JP2512165B2 - 動画像信号の符号化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、テレビ電話やテレビ会議等に利用する動画
像信号の符号化装置に関する。

従来の技術 従来の動画像信号の高能率符号化装置としては、動き
補償フレーム間予測とフレーム内予測が混在する予測を
行ったり、上記動き補償フレーム間予測とフレーム内予
測のどちらか一方を行ったり、上記動き補償フレーム間
予測とフレーム内予測を選択的に切り換える予測を行う
ことにより、予測誤差値を算出し、この予測誤差値を複
数の画素（例えば８×８）の集合であるブロック毎に直
交変換し、その係数を符号化するものが知られている。

第３図は、従来の動画像信号の高能率符号化装置の構
成を示す。

第３図において、アナログ動画像信号がA/D変換器１
によりディジタル動画像信号に変換されると、動きベク
トル検出回路２において、このディジタル動画像信号
と、フレームメモリ３から読み出される前フレームの再
生画素値を用いて、複数の画素（例えば８×８）の集合
であるブロック単位に動きベクトルを算出する。

予測回路４は、この動きベクトルと、フレームメモリ
３から読み出される現フレーム及び（又は）前フレーム
の再生画素値を用いて、動き補償フレーム間予測とフレ
ーム内予測が混在する予測を行ったり、上記動き補償フ
レーム間予測とフレーム内予測のどちらか一方を行った
り、上記動き補償フレーム間予測とフレーム内予測を選
択的に切り換える予測を行うことにより、予測値を算出
する。

減算器５は、A/D変換器１からのディジタル動画像信
号から上記予測値を差し引いて予測誤差値を算出し、直
交変換回路６は、この予測誤差値を複数の画素の集合で
あるブロック毎に直交変換してその係数を算出し、次い
で、係数量子化回路７は、量子化ステップ幅制御回路15
により決定される量子化ステップ幅で上記直交変換係数
を量子化し、量子化係数符号化回路８は、この量子化さ
れた直交変換係数を符号化する。

この量子化された直交変換係数の符号は、量子化ステ
ップ幅制御回路15により決定される量子化ステップ幅
と、動きベクトル検出回路２により検出された動きベク
トルとともに、回線符号化回路13により回線符号化さ
れ、送信バッファ14により速度平滑化され、回線に送出
される。量子化ステップ幅制御回路15は、送信バッファ
14の残留情報量が多い場合には量子化ステップ幅を大き
くして発生情報量を抑え、残留情報量が小さい場合には
量子化ステップ幅を小さくして画像を細かくして伝送す
る。

尚、量子化された直交変換係数の符号は、量子化係数
複合化回路９により局所復号化され、次いで、係数逆量
子化回路10により、量子化ステップ幅制御回路15により
決定される量子化ステップ幅で直交変換係数に逆量子化
される。更に、直交逆変換回路11により予測誤差値が再
生され、加算器12によりこの予測誤差値と、予測回路４
からの予測値を加算することにより画素値が再生され、
フレームメモリ３に書き込まれる。

したがって、上記従来例によれば、送信バッファ14の
残留情報量に応じて適応的に量子化ステップ幅を制御す
ることにより、例えば64Kb/s、384Kb/s等の一定レート
においても、可変レートにおいても画質劣化の少ない動
画動を伝送することができる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の動画像信号の符号化装置で
は、入力信号にノイズが重畳されている場合には、この
ノイズが画像信号と同様に符号化され、したがって、有
効な画像信号を伝送するための情報量が減少し、再生画
像が劣化するという問題点がある。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、入力信号にノイズ
が重畳されている場合に、有効な画像信号を伝送するた
めの情報量が減少せず、したがって、再生画像を向上す
ることができる動画像信号の符号化装置を提供すること
を目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、入力信号にノイ
ズが重畳されている場合、量子化特性の境界近傍におい
てノイズを影響が大きくなるとともに、ノイズパターン
が輝度信号と色差信号に応じて異なることに鑑み、量子
化特性に応じるとともに、当該ブロックが輝度信号であ
る場合と色信号である場合で異なる閾値と直交変換係数
の値をブロック単位に比較し、そのブロックの所定の位
置の直交変換係数の値が閾値より大きい場合に直交変換
係数を量子化するようにし、そのブロックの所定の位置
の直交変換係数の値が閾値より小さい場合に「０」を量
子化するようにしたものである。

作用 本発明は上記構成により、ノイズを符号化することを
減少することができ、したがって、有効な画像信号を伝
送するための情報量が減少しなくなり、再生画像を向上
することができる。

実施例 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。第
１図は、本発明に係る動画像信号の符号化装置の一実施
例を示すブロック図、第２図は、第１図の符号化装置の
特性を示す説明図である。

第１図において、１は、アナログ動画像信号をディジ
タル動画像信号に変換するA/D変換器、２は、A/D変換器
１からのディジタル動画像信号と、フレームメモリ３か
ら読み出される前フレームの再生画素値を用いて、複数
の画素（例えば８×８）の集合であるブロック単位に動
きベクトルを算出する動きベクトル検出回路である。

４は、この動きベクトルと、フレームメモリ３から読
み出される現フレーム及び（又は）前フレームの再生画
素値を用いて、動き補償フレーム間予測とフレーム内予
測が混在する予測を行ったり、上記動き補償フレーム間
予測とフレーム内予測のどちらか一方を行ったり、上記
動き補償フレーム間予測とフレーム内予測を選択的に切
り換える予測を行うことにより、予測値を算出する予測
回路である。

５は、A/D変換器１からのディジタル動画像信号から
上記予測値を差し引いて予測誤差値を算出する減算器、
６は、この予測誤差値を複数の画素の集合であるブロッ
ク毎に直交変換し、その係数を算出する直交変換回路で
ある。

16は、直交変換回路６により算出された直交変換係数
と、量子化ステップ幅制御回路15により決定された量子
化ステップ幅により、直交変換回路６により直交変換さ
れたブロックが有意誤差ブロックか又は非有意誤差ブロ
ックかを判定し、その判定結果によりスイッチ17を切り
替える有意／非有意誤差ブロック判定回路である。

7aは、量子化ステップ幅制御回路15により決定された
量子化ステップ幅で上記直交変換係数又は「０」を量子
化する係数量子化回路、８は、この量子化された直交変
換係数を符号化する量子化係数符号化回路である。

９は、量子化係数符号化回路８からの量子化された直
交変換係数の符号を局所復号化する量子化係数復号化回
路、10は、量子化ステップ幅制御回路15により決定され
る量子化ステップ幅で直交変換係数に逆量子化する係数
逆量子化回路、11は、この直交変換係数により予測誤差
値を再生する直交逆変換回路、12は、この予測誤差値
と、予測回路４からの予測値を加算することにより画素
値を再生し、フレームメモリ３に書き込むための加算器
12である。

13は、量子化係数符号化回路８からの量子化された直
交変換係数の符号と、量子化ステップ幅制御回路15によ
り決定された量子化ステップ幅と、動きベクトル検出回
路２により検出された動きベクトルを回線符号化する回
線符号化回路、14は、回線符号化回路13からの符号を速
度平滑化して回線に送出する送信バッファであり、量子
化ステップ幅制御回路15は、送信バッファ14の残留情報
量が多い場合には量子化ステップ幅を大きくして発生情
報量を抑え、残留情報量が小さい場合には量子化ステッ
プ幅を小さくして画像を細かくして伝送する。

次に、第２図を参照して上記実施例の動作、特に有意
／非有意誤差ブロック判定回路16の動作を説明する。

先ず、入力信号にノイズが重畳されている場合、直交
変換回路６により算出される予測誤差の直交変換係数に
は特徴的なパターンが現れる。すなわち、ホワイトノイ
ズが重畳されている場合には全ての直交変換係数にノイ
ズが重畳され、フリッカによるノイズが重畳されている
場合には特定の直交変換係数にノイズが重畳される。

また、入力信号の処理方法によっては、輝度信号と色
差信号に対するノイズの重畳の仕方が異なり、例えばNT
SC信号の対する輝度信号と色差信号を分離する場合、単
純なバンドパスフィルタを使用すると色信号に輝度信号
の高周波成分がノイズとして含まれるが、くし型フィル
タにより上記ノイズを除去することができる。

次に、量子化特性とノイズによる伝送情報量の増加に
ついて考慮すると、一般的に、ある量子化特性に対して
ノイズにより伝送情報量が増加する場合は、係数量子化
回路7aに入力する値がその量子化特性により決定される
領域の境界近傍にある場合である。

例えば、第２図に示すような量子化特性である場合、
入力値がTh−δであるか、Th＋δ（δ＞０）であるかに
より、その出力値は「０」となったり、「Th＋g/2」と
なる。尚、この量子化特性では、Th、Th＋ｇ、Th＋2g近
傍の入力値にノイズが重畳されている場合にその影響が
大きい。

そこで、有意／非有意誤差ブロック判定回路16は、量
子化ステップ幅制御回路15により決定されたステップ幅
ｇと、直交変換回路６により算出された直交変換係数C
_ij及び当該ブロックが輝度信号か又は色差信号かにより
以下の方法で判定する。

先ず、量子化ステップ幅ｇと当該ブロックが輝度信号
か色差信号かの関数（yc）として次の閾値Thを算出す
る。

Th＝ｆ（g,yc） …（１） ここで、この関数ｆ（g,yc）は、係数量子化回路7aの
量子化特性に応じて異なり、第２図に示すような量子化
特性である場合、例えば次のようにThを定義する。すな
わち、輝度信号のときに ｆ（g,yc）＝α×ｇ …（２） であり、色差信号のときに、 ｆ（g,yc）＝1/2・α×ｇ …（３） である。αは定数である。

次いで、そのブロックの直交変換係数の値C_ijに対し
て C_ij≦Th …（４） であるときにそのブロックを非有意誤差ブロックと判定
し、式（４）を満たさない場合にそのブロックを有意誤
差ブロックと判定する。

非有意誤差ブロックと判定した場合には、係数量子化
回路7aが「０」を量子化するようにスイッチ17を制御
し、有意誤差ブロックと判定した場合には、係数量子化
回路7aが直交変換回路６により算出された係数を量子化
するようにスイッチ17を制御する。

したがって、上記実施例によれば、当該ブロックが輝
度信号か又は色差信号に応じて、共に量子化ステップ幅
ｇに比例した閾値Thを算出するので、色差信号より輝度
信号に多くのノイズが重畳されている場合、重畳された
ノイズによる伝送される情報量の増加を抑制することが
できる。

また、量子化ステップ幅ｇに比例した閾値Thを算出す
るので、量子化ステップ幅ｇがいかなる値であっても、
重畳されたノイズにより伝送される情報量の増加を効率
的に抑制することができる。

更に、上記実施例によれば、当該ブロックの全ての直
交変換係数C_ijの値に対して閾値Thを比較するので、ホ
ワイトノイズにより伝送される情報量の増加を抑制する
ことができる。

尚、上記実施例では、当該ブロックが輝度信号である
か又は色差信号であるかに応じて閾値Thを異なる値とし
たが、ノイズが輝度信号、色差信号にかかわらず同様に
重畳されている場合に１つの閾値を用いてもよい。

また当該ブロックの全ての直交変換係数C_ijの値と閾
値Thを比較する代わりに、所定の位置の直交変換係数と
閾値Thを比較することにより、ある特性の周波数成分の
ノイズにより伝送される情報量の増加を効率的に抑制す
ることができる。

発明の効果 以上説明したように、本発明は、入力信号にノイズが
重畳されている場合、量子化特性の境界近傍においてノ
イズの影響が大きくなるとともに、ノイズパターンが輝
度信号と色差信号に応じて異なることに鑑み、量子化特
性に応じるとともに、当該ブロックが輝度信号である場
合と色信号である場合で異なる閾値と直交変換係数の値
をブロック単位に比較し、そのブロックにおける所定の
位置の直交変換係数の値が閾値より大きい場合に直交交
換係数を量子化するようにし、そのブロックにおける所
定の位置の直交変換係数の値が閾値より小さい場合に
「０」を量子化するようにしたので、ノイズを符号化す
ることを減少することができ、したがって、有効な画像
信号を伝送するための情報量が減少しなくなり、再生画
像を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る動画像信号の符号化装置の一実
施例を示すブロック図、第２図は、第１図の符号化装置
の特性を示す説明図、第３図は、従来の動画像信号の符
号化装置を示すブロック図である。 １……A/D変換器、２……動きベクトル検出回路、３…
…フレームメモリ、４……予測回路、５……減算器、６
……直交変換回路、7a……係数量子化回路、16……有意
／非有意誤差ブロック判定回路、17……スイッチ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力画像信号のフレーム相関により、入力
   画素に対する予測値を算出し、前記入力画素値と前記予
   測値との予測誤差を算出する手段と、 前記予測誤差により直交変換係数をブロック単位に算出
   する手段と、 前記直交変換係数を量子化する手段と、 前記量子化手段の特性に応じて、当該ブロックが輝度信
   号である場合と色信号である場合で異なる値に決定され
   る閾値と前記直交変換係数の値とをブロック単位に比較
   し、前記ブロックにおける所定の位置の直交変換係数の
   値が前記閾値より大きい場合に、前記量子化手段が前記
   直交変換係数を量子化するように制御し、前記ブロック
   における所定の位置の直交変換係数の値が閾値より小さ
   い場合に、前記量子化手段が「０」を量子化するように
   制御する手段とを有する動画像信号の符号化装置。