JPH06189299A - 動画像圧縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 デジタルの動画像信号を画像圧縮する場合
に、動き量が大きくそれほど画質を必要としない部分で
は圧縮率を高くして、全体の画像圧縮効率を向上するこ
と。 【構成】 入力されたデジタルの動画像信号をブロック
化器１により複数のブロックに分割する。圧縮器２によ
りブロック化した動画像信号を圧縮する。そしてあるフ
レーム（フィールド）をブロック化した動画像信号と、
その後のフレーム（フィールド）をブロック化した動画
像信号との間の動き量を、動き検出器４で検出する。動
き検出器４で検出した動き量を用いて圧縮手段の圧縮率
を制御する。そして動き量が大きいブロックでは他のブ
ロックより圧縮率を高めるため、全体の圧縮効率が向上
し、視覚的画質を考慮した効率の良い動画像圧縮装置を
提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は動画像信号を記録、伝送
するための動画像圧縮装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】動画像信号の圧縮にはフレーム単位で行
うものと、フィールド単位で行うものがある。ここでは
簡略のためフレーム単位で行うものについて説明する
が、その違いは処理単位の違いだけである。

【０００３】図４は従来の動画像信号の圧縮装置の構成
図である。本図において外部からフレーム単位で入力す
るデジタルの動画像信号はブロック化器１に入力され
る。ブロック化器１はこの動画像を２次元のブロック
（この例では８×８画素のブロックとするが、他の画素
構成でもかまわない）にブロック化するブロック化手段
である。圧縮率設定器２はブロック化器１でブロック化
した動画像信号の圧縮率を設定する圧縮設定手段、圧縮
器３はブロック化器１でブロック化した動画像信号を圧
縮率設定器２で設定した圧縮率内で圧縮する圧縮手段で
ある。圧縮器３はブロック化器１でブロック化した動画
像信号を直交変換する直交変換器３１、及び直交変換器
３１で直交変換した直交変換係数を量子化する量子化器
３２によって構成されている。

【０００４】外部からフレーム単位でデジタルの動画像
信号を入力すると、ブロック化器１で８×８画素のブロ
ックにブロック化する。次にブロック化した動画像信号
は直交変換器３１で直交変換係数に変換し、その変換係
数を量子化器３２で量子化する。このとき、量子化テー
ブルの選択は圧縮率設定器２で設定する圧縮率以内に納
まるように選択し、圧縮処理を行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ような構成では動画像信号の動き量に関係なく、画面全
体に同一の圧縮処理を行うため、動き量が大きく画像の
ぶれ等でそれほど画質を必要としない部分まで、同一の
圧縮処理（同一の圧縮率）を行うこととなる。このため
全体の圧縮効率が悪くなるという欠点があった。

【０００６】本発明はかかる点に艦み、動き量が大きい
ために画像のぶれ等でそれほど画質を必要としない部分
では圧縮率を高くして、全体の画像圧縮効率の高い動画
像圧縮装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、外部からフレーム単位もしくはフィールド単位で入
力するデジタルの動画像信号を複数のブロックに分割す
るブロック化手段と、ブロック化手段によってブロック
化された動画像信号を圧縮し、その圧縮率を外部から制
御できる圧縮手段と、第ｍ（ｍは自然数）フレームもし
くはフィールドをブロック化手段でブロック化した動画
像信号と第ｎ（ｎは自然数、ｎ＞ｍ）フレームもしくは
フィールドをブロック化手段でブロック化した動画像信
号との間で動き検出を行い、その動き量が大きくなれば
圧縮率を大きくするように圧縮手段に圧縮率の制御信号
を与える動き検出手段と、を具備することを特徴とする
ものである。

【０００８】本願の請求項２の発明では、動き検出手段
は、動き検出手段による動き検出範囲以上の動き量があ
るブロックの圧縮率を、動き検出範囲内のブロックの圧
縮率よりも高くするように制御することを特徴とするも
のである。

【０００９】本願の請求項３の発明は、外部からフレー
ム単位もしくはフィールド単位で入力するデジタルの動
画像信号を複数のブロックに分割するブロック化手段
と、ブロック化手段によってブロック化された動画像信
号を圧縮し、その圧縮率を外部から制御できる圧縮手段
と、第ｍ（ｍは自然数）フレームもしくはフィールドを
ブロック化手段でブロック化した動画像信号と第ｎ（ｎ
は自然数、ｎ＞ｍ）フレームもしくはフィールドをブロ
ック化手段でブロック化した動画像信号との間で動き検
出を行う動き検出手段と、閾値とする動き量を設定する
閾値設定手段と、動き検出手段より得られる各ブロック
の動き量と閾値設定手段により設定された閾値とを比較
し、閾値より大きいブロックの圧縮率を閾値より以下の
ブロックの圧縮率より高くするべく前記圧縮手段に制御
信号を与える比較手段と、を具備することを特徴とする
ものである。

【００１０】本願の請求項４の発明は、入力する動画像
信号のうち高画質を要する２次元領域を指定する２次元
領域指定手段と、動き検出手段の出力を２次元領域指定
手段により指定された領域では零とし、指定領域外では
動き検出手段の出力を圧縮手段に与えるゲート回路と、
を有することを特徴とするものである。

【００１１】本願の請求項５の発明は、入力する動画像
信号のうち高画質を要する２次元領域を指定する２次元
領域指定手段と、動き検出手段の出力を２次元領域指定
手段により指定された領域では比較手段の出力を禁止
し、指定領域外では比較手段の出力を圧縮手段に与える
ゲート回路と、を有することを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】このような特徴を有する請求項１，２の発明で
は、デジタル動画像信号をブロック化手段によって複数
のブロックに分割し、動き量検出手段によってその動き
量を検出している。そして動き量に応じて圧縮手段によ
ってブロック化された動画像信号の圧縮率を制御するよ
うにしている。又請求項３の発明では、所定の動き量を
設定する閾値設定手段を設け、この閾値より大きい動き
量の場合には閾値より小さいブロックより圧縮率を高く
するように制御している。更に請求項４，５の発明で
は、高画質を要する領域を２次元領域指定器で指定し、
指定した範囲外では動き量検出手段又は比較手段の出力
を圧縮手段に与えて、この範囲外でのみ圧縮率優先の処
理をするようにしている。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の第１実施例による動画像圧縮
装置の構成図である。図１においてブロック化器１及び
圧縮器３については前述した従来例と同様であるので、
詳細な説明を省略する。本実施例ではブロック化器１の
出力は動き検出器４に与えられる。動き検出器４はブロ
ック化したブロック毎にフレーム間の動き検出を行い、
動き量が大きくなれば圧縮率を大きくするように圧縮率
制御信号を与える動き検出手段である。動き検出器４は
ブロック化器１からの出力を１フレーム分遅延する遅延
メモリ４１、及び遅延メモリ４からのブロック化した動
画像信号と原フレームのブロック化した動画像信号との
動き量を検出するパターンマッチング器４２を有してい
る。パターンマッチング器４２は検出範囲の動き量であ
るかどうかを判別するものであって、その出力は量子化
器３２に与えられる。量子化器３２は最大の動き検出範
囲内にあれば低い第１の圧縮率、この範囲外であれば高
い第２の圧縮率で直交変換器３１の出力を量子化するも
のである。

【００１４】次に本実施例の動作について説明する。外
部から入力する動画像信号の第１フレームは従来技術と
同様にブロック化器１でブロック化される。そして圧縮
器３の直交変換器３１で直交変換され、変換後の直交変
換係数は量子化器３２で量子化される。このときの圧縮
率は量子化に用いる量子化テーブルによって決定され
る。この第１フレームの量子化に用いる量子化テーブル
はあらかじめ設定した第１の圧縮率に対応した量子化テ
ーブルを用いて行う。又外部から入力する第１フレーム
の映像信号は遅延メモリ４１にも入力され、１フレーム
分遅延される。

【００１５】次に、外部から動画像信号の第２フレーム
を入力する。第２フレームも第１フレーム同様ブロック
化器１でブロック化され、ブロック単位でパターンマッ
チング器４２に入力される。又遅延メモリ４２で１フレ
ーム遅延した第１フレームも、同時にパターンマッチン
グ器４２に入力される。パターンマッチング器４２では
入力した第２フレームのブロックを、第１フレームの同
位置のブロック位置から上下７画素、左右７画素の範囲
でずらした画素と比較するパターンマッチングを行う。
パターンマッチング手法としては、従来技術である全探
索や３ステップ法等を用いる。ここでは動き検出範囲を
上下７画素、左右７画素としたが、この範囲に限定する
ものではなく、必要に応じて検出範囲を変更することも
可能である。

【００１６】このような動き検出を行う動き検出器４を
用いて、第２フレームの動画像信号をブロック毎に動き
検出を行う。検出した動き量が最大の動き検出範囲（上
下７画素、左右７画素の動き量）の範囲外の場合、この
ブロックの量子化に用いる量子化テーブルは、第１フレ
ームで用いたあらかじめ設定した第１の圧縮率よりも高
い第２の圧縮率の量子化テーブルを選択し、圧縮器３に
よる圧縮処理を行う。又この動き検出器４の検出範囲内
であれば、あらかじめ設定した第１の圧縮率によって直
交変換器３１の出力を量子化する。こうすれば画像のぶ
れ等であまり高画質を必要としない部分では圧縮率が高
くなるため、全体の画像圧縮効率を高くすることができ
る。

【００１７】次に本発明の第２実施例について説明す
る。図２は第２実施例の構成を示すブロック図である。
本図においてブロック化器１，圧縮器３及び動き検出器
４の構成は前述した第１実施例と同様であるので、詳細
な説明を省略する。本実施例では更に閾値設定器５を有
している。閾値設定器５は動き検出器４によって検出さ
れる動き量の閾値を設定するものであって、その出力は
比較器６に与えられる。比較器６はこの閾値と動き検出
器４からの動き量とを比較し、設定された閾値の範囲内
の動き量かどうかを判別するものであり、その判別出力
を量子化器３２に与える。量子化器３２は動き量がこの
範囲内のときには低い第１の圧縮率、範囲外にあればこ
れより高い第３の圧縮率とするものである。又これと同
時に、第１実施例と同様に動き検出器４の検出範囲外に
あれば、更に高い第２の圧縮率を選択するように構成し
てもよい。

【００１８】第２実施例では、第１実施例の動き検出器
４で検出した動き量が最大の動き検出範囲外となった場
合に圧縮器３の圧縮率を変更していたのに対して、閾値
設定器５で設定した動き量の閾値と比較する。例えば、
閾値を上下５画素、左右５画素と設定することで、動き
検出器４で検出する動き量が上下５画素、左右５画素以
上の場合に、第１の圧縮率より高い第３の圧縮率に変更
する制御を行う。従って、第２実施例の場合は前述の第
１実施例の場合と比べてより動き量の少ないブロックに
対しても、閾値を越えている場合は圧縮率が高い画像圧
縮を行う。又第１実施例と同様に動き検出器の検出範囲
外にあれば更に高い圧縮率を選択する。こうすれば動き
の激しい部分で圧縮率を高めることができるため、全体
の圧縮効率が向上することとなる。

【００１９】次に本発明の第３実施例について説明す
る。図３は本発明の第３実施例による動画像圧縮装置の
構成を示すブロック図である。第３実施例ではブロック
化器１によるブロックの単位での２次元領域を設定する
ための２次元領域指定器７を有している。２次元領域指
定器７では指定する領域は画質を優先するようにした領
域であり、この領域では高圧縮処理を行わないものとす
る。そして２次元領域指定器７の出力はアンド回路８に
与えられる。アンド回路８は動き検出器４からの出力が
指定された２次元領域の範囲内であれば動き量として０
を選択し、範囲外であれば第１実施例と同様に動き検出
器４の出力を選択して量子化器３２に与えている。その
他の構成は第１実施例と同様である。

【００２０】第３実施例では２次元領域指定器７を設け
ることにより、圧縮する動画像信号の中で特に画質を優
先したい部分を２次元領域指定器７を用いて指定してい
る。これにより、指定した２次元領域内のブロックにつ
いては第１実施例で述べた高圧縮処理を行わず、その部
分については画質を優先する。

【００２１】又第３実施例で用いられるアンド回路８に
は図３で示す動き検出器４の出力をそのまま入力するこ
となく、第２実施例のように比較器６の出力を入力する
ようにしてもよい。こうすれば比較器６で閾値によって
選択された動き量がアンド回路８を介して量子化器３２
に加わることとなる。

【００２２】尚前述の各実施例で用いた圧縮器の圧縮方
式は直交変換を用いるものであるが、本発明は外部から
圧縮率を制御できるものであれば足り、圧縮方式につい
て限定するものではない。

【００２３】又本願の第１実施例では、動き領域検出器
の検出範囲内または範囲外かどうかによって２種類を圧
縮率を設定し、第２実施例では動き検出器の検出範囲内
で閾値を設定して圧縮率を変化させるようにしている
が、動き検出器による動き量によって更に多段階の圧縮
率を選択することができることはいうまでもない。

【００２４】又本実施例では連続するフレーム間の動画
像に基づいて動きを検出するようにしているが、必ずし
も連続したフレーム間でなく、例えば数フレーム隔たっ
たフレーム間の動画像を検出してもよく、又フィールド
単位の画像についても同様の処理を行うことができる。

【００２５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
１，２の発明によれば、動き量が検出範囲以上に大きく
動きが激しい部分では、他のそうでない部分より圧縮率
を高めるため全体の圧縮効率が向上する。又請求項３の
発明では、閾値とする動き量を設定できることから、そ
の閾値を操作することで必要に応じて画質より圧縮率を
優先し、更に全体の圧縮効率が向上を図れる。更に請求
項４，５の発明では、圧縮率を優先した場合でも画面内
で画質を優先したい部分を指定することで、その部分に
ついては前述の圧縮率優先の処理から除外でき、画質を
優先することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による動画像圧縮装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第２実施例による動画像圧縮装置の構
成を示すブロック図である。

【図３】本発明の第３実施例による動画像圧縮装置の構
成を示すブロック図である。

【図４】従来の動画像圧縮装置の構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１ ブロック化器 ２ 圧縮率設定器 ３ 圧縮器 ４ 動き検出器 ５ 閾値設定器 ６ 比較器 ７ ２次元領域指定器 ８ アンド回路 ３１ 直交変換器 ３２ 量子化器 ４１ 遅延メモリ ４２ パターンマッチング器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部からフレーム単位もしくはフィール
   ド単位で入力するデジタルの動画像信号を複数のブロッ
   クに分割するブロック化手段と、 前記ブロック化手段によってブロック化された動画像信
   号を圧縮し、その圧縮率を外部から制御できる圧縮手段
   と、 第ｍ（ｍは自然数）フレームもしくはフィールドを前記
   ブロック化手段でブロック化した動画像信号と第ｎ（ｎ
   は自然数、ｎ＞ｍ）フレームもしくはフィールドを前記
   ブロック化手段でブロック化した動画像信号との間で動
   き検出を行い、その動き量が大きくなれば圧縮率を大き
   くするように前記圧縮手段に圧縮率の制御信号を与える
   動き検出手段と、を具備することを特徴とする動画像圧
   縮装置。
2. 【請求項２】 前記動き検出手段は、前記動き検出手段
   による動き検出範囲以上の動き量があるブロックの圧縮
   率を、動き検出範囲内のブロックの圧縮率よりも高くす
   るように制御するものであることを特徴とする請求項１
   記載の動画像圧縮装置。
3. 【請求項３】 外部からフレーム単位もしくはフィール
   ド単位で入力するデジタルの動画像信号を複数のブロッ
   クに分割するブロック化手段と、 前記ブロック化手段によってブロック化された動画像信
   号を圧縮し、その圧縮率を外部から制御できる圧縮手段
   と、 第ｍ（ｍは自然数）フレームもしくはフィールドを前記
   ブロック化手段でブロック化した動画像信号と第ｎ（ｎ
   は自然数、ｎ＞ｍ）フレームもしくはフィールドを前記
   ブロック化手段でブロック化した動画像信号との間で動
   き検出を行う動き検出手段と、 閾値とする動き量を設定する閾値設定手段と、 前記動き検出手段より得られる各ブロックの動き量と前
   記閾値設定手段により設定された閾値とを比較し、閾値
   より大きいブロックの圧縮率を閾値以下のブロックの圧
   縮率より高くするべく前記圧縮手段に制御信号を与える
   比較手段と、を具備することを特徴とする動画像圧縮装
   置。
4. 【請求項４】 入力する動画像信号のうち高画質を要す
   る２次元領域を指定する２次元領域指定手段と、 前記動き検出手段の出力を前記２次元領域指定手段によ
   り指定された領域では零とし、指定領域外では前記動き
   検出手段の出力を前記圧縮手段に与えるゲート回路と、
   を有することを特徴とする請求項１又は２記載の動画像
   圧縮装置。
5. 【請求項５】 入力する動画像信号のうち高画質を要す
   る２次元領域を指定する２次元領域指定手段と、 前記動き検出手段の出力を前記２次元領域指定手段によ
   り指定された領域では前記比較手段の出力を禁止し、指
   定領域外では前記比較手段の出力を前記圧縮手段に与え
   るゲート回路と、を有することを特徴とする請求項３記
   載の動画像圧縮装置。