JP3069174B2 - モード適応符号化装置 - Google Patents

モード適応符号化装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はテレビジョン信号のデ
ジタル伝送に供される高能率符号化装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来この種の技術としては、テレビ会議
やテレビ電話用の符号化方法として勧告化されたCCITT
勧告H.261 や、現行テレビジョンの32-45 Mbps符号化方
法であるCCIR勧告723がある。これらの勧告方法では、
フィールド予測/フレーム予測/動き補償予測などの予
測信号と入力信号との差信号、すなわち予測誤差信号
(この信号を符号化するモードを以下Inter Modeとい
う)と入力直接信号 (この信号を符号化するモードを以
下Intra Modeという)とに対し、ともに2次元DCT (Dis
crete Cosine Transform :離散余弦変換)処理を施
し、同じスキャニングパスと呼ばれる順序に従ってDCT
係数を読み出し可変長符号化をしている。
【0003】図4にDCT 処理をベースとした従来技術の
実施例を示す。はじめに入力信号と予測信号との差分21
がとられ、差分信号と入力信号とは切換え判断器22に導
かれる。切換え判断器22では、例えば、差分信号と入力
信号の電力の比較を行ないどちらが符号化に有利かを判
断する。判断された信号は切換えスイッチ23を介して2
次元DCT(2d-DCT)24 に導かれ水平、垂直方向にDCT 処理
がなされ時系列信号はDCT 係数列に変換される。DCT 係
数は次に量子化器Q25 に導かれ、量子化された後スキャ
ニング26に導かれあらかじめ設定されたスキャニングパ
スに従って読出される。この信号列は次に符号割当器27
により可変長符号化されて伝送される。一方量子化器25
により量子化された信号は逆量子器Q -128に導かれ量子
化と逆の処理が行なわれ、さらに逆2次元DCT29 に於い
て逆DCT 処理が行なわれもとの時系列信号に戻る。この
信号と予測信号とが加算31され局部復号信号が得られ予
測器32へ導かれる。予測器32から予測信号が得られ入力
信号との差分21がとられる。
【0004】ここで予測器32とは具体的には遅延回路で
あり、フレーム間予測の場合はフレームメモリ、フィー
ルド間予測の場合はフィールドメモリ、動き補償予測の
場合は動きの大きさに応じた可変遅延回路で構成され
る。また図中でSW23とSW30とは連動しており、切換えス
イッチ23で入力信号が選択された場合は逆DCT 信号には
予測信号は加算されずに予測器32に導かれる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来技術の符号化方法
では予測はそのモードによらず同じ符号化方法を適用し
ているが、Intra モードの信号とInter モードの信号で
は統計的性質が異なる。すなわち、Intra モードの信号
の空間電力スペクトルは図5(a) のようになり、水平方
向 (μs は水平サンプリング周波数) も垂直方向( νs
は垂直サンプリング周波数) もともに低周波成分の電力
が大きい、これに対しInter モードの周波数は理論的に
は図5(b) のようになり、水平方向には低周波への電力
集中傾向がみられるものの、垂直方向には、Intra モー
ドの信号に見られるような低周波への電力の集中はみら
れない。
【0006】CCITT 勧告のH.261 やCCIR勧告の723 では
2次元DCT 処理を施した後ジグザグスキャニングを行な
い符号化を行なっているが、これらは前述のIntra モー
ドが示すような統計的性質の信号にとってはほぼ最適と
いえるものであるが、Interモードの信号にとっては問
題がある。このように、統計的性質の異なる信号に対し
て同一の符号化を行なうと、符号化効率の低下や画質の
低下がおこる問題点が存在する。
【0007】そこで本発明の目的は、Intra (イント
ラ)モード、Inter (インター)モードそれぞれモード
の異なる画像の統計的性質に着目し、各々の性質に最適
な符号化方法を施すことにより、符号化効率、画質の向
上を目指したモード適応符号化装置を提供せんとするも
のである。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明に係るモード適応符号化装置は、入力画像信
号を符号化するIntra モードに対応する第1の符号化手
段と、予測誤差信号を符号化するInter モードに対応す
る第2の符号化手段と、前記入力画像信号および前記予
測誤差信号が入力され、入力された両信号を予め定めら
れた条件のもとに比較し、前記Intra モードおよび前記
Inter モードのうちいずれのモードでその後の符号化処
理をするのが有利かを判断して切換え信号を発生する切
換え判断器と、前記第1および第2の符号化手段からの
符号化データをそれぞれ逆符号化するためのそれら第1
および第2の符号化手段に後続して配置される第1およ
び第2の逆符号化手段と、前記切換え判断器の切換え出
力により選択された、 前記第1および第2の逆符号化
手段のいずれかの出力信号が入力されて予測信号を生成
する予測手段であって、前記第1の逆符号化手段からの
信号が入力されたIntra モードのときには該信号を所定
時間だけ遅延して出力信号とし、前記第2の逆符号化手
段からの信号が入力されたInter モードのときには該信
号と当該予測手段の出力信号とを加算して所定時間だけ
遅延して出力信号とする予測手段と、前記入力画像信号
と前記予測手段の出力信号が入力され、前記予測誤差信
号を出力する減算回路と、前記第1および第2の符号化
手段にそれぞれ後続され、供給された符号化データを符
号化データそれぞれについて予め設定されたスキャンニ
ングパスに従って読み出す第1および第2のスキャンニ
ング処理手段と、該第1および第2のスキャンニング処
理手段の前記切換え判断器の切換え出力により選択され
た、いずれかの出力信号を可変長符号化しモード適応符
号化出力として出力する符号割り当て手段とを具えてな
り、入力信号をIntra モードまたはInter モードで適応
的に符号化処理することを特徴とするものである。
【0009】また、本発明に係るモード適応符号化装置
は、前記第1の符号化手段が水平および垂直の2次元直
交変換を行う符号化手段で、前記第2の符号化手段が水
平のみの1次元直交変換を行う符号化手段であることを
特徴とするものである。
【0010】また、本発明に係るモード適応符号化装置
は、入力画像信号および前記予測誤差信号が入力され、
入力された両信号を予め定められた条件のもとに比較
し、前記Intra モードおよび前記Inter モードのうちい
ずれのモードでその後の符号化処理をするのが有利かを
判断して切換え信号を発生する切換え判断器と、前記切
換え判断器の切換え出力により選択された、入力画像信
号または予測誤差信号のいずれかを選択的に符号化する
符号化手段と、該符号化手段からの符号化データを逆符
号化するために前記符号化手段に後続して配置される逆
符号化手段と、前記逆符号化手段の出力信号が入力され
て予測信号を生成する予測手段であって、前記符号化手
段で入力画像信号を符号化したIntra モードのときには
前記逆符号化手段からの信号を所定時間だけ遅延して出
力信号とし、前記符号化手段で予測誤差信号を符号化し
たInter モードのときには前記逆符号化手段からの信号
と当該予測手段の出力信号とを加算して所定時間だけ遅
延して出力信号とする予測手段と、前記入力画像信号と
前記予測手段の出力信号とが入力され、前記予測誤差信
号を出力する減算回路と、前記符号化手段に後続され、
供給された符号化データを前記入力画像信号が符号化さ
れたときと前記予測誤差信号が符号化されたときとにそ
れぞれ対応して予め設定されたスキャンニングパスに従
って読み出す第1および第2のスキャンニング処理手段
と、該第1および第2のスキャンニング処理手段の前記
切換え判断器の切換え出力により選択された、いずれか
の出力信号を可変長符号化しモード適応符号化出力とし
て出力する符号割り当て手段とを具えてなり、入力信号
をIntra モードまたはInter モードで適応的に符号化処
理することを特徴とするものである。
【0011】
【実施例】以下添付図面を参照し実施例により本発明を
詳細に説明する。本発明に係るモード適応符号化装置の
第1の実施例構成を図1に示す。入力信号は予測信号と
の差分1が計算され、小ブロック毎に入力信号と予測誤
差信号のうち、切換え判断器2によってある切換え判断
がなされ、スキャニング7,8後の信号が切換えられ9
一方が選択され符号割当て器10で符号化される。ここで
前記ある切換え判断とは、例えば、従来技術にすでに記
載された、差分信号と入力信号の電力の比較を行ないど
ちらが符号化に有利かを判断するものであってもよい。
このうち入力信号がそのまま用いられるIntra Modeの場
合は従来と同様の符号化が実施される。すなわち2d-DCT
3 において2次元DCT 処理が施された後、量子化器Q5に
おいて量子化されスキャニング7後、符号割当て器10で
可変長符号化される。一方予測差分信号が用いられるIn
ter Modeの場合は、1d-DCT4 において水平方向のみ1次
元DCT 処理がなされる。変換係数は量子化器Q6で量子化
後、図2に示すように水平には周波数の順に、垂直には
時系列の順に並べられて垂直にスキャニングが行なわれ
る。その後のQ -111, 12, 2d-DCT-113, 1d-DCT-114、切
換え器15, 16、加算器17、予測器18のフィードバック回
路については図4図示のそれらと同一の作用をするので
その説明は省略する。
【0012】次に、図3に本発明に係るモード適応符号
化装置の第2の実施例構成を示す。図3図示の部品で図
1図示の部品と同一の機能を果たす部品については同一
の参照番号を付した。この構成においてはIntra モー
ド、Inter モード両者とも2次元DCT3処理するところま
では、従来技術と同一であるが、スキャニングパス19,2
0を2種類用意し、Intra Modeの場合には従来のもの表
1を用い、Inter Modeの場合には表2に示すようにより
垂直に傾斜したスキャニングパスを使用する。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】以上本発明の実施例について符号化方法が
ディスクリート・コーサイン変換(DCT) の直交変換符号
化を用いる例を説明してきたが、本発明はこの例に限定
されることはなく、発明の要旨内で各種の変形変更の可
能なことは自明であろう。例えば符号化方法は直交変換
符号化方法に限定されることなく、他の変換符号化方法
でもよいし、直交変換符号化もDCT に限定されることも
ない。
【0016】
【発明の効果】以上述べてきたように、Inter Modeの信
号は垂直方向については低周波への電力集中は殆どな
い。このような信号を垂直方向にDCT 処理することによ
る符号化効率の向上は望めない。一方DCT 処理すること
により、特有のモスキートノイズと呼ばれる歪が現われ
る可能性がある。しかし、本発明の実施例1を使用する
と同程度の情報量で垂直方向にモスキートノイズのない
優れた画質が得られる。また、スキャニングでエネルギ
の大きな成分から小さな成分へとスキャニングを実施す
ることにより可変長符号の効率を高めることができる。
Inter Modeにも2次元DCT を施す場合、本発明の実施例
2のようにモードによるエネルギの大きさの順序の違い
を考慮したスキャニングを行なうことにより、従来のよ
うに一種類のスキャニングをモードによらず用いる場合
に比べ発生情報量を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るモード適応符号化装置の第1の実
施例を達成するための構成ブロック線図
【図2】水平1次元DCT 係数のスキャニング方法を示す
【図3】本発明に係る第2の実施例を達成するための構
成ブロック線図
【図4】従来技術によるDCT 符号化方法を達成する構成
ブロック線図
【図5】画像信号の空間電力スペクトルの鳥瞰図で(a)
は入力信号の(b) は予測差分信号のそれを示す図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大塚 吉道 東京都世田谷区砧1丁目10番11号 日本 放送協会放送技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−145988(JP,A) 特開 平2−264584(JP,A) 特開 平3−266564(JP,A) 特開 平4−360469(JP,A) 特開 平5−130415(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 7/24 - 7/68 H04N 7/14 G06T 9/00 H03M 7/30 H04B 14/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力画像信号を符号化するIntra モード
    に対応する第1の符号化手段と、 予測誤差信号を符号化するInter モードに対応する第2
    の符号化手段と、 前記入力画像信号および前記予測誤差信号が入力され、
    入力された両信号を予め定められた条件のもとに比較
    し、前記Intra モードおよび前記Inter モードのうちい
    ずれのモードでその後の符号化処理をするのが有利かを
    判断して切換え信号を発生する切換え判断器と、 前記第1および第2の符号化手段からの符号化データを
    それぞれ逆符号化するためのそれら第1および第2の符
    号化手段に後続して配置される第1および第2の逆符号
    化手段と、 前記切換え判断器の切換え出力により選択された、 前
    記第1および第2の逆符号化手段のいずれかの出力信号
    が入力されて予測信号を生成する予測手段であって、前
    記第1の逆符号化手段からの信号が入力されたIntra モ
    ードのときには該信号を所定時間だけ遅延して出力信号
    とし、前記第2の逆符号化手段からの信号が入力された
    Inter モードのときには該信号と当該予測手段の出力信
    号とを加算して所定時間だけ遅延して出力信号とする予
    測手段と、 前記入力画像信号と前記予測手段の出力信号が入力さ
    れ、前記予測誤差信号を出力する減算回路と、前記第1
    および第2の符号化手段にそれぞれ後続され、供給され
    た符号化データを符号化データそれぞれについて予め設
    定されたスキャンニングパスに従って読み出す第1およ
    び第2のスキャンニング処理手段と、 該第1および第2のスキャンニング処理手段の前記切換
    え判断器の切換え出力により選択された、いずれかの出
    力信号を可変長符号化しモード適応符号化出力として出
    力する符号割り当て手段とを具えてなり、入力信号をIn
    tra モードまたはInter モードで適応的に符号化処理す
    ることを特徴とするモード適応符号化装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のモード適応符号化装置に
    おいて、前記第1の符号化手段は水平および垂直の2次
    元直交変換を行う符号化手段で、前記第2の符号化手段
    は水平のみの1次元直交変換を行う符号化手段であるこ
    とを特徴とするモード適応符号化装置。
  3. 【請求項3】 入力画像信号および予測誤差信号が入力
    され、入力された両信号を予め定められた条件のもとに
    比較し、Intra モードおよびInter モードのうちいずれ
    のモードでその後の符号化処理をするのが有利かを判断
    して切換え信号を発生する切換え判断器と、 前記切換え判断器の切換え出力により選択された、入力
    画像信号または予測誤差信号のいずれかを選択的に符号
    化する符号化手段と、 該符号化手段からの符号化データを逆符号化するために
    前記符号化手段に後続して配置される逆符号化手段と、 前記逆符号化手段の出力信号が入力されて予測信号を生
    成する予測手段であって、前記符号化手段で入力画像信
    号を符号化したIntra モードのときには前記逆符号化手
    段からの信号を所定時間だけ遅延して出力信号とし、前
    記符号化手段で予測誤差信号を符号化したInter モード
    のときには前記逆符号化手段からの信号と当該予測手段
    の出力信号とを加算して所定時間だけ遅延して出力信号
    とする予測手段と、 前記入力画像信号と前記予測手段の出力信号とが入力さ
    れ、前記予測誤差信号を出力する減算回路と、 前記符号化手段に後続され、供給された符号化データを
    前記入力画像信号が符号化されたときと前記予測誤差信
    号が符号化されたときとにそれぞれ対応して予め設定さ
    れたスキャンニングパスに従って読み出す第1および第
    2のスキャンニング処理手段と、 該第1および第2のスキャンニング処理手段の前記切換
    え判断器の切換え出力により選択された、いずれかの出
    力信号を可変長符号化しモード適応符号化出力として出
    力する符号割り当て手段とを具えてなり、入力信号をIn
    tra モードまたはInter モードで適応的に符号化処理す
    ることを特徴とするモード適応符号化装置。
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