JP2002191052A - 画像符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像符号化装置において、情報量を削減する
ために帯域通過フィルタをかけると精細部がつぶれたり
エッジがにじんだりする問題がある。 【解決手段】 画像符号化器の前にダイナミックレンジ
調整器４とダイナミックレンジ制御回路１８を設けて入
力画像、符号化バッファ、量子化スケールコード、動き
ベクトルなどから判断して画像のダイナミックレンジを
調整して入力画像の情報量を削減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像符号化装置に係
り、特に、画像符号化の際に発生する情報量を削減しつ
つ、量子化歪みを抑える画像復号化装置に好適に利用で
きるものである。

【０００２】

【従来の技術】画像の高能率符号化方式としては、例え
ばＩＳＯ／ＩＥＣ１１１７２やＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１
８として規格化されているＭＰＥＧ方式がある。

【０００３】ＭＰＥＧ方式では、符号化時に情報量が多
くなりすぎてストリームを出力する際に出力前段で符号
を蓄積する符号バッファに納まりきれなくなることを防
止するため、量子化のスケールコードを大きくし情報量
を抑える事を行う。そのため量子化スケールコードによ
り量子化の度合を変化させている部分がある。

【０００４】このように符号化した画像のビットストリ
ームを復号する際、情報量を抑制するため量子化が粗く
行なわれていると復号後にブロック境界の歪が目立つ等
の問題が発生する。

【０００５】係る問題に対し、量子化を大きくしないで
情報量を抑える方法として、画像符号化前に量子化スケ
ールコードの大きさや符号化出力前の符号バッファの占
有率などを判定して、入力画素に適応的に低域通過フィ
ルタ（プリフィルタ）を掛けて符号量を抑える方法が知
られている。このようなプリフィルタを用いるものとし
ては、例えば特開平６ー２２５２７６号公報に開示され
ている技術がある。

【０００６】当該公報に記載されている技術を図１５に
示す。図１５において、符号化器の前にプリフィルタ３
３とフィルタ制御回路３４がついているところに特徴が
ある。ここで、プリフィルタ３３は帯域可変のローパス
フィルタでありフィルタ制御回路３４から与えられる帯
域パラメータｋにより適応的に特性を変化させられ、入
力画像に対しフィルタリングを行う。また、フィルタ制
御回路３４は符号化器より符号化出力レートＩを受けと
り、これに基いて量子化スケールコードＱと帯域パラメ
ータｋを決定する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなプリフィルタはローパスフィルタをかけることで
符号量を抑えるため、フィルタの度合を強くするとエッ
ジが損なわれたり画像の繊細部分がボケる等の画像の鮮
鋭度を低下させる虞がある。

【０００８】そこで、本発明は係る課題に鑑み、画像の
繊細部を欠くことなく符号量を抑えることを目的とす
る。また、かかる目的を簡易な構成及び制御で達成する
ことを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は以下のような手段を講じた。

【００１０】即ち、本発明に係る画像符号化装置は、画
像信号を符号化する符号化手段と、該符号化手段で符号
化された前記画像信号の符号化データを一時記憶して出
力する一時記憶手段と、該一時記憶手段に記憶されてい
る前記符号化データの量に基いて前記符号化手段で発生
する前記符号化データの量を制御する第１の制御手段
と、を含んだ画像符号化装置であって、前記画像信号の
ダイナミックレンジを調整するダイナミックレンジ調整
手段と、前記一時記憶手段に記憶されている前記符号化
データの量に基いて該ダイナミックレンジ調整手段を制
御する第２の制御手段と、を具備し、前記ダイナミック
レンジ調整手段でダイナミックレンジを調整された前記
画像信号を前記符号化手段に入力するようにした。

【００１１】また、前記画像信号のダイナミックレンジ
を調整するダイナミックレンジ調整手段と、前記第１の
制御手段からの制御信号に基いて該ダイナミックレンジ
調整手段を制御する第２の制御手段と、を具備し、前記
ダイナミックレンジ調整手段でダイナミックレンジを調
整された前記画像信号を前記符号化手段に入力するよう
にしても良い。

【００１２】更に、前記符号化手段は、前記画像信号の
動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段を有し、
前記画像信号のダイナミックレンジを調整するダイナミ
ックレンジ調整手段と、前記動きベクトル検出手段から
の動きベクトルに基いて該ダイナミックレンジ調整手段
を制御する第２の制御手段と、を具備し、前記ダイナミ
ックレンジ調整手段でダイナミックレンジを調整された
前記画像信号を前記符号化手段に入力するようにしても
良い。

【００１３】加えて、前記画像信号のダイナミックレン
ジを調整するダイナミックレンジ調整手段と、前記画像
信号の複雑度を算出する複雑度算出手段と、該算出され
た複雑度に基いて前記ダイナミックレンジ調整手段を制
御する第２の制御手段と、を具備し、前記ダイナミック
レンジ調整手段でダイナミックレンジを調整された前記
画像信号を前記符号化手段に入力するようにしても良
い。

【００１４】加えて、前記符号化手段は、前記画像信号
の動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段を有
し、前記画像信号のダイナミックレンジを調整するダイ
ナミックレンジ調整手段と、前記画像信号の複雑度を算
出する複雑度算出手段と、前記一時記憶手段に記憶され
ている前記符号化データの量、前記第１の制御手段から
の制御信号、前記動きベクトル検出手段からの動きベク
トル、前記算出された複雑度、の一部または全部の情報
に基いて前記ダイナミックレンジ調整手段を制御する第
２の制御手段と、を具備し、前記ダイナミックレンジ調
整手段でダイナミックレンジを調整された前記画像信号
を前記符号化手段に入力するようにしても良い。

【００１５】加えて、前記画像信号はアナログ信号であ
り、該アナログ信号である画像信号は前記ダイナミック
レンジ調整手段に入力され、前記ダイナミックレンジ調
整手段と前記符号化手段の間にアナログ／デジタル変換
手段を設けても良い。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら本発明の
実施形態を詳細に説明する。

【００１７】まず、図１に本発明の第一の実施形態を示
す。

【００１８】図１において、前処理部では入力のデジタ
ル映像信号の解像度変換のためのフィルタ処理を行う。
第一前処理部１では画像の水平方向のフィルタ処理を行
う。続いて、符号化画像ラインメモリ２では前記第一前
処理部１より出力された画素を複数ライン分蓄える。続
いて、第二前処理部３では前記符号化画像ラインメモリ
２に蓄えられた画素に画像の垂直方向のフィルタ処理を
行なう。

【００１９】本発明の特徴であるダイナミックレンジ制
御部は、ダイナミックレンジ調整器４、ダイナミックレ
ンジ制御回路１８で構成される。これらにより画像のダ
イナミックレンジを圧縮するものである。ダイナミック
レンジ制御回路１８はダイナミックレンジ調整器４にダ
イナミックレンジ制御信号を出力する。ダイナミックレ
ンジ調整器４は入力画像に対して、ダイナミックレンジ
制御信号によって画像のダイナミックレンジを変更する
手段である（詳細は後述する）。

【００２０】また、符号化器はダイナミックレンジ調整
器４から入力された信号の圧縮処理を行い、その結果を
符号化データ出力として出力するものである。

【００２１】符号化器において、動きベクトル検出回路
１７ではダイナミックレンジ調整器４から出力された画
像データと、復号画像メモリ１５に蓄積されている過去
の画像間の動きベクトルが検出される。動きベクトル検
出回路１７で検出された動きベクトルは動き補償部１６
に入力され、動き補償部１６では復号画像メモリ１５か
ら入力された過去の復号画像のうち動きベクトルで示さ
れたデータから予測画像を生成する。減算器６では符号
化する画像から予測画像を減算し、減算結果はＤＣＴ回
路７でＤＣＴされる。ＤＣＴ係数は量子化回路８で量子
化され可変長符号化回路９に入力される。可変長符号化
回路９で可変長符号化された信号は、符号出力バッファ
１０に出力される。量子化回路８から出力された量子化
値は逆量子化回路１２にも入力され、逆量子化結果のＤ
ＣＴ係数が逆ＤＣＴ回路１３に入力され、逆ＤＣＴ結果
と動き補償部１６から入力される予測画像が加算器１４
で加算され、その結果が復号画像データとして復号画像
メモリ１５に入力される。レート制御回路１１へは符号
出力バッファ１０からバッファ占有率が入力され、それ
に基いてバッファがオーバーフローしないように、量子
化スケールコードを計算して出力する。量子化回路８で
はその量子化スケールコードにより出力される量子化値
の大きさが決まり符号量を決める元となる。

【００２２】ここで、ダイナミックレンジ制御回路１８
は符号化器の中の出力バッファ１０から出力されるバッ
ファ占有率を入力し、該バッファ占有率が所定のバッフ
ァ占有率スレッショルドより大きければ、ダイナミック
レンジ制御信号の値を大きくし、ダイナミックレンジ調
整器４においてダイナミックレンジを狭くする。

【００２３】図１０はダイナミックレンジ制御回路１８
でバッファ占有率によりダイナミックレンジ制御信号を
決定するアルゴリズムを示すフローチャートである。

【００２４】バッファ占有率が大きいということは情報
量が多いということなので、ここではバッファ占有率の
増大に対応してダイナミックレンジを狭くし、情報量を
削減する。

【００２５】図１０においてＳＴ１のバッファ占有率ス
レッショルド１、ＳＴ２のバッファ占有率スレッショル
ド２及びＳＴ３のバッファ占有率スレッショルド３の大
小関係を、バッファ占有率スレッショルド１＞バッファ
占有率スレッショルド２＞バッファ占有率スレッショル
ド３とする。

【００２６】ＳＴ１においてバッファ占有率がバッファ
占有率スレッショルド１より大きい場合はＳＴ４に進
み、ダイナミックレンジ制御信号を値３としてダイナミ
ックレンジを一番狭くする。一方、バッファ占有率がバ
ッファ占有率スレッショルド１以下の場合はＳＴ２に進
む。

【００２７】ＳＴ２おいてバッファ占有率がバッファ占
有率スレッショルド２より大きい場合はＳＴ５に進みダ
イナミックレンジ制御信号を値２としてダイナミックレ
ンジを二番目に狭くする。一方、バッファ占有率がバッ
ファ占有率スレッショルド２以下の場合はＳＴ３に進
む。

【００２８】ＳＴ３おいてバッファ占有率がバッファ占
有率スレッショルド３より大きい場合はＳＴ６に進みダ
イナミックレンジ制御信号を１とし、ダイナミックレン
ジを三番目に狭くする。一方、バッファ占有率がバッフ
ァ占有率スレッショルド３以下の場合はＳＴ７に進み、
ダイナミックレンジ制御信号を０としてダイナミックレ
ンジは変化させない。

【００２９】次に、ダイナミックレンジ調整器４の詳細
を図７に示す。

【００３０】図７のダイナミックレンジ調整器により、
ダイナミックレンジ入力信号を変更した信号が４種類生
成される。ダイナミックレンジ制御信号によって、前記
４種類の信号から１つ選択されダイナミックレンジ出力
信号となり出力される。減算器２６ではダイナミックレ
ンジ入力信号と所定の中心値の差分が算出され信号１と
なる。除算器２７、２８及び２９では信号１をそれぞれ
１／１６、１／８及び１／１６倍して信号２、信号３及
び信号４が算出される。ダイナミックレンジ制御信号が
値１、２及び３のときセレクタ３０により信号５として
それぞれ信号２、信号３及び信号４が選択される。減算
器３１ではダイナミックレンジ入力信号と信号５の差分
が算出され信号７となる。ダイナミックレンジ制御信号
が値０のときセレクタ３２によりダイナミックレンジ出
力信号としてダイナミックレンジ入力信号が選択され、
０以外では信号７が選択される。

【００３１】図８にダイナミックレンジ制御信号と選択
されるダイナミックレンジ出力信号を示す。ダイナミッ
クレンジ制御信号が値０の場合はダイナミックレンジは
変更されることがなくダイナミックレンジ入力信号が選
択される。ダイナミックレンジ制御信号が１、２及び３
の場合はそれぞれ（ダイナミックレンジ入力信号−信号
２）、（ダイナミックレンジ入力信号−信号３）及び
（ダイナミックレンジ入力信号−信号４）が選択され
る。これらの信号はダイナミックレンジがそれぞれ１５
／１６倍、１４／１６倍及び１３／１６倍されているも
のである。

【００３２】一例として図９にダイナミックレンジ入力
信号を中心値を原点として１４／１６倍する場合を説明
する。ここで、ダイナミックレンジ入力信号の範囲は１
６から２４０で中心値は１２８であるものとする。

【００３３】図９の（ａ）は、ダイナミックレンジ入力
信号であり、中心値（原点）に対して＋の場合と−の場
合を示している。

【００３４】同図（ｂ）は、図７の減算器２６でダイナ
ミックレンジ入力信号と中心値１２８との減算により作
成される信号１である。ダイナミックレンジ入力信号が
中心値に対して−の方向にある場合、ダイナミックレン
ジ入力信号と中心値１２８との差分の符号は−になる。

【００３５】同図（ｃ）は、図７の信号１が除算器２８
によって１／８倍された信号３である。ダイナミックレ
ンジ入力信号が中心値に対して−の方向にある場合、信
号３の符号は−になる。図７でダイナミックレンジ制御
信号として値２が入力されると、セレクタ３０によって
信号５として信号３が選択される。減算器３１ではダイ
ナミックレンジ入力信号と信号５の差分である信号７が
生成される。続いてセレクタ３２によってダイナミック
レンジ出力信号として信号７が選択される。

【００３６】同図（ｄ）は、セレクタ３２で選択された
ダイナミックレンジ出力信号、即ち信号７である。これ
はダイナミックレンジ入力信号を中心値を原点として１
４／１６倍したものである。

【００３７】ダイナミックレンジ入力信号が原点に対し
て＋の方向にある場合、−の方向にある場合ともに図９
（ｄ）で示したダイナミックレンジ出力信号は、ダイナ
ミックレンジ入力信号よりも中心値に近づく。即ちダイ
ナミックレンジは狭くなる。

【００３８】以上のように本発明の第一の実施形態は、
符号化器の出力段に備わったバッファの占有率によって
入力画像のダイナミックレンジを適応的に変化させる点
に特徴がある。このようにバッファ占有率を見ることに
より必要以上に符号化レートを下げることなく、符号化
レートを適切に制御できる。

【００３９】次に、図２に本発明の第二の実施形態を示
す。

【００４０】図１で示した第一の実施形態と図２に示す
第二の実施形態の相違は、図１ではダイナミックレンジ
制御回路１８に符号出力バッファ１０から出力されるバ
ッファ占有率が入力されていたのに対して、図２ではダ
イナミックレンジ制御回路１９にレート制御回路１１か
ら量子化スケールコードが入力される点である。

【００４１】以下、ダイナミックレンジ制御回路１９の
動作について説明する。尚、その他の構成は第一の実施
形態と同一であるので説明は省略する。

【００４２】図１１はダイナミックレンジ制御回路１９
で量子化スケールコードによりダイナミックレンジ制御
信号を決定するアルゴリズムを示すフローチャートであ
る。

【００４３】量子化スケールコードは値が大きいほど粗
い量子化が行なわれる。粗い量子化を行なうということ
は情報量が多いということなので、量子化スケールコー
ドの増大に対応してダイナミックレンジを狭くして情報
量を削減する。

【００４４】図１１において、ＳＴ８の量子化スケール
コードスレッショルド１、ＳＴ９の量子化スケールコー
ドスレッショルド２及びＳＴ１０の量子化スケールコー
ドスレッショルド３の大小関係を、量子化スケールコー
ドスレッショルド１＞量子化スケールコードスレッショ
ルド２＞量子化スケールコードスレッショルド３とす
る。

【００４５】ＳＴ８において量子化スケールコードが量
子化スケールコードスレッショルド１より大きい場合は
ＳＴ１１に進みダイナミックレンジ制御信号を値３とし
てダイナミックレンジを１番狭くする。一方、量子化ス
ケールコードが量子化スケールコードスレッショルド１
以下の場合はＳＴ９に進む。

【００４６】ＳＴ９おいて量子化スケールコードが量子
化スケールコードスレッショルド２より大きい場合はＳ
Ｔ１２に進みダイナミックレンジ制御信号を値２として
ダイナミックレンジを２番目に狭くする。一方、量子化
スケールコードが量子化スケールコードスレッショルド
２以下の場合はＳＴ１０に進む。

【００４７】ＳＴ１０おいて量子化スケールコードが量
子化スケールコードスレッショルド３より大きい場合は
ＳＴ１３に進みダイナミックレンジ制御信号を１として
ダイナミックレンジを３番目に狭くする。一方、量子化
スケールコードが量子化スケールコードスレッショルド
３以下の場合はＳＴ１４に進み、ダイナミックレンジ制
御信号を値０としてダイナミックレンジは変化させな
い。

【００４８】本発明の第二の実施形態は、符号化器のレ
ート制御回路１１から出力される量子化スケールコード
によって入力画像のダイナミックレンジを適応的に変化
させる点に特徴がある。量子化スケールコードが大きい
部分について情報量を削減するので、結果として量子化
スケールコードが小さくなり復号時のブロック歪みを削
減できる。

【００４９】次に、図３に本発明の第三の実施形態を示
す。

【００５０】図１で示した第一の実施形態と図３に示す
第三の実施形態の相違は、図１ではダイナミックレンジ
制御回路１８に符号出力バッファ１０から出力されるバ
ッファ占有率が入力されていたのに対して、図３ではダ
イナミックレンジ制御回路２０に動きベクトル検出回路
１７から動きベクトルが入力される点である。以下、ダ
イナミックレンジ制御回路２０の動作について説明す
る。尚、その他の構成は第一の実施形態と同一であるの
で説明は省略する。

【００５１】図１２はダイナミックレンジ制御回路２０
で動きベクトルによりダイナミックレンジ制御信号を決
定するアルゴリズムを示すフローチャートである。

【００５２】動きベクトルが大きいと予測御差が大きく
なり、情報量が増加する傾向があるので、ここでは動き
ベクトルの増大に対応してダイナミックレンジを狭く
し、情報量を削減する。

【００５３】図１２において、ＳＴ１５の動きベクトル
スレッショルド１、ＳＴ１６の動きベクトルスレッショ
ルド２及びＳＴ１７の動きベクトルスレッショルド３の
大小関係を、動きベクトルスレッショルド１＞動きベク
トルスレッショルド２＞動きベクトルスレッショルド３
とする。

【００５４】ＳＴ１５において動きベクトルが動きベク
トルスレッショルド１より大きい場合はＳＴ１８に進み
ダイナミックレンジ制御信号を値３としてダイナミック
レンジを１番狭くする。一方、動きベクトルが動きベク
トルスレッショルド１以下の場合はＳＴ１６に進む。

【００５５】ＳＴ１６おいて動きベクトルが動きベクト
ルスレッショルド２より大きい場合はＳＴ１９に進みダ
イナミックレンジ制御信号を値２としてダイナミックレ
ンジを２番目に狭くする。一方、動きベクトルが動きベ
クトルスレッショルド２以下の場合はＳＴ１７に進む。

【００５６】ＳＴ１７おいて動きベクトルが動きベクト
ルスレッショルド３より大きい場合はＳＴ２０に進みダ
イナミックレンジ制御信号を値１としてダイナミックレ
ンジを３番目に狭くする。一方、ＳＴ１７において動き
ベクトルが動きベクトルスレッショルド３以下の場合は
ＳＴ２１に進み、ダイナミックレンジ制御信号を値０と
してダイナミックレンジは変化させない。

【００５７】本発明の第三の実施形態は、符号化器の動
きベクトル検出回路１７から出力される動きベクトルに
よって入力画像のダイナミックレンジを適応的に変化さ
せる点に特徴がある。動きベクトルを見ることにより、
動きの早い部分について情報量を削減するので画質を向
上させることができる。

【００５８】次に、図４に本発明の第四の実施形態を示
す。

【００５９】図１で示した第一の実施形態と図４に示す
第四の実施形態の相違は、図１ではダイナミックレンジ
制御回路１８に符号出力バッファ１０から出力されるバ
ッファ占有率が入力されていたのに対して、図４ではダ
イナミックレンジ制御回路２１に符号化画像ラインメモ
リ２から入力画素が入力される点である。

【００６０】以下、ダイナミックレンジ制御回路２１の
動作について説明する。尚、その他の構成は第一の実施
形態と同一であるので説明は省略する。

【００６１】図４のダイナミックレンジ制御回路２１で
は入力画素を元に画像の複雑度が計算される。図１６に
ダイナミックレンジ制御回路２１のブロック図を示す。

【００６２】ダイナミックレンジ制御回路２１は、複雑
度計算部４１とダイナミックレンジ制御部４２とで構成
される。複雑度計算部４１は符号化画像ラインメモリ２
（図４参照）から複数の入力画素を入力し、それを元に
複雑度を計算する。以下の説明では複雑度をアクティビ
ティ（ＡＣＴＩＶＩＴＹ）とする。

【００６３】ダイナミックレンジ制御部４２ではアクテ
ィビティを元にダイナミックレンジ制御信号を決める。
一例として複雑度計算部４１において複数の入力画素数
として縦８画素、横８画素の合計６４画素を入力するも
のとする。するとアクティビティ（ＡＣＴＩＶＩＴＹ）
は以下の式により算出される。

【００６４】

【数１】

【００６５】

【数２】

【００６６】ここで、ｔｎは縦８画素、横８画素の内の
１画素である。

【００６７】上記式を演算するために符号化画像ライン
メモリ２は、少なくとも縦８ライン分の画像ラインを蓄
積して縦８画素、横８画素の合計６４画素を複雑度計算
部４１に出力する。

【００６８】尚、複雑度はＡＣＴＩＶＩＴＹに限定する
ものではなく、例えばライン間画素の分散などを用いる
ことも可能である。また、この場合は符号化画像ライン
メモリ２の容量を減らすことができる。

【００６９】図１３はダイナミックレンジ制御部４２で
アクティビティによりダイナミックレンジ制御信号を決
定するアルゴリズムを示すフローチャートである。

【００７０】アクティビティが大きいほど情報量が増加
する傾向があるので、ここではアクティビティの増大に
対応してダイナミックレンジを狭くし情報量を削減す
る。

【００７１】図１３においてＳＴ２２のアクティビティ
スレッショルド１、ＳＴ２３のアクティビティスレッシ
ョルド２及びＳＴ２４のアクティビティスレッショルド
３の大小関係を、アクティビティスレッショルド１＞ア
クティビティスレッショルド２＞アクティビティスレッ
ショルド３とする。

【００７２】ＳＴ２２においてアクティビティがアクテ
ィビティスレッショルド１より大きい場合はＳＴ２５に
進みダイナミックレンジ制御信号を値３としてダイナミ
ックレンジを１番狭くする。一方、アクティビティがア
クティビティスレッショルド１以下の場合はＳＴ２３に
進む。

【００７３】ＳＴ２３おいてアクティビティがアクティ
ビティスレッショルド２より大きい場合はＳＴ２６に進
みダイナミックレンジ制御信号を値２としてダイナミッ
クレンジを２番目に狭くする。一方、アクティビティが
アクティビティスレッショルド２以下の場合はＳＴ２６
に進む。

【００７４】ＳＴ２４おいてアクティビティがアクティ
ビティスレッショルド３より大きい場合はＳＴ２７に進
みダイナミックレンジ制御信号を値１としてダイナミッ
クレンジを３番目に狭くする。一方、アクティビティが
アクティビティスレッショルド３以下の場合はＳＴ２８
に進み、ダイナミックレンジ制御信号を値０としてダイ
ナミックレンジは変化させない。

【００７５】本発明の第四の実施形態は、前処理部の符
号化画像メモリ２からの入力画素によって入力画像のダ
イナミックレンジを適応的に変化させる点に特徴があ
る。即ち、入力画像の複雑度によってダイナミックレン
ジを適応的に変化させる。このため符号化器からのデー
タを必要としないので、ＭＰＥＧまたはそれ以外（現在
または将来）の各種の符号化方式に柔軟に適用できる。

【００７６】次に、図５に本発明の第五の実施形態を示
す。

【００７７】図１で示した第一の実施形態と図５に示す
第五の実施形態の相違は、図１ではダイナミックレンジ
制御回路１８に符号出力バッファ１０から出力されるバ
ッファ占有率が入力されていたのに対して、図５ではダ
イナミックレンジ制御回路２２に符号出力バッファ１０
から出力されるバッファ占有率が入力される他に、レー
ト制御回路１１から量子化スケールコード、動きベクト
ル検出回路１７から動きベクトルが入力され、また符号
化画像ラインメモリ２から入力画素が入力され複雑度を
算出し、それらの値を総合的に判断してダイナミックレ
ンジ制御を行う点である。

【００７８】以下、ダイナミックレンジ制御回路２２の
動作について説明する。尚、その他の構成は第一の実施
形態と同一であるので説明は省略する。

【００７９】図１４はダイナミックレンジ制御回路２２
でバッファ占有率、量子化スケールコード、動きベクト
ル、符号化画像ラインメモリ２からの入力画素に基いた
複雑度（アクティビティ）によりダイナミックレンジ制
御信号を決定するアルゴリズムを示すフローチャートで
ある。

【００８０】バッファ占有率が大きいということは情報
量が多いということなので、ここではバッファ占有率の
増大に対応してダイナミックレンジを狭くし情報量を削
減する。また、量子化スケールコードは値が大きいほど
粗い量子化が行なわれる。粗い量子化を行なうというこ
とは情報量が多いということなので、ここでは量子化ス
ケールコードの増大に対応してダイナミックレンジを狭
し情報量を削減する。更に、動きベクトルが大きいと予
測御差が大きくなり、情報量が増加する傾向があるの
で、ここでは動きベクトルの増大に対応してダイナミッ
クレンジを狭し情報量を削減する。加えて、アクティビ
ティが大きい程、情報量が増加する傾向があるので、こ
こではアクティビティの増大に対応してダイナミックレ
ンジを狭し情報量を削減する。

【００８１】図１４において、入力パラメータであるバ
ッファ占有率、量子化スケールコード、動きベクトル及
びアクティビティに対してそれぞれバッファ占有率スレ
ッショルド、量子化スケールコードスレッショルド、動
きベクトルスレッショルド及びアクティビティスレッシ
ョルドを規定し、それら入力パラメータと該スレッショ
ルドの大小関係によりダイナミックレンジ制御信号を定
める。また、ここではそれぞれの入力パラメータに対す
る該スレッショルドは１種類のみとする。

【００８２】ＳＴ４０おいて量子化スケールコードが量
子化スケールコードスレッショルドより大きい場合はＳ
Ｔ４４に進みダイナミックレンジ制御信号を値３として
ダイナミックレンジを１番狭くする。一方、量子化スケ
ールコードが量子化スケールコードスレッショルド以下
の場合はＳＴ４１に進む。

【００８３】ＳＴ４１おいてバッファ占有率がバッファ
占有率スレッショルドより大きくかつ、ＳＴ４２おいて
アクティビティがアクティビティスレッショルドより大
きい場合はＳＴ４５に進みダイナミックレンジ制御信号
を値２としてダイナミックレンジを２番目に狭くする。
ここで、ＳＴ４１おいてバッファ占有率がバッファ占有
率スレッショルドより大きく、かつＳＴ４２おいてアク
ティビティがアクティビティスレッショルド以下の場合
はＳＴ４６に進みダイナミックレンジ制御信号を値１と
してダイナミックレンジを３番目に狭くする。また、Ｓ
Ｔ４１おいてバッファ占有率がバッファ占有率スレッシ
ョルド以下の場合はＳＴ４３に進む。

【００８４】ＳＴ４３において動きベクトルが動きベク
トルスレッショルドより大きい場合はＳＴ４７に進みダ
イナミックレンジ制御信号を値１としてダイナミックレ
ンジを３番目に狭くする。一方、動きベクトルが動きベ
クトルスレッショルド以下の場合はＳＴ４８に進み、ダ
イナミックレンジ制御信号を値０としてダイナミックレ
ンジは変化させない。

【００８５】本発明の第五の実施形態は符号化器の出力
段に備わった符号出力バッファ１０のバッファ占有率、
レート制御回路１１から出力される量子化スケールコー
ド、動きベクトル検出回路１７から出力される動きベク
トル及び前処理部の符号化画像ラインメモリ２からの入
力画素によって入力画像のダイナミックレンジを適応的
に変化させる点に特徴がある。即ち、第五の実施形態
は、第一乃至第四の実施形態の総括形態であり、第一乃
至第四の実施形態で用いた各制御情報を総合的に判断す
ることにより、より精密な制御を行なうことができる。

【００８６】次に、図６に本発明の第六の実施形態を示
す。

【００８７】図１で示した第一の実施形態と図６に示す
第六の実施形態の相違は、図１ではダイナミックレンジ
制御回路１８からダイナミックレンジ制御部のダイナミ
ックレンジ調整器４にダイナミックレンジ制御信号を出
力していたのに対して、図６ではダイナミックレンジ制
御部の前段にビデオデコーダを備え、ダイナミックレン
ジ制御回路２３からビデオデコーダ内のダイナミックレ
ンジ調整器２４にダイナミックレンジ制御信号を出力す
る点である。

【００８８】即ち、図１ではデジタル映像信号が入力さ
れ、ダイナミックレンジ調整器４でデジタルフィルタ処
理を行なってダイナミックレンジを変更していたのに対
し、図６ではダイナミックレンジ調整器２４にアナログ
映像信号を入力し、アナログのレベル変換を行なうこと
によってダイナミックレンジを変更するものである。

【００８９】従って、図６ではダイナミックレンジ制御
回路２３、ダイナミックレンジ調整器２４、Ａ／Ｄ変換
部２５の動作が図１と異なる。尚、その他の構成は第一
の実施形態と同一であるので説明は省略する。

【００９０】ダイナミックレンジ制御回路２３には符号
化器の中の出力バッファ１０から出力されるバッファ占
有率が入力される。該バッファ占有率が所定のバッファ
占有率スレッショルドより大きければ、ダイナミックレ
ンジ制御信号の値を大きくしてダイナミックレンジ調整
器２４においてアナログレベルでダイナミックレンジを
狭くする。Ａ／Ｄ変換部２５にはダイナミックレンジ調
整器２４からダイナミックレンジを狭くしたアナログ画
像信号を入力してデジタル画像信号に変換する。ダイナ
ミックレンジ制御回路２３の動作は、第一の実施形態に
おけるダイナミックレンジ制御回路１８の動作と同一で
あり、そのフローチャートは図１０に示した通りであ
る。

【００９１】本発明の第六の実施形態は、ダイナミック
レンジ調整をビデオデコーダ内のダイナミックレンジ調
整器２４においてアナログレベルで行うことを特徴とす
る。ダイナミックレンジ調整器をビデオデコーダのもの
を流用することにより回路を削減することができる。

【００９２】以上説明したように、本発明に係る動画像
符号化装置は、ダイナミックレンジを狭くすることによ
り画像の情報量を削減し、特に低ビットレートの符号化
でも画質を向上させるものである。従来技術のようにプ
リフィルタによっても情報量を削減できるが、このプリ
フィルタの度合によっては画像の繊細部が劣化したり、
エッジ部のボケが発生したりする。それに比較してダイ
ナミックレンジを狭くすることは、エッジが損なわれる
ことはなく視覚的な画質の劣化は少ない。

【００９３】図１７に元画像信号にプリフィルタをかけ
た場合（従来の技術）と、ダイナミックレンジを狭くし
た場合（本発明）との効果の相違を比較した図を示す。
同図において、縦軸は画素の信号レベルであり横軸は画
素の位置である。

【００９４】同図（ａ）は元画像信号であって急峻なエ
ッジがある場合を示している。

【００９５】ここで、同図（ｂ）は、同図（ａ）の元画
像信号に対してプリフィルタをかけた場合の信号であ
る。プリフィルタによる高帯域カットにより、同図
（ａ）における急峻なエッジが損なわれ視覚的にボケた
ものになる。

【００９６】一方、同図（ｃ）は、同図（ａ）の元画像
信号に対してダイナミックレンジを狭くした場合の信号
である。画素値が元画像のものに比べ小さくなるだけで
エッジは保存されている。

【００９７】このように本発明では画像のエッジや繊細
部が保存されるため視覚的な効果は高い。また、ダイナ
ミックレンジを決定するパラメータとして、バッファ占
有率、量子化スケールコード、動きベクトルといった既
存の回路で求めている値を用いるため新たな回路が必要
ない。更に、複雑度の計算に用いる画素も既存のライン
メモリに蓄積しているため新たな回路が必要ない。加え
て、既存のビデオデコーダを用いることで新規の回路を
設けることなく、詳細なダイナミックレンジの調整を行
なうことができる。このため、本発明は簡易な構成及び
制御で実現できる。

【００９８】

【発明の効果】本発明に係る動画像符号化装置によれ
ば、画像の繊細部を欠く等の画質の劣化を最小限に抑制
しつつ、符号量を抑えることが可能となる。また、かか
る効果を簡易な構成及び制御で達成することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示すブロック図であ
る。

【図２】本発明の第２の実施形態を示すブロック図であ
る。

【図３】本発明の第３の実施形態を示すブロック図であ
る。

【図４】本発明の第４の実施形態を示すブロック図であ
る。

【図５】本発明の第５の実施形態を示すブロック図であ
る。

【図６】本発明の第６の実施形態を示すブロック図であ
る。

【図７】第１の実施の形態におけるダイナミックレンジ
調整器４のブロック図である。

【図８】図７のダイナミックレンジ調整器４におけるダ
イナミックレンジ制御信号と選択されるダイナミックレ
ンジ出力信号の関係を示す図である。

【図９】ダイナミックレンジ調整器４においてダイナミ
ックレンジ入力信号を中心値を原点として１４／１６倍
した場合の信号変化の説明図である。

【図１０】本発明の第１の実施形態におけるダイナミッ
クレンジ制御回路１８の動作を示すフローチャート図で
ある。

【図１１】本発明の第２の実施形態におけるダイナミッ
クレンジ制御回路１９の動作を示すフローチャート図で
ある。

【図１２】本発明の第３の実施形態におけるダイナミッ
クレンジ制御回路２０の動作を示すフローチャート図で
ある。

【図１３】本発明の第４の実施形態におけるダイナミッ
クレンジ制御部４２の動作を示すフローチャート図であ
る。

【図１４】本発明の第５の実施形態におけるダイナミッ
クレンジ制御回路２２の動作を示すフローチャート図で
ある。

【図１５】従来の動画像符号化装置の実施例を示すブロ
ック図ある。

【図１６】本発明の第４の実施形態におけるダイナミッ
クレンジ制御回路２１の構成を示すブロック図である。

【図１７】元画像信号にプリフィルタをかけた場合とダ
イナミックレンジを狭くした場合の比較を示す図ある。

【符号の説明】

１…第一前処理部 ２…符号化画像ラインメモリ ３…第二前処理部 ４、２４…ダイナミックレンジ調整器 ６、２６、３１…減算器 ７…ＤＣＴ回路 ８…量子化回路 ９…可変長符号化回路 １０…符号出力バッファ １１…レート制御回路 １２…逆量子化回路 １３…逆ＤＣＴ回路 １４…加算器 １５…復号画像メモリ １６…動き補償部 １７…動きベクトル検出回路 １８、１９、２０、２１、２２、２３…ダイナミックレ
ンジ制御回路 ２７、２８、２９…除算器 ３０、３２…セレクタ ４１…複雑度計算部 ４２…ダイナミックレンジ計算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C059 KK01 LA01 MA00 MA23 MA28 MC14 ME01 NN01 TA01 TC06 TC10 TC12 TC16 TC18 UA02 UA11 UA31 5J064 AA01 AA02 BA01 BA09 BA16 BB03 BC01 BC06 BC11 BC16

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像信号を符号化する符号化手段と、該
   符号化手段で符号化された前記画像信号の符号化データ
   を一時記憶して出力する一時記憶手段と、該一時記憶手
   段に記憶されている前記符号化データの量に基いて前記
   符号化手段で発生する前記符号化データの量を制御する
   第１の制御手段と、を含んだ画像符号化装置であって、 前記画像信号のダイナミックレンジを調整するダイナミ
   ックレンジ調整手段と、 前記一時記憶手段に記憶されている前記符号化データの
   量に基いて該ダイナミックレンジ調整手段を制御する第
   ２の制御手段と、 を具備し、前記ダイナミックレンジ調整手段でダイナミ
   ックレンジを調整された前記画像信号を前記符号化手段
   に入力することを特徴とする画像符号化装置。
2. 【請求項２】 画像信号を符号化する符号化手段と、該
   符号化手段で符号化された前記画像信号の符号化データ
   を一時記憶して出力する一時記憶手段と、該一時記憶手
   段に記憶されている前記符号化データの量に基いて前記
   符号化手段で発生する前記符号化データの量を制御する
   第１の制御手段と、を含んだ画像符号化装置であって、 前記画像信号のダイナミックレンジを調整するダイナミ
   ックレンジ調整手段と、 前記第１の制御手段からの制御信号に基いて該ダイナミ
   ックレンジ調整手段を制御する第２の制御手段と、 を具備し、前記ダイナミックレンジ調整手段でダイナミ
   ックレンジを調整された前記画像信号を前記符号化手段
   に入力することを特徴とする画像符号化装置。
3. 【請求項３】 画像信号を符号化する符号化手段と、該
   符号化手段で符号化された前記画像信号の符号化データ
   を一時記憶して出力する一時記憶手段と、該一時記憶手
   段に記憶されている前記符号化データの量に基いて前記
   符号化手段で発生する前記符号化データの量を制御する
   第１の制御手段と、を含んだ画像符号化装置であって、 前記符号化手段は、前記画像信号の動きベクトルを検出
   する動きベクトル検出手段を有し、 前記画像信号のダイナミックレンジを調整するダイナミ
   ックレンジ調整手段と、 前記動きベクトル検出手段からの動きベクトルに基いて
   該ダイナミックレンジ調整手段を制御する第２の制御手
   段と、 を具備し、前記ダイナミックレンジ調整手段でダイナミ
   ックレンジを調整された前記画像信号を前記符号化手段
   に入力することを特徴とする画像符号化装置。
4. 【請求項４】 画像信号を符号化する符号化手段と、該
   符号化手段で符号化された前記画像信号の符号化データ
   を一時記憶して出力する一時記憶手段と、該一時記憶手
   段に記憶されている前記符号化データの量に基いて前記
   符号化手段で発生する前記符号化データの量を制御する
   第１の制御手段と、を含んだ画像符号化装置であって、 前記画像信号のダイナミックレンジを調整するダイナミ
   ックレンジ調整手段と、 前記画像信号の複雑度を算出する複雑度算出手段と、 該算出された複雑度に基いて前記ダイナミックレンジ調
   整手段を制御する第２の制御手段と、 を具備し、前記ダイナミックレンジ調整手段でダイナミ
   ックレンジを調整された前記画像信号を前記符号化手段
   に入力することを特徴とする画像符号化装置。
5. 【請求項５】 画像信号を符号化する符号化手段と、該
   符号化手段で符号化された前記画像信号の符号化データ
   を一時記憶して出力する一時記憶手段と、該一時記憶手
   段に記憶されている前記符号化データの量に基いて前記
   符号化手段で発生する前記符号化データの量を制御する
   第１の制御手段と、を含んだ画像符号化装置であって、 前記符号化手段は、前記画像信号の動きベクトルを検出
   する動きベクトル検出手段を有し、 前記画像信号のダイナミックレンジを調整するダイナミ
   ックレンジ調整手段と、 前記画像信号の複雑度を算出する複雑度算出手段と、 前記一時記憶手段に記憶されている前記符号化データの
   量、前記第１の制御手段からの制御信号、前記動きベク
   トル検出手段からの動きベクトル、前記算出された複雑
   度、の一部または全部の情報に基いて前記ダイナミック
   レンジ調整手段を制御する第２の制御手段と、 を具備し、前記ダイナミックレンジ調整手段でダイナミ
   ックレンジを調整された前記画像信号を前記符号化手段
   に入力することを特徴とする画像符号化装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５の何れかに記載の
   画像符号化装置であって、 前記画像信号はアナログ信号であり、該アナログ信号で
   ある画像信号は前記ダイナミックレンジ調整手段に入力
   され、 前記ダイナミックレンジ調整手段と前記符号化手段の間
   にアナログ／デジタル変換手段を設けたことを特徴とす
   る画像符号化装置。