JP2910388B2 - 符号化装置 - Google Patents

符号化装置

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豊彦 松田
正一 西野
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  • Image Processing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、映像信号を高能率符号
化により符号量を削減する際に用いられる符号化装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、映像信号は、情報量が非常に大
きいため記録あるいは伝送を行うにあたって、高能率符
号化によって画質劣化が視覚的に目立たないように情報
量を削減する方法が用いられる。例えば、図2は、フレ
ーム間差分を取り、かつ直交変換を用いる符号化装置の
構成を示したブロック図であり、1は入力端子、2は減
算器、3は直交変換器、4は量子化器、5は逆量子化
器、6は逆変換器、7は加算器、8はメモリ、9はベク
トル検出器、10は動き補償回路、11はスイッチ、1
2はバッファメモリ、13は出力端子である。まず、入
力端子1から入力された第1フレーム目の信号は、スイ
ッチ11をオフとして、そのままで減算器2から出力さ
れる。次に、直交変換器3で直交変換を行った後、量子
化器4で予め定められた符号量に量子化される。量子化
器4の出力はバッファメモリ12と逆量子化器5に入力
される。逆量子化器5および逆変換器6を介して復号さ
れた信号となる。スイッチ11がオフなので、加算器7
をそのまま通り、メモリ8に入力されて、遅延を受け
る。メモリ8の出力はベクトル検出器9に入力される。
ベクトル検出器9のもう一方の入力は入力端子1から第
2フレーム目の信号が入力され、その2つの入力は1フ
レーム時間の差がある。このベクトル検出器9で、定め
られたブロック毎のフレーム間のベクトルを検出し、動
き補償回路10に入力される。動き補償10は、メモリ
8の出力をベクトル検出器9の出力の動きベクトルの分
動きを補正し出力する。
【0003】第2フレーム目の信号は、スイッチ11を
オンとして、減算器2でフレーム間差分信号となり、以
下、第1フレーム目の信号と同等に符号化される。
【0004】一方、バッファメモリ12は、出力端子1
3からの符号化信号が一定のレートで出力されるように
バッファメモリ12の残り容量によって制御する。例え
ば、バッファメモリ12のメモリの残量が少なかったな
ら、量子化のステップ幅(圧縮率)を大きくし、残量が
多かったなら、量子化のステップ幅を小さくし、メモリ
があふれるようなら、バッファメモリ12に入力される
データを無効とする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構成では、バッファメモリ12のメモリの残量に
より量子化のステップ幅を制御するので、予めフレーム
内処理用とフレーム間差分処理用とに各々バッファメモ
リ12の容量を決めておく必要がある。そのため、フレ
ーム内処理とフレーム間差分処理とで、量子化ステップ
幅の制御のバランスを取ることが困難であり、フレーム
毎に量子化による誤差が異なってノイズがフリッカとな
り画質劣化を招く。
【0006】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、フレーム内処理とフレーム間処理における符号量の
バランスをとることが可能な符号化装置を提供すること
を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の符号化装置は、整数NがN>1であるNフレ
ームをひとつの処理単位として、Nフレーム中の最初の
フレームをフレーム内処理し、残りのフレームをフレー
ム間差分処理する際のフレーム内処理に対する符号量と
フレーム間差分処理に対する符号量との配分割合を過去
のNフレーム処理の結果により決定する符号化制御回路
を有している。
【0008】
【作用】本発明は上記した構成により、フレーム内処理
とフレーム間差分処理とでの符号量のバランスを制御す
るため、復号された映像信号はノイズのフリッカなどの
無い安定した画像として得ることができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。図1は本発明の一実施例における
符号化装置の構成を示すブロック図である。以下その動
作について図1を参照しながら説明する。
【0010】図1において、20はディジタル映像信号
を入力する入力端子、21は入力信号を1フレーム時間
遅延するメモリ、22はフレーム間差分を得る減算器、
23は直交変換器、24は量子化器、25は逆量子化
器、26は逆変換器、27はフレーム間差分の逆処理の
加算器、28は2つのフレーム間の動きベクトルを検出
するベクトル検出器、29は検出された動きベクトルに
より動き補償を行う動き補償回路、30は減算器22の
入力が1フレーム時間遅延するような遅延量を持つメモ
リ、31は処理単位の最初のフレームとフレームの連続
性が失われた時にオフと成るスイッチ、32は過去のN
フレームから符号量の割合を決定し、量子化器の出力の
符号量を制御する符号量制御回路、33は符号化された
データを出力する出力端子である。
【0011】入力される信号は、整数N=2として2フ
レームを処理単位とする。ただし、整数NはN>1を満
足すればこの限りではない。今、第1フレーム目が減算
器22に入力される場合を考える。第1フレーム目はフ
レーム内処理されるため、スイッチ31はオフの状態で
ある。よって、減算器22および加算器27は、演算さ
れずに入力がそのまま出力される。
【0012】つまり、第1のフレームの信号はメモリ2
1で1フレーム時間の遅延を受けた後に直交変換器2
3、量子化器24を介し出力端子33から出力されると
ともに、逆量子化器25、逆変換器26を介し復号され
た信号として動き補償回路29に入力される。第1フレ
ームの信号が動き補償回路29に入力される時刻におい
ては、入力端子20より第2フレームの信号は入力され
ており、ベクトル検出器28には第1フレームの信号と
第2フレームの信号とが入力される。このベクトル検出
器28において、第2のフレームに対する第1フレーム
の動きベクトルを検出し、動き補償回路29に出力され
る。動き補償回路29において、入力される動きベクト
ルの分だけ動きを補償されて出力される。動き補償回路
29の出力はメモリ30で減算器22の入力がちょうど
1フレーム時間の時刻差が得られるよう遅延を受ける。
【0013】メモリ21から第2のフレームが出力され
る時に、メモリ30より第1フレームの信号が出力され
る。よって、この時には、スイッチ31はオンの状態で
ある。よって、減算器22は、第2フレームの信号と第
1フレームの信号との差分を取る。その出力は、直交変
換器23、量子化器24を介し出力端子33から差分信
号の符号化データとして出力される。
【0014】一方、ベクトル検出器28は、入力される
2つのフレーム間のベクトルを検出するとともに、検出
するに用いるフレーム間の相関によって、フレーム間の
連続性を検出する。つまり、2つのフレーム間におい
て、シーンの切り換えがあった場合を検出し、フレーム
相関信号として出力する。このフレーム相関信号は、1
フレーム分のベクトル検出が終了してから出力されるの
で、入力に対し1フレーム時間の遅延を持つ。よって、
処理単位の2フレームの間でフレームの不連続が生じた
時、フレーム相関信号が出力する時刻は第1のフレーム
がメモリ30から出力される時であるので、スイッチ3
1をオフにすることにより、相関の低いフレーム間の差
分を取らずにすむ。
【0015】また、処理単位の間でフレームの不連続が
生じた場合は、フレーム相関信号を入力として、符号量
制御回路32の出力を初期値に設定する。符号量制御回
路32は、処理単位毎に、フレーム内処理とフレーム間
差分処理とによる符号量の配分割合を制御するものであ
る。以下、符号量制御回路32について説明する。
【0016】一般に、フレーム間の相関の高い時(例え
ば、静止画)は、フレーム間差分信号は小さくなるの
で、符号量も小さくてよい、逆に、相関の低いとき(例
えば、動きの大きい画像)は、フレーム間差分信号は大
きくなり、符号量も大きくなる。この画像による符号量
の増減を処理単位ごとに制御する必要がある。本実施例
においては、過去の処理単位の結果を用いて現在の符号
量の配分割合を制御する。
【0017】今、第1フレームに対する量子化の符号量
制御量をC1、第2フレームに対する量子化の符号量制
御量をC2とする。ここで、C1+C2をCtとする。
符号量制御回路32は、このCtの分配割合を制御する
ものである。
【0018】また、第2フレームに対する量子化を第1
フレームで用いたものと同じ量子化ステップ幅(圧縮
率)で制御すると、第2フレームの符号量はCxとなる
とする。ここで、C2>Cxならば、第1フレームにC
1より多い符号量を、第2フレームにはC2より少ない
符号量を割り当てれば良かったことが分かる。よって、
次の処理単位の第3フレームに対しては、符号量制御量
C3を、 C3=Ct×{C1/(C1+Cx)} とし、第4フレームに対しては、符号量制御量C4を、 C4=Ct−C3 とする。
【0019】この符号量制御回路32において行われる
制御は、画像の時間軸方向の相関を利用したものに他な
らない。しかし、この時間軸方向の相関が低い場合、過
去の符号量の分配割合を用いることができない。例え
ば、動きの大きい画像の後に、シーンが切り換えられ静
止画が入力された場合である。このような場合に、符号
量制御回路32は、フレーム相関信号により、初期値を
出力する。例えば、フレーム内処理の符号量制御量を初
期値C0とし、次のフレームの符号量制御量をCt−C
0とする。
【0020】以上のように本実施例によれば、符号量制
御回路32を設けることにより、フレーム間の相関の大
小により刻々と変わるフレーム内処理とフレーム間差分
処理との符号量の分配割合を過去の処理単位の結果より
制御することができる。
【0021】なお、本実施例における加算器27は、処
理単位NがN>2のときに必要であり、N=2の場合に
は、省略できる。
【0022】
【発明の効果】以上のように本発明は、フレーム内とフ
レーム間との符号量のバランスを取ることにより、フレ
ーム内処理とフレーム間差分処理との量子化誤差を均一
にし、ノイズのフリッカ等の画質劣化を改善でき、その
実用的効果は非常に大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における符号化装置の構成を
示すブロック図
【図2】従来の符号化装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
21,30 メモリ 22 減算器 23 直交変換器 24 量子化器 25 逆量子化器 26 逆変換器 27 加算器 28 ベクトル検出器 29 動き補償回路 31 スイッチ 32 符号量制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04N 7/24 - 7/68

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 整数NがN>1であるNフレームをひと
    つの処理単位として入力信号を符号化する装置におい
    て、Nフレーム中の最初のフレームをフレーム内処理
    し、かつ残りのN−1フレームをフレーム間差分処理す
    る際に、フレーム内処理に対する符号量C3とフレーム
    間差分処理に対する符号量C4との配分割合を、過去の
    Nフレームにおける最初のフレームをフレーム内処理し
    た結果の符号量C1と、残りN−1フレームを前記フレ
    ーム内処理と同じ量子化でフレーム間差分処理した結果
    の符号量Cxと、Nフレーム分の目標符号量Ctとか
    ら、C3=Ct×{C1/(C1+Cx)}、C4=C
    t−C3として決定することを特徴とする符号化装置。
  2. 【請求項2】 Nフレームからなる処理単位内におい
    て、連続するフレームの間の相関が小さい場合、フレー
    ム間差分処理をフレーム内処理に切り換えることを特徴
    とする請求項1記載の符号化装置。
  3. 【請求項3】 Nフレームからなる処理単位の間の連続
    するフレームの相関が小さい場合、符号量の配分割合を
    予め定められた初期値に設定することを特徴とする請求
    項1記載の符号化装置。
  4. 【請求項4】 整数NがN>1であるNフレームの映像
    信号を処理単位とする入力信号において、前記入力信号
    の所定の大きさのブロックに対して1フレーム間の動き
    ベクトルを検出するベクトル検出器と、 入力が第1フレーム目ならそのまま出力し、他のフレー
    ムならフレーム間差分を得る減算器と、 前記減算器の出力を直交変換する直交変換器と、 前記直交変換器の出力を所定の符号量に制御する量子化
    器と、 前記量子化器の出力に対し逆の処理を行う逆量子化器
    と、 前記逆量子化器の出力に対し直交変換の逆処理を行う逆
    変換器と、 入力が第1フレーム目ならそのまま出力し、他のフレー
    ムならフレーム間の和を得る加算器と、 前記加算器出力に対して前記ベクトル検出器で検出した
    動きベクトルの分だけ動き補償をする動き補償回路と、 前記減算器の2つの入力が1フレーム時間の遅延となる
    様に遅延するメモリと、 前記減算器の入力が第1フレーム目のとき、および前記
    ベクトル検出器から得られる連続するフレームの相関が
    無いときにオフとしてフレーム内処理になるよう制御す
    るスイッチと、 前記量子化器に対し過去のNフレーム処理の結果から現
    Nフレームに対し制御すべき、フレーム内処理時の符号
    C3とフレーム差分処理時の符号量C4とを出力し、
    かつ制御した結果を次の制御に用いるために入力とする
    符号量制御回路とを備え、 前記符号量制御回路は、過去のNフレームにおける第1
    フレーム目を処理した結果の符号量C1と、残りN−1
    フレームを前記第1フレーム目と同じ量子化で処理した
    結果の符号量Cxと、Nフレーム分の目標符号量Ctと
    から、C3=Ct×{C1/(C1+Cx)}、C4=
    Ct−C3として決定する ことを特徴とする符号化装
    置。
  5. 【請求項5】 ベクトル検出器は、動きベクトルを検出
    する際に所定の大きさのブロック毎に相関より求め、そ
    の結果を1フレーム分得ることにより、連続するフレー
    ムの相関の有無を判定し、その判定結果をフレーム相関
    信号として出力することを特徴とする請求項4記載の符
    号化装置。
  6. 【請求項6】 符号量制御回路は、処理単位間のフレー
    ムにおいてベクトル検出器から出力されるフレーム相関
    信号が相関が無いと判定されるときに、予め定められた
    初期値を示す符号量制御信号を出力することを特徴とす
    る請求項4記載の符号化装置。
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