JP2891773B2 - ディジタル画像シーケンスを処理する方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、符号化のステップでは、各フレームに複数
のピクセルのブロックを有する形のディジタルビデオ信
号のフレームを走査してピクセルのブロックを形成し、
動きベクトルを予測し、ピクセル値のイントラフレーム
ブロックまたはピクセル差値の動き補償されたインター
フレームブロックをブロック誤差の計算の結果に依存し
て形成し、イントラ／インター判別信号を形成し、ピク
セル値およびピクセル差値のブロックをそれぞれDCTに
より係数のブロックに変換し、係数をバッファの充満度
による制御のもとで量子化し、量子化された係数のブロ
ックをハフマンコーダ内で符号化し、符号化された係数
のグループを形成し、動きベクトルをハフマンコーダ内
で符号化し、復号化のステップでは、符号化された係数
のグループをハフマンデコーダ内で復号化し、復号化さ
れた係数のブロックを形成し、動きベクトルをハフマン
デコーダ内で復号化し、復号化された係数をバッファの
充満度による制御のもとで逆量子化し、逆量子化された
係数のブロックを逆DCTによりピクセル値およびピクセ
ル差値のそれぞれに変換し、ピクセル差値のインターフ
レームブロックに対する動き補償を行い、動きベクトル
を評価し、ピクセルのブロックをピクセル値のイントラ
フレームブロックまたはピクセル差値のインターフレー
ムブロックからイントラ／インター判別信号に依存して
形成し、ピクセルのブロックをディジタルビデオ信号の
フレーム内へ配置する、ディジタル画像シーケンスを処
理する方法に関する。本発明はまた、請求項１から４ま
でに記載の方法のための、ディジタル画像シーケンスを
処理する装置であって、符号化された係数のグループを
フフマン復号化する手段と、符号化された係数を逆量子
化する手段と、逆量子化された係数のブロックを逆DCT
によりピクセル値およびピクセル差値のそれぞれに変換
する手段と、ピクセル差値のイントラフレームブロック
に対する動き補償の手段と、ピクセルのブロックをピク
セル値のイントラフレームブロックおよびピクセル差値
のインターフレームブロックのそれぞれからイントラ／
インター判別信号に依存して形成する手段と、ピクセル
のブロックをディジタルビデオ信号のフレーム内に配置
する手段とを有し、ハフマン復号化する手段により復号
化された係数のブロックが形成され、かつ動きベクトル
がハフマン復号化され、逆量子化する手段はバッファの
充満度により制御され、動き補償の手段により動きベク
トルが評価されるディジタル画像シーケンスを処理する
装置に関する。

従来の技術 近年、フルモーションのディジタル画像に関する符号
化／復号化方法が多数提案されてきた。現在の伝送チャ
ネルおよび記憶メディアにおいて利用できるデータレー
トは制限されているので、符号化され伝送または記憶さ
れるビデオ信号のデータレートを低減させることは、符
号化方法の目的の１つである。例えばCD−ROM、MOD（磁
気光学ディスク）のような光学記憶メディア上にディジ
タル動き画像を記憶するためには、約1.2Mbit/秒の最大
ビデオデータレートが許されている。

ディジタルビデオ信号を符号化および復号化するため
の装置の一般的な例は、W.H.Chen,W.K.Pratt“Scene Ad
aptive Coder",IEEE Transactions on Communications,
Vol.COM−32,NO.3（1984.3.）に記載されている。ここ
にはシーンに適応させてディジタルビデオ信号を符号化
／復号化することが説明されており、この装置において
コーダではDCT（離散余弦変換）、DCT係数に対する可変
しきい値、量子化、ハフマン符号化、バッファが用いら
れ、デコーダではバッファ、ハフマンデコーダ、しきい
値加算、逆DCTを用いることが記載されている。米国特
許第4785349号明細書では同様にフレームの領域が個々
に符号化される。さらにこの領域を用いて動き補償が行
われる。

両方の装置において、バッファの充満度がしきい値お
よび量子化器のステップサイズをそれぞれ制御する。現
時点でのフレームではバッファはオーバーフローもアン
ダーフローもしないことは確実である。このことは量子
化器のステップサイズを変換させ、そのため各フレーム
の画像品質を変化させる。ただしブロックと領域とのそ
れぞれがデータレートを低減させながら符号化および復
号化される場合には、復号化後にブロックおよび領域の
境界でアーティファクト（ブロッキング効果）が発生す
る。

発明の解決しようとする課題 本発明の課題は、動き補償されたディジタル画像のブ
ロックエッジにおけるアーティファクトを見えなくさ
せ、復号化された画像の品質を改善することである。

課題を解決するための手段 この課題は本発明により、符号化のステップで、係数
の各ブロックを個々に量子化レベルを用いて量子化し、
ブロックの各係数を個々に量子化マトリクスを用いて量
子化し、復号化のステップで、個々に復号化された係数
のブロックに対してそれぞれの符号化時の量子化レベル
を用いて逆量子を行い、ブロックの復号化された各係数
を個々に符号化時の量子化マトリクスを逆に使用するこ
とにより逆量子化し、ピクセルをピクセルのブロックの
境界でフィルタリングし、隣接するそれぞれのブロック
に対する動きベクトルが一致する場合にはピクセルのブ
ロックの境界でピクセルのフィルタリングを行わないよ
うにして解決される。また課題は本発明により、逆量子
化する手段により、個々に符号化された係数のブロック
はそれぞれの符号化時の量子化レベルを用いて操作さ
れ、かつ各ブロックの符号化された各係数は個々に符号
化時の量子化マトリクスを逆に使用することにより操作
され、ピクセルをピクセルのブロックの境界でフィルタ
リングする手段を有し、このフィルタリング手段による
境界でのフィルタリングはそれぞれ隣接するブロックに
対する動きベクトルが一致しない場合には行われない装
置を構成して解決される。

発明の実施の形態 ディジタル画像のシーケンスは種々異なる符号化法を
用いて符号化される。シーケンスのｎ番目の画像はピク
セルのブロックＢ（ｎ、ｉ、ｊ）に区切られており、こ
こでｉおよびｊはブロックのトップレフトピクセルのフ
レーム座標、ｎはフレーム番号である。

フレームｎおよびフレームｎ−１の画像内容の時間的
な相互関係は、フレームｎ−１の最も類似のブロックの
変位としてのフレームｎにおける各ブロックを符号化す
るのに用いられる。Ｖ（ｎ、ｘ、ｙ）はフレームｎ−１
からフレームｎへのブロックＢ（ｎ、ｉ、ｊ）の変位と
称される。この変位は動き補償のための予測値として用
いられる。Ｂ′（ｎ、ｉ、ｊ）が復号されたブロックＢ
（ｎ、ｉ、ｊ）であれば、Ｂ′（ｎ、ｉ、ｊ）＝Ｂ′
（ｎ−１、ｉ＋ｘ、ｊ＋ｙ）である。

Ｖ（ｎ、ｘ、ｙ）は復号化されたフレームｎ−１内
を、Ｂ（ｎ、ｉ、ｊ）とＢ′（ｎ−１、ｉ＋ｘ、ｊ＋
ｙ）との差を最小化するブロックをサーチすることによ
り計算される。符号化ループのステップでは、 （１）フレームｎを動き補償および現時点での予測値を
用いて符号化し （２）フレームｎを復号化し （３）復号化されたフレームｎをフィルタリングし （４）復号化されフィルタリングされたフレームｎを選
択し、現時点での予測値を計算し （５）フレームｎ＋１を符号化するためステップ（１）
へ進む、のである。復号化ループは対応して対称的な手
段で構成される。

本発明の基本的概念は、ブロッキング効果を低減させ
るためにブロックのエッジで復号化ループにフィルタリ
ングを加えるものである。このフィルタリングは現時点
での画像の品質を改善し、後続の画像におけるブロッキ
ング効果のアーティファクトの伝播を低減させる。

本発明の別の特色は、２つの隣接するブロックが異な
る変位を有する場合に、フィルタリングをブロックのエ
ッジのみに加えることである。これにより画像の解像度
が改善される。

本発明の利点は添付の図面に関連する以下の詳細な説
明からも明らかである。

実施例 画像は中間的な解像度、例えば704×288ピクセルの解
像度を有する。輝度成分Ｙは各ピクセル毎に符号化さ
れ、クロミナンス成分Ｕ、Ｖはマクロピクセルの形で符
号化され、このマクロピクセルは４つの輝度ピクセルか
ら成る。各フレームは16×16の輝度ピクセルに分割され
る。各マクロブロックは、Ｙに対する８×８ピクセルの
４ブロック、Ｕに対する８×８マクロピクセルの１ブロ
ック、Ｖに対する８×８マクロピクセルの１ブロックか
ら成る。符号化されていない１つの704×288の画像は、 （704/16）×（288/16）＝792マクロブロック 792×６＝4752ブロック 4752×64＝304128byteから成る。このようなフレームは
符号化されていないフォーマットでは約300KByteのサイ
ズを占め、利用できる帯域幅は約 （12Mbit/秒）／（８×25/秒）＝6KByte/フレームであ
り、これはピクセル当たり1/2bitより小さい。約1/50の
圧縮レートが達成されなければならない。

図１においてはディジタル画像ソース11がフレームメ
モリ（RAM）12に接続されており、このフレームメモリ
はフレームｎを記憶する。続いて各ピクセルのブロック
が動き補償回路17に送出される。

ほとんどの場合にフレームｎ−１はフレームｎにきわ
めて類似しているため、フレームｎ−１とフレームｎと
の差のみが符号化される。この技術はインターフレーム
符号化（デルタ符号化）と称されており、比較的低いデ
ータレートを得ることができる。しかし例えば画像シー
ケンスにおいて“カット”があるような場合に、フレー
ム自体を符号化する必要がある。この技術はイントラフ
レーム符号化と称される。また非シーケンシャル復号
化、例えばCDに記憶された画像シーケンス内の様々な点
からの復号の開始を行うためにも、イントラフレーム符
号化を用いる必要がある。ただしイントラフレーム符号
化は高いデータレートを生じさせる。

画像シーケンスに動きがある場合にインターフレーム
符号化は符号化された画像の良好な品質をもたらさない
ことがあるため、画像シーケンスの動的な部分を検出し
なければならない。フレームｎ−１およびフレームｎの
対応する動的な部分の間の差は最小化され、インターフ
レーム符号化により画像品質の向上がもたらされる。動
き補償の目的は、フレームｎ−１から動的な部分を取り
出すことのみにより、フレームｎに可及的に近い画像を
形成することである。

これは動き補償回路17内でブロックベースで行われ
る。フレーム座標（ｉ、ｊ）に位置するフレームｎのブ
ロックＢ（ｎ、ｉ、ｊ）は、フレーム座標（ｉ＋ｘ、ｉ
＋ｖ）でブロックＢ′（ｎ−１、ｉ＋ｘ、ｊ＋ｙ）をコ
ピーすることにより評価される。前記ブロックＢ′はフ
レームメモリ（RAM）142内に記憶されており、このフレ
ームメモリはフレームｎ−１を有する。変位Ｖ（ｎ、
ｘ、ｙ）は、スクリーンのこの点での画像の外見上の動
きを表している。８×８ピクセルのブロックを動き補償
のために使用する場合、この変位は±１ピクセルの精度
および±16ピクセルの範囲を有する。

非ランダムブロック走査の場合には、動き補償ベクト
ルはデルタ符号化される。デルタベルトdx、dyの範囲は
−32から＋32であり、最も頻繁に現れる値はゼロ（先行
するベクトルと同じベクトル）である。このデルタ座標
は独立的に、適応型ハフマンコードによりハフマンコー
ダ154内で符号化される。dx、dyに関する統計量は同等
でないため、２つのハフマンコードが用いられる。続い
てこのベクトルは４つずつパックされる。dx、dyはゼロ
になることが多いので、４つのdx値内のゼロ値の配分が
適応型ハフマンコードにより符号化される。非ゼロ値の
dxのみがその後（他の適応型ハフマンコードにより）符
号化される。dyに対しても同様の技術が用いられる。

動き補償ベクトルに対するコードのサイズを最適化す
るために、所定の許容誤差が認められる。Ｖが（符号化
されていない）ターゲットブロックであれば、Ｖ′はＶ
に関して計算された最前の動き補償ベクトルを用いて得
られたブロックであり、Ｖ′ｏは先行する動き補償ベク
トル（Ｖの残りのブロックに対して用いられたベクト
ル）を用いて得られたブロックであって、先行する動き
補償ベクトルは、Ｅ（Ｖ′ｏ、Ｖ）＜Ｅ（Ｖ′、Ｖ）＋
Eoであれば再び使用される。適切なしきい値Eoを選択す
ることにより、ゼロに等しいデルタベクトルの数はきわ
めて大きくなり、ゼロのデルタベクトルはきわめて僅か
なビットで符号化できるため、より効率的になる。これ
により誤差修正に対して余地が残る。

フレームｎ−１から動き補償を用いてフレームｎが充
分に近似的に得られた場合にも、残りのピクセルの差が
符号化すべく残っている。２つのブロック間の差を評価
し、各ブロックに対して動き補償されたインターフレー
ム符号化またはイントラフレーム符号化のどちらが所定
のデータレートに関してより良い画像品質をもたらすか
を判別するために、誤差関数（例えば２乗誤差）が動き
補償回路17内で評価される。２乗誤差の式は、 であり、ここでiiはピクセルＰのブロックＢ（ｎ、ｉ、
ｊ）内の座標、jjはピクセルＰ′のブロックＢ′（ｎ−
１、ｉ＋ｘ、ｊ＋ｙ）内の座標、Ｅ（Ｂ、Ｂ′）はフレ
ームｎのブロックＢ（ｎ、ｉ、ｊ）とフレームｎ−１の
ブロックＢ′（ｎ−１、ｉ＋ｘ、ｊ＋ｙ）の差の評価で
ある。Ｂ（ｎ、ｉ、ｊ）は（符号化されていない）ター
ゲットブロック、Ｂ′（ｎ−１、ｉ＋ｘ、ｊ＋ｙ）はイ
ンターフレーム符号化後に得られたブロックである。

動き補償は、Ｅ（Ｂ、Ｂ′）＜1/2・Ｅ（Ｂ、Bo）の
場合にのみ符号化される価値がある。ここでBoは（イン
ターフレーム符号化されていない）動き補償により得ら
れるブロックＢ（ｎ−１、ｉ＋ｘ、ｊ＋ｙ）である。±
16ピクセルの範囲内で８×８ピクセルのブロックに対し
て動き補償が計算される場合には、最適なブロックのサ
ーチは40×40ピクセルの領域（33×33可能変位）内で行
われる。強制的なサーチは可能性のある全ての変位
（ｘ、ｙ）にわたって実施され、最小平均絶対値誤差に
相当する変位が選択される。この変位のベクトルはハフ
マンコーダ154に転送される。動き補償回路17は40×40
ピクセルの領域が記憶されるメモリを有してもよい。

平均絶対値誤差Emの式は、 であり、ここでiiはピクセルＰのブロックＢ（ｎ、ｉ、
ｊ）内の座標、jjはピクセルＰ′のブロックＢ′（ｎ−
１、ｉ＋ｘ、ｊ＋ｙ）内の座標、（ｎ、ｉ、ｊ）は（符
号化されていない）ターゲットブロック、Ｂ′（ｎ−
１、ｉ＋ｘ、ｊ＋ｙ）はインターフレーム符号化後に得
られたブロックである。Ｙ成分のピクセル値が使用され
る。

理論上、動き補償は次のフレームを形成するための復
号化時に用いられるため、復号化されたフレームｎ−１
において実施すべきであるが、実際にはこれに代えてソ
ースフレームｎ−１が用いられる。ソース画像を用いて
得られた変位は効率的に符号化することが簡単である。
なぜならノイズのレベルがより低く、また復号化された
画像に比べてソース画像がより良い品質を有するからで
ある。ランダムノイズは変位内にランダムファクターを
発生させる傾向がある。

原理的には動き補償も米国特許4785349号明細書第27
段〜第29段に記載されている。

イントラフレーム符号化の符号には、フレームｎのピ
クセルのブロックＢ（ｎ、ｉ、ｊ）は直接的に符号化さ
れ、インターフレーム符号化の場合には、ブロックＢ′
（ｎ−１、ｉ＋ｘ、ｊ＋ｙ）が動き補償回路17において
ブロックＢ（ｎ、ｉ、ｊ）から差し引かれ、その後符号
化される。フレームメモリ142は動き補償回路17からの
アドレスを受け取る。

生じたピクセルまたはピクセル差のブロックはそれぞ
れ、DCT回路151において変換される。（輝度成分Ｙのよ
うな）空間データを表す値の８×８ブロックはDCTによ
り、水平および垂直の２つの方向での周波数分布を表す
スペクトル係数の８×８ブロックに変換される。変換さ
れたブロックの係数の範囲はソースブロックの値の範囲
の８倍である。変換されたブロックのトップレフト係数
は特定のものであり、（８で乗算されている）ソースブ
ロックの平均値である。この係数はDC値と称され、前記
係数はAC値と称される。DC係数はきわめて重要であり、
高い量子化レベルが要求されてもこの値では誤算は最小
である。なぜなら平均誤差はきわめて目に付きやすいア
ーティファクト（ブロッキング効果）を生ずるからであ
る。

さらに符号化される前に、ブロックは量子化器152に
より量子化される。これは認識された画像品質をビット
レートに対してトレードオフするように選択されたアル
ゴリズムを用いて行われる。量子化器152のアルゴリズ
ムは次式、 Ｙ＝（ｘ−Ｔ）/g＋１ ｘＴ の場合 ｙ＝０ −Ｔ＜ｘ＜Ｔ の場合 ｙ＝（ｘ＋Ｔ）/g−１ ｘＴ の場合 により説明される。ここでｘは変換されたブロックのDC
T係数、ｙは量子化された係数、Ｔは出力がゼロである
しきい値、ｇは量子化のステップサイズである。Ｔ、ｇ
の値は利用可能な伝送帯域幅または記憶帯域幅に応じて
選択される。対応する量子化器関数のグラフは図６に示
されている。

量子化器のステップサイズｇは変換されたブロックに
おける係数の位置に依存する。高周波数の係数は低周波
数の係数よりも粗く量子化される。なぜなら低周波数の
DCT係数は復号化された画像の主観的な品質の認識には
あまり重要性を有さないからである。量子化器のステッ
プサイズはブロック内の各位置に対してスケーリングを
用いて所定の量子化マトリクスＱにより得られる。例え
ばＹに対して用いられる量子化マトリクスは図４に示さ
れている。他の量子化マトリクスはＵおよびＶに対して
用いられる。

最小値はｇに対して所定であり、これは量子化された
周波数の係数が常にコードによりカバーされる範囲内で
コードを符号化するために使用されることを保証する。
しきい値Ｔに対しては、Ｔ＝g/2を用いてもよい。

デコーダ（図２）の特性と復号化誤差をシミュレート
し、対応するコーダ（図１）内の符号化の計算を補正す
るために、逆量子化156、DCT回路157、フィルタリング
回路158を有するフィードバックループが設けられてい
る。逆量子化器156は量子化器152に対して逆の機能を実
施し、DCT回路157は逆DCTを実施する。フィルタリング
回路158はソースから量子化ノイズ、グリッチ、孤立し
たピクセルを分離させ、符号化が困難な高周波数を低減
し、後続の画像におけるブロッキング効果、アーティフ
ァクトの伝播を低減させるために使用される。フィルタ
はメディアンフィルタまたは簡単なコンボリューション
フィルタでもよいが、両方とも３×３ピクセルの核を有
する。この種のフィルタは当該技術者には良く知れてい
る。

フィルタリング回路158から出力されるフィルタリン
グされたブロックＢ′（ｎ−１、ｉ、ｊ）はフレームメ
モリ142内に記憶され、このフレームメモリは動き補償
回路17に接続されている。上記のようにフィードバック
ループは閉ループである。

量子化されたブロックは通常の幾つかの重要なスペク
トル成分（統計的には低い水平周波数および垂直周波数
に集中している）から成り、これらの成分は多数のゼロ
により分離されている。したがってブロック内の量子化
されたDCT係数はまずたたみ込まれ、選択的にｒ個のゼ
ロ（ｒはゼロであってもよい）と非ゼロの係数を有する
線形リストに変換され、次に可変語調（ランレングス符
号化）により変位とともにハフマンコーダ154内で符号
化される。

64個のDCT係数の各マトリクスのたたみ込みは、ソー
タ153内で図５に示される順序で行われる。ソート処理
は、DC係数である係数No.1で開始され、逆対角的に連続
して行われ、係数No.64で終了する。この種のソート処
理は“ジグザグ走査”と称される。このブロックの最後
の係数が処理された後にブロック終結コード（EOB）が
加えられる。

このジグザグ順序はブロックが終結するまでにきわめ
て長いゼロの係数を有する可能性を増大させるために選
択される。なぜならEOBコードはしばしば発生し、数bit
で符号化されるからである。最適なジグザグ順序は量子
化の手段、および続いて使用されるコードに依存してい
る。ジグザグ走査およびランレングス符号化は原理的に
は上述の文献Chen,Pratt“Scene Adaptive Coder"に記
載されている。

最大の効率でゼロのランを符号化するためのハフマン
コードは、可能なｒ個（ｒの範囲は０〜63）のゼロのラ
ンを有する。付加的なコードはEOB符号のために準備さ
れている。ゼロのランのそれぞれに対して所定のコード
は全体ではこのゼロのランに後続する値には無関係であ
る。別のハフマンコードは非ゼロの係数を最大の効率で
符号化する。このコードによってカバーされる範囲は
［−256、−１］［＋１、＋256］である。

量子化された非ゼロ係数は±１となる重要な可能性を
有し、特に高周波数の係数では強く量子化されることに
よりその可能性が大きいため、特別なコードが±１の最
後のランを符号化するために準備されている。非ゼロ係
数のコードは常に1bitで符号化される。なぜならこれら
のイベントは50％の可能性を有するランダムなイベント
と見なされるからである。

ハフマンコードで符号化されたデータはバッファ回路
155内のバッファに可変データレートにより記憶され、
一定のデータレートで読み出される。チャンネルコーダ
16はこれらのデータを他の信号とともに受け取る。

データレートを保証し、バッファのオーバーフローお
よびアンダーフローを回避するために、量子化器152お
よび逆量子化器156の量子化のステップサイズは量子化
レベルにより適合化され、バッファの総サイズと比較さ
れる。前記量子化レベルは、各ブロックがバッファ回路
155においてすでに符号化されたフレームのデータ量の
関数として符号化された後に再計算される。この種段に
より量子化レベルは有利にはデコーダにより再計算さ
れ、伝送される必要がない。

現時点のフレーム31内のブロック例えば32、33、34、
35、36の走査は、通常は列毎および行毎に行われる。有
利には走査は擬似ランダム式に実施される。これはフレ
ームに対する全体的な量子化レベルのより良い予測を行
い、所定のデータレートを達成するためである。擬似ラ
ンダム式のブロック走査順序を、各フレームに対してさ
らに良い結果を得るために変更してもよい。この場合に
はブロック走査の種類もそれぞれ伝送および記憶され
る。

チャンネルコーダ16はインター／イントラ情報、ハフ
マンコードで符号化された動き補償情報、さらに例えば
擬似ランダムアドレス情報、オーディオ信号、誤差補正
情報、同期化誤をビデオデータ流に加える。

クロックジェネレータ191は制御回路192にクロックパ
ルスを供給する。制御回路192はコーダ内の他の全ての
回路に適切な制御信号を供給する。

図２においては、チャンネルデコーダ26が記憶メディ
アデータ流または伝送チャンネルデータ流を受け取る。
このデータ流は輝度信号とクロミナンス信号と（Ｙ、Ｕ
とＶ）、動き補償情報、インター／イントラ判別情報、
オーディオ信号、誤差補正情報、同期化語、必要であれ
ば疑似ランダムブロックアドレスに分離される。さら
に、誤差補正がチャンネルデコーダ26において実施され
る。

ビデオ信号例えば輝度成分は、一定のデータレート
で、ハフマンコードで符号化された変位とともにバッフ
ァ回路255へ供給され、可変データレートでこのバッフ
ァ回路からハフマンデコーダ254へ転送される。この回
路では他のハフマンコード、すなわち±１の値の最後の
ランに対する特別なコードおよびEOBコードの対応する
復号化が行われる。

逆ソータ253においては、ソータ153および図５の順序
とは逆の走査が実施される。出力側では量子化された８
×８のDCT係数のブロックが得られる。逆量子化器252に
おいて、この係数はコーダ内の量子化器152の入力側で
の値に近似するように拡大される。このことは量子化マ
トリクスＱ（図４）に対応する逆スケーリングを含む。
逆量子化器252の量子化レベルはバッファの充満度によ
り制御され、バッファ回路255において再計算され、伝
送される必要はない。

DCT回路251は逆DCTを各ブロックの64個の係数につい
て実施する。ブロックのピクセル値およびピクセル差値
はそれぞれフィルタ258に転送される。このフィルタは
コーダ内のフィルタ158の応答特性に対応する周波数応
答特性を有してもよい。

フィルタ258の出力は動き補償回路27に転送される。
動き補償情報およびチャンネルデコーダ26からのインタ
ー／イントラ判別情報も動き補償回路27に供給される。
変位はフレームｎ−１に対するフレームメモリ（RAM）2
42をアドレスしてもよい。現在のブロックをイントラフ
レーム符号化する場合にはフレームメモリ242からの出
力信号は加えられず、インターフレーム符号化する場合
には、この出力信号は動き補償回路27内で（動き補償さ
れて）ピクセル差値に加えられる。

（動き補償された）ブロックは動き補償回路27から第
２のフィルタリング回路259へ転送される。このフィル
タリング回路ではブロックエッジのフィルタリングが実
施される。各ブロックは個々に符号化されているので、
目に付く不連続性がブロックの境界で発生することがあ
る。そのため第２のフィルタリング回路259においては
ブロックエッジが水平および垂直にそれぞれフィルタリ
ングされる。x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7、x8、X9...
がピクセルの行であるとする。ピクセルx0からピクセル
x7間では第１のブロック例えば図３のブロック32に属し
ており、ピクセルx8、ピクセルx9その他は水平方向に隣
接する第２のブロック例えばブロック33に属している。
ピクセルx7は例えば、x7＝（x6＋２・x7＋x8）/4として
再計算（フィルタリング）され、ピクセルx8は、x8＝
（x7＋２・x8＋x9）/4して再計算される。

有利にはブロック32およびブロック33に対する（水平
および垂直の）フィルタリングはそれぞれ、１以上の対
応する隣接のブロック33〜36が明らかに変位を有する場
合にのみ実施される。これによりブロックの境界での解
像度が向上する。したがって動き補償回路27はピクセル
および変位メモリを有し、第２のフィルタリング回路25
9を制御する。

第２のフィルタリング回路259から出力されるブロッ
クはフレームメモリ（RAM）22においてフレームｎとし
て記憶される。対応するブロックが記憶される前にこの
ブロックはフレームメモリ242にフレームｎ−１として
書き込まれる。疑似ランダムブロックの走査の場合には
メモリ22には、付加的に伝送される擬似ランダムブロッ
クアドレス、またはデコーダ内で形成される擬似ランダ
ムブロックアドレスによりアドレスされる。

フレームメモリ22はピクセル毎および行毎に読み出さ
れる。生じた信号を例えばテレビジョンスクリーン21に
表示することもできる。

クロミナンス成分Ｕ、Ｖの処理も同様に実施される。
フィルタ係数および量子化マトリクスは変化させてもよ
い。前述のように変位の計算は動き補償回路17、27にお
いてそれぞれ、Ｙ成分のみにより実施される。クロック
発生回路291は制御回路292にクロックパルスを供給す
る。制御回路292はデコーダ内の他の全ての回路に適切
な制御信号を供給する。

図面の説明 図１にはコーダのブロック回路図が示され、図２には
デコーダのブロック回路図が示され、図３にはピクセル
の隣接するブロックによる画像が示され、図４には輝度
ブロックに対する量子化マトリクスが示され、図５には
走査順序が示され、図６には量子化器の関数グラフが示
されている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04N 7/24 - 7/68

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】符号化のステップは、 各フレーム（31）に複数のピクセルのブロック（32〜3
   6）を有する形のディジタルビデオ信号のフレームを走
   査してピクセルのブロックを形成し、動きベクトルを予
   測し、ピクセル値のイントラフレームブロックまたはピ
   クセル差値の動き補償されたインターフレームブロック
   をブロック誤差の計算の結果に依存して形成し（17）、
   イントラ／インター判別信号を形成し、ピクセル値およ
   びピクセル差値のブロックをそれぞれDCTにより係数の
   ブロックに変換し（151）、係数をバッファの充満度に
   よる制御のもとで（155）量子化し（152）、量子化され
   た係数のブロックをハフマンコーダ内で符号化し（15
   4）、符号化された係数のグループを形成し、動きベク
   トルをハフマンコーダ内で符号化し（154）、 復号化のステップでは、 符号化された係数のグループをハフマンデコーダ内で復
   号化し（254）、復号化された係数のブロックを形成
   し、動きベクトルをハフマンデコーダ内で復号化し（25
   4）、復号化された係数をバッファ（255）の充満度によ
   る制御のもとで逆量子化し（252）、逆量子化された係
   数のブロックを逆DCTによりピクセル値およびピクセル
   差値のそれぞれに変換し（251）、ピクセル差値のイン
   ターフレームブロックに対する動き補償を行い（27）、
   動きベクトルを評価し、ピクセルのブロックをピクセル
   値のイントラフレームブロックまたはピクセル差値のイ
   ンターフレームブロックからイントラ／インター判別信
   号に依存して形成し（27）、ピクセルのブロックをディ
   ジタルビデオ信号のフレーム（31）内へ配置する（2
   2）、ディジタル画像シーケンスを処理する方法におい
   て、 符号化のステップで、 係数の各ブロックを個々に量子化レベルを用いて量子化
   し（152）、ブロックの各係数を個々に量子化マトリク
   ス（図４）を用いて量子化し、 復号化のステップで、 個々に復号化された係数のブロックに対してそれぞれの
   符号化時の量子化レベルを用いて逆量子化を行い（25
   2）、ブロックの復号化された各係数を個々に符号化時
   の量子化マトリクス（図４）を逆に使用することにより
   逆量子化し、ピクセルをピクセルのブロック（32〜36）
   の境界でフィルタリングし（259）、隣接するそれぞれ
   のブロックに対する動きベクトルが一致する場合にはピ
   クセルのブロックの境界でピクセルのフィルタリング
   （259）を行わない、ことを特徴とするディジタル画像
   シーケンスを処理する方法。
2. 【請求項２】動きベクトルを差のベクトルの形で一致す
   る先行のベクトルに対して符号化する、請求項１に記載
   の方法。
3. 【請求項３】逆量子化（156）および逆DCT変換（157）
   を行うフィードバックループを量子化のステップの後に
   挿入し、復号化されて生じた係数のブロックを、動き予
   測、誤差計算、および動き補償のために使用する、請求
   項１または２に記載の方法。
4. 【請求項４】前記フィルタリング（259）を２つの空間
   方向にて行う、請求項１から３までのいずれか１項に記
   載の方法。
5. 【請求項５】請求項１から４までに記載の方法のため
   の、ディジタル画像シーケンスを処理する装置であっ
   て、 符号化された係数のグループをハフマン復号化する手段
   （254）と、符号化された係数を逆量子化する手段（25
   2）と、逆量子化された係数のブロックを逆DCTによりピ
   クセル値およびピクセル差値のそれぞれに変換する手段
   （251）と、ピクセル差値のイントラフレームブロック
   に対する動き補償の手段（27）と、ピクセルのブロック
   をピクセル値のイントラフレームブロックおよびピクセ
   ル差値のインターフレームブロックのそれぞれからイン
   トラ／インター判別信号に依存して形成する手段（27）
   と、ピクセルのブロックをディジタルビデオ信号のフレ
   ーム（31）内に配置する手段（22）とを有し、 前記ハフマン復号化する手段により復号化された係数の
   ブロックが形成され、かつ動きベクトルがハフマン復号
   化され、前記逆量子化する手段はバッファ（255）の充
   満度により制御され、前記動き補償の手段により動きベ
   クトルが評価される、ディジタル画像シーケンスを処理
   する装置において、 前記逆量子化する手段（252）により、個々に符号化さ
   れた係数のブロックはそれぞれの符号化時の量子化レベ
   ルを用いて操作され、かつ各ブロックの符号化された各
   係数は個々に符号化時の量子化マトリクス（図４）を逆
   に使用することにより操作され、 ピクセルをピクセルのブロックの境界（32〜36）でフィ
   ルタリングする手段（259）を有し、該フィルタリング
   手段による境界でのフィルタリングはそれぞれ隣接する
   ブロックに対する動きベクトルが一致しない場合には行
   われない、ことを特徴とするディジタル画像シーケンス
   を処理する装置。
6. 【請求項６】復号化された係数のブロックを２つの空間
   方向にてフィルタリングする手段（259）を有する、請
   求項５に記載の装置。