JPH05161127A - フィルム画像検出機能付きデジタル画像圧縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】入力画像信号の性質により発生情報量が前の処
理フレームと次の処理フレームとで大きく異なるような
場合、その差異が少なくなるように、量子化テーブルの
制御特性を切り替え、処理単位毎の画質の差を無くす。 【構成】減算器２、ＤＣＴ回路３、量子化回路４、逆量
子化回路５、加算器８、フレームメモリ１０、動き補償
回路９、ループフィルタ７、動き検出回路１１により画
像信号の量子化を行い、可変長符号化回路１２により可
変長符号化を行う。このシステムは、入力画像信号の画
像動きに応じて適応的にフレーム内処理とフレーム間処
理が切り替わり出力はバッファメモリ１３に入力され
る。この場合、バッファメモリ１３におけるデータ占有
量に応じて、符号化制御回路２１、２２は特性の異なる
量子化テーブル制御信号を出力する。選択回路２２は、
入力画像信号に応じて適切な制御信号を切り替え選択し
て量子化ステップを設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、デジタル画像圧縮装
置に係わり、特にフィルム画像が入力した場合、これを
検出してフィルム画像に適した圧縮を行うフィルム画像
検出機能付きデジタル画像圧縮装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、多種多様な映像を楽しみたいとい
うニーズに答えて、いろいろな形式のテレビジョン方式
が開発されてきた。しかし現在の放送方式では、決めら
れた帯域内で伝送できる画像の個数に限りがあり、これ
以上多様なニーズには答えられないのが現状である。そ
の原因の１つには、現行放送は、アナログ信号伝送であ
るために帯域が固定であり、画像の圧縮伝送には適さな
い点が上げられる。そこで最近は、画像のデジタル伝送
及び帯域圧縮の技術が開発されるようになってきてい
る。これらの技術を用いることにより現在の放送よりも
多様な画像が伝送できることは勿論であるが、画像の圧
縮率を高くすることによりさらに多種の画像を伝送する
ことも可能となる。

【０００３】しかし現在のアナログ放送の場合、アナロ
グ信号を単純にデジタル信号に変換すると約１００Ｍｂ
ｐｓのレートとなるため、２０〜５０倍の高効率の画像
圧縮が必要となる。なお、ここでのアナログ信号とは一
般に５２５本の走査線のコンポーネントテレビジョン信
号とする。

【０００４】画像圧縮の手法には、各種あるが最も高効
率の手法の１つにＣＣＩＴＴ勧告のＨ．２６１に示され
ているようなフレーム間予測と予測誤差の空間的冗長度
を減らすための変換符号化とを組み合わせたハイブリッ
ド符号化方式がある。図３は、画像圧縮装置を示してい
る。

【０００５】入力端子１には画像信号が入力され、減算
器２と動き検出回路１１に供給される。減算器２では後
述する減算処理が行われ、減算器２の出力は、離散コサ
イン変換（以下ＤＣＴと記す）回路３に入力される。Ｄ
ＣＴ回路３は、例えば水平方向８画素、垂直方向８画素
を単位ブロック（８×８画素＝６４画素）として取込
み、画素配列を空間領域からフーリエ変換の周波数領域
に類似するＤＣＴ変換領域へ変換した係数を出力する。
ここで各係数は、量子化回路４に入力され、量子化され
る。量子化回路４は、１０種あるいは３２種類の量子化
テーブルを持っており、選択された量子化テーブルに基
づいて個々の係数が量子化される。量子化回路４におい
て、量子化テーブルを備えているのは、後で可変長符号
化される情報の発生量が一定の範囲以内に納まるように
するためである。量子化回路４から出力された係数デー
タは、単位ブロック毎に低域より高域へジグザグスキャ
ンされて取り出され、可変長符号化回路１２に入力さ
れ、零係数の続く数（ラン レングス）と非零係数とを
１組にして可変長符号化される。符号器はハフマン符号
等の発生頻度により符号長の異なる可変長符号器であ
る。可変長符号化されたデータは、バッファメモリ（Ｆ
ＩＦＯ回路）１３に入力されて、規定の速度で読み出さ
れ次段のマルチプレクサー（制御信号、音声データ、同
期データ（ＳＹＮＣ）などを多重する）に供給され、伝
送路へ送出される。バッファメモリ１３へは可変の転送
速度でデータが送られてくるが、バッファメモリ１３で
はこのデータを一時的に書き込み、チャンネル伝送に必
要な固定レートで出力するようにしている。

【０００６】量子化回路４の出力は、逆量子化回路５に
入力され逆量子化される。さらにこの逆量子化回路５の
出力は、逆ＤＣＴ回路６に入力され、空間領域の信号に
戻される。この信号は加算器８を介してフレームメモリ
１０に入力される。フレームメモリ１０の出力は、動き
補償回路９と動き検出回路１１に供給されている。動き
検出回路１１は、入力端子１からの入力信号とフレーム
メモリ１０の出力信号とを比較し、画像の小画素ブロッ
ク毎の動きを検出して、動き補償回路９から出力される
信号の位相位置を制御する。これにより動画が入力して
いる場合にも原画像と１フレーム前の画像とがほぼ一致
するように補償される。動き補償回路９の出力は、ルー
プフィルタ７を介して減算器２に供給される。また動き
補償回路９の出力は、ループフィルタ７を介して加算器
８に帰還することもできる。次に、上記したシステムの
基本的な動作を説明する。このシステムの基本動作とし
ては、(1) フレーム内符号化処理と、(2) フレーム間符
号化処理がある。

【０００７】フレーム内符号化処理は以下のように行わ
れる。入力端子１及び減算器２を通過した、入力画像信
号は、ＤＣＴ回路３で空間領域からＤＣＴ変換領域に変
換され、量子化回路４において量子化される。この量子
化された信号は、可変長符号化処理を受けた後、バッフ
ァメモリ１３を介して伝送路へ出力される。量子化され
た信号は、逆量子化回路５、逆ＤＣＴ回路６で空間領域
の信号に戻され、フレームメモリ１０で遅延される。従
って、フレーム内符号化処理のときは、入力画像信号の
情報がそのまま可変長符号化されているのと等価であ
る。このフレーム内符号化処理は、入力画像信号のシー
ンチェンジ及び所定のブロック単位で適宜な周期等で行
われる。

【０００８】次に、フレーム間符号化処理について説明
する。フレーム間符号化処理が実行されるときは、入力
画像信号と、その１フレーム前の画像信号との差分に相
当する信号が減算器２から得られるようになる。この差
分信号が、ＤＣＴ回路３に入力され、空間領域からＤＣ
Ｔ変換領域に変換され、次に量子化回路４で量子化され
ることになる。またフレーム遅延器１０には、差分信号
と画像信号が加算器８で加算されて入力されるから、差
分信号を作成する元となった入力画像信号を予測した予
測画像信号が作成されて入力されることになる。

【０００９】フレーム間符号化処理の場合は、１フレー
ム前の予測信号と原信号との差分情報である予測誤差信
号が、符号化されて伝送されることになる。このための
高圧縮率により画像情報を伝送することができる。

【００１０】受信側においては、フレーム内符号化処理
を行った信号が到来したのか、フレーム間符号化処理を
行った信号が到来したのかを、例えば同時に伝送されて
くる制御データから判定している。フレーム内符号化処
理を行っている信号が到来したときは、逆量子化、逆Ｄ
ＣＴを行えばよい。フレーム間符号化処理を行った信号
が到来したときは、１フレーム前の復号信号と到来した
予測誤差信号を加算するればよい。

【００１１】ここで、入力端子１に入力される画像信号
の種類を考えると、一般のカメラからの入力画像信号
と、フィルム画像信号が考えられる。カメラからの入力
画像信号を処理する場合は問題はないが、フィルムから
作成されが画像信号を入力する場合は、以下に述べるよ
うに、事前に３−２プルダウン処理が行われる。

【００１２】図４（ａ）はフィルム画像を示しており、
このフィルム画像は１コマが２４／秒である。一方、図
４（ｂ）には５２５本／６０Hzノンインターレースの画
像を示している。この画像は、１フレームが１／６０秒
である。そこでフィルム画像をＮＴＳＣ画像に変換する
には、同図に矢印で示しているように、各フィルム画像
を３回、２回、３回、…というように順次使用していけ
ば、５２５本／６０Hz画像に変換することができる。こ
こで、上記のごとく変換された画像信号を、図３で説明
した画像圧縮装置に入力して処理すると、次のような現
象が生じる。

【００１３】図４（ｃ）は、画像圧縮装置におけるフレ
ーム間差分信号の情報量変化の様子を示している。この
ように、３−２プルダウンされた画像信号を圧縮符号化
すると、フレーム間予測誤差信号はＤ１、０、０、Ｄ
２、０、Ｄ３、０、０、…というふうに極端な情報量の
変化を伴うことになる。

【００１４】上記のように情報発生量が大きく変化する
と、図５に示すようにバッファメモリ１３のデータの占
有量も時間的に大きく変化することになる。即ち、フレ
ーム間差信号Ｄ１が入力したときは、占有量が増加する
ものの、その後の２フレーム期間（１／６０秒×２＝１
／３０秒）は信号がほとんど入力せず、かつ一定レート
で出力されるために減少の一途をたどる。そして次のフ
レーム間予測誤差信号Ｄ２の入力により、占有量は再び
増加に転ずるものの、次の１フレーム期間（１／６０
秒）では信号がほとんど入力せず、また減少する。ただ
し図では、簡単のため１フレーム期間単位でバッファ占
有量が増減するように示しているが、実際には１フレー
ムをブロック単位で分割してそのブロック毎に信号処理
を行うためバッファ占有量もこのブロック単位の時間で
変化する。

【００１５】上記したように３−２プルダウンされた画
像信号が圧縮符号化処理を受けるときは、フレーム間差
分信号の零になる期間が非零期間を挟んで２フレーム、
１フレームで交互に繰り変えされる。

【００１６】しかしこのために、バッファ占有量が、非
零期間Ｄ１のときとＤ２のときでは、かなりの差があ
り、その解きのバッファ占有量によって決定される量子
化割り当てビット数が大きく異なってしまう場合が生じ
る。この結果、元の連続する２フレーム（ＡとＢ）で
は、再生したときに画質にかなりの差が生じ、違和感を
生じる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
画像圧縮装置によると、３−２プルダウンされた画像信
号を処理した場合、再生画像の連続する２フレーム間で
極端が画質差が生じるという問題がある。

【００１８】そこでこの発明は、入力画像信号の種類を
判別することにより、その種類に応じて量子化ビット数
の制御を、フレーム間での画質の差が生じにくくしたフ
ィルム画像検出機能付きデジタル画像圧縮装置を提供す
ることを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この発明は、入力画像信
号に対してフレーム内の情報を用いて画像圧縮符号化処
理した情報と、フレーム間の情報を用いて画像圧縮符号
化処理した情報を、前記入力画像信号の画像動きに応じ
て適応的に切り替えて出力し、出力情報をバッファメモ
リに一旦蓄積し、このバッファメモリの情報量を監視す
ることにより、前記画像圧縮符号化処理における量子化
テーブルを切り替え制御する符号化制御手段を備えたデ
ジタル画像圧縮装置において、

【００２０】前記符号化制御手段として並列に設けら
れ、量子化テーブル選択特性が互いに異なる複数の符号
化制御部と、この複数の符号化制御部の出力のいずれか
１つを選択して前記量子化テーブルの選択信号とする選
択手段と、前記入力画像信号の種類に応じて前記選択手
段の時間的選択動作を少なくともフレーム単位で制御す
る切り替え手段とを備えるものである。

【００２１】

【作用】上記の手段により、通常の画像圧縮符号化処理
では連続するフレームで量子化ビット数割り当て量が大
きく変わるようなフィルム画像であっても、このシステ
ムでは、入力の種類を検出して、その信号種類に適した
特性に圧縮符号化処理の特性を切り替えることができる
ので、フレーム間の画質に大きな差異が生じることがな
い。

【００２２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１（Ａ）はこの発明の一実施例である。基本
的な構成は、図５に示した装置と同じであるから、共通
する部分には同一符号を付して説明する。

【００２３】図５の従来の装置と異なる部分を説明する
と以下のようになる。即ち、送信用のバッファメモリ１
３の情報量を示す信号が、第１と第２の符号化制御回路
２１、２２に供給されている。それぞれの符号化制御回
路２１、２２は、バッファメモリ１３のデータの占有量
に応じて、量子化回路４の量子化テーブルの選択特性が
異なるように設定されている。符号化制御回路２１、２
２の量子化テーブル制御出力は、選択回路２３に入力さ
れる。この選択回路２３は、入力画像信号が通常のカメ
ラ撮像による入力画像信号である場合は、例えば符号化
制御回路２１からの量子化テーブル制御出力を選択し、
３−２プルダウンされた入力画像信号である場合は、符
号化制御回路２２からの量子化テーブル制御出力も選択
するようになっている。選択回路２３の切り替え制御信
号発生手段としては、各種の実施例が可能であり、例え
ばマニュアル操作によりスタートする切り替え制御信号
発生回路を設けてもよい。また、スタート信号は、入力
画像信号の情報量変化を検出する周期性検出回路からの
ものであってもよい。３−２プルダウンによる入力画像
信号に対して、通常の符号化制御を一定して行うと、量
子化回路４で発生する情報量が周期的に変化するので、
この変化を検出して切り替え制御信号発生回路をスター
トさせてもよい。

【００２４】図１（Ｂ）は、符号化制御回路２１により
量子化回路１４の量子化テーブルを制御した場合のバッ
ファメモリのデータ占有量と量子化ステップの粗、密特
性図Ｂ１と、符号化制御回路２２により量子化テーブル
を制御した場合のデータ占有量と量子化ステップの粗、
密特性図Ｂ２を比較して示している。この特性図により
わかるように、符号化制御回路２２を用いた場合は、量
子化ステップが全体的に粗くなるように特性が切り替え
られることになる。次に、符号化制御回路２１と２２の
切り替えタイミングについて説明する。

【００２５】図２に示すように、３−２プルダウンによ
る入力画像信号が、通常の圧縮処理を受ける場合（符号
化制御回路２１のみよる量子化ステップの決定の場合）
は、実線で示すようなバッファメモリ１３の占有量の変
化となる。つまり、非零期間Ｄ１とＤ２の間に２フレー
ムの２フレームの零期間が存在し、非零期間Ｄ２とＤ３
の間に１フレームの零期間が存在する。ここで、問題と
なったのは、非零期間Ｄ２があまりにも密度の高い量子
化ステップであるために、その前後のフレームの画像と
の画質の差が大きく不自然な感じを与えることであっ
た。

【００２６】そこでこのシステムは、非零期間Ｄ２の量
子化ステップを符号化制御回路２２の制御下におくよう
に選択回路２３を切り替えるようにしている。すると、
バッファメモリ１３のデータの占有量の変化は、非零期
間Ｄ２から１フレーム期間は点線で示すような特性とな
る。つまり、非零期間Ｄ２における信号は、Ｄ１のとき
とほぼ同じ程度の量子化ステップ幅で量子化されること
になる。よって、フレーム間での画質の差が大きく現れ
ることがなく、不自然な感じを無くすことができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
量子化ステップが選択的に制御されるシステムにおい
て、入力画像信号の性質により発生情報量が前の処理フ
レーム（ブロック）と次の処理フレーム（ブロック）と
で大きく異なるような場合、その差異が少なくなるよう
に、量子化テーブルの制御特性を切り替えるようにした
ために、処理単位毎の画質の差が生じにくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例及び符号化特性例を示すブ
ロック図。

【図２】図１の装置による信号のバッファメモリの占有
量の変化を示す説明図。

【図３】従来の画像圧縮装置を示すブロック図。

【図４】３−２プルダウンされた画像信号の説明図。

【図５】従来の画像圧縮装置による信号のバッファメモ
リの占有量の変化を示す説明図。

【符号の説明】

２…減算器、３…ＤＣＴ回路、４…量子化回路、５…逆
量子化回路、６…逆ＤＣＴ回路、７…ループフィルタ、
８…加算器、９…動き補償回路、１０…フレームメモ
リ、１１…動き検出回路、１２…可変長符号化回路、１
３…バッファメモリ、２１、２２…符号化制御回路、２
３…選択回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力画像信号に対してフレーム内の情報
   を用いて画像圧縮符号化処理した情報と、フレーム間の
   情報を用いて画像圧縮符号化処理した情報を、前記入力
   画像信号の画像動きに応じて適応的に切り替えて出力
   し、出力情報をバッファメモリに一旦蓄積し、このバッ
   ファメモリの情報量を監視することにより、前記画像圧
   縮符号化処理における量子化テーブルを切り替え制御す
   る符号化制御手段を備えたデジタル画像圧縮装置におい
   て、 前記符号化制御手段として並列に設けられ、量子化テー
   ブル選択特性が互いに異なる複数の符号化制御部と、 この複数の符号化制御部の出力のいずれか１つを選択し
   て前記量子化テーブルの選択信号とする選択手段と、 前記画像圧縮された信号の種類に応じて前記選択手段の
   時間的選択動作を少なくともフレーム単位で制御する切
   り替え手段とを具備したことを特徴とするフィルム画像
   検出機能付きデジタル画像圧縮装置。
2. 【請求項２】前記選択手段は、入力画像信号の５フレー
   ム毎に量子化ステップの粗い制御を行う符号化制御部の
   出力を選択することを特徴とする請求項１記載のフィル
   ム画像検出機能付きデジタル画像圧縮装置。