JPH0262181A

JPH0262181A - 映像信号の高能率符号化方法

Info

Publication number: JPH0262181A
Application number: JP63214019A
Authority: JP
Inventors: Masazumi Yamada; 正純山田; Shoichi Nishino; 正一西野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-08-29
Filing date: 1988-08-29
Publication date: 1990-03-02

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予測符号化が効率良く行える映像信号の高能率
符号化方法に関する。

従来の技術映像信号の高能率符号化方法の一つに予測符号化かあ、
る。

これは過去の画素の値より現在の画素の値を予測し、こ
の予測値と実際値との誤差を求め、この予測誤差を符号
化する方法である。この際、画素間の相関が高く、差分
信号が小さな値となる映像信号の統計的性質を利用して
、対数圧縮などの非線形量子化を行なう事により映像信
号の冗長さを削減し、伝送または記録する情報量を抑え
ることができる。予測値の求め方には、直前の画素を用
いる前値予測や、直前の画素に加え、て前走査線上の画
素を用いる２次元予測などがある。

従来の前値予測における符号器の構成を第５図（ａ）に
、復号器の構成を第５図（ｂ）に示す。

第５図（ａ）、　　（ｂ）において１０は非線形ユ子化
回路、１２は代表値設定回路、１３は１画素分の遅延回
路、１４は予測係数乗算回路である。前値から得られた
符号語を局部復号回路１１により復号したものを予測値
とし、入力と予測値との差分を予測誤差と呼ぶ。また、
入力とそれから得られた符号語を復号したものとの差分
を量子化雑音と言う。符号器は点線部のような局部復号
回路１１を備えており、量子化雑音が後の入力に対する
予測符号化に影響することを防いでいる。

第６図は、従来の予測方向を示すためのサンプリングパ
ターン図である。図においてＯ印、・印は画素を、点線
は走査方向をそれぞれ表わす。

予測方向には、図に示すような走査線に沿った方向が一
般的に用いられる。また、画面をいくつかのブロックに
分割する方法も用いられる。こりらの従来の方法におい
て予測方向は、走査線方向など一定の方向に固定されて
いた。

なお、符号化に際して、ある期間おきに真値を挿入する
ことにより、符号誤りの伝搬を一定範囲内で抑えること
ができる。

発明が解決しようとする課題しかしながら、主に走査線方向に予測してい〈従来の方
法では、走査線方向に変化の大きい場合、例えば縦線や
斜め線が連続する場合などで予測誤差の大きい部分が頻
繁に発生する。大きな予測誤差に対数圧縮などの非線形
量子化を行なうと、量子化雑音も大きくなり、復号時に
勾配過負荷やエツジビジネス等の発生、解像度の低下な
どの劣化がおきる可能性がある。例えば第６図において
、Ｏ印を値の大きい画素、・印を値の小さい画素とする
と、○印同士、・印同士の間では予測誤差は小さく、こ
のため復号時の劣化も小さい。しかしＯ−・間（または
その逆）では予測誤差は太き（、非線形量子化により量
子化雑音も大きく、復号時の劣化も大きくなる。

以上走査線方向の予測の縦線に対する動作について説明
したが、これは縦方向の予測に対する横線などの場合に
ついても同様である。

本発明はかかる点に鑑み、予測誤差あるいは量子化雑音
の大きい部分を減少させ、量子化雑音による復号時の劣
化の小さい映像信号の高能率符号化方法を提供すること
を目的とする。

課題を解決するための手段本発明の映像信号の高能率符号化方法は、平行四辺形の
ブロックにより画面を分割し、各ブロック内を予測符号
化する際に、各ブロック内の予測方向をあらかじめ数種
類定めておき、それぞれに対して求められる予測誤差の
累積を比較することにより適応的に選択することを特徴
とする。

また本発明は、各ブロック内の予測方向をあらかじめ数
種類定めておき、それぞれにの予測方向対して求められ
る量子化雑音の累積を比較することにより適応的に選択
することを特徴とする映像信号の高能率符号化方法を含
むものである。

作用本発明によれば、前記した方法により、それぞれのブロ
ックに対して最も予測誤差あるいは量子化雑音の累積値
の最も少ない方向に予測方向を割り当てることが可能と
なる。

実施例以下１５本発明の実施例を第１図〜第４図を参照しなが
ら説明する。第１図は本発明の第１の実施例における映
像信号の高能率符号化方法を説明するための符号器、復
号器の構成図である。

第１図（ａ）は本実施例の符号器の構成図であり、１は
予測方向割り当て回路、２は非線形量子化回路、３は局
部復号回路、４は出力切り替え回路、５は予測誤差累積
回路、６は比較回路及び方向判定回路である。局部復号
回路３は代表値設定回路、遅延回路、予測係数乗算回路
をそれぞれ含んでいる。

まず予測方向割り当て回路１を用いて１ブロック内の画
素をあらかじめ定められた数種類の予測方向に並べ変え
、それぞれの予測方向に対し並列的に非線形量子化回路
２及び局部復号回路３により予測符号化を行なう。次に
予測誤・差累積回路５によりそれぞれの予測方向に対す
る１ブロック内の予測誤差を累積し、これを比較回路６
により大小判定し、最も小さい予測方向を選ぶ。これよ
り得られる判定コードを出力すると同時に出力切り替え
回路４に送る。予測方向の判定に用いる予測誤差の累積
には、例えば予測誤差の絶対値の１ブロック内の総和を
とり、その大小を判定すればよい。

出力切り替え回路４は各予測方向の非線形量子化回路２
から得られた符号語を１ブロック分蓄積しており、判定
コードを受は取ると、このフードの示す予測方向から得
られた１ブロック分の符号語を出力する。

なお図において予測誤差累積回路５、比較回路６などが
従来の構成に加えて必要となるが、これらはいずれも簡
単な構成で実現できる。

第１図（ｂ）は本実施例の復号器の構成図であり、７は
復号方向切り替え回路、８は復号回路である。復号回路
７は代表値設定回路、遅延回路、予測係数乗算回路をそ
れぞれ含んでいる。

復号の際には、復号回路７が１ブロック分の復号計算を
行なった後、復号方向切り替え回路８が予め定めておい
た方向の中から判定コードにより並びかえる。

本実施例では、縦８画素×横８画素を１ブロック単位と
して画面を分割する。また、予測方向の判定コード（本
実施例では４方向２ｂ　ｉ　ｔ）を各ブロックの先頭に
入れるものとし、真値を各ブロックの最初の画素に入れ
るものとする。また、予測には前値予測を用いる。

第２図はブロック内のの予測方向映像信号の変化の方向
との関係を説明するためのサンプリングパターン図であ
る。図においてＯ印、・印はそれぞれ値の大きい画素及
び値の小さい画素を、点線は予測方向をそれぞれ表わす
。

本実施例では、あらかじめ定めておく予測方向を第２図
に示す４方向（それぞれ上下（Ｖ）、左右（ｈ）、右上
左下（ｒ）、左上右下（１）とする）に定める。ブロッ
クの境界部分では、第２図に示すように、画素の連続性
を保ち画素間の距離が短くなるよう境界部分で折り返し
、境界に達する前の予測方向に対して平行かつ逆方向と
なるように折返し往復した形で予測していくように定め
る。

例えば第２図に示す縦線（横方向に映像信号の変化が激
しい例）について考えると、Ｏ−・間（またはその逆）
の予測誤差が大きく、復号時の劣化はこの部分に集中す
ると予想される。本実施例の４種類の予測方向をこのよ
うな縦線に対して比較すると、○−・（またはその逆）
と並ぶ個数は上下（Ｖ）方向に対して最も少なく、この
方向の予測誤差が最小になると考えられる。同様に横線
、右上斜線、左上斜線に近い傾向を持つブロックには、
それぞれ左右（ｈ）、右上左下（ｒ）、左上右下（１）
方向が最小になると考えられる。

このようにして各ブロック内の予測誤差を最小に抑え、
これにより量子化雑音、復号時の劣化を最小に抑えるこ
とができる。以上のような方法を用いて１画面内をブロ
ックで分割し、各ブロック内の方向をそれぞれ判定した
例を第３図に示す。

図において０印、・印はそれぞれ値の大きい画素、値の
小さい画素を、点線は予測方向を、細線はブロック境界
をそれぞれ表わす。

なお、本実施例において、ブロックの分割を８×８画素
毎としたが、ブロックの大きさは任意である。また、４
ｆｉＩ！類の方向それぞれに対し並列的に処理したが、
演算時間の許す範囲内で時分割的に処理することも可能
である。この場合装置化規模を抑えることが可能となる
。また、予測方向を４種類に設定したが、これらの数及
び方向は任意である。また、本実施例は１ブロックの画
素が比較的少ない例であるため予測の方法を前値予測と
したが、２次元予測を用いてもよい。また、予測誤差の
累積を絶対値の総和で判定したが、予測誤差の２乗の総
和やその平方根を用いてもよい。

第４図は本発明の第２の実施例における映像信号の高能
率符号化方法を説明するための符号器の構成図である。

同図において１は予測方向割り当て回路、２は非線形量
子化回路、３は局部復号回路、４は出力切り替え回路、
９は量子化雑音累積回路、６は比較回路及び方向判定回
路である。予測方向割り当て回路１、非線形量子化回路
２、局部復号回路３、出力切り替え回路４、比較回路及
び方向判定回路６は第１図におけるものと同一である。

予測方向の判定には量子化雑音累積回路により得られる
量子化雑音を用い、そのほかの動作は第１図における動
作と同一である。また復号器の構成及びその動作は第１
図におけるものと同一である。本実施例の回路構成は、
第１の実施例に比べあらかじめ定めておく予測方向１つ
につき１個ずつ余計に加算器を必要とするが、直接量子
化雑音を用いて比較するので、非線形量子化回路の特性
の違いも含めた上で比較することができる。

また、ブロックの分割やブロック内の予測方向をあらか
じめ定めておくことなどは第２図、第３図で説明した第
１の実施例におけるものと同様である。

この場合にはあらかじめ定めておいた予測方向の中から
、量子化雑音が最も小さい予測方向を選ぶことになり、
復号時の劣化を最小に抑えることができる。

発明の詳細な説明したように、本発明によれば、それぞれのブロッ
クに対して予測装置あるいは量子化雑音の最も少ない方
向に割り当てることによって、最も予測符号化による復
号時の劣化の少ない予測方向を選択することができ、符
号化を効率的に行なうことができる。

なお、量子化雑音の累積値を用いて比較することにより
、量子化めたの回路の特性の違いも含めた比較が行える
ので、予測誤差の累積値を用いる場合よりもさらに優れ
た符号化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の第１の実施例における映像信号
の高能率符号化方法を説明するための符号器の構成図、
同図（ｂ）は同復号器の構成図、第２図は本発明におけ
るブロック内の予測方向と映像信号の変化の方向との関
係を説明するためのサンプリングパターン図の一例、第
３図は本発明における各ブロック内の予測方向の一判定
例を示すためのサンプリングパターン図、第４図は本発
明の第２の実施例における映像信号の高能率符号化方法
を説明するための符号器、復号器の構成図、第５図（ａ
）は従来の前値予測における符号器の構成図、同図（ｂ
）は同復号器の構成図、第６図は従来の予測方向と映像
情報の走査線方向の変化に対する動作を説明するための
サンプリングパターン図である。１０１．予測方向割り当て回路、２．、、非線形量子化
回路、３．、、局部復号回路、４．、、予測誤差累積回
路、５．、、比較回路及び判定回路、ｅ、、、出力切り
替え回路、７．、、復号回路、８．、、復号方向切り替
え回路、９．、、量子化雑音累積回路。代理人の氏名　弁理士　栗野重孝　ほか１名菓図肩号急／−一子５ｊｌｑ方Ｆｌ　！’１す号て凹路２−・・ヲ
Ｐ線ｖ−量感化凹ご（３−局部復号回さ４・パ予渕Ｌｌ積目跨Ｓ−ｍ−比較０騒及び刊定凹降乙−出刃リリ皆九園脩７−Ｉ夏号ＴｇＸ路８　・、Ａ夏号方Ｉｔｌリリ讐え言外 χ （ｂ）復号禾第図第図才り二重下Ｃ，ｒ）左上方下Ｃす ’？−を感化惟會巣槓回路第図第図（α）Ｗ−％ネ（ト）（艷４）蔦

Claims

【特許請求の範囲】

（１）平行四辺形のブロックにより画面を分割し各ブロ
ック内を予測符号化する際に、各ブロック内の予測方向
をあらかじめ数種類定めておき、それぞれの予測方向に
対して求められる１ブロック内の予測誤差の累積を比較
することにより適応的に選択することを特徴とする映像
信号の高能率符号化方法。
（２）平行四辺形のブロックにより画面を分割し各ブロ
ック内を予測符号化する際に、各ブロック内の予測方向
をあらかじめ数種類定めておき、それぞれにの予測方向
対して求められる１ブロック内の量子化雑音の累積を比
較することにより適応的に選択することを特徴とする映
像信号の高能率符号化方法。
（３）ブロック内の予測方向を、境界部分で折り返し、
境界に達する前の予測方向に対して平行かつ逆方向とな
るように連続して定めていくことを特徴とする請求項１
または２記載の映像信号の高能率符号化方法。
（４）ブロック内の予測方向を、上下、左右、右上左下
、左上右下の４方向に定めることを特徴とする請求項１
または２記載の映像信号の高能率符号化方法。