JP2005051276A - 画像処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】同一ブロックに対するDCTモードの反転を防止し、画質劣化の低減を図る。
【解決手段】フレームDCT手段11は、画像信号のブロックに対して、フレームDCTを行う。フィールドDCT手段12は、画像信号のブロックに対して、フィールドDCTを行う。符号化判定手段13は、同一ブロックに対して、判定結果が一定になるように、ブロックのフレーム相関情報またはフィールド相関情報の少なくとも一方に重み付けを行って、フレームDCTまたはフィールドDCTのいずれの符号化を行うかを適応的に判定制御する。
【選択図】 図1
【解決手段】フレームDCT手段11は、画像信号のブロックに対して、フレームDCTを行う。フィールドDCT手段12は、画像信号のブロックに対して、フィールドDCTを行う。符号化判定手段13は、同一ブロックに対して、判定結果が一定になるように、ブロックのフレーム相関情報またはフィールド相関情報の少なくとも一方に重み付けを行って、フレームDCTまたはフィールドDCTのいずれの符号化を行うかを適応的に判定制御する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像処理装置、画像処理方法及びビデオ装置に関し、特に画像圧縮処理を行う画像処理装置、画像圧縮処理を行う画像処理方法及びディジタルVTR等のビデオ信号の画像処理を行うビデオ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディジタル動画像符号化方式は、ISO/IECのMPEGやITU−TのH.262等で国際的に標準化されており、近年のマルチメディア通信の発達に伴い、さらなる高品質化が求められている。
【0003】
画像符号化方式では、ディジタル画像を周波数成分に変換して画像圧縮を行うDCT(Discrete Cosine Transform)が広く用いられている。また、1画面の画素構成は、第1フィールドと第2フィールドの各々独立したフィールド構造と、2つのフィールドを合成したフレーム構造とがあり、このようなフィールド構造、フレーム構造それぞれをDCTの符号化対象とした場合を、フィールドDCT、フレームDCTと呼ぶ。
【0004】
フレームDCTモードとフィールドDCTモードとの切り替えは、マクロブロック単位による絵柄で判断して切り替えている。従来のDCTモードの判定方法としては、まず、フィールド内の各画素の相関と、フレーム内の各画素の相関とを計算する。そして、これらを単純に比較して、フレーム相関よりもフィールド相関の方が強ければ、フィールドDCTを選択し、フィールド相関よりもフレーム相関の方が強ければ、フレームDCTを選択する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記で説明したような、従来のDCTモードの判定技術では、VTRのダビングや装置のカスケード接続を行うと、符号化時の歪みにより、前回のDCTモードとは異なるDCTモードが判定されてしまう場合があり、画質劣化が生じてしまうといった問題があった。
【0006】
VTRを考えた場合、最初のエンコード/デコード時には、例えば、フレームDCTを行って符号化していたマクロブロックが、何回もダビングを繰り返す内に、エンコード/デコードによる歪みが加わって、フィールドDCTのモードに切り替わってしまう場合がある。
【0007】
すなわち、同一マクロブロックに対して、前回ではフレームDCTで符号化され、次にはフィールドDCTで符号化されたりするというように、DCTモードが反転してしまうと、画質劣化が生じてしまうことになる。
【0008】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、同一ブロックに対するDCTモードの反転を防止し、画質劣化の低減を図った画像処理装置を提供することを目的とする。
【0009】
また、本発明の他の目的は、同一ブロックに対するDCTモードの反転を防止し、画質劣化の低減を図った画像処理方法を提供することである。
さらに、本発明の他の目的は、同一ブロックに対するDCTモードの反転を防止し、画質劣化の低減を図ったビデオ装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、画像圧縮処理を行う画像処理装置において、画像信号のブロックに対して、フレームDCTを行うフレームDCT手段と、前記画像信号のブロックに対して、フィールドDCTを行うフィールドDCT手段と、同一ブロックに対して、判定結果が一定になるように、前記ブロックのフレーム相関情報またはフィールド相関情報の少なくとも一方に重み付けを行って、前記フレームDCTまたは前記フィールドDCTのいずれの符号化を行うかを適応的に判定制御する符号化判定手段と、を有することを特徴とする画像処理装置が提供される。
【0011】
ここで、フレームDCT手段は、画像信号のブロックに対して、フレームDCTを行う。フィールドDCT手段は、画像信号のブロックに対して、フィールドDCTを行う。符号化判定手段は、同一ブロックに対して、判定結果が一定になるように、ブロックのフレーム相関情報またはフィールド相関情報の少なくとも一方に重み付けを行って、フレームDCTまたはフィールドDCTのいずれの符号化を行うかを適応的に判定制御する。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の画像処理装置の原理図である。画像処理装置10は、入力画像に対して、画像圧縮処理を行う。
【0013】
フレームDCT手段11は、画像信号のブロックに対して、符号化判定手段13の判定結果にもとづいて、フレームDCTを行う。フィールドDCT手段12は、符号化判定手段13の判定結果にもとづいて、画像信号のブロックに対して、フィールドDCTを行う。
【0014】
符号化判定手段13は、同一ブロックに対して、判定結果が一定になるように、ブロックのフレーム相関情報またはフィールド相関情報の少なくとも一方に重み付けを行って、フレームDCTまたはフィールドDCTのいずれの符号化を行うかを適応的に判定制御する。
【0015】
ここで、画像GのブロックbLに対し、1回目の符号化ではフレームDCTが選択されたとする。この画像GをN回ダビングした場合、ダビングによる歪みが加わって、従来ではN回目に符号化される画像GaのブロックbLに、フィールドDCTが選択されてしまう可能性がある。このように同一ブロックbLに対して、DCTモードが反転して異なる符号化が実行されると、画像Gaの画質が劣化してしまう。
【0016】
一方、本発明では、一度、画像GのブロックbLにフレームDCTが実行された場合には、その後に画像GをN回ダビングして、ダビングによる歪みが加わる画像Gbに対しても、符号化判定手段13により、DCTモードが反転することなく、常にブロックbLには最初に実行したフレームDCTが選択される。これにより、画像Gbの画質劣化の発生を抑制することができる。
【0017】
次に本発明の符号化判定手段13の具体的な動作について詳しく説明する。符号化判定手段13に対し、ブロック(マクロブロック)に対するフレームDCTとフィールドDCTとの適応的な切り替えとしては、DCT係数の垂直方向成分と相関の高いと思われる垂直方向隣接画素間の差分値のブロック内自乗和を、フレームとフィールドそれぞれに対して算出し、この算出値にさらに重み付けを行って、フレームDCTまたはフィールドDCTのいずれのDCTモードを実行するかを適応的に決定する。
【0018】
算出式は、以下の式(1)、(2)である。式(1)のVar1は、フレーム内で垂直方向に隣接した画素間差分値の自乗和を示しており、式(2)のVar2は、フィールド内で垂直方向に隣接した画素間差分値の自乗和を示している。なお、Var1が本発明でいうフレーム相関情報であり、Var2がフィールド相関情報である。
【0019】
【数1】
【0020】
【数2】
ここで、uは水平方向、vは垂直方向を意味し、また、X[a][b]は、垂直方向の座標値=a、水平方向の座標値=bに位置する画素の値を示している。
【0021】
次に式(1)、(2)が示す内容について図を用いて説明する。図2はマクロブロックを示す図である。1つのマクロブロックは、16ライン×16画素で構成される。そして、水平方向にu、垂直方向にvを設定し、マクロブロック内の座標の画素値をX[a][b]で表す。したがって、例えば、マクロブロックの左上端の画素値はX[0][0]、右上端の画素値はX[0][15]、左下端の画素値はX[15][0]、右下端の画素値はX[15][15]と表せる。
【0022】
図3はフレーム相関情報Var1を説明するための図である。式(1)に対し、u=0、v=0の場合を考えると、X[2v][u]=X[0][0]、X[2v+1][u]=X[1][0]、X[2v+2][u]=X[2][0]である。したがって、u=0、v=0の場合のVar1は、トップフィールドの第1ラインの画素値X[0][0]及びボトムフィールドの第1ラインの画素値X[1][0]の差分値h1の自乗と、ボトムフィールドの第1ラインの画素値X[1][0]とトップフィールドの第2ラインの画素値X[2][0]の差分値h2の自乗との和となる。以降同様にして計算していく(u=0〜15、v=0〜6の範囲で求めていく)。
【0023】
図4はフィールド相関情報Var2を説明するための図である。式(2)に対し、u=0、v=0の場合を考えると、X[2v][u]=X[0][0]、X[2v+2][u]=X[2][0]、X[2v+1][u]=X[1][0]、X[2v+3][u]=X[3][0]である。したがって、u=0、v=0の場合のVar2は、トップフィールドの第1ラインの画素値X[0][0]及びトップフィールドの第2ラインの画素値X[2][0]の差分値H1の自乗と、ボトムフィールドの第1ラインの画素値X[1][0]とボトムフィールドの第2ラインの画素値X[3][0]の差分値H2の自乗との和となる。以降同様にして計算していく(u=0〜15、v=0〜6の範囲で求めていく)。
【0024】
そして、このように算出したVar1、Var2に重み付けを行って、DCTモードを判定する。重み付けを行った判定式は、以下の式(3)である。なお、a、b、c、dは定数である。
【0025】
【数3】
a×Var1+b>c×Var2+d …(3)
ここで、式(3)を満たす場合には、符号化対象のマクロブロックは、フィールド相関が強く、動きの激しいマクロブロックであると認識して、フィールドDCTを選択する。また、式(3)を満たさない場合には、符号化対象のマクロブロックは、フレーム相関が強く、動きの少ないマクロブロックであると認識して、フレームDCTを選択する。
【0026】
このように、本発明では、フレーム及びフィールドに対する相関を単純に比較するのではなく、重み付けを行った互いの相関情報を比較することで、DCTモードを判定している。なお、式(3)の定数a、b、c、dの値は、固定的に決めてもよいし、入力画像に応じて可変的に設定してもよい。
【0027】
図5は判定式をグラフで示した場合の図である。縦軸にVar1、横軸にVar2をとる。本発明の判定式を、Var1=A・Var2+Bとした場合、図の位置に示される(ただし、A=c/a、B=(d−b)/a)。
【0028】
また、図からVar1=Var2を境にして、Var1=Var2の上方(Var1>Var2)へ行けば行くほど動きの激しいブロックが存在し、下方(Var1<Var2)に行けば行くほど動きの少ないブロックが存在する。また、一般には、Var1=Var2の近傍に、画像信号の多くのブロックが分布する(ブロック群BLとする)。
【0029】
ここで、このVar1=Var2をDCTモードの判定に用いた場合を考える。Var1=Var2にもとづいて、DCTモードを判定すると、ダビングやカスケード接続において、同一ブロックに対するDCTモードの反転が生じて、画質劣化する可能性が高い。
【0030】
例えば、最初にVar1=Var2の下方に位置していたブロックbL1に対して、1回目の符号化では、フレームDCTが選択されることになる。ところが、複数回ダビングを繰り返した場合、ダビングによる歪みが加わることで、ブロックbL1の位置がVar1=Var2の上方に位置してしまう可能性がある。
【0031】
すると、DCTモードの反転が生じ、同一ブロックに対して、最初に施した符号化とは異なるフィールドDCTが、このときには選択されてしまう。このように、Var1=Var2にもとづいて判定すると、ダビングやカスケード接続に対し、DCTモードの反転が生じやすい。
【0032】
一方、図のような位置に設定した本発明の判定式では、Var1=Var2近傍にあったブロック群BLは、判定式の下方に存在し、動きが顕著なブロックは判定式の上方に位置することになる。
【0033】
したがって、動きが顕著なブロックには、フィールドDCTが選択され、本発明の判定式より下のブロックには、フレームDCTが選択されることになる。このように、本発明では、ブロックが密集していない箇所に境界線(Var1=A・Var2+B)を設けて、DCTモードの判定を行うために、ダビングやカスケード接続において符号化歪みが加えられたとしても、ブロックが境界線を飛び越える可能性が少なくなる。これにより、同一ブロックに対するDCTモードの反転を防止することができ、画質劣化の低減を図ることが可能になる。
【0034】
ここで、実際にはVar1=Var2近傍のブロックは、ほとんど動きのないブロックとみなしてよい。このため、ほとんど動きのないブロックからなるブロック群BLをVar1=Var2で境界付けて、ブロック群BLの中のブロックに対してフィールドDCT/フレームDCTを判定するよりも、本発明のようにブロック群BLを動きのないブロックの集まりとする境界線(本発明の判定式)を設けて、ブロック群BLにはフレームDCTを選択するとした方が、ダビングやカスケード接続に対して、画質劣化の発生頻度を低下させることが可能になる。
【0035】
次に本発明の画像処理方法をフローチャートを用いて説明する。図6は本発明の画像処理方法のフローチャートを示す図である。
〔S1〕画像信号の同一ブロックに対して、判定結果が一定になるように、ブロックのフレーム相関情報Var1またはフィールド相関情報Var2の少なくとも一方に重み付けを行う。
〔S2〕上述した式(3)の判定式にもとづいて、フレームDCTまたはフィールドDCTのいずれの符号化を行うかを適応的に判定制御する。式(3)を満たす場合にはステップS3へ、式(3)を満たさない場合にはステップS4へ行く。
〔S3〕ブロックに対して、フィールドDCTの符号化を行う。
〔S4〕ブロックに対して、フレームドDCTの符号化を行う。
【0036】
次に本発明を適用したビデオ装置について説明する。図7はビデオ装置の構成を示す図である。MPEG−VTRを対象にしたビデオ装置100は、記録系及び再生系の機能を有している。
【0037】
まず、記録系について説明する。ビデオ信号入力部111は、映像と音声が多重化されたシリアルのビデオ信号D1inをパラレルに変換し、かつ映像信号Vinとオーディオ信号Auinとを分離して出力する。また、入力の位相基準である同期信号Syncをタイミングジェネレータ112へ出力する。
【0038】
タイミングジェネレータ112は、外部からの基準信号REFinまたは同期信号Syncのどちらか指定された基準信号にもとづいて、装置に必要なタイミングパルスを生成して各構成部へ出力する。
【0039】
MPEGエンコーダ113は、本発明の画像処理装置10または画像処理方法の機能を含む構成部である(MPEGエンコーダ113の詳細構成は図8で後述する)。MPEGエンコーダ113は、入力された映像信号Vinを、符号化によりデータ圧縮して、MPEG Elementary StreamであるMPEGストリームSr1を生成する。
【0040】
また、MPEG−VTRでは、オーディオ信号は、非圧縮データとして扱っている。このため、ディレイ114は、入力されたオーディオ信号Auinを非圧縮データのままで、MPEGエンコーダ113でのビデオ系の遅延に合わせるためのディレイラインの働きをしている。
【0041】
一方、ビデオ装置100には、ビデオ信号D1inとは別に、外部からMPEG Elementary Streamを入力することも可能である。このため圧縮ストリーム入力部116では、MPEG Elementary Streamと音声信号とが多重化された圧縮ストリームD2inの入力インタフェース制御を行う。そして、分離制御を行って、MPEGストリームSr2と、オーディオ信号Au2とを出力する。
【0042】
MPEG/VTRコンバータ115は、MPEGストリームSr1、Sr2のいずれかのストリームをVTRに特化したフォーマットに変換して、VTR信号V1を生成する。
【0043】
誤り訂正符号化部117は、ビデオ装置100がビデオ信号D1inを受信している場合は、ディレイ114で遅延されたオーディオ信号Au1と、MPEGストリームSr1から生成されたVTR信号V1との誤り訂正符号化処理を行う。また、ビデオ装置100が圧縮ストリームD2inを受信している場合は、圧縮ストリーム入力部116の出力であるオーディオ信号Au2と、MPEGストリームSr2から生成されたVTR信号V1との誤り訂正符号化処理を行う。
【0044】
エコライザ121は、誤り訂正符号化部117からの記録信号REC1に位相等化を実行して,記録信号REC2を生成する。記録信号REC2は、DRUM122に搭載された記録ヘッドを通じてテープ123に記録される。
【0045】
次に再生系について説明する。DRUM122に搭載された再生ヘッドを通じて、テープ123で記録された再生信号PB1がエコライザ121に入力される。エコライザ121は、入力された再生信号PB1に位相等化を実行し、再生信号PB2を生成する。
【0046】
誤り訂正復号化部131は、再生信号PB2に誤り訂正復号化を実行する。そして、VTRに適したフォーマットで圧縮されている映像再生信号PBaと、非圧縮の再生オーディオ信号PBbと、再生不可能な場所を指示する指示信号ERRを出力する。
【0047】
VTR/MPEGコンバータ132は、指示信号ERRにもとづいて、映像再生信号PBaをMPEG Elementary StreamであるMPEGストリームSr3 に戻す。
【0048】
MPEGデコーダ133は、MPEGストリームSr3を復号化して、元の信号に戻して映像信号Voutを生成する。ディレイ134は、入力されたオーディオ信号PBbと映像信号Voutとのタイミング調整を行う。ビデオ信号出力部135は、ディレイ134で遅延されたオーディオ信号Auoutと映像信号Voutとを多重化し、パラレルからシリアルに変換して、ビデオ信号D1outを出力する。
【0049】
圧縮ストリーム出力部136は、圧縮ストリーム入力部116に対応した出力部であり、MPEGストリームSr3とオーディオ信号PBbとを多重化して、パラレルからシリアルに変換して、圧縮ストリームD2outを出力する。
【0050】
また、システムコントロール部141は、ビデオ装置100全体のシステム制御を行う(CPUに該当する)。サーボ部142は、システムコントロール部141と連携をとりながら、テープ123等を駆動するためのサーボ系統の制御を行う。
【0051】
次にMPEGエンコーダ113について説明する。図8はMPEGエンコーダ113の構成を示す図である。MPEGエンコーダ113は、ブロッキング部113a、ディレイ113b、DCTモード判定部113c(符号化制御手段13に該当)、DCT部113d(フレームDCT手段11、フィールドDCT手段12に該当)、量子化部113e、可変長符号化部113fから構成される。
【0052】
ブロッキング部113aは、入力画像信号をブロック(マクロブロック)単位に分割する。DCTモード判定部113cは、ブロック化された画像信号に対し、フィールドDCT、フレームDCTのいずれのDCTモードを選択するかの本発明の判定制御を行う。DCT部113dは、ディレイ113bにより遅延させたブロックに対し、DCTモード判定部113cで選択されたDCTモードにもとづいて、DCT演算を行う。
【0053】
量子化部113eは、DCT部113dにより演算された係数を量子化する。
可変長符号化部113fは、量子化された代表値に可変長符号化を行い、圧縮されたストリームを生成し出力する。
【0054】
次にビデオ装置100で高速再生及び高速逆再生(シャトルモード)を行った場合を例にして本発明の効果について以降説明する。ビデオ信号を記録する記録媒体としては、磁気テープが一般に用いられている。磁気テープへのビデオ信号記録は、回転するドラム上に設けられた磁気ヘッド(回転ヘッド)によって、テープの走行方法に対して斜めに傾斜した、ヘリカルトラックが形成されることによってなされる。また、再生時には、回転ヘッドによって、記録時に形成されたヘリカルトラックが正確にトレースされる。
【0055】
一方、再生時に、テープの走行速度を記録時の速度よりも高速にすることで、例えば2倍速、3倍速、あるいはサーチなどの再生を行うことができる。この場合、回転ヘッドのテープ上でのトレース角がヘリカルトラックの傾き角度とは異なってくる。そのため、ヘリカルトラックに記録された信号のすべてをトレースすることができなくなる。すなわち、高速再生時には、各ヘリカルトラックの一部を走査するような再生が行われる。
【0056】
MPEG−VTRを対象にしたビデオ装置100では、このような高速再生やシャッフリングを考慮して、データをパッキングして記録する。パッキングとは、異なる長さのストリームを固定枠に当てはめることをいう。すなわち、MPEGエンコーダ113により作成されるストリームは、可変長符号化されているためマクロブロック毎の長さが異なっている。したがって、この異なるストリームを固定枠に当てはめるパッキング操作を行ってデータを記録する。
【0057】
図9、図10はパッキングの概要を示す図である。ここでは、8マクロブロックを固定枠に当てはめる例を示す。また、それぞれのマクロブロックに#1〜#8の番号を付ける。
【0058】
可変長符号化によって、図9に示されるように、8マクロブロックは、互いに長さが異なっている。この例では、固定枠である1シンクブロックの長さと比較して、マクロブロック#1のデータ、#3のデータ、#6のデータがそれぞれ長く、マクロブロック#2のデータ、#5のデータ、#7のデータ及び#8のデータがそれぞれ短い。またマクロブロック#4のデータは、1シンクブロックと等しい長さである。
【0059】
パッキング処理によって、マクロブロックが1シンクブロック長の固定長枠に流し込まれ、1フレーム期間で発生したデータ全体が固定長化される。したがって、1シンクブロックと比較して長いマクロブロックは、シンクブロック長に対応する位置で分割される。分割されたマクロブロックのうち、シンクブロック長からはみ出た部分は、先頭から順に余った領域に、すなわち、長さがシンクブロック長に満たないマクロブロックの後ろに、詰め込まれる。
【0060】
図10では、マクロブロック#1のシンクブロック長からはみ出た部分が、まず、マクロブロック#2の後ろに詰め込まれ、そこがシンクブロックの長さに達すると、マクロブロック#5の後ろに詰め込まれる。
【0061】
次にマクロブロック#3のシンクブロック長からはみ出た部分が、マクロブロック#7の後ろに詰め込まれる。さらに、マクロブロック#6のシンクブロック長からはみ出た部分が、マクロブロック#7の後ろに詰め込まれ、さらに、はみ出た部分がマクロブロック#8の後ろに詰め込まれる。こうして、各マクロブロックがシンクブロック長の固定枠に対してパッキングされる。
【0062】
また、先に説明した高速再生は、ヘリカルトラックに記録された信号のすべてをトレースすることができない。このため、パッキングされずに、シンクブロック長からはみ出たデータは、再生することができない(図9、10では、シンクブロック長からはみ出たデータは、すべてパッキングされて再生可能な例を示している)。
【0063】
一方、DCTモードをフィールドDCTまたはフレームDCTのいずれかに固定して符号化した場合について考える。例えば、フレームDCT固定にすると、時間的相関の強い動きの激しい画に対し、空間的相関が少ないため、多くのストリームが割り当てられ、その長さはシンクブロック長を大きく超えてしまう。
【0064】
すると、シンクブロック長からはみ出るデータが多く存在することになり、パッキングによって固定長枠に入りきらない多くのデータ部分が切り捨てられてしまうことになる。また、シンクブロック長からはみ出たデータには、多くのAC係数が含まれている。したがって、高速再生及び高速逆再生を行って、この部分が削除されると、画質劣化が発生してしまう。
【0065】
また、フィールドDCT固定では、一般の画像に多い空間的相関の強い画に対し、符号化効率がフレームDCT固定より劣る。このため、高速再生及び高速逆再生だけでなく、通常の再生時においても画質劣化が生じてしまう。
【0066】
さらに、ダビングや装置カスケード接続等により、同一ブロックに対し、DCTモードが反転してしまう場合に対しても、例えば、本来フィールドDCTを対象とするブロックに、フレームDCTが実行されてしまうと、シンクブロック長からはみ出るデータ数が多く出現してしまい、高速再生及び高速逆再生時において画質劣化が目立ってしまう。
【0067】
このように、DCTモードをフィールドDCTまたはフレームDCTのいずれかに固定した場合や、ダビングや装置カスケード接続等により同一ブロックに対してDCTモードが反転してしまう場合では、パッキング時に、シンクブロック長からはみ出るデータ数が増加してしまう。
【0068】
一方、本発明では、同一ブロックに対して判定結果が一定になるように(ダビングや装置カスケード接続を行っても、DCTモードが反転しないように)、上述した判定制御にもとづいて適応的にDCTモードを選択している。これにより、シンクブロック長からはみ出るデータ数を低減させることができるので、通常再生時だけでなく、高速再生、高速逆再生に対しても、画質の向上を図ることが可能になる。
【0069】
なお、上記の説明では、フレーム、フィールドそれぞれに対して、DCT演算を行う場合の適応切り替えについて説明したが、DCT以外の直交変換や、その他の高能率符号化アルゴリズムを用いて、フレーム、フィールドそれぞれに対して切り替える符号化装置に対しても、本発明の符号化判定制御を適用することが可能である。
【0070】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像処理装置は、同一ブロックに対して、判定結果が一定になるように、ブロックのフレーム相関情報またはフィールド相関情報の少なくとも一方に重み付けを行って、フレームDCTまたはフィールドDCTのいずれの符号化を行うかを適応的に判定制御する構成とした。これにより、同一ブロックに対するDCTモードの反転を防止することができ、画質劣化の低減を図ることが可能になる。
【0071】
また、本発明の画像処理方法は、同一ブロックに対して、判定結果が一定になるように、ブロックのフレーム相関情報またはフィールド相関情報の少なくとも一方に重み付けを行って、フレームDCTまたはフィールドDCTのいずれの符号化を行うかを適応的に判定制御することとした。これにより、同一ブロックに対するDCTモードの反転を防止することができ、画質劣化の低減を図ることが可能になる。
【0072】
さらに、本発明のビデオ装置は、同一ブロックに対して、判定結果が一定になるように、ブロックのフレーム相関情報またはフィールド相関情報の少なくとも一方に重み付けを行って、フレームDCTまたはフィールドDCTのいずれの符号化を行うかを適応的に判定制御する構成とした。これにより、同一ブロックに対するDCTモードの反転を防止することができるので、画質劣化が低減し、高品質なディジタルVTR制御が実現可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像処理装置の原理図である。
【図2】マクロブロックを示す図である。
【図3】フレーム相関情報Var1を説明するための図である。
【図4】フィールド相関情報Var2を説明するための図である。
【図5】判定式をグラフで示した場合の図である。
【図6】本発明の画像処理方法のフローチャートを示す図である。
【図7】ビデオ装置の構成を示す図である。
【図8】MPEGエンコーダの構成を示す図である。
【図9】パッキングの概要を示す図である。
【図10】パッキングの概要を示す図である。
【符号の説明】
10…画像処理装置、11…フレームDCT手段、12…フィールドDCT手段、13…符号化判定手段、bL…ブロック、G…1回目の符号化画像、Ga…従来のN回目の符号化画像、Gb…本発明のN回目の符号化画像。
【発明の属する技術分野】
本発明は画像処理装置、画像処理方法及びビデオ装置に関し、特に画像圧縮処理を行う画像処理装置、画像圧縮処理を行う画像処理方法及びディジタルVTR等のビデオ信号の画像処理を行うビデオ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディジタル動画像符号化方式は、ISO/IECのMPEGやITU−TのH.262等で国際的に標準化されており、近年のマルチメディア通信の発達に伴い、さらなる高品質化が求められている。
【0003】
画像符号化方式では、ディジタル画像を周波数成分に変換して画像圧縮を行うDCT(Discrete Cosine Transform)が広く用いられている。また、1画面の画素構成は、第1フィールドと第2フィールドの各々独立したフィールド構造と、2つのフィールドを合成したフレーム構造とがあり、このようなフィールド構造、フレーム構造それぞれをDCTの符号化対象とした場合を、フィールドDCT、フレームDCTと呼ぶ。
【0004】
フレームDCTモードとフィールドDCTモードとの切り替えは、マクロブロック単位による絵柄で判断して切り替えている。従来のDCTモードの判定方法としては、まず、フィールド内の各画素の相関と、フレーム内の各画素の相関とを計算する。そして、これらを単純に比較して、フレーム相関よりもフィールド相関の方が強ければ、フィールドDCTを選択し、フィールド相関よりもフレーム相関の方が強ければ、フレームDCTを選択する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記で説明したような、従来のDCTモードの判定技術では、VTRのダビングや装置のカスケード接続を行うと、符号化時の歪みにより、前回のDCTモードとは異なるDCTモードが判定されてしまう場合があり、画質劣化が生じてしまうといった問題があった。
【0006】
VTRを考えた場合、最初のエンコード/デコード時には、例えば、フレームDCTを行って符号化していたマクロブロックが、何回もダビングを繰り返す内に、エンコード/デコードによる歪みが加わって、フィールドDCTのモードに切り替わってしまう場合がある。
【0007】
すなわち、同一マクロブロックに対して、前回ではフレームDCTで符号化され、次にはフィールドDCTで符号化されたりするというように、DCTモードが反転してしまうと、画質劣化が生じてしまうことになる。
【0008】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、同一ブロックに対するDCTモードの反転を防止し、画質劣化の低減を図った画像処理装置を提供することを目的とする。
【0009】
また、本発明の他の目的は、同一ブロックに対するDCTモードの反転を防止し、画質劣化の低減を図った画像処理方法を提供することである。
さらに、本発明の他の目的は、同一ブロックに対するDCTモードの反転を防止し、画質劣化の低減を図ったビデオ装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、画像圧縮処理を行う画像処理装置において、画像信号のブロックに対して、フレームDCTを行うフレームDCT手段と、前記画像信号のブロックに対して、フィールドDCTを行うフィールドDCT手段と、同一ブロックに対して、判定結果が一定になるように、前記ブロックのフレーム相関情報またはフィールド相関情報の少なくとも一方に重み付けを行って、前記フレームDCTまたは前記フィールドDCTのいずれの符号化を行うかを適応的に判定制御する符号化判定手段と、を有することを特徴とする画像処理装置が提供される。
【0011】
ここで、フレームDCT手段は、画像信号のブロックに対して、フレームDCTを行う。フィールドDCT手段は、画像信号のブロックに対して、フィールドDCTを行う。符号化判定手段は、同一ブロックに対して、判定結果が一定になるように、ブロックのフレーム相関情報またはフィールド相関情報の少なくとも一方に重み付けを行って、フレームDCTまたはフィールドDCTのいずれの符号化を行うかを適応的に判定制御する。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の画像処理装置の原理図である。画像処理装置10は、入力画像に対して、画像圧縮処理を行う。
【0013】
フレームDCT手段11は、画像信号のブロックに対して、符号化判定手段13の判定結果にもとづいて、フレームDCTを行う。フィールドDCT手段12は、符号化判定手段13の判定結果にもとづいて、画像信号のブロックに対して、フィールドDCTを行う。
【0014】
符号化判定手段13は、同一ブロックに対して、判定結果が一定になるように、ブロックのフレーム相関情報またはフィールド相関情報の少なくとも一方に重み付けを行って、フレームDCTまたはフィールドDCTのいずれの符号化を行うかを適応的に判定制御する。
【0015】
ここで、画像GのブロックbLに対し、1回目の符号化ではフレームDCTが選択されたとする。この画像GをN回ダビングした場合、ダビングによる歪みが加わって、従来ではN回目に符号化される画像GaのブロックbLに、フィールドDCTが選択されてしまう可能性がある。このように同一ブロックbLに対して、DCTモードが反転して異なる符号化が実行されると、画像Gaの画質が劣化してしまう。
【0016】
一方、本発明では、一度、画像GのブロックbLにフレームDCTが実行された場合には、その後に画像GをN回ダビングして、ダビングによる歪みが加わる画像Gbに対しても、符号化判定手段13により、DCTモードが反転することなく、常にブロックbLには最初に実行したフレームDCTが選択される。これにより、画像Gbの画質劣化の発生を抑制することができる。
【0017】
次に本発明の符号化判定手段13の具体的な動作について詳しく説明する。符号化判定手段13に対し、ブロック(マクロブロック)に対するフレームDCTとフィールドDCTとの適応的な切り替えとしては、DCT係数の垂直方向成分と相関の高いと思われる垂直方向隣接画素間の差分値のブロック内自乗和を、フレームとフィールドそれぞれに対して算出し、この算出値にさらに重み付けを行って、フレームDCTまたはフィールドDCTのいずれのDCTモードを実行するかを適応的に決定する。
【0018】
算出式は、以下の式(1)、(2)である。式(1)のVar1は、フレーム内で垂直方向に隣接した画素間差分値の自乗和を示しており、式(2)のVar2は、フィールド内で垂直方向に隣接した画素間差分値の自乗和を示している。なお、Var1が本発明でいうフレーム相関情報であり、Var2がフィールド相関情報である。
【0019】
【数1】
【0020】
【数2】
ここで、uは水平方向、vは垂直方向を意味し、また、X[a][b]は、垂直方向の座標値=a、水平方向の座標値=bに位置する画素の値を示している。
【0021】
次に式(1)、(2)が示す内容について図を用いて説明する。図2はマクロブロックを示す図である。1つのマクロブロックは、16ライン×16画素で構成される。そして、水平方向にu、垂直方向にvを設定し、マクロブロック内の座標の画素値をX[a][b]で表す。したがって、例えば、マクロブロックの左上端の画素値はX[0][0]、右上端の画素値はX[0][15]、左下端の画素値はX[15][0]、右下端の画素値はX[15][15]と表せる。
【0022】
図3はフレーム相関情報Var1を説明するための図である。式(1)に対し、u=0、v=0の場合を考えると、X[2v][u]=X[0][0]、X[2v+1][u]=X[1][0]、X[2v+2][u]=X[2][0]である。したがって、u=0、v=0の場合のVar1は、トップフィールドの第1ラインの画素値X[0][0]及びボトムフィールドの第1ラインの画素値X[1][0]の差分値h1の自乗と、ボトムフィールドの第1ラインの画素値X[1][0]とトップフィールドの第2ラインの画素値X[2][0]の差分値h2の自乗との和となる。以降同様にして計算していく(u=0〜15、v=0〜6の範囲で求めていく)。
【0023】
図4はフィールド相関情報Var2を説明するための図である。式(2)に対し、u=0、v=0の場合を考えると、X[2v][u]=X[0][0]、X[2v+2][u]=X[2][0]、X[2v+1][u]=X[1][0]、X[2v+3][u]=X[3][0]である。したがって、u=0、v=0の場合のVar2は、トップフィールドの第1ラインの画素値X[0][0]及びトップフィールドの第2ラインの画素値X[2][0]の差分値H1の自乗と、ボトムフィールドの第1ラインの画素値X[1][0]とボトムフィールドの第2ラインの画素値X[3][0]の差分値H2の自乗との和となる。以降同様にして計算していく(u=0〜15、v=0〜6の範囲で求めていく)。
【0024】
そして、このように算出したVar1、Var2に重み付けを行って、DCTモードを判定する。重み付けを行った判定式は、以下の式(3)である。なお、a、b、c、dは定数である。
【0025】
【数3】
a×Var1+b>c×Var2+d …(3)
ここで、式(3)を満たす場合には、符号化対象のマクロブロックは、フィールド相関が強く、動きの激しいマクロブロックであると認識して、フィールドDCTを選択する。また、式(3)を満たさない場合には、符号化対象のマクロブロックは、フレーム相関が強く、動きの少ないマクロブロックであると認識して、フレームDCTを選択する。
【0026】
このように、本発明では、フレーム及びフィールドに対する相関を単純に比較するのではなく、重み付けを行った互いの相関情報を比較することで、DCTモードを判定している。なお、式(3)の定数a、b、c、dの値は、固定的に決めてもよいし、入力画像に応じて可変的に設定してもよい。
【0027】
図5は判定式をグラフで示した場合の図である。縦軸にVar1、横軸にVar2をとる。本発明の判定式を、Var1=A・Var2+Bとした場合、図の位置に示される(ただし、A=c/a、B=(d−b)/a)。
【0028】
また、図からVar1=Var2を境にして、Var1=Var2の上方(Var1>Var2)へ行けば行くほど動きの激しいブロックが存在し、下方(Var1<Var2)に行けば行くほど動きの少ないブロックが存在する。また、一般には、Var1=Var2の近傍に、画像信号の多くのブロックが分布する(ブロック群BLとする)。
【0029】
ここで、このVar1=Var2をDCTモードの判定に用いた場合を考える。Var1=Var2にもとづいて、DCTモードを判定すると、ダビングやカスケード接続において、同一ブロックに対するDCTモードの反転が生じて、画質劣化する可能性が高い。
【0030】
例えば、最初にVar1=Var2の下方に位置していたブロックbL1に対して、1回目の符号化では、フレームDCTが選択されることになる。ところが、複数回ダビングを繰り返した場合、ダビングによる歪みが加わることで、ブロックbL1の位置がVar1=Var2の上方に位置してしまう可能性がある。
【0031】
すると、DCTモードの反転が生じ、同一ブロックに対して、最初に施した符号化とは異なるフィールドDCTが、このときには選択されてしまう。このように、Var1=Var2にもとづいて判定すると、ダビングやカスケード接続に対し、DCTモードの反転が生じやすい。
【0032】
一方、図のような位置に設定した本発明の判定式では、Var1=Var2近傍にあったブロック群BLは、判定式の下方に存在し、動きが顕著なブロックは判定式の上方に位置することになる。
【0033】
したがって、動きが顕著なブロックには、フィールドDCTが選択され、本発明の判定式より下のブロックには、フレームDCTが選択されることになる。このように、本発明では、ブロックが密集していない箇所に境界線(Var1=A・Var2+B)を設けて、DCTモードの判定を行うために、ダビングやカスケード接続において符号化歪みが加えられたとしても、ブロックが境界線を飛び越える可能性が少なくなる。これにより、同一ブロックに対するDCTモードの反転を防止することができ、画質劣化の低減を図ることが可能になる。
【0034】
ここで、実際にはVar1=Var2近傍のブロックは、ほとんど動きのないブロックとみなしてよい。このため、ほとんど動きのないブロックからなるブロック群BLをVar1=Var2で境界付けて、ブロック群BLの中のブロックに対してフィールドDCT/フレームDCTを判定するよりも、本発明のようにブロック群BLを動きのないブロックの集まりとする境界線(本発明の判定式)を設けて、ブロック群BLにはフレームDCTを選択するとした方が、ダビングやカスケード接続に対して、画質劣化の発生頻度を低下させることが可能になる。
【0035】
次に本発明の画像処理方法をフローチャートを用いて説明する。図6は本発明の画像処理方法のフローチャートを示す図である。
〔S1〕画像信号の同一ブロックに対して、判定結果が一定になるように、ブロックのフレーム相関情報Var1またはフィールド相関情報Var2の少なくとも一方に重み付けを行う。
〔S2〕上述した式(3)の判定式にもとづいて、フレームDCTまたはフィールドDCTのいずれの符号化を行うかを適応的に判定制御する。式(3)を満たす場合にはステップS3へ、式(3)を満たさない場合にはステップS4へ行く。
〔S3〕ブロックに対して、フィールドDCTの符号化を行う。
〔S4〕ブロックに対して、フレームドDCTの符号化を行う。
【0036】
次に本発明を適用したビデオ装置について説明する。図7はビデオ装置の構成を示す図である。MPEG−VTRを対象にしたビデオ装置100は、記録系及び再生系の機能を有している。
【0037】
まず、記録系について説明する。ビデオ信号入力部111は、映像と音声が多重化されたシリアルのビデオ信号D1inをパラレルに変換し、かつ映像信号Vinとオーディオ信号Auinとを分離して出力する。また、入力の位相基準である同期信号Syncをタイミングジェネレータ112へ出力する。
【0038】
タイミングジェネレータ112は、外部からの基準信号REFinまたは同期信号Syncのどちらか指定された基準信号にもとづいて、装置に必要なタイミングパルスを生成して各構成部へ出力する。
【0039】
MPEGエンコーダ113は、本発明の画像処理装置10または画像処理方法の機能を含む構成部である(MPEGエンコーダ113の詳細構成は図8で後述する)。MPEGエンコーダ113は、入力された映像信号Vinを、符号化によりデータ圧縮して、MPEG Elementary StreamであるMPEGストリームSr1を生成する。
【0040】
また、MPEG−VTRでは、オーディオ信号は、非圧縮データとして扱っている。このため、ディレイ114は、入力されたオーディオ信号Auinを非圧縮データのままで、MPEGエンコーダ113でのビデオ系の遅延に合わせるためのディレイラインの働きをしている。
【0041】
一方、ビデオ装置100には、ビデオ信号D1inとは別に、外部からMPEG Elementary Streamを入力することも可能である。このため圧縮ストリーム入力部116では、MPEG Elementary Streamと音声信号とが多重化された圧縮ストリームD2inの入力インタフェース制御を行う。そして、分離制御を行って、MPEGストリームSr2と、オーディオ信号Au2とを出力する。
【0042】
MPEG/VTRコンバータ115は、MPEGストリームSr1、Sr2のいずれかのストリームをVTRに特化したフォーマットに変換して、VTR信号V1を生成する。
【0043】
誤り訂正符号化部117は、ビデオ装置100がビデオ信号D1inを受信している場合は、ディレイ114で遅延されたオーディオ信号Au1と、MPEGストリームSr1から生成されたVTR信号V1との誤り訂正符号化処理を行う。また、ビデオ装置100が圧縮ストリームD2inを受信している場合は、圧縮ストリーム入力部116の出力であるオーディオ信号Au2と、MPEGストリームSr2から生成されたVTR信号V1との誤り訂正符号化処理を行う。
【0044】
エコライザ121は、誤り訂正符号化部117からの記録信号REC1に位相等化を実行して,記録信号REC2を生成する。記録信号REC2は、DRUM122に搭載された記録ヘッドを通じてテープ123に記録される。
【0045】
次に再生系について説明する。DRUM122に搭載された再生ヘッドを通じて、テープ123で記録された再生信号PB1がエコライザ121に入力される。エコライザ121は、入力された再生信号PB1に位相等化を実行し、再生信号PB2を生成する。
【0046】
誤り訂正復号化部131は、再生信号PB2に誤り訂正復号化を実行する。そして、VTRに適したフォーマットで圧縮されている映像再生信号PBaと、非圧縮の再生オーディオ信号PBbと、再生不可能な場所を指示する指示信号ERRを出力する。
【0047】
VTR/MPEGコンバータ132は、指示信号ERRにもとづいて、映像再生信号PBaをMPEG Elementary StreamであるMPEGストリームSr3 に戻す。
【0048】
MPEGデコーダ133は、MPEGストリームSr3を復号化して、元の信号に戻して映像信号Voutを生成する。ディレイ134は、入力されたオーディオ信号PBbと映像信号Voutとのタイミング調整を行う。ビデオ信号出力部135は、ディレイ134で遅延されたオーディオ信号Auoutと映像信号Voutとを多重化し、パラレルからシリアルに変換して、ビデオ信号D1outを出力する。
【0049】
圧縮ストリーム出力部136は、圧縮ストリーム入力部116に対応した出力部であり、MPEGストリームSr3とオーディオ信号PBbとを多重化して、パラレルからシリアルに変換して、圧縮ストリームD2outを出力する。
【0050】
また、システムコントロール部141は、ビデオ装置100全体のシステム制御を行う(CPUに該当する)。サーボ部142は、システムコントロール部141と連携をとりながら、テープ123等を駆動するためのサーボ系統の制御を行う。
【0051】
次にMPEGエンコーダ113について説明する。図8はMPEGエンコーダ113の構成を示す図である。MPEGエンコーダ113は、ブロッキング部113a、ディレイ113b、DCTモード判定部113c(符号化制御手段13に該当)、DCT部113d(フレームDCT手段11、フィールドDCT手段12に該当)、量子化部113e、可変長符号化部113fから構成される。
【0052】
ブロッキング部113aは、入力画像信号をブロック(マクロブロック)単位に分割する。DCTモード判定部113cは、ブロック化された画像信号に対し、フィールドDCT、フレームDCTのいずれのDCTモードを選択するかの本発明の判定制御を行う。DCT部113dは、ディレイ113bにより遅延させたブロックに対し、DCTモード判定部113cで選択されたDCTモードにもとづいて、DCT演算を行う。
【0053】
量子化部113eは、DCT部113dにより演算された係数を量子化する。
可変長符号化部113fは、量子化された代表値に可変長符号化を行い、圧縮されたストリームを生成し出力する。
【0054】
次にビデオ装置100で高速再生及び高速逆再生(シャトルモード)を行った場合を例にして本発明の効果について以降説明する。ビデオ信号を記録する記録媒体としては、磁気テープが一般に用いられている。磁気テープへのビデオ信号記録は、回転するドラム上に設けられた磁気ヘッド(回転ヘッド)によって、テープの走行方法に対して斜めに傾斜した、ヘリカルトラックが形成されることによってなされる。また、再生時には、回転ヘッドによって、記録時に形成されたヘリカルトラックが正確にトレースされる。
【0055】
一方、再生時に、テープの走行速度を記録時の速度よりも高速にすることで、例えば2倍速、3倍速、あるいはサーチなどの再生を行うことができる。この場合、回転ヘッドのテープ上でのトレース角がヘリカルトラックの傾き角度とは異なってくる。そのため、ヘリカルトラックに記録された信号のすべてをトレースすることができなくなる。すなわち、高速再生時には、各ヘリカルトラックの一部を走査するような再生が行われる。
【0056】
MPEG−VTRを対象にしたビデオ装置100では、このような高速再生やシャッフリングを考慮して、データをパッキングして記録する。パッキングとは、異なる長さのストリームを固定枠に当てはめることをいう。すなわち、MPEGエンコーダ113により作成されるストリームは、可変長符号化されているためマクロブロック毎の長さが異なっている。したがって、この異なるストリームを固定枠に当てはめるパッキング操作を行ってデータを記録する。
【0057】
図9、図10はパッキングの概要を示す図である。ここでは、8マクロブロックを固定枠に当てはめる例を示す。また、それぞれのマクロブロックに#1〜#8の番号を付ける。
【0058】
可変長符号化によって、図9に示されるように、8マクロブロックは、互いに長さが異なっている。この例では、固定枠である1シンクブロックの長さと比較して、マクロブロック#1のデータ、#3のデータ、#6のデータがそれぞれ長く、マクロブロック#2のデータ、#5のデータ、#7のデータ及び#8のデータがそれぞれ短い。またマクロブロック#4のデータは、1シンクブロックと等しい長さである。
【0059】
パッキング処理によって、マクロブロックが1シンクブロック長の固定長枠に流し込まれ、1フレーム期間で発生したデータ全体が固定長化される。したがって、1シンクブロックと比較して長いマクロブロックは、シンクブロック長に対応する位置で分割される。分割されたマクロブロックのうち、シンクブロック長からはみ出た部分は、先頭から順に余った領域に、すなわち、長さがシンクブロック長に満たないマクロブロックの後ろに、詰め込まれる。
【0060】
図10では、マクロブロック#1のシンクブロック長からはみ出た部分が、まず、マクロブロック#2の後ろに詰め込まれ、そこがシンクブロックの長さに達すると、マクロブロック#5の後ろに詰め込まれる。
【0061】
次にマクロブロック#3のシンクブロック長からはみ出た部分が、マクロブロック#7の後ろに詰め込まれる。さらに、マクロブロック#6のシンクブロック長からはみ出た部分が、マクロブロック#7の後ろに詰め込まれ、さらに、はみ出た部分がマクロブロック#8の後ろに詰め込まれる。こうして、各マクロブロックがシンクブロック長の固定枠に対してパッキングされる。
【0062】
また、先に説明した高速再生は、ヘリカルトラックに記録された信号のすべてをトレースすることができない。このため、パッキングされずに、シンクブロック長からはみ出たデータは、再生することができない(図9、10では、シンクブロック長からはみ出たデータは、すべてパッキングされて再生可能な例を示している)。
【0063】
一方、DCTモードをフィールドDCTまたはフレームDCTのいずれかに固定して符号化した場合について考える。例えば、フレームDCT固定にすると、時間的相関の強い動きの激しい画に対し、空間的相関が少ないため、多くのストリームが割り当てられ、その長さはシンクブロック長を大きく超えてしまう。
【0064】
すると、シンクブロック長からはみ出るデータが多く存在することになり、パッキングによって固定長枠に入りきらない多くのデータ部分が切り捨てられてしまうことになる。また、シンクブロック長からはみ出たデータには、多くのAC係数が含まれている。したがって、高速再生及び高速逆再生を行って、この部分が削除されると、画質劣化が発生してしまう。
【0065】
また、フィールドDCT固定では、一般の画像に多い空間的相関の強い画に対し、符号化効率がフレームDCT固定より劣る。このため、高速再生及び高速逆再生だけでなく、通常の再生時においても画質劣化が生じてしまう。
【0066】
さらに、ダビングや装置カスケード接続等により、同一ブロックに対し、DCTモードが反転してしまう場合に対しても、例えば、本来フィールドDCTを対象とするブロックに、フレームDCTが実行されてしまうと、シンクブロック長からはみ出るデータ数が多く出現してしまい、高速再生及び高速逆再生時において画質劣化が目立ってしまう。
【0067】
このように、DCTモードをフィールドDCTまたはフレームDCTのいずれかに固定した場合や、ダビングや装置カスケード接続等により同一ブロックに対してDCTモードが反転してしまう場合では、パッキング時に、シンクブロック長からはみ出るデータ数が増加してしまう。
【0068】
一方、本発明では、同一ブロックに対して判定結果が一定になるように(ダビングや装置カスケード接続を行っても、DCTモードが反転しないように)、上述した判定制御にもとづいて適応的にDCTモードを選択している。これにより、シンクブロック長からはみ出るデータ数を低減させることができるので、通常再生時だけでなく、高速再生、高速逆再生に対しても、画質の向上を図ることが可能になる。
【0069】
なお、上記の説明では、フレーム、フィールドそれぞれに対して、DCT演算を行う場合の適応切り替えについて説明したが、DCT以外の直交変換や、その他の高能率符号化アルゴリズムを用いて、フレーム、フィールドそれぞれに対して切り替える符号化装置に対しても、本発明の符号化判定制御を適用することが可能である。
【0070】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像処理装置は、同一ブロックに対して、判定結果が一定になるように、ブロックのフレーム相関情報またはフィールド相関情報の少なくとも一方に重み付けを行って、フレームDCTまたはフィールドDCTのいずれの符号化を行うかを適応的に判定制御する構成とした。これにより、同一ブロックに対するDCTモードの反転を防止することができ、画質劣化の低減を図ることが可能になる。
【0071】
また、本発明の画像処理方法は、同一ブロックに対して、判定結果が一定になるように、ブロックのフレーム相関情報またはフィールド相関情報の少なくとも一方に重み付けを行って、フレームDCTまたはフィールドDCTのいずれの符号化を行うかを適応的に判定制御することとした。これにより、同一ブロックに対するDCTモードの反転を防止することができ、画質劣化の低減を図ることが可能になる。
【0072】
さらに、本発明のビデオ装置は、同一ブロックに対して、判定結果が一定になるように、ブロックのフレーム相関情報またはフィールド相関情報の少なくとも一方に重み付けを行って、フレームDCTまたはフィールドDCTのいずれの符号化を行うかを適応的に判定制御する構成とした。これにより、同一ブロックに対するDCTモードの反転を防止することができるので、画質劣化が低減し、高品質なディジタルVTR制御が実現可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像処理装置の原理図である。
【図2】マクロブロックを示す図である。
【図3】フレーム相関情報Var1を説明するための図である。
【図4】フィールド相関情報Var2を説明するための図である。
【図5】判定式をグラフで示した場合の図である。
【図6】本発明の画像処理方法のフローチャートを示す図である。
【図7】ビデオ装置の構成を示す図である。
【図8】MPEGエンコーダの構成を示す図である。
【図9】パッキングの概要を示す図である。
【図10】パッキングの概要を示す図である。
【符号の説明】
10…画像処理装置、11…フレームDCT手段、12…フィールドDCT手段、13…符号化判定手段、bL…ブロック、G…1回目の符号化画像、Ga…従来のN回目の符号化画像、Gb…本発明のN回目の符号化画像。
Claims (6)
- 画像圧縮処理を行う画像処理装置において、
画像信号のブロックに対して、フレームDCTを行うフレームDCT手段と、前記画像信号のブロックに対して、フィールドDCTを行うフィールドDCT手段と、
同一ブロックに対して、判定結果が一定になるように、前記ブロックのフレーム相関情報またはフィールド相関情報の少なくとも一方に重み付けを行って、前記フレームDCTまたは前記フィールドDCTのいずれの符号化を行うかを適応的に判定制御する符号化判定手段と、を有することを特徴とする画像処理装置。 - 前記符号化判定手段は、フレーム内の隣接画素間差分値を含む前記フレーム相関情報をVar1、フィールド内の隣接画素間差分値を含む前記フィールド相関情報をVar2及びa、b、c、dを定数とした場合に、
a×Var1+b>c×Var2+d
を判定式とすることを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。 - 画像圧縮処理を行う画像処理方法において、
画像信号の同一ブロックに対して、判定結果が一定になるように、前記ブロックのフレーム相関情報またはフィールド相関情報の少なくとも一方に重み付けを行って、フレームDCTまたはフィールドDCTのいずれの符号化を行うかを適応的に判定制御し、
前記判定結果にもとづいて、前記ブロックに対して、前記フレームDCTまたは前記フィールドDCTを行って符号化することを特徴とする画像処理方法。 - 前記ブロックのフレーム内の隣接画素間差分値を含む前記フレーム相関情報をVar1、フィールド内の隣接画素間差分値を含む前記フィールド相関情報をVar2とし、a、b、c、dを定数とした場合に、
a×Var1+b>c×Var2+d
を判定式とすることを特徴とする請求項3記載の画像処理方法。 - ビデオ信号の画像処理を行うビデオ装置において、
前記ビデオ信号のブロックに対して、フレームDCTを行うフレームDCT手段と、前記ビデオ信号のブロックに対して、フィールドDCTを行うフィールドDCT手段と、同一ブロックに対して、判定結果が一定になるように、前記ブロックのフレーム相関情報またはフィールド相関情報の少なくとも一方に重み付けを行って、前記フレームDCTまたは前記フィールドDCTのいずれの符号化を行うかを適応的に判定制御する符号化判定手段と、から構成されるエンコーダと、
前記エンコーダによる符号化画像を記録する記録部と、
前記記録部から再生し、前記符号化画像を復号化するデコーダと、を有することを特徴とするビデオ装置。 - 前記符号化判定手段は、フレーム内の隣接画素間差分値を含む前記フレーム相関情報をVar1、フィールド内の隣接画素間差分値を含む前記フィールド相関情報をVar2及びa、b、c、dを定数とした場合に、
a×Var1+b>c×Var2+d
を判定式とすることを特徴とする請求項5記載のビデオ装置。
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