JPH02296484A

JPH02296484A - 符号化装置

Info

Publication number: JPH02296484A
Application number: JP1118025A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ishikawa; 尚石川; Yasushi Toda; 戸田　泰
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-05-11
Filing date: 1989-05-11
Publication date: 1990-12-07

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］本発明はテレビジョン信号などの画像信号のディジタル
伝送システムにおける符号化装置に関する。

［従来の技術〕画像信号をディジタル伝送する場合、伝送情報量を削減
するために、各種の符号化が施されるが、その１つに予
測符号化（ＤＰＣＭ）方式かある。これは隣接する標本
値間の相関性を利用して情報量の圧縮を図る符号化方式
である。第３図は最も簡単な前値予測符号化方式（１つ
前の復号値を予０Ｊ値として用いる予測符号化方式）の
符号化装置の基本構成ブロック図を示す。なお、以下で
は、標本値Ｘ１に対して、その差分値をｅｌｓ符号化コ
ードをｙ７、符号化コードｙ１を復号した量子化代表値
をＱ（ｅ、）、復号値をｘｌ、予測値を添字ｐを付加し
てｘｌ、と表わすことにする。

第３図で、減算器１２は、入力端子１０に入力する標本
値ｘ、から予測値ＸＩ、　（本実施例では、前値復号値
）を減算し、差分値ｅ−を出力する。ｆｆｉ子化器１４
は、差分値ｅ、を量子化して符号化コードｙ１を出力し
、この符号化コードｙ１が出力端子１６から伝送路に送
出される。符号化コードｙＩはまた、逆量子化器１８に
も印加される。逆量子化器１８は符号化コードｙ１を量
子化代表値（差分値）　Ｑ（ｅ、）に変換する。この量
子化代表値Ｑ（４１！、）は、■子化誤差をε、と表わ
すと、Ｑ（ｅ、）−ｅ、＋ε１となる。

この量子化代表値Ｑ（ｅ＋）に加算器２０で予測値を加
算することにより、人力標本値を復元できる。

この局部復号値ＸＩが予測器２４に印加される。前値復
号値を予測値にしているので、予測器２４はＤフリップ
フロップでよい。予測器２４は、次のクロックサイクル
で局部復号値Ｘ、を予測値として減算器１２及び加算器
２０に印加する。

一般に予測値と入力標本値の差分値は、値の小さな部分
に確率分布が片寄っており、差分の小さいな所の量子化
ステップを細かく、差分の大きな所を粗くすることによ
り、情報量を圧縮できる。

［発明が解決しようとする課題］上記従来例では、画像のエツジ部のように予測誤差が大
きくなる部分の量子化誤差が非常に大きな値になる。特
に、予測誤差が大きな部分の量子化ステップの境界部（
あるコードと次のコードの識別レベル）付近では、ノイ
ズなどの要因により、静止部であっても量子化代表値が
時間的に変化し、わずかなレベルの変化（例えば、１〜
２レベル）が非常に大きなレベルの変化（例えば２０〜
３０レベル）となって現われるので、大きな画質劣化と
して検知されるという欠点がある。なお、このような画
質劣化は、予ａｌｌ＋誤差が大きくなるエツジ部で顕著
であり、エツジのレベルが時間的に変動することから、
エツジ・ビジネスと呼ばれる。

このようなエツジ・ビジネスを軽減乃至抑制する回路構
成として、現フレームの予測誤差を前フレームの量子化
誤差の比例量で補正し、一連のフレームの同じ画面位置
で同し符合化コードを得られるようにした回路）１η成
が考えられている。しかし、単に、前フレームの量子化
誤差又はその比例値を現フレームに帰還する構成では、
１フレーム遅延素子としてのフレーム・メモリのメモリ
容量が大きなものになり、ハードウェア及びコストの増
大を招く。高品位テレビジョン方式では、１フレームの
画素数が多いので、この問題点は特に顕著である。

そこで本発明は、フレーム帰還のためのメモリ８毒が少
なくて済み、且つエツジ・ビジネス削成の同様の効果を
得られる符嫁化装置を提示することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明に係る符号化装置は、入力信号をＭ子化符号化す
る符号化手段と、当該符号化手段の出力の量子化誤差を
インデックス化する第１の変換手段と、当該第１の変換
手段の出力を所定期間遅延させる遅延手段と、当該遅延
手段の出力を所定規則の下で補正値に変換する第２の変
換手段と、当該第２の変換手段の出力により当該符号化
手段による符号化前の信号を補正する補正手段とからな
ることを特徴とする。

［作用］上記第１の変換手段、遅延手段、第２の変換手段及び補
正手段により、エツジ・ビジネスが問題こなるような画
像部分で、符号化前の信号を画面間でほぼ同じ大きさの
信号に補正する。エツジ・ビジネスは量子化誤差の大き
な部分で発生することから、エツジ・ビジネスが問題に
なりやすい部分で、高い確率で、画面間で同一の符号化
コードが選択されるようになり、画面間でのちらつきか
減少する。また、第１及び第２の変換手段を設けること
により、遅延手段の８危が少なくて済む。

［実施例］以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例のｊｔｉ成ブロック図を示す
。３０は標本値Ｘ、の入力端子、３２，３４５ｏは減算
器、３６は量子化器、４０は符号化コードの出力端子、
４２は量子化代表値を発生する逆量子化器、４４は加算
器、４６は予測器としてのＤフリップフロップ、５２は
量子化誤差（減算器５０の出力）をインデックスに変換
する圧縮器、５４はフレーム・メモリ、５６はフレーム
・メモリ５４により１フレーム遅延されたインデックス
から補正値を算出して出力する伸張器である。

入力端子３０にｎフレーム目の標本値ｘ１（ｎ）か人力
するとする。減算器３２は人力標本値ｘ、（ｎ）から予
ａ＋＋＋値Ｘ１゜（ｎ）を減算し、予測誤差ｅ、（ｎ）
を出力する。減算器３４はこの予測誤差ｅ、（ｎ）から
、伸張器５６から供給される補正値を減算し、量子化器
３４は減算器３４の出力（補正された予測誤差）を量子
化して符号化コード３’＋　（ｎ）を出力する。

符号化コー１”’／＋（ｎ）は出力端子４０から伝送路
に送出される。

量子化器３６の出力はまた逆量子化器４２にも印加され
、そこで量子化代表値に変換される。逆量子化器４２の
出力はｅ、（ｎ）＋ε１（ｎ）に相当する。

ε、（ｎ）は量子化誤差である。加算器４４は逆量子化
器４２の出力に予１１値Ｘ１ｌ（ｎ）を加算する。加算
器４４の出力は局部復号値ｘ、（ｎ）であり、予測器で
あるＤフリップフロップ４６に印加され、次のクロック
・サイクルで、予測値として減算器３２及び加算器４４
に供給される。

減算器５０は、予測誤差ｅ、（ｎ）から逆量子化器４２
の出力（量子化代表値）を減算する。圧縮器５２は減算
器５０の出力−ε、　（ｎ）のレベルに対応するインデ
ックスＬ（ｎ）を出力する。フレーム・メモリ５４は１
フレ一ム分の遅延素子として機能し、圧縮器５２の出力
！　＋　（ｎ）を１フレ一ム分遅延する。即ち、フレー
ム・メモリ５４の出力はｒ　１（ｎ−１）と表わすこと
ができる。伸張器５６はフレーム・メモリ５４の出力を
伸張し、インデックスＬ（ｎ−１）に対応した補正値を
出力する。新長期５６の出力は補正値として減算器３４
に印加される。

第２図は、圧縮器５２及び伸張器５６による量子化誤差
・補正値特性を示す。横軸は圧縮器５２に人力する量子
化誤差であり、縦軸は伸張器５６の出力する補正値を示
す。第２図で、実戦はインデックス数が３の場合の特性
を示し、破線はインデックス数が７の場合の特性を示す
。以下では、インデックス数が３の場合を説明する。

前述のように、エツジ・ビジネスは量子化器３６の人力
値が量子化ステップの境界値付近のレベルとなる静止部
（フレーム間相関の高い部分）で、ノイズ等の要因によ
り量子化器の人力値が境界値を越えたり越えなかったり
することによって生じる。従って、エツジ・ビジネスを
抑えるには、量子化ステップの境界値近辺の入力値を、
ノイズによって境界を越えることのないようなレベルに
補正してやればよい。この補正量ａは、ノイズの絶対値
レベルをＮ１成る境界と次の境界との間隔をＳとすると
、Ｎ≦ａｓｓ−Ｎ　　　　　　　　　（１，）で規定され
る。

式（１）から、Ｎ＜Ｓ−Ｎ即ち、Ｓ＞２Ｎ　　　　　　　　　　　　　　　　（２）とな
り、隣接する境界間の間隔Ｓが式（２）を満たさない場
合、上述の補正により隣の量子化範囲を越えてしまい、
却ってエツジ・ビジネスを増加させる可能性がある。ま
た、量子化誤差が小さい場合、エツジ・ビジネスによる
フレーム間変動も小さいので検出されにくい。更には、
この補正は人力に歪を与えることに相当するので、必要
最小限の範囲内にとどめるのがよい。従って、本実施例
では、所定レベルＴｈ以下の量子化誤差に対しては補正
値をＯとする。この閾値Ｔｈは、エツジ・ビジネスが気
にならない量子化誤差レベルの最大値、又は量子化誤差
の絶対値をεとし、Ｓ＝２εとすると、式（２）から２ε〉Ｎ従って、Ｔｈ＞Ｎ　　　　　　　　　　　　　（３）となるレベ
ルに設定すればよい。

例えば、補正値を十ａ、−ａの２個とした場合、補正値
ａをあまり大きくすると、緩やかに動くエツジ部に残像
のようなリンギングやジャーキネス（不自然な動き、即
ち直線のエツジがギザギザになって動いたり、一定の速
度で動いている物が速くなったり遅くなったりする状態
）が生じる場合がある。その場合には、第２図の破線で
示すように、補正値の数を増し、量子化誤差が大きくな
るに従い段階的に補正値がプラス方向又はマイナス方向
に大きくなるような特性にすればよい。

補正値を＋ａ、０．−ａの３個とすると、インデックス
としては１画素当たり２ビツトでよく、従ってフレーム
・メモリ５４の容量はそれだけ少なくて済む。また、量
子化誤差の出現確率はＯ近傍に片寄っているので、イン
デックスにハフマン符号のような可変長符号を用いるこ
とにより、更に、フレーム・メモリ５４の容量を削減で
きる。

上記実施例では、前値予測符号化を例に説明したが、本
発明はこれに限らず、二次元又は適応予測などの他の予
測符号化方式にも適用できる。また、予測符号化に限ら
ず。エツジ・ビジネスが問題となる他の符号化方式、例
えばブロック符号化にも適用可能である。

本発明の符号化装置に対する復号化装置としては従来の
構成のものをそのまま利用できる。

［発明の効果］以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれ
ば、画面間で対応する位置の画像信号が、同じコードに
符号化される確率が高まり、画面間でのエツジ・ビジネ
スの低減に大きな効果がある。

また、前フレームの量子化誤差量を示す信号をインデッ
クス化して１フレーム遅延させるので、遅延素子の容量
が小さくて済み、小さなハードウェアで、且つ安価に構
成できる。更には、エツジ・ビジネスが低減されること
により、更に情報量を圧縮できるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成ブロック図、第２図は
第１図の圧縮・伸張による量子化誤差・補正値の特性図
、第３図は従来例の符号化装置のＧＭ成ジブロックであ
る。３０；入力端子　３２，３４，５０：減算器　３６：量
子化器　４０：出力端子　４２：逆量子化器　４４：加
算器　４６：Ｄフリップフロップ５２：圧縮器　５４：
フレーム・メモリ　５６・伸張器第１図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

入力信号を量子化符号化する符号化手段と、当該符号化
手段の出力の量子化誤差をインデックス化する第１の変
換手段と、当該第１の変換手段の出力を所定期間遅延さ
せる遅延手段と、当該遅延手段の出力を所定規則の下で
補正値に変換する第２の変換手段と、当該第２の変換手
段の出力により当該符号化手段による符号化前の信号を
補正する補正手段とからなることを特徴とする符号化装
置。