JP2647272B2 - 画像符号化における伝送レート制御方式 - Google Patents

画像符号化における伝送レート制御方式

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像のフレーム間およ
びフレーム内符号化における伝送レート制御機能に関す
る。
【0002】
【従来の技術】伝送レート制御機能を有する画像のフレ
ーム内符号化装置の文献としては下記ものがある。 文献名:「平均レート制御を行った可変レート画像符号
化器の特性について」、第1回情報伝送と信号処理ワー
クショップ、1989年3月16、17日図2に、従来
の符号化器の構成図を示す。図2において、A/D変換
され、ディジタル化された画像信号は、1フレームを8
×8画素からなるブロックに分割し、Sij(i=1,
…8,j=1…8)を構成し、入力端子201より入力
されこのブロックごとに減算回路204および動き補償
回路202に与えられる。またフレームメモリ203に
は、後述するように現フレームに対して1フレーム前の
画像信号が格納されており、この1フレーム前の信号も
動き補償回路202に与えられる。動き補償回路202
は、現フレームと前フレームとの画像信号をブロック単
位に比較して動き量を検出し、検出された動き量に応じ
て前フレームより現フレームの画像信号の予測信号SP
ijを形成して減算回路204に入力される。
【0003】このようにして得られたSPijと入力信
号Sijは、減算回路204によって差分(S−SP)
が取られ、これを差分信号Eijで示す。差分信号Ei
jはDCT演算回路205に入力され、DCT演算さ
れ、量子化器206で量子化される。量子化されて得ら
れた量子化値Iijは可変長符号化部207及び逆量子
化器210に入力される。ここで量子化器206および
逆量子化器210においては初期で与えられている量子
化器及び逆量子化器以外に量子化ステップサイズの異な
る数種のものが用意されている。可変長符号化部207
ではDCT係数の処理単位である8×8画素のブロック
ごとに0でない最後の係数までジグザグスキャンを行
い、0でない係数の大きさ(レベル)と0でない係数で
挟まれた0の個数(ラン長)のペアによる2次元符号
(ラン長,レベル)で表す。そして、0でない最終の係
数迄のスキャンのあと、残りの0の係数を打ち切り、E
OB(end of block)コードをつけて符号
とする。図3に、2次元符号化を用いた可変長符号化の
例を示す。図3に示すブロックは、{(0,5),
(1,3),(7,1),EOB}と2次元符号化さ
れ、これに対するコードは、トレーニングよって発生頻
度に合わせたハフマンコードが割り当てられている。
【0004】このようにして得られた符号は伝送路に送
出されると同時に、レート計算回路208に入力され、
ある一定の時間内(例えば1フレーム、あるいは1秒
間)に発生した平均符号量、瞬時のピーク符号量(例え
ばブロックごと)が計算され、量子化器制御回路209
に伝達される。量子化器制御回路209にはあらかじめ
レート設定値Rh(平均),Rp(ピーク)が与えられ
ており、平均符号量あるいはピーク符号量のいずれかが
これを越えたとき、量子化器206、逆量子化器207
に量子化制御信号cが送られ、量子化ステップサイズの
大きいものに切り替えられる。これによってDCT係数
の無効画素が増え、発生符号量を抑える。また平均符号
量およびピーク符号量が設定値内に収まった場合には、
再び量子器および逆量子化器を初期のものに戻す。これ
は、DCT係数が一般に高域側の係数のパワーが小さい
ことによって、高域側に0の発生頻度が多くなることに
基ずいている。また、どこまでの係数を符号化し、伝送
するかは、量子化器の量子化特性(量子化ステップサイ
ズ,量子化ビット数等)に依存する。一方、逆量子化器
210に入力された量子化値Iijで逆量子化された
後、逆DCT回路211で逆DCT演算され、加算器2
11で予測信号SPijと加算されることによって、符
号化器での局部再生信号Sdを得る。さらに局部再生信
号Sdはフレームメモリ203に格納され、次フレーム
の予測信号SPijの生成に用いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の伝送レート制御
方式では、符号化器からの発生符号量を監視し、あらか
じめ設定した値以上になると量子化器の量子化ステップ
サイズを広げることによって発生符号量を抑えるもので
ある。この場合、量子化ステップサイズを切り替えたこ
とを示す情報、またフレームのブロックに対して切り替
えられたか等を示す付加情報を受信側に送る必要があ
る。このため伝送すべき情報が増えるという問題が生じ
る。さらにブロックの低域成分の量子化ステップが大き
いものに切り替えられた場合、画質に及ぼす影響が大き
い。従って、本発明の目的は、画像のフレーム間符号化
において特別の付加情報を受信側に送ることなく、伝送
レートの制御を行うことにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、離散コサイン
変換の変換係数の量子化値をジグザグスキャンし、0で
ない係数の間にある0の個数と0でない係数の大きさの
ペアによる2次元符号化を用いた可変長符号化を行い、
その際に同時に符号量の計算を行い、ある設定値を越え
るときにはスキャンを途中で終え、そして、残りの係数
を0(無効)とするものである。
【0007】
【作用】この伝送レート制御方法では、伝送符号量が設
定値を越えると、途中までの係数の符号を送り、強制的
に残りの係数に対しての符号を送らないようにしている
ため、伝送する符号の削減が図れる。また量子化器の特
性の変更等がないため、受信側では送られてきた情報に
ついてのみ復号すればよく、特に付加情報を受信側に送
る必要もない。
【0008】
【実施例】図1に本発明の第1の実施例である符号化装
置の構成図を示す。A/D変換され、ディジタル化され
た画像信号Sは入力端子101より入力され、1フレー
ムを8×8画素からなるブロックに分割し、このブロッ
クごとに減算回路104および動き補償回路102に与
えられる。またフレームメモリ103には、後述するよ
うに現フレームに対して1フレーム前の画像信号が格納
されており、この1フレーム前の信号も動き補償回路1
02に与えられる。動き補償回路102は、現フレーム
と前フレームとの画像信号をブロック単位に比較して動
き量を検出し、検出された動き量に応じて前フレームよ
り現フレームの画像信号の予測信号SPijを形成して
減算回路104に入力される。このようにして得られた
SPijと入力信号Sijは、減算回路104によって
差分(S−SP)が取られ、これを差分信号Eijで示
す。差分信号EijはDCT演算回路105に入力さ
れ、DCT演算され、量子化器106で量子化される。
量子化されて得られた量子化値Iijは可変長符号化部
107に入力される。
【0009】可変長符号化部107では、後述の制御信
号Rp,Rhが与えられていない場合、DCT係数の処
理単位である8×8画素のブロックごとに0でない最後
の係数までジグザグスキャンを行い、0でない係数の大
きさ(レベル)と0でない係数で挟まれた0の個数(ラ
ン長)のペアによる2次元符号(ラン長,レベル)で表
す。そして、0でない最終の係数迄のスキャンのあと、
残りの0の係数を打ち切り、EOB(end of b
lock)コードをつけて伝送符号とし、伝送路に送出
し、受信側に送られると同時に可変長復号器110に入
力される。
【0010】可変長符号化部107での2次元符号化の
とき、レート計算回路108においてスキャン途中での
符号量を逐次計算され、瞬時レートRpとして可変長符
号化制御回路109に伝達される。また、可変長符号化
部107から送出された符号は受信側に送られると同時
にレート計算回路108に入力され、単位時間(例えば
フレーム単位)の平均レートRhとして、可変長符号化
制御回路109に入力される。可変長符号化制御回路1
09には、あらかじめレート設定値rh(平均),rp
(ピーク)が与えられており、平均符号量あるいはピー
ク符号量のいずれかがこれを越えたときに制御信号c
p,chが送られ、可変長符号化部107が次の様に制
御される。
【0011】i)Rp>rpのとき ジグザグスキャンの途中、制御信号cpを受け取った時
点で強制的に符号化の終了を示すEOBコードを挿入
し、残りの係数を0として、そのブロックに対する符号
化を終了する。 ii)Rh>rhのとき 制御信号chを受けた場合、あらかじめ設定されたm個
の2次元符号(ラン長,レベルのペア)の後、強制的に
EOBコードを挿入し、残りの符号を捨てて、そのブロ
ックに対する符号化を終了する。例えばジグザグスキャ
ンの結果、(0,8),(3,6),(4,4),
(1,5),(6,2),(8,1),(3,1),E
OBのような2次元符号が得られたとき、信号chを受
けると強制的にEOBコードを挿入し、(0,8),
(3,6),(4,4),(1,5),(6,2),E
OBとして、受信側に送信する。但し、これはm=5の
ときの例である。このようにして伝送すべき符号量を抑
えることによって、伝送レートの制御を行う。このよう
にレート制御によって切り捨てられる係数は高周波数成
分側であるため、低域側の係数が失われる場合に比べ、
視覚上画質劣化の影響が少ない。
【0012】一方、可変長復号器110に入力された符
号は可変長復号され、量子化値Idを得る。さらに量子
化値Idは逆量子化器111で逆量子化された後、逆D
CT回路112で逆DCT演算され、加算器113で予
測信号SPijと加算されることによって、符号化器で
の局部再生信号Sdを得る。さらに局部再生信号Sdは
フレームメモリ103に格納され、次フレームの予測信
号SPijの生成に用いる。
【0013】図4に本発明の第2の実施例であるフレー
ム内符号化に適用した場合の構成図を示す。A/D変換
され、ディジタル化された画像信号sは入力端子114
より入力され、1フレームを8×8画素からなるブロッ
クに分割し、このブロックごとにDCT演算回路114
に入力され、量子化器115で量子化される。量子化器
115で量子化された各変換係数は可変長符号化部11
6でジグザグスキャンを用いた2次元ランレングス符号
化がなされ、伝送路に送出される。このとき、第1の実
施例で示したのと同様にレート計算回路117で単位時
間の平均符号量および瞬時符号量が計算され、可変長符
号化制御回路118によって可変長符号化部を制御する
ことによって伝送レート制御を行う。
【0014】
【発明の効果】以上の構成の画像符号における伝送レー
ト制御方法では、ジグザグスキャンを行い、0でない係
数の間にある0の個数と0でない係数の大きさのペアに
よる2次元符号化を用いた可変長符号化でそのブロック
に対して途中までの係数の符号を送り、強制的に残りの
係数に対しての符号を送らないことによって、伝送する
符号の削減が図れる。まて量子化器の特性を変更等がな
いため、受信側では送られてきた情報についてのみ復号
すればよく、特に付加情報を受信側に送る必要もないた
め、これによる符号量の増加もなく、効率的な伝送レー
ト制御が可能となる。切り捨てられる係数もブロック内
の高域の成分から切られるため、低域側の係数の劣化に
比べ、視覚上の影響が少ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の符号化器の構成図
【図2】従来技術の説明図
【図3】2次元符号化を用いた可変長符号化の説明図
【図4】本発明の第2実施例の符号化器の構成図
【符号の説明】
102 動き補償部 103 フレームメモリ 104 減算器 105 DCT演算部 106 量子化器 107 可変長符号化器 110 可変長復号部 111 逆量子化器 112 逆DCT演算部 113 加算器

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画素のブロック単位で離散コサイン変換
    を施し、それぞれの係数値の量子化した値をブロックご
    とにジグザグスキャンを行い、0でない係数の間にある
    0の個数と0でない係数の大きさのペアによる2次元符
    号化を用いた、可変長符号化を行う、画像符号化方式に
    おいて、伝送符号の平均符号量を計算し、この平均符号
    量があらかじめ設定した符号量を越えるかどうかを検出
    し、この平均符号量があらかじめ設定した前記符号量を
    越えた場合は制御信号を発生させ、前記制御信号が発生
    している間は、前記可変長符号化の際、前記各ブロック
    毎に、0の個数と係数の大きさのペアをあらかじめ設定
    した個数だけ符号化し、のこりの係数は0とする、こと
    を特徴とする画像符号化における伝送レート制御方式。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の画像符号化における伝送
    レート制御方式において、伝送符号の瞬時符号量を計算
    し、この瞬時符号量があらかじめ別に設定した符号量を
    越えるかどうかを検出し、この瞬時符号量があらかじめ
    別に設定した前記符号量を越えた場合は別の制御信号を
    発生させ、この制御信号が発生した時点で、強制的にそ
    のブロックの前記可変長符号化を停止する、ことを特徴
    とする画像符号化における伝送レート制御方式。
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DE19524872C1 (de) * 1995-07-07 1997-02-20 Siemens Ag Verfahren und Anordnung zur Codierung und Decodierung von einem Videodatenstrom für alle Bildelemente des Videodatenstroms
JPH10243399A (ja) * 1997-02-25 1998-09-11 Sharp Corp 符号量制御装置及び該符号量制御装置を含む動画像符号化装置

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