JP2003061090A - 低レート映像符号化における量子化制御方法 - Google Patents
低レート映像符号化における量子化制御方法Info
- Publication number
- JP2003061090A JP2003061090A JP2001250539A JP2001250539A JP2003061090A JP 2003061090 A JP2003061090 A JP 2003061090A JP 2001250539 A JP2001250539 A JP 2001250539A JP 2001250539 A JP2001250539 A JP 2001250539A JP 2003061090 A JP2003061090 A JP 2003061090A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- edge
- quantization
- macroblock
- control method
- mquant
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- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ビットレートで映像伝送した場合に、画像の
品質の向上を図ることのできる量子化制御方法を提供す
ることにある。 【解決手段】 原画像から抽出されたマクロブロックＭ
Ｂのアクティビティを求め（ステップＳ２）、正規化ア
クティビティNactを求める（ステップＳ３）。次に、該
マクロブロックＭＢはエッジを含むか否かの判断がなさ
れ（ステップＳ５）、含む場合には正規化アクティビテ
ィNactに重みｗ（ｗ＜１）が乗じられる（ステップＳ
６）。一方、含まない場合には、レート制御を考慮に入
れて、正規化アクティビティNactに（１−Ｐ×ｗ）／
（１−Ｐ）が乗じられる（ステップＳ７）。ここに、Ｐ
は原画像のエッジを含むマクロブロックの割合である。
続いて、エッジ部を考慮に入れた量子化スケールコード
mquantが求められる。
品質の向上を図ることのできる量子化制御方法を提供す
ることにある。 【解決手段】 原画像から抽出されたマクロブロックＭ
Ｂのアクティビティを求め（ステップＳ２）、正規化ア
クティビティNactを求める（ステップＳ３）。次に、該
マクロブロックＭＢはエッジを含むか否かの判断がなさ
れ（ステップＳ５）、含む場合には正規化アクティビテ
ィNactに重みｗ（ｗ＜１）が乗じられる（ステップＳ
６）。一方、含まない場合には、レート制御を考慮に入
れて、正規化アクティビティNactに（１−Ｐ×ｗ）／
（１−Ｐ）が乗じられる（ステップＳ７）。ここに、Ｐ
は原画像のエッジを含むマクロブロックの割合である。
続いて、エッジ部を考慮に入れた量子化スケールコード
mquantが求められる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は低レート映像符号化
における量子化制御方法に関し、特に低ビットレートで
映像伝送する際に、画像の画質を全体的に向上させるこ
とのできる量子化制御方法に関する。
における量子化制御方法に関し、特に低ビットレートで
映像伝送する際に、画像の画質を全体的に向上させるこ
とのできる量子化制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の視覚特性を考慮した適応量子化制
御の一例として、例えば、特開平６−６７８４号公報に
記されているものがある。
御の一例として、例えば、特開平６−６７８４号公報に
記されているものがある。
【０００３】この従来技術は、画像の動き量が同じであ
れば、エッジ成分が少ない場合には、視覚の解像度が良
い（視覚特性から細かい点が目立ちやすい）から、画質
をより細かに表すように量子化制御し、逆にエッジ成分
が多い場合には、視覚の解像度が悪くなるから、画質が
粗くなる方向に量子化制御をするものである。
れば、エッジ成分が少ない場合には、視覚の解像度が良
い（視覚特性から細かい点が目立ちやすい）から、画質
をより細かに表すように量子化制御し、逆にエッジ成分
が多い場合には、視覚の解像度が悪くなるから、画質が
粗くなる方向に量子化制御をするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来技術では、低ビットレートで映像伝送する場合に
は、画像全体の品質が劣化してしまうという課題があっ
た。
た従来技術では、低ビットレートで映像伝送する場合に
は、画像全体の品質が劣化してしまうという課題があっ
た。
【０００５】本発明の目的は、前記した従来技術の課題
を解消し、低ビットレートで映像伝送した場合に、画像
の品質の向上を図ることのできる低レート映像符号化に
おける量子化制御方法を提供することにある。
を解消し、低ビットレートで映像伝送した場合に、画像
の品質の向上を図ることのできる低レート映像符号化に
おける量子化制御方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ために、本発明は、低レート映像符号化における量子化
制御方法において、原画像から抽出されたマクロブロッ
クがエッジを含むか否かを判定し、該エッジを含む場合
には、該マクロブロックの正規化アクティビティNactに
重みｗ（ｗ＜１）を乗算し、量子化スケールコードmqua
ntを求めるようにした点に特徴がある。
ために、本発明は、低レート映像符号化における量子化
制御方法において、原画像から抽出されたマクロブロッ
クがエッジを含むか否かを判定し、該エッジを含む場合
には、該マクロブロックの正規化アクティビティNactに
重みｗ（ｗ＜１）を乗算し、量子化スケールコードmqua
ntを求めるようにした点に特徴がある。
【０００７】この特徴によれば、画像のエッジ部におい
て画質の向上が確認でき、該エッジ部以外の平坦部にお
いて、画質の変化が認められないので、全体的な画質の
向上が確認できた。
て画質の向上が確認でき、該エッジ部以外の平坦部にお
いて、画質の変化が認められないので、全体的な画質の
向上が確認できた。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の概略
の構成を示すブロック図である。以下では、ＭＰＥＧ−
２、ＴＭ５を例にして説明するが、本発明はこれに限定
されるものではない。
を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の概略
の構成を示すブロック図である。以下では、ＭＰＥＧ−
２、ＴＭ５を例にして説明するが、本発明はこれに限定
されるものではない。
【０００９】入力画像データａが入力されてくると、マ
クロブロック抽出部１は、該入力画像データ（原画）ａ
から例えば１６×１６画素のマクロブロックを抽出し、
減算器２とエッジ検出部１４に送出する。減算器２は、
該マクロブロックと、動き補償部１１からの動き補償さ
れた前フレームのブロックデータとを入力とし、フレー
ム間差分信号（予測誤差信号）を生成する。該予測誤差
信号は、直交変換部３に供給されて、例えばＤＣＴ等の
直交変換をされる。なお、Ｉピクチャモードの時には、
スイッチング部１２が接点ｃに接続され、それ以外の時
には接点ｂに接続される。直交変換部３で得られた直交
変換係数は、量子化部４でビットレートを低減され、可
変長符号化部５と逆量子化部７に送られる。
クロブロック抽出部１は、該入力画像データ（原画）ａ
から例えば１６×１６画素のマクロブロックを抽出し、
減算器２とエッジ検出部１４に送出する。減算器２は、
該マクロブロックと、動き補償部１１からの動き補償さ
れた前フレームのブロックデータとを入力とし、フレー
ム間差分信号（予測誤差信号）を生成する。該予測誤差
信号は、直交変換部３に供給されて、例えばＤＣＴ等の
直交変換をされる。なお、Ｉピクチャモードの時には、
スイッチング部１２が接点ｃに接続され、それ以外の時
には接点ｂに接続される。直交変換部３で得られた直交
変換係数は、量子化部４でビットレートを低減され、可
変長符号化部５と逆量子化部７に送られる。
【００１０】可変長符号化部５は、量子化部４の出力に
対して、平均的な符号長が短くなるように符号割当てを
行い、その出力をバッファメモリ６に供給する。バッフ
ァメモリ６は、可変長符号化部５の出力を低ビットレー
ト化して伝送路に送出する。また、バッファメモリ６の
データ占有量に係わる信号ｄを量子化制御部１５に出力
する。該量子化制御部１５は、該信号ｄに基づいてレー
ト制御を行うための量子化スケールコードＱｊ を周知
の方法により算出する。
対して、平均的な符号長が短くなるように符号割当てを
行い、その出力をバッファメモリ６に供給する。バッフ
ァメモリ６は、可変長符号化部５の出力を低ビットレー
ト化して伝送路に送出する。また、バッファメモリ６の
データ占有量に係わる信号ｄを量子化制御部１５に出力
する。該量子化制御部１５は、該信号ｄに基づいてレー
ト制御を行うための量子化スケールコードＱｊ を周知
の方法により算出する。
【００１１】一方、逆量子化部７は、量子化部４の出力
を逆量子化して逆直交変換部８に供給し、該逆直交変換
部８は、逆量子化部７の出力を逆直交変換して加算器９
に送出する。
を逆量子化して逆直交変換部８に供給し、該逆直交変換
部８は、逆量子化部７の出力を逆直交変換して加算器９
に送出する。
【００１２】加算器９は、動き補償部１１からの動き補
償された前フレームのブロックデータと逆直交変換部８
からの復号差分データとを加算し、フレームメモリ１０
に送出する。フレームメモリ１０には、入力されたブロ
ックデータを１フレーム遅延させて、前フレームデータ
として、動き補償部１１と動きベクトル検出部１３に与
えられる。動きベクトル検出部１３は、入力画像データ
ａのマクロブロックと前フレームデータとからブロック
の動きベクトルを検出し、動き補償部１１に出力する。
動き補償部１１は、フレームメモリ１０からのブロック
データが供給されており、該ブロックデータを動きベク
トルによって動き補償することにより、動き補償された
前フレームブロックデータを作成して、減算器２に供給
される。
償された前フレームのブロックデータと逆直交変換部８
からの復号差分データとを加算し、フレームメモリ１０
に送出する。フレームメモリ１０には、入力されたブロ
ックデータを１フレーム遅延させて、前フレームデータ
として、動き補償部１１と動きベクトル検出部１３に与
えられる。動きベクトル検出部１３は、入力画像データ
ａのマクロブロックと前フレームデータとからブロック
の動きベクトルを検出し、動き補償部１１に出力する。
動き補償部１１は、フレームメモリ１０からのブロック
データが供給されており、該ブロックデータを動きベク
トルによって動き補償することにより、動き補償された
前フレームブロックデータを作成して、減算器２に供給
される。
【００１３】エッジ検出部１４には、マクロブロック入
力部１からのマクロブロックが入力されており、該マク
ロブロックのデータから該ブロックのエッジ成分の大き
さを検出し、該エッジ成分の大きさが予め定められた閾
値より大きければエッジ成分を含み、小さければエッジ
成分を含まないと判定する。該エッジ検出部１４は周知
であるので、説明を省略する。該エッジの判定信号は、
量子化制御部１５に送られる。該量子化制御部１５は、
前記量子化スケールコードＱｊ と、前記エッジ検出部
１４からのエッジ検出信号を基に、量子化スケールコー
ドmquantｊ を求め、量子化部４に出力する。量子化部
４は、該量子化スケールコードmquantｊに従って、量子
化を行う。
力部１からのマクロブロックが入力されており、該マク
ロブロックのデータから該ブロックのエッジ成分の大き
さを検出し、該エッジ成分の大きさが予め定められた閾
値より大きければエッジ成分を含み、小さければエッジ
成分を含まないと判定する。該エッジ検出部１４は周知
であるので、説明を省略する。該エッジの判定信号は、
量子化制御部１５に送られる。該量子化制御部１５は、
前記量子化スケールコードＱｊ と、前記エッジ検出部
１４からのエッジ検出信号を基に、量子化スケールコー
ドmquantｊ を求め、量子化部４に出力する。量子化部
４は、該量子化スケールコードmquantｊに従って、量子
化を行う。
【００１４】次に、本発明の要部である、前記量子化制
御部１５の機能と動作を、図２のフローチャートを参照
して説明する。なお、本発明は、低ビットレートの映像
伝送に適用すると好適である。一般に、ＨＤＴＶの伝送
には、４０〜５０Ｍビット／秒のビットレート伝送が使
用されているが、本発明では例えば１０Ｍビット／秒程
度の低ビットレート伝送を想定することができる。
御部１５の機能と動作を、図２のフローチャートを参照
して説明する。なお、本発明は、低ビットレートの映像
伝送に適用すると好適である。一般に、ＨＤＴＶの伝送
には、４０〜５０Ｍビット／秒のビットレート伝送が使
用されているが、本発明では例えば１０Ｍビット／秒程
度の低ビットレート伝送を想定することができる。
【００１５】ステップＳ１では、ある置数ｊ＝１と置か
れる。ステップＳ２では、量子化制御部１５は、ｊ番目
のマクロブロックＭＢのアクティビティactｊを求め
る。該アクティビティactｊは、次式から求められる。 actｊ＝１＋min［varｓｂｌｋ］ ここに、varｓｂｌｋは、ブロックsblkの原画ａの輝度
信号ブロック内画素値の分散である。sblkはsblk＝１，
２，・・・，８であり、原画のフレームおよびフィールド
の８×８画素ブロックの各４個、すなわち合計８個に対
応している。
れる。ステップＳ２では、量子化制御部１５は、ｊ番目
のマクロブロックＭＢのアクティビティactｊを求め
る。該アクティビティactｊは、次式から求められる。 actｊ＝１＋min［varｓｂｌｋ］ ここに、varｓｂｌｋは、ブロックsblkの原画ａの輝度
信号ブロック内画素値の分散である。sblkはsblk＝１，
２，・・・，８であり、原画のフレームおよびフィールド
の８×８画素ブロックの各４個、すなわち合計８個に対
応している。
【００１６】ステップＳ３では、該アクティビティact
ｊ の値が０．５〜２を取る正規化アクティビティNact
ｊ を求める。ステップＳ４では、視覚特性を考慮した
量子化スケールコードmquantｊ を、次式から求める。 mquantｊ＝Ｑｊ ×Nactｊ
ｊ の値が０．５〜２を取る正規化アクティビティNact
ｊ を求める。ステップＳ４では、視覚特性を考慮した
量子化スケールコードmquantｊ を、次式から求める。 mquantｊ＝Ｑｊ ×Nactｊ
【００１７】次に、ステップＳ５では、前記エッジ検出
部１４から出力される判定信号により、ｊ番目のマクロ
ブロックＭＢはエッジを含むか否かの判断がなされる。
この判断が肯定の時には、ステップＳ６に進んで、前記
正規化アクティビティNactｊに重みｗ（＜１）を乗算す
る。一方、前記判断が否定の時には、すなわちｊ番目の
マクロブロックＭＢがエッジを含まない時には、ステッ
プＳ６の処置を勘案したレート制御をするために、前記
正規化アクティビティNactｊに、（１−Ｐ×ｗ）／（１
−Ｐ）を乗算する。ここに、Ｐは、符号化対象画面がエ
ッジを含むマクロブロックＭＢの割合であり、該符号化
対象画面の全マクロブロック数をＭ、その内のエッジを
含むマクロブロック数をｍとすると、Ｐ＝ｍ／Ｍとな
る。
部１４から出力される判定信号により、ｊ番目のマクロ
ブロックＭＢはエッジを含むか否かの判断がなされる。
この判断が肯定の時には、ステップＳ６に進んで、前記
正規化アクティビティNactｊに重みｗ（＜１）を乗算す
る。一方、前記判断が否定の時には、すなわちｊ番目の
マクロブロックＭＢがエッジを含まない時には、ステッ
プＳ６の処置を勘案したレート制御をするために、前記
正規化アクティビティNactｊに、（１−Ｐ×ｗ）／（１
−Ｐ）を乗算する。ここに、Ｐは、符号化対象画面がエ
ッジを含むマクロブロックＭＢの割合であり、該符号化
対象画面の全マクロブロック数をＭ、その内のエッジを
含むマクロブロック数をｍとすると、Ｐ＝ｍ／Ｍとな
る。
【００１８】次いで、ステップＳ８では、エッジ部を考
慮に入れた量子化スケールコードmquantｊ ’が、次式
により求められる。 mquantｊ ’＝Ｑｊ ×Nactｊ ’
慮に入れた量子化スケールコードmquantｊ ’が、次式
により求められる。 mquantｊ ’＝Ｑｊ ×Nactｊ ’
【００１９】ステップＳ９では、ｊ＝Ｍが成立するか否
かの判断がなされ、この判断が否定の時にはステップＳ
１０に進んで、ｊに１が加算され、前記ステップＳ２の
処理に戻る。以上の処理が繰り返し行われ、ステップＳ
９の判断が肯定になると、処理を終了する。なお、前記
ステップＳ１〜Ｓ４は公知のレート制御の処理である。
また、前記ステップＳ４は説明を分かりやすくするため
に挿入したが、該ステップＳ４は省略されてもよい。
かの判断がなされ、この判断が否定の時にはステップＳ
１０に進んで、ｊに１が加算され、前記ステップＳ２の
処理に戻る。以上の処理が繰り返し行われ、ステップＳ
９の判断が肯定になると、処理を終了する。なお、前記
ステップＳ１〜Ｓ４は公知のレート制御の処理である。
また、前記ステップＳ４は説明を分かりやすくするため
に挿入したが、該ステップＳ４は省略されてもよい。
【００２０】本発明者は、ｗ＝０．９と０．５の２通り
で試行したところ、ｗ＝０．９の場合はＴＭ５の場合と
大した差がでないことを確認した。これは、一般的に低
ビットレートでは、非線形量子化モードが使われるた
め、分散が大きい所では多少アクティビティに重みｗを
かけても、mquantとしては結局同じ値を出力してしまう
ことになると考えられる。一方、ｗ＝０．５の場合は、
ＴＭ５と差が生じ、主観的にエッジ部において画質の向
上が確認できた。また、画像の平坦部等の部分では、殆
ど変化が確認できなかったので、全体的な画質の向上が
確認できた。
で試行したところ、ｗ＝０．９の場合はＴＭ５の場合と
大した差がでないことを確認した。これは、一般的に低
ビットレートでは、非線形量子化モードが使われるた
め、分散が大きい所では多少アクティビティに重みｗを
かけても、mquantとしては結局同じ値を出力してしまう
ことになると考えられる。一方、ｗ＝０．５の場合は、
ＴＭ５と差が生じ、主観的にエッジ部において画質の向
上が確認できた。また、画像の平坦部等の部分では、殆
ど変化が確認できなかったので、全体的な画質の向上が
確認できた。
【００２１】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、低ビットレートの映像伝送において、原画像
から抽出されたマクロブロックにエッジが存在する場合
には、該マクロブロックのアクティビティに重みｗ（ｗ
＜１）を乗算して量子化スケールコードmquantを求める
ようにしたので、エッジ部分の画質を向上することがで
き、また全体的に画質を向上することができるようにな
る。
によれば、低ビットレートの映像伝送において、原画像
から抽出されたマクロブロックにエッジが存在する場合
には、該マクロブロックのアクティビティに重みｗ（ｗ
＜１）を乗算して量子化スケールコードmquantを求める
ようにしたので、エッジ部分の画質を向上することがで
き、また全体的に画質を向上することができるようにな
る。
【図１】 本発明の一実施形態の概略の構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】 図１の量子化制御部の動作を示すブロック図
である。
である。
１・・・マクロブロック抽出部、２・・・減算器、３・・・直交
変換部、４・・・量子化部、５・・・符号化部、６・・・バッフ
ァメモリ、１４・・・エッジ検出部、１５・・・量子化制御
部。
変換部、４・・・量子化部、５・・・符号化部、６・・・バッフ
ァメモリ、１４・・・エッジ検出部、１５・・・量子化制御
部。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 松本 修一
埼玉県上福岡市大原二丁目１番15号 株式
会社ケイディーディーアイ研究所内
Ｆターム(参考） 5C059 KK01 MA00 MA05 MA14 MA23
MC11 MC38 ME01 NN01 NN21
PP05 PP06 PP07 SS06 SS21
TA46 TB07 TC02 TC10 TD04
TD08 TD12 UA02 UA33
5J064 AA01 BA09 BA16 BB01 BB03
BC01 BC16 BD02
Claims (3)
- 【請求項１】 原画像から抽出されたマクロブロックが
エッジを含むか否かを判定し、該エッジを含む場合に
は、該マクロブロックの正規化アクティビティNactに重
みｗ（ｗ＜１）を乗算し、量子化スケールコードmquant
を求めるようにしたことを特徴とする低レート映像符号
化における量子化制御方法。 - 【請求項２】 前記量子化スケールコードmquantは、バ
ッファメモリのデータ占有量を用いたレート制御で得ら
れた量子化スケールコードをＱとするとき、次式により
求められることを特徴とする請求項１に記載の低レート
映像符号化における量子化制御方法。 mquant＝Ｑ×Nact×ｗ - 【請求項３】 前記マクロブロックがエッジを含まない
場合には、原画像がエッジを含むマクロブロックの割合
をＰとするとき、量子化スケールコードmquantを次式に
より求めることを特徴とする請求項１に記載の低レート
映像符号化における量子化制御方法。 mquant＝Ｑ×Nact×（１−Ｐ×ｗ）／（１−Ｐ）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001250539A JP4392782B2 (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | 低レート映像符号化における量子化制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001250539A JP4392782B2 (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | 低レート映像符号化における量子化制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003061090A true JP2003061090A (ja) | 2003-02-28 |
| JP4392782B2 JP4392782B2 (ja) | 2010-01-06 |
Family
ID=19079335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001250539A Expired - Fee Related JP4392782B2 (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | 低レート映像符号化における量子化制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4392782B2 (ja) |
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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