JPH04340886A - 動画像符号化装置及び動画像復号化装置 - 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】本発明は動画像符号化装置及び復
号化装置に関し、特に入力画像を格子状のブロックに分
割しブロック毎に非可逆符号化および復号化処理を行う
動画像符号化装置及び復号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】動画像符号化装置では、不可逆符号化処
理によってデータを加工し視覚的に目だちにくい変形を
データに与えることによりデータ量を削減する。そのた
め必然的に歪みを生じるが、この歪みをいかに視覚的に
目だちにくいものにできるかが重要なポイントである。

【０００３】動画像信号を１フレーム毎にブロックに分
割し、ブロック毎に非可逆符号化処理を行う動画像符号
化装置では、隣接するブロック間において不可逆符号化
処理による歪み具合に相関が無いため、歪みによってブ
ロックの境界に元画像にはない不連続な変化を生じる箇
所が発生する。このブロックの境界に発生する歪みをブ
ロック歪みとよぶ。特に高い圧縮率が要求される動画像
符号化装置においては、ブロック歪みは目につきやすく
主観的な画質劣化の主要因となる。

【０００４】従来、このブロック歪みを除去するために
、復号化装置に空間フィルタを装備していた。これは、
空間フィルタにより、画像の近傍画素を平滑化すること
でブロック境界の不連続な変化を抑制するものである。

【０００５】図７は、従来の動画像符号化装置及び動画
像復号化装置の構成を示すブロック図である。

【０００６】従来の動画像符号化装置及び動画像復号化
装置は、図７に示すように、動画像符号化装置３及び動
画像復号化装置４とで構成されている。動画像符号化装
置３は、画像入力部３１と、ブロック位置発生部３３と
、ブロッキング部３６と、不可逆符号化部３０とを備え
て構成されている。動画像復号化装置４は、不可逆復号
化部４０と、逆ブロッキング部４３と、ブロック位置発
生部４５と、画像出力部４６と、空間フィルタ４７とを
備えて構成されていた。

【０００７】次に、従来の動画像符号化装置及び動画像
復号化装置の動作について説明する。

【０００８】動画像符号化装置３の画像入力部３１に、
入力画像信号Ａを入力し、画像データを一時格納する。 ブロック位置発生装置３３は、次に画像入力部３１から
読出すブロックの位置を示すブロック位置信号を出力す
る。画像入力部３１は、ブロッキング部３６から入力さ
れるアドレス信号に従ってそのアドレスに対応する画素
データを出力する。ブロッキング部３６は、ブロック位
置信号を入力し現ブロック内の画素データのアドレスを
算出する。そのアドレスを画像入力部３１に出力し、そ
のアドレスに対応した画素データを不可逆符号化部３７
に出力する。不可逆符号化部３７は、ブロック毎の画素
データを入力し、画素データに対し不可逆符号化処理を
行い符号データＪを生成する。

【０００９】符号データＪは、通信回線等を通じ、復号
化装置４の不可逆復号化部４０に入力される。不可逆復
号化部４０は、符号化データＪを入力し、ブロック毎の
復元画素データを算出する。その復元画素データを逆ブ
ロッキング部４３に出力する。ブロック位置発生部４５
は、ブロック位置発生部３３と同様に動作しブロック位
置信号を出力する。このブロック位置信号は、その時、
不可逆復号化部４０から出力されている復元画素データ
のブロックのフレーム内での位置を示している。逆ブロ
ッキング部４３は、ブロック毎の復元画素データを入力
するとともに、そのブロックのフレーム内での位置を示
すブロック位置信号を入力し、画素データの画像出力部
４６内におけるアドレスを算出する。そのアドレスとそ
れに対応する画素データを画像出力部４６に出力する。 画像出力部４６はアドレスと画素データを入力し、アド
レスで示される場所に画素データを一時格納する。画像
出力部４６は、画素データが揃った所から順次画像信号
を出力する。空間フィルタ４７は、画像信号を入力し、
近傍画素の平滑化を行い、その結果の画像を出力１０と
して出力する。空間フィルタの一例を挙げると、以下の
様なものがある。

【００１０】

【００１１】ここで、

【００１２】

【００１３】はフィルタ処理前の画像データであり、

【
００１４】

【００１５】はフィルタ処理後の画像データである。

【００１６】また、

【００１７】

【００１８】に掛ける係数は、希望するフィルタの特性
により異なる。

【００１９】空間フィルタ処理では、フレーム内の全画
素に対して上式の計算を行う必要が有り、多くの計算が
必要である。また、上式からも分かるように、この空間
フィルタは近傍画素の画素データに重み付けをして平均
化しているのと同じであり、近傍画素間の画素データの
変化をなだらかにすることでブロック歪み、つまりブロ
ック境界における画素データの不連続な変化を抑制する
ものである。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】この従来の動画像符号
化装置及び動画像復号化装置では、空間フィルタがブロ
ック歪みによる不連続な変化のみでなく、原画像に含ま
れる画素データの変化も抑制するため、画像にぼけが生
じるという欠点を有する。また、空間フィルタ処理には
多くの計算を必要とし、かつ１フレーム時間内でリアル
タイム処理が必要であるため、ハードウェア費用が高価
になるという欠点を有する。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の動画像符号化装
置は、動画像信号を１フレーム分ごとに入力する画像入
力部と、前記動画像信号の１フレーム分ごとに予め定め
た画素数のブロックに分割するブロッキング部と、前記
動画像信号の１フレーム分ごとに前記ブロックの位置を
切替えるためのパラメータを設定するオフセット設定部
と、現在処理中の前記ブロックである現ブロックが動画
像のフレームの縁にかかった不完全ブロックであるかど
うかを判定する境界ブロック判定部と、前記不完全ブロ
ックに画素データを補充することにより前記ブロックを
完成させる不完全ブロック補充部と、前記ブロックごと
に非可逆符号化処理を行い動画像符号化データを生成す
る非可逆符号化部とを備えて構成されている。

【００２２】また、本発明の動画像復号化装置は、本発
明の動画像符号化装置から出力される前記動画像符号化
データを入力し、この動画像符号化データから対象とす
るブロックの画素データを復元する非可逆復号化部と、
前記動画像符号化データの１フレーム分ごとに前記ブロ
ックの位置を切替えるためのパラメータを設定するオフ
セット設定部と、前記ブロック内の前記画素データを動
画像のフレームの内の予め定めた位置にマッピングする
逆ブロッキング部と、復元された前記フレームの前記画
素データを出力する画像出力部とを備えて構成されてい
る。

【００２３】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００２４】図１は本発明の動画像符号化装置及び動画
像復号化装置の一実施例を示すブロック図である。

【００２５】本実施例は、図１に示すように動画像符号
化装置１及び動画像復号化装置２とで構成されている。 動画像符号化装置１は、画像入力部１１と、オフセット
設定部１２と、ブロック位置発生部１３と、境界ブロッ
ク判定部１４と、不完全ブロック補充部１５と、ブロッ
キング部１６と、情報源符号化部１７と可変長符号化部
１８とから構成される不可逆符号化部１０とを備えて構
成されている。

【００２６】動画像復号化装置２は、可変長復号化部２
１と情報源復号化部２２とから構成される不可逆復号化
部２０と、逆ブロッキング部２３と、オフセット設定部
２４と、ブロック位置発生部２５と、画像出力部２６と
を備えて構成されている。

【００２７】次に、本実施例の動作について説明する。

【００２８】本実施例では、情報源符号化処理および情
報源復号化処理として、離散コサイン変換（以下ＤＣＴ
）を使用している。また、１ブロックを縦方向８画素、
横方向８画素、すなわち、８×８画素として処理する。

【００２９】まず動画像符号化装置１の画像入力部１１
は入力動画像信号Ａを入力し、画素データを一時格納す
る。オフセット設定部２１は、フレーム毎にブロック境
界の位置を示すオフセット値Ｂをブロック位置発生部１
３に出力する。ブロック位置発生部１３は、次に画像入
力部１１から読み出すブロックの位置を示すブロック位
置信号Ｃを出力する。境界ブロック判定部１４は、ブロ
ック位置信号Ｃを入力し、そのブロックが不完全ブロッ
クであるかを判定し、不完全ブロック判定信号Ｄを出力
する。また、判定対象のブロックが不完全ブロックの時
には、境界ブロック判定部１４は、補充方法を示す補充
指定信号Ｅを不完全ブロック補充部１５に出力する。画
像入力部１１は、不完全ブロック補充部１５及びブロッ
キング部１６から入力されるアドレス信号Ｆに従って、
そのアドレスＦに対応する画素データＧを出力する。ブ
ロッキング部１６は不完全ブロック判定信号Ｄを入力し
、判定対象のブロックが不完全ブロックでない時に動作
する。判定対象のブロックが不完全ブロックでないとき
、ブロッキング部１６は、ブロック位置信号Ｃを入力し
現ブロック内の画素データのアドレスを算出する。次に
算出したアドレスをアドレス信号Ｆとして画像入力部１
１に出力し、そのアドレスに対応した画素データＧを入
力する。その画素データＧを情報源符号化部１７に画素
データＨとして出力する。

【００３０】不完全ブロック補充部１５は不完全ブロッ
ク判定信号Ｄを入力し、判定対象のブロックが不完全ブ
ロックの時に次のように動作する。すなわち、補充指定
信号Ｅを入力し、現ブロック内のフレーム内の画素に対
してはその画素データのアドレスを算出する。また、フ
レーム外の画素に対しては補充に使用する画素データの
アドレスを算出する。次に算出したアドレスをアドレス
信号Ｆとして画像入力部１１に出力し、そのアドレスに
対応した画素データＧを入力する。その画素データＧを
情報源符号化部１７に画素データＨとして出力する。情
報源符号化部１７は、ブロック毎の画素データＧを入力
し、その画素データをＤＣＴし、これによって得られた
ＤＣＴ変換係数を量子化し量子化ＤＣＴ係数を算出する
。その量子化ＤＣＴ係数Ｉを可変長符号化部１８に出力
する。可変長符号化部１８は、量子化ＤＣＴ係数Ｉを入
力し、そのデータに対応する可変長符号を割り付け、符
号データＪを出力する。

【００３１】符号データＪは、通信回線等を通じ動画像
復号化装置２の可変長復号化部２１に入力される。可変
長復号化部２１は、入力した符号データＪから可変長符
号を取り出し、それに対応した量子化ＤＣＴ係数を復元
する。その量子化ＤＣＴ係数Ｋを情報源復号化部２２に
出力する。情報源復号化部２２は、量子化ＤＣＴ係数Ｋ
を入力し、そのデータを逆量子化してＤＣＴ変換係数を
求め、そのＤＣＴ変換係数を逆ＤＣＴしブロック毎の復
元画素データＬを算出する。その復元画素データＬを逆
ブロッキング部２３に出力する。

【００３２】オフセット設定部２４とブロック位置発生
部２５は、動画像符号化装置１のオフセット設定部１２
とブロック位置発生部１３と同様に動作し、それぞれオ
フセット位置Ｏとブロック位置信号Ｐを出力する。ブロ
ック位置信号Ｐは、その時、情報源復号化部２２から出
力されている復元画素データのブロックのフレーム内で
の位置を示している。逆ブロッキング部２３は、ブロッ
ク毎の復元画素データＬを入力するとともに、そのブロ
ックのフレーム内での位置を示すブロック位置信号Ｐを
入力する。逆ブロッキング部２３は、入力したブロック
位置信号Ｐから、ブロック内の画素の位置を示す座標を
算出する。次に、その座標がフレーム内の画素を指す場
合は、その画素の画像出力部２６におけるアドレスを算
出し、その算出したアドレスとそれに対応する画素デー
タを、アドレス信号Ｍと画素データＮとして画像出力部
２６に対して出力する。座標がフレーム内の画素を指し
ていない時には画像出力部２６に対する出力は行わない
。

【００３３】画像出力部２６は、アドレス信号Ｍと画素
データＮを入力し、アドレスで示される場所画素データ
を一時格納する。画像出力部２６は、画素データの揃っ
た所から順次画像信号Ｑを出力する。

【００３４】本実施例では、ブロック境界の位置として
、図２（Ａ），（Ｂ）で示す２パターンが準備されてお
り、フレーム毎に（Ａ），（Ｂ）の順番に変化させる。 このブロック境界位置の切り替えは、オフセット設定部
１２によってフレーム毎にフレームの最初のブロックの
位置を示すオフセット値Ｂをブロック位置発生部１３に
出力することで行われる。

【００３５】図３（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施例における
不完全ブロックの画素補充方法を示したものである。

【００３６】

【００３７】８×８画素のブロックの２次元ＤＣＴは、
以下の式で表される。

【００３８】図３（Ａ）の様にフレームの縦の線に軸対
称に補充したブロックでは、コサイン関数の性質より、
Ｆ（ｕ，ｖ）＝０（ｕ：奇数） となり、ＤＣＴ係数の半分は０となる。

【００３９】同様に、図３（Ｂ）の様にフレームの横の
線に軸対象に補充したブロックは、コサイン関数の性質
より、 Ｆ（ｕ，ｖ）＝０（ｖ：奇数） となり、ＤＣＴ係数の半分は０となる。

【００４０】同様に、図３（Ｃ）の様に補充したブロッ
クは、コサイン関数の性質より、 Ｆ（ｕ，ｖ）＝０（ｕ：奇数又はｖ：奇数）となり、Ｄ
ＣＴ係数の４分の３は０となる。

【００４１】次に、本発明の第２の実施例について、図
４，図５を用いて説明する。

【００４２】本実施例の第１の実施例との相違点は、ブ
ロック境界の位置として図４（Ａ）〜（Ｄ）で示す４パ
ターンを準備し、フレーム毎に（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）
，（Ｄ）の順番に変化させる点である。

【００４３】図４（Ｂ）の時の不完全ブロックの画素補
充方法は、第１の実施例と同様である。

【００４４】図４（Ｃ），図４（Ｄ）の時の不完全ブロ
ックの画素補充方法は、図５（Ａ）〜（Ｅ）で示した様
に行う。

【００４５】図５（Ａ）の様に補充したブロックは、コ
サイン関数の性質より、 Ｆ（ｕ，ｖ）＝０（ｕ＝１，２，３，５，６，７）とな
り、ＤＣＴ係数の４分の３は０となる。

【００４６】図５（Ｃ）ＮＣ様に補充したブロックは、
コサイン関数の性質より、 Ｆ（ｕ，ｖ）＝０（ｕ＝１，２，３，５，６，７又はｖ
＝１，２，３，５，６，７） となり、ＤＣＴ係数の１６分の１５は０となる。

【００４７】次に、本発明の第３の実施例について、図
６を用いて説明する。

【００４８】本実施例の第１の実施例との相違点は、不
完全ブロックの画素データの補充方法が異なる点であり
、それに伴い、動画像符号化装置１の不完全ブロック補
充部１５と動画像復号化装置２の逆ブロッキング部２３
の処理が第一の実施例と異なる。

【００４９】図６の点線で囲まれた領域は、ブロックに
よって覆われる領域を示している（以後、ブロック領域
と呼ぶ）。斜線部はブロック領域のフレーム外にはみ出
した領域を表す。本実施例では、斜線部をフレームのブ
ロック領域外の画素の画素データによって補充する。補
充に使用する画素は、次式で決定される。

【００５０】

【００５１】ここで、（ｘ，ｙ）は、斜線部内の画素の
座標

【００５２】

【００５３】（ｘｍｉｎ，ｙｍｉｎ）は、フレームの左
上角の画素の座標 （ｘｍａｘ，ｙｍａｘ）は、フレームの右下角の画素の
座標 である。

【００５４】不完全ブロック補充部１５は、現ブロック
が完全ブロックの時、現ブロック内のフレーム内の画素
に対してはその画素データのアドレスを算出する。また
、フレーム外の画素に対しては、上述の規則で決定され
る補充に使用する画素データのアドレスを算出する。 次に、算出したアドレスをアドレス信号Ｆとして画像入
力部１１に出力し、そのアドレスに対応した画素データ
Ｇを入力する。その画素データＧを情報源符号化部１７
に画素データＨとして出力する。

【００５５】逆ブロッキング部２３は、ブロック位置発
生部２５から入力されたブロック位置信号Ｐからブロッ
ク内の画素の座標を算出する。その座標がフレーム内の
画素を指す場合はその画素のアドレスを、また、フレー
ム外の画素を指す場合は補充に使われた画素のアドレス
をそれぞれ算出し、その算出したアドレスをアドレス信
号Ｍとして、画像出力部２６に出力する。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の動画像符
号化装置及び動画像復号化装置は、ブロック歪の位置を
フレーム毎に変化させるので、ブロック歪が目だたなく
なり視覚的に良好な再生画像を得るという効果がある。 また、空間フィルタを用いないので、画像のぼけが生じ
るということがなくなるという効果がある。さらに、空
間フィルタを実現するためのハードウェア費用も不要で
あり低費用となるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の動画像符号化装置及び動画像復号化装
置の一実施例を示すブロック図である。

【図２】本実施例の動画像符号化装置及び動画像復号化
装置におけるブロックの分割方法を示す図である。

【図３】本実施例の動画像符号化装置及び動画像復号化
装置における不完全ブロックの補充方法を示す図である
。

【図４】第二の実施例におけるブロックの分割方法を示
す図である。

【図５】第二の実施例における不完全ブロックの補充方
法を示す図である。

【図６】第三の実施例における不完全ブロックの補充方
法を示す図である。

【図７】従来の動画像符号化装置及び動画像復号化装置
の一例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１，３　　　　動画像符号化装置 ２，４　　　　動画像復号化装置 １０，３０　　　　不可逆符号化部 １１，３１　　　　画像入力部 １２，２４　　　　オフセット設定部 １３，２５，３３，４５　　　　ブロック位置発生部１
４　　　　境界ブロック判定部 １５　　　　不完全ブロック補充部 １６，３６　　　　ブロッキング部 １７　　　　情報源符号化部 １８　　　　可変長符号化部 ２０，４０　　　　不可逆復号化部 ２１　　　　可変長復号化部 ２２　　　　情報源復号化部 ２３，４３　　　　逆ブロッキング部 ２６，４６　　　　画像出力部 ４７　　　　空間フィルタ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　動画像信号を１フレーム毎に入力する
   画像入力部と、前記動画像信号の１フレーム分ごとに予
   め定めた画素数のブロックに分割するブロッキング部と
   、前記動画像信号の１フレーム分ごとに前記ブロックの
   位置を切替えるためのパラメータを設定するオフセット
   設定部と、現在処理中の前記ブロックである現ブロック
   が動画像のフレームの縁にかかった不完全ブロックであ
   るかどうかを判定する境界ブロック判定部と、前記不完
   全ブロックに画素データを補充することにより前記ブロ
   ックを完成させる不完全ブロック補充部と、前記ブロッ
   クごとに非可逆符号化処理を行い動画像符号化データを
   生成する非可逆符号化部とを備えることを特徴とする同
   画像符号化装置。
2. 【請求項２】　　前記不完全ブロック補充部は前記画素
   データを前記フレームの縁に対して軸対称となるように
   補充するとともに前記非可逆符号化部は離散コサイン変
   換を用いて前記非可逆符号化処理を行うことを特徴とす
   る請求項１記載の動画像符号化装置。
3. 【請求項３】　　前記不完全ブロック補充部は前記フレ
   ームの左縁にかかる不完全ブロックを前記フレームの右
   縁にかかる不完全ブロックの前記画素データで補充し、
   前記フレームの上縁にかかる不完全ブロックを前記フレ
   ームの下縁にかかる不完全ブロックの前記画素データで
   補充して前記ブロックを完成し、前記フレームの上縁お
   よび下縁にかかる不完全ブロックは符号化しないことを
   特徴とする請求項１記載の動画像符号化装置。
4. 【請求項４】　　請求項１記載の動画像符号化装置から
   出力される前記動画像符号化データを入力し、この動画
   像符号化データから対象とするブロックの画素データを
   復元する非可逆復号化部と、前記動画像符号化データの
   １フレーム分ごとに前記ブロックの位置を切替えるため
   のパラメータを設定するオフセット設定部と、前記ブロ
   ック内の前記画素データを動画像のフレームの内の予め
   定めた位置にマッピングする逆ブロッキング部と、復元
   された前記フレームの前記画素データを出力する画像出
   力部とを備えることを特徴とする動画像復号化装置。
5. 【請求項５】　　前記逆ブロッキング部は前記フレーム
   の縁にかかる不完全ブロック内の前記フレーム外の前記
   画素データを放棄し前記画像出力部に出力しないことを
   特徴とする請求項４記載の動画像復号化装置。
6. 【請求項６】　　前記逆ブロッキング部は前記フレーム
   の左縁にかかる不完全ブロックに対しては前記左縁から
   はみ出した部分の前記画素データを前記フレームの右縁
   の前記画素データとしてマッピングし、前記フレームの
   上縁にかかる不完全ブロックに対しては前記上縁からは
   み出した部分の前記画素データを前記フレームの下縁の
   前記画素データとしてマッピングすることを特徴とする
   請求項４記載の動画像復号化装置。