JP2892783B2 - 動画像信号の符号化装置 - Google Patents

動画像信号の符号化装置

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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,テレビ会議,監視等に利用する
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符号化装置として、動き補償フレ
ーム間予測とフレーム内予測の混在する予測、または上
記動き補償フレーム間予測かフレーム内予測のどちらか
一方、または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ない、予測誤差値を
算出した後に、複数の画素の集合であるブロック(例え
ば8×8)毎に上記予測誤差値を直交変換し、その係数
を符号化する方式を用いた装置がある。ここでは、上記
装置を伝送に用いた例を示す。
第3図に従来の動画像信号の符号化装置を示す。第3
図において302はA/D変換器でありライン303を通して、
減算器304と動きベクトル検出回路324に接続されてい
る。更に、減算器304には、ライン325を通して予測回路
322が、ライン305を通して直交変換回路306が接続され
ている。直交変換回路306は、ライン307を通して係数量
子化回路308に接続されている。係数量子化回路308は、
ライン309を通して量子化係数符号化回路310に、またラ
イン331を通して量子化ステップ幅制御回路330に接続さ
れている。量子化係数符号化回路310は、ライン311を通
して量子化係数復合化回路312と回線符号化回路326に接
続されている。量子化係数復号化回路312にライン313を
通して係数逆量子化回路314に接続されている。係数逆
量子化回路314は、ライン315を通して直交逆変換回路31
6に、ライン331を通して量子化ステップ幅制御回路330
に接続され、直交変換回路316は更にライン317を通して
加算器318に接続されている。加算器318は、ライン325
を通して予測回路322に、またライン319を通してフレー
ムメモリ320に接続されている。フレームメモリ320はラ
イン321を通して、予測回路322と動きベクトル検出回路
324に接続されている。動きベクトル検出回路324は、ラ
イン323を通して、予測回路322と回線符号化回路326に
接続されている。回線符号化回路326はライン327を通し
て送信バッファ328に接続されている。送信バッファ328
は、ライン329を通して量子化ステップ幅制御回路330
に、ライン332を通して回線に接続されている。また、
量子化ステップ幅制御回路330はライン331を通して係数
量子化回路308,係数逆量子化回路314、及び回線符号化
回路326に接続されている。
次に、上記従来例の動作について説明する。第3図に
おいて、ライン301を通してアナログ動画像信号がA/D変
換器302に入力され、デジタル動画像信号に変換された
後に、ライン303を通して、減算器304と動きベクトル検
出回路324に入力される。動きベクトル検出回路324にお
いては、上記の入力デジタル動画像信号と、フレームメ
モリ320より読み出される前のフレームの再生画素値を
用いて、複数の画素の集合であるブロック単位に動きベ
クトルを検出する。検出された動きベクトルは、ライン
323を通して、予測回路322と回線符号化回路326に入力
される。
予測回路322において、上記動きベクトルとフレーム
メモリ320より読み出される現フレーム及び(または)
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の混在する予測、または動き補償
フレーム間予測かフレーム内予測のどちらか一方、また
は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ない、算出された予測値は、ライン
325を通して、減算器304及び加算器318に入力される。
減算器304においては、前記入力デジタル動画像信号と
上記予測値を用いて、予測誤差値を算出し、直交変換回
路306において、複数の画素の集合であるブロック毎
に、上記予測誤差を直交変換する。
更に、直交変換回路306より出力される直交変換係数
は、係数量子化回路308において量子化されるが、この
際の量子化ステップ幅は量子化ステップ幅制御回路330
において決定される。量子化ステップ幅制御回路330に
おいては、量子化ステップ幅は送信バッファ328の残留
情報量に応じて、残留情報量が多い時には発生情報量を
抑えるために大きく、また残留情報量が少ない場合に
は、より画像を細かく伝送するために小さくなるように
制御される。
上記量子化ステップ幅は、符号化してデコーダーに伝
送するために、回線符号化回路326にライン331を通して
入力される。上記係数量子化回路308において量子化さ
れた係数は、量子化係数符号化回路310において符号化
され、符号化された係数はライン311を通して回線符号
化回路326に入力される。更に、上記量子化係数符号化
回路310で符号化された係数を、量子化係数復号化回路3
12において局所復号化し、その後に係数逆量子化回路31
4において逆量子化を行なう。なお、この時の逆量子化
ステップ幅は、前記係数量子化回路308で用いたステッ
プ幅と同一の値が、ライン331を通して量子化ステップ
幅制御回路330より入力される。上記逆量子化された係
数を、直交逆変換回路316において逆変換を行なうこと
で予測誤差値の再生を行ない、上記再生予測誤差値に、
加算器318において前記予測値を加算することにより画
素値を再生し、結果をフレームメモリ320に書き込む。
なお、回線符号化回路326に入力された動きベクトル情
報,直交変換係数情報、及び量子化ステップ幅は、ここ
で回線符号化され、送信バッファにおいて速度平滑化さ
れ、ライン332を通して回線に出力される。
このように、上記動画像信号の符号化装置において
も、バッファ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で、一定レート(例えば64kb/s,3
84kb/s)においても、また、可変レートにおいても、画
質劣化の少ない動画像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に
おいては、量子化ステップ幅は送信バッファの残留情報
量に応じて決定されているために、入力される動画像の
性質に応じた量子化ステップ幅の制御ではなく、送信バ
ッファの残留情報量に応じた制御となっている。この為
に、例えば入力画に対して背景を細かく量子化する、あ
るいは動いている部分を細かく量子化するといった入力
画像に応じた量子化ステップ幅の制御が行なえないとい
う問題があった。
本発明はこのような従来の問題を解決するものであ
り、入力画像の性質に対応した細かな量子化ステップ幅
の制御を行なうことのできる優れた動画像信号の符号化
装置を提供することを目的とするものである。
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、動き補償フレー
ム間予測とフレーム内予測の混在する予測、または上記
動き補償フレーム間予測かフレーム内予測のどちらか一
方、または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なう手段と、この予測
に対して予測誤差値を算出した後に、複数の画素の集合
であるブロック毎に上記予測誤差値を直交変換する手段
と、直交変換係数を量子化する手段と、上記量子化する
手段における量子化ステップ幅をバッファ残留情報に応
じて改定する量子化ステップ幅制御手段と、上記量子化
ステップ幅に上限値および下限値の少なくとも一方に制
限を加える量子化ステップ幅制限手段とを備え、上記量
子化ステップ幅制限手段が上記バッファ残留情報に応じ
て改定される量子化ステップ幅に対して複数個の画素の
予測誤差値の平均値を用いてこの量子化ステップ幅に制
限を加えるようにしたものである。
作用 本発明は上記のような構成により次のような効果を有
する。入力画像の性質は予測誤差値又は複数個の画素の
予測誤差の平均値に反映されると考えられる。すなわち
定性的に述べれば、予測誤差の小さい領域は背景領域で
あり、予測誤差が大きくなるに従い、物体が動いた後の
背景領域、動領域でエッジを含まない領域、動領域でエ
ッジを含む領域となる。よって予測誤差又は複数個の予
測誤差の平均に応じて量子化ステップ幅の上限値,下限
値を決定する回路を設け、これにより量子化ステップ幅
の制御を行なうことにより、入力画像の性質に対応した
量子化ステップ幅の細かな制御を行なうことができる。
実施例 第1図は本発明の一実施例の構成を示すものである。
第1図において第3図と同一の番号を付したものは第3
図と同一のものであることを示している。以下に第1図
において第3図に示した従来の構成例と異なる部分の構
成および動作につき説明する。なお、本実施例は本発明
を伝送に利用した時の例であるが、本発明は伝送以外に
も画像情報の圧縮を用いたさまざまな装置に応用可能で
ある。
第1図において101は量子化ステップ幅制限回路であ
りライン305を通して減算器304に、またライン102を通
して係数量子化回路308,係数逆量子化回路314および回
線符号化回路326に、またライン103を通して量子化ステ
ップ幅制御回路330にそれぞれ接続されている。
量子化ステップ幅制御回路330は、量子化ステップ幅
が送信バッファ328の残留情報量に応じて残留情報量が
多い時に発生情報量を抑えるために大きく、また残留情
報量が少ない場合に、より画像を細かく伝送するために
小さくなるように制御するものである。
次に上記実施例の動作について説明する。上記実施例
において量子化ステップ幅制御回路330よりライン103を
通して出力される量子化ステップ幅に対して、量子化ス
テップ幅制限回路101において、量子化ステップ幅の上
限を定める。この上限値に関しては、ライン305を通し
て減算器304より量子化ステップ幅制限回路101に入力さ
れる予測誤差値に応じて決定する。この例においては、
直交変換を行なうブロック(例えば8ライン×8画素)
又は、上記ブロックを複数個集めた単位毎に予測誤差の
平均を求め、この値に応じた量子化ステップ幅の上限を
決定する。この際、予測誤差の平均の値と画面の各部分
との間には概略次のような関係がある。
よって予測誤差値の平均値の各値に対して、量子化ス
テップ幅を決定することにより、画面内のそれぞれの部
分を重視した制御を行なうことができる。
ここでは一例として背景(静止領域)の画質を重視す
る場合の例について述べる。上述のように背景部分を重
視するためには予測誤差の平均が小さい時の量子化ステ
ップ幅の上限値を小さく設定すればよい。第2図にその
例を示す。ここでa,b等の値については使用する用途・
目的に応じて決定しなければならない。
このように上記実施例によれば、あるブロック又は複
数のブロックの集合における予測誤差の平均値を用いて
量子化ステップ幅の上限値を決定しているために、入力
画面中ある特定部分の画質の向上を図るなど入力画面の
性質に対応した細かな量子化ステップ幅の制御を行なえ
るという効果を有する。なお、本実施例においては予測
誤差の平均値のみを用いて量子化ステップ幅の上限値を
決定しているが、他のパラメータ(例えば第1図のライ
ン103を通して量子化ステップ幅制御回路330から入力さ
れる量子化ステップ幅)を用いることにより、画面中の
おのおのの部分の特定をより細かく行なうことができ
る。また、本実施例は量子化ステップ幅の上限値の設定
のみについて述べているが、逆に画面上重要でない部分
に対して、量子化ステップ幅の下限値を設定することも
可能である。
発明の効果 本発明は上記実施例より明らかなように入力画像のあ
る画素の予測誤差値又は複数個の予測誤差値の平均値に
応じて量子化ステップ幅の上限値,下限値を決定する回
路を設け、これにより量子化ステップ幅の制御を行なう
ようにしたものであり、入力画像の性質に対応した量子
化ステップ幅の細かな制御を行なえるという効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例における動画像信号の符号化装
置の回路ブロック図、第2図は本発明の実施例における
量子化ステップ幅の上限値を説明するグラフ、第3図は
従来の動画像信号の符号化装置の回路ブロック図であ
る。 101……量子化ステップ幅制限回路、302……A/D変換
器、304……減算器、306……直交変換回路、308……係
数量子化回路、310……量子化係数符号化回路、312……
量子化係数復号化回路、314……係数逆量子化回路、316
……直交逆変換回路、318……加算器、320……フレーム
メモリ、322……予測回路、324……動きベクトル検出器
回路、326……回線符号化回路、328……送信バッファ、
330……量子化ステップ幅制御回路。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−166681(JP,A) 特開 昭47−13805(JP,A) 特公 昭57−58112(JP,B2) 吹抜敬彦「TV画像の多次元信号処 理」(昭63−11−25)日刊工業新聞社 P.278−280

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】動き補償フレーム間予測とフレーム内予測
    の混在する予測、または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、または上記動き補償フ
    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
    測を行なう手段と、この予測に対して予測誤差値を算出
    した後に、複数の画素の集合であるブロック毎に上記予
    測誤差値を直交変換する手段と、直交変換係数を量子化
    する手段と、上記量子化する手段における量子化ステッ
    プ幅をバッファ残留情報に応じて改定する量子化ステッ
    プ幅制御手段と、上記量子化ステップ幅に上限値および
    下限値の少なくとも一方に制限を加える量子化ステップ
    幅制限手段とを備え、上記量子化ステップ幅制限手段が
    上記バッファ残留情報に応じて改定される量子化ステッ
    プ幅に対して複数個の画素の予測誤差値の平均値を用い
    てこの量子化ステップ幅に制限を加えることを特徴とす
    る動画像信号の符号化装置。
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