JP3915802B2 - 画像復号化方法および画像復号化装置 - Google Patents
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Description
図1は、映像信号がインタレース走査で、動きが垂直方向の時の動作を示す。
同図(a)のフレーム間の予測符号化では、例えば、インタレース走査の第1フィールドの信号系列、第2フィールドの信号系列に対して、1フレーム期間での動きベクトルV(水平V x ,垂直V y )を抽出する。なお、後述する動き補償の走査変換処理に整合する様に、動きベクトルVは、V x =2m,V y =2n(m=0,±1,±2,…,n=0,±1,±2,…)の組み合せのもので抽出する。
そしと、この動きベクトルVで動き補償して生成した予測信号と、原信号との差分を予測誤差信号として検出する。例えば、動きベクトルV 0 では、走査線aと1,V 1 では走査線aと2,V 2 では走査線aと3との信号の差分を予測誤差信号として検出する。
一方、動き補償の走査変換処理では、インタレース走査で抜けた走査線(図中の黒丸で示す補間走査線)の信号を、動きベクトルVをもとに生成する。例えば、第1(2)フィールドの補間走査線a(a′)は、動きベクトルV 0 では第2(1)フィールドの走査線αとα′から(α+α′)/2、V 1 では走査線βとβ′)/2,V 2 では走査線γとγ′から(γ+γ′)/2の補間信号を生成する。そして、この補間信号で、インタレース〜ノンインタレース変換を実現する。
なお、予測符号化での動きベクトルVに対してV x =2m,V y =2nの制約をもうけない場合には、動き補償の走査変換処理では動きベクトルVのうちV x =2m,V y =2nの条件を満すものを選別する。そして、この動きベクトルをもとに、上述した補間信号を生成する。
同図(b)に示すフィールド間の予測符号化では第1(2)フィールドの信号系列に対して、1フィールド期間での動きベクトルを抽出し、この動きベクトルで動き補償して生成した予測信号と、第2(1)フィールドの信号との差分を予測誤差信号として検出する。
動き補償の走査変換処理では、動きベクトルVのうち、その成分がV x =m,V y =nの条件を満すものを選択する。そして、選別した動きベクトルをもとに、インタレース走査で抜けた走査線(図中の黒丸で示す補間走査線)の信号を生成する。例えば第1(2)フィールドの補間走査線a(a′)は、動きベクトルVV 0 ′では第2(1)フィールドの走査線α,V 1 ′では走査界線β,V 2 ′では走査線αで、補間信号を生成する。
以上に述べた様に、本発明の一実施形態では動き補償の走査変換処理に適した動きベクトルを用いることで、理想に近い補間信号が生成できる。一方、動き補償の走査変換処理の条件を満す動きベクトルがない場合は、従来技術と同様の動き適応の信号処理で補間信号を生成する。
なお、動き補償の走査変換処理では、補間の精度は動きベクトルに左右される。このため、動きベクトルの精度が悪いと画像が劣化することが予想される。しかしながら、動き補償のフレーム間差分信号の成分が大きい領域は、従来技術と同様に動き適応の信号処理に変更することで、この種の画質の劣化は回避できる。そして、本発明の一実施形態では、従来技術に比較して、インタレース妨害が極めて少なく、かつ、解像度が高い高品質な走査変換が達成できる。
さて、映像信号には、ノンインタレース走査のものもある。例えばシネマ画像やコマーシャルフィルムは毎秒24フレームもしくは30フレームのノンインタレース走査のシ信号とみなすことができる。この値の信号では、大面積フリッカを回避するため、フレーム数変換の処理で例えば毎秒60フレームの信号に変換して表示する。
第2は、この種のノンインタレース走査の映像信号に対する本発明の一実施形態における動き補償の予測符号化および動き補償の走査変換の概略図である。
予測符号化では、フレーム間での動きベクトルVを抽出し、この動きベクトルで動き補償した前フレームの信号と現フレームの信号との差分を予測誤差信号として検出する。例えば、動きベクトルV 0 では走査線aと1,V 1 では走査線aと2、V 2 では走査線aと3との差分を予測誤差信号として検出する。
一方、動き補償の走査変換処理では、同図に示す動きベクトルで図中の黒丸で示す補間走査線の信号を生成し、例えば標準モードはフレーム数の30〜60変換、シネマモードでは24〜60変換を実現する。すなわち、標準モードでは、補間走査線aは、動きベクトルV 0 では走査線αとα′から(α+α′)/2、V 2 では走査線βとβ′から(βとβ′)/2、V 4 では走査線γとγ′から(γ+γ′)/2の補間信号を生成する。一方、シネマモードでは、補間走査線aは、動きベクトルV 0 では走査線αとα′から(α+α′)/2、V 3 では走査線βとβ′から(β+β′)/2の補間信号を生成する。また、補間走査線a′は、動きベクトルV 0 では走査線γとγ′から(γ+γ′)/2、V 4 では走査線α′とα″から(α′+α″)/2の補間信号を生成する。そして、動き補償の走査変換処理に適したこれら動きベクトルで、理想に近い補間信号を生成する。
なお、この動き補償の走査変換処理を行なうに適したう動きベクトルがない場合は、従来と同様に、前フレームの信号、あるいは前後のフレームの信号の平均値などで、補間信号を生成する。
また、動き補償の走査変換処理は、動き補償のフレーム間差分信号の成分が小さな領域に対して行なう。そして、動きベクトルの精度の悪さに起因する画質の劣化を回避する。 したがって、本発明の一実施形態では、従来に比較して、解像度が高く、かつ、ジャダー妨害(動きの滑らかさが損なられる妨害)の少ないフレーム数変換の走査変換が達成できる。
本発明の第1の実施例について、図3に示す全体ブロック構成図により説明する。本実施例は、符号化部の動き補償予測符号化で用いる動きベクトルを、動き補償の走査変換処理に適した形態のものに制限して符号化を行なうに好適なものである。なお、本実施例では、フレーム間の動き補償予測符号化とDCT変換(離散コサイン変換)の直交変換符号化を組み合せたビデオ符号化の場合を例に説明する。
図4は、インタレース走査の画像信号に対する符号化モードの概略図である。同図(a)の偶数/奇数フィールドの独立符号化では、第1フィールドの信号、第2フィールドの信号でそれぞれ符号化フレームの系列を構成して符号化する。また、同図(b)の順次走査変換後の符号化では、第1フィールドの信号と第2フィールドの信号とを合成して符号化フレームの系列を構成し、符号化を行なう。
一方、同図(c)のフレーム間/フィールド間適応予測符号化では、第1フィールドの信号、第2フィールドの信号からなる符号化フレームの系列に対して、フレーム間とフィールド間の予測誤差信号の小さい方を選択して符号化する。以下では、同図(a)の独立符号化を例に、符号化の動作を説明する。
なお、この動作の詳細については後述する。
例えば、図1(a)において、動きベクトルMVがV0の場合には信号S9の走査線αと信号S15の走査線α′の信号、V1の場合には信号S9の走査部βと信号S15の走査線β′の信号とを指定する補間動きベクトルIMVを生成する。
すなわち、6つのブロック(4つの輝度信号ブロックと2つの色差信号ブロック、ブロックサイズは8画素×8ライン)で構成されるマクロブロックの信号系列を生成する。
そして、バッファ部16から一定のビットレートで読み出し、符号化ビットストリーム信号PCDを生成する。なお、この信号PCDは、図面には明示していないが、伝送媒体に応じた符号誤り対策やディジタル変調など所定のチャネル符号化を行なって伝送する。
そして、圧縮した両者の信号を時系列に多重してノンインタレース走査の信号を生成し、3原色RGB変換、アナログ変換を行ない、ノンインタレース走査の画像信号VSDを復元する。
Claims (16)
- インタレース走査の画像信号が動き補償予測符号化された符号化信号を、受信し、復号し、ノンインタレース走査の画像信号に変換する復号化方法において、
補間信号の生成が行われる画素を通り、且つ、該補間信号の生成が行われるフィールドの1フィールド期間前のフィールドにおける画素を始点とし、該補間信号の生成が行われるフィールドの1フィールド期間後のフィールドにおける画素を終点とする動きベクトルを該復号した符号化信号から選出し、
該動きベクトルの両端にて指定される画素の信号値の平均値で補間信号の生成を行うことを特徴とする復号化方法。 - 請求項1記載の復号化方法において、
補間信号の生成が行われる画素を通る前記動きベクトルが選出される領域においては、前記動きベクトルの両端にて指定される画素の信号値の平均値で補間信号の生成を行い、
補間信号の生成が行われる画素を通る前記動きベクトルが選出されない領域においては、該補間信号の生成が行われるフィールドの1フィールド期間前のフィールドの画素における信号値と該補間信号の生成が行われるフィールドの1フィールド期間後のフィールドの画素における信号値との平均値または該補間信号の生成が行われるフィールドの1フィールド期間前のフィールドの画素における信号値を信号値として補間信号の生成を行うことを特徴とする復号化方法。 - 請求項1または2に記載の復号化方法において、
前記補間信号の生成が行われる画素を通る動きベクトルが選出される領域においては、前記動きベクトルの両端にて指定される画素の信号値の平均値で第1補間信号の生成を行い、
前記補間信号の生成が行われる画素を通る動きベクトルが選出されない領域においては、同一フィールド内の信号での補間演算処理により生成された第2補間信号を信号値として、または、前記第1補間信号と第2補間信号に係数加重し加算したものを信号値として補間信号の生成を行うことを特徴とする復号化方法。 - 請求項1から3のいずれか一に記載の復号化方法において、
動き補償のフレーム間差分信号の所定単位内の絶対値和が閾値未満の場合に、前記動きベクトルの両端にて指定される画素の信号値の平均値で補間信号の生成を行うことを特徴とする復号化方法。 - インタレース走査の画像信号が動き補償予測符号化された符号化信号を、受信し、復号し、前記ノンインタレース走査の画像信号に変換する復号化方法において、
該補間信号の生成が行われるフィールドの補間信号の生成が行われる画素を終点とし、且つ、該フィールドの1フィールド期間前のフィールドにおける画素を始点とする動きベクトルを前記符号化信号から選出し、
該始点の画素の信号値の平均値で補間信号の生成を行うことを特徴とする復号化方法。 - 請求項5に記載の復号化方法において、
前記補間信号の生成が行われるフィールドの補間信号の生成が行われる画素を終点とし、且つ、該フィールドの1フィールド期間前のフィールドにおける画素を始点とする前記動きベクトルが選出される領域においては、前記動きベクトルの前記始点の画素の信号値の平均値で補間信号の生成を行い、
前記補間信号の生成が行われるフィールドの補間信号の生成が行われる画素を終点とし、且つ、該フィールドの1フィールド期間前のフィールドにおける画素を始点とする前記動きベクトルが選出されない領域においては、該補間信号の生成が行われるフィールドの1フィールド期間前のフィールドの画素における信号値と該補間信号の生成が行われるフィールドの1フィールド期間後のフィールドの画素における信号値との平均値または該補間信号の生成が行われるフィールドの1フィールド期間前のフィールドの画素における信号値を信号値として補間信号の生成を行うことを特徴とする復号化方法。 - 請求項5または6に記載の復号化方法において、
前記補間信号の生成が行われるフィールドの補間信号の生成が行われる画素を終点とし、且つ、該フィールドの1フィールド期間前のフィールドにおける画素を始点とする前記動きベクトルが選出される領域においては、前記動きベクトルの前記始点の画素の信号値の平均値で補間信号の生成を行い、
前記補間信号の生成が行われるフィールドの補間信号の生成が行われる画素を終点とし、且つ、該フィールドの1フィールド期間前のフィールドにおける画素を始点とする前記動きベクトルが選出されない領域においては、同一フィールド内の信号での補間演算処理により生成された第2補間信号を信号値として、または、前記第1補間信号と第2補間信号に係数加重し加算したものを信号値として補間信号の生成を行うことを特徴とする復号化方法。 - 請求項5から7のいずれか一に記載の復号化方法において、
動き補償のフレーム間差分信号の所定単位内の絶対値和が閾値未満の場合に、前記動きベクトルの始点の画素の信号値の平均値で補間信号の生成を行うことを特徴とする復号化方法。 - インタレース走査の画像信号が動き補償予測符号化された符号化信号を、受信し、復号し、ノンインタレース走査の画像信号に変換する復号化装置において、
補間信号の生成が行われる画素を通り、且つ、該補間信号の生成が行われるフィールドの1フィールド期間前のフィールドにおける画素を始点とし、該補間信号の生成が行われるフィールドの1フィールド期間後のフィールドにおける画素を終点とする動きベクトルを該符号化信号から選出する動きベクトル選出部と、
該動きベクトルの両端にて指定される画素の信号値の平均値で補間信号の生成を行う補間信号生成部とを備えることを特徴とする復号化装置。 - 請求項9記載の復号化装置において、
前記補間信号生成部は、
補間信号の生成が行われる画素を通る前記動きベクトルが選出される領域においては、前記動きベクトルの両端にて指定される画素の信号値の平均値で補間信号の生成を行い、
補間信号の生成が行われる画素を通る前記動きベクトルが選出されない領域においては、該補間信号の生成が行われるフィールドの1フィールド期間前のフィールドの画素における信号値または該補間信号の生成が行われるフィールドの1フィールド期間前のフィールドの画素における信号値と該補間信号の生成が行われるフィールドの1フィールド期間後のフィールドの画素における信号値との信号値の平均値で補間信号の生成を行うことを特徴とする復号化装置。 - 請求項9または10に記載の復号化装置において、
前記補間信号生成部は、
前記補間信号の生成が行われる画素を通る動きベクトルが選出される領域においては、前記動きベクトルの両端にて指定される画素の信号値の平均値で第1補間信号の生成を行い、
前記補間信号の生成が行われる画素を通る動きベクトルが選出されない領域においては、同一フィールド内の信号での補間演算処理により生成された第2補間信号を信号値として、または、前記第1補間信号と第2補間信号に係数加重し加算したものを信号値として補間信号の生成を行うことを特徴とする復号化装置。 - 請求項9から11のいずれか一に記載の復号化装置において、
前記補間信号生成部は、
動き補償のフレーム間差分信号の所定単位内の絶対値和が閾値未満の場合に、前記動きベクトルの両端にて指定される画素の信号値の平均値で補間信号の生成を行うことを特徴とする復号化装置。 - インタレース走査の画像信号が動き補償予測符号化された符号化信号を、受信し、復号し、前記ノンインタレース走査の画像信号に変換する復号化装置において、
前記補間信号の生成が行われるフィールドの補間信号の生成が行われる画素を終点とし、且つ、該フィールドの1フィールド期間前のフィールドにおける画素を始点とする動きベクトルを前記符号化信号から選出する動きベクトル選出部と、
該始点の画素の信号値を変数とする平均の関数の値を信号値として補間信号の生成を行う補間信号生成部とを備えることを特徴とする復号化装置。 - 請求項13に記載の復号化装置において、
前記補間信号生成部は、
前記補間信号の生成が行われるフィールドの補間信号の生成が行われる画素を終点とし、且つ、該フィールドの1フィールド期間前のフィールドにおける画素を始点とする前記動きベクトルが選出される領域においては、前記動きベクトルの前記始点の画素の信号値を変数とする平均の関数の値を信号値として補間信号の生成を行い、
前記補間信号の生成が行われるフィールドの補間信号の生成が行われる画素を終点とし、且つ、該フィールドの1フィールド期間前のフィールドにおける画素を始点とする前記動きベクトルが選出されない領域においては、該補間信号の生成が行われるフィールドの1フィールド期間前のフィールドの画素における信号値または該補間信号の生成が行われるフィールドの1フィールド期間前のフィールドの画素における信号値と該補間信号の生成が行われるフィールドの1フィールド期間後のフィールドの画素における信号値との信号値を変数とする平均の関数の値を信号値として補間信号の生成を行うことを特徴とする復号化装置。 - 請求項13または14に記載の復号化装置において、
前記補間信号生成部は、
前記補間信号の生成が行われるフィールドの補間信号の生成が行われる画素を終点とし、且つ、該フィールドの1フィールド期間前のフィールドにおける画素を始点とする前記動きベクトルが選出される領域においては、前記動きベクトルの前記始点の画素の信号値を変数とする平均の関数の値を信号値として補間信号の生成を行い、
前記補間信号の生成が行われるフィールドの補間信号の生成が行われる画素を終点とし、且つ、該フィールドの1フィールド期間前のフィールドにおける画素を始点とする前記動きベクトルが選出されない領域においては、同一フィールド内の信号での補間演算処理により生成された第2補間信号を信号値として、または、前記第1補間信号と第2補間信号に係数加重し加算したものを信号値として補間信号の生成を行うことを特徴とする復号化装置。 - 請求項13から15のいずれか一に記載の復号化装置において、
前記補間信号生成部は、
動き補償のフレーム間差分信号の所定単位内の絶対値和が閾値未満の場合に、前記動きベクトルの始点の画素の信号値を変数とする平均の関数の値を信号値として補間信号の生成を行うことを特徴とする復号化装置。
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