KR100942475B1

KR100942475B1 - 화상 정보 부호화 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100942475B1
Application number: KR1020037009648A
Authority: KR
Inventors: 사토가즈시; 스노하라오사무; 스즈키데루히코; 쿤피터; 야가사키요이치
Original assignee: 소니 주식회사
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2010-02-12
Anticipated expiration: 2022-11-29
Also published as: US20120243617A1; CN1489868A; US7639742B2; US20150085919A1; EP2348739A3; US8989273B2; US8705629B2; EP1353517A4; JP2003169349A; JP3797209B2; US8634472B2; US20120263236A1; WO2003047274A1; EP2348736A3; US8548059B2; US8437402B2; US20090168888A1; EP2348740A2; EP2348738A2; KR100945826B1

Abstract

4 : 2 : 0 포맷의 비월 주사 화상을 입력 신호로 하는 화상 정보 부호화 장치(10)에 있어서, 색차 신호 위상 보정부(22)는 동작 예측 보상 시에 입력 화상 블록과 참조 화상 블록에서 색차 신호의 위상을 일치시키도록, 동작 예측 모드 및 동작 벡터 정보의 수직 성분의 값에 따라, 참조 화상 블록 내의 색차 신호를 적응적으로 위상 시프트한다.

포맷, 비월 주사 화상, 색차 신호, 화상 블록, 위상.

Description

화상 정보 부호화 방법 및 장치 {IMAGE INFORMATION ENCODING METHOD AND ENCODER}

본 발명은 MPEG(Moving Picture Experts Group)나 H. 26x 등과 같이, 이산(離散) 코사인 변환 등의 직교 변환과 동작 보상에 의해 압축된 화상 정보(비트 스트림)를 위성 방송, 케이블 TV 또는 인터넷 등의 네트워크 미디어를 통해 수신할 때에, 또는 광 디스크, 자기 디스크 또는 플래시 메모리 등의 기억 미디어 상에서 처리할 때에 사용되는 화상 정보 부호화 방법 및 그 장치, 화상 정보 복호 방법 및 그 장치, 및 프로그램에 관한 것이다.

본 출원은 일본국에서 2001년 11월 30일 출원된 일본 특허 출원 번호 2001-367867을 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 이 출원은 참조함으로써 본 출원에 원용된다.

근래, 화상 정보를 디지털로서 취급하고, 그 때, 효율이 높은 정보의 전송, 축적을 목적으로 하여, 화상 정보 특유의 용장성(冗長性)을 이용하고, 이산 코사인 변환 등의 직교 변환과 동작 보상에 의해 압축하는 MPEG 등의 방식에 따른 장치가, 방송국 등의 정보 분배, 및 일반 가정에서의 정보 수신 쌍방에서 보급되고 있다.

특히, MPEG2(IS0/IEC 13818-2)는 범용(汎用) 화상 부호화 방식으로서 정의되고 있으며, 비월(飛越) 주사 화상 및 순차 주사 화상의 쌍방, 및 표준 해상도 화상 및 고정세 화상을 망라하는 표준으로, 프로패셔널 용도 및 컨슈머(consumer) 용도의 광범위한 애플리케이션에 앞으로도 이용될 것으로 예상된다. 이 MPEG2 압축 방식을 사용함으로써, 예를 들면 720×480화소를 가지는 표준 해상도의 비월 주사 화상이면 4~8Mbps, 1920×1088화소를 가지는 고해상도의 비월 주사 화상이면 18~22Mbps의 부호량(bit rate)을 할당함으로써, 높은 압축률과 양호한 화질의 실현이 가능하다.

MPEG2는 주로 방송용에 적합한 고화질 부호화를 대상으로 하고 있지만, MPEG1보다 낮은 부호량(bit rate), 즉 보다 높은 압축 비율의 부호화 방식에는 대응하지 못했다. 그러나, 휴대 단말기의 보급에 의해, 앞으로 그와 같은 부호화 방식의 요구가 높아질 것으로 생각되며, 이에 대응하여 MPEG4 부호화 방식의 표준화가 실행되었다. 화상 부호화 방식에 관해서는 1998년 12월에 IS0/IEC 14496-2로서 그 규격이 국제 표준으로 승인되었다.

또한 근래 TV 회의용의 화상 부호화를 당초의 목적으로 하여, H. 26L(ITU-T Q6/16 VCEG)라고 하는 표준의 규격화가 진행되고 있다. H. 26L은 MPEG2나 MPEG4라고 하는 종래의 부호화 방식과 비교하여, 그 부호화, 복호에 의해 많은 연산량이 요구되지만, 보다 높은 부호화 효율이 실현되는 것이 알려져 있다. 또 현재, MPEG4 활동의 일환으로서, 이 H. 26L을 베이스로, H. 26L에서는 서포트되지 않는 기능도 받아 들여, 보다 높은 부호화 효율을 실현하는 표준화가 Joint Model of Enhanced-Compression Video Coding으로서 실행되고 있다.

여기에서, 이산 코사인 변환 또는 카루넨ㆍ뢰베 변환(Karhunen-Loeve transform) 등의 직교 변환과 동작 보상에 의해 화상 압축을 실현하는 화상 정보 부호화 장치의 개략 구성을 도 1에 나타낸다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 화상 정보 부호화 장치(100)는 A/D 변환부(101)와, 화면 순차화 버퍼(102)와, 가산기(103)와, 직교 변환부(104)와, 양자화부(105)와, 가역 부호화부(106)와, 축적 버퍼(107)와, 역(逆)양자화부(108)와, 역직교 변환부(109)와, 프레임 메모리(110)와, 동작 예측ㆍ보상부(111)와, 레이트 제어부(112)에 의해 구성되어 있다.

도 1에서, A/D 변환부(101)는 입력된 화상 신호를 디지털 신호로 변환한다. 그리고, 화면 순차화 버퍼(102)는 이 화상 정보 부호화 장치(10O)로부터 출력되는 화상 압축 정보의 GOP(Group of Pictures) 구조에 따라, 프레임의 순차화를 실행한다. 여기에서, 화면 순차화 버퍼(102)는 인트라(화상 내) 부호화가 실행되는 화상에 관해서는 프레임 전체의 화상 정보를 직교 변환부(104)에 공급한다. 직교 변환부(104)는 화상 정보에 대하여 이산 코사인 변환 또는 카루넨ㆍ뢰베 변환 등의 직교 변환을 실시하고, 변환 계수를 양자화부(105)에 공급한다. 양자화부(105)는 직교 변환부(104)로부터 공급된 변환 계수에 대하여 양자화 처리를 실시한다.

가역(可逆) 부호화부(106)는 양자화된 변환 계수에 대하여 가변 길이 부호화 또는 산술 부호화 등의 가역 부호화를 실시하고, 부호화된 변환 계수를 축적 버퍼(107)에 공급하여 축적시킨다. 이 부호화된 변환 계수는 화상 압축 정보로서 출력된다.

양자화부(105)의 거동은 레이트 제어부(112)에 의해 제어된다. 또 양자화부(105)는 양자화 후의 변환 계수를 역양자화부(108)에 공급하고, 역양자화부(108)는 그 변환 계수를 역양자화한다. 역직교 변환부(109)는 역양자화된 변환 계수에 대하여 역직교 변환 처리를 실시하여 복호 화상 정보를 생성하고, 그 정보를 프레임 메모리(10)에 공급하여 축적시킨다.

한편, 화면 순차화 버퍼(102)는 인터(화상 간) 부호화가 실행되는 화상에 관해서는, 화상 정보를 동작 예측ㆍ보상부(111)에 공급한다. 동작 예측ㆍ보상부(111)는, 동시에 참조되는 화상 정보를 프레임 메모리(10)로부터 픽업하고, 동작 예측ㆍ보상 처리를 실시하여 참조 화상 정보를 생성한다. 동작 예측ㆍ보상부(111)는 이 참조 화상 정보를 가산기(103)에 공급하고, 가산기(103)는 참조 화상 정보를 해당 화상 정보와의 차분(差分) 신호로 변환한다. 또 동작 보상ㆍ예측부(111)는, 동시에 동작 벡터 정보를 가역 부호화부(106)에 공급한다.

가역 부호화부(106)는 그 동작 벡터 정보에 대하여 가변 길이 부호화 또는 산술 부호화 등의 가역 부호화 처리를 실시하여, 화상 압축 정보의 헤더부에 삽입되는 정보를 형성한다. 그리고, 그 밖의 처리에 대해서는, 인트라 부호화가 실시되는 화상 정보와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.

계속해서, 전술한 화상 정보 부호화 장치(100)에 대응하는 화상 정보 복호 장치의 개략 구성을 도 2에 나타낸다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 화상 정보 복호 장치(120)는 축적 버퍼(121)와, 가역 복호부(122)와, 역양자화부(123)와, 역직교 변환부(124)와, 가산기(125)와, 화면 순차화 버퍼(126)와, D/A 변환부(127)와, 동 작 예측ㆍ보상부(128)와, 프레임 메모리(29)에 의해 구성되어 있다.

도 2에서, 축적 버퍼(121)는 입력된 화상 압축 정보를 일시적으로 격납한 후, 가역 복호부(122)에 전송한다. 가역 복호부(122)는 정해진 화상 압축 정보의 포맷에 따라, 화상 압축 정보에 대하여 가변 길이 복호 또는 산술 복호 등의 처리를 실시하고, 양자화된 변환 계수를 역양자화부(123)에 공급한다. 또 가역 복호부(122)는 해당 프레임이 인터 부호화된 것인 경우에는, 화상 압축 정보의 헤더부에 격납된 동작 벡터 정보에 대해서도 복호하고, 그 정보를 동작 예측ㆍ보상부(128)에 공급한다.

역양자화부(123)는 가역 복호부(122)로부터 공급된 양자화 후의 변환 계수를 역양자화하고, 변환 계수를 역직교 변환부(124)에 공급한다. 역직교 변환부(124)는 정해진 화상 압축 정보의 포맷에 따라, 변환 계수에 대하여 역이산 코사인 변환 또는 역카루넨ㆍ뢰베 변환 등의 역직교 변환을 실시한다.

여기에서, 해당 프레임이 인트라 부호화된 것인 경우에는, 역직교 변환 처리가 실시된 화상 정보는 화면 순차화 버퍼(126)에 격납되고, D/A 변환부(127)에서의 D/A 변환 처리 후에 출력된다.

한편, 해당 프레임이 인터 부호화된 것인 경우에는, 가역 복호 처리가 실시된 동작 벡터 정보와 프레임 메모리(29)에 격납된 화상 정보에 따라 참조 화상이 생성되고, 이 참조 화상과 역직교 변환부(124)의 출력이 가산기(125)에서 합성된다. 그리고, 그 밖의 처리에 대해서는, 인트라 부호화된 프레임과 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.

그런데, 화상 신호의 색정보 포맷에서는, YUV 형식이 널리 이용되고 있으며, MPEG2에서는 4 : 2 : 0 포맷이 서포트되어 있다. 도 3에, 화상 신호가 비월 주사에 관한 것인 경우의 휘도 신호와 색차 신호의 위상 관계를 나타낸다. 도 3에 나타낸 바와 같이, MPEG2에서, 제1 필드에서는 색차 신호는 휘도 신호의 샘플링 주기를 1 위상으로 한 경우의 1/4 위상에 존재하고, 제2 필드에서는 휘도 신호의 3/4 위상에 존재한다고 정의되어 있다.

또 MPEG2에서는 필드 동작 예측 보상 모드와 프레임 동작 예측 보상 모드라고 하는 2개의 동작 예측 보상 모드가 정의되어 있다. 이하, 도면을 사용하여 설명한다.

먼저, 프레임 동작 예측 보상 모드를 도 4에 나타낸다. 프레임 동작 예측 보상은 비월 주사에서의 2개의 필드가 합성된 프레임으로 동작 예측 보상을 실행하는 것이며, 휘도 신호는 비월 주사의 16화소×16라인 블록마다 예측된다. 도 4는 1 프레임 떨어진 참조 프레임으로부터 앞방향의 동작 예측 보상을 실행하는 예를 나타낸 것이다. 이 프레임 동작 예측 보상은 비교적 천천히 한 동작이며, 프레임 내의 상관이 높은 채 등속도로 움직이고 있는 경우에 유효한 예측 방식이다.

다음에, 필드 동작 예측 보상 모드를 도 5에 나타낸다. 필드 동작 예측 보상은 필드마다 동작 보상을 실행하는 것이며, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제1 필드에 대해서는 동작 벡터 mv₁, 제2 필드에 대해서는 동작 벡터 mv₂를 사용하여 예측을 실행하고 있다.

또 참조 필드는 제1 필드에서도 되며, 매크로 블록 데이터 내의 motion vertical field select 플래그로 설정된다. 도 5에서는, 제1 필드 및 제2 필드의 어느 쪽에 대해서도 제1 필드가 참조 필드로서 이용되고 있다. 이 필드 동작 보상에서는, 매크로 블록 내의 각 필드별로 예측되기 때문에, 휘도 신호의 경우, 16화소×8라인의 필드 블록 단위로 예측된다.

여기에서, 동작 벡터 정보의 수는 P 픽처[프레임 간 순(順)방향 예측 부호화 화상] 또는 편(片)방향 예측의 B 픽처(프레임 간 쌍방향 보충 부호화 화상)에서는, 1개의 매크로 블록에 대하여 2개 필요하게 된다. 또 쌍방향 예측의 B 픽처에서는, 1개의 매크로 블록에 대하여 4개의 동작 벡터 정보가 필요하게 된다. 이 때문에, 필드 동작 예측 보상에서는, 필드별로 예측함으로써 국소적인 동작이나 가속도적인 동작에 대하여 예측 효율을 높이는 것이 가능한 반면, 동작 벡터 정보가 프레임 동작 예측 보상과 비교하여 2배의 수만큼 필요하게 되기 때문에, 종합적인 부호화 효율이 저하될 가능성이 있다.

또 H. 26L에서는, 높은 부호화 효율을 실현하기 위해, 가변 블록 사이즈에 따른 동작 예측 보상이 실행되고 있다. 현행의 H. 26L은 순차 주사 화상을 입력으로 하고 있지만, 현재, 비월 주사 화상에 대해서도 취급할 수 있도록 표준을 확장하려고 하는 움직임이 있다. 예를 들면, “Core Experiment on Interlaced Video Coding"(VCEG-N85, ITU-T)에 의하면, 현재, 도 6에 나타낸 바와 같은 12종류의 블록 사이즈가 비월 주사 화상에 대하여 정해져 있다.

또한 H. 26L에서는, 1/4 화소 정밀도 또는 1/8 화소 정밀도라고 하는 고정밀 도의 동작 예측 보상 처리가 규정되어 있다. 단, 현재의 경우는, 순차 주사 화상에 대한 처리가 규정되어 있을 뿐이다.

H. 26L에서 정해진 1/4 화소 정밀도의 동작 예측 보상 처리를 도 7에 나타낸다. 1/4 화소 정밀도의 예측화(豫測畵)를 생성하는 데 있어서는, 먼저, 프레임 메모리 내에 격납된 화소치에 따라, 수평 방향, 수직 방향 각각 6tap의 유한 임펄스 응답(FIR: Finite impulse Response) 필터를 사용하여 1/2 화소 정밀도의 화소치를 생성한다. 여기에서, 유한 임펄스 응답(FIR: Finite impulse Response) 필터의 계수로서는, 이하의 식(1)에 나타낸 것이 정해져 있다.

그리고, 생성된 1/2 화소 정밀도의 예측화에 따라, 선형 내삽에 의해 1/4 화소 정밀도의 예측화를 생성한다.

또 H. 26L에서는, 1/8 화소 정밀도의 동작 예측 보상을 실행하기 위해, 다음 식(2)에 나타낸 필터 뱅크가 규정되어 있다.

여기에서, MPEG2 화상 압축 정보에 있어서, 해당 매크로 블록이 프레임 동작 예측 보상 모드이며, 동작 벡터의 수직 방향 성분의 값이 1.0인 경우의 휘도 신호와 색차 신호와의 위상 관계를 도 8에 나타낸다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 색차 신호는 도면 중 삼각으로 나타내는 위상에 화소가 존재해야 하지만, 실제로는 도면 중 사각으로 나타내는 위상에 존재하고 있다. 이와 같은 문제는 동작 벡터의 수직 방향 성분의 값이, …, -3.0, 5.0, 9.0, …의 경우, 즉 4n + 1.0(n은 정수)의 경우에도 생긴다.

또 MPEG2 화상 압축 정보에서, 해당 매크로 블록이 프레임 동작 예측 보상 모드이며, 동작 벡터의 수직 방향 성분의 값이 2.0인 경우의 휘도 신호와 색차 신호와의 위상 관계를 도 9에 나타낸다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 색차 신호는 도면 중 삼각으로 나타내는 위상에 화소가 존재해야 하지만, 실제로는 도면 중 사각으로 나타내는 위상에 존재하고 있다. 이와 같은 문제는 동작 벡터의 수직 방향 성분의 값이 ±2.0, ±6.0, ±10.0…의 경우, 즉 4n + 2.0(n은 정수)의 경우에도 생긴다.

도 9에 나타낸 바와 같은 문제가 생긴 경우, 색차 신호에 관해서는 휘도 신호와 상이한 필드를 참조하게 되기 때문에, 현저한 화질 열화를 초래하게 된다. 이와 같은 문제는 1/2 화소 정밀도의 동작 예측 보상까지 허용되고 있는 MPEG2에서는 그다지 현저하지 않지만, MPEG4나 H. 26L 등의 화상 부호화 방식에 관해서는 1/4 화소 정밀도, 1/8 화소 정밀도의 동작 예측 보상까지 정의되어 있기 때문에, 화질 열화의 큰 요인이 될 가능성이 있다.

이러한 문제는 해당 매크로 블록이 프레임 동작 예측 보상 모드의 경우뿐만 아니라, 필드 예측 모드의 경우에도 존재하고, 또 도 6에 나타낸 바와 같은 가변 블록 사이즈의 동작 보상을 실행하는 경우에도 존재한다.

본 발명은 이와 같은 종래의 실정을 감안하여 제안된 것이며, 입력 신호가 비월 주사 화상인 경우의 동작 예측 보상 처리에 따른 색차 신호의 위상 어긋남을 수정하여, 화상 압축 정보의 출력 화상의 화질을 양호한 것으로 하는 화상 정보 부호화 방법 및 그 장치, 화상 정보 복호 방법 및 그 장치, 및 프로그램을 제공하는 것을 목적으로한다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 화상 정보 부호화 방법은 휘도 성분과 색차 성분을 가지는 입력 화상 신호를 블록화하고, 이 블록 단위로 동작 예측 보상을 실행함으로써 화상 압축 부호화를 실행하는 화상 정보 부호화 방법에 있어서, 상기 동작 예측 보상 시에 입력 화상 블록의 색차 신호와 참조 화상 블록의 색차 신호의 위상을 일치시키도록, 동작 예측 모드 및 동작 벡터 정보의 수직 성분의 값 mv에 따라 상기 참조 화상 블록 내의 색차 신호를 위상 시프트 하는 것이다.

여기에서, 상기 입력 화상 신호는 4 : 2 : 0 포맷의 비월 조작 화상의 신호이며, 상기 동작 예측 모드는 상기 블록을 포함하는 부호화 단위로서의 매크로 블록마다 선택되는 프레임 동작 예측 보상 모드, 필드 동작 예측 보상 모드를 가진다.

이와 같은 화상 정보 부호화 방법에서는, 동작 예측 보상 시에 입력 화상 블록과 참조 화상 블록에서 상기 색차 신호의 위상을 일치시키도록, 동작 예측 모드 및 동작 벡터 정보의 수직 성분의 값 mv에 따라 상기 참조 화상 블록 내의 색차 신호를 위상 시프트함으로써, 색차 신호의 위상 어긋남, 또는 필드 반전에 따른 색차 신호의 화질 열화를 회피한다.

또 전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 화상 정보 부호화 장치는 휘도 성분과 색차 성분을 가지는 입력 화상 신호를 블록화하고, 이 블록 단위로 동작 예측 보상을 실시함으로써 화상 압축 부호화를 실행하는 화상 정보 부호화 장치에 있어서, 상기 동작 예측 보상 시에 동작 예측 모드 및 동작 벡터 정보의 수직 성분의 값 mv에 따라, 입력 화상 블록의 색차 신호와 참조 화상 블록의 색차 신호의 위상을 일치시키도록 상기 참조 화상 블록 내의 색차 신호를 위상 시프트하는 위상 보정 수단을 구비하는 것이다.

이와 같은 화상 정보 부호화 장치는 동작 예측 보상 시에 입력 화상 블록과 참조 화상 블록에서 상기 색차 신호의 위상을 일치시키도록, 동작 예측 모드 및 동작 벡터 정보의 수직 성분의 값 mv에 따라 상기 참조 화상 블록 내의 색차 신호를 위상 시프트함으로써, 색차 신호의 위상 어긋남, 또는 필드 반전에 따른 색차 신호 의 화질 열화를 회피한다.

또 전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 화상 정보 복호 방법은 휘도 성분과 색차 성분을 가지는 입력 화상 신호를 블록화하고, 이 블록 단위로 동작 예측 보상을 실시함으로써 화상 압축 부호화된 부호열에 대하여, 동작 보상을 포함하는 복호 처리를 실행하는 화상 정보 복호 방법에 있어서, 상기 동작 예측 보상 시에 입력 화상 블록과 참조 화상 블록에서 상기 색차 신호의 위상을 일치시키도록, 동작 예측 모드 및 동작 벡터 정보의 수직 성분의 값 mv에 따라 상기 참조 화상 블록 내의 색차 신호가 위상 시프트되어 있는 것이다.

이와 같은 화상 정보 복호 방법에서는, 동작 예측 보상 시에 입력 화상 블록과 참조 화상 블록에서 상기 색차 신호의 위상을 일치시키도록, 동작 예측 모드 및 동작 벡터 정보의 수직 성분의 값 mv에 따라 상기 참조 화상 블록 내의 색차 신호를 위상 시프트함으로써, 색차 신호의 위상 어긋남, 또는 필드 반전에 따른 색차 신호의 화질 열화를 회피한다.

또 전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 화상 정보 복호 장치는 휘도 성분과 색차 성분을 가지는 입력 화상 신호를 블록화하고, 이 블록 단위로 동작 예측 보상을 실시함으로써 화상 압축 부호화된 부호열에 대하여, 동작 보상을 포함 하는 복호 처리를 실행하는 화상 정보 복호 장치에 있어서, 상기 동작 예측 보상 시에 입력 화상 블록과 참조 화상 블록에서 상기 색차 신호의 위상을 일치시키도록, 동작 예측 모드 및 동작 벡터 정보의 수직 성분의 값 mv에 따라 상기 참조 화상 블록 내의 색차 신호가 위상 시프트되어 있는 것이다.

이와 같은 화상 정보 복호 장치는 동작 예측 보상 시에 입력 화상 블록과 참조 화상 블록에서 상기 색차 신호의 위상을 일치시키도록, 동작 예측 모드 및 동작 벡터 정보의 수직 성분의 값 mv에 따라 상기 참조 화상 블록 내의 색차 신호를 위상 시프트함으로써, 색차 신호의 위상 어긋남, 또는 필드 반전에 따른 색차 신호의 화질 열화를 회피한다.

또 전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 프로그램은 컴퓨터에 휘도 성분과 색차 성분을 가지는 입력 화상 신호를 블록화하고, 이 블록 단위로 동작 예측 보상을 실시함으로써 화상 압축 부호화를 행하는 처리를 실행시키기 위한 프로그램에 있어서, 상기 동작 예측 보상 시에 입력 화상 블록과 참조 화상 블록에서 상기 색차 신호의 위상을 일치시키도록, 동작 예측 모드 및 동작 벡터 정보의 수직 성분의 값 mv에 따라 상기 참조 화상 블록 내의 색차 신호를 위상 시프트 하는 것이다.

이와 같은 프로그램은 동작 예측 보상 시에 입력 화상 블록과 참조 화상 블록에서 상기 색차 신호의 위상을 일치시키도록, 동작 예측 모드 및 동작 벡터 정보의 수직 성분의 값 mv에 따라 상기 참조 화상 블록 내의 색차 신호를 위상 시프트함으로써, 색차 신호의 위상 어긋남, 또는 필드 반전에 따른 색차 신호의 화질 열화를 회피한다.

본 발명의 또 다른 목적, 본 발명에 의해 얻어지는 구체적인 이점은 이하에 설명되는 실시예의 설명으로부터 한층 명백해질 것이다.

도 1은 직교 변환과 동작 보상에 의해 화상 압축을 실현하는 종래의 화상 정보 부호화 장치의 개략 구성을 설명하는 도면이다.

도 2는 직교 변환과 동작 보상에 의해 압축된 화상 압축 정보를 복호하는 종래의 화상 정보 복호 장치의 개략 구성을 설명하는 도면이다.

도 3은 화상 신호가 비월 주사의 4 : 2 : 0 포맷인 경우의 휘도 신호 화소와 색차 신호 화소의 위상 관계를 설명하는 도면이다.

도 4는 MPEG2에서의 프레임 동작 예측 보상 모드를 설명하는 도면이다.

도 5는 MPEG2에서의 필드 동작 예측 보상 모드를 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 “Core Experiment on Interlaced Video Coding"(VCEG-N85, ITU-T)에서 정해진, 입력이 비월 주사 화상인 경우에 취할 수 있는 12의 블록 사이즈를 설명하는 도면이다.

도 7은 H. 26L로 정해져 있는 1/4 화소 정밀도의 동작 예측 보상 처리를 설명하는 도면이다.

도 8은 MPEG2 화상 압축 정보에서, 매크로 블록이 프레임 동작 예측 보상 모드이며, 동작 벡터의 수직 방향 성분의 값이 1.0인 경우의 휘도 신호와 색차 신호와의 위상 관계를 설명하는 도면이다.

도 9는 MPEG2화상 압축 정보에서, 매크로 블록이 프레임 동작 예측 보상 모드이며, 동작 벡터의 수직 방향 성분의 값이 2.0인 경우의 휘도 신호와 색차 신호와의 위상 관계를 설명하는 도면이다.

도 10은 본 실시예에서의 화상 정보 부호화 장치의 개략 구성을 설명하는 도면이다.

도 11은 본 실시예에서의 화상 정보 복호화 장치의 개략 구성을 설명하는 도면이다.

도 12는 매크로 블록이 프레임 동작 예측 보상 모드이며, 동작 벡터 정보의 수직 성분이 1.0인 경우의 색차 신호 위상 보정부에서의 동작 원리를 설명하는 도면이다.

도 13은 매크로 블록이 프레임 동작 예측 보상 모드이며, 동작 벡터 정보의 수직 성분이 2.0인 경우의 색차 신호 위상 보정부에서의 동작 원리를 설명하는 도 면이다.

도 14는 매크로 블록이 프레임 동작 예측 보상 모드이며, 동작 벡터 정보의 수직 성분이 3.0인 경우의 색차 신호 위상 보정부에서의 동작 원리를 설명하는 도면이다.

도 15는 매크로 블록이 프레임 동작 예측 보상 모드이며, 동작 벡터 정보의 수직 성분이 정수 화소 정밀도 미만의 정밀도를 가지는 경우의 색차 신호 위상 보정부에서의 동작 원리를 설명하는 도면이다.

도 16은 매크로 블록이 필드 예측 모드이며, 제1 필드를 참조로 하여 제1 필드에 관한 예측화를 생성할 때의 색차 신호 위상 보정부에서의 동작 원리를 설명하는 도면이며, 동작 벡터 정보의 수직 성분이 0 내지 0.75인 경우를 나타낸다.

도 17은 매크로 블록이 필드 예측 모드이며, 제1 필드를 참조로 하여 제1 필드에 관한 예측화를 생성할 때의 색차 신호 위상 보정부에서의 동작 원리를 설명하는 도면이며, 동작 벡터 정보의 수직 성분이 1 내지 1.75인 경우를 나타낸다.

도 18은 매크로 블록이 필드 예측 모드이며, 제2 필드를 참조로 하여 제2 필드에 관한 예측화를 생성할 때의 색차 신호 위상 보정부에서의 동작 원리를 설명하는 도면이며, 동작 벡터 정보의 수직 성분이 0 내지 0.75인 경우를 나타낸다.

도 19는 매크로 블록이 필드 예측 모드이며, 제2 필드를 참조로 하여 제2 필드에 관한 예측화를 생성할 때의 색차 신호 위상 보정부에서의 동작 원리를 설명하는 도면이며, 동작 벡터 정보의 수직 성분이 1 내지 1.75인 경우를 나타낸다.

도 20은 매크로 블록이 필드 예측 모드이며, 제1 필드를 참조로 하여 제2 필 드에 관한 예측화를 생성할 때의 색차 신호 위상 보정부에서의 동작 원리를 설명하는 도면이며, 동작 벡터 정보의 수직 성분이 0 내지 0.75인 경우를 나타낸다.

도 21은 매크로 블록이 필드 예측 모드이며, 제1 필드를 참조로 하여 제2 필드에 관한 예측화를 생성할 때의 색차 신호 위상 보정부에서의 동작 원리를 설명하는 도면이며, 동작 벡터 정보의 수직 성분이 1 내지 1.75인 경우를 나타낸다.

도 22는 매크로 블록이 필드 예측 모드이며, 제2 필드를 참조로 하여 제2 필드에 관한 예측화를 생성할 때의 색차 신호 위상 보정부에서의 동작 원리를 설명하는 도면이며, 동작 벡터 정보의 수직 성분이 0 내지 0.75인 경우를 나타낸다.

도 23은 매크로 블록이 필드 예측 모드이며, 제2 필드를 참조로 하여 제2 필드에 관한 예측화를 생성할 때의 색차 신호 위상 보정부에서의 동작 원리를 설명하는 도면이며, 동작 벡터 정보의 수직 성분이 1 내지 1.75인 경우를 나타낸다.

이하, 본 발명을 적용한 구체적인 실시예에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 이 실시예는 본 발명을, 4 : 2 : 0 포맷의 비월 주사 화상을 입력 신호로 하고, 직교 변환과 동작 예측 보상에 의해 화상 압축을 실현하는 화상 정보 부호화 장치 및 그 화상 압축 정보를 복호하는 화상 정보 복호 장치에 적용한 것이다. 이 화상 정보 부호화 장치 및 화상 정보 복호 장치에서는, 후술하는 바와 같이, 동작 예측 보상 처리에 따른 색차 신호의 위상 어긋남을 수정함으로써, 화상 압축 정보 출력 화상의 화질 열화를 회피할 수 있다.

먼저, 본 실시예에서의 화상 정보 부호화 장치의 개략 구성을 도 10에 나타 낸다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서의 화상 정보 부호화 장치(10)는 A/D 변환부(11)와, 화면 순차화 버퍼(12)와, 가산기(13)와, 직교 변환부(14)와, 양자화부(15)와, 가역 부호화부(16)와, 축적 버퍼(17)와, 역(逆)양자화부(18)와, 역직교 변환부(19)와, 프레임 메모리(20)와, 동작 예측ㆍ보상부(가변 블록 사이즈)(21)와, 색차 신호 위상 보정부(22)와, 레이트 제어부(23)에 의해 구성되어 있다.

도 10에서, A/D 변환부(11)는 입력된 화상 신호를 디지털 신호로 변환한다. 그리고, 화면 순차화 버퍼(12)는 이 화상 정보 부호화 장치(10)로부터 출력되는 화상 압축 정보의 GOP(Group of Pictures) 구조에 따라, 프레임의 순차화를 실행한다. 여기에서, 화면 순차화 버퍼(12)는 인트라(화상 내) 부호화가 실행되는 화상에 관해서는, 프레임 전체의 화상 정보를 직교 변환부(14)에 공급한다. 직교 변환부(14)는 화상 정보에 대하여 이산 코사인 변환 또는 카루넨ㆍ뢰베 변환 등의 직교 변환을 실시하여 변환 계수를 양자화부(15)에 공급한다. 양자화부(15)는 직교 변환부(14)로부터 공급된 변환 계수에 대하여 양자화 처리를 실시한다.

가역 부호화부(16)는 양자화된 변환 계수에 대하여 가변 길이 부호화 또는 산술 부호화 등의 가역 부호화를 실시하고, 부호화된 변환 계수를 축적 버퍼(17)에 공급하여 축적시킨다. 이 부호화된 변환 계수는 화상 압축 정보로서 출력된다.

양자화부(15)의 거동은 레이트 제어부(23)에 의해 제어된다. 또 양자화부(15)는 양자화 후의 변환 계수를 역양자화부(18)에 공급하고, 역양자화부(18)는 그 변환 계수를 역양자화한다. 역직교 변환부(19)는 역양자화된 변환 계수에 대하여 역직교 변환 처리를 실시하여 복호 화상 정보를 생성하고, 그 정보를 프레임 메모리(20)에 공급하여 축적시킨다.

한편, 화면 순차화 버퍼(12)는 인터(화상 간) 부호화가 실행되는 화상에 관해서는, 화상 정보를 동작 예측ㆍ보상부(가변 블록 사이즈)(21)에 공급한다. 동작 예측ㆍ보상부(가변 블록 사이즈)(21)는, 동시에, 참조되는 화상 정보를 프레임 메모리(20)로부터 꺼내, 색차 신호 위상 보정부(22)에서 후술하는 바와 같이 색차 신호의 위상 보정을 실행하면서, 동작 예측ㆍ보상 처리를 실시하여 참조 화상 정보를 생성한다.

동작 예측ㆍ보상부(가변 블록 사이즈)(21)는 이 참조 화상 정보를 가산기(13)에 공급하고, 가산기(13)는 참조 화상 정보를 해당 화상 정보와의 차분 신호로 변환한다. 또 동작 보상ㆍ예측부(가변 블록 사이즈)(21)는, 동시에 동작 벡터 정보를 가역 부호화부(16)에 공급한다.

가역 부호화부(16)는 그 동작 벡터 정보에 대하여 가변 길이 부호화 또는 산술 부호화 등의 가역 부호화 처리를 실시하고, 화상 압축 정보의 헤더부에 삽입되는 정보를 형성한다. 그리고, 그 밖의 처리에 대해서는 인트라 부호화가 실시되는 화상 압축 정보와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.

다음에, 본 실시예에서의 화상 정보 복호 장치의 개략 구성을 도 11에 나타낸다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서의 화상 정보 복호 장치(30)는 축적 버퍼(31)와, 가역 복호부(32)와, 역양자화부(33)와, 역직교 변환부(34)와, 가산기(35)와, 화면 순차화 버퍼(36)와, D/A 변환부(37)와, 동작 예측ㆍ보상부(가변 블 록 사이즈)(38)와, 프레임 메모리(39)와, 색차 신호 위상 보정부(40)에 의해 구성되어 있다.

도 11에서, 축적 버퍼(31)는 입력된 화상 압축 정보를 일시적으로 격납한 후, 가역 복호부(32)에 전송한다. 가역 복호부(32)는 정해진 화상 압축 정보의 포맷에 따라, 화상 압축 정보에 대하여 가변 길이 복호 또는 산술 복호 등의 처리를 실시하고, 양자화된 변환 계수를 역양자화부(33)에 공급한다. 또 가역 복호부(32)는 해당 프레임이 인터 부호화된 것인 경우에는, 화상 압축 정보의 헤더부에 격납된 동작 벡터 정보에 대해서도 복호하고, 그 정보를 동작 예측ㆍ보상부(가변 블록 사이즈)(38)에 공급한다.

역양자화부(33)는 가역 복호부(32)로부터 공급된 양자화 후의 변환 계수를 역양자화하고, 변환 계수를 역직교 변환부(34)에 공급한다. 역직교 변환부(34)는 정해진 화상 압축 정보의 포맷에 따라, 변환 계수에 대하여 역이산 코사인 변환 또는 역카루넨ㆍ뢰베 변환 등의 역직교 변환을 실시한다.

여기에서, 해당 프레임이 인트라 부호화된 것인 경우에는, 역직교 변환부(34)는 역직교 변환 처리 후의 화상 정보를 화면 순차화 버퍼(36)에 공급한다. 화면 순차화 버퍼(36)는 이 화상 정보를 일시적으로 격납한 후, D/A 변환부(37)에 공급한다. D/A 변환부(37)는 이 화상 정보에 대하여 D/A 변환 처리를 실시하여 출력한다.

한편, 해당 프레임이 인터 부호화된 것인 경우에는, 동작 예측ㆍ보상부(가변 블록 사이즈)(38)는 가역 복호 처리가 실시된 동작 벡터 정보와 프레임 메모리(39)에 격납된 화상 정보에 따라, 색차 신호 위상 보정부(40)에서 후술하는 바와 같이 색차 신호의 위상 보정을 실행하면서, 참조 화상을 생성한다. 가산기(35)는 이 참조 화상과 역직교 변환부(34)의 출력을 합성한다. 그리고, 그 밖의 처리에 대해서는, 인트라 부호화된 프레임과 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.

그런데, 전술한 바와 같이, 본 실시예에서의 화상 정보 부호화 장치(10) 및 화상 정보 복호 장치(30)에서는, 각각 색차 신호 위상 보정부(22), 색차 신호 위상 보정부(40)에서, 동작 예측 보상 처리에 따른 색차 신호의 위상 어긋남을 수정하고 있다. 그래서, 이하에서는, 이 위상 어긋남의 수정 방법에 대하여 설명한다. 그리고, 색차 신호 위상 보정부(22)의 동작 원리와, 색차 신호 위상 보정부(40)의 동작 원리는 동일하기 때문에, 이하에서는 색차 신호 위상 보정부(22)의 동작 원리에 대해서만 설명한다.

색차 신호 위상 보정부(22)의 동작 원리는 해당 매크로 블록의 동작 보상 예측 모드와 동작 벡터의 값에 따른 적응 처리를 실행하는 것이다.

먼저, 동작 벡터 정보의 수직 성분이 4n + 1.0(n은 정수)인 경우의 동작 원리를 설명한다. 여기에서는 일례로서 동작 벡터 정보의 수직 성분이 +1.0인 경우의 동작 원리를 도 12에 나타낸다. 그리고, 도 12에서 동그라미는 휘도 신호를 나타내고, 사각은 색차 신호를 나타낸다.

도 12로부터 알 수 있는 바와 같이, 입력 프레임과 참조 프레임에서 색차 신호의 위상을 맞추기 위해서는, 참조 프레임에서의 색차 신호가 도면 중 삼각으로 나타내는 위상에 있을 필요가 있다. 그러나, 프레임 메모리(20)에 격납된 참조 프 레임의 색차 신호는 도면 중 사각으로 나타내는 위상에 있다. 이 때문에, 입력 프레임과 참조 프레임에서 색차 신호의 위상 어긋남이 생겨 화질 열화의 원인이 된다.

그래서, 색차 신호 위상 보정부(22)에서는, 이와 같은 경우, 색차 신호의 샘플링 주기를 1 위상으로 하고, 색차 신호를 필드 단위로 도면 중 사각으로 나타내는 위상으로부터 도면 중 삼각으로 나타내는 위상으로, -1/4 위상 시프트시킨다.

다음에, 동작 벡터 정보의 수직 성분이 4n + 2.0(n는 정수)인 경우의 동작 원리를 설명한다. 여기에서는, 일례로서 동작 벡터의 수직 성분이 +2.0인 경우의 동작 원리를 도 13에 나타낸다.

도 13으로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 경우에도 도 12와 마찬가지로, 입력 프레임과 참조 프레임에서 색차 신호의 위상 어긋남이 생기고 있다. 그래서, 이와 같은 경우, 색차 신호의 샘플링 주기를 1 위상으로 하고, 색차 신호를 필드 단위로 도면 중 사각으로 나타내는 위상으로부터 도면 중 삼각으로 나타내는 위상으로 -1/2 위상 시프트시킨다.

계속해서, 동작 벡터 정보의 수직 성분이 4n + 3.0(n은 정수)인 경우의 동작 원리를 설명한다. 여기에서는, 일례로서 동작 벡터의 수직 성분이 +3.0인 경우의 동작 원리를 도 14에 나타낸다.

도 14로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 경우에도 도 12, 도 13과 마찬가지로, 입력 프레임과 참조 프레임에서 색차 신호의 위상 어긋남이 생기고 있다. 그래서, 이와 같은 경우, 색차 신호의 샘플링 주기를 1 위상으로 하고, 색차 신호를 필드 단위로 도면 중 사각으로 나타내는 위상으로부터 도면 중 삼각으로 나타내는 위상으로, -3/4 위상 시프트시킨다.

그리고, 어느 경우에도, 필드 단위로 위상 시프트를 실행한다. 그 때, 선형 내삽에 의해 시프트 처리를 실행해도 되고, 또 수 tap의 유한 임펄스 응답(FIR: Finite impulse Response) 필터를 사용하여 시프트 처리를 실행해도 된다. 또 정수 화소 정밀도의 동작 벡터가 지시하는 위상에 상당하는 색차 화소를 바탕으로, 정수 이하 정밀도의 동작 벡터가 지시하는 위상에 상당하는 화소치를 한번의 처리로 생성하는 계수를 미리 준비해 두고, 이것을 입력 화소에 실시함으로써, 한번에 시프트 처리를 실행하도록 해도 된다. 이하, 구체적으로 설명한다.

예를 들면, 도 12에서는 이하의 식 (3)을 사용하여 선형 내삽에 의해 색차 신호의 화소치 X를 생성해도 된다.

또 전술한 도 7에 나타난 방법에 따라 화소치 X를 생성해도 된다. 즉, 먼저, 필드 내 보간에 의해, 식(1)에서 정해진 6tap의 유한 임펄스 응답(FIR: Finite impulse Response) 필터를 사용하여, 도면 중 c로 나타난 위상에 상당하는 화소치를 생성한다. 이 c를 사용하여, 이하의 식(4)에 따라 색차 신호의 화소치 X를 생성해도 된다.

또한 일련의 처리에 상당하는 필터 계수를 미리 준비해 두고, 전술한 바와 같이 도면 중 c로 나타난 위상에 상당하는 화소치를 생성 하지 않고, 일단(一段)의 필터 처리로 도면 중 a로 나타난 위상에 상당하는 화소치와 도면 중 b로 나타난 위상에 상당하는 화소치로부터 색차 신호의 화소치 X를 생성해도 된다.

또 이하의 식(5)에 나타내는 유한 임펄스 응답(FIR: Finite impulse Response) 필터 계수를 사용하여 색차 신호의 화소치 X를 생성할 수도 있다.

또 도 13에서는, 이하의 식(6)을 사용하여 선형 내삽에 의해 색차 신호의 화소치 X를 생성해도 된다.

또한 전술한 식(1)에서 정해진 6tap의 유한 임펄스 응답(FIR: Finite impulse Response) 필터를 사용하여 색차 신호의 화소치 X를 생성해도 된다.

또 이하의 식(7)에 나타내는 유한 임펄스 응답(FIR: Finite impulse Response) 필터 계수를 사용하여 색차 신호의 화소치 X를 생성할 수도 있다.

또 도 14에서는, 이하의 식(8)을 사용하여 선형 내삽에 의해 색차 신호의 화소치 X를 생성해도 된다.

또 전술한 도 7에 나타난 방법에 따라 화소치 X를 생성해도 된다. 즉, 먼저, 필드 내 보간에 의해, 식(1)에서 정해진 6tap의 유한 임펄스 응답(FIR: Finite impulse Response) 필터를 사용하여, 도면 중 c로 나타난 위상에 상당하는 화소치를 생성한다. 이 c를 사용하여, 이하의 식(9)에 따라 색차 신호의 화소치 X를 생성해도 된다.

또한 이하의 식(10)에 나타내는 유한 임펄스 응답(FIR: Finite impulse Response) 필터 계수를 사용하여 색차 신호의 화소치 X를 생성할 수도 있다.

다음에, 해당 매크로 블록의 동작 예측 보상 모드가 프레임 동작 보상 예측 모드이며, 동작 벡터 정보의 수직 성분이 정수 화소 이하의 정밀도를 가지는 경우의 색차 신호 위상 보정부(22)의 동작 원리를 도 15를 사용하여 설명한다. 도 15에서, 흰색 사각은 동작 벡터 정보의 수직 성분이 0.0인 경우의 색차 신호의 위상을 나타내고, 흰색 삼각은 동작 벡터 정보의 수직 성분이 1.0인 경우의 색차 신호의 위상을 나타낸다.

색차 신호 위상 보정부(22)는 이와 같은 경우, 도면 중 a로 나타난 위상에 상당하는 화소치와 도면 중 b로 나타난 위상에 상당하는 화소치에 따라, 동작 벡터 정보의 수직 성분 0.5에 대한 색차 신호의 화소치 x를 생성한다. 여기에서, 도면 중 a는 프레임 메모리 중에 격납되어 있는 색차 신호의 위상을 나타내고, 도면 중 b는 도 14에 나타낸 처리에 의해 생성된 색차 신호의 위상을 나타낸다.

또 1/2 화소 정밀도의 위상을 가지는 화소치 x에 한정되지 않고, 1/4 화소 정밀도의 위상을 가지는 도면 중 y₁, y₂로 나타내는 색차 신호의 화소치를 생성할 수도 있다.

구체적으로는, 이하의 식(11) 내지 식(13)을 사용하여 선형 내삽에 의해 색 차 신호의 화소치 x, y₁, y₂를 생성할 수 있다.

또 전술한 식(1)에 정해진 유한 임펄스 응답(FIR: Finite impulse Response) 필터를 사용하여 필드 간 보간에 의해 색차 신호의 화소치 x를 생성하고, 화소치 y₁ 및 화소치 y₂를 이하의 식(14) 및 식(15)에 따라 생성해도 된다.

또한 이하의 식(16)에 나타내는 유한 임펄스 응답(FIR: Finite impulse Response) 필터 계수를 사용하여 색차 신호의 화소치 y₁, X, y₂를 각각 생성해도 된다.

계속해서, 해당 매크로 블록이 필드 예측 모드인 경우, 색차 신호 위상 보정부(22)의 동작 원리를 도 16 내지 도 23을 사용하여 설명한다. 이하, 동작 벡터 정보의 수직 성분 mv의 값을 0 내지 2의 범위로 구분짓고 생각하기로 하지만, 그 밖의 범위에 관해서도 동일하다. 또 도 16내지 도 23의 도면은 1/4 화소 정밀도를 설명하는 도면으로 되어 있지만, 1/8 화소 정밀도 이상의 보다 높은 정밀도로 확장하는 것도 가능하다.

먼저, 제1 필드를 참조하여 제1 필드의 예측화를 생성하는 경우의 예를 도 16 및 도 17에 나타낸다. 여기에서, 도 16은 동작 벡터 정보의 수직 성분 mv의 값이 0 내지 0.75인 경우의 예이며, 도 17은 동작 벡터 정보의 수직 성분 mv의 값이 1 내지 1.75인 경우의 예이다.

도 16 및 도 17로부터 알 수 있는 바와 같이, 어느 경우도 mv/2의 위상 시프트를 색차 신호에 실시할 필요가 있다.

다음에, 제2 필드를 참조하여 제1 필드의 예측화를 생성하는 경우의 예를 도 18 및 도 19에 나타낸다. 여기에서, 도 18은 동작 벡터 정보의 수직 성분 mv의 값이 0 내지 0.75인 경우의 예이며, 도 19는 동작 벡터 정보의 수직 성분 mv의 값이 1 내지 1.75인 경우의 예이다.

도 18 및 도 19로부터 알 수 있는 바와 같이, 어느 경우도 (mv/2 - 1/4)의 위상 시프트를 색차 신호에 실시할 필요가 있다. 예를 들면, mv = 0.25의 예에서는, +1/8(= 0.25 * 1/2 - 1/4)의 위상 시프트를 색차 신호에 실시할 필요가 있다.

계속해서, 제1 필드를 참조하여 제2 필드의 예측화를 생성하는 경우의 예를 도 20 및 도 21에 나타낸다. 여기에서, 도 20은 동작 벡터 정보의 수직 성분 mv의 값이 0 내지 0.75인 경우의 예이며, 도 21은 동작 벡터 정보의 수직 성분 mv의 값이 1 내지 1.75인 경우의 예이다.

도 20 및 도 21로부터 알 수 있는 바와 같이, 어느 경우도 (mv/2 + 1/4)의 위상 시프트를 색차 신호에 실시할 필요가 있다. 예를 들면, mV = 0.25의 예에서는, +3/8(= 0.25 * 1/2 + 1/4)의 위상 시프트를 색차 신호에 실시할 필요가 있다.

마지막으로, 제2 필드를 참조하여 제2 필드의 예측화를 생성하는 경우의 예를 도 22 및 도 23에 나타낸다. 여기에서, 도 22는 동작 벡터 정보의 수직 성분 mv의 값이 0 내지 0.75인 경우의 예이며, 도 23은 동작 벡터 정보의 수직 성분 mv의 값이 1 내지 1.75인 경우의 예이다.

도 22 및 도 23으로부터 알 수 있는 바와 같이, 어느 경우도 mv/2의 위상 시프트를 색차 신호에 실시할 필요가 있다.

즉, 참조 필드와 입력 필드가 상이한 경우, 색차 신호에 관해서는, 휘도 신호와 상이한 위상 시프트를 실시할 필요가 있다. 예를 들면, 제2 필드를 참조하여 제1 필드의 예측화를 생성하는 경우에는, -1/4 위상만큼 더욱 위상 시프트시키면 되고, 제1 필드를 참조하여 제2 필드의 예측화를 생성하는 경우에는, +1/4 위상만큼 더욱 위상 시프트시키면 된다.

그리고, 어느 경우에도, 필드 내 보간에 의해 위상 시프트를 실행한다. 그 때, 선형 내삽에 의해 위상 시프트 처리를 실행해도 되고, 또 수 tap의 유한 임펄스 응답(FIR: Finite impulse Response) 필터를 사용하여 위상 시프트 처리를 실행해도 된다. 여기에서, 유한 임펄스 응답(FIR: Finite impulse Response) 필터 계수로서는, 출력되는 색차 신호의 위상에 따라, 전술한 식(2)에서 정해진 계수를 사용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는, 4 : 2 : 0 포맷의 비월 주사 화상을 압축 하는 화상 정보 부호화 장치(10) 및 압축된 화상 정보를 복호하는 화상 정보 복호 장치(30)에 있어서, 색차 신호의 수직 방향 위상을 동작 벡터 정보의 수직 성분의 값과 동작 예측 모드에 따라 적응적으로 시프트시킴으로써, 색차 신호의 위상 어긋남에 기인하는 화질 열화를 회피하는 것이 가능해진다.

그리고, 본 발명은 도면을 참조하여 설명한 전술한 실시예에 한정되지 않고, 첨부한 청구의 범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 여러 가지의 변경, 치환 또는 그 동일한 것을 실행할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 명백하다.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 동작 예측 보상 시에 입력 화상 블록과 참조 화상 블록에서 색차 신호의 위상을 일치시키도록, 동작 예측 모드 및 동작 벡터 정보의 수직 성분의 값 mv에 따라 상기 참조 화상 블록 내의 색차 신호를 위상 시프트함으로써, 색차 신호의 위상 어긋남, 또는 필드 반전에 따른 색차 신호의 화질 열화를 회피할 수 있다.

Claims

휘도(輝度) 성분과 색차(色差) 성분을 가지는 입력 화상 신호를 블록화하고, 상기 블록 단위로 동작 예측 보상을 실시함으로써 화상 압축 부호화를 실행하는 화상 정보 부호화 방법에 있어서,

상기 동작 예측 보상 시에, 입력 화상 블록의 색차 신호와 참조 화상 블록의 색차 신호의 위상을 일치시키도록, 동작 예측 모드 및 동작 벡터 정보의 수직 성분의 값 mv에 따라 상기 참조 화상 블록 내의 색차 신호를 위상 시프트하는 것을 특징으로 하는 화상 정보 부호화 방법.
제1항에 있어서,

상기 입력 화상 신호는 4 : 2 : 0 포맷의 비월(飛越) 조작 화상 신호이며, 상기 동작 예측 모드는 상기 블록을 포함하는 부호화 단위로서의 매크로 블록마다 선택되는 프레임 동작 예측 보상 모드, 필드 동작 예측 보상 모드를 가지는 것을 특징으로 하는 화상 정보 부호화 방법.
제2항에 있어서,

상기 동작 예측 모드가 프레임 동작 예측 보상 모드이며, 상기 동작 벡터 정보의 수직 성분의 값 mv가 정수치(整數値)인 경우에, 필드 내 보간(補間)에 의해 상기 위상 시프트를 실행하는 것을 특징으로 하는 화상 정보 부호화 방법.
제3항에 있어서,

상기 동작 벡터 정보의 수직 성분의 값 mv가 4n + 1.0(n은 정수)인 경우에는 상기 색차 신호를 -1/4 위상 시프트하고, 상기 값 mv가 4n + 2.0(n은 정수)인 경우에는 상기 색차 신호를 -1/2 위상 시프트하고, 상기 값 mv가 4n + 3.0(n은 정수)인 경우에는 상기 색차 신호를 -3/4 위상 시프트하는 것을 특징으로 하는 화상 정보 부호화 방법.
제4항에 있어서,

상기 -1/4, -1/2, -3/4 위상 시프트를 선형 내삽(線形內揷)에 의해 실행하는 것을 특징으로 하는 화상 정보 부호화 방법.
제4항에 있어서,

상기 -1/2 위상 시프트는 복수 탭(tap)의 유한 임펄스 응답(FIR: Finite impulse Response) 필터를 사용하여 실행하고, 상기 -1/4, -3/4 위상 시프트는 상기 유한 임펄스 응답(FIR: Finite impulse Response) 필터에 의해 생성된 -1/2 위상의 색차 신호와 상기 입력 화상 신호 중의 색차 신호와의 선형 내삽에 의해 실행하는 것을 특징으로 하는 화상 정보 부호화 방법.
제6항에 있어서,

상기 유한 임펄스 응답(FIR: Finite impulse Response) 필터로서 각 필터 계수가

{1, -5, 20, 20, -5, 1}/32

인 6탭의 유한 임펄스 응답(FIR: Finite impulse Response) 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 화상 정보 부호화 방법.
제4항에 있어서,

상기 -1/4, -1/2, -3/4 위상 시프트를 복수 탭의 유한 임펄스 응답(FIR: Finite impulse Response) 필터를 사용하여 실행하는 것을 특징으로 하는 화상 정보 부호화 방법.
제8항에 있어서,

상기 -1/4, -1/2, -3/4 위상 시프트에 사용하는 상기 유한 임펄스 응답(FIR: Finite impulse Response) 필터로서, 각 필터 계수가 각각

{-3, 12, -37, 229, 71, -21, 6, -1}/256

{-3, 12, -39, 158, 158, -39, 12, -3}/256

{-1, 6, -21, 71, 229, -37, 12, -3}/256

인 8탭의 유한 임펄스 응답(FIR: Finite impulse Response) 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 화상 정보 부호화 방법.
제2항에 있어서,

상기 동작 예측 모드가 프레임 동작 예측 보상 모드이며, 상기 동작 벡터 정보의 수직 성분의 값 mv가 정수치 이하의 정밀도를 가지는 경우에, 상기 값 mv 근방의 정수치를 동작 벡터 정보의 수직 성분으로 하는 위치의 화소 색차 신호에 대하여 상기 위상 시프트를 실행하고, 얻어진 색차 신호에 따라 필드 간 보간에 의해 상기 값 mv를 동작 벡터 정보의 수직 성분으로 하는 화소의 색차 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 화상 정보 부호화 방법.
제10항에 있어서,

상기 값 mv 근방의 정수치를 동작 벡터 정보의 수직 성분으로 하는 위치의 화소 색차 신호에 대한 상기 위상 시프트를 필드 내 보간에 의해 실행하고, 상기 정수치가 4n + 1.0(n은 정수)인 경우에는 상기 색차 신호를 -1/4 위상 시프트하고, 상기 정수치가 4n + 2.0(n은 정수)인 경우에는 상기 색차 신호를 -1/2 위상 시프트하고, 상기 정수치가 4n + 3.0(n은 정수)인 경우에는 상기 색차 신호를 -3/4 위상 시프트하는 것을 특징으로 하는 화상 정보 부호화 방법.
제11항에 있어서,

상기 -1/2 위상 시프트는 복수 탭의 유한 임펄스 응답(FIR: Finite impulse Response) 필터를 사용하여 실행하고, 상기 -1/4, -3/4 위상 시프트는 상기 유한 임펄스 응답(FIR: Finite impulse Response) 필터에 의해 생성된 -1/2 위상의 색차 신호와 상기 입력 화상 신호 중의 색차 신호와의 선형 내삽에 의해 실행하는 것을 특징으로 하는 화상 정보 부호화 방법.
제2항에 있어서,

상기 동작 예측 모드가 필드 동작 예측 보상 모드이며, 1 프레임을 구성하는 제1, 제2 필드에 대하여 참조 화상에서의 필드와, 입력 화상에서의 필드가 동일한 경우에, 상기 동작 벡터 정보의 수직 성분의 값 mv의 1/2만큼 상기 색차 신호를 위상 시프트하고, 참조 화상이 제2 필드이며, 입력 화상이 제1 필드인 경우에, mv/2 -1/4만큼 상기 색차 신호를 위상 시프트하고, 참조 화상이 제1 필드이며, 입력 화상이 제2 필드인 경우에, mv/2 + 1/4만큼 상기 색차 신호를 위상 시프트하는 것을 특징으로 하는 화상 정보 부호화 방법.
제13항에 있어서,

상기 위상 시프트를 필드 내 보간에 의해 실행하는 것을 특징으로 하는 화상 정보 부호화 방법.
제1항에 있어서,

상기 위상 시프트를 8탭의 유한 임펄스 응답(FIR: Finite impulse Response) 필터를 사용하여 실행하고, 상기 유한 임펄스 응답(FIR: Finite impulse Response) 필터의 각 필터 계수로서,

1 : 1

1/8 : {-3, 12, -37, 485, 71, -21, 6, -1}/512

2/8 : {-3, 12, -37, 229, 71, -21, 6, -1}/256

3/8 : {-6, 24, -76, 387, 229, -60, 18, -4}/512

4/8 : {-3, 12, -39, 158, 158, -39, 12, -3}/256

5/8 : {-4, 18, -60, 229, 387, -76, 24, -6}/512

6/8 : {-1, 6, -21, 71, 229, -37, 12, -3}/256

7/8 : {-1, 6, -21, 71, 485, -37, 12, -3}/512

를 사용하는 것을 특징으로 하는 화상 정보 부호화 방법.
휘도 성분과 색차 성분을 가지는 입력 화상 신호를 블록화하고, 상기 블록 단위로 동작 예측 보상을 실시함으로써 화상 압축 부호화를 실행하는 화상 정보 부호화 장치에 있어서,

상기 동작 예측 보상 시에, 동작 예측 모드 및 동작 벡터 정보의 수직 성분의 값 mv에 따라, 입력 화상 블록의 색차 신호와 참조 화상 블록의 색차 신호의 위상을 일치시키도록, 상기 참조 화상 블록 내의 색차 신호를 위상 시프트하는 위상 보정 수단

을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 정보 부호화 장치.
제16항에 있어서,

상기 입력 화상 신호는 4 : 2 : 0 포맷의 비월 조작 화상 신호이며, 상기 동작 예측 모드는 상기 블록을 포함하는 부호화 단위로서의 매크로 블록마다 선택되는 프레임 동작 예측 보상 모드, 필드 동작 예측 보상 모드를 가지는 것을 특징으로 하는 화상 정보 부호화 장치.
제17항에 있어서,

상기 동작 예측 모드가 프레임 동작 예측 보상 모드이며, 상기 동작 벡터 정 보의 수직 성분의 값 mv가 정수치인 경우에, 필드 내 보간에 의해 상기 위상 시프트를 실행하고, 상기 동작 벡터 정보의 수직 성분의 값 mv가 4n + 1.0(n은 정수)인 경우에는 상기 색차 신호를 -1/4 위상 시프트하고, 상기 값 mv가 4n + 2.0(n은 정수)인 경우에는 상기 색차 신호를 -1/2 위상 시프트하고, 상기 값 mv가 4n + 3.0(n은 정수)인 경우에는 상기 색차 신호를 -3/4 위상 시프트하는 것을 특징으로 하는 화상 정보 부호화 장치.
제17항에 있어서,

상기 동작 예측 모드가 필드 동작 예측 보상 모드이며, 1 프레임을 구성하는 제1, 제2 필드에 대하여 참조 화상에서의 필드와, 입력 화상에서의 필드가 동일한 경우에, 상기 동작 벡터 정보의 수직 성분의 값 mv의 1/2만큼 상기 색차 신호를 위상 시프트하고, 참조 화상이 제2 필드이며, 입력 화상이 제1 필드인 경우에, mv/2 -1/4만큼 상기 색차 신호를 위상 시프트하고, 참조 화상이 제1 필드이며, 입력 화상이 제2 필드인 경우에, mv/2 + 1/4만큼 상기 색차 신호를 위상 시프트하는 것을 특징으로 하는 화상 정보 부호화 장치.
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컴퓨터에 휘도 성분과 색차 성분을 가지는 입력 화상 신호를 블록화하고, 상기 블록 단위로 동작 예측 보상을 실시함으로써 화상 압축 부호화를 행하는 처리를 실행시키기 위한 프로그램이 기록된, 컴퓨터로 재생가능한 매체에 있어서,

상기 동작 예측 보상 시에, 입력 화상 블록의 색차 신호와 참조 화상 블록의 색차 신호의 위상을 일치시키도록, 동작 예측 모드 및 동작 벡터 정보의 수직 성분의 값 mv에 따라, 상기 참조 화상 블록 내의 색차 신호를 위상 시프트하는 것을 특징으로 하는 프로그램이 기록된, 컴퓨터로 재생가능한 매체.
제28항에 있어서,

상기 입력 화상 신호는 4 : 2 : 0 포맷의 비월 조작 화상 신호이며, 상기 동작 예측 모드는 상기 블록을 포함하는 부호화 단위로서의 매크로 블록마다 선택되는 프레임 동작 예측 보상 모드, 필드 동작 예측 보상 모드를 가지는 것을 특징으로 하는 프로그램이 기록된, 컴퓨터로 재생가능한 매체.
제29항에 있어서,

상기 동작 예측 모드가 프레임 동작 예측 보상 모드이며, 상기 동작 벡터 정보의 수직 성분의 값 mv가 정수치인 경우에, 필드 내 보간에 의해 상기 위상 시프트를 실행하고, 상기 동작 벡터 정보의 수직 성분의 값 mv가 4n + 1.0(n은 정수)인 경우에는 상기 색차 신호를 -1/4 위상 시프트하고, 상기 값 mv가 4n + 2.0(n은 정수)인 경우에는 상기 색차 신호를 -1/2 위상 시프트하고, 상기 값 mv가 4n + 3.0(n은 정수)인 경우에는 상기 색차 신호를 -3/4 위상 시프트하는 것을 특징으로 하는 프로그램이 기록된, 컴퓨터로 재생가능한 매체.
제29항에 있어서,

상기 동작 예측 모드가 필드 동작 예측 보상 모드이며, 1 프레임을 구성하는 제1, 제2 필드에 대하여 참조 화상에서의 필드와, 입력 화상에서의 필드가 동일한 경우에, 상기 동작 벡터 정보의 수직 성분의 값 mv의 1/2만큼 상기 색차 신호를 위상 시프트하고, 참조 화상이 제2 필드이며, 입력 화상이 제1 필드인 경우에, mv/2 -1/4만큼 상기 색차 신호를 위상 시프트하고, 참조 화상이 제1 필드이며, 입력 화상이 제2 필드인 경우에, mv/2 + 1/4만큼 상기 색차 신호를 위상 시프트하는 것을 특징으로 하는 프로그램이 기록된, 컴퓨터로 재생가능한 매체.