JPH0662391A

JPH0662391A - 動画像予測符号化方法

Info

Publication number: JPH0662391A
Application number: JP4212931A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Kamikura; 一人上倉; Hiroshi Kodera; 博小寺
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1992-08-10
Filing date: 1992-08-10
Publication date: 1994-03-04

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、画質の劣化が目立ちにく
く、効率のよい符号化が実現できる動画像予測符号化方
法を提供することである。【構成】本発明は、時間的に後の画像フレームを先に
符号化復号することにより、時間的に先に入力した画像
フレームの復号値のみを参照して予測符号化される第１
の画像フレームＰと時間的に先に入力した画像フレーム
の復号値と時間的に後に入力した画像フレームの復号値
の両方を参照して予測符号化される第２の画像フレーム
Ｂが存在する動画像符号化方法であって、第２の画像フ
レームＢの復号値を他の画像フレームの予測符号化時に
予測参照画像として用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、動画像予測符号化方法
に係り、特に、動画像信号を効率よく符号化するために
用いられる動画像予測符号化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一連の符号化処理の中で、時間的に先に
入力した画像フレームの復号値のみを参照して予測符号
化される画像フレームの復号値と、時間的に先に入力さ
れた画像フレームの復号値と、時間的に後に入力した画
像フレームの復号値の両方を参照して予測符号化される
画像フレームが存在する動画像符号化の従来技術とし
て、国際標準化機関であるＩＳＯで標準化された方法
（ＣＤ１１１７２）がある。この方法は、時間的に先に
入力した画像フレームの復号値のみを参照して予測符号
化される画像フレームを“Ｐ−picture ”、時間的に先
に入力した画像フレームの復号値と時間的に後に入力し
た画像フレームの復号値の両方を参照して予測符号化さ
れる画像フレームを“Ｂ-picture”と呼んでいる。ま
た、途中の画像フレームからの復号開始を可能にするた
め、フレーム間予測を一切用いずに符号化する画像フレ
ームが存在し、このフレームを“Ｉ-picture”と呼ぶ。

【０００３】図３は、従来技術による各フレームの符号
化順序とフレーム間予測状況を示す。同図において、画
像フレームは左から右へ入力系列の順序に並んでおり、
各フレームにつけられているアルファベットは、Ｉが
“Ｉ-picture”であり、Ｐが“Ｐ-picture”であり、Ｂ
が“Ｂ-picture”を意味している。また、各フレーム毎
の数字は、符号化を行う順序を表しており、符号化は、
画像フレームＩ１→Ｐ２→Ｂ３→Ｂ４→Ｐ５→Ｂ６→Ｂ
７→Ｉ８→Ｂ９→Ｂ１０→Ｐ１１→Ｂ１２→Ｂ１３の順
序で符号化される。更に図３は、矢印の始点のフレーム
を参照画像として終点のフレームを予測することを意味
している。従って、画像フレームＩ１が参照画素として
画像フレームＰ２を予測する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示すように、“Ｂ-picture”即ち、時間的に先に入力し
た画像フレームの復号値と時間的に後に入力した画像フ
レームの復号値の両方を参照して予測符号化される画像
フレームは、他のフレームの予測符号化処理のための参
照画像としては、一切用いられていない。

【０００５】“Ｂ-picture”は時間的に前後の画像信号
から予測符号化されるため予測効率が高いのに対して、
“Ｐ−picture ”は、時間的に前の画像信号のみから予
測符号化されるため予測効率が低い。結果として一般に
Ｐ−picture の復号画像はＢ-pictureに比べて視覚的に
符号化劣化が目立ち易くなっている。

【０００６】従って、従来のように“Ｐ−picture ”を
予測のための参照画像として用いると、そのフレームに
おいても同様の符号化劣化が伝搬し易くなり、画質劣化
の増加につながるという問題がある。

【０００７】本発明は、上記の点に鑑みなされたもの
で、画質の劣化が目立ちにくく、効率のよい符号化が実
現できる動画像予測符号化方法を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ディジタル動
画像信号を高能率に符号化し、伝送または蓄積する際
に、符号化を行う前に画像フレームの入力順序を入れ換
え、入力系列においては、時間的に後に入力した画像フ
レームを先に符号化復号することにより、一連の符号化
処理の中で時間的に先に入力した画像フレームの復号値
のみを参照して予測符号化される第１の画像フレームＰ
と時間的に先に入力した画像フレームの復号値と時間的
に後に入力した画像フレームの復号値の両方を参照して
予測符号化される第２の画像フレームＢが存在する動画
像符号化方法であって、第２の画像フレームＢの復号値
を他の画像フレームの予測符号化時に予測参照画像とし
て用いる。

【０００９】また、本発明は、フレーム間予測を一切用
いずに符号化された第３の画像フレームＩが存在する場
合には、第３の画像フレームＩに最も近い第１の画像フ
レームＰ及び第２の画像フレームＢの予測において、第
３の画像フレームＩを用いる。

【００１０】

【作用】本発明は、時間的に先に入力した画像フレーム
である第２の画像フレーム（“Ｂ-picture”）の復号値
と時間的に後に入力した画像フレームの復号値の両方を
参照して予測符号化された画像フレームを、他の画像フ
レームの符号化時に、予測参照画像として用いる。

【００１１】但し、フレーム間予測を全く用いずに符号
化された第３の画像フレーム（“Ｉ-picture”) が存在
する場合には、途中からの復号を可能とし、その直後に
符号化される時間的に先に入力した画像フレームの復号
値のみを参照して予測符号化される第１の画像フレーム
（“Ｐ-picture”) 及び時間的に先に入力した画像フレ
ームである第２の画像フレーム（“Ｂ-picture”）にお
いては、第３の画像フレーム（“Ｉ-picture”) を予測
参照画像として用いる。

【００１２】即ち、時間的に先に入力された画像フレー
ムの復号値と時間的に後に入力された画像フレームの復
号値の両方を参照して予測符号化される画像フレームの
復号値を、他の画像フレームの予測時に予測参照画像と
して動画像符号化を行うことにより、画質の劣化が目立
ちにくく、効率よく符号化ができる。

【００１３】また、フレーム間予測を一切使用せずに、
符号化された画像フレームが存在する場合は、その画像
フレームを参照画像として予測に用いるため、途中の画
像フレームからの復号処理が可能となる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の一実施例の構成図である。図
２は本発明の一実施例の符号化される各フレームの符号
化順序及びフレーム間予測状況を示す図である。図２に
おいて、画像フレームは左から右へ入力系列の順序に並
んでおり、各フレームに付けられたアルファベットは、
Ｉが“Ｉ-picture”、Ｐが“Ｐ-picture”、Ｂが“Ｂ-p
icture”を表している。また、各フレーム等の数値は符
号化を行う順序を表している。さらに、矢印は始点のフ
レームを参照画像として終点のフレームを予測すること
を意味する。

【００１５】図１において、画像フレームＩ１は、入力
端子１に入力され、スイッチ４及びスイッチ５の設定に
より、そのまま減算器６に入力される。減算器６は、ス
イッチ７の設定により値０が減算するため、そのままの
値が離散コサイン変換器８に入力され、離散コサイン変
換され、変換係数が量子化器９で量子化される。量子化
後の変換係数は、可変長符号化器１０で符号が割り当て
られるとともに、逆量子化器１１、逆離散コサイン変換
器１２を介して、加算器１３に入力される。加算器１３
では予測値として値０が加算されるため、入力された値
がそのまま復号値として出力される。復号値はスイッチ
１７の設定によりメモリ１４に蓄えられる。このとき、
スイッチ１７はメモリ１４に復号値が蓄積されるように
設定されているものとする。

【００１６】次に、画像フレームＢ３，Ｂ４が入力端子
１に入力され、スイッチ４の設定により各々メモリ２ま
たはメモリ３に蓄積される。

【００１７】次に画像フレームＰ２は、スイッチ４及び
５によりそのまま差分器６に入力される。一方、メモリ
１４に蓄積されている画像フレームＩ１の復号値は、ス
イッチ１８の設定により動き補償予測器２０に入力し、
画像フレームＰ２との動き補償が行われてその予測値が
送出される。動き補償予測器２１からの予測値は存在し
ないため、比較選択器２３では動き補償予測器２０から
の予測値をそのまま減算器６に送る。

【００１８】この時、スイッチ７は比較選択器２３と減
算器６、加算器１３を接続している。減算器６では、画
像フレームＰ２の値から予測値が減ぜられ、その差分値
が画像フレームＩ１の場合と同様の動作により加算器１
３に入力される。加算器１３は減算器６への入力と同じ
予測値が加算され、スイッチ１７の設定によりメモリ１
５に蓄積される。このとき、スイッチ１７はメモリ１５
に復号値が蓄積されるように設定されているものとす
る。

【００１９】次の画像フレームＢ６はスイッチ４、５の
設定によりメモリ２に蓄積されるとともに、いままで、
蓄えられた画像フレームＢ３が差分器６に入力される。
一方、補償予測器２０及び２１は、スイッチ１８、１９
の設定によりメモリ１４、１５に蓄積されている画像フ
レームＩ１，Ｐ２の復号値と、画像フレームＢ３の値か
ら各々動き補償予測を行い、その予測値を比較選択器２
３、平均値算出器２２に送出する。各々の予測値は、比
較選択器２３に入力されると共に、平均値算出器２２に
おいて、両予測値の平均値が算出され、比較選択器２３
に入力される。

【００２０】比較選択器２３は、補償予測器２０、２１
からの出力である予測値と、平均値算出器２２から出力
される平均値の３つの値と、画像フレームＢ３の値との
絶対値和を各々算出し、その和が最も小さい場合の予測
値を差分器６に送出する。

【００２１】差分器６は、画像フレームＢ３とその予測
値との差分を送出され、画像フレームＰ２の場合と同様
にして、加算器１３に入力し、予測値が加算されて復号
値となり、スイッチ１７の設定によりメモリ１６に蓄積
される。このとき、スイッチ１７はメモリ１６に復号値
が蓄積されるように設定されているものとする。

【００２２】次の画像フレームＢ７がメモリ３に蓄積さ
れると共に、メモリ３から送出される画像フレームＢ４
がメモリ１５、１６に蓄積されている画像フレームＰ
２、３の復号値を用いて、動き補償予測符号化され、そ
の復号値がメモリ１４に格納される。

【００２３】以降の画像フレームについても同様な処理
が行われるが、その符号化される画像フレームの番号
と、その時点でメモリ１４、１５、１６の各々に格納さ
れている画像フレーム、及び動き補償予測のための参照
画像として用いられる画像フレームの関係を表１に示
す。

【表１】表１において、下向きの矢印は、動き補償予測のための
参照画像として利用されていることを表す。スイッチ１
７、１８、１９を切り替えて表１に示すとおりの制御を
行うことにより図２に示すフレーム間予測が実現でき
る。

【００２４】以上、本発明を実施例に基づいて具体的に
説明したが、本発明は上記実施例に限定されることな
く、この要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能で
あることは言うまでもない。

【００２５】例えば、時間的に先に入力した画像フレー
ムの復号値と時間的に後に入力された画像フレームの復
号値と時間的に後に入力した画像フレームの復号値の両
方を参照して予測符号化される画像フレームＢが２フレ
ームずつ連続しているが、２フレームに限定したもので
はなく、スイッチ４とスイッチ５の間におかれているメ
モリの量を変えることによって、１フレームまたは３フ
レーム以上としても構わない。

【００２６】また、離散コサイン変換器８により離散コ
サイン変換を用いた符号化を例としているが、その他の
変更方法を用いても一向に構わない。

【００２７】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、時間的
に先に入力された画像フレームの復号値と時間的に後ろ
に入力した画像フレームの復号値の両方を参照して、予
測符号化される画像フレームの復号値を、他の画像フレ
ームの予測時に予測参照画像として用いて動画像符号化
を行うため、画質劣化が目立ちにくく、効率のよい符号
化が実現できる。さらに、フレーム間予測を一切使用せ
ずに、符号化された画像フレームが存在する場合には、
その画像フレームを参照画像として予測に用いるため、
途中の画像フレームからの復号処理が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成図である。

【図２】本発明の一実施例の符号化される各フレームの
符号化順序及びフレーム間予測状況を示す図である。

【図３】従来の技術による各フレームの符号化順序とフ
レーム間予測状況を示す図である。

【符号の説明】

１入力端子２メモリ３メモリ４スイッチ５スイッチ６減算器（差分器）７スイッチ８離散コサイン変換器９量子化器１０可変長符号化器１１逆量子化器１２逆離散コサイン変換器１３加算器１４メモリ１５メモリ１６メモリ１７スイッチ１８スイッチ１９スイッチ２０動き補償予測器２１動き補償予測器２２平均値算出器２３比較選択器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディジタル動画像信号を高能率に符号化
し、伝送または蓄積する際に、符号化を行う前に画像フ
レームの入力順序を入れ換え、入力系列においては、時
間的に後に入力した画像フレームを先に符号化復号する
ことにより、一連の符号化処理の中で時間的に先に入力
した画像フレームの復号値のみを参照して予測符号化さ
れる第１の画像フレームＰと時間的に先に入力した画像
フレームの復号値と時間的に後に入力した画像フレーム
の復号値の両方を参照して予測符号化される第２の画像
フレームＢが存在する動画像符号化方法であって、該第２の画像フレームＢの復号値を他の画像フレームの
予測符号化時に予測参照画像として用いることを特徴と
する動画像予測符号化方法。
【請求項２】フレーム間予測を一切用いずに符号化さ
れた第３の画像フレームが存在する場合には、該第３の
画像フレームに最も近い前記第１の画像フレーム及び前
記第２の画像フレームの予測において、該第３の画像フ
レームを用いることを特徴とする請求項１記載の動画像
予測符号化方法。