JPH02222388A - 動画像符号化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、テレビ電話またはテレビ会議システムで用い
られる、カラーの動画像符号化方法に関する。

従来の技術 動画像符号化技術の発達に伴い、テレビ電話またはテレ
ビ会議システム用カラー動画像符号化装置が開発されて
いる。例えば、白木英雄、羽鳥好律「テレビ電話／テレ
ビ会議の研究動向−カラー動画像低レート符号化技術−
」　（電子情報通信学会誌ＶＯ１，７０，Ｎｏ、　９、
ｐｐ９３９−９４４．１９８７年９月）に記載されてい
る、動画像の符号化装置が知られている。

以下、第４図を用いて、従来の動画像符号化装置につい
て説明する。第４図において、１は入力画信号を一時記
憶する第１の画像メモリ部、２は１フレ一ム周期前の画
信号を記憶する第２の画像メモリ部、３は画像メモリ部
１と画像メモリ部２の内容から動ベクトルを検出する動
き検出部、４は動き検出部３が検出した動ベクトルをも
とに参照ブロックを出力する動き補償部、５は画像メモ
リ部１の入力画信号ブロックと参照ブロックの差分演算
を行なう差分器、６は差分器５の出力を直交変換する直
交変換部、７は直交変換部６の出力を量子化する量子化
部、８は量子化部７の出力を可変長符号化する可変長符
号化部、９は可変長符号化部８の出力と動ベクトルを結
合する伝送フレーム構成部、１０は送信する符号を一時
蓄積する伝送メモリ部、１１は量子化部７の出力を逆直
交変換する逆直交変換部、１２は逆直交変換部１１の出
力と参照ブロックとを加算する加算器である。

以上のような構成において、以下その動作を説明する。

入力画信号は、画像メモリ部１に一時記憶された後、Ｍ
ＸＮ　（Ｍ、Ｎは正整数）画素のブロック単位で読み出
される。なお、以下の説明においては、ブロックサイズ
は８×８画素としている。動き検出部３は画像メモリ部
１から読み出した入力画信号ブロックの画素値と、画像
メモリ部２に蓄積している１フレ一ム周期前の画像フレ
ーム（以下、参照フレームと略記する）の画素値を比較
し、入力画信号ブロックとの差分が最も小さい参照フレ
ーム中の画信号ブロックを検出し、検出した参照フレー
ム画信号ブロックを始点、入力画信号ブロックを終点と
する動ベクトルを出力する。動き補償部４は、動き検出
部３で検出した動ベクトルを用い、画像メモリ部２の参
照フレームのうち、フレーム間差分が最も小さい画信号
ブロックを、参照ブロックとして出力する。差分器５は
、入力画信号ブロックと参照ブロックの差分演算処理を
画素単位で行い、差分ブロックを出力する。直交変換部
６は、差分ブロックの画素値に対して第（１）式で示さ
れる離散コサイン変換処理を行い、変換係数行列を出力
する。

るだめに、変換係数行列の各要素について量子化を行う
。

量子化特性の一例を第５図に示す。第５図において、ｇ
は量子化ステップ幅である。ＤＣＴ係数Ｃが（ｊ−１）
ｇ≦Ｃ＜ｊｇ　（ｊは量子化レベルでｊｊ−１ ＝±１．±２．・・・・・・）であるとき、Ｃは　　　
　ｇに量子化される。（ただし、ｊ＝±１のときはｑは
０に量子化される）量子化ステップ幅ｇは複数ブロック
を１グループとして各グループ毎に、前グループの符号
化処理終了後の伝送メモリ部１０の回線に未送出の符号
蓄積量により制御される。伝送メモリ容量が６４００ビ
ツト、伝送速度６４キロビット／秒、１０フレ一ム／秒
の場合の量子化ステツプ幅ｇの算出方法を第６図に示す
。第６図は量子化ステップ幅ｇの最小値を４、最大値を
６４とし、符号蓄積量が２００ビツト増加する毎に量子
化ステップ幅ｇを２ずつ増加させる。可変長符号化部８
は前記量子化レベルｊと量子化値０のランの組み合わせ
を可変長符号化する。発生頻度の高いｊの小さな値およ
びＯの短いランに対しては短い符号が割り当てられる。

従って伝送メモリ部１０の符号蓄積量が増加すると、量
子化ステップ幅ｇが大きくなシ、量子化値Ｏが増加する
だめ、符号の発生が抑制される。

一般にテレビ電話やテレビ会議で使用されている動画像
符号化装置は、動画像の実時間相互通信を行うため、伝
送メモリ部１０の最大符号蓄積量は、回線の容量と単位
時間あたりに伝送するフレーム数で決定される。そこで
、伝送メモリ部１０の符号蓄積量が予め定めたしきい値
を超えた場合には、符号蓄積量がしきい値よりも少なく
なるまで、可変長符号化部８は符号化処理を中止する。

符号化処理の中止は前記ブロック単位で行なわれる。伝
送フレーム構成部９は、ブロック単位で結合した可変長
符号と動ベクトルを伝送フォーマットで定められたフレ
ームに構成し、伝送メモリ部１０に出力する。伝送メモ
リ部１０に蓄積された情報は、回線を経由して、復号器
に伝送される。

一方、逆直交変換部１１は、量子化した変換係数行列に
第（２）式で示される、逆離散コサイン変換処理を行な
う。加算器１２は、逆直交変換部１１の出力と参照ブロ
ックとを画素単位で加算し、次フレームの符号化処理に
使用する参照フレームデータとして、画像メモリ部２に
書き込む。なお、参照フレームデータは、復号化装置で
再生する画像と一致する。

（ただし、Ｃ（ｕ）、　Ｃ（ｖ）＝　１　／Ｊ−２（ｕ
　、　ｖ　＝　０）　）発明が解決しようとする課題 しかし、従来の動画像符号化装置は、符号化処理を開始
した直後、あるいはシーンチェンジ直後の画面の動き補
償後のフレーム間差分値が大きいため、符号蓄積量の増
加とともに量子化ステップ幅ｇが大きくなる。前記量子
化ステップ幅の制御方法ではこれら符号化開始直後又は
シーンチェンジ直後の画面では、発生符号が急激に増加
し、前記符号蓄積量が予め定めたしきい値を超えること
によるブロック毎の符号化処理の中止が発生し、著しい
画質劣化が発生するという課題があった。

本発明は、以上のような課題に鑑み、ブロック毎の符号
化処理の中止を削減するための量子化ステップ幅の制御
方法を提供し、画質劣化を減少させるものである。

課題を解決するための手段 本発明は、変換係数を量子化するための量子化ステップ
幅を伝送メモリ内の符号蓄積量から定められた算出方法
に基いて算出する際に、符号化処理を開始した直後の一
定フレーム期間塘たはシーンチェンジ後の一定フレーム
期間は前記算出された量子化ステップ幅を算出された量
子化ステップ幅より大きいか又は前記量子化ステップ幅
が定められた最大値の場合のみ等しい値に変換し、変換
された量子化ステップ幅を用いて直交変換係数を量子化
することにより、上記目的を達成するものである。

作用 本発明は上記方法により、符号化開始直後又はシーンチ
ェンジ直後の画面のブロック毎の量子化された変換係数
行列において値０又は量子化レベル値の小さな値をもつ
要素が増加するため、ブロック毎の発生符号量が削減さ
れる。従って、ブロック毎の符号化処理の中止の発生回
数を削減することができるため、画面全体として符号化
されるブロックが増加し、画質劣化を減少させることが
できる。

実施例 第１図は、本発明による動画像符号化方法を実現する同
装置の一実施例を示すブロック結線図である。

第１図において、１は入力画信号を一時記憶する第１の
画像メモリ部、２は１フレ一ム周期前の画信号を記憶す
る第２の画像メモリ部、３は画像メモリ部１と画像メモ
リ部２の内容から動ベクトルを検出する動き検出部、４
は動き検出部３が検出した動ベクトルをもとに参照ブロ
ックを出力する動き補償部、５は画像メモリ部１の入力
画信号ブロックと参照ブロックの差分演算を行なう差分
器、６は差分器５の出力を直交変換する直交変換部、７
は直交変換部６の出力を量子化する量子化部、８は量子
化部７の出力を可変長符号化する可変長符号化部、９は
可変長符号と動ベクトルなど受信側で画像の復号に必要
な情報を定められたフォーマットに構成するための伝送
フレーム構成部、１１は量子化部７の出力を逆直交変換
する逆直交変換部、１２は逆直交変換部１１の出力と参
照ブロックとを加算する加算器、１０は送信する符号を
一時蓄積する伝送メモリ部、１３は伝送メモリ部１０の
回線に未送出の符号蓄積量と符号化処理開始信号、シー
ンチェンジ信号および符号化処理フレーム数を計数する
ためのフレーム同期信号とから量子化部７が直交変換係
数を量子化する際の量子化ステップ幅を算出する量子化
ステップ幅制御部である。

以上のような構成において以下その動作を説明するが、
画像メモリ部１．２、動き検出部３、動き補償部４、差
分器５、直交変換部６、可変長符号化部８、伝送フレー
ム構成部９、逆直交変換部１１、加算器１２の動作は第
４図のものと同様であるので説明を省略する。

量子化ステップ幅制御部１３は伝送メモリ部１０の回線
未送出の符号蓄積量に基づいて第６図に示しだ従来例と
同様な方法により、まず基準量子化ステップ幅ｇ′を算
出する。符号化開始時には符号化処理開始信号により予
め定められた初期値に設定される。次に基準量子化ステ
ップ幅ｇ′をｇ′より大きいか又はｇ′が定められた最
大値の場合のみ等しい値となる量子化ステップ幅ｇに変
換する。変換方法の１つを第（３）式に示す。

ｇ＝ＡＸｇ’＋Ｂ　　　　　　　　　　・・・・・・（
３）なお、Ａ、Ｂは定数である。定数Ａ、Ｂは変換後の
量子化ステップ幅ｇの予め定められた最大値と最小値か
ら予め定められる。例えば量子化ステップ幅の最大値を
６４とし、ｇ′の最小値が４であり、ｇ′が最小値をと
るとき、ｇの最小値を４４とする場次に、量子化ステッ
プ幅制御部１３の具体的な構成方法を説明する。量子化
ステップ幅制御部１３の構成の第１の実施例を第２図に
示す。第２図において、２１は基準量子化ステップ幅ｇ
′の算出回路、２２は第（３）式に基づいて基準量子化
ステップ幅ｇ′を量子化ステップ幅ｇに変換するための
変換回路、２３は量子化器に出力する量子化ステップ幅
を基準量子化ステップ幅ｇノとするか量子化ステップ幅
ｇとするかを選択するための選択器、２４はこの選択器
２３の選択を制御するための選択信号制御回路である。

基準量子化ステップ幅算出回路２１は第６図の従来例と
同様に、伝送メモリ部１０の符号蓄積量を入力として、
基準量子化ステップ幅ｇ／を算出する。具体的には符号
蓄積量と基準量子化ステップ幅の関係を予め求めておき
、符号蓄積量を入力とし、基準量子化ステップ幅を出力
とするＲＯＭ（リードオンリメモリ）を用いて容易に実
現できる。基準量子化ステップ算出回路２１の出力は選
択器２３および量子化ステップ幅変換回路２２に送出さ
れる。量子化ステップ幅変換回路２２も基準量子化ステ
ップ幅算出回路２１と同様にＲＯＭを用いて容易に実現
できる。量子化ステップ幅変換回路２２の出力は選択器
２３に出力される。選択信号制御回路２４は符号化処理
開始信号がオンとなるか、又はシーンチェンジ信号がオ
ンとなってから、フレーム毎の符号化処理の開始を示す
フレーム同期信号を計数し、予め定められたフレーム数
を計数するまでは選択器２３の選択信号を選択器２３か
ら量子化ステップ幅変換回路２２の出力が選択器２３の
出力となるように制御する。予め定められたフレーム数
を計数後は基準量子化ステップ幅算出回路２１の出力が
選択器２３の出力となるように選択器２３の選択信号を
制御する。

次に、量子化ステップ幅制御部１３の構成の第２の実施
例を第３図に示す。第３図において、３１．３２．３３
はそれぞれ基準量子化ステップ幅算出回路、量子化ステ
ップ幅変換回路、選択器で、その構成・動作は第２図で
示した第１の実施例と同様である。３５は伝送メモリ蓄
積量監視回路で、予め定めた基準値と符号蓄積量の比較
を従来技術の項で説明したブロック毎に行ない、基準値
を越えたブロック数を符号化処理フレーム毎に計数し、
その計数値が予め定めた値より大きい場合にはその出力
信号をオンとする。選択信号制御回路３４は符号化処理
開始信号がオンとなるか、又はシーンチェンジ信号がオ
ンとなつてから、伝送メモリ蓄積量監視回路からの出力
信号がオンである間、量子化ステップ幅変換回路３２の
出力が選択器３３の出力となるように制御する。

上記第１または第２の実施例で示した量子化ステップ幅
制御部１３の出力である量子化ステップ幅を用いて、量
子化器７では従来例と同様な方法によって直交変換部６
の出力である変換係数行列の各要素の量子化を行なう。

発明の効果 以上のように本発明は、符号化開始直後又はシーンチェ
ンジ直後の一定フレーム期間において、直交変換係数行
列の各要素を量子化する際に、量子化ステップ幅を伝送
メモリ内の符号蓄積量から算出される値より大きな値と
することによシ、量子化された変換係数行列の値０又は
量子化レベルの小さな値をもつ要素を増加することがで
きるため、ブロック毎の発生符号量が削減され、伝送メ
モリが定められたしきい値を越えるために発生するブロ
ック毎の符号化処理の中止回数を削減できる。従って画
面全体として符号化されるブロックを増加させることが
でき、画質劣化を減少することができ、その効果は大で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による動画像符号化方法を実現する装置
のブロック結線図、第２図は同装置の要部である量子化
ステップ幅制御部の第１の実施例のブロック結線図、第
３図は同装置の要部である量子化ステップ幅制御部の第
２の実施例のブロック結線図、第４図は従来の動画像符
号化装置のブロック結線図、第５図は従来の動画像符号
化装置における直交変換係数の量子化を示す概念図、第
６図は従来の動画像符号化装置における量子化ステップ
幅の算出を示す概念図である。 １．２・・・画像メモリ部、３・・・動き検出部、４・
・・動き補償部、５・・・差分器、６・・・直交変換部
、７・量子化部、８・・・可変長符号化部、９・・・伝
送フレーム構成部、１０・・・伝送メモリ部、１１・・
・逆直交変換部、１２・・・加算器、１３・・・量子化
ステップ幅制御部。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名扇 Ｏ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. テレビジョン信号の１フレーム又は１フィールドを定め
   られた大きさのブロックに分割し、ブロック毎にフレー
   ム間又はフレーム内予測を行ない予測誤差信号を直交変
   換し、変換係数を量子化し、量子化された係数を可変長
   符号化し、符号を伝送メモリに一旦蓄積し、伝送速度に
   応じて伝送メモリから符号を読み出し伝送する動画像符
   号化装置に関し、変換係数を量子化するための量子化ス
   テップ幅を伝送メモリ内の符号蓄積量から定められた算
   出方法に基いて算出する際に、符号化処理を開始した直
   後の一定フレーム期間またはシーンチェンジ後の一定フ
   レーム期間は前記算出された量子化ステップ幅を算出さ
   れた量子化ステップ幅より大きいか又は前記量子化ステ
   ップ幅が定められた最大値の場合のみ等しい値に変換し
   、変換された量子化ステップ幅を用いて直交変換係数を
   量子化することを特徴とした動画像符号化方法。