JPH05111009A

JPH05111009A - 動画像の高能率符号化方式

Info

Publication number: JPH05111009A
Application number: JP29190591A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Nakajima; 康之中島
Original assignee: Kokusai Denshin Denwa KK
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1991-10-14
Filing date: 1991-10-14
Publication date: 1993-04-30
Anticipated expiration: 2014-10-04
Also published as: JP2956726B2

Abstract

(57)【要約】【目的】動画像の高能率符号化においてフレームブロ
ックとフィールドブロックの符号化を適応的に選択する
ことによって符号化効率および画質の向上を図る。【構成】入力画面１１はフレーム／フィールド変換器
１２でフレームブロックとフィールドブロックに分解さ
れ、それぞれフレーム符号化器１３とフィールド符号化
器１４で符号化される。それぞれの符号化結果であるエ
ントロピーＥＲ、ＥＦと局部復号画面ＲＲ、ＲＦは比較
器１６に入力され、ここでフレーム符号化か、フィール
ド符号化かが決定され、比較結果ＺＭが出力される。選
択器１５はこの比較結果にもとづきハフマン符号化出力
ＨＲ、ＨＦの選択を行いＺＨとして出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は動画像の離散コサイン変
換（ＤＣＴ）やベクトル量子化等の符号化方式に関わ
る。

【０００２】

【従来の技術】テレビ会議などの動画像通信や、ＣＤ−
ＲＯＭなどへの動画像蓄積を目的とした動画像の高能率
符号化方式においては、フレームやフィールド単位を１
画面とし、各画面を例えば１６画素ｘ１６ラインのブロ
ックに分割して面内符号化や、動き補償による参照画面
と現画面の差分を符号化する面間符号化を用いて高能率
符号化を行っている。図４において、４１は減算器であ
り、入力画面Ｘ１と予測画面Ｘ２の差分を求めて予測誤
差画面Ｘ３を生ずる。４２は離散コサイン変換（ＤＣ
Ｔ）、４３は量子化器、４４は逆量子化器、４５は逆離
散コサイン変換（ＩＤＣＴ）、４６は加算器でＩＤＣＴ
によって復元された予測誤差画面Ｘ５と予測画面Ｘ２を
加算して局部復号画面Ｒを発生する。４７は予測器で面
内予測、動き補償予測、面間予測などが用いられる。量
子化器４３からの出力Ｘ４はハフマン符号化器４８によ
って符号化されハフマン符号Ｈおよび符号化情報量（エ
ントロピー）Ｅを出力する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した符号化装置で
は、フレーム画面、あるいは、フィールド画面でブロッ
ク単位に符号化を行っている。この場合、（１）フレームブロックのみの場合、面内符号化では動
きのある画像に対して、また面間符号化では加速度的な
動きの画像に対して、上下ライン間の相関が小さくなる
ために符号化効率が低下する。（２）フィールドブロックのみの場合、面内符号化では
動きのない画像に対してはフレーム単位に比べ上下ライ
ン間の相関が低いために符号化効率も低くなり、また面
間符号化では隣接フィールドとは垂直位置が異なるため
にフレーム単位の予測に比べ予測精度が落ち、符号化効
率が低下する。よって、本発明は上述従来方式の欠点である符号化効率
および画質について、その向上を図ることを目的にす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、画素ブロック
単位で符号化を行う際に、フレームブロックおよびフィ
ールドブロックに対してＤＣＴやベクトル量子化等の符
号化を行い、符号化結果である符号化情報量（エントロ
ピー）および局部復号化した画像と原入力画像との差分
（誤差）とにより適応的にブロックを二者択一（選択）
し、選択されたブロックの種類を示すフラグをブロック
毎に付加して伝送することを特徴とする動画像信号の高
能率符号化方式である。

【０００５】また、その変形として、符号化する前段
で、両ブロック内で各画素と画素値平均値との差分を求
めるか、若しくは動き補償後の参照画面同位置の画素と
の画素値差分求めるかして、比較する方法で、差分の小
さいブロックを二者択一し、符号化する等簡易な方法を
も提供する。

【０００６】

【作用】本発明はフレ−ムブロック又はフィールドブロ
ックを符号化効率が高くなるように適応的に選択し、い
ずれを選択したかを示すフラグと共に伝送する。従っ
て、符号化効率が改善され発明の目的が達成される。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の１実施例について、図１の装
置構成図を以って説明する。入力テレビジョン信号１１
は奇数フィールドおよび偶数フィールドから構成される
フレームブロックのデータで、フレーム／フィールド変
換器１２によってフレームブロックとフィールドブロッ
クに分解され、フレーム符号化器１３にはフレームブロ
ックが、フィールド符号化器１４にはフィールドブロッ
クが入力される。前記符号化器１３、１４の出力である
エントロピーＥ、および局部復号画面Ｒを比較器１６で
比較し、その結果により選択器１５がフレーム符号化器
１３又はフィールド符号化器１４のいずれかの符号化結
果であるハフマン符号ＺＨを選択する。

【０００８】図２（ａ）と図２（ｂ）はそれぞれフレー
ム信号とフィールド信号のブロックデータの構成を示
す。処理するブロックの大きさが輝度信号については１
６画素×１６ライン、２つの色信号についてはいずれも
８画素×１６ラインとし、これらをまとめてマクロブロ
ックと呼ぶ。フレーム信号のブロックでは図２（ａ）の
ように奇数ラインに奇数フィールドのデータ（○）を、
また偶数ラインには偶数フィールドのデータ（×）を有
する。またフィールド信号ブロックでは図２（ｂ）のよ
うに上部８ラインは奇数フィールドのデータ（○）を有
し、下部８ラインは偶数フィールドのデータ（×）を有
す。図１における符号化器１３、１４の具体的な構成と
しては図４（従来例）がある。各マクロブロックの符号
化においてハフマン符号化器４８を含むＤＣＴ器４２か
らＩＤＣＴ器４５までの符号化処理は８ライン×８画素
ごとに行い、ハフマン符号化器４８からハフマン符号Ｈ
および符号化情報量Ｅが出力される。また局部復号画面
Ｒが加算器４６から出力される。これらの出力は図１の
フレーム符号化器１３ではそれぞれＨＲ、ＥＲ、ＲＲ、
として出力され、またフィールド符号化器１４ではＨ
Ｆ、ＥＦ、ＲＦとして出力される。

【０００９】比較器１６では各マクロブロックの処理が
終了した時点で１マクロブロック分の符号化情報量の合
計と局部復号値をフレーム符号化とフィールド符号化の
場合について比較する。例えば、符号化情報量の比較に
は輝度信号のエントロピーを比較し、符号化情報量の少
ない符号化方式を候補とし、また局部復号値の比較に関
しては入力画面との差分二乗値の累積和をそれぞれ求
め、誤差の少ない符号化方式を候補とする。選択の一例
としては、局部複合化画像と原画像との誤差が少なくか
つ符号化情報量が少ない場合はフィールド符合化方式を
候補とし、それ以外はフレーム符号化方式を候補とす
る。すなわち、フレームの符合化情報量をＥＲ、フィー
ルドの符号化情報量をＥＦ、フレーム符号化における局
部復号画像と原画像との誤差をＤＲ、フィールド符号化
における局部復号画像と原画像との誤差をＤＦとしたと
き、ＥＦ＜ＥＲでかつＤＦ＜ＤＲのとはフィールド符号
化方式とし、その他はフレーム符号化方式とする。比較
器で選択された方式によりハフマン符号出力が選択器１
５から出力され、またこの選択フラグがＺＭとして出力
される。予測画面の種類としては面内予測、面間予測、
動き補償予測画面が考えられる。従って予測方式も含め
た符号化モードとしては、フレーム内符号化、フィール
ド内符号化、フレーム間符号化、フィールド間符号化、
動き補償フレーム間符号化、動き補償フィールド間符号
化の６つのモードが可能となる。

【００１０】復号器ではマクロブロックごとにフラグＺ
Ｍに基づきフレームまたはフィールドブロックで復号化
処理を行う。

【００１１】本発明の実施にあたっては種々の変形形態
が可能である。例えば上述の実施例では入力画像信号を
符号化する方法としてＤＣＴを用いたが、もちろんこれ
に限らずベクトル量子化やＤＰＣＭなどの種々の符号化
方式が本発明に適応可能である。またブロックのサイズ
についても１６画素×１６ラインに限らずに３２画素×
３２ライン等の種々のサイズが適応可能である。

【００１２】また図１の比較器１６では局部復号値また
は符号化情報量いずれか一方の結果をもとに比較を行う
ことも可能である。

【００１３】

【実施例２】さらに変形形態として、図１の符号器１
３、１４のように２つの符号器を用いてフレーム信号と
フィールド信号の符号化を行うかわりに図３のように符
号器３４の入力段階でフレーム信号かフィールド信号か
の選択を前もって行ない、どちらか一方の符号化方法を
選択的に行なう方法がある。以下に１６画素×１６ライ
ンのブロックの場合について説明する。

【００１４】まず、面内符号化の場合には入力画面Ｘ１
にはフレーム／フィールド変換器３１で１６画素×１６
ラインのフレームブロックＲＸと１６画素×８ラインの
フィールドブロックＬＸが作成され比較器３２に入力さ
れる。ここではフレームブロックに対する標準偏差ＲＳ
Ｄおよび２つのフィールドブロックの標準偏差の和ＬＳ
Ｄが求められる（標準偏差はブロック内の画素値と平均
値の差の絶対値に対して求める）。これらの結果は選択
器３３に入力され、ここでは標準偏差の小さいほうのブ
ロックが選択され、選択フラグＺＭとして出力される。
符号化器３４ではこの選択フラグＺＭに基づきフレーム
あるいはフィールド符号化を行なう。

【００１５】また、面間符号化の場合は、入力画面Ｘ１
および符号器で作成された予測画面Ｘ２をフレーム／フ
ィールド変換器３１でそれぞれの画面についてフレーム
ブロックＲＸとフィールドブロックＬＸを作成し、比較
器３２に出力する。比較器３２では入力画面とフレーム
またはフィールド符号化器３４に蓄積されている動き補
償後の予測画面（局部復号による）の差分信号の絶対値
から標準偏差をそれぞれフレームブロックとフィールド
ブロックについて求め、ＲＳＤとＬＳＤとして選択器３
３に出力する。以下、面内符号化の場合と同様にして選
択し、符号化を行なう。

【００１６】本変形例では符号化処理が１回ですむため
にハードウェアの小型化を図ることが可能であるが、実
施例１で述べたような復号画面と入力画面の比較および
符号化情報量によるフレーム／フィールド符号化の比較
とによる選択を行なっていないため、実施例１と比較す
ると符号化効率は低下することがある。

【００１７】なお、上記標準偏差の代りに、分散、又は
差分信号の絶対値の総和などのブロックの偏差を用いる
ことが可能である。

【００１８】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明ではフレ
ームブロックとフィールドブロックの符号化を適応的に
用いることによって従来フレーム信号のみの符号化やフ
ィールド信号のみの符号化における符号化効率の低下を
防ぎ、画質の向上および伝送情報量の削減を実現でき
た。効果の一例として、ISO テスト動画像（flower gar
den,football）においては、CCIR601 画像フォーマット
において4Mbit/s のビットレートで画質(S/N比）として
0.2〜0.3dB 向上、情報伝送量として約5%削減できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を適用した装置構成図である。

【図２】処理する単位であるブロックを説明する例示図
で、（ａ）はフレームブロックの構成、（ｂ）はフィー
ルドブロックの構成を示す。

【図３】本発明の変形例を適用した装置構成図を示す。

【図４】本発明で用いた従来技術による符号器の構成詳
細図を示す。

【符号の説明】

１１入力画面１２フレーム／フィールド変換器１３フレーム符号器１４フィールド符号器１５選択器１６比較器３１比較器３２選択器３３フレーム／フィールド符号化器４１減算器４２ＤＣＴ４３量子化器４４逆量子化器４５ＩＤＣＴ４６加算器４７予測器４８ハフマン符号化器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】動画像をブロック単位で圧縮符号化処理
を行う高能率符号化方式において、フレームブロック、
フィールドブロックごとにそれぞれ符号化したものを局
部復号化して原画像と比較した結果と、前記各符号化で
の符号化情報量を比較した結果とにより、符号化したフ
レームブロックまたはフィールドブロックの一方を適応
的に選択し、該選択されたブロックにいずれを選択した
かのフラグ信号を付加して伝送することを特徴とする高
能率符号化方式。
【請求項２】動画像をブロック単位で圧縮符号化処理
を行う高能率符号化方式において、動画像信号をフレー
ムブロック、フィールドブロックごとにそれぞれ分割
し、該ブロック内各画素の平均値との差分の絶対値によ
り各ブロックの偏差を求め、該偏差の小さいフレームブ
ロック若しくはフィールドブロックを適応的に選択符号
化し、選択されたブロックにいずれを選択したかのフラ
グ信号を付加して伝送することを特徴とする高能率符号
化方式。
【請求項３】動画像をブロック単位で圧縮符号化処理
を行う高能率符号化方式において、動画像信号をフレー
ムブロック、フィールドブロックごとにそれぞれ分割
し、該ブロック内各画素と動き補償後の参照画面同位置
画素との差分の絶対値により各ブロックの偏差を求め、
該偏差の小さいフレームブロック若しくはフィールドブ
ロックを適応的に選択符号化し、選択されたブロックに
いずれを選択したかのフラグ信号を付加して伝送するこ
とを特徴とする高能率符号化方式。