JP3611461B2 - Video signal encoding device - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像信号に対し高能率符号化を行うことにより動画像を圧縮する映像信号符号化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル放送などにおいて、画像の効率的伝送を行うために、国際標準方式であるＭＰＥＧ２（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ Ｐｈａｓｅ ２）等の方式に基づき映像信号の符号化を行う映像信号符号化装置が使用される。
【０００３】
図１４は、このような映像信号符号化装置の従来例の構成を示すブロック図である。この従来例は、減算器２２０と、ＤＣＴ部２２２と、量子化部２２４と、可変長符号化部２２６と、出力バッファ２２８と、符号化制御部２３０と、逆量子化部２３２と、逆ＤＣＴ部２３４と、加算器２３６と、フレームメモリ２３８と、動き補償予測部２４０と、切替スイッチ２４２ａ，２４２ｂとから構成されており、ＭＰＥＧ２方式に基づき映像信号を符号化することにより動画像を圧縮する。すなわち、この従来例は、切替スイッチ２４２ａ，２４２ｂにより所定のタイミングでフレーム間符号化とフレーム内符号化との間で符号化方法を切り換えつつ、ＤＣＴによる変換符号化とフレーム間差分による動き補償予測とを組み合わせたハイブリッド符号化方式に基づく符号化を行う。これにより入力映像信号Ｓｉｎを符号化して圧縮映像信号Ｓｏｕｔ を生成し、外部から指定される出力ビットレートＲｂｉｔ でその圧縮映像信号Ｓｏｕｔを出力する。
【０００４】
また、上記のような映像信号符号化装置において圧縮による画像品質の劣化が色差成分に顕著に現れることに着目し、圧縮効率を低下させないで色雑音を低減するようにした画像符号化装置が、特開平９−２３８３６６号公報において開示されている。この画像符号化装置は、複数フォーマット変換部と各種の画像状態判定部を備えて、所定の画像データの状態変化を検出してフォーマットを選択することにより、色差成分のサンプル数を大幅に増やさないで色雑音を低減している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図１４に示した従来の映像信号符号化装置では、外部から指定される出力ビットレートＲｂｉｔ に対し入力映像信号Ｓｉｎの情報量が多くなると、符号化による圧縮によってブロック歪みやモスキート雑音などが目立つようになり、映像信号の符号化による無理な画像圧縮によって画像に破綻を来すおそれがある。
【０００６】
一方、特開平９−２３８３６６号公報に開示された画像符号化装置によれば、画像データの状態変化の検出に基づくフォーマット選択により、無理な画像圧縮による画像破綻の防止において一定の効果があると考えられる。しかし、この画像符号化装置は、色雑音のみに注目した色信号のフォーマット変換にのみ対応した構成となっており、また、帯域制限のようなフォーマット変換以外の手段については考慮されていないため、画像破綻防止のために必要以上に画像品質の低下を招くおそれがある。
【０００７】
そこで本発明では、色雑音のみに限定することなく可能な範囲で画像品質の低下を抑えつつ、符号化による無理な画像圧縮によって画像に破綻を来すのを防止できる映像信号符号化装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、デジタル化された入力映像信号を符号化器で符号化することにより圧縮映像信号を生成し、該圧縮映像信号を所定のビットレートで出力する映像信号符号化装置であって、
前記符号化器で符号化される前の前記入力映像信号に対する周波数帯域の制限機能および画像フォーマットの変換機能を有するプリフィルタと、
前記入力映像信号に由来する変量に基づき、前記プリフィルタによる周波数帯域の制限および画像フォーマットの変換を制御するフィルタ制御部と、
を備えることを特徴とする。
このような第１の発明によれば、入力映像信号に由来する変量に基づきプリフィルタによる周波数帯域の制限および画像フォーマットの変換が制御されるため、映像信号の符号化による無理な画像圧縮によって画像に破綻を来す可能性が高くなると、符号化前に映像信号の情報量をプリフィルタで低減することにより、無理な画像圧縮による画像破綻を防止することができる。またプリフィルタは、周波数帯域の制限と画像フォーマットの変換という２つの機能を有するため、入力映像信号の情報量の低減に際し、画像品質の低下防止を重視するときには周波数帯域の制限を行い、画像破綻を確実に防止するときには画像フォーマットの変換を行うというように２つの機能を使い分けることができる。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、
前記フィルタ制御部は、前記入力映像信号のピクチャー毎に制御信号を生成し、該制御信号に基づき、前記ピクチャーを単位として前記プリフィルタによる周波数帯域の制限および画像フォーマットの変換を制御することを特徴とする。
このような第２の発明によれば、ピクチャー単位でプリフィルタが制御されるため、映像信号で表される各ピクチャーの内容に応じた周波数帯域の制限および／または画像フォーマットの変換を行いつつ、無理な画像圧縮による画像破綻を防止することができる。
【００１０】
第３の発明は、第１の発明において、
前記フィルタ制御部は、電源投入後における所定数のピクチャーの前記入力映像信号に基づいて制御信号を生成し、該制御信号により、電源投入後における前記所定数のピクチャー以降の前記入力映像信号に対する前記プリフィルタによる周波数帯域の制限および／または画像フォーマットの変換を設定することを特徴とする。
【００１１】
第４の発明は、第１の発明において、
前記圧縮映像信号を復号化する局所復号化器を更に備え、
前記フィルタ制御部は、前記プリフィルタから出力される映像信号と前記局所復号化器から出力される映像信号との差分に基づき、前記プリフィルタによる周波数帯域の制限および画像フォーマットの変換を制御することを特徴とする。
このような第４の発明によれば、プリフィルタから出力される映像信号と局所復号化器から出力される映像信号との差分に基づきプリフィルタによる周波数帯域の制限および画像フォーマットの変換が制御されるため、符号化により生じる画像の歪みの大きさに応じて、符号化前に映像信号の情報量を低減できる。これにより、映像信号の符号化による無理な画像圧縮によって画像に破綻を来す可能性の程度に応じて符号化前に映像信号の情報量を低減できるため、無理な画像圧縮による画像破綻を防止することができる。
【００１２】
第５の発明は、第１の発明において、
前記圧縮映像信号を復号化する局所復号化器と、
前記局所復号化器から出力される映像信号の画像フォーマットを変換するポストフィルタとを更に備え、
前記フィルタ制御部は、前記ポストフィルタに前記プリフィルタにおける画像フォーマット変換と逆の画像フォーマット変換を行わせると共に、前記プリフィルタを通過する前の前記入力映像信号と前記ポストフィルタから出力される映像信号との差分に基づき、前記プリフィルタによる周波数帯域の制限および画像フォーマットの変換を制御することを特徴とする。
このような第５の発明によれば、プリフィルタを通過する前の入力映像信号と局所復号化された後にポストフィルタから出力される映像信号との差分に基づきプリフィルタによる周波数帯域の制限および画像フォーマットの変換が制御されるため、原信号に対し符号化による画像劣化がどの程度かを指標として、符号化前の映像信号の情報量を低減できる。これにより、映像信号の符号化による無理な画像圧縮によって画像に破綻を来す可能性の程度に応じて符号化前の映像信号の情報量を低減できるため、無理な画像圧縮による画像破綻を防止することができる。
【００１３】
第６の発明は、第１の発明において、
前記符号化器は、
前記圧縮映像信号を復号化する局所復号化手段と、
前記局所復号化器により復号化された映像信号に対して動き補償を行う動き補償手段と、
前記動き補償後の映像信号と前記プリフィルタから出力される映像信号との差である予測誤差信号を符号化することにより前記圧縮映像信号を生成する符号化手段とを含み、
前記フィルタ制御部は、前記予測誤差信号に基づき、前記プリフィルタによる周波数帯域の制限および画像フォーマットの変換を制御することを特徴とする。
このような第６の発明によれば、予測誤差信号に基づきプリフィルタによる周波数帯域の制限および画像フォーマットの変換が制御されるため、映像信号の符号化による無理な画像圧縮によって画像に破綻を来す可能性の程度に応じて、符号化前の映像信号の情報量を低減できる。これにより、無理な画像圧縮による画像破綻を防止することができる。
【００１４】
第７の発明は、第１の発明において、
前記符号化器は、
映像信号に対し変換符号化を行う変換符号化手段と、
前記変換符号化手段による符号化後のデータを量子化する量子化手段と、
前記量子化手段による量子化後のデータを蓄積する出力バッファと、
前記出力バッファにおけるデータの蓄積量に応じて、前記量子化手段の量子化ステップ幅を制御する符号化制御手段とを含み、
前記フィルタ制御部は、前記量子化手段の量子化ステップ幅に基づき、前記プリフィルタによる周波数帯域の制限および画像フォーマットの変換を制御することを特徴とする。
このような第７の発明によれば、量子化ステップ幅に基づきプリフィルタによる周波数帯域の制限および画像フォーマットの変換が制御されるため、映像信号の符号化による無理な画像圧縮によって画像に破綻を来す可能性の程度に応じて、符号化前の映像信号の情報量を低減できる。これにより、無理な画像圧縮による画像破綻を防止することができる。
【００１５】
第８の発明は、第１の発明において、
前記符号化器は、
映像信号に対し変換符号化を行う変換符号化手段と、
前記変換符号化手段による符号化後のデータを量子化する量子化手段と、
前記量子化手段による量子化後のデータを蓄積する出力バッファと、
前記出力バッファにおけるデータの蓄積量に応じて、前記量子化手段の量子化ステップ幅を制御する符号化制御手段とを含み、
前記フィルタ制御部は、前記出力バッファにおけるデータの蓄積量に基づき、前記プリフィルタによる周波数帯域の制限および画像フォーマットの変換を制御することを特徴とする。
このような第８の発明によれば、出力バッファのデータ蓄積量に基づきプリフィルタによる周波数帯域の制限および画像フォーマットの変換が制御されるため、映像信号の符号化による無理な画像圧縮によって画像に破綻を来す可能性の程度に応じて、符号化前の映像信号の情報量を低減できる。これにより、無理な画像圧縮による画像破綻を防止することができる。
【００１６】
第９の発明は、第４ないし第８の発明のいずれかの発明において、
前記フィルタ制御部は、前記差分、前記予測誤差信号、前記量子化ステップ幅または前記データ蓄積量が増大するにしたがって、周波数帯域の制限、画像フォーマットの変換という順にプリフィルタを制御し、前記差分、前記予測誤差信号、前記量子化ステップ幅または前記データ蓄積量が更に増大すれば、画像フォーマットの変換と共に周波数帯域の制限を行うように前記プリフィルタを制御することを特徴とする。
このような第９の発明によれば、映像信号の符号化による無理な画像圧縮に起因する画像破綻の可能性が小さい間は、画像品質の低下防止を重視して周波数帯域の制限により符号化前の映像信号の情報量が低減され、画像破綻の可能性が増大するにしたがって、画像フォーマット変換により又は画像フォーマット変換および周波数帯域の制限により符号化前の映像信号の情報量を低減できる。これにより、可能な範囲で画像品質の低下を抑えつつ無理な圧縮による画像破綻を確実に防止することができる。
【００１７】
第１０の発明は、デジタル化された入力映像信号を符号化器で符号化することにより圧縮映像信号を生成し、外部から指定される所定のビットレートで前記圧縮映像信号を出力する映像信号符号化装置であって、
前記符号化器で符号化される前の前記入力映像信号の周波数帯域を制限するプリフィルタと、
前記ビットレートに基づき、前記プリフィルタによる周波数帯域の制限を制御するフィルタ制御部と、
を備えることを特徴とする。
このような第１０の発明によれば、外部から指定されるビットレートに基づきプリフィルタによる周波数帯域の制限が制御されるため、映像信号の符号化による無理な画像圧縮によって画像に破綻を来す可能性の程度に応じて、符号化前の映像信号の情報量を低減できる。これにより、無理な画像圧縮による画像破綻を防止することができる。
【００１８】
第１１の発明は、デジタル化された入力映像信号を符号化器で符号化することにより圧縮映像信号を生成し、外部から指定される所定のビットレートで前記圧縮映像信号を出力する映像信号符号化装置であって、
前記符号化器で符号化される前の前記入力映像信号の画像フォーマットを変換するプリフィルタと、
前記ビットレートに基づき、前記プリフィルタによる画像フォーマットの変換を制御するフィルタ制御部と、
を備えることを特徴とする。
このような第１１の発明によれば、外部から指定されるビットレートに基づきプリフィルタによる画像フォーマットの変換が制御されるため、映像信号の符号化による無理な画像圧縮によって画像に破綻を来す可能性の程度に応じて、符号化前の映像信号の情報量を低減できる。これにより、無理な画像圧縮による画像破綻を防止することができる。
【００１９】
第１２の発明は、デジタル化された入力映像信号を符号化器で符号化することにより圧縮映像信号を生成し、外部から指定される所定のビットレートで前記圧縮映像信号を出力する映像信号符号化装置であって、
前記符号化器で符号化される前の前記入力映像信号に対する周波数帯域の制限機能および画像フォーマットの変換機能を有するプリフィルタと、
前記ビットレートに基づき、前記プリフィルタによる周波数帯域の制限および画像フォーマットの変換を制御するフィルタ制御部と、
を備えることを特徴とする。
このような第１２の発明によれば、外部から指定されるビットレートに基づきプリフィルタによる周波数帯域の制限および画像フォーマットの変換が制御されるため、映像信号の符号化による無理な画像圧縮によって画像に破綻を来す可能性の程度に応じて、符号化前の映像信号の情報量を低減できる。これにより、無理な画像圧縮による画像破綻を防止することができる。
【００２０】
第１３の発明は、第１の発明において、
前記フィルタ制御部は、前記ビットレートが低下するにしたがって、周波数帯域の制限、画像フォーマット変換という順にプリフィルタを制御し、前記ビットレータが更に低下すれば、画像フォーマットの変換と共に周波数帯域の制限を行うように前記プリフィルタを制御することを特徴とする。
このような第１３の発明によれば、第９の発明と同様、可能な範囲で画像品質の低下を抑えつつ、映像信号の符号化による無理な画像圧縮に起因する画像破綻を確実に防止することができる。
【００２１】
第１４の発明は、第１または第１２の発明において、
前記プリフィルタは、
前記入力映像信号にサンプル点を追加するアップサンプリング手段と、
前記アップサンプリング手段により得られた映像信号を入力するデジタルフィルタと、
前記デジタルフィルタを通過した映像信号のサンプル点を間引くダウンサンプリング手段とを含み、
前記フィルタ制御部は、前記入力映像信号に由来する変量または前記ビットレートに基づき、前記アップサンプリング手段によるサンプル点の追加および前記ダウンサンプリング手段によるサンプル点の間引きを制御すると共に前記デジタルフィルタのフィルタ係数を設定することにより、前記プリフィルタによる周波数帯域の制限および画像フォーマットの変換を制御することを特徴とする。
このような第１４の発明によれば、一つのプリフィルタにおいて周波数帯域の制限と画像フォーマットの変換という２つの機能を実現することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
＜第１の実施形態＞
（１）第１の実施形態の構成
図１は、本発明の第１の実施形態である映像信号符号化装置の構成を示すブロック図である。この映像信号符号化装置は、ＤＣＴによる変換符号化とフレーム間差分による動き補償予測とを組み合わせたハイブリッド符号化方式、例えばＭＰＥＧ２に基づき入力映像信号Ｓｉｎを符号化することにより動画像を圧縮し、圧縮映像信号Ｓｏｕｔ を生成する。図１に示すように、この映像信号符号化装置は、上記ハイブリッド符号化方式により符号化を行うために、ＤＣＴ部１２２と、量子化部１２４と、可変長符号化部１２６と、出力バッファ１２８と、符号化制御部１３０と、逆量子化部１３２と、逆ＤＣＴ部１３４と、加算器１３６と、フレームメモリ１３８と、動き補償予測部１４０と、フレーム間符号化とフレーム内符号化との間で切り替えを行う切替スイッチ１４２ａおよび１４２ｂとから成る符号化器２０を備えると共に、入力映像信号に応じて、符号化前の映像信号に対し周波数帯域の制限や画像フォーマットの変換を行うために、プリフィルタ１１０と、遅延調整部１１２と、減算器１１４と、誤差値演算部１１６と、フィルタ制御部１１８とから成る前処理部１０を備えている。
【００２３】
（２）第１の実施形態の動作
上記のように構成された本実施形態の映像信号符号化装置では、入力映像信号Ｓｉｎは、プリフィルタ１１０を含む前処理部１０によって周波数帯域の制限および／または画像フォーマットの変換が行われた後に符号化器２０に入力される。この符号化器２０では、切替スイッチ１４２ａおよび１４２ｂにより、所定のタイミングで、フレーム間符号化とフレーム内符号化との間で符号化方法が切り替えられる。
【００２４】
フレーム内符号化のときには、切替スイッチ１４２ａおよび１４２ｂは実線で示される状態であって、プリフィルタ１１０を通過した映像信号がそのままＤＣＴ部１２２に入力され、その映像信号に対しＤＣＴによる変換符号化が行われる。その結果得られる符号化データは、符号化制御部１３０による制御の下に量子化部１２４により量子化された後、可変長符号化部１２６および逆量子化部１３２に入力される。可変長符号化器１２６に入力された符号化データは、可変長符号化された後、出力バッファ１２８に蓄積される。出力バッファ１２８は、出力ビットレートＲｂｉｔ を示す信号を外部から入力し、蓄積されている符号化データを圧縮映像信号Ｓｏｕｔ として出力ビットレートＲｂｉｔ で出力する。符号化制御部１３０は、出力バッファ１２８における符号化データの蓄積量を監視し、出力バッファ１２８が満杯にならないようにその蓄積量に応じて量子化部１２４の量子化ステップ幅を制御する。一方、逆量子化部１３２に入力された符号化データは、逆量子化された後、更に逆ＤＣＴ部１３４により逆ＤＣＴを施され、フレーム間符号化の際の動き補償予測のための参照画像のデータとしてフレームメモリ１３８に蓄積される。なお、フレーム内符号化のときは、逆ＤＣＴ後のデータは加算器１３６で加算されることなくフレームメモリ１３８に蓄積され、動き補償予測は行われない。
【００２５】
フレーム間符号化のときには、切替スイッチ１４２ａおよび１４２ｂは点線で示される状態であって、減算器１２０により、プリフィルタ１１０を通過した映像信号の示す入力画像と動き補償予測部１４０が動き補償予測した予測画像との差分値を示す予測誤差信号が生成され、この予測誤差信号に対しＤＣＴ部１２２により変換符号化が行われる。この変換符号化により得られる符号化データは、符号化制御部１３０による制御の下に量子化部１２４により量子化された後、可変長符号化部１２６および逆量子化部１３２に入力される。可変長符号化器１２６に入力された符号化データは、フレーム内符号化のときと同様、可変長符号化された後、出力バッファ１２８に蓄積され、出力バッファ１２８に蓄積された符号化データは、圧縮映像信号Ｓｏｕｔ として出力ビットレートＲｂｉｔ で出力される。符号化制御部１３０は、フレーム内符号化のときと同様にして量子化部１２４の量子化ステップ幅を制御する。一方、逆量子化部１３２に入力された符号化データは、逆量子化の後、更に逆ＤＣＴ部１３４により逆ＤＣＴを施されて、加算器１３６に入力される。このような動作の間に、動き補償予測部１４０は、フレームメモリ１３８に蓄積されていた参照画像のデータとプリフィルタ１１０からの出力信号である原信号とを用いて上記予測画像を生成する。この予測画像は、前述の減算器１２０による予測誤差信号の生成に使用されると共に、加算器１３６に入力される。加算器１３６では、この予測画像と逆ＤＣＴ後のデータとが加算され、これにより復号化された画像データが得られる。すなわち、逆量子化部１３２、逆ＤＣＴ部１３４および加算器１３６により局所的な復号化が行われる。この局所復号化により得られる画像データは、後の動き補償予測のための参照画像のデータとしてフレームメモリ１３８に蓄積されるとともに、前処理部１０内の減算器１１４に入力される。
【００２６】
本実施形態の映像信号符号化装置では、上記のようにして符号化を行う前に、入力映像信号Ｓｉｎに対し周波数帯域の制限および／または画像フォーマットの変換を行う。このために、まず、符号化器２０における加算器１３６から出力される画像データの信号（局所的に復号化された映像信号）とプリフィルタ１１０を通過した符号化前の映像信号との差分値を示す信号（以下「誤差信号」という）が、減算器１１４により生成される。このとき、同一フレームについて符号化前の映像信号と局所的に復号化された映像信号との誤差信号を得るために、プリフィルタ１１０を通過した符号化前の信号は、遅延調整部１１２によりタイミングを調整された後に減算器１１４に入力される。減算器１１４により生成される誤差信号は誤差値演算部１１６に入力され、誤差値演算部１１６によりその誤差信号の値のフレーム毎の総和を算出する等のフレーム単位の統計処理が行われる。この統計処理により得られる値は、誤差値Ｄとしてフィルタ制御部１１８に入力される。この誤差値Ｄは、符号化器２０での符号化により生じる画像の歪み（ブロック歪みやモスキート雑音）の大きさを示す指標、すなわち、符号化による映像信号の圧縮に無理が生じて画像に破綻を来す可能性を示す指標と見なすことができる。そこで、フィルタ制御部１１８は、その誤差値Ｄに基づきプリフィルタ１１０に対する制御信号Ｓｃ を生成し、入力映像信号Ｓｉｎに含まれる情報量を誤差値Ｄに応じて低減すべく、その制御信号Ｓｃ によりプリフィルタ１１０の特性を制御する。
【００２７】
なお本実施形態では、プリフィルタ１１０において画像フォーマットが変換される場合があるため、符号化器２０は、符号化の対象となる映像信号の画像フォーマットとしてとり得る全ての画像フォーマットにおける最大の水平および垂直方向解像度並びに最大のフレーム周波数に対応した構成となっており、複数の画像フォーマットに対応可能である。すなわち、本実施形態の符号化器２０は、例えばＭＰＥＧ２の規格等に示されているような様々なプロファイル／レベルに対応した符号化装置であって、例えば走査線数１１２５本のＨＤＴＶや走査線数５２５本のＳＤＴＶに対応している。そして、プリフィルタ１１０で画像フォーマット変換が行われた場合には、後述のフィルタ制御部１１８から出力される制御信号に基づき、その変換後の画像フォーマットに対応した符号化を行う。
【００２８】
（３）プリフィルタの構成
図２は、本実施形態におけるプリフィルタ１１０の構成を示すブロック図である。プリフィルタ１１０は、水平および垂直方向フィルタ回路５０，５４という２つのフィルタ回路とメモリ５２とから構成されている。このプリフィルタ１１０に入力された映像信号は、まず、水平方向フィルタ回路５０により画像の水平方向の空間周波数（以下「水平周波数」という）の帯域制限および／または水平方向の解像度の変換が行われる。水平方向フィルタ回路５０を通過した映像信号は、メモリ５２を介して垂直方向フィルタ回路５４に入力される。メモリ５２では、垂直方向フィルタ回路５４での垂直方向の処理のために映像信号が数ライン分だけ蓄積される。垂直方向フィルタ回路５４では、画像の垂直方向の空間周波数（以下「垂直周波数」という）の帯域制限および／または垂直方向の解像度の変換が行われる。
【００２９】
図３は、水平方向フィルタ回路５０の構成を示すブロック図である。水平方向フィルタ回路５０は、アップサンプリング部６０と、第１セレクタ６２と、デジタルフィルタ部６４と、ダウンサンプリング部６６と、第２セレクタ６８と、フィルタ係数生成部７０とから構成され、入力端子Ｔｆｉｎ、 出力端子Ｔｆｏｕｔ、制御端子Ｔｃ１〜Ｔｃ３を備えている。入力端子Ｔｆｉｎ には、映像信号として水平方向の画素値が順次入力され、制御端子Ｔｃ１〜Ｔｃ３には、フィルタ制御部１１８で生成される制御信号Ｓｃ を構成する第１〜第３制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ３がそれぞれ入力される。上記構成において、アップサンプリング部６０は、入力された映像信号に零値のサンプル点を第１制御信号Ｓｃ１に基づいて追加することによりサンプリング周波数を増大させ、アップサンプリングされた映像信号として出力する。第１セレクタ６２は、このアップサンプリングされた映像信号とアップサンプリングされていない入力映像信号のうちのいずれかを第１制御信号Ｓｃ１に基づき選択する。第１セレクタ６２で選択された映像信号はデジタルフィルタ部６４に入力される。デジタルフィルタ部６４におけるフィルタ係数は、第３制御信号Ｓｃ３に応じてフィルタ係数生成部７０により生成され、デジタルフィルタ部６４は、それらのフィルタ係数に応じた動作を行う。すなわち、デジタルフィルタ部６４は、第３制御信号Ｓｃ３に基づき、アップサンプリングされた映像信号が第１セレクタ６２で選択された場合には、追加されたサンプル点に対応するサンプル値を補間によって求め、アップサンプリングされていない入力映像信号が選択された場合には、その入力映像信号の周波数帯域を制限し、その帯域の上部遮断周波数も第３制御信号Ｓｃ３により制御される。ダウンサンプリング部６６は、デジタルフィルタ部６４を通過した後の映像信号のサンプル点を第２制御信号Ｓｃ２に基づいて間引くことによりサンプル周波数を低減させた映像信号を生成し、ダウンサンプリングされた映像信号として出力する。第２セレクタ６８は、ダウンサンプリングされた映像信号とデジタルフィルタ部６４を通過した後のダウンサンプリングされていない映像信号とのうちのいずれかを、第２制御信号Ｓｃ２に基づき選択する。第２セレクタ６８で選択された映像信号は、出力端子Ｔｆｏｕｔから出力される。
【００３０】
図４は、上記の水平方向フィルタ回路５０におけるデジタルフィルタ部６４の構成例を示す図である。この例は、６個のタップを有するトランスバーサル型の構成となっており、そのフィルタ特性は次式で表される。
Ｈ（Ｚ）＝ｈ１＋ｈ２・Ｚ−１＋ｈ３・Ｚ−２＋ｈ４・Ｚ−３＋ｈ５・Ｚ−４＋ｈ６・Ｚ−５
上式において、Ｚ−１は単位遅延演算子であり、フィルタ係数ｈ１〜ｈ６は、前述のように、第３制御信号Ｓｃ３に基づきフィルタ係数生成部７０により生成される。これらのフィルタ係数ｈ１〜ｈ６を変化させることによりデジタルフィルタ部６４は、補間フィルタとして動作したり、帯域制限フィルタとして動作したりする。なお、図４の例は６個のタップを有しているが、タップ数は６より多くても少なくてもよい。
【００３１】
図３および図４により示される水平方向フィルタ回路５０は、上述の説明からわかるように、水平周波数の帯域制限または水平方向解像度の変換を行う。例えば、水平方向解像度を２／３倍にする場合には、第１〜第３制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ３に基づき、以下のように動作する。いま、図５（ａ）に示す映像信号が入力端子Ｔｆｉｎ に入力されたとすると、アンプサンプリング部６０により零値のサンプリング点が追加されて図５（ｂ）に示す信号が生成される。この信号は、第１セレクタ６２で選択されてデジタルフィルタ部６４により、追加されたサンプル点の値が補間され、図５（ｃ）に示す信号が生成される。この信号は、ダウンサンプリング部６６によりサンプル点の間引きが行われて、図５（ｄ）に示す信号が生成される。この例では、図５（ｃ）において「×」が付されたサンプル点が間引かれる。このようにして得られた図５（ｄ）に示す信号は、入力端子Ｔｆｉｎ に入力される信号（図５（ａ））に比べ、サンプリング周期が３／２倍すなわちサンプリング周波数が２／３倍となっており、この信号が出力端子Ｔｆｏｕｔから出力される。これにより、水平方向解像度が２／３倍にされた映像信号が得られることになる。なお、水平方向フィルタ回路５０が帯域制限のフィルタとして動作する場合には、端子Ｔｆｉｎ から入力された映像信号は、第１および第２制御信号Ｓｃ１，Ｓｃ２で第１および第２セレクタ６２，６８が制御されることにより、アップサンプリングもダウンサンプリングもされることなく、デジタルフィルタ部６４のみを通過して端子Ｔｆｏｕｔから出力される。
【００３２】
垂直方向フィルタ回路５４の構成も基本的には、図３に示した水平方向フィルタ回路５０の構成と同様であり、入力端子Ｔｆｉｎ に垂直方向の画素データが順次入力され、垂直周波数の帯域制限および／または垂直方向解像度の変換が行われた画素データが出力端子Ｔｆｏｕｔから順次出力される。
【００３３】
上記では、プリフィルタ１１０による画像フォーマットの変換として、水平および垂直解像度の変換についてのみ説明したが、これらに加えてフレーム周波数の変換を行うことのできるプリフィルタを実現することも可能である。すなわち、映像信号において所定のフレームを間引いて又はフレーム間補間フィルタを用いて、フレーム周波数を低減させることができる。フレーム間補間フィルタについては、図３に示したフィルタ回路と同様の構成で実現することができる。この場合、入力信号として、フレームにおける垂直および水平位置が同一の画素の信号であって１フレーム単位で時間的にずれた信号をフレーム間補間フィルタに入力することにより、フレーム周波数の低減された映像信号が得られる。このようにして、水平方向および垂直方向解像度の変換に加えてフレーム周波数の低減を含む画像フォーマット変換を行えるプリフィルタ１１０を実現することができる。また、デジタルフィルタ部６４のフィルタ係数の設定により、プリフィルタ１１０が映像信号Ｓｉｎに対し上記のような画像フォーマット変換と周波数の帯域制限とを同時に行うようにすることも可能である。このとき、デジタルフィルタ部６４を、図４に示したようなフィルタ回路を複数個縦続接続した構成とするのが好ましく、これによりプリフィルタ１１０による画像フォーマット変換および周波数帯域の制限の設定の自由度を増大させることができる。なお上記では、プリフィルタ１１０は水平方向および垂直方向の双方について周波数帯域制限や解像度変換を行う構成となっているが（図２参照）、水平方向と垂直方向のいずれか一方のみについて周波数帯域制限や解像度変換を行うようにしてもよい。
【００３４】
（４）プリフィルタの制御
プリフィルタ１１０の特性は、前述のように誤差値Ｄに基づきフィルタ制御部１１８により制御される。フィルタ制御部１１８は、例えば、中央処理装置としてのＣＰＵとＣＰＵが実行するプログラムなどが格納されるメモリとから構成される。この場合、フィルタ制御部１１８は、メモリに格納された所定のプログラムをＣＰＵに実行させることにより、制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ３を生成し、これらの制御信号を介してプリフィルタ１１０の特性を制御する。このようにフィルタ制御部１１８をＣＰＵとプログラムにより実現する代わりに、同様の制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ３を生成するハードウェア回路としてフィルタ制御部１１８を実現してもよい。
【００３５】
（４．１）第１動作例
図６は、フィルタ制御部１１８の一動作例（以下「第１動作例」という）を示すフローチャートである。この動作例では、まず、誤差演算部１１６から誤差値Ｄ（＞０）を入力する（ステップＳ１０）。そして、この誤差値Ｄを所定の閾値ｓ１〜ｓ５と順次比較し（ステップＳ１２〜Ｓ２０）、その比較結果に応じ、制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ３を介してプリフィルタ１１０の特性を以下のように制御する。なお本実施形態では、上記閾値ｓ１〜ｓ５は、出力ビットレートＲｂｉｔ 等に応じて予め設定されており、０＜ｓ１＜ｓ２＜ｓ３＜ｓ４＜ｓ５である（以降においても同様）。
【００３６】
誤差値Ｄが閾値ｓ１以下であれば、プリフィルタ１１０が水平および垂直周波数の上部遮断周波数をそれぞれｎ１ｈ［Ｈｚ］，ｎ１ｖ［Ｈｚ］とする帯域制限を行うようにフィルタ係数を設定する（ステップＳ２２）。誤差値Ｄが閾値ｓ１よりも大きく閾値ｓ２以下であれば、プリフィルタ１１０が水平および垂直周波数の上部遮断周波数をそれぞれｎ２ｈ［Ｈｚ］，ｎ２ｖ［Ｈｚ］とする帯域制限を行うようにフィルタ係数を設定する（ステップＳ２４）。誤差値Ｄが閾値ｓ２よりも大きく閾値ｓ３以下であれば、プリフィルタ１１０が水平および垂直周波数の上部遮断周波数をそれぞれｎ３ｈ［Ｈｚ］，ｎ３ｖ［Ｈｚ］とする帯域制限を行うようにフィルタ係数を設定する（ステップＳ２６）。誤差値Ｄが閾値ｓ３よりも大きく閾値ｓ４以下であれば、プリフィルタ１１０が入力映像信号Ｓｉｎの画像フォーマットをフォーマット１に変換するようにアップサンプリング、サンプル値の補間およびダウンサンプリングの設定を行う（ステップＳ２８）。誤差値Ｄが閾値ｓ４よりも大きく閾値ｓ５以下であれば、プリフィルタ１１０が入力映像信号Ｓｉｎの画像フォーマットをフォーマット２に変換するようにアップサンプリング、サンプル値の補間およびダウンサンプリングの設定を行う（ステップＳ３０）。誤差値Ｄが閾値ｓ５よりも大きければ、プリフィルタ１１０が入力映像信号Ｓｉｎの画像フォーマットをフォーマット３に変換するようにアップサンプリング、サンプル値の補間およびダウンサンプリングの設定を行う（ステップＳ３２）。
【００３７】
なお上記おいて、ｎ１ｈ＞ｎ２ｈ＞ｎ３ｈであり、ｎ１ｖ＞ｎ２ｖ＞ｎ３ｖである。また、フォーマット１〜フォーマット３は、この順に解像度やフレーム周波数が低くなっていく画像フォーマットとして予め設定されたものである（以降においても同様）。したがって、上記制御動作によれば、誤差値Ｄが大きくなるにしたがって映像信号に含まれる情報量が低減されるような帯域制限または画像フォーマット変換が行われる。
【００３８】
上記ステップＳ２２〜Ｓ３２のいずれかを実行した後は、１ピクチャーの期間だけ待機する（ステップＳ３４）。なお、上記実施形態では、１ピクチャーは１フレームに相当するが、変換後の画像フォーマットが飛び越し走査方式であって、符号化器２０において１フィールドを１画面として符号化が行われる場合には、１ピクチャーは１フィールドに相当する。ステップＳ３４において１ピクチャーの期間だけ待機した後は、ステップＳ１０へ戻り、以降、上述の制御動作を繰り返す。
【００３９】
上記動作例では、プリフィルタ１１０は、誤差値Ｄに応じて周波数の帯域制限と画像フォーマット変換のうちのいずれかを行うが、誤差値Ｄによっては画像フォーマット変換と共に周波数の帯域制限をも行うようにしてもよい。例えば、ｓ５よりも大きい閾値としてｓ６を設定すると共に、閾値ｓ４とｓ５の間に閾値ｓ４５を、閾値ｓ５とｓ６の間に閾値ｓ５６をそれぞれ設定し、フィルタ制御部１１８が図７に示すような制御動作を行うようにしてもよい。この場合、例えば、誤差値Ｄが閾値ｓ４よりも大きく閾値ｓ４５以下であれば、入力映像信号Ｓｉｎの画像フォーマットをフォーマット１に変換すると同時に水平および垂直周波数の上部遮断周波数をそれぞれ予め決められた値ｎｈ［Ｈｚ］，ｎｖ［Ｈｚ］とする帯域制限を行うように、プリフィルタ１１０が制御される。
【００４０】
（４．２）第２動作例
図８は、フィルタ制御部１１８の他の動作例（以下「第２動作例」という）を示すフローチャートである。上記第１動作例ではピクチャー単位でプリフィルタ１１０の特性を制御しており、装置の動作中においてプリフィルタ１１０の特性が変化するが、本動作例では、電源投入直後の所定数のピクチャーの映像信号に基づいて、設定すべきプリフィルタ１１０の特性を決定し、すなわち変換先の画像フォーマットおよび／または帯域制限の上部遮断周波数を決定し、装置の動作中（電源投入直後の前記所定数のピクチャー以降）は、プリフィルタ１１０の特性を固定する。
【００４１】
本動作例では、変数ｉ，ｊ１，ｊ２，ｊ３，ｊ４，ｊ５，ｊ６を導入し、まず、これらの変数を０に初期化する（ステップＳ５０）。ここで、変数ｉはピクチャー数をカウントするための変数であり、変数ｊ１は水平および垂直周波数の上部遮断周波数をそれぞれｎ１ｈ［Ｈｚ］，ｎ１ｖ［Ｈｚ］とする帯域制限に対応し、変数ｊ２は水平および垂直周波数の上部遮断周波数をそれぞれｎ２ｈ［Ｈｚ］，ｎ２ｖ［Ｈｚ］とする帯域制限に対応し、変数ｊ３は水平および垂直周波数の上部遮断周波数をそれぞれｎ３ｈ［Ｈｚ］，ｎ３ｖ［Ｈｚ］とする帯域制限に対応し、変数ｊ４は入力映像信号Ｓｉｎの画像フォーマットのフォーマット１への変換に対応し、変数ｊ５は入力映像信号Ｓｉｎの画像フォーマットのフォーマット２への変換に対応し、変数ｊ６は入力映像信号Ｓｉｎの画像フォーマットのフォーマット３への変換に対応する。
【００４２】
上記変数の初期化後は、変数ｉが予め決められた値Ｍよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ５２）。その結果、変数ｉがＭ以下であればステップＳ５４へ進み、変数ｉがＭよりも大きければステップＳ８２へ進む。上記変数の初期化直後はｉ＝０であるのでステップＳ５４へ進み、誤差演算部１１６から誤差値Ｄを入力する。そして、この誤差値Ｄを予め設定された各種の閾値ｓ１〜ｓ５と順次比較し（ステップＳ５６〜Ｓ６４）、その比較結果に応じて、プリフィルタ１１０に対する各種の制御動作に対応する前述の変数ｊ１〜ｊ６の値を以下のように変更する。
【００４３】
誤差値Ｄが閾値ｓ１以下であれば、上部遮断周波数を（ｎ１ｈ，ｎ１ｖ）とする帯域制限に対応する変数ｊ１の値を１だけ増やす（ステップＳ６６）。誤差値Ｄが閾値ｓ１よりも大きく閾値ｓ２以下であれば、上部遮断周波数を（ｎ２ｈ，ｎ２ｖ）とする帯域制限に対応する変数ｊ２の値を１だけ増やす（ステップＳ６８）。誤差値Ｄが閾値ｓ２よりも大きく閾値ｓ３以下であれば、上部遮断周波数を（ｎ３ｈ，ｎ３ｖ）とする帯域制限に対応する変数ｊ３の値を１だけ増やす（ステップＳ７０）。誤差値Ｄが閾値ｓ３よりも大きく閾値ｓ４以下であれば、フォーマット１への画像フォーマット変換に対応する変数ｊ４の値を１だけ増やす（ステップＳ７２）。誤差値Ｄが閾値ｓ４よりも大きく閾値ｓ５以下であれば、フォーマット２への画像フォーマット変換に対応する変数ｊ５の値を１だけ増やす（ステップＳ７４）。誤差値Ｄが閾値ｓ５よりも大きければ、フォーマット３への画像フォーマット変換に対応する変数ｊ６の値を１だけ増やす（ステップＳ７６）。
【００４４】
上記ステップＳ６６〜Ｓ７６のいずれかを実行した後は、１ピクチャーの期間だけ待機する（ステップＳ７８）。その後、変数ｉの値を１だけ増やしてから、ステップＳ１０へ戻る。以降、ステップＳ５２において変数ｉがＭよりも大きいと判定されるまで、ステップＳ５２〜Ｓ８０を繰り返し実行する。この間に、変数ｉがＭよりも大きくなるとステップＳ８２へ進み、変数ｊ１〜ｊ６の値に基づいてプリフィルタ１１０の特性を設定する。例えば、変数ｊ１〜ｊ６のうち最も大きい値を有する変数に対応する特性にプリフィルタ１１０を設定する。この設定は、具体的には、変数ｊ１〜ｊ６のいずれかに対応する帯域制限または画像フォーマット変換をプリフィルタ１１０に行わせるための制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ３を生成することに相当する。
【００４５】
なお、変数ｊ１〜ｊ６の値に基づくプリフィルタ１１０の特性の設定（ステップＳ８２）について、上記設定方法に代えて、次のような設定方法ｉ），ｉｉ） のいずれかを用いてもよい。
ｉ）閾値ｓ１〜ｓ５の間隔を等間隔とし、変数ｊ１〜ｊ６に整数１〜６をそれぞれ対応させておき、ｍ＝（１・ｊ１＋２・ｊ２＋３・ｊ３＋４・ｊ４＋５・ｊ５＋６・ｊ６）／（ｊ１＋ｊ２＋ｊ３＋ｊ４＋ｊ５＋ｊ６）により平均値ｍを算出し、この平均値ｍに最も近い整数に対応する特性にプリフィルタ１１０を設定する。
ｉｉ）変数ｊ１〜ｊ６のうち非零のものに対応する特性であって映像信号Ｓｉｎの情報量の低減が最も多い特性にプリフィルタ１１０を設定する。これは最も安全を見込んだ設定である。なお図８に示した例では、ｊ１→ｊ２→ｊ３→ｊ４→ｊ５→ｊ６の順に、それぞれに対応する特性により低減される情報量が大きくなっていく。
【００４６】
上記のようなフィルタ制御部１１８の動作により、上記第１動作例の場合と同様、プリフィルタ１１０において、誤差値Ｄが大きくなるにしたがって映像信号に含まれる情報量が低減されるような帯域制限または画像フォーマット変換が行われる。なお上記動作例においても、プリフィルタ１１０は、誤差値Ｄに応じて周波数の帯域制限と画像フォーマット変換のうちのいずれかを行うが、誤差値Ｄによっては画像フォーマット変換と共に周波数の帯域制限をも同時に行うようにしてもよい。
【００４７】
（５）第１の実施形態の効果
本実施形態によれば、誤差値Ｄに応じてプリフィルタ１１０の特性が制御され、これにより、誤差値Ｄが大きくなるにしたがってプリフィルタ１１０通過後の映像信号に含まれる情報量が低減されるような帯域制限および／または画像フォーマット変換が行われる。ここで誤差値Ｄは、既述のように、符号化器２０での符号化により生じる画像の歪み（ブロック歪みやモスキート雑音）の大きさを示す指標、すなわち、映像信号の符号化による画像圧縮に無理が生じて画像に破綻を来す可能性を示す指標と見なすことができる。したがって本実施形態によれば、符号化による無理な画像圧縮によって画像に破綻を来す可能性が高くなると、符号化器２０に入力される映像信号の情報量が低減されるため、無理な画像圧縮による画像破綻を防止することができる。
【００４８】
また本実施形態では、誤差値Ｄが小さい間は周波数の帯域制限によって映像信号の情報量が低減され、誤差値Ｄが所定値よりも大きくなると、画像フォーマット変換または画像フォーマット変換と周波数の帯域制限の双方によって映像信号の情報量が低減される。したがって、誤差値Ｄが小さいときは、帯域制限により画質の低下を抑えつつ無理な圧縮による画像破綻が防止され、誤差値Ｄが大きくなると、画像フォーマット変換を行うことにより、或る程度の画質低下を許容しつつ無理な圧縮による画像破綻がより確実に防止される。このようにして本実施形態によれば、可能な範囲で画像品質の低下を抑えつつ無理な圧縮による画像破綻を確実に防止することができる。しかも、本実施形態では、このような効果を得るための帯域制限と画像フォーマット変換の機能が一つのプリフィルタ１１０により実現される。すなわち、画像フォーマット変換のハードウェアが帯域制限のハードウェアと共用されており、また、フォーマット変換のハードウェアをフォーマット変換の種類毎に独立に持たない。このため、少ないハードウェア量で無理な圧縮による画像破綻を防止することができる。また、プリフィルタ１１０にけるアップサンプリングやダウンサンプリング、フィルタ係数の生成を制御することによりフォーマット変換を変更できるため、フォーマット変換の種類毎に独立にハードウェアを有する構成に比べ、様々なフォーマットに対して、水平および垂直解像度やフレーム周波数を細かなステップで変化させることができる。
【００４９】
（６）第１の実施形態の変形例
第１の実施形態では、符号化器２０は図１に示すようなハイブリッド符号化方式を採用しているが、これ以外の符号化方式を採用していてもよい。すなわち、第１の実施形態と同様のプリフィルタ１１０、減算器１１４、誤差値演算部１１６およびフィルタ制御部１１８を備えると共に、符号化後の圧縮映像信号を局所的に復号化する手段を備えることにより、第１の実施形態と同様、上記のような誤差値Ｄに基づき、誤差値Ｄが大きくなるにしたがってプリフィルタ１１０通過後の映像信号に含まれる情報量が低減されるような帯域制限および／または画像フォーマット変換を行うことができる。したがって、このような変形例によっても、第１の実施形態と同様、可能な範囲で画像品質の低下を抑えつつ、映像信号の符号化による無理な画像圧縮に起因する画像破綻を確実に防止することができる。なお、遅延調整部１１２は、同一フレームについて誤差信号を生成するという点で有効であるが、このような遅延調整部１１２を設けずにプリフィルタ１１０の出力信号を直接に減算器１１４に入力しても、映像信号の無理な圧縮による画像の破綻を防止できるという効果が得られる。ただし、効果の程度の点において、遅延調整部１１２を設けた構成が好ましい。
【００５０】
＜第２の実施形態＞
図９は、本発明の第２の実施形態である映像信号符号化装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の映像信号符号化装置も、第１の実施形態と同様、ＤＣＴによる変換符号化とフレーム間差分による動き補償予測とを組み合わせたハイブリッド符号化方式に基づき入力映像信号Ｓｉｎを符号化することにより動画像を圧縮し、圧縮映像信号Ｓｏｕｔ を生成する。本実施形態の構成のうち上記第１の実施形態の構成と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５１】
本実施形態の映像信号符号化装置は、符号化器２０の構成については第１の実施形態と同様であるが、前処理部１０におけるプリフィルタ１１０の制御のための構成が第１の実施形態と異なる。すなわち、第１の実施形態では、プリフィルタ１１０を通過した後の映像信号が遅延調整部１１２を経て減算器１１４に入力されていたが、本実施形態では、プリフィルタ１１０を通過する前の入力映像信号Ｓｉｎが遅延調整部１１２を経て減算器１１４に入力される。また本実施形態では、ポストフィルタ１６０が設けられており、符号化器２０内において局所的に復号化された映像信号が、ポストフィルタ１６０を通過した後に減算器１１４に入力される。ポストフィルタ１６０は、図２〜図４に示したプリフィルタと同様の構成を有しており、プリフィルタ１１０で画像フォーマットが変換された場合にそれと逆の画像フォーマット変換を行うようにフィルタ制御部１１８により制御される。
【００５２】
減算器１１４は、このようにして入力される２つの映像信号の差分値を示す信号を誤差信号として生成する。誤差値演算部１１６は、第１の実施形態と同様、その誤差信号の値のフレーム毎の総和を算出する等のフレーム単位の統計処理を行い、この統計処理により得られる値を誤差値Ｄとしてフィルタ制御部１１８に入力する。この誤差値Ｄも、第１の実施形態と同様、符号化器２０での符号化により生じる画像の歪み（ブロック歪みやモスキート雑音）の大きさを示す指標、すなわち、映像信号の符号化による画像圧縮に無理が生じて画像に破綻を来すおそれの程度を示す指標と見なすことができる。ただし、第１の実施形態では、プリフィルタ１１０を通過した符号化前の映像信号と局所的に復号化された映像信号との差分に基づいて誤差値Ｄを算出していたことから、第１の実施形態の誤差値Ｄは純粋に圧縮符号化でどの程度画像が劣化するのかを示すものであるのに対し、本実施形態の誤差値Ｄは、プリフィルタ１１０を通過する前の映像信号である原信号に対し圧縮符号化による画像劣化がどの程度かを示すものである。
【００５３】
フィルタ制御部１１８は、第１の実施形態と同様の構成を有しており、上記誤差値Ｄに基づき、プリフィルタ１１０に対する制御信号Ｓｃ を生成し、入力映像信号Ｓｉｎに含まれる情報量を誤差値Ｄに応じて低減すべく、その制御信号Ｓｃ によりプリフィルタ１１０の特性を制御する（図６〜図８参照）。すなわち、上記誤差信号Ｄに応じて、プリフィルタ１１０に映像信号Ｓｉｎの周波数の帯域制限および／または画像フォーマットの変換を行わせる。また、本実施形態のフィルタ制御部１１８は、プリフィルタ１１０に画像フォーマットの変換を行わせた場合には、ポストフィルタ１６０に対する制御信号をも生成し、この制御信号を介して、前述のように、ポストフィルタ１６０にその逆の画像フォーマット変換を行わせる。これにより、ポストフィルタ１６０を通過した後の映像信号の画像フォーマットは、プリフィルタ１１０を通過する前の入力映像信号Ｓｉｎの画像フォーマットに常に一致する。したがって、減算器１１４に入力される２つの映像信号の画像フォーマットは常に同一となり、減算器１１４は適切に誤差信号を生成することができる。なお、プリフィルタ１１０において画像フォーマットの変換が行われない場合は、ポストフィルタ１６０においても画像フォーマットの変換は行われず、符号化器２０内で局所的に復号化された映像信号がそのまま減算器１１４に入力される。
【００５４】
上述の本実施形態によれば、第１の実施形態と同様、誤差値Ｄが大きくなるにしたがってプリフィルタ１１０通過後の映像信号に含まれる情報量が低減される。したがって、映像信号の符号化による無理な画像圧縮によって画像に破綻を来す可能性が高くなると、符号化器２０に入力される映像信号の情報量が低減されるため、無理な画像圧縮による画像破綻を防止することができる。しかも、第１の実施形態と同様、プリフィルタ１１０は周波数帯域の制限と画像フォーマットの変換という２つの機能を有し、入力映像信号の情報量の低減に際し誤差値Ｄに応じてこれらの２つの機能が使い分けられるため、可能な範囲で画像品質の低下を抑えつつ無理な圧縮による画像破綻を確実に防止することができる。
【００５５】
＜第３の実施形態＞
図１０は、本発明の第３の実施形態である映像信号符号化装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の映像信号符号化装置も、第１の実施形態と同様、ＤＣＴによる変換符号化とフレーム間差分による動き補償予測とを組み合わせたハイブリッド符号化方式に基づき入力映像信号Ｓｉｎを符号化し、圧縮映像信号Ｓｏｕｔ を生成する。本実施形態の構成のうち上記第１の実施形態の構成と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５６】
本実施形態の映像信号符号化装置も、符号化器２０の構成については第１の実施形態と同様であるが、前処理部１０におけるプリフィルタ１１０の制御のための構成が第１の実施形態と異なる。すなわち本実施形態では、図１０に示すように、前処理部１０がプリフィルタ１１０と誤差演算部１１６とフィルタ制御部１１８とから構成され、誤差演算部１１６には、符号化器２０における動き補償後の映像信号と符号化器２０に入力される映像信号（プリフィルタ１１０通過後の映像信号）との差信号、すなわち予測誤差信号が入力される。誤差値演算部１１６は、この予測誤差信号の値のフレーム毎の総和を算出する等のフレーム単位の統計処理を行い、この統計処理により得られる値を誤差値Ｄとしてフィルタ制御部１１８に入力する。この誤差値Ｄは、符号化器２０における予測誤差の大きさに対応する値であるため、第１および第２の実施形態と同様、映像信号の符号化による画像圧縮に無理が生じて画像に破綻を来す可能性の程度を示す指標と見なすことができる。
【００５７】
フィルタ制御部１１８は、第１の実施形態と同様の構成を有しており、上記誤差値Ｄに基づき、プリフィルタ１１０に対する制御信号Ｓｃ を生成し、入力映像信号Ｓｉｎに含まれる情報量を誤差値Ｄに応じて低減すべく、その制御信号Ｓｃ によりプリフィルタ１１０の特性を制御する（図６〜図８参照）。すなわち、上記誤差信号Ｄに応じて、プリフィルタ１１０に映像信号Ｓｉｎの周波数の帯域制限および／または画像フォーマットの変換を行わせる。
【００５８】
上述の本実施形態によれば、第１の実施形態と同様、誤差値Ｄが大きくなるにしたがってプリフィルタ１１０通過後の映像信号に含まれる情報量が低減される。したがって、映像信号の符号化による無理な画像圧縮によって画像に破綻を来す可能性が高くなると、符号化器２０に入力される映像信号の情報量が低減されるため、無理な画像圧縮による画像破綻を防止することができる。しかも、第１の実施形態と同様、プリフィルタ１１０は周波数帯域の制限と画像フォーマットの変換という２つの機能を有し、入力映像信号の情報量の低減に際し誤差値Ｄに応じてこれらの２つの機能が使い分けられるため、可能な範囲で画像品質の低下を抑えつつ無理な圧縮による画像破綻を確実に防止することができる。
【００５９】
＜第４の実施形態＞
図１１は、本発明の第４の実施形態である映像信号符号化装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の映像信号符号化装置も、第１の実施形態と同様、ＤＣＴによる変換符号化とフレーム間差分による動き補償予測とを組み合わせたハイブリッド符号化方式に基づき入力映像信号Ｓｉｎを符号化し、圧縮映像信号Ｓｏｕｔ を生成する。本実施形態の構成のうち第１の実施形態の構成と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６０】
本実施形態の映像信号符号化装置も、符号化器２０の構成については第１の実施形態と同様であるが、前処理部１０におけるプリフィルタ１１０の制御のための構成が第１の実施形態と異なる。すなわち本実施形態では、図１１に示すように、前処理部１０がプリフィルタ１１０とフィルタ制御部１５８とから構成され、フィルタ制御部１５８には、符号化器２０内の量子化部１２４の量子化ステップ幅Δを示す信号が入力される。この量子化ステップ幅Δは、出力バッファ１２８における符号化データの蓄積量に応じて符号化制御部１３０により制御され、量子化ステップ幅Δが大きくなると即ち量子化が粗くなると、映像信号の符号化による画像圧縮に無理が生じて画像に破綻を来す可能性が高くなる。このため、量子化ステップ幅Δを第１の実施形態における誤差値Ｄと同様の指標と見なすことができる。
【００６１】
フィルタ制御部１５８は、基本的には第１の実施形態と同様の構成を有しているが、誤差値Ｄの代わりに量子化ステップ幅Δを使用し、図６〜図８に示した閾値ｓ１〜ｓ５等も量子化ステップ幅Δに対応した値を使用している点で、第１の実施形態と相違する。このように構成されたフィルタ制御部１１８は、量子化ステップ幅Δに基づき、プリフィルタ１１０に対する制御信号Ｓｃ を生成し、入力映像信号Ｓｉｎに含まれる情報量を量子化ステップ幅Δに応じて低減すべく、その制御信号Ｓｃ によりプリフィルタ１１０の動作を制御する（図６〜図８参照）。すなわち、量子化ステップ幅Δに応じて、プリフィルタ１１０に映像信号Ｓｉｎの周波数の帯域制限および／または画像フォーマットの変換を行わせる。
【００６２】
上述の本実施形態によれば、量子化ステップ幅Δが大きくなるにしたがって、すなわち量子化が粗くなるにしたがって、プリフィルタ１１０通過後の映像信号に含まれる情報量が低減される。よって、映像信号の符号化による無理な画像圧縮によって画像に破綻を来す可能性が高くなると、第１の実施形態の場合と同様、符号化器２０に入力される映像信号の情報量が低減されるため、無理な画像圧縮による画像破綻を防止することができる。しかも、第１の実施形態と同様、プリフィルタ１１０は周波数帯域の制限と画像フォーマットの変換という２つの機能を有し、入力映像信号の情報量の低減に際し量子化ステップ幅Δに応じてこれらの２つの機能が使い分けられるため、可能な範囲で画像品質の低下を抑えつつ無理な圧縮による画像破綻を確実に防止することができる。
【００６３】
＜第５の実施形態＞
図１２は、本発明の第５の実施形態である映像信号符号化装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の映像信号符号化装置も、ＤＣＴによる変換符号化とフレーム間差分による動き補償予測とを組み合わせたハイブリッド符号化方式に基づき入力映像信号Ｓｉｎを符号化し、圧縮映像信号Ｓｏｕｔ を生成する。本実施形態の構成は、基本的には図１１に示した第４の実施形態の構成と同様であるが、符号化器２０内の量子化部１２４の量子化ステップ幅Δの代わりに出力バッファ１２８における符号化データの蓄積量Ｄｂｕｆ を用いてプリフィルタ１１０が制御される点で、第４の実施形態と相違する。この符号化データ蓄積量Ｄｂｕｆ は、符号化制御部１３０による量子化部１２４の量子化ステップ幅の制御に使用される。この制御により、符号化データ蓄積量Ｄｂｕｆ が多くなると、量子化ステップ幅Δが大きくなり（量子化が粗くなり）、映像信号の符号化による画像圧縮に無理が生じて画像に破綻を来す可能性が高くなる。このため、データ蓄積量Ｄｂｕｆ を第１の実施形態における誤差値Ｄと同様の指標と見なすことができる。
【００６４】
本実施形態におけるフィルタ制御部１６８は、この符号化データの蓄積量Ｄｂｕｆ に基づき、プリフィルタ１１０に対する制御信号Ｓｃ を生成し、入力映像信号Ｓｉｎに含まれる情報量を符号化データの蓄積量Ｄｂｕｆ に応じて低減すべく、その制御信号Ｓｃ によりプリフィルタ１１０の特性を制御する。すなわち、符号化データの蓄積量Ｄｂｕｆ に応じて、プリフィルタ１１０に映像信号のＳｉｎの周波数の帯域制限および／または画像フォーマットの変換を行わせる。このためのフィルタ制御部１６８の構成および動作は、基本的には第１の実施形態と同様であって図６〜図８に示した通りである。ただし、図６〜図８に示されている誤差値Ｄおよび閾値ｓ１〜ｓ５等については、誤差値Ｄの代わりに符号化データの蓄積量Ｄｂｕｆ を使用し、閾値ｓ１〜ｓ５等を符号化データの蓄積量Ｄｂｕｆ に対応した値を使用する点で、第１の実施形態と相違する。
【００６５】
上述の本実施形態によれば、符号化データの蓄積量Ｄｂｕｆ が多くなるにしたがって、プリフィルタ１１０通過後の映像信号に含まれる情報量が低減される。したがって、映像信号の符号化による無理な画像圧縮によって画像に破綻を来す可能性が高くなると、第１の実施形態の場合と同様、符号化器２０に入力される映像信号の情報量が低減されるため、無理な画像圧縮による画像破綻を防止することができる。しかも、第１の実施形態と同様、プリフィルタ１１０は周波数帯域の制限と画像フォーマットの変換という２つの機能を有し、入力映像信号の情報量の低減に際し符号化データの蓄積量Ｄｂｕｆ に応じてこれらの２つの機能が使い分けられるため、可能な範囲で画像品質の低下を抑えつつ無理な圧縮による画像破綻を確実に防止することができる。
【００６６】
＜第６の実施形態＞
図１３は、本発明の第６の実施形態である映像信号符号化装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の映像信号符号化装置も、ＤＣＴによる変換符号化とフレーム間差分による動き補償予測とを組み合わせたハイブリッド符号化方式に基づき入力映像信号Ｓｉｎを符号化し、圧縮映像信号Ｓｏｕｔ を生成する。本実施形態の構成も、基本的には図１１に示した第４の実施形態の構成と同様であるが、符号化器２０における量子化部１２４の量子化ステップ幅Δの代わりに、外部から与えられる出力ビットレートＲｂｉｔ を用いてプリフィルタ１１０が制御される点で、第４の実施形態と相違する。この出力ビットレートＲｂｉｔ として小さい値が与えられると、出力バッファ１２８における符号化データの蓄積量が多くなるため、符号化制御部１３０は量子化部１２４における量子化を粗くするように量子化ステップ幅を制御する。その結果、映像信号の符号化による画像圧縮に無理が生じて画像に破綻を来す可能性が高くなる。このため、出力ビットレートＲｂｉｔ を第１の実施形態における誤差値Ｄと同様の指標と見なすことができる。
【００６７】
本実施形態におけるフィルタ制御部１７８は、この出力ビットレートＲｂｉｔ に基づき、プリフィルタ１１０に対する制御信号Ｓｃ を生成し、入力映像信号Ｓｉｎに含まれる情報量を出力ビットレートＲｂｉｔ に応じて低減すべく、その制御信号Ｓｃ によりプリフィルタ１１０の特性を制御する。すなわち、出力ビットレートＲｂｉｔ に応じて、プリフィルタ１１０に映像信号Ｓｉｎの周波数の帯域制限および／または画像フォーマットの変換を行わせる。このためのフィルタ制御部１６８の構成および動作は、基本的には第１の実施形態と同様であって図６〜図８に示した通りである。ただし、図６〜図８に示されている誤差値Ｄおよび閾値ｓ１〜ｓ５等については、誤差値Ｄの代わりに出力ビットレートＲｂｉｔ を使用し、閾値ｓ１〜ｓ５等として出力ビットレートＲｂｉｔ に対応した値を使用し、出力ビットレートＲｂｉｔ が低下するにしたがって映像信号の情報の低減量が増大するようにプリフィルタ１１０が制御される点で、第１の実施形態と相違する。
【００６８】
上述の本実施形態によれば、出力ビットレートＲｂｉｔ が小さくなるにしたがって、プリフィルタ１１０通過後の映像信号に含まれる情報量が低減される。したがって、映像信号の符号化による無理な画像圧縮によって画像に破綻を来す可能性が高くなると、第１の実施形態の場合と同様、符号化器２０に入力される映像信号の情報量が低減されるため、無理な画像圧縮による画像破綻を防止することができる。しかも、第１の実施形態と同様、プリフィルタ１１０は周波数帯域の制限と画像フォーマットの変換という２つの機能を有し、入力映像信号の情報量の低減に際し出力ビットレートＲｂｉｔ に応じてこれらの２つの機能が使い分けられるため、可能な範囲で画像品質の低下を抑えつつ無理な圧縮による画像破綻を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である映像信号符号化装置の構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態におけるプリフィルタの構成を示すブロック図。
【図３】上記プリフィルタにおけるフィルタ回路の構成を示すブロック図。
【図４】上記フィルタ回路におけるデジタルフィルタ部の構成を示すブロック図。
【図５】上記フィルタ回路の動作を説明するための信号波形図。
【図６】第１の実施形態におけるフィルタ制御部の第１動作例を示すフローチャート。
【図７】第１の実施形態におけるフィルタ制御部の第１動作例の変形例を示すフローチャート。
【図８】第１の実施形態におけるフィルタ制御部の第２動作例を示すフローチャート。
【図９】本発明の第２の実施形態である映像信号符号化装置の構成を示すブロック図。
【図１０】本発明の第３の実施形態である映像信号符号化装置の構成を示すブロック図。
【図１１】本発明の第４の実施形態である映像信号符号化装置の構成を示すブロック図。
【図１２】本発明の第５の実施形態である映像信号符号化装置の構成を示すブロック図。
【図１３】本発明の第６の実施形態である映像信号符号化装置の構成を示すブロック図。
【図１４】映像信号符号化装置の従来例の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１０…前処理部
２０…符号化器
６０…アップサンプリング部
６４…デジタルフィルタ部
６６…ダウンサンプリング部
７０…フィルタ係数生成部
１１０…プリフィルタ
１１２…遅延調整部
１１４…減算器
１１６…誤差値演算部
１１８，１５８，１６８，１７８…フィルタ制御部
１２０…減算器
１２２…ＤＣＴ部
１２４…量子化部
１２８…出力バッファ
１３０…符号化制御部
１３２…逆量子化部
１３４…逆ＤＣＴ部
１３６…加算部
１３８…フレームメモリ
１４０…動き補償予測部
１６０…ポストフィルタ
Ｓｉｎ …入力映像信号
Ｓｏｕｔ …圧縮映像信号
Ｓｃ …制御信号
Ｄ …誤差値
Ｄｂｕｆ …符号化データ蓄積量
Δ …量子化ステップ幅
Ｒｂｉｔ …出力ビットレート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a video signal encoding apparatus that compresses a moving image by performing high-efficiency encoding on a video signal.
[0002]
[Prior art]
In digital broadcasting or the like, a video signal encoding apparatus that encodes a video signal based on a system such as MPEG2 (Moving Picture Experts Group Phase 2), which is an international standard system, is used to efficiently transmit images. .
[0003]
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a conventional example of such a video signal encoding apparatus. This conventional example includes a subtractor 220, a DCT unit 222, a quantization unit 224, a variable length coding unit 226, an output buffer 228, a coding control unit 230, an inverse quantization unit 232, and an inverse DCT. 234, an adder 236, a frame memory 238, a motion compensation prediction unit 240, and changeover switches 242a and 242b, and compresses a moving image by encoding a video signal based on the MPEG2 system. . In other words, in this conventional example, the coding method is switched between interframe coding and intraframe coding at a predetermined timing by the changeover switches 242a and 242b, and motion compensated prediction based on DCT transform coding and interframe difference is performed. Encoding based on a hybrid encoding scheme in combination with As a result, the input video signal Sin is encoded to generate a compressed video signal Sout, and the compressed video signal Sout is output at an output bit rate Rbit specified from the outside.
[0004]
In addition, in the video signal encoding apparatus as described above, paying attention to the fact that image quality degradation due to compression appears remarkably in the color difference component, an image encoding apparatus that reduces color noise without reducing compression efficiency, This is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-238366. This image encoding device includes a plurality of format conversion units and various image state determination units, and detects the change in the state of predetermined image data and selects a format, so that the number of color difference component samples is not significantly increased. The color noise is reduced.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional video signal encoding apparatus shown in FIG. 14, when the amount of information of the input video signal Sin increases with respect to the output bit rate Rbit specified from the outside, block distortion, mosquito noise, etc. are conspicuous due to compression by encoding. Therefore, there is a possibility that the image may be broken due to excessive image compression by encoding the video signal.
[0006]
On the other hand, according to the image encoding device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-238366, the format selection based on the detection of the state change of the image data has a certain effect in preventing image corruption due to excessive image compression. Conceivable. However, this image encoding device has a configuration that supports only format conversion of color signals focusing only on color noise, and means other than format conversion such as band limitation is not considered. There is a risk that image quality will be unnecessarily lowered to prevent image corruption.
[0007]
Therefore, the present invention provides a video signal encoding device capable of preventing image degradation due to excessive image compression by encoding while suppressing deterioration in image quality to the extent possible without being limited to only color noise. The purpose is to do.
[0008]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
A first invention is a video signal encoding device for generating a compressed video signal by encoding a digitized input video signal with an encoder and outputting the compressed video signal at a predetermined bit rate. ,
A prefilter having a frequency band limiting function and an image format converting function for the input video signal before being encoded by the encoder;
A filter control unit that controls frequency band limitation and image format conversion by the pre-filter based on a variable derived from the input video signal;
It is characterized by providing.
According to the first aspect of the invention, since the frequency band limitation and the image format conversion by the prefilter are controlled based on the variable derived from the input video signal, the image is compressed by the unreasonable image compression by the video signal encoding. If there is a high possibility of failure, it is possible to prevent image failure due to excessive image compression by reducing the information amount of the video signal with a pre-filter before encoding. In addition, the pre-filter has two functions of frequency band restriction and image format conversion. Therefore, when reducing the amount of information of the input video signal, the pre-filter restricts the frequency band when emphasizing the prevention of image quality degradation. In order to prevent this problem, the two functions can be used properly, such as converting the image format.
[0009]
According to a second invention, in the first invention,
The filter control unit generates a control signal for each picture of the input video signal, and controls frequency band limitation and image format conversion by the prefilter based on the control signal based on the picture. And
According to the second invention, since the pre-filter is controlled in units of pictures, the frequency band is limited and / or the image format is converted according to the contents of each picture represented by the video signal. Image corruption due to excessive image compression can be prevented.
[0010]
According to a third invention, in the first invention,
The filter control unit generates a control signal based on the input video signals of a predetermined number of pictures after the power is turned on, and the control signal generates the control signal for the input video signals after the predetermined number of pictures after the power is turned on. It is characterized by setting frequency band limitation and / or image format conversion by a pre-filter.
[0011]
According to a fourth invention, in the first invention,
A local decoder for decoding the compressed video signal;
The filter control unit controls frequency band limitation and image format conversion by the prefilter based on a difference between a video signal output from the prefilter and a video signal output from the local decoder. It is characterized by.
According to the fourth aspect of the invention, frequency band limitation and image format conversion by the prefilter are controlled based on the difference between the video signal output from the prefilter and the video signal output from the local decoder. Therefore, the information amount of the video signal can be reduced before encoding according to the magnitude of image distortion caused by encoding. As a result, the amount of information in the video signal can be reduced before encoding depending on the degree of possibility that the image will be corrupted by unreasonable image compression by coding the video signal, thus preventing image corruption due to unreasonable image compression. can do.
[0012]
According to a fifth invention, in the first invention,
A local decoder for decoding the compressed video signal;
A post filter that converts an image format of a video signal output from the local decoder;
The filter control unit causes the post filter to perform image format conversion opposite to the image format conversion in the pre-filter, and the input video signal before passing through the pre-filter and the video signal output from the post filter. Based on the difference, the frequency band limitation and the image format conversion by the pre-filter are controlled.
According to the fifth aspect of the invention, the frequency band restriction and the image by the prefilter are based on the difference between the input video signal before passing through the prefilter and the video signal output from the postfilter after local decoding. Since the format conversion is controlled, it is possible to reduce the amount of information of the video signal before encoding by using as an index the degree of image degradation due to encoding with respect to the original signal. As a result, the amount of information in the video signal before encoding can be reduced depending on the degree of possibility that the image will be corrupted by unreasonable image compression by encoding the video signal, thus preventing image corruption due to unreasonable image compression. can do.
[0013]
According to a sixth invention, in the first invention,
The encoder is
Local decoding means for decoding the compressed video signal;
Motion compensation means for performing motion compensation on the video signal decoded by the local decoder;
Encoding means for generating the compressed video signal by encoding a prediction error signal that is a difference between the video signal after the motion compensation and the video signal output from the pre-filter,
The filter control unit controls frequency band limitation and image format conversion by the pre-filter based on the prediction error signal.
According to the sixth aspect of the invention, since the restriction of the frequency band by the prefilter and the conversion of the image format are controlled based on the prediction error signal, the image is broken due to the excessive image compression by the encoding of the video signal. The amount of information of the video signal before encoding can be reduced according to the degree of possibility of encoding. As a result, it is possible to prevent image failure due to excessive image compression.
[0014]
According to a seventh invention, in the first invention,
The encoder is
Transform coding means for transform coding the video signal;
Quantization means for quantizing the data encoded by the transform encoding means;
An output buffer for storing data quantized by the quantization means;
Coding control means for controlling the quantization step width of the quantization means according to the amount of data stored in the output buffer,
The filter control unit controls frequency band limitation and image format conversion by the prefilter based on a quantization step width of the quantization means.
According to the seventh aspect of the invention, since the restriction of the frequency band by the pre-filter and the conversion of the image format are controlled based on the quantization step width, the image is broken by the unreasonable image compression by the encoding of the video signal. The amount of information of the video signal before encoding can be reduced according to the degree of possibility of coming. As a result, it is possible to prevent image failure due to excessive image compression.
[0015]
In an eighth aspect based on the first aspect,
The encoder is
Transform coding means for transform coding the video signal;
Quantization means for quantizing the data encoded by the transform encoding means;
An output buffer for storing data quantized by the quantization means;
Coding control means for controlling the quantization step width of the quantization means according to the amount of data stored in the output buffer,
The filter control unit controls frequency band limitation and image format conversion by the pre-filter based on an accumulation amount of data in the output buffer.
According to the eighth aspect of the invention, since the restriction of the frequency band and the conversion of the image format by the prefilter are controlled based on the data accumulation amount of the output buffer, the image is converted into an image by unreasonable image compression by encoding the video signal. The amount of information of the video signal before encoding can be reduced according to the degree of possibility of failure. As a result, it is possible to prevent image failure due to excessive image compression.
[0016]
According to a ninth invention, in any one of the fourth to eighth inventions,
The filter control unit controls a pre-filter in order of frequency band limitation and image format conversion as the difference, the prediction error signal, the quantization step width or the data accumulation amount increases, and the difference, When the prediction error signal, the quantization step width, or the data accumulation amount further increases, the prefilter is controlled so as to limit the frequency band together with the conversion of the image format.
According to the ninth aspect of the invention, while the possibility of image failure due to excessive image compression due to the encoding of the video signal is small, the encoding is performed by limiting the frequency band with an emphasis on preventing the deterioration of the image quality. As the information amount of the previous video signal is reduced and the possibility of image corruption increases, the information amount of the video signal before encoding can be reduced by image format conversion or by image format conversion and frequency band limitation. As a result, it is possible to reliably prevent image failure due to unreasonable compression while suppressing deterioration in image quality to the extent possible.
[0017]
A tenth aspect of the present invention is a video signal code for generating a compressed video signal by encoding a digitized input video signal with an encoder and outputting the compressed video signal at a predetermined bit rate designated from the outside. Device.
A prefilter for limiting a frequency band of the input video signal before being encoded by the encoder;
Based on the bit rate, a filter control unit for controlling the restriction of the frequency band by the pre-filter,
It is characterized by providing.
According to the tenth invention, the frequency band limitation by the prefilter is controlled based on the bit rate designated from the outside, and therefore the image is broken due to excessive image compression by encoding the video signal. The amount of information of the video signal before encoding can be reduced according to the degree of possibility. As a result, it is possible to prevent image failure due to excessive image compression.
[0018]
An eleventh aspect of the present invention is a video signal code for generating a compressed video signal by encoding a digitized input video signal with an encoder and outputting the compressed video signal at a predetermined bit rate designated from the outside. Device.
A prefilter that converts an image format of the input video signal before being encoded by the encoder;
A filter control unit that controls conversion of an image format by the pre-filter based on the bit rate;
It is characterized by providing.
According to the eleventh aspect of the invention, since the image format conversion by the prefilter is controlled based on the bit rate specified from the outside, the image is broken by the unreasonable image compression by the encoding of the video signal. The amount of information of the video signal before encoding can be reduced according to the degree of possibility. As a result, it is possible to prevent image failure due to excessive image compression.
[0019]
A twelfth aspect of the present invention is a video signal code for generating a compressed video signal by encoding a digitized input video signal with an encoder and outputting the compressed video signal at a predetermined bit rate designated from the outside. Device.
A prefilter having a frequency band limiting function and an image format conversion function for the input video signal before being encoded by the encoder;
A filter control unit that controls frequency band limitation and image format conversion by the pre-filter based on the bit rate;
It is characterized by providing.
According to the twelfth aspect of the invention, since the restriction of the frequency band and the conversion of the image format by the prefilter are controlled based on the bit rate designated from the outside, the image is compressed by the unreasonable image compression by the encoding of the video signal. The amount of information of the video signal before encoding can be reduced according to the degree of possibility of failure. As a result, it is possible to prevent image failure due to excessive image compression.
[0020]
In a thirteenth aspect based on the first aspect,
The filter control unit controls the prefilter in the order of frequency band limitation and image format conversion as the bit rate decreases. If the bitlator further decreases, the filter control unit limits the frequency band together with the image format conversion. The prefilter is controlled so as to perform.
According to such a thirteenth invention, as in the ninth invention, it is possible to reliably prevent image corruption caused by unreasonable image compression due to encoding of a video signal while suppressing deterioration in image quality to the extent possible. be able to.
[0021]
In a fourteenth aspect based on the first or twelfth aspect,
The pre-filter is
Upsampling means for adding sample points to the input video signal;
A digital filter for inputting the video signal obtained by the upsampling means;
Downsampling means for thinning out sample points of the video signal that has passed through the digital filter,
The filter control unit controls addition of sample points by the up-sampling means and thinning of sample points by the down-sampling means based on a variable derived from the input video signal or the bit rate, and a filter coefficient of the digital filter Is set to control frequency band limitation and image format conversion by the prefilter.
According to the fourteenth aspect, two functions of frequency band limitation and image format conversion can be realized in one prefilter.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
<First Embodiment>
(1) Configuration of the first embodiment
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a video signal encoding apparatus according to the first embodiment of the present invention. This video signal encoding apparatus compresses a moving image by encoding an input video signal Sin based on a hybrid encoding method combining, for example, MPEG2 with a transform encoding by DCT and a motion compensated prediction based on an inter-frame difference, A compressed video signal Sout is generated. As shown in FIG. 1, the video signal encoding apparatus includes a DCT unit 122, a quantization unit 124, a variable length encoding unit 126, and an output buffer 128 in order to perform encoding using the hybrid encoding method. The encoding control unit 130, the inverse quantization unit 132, the inverse DCT unit 134, the adder 136, the frame memory 138, the motion compensation prediction unit 140, the interframe coding, and the intraframe coding. In order to include a coder 20 including changeover switches 142a and 142b for switching between them, and in order to perform frequency band limitation and image format conversion on the video signal before encoding in accordance with the input video signal, The preprocessing unit 10 includes a prefilter 110, a delay adjustment unit 112, a subtractor 114, an error value calculation unit 116, and a filter control unit 118.
[0023]
(2) Operation of the first embodiment
In the video signal encoding apparatus of the present embodiment configured as described above, the input video signal Sin is subjected to frequency band limitation and / or image format conversion by the preprocessing unit 10 including the pre-filter 110. Input to the encoder 20. In the encoder 20, the encoding method is switched between interframe encoding and intraframe encoding at a predetermined timing by the changeover switches 142 a and 142 b.
[0024]
At the time of intra-frame coding, the change-over switches 142a and 142b are in a state indicated by solid lines, and the video signal that has passed through the prefilter 110 is directly input to the DCT unit 122, and the video signal is subjected to transform coding by DCT. Done. The encoded data obtained as a result is quantized by the quantizing unit 124 under the control of the coding control unit 130 and then input to the variable length coding unit 126 and the inverse quantization unit 132. The encoded data input to the variable length encoder 126 is variable length encoded and then stored in the output buffer 128. The output buffer 128 receives a signal indicating the output bit rate Rbit from the outside, and outputs the accumulated encoded data as the compressed video signal Sout at the output bit rate Rbit. The encoding control unit 130 monitors the amount of encoded data stored in the output buffer 128 and controls the quantization step width of the quantization unit 124 according to the amount of storage so that the output buffer 128 does not become full. On the other hand, the encoded data input to the inverse quantization unit 132 is inversely quantized and then subjected to inverse DCT by the inverse DCT unit 134, and a reference image for motion compensated prediction at the time of interframe coding. Is stored in the frame memory 138. Note that during intra-frame coding, the data after inverse DCT is not added by the adder 136 but is accumulated in the frame memory 138, and motion compensation prediction is not performed.
[0025]
At the time of inter-frame coding, the change-over switches 142a and 142b are in a state indicated by a dotted line, and the motion compensation prediction unit 140 performs motion compensation prediction using the subtractor 120 and the input image indicated by the video signal that has passed through the prefilter 110. A prediction error signal indicating a difference value from the predicted image is generated, and transform coding is performed on the prediction error signal by the DCT unit 122. The coded data obtained by this transform coding is quantized by the quantizing unit 124 under the control of the coding control unit 130 and then input to the variable length coding unit 126 and the inverse quantization unit 132. The encoded data input to the variable length encoder 126 is variable length encoded as in the case of intra-frame encoding, and is then stored in the output buffer 128. The encoded data stored in the output buffer 128 is The compressed video signal Sout is output at the output bit rate Rbit. The encoding control unit 130 controls the quantization step width of the quantization unit 124 as in the case of intra-frame encoding. On the other hand, the encoded data input to the inverse quantization unit 132 is further subjected to inverse DCT by the inverse DCT unit 134 after being inversely quantized and input to the adder 136. During such an operation, the motion compensation prediction unit 140 generates the prediction image using the reference image data stored in the frame memory 138 and the original signal that is an output signal from the prefilter 110. This predicted image is used to generate a prediction error signal by the above-described subtracter 120 and is input to the adder 136. In the adder 136, the predicted image and the data after inverse DCT are added, and thereby decoded image data is obtained. That is, local decoding is performed by the inverse quantization unit 132, the inverse DCT unit 134, and the adder 136. Image data obtained by this local decoding is stored in the frame memory 138 as reference image data for later motion compensation prediction, and is input to the subtracter 114 in the preprocessing unit 10.
[0026]
In the video signal encoding device of the present embodiment, before encoding as described above, the input video signal Sin is subjected to frequency band limitation and / or image format conversion. For this purpose, first, a difference value between a signal of image data (a locally decoded video signal) output from the adder 136 in the encoder 20 and an unencoded video signal that has passed through the prefilter 110. Is generated by the subtractor 114 (hereinafter referred to as “error signal”). At this time, in order to obtain an error signal between the pre-encoding video signal and the locally decoded video signal for the same frame, the pre-encoding signal passed through the pre-filter 110 is timed by the delay adjustment unit 112. Is adjusted and input to the subtractor 114. The error signal generated by the subtractor 114 is input to the error value calculation unit 116, and the error value calculation unit 116 performs statistical processing in units of frames such as calculating the sum of the error signal values for each frame. A value obtained by this statistical processing is input to the filter control unit 118 as an error value D. This error value D is an index indicating the magnitude of image distortion (block distortion or mosquito noise) caused by encoding in the encoder 20, that is, the image is broken due to unreasonable compression of the video signal by encoding. It can be regarded as an index indicating the possibility of Therefore, the filter control unit 118 generates a control signal Sc for the prefilter 110 based on the error value D, and uses the control signal Sc to reduce the amount of information included in the input video signal Sin according to the error value D. Control the characteristics of the pre-filter 110.
[0027]
In this embodiment, since the image format may be converted in the pre-filter 110, the encoder 20 performs the maximum horizontal and all the image formats that can be taken as the image format of the video signal to be encoded. The configuration corresponds to the vertical resolution and the maximum frame frequency, and can support a plurality of image formats. That is, the encoder 20 according to the present embodiment is an encoding device corresponding to various profiles / levels as shown in, for example, the MPEG2 standard, and is, for example, an HDTV having 1125 scanning lines or a scanning line. It corresponds to several 525 SDTVs. When image format conversion is performed by the pre-filter 110, encoding corresponding to the converted image format is performed based on a control signal output from a filter control unit 118 described later.
[0028]
(3) Configuration of prefilter
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the prefilter 110 in the present embodiment. The pre-filter 110 includes two filter circuits, horizontal and vertical filter circuits 50 and 54, and a memory 52. The video signal input to the pre-filter 110 is first subjected to band limitation of the horizontal spatial frequency (hereinafter referred to as “horizontal frequency”) and / or horizontal resolution conversion by the horizontal filter circuit 50. . The video signal that has passed through the horizontal filter circuit 50 is input to the vertical filter circuit 54 via the memory 52. In the memory 52, the video signal is stored for several lines for the vertical processing in the vertical filter circuit 54. The vertical filter circuit 54 performs band limitation of a vertical spatial frequency (hereinafter referred to as “vertical frequency”) of the image and / or conversion of resolution in the vertical direction.
[0029]
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the horizontal filter circuit 50. The horizontal filter circuit 50 includes an upsampling unit 60, a first selector 62, a digital filter unit 64, a downsampling unit 66, a second selector 68, and a filter coefficient generation unit 70, and an input terminal Tfin. Output terminal Tfout and control terminals Tc1 to Tc3. Pixel values in the horizontal direction are sequentially input as video signals to the input terminal Tfin, and first to third control signals Sc1 to Sc1 constituting the control signal Sc generated by the filter control unit 118 are input to the control terminals Tc1 to Tc3. Each of Sc3 is input. In the above-described configuration, the upsampling unit 60 increases the sampling frequency by adding a zero-value sample point to the input video signal based on the first control signal Sc1, and outputs it as an upsampled video signal. The first selector 62 selects one of the upsampled video signal and the input video signal that has not been upsampled based on the first control signal Sc1. The video signal selected by the first selector 62 is input to the digital filter unit 64. Filter coefficients in the digital filter unit 64 are generated by the filter coefficient generation unit 70 in accordance with the third control signal Sc3, and the digital filter unit 64 performs an operation in accordance with these filter coefficients. That is, when the upsampled video signal is selected by the first selector 62 based on the third control signal Sc3, the digital filter unit 64 obtains a sample value corresponding to the added sample point by interpolation, When an input video signal that has not been upsampled is selected, the frequency band of the input video signal is limited, and the upper cutoff frequency of the band is also controlled by the third control signal Sc3. The down-sampling unit 66 generates a video signal with a reduced sampling frequency by thinning out the sample points of the video signal after passing through the digital filter unit 64 based on the second control signal Sc2, and the down-sampled video signal Output as. The second selector 68 selects either the down-sampled video signal or the non-down-sampled video signal after passing through the digital filter unit 64 based on the second control signal Sc2. The video signal selected by the second selector 68 is output from the output terminal Tfout.
[0030]
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the digital filter unit 64 in the horizontal filter circuit 50 described above. This example has a transversal configuration having six taps, and the filter characteristics are expressed by the following equation.
H (Z) = h1 + h2 · Z-1+ H3 · Z-2+ H4 · Z-3+ H5 · Z-4+ H6 · Z-5
In the above formula, Z-1Is a unit delay operator, and the filter coefficients h1 to h6 are generated by the filter coefficient generator 70 based on the third control signal Sc3 as described above. By changing these filter coefficients h1 to h6, the digital filter unit 64 operates as an interpolation filter or operates as a band limiting filter. 4 has six taps, the number of taps may be more or less than six.
[0031]
The horizontal filter circuit 50 shown in FIG. 3 and FIG. 4 performs band limitation of the horizontal frequency or conversion of the horizontal resolution, as can be understood from the above description. For example, when the horizontal resolution is set to 2/3, the following operation is performed based on the first to third control signals Sc1 to Sc3. Now, assuming that the video signal shown in FIG. 5A is input to the input terminal Tfin, a zero-point sampling point is added by the amplifier sampling unit 60, and the signal shown in FIG. 5B is generated. This signal is selected by the first selector 62 and the value of the added sample point is interpolated by the digital filter unit 64 to generate a signal shown in FIG. This signal is sampled by the downsampling unit 66 to generate the signal shown in FIG. In this example, sample points marked with “x” in FIG. 5C are thinned out. The signal shown in FIG. 5 (d) thus obtained is 3/2 times the sampling period, that is, 2/3 times the sampling frequency, compared with the signal (FIG. 5 (a)) input to the input terminal Tfin. This signal is output from the output terminal Tfout. As a result, a video signal having a horizontal resolution of 2/3 is obtained. When the horizontal filter circuit 50 operates as a band limiting filter, the first and second selectors 62 and 68 use the first and second control signals Sc1 and Sc2 as the video signals input from the terminal Tfin. By being controlled, the signal passes through only the digital filter unit 64 and is output from the terminal Tfout without being upsampled or downsampled.
[0032]
The configuration of the vertical filter circuit 54 is also basically the same as the configuration of the horizontal filter circuit 50 shown in FIG. 3, and vertical pixel data is sequentially input to the input terminal Tfin, and the vertical frequency band limit and Pixel data that has undergone vertical resolution conversion is sequentially output from the output terminal Tfout.
[0033]
In the above description, only the horizontal and vertical resolution conversion has been described as the image format conversion by the prefilter 110. However, in addition to these, it is also possible to realize a prefilter capable of converting the frame frequency. That is, the frame frequency can be reduced by thinning a predetermined frame in the video signal or using an inter-frame interpolation filter. The inter-frame interpolation filter can be realized with the same configuration as the filter circuit shown in FIG. In this case, an image having a reduced frame frequency is obtained by inputting, as an input signal, a signal of pixels having the same vertical and horizontal positions in a frame and shifted in time by one frame unit to an inter-frame interpolation filter. A signal is obtained. In this way, it is possible to realize the pre-filter 110 that can perform image format conversion including frame frequency reduction in addition to horizontal and vertical resolution conversion. Further, by setting the filter coefficient of the digital filter unit 64, the prefilter 110 can simultaneously perform the image format conversion and the frequency band limitation as described above on the video signal Sin. At this time, it is preferable that the digital filter unit 64 has a configuration in which a plurality of filter circuits as shown in FIG. 4 are connected in cascade, whereby the degree of freedom in setting image format conversion and frequency band restriction by the prefilter 110 is preferable. Can be increased. In the above description, the pre-filter 110 is configured to perform frequency band limitation and resolution conversion in both the horizontal direction and the vertical direction (see FIG. 2), but the frequency band limitation is performed in only one of the horizontal direction and the vertical direction. Alternatively, resolution conversion may be performed.
[0034]
(4) Prefilter control
The characteristics of the prefilter 110 are controlled by the filter control unit 118 based on the error value D as described above. The filter control unit 118 includes, for example, a CPU as a central processing unit and a memory in which a program executed by the CPU is stored. In this case, the filter control unit 118 generates control signals Sc1 to Sc3 by causing the CPU to execute a predetermined program stored in the memory, and controls the characteristics of the prefilter 110 via these control signals. Thus, instead of realizing the filter control unit 118 by the CPU and the program, the filter control unit 118 may be realized as a hardware circuit that generates similar control signals Sc1 to Sc3.
[0035]
(4.1) First operation example
FIG. 6 is a flowchart showing an operation example (hereinafter referred to as “first operation example”) of the filter control unit 118. In this operation example, first, an error value D (> 0) is input from the error calculation unit 116 (step S10). Then, the error value D is sequentially compared with predetermined threshold values s1 to s5 (steps S12 to S20), and the characteristics of the prefilter 110 are controlled as follows via the control signals Sc1 to Sc3 according to the comparison result. . In the present embodiment, the threshold values s1 to s5 are set in advance according to the output bit rate Rbit and the like, and 0 <s1 <s2 <s3 <s4 <s5 (and so on).
[0036]
If the error value D is equal to or less than the threshold value s1, the filter coefficient is set so that the prefilter 110 performs band limiting so that the upper cutoff frequencies of the horizontal and vertical frequencies are n1h [Hz] and n1v [Hz], respectively (step S22). ). If the error value D is greater than the threshold value s1 and less than or equal to the threshold value s2, the prefilter 110 sets the filter coefficient so as to perform band limitation with the horizontal and vertical upper cut-off frequencies being n2h [Hz] and n2v [Hz], respectively. Set (step S24). If the error value D is greater than the threshold value s2 and less than or equal to the threshold value s3, the prefilter 110 sets the filter coefficient so as to perform band limitation so that the upper cutoff frequencies of the horizontal and vertical frequencies are n3h [Hz] and n3v [Hz], respectively. Set (step S26). If the error value D is greater than the threshold value s3 and less than or equal to the threshold value s4, the pre-sampling 110 sets upsampling, sample value interpolation, and downsampling so that the image format of the input video signal Sin is converted to the format 1 ( Step S28). If the error value D is greater than the threshold value s4 and less than or equal to the threshold value s5, the pre-sampling 110 sets up-sampling, sample value interpolation, and down-sampling so that the image format of the input video signal Sin is converted to the format 2 ( Step S30). If the error value D is larger than the threshold value s5, up-sampling, sample value interpolation, and down-sampling are set so that the pre-filter 110 converts the image format of the input video signal Sin to format 3 (step S32).
[0037]
In the above, n1h> n2h> n3h and n1v> n2v> n3v. Formats 1 to 3 are preset as image formats in which the resolution and frame frequency decrease in this order (the same applies to the following). Therefore, according to the control operation, band limitation or image format conversion is performed so that the amount of information included in the video signal is reduced as the error value D increases.
[0038]
After executing any of the above steps S22 to S32, the process waits for one picture period (step S34). In the above embodiment, one picture corresponds to one frame, but when the converted image format is an interlaced scanning method and the encoder 20 performs encoding with one field as one screen, One picture corresponds to one field. After waiting for one picture period in step S34, the process returns to step S10, and thereafter the above-described control operation is repeated.
[0039]
In the above operation example, the prefilter 110 performs either frequency band limitation or image format conversion according to the error value D. Depending on the error value D, the prefilter 110 also performs frequency band limitation together with image format conversion. It may be. For example, s6 is set as a threshold value larger than s5, a threshold value s45 is set between threshold values s4 and s5, and a threshold value s56 is set between threshold values s5 and s6. A control operation may be performed. In this case, for example, if the error value D is greater than the threshold value s4 and less than or equal to the threshold value s45, the image format of the input video signal Sin is converted into the format 1 and at the same time the upper cutoff frequencies of the horizontal and vertical frequencies are respectively determined in advance. The pre-filter 110 is controlled so as to limit the bandwidth to nh [Hz] and nv [Hz].
[0040]
(4.2) Second operation example
FIG. 8 is a flowchart showing another operation example (hereinafter referred to as “second operation example”) of the filter control unit 118. In the first operation example, the characteristics of the prefilter 110 are controlled on a picture-by-picture basis, and the characteristics of the prefilter 110 change during the operation of the apparatus. In this operation example, video of a predetermined number of pictures immediately after the power is turned on. Based on the signal, the characteristics of the pre-filter 110 to be set are determined, that is, the image format of the conversion destination and / or the upper cutoff frequency of the band limitation is determined, and the predetermined number of pictures immediately after power-on Thereafter, the characteristics of the pre-filter 110 are fixed.
[0041]
In this operation example, variables i, j1, j2, j3, j4, j5, and j6 are introduced, and first, these variables are initialized to 0 (step S50). Here, the variable i is a variable for counting the number of pictures, the variable j1 corresponds to the band limitation where the upper cutoff frequencies of the horizontal and vertical frequencies are n1h [Hz] and n1v [Hz], respectively, and the variable j2 is The variable j3 corresponds to the band limitation where the upper cutoff frequencies of the horizontal and vertical frequencies are n2h [Hz] and n2v [Hz], respectively, and the variable j3 sets the upper cutoff frequencies of the horizontal and vertical frequencies to n3h [Hz] and n3v [Hz], respectively. The variable j4 corresponds to the conversion of the input video signal Sin to the image format 1 and the variable j5 corresponds to the conversion of the input video signal Sin to the image format 2 and the variable j6 This corresponds to the conversion of the image format of the input video signal Sin to format 3.
[0042]
After the initialization of the variable, it is determined whether or not the variable i is larger than a predetermined value M (step S52). As a result, if the variable i is less than or equal to M, the process proceeds to step S54, and if the variable i is greater than M, the process proceeds to step S82. Immediately after initialization of the above variables, i = 0, so that the process proceeds to step S54, and the error value D is input from the error calculator 116. Then, the error value D is sequentially compared with various threshold values s1 to s5 set in advance (steps S56 to S64), and the variable j1 described above corresponding to various control operations for the prefilter 110 according to the comparison result. The value of ~ j6 is changed as follows.
[0043]
If the error value D is less than or equal to the threshold value s1, the value of the variable j1 corresponding to the band limitation with the upper cut-off frequency set to (n1h, n1v) is increased by 1 (step S66). If the error value D is greater than the threshold value s1 and less than or equal to the threshold value s2, the value of the variable j2 corresponding to the band limitation with the upper cutoff frequency being (n2h, n2v) is increased by 1 (step S68). If the error value D is greater than the threshold value s2 and less than or equal to the threshold value s3, the value of the variable j3 corresponding to the band limitation with the upper cutoff frequency being (n3h, n3v) is increased by 1 (step S70). If the error value D is greater than the threshold value s3 and less than or equal to the threshold value s4, the value of the variable j4 corresponding to the image format conversion to the format 1 is increased by 1 (step S72). If the error value D is greater than the threshold value s4 and less than or equal to the threshold value s5, the value of the variable j5 corresponding to the image format conversion to the format 2 is increased by 1 (step S74). If the error value D is larger than the threshold value s5, the value of the variable j6 corresponding to the image format conversion to the format 3 is increased by 1 (step S76).
[0044]
After executing any of the above steps S66 to S76, the process waits for one picture period (step S78). Thereafter, the value of the variable i is increased by 1, and the process returns to step S10. Thereafter, steps S52 to S80 are repeatedly executed until it is determined in step S52 that the variable i is larger than M. During this time, if the variable i becomes larger than M, the process proceeds to step S82, and the characteristics of the prefilter 110 are set based on the values of the variables j1 to j6. For example, the pre-filter 110 is set to the characteristic corresponding to the variable having the largest value among the variables j1 to j6. Specifically, this setting corresponds to generating the control signals Sc1 to Sc3 for causing the prefilter 110 to perform band limitation or image format conversion corresponding to any of the variables j1 to j6.
[0045]
In addition, regarding the setting of the characteristics of the prefilter 110 based on the values of the variables j1 to j6 (step S82), any of the following setting methods i) and ii) may be used instead of the above setting method.
i) Intervals between the thresholds s1 to s5 are equally spaced, and integers 1 to 6 are associated with the variables j1 to j6, respectively. Then, the average value m is calculated, and the prefilter 110 is set to the characteristic corresponding to the integer closest to the average value m.
ii) The prefilter 110 is set to a characteristic corresponding to a non-zero one of the variables j1 to j6 and having the greatest reduction in the information amount of the video signal Sin. This is the safest setting. In the example shown in FIG. 8, the amount of information to be reduced increases in the order of j1 → j2 → j3 → j4 → j5 → j6.
[0046]
By the operation of the filter control unit 118 as described above, as in the case of the first operation example, the pre-filter 110 limits the band so that the amount of information included in the video signal is reduced as the error value D increases. Alternatively, image format conversion is performed. Also in the above operation example, the pre-filter 110 performs either frequency band limitation or image format conversion according to the error value D. Depending on the error value D, the pre-filter 110 may limit the frequency band together with the image format conversion. You may make it carry out simultaneously.
[0047]
(5) Effects of the first embodiment
According to the present embodiment, the characteristics of the pre-filter 110 are controlled according to the error value D, whereby the amount of information included in the video signal after passing through the pre-filter 110 is reduced as the error value D increases. Such band limiting and / or image format conversion is performed. Here, as described above, the error value D is an index indicating the magnitude of image distortion (block distortion or mosquito noise) caused by encoding in the encoder 20, that is, image compression by encoding a video signal. It can be regarded as an index indicating the possibility that an image will fail and the image will be broken. Therefore, according to the present embodiment, if there is a high possibility that the image will be broken due to excessive image compression by encoding, the amount of information of the video signal input to the encoder 20 is reduced. Image breakdown due to compression can be prevented.
[0048]
In this embodiment, while the error value D is small, the information amount of the video signal is reduced by the frequency band limitation. When the error value D is larger than a predetermined value, the image format conversion or the image format conversion and the frequency band limitation are performed. Both reduce the amount of information of the video signal. Therefore, when the error value D is small, image degradation due to unreasonable compression is prevented while suppressing the degradation of the image quality due to the band limitation, and when the error value D becomes large, the image format conversion is performed to reduce the image quality to some extent. Image corruption due to unreasonable compression can be prevented more reliably. In this way, according to the present embodiment, it is possible to reliably prevent image failure due to excessive compression while suppressing deterioration in image quality as much as possible. In addition, in the present embodiment, the function of band limitation and image format conversion for obtaining such an effect is realized by one pre-filter 110. That is, the image format conversion hardware is shared with the bandwidth-limited hardware, and the format conversion hardware is not independently provided for each type of format conversion. For this reason, it is possible to prevent image corruption due to excessive compression with a small amount of hardware. In addition, since the format conversion can be changed by controlling the up-sampling and down-sampling in the pre-filter 110 and the generation of filter coefficients, it can be used for various formats compared to a configuration having hardware independently for each type of format conversion. Thus, the horizontal and vertical resolutions and the frame frequency can be changed in fine steps.
[0049]
(6) Modification of the first embodiment
In the first embodiment, the encoder 20 employs a hybrid coding scheme as shown in FIG. 1, but other coding schemes may be employed. That is, a prefilter 110, a subtractor 114, an error value calculation unit 116, and a filter control unit 118 similar to those in the first embodiment are provided, and a unit for locally decoding the encoded compressed video signal is provided. Thus, as in the first embodiment, based on the error value D as described above, the band limitation and the amount of information included in the video signal after passing through the prefilter 110 are reduced as the error value D increases. Image format conversion can be performed. Therefore, even in such a modified example, as in the first embodiment, image degradation caused by unreasonable image compression due to encoding of a video signal is reliably prevented while suppressing deterioration in image quality as much as possible. be able to. Note that the delay adjustment unit 112 is effective in that it generates an error signal for the same frame. However, without providing such a delay adjustment unit 112, the output signal of the prefilter 110 is directly input to the subtractor 114. However, it is possible to prevent the image from being broken due to excessive compression of the video signal. However, in terms of the degree of effect, a configuration in which the delay adjustment unit 112 is provided is preferable.
[0050]
<Second Embodiment>
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a video signal encoding apparatus according to the second embodiment of the present invention. Similarly to the first embodiment, the video signal encoding apparatus according to the present embodiment also encodes the input video signal Sin based on a hybrid encoding scheme that combines transform encoding by DCT and motion compensation prediction using inter-frame differences. Thus, the moving image is compressed to generate a compressed video signal Sout. In the configuration of the present embodiment, the same portions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0051]
The video signal encoding apparatus of the present embodiment is the same as the first embodiment in the configuration of the encoder 20, but the configuration for controlling the prefilter 110 in the preprocessing unit 10 is the first embodiment. And different. That is, in the first embodiment, the video signal after passing through the pre-filter 110 is input to the subtractor 114 via the delay adjustment unit 112, but in this embodiment, the input before passing through the pre-filter 110 is input. The video signal Sin is input to the subtractor 114 through the delay adjustment unit 112. In this embodiment, a post filter 160 is provided, and a video signal decoded locally in the encoder 20 is input to the subtracter 114 after passing through the post filter 160. The post-filter 160 has the same configuration as the pre-filter shown in FIGS. 2 to 4, and when the image format is converted by the pre-filter 110, a filter control unit performs reverse image format conversion. It is controlled by 118.
[0052]
The subtractor 114 generates a signal indicating the difference value between the two video signals input in this manner as an error signal. As in the first embodiment, the error value calculation unit 116 performs statistical processing in units of frames such as calculating the sum of the error signal values for each frame, and the value obtained by this statistical processing is used as the error value D. Input to the filter control unit 118. Similarly to the first embodiment, this error value D is also an index indicating the magnitude of image distortion (block distortion or mosquito noise) caused by encoding by the encoder 20, that is, an image generated by encoding a video signal. It can be regarded as an index indicating the degree of fear that the image will be broken due to uncomfortable compression. However, in the first embodiment, the error value D is calculated based on the difference between the pre-encoding video signal that has passed through the pre-filter 110 and the locally decoded video signal. The error value D of this embodiment is purely indicative of how much the image is degraded by compression encoding, whereas the error value D of this embodiment is a video signal before passing through the pre-filter 110. This indicates the degree of image degradation due to compression coding for a certain original signal.
[0053]
The filter control unit 118 has the same configuration as that of the first embodiment, generates a control signal Sc for the prefilter 110 based on the error value D, and sets an error in the amount of information included in the input video signal Sin. In order to reduce the value according to the value D, the characteristic of the prefilter 110 is controlled by the control signal Sc (see FIGS. 6 to 8). That is, according to the error signal D, the pre-filter 110 is allowed to perform band limitation of the frequency of the video signal Sin and / or conversion of the image format. In addition, when the prefilter 110 performs image format conversion, the filter control unit 118 of the present embodiment also generates a control signal for the post filter 160, and through this control signal, as described above. The post filter 160 performs the reverse image format conversion. Thereby, the image format of the video signal after passing through the post filter 160 always matches the image format of the input video signal Sin before passing through the pre-filter 110. Therefore, the image formats of the two video signals input to the subtractor 114 are always the same, and the subtractor 114 can appropriately generate an error signal. If the image format is not converted in the pre-filter 110, the image format is not converted in the post-filter 160, and the video signal locally decoded in the encoder 20 is used as it is. Is input.
[0054]
According to the above-described embodiment, as in the first embodiment, the amount of information included in the video signal after passing through the prefilter 110 is reduced as the error value D increases. Therefore, if the possibility of image corruption due to excessive image compression due to encoding of the video signal is increased, the amount of information of the video signal input to the encoder 20 is reduced. Failure can be prevented. In addition, as in the first embodiment, the pre-filter 110 has two functions of frequency band limitation and image format conversion, and these two functions are selected according to the error value D when the information amount of the input video signal is reduced. Since the functions are properly used, it is possible to reliably prevent image failure due to excessive compression while suppressing deterioration in image quality as much as possible.
[0055]
<Third Embodiment>
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a video signal encoding apparatus according to the third embodiment of the present invention. Similarly to the first embodiment, the video signal encoding apparatus according to the present embodiment encodes the input video signal Sin based on a hybrid encoding scheme that combines transform encoding by DCT and motion compensation prediction by inter-frame difference, A compressed video signal Sout is generated. In the configuration of the present embodiment, the same portions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0056]
The video signal encoding apparatus of the present embodiment is the same as that of the first embodiment with respect to the configuration of the encoder 20, but the configuration for controlling the prefilter 110 in the preprocessing unit 10 is the first embodiment. And different. That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 10, the preprocessing unit 10 includes a pre-filter 110, an error calculation unit 116, and a filter control unit 118, and the error calculation unit 116 includes motion compensation in the encoder 20. A difference signal between the subsequent video signal and the video signal input to the encoder 20 (video signal after passing through the prefilter 110), that is, a prediction error signal is input. The error value calculation unit 116 performs statistical processing in units of frames such as calculating the sum of the values of the prediction error signal for each frame, and inputs a value obtained by this statistical processing to the filter control unit 118 as an error value D. . Since this error value D is a value corresponding to the magnitude of the prediction error in the encoder 20, as in the first and second embodiments, image compression due to the encoding of the video signal is unreasonable, resulting in an image. It can be regarded as an index indicating the degree of possibility of bankruptcy.
[0057]
The filter control unit 118 has the same configuration as that of the first embodiment, generates a control signal Sc for the prefilter 110 based on the error value D, and sets an error in the amount of information included in the input video signal Sin. In order to reduce the value according to the value D, the characteristic of the prefilter 110 is controlled by the control signal Sc (see FIGS. 6 to 8). That is, according to the error signal D, the pre-filter 110 is allowed to perform band limitation of the frequency of the video signal Sin and / or conversion of the image format.
[0058]
According to the above-described embodiment, as in the first embodiment, the amount of information included in the video signal after passing through the prefilter 110 is reduced as the error value D increases. Therefore, if the possibility of image corruption due to excessive image compression due to encoding of the video signal is increased, the amount of information of the video signal input to the encoder 20 is reduced. Failure can be prevented. In addition, as in the first embodiment, the pre-filter 110 has two functions of frequency band limitation and image format conversion, and these two functions are selected according to the error value D when the information amount of the input video signal is reduced. Since the functions are properly used, it is possible to reliably prevent image failure due to excessive compression while suppressing deterioration in image quality as much as possible.
[0059]
<Fourth Embodiment>
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a video signal encoding apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. Similarly to the first embodiment, the video signal encoding apparatus according to the present embodiment encodes the input video signal Sin based on a hybrid encoding scheme that combines transform encoding by DCT and motion compensation prediction by inter-frame difference, A compressed video signal Sout is generated. In the configuration of the present embodiment, the same portions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0060]
The video signal encoding apparatus of the present embodiment is the same as that of the first embodiment with respect to the configuration of the encoder 20, but the configuration for controlling the prefilter 110 in the preprocessing unit 10 is the first embodiment. And different. That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 11, the preprocessing unit 10 includes a prefilter 110 and a filter control unit 158, and the filter control unit 158 includes the quantum of the quantization unit 124 in the encoder 20. A signal indicating the conversion step width Δ is input. The quantization step width Δ is controlled by the encoding control unit 130 in accordance with the amount of encoded data stored in the output buffer 128. When the quantization step width Δ increases, that is, when the quantization becomes coarse, the video signal encoding is performed. There is a high possibility that the image will not be compressed and the image will be broken. For this reason, the quantization step width Δ can be regarded as an index similar to the error value D in the first embodiment.
[0061]
The filter control unit 158 basically has the same configuration as that of the first embodiment, but uses the quantization step width Δ instead of the error value D, and uses the threshold values shown in FIGS. s1 to s5 and the like are also different from the first embodiment in that values corresponding to the quantization step width Δ are used. The filter control unit 118 configured as described above generates a control signal Sc for the pre-filter 110 based on the quantization step width Δ, and reduces the amount of information included in the input video signal Sin according to the quantization step width Δ. Therefore, the operation of the prefilter 110 is controlled by the control signal Sc (see FIGS. 6 to 8). That is, according to the quantization step width Δ, the prefilter 110 is allowed to perform band limitation on the frequency of the video signal Sin and / or conversion of the image format.
[0062]
According to the above-described embodiment, the amount of information included in the video signal after passing through the prefilter 110 is reduced as the quantization step width Δ increases, that is, as the quantization becomes coarser. Therefore, if there is a high possibility that the image will be corrupted due to excessive image compression by encoding the video signal, the amount of information of the video signal input to the encoder 20 is reduced as in the case of the first embodiment. Therefore, it is possible to prevent image failure due to excessive image compression. Moreover, as in the first embodiment, the pre-filter 110 has two functions, ie, frequency band restriction and image format conversion, which are reduced according to the quantization step width Δ when reducing the information amount of the input video signal. Since the two functions are properly used, it is possible to reliably prevent image failure due to excessive compression while suppressing deterioration in image quality as much as possible.
[0063]
<Fifth Embodiment>
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a video signal encoding apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. The video signal encoding apparatus of the present embodiment also encodes the input video signal Sin based on a hybrid encoding scheme that combines DCT transform encoding and interframe difference motion compensation prediction, and generates a compressed video signal Sout. The configuration of this embodiment is basically the same as the configuration of the fourth embodiment shown in FIG. 11 except that an output buffer is used instead of the quantization step width Δ of the quantization unit 124 in the encoder 20. This is different from the fourth embodiment in that the prefilter 110 is controlled using the encoded data accumulation amount Dbuf at 128. This encoded data accumulation amount Dbuf is used for controlling the quantization step width of the quantization unit 124 by the encoding control unit 130. With this control, when the encoded data accumulation amount Dbuf increases, the quantization step width Δ increases (the quantization becomes coarse), and it is impossible to compress the image by encoding the video signal, which may cause the image to fail. Increases nature. Therefore, the data accumulation amount Dbuf can be regarded as an index similar to the error value D in the first embodiment.
[0064]
The filter control unit 168 according to the present embodiment generates a control signal Sc for the pre-filter 110 based on the encoded data accumulation amount Dbuf and converts the information amount included in the input video signal Sin into the encoded data accumulation amount Dbuf. The characteristic of the pre-filter 110 is controlled by the control signal Sc so as to reduce it accordingly. That is, the prefilter 110 performs band limitation on the Sin frequency of the video signal and / or conversion of the image format in accordance with the encoded data accumulation amount Dbuf. The configuration and operation of the filter control unit 168 for this purpose are basically the same as those in the first embodiment and are as shown in FIGS. However, for the error value D and the threshold values s1 to s5 and the like shown in FIGS. 6 to 8, the accumulated amount Dbuf of the encoded data is used instead of the error value D, and the threshold values s1 to s5 and the like are encoded data. This is different from the first embodiment in that a value corresponding to the accumulated amount Dbuf is used.
[0065]
According to the above-described embodiment, the amount of information included in the video signal after passing through the prefilter 110 is reduced as the encoded data accumulation amount Dbuf increases. Therefore, if the possibility of image corruption due to excessive image compression due to the encoding of the video signal is increased, the amount of information of the video signal input to the encoder 20 is reduced as in the first embodiment. Therefore, it is possible to prevent image failure due to excessive image compression. In addition, as in the first embodiment, the pre-filter 110 has two functions, ie, frequency band restriction and image format conversion, in accordance with the encoded data accumulation amount Dbuf when reducing the information amount of the input video signal. Since these two functions are properly used, it is possible to reliably prevent image failure due to excessive compression while suppressing deterioration in image quality as much as possible.
[0066]
<Sixth Embodiment>
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a video signal encoding apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. The video signal encoding apparatus of the present embodiment also encodes the input video signal Sin based on a hybrid encoding scheme that combines DCT transform encoding and interframe difference motion compensation prediction, and generates a compressed video signal Sout. The configuration of this embodiment is basically the same as the configuration of the fourth embodiment shown in FIG. 11, but instead of the quantization step width Δ of the quantization unit 124 in the encoder 20, it is externally applied. This is different from the fourth embodiment in that the prefilter 110 is controlled using a given output bit rate Rbit. When a small value is given as the output bit rate Rbit, the amount of encoded data stored in the output buffer 128 increases, so that the encoding control unit 130 causes the quantization step width to coarsen the quantization in the quantization unit 124. To control. As a result, there is a high possibility that the image will not be compressed by encoding the video signal and the image will be broken. For this reason, the output bit rate Rbit can be regarded as an index similar to the error value D in the first embodiment.
[0067]
The filter control unit 178 in the present embodiment generates a control signal Sc for the prefilter 110 based on the output bit rate Rbit, and reduces the amount of information included in the input video signal Sin according to the output bit rate Rbit. The characteristics of the prefilter 110 are controlled by the control signal Sc. That is, according to the output bit rate Rbit, the prefilter 110 limits the frequency band of the video signal Sin and / or converts the image format. The configuration and operation of the filter control unit 168 for this purpose are basically the same as those in the first embodiment and are as shown in FIGS. However, for the error value D and the threshold values s1 to s5 shown in FIGS. 6 to 8, the output bit rate Rbit is used instead of the error value D, and the output bit rate Rbit is used as the threshold values s1 to s5. This is different from the first embodiment in that the prefilter 110 is controlled so that the amount of reduction in the information of the video signal increases as the output bit rate Rbit decreases.
[0068]
According to the present embodiment described above, as the output bit rate Rbit decreases, the amount of information included in the video signal after passing through the prefilter 110 is reduced. Therefore, if the possibility of image corruption due to excessive image compression due to the encoding of the video signal is increased, the amount of information of the video signal input to the encoder 20 is reduced as in the first embodiment. Therefore, it is possible to prevent image failure due to excessive image compression. Moreover, as in the first embodiment, the pre-filter 110 has two functions, ie, frequency band restriction and image format conversion. These two values are selected according to the output bit rate Rbit when the information amount of the input video signal is reduced. Since the two functions are used properly, it is possible to reliably prevent image corruption due to excessive compression while suppressing deterioration in image quality as much as possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a video signal encoding apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a prefilter in the first embodiment.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a filter circuit in the pre-filter.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a digital filter section in the filter circuit.
FIG. 5 is a signal waveform diagram for explaining the operation of the filter circuit;
FIG. 6 is a flowchart illustrating a first operation example of a filter control unit according to the first embodiment.
FIG. 7 is a flowchart showing a modification of the first operation example of the filter control unit in the first embodiment.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a second operation example of the filter control unit according to the first embodiment.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a video signal encoding apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a video signal encoding apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a video signal encoding apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a video signal encoding apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a video signal encoding apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a conventional example of a video signal encoding apparatus.
[Explanation of symbols]
10: Pre-processing unit
20: Encoder
60 ... Upsampling section
64: Digital filter section
66. Downsampling section
70: Filter coefficient generator
110: Prefilter
112 ... Delay adjustment unit
114 ... subtractor
116: Error value calculation unit
118, 158, 168, 178 ... Filter control unit
120 ... subtractor
122 ... DCT section
124: Quantization unit
128: Output buffer
130: Encoding control unit
132: Inverse quantization unit
134 ... Reverse DCT section
136 ... Adder
138: Frame memory
140 ... motion compensation prediction unit
160 ... post filter
Sin ... Input video signal
Sout: Compressed video signal
Sc: Control signal
D: Error value
Dbuf ... Amount of encoded data stored
Δ ... Quantization step width
Rbit ... Output bit rate

Claims (8)

デジタル化された入力映像信号を符号化器で符号化することにより圧縮映像信号を生成し、該圧縮映像信号を所定のビットレートで出力する映像信号符号化装置であって、
前記符号化器で符号化される前の前記入力映像信号に対する周波数帯域の制限機能および画像フォーマットの変換機能を有するプリフィルタと、
前記入力映像信号に由来する変量に基づき、前記プリフィルタによる周波数帯域の制限および画像フォーマットの変換を制御するフィルタ制御部と、
を備え、
前記フィルタ制御部は、電源投入後における所定数のピクチャーの前記入力映像信号に基づいて制御信号を生成し、該制御信号により、電源投入後における前記所定数のピクチャー以降の前記入力映像信号に対する前記プリフィルタによる周波数帯域の制限および／または画像フォーマットの変換を設定することを特徴とする映像信号符号化装置。A video signal encoding device that generates a compressed video signal by encoding a digitized input video signal with an encoder, and outputs the compressed video signal at a predetermined bit rate,
A prefilter having a frequency band limiting function and an image format conversion function for the input video signal before being encoded by the encoder;
A filter control unit that controls frequency band limitation and image format conversion by the pre-filter based on a variable derived from the input video signal;
Equipped with a,
The filter control unit generates a control signal based on the input video signals of a predetermined number of pictures after the power is turned on, and the control signal generates the control signal for the input video signals after the predetermined number of pictures after the power is turned on. video signal coding apparatus characterized that you set the conversion of limitations and / or image format of the frequency band by the pre-filter. デジタル化された入力映像信号を符号化器で符号化することにより圧縮映像信号を生成し、該圧縮映像信号を所定のビットレートで出力する映像信号符号化装置であって、A video signal encoding device that generates a compressed video signal by encoding a digitized input video signal with an encoder, and outputs the compressed video signal at a predetermined bit rate,
前記符号化器で符号化される前の前記入力映像信号に対する周波数帯域の制限機能および画像フォーマットの変換機能を有するプリフィルタと、A prefilter having a frequency band limiting function and an image format converting function for the input video signal before being encoded by the encoder;
前記入力映像信号に由来する変量に基づき、前記プリフィルタによる周波数帯域の制限および画像フォーマットの変換を制御するフィルタ制御部と、A filter control unit that controls frequency band limitation and image format conversion by the pre-filter based on a variable derived from the input video signal;
前記圧縮映像信号を復号化する局所復号化器と、A local decoder for decoding the compressed video signal;
前記局所復号化器から出力される映像信号の画像フォーマットを変換するポストフィルタと、A post filter for converting the image format of the video signal output from the local decoder;
を備え、With
前記フィルタ制御部は、前記ポストフィルタに前記プリフィルタにおける画像フォーマット変換と逆の画像フォーマット変換を行わせると共に、前記プリフィルタを通過する前の前記入力映像信号と前記ポストフィルタから出力される映像信号との差分に基づき、前記プリフィルタによる周波数帯域の制限および画像フォーマットの変換を制御することを特徴とする映像信号符号化装置。The filter control unit causes the post filter to perform image format conversion opposite to the image format conversion in the pre-filter, and the input video signal before passing through the pre-filter and the video signal output from the post filter A video signal encoding apparatus that controls frequency band limitation and image format conversion by the pre-filter based on the difference between the pre-filter and the image signal. デジタル化された入力映像信号を符号化器で符号化することにより圧縮映像信号を生成し、該圧縮映像信号を所定のビットレートで出力する映像信号符号化装置であって、A video signal encoding device that generates a compressed video signal by encoding a digitized input video signal with an encoder, and outputs the compressed video signal at a predetermined bit rate,
前記符号化器で符号化される前の前記入力映像信号に対する周波数帯域の制限機能および画像フォーマットの変換機能を有するプリフィルタと、A prefilter having a frequency band limiting function and an image format converting function for the input video signal before being encoded by the encoder;
前記入力映像信号に由来する変量に基づき、前記プリフィルタによる周波数帯域の制限および画像フォーマットの変換を制御するフィルタ制御部と、A filter control unit that controls frequency band limitation and image format conversion by the pre-filter based on a variable derived from the input video signal;
前記圧縮映像信号を復号化する局所復号化器と、A local decoder for decoding the compressed video signal;
を備え、With
前記フィルタ制御部は、前記プリフィルタから出力される映像信号と前記局所復号化器から出力される映像信号との差分に基づき、前記プリフィルタによる周波数帯域の制限および画像フォーマットの変換を制御し、The filter control unit, based on the difference between the video signal output from the pre-filter and the video signal output from the local decoder, controls the frequency band limitation and image format conversion by the pre-filter,
前記フィルタ制御部は、The filter control unit
（ａ）前記差分が、第１閾値と当該第１閾値よりも大きな第２閾値との間の大きさであるときには、画像フォーマットの変換が行われずに周波数帯域の制限のみが行われるように前記プリフィルタを制御し、(A) When the difference is a size between the first threshold value and a second threshold value larger than the first threshold value, the image format is not converted and only the frequency band is limited. Control the pre-filter,
（ｂ）前記差分が、前記第２閾値と当該第２閾値よりも大きな第３閾値との間の大きさであるときには、周波数帯域の制限が行われずに画像フォーマットの変換のみが行われるように前記プリフィルタを制御し、(B) When the difference is a size between the second threshold and a third threshold larger than the second threshold, only the image format conversion is performed without limiting the frequency band. Controlling the pre-filter,
（ｃ）前記差分が、前記第３閾値と当該第３閾値よりも大きな第４閾値との間の大きさであるときには、画像フォーマットの変換および周波数帯域の制限の両方が行われるように(C) When the difference is a size between the third threshold and a fourth threshold larger than the third threshold, both image format conversion and frequency band limitation are performed. 前記プリフィルタを制御することを特徴とする映像信号符号化装置。A video signal encoding apparatus for controlling the pre-filter. 前記フィルタ制御部は、The filter control unit
（ａ）前記差分が、第１閾値と当該第１閾値よりも大きな第２閾値との間の大きさであるときには、画像フォーマットの変換が行われずに周波数帯域の制限のみが行われるように前記プリフィルタを制御し、(A) When the difference is a size between the first threshold value and a second threshold value larger than the first threshold value, the image format is not converted and only the frequency band is limited. Control the pre-filter,
（ｂ）前記差分が、前記第２閾値と当該第２閾値よりも大きな第３閾値との間の大きさであるときには、周波数帯域の制限が行われずに画像フォーマットの変換のみが行われるように前記プリフィルタを制御し、(B) When the difference is a size between the second threshold and a third threshold larger than the second threshold, only the image format conversion is performed without limiting the frequency band. Controlling the pre-filter,
（ｃ）前記差分が、前記第３閾値と当該第３閾値よりも大きな第４閾値との間の大きさであるときには、画像フォーマットの変換および周波数帯域の制限の両方が行われるように前記プリフィルタを制御することを特徴とする請求項２に記載の映像信号符号化装置。(C) When the difference is a size between the third threshold value and a fourth threshold value that is larger than the third threshold value, the image format conversion and the frequency band limitation are both performed. The video signal encoding apparatus according to claim 2, wherein the filter is controlled. デジタル化された入力映像信号を符号化器で符号化することにより圧縮映像信号を生成し、該圧縮映像信号を所定のビットレートで出力する映像信号符号化装置であって、A video signal encoding device that generates a compressed video signal by encoding a digitized input video signal with an encoder, and outputs the compressed video signal at a predetermined bit rate,
前記符号化器で符号化される前の前記入力映像信号に対する周波数帯域の制限機能および画像フォーマットの変換機能を有するプリフィルタと、A prefilter having a frequency band limiting function and an image format converting function for the input video signal before being encoded by the encoder;
前記入力映像信号に由来する変量に基づき、前記プリフィルタによる周波数帯域の制限および画像フォーマットの変換を制御するフィルタ制御部と、A filter control unit that controls frequency band limitation and image format conversion by the pre-filter based on a variable derived from the input video signal;
を備え、With
前記符号化器は、The encoder is
前記圧縮映像信号を復号化する局所復号化手段と、Local decoding means for decoding the compressed video signal;
前記局所復号化器により復号化された映像信号に対して動き補償を行う動き補償手段と、Motion compensation means for performing motion compensation on the video signal decoded by the local decoder;
前記動き補償後の映像信号と前記プリフィルタから出力される映像信号との差である予測誤差信号を符号化することにより前記圧縮映像信号を生成する符号化手段とを含み、Encoding means for generating the compressed video signal by encoding a prediction error signal that is a difference between the video signal after the motion compensation and the video signal output from the pre-filter,
前記フィルタ制御部は、前記予測誤差信号に基づき、前記プリフィルタによる周波数帯域の制限および画像フォーマットの変換を制御し、The filter control unit controls frequency band limitation and image format conversion by the prefilter based on the prediction error signal,
前記フィルタ制御部は、The filter control unit
（ａ）前記予測誤差信号が、第１閾値と当該第１閾値よりも大きな第２閾値との間の大きさであるときには、画像フォーマットの変換が行われずに周波数帯域の制限のみが行われるように前記プリフィルタを制御し、(A) When the prediction error signal has a magnitude between the first threshold and a second threshold larger than the first threshold, the image format is not converted and only the frequency band is limited. To control the pre-filter,
（ｂ）前記予測誤差信号が、前記第２閾値と当該第２閾値よりも大きな第３閾値との間の大きさであるときには、周波数帯域の制限が行われずに画像フォーマットの変換のみが行われるように前記プリフィルタを制御し、(B) When the prediction error signal has a magnitude between the second threshold and a third threshold that is larger than the second threshold, only the conversion of the image format is performed without limiting the frequency band. Control the pre-filter as
（ｃ）前記予測誤差信号が、前記第３閾値と当該第３閾値よりも大きな第４閾値との間の大きさであるときには、画像フォーマットの変換および周波数帯域の制限の両方が行われるように前記プリフィルタを制御することを特徴とする映像信号符号化装置。(C) When the prediction error signal has a magnitude between the third threshold and a fourth threshold greater than the third threshold, both image format conversion and frequency band limitation are performed. A video signal encoding apparatus for controlling the pre-filter. デジタル化された入力映像信号を符号化器で符号化することにより圧縮映像信号を生成し、該圧縮映像信号を所定のビットレートで出力する映像信号符号化装置であって、A video signal encoding device that generates a compressed video signal by encoding a digitized input video signal with an encoder, and outputs the compressed video signal at a predetermined bit rate,
前記符号化器で符号化される前の前記入力映像信号に対する周波数帯域の制限機能および画像フォーマットの変換機能を有するプリフィルタと、A prefilter having a frequency band limiting function and an image format converting function for the input video signal before being encoded by the encoder;
前記入力映像信号に由来する変量に基づき、前記プリフィルタによる周波数帯域の制限および画像フォーマットの変換を制御するフィルタ制御部と、A filter control unit that controls frequency band limitation and image format conversion by the pre-filter based on a variable derived from the input video signal;
を備え、With
前記符号化器は、The encoder is
映像信号に対し変換符号化を行う変換符号化手段と、Transform coding means for transform coding the video signal;
前記変換符号化手段による符号化後のデータを量子化する量子化手段と、Quantization means for quantizing the data encoded by the transform encoding means;
前記量子化手段による量子化後のデータを蓄積する出力バッファと、An output buffer for storing data quantized by the quantization means;
前記出力バッファにおけるデータの蓄積量に応じて、前記量子化手段の量子化ステッA quantization step of the quantization means is determined according to the amount of data stored in the output buffer. プ幅を制御する符号化制御手段とを含み、Encoding control means for controlling the width,
前記フィルタ制御部は、前記量子化手段の量子化ステップ幅に基づき、前記プリフィルタによる周波数帯域の制限および画像フォーマットの変換を制御し、The filter control unit controls frequency band limitation and image format conversion by the pre-filter based on the quantization step width of the quantization means,
前記フィルタ制御部は、The filter control unit
（ａ）前記量子化ステップ幅が、第１閾値と当該第１閾値よりも大きな第２閾値との間の大きさであるときには、画像フォーマットの変換が行われずに周波数帯域の制限のみが行われるように前記プリフィルタを制御し、(A) When the quantization step width is a size between the first threshold and a second threshold larger than the first threshold, image format conversion is not performed and only the frequency band is limited. Control the pre-filter as
（ｂ）前記量子化ステップ幅が、前記第２閾値と当該第２閾値よりも大きな第３閾値との間の大きさであるときには、周波数帯域の制限が行われずに画像フォーマットの変換のみが行われるように前記プリフィルタを制御し、(B) When the quantization step width is a size between the second threshold and a third threshold larger than the second threshold, only the conversion of the image format is performed without limiting the frequency band. Control the pre-filter as
（ｃ）前記量子化ステップ幅が、前記第３閾値と当該第３閾値よりも大きな第４閾値との間の大きさであるときには、画像フォーマットの変換および周波数帯域の制限の両方が行われるように前記プリフィルタを制御することを特徴とする映像信号符号化装置。(C) When the quantization step width is a size between the third threshold and a fourth threshold larger than the third threshold, both image format conversion and frequency band limitation are performed. And a pre-filter for controlling the pre-filter. デジタル化された入力映像信号を符号化器で符号化することにより圧縮映像信号を生成し、該圧縮映像信号を所定のビットレートで出力する映像信号符号化装置であって、A video signal encoding device that generates a compressed video signal by encoding a digitized input video signal with an encoder, and outputs the compressed video signal at a predetermined bit rate,
前記符号化器で符号化される前の前記入力映像信号に対する周波数帯域の制限機能および画像フォーマットの変換機能を有するプリフィルタと、A prefilter having a frequency band limiting function and an image format converting function for the input video signal before being encoded by the encoder;
前記入力映像信号に由来する変量に基づき、前記プリフィルタによる周波数帯域の制限および画像フォーマットの変換を制御するフィルタ制御部と、A filter control unit that controls frequency band limitation and image format conversion by the pre-filter based on a variable derived from the input video signal;
を備え、With
前記符号化器は、The encoder is
映像信号に対し変換符号化を行う変換符号化手段と、Transform coding means for transform coding the video signal;
前記変換符号化手段による符号化後のデータを量子化する量子化手段と、Quantization means for quantizing the data encoded by the transform encoding means;
前記量子化手段による量子化後のデータを蓄積する出力バッファと、An output buffer for storing data quantized by the quantization means;
前記出力バッファにおけるデータの蓄積量に応じて、前記量子化手段の量子化ステップ幅を制御する符号化制御手段とを含み、Coding control means for controlling the quantization step width of the quantization means according to the amount of data stored in the output buffer,
前記フィルタ制御部は、前記出力バッファにおけるデータの蓄積量に基づき、前記プリフィルタによる周波数帯域の制限および画像フォーマットの変換を制御し、The filter control unit controls frequency band limitation and image format conversion by the prefilter based on the amount of data stored in the output buffer,
前記フィルタ制御部は、The filter control unit
（ａ）前記データ蓄積量が、前記第１閾値と当該第１閾値よりも大きな第２閾値との間の大きさであるときには、画像フォーマットの変換が行われずに周波数帯域の制限のみが行われるように前記プリフィルタを制御し、(A) When the data accumulation amount is a size between the first threshold and a second threshold larger than the first threshold, the image format is not converted and only the frequency band is limited. Control the pre-filter as
（ｂ）前記データ蓄積量が、前記第２閾値と当該第２閾値よりも大きな第３閾値との間の大きさであるときには、周波数帯域の制限が行われずに画像フォーマットの変換のみが行われるように前記プリフィルタを制御し、(B) When the data storage amount is a size between the second threshold and a third threshold larger than the second threshold, only the image format conversion is performed without limiting the frequency band. Control the pre-filter as
（ｃ）前記データ蓄積量が、前記第３閾値と当該第３閾値よりも大きな第４閾値との間の大きさであるときには、画像フォーマットの変換および周波数帯域の制限の両方が行われるように前記プリフィルタを制御することを特徴とする映像信号符号化装置。(C) When the data accumulation amount is a size between the third threshold value and a fourth threshold value larger than the third threshold value, both image format conversion and frequency band limitation are performed. A video signal encoding apparatus for controlling the pre-filter. デジタル化された入力映像信号を符号化器で符号化することにより圧縮映像信号を生成し、外部から指定される所定のビットレートで前記圧縮映像信号を出力する映像信号符号化装置であって、A video signal encoding device that generates a compressed video signal by encoding a digitized input video signal with an encoder and outputs the compressed video signal at a predetermined bit rate specified from the outside,
前記符号化器で符号化される前の前記入力映像信号に対する周波数帯域の制限機能および画像フォーマットの変換機能を有するプリフィルタと、A prefilter having a frequency band limiting function and an image format converting function for the input video signal before being encoded by the encoder;
前記ビットレートに基づき、前記プリフィルタによる周波数帯域の制限および画像フォーマットの変換を制御するフィルタ制御部と、A filter control unit that controls frequency band limitation and image format conversion by the pre-filter based on the bit rate;
を備え、With
前記フィルタ制御部は、The filter control unit
（ａ）前記ビットレートが、第１閾値と当該第１閾値よりも小さな第２閾値との間の大きさであるときには、画像フォーマットの変換が行われずに周波数帯域の制限のみが行われ(A) When the bit rate is a size between a first threshold and a second threshold smaller than the first threshold, image format conversion is not performed and only the frequency band is limited. るように前記プリフィルタを制御し、Control the pre-filter to
（ｂ）前記差分が、前記第２閾値と当該第２閾値よりも小さな第３閾値との間の大きさであるときには、周波数帯域の制限が行われずに画像フォーマットの変換のみが行われるように前記プリフィルタを制御し、(B) When the difference is a size between the second threshold and a third threshold smaller than the second threshold, only the image format conversion is performed without limiting the frequency band. Controlling the pre-filter,
（ｃ）前記差分が、前記第３閾値と当該第３閾値よりも小さな第４閾値との間の大きさであるときには、画像フォーマットの変換および周波数帯域の制限の両方が行われるように前記プリフィルタを制御することを特徴とする映像信号符号化装置。(C) When the difference is a size between the third threshold and a fourth threshold smaller than the third threshold, the image format conversion and the frequency band restriction are both performed. A video signal encoding apparatus characterized by controlling a filter.
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