlation of the screen exists, and setting a motion vector which represents a motion at a regulated value when the scene change is detected. CONSTITUTION:A delay circuit 1 delays and adjusts an inputted animation signal 101 and supplies it to a vector detector 3 and a subtractor 4. The vector detector 3 detects a motion vector 103 which represents the motion from the animation signal supplied from the delay circuit 1 and supplies it to a variable delay frame memory 7 and a variable length encoder 8. Also, when the scene change is generated, the vector detector 3, corresponding to a scene change signal 102 supplied from a scene change detector 2, sets the motion vector 103 at a regulated value regulated in advance, for example, zero and performs actually an inter-frame estimation. Therefore, it is evaded that the motion compensation is performed by an erroneous motion vector and excessive information is generated.

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、動画像信号の符号化方式、特に動き補償を用
いたフレーム間符号化方式（通常、動き補償符号化方式
と略称されるので、以下この略称を用いる）に関する。Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a video signal encoding method, particularly an interframe encoding method using motion compensation (usually abbreviated as motion compensation encoding method). (hereinafter this abbreviation will be used).

（従来技術とその問題点） 動画像が時間軸上である画面から次の画面に変わり、し
かもそれら両側面相互間に内容の大幅な相違があるとき
、その画面の変化をシーンチェンジという。シーンチェ
ンジはカメラの切り替わりにより通常起こるが、必ずし
もカメラの切り替わりだけで発生するものではない。従
来、動画像信号を動き補償符号化を用いて符号化した場
合にシーンチェンジが発生したとすると、画面間の相関
がなくなるから、動きを示す信号が実際の動き方向に集
中せず、いろいろな方向に分散してしまいこの動きを表
わす情報が増加し、符号化能率が低下していた。(Prior art and its problems) When a moving image changes from one screen to the next on the time axis, and there is a significant difference in content between the two sides, the change in screen is called a scene change. A scene change usually occurs due to a camera change, but it does not necessarily occur solely due to a camera change. Conventionally, if a scene change occurs when a video signal is encoded using motion compensation encoding, the correlation between the frames disappears, so the signals indicating motion are not concentrated in the actual direction of motion, and various signals are generated. The amount of information representing this movement is increased because it is dispersed in the direction, and the encoding efficiency is reduced.

そこで、本発明の目的は、シーンチェンジ時の過剰な情
報の発生を抑え画質劣化を少なくした動き補償符号化方
式の提供にある。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a motion compensation encoding method that suppresses the generation of excessive information during scene changes and reduces image quality deterioration.

（問題点を解決するための手段） 前述の問題点を解決するために本発明が提供する動き補
償符号化方式は、フレーム間相関を利用して動画像信号
の動き補償フレーム間符号化を行なうにあたり、前記フ
レーム間で画像の内容が犬幅に変化するシーンチェンジ
が検出きれたときには、動き補償における動きを示す信
号を予め定めた値にすることを特徴とする。(Means for Solving the Problems) In order to solve the above-mentioned problems, the motion compensation encoding method provided by the present invention performs motion compensation interframe encoding of a moving image signal using interframe correlation. The present invention is characterized in that when a scene change in which the content of the image changes to a dog's width between the frames is successfully detected, a signal indicating motion in motion compensation is set to a predetermined value.

（発明の原理） 第１図は本発明の動き補償符号化方式の原理的な構成を
示す図であり、第２図は第１図方式の各部信号の時間関
係を示す図である。従来の動き補償符号化方式では、シ
ーンチェンジが発生すると現画面と前画面の相関がなく
なってしまうから、実際の動きに対応しない誤った動ベ
クトル（動きを示す信号）を検出して動き補償を行なう
。このように誤った動ベクトルにより動き補償を行なう
と、発生する情報量が過剰になり、画質を劣化させる。(Principle of the Invention) FIG. 1 is a diagram showing the basic structure of the motion compensation encoding method of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the time relationship of each part signal of the method shown in FIG. In conventional motion compensation encoding methods, when a scene change occurs, the correlation between the current screen and the previous screen disappears, so motion compensation is performed by detecting erroneous motion vectors (signals indicating motion) that do not correspond to actual motion. Let's do it. If motion compensation is performed using an incorrect motion vector in this way, an excessive amount of information will be generated and the image quality will deteriorate.

第２図のＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅはそれぞれ入力動画像信号
１０１のフレームを示す。たとえば、入力動画像信号１
０１フレームＣにおいてシーンチェンジが発生したとす
る。シーンチェンジは従来から知られている方法で検出
できる。例えば、宮原による論文１帯域圧縮を対象とし
たフレーム差信号特性の実測と検討」（信学論（Ａ）、
Ｖｏｌ、　５６−Ａ　、　Ｎｏ、　８　、　ＰＰ、　４
５６−４６３　、１９７３年８月）に記載の方法が本発
明に利用できる。この方法では、有意なフレーム間差分
の数と、この数のフレーム間相関を求めることによりシ
ーンチェンジを検出する。A, B, C, D, and E in FIG. 2 indicate frames of the input moving image signal 101, respectively. For example, input video signal 1
Assume that a scene change occurs in 01 frame C. Scene changes can be detected using conventionally known methods. For example, see Miyahara's paper "Actual measurement and study of frame difference signal characteristics for one-band compression" (IEICE Theory (A),
Vol, 56-A, No. 8, PP, 4
56-463, August 1973) can be used in the present invention. In this method, a scene change is detected by determining the number of significant inter-frame differences and the inter-frame correlation of this number.

第１図のシーンチェンジ検出器２は、入力動画像信号１
０１のうちのシーンチェンジが発生したフレームＣが入
って来たときにシーンチェンジを検出し、第２図に示す
ようにシーンチェンジロ号１０２をたとえばレベル“１
”に設定しベクトル検出器３に与える。ベクトル検出器
３は、通常のフレームＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅでは入力動画
像信号１０１から動ベクトル鬼を検出して出力するが、
シーンチェンジが発生してシーンチェンジ信号１０２が
′１”になったときには、ある定められた一定の値マＸ
たとえばゼロを出力し、これらの動ベクトルを用いて動
き補償フレーム間予測符号化を機能ブロック２０で実行
する０本発明では、このようにして、シーンチェンジ時
に検出した画面内の実際の動きとは対応しない動ベクト
ルにより動き補償を行なったならば発生するであろう過
剰な情報を抑えるために、シーンチェンジ時には動ベク
トルを一定値にし、画質の劣化を防ぎ、高い圧縮率の符
号化を可能にしている。The scene change detector 2 in FIG.
The scene change is detected when the frame C in which the scene change occurs in 01 comes in, and the scene changero No. 102 is set to the level "1", for example, as shown in FIG.
” and feed it to the vector detector 3. The vector detector 3 detects and outputs a motion vector from the input video signal 101 in normal frames A, B, C, D, and E.
When a scene change occurs and the scene change signal 102 becomes '1', a certain fixed value Ma
For example, in the present invention, the function block 20 outputs zero and uses these motion vectors to perform motion compensated interframe predictive coding. In order to suppress excessive information that would occur if motion compensation was performed using uncorresponding motion vectors, the motion vectors are set to a constant value during scene changes, which prevents deterioration of image quality and enables high compression rate encoding. ing.

（実施例） 次に実施例を挙げ本発明を一層詳しく説明する。(Example) Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.

第３図は本発明の一実施例を示すブロック図、第４図は
第３図実施例により符号化した信号を復号する復号器の
一具体例のブロック図である。第３図実施例は、動画像
信号を入力し、動き補償によりフレーム間を符号化した
可変長符号化信号を伝送路に送出する符号器である。ま
ず、第３図実施例を説明する。FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a block diagram of a specific example of a decoder that decodes a signal encoded by the embodiment of FIG. The embodiment shown in FIG. 3 is an encoder which inputs a moving image signal and sends a variable length encoded signal, which is encoded between frames by motion compensation, to a transmission path. First, the embodiment shown in FIG. 3 will be explained.

本実施例では、入力の動画像信号１０１は遅延回路１お
よびシーンチェンジ検出器２に供給される。シーンチェ
ンジ検出器２は、入力の動画像信号１０１にシーンチェ
ンジが発生したときには、このシーンチェンジを検出し
シーンチェンジ信号１０２としてベクトル検出器３に供
給する。遅延回路１は、入力の動画像信号１０１を遅延
調整し、ベクトル検出器３および減算器４に供給する。In this embodiment, an input moving image signal 101 is supplied to a delay circuit 1 and a scene change detector 2. When a scene change occurs in the input moving image signal 101, the scene change detector 2 detects this scene change and supplies it to the vector detector 3 as a scene change signal 102. The delay circuit 1 delays and adjusts the input moving image signal 101 and supplies it to the vector detector 3 and the subtracter 4 .

ベクトル検出器３は、遅延回路１から供給される動画像
信号１０１ｂから動きを示す動ベクトル１０３を検出し
、可変遅延フレームメモリー７および可変長符号器８に
供給する。またシーンチェンジが発生したときには、シ
ーンチェンジ検出器２から供給されるシーンチェンジ信
号１０２に対応して、ベクトル検出器３は、動ベクトル
１０３を予め定めた一定の値、たとえばゼロにする。こ
のようにシーンチェンジが発生したときには動ベクトル
１０３をゼロにして実質的にはフレーム間予測を行なう
。したがって、本実施例では、誤った動ベクトルによっ
て動き補償を行ｔｔい過剰な情報を発生してしまうとい
う従来方式の問題点が解決きれている。減算器４は、遅
延回路１から供給きれた動画像信号１０１ａと可変遅延
フレームメモリー７から供給される予測信号１０７との
減算を行ない、予測誤差信号１０４を量子化器５に供給
する。量子化器５は、予測誤差侶号１０４を量子化して
加算器６および可変長符号器８に供給する。加算器６は
、量子化された予測誤差信号１０５と可変遅延フレーム
メモリー７から供給される予測信号１０７とを加算し、
局部複合信号１０６を得る。可変遅延フレームメモリー
７は、局部復号信号１０６と動ベクトル１０３とから動
き補償を行ない、予測信号１０７を発生し、予測信号１
０７を減算器４および加算器６に供給する。可変長符号
器８は、量子化器５から供給された量子化した予測誤差
信号１０５とベクトル検出器３から供給きれた動ベクト
ル１０３とを、ハフマン符号などの能率のよい符号を用
いて可変長符号化した後、伝送路の速度との整合をとり
、符号器出力の可変長符号化信号１０８として伝送路に
出力する。　つぎに、第３図実ｗ１例の出力の可変長符
号化信号を復号する復号器を第４図を参照して説明をす
る。本図の回路において、可変長復号器９は、まず可変
長符号化された信号１０８の入力速度と復号化の速度と
の整合を行ない、その後で可変長符号化されている予測
誤差信号と動ベクトルとを可変長符号化し、予測誤差信
号１０９ａを加算器１０に、また可変長符号化した動ベ
クトル１０９ｂを可変遅延フレームメモリー１１に供給
する。加算器１０は、可変長復号器９から供給芒れた予
測誤差信号！０９ａと可変遅延フレームメモリー１１か
ら供給される予測信号１１１とを加算し、もとの動画像
信号１１０を復号する。復号きれた動画像信号１１０は
、復号器出力として出力されると同時に、可変遅延フレ
ームメモリー１１にも供給される。可変遅延フレームメ
モリー１１は、加算器１０から供給された動画像信号１
１０を用い可変長復号器９から供給された動ベクトル１
０９ｂにより動き補償を行ない、出力として予測信号１
１１を得て、加算器１０に供給する。The vector detector 3 detects a motion vector 103 indicating motion from the video signal 101b supplied from the delay circuit 1 and supplies it to the variable delay frame memory 7 and the variable length encoder 8. Further, when a scene change occurs, the vector detector 3 sets the motion vector 103 to a predetermined constant value, for example, zero, in response to the scene change signal 102 supplied from the scene change detector 2. When a scene change occurs in this manner, the motion vector 103 is set to zero and interframe prediction is essentially performed. Therefore, in this embodiment, the problem of the conventional method in which motion compensation is performed due to an incorrect motion vector and excessive information is generated can be solved. The subtracter 4 subtracts the moving image signal 101a completely supplied from the delay circuit 1 and the prediction signal 107 supplied from the variable delay frame memory 7, and supplies a prediction error signal 104 to the quantizer 5. The quantizer 5 quantizes the prediction error signal 104 and supplies it to the adder 6 and the variable length encoder 8. The adder 6 adds the quantized prediction error signal 105 and the prediction signal 107 supplied from the variable delay frame memory 7,
A local composite signal 106 is obtained. The variable delay frame memory 7 performs motion compensation from the locally decoded signal 106 and the motion vector 103, generates a predicted signal 107, and generates a predicted signal 1
07 is supplied to the subtracter 4 and adder 6. The variable length encoder 8 converts the quantized prediction error signal 105 supplied from the quantizer 5 and the motion vector 103 supplied from the vector detector 3 into variable length codes using efficient codes such as Huffman codes. After encoding, it is matched with the speed of the transmission path and output to the transmission path as a variable length encoded signal 108 output from the encoder. Next, a decoder for decoding the output variable length encoded signal of the example w1 in FIG. 3 will be explained with reference to FIG. 4. In the circuit shown in the figure, the variable-length decoder 9 first matches the input speed of the variable-length coded signal 108 with the decoding speed, and then adjusts the input speed of the variable-length coded signal 108 to the variable-length coded prediction error signal. The prediction error signal 109a is supplied to the adder 10, and the variable-length encoded motion vector 109b is supplied to the variable delay frame memory 11. The adder 10 receives the prediction error signal supplied from the variable length decoder 9! 09a and the prediction signal 111 supplied from the variable delay frame memory 11, and the original moving image signal 110 is decoded. The decoded moving image signal 110 is output as a decoder output and is also supplied to the variable delay frame memory 11 at the same time. The variable delay frame memory 11 receives the moving image signal 1 supplied from the adder 10.
The motion vector 1 supplied from the variable length decoder 9 using 10
09b performs motion compensation, and the predicted signal 1 is output as the output.
11 is obtained and supplied to the adder 10.

（発明の効果） 以上詳しく説明したように、本発明では、動き補償フレ
ーム間符号化において、画面の内容が大幅に変化し画面
相関が無いシーンチェンジを検出し、シーンチェンジが
検出されたときには、動きを示す動ベクトルをある定め
られた一定の値にする。このようにシーンチェンジがあ
ったときに勤ベクトルを一定にすることにより、画面相
関が無い画像信号から検出した誤った動ベクトルにより
動き補償を行ない過剰な情報が発生するという従来方式
の問題点が本発明では解決きれた。そこで、本発明の方
式によれば、画質の劣化を少なくし圧縮率の高い符号化
を行なうことができる。このように本発明を実用に供す
るとその効果はきわめて大きい。(Effects of the Invention) As described in detail above, in the present invention, in motion compensated interframe coding, a scene change in which the screen content changes significantly and there is no screen correlation is detected, and when a scene change is detected, A motion vector indicating movement is set to a certain fixed value. By keeping the motion vector constant when there is a scene change in this way, the problem with conventional methods is that motion compensation is performed using incorrect motion vectors detected from image signals with no screen correlation, resulting in excessive information being generated. The present invention has solved this problem. Therefore, according to the method of the present invention, it is possible to perform encoding with a high compression ratio while minimizing deterioration in image quality. When the present invention is put to practical use in this way, its effects are extremely large.

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

第１図は本発明の動き補償符号化方式の原理的な構成を
示す図、第２図は第１図方式の各部信号の時間関係を示
す図、第３図は本発明の一実施例を示すブロック図、第
４図は第３図実施例により符号化した信号を復号する復
号器の一具体例のブロック図である。 １・・・遅延回路、２・・・シーンチェンジ検出器、３
・・・ベクトル検出器、４・・・Ｒ算器、５・・・量子
化器、６・・・加算器、７・・・可変遅延フレームメモ
リー、８・・・可変長符号器、９・・・可変長復号器、
１０・−・加算器、１１・・・可変遅延フレームメモリ
ー。 代理人弁理士　　本　庄　伸　介 第４図 ｋＪｓ器FIG. 1 is a diagram showing the basic configuration of the motion compensation coding method of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the time relationship of each part of the signal in the method shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the present invention. The block diagram shown in FIG. 4 is a block diagram of a specific example of a decoder that decodes a signal encoded according to the embodiment of FIG. 3. 1...Delay circuit, 2...Scene change detector, 3
...Vector detector, 4...R calculator, 5...Quantizer, 6...Adder, 7...Variable delay frame memory, 8...Variable length encoder, 9...・Variable length decoder,
10...Adder, 11...Variable delay frame memory. Representative patent attorney Shinsuke Honjo Figure 4 kJs device

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] フレーム間相関を利用して動画像信号の動き補償フレー
ム間符号化を行なうにあたり、前記フレーム間で画像の
内容が大幅に変化するシーンチェンジが検出されたとき
には、動き補償における動きを示す信号を予め定めた値
にすることを特徴とする動き補償符号化方式。When performing motion-compensated inter-frame encoding of a video signal using inter-frame correlation, when a scene change in which the image content changes significantly between frames is detected, a signal indicating motion for motion compensation is A motion compensation encoding method characterized by using a predetermined value.