JP3092281B2 - Highly efficient encoding and decoding apparatus for image signals - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、画像信号を直交変換に
よって高能率符号化する画像信号の高能率符号化装置及
びその復号化装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-efficiency image signal encoding apparatus for encoding an image signal by orthogonal transformation with high efficiency, and a decoding apparatus therefor.
【0002】[0002]
【従来の技術】画像信号を高能率符号化する方式とし
て、例えば、MPEG(Moving PictureExperts Grou
p)による標準化案では、いわゆるディジタルストレー
ジメディア用の画像信号の高能率符号化方式が規定され
ている。ここで、当該方式で対象としているストレージ
メディアは、いわゆるCD(コンパクトディスク)やD
AT(ディジタルオーディオテープ),ハードディスク
等のように、連続的な転送速度が約1.5Mbit/sec以
下のものである。また、これは、直接復号器に接続され
るだけでなく、コンピュータのバス,LAN(ローカル
・エリア・ネットワーク),テレコミュニケーション等
の伝送媒体を介して接続されることも想定されており、
更に、正順再生だけでなく、ランダムアクセスや高速再
生、逆順再生等のような特殊機能についても考慮されて
いる。2. Description of the Related Art As a method of encoding an image signal with high efficiency, for example, MPEG (Moving Picture Experts Group) is used.
In the standardization proposal according to p), a high-efficiency encoding method for image signals for so-called digital storage media is specified. Here, the storage media targeted by this method is a so-called CD (compact disk) or D
It has a continuous transfer speed of about 1.5 Mbit / sec or less, such as an AT (digital audio tape) or a hard disk. It is also assumed that this is connected not only directly to the decoder but also via a transmission medium such as a computer bus, a LAN (local area network), and telecommunications.
Further, special functions such as random access, high-speed reproduction, reverse-order reproduction, and the like are considered in addition to normal-order reproduction.
【0003】上記MPEGによる画像信号の高能率符号
化方式の原理は、以下に示すようなものである。The principle of the high-efficiency encoding method of the image signal by the MPEG is as follows.
【0004】すなわち、この高能率符号化方式では、先
ず、画像間の差分を取ることで時間軸方向の冗長度を落
とし、その後、いわゆる離散コサイン変換(DCT)処
理と可変長符号とを使用して空間軸方向の冗長度を落と
すようにしている。That is, in this high-efficiency coding method, first, a difference between images is obtained to reduce redundancy in a time axis direction, and thereafter, a so-called discrete cosine transform (DCT) process and a variable length code are used. To reduce the redundancy in the space axis direction.
【0005】先ず、上記時間軸方向の冗長度について以
下に述べる。First, the redundancy in the time axis direction will be described below.
【0006】一般に、連続した動画では、時間的に前後
の画像と、ある注目している画像(すなわちある時刻の
画像)とは良く似ているものである。このため、例えば
図22に示すように、今から符号化しようとしている画
像と、時間的に前方の画像との差分を取り、その差分を
伝送するようにすれば、時間軸方向の冗長度を減らして
伝送する情報量を少なくすることが可能となる。このよ
うにして符号化される画像は、後述する前方予測符号化
画像(Predictive-coded picture、Pピクチャ或いはP
フレーム)と呼ばれる。同様に、上記今から符号化しよ
うとしている画像と、時間的に前方或いは後方若しく
は、前方及び後方から作られた補間画像との差分をと
り、それらのうち小さな値の差分を伝送するようにすれ
ば、時間軸方向の冗長度を減らして伝送する情報量を少
なくすることが可能となる。このようにして符号化され
る画像は、後述する両方向予測符号化画像(Bidirectio
nallyPredictive-coded picture、Bピクチャ或いはB
フレーム)と呼ばれる。なお、この図22において、図
中Iで示す画像は後述する画像内符号化画像(イントラ
符号化画像:Intra-coded picture 、Iピクチャ或いは
Iフレーム)を示し、図中Pで示す画像は上記Pピクチ
ャを示し、図中Bで示す画像は上記Bピクチャを示して
いる。In general, in a continuous moving image, an image before and after in time is similar to an image of interest (ie, an image at a certain time). For this reason, as shown in FIG. 22, for example, if a difference between an image to be encoded and a temporally forward image is obtained and the difference is transmitted, the redundancy in the time axis direction can be reduced. It is possible to reduce the amount of information to be transmitted. The image encoded in this manner is a forward predictive-coded picture (P-picture or P-picture or P-picture) described later.
Frame). Similarly, the difference between the image to be encoded and the interpolated image formed from the front or the rear or the front and the rear in time is calculated, and the difference between the small values is transmitted. For example, it is possible to reduce the amount of information to be transmitted by reducing the redundancy in the time axis direction. An image encoded in this way is a bidirectional predictive encoded image (Bidirectio
nallyPredictive-coded picture, B picture or B
Frame). In FIG. 22, an image indicated by I in the figure indicates an intra-coded image (Intra-coded picture, I picture or I frame) described later, and an image indicated by P in the figure indicates the P A picture is shown, and an image shown by B in the figure shows the B picture.
【0007】また、各予測画像を作るためには、いわゆ
る動き補償が行われる。すなわちこの動き補償によれ
ば、例えば8×8画素の単位ブロックにより構成される
例えば16×16画素のブロック(以下マクロブロック
と呼ぶ)を作り、前画像の当該マクロブロックの位置の
近傍で一番差分の少ないところを探索し、この探索され
たマクロブロックとの差分をとることにより、送らなけ
ればならないデータを削減することができる。実際に
は、例えば、上記Pピクチャ(前方予測符号化画像)で
は、動き補償後の予測画と差分をとったものと、当該動
き補償後の予測画と差分をとらないものとのうち、デー
タ量の少ないものを上記16×16画素のマクロブロッ
ク単位で選択して符号化する。In order to generate each predicted image, so-called motion compensation is performed. That is, according to this motion compensation, for example, a block of, for example, 16 × 16 pixels (hereinafter, referred to as a macroblock) constituted by a unit block of 8 × 8 pixels is created, and the block is located near the position of the macroblock in the previous image. By searching for a place with a small difference and calculating the difference with the searched macroblock, data to be sent can be reduced. Actually, for example, in the P picture (forward prediction coded image), the difference between the prediction image after motion compensation and the difference between the prediction image after motion compensation and Those with a small amount are selected and coded in macroblock units of 16 × 16 pixels.
【0008】しかし、上述のような場合、例えば物体が
動いた後ろから出てきた部分(画像)に関しては、多く
のデータを送らなければならない。そこで、例えば上記
Bピクチャ(両方向予測符号化画像)では、既に復号化
された動き補償後の時間的に前方或いは後方の画像及
び、その両者を足して作った補間画像と上記今から符号
化しようとしている画像との差分と、当該差分を取らな
いものすなわち今から符号化しようとしている画像の四
者のうち、一番データ量の少ないものが符号化される。However, in the case described above, a large amount of data must be sent, for example, with respect to a portion (image) coming out from behind the moving object. Therefore, for example, in the B picture (bidirectionally coded image), the already decoded temporally forward or backward image after motion compensation, and the interpolated image formed by adding both of them, will be coded from now on. And the image which does not take the difference, that is, the image having the smallest data amount among the four images to be encoded from now.
【0009】次に、上記空間軸方向の冗長度について以
下に述べる。Next, the redundancy in the space axis direction will be described below.
【0010】画像データの差分は、そのまま伝送するの
ではなく、上記8×8画素の単位ブロック毎に離散コサ
イン変換(DCT)をかける。当該DCTは、画像を画
素レベルでなく、コサイン関数のどの周波数成分がどれ
だけ含まれているかで表現するものであり、例えば2次
元DCTにより、8×8画素の単位ブロックのデータ
は、2次元DCTにより8×8のコサイン関数の成分の
係数ブロックに変換される。例えば、テレビカメラで撮
影したような自然画の画像信号は滑らかな信号になるこ
とが多く、この場合、当該画像信号に対して上記DCT
処理を施すことにより効率良くデータ量を落とすことが
できる。The difference between the image data is not transmitted as it is, but is subjected to discrete cosine transform (DCT) for each unit block of 8 × 8 pixels. The DCT expresses an image not by a pixel level but by how many frequency components of a cosine function are included. For example, by a two-dimensional DCT, data of a unit block of 8 × 8 pixels is two-dimensional. It is converted into a coefficient block of an 8 × 8 cosine function component by DCT. For example, an image signal of a natural image taken by a television camera is often a smooth signal. In this case, the DCT is applied to the image signal.
By performing the processing, the data amount can be efficiently reduced.
【0011】すなわち例えば、上述の自然画の画像信号
のような滑らかな信号の場合、上記DCTをかけること
により、ある係数の回りに大きな値が集中するようにな
る。この係数を量子化すると、上記8×8の係数ブロッ
クは殆どが0になり、大きな係数のみが残るようにな
る。そこで、この8×8の係数ブロックのデータを伝送
する際には、いわゆるジグザグスキャンの順で、非零係
数とその係数の前にどれだけ0が続いたかを示すいわゆ
る0ランを一組としたいわゆるハフマン符号で送るよう
にすることで、伝送量を減らすことが可能となる。ま
た、復号器側では、逆の手順で画像を再構成する。That is, for example, in the case of a smooth signal such as the above-described image signal of a natural image, a large value concentrates around a certain coefficient by applying the DCT. When these coefficients are quantized, most of the 8 × 8 coefficient blocks become 0, and only large coefficients remain. Therefore, when transmitting the data of the 8 × 8 coefficient block, a set of non-zero coefficients and a so-called zero run indicating how much 0 has continued before the coefficient in a so-called zigzag scan order. By transmitting the so-called Huffman code, the amount of transmission can be reduced. On the decoder side, an image is reconstructed in the reverse procedure.
【0012】ここで、上述した符号化方式が取り扱うデ
ータの構造を図23に示す。すなわち、この図23に示
すデータ構造は、下から順に、ブロック層と、マクロブ
ロック層と、スライス層と、ピクチャ層と、グループオ
ブピクチャ(GOP:Groupof Picture)層と、ビデオ
シーケンス層とからなる。以下、この図23において下
の層から順に説明する。FIG. 23 shows the structure of data handled by the above-described encoding method. That is, the data structure shown in FIG. 23 includes, in order from the bottom, a block layer, a macroblock layer, a slice layer, a picture layer, a group of picture (GOP: Group of Picture) layer, and a video sequence layer. . Hereinafter, description will be made in order from the lower layer in FIG.
【0013】先ず、上記ブロック層において、当該ブロ
ック層のブロックは、輝度又は色差の隣合った8×8の
画素(8ライン×8画素の画素)から構成される。上述
したDCT(離散コサイン変換)は、この単位ブロック
毎にかけられる。First, in the above-mentioned block layer, a block of the block layer is composed of 8 × 8 pixels (8 lines × 8 pixels) having adjacent luminance or color difference. The DCT (discrete cosine transform) described above is applied to each unit block.
【0014】上記マクロブロック層において、当該マク
ロブロック層のマクロブロックは、左右及び上下に隣合
った4つの輝度ブロック(輝度の単位ブロック)Y0 ,
Y1,Y2 ,Y3 と、画像上では上記輝度ブロックと同
じ位置に当たる色差ブロック(色差の単位ブロック)C
r ,Cbとの全部で6個のブロックで構成される。これ
らブロックの伝送の順は、Y0 ,Y1 ,Y2 ,Y3 ,C
r ,Cb の順である。ここで、当該符号化方式におい
て、予測画(差分をとる基準の画像)に何を用いるか、
或いは差分を送らなくても良いか等は、このマクロブロ
ック単位で判断される。In the macroblock layer, the macroblocks in the macroblock layer are composed of four luminance blocks (luminance unit blocks) Y0,
Y1, Y2, Y3 and a color difference block (color difference unit block) C at the same position as the luminance block on the image.
r and Cb are composed of a total of six blocks. The order of transmission of these blocks is Y0, Y1, Y2, Y3, C
r, then Cb. Here, in the encoding method, what is used for a predicted image (a reference image for obtaining a difference)
Alternatively, whether or not the difference need not be transmitted is determined in units of this macroblock.
【0015】上記スライス層は、画像の走査順に連なる
1つ又は複数のマクロブロックで構成されている。この
スライスの頭(ヘッダ)では、画像内における動きベク
トル及びDC(直流)成分の差分がリセットされ、ま
た、最初のマクロブロックは、画像内での位置を示すデ
ータを持っており、したがってエラーが起こった場合で
も復帰できるようになされている。そのため、上記スラ
イスの長さや始まる位置は任意となり、伝送路のエラー
状態によって変えられるようになっている。The slice layer is composed of one or a plurality of macroblocks connected in the scanning order of the image. At the beginning of the slice (header), the difference between the motion vector and the DC (direct current) component in the image is reset, and the first macroblock has data indicating the position in the image, so that an error occurs. It is designed to allow you to return if something happens. Therefore, the length of the slice and the starting position are arbitrary, and can be changed according to the error state of the transmission path.
【0016】上記ピクチャ層において、ピクチャすなわ
ち1枚1枚の画像は、少なくとも1つ又は複数の上記ス
ライスから構成される。そして、それぞれが符号化の方
式にしたがって、上述のようなイントラ符号化画像(I
ピクチャ或いはIフレーム),上記前方予測符号化画像
(Pピクチャ或いはPフレーム),両方向予測符号化画
像(Bピクチャ或いはBフレーム),DCイントラ符号
化画像(DC coded (D)picture)の4種類の画像に分類
される。In the picture layer, a picture, that is, an image one by one, is composed of at least one or a plurality of the slices. Then, each of the above-described intra-coded images (I
Picture or I frame), forward predictive coded picture (P picture or P frame), bidirectional predictive coded picture (B picture or B frame), DC intra coded picture (DC coded (D) picture) Classified into images.
【0017】ここで、上記イントラ符号化画像(Iピク
チャ)においては、符号化される時に、その画像1枚の
中だけで閉じた情報のみを使用する。したがって、言い
換えれば、復号化する時にIピクチャ自身の情報のみで
画像が再構成できることになる。実際には、差分を取ら
ずにそのままDCT処理して符号化を行う。この符号化
方式は、一般的に効率が悪いが、これを随所に入れてお
けば、ランダムアクセスや高速再生が可能となる。Here, in the above-mentioned intra-coded image (I picture), at the time of coding, only closed information in one image is used. Therefore, in other words, when decoding, an image can be reconstructed using only the information of the I picture itself. Actually, encoding is performed by DCT processing without taking a difference. This encoding method is generally inefficient, but if it is included everywhere, random access and high-speed reproduction can be performed.
【0018】上記前方予測符号化画像(Pピクチャ)に
おいては、予測画像(差分をとる基準となる画像)とし
て、入力で時間的に前に位置し既に復号化されたIピク
チャ又はPピクチャを使用する。実際には、動き補償さ
れた予測画像との差を符号化するのと、差を取らずにそ
のまま符号化する(イントラ符号)のと何れか効率の良
い方を上記マクロブロック単位で選択する。In the forward predictive coded picture (P picture), an I picture or P picture which is located earlier in time at the input and has already been decoded is used as a predictive picture (picture serving as a reference for obtaining a difference). I do. In practice, the more efficient one of encoding the difference from the motion-compensated predicted image and encoding the difference without taking the difference (intra code) is selected in units of the macroblock.
【0019】上記両方向予測符号化画像(Bピクチャ)
においては、予測画像として時間的に前に位置し既に復
号化されたIピクチャ又はPピクチャ及び、その両方か
ら作られた補間画像の3種類を使用する。これにより、
上記3種類の動き補償後の差分の符号化とイントラ符号
との中で一番効率の良いものをマクロブロック単位で選
択できる。The above bidirectional predictive coded image (B picture)
Uses three types of predicted images, i.e., an I-picture or a P-picture that is located earlier in time and has already been decoded, and an interpolated image created from both of them. This allows
The most efficient one of the above three types of difference-encoded differential coding and intra-coding can be selected in macroblock units.
【0020】上記DCイントラ符号化画像は、DCTの
DC係数のみで構成されるイントラ符号化画像であり、
他の3種の画像と同じシーケンスには存在できないもの
である。The DC intra-coded image is an intra-coded image composed of only DCT DC coefficients.
It cannot exist in the same sequence as the other three images.
【0021】上記グループオブピクチャ(GOP)層
は、1又は複数枚のIピクチャと、0又は複数枚の非I
ピクチャとから構成されている。ここで、符号器への入
力順を、例えば、1I,2B,3B,4P*5B,6
B,7I,8B,9B,10I,11B,12B,13
P,14B,15B,16P*17B,18B,19
I,20B,21B,22Pのようにした時、当該符号
器の出力すなわち復号器の入力は、例えば、1I,4
P,2B,3B*7I,5B,6B,10I,8B,9
B,13P,11B,12B,16P,14B,15B
*19I,17B,18B,22P,20B,21Bと
なる。このように符号器の中で順序の入れ換えがなされ
るのは、例えば、上記Bピクチャを符号化又は復号化す
る場合には、その予測画像となる時間的には後方である
上記Iピクチャ又はPピクチャが先に符号化されていな
くてはならないからである。ここで、上記Iピクチャの
間隔(例えば9)及び、Iピクチャ又はBピクチャの間
隔(例えば3)は自由である。また、Iピクチャ又はP
ピクチャの間隔は、当該グループオブピクチャ層の内部
で変わってもよいものである。なお、グループオブピク
チャ層の切れ目は、上記*で表されている。また、上記
IはIピクチャ、上記PはPピクチャ、上記BはBピク
チャを示している。The group of pictures (GOP) layer includes one or more I-pictures and zero or more non-I-pictures.
And a picture. Here, the input order to the encoder is, for example, 1I, 2B, 3B, 4P * 5B, 6
B, 7I, 8B, 9B, 10I, 11B, 12B, 13
P, 14B, 15B, 16P * 17B, 18B, 19
When I, 20B, 21B, and 22P are used, the output of the encoder, that is, the input of the decoder is, for example, 1I, 4
P, 2B, 3B * 7I, 5B, 6B, 10I, 8B, 9
B, 13P, 11B, 12B, 16P, 14B, 15B
* 19I, 17B, 18B, 22P, 20B, 21B. The reason why the rearrangement of the order is performed in the encoder is, for example, in the case of encoding or decoding the B picture, the I picture or the P picture which is a temporally backward prediction image. This is because the picture must be coded first. Here, the interval (for example, 9) of the I picture and the interval (for example, 3) of the I picture or the B picture are free. Also, I picture or P
The picture interval may vary within the group of pictures layer. The breaks in the group of picture layers are indicated by *. In addition, I indicates an I picture, P indicates a P picture, and B indicates a B picture.
【0022】上記ビデオシーケンス層は、画像サイズ、
画像レート等が同じ1又は複数のグループオブピクチャ
層から構成される。The video sequence layer has an image size,
It is composed of one or more group of picture layers having the same image rate.
【0023】[0023]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、上記
MPEGによる高能率符号化方式で標準化された動画像
を伝送する場合には、先ず1枚の画像をピクチャ内で圧
縮した画像が送られ、次にこの画像を動き補償した画像
との差分が伝送される。As described above, when transmitting a moving image standardized by the above-described high-efficiency coding method by MPEG, an image obtained by compressing one image in a picture is transmitted first. Then, the difference between this image and the image whose motion has been compensated is transmitted.
【0024】ところが、上記1枚の画像において、例え
ば、フィールドをピクチャとして処理する場合には、2
フィールドで交互に垂直位置が異なることになるため、
例えば静止画を伝送する時にも差分情報を伝送しなけれ
ばならなくなる。However, in the above-mentioned one image, for example, when processing a field as a picture, 2
Since the vertical position will be different in the field alternately,
For example, when transmitting a still image, difference information must be transmitted.
【0025】また、例えば、フレームをピクチャとして
処理する場合には、上記フレーム内で例えば動いている
部分についてはいわゆる櫛形にぶれた画像を処理しなけ
ればならなくなる。すなわち、例えば、図24に示すよ
うに、静止した背景の手前に自動車等の動体CAがある
場合、1フレームを観るとフィールド間で動きがあるた
め、そのような部分は櫛型KSの画像となってしまう。When a frame is processed as a picture, for example, a moving part in the frame must be processed as a so-called comb-shaped image. That is, for example, as shown in FIG. 24, when there is a moving object CA such as a car in front of a stationary background, when one frame is viewed, there is movement between fields. turn into.
【0026】更に、例えば、静止部分や動画部分が混在
した画像を処理する場合には、上記フィールドをピクチ
ャとして処理する場合或いはフレームをピクチャとして
処理する場合のいずれの方法を用いたとしても、ピクチ
ャ内に圧縮効率の悪い部分の画像ができてしまうように
なる。Further, for example, when processing an image in which a still portion and a moving image portion are mixed, no matter whether the above-mentioned field is processed as a picture or the frame is processed as a picture, In this case, an image of a part having a low compression efficiency is formed.
【0027】そこで、本発明は、上述のような実情に鑑
みて提案されたものであり、フィールド構成の動画につ
いて、動きの少ない画像も動きの多い画像も、また、こ
れら両者が混在した画像であってもフィールド処理或い
はフレーム処理を効率よく行うことのできる画像信号の
高能率符号化装置及びその復号化装置を提供することを
目的とするものである。Accordingly, the present invention has been proposed in view of the above-described circumstances. For a moving image having a field structure, an image having little motion or an image having much motion, or an image in which both of them are mixed, is used. It is an object of the present invention to provide a high-efficiency image signal encoding apparatus and a decoding apparatus capable of efficiently performing field processing or frame processing.
【0028】[0028]
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明による高能率符号化装置は、複数の画
素の2次元配列からなるマクロブロックを単位として符
号化を行う画像信号の高能率符号化装置において、上記
マクロブロック単位でフレーム間の動きベクトルと各画
素の絶対値差分和を検出する手段と上記マクロブロック
単位で上記フレームの画素のスキャンの奇数又は偶数で
分けたものからなるフィールド間の動きベクトルと各画
素の絶対値差分和を検出する手段とからなる動き検出手
段と、上記マクロブロックにおけるフレームを単位とし
て動き補償を行うフレーム予測モードと、上記マクロブ
ロックにおけるフィールドを単位として動き補償を行う
フィールド予測モードとの何れが動き補償をするに際し
て効率が良いかを判定し、効率の良い予測モードを選択
する第一のモード選択手段と、上記マクロブロックにお
けるフレームを単位として直交変換を行うようにブロッ
ク化するフレーム処理モードと上記マクロブロックにお
けるフィールドを単位として直交変換を行うようにブロ
ック化するフィールド処理モードとの何れが直交変換を
行うに際して効率が良いかを上記動き検出手段及び上記
第一のモード選択手段から出力される情報を用いて判定
し、効率の良いブロック化のモードを選択する第二のモ
ード選択手段と、1フレーム内の各マクロブロック毎に
上記ブロック化を上記フレーム処理モード又は上記フィ
ールド処理モードに適応的に切り換え、各モードに基づ
き各マクロブロックを符号化する第一の符号化処理モー
ドと、1フレーム内の全てのマクロブロックの上記ブロ
ック化を上記フィールド処理モードで行い、インタレー
スにおける奇数フィールドのスキャンを行う期間の奇数
サイクルでマクロブロックにおける奇数フィールドのみ
1フレーム分符号化し、次いでインタレースにおける偶
数フィールドのスキャンを行う期間の偶数サイクルでマ
クロブロックにおける偶数フィールドを1フレーム分符
号化する第二の符号化処理モードとの何れが符号化する
に際して効率が良いかを判定し、効率の良い符号化処理
モードを選択する第三のモード選択手段と、上記奇数サ
イクルか上記偶数サイクルかを認識し、上記符号化処理
モードが第一の符号化処理モードの場合には上記奇数サ
イクルで上記ブロック化モードに対応してブロック化さ
れたマクロブロックを出力するようにフレームメモリ群
を制御し、上記符号化処理モードが第二の符号化処理モ
ードの場合には上記奇数サイクル及び偶数サイクルで上
記フィールド処理モードに対応してブロック化されたマ
クロブロックを出力するようにフレームメモリ群を制御
するアドレス発生手段と、上記第一のモード選択手段で
選択された動き予測モード情報と上記第二のモード選択
手段で選択されたブロック化モード情報を受け取り、該
モード情報に対応して動き補償フレーム又はフィールド
間予測を実行する動き補償手段とを備えたものである。In order to solve such a problem, a high-efficiency coding apparatus according to the present invention provides a high-efficiency coding apparatus for coding an image signal to be coded in units of a macroblock consisting of a two-dimensional array of a plurality of pixels. In the high-efficiency coding apparatus, a means for detecting a motion vector between frames and a sum of absolute value differences of each pixel in the macroblock unit and an odd or even number of scans of pixels in the frame in the macroblock unit are used. Motion detecting means comprising a motion vector between fields and means for detecting the sum of absolute value differences of each pixel; a frame prediction mode for performing motion compensation in units of frames in the macroblock; and a unit in fields in the macroblock. Which of the field prediction modes that perform motion compensation is more efficient in performing motion compensation? First mode selection means for selecting an efficient prediction mode, and a frame processing mode for performing orthogonal transform on a frame-by-frame basis in the macroblock and an orthogonal transform on a field in the macroblock basis. It is determined which of the field processing modes in which the block is formed so as to perform the orthogonal transformation is more efficient when performing the orthogonal transformation, by using information output from the motion detecting means and the first mode selecting means. Second mode selecting means for selecting a mode of blocking, and for each macroblock in one frame, the blocking is adaptively switched to the frame processing mode or the field processing mode, and each macroblock is set based on each mode. Encoding mode that encodes all macros in one frame The blocking of the lock is performed in the field processing mode, and the odd cycle of the scanning of the odd field in the interlace encodes only one frame of the odd field in the macroblock, and then the scanning of the even field in the interlace. It is determined which of the second encoding processing modes for encoding even frames in the macroblock for one frame in the even-numbered cycle is more efficient at the time of encoding, and the more efficient encoding processing mode is selected. The third mode selecting means, and recognizes whether the odd cycle or the even cycle, and if the encoding processing mode is the first encoding processing mode, blocks in the odd cycle corresponding to the blocking mode. Memory group to output the macro block When the encoding mode is the second encoding mode, the frame memory group is configured to output a macroblock that is divided into blocks corresponding to the field processing mode in the odd cycle and the even cycle. Receiving the motion prediction mode information selected by the first mode selection means and the blocking mode information selected by the second mode selection means, and controlling the motion according to the mode information. And a motion compensating means for executing a compensation frame or inter-field prediction.
【0029】言い換えれば、本発明の高能率符号化装置
は、2フィールドから1フレームが構成されている動画
像の符号化において、フレーム内の全ブロックについて
奇数フィールド(第1フィールド),偶数フィールド
(第2フィールド)を分割してブロック化し、第1フィ
ールドから第2フィールドを動き予測可能とした符号化
手段(第二の符号化処理モード)と、第1フィールド,
第2フィールドを分割する/分割しないをマクロブロッ
ク単位で切り換えてブロック化する符号化手段(第一の
符号化処理モード)とを有し、フレーム毎にこれらの符
号化手段を適応的に切り換えるようにしたものである。
更に、この場合、符号にこれらの符号化手段を示す1ビ
ットの情報(選択されたモードを示す情報)を付加する
ものである。In other words, the high-efficiency encoding apparatus of the present invention, in encoding a moving image in which one frame is composed of two fields, has an odd field (first field) and an even field (first field) for all blocks in the frame. An encoding means (second encoding processing mode) that divides the second field) into blocks and enables motion prediction from the first field to the second field;
Coding means (first coding processing mode) for switching between dividing / not dividing the second field on a macroblock basis to form a block, and these coding means are adaptively switched for each frame. It was made.
Further, in this case, 1-bit information indicating the encoding means (information indicating the selected mode) is added to the code.
【0030】また、本発明の高能率復号化装置は、再生
される画像符号化データ及び検出動きベクトル情報と動
き予測モード情報とブロック化モード情報と符号化処理
モード情報とを含むヘッダ情報を受信して復号化し、上
記復号化された画像復号化データと共に上記検出動きベ
クトル情報と動き予測モード情報とブロック化モード情
報と符号化処理モード情報とを出力する逆可変長符号化
手段と、上記符号化処理モード情報から上記画像復号化
データを蓄積するフレームバッファでのアドレス・イン
クリメント値を算出し、各々のマクロブロックの先頭ア
ドレスを求め、該先頭アドレスを上記フレームバッファ
に与えるアドレス発生手段と、上記先頭アドレス以外の
上記マクロブロックの相対アドレスを上記フレームバッ
ファに加えてデータをアクセスし、上記検出動きベクト
ル情報と上記動き予測モード情報と上記ブロック化モー
ド情報と上記符号化処理モード情報とを受け取り、該モ
ード情報に対応した動き補償を実行し、動き補償された
画像信号を上記フレームバッファに送るように構成した
動き補償手段とを備えたものである。Further, the high-efficiency decoding apparatus of the present invention receives reproduced image coded data and header information including detected motion vector information, motion prediction mode information, blocking mode information, and coding processing mode information. Inverse variable-length encoding means for outputting the detected motion vector information, the motion prediction mode information, the blocking mode information, and the encoding mode information together with the decoded image decoded data; Address generation means for calculating an address increment value in a frame buffer for storing the image decoding data from the conversion processing mode information, obtaining a head address of each macroblock, and giving the head address to the frame buffer; The relative address of the macro block other than the start address is added to the frame buffer to And receives the detected motion vector information, the motion prediction mode information, the blocking mode information, and the encoding processing mode information, performs motion compensation corresponding to the mode information, and obtains a motion-compensated image signal. Is provided to the frame buffer.
【0031】[0031]
【作用】本発明によれば、第一の符号化処理モードと第
二の符号化処理モードとをマクロブロック単位で切り換
えることができる。第一の符号化処理モードでは、例え
ば画像の動きの大きさに応じてフレーム処理モードとフ
ィールド処理モードを適応的に選ぶことで、効率の良い
符号化ができる。第二の符号化処理モードでは、フレー
ム内の全てのマクロブロックのブロック化をフィールド
処理モードとすることで、例えば特に動きの大きいフレ
ームについて奇数フィールドから偶数フィールドの動き
予測ができるようになり、効率良く動画を符号化できる
ようになる。According to the present invention, the first encoding mode and the second encoding mode can be switched on a macroblock basis. In the first encoding processing mode, efficient encoding can be performed by adaptively selecting the frame processing mode and the field processing mode according to, for example, the magnitude of the motion of the image. In the second encoding processing mode, by setting all the macroblocks in the frame to be in the field processing mode, for example, it becomes possible to perform motion prediction from an odd field to an even field for a frame having particularly large motion. Moving images can be encoded well.
【0032】[0032]
【実施例】以下、本発明を適用した実施例について図面
を参照しながら説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0033】図1は本発明の第一の実施例の画像信号の
高能率符号化装置を示すものであり、一画面より小なる
複数画素の2次元配列からなるマクロブロック(例えば
ラスタスキャン順の入力画像データの空間配置における
16×16の画素を1ブロックとするブロック)を単位
として符号化を行う画像信号の高能率符号化装置であ
る。FIG. 1 shows a high-efficiency image signal encoding apparatus according to a first embodiment of the present invention. This is a high-efficiency encoding apparatus for encoding an image signal, which performs encoding in units of a block of 16 × 16 pixels in a spatial arrangement of input image data.
【0034】この図1に示す第一の実施例の画像信号の
高能率符号化装置は、上記16×16画素の単位ブロッ
ク(マクロブロック)が複数個集まったものからなるフ
レーム(一画面)が複数枚原画像としてメモリされるフ
レームメモリ群10と、上記マクロブロック単位でフレ
ーム間の動きベクトルと各画素の絶対値差分和を検出す
る手段であるフレーム動き検出回路22及び上記マクロ
ブロック単位で上記フレームの画素のスキャンの奇数又
は偶数で分けたものからなるフィールド間の動きベクト
ルと各画素の絶対値差分和を検出するフィールド動き検
出回路21とからなる動き検出手段を有する。The high-efficiency image signal encoding apparatus according to the first embodiment shown in FIG. 1 has a frame (one screen) composed of a plurality of unit blocks (macroblocks) of 16 × 16 pixels. A frame memory group 10 that is stored as a plurality of original images, a frame motion detecting circuit 22 which is a means for detecting a motion vector between frames and an absolute value difference sum of each pixel in the macroblock unit, and It has a motion detecting means comprising a motion vector between fields, which are obtained by dividing the scan of the pixels of the frame by odd or even numbers, and a field motion detecting circuit 21 which detects the sum of absolute value differences of each pixel.
【0035】また、本実施例装置は、上記マクロブロッ
クにおけるフレームを単位として動き補償を行うフレー
ム予測モード(以下フレーム動き予測モードと呼ぶ)と
上記マクロブロックにおけるフィールドを単位として動
き補償を行うフィールド予測モード(以下フィールド動
き予測モードと呼ぶ)との何れが動き補償をするに際し
て効率が良いかを判定して効率の良い動き予測モードを
選択する第一のモード選択手段と、上記マクロブロック
におけるフレームを単位として直交変換(例えば離散コ
サイン変換;DCT)を行うようにブロック化するフレ
ーム処理モード(以下フレーム直交変換モードと呼ぶ)
と上記マクロブロックにおけるフィールドを単位として
直交変換を行うようにブロック化するフィールド処理モ
ード(以下フィールド直交変換モードと呼ぶ)との何れ
が直交変換を行うに際して効率が良いかを上記動き検出
手段及び上記第一のモード選択手段から出力される情報
を用いて判定して効率の良いブロック化のモードを選択
する第二のモード選択手段とからなるフレーム/フィー
ルドモード判定回路33を有する。The apparatus according to the present embodiment includes a frame prediction mode (hereinafter, referred to as a frame motion prediction mode) for performing motion compensation in units of frames in the macroblock and a field prediction mode for performing motion compensation in units of fields in the macroblock. A mode (hereinafter referred to as a field motion prediction mode) to determine which one is more efficient in performing motion compensation, and select a more efficient motion prediction mode; A frame processing mode (hereinafter referred to as a frame orthogonal transform mode) in which blocks are formed so as to perform orthogonal transform (for example, discrete cosine transform; DCT) as a unit.
And the field processing mode (hereinafter, referred to as a field orthogonal transformation mode) that performs blocking so that orthogonal transformation is performed in units of fields in the macroblock. There is provided a frame / field mode determination circuit 33 including a second mode selection unit that determines using the information output from the first mode selection unit and selects an efficient blocking mode.
【0036】さらに、本実施例装置は、上記動き検出手
段及びフレーム/フィールドモード判定回路33と共
に、1フレーム内の各マクロブロック毎に上記直交変換
のブロック化を上記フレーム直交変換モード又は上記フ
ィールド直交変換モードに適応的に切り換えて各モード
に基づき各マクロブロックを符号化する第一の符号化処
理モードと、1フレーム内の全てのマクロブロックの上
記直交変換のブロック化を上記フィールド直交変換モー
ドで行いインタレースにおける奇数フィールドのスキャ
ンを行う期間の奇数サイクル(オッドサイクル)でマク
ロブロックにおける奇数フィールドのみ1フレーム分符
号化し次いでインタレースにおける偶数フィールドのス
キャンを行う期間の偶数サイクル(イーブンサイクル)
でマクロブロックにおける偶数フィールドを1フレーム
分符号化する第二の符号化処理モードとの何れが符号化
するに際して効率が良いかを判定し、効率の良い符号化
処理モードを選択する第三のモード選択手段である符号
化処理モード判定回路34を有している。Further, the apparatus according to the present embodiment, together with the motion detecting means and the frame / field mode determination circuit 33, converts the orthogonal transform into blocks in the frame orthogonal transform mode or the field orthogonal transform for each macroblock in one frame. The first encoding processing mode in which each macroblock is encoded based on each mode by adaptively switching to the transform mode, and the orthogonal transform blocking of all the macroblocks in one frame is performed in the field orthogonal transform mode. In the odd cycle (odd cycle) of the scanning period of the odd field in the interlace, only the odd field of the macroblock is encoded for one frame, and the even cycle (even cycle) of the scanning period of the even field in the interlace is performed.
A third mode for determining which of the second encoding processing modes for encoding even fields in a macroblock for one frame is more efficient in encoding, and selecting an efficient encoding processing mode It has an encoding processing mode determination circuit 34 as selection means.
【0037】またさらに、本実施例装置は、上記奇数サ
イクルか上記偶数サイクルかを認識し、上記符号化処理
モードが第一の符号化処理モードの場合には上記奇数サ
イクルで上記直交変換のブロック化のモードに対応して
ブロック化されたマクロブロックを出力するように上記
フレームメモリ群10を制御し、上記符号化処理モード
が第二の符号化処理モードの場合には上記奇数サイクル
及び偶数サイクルで上記フィールド直交変換モードに対
応してブロック化されたマクロブロックを出力するよう
に上記フレームメモリ群10を制御するアドレス発生器
35と、上記第一のモード選択手段で選択された動き予
測モード情報(フレーム/フィールド動き予測モードデ
ータ)と上記第二のモード選択手段で選択されたブロッ
ク化モード情報(フレーム/フィールド直交変換モード
データ)を受け取り、これらモード情報に対応して動き
補償フレーム又はフィールド間予測を実行する動き補償
手段である動き補償器付フレームメモリ群20とを備え
たものである。Further, the apparatus of the present embodiment recognizes whether the cycle is the odd cycle or the even cycle. The frame memory group 10 is controlled so as to output a macroblock which has been divided into blocks corresponding to the encoding mode. And an address generator 35 for controlling the frame memory group 10 so as to output a macroblock divided into blocks corresponding to the field orthogonal transform mode, and the motion prediction mode information selected by the first mode selecting means. (Frame / field motion prediction mode data) and the blocking mode information ( Frame / field orthogonal transform mode data) it receives, in which a motion compensator with a frame memory group 20 is a motion compensation means in response to these mode information to perform the motion compensation frame or inter-field prediction.
【0038】先ず、上記図1に示す本発明の第一の実施
例装置の具体的構成の説明に先立ち、本実施例装置で行
われる画像信号の高能率符号化処理について述べる。First, prior to the description of the specific configuration of the apparatus of the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, a high-efficiency encoding process of an image signal performed by the apparatus of the present embodiment will be described.
【0039】本実施例の符号化装置では、図2に示すよ
うに、例えば、フレーム内符号化(Iフレーム或いはI
ピクチャ),一方向予測フレーム間符号化(Pフレーム
或いはPピクチャ),双方向ピクチャ間符号化(Bフレ
ーム或いはBピクチャ)の3通りに符号化を行うことが
できる。なお、各ピクチャは、8×8の画素でブロック
化され、2×2ブロック(すなわち16×16の画素)
でマクロブロックを構成する。In the encoding apparatus of this embodiment, as shown in FIG. 2, for example, intra-frame encoding (I frame or I frame
Picture), unidirectional prediction interframe coding (P frame or P picture), and bidirectional inter picture coding (B frame or B picture). Each picture is divided into 8 × 8 pixels and is divided into 2 × 2 blocks (ie, 16 × 16 pixels).
Form a macroblock.
【0040】ここで、本実施例の符号化装置において
は、上述した第一のモード選択手段によって上記フレー
ム動き予測モードとフィールド動き予測モードの何れが
動き補償をするに際して効率が良いかを選択し、上記第
二のモード選択手段によって上記フレーム直交変換モー
ドとフィールド直交変換モードの何れが直交変換を行う
に際して効率が良いかを選択することができる。なお、
この第一,第二のモード選択は上述のフレーム/フィー
ルドモード判定回路33によりなされる。Here, in the coding apparatus of this embodiment, the first mode selection means selects which of the above-described frame motion prediction mode and field motion prediction mode is more efficient in performing motion compensation. The second mode selection means can select which of the frame orthogonal transform mode and the field orthogonal transform mode is more efficient in performing the orthogonal transform. In addition,
The first and second mode selections are made by the frame / field mode determination circuit 33 described above.
【0041】また、本実施例装置は、上記第一,第二の
モード選択手段によるモード選択処理と共に、各フレー
ムについて2つの符号化処理モードの何れか効率の良い
方で符号化を行うようになされている。すなわち、上述
したように第一の符号化処理モードとしては、1フレー
ム内の各マクロブロック毎に上記フレーム直交変換モー
ドと上記フィールド直交変換モードとを適応的に切り換
えて各マクロブロックを符号化する。更に、上述したよ
うに第二の符号化処理モードとしては、1フレーム内の
全てのマクロブロックの直交変換のブロック化を上記フ
ィールド直交変換モードで行い、奇数フィールド(第1
フィールド)のスキャンを行う期間の奇数サイクルでマ
クロブロックにおける奇数フィールドのみ1フレーム分
符号化し、次いで偶数フィールド(第2フィールド)の
スキャンを行う期間の偶数サイクルでマクロブロックに
おける偶数フィールドを1フレーム分符号化する。上記
第三のモード選択手段によってこれら第一,第二の符号
化処理モードのうち何れが符号化するに際して効率が良
いかを判定し、効率の良い符号化処理モードを選択する
ようにしている。In addition, the apparatus of the present embodiment performs the encoding in each of the two encoding processing modes, whichever is more efficient, for each frame together with the mode selection processing by the first and second mode selection means. It has been done. That is, as described above, as the first encoding processing mode, each macroblock is encoded by adaptively switching between the frame orthogonal transform mode and the field orthogonal transform mode for each macroblock in one frame. . Further, as described above, as the second encoding processing mode, the blocking of the orthogonal transform of all the macroblocks in one frame is performed in the field orthogonal transform mode, and the odd field (first
Field), the odd-numbered cycle of the scan period of the field) is encoded for one frame only in the odd-numbered field of the macroblock, and the even-numbered field of the macroblock is encoded for one frame in the even-numbered cycle of the scan period of the even-numbered field (second field). Become The third mode selecting means determines which of the first and second encoding processing modes is more efficient for encoding, and selects an efficient encoding processing mode.
【0042】すなわち、上記第一の符号化処理モードで
は、各フレームを第1フィールド(奇数フィールド)と
第2フィールド(偶数フィールド)に分割せずにブロッ
ク化して符号化するモード(上記フレーム直交変換モー
ド)と、各フレームを第1,第2フィールドに分割して
フィールドでブロック化して符号化するモード(上記フ
ィールド直交変換モード)とのうち、例えば画像の動き
の小さいマクロブロックでは上記フレーム直交変換モー
ドを用い、逆に例えば画像の動きの大きいマクロブロッ
クでは上記フィールド直交変換モードを用いるように適
応的に切り換える処理を行う。That is, in the first encoding processing mode, each frame is divided into a first field (odd field) and a second field (even field) without being divided into blocks and encoded (the frame orthogonal transform). Mode) and a mode in which each frame is divided into first and second fields and divided into fields and encoded (the above-described field orthogonal transform mode). In contrast, for example, a macroblock having a large image motion is adaptively switched to use the field orthogonal transform mode.
【0043】したがって、当該第一の符号化処理モード
において上記フレーム直交変換モードが選ばれた場合、
例えば上記P,Bフレームの動き予測では、前後のフレ
ームから動き予測がなされ、この予測画との差分画像が
直交変換(DCT)される。また、当該第一の符号化処
理モードにおいて上記フィールド直交変換モードが選ば
れた場合、例えば上記P,Bフレームの動き予測は、マ
クロブロックの第1フィールド,第2フィールドのそれ
ぞれについて前,後のフレームの第1又は第2フィール
ドから動き予測され、この予測画との差分画像がDCT
変換される。このようなことから、第一の符号化処理モ
ードは、フレーム内フィールド間予測無しの符号化とい
うことができる。また、この第一の符号化処理モードで
は、上記奇数サイクルで符号化処理がなされる。なお、
この第一の符号化処理モードは、フレーム内フィールド
間予測無しの符号化と言うことができる。Therefore, when the frame orthogonal transform mode is selected in the first encoding processing mode,
For example, in the motion prediction of the P and B frames, motion prediction is performed from the previous and subsequent frames, and a difference image from the predicted image is subjected to orthogonal transform (DCT). Also, when the field orthogonal transform mode is selected in the first encoding processing mode, for example, the motion prediction of the P and B frames is performed for the first field and the second field of the first and second fields of the macroblock. Motion is predicted from the first or second field of the frame, and a difference image from the predicted image is a DCT.
Is converted. Thus, it can be said that the first encoding processing mode is encoding without intra-frame inter-field prediction. In the first encoding mode, encoding is performed in the odd cycle. In addition,
This first encoding processing mode can be said to be encoding without intra-frame inter-field prediction.
【0044】ここで、上記第一の符号化処理モードにお
いては、フレーム内の各フィールド間(同一フレーム内
の奇数フィールドと偶数フィールドとの間の動き予測が
できないことになる。Here, in the first encoding mode, it is impossible to predict the motion between the fields in the frame (between the odd field and the even field in the same frame).
【0045】したがって、本実施例の上記第二の符号化
処理モードでは、上述したように、各フレーム内の全て
のマクロブロックの直交変換のブロック化を上記フィー
ルド直交変換モードで行うようにしており、奇数サイク
ルでマクロブロックにおける奇数フィールドのみ1フレ
ーム分符号化し、次いで偶数サイクルでマクロブロック
における偶数フィールドを1フレーム分符号化してい
る。したがって、この第二の符号化処理モードによれ
ば、奇数フィールド(第1フィールド)を先に符号化し
ているので、偶数フィールド(第2フィールド)はこの
奇数フィールド(第1フィールド)からの動き予測が可
能となる。なお、このようなことから、上記第二の符号
化処理モードは、フレーム内フィールド間予測有りのフ
レームの符号化と言うことができる。Therefore, in the second encoding processing mode of the present embodiment, as described above, all macroblocks in each frame are subjected to orthogonal transform blocking in the field orthogonal transform mode. In the odd cycle, only the odd field in the macro block is encoded for one frame, and then in the even cycle, the even field in the macro block is encoded for one frame. Therefore, according to the second encoding mode, since the odd field (first field) is encoded first, the even field (second field) is subjected to motion prediction from this odd field (first field). Becomes possible. From this, it can be said that the second encoding mode is encoding of a frame with intra-frame inter-field prediction.
【0046】再び図1に戻って、この図1の構成を用い
て、本実施例の符号化装置において符号化処理される画
像データの主な流れについて説明する。Returning to FIG. 1 again, the main flow of image data to be coded by the coding apparatus according to the present embodiment will be described using the configuration of FIG.
【0047】すなわち、この図1において、入力端子1
にはディジタルの画像信号が供給され、上記フレームメ
モリ群10に格納される。当該フレームメモリ群10か
らは、上記16×16画素の単位マクロブロックのデー
タが後述するアドレス発生器35により制御されて読み
出され、差分検出器12に伝送される。当該差分検出器
12には、後述する動き補償器付フレームメモリ群20
からの動き補償された画像データも供給され、当該差分
検出器12でこれらの差分が検出される。That is, in FIG.
Is supplied with a digital image signal and stored in the frame memory group 10. From the frame memory group 10, data of the unit macroblock of 16 × 16 pixels is controlled and read by an address generator 35 described later, and is transmitted to the difference detector 12. The difference detector 12 includes a frame memory group 20 with a motion compensator described later.
Are also supplied, and the difference detector 12 detects these differences.
【0048】上記差分検出器12の出力は、直交変換
(DCT)処理を行うDCT回路13に送られる。当該
DCT回路13でDCT処理されて得られたDCT係数
データは、量子化器14に送られる。当該量子化器14
からの量子化データは、例えばいわゆるハフマン符号化
やランレングス符号化等の可変長符号化処理を行う可変
長符号化回路15及びバッファ16を介して、出力端子
2から符号化データとして出力される。The output of the difference detector 12 is sent to a DCT circuit 13 that performs an orthogonal transform (DCT) process. The DCT coefficient data obtained by the DCT processing by the DCT circuit 13 is sent to the quantizer 14. The quantizer 14
Is output from the output terminal 2 as encoded data via a variable-length encoding circuit 15 and a buffer 16, which perform variable-length encoding such as Huffman encoding or run-length encoding. .
【0049】また、上記動き補償器付フレームメモリ群
20には、上記量子化器14からの量子化データが、当
該量子化器14での量子化処理の逆量子化処理を行う逆
量子化器17と上記DCT回路13でのDCT処理の逆
DCT処理を行う逆DCT回路18とを介し、更に加算
器19を介したデータが供給されるようになっている。
上記加算器19では、上記逆DCT回路18の出力と当
該動き補償器付フレームメモリ群20の出力との加算が
なされる。なお、バッファ16からは、当該バッファ1
6のオーバーフロウを防止するための情報が、上記量子
化器14にフィードバックされるようになっている。In the frame memory group with motion compensator 20, the quantized data from the quantizer 14 is an inverse quantizer that performs an inverse quantization process of the quantization process in the quantizer 14. Data is supplied via an adder 19 through an inverter 17 and an inverse DCT circuit 18 for performing an inverse DCT process of the DCT process in the DCT circuit 13.
In the adder 19, the output of the inverse DCT circuit 18 and the output of the frame memory group with motion compensator 20 are added. Note that the buffer 1
The information for preventing the overflow of No. 6 is fed back to the quantizer 14.
【0050】一方、上記フレームメモリ群10から上記
マクロブロック単位で出力された画像データは、フレー
ム動き検出回路22及びフィールド動き検出回路21に
伝送される。On the other hand, the image data output from the frame memory group 10 in macroblock units is transmitted to a frame motion detection circuit 22 and a field motion detection circuit 21.
【0051】上記フレーム動き検出回路22は、上記マ
クロブロック単位でフレーム間の動きベクトルと各画素
の絶対値差分和を検出し、これらのデータ(フレーム間
の動きベクトルのデータFMMVと絶対値差分和のデータ
FMAD)を出力する。また、上記フィールド動き検出回
路21は、上記マクロブロック単位でフィールド間の動
きベクトルと各画素の絶対値差分和を検出し、これらの
データ(フィールド間の動きベクトルのデータFDMVと
絶対値差分和のデータFDAD)を出力する。これら動き
検出回路21及び22の各動きベクトルのデータFMMV
/FDMVは、上記セレクタ24に伝送される。The frame motion detecting circuit 22 detects the inter-frame motion vector and the sum of absolute differences of each pixel in units of the macroblock, and outputs these data (the data of the inter-frame motion vector FMMV and the sum of absolute differences). Data FMAD) is output. Further, the field motion detection circuit 21 detects a motion vector between fields and the sum of absolute value differences of each pixel in the macroblock unit, and outputs these data (data FDMV of the motion vector between fields and sum of absolute value differences). Data FDAD). The data FMMV of each motion vector of these motion detection circuits 21 and 22
/ FDMV is transmitted to the selector 24.
【0052】また、上記フィールド動き検出回路21と
フレーム動き検出回路22からの各絶対値差分和のデー
タFMAD/FDAD及び各動きベクトルのデータFMMV/
FDMVは、上記フレーム/フィールドモード判定回路3
3にも送られる。The data FMAD / FDAD of the sum of absolute difference from the field motion detection circuit 21 and the frame motion detection circuit 22 and the data FMMV /
The FDMV is the frame / field mode determination circuit 3
Also sent to 3.
【0053】このフレーム/フィールドモード判定回路
33は、上記フレーム動き検出回路22からの絶対値差
分和データFMADと上記フィールド動き検出回路21か
らの絶対値差分和データFDADとに基づいて、後述する
動き補償器付フレームメモリ群20での動き予測処理の
際に上記フレーム単位で動き予測処理を行うか或いはフ
ィールド単位で動き予測処理を行うかの判定を行い、い
ずれか有利な方(効率の良い方)の動き予測モードを示
すデータを出力するようになっている。具体的にいう
と、このフレーム/フィールドモード判定回路33にお
いて、例えば上記絶対値差分和データFMADと絶対値差
分和データFDADとの差があるしきい値T1 よりも大き
い(FMAD−FDAD>T1 の時)と判定された場合は、
当該回路33から上記フィールド単位で動き予測処理を
行う方が効率が良いことを示すデータ(動き予測におけ
るフィールド動き予測モードのデータMPFD)を出力す
る。逆に、絶対値差分和データFMADと絶対値差分和デ
ータFDADとの差が上記しきい値T1 よりも小さいか或
いは等しい(FMAD−FDAD≦T1 の時)と判定された
場合は、上記フレーム単位で動き予測処理を行う方が効
率が良いことを示すデータ(動き予測におけるフレーム
動き予測モードのデータMPFM)を出力する。The frame / field mode determination circuit 33 performs the following motion based on the absolute value difference sum data FMAD from the frame motion detection circuit 22 and the absolute value difference sum data FDAD from the field motion detection circuit 21. At the time of the motion prediction processing in the frame memory group with compensator 20, it is determined whether the motion prediction processing is performed in the frame unit or the field prediction unit. ) Is output. More specifically, in the frame / field mode determination circuit 33, for example, the difference between the absolute value difference sum data FMAD and the absolute value difference sum data FDAD is larger than a certain threshold value T1 (FMAD-FDAD> T1). Hour),
The circuit 33 outputs data (data MPFD of the field motion prediction mode in the motion prediction) indicating that it is more efficient to perform the motion prediction processing on a field-by-field basis. Conversely, if it is determined that the difference between the absolute value difference sum data FMAD and the absolute value difference sum data FDAD is smaller than or equal to the threshold value T1 (when FMAD-FDAD ≦ T1), the frame unit And outputs data (frame motion prediction mode data MPFM in motion prediction) indicating that the motion prediction process is more efficient.
【0054】これら何れかの動き予測モードデータMP
FM/MPFDは、上記動き補償器付フレームメモリ群20
に送られる。また、これら動き予測モードデータMPFM
/MPFDは、セレクタ24にも送られる。Any of these motion prediction mode data MP
FM / MPFD is the frame memory group with motion compensator 20
Sent to In addition, these motion prediction mode data MPFM
/ MPFD is also sent to the selector 24.
【0055】当該セレクタ24は、上記フレーム/フィ
ールドモード判定回路33からの動き予測モードデータ
MPFM/MPFDに応じて、上記フレーム動き検出回路2
2から供給されているフレーム間の動きベクトルのデー
タFMMVと、上記フィールド動き検出回路21から供給
されているフィールド間の動きベクトルのデータFDMV
のいずれかを選択出力する。すなわち、上記動き予測モ
ードデータがフィールド動き予測モードを示すデータM
PFDの時は上記フィールド動き検出回路21からの動き
ベクトルデータFDMVを選択して出力し、上記動き予測
モードデータがフレーム動き予測モードを示すデータM
PFMの時には上記フレーム動き検出回路22からの動き
ベクトルデータFMMVを選択して出力する。当該セレク
タ24で選択された動きベクトルデータFMMV/FDMV
は、上記動き補償器付フレームメモリ群20に送られる
ようになっている。これにより、当該フレームメモリ群
20では、上記動き予測モードデータMPFM/MPFDと
動きベクトルデータFMMV/FDMVとに基づいて、フレ
ーム単位或いはフィールド単位で動き補償を行うことが
可能となる。In response to the motion prediction mode data MPFM / MPFD from the frame / field mode determination circuit 33, the selector 24 controls the frame motion detection circuit 2
2 and the inter-field motion vector data FDMV supplied from the field motion detection circuit 21.
Selective output. That is, the motion prediction mode data is data M indicating the field motion prediction mode.
At the time of PFD, the motion vector data FDMV from the field motion detection circuit 21 is selected and output, and the motion prediction mode data is data M indicating the frame motion prediction mode.
At the time of PFM, the motion vector data FMMV from the frame motion detection circuit 22 is selected and output. The motion vector data FMMV / FDMV selected by the selector 24
Are sent to the frame memory group with motion compensator 20. Thus, the frame memory group 20 can perform motion compensation on a frame basis or on a field basis based on the motion prediction mode data MPFM / MPFD and the motion vector data FMMV / FDMV.
【0056】また更に、上記フレーム/フィールドモー
ド判定回路33には、上記フレームメモリ群10から読
み出された上記マクロブロック単位の画像データも供給
される。当該フレーム/フィールドモード判定回路33
では、上記動き予測モードデータMPFM/MPFD及び上
記動きベクトルデータFMMV/FDMVと、上記フレーム
メモリ群10からの画像データとを用いて差分画像を作
り、当該差分画像に基づいて、上記フレームメモリ群1
0から出力されて上記DCT回路13でDCT処理され
る画像に最も適する直交変換のブロック化の処理のモー
ド(上記フレーム直交変換モード/フィールド直交変換
モード)を選択する処理も同時に行われるようになって
いる。なお、前記Iピクチャ(或いはIフレーム)の場
合は、上記差分画像の代わりにフレームメモリ群10の
画像(原画)のデータを用いる。Further, the frame / field mode determination circuit 33 is also supplied with the image data in macroblock units read from the frame memory group 10. The frame / field mode determination circuit 33
Then, a difference image is created using the motion prediction mode data MPFM / MPFD, the motion vector data FMMV / FDMV, and the image data from the frame memory group 10, and based on the difference image, the difference image is generated.
The processing for selecting the orthogonal transformation block processing mode (the frame orthogonal transformation mode / field orthogonal transformation mode) most suitable for the image output from 0 and subjected to the DCT processing by the DCT circuit 13 is also performed at the same time. ing. In the case of the I picture (or I frame), data of an image (original image) in the frame memory group 10 is used instead of the difference image.
【0057】すなわちここで、上記差分画像の例えばマ
クロブロックが例えば図3に示すようなマクロブロック
であったとする(Iピクチャにおいては原画のマクロブ
ロック)。なお、図3において、奇数ライン(o1 ,o
2 ,o3 ,・・・oN 、ただしNはマクロブロックの場
合16)は実線で示し、偶数ライン(e1 ,e2 ,e3
,・・・eN 、ただしNはマクロブロックの場合1
6)は点線で示している。また、偶数ラインの各ピクセ
ルはe(i,j) と表現し、奇数ラインの各ピクセルo(i,
j) と表現している。この図3のような差分画像或いは
原画像(Iピクチャの画像)において、フィールド単位
の上記差分画像の差分EFDは数1の数式で示すことがで
き、フレーム単位の上記差分画像の差分EFMは数2の数
式で示すことができる。That is, it is assumed here that, for example, the macroblock in the difference image is a macroblock as shown in FIG. 3 (an original picture macroblock in an I picture). In FIG. 3, the odd lines (o1, o)
2, o3,... ON, where N is a macroblock 16) is indicated by a solid line, and even lines (e1, e2, e3)
,... EN, where N is 1 for a macroblock
6) is indicated by a dotted line. Each pixel of the even line is expressed as e (i, j), and each pixel o (i,
j). In the difference image or the original image (I-picture image) as shown in FIG. 3, the difference EFD of the difference image in the field unit can be expressed by the following mathematical expression 1. The difference EFM of the difference image in the frame unit is It can be shown by the following mathematical expression 2.
【0058】[0058]
【数1】 (Equation 1)
【0059】[0059]
【数2】 (Equation 2)
【0060】上記フレーム/フィールドモード判定回路
33においては、具体的に、この数1及び数2の数式を
用いてフレームで求めた差分EFMとフィールドで求めた
差分EFDとの差があるしきい値T2 よりも大きい(EFM
−EFD>T2 の時)と判定された場合は、上記DCT回
路13でのDCTをフィールド単位で行うことを示すデ
ータ(直交変換のブロック化処理におけるフィールド直
交変換モードのデータMDFD)を出力する。逆に、上記
差分EFMと上記差分EFDとの差が上記しきい値T2 より
も小さいか或いは等しい(EFM−EFD≦T2 の時)と判
定された場合は、上記DCT回路13でのDCTを上記
フレーム単位で行うことを示すデータ(直交変換のブロ
ック化処理におけるフレーム直交変換モードのデータM
DFM)を出力する。In the frame / field mode determination circuit 33, specifically, a threshold value having a difference between the difference EFM obtained in the frame and the difference EFD obtained in the field by using the formulas 1 and 2 is used. Greater than T2 (EFM
If (−FDD> T2), it outputs data (data MDFD in the field orthogonal transform mode in the orthogonal transform blocking process) indicating that the DCT in the DCT circuit 13 is to be performed on a field basis. Conversely, when it is determined that the difference between the difference EFM and the difference EFD is smaller than or equal to the threshold value T2 (when EFM-EFD≤T2), the DCT in the DCT circuit 13 is set to the above value. Data indicating that the processing is performed in frame units (data M in the frame orthogonal transformation mode in the orthogonal transformation block processing).
DFM).
【0061】ここで、上記フレーム/フィールドモード
判定回路33からのフレーム直交変換モードデータMD
FM或いはフィールド直交変換モードデータMDFDの出力
は、上記符号化処理モード判定回路34からの第一の符
号化処理モード或いは第二の符号化処理モードに対応す
る符号化モードデータEN1/EN2に応じたものとな
される。Here, the frame orthogonal transformation mode data MD from the frame / field mode decision circuit 33 is output.
The output of the FM or field orthogonal transform mode data MDFD corresponds to the encoding mode data EN1 / EN2 corresponding to the first encoding mode or the second encoding mode from the encoding mode determining circuit 34. It is made.
【0062】当該符号化処理モード判定回路34は、上
記フレームメモリ群10から読み出された上記マクロブ
ロック単位の画像データを用いて、上述したように、第
一の符号化処理モードと第二の符号化処理モードの何れ
が符号化するに際して効率が良いかを判定し、当該判定
結果に応じた上記符号化モードデータEN1又はEN2
を出力する。具体的にいうと、当該符号化処理モード判
定回路34では、例えば、各フレームの奇数フィールド
(第1フィールド)と偶数フィールド(第2フィール
ド)との間の各画素の絶対値差分和を演算し、この絶対
値差分和の値が例えばあるしきい値T0 未満(すなわち
画像の動きが小さい場合)ならば、上記第一の符号化処
理モードの符号化を行う方が効率が良いことを示す符号
化モードデータEN1を出力し、逆に、上記絶対値差分
和の値が上記しきい値T0 以上(画像の動きが大きい場
合)ならば、上記第二の符号化処理モードの符号化を行
う方が効率が良いことを示す符号化モードデータEN2
を出力するものである。As described above, the encoding processing mode determination circuit 34 uses the image data in macroblock units read from the frame memory group 10 to determine the first encoding processing mode and the second encoding processing mode. It is determined which of the encoding processing modes is more efficient in encoding, and the encoding mode data EN1 or EN2 according to the determination result is determined.
Is output. More specifically, the encoding processing mode determination circuit 34 calculates, for example, the sum of absolute value differences of each pixel between an odd field (first field) and an even field (second field) of each frame. If the value of the sum of absolute differences is, for example, less than a certain threshold value T0 (that is, when the motion of the image is small), a code indicating that the encoding in the first encoding mode is more efficient. If the sum of the absolute value difference is equal to or greater than the threshold value T0 (when the motion of the image is large), the encoding in the second encoding mode is performed. Encoding mode data EN2 indicating that the
Is output.
【0063】なお、上記符号化処理モード判定回路34
における判定の際には、上記フィールド動き検出回路2
1からの動きベクトルデータFDMVを用いて判定を行う
ことも可能である。すなわち、奇数フィールドと偶数フ
ィールドとの間の動きベクトルデータFDMVがあるしき
い値t0 未満ならば第一の符号化処理モードを選択し、
逆に上記しきい値t0 以上ならば第二の符号化処理モー
ドを選択するようなことも可能である。Note that the above-mentioned encoding processing mode determination circuit 34
At the time of the determination in the field motion detection circuit 2
It is also possible to make a determination using the motion vector data FDMV from 1. That is, if the motion vector data FDMV between the odd field and the even field is smaller than a certain threshold value t0, the first encoding processing mode is selected,
Conversely, if it is equal to or greater than the threshold value t0, it is possible to select the second encoding processing mode.
【0064】当該符号化処理モード判定回路34からの
上記符号化モードデータEN1/EN2が、上記フレー
ム/フィールドモード判定回路33に送られることで、
当該フレーム/フィールドモード判定回路33からは、
上記符号化モードデータEN1/EN2に応じたフレー
ム直交変換モードデータMDFM或いはフィールド直交変
換モードデータMDFDが出力されるようになる。The encoding mode data EN1 / EN2 from the encoding processing mode judging circuit 34 is sent to the frame / field mode judging circuit 33,
From the frame / field mode determination circuit 33,
The frame orthogonal transform mode data MDFM or the field orthogonal transform mode data MDFD corresponding to the encoding mode data EN1 / EN2 is output.
【0065】すなわち、上記符号化処理モード判定回路
34からの符号化モードデータが上記第一の符号化処理
モードを示すデータEN1であった場合、上記フレーム
/フィールドモード判定回路33は、1フレーム内の各
マクロブロック毎に上記フレーム直交変換モード或いは
フィールド直交変換モードが適応的に切り換える処理を
行う。したがって、当該フレーム/フィールドモード判
定回路33からは、当該適応的に切り換えられた上記フ
レーム直交変換モードMDFM或いはフィールド直交変換
モードデータMDFDが出力されるようになる。That is, when the encoding mode data from the encoding processing mode determination circuit 34 is the data EN1 indicating the first encoding processing mode, the frame / field mode determination circuit 33 A process of adaptively switching the frame orthogonal transform mode or the field orthogonal transform mode is performed for each macroblock. Accordingly, the frame / field mode determination circuit 33 outputs the adaptively switched frame orthogonal transform mode MDFM or field orthogonal transform mode data MDFD.
【0066】これに対し、上記符号化処理モード判定回
路34からの符号化モードデータが上記第二の符号化処
理モードを示すデータEN2であった場合、上記フレー
ム/フィールドモード判定回路33では、上述したよう
に、1フレーム内の全てのマクロブロックの直交変換の
ブロック化が上記フィールド直交変換モードで行われ
る。したがって、当該フレーム/フィールドモード判定
回路33からは、上記フィールド直交変換モードデータ
MDFDが出力されるようになる。On the other hand, if the encoding mode data from the encoding mode determining circuit 34 is the data EN2 indicating the second encoding mode, the frame / field mode determining circuit 33 As described above, the blocking of the orthogonal transform of all the macroblocks in one frame is performed in the field orthogonal transform mode. Accordingly, the field orthogonal transform mode data MDFD is output from the frame / field mode determination circuit 33.
【0067】当該フレーム/フィールドモード判定回路
33から出力されるフレーム/フィールド何れかの直交
変換のブロック化のモードデータMDFM/MDFD及び、
上記符号化処理モード判定回路34からの上記符号化モ
ードデータEN1/EN2は、上記アドレス発生器35
及び動き補償器付フレームメモリ群20に伝送される。
なお、上記直交変換モードデータ(MDFM/MDFD)と
上記動き予測モードデータ(MPFM/MPFD)と上記符
号化モードデータEN1/EN2と上記動きベクトルデ
ータ(FMMV/FDMV)とは、上述の可変長符号化回路
15にも送られている。The mode data MDFM / MDFD for blocking the orthogonal transform of either the frame / field output from the frame / field mode determination circuit 33, and
The encoding mode data EN1 / EN2 from the encoding processing mode determination circuit 34 is supplied to the address generator 35.
And transmitted to the frame memory group 20 with motion compensator.
The orthogonal transform mode data (MDFM / MDFD), the motion prediction mode data (MPFM / MPFD), the encoding mode data EN1 / EN2, and the motion vector data (FMMV / FDMV) are the same as those of the above-described variable length code. It is also sent to the conversion circuit 15.
【0068】上記アドレス発生器35は、上記マクロブ
ロック単位で上記直交変換モードデータMDFM/MDFD
及び上記符号化モードデータEN1/EN2に応じてブ
ロック化されたマクロブロックの画像データを出力する
ようにフレームメモリ群10を制御する。すなわち、当
該アドレス発生器35は、上述したように、例えば上記
符号化モードデータEN1/EN2が上記第一の符号化
処理モードを示すデータEN1の場合には上記奇数サイ
クルで上記直交変換のブロック化のモード(データMD
FM/MDFD)に対応してブロック化されたマクロブロッ
クを出力するようにフレームメモリ群10を制御し、上
記第二の符号化処理モードを示すデータEN2の場合に
は上記奇数サイクル及び偶数サイクルで上記フィールド
直交変換モード(データMDFD)に対応してブロック化
されたマクロブロックを出力するようにフレームメモリ
群10を制御する。The address generator 35 outputs the orthogonal transform mode data MDFM / MDFD for each macroblock.
The frame memory group 10 is controlled so as to output image data of a macroblock divided into blocks according to the encoding mode data EN1 / EN2. That is, as described above, for example, when the encoding mode data EN1 / EN2 is the data EN1 indicating the first encoding processing mode, the address generator 35 blocks the orthogonal transform in the odd cycle. Mode (data MD
FM / MDFD) to control the frame memory group 10 so as to output a macroblock that is divided into blocks. The frame memory group 10 is controlled so as to output a macroblock which is divided into blocks corresponding to the field orthogonal transform mode (data MDFD).
【0069】言い換えれば、例えば、第一の符号化処理
モードが選ばれて上記アドレス発生器35に上記符号化
モードデータEN1が供給されている場合において、例
えば上記直交変換モードデータがフレーム単位でのDC
T処理を示すデータMDFMとなっているならば、当該ア
ドレス発生器35は図4に示すようにイーブンとオッド
が交互にスキャンされたマクロブロック(奇数フィール
ドと偶数フィールドとを合わせたフレーム単位のマクロ
ブロック)を出力するようにフレームメモリ群10を制
御する。すなわち、この場合の上記アドレス発生器34
は、上記図4に示すように、1ライン〜16ラインから
なるマクロブロックを1ライン〜8ラインと9ライン〜
16ラインのように分け、この8×8のブロック4個づ
つ(マクロブロック)出力されるように上記フレームメ
モリ群10を制御する。In other words, for example, when the first encoding processing mode is selected and the encoding mode data EN1 is supplied to the address generator 35, for example, the orthogonal transformation mode data is stored in frame units. DC
If the data MDFM indicates the T processing, the address generator 35 operates as shown in FIG. The block memory group 10 is controlled so as to output (block). That is, in this case, the address generator 34
Represents a macroblock consisting of 1 to 16 lines as shown in FIG.
The frame memory group 10 is controlled so that the data is divided into 16 lines and four 8 × 8 blocks (macroblocks) are output.
【0070】また、第一の符号化処理モードが選ばれて
上記アドレス発生器35に符号化モードデータEN1が
供給されている場合において、例えば上記直交変換モー
ドデータがフィールド単位でのDCT処理を示すデータ
MDFDとなっているならば、上記アドレス発生器35は
図5に示すようにイーブンとオッドのスキャンを別々に
分けてスキャンされたマクロブロック(奇数フィールド
と偶数フィールドのそれぞれフィールド単位のマクロブ
ロック)を出力するようにフレームメモリ群10を制御
する。すなわち、上記アドレス発生器34は、上記図5
に示すように、1ライン,3ライン,5ライン,7ライ
ン,9ライン,11ライン,13ライン,15ライン
(奇数フィールド或いは第1フィールドの各ライン)、
2ライン,4ライン,6ライン,8ライン,10ライ
ン,12ライン,14ライン,16ライン(偶数フィー
ルド或いは第2フィールドの各ライン)のように分割し
て、これら奇数フィールドと偶数フィールドとでそれぞ
れ8×8のブロック2個づつ(マクロブロック)出力さ
れるように上記フレームメモリ群10を制御する。When the first encoding processing mode is selected and the encoding mode data EN1 is supplied to the address generator 35, for example, the orthogonal transform mode data indicates DCT processing in field units. If the data is MDFD, the address generator 35 scans the even and odd scans separately as shown in FIG. 5, and scans the macroblocks (macroblocks in odd and even fields in field units). Is controlled to output the frame memory group 10. That is, the address generator 34 is provided in the above-described FIG.
As shown in FIG. 1, 1 line, 3 lines, 5 lines, 7 lines, 9 lines, 11 lines, 13 lines, 15 lines (odd field or each line of the first field),
It is divided into two lines, four lines, six lines, eight lines, ten lines, twelve lines, fourteen lines, and sixteen lines (even lines or each line of the second field), and these odd fields and even fields respectively. The frame memory group 10 is controlled so that two 8 × 8 blocks (macro blocks) are output.
【0071】なお、上記図4,図5においては、奇数ラ
インは実線で示し、偶数ラインは点線で示している。In FIGS. 4 and 5, odd lines are indicated by solid lines, and even lines are indicated by dotted lines.
【0072】また、例えば、第二の符号化処理モードが
選ばれて上記アドレス発生器35に符号化モードデータ
EN2が供給されている場合においては、上記アドレス
発生器35は上述したように上記奇数サイクル及び偶数
サイクルで上記フィールド直交変換モードに対応してブ
ロック化されたマクロブロックを出力するようにフレー
ムメモリ群10を制御する。すなわち、この第二の符号
化処理モードが選ばれている時の上記アドレス発生器3
5は、常に8×8のブロック2個分づつ(ただし後述す
るように輝度成分のみ)出力されるように上記フレーム
メモリ群10を制御する。具体的に言うと、当該アドレ
ス発生器35は、上記奇数サイクルでは奇数フィールド
のみ上記8×8のブロック2個分のマクロブロックが1
フレーム分(1画面分)出力されるように上記フレーム
メモリ群10を制御し、次いで、上記偶数サイクルでは
偶数フィールドのみ上記8×8のブロック2個分のマク
ロブロックが1フレーム分(1画面分)出力されるよう
に上記フレームメモリ群10を制御する。Further, for example, when the second encoding processing mode is selected and the encoding mode data EN2 is supplied to the address generator 35, the address generator 35 is connected to the odd number as described above. The frame memory group 10 is controlled so as to output a macroblock that is divided into blocks in the cycle and the even cycle in accordance with the field orthogonal transform mode. That is, the address generator 3 when the second encoding mode is selected.
Reference numeral 5 controls the frame memory group 10 so that two 8 × 8 blocks are always output (however, only a luminance component will be described later). More specifically, in the odd cycle, the address generator 35 includes two 8 × 8 blocks of macroblocks in one odd field only.
The frame memory group 10 is controlled so as to output the frames (for one screen). Then, in the even cycle, only the even fields have two 8 × 8 macroblocks for one frame (for one screen). ) The frame memory group 10 is controlled so as to be output.
【0073】上述のようにして、アドレス発生器35に
よって制御されたフレームメモリ群10から出力された
画像データが、前述のようにDCT回路13でDCT処
理される。すなわち、例えば、上記第一の符号化処理モ
ードが選ばれてフレーム直交変換モードが選ばれている
場合、当該DCT回路13では、上述した図4のような
8×8画素の単位ブロックでDCT変換を行う。また、
例えば、上記第一の符号化処理モードが選ばれフィール
ド直交変換モードが選ばれている場合、上記DCT回路
13では、上述した図5のような8×8画素の単位ブロ
ックでDCT変換を行う。上記第二の符号化処理モード
が選ばれている場合には、上述したように、奇数サイク
ルのとき奇数フィールドのみ上記8×8のブロックでD
CT変換を行い、偶数サイクルのとき偶数フィールドの
み上記8×8のブロックでDCT変換を行う。As described above, the image data output from the frame memory group 10 controlled by the address generator 35 is subjected to the DCT processing by the DCT circuit 13 as described above. That is, for example, when the first encoding processing mode is selected and the frame orthogonal transform mode is selected, the DCT circuit 13 performs the DCT transform on the 8 × 8 pixel unit block as shown in FIG. I do. Also,
For example, when the first encoding processing mode is selected and the field orthogonal transform mode is selected, the DCT circuit 13 performs the DCT transform on the 8 × 8 pixel unit block as shown in FIG. When the second encoding processing mode is selected, as described above, only the odd field is used in the 8 × 8 block in the odd cycle in the odd cycle.
The CT transform is performed, and the DCT transform is performed in the 8 × 8 block only in the even field in the even cycle.
【0074】さらに、上記フレーム/フィールドモード
判定回路33からの動き予測モードデータMPFM/MP
FD及び直交変換モードデータMDFM/MDFDと、上記セ
レクタ24で選択された動きベクトルデータFMMV/F
DMVと、上記符号化処理モード判定回路34からの符号
化モードデータEN1/EN2とは、上記動き補償器付
フレームメモリ群20にも供給されるようになってい
る。したがって、当該動き補償器付フレームメモリ群2
0では、上記動き予測における動き予測モードデータM
PFM/MPFD及びDCT処理における直交変換モードデ
ータMDFM/MDFD及び符号化モードデータEN1/E
N2に応じると共に、上記動きベクトルデータFMMV/
FDMVを用いた動き補償が行われる。Further, the motion prediction mode data MPFM / MP from the frame / field mode determination circuit 33
FD and orthogonal transformation mode data MDFM / MDFD and the motion vector data FMMV / F selected by the selector 24
The DMV and the encoding mode data EN1 / EN2 from the encoding processing mode determination circuit 34 are also supplied to the frame memory group with motion compensator 20. Therefore, the frame memory group with motion compensator 2
0, the motion prediction mode data M
Orthogonal transform mode data MDFM / MDFD and encoding mode data EN1 / E in PFM / MPFD and DCT processing
N2 and the motion vector data FMMV /
Motion compensation using FDMV is performed.
【0075】上述のようなことから、上記第一の符号化
処理モードでかつ上記フレーム直交変換モードの時の例
えば上記P,Bフレームの動き予測は、図6に示すよう
に、前,後のフレームから動き予測される。したがっ
て、上記DCT回路13では、当該予測画との差分画像
がDCT変換(8×8画素の単位ブロックでDCT変
換)されることになる。なお、図6には、前フレーム,
現フレーム,後フレームを示し、図中矢印は動きベクト
ルを、MBはマクロブロックを示している。また、上記
第一の符号化処理モードでかつ上記フィールド直交変換
モードの時の上記P,Bフレームの動き予測では、図7
に示すようにマクロブロックの奇数フィールドと偶数フ
ィールドのそれぞれについて前,後のフレームの奇数又
は偶数フィールド(第1又は第2フィールド)から動き
予測がなされる。したがって、上記DCT回路13で
は、当該予測画との差分画像がDCT変換(8×8画素
の単位ブロックでDCT変換)されることになる。な
お、図7には、前フレーム,現フレーム,後フレームの
それぞれの奇数フィールド及び偶数フィールドを示し、
図中矢印は動きベクトルを、MBはマクロブロックを示
している。As described above, in the first encoding processing mode and in the frame orthogonal transform mode, for example, the motion prediction of the P and B frames is performed as shown in FIG. Motion is predicted from the frame. Therefore, in the DCT circuit 13, the difference image from the predicted image is subjected to DCT (DCT conversion in a unit block of 8 × 8 pixels). FIG. 6 shows the previous frame,
The current frame and the subsequent frame are shown, the arrow in the figure indicates a motion vector, and the MB indicates a macroblock. In the motion prediction of the P and B frames in the first encoding processing mode and in the field orthogonal transform mode, FIG.
As shown in (1), for each of the odd field and the even field of the macroblock, motion prediction is performed from the odd or even field (first or second field) of the previous and subsequent frames. Therefore, in the DCT circuit 13, the difference image from the predicted image is subjected to DCT (DCT conversion in a unit block of 8 × 8 pixels). FIG. 7 shows the odd field and the even field of the previous frame, the current frame, and the subsequent frame, respectively.
In the figure, arrows indicate motion vectors, and MB indicates macroblocks.
【0076】さらに、上記第二の符号化処理モードの場
合の上記フィールド直交変換モードの時の動き予測は、
例えば図8に示すように、マクロブロックの奇数フィー
ルドと偶数フィールドのそれぞれについて前,後のフレ
ームの奇数又は偶数フィールドから動き予測がなされる
と共に、各フレーム内の各フィールド間の動き予測も行
われる。したがって、上記DCT回路13では、当該予
測画との差分画像がDCT変換(8×8画素の単位ブロ
ックでDCT変換)されることになる。なお、図8に
は、前フレーム,現フレーム,後フレームのそれぞれの
奇数フィールド及び偶数フィールドを示し、図中矢印は
動きベクトルを、MBはマクロブロックを示している。Further, the motion prediction in the field orthogonal transform mode in the second encoding mode is as follows:
For example, as shown in FIG. 8, for each of the odd field and the even field of the macroblock, the motion is predicted from the odd or even field of the previous and subsequent frames, and the motion between the fields in each frame is also predicted. . Therefore, in the DCT circuit 13, the difference image from the predicted image is subjected to DCT (DCT conversion in a unit block of 8 × 8 pixels). FIG. 8 illustrates the odd field and the even field of the previous frame, the current frame, and the subsequent frame. Arrows in the figure indicate motion vectors, and MB indicates a macroblock.
【0077】上述したようなことから、第一の実施例の
画像信号の高能率符号化装置においては、第一,第二の
符号化処理モード(すなわち画像の動きの大きさ)に応
じて、フレーム内のフィールド間予測を行わない符号化
とフレーム内でフィールド間予測を行う符号化とを切り
換えているため、最も効率の良い符号化が可能となって
いる。特に、動きの大きいフレームでは、上記第二の符
号化処理モードが有効となる。As described above, the high-efficiency image signal encoding apparatus according to the first embodiment has the following features in accordance with the first and second encoding processing modes (that is, the magnitude of image motion). Since the coding is switched between the coding that does not perform the inter-field prediction in the frame and the coding that performs the inter-field prediction in the frame, the most efficient coding is possible. In particular, the second encoding processing mode is effective for frames with large motion.
【0078】ところで、上記第一の実施例の符号化装置
は、具体的には、例えばいわゆるディジタルVTRのフ
ォーマット毎に以下に示すような動き予測及びDCT変
換の処理を行っている。By the way, the encoding apparatus of the first embodiment specifically performs the following motion prediction and DCT transform processing for each digital VTR format.
【0079】ここで、図10、図11、図12において
は、前記Iフレーム(Iピクチャ)のフレームを構成す
るフィールドをIo フィールド(Iフレームの奇数フィ
ールド)及びIe フィールド(Iフレームの偶数フィー
ルド)とし、上記Pフレーム(Pピクチャ)を構成する
フィールドをPo フィールド(奇数フィールド)及びP
e フィールド(偶数フィールド)とし、上記Bフレーム
(Bピクチャ)を構成するフィールドをBo フィールド
(奇数フィールド)及びBe フィールド(偶数フィール
ド)としている。Here, in FIGS. 10, 11 and 12, the fields constituting the frame of the I frame (I picture) are represented by Io field (odd field of I frame) and Ie field (even field of I frame). And the fields constituting the P frame (P picture) are Po field (odd field) and P field.
An e field (even field) is used, and fields constituting the B frame (B picture) are a Bo field (odd field) and a Be field (even field).
【0080】また、本実施例において、直交変換のブロ
ック化のフレーム直交変換モードは、前述の図4に示し
たように奇数フィールドと偶数フィールドとを合わせて
前記マクロブロックを構成(すなわちフレーム毎にマク
ロブロックを構成)してこのマクロブロックを処理単位
とするモードであり、また、直交変換のブロック化のフ
ィールド直交変換モードは、前述の図5に示したように
奇数フィールドと偶数フィールドとで別々にマクロブロ
ックを構成(すなわちフィールド毎にマクロブロックを
構成)してこのマクロブロックを処理単位とするモード
である。このようなことから、例えば上記Iフレームで
は、上記マクロブロック毎にフレーム直交変換モードと
フィールド直交変換モードとが切り換えられることにな
る。In this embodiment, the frame orthogonal transformation mode of the orthogonal transformation into blocks is constructed by combining the odd fields and the even fields as shown in FIG. This is a mode in which the macroblock is configured) and this macroblock is used as a processing unit. In addition, the field orthogonal transformation mode of the orthogonal transformation into blocks is divided into an odd field and an even field as shown in FIG. In this mode, a macro block is configured (that is, a macro block is configured for each field), and this macro block is used as a processing unit. For this reason, for example, in the I frame, the frame orthogonal transform mode and the field orthogonal transform mode are switched for each macroblock.
【0081】さらに、本実施例においては、1つのフレ
ームについて、符号化の処理がインターレースにおける
奇数フィールドのスキャンを行う期間の上記奇数サイク
ル(オッドサイクル)と、偶数フィールドのスキャンを
行う期間の上記偶数サイクル(イーブンサイクル)とで
分けられている。Further, in this embodiment, for one frame, the above-mentioned odd cycle (odd cycle) of the period during which the encoding process scans the odd field in the interlace, and the above even number of the period during which the scanning of the even field is performed. Cycle (even cycle).
【0082】したがって、本実施例の場合において、例
えば、いわゆる4:2:0 コンポーネントのディジタルVT
Rフォーマットを扱う際には、例えば図9に示すよう
に、上記直交変換のブロック化がフレーム直交変換モー
ドの時は、例えば、奇数フィールド及び偶数フィールド
からなる輝度ブロックY0 ,Y1 ,Y2 ,Y3 と奇数フ
ィールドの色差ブロックCb0,Cr1とからなるマクロブ
ロックの各単位ブロックのDCT処理が行われる。これ
に対し、上記直交変換のブロック化が上記フィールド直
交変換モードの時は、各奇数フィールドの輝度ブロック
Y02o ,Y13o と各偶数フィールドの輝度ブロックY02
e ,Y13e 及び上記奇数フィールドの色差ブロックCb
0,Cr1からなるマクロブロックの各単位ブロックのD
CT処理が行われる。Therefore, in the case of the present embodiment, for example, a digital VT of a so-called 4: 2: 0 component
When the R format is used, for example, as shown in FIG. 9, when the above-described orthogonal transformation is in the frame orthogonal transformation mode, for example, luminance blocks Y0, Y1, Y2, and Y3 composed of odd and even fields are used. DCT processing is performed on each unit block of the macro block including the color difference blocks Cb0 and Cr1 of the odd field. On the other hand, when the orthogonal transform is blocked in the field orthogonal transform mode, the luminance blocks Y02o and Y13o of each odd-numbered field and the luminance block Y02 of each even-numbered field are used.
e, Y13e and the color difference block Cb of the odd field.
D of each unit block of the macroblock consisting of 0 and Cr1
CT processing is performed.
【0083】また、本実施例の第一の符号化処理モード
において、上記フレーム動き予測モードの時は、図10
に示すように例えばIフレームとPフレーム間の動き予
測MCPが可能となる。これに対しフィールド動き予測
モードでは、Io フィールドとPo フィールドとの間の
動き予測MCo Poと、Io フィールドとPe フィール
ドとの間の動き予測MCoPe と、Ie フィールドとPo
フィールドとの間の動き予測MCe Po と、Ie フィ
ールドとPe フィールドとの間の動き予測MCe Pe と
が可能となる。すなわち、この図10の場合、動き予測
及び直交変換のモードがフレーム動き予測モード及びフ
レーム直交変換モードと、フィールド動き予測モード及
びフィールド直交変換モードとでそれぞれ独立に存在で
き、フレーム動き予測モードでは動きベクトルが1つ求
められ、フィールド動き予測モードでは動きベクトルが
それぞれ2つ求められる。In the first encoding processing mode of this embodiment, when the frame motion prediction mode is set,
As shown in (1), for example, a motion prediction MCP between an I frame and a P frame can be performed. On the other hand, in the field motion prediction mode, the motion prediction MCoPo between the Io field and the Po field, the motion prediction MCoPe between the Io field and the Pe field, and the Ie field and Po
A motion prediction MCe Po between the fields and a motion prediction MCe Pe between the Ie and Pe fields are possible. That is, in the case of FIG. 10, the motion prediction and orthogonal transformation modes can exist independently in the frame motion prediction mode and the frame orthogonal transformation mode, and in the field motion prediction mode and the field orthogonal transformation mode, respectively. One vector is obtained, and two motion vectors are obtained in the field motion prediction mode.
【0084】従って、第一の実施例の第一の符号化処理
モードにおいては、例えば、Iフレームの上記直交変換
のブロック化が上記フレーム直交変換モードの時は、上
記奇数サイクル(オッドサイクル)で、上記Io フィー
ルドとIe フィールドとが組み合わされて上記マクロブ
ロックが構成され、例えば上記オッドサイクルで、当該
マクロブロック毎にDCT変換(ただしDCTは8×8
の上記単位ブロック毎になされる),量子化,可変長符
号化がなされる。これに対して、当該フレーム直交変換
モードのイーブンサイクルでは、何もデータは送らな
い。Therefore, in the first encoding processing mode of the first embodiment, for example, when the blocking of the orthogonal transform of the I frame is the frame orthogonal transform mode, the odd cycle (odd cycle) is used. , The Io field and the Ie field are combined to form the macroblock. For example, in the odd cycle, DCT conversion is performed for each macroblock (DCT is 8 × 8).
Is performed for each unit block described above), quantization, and variable length coding are performed. On the other hand, no data is sent in the even cycle of the frame orthogonal transform mode.
【0085】また、本実施例の第一の符号化処理モード
において上記直交変換のブロック化がフィールド直交変
換モードの時は、上記オッドサイクルでは上記Io フィ
ールドとIe フィールドとが別々に分かれた形で上記マ
クロブロックが構成され、当該マクロブロック毎にDC
T変換(ただしDCTは8×8の上記単位ブロック毎に
なされる),量子化,可変長符号化がなされる。これに
対して、このフィールド直交変換モードのイーブンサイ
クルでは、図9からも分かるように何もデータは送らな
い。In the first encoding mode of the present embodiment, when the orthogonal transform is blocked in the field orthogonal transform mode, the Io field and the Ie field are separately separated in the odd cycle. The above-mentioned macro block is configured, and the DC
T transform (DCT is performed for each of the 8 × 8 unit blocks), quantization, and variable length coding are performed. On the other hand, in the even cycle of the field orthogonal transform mode, no data is transmitted as can be seen from FIG.
【0086】上述のようなことから、図11に示すよう
に、更に、上記第一の符号化処理モードで上記Pフレー
ムの場合は、以下の様な処理が行われる。例えば、Pフ
レームの直交変換のブロック化が上記フレーム直交変換
モードで、動き予測が上記フレーム動き予測モードの時
は、上記オッドサイクルでは参照画像を前方向の画像
(Iフレームの画像)としてフレーム間の動きベクトル
MVPを検出し、Io フィールドとIe フィールドが交
互に組み合わされた上記マクロブロックを予測画像とし
て原画像との差分を符号化する。一方、これらモードの
上記イーブンサイクルでは、何もデータは送らない。From the above, as shown in FIG. 11, in the case of the P frame in the first encoding processing mode, the following processing is performed. For example, when the orthogonal transform of a P frame is blocked in the above-described frame orthogonal transform mode and the motion prediction is in the above-described frame motion predictive mode, in the odd cycle, the reference image is used as a forward image (I-frame image). , And the difference from the original image is encoded using the macroblock in which the Io field and the Ie field are alternately combined as a predicted image. On the other hand, no data is sent in the even cycle in these modes.
【0087】また、上記第一の符号化処理モードでPフ
レームの直交変換のブロック化が上記フレーム直交変換
モードで、動き予測が上記フィールド動き予測モードの
時は、上記オッドサイクルではIo フィールドとIe フ
ィールド(又はPo フィールドとPe フィールド)をそ
れぞれ参照画像として、Io フィールドとPo フィール
ドとの間の動きベクトルMVo Po 、Ie フィールドと
Po フィールドとの間の動きベクトルMVe Po 、Io
フィールドとPe フィールドとの間の動きベクトルMV
o Pe 、Ie フィールドとPe フィールドとの間の動き
ベクトルMVePe を検出し、奇数フィールドの予測と
偶数フィールドの予測と両方の予測(例えば、偶数フィ
ールドの予測と奇数フィールドの予測の平均)の内、現
Pフレームとの予測誤差が最小となる予測を選択し、I
o フィールドとIe フィールドが組み合わされた上記マ
クロブロックを予測画像として原画像との差分を符号化
する。一方、このモードのイーブンサイクルでは何もデ
ータは送らない。In the first encoding processing mode, when the orthogonal transform of the P frame is blocked in the frame orthogonal transform mode and the motion prediction is the field motion prediction mode, the Io field and the Ie field are used in the odd cycle. Using the fields (or Po and Pe fields) as reference images, respectively, a motion vector MVo Po between the Io field and the Po field, and a motion vector MVe Po, Io between the Ie field and the Po field.
Motion vector MV between field and Pe field
o Find the motion vector MVePe between the Pe, Ie and Pe fields, and predict both the odd and even field predictions (eg, the average of the even and odd field predictions). The prediction that minimizes the prediction error from the current P frame is selected.
The macroblock in which the o field and the Ie field are combined is used as a prediction image to encode the difference from the original image. On the other hand, no data is sent in the even cycle of this mode.
【0088】さらに、上記第一の符号化処理モードでP
フレームの直交変換のブロック化が上記フィールド直交
変換モードで、動き予測が上記フレーム動き予測モード
の時は、上記オッドサイクルでは参照画像をIフレーム
の画像(又はPフレームの画像)として、フレーム間の
動きベクトルMVPを検出し、Io フィールドとIeフ
ィールドが別々に分かれて構成された上記マクロブロッ
クを予測画像として原画像(Po フィールドとPe フィ
ールドが別々に分かれて構成されたマクロブロック)と
の差分を符号化する。一方、このモードのイーブンサイ
クルでは上記同様何もデータは送らない。Further, in the first encoding mode, P
When the orthogonal transform of a frame is blocked in the field orthogonal transform mode and the motion prediction is the frame motion predictive mode, in the odd cycle, the reference image is an I-frame image (or a P-frame image) and A motion vector MVP is detected, and the difference between the macroblock composed of the Io field and the Ie field separately divided and the original image (macroblock composed of the Po field and the Pe field divided separately) is determined as a predicted image. Encode. On the other hand, in the even cycle of this mode, no data is transmitted as described above.
【0089】また、上記第一の符号化処理モードでPフ
レームの直交変換のブロック化が上記フィールド直交変
換モードで、動き予測が上記フィールド動き予測モード
の時は、上記オッドサイクルではIo フィールドとIe
フィールド(又はPo フィールドとPe フィールド)を
それぞれ参照画像として、Io フィールドとPo フィー
ルドとの間の動きベクトルMVo Po 、Ie フィールド
とPo フィールドとの間の動きベクトルMVe Po 、I
o フィールドとPe フィールドとの間の動きベクトルM
Vo Pe 、Ie フィールドとPe フィールドとの間の動
きベクトルMVe Pe を検出し、奇数フィールドの予測
と偶数フィールドの予測と両方の予測(例えば、偶数フ
ィールドの予測と奇数フィールドの予測の平均)の内、
現Pフレームとの予測誤差が最小となる予測を選択し、
Io フィールドとIe フィールドが別々に分かれて構成
された上記マクロブロックを予測画像として原画像(P
oフィールドとPe フィールドが別々に分かれて構成さ
れたマクロブロック)との差分を符号化する。一方、こ
のモードのイーブンサイクルでは何もデータは送らな
い。In the first encoding processing mode, when the orthogonal transform of the P frame is blocked in the field orthogonal transform mode and the motion prediction is in the field motion prediction mode, the Io field and Ie are used in the odd cycle.
Using the fields (or Po and Pe fields) as reference images, respectively, a motion vector MVo Po between the Io field and the Po field, and a motion vector MVe Po and IV between the Ie field and the Po field.
the motion vector M between the o field and the Pe field
Vo Pe, the motion vector MVe Pe between the Ie and Pe fields is detected, and the prediction of the odd field and the prediction of the even field is performed (for example, the average of the prediction of the even field and the prediction of the odd field). ,
Select the prediction that minimizes the prediction error with the current P frame,
The macroblock composed of the Io field and the Ie field separately divided is used as a predicted image as an original image (P
The difference between the o field and the macro block composed of the Pe field separated separately is encoded. On the other hand, no data is sent in the even cycle of this mode.
【0090】さらに、上記第一の符号化処理モードで上
記Bフレームの場合は以下の様な処理が行われる。例え
ば、Bフレームの直交変換のブロック化が上記フレーム
直交変換モードで、動き予測が上記フレーム動き予測モ
ードの時は、上記オッドサイクルでは参照画像を前方と
後方の画像としてフレーム間の動きベクトル、即ち、I
フレームとBフレームとの間の動きベクトルFMVB及
びPフレームとBフレームとの間の動きベクトルBMV
Bを検出し、前方予測と後方予測と両方向予測(前方予
測と後方予測との平均)との内、現フレームとの予測誤
差が最小となる予測を選択し、奇数フィールドと偶数フ
ィールドが交互に組み合わされた上記マクロブロックを
予測画像として原画像との差分を符号化する。一方、こ
のモードのイーブンサイクルでは何もデータは送らな
い。Further, in the case of the B frame in the first encoding processing mode, the following processing is performed. For example, when the blocking of the orthogonal transformation of the B frame is the frame orthogonal transformation mode and the motion prediction is the frame motion prediction mode, in the odd cycle, the reference image is a front and rear image, and a motion vector between frames, that is, , I
Motion vector FMVB between a frame and a B frame and motion vector BMV between a P frame and a B frame
B, and among the forward prediction, backward prediction, and bidirectional prediction (average of forward prediction and backward prediction), a prediction that minimizes the prediction error with respect to the current frame is selected, and the odd field and the even field alternate. The difference from the original image is encoded using the combined macroblock as a prediction image. On the other hand, no data is sent in the even cycle of this mode.
【0091】また、上記第一の符号化処理モードでBフ
レームの直交変換のブロック化が上記フレーム直交変換
モードで、動き予測が上記フィールド動き予測モードの
時は、上記オッドサイクルでは参照画像を前方と後方の
画像としてこれらの画像について、それぞれ奇数フィー
ルドの予測と偶数フィールドの予測を行い、それぞれの
動きベクトル、即ち、Io フィールドとBo フィールド
との間の動きベクトルFMVo Bo 、Ie フィールドと
Bo フィールドとの間の動きベクトルFMVeBo 、Io
フィールドとBe フィールドとの間の動きベクトルF
MVo Be、Ie フィールドとBe フィールドとの間の
動きベクトルFMVe Be 、Po フィールドとBo フィ
ールドとの間の動きベクトルBMVo Bo 、Pe フィー
ルドとBo フィールドとの間の動きベクトルBMVe B
o 、Po フィールドとBe フィールドとの間の動きベク
トルBMVo Be 、Pe フィールドとBe フィールドと
の間の動きベクトルBMVe Be を検出し、それぞれの
ベクトルによる奇数フィールドの予測と偶数フィールド
の予測と両方の予測(例えば、偶数フィールドの予測と
奇数フィールドの予測の平均)の内、現フレームとの予
測誤差が最小となる予測を選択し、Io フィールドとI
e フィールド(又はPo フィールドとPeフィールド)
が組み合わされた上記マクロブロックを予測画像として
原画像との差分を符号化する。一方、このモードのイー
ブンサイクルでは何もデータは送らない。In the first encoding processing mode, when the orthogonal transformation of the B frame is blocked in the frame orthogonal transformation mode and the motion prediction is the field motion prediction mode, the reference image is forwarded in the odd cycle. The prediction of the odd field and the prediction of the even field are performed on these images as the backward and forward images, respectively, and the respective motion vectors, ie, the motion vectors FMVo Bo, Ie and Bo fields between the Io and Bo fields, Between the motion vectors FMVeBo, Io
Motion vector F between the field and the Be field
MVoBe, motion vector FMVeBe between the Ie and Be fields, motion vector BMVoBo between the Po and Bo fields, motion vector BMVeB between the Pe and Bo fields.
o, a motion vector BMVoBe between the Po field and the Be field, and a motion vector BMVeBe between the Pe field and the Be field, and the prediction of the odd field and the prediction of the even field by the respective vectors are performed. (For example, the average of the prediction of the even field and the prediction of the odd field), the prediction that minimizes the prediction error from the current frame is selected, and the Io field and the Io field are selected.
e field (or Po and Pe fields)
And the difference from the original image is encoded using the macroblock combined with On the other hand, no data is sent in the even cycle of this mode.
【0092】さらに、上記第一の符号化処理モードでB
フレームの直交変換のブロック化が上記フィールド直交
変換モードで、動き予測が上記フレーム動き予測モード
の時は、上記オッドサイクルでは参照画像を前方と後方
の画像としてフレーム間の動きベクトル、即ち、Iフレ
ームとBフレームとの間の動きベクトルFMVB及びP
フレームとBフレームとの間の動きベクトルBMVBを
検出し、前方予測と後方予測と両方向予測(前方予測と
後方予測との平均)との内、現フレームとの予測誤差が
最小となる予測を選択し、奇数フィールドと偶数フィー
ルドが別々に分かれて構成された上記マクロブロックを
予測画像として原画像との差分を符号化する。一方、こ
のモードのイーブンサイクルでは何もデータは送らな
い。Further, in the first encoding mode, B
When the orthogonal transform of a frame is blocked in the field orthogonal transform mode and the motion prediction is the frame motion predictive mode, in the odd cycle, a reference image is used as a forward and backward image, and a motion vector between frames, that is, an I frame Motion vectors FMVB and P between frame and B frame
A motion vector BMVB between a frame and a B frame is detected, and a prediction that minimizes a prediction error with respect to a current frame is selected from forward prediction, backward prediction, and bidirectional prediction (average of forward prediction and backward prediction). Then, the difference from the original image is encoded using the above-mentioned macroblock, which is configured by separately dividing the odd field and the even field, as a prediction image. On the other hand, no data is sent in the even cycle of this mode.
【0093】また、上記第一の符号化処理モードでBフ
レームの直交変換のブロック化が上記フィールド直交変
換モードで動き予測が上記フィールド動き予測モードの
時は、上記オッドサイクルでは参照画像を前方と後方の
画像としてこれらの画像について、それぞれ奇数フィー
ルドの予測と偶数フィールドの予測を行い、それぞれの
動きベクトル、即ち、Io フィールドとBo フィールド
との間の動きベクトルFMVo Bo 、Ie フィールドと
Bo フィールドとの間の動きベクトルFMVeBo 、Io
フィールドとBe フィールドとの間の動きベクトルF
MVo Be、Ie フィールドとBe フィールドとの間の
動きベクトルFMVe Be 、Po フィールドとBo フィ
ールドとの間の動きベクトルBMVo Bo 、Pe フィー
ルドとBo フィールドとの間の動きベクトルBMVe B
o 、Po フィールドとBe フィールドとの間の動きベク
トルBMVo Be 、Pe フィールドとBe フィールドと
の間の動きベクトルBMVe Be を検出し、それぞれの
ベクトルによる奇数フィールドの予測と偶数フィールド
の予測と両方の予測(例えば、偶数フィールドの予測と
奇数フィールドの予測の平均)の内、現フレームとの予
測誤差が最小となる予測を選択し、Io フィールドとI
e フィールド(又はPo フィールドとPeフィールド)
が別々に分かれて構成された上記マクロブロックを予測
画像として原画像との差分を符号化する。一方、このモ
ードのイーブンサイクルでは何もデータは送らない。In the first encoding processing mode, when the orthogonal transform of the B frame is blocked in the field orthogonal transform mode and the motion prediction is the field motion prediction mode, the reference image is set to the front in the odd cycle. For these images as the subsequent images, prediction of the odd field and prediction of the even field are performed, and the respective motion vectors, that is, the motion vectors FMVo Bo, the Ie field and the Bo field between the Io field and the Bo field are calculated. Between the motion vectors FMVeBo, Io
Motion vector F between the field and the Be field
MVoBe, motion vector FMVeBe between the Ie and Be fields, motion vector BMVoBo between the Po and Bo fields, motion vector BMVeB between the Pe and Bo fields.
o, a motion vector BMVoBe between the Po field and the Be field, and a motion vector BMVeBe between the Pe field and the Be field, and the prediction of the odd field and the prediction of the even field by the respective vectors are performed. (For example, the average of the prediction of the even field and the prediction of the odd field), the prediction that minimizes the prediction error from the current frame is selected, and the Io field and the Io field are selected.
e field (or Po and Pe fields)
Encodes the difference from the original image using the macroblock separately configured as a predicted image. On the other hand, no data is sent in the even cycle of this mode.
【0094】ただし、本実施例の第一の符号化処理モー
ドの場合、前記図10からもわかる様にIo フィールド
とIe フィールドとの間の動き予測と、Po フィールド
とPe フィールドとの間の動き予測と、Boフィールド
とBe フィールドとの間の動き予測ができない。However, in the case of the first encoding processing mode of this embodiment, as can be seen from FIG. 10, the motion prediction between the Io field and the Ie field and the motion prediction between the Po field and the Pe field are performed. The prediction and the motion prediction between the Bo field and the Be field cannot be performed.
【0095】この場合、本実施例の上記第二の符号化処
理モードを用いれば、それぞれのピクチャにおいて、奇
数フィールドから偶数フィールドへの予測ができる。す
なわち、上記第二の符号化処理モードの際の上記フィー
ルド直交変換モードの時は、オッドサイクルで上記奇数
フィールドの各輝度ブロックY02o ,Y13o と上記奇数
フィールドの各色差ブロックCb0,Cr1との各単位ブロ
ックをDCT処理する。その後、イーブンサイクルで偶
数フィールドの各輝度ブロックY02e ,Y13eの各単位
ブロックをDCT処理する。In this case, by using the second encoding processing mode of the present embodiment, prediction from an odd field to an even field can be performed in each picture. That is, in the field orthogonal transform mode in the second encoding processing mode, each unit of each luminance block Y02o, Y13o of the odd field and each color difference block Cb0, Cr1 of the odd field in the odd cycle. DCT processing the block. Thereafter, each unit block of each of the luminance blocks Y02e and Y13e in the even field is subjected to DCT processing in an even cycle.
【0096】この第二の符号化処理モードの場合の動き
予測は、図12に示すように、上記図10の各動き予測
MVP,MCo Po ,MCo Pe ,MCe Po ,MCe
Peの他に、Io フィールドとIo フィールドとの間の
動き予測SMCIと、Po フィールドとPe フィールド
との間の動き予測SMCPが可能となる。As shown in FIG. 12, the motion prediction in the case of the second encoding processing mode is as shown in FIG.
In addition to Pe, motion prediction SMCI between the Io field and the Io field, and motion prediction SMCP between the Po field and the Pe field are possible.
【0097】従って、上記第二の符号化処理モードの上
記フィールド直交変換モードの場合は、上記オッドサイ
クルでマクロブロックの奇数フィールドのみを符号化
し、イーブンサイクルでマクロブロックの偶数フィール
ドのみを符号化する。これにより例えば上記オッドサイ
クルの終わった時点では、後述する復号器側では上記I
o フィールドの全面が得られることになる。したがっ
て、Iフレームの上記イーブンサイクルでは、上記フィ
ールド直交変換モードによるIe フィールドのマクロブ
ロックについて、図11に示すように、上記Ioフィー
ルドを参照画像として動き予測を行い、その動きベクト
ルSMVI及び予測画像との差分画像を符号化すること
ができる。Accordingly, in the case of the field orthogonal transform mode of the second encoding processing mode, only the odd field of the macroblock is encoded in the odd cycle, and only the even field of the macroblock is encoded in the even cycle. . Thus, for example, at the end of the odd cycle, the decoder side described later
o The whole field will be obtained. Therefore, in the even cycle of the I frame, as shown in FIG. 11, motion prediction is performed using the Io field as a reference image for the macroblock of the Ie field in the field orthogonal transform mode, and the motion vector SMVI and the prediction image are used. Can be encoded.
【0098】また、図11に示すように、上記第二の符
号化処理モードのPフレームの場合は以下のような処理
が行われる。例えば、上記Pフレームの動き予測がフレ
ーム動き予測モードの時は、上記オッドサイクルとイー
ブンサイクルの後に参照画像を前方向の画像(Iフレー
ムの画像)としてフレーム間の動きベクトルMVPを検
出し、Io フィールドとIe フィールドが組み合わされ
た上記マクロブロックを予測画像として原画像との差分
を符号化する。Further, as shown in FIG. 11, in the case of a P frame in the second encoding processing mode, the following processing is performed. For example, when the motion prediction of the P frame is in the frame motion prediction mode, a motion vector MVP between frames is detected after the odd cycle and the even cycle by using the reference image as a forward image (I-frame image). The difference from the original image is encoded using the macroblock in which the field and the Ie field are combined as a predicted image.
【0099】第二の符号化処理モードのPフレームの動
き予測がフィールド動き予測モードの時は、上記オッド
サイクルではIo フィールドとIeフィールドをそれぞ
れ参照画像像として、Io フィールドとPo フィールド
との間の動きベクトルMVoPo 、Ie フィールドとP
oフィールドとの間の動きベクトルMVe Poを検出す
る。このモードのイーブンサイクルでは、フィールド直
交変換モードのマクロブロックに対し、Ioフィールド
とPe フィールドとの間の動きベクトルMVoPe 及
び、Ie フィールドとPe フィールドとの間の動きベク
トルMVe Pe 及び、Po フィールドとPe フィールド
との間の動きベクトルSMVPを検出し、それぞれのベ
クトルによる奇数フィールドの予測と偶数フィールドの
予測と現フレームの奇数フィールドの予測とそれらの内
から2つの予測の平均による予測との中から予測誤差が
最小となる予測を選択し、その予測画像との差分を符号
化する。When the motion prediction of the P frame in the second encoding processing mode is the field motion prediction mode, in the above-mentioned odd cycle, the Io field and the Ie field are used as reference image images, respectively. Motion vector MVOPo, Ie field and P
The motion vector MVe Po between the o-field and the o-field is detected. In the even cycle of this mode, a motion vector MVoPe between the Io field and the Pe field, a motion vector MVe Pe between the Ie field and the Pe field, and a motion vector MPoPe and the Po field and the Pe for the macroblock in the field orthogonal transform mode. A motion vector SMVP between the respective fields is detected, and prediction is performed from among prediction of an odd field, prediction of an even field, prediction of an odd field of the current frame, and prediction of an average of two predictions among them. The prediction that minimizes the error is selected, and the difference from the predicted image is encoded.
【0100】更に例えば、第二の符号化処理モードで上
記Bフレームの動き予測がフレーム動き予測モードの時
は、上記オッドサイクルとイーブンサイクルの後に参照
画像を前方と後方の画像としてフレーム間の動きベクト
ルすなわちIフレームとBフレームとの間の動きベクト
ルFMVB及びPフレームとBフレームとの間の動きベ
クトルBMVBを検出し、前方予測と後方予測と両方向
予測(前方予測と後方予測との平均)との内、現フレー
ムとの予測誤差が最小となる予測を選択し、その予測画
像との差分を符号化する。Further, for example, when the motion prediction of the B frame is the frame motion prediction mode in the second encoding processing mode, after the odd cycle and the even cycle, the reference image is set to the front and rear images, and the motion between the frames is determined. Vector, that is, the motion vector FMVB between the I frame and the B frame and the motion vector BMVB between the P frame and the B frame are detected, and forward prediction, backward prediction, bidirectional prediction (average of forward prediction and backward prediction), and Of these, the prediction that minimizes the prediction error from the current frame is selected, and the difference from the predicted image is encoded.
【0101】また、第二の符号化処理モードで上記Bフ
レームの動き予測がフィールド動き予測モードの時は、
上記オッドサイクルで参照画像を前方と後方としてこれ
ら画像についてそれぞれ奇数フィールドの予測と偶数フ
ィールドの予測を行い、それぞれの動きベクトルすなわ
ちIo フィールドとBo フィールドとの間の動きベクト
ルFMVo Bo ,Ie フィールドとBo フィールドとの
間の動きベクトルFMVe Bo ,Po フィールドとBo
フィールドとの間の動きベクトルBMVo Bo,Pe フ
ィールドとBo フィールドとの間の動きベクトルBMV
e Bo を検出する。以下上述と同様にして予測誤差が最
小となる予測を選択し、その予測画像との差分を符号化
する。更に、このモードのイーブンサイクルでは、Io
フィールドとBe フィールドとの間の動きベクトルFM
Vo Be ,Ie フィールドとBeフィールドとの間の動
きベクトルFMVe Be ,Po フィールドとBe フィー
ルドとの間の動きベクトルBMVo Be ,Peフィール
ドとBe フィールドとの間の動きベクトルBMVe Be
による各予測、更に、現フレームの奇数フィールドの予
測(すなわちBo フィールドBe フィールドとの間の動
きベクトルSMVBによる予測)も加えて行い、予測誤
差が最小となる予測を選択し、その予測画像との差分を
符号化する。In the second encoding processing mode, when the motion prediction of the B frame is the field motion prediction mode,
In the above-mentioned odd cycle, prediction of odd fields and prediction of even fields are performed on these images, with the reference images being forward and backward, respectively. Motion vector FMVe Bo between the field, Po field and Bo
Motion vector BMV between fields Bo, Bo, Pe Motion vector between fields BMV
eBo is detected. Thereafter, in the same manner as described above, the prediction that minimizes the prediction error is selected, and the difference from the prediction image is encoded. Further, in the even cycle of this mode, Io
Motion vector FM between field and Be field
VoBe, a motion vector FMVeBe between the Ie and Be fields, a motion vector BMVoBe between the Po and Be fields, and a motion vector BMVeBe between the Pe and Be fields.
, And the prediction of the odd field of the current frame (that is, the prediction by the motion vector SMVB between the Bo field and the Be field) is also performed, and the prediction with the minimum prediction error is selected. Encode the difference.
【0102】更に、本実施例の場合において、例えば、
いわゆる4:2:2 コンホーネントのディジタルVTRフォ
ーマットを扱う際には、例えば図13に示すように、上
記フレーム直交変換モードの時は、例えば奇数フィール
ド及び偶数フィールドからなる輝度ブロックY0 ,Y1
,Y2 ,Y3 及び奇数フィールドと偶数フィールドか
らなる色差ブロックCb01 ,Cr01 ,Cb23 ,Cr23 で
構成されるマクロブロックの各単位ブロックのDCT処
理が行われる。フィールド直交変換モードの時は、奇数
フィールドの各輝度ブロックY02o ,Y13o 及び各奇数
フィールドの色差ブロックCb0123o,Cr0123oと、偶数
フィールドの各輝度ブロックY02e ,Y13e 及び各偶数
フィールドの色差ブロックCb0123e,Cr0123eからなる
マクロブロックの各単位ブロックのDCT処理が行われ
る。Further, in the case of this embodiment, for example,
When handling the so-called 4: 2: 2 component digital VTR format, for example, as shown in FIG. 13, in the frame orthogonal transform mode, for example, luminance blocks Y0 and Y1 composed of odd and even fields are used.
, Y2, Y3, and the DCT processing of each unit block of a macroblock composed of color difference blocks Cb01, Cr01, Cb23, and Cr23 composed of odd and even fields. In the field orthogonal transform mode, each of the luminance fields Y02o and Y13o of the odd field and the color difference blocks Cb0123o and Cr0123o of the odd field, the luminance blocks Y02e and Y13e of the even field, and the color difference blocks Cb0123e and Cr0123e of the even field. DCT processing is performed on each unit block of the macro block.
【0103】また、この図13の例の場合の第一の符号
化処理モードにおける動き予測は、上述した図10に示
すようになる。ただし、この場合も上述同様に、Io フ
ィールドとIe フィールドとの間の動き予測と、Po フ
ィールドとPe フィールドとの間の動き予測と、Bo フ
ィールドとBe フィールドとの間の動き予測ができな
い。The motion prediction in the first encoding mode in the case of the example of FIG. 13 is as shown in FIG. 10 described above. However, in this case as well, the motion prediction between the Io field and the Ie field, the motion prediction between the Po field and the Pe field, and the motion prediction between the Bo field and the Be field cannot be performed, as described above.
【0104】したがって、この場合は上述のように、第
二の符号化処理モードを用いればよい。すなわち、上記
第二の符号化処理モードの際の上記フィールド直交変換
モードの時は、オッドサイクルで上記奇数フィールドの
各輝度ブロックY02o ,Y13o と上記奇数フィールドの
各色差ブロックCb0123o,Cr0123oとの各単位ブロック
をDCT処理する。その後、イーブンサイクルで偶数フ
ィールドの各輝度ブロックY02e ,Y13e 及び偶数フィ
ールドの各色差ブロックCb0123e,Cr0123eの各単位ブ
ロックをDCT処理する。Therefore, in this case, as described above, the second encoding mode may be used. That is, in the field orthogonal transform mode in the second encoding processing mode, each unit of the luminance blocks Y02o, Y13o of the odd field and the color difference blocks Cb0123o, Cr0123o of the odd field in the odd cycle. DCT processing the block. Thereafter, each unit block of the luminance blocks Y02e and Y13e of the even field and the chrominance blocks Cb0123e and Cr0123e of the even field is subjected to DCT processing in an even cycle.
【0105】この図13の例の場合の動き予測は、図1
1と同様になる。The motion prediction in the case of the example of FIG.
Same as 1.
【0106】また更に、本実施例において、上記4:2:2
コンポーネントのディジタルVTRフォーマットを扱う
場合は、上述した図13のような処理の他に、例えば、
図14に示すように、フレームの動き予測はマクロブロ
ックMB単位で行うが、フィールドの動き予測をする場
合には、あるマクロブロックMB(i,j) と、その下に位
置するマクロブロックMB(i+1,j)とを組にして、この
マクロブロックの組MBg に対して奇数フィールドの動
き予測と偶数フィールドの動き予測を行うようにするこ
とも可能である。Further, in the present embodiment, the above 4: 2: 2
When handling the digital VTR format of the component, for example, in addition to the processing as shown in FIG.
As shown in FIG. 14, the motion prediction of a frame is performed in units of macroblocks MB. When the motion prediction of a field is performed, a certain macroblock MB (i, j) and a macroblock MB ( i + 1, j) as a set, and it is also possible to perform the motion prediction of the odd field and the motion of the even field with respect to the set MBg of the macroblock.
【0107】この図14の例の場合のフレームの一部の
マクロブロックを抜き出したものを図15に示す。な
お、図15の図中矢印方向に処理が進むとする。すなわ
ち、この図15には、あるマクロブロックMB(i,j) に
対して次のマクロブロックMB(i,j+1) と、それらの下
に位置する(次のラインの)マクロブロックMB(i+1,
j) 及びMB(i+1,j+1) を示している。FIG. 15 shows a part of the macroblock extracted from the frame in the case of the example shown in FIG. It is assumed that the process proceeds in the direction of the arrow in FIG. That is, FIG. 15 shows that a certain macroblock MB (i, j) has the next macroblock MB (i, j + 1) and the macroblock MB (of the next line) located below them (of the next line). i + 1,
j) and MB (i + 1, j + 1).
【0108】この図15に示すようなマクロブロックに
おいて、例えば、フレーム直交変換モードの場合は、各
マクロブロックMB(i,j) ,MB(i,j+1) ,・・・,M
B(i+1,j) ,MB(i+1,j+1) ・・・毎に、各輝度ブロッ
クY0 ,Y1及び色差ブロックCb01 ,Cr01 がDCT
処理される。このため、当該フレーム直交変換モードの
場合は、各マクロブロックの処理が他のマクロブロック
の直交変換モードに影響されない。In the macroblock shown in FIG. 15, for example, in the case of the frame orthogonal transformation mode, each macroblock MB (i, j), MB (i, j + 1),.
B (i + 1, j), MB (i + 1, j + 1)... Each luminance block Y0, Y1 and color difference blocks Cb01, Cr01 are DCT
It is processed. Therefore, in the case of the frame orthogonal transform mode, the processing of each macroblock is not affected by the orthogonal transform mode of another macroblock.
【0109】これに対し、フィールド直交変換モードの
場合は、図16に示すように、上記マクロブロックの組
MBg に対して、当該マクロブロックの組MBg を構成
するマクロブロックを奇数フィールドのマクロブロック
MBgoと偶数フィールドのマクロブロックMBgeに分
け、上記奇数フィールドのマクロブロックMBgo内の各
輝度ブロックY0o ,Y1oと色差ブロックCb01o,Cr0
1oをDCT処理する。ここで、例えば当該マクロブロッ
クの組MBg が、上記図15のマクロブロックMB(i,
j) とMB(i+1,j) とで構成されているとすると、当該
マクロブロックMBg 内の上記奇数フィールドのマクロ
ブロックMBgo内の輝度ブロックY0o ,Y1oは、上記
マクロブロックMB(i,j) の奇数フィールドの輝度ブロ
ックと上記マクロブロックMB(i+1,j) の奇数フィール
ドの輝度ブロックからなるものであり、当該奇数フィー
ルドのマクロブロックMBgo内の色差ブロックCb01o,
Cr01oは、同じく上記マクロブロックMB(i,j) の奇数
フィールドの色差ブロックと上記マクロブロックMB(i
+1,j) の奇数フィールドの色差ブロックからなるもので
ある。同様なことから、上記偶数フィールドのマクロブ
ロックMBge内の輝度ブロックY0e ,Y1eは、上記マ
クロブロックMB(i,j) の偶数フィールドの輝度ブロッ
クと上記マクロブロックMB(i+1,j) の偶数フィールド
の輝度ブロックからなるものであり、当該偶数フィール
ドのマクロブロックMBge内の色差ブロックCb01e,C
r01eは、上記マクロブロックMB(i,j) の偶数フィール
ドの色差ブロックと上記マクロブロックMB(i+1,j) の
偶数フィールドの色差ブロックからなるものである。On the other hand, in the case of the field orthogonal transform mode, as shown in FIG. 16, the macroblocks constituting the macroblock set MBg are replaced with the macroblocks MBgo of the odd-numbered field with respect to the macroblock set MBg. And the even-numbered field macroblock MBge, and the luminance blocks Y0o, Y1o and the color difference blocks Cb01o, Cr0 in the odd-numbered field macroblock MBgo.
DCO processing is performed on 1o. Here, for example, the set MBg of the macroblock corresponds to the macroblock MB (i,
j) and MB (i + 1, j), the luminance blocks Y0o and Y1o in the macroblock MBgo of the odd-numbered field in the macroblock MBg correspond to the macroblock MB (i, j). ), And the luminance block of the odd field of the macroblock MB (i + 1, j), and the chrominance blocks Cb01o, Cb01o, in the macroblock MBgo of the odd field.
Cr01o is a color difference block of an odd field of the macro block MB (i, j) and the macro block MB (i, j).
+1) and a color difference block of an odd field of (j). Similarly, the luminance blocks Y0e and Y1e in the even-field macroblock MBge are the even-field luminance blocks of the macroblock MB (i, j) and the even blocks of the macroblock MB (i + 1, j). Chrominance blocks Cb01e and Cb01e in the macroblock MBge of the even field
r01e is composed of a color difference block of the even field of the macroblock MB (i, j) and a color difference block of the even field of the macroblock MB (i + 1, j).
【0110】上述したようなことから、動き予測とDC
T変換の各モードとの関係は、以下に述べるようにな
る。すなわち、本実施例の符号化装置においては、例え
ば上記マクロブロックMB(i,j) について、フレーム直
交変換モードの動き予測で、フレーム直交変換モードの
DCT変換である場合、例えば、前記動き補償器付フレ
ームメモリ群20の中で復号化された画像を参照フレー
ムとし、この参照フレームから取り出した予測画像と、
入力画像(原画像)との差分をDCT変換する。そして
そのDCT係数とフレーム動きベクトルとを伝送する。As described above, motion estimation and DC
The relationship with each mode of T conversion is as described below. That is, in the encoding apparatus according to the present embodiment, for example, when the macroblock MB (i, j) is subjected to motion prediction in the frame orthogonal transform mode and is subjected to DCT transform in the frame orthogonal transform mode, for example, the motion compensator An image decoded in the attached frame memory group 20 is used as a reference frame, and a predicted image extracted from the reference frame is
The difference from the input image (original image) is DCT-transformed. Then, the DCT coefficient and the frame motion vector are transmitted.
【0111】また、例えば、上記マクロブロックMB
(i,j) において、動き予測がフィールド動き予測モード
で、DCT変換がフィールド直交変換モードである場
合、当該マクロブロックMB(i,j) では、奇数フィール
ドから取り出した予測画像と奇数フィールドの原画像と
の差分と、奇数フィールドの動きベクトルとを符号化す
る。また、上記マクロブロックMB(i+1,j) では、偶数
フィールドから取り出した予測画像と偶数フィールドの
原画像との差分と、偶数フィールドの動きベクトルとを
符号化する。Also, for example, the macro block MB
In (i, j), when the motion prediction is in the field motion prediction mode and the DCT transform is in the field orthogonal transform mode, in the macroblock MB (i, j), the prediction image extracted from the odd field and the original of the odd field are used. The difference from the image and the motion vector of the odd field are encoded. In the macroblock MB (i + 1, j), the difference between the predicted image extracted from the even field and the original image of the even field, and the motion vector of the even field are encoded.
【0112】更に、例えば、上記マクロブロックMB
(i,j) において、動き予測がフィールド動き予測モード
で、DCT変換がフレーム直交変換モードである場合、
当該マクロブロックMB(i,j) では、参照フレームから
取り出した当該マクロブロックMB(i,j) の位置に対す
る予測画像と入力画像とのフレーム差分と、奇数フィー
ルドの動きベクトルと偶数フィールドの動きベクトルを
伝送する。また、上記マクロブロックMB(i+1,j)で
は、参照フレームから取り出した当該マクロブロックM
B(i+1,j)の位置に対する予測画像と入力画像とのフレ
ーム差分を伝送する。Further, for example, the macro block MB
In (i, j), when the motion prediction is the field motion prediction mode and the DCT transform is the frame orthogonal transform mode,
In the macroblock MB (i, j), the frame difference between the predicted image and the input image with respect to the position of the macroblock MB (i, j) extracted from the reference frame, the motion vector of the odd field and the motion vector of the even field Is transmitted. Also, in the macro block MB (i + 1, j), the macro block M extracted from the reference frame
The frame difference between the predicted image and the input image for the position of B (i + 1, j) is transmitted.
【0113】また更に、例えば、上記マクロブロックM
B(i,j) において、動き予測がフレーム動き予測モード
で、DCT変換がフィールド直交変換モードである場
合、当該マクロブロックMB(i,j) では、奇数フィール
ドから取り出した予測画像と奇数フィールドの原画像と
の差分と、当該マクロブロックMB(i,j) のフレーム動
きベクトルと、上記マクロブロックMB(i+1,j) のフレ
ーム動きベクトルを伝送する。また、上記マクロブロッ
クMB(i+1,j) では、奇数フィールドの予測画像と入力
画像との差分を伝送する。Further, for example, the macro block M
In B (i, j), when the motion prediction is in the frame motion prediction mode and the DCT transform is in the field orthogonal transform mode, in the macroblock MB (i, j), the predicted image extracted from the odd field and the The difference from the original image, the frame motion vector of the macroblock MB (i, j), and the frame motion vector of the macroblock MB (i + 1, j) are transmitted. In the macroblock MB (i + 1, j), the difference between the predicted image of the odd field and the input image is transmitted.
【0114】ところで、本実施例の符号化装置では、従
来のマクロブロックタイプに拡張ビットを付加して従来
との互換性をとることにより本符号を実現している。In the coding apparatus of the present embodiment, the present code is realized by adding an extension bit to the conventional macroblock type to obtain compatibility with the conventional macroblock type.
【0115】即ち、第一の実施例の場合、例えばBフレ
ームにおいて、マクロブロックタイプは上述のように前
予測、後予測、両予測の3つがあるが、前予測について
フィールド動き予測モードの時は前フレームの奇数フィ
ールドと偶数フィールドからの予測の2通りが考えられ
るので、いずれかの予測か認識する拡張ビットを加える
ことにより本符号を実現している。この場合の予測は2
通りなので、拡張ビットは1つの方向(前、後予測)に
ついて、1ビット付加すればよい。例えば、前又は後予
測で奇数フィールドからの予測の場合は、符号“1”
を、偶数フィールドからの予測の場合は、符号“0”を
拡張ビットとして従来のマクロブロックタイプに付加す
ればよいのである。また、両予測では、前又は後予測に
ついて両方の拡張ビットが付加される。That is, in the case of the first embodiment, for example, in a B frame, there are three macroblock types, ie, pre-prediction, post-prediction, and both predictions as described above. Since there are two types of prediction from the odd field and the even field of the previous frame, the present code is realized by adding an extension bit for recognizing either prediction. The prediction in this case is 2
Therefore, the extension bit may be added by one bit in one direction (previous and post-prediction). For example, in the case of prediction from an odd field in the pre- or post-prediction, the code “1”
In the case of prediction from an even field, the code "0" may be added as an extension bit to the conventional macroblock type. Also, in both predictions, both extension bits are added for the pre- or post-prediction.
【0116】尚、フレーム動き予測モードであれば、拡
張ビットは付加せず、従来のビットストリーム(MPE
G)と同じ形式となる。In the frame motion prediction mode, the conventional bit stream (MPE)
It has the same format as G).
【0117】以上のことは、Pフレームの場合でも同様
に適用される。The above is similarly applied to the case of a P frame.
【0118】次に、本実施例の場合、例えばBフレーム
において、マクロブロックタイプは、上述のように前予
測、後予測、両予測があるが、前予測についてフィール
ド動き予測モードの時、奇数フィールドからの予測か、
偶数フィールドからの予測か、自己のフレーム内の奇数
フィールドからの予測か認識させる拡張ビットをマクロ
ブロックタイプに付加しなければならない。即ち、前予
測のフィールド動き予測モードでは、自己フレーム内か
らの予測があるので、奇数・偶数を含め、3通りの予測
を拡張ビットで表現するためには、1又は2ビットの拡
張ビットが必要となり、後予測のフィールド動き予測モ
ードでは、奇数・偶数の2通りのみであるので、常に拡
張ビットは1ビット必要となる。例えば、前予測では、
前フレームの奇数フィールドからの予測の場合は符号
“1”、前フレームの偶数フィールドからの予測の場合
は符号“01”、現フレームの奇数フィールドからの予
測の場合は符号“11”を付加し、後予測では、後フレ
ームの奇数フィールドからの予測の場合は符号“1”、
後フレームの偶数フィールドからの予測の場合は符号
“0”を、拡張ビットとして従来のマクロブロックタイ
プに付加すればよいのである。Next, in the case of the present embodiment, for example, in the B frame, the macroblock type includes pre-prediction, post-prediction, and both predictions as described above. Predictions from
An extension bit must be added to the macroblock type to recognize whether prediction is from an even field or from an odd field in its own frame. That is, in the field motion prediction mode of the previous prediction, since there is a prediction from within the own frame, one or two extended bits are necessary to express three types of predictions including the odd and even numbers with the extended bits. In the post-prediction field motion prediction mode, there are only two types, odd and even, so that one extension bit is always required. For example, in the previous prediction,
A code “1” is added for prediction from an odd field of the previous frame, a code “01” is added for prediction from an even field of the previous frame, and a code “11” is added for prediction from an odd field of the current frame. , In the post-prediction, the code “1” is used in the case of prediction from an odd field of the subsequent frame,
In the case of prediction from the even field of the subsequent frame, the code "0" may be added to the conventional macroblock type as an extension bit.
【0119】なお、フレームで処理するモードであれ
ば、拡張ビットは付加せず、従来のビットストリーム
(MPEG)と同じ形式となる。また、両予測では、前
又は後予測について両方の拡張ビットが付加される。In the mode of processing a frame, no extension bits are added, and the format is the same as that of a conventional bit stream (MPEG). Also, in both predictions, both extension bits are added for the pre- or post-prediction.
【0120】以上のことはPフレームの場合でも同様に
適用される。The above is similarly applied to the case of a P frame.
【0121】さらに、この変形として、上記前予測の場
合の拡張ビットを1ビットに減らすこともできる。即
ち、フィールド動き予測モードにおけるイーブンサイク
ルにおいて、図17に示すように、時間的及び位置的に
一番離れた前フレームの奇数フィールドからの図中一点
鎖線で示す予測を廃止することにより、前予測を2つに
減らし、1ビットの拡張で前動き予測モードを伝送でき
る。具体的には、オッドサイクルで前予測では、前フレ
ームの奇数フィールドからの予測の場合は符号“1”、
前フレームの偶数フィールドからの予測の場合は符号
“0”、又、イーブンサイクルで前予測では、現フレー
ムの奇数フィールドからの予測の場合は符号“1”、前
フレームの偶数フィールドからの予測の場合は符号
“0”、更に、後予測では、後フレームの奇数フィール
ドからの予測の場合は符号“1”、後フレームの偶数フ
ィールドからの予測の場合は符号“0”を、拡張ビット
として従来のマクロブロックタイプに付加すればよい。Further, as a modification, the number of extension bits in the case of the pre-prediction can be reduced to one bit. That is, in the even cycle in the field motion prediction mode, as shown in FIG. 17, the prediction indicated by the dashed line in the figure from the odd field of the previous frame which is farthest in time and position is abolished. Can be reduced to two, and the previous motion prediction mode can be transmitted with 1-bit extension. Specifically, in the previous prediction in the odd cycle, the code “1” is used in the case of prediction from an odd field of the previous frame,
In the case of prediction from the even field of the previous frame, the code is “0”. In the prediction in the even cycle, the code is “1” in the case of prediction from the odd field of the current frame. In the case of prediction from the odd field of the subsequent frame, the code "0" is used as the extension bit, and in the case of the prediction from the even field of the subsequent frame, the code "0" is used as the extension bit. May be added to the macro block type.
【0122】図18に第二の実施例の符号化装置の構成
例を示す。なお、この図18において、上述した図1と
同様の構成要素には同一の指示符号を付してその詳細な
説明については省略する。FIG. 18 shows a configuration example of the encoding apparatus according to the second embodiment. Note that, in FIG. 18, the same components as those in FIG. 1 described above are denoted by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.
【0123】この第二の実施例装置の構成は、3パスに
よる符号化装置であり、1フレームを処理するのに3回
処理を行うものである。The configuration of the apparatus of the second embodiment is a three-pass encoding apparatus, which performs processing three times to process one frame.
【0124】すなわち、この第二の実施例装置において
は、1パス目は固定量子化幅による上記第二の符号化処
理モード(フレーム内フレーム間予測有り)の処理を行
い、2パス目は固定量子化幅による上記第一の符号化処
理モード(フレーム内フレーム間予測無し)の処理を行
い、3パス目は上記1パス,2パス目のうちで発生ビッ
ト数が少なかった処理を選択し、量子化幅を制御して処
理する。That is, in the second embodiment, the first pass performs the processing of the second encoding processing mode (with intra-frame prediction between frames) using the fixed quantization width, and the second pass performs the fixed pass. The processing of the first encoding processing mode (without intra-frame inter-frame prediction) based on the quantization width is performed, and in the third pass, the processing in which the number of generated bits is small in the first and second passes is selected. Processing is performed by controlling the quantization width.
【0125】ここで、第二の実施例装置においては、上
記フレームメモリ群10の後段に後述するマクロブロッ
ク化器55と切換スイッチ57とフィールドブロック化
変換回路56と切換スイッチ58とが挿入接続される。
また、フレームメモリ群10からの画像データは、フレ
ーム及びフィールド動き検出を行う動き検出回路51に
送られる。この動き検出回路51からの出力は、直交変
換のブロック化及び動き予測のフレーム/フィールドモ
ードを選択するモード判定回路52と前記フレームメモ
リ群20及び可変長符号化回路15に送られる。In the second embodiment, a macroblock converter 55, a changeover switch 57, a field block conversion circuit 56, and a changeover switch 58, which will be described later, are inserted and connected to the frame memory group 10 at a later stage. You.
The image data from the frame memory group 10 is sent to a motion detection circuit 51 that performs frame and field motion detection. An output from the motion detection circuit 51 is sent to a mode determination circuit 52 for selecting a frame / field mode for blocking and motion prediction of orthogonal transform, the frame memory group 20 and the variable length coding circuit 15.
【0126】上記モード判定回路52からの出力モード
データは上記フレームメモリ群20及び可変長符号化回
路15に送られ、そのうちのフィールド直交変換モード
データは2入力ANDゲート53の一方の入力端子に送
られる。当該2入力ANDゲート53の他方の入力端子
には、インバータ54を介して上記1パス目,2パス
目,3パス目に応じて切り換えられる切換スイッチ59
の出力が供給されるようになっている。また、上記2入
力ANDゲートの出力端子は、上記切換スイッチ57,
58の切換制御端子と接続されている。The output mode data from the mode determination circuit 52 is sent to the frame memory group 20 and the variable length coding circuit 15, and the field orthogonal transform mode data is sent to one input terminal of a two-input AND gate 53. Can be The other input terminal of the two-input AND gate 53 has a changeover switch 59 that is switched via the inverter 54 in accordance with the first, second, and third passes.
Output is supplied. The output terminal of the 2-input AND gate is connected to the changeover switch 57,
58 switching control terminals.
【0127】上記可変長符号化回路15からは発生ビッ
ト数のデータが出力され、この発生ビット数のデータに
基づいて上記第一,第二の符号化処理モードのうち何れ
か発生ビット数の少ない方のモードを選択する選択回路
(フレーム内フィールド間予測有無判定回路)60に送
られる。更に、上記バッファ16からの蓄積量データ
は、上記可変長符号化回路15と共に、切換スイッチ6
1の一方の被切換端子に供給される。この切換スイッチ
61の他方の被切換端子には1,2パス目の固定値が供
給される。The data of the number of generated bits is output from the variable length coding circuit 15, and based on the data of the number of generated bits, any one of the first and second encoding modes has a smaller number of generated bits. Is sent to a selection circuit (intra-frame inter-field prediction presence / absence determination circuit) 60 for selecting one of the modes. Further, the accumulated amount data from the buffer 16 is transmitted to the changeover switch 6 together with the variable length encoding circuit 15.
1 is supplied to one of the switched terminals. A fixed value of the first and second passes is supplied to the other switched terminal of the changeover switch 61.
【0128】このような第二の実施例装置において、端
子1に入力された画像は、1度フレームメモリ群10に
保存され、上記フレームメモリ群10から必要なフレー
ム又はフィールドのデータが呼び出されると共にこれら
画像データを用いて上記動き検出器51により動きベク
トルが求められる。上記モード判定回路52では、上記
動き検出器51からの動き予測残差からマクロブロック
毎にフィールド/フレームのモードの判定を行う。ま
た、フレームメモリ群10の後段に接続されるマクロブ
ロック化器55は、上記切換スイッチ59を介して1パ
ス目,2パス目,3パス目に対応する情報(すなわち上
記第一の符号化処理モード或いは第二の符号化処理モー
ドであるフレーム内フィールド間予測の有り/無しの情
報)を受け取り、この情報として第二の符号化処理モー
ドの情報を受け取った場合には奇数フィールド(第1フ
ィールド)のブロックのみを伝送してから偶数フィール
ド(第2フィールド)を伝送し、フレーム直交変換モー
ドのブロック化はOFFにする。また、上記マクロブロ
ック化器55において上記第一の符号化処理モードの情
報に基づいてマクロブロックがフレーム直交変換モード
のブロックとされた画像データは、動き検出器51から
の残差から上記モード判定回路52においてフィールド
モードと判定された場合にはフィールドブロック化変換
回路56でフレーム直交変換モードのブロックに変換さ
れる。In the apparatus of the second embodiment, the image input to the terminal 1 is once stored in the frame memory group 10, and the necessary frame or field data is called out from the frame memory group 10. A motion vector is obtained by the motion detector 51 using these image data. The mode determination circuit 52 determines the mode of the field / frame for each macroblock from the motion prediction residual from the motion detector 51. The macroblock converter 55 connected to the subsequent stage of the frame memory group 10 outputs information corresponding to the first, second, and third passes through the changeover switch 59 (that is, the first encoding process). Mode or the information on the presence / absence of intra-frame inter-frame prediction, which is the second encoding processing mode), and when information on the second encoding processing mode is received as this information, the odd field (the first field) ) Is transmitted, and then the even field (second field) is transmitted, and the blocking in the frame orthogonal transform mode is turned off. Further, the image data in which the macroblock is determined to be a block in the frame orthogonal transformation mode based on the information of the first encoding processing mode in the macroblock generator 55 is determined based on the residual from the motion detector 51. If the circuit 52 determines that the mode is the field mode, the field block conversion circuit 56 converts the block into a block in the frame orthogonal transform mode.
【0129】上記1パス目,2パス目でそれぞれ固定の
量子化幅で符号化してゆき、上記選択回路60でビット
発生量が比べられフレーム内フィールド間予測有り/無
しのうち発生量の少ないモードがフレーム毎に選択さ
れ、3パス目で実際の符号化が行われる。このとき選択
されたモードの情報はフレーム毎に1ビット付加され
る。In the first pass and the second pass, encoding is performed with a fixed quantization width, and the bit generation amount is compared by the selection circuit 60. Is selected for each frame, and actual encoding is performed in the third pass. At this time, the information of the selected mode is added by one bit for each frame.
【0130】図19には、画像信号の復号器のブロック
図を示す。すなわち、本実施例の高能率復号化装置は、
再生される画像符号化データ及び検出動きベクトル情報
と動き予測モード情報とブロック化モード情報(直交変
換モード情報)と符号化処理モード情報(符号化処理モ
ードデータ)とを含むヘッダ情報を受信して復号化し、
上記復号化された画像復号化データと共に上記ヘッダ情
報の検出動きベクトル情報と動き予測モード情報と直交
変換モード情報と符号化処理モードデータとを出力する
逆可変長符号化回路51と、上記符号化処理モードデー
タから上記画像復号化データを蓄積するフレームバッフ
ァ61,62,64でのアドレス・インクリメント値を
算出し、各々のマクロブロックの先頭アドレスを求め、
該先頭アドレスを上記フレームバッファ61,62,6
4に与えるアドレス発生器81,82,83と、上記先
頭アドレス以外の上記マクロブロックの相対アドレスを
上記フレームバッファ61,62,64に加えてデータ
をアクセスし、上記検出動きベクトルと上記動き予測モ
ード情報と上記直交変換モード情報と上記符号化処理モ
ードデータとを受け取り、これらモード情報に対応した
動き補償フレーム又はフィールド間予測を実行し、動き
補償された画像信号を上記フレームバッファ61,6
2,64に送るように構成した動き補償回路59,6
0,63,65,66とを備えたものである。FIG. 19 is a block diagram of a picture signal decoder. That is, the high-efficiency decoding apparatus of the present embodiment
Upon receiving header information including encoded image data to be reproduced, detected motion vector information, motion prediction mode information, blocking mode information (orthogonal transformation mode information), and encoding processing mode information (encoding processing mode data), Decrypt and
An inverse variable length encoding circuit 51 that outputs the detected motion vector information, the motion prediction mode information, the orthogonal transform mode information, and the encoding processing mode data of the header information together with the decoded image decoded data; From the processing mode data, the address increment value in the frame buffers 61, 62, 64 for storing the image decoding data is calculated, and the head address of each macro block is obtained.
The start address is stored in the frame buffers 61, 62, 6
4 and the relative addresses of the macroblocks other than the head address are added to the frame buffers 61, 62, and 64 to access data, and the detected motion vector and the motion prediction mode are added. Information, the orthogonal transformation mode information, and the encoding processing mode data, execute a motion compensation frame or inter-field prediction corresponding to the mode information, and transfer the motion-compensated image signal to the frame buffers 61 and 6.
Motion compensation circuits 59, 6 configured to send the
0, 63, 65, and 66.
【0131】この図20において、前記実施例の高能率
符号化装置により符号化されたデータは、一旦、CD等
のストレージメディアに記録される。このCD等から再
生されてきた符号化データは、入力端子50を介し、先
ず、逆可変長符号化回路51でシーケンス毎,フレーム
グループ毎,フレーム毎にヘッダ情報等が復号化され
る。上記フレームのオッドサイクルでは、スライス(マ
クロブロックのグループ)毎にヘッダ情報が復号化さ
れ、量子化幅はこのスライスのヘッダに含まれる。そし
てマクロブロック毎にマクロブロックのアドレスと、フ
レーム/フィールド動き予測モード及びフレーム/フィ
ールド直交変換モード情報と、符号化処理モードデータ
と、復号方式を示すマクロブロックタイプが復号化さ
れ、量子化幅は更新するときに復号化される。In FIG. 20, data encoded by the high-efficiency encoding apparatus of the above embodiment is temporarily recorded on a storage medium such as a CD. The coded data reproduced from the CD or the like is first decoded by the inverse variable length coding circuit 51 via the input terminal 50 into header information and the like for each sequence, each frame group, and each frame. In the odd cycle of the frame, header information is decoded for each slice (group of macroblocks), and the quantization width is included in the header of this slice. Then, for each macroblock, the macroblock address, frame / field motion prediction mode and frame / field orthogonal transform mode information, coding mode data, and macroblock type indicating the decoding method are decoded, and the quantization width is Decrypted when updated.
【0132】尚、マクロブロックにおけるブロック化が
フレーム直交変換モードであった場合、オッドサイクル
でマクロブロック全体を復号し、イーブンサイクルでは
何も復号しない。また、ブロック化がフィールド直交変
換モードであった場合はマクロブロックの中の奇数フィ
ールドを含むブロックのみを奇数サイクルで復号し、イ
ーブンサイクルで偶数フィールドを含むブロックを復号
する。If the macroblock is in the frame orthogonal transform mode, the entire macroblock is decoded in the odd cycle and nothing is decoded in the even cycle. When the blocking is performed in the field orthogonal transform mode, only the block including the odd field in the macroblock is decoded in the odd cycle, and the block including the even field is decoded in the even cycle.
【0133】画像情報は、逆量子化処理を行う逆量子化
器53と逆DCT変換処理を行う逆DCT回路54とを
介して復号化され、マクロブロックタイプにより、差分
画像であるかどうかの判定が行われ、この判定結果に応
じて、加算器56により(MPEG符号化の非イントラ
/イントラに対応する)参照画像に加算するか或いは加
算しないことを切り換えるモードスイッチ57を切り換
える。復号化された画像は、Iフレーム又はPフレーム
の場合はフレームバッファ64又は61に(Iフレー
ム,Pフレームを処理する度毎に交互に)入力され、B
フレームの場合はフレームバッファ62に入力される。
なお、各フレームバッファは、2つのフィールドバッフ
ァからなり、奇数/偶数フィールド画像は、それぞれの
フィールドバッファにわけて蓄えられる。また、このフ
レームバッファへの書き込みはスイッチ58の切り換え
により制御される。The image information is decoded via an inverse quantizer 53 for performing an inverse quantization process and an inverse DCT circuit 54 for performing an inverse DCT transform process, and it is determined whether or not the image is a difference image according to a macroblock type. According to the determination result, the adder 56 switches the mode switch 57 for switching between addition and non-addition to the reference image (corresponding to non-intra / intra in MPEG encoding). The decoded image is input to the frame buffer 64 or 61 in the case of an I frame or a P frame (alternately every time the I frame and the P frame are processed), and
In the case of a frame, it is input to the frame buffer 62.
Each frame buffer is composed of two field buffers, and odd / even field images are stored separately in the respective field buffers. The writing to the frame buffer is controlled by switching the switch 58.
【0134】このとき、フレームバツフア61,62,
64に書き込まれるアドレスはアドレス発生器81,8
2,83により与えられる。このアドレス発生器81,
82,83ではマクロブロックのヘッダ情報の中の符号
化処理モードデータからフレームバツフア61,62,
64でのアドレスインクリメント値を計算し、各々のマ
クロブロックの先頭アドレスを求めている。At this time, the frame buffers 61, 62,
The addresses written to 64 are address generators 81, 8
2,83. This address generator 81,
At 82 and 83, the frame buffers 61, 62, and 62 are extracted from the encoding processing mode data in the header information of the macroblock.
The address increment value at 64 is calculated, and the start address of each macro block is obtained.
【0135】更に、量子化幅のデータは、それぞれ1フ
ィールド分メモリ52に記憶される。この量子化幅デー
タは、逆可変長符号化回路51の出力に応じて切り換え
られるスイッチ55を介して、逆量子化器53に送られ
る。ここで、イーブンサイクルでは、フィールド直交変
換モードで処理されたマクロブロックのみを復号するの
で、マクロブロック毎に復号化されるマクロブロックア
ドレスとのマクロブロックタイプとこれが示す予測方式
に必要な動きベクトルが復号され、参照フィールドから
動き補償された画像にさらに伝送されてくる差分画像が
加算され、再生画を得る。Further, the quantization width data is stored in the memory 52 for one field. This quantization width data is sent to the inverse quantizer 53 via the switch 55 that is switched according to the output of the inverse variable length encoding circuit 51. Here, in the even cycle, since only the macroblock processed in the field orthogonal transform mode is decoded, the macroblock type of the macroblock address to be decoded for each macroblock and the motion vector required for the prediction method indicated by the macroblock type are: The decoded and further transmitted difference image is added to the motion-compensated image from the reference field to obtain a reproduced image.
【0136】また、上記各フレームバッファ64,6
2,61のデータは、各動き補償処理回路65,66,
59,60,63により動き補償される。このとき、各
動き補償回路はDCT処理における直交変換モード(フ
レーム/フィールド)によりフレームの動き補償/フィ
ールドの動き補償を切り換える。Each of the frame buffers 64, 6
The data of the motion compensation processing circuits 65, 66,
The motion is compensated by 59, 60 and 63. At this time, each motion compensation circuit switches between frame motion compensation and field motion compensation according to the orthogonal transform mode (frame / field) in DCT processing.
【0137】これら動き補償された画像は切換選択スイ
ッチ67,68,71の各被選択端子に送られる。これ
ら切換選択スイッチ67,68,71は、マクロブロッ
クタイプの復号方式が示す参照フィールド又はフレーム
が取り出せるように切り換えられるものである。ここ
で、上記切換選択スイッチ71には、上記切換選択スイ
ッチ67及び68の出力を加算器69で加算した後に割
算器70で1/2とされた信号と、上記スイッチ67の
出力とが供給される。当該スイッチ71の出力は、上記
スイッチ57に送られる。These motion-compensated images are sent to the selected terminals of the changeover selection switches 67, 68, 71. These changeover selection switches 67, 68, 71 are switched so that a reference field or a frame indicated by a macroblock type decoding method can be extracted. Here, the switch selection switch 71 is supplied with a signal which is obtained by adding the outputs of the switch selection switches 67 and 68 by the adder 69 and then halving the result by the divider 70, and the output of the switch 67. Is done. The output of the switch 71 is sent to the switch 57.
【0138】更に、各フレームバッファ64,61,6
2の出力は、切換選択スイッチ72を介してディスプレ
イ73に送られる。当該ディスプレイ73には、復号さ
れた順番ではなく、再生画像の順で表示されるように切
り換えられた上記切換選択スイッチ72の出力が供給さ
れる。これにより画像が得られる。Further, each of the frame buffers 64, 61, 6
The output of 2 is sent to the display 73 via the changeover selection switch 72. To the display 73, the output of the switch 72, which is switched so as to be displayed in the order of the reproduced images, not in the order of decoding, is supplied. As a result, an image is obtained.
【0139】上述したようなことから、例えば、前述し
た図24に示したように静止した背景の手前で動体CA
があるものの場合には1フレームを観るとフィールド間
で動きがあるためこのような部分は櫛型KSとなるが、
本実施例装置によれば、このような動く部分は、フィー
ルド直交変換モードで符号化されるので、フィールド別
にされたぶれのない画像として処理でき、オッド/イー
ブン間の動き補償により高能率で、高画質の動画が再生
できる。すなわち、例えば図20に示すように、オッド
サイクルの時、動く部分はフィールド動き予測モードで
処理すると共に静止部分はフレーム直交変換モードで処
理する。なお、イーブンサイクルで既に画像ができてい
る部分は、図21の図中斜線で示す部分となる。この図
21の図中斜線部分以外はすなわち動く部分は動き補償
により復号化する。As described above, for example, as shown in FIG.
In such a case, when one frame is viewed, there is movement between fields, so such a portion becomes a comb-shaped KS.
According to the present embodiment, such a moving part is coded in the field orthogonal transform mode, so that it can be processed as a field-free blur-free image. High quality video playback. That is, as shown in FIG. 20, for example, at the time of an odd cycle, a moving part is processed in the field motion prediction mode, and a stationary part is processed in the frame orthogonal transform mode. Note that a portion where an image has already been formed in the even cycle is a portion indicated by oblique lines in FIG. In FIG. 21, portions other than the hatched portions, that is, moving portions, are decoded by motion compensation.
【0140】ところで、本実施例においては、イーブン
サイクルではフィールド直交変換モードで処理されたマ
クロブロックのみを復号するのでマクロブロックアドレ
スを知る必要がある。このマクロブロックアドレスを知
る方法は、2つあり、1つは先に述べたイーブンサイク
ルのマクロブロック毎にマクロブロックのアドレスを伝
送する方法で、もう1つは、オッドサイクルで1フィー
ルド分フィールド直交変換モード/フレーム直交変換モ
ードの情報を記憶しておき、各直交変換モードの列から
フィールド直交変換モードになっているマクロブロック
のアドレスを換算する方法である。前者の利点はメモリ
の追加が必要ないことであり、後者の利点は伝送情報が
増えないことである。量子化幅も同様で先に述べたオッ
ドサイクルで1フィールド分記憶する方法を取らずにマ
クロブロック毎に伝送することで実現できる。In the present embodiment, since only the macroblock processed in the field orthogonal transform mode is decoded in the even cycle, it is necessary to know the macroblock address. There are two methods of knowing the macroblock address. One is the method of transmitting the macroblock address for each of the even-cycle macroblocks described above, and the other is one-field field orthogonal in an odd cycle. This is a method in which information of the conversion mode / frame orthogonal conversion mode is stored, and the address of a macroblock in the field orthogonal conversion mode is converted from a column of each orthogonal conversion mode. The former advantage is that no additional memory is required, and the latter advantage is that transmission information does not increase. Similarly, the quantization width can be realized by transmitting each macroblock without using the method of storing one field in the odd cycle described above.
【0141】以上述べたようなことから、本実施例復号
装置によれば、第一,第二の符号化処理モードに応じ
て、マクロブロック単位でフレーム直交変換モードとフ
ィールド直交変換モードとを切り換えると共に、フレー
ム動き予測モードとフィールド動き予測モードをも切り
換えて、フレーム処理では奇数フィールドと偶数フィー
ルドを共に復号化し、フィールド処理では奇数フィール
ドのみを復号化し、更にこのサイクルでの量子化幅を記
憶しておき、次のイーブンサイクルではこの記憶した情
報を用いてフィールド直交変換モードのマクロブロック
のみを動き補償して再生画像を復号化するようにしてい
るため、効率のよい符号化データを伝送することができ
る。すなわち、少ない伝送情報で高画質の動画を再生す
ることが可能となる。As described above, according to the decoding apparatus of this embodiment, the frame orthogonal transform mode and the field orthogonal transform mode are switched in macroblock units according to the first and second encoding processing modes. At the same time, switching between the frame motion prediction mode and the field motion prediction mode is performed. In the frame processing, both the odd field and the even field are decoded. In the field processing, only the odd field is decoded, and the quantization width in this cycle is stored. In the next even cycle, the stored information is used to decode the reproduced image by motion-compensating only the macroblock in the field orthogonal transform mode, so that efficient encoded data is transmitted. Can be. That is, a high-quality moving image can be reproduced with a small amount of transmission information.
【0142】[0142]
【発明の効果】上述のように、本発明の画像信号の高能
率符号化装置によれば、フィールド構成の動画につい
て、動きの少ない画像も動きの多い画像も、また、これ
ら両者が混在した画像であってもフィールド処理或いは
フレーム処理を効率よく行うことができるようになり、
したがって、少ない伝送情報で後の本発明の高能率復号
化装置における復号化の際に高画質の動画を再生するこ
とが可能となる。As described above, according to the high-efficiency image signal encoding apparatus of the present invention, for a moving image having a field structure, an image having a small amount of motion, an image having a large amount of motion, and an image in which both are mixed are described. However, field processing or frame processing can be performed efficiently,
Therefore, a high-quality moving image can be reproduced with a small amount of transmission information at the time of decoding by the high-efficiency decoding apparatus of the present invention later.
【図1】第一の実施例の画像信号の高能率符号化装置の
概略構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a high-efficiency image signal encoding apparatus according to a first embodiment.
【図2】本実施例の符号化を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for describing encoding according to the present embodiment.
【図3】マクロブロックを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a macro block.
【図4】フレーム直交変換モードのマクロブロックを示
す図である。FIG. 4 is a diagram showing a macroblock in a frame orthogonal transform mode.
【図5】フィールド直交変換モードのマクロブロックを
示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a macroblock in a field orthogonal transform mode.
【図6】第一の符号化処理モードでフレーム直交変換モ
ードの場合の動き予測を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating motion prediction in the case of a frame orthogonal transformation mode in the first encoding processing mode.
【図7】第一の符号化処理モードでフィールド直交変換
モードの場合の動き予測を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating motion prediction in the case of a field orthogonal transform mode in the first encoding processing mode.
【図8】第二の符号化処理モードの場合の動き予測を示
す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating motion prediction in the case of a second encoding processing mode.
【図9】ディジタルVTRの一具体例フォーマットにお
けるフレーム直交変換モード/フィールド直交変換モー
ドのDCT処理の単位ブロックを示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a unit block of DCT processing in a frame orthogonal transform mode / field orthogonal transform mode in a specific example format of a digital VTR.
【図10】第一の符号化処理モードでの動き予測の様子
を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a state of motion prediction in a first encoding processing mode.
【図11】本実施例での動き予測の様子を示す図であ
る。FIG. 11 is a diagram illustrating a state of motion prediction in the present embodiment.
【図12】第二の符号化処理モードでの動き予測の様子
を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a state of motion prediction in a second encoding processing mode.
【図13】ディジタルVTRの他の具体例フォーマット
におけるフレーム直交変換モード/フィールド直交変換
モードのDCT処理の単位ブロックを示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a unit block of DCT processing in a frame orthogonal transform mode / field orthogonal transform mode in another specific format of the digital VTR.
【図14】マクロブロックの組を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a set of macro blocks.
【図15】図14の例におけるフレーム直交変換モード
での処理の様子を説明するための図である。FIG. 15 is a diagram for explaining a state of processing in the frame orthogonal transform mode in the example of FIG. 14;
【図16】図14の例におけるフィールド直交変換モー
ドでの処理の様子を説明するための図である。FIG. 16 is a diagram for explaining a state of processing in the field orthogonal transform mode in the example of FIG. 14;
【図17】拡張ビット付加の変形例(前予測について)
説明するための図である。FIG. 17 is a modified example of extension bit addition (pre-prediction).
It is a figure for explaining.
【図18】第二の実施例の符号化装置の概略構成を示す
ブロック回路図である。FIG. 18 is a block circuit diagram illustrating a schematic configuration of an encoding device according to a second embodiment.
【図19】復号器の構成を示すブロック図である。FIG. 19 is a block diagram illustrating a configuration of a decoder.
【図20】オッドサイクルの画像を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing an image of an odd cycle.
【図21】イーブンサイクルの画像を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing an image of an even cycle.
【図22】各予測画像を説明するための図である。FIG. 22 is a diagram for explaining each prediction image.
【図23】データ構造を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing a data structure.
【図24】動く物体のある画像を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing an image of a moving object.
10・・・・・・・・・フレームメモリ群 12・・・・・・・・・差分検出器 13・・・・・・・・・DCT回路 14・・・・・・・・・量子化器 15・・・・・・・・・可変長符号化回路 16・・・・・・・・・バッファ 17・・・・・・・・・逆量子化器 18・・・・・・・・・逆DCT回路 20・・・・・・・・・動き補償器付フレームメモリ群 21・・・・・・・・・フィールド動き検出回路 22・・・・・・・・・フレーム動き検出回路 24・・・・・・・・・セレクタ 33・・・・・・・・・フレーム/フィールドモード判
定回路 34・・・・・・・・・符号化処理モード判定回路 35・・・・・・・・・アドレス発生器10 Frame memory group 12 Difference detector 13 DCT circuit 14 Quantization Unit 15 .... Variable length coding circuit 16 ... Buffer 17 ... Inverse quantizer 18 ... · Inverse DCT circuit 20 ······ Frame memory group with motion compensator 21 ······ Field motion detection circuit 22 ······ Frame motion detection circuit 24 ... Selector 33 ... Frame / field mode determination circuit 34 ... Encoding processing mode determination circuit 35 ... ..Address generators
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−1688(JP,A) 特開 平3−139083(JP,A) 特開 平4−108270(JP,A) 1990年 画像符号化シンポジウム (PCSJ90)p.175−176 1989年 電子情報通信学会秋季全国大 会 p.6−54 1991年 電子情報通信学会春季全国大 会 p.7−64 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/91 - 5/956 H04N 7/24 - 7/68 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-3-1688 (JP, A) JP-A-3-1399083 (JP, A) JP-A-4-108270 (JP, A) 1990 Image coding Symposium (PCSJ90) p. 175-176 1989 IEICE Autumn National Assembly p. 6-54 1991 IEICE Spring National Convention p. 7-64 (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H04N 5/91-5/956 H04N 7/ 24-7/68
Claims (2)
ブロックを単位として符号化を行う画像信号の高能率符
号化装置において、 上記マクロブロック単位でフレーム間の動きベクトルと
各画素の絶対値差分和を検出する手段と上記マクロブロ
ック単位で上記フレームの画素のスキャンの奇数又は偶
数で分けたものからなるフィールド間の動きベクトルと
各画素の絶対値差分和を検出する手段とからなる動き検
出手段と、 上記マクロブロックにおけるフレームを単位として動き
補償を行うフレーム予測モードと、上記マクロブロック
におけるフィールドを単位として動き補償を行うフィー
ルド予測モードとの何れが動き補償をするに際して効率
が良いかを判定し、効率の良い予測モードを選択する第
一のモード選択手段と、 上記マクロブロックにおけるフレームを単位として直交
変換を行うようにブロック化するフレーム処理モードと
上記マクロブロックにおけるフィールドを単位として直
交変換を行うようにブロック化するフィールド処理モー
ドとの何れが直交変換を行うに際して効率が良いかを上
記動き検出手段及び上記第一のモード選択手段から出力
される情報を用いて判定し、効率の良いブロック化のモ
ードを選択する第二のモード選択手段と、 1フレーム内の各マクロブロック毎に上記ブロック化を
上記フレーム処理モード又は上記フィールド処理モード
に適応的に切り換え、各モードに基づき各マクロブロッ
クを符号化する第一の符号化処理モードと、1フレーム
内の全てのマクロブロックの上記ブロック化を上記フィ
ールド処理モードで行い、インタレースにおける奇数フ
ィールドのスキャンを行う期間の奇数サイクルでマクロ
ブロックにおける奇数フィールドのみ1フレーム分符号
化し、次いでインタレースにおける偶数フィールドのス
キャンを行う期間の偶数サイクルでマクロブロックにお
ける偶数フィールドを1フレーム分符号化する第二の符
号化処理モードとの何れが符号化するに際して効率が良
いかを判定し、効率の良い符号化処理モードを選択する
第三のモード選択手段と、 上記奇数サイクルか上記偶数サイクルかを認識し、上記
符号化処理モードが第一の符号化処理モードの場合には
上記奇数サイクルで上記ブロック化モードに対応してブ
ロック化されたマクロブロックを出力するようにフレー
ムメモリ群を制御し、上記符号化処理モードが第二の符
号化処理モードの場合には上記奇数サイクル及び偶数サ
イクルで上記フィールド処理モードに対応してブロック
化されたマクロブロックを出力するようにフレームメモ
リ群を制御するアドレス発生手段と、 上記第一のモード選択手段で選択された動き予測モード
情報と上記第二のモード選択手段で選択されたブロック
化モード情報を受け取り、該モード情報に対応して動き
補償フレーム又はフィールド間予測を実行する動き補償
手段とを備えたことを特徴とする画像信号の高能率符号
化装置。1. An image signal high-efficiency encoding apparatus that encodes a macroblock consisting of a two-dimensional array of a plurality of pixels as a unit, comprising: a motion vector between frames and an absolute value difference of each pixel in the macroblock unit. A motion detecting means comprising a means for detecting a sum and a means for detecting a motion vector between fields consisting of an odd or even number of scans of pixels of the frame divided by the macroblock and an absolute value difference sum of each pixel It is determined whether the frame prediction mode in which motion compensation is performed in units of frames in the macroblock or the field prediction mode in which motion compensation is performed in units of fields in the macroblock is more efficient in performing motion compensation. First mode selecting means for selecting an efficient prediction mode; Either of the frame processing mode in which the orthogonal transformation is performed in units of frames in the macroblock and the field processing mode in which the orthogonal transformation is performed by performing the orthogonal transformation in units of the fields of the macroblock are more efficient in performing the orthogonal transformation. A second mode selection unit for determining whether or not it is good using the information output from the motion detection unit and the first mode selection unit, and selecting an efficient blocking mode; and each macro in one frame. A first encoding processing mode for adaptively switching the blocking into the frame processing mode or the field processing mode for each block, and encoding each macroblock based on each mode; and all macroblocks in one frame. Is performed in the field processing mode, and Only one frame of the odd field in the macroblock is encoded for one frame in the odd cycle of the scanning of the odd field, and then one frame of the even field in the macroblock is encoded for the even cycle of the scanning of the even field in the interlace. A third mode selecting means for determining which of the second encoding processing modes is more efficient in encoding, and selecting an efficient encoding processing mode; and determining whether the odd cycle or the even cycle is selected. Recognize, when the encoding processing mode is the first encoding processing mode, control the frame memory group so as to output a macroblock that has been blocked corresponding to the blocking mode in the odd cycle, When the encoding processing mode is the second encoding processing mode, the odd number Address generation means for controlling a group of frame memories so as to output macroblocks which are divided into blocks corresponding to the field processing mode in the cycle and even number cycles; and motion prediction mode information selected by the first mode selection means. And a motion compensator for receiving the block mode information selected by the second mode selector and executing a motion compensation frame or inter-field prediction in accordance with the mode information. High efficiency coding device.
きベクトル情報と動き予測モード情報とブロック化モー
ド情報と符号化処理モード情報とを含むヘッダ情報を受
信して復号化し、上記復号化された画像復号化データと
共に上記検出動きベクトル情報と動き予測モード情報と
ブロック化モード情報と符号化処理モード情報とを出力
する逆可変長符号化手段と、 上記符号化処理モード情報から上記画像復号化データを
蓄積するフレームバッファでのアドレス・インクリメン
ト値を算出し、各々のマクロブロックの先頭アドレスを
求め、該先頭アドレスを上記フレームバッファに与える
アドレス発生手段と、 上記先頭アドレス以外の上記マクロブロックの相対アド
レスを上記フレームバッファに加えてデータをアクセス
し、上記検出動きベクトル情報と上記動き予測モード情
報と上記ブロック化モード情報と上記符号化処理モード
情報とを受け取り、該モード情報に対応した動き補償を
実行し、動き補償された画像信号を上記フレームバッフ
ァに送るように構成した動き補償手段とを備えたことを
特徴とする画像信号の高能率復号化装置。2. The apparatus receives and decodes reproduced image encoded data and header information including detected motion vector information, motion prediction mode information, blocking mode information, and encoding processing mode information. Inverse variable length encoding means for outputting the detected motion vector information, the motion prediction mode information, the blocking mode information, and the encoding mode information together with the decoded image data; and the image decoded data from the encoding mode information. An address increment value in a frame buffer that accumulates, a head address of each macro block is obtained, an address generating means for giving the head address to the frame buffer, and a relative address of the macro block other than the head address Is added to the frame buffer to access the data, and the detected motion vector is Receiving the frame information, the motion prediction mode information, the blocking mode information, and the encoding processing mode information, performing motion compensation corresponding to the mode information, and sending a motion compensated image signal to the frame buffer. And a motion compensation means configured as described above.
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