JP3493103B2 - 量子化値発生装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、入力映像の領域の
量子化に用いられる量子化値を発生するための量子化値
発生装置に関するものである。
量子化に用いられる量子化値を発生するための量子化値
発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】以前に提案されたビデオ圧縮方式の中
に、符号化しようとする入力映像のブロック又は領域に
対して映像の「活動度」を測るものがある。該ブロック
に関する活動度の値は、圧縮されたデータストリーム内
に使用可能なスペースを割当てるのに使われ、したがっ
て、各ブロックに適用される圧縮度を制御するのに使わ
れている。
に、符号化しようとする入力映像のブロック又は領域に
対して映像の「活動度」を測るものがある。該ブロック
に関する活動度の値は、圧縮されたデータストリーム内
に使用可能なスペースを割当てるのに使われ、したがっ
て、各ブロックに適用される圧縮度を制御するのに使わ
れている。
【０００３】活動度の値に応じて圧縮度を変える理由
は、圧縮による人工雑音や歪みが、高い細部内容（木又
は粗い面の映像の如き）のブロックよりも低い細部内容
（単調な空又は背景の領域の如き）、即ち低活動度のブ
ロックにおいて主観的に余計に目障りとなるからであ
る。大ざっぱにいえば、映像の活動度は、映像のブロッ
ク又は領域内の細部の度合いを表している。細部の度合
いが大きいブロックは、高い映像活動度を有し、細部の
度合いが小さいブロックは、低い映像活動度を有すると
いうことになる。
は、圧縮による人工雑音や歪みが、高い細部内容（木又
は粗い面の映像の如き）のブロックよりも低い細部内容
（単調な空又は背景の領域の如き）、即ち低活動度のブ
ロックにおいて主観的に余計に目障りとなるからであ
る。大ざっぱにいえば、映像の活動度は、映像のブロッ
ク又は領域内の細部の度合いを表している。細部の度合
いが大きいブロックは、高い映像活動度を有し、細部の
度合いが小さいブロックは、低い映像活動度を有すると
いうことになる。
【０００４】離散コサイン変換技法（ＤＣＴ）を用いる
以前に提案されたビデオ圧縮方式では、ピクセルのブロ
ックをＤＣＴ処理して周波数分離し、それから各ブロッ
クに当該ブロックの映像活動度に応じた量子化スケール
ファクタ（増減係数）でデータ量子化を施している。Ｄ
ＣＴに基く方式では、各映像ブロックが独立的であるか
ら、１つの映像ブロックに適用される量子化度は、隣接
する映像ブロックの符号化に余り影響を与えない。
以前に提案されたビデオ圧縮方式では、ピクセルのブロ
ックをＤＣＴ処理して周波数分離し、それから各ブロッ
クに当該ブロックの映像活動度に応じた量子化スケール
ファクタ（増減係数）でデータ量子化を施している。Ｄ
ＣＴに基く方式では、各映像ブロックが独立的であるか
ら、１つの映像ブロックに適用される量子化度は、隣接
する映像ブロックの符号化に余り影響を与えない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これに対し、例えば、
いわゆるウェーブレット符号化技法を用いる方式では、
あとで映像を再構成するときに、ウェーブレット係数の
特定ブロックが周囲の映像ピクセルブロックに広く影響
を及ぼす。これは、ウェーブレット係数の隣接ブロック
に加えられる量子化レベルに急激な変化（原映像内の対
応する位置におけるピクセルブロックの映像活動度の急
激な変化から生じる）があると、映像を伸長（圧縮を復
号）したとき目に見える人工雑音が発生する可能性があ
る、という意味である。これは、ブロックが高活動度の
領域の端（はし）にくるとき、特に問題となる。
いわゆるウェーブレット符号化技法を用いる方式では、
あとで映像を再構成するときに、ウェーブレット係数の
特定ブロックが周囲の映像ピクセルブロックに広く影響
を及ぼす。これは、ウェーブレット係数の隣接ブロック
に加えられる量子化レベルに急激な変化（原映像内の対
応する位置におけるピクセルブロックの映像活動度の急
激な変化から生じる）があると、映像を伸長（圧縮を復
号）したとき目に見える人工雑音が発生する可能性があ
る、という意味である。これは、ブロックが高活動度の
領域の端（はし）にくるとき、特に問題となる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、次の如き量子
化値発生装置を提供する。その装置は、複数の段を含
み、最終段以外の各段が、 （ｉ）基本量子化値及び現在の領域における細部の度合
いを示す活動度値に応じて試験量子化値を発生し、 (ii）試験量子化値に従って現在の領域からの周波数分
離映像データを圧縮し、 （iii)圧縮されたデータの発生量を所望のデータ量と比
較し、 （iv）該圧縮データ量が所望量より多いか少ないかに応
じて、次の段で使用する基本量子化値を増減する動作を
行い、 最終段が、基本量子化値及び現在の領域における細部の
度合いを示す活動度値に応じて、現在の領域の映像デー
タを量子化するのに用いる最終量子化値を発生する動作
を行うものである。
化値発生装置を提供する。その装置は、複数の段を含
み、最終段以外の各段が、 （ｉ）基本量子化値及び現在の領域における細部の度合
いを示す活動度値に応じて試験量子化値を発生し、 (ii）試験量子化値に従って現在の領域からの周波数分
離映像データを圧縮し、 （iii)圧縮されたデータの発生量を所望のデータ量と比
較し、 （iv）該圧縮データ量が所望量より多いか少ないかに応
じて、次の段で使用する基本量子化値を増減する動作を
行い、 最終段が、基本量子化値及び現在の領域における細部の
度合いを示す活動度値に応じて、現在の領域の映像デー
タを量子化するのに用いる最終量子化値を発生する動作
を行うものである。
【０００７】試験量子化値は、次式によって発生するの
がよい。 ｑｓ＝２．ＡＱＳＦ／（１＋Ａ／Ｐ） ただし、ＡＱＳＦは基本量子化値、Ａは活動度値、Ｐは
スケーリング定数である。この関数の特徴は、映像の全
体の量子化が比較的緩やかな場合、ブロックの活動度値
に応じて量子化が広く変化することである。しかし、映
像の全体の量子化が粗い場合、ブロック間にそれらの活
動度値に応じた変化が少ない。全体的に粗い量子化レベ
ルでブロック間の変化が少ない理由は、高活動度のブロ
ックは既に粗く量子化されているので、それらのブロッ
クをもっと粗く量子化する余地は殆どないからである。
がよい。 ｑｓ＝２．ＡＱＳＦ／（１＋Ａ／Ｐ） ただし、ＡＱＳＦは基本量子化値、Ａは活動度値、Ｐは
スケーリング定数である。この関数の特徴は、映像の全
体の量子化が比較的緩やかな場合、ブロックの活動度値
に応じて量子化が広く変化することである。しかし、映
像の全体の量子化が粗い場合、ブロック間にそれらの活
動度値に応じた変化が少ない。全体的に粗い量子化レベ
ルでブロック間の変化が少ない理由は、高活動度のブロ
ックは既に粗く量子化されているので、それらのブロッ
クをもっと粗く量子化する余地は殆どないからである。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を具
体的に説明する。画像のブロックの「活動度」は、当該
ブロック内の細部の度合いを表すものである。これは、
図１における空の領域１０の如き単調な変化の少ない領
域を表すブロックの映像活動度は低いという意味であ
る。図１における木の領域２０の如き多くの映像細部を
含むブロックは、高い活動度を有することになる。図１
はまた、木の端縁にある中間領域３０をも示されてお
り、この領域は、ブロック１０とブロック２０の間の活
動度値を有している。
体的に説明する。画像のブロックの「活動度」は、当該
ブロック内の細部の度合いを表すものである。これは、
図１における空の領域１０の如き単調な変化の少ない領
域を表すブロックの映像活動度は低いという意味であ
る。図１における木の領域２０の如き多くの映像細部を
含むブロックは、高い活動度を有することになる。図１
はまた、木の端縁にある中間領域３０をも示されてお
り、この領域は、ブロック１０とブロック２０の間の活
動度値を有している。
【００１９】映像活動度を測定する理由は、圧縮された
ビデオストリーム内で使用可能なスペースを、測定され
た活動度に応じてブロック（又はブロックのグループ）
毎に割当てることができる、というにある。換言する
と、各ブロック又はブロックグループに適用されるデー
タ圧縮度を、当該ブロック又はブロックグループに対し
て測定された活動度に応じて変えるのである。
ビデオストリーム内で使用可能なスペースを、測定され
た活動度に応じてブロック（又はブロックのグループ）
毎に割当てることができる、というにある。換言する
と、各ブロック又はブロックグループに適用されるデー
タ圧縮度を、当該ブロック又はブロックグループに対し
て測定された活動度に応じて変えるのである。
【００２０】圧縮度を活動度値に応じて変えることがで
きる理由は、高い細部内容（図１の木ブロック２０の如
き高活動度）のブロックより、低い細部内容（単調な空
の領域１０の如き低活動度）のブロックにおいて、圧縮
による人工雑音及び歪みが一層主観的に邪魔になること
が認められたからである。これは、高活動度のブロック
における高レベルの細部が圧縮による人工雑音や歪みか
ら眼をそらせる傾向があるためである。
きる理由は、高い細部内容（図１の木ブロック２０の如
き高活動度）のブロックより、低い細部内容（単調な空
の領域１０の如き低活動度）のブロックにおいて、圧縮
による人工雑音及び歪みが一層主観的に邪魔になること
が認められたからである。これは、高活動度のブロック
における高レベルの細部が圧縮による人工雑音や歪みか
ら眼をそらせる傾向があるためである。
【００２１】図２は、映像の８×８ピクセルのブロック
を示す模式図である。図２のブロックの活動度は、その
ブロック内のピクセルの輝度値の変化（σ2 ）を測定し
て決めることができる。よって、ブロックの活動度は、
映像内の各ブロックに対する輝度の変化を、ブロック
（又は縞の如き映像の小領域を形成するブロックのグル
ープ）全部に対する平均の変化で割ることにより得るこ
とができる。これにより、正規化されたブロックの活動
度値が得られる。
を示す模式図である。図２のブロックの活動度は、その
ブロック内のピクセルの輝度値の変化（σ2 ）を測定し
て決めることができる。よって、ブロックの活動度は、
映像内の各ブロックに対する輝度の変化を、ブロック
（又は縞の如き映像の小領域を形成するブロックのグル
ープ）全部に対する平均の変化で割ることにより得るこ
とができる。これにより、正規化されたブロックの活動
度値が得られる。
【００２２】図３は、映像活動度を測定して映像のブロ
ック又は部分に適用するデータ圧縮度を変化させる、本
発明に係るビデオ圧縮装置の第１例を示す概要図であ
る。入力端５０におけるデジタルビデオ信号は、活動度
検出器６０及び周波数分離器７０に並列に送られる。周
波数分離器は、この例では、離散コサイン変換（ＤＣ
Ｔ）、サブバンド技法又はウェーブレット技法を用いて
動作する。これらの周波数分離技法は、すべて他の文献
に詳しく記載されている。
ック又は部分に適用するデータ圧縮度を変化させる、本
発明に係るビデオ圧縮装置の第１例を示す概要図であ
る。入力端５０におけるデジタルビデオ信号は、活動度
検出器６０及び周波数分離器７０に並列に送られる。周
波数分離器は、この例では、離散コサイン変換（ＤＣ
Ｔ）、サブバンド技法又はウェーブレット技法を用いて
動作する。これらの周波数分離技法は、すべて他の文献
に詳しく記載されている。
【００２３】周波数分離器７０より出力される周波数分
離（された）データは、フレームメモリ８０（画像全体
に関するデータを記憶してもよいが、小領域もしくはス
ライスを別々に処理する場合は、メモリ８０はその小領
域に関するデータを記憶するだけでよい。）に記憶さ
れ、そこから、本発明の自動量子化器９０に送られる。
一方、現在のビデオ画像の各ブロックに対する活動度値
は、活動度検出器６０によって検出され、遅延ユニット
１００（周波数分離過程に伴う遅延を補償する。）を経
て自動量子化器９０に送られる。
離（された）データは、フレームメモリ８０（画像全体
に関するデータを記憶してもよいが、小領域もしくはス
ライスを別々に処理する場合は、メモリ８０はその小領
域に関するデータを記憶するだけでよい。）に記憶さ
れ、そこから、本発明の自動量子化器９０に送られる。
一方、現在のビデオ画像の各ブロックに対する活動度値
は、活動度検出器６０によって検出され、遅延ユニット
１００（周波数分離過程に伴う遅延を補償する。）を経
て自動量子化器９０に送られる。
【００２４】自動量子化器９０については、あとで図６
を参照して詳細に説明するが、簡単にいうと、自動量子
化器の目的は、周波数分離器７０により発生された周波
数分離データの後続の量子化に用いる量子化スケールフ
ァクタ（ＱＳＦ）を、出力目標ビットレートを越えるこ
となくできる限り高く（出力データの最大可能ビット数
を与えるように）選択することである。基本的な着想
は、まず中間の量子化スケールファクタを用い、自動量
子化器の第１段で発生される符号化されたビットレート
を所望の目標ビットレートと比較することである。符号
化されたビット数が多すぎる場合はＱＳＦを減らし、発
生されたビット数が少なすぎる場合はＱＳＦを増やす。
自動量子化器の各段でＱＳＦが調整されるステップ（度
合い）を変えることにより、量子化値を、目標ビットレ
ートに必要な最適なＱＳＦへと絞（しぼ）ることができ
る。自動量子化器９０によって発生される量子化スケー
ルファクタ（増減係数）は、遅延ユニット１００から出
力される活動度値によって修正される。この修正処理
は、あとで図６を参照してもっと詳細に述べる。
を参照して詳細に説明するが、簡単にいうと、自動量子
化器の目的は、周波数分離器７０により発生された周波
数分離データの後続の量子化に用いる量子化スケールフ
ァクタ（ＱＳＦ）を、出力目標ビットレートを越えるこ
となくできる限り高く（出力データの最大可能ビット数
を与えるように）選択することである。基本的な着想
は、まず中間の量子化スケールファクタを用い、自動量
子化器の第１段で発生される符号化されたビットレート
を所望の目標ビットレートと比較することである。符号
化されたビット数が多すぎる場合はＱＳＦを減らし、発
生されたビット数が少なすぎる場合はＱＳＦを増やす。
自動量子化器の各段でＱＳＦが調整されるステップ（度
合い）を変えることにより、量子化値を、目標ビットレ
ートに必要な最適なＱＳＦへと絞（しぼ）ることができ
る。自動量子化器９０によって発生される量子化スケー
ルファクタ（増減係数）は、遅延ユニット１００から出
力される活動度値によって修正される。この修正処理
は、あとで図６を参照してもっと詳細に述べる。
【００２５】自動量子化器９０で発生された周波数分離
映像データ及びこれに関連する量子化スケールファクタ
は、量子化器１１０に送られる。量子化されたデータは
それから、ハフマン符号化器の如き可変長符号化器（Ｖ
ＬＣ）１２０に送られ、出力端１３０に圧縮された出力
ビデオを発生する。量子化器及び可変長符号化器の動作
は従来どおりであるが、ただ、量子化器１１０に加えら
れる量子化スケールファクタが、自動量子化器９０より
出力されるＱＳＦ値に応じ映像の種々異なる部分に対し
て変わる点が異なる。
映像データ及びこれに関連する量子化スケールファクタ
は、量子化器１１０に送られる。量子化されたデータは
それから、ハフマン符号化器の如き可変長符号化器（Ｖ
ＬＣ）１２０に送られ、出力端１３０に圧縮された出力
ビデオを発生する。量子化器及び可変長符号化器の動作
は従来どおりであるが、ただ、量子化器１１０に加えら
れる量子化スケールファクタが、自動量子化器９０より
出力されるＱＳＦ値に応じ映像の種々異なる部分に対し
て変わる点が異なる。
【００２６】図４は、活動度検出器６０の模式図で、ブ
ロック変化検出器６２のあとに平滑器６４が接続されて
いる。ブロック変化検出器６２は、上述の式を用い、当
該映像における各ブロックに対する輝度の変化を全ブロ
ック（又は現在の小領域内のブロック）に対する平均変
化で割算することにより、活動度値を検出する。
ロック変化検出器６２のあとに平滑器６４が接続されて
いる。ブロック変化検出器６２は、上述の式を用い、当
該映像における各ブロックに対する輝度の変化を全ブロ
ック（又は現在の小領域内のブロック）に対する平均変
化で割算することにより、活動度値を検出する。
【００２７】平滑器６４は、映像の隣接するブロックの
活動度値における急激な変化を平らにする動作を行う。
この技法は、周波数分離器７０でウェーブレット符号化
を用いて周波数分離データを発生する場合、特に有益で
ある。ウェーブレット符号化は、映像ピクセルのブロッ
クの空間位置に広く対応するウェーブレット係数のブロ
ックを与える。しかし、ウェーブレット符号化法の性質
上、（ＤＣＴと異なり）ウェーブレット係数の特定ブロ
ックの影響が、周波数分離データが周波数再結合処理を
受けるとき、周囲の映像ピクセルブロックに広がる。こ
れは、隣接するピクセルブロックの活動度値に急激な変
化があり、これに対応してウェーブレット係数の隣接ブ
ロックに適用される圧縮が変化すれば、映像の圧縮が復
号解除されたとき可視人工雑音が発生する可能性がある
ことを意味する。このため、高い映像活動度の領域の端
（はし）にある領域３０の如きブロックが、特に問題と
なる（図１参照）。
活動度値における急激な変化を平らにする動作を行う。
この技法は、周波数分離器７０でウェーブレット符号化
を用いて周波数分離データを発生する場合、特に有益で
ある。ウェーブレット符号化は、映像ピクセルのブロッ
クの空間位置に広く対応するウェーブレット係数のブロ
ックを与える。しかし、ウェーブレット符号化法の性質
上、（ＤＣＴと異なり）ウェーブレット係数の特定ブロ
ックの影響が、周波数分離データが周波数再結合処理を
受けるとき、周囲の映像ピクセルブロックに広がる。こ
れは、隣接するピクセルブロックの活動度値に急激な変
化があり、これに対応してウェーブレット係数の隣接ブ
ロックに適用される圧縮が変化すれば、映像の圧縮が復
号解除されたとき可視人工雑音が発生する可能性がある
ことを意味する。このため、高い映像活動度の領域の端
（はし）にある領域３０の如きブロックが、特に問題と
なる（図１参照）。
【００２８】この問題を解決するため、ブロック変化検
出器６２より発生される活動度値を平滑器６４によりフ
ィルタリングして、隣接ブロック間の急激変化を平らに
する。このフィルタリングは、従来の２次元多タップ空
間フィルタによっても行いうるであろうが、本例では、
いわゆる中間フィルタを使用する。
出器６２より発生される活動度値を平滑器６４によりフ
ィルタリングして、隣接ブロック間の急激変化を平らに
する。このフィルタリングは、従来の２次元多タップ空
間フィルタによっても行いうるであろうが、本例では、
いわゆる中間フィルタを使用する。
【００２９】平滑器６４内の中間フィルタの動作を図５
に模式的に示す。この配列では、特定の現在のブロック
１４０を囲む３×３のブロックグループにおける活動度
値が、活動度値の上昇順に並べてある。中間活動度値
（この場合、上昇順の５番目）が現在のブロックに割当
てられる。この種のフィルタリングでは、従来の多タッ
プ空間フィルタよりデータ処理がかなり少なくなる。
に模式的に示す。この配列では、特定の現在のブロック
１４０を囲む３×３のブロックグループにおける活動度
値が、活動度値の上昇順に並べてある。中間活動度値
（この場合、上昇順の５番目）が現在のブロックに割当
てられる。この種のフィルタリングでは、従来の多タッ
プ空間フィルタよりデータ処理がかなり少なくなる。
【００３０】図６は、自動量子化器９０を示す模式図で
ある。自動量子化器９０は、フレームメモリ８０より入
力端２００に周波数分離ビデオデータを、入力端２１０
に初期ＡＱＳＦ値、ＡＱＳＦ（０）を、入力端２２０に
現在の入力データを含むブロックに対応する活動度値を
夫々受ける。
ある。自動量子化器９０は、フレームメモリ８０より入
力端２００に周波数分離ビデオデータを、入力端２１０
に初期ＡＱＳＦ値、ＡＱＳＦ（０）を、入力端２２０に
現在の入力データを含むブロックに対応する活動度値を
夫々受ける。
【００３１】初期ＡＱＳＦ値、ＡＱＳＦ（０）は、６４
の如き所定の又はプリセットされた数であってもよく、
或いは、圧縮される現在のビデオデータの特性に応答し
て発生することもできよう（後者の場合については、あ
とで図７を参照して述べる。）
の如き所定の又はプリセットされた数であってもよく、
或いは、圧縮される現在のビデオデータの特性に応答し
て発生することもできよう（後者の場合については、あ
とで図７を参照して述べる。）
【００３２】ＡＱＳＦ（０）の値及び現在ブロックの活
動度値はＱＳ発生器２３０に供給され、そこで現在の量
子化係数ｑｓが発生され、量子化／符号化器２４０に供
給される。ＱＳ発生器２３０でｑｓ値を発生するのに用
いるアルゴリズムは、あとで述べる。
動度値はＱＳ発生器２３０に供給され、そこで現在の量
子化係数ｑｓが発生され、量子化／符号化器２４０に供
給される。ＱＳ発生器２３０でｑｓ値を発生するのに用
いるアルゴリズムは、あとで述べる。
【００３３】量子化／符号化器２４０は、ＱＳ発生器２
３０より供給されるｑｓ値を用いて現在のビデオデータ
ブロックを量子化し、量子化されたデータに完全なハフ
マン符号化処理を施すか、或いは、単にハフマン符号化
処理の結果生じる可変長コードの長さを検出する（これ
らは共に公知の技法である。）。このようにして、量子
化／符号化器は、ＱＳ発生器２３０で発生されるｑｓ値
を用いて入力周波数分離ビデオデータを量子化すること
から生じるデータ量を検出する。
３０より供給されるｑｓ値を用いて現在のビデオデータ
ブロックを量子化し、量子化されたデータに完全なハフ
マン符号化処理を施すか、或いは、単にハフマン符号化
処理の結果生じる可変長コードの長さを検出する（これ
らは共に公知の技法である。）。このようにして、量子
化／符号化器は、ＱＳ発生器２３０で発生されるｑｓ値
を用いて入力周波数分離ビデオデータを量子化すること
から生じるデータ量を検出する。
【００３４】量子化／符号化器２４０はまた、現在のｑ
ｓ値を用いて、その出力ビットレートを所望のビットレ
ートと比較する。検出された出力ビットレートが所望の
ビットレートより低ければ、量子化スケールファクタを
増して、周波数分離された映像データに粗さの少ない量
子化を適用すべきである。逆に、検出された出力ビット
レートが所望ビットレートより高ければ、量子化スケー
ルファクタを減らすべきである。したがって、量子化／
符号化器２４０は、初期ＡＱＳＦ値、ＡＱＳＦ（０）を
５０％の如き所定の割合で増減し、修正したＡＱＳＦ
値、ＡＱＳＦ（１）を第２のＱＳ発生器２３２に供給す
る。したがって、初期ＡＱＳＦ値を４とすれば、ＱＳ発
生器２３２に供給される値、即ちＡＱＳＦ（１）は、２
又は６となる。（勿論、高い２等分探索段数をｑｓ発生
処理の分解能を高めるために使用してもよい。図６の装
置は、図を分かり易くするため、段数を少ない数に制限
してある。）
ｓ値を用いて、その出力ビットレートを所望のビットレ
ートと比較する。検出された出力ビットレートが所望の
ビットレートより低ければ、量子化スケールファクタを
増して、周波数分離された映像データに粗さの少ない量
子化を適用すべきである。逆に、検出された出力ビット
レートが所望ビットレートより高ければ、量子化スケー
ルファクタを減らすべきである。したがって、量子化／
符号化器２４０は、初期ＡＱＳＦ値、ＡＱＳＦ（０）を
５０％の如き所定の割合で増減し、修正したＡＱＳＦ
値、ＡＱＳＦ（１）を第２のＱＳ発生器２３２に供給す
る。したがって、初期ＡＱＳＦ値を４とすれば、ＱＳ発
生器２３２に供給される値、即ちＡＱＳＦ（１）は、２
又は６となる。（勿論、高い２等分探索段数をｑｓ発生
処理の分解能を高めるために使用してもよい。図６の装
置は、図を分かり易くするため、段数を少ない数に制限
してある。）
【００３５】ＱＳ発生器２３２は、ＱＳ発生器２３０と
類似の動作をし、量子化スケールファクタを供給して第
２の量子化／符号化器２４２を制御する。これはまた、
遅延ユニット２５０から入力ビデオデータを受ける。再
び、量子化／符号化器は、その入力ビットレートを所望
のビットレートと比較し、ＡＱＳＦ（１）の値を５０％
だけ増減してＡＱＳＦ（２）を発生し、これを第３のＱ
Ｓ発生器２３４に供給する。この処理は、第３の量子化
／符号化器２４４及び第４のＱＳ発生器２３６で続けら
れる。ＱＳ発生器２３２，２３４及び２３６の各々は、
遅延ユニット２６０より適正な活動度値を受ける。
類似の動作をし、量子化スケールファクタを供給して第
２の量子化／符号化器２４２を制御する。これはまた、
遅延ユニット２５０から入力ビデオデータを受ける。再
び、量子化／符号化器は、その入力ビットレートを所望
のビットレートと比較し、ＡＱＳＦ（１）の値を５０％
だけ増減してＡＱＳＦ（２）を発生し、これを第３のＱ
Ｓ発生器２３４に供給する。この処理は、第３の量子化
／符号化器２４４及び第４のＱＳ発生器２３６で続けら
れる。ＱＳ発生器２３２，２３４及び２３６の各々は、
遅延ユニット２６０より適正な活動度値を受ける。
【００３６】この処理によって最後に発生される量子化
スケールファクタ、ＱＳ（out)は、単に図３の量子化器
１１０に出力されることもある。ただし、図６には、最
終の量子化／符号化器２４６が、図３の量子化器１１０
及びＶＬＣ符号化器１２０に代わって圧縮出力ビデオを
発生する代替策が示されている。
スケールファクタ、ＱＳ（out)は、単に図３の量子化器
１１０に出力されることもある。ただし、図６には、最
終の量子化／符号化器２４６が、図３の量子化器１１０
及びＶＬＣ符号化器１２０に代わって圧縮出力ビデオを
発生する代替策が示されている。
【００３７】ＱＳ発生器２３０，２３２，２３４及び２
３６の各々は、次式を用いて各ＱＳ発生器により発生さ
れる量子化スケールファクタｑｓを、ＡＱＳＦ値及び活
動度値と結び付ける。 ただし、ＡＱＳＦは「基本」量子化値、Ａは活動度値、
Ｐはスケールリング（増減）定数である。
３６の各々は、次式を用いて各ＱＳ発生器により発生さ
れる量子化スケールファクタｑｓを、ＡＱＳＦ値及び活
動度値と結び付ける。 ただし、ＡＱＳＦは「基本」量子化値、Ａは活動度値、
Ｐはスケールリング（増減）定数である。
【００３８】この関数の特徴は、映像の量子化が全体的
に比較的緩やかな場合、ブロック活動度値に応じて量子
化が広く変化することである。しかし、映像の量子化が
全体的に粗い場合、それらの活動度値に応じたブロック
間の変化は少ない。全体的に量子化レベルが粗い場合に
ブロック間の変化が少ない理由は、高活動度のブロック
は既に粗く量子化されているため、それらのブロックを
更に粗く量子化する余地は少ないからである。
に比較的緩やかな場合、ブロック活動度値に応じて量子
化が広く変化することである。しかし、映像の量子化が
全体的に粗い場合、それらの活動度値に応じたブロック
間の変化は少ない。全体的に量子化レベルが粗い場合に
ブロック間の変化が少ない理由は、高活動度のブロック
は既に粗く量子化されているため、それらのブロックを
更に粗く量子化する余地は少ないからである。
【００３９】ビデオデータに対して発生されるＱＳ（ou
t)の値は、映像活動度が各ブロックにつき変わるので、
ブロック毎に変わる。したがって、ｑｓ値を各ブロック
につき、例えば、ＭＰＥＧ方式の中の知られている技法
を用いてブロックヘッダー（見出し）にはめ込んで符号
化する必要がある。
t)の値は、映像活動度が各ブロックにつき変わるので、
ブロック毎に変わる。したがって、ｑｓ値を各ブロック
につき、例えば、ＭＰＥＧ方式の中の知られている技法
を用いてブロックヘッダー（見出し）にはめ込んで符号
化する必要がある。
【００４０】図７は、本発明に係るビデオ圧縮装置の第
２例を示す概要図で、この装置は、フレーム再整理器３
００、活動度検出器６０、試験量子化器３３０、ＧＯＰ
（画像グループ）遅延器３４０、減算器３５０、データ
圧縮器３６０、データ伸長（圧縮の復号）器３７０を含
む。
２例を示す概要図で、この装置は、フレーム再整理器３
００、活動度検出器６０、試験量子化器３３０、ＧＯＰ
（画像グループ）遅延器３４０、減算器３５０、データ
圧縮器３６０、データ伸長（圧縮の復号）器３７０を含
む。
【００４１】図７の装置の多くの特徴的機能は、いわゆ
るＭＰＥＧ符号化器の対応する特徴的機能と類似の仕方
で行われる。かかる機能は、ここでは詳しく説明しな
い。因みに、ＭＰＥＧ（Motion Picture Experts Grou
p）II規格は、ＩＳＯ／ＩＥＣ規格草稿「映画、音声及
びマルチメディア／ハイパーメディア情報」ＣＤ１１１
７２，１９９１年１２月６日、ＩＳＯ／ＩＥＣ刊行物Ｄ
ＩＳ１３８１８／２「情報技術−映画及び関連音声情報
の一般的符号化」１９９５年３月及び多くの他の文献に
記載されている。
るＭＰＥＧ符号化器の対応する特徴的機能と類似の仕方
で行われる。かかる機能は、ここでは詳しく説明しな
い。因みに、ＭＰＥＧ（Motion Picture Experts Grou
p）II規格は、ＩＳＯ／ＩＥＣ規格草稿「映画、音声及
びマルチメディア／ハイパーメディア情報」ＣＤ１１１
７２，１９９１年１２月６日、ＩＳＯ／ＩＥＣ刊行物Ｄ
ＩＳ１３８１８／２「情報技術−映画及び関連音声情報
の一般的符号化」１９９５年３月及び多くの他の文献に
記載されている。
【００４２】よって、簡単に述べると、フレーム再整理
器３００は、画像グループ（ＧＯＰ）に作用して画像を
再整理し、ＧＯＰ内の各画像をそれが依存する画像のあ
とで圧縮するようにする。例えば、Ｂ画像（双方向で予
告された画像）が次のＩ又はＰ画像に依存する場合、そ
れが当該Ｉ又はＰ画像のあとで圧縮されるように再整理
する（整理し直す）。
器３００は、画像グループ（ＧＯＰ）に作用して画像を
再整理し、ＧＯＰ内の各画像をそれが依存する画像のあ
とで圧縮するようにする。例えば、Ｂ画像（双方向で予
告された画像）が次のＩ又はＰ画像に依存する場合、そ
れが当該Ｉ又はＰ画像のあとで圧縮されるように再整理
する（整理し直す）。
【００４３】例えば、ＧＯＰが４つの先頭フレームＩ0
Ｂ1 Ｂ2 Ｐ3 ‥‥を（表示される順序に）含み、Ｐ画像
がＩ画像を基準として用い、２つのＢ画像が周囲のＩ及
びＰ画像を基準として用いる場合、フレーム再整理器３
００は、ＧＯＰがＩ0 Ｐ3 Ｂ1 Ｂ2 ‥‥の順に圧縮され
るようにこれを再整理することになる。
Ｂ1 Ｂ2 Ｐ3 ‥‥を（表示される順序に）含み、Ｐ画像
がＩ画像を基準として用い、２つのＢ画像が周囲のＩ及
びＰ画像を基準として用いる場合、フレーム再整理器３
００は、ＧＯＰがＩ0 Ｐ3 Ｂ1 Ｂ2 ‥‥の順に圧縮され
るようにこれを再整理することになる。
【００４４】試験量子化器は、各ＧＯＰのビデオデータ
の少なくとも或る部分に試験的圧縮を施して、ビデオデ
ータの最終圧縮に用いる適切な量子化係数を決める。そ
の際、試験量子化器は、図６と類似の自動量子化技法
で、活動度検出器６０により検出された活動度値を使用
する。ＧＯＰ遅延器３４０は、試験量子化及び画像選択
処理が、ＧＯＰの画像に最終圧縮が施される前に行われ
るように使用するものである。
の少なくとも或る部分に試験的圧縮を施して、ビデオデ
ータの最終圧縮に用いる適切な量子化係数を決める。そ
の際、試験量子化器は、図６と類似の自動量子化技法
で、活動度検出器６０により検出された活動度値を使用
する。ＧＯＰ遅延器３４０は、試験量子化及び画像選択
処理が、ＧＯＰの画像に最終圧縮が施される前に行われ
るように使用するものである。
【００４５】ＧＯＰの画像は、圧縮器３６０によって最
終的に圧縮される。Ｉ画像の場合、符号化は画像内技法
のみを用いて行われ、Ｉ画像は直接ＧＯＰ遅延器３４０
から圧縮器３６０に供給される。（即ち、ゼロ入力が減
算器３５０の減算端子３５５に供給される。）。Ｉ画像
は、試験量子化器３３０を参照して導出された量子化係
数を用いる圧縮器３６０によって圧縮され、本装置の出
力に圧縮されたＩ画像として供給される。
終的に圧縮される。Ｉ画像の場合、符号化は画像内技法
のみを用いて行われ、Ｉ画像は直接ＧＯＰ遅延器３４０
から圧縮器３６０に供給される。（即ち、ゼロ入力が減
算器３５０の減算端子３５５に供給される。）。Ｉ画像
は、試験量子化器３３０を参照して導出された量子化係
数を用いる圧縮器３６０によって圧縮され、本装置の出
力に圧縮されたＩ画像として供給される。
【００４６】Ｐ及びＢ画像は、最終圧縮器３６０によっ
て既に符号化され終えた画像に関して符号化される。実
際は、これらの画像の場合、符号化されるのは、或る画
像と、それが依存する１以上の画像の予告されたものと
の差である。これを達成するため、符号化する画像をＧ
ＯＰ遅延器３４０から減算器３５０に供給し、その画像
が依存する画像（単数又は複数）の予告されたものを減
算器３５０の減算入力３５５に供給する。したがって、
減算器３５０の出力は、差信号であって圧縮器３６０に
より圧縮される。
て既に符号化され終えた画像に関して符号化される。実
際は、これらの画像の場合、符号化されるのは、或る画
像と、それが依存する１以上の画像の予告されたものと
の差である。これを達成するため、符号化する画像をＧ
ＯＰ遅延器３４０から減算器３５０に供給し、その画像
が依存する画像（単数又は複数）の予告されたものを減
算器３５０の減算入力３５５に供給する。したがって、
減算器３５０の出力は、差信号であって圧縮器３６０に
より圧縮される。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
周波数分離データの後続の量子化に用いる量子化スケー
ルファクタを、出力目標ビットレートを越えることなく
できる限り高く（出力データの最大可能ビット数を与え
るように）選択することができる。
周波数分離データの後続の量子化に用いる量子化スケー
ルファクタを、出力目標ビットレートを越えることなく
できる限り高く（出力データの最大可能ビット数を与え
るように）選択することができる。
【図１】異なるレベルの映像活動度を含むビデオ画像の
例を示す図である。
例を示す図である。
【図２】図１の画像のピクセルのブロックを示す模式図
である。
である。
【図３】本発明に係るビデオ圧縮装置の第１の例を示す
概要図である。
概要図である。
【図４】図３の活動度検出器の例を示す概略図である。
【図５】図４の活動度検出器による活動度値の平滑化を
示す模式図である。
示す模式図である。
【図６】図３の自動量子化器の具体例を示す概略図であ
る。
る。
【図７】本発明に係るビデオ圧縮装置の第２の例を示す
概要図である。
概要図である。
６０，６２ 活動度値検出手段、６４ 映像活動度値の
変化を減らす手段、９０，１１０ 圧縮（量子化）手
段、２４０〜２４６ 自動量子化器（量子化値発生装
置）の各段
変化を減らす手段、９０，１１０ 圧縮（量子化）手
段、２４０〜２４６ 自動量子化器（量子化値発生装
置）の各段
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 クライブ ヘンリー ギラード
イギリス国 ハンプシャー，ベージング
ストーク，ケンプショット，ビターン
クロース 14
(56)参考文献 特開 平５−300379（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−64016（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−328982（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−321391（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−234282（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H04N 7/24 - 7/68
Claims (3)
- 【請求項１】 入力映像の領域の量子化に用いる量子化
値を発生する量子化値発生装置であって、該装置は複数
の段を含み、最終段以外の該装置の各段は、 （ｉ）基本量子化値及び現在の領域における細部の度合
いを示す活動度値に応じて試験量子化値を発生し、 (ii）試験量子化値に従って現在の領域からの周波数分
離映像データを圧縮し、 （iii)上記圧縮の結果生じたデータ量を所望のデータ量
と比較し、 （iv）上記圧縮データ量が所望量より多いか少ないかに
応じて、次の段で使用する基本量子化値を増減する動作
を行い、 上記最終段は、上記基本量子化値及び現在の領域におけ
る細部の度合いを示す活動度値に応じて、現在の領域の
映像データを量子化するのに用いる最終量子化値を発生
する動作を行う、量子化値発生装置。 - 【請求項２】 上記試験量子化値が次式によって発生さ
れる請求項１の量子化値発生装置 ｑｓ＝２．ＡＱＳＦ／（１＋Ａ／Ｐ） ただし、ＡＱＳＦは基本量子化値、Ａは活動度値、Ｐは
スケーリング定数である。 - 【請求項３】 １つの映像領域に対する上記活動度値
は、当該領域内のピクセル輝度値の変化に比例する請求
項１又は２の量子化値発生装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9522171A GB2306832B (en) | 1995-10-30 | 1995-10-30 | Image activity in video compression |
| GB9522171:9 | 1995-10-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09163371A JPH09163371A (ja) | 1997-06-20 |
| JP3493103B2 true JP3493103B2 (ja) | 2004-02-03 |
Family
ID=10783091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27362396A Expired - Fee Related JP3493103B2 (ja) | 1995-10-30 | 1996-10-16 | 量子化値発生装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6614941B1 (ja) |
| JP (1) | JP3493103B2 (ja) |
| GB (2) | GB2342525B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| GB9912079D0 (en) * | 1999-05-24 | 1999-07-21 | Motorola Ltd | An image encoding method and apparatus |
| JP2002300581A (ja) | 2001-03-29 | 2002-10-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 映像符号化装置、及び映像符号化プログラム |
| JP2002354476A (ja) * | 2001-05-24 | 2002-12-06 | Pioneer Electronic Corp | 量子化単位設定装置及び量子化単位設定方法、符号化装置及び符号化方法並びに情報記録媒体及び量子化単位設定用プログラム |
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| GB2387059A (en) * | 2002-03-28 | 2003-10-01 | Sony Uk Ltd | Data compression using trial quantisations to determine final quantiser |
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| US20070028286A1 (en) | 2005-07-28 | 2007-02-01 | Greene David P | Systems, methods, and media for detecting content change in a streaming image system |
| FR2914125A1 (fr) * | 2007-03-23 | 2008-09-26 | Thomson Licensing Sas | Procede de traitement d'image et dispositif de codage implementant ledit procede. |
| JP5363302B2 (ja) * | 2009-12-24 | 2013-12-11 | 株式会社メガチップス | 画像符号化装置及び画像変換装置 |
| US20130022288A1 (en) * | 2011-07-20 | 2013-01-24 | Sony Corporation | Image processing apparatus and method for reducing edge-induced artefacts |
| CN108962275B (zh) * | 2018-08-01 | 2021-06-15 | 电信科学技术研究院有限公司 | 一种音乐噪声抑制方法及装置 |
| US11399180B1 (en) * | 2019-04-09 | 2022-07-26 | Apple Inc. | Video encoder with quantization control |
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| KR0186112B1 (ko) * | 1995-05-19 | 1999-04-15 | 구자홍 | 영상 시스템의 양자수 결정 장치 |
-
1995
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