JP2885322B2 - フィールド間予測符号化装置及び復号化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はディジタル信号の信号処理を行なう記録，伝
送機器，その他の表示装置などの各種機器において、動
画像信号をより少ない符号量で効率的に符号化する高能
率符号化装置及び復号化装置のうち、特にインターレー
ス走査した動画像信号のフィールド間予測符号化装置及
び復号化装置に関する。

（従来の技術） 動画像信号をより少ない符号量で符号化する高能率符
号化方式のうち、画像信号のフレーム間の相関を利用す
る符号化方式としてフレーム間予測符号化がある。

このフレーム間予測符号化は、通常の動画像が各フレ
ーム間でかなり似ているので、符号化の済んだ前のフレ
ームの信号から符号化しようとするフレームの信号を予
測して、予測誤差（残差）のみを符号化するものであ
る。

しかし、上記のフレーム間予測符号化は、被写体の動
きやシーンチェンジ（画面転換）で画像が大きく変化す
ると、適切な予測ができなくなるので、フレーム間予測
をしないでフレーム（フィールド）内で符号化した方が
良い場合がある。

そこで、フレーム間予測が適当な場合にはフレーム間
予測を行ない、そうでない場合にはフレーム（フィール
ド）内予測を行なう適応予測符号化が検討され、近年
は、画像の動きに合わせて予測方法を変更させて予測す
る動き補償フレーム間予測符号化が一般的になってい
る。

その一例として、テレビジョン学会誌Vol.39,No.10,8
61（11）〜868（18）ページ；『15/30 Mb/S動き補償フ
レーム間・フィールド間・フレーム内適応予測符号化方
式』（1985年10月）などで発表されているものがある。

この例は比較的高レートでテレビ中継信号を符号化す
るもので、インターレース走査した動画像信号に対して
動き補償フレーム間予測とフィールド内予測の他に、フ
ィールド間（フレーム内）の予測も用いている。

通信系で検討されているこのような方式は、あるフレ
ームを復号しようとした場合、データが過去の積み重ね
となっているために、過去の全てのデータが必要とな
る。従って、蓄積系メディアにおいてランダムアクセス
や高速サーチなどで任意の場所から復号する必要がある
場合には、細かな単位（４〜８フレーム）でフレーム間
予測をリセットしなければならない。

しかし、細かな単位でフレーム間予測をリセットする
と、そこでは原画像信号がそのままフレーム内符号化さ
れることになり、符号化効率の低下を招くことになる。
一方、通常の再生に対して時間的に逆順で再生する逆転
再生の場合、従来の前フレームによる予測では、復号の
ための予測値が得られず復号ができないといった問題が
あった。

そこで、この様な従来の巡回型のフレーム間予測符号
化の問題を解決する手段として、ランダムアクセスや高
速サーチのために独立フレームが定期的に存在すること
を積極的に利用し、その間のフレームについては前後
（新旧）両方の独立フレームより２次線形予測などで予
測して符号化効率を上げる方法が先に本発明人により発
明され、これが本出願人により特許出願されている（特
願昭１−11587号；発明の名称「フレーム間予測符号化
方式」）。

この本出願人の先の特許出願による「フレーム間予測
符号化方式」（以下、「先願」という）は、独立フレー
ムを予め一定間隔おきに設定し、その間のフレームにつ
いては前後（新旧）の独立フレームにより予測して符号
化するため、蓄積系メディアにおいて独立フレームの間
隔の単位でランダムアクセスでき、高速サーチをデータ
の無駄がなくでき、画像の変化に適合した予測が可能と
なり、予測信号のS/Nも向上するので、より高い予測信
号が得られる。また、このようにして得られた符号化デ
ータは時間軸上で対称の構造となるので、逆転再生も容
易に実現できるといった特長を持っている。更に、従来
例のように巡回型の予測ではないため、符号化器側での
復号処理を省くこともできる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記したこれまでの予測符号化方式では、
前記した問題点以外にも、インターレース信号の符号化
として次のような問題点がある。

即ち、従来例として示した『15/30Mb/s動き補償フレ
ーム間・フィールド間・フレーム内適応予測符号化方
式』における予測のうち、まず、フィールド間予測は動
きが1/2ライン分程度の場合にのみ有効で、静止画の場
合や動きがそれ以上の場合にはあまり効果がない。ま
た、動き補償フレーム間予測もフィールド毎に行なわれ
ることになるが、各々のフィールドはインターレース信
号のライン間引きによる折返し歪を含んでおり、必ずし
も適切に予測できない。

一方、本出願人による先願（特願平１−11587号）の
符号化を、インターレース信号にそのまま適用しても次
のような問題を生じる。

第７図は先願における独立フレームの間隔（Ｎ）が５
フレームの場合のフィールド構成を示す図である。

同図中、黒丸は独立に符号化されるフィールドの各ラ
インを、白丸はフィールド間予測され符号化されるフィ
ールドの各ラインをそれぞれ示す。また、『ｏ』は奇数
（odd）フィールドを、『ｅ』は偶数（even）フィール
ドをそれぞれ示す。

フレーム内で独立に符号化する際、フィールド間で時
間変化があるので、画像の絵柄が動いていると二重像と
なり符号化効率が大幅に低下する。

また、独立フレームのみを再生して高速サーチを行な
った場合に、第７図ではａ→ｂ→ｃ→ｄの順で各フィー
ルドが再生されるので、１フィールド間の画像の動きと
独立フレーム間の画像の動きが等間隔で再生され、画像
の動きが不自然になる。片方のフィールドのみ（即ち、
奇数フィールドのみ、あるいは偶数フィールドのみ）再
生すれば、画像の動きが自然になるが、垂直解像度が半
分になってしまう。

そこで、本発明は上記した従来の技術の課題を解決
し、インターレース走査した動画像信号による画像の速
い動きや画像の変化にも対応し易く、予測効率をより改
善し、更に、予測効率を改善することで予測誤差（残
差）を少なくでき、結果として符号化データ量をより少
なくできるフィールド間予測符号化装置及び復号化装置
を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記の目的を達成するために、 第１の発明として、１つのフレームが２つのフィール
ドで構成されるインターレース信号のフィールド間予測
符号化装置において、連続して入力される画像信号の中
から１つのフレームの中の片方のフィールドのみを、フ
ィールド数で所定間隔おきに、かつ奇数フィールドと偶
数フィールドとが交互に存在する独立フィールドとして
設定し、この独立フィールドをフィールド内で独立に符
号化する第１の符号化手段と、前記独立フィールドの間
の非独立フィールドの信号に対応する予測信号を、前後
の独立フィールドの信号を重み付け加算して形成する予
測信号形成手段と、前記非独立フィールドの信号から、
それに対応する前記予測信号を減算し、その予測誤差に
ついて符号化する第２の符号化手段とを備えたことを特
徴とするフィールド間予測符号化装置を提供し、更に、
第２の発明として、１つのフレームが２つのフィールド
で構成されるインターレース信号のフィールド間予測符
号化装置において、連続して入力される画像信号の中か
ら１つのフレームの中の片方のフィールドのみを、フィ
ールド数で所定間隔おきに、かつ奇数フィールドと偶数
フィールドとが交互に存在する独立フィールドとして設
定し、この独立フィールドをフィールド内で独立に符号
化する第１の符号化手段と、前記独立フィールドの間の
非独立フィールドの信号に対応する予測信号を、前後の
独立フィールドの信号を重み付け加算して形成する予測
信号形成手段と、この予測信号形成手段で形成された予
測信号を、重み付け加算の混合比を異ならしめて複数種
類用意し、この予測信号で前記非独立フィールドのブロ
ック単位の信号を減算し、各非独立フィールドでのブロ
ック単位の信号に応じて最も予測誤差の少ない混合比の
予測誤差信号を選択し、その予測誤差について符号化す
る第２の符号化手段とを備えたことを特徴とするフィー
ルド間予測符号化装置を提供し、 更に、第３の発明として、 上記第１の発明，第２の発明のいずれかに記載のフィ
ールド間予測符号化装置によって符号化された符号化デ
ータからこの符号化処理に対応した復号処理を行なうこ
とにより、連続フィールドの画像信号を復号化すること
を特徴とする復号化装置を提供するものである。

（作用） 上記した構成のフィールド間予測符号化装置及び復号
化装置においては、連続して入力される画像信号の連続
フィールドの中からフィールド間予測を用いないでフィ
ールド内で独立に符号化する独立フィールドを予め所定
間隔（数フィールド）おきに設定する。更に、独立フィ
ールドは奇数フィールドと偶数フィールドとが交互に存
在する。この場合、独立フィールドの間隔Ｎは奇数（3,
5,7,…）になる。

独立フィールドの間の非独立フィールドについては、
前後（新旧）の両独立フィールドによる予測信号をも
とに予測し、その予測誤差について符号化、あるいは
前後（新旧）の両独立フィールドによる予測信号（２次
線形予測値）を、各非独立フィールドでのブロック単位
の信号の変化に応じて最も予測効率の高い予測信号を得
る混合比で適応的に混合し、ブロック単位の信号を予測
し、その予測誤差について符号化する。

第６図は独立フィールドの間隔ＮをＮ＝５とした場合
のフィールド構成を示す図である。

同図中、第７図と同様で黒丸は独立に符号化されるフ
ィールドの各ラインを、白丸はフィールド間予測され符
号化されるフィールドの各ラインをそれぞれ示す。ま
た、『ｏ』は奇数フィールドを、『ｅ』は偶数（even）
フィールドをそれぞれ示す。

独立フィールドは奇数フィールドと偶数フィールドと
が交互に存在するので、画像が静止している場合、奇数
フィールド（ｏ）は奇数フィールドから、偶数フィール
ド（ｅ）は偶数フィールドから予測される。

例えば、第６図のNo.4フレーム,No.5フレームにおい
ては、奇数フィールド（ｏ）は後（新）独立フィールド
であるNo.6フレームの奇数フィールド（6o）から、偶数
フィールド（ｅ）は前（旧）独立フィールドであるNo.3
フレームの偶数フィールド（3e）からそれぞれ予測され
る。

画像が動いている場合には、前後（新旧）両方の独立
フィールドから予測されるが、二つのフィールドから適
応的に予測されるので、動き補償の適合したフィールド
の方が選ばれ、動き補償の精度の問題や折返し歪の影響
を軽減できる。

また、第７図に示す先願のフレーム単位の独立符号化
に対して、独立のフィールドが時間的に半分の単位で存
在しているので、予測の時間的距離が短く、速い動きや
画像の変化にも対応し易い。

更に、独立フィールドが奇数／偶数交互に一定間隔で
存在するので、高速サーチでは独立フィールドをそのま
ま再生すれば自然な動きで解像度の高いサーチ画像が得
られる。

（実施例） 本発明になるフィールド間予測符号化装置及び復号化
装置の一実施例について以下に図面と共に説明する。

＜符号化装置の一実施例の構成＞ 第１図は本発明になるフィールド間予測符号化装置の
一実施例の構成を示すブロック図である。

同図において、画像信号入力端子１は切換スイッチ２
の入力端子に接続される。切換スイッチ２のａ側出力端
子は切換スイッチ５のａ側入力端子及びフィールドメモ
リ（新）７の入力端子にそれぞれ接続される。また、切
換スイッチ２のｂ側出力端は（Ｎ−１）フィールドメモ
リ３及び適応予測器４をそれぞれ介して切換スイッチ５
のｂ側入力端子に接続される。

切換スイッチ２は、画像信号入力端子１からの入力信
号を切換スイッチ５のａ側入力端子及びフィールドメモ
リ（新）７と（Ｎ−１）フィールドメモリ３とに切換え
て供給するもので、独立フィールドの時点ではａ側に切
換えられ、非独立フィールドの時点ではｂ側に切換えら
れる。

フィールドメモリ（新）７の出力端子はフィールドメ
モリ（旧）８の入力端子及び適応予測器４の一方の入力
端子にそれぞれ接続される。フィールドメモリ（旧）８
の出力端子は適応予測器４の他方の入力端子に接続され
る。

切換スイッチ５は、切換スイッチ２のａ側出力端子か
らの信号と適応予測器４の出力信号とを切換えるもの
で、切換スイッチ２と同様に独立フィールドの時点では
ａ側に切換えられ、非独立フィールドの時点ではｂ側に
切換えられる。

切換スイッチ５の出力端子は、フィールド内符号化器
６を介してデータ出力端子９に接続される。

（Ｎ−１）フィールドメモリ３［Ｎは３以上の奇数］
は、予測に使われる独立フィールドの符号化が済んでか
ら非独立フィールドを符号化するためのものである。

フィールド内符号化器６は、直交変換器，量子化器及
び可変長符号化器などより構成される。

二つのフィールドメモリ（新）７及びフィールドメモ
リ（旧）８は、予測信号（予測値）を前後二つのフィー
ルドをもとに形成するためのものである。

＜符号化装置の一実施例の動作＞ 第１図に示した符号化装置の一実施例の構成におい
て、画像信号入力端子１より入力された動画像信号（連
続フィールド）は、切換スイッチ２でＮフィールドに１
フィールドだけ、フィールド内で独立に符号化処理され
るためにａ側に切換えられて切換スイッチ５のａ側入力
端子に供給される。

ここで、独立フィールドが交互に奇数フィールドと偶
数フィールドとになるようにするため、独立フィールド
の間隔Ｎは奇数にする。

ランダムアクセスや高速サーチを行なうという点から
は独立フィールドの間隔Ｎが小さい方が望ましいが、フ
ィールド内で独立に符号化すると大量のデータが発生し
効率が悪くなるので、Ｎは５から９ぐらいが適当であ
る。

一方、切換スイッチ５は切換スイッチ２と連動してお
り、これらがａ側に接続される独立フィールドでは信号
はフィールド内符号化器６に直接入力され、そこで符号
化される。

フィールド内符号化器６でのフィールド内処理は、ま
ず、より高い符号化効率を得るために直交変換器により
８×８画素ブロック程度の単位で離散コサイン変換（DC
T;Discrete Cosine Transform）などの直交変換手法に
より係数成分に変換され、次に、変換された信号は、量
子化器で係数成分毎に適当なステップで量子化され、更
に、量子化された信号は、その分布が０（ゼロ）近辺に
集中するので可変長符号化器によりハフマン符号等の可
変長符号に変換されて空間的に冗長が除かれ、可変長デ
ィジタルデータとしてデータ出力端子９より出力され、
記録あるいは伝送される。

一方、予測処理のために必要な符号化器での予測信号
は、復号器側と同一の信号とするため、量子化された信
号より作られる必要がある。但し、本発明の場合のよう
に予測されたフィールドが再度予測に使われない場合に
は誤差の蓄積が起こらないので、原信号から予測信号を
得てもあまり問題にならない。

従って、第１図の実施例では、画像信号入力端子１よ
り入力された動画像信号が直接フィールドメモリ（新）
７とフィールドメモリ（旧）８とに２フィールド分蓄え
られ、新たな独立フィールドの信号が入力された時に１
フィールドずつメモリ内容が更新される。

次に、予測フィールドにおける処理であるが、切換ス
イッチ2,5はｂ側に接続され、入力された信号は、まず
（Ｎ−１）フィールドメモリ３に導かれる。ここで、予
測フィールドは、その予測に必要な独立フィールドを先
に符号化するために、（Ｎ−１）フィールド分だけ遅延
させられる。遅延された信号は、後で詳述する適応予測
器４で独立フィールドにより適応的に作られた予測信号
が減算され、予測誤差（残差）となる。この予測誤差
（残差）は独立フィールドと同様にフィールド内符号化
器６で符号化され、ディジタルデータとしてデータ出力
端子９より出力され、記録あるいは伝送される。

＜適応予測器４の説明＞ 第１図中の適応予測器４は、先に本発明人により発明
され、これが本出願人により特許出願されている（特願
平１−108419号；発明の名称「適応型フレーム間予測符
号化方式」）で使われているものと同様である。

第２図は適応予測器４の構成を示すブロック図であ
る。これは４種類の予測器とその４種の中から最適な予
測を選ぶ信号処理部とで構成されている。

この適応予測器４では、前後（新旧）の両独立フィー
ルドの信号による予測信号を、独立フィールドの間の各
非独立フィールドでのブロック単位の信号の変化に応じ
て最も予測効率の高い予測信号を得る混合比で適応的に
混合した予測信号を得ている。

そして、実際には、 前後（新旧）の両独立フィールドからの予測信号の混
合による２次線形予測 前（旧）の独立フィールドからの予測信号による予測
｛後（新）の独立フィールドからの予測信号の混合な
し｝ 後（新）の独立フィールドからの予測信号による予測
｛前（旧）の独立フィールドからの予測信号の混合な
し｝ 固定値からの予測（予測なし） の各予測モードがある。

ここで、，のモードの場合は入力される値をその
まま使え、のモードの場合は予測器内部で簡単に処理
できる。

まず、のモードの処理であるが、現フィールド信号
入力端子42から入力された被予測信号は、前（旧）フィ
ールド信号入力端子40から入力された信号を予測信号減
算器20で減算し、前（旧）フィールド予測誤差（残差）
を得る。のモードの処理も同様に後（新）フィールド
信号入力端子41から入力された信号を予測信号減算器22
で減算し、後（新）フィールド予測誤差（残差）を得
る。

一方、のモードの２次線形予測信号は、予測される
フィールドと予測に使われる独立フィールドの時間関係
により、次式で決まる。

Ｘ＝αVmq＋（１−α）Vmp α＝（ｍ−mp）/N ［０≦α≦１］ 但し、Ｘは予測信号、Vmqは後（新）フィールド値、V
mpは前（旧）フィールド値、ｍは予測されるフィールド
の番号、mqは後（新）フィールド番号、mpは前（旧）フ
ィールド番号である。

第２図で、前（旧）フィールドと後（新）フィールド
の値に係数掛け算器33,35でそれぞれ重み付け係数αお
よび（１−α）を乗じ、これらを加算器34で加算し、予
測信号Ｘを得る。この予測信号Ｘを予測信号減算器21で
現フィールド信号から減算し、前後フィールド予測誤差
（残差）信号を得る。

最後に、のモードの固定値からの予測（予測なし）
は、現フィールド信号から予測信号減算器23で固定値
（輝度は50％レベル、色差は０レベルなど）を減算す
る。この固定値は空間隣接ブロック（例えば、上ブロッ
ク）の直流（DC）分などを使うことも考えられるが、い
ずれにせよフィールド間予測をしないで、フィールド内
で処理する。

次に、最適予測を選ぶための処理であるが、実際的手
法として予測誤差（残差）のブロック二乗誤差で評価す
る。正確には後の符号化処理で発生するデータを評価す
るのが最適であるが、そのためには直交変換以降の処理
を４系統持つ必要があり、装置実現の上で問題となる。
二乗誤差評価で問題となるのが固定値からの予測（予測
なし）で、そのまま値を求めると、誤差（残差）のDC分
により、実際の符号化データ量と無関係に大きな値とな
る。

そこで、DC検出器38でブロックの平均値を求め、減算
器39でその分を減算してから二乗誤差（分散）を求め
る。しかし、このままではDCの符号化データ分が無視さ
れ、逆にやゝ甘い誤差評価となるので、二乗誤差検出後
にオフセットＢ（正の値）を加算する。

一方、のモードの前後予測には二乗誤差検出後にオ
フセットＡ（正の値）を減算する。これは最も発生確率
の高いのモードをやゝ優先し、フィールド間変化が少
なく，，のモードの予測誤差にあまり差がない場
合に、不必要に予測モードが切換わることを防ぐもので
ある。オフセットによりのモードの発生確率が高ま
り、予測モードをハフマン符号などでエントロピー符号
化した場合に、より少ないデータで予測モード情報の伝
送ができる。ここでオフセットA,Bの値はデータ量と画
質との関係から実験的に選ばれる。

更に、第２図における処理は、予測信号減算器20〜23
の出力で与えられる各予測誤差（残差）が二乗器24〜27
で二乗の値に変換され、１ブロック累積加算器28〜31で
１ブロックの間累積加算される。その後、のモードに
あたる１ブロック累積加算器29の出力からオフセットＡ
の値を減算器36で減算し、のモードにあある１ブロッ
ク累積加算器31の出力にオフセットＢの値を加算器37で
加算する。

以上の処理で、のモードとのモードの誤差評価値
が１ブロック累積加算器28と30の出力として、のモー
ドの誤差評価値が減算器36の出力として、のモードの
誤差評価値が加算器37の出力として得られ、最小値選択
器32に入力される。

最小値選択器32ではこの４種の誤差評価値のうち最小
のものが選ばれ、それが〜のモードのどれであるか
が出力される。その予測モード情報は切換えスイッチ45
に送られると共に予測モード出力端子44より出力され、
復号側に伝送される。

一方、各予測誤差（残差）は、１ブロック遅延器43で
誤差評価の済むまでの１ブロック間だけ遅延され、切換
スイッチ45に入力される。この切換スイッチ45では予測
モード情報により最適とされる予測誤差（残差）が選択
され、予測誤差出力端子46より出力される。

なお、復号系での適応予測処理は、４種の予測を同時
に行なう必要もなく、誤差評価も必要ないので、符号化
系に対して極簡単なものとなる。，，の各モード
の各予測値は基本的にのモードを用意しておけばよ
く、，のモードでは重み付け係数値αを０（ゼロ）
または１にすればよい。のモードの場合も固定値に切
換えるだけなので、信号系における適応化による装置規
模の増加は僅かである。

この様な適応処理により、画像が動いていない場合、
予測されるフィールドと同じフィールド（奇数と奇数、
あるいは偶数と偶数）が前（旧）又は後（新）フィール
ドに存在するので、前（旧）フィールドと同じフィール
ドが選択され、完全な予測ができる。

一方、画像が動いていた場合、動きが水平方向のみな
らば、静止（即ち、画像が動いていない場合）と同じ予
測が選択される。また、垂直方向に動きがある場合は、
動きの程度に応じて適切となる予測方法が変わる。

例えば、独立フレームの間隔Ｎ＝５として第２フィー
ルド目｛第６図中のNo.4フレームの偶数フィールド（4
e）など｝の場合、動きの量が１フレーム当り、1.0,2.
0,3.0,…ライン（画素）だとすると、前（旧）フィール
ド、即ちNo.3フレームの偶数フィールド（3e）からの予
測で１画素精度の動き補償をすれば、ライン（画素）の
位置が一致し、適切な予測となる。これは従来例と同じ
である。

一方、後（新）フィールドからの予測では、フィール
ド間距離が３フィールドであり、フィールドが異なる
（奇数と偶数、あるいは偶数と奇数）ので、動きの量が
３フィールド当り0.5,1.5,2.5,…ライン（画素）、即ち
１フレーム当り0.33,1.0,1.66,2.33,…ライン（画素）
とすれば、動き補償と適合する。

この様に、予測方向によって適合する動きの量が異な
る。これにより、従来片側だけの動き補償では適合しな
かった動きの量でも適合し易くなる。

＜符号化装置の他の実施例の説明＞ 第３図は本発明になるフィールド間予測符号化装置の
他の実施例の構成を示すブロック図である。同図中、前
出の第１図中の同一構成部分には同一番号を付す。

この実施例は局部復号を行なう場合の実施例であり、
フィールド内符号化器６でフィールド内符号化された信
号を、フィールド内復号器10で復号し再生された画像信
号を得ている。この独立フィールド再生画像信号は、フ
ィールドメモリ（新）７とフィールドメモリ（旧）８と
に２フィールド分蓄えられ、新たな独立フィールドの再
生画像信号が入力された時に１フィールドずつメモリ内
容が更新される。この場合、符号化器側と復号器側とで
ミスマッチは起こらない。予測動作等は第１図の場合と
変わらない。

＜符号化装置の他の実施例の説明＞ 第４図は本発明になるフィールド間予測符号化装置の
更に他の実施例の構成を示すブロック図である。同図
中、前出の第１図中の同一構成部分には同一番号を付
す。

この実施例は、予測に使う独立フィールドを４フィー
ルドにした場合の実施例であり、第６図中のa,b,c,dの
４つの独立フィールドを全て予測に使うことになる。第
１図や第３図の実施例のような２つの独立フレームを予
測に使うものは、奇数／偶数の各フィールドで予測に使
う独立フィールドが一つしかないので、フェードチェン
ジの様なレベル変化に弱い。また、両方向予測の使われ
る頻度が下がるので、その点では符号化効率がやや悪く
なる。

これに対して、４つの独立フィールドから予測するも
のは、同一フィールド（奇数と奇数、あるいは偶数と偶
数）が前後二つ存在するので、静止の場合でも前後のフ
ィールドから線形予測が行なわれる。

これにより、レベル変動にも強く、予測信号のS/Nも
改善される。また、予測に使うフィールドを遅延させる
ための第１図中の（Ｎ−１）フィールドメモリ３は、
（2N−１）フィールドメモリ11に変わる。更に、新たな
フィールドメモリ12,13を追加し、適応予測器４は４つ
のフィールドメモリ7,8,12,13からの信号a,b,c,dにより
予測処理を行なう。

適応予測器４における予測のモードは、前後両方の線
形予測が３種類になり、２フィールドのものと同じｂと
ｃの他に、ａとｃ、ｂとｄの組合せが増え、合計６モー
ドになる。なお、他にａあるいはｄだけのモードも考え
られるが、フィールド間距離が離れているので、選択さ
れる可能性は少なく、あまり有効でない。また、ａやｄ
を使うモードは垂直方向に動きの少ない場合のみ有効と
考えられ、垂直方向の動き補償は必ずしも必要でない。

＜復号化装置の一実施例の構成＞ 第５図は本発明になる復号化装置の一実施例の構成を
示すブロック図である。この復号化装置は第１図及び第
３図に示す実施例の符号化装置によって符号化された符
号化データを復号処理するものである。なお、第４図に
示す実施例の符号化装置に対する復号化装置としては４
つのフィールドメモリが必要になるが、基本的な構成は
同じである。この場合、フィールドメモリはフレームメ
モリの半分の容量で済むので、容量的には先願と同じで
ある。

第５図において、データ入力端子51は、フィールド内
復号器52を介して切換スイッチ53の入力端子に接続され
る。

フィールド内復号器52は、可変長復号器，逆量子器及
び直交逆変換器などより構成される。

切換スイッチ53のａ側出力端子はフィールドメモリ56
の入力端子に接続され、切換スイッチ53のｂ側出力端子
は逆予測器54の入力端子に接続される。

切換スイッチ53は、入力信号（フィールド内復号器52
の出力信号）を逆予測器54とフィールドメモリ56とに切
換えて供給するもので、独立フィールドの時点ではａ側
に切換えられ、非独立フィールドの時点ではｂ側に切換
えられる。

逆予測器54の出力端子は、切換スイッチ55のｂ側入力
端子に接続される。フィールドメモリ56の出力端子は、
逆予測器54及びフィールドメモリ57の各入力端子にそれ
ぞれ接続される一方、切換スイッチ55のａ側入力端子に
接続される。フィールドメモリ57の出力端子は逆予測器
54の入力端子に接続される。

二つのフィールドメモリ56,57は、予測信号（予測
値）を前後の二つの独立フィールドをもとに形成するた
めのものである。

切換スイッチ55は、逆予測器54の出力信号とフィール
ドメモリ56の出力信号とを切換えるもので、切換スイッ
チ53と同様に、独立フィールドの時点ではａ側に切換え
られ、非独立フィールドの時点ではｂ側に切換えられ
る。

そして、切換スイッチ55の出力端子は、再生画像信号
出力端子58に接続される。

上記した復号化装置の構成は、その基本的動作は先願
と同じである。

＜復号化装置の一実施例の動作＞ 第５図に示した復号化装置の一実施例の構成におい
て、データ入力端子51より入力された可変長ディジタル
データは、フィールド内復号化器52によりフィールド内
復号化され、独立フィールドは、再生画像信号となり、
この信号は、この独立フィールドの時点では切換スイッ
チ53がａ側に切換えられているので、この切換スイッチ
53を通ってフィールドメモリ56に入力され、そこに記憶
される。同時に、フィールドメモリ56にそれまで記憶さ
れていた画像信号は、フィールドメモリ57に移り、書換
えられ、更に、このフィールドメモリ56にそれまで記憶
されていた画像信号が、この独立フィールドの時点では
切換スイッチ55がａ側に切換えられているので、この切
換スイッチ55を通って再生画像信号出力端子58より出力
される。

また、フィールド間で予測処理される非独立フィール
ドは、フィールド内復号器52からの出力が予測誤差なの
で、この予測誤差は、この非独立フィールドの時点では
切換スイッチ53がｂ側に切換えられているので、この切
換スイッチ53を通って逆予測器54に入力される。

逆予測器54で符号化装置側と同じ予測信号が加算さ
れ、再生画像信号となり、この再生画像信号が、この非
独立フィールドの時点では切換スイッチ55がｂ側に切換
えられているので、この切換スイッチ55を通って再生画
像信号出力端子58より出力される。

なお、符号化装置側より伝送されるデータは、独立フ
ィールドのものが先行して送られてくるので、符号化装
置側ではそれを補正するため、独立フィールドの再生画
像信号はＮフィールドの間遅延された後にフィールドメ
モリ56より出力される。即ち、フィールドメモリ56は、
時間補正にも使われている。

また、本発明においては、適応予測器に限らず、各非
独立フィールドに対応する予測信号を、前後（新旧）の
両独立フィールドをもとに適応的ではなく、所定の混合
比で混合し、信号を予測する予測器でも良い。

（発明の効果） 以上の如く、本発明のフィールド間予測符号化装置及
び復号化装置では、連続して入力される画像信号の連続
フィールドの中からフィールド間予測を用いないでフィ
ールド内で独立に符号化する独立フィールドを予め所定
間隔（数フィールド）おきに設定し、更に、独立フィー
ルドは奇数フィールドと偶数フィールドとが交互に存在
し、独立フィールドの間の非独立フィールドについて
は、前後（新旧）の両独立フィールドによる予測信号
をもとに予測し、その予測誤差について符号化、あるい
は前後（新旧）の両独立フィールドによる予測信号
（２次線形予測値）を、重み付け加算の混合比を異なら
しめて複数種類用意し、この予測信号で前記非独立フィ
ールドのブロック単位の信号を減算し、各非独立フィー
ルドでのブロック単位の信号に応じて最も予測誤差の少
ない混合比の予測誤差信号を選択し、その予測誤差につ
いて符号化するので、ランダムアクセスや高速サーチな
ど蓄積系メディアで必要な機能に対応しながら、画像が
静止している場合には、同じフィールド（奇数と奇数、
あるいは偶数と偶数）から適切に予測され、画像が動い
ている場合には、予測の時間的距離が短くなっいるた
め、インターレース走査した動画像信号による画像の速
い動きや画像の変化にも対応し易く、予測効率をより改
善し、更に、予測効率を改善することで予測誤差（残
差）を少なくでき、結果として符号化データ量をより少
なくできる。

また、本発明装置は、独立フィールドが奇数／偶数交
互に一定間隔で存在するので、高速サーチでは独立フィ
ールドをそのまま再生すれば、自然な動きで解像度の高
いサーチ画像が得られる。

更に、本発明装置は、画像メモリの容量はフレーム単
位の処理に対して半分で済み、装置化も容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図，第３図及び第４図は本発明になるフィールド間
予測符号化装置の各実施例の構成を示すブロック図、第
２図は第１図における適応予測器の構成を示すブロック
図、第５図は本発明になる復号化装置の一実施例の構成
を示すブロック図、第６図は本発明装置におけるフィー
ルド構成を示す図、第７図は本出願人の先願におけるフ
ィールド構成を示す図である。 １…画像信号入力端子、2,5,45,53,55…切換スイッチ、
３…（Ｎ−１）フィールドメモリ、４…適応予測器、６
…フィールド内符号化器、7,8,12,13,56,57…フィール
ドメモリ、９…データ出力端子、10…フィールド内復号
器、11…（2N−１）フィールドメモリ、20,21,22,23…
予測信号減算器、24,25,26,27…二乗器、28,29,30,31…
１ブロック累積加算器、32…最小値選択器、33,35…係
数掛け算器、34,37…加算器、36,39…減算器、38…DC検
出器、40…前フィールド信号入力端子、41…後フィール
ド信号入力端子、42…現フィールド信号入力端子、43…
１ブロック遅延器、44…予測モード出力端子、46…予測
誤差出力端子、51…データ入力端子、52…フィールド内
復号器、54…逆予測器、58…再生画像信号出力端子。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１つのフレームが２つのフィールドで構成
   されるインターレース信号のフィールド間予測符号化装
   置において、 連続して入力される画像信号の中から１つのフレームの
   中の片方のフィールドのみを、フィールド数で所定間隔
   おきに、かつ奇数フィールドと偶数フィールドとが交互
   に存在する独立フィールドとして設定し、この独立フィ
   ールドをフィールド内で独立に符号化する第１の符号化
   手段と、 前記独立フィールドの間の非独立フィールドの信号に対
   応する予測信号を、前後の独立フィールドの信号を重み
   付け加算して形成する予測信号形成手段と、 前記非独立フィールドの信号から、それに対応する前記
   予測信号を減算し、その予測誤差について符号化する第
   ２の符号化手段と を備えたことを特徴とするフィールド間予測符号化装
   置。
2. 【請求項２】１つのフレームが２つのフィールドで構成
   されるインターレース信号のフィールド間予測符号化装
   置において、 連続して入力される画像信号の中から１つのフレームの
   中の片方のフィールドのみを、フィールド数で所定間隔
   おきに、かつ奇数フィールドと偶数フィールドとが交互
   に存在する独立フィールドとして設定し、この独立フィ
   ールドをフィールド内で独立に符号化する第１の符号化
   手段と、 前記独立フィールドの間の非独立フィールドの信号に対
   応する予測信号を、前後の独立フィールドの信号を重み
   付け加算して形成する予測信号形成手段と、 この予測信号形成手段で形成された予測信号を、重み付
   け加算の混合比を異ならしめて複数種類用意し、この予
   測信号で前記非独立フィールドのブロック単位の信号を
   減算し、各非独立フィールドでのブロック単位の信号に
   応じて最も予測誤差の少ない混合比の予測誤差信号を選
   択し、その予測誤差について符号化する第２の符号化手
   段と を備えたことを特徴とするフィールド間予測符号化装
   置。
3. 【請求項３】請求項第１項、第２項のいずれかに記載の
   フィールド間予測符号化装置によって符号化された符号
   化データからこの符号化処理に対応した復号処理を行な
   うことにより、連続フィールドの画像信号を復号化する
   ことを特徴とするフィールド間予測復号化装置。