JPH0423688A - フレーム間符号化符号量制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野１ 本発明は動画像信号の所定の期間の符号量を一定にする
フレーム間符号化符号量制御装置に関する。

［従来の技術］ 第１１図は従来のフレーム間符号化符号量制呻装置の一
例の構成を示すブロック図であり、第１２図に示すよう
に、Ｎフレーム（この例の場合Ｎ４）毎に基準画像３１
．３５を設定し、基準画像３１と３５の間の画＠（基準
画像間面＠）３２乃至３４とともに、フレーム内符号化
、すなわち、フレーム内の画像の相関性を用いて符号化
するものである。

基準画６３１（３５）が入力されているとき、スイッチ
１１．６１は接点ａ側に切換えられる。これにより、基
準画像はスイッチ６１と１１を介して情報量算出回路１
２に入力され、符号化した際の符号量と相関性のある情
報量（例えば、画像の高域成分のエネルギー）が算出さ
れる。算出された情報量は符号量制御回路１４に出力さ
れる。

また、基準画像は遅延回路１３により所定時間遅延され
た後、フィルタ回路１３に入力される。

フィルタ回路７１により所定の周波数帯域（こ制限され
た基準画像は直交変換回路７３に入力され、直交変換さ
れる。直交変換回路７３が出力する直交変換係数は量子
化回路７４に入力され、量子化される。

フィルタ回路７１における周波数帯域制限特性と、量子
化回路７４における量子化特性は、符号量制御回路１４
により制御される。

量子化回路７４は直交変換係数の符号化値と量子化制御
情報を生成し、符号化回路７５むこ出力する。符号化回
路７５は入力された符号化値と量子化制御情報を符号化
し、混合器７８に出力する。

スイッチ６２は４フレーム毎に切換えられ、入力される
基準画像をフレームメモリ（ＦＭ）６６と６７に、交互
に記憶する。

一方、基準画像間画像３２，３３．３４か入力されてい
るとき、スイッチ１１．６１は接点す側に切換えられる
。これにより、基準画像間画像３２乃至３４か、フレー
ムメモリ（ＦＭ）６３乃至６５に順次記憶される。

動き検出回路６９は、フレームメモリ６３の基準画像間
画像データ３２（３３，３４）を、所定の大とさ（例え
ば、８×８画素）のブロックに分割し、各ブロックにつ
い−Ｃ１フレームメモリ６６．６７に記憶されている直
前または直後の基準画像３１３５からの動きベクトルを
検出する。

前後動き補償回路６８は、フレームメモリ６３から続出
された基準画像間両ｅ、３２（３３，３４）のブロック
の、直前の基準画像３１からの予１ｆｉｌＪ画像Ｐａ、
直後の基準画像３５からの予測画像Ｐｂ＋。

予測画像ＰａとＰｂの対応する画素毎の平均値からの子
１Ｕ１１画像Ｐｃ、をそれぞれ生成する。そして、その
中で最も相関性のある予測画像をブロック毎に選択し、
減算器７０に出力する。また、選択した予測画像に関す
る情報を選択モードデータとして符号化回路７７に出力
する。

減算器７０はフレームメモリ６３より入力される基準画
像間画像３２（３３，３４）と、前後動ぎ補償回路６８
より入力される予測画像との差（予測誤差）を演算し、
スイッチ１１に出力する。

スイッチ１１より出力された予測誤差は遅延回路］３を
介してフィルタ回路７１に入力される。

フィルタ回路７１は予ｉ５！ＩＪ誤差を所定の帯域特性
に制限した後、出力する。

フィルタ回路７１の出力は直交変換回路７３に入力され
、直交変換される。直交変換により生成された直交変換
係数は量子化回路７４に入力され、量子化される。

量子化回路７４において生成された量子化値と量子化制
御情報は、符号化回路７５に入力され、符号化された後
、混合器７８に供給される。

符号化回路７７は動ぎ検出回路６９か出力する動とベク
トルと、前後動き補償回路６８か出ノＪする選択モート
とを符号化し、混合器７８に出力する。混合器７８は、
符号化回路７５と７７より人力されるデータを混合し、
図示せぬ回路に出力する。

また、混合器７８の出力は符号量算出回路１５に入力さ
れ、その符号量か算出される。符号量制御回路１４は、
情報量算出回路１２が算出した情報量ど、符号量算出回
路１５か算出した符号量とを比較し、目標符号量を設定
している。そして、目標符号量に対応してフィルタ回路
７１の周波数制限特性と、量子化回路７４における量子
化特性を制御している。

このように、個々の基準画像間画像の符号化において、
他の基準画像間画像に対して独立とし、符号化誤差の累
積をなくしている。そして、フィルタ回路７１で予１１
誤差の帯域制限をし、量子化回路７４て粗く量子化する
ことにより、画質劣化を少なくするとともに、符号量を
大幅に減少させるようにしている。

一般に、動きの大きな画像は予り１１誤差の情報量か多
いが、視覚特性により、符号化誤差を認知し難くなる。

そこで、動きの大きな画像の量子化特性を粗くし、帯域
制限特性を狭めることにより、符号量を削減することが
できる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の装置においては、画像、または予
測誤差の情報量にのみ着目し、目標符号量を設定するよ
うにしているため、動きの大きい画像の場合、予測誤差
に対する目標符号量が多くなり、フレーム内符号化画像
の目標符号量がその分少なくなる。予測誤差を符号化し
た画像の復号では、フレーム内符号化した画像の復号画
像が、直接または間接的に用いられるため、フレーム内
符号化画像の目標符号量が少ない場合、フレーム内符号
化画像の画質が劣化する。結果的に、予測誤差を符号化
した画像の復号画像も画質が劣化する。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたもので、動き
の大小に拘らず、所定の期間内の符号量を一定とし、か
つ、画質の向上と符号量の減少を実現するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明のフレーム間符号化符号置割（押装置は、複数フ
レーム間隔に基準画像を設定し、基準画像と基準画像の
間の基準画像間画像に関し、その直前もしくは直後の基
準画像、またはその符号化データの復号画像を用いて求
めた予測画像との予測誤差を符号化する動画／ｇｊ偲号
信号レーム間符号化符号量制御装置において、実際に符
号化されたデータの符号量を算出する符号量算出手段と
、１セグメントの総符号量から、符号量算出手段により
算出された符号量を減算し、セグメント内の符号量の残
量を演算する残量演算手段と、画像の時間軸上における
動と量を算出する動き量Ｗ出手段と、少なくとも残量演
算手段および動き量見出手段の出力から、セグメント内
の未符号化画像の目標符号量を決定する目標符号量決定
手段と、目標符号量決定手段の出力に対応して、符号化
される画像の周波数制限特性および量子化特性の少なく
とも一方を制用１する特性側（卸手段とを備えることを
特徴とする。

し作用］ 上記構成のフレーム間符号化行帰量制御装置においては
、画像の動き量に対応して目標符号量か設定される。従
−）て、動きの大小に拘らず、セグメント内の符号量を
一定とし、かつ、画質の劣化と符号量の増加を防止する
ことかできる。

［実施例１ 第１図は本発明のフレーム間符号化符号量＠御装置の一
実施例の構成を示すブロック図であり、第１１図におけ
る場合と対応する部分には同一・の符号を付してあり、
その説明は適宜省略する。

この実施例も第１２図における場合と同様のフレーム間
符号化処理を行なうものである。

本実施例においては、動き量算出回路７６（動きＩＮ出
手段）か設けられており、その入力には動き検出回路６
９か出力する動きベクトルが供給されており、その出力
は、符号量制御回路１４に供給きれている。

その他の基本的構成は第１１図における場合と同様であ
るか、後述するように、符号置割（卸回路１４の構成は
従来の場合と異なってくる。

動き量算出回路７６は、動き検出回路６９Ｌり入力され
る動きベクトルより動き量を算出する（例えば、動きベ
クトルの水平および垂直成分の絶対値和を動き量として
算出する）。この動き量は符号量算出回路１４に供給き
れる。

符号置割１ｉ１ｆ１回路１４は、例えば、第２図に示す
ように構成される。

動き検出回路６９より出力された動ぎベクトルは、目標
符号量決定回路９７（目標符号量決定手段）に入力され
ている。

符号量算出回路１５（符号量算出手段）より出力された
符号量は、減算器９４（残量演算手段）に入力され、符
号量レジスタ９５（残量演算手段）の出力からｇ算きれ
る。符号量レジスタ９５は各セグメント（所定の期間）
の開始位置において、１セグメントの総符号量かプリセ
ットされる。符号量しジスタ９５は、その出力から、減
算器９４において符号量算出回路１５の出力を減算した
結果を再び記憶するので、結局、各セグメントの符号量
の残量を演箆することになる。この残符号量は目標符号
量決定回路９７に供給される。

スイッチ９１．９６．９８は、基準画像が入力されてい
るとき接点ａ側に、基準画像間画像が入力されていると
き接点す側に、それぞれ切換えられる。従って、情報量
算出回路１２より出力された基準画像と基準画像間画像
の情報量は、それぞれ情報量レジスタ９２．９３に入力
され、記憶される。情報量レジスタ９２．９３の出力は
目標符号量決定回路９７に入力されるとともに、フィル
タ制御値決定回路９９と量子化制御値決定回路１００に
、それぞれ入力される。

目標符号量決定回路９７は、動き量算出回路７６より入
力きれる動き量と、符号量レジスタ９５より入力される
残符号量と、情報量レジスタ９２゜９３より入力される
情報量から、目標符号量を決定する。この決定出力は、
スイッチ９８を介して、フィルタ制都値決定回路９９ま
たは量子化制御値決定回路１００に入力される。フィル
タ制御値決定回路９９と量子化制御値決定回路１００は
、情報量レジスタ９２．９３より入力される情報量が、
目標符号量決定回路９７より入力される目標符号量に一
致するように、フィルタ制御値または量子化制御値を決
定し、フィルタ回路７１（特性制御手段）と量子化回路
７４（特性制御手段）に出力する。

目標符号量決定回路９７は、例えば、第３図に示すよう
に、構成される。

動と量算出回路７６より出力された動き量は、情報量重
み付値決定回路１０１に入力される。情報量重み付値決
定回路１０１は、例えば、第４図に示すように、動き量
が大きくなるにつれて直線的に減少する重み付値αを出
力する。乗算器１０２は、情報量レジスタ９３より入力
された基準画像間画像の予測誤差の情報量ｅ、に、重み
付値αを乗算しくαｅｂ）、目標符号量配分回路１０４
に出力する。

目標符号量配分回路１０４にはこの他、情報量レジスタ
９２より基準画像の情報量ｅ＋、符号量レジスタ９５よ
り残符号量Ｎｒが入力されている。また、残数発生回路
１０３は、セグメント内の未符号化の基準画像間画像の
フレーム数ｎを計数し、目標符号量配分回路１０４に出
力している。目標符号量配分回路１０４は、これらの入
力から、次の演算式により、基準画像間画像予測誤差の
目標符号量Ｎｂと、基準画像の目標符号量Ｎｉを演算す
る。

Ｎｂ＝Ｎｒ−ａ　ｅ　ｂ／　（ｅ　Ｉ＋　ｎ　・ａ　ｅ
　ｂ）Ｎｉ＝Ｎｒ−ｅ＋／（ｅ＋＋ｎ・ｃｒｅｂ）これ
らの目標符号量Ｎｂ、Ｎｉが、スイッチ９８を介してフ
ィルタ制御値決定回路９９と量子化制御値決定回路１ｏ
Ｏに出力される。

第５区はフィルタ回路７１の一実施例の構成を示すブロ
ック図である。

第２図のフィルタ制御値決定回路９９より出力されたフ
ィルタ制御値ｆ（０≦ｆ≦ｍ）は減算器８３に人力され
、フィルタ制御値ｆの最大値ｍとの差か演算される。減
算器８３の出力（ｍ　−ｆ　）は乗麗器８４に入力きれ
、遅延回路１３より入力される予４＋１誤差に乗算され
る。

予測誤差はまた、ローパスフィルタ回路８２により所定
の周波数帯域に制限された後、乗Ｉ器８５に入力きれる
。乗算器８５はローパスフィルタ回路８２により抽出さ
れた予測誤差の低域成分にフィルタ制御値ｆを乗算する
。加算器８６は乗算器８４と８５の出力を加算し、除算
器８７に出力する。除算器８７は加算器８６からのデー
タを最大値ｍで除算し、直交変換回路７３に出力する。

第６図はフィルタ回路７１の他の実施例の構成を示して
いる。

本実施例においては、３タツプＦＩＲローパスフイルタ
によりフィルタ回路７１か構成きれている。

遅延回路１３からのフィルタ入力は、遅延器２１と２２
により順次所定時間遅延され、加算器２４に供給きれる
。遅延器２１の出力は乗算器２３に入力され、第２図の
フィルタ制御値決定回路９９より入力されるフィルタ制
御値ｆ（２≦ｆ）と乗算される。乗算値は加算器２４に
入力され、遅延器２１への入力と、遅延器２２の出力と
加算され、除算器２６に供給される。加ｗ器２５ばフィ
ルタ制御値ｆに値２を加算しくｆ＋２）、除算器２６に
出力している。除算器２６は、加算器２４の出力を加算
器２５の出力で除話し、直交変換回路７３に出力する。

この実施例においては、フィルタ制ｉ卸値ｆが大きくな
る程、ローパスフィルタのカットオフ周波数が高くなる
。

第７図は量子化回路７４の一実施例の構成を示すブロッ
ク図である。

量子化ステップ算出回路２９ば、第２図の量子化制御値
決定回路１００が出力する量子化制御値を、対応する量
子化ステップｇに変換し、量子化器２８に出力する。量
子化器２８は入力を量子化ステップｇで量子化し、出力
する。

第８図は、第１図における符号量制御回路１４の他の実
施例の構成を示すブロック図である。

本実施例においては、第２図の実施例における場合と異
なり、符号量レジスタ９２．９３に、情報量算出回路１
２の出力ではなく、符号量算出回路１５の出力か供給さ
れている。その他の構成は、第２図における場合と同様
である。

符号量制御回路１４をこの実施例のように構成する場合
、情報量算出回路１２は不要となる。

第９図および第１０図は、本発明か適用可能な他のフレ
ーム間符号化処理の様子を表わしている。

第９図においては、基準画像かＮフレーム毎に設定され
、かつ、ＭＸＮフレーム毎に、フレーム内符号化が行な
われる。フレーム内符号化された画像から、次に、フレ
ーム内符号化きれる画像までの基準画像は、直前の基準
画像、または、その符号化データの復号画像から予」り
された予ＩＩＩ画像との予測誤差か符号化される。

第１０図においては、基準画像かＮフレーム毎に設定さ
れ、ＭＸＮフレーム毎にフレーム内符号化が行なわれる
。フレーム内符号化された画像から、次に、フレーム内
符号化される画像までの基準画像は、直前、直後のフレ
ーム内符号化の基準画像、または、その符号化データの
復号画像から予測された予測画像との予測誤差か符号化
される。

［発明の効果］ 以上のように、本発明のフレーム間符号化符号量制御装
置によれば、画像の動き量に対応して誤差信号の周波数
特性と量子化特性の少なくとも一方を制御するようにし
たので、動きの大小に拘らず、所定の期間内の符号量を
一定とし、かっ、画質の劣化と符号量の増加を防止する
ことかでざる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明のフレーム間符号化符号量制御装置の一
実施例の構成を示ずブロック図、第２図は第１図の符号
量算出回路の一実施例の構成を示すブロック図、第３図
は第２図の目標符号量決定回路の一実施例の構成を示す
ブロック図、第４図は第３図の情報量重み付値決定回路
の入出力特性を示す特性図、第５区および第６図は第１
図のフィルタ回路の一実施例の構成を示すブロック図、
第７図は第１図の量子化回路の一実施例の構成を示すブ
ロック図、第８図は第１図の符号量制御回路の他の実施
例の構成を示すブロック図、第９図および第１０図は、
本発明が適用可能なフレーム間符号化処理の動作を説明
する図、第１１図は従来のフレーム間符号化符号ｕｆｉ
ｌＪ併装置の一例の構成を示すブロック図、第１２図は
第１１図の例の動作を説明するフレーム間符号化処理の
動作を説明する図である。 １２・・情報量算出回路、］５−符号量算出回路（符号
量算出手段）、６３乃至６７　フレームメモリ、７１゛
フィルタ回路（特性制御手段）、７４量子化回路（特性
＄Ｕ御平手段、７６−・動き里算出回路（動き量算出手
段）、９５　符号量レジスタ（残量演算手段）、９７・
目標符号量決定回路（目標符号量決定手段）。 特許出願人日本ビクター株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数フレーム間隔に基準画像を設定し、前記基準画像と
   基準画像の間の基準画像間画像に関し、その直前もしく
   は直後の基準画像、またはその符号化データの復号画像
   を用いて求めた予測画像との予測誤差を符号化する動画
   像信号のフレーム間符号化符号量制御装置において、 実際に符号化されたデータの符号量を算出する符号量算
   出手段と、 １セグメントの総符号量から、前記符号量算出手段によ
   り算出された符号量を減算し、前記セグメント内の符号
   量の残量を演算する残量演算手段と、 前記画像の時間軸上における動き量を算出する動き量算
   出手段と、 少なくとも前記残量演算手段および動き量算出手段の出
   力から、前記セグメント内の未符号化画像の目標符号量
   を決定する目標符号量決定手段と、前記目標符号量決定
   手段の出力に対応して、符号化される前記画像の周波数
   制限特性および量子化特性の少なくとも一方を制御する
   特性制御手段とを備えることを特徴とするフレーム間符
   号化符号量制御装置。