JP2000278690A - 符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高画質な静止画像を得る符号化装置を実現す
ること。 【解決手段】 ディジタル化された映像信号をフレーム
メモリ２に入力する。この映像信号をマクロブロック単
位で符号化するとき、画像判別情報出力手段３は、フレ
ームメモリ２に格納された高解像度の静止画像に対し
て、マクロブロック単位で複雑度を示す情報と、マクロ
ブロックのアドレス情報とを出力する。メモリ制御手段
４は、マクロブロックのアドレス情報に基づいてフレー
ムメモリ２からマクロブロック単位に映像信号を読み出
す。量子化幅制御手段６は、マクロブロック単位の複雑
度を示す情報に基づいて、符号化手段５の量子化幅を制
御する。こうすると、高解像度の静止画像を符号化して
記録する場合は、視覚的に目立つ部分や高域成分を多く
含む部分等に符号量を多く割り当てることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル化され
た映像信号をマクロブロック単位に圧縮符号化する符号
化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、映像信号の標準的な圧縮・符号化
方式としてＭＰＥＧ１、又はＭＰＥＧ２が規格化されて
いる(ISO/IEC13818-2)。これらの方式は、フレーム間の
動き補償と直交変換、量子化、可変長符号化等を用い
て、映像信号の情報量を大幅に削減するものである。特
にＭＰＥＧ２は、映像信号を比較的低いデータレートに
圧縮できることから、ＶＴＲへの応用が検討されてい
る。また、ＶＴＲは動画像の記録のみならず、静止画像
の記録も行えるようになり、記録した静止画像をビデオ
プリンタで印刷したり、又はパーソナルコンピュータと
のリンクを図るなどにより、利用範囲が広がりつつあ
る。静止画像の記録方法としては、特開平９−８４０５
０号公報に「画像記録方法」が開示されている。

【０００３】以下、従来の符号化装置について図３、図
４を用いて説明する。図３は従来の符号化装置の概略構
成を示すブロック図である。また図４は高解像度の静止
画像の画面を、複数の領域に分割した状態を示した説明
図である。

【０００４】図３において、符号化装置は、フレームメ
モリ９、分割手段１０、符号化手段１１を含んで構成さ
れる。ディジタル化された映像信号は入力端子８を介し
てフレームメモリ９に入力される。フレームメモリ９は
１フレームのディジタル映像信号を格納するためのメモ
リである。分割手段１０はフレームメモリ９に格納され
た映像信号を複数の領域に分割する手段である。符号化
手段１１はフレームメモリ９から出力される映像信号を
圧縮符号化する手段であり、ここで符号化された符号化
データは出力端子１２を介して出力される。ここで符号
化手段１１は、直交変換部、量子化部、可変長符号化部
等から構成され、一定の解像度の映像信号の１フレーム
をフレーム内符号化しながら、一定の発生符号量となる
よう圧縮符号化を行う。

【０００５】さて、入力端子８に図４（ａ）に示すよう
な水平１２８０画素、垂直９６０ラインからなる高解像
度の静止画像が入力されるとする。入力された高解像度
の静止画像はフレームメモリ９に格納され、分割手段１
０の制御により図４（ｂ）のように、１画面が水平６４
０画素、垂直４８０ラインからなる４画面の領域に分割
される。そしてフレームメモリ９から、各分割画面毎に
映像信号が出力される。符号化手段１１は、フレームメ
モリ９から出力される分割画面毎にフレーム内符号化、
即ちイントラ符号化を行い、出力端子１２から符号化デ
ータを出力する。この際、符号化手段１１は、入力され
る分割画面をマクロブロックと呼ばれる複数個の隣接す
る画素のまとまりとして符号化を行う。マクロブロック
は、例えば水平１６画素、垂直１６ラインを１単位とす
る。

【０００６】このような構成により、高解像度の静止画
像の画面を複数の領域に分割し、各分割画面毎に順次、
イントラ符号化することで、高解像度の静止画像の符号
化が行われている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の構成
においては、以下に示す課題を有していた。即ち、静止
画像を符号化して記録する場合は、入力された静止画像
の解像度に対して、符号化装置に応じた所定の解像度に
画面を分割し、各分割画面毎に符号化を行う。再生時は
各分割画面毎に復号化を行い、元の解像度に画面を合成
する。この際、各分割画面の境界付近で符号化効率の差
が画質の差となって現れ、視覚的に目立ってしまう。ま
た、夫々の分割画面毎でも同じ符号化率で符号化が行わ
れるので、絵柄の複雑さに関係なく一定の符号量が発生
する。このことは、低域成分を多く含む分割画面と、高
域成分を多く含む複雑な分割画面とで、発生符号量が同
じとなり、符号化効率が高いと言えない。また、動画像
より視認性が高いと言われる静止画像では、絵柄の複雑
な部分での画質の劣化が目立つ。

【０００８】これらのことから、静止画像を符号化、記
録する場合は、視覚的に目立つ部分に多くの符号を割り
当てて、高画質な静止画像を再現することが望ましい。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
のであって、符号化効率を向上させ、高画質な静止画像
を得ることができる符号化装置を実現することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、１枚の画像において隣接する複数個の画素の集合を
マクロブロックとするとき、ディジタル化された映像信
号を１枚の画像単位で入力し、入力画像を複数のマクロ
ブロックに分割し、前記映像信号に対してマクロブロッ
ク単位で符号化を行う符号化装置であって、前記映像信
号を１枚の画像単位で格納するフレームメモリと、前記
フレームメモリに格納された画像を参照し、前記画像の
複雑さを含む画像判別をマクロブロック単位で行い、当
該マクロブロックのアドレス情報を第１の判別情報とし
て出力し、当該マクロブロックの画像の複雑さを示す情
報を第２の判別情報として出力する画像判別情報出力手
段と、前記フレームメモリに格納された映像信号を、前
記画像判別情報出力手段から出力される第１の判別情報
に基づいて出力するメモリ制御手段と、前記フレームメ
モリから出力された映像信号を圧縮符号化する符号化手
段と、前記符号化手段の圧縮符号化に用いる量子化幅
を、前記画像判別情報出力手段の出力する第２の判別情
報で制御する量子化幅制御手段と、を具備することを特
徴とするものである。

【００１０】本願の請求項２の発明は、請求項１の符号
化装置において、前記画像判別情報出力手段は、画像の
複雑度の高いマクロブロックから、複雑度の低いマクロ
ブロックの順にマクロブロックのアドレス情報を前記第
１の判別情報として出力し、前記複雑度の高いマクロブ
ロックには細かい量子化を行うように量子化幅制御情報
を前記第２の判別情報として出力することを特徴とする
ものである。

【００１１】本願の請求項３の発明は、請求項１の符号
化装置において、前記量子化幅制御手段は、前記第２の
判別情報が細かい量子化を行う情報であった場合には、
細かい量子化幅情報を出力することを特徴とするもので
ある。

【００１２】このような構成によれば、静止画像を符号
化、記録する場合は、視覚的に目立つ部分や高域成分を
多く含む部分等に符号量を多く割り当てることができる
ので、高画質な静止画像を得ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態におけ
る符号化装置について、図１及び図２を用いて説明す
る。図１は本発明による符号化装置の構成例を示したブ
ロック図である。また図２は画像の輪郭部をマクロブロ
ック単位で検出する様子を示した説明図である。

【００１４】図１に示すように符号化装置は、入力端子
１、フレームメモリ２、画像判別情報出力手段３、メモ
リ制御手段４、符号化手段５、量子化幅制御手段６、出
力端子７を含んで構成される。入力端子１はディジタル
化された映像信号の入力端子である。フレームメモリ２
はディジタル映像信号を、１枚の画像として１フレーム
単位で格納するメモリである。画像判別情報出力手段３
はフレームメモリ２に格納された映像信号の複雑度を検
出する出力手段である。メモリ制御手段４はフレームメ
モリ２に格納された映像信号をマクロブロック単位で出
力するように制御する制御手段である。符号化手段５は
フレームメモリ２から出力されるマクロブロック単位の
映像信号を符号化する符号化手段である。量子化幅制御
手段６は符号化手段５の量子化幅をマクロブロック単位
で制御する制御手段である。

【００１５】ここで、符号化手段５は、ＧＯＰ（グルー
プ・オブ・ピクチャ）と呼ばれるＭフレーム単位（Ｍは
１以上の整数）で所定量の符号化データを出力するもの
とし、フレーム間動き補償部、直交変換部、量子化部、
可変長符号化部などで構成される。１つのＧＯＰには、
必ず１フレーム内で符号化を行った画像（Ｉピクチャ）
が一つ存在し、Ｉピクチャ以外の画像は、動き補償で予
測符号化された画像が存在する。この予測符号化画像
は、時間的に一方向に動き補償予測符号化したＰピクチ
ャと、両方向に動き補償予測符号化したＢピクチャとで
構成される。また、ＧＯＰは、Ｉピクチャのみで構成さ
れる場合もあり、更にＩピクチャとＰピクチャのみ、Ｉ
ピクチャとＢピクチャのみで構成される場合もある。

【００１６】ＧＯＰ内の各ピクチャは、直交変換部によ
り周波数領域を表す係数に変換され、各係数はマクロブ
ロック単位で、符号化量や視覚特性に応じて量子化され
る。量子化された変換係数は、出現頻度がより高いデー
タに対して、より短い符号を割り当てる可変長符号化に
より符号化される。量子化と発生する符号量の関係は、
変換係数を粗く量子化することで発生する符号化量が減
少、つまり画質が劣化する。また、変換係数を細かく量
子化することで、発生する符号量が増加、つまり画質が
向上する。従って発生符号量は量子化により可変量とな
り、量子化制御を行うことにより発生符号量を制御で
き、入力映像信号の絵柄や、目標とする発生符号量に合
わせた符号化が行える。

【００１７】さて、図１の入力端子１に、図２に示すよ
うな水平１２８０画素、垂直９６０ラインからなる高解
像度の静止画像を入力する。入力した高解像度の静止画
像はフレームメモリ２に格納される。画像判別情報出力
手段３は、フレームメモリ２に格納した高解像度の静止
画像に対して、マクロブロック単位で画像の複雑度を判
別する。

【００１８】画像判別情報出力手段３における複雑度の
判別方法としては、例えばマクロブロック内の各画素に
ついて、隣接する画素との差分値の絶対値総和（以下、
Ｓ値という）を求め、予め設定された閾値Ｔ（以下、Ｔ
値という）と比較を行う方法がある。求めたマクロブロ
ックのＳ値とＴ値とを比較し、Ｓ値がＴ値より大きい場
合には、当該マクロブロックは複雑であると判別し、Ｓ
値がＴ値より小さい場合には、当該マクロブロックは複
雑でないと判別する。また、Ｔ値を複数に設定すること
で、複雑度をより細かく判別することもできる。図２で
は、画面中央部の輪郭部付近を複雑であると判別した場
合を示した例であり、複雑であると判別したマクロブロ
ックを四角形で図示した。

【００１９】画像判別情報出力手段３は、メモリ制御手
段４に対してマクロブロックの画面内の位置に対応した
アドレス情報を第１の判別情報として出力する。この
際、複雑であると判別したマクロブロックのアドレス情
報を先に出力し、それ以外のマクロブロックのアドレス
情報を後に出力する。更に画像判別情報出力手段３は、
複雑であると判別したマクロブロックに対して細かい量
子化を行うように、量子化幅制御手段６に対して量子化
幅制御情報を第２の判別情報として出力する。量子化幅
制御情報としては、例えば複雑であると判別したマクロ
ブロックに対しては「１」を出力し、それ以外の場合に
は「０」を出力する。量子化幅制御情報は、メモリ制御
手段４に対して出力されるアドレス情報に対応した順序
で出力される。

【００２０】メモリ制御手段４は、画像判別情報出力手
段３から出力されるアドレス情報に基づいて、フレーム
メモリ２に格納された高解像度の静止画像をマクロブロ
ック単位で符号化手段５に出力する。符号化手段５は、
目標とする全体の発生符号量と現在までの発生符号量を
監視しながら、量子化幅（以下、Ｑ１値という）を決定
する。そして、フレームメモリ２からのマクロブロック
の入力順にフレーム内符号化、即ちイントラ符号化を行
う。この際、量子化幅制御手段６は画像判別情報出力手
段３からの量子化幅制御情報として「１」を受け取った
場合には、符号化手段５で決定されたＱ１値に対して、
１／２の重み付けを行った量子化幅（以下、Ｑ２値とす
る）を用いて量子化を行うように符号化手段５を制御す
る。

【００２１】複雑であると判別したマクロブロックから
先に符号化を行うことことにより、目標とする全体の発
生符号量に対する残りの発生可能符号量を、画面のラス
ター順序で符号化するよりも多めに見積もることができ
る。このため、複雑であると判別したマクロブロックに
は、より多くの符号量を割り当てることができる。この
ことから複雑であると判別したマクロブロックに対して
は、より細かい量子化幅で符号化を行うことができる。

【００２２】量子化後は、符号化手段５はＭＰＥＧで定
められた手順で可変長符号化を行い、出力端子７に符号
化データを出力する。符号化後は、記録方式に合わせた
符号化データの並べ替え、例えばマクロブロックを画面
のラスター順序に並べ替えて記録を行う。以上説明した
方法により、高解像度の静止画像の符号化を行える。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、フレーム
メモリに格納された高解像度の静止画像に対してマクロ
ブロック単位で複雑度を判別し、複雑であると判別した
マクロブロックを先に、かつ、より細かい量子化幅を用
いて符号化することで、全体の目標とする発生符号量に
対して、複雑な絵柄のマクロブロックに対してより多く
の符号量を割り当てることができる。その結果、視覚的
に目立つ部分の劣化を低減する効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における符号化装置の概略
構成を示すブロック図である。

【図２】本実施形態の符号化装置によりマクロブロック
毎に映像信号を出力する状態を示す説明図である。

【図３】従来の符号化装置の構成例を示すブロック図で
ある。

【図４】従来の符号化装置による高解像度の静止画像の
分割方法を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 入力端子 ２ フレームメモリ ３ 画像判別情報出力手段 ４ メモリ制御手段 ５ 符号化手段 ６ 量子化幅制御手段 ７ 出力端子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １枚の画像において隣接する複数個の画
   素の集合をマクロブロックとするとき、ディジタル化さ
   れた映像信号を１枚の画像単位で入力し、入力画像を複
   数のマクロブロックに分割し、前記映像信号に対してマ
   クロブロック単位で符号化を行う符号化装置であって、 前記映像信号を１枚の画像単位で格納するフレームメモ
   リと、 前記フレームメモリに格納された画像を参照し、前記画
   像の複雑さを含む画像判別をマクロブロック単位で行
   い、当該マクロブロックのアドレス情報を第１の判別情
   報として出力し、当該マクロブロックの画像の複雑さを
   示す情報を第２の判別情報として出力する画像判別情報
   出力手段と、 前記フレームメモリに格納された映像信号を、前記画像
   判別情報出力手段から出力される第１の判別情報に基づ
   いて出力するメモリ制御手段と、 前記フレームメモリから出力された映像信号を圧縮符号
   化する符号化手段と、 前記符号化手段の圧縮符号化に用いる量子化幅を、前記
   画像判別情報出力手段の出力する第２の判別情報で制御
   する量子化幅制御手段と、を具備することを特徴とする
   符号化装置。
2. 【請求項２】 前記画像判別情報出力手段は、 画像の複雑度の高いマクロブロックから、複雑度の低い
   マクロブロックの順にマクロブロックのアドレス情報を
   前記第１の判別情報として出力し、前記複雑度の高いマ
   クロブロックには細かい量子化を行うように量子化幅制
   御情報を前記第２の判別情報として出力することを特徴
   とする請求項１記載の符号化装置。
3. 【請求項３】 前記量子化幅制御手段は、 前記第２の判別情報が細かい量子化を行う情報であった
   場合には、細かい量子化幅情報を出力することを特徴と
   する請求項１記載の符号化装置。