JP2011135334A - 画像符号化装置及び画像変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像データを符号化する際に画質の劣化を抑制することができる技術を提供することを課題とする。
【解決手段】統計値算出部１２は、対象マクロブロックＭＢｔの周囲にあるマクロブロックＭＢ１〜ＭＢ８を特定し、マクロブロックＭＢ１〜ＭＢ８のアクティビティの最小平均値を算出する。マクロブロックＭＢ１〜ＭＢ８が平坦であり、かつ、最小平均値が対象マクロブロックＭＢｔのアクティビティよりも小さければ、最小平均値が調整値として設定される。補正係数決定部１３は、調整値と係数決定テーブル１３２に基づいて補正係数Ｃｔを決定する。基準量子化ステップ値と補正係数Ｃｔとが乗算されることで、対象マクロブロックＭＢｔの量子化ステップ値Ｑｔが決定される。量子化ステップ値Ｑｔに、マクロブロックＭＢ１〜ＭＢ８のアクティビティの分布状況が反映されるため、量子化ステップ値Ｑｔの局所的な変化が抑制される。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＭＰＥＧあるいはＨ．２６４などの規格に基づいて画像データを符号化する技術に関する。

デジタル放送で配信される画像や、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）、ハードディスク装置などに格納される画像などは、各種の符号化方式に従って圧縮される。画像の圧縮は、伝送帯域の圧迫の抑制、あるいは、伝送速度の向上、記憶サイズの縮小などを目的として行われる。

従来から採用されてきた符号化方式にＭＰＥＧ２がある。ＭＰＥＧ２は、記録媒体への記録だけでなく、通信メディア、放送メディアでも利用できる符号化方式である。具体的には、デジタル放送やテレビ会議、テレビ電話システムなどに、ＭＰＥＧ２が広く利用されている。

符号化方式には、ＭＰＥＧ２と別の規格として、Ｈ．２６４がある。Ｈ．２６４は、ＭＰＥＧ２と比較して約２倍から４倍の圧縮率の向上が図られている。符号化方式には異なる複数の方式が存在するため、符号化された画像データの符号量の削減などを目的として、符号化方式の変換が行われる場合がある。

特開２００８−４２４２６号公報

上記特許文献１に係るトランスコーダは、ＭＰＥＧ２で符号化された画像データをデコードするデコーダと、デコードされた画像データをＨ．２６４で再び符号化するエンコーダとを備える。エンコーダは、デコードされた画像データから、マクロブロック評価値と、マクロブロック評価平均値とを算出する。マクロブロック評価値は、マクロブロック内の画素のばらつき度合いを示す評価値であり、マクロブロックごとに算出される。マクロブロック評価平均値は、１フレーム分のマクロブロック評価値を平均した値である。マクロブロック評価値とマクロブロック評価平均値との差に基づいて、マクロブロックごとに量子化ステップ値が決定される。

マクロブロック評価値がフレーム内で局所的に変化することがある。たとえば、符号化対象である対象マクロブロックが、マクロブロック評価値が小さいマクロブロックの割合が多い領域に存在することがある。対象マクロブロックのマクロブロック評価値が周囲のマクロブロックのマクロブロック評価値よりも大きければ、対象マクロブロックは、周囲のマクロブロックよりも粗く量子化される。この結果、再び符号化された画像データの主観画質が低下する。

対象のマクロブロックが、マクロブロック評価値の大きいマクロブロックの割合が多い領域に存在することがある。この場合、対象マクロブロックのマクロブロック評価値が周囲のマクロブロックのマクロブロック評価値より小さければ、対象マクロブロックは、周囲のマクロブロックより細かく量子化される。対象マクロブロックが細かく量子化されることにより、再び符号化された画像データの符号量は増加するが、再び符号化された画像データの主観画質の向上に寄与する可能性は小さい。

そこで、本発明は前記問題点に鑑み、画像データを符号化する際に、画質の劣化を抑制することができる技術を提供することを目的とする。また、本発明は、画像データの符号化効率を向上することができる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、画像符号化装置であって、入力された非圧縮画像データを複数のマクロブロックに分割し、各マクロブロックの画素値のばらつき度合いを示すアクティビティを算出する評価値算出部と、量子化ステップ値を決定する対象マクロブロックの周囲に位置する複数の周囲マクロブロックを特定し、前記複数の周囲マクロブロックの各々に対応する複数の周囲アクティビティの統計値を算出する統計値算出部と、前記統計値と前記対象マクロブロックのアクティビティとを比較し、比較結果に基づいて前記対象マクロブロックに対応する補正係数を決定する補正係数決定部と、前記対象マクロブロックに割り当てられた基準量子化ステップ値を前記補正係数に基づいて補正して、前記対象マクロブロックの量子化に用いる量子化ステップ値を決定する量子化ステップ値決定部と、を備えることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の画像符号化装置において、前記補正係数決定部は、前記比較結果に基づいて前記対象マクロブロックのアクティビティを調整した調整値を生成するアクティビティ調整部と、予め定められた調整値と補正係数との対応関係を示す係数決定テーブルと、を含み、前記補正係数は、生成された前記調整値と前記係数決定テーブルとに基づいて決定されることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２に記載の画像符号化装置において、前記統計値は、最大平均値と、最小平均値と、を含み、前記最大平均値は、前記複数の周囲アクティビティの平均値を算出し、前記複数の周囲アクティビティのうち前記平均値よりも大きい一つ以上の周囲アクティビティを平均することにより算出され、前記最小平均値は、前記複数の周囲アクティビティのうち前記平均値よりも小さい一つ以上の周囲アクティビティを平均することにより算出され、前記補正係数決定部は、前記最大平均値と、前記最小平均値と、前記対象マクロブロックのアクティビティとを比較することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項２に記載の画像符号化装置において、前記統計値は、最大平均値と、最小平均値と、を含み、前記最大平均値は、前記複数の周囲アクティビティのうち、前記複数の周囲アクティビティの中央値以上の値を有する一つ以上の周囲アクティビティを平均することにより算出され、前記最小平均値は、前記複数の周囲アクティビティのうち、前記複数の周囲アクティビティの中央値以下の値を有する一つ以上の周囲アクティビティを平均することにより算出され、前記補正係数決定部は、前記最大平均値と、前記最小平均値と、前記対象マクロブロックのアクティビティとを比較することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項３または請求項４に記載の画像符号化装置において、前記アクティビティ調整部は、前記最小平均値が予め定められたしきい値よりも小さければ前記最小平均値と前記対象マクロブロックのアクティビティとを比較し、前記最小平均値が前記対象マクロブロックのアクティビティよりも小さければ前記最小平均値を前記調整値として決定することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５に記載の画像符号化装置において、前記アクティビティ調整部は、前記最小平均値が前記対象マクロブロックのアクティビティよりも大きければ、前記対象マクロブロックのアクティビティを前記調整値として決定することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項５または請求項６に記載の画像符号化装置において、前記アクティビティ調整部は、前記最小平均値が予め定められたしきい値よりも大きければ前記最大平均値と前記対象マクロブロックのアクティビティとを比較し、前記最大平均値が前記対象マクロブロックのアクティビティよりも大きければ前記最大平均値を前記調整値として決定する。

請求項８記載の発明は、請求項７に記載の画像符号化装置において、前記アクティビティ調整部は、前記最大平均値が前記対象マクロブロックのアクティビティよりも小さければ、前記対象マクロブロックのアクティビティを前記調整値として決定することを特徴とする。

請求項９記載の発明は、画像変換装置であって、符号化画像データをデコードする画像復号化装置と、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の前記画像符号化装置と、を備え、前記画像復号化装置は、デコードした画像データを、非圧縮画像データとして前記画像符号化装置に入力することを特徴とする。

本発明に係る画像符号化装置は、対象マクロブロックのアクティビティと周囲アクティビティの統計値とに基づいて補正係数を決定し、補正係数と基準量子化ステップ値とに基づいて対象マクロブロックの量子化ステップ値を決定する。対象マクロブロックの量子化ステップ値が周囲マクロブロックの分布状況を考慮して決定されるため、量子化ステップ値の局所的なばらつきが抑制される。

周囲マクロブロックが平坦であり、対象マクロブロックの変化が大きい場合、対象マクロブロックは、周囲マクロブロックと同様に細かく量子化されるため、符号化された画像データの画質が向上する。周囲マクロブロックの変化が大きく、対象マクロブロックが平坦な場合、対象マクロブロックは、周囲マクロブロックと同様に粗く量子化されるため、符号化効率が向上する。

本発明の第１の実施の形態に係る画像符号化装置の機能的構成を示すブロック図である。 量子化ステップ値を決定する流れを示すフローチャートである。 対象マクロブロックと周囲マクロブロックとの位置関係を示す図である。 最大平均値及び最小平均値を算出する第１の方法を説明する図である。 最大平均値及び最小平均値を算出する第２の方法を説明する図である。 対象マクロブロックの調整値を決定する流れを示すフローチャートである。 係数決定テーブルを示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る画像変換装置の機能的構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。

［第１の実施の形態］
｛１．画像符号化装置１の構成｝
図１は、本実施の形態に係る画像符号化装置１の機能的構成を示すブロック図である。図１に示すように、画像符号化装置１は、入力された非圧縮画像データをＨ．２６４方式で符号化して、Ｈ．２６４画像データを出力する装置である。画像符号化装置１は、アクティビティ算出部１１と、統計値算出部１２と、補正係数決定部１３と、量子化ステップ値決定部１４と、符号化部１５とを備える。

アクティビティ算出部１１は、非圧縮画像データをマクロブロックに分割し、マクロブロックごとのアクティビティＡＣＴを算出する。アクティビティＡＣＴは、マクロブロック内の画素のばらつき度合いを示す数値である。

統計値算出部１２は、量子化ステップ値を決定する対象マクロブロックの周囲に位置する複数の周囲マクロブロックを特定する。統計値算出部１２は、複数の周囲マクロブロックの各々に対応する複数の周囲アクティビティの統計値を算出する。統計値は、複数の周囲アクティビティの分布状況を示す値である。統計値には、後述する最大平均値ＡＶＥ＿Ｍａｘと最小平均値ＡＶＥ＿Ｍｉｎとが含まれる。

補正係数決定部１３は、統計値と対象マクロブロックのアクティビティＡＣＴ＿ｔとを比較し、比較結果に基づいて対象マクロブロックに対応する補正係数Ｃｔを決定する。

補正係数決定部１３は、アクティビティ調整部１３１と係数決定テーブル１３２とを含む。アクティビティ調整部１３１は、対象マクロブロックの調整値を比較結果に基づいて決定する。調整値は、周囲アクティビティの分布状況に応じて、アクティビティＡＣＴ＿ｔを調整した値である。係数決定テーブル１３２は、調整値と補正係数Ｃｔとの対応関係を定めたテーブルである。補正係数Ｃｔは、決定された調整値と係数決定テーブル１３２とに基づいて決定される。

量子化ステップ値決定部１４は、対象マクロブロックに割り当てられた基準量子化ステップ値を補正係数Ｃｔに基づいて補正して、対象マクロブロックの量子化に用いる量子化ステップ値Ｑｔを算出する。基準量子化ステップ値は、画像符号化装置１に予め設定されたＨ．２６４画像データの目標符号量に基づいて決定される。

符号化部１５は、非圧縮画像データを直交変換して、マクロブロックごとの周波数成分のデータを生成する。符号化部１５は、周波数成分のデータを、各マクロブロックに対応する量子化ステップ値で量子化して、Ｈ．２６４画像データを生成する。

画像符号化装置１は、周囲アクティビティの分布状況に基づいて量子化ステップ値Ｑｔを決定する。この結果、Ｈ．２６４画像データにおける量子化ステップ値の局所的なばらつきが抑制されるため、Ｈ．２６４画像データの主観画質の低下が抑制されるとともに、符号化効率が向上する。

｛２．量子化ステップ値Ｑｔの決定の流れ｝
図２は、対象マクロブロックの量子化ステップ値Ｑｔを決定する流れを示すフローチャートである。

｛２．１．アクティビティの算出｝
まず、アクティビティ算出部１１は、画像符号化装置１に入力された非圧縮画像データをマクロブロックに分割し、マクロブロックごとにアクティビティＡＣＴを算出する（ステップＳ１）。

ここで、アクティビティＡＣＴを詳しく説明する。アクティビティＡＣＴは、上述したように、マクロブロック内の画素のばらつき度合いを示す評価値である。アクティビティＡＣＴは、あるマクロブロック内の画素平均値とマクロブロック内の各画素の画素値との差分絶対値和である。アクティビティＡＣＴは、ＭＰＥＧ２の符号量制御モデルなどで用いられるＡｃｔｉｖｉｔｙ値と同様である。

マクロブロック内の画像が平坦な画像であれば、アクティビティＡＣＴは小さくなる。一方、マクロブロック内の画像が変化の大きい画像であれば、アクティビティＡＣＴは大きくなる。つまり、アクティビティＡＣＴが大きいマクロブロックは、画像の変化の大きいマクロブロックであり、アクティビティＡＣＴが小さいマクロブロックは、平坦な画像からなるマクロブロックであると言える。

アクティビティＡＣＴを算出する際には、マクロブロック内の画素の輝度値を用いて演算すればよい。つまり、マクロブロック内の画素の輝度値平均値とマクロブロック内の各画素の輝度値との差分絶対値和を計算することで、アクティビティＡＣＴを算出することができる。たとえば、非圧縮画像データが、ＹＣｂＣｒ空間の画像データであれば、各画素のＹ成分の画素値を用いてアクティビティＡＣＴを算出すればよい。ただし、輝度成分以外の画素値を用いてもよい。たとえば、ＲＧＢ空間の画像データであれば、Ｇ成分の画素値を用いてアクティビティＡＣＴを算出してもよいし、その他の成分の画素値を用いてアクティビティＡＣＴを算出してもよい。

｛２．２．統計値の算出｝
次に、統計値算出部１２は、対象マクロブロックと周囲マクロブロックとを特定し、周囲マクロブロックの統計値として、最大平均値ＡＶＥ＿Ｍａｘ及び最小平均値ＡＶＥ＿Ｍｉｎを算出する（ステップＳ２）。

図３は、対象マクロブロックと周囲マクロブロックとの位置関係を示す図である。図３に示すように、対象マクロブロックＭＢｔを取り囲むように位置する８個のマクロブロックが、周囲マクロブロックＭＢ１〜ＭＢ８として特定される。ただし、対象マクロブロックＭＢｔを取り囲むように位置する２４個のマクロブロックを、周囲マクロブロックＭＢ１〜ＭＢ２４として特定してもよい。

最大平均値ＡＶＥ＿Ｍａｘ及び最小平均値ＡＶＥ＿Ｍｉｎの算出は、以下に説明する２通りの計算方法のいずれかにより算出される。

（最大平均値及び最小平均値の算出（その１））
図４は、最大平均値ＡＶＥ＿Ｍａｘ及び最小平均値ＡＶＥ＿Ｍｉｎを算出する第１の方法を説明する図である。図４に示す周囲アクティビティＡＣＴ１〜ＡＣＴ８の値は、図３に示す周囲アクティビティＡＣＴ１〜ＡＣＴ８の値に対応する。図４では、周囲アクティビティＡＣＴ１〜ＡＣＴ８が値の大きい順に配列されている。

最大平均値ＡＶＥ＿Ｍａｘを求める場合、統計値算出部１２は、周囲アクティビティＡＣＴ１〜ＡＣＴ８のうち、大きさが上位４位の周囲アクティビティを抽出する。すなわち、アクティビティＡＣＴ１〜ＡＣＴ８の中央値以上の大きさの周囲アクティビティが抽出される。統計値算出部１２は、抽出された４つの周囲アクティビティを平均して、最大平均値ＡＶＥ＿Ｍａｘを算出する。図４に示すように、上位４位の周囲アクティビティＡＣＴ２，ＡＣＴ３，ＡＣＴ８，ＡＣＴ６の値は、１１０７，１０７４，１０５１，１０１３である。このため、第１の方法により算出される最大平均値ＡＶＥ＿Ｍａｘは、１０６１．２５となる。

最小平均値ＡＶＥ＿Ｍｉｎを求める場合、統計値算出部１２は、周囲アクティビティＡＣＴの大きさが下位４位の周囲アクティビティを抽出する。すなわち、周囲アクティビティＡＣＴ１〜ＡＣＴ８の中央値以下の周囲アクティビティが抽出される。統計値算出部１２は、抽出された下位４位の周囲アクティビティを平均して、最小平均値ＡＶＥ＿Ｍｉｎを算出する。図４に示すように、下位４位の周囲アクティビティＡＣＴ１，ＡＣＴ５，ＡＣＴ４，ＡＣＴ７の値は、１００９，９６６，９２３，９１１である。このため、第１の方法により算出される最小平均最ＡＶＥ＿Ｍｉｎは、９８７．５となる。

（最大平均値及び最小平均値の算出（その２））
図５は、最大平均値ＡＶＥ＿Ｍａｘ及び最小平均値ＡＶＥ＿Ｍｉｎを算出する第２の方法を説明する図である。統計値算出部１２は、周囲アクティビティＡＣＴ１〜ＡＣＴ８を平均した全体平均値を算出する。図５に示すように、全体平均値は、１００６．７５となる。

最大平均値ＡＶＥ＿Ｍａｘを求める場合、統計値算出部１２は、全体平均値よりも大きい周囲アクティビティを抽出する。統計値算出部１２は、抽出された周囲アクティビティを平均して、最大平均値ＡＶＥ＿Ｍａｘを算出する。図５に示すように、周囲アクティビティＡＣＴ２，ＡＣＴ３，ＡＣＴ８，ＡＣＴ６，ＡＣＴ１が全体平均値より大きい。このため、第２の方法により算出される最大平均値ＡＶＥ＿Ｍａｘは、１０５０．８となる。

最小平均値ＡＶＥ＿Ｍｉｎを求める場合、統計値算出部１２は、全体平均値より小さい周囲アクティビティを抽出する。抽出された周囲アクティビティを平均することで、最小平均値ＡＶＥ＿Ｍｉｎが算出される。図５に示すように、周囲アクティビティＡＣＴ５，ＡＣＴ４，ＡＣＴ７が、全体平均値より小さい。このため、第２の方法により算出される最小平均値ＡＶＥ＿Ｍｉｎは、９３３．３となる。

このようにして、最大平均値ＡＶＥ＿Ｍａｘ及び最小平均値ＡＶＥ＿Ｍｉｎが算出される。画像符号化装置１が、第１の方法及び第２の方法のどちらを用いて最大平均値ＡＶＥ＿Ｍａｘ及び最小平均値ＡＶＥ＿Ｍｉｎを算出するかを設定できるようにしてもよい。

本実施の形態では、対象マクロブロックＭＢｔに隣接するマクロブロックのうち、一部のマクロブロックを周囲マクロブロックとしてもよい。周囲マクロブロックの数が奇数であり、かつ、第１の方法により最大平均値ＡＶＥ＿Ｍａｘ及び最小平均値ＡＶＥ＿Ｍｉｎを算出する場合、中央値となる周囲アクティビティが存在する。この場合、中央値となる周囲アクティビティを上位及び下位の両者のグループに入れてもよいし、入れなくてもよい。

｛２．３．調整値の決定｝
再び、図２を参照する。アクティビティ算出部１１は、対象マクロブロックＭＢｔのアクティビティＡＣＴ＿ｔを補正係数決定部１３に入力する。統計値算出部１２は、最大平均値ＡＶＥ＿Ｍａｘ及び最小平均値ＡＶＥ＿Ｍｉｎを補正係数決定部１３に入力する。アクティビティ調整部１３１が、アクティビティＡＣＴ＿ｔ、最大平均値ＡＶＥ＿Ｍａｘ及び最小平均値ＡＶＥ＿Ｍｉｎを用いて、対象マクロブロックＭＢｔの調整値を決定する（ステップＳ３）。調整値は、量子化ステップ値Ｑｔを決めるために用いられる。調整値が大きくなるほど、量子化ステップ値Ｑｔは粗く（大きく）なる。量子化ステップ値Ｑｔの決定の詳細は、後述する。

対象マクロブロックＭＢｔの調整値の決定について、図６を用いて詳しく説明する。図６は、調整値を決定する流れを示すフローチャートである。

図６に示すように、アクティビティ調整部１３１は、最小平均値ＡＶＥ＿Ｍｉｎと予め設定されたしきい値Ｔｈとを比較する（ステップＳ３１）。

最小平均値ＡＶＥ＿Ｍｉｎがしきい値Ｔｈよりも大きい場合（ステップＳ３１でＹｅｓ）、アクティビティ調整部１３１は、変化の大きい画像を有するマクロブロックが周囲マクロブロックＭＢ１〜ＭＢ８の中で多くの割合を占めていると判定する。したがって、調整値は、量子化ステップ値Ｑｔを粗く設定するために大きめに設定される。具体的には、アクティビティ調整部１３１は、最大平均値ＡＶＥ＿ＭａｘとアクティビティＡＣＴ＿ｔとを比較する（ステップＳ３２）。

最大平均値ＡＶＥ＿ＭａｘがアクティビティＡＣＴ＿ｔよりも大きければ（ステップＳ３２でＹｅｓ）、アクティビティ調整部１３１は、調整値として最大平均値ＡＶＥ＿Ｍａｘを用いることを決定する（ステップＳ３３）。対象マクロブロックＭＢｔは、画像の変化の大きいマクロブロックが多くの割合を占める領域の中で、比較的平坦な画像を有していると判定される。対象マクロブロックＭＢｔが粗く量子化されても、Ｈ．２６４画像データの主観画質は低下しないため、調整値には、アクティビティＡＣＴ＿ｔよりも大きい最大平均値ＡＶＥ＿Ｍａｘが用いられる。これにより、Ｈ．２６４画像データの主観画質を低下させることなく、符号化効率を向上させることができる。

一方、アクティビティＡＣＴ＿ｔが最大平均値ＡＶＥ＿Ｍａｘよりも大きければ（ステップＳ３２でＮｏ）、アクティビティ調整部１３１は、調整値としてアクティビティＡＣＴ＿ｔを用いることを決定する（ステップＳ３４）。対象マクロブロックＭＢｔが、周囲マクロブロックＭＢ１〜ＭＢ８と同様に変化の大きい画像を有するため、対象マクロブロックＭＢｔを細かく量子化する必要はない。アクティビティＡＣＴ＿ｔを調整値として用いることで、対象マクロブロックＭＢｔの特徴を維持したまま、対象マクロブロックＭＢｔを量子化することができる。

ステップＳ３１の説明に戻る。最小平均値ＡＶＥ＿Ｍｉｎがしきい値Ｔｈより小さい場合（ステップＳ３１でＮｏ）、アクティビティ調整部１３１は、平坦な画像を有するマクロブロックが周囲マクロブロックＭＢ１〜ＭＢ８の中で多くの割合を占めていると判定する。したがって、調整値は、量子化ステップ値Ｑｔを細かく設定するために小さめに設定される。具体的には、アクティビティ調整部１３１は、最小平均値ＡＶＥ＿ＭｉｎとアクティビティＡＣＴ＿ｔとを比較する（ステップＳ３５）。

最小平均値ＡＶＥ＿ＭｉｎがアクティビティＡＣＴ＿ｔよりも小さければ（ステップＳ３５でＹｅｓ）、アクティビティ調整部１３１は、調整値として最小平均値ＡＶＥ＿Ｍｉｎを用いることを決定する（ステップＳ３６）。この場合、対象マクロブロックＭＢｔは、平坦な画像を有するマクロブロックが多くの割合を占める領域の中で、比較的変化の大きい画像を有していると判定される。対象マクロブロックＭＢｔが周囲マクロブロックＭＢ１〜ＭＢ８よりも粗く量子化されることにより、主観画質が低下するおそれがある。このため、調整値には、アクティビティＡＣＴ＿ｔよりも小さい最小平均値ＡＶＥ＿Ｍｉｎが用いられる。対象マクロブロックＭＢｔは、周囲マクロブロックＭＢ１〜ＭＢ８と同様に細かく量子化される。

一方、アクティビティＡＣＴ＿ｔが最小平均値ＡＶＥ＿Ｍｉｎよりも小さければ（ステップＳ３５でＮｏ）、アクティビティ調整部１３１は、調整値としてアクティビティＡＣＴ＿ｔを用いることを設定する（ステップＳ３７）。対象マクロブロックＭＢｔが、周囲マクロブロックＭＢ１〜ＭＢ８と同様に平坦な画像を有するため、対象マクロブロックＭＢｔを粗く量子化する必要はない。アクティビティＡＣＴ＿ｔを調整値として用いることで、対象マクロブロックＭＢｔの特徴を維持したまま、対象マクロブロックＭＢｔを量子化することができる。

このように、アクティビティＡＣＴ＿ｔと、最大平均値ＡＶＥ＿Ｍａｘと、最小平均値ＡＶＥ＿Ｍｉｎとを比較することにより、調整値が決定される。つまり、調整値は、周囲アクティビティＡＣＴ１〜ＡＣＴ８の分布状況を考慮して、アクティビティＡＣＴ＿ｔを再設定した値といえる。

｛２．４．補正係数の決定｝
再び、図２を参照する。ステップＳ３において調整値が決定された後に、補正係数決定部１３は、調整値と係数決定テーブル１３２とに基づいて、対象マクロブロックＭＢｔの補正係数Ｃｔを決定する（ステップＳ４）。補正係数Ｃｔは、対象マクロブロックＭＢｔに対応する量子化ステップ値Ｑｔを決定するパラメータである。

図７は、係数決定テーブル１３２を示す図である。図７に示すように、係数決定テーブル１３２は、調整値と補正係数Ｃｔとの対応関係を示すテーブルである。係数決定テーブル１３２では、調整値が小さくなるにつれて、補正係数Ｃｔが小さくなるように設定される。たとえば、調整値が９６７であれば、補正係数Ｃｔは０．８８に決定される。調整値が２１４７であれば、補正係数Ｃｔは、１．２５に決定される。

係数決定テーブル１３２において、調整値の範囲及び補正係数Ｃｔは、任意に設定することができる。たとえば、非圧縮画像データが風景を記録した動きの少ない画像であれば、各マクロブロックが細かく量子化されるように、補正係数Ｃｔの値を小さく設定することができる。

本実施の形態では、補正係数決定部１３は、一つの係数決定テーブル１３２を保持している。しかし、補正係数決定部１３は、複数の係数決定テーブル１３２を保持していてもよい。たとえば、補正係数決定部１３は、圧縮画像データのフレームの種別（Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、及びＢピクチャなど）に応じた複数の係数決定テーブル１３２を保持してもよい。

｛２．５．量子化ステップ値Ｑｔの算出｝
再び、図２を参照する。ステップＳ４において、補正係数決定部１３は、ステップＳ４において対象マクロブロックＭＢｔの補正係数Ｃｔを決定した後に、決定した補正係数Ｃｔを量子化ステップ値決定部１４に入力する。量子化ステップ値決定部１４は、対象マクロブロックＭＢｔに割り当てられた基準量子化ステップ値に補正係数Ｃｔを乗算した値を、量子化ステップ値Ｑｔに決定する（ステップＳ５）。基準量子化ステップ値は、たとえば、画像符号化装置１に予め設定されたＨ．２６４データの目標ビットレートに基づいて決定される。基準量子化ステップ値と補正係数Ｃｔとが乗算されて量子化ステップ値Ｑｔが算出されることから、調整値が小さくなるにつれて量子化ステップ値Ｑｔも小さくなることがわかる。

量子化ステップ値決定部１４は、量子化ステップ値Ｑｔを符号化部１５に入力する。符号化部１５は、対象マクロブロックＭＢｔを直交変換した周波数成分のデータを量子化ステップ値Ｑｔを用いて量子化して、対象マクロブロックＭＢｔを符号化する。

このように、対象マクロブロックＭＢｔの量子化ステップ値Ｑｔは、周囲アクティビティＡＣＴ１〜ＡＣＴ８の分布状況を考慮して決定される。この結果、Ｈ．２６４画像データの画質と符号化効率を向上させることができる。

具体的には、周囲マクロブロックＭＢ１〜ＭＢ８で画像が平坦であると判定された場合、対象マクロブロックＭＢｔは、画像の変化が大きくても、周囲マクロブロックＭＢ１〜ＭＢ８と同程度の細かさで量子化される。画像が平坦な領域の中で対象マクロブロックＭＢｔが粗く量子化されないため、Ｈ．２６４画像データの主観画質を向上することができる。

周囲マクロブロックＭＢ１〜ＭＢ８で画像の変化が大きいと判定された場合、対象マクロブロックＭＢｔは、画像が平坦であっても、周囲マクロブロックＭＢ１〜ＭＢ８と同程度の粗さで量子化される。画像の変化の大きい領域の中で対象マクロブロックＭＢｔが細かく量子化されないため、不必要なビット割り当てを抑制して、符号化効率を向上することができる。

［第２の実施の形態］
図８は、本実施の形態に係る画像変換装置２の機能的構成を示すブロック図である。画像変換装置２は、画像復号化装置２１と、画像符号化装置１とを備える。画像符号化装置１は、上記第１の実施の形態で説明した装置である。

画像復号化装置２１は、ＭＰＥＧ２デコーダである。画像復号化装置２１は、ＭＰＥＧ２方式で符号化されたＭＰＥＧ２画像データを復号化して、非圧縮画像データを生成する。非圧縮画像データは、画像符号化装置１に入力される。

画像符号化装置１は、上記第１の実施の形態で説明した手順と同様の手順で、非圧縮画像データをＨ．２６４方式で再び符号化する。ただし、画像符号化装置１において、量子化ステップ値決定部１４は、画像復号化装置２１から取得した量子化ステップ平均値Ｑ＿Ａｖｅを基準量子化ステップ値として用いる。

量子化ステップ平均値Ｑ＿Ａｖｅは、ＭＰＥＧ２画像データの１フレーム内の全マクロブロックの量子化ステップ値を平均した値である。画像復号化装置２１は、ＭＰＥＧ２画像データを復号化するときに量子化ステップ平均値Ｑ＿Ａｖｅを生成する。量子化ステップ平均値Ｑ＿Ａｖｅを基準量子化ステップ値として用いることにより、画質を大きく低下させることなく、ＭＰＥＧ２画像データからＨ．２６４画像データに変換することができる。

量子化ステップ値決定部１４は、量子化ステップ平均値Ｑ＿Ａｖｅと、対象マクロブロックＭＢｔの補正係数Ｃｔとを乗算することにより、対象マクロブロックＭＢｔの量子化ステップ値Ｑｔを算出する。

本実施の形態では、基準量子化ステップ値として第１の実施の形態と同様に、Ｈ．２６４データの目標ビットレートから決められた値を用いてもよい。これにより、ＭＰＥＧ２画像データから変換されたＨ．２６４画像データの符号量を、目標レートまで削減することができる。

図８では、画像変換装置２として、ＭＰＥＧ２画像データをＨ．２６４画像データ１に変換するトランスコーダを示している。しかし、画像変換装置２は、入力されたＨ．２６４画像データを、Ｈ．２６４画像データに再変換するトランスレータであってもよい。

１ 画像符号化装置
２ 画像変換装置
１１ アクティビティ算出部
１２ 統計値算出部
１３ 補正係数決定部
１４ 量子化ステップ値決定部
１５ 符号化部
２１ 画像復号化装置
１３１ アクティビティ調整部
１３２ 係数決定テーブル

Claims (9)

1. 入力された非圧縮画像データを複数のマクロブロックに分割し、各マクロブロックの画素値のばらつき度合いを示すアクティビティを算出する評価値算出部と、
   量子化ステップ値を決定する対象マクロブロックの周囲に位置する複数の周囲マクロブロックを特定し、前記複数の周囲マクロブロックの各々に対応する複数の周囲アクティビティの統計値を算出する統計値算出部と、
   前記統計値と前記対象マクロブロックのアクティビティとを比較し、比較結果に基づいて前記対象マクロブロックに対応する補正係数を決定する補正係数決定部と、
   前記対象マクロブロックに割り当てられた基準量子化ステップ値を前記補正係数に基づいて補正して、前記対象マクロブロックの量子化に用いる量子化ステップ値を決定する量子化ステップ値決定部と、
   を備えることを特徴とする画像符号化装置。
2. 請求項１に記載の画像符号化装置において、
   前記補正係数決定部は、
   前記比較結果に基づいて前記対象マクロブロックのアクティビティを調整した調整値を生成するアクティビティ調整部と、
   予め定められた調整値と補正係数との対応関係を示す係数決定テーブルと、
   を含み、
   前記補正係数は、生成された前記調整値と前記係数決定テーブルとに基づいて決定されることを特徴とする画像符号化装置。
3. 請求項２に記載の画像符号化装置において、
   前記統計値は、
   最大平均値と、
   最小平均値と、
   を含み、
   前記最大平均値は、前記複数の周囲アクティビティの平均値を算出し、前記複数の周囲アクティビティのうち前記平均値よりも大きい一つ以上の周囲アクティビティを平均することにより算出され、
   前記最小平均値は、前記複数の周囲アクティビティのうち前記平均値よりも小さい一つ以上の周囲アクティビティを平均することにより算出され、
   前記補正係数決定部は、前記最大平均値と、前記最小平均値と、前記対象マクロブロックのアクティビティとを比較することを特徴とする画像符号化装置。
4. 請求項２に記載の画像符号化装置において、
   前記統計値は、
   最大平均値と、
   最小平均値と、
   を含み、
   前記最大平均値は、前記複数の周囲アクティビティのうち、前記複数の周囲アクティビティの中央値以上の値を有する一つ以上の周囲アクティビティを平均することにより算出され、
   前記最小平均値は、前記複数の周囲アクティビティのうち、前記複数の周囲アクティビティの中央値以下の値を有する一つ以上の周囲アクティビティを平均することにより算出され、
   前記補正係数決定部は、前記最大平均値と、前記最小平均値と、前記対象マクロブロックのアクティビティとを比較することを特徴とする画像符号化装置。
5. 請求項３または請求項４に記載の画像符号化装置において、
   前記アクティビティ調整部は、前記最小平均値が予め定められたしきい値よりも小さければ前記最小平均値と前記対象マクロブロックのアクティビティとを比較し、前記最小平均値が前記対象マクロブロックのアクティビティよりも小さければ前記最小平均値を前記調整値として決定することを特徴とする画像符号化装置。
6. 請求項５に記載の画像符号化装置において、
   前記アクティビティ調整部は、前記最小平均値が前記対象マクロブロックのアクティビティよりも大きければ、前記対象マクロブロックのアクティビティを前記調整値として決定することを特徴とする画像符号化装置。
7. 請求項５または請求項６に記載の画像符号化装置において、
   前記アクティビティ調整部は、前記最小平均値が予め定められたしきい値よりも大きければ前記最大平均値と前記対象マクロブロックのアクティビティとを比較し、前記最大平均値が前記対象マクロブロックのアクティビティよりも大きければ前記最大平均値を前記調整値として決定することを特徴とする画像符号化装置。
8. 請求項７に記載の画像符号化装置において、
   前記アクティビティ調整部は、前記最大平均値が前記対象マクロブロックのアクティビティよりも小さければ、前記対象マクロブロックのアクティビティを前記調整値として決定することを特徴とする画像符号化装置。
9. 符号化画像データをデコードする画像復号化装置と、
   請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の前記画像符号化装置と、
   を備え、
   前記画像復号化装置は、デコードした画像データを、非圧縮画像データとして前記画像符号化装置に入力することを特徴とする画像変換装置。
   

Images