JP2578439B2 - 予測符号化方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 画像信号のフレーム間内挿を含む内／外挿予測符号化
方式に関し、 フレーム内予測及び外挿予測に限定されない予測符号
化方式を実現することを目的とし、 入力信号をフレーム毎に位相反転させながら画素毎に
分離し２つの画面を生成する分離回路と、この分離回路
から出力される一方の画面信号に対して外挿予測する第
１の符号化回路と、第１の符号化回路から出力される局
部復号信号により少なくともフレーム間内挿予測値を発
生する内挿値発生回路と、該分離回路から出力される他
方の画面信号を１フレーム分遅延させるフレームメモリ
と、該遅延された画面信号に対して該内挿予測値を予測
信号として内挿予測する第２の符号化回路と、で構成す
る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、予測符号化方式に関し、特に画像信号のフ
レーム間内挿を含む内／外挿予測符号化方式に関するも
のである。

情報伝達の発展に伴い、画像の役割が重要なものにな
ってきており、画像の符号化に関しても、或る限られた
情報量で然も画質の良い信号が得られることが必要であ
り、このため、符号化の際における予測値が入力信号値
に対して近ければ近い程、両者間の差分が“0"に近くな
り、符号化効率が良いとされ、逆に差分が大きければ効
率が悪いということになる。

このような、画像の符号化に際しては、予測値が非常
に重要なものになってくるが、特にTV信号等の帯域が極
めて広い信号の符号化においては、予測効率を低下させ
画質劣化を引き起こすことがあるので、予測効率の良い
予測符号化方式が必要とされる。

〔従来の技術〕

効率の良い予測符号化方式として、フレーム内／フレ
ーム間予測符号化方式が既に提案されている。この方式
は、例えば電子通信情報学会・画像工学研究会IE85−67
に1985年９月20付で発表されており、概念的には、第７
図に示すように、直交格子上にサンプリングされた画素
を２つのグループに分け、それぞれについてフレーム内
外挿予測、フレーム内内挿予測、フレーム間外挿予測を
行っている。

即ち、○画素に対しては、符号化・復号化済みの画素
a,b,cを用いてフレーム内外挿予測を、１フレーム前の
値Xfを用いてフレーム間外挿予測をそれぞれ行い、●画
素に対しては、フレーム内予測について過去の○画素
ｄ、ｅと未来の○画素ｆ、ｇの双方を用いた予測い内挿
予測）を行い、フレーム間予測については、前フレーム
の符号化・復号化済みの画素を用いた予測（外挿予測）
を行うものである。

この予測符号化の回路構成が第８図に示されており、
図中、SEPは○画素（第１の符号化回路CD1で符号化され
る）と●画素（第２の符号化回路CD2で符号化される）
とを分離する画素分離回路、Ｑは量子化器、Peはフレー
ム内外挿予測回路、Piはフレーム内内挿予測回路、Pfは
フレーム間外挿予測回路、SELはフレーム内／フレーム
間判定回路、MPXは２つの量子化出力を多重化する多重
化回路、SW1、SW2は切り替えスイッチ、SYNは合成回
路、そしてDLYは１ライン分の遅延回路である。

判定回路SELは画素単位にフレーム内／フレーム間予
測の切り替えをスイッチSW1及びSW2を介して行うもので
あり、例えば画素ａ、ｂ、ｃを用いた場合、前ラインの
画素ｂ、ｃの少なくとも一方に対してフレーム間予測誤
差がフレーム内予測誤差よりも小さい場合にはフレーム
間予測（Pf）を選択し、それ以外の場合にはフレーム内
予測（Pe、Pi）を選択する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような従来の予測符号化方式では、何らかの形で
予測効率の低い外挿予測（Pe、Pf）を用いているととも
に、予測効率の高い内挿予測が、フレーム内に限定され
ているので、予測効率が最良のものでないという問題点
があった。

従って、本発明はフレーム内及び外挿予測に限定され
ない予測符号化方式を実現することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は上記の目的を達成するための本発明に係る予
測符号化方式の概念図を示しており、１は入力信号をフ
レーム毎に位相反転させながら画素毎に分離して２つの
画面を生成する分離回路、２は分離回路１から出力され
る一方の画面信号に対して外挿予測する第１の符号化回
路、３は第１の符号化回路２から出力される局部復号信
号により少なくともフレーム間内挿予測値を発生する内
挿値発生回路、４は分離回路１から出力される他方の画
面信号を１フレーム分遅延させるフレームメモリ、そし
て５は遅延された画面信号に対して該内挿予測値を予測
信号として内挿予測する第２の符号化回路である。

〔作用〕

第１図に示した本発明の予測符号化方式においては、
入力信号を分離回路１において画素毎に分離し且つフレ
ーム毎に位相反転しながら、第２図に示すように○画素
で構成される画面と●画素で構成される画面の２つの画
面を生成する。生成された一方の画面は第１の符号化回
路２に入力されて外挿予測された形で符号化されるとと
もに他方の画面はフレームメモリ回路４に記憶されて１
フレーム分遅延される。

第１の符号化回路２で得られる局部復号信号は内挿値
発生回路３に送られる。この内挿値発生回路３は第１の
符号化回路２からの復号信号を用いて少なくとも第２図
に示すフレーム間内挿予測値信号（●画素）を発生す
る。この内挿予測値は第２の符号化回路５の予測信号と
して用いられフレームメモリ４からの画面信号を外挿予
測して符号化する。

そして、これら第１及び第２の符号化回路２、５の量
子化出力は多重化されて受信側に送られる。

尚、第１の符号化回路２は外挿予測なら何でもよく、
第２の符号化回路５の局部復号信号をフレーム間外挿予
測信号として用いることもできる。また、内挿値発生回
路３はフレーム間内挿予測値の他、第２図に示すフレー
ム内内挿予測値も発生することができ、この場合は、第
２の符号化回路５で両予測値の内、入力に対して誤差の
少ない方が選択されて予測信号として用いられる。

このようにして、フレーム内／間の内挿／外挿予測を
適応的に行うことができる。

〔実 施 例〕

以下、本願発明に係る予測符号化方式の実施例を説明
する。

第３図は第１図に示した本発明の予測符号化方式の第
１の実施例を示しており、この実施例では、第１の符号
化回路２は量子化器Ｑ（逆量子化器Q^-1を含めて示す）
とフレーム内外挿予測回路Ｐにより符号化を行うもので
ある。また、内挿値発生回路３は符号化回路２の復号信
号から第２図に示すように３つのフレーム信号を生成す
るための２つのフレームメモリ31、32と、フレームメモ
リ31の入力とフレームメモリ35の出力から内挿値を計算
する内挿回路33とで構成されている。そして、この内挿
回路33の出力で第２の符号化回路５の予測信号としてい
る。

尚、第２の符号化回路５の復号信号とフレームメモリ
31の出力とは合成回路10で合成されてモニタ用の再生信
号を発生する。また、２つの量子化器出力は多重化回路
（図示せず）を介して伝送される。

次に、この第１の実施例の動作を説明する。

まず、入力された画像信号は、第２図に示すように○
画素の画面と、●画素の画面の２つの画面に分離回路１
で分離される。

この分離回路１は、第４図に示すような回路構成を有
するものであり、１画素遅延素子Ｄを介して入力信号を
Ａ端子に入力し、入力信号をＢ端子にそのまま入力する
セレクタS1と、１画素遅延素子Ｄを介して入力信号をＢ
端子に入力し、入力信号をＡ端子にそのまま入力するセ
レクタS2と、を含み、これらセレクタS1とS2には図示の
ような白黒分離とフレーム分離のための制御信号がそれ
ぞれの端子Ｓ（但し、セレクタS1にはインバータINVを
介す）に与えられている。

このようにして分離された○画素の画面信号は第１の
符号化回路２に入力され、●画素の画面信号はフレーム
メモリ４に入力されて１フレーム分遅延される。

第１の符号化回路２では、量子化器Ｑで量子化されて
出力されるが、この場合、フレーム内外挿予測回路Ｐに
よって予測信号が作られる。

このフレーム内外挿予測回路Ｐへの入力信号は内挿値
発生回路３におけるフレームメモリ31に入力されて１フ
レーム分遅延され、更にフレームメモリ32で１フレーム
分遅延される。従って、内挿回路33では、フレームメモ
リ31への入力信号Ｘと、フレームメモリ32の出力信号Ｙ
から第２図に示すようなフレーム間内挿予測信号（●信
号Ｃ）を発生する。また、この内挿回路33では、フレー
ムメモリ31の出力C₁〜C₄から、第２図に示すフレーム内
内挿予測信号（●信号Ｃ）を発生することも可能であ
る。

内挿回路33から発生されたフレーム間内挿予測信号
は、フレームメモリ４からの●画素の入力画面に対する
第２の符号化回路５の予測信号として働く。そして、こ
の第２の符号化回路５の●画素の量子化出力は、第１の
符号化回路２の○画素の量子化出力と多重化されて伝送
される。

第５図は第１図に示した本発明の予測符号化方式の第
２の実施例を示しており、この実施例では、第１の符号
化回路２においてセレクタSEL1を用い、フレーム内外挿
予測回路Ｐの出力と第２の符号化回路５の局部復号信号
（フレーム間外挿予測信号）とのいずれかを選択するよ
うになっており、このセレクタSEL1は、第１の符号化回
路２への入力信号と、それらフレーム内外挿予測信号及
びフレーム間外挿予測信号との誤差をそれぞれ比較して
誤差の少ない方を選択する判定回路J1によって適応的に
選択されるようになっており、この点が第１の実施例と
異なる処であり、その他の点は第１の実施例の構成及び
動作と同様である。但し、この実施例では、判定回路J1
の判定結果も受信側に伝送する必要がある。

第６図は第１図に示した本発明の予測符号化方式の第
３の実施例を示しており、この実施例では、内挿値発生
回路３が、内挿回路（INP）としてフレーム内内挿回路3
31とフレーム間内挿回路332とで構成されており、それ
ぞれのフレーム内内挿値とフレーム間内挿値が、第２の
符号化回路２のセレクタSEL2で選択されるようになって
いる。このセレクタSEL2の制御は、上記と同様に判定回
路J2により行われ、その選択結果は第１の符号化回路２
と同様に受信側に伝送される。その他の構成及び動作
は、第２の実施例と同様である。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明に係る予測符号化方式によれ
ば、入力信号を２つの画面に分離し、一方の画面から他
方の画面を予測するとき、フレーム内内挿予測に限定す
ることなくフレーム間内挿予測をも用いたので、符号化
効率が向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る予測符号化方式の原理ブロック
図、 第２図は本発明に係る予測符号化方式の動作を説明する
ための図、 第３図は本発明に係る予測符号化方式の第１の実施例を
示すブロック図、 第４図は本発明に用いる分離回路の一実施例を示す回路
図、 第５図は本発明に係る予測符号化方式の第２の実施例を
示すブロック図、 第６図は本発明に係る予測符号化方式の第３の実施例を
示すブロック図、 第７図は従来のフレーム内／フレーム間の内挿／外挿予
測の原理を示す図、 第８図は従来の予測符号化方式の一例を示すブロック
図、である。 １……分離回路、 ２……第１の符号化回路、 ３……内挿値発生回路、 ４……フレームメモリ、 ５……第２の符号化回路、 尚、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 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 (72)発明者 津田 俊隆 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 (56)参考文献 特開 昭59−123383（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−82219（ＪＰ，Ａ) 電子通信学会技術研究報告、ＩＥ86ー 75（1986−11）Ｐ．51−57

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力信号をフレーム毎に位相反転させなが
   ら画素毎に分離し２つの画面を生成する分離回路（１）
   と、 該分離回路（１）から出力される一方の画面信号に対し
   て外挿予測する第１の符号化回路（２）と、 該第１の符号化回路（２）から出力される局部復号信号
   により少なくともフレーム間内挿予測値を発生する内挿
   値発生回路（３）と、 該分離回路（１）から出力される他方の画面信号を１フ
   レーム分遅延させるフレームメモリ（４）と、 該遅延された画面信号に対し、該内挿予測値を予測信号
   として内挿予測する第２の符号化回路（５）と、 を備えたことを特徴とする予測符号化方式。
2. 【請求項２】前記第１の符号化回路（２）が、フレーム
   内での外挿予測符号化するものであり、該第１の符号化
   回路（２）への入力に対する該フレーム内外挿予測信号
   と該第２の符号化回路（５）から出力されるフレーム間
   外挿予測信号との誤差の小さい方を選択して予測信号と
   するものである特許請求の範囲第１項に記載の予測符号
   化方式。
3. 【請求項３】前記内挿値発生回路（３）が、該局部復号
   信号を２つのフレームメモリに通すことにより、フレー
   ム間内挿予測値とフレーム内内挿予測値とを発生するも
   のであり、前記第２の符号化回路（５）が、その入力に
   対して該フレーム間内挿予測値とフレーム内内挿予測値
   との誤差の小さい方を選択して予測信号とするものであ
   る特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の予測符号化
   方式。