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JPS59194588A - 動き補償フレ−ム間符号化装置 - Google Patents

動き補償フレ−ム間符号化装置

Info

Publication number
JPS59194588A
JPS59194588A JP58068350A JP6835083A JPS59194588A JP S59194588 A JPS59194588 A JP S59194588A JP 58068350 A JP58068350 A JP 58068350A JP 6835083 A JP6835083 A JP 6835083A JP S59194588 A JPS59194588 A JP S59194588A
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JP
Japan
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circuit
output
background
storage
outputs
Prior art date
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Granted
Application number
JP58068350A
Other languages
English (en)
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JPS6359312B2 (ja
Inventor
Hideo Kuroda
英夫 黒田
Naoki Takegawa
直樹 武川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP58068350A priority Critical patent/JPS59194588A/ja
Priority to EP84400771A priority patent/EP0123616B1/en
Priority to DE8484400771T priority patent/DE3462572D1/de
Priority to US06/602,405 priority patent/US4591909A/en
Publication of JPS59194588A publication Critical patent/JPS59194588A/ja
Publication of JPS6359312B2 publication Critical patent/JPS6359312B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/134Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or criterion affecting or controlling the adaptive coding
    • H04N19/146Data rate or code amount at the encoder output
    • H04N19/152Data rate or code amount at the encoder output by measuring the fullness of the transmission buffer
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/50Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
    • H04N19/503Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving temporal prediction
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/50Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
    • H04N19/503Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving temporal prediction
    • H04N19/51Motion estimation or motion compensation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/50Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Color Television Systems (AREA)

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】 (発明の属する分野) 本発明は動きのある画像に対しても精度のよい予測を行
い、高能率で符号化する動き補償フレーム間符号化装置
に関するものである。
(従来の技術) ビデオ信号のフレーム間相関を利用して高能率で符号化
する方式にフレーム間符号化方式がある。
フレーム間符号化方式は入力されるビデオ信号の予71
111値として1フレーム前の画素値を用い、その’ 
   〕’ Iil’l lj、’j ;4+’、 K
符号化して伝送するもので、画像の動きが小さいことを
前提としてお・す、テレビ金筋、のように被写体の動き
が小さいものを対象としている。この/ζめ、画像の動
きが大きい場合予」1]が合わなくなシ、符号化能率が
低下することになる。
動きが大きい場合にも予/A11精度を高くするのが動
き補償フレーム間符号化方式である。この方式では入力
信号を所定の大きさ、例えば7ラインスフ画素のブロッ
クに分割し、このクロックに対し1フレーム前の同じ位
置のブロックや1フレーム前で−1−下方向に+mライ
ン(例えばm−1〜6)及び左右方向に±n画素(例え
はn = 1〜6)ずれた位置のブロックを抽出し、入
力信号との間の予測誤差が最も小さくなるブロックを選
択する。
このブロックが上下方向、左右方向にどれだけずれたも
のであるかを表わすために、このブロックのベクトル情
報を受信側に伝送すると共にこのフ゛ロック内の画素値
を予測値として予測符号化を行う。
このように従来のこの種の方式では例えば会議参加者が
動いた場合、人物の動きに対しては袖1貫しているが、
後に映し出される壁等背景画像に対しては予測が当らな
いため、この領域において大きな情報が発生し、符号化
能率が低下する欠点があった・ (発明の目的) 本発明はこのような欠点を除去するため、背景用のフレ
ームメモリを設置し、人物が動いた後に映し出される背
景についても精度良く予測符号化するようにしたもので
、以下図面について詳細に説明する。
(発明の構成および作用) 第1図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
って、送信部において、1はビデオ入力端子、2は入力
信号の帯域を制限する低域フィルタ、3は低域フィルタ
2の出力から同期信号を分離する同期分離回路、4は同
期分離回路3の出力に位相同期のとれた各種クロック情
報を発生しクロックの必要々各回路に出力する゛クロッ
ク発生回゛略、5はイ氏j或フィルタ2の出力であるア
ナログビデオイ菖号をディノタル信号に変換するA/D
変換回路、6けA/D変換回路5の出力を所定の大きさ
のブrJ yりに分割して出力する前処理回路、7は符
号化・うり号化済みの処理画像を記憶する第1の記憶回
路、8は背景画@を記憶する第2の記憶回路、9は前記
前処理回路6から供給される入力信号に対して最も予6
111誤差が小さくなるブロックを前記第1の記ttt
4回路7及び第2の記憶回路8の出力の中から検出する
最適予測ブロック検出回路、10は最適予測ブロック検
出回路9の出力に基づいて、第1の記憶回路7及び第2
の記憶回路8の出力の中から該当するブロックの信号を
選択して出力する選択回路、11は前処理回路6の出力
に対して選択回路10の出力を予測値として引算をし予
測誤差全出力する引算回路、J2は引算回路11の出力
をに子化等して量子化代表値を出力する予測誤差処理回
路、13は予測誤差処理回路12の出力及び最適予測ブ
ロック検出回路9の出力に対し所定の符号を県1当てる
符号割当回路、14は符号割当回路13の出力に対し画
面上の位置すなわちアドレスを表わす情報を発生するア
ドレス情報発生回路、15は第1の記憶回路7.第2の
記憶回路8の内容と受信部の夫々対応する記憶回路の内
容とを一致させるための情報を送出する誤シ制御情報送
出回路、16は符号化の制御状態を表わす情報を発生す
る符号化制御情報発生回路、17はクロック発生回路4
の出力でタイミングを取り前記符号割当回路13.アド
レス情報発生回路14゜誤シ制御情報送出回路15及び
符号化制御情報発生回路16の出力を時分割的に多重す
る多重回路、18は多重回路17の出力を一旦記憶し、
伝送りロック発生回路19の出力クロックで読み出すバ
ッファメモリ、20はバッファメモリ18の出力に対し
伝送フレームを構成するフレーム構成回路、21はフレ
ーム構成回路20の出力を伝送路符号例えばAMI符号
に変換しデータ出力端子22を介してディジタル伝送路
に送出するディソタルインタフェース、また、23は、
前記予測誤差処理回路12の出力と選択回路10の出力
を加えて局部復号信号を出力する加算回路、24は予測
誤差処理回路12の出力を基に画像の背景を検出する背
景検出回路、2!は前記加算回路23及び第2の記憶回
路8の出力を受けて背景検出回路24の出力により指定
される領域の画素値を補正して出力する記憶制御回路で
ある。
受傷側において、26はデータ゛入力端子、27は入力
される伝送路符号例えばAMI符号を受信し、枦号処理
の可能な信号例えばユニポーラの信号に変換するディソ
タルインタフェース、28はディソタルインタフェース
27の出力を受けて伝送路クロックを出生すると共に、
ヤと号に必要な各桓クロック信号を再生するクロック再
生回路、29はディソタルインタフェース27の出力の
中から伝送フレームを分解するフレーム分解回路、30
はフレーム分解回路29の出力を一旦記憶し、記憶した
ブータラ緩号速度に応じて読み出すバッファメモリ、3
1はバッファメモリ30の出力の中からアドレス情報を
識別してワード識別回路33に、供給するアドレス情報
識別回路、32はパンツアメモリ30の出力の中から誤
り制御情報を識別し、これを後述する第3の記憶回路3
5.記憶制御回路40及び送信部の第1の記憶回路7.
記憶制御回路25.誤シ制御情報送出回路15に供給す
ると共に復号のための制御情報を識別して復号に必要な
各回路に供給する制御情報識別回路、33はパンツアメ
モリ30の出力の中から最適予測ブロックを表わす情報
を識別して後述する選択回路37に出力すると共に予測
誤差を表わすワードを識別して予測誤差復号回路34に
出力するワード識別回路、34はワード識別回路33の
出力を受けて予測誤差を復号する予測誤差復号回路、3
5は復号済みの画像を記憶する第3の記憶回路、36は
背景画@を記憶する第4の記憶回路、37は第3の記憶
回路35.第4の記憶回路36の出力の中からワード識
別回路33の出力によって指定されるブロックの信号を
選択して出力する選択回路、38は選択回路37の出力
と予測誤差復号回路34の出力を加えて復号信号を出力
する加算回路、39は予測誤差復号回路34の出力を基
に背景を検出する背景検出回路、40は前記第4の記憶
回路36および加算回路38の出力を受けて背景検出回
路39の出力によシ指定される領域の画素値を補正して
出力する記憶制御回路、41は加算回路38の出力を受
けて並べ換え雑音除去等の処理を行う後処理回路、42
は後処理回路41から供給されるディノタル信号をアナ
ログ信号に変換するい変換回路、43はD/A変換回路
42の出力を帯域制限してビデオ出力端子44に出力す
る低域フィルタである。
次にこれらの動作について説明する。ビデオ入力端子1
より人力されるビデオ信号例えばNTSC信弓ば、低域
フィルタ2.N勺変換回路5により所定の帯域例えば4
.2 MHy、に制限され、4 fsc(fscはサブ
キャリア周波数)の周波数で標本化され、例えば1す〈
ゾル当98ビットのディノタル化号に符号化されて前処
理回路6に供給される。
第2図は前処理回路6の構成の一例を示す図であって、
601は色分子4(r TDM回路、602は雑音除去
回路、603は走査変換回路である。本発明は入力信号
としてNTSC信号やPAL信号のように輝度信号と色
信号とで構成されるコンポジント信号を対象としている
。このような信号では色信号で変調した副搬送波(サブ
キャリア)が輝度信号の高域に周波数多重されておシ、
しかもこのサグキャリアの位相がフレーム毎に1800
シフトしているため、このままの形でフレーム間差分を
符号化しても高能率で符号化することはできない。色分
離TDM回路601は高能率符号化が可能なように信号
形式を変換するだめの回路であって、輝度信号Yと二つ
の色信号C1+ 02 (例えば工信号とQ信号)に分
離し、色信号について時間圧縮した信号を輝度信号の帰
線消去期間に時分割多重する。
第3図は色分離TDM回路601の出力であるTDM信
号のフォーマットとサンプル点の関係を表わす図であシ
、(a)はNTSC信号の一水平走査線の信号を示し、
(b)はTDMカラーTV信号フォーマ、トを示す。1
ライン当#)、455サンプルとし、最初の7サンプル
でカラーバーストの振幅値を伝送し、続く63サンプル
、385サンプルで夫々色(8号、輝1¥情号を伝送す
る。なお図中C1,C2信号は奇ラインのザンゾル値を
奇偶2ラインに分けて送出する。C1信号は奇数ライン
分のみ、C2侶号は偶数ライン分のみ伝送する。
雑音除去回路602は通常のノイズリジーーサーの回路
構成で実現できる。すなわち、微少なフレーム間差分全
雑音と見做して抑圧する。
走査変換回路603は複数ライン分のメモリで十)1作
成される。
第4図は走査変換回路6030入出力信号のフォーマノ
トラ表わし、(a)は雑音除去回路602の出力、(b
)は走査変換出力を示す。図は7ライン間の走査変換を
行う場合であって、雑音除去回路602の出力は順次第
1ラインから第7ラインメモリに=2.1込む。書込ま
れたデータは図の走査変換出力の桐1に示すように縦方
向に並んだサンフ0ルをx% t x、2.・・・・・
・Xl7IX21.X22・・・・X27.X31・・
・・の順に読み出す。但し、X胃のmはライン査号、n
はサンプル香号である。この走査変換は14ライン分の
メモリを持ち、この内の7ラインメモリに書込んでいる
7ライン期間は他の7ラインメモリから読出し、次の7
ライン期間には書込みを行うメモリと読出しを行うメモ
リを切換えることにより実現できる。走査変換されたデ
ータは所定の時間だけ遅延された後、最適予測ブロック
検出回路9および引算回路11へ送出される。
最適予測ブロック検出回路9は前処理回路6から供給さ
れる値を入力とし、この信号の1ブロツク、例えば7ラ
イン×7サンプル分のデータに対し最も予測誤差の小さ
いブロックを第1の記憶回路7および第2の記憶回路8
の出力の中から検出する。
第5図は最適予測ブロック検出回路9の構成の一例を示
すもので、901は展開回路、902〜914は予測誤
差累算回路(ACM )、915〜927は垂直最適ブ
ロック検出回路(VBD )、928は背景用予測誤差
累算回路、929は水平最適ブロック検出回路である。
なお、図中内の数はビット数を示す。
第6図は第5図の展開回路901の詳細な構成の一例を
ンJ<シ、7ラインメモリ910L9102と、走査変
換回路9103〜9115とで構成されている。
第7図は展開回路901の処理動作を説明のための画素
配置図であり、(a)は現信号および背景信号の画素配
置ヲ示し、(b)は1フレーム前の信号の画累配置ヲ示
す。ここで、X’;!;” VWにおいて、mはブロッ
ク内ライン番号、nはブロック内画素番号を示している
第5図において、展開回路゛901には第1の記憶回路
7よりの信号が供給される。この信号は第6図の7ライ
ンメモリ9101及び旧02ヲ介して出力される信号■
と、7ラインメモリ910.1’i介して出力される信
号■と、7ラインメモリ全通らない出力■としてそれぞ
れ走査変換回路9103〜9115に供給され、走査変
換回路9103〜9115からは変換された信号列d2
〜d14の8ビット信号が出力され、予測誤差累算回路
914へ入力される。
第8図は展開回路901の信号タイムチャー1・を示し
、■〜■は上記走査変換回路9103〜9115に供給
される信号、d2〜d14は変換された信号を示す。
また、第5図において、前処理回路6の走l−変換回路
603から入力される49タイムスロツトの8ビット信
号に対し、予測誤差累算回路902〜914では縦横そ
れぞれの方向に±6画画素−た位置に対応する信号との
誤差を累算し、1つの予測誤差累算回路に縦方向±6画
素の動きに対応する13個の演算出力を得る。得られた
演算結果は13タイムスロツトの時系列データに変換し
、垂直最適グロック検出回路915〜927に送出する
第9図は予測誤差累算回路(ACM)902〜914の
中の一つの回路(2番目)についてその構成の一例を示
すもので、9116〜9128は引算回路、9129〜
9141はROM、914.2〜9154は加算回路=
、9155〜9180はフリッグフロソプ、9181〜
9193はトライステート出力の7リノグフロノデ、9
194は7サングル遅延回路である。
先ず走査変換回路603よ多入力される信号Xは引′C
′;回路9116〜9128に供給され、ここで予dI
j11,1:、NTI。累γ)−回路あるいは展開回路
901の出力を引かれる。ROM 9129〜9141
は夫々接続されている引算回路の出力の絶対値が所定の
閾値以上の時II I ITその他の時”o”を出力す
る。次に加算回路9142〜9154とこれに対応する
フリソゲフロップ9155〜9167は累算回路を構成
し、予め定めた大きさの1ブロンク期間各ROM912
9〜9141の出力値を累算する。ブロック毎の累算結
果はフリツノフロップブ9168〜9180に記憶され
、その候f果がトライスデート(TS)出力のフリソゲ
フロップ9181〜0193で1本の信号系列に時分割
多11〒され、夫h 7j応する垂直最通ブロック検出
回路1)15〜027へ出力される。7サングル遅延回
K O] 94は予測誤差累算回路あるいは展開回路か
ら供給される信号を7サンプルj−1J1間遅延させて
次の]’ 1lll 、倶差累算回路へ出力する。
第10図は予測誤差累算回路902,903の信号タイ
ムチャートラ示す。この図に示すように49タイムスロ
ツト後に予測誤差累算データg カ13個得らnる。こ
れを13タイムスロツトの時系列データhに変換して垂
直最適プロ、7り検出回路に出力する。
垂直最適プロ、り検出回路(VBD)は13個(915
〜927)あり、1ゲのVBD回路には横方向にある一
定値で縦方向に13種(±6ライン)の動きに対応した
ブロックのデータが入力される。
第11図は垂直最適ブロック検出回路(VBD )の構
成を示すもので、9】95は比較回路、9196はカウ
ンタ、9197.9198は選択回路、9199〜92
02はフリソゲフロップ、9203.9204はトライ
ステート出力のフリップフロップである。比較回路91
95il−1:予測誤差累算回路力・らの入力値とフリ
ソゲフロップ9199の出力値を1タイムス口7トごと
に比較し、比較結果を選択回路9197゜9198へ出
力する。選択回路9197は比較回路9195の検討結
果に基づき、二つの入力の内小さ   ′い力を選択す
る。フリソゲフロップ’9199はプロ7りの先頭にお
いて、表わしイ!Jる値の最大値を出力し、そn以後(
d A択回路9197の出力を記憶する。
従って、この出力は13タイムス口、ト後には予測誤差
累算回路からの入力信号の内、最も小さいデータになる
。フリ、プフロッン09201は1ブロンクごとにノリ
、ゾフロッゾ9199の出力を記憶する。トライステー
ト出力のフリツノフロップ9203は他の垂直最適プロ
ツタ検出回路内の同様のトライステート出力の7リツプ
フロ7)とワイヤードCIRで接続され、各出力は1本
の信号系列に時分割多重され水平最適ブロック検出回路
929・入出力さノする。
カウンタ9196はブロン、り内のタイムスロット番号
を表わす1宥報を出力する。この出力は選択回路919
8、ノリラグフロ−=f9200.−9202、トライ
ステート出力のフリラン0フロソゾ9204を介して出
力され、述択回路9197により最終的に選択さ、“j
たデータのアドレス清報として水平最適ブロック検出回
路929へ出力される。この時、カウンタ9196は比
較回路9195を制御して、二つの入力が等しい時は、
上下、左右方向6サンプルずつの動き補償範囲に対し、
中心に近い方の値を選択するように優先度選択動作させ
る。
第12図は第11図に示した垂直最適ブロック検出回路
の入出力信号列を示す。
また、背景に対する予測誤差累算デー〃は背景用予測誤
差累算回路928において計算される。
この回路の構成は第9図の中の破線で囲まれた部分の回
路のみで構成され、その動作は第9図で説明したものと
同様である。
次に13個の垂直最適ブロック検出回路の出力、1個の
背景用予測誤差累算回路の出力、計14個の中から最も
小さなものを選択しなければならない。そのためまず1
4個のデータを14タイムスロツトの時系列データにし
て水平最適ブロック検出回路929に出力する。
第13図は水平最適ブロック検出回路929の構成を示
し、9205は比較回路、9206はカウンタ、920
7.9208は選択回路、9209,9210、921
2はフリップフロツノ、9211mデコーダである。ξ
れらは垂直最適ブロック検出回路(第11図)と同様の
動作にょシ最適ブロックが1つ検出される。この場合選
択回路9208はカウンタ920Gの出力とフリップフ
ロ、f 92.I Qの出力を選択する動作と同期して
、垂直最適ブロック検出回1・゛・りのトライステート
出力のノリッグフロソプ群(9204他)から供給され
るデータの内の一つを選択1−る。この結果フリップフ
ロツノ9210からは垂直、水平両方向の最適予測ブロ
ックを表わす隋報が出力されることになる。デコーダ9
211はこれらの清報をデコードし、垂直、水平夫々に
対し表に示すような符号を割シ当てる。フリップフロア
7”9212はデコーダ9211の出力動きブロック及
び背景プロ、りをプロ、りごとに記憶し、選択回路10
及び符号割当回路13へ供給する。
検出さnた最適ブロックに応じた位置の信号はJ441
i、:回路10において遅延時間を台!M整した後手1
fil148号として引算回路11並びに加算回路23
に出力する。
第14図は選択回路1oの構成の一例を示し、Ic1l
−104はメモリ、105はアドレス制御回路、J06
は7リツプフロツノ、1o7はインバータである。メモ
リ1o1には第7図のデータ(b) ノ内1.11/3
が■き込ま九、メモリ1.02KiJ:中火部、メモl
) 103 Kは下部J/3が齋込ま九、メモ’J、 
、104には背景(第2の記憶回路8の出方)が書込−
inる。メモIJ I OI〜]、 03の読出しはア
ドレス制御回路105よシ供給され、メモリ104 K
ついては5.倶込寸れたデータ全所定の一定i1−′f
間遅延したものを1順次説出す。
縫15191は押込み・読出し用のアドレス制御回路ノ
4’iI′i I& ノ491.1 f示し、1501
.1506はカウンタ、1502は乗ずに回路、150
3.1504は加算回路、1505は選択回路、150
7はデコーダである。
メモUIOI−104への書込みは標本化クロックf8
4・カウ/トフ′ツノするカウンタ15o1の出力をそ
のままアドレスとして行わ几る。
読み出しアドレスは最適予at1+ブロックに対応する
画素が順に読み出されるよう制御する。即ち、最適ブロ
ックの水平方向のアドレスを乗算回路1502によシフ
倍して、加算回路1503により垂直方向のアドレスと
加え、この値に遅延量と書き込みアドレスを加えたもの
を読み出しアドレスとする。遅延量は量適予測ブロック
検出回路9において最適なブロックを検出するために要
す時間であり、こ几は装置設計によシ、定まる値で、こ
の値を設定することによシ実現される。選択回路150
5はカウンタ1501の出力と加算回路1504の出力
全交互に切り換えて各メモリに出力する。
カウンタ15o6Fi最適ブロツクの先頭位置のライン
、すなわち垂直最適ブロックベクトルを規準にラインを
カウントし、その値によ!l13つのメモリ101〜1
03の内から、読出しを行うメモリを選択する。各メモ
リ101〜104はチップセレクト端子CSヲ用いて制
御さn、指定されたメモリのみから出力が出さ几る。こ
nらの出力はワイヤードORでフリ、プフロッゾ106
に供給され、ここで波形整形さ九予測値として引算回路
11、加算回路23へ出力される。
引算回路】1によシ出力される予測誤差は予測誤差処理
回路12において所定の量子化特性に基づいて例えば1
5レベルの代表値に量子化さnる。
ここでは予測誤差処理回路12 k ?j量子化回路構
成する」↓ノ・合について述べたが、その他にフ1/−
ム差分の抑圧回路・伸長回路を含むことも可能である。
;” I 6 [RJは予測誤差処理回路J2の構成の
一例を示す図であって、121は抑圧回路、122は板
子化回路、123は伸長回路である。引算回路11より
供給さ几る予測誤差は抑圧回路121において、所定の
非線形特性に基づき、抑圧さ几る。
この特性は数種類用意さ几、バッファメモリ18の記1
.(、?袖に応じて制御さ几る。記憶量が多い程抑圧盈
の高い特性に切換えられる。この時、色信号と輝度信号
Vこより特性を区別することも可能である。抑IFさn
たデータは量子化回路122において所定&’l特性に
基づき椅子化される。この場合パノファノモ+r i 
8のiL憶量に尾、して特性を切換えることもi」能で
ある。量子化されたデータは符号割当回路13に送ら几
ると共に、伸長回路123において、抑圧回路121の
逆特性に基づいて伸長される。抑圧回路121、量子化
回路122、伸長回路123は全てROMで実現可能で
ある〇捷り、他の実施例として量子化回路122を前値
DPCM回路で置き換えることも可能である。この場合
はフレーム間差分値に対し、更にフレーム内の前値DP
 0M処理を施すもので、フレーム間複合予測を行うこ
とになる。
更に他の実施例として予測誤差処理回路12を直交変換
符号化回路で構成することも可能である。
第17図はこの場合の予測誤差処理回路12の他の構成
を示す図であって、124は直交変換回路、125は量
子化回路、126は直交逆変換回路である。直交変換回
路124はアダマール変換やcosine変換など任意
の方式で構成することができる。例えばアゲマール変換
について説明すると、引算回路11より入力されるデー
タをnサンプルごとにブロック化し、このブロックをベ
クトルX=(Xt + X2・・・xn)tに対応づけ
、直交行列AによってY=AXの関係で変換して、各成
分を量子化回路125において量子化する。祉−子化和
−性は直交変換回路124において川1(定した階報量
あるいはバッファメモリ18の記憶量に応じて切換える
」1)1合もある。[f1文逆変換回路126において
はX = ATYの関係で逆変〕≠し、出力する。
次に符号割当回路13について説明する。
gH): l−8図は符号割当回路13の構成の一例を
示す1ン1であって、131 、1 :34は符号化回
路、132は遅延回路、133は引算回路、135は多
重回路である。予測誤差処理回路■2より供給されろデ
ータは例えば49サンプル毎にブロック化し、ブロック
内の全サンプルの1115が零の時無効ブロックとし、
出力全禁止する。その他のブロック召−有効プロ、りと
し、各サンゾルのデータに所Wの用変長符号を割当て出
力する。プロ、yりの柿月′1を・表わすl’i’j+
lxをアドレスh’i報発化回路14へ1′j;給し、
ここで傳ね効ブロックに対し“’l”1ビ、ト、イ1効
ブロックに苅し′°0”1ビツトを出力して、多重回路
17でプロ、りの先頭に時分割多重する。
ここではブロック化して伝送する場合について述べたが
、他に、零の値についてはその連続する数を符号で伝送
する、いわゆるランレングス法により、他の値のデータ
についてはそのアドレスを符号で伝送する方法がある。
この場合もこれらのアドレス清報はアドレス情報発生回
路14より、多重回路17に出力される。
最適予測ブロック検出回路9より供給される動きベクト
ル清報は遅延回路132によシ所定の時間遅延さ几、引
算回路133において、現信号から引算さ九、その差分
値を符号化回路134において所定の可変長符号を割当
てら九る。多重回路135は符号化回路131.134
の出力を時分割多重し、多重回路17へ出力する。遅延
回路132にオケる遅延量Filプロ、り、1フイール
ド、lフレーム期間等を取り得る。又、遅延回路132
は例えばラインの先頭において、その内容をリセッ ト
され゛る。
ここでは動きベクトル情報を差分の形にして伝送する方
法について述べたが、差分を取らずその−4寸のデータ
を符号化して伝送づ−る方法もある。
多重回路17は符号割当回路J3、アドレスm報発生回
路14、誤り制御清報送出回路15及び符は化Hjll
 7fll情報発生回路16の出カケ時分割多重する。
バッファメモリ18は不規則に人力さ几るデータを一旦
記憶い伝送り口、り発生回路19より供給さプする一定
のクロ、りで読出1−0伝送りロック発生回路t9、フ
レーム構成回路20、ディジタルインタフェース21は
この種の装@に1カ連する業者により容易に実現される
従来からの回路−である。
r1月化制御情報発生回路16ば・X yフ了メモ1)
18の記憶叶を検出踵その記憶計に応じて、■サンプ装
置きに符号化するサブ・サンプル符号イヒや、■フィー
ルド九きに符号化するフイ/レド駆落し等の符号化モー
ドを決定し、そのモードを表わす制御情報を、必要な各
釉回路に供給する。
また、予測誤差処理回路12より出プフされるデータは
加算回路23において、選択回路10の出力11自に加
えらノ′シ、局部復号信号として第1の言己憶回路7及
び記憶制御回路25にL巳、IJされる。
次に本発明の特徴である背景検出回路24、記憶制御回
路25について説明する。
背景検出回路24は予測誤差処理回路12から供給され
る値を受け、これが所定の閾値未満の時背景と見做し、
背景であること全表わす背景情報″1″′を記憶制御回
路25に出力する。これは背景検出回路24が閾値回路
のみで構成される場合の実施例であるが、他に上記閾値
回路の出力を例えば6フレーム期間記憶し、6フレーム
期間続けて、“°1″であった領域を背景と見做して、
背景情報を出力する場合もある。
更に上記ではサンゾル単位で背景領域を諭別する実施例
について述べたが、他に、例えば7ライン×7サンプル
のブロック単位で識別する場合もある。この場合、ブロ
ック内の全サンプルが所定の閾値未満の時、このブロッ
クを背景領域と見做して背景情報を出力する。また、こ
の実施例ではブロック内の全サンプルが所定の閾値未満
の時背景としたが、他の実施例ではブロック内のサンプ
ルの内、所定の閾値を超えるサンプル数が所定の値以下
の時、このブロックを背景と見做す。
第19図は記憶制御回路25の構成の一例を示す図であ
って、251は引算回路、252は差分識別回路、25
3は加算値制御回路、254はカロ算回路、255は切
換器である。引算回路251は加算回路23よシ供給さ
れる局部復号値から第2の記憶回路8の出力値を引き差
分を出力する。
差分識別回路252は引算回路251の出力が零か正か
負かの個°別を行い識別情報を出力する。加算値制御回
路253Fi背景検出回路24の出力が” 1 ”であ
る時、差分識別回路252の出力に応じて出力値i−シ
11 抵:える。すなわち、差分識別回路252の出力
が正を表わす時十yn (8ビツト精邸で表わした+m
/256V)を、負を表わす時−mを、零〇[IJJO
を出力する。又、背景検出回路24の出力が0″′の時
0 ’−,lL出力する。mの飴は例えば1である。又
、符号化制御情報発生回路16よシ供給されるデータが
サブサンプルモードを表わt時、その映1象フィールド
期間は加算(rl′j制御回路253はOを出力する。
同様にフィールド駆落しモードを表わす時、駆落しされ
るフィールド期間は0を出力する。
上記は加算値制御回路253を背景検出回路24、差分
識別回路252、及び符号化制御情報発生回路16の出
力のみに応じて動作するものについて説明したが、次の
ように構成する場合もある。
第20図は加算値制御回路253の他の構成を示す図で
あって、2531はカウンタ、2532はAND回路、
2533はROMである。カウンタ2531はクロック
発生回路4より供給されるフレーム・ぐルスをカウント
し、例えばnフレーム(n は例工ば6)毎に加算値制
御の実行を許可するためのIII御イネーブル信号とし
て例えば1フレ一ム期旧1・パ1″′を出力する。この
信号が11011の時は、背景検出回路24の出力が”
 1 ”であっても、AND回路2532によりIt 
OIIにされ、ROM2533からはOカニ出力される
。ROM2533は第19回を用いて鵠明した場合の加
算値制御回路の機能を有するもので麩る・ 加算値制御回路253の出力は加算回路254においで
、第2の記憶回路8の出力に加えられ、り保型255を
経由して第2の記憶回路8に供給さhる。Q’/ 2の
記憶回路8の内容を修正する時定数は上記m及Q’ n
のイ1ムにより決定される。
」−乱′の実施例では第2の言P悌回路8[121ノ一
ム分の611億容甲を・持つメモリ1個を股間する場合
について述べた。この場合背景用のδ゛、2の記憶回路
8の内容を比較的短か1時定数で修正しているため被写
体である人物が静止していると、この人物も背はと見做
されこのイ占刊も々12の記憶回路8に;j12 ”l
:’ll、されてし1う。この結果、次にこの人物が動
いた後、背景が映し出されることになるが、第2の31
1.憶回路8の中には正しい背景の信号が記憶されてい
ないため、予測精度を高めることができない。
との欠点を改良するために背景用のメモリを複数個イ、
つ実施例もある。1つのメモリは例えば671ノーム(
n=6)毎に修正制御全許可し、他の1つのメモリは例
えば極端な例としてn=のとし、市源投入時に1度背景
を書込んだまま保持する方法もある。
第19における切換器255は伝送詩誤り対策及び電流
投入時の装置立上げ用に使用されるものであり、誤り匍
!往1情報送出回路15と合わせて説明する。
誤ジ制御情報送出回路15は第1の記憶回路7において
構成される記憶データの・、01,1テイ情報を供給さ
れ、これを多重回路17を経由して受l1M側に送出す
る。このパリティ情郭は通信の相手夕′14の受信部に
おいて受信され、そこで受信部の1憶回路における記憶
データのte IJティ情報と照合される。霜:源投入
時には送信側の記憶データと受信側の記憶データが異な
っているため・やりティ情報の照合で不一致が生じる。
このため、受信側から送信側に対してパリティ情報の不
一致が生じたため記憶データのりフレッシーを要求する
ディマントリフレッシュ情報を送出する。このディマン
トリフレッシュ情報は通信の相手装置の送信部から送出
され、第1図に示す自装瞥の受信部で受信される。この
ディマントリフレッシュ情報は第1図の1lilJ (
i=’ll情YJA 制別回路32において識別され、
送信部の第1の11.仏回路7、誤り制御情報送出回路
15、及び記憶?Ii1.制御回路25に送出される。
第1の記憶回路7ばこのディマントリフレッシュ情報を
受けた後、次の映飼フレームの開始助点から1フレ一ム
期間は出力を所定の値例えば127/256Vにセット
して所定のフレーム間符号化処理を行う。値をセットさ
れたフレームであることを識別するための情報すなわち
メモリセット情報が誤り制御情報送出回路15から送出
され多重回路17を経由して通信の相手装置の受信部に
おいて受信される。
ここで受信されたメモリセット情報を検出し、この佇、
報に続く1映像フレ一ム期間の間記憶回路の出力を送信
側と同じ所定の値例えば127/256Vにセットして
庖定のフレーム間復号処理を行う。
この結果1フレーム後には送信(14+1の記憶データ
と受信イ11jの記憶データは完全に一致し、以後言し
、憶データの・+ IJティ佇1報の照合も伝送路誤9
が生じない限9不一致は生じない。
このrイマンドリフレッシュの発生間隔を減少させるた
め、伝送される符号化データに対し、誤り訂正符号化・
復号化を行うための回路を設置することも可能である。
本実施例ではディマントリフレッシュを1映像フレ一ム
単位で行う場合について述べたが、所定の大きさのブロ
ック単位で行う場合もある。
また、本実施例では記憶データのセットを1映像フレー
ム期間行う場合について述べたが、1フレームを構成す
る2フイールドの内箱1フィールド期間のみ上述した方
法で記憶データのセットを行い、続く第2フィールド期
間は上記第1〕(−ルドに対する局部復号値を予測値と
して用いるフィールド間符号化方式に切換えて所定の符
号化を行う場合もある。
以上では第1の記憶回路7のセット方法について述べた
が次に第2の記憶回路8のセット方iについて述べる。
この回路のセットは第19図に示した切換器255によ
り行われる。切換器255は、上述したディマントリフ
レッシュにより第1の記憶回路7がセットされる映像フ
レームから開好、し、例えは、う0フレ一ム期間は加算
回路23がら伊、庁舎されるデータを接続する。このこ
とにょ9、す・52の11α憶回路について1l−i送
受間でパリティ情報の1(テ(合を必要としない。
以上の実施例では伝送誤り対策としてディマンドリフ1
ノツシ一方式を用いる場合にっl−’)て述べたが、他
にi、l−): JのH己僻回路7及び第2の記憶回路
8のA「! i:iiデデーを例えば1映像フレーム当
り1ライン分周期的((伝送すると吉により受信側の記
憶回路の内容を強制的(C送信側の内容に一致させる場
合もある。又、その他に、&11の記1、に回路7の記
憶テ゛−夕のみを上述したように周11tJ]的に伝送
し、第2の記1.(冬回路8については所定の一定周期
毎に第1の1j121’、f5回路7のデータな・用い
てセ、卜する拭゛1合もJ)る。
以上送信部lてついて詳細に鮫、明した。受信部につい
ては軛1図に示す(イ4成であり、各部は送信部の<’
、l l;1′X、する各部と逆の機能で動作する。
受信部において、加算回路38により復号されたT−夕
は後処理回路41により所定の処理が行われる。
第21図は後処理回路41の構成の一例であって、41
1は走査変換回路、412は雑音除去回路、413はD
 −TDM及び変調回路である。走査変換回路411は
送信側の走査変換回路603の逆変換を行う。雑音除去
回路412は通常のノイズリジーーサの構成で実現でき
、動き補償符号化のために生じるブロック状の雑音を除
去する。D−TDM及び変調回路413は時分割多重さ
れている輝度−信号Yと色信号CI+02を分離し、C
,、C2信号を時間伸長した後、入力信号と同じ形式す
なわちNTSC(ビンあるいはPAL信号のようなコン
ポジット信号の形式に変換する。その出力はD/A変換
回路42においてディジタル信号からアナログ信号に変
換され、低域フィルタ43において、所定の帯域冗制限
された後ビデオ出力端子44に送出される。
(効 果) 以上説明したように、本発明は、背景を記憶する第2の
記憶回路を設置し、被写体が移動した後に映し出される
背景についても精度良く予測符号化できるようにしたた
め、高能率符号化又は、ビットl/  Fか規定されて
いる曜1合は高品質化を図れる711点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
2図は前処理回路の構成の一例を示す図、第312′l
はTDM fM号のフォーマットとサンプル点の関係を
示す図、rj?: 4図は走査変換回路の入出力信シJ
のフォーマットを表わす図、ム)、5図は最適予測ブロ
ック検出回路の構成を示す図、86図は展開回路の8i
成を示す図、第7図は展開回路の処理動作j!i jす
」のだめの画素配置図、斥8図は展開回路の信号タイム
チャー ト、第9図は予測誤差累算回路の一回路の構成
を示す図、第10図は予測誤差累算回路の信号タイムチ
ャートを示す図、第11図は取直最適ブロック検出回路
の構成を示す図、第12図は垂直最適ブロック検出回路
の信号列を示す図、5IIV13図は水平最適ブロック
検出回路の構成ンーホず図、卯14図は選択回路の構成
を示す図、第15図はアドレス制御回路の構成を示す図
、第16図および第17図は予測誤差処理回路の構成の
一例を示す図、策18図は符号割当回路の構成の一例を
示す図、第19図は記憶制御回路の構成の一例を示す図
、第20図は加算値制御回路の構成を示す図、第21図
は後処理回路の構成の一例を示す図である。 1・・・ビデオ入力端子、2・・・低域フィルタ、3・
・・同期分離回路、4・・・クロック発生回路、5・・
・帥変換回路、6・・・前処理回路、7・・・第1の記
憶回路、8・・・第2の記憶回路、9・・・最適予測ブ
ロック検出回路、10.37.9197.9198,9
207゜9208・・・選択回路、11,133,25
1゜9116〜9128・・・引算回路、12・・・予
測誤差処理回路、13・・・符号割当回路、14・・・
アドレス情報発生回路、15・・・誤シ制御情報送出回
路、16・・・符号化制御情報発生回路、17,135
・・・多重回路、18.30・・・バッファメモリ、1
9・・・伝送りロック発生回路、20・・・フレーム構
成回路、2]。 27・・・ディジタルインタフェース、22・・・デー
タ出力端子、23,38,251,1503,1504
゜9142〜9154・・・加算回路、24.39・・
・背景検出回路、25 、’40・・・記憶制御回路、
26・・・データ入力端子、28・・・クロック再生回
路、29・・・フレーム分解回路、31・・・アドレス
情報識別回路、32・・・制御情報識別回路、33・・
・ワード訴゛別回路、34・・・予測誤差復号回路、3
5・・・第3の記憶回路、36・・・第4の記憶回路、
41・・・後処理回路、43・・・D/A変換回路、4
:3・・・低域フィルタ、44・・・ビデオ出力昂:子
、101〜104・・・メモリ、105・・・アト゛レ
ス制御回路、106.9155〜9180゜9399〜
9202,9209.9210.9212・・・フリツ
プフロツプ、107・・・インバータ、121・・・抑
圧回路、122,125・・・訃半化回路、123・・
・伸J唱回路、124・・直交変換回路、126・・・
直交逆変換回路、131.134・・・符号化回路、]
32・・・遅延回路、252・・・差分識別回路、2・
53・・・加算?ij’、制御回路、255・・・切換
器、411,603゜9 ] 0 :う〜9115・・
・走査変換回路、4−12,602・・A::音l”l
’:去回路、413・・・D−TDM及び変調回路、6
01・・・色分離TDM回路、901・・・展開回路、
902〜914・・・予測誤差累算回路、915〜92
7・・・垂直最適ブロック検出回路、928・・・背景
用予測誤差累算回路、929・・・水平最適ブロック検
出回路、1501.1506’、2531.9196゜
9206・・・カウンタ、15o2・・・乗算回路、1
507゜9211・・・デコーダ、2532・・・AN
D回路、2533゜9129〜9141−ROM、”9
101.9102−7ラインメモリ、9181〜919
3,9203.9204 ・ l−ライステート出力の
フリップフロップ、9194・・・7ザンプル遅延回路
、9195.9205・・・比較回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)送信部において、入力されるアナログビデオ信号
    をディソタル信号に変換するA/D変換回路と、そのA
    /1)変換回路の出力を受けて所定の大きさのブロック
    毎の信号に並べ換えて出力する前処理1’tij路と、
    符月化済みの処理画像を記憶する第1の記憶回路と、背
    景画像を記憶する第2の記憶回路と、前記第1及び第2
    の記憶回路の出力を受けてfj’ll ’4に2前処理
    回路から入力される各ブロック毎の信号に対し最も予測
    誤差の小さいプロ、りである敢適予測グロ、りを検出す
    る最適予測ブロック検出回路と、前記第1及び第2の記
    憶回路の出力を受けて前記最適予測ブロック検出回路に
    より指定されるブロックの信号を選択して出力する選択
    回路と、その選択回路の出力を予測値として前記前処理
    回路の出力から差し引いて予測誤差を出力する引算回路
    と、この予測誤差値を量子化して量子化代表値を出力す
    る予測誤差処理回路と、この量子化代表値を前記選択回
    路の出力に加えて局部復号信号を出力する加算回路と、
    前記量子化代表値を受けて画像の背景を検出する背景検
    出回路と、前記加算回路および第2の記憶回路の出力を
    受は前記背景検出回路の出力によシ背景として指定され
    た領域における第2の記憶回路の内容を補正する記憶制
    御回路と、前記予測誤差処理回路および最適予測ブロッ
    ク検出回路の出力に対し所定の符号を割シ当てる符号割
    当回路と、その符号割当回路の出力に対し画像上の位置
    であるアドレスを指定するアドレス情報発生回路と、前
    記第1及び第2の記憶回路の出力を受けて誤り制御情報
    を送出する誤り制御情報送出回路と、前記アドレス情報
    発生回路や符号割当回路等の出力を時分割多重する多重
    回路と、その多重回路の出力を一旦記憶し伝送路側のク
    ロックで読み出す速度平滑用バッファメモリと、そのバ
    ッファメモリの記憶量を検出し記憶量に応じて符号化モ
    ードを決定し符号化制御情報を発生する符号化制御情報
    発生回路と金含み・ 受1.τ部において、受信したデータを伝送路クロック
    で一旦書込み復号速度で読、み出すバッファメモリと、
    そのバッファメモリの出力から各種制御・In @3.
    を識別する制御情報識別回路と、アドレス情報を識別す
    るアドレス情報識別回路と、最適予測ブロックを表わす
    ワードおよび量子化代表値を表わすワードを識別するワ
    ード識別回路と、そのワl”’ jiiil、別回路の
    出力を受けて予測誤差を復号する予6用誤差俊号回路と
    、復号済みの11家を記憶する−73の記憶回路と、背
    景画@を記憶する第4の記1.0回1賂と、前記第3及
    び第4の記憶回路の出力を受けて前記ワード識別回路の
    出力である最適予測ブロック情報により指定されるブロ
    ックの信号を出力する選択回路と、その辿択回路の出力
    と前記予測誤差イソ号回路の出力を加える加算回路と、
    前記予6111誤差核号回路の出力を受けて画像の背景
    を検出する背景検出回路と、前記加算回路および第4の
    記1.ハ回路の出力を受け、前記背景検出回路の出力に
    より背景として指定された領域における第4の記憶回路
    の内容を補正する記憶制御回路と、前記加算回路の出力
    を受けてデータの並べ換え等を行う後処理回路と、その
    後処理回路の出力であるディジタル信号をアナログ信号
    に変換するVA変換回路とを含み、被写体が動いた後に
    映し出される背景に対して精度良く予測符号化を行うこ
    とを特徴とする動き補償フレーム間符号化装置。   
        ′(2)背景検出回路が、予測誤差処理回路か
    ら供給される値を受け、これが所定の閾値未満の時背景
    と見做し、背景であることを表わす情報をサンプ0ル単
    位に出力するように構成することを特徴とする特許請求
    の範囲第(1)項記載の動き補償フレーム間符号化装置
    。 (3)  背景検出回路が、予測誤差処理回路もしくは
    符号割当回路から供給されるデータ全骨け、所定の大き
    さのゾロツク内の全サンプルの値が所定の閾値未満の時
    背景と見做し、背景であることを表わす情報をブロック
    単位に出力するように構成することを特徴とする特許請
    求の範囲第(1)項記載の動き補償フレーム間符号化装
    置。 (4)K景検出回路が、予測誤差処理回路もしくは符号
    割当回路から供給されるデータを受け、所定の大きさの
    ブロックの内サンプル値が所定の閾値未満となるザング
    ルΩ数が所定の値以上となる時、このブロックを背景と
    見做し、背景であることを表わす情報をブロック単位に
    出力するように構成することを特徴とする特許請求の範
    囲第(1)項記載の動き補償フレーム間符号化装置。 (5)  背景検出回路が、予測誤差処理回路もしくは
    符’i ’ij’J当回路から供給されるデータを受け
    、このデータが所定の複数フレームの間続けて所定の閾
    値未Jdと在る時背景と見做し背景であることを表わす
    情報を出力するように構成することを特徴とする41イ
    I請求の1iil川川第(1)項記載のtl’Q+き補
    償フレーム間符号化装置。 (6)  記憶制御回路に加算回路の出力から第2の記
    1豚回路の出力を引く引算回路を含み、背景検出回1階
    の出力が背景であ゛ること金表わしている場合、1)1
    工^C引界回路の出力の正負に対応して所定の正負の1
    1自ヲ第2の記憶回路の出力に加え、その結果を第2の
    記憶回路に書込むように構成することを特徴とする特許
    請求の範囲第(1)項記載の動き補償フレーム間符号化
    装置。 (7)記憶制御回路による第2の記憶回路の記憶データ
    の修正を所定の周期毎に可能とするように前記記憶制御
    回路を構成することを特徴とする特許請求の範囲第(6
    )項記載の動き補償フレーム間符号化装置。 (8)  第2の記憶回路に複数個のフレームメモリを
    含むことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の
    動き補償フレーム間符号化装置。
JP58068350A 1983-04-20 1983-04-20 動き補償フレ−ム間符号化装置 Granted JPS59194588A (ja)

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