JPH04368088A - 動画像直交変換方式における交流成分の適応符号化方式 - Google Patents

動画像直交変換方式における交流成分の適応符号化方式

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JPH04368088A
JPH04368088A JP3168993A JP16899391A JPH04368088A JP H04368088 A JPH04368088 A JP H04368088A JP 3168993 A JP3168993 A JP 3168993A JP 16899391 A JP16899391 A JP 16899391A JP H04368088 A JPH04368088 A JP H04368088A
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高宏 浜田
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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、動画像の符号化におけ
る小ブロック単位の直交変換と可変長符号を用いた最適
量子化方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】直交変換方式は、画面を小ブロックに分
割し、ブロック単位に直交変換を行い、変換係数を量子
化したのち、可変長符号化することが一般的である。こ
の際、量子化器の選択方法はブロックによって異なる発
生情報量を平滑化するためにバッファメモリを設け、メ
モリの占有量によって機械的に量子化器を選択するフィ
ードバック方式が主流である。ところで、変換係数のパ
ワーが大きいブロックは高周波が多く視覚的に雑音が見
えにくく、変換係数のパワーが小さいブロックは高周波
が少なく、視覚的に雑音が見え易い。従って、高周波の
多いブロックは粗い量子化器を用い、高周波の少ないブ
ロック程細かい量子化器を用いた方が効果的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のバッファメモリを用いたフィードバック式の量子化
器選択方法では、このようなことは考慮されておらず、
各ブロックにおいても最適の量子化器をその都度選択し
ていない等の欠点がある。また、フィードバックループ
によりハードウェア的にクリティカルパスが生じ、ハー
ドウェア実現上、複雑さと困難さを伴う等欠点がある。
【０００４】上記の如く、情報量平滑を目的として、過
去の発生情報量をフィードバックさせることによって量
子化器を漸近的に選択する方式においては、絵柄に即応
して最適の量子化器を選択することができず、画質にム
ラを生じてしまう。特にオーバーフローモードが必要と
なり、該モード時の画質は著しい劣化を伴う。
【０００５】また、バッファメモリ及びそのコントロー
ラなどハードウェア構成が複雑でしかもフィードバック
によりクリティカルパスが生じ、高速に量子化器を切り
換えてゆくことができなくなる。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、以上
の問題点に鑑みなされたものである。すなわち、セグメ
ント（フレーム）毎に仮の量子化を行うことにより入力
画像が情報量的にどの程度の画像であるかを把握した上
で、ブロック（ｍ画素×ｎライン；　ｍ≧２，　ｎ≧２
　）を横方向　Ｘ個（　Ｘ≧１　）合わせたマクロブロ
ック単位に有意係数の数をカウントすることにより、画
像の局所的な絵柄に応じて最適の量子化を行い、ムラの
ない再生画質を保障するものである。そして、発生ビッ
トをセグメントで許される限られた情報量以下に抑え込
むために、適応ベースバンド選択を行った後、効果的に
切り捨て処理を行うものである。これらの一連の処理は
、フィードフォアード型のハードウェア構成によって、
クリティカルパスを作らずに実行することを基本とする
。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の一実施例を示すブロック図である
。同図において、１は直交変換部、２は直交変換部１で
得られる交流係数を１フレーム分または一定量を蓄積す
る直交変換係数プリバッファ、３は伝送ビットレートに
応じた標準的な量子化器により仮の量子化操作を行い仮
総符号長Ｌ’を求める処理等を行なう仮量子化部、４は
マクロブロック単位に決められた閾値（有意係数判定閾
値）を越える係数の数すなわち擬有意総数Ｎ’　をカウ
ントする擬有意総数検出部、５はマクロブロックごとに
用いる量子化セット量子化器を選択する量子化器選択部
、６は量子化器の集合およびその集合である量子化セッ
トを格納する量子化セット部、７はマクロブロック毎に
適応的に切り替わる量子化器により量子化を行い可変長
符号化を行う量子化部、８は有効ベースバンドを決定す
る適応有効ベースバンド選択部、９は有効ベースバンド
からビットを削除する切り捨て処理部である。
【０００８】次に本実施例の動作について説明すると、
直交変換部１で元画像信号セグメント中の画素をブロッ
ク毎に直交変換を行い、交流係数を直交変換係数プリバ
ッファ２に蓄積する。その後、変換係数に対しセグメン
ト単位で固定長化を図るべく処理を行うが、その詳細を
以下に説明する。なお、本実施例では直流成分を対象と
していない。
【０００９】仮量子化部３では、同一セグメント内部に
含まれるすべての交流係数に対し伝送ビットレートに応
じた標準的な量子化器により仮の量子化操作を行い、そ
のセグメントで発生する仮の総符号長である仮総符号長
Ｌ’　を求める。このＬ’　により、入力セグメントの
発生情報量がどの程度であるかを把握する。なお仮総符
号長Ｌ’　は量子化部４における使用量子化器の選択の
前段となる量子化セット選択と、適応有効ベースバンド
選択部５および切り捨て処理部９で必要とする有効ベー
スバンド画素数を決定するソースとなる。
【００１０】量子化セットとは、セグメント内の局所的
な絵柄に適した量子化を行う為の複数の量子化器の集合
を１セットとし、このセットの集合である。また有効ベ
ースバンド画素数は仮総符号長Ｌ’　に応じて解像度の
上限を決めるパラメータであり、入力画像が複雑で仮総
符号長Ｌ’　が大きくなるにつれて有効ベースバンド画
素数の値は小さくなり、有効ベースバンド領域が狭くな
り、より強く帯域が制限されることとなる。
【００１１】次に擬有意総数検出部４では、マクロブロ
ック単位に決められたある閾値（有意係数判定閾値）を
越える係数の数、即ち擬有意総数Ｎ’　をカウントする
。 閾値は、低周波数領域程高く、高周波領域程低くなって
おり、擬有意総数Ｎ’　はマクロブロックがどれ位高域
成分が含まれているかを示す値の目安となる。このこと
は擬有意総数Ｎ’　が大きければ高周波が多くなり、視
覚的に雑音が見えにくくなるため粗い量子化器が擬有意
総数Ｎ’　が小さければ平坦部として雑音が目につき易
いため細かい量子化器が選択されることになる。このマ
クロブロック毎に適応的に切り替わる量子化器により量
子化を行い、可変長符号化を行うことになる。
【００１２】量子化器選択部５では、量子化セット部６
に格納してある量子化データの内、仮総符号長Ｌ’によ
り量子化セット１セットを選択し、擬有意総数Ｎ’によ
り該量子化セット中の量子化器１つを選択する。なお、
量子セット部６の量子化データの構成方法により仮総符
号長Ｌ’のみでの量子化器１つの選択も可能であり、こ
の時は擬有意総数Ｎ’は無視する。また、擬有意総数Ｎ
’のみでの量子化器１つの選択も可能であり、この時は
仮総符号長Ｌ’は無視する。
【００１３】量子化部７では直交変換係数（交流係数）
を量子化符号化する。適応有効ベースバンド選択部８で
はマクロブロック単位に量子化された交流係数の有効ベ
ースバンドの選択を行う。この適応有効ベースバンド選
択部８においては、複数種類の有効ベースバンドの取り
方（１例としては、ジグザグ等）を準備しておく。そし
て、与えられた有効ベースバンド画素数から、各領域の
とり方における有効画素を決め、この有効画素の中で伝
送すべき非有意画素数Ｙが基も小さくなる有効ベースバ
ンドを選択する。この伝送すべき非有意係数の数は、各
ベースバンドの中を各々の領域のとり方に応じてスキャ
ンニングしてゆき、最後の有意係数の位置ＥＯＢ（Ｅｎ
ｄ　Ｏｆ　Ｂｌｏｃｋ）と有効ベースバンド画素の内の
有意画素数ＮからＹ＝ＥＯＢーＮで得られる。
【００１４】この適応有効ベースバンド選択部８におい
て決定された有効ベースバンドに応じて、全画素スキャ
ンニングしてゆき、切り捨て処理部９へ量子化データを
わたす。また、複数種類の有効ベースバンドの取り方の
内いずれを選択したか等の情報を選択情報として出力す
る。
【００１５】切り捨て処理部９においては、変換係数を
可変長符号化した結果をセグメント単位に固定長化する
ため、有効ベースバンド外の切り捨て可能領域内部にお
いて、各ブロックの有意係数を高次から１係数づつ、局
所的な解像度の劣化を回避するためブロック間でムラの
ないように効果的に切り捨てて行き、超過ビット数を削
減して行く。有効ベースバンド領域外のすべての係数を
切り捨ててもなおビットが超過している場合、有効ベー
スバンド領域内部の係数の切り捨てを行い、ビット削減
を行う。
【００１６】この場合も同様に、ブロック間で均一な画
質を得るため１セグメント内マクロブロックごとに後ろ
から、即ち高次から１つづつ有意係数を切り捨てて行く
。この際、低域の数画素は切り捨てられるとそのブロッ
クにおいて極端な画質劣化を伴うため、低域リミッタに
よりすべてのブロックに対し保護し、この保護領域内の
係数はこの領域外のすべての係数がすべて切り捨てられ
るまで切り捨てられない。この保護領域内の係数を切り
捨てる場合、高次から有意係数を１係数づつブロック間
でムラのないように切り捨てる。
【００１７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、実際に量子化を行う前にセグメント単位に仮の量
子化を行い、発生情報量の傾向をつかみ、量子化セット
及び有効ベースバンド画素数を決めることにより許容さ
れる情報量で、量子化雑音と解像度の低下を丁度よい割
合にすることが可能となる。更に、マクロブロック単位
に有意画素数をカウントすることにより、そのマクロブ
ロックが視覚的にどれ位雑音が見えにくいかを判定し、
適応的に量子化器を切り替え、セグメント内の絵柄の局
所的性質に即応した量子化を行なうことができ、ムラの
ない画質を実現することが可能となる。
【００１８】そして、そのマクロブロックの絵柄が垂直
、水平、斜めなどどのパターンに属するかを周波数領域
において、予め準備した数種類の有効ベースバンド内の
伝送すべき非有意係数の数を比較することにより決定し
、解像度の低下を救済することが可能となる。
【００１９】最終的に、セグメント内で固定長化を図る
ため、有効ベースバンド外、有効ベースバンド内、低域
保護領域と順次１係数づつ、すべてのブロックに対し公
平に有意係数を切り捨てて行くことによりブロック間で
ムラのない再生画像を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１　　直交変換部 ２　　直交変換係数プリバッファ ３　　仮量子化部 ４　　擬有意総数検出部 ５　　量子化器選択部 ６　　量子化セット部 ７　　量子化部 ８　　適応有効ベースバンド選択部 ９　　切り捨て処理部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　動画像直交変換方式での交流成分を適
    応符号化する方式において、符号長固定長化の単位であ
    るセグメントの内部で直交変換によって得られた交流成
    分の絶対値を標準量子化器を用いて量子化、符号化を行
    ない１セグメント内の仮の総符号長を求め、該仮の総符
    号長と伝送レートにより、少なくとも１個の量子化器か
    らなる複数種類の量子化セットのいずれか１セットを選
    択することを特徴とする動画像直交変換方式における交
    流成分の適応符号化方式。
  2. 【請求項２】　　動画像直交変換方式での交流成分を適
    応符号化する方式において、符号長固定長化の単位であ
    るセグメントの内部で直交変換によって得られた交流成
    分の絶対値を標準量子化器を用いて量子化、符号化を行
    ない１セグメント内の仮の総符号長を求め、該仮の総符
    号長と伝送レートから直交変換領域における有効ベース
    バンドを決定し、該有効ベースバンドに含まれる画素の
    みを量子化の対象としてセグメント単位に可変長量子化
    したデータを伝送レートから決定される固定長まで削減
    することを特徴とする動画像直交変換方式における交流
    成分の適応符号化方式。
  3. 【請求項３】　　動画像直交変換方式での交流成分を適
    応符号化する方式において、直交変換の単位となり、ｍ
    画素×ｎラインのブロック（ｍ，ｎは２以上の整数）を
    縦若しくは横方向Ｘ個（Ｘは１以上の整数）合わせたも
    のをマクロブロックとし、該マクロブロック内の各係数
    と該各係数の位置によって値を変えた有意係数判定閾値
    との大小判定を行い有意係数判定閾値より大なる有意係
    数の総数である擬有意総数を求め、該擬有意総数により
    所要の量子化セット中から量子化器１つを選択すること
    を特徴とする動画像直交変換方式における交流成分の適
    応符号化方式。
  4. 【請求項４】　　前記有効ベースバンドとして、異なっ
    たベースバンドの取り方を複数用意し、各々のベースバ
    ンドにおいて有効ベースバンド画素のうち、伝送すべき
    非有意係数の数が最も小さいベースバンドを選択し、該
    選択ベースバンド内の画素を順次スキャンニングするこ
    とでセグメント単位に可変長量子化したデータ量を伝送
    レートから決定される固定長に等しいかもしくはほぼ等
    しいまで長さまで削減する請求項２記載の動画像直交変
    換方式における交流成分の適応符号化方式。
  5. 【請求項５】　　前記有効ベースバンド外の切り捨て可
    能領域内部で、各ブロックの有意係数を高次から１係数
    づつ複数ブロック間で均一に切り捨てることで、局所的
    な解像度の劣化を回避することによりセグメント単位に
    可変長量子化したデータ量を伝送レートから決定される
    固定長化を行なう請求項２記載の動画像直交変換方式に
    おける交流成分の適応符号化方式。
  6. 【請求項６】　　前記有効ベースバンド内の係数の切り
    捨てが必要な場合、低域リミッタで低域係数を保護する
    ことで、保護外の有意係数を複数ブロック間で均一に切
    り捨て局所的な画質劣化を回避する請求項２記載の動画
    像直交変換方式における交流成分の適応符号化方式。
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