JPH04170187A

JPH04170187A - 動画像符号化方式

Info

Publication number: JPH04170187A
Application number: JP2296920A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sasaki; 寛佐々木
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1990-11-01
Filing date: 1990-11-01
Publication date: 1992-06-17

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】［産業上の利用分野コ本発明は、動画像符号化方式に関し、特に、デジタルテ
レビジョン信号などのデジタル動画像を磁気テープなど
の蓄積メディアに記録するときに行われるデジタル動画
像の高能率符号化すなわち、圧縮に関する。

［従来の技術］最近、デジタル動画像の圧縮技術に関する検討が盛んに
行われている。

特に、磁気テープや光ディスクなどの蓄積メディアに対
して記録を行うときに使用される圧縮技術の一例が、特
開昭６３−１２５０’７１号に開示されている。この特
開昭においては、フレーム内符号化を行うフレームをフ
レーム間符号化を行う複数のフレームの中に周期的に挿
入することによって、動画像を途中から切り出すような
編集や途中からの再生を、フレーム内符号化を行うフレ
ームの間隔を単位として可能にしている。

また、特開平２−１７７６８４号は、動き補償フレーム
間予測を行い、その予測誤差を直交変換することによっ
て得られる画像の変換係数を符号化するための複数のテ
ーブルを具備し、入力画像の性質、特に、シーンチェン
ジを監視し、前記複数のテーブルを入力画像の性質、特
にシーンチェンジが起こったかどうかで切り換える方式
を開示している。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、前記した従来の符号化テーブルを切り換
える動画像符号化方式においては、各フレームを符号化
する前に、入力画像の性質を判定する必要があった。こ
のため、判定に要する時間だけ各フレームごとの符号化
処理時間を削減しなければならなかった。

本発明の動画像符号化方式はこのような課題に着目して
なされたもので、その目的とするところは、各フレーム
ごとの符号化処理に先立って入力画像の性質を判定しな
くても、フレーム間誤差画像を効率よく圧縮すべく符号
化テーブルを選択可能な動画像符号化方式を提供するこ
とにある。

［課題を解決するだめの手段］上記の課題を解決するために、本発明の動画像符号化方
式は、フレーム間相関を利用して符号化する一連のフレ
ームの間にフレーム内相関のみを利用して符号化するフ
レームをある間隔で設ける動画像符号化方式において、
フレーム内相関のみを利用して符号化するフレームで挟
まれたフレーム間相関を利用して符号化する１つあるい
は複数のフレームからなるフレーム群を符号化するのに
使用する可変長符号テーブルを、フレーム内相関のみを
利用して符号化するフレームの符号化が終了したときに
１度だけ変更する手段を具備する。

［作　用コすなわち、本発明においては、フレーム間相関を利用し
て符号化する一連のフレームの間にフレーム内相関のみ
を利用して符号化するフレームを設ける動画像符号化方
式において、コアフレーム以降のインタフレームを符号
化するための複数のテーブルから１つのテーブルを選択
するためのパラメータの演算をコアフレームの符号化と
平行して行い、このパラメータによって選択された符号
化テーブルは次のコアフレームまで固定とする。

これによって、符号化処理に要する時間を削減する必要
がなく限られた符号化処理時間を有効に使用することが
できる。

［実施例］第１図は、本発明に係る動画像符号化方式の一実施例を
説明するための回路構成図である。なお、この図は送信
側の構成を示す。

第１図において、入力されたデジタル動画像（以下、入
力画像と呼ぶ）は直接、スイッチ１０３に送られるかま
たは減算器１０１を介してスイッチ１０３に送られる。

減算器１０１は、この入力画像から動き補償予測された
画像を減算して動き補償予測誤差画像を出力する。この
スイッチ１０３はコアフレーム・インタフレーム判定回
路１０２の出力に応じて動作される。ここで、コアフレ
ームとはフレーム内相関を利用して符号化する一連のフ
レームを意味し、インクフレームとはフレーム間相関の
みを利用して符号化するフレームを意味する。

前記判定回路１０２は入力画像がコアフレームであるか
インタフレームであるかを判定するためのもので、カウ
ンタを有し、例えば、コアフレームがｎフレームに１枚
の割合で発生する場合、このカウンタがフレームを計数
することによってコアフレームであると判定する。スイ
ッチ１０３はコアフレーム時には、Ｄ　ＣＴ　（Ｄｉｓ
ｃｒｅｔｅ　ＣＣｏ５１ｎｅＴｒａｎｓｆｏｒ　）演算
部１０４が入力画像を受けるように制御され、かつ、統
計量算出部１．０６と減算器１０１との出力とが接続さ
れるように制御される。また、スイッチ１０３はインタ
フレーム時に　　゛は、ＤＣＴ演算部１０４と減算器１
０１の出力とが接続されるように制御され、このとき、
統計量算出部１０６は切り離された状態となる。判定同
路１０２はさらに、インタフレーム時に他のスイッチ１
１３を制御して、動き補償された画像が後述する動き補
償部（ＭＣ）１１２から加算器１１０に供給されるよう
にする。

ＤＣＴ演算部１０４は、入力データ（コアフレーム時は
入力画像、インタフレーム時は動き補償予測誤差画像）
を例えば、８画素×８ラインごとにブロック分割し、各
ブロックに対して変換を行う。ＤＣＴ演算部１０４から
出力されたＤＣＴ係数は量子化器（Ｑ）１０５へ送られ
、各ＤＣＴ係数に対応するビットレートとなるような量
子化ステップ巾で量子化を行う。量子化器（Ｑ）１０５
から出力された量子化値は逆量子化器（Ｑ　−’）１０
７と可変長符号化器（以下、ＶＬＣと呼ぶ）１０８とに
送られる。逆量子化器（Ｑ−’）１０７は、この量子化
値に量子化器（Ｑ）１０５で使用した量子化ステップ中
を掛は算することでＤＣＴ係数値に戻している。また、
ＶＬＣ１０８は量子化値を可変長符号化して符号値を出
力するものである。さらに、逆量子化器（Ｑ−’）１０
７によって戻されたＤＣＴ係数は逆ＤＣＴ演算器１０９
（以下、ＩＤＣＴと呼ぶ）に供給され、ここで入力デー
タの復号値が算出される。得られた復号値は加算器１１
０によって、コアフレーム時には値０と加算され（つま
り、加算器１１０では何の処理もされずに復号値がその
まま出力される）、また、インタフレーム時には復号値
と前フレームより動き補償予測された画像とが加算され
、加ｐ器１１０から出力される加算復号画像がフレーム
メモリ（ＦＭ）１１１に蓄積される。この蓄積された加
算復号画像と次フレーム画像とが動き補償部（ＭＣ）１
１２に入力され、ブロック単位（例えば、１６画素Ｘ１
６ライン）で動き補償が行われる。これによって、その
処理時に検出される動ベクトルと、動き補償された画像
とが動き補償部（ＭＣ）１１２から出力される。このう
ち、動ベクトルはＶＬＣ１０８によって可変長符号化さ
れ、動き補償された画像は減ｐ器１０１によって次フレ
ーム画像との差分がとられる。以降、上記した処理が反
復されて動画像の符号化が行われる。さらに、コアフレ
ーム時の処理工程としてのＤＣＴ演算、量子化、逆量子
化、逆ＤＣＴ演算処理と平行して、減算器１０１の出力
データ（コアフレームとこのコアフレームの１つ前のフ
レームの動き補償予測画像の差分値）を統計量算出部１
０６に入力し統計量を計算する。この演算の具体例とし
ては、隣接画素との差分の絶対値和をとることによって
この出力データ（動き補償予測誤差画像）の高周波成分
が画像全体に占める割合を示す値（以下、パラメータＡ
と呼ぶ）を算出する。

パラメータＡ− ここで、Ｎは入力画像の水平方向の画素数、Ｍは垂直方
向のライン数、Ｘ、、ｌは水平方向ｉ画素目、垂直方向
ｊライン目に対応する動き補償予測誤差画像の画素値を
表す。

このパラメータＡの値が大きいほど、高周波成分が増大
することになり、これによってＤＣＴ後の量子化値は高
周波成分に０以外の値をとる頻度が増大する。

ＶＬＣ１０ｇは、第２図に示すように、量子化されたＤ
ＣＴ係数を低周波数側から高周波数側へとジクザグスキ
ャンし、これによって、１次元に配列されたＤＣＴ係数
を第３図に示すような量子化値０のラン長と、その後に
続く量子化値とをまとめ′て可変長２次元符号化して符
号値を出力する。

この２次元符号化は０ラン長の発生頻度に適合した可変
長符号によって符号化されると、符号化効率が最良とな
る。０ラン長の発生頻度は、ＤＣＴ係数の高周波成分の
発生頻度によって変動する。

この変動に対応するため、統計量算出部１０６からの出
力であるパラメータＡの値をもとに、可変長符号化テー
ブルＲＯＭ　（以下、ｖＬＣテーブルと呼ぶ）１１４に
格納されているｎ種類の異なる０ラン長の発生頻度分布
にそれぞれ適合した可変長符号化テーブルの中から最適
なものをセレクタ１１５によって選択し、選択された可
変長符号化テーブルをコアフレームの符号化が終了した
段階でＶＬＣ１０８へ送る。又、セレクタ１１５はコア
フレームの符号化の前または後で、選択された可変長符
号化テーブルをヘッダ情報として出力する。なお、可変
長符号化器で使用される可変長符号化テーブルは次のコ
アフレームまで変更されない。又、動き補償予測誤差の
周波数成分の統計的性質はコアフレーム間でほぼ変化し
ないと仮定した。さらに、次のコアフレームの判定がコ
アフレーム・インタフレーム判定器１０２で行われた時
、セレクタ１１５でＶＬＣテーブル１１４から、適当な
コアフレーム符号化用テーブルを呼び出す。

以後は上記の処理が反復される。

これによって、コアフレーム間単位で最適な可変長符号
化テーブルを選択することができ、この選択のための処
理によって他の処理に遅延を生じさせることはない。

以下、第４図のフローチャートを参照して、本発明の動
画像符号化方式の一実施例を説明する。

まず、１フレ一ム動画像が入力され（ステップＳ１）、
コアフレーム・インタフレーム判定回路１０２において
コアフレームであるかインタフレームであるかが判定さ
れる（ステップＳ２）。

コアフレームの場合、ＤＣＴ演算部１０４においてＤＣ
Ｔ演算が行われ（ステップＳ３）、以下、順に、量子化
、逆量子化、逆ＤＣＴの各処理が実行される（ステップ
Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６）。なお、ステップＳ４の量子化と平
行してＶ　Ｌ　Ｃ１０８からは符号値が出力される（ス
テップ８７）。

一方、ステップＳ２において、コアフレームであると判
定された場合、前記したステップＳ３以降の処理と平行
して、以下の処理が実行される。

すなわち、動き補償部（ＭＣ）１１２において、入力画
像に対して動き補償がなされ（ステップＳ８）、減算器
１０１によって、入力画像と得られた動き補償予測フレ
ーム（画像）との差分を得る（ステップＳ９）。次に、
この差分が統計量算出部１０６に供給されて統計量が算
出される（ステップ５１０）。セレクタ１１５はこの統
計量に基づいてＶＬＣテーブル群の中から１つを選択す
る（ステップ５１１）。さらに、コアフレームの符号化
が終了した後に、現テーブルがＶＬＣチープル１１４の
前記選択された１つに切り換えられる（ステップ５１２
）。

又、ステップＳ２において、コアフレームでないと判定
された場合、つまり、インタフレームであると判定され
た場合、減算器１０１によって入力画像と動き補償予測
フレームとの差分がとられ、以後、順に、ＤＣＴ、ｆｆ
量子化、逆量子化、逆ＤＣＴの処理が実行される（ステ
ップ３１３〜５１７）。その後、ＩＤＣＴ１０９におい
て得られた復号値と動き補償予測フレームとが加算され
る（ステップ５１８）。又、ステップ５１５の量子化の
後は、ステップＳ１６の逆量子化と平行してＶＬＣ１０
８から符号値が出力される（ステップ５１９）。

又、コアフレームの場合はＩＤＣＴ１０９からの復号値
がそのままフレームメモリ（ＦＭ）１１１に書き込まれ
るが、インクフレームの場合は動き補償予測フレームが
加算された復号値が書き込まれる（ステップ５２０）。

次に、ステップＳ２１において、コアフレーム−１であ
るかどうかが判定され、コアフレーム−１である場合は
処理すべき全フレーム数であるかどうかが判定され（ス
テップ５２２）、全フレーム数であると判定された場合
は終了し、そうでない場合はステップＳ１以降が再び実
行される。なお、ステップＳ２１において、コアフレー
ム−１でないと判定された場合は動き補償部（ＭＣ）１
１２において動き補償がなされるが（ステップ８２３）
、その後はステップＳ２２が実行されるとともに、得ら
れた動ベクトルはＶＬＣ１０８に供給され、ＶＬＣｌｏ
ｇからは対応する符号値が出力される（ステップ５２４
）。

以上、本発明においては、フレーム間相関を利用して符
号化する一連のフレームの間にフレーム内相関のみを利
用して符号化するフレームを設ける動画像符号化方式に
おいて、コアフレームの符号化と平行して、このコアフ
レーム以降のインタフレームの符号化を行うための複数
の符号化テーブルから１つ選択するためのパラメータの
演算を行い、このパラメータによって選択された符号化
＝　１４　− テーブルは次のコアフレームまで固定とする。

このように、コアフレームの符号化と同時に平行してイ
ンタフレームの符号化テーブルを更新するため、このテ
ーブル更新を実行するために符号化処理時間を切り詰め
る必要がない。また、インタフレームの動き補償予測誤
差の統計的な性質は、コアフレーム間隔が十分に狭いと
ほぼ同等と考えられ、コアフレームの時のみに符号化テ
ーブルを更新しても十分に効率よく圧縮が行われる。

［発明の効果］以上、詳述したように、本発明においては、各フレーム
ごとの符号化処理に先立って入力画像の性質を判定しな
くても・、フレーム間誤差画像を効率よく圧縮すべく符
号化テーブルを選択可能な動画像符号化方式を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例にかかわるもので、第１図は本
発明の動画像符号化方式を説明するための回路構成図で
あり、第２図及び第３図は可変長符号化器の動作を説明
するための図であり、第４図は第１図の回路の動作を説
明するためのフローチャートである。１０１・・・減算器、１０２・・・コアフレーム・イン
クフレーム判定回路、１０３・・・スイッチ、１０４・
・・ＤＣＴ演算部、１０５・・・量子化器（Ｑ）、１０
６・・・統計量算出部、１０７・・・逆量子器（Ｑ−’
）　、１０８．・、可変長符号化器（ＶＬＣ）、１０９
・・・逆ＤＣＴ演算部（ＩＤＣＴ）　、１１０・・・加
算器、１１］・・・フレームメモリ（ＦＭ）、１１２・
・・動き補償部（ＭＣ）、１１３・・・スイッチ、１１
４・・・ＶＬＣテーブル、１１５・・・セレクタ。出願人代理人　弁理士　坪井　　淳

Claims

【特許請求の範囲】

（１）フレーム間相関を利用して符号化する一連のフレ
ームの間にフレーム内相関のみを利用して符号化するフ
レームをある間隔で設ける動画像符号化方式において、フレーム内相関のみを利用して符号化するフレームで挟
まれたフレーム間相関を利用して符号化する１つあるい
は複数のフレームからなるフレーム群を符号化するのに
使用する可変長符号テーブルを、フレーム内相関のみを
利用して符号化するフレームの符号化が終了したときに
１度だけ変更する手段を具備することを特徴とする動画
像符号化方式。
（２）フレーム内相関のみを利用して符号化するフレー
ムの符号化と平行して、フレーム内相関のみを利用して
符号化するフレームとこのフレームの１つ前のフレーム
との間の動き補償予測誤差画像の高周波成分の占める割
合を表すパラメータを算出し、このパラメータを用いて
複数の可変長符号テーブルの中から最適なものを選択す
る手段をさらに具備することを特徴とする請求項（１）
記載の動画像符号化方式。