JP2002010268A - Device and method for coding images - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、原画像データを高
能率符号化する画像符号化装置および画像符号化方法に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image encoding apparatus and an image encoding method for encoding original image data with high efficiency.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
ISO/IEC JTC1/SC29/WG11/N0400に規定されるMPEG-2 Tes
t Model 5に示された画像符号化装置が知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, techniques in such a field include:
MPEG-2 Tes specified in ISO / IEC JTC1 / SC29 / WG11 / N0400
An image coding device shown in t Model 5 is known.
【0003】図5は、この画像符号化装置50の構成を
示すブロック図である。同図において、51は原画像デ
ータと過去に符号化され復号した画像データとの差分を
取る減算器、52は減算器51で演算された差分データ
を周波数領域の情報に変換するDCT(直交変換器)、
53はDCT52で直交変換されたデータを量子化する
量子化部、54は量子化されたデータの冗長度を取り除
くVLC(可変長符号化器)、55はVLC54で発生
した可変長符号をあるレートで平滑化して伝送路に送出
するバッファ、56は量子化部53で量子化されたデー
タを逆量子化する逆量子化部、57は逆量子化部56で
逆量子化されたデータを逆変換する逆DCT、58は逆
DCT57で逆変換されたデータとnフレーム前の復号
化データとを加算する加算器である(以後、加算器58
で加算されたデータを局部復号データと呼ぶ)。FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the image encoding device 50. In the figure, reference numeral 51 denotes a subtractor that calculates a difference between original image data and image data that has been encoded and decoded in the past, and 52 denotes a DCT (orthogonal transform) that converts the difference data calculated by the subtractor 51 into frequency domain information. vessel),
53, a quantization unit for quantizing the data orthogonally transformed by the DCT 52; 54, a VLC (variable length encoder) for removing the redundancy of the quantized data; 55, a variable length code generated by the VLC 54 at a certain rate; A buffer for smoothing the data and sending it out to the transmission path, 56 is an inverse quantizer for inversely quantizing the data quantized by the quantizer 53, and 57 is an inverse transform for the data inversely quantized by the inverse quantizer 56. The inverse DCT 58 is an adder for adding the data inversely transformed by the inverse DCT 57 and the decoded data n frames before (hereinafter, the adder 58).
Is referred to as local decoded data).
【0004】また、59は加算器58で加算された局部
復号データを記憶するループ内フレームメモリ、60は
原画像データと局部復号データとに基づいて画像の変化
を動きベクトル情報とし、この動きベクトルによってフ
レームメモリ59の読み出しを制御する動き補償部、6
1は量子化ステップを制御し、ビットレートおよび符号
化画像品質を決定する量子化制御部、62は原画像デー
タからアクティビティ(フレームもしくはフィールド内
輝度信号の8×8画素計64個のそれぞれの画素値か
ら、同64個の平均値を差し引いたものを積分したも
の)を算出するアクティビティ算出部である。Further, reference numeral 59 denotes a frame memory in a loop for storing the local decoded data added by the adder 58, and 60 denotes a motion vector information based on the change in the image based on the original image data and the local decoded data. Motion compensator for controlling reading of frame memory 59 by
Reference numeral 1 denotes a quantization control unit which controls a quantization step and determines a bit rate and an encoded image quality. Reference numeral 62 denotes an activity (8 × 8 pixels of a luminance signal in a frame or a field; It is an activity calculation unit that calculates the value obtained by subtracting the average value of the 64 values from the value (integrated value).
【0005】MPEG-2規定において一般的な符号化方法で
あるMain-Profileの場合、画像信号は符号化する前に表
示順序から符号化順序に並び替えられ(図中では省
略)、Iピクチャ(フレーム内予測)、Pピクチャ(前
方予測)、Bピクチャ(前/後/補完予測)のピクチャ
タイプによって符号化される。これらの動作については
テレビジョン学会誌Vol.49,No4,pp.435〜466(1995)を始
め、多数の文献があるため、ここでは詳細な動作説明を
省略するが、TM−5によれば、レートを制御するため
の方法として(1)画面内の目標情報発生量、(2)バ
ッファ蓄積量によるフィードバック制御、(3)原画像
データのアクティビティ によって量子化ステップを制
御すると示されている。[0005] In the case of Main-Profile, which is a general encoding method in the MPEG-2 standard, an image signal is rearranged from a display order to an encoding order before encoding (omitted in the figure), and an I picture ( Encoding is performed according to the picture types of the intra-frame prediction), the P-picture (forward prediction), and the B-picture (pre / post / complementary prediction). These operations are described in a large number of documents, including the Journal of the Institute of Television Engineers of Japan, Vol. 49, No. 4, pp. 435-466 (1995). As a method for controlling the rate, (1) the amount of target information generated in the screen, (2) the feedback control based on the buffer storage amount, and (3) the quantization step is controlled by the activity of the original image data.
【0006】また図6は、特開平05−103317号
公報に示された従来の画像符号化装置70の構成を示す
ブロック図である。同図において、71は上記で説明し
たH.26XやMPEGなどに代表される符号化部、7
2は原画像データを遅延させる遅延回路、73は遅延回
路で遅延した原画像データと局部復号データと差分(歪
み)を取る差分演算器、74は差分演算器73で求めた
差分データを制御パラメータとして量子化処理を制御す
る量子化パラメータ制御回路である。FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a conventional image coding apparatus 70 disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-103317. In the figure, reference numeral 71 denotes H. described above. Encoding unit represented by 26X or MPEG, 7
2 is a delay circuit for delaying the original image data, 73 is a difference calculator for obtaining a difference (distortion) between the original image data delayed by the delay circuit and the local decoded data, and 74 is a control parameter for the difference data obtained by the difference calculator 73. Is a quantization parameter control circuit that controls the quantization process.
【0007】なお、他の従来技術としては、特開200
0−23162号公報、特開平10−108167号公
報、特開平5−103317号公報などに記載されたも
のが知られている。[0007] As another conventional technique, Japanese Patent Application Laid-Open
Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 0-23162, 10-108167, 5-103317 and the like are known.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところで、MPEG−
2に代表される動き補償フレーム間符号化方式は、SD
TV〜HDTVまでのデジタル放送や伝送、蓄積メディ
アを主体に考えられた方式で、特にBS/地上波デジタ
ル放送ではHDTVをメインとし、しかもかなり低ビッ
トレート(20Mbps以下)が想定されている(例え
ば映像情報メディア学会誌Vol.53,No11,pp1456〜1459(1
999))。従来のMPEG−2および上述した従来の画像
符号化装置50は、基本的な制御モデルであり、これだ
けでは画質が十分とは言えない。このため、これに加え
て様々な量子化制御方式がこれまで考案されている。現
在HDTV信号をMPEG−2規格に基づいて圧縮符号
化した場合、ITU−Rで定められている評価法によれ
ば放送品質を満足するビットレートは22Mbps以上
とされている(前述文献 映像情報メディア学会誌Vol.5
3,No11,pp1456〜1459(1999))。By the way, MPEG-
The motion-compensated inter-frame coding method represented by SD2 is SD
This is a system conceived mainly for digital broadcasting, transmission, and storage media from TV to HDTV. In particular, in BS / terrestrial digital broadcasting, HDTV is mainly used and a considerably low bit rate (20 Mbps or less) is assumed (for example, The Institute of Image Information and Television Engineers Vol.53, No11, pp1456-1459 (1
999)). The conventional MPEG-2 and the above-described conventional image encoding device 50 are basic control models, and the image quality cannot be said to be sufficient by themselves. Therefore, various quantization control methods have been devised in addition to the above. At present, when an HDTV signal is compression-coded based on the MPEG-2 standard, a bit rate that satisfies broadcast quality is set to 22 Mbps or more according to an evaluation method defined by ITU-R (see the above-mentioned document, Video Information Media). Journal Vol.5
3, No11, pp 1456-1459 (1999)).
【0009】さらにこの文献によれば、地上波デジタル
放送でSFN(Single Frequency Network)を実現する
には、さらにビットレートを絞る(映像の圧縮率を上げ
る)必要があることがわかる。これまでの制御のままで
ビットレートを絞ると必然的に量子化ステップが荒くな
り、ブロック歪みが増えて視覚的な違和感が起こること
は周知の事実である。Further, according to this document, it is understood that in order to realize SFN (Single Frequency Network) in digital terrestrial broadcasting, it is necessary to further reduce the bit rate (increase the video compression ratio). It is a well-known fact that if the bit rate is reduced under the conventional control, the quantization step is inevitably coarsened, block distortion is increased, and a sense of visual discomfort occurs.
【0010】また、上述した従来の画像符号化装置70
は、差分(歪み)の大きさに基づいて量子化ステップの
配分を変える方式でビットレートが比較的高い場合はそ
の効果が期待できるものの、ビットレートが低くなった
場合には、全体の量子化ステップが上がってしまい問題
であった。Further, the above-described conventional image encoding apparatus 70
Is a method in which the distribution of quantization steps is changed based on the magnitude of the difference (distortion). When the bit rate is relatively high, the effect can be expected, but when the bit rate decreases, the overall quantization The problem was that the steps went up.
【0011】本発明は、このような問題を解決し、ビッ
トレートが低くなった場合でも、量子化ステップを小さ
くすることができ、ブロック歪みの目立たない視覚的に
優れた品質のよい符号化画像が得られる画像符号化装置
および画像符号化方法を提供することを目的とする。The present invention solves such a problem, and can reduce the quantization step even when the bit rate is reduced, and provides a visually superior quality coded image in which block distortion is inconspicuous. It is an object of the present invention to provide an image encoding device and an image encoding method that can obtain the following.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明の画像符号化装置
は、原画像データを前処理する前処理部と、前処理部か
ら出力された原画像データを符号化した後に局部復号す
る符号化部と、符号化部から出力された局部復号データ
と原画像データとの差分を求め、その差分データに基づ
いて前処理部を制御する前処理制御部とを備えることを
特徴とする。According to the present invention, there is provided an image coding apparatus comprising: a preprocessing section for preprocessing original image data; and an encoding apparatus for local decoding after coding the original image data output from the preprocessing section. And a pre-processing control unit that obtains a difference between the local decoded data output from the encoding unit and the original image data, and controls the pre-processing unit based on the difference data.
【0013】ここで、前処理部は帯域制限器を有し、前
処理制御部は、局部復号データと原画像データとの差分
が増大するにつれて周波数帯域を狭くするように帯域制
限器を制御することが好ましい。Here, the pre-processing unit has a band limiter, and the pre-processing control unit controls the band limiter so as to narrow the frequency band as the difference between the local decoded data and the original image data increases. Is preferred.
【0014】また、前処理部は画素数変換器を有し、前
処理制御部は、局部復号データと原画像データとの差分
が増大するにつれて間引き率を大きくするように画素数
変換器を制御することが好ましい。The preprocessing unit has a pixel number converter, and the preprocessing control unit controls the pixel number converter so as to increase the thinning rate as the difference between the local decoded data and the original image data increases. Is preferred.
【0015】さらに、原画像データを入力し、前後のフ
レームの相関度が低い場合に場面が変わったものと判断
するシーンチェンジ検出部を更に備え、前処理制御部
は、場面が変わった直後のフレームに対しては、前処理
部の処理を行わないように制御することが好ましい。The image processing apparatus further includes a scene change detecting unit that inputs the original image data and determines that the scene has changed when the correlation between the previous and next frames is low. It is preferable to perform control so that the processing of the preprocessing unit is not performed on the frame.
【0016】本発明の画像符号化方法は、原画像データ
を符号化した後に局部復号した局部復号データと原画像
データとの差分を求め、その差分データに基づいて原画
像データに対する前処理を制御することを特徴とする。According to the image encoding method of the present invention, a difference between locally decoded data obtained by encoding the original image data and then locally decoded and the original image data is obtained, and preprocessing for the original image data is controlled based on the difference data. It is characterized by doing.
【0017】ここで、原画像データに対する前処理の制
御は、局部復号データと原画像データとの差分が増大す
るにつれて周波数帯域を狭くすることが好ましい。Here, in the pre-processing control for the original image data, it is preferable to narrow the frequency band as the difference between the local decoded data and the original image data increases.
【0018】また、原画像データに対する前処理の制御
は、局部復号データと原画像データとの差分が増大する
につれて間引き率を大きくすることが好ましい。In the pre-processing control for the original image data, it is preferable to increase the thinning rate as the difference between the local decoded data and the original image data increases.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像符号化装
置および画像符号化方法の好適な実施の形態について添
付図面を参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of an image encoding apparatus and an image encoding method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【0020】図1は、本実施の形態に係る画像符号化装
置1の構成を示すブロック図である。同図において、2
は原画像データS1を入力して周波数帯域を制限する特
性変更可能な帯域制限フィルタ(帯域制限器)、3は帯
域制限フィルタ2から出力された原画像データS2を入
力して水平の画素数およびライン数を変更する画素数変
換フィルタ(画素数変換器)、4は画素数変換フィルタ
3から出力された原画像データS3を入力してラスタス
キャンからブロックスキャンに変換する走査変換部、2
0は走査変換部4から出力された原画像データS4を入
力して符号化する符号化部である。なお、帯域制限フィ
ルタ2と画素数変換フィルタ3とで、原画像データS1
を前処理する前処理部10が構成される。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an image coding apparatus 1 according to the present embodiment. In the figure, 2
Is a band-limiting filter (band limiter) capable of changing the characteristic for inputting the original image data S1 and limiting the frequency band, and 3 is for inputting the original image data S2 output from the band-limiting filter 2, A pixel number conversion filter (pixel number converter) 4 for changing the number of lines, a scan conversion unit 4 for inputting the original image data S3 output from the pixel number conversion filter 3 and converting from raster scan to block scan;
An encoding unit 0 inputs and encodes the original image data S4 output from the scan conversion unit 4. Note that the band-limiting filter 2 and the pixel number conversion filter 3 form the original image data S1.
Is configured.
【0021】また、5は符号化部20から出力された局
部復号データS5と原画像データS4との差分を取るた
めに各々のフレームの画素位置を一致させる遅延回路、
6は原画像データS4と局部復号データS5の歪みを求
める差分演算器(減算器)、7は差分データS7を絶対
値化する絶対値部、8は差分絶対値データS8を任意の
画素(ブロック)単位で累算する累算部、9は累算結果
データS9〜S11に基づいて、帯域制限フィルタ2の
フィルタ特性および画素数変換フィルタ3の間引き率を
制御する前処理制御部である。A delay circuit 5 for matching the pixel position of each frame to obtain a difference between the local decoded data S5 output from the encoding unit 20 and the original image data S4;
Reference numeral 6 denotes a difference calculator (subtractor) for obtaining distortion between the original image data S4 and the local decoded data S5, 7 an absolute value part for converting the difference data S7 to an absolute value, and 8 a difference absolute value data S8 for an arbitrary pixel (block). An accumulation unit 9 for accumulating data in units of 9) is a preprocessing control unit that controls the filter characteristics of the band limiting filter 2 and the thinning rate of the pixel number conversion filter 3 based on the accumulation result data S9 to S11.
【0022】さらに、21は原画像データS4と過去に
符号化され復号した画像データとの差分を取る減算器、
22は減算器21で演算された差分データを周波数領域
の情報に変換するDCT(直交変換器)、23はDCT
22で直交変換されたデータを量子化する量子化部、2
4は量子化されたデータの冗長度を取り除くVLC(可
変長符号化器)、25はVLC24で発生した可変長符
号をあるレートで平滑化して伝送路に送出するバッフ
ァ、26は量子化部23で量子化されたデータを逆量子
化する逆量子化部、27は逆量子化部26で逆量子化さ
れたデータを逆変換する逆DCT、28は逆DCT27
で逆変換されたデータとnフレーム前の復号化データと
を加算して、局部復号データS5を出力する加算器であ
る。Further, reference numeral 21 denotes a subtractor for obtaining a difference between the original image data S4 and the previously encoded and decoded image data.
Reference numeral 22 denotes a DCT (orthogonal transformer) that converts the difference data calculated by the subtractor 21 into frequency domain information, and 23 denotes a DCT.
A quantization unit for quantizing the data orthogonally transformed at 22;
Reference numeral 4 denotes a VLC (Variable Length Encoder) for removing the redundancy of the quantized data; 25, a buffer for smoothing the variable length code generated by the VLC 24 at a certain rate and sending it out to a transmission path; Is an inverse quantization unit that inversely quantizes the data quantized by, 27 is an inverse DCT that inversely transforms the data that is inversely quantized by the inverse quantization unit 26, and 28 is an inverse DCT 27
Is an adder that adds the inversely transformed data and the decoded data n frames before and outputs local decoded data S5.
【0023】また、29は加算器28で加算された局部
復号データS5を記憶するループ内フレームメモリ、3
0は原画像データS4と局部復号データS5とに基づい
て画像の変化を動きベクトル情報とし、この動きベクト
ルによってループ内フレームメモリ29の読み出しを制
御する動き補償部、31は量子化ステップを制御し、ビ
ットレートおよび符号化画像品質を決定する量子化制御
部、32は原画像データS4を入力して、前後のフレー
ムの相関度に基づいてシーンのチェンジを検出するシー
ンチェンジ検出部である。Reference numeral 29 denotes an in-loop frame memory for storing the local decoded data S5 added by the adder 28;
0 is a motion compensator that controls the reading of the in-loop frame memory 29 by using the change of the image as motion vector information based on the original image data S4 and the local decoded data S5, and 31 controls the quantization step. , A quantization control unit that determines the bit rate and the encoded image quality, and a scene change detection unit 32 that receives the original image data S4 and detects a scene change based on the correlation between the previous and next frames.
【0024】次に動作について説明する。まず全体的な
概略動作について図1を用いて説明する。原画像データ
S1は輝度信号および色差信号(Pb,PrもしくはC
b,Cr)で構成されるコンポーネント信号である。こ
の原画像データS1を帯域制限フィルタ2および画素数
変換フィルタ3に入力して、帯域制限や画素数変換とい
った前処理を施す。例えばHDTV信号の場合、周波数
帯域が30MHzであるが、これを25MHzや20M
Hzに帯域制限したり、水平有効画素1920を144
0や1280に間引くといった具合である。もちろん1
920画素のまま周波数帯域だけを制限することも可能
である。Next, the operation will be described. First, an overall schematic operation will be described with reference to FIG. The original image data S1 includes a luminance signal and a color difference signal (Pb, Pr or C
b, Cr). The original image data S1 is input to the band limiting filter 2 and the pixel number converting filter 3, and subjected to pre-processing such as band limiting and pixel number converting. For example, in the case of an HDTV signal, the frequency band is 30 MHz.
Hz or the horizontal effective pixel 1920 is set to 144
For example, it is thinned to 0 or 1280. Of course 1
It is also possible to limit only the frequency band with 920 pixels.
【0025】前処理を行った原画像データS3は走査変
換部4に入力され、画面順の走査(以下ラスタスキャ
ン)から、画面内を複数の小ブロックに区切ったブロッ
ク内の走査(以下ブロックスキャン)に変換される。M
PEG−2で言えばDCTは8×8ブロック、量子化や
動き補償は16×16のマクロブロックと呼ばれる単位
で処理を行なう。この例では、走査変換部4は前処理部
10の後段に位置しているが、帯域制限や画素数変換は
走査変換を行なってからでも可能であるので、走査変換
部4は前処理部10の前段に配置されていてもよい。The pre-processed original image data S3 is input to the scan conversion unit 4, and from a scan in screen order (hereinafter, raster scan) to a scan in a block in which the screen is divided into a plurality of small blocks (hereinafter, block scan). ). M
Speaking of PEG-2, DCT performs processing in units of 8 × 8 blocks, and quantization and motion compensation perform processing in units of 16 × 16 macroblocks. In this example, the scan conversion unit 4 is located after the preprocessing unit 10. However, since the band limitation and the pixel number conversion can be performed after the scan conversion is performed, the scan conversion unit 4 is May be arranged at the preceding stage.
【0026】走査変換部4から出力された原画像データ
S4は遅延回路5に入力され、それぞれのフレーム内で
の同一画素の差分を取るために原画像データS4を遅延
させる。また、走査変換部4から出力された原画像デー
タS4は符号化部20にも入力される。符号化部20で
は、まず原画像データS4が減算器21に入力され、原
画像データS4とループ内フレームメモリ29に記憶さ
れた画像データとの差分が取られる。この差分データは
DCT22に入力され、周波数領域の情報に変換され
る。さらに周波数領域の情報に変換されたデータは量子
化部23に入力され、量子化処理が行われる。量子化さ
れたデータは、VLC24で冗長度が取り除かれ、バッ
ファ25で所定のビットレートで平滑化され、伝送路に
送出される。The original image data S4 output from the scan converter 4 is input to a delay circuit 5, and the original image data S4 is delayed in order to obtain the difference between the same pixels in each frame. The original image data S4 output from the scan converter 4 is also input to the encoder 20. In the encoding unit 20, first, the original image data S4 is input to the subtracter 21, and the difference between the original image data S4 and the image data stored in the in-loop frame memory 29 is obtained. The difference data is input to the DCT 22 and is converted into frequency domain information. Further, the data converted into the information in the frequency domain is input to the quantization unit 23, where quantization processing is performed. The quantized data has its redundancy removed by the VLC 24, smoothed at a predetermined bit rate by the buffer 25, and sent to the transmission path.
【0027】量子化部23で量子化されたデータは逆量
子化部26にも入力され、逆量子化される。逆量子化さ
れたデータは逆DCT27で逆変換され、加算器28で
nフレーム前の符号化データと加算される。加算器28
から出力された局部復号データS5は、ループ内フレー
ムメモリ29、動き補償部30および差分演算器6にそ
れぞれ入力される。動き補償部30では、加算器28か
ら入力された局部復号データS5と走査変換部4から入
力された原画像データS4とに基づいてループ内フレー
ムメモリ29の読み出しを制御する。The data quantized by the quantization unit 23 is also input to the inverse quantization unit 26 and is inversely quantized. The inversely quantized data is inversely transformed by the inverse DCT 27, and is added by the adder 28 to the encoded data of n frames before. Adder 28
Is output to the in-loop frame memory 29, the motion compensator 30, and the difference calculator 6. The motion compensator 30 controls reading of the in-loop frame memory 29 based on the local decoded data S5 input from the adder 28 and the original image data S4 input from the scan converter 4.
【0028】差分演算器6に入力された局部復号データ
S5は、遅延回路5で遅延補償された遅延データS6と
の差分が取られる。この差分は符号化部20で量子化さ
れた際に発生する量子化歪みである。量子化歪みは、量
子化ステップが小さいほど小さくなり、量子化ステップ
が大きいほど大きくなるが、これは被写体の動きや絵柄
の細かさに依存する。例えばある被写体が動画だった場
合、減算器21でフレーム間差分を取った結果をDCT
22で周波数領域の情報に変換すると高域成分の信号が
発生する。The difference between the locally decoded data S5 input to the difference calculator 6 and the delayed data S6 whose delay is compensated by the delay circuit 5 is obtained. This difference is quantization distortion that occurs when quantization is performed by the encoding unit 20. The quantization distortion becomes smaller as the quantization step becomes smaller, and becomes larger as the quantization step becomes larger. This depends on the motion of the subject and the fineness of the picture. For example, if a certain subject is a moving image, the result obtained by taking the
When converted into frequency domain information at 22, a signal of a high frequency component is generated.
【0029】この高域成分の信号を荒く量子化した場
合、本来の差分値が復元されないため、原画像データS
4に対する歪みとなって現われて、視覚的な障害とな
る。一方、平坦な絵柄の場合は、減算器21でフレーム
間差分を取っても差分値が小さく、また高域成分の信号
もあまり発生しないため、荒く量子化してもさほど量子
化歪みは大きくならない。When the signal of the high frequency component is roughly quantized, the original difference value is not restored, so that the original image data S
Appears as a distortion to 4 and becomes a visual impairment. On the other hand, in the case of a flat picture, the difference value is small even if the inter-frame difference is calculated by the subtractor 21, and the signal of the high-frequency component is not generated so much.
【0030】差分演算器6から出力された差分データS
7は、絶対値部7で絶対値化され、差分絶対値データS
8を得る。図2に示すように、差分絶対値データS8は
累算部8に入力され、フレーム内における任意個数のマ
クロブロック毎の累算結果データS9、フレーム毎の累
算結果データS10、および複数枚のフレーム毎の累算
結果データS11を得る。前処理制御部9では、これら
の累算結果データS9〜S11によって、帯域制限フィ
ルタ2および画素数変換フィルタ3を制御する。The difference data S output from the difference calculator 6
7 is converted into an absolute value by an absolute value section 7 and the difference absolute value data S
Get 8. As shown in FIG. 2, the absolute difference value data S8 is input to the accumulator 8, and the accumulated result data S9 for each of an arbitrary number of macroblocks in the frame, the accumulated result data S10 for each frame, and a plurality of The accumulation result data S11 for each frame is obtained. The pre-processing control unit 9 controls the band limiting filter 2 and the pixel number conversion filter 3 based on the accumulation result data S9 to S11.
【0031】次に、前処理制御部9の動作について図3
を用いて説明する。累算部8で生成された累算結果デー
タS9〜S11は、上述のようにフレーム内における任
意個数のマクロブロック毎、フレーム毎、および複数枚
のフレーム毎に累算した結果の複数の信号から構成され
る。これらの累算結果データS9〜S11は、前処理制
御部9に入力される。前処理制御部9では、複数マクロ
ブロックもしくは複数画素単位の累算結果データS9を
用いて、累算結果データS9が所定の閾値K1よりも大
きい場合には符号化が厳しいと判断し、周波数帯域が狭
くなるように、帯域制限フィルタ2の特性を変更する。Next, the operation of the pre-processing control section 9 will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. The accumulation result data S9 to S11 generated by the accumulation unit 8 are obtained from a plurality of signals obtained as a result of accumulation for each of an arbitrary number of macroblocks, for each frame, and for each of a plurality of frames in a frame as described above. Be composed. These accumulation result data S9 to S11 are input to the pre-processing control unit 9. The pre-processing control unit 9 uses the accumulation result data S9 in units of a plurality of macroblocks or pixels to determine that encoding is strict when the accumulation result data S9 is larger than a predetermined threshold K1, and to determine the frequency band. Is changed so that the frequency band width becomes narrower.
【0032】これとは逆に、累算結果データS9が所定
の閾値K1よりも小さい場合は、周波数帯域を広げる
(スルーを含む)ように帯域制限フィルタ2の特性を変
更する。その結果、ビットレートが低くなった場合で
も、量子化ステップが必要以上に荒くなることを防止で
き、ブロック歪みの目立たない視覚的に品質の優れた符
号化画像を得ることができる。On the contrary, when the accumulation result data S9 is smaller than the predetermined threshold value K1, the characteristic of the band limiting filter 2 is changed so as to widen the frequency band (including the through band). As a result, even if the bit rate is reduced, it is possible to prevent the quantization step from becoming unnecessarily rough, and it is possible to obtain a coded image of excellent visual quality with no noticeable block distortion.
【0033】帯域制限フィルタ2の方式については限定
するものではないが、一般的には折り返し歪みが少ない
FIR型が使われることが多い。帯域制限フィルタ2の
特性を切り替える単位は、フレーム単位もしくはフレー
ム内の局所的に行なうこともできる。画面の局所的にフ
ィルタをかける場合は、マクロブロック単位の累算結果
データS9を、前処理制御部9のメモリ9aに順次記憶
していき、画面内の量子化歪み分布を求め、量子化歪み
の大きさによって任意の単位でフィルタ特性を切り替え
ればよい。また量子化歪みの分布が画面全体に分散し、
且つフレーム単位の累算結果データS10が所定の閾値
K2よりも高い場合は、画面全体にフィルタをかけるよ
うに作用する。Although the system of the band limiting filter 2 is not limited, generally, an FIR type having little aliasing is often used. The unit for switching the characteristics of the band limiting filter 2 can be performed on a frame basis or locally within a frame. When a filter is locally applied to the screen, the accumulation result data S9 in units of macroblocks is sequentially stored in the memory 9a of the preprocessing control unit 9, and the quantization distortion distribution in the screen is obtained. The filter characteristics may be switched in an arbitrary unit depending on the size of. In addition, the distribution of quantization distortion is distributed over the entire screen,
In addition, when the accumulation result data S10 for each frame is higher than the predetermined threshold K2, the filter acts on the entire screen.
【0034】一方、画素数変換フィルタ3は、例えばH
DTV信号の場合、米国や国内デジタル放送規格(例え
ばARIB STD-B20)によれば原信号の水平有効画素192
0(120マクロブロック)に対して、1440画素
(90マクロブロック)に間引いて伝送することが認め
られている。切り替えの単位は最小でフレーム(フィー
ルドでも良い)であり、且つフレーム内符号化(Iピク
チャ)を行なうフレームでのみ切り替えが可能となって
いる。1440画素にした場合、帯域が狭くなるだけで
なく、マクロブロック数が減るため低ビットレート時や
符号化困難な画像を符号化する場合には有効な手段であ
る。On the other hand, the pixel number conversion filter 3 is, for example, H
In the case of a DTV signal, the horizontal effective pixels 192 of the original signal are in accordance with the US and domestic digital broadcasting standards (for example, ARIB STD-B20).
With respect to 0 (120 macroblocks), it is recognized that transmission is performed by thinning out to 1440 pixels (90 macroblocks). The minimum unit of switching is a frame (or a field), and switching is possible only in a frame on which intra-frame coding (I picture) is performed. In the case of 1440 pixels, not only the bandwidth is narrowed, but also the number of macroblocks is reduced, which is an effective means at the time of a low bit rate or when encoding an image that is difficult to encode.
【0035】このような規格に対して効果的に画素数
(フォーマット)を切り替えるために、フレーム単位で
累算した累算結果データS10および複数フレームの累
算結果データS11を用いる。累算結果データS10,
S11が所定の閾値K3より大きい場合には符号化が厳
しいと判断し、次のIピクチャで1440画素に間引い
て出力する。逆に、累算結果データS10,S11が所
定の閾値K3よりも小さい場合は、間引きを行なわずに
スルーで出力する。その結果、ビットレートが低くなっ
た場合でも、量子化ステップが必要以上に荒くなること
を防止でき、ブロック歪みの目立たない視覚的に品質の
優れた符号化画像を得ることができる。In order to effectively switch the number of pixels (format) for such a standard, accumulated result data S10 accumulated for each frame and accumulated result data S11 for a plurality of frames are used. Accumulation result data S10,
If S11 is larger than the predetermined threshold K3, it is determined that encoding is severe, and the next I picture is thinned out to 1440 pixels and output. Conversely, when the accumulation result data S10 and S11 are smaller than the predetermined threshold value K3, the data is output without skipping. As a result, even if the bit rate is reduced, it is possible to prevent the quantization step from becoming unnecessarily rough, and it is possible to obtain a coded image of excellent visual quality with no noticeable block distortion.
【0036】なお、本例ではHDTVとして1920画
素を1440画素に間引く例を挙げたが、この2種類に
限定するものではなく、さらに圧縮率を高くするために
は1280画素に落とすというように画素数変換フィル
タ3の特性を変えればよい。In this example, an example in which 1920 pixels are thinned out to 1440 pixels as an HDTV has been described. However, the present invention is not limited to these two types. In order to further increase the compression ratio, pixels are reduced to 1280 pixels. What is necessary is just to change the characteristic of the number conversion filter 3.
【0037】フレーム単位で累算した累算結果データS
10と複数フレームの累算結果データS11との使い分
けは、例えば全てのフレームをIピクチャ(フレーム内
予測)で行なう場合は1フレーム単位で画素数の切換が
可能となるためフレーム単位で累算した累算結果データ
S10だけを用いることもでき、フレーム間予測でIピ
クチャの周期がある程度長い場合はIピクチャを符号化
する直前までの過去複数フレームの累算結果データS1
1を用いて制御することができる。Accumulated result data S accumulated per frame
The use of 10 and the accumulation result data S11 of a plurality of frames can be selectively performed, for example, when all frames are performed by I picture (intra-frame prediction), the number of pixels can be switched in units of one frame. It is also possible to use only the accumulation result data S10. If the period of the I picture is long to some extent in the inter-frame prediction, the accumulation result data S1 of a plurality of past frames until immediately before encoding the I picture is obtained.
1 can be controlled.
【0038】また、累算結果データS10をフレーム毎
の履歴としてメモリ9aにストアしておき、過去のIピ
クチャからの次のIピクチャ直前までの複数フレームの
内、累算結果データS10が閾値K3を何フレーム越え
ていたかによって次のIピクチャからの画素数を決定す
ることも可能である。この場合、1フレーム単位で切り
替えを行なう場合に対してヒステリシスを持たせる効果
があり、頻繁に画素数が切り替わり画面がフラッシング
することを防ぐ効果もある。The accumulated result data S10 is stored as a history for each frame in the memory 9a, and among a plurality of frames from the past I picture to immediately before the next I picture, the accumulated result data S10 is set to the threshold K3. Can be determined depending on how many frames have been exceeded. In this case, there is an effect of providing a hysteresis when switching is performed in units of one frame, and also an effect of preventing the screen from flashing due to frequent switching of the number of pixels.
【0039】また、図4に示すように、画像符号化装置
1では符号化部20から出力される局部復号データS5
を用いてフレームの累算を行なうことから、累算結果デ
ータS9〜S110を用いた前処理部10の制御は、当
該フレームではなく次のフレームから反映されることに
なる。従って、反映すべきフレームにシーンチェンジが
あった場合、前フレームの差分歪みの情報に基づいて前
処理部10を制御したのでは、意味のない処理を行うこ
とになる。As shown in FIG. 4, in the image encoding apparatus 1, the local decoding data S5 output from the encoding section 20 is output.
, The control of the preprocessing unit 10 using the accumulation result data S9 to S110 is reflected not from the current frame but from the next frame. Therefore, if there is a scene change in the frame to be reflected, if the preprocessing unit 10 is controlled based on the information on the differential distortion of the previous frame, meaningless processing will be performed.
【0040】そこで、原画像データS4をシーンチェン
ジ検出部32に入力して、原画像データS4のフレーム
間にシーンのチェンジがないか検出する。具体的には、
原画像データS4の前後フレームの相関度を検出し、所
定の閾値より相関度が低い場合に、シーンが変わったも
のと判断する。シーンチェンジ検出部32でシーンのチ
ェンジを検出した検出信号S14は前処理制御部9に入
力され、前処理制御部9では1フレーム分だけ前処理部
10への制御を中止する。その結果、原画像データS1
の特性に合わない処理を前処理部9で行うことが未然に
防止され、優れた品質の符号化画像を得ることができ
る。Therefore, the original image data S4 is input to the scene change detecting section 32, and it is detected whether or not there is a scene change between frames of the original image data S4. In particular,
The degree of correlation between the frames before and after the original image data S4 is detected, and when the degree of correlation is lower than a predetermined threshold, it is determined that the scene has changed. The detection signal S14 obtained by detecting a scene change by the scene change detection unit 32 is input to the preprocessing control unit 9, and the preprocessing control unit 9 stops controlling the preprocessing unit 10 for one frame. As a result, the original image data S1
The processing that does not conform to the above characteristics is prevented from being performed in the pre-processing unit 9, and a coded image with excellent quality can be obtained.
【0041】なお、累算部8で行う累算処理の単位は、
原画像データS4および局部複合データS5のいずれも
ブロックスキャンであるので、マクロブロックを最小単
位としたが、必ずしもブロック単位ではなく、任意の画
素単位でもよい。但しこの場合は原画像データS4また
は差分データS7に対してスキャン変換を施す必要があ
る。The unit of the accumulation processing performed by the accumulation unit 8 is:
Since both the original image data S4 and the local composite data S5 are block scans, the macroblock is the minimum unit. However, the macroblock is not necessarily the block unit but may be an arbitrary pixel unit. However, in this case, it is necessary to perform scan conversion on the original image data S4 or the difference data S7.
【0042】また、前処理部10は、帯域制限フィルタ
2と画素数変換フィルタ3とを備えているが、例えば、
帯域制限フィルタ2と画素数変換フィルタ3の出力を切
り替えるためのセレクタなどの他の構成を備えていても
よい。この場合、前処理制御部9では、累算結果データ
S9〜S110に基づいてセレクタも制御することとな
る。The pre-processing unit 10 includes a band limiting filter 2 and a pixel number conversion filter 3.
Another configuration such as a selector for switching the output of the band limiting filter 2 and the output of the pixel number conversion filter 3 may be provided. In this case, the pre-processing control unit 9 also controls the selector based on the accumulation result data S9 to S110.
【0043】[0043]
【発明の効果】本発明に係る画像符号化装置および画像
符号化方法は、以上のように構成されているため、次の
ような効果を得ることができる。即ち、実際に符号化し
た後に局部復号した局部復号データと原画像データとの
歪みを用いて符号化の難易度を間接的に求め、前処理部
の処理を前処理制御部で制御するようにしたので、ビッ
トレートが低くなった場合でも、量子化ステップが必要
以上に荒くなることを防止でき、ブロック歪みの目立た
ない視覚的に品質の優れた符号化画像を得ることができ
る。Since the image encoding apparatus and the image encoding method according to the present invention are configured as described above, the following effects can be obtained. That is, the degree of difficulty of encoding is indirectly obtained by using the distortion between the locally decoded data actually decoded and the locally decoded data and the original image data, and the processing of the preprocessing unit is controlled by the preprocessing control unit. Therefore, even if the bit rate is reduced, it is possible to prevent the quantization step from becoming unnecessarily rough, and it is possible to obtain a coded image of excellent visual quality with no noticeable block distortion.
【図1】本実施の形態に係る画像符号化装置の構成を示
すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an image encoding device according to the present embodiment.
【図2】累算部の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an accumulation unit.
【図3】前処理制御部の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a preprocessing control unit.
【図4】演算および制御のタイミング例を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of timing of calculation and control.
【図5】従来の画像符号化装置の構成を示すブロック図
である。FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional image encoding device.
【図6】従来の画像符号化装置の構成を示すブロック図
である。FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional image encoding device.
1…画像符号化装置、2…帯域制限フィルタ(帯域制限
器)、3…画素数変換フィルタ(画素数変換器)、4…
走査変換部、5…遅延回路、6…差分演算器、7…絶対
値部、8…累算部、9…前処理制御部、20…符号化
部、21…減算器、22…DCT、23…量子化部、2
4…VLC、25…バッファ、26…逆量子化部、27
…逆DCT、28…加算器、29…ループ内フレームメ
モリ、30…動き補償部、31…量子化制御部、32…
シーンチェンジ検出部、A…前処理部。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image coding apparatus, 2 ... Band limiting filter (band limiting device), 3 ... Pixel number conversion filter (pixel number converter), 4 ...
Scanning conversion unit, 5 delay circuit, 6 difference operation unit, 7 absolute value unit, 8 accumulation unit, 9 preprocessing control unit, 20 encoding unit, 21 subtractor, 22 DCT, 23 ... Quantization unit, 2
4 VLC, 25 buffer, 26 inverse quantization unit, 27
... Inverse DCT, 28 ... Adder, 29 ... Frame memory in loop, 30 ... Motion compensation unit, 31 ... Quantization control unit, 32 ...
Scene change detection unit, A: pre-processing unit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5C059 KK34 LA06 LB05 LB07 MA00 MA05 MA23 MC11 ME01 NN01 NN43 PP05 SS02 SS03 SS05 TA05 TA06 TA46 TA69 TC03 TC14 TD11 UA02 UA12 UA33 UA38 5J064 AA02 BA01 BA16 BC01 BC16 BC25 BC26 BD03 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5C059 KK34 LA06 LB05 LB07 MA00 MA05 MA23 MC11 ME01 NN01 NN43 PP05 SS02 SS03 SS05 TA05 TA06 TA46 TA69 TC03 TC14 TD11 UA02 UA12 UA33 UA38 5J064 AA02 BA01 BA16 BC01 BC16 BC25 BC26
Claims (7)
後に局部復号する符号化部と、 前記符号化部から出力された局部復号データと前記原画
像データとの差分を求め、その差分データに基づいて前
記前処理部を制御する前処理制御部とを備えることを特
徴とする画像符号化装置。1. A pre-processing unit that pre-processes original image data, an encoding unit that performs local decoding after encoding the original image data output from the pre-processing unit, and a local unit that is output from the encoding unit An image encoding apparatus comprising: a preprocessing control unit that obtains a difference between decoded data and the original image data, and controls the preprocessing unit based on the difference data.
データとの差分が増大するにつれて周波数帯域を狭くす
るように前記帯域制限器を制御することを特徴とする請
求項1記載の画像符号化装置。2. The apparatus according to claim 1, wherein the preprocessing unit includes a band limiter, and the preprocessing control unit performs the band limiting so as to narrow a frequency band as a difference between the local decoded data and the original image data increases. 2. The image encoding apparatus according to claim 1, wherein the image encoding apparatus controls the encoder.
データとの差分が増大するにつれて間引き率を大きくす
るように前記画素数変換器を制御することを特徴とする
請求項1又は請求項2記載の画像符号化装置。3. The pre-processing unit has a pixel number converter, and the pre-processing control unit is configured to increase the thinning rate as the difference between the local decoded data and the original image data increases. The image coding apparatus according to claim 1, wherein the image coding apparatus controls a number converter.
ームの相関度が低い場合に場面が変わったものと判断す
るシーンチェンジ検出部を更に備え、 前記前処理制御部は、場面が変わった直後のフレームに
対しては、前記前処理部の処理を行わないように制御す
ることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一
項記載の画像符号化装置。4. A scene change detecting unit which receives the original image data and determines that a scene has changed when the degree of correlation between preceding and succeeding frames is low, and wherein the pre-processing control unit determines that the scene has changed. The image encoding apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein control is performed such that the processing of the pre-processing unit is not performed on a frame immediately after.
した局部復号データと前記原画像データとの差分を求
め、その差分データに基づいて前記原画像データに対す
る前処理を制御することを特徴とする画像符号化方法。5. The method according to claim 1, wherein a difference between locally decoded data obtained by encoding the original image data and then locally decoded and the original image data is obtained, and preprocessing for the original image data is controlled based on the difference data. Image encoding method.
は、前記局部復号データと前記原画像データとの差分が
増大するにつれて周波数帯域を狭くすることを特徴とす
る請求項5記載の画像符号化方法。6. The image coding apparatus according to claim 5, wherein the control of the pre-processing for the original image data narrows a frequency band as a difference between the local decoded data and the original image data increases. Method.
は、前記局部復号データと前記原画像データとの差分が
増大するにつれて間引き率を大きくすることを特徴とす
る請求項5又は請求項6記載の画像符号化方法。7. The pre-processing control for the original image data, wherein the thinning rate increases as the difference between the local decoded data and the original image data increases. Image encoding method.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000192785A JP2002010268A (en) | 2000-06-27 | 2000-06-27 | Device and method for coding images |
US09/894,214 US7177358B2 (en) | 2000-06-27 | 2001-06-27 | Picture coding apparatus, and picture coding method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009218974A (en) * | 2008-03-12 | 2009-09-24 | Mega Chips Corp | Image processing apparatus |
-
2000
- 2000-06-27 JP JP2000192785A patent/JP2002010268A/en active Pending
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