KR101736015B1 - 화상 처리 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 적은 제어 정보로, 정밀도가 높은 예측 화상을 생성할 수 있는 화상 처리 장치 및 방법에 관한 것이다. 움직임 보상 회로(51)는, 예측 모드 결정 회로(41)로부터 공급되는 움직임 벡터를 사용하여, 일부 참조 프레임에서 예측 화상에 대응하는 매크로 블록을 특정하고, 그 화상을 프레임 메모리(19)로부터 판독하여, 움직임 보상 화상으로서 추출한다. 움직임 예측 회로(52)는, 나머지의 참조 프레임 중 적어도 1매 이상의 참조 프레임을 프레임 메모리(122)로부터 판독하고, 각 프레임에서, 움직임 보상 회로(51)로부터 공급된 움직임 보상 화상(MC0)의 움직임 예측을 행하여, 움직임 보상 화상(MC0)에 일치 또는 근사한 매크로 블록의 화상을 프레임 메모리(122)로부터 판독하여, 움직임 보상 화상으로서 추출한다. 본 발명은, 예를 들어 부호화 장치 및 복호 장치에 적용할 수 있다.

Description

화상 처리 장치 및 방법{IMAGE PROCESSING DEVICE AND METHOD}

본 발명은, 화상 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 처리 부담을 크게 하지 않고, 정밀도가 높은 예측 화상을 생성할 수 있도록 한 화상 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.

종래, MPEG(Moving Picture Experts Group), H.26x 등의, 움직임 보상과, 이산 코사인 변환, 카루넨 루베 변환 또는 웨이브렛 변환 등의 직교 변환을 사용한 부호화 방식이, 동화상을 취급하는 경우의 부호화 방식으로서 일반적으로 이용되고 있다. 이들 동화상 부호화 방식에 있어서는, 부호화의 대상으로 되는 입력의 화상 신호가 갖는 특성 중, 공간 방향 및 시간 방향의 상관을 이용함으로써 부호량의 삭감이 도모되고 있다.

예를 들어, H.264에 있어서는, 시간 방향의 상관을 이용하여, 프레임간 예측(인터 예측)의 대상으로 되는 프레임인 인터 프레임을 생성할 때에, 한쪽 방향 예측 혹은 쌍방향 예측이 사용된다. 프레임간 예측은, 다른 시각의 프레임에 기초하여 예측 화상을 생성하는 것이다.

도 1은, 한쪽 방향 예측의 예를 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 부호화 대상으로 되어 있는 현재 시각의 프레임인 부호화 프레임(P0)을 한쪽 방향 예측에 의해 생성하는 경우, 현재 시각보다 시간적으로 과거 또는 미래의 시각에서의 부호화 완료된 프레임을 참조 프레임으로 하여 움직임 보상이 행해진다. 시간 방향의 상관을 이용하여, 예측 화상과 실제의 화상의 잔차를 부호화함으로써, 부호량을 삭감하는 것이 가능하게 된다. 참조 프레임을 지정하는 정보와 그 참조 프레임의 참조처의 위치를 지정하는 정보로서, 각각 참조 프레임 정보와 움직임 벡터가 사용되어, 이들 정보가 부호화측으로부터 복호측에 전송된다.

여기서, 참조 프레임의 매수는 1매로 한정되지 않는다. 예를 들어, H.264에 있어서는 복수매의 프레임을 참조 프레임으로 하는 것이 가능하게 되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 부호화 프레임(P0)에 시간적으로 가까운 순서대로 2매의 프레임을 참조 프레임(R0, R1)으로 한 경우, 참조 프레임(R0 또는 R1)의 임의의 화소의 화소값으로부터, 부호화 프레임(P0) 내의 임의의 매크로 블록의 화소값을 예측할 수 있다.

도 1의 각각의 프레임의 내측에 도시된 프레임은 매크로 블록을 나타낸다. 예측 대상으로 하고 있는 부호화 프레임(P0)의 매크로 블록을 매크로 블록(MBP0)으로 하면, 이 매크로 블록(MBP0)에 대응하는 참조 프레임(R0)의 매크로 블록은 움직임 벡터(MV0)에 의해 지정되는 매크로 블록(MBR0)으로 된다. 또한, 참조 프레임(R1)의 매크로 블록은 움직임 벡터(MV1)에 의해 지정되는 매크로 블록(MBR1)으로 된다.

매크로 블록(MBR0, MBR1)의 화소값(움직임 보상 화상의 화소값)을 MC0(i, j), MC1(i, j)로 하면, 한쪽 방향 예측에 있어서는 어느 한쪽의 움직임 보상 화상의 화소값이 예측 화상의 화소값으로서 사용되기 때문에, 예측 화상(Pred(i, j))은 하기 수학식 1에 의해 표현된다. (i, j)는 매크로 블록 내에서의 화소의 상대 위치를 나타내고, 0≤i≤16, 0≤j≤16으로 된다. 수학식 1에 있어서의 「||」은 MC0(i, j)와 MC1(i, j) 중 어느 한 값을 취하는 것을 나타낸다.

또한, 16×16 화소 중 1개의 매크로 블록을 16×8 화소 등의 크기로 더 가늘게 블록 분할하고, 분할한 블록마다, 다른 참조 프레임을 참조처로 하여 움직임 보상을 행하는 것도 가능하게 되어 있다. 정수 정밀도의 움직임 벡터가 아니고, 소수 정밀도의 움직임 벡터를 전송하고, 규격으로 정해진 FIR 필터를 사용하여 보간함으로써, 대응하는 참조처의 위치의 주변의 화소의 화소값을 움직임 보상에 사용하는 것도 가능하게 되어 있다.

도 2는, 쌍방향 예측의 예를 나타내는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 부호화 대상으로 되어 있는 현재 시각의 프레임인 부호화 프레임(B0)을 쌍방향 예측에 의해 생성하는 경우, 현재 시각보다 시간적으로 과거 및 미래의 시각에서의 부호화 완료된 프레임을 참조 프레임으로 하여 움직임 보상이 행해진다. 부호화 완료된 복수매의 프레임을 참조 프레임으로 하고, 그들과의 상관을 이용하여 예측 화상과 실제의 화상의 잔차를 부호화함으로써 부호량을 삭감하는 것이 가능하게 된다. H.264에 있어서는, 과거의 복수매의 프레임과 미래의 복수매의 프레임을 참조 프레임으로 하는 것도 가능하게 되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 부호화 프레임(B0)을 기준으로 하여 과거와 미래의 프레임을 1매씩 참조 프레임(L0, L1)으로 한 경우, 참조 프레임(L0, L1)의 임의의 화소의 화소값으로부터, 부호화 프레임(B0) 내의 임의의 매크로 블록의 화소값을 예측할 수 있다.

도 2의 예에 있어서는, 부호화 프레임(B0)의 매크로 블록(MBB0)에 대응하는 참조 프레임(L0)의 매크로 블록은 움직임 벡터(MV0)에 의해 지정되는 매크로 블록(MBL0)으로 되어 있다. 또한, 부호화 프레임(B0)의 매크로 블록(MBB0)에 대응하는 참조 프레임(L1)의 매크로 블록은 움직임 벡터(MV1)에 의해 지정되는 매크로 블록(MBL1)으로 되어 있다.

매크로 블록(MBL0, MBL1)의 화소값을 각각 MC0(i, j), MC1(i, j)로 하면, 예측 화상(Pred(i, j))의 화소값(Pred(i, j))은, 하기 수학식 2로 표현한 바와 같이 그들 평균값으로서 구해진다.

이상과 같은 한쪽 방향 예측을 사용한 움직임 보상에 있어서는, 움직임 벡터의 정밀도를 올리거나, 매크로 블록의 크기를 가늘게 하거나 하여 예측 화상의 정밀도를 향상시키고, 실제의 화상의 잔차를 저감시킴으로써 부호화 효율의 향상을 도모하도록 하고 있었다.

또한, 쌍방향 예측을 사용한 움직임 보상에 있어서는, 시간적으로 가까이에 있는 참조 프레임의 화소의 화소값의 평균을 예측 화상의 화소의 화소값으로서 사용함으로써, 확률적으로 보아도 예측 잔차를 안정되게 저감시키는 것을 실현할 수 있도록 하고 있었다.

또한, 다른 방법으로서, 시간 방향의 상관을, 움직임 보상과 화소값의 FIR 필터링에 의해, 공간 해상도로 변환하여 이용하는 방법이 생각되었다(예를 들어, 비특허문헌 1 참조).

비특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 입력 화상열에 대한 고해상도화 처리를 위해서, 시간 방향의 상관을 이용하고 있다. 구체적으로는, 현 화상과 과거의 화상 사이에서, 움직임 예측·보상한 화상의 차분 정보를 계산하여, 대상의 현 화상에 피드백함으로써, 입력 화상에 포함되는 고주파 성분을 복원시키고 있다.

"Improving Resolution by Image Registration", MICHAL IRANI AND SHMUEL PELEG, Department of Computer Science, The Hebrew University of Jerusalem, 91904 Jerusalem, Israel, Communicated by Rama Chellapa, Received June 16, 1989;accepted May 25, 1990

종래의 한쪽 방향 예측의 경우, 복수매의 참조 프레임이 선택 가능한 때라도, 부호화 프레임의 화소값으로서는, 어느 1개의 참조 프레임의 화소값을 선택적으로 사용할 필요가 있다. 따라서, 선택되지 않은 참조 프레임은 움직임 보상에 사용되지 않기 때문에, 참조 프레임과 부호화 프레임의 시간 상관이 충분히 이용되고 있다고는 할 수 없어, 부호화 효율 향상의 관점에서는 개선의 여지가 있다고 할 수 있다.

또한, 종래의 쌍방향 예측의 경우, 2매의 참조 프레임의 화소값의 평균값을 부호화 프레임의 화소값으로서 사용함으로써, 시간적인 저역 통과 필터 처리가 행해지게 되어, 예측 화상으로부터 고주파 성분이 상실되어 버린다. 그 결과, 고주파 성분을 포함하는 잔차 신호를 부호화 가능하지 않은 점에서, 복호하여 얻어진 화상은 고주파 성분이 상실된 것이 되어, 해상도감이 열화되어 버리게 된다.

또한, 2매 혹은 그 이상의 매수의 참조 프레임의 정보를 [비특허문헌 2]와 같은 방법으로 필터링하여 사용함으로써, 종래의 쌍방향 예측보다 고정밀도로 예측이 가능하게 되지만, 이 경우, 복호기에 2매 혹은 그 이상의 매수의 참조 프레임 각각에 대한 움직임 벡터 정보를 전송할 필요가 있다. 즉, 예측 정밀도 향상을 위해 많은 제어 정보가 필요하게 되어, 부호화 효율의 관점에서 보면, 효과적이지 않은 경우가 있다.

본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것이며, 쌍방향 예측이나 복수 화상 참조를 위하여 필요한 움직임 벡터를 위한 부호량을 감소시킴으로써, 적은 제어 정보로, 정밀도가 높은 예측 화상을 생성할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 일 측면은, 부호화된 화상을 복호하는 복호 수단과, 상기 복호 수단에 의해 복호된 화상과 예측 화상을 가산하여, 복호 완료된 화상을 생성하는 생성 수단과, 상기 생성 수단에 의해 생성된 복호 완료된 화상으로 이루어지는 프레임을 참조 프레임으로 하고, 부호화된 상기 화상의 움직임 벡터를 사용하여 움직임 보상을 행하고, 상기 예측 화상에 대응하는 움직임 보상 화상을 상기 참조 프레임으로부터 추출하는 제1 추출 수단과, 상기 움직임 보상 화상이 추출된 상기 참조 프레임과 상이한 참조 프레임에서, 상기 제1 추출 수단에 의해 추출된 상기 움직임 보상 화상에 일치 또는 근사한 부분을, 상기 예측 화상에 대응하는 움직임 보상 화상으로서 상기 참조 프레임으로부터 추출하는 제2 추출 수단과, 상기 제1 추출 수단에 의해 추출된 상기 움직임 보상 화상 및 상기 제2 추출 수단에 의해 추출된 상기 움직임 보상 화상에 대하여, 상기 움직임 보상 화상에 포함되는 시간 방향의 상관을 이용하여 고주파 성분을 보충하는 필터링 처리를 행함으로써, 상기 예측 화상을 생성하는 예측 화상 생성 수단을 구비하는 화상 처리 장치이다.

상기 제2 추출 수단은, 상기 화상을 부호화하는 부호화 장치와 공유하는 소정의 비용 함수를 사용하여, 상기 제1 추출 수단에 의해 추출된 상기 움직임 보상 화상에 일치 또는 근사한 부분을, 상기 예측 화상에 대응하는 움직임 보상 화상으로서 상기 참조 프레임으로부터 추출할 수 있다.

상기 비용 함수는, 상기 제1 추출 수단에 의해 추출된 상기 움직임 보상 화상과 상기 참조 프레임의 처리 대상 블록의 각 화소값의 차분값의 절대값의 총합을 구하는 함수일 수 있다.

상기 비용 함수는, 상기 제1 추출 수단에 의해 추출된 상기 움직임 보상 화상과 상기 참조 프레임의 처리 대상 블록의 각 화소값의 최소 2승 오차를 구하는 함수일 수 있다.

상기 예측 화상 생성 수단은, 상기 제1 추출 수단에 의해 추출된 상기 움직임 보상 화상과 상기 제2 추출 수단에 의해 추출된 상기 움직임 보상 화상의 차분 화상에 저역 통과 필터를 작동하는 제1 필터 수단과, 상기 제1 필터 수단에 의해 저역 통과 필터가 작동됨으로써 얻어진 화상에 고역 통과 필터를 작동하는 제2 필터 수단과, 상기 제1 필터 수단에 의해 저역 통과 필터가 작동됨으로써 얻어진 화상과, 상기 제2 필터 수단에 의해 고역 통과 필터가 작동됨으로써 얻어진 화상을, 상기 제1 추출 수단에 의해 추출된 상기 움직임 보상 화상 및 상기 제2 추출 수단에 의해 추출된 상기 움직임 보상 화상 중 어느 1개에 가산하여, 상기 예측 화상을 생성하는 가산 수단을 구비할 수 있다.

상기 가산 수단은, 상기 예측 화상의 시각을 기준으로 하여 1시각 전의 프레임으로부터 추출된 상기 움직임 보상 화상에 대하여, 상기 제1 필터 수단에 의해 저역 통과 필터가 작동됨으로써 얻어진 화상과, 상기 제2 필터 수단에 의해 고역 통과 필터가 작동됨으로써 얻어진 화상을 가산할 수 있다.

복수의 상기 움직임 보상 화상을 사용하여 한쪽 방향 예측을 행하여, 상기 예측 화상을 생성하는 한쪽 방향 예측 수단과, 복수의 상기 움직임 보상 화상을 사용하여 쌍방향 예측을 행하여, 상기 예측 화상을 생성하는 쌍방향 예측 수단과, 부호화된 상기 화상의 헤더에 포함되는 식별 플래그에 의해, 상기 예측 화상을, 상기 한쪽 방향 예측 수단에 의한 한쪽 방향 예측에 의해 생성하는 것인지, 상기 쌍방향 예측 수단에 의한 쌍방향 예측에 의해 생성하는 것인지, 또는 상기 예측 화상 생성 수단에 의한 상기 필터링 처리에 의해 생성하는 것인지를 판정하는 판정 수단을 더 구비할 수 있다.

본 발명의 일 측면은 또한, 부호화된 화상을 복호하고, 복호된 화상과 예측 화상을 가산하여, 복호 완료된 화상을 생성하고, 생성된 복호 완료된 화상으로 이루어지는 프레임을 참조 프레임으로 하고, 부호화된 상기 화상의 움직임 벡터를 사용하여 움직임 보상을 행하고, 상기 예측 화상에 대응하는 움직임 보상 화상을 상기 참조 프레임으로부터 추출하고, 상기 움직임 보상 화상이 추출된 상기 참조 프레임과 상이한 참조 프레임에서, 추출된 상기 움직임 보상 화상에 일치 또는 근사한 부분을, 상기 예측 화상에 대응하는 움직임 보상 화상으로서 상기 참조 프레임으로부터 추출하고, 추출된 복수의 상기 움직임 보상 화상에 대하여, 상기 움직임 보상 화상에 포함되는 시간 방향의 상관을 이용하여 고주파 성분을 보충하는 필터링 처리를 행함으로써, 상기 예측 화상을 생성하는 화상 처리 방법이다.

본 발명의 다른 측면은, 부호화 대상의 화상인 원화상을 부호화하고, 부호화된 화상을 생성하는 부호화 수단과, 상기 원화상과 예측 화상의 차를 나타내는 잔차 신호에 기초하여 국소적으로 복호하여 얻어진 화상과 상기 원화상에 기초하여 움직임 벡터를 검출하는 검출 수단과, 국소적으로 복호하여 얻어진 상기 화상으로 이루어지는 프레임을 참조 프레임으로 하고, 상기 검출 수단에 의해 검출된 움직임 벡터를 사용하여 움직임 보상을 행하고, 상기 예측 화상에 대응하는 움직임 보상 화상을 상기 참조 프레임으로부터 추출하는 제1 추출 수단과, 상기 움직임 보상 화상이 추출된 상기 참조 프레임과 상이한 참조 프레임에서, 상기 제1 추출 수단에 의해 추출된 상기 움직임 보상 화상에 일치 또는 근사한 부분을, 상기 예측 화상에 대응하는 움직임 보상 화상으로서 상기 참조 프레임으로부터 추출하는 제2 추출 수단과, 상기 제1 추출 수단에 의해 추출된 상기 움직임 보상 화상 및 상기 제2 추출 수단에 의해 추출된 상기 움직임 보상 화상에 대하여, 상기 움직임 보상 화상에 포함되는 시간 방향의 상관을 이용하여 고주파 성분을 보충하는 필터링 처리를 행함으로써, 상기 예측 화상을 생성하는 생성 수단을 구비하는 화상 처리 장치이다.

상기 제2 추출 수단은, 부호화된 상기 화상을 복호하는 복호 장치와 공유하는 소정의 비용 함수를 사용하여, 상기 제1 추출 수단에 의해 추출된 상기 움직임 보상 화상에 일치 또는 근사한 부분을, 상기 예측 화상에 대응하는 움직임 보상 화상으로서 상기 참조 프레임으로부터 추출할 수 있다.

상기 비용 함수는, 상기 제1 추출 수단에 의해 추출된 상기 움직임 보상 화상과 상기 참조 프레임의 처리 대상 블록의 각 화소값의 차분값의 절대값의 총합을 구하는 함수일 수 있다.

상기 비용 함수는, 상기 제1 추출 수단에 의해 추출된 상기 움직임 보상 화상과 상기 참조 프레임의 처리 대상 블록의 각 화소값의 최소 2승 오차를 구하는 함수일 수 있다.

상기 생성 수단은, 상기 제1 추출 수단에 의해 추출된 상기 움직임 보상 화상 및 상기 제2 추출 수단에 의해 추출된 상기 움직임 보상 화상의 차분 화상에 저역 통과 필터를 작동하는 제1 필터 수단과, 상기 제1 필터 수단에 의해 저역 통과 필터가 작동됨으로써 얻어진 화상에 고역 통과 필터를 작동하는 제2 필터 수단과, 상기 제1 필터 수단에 의해 저역 통과 필터가 작동됨으로써 얻어진 화상과, 상기 제2 필터 수단에 의해 고역 통과 필터가 작동됨으로써 얻어진 화상을, 상기 제1 추출 수단에 의해 추출된 상기 움직임 보상 화상 및 상기 제2 추출 수단에 의해 추출된 상기 움직임 보상 화상 중 어느 1개에 가산하여, 상기 예측 화상을 생성하는 가산 수단을 구비할 수 있다.

상기 가산 수단은, 상기 예측 화상의 시각을 기준으로 하여 1시각 전의 프레임으로부터 추출된 상기 움직임 보상 화상에 대하여, 상기 제1 필터 수단에 의해 저역 통과 필터가 작동됨으로써 얻어진 화상과, 상기 제2 필터 수단에 의해 고역 통과 필터가 작동됨으로써 얻어진 화상을 가산할 수 있다.

상기 부호화 수단은, 복호 장치에 있어서 복호한 화상에 가산하는 예측 화상을, 한쪽 방향 예측에 의해 생성하는 것인지, 쌍방향 예측에 의해 생성하는 것인지, 또는 상기 필터링 처리에 의해 생성하는 것인지를 식별하는 식별 플래그를, 부호화된 상기 화상의 헤더에 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면은 또한, 부호화 대상의 화상인 원화상을 부호화하고, 부호화된 화상을 생성하고, 상기 원화상과 예측 화상의 차를 나타내는 잔차 신호에 기초하여 국소적으로 복호하여 얻어진 화상과 상기 원화상에 기초하여 움직임 벡터를 검출하고, 국소적으로 복호하여 얻어진 상기 화상으로 이루어지는 프레임을 참조 프레임으로 하고, 검출된 움직임 벡터를 사용하여 움직임 보상을 행하고, 상기 예측 화상에 대응하는 움직임 보상 화상을 상기 참조 프레임으로부터 추출하고, 상기 움직임 보상 화상이 추출된 상기 참조 프레임과 상이한 참조 프레임에서, 추출된 상기 움직임 보상 화상에 일치 또는 근사한 부분을, 상기 예측 화상에 대응하는 움직임 보상 화상으로서 상기 참조 프레임으로부터 추출하고, 추출된 복수의 상기 움직임 보상 화상에 대하여, 상기 움직임 보상 화상에 포함되는 시간 방향의 상관을 이용하여 고주파 성분을 보충하는 필터링 처리를 행함으로써, 상기 예측 화상을 생성하는 화상 처리 방법이다.

본 발명의 일 측면에 있어서는, 부호화된 화상이 복호되고, 복호된 화상과 예측 화상이 가산되어, 복호 완료된 화상이 생성되고, 생성된 복호 완료된 화상으로 이루어지는 프레임을 참조 프레임으로 하고, 부호화된 화상의 움직임 벡터를 사용하여 움직임 보상이 행해지고, 예측 화상에 대응하는 움직임 보상 화상이 참조 프레임으로부터 추출되고, 움직임 보상 화상이 추출된 참조 프레임과 상이한 참조 프레임에서, 추출된 움직임 보상 화상에 일치 또는 근사한 부분이, 예측 화상에 대응하는 움직임 보상 화상으로서 참조 프레임으로부터 추출되고, 추출된 복수의 움직임 보상 화상에 대하여, 움직임 보상 화상에 포함되는 시간 방향의 상관을 이용하여 고주파 성분을 보충하는 필터링 처리가 행해짐으로써, 예측 화상이 생성된다.

본 발명의 다른 측면에 있어서는, 부호화 대상의 화상인 원화상이 부호화되고, 부호화된 화상이 생성되고, 원화상과 예측 화상의 차를 나타내는 잔차 신호에 기초하여 국소적으로 복호하여 얻어진 화상과 원화상에 기초하여 움직임 벡터가 검출되고, 국소적으로 복호하여 얻어진 화상으로 이루어지는 프레임을 참조 프레임으로 하고, 검출된 움직임 벡터를 사용하여 움직임 보상이 행해지고, 예측 화상에 대응하는 움직임 보상 화상이 참조 프레임으로부터 추출되고, 움직임 보상 화상이 추출된 참조 프레임과 상이한 참조 프레임에서, 추출된 움직임 보상 화상에 일치 또는 근사한 부분이, 예측 화상에 대응하는 움직임 보상 화상으로서 참조 프레임으로부터 추출되고, 추출된 복수의 움직임 보상 화상에 대하여, 움직임 보상 화상에 포함되는 시간 방향의 상관을 이용하여 고주파 성분을 보충하는 필터링 처리가 행해짐으로써, 예측 화상이 생성된다.

본 발명에 따르면, 스트림 중에 있어서의 움직임 벡터의 전송량을 증가시키지 않고, 정밀도가 높은 예측 화상을 생성할 수 있어, 높은 부호화 효율을 달성할 수 있다.

도 1은 한쪽 방향 예측의 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 쌍방향 예측의 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 예측 화상 생성의 개요를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 복호 장치의 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 5는 제3 예측 모드의 개념을 도시하는 도면이다.
도 6은 도 3의 움직임 예측·보상 회로의 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 7은 참조 프레임의 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 참조 프레임의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 6의 예측 회로의 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 10은 도 6의 필터링 회로의 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 11은 복호 장치의 복호 처리에 대하여 설명하는 흐름도이다.
도 12는 도 11의 스텝 S9에서 행해지는 움직임 예측·보상 처리에 대하여 설명하는 흐름도이다.
도 13은 추출 처리의 흐름의 예를 설명하는 흐름도이다.
도 14는 필터링 예측 처리의 흐름의 예를 설명하는 흐름도이다.
도 15는 부호화 장치의 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 16은 도 15의 모드 결정 회로의 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 17은 도 15의 움직임 예측·보상 회로의 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 18은 부호화 장치의 부호화 처리에 대하여 설명하는 흐름도이다.
도 19는 도 18의 스텝 S108에서 행해지는 모드 결정 처리에 대하여 설명하는 흐름도이다.
도 20은 도 18의 스텝 S111에서 행해지는 움직임 예측·보상 처리에 대하여 설명하는 흐름도이다.
도 21은 필터링 회로의 다른 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 22는 필터링 회로의 또 다른 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 23은 3매의 참조 프레임을 사용하는 경우의 예를 나타내는 도면이다.
도 24는 3매의 참조 프레임을 사용하는 경우의 필터링 회로의 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 25는 퍼스널 컴퓨터의 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 26은 본 발명을 적용한 텔레비전 수상기의 주된 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 27은 본 발명을 적용한 휴대 전화기의 주된 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 28은 본 발명을 적용한 하드 디스크 레코더의 주된 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 29는 본 발명을 적용한 카메라의 주된 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 30은 매크로 블록 사이즈의 예를 나타내는 도면이다.

이하, 발명을 실시하기 위한 형태(이하 실시 형태로 한다)에 대하여 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.

1. 제1 실시 형태(복호 처리)

2. 제2 실시 형태(부호화 처리)

3. 제3 실시 형태(필터링 회로의 변형예)

<1. 제1 실시 형태>

[예측의 개요]

도 3은, 본 발명을 적용한 예측 화상 생성 방법의 개요를 설명하는 도면이다.

본 발명에 있어서는, 복호기에 있어서, 복수매의 참조면으로부터, 복수의 움직임 보상 화상을 얻기 위해서, 최저 1개의 움직임 벡터(움직임 벡터 A)가 비트 스트림으로 전송된다.

도 3에서는, 프레임(N)의 복호를 위해서, 프레임(N-1) 및 프레임(N-2)의 2매를 움직임 보상을 위한 참조면에 사용하는 모습이 도시되어 있다.

도 3에서는, 프레임(N-1)에 있어서의 좌표를 나타내기 위한 움직임 벡터 A가 스트림으로 전송된다. 복호기는, 이 벡터에 의해 화상(MC)을 얻는다.

계속해서, 프레임(N-2)으로부터 움직임 보상을 행하기 위해서, 복호기가 움직임 예측을 행한다. 즉, 화상(MC)과 가까운 값을 갖는 화상(MC')을 프레임(N-2)으로부터 서치한다. 서치의 방법, 예를 들어 서치 알고리즘이나 서치 레인지, 비용 함수 등은, 미리 부호화기와 복호기에서 공유하고 있으면 임의이다. 이들을 부호화기와 복호기에서 공유함으로써, 부호화기와 복호기의 서치 결과, 즉 화상(MC')의 화소값은 일치한다.

이와 같이 하여, 복호기는 프레임(N-1) 및 프레임(N-2)으로부터, 움직임 예측 화상을 얻는 것이 가능하게 된다. 이렇게 MC'의 움직임 벡터가 불필요해진다. 즉, 움직임 벡터의 부호화량이 저감된다. 따라서, 복호기나 부호화기는, 적은 제어 정보로, 정밀도가 높은 예측 화상을 생성할 수 있다.

[복호 장치의 구성]

도 4는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 복호 장치(1)의 구성예를 도시하는 블록도이다.

복호 장치(1)에 대해서는, 후술하는 부호화 장치에 의해 부호화된 화상 정보가 케이블, 네트워크 또는 리무버블 미디어를 통하여 입력된다. 압축 화상 정보는, 예를 들어 H.264 규격에 따라 부호화된 화상 정보이다.

축적 버퍼(11)는, 압축 화상 정보로서 입력된 비트 스트림을 순서대로 기억한다. 축적 버퍼(11)에 기억된 정보는, 적절히, 프레임을 구성하는 매크로 블록 등의 소정의 단위의 화상마다 가역 복호 회로(12)에 의해 판독된다. H.264 규격에 있어서는, 16×16 화소의 매크로 블록 단위가 아니고, 그것을 더 분할한 8×8 화소, 4×4 화소 등의 블록 단위로 처리를 행하는 것도 가능하게 되어 있다.

가역 복호 회로(12)는, 축적 버퍼(11)로부터 판독한 화상에 대하여, 가변 길이 복호 처리, 산술 복호 처리 등의, 부호화 방식에 대응하는 복호 처리를 실시한다. 가역 복호 회로(12)는, 복호 처리를 실시함으로써 얻어진, 양자화된 변환 계수를 역양자화 회로(13)에 출력한다.

또한, 가역 복호 회로(12)는, 복호의 대상으로 되어 있는 화상의 헤더에 포함되는 식별 플래그에 기초하여, 그 화상이 인트라 부호화된 화상인 것인지 인터 부호화된 화상인 것인지를 식별한다. 가역 복호 회로(12)는, 복호의 대상으로 되어 있는 화상이 인트라 부호화된 화상이라고 판단한 경우, 그 화상의 헤더에 저장된 인트라 예측 모드 정보를 인트라 예측 회로(22)에 출력한다. 인트라 예측 모드 정보에는, 처리의 단위가 되는 블록의 크기 등의 인트라 예측에 관한 정보가 포함된다.

가역 복호 회로(12)는, 복호의 대상으로 되어 있는 화상이 인터 부호화된 정보라고 판단한 경우, 그 화상의 헤더에 저장된 움직임 벡터와 식별 플래그를 움직임 예측·보상 회로(21)에 출력한다. 식별 플래그에 의해, 인터 예측에 의해 예측 화상을 생성할 때의 예측의 모드가 식별된다. 식별 플래그는, 예를 들어 매크로 블록 단위, 프레임 단위로 설정된다.

예측의 모드로서, 도 1의 한쪽 방향 예측의 모드, 도 2의 쌍방향 예측의 모드 이외에, 시간적으로 일 방향 또는 쌍방향에 있는 복수의 참조 프레임으로부터 추출한 움직임 보상 화상에 필터링을 실시하여 예측 화상을 생성하는 제3 예측 모드가 준비되어 있다.

도 5는, 제3 예측 모드의 개념을 도시하는 도면이다.

도 5의 예에 있어서는, 현재의 프레임(예측 프레임)의 시각을 기준으로 하여, 시간적으로 1시각 전에 있는 프레임이 참조 프레임(R0)으로 되고, 참조 프레임(R0)의 1시각 전에 있는 프레임이 참조 프레임(R1)으로 되어 있다. 이 경우, 제3 예측 모드에 의하면, 참조 프레임(R0, R1)으로부터 추출된 움직임 보상 화상(MC0, MC1)이 필터링 회로에 입력되고, 필터링 회로로부터 출력된 화상의 화소값이, 대상의 매크로 블록인 예측 화상의 화소값으로 된다.

이하, 도 1을 참조하여 설명한 바와 같은, 일 방향에 있는 복수의 참조 프레임으로부터 추출한 움직임 보상 화상 중 어느 1개의 움직임 보상 화상의 화소값을 예측 화상의 화소값으로 하는 예측의 모드를 간단히 한쪽 방향 예측 모드라고 한다. 또한, 도 2를 참조하여 설명한 바와 같은, 쌍방향에 있는 복수의 참조 프레임으로부터 각각 추출한 움직임 보상 화상의 화소값의 평균값을 예측 화상의 화소값으로 하는 예측의 모드를 간단히 쌍방향 예측 모드라고 한다.

일 방향 또는 쌍방향에 있는 복수의 참조 프레임으로부터 추출한 각각의 움직임 보상 화상에 대하여 필터링을 실시하여 예측 화상의 화소값을 구하는 도 5에 도시한 바와 같은 제3 예측의 모드를 필터링 예측 모드라고 한다. 필터링 예측 모드에 대해서는 상세하게 후술한다.

도 4의 설명으로 되돌아가, 역양자화 회로(13)는, 가역 복호 회로(12)로부터 공급된 양자화된 상태의 변환 계수에 대하여, 부호화측에 있어서의 양자화 방식에 대응하는 방식으로 역양자화를 행한다. 역양자화 회로(13)는, 역양자화를 행함으로써 얻어진 변환 계수를 역직교 변환 회로(14)에 출력한다.

역직교 변환 회로(14)는, 이산 코사인 변환, 카루넨 루베 변환 등의, 부호화측에 있어서의 직교 변환 방식에 대응하는 방식으로 예를 들어 4차의 역직교 변환을 역양자화 회로(13)로부터 공급된 변환 계수에 대하여 실시하고, 얻어진 화상을 가산 회로(15)에 출력한다.

가산 회로(15)는, 역직교 변환 회로(14)로부터 공급된 복호 화상과, 움직임 예측·보상 회로(21)로부터 또는 인트라 예측 회로(22)로부터 스위치(23)를 통하여 공급된 예측 화상을 합성하고, 합성 화상을 디블록 필터(16)에 출력한다.

디블록 필터(16)는, 가산 회로(15)로부터 공급된 화상에 포함되는 블록 왜곡을 제거하고, 블록 왜곡을 제거한 화상을 출력한다. 디블록 필터(16)로부터 출력된 화상은 재배열 버퍼(17)와 프레임 메모리(19)에 공급된다.

재배열 버퍼(17)는, 디블록 필터(16)로부터 공급된 화상을 일시적으로 기억한다. 재배열 버퍼(17)는, 기억하고 있는 예를 들어 매크로 블록 단위의 화상으로 각 프레임을 생성하고, 생성한 프레임을 표시순 등의 소정의 순서대로 재배열하여 D/A(Digital/Analog) 변환 회로(18)에 출력한다.

D/A 변환 회로(18)는, 재배열 버퍼(17)로부터 공급된 각 프레임에 대하여 D/A 변환을 실시하여, 각 프레임의 신호를 외부에 출력한다.

프레임 메모리(19)는, 디블록 필터(16)로부터 공급된 화상을 일시적으로 기억한다. 프레임 메모리(19)에 기억된 정보는, 스위치(20)를 통하여, 움직임 예측·보상 회로(21) 또는 인트라 예측 회로(22)에 공급된다.

스위치(20)는, 예측 화상을 인터 예측에 의해 생성하는 경우, 단자(a1)에 접속하고, 인트라 예측에 의해 생성하는 경우, 단자(b1)에 접속한다. 스위치(20)의 전환은 예를 들어 제어 회로(31)에 의해 제어된다.

움직임 예측·보상 회로(21)는, 가역 복호 회로(12)로부터 공급된 식별 플래그에 따라서 예측 모드를 결정하고, 프레임 메모리(19)에 기억되어 있는 복호 완료된 프레임 중에서 참조 프레임으로서 사용하는 프레임을 예측 모드에 따라서 선택한다. 움직임 예측·보상 회로(21)는, 참조 프레임을 구성하는 매크로 블록 중에서 대상으로 하는 예측 화상에 대응하는 매크로 블록을 가역 복호 회로(12)로부터 공급된 움직임 벡터에 기초하여 결정하고, 결정한 매크로 블록을 움직임 보상 화상으로서 추출한다. 움직임 예측·보상 회로(21)는, 움직임 보상 화상의 화소값으로부터 예측 화상의 화소값을 예측 모드에 따라서 구하고, 화소값을 구한 예측 화상을, 스위치(23)를 통하여 가산 회로(15)에 출력한다.

인트라 예측 회로(22)는, 가역 복호 회로(12)로부터 공급된 인트라 예측 모드 정보에 따라서 인트라 예측을 행하여, 예측 화상을 생성한다. 인트라 예측 회로(22)는, 생성한 예측 화상을, 스위치(23)를 통하여 가산 회로(15)에 출력한다.

스위치(23)는, 움직임 예측·보상 회로(21)에 의해 예측 화상이 생성된 경우, 단자(a2)에 접속하고, 인트라 예측 회로(22)에 의해 예측 화상이 생성된 경우, 단자(b2)에 접속한다. 스위치(23)의 전환도 예를 들어 제어 회로(31)에 의해 제어된다.

제어 회로(31)는, 스위치(20, 23)의 접속을 전환하거나 하여, 복호 장치(1)의 전체 동작을 제어한다. 처리 대상의 화상이 인트라 부호화된 화상인 것인지 인터 부호화된 화상인 것인지의 식별이 제어 회로(31)에 의해 행해지도록 해도 좋다.

도 6은, 도 3의 움직임 예측·보상 회로(21)의 구성예를 도시하는 블록도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 움직임 예측·보상 회로(21)는, 예측 모드 결정 회로(41), 한쪽 방향 예측 회로(42), 쌍방향 예측 회로(43), 예측 회로(44) 및 필터링 회로(45)로 구성된다. 가역 복호 회로(12)로부터 공급된 움직임 벡터와 식별 플래그는 예측 모드 결정 회로(41)에 입력된다.

예측 모드 결정 회로(41)는, 가역 복호 회로(12)로부터 공급된 식별 플래그에 따라서 예측 모드를 결정한다. 예측 모드 결정 회로(41)는, 한쪽 방향 예측에 의해 예측 화상의 생성을 행하는 것을 결정한 경우, 움직임 벡터를 한쪽 방향 예측 회로(42)에 출력하고, 쌍방향 예측에 의해 예측 화상의 생성을 행하는 것을 결정한 경우, 움직임 벡터를 쌍방향 예측 회로(43)에 출력한다. 또한, 예측 모드 결정 회로(41)는, 필터링 예측에 의해 예측 화상의 생성을 행하는 것을 결정한 경우, 움직임 벡터를 예측 회로(44)에 출력한다.

이와 같이, 필터링 예측을 식별할 수 있도록 하기 때문에, 종래의 H.264 규격으로 정해져 있는, 한쪽 방향 예측을 나타내는 값, 쌍방향 예측을 나타내는 값과는 상이한 값을, 식별 플래그의 값으로서 설정하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 식별 플래그에 따라서 예측 모드가 결정되는 것이 아니고, 정보량을 삭감하기 위해서, 미리 결정된 방법에 의해 예측 모드가 결정되도록 해도 좋다.

한쪽 방향 예측 회로(42)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 시간적으로 일 방향에 있는 복수의 프레임을 참조 프레임으로 하고, 예측 화상에 대응하는 참조 프레임의 매크로 블록을 움직임 벡터에 기초하여 결정한다. 또한, 한쪽 방향 예측 회로(42)는, 결정한 각각의 참조 프레임의 매크로 블록을 움직임 보상 화상으로서 프레임 메모리(19)로부터 판독하고, 어느 한쪽의 움직임 보상 화상의 화소값을 예측 화상의 화소값으로 함으로써 예측 화상을 생성한다. 한쪽 방향 예측 회로(42)는, 예측 화상을 가산 회로(15)에 출력한다. 한쪽 방향 예측 회로(42)에 의한 한쪽 방향 예측으로서는, 예를 들어 H.264 규격으로 규정된 한쪽 방향 예측이 사용된다.

쌍방향 예측 회로(43)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 시간적으로 쌍방향에 있는 복수의 프레임을 참조 프레임으로 하고, 예측 화상에 대응하는 참조 프레임의 매크로 블록을 움직임 벡터에 기초하여 결정한다. 또한, 쌍방향 예측 회로(43)는, 결정한 각각의 참조 프레임의 매크로 블록을 움직임 보상 화상으로서 프레임 메모리(19)로부터 판독하고, 판독한 움직임 보상 화상의 화소값의 평균을 예측 화상의 화소값으로 함으로써 예측 화상을 생성한다. 쌍방향 예측 회로(43)는, 예측 화상을 가산 회로(15)에 출력한다. 쌍방향 예측 회로(43)에 의한 쌍방향 예측으로서는, 예를 들어 H.264 규격으로 규정된 쌍방향 예측이 사용된다.

예측 회로(44)는, 시간적으로 일 방향 또는 쌍방향에 있는 복수의 프레임을 참조 프레임으로서 결정한다. 어느 프레임을 참조 프레임으로 할 것인지는, 미리 결정되어 있도록 해도 좋고, 식별 플래그와 함께 부호화측으로부터 전송되어 온 정보에 의해 지정되도록 해도 좋다.

도 7은, 참조 프레임의 예를 나타내는 도면이다.

도 7의 예에 있어서는, 도 5를 참조하여 설명한 것과 마찬가지로, 예측 프레임의 시각을 기준으로 하여, 시간적으로 1시각 전과 그 1시각 전에 있는 2매의 프레임이 참조 프레임으로 되어 있다. 2매의 참조 프레임 중, 예측 프레임에 보다 가까운, 1시각 전의 프레임이 참조 프레임(R0)으로 되고, 참조 프레임(R0)의 1시각 전의 프레임이 참조 프레임(R1)으로 되어 있다.

도 8은, 참조 프레임의 다른 예를 나타내는 도면이다.

도 8의 예에 있어서는, 예측 프레임의 시각을 기준으로 하여, 시간적으로 1시각 전과 1시각 후에 있는 2매의 프레임이 참조 프레임으로 되어 있다. 2매의 참조 프레임 중, 예측 프레임의 1시각 전의 프레임이 참조 프레임(L0)으로 되고, 1시각 후의 프레임이 참조 프레임(L1)으로 되어 있다.

이와 같이, 필터링 예측에 있어서는, 시간적으로 일 방향에 있는 복수의 프레임 또는 쌍방향에 있는 복수의 프레임이 참조 프레임으로서 사용된다.

또한, 예측 회로(44)는, 도 7, 도 8에 도시된 바와 같이 하여 결정한 참조 프레임 중 적어도 1개의 참조 프레임의 복호 완료된 매크로 블록 중, 예측 화상에 대응하는 매크로 블록을 예측 모드 결정 회로(41)로부터 공급된 움직임 벡터에 기초하여 결정한다.

또한, 예측 회로(44)는, 도 7, 도 8에 도시된 바와 같이 하여 결정한 참조 프레임 중, 나머지의 참조 프레임(적어도 1개의 참조 프레임)에 대하여, 움직임 벡터에 기초하여 결정된 예측 화상에 대응하는 매크로 블록을 사용하여 움직임 예측을 행하여, 예측 화상에 대응하는 매크로 블록을 결정한다.

예측 회로(44)는, 결정한 각각의 참조 프레임의 매크로 블록을 움직임 보상 화상으로서 프레임 메모리(19)로부터 판독하고, 판독한 움직임 보상 화상을 필터링 회로(45)에 출력한다.

즉, 예측 회로(44)는, 일부 참조 프레임으로부터 움직임 벡터에 기초하여 움직임 보상 화상을 추출함과 함께, 그 움직임 보상 화상을 사용한 움직임 예측에 의해 나머지의 참조 프레임으로부터 움직임 보상 화상을 추출한다.

움직임 벡터가, 16×16 화소 등의 매크로 블록 단위로 행해지는 것이 아니고, 매크로 블록을 더 분할한 블록 단위로 행해지도록 해도 좋다. 필터링 회로(45)에 대해서는, 예를 들어 매크로 블록 단위의 화상이 입력된다. 도 6에 있어서, 예측 회로(44)로부터 필터링 회로(45)를 향하는 화살표로서 2개의 화살표가 나타내고 있는 것은 2개의 움직임 보상 화상이 공급되는 것을 나타내고 있다.

필터링 회로(45)는, 예측 회로(44)로부터 공급된 움직임 보상 화상을 입력으로 하여 필터링을 행하고, 필터링을 행함으로써 얻어진 예측 화상을 가산 회로(15)에 출력한다.

도 9는, 도 6의 예측 회로(44)의 구성예를 도시하는 블록도이다. 도 9에 있어서, 예측 회로(44)는, 움직임 보상 회로(51) 및 움직임 예측 회로(52)를 갖는다.

움직임 보상 회로(51)는, 예측 모드 결정 회로(41)로부터 공급되는 움직임 벡터를 사용하여, 일부 참조 프레임에서 예측 화상에 대응하는 매크로 블록을 특정한다. 움직임 보상 회로(51)는, 특정한 매크로 블록의 화상을 프레임 메모리(19)로부터 판독하여, 움직임 보상 화상으로서 추출한다. 움직임 보상 회로(51)는, 추출한 움직임 보상 화상(MC0)을, 필터링 회로(45)에 공급함과 함께, 움직임 예측 회로(52)에도 공급한다.

움직임 예측 회로(52)는, 나머지의 참조 프레임(움직임 보상 화상(MC0)이 추출된 참조 프레임과 상이한 참조 프레임) 중 적어도 1매 이상의 참조 프레임에서, 움직임 보상 회로(51)로부터 공급된 움직임 보상 화상(MC0)의 매칭을 행한다(움직임 예측을 행한다).

움직임 보상 화상(MC0)과 일치 또는 근사한 부분을 참조 프레임으로부터 찾는 데 있어서, 움직임 예측 회로(52)는, 부호화 장치와 복호 장치(1)에서 미리 공유하는 소정의 비용 함수를 사용한다. 예를 들어, 이하의 수학식 3으로 표현한 바와 같은 비용 함수가 공유된다.

수학식 3에 있어서, Refi(posX+x, posY+y)는, 참조면 i의 좌표(posX+x, posY+y)에 있어서의 화소값을 나타낸다. 마찬가지로, MC[1](x, y)는, 움직임 보상 화상(MC[1])(즉, 움직임 보상 화상(MC0))의 블록의 좌측 상단부로부터의 상대 위치(x, y)에 있어서의 화소값을 나타낸다. Bkwidth 및 Bkheight는, 각각 블록의 폭과 높이를 나타낸다.

수학식 3으로 표현한 바와 같이, 블록 내의 전체 화소에 대하여, 차분의 절대값을 합계함으로써, 움직임 보상 화상(MC[1])과 참조면 i의(posX, posY)에 있어서의 블록의 근사도를 계산할 수 있다.

이러한 부호화 장치와 복호 장치에서 공유하는 비용 함수에 의해, 근사도가 정의된다. 즉, 이 비용 함수를 바꿈으로써 근사도의 정의를 바꿀 수 있다. 비용 함수의 다른 예를, 이하의 수학식 4로 표현한다. 수학식 4는, 최소 2승 오차를 비용 함수에 사용한 예이다.

비용 함수는, 복수 정의함으로써, 블록마다 혹은 시퀀스마다 전환해도 좋다. 계속되는 필터링 처리의 결과를 최적화 하기 위해서, 비용 함수를 적절하게 바꾸는 것은, 부호화 효율의 향상으로 연결된다.

이러한 비용 함수에 있어서, (posX, posY)를 변화시켰을 때, Cost를 최소로 하는 매크로 블록의 화상이, 가장 움직임 보상 화상(MC[1])(즉 움직임 보상 화상(MC0)에 가깝게 된다.

(posX, posY)를 변화시키는 범위가 서치 레인지이며, 이 서치 레인지는 부호화 장치와 복호 장치(1)에서 공유될 필요가 있다. 단, 값은 임의이며, 예를 들어 고정된 값을 사용해도 좋고, 시퀀스마다, 프레임마다, 영역마다 등에서 적절하게 바꾸어도 좋다. 값을 변경하는 경우, 별도 대응하는 플래그를 스트림 중에 기술해도 좋고, 부호화 장치와 복호 장치(1)가 결정된 수순에 의한 판단으로 실현하도록 해도 좋다.

움직임 보상 화상(MC[1])은, 커런트 블록(처리 대상의 매크로 블록)의 부호화 화상에 근접하도록 요구되고 있기 때문에, 이러한 비용 함수를 사용한 움직임 예측에 의해 얻어진 움직임 보상 화상(MC[i])도 커런트 블록의 부호화 화상에 가깝게 된다.

이와 같이 하여, 복호기가 움직임 예측을 행함으로써, 1개의 움직임 벡터로부터, 복수의 움직임 보상 화상(MC[i])(i>1)을 얻을 수 있다.

움직임 예측 회로(52)는, 참조 프레임 중의, 움직임 보상 화상(MC0)에 일치 또는 근사한 매크로 블록의 화상을 프레임 메모리(122)로부터 판독하여, 움직임 보상 화상으로서 추출한다. 움직임 예측 회로(52)는, 추출한 움직임 보상 화상(MC1)을 필터링 회로(45)에 공급한다.

도 10은 필터링 회로(45)의 구성예를 도시하는 블록도이다. 도 10의 구성을 갖는 필터링 회로(45)에 있어서는, 시간 영역의 신호에 대하여 필터링이 실시된다.

도 10에 도시된 바와 같이, 필터링 회로(45)는, 차분 계산 회로(61), 저역 통과 필터 회로(62), 게인 조정 회로(63), 고역 통과 필터 회로(64), 게인 조정 회로(65), 가산 회로(66) 및 가산 회로(67)로 구성된다. 예측 회로(44)로부터 공급된 움직임 보상 화상(MC0)은 차분 계산 회로(61)와 가산 회로(67)에 입력되고, 움직임 보상 화상(MC1)은 차분 계산 회로(61)에 입력된다.

도 7에 도시된 바와 같이 한쪽 방향 예측에 의해 예측 화상을 생성하는 경우, 예를 들어 예측 화상과의 상관이 더 높다고 생각되는 참조 프레임(R0)으로부터 추출된 화상이 움직임 보상 화상(MC0)으로 되고, 참조 프레임(R1)으로부터 추출된 화상이 움직임 보상 화상(MC1)으로 된다. 참조 프레임(R0)으로부터 추출된 화상이 움직임 보상 화상(MC1)으로 되고, 참조 프레임(R1)으로부터 추출된 화상이 움직임 보상 화상(MC0)으로 되도록 해도 좋다.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이 쌍방향 예측에 의해 예측 화상을 생성하는 경우, 예를 들어 1시각 전의 참조 프레임(L0)으로부터 추출된 화상이 움직임 보상 화상(MC0)으로 되고, 1시각 후의 참조 프레임(L1)으로부터 추출된 화상이 움직임 보상 화상(MC1)으로 된다. 참조 프레임(L0)으로부터 추출된 화상이 움직임 보상 화상(MC1)으로 되고, 참조 프레임(L1)으로부터 추출된 화상이 움직임 보상 화상(MC0)으로 되도록 해도 좋다.

차분 계산 회로(61)는, 움직임 보상 화상(MC0)과 움직임 보상 화상(MC1)의 차분을 계산하여, 차분 화상을 저역 통과 필터 회로(62)에 출력한다. 차분 화상(D)은 하기 수학식 5에 의해 표현된다.

수학식 5에 있어서, (i, j)는 움직임 보상 화상 내에서의 화소의 상대 위치를 나타내고, 16×16 화소의 매크로 블록 단위로 처리가 행해지도록 되어 있는 경우, 0≤i≤16, 0≤j≤16으로 된다. 이하, 마찬가지로 한다.

저역 통과 필터 회로(62)는 FIR 필터 회로를 갖는다. 저역 통과 필터 회로(62)는, 차분 계산 회로(61)로부터 공급된 차분 화상(D)에 대하여 저역 통과 필터를 작동하여, 얻어진 화상을 게인 조정 회로(63)와 고역 통과 필터 회로(64)에 출력한다. 저역 통과 필터를 작동함으로써 얻어진 화상인 차분 화상(D')은 이하의 수학식 6에 의해 표현된다. 수학식 6의 LPF(X)는, 입력 화상 X에 대하여 2차원의 FIR 필터를 사용하여 저역 통과 필터를 작동하는 것을 나타낸다.

게인 조정 회로(63)는, 저역 통과 필터 회로(62)로부터 공급된 차분 화상(D')의 게인을 조정하고, 게인을 조정한 화상을 가산 회로(66)에 출력한다. 게인 조정 회로(63)의 출력 화상 X(i, j)는 이하의 수학식 7에 의해 표현된다.

고역 통과 필터 회로(64)는 FIR 필터 회로를 갖는다. 고역 통과 필터 회로(64)는, 저역 통과 필터 회로(62)로부터 공급된 차분 화상(D')에 대하여 고역 통과 필터를 작동하여, 얻어진 화상을 게인 조정 회로(65)에 출력한다. 고역 통과 필터를 작동함으로써 얻어진 화상인 차분 화상(D")은 이하의 수학식 8에 의해 표현된다. 수학식 8의 HPF(X)는, 입력 화상 X에 대하여 2차원의 FIR 필터를 사용하여 고역 통과 필터를 작동하는 것을 나타낸다.

게인 조정 회로(65)는, 고역 통과 필터 회로(64)로부터 공급된 차분 화상(D")의 게인을 조정하고, 게인을 조정한 화상을 가산 회로(66)에 출력한다. 게인 조정 회로(65)의 출력 화상 Y(i, j)는 이하의 수학식 9에 의해 표현된다.

수학식 7의 α, 수학식 9의 β의 값으로서는, 예를 들어 α=0.8, β=0.2와 같은 값이 선택되지만, 예측 화소의 정밀도를 올리기 위하여 이 이외의 값으로 되도록 해도 좋다. 또한, 입력 시퀀스의 성질 등에 따라 적절하게 바꾸도록 해도 좋다.

가산 회로(66)는, 게인 조정된 화상 X(i, j)와 화상 Y(i, j)를 가산하고, 가산하여 얻어진 화상을 출력한다. 가산 회로(66)의 출력 화상 Z(i, j)는 이하의 수학식 10에 의해 표현된다.

출력 화상 Z(i, j)는, 움직임 보상 화상(MC0)과 움직임 보상 화상(MC1)의 차분, 즉 상관으로부터 구해지는, 화상의 고주파 성분을 나타내는 것이 된다.

가산 회로(67)는, 움직임 보상 화상(MC0)에 대하여, 가산 회로(66)로부터 공급된 출력 화상 Z(i, j)를 가산하고, 얻어진 화상을 예측 화상으로서 가산 회로(15)에 출력한다. 가산 회로(67)의 최종 출력인 예측 화상 S(i, j)는 이하의 수학식 11에 의해 표현된다.

이와 같이, 필터링 예측 모드에 의하면, 고주파 성분을 나타내는 화상을 움직임 보상 화상(MC0)에 가산함으로써 얻어진 화상이 예측 화상으로서 생성된다. 이 예측 화상은, 단순하게 쌍방향 예측을 행한 경우에 얻어지는 예측 화상에 비하여 고주파 성분을 더 많이 포함하는 것이 된다. 상술한 바와 같이, 복수의 움직임 보상 화상의 화소값의 평균이 화소값으로서 구해지기 때문에, 쌍방향 예측을 행함으로써 생성되는 예측 화상은 고주파 성분이 상실된 것이 된다고 할 수 있다.

또한, 고주파 성분을 많이 포함하는 예측 화상이 가산 회로(15)에 있어서 복호 화상에 가산되기 때문에, 최종적으로 복호 장치(1)로부터 출력되는 화상도 고주파 성분을 많이 포함하는 고정밀의 것이 된다.

또한, 단순하게 한쪽 방향 예측을 행한 경우에 비하여, 화상의 시간 상관을 더 효율적으로 이용하여 예측 화상을 생성하는 것이 가능하게 된다. 상술한 바와 같이, 복수의 움직임 보상 화상 중 어느 1개의 움직임 보상 화상의 화소값이 사용되기 때문에, 한쪽 방향 예측에 의해 생성되는 예측 화상은, 화상의 시간 상관을 충분히 이용하여 생성한 것이라고는 할 수 없다.

이와 같이, 복호 장치(1)는, 부하의 증대를 억제하면서 부호화 효율을 향상시킬 수 있다.

[복호 처리의 흐름의 설명]

여기서, 이상의 구성을 갖는 복호 장치(1)의 처리에 대하여 설명한다.

우선, 도 11의 흐름도를 참조하여, 복호 장치(1)의 복호 처리에 대하여 설명한다.

도 11의 처리는, 예를 들어 축적 버퍼(11)에 기억된 정보로부터, 16×16 화소의 매크로 블록 등의 소정의 크기의 화상이 가역 복호 회로(12)에 의해 판독되었을 때에 개시된다. 도 11의 각 스텝의 처리는, 적절히, 다른 스텝의 처리와 병행하여 또는 다른 스텝과 순서를 바꾸어서 행해진다. 후술하는 각 흐름도에 있어서의 각 스텝의 처리도 마찬가지이다.

스텝 S1에서, 가역 복호 회로(12)는, 축적 버퍼(11)로부터 판독한 화상에 대하여 복호 처리를 실시하여, 양자화된 변환 계수를 역양자화 회로(13)에 출력한다. 또한, 가역 복호 회로(12)는, 복호 대상의 화상이 인트라 부호화된 화상인 경우, 인트라 예측 모드 정보를 인트라 예측 회로(22)에 출력하고, 인터 부호화된 화상인 경우, 움직임 벡터와 식별 플래그를 움직임 예측·보상 회로(21)에 출력한다.

스텝 S2에서, 역양자화 회로(13)는, 부호화측에 있어서의 양자화 방식에 대응하는 방식으로 역양자화를 행하여, 변환 계수를 역직교 변환 회로(14)에 출력한다.

스텝 S3에서, 역직교 변환 회로(14)는, 역양자화 회로(13)로부터 공급된 변환 계수에 대하여 역직교 변환을 실시하고, 얻어진 화상을 가산 회로(15)에 출력한다.

스텝 S4에서, 가산 회로(15)는, 역직교 변환 회로(14)로부터 공급된 복호 화상과, 움직임 예측·보상 회로(21)로부터 또는 인트라 예측 회로(22)로부터 공급된 예측 화상을 합성하고, 합성 화상을 디블록 필터(16)에 출력한다.

스텝 S5에서, 디블록 필터(16)는 필터링을 실시함으로써, 합성 화상에 포함되는 블록 왜곡을 제거하고, 블록 왜곡을 제거한 화상을 출력한다.

스텝 S6에서, 프레임 메모리(19)는, 디블록 필터(16)로부터 공급된 화상을 일시적으로 기억한다.

스텝 S7에서, 제어 회로(31)는, 대상의 화상이 인트라 부호화된 화상인지의 여부를 판정한다.

인트라 부호화된 화상이라고 스텝 S7에서 판정된 경우, 스텝 S8에서, 인트라 예측 회로(22)는, 인트라 예측을 행함으로써 예측 화상을 생성하고, 생성한 예측 화상을 가산 회로(15)에 출력한다.

한편, 인트라 부호화된 화상이 아닌, 즉 인터 부호화된 화상이라고 스텝 S7에서 판정된 경우, 스텝 S9에서, 움직임 예측·보상 회로(21)에 의해 움직임 예측·보상 처리가 행해진다. 움직임 예측·보상 처리가 행해짐으로써 생성된 예측 화상은 가산 회로(15)에 출력된다. 움직임 예측·보상 처리에 대해서는 도 12의 흐름도를 참조하여 후술한다.

스텝 S10에서, 제어 회로(31)는, 1프레임 전체의 매크로 블록에 대하여 이상의 처리를 행했는지의 여부를 판정하여, 처리를 행하고 있지 않다고 판정한 경우, 다른 매크로 블록에 주목하여, 스텝 S1 이후의 처리를 반복한다.

한편, 1프레임 전체의 매크로 블록에 대하여 처리를 행했다고 스텝 S10에서 판정된 경우, 스텝 S11에서, 재배열 버퍼(17)는, 제어 회로(31)에 의한 제어에 따라, 생성한 프레임을 D/A 변환 회로(18)에 출력한다.

스텝 S12에서, D/A 변환 회로(18)는, 재배열 버퍼(17)로부터 공급된 프레임에 대하여 D/A 변환을 실시하여, 아날로그의 신호를 외부에 출력한다. 이상의 처리가, 각 프레임을 대상으로 하여 행해진다.

이어서, 도 12의 흐름도를 참조하여, 도 11의 스텝 S9에서 행해지는 움직임 예측·보상 처리에 대하여 설명한다.

스텝 S31에서, 움직임 예측·보상 회로(21)의 예측 모드 결정 회로(41)는, 가역 복호 회로(12)로부터 공급된 식별 플래그가 필터링 예측 모드에서 처리를 행하는 것을 나타내고 있는지의 여부를 판정한다.

필터링 예측 모드에서 처리를 행하는 것을 나타내고 있다고 스텝 S31에서 판정된 경우, 처리는 스텝 S32로 진행한다. 스텝 S32에서, 예측 회로(44)는, 움직임 보상 화상을 추출하는 추출 처리를 행한다. 이 추출 처리의 상세에 대해서는, 후술한다.

움직임 보상 화상이 추출되면, 스텝 S33에서, 필터링 회로(45)는, 필터링 예측 처리를 행한다. 이 필터링 예측 처리의 상세에 대해서는 후술한다.

스텝 S33의 처리가 종료되면, 움직임 예측·보상 처리가 종료되고, 처리는, 도 11의 스텝 S9로 되돌아가, 스텝 S10으로 진행한다.

또한, 스텝 S31에서, 필터링 예측 모드에서 처리를 행하는 것을 나타내고 있지 않다고 판정된 경우, 스텝 S32에서, 한쪽 방향 예측 또는 쌍방향 예측이 행해져, 예측 화상이 생성된다.

즉, 식별 플래그가 한쪽 방향 예측 모드에서 처리를 행하는 것을 나타내고 있는 경우, 예측 모드 결정 회로(41)로부터 한쪽 방향 예측 회로(42)에 대하여 움직임 벡터가 공급되어, 한쪽 방향 예측 회로(42)에 있어서 한쪽 방향 예측이 행해진다. 또한, 식별 플래그가 쌍방향 예측 모드에서 처리를 행하는 것을 나타내고 있는 경우, 예측 모드 결정 회로(41)로부터 쌍방향 예측 회로(43)에 대하여 움직임 벡터가 공급되어, 쌍방향 예측 회로(43)에 있어서 쌍방향 예측이 행해진다. 예측 화상이 가산 회로(15)에 출력된 후, 움직임 예측·보상 처리가 종료되고, 처리는, 도 11의 스텝 S9로 되돌아가, 스텝 S10으로 진행한다.

이어서, 도 13의 흐름도를 참조하여, 도 12의 스텝 S32에서 실행되는 추출 처리의 흐름의 예에 대하여 설명한다.

추출 처리가 개시되면, 예측 회로(44)는, 스텝 S51에서, 변수 i=0으로 한다. 스텝 S52에서, 움직임 보상 회로(51)는, i번째의 참조 프레임, 즉 참조면 0으로부터 움직임 보상을 행하여, 움직임 보상 화상(MC[0])을 추출한다. 스텝 S53에서, 움직임 보상 회로(51)는, 움직임 보상 화상(MC[0])을 필터링 회로(45)에 출력한다.

스텝 S54에서, 예측 회로(44)는, 변수 i의 값이 N 이하인지의 여부를 판정한다. 변수 i의 값이 소정의 자연수 N 이하라고 판정된 경우, 처리는, 스텝 S55로 진행한다.

스텝 S55에서, 움직임 예측 회로(52)는 변수 i를 인크리먼트한다. 스텝 S56에서, 움직임 예측 회로(52)는, 움직임 보상 화상(MC[0])을 사용하여 참조면 i에 대하여, 예를 들어 매칭 등의 움직임 예측을 행하여, 움직임 보상 화상(MC[i])을 생성한다. 스텝 S57에서, 움직임 예측 회로(52)는, 움직임 보상 화상(MC[i])을 출력한다. 스텝 S57의 처리가 종료되면, 처리는 스텝 S54로 되돌아가, 그 이후의 처리가 실행된다.

스텝 S54에서, 변수 i의 값이 소정의 자연수 N보다 크다고 판정된 경우, 추출 처리가 종료되고, 처리는, 도 12의 스텝 S32로 되돌아가, 스텝 S33으로 진행한다.

이어서, 도 14의 흐름도를 참조하여, 도 12의 스텝 S33에서 실행되는 필터링 처리의 흐름의 예에 대하여 설명한다.

움직임 보상 화상이 추출되어, 필터링 처리가 개시되면, 필터링 회로(45)의 차분 계산 회로(61)는, 스텝 S71에서, 움직임 보상 화상(MC0)과 움직임 보상 화상(MC1)의 차분을 계산하여, 차분 화상을 저역 통과 필터 회로(62)에 출력한다.

스텝 S72에서, 저역 통과 필터 회로(62)는, 차분 계산 회로(61)로부터 공급된 차분 화상에 대하여 저역 통과 필터를 작동하여, 얻어진 화상을 게인 조정 회로(63)와 고역 통과 필터 회로(64)에 출력한다.

스텝 S73에서, 게인 조정 회로(63)는, 저역 통과 필터 회로(62)로부터 공급된 화상의 게인을 조정하고, 게인을 조정한 화상을 가산 회로(66)에 출력한다.

스텝 S74에서, 고역 통과 필터 회로(64)는, 저역 통과 필터 회로(62)로부터 공급된 차분 화상에 대하여 고역 통과 필터를 작동하여, 얻어진 화상을 게인 조정 회로(65)에 출력한다.

스텝 S75에서, 게인 조정 회로(65)는, 고역 통과 필터 회로(64)로부터 공급된 차분 화상의 게인을 조정하고, 게인을 조정한 화상을 가산 회로(66)에 출력한다.

스텝 S76에서, 가산 회로(66)는, 게인 조정 회로(63)로부터 공급된 화상(저역 통과 필터의 출력)과 게인 조정 회로(65)로부터 공급된 화상(고역 통과 필터의 출력)을 가산하여 화상의 고주파 성분을 구한다. 구해진 고주파 성분은 가산 회로(66)로부터 가산 회로(67)에 공급된다.

스텝 S77에서, 가산 회로(67)는, 움직임 보상 화상(MC0)에 대하여, 가산 회로(66)로부터 공급된 화상(고주파 성분)을 가산하고, 얻어진 화상을 예측 화상으로서 가산 회로(15)에 출력한다. 스텝 S78에서, 필터링 회로(45)는, 모든 움직임 보상 화상을 처리했는지의 여부를 판정한다. 미처리의 움직임 보상 화상이 존재한다고 판정된 경우, 처리는 스텝 S71로 되돌아가, 그 이후의 처리가 반복된다.

또한, 스텝 S78에서, 모든 움직임 보상 화상이 처리되었다고 판정된 경우, 필터링 예측 처리가 종료되고, 처리는, 도 12의 스텝 S33으로 되돌아가, 움직임 예측·보상 처리가 종료되고, 도 11의 스텝 S9로 되돌아가, 스텝 S10으로 진행한다.

이상과 같이, 필터링 예측에 의해 생성된 예측 화상을 사용하여 복호가 행해짐으로써, 고정밀의 복호 화상을 얻는 것이 가능하게 된다. 또한, 이때, 일부 움직임 보상 화상을 움직임 벡터로부터 구하고, 나머지 움직임 보상 화상을, 움직임 벡터로부터 구해진 움직임 보상 화상의 움직임 예측(매칭 등)에 의해 구하도록 한다. 이와 같이 함으로써, 부호화하는 움직임 벡터의 수를 저감시킬 수 있다. 즉, 복호 장치(1)는, 적은 제어 정보로, 정밀도가 높은 예측 화상을 생성할 수 있다.

<2. 제2 실시 형태>

[부호화 장치의 구성]

이어서, 부호화측의 장치의 구성과 동작에 대하여 설명한다.

도 15는, 부호화 장치(101)의 구성예를 도시하는 블록도이다. 부호화 장치(101)에 의해 부호화됨으로써 얻어진 압축 화상 정보가, 도 4의 복호 장치(1)에 입력된다.

A/D 변환 회로(111)는, 입력 신호에 A/D 변환을 실시하여, 화상을 재배열 버퍼(112)에 출력한다.

재배열 버퍼(112)는, 압축 화상 정보의 GOP(Group of Pictures) 구조에 따라서 프레임의 재배열을 행하여, 매크로 블록 등의 소정의 단위의 화상을 출력한다. 재배열 버퍼(112)로부터 출력된 화상은, 가산 회로(113), 모드 결정 회로(123), 움직임 예측·보상 회로(125) 및 인트라 예측 회로(126)에 공급된다.

가산 회로(113)는, 재배열 버퍼(112)로부터 공급된 화상과, 움직임 예측·보상 회로(125) 또는 인트라 예측 회로(126)에 의해 생성되며, 스위치(127)를 통하여 공급된 예측 화상의 차를 구하고, 잔차를 직교 변환 회로(114)에 출력한다. 예측 화상이 원화상에 가깝고, 여기에서 구해지는 잔차가 적을수록, 잔차에 할당하는 부호량이 적어도 되는 점에서 부호화 효율이 높다고 할 수 있다.

직교 변환 회로(114)는, 가산 회로(113)로부터 공급된 잔차에 대하여, 이산 코사인 변환, 카루넨 루베 변환 등의 직교 변환을 실시하고, 직교 변환을 실시함으로써 얻어진 변환 계수를 양자화 회로(115)에 출력한다.

양자화 회로(115)는, 직교 변환 회로(114)로부터 공급된 변환 계수를, 레이트 제어 회로(118)에 의한 제어에 따라서 양자화하고, 양자화한 변환 계수를 출력한다. 양자화 회로(115)에 의해 양자화된 변환 계수는 가역 부호화 회로(116)와 역양자화 회로(119)에 공급된다.

가역 부호화 회로(116)는, 양자화 회로(115)로부터 공급된 변환 계수를, 가변 길이 부호화, 산술 부호화 등의 가역 부호화를 실시함으로써 압축하여, 정보를 축적 버퍼(117)에 출력한다.

또한, 가역 부호화 회로(116)는, 모드 결정 회로(123)로부터 공급된 정보에 따라서 식별 플래그의 값을 설정하고, 식별 플래그를 화상의 헤더에 기술한다. 가역 부호화 회로(116)에 의해 기술된 식별 플래그에 기초하여, 상술한 바와 같이 복호 장치(1)에 있어서 예측 모드가 결정된다.

가역 부호화 회로(116)는, 움직임 예측·보상 회로(125) 또는 인트라 예측 회로(126)로부터 공급된 정보를 화상의 헤더에 기술하는 것도 행한다. 움직임 예측·보상 회로(125)로부터는, 인터 예측을 행할 때에 검출된 움직임 벡터 등이 공급되고, 인트라 예측 회로(126)로부터는, 적용된 인트라 예측 모드에 관한 정보가 공급된다.

축적 버퍼(117)는, 가역 부호화 회로(116)로부터 공급된 정보를 일시적으로 기억하고, 소정의 타이밍에 압축 화상 정보로서 출력한다. 축적 버퍼(117)는, 발생 부호량의 정보를 레이트 제어 회로(118)에 출력한다.

레이트 제어 회로(118)는, 축적 버퍼(117)로부터 출력된 부호량에 기초하여 양자화 스케일을 산출하고, 산출한 양자화 스케일로 양자화가 행해지도록 양자화 회로(115)를 제어한다.

역양자화 회로(119)는, 양자화 회로(115)에 의해 양자화된 변환 계수에 대하여 역양자화를 실시하여, 변환 계수를 역직교 변환 회로(120)에 출력한다.

역직교 변환 회로(120)는, 역양자화 회로(119)로부터 공급된 변환 계수에 대하여 역직교 변환을 실시하고, 얻어진 화상을 디블록 필터(121)에 출력한다.

디블록 필터(121)는, 국소적으로 복호된 화상에 나타나는 블록 왜곡을 제거하고, 블록 왜곡을 제거한 화상을 프레임 메모리(122)에 출력한다.

프레임 메모리(122)는, 디블록 필터(121)로부터 공급된 화상을 기억한다. 프레임 메모리(122)에 기억된 화상은 모드 결정 회로(123)에 의해 적절히 판독된다.

모드 결정 회로(123)는, 프레임 메모리(122)에 기억되어 있는 화상과 재배열 버퍼(112)로부터 공급된 원화상에 기초하여, 인트라 부호화를 행할지, 인터 부호화를 행할지를 결정한다. 또한, 모드 결정 회로(123)는, 인터 부호화를 행하는 것을 결정한 경우, 한쪽 방향 예측 모드, 쌍방향 예측 모드, 필터링 예측 모드 중 어느 1개의 모드를 결정한다. 모드 결정 회로(123)는, 결정 결과를 나타내는 정보를 모드 정보로서 가역 부호화 회로(116)에 출력한다.

모드 결정 회로(123)는, 인터 부호화를 행하는 것을 결정한 경우, 프레임 메모리(122)에 기억되어 있는, 국소적으로 복호하여 얻어진 프레임을, 스위치(124)를 통하여 움직임 예측·보상 회로(125)에 출력한다.

또한, 모드 결정 회로(123)는, 인트라 부호화를 행하는 것을 결정한 경우, 프레임 메모리(122)에 기억되어 있는, 국소적으로 복호하여 얻어진 프레임을 인트라 예측 회로(126)에 출력한다.

스위치(124)는, 인터 부호화를 행하는 경우, 단자(a11)에 접속하고, 인트라 부호화를 행하는 경우, 단자(b11)에 접속한다. 스위치(124)의 전환은 예를 들어 제어 회로(131)에 의해 제어된다.

움직임 예측·보상 회로(125)는, 재배열 버퍼(112)로부터 공급된 원화상과, 프레임 메모리(122)로부터 판독된 참조 프레임에 기초하여 움직임 벡터를 검출하고, 검출한 움직임 벡터를 가역 부호화 회로(116)에 출력한다. 또한, 움직임 예측·보상 회로(125)는, 검출한 움직임 벡터와 참조 프레임을 사용하여 움직임 보상을 행함으로써 예측 화상을 생성하고, 생성한 예측 화상을, 스위치(127)를 통하여 가산 회로(113)에 출력한다.

인트라 예측 회로(126)는, 재배열 버퍼(112)로부터 공급된 원화상과, 로컬 디코드되어 프레임 메모리(122)에 기억되어 있는 참조 프레임에 기초하여 인트라 예측을 행하여, 예측 화상을 생성한다. 인트라 예측 회로(126)는, 생성한 예측 화상을, 스위치(127)를 통하여 가산 회로(113)에 출력하고, 인트라 예측 모드 정보를 가역 부호화 회로(116)에 출력한다.

스위치(127)는, 단자(a12) 또는 단자(b12)에 접속하고, 움직임 예측·보상 회로(125) 또는 인트라 예측 회로(126)에 의해 생성된 예측 화상을 가산 회로(113)에 출력한다.

제어 회로(131)는, 모드 결정 회로(123)에 의해 결정된 모드에 따라서 스위치(124, 127)의 접속을 전환하거나 하여, 부호화 장치(101)의 전체 동작을 제어한다.

도 16은, 도 15의 모드 결정 회로(123)의 구성예를 도시하는 블록도이다.

도 16에 도시된 바와 같이, 모드 결정 회로(123)는, 인트라 예측 회로(141), 인터 예측 회로(142), 예측 오차 계산 회로(143) 및 결정 회로(144)로 구성된다. 모드 결정 회로(123)에 있어서는, 각각 다른 크기의 블록을 대상으로 하여 인트라 예측, 인터 예측이 행해지고, 그 결과로부터 어느 예측 모드에서 예측을 행하는 것인지가 결정된다. 인터 예측에 대해서는, 한쪽 방향 예측 모드, 쌍방향 예측 모드, 필터링 예측 모드 각각의 예측 모드에서의 처리가 행해진다. 재배열 버퍼(112)로부터 공급된 원화상은 인트라 예측 회로(141), 인터 예측 회로(142) 및 예측 오차 계산 회로(143)에 입력된다.

인트라 예측 회로(141)는, 원화상과 프레임 메모리(122)로부터 판독된 화상에 기초하여 각각 다른 크기의 블록 단위로 인트라 예측을 행하고, 생성한 예측 화상을 예측 오차 계산 회로(143)에 출력한다. 4×4 예측 회로(151-1)에 있어서는, 4×4 화소의 블록 단위로 인트라 예측이 행해지고, 8×8 예측 회로(151-2)에 있어서는, 8×8 화소의 블록 단위로 인트라 예측이 행해진다. 16×16 예측 회로(151-3)에 있어서는, 16×16 화소의 블록 단위로 인트라 예측이 행해진다.

인터 예측 회로(142)의 예측 회로(161)는, 원화상과 프레임 메모리(122)로부터 판독된 참조 프레임에 기초하여 각각 다른 크기의 블록 단위로 움직임 벡터를 검출한다. 또한, 예측 회로(161)는, 검출한 움직임 벡터에 기초하여 움직임 보상을 행하여, 예측 화상의 생성에 사용하는 움직임 보상 화상을 출력한다.

16×16 예측 회로(161-1)에 있어서는, 16×16 화소의 블록 단위의 화상을 대상으로 하여 처리가 행해지고, 16×8 예측 회로(161-2)에 있어서는, 16×8 화소의 블록 단위의 화상을 대상으로 하여 처리가 행해진다. 또한, 4×4 예측 회로(161-(n-1))에 있어서는, 4×4 화소의 블록 단위의 화상을 대상으로 하여 처리가 행해진다. 스킵/다이렉트 예측 회로(161-n)에 있어서는, 스킵 예측 모드, 다이렉트 예측 모드에서 움직임 벡터가 검출되고, 검출된 움직임 벡터를 사용하여 움직임 보상이 행해진다.

현재의 프레임을 기준으로 하여, 한쪽 방향에 있는 복수의 참조 프레임으로부터 추출된 움직임 보상 화상이 예측 회로(161)의 각 회로로부터 한쪽 방향 예측 회로(162)에 공급된다. 또한, 현재의 프레임을 기준으로 하여, 쌍방향에 있는 복수의 참조 프레임으로부터 추출된 움직임 보상 화상이 예측 회로(161)의 각 회로로부터 쌍방향 예측 회로(163)에 공급된다.

필터링 예측이 상술한 바와 같이 한쪽 방향에 있는 복수의 참조 프레임으로부터 추출된 움직임 보상 화상을 사용하여 행하여지는 경우, 예측 회로(161)의 각 회로로부터 필터링 회로(164)에 대하여, 한쪽 방향에 있는 참조 프레임으로부터 추출된 움직임 보상 화상이 공급된다. 필터링 예측이 쌍방향에 있는 복수의 참조 프레임으로부터 추출된 움직임 보상 화상을 사용하여 행하여지는 경우, 예측 회로(161)의 각 회로로부터 필터링 회로(164)에 대하여, 쌍방향에 있는 참조 프레임으로부터 추출된 움직임 보상 화상이 공급된다.

한쪽 방향 예측 회로(162)는, 예측 회로(161)의 각 회로로부터 공급된 각각 다른 크기의 움직임 보상 화상을 사용하여 한쪽 방향 예측을 행함으로써 예측 화상을 생성하고, 생성한 예측 화상을 예측 오차 계산 회로(143)에 출력한다. 예를 들어, 한쪽 방향 예측 회로(162)는, 예측 회로(161-1)로부터 공급된, 16×16 화소의 복수의 움직임 보상 화상 중 어느 1개의 화상의 화소값을 예측 화상의 화소값으로 함으로써 예측 화상을 생성한다.

쌍방향 예측 회로(163)는, 예측 회로(161)의 각 회로로부터 공급된 각각 다른 크기의 움직임 보상 화상을 사용하여 쌍방향 예측을 행함으로써 예측 화상을 생성하고, 생성한 예측 화상을 예측 오차 계산 회로(143)에 출력한다. 예를 들어, 쌍방향 예측 회로(163)는, 예측 회로(161-1)로부터 공급된, 16×16 화소의 복수의 움직임 보상 화상의 화소값의 평균값을 예측 화상의 화소값으로 함으로써 예측 화상을 생성한다.

필터링 회로(164)는, 예측 회로(161)의 각 회로로부터 공급된 각각 다른 크기의 움직임 보상 화상을 사용하여 필터링 예측을 행함으로써 예측 화상을 생성하고, 생성한 예측 화상을 예측 오차 계산 회로(143)에 출력한다. 필터링 회로(164)는, 복호 장치(1)의 필터링 회로(45)에 대응하여, 도 10에 도시되는 구성과 동일한 구성을 갖고 있다.

예를 들어, 필터링 회로(164)는, 예측 회로(161-1)로부터 공급된 16×16 화소의 움직임 보상 화상(MC0, MC1)을 대상으로 하여 예측 화상을 생성하는 경우, 움직임 보상 화상(MC0, MC1)의 차분을 구하고, 구한 차분 화상에 저역 통과 필터를 작동한다. 또한, 필터링 회로(164)는, 저역 통과 필터의 출력에 대하여 고역 통과 필터를 작동하여, 그 출력의 게인을 조정한 화상과, 저역 통과 필터의 출력의 게인을 조정한 화상을 가산한다. 필터링 회로(164)는, 고주파 성분을 나타내는 가산 결과의 화상을 움직임 보상 화상(MC0)에 가산함으로써 예측 화상을 생성하고, 생성한 예측 화상을 예측 오차 계산 회로(143)에 출력한다.

예측 오차 계산 회로(143)는, 인트라 예측 회로(141)의 각 회로로부터 공급된 각각의 예측 화상에 대해서, 원화상의 차를 구하고, 구한 차를 나타내는 잔차 신호를 결정 회로(144)에 출력한다. 또한, 예측 오차 계산 회로(143)는, 인터 예측 회로(142)의 한쪽 방향 예측 회로(162), 쌍방향 예측 회로(163), 필터링 회로(164)로부터 공급된 각각의 예측 화상에 대해서, 원화상의 차를 구하고, 구한 차를 나타내는 잔차 신호를 결정 회로(144)에 출력한다.

결정 회로(144)는, 예측 오차 계산 회로(143)로부터 공급된 잔차 신호의 강도를 측정하여, 원화상과의 차가 적은 예측 화상의 생성에 사용된 예측 방법을, 부호화에 사용하는 예측 화상을 생성하기 위한 예측 방법으로서 결정한다. 결정 회로(144)는, 결정 결과를 나타내는 정보를 모드 정보로서 가역 부호화 회로(116)에 출력한다. 모드 정보에는, 어느 크기의 블록을 처리의 단위로 하는 것인지를 나타내는 정보 등도 포함된다.

또한, 결정 회로(144)는, 인터 예측에 의해 예측 화상을 생성하는 것을 결정한 경우(인터 부호화를 행하는 것을 결정한 경우), 프레임 메모리(122)로부터 판독한 참조 프레임을, 모드 정보와 함께 움직임 예측·보상 회로(125)에 출력한다. 결정 회로(144)는, 인트라 예측에 의해 예측 화상을 생성하는 것을 결정한 경우(인트라 부호화를 행하는 것을 결정한 경우), 프레임 메모리(122)로부터 판독한 인트라 예측에 사용하는 화상을, 모드 정보와 함께 인트라 예측 회로(126)에 출력한다.

도 17은, 도 15의 움직임 예측·보상 회로(125)의 구성예를 도시하는 블록도이다.

도 17에 도시된 바와 같이, 움직임 예측·보상 회로(125)는, 움직임 벡터 검출 회로(181), 한쪽 방향 예측 회로(182), 쌍방향 예측 회로(183), 예측 회로(184) 및 필터링 회로(185)로 구성된다. 예측 모드 결정 회로(41) 대신에 움직임 벡터 검출 회로(181)가 설치되어 있는 점을 제외하고, 움직임 예측·보상 회로(125)는, 도 8에 도시된 움직임 예측·보상 회로(21)와 마찬가지의 구성을 갖는다.

움직임 벡터 검출 회로(181)는, 재배열 버퍼(112)로부터 공급된 원화상과, 모드 결정 회로(123)로부터 공급된 참조 프레임에 기초하여, 블록 매칭 등을 행함으로써 움직임 벡터를 검출한다. 움직임 벡터 검출 회로(181)는, 모드 결정 회로(123)로부터 공급된 모드 정보를 참조하여, 참조 프레임과 함께 움직임 벡터를 한쪽 방향 예측 회로(182), 쌍방향 예측 회로(183), 예측 회로(184) 중 어느 1개에 출력한다.

움직임 벡터 검출 회로(181)는, 한쪽 방향 예측이 선택되어 있는 경우, 참조 프레임과 함께 움직임 벡터를 한쪽 방향 예측 회로(182)에 출력하고, 쌍방향 예측을 행하는 것이 선택되어 있는 경우, 그들 정보를 쌍방향 예측 회로(183)에 출력한다. 움직임 벡터 검출 회로(181)는, 필터링 예측을 행하는 것이 선택되어 있는 경우, 참조 프레임과 함께 움직임 벡터를 예측 회로(184)에 출력한다.

한쪽 방향 예측 회로(182)는, 도 8의 한쪽 방향 예측 회로(42)와 마찬가지로, 한쪽 방향 예측을 행함으로써 예측 화상을 생성한다. 한쪽 방향 예측 회로(182)는, 생성한 예측 화상을 가산 회로(113)에 출력한다.

쌍방향 예측 회로(183)는, 도 8의 쌍방향 예측 회로(43)와 마찬가지로, 쌍방향 예측을 행함으로써 예측 화상을 생성한다. 쌍방향 예측 회로(183)는, 생성한 예측 화상을 가산 회로(113)에 출력한다.

예측 회로(184)는, 도 8의 예측 회로(44)와 마찬가지로, 2매 등의 복수의 참조 프레임으로부터 각각 움직임 보상 화상을 추출하고, 추출한 복수의 움직임 보상 화상을 필터링 회로(185)에 출력한다.

필터링 회로(185)는, 도 8의 필터링 회로(45)와 마찬가지로, 필터링 예측을 행함으로써 예측 화상을 생성한다. 필터링 회로(185)는, 생성한 예측 화상을 가산 회로(113)에 출력한다. 또한, 필터링 회로(185)는 도 12에 도시된 필터링 회로(45)의 구성과 마찬가지의 구성을 갖고 있다. 이하, 적절히, 도 12에 도시된 필터링 회로(45)의 구성을 필터링 회로(185)의 구성으로서 인용하여 설명한다.

필터링 예측에 의해 생성된 예측 화상은, 한쪽 방향 예측, 쌍방향 예측에 의해 생성된 예측 화상에 비하여 고주파 성분을 많이 포함하여, 원화상과의 차가 적은 화상이 된다. 따라서, 잔차에 할당하는 부호량이 적어도 되기 때문에, 부호화 효율을 올리는 것이 가능하게 된다.

또한, 참조 프레임의 수가 적어도 2매 있으면 필터링 예측을 행할 수 있기 때문에, 그와 같이 부호화 효율을 올린다는 것을, 처리를 복잡하게 하지 않고 실현하는 것이 가능하게 된다. 예를 들어, 인터 예측에서 사용하는 참조 프레임의 수를 많게 하여 정밀도가 높은 예측 화상을 생성하고, 그것을 사용함으로써도 원화상과의 잔차를 작게 하여, 부호화 효율을 올릴 수 있지만, 이 경우, 참조 프레임의 수가 많아지는 점에서, 처리가 복잡해진다.

또한, 예측 방법을 선택할 때, 예측에 필요한 움직임 벡터나 부호화 모드와 같은 정보의 부호량을 고려하여, 부호량에 따른 가중치를 잔차 신호의 강도 외에 최적의 예측 방법이 선택되도록 해도 좋다. 이에 의해, 한층 더 부호화 효율을 개선시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 부호화 처리의 간략화를 위해서, 입력된 원화상의 시간·공간 방향의 특징량을 이용하여, 적절하게 예측 방법이 선택되도록 해도 좋다.

[부호화 처리의 흐름의 설명]

이어서, 이상과 같은 구성을 갖는 부호화 장치(101)의 처리에 대하여 설명한다.

도 18의 흐름도를 참조하여, 부호화 장치(101)의 부호화 처리에 대하여 설명한다. 이 처리는, 매크로 블록 등의 소정의 단위의 화상이 재배열 버퍼(112)로부터 출력되었을 때에 개시된다.

스텝 S101에서, 가산 회로(113)는, 재배열 버퍼(112)로부터 공급된 화상과, 움직임 예측·보상 회로(125) 또는 인트라 예측 회로(126)에 의해 생성된 예측 화상의 차를 구하여, 잔차를 직교 변환 회로(114)에 출력한다.

스텝 S102에서, 직교 변환 회로(114)는, 가산 회로(113)로부터 공급된 잔차에 대하여 직교 변환을 실시하여, 변환 계수를 양자화 회로(115)에 출력한다.

스텝 S103에서, 양자화 회로(115)는, 직교 변환 회로(114)로부터 공급된 변환 계수를 양자화하고, 양자화한 변환 계수를 출력한다.

스텝 S104에서, 역양자화 회로(119)는, 양자화 회로(115)에 의해 양자화된 변환 계수에 대하여 역양자화를 실시하여, 변환 계수를 역직교 변환 회로(120)에 출력한다.

스텝 S105에서, 역직교 변환 회로(120)는, 역양자화 회로(119)로부터 공급된 변환 계수에 대하여 역직교 변환을 실시하고, 얻어진 화상을 디블록 필터(121)에 출력한다.

스텝 S106에서, 디블록 필터(121)는, 필터링을 실시함으로써 블록 왜곡을 제거하고, 블록 왜곡을 제거한 화상을 프레임 메모리(122)에 출력한다.

스텝 S107에서, 프레임 메모리(122)는, 디블록 필터(121)로부터 공급된 화상을 기억한다.

스텝 S108에서, 모드 결정 회로(123)에 의해 모드 결정 처리가 행해진다. 모드 결정 처리에 의해, 어느 예측 모드에서 예측 화상을 생성하는 것인지가 결정된다. 모드 결정 처리에 대해서는 후술한다.

스텝 S109에서, 제어 회로(131)는, 모드 결정 회로(123)에 의한 결정에 기초하여, 인트라 예측을 행할지의 여부를 판정한다.

인트라 예측을 행한다고 스텝 S109에서 판정된 경우, 스텝 S110에서, 인트라 예측 회로(126)는 인트라 예측을 행하여, 예측 화상을 가산 회로(113)에 출력한다.

한편, 인트라 예측을 행하지 않는, 즉 인터 예측을 행한다고 스텝 S109에서 판정된 경우, 스텝 S111에서, 움직임 예측·보상 처리가 움직임 예측·보상 회로(125)에 의해 행해져, 예측 화상이 가산 회로(113)에 출력된다. 움직임 예측·보상 처리에 대해서는 후술한다.

스텝 S112에서, 가역 부호화 회로(116)는, 양자화 회로(115)로부터 공급된 변환 계수를 압축하여, 축적 버퍼(117)에 출력한다. 또한, 가역 부호화 회로(116)는, 모드 결정 회로(123)로부터 공급된 정보에 따라서 식별 플래그를 화상의 헤더에 기술하거나, 움직임 예측·보상 회로(125)로부터 공급된 움직임 벡터를 화상의 헤더에 기술하거나 한다.

스텝 S113에서, 축적 버퍼(117)는, 가역 부호화 회로(116)로부터 공급된 정보를 일시적으로 기억한다.

스텝 S114에서, 제어 회로(131)는, 1프레임 전체의 매크로 블록에 대하여 이상의 처리를 행했는지의 여부를 판정하여, 처리를 행하고 있지 않다고 판정한 경우, 다른 매크로 블록에 주목하여, 스텝 S111 이후의 처리를 반복한다.

한편, 1프레임 전체의 매크로 블록에 대하여 처리를 행했다고 스텝 S114에서 판정된 경우, 스텝 S115에서, 축적 버퍼(117)는 제어 회로(131)에 의한 제어에 따라서 압축 화상 정보를 출력한다. 이상의 처리가, 각 프레임을 대상으로 하여 행해진다.

이어서, 도 19의 흐름도를 참조하여, 도 18의 스텝 S108에서 행해지는 모드 결정 처리에 대하여 설명한다.

스텝 S131에서, 인트라 예측 회로(141), 인터 예측 회로(142)는, 각각 다른 크기의 블록을 대상으로 하여 인트라 예측, 인터 예측을 행하여, 예측 화상을 생성한다. 생성된 예측 화상은 예측 오차 계산 회로(143)에 공급된다.

스텝 S132에서, 예측 오차 계산 회로(143)는, 인트라 예측 회로(141)의 각 회로, 인터 예측 회로(142)의 한쪽 방향 예측 회로(162), 쌍방향 예측 회로(163), 필터링 회로(164)로부터 공급된 각각의 예측 화상에 대해서, 원화상의 차를 구한다. 예측 오차 계산 회로(143)는 잔차 신호를 결정 회로(144)에 출력한다.

스텝 S133에서, 결정 회로(144)는, 예측 오차 계산 회로(143)로부터 공급된 잔차 신호의 강도에 기초하여, 가산 회로(113)에 공급하는 예측 화상을 생성하기 위한 예측 방법을 결정한다.

스텝 S134에서, 결정 회로(144)는, 결정한 예측 방법에 관한 정보인 모드 정보를 가역 부호화 회로(116)에 출력한다. 그 후, 도 18의 스텝 S108로 되돌아가, 그 이후의 처리가 행해진다.

이어서, 도 20의 흐름도를 참조하여, 도 18의 스텝 S111에서 행해지는 모드 움직임 예측·보상 처리에 대하여 설명한다.

스텝 S151에서, 움직임 벡터 검출 회로(181)는, 원화상과 참조 프레임에 기초하여 움직임 벡터를 검출한다.

스텝 S152에서, 움직임 벡터 검출 회로(181)는, 모드 결정 회로(123)에 의해 필터링 예측 모드에서 처리를 행하는 것이 결정되었는지의 여부를 판정한다.

필터링 예측 모드에서 처리를 행하는 것이 결정되었다고 판정된 경우, 처리는, 스텝 S153으로 진행한다. 스텝 S153 및 스텝 S154의 각 처리는, 각각 도 12의 스텝 S32 및 스텝 S33의 경우와 마찬가지로 실행된다. 즉, 스텝 S153에서는, 추출 처리가, 도 13의 흐름도를 참조하여 설명한 바와 같이 실행되고, 스텝 S154에서는, 필터링 예측 처리가, 도 14의 흐름도를 참조하여 설명한 바와 같이 실행된다.

스텝 S154의 처리가 종료되면, 움직임 예측·보상 처리가 종료되고, 처리는, 도 18의 스텝 S111로 되돌아가, 스텝 S112로 진행한다.

또한, 도 20의 스텝 S152에서, 필터링 예측 모드에서 처리를 행하는 것이 결정되어 있지 않다고 판정된 경우, 처리는, 스텝 S155로 진행한다. 스텝 S155에서, 한쪽 방향 예측 회로(182) 또는 쌍방향 예측 회로(183)는, 한쪽 방향 예측 또는 쌍방향 예측을 행하여, 예측 화상을 생성한다.

즉, 한쪽 방향 예측 모드에서 처리를 행하는 것이 결정된 경우, 움직임 벡터 검출 회로(181)로부터 한쪽 방향 예측 회로(182)에 대하여 움직임 벡터가 공급되어, 한쪽 방향 예측 회로(182)에 있어서 한쪽 방향 예측이 행해진다. 또한, 쌍방향 예측 모드에서 처리를 행하는 것이 결정된 경우, 움직임 벡터 검출 회로(181)로부터 쌍방향 예측 회로(183)에 대하여 움직임 벡터가 공급되어, 쌍방향 예측 회로(183)에 있어서 쌍방향 예측이 행해진다. 예측 화상이 가산 회로(113)에 출력되어, 도 20의 스텝 S155의 처리가 종료되면, 움직임 예측·보상 처리가 종료되고, 처리는, 도 18의 스텝 S111로 되돌아가, 스텝 S112로 진행한다.

이상과 같이, 필터링 예측에 의해 생성된 예측 화상을 사용하여 부호화를 행함으로써, 부호화 효율을 올리는 것이 가능하게 된다.

<3. 제3 실시 형태>

[필터링 회로의 변형예]

이상에 있어서는, 필터링 회로(45, 185)는 도 10에 도시된 바와 같은 구성을 갖는 것으로 했지만, 이 구성은 적절히 변경 가능하다.

도 21은, 필터링 회로(45)의 다른 구성예를 도시하는 블록도이다. 도 10에 도시된 구성과 대응하는 구성에는 동일한 부호를 부여하고 있다. 중복되는 설명에 대해서는 적절히 생략한다.

도 21의 차분 계산 회로(61)는, 움직임 보상 화상(MC0)과 움직임 보상 화상(MC1)의 차분을 계산하여, 차분 화상을 저역 통과 필터 회로(62)에 출력한다.

저역 통과 필터 회로(62)는, 차분 계산 회로(61)로부터 공급된 차분 화상에 대하여 저역 통과 필터를 작동하여, 얻어진 화상을 가산 회로(67)에 출력한다.

가산 회로(67)는, 움직임 보상 화상(MC0)에 대하여, 저역 통과 필터 회로(62)로부터 공급된 화상을 가산하고, 얻어진 화상을 예측 화상으로서 출력한다.

도 21에 도시한 바와 같은 구성을 사용함으로써, 도 10의 구성을 사용한 경우에 비하여 처리량을 저감시킬 수 있어, 고속의 동작을 실현하는 가능하게 된다.

도 22는, 필터링 회로(45)의 또 다른 구성예를 도시하는 블록도이다. 도 10에 도시되는 구성과 대응하는 구성에는 동일한 부호를 부여하고 있다. 중복되는 설명에 대해서는 적절히 생략한다.

도 22의 필터링 회로(45)에 있어서는, 시간 영역의 신호가 아니고 주파수 영역의 신호를 대상으로 하여 필터링이 실시된다. 도 10, 도 21에 도시된 필터링 회로(45)는, 모두 시간 영역의 신호에 대하여 필터링을 실시하는 것이다.

도 22의 차분 계산 회로(61)는, 움직임 보상 화상(MC0)과 움직임 보상 화상(MC1)의 차분을 계산하여, 차분 화상을 직교 변환 회로(201)에 출력한다.

직교 변환 회로(201)는, 차분 화상에 대하여, DCT(Discrete Cosine Transform), Hadamard 변환, KLT(Karhunen Loeve Transformation)로 대표되는 직교 변환을 실시하여, 직교 변환 후의 신호를 대역 통과 필터 회로(202)에 출력한다. 직교 변환을 행하고, 주파수 영역의 신호에 대하여 필터링을 실시하게 함으로써, 시간 영역의 신호에 대하여 필터링을 실시하는 경우에 비하여, 보다 유연하게 정밀도가 높은 필터 처리가 가능하게 된다.

DCT를 직교 변환으로서 사용한 경우, 직교 변환 후의 출력 DF는 이하의 수학식 12에 의해 표현된다. 수학식 12의 DCT(X)는, 신호 X에 대하여 2차원의 DCT 처리를 행하는 것을 나타낸다.

대역 통과 필터 회로(202)는, 직교 변환 회로(201)의 출력에 대하여 필터링을 실시하여, 소정의 대역의 신호를 출력한다.

게인 조정 회로(203)는, 대역 통과 필터 회로(202)의 출력의 게인을 α배로 하여 조정함과 함께, 주파수 성분의 조정을 행한다. 게인 조정 회로(203)의 출력 XF는 이하의 수학식 13에 의해 표현된다. 수학식 13의 BPF(X)는, 신호 X에 대하여 대역 통과 필터 처리를 행하는 것을 나타낸다.

역직교 변환 회로(204)는, 직교 변환 회로(201)에 의한 직교 변환에 대응하는 방식으로 역직교 변환을 행하여, 게인 조정 회로(203)로부터 공급된 주파수 영역의 신호를 시간 영역의 신호로 변환한다. 예를 들어, 직교 변환 회로(201)에 있어서 DCT가 직교 변환으로서 사용된 경우, 역직교 변환 회로(204)에 있어서는 IDCT가 행해진다. 역직교 변환 회로(204)의 출력 X는 이하의 수학식 14에 의해 표현된다. 수학식 14의 IDCT(X)는, 신호 X에 대하여 2차원의 IDCT 처리를 행하는 것을 나타낸다.

가산 회로(57)는, 움직임 보상 화상(MC0)에 대하여, 역직교 변환 회로(204)로부터 공급되어 신호 X를 시간 영역에서 가산하고, 얻어진 화상을 예측 화상으로서 출력한다. 가산 회로(57)의 최종 출력인 예측 화상 S(i, j)는 이하의 수학식 15에 의해 표현된다.

이와 같이, 주파수 영역의 신호에 대하여 필터링을 행함으로써도, 정밀도가 높은 예측 화상을 생성할 수 있다.

또한, 이상에 있어서는, 2매의 참조 프레임이 사용되어 필터링 예측이 행해지는 것으로 했지만, 그 이상의 매수의 프레임이 참조 프레임으로서 사용되도록 해도 좋다.

도 23은, 3매의 참조 프레임을 사용하는 경우의 예를 나타내는 도면이다.

도 23의 예에 있어서는, 예측 프레임의 시각을 기준으로 하여, 시간적으로 1시각 전과 그 1시각 전과 또 그 1시각 전에 있는 3매의 프레임이 참조 프레임으로 되어 있다. 예측 프레임에 보다 가까운, 1시각 전의 프레임이 참조 프레임(R0)으로 되고, 참조 프레임(R0)의 1시각 전의 프레임이 참조 프레임(R1)으로 되고, 참조 프레임(R1)의 1시각 전의 프레임이 참조 프레임(R2)으로 되어 있다.

도 24는, 3매의 참조 프레임을 사용하는 경우의 필터링 회로의 구성예를 도시하는 블록도이다.

도 24에 도시된 바와 같이, 필터링 회로(211)는, 필터링 회로(221)와 필터링 회로(222)로 구성된다. 필터링 회로(221)와 필터링 회로(222)는, 각각 도 10, 도 21, 도 22에 도시한 바와 같은 구성을 갖고 있다. 즉, 필터링 회로(211)는, 2입력 1출력 시에 사용하는 필터링 회로(45)를 캐스케이드 접속함으로써, 3입력 1출력의 회로로서 동작하도록 이루어져 있다.

여기에서는, 참조 프레임(R0)으로부터 추출된 움직임 보상 화상을 움직임 보상 화상(MC0), 참조 프레임(R1)으로부터 추출된 움직임 보상 화상을 움직임 보상 화상(MC1), 참조 프레임(R2)으로부터 추출된 움직임 보상 화상을 움직임 보상 화상(MC2)으로서 설명한다. 움직임 보상 화상(MC1, MC2)은 필터링 회로(221)에 입력되고, 움직임 보상 화상(MC0)은 필터링 회로(222)에 입력된다.

필터링 회로(221)는, 움직임 보상 화상(MC1, MC2)을 각각, 도 10 등에 있어서의 움직임 보상 화상(MC0, MC1)으로 하여 필터링을 행하고, 필터링의 결과인 중간 출력 X를 필터링 회로(222)에 출력한다.

필터링 회로(221)는, 중간 출력 X와 움직임 보상 화상(MC0)을 각각, 도 10 등에 있어서의 움직임 보상 화상(MC0, MC1)으로 하여 필터링을 행하고, 필터링의 결과를 예측 화상으로서 출력한다.

이러한 3매의 참조 프레임을 취급하는 필터링 회로(211)가, 필터링 회로(45) 대신에 도 4의 복호 장치(1)나 도 15의 부호화 장치(101)에 설치되도록 하는 것도 가능하다.

또한, 필터링 회로(221)와 필터링 회로(222)가 동일한 구성을 갖고 있을 필요는 없고, 한쪽은 도 10에 도시되는 구성을 갖고, 다른 쪽은 도 21에 도시된 구성을 갖는 바와 같이, 각각의 구성이 상이하도록 해도 좋다. 또한, 필터링 전후에 있어서의 입출력 특성을 고려하여, 필터에 사용하는 파라미터가 상이하도록 하는 것도 가능하다.

시간적으로 한쪽에 있는 참조 프레임으로부터 추출된 움직임 보상 화상이 아니고, 전후에 있는 3매의 참조 프레임으로부터 추출된 움직임 보상 화상을 대상으로 하여, 필터링 회로(211)에 있어서 필터링이 실시되도록 해도 좋다.

또한, 도 8을 참조하여 설명한 경우를 포함하고, 예측 프레임의 시각을 기준으로 하여 전후에 있는 프레임을 참조 프레임으로서 사용하는 경우, 필터링 시의 탭 계수 등의 파라미터를, 참조 프레임의 시간 방향이나 거리에 따라 동적으로 변경하도록 해도 좋다.

부호화 장치(101)로부터 복호 장치(1)에 대한 압축 화상 정보의 전송은, 광 디스크, 자기 디스크, 플래시 메모리 등의 기록 미디어, 위성 방송, 케이블 ＴＶ, 인터넷, 휴대 전화기 네트워크 등의 각종 매체를 통하여 행해진다.

상술한 일련의 처리는, 하드웨어에 의해 실행할 수도 있고, 소프트웨어에 의해 실행할 수도 있다. 일련의 처리를 소프트웨어에 의해 실행하는 경우에는, 그 소프트웨어를 구성하는 프로그램이, 전용 하드웨어에 내장되어 있는 컴퓨터 또는 각종 프로그램을 인스톨함으로써, 각종 기능을 실행하는 것이 가능한 범용의 퍼스널 컴퓨터 등에, 프로그램 기록 매체로부터 인스톨된다.

도 25는, 상술한 일련의 처리를 프로그램에 의해 실행하는 컴퓨터(300)의 하드웨어의 구성예를 도시하는 블록도이다.

CPU(Central Processing Unit)(301), ROM(Read Only Memory)(302), RAM(Random Access Memory)(303)은, 버스(304)에 의해 서로 접속되어 있다.

버스(304)에는, 입출력 인터페이스(310)가 더 접속되어 있다. 입출력 인터페이스(310)에는, 키보드, 마우스, 마이크로폰 등으로 이루어지는 입력부(311), 디스플레이, 스피커 등으로 이루어지는 출력부(312), 하드 디스크나 불휘발성 메모리 등으로 이루어지는 기억부(313), 네트워크 인터페이스 등으로 이루어지는 통신부(314), 광 디스크나 반도체 메모리 등의 리무버블 미디어(321)를 구동하는 드라이브(315)가 접속되어 있다.

이상과 같이 구성되는 컴퓨터(300)에서는, CPU(301)가, 예를 들어 기억부(313)에 기억되어 있는 프로그램을 입출력 인터페이스(310) 및 버스(304)를 통하여 RAM(303)에 로드하여 실행함으로써, 상술한 일련의 처리가 행해진다.

CPU(301)가 실행하는 프로그램은, 예를 들어 리무버블 미디어(321)에 기록하거나, 혹은 근거리 네트워크, 인터넷, 디지털 방송이라고 한, 유선 또는 무선의 전송 매체를 통하여 제공되며, 기억부(313)에 인스톨된다.

또한, 컴퓨터가 실행하는 프로그램은, 본 명세서에서 설명하는 순서를 따라 시계열로 처리가 행해지는 프로그램이어도 좋고, 병렬로, 혹은 호출이 행해졌을 때 등의 필요한 타이밍에 처리가 행해지는 프로그램이어도 좋다.

또한, 본 명세서에 있어서, 기록 매체에 기록되는 프로그램을 기술하는 스텝은, 기재된 순서를 따라 시계열로 행해지는 처리는 물론, 반드시 시계열로 처리되지 않아도, 병렬적 혹은 개별로 실행되는 처리도 포함하는 것이다.

또한, 본 명세서에 있어서, 시스템이란, 복수의 디바이스(장치)에 의해 구성되는 장치 전체를 나타내는 것이다.

또한, 이상에 있어서, 1개의 장치(또는 처리부)로서 설명한 구성을 분할하여, 복수의 장치(또는 처리부)로서 구성하도록 해도 좋다. 반대로, 이상에 있어서 복수의 장치(또는 처리부)로서 설명한 구성을 통합하여 1개의 장치(또는 처리부)로서 구성되도록 해도 좋다. 또한, 각 장치(또는 각 처리부)의 구성에 상술한 이외의 구성을 부가하도록 해도 물론 좋다. 또한, 시스템 전체적인 구성이나 동작이 실질적으로 동일하면, 어느 한 장치(또는 처리부)의 구성의 일부를 다른 장치(또는 다른 처리부)의 구성에 포함하도록 해도 좋다. 즉, 본 발명의 실시 형태는, 상술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.

예를 들어, 상술한 복호 장치(1) 및 부호화 장치(101)는, 임의의 전자 기기에 적용할 수 있다. 이하에 그 예에 대하여 설명한다.

도 26은, 본 발명을 적용한 복호 장치(1)를 사용하는 텔레비전 수상기의 주된 구성예를 도시하는 블록도이다.

도 26에 도시된 텔레비전 수상기(1000)는, 지상파 튜너(1013), 비디오 디코더(1015), 영상 신호 처리 회로(1018), 그래픽 생성 회로(1019), 패널 구동 회로(1020) 및 표시 패널(1021)을 갖는다.

지상파 튜너(1013)는, 지상 아날로그 방송의 방송파 신호를, 안테나를 통하여 수신하고, 복조하고, 영상 신호를 취득하고, 그것을 비디오 디코더(1015)에 공급한다. 비디오 디코더(1015)는, 지상파 튜너(1013)로부터 공급된 영상 신호에 대하여 디코드 처리를 실시하고, 얻어진 디지털의 컴포넌트 신호를 영상 신호 처리 회로(1018)에 공급한다.

영상 신호 처리 회로(1018)는, 비디오 디코더(1015)로부터 공급된 영상 데이터에 대하여 노이즈 제거 등의 소정의 처리를 실시하고, 얻어진 영상 데이터를 그래픽 생성 회로(1019)에 공급한다.

그래픽 생성 회로(1019)는, 표시 패널(1021)에 표시시키는 프로그램의 영상 데이터나, 네트워크를 통하여 공급되는 어플리케이션에 기초하는 처리에 의한 화상 데이터 등을 생성하고, 생성한 영상 데이터나 화상 데이터를 패널 구동 회로(1020)에 공급한다. 또한, 그래픽 생성 회로(1019)는, 항목의 선택 등에 유저에 의해 이용되는 화면을 표시하기 위한 영상 데이터(그래픽)를 생성하고, 그것을 프로그램의 영상 데이터에 중첩하거나 함으로써 얻어진 영상 데이터를 패널 구동 회로(1020)에 공급한다는 처리도 적절히 행한다.

패널 구동 회로(1020)는, 그래픽 생성 회로(1019)로부터 공급된 데이터에 기초하여 표시 패널(1021)을 구동하여, 프로그램의 영상이나 상술한 각종 화면을 표시 패널(1021)에 표시시킨다.

표시 패널(1021)은 LCD(Liquid Crystal Display) 등으로 이루어지고, 패널 구동 회로(1020)에 의한 제어에 따라서 프로그램의 영상 등을 표시시킨다.

또한, 텔레비전 수상기(1000)는, 음성 A/D(Analog/Digital) 변환 회로(1014), 음성 신호 처리 회로(1022), 에코 캔슬/음성 합성 회로(1023), 음성 증폭 회로(1024) 및 스피커(1025)도 갖는다.

지상파 튜너(1013)는, 수신한 방송파 신호를 복조함으로써, 영상 신호뿐만 아니라 음성 신호도 취득한다. 지상파 튜너(1013)는, 취득한 음성 신호를 음성 A/D 변환 회로(1014)에 공급한다.

음성 A/D 변환 회로(1014)는, 지상파 튜너(1013)로부터 공급된 음성 신호에 대하여 A/D 변환 처리를 실시하고, 얻어진 디지털의 음성 신호를 음성 신호 처리 회로(1022)에 공급한다.

음성 신호 처리 회로(1022)는, 음성 A/D 변환 회로(1014)로부터 공급된 음성 데이터에 대하여 노이즈 제거 등의 소정의 처리를 실시하고, 얻어진 음성 데이터를 에코 캔슬/음성 합성 회로(1023)에 공급한다.

에코 캔슬/음성 합성 회로(1023)는, 음성 신호 처리 회로(1022)로부터 공급된 음성 데이터를 음성 증폭 회로(1024)에 공급한다.

음성 증폭 회로(1024)는, 에코 캔슬/음성 합성 회로(1023)로부터 공급된 음성 데이터에 대하여 D/A 변환 처리, 증폭 처리를 실시하여, 소정의 음량으로 조정한 후, 음성을 스피커(1025)로부터 출력시킨다.

또한, 텔레비전 수상기(1000)는, 디지털 튜너(1016) 및 MPEG 디코더(1017)도 갖는다.

디지털 튜너(1016)는, 디지털 방송(지상 디지털 방송, BS(Broadcasting Satellite)/CS(Communications Satellite) 디지털 방송)의 방송파 신호를, 안테나를 통하여 수신하고, 복조하고, MPEG-TS(Moving Picture Experts Group-Transport Stream)를 취득하고, 그것을 MPEG 디코더(1017)에 공급한다.

MPEG 디코더(1017)는, 디지털 튜너(1016)로부터 공급된 MPEG-TS에 실시되어 있는 스크램블을 해제하고, 재생 대상(시청 대상)으로 되어 있는 프로그램의 데이터를 포함하는 스트림을 추출한다. MPEG 디코더(1017)는, 추출한 스트림을 구성하는 음성 패킷을 디코드하고, 얻어진 음성 데이터를 음성 신호 처리 회로(1022)에 공급함과 함께, 스트림을 구성하는 영상 패킷을 디코드하고, 얻어진 영상 데이터를 영상 신호 처리 회로(1018)에 공급한다. 또한, MPEG 디코더(1017)는, MPEG-TS로부터 추출한 EPG(Electronic Program Guide) 데이터를 도시하지 않은 경로를 통하여 CPU(1032)에 공급한다.

텔레비전 수상기(1000)는, 이렇게 영상 패킷을 디코드하는 MPEG 디코더(1017)로서, 상술한 복호 장치(1)를 사용한다. 또한, 방송국 등으로부터 송신되는 MPEG-TS는, 부호화 장치(101)에 의해 부호화되어 있다.

MPEG 디코더(1017)는, 복호 장치(1)의 경우와 마찬가지로, 필터링 예측에 의해 생성된 예측 화상을 사용하여 복호를 행한다. 또한, 이때, MPEG 디코더(1017)는, 복호 장치(1)의 경우와 마찬가지로, 일부 움직임 보상 화상을 움직임 벡터로부터 구하고, 나머지 움직임 보상 화상을, 움직임 벡터로부터 구해진 움직임 보상 화상의 움직임 예측에 의해 구한다. 따라서, MPEG 디코더(1017)는, 부호화하는 움직임 벡터의 수를 저감시킬 수 있다.

MPEG 디코더(1017)로부터 공급된 영상 데이터는, 비디오 디코더(1015)로부터 공급된 영상 데이터의 경우와 마찬가지로, 영상 신호 처리 회로(1018)에 있어서 소정의 처리가 실시되고, 그래픽 생성 회로(1019)에 있어서, 생성된 영상 데이터 등이 적절히 중첩되고, 패널 구동 회로(1020)를 통하여 표시 패널(1021)에 공급되어, 그 화상이 표시된다.

MPEG 디코더(1017)로부터 공급된 음성 데이터는, 음성 A/D 변환 회로(1014)로부터 공급된 음성 데이터의 경우와 마찬가지로, 음성 신호 처리 회로(1022)에 있어서 소정의 처리가 실시되고, 에코 캔슬/음성 합성 회로(1023)를 통하여 음성 증폭 회로(1024)에 공급되어, D/A 변환 처리나 증폭 처리가 실시된다. 그 결과, 소정의 음량으로 조정된 음성이 스피커(1025)로부터 출력된다.

또한, 텔레비전 수상기(1000)는, 마이크로폰(1026) 및 A/D 변환 회로(1027)도 갖는다.

A/D 변환 회로(1027)는, 음성 회화용의 것으로서 텔레비전 수상기(1000)에 설치되는 마이크로폰(1026)에 의해 도입된 유저의 음성의 신호를 수신하고, 수신한 음성 신호에 대하여 A/D 변환 처리를 실시하고, 얻어진 디지털의 음성 데이터를 에코 캔슬/음성 합성 회로(1023)에 공급한다.

에코 캔슬/음성 합성 회로(1023)는, 텔레비전 수상기(1000)의 유저(유저 A)의 음성의 데이터가 A/D 변환 회로(1027)로부터 공급되어 있는 경우, 유저 A의 음성 데이터를 대상으로 하여 에코 캔슬을 행하고, 다른 음성 데이터와 합성하거나 하여 얻어진 음성의 데이터를, 음성 증폭 회로(1024)를 통하여 스피커(1025)로부터 출력시킨다.

또한, 텔레비전 수상기(1000)는, 음성 코덱(1028), 내부 버스(1029), SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)(1030), 플래시 메모리(1031), CPU(1032), USB(Universal Serial Bus) I/F(1033) 및 네트워크 I/F(1034)도 갖는다.

A/D 변환 회로(1027)는, 음성 회화용의 것으로서 텔레비전 수상기(1000)에 설치되는 마이크로폰(1026)에 의해 도입된 유저의 음성의 신호를 수신하고, 수신한 음성 신호에 대하여 A/D 변환 처리를 실시하고, 얻어진 디지털의 음성 데이터를 음성 코덱(1028)에 공급한다.

음성 코덱(1028)은, A/D 변환 회로(1027)로부터 공급된 음성 데이터를, 네트워크 경유로 송신하기 위한 소정의 포맷의 데이터로 변환하여, 내부 버스(1029)를 통하여 네트워크 I/F(1034)에 공급한다.

네트워크 I/F(1034)는, 네트워크 단자(1035)에 장착된 케이블을 통하여 네트워크에 접속된다. 네트워크 I/F(1034)는, 예를 들어 그 네트워크에 접속되는 다른 장치에 대하여, 음성 코덱(1028)으로부터 공급된 음성 데이터를 송신한다. 또한, 네트워크 I/F(1034)는, 예를 들어 네트워크를 통하여 접속되는 다른 장치로부터 송신되는 음성 데이터를, 네트워크 단자(1035)를 통하여 수신하고, 그것을 내부 버스(1029)를 통하여 음성 코덱(1028)에 공급한다.

음성 코덱(1028)은, 네트워크 I/F(1034)로부터 공급된 음성 데이터를 소정의 포맷의 데이터로 변환하고, 그것을 에코 캔슬/음성 합성 회로(1023)에 공급한다.

에코 캔슬/음성 합성 회로(1023)는, 음성 코덱(1028)으로부터 공급되는 음성 데이터를 대상으로 하여 에코 캔슬을 행하고, 다른 음성 데이터와 합성하거나 하여 얻어진 음성의 데이터를, 음성 증폭 회로(1024)를 통하여 스피커(1025)로부터 출력시킨다.

SDRAM(1030)은, CPU(1032)가 처리를 행하는 데 있어서 필요한 각종 데이터를 기억한다.

플래시 메모리(1031)는, CPU(1032)에 의해 실행되는 프로그램을 기억한다. 플래시 메모리(1031)에 기억되어 있는 프로그램은, 텔레비전 수상기(1000)의 기동시 등의 소정의 타이밍에 CPU(1032)에 의해 판독된다. 플래시 메모리(1031)에는, 디지털 방송을 통하여 취득된 EPG 데이터, 네트워크를 통하여 소정의 서버로부터 취득된 데이터 등도 기억된다.

예를 들어, 플래시 메모리(1031)에는, CPU(1032)의 제어에 의해 네트워크를 통하여 소정의 서버로부터 취득된 콘텐츠 데이터를 포함하는 MPEG-TS가 기억된다. 플래시 메모리(1031)는, 예를 들어 CPU(1032)의 제어에 의해, 그 MPEG-TS를, 내부 버스(1029)를 통하여 MPEG 디코더(1017)에 공급한다.

MPEG 디코더(1017)는, 디지털 튜너(1016)로부터 공급된 MPEG-TS의 경우와 마찬가지로, 그 MPEG-TS를 처리한다. 이렇게 텔레비전 수상기(1000)는, 영상이나 음성 등으로 이루어지는 콘텐츠 데이터를, 네트워크를 통하여 수신하고, MPEG 디코더(1017)를 사용하여 디코드하여, 그 영상을 표시시키거나, 음성을 출력시키거나 할 수 있다.

또한, 텔레비전 수상기(1000)는, 리모트 컨트롤러(1051)로부터 송신되는 적외선 신호를 수광하는 수광부(1037)도 갖는다.

수광부(1037)는, 리모트 컨트롤러(1051)로부터의 적외선을 수광하여, 복조하여 얻어진 유저 조작의 내용을 나타내는 제어 코드를 CPU(1032)에 출력한다.

CPU(1032)는, 플래시 메모리(1031)에 기억되어 있는 프로그램을 실행하고, 수광부(1037)로부터 공급되는 제어 코드 등에 따라 텔레비전 수상기(1000)의 전체 동작을 제어한다. CPU(1032)와 텔레비전 수상기(1000)의 각 부는, 도시하지 않은 경로를 통하여 접속되어 있다.

USB I/F(1033)는, USB 단자(1036)에 장착된 USB 케이블을 통하여 접속되는, 텔레비전 수상기(1000)의 외부의 기기 사이에서 데이터의 송수신을 행한다. 네트워크 I/F(1034)는, 네트워크 단자(1035)에 장착된 케이블을 통하여 네트워크에 접속하고, 네트워크에 접속되는 각종 장치와 음성 데이터 이외의 데이터의 송수신도 행한다.

텔레비전 수상기(1000)는, MPEG 디코더(1017)로서 복호 장치(1)를 사용함으로써, 스트림을 구성하는 영상 패킷에 대한 디코드에 있어서, 적은 제어 정보로, 정밀도가 높은 예측 화상을 생성할 수 있다. 결과적으로, 텔레비전 수상기(1000)는, 부하의 증대를 억제하면서 부호화 효율을 향상시킬 수 있다.

도 27은, 본 발명을 적용한 복호 장치(1) 및 부호화 장치(101)를 사용하는 휴대 전화기의 주된 구성예를 도시하는 블록도이다.

도 27에 도시된 휴대 전화기(1100)는, 각 부를 통괄적으로 제어하도록 이루어진 주제어부(1150), 전원 회로부(1151), 조작 입력 제어부(1152), 화상 인코더(1153), 카메라 I/F부(1154), LCD 제어부(1155), 화상 디코더(1156), 다중 분리부(1157), 기록 재생부(1162), 변복조 회로부(1158) 및 음성 코덱(1159)을 갖는다. 이들은, 버스(1160)를 통하여 서로 접속되어 있다.

또한, 휴대 전화기(1100)는, 조작 키(1119), CCD(Charge Coupled Devices) 카메라(1116), 액정 디스플레이(1118), 기억부(1123), 송수신 회로부(1163), 안테나(1114), 마이크로폰(마이크)(1121) 및 스피커(1117)를 갖는다.

전원 회로부(1151)는, 유저의 조작에 의해 통화 종료 및 전원 키가 온 상태로 되면, 배터리 팩으로부터 각 부에 대하여 전력을 공급함으로써 휴대 전화기(1100)를 동작 가능한 상태로 기동한다.

휴대 전화기(1100)는, CPU, ROM 및 RAM 등으로 이루어지는 주제어부(1150)의 제어에 기초하여, 음성 통화 모드나 데이터 통신 모드 등의 각종 모드에서, 음성 신호의 송수신, 전자 메일이나 화상 데이터의 송수신, 화상 촬영 또는 데이터 기록 등의 각종 동작을 행한다.

예를 들어, 음성 통화 모드에 있어서, 휴대 전화기(1100)는, 마이크로폰(마이크)(1121)으로 집음한 음성 신호를, 음성 코덱(1159)에 의해 디지털 음성 데이터로 변환하고, 이것을 변복조 회로부(1158)로 스펙트럼 확산 처리하고, 송수신 회로부(1163)로 디지털/아날로그 변환 처리 및 주파수 변환 처리한다. 휴대 전화기(1100)는, 그 변환 처리에 의해 얻어진 송신용 신호를, 안테나(1114)를 통하여 도시하지 않은 기지국에 송신한다. 기지국에 전송된 송신용 신호(음성 신호)는, 공중 전화 회선망을 통하여 통화 상대의 휴대 전화기에 공급된다.

또한, 예를 들어 음성 통화 모드에 있어서, 휴대 전화기(1100)는, 안테나(1114)로 수신한 수신 신호를 송수신 회로부(1163)로 증폭하고, 재차 주파수 변환 처리 및 아날로그/디지털 변환 처리하고, 변복조 회로부(1158)로 스펙트럼 역확산 처리하고, 음성 코덱(1159)에 의해 아날로그 음성 신호로 변환한다. 휴대 전화기(1100)는, 그 변환하여 얻어진 아날로그 음성 신호를 스피커(1117)로부터 출력한다.

또한, 예를 들어 데이터 통신 모드에 있어서 전자 메일을 송신하는 경우, 휴대 전화기(1100)는, 조작 키(1119)의 조작에 의해 입력된 전자 메일의 텍스트 데이터를, 조작 입력 제어부(1152)에 있어서 접수한다. 휴대 전화기(1100)는, 그 텍스트 데이터를 주제어부(1150)에 있어서 처리하고, LCD 제어부(1155)를 통하여, 화상으로서 액정 디스플레이(1118)에 표시시킨다.

또한, 휴대 전화기(1100)는, 주제어부(1150)에 있어서, 조작 입력 제어부(1152)가 접수한 텍스트 데이터나 유저 지시 등에 기초하여 전자 메일 데이터를 생성한다. 휴대 전화기(1100)는, 그 전자 메일 데이터를, 변복조 회로부(1158)로 스펙트럼 확산 처리하고, 송수신 회로부(1163)로 디지털/아날로그 변환 처리 및 주파수 변환 처리한다. 휴대 전화기(1100)는, 그 변환 처리에 의해 얻어진 송신용 신호를, 안테나(1114)를 통하여 도시하지 않은 기지국에 송신한다. 기지국에 전송된 송신용 신호(전자 메일)는, 네트워크 및 메일 서버 등을 통하여, 소정의 수신처에 공급된다.

또한, 예를 들어 데이터 통신 모드에 있어서 전자 메일을 수신하는 경우, 휴대 전화기(1100)는, 기지국으로부터 송신된 신호를, 안테나(1114)를 통하여 송수신 회로부(1163)로 수신하고, 증폭하여, 재차 주파수 변환 처리 및 아날로그/디지털 변환 처리한다. 휴대 전화기(1100)는, 그 수신 신호를 변복조 회로부(1158)로 스펙트럼 역확산 처리하여 원래의 전자 메일 데이터를 복원한다. 휴대 전화기(1100)는, 복원된 전자 메일 데이터를, LCD 제어부(1155)를 통하여 액정 디스플레이(1118)에 표시한다.

또한, 휴대 전화기(1100)는, 수신한 전자 메일 데이터를, 기록 재생부(1162)를 통하여, 기억부(1123)에 기록하는(기억시키는) 것도 가능하다.

이 기억부(1123)는, 재기입 가능한 임의의 기억 매체이다. 기억부(1123)는, 예를 들어 RAM이나 내장형 플래시 메모리 등의 반도체 메모리이어도 좋고, 하드 디스크이어도 좋고, 자기 디스크, 광 자기 디스크, 광 디스크, USB 메모리 또는 메모리 카드 등의 리무버블 미디어이어도 좋다. 물론, 이들 이외의 것이어도 좋다.

또한, 예를 들어 데이터 통신 모드에 있어서 화상 데이터를 송신하는 경우, 휴대 전화기(1100)는, 촬상에 의해 CCD 카메라(1116)로 화상 데이터를 생성한다. CCD 카메라(1116)는, 렌즈나 조리개 등의 광학 디바이스와 광전 변환 소자로서의 CCD를 갖고, 피사체를 촬상하고, 수광한 광의 강도를 전기 신호로 변환하여, 피사체의 화상의 화상 데이터를 생성한다. CCD 카메라(1116)는, 그 화상 데이터를, 카메라 I/F부(1154)를 통하여, 화상 인코더(1153)로 부호화하고, 부호화 화상 데이터로 변환한다.

휴대 전화기(1100)는, 이러한 처리를 행하는 화상 인코더(1153)로서, 상술한 부호화 장치(101)를 사용한다. 화상 인코더(1053)는, 부호화 장치(101)의 경우와 마찬가지로, 필터링 예측에 의해 생성된 예측 화상을 사용하여 부호화를 행한다. 또한, 이때, 화상 인코더(1153)는, 부호화 장치(101)의 경우와 마찬가지로, 일부 움직임 보상 화상을 움직임 벡터로부터 구하고, 나머지 움직임 보상 화상을, 움직임 벡터로부터 구해진 움직임 보상 화상의 움직임 예측에 의해 구한다. 이에 의해, 화상 인코더(1153)는, 부호화하는 움직임 벡터의 수를 저감시킬 수 있다.

또한, 휴대 전화기(1100)는, 이때 동시에, CCD 카메라(1116)로 촬상 중에 마이크로폰(마이크)(1121)으로 집음한 음성을, 음성 코덱(1159)에 있어서 아날로그/디지털 변환하여, 재차 부호화한다.

휴대 전화기(1100)는, 다중 분리부(1157)에 있어서, 화상 인코더(1153)로부터 공급된 부호화 화상 데이터와, 음성 코덱(1159)으로부터 공급된 디지털 음성 데이터를, 소정의 방식으로 다중화한다. 휴대 전화기(1100)는, 그 결과 얻어지는 다중화 데이터를, 변복조 회로부(1158)로 스펙트럼 확산 처리하고, 송수신 회로부(1163)로 디지털/아날로그 변환 처리 및 주파수 변환 처리한다. 휴대 전화기(1100)는, 그 변환 처리에 의해 얻어진 송신용 신호를, 안테나(1114)를 통하여 도시하지 않은 기지국에 송신한다. 기지국에 전송된 송신용 신호(화상 데이터)는, 네트워크 등을 통하여, 통신 상대로 공급된다.

또한, 화상 데이터를 송신하지 않는 경우, 휴대 전화기(1100)는, CCD 카메라(1116)로 생성한 화상 데이터를, 화상 인코더(1153)를 통하지 않고, LCD 제어부(1155)를 통하여 액정 디스플레이(1118)에 표시시킬 수도 있다.

또한, 예를 들어 데이터 통신 모드에 있어서, 간이 홈 페이지 등에 링크된 동화상 파일의 데이터를 수신하는 경우, 휴대 전화기(1100)는, 기지국으로부터 송신된 신호를, 안테나(1114)를 통하여 송수신 회로부(1163)로 수신하고, 증폭하여, 재차 주파수 변환 처리 및 아날로그/디지털 변환 처리한다. 휴대 전화기(1100)는, 그 수신 신호를 변복조 회로부(1158)로 스펙트럼 역확산 처리하여 원래의 다중화 데이터를 복원한다. 휴대 전화기(1100)는, 다중 분리부(1157)에 있어서, 그 다중화 데이터를 분리하여, 부호화 화상 데이터와 음성 데이터로 나눈다.

휴대 전화기(1100)는, 화상 디코더(1156)에 있어서 부호화 화상 데이터를 디코드함으로써, 재생 동화상 데이터를 생성하고, 이것을 LCD 제어부(1155)를 통하여 액정 디스플레이(1118)에 표시시킨다. 이에 의해, 예를 들어 간이 홈 페이지에 링크된 동화상 파일에 포함되는 동화상 데이터가 액정 디스플레이(1118)에 표시된다.

휴대 전화기(1100)는, 이러한 처리를 행하는 화상 디코더(1156)로서, 상술한 복호 장치(1)를 사용한다. 즉, 화상 디코더(1156)는, 복호 장치(1)의 경우와 마찬가지로, 일부 움직임 보상 화상을 움직임 벡터로부터 구하고, 나머지 움직임 보상 화상을, 움직임 벡터로부터 구해진 움직임 보상 화상의 움직임 예측에 의해 구한다. 따라서, 화상 디코더(1156)는, 부호화하는 움직임 벡터의 수를 저감시킬 수 있다.

이때, 휴대 전화기(1100)는, 동시에, 음성 코덱(1159)에 있어서, 디지털의 음성 데이터를 아날로그 음성 신호로 변환하고, 이것을 스피커(1117)로부터 출력시킨다. 이에 의해, 예를 들어 간이 홈 페이지에 링크된 동화상 파일에 포함되는 음성 데이터가 재생된다.

또한, 전자 메일의 경우와 마찬가지로, 휴대 전화기(1100)는, 수신한 간이 홈 페이지 등에 링크된 데이터를, 기록 재생부(1162)를 통하여, 기억부(1123)에 기록하는(기억시키는) 것도 가능하다.

또한, 휴대 전화기(1100)는, 주제어부(1150)에 있어서, 촬상되어 CCD 카메라(1116)로 얻어진 2차원 코드를 해석하여, 2차원 코드에 기록된 정보를 취득할 수 있다.

또한, 휴대 전화기(1100)는, 적외선 통신부(1181)로 적외선에 의해 외부의 기기와 통신할 수 있다.

휴대 전화기(1100)는, 화상 인코더(1153)로서 부호화 장치(101)를 사용함으로써, 예를 들어 CCD 카메라(1116)에 있어서 생성된 화상 데이터를 부호화하여 전송할 때의, 움직임 벡터의 전송 수를 저감시켜, 부호화 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 휴대 전화기(1100)는, 화상 디코더(1156)로서 복호 장치(1)를 사용함으로써, 예를 들어 간이 홈 페이지 등에 링크된 동화상 파일의 데이터(부호화 데이터)를 수신할 때의 복호에 있어서, 적은 제어 정보로, 정밀도가 높은 예측 화상을 생성할 수 있다. 결과적으로, 휴대 전화기(1100)는, 부하의 증대를 억제하면서 부호화 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 이상에 있어서, 휴대 전화기(1100)가, CCD 카메라(1116)를 사용하도록 설명했지만, 이 CCD 카메라(1116) 대신에 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)를 사용한 이미지 센서(CMOS 이미지 센서)를 사용하도록 해도 좋다. 이 경우도, 휴대 전화기(1100)는, CCD 카메라(1116)를 사용하는 경우와 마찬가지로, 피사체를 촬상하여, 피사체의 화상의 화상 데이터를 생성할 수 있다.

또한, 이상에 있어서는 휴대 전화기(1100)로서 설명했지만, 예를 들어PDA(Personal Digital Assistants), 스마트 폰, UMPC(Ultra Mobile Personal Computer), 넷북, 노트북형 퍼스널 컴퓨터 등, 이 휴대 전화기(1100)와 마찬가지의 촬상 기능이나 통신 기능을 갖는 장치이면, 어떤 장치든 휴대 전화기(1100)의 경우와 마찬가지로, 복호 장치(1) 및 부호화 장치(101)를 적용할 수 있다.

도 28은, 본 발명을 적용한 복호 장치(1) 및 부호화 장치(101)를 사용하는 하드 디스크 레코더의 주된 구성예를 도시하는 블록도이다.

도 28에 도시된 하드 디스크 레코더(HDD 레코더)(1200)는, 튜너에 의해 수신된, 위성이나 지상의 안테나 등으로부터 송신되는 방송파 신호(텔레비전 신호)에 포함되는 방송 프로그램의 오디오 데이터와 비디오 데이터를, 내장하는 하드 디스크에 보존하고, 그 보존한 데이터를 유저의 지시에 따른 타이밍에 유저에게 제공하는 장치이다.

하드 디스크 레코더(1200)는, 예를 들어 방송파 신호로부터 오디오 데이터와 비디오 데이터를 추출하고, 그들을 적절히 복호하여, 내장하는 하드 디스크에 기억시킬 수 있다. 또한, 하드 디스크 레코더(1200)는, 예를 들어 네트워크를 통하여 다른 장치로부터 오디오 데이터나 비디오 데이터를 취득하고, 그들을 적절히 복호하여, 내장하는 하드 디스크에 기억시킬 수도 있다.

또한, 하드 디스크 레코더(1200)는, 예를 들어 내장하는 하드 디스크에 기록되어 있는 오디오 데이터나 비디오 데이터를 복호하여 모니터(1260)에 공급하여, 모니터(1260)의 화면에 그 화상을 표시시키고, 모니터(1260)의 스피커로부터 그 음성을 출력시킬 수 있다. 또한, 하드 디스크 레코더(1200)는, 예를 들어 튜너를 통하여 취득된 방송파 신호로부터 추출된 오디오 데이터와 비디오 데이터 또는, 네트워크를 통하여 다른 장치로부터 취득한 오디오 데이터나 비디오 데이터를 복호하여 모니터(1260)에 공급하여, 모니터(1260)의 화면에 그 화상을 표시시키고, 모니터(1260)의 스피커로부터 그 음성을 출력시킬 수도 있다.

물론, 이밖의 동작도 가능하다.

도 28에 도시된 바와 같이, 하드 디스크 레코더(1200)는, 수신부(1221), 복조부(1222), 디멀티플렉서(1223), 오디오 디코더(1224), 비디오 디코더(1225) 및 레코더 제어부(1226)를 갖는다. 하드 디스크 레코더(1200)는, EPG 데이터 메모리(1227), 프로그램 메모리(1228), 워크 메모리(1229), 디스플레이 컨버터(1230), OSD(On Screen Display) 제어부(1231), 디스플레이 제어부(1232), 기록 재생부(1233), D/A 컨버터(1234) 및 통신부(1235)를 더 갖는다.

또한, 디스플레이 컨버터(1230)는, 비디오 인코더(1241)를 갖는다. 기록 재생부(1233)는, 인코더(1251) 및 디코더(1252)를 갖는다.

수신부(1221)는, 리모트 컨트롤러(도시하지 않음)로부터의 적외선 신호를 수신하고, 전기 신호로 변환하여 레코더 제어부(1226)에 출력한다. 레코더 제어부(1226)는, 예를 들어 마이크로프로세서 등에 의해 구성되며, 프로그램 메모리(1228)에 기억되어 있는 프로그램에 따라 각종 처리를 실행한다. 레코더 제어부(1226)는, 이때 워크 메모리(1229)를 필요에 따라서 사용한다.

통신부(1235)는, 네트워크에 접속되어, 네트워크를 통하여 다른 장치와의 통신 처리를 행한다. 예를 들어, 통신부(1235)는, 레코더 제어부(1226)에 의해 제어되고, 튜너(도시하지 않음)와 통신하여, 주로 튜너에 대하여 선국 제어 신호를 출력한다.

복조부(1222)는, 튜너로부터 공급된 신호를 복조하여, 디멀티플렉서(1223)에 출력한다. 디멀티플렉서(1223)는, 복조부(1222)로부터 공급된 데이터를, 오디오 데이터, 비디오 데이터 및 EPG 데이터로 분리하여, 각각 오디오 디코더(1224), 비디오 디코더(1225) 또는 레코더 제어부(1226)에 출력한다.

오디오 디코더(1224)는, 입력된 오디오 데이터를 디코드하여, 기록 재생부(1233)에 출력한다. 비디오 디코더(1225)는, 입력된 비디오 데이터를 디코드하여, 디스플레이 컨버터(1230)에 출력한다. 레코더 제어부(1226)는, 입력된 EPG 데이터를 EPG 데이터 메모리(1227)에 공급하여, 기억시킨다.

디스플레이 컨버터(1230)는, 비디오 디코더(1225) 또는 레코더 제어부(1226)로부터 공급된 비디오 데이터를, 비디오 인코더(1241)에 의해, 예를 들어 NTSC(National Television Standards Committee) 방식의 비디오 데이터에 인코드하여, 기록 재생부(1233)에 출력한다. 또한, 디스플레이 컨버터(1230)는, 비디오 디코더(1225) 또는 레코더 제어부(1226)로부터 공급되는 비디오 데이터의 화면의 크기를, 모니터(1260)의 크기에 대응하는 크기로 변환하고, 비디오 인코더(1241)에 의해 NTSC 방식의 비디오 데이터로 변환하고, 아날로그 신호로 변환하여, 디스플레이 제어부(1232)에 출력한다.

디스플레이 제어부(1232)는, 레코더 제어부(1226)의 제어 하에서, OSD(On Screen Display) 제어부(1231)가 출력한 OSD 신호를, 디스플레이 컨버터(1230)로부터 입력된 비디오 신호에 중첩하고, 모니터(1260)의 디스플레이에 출력하여, 표시시킨다.

모니터(1260)에는 또한, 오디오 디코더(1224)가 출력한 오디오 데이터가, D/A 컨버터(1234)에 의해 아날로그 신호로 변환되어 공급되고 있다. 모니터(1260)는, 이 오디오 신호를 내장하는 스피커로부터 출력한다.

기록 재생부(1233)는, 비디오 데이터나 오디오 데이터 등을 기록하는 기억 매체로서 하드 디스크를 갖는다.

기록 재생부(1233)는, 예를 들어 오디오 디코더(1224)로부터 공급되는 오디오 데이터를, 인코더(1251)에 의해 인코드한다. 또한, 기록 재생부(1233)는, 디스플레이 컨버터(1230)의 비디오 인코더(1241)로부터 공급되는 비디오 데이터를, 인코더(1251)에 의해 인코드한다. 기록 재생부(1233)는, 그 오디오 데이터의 부호화 데이터와 비디오 데이터의 부호화 데이터를 멀티플렉서에 의해 합성한다. 기록 재생부(1233)는, 그 합성 데이터를 채널 코딩하여 증폭하고, 그 데이터를, 기록 헤드를 통하여 하드 디스크에 기입한다.

기록 재생부(1233)는, 재생 헤드를 통하여 하드 디스크에 기록되어 있는 데이터를 재생하고, 증폭하여, 디멀티플렉서에 의해 오디오 데이터와 비디오 데이터로 분리한다. 기록 재생부(1233)는, 디코더(1252)에 의해 오디오 데이터 및 비디오 데이터를 디코드한다. 기록 재생부(1233)는, 복호한 오디오 데이터를 D/A 변환하여, 모니터(1260)의 스피커에 출력한다. 또한, 기록 재생부(1233)는, 복호한 비디오 데이터를 D/A 변환하여, 모니터(1260)의 디스플레이에 출력한다.

레코더 제어부(1226)는, 수신부(1221)를 통하여 수신되는 리모트 컨트롤러로부터의 적외선 신호에 의해 나타낸 유저 지시에 기초하여, EPG 데이터 메모리(1227)로부터 최신의 EPG 데이터를 판독하고, 그것을 OSD 제어부(1231)에 공급한다. OSD 제어부(1231)는, 입력된 EPG 데이터에 대응하는 화상 데이터를 발생시켜, 디스플레이 제어부(1232)에 출력한다. 디스플레이 제어부(1232)는, OSD 제어부(1231)로부터 입력된 비디오 데이터를 모니터(1260)의 디스플레이에 출력하여, 표시시킨다. 이에 의해, 모니터(1260)의 디스플레이에는, EPG(전자 프로그램 가이드)가 표시된다.

또한, 하드 디스크 레코더(1200)는, 인터넷 등의 네트워크를 통하여 다른 장치로부터 공급되는 비디오 데이터, 오디오 데이터 또는 EPG 데이터 등의 각종 데이터를 취득할 수 있다.

통신부(1235)는, 레코더 제어부(1226)에 제어되고, 네트워크를 통하여 다른 장치로부터 송신되는 비디오 데이터, 오디오 데이터 및 EPG 데이터 등의 부호화 데이터를 취득하고, 그것을 레코더 제어부(1226)에 공급한다. 레코더 제어부(1226)는, 예를 들어 취득한 비디오 데이터나 오디오 데이터의 부호화 데이터를 기록 재생부(1233)에 공급하여, 하드 디스크에 기억시킨다. 이때, 레코더 제어부(1226) 및 기록 재생부(1233)가, 필요에 따라 재인코드 등의 처리를 행하도록 해도 좋다.

또한, 레코더 제어부(1226)는, 취득한 비디오 데이터나 오디오 데이터의 부호화 데이터를 복호하고, 얻어지는 비디오 데이터를 디스플레이 컨버터(1230)에 공급한다. 디스플레이 컨버터(1230)는, 비디오 디코더(1225)로부터 공급되는 비디오 데이터와 마찬가지로, 레코더 제어부(1226)로부터 공급되는 비디오 데이터를 처리하고, 디스플레이 제어부(1232)를 통하여 모니터(1260)에 공급하여, 그 화상을 표시시킨다.

또한, 이 화상 표시에 맞추어, 레코더 제어부(1226)가, 복호한 오디오 데이터를, D/A 컨버터(1234)를 통하여 모니터(1260)에 공급하여, 그 음성을 스피커로부터 출력시키도록 해도 좋다.

또한, 레코더 제어부(1226)는, 취득한 EPG 데이터의 부호화 데이터를 복호하고, 복호한 EPG 데이터를 EPG 데이터 메모리(1227)에 공급한다.

이상과 같은 하드 디스크 레코더(1200)는, 비디오 디코더(1225), 디코더(1252) 및 레코더 제어부(1226)에 내장되는 디코더로서 복호 장치(1)를 사용한다. 즉, 비디오 디코더(1225), 디코더(1252) 및 레코더 제어부(1226)에 내장되는 디코더는, 복호 장치(1)의 경우와 마찬가지로, 일부 움직임 보상 화상을 움직임 벡터로부터 구하고, 나머지 움직임 보상 화상을, 움직임 벡터로부터 구해진 움직임 보상 화상의 움직임 예측에 의해 구한다. 따라서, 비디오 디코더(1225), 디코더(1252) 및 레코더 제어부(1226)에 내장되는 디코더는, 부호화하는 움직임 벡터의 수를 저감시킬 수 있다.

따라서, 하드 디스크 레코더(1200)는, 예를 들어 튜너나 통신부(1235)에 의한 비디오 데이터(부호화 데이터)의 수신 시나, 기록 재생부(1233)에 의한 비디오 데이터(부호화 데이터)의 하드 디스크로부터의 재생 시의 복호에 있어서, 적은 제어 정보로, 정밀도가 높은 예측 화상을 생성할 수 있다. 결과적으로, 하드 디스크 레코더(1200)는, 부하의 증대를 억제하면서 부호화 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 하드 디스크 레코더(1200)는, 인코더(1251)로서 부호화 장치(101)를 사용한다. 따라서, 인코더(1251)는, 부호화 장치(101)의 경우와 마찬가지로, 일부 움직임 보상 화상을 움직임 벡터로부터 구하고, 나머지 움직임 보상 화상을, 움직임 벡터로부터 구해진 움직임 보상 화상의 움직임 예측에 의해 구한다. 따라서, 인코더(1251)는, 부호화하는 움직임 벡터의 수를 저감시킬 수 있다.

따라서, 하드 디스크 레코더(1200)는, 예를 들어 하드 디스크에 부호화 데이터를 기록할 때의, 움직임 벡터의 수를 저감시켜, 부호화 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 이상에 있어서는, 비디오 데이터나 오디오 데이터를 하드 디스크에 기록하는 하드 디스크 레코더(1200)에 대하여 설명했지만, 물론 기록 매체는 어떤 것이든 좋다. 예를 들어 플래시 메모리, 광 디스크 또는 비디오 테이프 등, 하드 디스크 이외의 기록 매체를 적용하는 레코더라도, 상술한 하드 디스크 레코더(1200)의 경우와 마찬가지로, 복호 장치(1) 및 부호화 장치(101)를 적용할 수 있다.

도 29는, 본 발명을 적용한 복호 장치(1) 및 부호화 장치(101)를 사용하는 카메라의 주된 구성예를 도시하는 블록도이다.

도 29에 도시된 카메라(1300)는, 피사체를 촬상하여, 피사체의 화상을 LCD(1316)에 표시시키거나, 그것을 화상 데이터로서, 기록 미디어(1333)에 기록하거나 한다.

렌즈 블록(1311)은, 광(즉, 피사체의 영상)을, CCD/CMOS(1312)에 입사시킨다. CCD/CMOS(1312)는, CCD 또는 CMOS를 사용한 이미지 센서이며, 수광한 광의 강도를 전기 신호로 변환하여, 카메라 신호 처리부(1313)에 공급한다.

카메라 신호 처리부(1313)는, CCD/CMOS(1312)로부터 공급된 전기 신호를, Y, Cr, Cb의 색차 신호로 변환하여, 화상 신호 처리부(1314)에 공급한다. 화상 신호 처리부(1314)는, 컨트롤러(1321)의 제어 하에서, 카메라 신호 처리부(1313)로부터 공급된 화상 신호에 대하여 소정의 화상 처리를 실시하거나, 그 화상 신호를 인코더(1341)로 부호화하거나 한다. 화상 신호 처리부(1314)는, 화상 신호를 부호화하여 생성한 부호화 데이터를, 디코더(1315)에 공급한다. 또한, 화상 신호 처리부(1314)는, 온 스크린 디스플레이(OSD)(1320)에 있어서 생성된 표시용 데이터를 취득하고, 그것을 디코더(1315)에 공급한다.

이상의 처리에 있어서, 카메라 신호 처리부(1313)는, 버스(1317)를 통하여 접속되는 DRAM(Dynamic Random Access Memory)(1318)을 적절히 이용하여, 필요에 따라 화상 데이터나, 그 화상 데이터가 부호화된 부호화 데이터 등을 그 DRAM(1318)에 유지시킨다.

디코더(1315)는, 화상 신호 처리부(1314)로부터 공급된 부호화 데이터를 복호하고, 얻어진 화상 데이터(복호 화상 데이터)를 LCD(1316)에 공급한다. 또한, 디코더(1315)는, 화상 신호 처리부(1314)로부터 공급된 표시용 데이터를 LCD(1316)에 공급한다. LCD(1316)는, 디코더(1315)로부터 공급된 복호 화상 데이터의 화상과 표시용 데이터의 화상을 적절히 합성하여, 그 합성 화상을 표시한다.

온 스크린 디스플레이(1320)는, 컨트롤러(1321)의 제어 하에서, 기호, 문자 또는 도형으로 이루어지는 메뉴 화면이나 아이콘 등의 표시용 데이터를, 버스(1317)를 통하여 화상 신호 처리부(1314)에 출력한다.

컨트롤러(1321)는, 유저가 조작부(1322)를 사용하여 명령한 내용을 나타내는 신호에 기초하여, 각종 처리를 실행함과 함께, 버스(1317)를 통하여, 화상 신호 처리부(1314), DRAM(1318), 외부 인터페이스(1319), 온 스크린 디스플레이(1320) 및 미디어 드라이브(1323) 등을 제어한다. FLASH ROM(1324)에는, 컨트롤러(1321)가 각종 처리를 실행하는 데 있어서 필요한 프로그램이나 데이터 등이 저장된다.

예를 들어, 컨트롤러(1321)는, 화상 신호 처리부(1314)나 디코더(1315)를 대신하여, DRAM(1318)에 기억되어 있는 화상 데이터를 부호화하거나, DRAM(1318)에 기억되어 있는 부호화 데이터를 복호하거나 할 수 있다. 이때, 컨트롤러(1321)는, 화상 신호 처리부(1314)나 디코더(1315)의 부호화·복호 방식과 마찬가지의 방식에 의해 부호화·복호 처리를 행하도록 해도 좋고, 화상 신호 처리부(1314)나 디코더(1315)가 대응하고 있지 않은 방식에 의해 부호화·복호 처리를 행하도록 해도 좋다.

또한, 예를 들어 조작부(1322)로부터 화상 인쇄의 개시가 지시된 경우, 컨트롤러(1321)는, DRAM(1318)으로부터 화상 데이터를 판독하고, 그것을, 버스(1317)를 통하여 외부 인터페이스(1319)에 접속되는 프린터(1334)에 공급하여 인쇄시킨다.

또한, 예를 들어 조작부(1322)로부터 화상 기록이 지시된 경우, 컨트롤러(1321)는, DRAM(1318)으로부터 부호화 데이터를 판독하고, 그것을, 버스(1317)를 통하여 미디어 드라이브(1323)에 장착되는 기록 미디어(1333)에 공급하여 기억시킨다.

기록 미디어(1333)는, 예를 들어 자기 디스크, 광 자기 디스크, 광 디스크 또는 반도체 메모리 등의, 판독 기입 가능한 임의의 리무버블 미디어이다. 기록 미디어(1333)는, 물론 리무버블 미디어로서의 종류도 임의이며, 테이프 디바이스이어도 좋고, 디스크이어도 좋고, 메모리 카드이어도 좋다. 물론, 비접촉 IC 카드 등이어도 좋다.

또한, 미디어 드라이브(1323)와 기록 미디어(1333)를 일체화하여, 예를 들어 내장형 하드디스크 드라이브나 SSD(Solid State Drive) 등과 같이, 비가반성의 기억 매체에 의해 구성되도록 해도 좋다.

외부 인터페이스(1319)는, 예를 들어 USB 입출력 단자 등으로 구성되고, 화상의 인쇄를 행하는 경우에 프린터(1334)와 접속된다. 또한, 외부 인터페이스(1319)에는, 필요에 따라 드라이브(1331)가 접속되고, 자기 디스크, 광 디스크, 혹은 광 자기 디스크 등의 리무버블 미디어(1332)가 적절히 장착되고, 그들로부터 판독된 컴퓨터 프로그램이, 필요에 따라 FLASH ROM(1324)에 인스톨된다.

또한, 외부 인터페이스(1319)는, LAN이나 인터넷 등의 소정의 네트워크에 접속되는 네트워크 인터페이스를 갖는다. 컨트롤러(1321)는, 예를 들어 조작부(1322)로부터의 지시에 따라 DRAM(1318)으로부터 부호화 데이터를 판독하고, 그것을 외부 인터페이스(1319)로부터, 네트워크를 통하여 접속되는 다른 장치에 공급시킬 수 있다. 또한, 컨트롤러(1321)는, 네트워크를 통하여 다른 장치로부터 공급되는 부호화 데이터나 화상 데이터를, 외부 인터페이스(1319)를 통하여 취득하고, 그것을 DRAM(1318)에 유지시키거나, 화상 신호 처리부(1314)에 공급하거나 할 수 있다.

이상과 같은 카메라(1300)는, 디코더(1315)로서 복호 장치(1)를 사용한다. 즉, 디코더(1315)는, 복호 장치(1)의 경우와 마찬가지로, 일부 움직임 보상 화상을 움직임 벡터로부터 구하고, 나머지 움직임 보상 화상을, 움직임 벡터로부터 구해진 움직임 보상 화상의 움직임 예측에 의해 구한다. 따라서, 디코더(1315)는, 부호화하는 움직임 벡터의 수를 저감시킬 수 있다.

따라서, 카메라(1300)는, 예를 들어 CCD/CMOS(1312)에 있어서 생성되는 화상 데이터나, DRAM(1318) 또는 기록 미디어(1333)로부터 비디오 데이터의 부호화 데이터를 판독할 때나, 네트워크를 통하여 비디오 데이터의 부호화 데이터를 취득할 때에 적은 제어 정보로, 정밀도가 높은 예측 화상을 생성할 수 있다. 결과적으로, 카메라(1300)는, 부하의 증대를 억제하면서 부호화 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 카메라(1300)는, 인코더(1341)로서 부호화 장치(101)를 사용한다. 인코더(1341)는, 부호화 장치(101)의 경우와 마찬가지로, 일부 움직임 보상 화상을 움직임 벡터로부터 구하고, 나머지 움직임 보상 화상을, 움직임 벡터로부터 구해진 움직임 보상 화상의 움직임 예측에 의해 구한다. 따라서, 인코더(1341)는, 부호화하는 움직임 벡터의 수를 저감시킬 수 있다.

따라서, 카메라(1300)는, 예를 들어 DRAM(1318)이나 기록 미디어(1333)에 부호화 데이터를 기록할 때나, 부호화 데이터를 다른 장치에 제공할 때의, 움직임 벡터의 수를 저감시켜, 부호화 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 컨트롤러(1321)가 행하는 복호 처리에 복호 장치(1)의 복호 방법을 적용하도록 해도 좋다. 마찬가지로, 컨트롤러(1321)가 행하는 부호화 처리에 부호화 장치(101)의 부호화 방법을 적용하도록 해도 좋다.

또한, 카메라(1300)가 촬상하는 화상 데이터는 동화상이어도 좋고, 정지 화상이어도 좋다.

물론, 복호 장치(1) 및 부호화 장치(101)는, 상술한 장치 이외의 장치나 시스템에도 적용 가능하다.

또한, 매크로 블록의 크기는 임의이다. 본 발명은, 예를 들어 도 30에 도시된 바와 같은 모든 크기의 매크로 블록에 대하여 적용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명은, 통상의 16×16 화소와 같은 매크로 블록뿐만 아니라, 32×32 화소와 같은 확장된 매크로 블록(확장 매크로 블록)에도 적용할 수 있다.

도 30에 있어서, 상단에는 좌측부터 32×32 화소, 32×16 화소, 16×32 화소 및 16×16 화소의 블록(파티션)으로 분할된 32×32 화소로 구성되는 매크로 블록이 순서대로 도시되어 있다. 또한, 중간단에는 좌측부터 16×16 화소, 16×8 화소, 8×16 화소 및 8×8 화소의 블록으로 분할된 16×16 화소로 구성되는 블록이 순서대로 도시되어 있다. 또한, 하단에는 좌측부터 8×8 화소, 8×4 화소, 4×8 화소 및 4×4 화소의 블록으로 분할된 8×8 화소의 블록이 순서대로 도시되어 있다.

즉, 32×32 화소의 매크로 블록은, 상단에 도시된 32×32 화소, 32×16 화소, 16×32 화소 및 16×16 화소의 블록에서의 처리가 가능하다.

상단의 우측에 도시된 16×16 화소의 블록은, H.264/AVC 방식과 마찬가지로, 중간단에 도시된 16×16 화소, 16×8 화소, 8×16 화소 및 8×8 화소의 블록에서의 처리가 가능하다.

중간단의 우측에 도시된 8×8 화소의 블록은, H.264/AVC 방식과 마찬가지로, 하단에 도시된 8×8 화소, 8×4 화소, 4×8 화소 및 4×4 화소의 블록에서의 처리가 가능하다.

이들 블록은, 이하의 3계층으로 분류할 수 있다. 즉, 도 30의 상단에 도시된 32×32 화소, 32×16 화소 및 16×32 화소의 블록을 제1 계층이라고 칭한다. 상단의 우측에 도시된 16×16 화소의 블록, 및 중간단에 도시된 16×16 화소, 16×8 화소 및 8×16 화소의 블록을, 제2 계층이라고 칭한다. 중간단의 우측에 도시된 8×8 화소의 블록, 및 하단에 도시된 8×8 화소, 8×4 화소, 4×8 화소 및 4×4 화소의 블록을, 제3 계층이라고 칭한다.

이러한 계층 구조를 채용함으로써, 16×16 화소의 블록 이하에 관해서는, H.264/AVC 방식과 호환성을 유지하면서, 그 수퍼 세트로서, 보다 큰 블록을 정의할 수 있다.

예를 들어, 복호 장치(1) 및 부호화 장치(101)가, 계층마다 예측 화상을 생성하도록 해도 좋다. 또한, 예를 들어 복호 장치(1) 및 부호화 장치(101)가, 제2 계층보다 블록 사이즈가 큰 계층인 제1 계층에 있어서 생성한 예측 화상을, 제2 계층에 대해서도 이용하도록 해도 좋다.

제1 계층이나 제2 계층과 같이, 비교적 큰 블록 사이즈를 사용하여 부호화가 행해지는 매크로 블록은, 비교적 고주파 성분을 포함하고 있지 않다. 이에 반하여, 제3 계층과 같이, 비교적 작은 블록 사이즈를 사용하여 부호화가 행해지는 매크로 블록은, 비교적 고주파 성분을 포함하고 있다고 생각된다.

따라서, 블록 사이즈가 상이한 각 계층에 따라, 따로따로 예측 화상을 생성 함으로써, 화상이 갖는, 국소적 성질에 적합한 부호화 성능 향상을 실현시키는 것이 가능하다.

1: 복호 장치
21: 움직임 예측·보상 회로
41: 예측 모드 결정 회로
42: 한쪽 방향 예측 회로
43: 쌍방향 예측 회로
44: 예측 회로
45: 필터링 회로
51: 움직임 보상 회로
52: 움직임 예측 회로
61: 차분 계산 회로
62: 저역 통과 필터 회로
63: 게인 조정 회로
64: 고역 통과 필터 회로
65: 게인 조정 회로
66: 가산 회로
67: 가산 회로

Claims (10)

1. 복호된 화상으로 이루어지는 제1 참조 프레임에 있어서, 부호화된 상기 화상의 움직임 벡터를 사용해서 움직임 보상을 행함으로써 제1 움직임 보상 화상을 생성하고, 상기 제1 참조 프레임과 다른 제2 참조 프레임에 있어서, 움직임 예측을 행함으로써 제2 움직임 보상 화상을 생성하는 움직임 보상부와,
   상기 움직임 보상부에 의해 생성된 상기 제1 움직임 보상 화상과 상기 제2 움직임 보상 화상과의 차분 화상에 대하여, 고주파 성분을 강조하는 필터링 처리와 가산 처리를 행함으로써, 예측 화상을 생성하는 예측 화상 생성부를 구비하는, 화상 처리 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 움직임 보상부는, 상기 화상을 부호화하는 부호화 장치와 공유하는 소정의 비용 함수를 사용해서 상기 움직임 예측을 행하고, 상기 제2 움직임 보상 화상을 생성하는, 화상 처리 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 비용 함수는, 상기 제1 움직임 보상 화상과, 상기 제2 참조 프레임에 있어서의 상기 움직임 예측의 처리 대상 블록과의, 각 화소값의 차분값의 절대값의 총합을 구하는 함수인, 화상 처리 장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 비용 함수는, 상기 제1 움직임 보상 화상과, 상기 제2 참조 프레임에 있어서의 상기 움직임 예측의 처리 대상 블록과의, 각 화소값의 최소 2승 오차를 구하는 함수인, 화상 처리 장치.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 예측 화상 생성부는,
   상기 움직임 보상부에 의해 생성된 상기 제1 움직임 보상 화상과 상기 제2 움직임 보상 화상과의 차분 화상에 저역 통과 필터를 작동하는 저역 통과 필터부와,
   상기 저역 통과 필터부에 의해 저역 통과 필터가 작동됨으로써 얻어진 화상에 고역 통과 필터를 작동하는 고역 통과 필터부와,
   상기 저역 통과 필터부에 의해 저역 통과 필터가 작동됨으로써 얻어진 화상과, 상기 고역 통과 필터부에 의해 고역 통과 필터가 작동됨으로써 얻어진 화상을, 상기 제1 움직임 보상 화상 및 상기 제2 움직임 보상 화상 중 어느 하나에 가산함으로써 상기 예측 화상을 생성하는 가산부를 구비하는, 화상 처리 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 가산부는, 상기 저역 통과 필터부에 의해 저역 통과 필터가 작동됨으로써 얻어진 화상과, 상기 고역 통과 필터부에 의해 고역 통과 필터가 작동됨으로써 얻어진 화상을, 상기 예측 화상의 시각을 기준으로 하여 1시각 전의 프레임에 있어서 생성된 상기 제1 움직임 보상 화상에 가산하는, 화상 처리 장치.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   한쪽 방향 예측에 의해 상기 예측 화상을 생성하는 것인지, 쌍방향 예측에 의해 상기 예측 화상을 생성하는 것인지, 또는, 상기 움직임 보상부 및 상기 예측 화상 생성부의 처리에 의해 상기 예측 화상을 생성하는 것인지를 식별하는 식별 플래그를 수취하는 수취부와,
   상기 수취부에 의해 수취된 식별 플래그를 참조하여, 한쪽 방향 예측에 의해 상기 예측 화상을 생성하는 것인지, 쌍방향 예측에 의해 상기 예측 화상을 생성하는 것인지, 또는, 상기 움직임 보상부 및 상기 예측 화상 생성부의 처리에 의해 상기 예측 화상을 생성하는 것인지를 판정하는 판정부를 더 구비하는, 화상 처리 장치.
8. 제7항에 있어서, 복호된 상기 화상으로 이루어지는, 상기 예측 화상을 생성하는 프레임에 대하여 시간적으로 일방향에 있는 복수의 참조 프레임에 있어서, 부호화된 상기 화상의 움직임 벡터를 사용해서 움직임 보상을 행함으로써 움직임 보상 화상을 생성하고, 어느 한쪽의 움직임 보상 화상을 사용해서 상기 예측 화상을 생성하는 한쪽 방향 예측부와,
   복호된 상기 화상으로 이루어지는, 상기 예측 화상을 생성하는 프레임에 대하여 시간적으로 쌍방향에 있는 복수의 참조 프레임에 있어서, 부호화된 상기 화상의 움직임 벡터를 사용해서 움직임 보상을 행함으로써 움직임 보상 화상을 생성하고, 어느 한쪽의 움직임 보상 화상을 사용해서 상기 예측 화상을 생성하는 쌍방향 예측부를 더 구비하는, 화상 처리 장치.
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   부호화된 화상을 복호하는 복호부와,
   상기 복호부에 의해 복호된 화상과 상기 예측 화상을 가산하여, 복호 완료된 화상을 생성하는 생성부를 더 구비하는, 화상 처리 장치.
10. 복호된 화상으로 이루어지는 제1 참조 프레임에 있어서, 부호화된 상기 화상의 움직임 벡터를 사용해서 움직임 보상을 행함으로써 제1 움직임 보상 화상을 생성하고, 상기 제1 참조 프레임과 다른 제2 참조 프레임에 있어서, 움직임 예측을 행함으로써 제2 움직임 보상 화상을 생성하고,
    생성된 상기 제1 움직임 보상 화상과 상기 제2 움직임 보상 화상과의 차분 화상에 대하여,
    고주파 성분을 강조하는 필터링 처리와 가산 처리를 행함으로써, 예측 화상을 생성하는, 화상 처리 방법.
    

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