WO2003088679A1 - Moving picture coding/decoding method and device - Google Patents

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Shinichiro Koto
Yoshihiro Kikuchi
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Definitions

  • the present invention particularly relates to a moving image encoding / decoding method and apparatus for encoding / decoding a fade image (fade video) ⁇ a dissolve image (dissolving video) with high efficiency.
  • Patent No. 316671/16 “Fade image countermeasure video encoder and encoding method” In this method, the video image part (fade video part) is detected and the allocation (allocation) of the code amount (the number of bits) is changed. are doing. Specifically, in the case of a fade-out video, a large amount of code is allocated to the beginning of the fade-out where the luminance changes. The last part of the footprint is usually a single-color image, so it can be easily coded, thus reducing the amount of code. By doing so, the overall image quality is improved without increasing the total code amount much.
  • Patent No. 2933841 2 “compensation method for luminance change of moving image, moving image coding device, moving image decoding device, recording medium storing moving image coding or decoding program, and moving image
  • the reference picture is compensated according to two parameters of the luminance change amount and the contrast change amount.
  • the present invention is particularly useful in applications such as feed images and dissolve images. It is an object of the present invention to provide a moving picture coding method and a moving picture decoding method and apparatus which enable high-efficiency coding of a moving picture whose luminance changes intermittently.
  • an input moving image signal is obtained by using a reference image signal representing at least one reference image, and a motion vector between the input moving image signal and the reference image signal.
  • a video coding method for performing motion compensation prediction coding comprising a plurality of strings of at least one reference picture number and a prediction parameter which are predetermined for said reference picture.
  • a second aspect of the present invention provides a prediction error signal representing an error of a prediction image signal with respect to a video signal, motion vector information, and at least one reference image number and a combination of a prediction parameter.
  • a video decoding method comprising: a step of generating a signal; and a step of generating a reproduced moving image signal using the prediction error signal and the predicted image signal.
  • the prediction efficiency can be improved even for a video signal such as a feed image or a dissolve image, which cannot generate an appropriate predicted image signal by a normal video coding prediction method. It is possible to create an appropriate predicted image signal based on a highly reliable prediction method.
  • the moving image signal is a progressive signal frame signal image signal, an interlaced signal merged in two fields, and a frame signal image signal and an interlaced signal field unit image.
  • the reference image number indicates the number of the reference image signal in the frame unit, and the moving image signal is in the field unit In the case of the above image signal, the reference image number is set to indicate the reference image signal in a field unit.
  • the moving image signal is a moving image signal in which the frame structure and the -field structure are mixed, and a normal moving image encoding such as a fused image or a dissolve image is performed. Even for a moving image signal for which an appropriate prediction image signal cannot be generated by the prediction method, an appropriate prediction image signal can be generated based on a prediction method with higher prediction efficiency.
  • an index indicating the combination of the reference image number and the prediction parameter is used. If you send the box information or reference image number separately, The coding efficiency can be improved by sending index information indicating the combination of measurement parameters.
  • FIG. 1 is a block diagram of a video encoding device (video encoding device aratus) according to the first embodiment of the present invention.
  • Figure 2 shows a block diagram of the detailed structure of the frame memory predictive image generator (firame memory / predict ion picture generator) in Figure 1.
  • Fig. 3 shows an example of a combination table of reference frame numbers and prediction parameters used in the embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of a procedure of selecting a prediction method (combination of a reference frame number and a prediction parameter) for each macroblock and determining a coding mode in the embodiment.
  • G Fig. 5 is a block diagram showing the configuration of the video decoding device according to the embodiment.
  • Fig. 6 is a block diagram showing the detailed configuration of the frame memory Z prediction image generator in Fig. 5.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a case where the number of reference frames is 1 in a combination table of prediction parameters when a reference frame number is transmitted as mode information according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the case where the number of reference frames is 2 in the combination table of prediction parameters when the reference frame number according to the embodiment is transmitted as mode information.
  • FIG. 9 shows a case where the number of reference frames is 1 in the combination table of reference image numbers and prediction parameters according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a table of only a luminance signal according to the embodiment.
  • Fig. 11 shows an example of the syntax for each block when index information is encoded.
  • Figure 12 shows an example of a specific coded bit stream when a predicted image (pred image) is created using one reference image.
  • Figure 13 shows an example of a specific coded bit stream when a predicted image is created using two reference images.
  • FIG. 14 shows an example of a combination table of reference frame numbers, reference field numbers, and prediction parameters when the encoding target according to the fourth embodiment of the present invention is a top field. Diagram shown
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of a reference frame number and a combination table of reference field numbers and prediction parameters when the encoding target according to the embodiment is a bottom field.
  • FIG. 1 shows a configuration of a moving picture coding apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the moving picture signal 100 is input to the moving picture coding apparatus, for example, on a frame basis.
  • This moving image signal 100 is input to a subtractor 101.
  • the subtracter 101 calculates the difference between the moving image signal 100 and the predicted image signal 212, and calculates the prediction error signal. (prediction error signal).
  • Either the prediction error signal or the input video signal 100 is selected by the mode selection switch 102, and the orthogonal transformation is performed by the orthogonal transformer 103, for example.
  • Discrete cosine transform (DCT) is performed.
  • the orthogonal transformer 103 generates orthogonal transform coefficient information, for example, DCT coefficient information.
  • the orthogonal transform coefficient information is quantized by a quantizer 104 and then bifurcated.
  • One of the bifurcated quantized orthogonal transform coefficient information 210 is guided to a variable-length encoder 215.
  • the other of the bifurcated quantized orthogonal transform coefficient information 2 1 0 is dequantizer or inverse auantizer 1 0 5 and inverse orthogonal transformer 1 0 6
  • Quantizer 1 0 and the orthogonal transformer 103 are sequentially processed in the reverse order to be reconstructed into a prediction error signal. Thereafter, the reconstructed prediction error signal is added to the predicted image signal 2 12 input via the switch 109 and the adder 10 .-. 7 to obtain a local decoding signal.
  • Image signal-(local decoded video signal) 2 1 1 is generated.
  • the local decoded image signal 211 is input to the frame memory / predicted image generator 108.
  • the frame memory Z prediction image generator 108 selects one combination from a plurality of combinations of reference frame numbers and prediction parameters prepared in advance.
  • the image signal of the reference frame indicated by the reference frame number in the selected combination (locally decoded image signal 211) is linearly summed according to the prediction parameters in the selected combination.
  • predictive parameters It is added to the offset according to the meter.
  • a reference image signal in frame units is generated.
  • the frame memory / prediction image generator 108 performs motion compensation on the reference image signal using the motion vector, and generates a prediction image signal 2 12.
  • the frame memory Z prediction image generator 108 sets the index indicating the motion vector information 214 and the selected combination of the reference frame number and the prediction parameter.
  • Information 2 15 is generated, and the information necessary for selecting the encoding mode is sent to the mode selector 2 12.
  • Ugokibeku torr Information 2 1 4 and Lee Ndekku scan information 2 1 5 is input to the variable length coder 1 1 1.
  • the frame memory Z predicted image generator 108 will be described later in detail.
  • the mode selector 110 selects an encoding mode for each macro block based on the prediction information P from the frame memory / prediction image generator 108. Select either the intra-frame encoding mode (intraframe encoding mode), the motion-compensated prediction interframe encoding mode, or the (motion compensated prediction interframe encoding mode), and set the switch control signal. Outputs M and S.
  • the switches 102 and 112 are switched to the A side by the switch control signals M and S, and the input video signal 100 is converted to the orthogonal transformer 1 Entered in 0 3.
  • the switches 102 and 112 are switched to the B side by the switch control signals M and S. to this Therefore, the prediction error signal from the subtracter 101 is input to the orthogonal transformer 103, and the prediction image signal 212 from the frame memory Z prediction image generator 108 is added to the adder 107. Is input to.
  • Mode information 211 is output from the mode selector 110, and is input to the variable-length encoder 111.
  • variable length encoder 111 encodes the orthogonal transform coefficient information 210, the mode information 211, the motion vector information 214, and the index information 215 into variable length.
  • the variable-length code generated in this way is multiplexed by the multiplexer 114 and smoothed by the output buffer 115.
  • the encoded data 116 output from the output buffer 115 is sent to a transmission system or storage system (not shown).
  • the coding controller 113 monitors the control of the coding unit 112, specifically, for example, monitors the buffer amount of the output buffer 115 so that the buffer amount becomes constant. Controls encoding parameters such as the quantization step size of the quantizer 104.
  • FIG. 2 shows a detailed configuration of the frame memory Z predictive image generator 108 in FIG.
  • the locally decoded image signal 211 input from the adder 107 in FIG. 1 is stored in a frame memory set 202 under the control of the memory controller 201. Will be delivered.
  • the frame memory reset 202 is composed of a plurality (N) of frame memories FM 1 to FM 1 to temporarily hold the local decoded image signal 211 as a reference frame. Has FMN.
  • the prediction parameter controller 203 contains the reference frame number in advance. Multiple combinations of and prediction parameters are prepared as a table. The prediction parameter controller 203 selects a combination of the reference frame number and the prediction parameter of the reference frame used for generating the prediction image signal 212 based on the input moving image signal 100, and the selected parameter is selected. Outputs index information 2 15 indicating the combination.
  • the multiple-frame motion estimator 204 generates a reference image signal in accordance with a combination of the reference frame number and index information selected by the prediction parameter controller 203.
  • the multi-frame motion estimator 204 evaluates the motion amount and the prediction error from the reference image signal and the input image signal 100, and obtains the motion vector information that minimizes the prediction error.
  • the multi-frame motion compensator 205 performs motion compensation on the reference image signal selected for each block by the multi-frame motion estimator 204 according to the motion vector, and performs prediction. Generate the image signal 2 1 2.
  • the memory control unit 201 sets a reference frame number for each frame with respect to the locally decoded image signal, and assigns each frame to the frame memory of the frame memory set 202.
  • the frames are numbered sequentially from the frame closest to the input image.
  • the same reference frame number may be set in the frame.
  • the prediction parameters are different.
  • Frame memories F M1 to F M N are selected close to the input image and are sent to the prediction parameter controller 203.
  • FIG. 3 shows an example of a combination tape reference and prediction parameter combination prepared in the prediction parameter controller 203.
  • the index corresponds to the predicted image that can be selected for each block.
  • the reference frame number n is, in other words, the number of the locally decoded image used as the reference frame, and here represents the number of the locally decoded image for the past n frames.
  • the predicted image signal 2 12 is created using the image signals of a plurality of reference frames stored in the frame memory set 202, a plurality of reference frame numbers are specified. Even with the prediction parameters, (reference frame number + 1) coefficients are specified for each of the luminance signal (Y) and the color difference signal (Cb, Cr).
  • the last number of the measurement parameter represents the offset
  • the number including the first number of the prediction parameter represents the weighting factor (prediction factor)
  • the index 0 indicates the number of reference frames.
  • Is n 2
  • the reference frame number is 1
  • the prediction parameters are 1 and 0 for all of the luminance signal Y and the chrominance signals Cr and Cb.
  • the fact that the predicted parameter power is S l, 0 means that the local decoded image signal of reference frame number 1 is multiplied by 1 and offset 0 is added. means. In other words, the locally decoded image signal of the reference frame number 1 becomes the reference image signal as it is.
  • index 1 two reference frames, which are the locally decoded image signals of reference frame numbers 1 and 2, are used.
  • the prediction parameters 2, 11, and 0 for the luminance signal Y the local decoded image signal of the reference frame number 1 is doubled for the luminance signal Y, and the local decoded image signal of the reference frame number 2 is doubled.
  • the decoded image signal is subtracted, and offset 0 is added.
  • a reference image signal is generated by performing outer prediction from a locally decoded image signal of two frames.
  • the prediction parameters are 1, 0 and 0, so that the locally decoded image signal of reference frame number 1 is used as it is as the reference image signal.
  • This prediction method corresponding to index 1 is particularly effective for dissolve images.
  • the luminance signal Y of the locally decoded image signal of reference frame number 1 is multiplied by 5/4 according to the prediction parameters 5Z4, 16 and the offset 16 is added. Is done.
  • the prediction parameter is 1, so the color difference signals C r, C b C b becomes the reference image signal as it is. This prediction method is particularly effective for fed-in images from black screens.
  • the present embodiment can also deal with fade images and dissolve images whose image quality has been degraded due to lack of a system.
  • LOOP 1 indicates the repetition for selecting the prediction method in the interframe coding
  • the variable i indicates the value of the index shown in FIG. .
  • the amount of code related to the motion vector information 214 (corresponding to the motion vector information 214) is set so that the optimal motion vector can be obtained for each prediction method.
  • the evaluation value D of each index (combination of reference frame number and prediction parameter) is obtained from the sum of the absolute value of the prediction error and the sum of the absolute value of the prediction error from the variable length encoder 1 1 1 1
  • the calculated motion vector is selected to minimize the evaluation value D (step S103).
  • This evaluation value D is compared with min-D (step S104). If the evaluation value D is smaller than min-D, the evaluation value D is set to min_D, and The data i is substituted for min_i (step S105).
  • an evaluation value D in the case of intra-frame encoding is calculated (step S106), and this evaluation value D is compared with min-D (step S107). As a result of this comparison, if min-D is smaller, mode MODE is determined to be interframe coding, and min-i is substituted for index information INDEX (step S10). 8). If the evaluation value D is smaller, the mode MODE is determined to be the intra-frame code (step S109). Here, the evaluation value D is the estimated amount of code in the same quantization step size.
  • FIG. 5 shows the configuration of the moving image decoding apparatus according to the present embodiment.
  • the encoded data 300 transmitted from the video encoding apparatus having the configuration shown in FIG. 1 and transmitted through the transmission system or the storage system is temporarily stored in the input buffer 301, and is multiplexed.
  • the variable-length decoder 303 After being demultiplexed based on the syntax for each frame by the demultiplexer 3002 and input to the variable-length decoder 303, the variable-length decoder 303 encodes The variable length code of each syntax of data 300 is decoded, and the quantized orthogonal transform coefficients, mode information 413, motion vector information 414 and index information 404 are decoded. 1 5 is played.
  • the quantized orthogonal transform coefficients are inversely quantized by the inverse quantizer 304 and inversely orthogonally transformed by the inverse orthogonal transformer 310. It is.
  • the mode information 413 indicates the intra-frame encoding mode
  • the reproduced image signal is output from the inverse orthogonal transformer 305, and is output via the adder 306. It is output as the final reproduced image signal 310.
  • the prediction error signal is output from the inverse orthogonal transformer 305, and the mode selection switch 309 is turned on.
  • the predicted image signal 412 output from the frame memory / predicted image generator 308 is added to the prediction error signal by the adder 306, and the reproduced image signal 310 is output.
  • the reproduced image signal 310 is stored as a reference image signal in the frame memory / predicted image creator 308.
  • the mode information 413, the motion vector information 414, and the index information 415 are input to the frame memory / predicted image creator 308.
  • the mode information 413 is also inputted to the mode selection switch 309, and the switch 309 is set in the frame. In the case of the coding mode, it is turned off and the code between the frames is set. Turns on in the activation mode.
  • the frame memory / prediction image generator 308 uses the reference frame number and the prediction prepared in advance similarly to the frame memory / prediction image generator 108 on the encoding side shown in FIG. A plurality of combinations of parameters are provided as a table, and one combination indicated by the index information 415 is selected from this table.
  • the image signal (reproduced image signal 210) of the reference frame indicated by the reference frame number in the selected combination is Linear sum is performed according to the prediction parameters in the selected combination, and an offset according to the prediction parameters is added (this generates a reference image signal.
  • a predicted image signal 412 is generated.
  • FIG. 6 shows a detailed configuration of the frame memory Z prediction image generator 308 in FIG.
  • the reproduced image signal 310 output from the adder 360 in FIG. 5 is converted into a frame memory reset 402 under the control of the memory controller 401.
  • the frame memory set 402 has a plurality (N) of frame memories FM1 to FMN for temporarily holding the reproduced image signal 310 as a reference frame.
  • the prediction parameter controller 403 has a combination of the reference frame number and the prediction parameter in advance as a tape recorder similar to that shown in FIG. 3, and the variable length decoder shown in FIG. Based on the index information 415 from 303, a combination of the reference frame number of the reference frame used for generating the predicted image signal 412 and the prediction parameter is selected.
  • the multi-frame motion compensator 404 creates a reference image signal according to the combination of the reference frame number and the index information selected by the prediction parameter controller 403, For this reference image signal, motion compensation is performed in block units according to the motion vector indicated by the motion vector information 4 14 of the variable-length decoder 3 0 3 in FIG. Done, prediction image Generate the signal 4 1 2.
  • the reference frame number is determined from the mode information for each macro block. Therefore, instead of the table of the combination of the reference frame number and the prediction parameter as in the first embodiment, the table of the combination of the prediction parameter as shown in FIGS. 7 and 8 is used.
  • the index information does not specify the reference frame number, but only the combination of the prediction parameters.
  • the table shown in Fig. 7 shows an example of the combination of the prediction parameters when the number of reference frames is one.
  • the prediction parameters are two parameters (one reference frame number + 1) for each of the luminance signal (Y) and the color difference signals (Cb, Cr). Coefficient and one offset) are specified.
  • the table shown in Fig. 8 shows an example of the combination of the prediction parameters when the number of reference frames is two.
  • the prediction parameters are (No. of reference frames + 1) three for each of the luminance signal (Y) and the color difference signals (Cb, Cr).
  • the parameters (two weighting factors and one offset) are specified.
  • This table is prepared on the encoding side and the decoding side as in the first embodiment.
  • a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 9 and FIG. Since the overall configurations of the video encoding device and the decoding device according to the present embodiment are almost the same as those of the first embodiment, only the differences from the first and second embodiments will be described below. I do.
  • images are managed on an image basis called a picture.
  • the unit of the image to be encoded is not limited to a frame.
  • the picture is generated by merging (a) one frame image of the progressive signal and (b) __2 fields of the interlaced signal. -Refers to both one-frame images and (c) one-field images of interlaced signals.
  • the coded image as the reference image is also used as the reference image used in motion compensation prediction. Regardless of the frame structure or the field structure, it is managed as a frame and a reference image number is assigned.
  • the reference image used in motion compensation prediction is also a reference image.
  • the encoded image is managed as a field regardless of the frame structure or the field structure, and a reference image number is assigned.
  • the following formulas (4), (5), and (6) show examples of reference image numbers prepared by the prediction parameter controller 203 and prediction formulas for the prediction parameters.
  • the example shown here is a prediction formula that creates a predicted image signal by motion-compensated prediction using one reference image (picture) signal.
  • the index i indicates the prediction coefficient and offset of the color difference signal C r of the index i.
  • the index i indicates the value of 0 power, et al. Proc It is coded every time (for example, every macro block) and transmitted to the video decoding device.
  • Prediction parameter menu over data D Ri, D 2 (i), E i ( Ri, E 2 (i), F ! (I), F 2 (i) is previously moving picture coding apparatus and between decoder Predetermined: or expressed in a predetermined coding unit such as frame, field, and slice, and is encoded together with the encoded data and decoded from the video encoding device. Transmitted to the multiplexing device, so that they are shared by both devices.
  • Equations (4), (5), and (6) are calculated by selecting the denominator of the prediction coefficient to be multiplied by the reference image signal as a power of 2, that is, 2, 4, 8, 8, 16,.... It is a prediction formula that can be calculated using arithmetic shifts. As a result, it is possible to avoid an increase in calculation cost due to the division.
  • Equation (4), (5), and (6) indicates an operator that shifts the integer a to the right by b bits when a>> b.
  • the function clip indicates a clipping function that sets the value in parentheses to 0 when the value is less than 0 and 255 when it is greater than 255.
  • L Y Ri shift amount der of the luminance signal
  • L c is the shift amount of the No. and the chrominance information.
  • the shift amounts L Y and L c values determined in advance by the video encoding device and the decoding device are used. These shift amounts L Y and L c are determined in a moving picture coding apparatus by a predetermined coding unit such as a frame or field in a moving picture coding apparatus together with a table and coded data. It is encoded and transmitted to the video decoding device. This allows these The shift amounts L Y and L c are shared by both devices.
  • the prediction parameter controller 203 in FIG. 2 stores a table of combinations of reference image numbers and prediction parameters as shown in FIGS. 9 and 10. Is prepared.
  • the index i corresponds to the predicted image that can be selected for each block.
  • the reference image number is, in other words, the number of the local decoded image used as the reference image.
  • Flag is a flag indicating whether or not to apply the prediction formula using the prediction parameter to the reference image number indicated by the index i. For example, motion compensation prediction is performed using the local decoded image of the reference image number indicated by the index i without using the prediction parameters. If the Flag force S is “1”, the equations (.4), (5), (6) are obtained by using the locally decoded image of the reference image number indicated by the index i and the prediction parameter. ), And a motion compensated prediction is performed by creating a predicted image.
  • the information of the Flag a value determined in advance by the moving image encoding device and the decoding device is used, or a frame, a field, or a slice in the moving image encoding device is used. It is encoded together with the table and the encoded data in a predetermined encoding unit and transmitted to the video decoding apparatus. As a result, the information of the Flag is also shared by both devices.
  • Motion compensation prediction It is carried out.
  • a plurality of prediction methods may exist for the same reference image number.
  • FIG. 9 shows the prediction parameters 13 1 (R, D 2 (i), E 2 ) assigned to the luminance signal and the two chrominance signals corresponding to equations (4), (5), and (6). i), E 2 (i), F i (i), and F 2 (having a relationship.
  • Figure 10 shows an example of a table in which prediction parameters are assigned only to the luminance signal. In general, the code amount of the chrominance signal is not much larger than the code amount of the luminance signal. In this way, the prediction parameters for the chrominance signal are deleted, and a table in which the prediction parameters are assigned only to the luminance signal is prepared, and only Equation (4) is used as the prediction equation. .
  • Equation (7) to (12) are examples of prediction equations when a plurality (two in this example) of reference images are used for prediction.
  • Prediction parameter D D 2 (i), E! (I), E 2 (i ), F i (R, F 2 (i), L Y , L c , and Flag information are values determined in advance between the video encoding device and the decoding device, or the frames and frames.
  • I a predetermined coding unit such as a code and a slice, and is encoded together with the encoded data and transmitted from the video encoding device to the decoding device. Shared by device.
  • the reference image used in the motion compensation prediction also depends on whether the decoded image, which is the reference image, has the frame structure or the field structure. First, it is managed as a frame, and a reference image number is assigned. Similarly, when the image to be programmed is a field-structured image, the reference image used in motion compensation prediction is also a frame-structured or field-coded image as the reference image. Regardless of the field structure, it is managed as a field and a reference image number is assigned.
  • FIG. 11 shows an example of the status when the index information is encoded in each block.
  • mode information MODE exists for each block. According to the mode information MODE, it is determined whether or not to encode the index information ID i indicating the value of the index i and the index information ID j indicating the value of the index j. . After the encoded index information, the index is used as the motion vector information of each block.
  • the motion vector information MV i for motion compensation prediction of i and the coding information of motion vector information MV j for motion compensation prediction of index j are attached.
  • FIG. 12 shows an example of a specific coded bitstream for each block when a prediction image is created using one reference image.
  • the index information IDi is arranged, followed by the motion vector information MVi.
  • the motion vector information MV i is usually two-dimensional vector information, but more two-dimensional vectors are sent depending on the motion compensation method inside the block indicated by the mode information. In some cases.
  • Figure 13 shows an example of a specific encoded bitstream for each block when a predicted image is created using two reference images.
  • Index information IDi and index information -IDj are arranged after the mode information MODE, and then motion vector information MVi and motion vector information MVj are arranged.
  • the motion vector information MV i and the motion vector information j are usually two-dimensional vector information, but the motion compensation method inside the block indicated by the mode information. Depending on the case, more than one two-dimensional vector may be sent.
  • FIGS. 14 and 15. Will be described.
  • the overall configuration of the video encoding device and the video decoding device according to the present embodiment is almost the same as that of the first embodiment, and therefore differs from the first, second, and third embodiments. Only points will be described.
  • the switching between frame-based coding and field-based coding is performed for each image (picture). Switches between frame-based coding and field-based coding for each roblock.
  • the reference image number and the prediction parameter as shown in FIGS. 14 and 15 are used.
  • a combination table is prepared. If the macroblock is encoded in fields, the macroblock is encoded in units of frames, as shown in the tables in Figs. 14 and 15.
  • the same prediction parameter as the prediction parameter corresponding to the reference image number (reference frame index number) used in this case shall be used.
  • FIG. 15 shows a case where the macro block is encoded in a field unit, and the encoding target is a bottom field table.
  • the upper row of the field index column corresponds to the top field and the lower row corresponds to the bottom field. I'll do it.
  • the relationship between the reference frame number m and the reference field number n is the same as the table in FIG.
  • the frame indexes and fields are calculated using the tables shown in Figures 14 and 15.
  • the index is coded as index information.
  • the macro block When encoding is performed in frame units, only the frame indexes common to the tables in Figs. 14 and 15 are index-encoded as index information.
  • the prediction parameters of the frame and the field are assigned by one table, but the table and the frame for the frame are assigned by one image or slice.
  • a separate table for the field may be provided.
  • the example of the moving picture coding Z-decoding scheme using the orthogonal transform in block units has been described.
  • the wavelet transform (wav et tran ) The method of the present invention described in the above embodiment can be similarly applied to a case where another conversion method such as s format is used.
  • the processing of video encoding and decoding according to the present invention may be realized as hardware (apparatus), or may be executed by software using a computer. . Some processes may be realized by hardware, and other processes may be performed by software. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a program for causing a computer to perform the above-described moving picture encoding or decoding processing, or a storage medium storing the program.
  • the moving picture encoding / decoding method and apparatus encode and decode a moving picture whose luminance changes with time, such as a feed picture or a dissolve picture. It is suitable for image processing fields.

Description

明 細 書
動画像符号化/複号化方法及び装置
技術分野
こ の発明は、 特にフ ェー ド画像（fade video)ゃディ ゾルブ 画像（dissolving video)に対して高い効率で符号化/復号化を 行う動画像符号化/復号化方法及び装置に関する。
背景説明
I T U - T H . 2 6 1 , H · 2 6 3 , I S O / I E C M P E G— 2， M P E G— 4 といった動画像符号化標準方式 (video encoding standard scheme)では、 符号ィ匕モー ドの一つ と して動き捕償予測フ レー ム間符号化（motion compensation prediction inter-frame encoding)力 S用！/ヽ られる。 動き捕償予 ί¾ フ レーム間符号化における予測モデルと しては、 時間方向に は明る さが変化 しない場合に最も予測効率が高く なる よ う な モデルが採用されている。 画像の明る さが変化するフ エ一 ド 画像の場合、 例えば黒い画像から フ エ ^ ドィ ンして通常の画 像になる よ う な場合な どにおいて、 画像の明る さの変化に対 して適切に予測を行 う方法は知 られていない。 従って、 フ エ ー ド画像においても画質を維持するためには、 多く の符号量 を必要とする問題がある。
こ の問題に対し、 例えば特許第 3 1 6 6 7 1 6 号 「フエ一 ド 画 像 対 応 動 画 像 符 号 化 装 置 及 び 符 号 化 方 法 （fade countermeasure video encoder and encoding method)」 では、 フ エ一 ド画像部分（fade video part)を検出 して符号量（the number of bits)の割 り 当て（allocation)を変更する こ と で対応 している。 具体的には、 フ ェー ドア ウ ト画像（fadeout video) の場合、 輝度が変化する フ ェー ドア ウ ト の始ま り 部分に多く の符号量が割り 当て られる。 フ エ一ドア ゥ ト の最後の部分は、 通常、 単色の画像になる こ とから容易に符号化が可能と なる ため、 符号量の割り 当てを減らす。 このよ う にする こ と で、 総符号量を余り 増大させる こ と な く 全体の画質を向上させて いる。
一方、 特許第 2 9 3 8 4 1 2号 「動画像の輝度変化補償方 法、 動画像符号化装置、 動画像復号装置、 動画像符号化も し く は復号プログラムを記録した記録媒体及び動画像の符号化 データを記録した記録媒体」 では、 輝度変化量と コ ン ト ラス ト 変化量の 2 つのパ ラ メ ータ に従 っ て参照画像（reference picture)を補償する こ と で、 フ ェー ド画像に対応する符号化 方式を提案している。
Thomas Wiegand and B erand Girod, Multi-irame motion- compensated prediction for video transmission " ， Kluwer Academic Publishers 2001 には、 複数のフ レームノ ッ フ ァ に 基づく 符号化方式が提案されている。 この方式では、 フ レー ムバ ッフ ァ に保持されている複数の参照フ レームから選択的 に予測画像を作成する こ と で、 予測効率の向上を図っている t 従来の技術による と、 フ ー ド画像やディ ゾルブ画像を高 い画質を維持しつつ符号化する には多く の符号量を必要と し . 符号化効率の向上が期待できないとい う 問題点があった。
発明の開示
本発明は、 特にフエ一ド画像やディ ゾルブ画像のよ う な時 間的に輝度が変化する動画像に対して、 高効率の符号化を可 能とする動画像符号化及び動画像複号化の方法及び装置を提 供する こ と を 目的 とする。
本発明の第 1 の局面は、 少な く と も 1 つの参照画像を表す 参照画像信号、 及び入力動画像信号と該参照画像信号との間 の動きべク トルを用いて該入力動画像信号を動き捕償予測符 号化する動画像符号化方法であって、 前記参照画像に対して 予め決め られた少な く と も一つの参照画像番号と予測パラ メ ータ との複数の糸且合せの中から、 前記入力動画像信号のプロ ック毎に一つの組み合わせを選択する ステ ップと、 選択され た組み合わせの参照画像番号と予測パラメ ータに従って予測 画像信号を生成するステ ップと 、 前記入力動画像信号と前記 予測画像信号と の誤差を表す予測誤差信号を生成するステツ プと、 前記予測誤差信号、 前記動きべク トルの情報及び前記 選択された組み合わせを示すィ ンデッ タ ス情報を符号化する ステ ップと を具備する動画像符号化方法を提供する。 .
本発明の第 2 局面は、 動画像信号に対する予測画像信号の 誤差を表す予測誤差信号、 動きべク トル情報、 及び少な く と も一つの参照画像番号と予測パラ メータ と の組み合わせを示 すイ ンデ ッ ク ス情報を含む符号化データを複号化する ステ ツ プと、 復号化されたイ ンデック ス情報によ り示される組み合 わせの参照画像番号と予測パラ メ ータ に従って予測画像信号 を生成するステ ップと 、 前記予測誤差信号及び予測画像信号 を用いて再生動画像信号を生成するステ ップと を具備する動 画像複号化方法を提供する。 このよ う に本発明による と、 参照画像番号と予測パラ メ一 タの組み合わせ、 あるいは指定された参照画像番号に対応す る複数の予測パラメ ータの組み合わせの異なる複数の予測方 式を用意 しておき、 フ エ一 ド画像やディ ゾルプ画像のよ う な 通常の動画像符号化の予測方式では適切な予測画像信号が作 成できないよ う な動画像信号に対しても、 よ り 予測効率の高 い予測方式に基づいて適切な予測画像信号を作成でき る。
また、 動画像信号がプロ グレッシブ信号のフ レーム単位の 画像信号、 イ ンタ レース信号の 2 フ ィ ール ドをマージしたフ レー ム単位の画像信号及びィ ンタ レース信号のフィール ド単 位の画像信号が混在 した信号であ り 、 動画像信号がフ レーム 単位の画像信号の場合は、 参照画像番号がフ レーム単位の参 照画像信号の番号を示し、 動画像信号がフ ィ ール ド単位の画 像信号の場合は参照画像番号がフ ィ ール ド単位の参照画像信 号を示すよ う にする。
こ れに よ り 、 動画像信号がフ レーム構造と -フィ ール .ド構造 が混在する動画像信号であって、 フ ュ ー ド画像やディ ゾルブ 画像のよ う な通常の動画像符号化の予測方式では適切な予測 画像信号が作成でき ないよ う な動画像信号に対しても、 よ り 予測効率の高い予測方式に基づいて適切な予測画像信号を作 成できる。
さ らに、 符号化側から復号化側に対 して参照画像番号ゃ予 測パラメ ータの情報そのものを送るのではな く 、 参照画像番 号と予測パラメ ータの組み合わせを示すイ ンデ ッ ク ス情報を 送る力 、 あるいは参照画像番号が別途送られる場合には、 予 測パラ メ ータ の組み合わせを示すイ ンデッ ク ス情報を送る こ と に よ つて符号化効率を改善でき る。
図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明の第 1 の実施形態に係る動画像符号化装置 ( vi deo enco d i ng app aratus)のネ再成 不すブロ ッ ク 図
図 2 は、 図 1 におけ る フ レー ム メ モ リ 予測画像作成器 f irame memo ry/ p redict io n picture generator)の 細な 成を不 すプロ ッ ク 図
図 3 は、 同実施.形態で用いる参照フ レーム番号と予測パラ メ ータ の組み合わせテーブルの例を示す図
図 4 は、 同実施形態におけるマク ロ ブ口 ッ ク毎の予測方式 (参照フ レーム番号と 予測パラ メ ータ の組み合わせ） の選択 と符号化モー ド判定の手順の一例を示すフ ロ ーチヤ一 ト 図 5 は、 同実施形態に係る動画像複号化装置の構成を示す ブロ ッ ク 図
図 6 は、 図 5 における フ レームメ モ リ Z予測画像生成器の 詳細な構成を示すブロ ッ ク 図
図 7 は、 本発明の第 2 の実施形態に係る参照フ レーム番号 をモー ド情報と して送る場合の予測パラ メ ータの組み合わせ テーブルの参照フ レーム数 1 の場合の例を示す図
図 8 は、 同実施形態に係る参照フ レーム番号をモー ド情報 と して送る場合の予測パラ メ ータの組み合わせテーブルの参 照フ レーム数 2 の場合の例を示す図
図 9 は、 本発明の第 3 の実施形態に係る参照画像番号と 予 測パラ メ ータの組み合わせテーブルの参照フ レー ム数 1 の場 合の例を示す図
図 1 0 は、 同実施形態に係る輝度信号のみのテーブルの場 合の例を示す図
図 1 1 は、 イ ンデックス情報を符号化する場合のブロ ック 毎のシンタ ク スの例を示す図
図 1 2 は、 1 枚の参照画像を使っ て予測画像（pred ictio n p icture)を作成する場合の具体的な符号化ビ ッ ト ス ト リ ー ム の例を示す図
図 1 3 は、 2枚の参照画像を使って予測画像を作成する場 合の具体的な符号化ビッ ト ス ト リ ーム の例を示す図
図 1 4 は、 本発明の第 4 の実施形態に係る符号化対象が ト ップフィ ール ドの場合の参照フ レーム番号と参照フ ィ ール ド 番号と予測パラメ ータ の組み合わせテーブルの例を示す図
図 1 5 は、 同実施形態に係る符号化対象がボ ト ムフィ ール ドの場合の参照フ レーム番号と参照フィール ド番号と予測パ ラメ ータの組み合わせテーブルの例を示す図 - . .
発明を実施するための最良の形態
以下、 図面を参照 して本発明の実施形態について説明する , [第 1 の実施形態]
(符号化側について）
図 1 に、 本発明の第 1 の実施形態に係る動画像符号化装置 の構成を示す。 動画像符号化装置には、 例えばフ レーム単位 で動画像信号 1 0 0 が入力される。 こ の動画像信号 1 0 0 は 減算器 1 0 1 に入力される。 減算器 1 0 1 は、 動画像信号 1 0 0 と予測画像信号 2 1 2 と の差分を算出 し、 予測誤差信号 (prediction error signal)を生成する 。 モー ド選択ス ィ ッ チ 1 0 2 によ って予測誤差信号と入力動画像信号 1 0 0 のいずれ か一方が選択され、 直交変換器（orthogonal transformer) 1 0 3 によ り 直交変換、 例えば離散コサイ ン変換 （D C T ) され る。 直交変換器 1 0 3 は直交変換係数情報、 例えば D C T係 数情報を生成する。 直交変換係数情報は量子化器（quantizer) 1 0 4 で量子化された後、 二分岐される。 二分岐された量子 化直交変換係数情報 2 1 0 の 一方 は、 可変長符号化器 (variable-length encoder) 2 1 5 に導力 れる。
二分岐された量子化直交変換係数情報 2 1 0の他方は、 逆 量子化 (dequantizer or inverse auantizer) 1 0 5 及ぴ逆 交 変換器（inverse orthogonal transformer) 1 0 6 によ り 量子化器 1 0 4及び直交変換器 1 0 3 の処理と は逆の処理を順次受け て予測誤差信号に再構成される。 こ の後、 再構成予測誤差信 号はス ィ ッ チ 1 0 9 を介して入力 される予測画像信号 2 1 2 と 加 算 器 1 0.-.7 で加 算 さ れ 、 局部 復 号.画像 信-号 -（local decoded video signal) 2 1 1 が生成される。 局部復号画像信 号 2 1 1 は、 フ レー ム メ モ リ /予測画像生成器 1 0 8 に入力 される。
フ レーム メ モ リ Z予測画像生成器 1 0 8 は、 予め用意され た参照フ レーム番号と予測パラ メ ータ と の複数の組み合わせ の中から一つの組み合わせを選択する。 選択された組み合わ せの中の参照フ レーム番号で示される参照フ レームの画像信 号 （局部複号化画像信号 2 1 1 ) は、 選択された組み合わせ の中の予測パラ メ ータ に従って線形和され、 さ ら に予測パラ メ ータ に従ったオフセ ッ ト に加算される。 これに よ り 、 この 例ではフ レーム単位の参照画像信号が生成される。 こ の後、 フ レーム メ モ リ /予測画像生成器 1 0 8 は参照画像信号に対 して動きべク トルを用いて動き補償を行い、 予測画像信号 2 1 2 を生成する。
こ の過程でフ レームメ モ リ Z予測画像生成器 1 0 8 は、 動 きべク トル情報 2 1 4 と、 参照フ レーム番号と予測パラ メ一 タ の選択された組み合わせを示すイ ンデッ ク ス情報 2 1 5 を 生成 し、 さ らにモー ド選択器 2 1 2 に符号化モー ドの選択に 必要な情報を送る。 動きべク トル情報 2 1 4及びイ ンデック ス情報 2 1 5 は、 可変長符号化器 1 1 1 に入力される。 フ レ ームメモ リ Z予測画像生成器 1 0 8 については、 後に詳しく 説明する。
モー ド選択器 1 1 0 は、 フ レーム メ モ リ /予測画像生成器 1 0 8 からの予測情報 P に基づいてマク ロ ブロ ッ ク単位に符 号化モ ー ド の選択、 .す な わ ち フ レ ー ム 内符号化モ ^" ド ( intraframe encoding mode) と動き捕償予測フ レーム間符号 化モー ド、 ( motion compensated prediction interframe encoding mode) の いずれかを選択 し、 ス ィ ツチ制御信号 M及び S を 出力する。
フ レーム内符号化モー ドでは、 ス ィ ツチ制御信号 M及び S によってス ィ ッ チ 1 0 2 , 1 1 2 は A側に切 り 替えられ、 入 力動画像信号 1 0 0 は直交変換器 1 0 3 に入力される。 フ レ ーム間符号化モー ドでは、 ス ィ ッ チ制御信号 M及ぴ S によつ てスィ ッチ 1 0 2 , 1 1 2 は B側に切 り 替えられる。 これに よ り 、 減算器 1 0 1 からの予測誤差信号は直交変換器 1 0 3 に入力され、 フ レームメ モ リ Z予測画像生成器 1 0 8 からの 予測画像信号 2 1 2 は加算器 1 0 7 に入力 される。 モー ド選 択器 1 1 0 からはモー ド情報 2 1 3 が出力 され、 可変長符号 化器 1 1 1 に入力される。
可変長符号化器 1 1 1 は、 直交変換係数情報 2 1 0 、 モー ド情報 2 1 3 、 動きべク トル情報 2 1 4及ぴイ ンデック ス情 報 2 1 5 を可変長符号化する。 これによつて生成された可変 長符号が多重化器 1 1 4 で多重化され、 出力バ ッ フ ァ 1 1 5 によ り 平滑化される。 出力バッフ ァ 1 1 5 から出力される符 号化データ 1 1 6 は、 図示 しない伝送系または蓄積系へ送出 される。
符号化制御器 1 1 3 は、 符号化部 1 1 2 の制御、 具体的に は例えば出力バ ッフ ァ 1 1 5 のバッフ ァ量をモニタ し、 ノ ッ ファ量が一定と なる よ う に量子化器 1 0 4 の量子化ステ ップ サ-ィ ズな どの符号.化パラメ ータを制御する。
(フ レーム メ モ リ /予測画像生成器 1 0 8 について）
図 2 は、 図 1 における フ レーム メ モ リ Z予測画像作成器 1 0 8 の詳細な構成を示す。 図 2 において、 図 1 中の加算器 1 0 7 から入力される局部復号画像信号 2 1 1 は、 メ モ リ 制御 器 2 0 1 による制御の下でフ レームメ モリ セ ッ ト 2 0 2 に格 納される。 フ レームメ モ リ セ ッ ト 2 0 2 は、 局部復号画像信 号 2 1 1 を参照 フ レ ー ム と し て一時保持す る た め の複数 ( N ) の フ レー ム メ モ リ F M 1 〜 F M Nを有する。
予測パラ メ ータ制御器 2 0 3 には、 予め参照フ レーム番号 と予測パラ メ ータの複数の組み合わせがテーブルと して用意 されている。 予測パラ メータ制御器 2 0 3 は入力動画像信号 1 0 0 に基づいて予測画像信号 2 1 2 の生成に用いる参照フ レームの参照フ レーム番号と予測パラメ ータの組み合わせを 選択し、 選択された組み合わせを示すイ ンデ ッ ク ス情報 2 1 5 を出力する。
複数フ レーム動き評価器 2 0 4 は、 予測パラメ ータ制御器 2 0 3 によ り選択された参照フ レーム番号と イ ンデ ッ ク ス情 報の組み合わせに従って参照画像信号を作成する。 複数フ レ ーム動き評価器 2 0 4 は、 こ の参照画像信号と入力画像信号 1 0 0 と から動き量と予測誤差の評価を行い、 予測誤差を最 小とする動きべク ト ル情報 2 1 4 を出力する。 複数フ レーム 動き補償器 2 0 5 は、 複数フ レーム動き評価器 2 0 4 でプロ ッ ク毎に選択された参照画像信号に対し、 動きべク ト ルに従 つ て動き補償を行い、 予測画像信号 2 1 2 を生成する。
メ モ リ 制御部 2 0 1 は局部復号画像信号に対してフ レーム 毎に参照フ レー ム番号を設定し、 各フ レームをフ レーム メ モ リ セ ッ ト 2 0 2 の フ レーム メ モ リ F M 1 乃至 F M Nの 1 つに 格納する。 例えば、 入力画像に一番近いフ レームから順次番 号付けされる。 同 じ参照フ レーム番号がフ レームに設定され ても よ く 、 この場合、 例えば予測パラメ ータが異ならせる。 フ レームメ モ リ F M 1 乃至 F M Nカゝら入力画像に近いフ レー ムが選択され、 予測パラ メ ータ制御器 2 0 3 に送られる。
(参照フ レーム番号と予測パラ メ ータの組み合わせテーブル について） 図 3 は、 予測パラ メ ータ制御器 2 0 3 で用意されている参 照フ レーム番号と予測パラメ ータ の組み合わせテープノレの一 例である。 イ ンデック スはブロ ッ ク毎に選択し得る予測画像 に対応している。 こ の例では、 8 種類の予測画像が存在 して いる。 参照フ レーム番号 n は、 言い換えれば参照フ レームと して用い られる局部復号画像の番号であ り 、 こ こ では過去 n フ レーム分の局部復号画像の番号を表 している。
フ レーム メ モ リ セ ッ ト 2 0 2 に格納されてい る複数の参照 フ レーム の画像信号を用いて予測画像信号 2 1 2 を作成する 場合には、 複数の参照フ レーム番号が指定され、 予測パラメ ータ にっていも輝度信号 （ Y ) 及び色差信号 （ C b , C r ) 毎に （参照フ レーム数 + 1 ) 個の係数が指定される。 こ こ で 数式 （ 1 ) 〜 （ 3 ) に示される よ う に、 参照フ レーム数を n と した場合、 輝度信号 Yに対して D i ( i =， …， n + 1 ) の n + 1 個の予測パラメ ータ、 色差信号 C b に対 しては E i ( i = , …， n + 1 ) の- n + 1 個の予測パラ メ ータ、 色差信 号 C r に対 して F i ( i =， …， n + 1 ) の n + 1個の予測 パラ メータが用意される。 n+l (1)
=1
Figure imgf000013_0001
= ^F'°^ +F"+i (3) 図 3 を用いて さ らに具体的に説明する と、 図 3 における予 測パラメ ータ の最後の数字はオフセ ッ ト を表 し、 予測パラ メ ータ の最初の数字を含む数値は重み係数 （予測係数） を表す, イ ンデ ッ ク ス 0 では参照フ レーム数が n = 2 、 参照フ レーム 番号が 1 であ り 、 予測パラ メ ータ が輝度信号 Y と 色差信号 C r， C b の全てに対 して 1 , 0 である。 この例の よ う に予測 パラ メ ータ 力 S l ， 0 である と い う こ と は、 参照フ レーム番号 1 の局部復号画像信号を 1 倍 してオフセ ッ ト 0 を加算する こ と を意味する。 言い換えれば参照フ レーム番号 1 の局部復号 画像信号がそのまま参照画像信号と なる。
イ ンデ ッ ク ス 1 では、 参照フ レーム番号 1 及び 2 の局部復 号画像信号である 2 枚の参照フ レームが用い られる。 輝度信 号 Yに対する予測パラ メ ータ 2， 一 1 , 0 に従って、 輝度信 号 Yに対 しては参照フ レーム番号 1 の局部復号画像信号が 2 倍に され、 参照フ レーム番号 2 の局部復号画像信号を差し引 かれ、 オフセ ッ ト 0 を加算する。 つま り 、 2 フ レーム の局部 復号画像信号からの外揷予測を行って、 参照画像信号が生成 される。 色差信号 C r ， C b については、 予測パラ メ ータが 1， 0 , 0 であるか ら、 参照フ レーム番号 1 の局部復号画像 信号はそのまま参照画像信号と される。 こ のイ ンデッ ク ス 1 に相当する予測方式は、 ディ ゾルブ画像に対 して特に有効で ある。
イ ンデ ッ ク ス 2 では、 参照フ レーム番号 1 の局部復号画像 信号の輝度信号 Yが予測パラ メ ータ 5 Z 4， 1 6 に従って 5 / 4倍さ れてオフセ ッ ト 1 6 を足 される。 色差信号 C r ， C b については、 予測パラ メ ータ は 1 なので、 色差信号 C r ， C b はそのまま参照画像信号と なる。 この予測方式は、 黒い 画面からのフエ一ドィ ン画像の と きに特に有効である。
このよ う に使用する参照フ レームの番号と予測パラ メ ータ と の組み合わせが異なる複数の予測方式に基づいて参照画像 信号を選択でき る よ う にする こ と で、 これまで、 適切な予測 方式がないために画質が劣化していたフェー ド画像やディ ゾ ルブ画像に対しても本実施形態は対応でき る。
(予測方式の選択と符号化モー ド判定の手順について） 次に、 図 4 を用いて本実施形態におけるマク ロブロ ッ ク毎 の予測方式 （参照フ レーム番号と予測パラ メ ータの組み合わ せ） の選択と符号化モー ド判定の具体的な手順の一例を説明 する。
まず、 変数 m i n— D に想定可能な最大値を入れてお く (ステ ップ S 1 0 1 ) 。 L O O P 1 (ステ ッ プ S 1 0 2 ) は フ レーム間符号化における予測方式の選択のための繰り 返し を示 し、 変数 i は図 3 に示 したイ ンデッ ク ス の値を表 してい る。 こ こでは、 予測方式毎に最適な動きべク トルが求める こ とができ る よ う に、 動きべク トル情報 2 1 4 に関わる符号量 (動きべク トル情報 2 1 4 に対応して可変長符号化器 1 1 1 から出力される可変長符号の符号量） と予測誤差絶対値和か ら各イ ンデック ス （参照フ レーム番号と予測パラ メータ の組 み合わせ） の評価値 Dが計算され、 評価値 D を最小とする動 きベク トルが選択される （ステ ップ S 1 0 3 ) 。 この評価値 Dを min— D と 比較 し （ステ ップ S 1 0 4 ) 、 m i n— D よ り も評価値 Dが小さ ければ評価値 Dを m i n _ D と し、 イ ン デ ッ タ ス i を m i n _ i に代入 してお く （ステ ッ プ S 1 0 5 ) 。
次に、 フ レーム内符号化の場合の評価値 D を計算し （ステ ップ S 1 0 6 ) 、 この評価値 D を m i n—D と比較する （ス テ ツプ S 1 0 7 ) 。 こ の比較の結果、 m i n— Dの方が小さ ければモー ド M O D E はフ レーム間符号化と判定し、 ィ ンデ ッ ク ス情報 I N D E Xに m i n— i を代入する （ステ ッ プ S 1 0 8 ) 。 評価値 Dの方が小さ ければ、 モー ド M O D E はフ レーム内符号イヒと判定する （ステ ップ S 1 0 9 ) 。 こ こで、 評価値 Dは同一量子化ステ ップサイ ズでの符号量の推定量と する。
(復号化側について）
次に、 図 1 に示した動画像符号化装置に対応する動画像復 号化装置について説明する。 図 5 に、 本実施形態に係る動画 像複号化装置の構成を示す。 図 1 に示 した構成の動画像符号 化装置から送出され、 伝送系または蓄積系を経て送られてき た符号化データ 3 0 0 は、 入力バ ッ フ ァ 3 0 1 に一度蓄えら れ、 多重化分離器 3 0 2 によ り 1 フ レーム毎にシンタ ク ス に 基づいて分離された後、 可変長復号化器 3 0 3 に入力 される 可変長複号化器 3 0 3 では、 符号化データ 3 0 0 の各シンタ タ ス の可変長符号の復号が行われ、 量子化直交変換係数、 モ ー ド情報 4 1 3 、 動きべク トル情報 4 1 4及びイ ンデ ッ ク ス 情報 4 1 5 が再生される。
再生された情報の う ち、 量子化直交変換係数は逆量子化器 3 0 4 で逆量子化され、 逆直交変換器 3 0 5 で逆直交変換さ れる。 こ こ でモー ド情報 4 1 3 がフ レーム内符号化モー ドを 示 している場合には、 逆直交変換器 3 0 5 から再生画像信号 が出力され、 加算器 3 0 6 を介 して最終的な再生画像信号 3 1 0 と して出力される。
モー ド情報 4 1 3 がフ レーム間符号化モー ドを示している 場合には、 逆直交変換器 3 0 5 から予測誤差信号が出力され さ らにモー ド選択スィ ッチ 3 0 9 がオンと される。 フ レーム メ モ リ /予測画像生成器 3 0 8 から出力される予測画像信号 4 1 2が加算器 3 0 6 で予測誤差信号と加算され、 再生画像 信号 3 1 0 が出力される。 再生画像信号 3 1 0 は、 フ レーム メ モ リ /予測画像作成器 3 0 8 に参照画像信号と して蓄積さ れる。
モー ド情報 4 1 3 、 動きべク ト ル情報 4 1 4及びィ ンデッ タ ス情報 4 1 5 は、 フ レーム メ モ リ /予測画像作成器 3 0 8 に入力される。 モー ド情報 4 1 3 はモー ド選択ス ィ ッ チ 3 0 9 にも入力され、 該スィ ツチ 3 0 9 をフ レ ^ "ム内.符号化モー ドの場合にはオフ 、 フ レーム間符号化モー ドの場合にはオン とする。
フ レーム メ モ リ /予測画像生成器 3 0 8 は、 図 1 に示 した 符号化側のフ レーム メ モ リ /予測画像生成器 1 0 8 と 同様に 予め用意された参照フ レーム番号と予測パラ メ ータの複数の 組み合わせをテーブルと して備えてお り 、 こ のテーブルの中 からイ ンデック ス情報 4 1 5 で示される一つの組み合わせを 選択する。 選択された組み合わせの中の参照フ レーム番号で 示される参照フ レーム の画像信号 （再生画像信号 2 1 0 ) が 選択された組み合わせの中の予測パラメータ に従って線形和 され、 さ らに予測パラ メ ータに従ったオフセ ッ ト を加算する（ これによ り 、 参照画像信号が生成される。 こ の後、 生成され た参照画像信号に対 して動きべク ト ル情報 4 1 4 で示される 動きべク トルを用いて動き補償を行う こ と によ り 、 予測画像 信号 4 1 2 が生成される。
(フ レー ム メ モ リ Z予測画像生成器 3 0 8 について）
図 6 は、 図 5 におけるフ レームメ モ リ Z予測画像作成器 3 0 8 の詳細な構成を示す。 図 6 において、 図 5 中の加算器 3 0 6 から出力される再生画像信号 3 1 0 は、 メ モ リ制御器 4 0 1 によ る制御の下でフ レームメ モ リ セ ッ ト 4 0 2 に格納さ れる。 フ レーム メ モ リ セ ッ ト 4 0 2 は、 再生画像信号 3 1 0 を参照フ レーム と して一時保持するための複数 （ N ) の フ レ ーム メ モ リ F M 1〜 F M Nを有する。
予測パラメ ータ制御器 4 0 3 は、 予め参照フ レーム番号と 予測パラ メータの組み合わせを図 3 に示した と 同様のテープ ノレ と して備えてお り 、 図 5 中の可変長復号化器 3 0 3 からの イ ンデッ クス情報 4 1 5 に基づいて予測画像信号 4 1 2 の生 成に用いる参照フ レームの参照フ レーム番号と予測パラ メ一 タ の組み合わせを選択する。 複数フ レーム動き補償器 4 0 4 は、 予測パラメ ータ制御器 4 0 3 によ り 選択された参照フ レ ーム番号とイ ンデ ッ ク ス情報の組み合わせに従って参照画像 信号を作成し、 こ の参照画像信号に対 して図 5 中の可変長復 号化器 3 0 3 力ゝらの動きべク ト ル情報 4 1 4 で示される動き ベタ トルに従ってブロ ック単位で動き補償を行い、 予測画像 信号 4 1 2 を生成する。
[第 2 の実施形態]
次に、 図 7及び図 8 を用いて本発明の第 2 の実施形態につ いて説明する。 本実施形態における動画像符号化装置及び動 画像複号化装置の全体的な構成は、 第 1 の実施形態と ほぼ同 様であるため、 第 1 の実施形態と の相違点のみを説明する。
本実施形態では、 マク ロブ口 ッ ク単位のモー ド情報によつ て複数の参照フ レーム番号が指定でき る方式の予測パラ メ一 タの表し方の例が記載されている。 参照フ レーム番号はマク ロブロ ッ ク毎のモー ド情報によって判明される。 従って、 第 1 の実施形態のよ う に参照フ レーム番号と予測パラメ ータの 組み合わせのテーブルではな く 、 図 7及び図 8 に示される よ う に予測パラ メ ータの組み合わせのテーブルが用いられ、 ィ ンデッタ ス情報は参照フ レーム番号を指定せず、 予測パラメ ータ の組み合わせのみが指定される。
図 7 に示すテーブルは、 参照フ レーム数が 1 つの場合の予 測パラメ ータの組み合わせ例を示している。 予測パラ メ ータ と しては、 輝度信号 （ Y ) 及び色差信号 （ C b , C r ) 毎に (参照フ レーム数 + 1 ) 個である 2個のパラ メ ータ （ 1 個の 重み係数と 1 個のオフセ ッ ト） が指定される。
図 8 に示すテーブルは、 参照フ レーム数が 2つの場合の予 測パラメ ータの組み合わせ例を示 している。 この場合、 予測 パラ メータ と しては、 輝度信号 （ Y ) 及び色差信号 （ C b ， C r ) 毎に、 （参照フ レーム数 + 1 ) 個である 3個のノ、。ラメ ータ （ 2個の重み係数と 1 個のオフセ ッ ト） が指定される。 こ のテーブルは、 第 1 の実施形態と 同様に符号化側及び復号 化側に用意される。
[第 3 の実施形態]
図 9及び図 1 0 を用いて本発明の第 3 の実施形態について 説明する。 本実施形態における動画像符号化装置及び復号化 装置の全体的な構成は、 第 1 の実施形態と ほぼ同様であるた め、 以下では第 1 及び第 2 の実施形態との相違点のみを説明 する。
第 1 及び第 2 の実施形態では、 画像をフ レーム単位で管理 する例について説明 してきたが、 本実施形態においてはピク チヤ と呼ばれる画像単位で画像が管理されている。 入力画像 信号と して、 プロ グレッシブ信号とイ ンタ レース信号の両方 が存在する場合、 符号化を行う画像の単位はフ レーム と は限 らない。 これを考慮して、 こ こでい ぅ ピクチャ と は （ a ) プ ログレ ツシブ信号の 1 フ レームの画像、 ( b ) イ ンタ レース 信号の _ 2 フ ィ ^"ノレ ドをマージして生成 した - 1 フ レームの画像 及び （ c ) イ ンタ レース信号の う ちの 1 フィ ール ドの画像の いずれをも指すこ と とする。
符号化対象画像が （ a ) または （ b ) のよ う なフ レーム構 造の画像である場合には、 動き補償予測で用い られる参照画 像についても、 参照画像である符号化済み画像がフ レーム構 造かフ ィ ール ド構造かに関わらずフ レーム と して管理され、 参照画像番号が割 り 当て られる。 同様に、 符号化対象画像が ( c ) のよ う なフ ィ ール ド構造の画像である場合には、 動き 補償予測で用い られる参照画像についても、 参照画像である 符号化済み画像がフ レーム構造かフ ィ ール ド構造かに関わら ずフ ィ ール ドと して管理され、 参照画像番号が割 り 当て られ る。
以下の数式 （ 4 ) ( 5 ) ( 6 ) は、 予測パラ メ ータ制御器 2 0 3 で用意されている参照画像番号と予測パラ メ ータの予 測式の例を示 している。 こ こで示す例は、 1 つの参照画像 (ピクチャ） 信号を用いて動き補償予測によ り 予測画像信号 を作成する予測式である。
Y = clip (ID /) x RY ( ) + 2LY~1)» Ly + D2(i)) (4)
Cb (μ, () x (Rcb ( )-128)+2L-1)» Lc + E2 (i) + 128) (5)
Cr = clip (( J (Z) X (RCr (/) -128 )+ 2LC一1 )» Lc + F2 ( ) + 128) (6) こ こで、 Yは輝度.信号の予測画像信号、 C b ， C r は二つ の色差信号の予測画像信号、 R Y(i)， R cb(i), R Cr (りはイ ン デッ ク ス i の参照画像信号の う ちの輝度信号及ぴ二つの色差 信号の画素値をそれぞれ表している。 D ^i), D 2(りは、 それ ぞれイ ンデック ス i の輝度信号の予測係数及びオフセ ッ ト を 示 している。 E !(1), E 2(りは、 それぞれイ ンデック ス i の色 差信号 C b の予測係数及びオフセ ッ ト を示 している。 F i i): F 2(i)はそれぞれイ ンデッ ク ス i の色差信号 C r の予測係数 及びオフセ ッ ト を示 している。 イ ンデ ッ ク ス i は、 0 力、 ら (最大参照画像枚数一 1 ) の値を示し、 符号化対象プロ ック 毎 （例えば、 マク ロ ブロ ック毎） に符号化されて動画像復号 化装置に伝送される。
予測パラ メ ータ D り， D 2(i), E i (り， E 2(i), F !(i), F 2(i)は、 予め動画像符号化装置と復号化装置間で決め られた ：、 あるいはフ レー ム、 フ ィ ール ド及びス ラ イ ス といった予 め決め られた符号化の単位で表され、 符号化データ と共に符 号化されて動画像符号化装置から復号化装置へ伝送される。 これによ り 、 それらは両装置で共有される。
数式 （ 4 ) ( 5 ) ( 6 ) は、 参照画像信号に乗算する予測 係数の分母を 2 のべき乗、 すなわち 2 ， 4 ， 8 ， 1 6 , …の よ う に選定する こ と によって割 り 算を避け、 算術シフ ト によ つて計算でき る予測式と されている。 これによつて、 割 り算 によ る計算コ ス トの増大を避ける こ と ができ る。
すなわち、 数式 （ 4 ) ( 5 ) ( 6 ) における > >は、 a > > b とおいたと きに、 整数 a を右に b ビ ッ ト算術シフ トする 演算子を示している。 関数 clip は、 （ ）内の値を 0 よ り も小 さいと き には 0 と し、 2 5 5 よ り 大きいと きには 2 5 5 にす る ク リ ッ ピング関数を示す。
こ こ で、 L Y は輝度信号のシフ ト量であ り 、 L c は色差信 号のシフ ト量である。 これらのシフ ト量 L Y ， L c は、 予め 動画像符号化装置と復号化装置と で決め られた値を用いる。 これらのシフ ト量 L Y ， L c は、 動画像符号化装置において フ レーム、 フィ ール ドあるレヽはス ライ スのよ う な予め決めら れた符号化単位でテーブル及び符号化データ と共に符号化さ れ、 動画像複号化装置へ伝送される。 これによ り 、 これらの シフ ト 量 L Y , L cは両装置で共有される。
本実施形態では、 図 2 中の予測パラ メ ータ制御器 2 0 3 に おいて、 図 9及び図 1 0 で示される よ う な参照画像番号と予 測パラ メ ータ と の組み合わせのテーブルが用意される。 図 9 及ぴ図 1 0 において、 イ ンデッ ク ス i はブロ ック 毎に選択し 得る予測画像に対応 している。 こ の例では、 イ ンデックス i の 0 〜 3 に対応 して 4種類の予測画像が存在する。 参照画像 番号は、 言い換えれば参照画像と して用い られる局部復号画 像の番号である。
F l ag は、 イ ンデ ッ ク ス i が示す参照画像番号に予測パラ メ ータ を使った予測式を適用するか否かを示すフ ラ グである , Fl ag 力 S " 0 " な ら ば、 予測パラ メ ータ を用いないでイ ンデ ッ ク ス i が示す参照画像番号の局部復号画像を用いて動き補 償予測が行われる。 F l ag 力 S " 1 " な ら ば、 イ ンデ ッ ク ス i が示す参照画像番号の局部復号画像と予測パラ メ ータ と を用 いて、 数式 （.4 ) . ( 5 ) ( 6 ) に従って予測画像を作成して 動き補償予測が行われる。 こ の F l ag の情報も、 予め動画像 符号化装置 と復号化装置とで決め られた値を用いるか、 動画 像符号化装置においてフ レーム、 フ ィ ール ドあるいはス ライ スのよ う な予め決め られた符号化単位でテーブル及び符号化 データ と共に符号化され、 動画像複号化装置へ伝送される。 これによ り 、 こ の F l agの情報も両装置で共有される。
これらの例では、 参照画像番号 1 0 5 に関 してイ ンデック ス i = 0 の場合は、 予測パラメ ータ を用いて予測画像を作成 し、 i = 1 の場合は予測パラメ ータ を用いずに動き捕償予測 を行っている。 このよ う に、 同 じ参照画像番号に対して、 複 数の予測方式が存在しても よい。
図 9 に示すテーブルは、 数式 （ 4 ) ( 5 ) ( 6 ) に対応し て輝度信号と 二つの色差信号に割り 当て られた予測パラ メ一 タ 131 (り， D 2(i), E i), E 2(i), F i(i)， F 2(りを有する。 一 方、 図 1 0 は輝度信号のみに予測パラ メ ータが割 り 当て られ ているテーブルの例を示している。 一般に、 色差信号の符号 量は輝度信号の符号量と比べて多く ない。 そこで、 予測画像 信号を作成する際の計算量削減とテーブルの伝送符号量削減 のために、 図 1 0 のよ う に色差信号に対する予測パラ メ ータ を削除して、 輝度信号のみに予測パラ メータ を割 り 当てたテ 一ブルを用意する。 このと き、 予測式には数式 （ 4 ) のみを 用いる。
以下の数式 （ 7 ) 〜 （ 1 2 ) は、 複数 （この例では 2 つ） の参照画像を予測に用いる場合の予測式の一例である。
Pr 0) = (A (0 x RY (0 + 2 -1 )» LY + D2 ( (7)
PCb (0 = (^( X (RCb ( -128)+ 2L^)» Lc + E2(i) + 128 (8)
PCr (0 = ( O (RCr (0 -1 8 )+ 2ic"1)» Lc + F2(i) + 128 (9)
Y = clip((PY(i)+PY(j)+l)» 1) (10)
Cb = clip ((Pcb (/ )+ Pcb (ゾ)+ 1) » 1) (11) Cr = clip((PCr(i)+PCr(j)+i)» l) (12) 予測パ ラ メ ータ D ）， D 2(i)， E !(i), E 2(i), F i (り， F 2(i), LY, Lc 、 及び Flag の情報は、 予め動画像符号化装置 と複号化装置間で決め られた値、 あるいはフ レーム、 フ ィ ー ル ド及びス ラ イ ス と いった予め決め られた符号化の単位であ り 、 符号化データ と共に符号化されて動画像符号化装置から 復号化装置へ伝送される こ と によ り 、 両装置で共有される。
複号化対象画像がフ レーム構造の画像である場合には、 動 き補償予測で用いられる参照画像も、 参照画像である復号化 済み画像がフ レーム構造かフ ィ ール ド構造かに関わらずフ レ ーム と して管理され、 参照画像番号が割り 当て られる。 同様 に、 プロ グラム対象画像がフ ィ ール ド構造の画像である場合 には、 動き補償予測で用いられる参照画像も、 参照画像であ る複号化済み画像がフ レーム構造かフ ィ ール ド構造かに関わ らずフィ ール ドと して管理され、 参照画像番号が割り 当て ら れる。
(ィ ンデッ タ ス情報のシンタ ク スについて）
図 1 1 は、 各プロ ック においてイ ンデック ス情報を符号ィ匕 する場合のシシタタ ス の例を示す。 まず、 各ブロ ック に対し てモー ド情報 M O D Eが存在する。 モー ド情報 M O D Eに応 じて、 イ ンデッ クス i の値を示すイ ンデック ス情報 I D i と イ ンデッ ク ス j の値を示すイ ンデック ス情報 I D j を符号化 するか否かが決定される。 符号化されたイ ンデ ッ ク ス情報の 後に、 各ブ ロ ッ ク の動きベク ト ル情報と して 、 イ ンデ ッ ク ス i の動き補償予測のための動きべク トル情報 M V i およぴィ ンデッタ ス j の動き捕償予測のための動きべク トル情報 M V j の符号化情報が付帯される。
(符号化ビ ッ トス ト リ ーム のデータ構造について）
図 1 2 は、 1 枚の参照画像を使って予測画像を作成する場 合のブロ ッ ク毎の具体的な符号化ビッ ト ス ト リ ームの例を示 している。 モー ド情報 M O D Eに続いてィ ンデッタス情報 I D i が配置され、 その後に動きべク トル情報 M V i が配置さ れる。 動きベク トル情報 M V i は、 通常、 2 次元のベク トル 情報であるが、 モー ド情報によって示された、 ブロ ック 内部 の動き補償方法によっては、 更に複数の 2次元べク トルが送 られる場合もある。
図 1 3 は、 2枚の参照画像を使って予測画像を作成する場 合のブロ ッ ク毎の具体的な符号化ビッ ト ス ト リ ームの例を示 す。 モー ド情報 M O D Eに続いてイ ンデック ス情報 I D i 、 イ ンデック ス情報- I D j が配置され、 その後に動きベク トル 情報 M V i 、 動きべク ト ル情報 M V j が配置される。 動きべ ク ト ル情報 M V i 及び動きべク ト ル情報 j は、 通常、 2 次元 のベク トル情報であるが、 モー ド情報によ って示された、 ブ 口 ッ ク 内部の動き補償方法によっては、 更に複数の 2 次元べ ク トルが送られる場合もある。
なお、 上述 したシンタ ッ ク ス及びビ ッ ト ス ト リ ーム の構造 は、 全ての実施形態について同様の適用でき る。
[第 4 の実施形態]
次に、 図 1 4及び図 1 5 を用いて本発明の第 4 の実施形態 について説明する。 本実施形態における動画像符号化装置及 び動画像復号化装置の全体的な構成は、 第 1 の実施形態と ほ ぼ同様であるため、 第 1 、 第 2及び第 3 の実施形態と の相違 点のみを説明する。 第 3 の実施形態では、 フ レー ム単位の符 号化と フ ィ ール ド単位の符号化と の切 り替えを画像 （ピクチ ャ） 毎に行っていたが、 第 4 の実施形態ではマク ロブロ ック 毎にフ レーム単位の符号化と フィ ール ド単位の符号化と を切 り 替える。
マク ロ ブロ ック毎にフ レーム単位の符号化と フ ィ ール ド単 位の符号化と を切 り 替える と、 同一画像内でもマク ロプロ ッ クがフ レーム単位で符号化される場合と フ ィ ール ド単位で符 号化される場合とで、 同一の参照画像番号が異なる画像を指 すこ と になる。 そのため、 第 3 の実施形態で用いた図 9 及び 図 1 0のテーブルでは、 適切な予測画像信号を作成できない 可能性がある。
こ の点を解決するため、 本実施形態では図 2 中の予測パラ メ ータ制御器 2 0 3 において、 図 1 4及び図 1 5 で示される よ う な参照画像番号と予測パラ メ ータの組み合わせテーブル が用意される。 マク ロ プロ ック がフ ィ ール ドで符号化される 場合には、 図 1 4及び図 1 5 のテーブルに示される よ う に、 当該マク ロブ口 ックがフ レーム単位で符号化される場合に使 用される参照画像番号 （参照フ レーム イ ンデ ッ ク ス番号） に 対応する予測パラメ ータ と 同 じ予測パラメ ータ を用いる もの とする。
図 1 4 は、 当該マク ロブ口 ック がフ ィ ール ド単位で符号化 される場合で、 かつ符号化対象画像が ト ップフ ィ ール ドの場 合に使用 されるテーブルを示す。 フ ィ ール ドイ ンデ ッ ク ス の 列の上段の行は ト ップフ ィ ール ドに対応 し、 下段の行はボ ト ムフ ィ ール ドに対応 している。 図 1 4 に示される よ う に、 フ レームイ ンデ ッ ク ス j と フ ィ ーノレ ドイ ンデッ ク ス k と の関係 は、 ト ッ プフ ィ ーノレ ドでは k = 2 j 、 ボ ト ムフ ィ ール ドでは k = 2 j + 1 と なる。 参照フ レーム番号 m と参照フ ィ ール ド 番号 n と の関係は、 ト ップフ ィ ール ドでは n = 2 m、 ボ ト ム フ ィ ーノレ ドでは n = 2 m + 1 と なる。
図 1 5 は、 当該マク ロ ブロ ッ ク がフ ィ ール ド単位で符号化 される場合で、 かつ符号化対象がボ ト ム フ ィ ール ドのテープ ルを示 している。 図 1 4 のテーブルと 同様に、 フ ィ ール ドィ ンデッ タ スの列の上段の行は ト ッ プフ ィ ール ドに対応 し、 下 段の行はボ ト ムフ ィ ール ドに対応 してレヽる。 図 1 5 のテープ ノレでは、 フ レームイ ンデッ ク ス j と フ ィ ーノレ ドイ ンデッ ク ス k と の関係は、 ト ツプフ ィ ール ドでは k = 2 j + 1 、 ボ ト ム フ ィ ーノレ ドでは k = 2 j と なる。 この よ う にする こ と で、 同 位相のポ ト ム フ ィ ール ドに対 して、 フ ィ ーノレ ドィ ンデ ッ ク ス k と して小さ な値が割 り 当て られる。 参照フ レーム番号 mと 参照フ ィ ール ド番号 n の関係は、 図 1 4 のテーブルと 同 じで ある。
当該マク ロ ブ口 ッ ク ブ口 ッ ク がフ ィ ール ド単位で符号化さ れる場合、 図 1 4及び図 1 5 に示 したテーブルを用いて、 フ レームイ ンデ ッ ク ス と フ ィ ーノレ ドイ ンデッ ク スがイ ンデッ ク ス情報と して符号化される。 一方、 当該マク ロ ブロ ッ ク がフ レーム単位で符号化される場合には、 イ ンデ ッ ク ス情報と し ては図 1 4 と 図 1 5 のテーブルに共通のフ レームイ ンデッ ク スのみがィ ンデッ タ ス符号化される。
本実施形態においては、 1 つのテーブルでフ レーム と フィ 一ル ドの予測パラ メ ータの割 り 当てを行ったが、 1 つの画像 またはス ラ イ スで、 フ レーム用のテーブルと フ ィ ール ド用の テーブルを別々 に用意してもかまわない。
さ らに、 上述の各実施形態においては、 ブロ ック単位の直 交変換を使った動画像符号化 Z複号化方式の例で説明 したが . 例えばウェーブレ ツ ト変換 (w av e l et tran s fo r mat i o n)の よ う な 他の変換手法を用いた場合にも、 上記実施形態で説明 した本 発明の手法を同様に適用する こ と ができ る。
本発明に係る動画像符号化及び複号化の処理は、 ハー ドウ エア （装置） と して実現しても よい し、 コ ン ピュータ を用い てソフ ト ウ エアによ り 実行しても よい。 一部の処理をハー ド ウェアで実現し、 他の.処理をソ フ ト ウエアによ り 行っても よ. い。 従って、 本発明による と 上述 した動画像符号化または復 号化処理をコ ン ピュータ に行わせるためのプロ グラムあるい は該プログラムを格納 した記憶媒体を提供する こ とが可能で ある。
産業上の利用可能性
以上説明 したよ う に、 本発明にかかる動画像符号化/復号 化方法及び装置は、 特にフエ一 ド画像やディ ゾルブ画像のよ う な時間的に輝度が変化する動画像を符号化および復号化す る画像処理分野に適している。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 少な く と も 1 つの参照画像を表す参照画像信号、 及 び入力動画像信号と該参照画像信号と の間の動きべク トルを 用いて該入力動画像信号を動き補償予測符号化する動画像符 号化方法であって、
前記参照画像に対して予め決め られた少なく と も一つの参 照画像番号と予測パラメ ータ と の複数の組合せの中から、 前 記入力動画像信号のブロ ック毎に一つの組み合わせを選択す る ステ ッ プと 、
選択された組み合わせの参照画像番号と予測パラメ ータに 従って予測画像信号を生成するステ ップと 、
前記入力動画像信号と前記予測画像信号と の誤差を表す予 測誤差信号を生成するステ ッ プと 、
前記予測誤差信号、 前記動きべク トルの情報及び前記選択 された組み合わせを示すイ ンデ ッ ク ス情報を符号化する ステ ップと を具備する動画像符号化方法。 -
2 . 前記予測パラ メ ータ は重み係数とオフセ ッ ト の情報 を含み、 前記予測画像信号を生成するステ ップは、 前記選択 された組み合わせに含まれる参照画像番号で示される参照画 像信号について該重み係数に従って線形和を計算 した後、 該 オフセ ッ ト を加算する処理を含む請求項 1 記載の動画像符号 化方法。
3 . 参照画像、 及び入力動画像信号と該参照画像との間 の動きべク トルを用いて該入力動画像信号を動き補償予測符 号化する動画像符号化方法であって、 予め用意された予測パラ メータの複数の組合せの中から、 前記入力動画像信号のブロ ック毎に一つの組み合わせを選択 するステ ップと、
少なく と も 1 つの参照画像に設定された少な く と も 1 つの 参照画像番号を指定するステ ップと、
指定された参照画像番号の参照画像と選択された組み合わ せの予測パラメ ータに従って予測画像信号を生成する ステ ツ プと、
前記入力動画像信号と前記予測画像信号と の誤差を表す予 測誤差信号を生成する ステ ップと、
前記予測誤差信号、 前記動きべク トルの情報、 前記指定さ れた参照画像番号及び前記選択された組み合わせを示すイ ン デッタ ス情報を符号化するステ ッ プと を具備する動画像符号 化方法。
4 . 前記予測パラ メータは重み係数とオフセッ ト の情報 を含み、 前記予測画像信号を生成するステ ップは、 該重み係 数に従って前記指定された参照画像番号の参照画像信号の線 形和を計算 し、 この線形和 と該オフセ ッ ト を加算する処理を 含む請求項 3記載の動画像符号化方法。
5 . 前記重み係数は、 分母が 2 のべき乗である請求項 2 または 4記載の動画像符号化方法。
6 . 前記入力動画像信号は輝度信号と二つの色差信号を 有し、 前記予測パラ メ ータ は該輝度信号及び二つの色差信号 毎に用意される請求項 1 乃至 4 のいずれか 1 項に記載の動画 像符号化方法。
7 . 前記入力動画像信号はプログレッ シブ信号のフ レー ム単位に入力される画像信号またはィ ンタ レース信号の 2 フ ィ ール ドをマージしたフ レーム単位に入力 される画像信号で あ り 、 前記参照画像信号はフ レーム単位の画像信号である請 求項 1 または 3 に記載の動画像符号化方法。
8 . 前記入力動画像信号はイ ンタ レース信号のフ ィ ール ド単位に入力される画像信号であ り 、 前記参照画像信号はフ ィ ール ド単位の画像信号である請求項 1 または 3 に記載の動 画像符号化方法。
9 . 前記入力動画像信号はプロ グレッシブ信号のフ レー ム単位に入力される画像信号、 イ ンタ レース信号の 2 フ ィ ー ル ドをマージしたフ レーム単位に入力 される画像信号及びィ ンタ レース信号のフ ィ ール ド単位で入力される画像信号が混 在した信号であ り 、 前記入力動画像信号が前記フ レーム単位 で入力される画像信号の場合は、 前記参照画像信号はフ レー ム単位の画像信号であ り .、 前記入力動画像信号が前記フ ィ ー ル ド単位で入力される画像信号の場合は、 前記参照画像信号 はフィ ール ド単位の画像信号である請求項 1 または 3 記載の 動画像符号化方法。
1 0 . 動画像信号に対する予測画像信号の誤差を表す予測 誤差信号、 動きべク ト ル情報、 及び少なく と も一つの参照画 像番号と予測パラ メ ータ と の組み合わせを示すィ ンデッ ク ス 情報を含む符号化データ を復号化する ス テ ッ プ と 、
復号化されたィ ンデッタ ス情報によ り示される組み合わせ の参照画像番号と予測パラ メ ータ に従って予測画像信号を生 成するステ ップと 、
前記予測誤差信号及び予測画像信号を用いて再生動画像信 号を生成するステ ッ プと を具備する動画像複号化方法。
1 1 . 前記予測パラ メ ータは重み係数とオフセ ッ トの情報 を含み、 前記予測画像信号を生成するステ ッ プは、 前記復号 化されたイ ンデック ス情報に含まれる参照画像番号で示され る参照画像信号について該イ ンデックス情報に含まれる該重 み係数に従って線形和を計算 した後、 該ィ ンデッタ ス情報に 含まれるオフセ ッ ト を加算する処理を含む請求項 1 0記載の 動画像複号化方法。
1 2 . 動画像信号に対する予測画像信号の誤差を表す予測 誤差信号、 動きべク トル情報、 及び指定された参照画像番号 と予測パラメ ータ と の組み合わせを示すイ ンデッ クス情報を 含む符号化データを復号化するステ ップと 、
複号化された参照画像番号及び復号化されたィ ンデッ ク ス 情報によ り 示される組み合わせの予測パラ メ ータ .に従って予 測画像信号を生成するステ ップと、
前記予測誤差信号及び予測画像信号を用いて再生動画像信 号を生成するステ ップと を具備する動画像復号化方法。
1 3 . 前記予測パラ メ ータは重み係数とオフセ ッ ト の情報 を含み、 前記予測画像信号を生成するステ ップは、 復号化さ れた参照画像番号で示される参照画像信号について、 復号化 されたィ ンデッ ク ス情報に含まれる該重み係数に従って線形 和を計算 した後、 該イ ンデ ッ ク ス情報に含まれるオフセ ッ ト を加算する処理を含む請求項 1 2記載の動画像複号化方法。
1 4 . 前記重み係数は、 分母が 2 のべき乗である請求項 1 0 または 1 2記載の動画像復号化方法。
1 5 . 前記動画像信号はプログレッシブ信号のフ レーム単 位の画像信号またはイ ンタ レース信号の 2 フ ィ ール ドをマー ジしたフ レーム単位の画像信号であ り 、 前記参照画像番号は フ レーム単位の参照画像信号の番号を示す請求項 1 0 または 1 2 に記載の動画像複号化方法。
1 6 . 前記動画像信号はイ ンタ レース信号のフ ィ ール ド単 位に入力される画像信号であ り 、 前記参照画像番号はフ ィ ー ル ド単位の参照画像信号の番号を示す請求項 1 0 または 1 2 に記載の動画像複号化方法。
1 7 . 前記動画像信号はプロ グレッシブ信号のフ レーム単 位の画像信号、 イ ンタ レース信号の 2 フィ ール ドをマージし た フ レーム単位の画像信号及びィ ンタ レース信号のフ ィ ール ド単位の画像信号が混在した信号であ り 、 前記動画像信号が 前記-フ レーム単位'の画像信号の場合は、 前記参照画像番号は フ レーム単位の参照画像信号の番号を示し、 前記動画像信号 が前記フィ ール ド単位の画像信号の場合は、 前記参照画像番 号はフィ ール ド単位の参照画像信号を示す請求項 1 0 または 1 2 に記載の動画像複号化方法。
1 8 . 参照画像及び入力動画像信号と該参照画像と の間の 動きべク ト ルを用いて入力動画像信号を動き補償予測符号化 する動画像符号化装置であって、
前記参照画像に対して予め決め られた少な く と も一つの参 照画像番号と予測パラ メ ータ との複数の組合せの中から、 前 記入力動画像信号のプロ ック毎に一つの組み合わせを選択す る手段と 、
選択された組み合わせの参照画像番号と予測パラメ ータに 従って予測画像信号を生成する手段と、
前記入力動画像信号と前記予測画像信号と の誤差を表す予 測誤差信号を生成する手段と、
前記予測誤差信号、 前記動きべク トルの情報及び前記選択 された組み合わせを示すィ ンデッタ ス情報を符号化する手段 と を具備する動画像符号化装置。
1 9 . 参照画像及び入力動画像信号と該参照画像と の間の 動きべク トルを用いて入力動画像信号を動き補償予測符号化 する動画像符号化装置であって、
予め用意された予測パラ メ ータ と の複数の組合せの中から 前記入力動画像信号のブロ ック毎に一つの組み合わせを選択 する手段と 、
少な-.く と-も 1 .つの参照画像に設定された少なぐと も 1. つの 参照画像番号を指定する手段と、
指定された参照画像番号の参照画像と選択された組み合わ せの予測パラメ ータ に従って予測画像信号を生成する手段と 前記入力動画像信号と前記予測画像信号と の誤差を表す予 測誤差信号を生成する手段と、
前記予測誤差信号、 前記動きべク トルの情報、 前記指定さ れた参照画像番号及び前記選択された組み合わせを示すイ ン デッ ク ス情報を符号化する手段と を具備する動画像符号化装
2 0 . 動画像信号に対する予測画像信号の誤差を表す予測 誤差信号、 動きベク ト ル情報、 及び少なく と も一つの参照画 像番号と予測パラ メ ータ と の組み合わせを示すィ ンデッ タ ス 情報を含む符号化データを複号化する手段と 、
複号化されたィ ンデッタ ス情報によ り示される組み合わせ の参照画像番号と予測パラ メ ータ に従って予測画像信号を生 成する手段と 、
前記予測誤差信号及び予測画像信号を用いて再生動画像信 号を生成する手段と を具備する動画像復号化装置。
2 1 . 動画像信号に対する予測画像信号の誤差を表す予測 誤差信号、 動きべク ト ル情報、 及び指定された参照画像番号 と予測パラ メ ータ との組み合わせを示すィ ンデッ タ ス情報を 含む符号化データ を復号化する手段と、
復号化された参照画像番号及び復号化されたィ ンデッ タ ス 情報によ り 示される組み合わせの予測パラ メ ータ に従って予 測画像信.号を生成する手段と、
前記予測誤差信号及び予測画像信号を用いて再生動画像信 号を生成する手段と を具備する動画像復号化装置。
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