JPH03256484A - 映像信号符号化方法 - 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】 以下の順序で本発明を説明する。

Ａ産業上の利用分野 Ｂ発明の概要 Ｃ従来の技術（第４図〜第１１図） Ｄ発明が解決しようとする課題（第１１図）８課題を解
決するための手段（第１図及び第６図）Ｆ作用（第１図
及び第６図） Ｇ実施例 （Ｇ１）画像情報伝送システムの全体構成（第１図〜第
５図） （Ｇ２）量子化ステップサイズ決定処理（第１図、第６
図、第７図及び第８図） （Ｇ３）他の実施例 Ｈ発明の効果 Ａ産業上の利用分野 本発明は映像信号符号化方法に関し、特に映像信号を高
能率符号化して画像データに変換処理する際に適用して
好適なものである。

Ｂ発明の概要 本発明は、映像信号符号化方法において、動きベクトル
の大きさに基づいて量子化ステップサイズを切り換える
ことにより、視覚上画質の劣化を抑制しながら映像信号
の圧縮率を向上させることができる。

Ｃ従来の技術 従来、テレビ電話システム、会議電話システムにおいて
、動画映像でなる映像信号を動き補償処理、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高能率符号
化することにより、伝送容量に比較的厳しい制限がある
伝送路を通じて動画映像信号を伝送する映像信号伝送シ
ステムが提案されている（特開昭６３−１１８３号公報
、特開昭５５−１５８７８４号公報）。

すなわち、例えば第９図（Ａ）に示すように、時点１＝
１．、２、ｔ３・・・・・・において動画を構を 成する各画像ＰＣＩ、ＰＯ２、ＰＯ２・旧・・を伝送し
ようとする場合、映像信号には時間の経過に従って自己
相関が大きい特徴がある点を利用して伝送処理すべき画
像データを圧縮処理することにより伝送効率を高めるよ
うな処理をするもので、フレーム内符号化処理は画像Ｐ
ＣＩ、ＰＣ２、ｐｃ３・・・・・・を例えば画素データ
を所定の基！１！値と比較して差分を求めるような圧縮
処理を実行し、かくして各画像ＰＣＩ、ＰＯ２、ＰＯ２
・・・・・・について同一フレーム内における画素デー
タ間の自己相関を利用して圧縮されたデータ量の画像デ
ータを伝送する。

またフレーム間符号化処理は、第９図（Ｂ）に示すよう
に、順次隣合う画像ＰＣＩ及びＰＯ２、ＰＯ２及びＰＯ
２・・・・・・間の画素データの差分てなる画像データ
ＰＣ１２、ＰＯ２３・・・・・・を求め、これを時点１
＝１．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
のすべての画像デ７夕を伝送する場合と比較して格段的
にデータ量が少ないディジタルデータに高能率符号化し
て伝送路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１０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。

画像データ発注装置Ｉ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（垂直方向に）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
化データを形成してこれを差分データ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予測前フレームデータを差
分データによって修正演算することにより新たな予測前
フレームデータを保存すると共に、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
予測符号化回路４に保存されている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）のマクロブロックデータ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１０図の構成において、第９図について上述した動画
像を伝送する場合、先ず第９図（Ａ）の時点ｔ１におい
て画像ＰＣＩの画像データがマクロブロックデータＳｌ
ｌ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Ｓ１３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３１５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
が前フレームメモリに保持され、続いて時点ｔ２におい
て画像ＰＣ２を表すマクロブロックデータＳｌｌ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が伝送画像データＳ１６とし
て伝送バッファメモリ８に供給されると共に、その量子
化画像データＳ１５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！＠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３１６を溜めておき、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、溜めた伝送
画像データＳ１６を順次伝送データＤＴ□Ｎ、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御する
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によって量子化
回路６の量子化ステップ５ＴＰＳ（第１１図）のステッ
プサイズを大きくすることにより、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り伝送画像データＳ
１６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ようにすることによ
り伝送画像データ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 このように従来の画像データ発生装置１は、伝送データ
Ｄ　ＴＩＩＡＮＳのデータ伝送速度が伝送路９の伝送容
量に基づいて制限されている伝送条件に整合させながら
最も効率良く映像信号を圧縮して有意画像情報を伝送す
る手段として伝送バッファメモリ８を設け、この伝送バ
ッファメモリ８のデータ残量が常にオーバーフロー又は
アンダーフローしないような状態に維持するように伝送
バッファメモリ８のデータ残量に応じて量子化回路６の
量子化ステップサイズを制御するようにしている。

従って動画像の動きが速くなって伝送画像データの発生
量が増加すると、この結果伝送バツファメモリ８のデー
タ残量値が大きくなって伝送画像の画質が粗くなり、こ
れに対して動画像の動きが遅くなって伝送画像データの
発生量が減少すると、この結果伝送バッファメモリ８の
データ残量値が小さくなって伝送画像の画質が細かくな
る。

ところで人間の視覚においては、動きの遅い画像に対し
ては細かい部分まで認識することができるのに対して動
きの速い画像に対しては細かい部分まで認識し得ないと
いう特性がある。

ところが伝送バッファメモリ８のデータ残量の情報だけ
によって量子化ステップサイズを制御する方法において
は、例えば動きの速い画像が動きの遅い画像に急激に変
化するような場合において、伝送バッファメモリ８のデ
ータ残量は伝送路９の伝送容量に応じて徐々に減少する
ことにより、画像の動きが遅くなった際に粗い画質が徐
々に細かくなるような目障りな画質の変化が生じる問題
があり、視覚特性に合わせて映像信号を圧縮するという
点において未だ不十分であった。

またこれに加えて動きの速い動画像においては、検出さ
れた動きベクトルの精度が低くなることにより動き補償
の精度が低下するおそれがあり、この結果再生画像の画
質が劣化する問題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、視覚上画
質の劣化を抑制しながら映像信号の圧縮率を向上し得る
映像信号符号化方法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、映像信号
ＶＤＩＮを符号化した後所定の量子化ステップサイズに
よって量子化することにより量子化画像データ３３９に
変換する映像信号符号化方法において、前フレームデー
タＳ２３及び現フレームデータ３２５を比較して動きベ
クトル暦χ、ＭｖＹを検出し、当該動きベクトルの大き
さに基づいて量子化ステップサイズを切り換えるように
する。

Ｆ作用 動きベクトルＭＶＸ　、　ＭＶＹの大きさＬが太きくな
つた際に量子化ステップサイズを大きくすることにより
、画像の動きに応してリアルタイムに画質を変化させる
ことができる。

かくするにつき視覚上画質の変化を抑制しながら映像信
号の圧縮率を向上させることができる。

Ｇ実施例 以下図面について、本発明をテレビ電話に適用した場合
の実施例を詳述する。

（Ｇ１）画像情報伝送システムの全体構成第１図及び第
２図において画像情報伝送システム２１はエンコーダ２
１Ａ及びデコーダ２１Ｂによって構成され、エンコーダ
２１Ａは、入力映像信号Ｖ　Ｄ　ｒ　ｓを入力回路部２
２において前処理した後、アナログ／ディジタル変換回
路２３において１６Ｘ１６画素分の画素データでなる伝
送単位ブロックデータ、すなわちマクロブロックＭＢの
画素データでなる入力画像データＳ２１を画素データ処
理系ＳＹＭＩに送り込むと共に、当該画素データ処理系
ＳＹＭＩの各処理段においてマクロブロックＭＢを単位
として画素データが処理されるタイミングにおいて当該
処理されるデータに対応する処理情報データがヘッダデ
ータ処理系ＳＹＭ２を介して順次伝送されて行くように
なされ、かくして画素データ及びヘッダデータがそれぞ
れ画素データ処理系ＳＹＭＩ及びヘッダデータ処理系Ｓ
ＹＭ２においてパイプライン方式によって処理されて行
く。

この実施例の場合、入力画像データＳ２１として順次送
出されて来るマクロブロックデータは、第３図に示すよ
うな手法でフレーム画像データＦＲＭから抽出される。

先ず１枚のフレーム画像データＦＲＭは第３図（Ａ）に
示すように２個（水平方向に）×６個（垂直方向に）の
ブロックグループＧＯＢに分割され、各ブロックグルー
プＧＯＢが第３図（Ｂ）に示すように工１個（水平方向
に）×３個（垂直方向に）のマクロブロックＭＢを含む
ようになされ、各マクロブロックＭＢは第３図（Ｃ）に
示すように１６　Ｘ　１６画素分の輝度信号データＹ０
゜〜Ｙ、、（それぞれ８×８画素分の輝度信号データで
なる）及び輝度信号データＹ０゜〜Ｙ　Ｉ　＋の全画素
データに対応する色信号データでなる色信号データＣ１
及びＣ１を含んでなる。

かくしてマクロブロックＭＢごとに送出される入力画像
データＳ２１は動き補償回路２５に与えられ、動き補償
回路２５はへラダデータ処理系ＳＹＭ２に対して設けら
れている動き補償制御ユニット２６から与えられる動き
検出制御信号Ｓ２２に応動して予測前フレームメモリ２
７の予測前フレームデータＳ２３と入力画像データ５２
１とを比較して動きベクトルデータＭＶＤ　（ｘ）及び
ＭＶＤ　Ｃ１）を検出して動き補償制御ユニット２６に
第１のへラダデータＭＤＩ（第４図）のデータとして供
給すると共に、動き補償回路本体２５Ａにおいて予測前
フレームデータＳ２３に対して動きベクトルデータＭＶ
Ｄ　（Ｘ）及びＭＶＤ　（ｙ）分の動き補償をすること
により予測現フレームデータＳ２４を形成して現在処理
しようとしている人力画像データＳ２１でなる現フレー
ムデータＳ２５と共に画像データ符号化回路２８に供給
する。

ここで動き補償制御ユニット２６は、第４図に示すよう
に、第１のへラダデータＨＤＩとして現在処理している
マクロブロックごとに、フレーム画像データＦＲＭの伝
送順序を表す伝送フレーム番号データＴＲＣｏｕｎｔｅ
ｒと、そのブロックグループＧＯＢ　（第３図（Ａ））
を表すブロックグループ番号データＧＯＢ　ａｄｄｒｅ
ｓｓと、そのうちのマクロブロックＭＢを表すマクロブ
ロック番号データＭＢ　ａｄｄｒｅｓｓとを付加するこ
とによって順次画素データ処理系ＳＹＭＩの各処理段に
伝送されて行くマクロブロックＭＢを表示するようにな
されていると共に、当該処理対象マクロブロックＭＢの
処理ないし処理形式を表すフラグデータＦＬＡＧＳと、
当該マクロブロックＭＢの動きベクトルデータＭＶＤ　
（ｘ）及びＭＶＤ　（Ｖ）と、その評価値を表す差分デ
ータΣＡ−Ｂ　ｌと形成する。

フラグデータＦＬＡＧＳは第５図に示すように、最大限
１ワード（１６ビツト）分のフラグをもち得るようにな
され、第０ビツトには、当該処理対象マクロブロックＭ
Ｂについて動き補償モードで処理すべきか否かを表す動
き補償制御フラグＭＣｏｎｌｏｆｆがセットされる。

またフラグデータＦＬＡＧＳの第１ビツトには、当該処
理対象マクロブロックＭＢをフレーム間符号化モードで
処理すべきであるか又はフレーム内符号化モードで処理
すべきであるかを表すフレーム間／フレーム内フラグＩ
ｎｔｅｒ／Ｉｎｔｒａがセットされる。

またフラグデータＦＬＡＧＳの第２ビツトには、動き補
償回路２５のループフィルタ２５Ｂを使用するか否かを
表すフィルタフラグＦｉｌｔｅｒ　ｏｎｌｏｆｆが設定
される。

またフラグデータＦＬＡＧＳの第３ビツトには、当該処
理対象マクロブロックに含まれるブロックデータＹ０゜
〜Ｃ１（第３図（Ｃ））を伝送すべきであるか否かを表
す送信フラグＣｏｄｅｄ／Ｎｏｔ−ｃｏｄｅｄを設定で
きるようになされている。

またフラグデータＦＬＡＧＳの第４ビツトには、当該処
理対象マクロブロックＭＢを駒落しするが否かを表す駒
落しフラグＤｒｏｐ　ｆｒａｍｅ　ｆｌａｇを設定し得
るようになされている。

またフラグデータＦＬＡＧＳの第５ビツトには、当該処
理対象マクロブロックＭＢを強制リフレッシュするか否
かを表す強制リフレッシュフラグＲｅｆｒｅｓｈ　ｏｎ
ｌｏｆｆを設定できるようになされている。

またフラグデータＦＬＡＧＳの第６ビツトには、マクロ
ブロックパワー評価フラグＭＢＰ　ａｐｐｒｅｃｉａｔ
ｅを設定できるようになされている。

また差分データΣｌ　Ａ−Ｂ　ｌは、現フレームデータ
Ｓ２５の現在処理しようとするマクロブロックデータＡ
と、予測前フレームデータＳ２３の検出用動きベクトル
によって補償されたマクロブロックデータＢとの差分の
うちの最小値を表し、これにより検出された動きベクト
ルの評価をなし得るようになされている。

画像データ符号化回路２８はフレーム内符号化モードの
とき動き補償回路２５から与えられる現フレームデータ
３２５をそのまま差分データｓ２６として変換符号化回
路２９に供給し、これに対してフレーム間符号化モード
のとき現フレームデータＳ２５の画素データと予測現フ
レームデータＳ２４の画素データとの差分てなる差分デ
ータＳ２６を変換符号化回路２９に供給する。

ヘッダデータ処理系ＳＹＭ２には画像データ符号化回路
２８に対応するようにフレーム間／フレーム内符号化制
御ユニット３０が設けられ、動き補償制御ユニット２６
から供給されるヘッダデータ）（ＤＩ及び画像データ符
号化回路２８から供給される演算データＳ３１に基づい
て、画像データ符号化回路２日の符号化モードを指定す
るためのフレーム間／フレーム内フラグＩｎｔｅｒ／Ｔ
ｎｔｒａ　　（第５図）及び動き補償回路２５のループ
フィルタ２５Ｂの動作を制御するためのフィルタフラグ
Ｆｉｌｔｅｒ　ｏｎｌｏｆｆ　　（第５図）とを得るの
に必要なデータを演算して第２のへ・ンダデータｆ（Ｄ
２としてフィルタ制御ユニット３１に送出する。

第２のへラダデータＨＤ２は、第４図に示すように、ヘ
ッダデータＨＤＩを構成する伝送フレーム番号データＴ
ＲＣｏｕｎｔｅｒ〜差分データΣｌ　Ａ−Ｂをそのまま
引き継ぐと共に、フィルタ制御ユニット３１においてフ
レーム間／フレーム内符号化モード切換信号Ｓ３３及び
フィルタオン／オフ信号Ｓ３４を形成するために必要な
パワーデータΣ（Ａ）”　（Ｌ）及びΣ（Ａ）”　（Ｈ
）　、Σ（Ａ−Ｂ）２（Ｌ）及びΣ（Ａ−Ｂ）”　（Ｈ
）　、Σ（Ａ−ＦＢ）！（Ｌ）及びΣ（Ａ−ＦＢ）”　
（Ｈ）　、Σ（Ａ）をフレーム間／フレーム内符号化制
御ユニ・ント３０において付加されるようになされてい
る。

ここで、パワーデータΣ（Ａ）”（Ｌ）及びΣ（Ａ）”
（Ｈ）は現フレームデータ３２５のマクロブロック画素
データＡの２乗和の下位ビット及び上位ビットを表し、
パワーデータΣ（Ａ−Ｂ）”　（Ｌ）及びΣ（Ａ−Ｂ）
２（Ｈ）は現フレームデータＳ２５のマクロブロック画
素データＡとループフィルタ２５Ｂを介さずに形成され
た予測現フレームデータＳ２４のマクロブロック画素デ
ータＢとの差分Ａ−Ｂの２乗和の下位ビット及び上位ビ
ットを表し、パワーデータΣ（Ａ−ＦＢ）２（Ｌ）及び
Σ（Ａ−ＦＢ）”　（Ｈ）は現フレームデータＳ２５の
マクロブロック画素データＡとループフィルタ２５Ｂを
介して形成された予測現フレームデータＳ２４のマクロ
ブロック画素データＦＢとの差分Ａ−ＦＢの２乗和の下
位ビット及び上位ビットを表し、パワーデータΣ（Ａ）
は現フレームデータＳ２５のマクロブロック画素データ
Ａの和を表し、それぞれ処理するデータの大きさを評価
するためにデータ量をパワー値として表現したもの（２
乗和は符号に無関係な値として求めた）である。

フィルタ制御ユニット３１は、フレーム間／フレーム内
符号化制御ユニット３０から渡された第２のへラダデー
タＨＤ２と、伝送バッファメモリ３２から供給される残
量データ３３２とに基づいて、画像データ符号化回路２
８に対してフレーム間／フレーム内符号化モード切換信
号Ｓ３３を送出すると共に、ループフィルタ２５Ｂに対
してフィルタオン／オフ信号Ｓ３４を送出すると共に、
当該フィルタオン／オフ信号Ｓ３４の内容を表すフィル
タフラグＦｉｌｔｅｒ　ｏｎｌｏｆｆを第２のへラダデ
ータＨＤ２に付加して第３のへラダデータＨＤ３として
スレショルド制御ユニット３５に渡す。

ここでフィルタ制御ユニット３１は第１に、フレーム間
符号化処理をした場合の伝送データ量の方がフレーム内
符号化処理をした場合の伝送データ量より大きくなった
とき画像データ符号化回路２８をフレーム内符号化モー
ドに制御する。

またフィルタ制御ユニット３１は第２に、フレーム間符
号化モードで処理をしている状態においてループフィル
タ２５Ｂにおける処理を受けた予測現フレームデータＳ
２４より当該処理を受けない予測現フレームデータＳ２
４の方が差分値が小さい場合には、フィルタオン／オフ
信号Ｓ３４によってフィルタリング動作をさせないよう
にループフィルタ２５Ｂを制御する。

またフィルタ制御ユニット３１は第３に、強制リフレッ
シュモードになったとき、フレーム間／フレーム内符号
化モード切換信号Ｓ３３によって画像データ符号化回路
２８をフレーム内符号化モードに切り換える。

さらにフィルタ制御ユニット３１は第４に、伝送バッフ
ァメモリ３２から供給される残量データＳ３２に基づい
て伝送バッファメモリ３２がオーバーフローするおそれ
がある状態になったとき、これを検出して駒落し処理を
すべきことを命令するフラグを含んでなる第３のへラダ
データＨＤ３をスレショルド制御ユニット３５に送出す
る。

かくして画像データ符号化回路２８は現フレームデータ
Ｓ２５と予測現フレームデータＳ２４との差分が最も小
さくなるようなモードで符号化してなる差分データ３２
６を変換符号化回路２９に供給する。

第３のへラダデータＨＤ３は、第４図に示すように、ヘ
ッダデータＨＤ２から伝送フレーム番号データＴＲＣｏ
ｕｎｔｅｒ〜動きベクトルデータＭＶＤ　（ｘ）及びＭ
ＶＤ　（３１）を引き継ぐと共に、フィルタ制御ユニッ
ト３１においてブロックデータＹ０゜〜Ｃ１に対応する
６ビツト分のフィルタフラグＦｉｌｔｅｒ　ｏｎｌｏｆ
ｆを付加される。

変換符号化回路２９はディスクリートコサイン変換回路
でなり、　ディスクリートコサイン変換後の係数値を６
個のブロックＹ０゜、Ｙｏｌ、Ｙｌｏ、Ｙｌｌ、Ｃｂ、
Ｃ，ごとにジグザグスキャンしてなる変換符号化データ
Ｓ３５として伝送ブロック設定回路３４に送出する。

伝送ブロック設定回路３４は変換符号化データＳ３５と
して送出されて来る６個のブロックデータＹ０゜〜ＣＦ
　（第３図（Ｃ））について、それぞれ先頭の係数デー
タからｎ個までの２乗和を演算して当該演算結果をパワ
ー検出データＳ３６としてスレショルド制御ユニット３
５に渡ス。

このときスレショルド制御ユニット３５は各ブロックデ
ータＹ、。〜Ｃ１ごとにパワー検出データＳ３６を所定
のスレショルドと比較し、パワー検出データＳ３６が当
該スレショルドより小さいとき当該ブロックデータの伝
送を許容せず、これに対して大きいとき許容することを
表す６ビツト分の伝送可否データＣＢＰＮを形成してこ
れをフィルタ制御ユニット３１から渡された第３のへラ
ダデータＨＤ３に付加して第４のへラダデータ）（Ｄ４
として量子化制御ユニット３６に渡すと共に、伝送ブロ
ック設定回路３４から対応するブロックデータＹ０゜〜
Ｃｒを量子化回路３７に送信ブロックパターン化データ
Ｓ　’３７として送出させる。

ここで第４のへラダデータＨＤ４は第４図に示すように
、ヘッダデータＨＤ３の伝送フレーム番号データＴＲＣ
ｏｕｎｔｅｒ〜フィルタフラグＦｉｌｔｅｒ　ｏｎｌｏ
ｆｆをそのまま引き継ぐと共に、スレショルド制御ユニ
ット３５においてブロックＹ０゜〜Ｃ１に対応して発生
する６ビツト分の送信可否フラグＣＢＰＮが付加される
。

量子化制御ユニット３６はスレショルド制御ユニ゛ント
３５から渡された第４のへラダデータＨＤ４と、伝送バ
ッファメモリ３２から送出される残量データ３３２とに
基づいて量子化ステップサイズ制御信号３３８を量子化
回路３７に与え、これにより量子化回路３７をマクロブ
ロックＭＢに含まれるデータに適応した量子化ステップ
サイズで量子化処理させ、その結果量子化回路３７の出
力端に得られる量子化画像データＳ３９を可変長符号化
回路３８に供給させる。

これと共に量子化制御ユニット３６は、第４図に示すよ
うに、　第５のへラダデータＨＤ５として、ヘッダデー
タＨＤ４に基づいてブロックデータＹ０゜〜Ｃ，（第３
図（Ｃ））にそれぞれ対応するフラグデータＦＬＡＧＳ
及び動きベクトルデータＭＶＤ　（ｘ）及びＭＶＤ　（
ｙ）に分離してこれを直列に配列させたデータを形成し
て可変長符号化回路３８及び逆量子化回路４０に渡す。

ここで、ヘッダデータＨＤ５は、第４図に示すように、
ヘッダデータＨＤ４のうち伝送フレーム番号データＴＲ
Ｃｏｕｎｔｅｒ〜マクロブロック番号テ−タＭＢ　ａｄ
ｄｒｅｓｓをそのまま引き継ぐと共に、量子化制御ユニ
ット３６において量子化サイズデータＱＮＴと、ブロッ
クデータＹ０゜〜Ｃ１に対するフラグデータＦＬＡＧＳ
　、動きベクトルデータＭＶＤ　（ｘ）及びＭＶＤ　（
ｙ）を付加する。

可変長符号化回路３８はへラダデータＨＤ５及び量子化
画像データ３３９を可変長符号化処理して伝送画像デー
タ３４０を形成し、これを伝送バッファメモリ３２に供
給する。

可変長符号化回路３日はブロックデータＹ０゜〜Ｃ７を
可変長符号化する際に、対応するフラグデータＦＬＡＧ
Ｓに基づいて「駒落し」、又は「送信不可」が指定され
ているとき、当該ブロックデータを伝送画像データＳ４
０として送出させずに捨てるような処理をする。

伝送バッファメモリ３２は伝送画像データＳ４０を溜め
込んで行くと共に、これを所定の伝送速度で読み出して
マルチプレクサ４１において音声データ発生装置４２か
ら送出される伝送音声データ３４１と合成して伝送路４
３に送出する。

逆量子化回路４０は量子化回路３７から送出される量子
化画像データ３３９をヘッダデータ）（Ｄ５に基づいて
逆量子化した後、当該逆量子化データ３４２を逆変換符
号化回路４３に供給することにより逆変換符号化データ
３４３に変換させた後デコーダ回路４４に供給させ、か
くして伝送画像データＳ４０として送出された画像情報
を表す符号化差分データＳ４４を予測前フレームメモリ
２７に供給させる。

このとき予測前フレームメモリ２７は、符号化差分デー
タＳ４４を用いてそれまで保存していた予測前フレーム
データを修正演夏して新たな予測前フレームデータとし
て保存する。

かくして第１図の構成のエンコーダ２１Ａによれば、ヘ
ッダデータ処理系ＳＹＭ２から供給されるヘッダ情報に
基づいて画素データ処理系ＳＹＭ１において画素データ
がマクロブロック単位でバイブライン処理されて行くの
に対して、これと同期するようにヘッダデータ処理系Ｓ
ＹＭ２においてへラダデータを受は渡して行くようにす
ることにより、ヘッダデータ処理系ＳＹＭ２の各処理段
において必要に応じてヘッダデータを付加又は削除する
ことにより画素データを必要に応じて適応処理できる。

デコーダ２１Ｂは第２図に示すように、伝送路４３を介
してエンコーダ２ＬＡから伝送されて来る伝送データを
デマルチプレクサ５１を介して伝送バッファメモリ５２
に受けると共に、伝送音声データ５５１を音声データ受
信装置５３に受ける。

伝送バッファメモリ５２に受けた画像データは可変長逆
変換回路５４において受信画像データＳ５２及びヘッダ
データＨＤＩＩに分離され、逆量子化回路５５において
逆量子化データ３５３に逆量子化された後逆変換符号化
回路５６においてディスクリート逆変換処理されて逆変
換符号化データ３５４に逆変換される。

この逆変換符号化データＳ５４は逆量子化回路５５にお
いて形成されたヘッダデータＨＤ１２と共にデコーダ回
路５７に与えられ、符号化差分データＳ５５としてフレ
ームメモリ５８に蓄積される。

かくしてフレームメモリ５８には符号化差分データ３５
５に基づいて伝送されて来た画像データが復号化され、
当該復号化画像データ３５６がディジタル／アナログ変
換回路５９においてアナログ信号に変換された後出力回
路部６０を介して出力映像信号ＶＤｏｔ＋ｙとして送出
される。

（Ｇ２）量子化ステップサイズ決定処理量子化制御ユニ
ット３６は第６図に示す動きベクトルに基づく量子化ス
テップサイズ決定処理ルーチンＲＴＩをマクロブロック
ＭＢごとに実行することによって現在処理しようとして
いる動画像の動きの状態に適応するような量子化ステッ
プサイズを選定して量子化ステップサイズ制御信号８３
８として量子化回路３７に供給することにより、視覚特
性に適応させて量子化回路３７を制御する。

すなわち量子化制御ユニット３６は第６図の動きベクト
ルに基づく量子化ステップサイズ決定処理ルーチンＲＴ
Ｉに入ると、ステップＳＰＩにおいて動き補償回路２５
において検出された動きベクトルデータＭＶＤ　（Ｘ）
、ＭＶＤ　（ｙ）を取り込む。

ここで動き補償回路２５における動き補償処理は、第７
図に示す座標系において予測符号化により１フレーム前
の画像Ｇ２と現在の画像Ｇ１との差分をとる際に、現在
の画像に対して±１５以内の空間的なオフセットを与え
、差分が最小となる動きベクトルを検出する方法であり
、当該差分最小の評価は現在処理しているマクロブロッ
ク内の（ｉ、ｊ）における画素データをＡ（ｉ、ｊ）、
現在処理しているマクロブロックの位置から（ｘ、　ｙ
）のオフセットを与えた位置の１フレーム前の画像内の
（ｉ、　Ｄにおける画素データをＢ　（ｉ、ｊ、ｘ、ｊ
）とするとマクロブロック間差分ｄｉｆｆ（ｘ、　ｙ）
は、次式％式％ すなわち（１）式によって差分が最小であると評価され
た際の差分最小の動きベクトルデータをＭＶＸ　、　Ｍ
ＶＹ　　（すなわちヘッダデータＨＤＩの動きベクトル
データＭＶＤ　（ｘ）、ＭＶＤ　０１）として送出され
るデータ）とし、オフセット（×、ｙ）における差分を
ｄｉｆｆ（ｘ、　Ｖ）として次式 ％式％（１） によって表される（但しｘ、ｙは動きベクトルであり、
−１５≦Ｘ≦１５、−１５≦ｙ≦１５）。

また動き補償によって検出された動きベクトルが（０、
Ｏ）でない場合、動きベクトル及びフレーム間差分を送
信することになるが、動き補償によって削除されたフレ
ーム間差分のデータ量が小さい場合には、動きベクトル
のデータを付加した分合体のデータ量が増加することに
なる。

従ってこの場合第８図に示す判断基準に基づいて動き補
償を実行するか否かを判断することによって、全体のデ
ータ量を出来るだけ圧縮するようによって表されるＸ及
びｙの値によって決定される領域が斜線領域ＭＣｏｎ上
にある場合には、動き補償回路２５は動き補償処理を実
行し、これに対して他の領域ＭＣｏｆｆ上にある場合に
は動き補償処理を実行しないようになされている。

このようにして動き補償回路２５において求められた差
分最小の動きベクトルデータＭＶＸ及びＭＶＹに基づい
て、量子化制御ユニット３６は続くステップＳＰ２にお
いて各動きベクトル（ＭＶＸ、ＭｖＹ）の大きさＸ及び
Ｙを用いて次式 ％式％ （４） によって算出される動きベクトルの大きさ（すなわち画
像の移動量）Ｌを求め、続くステップＳＰ３において当
該移動量りが所定の閾値ＴＨよりも大きいか否かを判断
する。

ここで閾値ＴＨは、視覚上追従し得ないような画像の大
きな移動量（すなわち画像の速い動き）であり、かつ伝
送バッファメモリ３２のデータ残量Ｂｕｆｆｅｒが急激
に増加するような大きな移動量を表している。

従って当該ステップＳＰ３において肯定結果が得られる
と、このことは画像の動きが視覚上細かい部分まで認識
し得ない程度に速くなって当該動画像を粗い画質に変化
させても視覚上画質の劣化を認識し得ない状態であると
共に、伝送バッファメモリ３２のデータ残量Ｂｕｆｆｅ
ｒが急激に増加することが予測されることにより、この
とき量子化制御ユニット３６はステップＳＰ４において
量子化回路３７の量子化ステップサイズを最も粗いステ
ップサイズに切り換えた後、ステップＳＰ５において当
該動きベクトルに基づく量子化ステップサイズ決定処理
を終了する。

これに対してステップＳＰ３において否定結果が得られ
ると、このことは画像の動きが視覚上細かい部分まで認
識し得る状態であり、かつ伝送バッファメモリ３２のデ
ータ残量Ｂｕｆｆｅｒが急激に増加しない状態であると
判断し、量子化制御ユニット３６は続くステップＳＰ６
において量子化回路３７の量子化ステップサイズを通常
の判断基準に基づいて決定する。

すなわち量子化制御ユニット３６においては伝送バッフ
ァメモリ３２のデータ残量Ｂｕｆｆｅｒが増加するとき
、フィードバックされる残量データＳ３２によって量子
化回路３７の量子化ステップサイズを大きくすることに
より、粗い量子化を実行して伝送画像データＳ４０のデ
ータ量を低下させ、これとは逆に伝送バッファメモリ３
２のデータ残量Ｂｕｆｆｅｒが減少すると、量子化制御
ユニット３６は残量データ３３２に基づいて量子化回路
３７の量子化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３７において細かい量子化
を実行させることにより伝送画像データＳ４０のデータ
発生量を増大させる。

かくして量子化制御ユニット３６は続くステップＳＰ５
において当該動きベクトルに基づく量子化ステップサイ
ズ決定処理を終了する。

このようにして量子化制御ユニット３６は直接画像の移
動量（すなわち画像の動きの速さ）に基づいて量子化ス
テップサイズを切り換えることにより、例えば画像の動
きが速い状態から急激に遅い状態に変化するような場合
においても、当該画像の動きの状態に追従して画質が細
かい画質に変化することにより、従来のように画像の動
きの状態変化に遅れて画質が変化するような目障りな画
質の変化を生じさせないようにすることができる。

また画像の動きが速くなった際に、当該動きの変化に応
じて積極的に量子化ステップサイズを粗い状態に変化さ
せるようにしたことにより、従来のように伝送バッファ
メモリ３２のデータ残量ＢｕｆｆｅｒＯ値だけに応じて
量子化ステップサイズを切り換えるようになされた方法
に比して、画像データの発生量を視覚特性に合わせて一
段と有効に抑制することができる。

以上の構成によれば、動きベクトルの大きさに基づいて
量子化ステップサイズを切り換えるようにしたことによ
り視覚上画質の劣化を生じさせないような量子化制御を
することができると共に、映像信号の圧縮率を向上させ
ることができる。

因に動きベクトルの大きさが大きくなった際に量子化ス
テップサイズを粗くするようにしたことにより、動きベ
クトルの検出精度が低下して動き補償の精度が低下した
際に画質を粗くすると共に、動き補償の精度が上がった
際に画質を細かくすることができ、これにより目障りな
画質の劣化を回避することができる。

（Ｇ３）他の実施例 上述の実施例においては、検出された動きベクトルの大
きさＬが闇値Ｔｌ（よりも大きい場合に量子化制御ユニ
ット３６において最も大きな量子化ステップサイズを割
り当てるようにした場合について述べたが、量子化ステ
ップサイズの大きさはこれに限らず、伝送画像データの
発生量を抑制し得る他の量子化ステップサイズを適用し
得る。

また上述の実施例においては、動きベクトルの大きさに
基づいて最大量子化ステップサイズ又は残量データＳ３
２に基づ（量子化ステップサイズに切り換えた場合につ
いて述べたが、本発明はこれに限らず、動きベクトルの
大きさに応じて種々の量子化ステップサイズを選定する
ようにしても良い。

また上述の実施例においては、検出された動きベクトル
の大きさしの比較対象として所定値に固定された閾値Ｔ
Ｈを用いるようにしたが、当該闇値ＴＨＯ値はこれに限
らず、画像の動きの傾向に応じて変化させるようにして
も良い。

さらに上述の実施例においては、音声信号と共に映像信
号を伝送する画像情報伝送システムに本発明を適用した
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、映像信
号を高能率符号化処理して伝送する場合、記録媒体に記
録する場合等広く通用することができる。

Ｈ発明の効果 上述のように本発明によれば、動きベクトルの大きさに
応して量子化ステップサイズを切り換えるようにしたこ
とにより、視覚上画質の劣化を抑制しながら映像信号の
圧縮率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明による映像信号符号化方法を
適用した画像情報伝送システムを構成するエンコーダ及
びデコーダを示すプロ′ンク図、第３図はフレーム画像
データの構成を示す路線図、第４図は第１図のへラダデ
ータ処理系を示すブロック図、第５図は第４図のフラグ
データの構成を示す路線図、第６図は第１図の量子化制
御ユニットの動きベクトルに基づく量子化ステップサイ
ズ決定処理ルーチンを示すフローチャート、第７図は動
きベクトル検出処理における座標系を示す路線図、第８
図は動き補償処理の実行可否の判断の説明に供する特性
曲線図、第９図はフレーム内／フレーム間符号化処理の
説明に供する路線図、第１０図は従来の画像データ発生
装置を示すブロック図、第１１図はその量子化ステップ
を示す曲線図である。 ２１・・・・・・画像情報伝送システム、２１Ａ・・・
・・・エンコーダ、２１Ｂ・・・・・・デコーダ、２６
・・・・・・動き補償制御ユニット、２７・・・・・・
予測前フレームメモリ、２８・・・・・・画像データ符
号化回路、２９・・・・・・変換符号化回路、３０・・
・・・・フレーム間／フレーム内符号化制御ユニット、
３１・・・・・・フィルタ制御ユニット、３２・・・・
・・伝送バッファメモリ、３４・・・・・・伝送ブロッ
ク設定回路、３５・・・・・・スレショルドｉｌＪ？Ｉ
ユニット、３６・・・・・・量子化制御ユニット、３７
・・・・・・量子化回路、３８・・・・・・可変長符号
化回路。 量子化ステ・ンフ゛ブイス゛ 汰を処理ルーチン ＄　６　回 （＋） χ ｖＪきへクトルの検出 め 図 ＠ぎ補償 ０１１１０ｆｆ判断 羊 回 フ［−ム内／フレーム／’／ｌ￥！Ｔ号化第　２　図 量子他人テツフ。 訃　／ｌ　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 映像信号を符号化した後所定の量子化ステップサイズに
   よつて量子化することにより量子化画像データに変換す
   る映像信号符号化方法において、前フレームデータ及び
   現フレームデータを比較して動きベクトルを検出し、当
   該動きベクトルの大きさに基づいて上記量子化ステップ
   サイズを切り換える ことを特徴とする映像信号符号化方法。