JP3085289B2 - 動画像符号化方法、及び、動画像符号化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディジタル動画像データ
のデータ圧縮を行う動画像符号化方式に係り、特に動き
補償技術を用いた動画像符号化方法、及び、動画像符号
化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】データ通信回線により動画像を伝送する
ため、または、データ記録メディアに動画像を記録し再
生するためには、膨大な情報量を持つディジタル動画像
データをデータ圧縮する必要がある。動画像は、１秒あ
たり所定枚数の画面が順次送られてくるものなので、静
止画の場合と同様に画面内のデータ相関を利用してデー
タ圧縮する方法と、時間軸方向で考えて画面間のデータ
相関を利用してデータ圧縮する方法とを併用した、動画
像符号化方式が用いられる。

【０００３】静止画の場合と同様に画面内のデータ相関
を利用する方法としては、予測符号化方式と変換符号化
方式とがある。予測符号化方式とは、符号化する画素の
データ値を、符号化済みの近傍の画素のデータ値から予
測し、実際のデータ値との差分値である予測誤差を量子
化する方式である。これは符号化済みの近傍の画素との
データ相関を利用するものである。また、変換符号化方
式とは、画面を所定サイズのブロックに分割し、そのブ
ロック単位で画像データを直交変換して周波数成分に変
換した後に、その周波数成分を量子化する方式である。
これは、ブロック内の画素のデータ相関を利用する方式
である。直交変換としては、アダマール変換やディスク
リートコサイン変換などがある。

【０００４】時間軸方向で考えて画面間のデータ相関を
利用してデータ圧縮する方法としては、画面間予測符号
化方式と変化領域符号化方式などがある。画面間予測符
号化方式とは、符号化する画素のデータ値を、符号化済
みの前画面の画素のデータ値から予測して、その予測誤
差を符号化する方式である。これは、前画面との差分デ
ータを符号化するものである。また、変化領域符号化方
とは、前画面と比べて変化のあった領域の画像データの
みを符号化する方式である。これは、前画面からの変化
領域のみを符号化するものである。

【０００５】前記の画面間予測符号化方式の一つとし
て、動き補償予測符号化方式が広く用いられている。こ
の動き補償予測符号化方式とは、画面を所定サイズのブ
ロックに分割し、そのブロック単位で、前画面の中で最
もデータ値のパターンが近い、すなわちブロック間の差
分値が最も小さくなるブロックを捜し出し、そのブロッ
クのデータ値との予測誤差、すなわち動き補償予測誤差
を符号化する方式である。もちろん、ブロックのずれ量
である動きベクトルも符号化する必要がある。例えば、
全探索により動きベクトルを検出する場合、検出範囲を
水平と垂直のそれぞれについて±７画素とすると、全部
で（２×７＋１）２＝２２５回もブロック間の差分値を
計算する必要がある。しかし、前画面との差分データの
振幅を大幅に低減でき、データ圧縮率の向上が実現でき
る。隣接する画面間で画素の空間的位置がそろっている
場合、すなわちノンインターレース走査の動画像に対し
ては、この動き補償予測符号化方式が効率良く適用でき
る。しかし、隣接する画面間で画素の空間的位置がずれ
ている場合、すなわちインターレース走査の動画像に対
しては、効率良く動き補償予測を行うために多少の工夫
が必要である。

【０００６】通常のテレビ信号はインターレース走査の
動画像であり、フィールドと呼ばれる画面が１秒あたり
６０枚伝送され、隣合ったフィールド間で垂直方向の画
素位置が０．５ラインだけずれている。そのため、２フ
ィールドから構成されるフレームと呼ばれる画面が、１
秒あたり３０枚伝送されるものとも考えられる。したが
って、前フィールドからの動き補償予測（フィールド間
動き補償予測）を用いた場合には、フィールド間の０．
５ラインの画素位置のズレの影響で、動画像における静
止領域においても動き補償予測誤差がゼロにならないと
いう問題点が生じる。また、２フィールド前のフィール
ドからの動き補償予測（フレーム間動き補償予測）を用
いた場合には、時間間隔がフィールド間と比べ２倍と長
いために、動画像における動領域においては物体の速い
動きに対する十分な動き補償ができず、動き補償予測誤
差が大きくなるという問題点が生じる。

【０００７】これらの問題点を解決した、インターレー
ス画像に対する従来の動き補償予測符号化方式として
は、例えば特開昭５９−１２８８８１号公報に記載され
た動き補償フレーム間フィールド間符号化装置に用いら
れている方式が知られている。これは、フィールド間の
動きベクトルとフレーム間の動きベクトルの両方を検出
し、ブロック単位でどちらか適したほうの動きベクトル
を使用して、動き補償予測符号化を行う方式である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、フィールド間とフレーム間の両方の動きベクトルを
検出し、どちらかの動きベクトルを選択して動き補償を
行っているが、動き補償予測誤差の低減を実現する上で
十分なものではなかった。そこで、本発明の目的は、動
画像における動き補償予測誤差の低減を実現することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】 上記目的を達成するため
に、本発明は、インターレース走査された動画像信号の
フィールドに対して、動き補償を用いてブロック単位で
の予測信号を生成し、該予測信号と現フィールドの動画
像信号との予測誤差を符号化する動画像符号化におい
て、符号化済みの１フィールド前のフィールドの局部復
号化画像信号から予測信号を生成する処理と、符号化済
みの２フィールド前のフィールドの局部復号化画像信号
から予測信号を生成する処理と、符号化済みの１フィー
ルド前のフィールドの局部復号化画像信号と符号化済み
の２フィールド前のフィールドの局部復号化画像信号の
両方を用いて両信号が混合された予測信号を生成する処
理と、のいずれかを選択的に用いて、前記予測信号を生
成する構成とする。

【００１０】なお、その具体的な手段の例としては、前
フィールドと現フィールドとの間で動きベクトルを検出
すると同時に、動き量に応じて、１フィールド前 、 また
は、２フィールド前の画素値から動き適応ライン補間処
理で生成した補間フィールドと現フィールドとの間でも
動きベクトルを検出し、両方の動きベクトルの中で動き
補償予測誤差が小さくなる方を選択して、動き補償予測
符号化を行うようにした。

【００１１】動き適応ライン補間処理では、まず当該フ
ィールドの補間すべき画素の位置における動き量を検出
する。例えば、実際に存在する０．５ライン下の画素に
対して、２フィールド前のフィールドとの差分、すなわ
ちフレーム差分を求めて動き量とする。動き量は、動き
がほとんどないときは０、動きがある程度以上大きいと
きは１、その中間のときは０から１の間の値をとる。次
に、その動き量に応じて静止領域用の第１の補間値と動
領域用の第２の補間値との重み付け平均値を、補間すべ
き当該画素の動き適応補間値として出力する。第１の補
間値は、静止領域用であり、補間すべき当該画素と対応
する位置にある直前のフィールドの画素値そのものであ
る。また第２の補間値は、動領域用であり、補間すべき
当該画素の近傍に存在する同一フィールド内の複数個の
画素値の重み付け平均値である。

【００１２】例えば、０．５ラインだけ上と下にある２
つの画素値の平均値である。

【００１３】動きベクトル検出処理では、前フィールド
と現フィールドとの間の第１の動きベクトル検出処理
と、動き適応ライン補間により生成された補間フィール
ドと現フィールドとの間における第２の動きベクトル検
出処理が行われる。第１の動きベクトル検出処理によ
り、従来例と同様に第１のフィールド間動き補償が実現
される。ただし、インターレース走査のため、動きベク
トルの垂直成分は±０．５，±１．５，……といった値
となる。

【００１４】静止領域では動き量が０であり、補間フィ
ールドの画素値は実際には２フィールド前の画素値とな
っているので、第２の動きベクトル検出処理により、従
来例と同様にフレーム間動き補償が実現される。また、
動領域では動き量が１であり、補間フィールドの画素値
は実際には前フィールドにおける近傍の画素値の重み付
け平均値となっているので、第２の動きベクトル検出処
理により、従来例とは異なり第２のフィールド間動き補
償が実現される。ただし、動きベクトルの垂直成分は
０，±１，±２，……といった値をとる。なお、動き量
が０と１との間の値をとる場合には、上記の２つの動き
補償を混合した特殊な動き補償処理となる。

【００１５】このように、動領域、静止領域、および、
その中間領域で、フィールド間動き補償とフレーム間動
き補償、および、２フィールドが混合された予測信号に
よる動き補償を適応的に切替えて行うことができる。し
たがって、動き補償予測誤差を低減し、動き補償予測の
性能を向上させることができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳しく
説明する。

【００１７】図１は、本発明による動き補償予測符号化
方式を適用した動画像符号化システムにおける、データ
圧縮を実現する動画像符号化装置の第１の実施例のブロ
ック図である。また、図２は、図１に示した動画像符号
化装置と共に動画像符号化システムを構成するもので、
データ伸長を実現する動画像復号化装置のブロック図で
ある。

【００１８】図１の動画像符号化装置において、１は画
像データの入力端子、２はスキャン変換回路、３はデー
タ遅延回路、４はデータ減算回路、５は直交変換回路、
６は量子化回路、７は可変長符号化回路、８はデータ多
重回路、９はバッファメモリ、１０は符号化データの出
力端子、１１は逆量子化回路、１２は逆直交変換回路、
１３はデータ加算回路、１４ａと１４ｂはフィールドメ
モリ、１５は動き補償回路、１６は動きベクトル検出回
路、１７は動きベクトル符号化回路、３２は動き適応ラ
イン補間回路である。

【００１９】図２の動画像復号化装置において、１８は
符号化データの入力端子、１９はバッファメモリ、２０
はデータ分離回路、２１は可変長復号化回路、２２は逆
量子化回路、２３は逆直交変換回路、２５はデータ加算
回路、２６はスキャン逆変換回路、２７は画像データの
出力端子、２８ａと２８ｂはフィールドメモリ、２９は
動き補償回路、３０は動きベクトル復号化回路、３３は
動き適応ライン補間回路である。

【００２０】まず、図１の動画像符号化装置の動作を説
明する。映像信号がディジタル化された原画像データが
入力端子１から入力され、スキャン変換回路２でその原
画像データの順番がラスタスキャンからブロックスキャ
ンに変換される。この様子を図６に示す。（ａ）に示す
ように、表示走査通りに左から右の画素へ、そして上か
ら下の画素へ順番にスキャンされるラスタスキャンで、
原画像データは入力端子１から入力される。そして、以
降の符号化の処理単位が８×８画素のブロックであるた
めに、スキャン変換回路２では、（ａ）のラスタスキャ
ンから（ｂ）のブロックスキャンへ、原画像データの順
番が並び変えられる。（ｂ）に示すように、ブロックス
キャンとは、ブロック内は上から下の画素へ、そして左
から右の画素へ順番にスキャンされ、かつブロック間は
左から右のブロックへ、そして上から下のブロックへ順
番にスキャンされるものである。

【００２１】ブロックスキャンに順番が変換された原画
像データは、データ遅延回路３で所定時間だけ遅延され
た後に、データ減算回路４で動き補償予測画像データが
減算され、動き補償予測誤差データが生成される。デー
タ遅延回路３における遅延時間は後述する動きベクトル
検出回路１６の処理時間を補償するためのものである。
動き補償予測画像データは、既に符号化処理済みの過去
のフィールドの画像データから動き補償により予測され
た画像データであり、動き補償回路１５から出力される
ものである。

【００２２】動き補償予測誤差データに対して、８×８
画素をブロックとする２次元ディスクリートコサイン変
換の処理が直交変換回路５で行われ、周波数成分に相当
する直交変換後の変換係数は、量子化回路６で所定の量
子化ステップ幅で量子化される。そして、量子化後の変
換係数には、発生頻度が高いデータには短い符号を、逆
に発生頻度が低いデータには長い符号を割り当てるよう
に、可変長符号化回路７で符号割り当てが行われる。

【００２３】この画像符号化データは、付加情報の動き
ベクトル符号化データ、および量子化ステップ幅の情報
により、データ多重回路８で多重され、一旦バッファメ
モリ９に保持された後に、出力端子１０から符号化デー
タとして出力される。ここで、動きベクトル符号化デー
タは、動き補償に用いられる動きベクトルの情報であ
り、動きベクトル符号化回路１７から出力されるもので
ある。また、バッファメモリ９に蓄えられているデータ
量、すなわちバッファメモリ占有率に応じて、バッファ
メモリ９は量子化ステップ幅を決定してその情報を出力
する。バッファメモリ占有率が高くなった場合は量子化
ステップ幅を大きく、逆にバッファメモリ占有率が低く
なった場合は量子化ステップ幅を小さく制御する。

【００２４】さて、量子化回路６から出力された量子化
後の変換係数は、逆量子化回路１１で変換係数に戻され
た後に、逆直交変換回路１２で逆ディスクリートコサイ
ン変換により予測誤差データに戻される。データ加算回
路１３では、データ減算回路４で減算に使用された動き
補償予測画像データが、この局部復号化された予測誤差
データに加算され、局部復号化画像データが生成され
る。この局部復号化画像データは、動画像符号化装置と
対になる動画像復号化装置でデータ伸長により再生され
る画像データで、以降の動き補償予測画像データを生成
するために用いられる。

【００２５】局部復号化画像データに対しては、動き適
応ライン補間回路３２でライン間の画像データが補間生
成され、第１のフィールドメモリ１４ａには実際に存在
する実画像データが、第２のフィールドメモリ１４ｂに
は補間により生成された補間画像データが順次書き込ま
れる。この現フィールドの局部復号化された実画像デー
タと補間画像データは、次フィールドの原画像データの
符号化の際に必要な動き補償予測画像データを生成する
ために用いられる。

【００２６】動き補償回路１５は、動きベクトル検出回
路１６で検出された動きベクトルに従って、フィールド
メモリ１４ａに保持された前フィールドの局部復号化後
の実画像データか、またはフィールドメモリ１４ｂに保
持された前フィールドの局部復号化後の補間画像データ
を、ブロック単位でずらして動き補償予測画像データと
して出力する。動きベクトル検出回路１６は、現フィー
ルドの現ブロックの原画像データを、フィールドメモリ
１４ａまたは１４ｂに保持された前フィールドの局部復
号化された画像データと画素単位でずらしながら比較
し、最もブロック間のブロック差分値が小さくなるブロ
ックのずれ量を、動きベクトルとして検出して出力す
る。なお、この動きベクトルは、動きベクトル符号化回
路１７において、前ブロックとの各成分を可変長符号化
される。

【００２７】次に、図２の動画像復号化装置の動作を説
明する。入力端子１８から入力された符号化データは、
一旦バッファメモリ１９に保持された後に、データ分離
回路２０で画像符号化データと、付加情報である動きベ
クトル符号化データ、量子化ステップ幅の情報が分離さ
れる。量子化後の変換係数の符号化データである画像符
号化データは、まず可変長復号化回路２１で復号化さ
れ、逆量子化回路２２で変換係数に戻された後に、逆直
交変換回路２３で逆ディスクリートコサイン変換により
予測誤差データに戻される。

【００２８】そして、この復号化された予測誤差データ
には、データ加算回路２５で動き補償予測画像データが
加算され、再生画像データが生成される。復号化により
再生された画像データは、スキャン逆変換回路２６でブ
ロックスキャンからラスタスキャンに順番が変換され、
出力端子２７から再生画像データとして出力される。

【００２９】なお、再生画像データに対しては、動き適
応ライン補間回路３３でライン間の画像データが補間生
成され、第１のフィールドメモリ２８ａには実際に存在
する実画像データが、第２のフィールドメモリ２８ｂに
は補間により生成された補間画像データが順次書き込ま
れる。この現フィールドの復号化により再生され実画像
データと補間画像データは、次フィールドの再生画像デ
ータを復号化により再生する際に必要な動き補償予測画
像データを生成するために用いられる。

【００３０】次に、図１の動画像符号化装置における動
き適応ライン補間回路３２の構成と動作について詳しく
説明する。図３は動き適応ライン補間回路３２の詳細な
ブロック図、図４は動き適応ライン補間回路３２の処理
内容を示す概念図である。

【００３１】図３に示す動き適応ライン補間回路３２に
おいて、３８はスキャン逆変換回路、３９は２６３ライ
ン遅延回路、４０は２６２ライン遅延回路、４１はエッ
ジ検出回路、４２は動き検出回路、４３は混合比生成回
路、４５はライン遅延回路、４６はデータ加算回路、４
７は１／２乗算回路、４９と５０はデータ乗算回路、５
１はデータ加算回路、４４、４８、および５２はデータ
遅延回路である。

【００３２】まず、スキャン逆変換回路３８で、入力さ
れた現フィールドの画像データは、ブロックスキャンか
ら表示走査と同じラスタスキャンの順番に並び換えられ
る。

【００３３】そして、現フィールドの画像データは２６
３ライン遅延回路３９に与えられ、２６３ライン遅延回
路３９の出力の画像データはさらに２６２ライン遅延回
路４０に与えられる。インターレース走査の画像データ
の１フィールドは２６２．５ラインからなっているの
で、２６３ライン遅延回路３９からは、現フィールドよ
りも１フィールド前で、現ラインよりも０．５ライン上
の位置の画像データが出力される。また、２６２ライン
遅延回路４０からは現フィールドよりもちょうど２フィ
ールド前で、現ラインと同一の位置の画像データが出力
される。

【００３４】動き検出回路４２では、現フィールドの現
ラインの画像データと、現フィールドのちょうど２フィ
ールド前で、現ラインと同一位置の画像データとの差
分、すなわちフレーム差分が計算され、その差分値から
０と１の間の値をとる動き量が生成される。所定の第１
のしきい値よりもフレーム差分が大きい場合には、動き
量は動画モードを示す１の値を、所定の第２のしきい値
よりもフレーム差分が小さい場合には、動き量は静止画
モードを示す０の値をとる。当然、第１のしきい値は第
２のしきい値よりも大きな値であり、フレーム差分が両
方のしきい値の間の値である場合には、動き量は０と１
との間の値をとる。

【００３５】エッジ検出回路４１では、現フィールドの
画像データに対して空間内でのハイパスフィルタがかけ
られ、その出力値から０と１の間の値をとるエッジ量が
生成される。このエッジ量は、画面内のエッジの強さに
対応した値であり、エッジがないと考えられる平坦な部
分では０の値を、エッジがあると考えられる急峻な部分
では１の値を、その中間の場合には、０と１との間の値
をとる。このエッジ量は動き検出回路４２に入力され、
エッジ量に従って動き検出回路で用いられる２つのしき
い値が可変制御される。すなわち、エッジ量が小さい場
合には、２つのしきい値は小さく、エッジ量が大きい場
合には、２つのしきい値は大きくなる。

【００３６】これは、エッジの強い部分では動き検出の
感度を弱めることに相当する。

【００３７】混合比生成回路４３では、動き検出回路４
２で生成された動き量から、２種類のライン補間値を重
み付け混合する際の混合比ｋｍが生成される。混合比ｋ
ｍは０と１との間をとる離散値であり、０，１／８，２
／８，……１という９つの値をとりうる。動き量が小さ
いときは混合比は小さな値をとり、逆に動き量が大きい
とき混合比は大きな値をとる。この混合比ｋｍが０のと
きは静止画モードのライン補間値が用いられ、この混合
比ｋｍが１のときは動画モードのライン補間値が用いら
れる。

【００３８】さて、現フィールドにおける現ラインの
０．５ライン上に位置する補間ラインの画像データとし
ては、次に示す２種類のライン補間値が混合されて生成
される。静止画モードのライン補間値は１フィールド前
値であり、２６３ライン遅延回路３９の出力、すなわち
補間ラインの１フィールド前で補間ラインと同一の位置
にある画像データの値が用いられる。また、動画モード
のライン補間値は上下ライン平均値であり、現ラインの
画像データとライン遅延回路４５の出力である１ライン
前の画像データがデータ加算回路４６で加算された後に
１／２乗算回路４７で１／２との値に変換され、生成さ
れた平均値が用いられる。ここで、データ遅延回路４４
と４８は、エッジ検出回路４１、動き検出回路４２、お
よび混合比生成回路４３における処理時間を補償するた
めのものである。

【００３９】混合比生成回路４３の出力である混合比ｋ
ｍの値に応じて、まず、静止画モードのライン補間値で
ある１フィールド前値には、データ乗算回路４９で（１
−ｋｍ）という値が掛けられ、また、動画モードのライ
ン補間値である上下ライン平均値には、データ乗算回路
５０でｋｍという値が掛けられる。そして、４９と５０
の両方のデータ乗算回路の出力がデータ加算回路５１で
加算され、補間画像データとして出力される。一方、現
フィールドの現ラインの画像データが、データ遅延回路
５２で上記の補間画像データ生成の処理時間が補償され
た後に、補間画像データと併せて実画像データとして出
力される。

【００４０】図４は、以上説明した動き適応ライン補間
回路３２の処理内容、すなわち補間ラインの画像データ
の生成方法の概念を示している。〇印はインターレース
走査される動画像の各ラインを示しており、×印は動き
適応ライン補間の処理により生成される補間ラインを示
している。現ラインの画像データと、５２５ライン前の
画像データの両者から動き検出が行われて混合比ｋｍが
生成され、２６３ライン前の画像データ、および現ライ
ンの画像データと、１ライン前の画像データの平均値
が、その混合比ｋｍに応じて重み付け混合される。

【００４１】なお、動画像復号化装置における動き適応
ライン補間回路３３の構成と動作も、以上説明した動画
像符号化装置における動き適応ライン補間回路３２の場
合と全く同じである。

【００４２】次に、図１の動画像符号化装置における動
き補償回路１５の構成と動作について詳しく説明する。
図８は動き補償回路１５の詳細なブロック図、図５は動
き補償回路１５の処理内容を示す概念図である。

【００４３】図８に示す動き補償回路１５において、５
３と５５は拡張ブロックデータ生成回路、５４と５６は
シフトブロック出力回路、５７は動きベクトル垂直成分
判定回路、５８はデータ切り換え回路である。

【００４４】まず、図１のフィールドメモリ１４ａに保
持されていた前フィールドの実画像データが、図３の拡
張ブロックデータ生成回路５３に入力され、現ブロック
に対応する拡張ブロックの画像データが出力される。同
様に、フィールドメモリ１４ｂに保持されていた前フィ
ールドの動き適応ライン補間による補間画像データが、
拡張ブロックデータ生成回路５５に入力され、現ブロッ
クに対応する拡張ブロックの画像データが出力される。
図７に示す通り、拡張ブロックとは８×８画素の現ブロ
ックを含む近傍の９ブロックが統合されたものであり、
現ブロックを中心として２４×２４画素の大きさを持
つ。

【００４５】図９に、拡張ブロックデータ生成回路５３
のさらに詳細なブロック図を示す。

【００４６】この拡張ブロックデータ生成回路５３にお
いて、５９と６０はブロックライン遅延回路、６１〜６
６はブロック遅延回路である。ブロックライン遅延回路
５９と６０は、８×８画素のブロックの水平一列分であ
る１ブロックライン分だけ、すなわち８ライン分だけ入
力のブロックデータを遅延させるもので、ブロック遅延
回路６１〜６６は、８×８画素のブロックの１ブロック
分だけ入力のブロックデータを遅延させるものである。

【００４７】ブロックライン遅延回路５９とブロックラ
イン遅延回路６０とは縦続接続され、かつブロック遅延
回路６１と６２，６３と６４、および６５と６６は、そ
れぞれ縦続接続されている。まず、図８の拡張ブロック
データ生成回路５３に入力されたブロックデータは、図
９のブロックライン遅延回路５９とブロック遅延回路６
１に与えられる。また、ブロックライン遅延回路５９の
出力のブロックデータはブロック遅延回路６３に渡さ
れ、ブロックライン遅延回路６０の出力のブロックデー
タはブロック遅延回路６５に渡される。

【００４８】そして、図９の中にａ〜ｉの記号で示し
た、ブロック遅延回路６１〜６６の入力や出力である９
種類のブロックデータがまとめられ、拡張ブロックデー
タとして出力される。各ブロックデータは、図７の中に
ａ〜ｉの記号で示した９個のブロックのブロックデータ
に相当する。拡張ブロックの中心である現ブロックはブ
ロックａで、動き補償回路１５に入力されているブロッ
クｉに対して、１ブロックラインと１ブロック分だけ遅
延している。なお、図８の拡張ブロックデータ生成回路
５５の構成と動作も全く同様である。

【００４９】さて、図８のシフトブロック出力回路５４
では、拡張ブロックデータ生成回路５３から与えられ
た、前フィールドの実画像データにおける現ブロックを
中心とする拡張ブロックの画像データから、その一部分
であるシフトブロックの画像データが抜き出される。同
様に、シフトブロック出力回路５６では、拡張ブロック
データ生成回路５５から与えられた、前フィールドの補
間画像データにおける現ブロックを中心とする拡張ブロ
ックの画像データから、その一部分であるシフトブロッ
クの画像データが抜き出される。

【００５０】図７に示す通り、シフトブロックとは拡張
ブロックの一部分を成す８×８画素のブロックであり、
中心の現ブロックの位置から所定のシフトベクトル分だ
けずれた位置から抜き出されたものである。後述するよ
うに、シフトベクトルの値の範囲は、水平方向も垂直方
向も±７画素であり、シフトブロックは必ず拡張ブロッ
クの内部に存在する。

【００５１】動きベクトル値の範囲は、水平方向が１画
素単位で±７画素、垂直方向は０．５画素単位で±７画
素である。そして、図１の動き補償回路１５に入力され
た動きベクトルから、図８の動きベクトル垂直成分判定
回路５７において、シフトブロック出力回路５４と５６
に共通に与えられるシフトベクトルと、データ切り換え
回路５８に与えられるシフトブロック選択信号とが生成
される。シフトベクトルは、動きベクトルの垂直成分の
小数部を切り捨てることにより生成されるので、その値
の範囲は、水平方向も垂直方向も１画素単位で±７画素
である。また、シフトブロック選択信号は、動きベクト
ルの垂直成分の小数部が０のときは、“０”、小数部が
０．５のときは“１”となるように生成される。

【００５２】シフトブロック出力回路５４の出力である
前フィールドの実画像データにおけるシフトブロック
と、シフトブロック出力回路５６の出力である前フィー
ルドの補間画像データにおけるシフトブロックのどちら
かが、データ切り換え回路５８で選択され、動き補償予
測画像データとして出力される。このデータ切り換え回
路５８は、垂直成分判定回路５７から与えられるシフト
ブロック選択信号が“０”のときは補間画像データのシ
フトブロックを、“１”のときは実画像データのシフト
ブロックを選択する。

【００５３】後述する図１の動きベクトル検出回路１６
では、その処理に１ブロックラインと１ブロック分の処
理時間がかかり、動き補償回路１５に入力されているブ
ロックｉに対する、現ブロックとして扱われるブロック
ａの遅延時間と等しい。したがって、シフトブロック出
力回路５４や５６では、現ブロックａを中心とする拡張
ブロックに対し、タイミングの合ったシフトベクトルが
与えられ、正しいシフトブロックが抜き出されることに
なる。

【００５４】図５は、以上説明した動き補償回路１５の
処理内容、および動き補償の方法の概念を示している。
太い黒枠は現フィールドの現ブロックで、〇印がブロッ
ク内の画素を示している。また、細い黒枠は動き適応ラ
イン補間回路３２により生成された前フィールドの動き
補償予測ブロックで、●印がブロック内の実画像データ
の画素を、×印がブロック内の補間画像データの画素を
示している。ただし、ここでは図の簡易化のために、ブ
ロックのサイズを水平８画素×垂直４画素として図示し
ている。

【００５５】動きベクトルの垂直成分が整数、すなわち
小数部が０の場合は、（ａ）に示すように動き補償予測
ブロックの×印で示された補間画像データの画素が、現
ブロックの〇印で示された画素と対応する形となる。そ
れに対して、動きベクトルの垂直成分が整数と０．５と
の和、すなわち小数部が０．５の場合は、（ｂ）に示す
ように動き補償予測ブロックの●印で示された実画像デ
ータの画素が、現ブロックの〇印で示された画素と対応
する形となる。そして、データ減算回路４において、太
い黒枠で示された現フィールドの現ブロックの画像デー
タから、細い黒枠で示された動き適応ライン補間回路３
２により生成された前フィールドの動き補償予測ブロッ
クの画像データが減算されて、動き補償の処理が行われ
ることになる。

【００５６】なお、動画像復号化装置における動き補償
回路２９の構成と動作も、以上説明した動画像符号化装
置における動き補償回路１５の場合と全く同じである。

【００５７】最後に、図１の動きベクトル検出回路１６
の構成と動作について詳しく説明する。図１０が動きベ
クトル検出回路１６の詳細なブロック図である。

【００５８】図１０に示す動きベクトル検出回路１６に
おいて、６７はデータ遅延回路、６８と６９は拡張ブロ
ックデータ生成回路、７０ａ〜７０ｚ、および７３ａ〜
７３ｚはシフトブロック出力回路、７１ａ〜７１ｚ、お
よび７４ａ〜７４ｚはブロック差分値生成回路、７５は
最小値検出・動きベクトル生成回路である。

【００５９】まず、拡張ブロックデータ生成回路６８に
おいて、図１のフィールドメモリ１４ａに保持されてい
た前フィールドの実画像データから、拡張ブロックの画
像データが生成される。同様に、拡張ブロックデータ生
成回路６９において、フィールドメモリ１４ｂに保持さ
れていた前フィールドの動き適応ライン補間による補間
画像データから、拡張ブロックの画像データが生成され
る。なお、拡張ブロックデータ生成回路６８と６９の構
成と動作は、図９と図７を用いて既に説明した、動き補
償回路１５における拡張ブロックデータ生成回路５３の
場合と同じである。

【００６０】シフトブロック出力回路７０ａ〜７０ｚ
は、動きベクトル検出範囲内で存在しうる全シフトベク
トルの個数分だけあり、各シフトブロック出力回路７０
ａ〜７０ｚには全て異なるシフトベクトルが与えられて
いる。動きベクトル検出範囲は、水平方向も垂直方向も
±７画素であり、シフトベクトルは水平方向も垂直方向
も１画素単位で存在しうるので、シフトブロック出力回
路７０ａ〜７０ｚの個数は、全部で（２×７＋１）２＝
２２５個である。

【００６１】これにより、シフトブロック出力回路７０
ａ〜７０ｚからは、拡張ブロックの中で抜き出しが可能
な、全種類のシフトブロックの画像データが出力される
ことになる。なお、シフトブロックデータ出力回路７０
ａ〜７０ｚの構成と動作も、前述した動き補償回路１５
におけるシフトブロック出力回路５４の場合と同じであ
る。

【００６２】ブロック差分値生成回路７１ａ〜７１ｚも
シフトブロック出力回路７０ａ〜７０ｚと同様に２２５
個ある。ブロック差分値生成回路７１ａには、シフトブ
ロック出力回路７０ａの出力である前フィールドにおけ
る第１のシフトブロックの画像データと、データ遅延回
路６７で所定時間だけ遅延された現フィールドにおける
現ブロックの現画像データとが入力される。このデータ
遅延回路６７は、拡張ブロックデータ生成回路６８と６
９での処理時間を補償するものであり、１ブロックライ
ンと１ブロック分だけのデータ遅延を実現するものであ
る。そして、２つのブロックに対して、対応する位置の
画素間で画像データの差分がとられた後に、８×８＝６
４個の差分値が合計されてブロック差分値が生成され
る。また、ブロック差分値生成回路７１ｂ〜７１ｚの動
作も同様である。

【００６３】次に、シフトブロック出力回路７３ａ〜７
３ｚも２２５個あり、各シフトブロック出力回路７３ａ
〜７３ｚには全て異なるシフトベクトルが与えられてい
る。そのため、シフトブロック出力回路７３ａ〜７３ｚ
からは、前フィールドにおける補間画像データの拡張ブ
ロックの中で抜き出しが可能な、全種類のシフトブロッ
クの画像データが出力されることになる。なお、シフト
ブロック出力回路７３ａ〜７３ｚの構成と動作も、前述
した動き補償回路１５におけるシフトブロック出力回路
５４の場合と同様である。

【００６４】ブロック差分値生成回路７４ａ〜７４ｚも
２２５個あり、各シフトブロック出力回路７３ａ〜７３
ｚの出力である前フィールドの各シフトブロックの画像
データと、データ遅延回路６７で所定時間だけ遅延され
た現フィールドにおける現ブロックの現画像データとが
入力される。そして、各ブロック差分値生成回路７４ａ
〜７４ｚでは、２つのブロックに対して、対応する位置
の画素間で画像データの差分がとられた後に、６４個の
差分値が合計されてブロック差分値が生成される。

【００６５】すなわち、拡張ブロックデータ生成回路６
８、シフトブロック出力回路７０ａ〜７０ｚ、およびブ
ロック差分値生成回路７１ａ〜７１ｚでは、前フィール
ドの実画像データにおいて存在しうる全シフトブロック
と、現フィールドにおける現ブロックとのブロック差分
値が生成される。

【００６６】また、拡張ブロックデータ生成回路６９、
シフトブロック出力回路７３ａ〜７３ｚ、およびブロッ
ク差分値生成回路７４ａ〜７４ｚでは、前フィールドの
補間画像データにおいて現在しうる全シフトブロック
と、現フィールドにおける現ブロックとのブロック差分
値が生成される。

【００６７】そして、最小値検出・動きベクトル生成回
路７５では、生成された全てのブロック差分値が比較さ
れて最小値が検出され、最小値をとるブロック差分値の
番号から動きベクトルが生成されて出力される。すなわ
ち、最小値をとるブロック差分値がブロック差分値生成
回路７４ａ〜７４ｚのいずれかの出力である場合には、
対応するシフトブロック出力回路７３ａ〜７３ｚに設定
されているシフトベクトルがそのまま動きベクトルとし
て用いられる。また、最小値をとるブロック差分値がブ
ロック差分値生成回路７１ａ〜７１ｚのいずれかの出力
である場合には、対応するシフトブロック出力回路７０
ａ〜７０ｚに設定されているシフトベクトルの垂直成分
の値が０．５だけ減らされ、動きベクトルとして用いら
れる。

【００６８】図１１は、本発明に係る動き補償動画像符
号化方式を適用した動画像符号化システムにおける、デ
ータ圧縮を実現する動画像符号化装置の第２の実施例の
ブロック図である。また、図１２は、図１１に示した動
画像符号化装置と共に動画像符号化システムを構成する
もので、データ伸長を実現する動画像復号化装置のブロ
ック図である。

【００６９】図１１の動画像符号化装置において、１は
画像データの入力端子、２はスキャン変換回路、３はデ
ータ遅延回路、４はデータ減算回路、５は直交変換回
路、６は量子化回路、７は可変長符号化回路、８はデー
タ多重回路、９はバッファメモリ、１０は符号化データ
の出力端子、１１は逆量子化回路、１２は逆直交変換回
路、１２はデータ加算回路、１４ａと１４ｂはフィール
ドメモリ、１５は動き補償回路、１６は動きベクトル検
出回路、１７は動きベクトル符号化回路、３２と３４は
動き適応ライン補間回路、３５ａと３５ｂはフィールド
メモリである。

【００７０】図１２の動画像復号化装置において、１８
は符号化データの入力端子、１９はバッファメモリ、２
０はデータ分離回路、２１は可変長復号化回路、２２は
逆量子化回路、２３は逆直交変換回路、２５はデータ加
算回路、２７は画像データの出力端子、２８ａと２８ｂ
はフィールドメモリ、２９は動き補償回路、３０は動き
ベクトル復号化回路、３３は動き適応ライン補間回路、
３７は倍速変換回路である。

【００７１】まず、図１１の動画像符号化装置の動作を
説明する。入力端子１から入力された原画像データは、
スキャン変換回路２でラスタスキャンからブロックスキ
ャンに順番が変更され、データ遅延回路３で所定時間だ
け遅延された後に、データ減算回路４で動き補償予測画
像データが減算され、動き補償予測誤差データが生成さ
れる。動き補償予測画像データは、動き補償回路１５か
ら出力されるものである。

【００７２】そして、直交変換回路５、量子化回路６、
および可変長符号化回路７により、動き補償予測誤差デ
ータに対してディスクリートコサイン変換による符号化
が行われ、画像符号化データが生成される。この画像符
号化データは、付加情報の動きベクトル符号化データお
よび量子化ステップ幅の情報とデータ多重回路８で多重
され、一旦バッファメモリ９に保持された後に、出力端
子１０から符号化データとして出力される。ここで、動
きベクトル符号化データは、動きベクトル符号化回路１
７から出力されるものである。

【００７３】量子化回路６の出力である量子化後の変換
係数は、逆量子化回路１１と逆直交変換回路１２で局部
復号化され、動き補償予測誤差データに戻される。そし
て、データ加算回路１３で、動き補償予測画像データが
加算され、局部復号化画像データが生成される。この局
部復号化画像データに対しては、動き適応ライン補間回
路３２でライン間の画像データが補間生成され、第１の
フィールドメモリには実際に存在する実画像データが、
第２のフィールドメモリには補間により生成された補間
画像データが順次書き込まれる。

【００７４】動き補償回路１５は、動きベクトル検出回
路１６で検出された動きベクトルに従って、フィールド
メモリ１４ａと１４ｂに保持された前フィールドの局部
復号化後の実画像データ、または補間画像データを、ブ
ロック単位でずらして動き補償予測画像データとして出
力する。以上の符号化処理に関しては、前述した図１の
動画像符号化装置の場合と全く同じである。

【００７５】ただし、動きベクトル検出の処理が、図１
の動画像符号化装置の場合とは異なる。現フィールドの
画像データは、動き適応ライン補間回路３４でライン間
の画像データが補間生成された後に、フィールドメモリ
３５ａには実画像データが、フィールドメモリ３５ｂに
は補間画像データが順次書き込まれる。動きベクトル検
出回路１６は、現フィールドの現ブロックの原画像デー
タを、フィールドメモリ３５ａまたは３５ｂに保持され
た前フィールドの原画像データと画素単位でずらしなが
ら比較し、最もブロック間のブロック差分値の小さくな
るブロックのずれ量を、動きベクトルとして検出して出
力する。

【００７６】前述した図１の動画像符号化装置では、符
号化後に局部復号化された再生画像の過去のフィールド
から、現フィールドにおける現ブロックの動きベクトル
が検出されるが、この図１１に示す動画像符号化装置で
は、原画像の過去のフィールドから、現フィールドにお
ける現ブロックの動きベクトルが検出される。このよう
に、符号化歪が混入していない原画像を用いて動きベク
トルを検出しているので、より正確な動きベクトルの検
出が可能となり、動画像復号化装置においては符号化歪
の目立たない再生画像が得られ、画質向上が実現でき
る。

【００７７】なお、動き適応ライン補間回路３２と３４
の詳細な構成と動作は、前述した図１の動画像符号化装
置における動き適応ライン補間回路３２の場合と全く同
じである。また、動き補償回路１５と動きベクトル検出
回路１６の詳細な構成と動作は、それぞれ前述した図１
の動画像符号化装置における動き補償回路１５と動きベ
クトル検出回路１６の場合と全く同じである。

【００７８】次に、図１２の動画像復号化装置の動作を
説明する。入力端子１８から入力された符号化データ
は、一旦バッファメモリ１９に保持された後に、データ
分離回路２０で画像符号化データと、付加情報の動きベ
クトル符号化データ、量子化ステップ幅の情報が分離さ
れる。画像符号化データは、可変長復号化回路２１、逆
量子化回路２２、および逆直交変換回路２３により復号
化され、動き補償予測誤差データに戻される。そして、
この復号化された動き補償予測誤差データには、データ
加算回路２５で動き補償予測画像データが加算され、再
生画像データが生成される。この再生画像データに対し
ては、動き対応ライン補間回路３３でライン間の画像デ
ータが補間され、実画像データと補間画像データが生成
されると同時に、ブロックスキャンからラスタスキャン
に画像データの順番が変換される。倍速変換回路３７で
は、これらの実画像データと補間画像データとを対応す
るライン単位で多重することにより、１フィールドが通
常の２倍のライン数であり、かつノンインターレース走
査の倍速再生画像データが生成され出力される。

【００７９】さらに、動き適応ライン補間回路３３の出
力である実画像データと補間画像データは、それぞれフ
ィールドメモリ２８ａと２８ｂとに順次書き込まれる。
そして、動き補償回路２９は、動きベクトル復号化回路
３０で復号化された動きベクトルに従って、フィールド
メモリ２８ａと２８ｂに保持された前フィールドの復号
化後の実画像データ、または補間画像データを、ブロッ
ク単位でずらして動き補償予測画像データとして出力す
る。

【００８０】前述した図２の動画像復号化装置では、デ
ータ加算回路２５の出力がスキャン逆変換回路２６を通
過した後に、そのまま再生画像データとして出力される
が、この図１２に示す動画像復号化装置では、データ加
算回路２５の出力が動き適応ライン補間回路３３でその
ライン数が２倍に増やされ、倍速変換回路３７でノンイ
ンターレース走査の倍速再生画像となって出力される。
このように、ノンインターレース走査の動き適応ライン
補間された倍速再生画像が出力されるので、動きがなめ
らかでチラツキがない再生画像が得られ、画質向上が実
現できる。

【００８１】なお、動き適応ライン補間回路３３、動き
補償回路２９の詳細な構成と動作は、前述した図１の動
画像符号化装置における動き適応ライン補間回路３２、
動き補償回路１５の場合と全く同じである。

【００８２】以上、本発明に係る動き補償動画像符号化
方式を適用した動画像符号化システムを構成する、動画
像符号化装置と動画像復号化装置に関して、２種類の実
施例を示した。当然のことながら、動画像符号化装置の
第１の実施例と、動画像復号化装置の第２の実施例を組
み合わせることは可能であり、逆に、動画像符号化装置
の第２の実施例と動画像復号化装置の第１の実施例を組
み合わせることも可能である。

【００８３】さて、図１３は、本発明による動き補償動
画像符号化方式を適用した動画像符号化システムにおけ
る、データ圧縮を実現する動画像符号化装置の第３の実
施例のブロック図である。また、図１４は、図１３に示
した動画像符号化装置と共に動画像符号化システムを構
成するもので、データ伸長を実現する動画像復号化装置
のブロック図である。

【００８４】図１３の動画像符号化装置において、１は
画像データの入力端子、２はスキャン変換回路、３はデ
ータ遅延回路、４はデータ減算回路、５は直交変換回
路、６は量子化回路、７は可変長符号化回路、８はデー
タ多重回路、９はバッファメモリ、１０は符号化データ
の出力端子、１１は逆量子化回路、１２は逆直交変換回
路、１３はデータ加算回路、１４ａと１４ｂはフィール
ドメモリ、１５は動き補償回路、１６は動きベクトル検
出回路、７６は動き適応ライン補間回路、７７はデータ
選択回路、７８は符号化モード決定回路、７９は付加情
報符号化回路である。

【００８５】図１４の動画像復号化装置において、１８
は符号化データの入力端子、１９はバッファメモリ、２
０はデータ分離回路、２１は可変長復号化回路、２２は
逆量子化回路、２３は逆直交変換回路、２５はデータ加
算回路、２７は画像データの出力端子、２８ａと２８ｂ
はフィールドメモリ、２９は動き補償回路、８０は動き
適応ライン補間回路、８１と８６はデータ選択回路、８
２は出力画像決定回路、８３は再生モードの入力端子、
８４は付加情報の復号化回路である。

【００８６】まず、図１３の動画像符号化装置の動作を
説明する。この動画像符号化装置は、データ圧縮後の符
号化データを、光ディスク等の大容量データ記録メディ
アに記録するために用いられる。対応する図１４の動画
像復号化装置において、記録された動画像の途中のシー
ンから再生可能とするために、所定フィールド数ごとに
周期的にフィールド内符号化するフィールドを設ける。

【００８７】入力端子１から入力された原画像データ
は、スキャン変換回路２でラスタスキャンからブロック
スキャンに順番が変更され、データ遅延回路３で所定時
間だけ遅延された後に、データ減算回路４で予測画像デ
ータが減算され、予測誤差画像データが生成される。予
測画像データは、動き補間回路１５の出力である動き補
償予測画像データと、フィールド内符号化のための固定
値“０”とが、データ選択回路７７で切り換えられて出
力される。

【００８８】そして、直交変換回路５、量子化回路６、
および可変長符号化回路７により、予測誤差データに対
してディスクリートコサイン変換による符号化が行わ
れ、画像符号化データが生成される。この画像符号化デ
ータは、付加情報の動きベクトル符号化データ、符号化
モード符号化データ、および量子化ステップ幅の情報と
データ多重回路８で多重され、一旦バッファメモリ９に
保持された後に、出力端子１０から符号化データとして
出力される。ここで、動きベクトル符号化データと符号
化モード符号化データは付加情報符号化回路７９から出
力される。

【００８９】量子化回路６の出力である量子化後の変換
係数は、逆量子化回路１１と逆直交変換回路１２で局部
復号化され、予測誤差画像データに戻される。そして、
データ加算回路１３で、予測画像データが加算され、局
部復号化画像データが生成される。この局部復号化画像
データに対しては、動き適応ライン補間回路７６でライ
ン間の画像データが補間生成され、第１のフィールドメ
モリには実際に存在する実画像データが、第２のフィー
ルドメモリには補間により生成された補間画像データが
順次書き込まれる。

【００９０】動き補償回路１５は、動きベクトル検出回
路１６で検出された動きベクトルに従って、フィールド
メモリ１４ａと１４ｂに保持された前フィールドの局部
復号化後の実画像データ、または補間画像データを、ブ
ロック単位でずらして動き補償予測画像データとして出
力する。動きベクトル検出回路１６は、現フィールドの
現ブロックの画像データを、フィールドメモリ１４ａま
たは１４ｂに保持された画像データと画素単位でずらし
ながら比較し、最もブロック間のブロック差分値が小さ
くなるブロックのずれ量を、動きベクトルとして検出出
力する。

【００９１】ただし、図１の動画像符号化装置の場合と
異なり、所定フィールド数ごとに周期的にフィールド内
符号化を行うように、符号化モード決定回路７８におい
て符号化モード指示信号が出力される。すなわち、符号
化モード指示信号は、まず２フィールドの間はフィール
ド内符号化モードを示す“１”、続く２８フィールドの
間は動き補償フィールド間符号化モードを示す“０”と
なる。これにより、データ選択回路７７は、符号化モー
ド指示信号が“１”のフィールド内符号化モードの場合
には、固定値“０”を選択し、符号化モード指示信号が
“０”の動き補償フィールド間符号化モードの場合に
は、動き補償回路１５の出力である動き補償予測画像デ
ータを選択し、予測画像データとして出力する。符号化
モードは動きベクトルと共に、付加情報符号化回路７９
で符号化され、データ多重回路８に出力される。

【００９２】なお、符号化モード指示信号は動き適応ラ
イン補間回路７６にも与えられる。動き適応ライン補間
回路７６では、符号化モード指示信号が“０”の動き補
償フィールド間符号化モードの場合には、通常の動き適
応ライン補間が行われるが、符号化モード指示信号が
“１”のフィールド内符号化モードの場合には、完全動
画モードの上下ライン平均値による補間に強制的に固定
される。これは、フィールド内符号化のフィールド、お
よびそれに続いて動き補償フィールド間符号化されるフ
ィールドが、過去のフィールドに関係なく符号化および
復号化できるようにするためである。

【００９３】図１５は動き適応ライン補間回路７６の詳
細なブロック図である。３８はスキャン逆変換回路、３
９は２６３ライン遅延回路、４０は２６２ライン遅延回
路、４１はエッジ検出回路、４２は動き検出回路、４３
は混合比生成回路、４５はライン遅延回路、４６はデー
タ加算回路、４７は１／２乗算回路、４９と５０はデー
タ乗算回路、５１はデータ加算回路、４４，４８および
５２はデータ遅延回路、８５はデータ選択回路である。

【００９４】この動き適応ライン補間回路７６の構成と
動作は、前述した図１の動き適応ライン補間回路３２と
ほとんど同じである。異なるのは、符号化モードに応じ
て混合比を切り換えるデータ選択回路８５が存在し、符
号化モード指示信号が“０”の動き補償フィールド間符
号化モードの場合には、動き適応ライン補間を行うため
混合比出力回路４３の出力である混合比が選択される
が、符号化モード指示信号が“１”のフィールド内符号
化モードの場合には、完全動画モードの補間を行うため
固定値“１”が選択される点である。他の部分の動作に
関しては、前述の動き適応ライン補間回路３２の場合と
同じなので、その説明は省略する。

【００９５】前述した図１の動画像符号化装置では、前
フィールドから動き補償予測を行う動き補償フィールド
間符号化モードのみであったが、この図１３に示す動画
像符号化装置では、その動き補償フィールド間符号化モ
ードだけでなく、３０フィールドごとに２フィールドだ
け周期的にフィールド内符号化モードが存在する。フィ
ールド内符号化の場合には過去のフィールドに関係なく
符号化されているので、動画像復号化装置においては、
任意のフィールド内符号化されたフィールドの符号化デ
ータから復号化を開始することにより、そのフィールド
からの動画像の再生が実現できる。

【００９６】なお、動き補償回路１５と動きベクトル検
出回路１６の詳細な構成と動作は、それぞれ前述した図
１の動画像符号化装置における動き補償回路１５と動き
ベクトル検出回路１６の場合と全く同じである。

【００９７】次に、図１４の動画像復号化装置の動作を
説明する。この動画像復号化装置は、光ディスク等の大
容量データ記録メディアに記録された符号化データを、
復号化により再生するために用いられる。所定フィール
ド数こどに周期的に設けられたフィールド内符号化の任
意のフィールドから、すなわち動画像の途中のシーンか
ら再生を行うことができる。また、通常再生モードだけ
でなく、通常の１／２の速度で符号化データを復号化し
再生するスロー再生モードを持つ。

【００９８】入力端子１８から入力された符号化データ
は、一旦バッファメモリ１９に保持された後に、データ
分離回路２０で画像符号化データと、付加情報の動きベ
クトル符号化データ、符号化モード符号化データ、およ
び量子化ステップ幅の情報が分離される。画像符号化デ
ータは、可変長復号化回路２１、逆量子化回路２２、逆
直交変換回路２３により復号化され、予測誤差データに
戻される。

【００９９】そして、この復号化された予測誤差データ
には、データ加算回路２５で予測画像データが加算さ
れ、再生画像データが生成される。この再生画像データ
に対しては、動き適応ライン補間回路８０でライン間の
画像データが補間され、実画像データと補間画像データ
が生成される。動き適応ライン補間回路８０の出力であ
る実画像データと補間画像データは、それぞれフィール
ドメモリ２８ａと２８ｂとに順次書き込まれる。

【０１００】動き補償回路２９は、付加情報復号化回路
８４で復号化された動きベクトルに従って、フィールド
メモリ２８ａと２８ｂに保持された前フィールドの復号
化後の実画像データ、または補間画像データを、ブロッ
ク単位でずらして動き補償予測画像データとして出力す
る。そして、付加情報復号化回路８４で復号化された符
号化モードに従って、フィールド内符号化モードの場合
には固定値“０”が、動き補償フィールド間符号化モー
ドの場合には動き補償回路２９の出力である動き補償予
測画像データが、データ選択回路８６で選択され予測画
像データとして出力される。

【０１０１】さて、通常再生を行う場合には、入力端子
８３から入力されるスロー再生指示信号は“０”であ
り、出力画像決定回路８２は常に“０”を出力する。そ
のため、動き適応ライン補間回路８０の出力である実画
像データ、すなわちデータ加算回路２５の出力がブロッ
クスキャンからラスタスキャンに順番が変換され再生画
像データとして出力される。

【０１０２】それに対して、１／２の速度のスロー再生
を行う場合には、入力端子８３から入力されるスロー再
生指示信号は“１”であり、符号化データは１／２の速
度で入力端子１８から入力され復号化される。その場合
には、２フィールドの時間でもともとの１フィールドの
画像データが復号化されるので、動き適応ライン補間回
路８０の出力である１フィールド分の実画像データと補
間画像データが、データ選択回路８１で１フィールドご
とに交互に切り換えられ、再生画像データとして出力さ
れる。

【０１０３】すなわち、スロー再生指示信号が“１”の
スロー再生モードの場合には、出力画像決定回路８２の
出力は、もともとの符号化されたフィールドが奇数フィ
ールドである場合には、実画像データを先に選択するた
めにまず“０”となり、補間画像データを後に出力する
ために次に“１”となる。また、逆に、出力画像決定回
路８２の出力は、もともとの符号化されたフィールドが
偶数フィールドである場合には、補間フィールドを先に
選択するためにまず“１”となり、実画像データを後に
出力するために次に“０”となる。

【０１０４】このように、１／２倍速のスロー再生モー
ドの際に、符号化データを復号化した後にそのフィール
ドを２回繰り返して再生するのではなく、動き適応ライ
ン補間された倍のライン数を持つフィールドの実画像デ
ータと補間画像データを１回ずつ再生するので、動きが
なめらかで、かつ解像度の高いスロー再生画像が得ら
れ、画質向上が実現できる。

【０１０５】なお、動き適応ライン補間回路８０の詳細
な構成と動作は、前述した図１３の動画像符号化装置に
おける動き適応ライン補間回路７６の場合と全く同じで
ある。また、動き補償回路２８の詳細な構成と動作は、
前述した図１の動画像符号化装置における動き補償回路
１５の場合と全く同じである。

【０１０６】以上、本発明による動き補償動画像符号化
方式を適用した動画像符号化システムを構成する、動画
像符号化装置と動画像復号化装置に関して、第３の実施
例を示した。当然のことながら、動画像符号化装置にお
いては、第２の実施例のように、原画像の前フィールド
と現フィールドから動きベクトルを検出する方法を用い
てもよい。また、動画像復号化装置においても、第２の
実施例のように、１フィールドが通常の２倍のライン数
でノンインターレース走査の倍速再生画像を出力するよ
うにしてもよい。

【０１０７】さて、以上説明した動画像符号化装置と動
画像復号化装置の実施例は、動き適応ライン補間により
生成した２倍のライン数を持つ参照画像を利用した動き
補償、および動きベクトル検出を、ハードウェア処理で
実現しているものであったが、もちろんディジタルシグ
ナルプロセッサ（ＤＳＰ）等によるソフトウェア処理で
実現してもよい。このとき、複数個のＤＳＰの並列処理
により１個の処理を実現することもできるし、１個のＤ
ＳＰの直列処理により複数個の処理を実現することもで
きる。

【０１０８】このようにソフトウェア処理で動き補償、
および動き検出を実現する場合、ハードウェア処理の場
合のように各ブロックにおける処理量を一定にしておく
必要はなく、できるだけ余分な処理量を削減してその分
で他の種類の処理を行うことが望ましい。そこで、動き
補償の性能を落とさずに、無駄な動きベクトル検出処理
を削って処理量の削減を行うとよい。例えば、動き適応
ライン補間により前フィールドの実画像データと補間画
像データを生成し、それらと原画像の現フィールドとの
間で、最もブロック間のブロック差分値が小さくなる動
きベクトルを検出し、動き補償を行うが、動き適応ライ
ン補間を行う際に検出する各画素の動き量から、動きベ
クトル検出の際の動きベクトル検出範囲を可変制御する
ことができる。

【０１０９】すなわち、動き適応ライン補間の際に検出
している、前フィールドにおける補間すべき各画素の位
置の動き量から、現フィールドの各ブロックに対する動
きベクトル検出の際の動きベクトル検出範囲を決定す
る。ここで、動きベクトルを検出すべき現フィールドの
ブロックと同一空間位置にある前フィールドのブロック
において、各画素の動き量の総和が所定のしきい値より
も大きい場合には、通常の第１の検出範囲を用い、逆
に、各画素の動き量の総和が所定のしきい値よりも小さ
い場合には、第１の検出範囲よりも狭い第２の検出範囲
を用いる。第１の検出範囲は、水平±７画素（１画素単
位）で垂直±７画素（０．５画素単位）であり、第２の
検出範囲は、水平±３画素（１画素単位）で垂直±３画
素（０．５画素単位）である。

【０１１０】前フィールドにおけるブロックの各画素の
動き量の合計が小さい場合には、現フィールドにおける
ブロックの動きベクトルは小さいと推定されるので、上
記の通りに動きベクトル検出範囲を可変制御することに
より、動き補償の性能を落とさずに、無駄な動きベクト
ル検出処理を削って処理量の削減を行うことができる。

【０１１１】なお、以上説明した動画像符号化装置と動
画像復号化装置の実施例は、フィールド間のデータ相関
を利用する動き補償予測符号化方式に、フィールド内の
データ相関を利用するディスクリートコサイン変換によ
る変換符号化方式を組み合わせたものであるが、もちろ
んアダール変換などの他の直交変換を用いてもよい。ま
た、変換符号化方式の代わりに、予測符号化方式やベク
トル量子化などの他の方式を用いてもよい。

【０１１２】また、動き補償、動きベクトル検出、動き
適応ライン補間の処理としては、実施例の回路の動作で
説明した以外にも様々な処理方法が考えられ、いずれの
方法でも問題はない。もちろん、ブロックサイズ、動き
ベクトル検出範囲などは他の値を用いてもよい。第３の
実施例のように、フィールド単位で符号化モードを変え
ることができるが、さらに細かくブロック単位で符号化
モードを変更することも可能である。

【０１１３】

【発明の効果】本発明によれば、符号化済みの直前の２
フィールドの動画像信号から現フィールドの予測信号を
生成して動き補償の処理を行うため、動き補償予測の性
能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による動き補償予測符号化方式を用いる
動画像符号化装置の第１の実施例のブロック図。

【図２】図１の動画像符号化装置と対になる動画像復号
化装置の第１の実施例のブロック図。

【図３】動画像符号化装置の第１の実施例における動き
適応ライン補間回路の詳細なブロック図。

【図４】動き適応ライン補間回路の処理内容を示す概念
図。

【図５】動き補償回路の処理内容を示す概念図。

【図６】動画像符号化装置の第１の実施例におけるスキ
ャン変換回路の処理内容を示す概念図。

【図７】拡張ブロック生成回路の処理内容を示す概念
図。

【図８】動画像符号化装置の第１の実施例における動き
補償回路の詳細なブロック図。

【図９】動き補償回路における拡張ブロック生成回路の
さらに詳細なブロック図。

【図１０】動画像符号化装置の第１の実施例における動
きベクトル検出回路の詳細なブロック図。

【図１１】本発明による動き補償予測符号化方式を用い
る動画像符号化装置の第２の実施例のブロック図。

【図１２】図１１の動画像符号化装置と対になる動画像
復号化装置の第２の実施例のブロック図。

【図１３】本発明による動き補償予測符号化方式を用い
る動画像符号化装置の第３の実施例のブロック図。

【図１４】図１３の動画像符号化装置と対になる動画像
復号化装置の第３の実施例のブロック図。

【図１５】動画像符号化装置の第３の実施例における動
き適応ライン補間回路の詳細なブロック図。

【符号の説明】

２…スキャン変換回路、４…データ減算回路、５…直交
変換回路、６…量子化回路、７…可変長符号化回路、８
…データ多重回路、９・１９…バッファメモリ、２１…
可変長復号化回路、１１・２２…逆量子化回路、１２・
２３…逆直交変換回路、１３・２５…データ加算回路、
２６…スキャン逆変換回路、１５・２９…動き補償回
路、１６…動きベクトル検出回路、３２・３３・３４・
７６・８０…動き適応ライン補間回路。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−117487（ＪＰ，Ａ) 昭和59年度電子通信学会総合全国大会 講演論文集分冊５、ｐ．48 1990年電子情報通信学会春季全国大会 講演論文集分冊７、ｐ．31 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 7/24 - 7/68

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インターレース走査された動画像信号のフ
   ィールドに対して、動き補償を用いてブロック単位での
   予測信号を生成し、該予測信号と現フィールドの動画像
   信号との予測誤差を符号化する動画像符号化方法であっ
   て、 符号化済みの１フィールド前のフィールドの局部復号化
   画像信号から予測信号を生成する第１の処理と、 符号化済みの２フィールド前のフィールドの局部復号化
   画像信号から予測信号を生成する第２の処理と、 符号化済みの１フィールド前のフィールドの局部復号化
   画像信号と符号化済みの２フィールド前のフィールドの
   局部復号化画像信号の両方を用いて両信号が混合された
   予測信号を生成する第３の処理と、を有し、動領域では第１の処理、静止領域では第２の処理、静止
   領域と動領域の中間領域において第３の処理 を選択的に
   用いて、前記予測信号を生成することを特徴とする動画
   像符号化方法。
2. 【請求項２】インターレース走査された動画像信号のフ
   ィールドに対して、動き補償を用いてブロック単位での
   予測信号を生成する予測信号生成回路と、 前記予測信号と現フィールドの動画像信号との予測誤差
   を符号化する予測符号化回路とを備えた動画像符号化装
   置であって、 前記予測信号生成回路は、 符号化済みの１フィールド前のフィールドの局部復号化
   画像信号から予測信号を生成する第１の処理と、 符号化済みの２フィールド前のフィールドの局部復号化
   画像信号から予測信号を生成する第２の処理と、 符号化済みの１フィールド前のフィールドの局部復号化
   画像信号と符号化済みの２フィールド前のフィールドの
   局部復号化画像信号の両方を用いて両信号が混合された
   予測信号を生成する第３の処理と、を有し、動領域では第１の処理、静止領域では第２の処理、静止
   領域と動領域の中間領 域において第３の処理 を選択的に
   用いて、前記予測信号を生成することを特徴とする動画
   像符号化装置。
3. 【請求項３】 インターレース走査された動画像信号のフ
   ィールドに対して、動き補償を用いてブロック単位での
   予測信号を生成し、該予測信号と現フィールドの動画像
   信号との予測誤差を符号化する動画像符号化方法であっ
   て、 符号化済みの１フィールド前のフィールドの局部復号化
   画像信号から第１のブロック画像信号を生成する第１の
   生成処理と、 符号化済みの１フィールド前のフィールドの局部復号化
   画像信号と符号化済みの２フィールド前のフィールドの
   局部復号化画像信号の両方を用いて混合処理により第２
   のブロック画像信号を生成する第２の生成処理と、 前記第１のブロック画像信号と前記第２のブロック画像
   信号をブロック単位で切り換えて前記予測信号を出力す
   る選択処理と、 を有することを特徴とする動画像符号化方法。
4. 【請求項４】 インターレース走査された動画像信号のフ
   ィールドに対して、動き補償を用いてブロック単位での
   予測信号を生成する予測信号生成回路と、 前記予測信号と現フィールドの動画像信号との予測誤差
   を符号化する予測符号化回路とを備えた動画像符号化装
   置であって、 前記予測信号生成回路は、 符号化済みの１フィールド前のフィールドの局部復号化
   画像信号から第１のブロック画像信号を生成する第１の
   生成処理と、 符号化済みの１フィールド前のフィールドの局部復号化
   画像信号と符号化済みの２フィールド前のフィールドの
   局部復号化画像信号の両方を用いて混合処理により第２
   のブロック画像信号を生成する第２の生成処理と、 前記第１のブロック画像信号と前記第２のブロック画像
   信号をブロック単位で切り換えて前記予測信号を出力す
   る選択処理と、 を有することを特徴とする動画像符号化装置。