JP2638109B2 - ループ内フィルタ - Google Patents
ループ内フィルタInfo
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
- H04N19/80—Details of filtering operations specially adapted for video compression, e.g. for pixel interpolation
- H04N19/82—Details of filtering operations specially adapted for video compression, e.g. for pixel interpolation involving filtering within a prediction loop
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- H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
- H04N19/60—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding
- H04N19/61—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding in combination with predictive coding
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は，動画像信号を高能率に伝送するための符号
化回路に用いるループ内フィルタ，特に予測符号化回路
の予測ループ内に配置する雑音除去を目的とするループ
内フィルタに関する。
化回路に用いるループ内フィルタ，特に予測符号化回路
の予測ループ内に配置する雑音除去を目的とするループ
内フィルタに関する。
従来のループ内フィルタを有する動画像予測符号化回
路の構成例を第２図に，ループ内フィルタの従来の構成
例を第３図に示す。第２図において１は入力端子,2は減
算回路,3は量子化回路,4は可変長符号化回路,5は出力端
子,6は加算回路,7はループ内フィルタ,8はフレームメモ
リ,9は動き補償予測回路である。
路の構成例を第２図に，ループ内フィルタの従来の構成
例を第３図に示す。第２図において１は入力端子,2は減
算回路,3は量子化回路,4は可変長符号化回路,5は出力端
子,6は加算回路,7はループ内フィルタ,8はフレームメモ
リ,9は動き補償予測回路である。
入力端子１より入力された信号は減算回路２によって
予測値が減算され予測誤差信号となる。予測誤差信号は
量子化回路３によって量子化され量子化代表値と量子化
番号とを出力する。量子化番号は可変長符号化回路４に
より可変長符号に変換され出力端子５より出力される。
量子化回路３より出力される量子化代表値は加算回路６
に入力され，予測値と加算されてローカルデコード信号
となる。ローカルデコード信号はループ内フィルタ７に
よって雑音が抑圧され，フレームメモリ８に入力され
る。動き補償予測回路９はフレームメモリ内の前フレー
ム画像信号と入力信号とを用いて動きベクトルを検出
し，動きベクトルを可変長符号化回路４に出力すると共
に，前記動きベクトルを用いてフレームメモリ内の前フ
レーム画像信号から動き補償予測値を作成し，予測値を
減算回路２および加算回路６へ出力する。
予測値が減算され予測誤差信号となる。予測誤差信号は
量子化回路３によって量子化され量子化代表値と量子化
番号とを出力する。量子化番号は可変長符号化回路４に
より可変長符号に変換され出力端子５より出力される。
量子化回路３より出力される量子化代表値は加算回路６
に入力され，予測値と加算されてローカルデコード信号
となる。ローカルデコード信号はループ内フィルタ７に
よって雑音が抑圧され，フレームメモリ８に入力され
る。動き補償予測回路９はフレームメモリ内の前フレー
ム画像信号と入力信号とを用いて動きベクトルを検出
し，動きベクトルを可変長符号化回路４に出力すると共
に，前記動きベクトルを用いてフレームメモリ内の前フ
レーム画像信号から動き補償予測値を作成し，予測値を
減算回路２および加算回路６へ出力する。
ループ内フィルタ７は予測ループ内に雑音が累積する
のを避けるために用いられる。第３図はループ内フィル
タ７のより詳細な構成を説明するための図である。70は
入力端子,71は遅延回路,72は重み付け加算回路（加算・
正規化回路）,73は制御信号入力端子,74は出力選択回
路,75は出力端子である。フィルタの入力信号は入力端
子70から入力され遅延回路71に入力される。遅延回路71
では入力信号を所定のクロック期間遅延し，空間フィル
タに必要なデータを並列に用意する。例えば３×３画素
を入力とする空間フィルタでは水平方向・垂直方向の遅
延によって９個のデータXi（ｉ＝0,1,…,8）を重み付け
加算回路72に供給する。重み付け加算回路72ではフィル
タの出力値Ｙを例えば重み「１」，「２」…を考慮して Ｙ＝（X0＋2X1＋X2＋2X3＋4X4＋ 2X5＋X6＋2X7＋X8）/16 として作成する。すなわちこのフィルタは低域通過形の
２次元フィルタとして動作し，予測ループ内に含まれる
信号と雑音との高周波数成分を減衰させる。通常，信号
は高周波成分に比較して低周波数成分が大きく，雑音成
分は比較的平坦な周波数特性を有することから，ループ
内フィルタを通すことによって，信号対雑音電力比が改
善される。
のを避けるために用いられる。第３図はループ内フィル
タ７のより詳細な構成を説明するための図である。70は
入力端子,71は遅延回路,72は重み付け加算回路（加算・
正規化回路）,73は制御信号入力端子,74は出力選択回
路,75は出力端子である。フィルタの入力信号は入力端
子70から入力され遅延回路71に入力される。遅延回路71
では入力信号を所定のクロック期間遅延し，空間フィル
タに必要なデータを並列に用意する。例えば３×３画素
を入力とする空間フィルタでは水平方向・垂直方向の遅
延によって９個のデータXi（ｉ＝0,1,…,8）を重み付け
加算回路72に供給する。重み付け加算回路72ではフィル
タの出力値Ｙを例えば重み「１」，「２」…を考慮して Ｙ＝（X0＋2X1＋X2＋2X3＋4X4＋ 2X5＋X6＋2X7＋X8）/16 として作成する。すなわちこのフィルタは低域通過形の
２次元フィルタとして動作し，予測ループ内に含まれる
信号と雑音との高周波数成分を減衰させる。通常，信号
は高周波成分に比較して低周波数成分が大きく，雑音成
分は比較的平坦な周波数特性を有することから，ループ
内フィルタを通すことによって，信号対雑音電力比が改
善される。
しかしこの種のフィルタでは信号の高周波成分を無条
件に減衰させてしまう為にその効果には限界がある。そ
こでフィルタを作用させる領域と作用させない領域とを
区別し性能を向上する方法も用いられている。例えば，
動きベクトルが発生したブロックではフィルタを作用さ
せ，動きベクトルが零となる領域ではフィルタを停止さ
せてＹ＝X4とする。動きベクトルの代わりに量子化回路
により有効な信号が発生した領域にのみフィルタを作用
させる方法や，両者を混合して使用する方法がある。こ
の場合，フィルタをON/OFFする制御信号を端子73から入
力し，選択回路74によって，フィルタ処理を行った出力
値とフィルタ入力の中央値X4とを選択して出力端子75よ
り出力する。
件に減衰させてしまう為にその効果には限界がある。そ
こでフィルタを作用させる領域と作用させない領域とを
区別し性能を向上する方法も用いられている。例えば，
動きベクトルが発生したブロックではフィルタを作用さ
せ，動きベクトルが零となる領域ではフィルタを停止さ
せてＹ＝X4とする。動きベクトルの代わりに量子化回路
により有効な信号が発生した領域にのみフィルタを作用
させる方法や，両者を混合して使用する方法がある。こ
の場合，フィルタをON/OFFする制御信号を端子73から入
力し，選択回路74によって，フィルタ処理を行った出力
値とフィルタ入力の中央値X4とを選択して出力端子75よ
り出力する。
以上述べた方法は従来より実施されている方法であり
フィルタの特性は符号化の状態によってON/OFF制御され
ているに過ぎない。従って画像信号自体の性質によって
フィルタの制御を行うことや，複数のフィルタを適応的
に制御することは考えられていない。
フィルタの特性は符号化の状態によってON/OFF制御され
ているに過ぎない。従って画像信号自体の性質によって
フィルタの制御を行うことや，複数のフィルタを適応的
に制御することは考えられていない。
動画像信号の予測符号化回路のループ内フィルタとし
てはループ内に存在する画像信号を変形せずに，量子化
回路で発生する量子化雑音だけを抑圧する必要がある。
すなわち一旦形成された画像信号を保つことによって入
力画像が変化しない部分の画像を伝送することなく再現
することがフレーム間予測符号化の本質であり，ループ
内フィルタがこの条件を満足するようにすることは必須
の要件である。一方低ビットレイトの符号化においては
伝送符号を削減するために量子化回路では限られた量子
化レベルを用い大きな量子化雑音が発生する。量子化雑
音は予測ループ内に加算され，ループゲインに応じて蓄
積されるためループ内で雑音を抑圧することが必要であ
る。この２つの要求に対し従来のループ内フィルタの性
能は十分ではない。
てはループ内に存在する画像信号を変形せずに，量子化
回路で発生する量子化雑音だけを抑圧する必要がある。
すなわち一旦形成された画像信号を保つことによって入
力画像が変化しない部分の画像を伝送することなく再現
することがフレーム間予測符号化の本質であり，ループ
内フィルタがこの条件を満足するようにすることは必須
の要件である。一方低ビットレイトの符号化においては
伝送符号を削減するために量子化回路では限られた量子
化レベルを用い大きな量子化雑音が発生する。量子化雑
音は予測ループ内に加算され，ループゲインに応じて蓄
積されるためループ内で雑音を抑圧することが必要であ
る。この２つの要求に対し従来のループ内フィルタの性
能は十分ではない。
本発明の目的は上述した従来の問題点を解決し，信号
成分に与える影響を極力少なくして雑音成分を効果的に
抑圧する，高性能なループ内フィルタを提供することに
ある。
成分に与える影響を極力少なくして雑音成分を効果的に
抑圧する，高性能なループ内フィルタを提供することに
ある。
本発明のループ内フィルタは，フィルタ入力とフィル
タ出力の差分絶対値と適当なしきい値とを比較しフィル
タ挿入の是非を評価するとともに，評価の結果によって
複数のフィルタを適応的に選択するようにしたものであ
る。
タ出力の差分絶対値と適当なしきい値とを比較しフィル
タ挿入の是非を評価するとともに，評価の結果によって
複数のフィルタを適応的に選択するようにしたものであ
る。
第１図は本発明の実施例を説明するループ内フィルタ
のブロック構成図である。10は入力端子,11は第１のフ
ィルタ,12は第２のフィルタ,13,14は減算絶対値回路,1
5,16は比較回路,17,18は選択回路,19はしきい値入力端
子,20,21はしきい値レベル変換回路,22は出力端子であ
る。
のブロック構成図である。10は入力端子,11は第１のフ
ィルタ,12は第２のフィルタ,13,14は減算絶対値回路,1
5,16は比較回路,17,18は選択回路,19はしきい値入力端
子,20,21はしきい値レベル変換回路,22は出力端子であ
る。
入力端子10より入力された入力信号Ｘは第１のフィル
タ11および第２のフィルタ12に入力される。２つのフィ
ルタの特性は異なっており，例えば第１のフィルタ（F
1）11は第３図に示したループ内フィルタと同じような
平滑化フィルタであり出力Y1を発生する。第２のフィル
タ（F2）12はエッジ保存フィルタである。エッジ保存フ
ィルタは，特定の方向だけに作用するフィルタの群より
構成され，入力信号への影響が最も小さい方向のフィル
タを選択して出力するもので出力値Y2を発生する。すな
わち上記フィルタの群の出力は入力信号との差分絶対値
が評価され，最も小さい差分絶対値をもつフィルタが上
記フィルタの群の出力Y2として出力されるものである。
一般に各フィルタFiの出力Yiは減算絶対値回路13,14に
よって入力信号Ｘが減算されその絶対値|Yi−X|が求め
られる。減算絶対値回路13,14の出力は夫々比較回路15,
16に入力され，レベル変換回路20,21から出力される各
フィルタ対応のしきい値Tiと比較される。選択回路17は
第１のフィルタ出力Y1と第２のフィルタ側の出力Y2′と
を比較回路15の結果により選択する。すなわち|Y1−X|
≦T1であればY1を,|Y1−X|＞T1であればY2′を出力とし
て選択する。同様に，選択回路18は第２のフィルタ出力
Y2とフィルタ入力Ｘとを比較回路16の結果により選択す
る。すなわち|Y2−X|≦T2であればY2を出力とし,|Y2−X
|＞T2であればＸを出力として選択し,Y2′を作成する。
しきい値Ｔはしきい値入力端子19から入力されレベル変
換回路20,21によって各フィルタに対応したレベルT1,T2
に変換される。例えばレベル変換回路20では「×1.
0」，レベル変換回路21では「×2.0」のごとく一定の倍
率を掛ける操作が行われる。
タ11および第２のフィルタ12に入力される。２つのフィ
ルタの特性は異なっており，例えば第１のフィルタ（F
1）11は第３図に示したループ内フィルタと同じような
平滑化フィルタであり出力Y1を発生する。第２のフィル
タ（F2）12はエッジ保存フィルタである。エッジ保存フ
ィルタは，特定の方向だけに作用するフィルタの群より
構成され，入力信号への影響が最も小さい方向のフィル
タを選択して出力するもので出力値Y2を発生する。すな
わち上記フィルタの群の出力は入力信号との差分絶対値
が評価され，最も小さい差分絶対値をもつフィルタが上
記フィルタの群の出力Y2として出力されるものである。
一般に各フィルタFiの出力Yiは減算絶対値回路13,14に
よって入力信号Ｘが減算されその絶対値|Yi−X|が求め
られる。減算絶対値回路13,14の出力は夫々比較回路15,
16に入力され，レベル変換回路20,21から出力される各
フィルタ対応のしきい値Tiと比較される。選択回路17は
第１のフィルタ出力Y1と第２のフィルタ側の出力Y2′と
を比較回路15の結果により選択する。すなわち|Y1−X|
≦T1であればY1を,|Y1−X|＞T1であればY2′を出力とし
て選択する。同様に，選択回路18は第２のフィルタ出力
Y2とフィルタ入力Ｘとを比較回路16の結果により選択す
る。すなわち|Y2−X|≦T2であればY2を出力とし,|Y2−X
|＞T2であればＸを出力として選択し,Y2′を作成する。
しきい値Ｔはしきい値入力端子19から入力されレベル変
換回路20,21によって各フィルタに対応したレベルT1,T2
に変換される。例えばレベル変換回路20では「×1.
0」，レベル変換回路21では「×2.0」のごとく一定の倍
率を掛ける操作が行われる。
以上の結果として次のごときフィルタ処理が実現され
ることになる。まず入力信号に対し平滑化フィルタ11が
作用しその入出力間の差分絶対値が評価される。差分絶
対値が一定値以下の場合，雑音成分が入力されたと見な
しフィルタ処理結果を採用する。差分絶対値が一定値を
越える場合，有効な信号成分が入力されたと見なし平滑
化フィルタ11の適用を断念する。フィルタ11の適用が断
念された場合にエッジ保存フィルタ12の適用を試みる。
平滑化フィルタ11では大きな雑音抑圧効果が期待される
が，信号も大きく変化してしまう場合がある。このとき
フィルタをエッジ保存フィルタに変更し，雑音抑圧効果
は少し減少するが信号に与える影響が最も小さくなる方
向にフィルタを作用させる訳である。フィルタ12の適用
も同様に評価されフィルタ12の入出力間の差分絶対値が
一定値以下の場合，雑音成分が入力されたと見なし，フ
ィルタ12の処理結果を採用する。差分絶対値が一定値を
越える場合，有効な信号成分が入力されたと見なし，フ
ィルタ12の適用を断念し入力信号をそのまま出力する。
ることになる。まず入力信号に対し平滑化フィルタ11が
作用しその入出力間の差分絶対値が評価される。差分絶
対値が一定値以下の場合，雑音成分が入力されたと見な
しフィルタ処理結果を採用する。差分絶対値が一定値を
越える場合，有効な信号成分が入力されたと見なし平滑
化フィルタ11の適用を断念する。フィルタ11の適用が断
念された場合にエッジ保存フィルタ12の適用を試みる。
平滑化フィルタ11では大きな雑音抑圧効果が期待される
が，信号も大きく変化してしまう場合がある。このとき
フィルタをエッジ保存フィルタに変更し，雑音抑圧効果
は少し減少するが信号に与える影響が最も小さくなる方
向にフィルタを作用させる訳である。フィルタ12の適用
も同様に評価されフィルタ12の入出力間の差分絶対値が
一定値以下の場合，雑音成分が入力されたと見なし，フ
ィルタ12の処理結果を採用する。差分絶対値が一定値を
越える場合，有効な信号成分が入力されたと見なし，フ
ィルタ12の適用を断念し入力信号をそのまま出力する。
なお実施例では２つのフィルタを適用する場合を説明
したがフィルタ数は１以上任意の数を適用できる。また
入力されるしきい値は符号化の条件によって変化するも
のであっても良い。例えば入力信号の変化が大きく量子
化雑音が増加すると予想される場合には，しきい値を大
きく設定しフィルタが適用され易くして雑音を抑圧す
る。逆に入力信号の変化が小さく量子化雑音が減少する
と予想される場合には，しきい値を小さく設定しフィル
タの適用を制限して信号成分に及ぼす影響を少なくす
る。さらに符号化の結果入力に変化の生じなかった部分
に対してフィルタを強制的にOFFとする制御を加えるこ
とも可能である。この場合には例えばしきい値を零とす
れば良い。複数のフィルタ出力は選択回路によって選択
される構成を説明したが，適当な重み付け回路によって
連続的に切り替えることも可能である。動画像予測符号
化回路においてループ内フィルタはローカルデコード信
号に対し作用するものとして説明したが，動き補償予測
回路出力等の位置に配置するものであっても本発明のフ
ィルタを適用することができる。
したがフィルタ数は１以上任意の数を適用できる。また
入力されるしきい値は符号化の条件によって変化するも
のであっても良い。例えば入力信号の変化が大きく量子
化雑音が増加すると予想される場合には，しきい値を大
きく設定しフィルタが適用され易くして雑音を抑圧す
る。逆に入力信号の変化が小さく量子化雑音が減少する
と予想される場合には，しきい値を小さく設定しフィル
タの適用を制限して信号成分に及ぼす影響を少なくす
る。さらに符号化の結果入力に変化の生じなかった部分
に対してフィルタを強制的にOFFとする制御を加えるこ
とも可能である。この場合には例えばしきい値を零とす
れば良い。複数のフィルタ出力は選択回路によって選択
される構成を説明したが，適当な重み付け回路によって
連続的に切り替えることも可能である。動画像予測符号
化回路においてループ内フィルタはローカルデコード信
号に対し作用するものとして説明したが，動き補償予測
回路出力等の位置に配置するものであっても本発明のフ
ィルタを適用することができる。
以上説明したように本発明によれば，信号成分に及ぼ
す影響を小さくする条件下で，最も雑音抑圧効果の大き
いフィルタが順次選択される構成となっており，動画像
予測符号化回路のループ内フィルタとして理想的な性能
を実現するものである。
す影響を小さくする条件下で，最も雑音抑圧効果の大き
いフィルタが順次選択される構成となっており，動画像
予測符号化回路のループ内フィルタとして理想的な性能
を実現するものである。
第１図は本発明の実施例のループ内フィルタのブロック
構成図，第２図は従来の動画像予測符号化回路のブロッ
ク構成図，第３図は従来のループ内フィルタのブロック
構成図である。 10……入力端子,11……第１のフィルタ,12……第２のフ
ィルタ,13,14……減算絶対値回路,15,16……比較回路,1
7,18……選択回路,19……しきい値入力端子、20,21……
しきい値レベル変換回路,22……出力端子である。
構成図，第２図は従来の動画像予測符号化回路のブロッ
ク構成図，第３図は従来のループ内フィルタのブロック
構成図である。 10……入力端子,11……第１のフィルタ,12……第２のフ
ィルタ,13,14……減算絶対値回路,15,16……比較回路,1
7,18……選択回路,19……しきい値入力端子、20,21……
しきい値レベル変換回路,22……出力端子である。
Claims (2)
- 【請求項１】動画像信号の予測符号化回路に使用するル
ープ内フィルタの構成において,nを正の整数,iを１≦ｉ
≦ｎなる整数,kを時系列に示す整数とする場合，フィル
タの入力信号Ｘ（ｋ）はｎ個のフィルタFi（ｉ＝1,2,
…,n）の各入力Xi（ｋ）に接続され，フィルタFiの出力
値Yiは係数Cijを用いて として算出され，各フィルタの出力値Yiはしきい値Tiを
用いて条件 |Yi−Xi|≦Ｔ により評価され，評価を満足するYiが存在する場合最小
のｉの値ｉ′を持つYi′を出力とし，評価を満足するYi
が存在しない場合入力値Ｘを出力とすることを特徴とす
るループ内フィルタ。 - 【請求項２】請求項（１）記載のループ内フィルタの構
成において，フィルタ要素Fiはさらに小さなフィルタfm
（ｍ＝1,2,…）より構成され，フィルタ要素Fiの入力Ｘ
はフィルタfmに接続され，フィルタfmの出力値ymは評価
値|ym−x|により評価され，最も小さな評価値を持つフ
ィルタfm′出力ym′をFiの出力として選択することを特
徴とするループ内フィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20769488A JP2638109B2 (ja) | 1988-08-22 | 1988-08-22 | ループ内フィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20769488A JP2638109B2 (ja) | 1988-08-22 | 1988-08-22 | ループ内フィルタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0256109A JPH0256109A (ja) | 1990-02-26 |
| JP2638109B2 true JP2638109B2 (ja) | 1997-08-06 |
Family
ID=16544026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20769488A Expired - Lifetime JP2638109B2 (ja) | 1988-08-22 | 1988-08-22 | ループ内フィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2638109B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2009110559A1 (ja) * | 2008-03-07 | 2011-07-14 | 株式会社東芝 | 動画像符号化／復号装置 |
| WO2009151563A1 (en) * | 2008-06-12 | 2009-12-17 | Thomson Licensing | Methods and apparatus for locally adaptive filtering for motion compensation interpolation and reference picture filtering |
| US9451254B2 (en) * | 2013-07-19 | 2016-09-20 | Qualcomm Incorporated | Disabling intra prediction filtering |
-
1988
- 1988-08-22 JP JP20769488A patent/JP2638109B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 電子情報通信学会論文誌Ａ Ｊ７１−Ａ［２］Ｐ．４８８−４９６（１９８８．２） |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0256109A (ja) | 1990-02-26 |
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