JP2001224031A - 動画像復号装置 - Google Patents
動画像復号装置Info
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- JP2001224031A JP2001224031A JP2000032847A JP2000032847A JP2001224031A JP 2001224031 A JP2001224031 A JP 2001224031A JP 2000032847 A JP2000032847 A JP 2000032847A JP 2000032847 A JP2000032847 A JP 2000032847A JP 2001224031 A JP2001224031 A JP 2001224031A
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Abstract
施され、前フレームと変化のない静止画像部分などポス
トフィルタの処理が必要ない部分にもフィルタリングが
行われてしまい、処理量の増加や処理時間の浪費、ま
た、ブロックの符号化属性を参照しないため、発生した
雑音に適したフィルタリングを行うことができないの
で、処理量の増加のみならずフィルタリングによる画質
の劣化も引き起こすという欠点もある。 【解決手段】 本発明は、現ブロックの符号化実施の有
無、動きベクトル、フレーム間/フレーム内予測の情
報、変換係数の状態に基づいて、ブロックひずみ低減フ
ィルタ及びモスキート雑音低減フィルタのオン/オフ制
御、さらに前フレームのポストフィルタが施された復号
画像によるブロックの置き換えを適応的に行い、処理量
を軽減しつつもポストフィルタによる雑音が低減された
復号画像を得ることができ、画質の改善が可能な動画像
復号装置を提供する。
Description
て、直交変換・量子化・符号化された符号化データを復
号し、逆量子化・逆直交変換して得られる復号画像に発
生するブロック歪みとモスキート雑音を低減する動画像
復号装置に関する。
tal Network), GSTN (General Switched Telephone Net
work)を有効に活用するサービスとしてテレビ電話やテ
レビ会議などの画像通信サービスが有望視され、このよ
うな動画像の効率的な伝送を目的とした高能率符号化の
研究が盛んに行われている。これらの研究は、画像の統
計的な性質を利用して、その画像に含まれる冗長性を取
り除くことにより、情報量の削減を行っている。このよ
うな符号化方式として動き補償予測と離散コサイン変換
を組み合わせたハイブリッド符号化方式がよく知られて
いる。
て動き補償予測と離散コサイン変換を組み合わせたハイ
ブリッド符号化方式に特有なブロックひずみとモスキー
ト雑音を低減するポストフィルタを実施し、画質の改善
を行っている。
変換を用いた場合の動画像復号装置の従来例について説
明する。図7において、51は可変長復号部、52は逆量子
化部、53は逆直交変換部、54は加算器、55はフレームメ
モリ部、56は動き補償予測部、57はスイッチ、58はポス
トフィルタ部を示している。
ビットストリームが入力される。符号化ビットストリー
ムは、動画像符号化装置により生成した画像の直交変換
係数や符号化の状態を表す符号化モード、すなわち、符
号化実施の有無や動きベクトルやフレーム間/フレーム
内予測の情報などが可変長符号化され、多重化されたも
のである。
ムを復号して量子化された直交変換係数や動きベクト
ル、フレーム間/フレーム内予測などの符号化モード情
報を得る。逆量子化部52では、量子化された直交変換係
数に逆量子化を実施して直交変換係数を得て、これを逆
直交変換部53で2次元逆直交変換して差分画像を得る。
ときは、スイッチ57の出力が動き補償予測部56の出力と
なるようにして、差分画像を加算器54でフレームメモリ
部55に蓄積された前フレームの復号画像に基づき、動き
補償予測部56からの動き補償予測値と加算して、フレー
ムメモリ部55に現フレームの復号画像を蓄積する。
合は、スイッチ57が動き補償予測部56と切断され、逆直
交変換部53からの出力に加算されるものがないので結果
的に逆直交変換部53の出力がそのままフレームメモリ部
55に復号画像として蓄積されることになる。
出力である現フレームの復号画像に対してブロック歪み
及びモスキート雑音を低減するポストフィルタを施し、
雑音を低減した復号画像を出力する。
は、復号画像には必ずポストフィルタが実施され、前フ
レームと変化のない静止画像部分などポストフィルタの
処理が必要ない部分にもフィルタリングが行われてしま
い、処理量の増加や処理時間の浪費といった欠点があ
る。これは、ハードウェア化を行った場合など消費電力
の増加にもつながる。
ため、発生した雑音に適したフィルタリングを行うこと
ができないので、処理量の増加のみならずフィルタリン
グによる画質の劣化も引き起こすという欠点もある。
ロックの符号化実施の有無、動きベクトル、フレーム間
/フレーム内予測の情報、変換係数の状態に基づいて、
ブロックひずみ低減フィルタ及びモスキート雑音低減フ
ィルタのオン/オフ制御、さらに前フレームのポストフ
ィルタが施された復号画像によるブロックの置き換えを
適応的に行い、処理量を軽減しつつもポストフィルタに
よる雑音が低減された復号画像を得ることができ、画質
の改善が可能な動画像復号装置を提供するものである。
れる符号化ビットストリームを可変長復号する可変長復
号部と、可変長復号されたビットストリームに含まれる
量子化データを逆量子化して変換係数を求める逆量子化
部と、逆量子化により求められた所定ブロック単位の変
換係数を逆直交変換して差分画像を求める逆直交変換部
と、前フレームの復号画像を記憶する第1のフレームメ
モリと、可変長復号されたビットストリームに含まれる
各ブロックの動きベクトルと、前記第1のフレームメモ
リに記憶された復号画像に基づいて予測画像を作成する
動き補償予測部と、可変長復号されたビットストリーム
に含まれる符号化モードに基づいて、前記予測画像と差
分画像を組み合わせる加算部とを備える動画像復号装置
において、可変長復号されたビットストリームから、各
ブロック内の直交変換係数の有無を判断する手段と、前
記加算部から出力される復号画像における雑音を低減さ
せるポストフィルタ手段と、ポストフィルタ処理された
前フレームの復号画像を記憶する第2のフレームメモリ
と、映像出力として、ポストフィルタ処理された現フレ
ームの復号画像或いは前記第2のフレームメモリに記憶
されている画像のいずれかを選択する出力信号選択部
と、各ブロック内の直交変換係数が存在しない場合に
は、前記第2のフレームメモリに格納された画像を出力
し、直交変換係数が存在する場合には、ポストフィルタ
処理された現フレームの復号画像を出力するよう、出力
信号選択部の制御を行うポストフィルタ処理内容制御部
とを備えることにより、上記課題を解決する。
実施例について説明する。図1は本発明の一実施例のブ
ロック図であり、符号化ビットストリームを可変長復号
する可変長復号部1と、該可変長復号部1に接続し量子化
された直交変換係数を逆量子化する逆量子化部2と、該
逆量子化部2に接続し直交変換係数を2次元逆直交変換し
て差分画像を求める逆直交変換部3と、該逆直交変換部3
とスイッチ7に接続し該逆直交変換部3で得られた差分画
像と動き補償予測値とを加算して復号画像を求める加算
器4と、該加算器4に接続し該加算器4で得られた復号画
像を蓄積する第1のフレームメモリ部5と、該可変長復号
部1と該第1のフレームメモリ部5に接続し動き補償予測
値を出力する動き補償予測部6と、該可変長復号部1と該
動き補償予測部6に接続し動き補償予測値の出力を切換
えるスイッチ7と、該可変長復号部1に接続しポストフィ
ルタの動作を制御するポストフィルタ処理内容制御部8
と、該加算器4と該ポストフィルタ処理内容制御部8に接
続し復号画像にポストフィルタを実施するポストフィル
タ部9と、該ポストフィルタ処理内容制御部8と出力信号
選択部11とに接続しポストフィルタされた画像を蓄積す
る第2のフレームメモリ部10と、該ポストフィルタ部9と
該第2のフレームメモリ部10と該ポストフィルタ処理内
容制御部8に接続しポストフィルタされた画像の出力を
切換え制御する出力信号選択部11を備えている。
以下の通りである。
り画像に対してDCTを実施して当該DCT係数を量子化した
量子化されたDCT係数、符号化実施の有無の情報、フレ
ーム内/フレーム間予測の情報である予測符号化モー
ド、動きベクトル等を可変長符号化して多重化された符
号化ビットストリームを生成したもの、例えばITU-T勧
告H.263に従う符号化ビットストリームが入力される。
ブロック毎に量子化された離散コサイン変換(DCT)係
数、動きベクトル、フレーム間/フレーム内予測の情報
(予測符号化モード)、符号化しないブロック(符号化
実施の有無の情報)、量子化ステップサイズ等の符号化
情報を得る。
た量子化されたDCT係数を量子化ステップサイズに従い
逆量子化して逆量子化されたDCT係数を得る。
に2次元逆DCTを実施して差分画像を得る。
であった場合は第1のフレームメモリ部5に蓄積された前
フレームの復号画像からブロックの動きベクトルに基づ
き算出された動き補償予測値、あるいはそのブロックが
フレーム内予測であった場合はスイッチ7により動き補
償予測値をゼロとするような出力とを切り替え、逆直交
変換部3で得られた差分画像を加算して復号画像を得
る。
られた復号画像を蓄積する。動き補償予測部6では、第1
のフレームメモリ部5の前フレームの復号画像と可変長
復号部1からの情報である動きベクトルから動き補償予
測値を求める。
予測符号化モードの情報に従い、加算器4への入力を切
換える。
リ部5に出力されるとともに、ポストフィルタ部9にも出
力される。
トフィルタ部9、第2のフレームメモリ部10、出力信号選
択部11の動作を制御して処理量を削減し最適な雑音低減
処理が実施できるような制御を行う。これは、可変長復
号部1からの出力される符号化情報である現ブロックの
符号化モードとDCT係数の状態によって図2に示すように
次のような処理が決定される。
する符号化モードを表すビットにより容易に判断するこ
とができる。DCT係数の状態(有無・内容)を判断する
手段に関しては、ビットストリーム中にDCT係数の状態
を示すビットフラグが存在する場合は、そのビットフラ
グに基づいて判断すればよい。もし、ビットストリーム
中にそのようなビットフラグが存在しない場合は、可変
長復号されたデータそのものに基づいて、各ブロックの
DCT係数の状態を判断することになる。
ィルタのどちらも実施せず、第2のフレームメモリ部10
の前フレームのポストフィルタが実施された復号画像の
現ブロックの位置の画像を出力とする。
数が存在しないとき ブロックひずみ低減フィルタ及びモスキート雑音低減フ
ィルタのどちらも実施せず、第2のフレームメモリ部10
の前フレームのポストフィルタリングが実施された復号
画像に対して動きベクトルに従い動き補償を行った位置
の画像を出力とする。
数の直流成分のみが存在するとき 加算器4からの出力に対して、ブロックひずみ低減フィ
ルタのみを実施し、この画像を出力とする。
数の直流および交流成分が存在するとき 加算器4からの出力に対して、ブロックひずみ低減フィ
ルタおよびモスキート雑音低減フィルタの両方を実施す
る。
数の直流成分のみが存在するとき 加算器4からの出力に対して、フレーム間予測の場合と
比較して強いフィルタ強度でブロックひずみ低減フィル
タのみを実施し、この画像を出力とする。
数の直流および交流成分が存在するとき 加算器4からの出力に対して、フレーム間予測の場合と
比較して強いフィルタ強度でブロックひずみ低減フィル
タおよびモスキート雑音低減フィルタの両方を実施し、
この画像を出力とする。
は以下の通りである。まず、現ブロックが符号化しない
のブロックである場合は、第2のフレームメモリ部10に
ある前フレームにおける現ブロックと同位置のポストフ
ィルタされた復号画像と同様である。従って、現ブロッ
クをこれに置き換えれば新たにポストフィルタを実施す
る必要がなく処理量の低減となる。
ック内にDCT係数が存在しない場合は、第2のフレームメ
モリ部10にある前フレームにおける現ブロックに対して
動きベクトルにより動き補償された位置のポストフィル
タされた復号画像と同様である。従って、現ブロックを
これに置き換えれば新たにポストフィルタを実施する必
要がなく処理量の低減となる。
ック内にDCT係数の直流成分のみが存在する場合は、ブ
ロックひずみのみしか発生しないので、ブロックひずみ
低減フィルタだけを実施すれば良い。従って、モスキー
ト雑音低減フィルタを行わない分、処理量の低減とな
る。
ック内にDCT係数の直流および交流成分が両方存在する
場合は、ブロックひずみ及びモスキート雑音の両方が発
生している可能性があるので、ブロックひずみ低減フィ
ルタおよびモスキート雑音低減フィルタの両方を実施す
る必要がある。
ック内にDCT係数の直流成分のみが存在する場合は、ブ
ロックひずみのみしか発生しないので、ブロックひずみ
低減フィルタだけを実施すれば良い。従って、モスキー
ト雑音低減フィルタを行わない分、処理量の低減とな
る。しかし、フレーム内予測はフレーム間予測より高圧
縮されるため画質が劣化するので、フレーム間予測のと
きよりも強いフィルタ強度でフィルタ処理を実施する。
ック内にDCT係数の直流および交流成分が存在する場合
は、ブロックひずみ及びモスキート雑音の両方が発生し
ている可能性があるので、ブロックひずみ低減フィルタ
およびモスキート雑音低減フィルタの両方を実施する必
要がある。しかし、フレーム内予測はフレーム間予測よ
り高圧縮されるため画質が劣化するので、フレーム間予
測のときよりも強いフィルタ強度でフィルタ処理を実施
する。
本来、加算器4からはブロック単位で復号画像が出力さ
れるが、図3(A)において加算器4の出力内容は説明のた
めに復元する画像と同様にブロックを並べた形で示して
ある。また、図3(B)の第2のフレームメモリの内容は、
前フレームのポストフィルタが実施された画像である。
同一であるため、符号化実施の有無の情報が符号化しな
いブロックとなっている。従って、このブロックは第2
のフレームメモリに格納されている前フレームのポスト
フィルタが実施された画像のブロック2で示すブロック
を用いれば良いことになり、ブロックひずみ及びモスキ
ート雑音低減処理を実施する必要がない。
たブロック4と同一でありるため、フレーム間予測で動
きベクトルを持ちDCT係数が存在しない。従って、ブロ
ック4で示すブロックを用いれば良いことになり、ブロ
ックひずみ及びモスキート雑音低減処理を実施する必要
がない。
存在しない画像であるので、フレーム内予測でブロック
内にDCT係数の直流および交流成分が存在する。従っ
て、加算器4からの出力に対してブロックひずみ及びモ
スキート雑音低減処理を実施することになる。ポストフ
ィルタ部9では、加算器4での復号画像に発生した雑音を
低減する。
る図であり、該ポストフィルタ処理内容制御部8と接続
し、ブロックひずみ低減フィルタ部22と切換器23とモス
キート雑音低減フィルタ部24と切換器25の動作を制御す
るフィルタ切換制御部21と、該加算器4と該フィルタ切
換制御部21に接続しブロックひずみを低減するフィルタ
を行うブロックひずみ低減フィルタ部22と、該加算器4
と該フィルタ切換制御部21と該ブロックひずみ低減フィ
ルタ部22に接続しブロックひずみ低減フィルタの出力
か、加算器4の出力かを切換え出力する切換器23と、該
フィルタ切換制御部21と該切換器23に接続しモスキート
雑音を低減するフィルタを行うモスキート低減フィルタ
部24と、該フィルタ切換制御部21と該切換器23と該モス
キート雑音低減フィルタ部24に接続しモスキート雑音低
減フィルタの出力か、切換器23の出力かを切換え出力す
る切換器25で構成する。
処理内容制御部8で決定された処理に従い、ポストフィ
ルタリングの動作を次のように制御する。
キート雑音低減フィルタのどちらも実施しないとき ブロックひずみ低減フィルタ部22をオフにし、加算器4
の出力がそのまま切換器23の出力となるようにする。さ
らに、モスキート雑音低減フィルタ部24をオフにし、切
換器23の出力がそのまま切換器25の出力となるようにす
る。
施するとき ブロックひずみ低減フィルタ部22をオンにし、ブロック
ひずみ低減フィルタ部22の出力が切換器23の出力となる
ようにする。さらに、モスキート雑音低減フィルタ部24
をオフにし、切換器23の出力がそのまま切換器25の出力
となるようにする。
キート雑音低減フィルタの両方を実施するとき ブロックひずみ低減フィルタ部22をオンにし、ブロック
ひずみ低減フィルタ部22の出力が切換器23の出力となる
ようにする。さらに、モスキート雑音低減フィルタ部24
をオンにし、モスキート雑音低減フィルタ部24の出力が
切換器25の出力となるようにする。
ルタ切換制御部21の制御に従ってブロックひずみ低減フ
ィルタを実施のときに次のような処理を行う。これは、
ブロック境界の不連続を除去することが目的であるの
で、図5に示すように加算器4の出力である復号画像のブ
ロック境界を挟んだx0、x1の2画素を滑らかに接続する
ようにする。その際、レベル差の大きい部分の過補償を
防ぐために、式(1)のような非線型処理を行い、x0を出
力画素値y0に置き換える。ここで、qはフィルタ強度を
制御するパラメータである。
ックひずみ低減フィルタ部22をオフのときは上記の処理
は行われない。
御がブロックひずみ低減フィルタ部22をオンのときは、
ブロックひずみ低減フィルタ部22の出力、すなわちブロ
ックひずみが低減された復号画像が出力されるように切
換が行われる。また、フィルタ切換制御部21の制御がブ
ロックひずみ低減フィルタ部22をオフのときは、加算器
4の出力、すなわちフィルタ処理されていない復号画像
がそのまま出力されるように切換が行われる。
ルタ切換制御部21の制御に従ってモスキート雑音低減フ
ィルタを実施のときに次のような処理を行う。ここで
は、図6に示すように注目画素xi,jを中心とした3×3画
素のウィンドウにより式(2)に示すフィルタを用いて出
力画素yi,jを得て、xi,jと置き換える。ここで、εはフ
ィルタ強度を制御するパラメータである。
キート雑音低減フィルタ部24をオフのときは上記の処理
は行われない。
御がモスキート雑音低減フィルタ部24をオンのときは、
モスキート雑音低減フィルタ部24の出力、すなわちモス
キート雑音が低減された復号画像が出力されるように切
換が行われる。また、フィルタ切換制御部21の制御がモ
スキート雑音低減フィルタ部24をオフのときは、切換器
23の出力、すなわちフィルタ処理されていない復号画
像、あるいはブロックひずみのみ低減処理された復号画
像が出力されるように切換が行われる。
択部11の出力が入力され雑音が低減された前フレームの
復号画像として蓄積しておく。また、ポストフィルタ処
理内容制御部8からの制御により、現ブロックが符号化
しないブロックであるときはその位置に相当する前フレ
ームの画像が出力信号選択部11にブロック単位で入力さ
れる。また、フレーム間予測でブロック内にDCT係数が
存在しないときには、動きベクトルに従い動き補償を行
った位置の画像を出力信号選択部11に入力されるように
する。
理内容制御部8の制御に従ってポストフィルタ部9からの
出力か、第2のフレームメモリ部10からの出力かどちら
か一方が出力されるように切換が行われる。すなわち、
現ブロックが符号化しないブロックであるとき、あるい
はフレーム間予測でブロック内にDCT係数が存在しない
ときは、第2のフレームメモリ部10からの入力が出力さ
れるように切換が行われる。また、フレーム間予測でブ
ロック内にDCT係数の直流成分のみが存在するとき、あ
るいはフレーム間予測でブロック内にDCT係数の直流お
よび交流成分が存在するとき、あるいはフレーム内予測
でブロック内にDCT係数の直流成分のみが存在すると
き、あるいはフレーム内予測でブロック内にDCT係数の
直流および交流成分が存在するときには、ポストフィル
タ部9からの入力が出力されるように切換が行われる。
トルとフレーム間/フレーム内予測の情報によりポスト
フィルタとポストフィルタが実施された前フレームの画
像が蓄積されている第2のフレームメモリを適応的に制
御することで、処理量を軽減しながらも雑音が低減され
た復号画像を得ることができる。
によれば、現ブロックの符号化実施の有無、動きベクト
ル、フレーム間/フレーム内予測の情報、変換係数の状
態に基づいて、ブロックひずみ低減フィルタ及びモスキ
ート雑音低減フィルタのオン/オフ制御、さらに前フレ
ームのポストフィルタが施された復号画像によるブロッ
クの置き換えを適応的に行うので、処理量を軽減しつつ
もポストフィルタによる雑音の低減された復号画像を得
ることができる。また、本実施例をハードウェア化した
場合においては、この処理量の軽減は消費電力の削減と
いう効果もある。
ク図である。
の処理を示す説明図である。
明する図である。
を示す図である。
成を説明する図である。
構成を説明する図である。
である。
Claims (5)
- 【請求項1】 入力される符号化ビットストリームを可
変長復号する可変長復号部と、 可変長復号されたビットストリームに含まれる量子化デ
ータを逆量子化して変換係数を求める逆量子化部と、 逆量子化により求められた所定ブロック単位の変換係数
を逆直交変換して差分画像を求める逆直交変換部と、 前フレームの復号画像を記憶する第1のフレームメモリ
と、 可変長復号されたビットストリームに含まれる各ブロッ
クの動きベクトルと、前記第1のフレームメモリに記憶
された復号画像に基づいて予測画像を作成する動き補償
予測部と、 可変長復号されたビットストリームに含まれる符号化モ
ードに基づいて、前記予測画像と差分画像を組み合わせ
る加算部とを備える動画像復号装置において、 可変長復号されたビットストリームから、各ブロック内
の直交変換係数の有無を判断する手段と、 前記加算部から出力される復号画像における雑音を低減
させるポストフィルタ手段と、 ポストフィルタ処理された前フレームの復号画像を記憶
する第2のフレームメモリと、 映像出力として、ポストフィルタ処理された現フレーム
の復号画像或いは前記第2のフレームメモリに記憶され
ている画像のいずれかを選択する出力信号選択部と、 各ブロック内の直交変換係数が存在しない場合には、前
記第2のフレームメモリに格納された画像を出力し、直
交変換係数が存在する場合には、ポストフィルタ処理さ
れた現フレームの復号画像を出力するよう、出力信号選
択部の制御を行うポストフィルタ処理内容制御部とを備
えることを特徴とする動画像復号装置。 - 【請求項2】 前記ポストフィルタ処理内容制御部にお
いて、ブロック内の直交変換係数が存在しない場合に
は、前記ポストフィルタ手段における雑音低減処理を行
わず、前記第2のフレームメモリに格納された画像に対
して動きベクトルに従って動き補償を行った画像を出力
するよう制御することを特徴とする前記請求項1に記載
の動画像復号装置。 - 【請求項3】 可変長復号されたビットストリームか
ら、各ブロックが符号化されているか否かを判断する手
段を備え、 ブロックが符号化されていない場合は、前記ポストフィ
ルタ処理内容制御部において、前記ポストフィルタ手段
における雑音低減処理を行わず、前記第2のフレームメ
モリに格納された画像を出力するよう制御することを特
徴とする前記請求項1または2に記載の動画像復号装
置。 - 【請求項4】 可変長復号されたビットストリームか
ら、各ブロック内の直交変換係数の交流成分の有無を判
断する手段を備え、 前記ポストフィルタ手段は、 ブロック歪みを低減するブロック歪み低減部と、 モスキート雑音を低減するモスキート雑音低減部とを備
えるものであり、 前記ポストフィルタ処理内容制御部において、ブロック
内の直交変換係数が直流成分のみの場合は、前記ポスト
フィルタ手段における前記ブロック歪み低減部による処
理のみを行い、ブロック内の直交変換係数が交流成分を
有する場合は、前記ポストフィルタ手段における前記ブ
ロック歪み低減部による処理及びモスキート雑音低減部
による処理を行うよう制御することを特徴とする前記請
求項1乃至3のいずれかに記載の動画像復号装置。 - 【請求項5】 可変長復号されたビットストリームか
ら、各ブロックの予測符号化モードを判断する手段を備
え、 前記ポストフィルタ処理内容制御部において、当該ブロ
ックがフレーム内予測符号化の場合は、フレーム間予測
符号化と比較して強いフィルタ強度で前記ポストフィル
タ手段での雑音低減処理を行うよう制御することを特徴
とする前記請求項1乃至4のいずれかに記載の動画像復
号装置。
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