JPH04268890A - 動き補償予測フレーム間符号化装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はテレビジョン信号の動き
補償予測フレーム間符号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、動画像符号化技術の発達にともな
い、テレビ電話、テレビ会議システム、ＣＤ−ＲＯＭ、
ディジタルＶＴＲ等で用いられるカラー動画像の高能率
符号化装置として動き補償予測フレーム間符号化装置が
開発されている。例えば、吹抜敬彦著「ＴＶ画像の多次
元信号処理」（１９８８年１１月１５日発行、日刊工業
新聞社刊、第７章　高能率符号化、ｐｐ２１３−ｐｐ２
９１）に記載された動き補償予測フレーム間符号化装置
が知られている。

【０００３】動き補償予測フレーム間符号化装置では、
一定のフレームレートで映像符号化が実現できるように
、発生符号量が多い場合には予測誤差または入力テレビ
ジョン信号の画素値の量子化ステップサイズを大きくし
て発生する符号量を制限している。従来の量子化ステッ
プサイズの決定方式として、シー・シー・アイ・ティー
・ティー文書の「ディスクリプション　　オブ　　リフ
ァレンス　　モデル８」（Ｃ．Ｃ．Ｉ．Ｔ．Ｔ．　ＳＧ
ＸＶ　文書　２５　”　ｔｉｔｌｅ：Ｄｉｓｃｒｉｐｔ
ｉｏｎ　ｏｆ　Ｒｅｆ．　Ｍｏｄｅｌ　８（ＲＭ８），
　ｓｏｕｒｃｅ：　Ｗｏｒｋｉｎｇ　Ｐａｒｔｙ　ＸＶ
／４　Ｓｐｅｃｉａｌｉｓｔ　Ｇｒｏｕｐ　Ｏｎ　Ｃｏ
ｄｉｎｇ　ｆｏｒ　Ｖｉｓｕａｌ　Ｔｅｌｅｐｈｏｎｙ
，　ｖｅｒｓｉｏｎ：Ｊｕｎｅ．９．１９８９　”）に
記載された動き補償予測フレーム間符号化装置が知られ
ている。

【０００４】以下、図３を参照にして従来の動き補償予
測フレーム間符号化装置について説明する。図３に於て
、５１は入力テレビジョン信号が入力する入力端子、５
３は現フレームの符号化ブロックの画信号と前フレーム
の再生画信号を比較して符号化ブロックの動ベクトルを
算出する動ベクトル算出部、５４は現フレームと前フレ
ームの再生画信号を蓄積する画像メモリ部、５８は前フ
レームの再生画信号に対して動き補償予測する動き補償
予測部、符号化するブロックをフレーム内符号化するか
フレーム間符号化するか判定するフレーム間・フレーム
内判定部、６２は動き補償予測信号に対して２次元ロー
パスフィルタ処理するループ内フィルタ部、６４は符号
化ブロックの原画信号と予測信号の差分演算を行ない予
測誤差を算出する予測誤差算出部、６６は符号化方式選
択信号により、直交変換する信号の選択と再生画像を算
出するための信号の選択を行なうスイッチ部、６８は直
交変換する信号を直交変換する直交変換部、７０は直交
変換係数を量子化する量子化部、７３は量子化ステップ
サイズを算出する量子化ステップサイズ算出部、７４は
伝送フレームを一時蓄積する符号メモリ部、７６は量子
化した直交変換係数を逆直交変換する逆直交変換部、７
８は現フレームの再生画像を算出する再生画像算出部、
８２は予測誤差を通信路符号化する予測誤差符号化部、
８４は動ベクトルを通信路符号化する動ベクトル符号化
部、８６は予測符号と動ベクトル符号より伝送フレーム
を構成するマルチプレクサ部、８９は伝送信号を出力す
る出力端子である。

【０００５】以上のような構成に於て、以下その動作に
ついて説明する。まず、図示されていないアナログ・デ
ィジタル変換回路でディジタル信号に変換され、水平方
向Ｍ画素、垂直方向Ｎラインのブロックに分割されたテ
レビジョン信号は、入力端子５１より入力テレビジョン
信号５２として入力する。

【０００６】次に、動ベクトル算出部５３は、入力テレ
ビジョン信号５２と画像メモリ部５４に蓄積されている
前フレームの再生テレビジョン信号５５を比較し、符号
化ブロックの動きを動ベクトルとして算出し、動ベクト
ル信号５６に出力する。同時に動ベクトル算出部５３は
、動ベクトル算出時の評価値を用いて、符号化ブロック
について動き補償予測の有効・無効を判定し、その結果
を動き補償予測制御信号として動ベクトル信号５６に出
力する。従って、動ベクトル信号５６には、動ベクトル
と動き補償予測信号が重畳されている。

【０００７】動き補償予測部５８は、（１）動き補償予
測制御信号が動き補償予測の有効を指示している場合に
は前フレームの再生テレビジョン信号５５を動ベクトル
で動き補償予測し、（２）動き補償予測制御信号が動き
補償予測の無効を指示している場合には前フレームの再
生テレビジョン信号５５をそのままで、動き補償予測信
号５９として出力する。

【０００８】フレーム間・フレーム内判定部６０は、ブ
ロック単位に入力テレビジョン信号５２と動き補償予測
信号５９を比較し、動き補償予測の有効性を判定し、動
き補償予測の有効性が小さい場合は該当ブロックについ
てフレーム内符号化が有効と判定し、動き補償予測の有
効性が大きい場合は該当ブロックについてフレーム間符
号化が有効と判定し、その結果を符号化方式選択信号６
１として出力する。ブロック単位に符号化方式をフレー
ム内符号化方式とフレーム間符号化方式で切り替えるこ
とにより、フレーム間符号化方式のみで符号化する場合
に比べ、以下の改善が図れる。（１）シーンチェンジ発
生時、フレーム内符号化が選択されるためにシーンチェ
ンジ後の画質向上が図れる。（２）動体の大きな動きが
発生すると、動体の陰に隠れていた背景領域が出現し、
この場合にフレーム内符号化が選択されるために、画質
向上が図れる。また、ＣＤ−ＲＯＭ等に用いる蓄積系メ
ディア符号化方式では、再生画像の編集機能や逆方向再
生機能を実現するために、一定フレーム周期毎に全ブロ
ックをフレーム内符号化したフレーム（このフレームを
、「リフレッシュ・フレーム（Ｒｅｆｒｅｓｈ　Ｆｒａ
ｍｅ）」と呼ぶ。）を挿入する必要があり、動き補償予
測フレーム間符号化装置にフレーム内符号化機能を具備
することにリフレッシュ・フレームの挿入が実現できる
。

【０００９】そして、ループ内フィルタ部６２は動ベク
トルを用いて動き補償予測した符号化ブロックに対して
、２次元ローパスフィルタ処理を行ない、予測信号６３
を算出する。予測誤差算出部６４は、符号化ブロックの
入力テレビジョン信号５２と予測信号６３の差分演算を
行ない、その結果を予測誤差信号６５として出力する。

【００１０】スイッチ部６６は、（１）符号化方式選択
信号６１がフレーム内符号化を選択している場合には直
交変換する信号６７として入力テレビジョン信号５２を
選択し、（２）符号化方式選択信号６１がフレーム間符
号化を選択している場合にはに直交変換する信号６７と
して予測誤差信号６５を選択する。

【００１１】直交変換部６８は、直交変換する信号６７
に対して直交変換を行ない、直交変換する信号６７の近
傍画素間が持つ高い相関性を除去して、直交変換係数６
９を算出する。直交変換方式としては、多くの場合、高
い変換効率を持ち、ハードウェア化について実現性のあ
る離散コサイン変換が用いられる。

【００１２】量子化部７０は、量子化ステップサイズ７
１を用いて、直交変換係数６９を量子化し、直交変換量
子化係数７２を算出する。

【００１３】量子化ステップサイズ算出部７３は、以下
に示した方式により、符号メモリ部７４内の残留符号量
７５より量子化ステップサイズ７１を算出する。以下に
、本従来例における量子化ステップサイズ７１の算出方
法について記述する。

【００１４】本従来例では、入力テレビジョン信号は第
３図に示すように、水平方向３５２画素、垂直方向２８
８ラインの大きさを有し、水平方向１６画素、垂直方向
１６ラインの領域（本従来例では、「マクロブロック（
　Ｍａｃｒｏ　Ｂｌｏｃｋ　）」と呼んでいる。）に分
割されている。 量子化ステップサイズＱｂは、ｎマクロブロック周期で
、量子化開始時に１式に示した式より算出する。

【００１５】Ｑｂ＝２×ＩＮＴ［Ｂｃｏｎｔ÷２００ｑ
］＋２　　　（１）但し、（１）式に於て以下のように
定義する。

【００１６】（ａ）ＩＮＴ［＊］は、小数点以下を切り
捨てる関数とする。 例：ＩＮＴ［１．５］＝１、ＩＮＴ［１．３］＝１、Ｉ
ＮＴ［１．６］＝１（ｂ）Ｂｃｏｎｔは、符号メモリ部
７４の残留符号量を示す。

【００１７】（ｃ）ｑは、符号化速度パラメータであり
、符号化速度Ｖ　　　　　と第（２）式の関係がある。

【００１８】Ｖ＝ｑ×６４ｋｂｉｔ／ｓｅｃ　　　　　
　　　　　　（２）例：Ｖ＝６４ｋｂｉｔ／ｓｅｃの時
、ｑ＝１となる。 （１）式より明らかなように、残留符号量Ｂｃｏｎｔが
多くなると、量子化ステップサイズＱｂが大きくなり発
生符号量が制限され、一定フレームレートの映像信号符
号化が実現できる。例えば、量子化ステップサイズＱｂ
の算出時に、残留符号量Ｂｃｏｎｔ＝７００ｂｉｔの時
は、量子化ステップサイズＱｂ＝８となり、残留符号量
Ｂｃｏｎｔ＝６１００ｂｉｔの時は、量子化ステップサ
イズＱｂ＝６２となる。ただし、第１マクロブロックか
ら第（ｎ−１）マクロブロックまでは予め定めた量子化
ステップサイズＱｂで量子化を行なう。例えば、Ｖ＝６
４ｋｂｉｔ／ｓｅｃ（ｑ＝１）の場合、Ｑｂ＝３２とす
る。本従来例では、量子化ステップサイズＱｂの算出周
期ｎは、ｎ＝１２としている。

【００１９】逆直交変換部７６は、直交変換量子化係数
７２を逆直交変換し、量子化誤差を含んだ直交変換した
信号７７を算出する。

【００２０】スイッチ部６６は、（１）符号化方式選択
信号６１がフレーム内符号化を選択している場合には再
生画像算出信号７９として数値「０」信号８０を選択し
、（２）符号化方式選択信号６１がフレーム間符号化を
選択している場合にはに再生画像算出信号７９として予
測信号６３を選択する。

【００２１】再生画像算出部７８は量子化誤差を含んだ
直交変換した信号７７と再生画像算出信号７９を加算し
、符号化ブロックの再生画像８１を算出する。

【００２２】画像メモリ４４は現フレームの再生画像信
号８１を蓄積し、前フレームの再生画像信号５５を出力
する。予測誤差符号化部８２は直交変換量子化係数７２
、量子化ステップサイズ７１、符号化方式選択信号６１
を符号化し、予測誤差符号８３を算出する。量子化ステ
ップサイズ７１の符号化は、量子化ステップサイズ７１
の値が変化したとき、つまりｎマクロブロックに１回の
みとする。

【００２３】動ベクトル符号化部８４は動ベクトル５６
を符号化し、動ベクトル符号８５を算出する。マルチプ
レクサ部８６は予測誤差符号８３と動ベクトル符号８５
より、所定の形式の伝送フレーム８７を算出する。

【００２４】符号メモリ部７４は伝送フレーム８７を、
一旦蓄積し、図示いていない外部より入力するのクロッ
ク信号に同期して、伝送符号８８として出力端子８９よ
り出力する。同時に、符号メモリ部７４はメモリ内に残
留している符号量を残留符号量７５として算出する。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、以上のような
構成では量子化ステップサイズＱｂが、量子化ステップ
サイズを算出するブロック周期間（従来例では、ｎマク
ロブロック周期間）は固定されるために、連続したｎブ
ロック間は入力テレビジョン信号の持つ特徴に関わらず
同一の量子化ステップサイズＱｂで量子化した直交変換
係数が量子化される。つまり、同一の量子化ステップサ
イズ周期に属する連続したブロック内で、フレーム内符
号化する精微なパターンを持つブロックが、他のブロッ
クと同じ量子化ステップサイズＱｂで量子化されるため
に、フレーム内符号化した精微なパターンを持つブロッ
クの画質が劣化するという課題があった。すなわち、フ
レーム内符号化した精微なパターンを持つブロックより
発生する直交変換係数を、大きな量子化ステップサイズ
で量子化する事により、原画像の持つ精微性が失われ、
平坦なブロックとなる「ブロック歪」が発生し、視覚的
に大きな画質劣化として認識されていた。一方、量子化
ステップサイズを符号化して発生する符号量を削減する
ために、同一の量子化ステップサイズで量子化する連続
したブロック数は一定値以上なければならない（従来例
では、ｎマクロブロック）ので、毎ブロックごとに量子
化ステップサイズを算出し、変更することはできない。

【００２６】本発明は、以上のような課題に鑑み、輝度
信号ブロックであり、かつフレーム内符号化するブロッ
クについて、発生符号量より算出した基準となる第１の
量子化ステップサイズで量子化される連続したブロック
で、動き補償後予測画の同一ブロックの画素値の平均値
が一定値以上であるとき該当ブロックの持つ画像的な精
微性に比例して、第１の量子化ステップサイズから、第
２の量子化ステップサイズを算出し、第２の量子化ステ
ップサイズを用いて、直交変換係数を量子化することに
より、原画像の精微性を保持し、その結果として画質の
向上を図ることを目的とする。つまり、フレーム内符号
化する輝度信号ブロックので、動き補償後の予測画の同
一ブロックの画素値の平均値が一定値以上であり、かつ
精微性が高いブロックは、実際の量子化ステップサイズ
を、基準となる量子化ステップサイズより小さくする事
で、発生符号量を増加させることなく、精微性を保持し
、その結果としてブロックの画質を向上させることがで
きる。また第１の量子化ステップサイズが一定値以上で
あるときは第２の量子化ステップサイズを算出するため
の閾値を補正することにより、輝度信号の符号量を削減
し色差信号の符号量を増加させ、色差信号の符号量が極
端に少ないことによって生じる符号化ブロックの色の劣
化を防ぐことができる。結果として画像全体の画質向上
が達成できる。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明の技術的解決手段は、テレビジョン信号をアナ
ログディジタル変換するＡ／Ｄ変換手段と、ディジタル
化した入力テレビジョン信号の１フレームまたは１フィ
ールドを定められた大きさのブロックに分割するブロッ
ク化手段と、個々のブロックについてテレビジョン画像
の動きである動ベクトルを算出する動ベクトル検出手段
と、個々のブロックについて前記動ベクトルを用いて動
き補償予測するか判定する動き補償判定手段と、動き補
償予測するブロックついて前フレームの再生画像を動ベ
クトルで動き補償予測し、予測画素値を算出する動き補
償予測手段と、入力テレビジョン信号の画素値と予測画
素値との差分を予測誤差値として算出する誤差算出手段
と、個々のブロックについて、フレーム間符号化するか
フレーム内符号化するかを判定する符号化方法決定手段
と、ブロック毎に前記フレーム内符号化・フレーム間符
号化判定結果により直交変換する信号を、入力テレビジ
ョン信号の画素値とするか予測誤差値とするか切り替え
る切り替え手段と、入力テレビジョン信号の画素値また
は予測誤差値を、直交変換し直交変換係数を算出する直
交変換手段と、発生符号量より第１の量子化ステップサ
イズを算出する第１量子化ステップサイズ決定手段と、
動き補償後の予測画の輝度信号ブロック毎の画素値の平
均と分散を算出する平均・分散算出手段と、輝度信号ブ
ロックでありかつフレーム内符号化するブロックを画素
値の平均、分散によってクラス分けするために予め定め
られた閾値を第１の量子化ステップサイズにより補正す
る補正手段と、輝度信号ブロックであり、かつフレーム
内符号化するブロックについては、動き補償後の予測画
の同一ブロックの画素値の平均と分散と補正された閾値
によりブロックをクラス分けし、各クラス毎に第１の量
子化ステップサイズより第２の量子化ステップサイズを
算出し、その他のブロックについては、第１の量子化ス
テップサイズを第２の量子化ステップサイズとする第２
量子化ステップサイズ決定手段と、第２の量子化ステッ
プサイズを用いて、直交変換係数を量子化し、量子化し
た直交変換係数を算出する量子化手段と、フレーム内符
号化かフレーム間符号化かの情報と第１の量子化ステッ
プサイズと量子化した直交変換係数を符号化する符号化
手段と、量子化した直交変換係数を逆直交変換し、逆量
子化信号を算出する逆量子化手段と、前記フレーム間符
号化・フレーム内符号化判定結果により再生画素値算出
時に用いる画素値を動き補償予測した予測画素値とする
か、数値「０」とするか切り替える切り替え手段と、予
測画素値または数値「０」と逆量子化信号より再生画像
を算出する画像再生手段と、再生画像を蓄積する画像蓄
積手段と、動ベクトルとを符号化する動ベクトル符号化
手段とを具備した動き補償予測フレーム間符号化装置に
より、上記目的を達成するものである。

【００２８】

【作用】入力テレビジョン信号の持つブロック毎の精微
性は、ブロック内の画素値の分散σ２で測定できると考
えられる。

【００２９】例えば、精微なパターンを持つブロックの
分散σ２は、急峻な画素値の変化を持つ「粗い」ブロッ
クの分散σ２に比べ小さいと考えられる。また、精微性
の高いブロックほど前記分散σ２が小さくなると考えら
れる。

【００３０】また分散が小さいブロックであっても、画
素値の平均値が一定値より小さいときには、精微性が高
くとも視覚的にほとんど目立たないブロックであるとい
える。

【００３１】従って、本発明は上記構成により、入力テ
レビジョン信号の輝度信号の持つブロック毎の精微性を
動き補償後の予測画の同一ブロックの分散σ２で測定し
、同一の基準となる第１の量子化ステップサイズで量子
化する連続したブロックで、フレーム内符号化する精微
な画像を有し、かつ１フレーム前の再生画の同一ブロッ
クの画素値の平均値が一定値以上であるブロックについ
ては前記第１の量子化ステップサイズを、前記の平均と
分散と第１の量子化ステップサイズにより補正した閾値
に応じて小さくした第２の量子化ステップサイズで直交
変換係数を量子化することにより、発生符号量を増加さ
せることなく、精微な画像を有するブロックの画質を向
上することができるようにしたものである。

【００３２】

【実施例】以下、図１を参照しながら本発明の一実施例
について説明する。図１は本発明の第１の実施例に於け
る動き補償予測フレーム間符号化装置のブロック図であ
る。図１において、１は入力テレビジョン信号が入力す
る入力端子、３は現フレームの符号化ブロックの画信号
と前フレームの再生画信号を比較して符号化ブロックの
動ベクトルと動き補償予測制御信号を算出する動ベクト
ル算出部、４は現フレームと前フレームの再生画信号を
蓄積する画像メモリ部、７は前フレームの再生画信号に
対して動き補償予測する動き補償予測部、９は符号化す
るブロックをフレーム間符号化するかフレーム内符号化
するかを判定するフレーム間・フレーム内判定部、１１
は動き補償予測信号に対して２次元ローパスフィルタ処
理するループ内フィルタ部、１３は符号化ブロックの原
画信号と予測信号の差分演算を行ない予測誤差を算出す
る予測誤差算出部、１５は符号化方式選択信号により、
直交変換する信号の選択と再生画像を算出するための信
号を選択するスイッチ部、１７は直交変換する直交変換
部、１９は直交変換係数を量子化する量子化部、２１は
第２の量子化ステップサイズを算出する第２量子化ステ
ップサイズ算出部、２２は第１の量子化ステップサイズ
を算出する第１量子化サイズ算出部、２５は動き補償後
の予測画の画素値の平均と分散を算出する平均・分散値
算出部、２８は伝送フレームを一時蓄積する符号メモリ
部、３０は量子化した直交変換係数を逆直交変換する逆
直交変換部、３４は現フレームの再生画像を算出する再
生画像算出部、３６は符号化方式選択信号、予測誤差、
第１量子化ステップサイズを通信路符号化する予測誤差
符号化部、３８は動ベクトルを通信路符号化する動ベク
トル符号化部、４０は予測符号と動ベクトル符号より伝
送フレームを構成するマルチプレクサ部、４３は伝送信
号を出力する出力端子である。

【００３３】以上のような構成において、以下その動作
を説明する。テレビジョン信号は図１に図示されていな
い信号処理部でアナログ・ディジタル変換され、水平方
向Ｍ画素、垂直方向Ｎラインのブロックに分割され、入
力端子１より入力テレビジョン信号２として入力する。 次に、動ベクトル算出部３は入力テレビジョン信号２と
、画像メモリ部４より読みだした前フレームの再生画像
５を比較し、動ベクトルを算出し、動ベクトル信号６に
出力する。同時に、動ベクトル算出部３は動ベクトル算
出時の評価値を用いて、符号化ブロックに対する動き補
償予測が有効か無効かを判定し、その結果を動き補償予
測制御情報として動ベクトル信号６に出力する。

【００３４】動き補償予測部７は、符号化ブロックと同
一位置の前フレームの再生画像５に対し動ベクトル信号
６により動き補償予測する場合は動ベクトルで動き補償
予測し、動き補償予測しない場合は何もせずに、動き補
償予測信号８として出力する。

【００３５】フレーム間・フレーム内判定部９は、ブロ
ック単位に入力テレビジョン信号２と動き補償予測信号
８を比較し、動き補償予測の有効性を判定し、動き補償
予測の有効性が小さい場合は該当ブロックについてフレ
ーム内符号化が有効と判定し、動き補償予測の有効性が
大きい場合は該当ブロックについてフレーム間符号化が
有効と判定し、その結果を符号化方式選択信号１０とし
て出力する。またフレーム内・フレーム間判定部９は、
リフレシュフレームの挿入が必要な符号化装置の場合は
、一定フレーム周期で全ブロックをフレーム内符号化す
る様に符号化方式選択信号１０を出力する。

【００３６】ループ内フィルタ部１１は、動き補償予測
信号８に対し、符号化ブロックが動き補償予測するブロ
ックである時は２次元ローパスフィルタ処理であるルー
プ内フィルタ処理を行い、その他の場合はループ内フィ
ルタ処理しないで、予測信号１２として出力する。

【００３７】予測誤差算出部１３は、符号化ブロックの
入力テレビジョン信号２と予測信号１２の差分演算を行
ない、その結果を予測誤差信号１４として出力する。

【００３８】スイッチ部１５は、（１）符号化方式選択
信号１０がフレーム内符号化を選択している場合には直
交変換する信号１６として入力テレビジョン信号２を選
択し、（２）符号化方式選択信号１０がフレーム間符号
化を選択している場合にはに直交変換する信号１６とし
て予測誤差信号１４を選択する。

【００３９】直交変換部１７は、直交変換する信号１６
に対して直交変換を行ない、直交変換する信号１６の近
傍画素間が持つ高い相関性を除去して、直交変換係数１
８を算出する。直交変換方式としては、多くの場合、高
い変換効率を持ち、ハードウェア化について実現性のあ
る離散コサイン変換が用いられる。

【００４０】量子化部１９は、第２の量子化ステップサ
イズ２０で直交変換係数１８を量子化する。以下に、第
２の量子化ステップサイズ２０の算出方法について記述
する。 （１）符号化するブロックが輝度信号ブロックではない
か、またはフレーム間符号化ブロックである場合第２量
子化ステップサイズ算出部２１は、第１量子化ステップ
サイズ算出部２２が、前記の従来例に記述した方式によ
り残留符号量２３より算出した第１の量子化ステップサ
イズを第２の量子化ステップサイズとして出力する。（
２）符号化するブロックが輝度信号ブロックであり、か
つフレーム内符号化ブロックである場合以下に示した方
式により、動き補償後の予測画の同一ブロックの画素値
の平均と分散を算出し、算出した平均と分散より該当ブ
ロックをクラス分けし、各クラス毎に基準となる第１の
量子化ステップサイズより実際の量子化で用いる第２の
量子化ステップサイズを算出する。

【００４１】Ａ、平均・分散値算出部２５は、動き補償
後の予測画の同一ブロックのテレビジョン信号８の画素
値の平均値μと分散σ２を

【００４２】

【数１】

【００４３】

【数２】

【００４４】により算出し、平均信号４４、分散信号２
６として出力する。平均μはブロックの精微性に応じて
第１ステップサイズを変化させるかどうかの判断に用い
る。分散σ２は、入力テレビジョン信号２の精微性が高
いブロックでは小さい値となり、入力テレビジョン信号
２の精微性が低いブロックでは大きい値となる。

【００４５】但し、（数１）（数２）に於て以下のよう
に定義する。 （ａ）Ｍはブロックの水平方向画素数を示す。

【００４６】（ｂ）Ｎはブロックの垂直方向ライン数を
示す。 （ｃ）ｐ（ｉ，ｊ）はブロック内アドレス（ｉ，ｊ）の
画素値を示す。 Ｂ，第２量子化ステップサイズ算出部２１は、平均信号
４４と分散信号２６と第１の量子化ステップサイズ２４
より、第２の量子化ステップサイズ２０を算出する。第
１の量子化ステップサイズ２４は、第１量子化ステップ
サイズ算出部２２で、符号メモリ部２８内の符号残留量
２３より、前記の従来例で記述した方式により求めとも
のである。

【００４７】第２量子化ステップサイズ算出部２１は、
まず第１の量子化ステップサイズによって、予め定めら
れた閾値を補正する。補正の方法は以下の通りである。

【００４８】第１の量子化ステップサイズＱｂと予め定
められた閾値ｔｈｑを比較する。 １　　Ｑｂ　　≦　　ｔｈｑ　　の時 クラス分けに使用する閾値　　ｔｈ１，ｔｈ２，ｔｈ３
，ｔｈ４を補正せずそのままとする。

【００４９】２　　Ｑｂ　　＞　　ｔｈｑ　　の時クラ
ス分けに使用する閾値ｔｈ１，ｔｈ２，ｔｈ３，ｔｈ４
を

【００５０】

【数３】

【００５１】により補正する。

【００５２】Ｑｂとｔｈ１，ｔｈ２，ｔｈ３，ｔｈ４の
関系図を図２に示す。次に輝度信号であり、かつフレー
ム内符号化するブロックに関し、平均信号４４、分散信
号２６と前記４閾値ｔｈ１，ｔｈ２，ｔｈ３，ｔｈ４　
を比較し、各ブロックを４つの量子化クラスに分け、量
子化クラスにより第１の量子化ステップサイズ２４より
第２の量子化ステップサイズ２０を算出する。但し、第
一の量子化ステップサイズをＱｂとし、第２の量子化ス
テップサイズをＱｓｔｅｐとする。

【００５３】Ａ、　０　≦σ２　＜ｔｈ１　　かつ　　
μ＞ｔｈ４　の場合 Ｑｓｔｅｐ　Ｃｌａｓｓ　＝　　１ Ｑｓｔｅｐ　　＝　　１／４×Ｑｂ Ｂ，　ｔｈ１　≦σ２　＜ｔｈ２　　かつ　　μ＞ｔｈ
４　の場合Ｑｓｔｅｐ　Ｃｌａｓｓ　＝　　２ Ｑｓｔｅｐ　　＝　　１／２×Ｑｂ Ｃ，　ｔｈ２　≦σ２　＜ｔｈ３　　かつ　　μ＞ｔｈ
４　の場合Ｑｓｔｅｐ　Ｃｌａｓｓ　＝　　３ Ｑｓｔｅｐ　　＝　　１／３×Ｑｂ Ｄ，　ｔｈ３　≦σ２　　かつ　　μ＞ｔｈ４　の場合
Ｑｓｔｅｐ　Ｃｌａｓｓ　＝　　４ Ｑｓｔｅｐ　　　　　　　＝　　Ｑｂ　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　以上のようにすることにより、
輝度信号ブロックでありかつフレーム内符号化するブロ
ックの第２の量子化ステップサイズ２０は、動き補償後
の予測画の画素値の信号８の画素値の平均値が一定値以
上であり、かつ精微性が高いブロックに対しては、第１
の量子化ステップサイズ２４より小さくなる。また第１
の量子化ステップサイズが一定値を越えるときはクラス
分けの閾値を補正することにより、第１の量子化ステッ
プサイズより小さい量子化ステップサイズで量子化され
るブロックを少なくし、輝度信号の符号量を削減し、色
差信号の符号量が極端に少ないことによって生じる符号
化ブロックの色の劣化を防ぐことができる。

【００５４】量子化部１９は、直交変換係数１４を第２
の量子化ステップサイズ２０で量子化し、直交変換量子
化係数２９を算出する。逆直交変換部３０は、直交変換
量子化係数２９を逆直交変換し、量子化誤差を含んだ信
号３１を算出する。

【００５５】スイッチ部１６は、（１）符号化方式選択
信号１０がフレーム内符号化を選択している場合には再
生画像算出信号３２として数値「０」信号３３を選択し
、（２）符号化方式選択信号１０がフレーム間符号化を
選択している場合にはに再生画像算出信号３２として予
測信号１２を選択する。

【００５６】再生画像算出部３４は量子化誤差を含んだ
信号３１と再生画像算出信号３２を加算し、符号化ブロ
ックの再生画像３５を算出する。画像メモリ４は現フレ
ームの再生画像信号３５を蓄積し、前フレームの再生画
像信号５を出力する。

【００５７】予測誤差符号化部３６は、符号化方式選択
信号１０、第１の量子化ステップサイズ２４、直交変換
量子化係数２５を符号化し、予測誤差符号３７を算出す
る。

【００５８】動ベクトル符号化部３８は動き補償予測し
たブロックの動ベクトル信号６を符号化し、動ベクトル
符号３９を算出する。

【００５９】マルチプレクサ部４０は予測誤差符号３７
と動ベクトル符号３９より、所定の形式の伝送フレーム
４１を算出する。

【００６０】符号メモリ部２８は伝送フレーム４１を、
一旦蓄積し、図示いていない外部より入力するのクロッ
ク信号に同期して、伝送符号４２として出力端子４３よ
り、出力する。同時に、符号メモリ部２８はメモリ内に
残留している符号量を残留符号量２３として算出する。

【００６１】以上の説明から明らかなように本実施例に
よれば、輝度信号ブロックの符号化時に、同一の量子化
ステップサイズに属する連続したブロック郡において、
フレーム内符号化し、かつ画素値の平均値が一定値以上
であるブロックではブロックの精微性に比例して、基準
となる第１の量子化ステップサイズより、第２の量子化
ステップサイズを算出し、第２の量子化ステップサイズ
を用いて直交変換係数を量子化するので、画像の精微性
を損なわず、また発生符号量を増加させることなく画像
全体の画質向上が達成できる。

【００６２】また第１の量子化ステップサイズが一定値
を越えるときはクラス分けのための閾値を補正するする
ことにより第１の量子化ステップサイズより小さい量子
化ステップサイズで量子化されるブロック数を削減し輝
度信号の符号量を削減し、その結果色差信号の符号量が
増加し、色差信号の符号量が極端に少ないことによって
生じる符号化ブロックの色の劣化を防ぐことができる。

【００６３】なお、以上の説明では平均・分散値算出部
２５で算出する分散値２６を（数２）で定義したが、入
力テレビジョン信号２の精細性を測定できる数値であれ
ば、他の測定尺度でもよい。例えば、一般にブロックの
大きさ（水平方向画素数：Ｍ，垂直方向ライン数：Ｎ）
は固定値であるから、計算処理が簡単な尺度として、

【
００６４】

【数４】

【００６５】に示した数値Ｄがある。但し、（数４）に
おいてｐ（ｉ，ｊ）はブロック内アドレス（ｉ，ｊ）の
画素値、μはブロックの平均画素値を示す。

【００６６】また、以上の説明では第１の量子化ステッ
プサイズを変化させるかどうかを画素値の平均値によっ
て決定したが、全体の画素値の特徴を表現するその他の
尺度でもよい。

【００６７】また、以上の説明では量子化ステップサイ
ズのクラス分けを４クラスとしたが、他のクラス分け数
でもよい。

【００６８】また、以上の説明ではクラス分け毎に基準
となる第１の量子化ステップサイズを等分し、第２の量
子化ステップサイズを決定したが、分散が小さいブロッ
クに対して第２の量子化ステップサイズが小さくなるよ
うに算出されれば、他の方法でもよい。

【００６９】また、クラス分けのための閾値を（３）式
によって補正したが量子化ステップサイズが大きくなる
につれて閾値が小さくなるような他の補正の方法でもよ
い。

【００７０】

【発明の効果】以上のように、本発明の効果としては、
フレーム内符号化するブロックの入力テレビジョン信号
の持つ精微性に関する特徴を測定し、同一の量子化ステ
ップサイズで量子化する連続したブロック郡内で、動き
補償後の予測画の同一ブロックの画素値の平均値が一定
値以上であり、かつ精微な絵柄を持つフレーム内符号化
するブロックに対しては前記量子化ステップサイズを小
さくすることにより、発生符号量は制限しつつ、原画像
の持つ精微性を損なう事なく動画像符号化が行える為に
、画質向上が図られ、その効果は大きい特に、リフレッ
シュフレームの画質改善効果が顕著である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に於ける動き補償予測フレー
ム間符号化装置のブロック結線図

【図２】同装置に於ける第１の量子化ステップサイズと
クラス分けのための閾値の関係を示した図

【図３】従来
の動き補償予測フレーム間符号化装置のブロック結線図

【図４】従来例における画像とマクロブロックの関係を
示した図

【符号の説明】

１、５１　　入力端子 ３、５３　　動ベクトル算出部 ４、５４　　画像メモリ部 ７、５８　　動き補償予測部、 ９、６０　　フレーム内・フレーム間判定部１１、６２
　　ループ内フィルタ部 １３、６４　　予測誤差算出部 １５、６６　　スイッチ部 １７、６８　　直交変換部 １９、７０　　量子化部、 ２１　　第２　　量子化ステップサイズ算出部２２、５
９　　第１量子化ステップサイズ算出部２５　　平均・
分散値算出部 ２８、７４　　符号メモリ部 ３０、７６　　逆直交変換部 ３４、７８　　再生画像算出部 ３６、８２　　予測誤差符号化部 ３８、８４　　動ベクトル符号化部 ４１、８６　　マルチプレクサ部 ４３、８９　　出力端子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　テレビジョン信号をアナログディジタ
   ル変換するＡ／Ｄ変換手段と、ディジタル化した入力テ
   レビジョン信号の１フレームまたは１フィールドを定め
   られた大きさのブロックに分割するブロック化手段と、
   個々のブロックについてテレビジョン画像の動きである
   動ベクトルを算出する動ベクトル検出手段と、個々のブ
   ロックについて前記動ベクトルを用いて動き補償予測す
   るか判定する動き補償判定手段と、動き補償予測するブ
   ロックついて前フレームの再生画像を動ベクトルで動き
   補償し、予測画素値を算出する動き補償予測手段と、入
   力テレビジョン信号の画素値と予測画素値との差分を予
   測誤差値として算出する誤差算出手段と、個々のブロッ
   クについて、フレーム間符号化するかフレーム内符号化
   するかを判定する符号化方法決定手段と、ブロック毎に
   前記フレーム内符号化・フレーム間符号化判定結果によ
   り直交変換する信号を、入力テレビジョン信号の画素値
   とするか予測誤差値とするか切り替える第１の切り替え
   手段と、入力テレビジョン信号の画素値または予測誤差
   値を、直交変換し直交変換係数を算出する直交変換手段
   と、発生符号量より第１の量子化ステップサイズを算出
   する第１量子化スッテプサイズ決定手段と、動き補償後
   の予測画の輝度信号のブロック毎の画素値の平均と分散
   を算出する平均・分散算出手段と、輝度信号ブロックで
   あり、かつフレーム内符号化するブロックを平均、分散
   によってクラス分けするために予め定められた閾値を前
   記第１の量子化ステップサイズによって補正する手段と
   、輝度信号のブロックでありかつフレーム内符号化する
   ブロックについては、動き補償後の予測画の同一ブロッ
   クの画素値の平均と分散と補正された閾値よりブロック
   をクラス分けし、各クラス毎に前記第１の量子化ステッ
   プサイズより第２の量子化ステップサイズを算出し、そ
   の他のブロックについては、第１の量子化ステップサイ
   ズを第２の量子化ステップサイズとする第２量子化ステ
   ップサイズ決定手段と、前記第２の量子化ステップサイ
   ズを用いて、直交変換係数を量子化し、量子化した直交
   変換係数を算出する量子化手段と、前記フレーム内符号
   化かフレーム間符号化かの情報と第１の量子化ステップ
   サイズと量子化した直交変換係数を符号化する符号化手
   段と、量子化した直交変換係数を逆直交変換し、逆量子
   化信号を算出する逆量子化手段と、前記フレーム間符号
   化・フレーム内符号化判定結果により再生画素値算出時
   に用いる画素値を動き補償予測した予測画素値とするか
   、数値「０」とするか切り替える第２の切り替え手段と
   、予測画素値または数値「０」と逆量子化信号より再生
   画像を算出する画像再生手段と、再生画像を蓄積する画
   像蓄積手段と、動ベクトルとを符号化する動ベクトル符
   号化手段とを具備した動き補償予測フレーム間符号化装
   置。