JPH06225340A - カラーセンシティブ量子化を有する高精細ビデオ符号化システム - Google Patents

カラーセンシティブ量子化を有する高精細ビデオ符号化システム

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JPH06225340A
JPH06225340A JP5182692A JP18269293A JPH06225340A JP H06225340 A JPH06225340 A JP H06225340A JP 5182692 A JP5182692 A JP 5182692A JP 18269293 A JP18269293 A JP 18269293A JP H06225340 A JPH06225340 A JP H06225340A
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イウ シウ−レオン
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 対象物が、飽和状態の又は飽和状態に近い色
領域を含む場合でも、好ましい再生映像を得ることがで
きる装置及び方法を提供する。 【構成】 映像データの量子化ステップサイズを増大さ
せ、その量子化解像度を減少させることによりデータを
符号化するために用いられるビット数を減少させるよう
なビデオ信号符号化システムにおいて、符号化されたカ
ラー情報を色平均回路２０８、色検出回路２１０によっ
てモニタして、飽和状態の又は飽和状態に近い赤色の映
像成分が符号化されている場合には、量子化器１１６が
映像の輝度成分及び色成分に対して適用する量子化ステ
ップサイズを、増大を禁止するか、或いは減少させるよ
うに、量子化変更器２１２によって調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】人間の視覚が敏感であるビデオ映
像の領域において量子化歪みを低減する高精細ビデオ符
号化システムに関し、特に、飽和状態に近く、赤を含む
色相の範囲を有する色を含む映像の領域において符号化
されたデータの量子化解像度を選択的に増大させるシス
テムに関する。
【０００２】
【従来の技術】コンパクトディスクビデオ及び高精細テ
レビ等の様々なアプリケーションにおいて、蓄積及び伝
送を目的とするビデオ帯域の大幅な減少が望まれてい
る。近年非常に注目されているビデオ圧縮システムの１
タイプは、国際標準化機構（International Standards
Organization（ＩＳＯ））の委員会であるMoving Pictu
res Expert Group（ＭＰＥＧ）によって提案されたもの
である。ＭＰＥＧシステムは、「MPEG Video Simulatio
n Model 3 (SM3)」と題される、シミュレーションモデ
ル編集者グループ（Simulation Model Editorial Grou
p）による論文に説明されている。この論文は、ＩＳＯ
から、ISO-IEC/JTC1/SC2/WG11/N0010 MPEG 90/041, 199
0として入手可能であり、ＭＰＥＧビデオ信号符号化方
法に関する教示のために本明細書に援用されている。こ
のシステムは米国特許第4,999,705号「THREE DIMENSION
AL MOTION COMPENSATED VIDEO CODING」において説明さ
れている条件付き動き補償補間（ＣＭＣＩ）ビデオ符号
化システムに関連している。上記米国特許は、ビデオ符
号化技術に関する教示のために本明細書に援用されてい
る。
【０００３】ＭＰＥＧシステムは、公知の多くのデータ
圧縮技術を１つのシステムに統合している。これらの技
術には、動き補償予測符号化、離散コサイン変換（ＤＣ
Ｔ）、適応量子化及び可変長符号化（ＶＬＣ）が含まれ
る。これらのシステムにおいて、適応量子化ステップ
は、入力映像から得られた６４個の画素からなる複数の
ブロックに対する離散コサイン変換演算によって生成さ
れる係数値に関して行われる。
【０００４】ＤＣＴ係数は、符号化演算によって発生さ
れるデータ量の関数として変化する解像度を用いて量子
化される。個々の映像フレームが比較的大量の符号化デ
ータを生成する場合には、連続フレームに適用される量
子化ステップのサイズは、それらのフレームに用いられ
る符号化データの量を低減するために増大される必要が
あり得る。従って、多数のフレーム間隔にわたって生成
されるデータの平均レベルが、一定帯域幅チャネルを通
って伝送され得る。
【０００５】図１に、従来のＭＰＥＧ符号化システムの
一例が示されている。このシステムにおいて、映像を示
す赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の色信号が、ビデ
オカメラ（不図示）又は他のビデオソースからラスター
走査順序で供給される。これらの信号は、従来の色マト
リクス回路１０４によって処理されて、輝度信号（Ｙ）
及び２つの色差信号（（Ｂ−Ｙ）及び（Ｒ−Ｙ））が発
生される。色差信号（Ｂ−Ｙ）及び（Ｒ−Ｙ）は、各ロ
ーパスフィルタ１０６及び１０８によって処理される。
典型的なフィルタ１０６及び１０８は、各色差信号を空
間的にフィルタして、水平及び垂直それぞれの方向に輝
度信号の空間解像度の半分の解像度を有する信号を生成
する。
【０００６】輝度信号Ｙ及び２つの空間的にフィルタさ
れた色差信号（Ｂ−Ｙ）’及び（Ｒ−Ｙ）’がブロック
コンバータ１１０へ与えられる。例えば従来のデュアル
ポートメモリを備え得るコンバータ１１０は、信号Ｙ、
（Ｂ−Ｙ）’及び（Ｒ−Ｙ）’をラスター走査形式から
ブロック形式へ変換する。
【０００７】ブロック形式において、映像の各フレーム
は、ブロックの集合として示されている。各ブロックは
横８個、縦８個の画素マトリクスとして配列されている
６４個の画素を有している。ブロックコンバータ１１０
は、複数の連続画素ブロックを組み合わせてマクロブロ
ックとして知られるデータ構造にする。図３は、４個の
６４画素輝度ブロック３１０、３１２、３１４及び３１
６、（Ｂ−Ｙ）’色差信号の１個の６４画素ブロック３
２２、並びに（Ｒ−Ｙ）’色差信号の１個の６４画素ブ
ロック３２４を有するマクロブロックデータ構造３３０
の一例を示している。これらの画素値のそれぞれは、８
ビットのデジタル値として示される。ブロックコンバー
タ１１０は、１ブロックのこれらの画素値を、同時に、
減算器１１２へ供給する。
【０００８】減算器１１２は、動き補償回路１３４によ
って供給されるマクロブロックの各ブロックを、ブロッ
クコンバータ１１０によって供給されるマクロブロック
の対応ブロックから減算する。減算器１１２は、動き予
測され、差分符号化されたマクロブロックを表すデータ
のブロックを発生する。これらの発生されたブロックは
離散コサイン変換（ＤＣＴ）プロセッサ１１４へ与えら
れる。ＤＣＴプロセッサ１１４は、差分画素値の６個の
ブロックのそれぞれに対して離散コサイン変換を行い、
それらを６個の対応するＤＣＴ係数のブロックに変換す
る。これらのブロックのそれぞれは、その後、図５に示
されるようなジグザグ走査を用いて６４個の係数の線形
ストリームに再配列される。
【０００９】どのブロックに対しても、これらの係数の
うち第１の係数は、そのブロックにおける画素の直流電
流（ＤＣ）空間周波数成分を示す。残りの係数は連続的
に高くなっていく空間周波数での成分を示す。
【００１０】ＤＣＴプロセッサ１１４によって供給され
る係数値は、量子化器１１６へ与えられる。量子化器１
１６は、各係数値を、割り当てられた数のビットを有す
る２進値に変換する。一般に、高次の係数に対してより
も、低次の係数に対して、より大きなビット数が用いら
れる。なぜなら、低い空間周波数の成分に対してより
も、高い空間周波数の映像成分に対して人間の目は敏感
ではないからである。この演算は、例えば、係数の周波
数に比例するそれぞれ異なった値を用いて、線形化され
たブロックにおける各係数値を除算することによって行
われ得る。これらの値を含むアレイは信号と共に伝送さ
れ得るので、その信号がその目的地で脱量子化されるこ
とが可能となる。
【００１１】さらに、各係数値に割り当てられたビット
数は、後述される量子化器制御回路１２２によって供給
される値に応じて変更され得る。これらの値は、それら
が周波数に依存する値のアレイによって除算される前又
は後に、１マクロブロックにつき１つ与えられ、マクロ
ブロックにおけるそれぞれの係数値を除算するのに用い
られる。量子化器１１６は、デジタル値のストリームを
生成する。それらのデジタル値のストリームは、可変長
符号化器１１８及び逆量子化器１２４へ与えられる。
【００１２】可変長符号化器１１８は、例えば、振幅ラ
ンレングスハフマン符号を用いてデータを符号化する。
可変長符号化器１１８によって生成される信号は、先入
れ先出し（ＦＩＦＯ）バッファ１２０へ与えられ、ＦＩ
ＦＯバッファ１２０は、それらの値を格納し、信号出力
として所定レートで伝送する。
【００１３】上述のように、量子化器１１６によって生
成される出力信号は同様に、逆量子化器１２４にも与え
られる。逆量子化器１２４は、量子化器１１６によって
行われた演算を逆に行って、符号化映像の各ブロックを
表す近似離散コサイン変換係数を生成する。これらの係
数値は、逆離散コサイン変換（ＩＤＣＴ）プロセッサ１
２６へ与えられる。このプロセッサは、離散コサイン変
換の逆変換を行って、減算器１１２によって供給される
差分符号化され、動き予測された値を表す値を生成す
る。
【００１４】これらの値は、ＩＤＣＴ回路１２６によっ
て加算器１２８の一方の入力ポートへ与えられる。加算
器１２８の他方の入力ポートは、減算器１１２におい
て、差分符号化され、動き予測された値を生成するため
に用いられた以前のフレームから動き補償された値を受
け取るように結合されている。加算器１２８は、動き補
償された値とＩＤＣＴ回路１２６から与えられた値との
和を算出して復号化された画素値を生成する。復号化さ
れた画素値はフレームメモリ１３０に格納される。
【００１５】動き予測回路１３２は、ブロックコンバー
タ１１０によって供給される画素のブロック及びフレー
ムメモリ１３０に格納されている復号化された画素のブ
ロックの両方を受け取るように結合されている。回路１
３２は、ブロックコンバータ１１０によって供給される
各マクロブロックを、ブロックごとに、以前に符号化さ
れたフレームからの周囲のマクロブロックの対応ブロッ
クと比較する。２つのブロックのいくつかの数学的関数
によって、入力マクロブロックに対して最小の差を示す
以前のフレームからのマクロブロックが、最良マッチン
グマクロブロックとして特定される。
【００１６】最良マッチングマクロブロックは、その位
置が特定されると、動き補償回路１３４によって減算器
１１２へ供給され、差分符号化され動き補償された画素
値を発生させる。これらの値が符号化され、復号化され
た後、このマクロブロックは同様に、加算器１２８へ供
給されて復号化されたマクロブロックを発生させる。
【００１７】異なるタイプの映像は、異なるビット数を
有する符号化フレームを生成する。例えば、クローズア
ップされた１つの花などの大きなモノクロの対象物のビ
デオ映像は、符号化されたデータにおいて少ないビット
数のみが必要であるが、花が咲き乱れる庭の風景には、
比較的多くのビット数が必要となり得る。
【００１８】ＦＩＦＯバッファ１２０は、量子化器１１
６によって与えられる量子化ステップサイズを制御する
ことによって、符号化情報が発生されるレートの変化を
補償する。例えば、ＦＩＦＯバッファ１２０は、格納デ
ータの異なる量を規定する１つの最低水準及び３つの高
水準を有している。例えば、最低水準は、ＦＩＦＯバッ
ファ１２０が５０パーセント満たされていることを示
し、３つの高水準のうち第１の高水準は７５パーセント
が満たされていること、第２の高水準は９０パーセント
が満たされていること、及び最後の高水準は９５パーセ
ントが満たされていることを示すことができる。
【００１９】バッファがどの程度満たされているかを示
す各種バッファ格納量信号に応じて、量子化器制御回路
１２２は、ＤＣＴ１１４によって供給される係数値に、
異なる量子化解像度レベルを適用するように量子化器１
１６を調整する。最低水準のバッファ格納量信号に応答
して、量子化器制御回路１２２は、比較的細かいレベル
の量子化解像度を係数値に適用するように量子化器１１
６を調整する。高水準のバッファ格納量信号のそれぞれ
に応答して、量子化器制御回路１２２は、係数値に徐々
に粗くなるレベルの量子化解像度を適用するように量子
化器１１６を調整する。粗い量子化レベルのうちのいず
れかが一度適用されると、次の低水準バッファ格納量信
号がＦＩＦＯバッファ１２０から受け取られた後にの
み、細かい量子化レベルが適用される。
【００２０】上記説明において用いられた高水準及び最
低水準の数及び量子化調節値は一例にすぎない。実際に
は、これらの値のそれぞれはさらに大きな数であること
が望ましい。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】このように、ＦＩＦＯ
バッファ１２０が連続的に、より多くのデータを保持す
るので、量子化器１１６は、受け取った映像を表すＤＣ
Ｔ係数をさらに粗く量子化することによってさらに少な
いビット数の符号化データを生成する。しかし、量子化
器がＤＣＴ係数を粗く量子化する場合に、比較的輪郭の
ない対象物を含む映像が符号化されると、この対象物の
再生映像は望ましくない量子化歪みを有する可能性があ
る。この歪みは、対象物の輪郭の誇張のように見える。
さらに、対象物が飽和状態の又は飽和状態に近い色領域
を含む場合には、再生映像における量子化歪みが、飽和
状態において望ましくない大きな段差を生じさせること
があり、それによって再生映像において輪郭を消す、或
いは、誇張して見せる可能性がある。これは特に、これ
らの飽和状態の又は飽和状態に近い色が、赤からオレン
ジの範囲にある場合に起こる。なぜなら、人間の目は、
他の色領域よりもこの色領域において細部に敏感である
からである。
【００２２】ＮＴＳＣ（National Television Standard
s Committee）によって規定されるように、人間の目
は、同相又はＩクロミナンスベクトルによって規定され
る色相において、細部に最も敏感であることは公知であ
る。しかしながら、実際の映像において、量子化歪みは
Ｉクロミナンスベクトルによって規定される色相を有す
る対象物よりも、赤色の対象物において多く気付かれる
ようである。なぜなら、実際の映像において、赤色の対
象物は、Ｉクロミナンスベクトルによって規定される赤
味がかったオレンジを有する対象物よりも、優勢であ
り、より高度に飽和された色を有し、より少ない輪郭を
有するからである。肌色等のＩ色相が多くのビデオ映像
において優勢であるが、それらは通常は、飽和の比較的
低いレベルでのみ存在する。
【００２３】本発明は上記現状に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、映像を符号化する際に
生じ得る量子化歪みを緩和し、対象物が飽和状態の又は
飽和状態に近い色領域を含む場合でも好ましい再生映像
を得ることができる装置及び方法を提供することであ
る。
【００２４】
【課題を解決するための手段】本発明の装置は、カラー
映像情報を表すデータ値をデジタル的に符号化するビデ
オ信号符号化システムであって、制御信号に応答して、
符号化されるべき該カラー映像情報を可変のステップサ
イズに応じて量子化する量子化装置を備えているシステ
ムにおいて用いられる装置であって、該カラー映像情報
を表す該データ値に応じて、該カラー映像情報を分析
し、該カラー映像情報が色相の所定範囲内及び飽和の所
定範囲内にある色を表す場合に出力信号を供給する色検
出器と、該色検出器の該出力信号に応じて、該データ値
を符号化するために用いられる該ステップサイズを、該
量子化装置に選択的に変更させるように該制御信号を変
更するスケーリング手段とを備えており、そのことによ
り上記目的が達成される。
【００２５】前記装置は、前記ビデオ信号が画素の複数
のブロックとして表されており、該複数のブロックのそ
れぞれは複数の画素値を有しており、前記装置が、該複
数のブロックのそれぞれにおける該画素の平均色を表す
複数の値を発生させる平均化手段と、該平均化手段によ
って発生された該複数の値を前記色検出器に与える手段
とをさらに備えており、前記スケーリング手段が、該色
検出器の前記出力信号に応答して、前記所定の色範囲内
の平均色を有する画素のブロックを表すデータ値のみに
対して、選択的に量子化ステップサイズを前記量子化装
置に変更させてもよい。
【００２６】前記装置は、前記符号化システムが、前記
カラー映像情報を表す前記データ値としての前記画素値
の各ブロックのそれぞれ異なる空間周波数成分を表す複
数の係数値を発生させる離散コサイン変換プロセッサを
さらに備えており、前記平均化手段が、該複数の係数値
のうち、他の係数値によって表されるどの空間周波数成
分よりも低い周波数である空間周波数成分を表す係数値
を平均色値として抽出してもよい。 色相の前記所定範
囲が赤を含んでいてもよい。
【００２７】前記装置は、色相の前記所定範囲が、ＮＴ
ＳＣ（National Television Standards Committee）に
よって規定される同相（Ｉ）クロミナンスベクトルに対
応する色相を含んでいてもよい。
【００２８】本発明のビデオ信号符号化装置は、カラー
映像情報を表すデータ値をデジタル的に符号化するビデ
オ信号符号化装置であって、該カラー映像情報を表す輝
度信号及び色情報信号をそれぞれ提供する手段と、制御
信号に応答して、該輝度信号及び色情報信号を可変のス
テップサイズに応じて量子化する量子化手段と、該量子
化手段によって提供された量子化された輝度信号及び色
情報信号をデータ値として記憶し、該記憶されたデータ
値を一定レートで供給する信号バッファ用手段であっ
て、該信号バッファ用手段が比較的空いている場合には
第１のバッファ格納量信号を発生させ、該信号バッファ
用手段が比較的満たされている場合には第２のバッファ
格納量信号を発生させる信号バッファ用手段と、該第１
及び第２のバッファ格納量信号に応答して、該量子化手
段によって用いられる量子化ステップサイズの減少及び
増大をそれぞれ行う量子化制御手段と、該量子化手段へ
与えられた該色情報信号に応答して、該色情報信号を分
析し、該色情報信号が色相の所定範囲内及び飽和の所定
範囲内の色を有する映像成分を表す場合には出力信号を
供給する色検出手段と、該量子化制御手段に結合され、
該色検出手段の該出力信号に応答して、該色情報信号の
該量子化ステップサイズの増大を禁止する量子化変更手
段とを備えており、そのことにより上記目的が達成され
る。
【００２９】前記ビデオ信号符号化装置は、前記ビデオ
信号が画素の複数のブロックとして表されており、該複
数のブロックのそれぞれは複数の画素値を有しており、
前記装置が、該それぞれの複数のブロックのにおける該
画素の平均色を表す複数の値を発生する平均化手段と、
該平均化手段によって発生された該複数の値を前記色検
出器に与える手段とをさらに備えており、前記量子化変
更手段が該色検出器の該出力信号に応答して、前記所定
の色範囲内の平均色を有する画素のブロックを表す色情
報データ値のみに対して、選択的に量子化ステップサイ
ズを前記量子化装置に変更させてもよい。
【００３０】前記ビデオ信号符号化装置は、前記符号化
システムが、前記色情報データ値としての前記画素値の
各ブロックのそれぞれ異なる色差信号成分のそれぞれ異
なる空間周波数成分を表す複数の係数値を発生する離散
コサイン変換プロセッサをさらに備えており、前記平均
化手段が、該係数値のうち、他の係数値によって表され
るどの空間周波数成分よりも低い周波数である空間周波
数成分を表す係数値を平均色値として抽出してもよい。
【００３１】前記ビデオ信号符号化装置は、色相の前記
所定範囲が赤を含んでいてもよい。前記ビデオ信号符号
化装置は、色相の前記所定範囲が、ＮＴＳＣ（National
Television Standards Committee）によって規定され
る同相（Ｉ）クロミナンスベクトルに対応する色相を含
んでいてもよい。
【００３２】本発明の方法は、輝度成分及び少なくとも
１つの色情報成分を有するビデオ信号をデジタル的に符
号化する方法であって、該ビデオ信号の該輝度及び色情
報成分を、それぞれ輝度信号及び色情報信号として提供
するステップと、制御信号によって決定される可変のス
テップサイズに応じて該輝度信号及び色情報信号を量子
化するステップと、該量子化された輝度信号及び色情報
信号をデータ値としてバッファし、該記憶されたデータ
値を一定レートで供給し、信号バッファ用装置が比較的
空いている場合には第１のバッファ格納量信号を発生さ
せ、該信号バッファ用装置が比較的満たされている場合
には第２のバッファ格納量信号を発生させるステップ
と、該第１及び第２のバッファ格納量信号に応答して、
該量子化手段によって用いられる該ステップサイズの減
少及び増大をそれぞれ行って制御信号を変更するステッ
プと、該色情報信号を分析して、該色情報信号が色相の
所定範囲内及び飽和の所定範囲内の色を有する映像成分
を表す場合には、色出力信号を供給するステップと、該
色出力信号が、該色情報信号が該所定範囲内の色相を有
する映像成分を表すことを表す場合には、該色情報信号
の量子化レベルの増加を禁止するように該制御信号を変
更するステップとを包含しており、そのことにより上記
目的が達成される。
【００３３】
【作用】可変量子化ステップサイズをデータに割り当て
る装置を備えているビデオ符号化システムにおいて、本
発明の符号化システムでは、制御信号に応答して、量子
化手段がカラー映像情報を量子化する。しかし、カラー
映像情報に、所定範囲の色を表す情報が含まれている場
合には、色検出器は所定範囲の色を表すカラー映像情報
を検出し、出力信号を発生する。この出力信号に応じ
て、スケーリング手段が制御信号を変更する。量子化装
置は、変更された制御信号を受け取ると、カラー映像情
報のうちの色検出器によって検出されたものに適用され
る量子化ステップサイズを、そのカラー映像情報の再生
映像において現れ得る量子化歪みを緩和するように、選
択的に調整する。
【００３４】
【実施例】本発明は、ＭＰＥＧビデオ符号化システムに
関して説明されているが、少なくとも一部は、それらの
量子化ステップサイズを変更することによってカラー映
像を表す画素が符号化される他のタイプの符号化と共に
用いられ得ることはもちろんである。
【００３５】図２は、本発明の実施例を包含するＭＰＥ
Ｇ標準によるビデオ符号化システムを示すブロック図で
ある。図１に示される従来の符号化システムと同様の構
成要素は同じ番号で示し、説明を省略する。図２に示さ
れる符号化システムは、色平均回路２０８、色検出回路
２１０及び量子化変更器２１２をさらに備えている点で
図１に示されるシステムとは異なっている。
【００３６】簡単に説明すると、色平均回路２０８は、
各マクロブロックにおける色の異なる画素の各ブロック
に対して平均値を発生させる。色検出回路２１０は、赤
を含む範囲の飽和の又は飽和に近い色を示す（Ｂ−Ｙ）
及び（Ｒ−Ｙ）色差信号を表す画素値のブロックの位置
を特定する。色検出器２１０は、通常用いられる量子化
ステップよりも細かい量子化ステップを用いる（Ｂ−
Ｙ）及び（Ｒ−Ｙ）色差信号の特定されたブロックを量
子化するために、量子化器制御回路１２２によって供給
される量子化ステップサイズを変更するように、変更器
２１２を調整する。本発明の発明者は、ＭＰＥＧビデオ
符号化システムのこのような改変が、飽和した又は飽和
に近い赤及びオレンジの対象物における量子化アーチフ
ァクトを大きく減少させることを発見した。
【００３７】本実施例の色平均回路２０８は、ブロック
コンバータ１１０から５１２ビット信号を受け取る。こ
の信号は、現在のマクロブロックにおける（Ｂ−Ｙ）及
び（Ｒ−Ｙ）色差信号ブロックのうちの一方のブロック
の６４画素を表す。２つの色差信号ブロックは、色平均
回路２０８によって順次処理される。第１のブロックか
ら発生された平均値は、第２のブロックが処理されるま
で格納される。
【００３８】色平均回路２０８は、マクロブロックを構
成する（Ｂ−Ｙ）及び（Ｒ−Ｙ）画素のブロックのそれ
ぞれにおける６４画素値を平均する。その後、２つの平
均値は色検出器２１０へ与えられる。
【００３９】図７に示されるように、本実施例の色検出
器２１０は、平均（Ｂ−Ｙ）値、平均（Ｒ−Ｙ）値及び
量子化器制御回路１２２からの現在の量子化値の組み合
わせをアドレス入力値として受け取る読出し専用メモリ
（ＲＯＭ）を備えている。このアドレス値によってアド
レスされるＲＯＭセルに格納されているデジタル値は、
量子化変更器２１２へ制御値として供給される。
【００４０】図７に示されるように、本実施例の量子化
変更器２１２は、２つのビットシフト回路６１４及び６
１６と加算器６１８とを備えている単純なシフト及び加
算乗算器を備えている。ビットシフタ６１４及び６１６
のそれぞれは、２ビット制御信号によって、ゼロ値の信
号、非シフト入力信号、又は下位ビット位置に１ビット
又は２ビットだけシフトされた入力信号を通過させるよ
うに調整され得る。シフト及び加算乗算器として図示さ
れているが、この変更器は、他のタイプのデジタル乗算
器として実現されることも、或いは全体として削除され
ることも可能であることはもちろんである。削除されて
いる場合には、変更された量子化レベルはＲＯＭ２１０
によって、直接量子化器１１６に供給される。
【００４１】通常の動作の間に、現在のブロックが飽和
された赤又は赤に近いとは検出されない場合、ビットシ
フタ６１４は、ゼロ値の信号を通過させるように調整さ
れ、ビットシフタ６１６は、非シフト信号を通過させる
ように調整される。このとき、量子化変更回路２１２の
出力は、量子化器制御回路１２２から受け取る入力値と
同じである。しかしながら、変更されるべき画素のブロ
ックが色検出回路２１０によって検出されると、ビット
シフト回路６１４及び６１６並びに加算器６１８は、量
子化器制御回路１２２によって供給される値を、４分の
１から２まで、４分の１ずつ変化する係数によって、効
果的に乗算する。
【００４２】本発明の一実施例において、量子化係数
は、飽和状態の又は飽和状態に近い赤又は赤に近い色を
表していると検出されたマクロブロックの４個のＹブロ
ック並びに（Ｂ−Ｙ）及び（Ｒ−Ｙ）ブロックの量子化
解像度を増大させるように変更される。或いは、量子化
係数は、検出されたマクロブロックの（Ｂ−Ｙ）及び
（Ｒ−Ｙ）ブロックのみに対して変更されることもでき
る。
【００４３】人間の目が敏感である他の色を表すマクロ
ブロックの量子化解像度を増加させるため、人間の目が
敏感でない色を表すマクロブロックの量子化解像度を減
少させるため、又は段階的連続範囲の量子化変更値を色
相及び飽和の関数として提供するために、同一の技術が
適用され得ることはもちろんである。
【００４４】図６は、色検出器２１０がビットシフタ６
１４及び６１６を制御するようにプログラムされ得る方
法を示す従来の色相図である。図６に示される色相図に
おいて、色平面は、本発明の本実施例において用いられ
る２つの色差信号（Ｂ−Ｙ）及び（Ｒ−Ｙ）に対応する
２つの軸によって表される。これらの色差信号のそれぞ
れは、０から２５５までの値を変化し得る（つまり、８
ビットの２進数で表され得る値である）。従って、この
色相図に対して用いられる座標系の原点は、（Ｂ−Ｙ）
及び（Ｒ−Ｙ）座標軸のそれぞれに沿った中間点であ
る。つまり、点（１２８，１２８）である。
【００４５】赤（Ｒ）５１０及び同相（Ｉ）５１２の両
クロミナンス信号ベクトルが図６に示されている。破線
の矩形５１４は、量子化変更回路２１２を制御して映像
中の赤又は赤に近い対象物に対する量子化改良を提供す
るために、色検出器２１０によって検出され得る値の範
囲を表す。この範囲は、（Ｂ−Ｙ）色差信号が８０と１
２８との間であり、かつ（Ｒ−Ｙ）色差信号が１７０と
２５５との間である値を含んでいる。或いは、色検出器
によって認識される値は、人間の目が最も敏感な色であ
る、Ｉ色差信号に対応する色を包含することもできる。
【００４６】Ｒ及びＩクロミナンスベクトルの両方によ
って表される色相を有する対象物に対する量子化歪みを
補正する値の範囲の一例が一点鎖線の矩形５１６として
示されている。量子化歪みを補正する値は、（Ｂ−Ｙ）
軸沿いには３５と１２８との間の値、（Ｒ−Ｙ）軸沿い
には２００と２５５との間の値であり得る。
【００４７】これらの矩形領域において、量子化ステッ
プサイズは、Ｒベクトル又はIベクトルのいずれかに近
い色に近づくにつれて、及び色が、より完全に飽和状態
になるにつれて、連続的に低減され得る。
【００４８】上述のように、典型的な量子化器１１６
は、ＤＣＴプロセッサ１１４によって生成される様々な
周波数係数値を、それぞれの周波数に比例するそれぞれ
異なる値によって除算することによって動作する。加え
て、各係数値は、量子化器制御回路１２２によって供給
される値によって除算される。係数が比較的大きな値で
除算される場合には係数は粗く量子化されており、係数
が比較的小さな値で除算される場合には係数は細かく量
子化されている。
【００４９】赤色の色差信号の周囲の値の量子化を制御
するＲＯＭ２１０のための３つの典型的なプログラムが
以下の表に示される。
【００５０】
【表１】
【００５１】
【表２】
【００５２】
【表３】
【００５３】本発明の本実施例において、量子化器制御
回路１２２によって供給される信号は３ビット信号であ
り、それぞれの周波数に関連する値で各種係数を除算す
る前に、その信号によって４個の輝度ブロック及び２個
の色差ブロックにおける各係数が除算される。
【００５４】色検出器２１０が表１のようにプログラム
されると、量子化器１１６に適用される最小量子化ステ
ップサイズは、赤又は赤に近いマクロブロックに対して
低減される。表２のようにプログラムされると、量子化
ステップサイズは、幾分青を含む赤に近い信号に対し
て、より高い飽和レベルが検出されるにつれて２段階で
減少される。表３のようにプログラムされると、量子化
ステップサイズは、シアン及びシアンに近い対象物に対
しては増加し、赤及び赤に近い対象物に対して２段階で
減少される。当業者は、他の色の組み合わせに対して量
子化ステップを変更するように色検出器２１０を容易に
プログラムすることができる。
【００５５】
【発明の効果】以上の説明から分かるように、本発明に
よると、対象物が飽和状態のまたは飽和状態に近い色領
域を有している場合には、量子化器によって適用される
ステップサイズは、増大を禁止されるように、或いは減
少するように調整される。これにより、その対象物の再
生映像における量子化歪みを緩和することができる。こ
のように量子化歪みを緩和することによって、特に、対
象物が飽和状態の又は飽和状態に近い赤からオレンジの
色領域を有している場合に、再生映像において輪郭が消
えてしまう、あるいは誇張されるというような現象を人
間の目には分からない程度に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のビデオ信号符号化システムの一例を示す
ブロック図である。
【図２】本発明による符号化システムの一実施例を示す
ブロック図である。
【図３】従来のマクロブロックの構造を示す図である。
【図４】従来の輝度及び色差信号画素間の空間的関係を
画素を用いて示す図である。
【図５】図１及び図２に示される符号化器によって用い
られるジグザグ走査構造を画素を用いて示す図である。
【図６】図２に示される量子化変更回路に影響される画
素値の範囲を示す色相図である。
【図７】図２に示される符号化システムにおける色検出
回路および量子化変更回路の一例を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
１１０ ブロックコンバータ １１２ 減算器 １１４ 離散コサイン変換プロセッサ １１６ 量子化器 １１８ 可変長符号化器 １２０ ＦＩＦＯバッファ １２２ 量子化器制御回路 １２４ 逆量子化器 １２６ 逆離散コサイン変換プロセッサ １２８ 加算器 １３０ フレームメモリ １３２ 動き予測回路 １３４ 動き補償回路 ２０８ 色平均回路 ２１０ 色検出回路 ２１２ 量子化変更器 ６１４、６１６ ビットシフト回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヒ−ヨン キム アメリカ合衆国 ニュージャージー 08536，プレインズボロ，セイラー コー ト ３

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 カラー映像情報を表すデータ値をデジタ
    ル的に符号化するビデオ信号符号化システムであって、
    制御信号に応答して、符号化されるべき該カラー映像情
    報を可変のステップサイズに応じて量子化する量子化装
    置を備えているシステムにおいて用いられる装置であっ
    て、 該カラー映像情報を表す該データ値に応じて、該カラー
    映像情報を分析し、該カラー映像情報が色相の所定範囲
    内及び飽和の所定範囲内にある色を表す場合に出力信号
    を供給する色検出器と、 該色検出器の該出力信号に応じて、該データ値を符号化
    するために用いられる該ステップサイズを、該量子化装
    置に選択的に変更させるように該制御信号を変更するス
    ケーリング手段と、 を備えている装置。
  2. 【請求項２】 前記ビデオ信号は画素の複数のブロック
    として表されており、該複数のブロックのそれぞれは複
    数の画素値を有しており、前記装置が、 該複数のブロックのそれぞれにおける該画素の平均色を
    表す複数の値を発生させる平均化手段と、 該平均化手段によって発生された該複数の値を、前記色
    検出器に与える手段とをさらに備えており、 前記スケーリング手段が、該色検出器の前記出力信号に
    応答して、前記所定の色範囲内の平均色を有する画素の
    ブロックを表すデータ値のみに対して、選択的に量子化
    ステップサイズを前記量子化装置に変更させる、請求項
    １に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記符号化システムは、前記カラー映像
    情報を表す前記データ値としての前記画素値の各ブロッ
    クのそれぞれ異なる空間周波数成分を表す複数の係数値
    を発生させる離散コサイン変換プロセッサをさらに備え
    ており、前記平均化手段が、該複数の係数値のうち、他
    の係数値によって表されるどの空間周波数成分よりも低
    い周波数である空間周波数成分を表す係数値を、平均色
    値として抽出する、請求項２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 色相の前記所定範囲が赤を含んでいる、
    請求項３に記載の装置。
  5. 【請求項５】 色相の前記所定範囲が、ＮＴＳＣ（Nati
    onal Television Standards Committee）によって規定
    される同相（Ｉ）クロミナンスベクトルに対応する色相
    を含んでいる、請求項３に記載の装置。
  6. 【請求項６】 カラー映像情報を表すデータ値をデジタ
    ル的に符号化するビデオ信号符号化装置であって、 該カラー映像情報を表す輝度信号及び色情報信号をそれ
    ぞれ提供する手段と、 制御信号に応答して、該輝度信号及び色情報信号を可変
    のステップサイズに応じて量子化する量子化手段と、 該量子化手段によって提供された量子化された輝度信号
    及び色情報信号をデータ値として記憶し、該記憶された
    データ値を一定レートで供給する信号バッファ用手段で
    あって、該信号バッファ用手段が比較的空いている場合
    には第１のバッファ格納量信号を発生させ、該信号バッ
    ファ用手段が比較的満たされている場合には第２のバッ
    ファ格納量信号を発生させる信号バッファ用手段と、 該第１及び第２のバッファ格納量信号に応答して、該量
    子化手段によって用いられる量子化ステップサイズの減
    少及び増大をそれぞれ行う量子化制御手段と、 該量子化手段へ与えられた該色情報信号に応答して、該
    色情報信号を分析し、該色情報信号が、色相の所定範囲
    内及び飽和の所定範囲内の色を有する映像成分を表す場
    合には、出力信号を供給する色検出手段と、 該量子化制御手段に結合され、該色検出手段の該出力信
    号に応答して、該色情報信号の該量子化ステップサイズ
    の増大を禁止する量子化変更手段と、 を備えているビデオ信号符号化装置。
  7. 【請求項７】 前記ビデオ信号が、画素の複数のブロッ
    クとして表されており、該複数のブロックのそれぞれは
    複数の画素値を有しており、前記装置が、 該それぞれの複数のブロックのにおける該画素の平均色
    を表す複数の値を発生する平均化手段と、 該平均化手段によって発生された該複数の値を前記色検
    出器に与える手段と、をさらに備えており、 前記量子化変更手段が該色検出器の該出力信号に応答し
    て、前記所定の色範囲内の平均色を有する画素のブロッ
    クを表す色情報データ値のみに対して、選択的に量子化
    ステップサイズを前記量子化装置に変更させる請求項６
    に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記符号化システムが、 前記色情報データ値としての前記画素値の各ブロックの
    それぞれ異なる色差信号成分のそれぞれ異なる空間周波
    数成分を表す複数の係数値を発生する離散コサイン変換
    プロセッサをさらに備えており、 前記平均化手段が、該係数値のうち、他の係数値によっ
    て表されるどの空間周波数成分よりも低い周波数である
    空間周波数成分を表す係数値を、平均色値として抽出す
    る請求項７に記載の装置。
  9. 【請求項９】 色相の前記所定範囲が、赤を含んでい
    る、請求項８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 色相の前記所定範囲が、ＮＴＳＣ（Na
    tional TelevisionStandards Committee）によって規定
    される同相（Ｉ）クロミナンスベクトルに対応する色相
    を含んでいる請求項８に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 輝度成分及び少なくとも１つの色情報
    成分を有するビデオ信号をデジタル的に符号化する方法
    であって、 該ビデオ信号の該輝度及び色情報成分を、それぞれ輝度
    信号及び色情報信号として提供するステップと、 制御信号によって決定される可変のステップサイズに応
    じて該輝度信号及び色情報信号を量子化するステップ
    と、 該量子化された輝度信号及び色情報信号をデータ値とし
    てバッファし、該記憶されたデータ値を一定レートで供
    給し、信号バッファ用装置が比較的空いている場合には
    第１のバッファ格納量信号を発生させ、該信号バッファ
    用装置が比較的満たされている場合には第２のバッファ
    格納量信号を発生させるステップと、 該第１及び第２のバッファ格納量信号に応答して、該量
    子化手段によって用いられる該ステップサイズの減少及
    び増大をそれぞれ行って制御信号を変更するステップ
    と、 該色情報信号を分析して、該色情報信号が色相の所定範
    囲内及び飽和の所定範囲内の色を有する映像成分を表す
    場合には、色出力信号を供給するステップと、 該色出力信号が、該色情報信号が該所定範囲内の色相を
    有する映像成分を表すことを表す場合には、該色情報信
    号の量子化レベルの増加を禁止するように該制御信号を
    変更するステップと、 を包含する方法。
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