JPH0340556B2 - - Google Patents
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- JPH0340556B2 JPH0340556B2 JP55126125A JP12612580A JPH0340556B2 JP H0340556 B2 JPH0340556 B2 JP H0340556B2 JP 55126125 A JP55126125 A JP 55126125A JP 12612580 A JP12612580 A JP 12612580A JP H0340556 B2 JPH0340556 B2 JP H0340556B2
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は画像信号の予測符号化装置に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a predictive coding device for image signals.
予測符号化方式は本来伝えるべき入力信号と予
測値との差を伝送することにより伝送情報量を低
減するという動作原理に基いて開発された方式で
ある。テレビジヨン等の画像信号伝送方式におい
て、たとえば、フレーム間符号化では、静止画、
あるいはほとんど動きを含まない準静止画に対し
て大きな振幅をもつ予測誤差の発生頻度が低くな
るために、発生する情報量が少なく、動きを多く
含む画像に対しては発生情報量は増加する。すな
わち、動きが少ない程符号化能率がよい。そこ
で、動きが含まれている場合にも能率を高める試
みはこれまでにもなされてきた。すなわち、テレ
ビジヨン信号に含まれる動きは平行移動によると
見なされる場合が多いので、フレーム間における
被写体の位置の変化量を考慮したフレーム間予測
を行なうことにより動画に対しても高い符号化能
率を実現しようとするものである。 The predictive coding method is a method developed based on the operating principle of reducing the amount of transmitted information by transmitting the difference between the input signal that should originally be transmitted and the predicted value. In image signal transmission systems such as television, for example, in interframe coding, still images,
Alternatively, prediction errors with large amplitudes occur less frequently for quasi-still images that contain little movement, so the amount of generated information is small, and the amount of generated information increases for images that include a lot of movement. In other words, the less motion there is, the better the encoding efficiency is. Therefore, attempts have been made to improve efficiency even when motion is involved. In other words, since motion included in television signals is often considered to be due to parallel movement, high coding efficiency can be achieved even for moving images by performing interframe prediction that takes into account the amount of change in the position of the subject between frames. This is what we are trying to achieve.
第1図に示すように、t=T0なる時刻に座標
(x0、y0)付近にあつた図形が1フレーム時間
(τ)後には(x1、y1)に移動したとする。この
とき、通常のフレーム間予測符号化においては1
フレーム前の画素を予測信号として用いることよ
り、t=t0+τにおける(x0、y0)付近の画素の
予測にはt=t0における(x0、y0)付近の画素が
用いられる。したがつて、第1図から明らかなよ
うに、t=t0+τでは差分値(予測誤差)で零で
ないものは(x0、y0)と(x1、y1)の両地点の付
近に発生する。ここで、もし何らかの方法で
(x0、y0)から(x1、y1)への図形の変位量を検
出できたとすると、t=t0での(x0、y0)近傍の
図形を用いてt=t0+τにおける(x1、y1)近傍
の図形を予測でき、発生情報量が大巾に減少す
る。これがいわゆる「動き補償」の原理である。
つまりt=t0+τにおける(x1、y1)近傍の図形
に対する最適な予測点はt=t0での(x0、y0)近
傍にあることになる。この最適な予測点を時間あ
るいは空間座標を用いた関数で表現する時、これ
を最適予測関数と呼ぶことにする。通常、この最
適予測関数の判定は複数個の画素からなるブロツ
ク単位に行なわれ、検出された最適予測関数によ
り予測符号化し、予測誤差信号とともに最適予測
関数を示す信号が伝送される。 As shown in FIG. 1, it is assumed that a figure located near the coordinates (x 0 , y 0 ) at time t=T 0 moves to (x 1 , y 1 ) after one frame time (τ). At this time, in normal interframe predictive coding, 1
By using the previous frame as a prediction signal, pixels near (x 0 , y 0 ) at t=t 0 are used to predict pixels near (x 0 , y 0 ) at t=t 0 +τ. . Therefore, as is clear from Figure 1, at t = t 0 + τ, the difference value (prediction error) that is not zero is near both points (x 0 , y 0 ) and (x 1 , y 1 ). occurs in Here, if we can somehow detect the amount of displacement of the figure from (x 0 , y 0 ) to (x 1 , y 1 ), then the figure near (x 0 , y 0 ) at t=t 0 The figure in the vicinity of (x 1 , y 1 ) at t=t 0 +τ can be predicted using , and the amount of generated information is greatly reduced. This is the principle of so-called "motion compensation."
In other words, the optimal prediction point for a figure near (x 1 , y 1 ) at t=t 0 +τ is near (x 0 , y 0 ) at t=t 0 . When this optimal prediction point is expressed by a function using time or space coordinates, this is called an optimal prediction function. Usually, this determination of the optimal prediction function is carried out in units of blocks consisting of a plurality of pixels, predictive coding is performed using the detected optimal prediction function, and a signal indicating the optimal prediction function is transmitted together with a prediction error signal.
この最適予測関数を判定する方法としては、た
とえばブロツク単位に補償しようとする速度に対
応する範囲全てについてしらみつぶしにかつ限ら
れた時間内に判定を行なうために、並列に予測誤
差量(以下の説明では予測誤差電力を例にとる)
の計算を実行する方法がある。しかし、この方法
は、それを実現する回路規模が非常に大きく、か
つ複雑なものとなり、このために実際のハードウ
エアにて実現することはほとんど不可能と言える
状態にあつた。 As a method for determining this optimal prediction function, for example, in order to make a determination exhaustively and within a limited time for the entire range corresponding to the speed to be compensated for in block units, the prediction error amount (the following The explanation uses prediction error power as an example)
There is a way to perform the calculation. However, this method requires a very large and complicated circuit, making it almost impossible to implement it using actual hardware.
本発明の目的は、上記の問題を解決し、ハード
ウエアが小型に簡易化され、かつ高速に画像信号
を予測符号化することのできる高能率の予測符号
化装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and provide a highly efficient predictive encoding device that has simplified hardware and is capable of predictively encoding an image signal at high speed.
本発明による画像信号の予測符号化装置は、時
系列として入力される画像信号から複数の走査線
間にまたがるM個(Mは2以上の整数)の画素か
らなる2次元ブロツクを構成せしめ、入力の時系
列とは異なる順序で画像信号を出力する走査変換
手段と、該走査変換手段の出力画像信号について
局部復号化された画像信号を用いて複数個の予測
関数の各々に対する前記2次元ブロツク当りの予
測誤差量を高々M個の演算手段の繰り返し使用に
より比較する手段と、該比較手段において予測誤
差量が小さいと判定された最適予測関数に従つて
前記2次元ブロツクに対する予測信号を発生する
手段と、該予測信号発生手段の出力と前記走査変
換手段の出力とをうけて予測誤差信号を発生する
手段と、前記予測信号発生手段の出力と前記予測
誤差信号発生手段の出力とをうけて局部復号化さ
れた画像信号を発生し、前記比較手段および前記
予測信号発生手段へ供給する局部復号化手段と、
少なくとも前記比較手段から得られる最適予測関
数を表わす信号と前記予測誤差信号発生手段から
得られる予測誤差信号とを圧縮符号化する符号変
換手段とを具備したことを特徴とする。 The image signal predictive encoding device according to the present invention constructs a two-dimensional block consisting of M pixels (M is an integer of 2 or more) extending between a plurality of scanning lines from an image signal input as a time series, and scan conversion means for outputting image signals in an order different from the time series of the scan conversion means; means for comparing the amount of prediction error of the two-dimensional block by repeatedly using at most M calculation means, and means for generating a prediction signal for the two-dimensional block in accordance with the optimal prediction function for which the amount of prediction error is determined to be small by the comparison means. a means for generating a prediction error signal upon receiving the output of the prediction signal generation means and the output of the scan conversion means; and a means for generating a prediction error signal upon receiving the output of the prediction signal generation means and the output of the prediction error signal generation means; local decoding means for generating a decoded image signal and supplying it to the comparison means and the prediction signal generation means;
The present invention is characterized by comprising code conversion means for compressing and encoding at least a signal representing the optimal prediction function obtained from the comparison means and a prediction error signal obtained from the prediction error signal generation means.
ここで、本発明の生れるに至つた根拠ならびに
その特長について簡単に述べる。まず、補償の対
象とする動きの速さを水平走査線(ライン)方向
(x方向)に±m画素/フレーム、水平走査線に
直角な方向(y方向)に±nライン/フレームと
する。この場合、動きの速さと方向を表わす量
(動ベクトル)はx方向に(2m+1)種、y方向
に(2n+1)種の計N=(2m+1)×(2n+1)種
ある。この動ベクトルの数だけ予測関数を用意す
れば良い。x方向にVx画素/フレーム、y方向
にVy画素/フレームなる速さで動く被写体があ
るとする。ただし、Vx、、Vyはともに上記の補償
の対象内にあるものとする。すなわち、
−m≦Vx≦m
−n≦Vy≦n
とする。これによれば、前フレーム内で空間的に
対応する点からx方向に−Vx、y方向に−Vyず
らした所からの予測が予測誤差電力Pを最小に
し、最適となる。すなわち、(−Vx、−Vy)なる
ベクトルを用いて表現される予測関数が最適予測
関数となる。 Here, the basis for the creation of the present invention and its features will be briefly described. First, the speed of motion to be compensated is assumed to be ±m pixels/frame in the horizontal scanning line direction (x direction) and ±n lines/frame in the direction perpendicular to the horizontal scanning line (y direction). In this case, there are a total of N=(2m+1)×(2n+1) types of quantities (motion vectors) representing the speed and direction of movement: (2m+1) types in the x direction and (2n+1) types in the y direction. It is sufficient to prepare as many prediction functions as there are motion vectors. Assume that there is an object moving at a speed of V x pixels/frame in the x direction and V y pixels/frame in the y direction. However, it is assumed that both V x and V y are within the scope of the above compensation. That is, −m≦V x ≦m −n≦V y ≦n. According to this, prediction from a point shifted by −V x in the x direction and −V y in the y direction from a spatially corresponding point in the previous frame minimizes the prediction error power P and becomes optimal. That is, the prediction function expressed using the vector (-V x , -V y ) becomes the optimal prediction function.
この予測誤差電力P(差分値の自乗)をブロツ
ク単位で計算し、最適な予測関数を高速で見出す
ためには同時に処理可能な信号については並列に
演算することが有効である。たとえば最適予測関
数の決定のため予測誤差電力Pを計算する場合
に、(A)動き補償の対象範囲Nについて、および(B)
ブロツク内の画素数Mについて、の並列演算など
が考えられる。この例を4画素からなるブロツク
(M=4)を例にとつて以下に説明する。第2図
のaには予測されるべき入力画像のブロツクの画
素D1〜D4の配置例を、bには動き補償を効率良
く行なうために2次元的に配置された予測に使用
される画素の配置をm=n=1についてそれぞれ
示す。第2図bにおける(0、0)、(1、0)、
…、(−1、−1)等の記号は動ベクトルを表わし
ており、たとえば(0、0)は丁度1フレーム前
の点、(1、−1)は水平方向には右に1画素、垂
直方向には下方に1ライン下つた点をそれぞれ示
す。他も同様である。たとえば、動ベクトル
(1、−1)に従つて行なわれる上記(A)および(B)の
演算方法について具体的に説明すると、(A)の場合
には、(D1−X5)2、(D1−X6)2、(D1−X7)2、(D1
−X9)2、(D1−X1)2、(D1−X2)2、(D1−X10)2、
(D1−X3)2、(D1−X4)2の9種についての演算を
同時に行なう。以下同様にD2,D3,D4について
繰り返す。 In order to calculate this prediction error power P (the square of the difference value) in units of blocks and find the optimal prediction function at high speed, it is effective to perform parallel calculations on signals that can be processed simultaneously. For example, when calculating the prediction error power P to determine the optimal prediction function, (A) the range N of motion compensation, and (B)
Concerning the number of pixels M in a block, parallel calculations can be considered. This example will be explained below using a block consisting of four pixels (M=4) as an example. In Figure 2, a shows an example of the arrangement of pixels D 1 to D 4 of a block of an input image to be predicted, and b shows an example of the arrangement of pixels D 1 to D 4 of the block of the input image to be predicted, and b shows the two-dimensional arrangement used for prediction in order to efficiently perform motion compensation. The arrangement of pixels is shown for m=n=1. (0,0), (1,0) in Figure 2b,
..., (-1, -1), etc. symbols represent motion vectors. For example, (0, 0) is a point exactly one frame before, (1, -1) is one pixel to the right in the horizontal direction, In the vertical direction, each point is shown one line down. The same applies to others. For example, to specifically explain the above calculation methods (A) and (B) performed according to the motion vector (1, -1), in the case of (A), (D 1 -X 5 ) 2 , (D 1 −X 6 ) 2 , (D 1 −X 7 ) 2 , (D 1
−X 9 ) 2 , (D 1 −X 1 ) 2 , (D 1 −X 2 ) 2 , (D 1 −X 10 ) 2 ,
Calculations for nine types (D 1 −X 3 ) 2 and (D 1 −X 4 ) 2 are performed simultaneously. The same procedure is repeated for D 2 , D 3 , and D 4 .
(B)の場合には、(D1−X4)2、(D2−X12)2、(D3
−X15)2、(D4−X16)2の4種の演算を同時に行な
う。同様に他の残り8種の動ベクトルについて繰
り返す。 In the case of (B), (D 1 −X 4 ) 2 , (D 2 −X 12 ) 2 , (D 3
-X 15 ) 2 and (D 4 -X 16 ) 2 are performed simultaneously. The same process is repeated for the remaining eight types of motion vectors.
となる。したがつて、全演算回数は4×9=36
で(A)および(B)とも同じである。このように(A)およ
び(B)いずれの場合も最適予測関数を決定するまで
に必要な演算回数はM×Nとなる。 becomes. Therefore, the total number of operations is 4×9=36
(A) and (B) are also the same. In this way, in both cases (A) and (B), the number of operations required to determine the optimal prediction function is M×N.
実際のハードウエアでこの並列演算を実行する
場合を考えると、(D1−X5)2、(D1−X6)2、…、
あるいは(D1−X4)2、(D2−X12)2、…の中の任
意の1個を1演算ユニツトが計算する。そして、
その計算結果をPijとする。ただし、iはブロツ
ク内の画素、jは複数個の予測関数の中の1つを
表わすものとする。(A)の場合には、Pijを、まず
j=1、2、3、…、Nについて並列に計算し、
つぎに各iについてi=1、2、3、…、Mの計
算を行なう。したがつて、各jに対してM
〓i=1
Pijを
記憶しておかねばブロツク当りの最小予測誤差電
力の比較、判定はできない。(A)の場合には、N個
の演算ユニツト、N個の予測誤差電力を加算記憶
する累積回路、そしてN予測誤差量の比較回路が
少なくとも必要である。(B)の場合には、M
〓i=1
Pij、
すなわちPijをi=1、2、3、…、Mについて
まず並列に計算して加算するので、1予測関数に
対するブロツク当りの予測誤差電力が一度に求め
られる。そして、この予測誤差電力を他の予測関
数に対する予測誤差電力と比較してより小さな方
を判定すれば良く、高々N回の比較判定で済ます
ことができる。すなわちM個の演算ユニツトとM
入力加算器および比較回路をN回繰り返して使用
することができる。一般に同一の演算を大量に行
なう場合には、同一の演算回路を繰り返して使用
するとハードウエア規模を小さくできる。(A)の場
合には、動ベクトルの数Nが定まればブロツク内
の画素数Mだけ繰り返し演算を行なうためハード
ウエア規模はNの値でほぼ決まる。動きを含む代
表的な画像信号としてのテレビジヨン信号におい
ては種々の速さをもつた動きが出現するが、かり
に左右に6画素/フレーム、上下に6ライン/フ
レームの範囲内の動きについて動き補償をするも
のとすると、動ベクトルの数Nは169となる。他
方、ブロツク内の画素数Mについては、Mが大き
くなるほど、とくに垂直方向(ライン方向)に広
がりをもつほど装置規模が大になるため、Mはで
きるだけ小さくとるのが都合が良い。比較的大き
なブロツクと考えられる8ライン×16画素のブロ
ツクでもM=128であり、M<Nの関係になる。 Considering the case where this parallel operation is executed on actual hardware, (D 1 −X 5 ) 2 , (D 1 −X 6 ) 2 ,...
Alternatively, one calculation unit calculates any one of (D 1 −X 4 ) 2 , (D 2 −X 12 ) 2 , . . . and,
Let the calculation result be P ij . However, it is assumed that i represents a pixel within a block and j represents one of a plurality of prediction functions. In case (A), P ij is first calculated in parallel for j=1, 2, 3, ..., N,
Next, calculations for i=1, 2, 3, . . . , M are performed for each i. Therefore, unless M 〓 i=1 P ij is stored for each j, it is not possible to compare and determine the minimum prediction error power per block. In case (A), at least N arithmetic units, an accumulation circuit for adding and storing N prediction error powers, and a comparison circuit for N prediction error amounts are required. In case (B), M 〓 i=1 P ij ,
That is, since P ij is first calculated and added in parallel for i=1, 2, 3, . . . , M, the prediction error power per block for one prediction function can be obtained at once. Then, it is sufficient to compare this prediction error power with the prediction error power for other prediction functions and determine the smaller one, and it is possible to complete the comparison and determination at most N times. That is, M arithmetic units and M
The input adder and comparator circuit can be used N times. Generally, when performing a large number of the same calculations, the hardware scale can be reduced by repeatedly using the same calculation circuit. In case (A), once the number N of motion vectors is determined, the calculation is repeated for the number M of pixels in the block, so the hardware scale is approximately determined by the value of N. In a television signal, which is a typical image signal that includes motion, motion with various speeds appears, but motion compensation is required for motion within the range of 6 pixels/frame left and right and 6 lines/frame up and down. , the number N of motion vectors is 169. On the other hand, regarding the number of pixels M in a block, it is convenient to set M as small as possible, since the larger M is, especially the wider it is in the vertical direction (line direction), the larger the device scale will be. Even for a block of 8 lines x 16 pixels, which is considered to be a relatively large block, M=128, and the relationship M<N holds.
動き補償を用いる予測符号化装置においては動
き補償の範囲、すなわち動ベクトルNの数はでき
るだけ大きくし、しかもブロツク内の画素数Mは
できるだけ少なくすることが望ましい。この観点
から見るとき、上記(A)の方法はハードウエア規模
がほぼNの値により決定されるので、動き補償の
範囲を広くとることはハードウエア規模の増大を
きたすため困難となる。この点、(B)の方法は主と
してM個の演算ユニツトをN回繰り返して使用す
るため、ハードウエア規模はほぼMの値により決
定される。すなわち、(B)の方法による方が有利で
あることが判るであろう。 In a predictive encoding device using motion compensation, it is desirable to make the range of motion compensation, that is, the number of motion vectors N, as large as possible, and to make the number M of pixels in a block as small as possible. From this point of view, since the hardware scale of method (A) is determined approximately by the value of N, it is difficult to widen the range of motion compensation because this increases the hardware scale. In this respect, since the method (B) mainly uses M arithmetic units repeatedly N times, the hardware scale is approximately determined by the value of M. In other words, it can be seen that method (B) is more advantageous.
ところで、上記のような2次元ブロツク単位の
処理に際しては、予め走査変換した画像信号を用
いると一段と有利になる。これによれば、複数走
査線間にまたがつた2次元ブロツク内の画素が並
び換えられ、各ブロツク内の画素がブロツク毎に
連続するように走査変換されて2次元ブロツク内
の全画素が直列的に並べられる。したがつて、2
次元ブロツク内の画素について予測符号化する際
に走査線の存在を注意する必要がなくなり、同一
走査線上にあるM画素から作られた1次元のブロ
ツクに対すると同様に2次元ブロツクを取り扱う
ことができる。これからわかるように、走査変換
を予め行なえば、2次元ブロツクを用いる予測符
号化は1次元ブロツクを用いる予測符号化と何ら
変りがなくなる。また、本発明によれば、上記(B)
の場合を実現することによつてM個の演算ユニツ
トをN回繰り返して最適予測関数を決定すること
ができ、そのために、ブロツク内に含まれる画素
数Mが小さい場合にはハードウエアを小さくする
ことが可能となる。Mの値が大きい時には、演算
ユニツト数をMよりも少なくすることが出来るこ
とは勿論である。更にまた、1回の計算で1予測
関数についてのブロツク当りの予測誤差電力が計
算されるために、計算をしながら次に比較するべ
き予測関数を選択することが可能となり、最適予
測関数を決定するまでに必ずしもN種類全てにつ
いての計算をしなくとも済むようにできるという
利点がある。 By the way, when processing in units of two-dimensional blocks as described above, it is more advantageous to use an image signal that has been scan-converted in advance. According to this, the pixels in a two-dimensional block spanning multiple scanning lines are rearranged, and the pixels in each block are scan-converted so that they are continuous, so that all pixels in the two-dimensional block are serially arranged. are arranged according to Therefore, 2
There is no need to pay attention to the existence of scanning lines when predictively encoding pixels within a dimensional block, and a 2-dimensional block can be treated in the same way as a 1-dimensional block made from M pixels on the same scanning line. . As can be seen, if scan conversion is performed in advance, predictive coding using two-dimensional blocks is no different from predictive coding using one-dimensional blocks. Further, according to the present invention, the above (B)
By realizing the case of , it is possible to determine the optimal prediction function by repeating M calculation units N times, and for this purpose, when the number M of pixels included in a block is small, the hardware can be made smaller. becomes possible. Of course, when the value of M is large, the number of arithmetic units can be made smaller than M. Furthermore, since the prediction error power per block for one prediction function is calculated in one calculation, it is possible to select the prediction function to be compared next while performing the calculation, and the optimal prediction function can be determined. There is an advantage that it is not necessary to perform calculations for all N types until the calculation is completed.
次に、本発明にかかる実施例について図面を参
照して詳しく説明する。 Next, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第3図は本発明による予測符号化装置の実施例
をブロツク図により示したものである。この装置
において、入力画像信号は線100を介して走査
変換回路1に供給され、ここで複数個の画素から
なるブロツクが形成される。ブロツク化された画
像信号は線101から分岐した線101a,10
1bを介してそれぞれ遅延回路2a、最適予測関
数判定回路8に供給される。この遅延回路2aは
最適予測関数の決定に要する時間だけブロツク化
された画像信号を遅延する。遅延時間はブロツク
内に含まれる画素数に対する時間程度である。遅
延回路2aより減算回路2bに供給された画像信
号は予測信号発生回路5の出力線105から分岐
した線105aを介して供給される予測信号との
差がとられ、この差、すなわち予測誤差信号は通
常取り得るレベル数を制限する機能を有する量子
化回路3に供給される。量子化された予測誤差信
号は線103から分岐した線103aを介して情
報圧縮回路7に供給される。同時に、予測信号発
生回路5の出力の予測信号は線105bを介して
加算器4に供給され、線103bを介して供給さ
れる量子化された予測誤差との加算により局部復
号信号を発生する。この局部復号信号は引き続く
予測信号の発生に役立てるため線104を介して
遅延回路6に供給される。遅延回路6の遅延時間
は用いられる予測関数にもよるが本実施例ではお
よそ1フレーム時間に設定され、線106aおよ
び106bを介してそれぞれ最適予測信号発生回
路5および最適予測関数判定回路8に局部復号信
号として供給される。予測信号発生回路5では、
上記最適予測関数判定回路8より線108から1
08aを介して供給される最適予測関数を示す情
報に基づき、線106aを介して供給される遅延
した局部復号信号を用いて予測信号を発生させる
が、これが前述の最適予測信号と呼ばれるもので
ある。この最適予測信号の判定はブロツク単位で
行なわれ、この結果にしたがつて最適予測信号を
用いた前述の予測符号化が実行される。最適予測
関数判定回路8では、線101bと線106bと
によりそれぞれ供給されるブロツク化された入力
画像信号と遅延回路6の出力の遅延した局部復号
信号とを用いて最適な予測関数を決定する。 FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of a predictive coding apparatus according to the present invention. In this device, an input image signal is fed via line 100 to a scan conversion circuit 1, where a block of pixels is formed. The blocked image signal is transmitted through lines 101a and 10 branched from line 101.
The signals are respectively supplied to a delay circuit 2a and an optimal prediction function determination circuit 8 via 1b. This delay circuit 2a delays the blocked image signal by the time required to determine the optimal prediction function. The delay time is approximately the time relative to the number of pixels included in the block. The difference between the image signal supplied from the delay circuit 2a to the subtraction circuit 2b and the prediction signal supplied via a line 105a branched from the output line 105 of the prediction signal generation circuit 5 is calculated, and this difference, that is, a prediction error signal is supplied to a quantization circuit 3 which normally has the function of limiting the number of possible levels. The quantized prediction error signal is supplied to the information compression circuit 7 via a line 103a branched from the line 103. At the same time, the predicted signal output from the predicted signal generation circuit 5 is supplied via line 105b to adder 4, which generates a locally decoded signal by addition with the quantized prediction error supplied via line 103b. This locally decoded signal is supplied via line 104 to a delay circuit 6 for use in generating a subsequent prediction signal. The delay time of the delay circuit 6 depends on the prediction function used, but in this embodiment, it is set to about one frame time, and the local signal is transmitted to the optimum prediction signal generation circuit 5 and the optimum prediction function determination circuit 8 via lines 106a and 106b, respectively. It is supplied as a decoded signal. In the predicted signal generation circuit 5,
1 from the stranded wire 108 of the optimum prediction function determination circuit 8
Based on the information indicative of the optimal prediction function provided via line 108a, a delayed locally decoded signal provided via line 106a is used to generate a prediction signal, referred to as the optimal prediction signal as described above. . This determination of the optimal predicted signal is performed on a block-by-block basis, and the aforementioned predictive encoding using the optimal predicted signal is executed according to this result. The optimal prediction function determination circuit 8 determines the optimal prediction function using the blocked input image signals supplied through the lines 101b and 106b, respectively, and the delayed locally decoded signal output from the delay circuit 6.
上記のようにして決定された最適予測関数を示
す情報は線108bを介して情報圧縮回路7へも
同時に供給される。情報圧縮回路7では、この最
適予測関数を示す情報と、この予測関数を用いた
時の量子化回路3から出力された予測誤差信号と
を復号時に必要な同期信号と共にうけて、できる
だけ少ない符号量で表わせるように圧縮変換を行
なう。この圧縮変換された信号は、線107を介
して伝送路、あるいは記録媒体へ送出される。な
お、情報圧縮回路7は圧縮された情報を一定速度
で出力できるように速度整合機能をも有する。 Information indicating the optimal prediction function determined as described above is simultaneously supplied to the information compression circuit 7 via line 108b. The information compression circuit 7 receives the information indicating this optimal prediction function and the prediction error signal output from the quantization circuit 3 when using this prediction function together with the synchronization signal necessary for decoding, and reduces the amount of code as much as possible. Perform compression conversion so that it can be expressed as This compressed and converted signal is sent to a transmission path or a recording medium via line 107. Note that the information compression circuit 7 also has a speed matching function so that compressed information can be output at a constant speed.
第4図は、第3図における走査変換回路1の具
体的な構成例をブロツク図により示したものであ
る。なお、本実施例では、画像ブロツクとして第
5図に示すように水平に2画素、垂直に2ライン
の2×2なる2次元ブロツクを用いることにす
る。第5図中、a11,a12,a21,a22のように破線
で囲まれた4画素(丸印で表示)によつて1ブロ
ツクが構成される。通常のテレビジヨンにおける
走査方向は図の左から右へ、たとえばa11,a12,
a13,a14の順で走査され、次の走査線にa21,a22,
a23,a24が含まれることになる。したがつて、第
4図の回路において、画素a11〜a14を含む走査線
S1の信号をラインメモリ1−1に、a21〜a24を含
む走査線S2をラインメモリ1−2に順次記憶させ
る。ついでつぎのa31〜a34およびa41〜a44の走査
線S3およびS4を同様にラインメモリ1−3および
1−4に各々記憶させている間に、ラインメモリ
1−1および1−2からはブロツク順に、すなわ
ちa11,a12,a21,a22,a13,a14,a23,a24,…と
いう順序で読み出す。以下の説明ではこのブロツ
ク順の読み出しを用いるが、他にa11,a21,a12,
a22,a13,a23,a14,a24,…の順序で読み出すこ
ともできる。走査線S1,S2をこのような走査変換
した形式で読み終るのに要する時間は、走査変換
しない場合と同じであるから、S1,S2を読み終つ
た時にはラインメモリ1−4へのS4の記憶が終了
する。したがつて、この時点でラインメモリ1−
3,1−4を前述の走査変換した形式で読み出
し、他方ラインメモリ1−1、それから1−2に
対しては、次の走査線S5,S6がそれぞれ順番に記
憶されることになる。 FIG. 4 is a block diagram showing a specific example of the configuration of the scan conversion circuit 1 shown in FIG. 3. In this embodiment, as shown in FIG. 5, a 2.times.2 two-dimensional block with two pixels horizontally and two lines vertically is used as the image block. In FIG. 5, one block is composed of four pixels (indicated by circles) surrounded by broken lines such as a 11 , a 12 , a 21 , and a 22 . The scanning direction in normal television is from left to right in the figure, for example a 11 , a 12 ,
A 13 , a 14 are scanned in the order, and the next scanning line is a 21 , a 22 ,
This includes a 23 and a 24 . Therefore, in the circuit of FIG. 4, the scanning line including pixels a 11 to a 14
The signal of S1 is sequentially stored in the line memory 1-1, and the scanning line S2 including a21 to a24 is sequentially stored in the line memory 1-2. Then, while the next scanning lines S 3 and S 4 of a 31 to a 34 and a 41 to a 44 are stored in the line memories 1-3 and 1-4, respectively, the line memories 1-1 and 1 are stored in the same way. -2, the blocks are read out in block order, that is, a 11 , a 12 , a 21 , a 22 , a 13 , a 14 , a 23 , a 24 , . . . . In the following explanation, reading in this block order will be used, but in addition, a 11 , a 21 , a 12 ,
It is also possible to read out in the order of a 22 , a 13 , a 23 , a 14 , a 24 , . . . The time required to finish reading the scanning lines S 1 and S 2 in such a scan-converted format is the same as in the case without scan conversion, so when you finish reading S 1 and S 2 , the data is transferred to line memories 1-4. S 4 memory ends. Therefore, at this point, line memory 1-
3 and 1-4 are read out in the aforementioned scan-converted format, and the next scanning lines S 5 and S 6 are stored in order in line memories 1-1 and 1-2, respectively. .
このように、ラインメモリ1−1,1−2と1
−3,1−4とを各々対にして記憶と読み出しを
交互に行なうことにより、走査順序を変換した形
式の画像信号、すなわち2次元的にブロツク化さ
れた画像信号が1画素づつ順次出力される。かく
して、読み出しに使用されている1対のラインメ
モリからの2出力中の1つが、マルチプレクサ1
−5によつて選択的に出力される。その出力であ
るブロツク化された画像信号は線101を介して
線101a,101bに分岐され、各々遅延回路
2a、最適予測関数判定回路8へ供給される。こ
の走査変換は、2次元ブロツクを用いた時の予測
符号化回路を複雑なものとしないために有用であ
る。もし、走査変換を行なわずに2次元ブロツク
単位で何等かの演算を行なうとすると、第5図に
おいて画像信号の走査はa11,a12,a13,a14,…
の順となり、a11,a12,a21,a22の4画素からな
る2次元ブロツクについて演算するには次の走査
線上の画素a21,a22,a23,a24,…が来るまで演
算を中断して待たねばならない。そして、その間
には相当な数のブロツクがあるが、これらのブロ
ツク全てについて演算は中断したままとなる。と
ころが、走査変換を行なつた後であれば、画像信
号はa11,a12,a21,a22,a13,a14,a23,a24,…
と並んでいるから、2次元ブロツクについての演
算はa11,a12,a21,a22、あるいはa13,a14,a23,
a24というようにわずか4画素、一般的にはM画
素時間で終了する。このように走査変換を予め行
なえば、2次元ブロツクについての演算は走査変
換しない時の1次元ブロツク、たとえばa11,
a12,a13,a14からなるブロツクについての演算と
同じになり、演算の制御は非常に容易となる。 In this way, line memories 1-1, 1-2 and 1
-3 and 1-4 are paired and stored and read out alternately, so that an image signal in a format in which the scanning order is converted, that is, an image signal that is two-dimensionally blocked, is output one pixel at a time. Ru. Thus, one of the two outputs from the pair of line memories being used for reading is sent to multiplexer 1.
-5 is selectively output. The output of the blocked image signal is branched to lines 101a and 101b via line 101, and supplied to delay circuit 2a and optimal prediction function determining circuit 8, respectively. This scan conversion is useful in order to avoid complicating a predictive encoding circuit when using two-dimensional blocks. If some calculation is performed in units of two-dimensional blocks without performing scan conversion, the scanning of the image signal in FIG. 5 will be a 11 , a 12 , a 13 , a 14 , . . .
To calculate a two-dimensional block consisting of four pixels a 11 , a 12 , a 21 , a 22 , it is necessary to calculate until the pixels a 21 , a 22 , a 23 , a 24 , etc. on the next scanning line arrive. It is necessary to interrupt the calculation and wait. Although there are a considerable number of blocks in between, the computation remains suspended for all of these blocks. However, after performing scan conversion, the image signals are a 11 , a 12 , a 21 , a 22 , a 13 , a 14 , a 23 , a 24 ,...
Therefore, the calculation for the two-dimensional block is a 11 , a 12 , a 21 , a 22 , or a 13 , a 14 , a 23 ,
A 24 , which is just 4 pixels, generally takes M pixels. If scan conversion is performed in advance in this way, operations on two-dimensional blocks can be performed on one-dimensional blocks without scan conversion, such as a 11 ,
The calculation is the same as for the block consisting of a 12 , a 13 , and a 14 , and the control of the calculation becomes very easy.
第6図は第3図における最適予測関数判定回路
8の具体的な構成例を、また第7図は第6図にお
ける演算ユニツト8−1の具体例をそれぞれブロ
ツクにより示したものである。まず、第6図に見
られるように、例えば、演算ユニツト8−1へ線
106bを介して供給された遅延回路6の出力信
号は、演算ユニツト8−1内にある予測信号発生
メモリ8−11aに一たん記憶される。一方、ブ
ロツク化された入力画像信号は線101bを介し
て画素展開回路8−6に供給され、ここでブロツ
ク内の全4画素、たとえば第2図aのD1,D2,
D3,D4が並列に展開されて同時に出力される。 FIG. 6 shows a specific example of the configuration of the optimum prediction function determination circuit 8 in FIG. 3, and FIG. 7 shows a specific example of the arithmetic unit 8-1 in FIG. 6, using blocks. First, as shown in FIG. 6, for example, the output signal of the delay circuit 6 supplied to the arithmetic unit 8-1 via the line 106b is sent to the predicted signal generation memory 8-11a in the arithmetic unit 8-1. It will be remembered once. On the other hand, the blocked input image signal is supplied to the pixel expansion circuit 8-6 via line 101b, where all four pixels in the block, for example D 1 , D 2 ,
D 3 and D 4 are expanded in parallel and output simultaneously.
この4画素並列出力の中の1画素は線108−
6aを介して演算ユニツト8−1内の減算回路8
−12aに供給される。以降、この演算ユニツト
8−1で処理される画素のブロツク内での位置を
第2図aで示したように画素点D1と呼ぶことに
する。演算ユニツト8−2〜4についても同様に
考え、演算ユニツト8−1は画素点D1の演算を、
他の演算ユニツト8−2〜4は各々画素点D2〜
D4の演算を受けもつことにすると計4個の演算
ユニツトを並列に使用することにより1ブロツク
の演算が並列に実行できる。 One pixel among these four pixel parallel outputs is line 108-
6a to the subtraction circuit 8 in the arithmetic unit 8-1.
-12a. Hereinafter, the position of the pixel processed by this arithmetic unit 8-1 within the block will be referred to as pixel point D1 , as shown in FIG. 2a. The calculation units 8-2 to 8-4 are considered in the same way, and the calculation unit 8-1 calculates the pixel point D1 as follows.
The other calculation units 8-2 to 8-4 each have a pixel point D2 to
If it is assumed to be responsible for the calculation of D4 , one block of calculation can be executed in parallel by using a total of four calculation units in parallel.
以降、演算ユニツトとして8−1を代表的にと
りあげ、第7図を参照して詳細に説明する。図に
示すように、演算ユニツト8−1は大きく分ける
と2次元メモリ8−11と評価信号発生回路8−
12とによつて構成される。このうち、2次元メ
モリ8−11は予測信号発生メモリ8−11a
と、これへの画像信号の書き込みや読み出しの番
地、タイミング等を制御する書き込み制御回路8
−11b、読み出し制御回路8−11cおよび定
数発生回路8−11dとから構成される。この予
測信号発生メモリ8−11aはレジスタ・フアイ
ルやRAM(ランダム・アクセス・メモリ)など
を用いることによつて容易に、かつ小型に構成さ
れる。書き込み制御回路8−11bは予測信号発
生メモリ8−11aに遅延回路6の出力信号をつ
ぎのブロツクでの予測信号発生に用いる補充画像
信号として所定の番地に書き込む動作を実行する
が、この番地は第6図の予測関数指示回路8−5
から線108−5aを介して供給される予測選択
信号の中に含まれる動ベクトル(0、0)、すな
わちフレーム間予測に対応する番地を基準として
決定することができる。読み出し制御回路8−1
1cは線108−5aを介して供給される予測選
択信号にもとづいて定数発生回路8−11dより
与えられる演算ユニツト8−1〜4の各ユニツト
に付けた互いに異なる固有の値をもつて記憶され
ている画像信号の中から1つを選択して読み出
す。すなわち、線108−5aを介して供給され
た予測選択信号が第2図bにおける動ベクトル
(0、0)であつたとすると、演算ユニツト8−
1の2次元メモリ8−11からはX=X1が出力
され、演算ユニツト8−2〜4の2次元メモリか
らはそれぞれX2,X3,X4が出力される。これ
は、画像信号を読み出す際に、予測選択信号によ
つて表現される予測信号発生メモリ8−11aの
読み出し番地(x、y)に対して、演算ユニツト
8−1では(x、y)、8−2では(x+1、
y)、8−3および8−4では各々(x、y+1)
および(x+1、y+1)となるように、読み出
し番地に修飾を行なうことにより容易に実行され
る。このように、定数発生回路8−11dにおい
て、演算ユニツト8−1〜4について各々(0、
0)、(1、0)、(0、1)、(1、1)なる番地修
飾のための定数ベクトルを設定しておき、同一予
測選択信号を演算ユニツト8−1〜4に与えるこ
とによつて1ブロツク内の全画素についての並列
演算が実行されることになる。これによれば、定
数発生回路8−11dにおける定数値を変えるだ
けで、演算ユニツト8−1〜4のいずれも同一構
成の回路で実現できることが判るであろう。 Hereinafter, 8-1 will be taken up as a representative arithmetic unit and will be explained in detail with reference to FIG. As shown in the figure, the arithmetic unit 8-1 can be roughly divided into a two-dimensional memory 8-11 and an evaluation signal generation circuit 8-1.
12. Among these, the two-dimensional memory 8-11 is the predicted signal generation memory 8-11a.
and a write control circuit 8 that controls the address, timing, etc. of writing and reading image signals thereto.
-11b, a read control circuit 8-11c, and a constant generation circuit 8-11d. This predicted signal generation memory 8-11a is easily and compactly constructed by using a register file, RAM (random access memory), and the like. The write control circuit 8-11b executes an operation of writing the output signal of the delay circuit 6 into the predicted signal generation memory 8-11a at a predetermined address as a supplementary image signal to be used for generating a predicted signal in the next block. Prediction function instruction circuit 8-5 in FIG.
The determination can be made based on the motion vector (0, 0) included in the prediction selection signal supplied via the line 108-5a, that is, the address corresponding to interframe prediction. Read control circuit 8-1
1c is stored with unique values assigned to each of the arithmetic units 8-1 to 8-4 given by the constant generating circuit 8-11d based on the predictive selection signal supplied via the line 108-5a. One of the image signals is selected and read out. That is, if the prediction selection signal supplied via line 108-5a is the motion vector (0,0) in FIG.
The two-dimensional memory 8-11 of unit 1 outputs X= X1 , and the two-dimensional memories of calculation units 8-2 to 8-4 output X2 , X3 , and X4, respectively. This means that when reading an image signal, the arithmetic unit 8-1 reads (x, y) for the read address (x, y) of the prediction signal generation memory 8-11a expressed by the prediction selection signal. In 8-2, (x+1,
y), 8-3 and 8-4 respectively (x, y+1)
This can be easily executed by modifying the read address so that it becomes (x+1, y+1). In this way, in the constant generating circuit 8-11d, each of the arithmetic units 8-1 to 8-4 (0,
0), (1, 0), (0, 1), and (1, 1) for address modification are set, and the same prediction selection signal is given to the calculation units 8-1 to 8-4. Therefore, parallel calculations are executed for all pixels within one block. According to this, it will be understood that all of the arithmetic units 8-1 to 8-4 can be realized by circuits having the same configuration by simply changing the constant value in the constant generating circuit 8-11d.
ここで、ブロツク内に含まれる画素が第5図で
説明したように2×2=4個の2次元的な配列に
なつており、そしてこのブロツクに対する動き補
償の範囲が第2図の説明において用いた動き補償
範囲と同様に水平方向に±1画素/フレーム、垂
直方向に±1ライン/フレームなる速さであると
すると、このブロツクについてこの範囲内で動き
補償するためには、第2図bに示すように(0、
0)、すなわち1フレーム前で静止している画像
に対して主に用いられるものを始めとして(0、
1)、(1、0)、…、(−1、−1)の9個の動ベ
クトルに対してX1〜X16までの16個の予測信号が
必要となる。たとえば、(0、−1)が予測関数と
して用いられる時には、水平方向に0画素、つま
り不変で、垂直方向に1ライン下にずらした所に
できるX3,X4,X14,X15と予測されるべきブロ
ツク、たとえば第5図のa11,a12,a21,a22を含
むブロツクなどとの演算を行なうことを意味す
る。また、(1、−1)が予測として用いられた時
には、X4,X12,X15,X16との演算が行なわれ
る。このように、上記の動き補償範囲については
16種の予測信号が必要となる。 Here, the pixels included in the block are in a two-dimensional array of 2x2=4 as explained in Fig. 5, and the range of motion compensation for this block is as explained in Fig. 2. Assuming that the speed is ±1 pixel/frame in the horizontal direction and ±1 line/frame in the vertical direction, as is the case with the motion compensation range used, in order to motion compensate for this block within this range, as shown in Figure 2. As shown in b, (0,
0), which is mainly used for images that are still one frame before.
1), (1, 0), ..., (-1, -1), 16 prediction signals from X1 to X16 are required for nine motion vectors. For example, when (0, -1) is used as a prediction function, X 3 , X 4 , X 14 , This means performing an operation with the block to be predicted, such as the block including a 11 , a 12 , a 21 , and a 22 in FIG. Furthermore, when (1, -1) is used as a prediction, calculations with X 4 , X 12 , X 15 , and X 16 are performed. In this way, regarding the above motion compensation range,
Sixteen types of prediction signals are required.
現在予測すべきブロツク、たとえば第5図にお
けるa11,a12,a21,a22のブロツクがX1,X2,
X3,X4のブロツクと丁度1フレーム時間だけ離
れているものとすると、ブロツクは2×2なる水
平方向に2画素の巾をもつているため、a11,
a12,a21,a22に対する動き補償時の予測信号は
X1〜X16までの16種となることは前に述べた。つ
ぎのブロツクa13,a14,a23,a24に対する予測信
号は同様に16種であり、その内訳はX2,X4,
X7,X8,X11,X12,X15,X16とA1〜A8である。
したがつて、a11,a12,a21,a22のブロツクのた
めに動き補償を用いた予測符号化を行つている間
に、次のブロツクに必要なA1〜A8なる8画素を
補充してやらねばならない。予測信号発生メモリ
8−11aに対するA1〜A8の補充は遅延回路6
の出力を線106bを介して与えることによつて
行われる。読み出しと補充のそれぞれのために、
かりにいずれも等しい時間、たとえば4画素時間
が割り当てられるとすると、8画素をこの時間内
に記憶してしまうためには1画素時間に2画素づ
つ並列に補充する必要がある。すなわち、線10
6bは2画素を並列に供給できるように構成され
ていなければならない。この線106bの並列線
数はブロツクを構成する画素数(M)、ブロツク
の形状、動き補償の対象範囲、最適予測信号の判
定に許容される時間(T)により定まる。すなわ
ち、水平方向にk画素で垂直方向にlラインなる
ブロツク(M=k×l)があるとする。動き補償
の対象範囲を|Vx|≦m、|Vy|≦nとし、時間
Tとしてはブロツク内の全画素数Mに等しい時間
しか与えられない。すなわち、入力画像に対し
て、実時間にて予測符号化処理を行なう場合を考
えると、つぎのブロツクの最適予測関数決定のた
めに必要な補充画素数k×(2n+l)は時間T内
に補充せねばならない。前述の例では、k=2、
l=2、かつm=n=1であつたから、補充画素
数は2×(2×1+2)=8画素であつた。そこ
で、このk×(2n×l)画素をT=M画素時間以
内に補充するためには、補充に用いる並列線数と
してk×(2n×l)/M本、すなわち、2×(2
×1+2)/(2×2)=2本が必要となる。他
の例として、例えば、k=8、l=4、m=n=
6の場合には8×(2×6+4)/(8×4)=4
本が必要である。 The blocks to be predicted at present, for example the blocks a 11 , a 12 , a 21 , a 22 in FIG. 5, are X 1 , X 2 ,
Assuming that it is exactly one frame time apart from the blocks of X 3 and X 4 , the block has a width of 2 pixels in the horizontal direction (2×2), so
The predicted signals during motion compensation for a 12 , a 21 , and a 22 are
As mentioned earlier, there will be 16 types from X 1 to X 16 . Similarly, there are 16 types of prediction signals for the next blocks a 13 , a 14 , a 23 , and a 24 , and the breakdown is X 2 , X 4 ,
They are X 7 , X 8 , X 11 , X 12 , X 15 , X 16 and A 1 to A 8 .
Therefore, while performing predictive coding using motion compensation for blocks a 11 , a 12 , a 21 , and a 22 , the 8 pixels A 1 to A 8 necessary for the next block are I have to replenish it. The delay circuit 6 supplies A 1 to A 8 to the predicted signal generation memory 8-11a.
This is done by providing an output on line 106b. For each read and refill,
If the same amount of time, for example 4 pixel times, is allocated to each pixel, in order to store 8 pixels within this time, it is necessary to supplement 2 pixels in parallel per pixel time. That is, line 10
6b must be configured to be able to supply two pixels in parallel. The number of parallel lines of this line 106b is determined by the number of pixels (M) constituting the block, the shape of the block, the range of motion compensation, and the time (T) allowed for determining the optimal predicted signal. That is, it is assumed that there is a block (M=k×l) with k pixels in the horizontal direction and l lines in the vertical direction. The target range of motion compensation is |V x |≦m, |V y |≦n, and the time T is only given as the time equal to the total number of pixels M in the block. In other words, if we consider the case where predictive encoding processing is performed on an input image in real time, the number of supplementary pixels k x (2n + l) required to determine the optimal prediction function for the next block can be supplemented within time T. I have to. In the above example, k=2,
Since l=2 and m=n=1, the number of supplementary pixels was 2×(2×1+2)=8 pixels. Therefore, in order to replenish these k×(2n×l) pixels within T=M pixel time, the number of parallel lines used for replenishment must be k×(2n×l)/M, that is, 2×(2
×1+2)/(2×2)=2 pieces are required. As another example, for example, k=8, l=4, m=n=
In case of 6, 8×(2×6+4)/(8×4)=4
I need a book.
上記補充画素に対する予測信号発生メモリ8−
11aへの書き込み番地は、現在のブロツクに対
する最適予測関数の判定に必要な画素が記憶され
ている番地に続いている方が、書き込み、読み出
しに際して制御が容易となる。そのためには、第
7図に示すようにX1〜X16が記憶されている番地
に続いてA1〜A8を書き込むことになる。この予
測信号発生メモリ8−11aの記憶容量として
は、前述の記号(k、l、m、n)を用いて表現
すると、現在のブロツクの最適予測関数判定用と
して(2m+k)×(2n+l)画素、つぎのブロツ
クでの最適予測関数判定用の補充画素のためにk
×(2n+l)画素が必要であるから、合計すると
2(m+k)×(2n+l)画素となる。 Prediction signal generation memory 8- for the supplementary pixel
It is easier to control writing and reading when the writing address to 11a follows the address where the pixels necessary for determining the optimal prediction function for the current block are stored. To do this, as shown in FIG. 7, A 1 to A 8 are written following the address where X 1 to X 16 are stored. The storage capacity of the prediction signal generation memory 8-11a is expressed using the above-mentioned symbols (k, l, m, n), and is (2m+k) x (2n+l) pixels for determining the optimal prediction function of the current block. , k for supplementary pixels for determining the optimal prediction function in the next block.
Since ×(2n+l) pixels are required, the total is 2(m+k)×(2n+l) pixels.
さて、予測信号発生メモリ8−11aから選択
されて出力された予測信号Xと線108−6aを
介して供給された面像信号とは減算回路8−12
aにおいて減算され、この差分値は演算回路8−
12bにおいて予測誤差量、たとえば予測誤差電
力で表現する場合には(a11−X3)2などの自乗の
演算が行なわれ、その演算結果は線108−1を
介して出力される。演算ユニツト8−2〜4につ
いても同様に各演算結果はそれぞれ線108−
2,108−3,108−4を介して出力され
る。以下予測誤差量として予測誤差電力を例にと
つて説明する。 Now, the prediction signal X selected and output from the prediction signal generation memory 8-11a and the surface image signal supplied via the line 108-6a are the same as the subtraction circuit 8-12.
a, and this difference value is subtracted in arithmetic circuit 8-
12b, when expressing the amount of prediction error, for example, prediction error power, a square calculation such as (a 11 -X 3 ) 2 is performed, and the calculation result is outputted via line 108-1. Similarly, each calculation result for the calculation units 8-2 to 8-4 is shown on the line 108-
2,108-3,108-4. Hereinafter, prediction error power will be explained as an example of the prediction error amount.
再び第6図を参照し、線108−5aを介して
予測関数指示回路8−5から供給される各々演算
ユニツト8−1〜4に対する予測選択信号によつ
て予測信号が選択され、線106bを介して供給
される画像信号とこれらの予測信号とから差信号
が発生し、その自乗演算結果は108−1,10
8−2,108−3,108−4によりそれぞれ
加算回路8−7へ供給される。加算回路8−7で
は、この4入力の和、たとえば(0、−1)なる
動ベクトルが用いられた場合には、(a11−X3)2+
(a12−X4)2+(a21−X14)2+(a22−X15)2なる和を
とり、その加算結果を予測関数比較回路8−8へ
供給する。この加算結果すなわちブロツク当りの
予測誤差電力は予測関数指示回路8−5から予め
定められた順序に従つて指定された1予測関数
(あるいは動ベクトル)に対するものであるが、
予測関数比較回路8−8においては、この加算結
果と保持されている予測関数に対する加算結果と
の2者比較を行なつて、より小なる加算結果をつ
ぎの予測関数に対する加算結果との比較時まで保
持する。既に保持されている加算結果よりも小さ
な加算結果が予測関数比較回路8−8に供給され
た場合には、この既に保持されている加算結果を
より小さな加算結果に置き換え、同時に置き換え
が発生したことを示す置換信号を予測選択回路8
−9へ供給する。予測選択回路8−9では、この
置換信号が供給されると、予測関数指示回路8−
5から線108−5bを介して供給されている予
測関数を新たに保持する。予測関数が多数あるた
めに、全予測関数について逐一上記計算を行なう
と演算時間が増加して定められた演算時間内に最
適予測関数の判定が困難な場合には、まず全予測
関数の中のいくつかを選んで上記計算を行なう。
それから、その中での近似的な最適予測関数を定
め、つぎにこの予測関数に対応する動ベクトルに
比較的類似するベクトルをもつ前に用いなかつた
予測関数のいくつかについて同上のことを行な
う。これを必要回数繰り返すことによつて、全予
測関数の中での最適予測関数を少ない演算回数で
求めることができる。近似的な最適予測関数を示
す情報は、このようにして各繰り返し毎に段々精
度が向上していき、線108−9により予測関数
指示回路8−5へ帰還される。予測関数指示回路
8−5では、この帰還された近似的な最適予測関
数を用ることによつて、つぎの繰り返しにおいて
比較を行なういくつかの予測関数を順次指定す
る。 Referring again to FIG. 6, a prediction signal is selected by a prediction selection signal supplied to each of the calculation units 8-1 to 8-4 from the prediction function instruction circuit 8-5 via a line 108-5a, and a prediction signal is selected via a line 106b. A difference signal is generated from the image signal supplied through the signal and these predicted signals, and the result of the square calculation is 108-1,10
The signals 8-2, 108-3, and 108-4 are supplied to the adder circuit 8-7, respectively. In the adder circuit 8-7, the sum of these four inputs, for example, when a motion vector of (0, -1) is used, (a 11 -X 3 ) 2 +
The sum of (a 12 −X 4 ) 2 + (a 21 −X 14 ) 2 + (a 22 −X 15 ) 2 is calculated, and the addition result is supplied to the prediction function comparison circuit 8-8. The result of this addition, that is, the prediction error power per block, is for one prediction function (or motion vector) specified by the prediction function instruction circuit 8-5 in a predetermined order.
In the prediction function comparison circuit 8-8, this addition result is compared with the addition result for the stored prediction function, and the smaller addition result is compared with the addition result for the next prediction function. hold until When an addition result smaller than the addition result already held is supplied to the prediction function comparison circuit 8-8, the addition result already held is replaced with the smaller addition result, and at the same time, the replacement occurs. A selection circuit 8 predicts and selects a replacement signal indicating
-9. When the prediction selection circuit 8-9 is supplied with this substitution signal, the prediction function instruction circuit 8-9
5 through line 108-5b. If there are a large number of prediction functions and it is difficult to determine the optimal prediction function within the specified calculation time because the calculation time will increase if the above calculation is performed for all prediction functions one by one, first calculate the Select some and perform the above calculation.
Then, determine an approximate optimal prediction function among them, and then do the same for some of the previously unused prediction functions that have vectors that are relatively similar to the motion vector corresponding to this prediction function. By repeating this a necessary number of times, the optimal prediction function among all prediction functions can be found with a small number of calculations. The accuracy of the information indicating the approximate optimal prediction function is thus gradually improved with each repetition, and is fed back to the prediction function instruction circuit 8-5 via line 108-9. The prediction function designation circuit 8-5 uses the fed back approximate optimal prediction function to sequentially designate several prediction functions to be compared in the next iteration.
第8図は、第3図における予測信号発生回路5
の具体的な構成例をブロツク図により示したもの
である。この図において、2次元メモリ5−1は
前述した演算ユニツト8−1に含まれている2次
元メモリ8−11とほぼ同じに構成されている。
相違するところは、内蔵されている予測信号発生
メモリ(Pメモリと略称する。これは8−11a
に相当する)が最適予測関数を示す情報を1ブロ
ツク時間保持するレジスタ5−2から出力をうけ
たのち、その内容に従つて同じく内蔵されている
8−11cに対応する読み出し制御回路により自
動的にブロツク内の全画素について順次読み出さ
れ、線105から出力される点である。2次元メ
モリ5−1に内蔵されている定数発生回路は、第
7図における定数発生回路5−11dと同様に
(0、0)に設定されており、例えば、(0、−1)
が最適予測関数に対応する動ベクトルであるとす
れば、X3,X4,X14,X15がその順序で最適予測
信号として線105から得られる。そして、この
2次元メモリ5−1は、最適予測信号を出力して
いる間につぎのブロツクに対する最適予測信号を
生成するため、線106aを介して供給される局
部復号信号をPメモリに補充する必要があるが、
その方法は前述の演算ユニツトにおける予測信号
発生メモリ8−11aに対する補充の仕方と同じ
である。したがつて、予測信号発生回路5は演算
ユニツト8−1と比較すると、読み出し制御回路
の機能のみが少し拡大されただけである。 FIG. 8 shows the prediction signal generation circuit 5 in FIG.
A specific example of the configuration is shown in a block diagram. In this figure, a two-dimensional memory 5-1 has almost the same configuration as the two-dimensional memory 8-11 included in the arithmetic unit 8-1 described above.
The difference is that the built-in prediction signal generation memory (abbreviated as P memory) is 8-11a.
) receives the output from the register 5-2 that holds information indicating the optimal prediction function for one block time, and then automatically reads the information according to the contents by the readout control circuit corresponding to the built-in 8-11c. All pixels in the block are sequentially read out and output from line 105. The constant generation circuit built in the two-dimensional memory 5-1 is set to (0, 0) like the constant generation circuit 5-11d in FIG. 7, for example, (0, -1).
If is the motion vector corresponding to the optimal prediction function, then X 3 , X 4 , X 14 , and X 15 are obtained from line 105 as optimal prediction signals in that order. While the two-dimensional memory 5-1 is outputting the optimal prediction signal, it replenishes the P memory with the locally decoded signal supplied via the line 106a in order to generate the optimal prediction signal for the next block. Although it is necessary,
The method is the same as the method of replenishing the predicted signal generation memory 8-11a in the arithmetic unit described above. Therefore, compared to the arithmetic unit 8-1, the predictive signal generating circuit 5 has only the function of the read control circuit slightly expanded.
本発明は上記の実施例において例示した動き補
償の対象範囲、すなわち予測関数の種類やブロツ
ク内に含まれる画素数に限定されるものでは勿論
無く、たとえば動き補償の対象範囲が水平、垂直
方向についてそれぞれ±6画素/フレーム、±6
ライン/フレーム(予測関数の種類は169種)、さ
らにブロツク内に含まれる画素数が4ライン×8
画素=32画素とすると、演算ユニツトを32個用意
し、最適予測関数判定回路8における最適予測関
数判定のための繰り返し演算を最高169回行なえ
ば最適予測関数が求められる。最適予測関数の判
定を実時間で行なう場合には、1ブロツクが32画
素からなるものとすると、32画素時間以内に実行
しなければならない。したがつて、この場合には
少し異なつた最適予測関数の判定法を用いる必要
があるが、たとえば昭和55年3月の電子通信学会
総合全国大会講演論文集(分冊5)論文番号1053
に記載されている平野氏他による「動き補償フレ
ーム間符号化方式の検討」において紹介されてい
るような方法が適用できる。すなわち、169種の
動ベクトルに対して、第1回目には9個の動ベク
トルを選んで近似的な最適予測関数を求め、第2
回目には第1回目の計算で求められた近似的な最
適予測関数に類似した動ベクトルを9種選び、同
様にして精度が高くなつた近似的な最適予測関数
を求め、第3回目には精度が向上した第2回目の
結果である近似的な最適予測関数に加えて、これ
と水平、垂直いずれの方向にも1画素、あるいは
1ラインしか違わない動ベクトルを計9個用いて
同様に計算すると、最適予測関数を求めることが
できる。以上の手法を用いることによつて、169
種の予測関数から最適予測関数を決定するのに27
回の演算で済むことになり、したがつて予測関数
が多いにもかかわらず実時間での実行が可能とな
る。 The present invention is of course not limited to the range of motion compensation illustrated in the above embodiments, that is, the type of prediction function or the number of pixels included in a block. ±6 pixels/frame, ±6 respectively
line/frame (169 types of prediction functions), and the number of pixels included in a block is 4 lines x 8
Assuming that pixels = 32 pixels, the optimum prediction function can be obtained by preparing 32 calculation units and performing repeated calculations for determining the optimum prediction function in the optimum prediction function judgment circuit 8 up to 169 times. When determining the optimal prediction function in real time, assuming that one block consists of 32 pixels, it must be performed within 32 pixel time. Therefore, in this case, it is necessary to use a slightly different method for determining the optimal prediction function.
A method such as that introduced in "Study of motion compensated interframe coding system" by Mr. Hirano et al., described in , can be applied. That is, for the 169 types of motion vectors, in the first round, 9 motion vectors were selected to find an approximate optimal prediction function, and in the second round, nine motion vectors were selected to find an approximate optimal prediction function.
In the third calculation, nine types of motion vectors similar to the approximate optimal prediction function obtained in the first calculation were selected, and in the same way, an approximate optimal prediction function with increased accuracy was determined. In addition to the approximate optimal prediction function, which is the result of the second round with improved accuracy, we also used a total of nine motion vectors that differed by only one pixel or one line in either the horizontal or vertical direction. Once calculated, the optimal prediction function can be determined. By using the above method, 169
27 to determine the optimal prediction function from the species prediction function.
Therefore, even though there are many prediction functions, execution in real time is possible.
第9図は、第3図の予測符号化装置に対向する
受信側予測復号化装置の構成例をブロツク図によ
り示したものである。図において、第3図の予測
符号化装置により予測符号化され、情報圧縮され
た画像信号が線200を介して伝送路、あるいは
記録媒体から供給されると、情報伸長回路11に
おいて、符号化装置側の情報圧縮回路7によつて
挿入された元の画像の復元に必要な同期信号、最
適予測関数を表わす情報、それに最適予測関数に
対する予測誤差信号をそれぞれ伸長、分離する。
伸長、分離された最適予測関数を表わす情報と予
測誤差信号とはそれぞれ線211−2および21
1−1を介して予測信号発生回路12および加算
回路13へ供給される。予測信号発生回路12で
は、最適予測関数を表わす情報に従つて最適予測
信号を発生するが、その機能および構成は予測符
号化装置の予測信号発生回路5と同一である。発
生した予測信号は線212を介して加算回路13
へ供給され、線211−1を介して供給される予
測誤差信号との和がとられ、再生された画像信号
となる。この再生された画像信号は線213から
それぞれ分岐された線213aおよび213bに
より走査逆変換回路14および遅延回路15へと
それぞれ供給される。 FIG. 9 is a block diagram showing an example of the configuration of a receiving side predictive decoding device opposite to the predictive coding device of FIG. 3. In FIG. In the figure, when an image signal that has been predictively encoded and information-compressed by the predictive encoding device shown in FIG. A synchronization signal necessary for restoring the original image inserted by the information compression circuit 7 on the side, information representing the optimal prediction function, and a prediction error signal for the optimal prediction function are each expanded and separated.
The information representing the expanded and separated optimal prediction function and the prediction error signal are shown on lines 211-2 and 21, respectively.
The signal is supplied to the prediction signal generation circuit 12 and the addition circuit 13 via 1-1. The prediction signal generation circuit 12 generates an optimal prediction signal according to information representing the optimal prediction function, and its function and configuration are the same as the prediction signal generation circuit 5 of the predictive encoding device. The generated prediction signal is sent to the adder circuit 13 via a line 212.
and the prediction error signal supplied via the line 211-1 is taken to obtain a reproduced image signal. The reproduced image signal is supplied to the scanning inverse conversion circuit 14 and the delay circuit 15 through lines 213a and 213b branched from the line 213, respectively.
遅延回路15の遅延時間は予測符号化装置の遅
延回路6と同一のおよそ1フレーム時間である。
遅延回路15の出力の遅延された再生画像信号は
つぎのブロツクに対して必要な予測信号発生回路
12における予測信号発生のために、補充用画素
信号として線215を介して予測信号発生回路1
2へ供給される。この線215は予測符号化装置
の線106aと同じくブロツク内に含まれる画素
数、ブロツクの形状、動き補償の対象範囲および
最適予測関数判定に許容される時間によつて並列
線数が定まる。線213aを介して加算回路13
から供給された再生画像信号はブロツク化された
ままであるから、このまま通常のモニタやデイス
プレイでは正しく表示できない。そのために、走
査逆変換回路14に加えられ、元の時系列の画像
信号に戻され、復号された画像信号として線21
4から取り出される。 The delay time of the delay circuit 15 is approximately one frame time, which is the same as that of the delay circuit 6 of the predictive encoding device.
The delayed reproduced image signal output from the delay circuit 15 is sent to the prediction signal generation circuit 1 as a supplementary pixel signal via a line 215 in order to generate a prediction signal in the prediction signal generation circuit 12 necessary for the next block.
2. The number of parallel lines for this line 215 is determined by the number of pixels included in the block, the shape of the block, the range of motion compensation, and the time allowed for determining the optimal prediction function, like the line 106a of the predictive encoding device. Addition circuit 13 via line 213a
Since the reproduced image signal supplied from the source remains blocked, it cannot be displayed correctly on a normal monitor or display. For this purpose, it is applied to the scanning inverse conversion circuit 14, returned to the original time-series image signal, and as a decoded image signal on the line 21.
It is taken out from 4.
上記第3図および第9図における実施例の一変
形例として、NTSCカラーTV信号のようにライ
ン間で色信号位相が反転するような色信号副搬送
波をもつテレビジヨン信号が第3図における走査
変換回路1へ入力画像信号として与えられる場合
には、局部復号信号を遅延させる遅延回路6の遅
延時間をおよそ2フレーム時間に増加する。それ
によつて、およそ2フレーム時間遅延した画像信
号と、遅延回路6の途中にタツプをとつておよそ
1フレームならびにおよそ1フイールド(たとえ
ば走査変換前の262ライン相当)遅延した画像信
号などを線106aおよび106bを介して予測
信号発生回路5および最適予測関数判定回路8へ
それぞれ供給する。これに伴ない、第9図の予測
復号化装置においても遅延回路6と全く同様に遅
延回路15を2フレーム時間遅延とし、途中でタ
ツプをとつて前記およそ2フレーム、およそ1フ
レームおよびおよそ1フイールドの各々遅延した
画像信号を線215を介して予測信号発生回路1
2に供給するように変更する。このように変更す
ることにより、カラーテレビジヨン信号に対して
も同一色信号副搬送波位相を示す画素点を用いて
多数の予測関数が生成できるため、色信号副搬送
波をもつカラーテレビジヨン信号に対しても高い
予測符号化能率が得られる。 As a modified example of the embodiments shown in FIGS. 3 and 9 above, a television signal having a color signal subcarrier such as an NTSC color TV signal in which the color signal phase is inverted between lines is scanned in FIG. When the image signal is supplied to the conversion circuit 1 as an input image signal, the delay time of the delay circuit 6 that delays the locally decoded signal is increased to about two frame times. As a result, the image signal delayed by about two frames and the image signal delayed by about one frame and about one field (for example, equivalent to 262 lines before scan conversion) by tapping in the middle of the delay circuit 6 are transmitted to the lines 106a and 106a. The signal is supplied to the prediction signal generation circuit 5 and the optimum prediction function determination circuit 8 via the signal 106b. Accordingly, in the predictive decoding device shown in FIG. 9, the delay circuit 15 is configured to have a two-frame time delay in exactly the same way as the delay circuit 6, and the taps are taken midway to detect the approximately two frames, approximately one frame, and approximately one field. The respective delayed image signals are sent to the prediction signal generation circuit 1 via a line 215.
Change it to supply 2. By making this change, it is possible to generate a large number of prediction functions using pixel points showing the same color signal subcarrier phase even for color television signals. High predictive coding efficiency can be obtained.
第3図における実施例においては、最適予測関
数判定回路の演算ユニツト8−1内の2次元メモ
リ8−11から出力される予測信号は、説明を簡
単にするために内挿などを用いない最も簡単な例
を選んだが、以下にその変形例として内挿を用い
る場合について説明する。予測信号Xが画像信号
X1〜X16を用いてつくられるものであるとする
と、予測信号Xは一般に、
X=16
〓i=1
ρiXi
で与えられる。ただし、ρ1〜ρ16はそれぞれ画像
信号X1〜X16に対する重み係数とする。前記の第
7図においては、予測ベクトル(0、0)に対し
てX=X1が出力されることにより、ρ1=1、他
は全てゼロの場合であつた。しかし、内挿値を用
いる方が予測誤差量が小さい場合も多い。たとえ
ば、動ベクトル(0、0)に対して、X=ρ1X1
+ρ9X9、あるいはもつと複雑なものも考えられ
る。ここでは、2画像信号の内挿の場合について
説明する。 In the embodiment shown in FIG. 3, the prediction signal output from the two-dimensional memory 8-11 in the arithmetic unit 8-1 of the optimum prediction function determination circuit is the best prediction signal that does not use interpolation etc. Although a simple example has been chosen, a case where interpolation is used as a modification will be described below. Prediction signal X is an image signal
Assuming that it is generated using X 1 to X 16 , the predicted signal X is generally given by X= 16 〓 i=1 ρ i X i . However, ρ 1 to ρ 16 are weighting coefficients for the image signals X 1 to X 16 , respectively. In the above-mentioned FIG. 7, since X=X 1 is output for the predicted vector (0, 0), ρ 1 =1, and all others are zero. However, the amount of prediction error is often smaller when using interpolated values. For example, for a motion vector (0,0), X=ρ 1 X 1
+ρ 9 X 9 , or something more complex is also possible. Here, a case of interpolation of two image signals will be explained.
第10図は予測信号発生メモリから2つの画像
信号が並列に出力できるように構成された場合の
演算ユニツト8′−1(8′−1〜4を代表する)
の構成例をブロツク図により示したものである。
この図において、動ベクトルが線108−5aを
介して供給されると、読み出し制御回路8′−1
1cは読み出すべき2画像信号、たとえばX1,
X9の各メモリ内番地を同時に線AD1,AD2を介
して予測信号発生メモリ8′−11aに供給する。
この2画像信号は同時に読み出され、乗算回路
8′−11e,8′−11fにおいて、たとえば
各々ρ1X1,ρ9X9の乗算が行なわれる。この乗算
結果は加算回路8′−11gで加算され、2次元
メモリ8′−11の出力予測信号Xとなる。たと
えば、前述の例のように動ベクトルが(0、0)
であつたとすると、内挿可能な演算ユニツト8′
−1の出力信号XはX=ρ1X1+ρ9X9となる。勿
論、予測信号発生回路5内の2次元メモリも同様
な構成に変えることによつて内挿結果を線105
から出力することが可能となる。その他の動作は
内挿の有無に関係なく同じである。 FIG. 10 shows an arithmetic unit 8'-1 (representative of 8'-1 to 8'-4) configured so that two image signals can be output in parallel from the predicted signal generation memory.
This is a block diagram showing an example of the configuration.
In this figure, when a motion vector is supplied via line 108-5a, readout control circuit 8'-1
1c is two image signals to be read out, for example, X 1 ,
Each memory address of X9 is simultaneously supplied to the prediction signal generation memory 8'-11a via lines AD1 and AD2 .
These two image signals are simultaneously read out and multiplied by, for example, ρ 1 X 1 and ρ 9 X 9 , respectively, in multiplication circuits 8'-11e and 8'-11f. This multiplication result is added by an adder circuit 8'-11g, and becomes an output prediction signal X of a two-dimensional memory 8'-11. For example, as in the previous example, the motion vector is (0, 0)
If it is, then the interpolable arithmetic unit 8'
The output signal X of −1 becomes X=ρ 1 X 1 +ρ 9 X 9 . Of course, by changing the two-dimensional memory in the prediction signal generation circuit 5 to a similar configuration, the interpolation result can be changed to the line 105.
It is possible to output from. Other operations are the same regardless of whether interpolation is used or not.
第11図は、予測信号発生メモリにおいて用い
られるメモリ素子の動作速度が要求される処理速
度に対して充分速い場合に適合する演算ユニツト
8″−1(8″−1〜4を代表する)の構成例をブ
ロツク図により示したものである。たとえば、2
画素を連続して読み出せるほどに高速である場合
を例にすると、図において、まず先に読み出され
た画像信号、たとえばX1をレジスタ8″−11h
に記憶し、つぎにX9を読み出す。そして、レジ
スタ8″−11hの出力X1(一般的にはXa)と後
から読み出されたX9(一般的にはXb)とは各々乗
算回路8″−11eおよび8″−11fに供給さ
れ、積ρ1X1とρ9X9とがそれぞれ出力される。加
算回路8″−11gではX=ρ1X1+ρ9X9の加算が
行なわれる。予測信号発生回路5内の2次元メモ
リも同様に高速のメモリにて構成される。他の動
作については第7図における例と同じである。 FIG. 11 shows an arithmetic unit 8''-1 (representative of 8''-1 to 8''-4) which is suitable when the operating speed of the memory element used in the prediction signal generation memory is sufficiently fast for the required processing speed. A configuration example is shown in a block diagram. For example, 2
For example, in the case where the speed is high enough to read out pixels continuously, in the figure, the image signal read out first, for example, X1 , is transferred to register 8''-11h.
, and then read out X 9 . The output X 1 (generally X a ) of the register 8''-11h and the X 9 (generally X b ) read out later are output from the multiplier circuits 8''-11e and 8''-11f, respectively. The products ρ 1 _ _ _ _ The two-dimensional memory within the predicted signal generation circuit 5 is similarly configured with a high-speed memory. Other operations are the same as the example shown in FIG.
以上の説明により明らかなように、本発明によ
れば、2次元ブロツク単位に予め走査変換した画
像信号を用い、複数の予測関数に対するブロツク
当りの予測誤差量を比較して最適の予測関数を選
び、この最適予測関数を示す情報から最適の予測
信号をつくり、更に上記走査変換された画像信号
との減算により得られた予測誤差信号を上記最適
予測関数を示す情報とともに圧縮符号化すること
によつて、等価的に1次元ブロツクを用いたと同
じに処理速度をあげることができるばかりでな
く、ブロツク内画素数に相当する数の演算ユニツ
トの繰り返し使用により最適予測関数を決定する
ことができるから、ハードウエアの規模の簡易化
による経済性の向上と符号化処理のの高速化が得
られる。 As is clear from the above description, according to the present invention, an optimal prediction function is selected by using an image signal that has been scan-converted in advance in units of two-dimensional blocks, and comparing the amount of prediction error per block for a plurality of prediction functions. , an optimal prediction signal is created from the information indicating this optimal prediction function, and a prediction error signal obtained by subtraction with the scan-converted image signal is compressed and encoded together with the information indicating the optimal prediction function. Not only can the processing speed be increased equivalently to using a one-dimensional block, but also the optimal prediction function can be determined by repeatedly using the number of calculation units corresponding to the number of pixels in the block. It is possible to improve economy by simplifying the scale of hardware and to speed up encoding processing.
第1図は図形に対する動き補償の原理を説明す
る図、第2図aおよびbは、並列演算の方法を説
明するための、それぞれ入力画像ブロツクの画素
の配置例および予測に使用される画素の配置例、
第3図は本発明による予測符号化装置の実施例を
示すブロツク図、第4図は、第3図における走査
変換回路1の具体的な構成例を示すブロツク図、
第5図は走査信号に対するブロツク化の方法を説
明する図、第6図は、第3図における最適予測関
数判定回路8の具体的な構成例を示すブロツク
図、第7図は、第6図における演算ユニツト8−
1の具体的な構成例を示すブロツク図、第8図
は、第3図における予測信号発生回路5の具体的
な構成例を示すブロツク図、第9図は、第3図の
予測符号化装置に対向する受信側予測復号化装置
の構成例を示すブロツク図、第10図は、第7図
の演算ユニツトに代わる他の変形例を示すブロツ
ク図、第11図は、第7図の演算ユニツトに代わ
る更に他の変形例を示すブロツク図である。
図において、1は走査変換回路、2a,6は遅
延回路、2bは減算回路、3は量子化回路、4は
加算回路、5は予測信号発生回路、7は情報圧縮
回路、8は最適予測関数判定回路、1−1,1−
2,1−3,1−4はラインメモリ、1−5はマ
ルチプレクサ、5−1は2次元メモリ、5−2は
レジスタ、8−1,8−2,8−3,8−4は演
算ユニツト、8−5は予測関数指示回路、8−6
は画素展開回路、8−7は加算回路、8−8は予
測関数比較回路、8−9は予測選択回路、8−1
1,8′−11,8″−11は2次元メモリ、8−
11a,8′−11a,8″−11aは予測信号発
生メモリ、8−11b,8′−11b,8″−11
bは書き込み制御回路、8−11c,8′−11
c,8″−11cは読み出し制御回路、8−11
d,8′−11d,8″−11dは定数発生回路、
8′−11e,8″−11e,8′−11f,8″−
11fは乗算回路、8′−11g,8″−11gは
加算回路、8″−11hはレジスタ、8−12は
評価信号発生回路、8−12a,8′−12a,
8″−12aは減算回路、8−12b,8′−12
b,8″−12bは演算回路、11は情報伸長回
路、12は予測信号発生回路、13は加算回路、
14は走査逆変換回路、15は遅延回路である。
Figure 1 is a diagram explaining the principle of motion compensation for figures, and Figures 2 a and b are examples of pixel arrangement of input image blocks and pixels used for prediction, respectively, to explain the parallel calculation method. Layout example,
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the predictive encoding device according to the present invention, and FIG. 4 is a block diagram showing a specific example of the configuration of the scan conversion circuit 1 in FIG.
5 is a diagram illustrating a method of blocking a scanning signal, FIG. 6 is a block diagram showing a specific configuration example of the optimal prediction function determination circuit 8 in FIG. 3, and FIG. Arithmetic unit 8-
8 is a block diagram showing a specific example of the configuration of the predictive signal generation circuit 5 in FIG. 3, and FIG. 9 is a block diagram showing a specific example of the configuration of the predictive signal generation circuit 5 in FIG. FIG. 10 is a block diagram showing an example of the configuration of a receiving-side predictive decoding device facing the receiver. FIG. 10 is a block diagram showing another modification of the arithmetic unit shown in FIG. 7, and FIG. FIG. 7 is a block diagram showing still another modification example. In the figure, 1 is a scan conversion circuit, 2a and 6 are delay circuits, 2b is a subtraction circuit, 3 is a quantization circuit, 4 is an addition circuit, 5 is a prediction signal generation circuit, 7 is an information compression circuit, and 8 is an optimal prediction function. Judgment circuit, 1-1, 1-
2, 1-3, 1-4 are line memories, 1-5 are multiplexers, 5-1 are two-dimensional memories, 5-2 are registers, 8-1, 8-2, 8-3, 8-4 are operations unit, 8-5 is a prediction function instruction circuit, 8-6
is a pixel expansion circuit, 8-7 is an addition circuit, 8-8 is a prediction function comparison circuit, 8-9 is a prediction selection circuit, 8-1
1,8'-11,8''-11 is two-dimensional memory, 8-
11a, 8'-11a, 8''-11a are predictive signal generation memories; 8-11b, 8'-11b, 8''-11
b is a write control circuit, 8-11c, 8'-11
c, 8″-11c is a readout control circuit, 8-11
d, 8′-11d, 8″-11d are constant generation circuits,
8'-11e, 8''-11e, 8'-11f, 8''-
11f is a multiplication circuit, 8'-11g, 8''-11g is an addition circuit, 8''-11h is a register, 8-12 is an evaluation signal generation circuit, 8-12a, 8'-12a,
8''-12a is a subtraction circuit, 8-12b, 8'-12
b, 8″-12b is an arithmetic circuit, 11 is an information expansion circuit, 12 is a prediction signal generation circuit, 13 is an addition circuit,
14 is a scanning inverse conversion circuit, and 15 is a delay circuit.
Claims (1)
の走査線間にまたがるM個(Mは2以上の整数)
の画素からなる2次元ブロツクを構成せしめ、入
力の時系列とは異なる順序で画像信号を出力する
走査変換手段と、該走査変換手段の出力画像信号
について局部復号化された画像信号を用いて複数
個の予測関数の各々に対する前記2次元ブロツク
当りの予測誤差量を該2次元ブロツク内の各画素
位置に対応する番地を用いて番地修飾可能な高々
M個の演算手段の繰り返し使用により比較する手
段と、該比較手段において予測誤差量が小さいと
判定された最適予測関数に従つて、前記2次元ブ
ロツクに対する予測信号を発生する手段と、該予
測信号発生手段の出力と前記走査変換手段の出力
とをうけて予測誤差信号を発生する手段と、前記
予測信号発生手段の出力と前記予測誤差信号発生
手段の出力とをうけて局部復号化された画像信号
を発生し、前記比較手段および前記予測信号発生
手段へ供給する局部復号化手段と、少なくとも前
記比較手段から得られる最適予測関数を表わす信
号と前記予測誤差信号発生手段から得られる予測
誤差信号とを圧縮符号化する符号変換手段とを具
備したことを特徴とする画像信号の予測符号化装
置。1 M pieces spanning multiple scanning lines from image signals input as time series (M is an integer of 2 or more)
scan converting means that configures a two-dimensional block consisting of pixels, and outputs image signals in an order different from the input time series; Means for comparing the prediction error amount per two-dimensional block for each of the two-dimensional prediction functions by repeatedly using at most M calculation means whose addresses can be modified using addresses corresponding to each pixel position in the two-dimensional block. and means for generating a prediction signal for the two-dimensional block according to the optimal prediction function for which the amount of prediction error is determined to be small by the comparison means, and an output of the prediction signal generation means and an output of the scan conversion means. means for generating a prediction error signal in response to the prediction error signal; generating a locally decoded image signal in response to the output of the prediction signal generation means and the output of the prediction error signal generation means; comprising local decoding means for supplying the signal to the generation means, and code conversion means for compressing and encoding at least a signal representing the optimal prediction function obtained from the comparison means and a prediction error signal obtained from the prediction error signal generation means. A predictive coding device for an image signal, characterized in that:
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12612580A JPS5752281A (en) | 1980-09-12 | 1980-09-12 | Forecast encoding device of picture signal |
| US06/225,401 US4371895A (en) | 1980-01-18 | 1981-01-15 | Coded video signal transmitting and receiving system |
| CA000368698A CA1158763A (en) | 1980-01-18 | 1981-01-16 | Coded video signal transmitting and receiving system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12612580A JPS5752281A (en) | 1980-09-12 | 1980-09-12 | Forecast encoding device of picture signal |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5752281A JPS5752281A (en) | 1982-03-27 |
| JPH0340556B2 true JPH0340556B2 (en) | 1991-06-19 |
Family
ID=14927267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12612580A Granted JPS5752281A (en) | 1980-01-18 | 1980-09-12 | Forecast encoding device of picture signal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5752281A (en) |
Families Citing this family (8)
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|---|---|---|---|---|
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| US4897720A (en) * | 1988-03-14 | 1990-01-30 | Bell Communications Research, Inc. | Circuit implementation of block matching algorithm |
| GB8909498D0 (en) * | 1989-04-26 | 1989-06-14 | British Telecomm | Motion estimator |
| JPH04139986A (en) * | 1990-09-29 | 1992-05-13 | Victor Co Of Japan Ltd | Coding/decoding device for movement compensation prediction of picture signal |
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| CA2170423C (en) * | 1995-03-08 | 2005-08-16 | Toshihiro Murakawa | Welding gun arm and method of manufacturing same |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS512344A (en) * | 1974-06-14 | 1976-01-09 | Hitachi Ltd | GAZOFUGOKAFUKUGOSOCHI |
| JPS54124927A (en) * | 1978-03-23 | 1979-09-28 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Detecting method for moving vector |
-
1980
- 1980-09-12 JP JP12612580A patent/JPS5752281A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5752281A (en) | 1982-03-27 |
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