JPH03250887A - 映像信号符号化装置 - 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】 Ａ産業上の利用分野 本発明は映像信号符号化装置に関し、例えば映像信号を
高能率符号化処理して伝送する場合に通用して好適なも
のである。

Ｂ発明の概要 本発明は、映像信号符号化装置において、入力映像信号
にシーンチェンジが発生したときフレーム内符号化処理
を実行するようにしたことにより、簡易な構成によって
符号化効率を劣化させないようにできる。

Ｃ従来の技術 従来、テレビ電話システム、会ａｔ話システムにおいて
、動画映像でなる映像信号をフレーム内符号化データ及
びフレーム間符号化データにＸ能率符号化することによ
り、伝送容量に比較的１＆巳い制限がある伝送路を通じ
て動１ｉ挟像信号を伝送する映像信号伝送システムがＩ
！されている（特開昭６３−１１８３号公報）。

すなわち、例えば第４図（Ａ）に示すように、時点を寓
ｔ＋　、Ｌｘ　、ｔｓ・・・・・・において動画の画像
ＰＣＩ、ＰＯ２、ＰＯ２・・・・・・をディジタル符号
化して伝送する際に、映像信号が順次読（フレーム間又
はフレーム間における画素データ相互間に大きい自己相
関性をもっている点を利用してフレーム内符号化、又は
フレーム間符号化することにより伝送処理すべきディジ
タルデータを圧縮し、これにより伝送効率を高めるよう
な工夫をするもので、フレーム内符号化処理は、例えば
画像ＰＣ１、ＰＯ２、ＰＯ２・・・−・・の各画素デー
タと基準画素データとの間の差分を求めるような圧縮処
理を実行し、か（して各画像Ｐｃｔ、ＰＯ２、ＰＯ２・
・・・・・について圧縮されたビット数の画像データを
伝送する。

またフレーム間符号化処理：ま、第４図（Ｂ）に示すよ
うに、順次隣合う画像ＰＣＩ及びＰＯ２、ＰＯ２及びＰ
Ｏ２・・・・・・間の画素データの差分てなる画素デー
タＰＣ１２、ＰＯ２３・・・・・・を求め、これを時点
Ｌ　＝　ｔ、　＋　における初期画像ＰＣＩについてフ
レーム内符号化処理された画像データと共に伝送する。

かくして画像ＰＣＩ、ＰＯ２、ＰＯ２・・・・・・をそ
のすべての画素データを伝送する場合と比較して格段的
にビット数が少ないディジタルデータに高能率符号化し
て伝送系に送出することかできる。

かかる映像信号の符号化処理は、第５図に示す構成の画
像データ発生装置１において実行される。

画像データ発生装置１は入力映像信号ＶＤを前処理回路
２において処理することにより片フィールド落し処理及
び片フィールドライン間引き処理等の処理をした後、輝
度信号及びクロマ信号を１６画素（水平方向に）×１６
画素（垂直方間に）分のデータでなる伝送単位ブロック
（これをマクロブロックと呼ぶ）データ３１１に変換し
て画像データ符号化回路３に供給する。

画像データ符号化回路３は予測符号化回路４において形
成される予測現フレームデータＳ１２を受けてマクロブ
ロックデータＳｌｌでなる現フレームデータとの差分を
求めることによってフレーム間符号化データを発生しく
これをフレーム間符号化モードと呼ぶ）、又はマクロブ
ロックデータＳｌｌと基準値データとの差分を求めるこ
とによりフレーム内符号化データを形成しくこれをフレ
ーム内符号化モードと呼ぶ）、これを差分データＳ１３
として変換符号化回路５に供給する。

変換符号化回路５はディスクリートコサイン変換回路で
構成され、差分データＳ１３を直交変換することによっ
て高能率符号化してなる変換符号化データ３１４を量子
化回路６に与えることにより量子化画像データＳ１５を
送出させる。

かくして量子化回路６から得られる量子化画像データＳ
１５は可変長符号化回路を含んでなる再変換符号化回路
７において再度高能率符号化処理された後、伝送画像デ
ータＳ１６として伝送バッファメモリ８に供給される。

これに加えて量子化画像データ３１５は予測符号化回路
４において逆量子化、逆変換符号化処理されることより
差分データに復号化された後、内部に保存している予測
前フレームデータを差分データによって修正演夏するこ
とにより新たな予測前フレームデータを形成して保存す
ると共に、マクロブロックデータＳｌｌに基づいて形成
される動き検出データによって予測前フレームデータを
動き補償することにより予測現フレームデータＳ１２を
形成して画像データ符号化回路３に供給できるようにな
され、これにより現在伝送しようとするフレーム（すな
わち現フレーム）のマクロフロックデータＳｌｌと予測
現フレームデータＳ１２との差分を差分データＳ１３と
して得るようになされている。

第５図の構成において、第４図について上述した動画像
を伝送する場合、先ず第４図（Ａ）の時点１−１．にお
いて画像ＰＣＩの画像データがマクロブロックデータＳ
ｌｌとして与えられたとき、画像データ符号化回路３は
フレーム内符号化モードになってこれをフレーム内符号
化処理された差分データＳ　１．３として変換符号化回
路５に供給し、これにより量子化回路６、再変換符号化
回路７を介して伝送バッファメモリ８に伝送画像データ
Ｓ１６を供給する。

これと共に、量子化回路６の出力端に得られる量子化画
像データＳ１５が予測符号化回路４において予測符号化
処理されることにより、伝送バッファメモリ８に送出さ
れた伝送画像データ３１６を表す予測前フレームデータ
が予測符号化回路４に保持され、続いて時点ｔ−ｔ２に
おいて画像ＰＣ２を表すマクロブロックデータ３１１が
画像データ符号化回路３に供給されたとき、予測現フレ
ームデータ３１２に動き補償されて画像データ符号化回
路３に供給される。

かくして時点１＝１．において画像データ符号化回路３
はフレーム間符号化処理された差分データＳ１３を変換
符号化回路５に供給し、これにより当該フレーム間の画
像の変化を表す差分データＳ１３が伝送画像データ５１
６として伝送バッファメモリ８に供給されると共に、そ
の量子化画像データ３１５が予測符号化回路４に供給さ
れることにより予測符号化回路４において予測前フレー
ムデータが形成、保存される。

以下同様の動作が繰り返されることにより、画像データ
符号化回路３がフレーム間符号化処理を実行している間
、前フレームと現フレームとの間の画像の変化を表す差
分データだけが伝送バッファメモリ８に順次送出される
ことになる。

伝送バッファメモリ８はこのようにして送出されて来る
伝送画像データＳ１６を溜め込むようになされ、伝送路
９の伝送容量によって決まる所定のデータ伝送速度で、
当該溜め込んだ画像データを順次伝送データＤ７□□、
として引き出して伝送路９に伝送して行く。

これと同時に伝送バッファメモリ８は残留しているデー
タ量を検出して当該残留データ量に応じて変化する残量
データＳ１７を量子化回路６にフィードバックして残量
データＳ１７に応じて量子化ステップサイズを制扉する
ことにより、伝送画像データＳ１６として発生されるデ
ータ量を調整することにより伝送バッファメモリ８内に
適正な残量（オーバーフロー又はアンダーフローを生じ
させないようなデータ量）のデータを維持できるように
なされている。

因に伝送バッファメモリ８のデータ残量が許容上限にま
で増量して来たとき、残量データＳ１７は量子化回路６
の量子化ステップ５ＴＰＳ　（第６図）のステップサイ
ズを大きい値になるように制御し、これにより量子化回
路６において粗い量子化を実行させることによって伝送
画像データＳ１６のデータ量を低下させる。

これとは逆に伝送バッファメモリ８のデータ残量が許容
下限値まで減量して来たとき、残量データＳ１７は量子
化回路６の量子化ステップ５ＴＰＳのステップサイズを
小さい値になるように制御し、これにより量子化回路６
において細かい量子化を実行させることによって伝送画
像データＳ１６のデータ発生量を増大させる。

Ｄ発明が解決しようとする課題 ところが実際上画像ＰＣＩ、ＰＯ２、ＰＯ３・・・・・
・の内容を検討すると、例え；よりメラをバンニングす
ることによりシーンチェンジをしたときのように、入力
映像信号ＶＤとしてフレーム間の相関が極端に小さい映
像信号が到来したような場合には、差分データＳ１３の
データ量がゑ、激に過大になるために、画像データをフ
レーム内符号化処理して伝送した方が効率良（伝送でき
る状態になる。

従ってこのようにシーンチェンジが生じた場合にはこれ
をできるだけ簡易な構成によって検出してフレーム内符
号化処理をすることができるように切り換えることが望
ましい。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、簡易な構
成によりシーンチェンジを検出して一段と圧縮効率が良
好な符号化処理を実行し得るようにした映像信号符号化
装置を提案しようとするものである。

Ｅ課題を解決するための手段 かかる課題を解決するため本発明においては、ディジタ
ル映像信号をフレーム関符号化処理又はフレーム内符号
化処理によって符号化する映像信号符号化装置１０にお
いて、順次入力される画素データでなる第１のディジタ
ル映像信号Ｓ２０を１フレーム分遅延させて第２のディ
ジタル映像信号を送出する遅延回路１１と、第２のディ
ジタル映像信号３２１Ａと第１のディジタル映像信号Ｓ
２０との差分データＳ２３を発生する差分データ発生回
路２０と、差分データＳ２３が基準データより大きいか
否かを判定して比較出力Ｓ２５を送出する比較回路２１
と、所定の判定映像領域について比較出力Ｓ２５を積算
し、当該積算結果に基づいてシーンチェンジ検出信号３
２７を送出するシーンチェンジ検出手段２３．２５．２
６を設け、シーンチェンジ検出信号３２７が得られたと
きフレーム内符号化処理を実行するようにする。

Ｆ作用 第１のディジタル映像信号３２０と第２のディジタル映
像信号３２　ＬＡとの差分データＳ２３に基づいて第１
のディジタル映像信号Ｓ２０のシーンチェンジを検出し
、シーンチェンジが検出された映像信号をフレーム内符
号化処理するようにしたことにより、シーンチェンジが
生した場合にも符号化効率を低下させないようにするこ
とができる。

Ｇ実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。

第５図との対応部分に同一符号を付して示す第１図にお
いて、１０は全体として映像信号符号化装置を示し、前
処理回路２は入力画像データＳ２０を必要に応じて画像
処理回路１２に受けてその出力端に得られる現フレーム
データ３２１を画像データ符号化回路３に送出すると共
に、入力画像データＳ２０をシーンチェンジ検出部１３
に受けてその出力端に得られる符号化モード切換信号Ｓ
２２を画像データ符号化回路３に与える。

シーンチェンジ検出部１３は第２図に示すように、入力
画像データＳ２０を減算回路２０の加算入力端に与える
と共に、フレームメモリ１１でなる１フレーム遅延手段
によって１フレーム分だけ遅延させて１フレーム遅延画
像データＳ２　ＬＡを得て減算回路２０の減算入力端に
与え、かくして減算回路２０の出力端に入力画像データ
Ｓ２０の各画素データと１フレーム前の画素データとの
差分（従って隣合うフレームの画像データ間の変化量）
を表す画素差分データＳ２３を形成し、これを比較回路
２１のデータ入力端ａに送出する。

比較回路２１はデータ入力端ａに入力される各画素差分
データＳ２３と比較値設定回路２２から基準入力端すに
入力される一定値でなる比較基準データＳ２４とを比較
し、画素差分データ３２３が比較基準データ３２４より
も大きい間（すなわち隣合うフレームの画像データ間の
変動量が過大になったとき）論理「１」に立ち上がるカ
ウントイネーブル信号Ｓ２５を画素数カウンタ２３に送
出する。

画素数カウンタ２３はカウントイネーブル信号Ｓ２５が
論理「１」に立ち上がっている聞咎画素データに同期し
たドツトクロック信号Ｓ２６のクロック数（従って画素
のドツト数）を順次カウントし、カウントされたドツト
数が例えば判定領域の画素数の１／３以上になったとき
、入力画像データＳ２０にシーンチェンジが生じたと判
断して、シーンチェンジ検出信号Ｓ２７を切換信号制御
回路２４に供給する。

この実施例の場合、画素数カウンタ２３はプリセッタブ
ルカウンタにより構成され、新たなフレームに対応する
画素差分データ３２３が比較回路２１に入力されるタイ
ミングで初期値設定回路２５から入力される初期値デー
タＳ２８によってプリセットされるようになされている
。

これに加えて第３図に示すように、画素数カウンタ２３
はドツトクロック信号Ｓ２６の入力条件信号として領域
指定信号Ｓ２９が与えられ、これにより画素数カウンタ
２３がドツトクロック信号Ｓ２６をカウントするフレー
ムの判定領域ＡＲが設定される。

この実施例の場合判定領域ＡＲは例えば通常人物が映っ
ているため動き量が多い画像中央付近を判定領域から除
くようになされている。

切換信号制御回路２４はシーンチェンジ検出信号３２７
が与えられると所定のタイミングで画像データ符号化回
路３に符号化モード切換信号Ｓ２２を送出し、シーンチ
ェンジが検出された画像データについてこれをフレーム
内符号化処理すべきことを指定する。

以上の構成において、シーンチェンジ検出部１３は順次
入力される入力画像データ３２０の各画素データとフレ
ームメモリ１１で１フレーム期間遅延された遅延画像デ
ータＳ２１Ａの画素データ間の差分を表す画素差分デー
タＳ２３を減算回路２０で順次形成し、比較回路２１に
送出する。比較回路２１は比較基準データ３２４で設定
される基準値以上の差分を有している画素差分データＳ
２３を検出している間論理「１」のカウントイネーブル
信号Ｓ２５を画素数カウンタ２３に送出する。

ここで画素数カウンタ２３は領域指定信号Ｓ２９に基づ
いて設定される判定領域ＡＲ内の画素について論理「１
」に立ち上がったカウントイネーブル信号３２５が入力
されたとき、ドツトクロック信号３２６のクロック数を
フレームごとにカウントする。このとき画素数カウンタ
２３はカウント値が判定領域ＡＲの画素数の１／３より
大きくなったことを検出すると、伝送されるフレームの
画像データにシーンチェンジがあると判断し、シーンチ
ェンジ検出信号３２７を切換信号制御回路２４に送出す
る。

切換信号制御回路２４はシーンチェンジ検出信号Ｓ２７
が入力されるとシーンチェンジが検出されたフレームの
入力画像データＳ２０が画像処理回路１２を介して現フ
レームデータ３２１として画像データ符号化回路３に入
力されるタイミングで符号化モード切換信号Ｓ２２を送
出し、画像データ符号化回路３の処理をフレーム間符号
化処理からフレーム内符号化処理に切り換える。以下開
襟に画像データ符号化回路３は符号化モード切換信号Ｓ
２２が入力されるごとに当該処理を繰り返し実行する。

これに対して１フレーム分の画像データ処理期間中に画
素数カウンタ２３のカウント値が判定領域ＡＲの画素数
の１／３を超えなかった場合には、画素数カウンタ２３
に次フレームの入力画像データに対する画素差分データ
Ｓ２３が入力されるタイミングで初期値設定回路２５か
ら初期値データ３２８が入力され、カウント値をプリセ
ットする。

ここで再び画素数カウンタ２３にカウントイネーブル信
号Ｓ２５が入力されると画素数カウンタ２３はドツトク
ロック信号Ｓ２８のドツト数のカウントを開始し、以下
当該処理を繰り返し実行する。

以上の構成によれば、シーンチェンジが検出されたフレ
ームの画像データを高能率符号化処理をする前に検出し
、当該画像データをフレーム間符号化処理に代えてフレ
ーム内符号化処理して伝送するようにしたことにより、
簡易な構成によって符号化効率を劣化させないようにで
きる。

なお上述の実施例においては、遅延手段とじてフレーム
メモリ１１を設シナた場合について述べたが、本発明は
これに代え、ブリフィルタのフレームメモリを共用する
ようにしても良い。

また上述の実施例においては、入力画像データ３２０を
画像処理回路１２を介して画像データ符号化回路３に送
出する場合について述べたが、本発明はこれに代え、フ
レームメモリ１１から出力される遅延画像データＳ２　
ＬＡを画像データ符号化回路３に送出するようにしても
良い。

さらに上述の実施例においては、フレーム間の変化量が
所定量以上であるか否かを判定する領域を判定領域設定
器２６でフレーム画面の周辺部に設定するようにした場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、判定領域
ＡＲはフレーム画面の全体等積々の範囲に設定し得る。

さらに上述の実施例においては、画素数カウンタ２３の
値が判定領域ＡＲの画素数の１／３以上のときシーンチ
ェンジがあったと判断してシーンチェンジ検出信号Ｓ２
７を切換信号制御回路２４に送出する場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、判定基準債は種々の値に
設定し得る。

さらに上述の実施例においては、フレーム間の画像の変
化を各画素ごとに判定する場合について述べたが、本発
明はこれに限らず、フレーム画面を数ブロックに分割し
、ブロック単位で画像の動きを検出するようにしても良
い。

さらに上述の実施例においては、シーンチェンジ検出部
１３をテレビ電話等映像信号伝送装置に適用する場合に
ついて述べたが、本発明はこれに限らず、例えば映像信
号記録装置等に広く適用し得る。

Ｈ発明の効果 上述のように本発明によれば、伝送されるフレームの画
像データのシーンチェンジを当該画像データを高能率符
号化処理する前に検出し、フレーム間符号化処理に代え
てフレーム内符号化処理して伝送することにより、簡易
な回路構成により符号化効率の劣化を一段と改善するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による映像信号符号化装置の一実施例を
示すブロック図、第２図はシーンチェンジ検出部の詳細
構成を示すブロック図、第３図は判定領域の説明に供す
る路線図、第４図は高能率符号化処理の説明に供する路
線図、第５図は従来の映像信号符号化装置を示すブロッ
ク図、第６図は量子化ステップの説明に供する特性曲線
図である。 １．１０・・・・・・映像信号符号化装置、２・・・・
・・前処理回路、１１・・・・・・フレームメモリ、１
２・・・・・・画像処理回路、１３・・・・・・シーン
チェンジ検出部、２０・・・・・・減算回路、２１・・
・・・・比較回路、２２・・・・・・比較値設定回路、
２３・・・・・・画素数カウンタ、２４・・・・・・切
換信号制御回路、２５・・・・・・初期値設定回路、２
６・・・・・・判定領域設定器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ディジタル映像信号をフレーム間符号化処理又はフレー
   ム内符号化処理によつて符号化する映像信号符号化装置
   において、 順次入力される画素データでなる第１のディジタル映像
   信号を１フレーム分遅延させて第２のディジタル映像信
   号を送出する遅延回路と、 上記第２のディジタル映像信号と上記第１のディジタル
   映像信号との差分データを発生する差分データ発生回路
   と、 上記差分データが基準データより大きいか否かを判定し
   て比較出力を送出する比較回路と、所定の判定映像領域
   について上記比較出力を積算し、当該積算結果に基づい
   てシーンチエンジ検出信号を送出するシーンチエンジ検
   出手段 とを具え、上記シーンチエンジ検出信号が得られたとき
   フレーム内符号化処理を実行することを特徴とする映像
   信号符号化装置。