JPH06502047A - ビデオ信号のコード化方法及びエンコードする装置 - Google Patents

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】 信号コード化 本発明はビデオ信号のコード化に関する。

データ圧縮を達成し、それによってコード化したビデオ信号を送信するのに必要 なビット率を減少するためのデジタルビデオ信号のコード化の技術はよく知られ ている。このような技術の１例はデータ圧縮を達成するためのビデオコード化処 理の空間的、時間的冗長を使用するＣＣＩＴＴ勧告Ｈ６２６１ビデオコード化標 準方式である。このような冗長は画像内容で変化し、したがってデータ圧縮のレ ベルと結果的に必要なビット率も変化する。固定した又は一定のビット率送信チ ャンネルによる動作を容易にするためにコード化したビデオデータのバッファが 行われる。しかし、このバッファは例えば情景の変化又は画像の動作の結果を経 験するときのデータ率の大きなおよび急速な変化に十分に対処できない。このよ うな状況ではコード化処理のパラメータはコード化データ率を減少するように調 節される。しかし画像品質には結果的に低下する。パラメータ制御の１形態はバ ッファの充満に関するコード化処理の量子化段階のステップサイズの調節を含む 。

総合的な結果として固定した率の送信チャンネルでは画像品質は可変であり、コ ード化歪みは他の時間にチャンネル容量が送信される変化がほとんどないため浪 費される時間で特に目につくようになる。

広帯域ｌ５ＤＮ、ＣＣＩＴＴ勧告１１２１のような非同期伝送モード（ＡＴＭ） ネットワークは前述のタイプのビデオコード化に潜在的利益を有する可変ビット 率伝送チャンネルの可能性を提供する。第１の方法はコード化したビデオデータ のバッファなしで済まし、ビデオ伝送の可変のコード化したデータ率を処理する ためＡＴＭネットワークの可変ビット率チャンネルを利用することである。しか し共通しでパケット又はセルを基本とするＡＴＭネットワークは潜在的にパケッ トまたはセル損失になりがちであり予言的な高いビデオコード化技術は断続的な データ損失にうまく応答しない。この問題を克服し可変ビット率送信チャンネル を利用するためのように２つの層のビデオコード化を使用することが提案された （Ｎ　Ｇｈａｎｂ＋ａｉ、　ＩＥＥＥ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　５ｓｌｅｃｔｅ ｄ　Ａｒｅａｓ　ｏｆ　Ｃｏｍｍｕ。

１ｃａｆｉｏｎ　、　７巻、Ｎ０１５．７７１〜７８１頁、１９８９年６月）こ の２つの層の第１の基体層のコード化は基本的などデオデータを含み、第２の増 強層のコード化は入力データと第１の層のコード化の結果との間の相違を含む図 １参照。基体層のコード化からのコード化したデータは「保証された」パケット により一部ビット率（ＣＢＲ）送信チャンネルによって送信され、増強層からの コード化したデータは可変ビット率（Ｖ　Ｂ　Ｒ）送信チャンネル上を送信され ることができる。パケットまたはセルがＶＢＲチャンネル上の増強データから失 われると、最小限の画像品質はＣＢＲチャンネルによって送信される基体層デー タにより維持される。本発明の目的はコードビデオ信号の改良された方法を提供 することである。

本発明によれば、送信用のビデオ信号をコード化する方法は、 送信用のコード化したビデオデータを提供する基体層の量子化ステップサイズを 有する基体層の量子化器を含む基体層コード化動作によりビデオ信号を表すデー タをコード化し、コード化ビデオデータの逆の基体層コード化動作を実施するこ とにより逆コード化したビデオデータを得て、ビデオ信号および逆コード化ビデ オデータを示すデータから差データを得て、 差データのエネルギが可変しきい値を超過するときのみ増強層コード化動作によ り差データをコード化し、しきい値は基体層量子化ステップサイズに反比例する 方法からなる。

送信用にビデオ信号をコード化する本発明の装置の局面によると、この装置は、 送信用のコード化ビデオデータを提供するサイズの基体層量子化段階を有する基 体層量子化器を含む基体層コード化動作によりビデオ信号を示すコード化データ 用の手段と、コード化ビデオデータの逆の基体層のコード化動作の実行により逆 コード化ビデオデータを得て、ビデオ信号および逆のコード化ビデオデータを示 すデータから差データを得て、 差データのエネルギが可変しきい値を超過するときのみ増強層コード化動作によ り差データをコード化し、しきい値は基体層量子化ステップサイズに反比例する ことからなる。

本発明の好ましい実施例は添付図面を参照して例示により説明される。

図１は２つの層のビデオコード化処理の概略図である。

図２は本発明の実施例による変形されたＨ、　２６１　ビデオエンコーダの概略 図である。

図３は本発明の実施例による変形されたＨ、　２６１　ビデオデコーダの概略図 である。

図４は本発明で得られる減少したＳＫＲを示したグラフである。

図２．３を参照すると、本発明の実施例はそれぞれ図２．３のビデオエンコーダ とデコーダにより例示されているようにＣＣＩＴＴ　Ｈ，２６１コード化処理に 対する変形として記載されており、本発明は他のコード化方式に応用可能であり 、Ｈ，２６１標準は本発明の実施例の原理を示すために選択されており、本発明 を限定する意味では選択されたものではない。

Ｈ，２６１標準方式に対応して図２．３で示されている本発明の実施例の部分は 破線の囲い中に含まれて示されている。エンコーダとデコーダのこれらの部分は よく知られているので詳細には説明しない。

最初に図２を参照するとビデオ入力データのコード化はＣＢＲチャンネル上の送 信用のコード化ビデオデータの基体層を提供するようにＨ，２６１標準方式に応 じて生じる。ＨＯ２６１コード化処理からＤＣＴＣ−コード化後子化前にコード 化されたデータが抽出される。Ｈ，２６＋コード化処理では、ＤＣＴコード化さ れたデータは送信用の制御装置４により制御夕はまた次のコード化処理における 使用に対して逆量子化される。抽出したＤＣＴコード化されたデータは可変の差 データを生成するため逆量子化されたデータを減算される。可変の差データは以 下説明するように可変ビット率の送信チャンネルで送信するように処理される。

可変の差データはスイッチ（ＳＷＩ）により固定した量子化器、可変長のコーグ （Ｑ＆ＶＬＣ）　、マルチプレクサ（ＦｖｉｕＸ）、ラインのインターフェイス （ＬＩ）を経て可変ビット率（Ｖ　Ｂ　Ｒ）データチャンネルに選択的に結合さ れる。スイッチ（ＳＷＩ）は可変の差データで動作するＨ、　２６１コーダおよ びエネルギ決定装置（ＥＤ）の量子化制御装置４がら入力を受信するしきい値検 出器（Ｔ　Ｈ）により制御される。

さらに制御回路（Ｃ）はＨ，２６１コーダの量子化器（Ｑ）に対して動作する。

好ましい実施例のコード化処理をより詳細に説明する。可変の差データのエネル ギは可変の差データのＤＣＴ係数の２乗の合計としてブロック（８ｘ８ＰＥＬ） のエネルギ検出器（ＥＤ）により決定される。計算されたブロックエネルギ（Ｂ 　Ｅ）はＨ，２６］　コーグの量子化器（Ｑ）のステップサイズに基ついて設定 されるしきい値を有するしきい値検出器（Ｔ　Ｈ）によりしきい値レベル（ＴＬ ）を比較される。しきい値レベル（ＴＬ）は以下のように設定される。

ＴＬ＝Ｋ　（基体量子化器のステップサイズ）ここでＫは定数である。ブロック エネルギ（Ｂ　Ｅ）がしきい値レベル（ＴＬ）よりも大きいと、スイッチ（ＳＷ Ｉ）は以下のようにそのブロックに対する可変の差データが処理され送信される ように動作される。

量子化器と可変長のコーグ（ＱおよびＶＬＣ）により受信される可変の差データ は一定した小さいステップレベルで量子化され、２Ｄ−ＶＬＣコード化のような 可変長のコード化を使用してコード化される。量子化され、コード化された可変 の差データはアドレス情報を付加するマルチプレクサ（ＭＵＸ）およびラインの インターフェイス（Ｌｌ）を経て例えばＡＴＭネットワークのＶＢＲチャンネル に送られる。

前述した処理は、コード化されてＶＢＲチャンネル上を送信されるしきい値レベ ルより大きいエネルギを有する可変差データのブロックに対するデータを生成す る。従って、それらの大きな変化を有するブロックは送信され、一方、小さい変 化を有するブロックは送信されない。図４は第２の層の可変しきい値より大きい ブロックのＳＷＲと第２の層の決定のないブロックとの比較を示している。第２ の層の平均ビット率は毎秒３１３１５ビツトに低下し、これはしきい値のない２ 層モデルの３３％の節約である。平均のＳＮＲは３９．９３ｄＢに低下しく０． ３４ｄＢの低下）、拡がりは１．４ｄＢである。

しきい値レベルより下の瞬時のエネルギレベルを有するブロックのデータが送信 されず、従って例えば背景の詳細部分の小さい変化は増強データとして送信され ない。このような小さい変化は低い率で生じ、次第にエラーは「本物」の画像と コード化されたものとの間で形成され、送信される。

この問題を克服するためＨ，２６１エンコーダの量子化器（Ｑ）のステップサイ ズは入力ビデオ画像の各フレームの部分に対して増強層のエンコーダの量子化器 と同一のステップサイズに固定される。従って画像は概念的にブロック（ＧＯＢ ）の１２のグループに分けられ、フレームのシーケンスにわたってＨ，２６１の エンコーダの量子化器は交互に各ＧＯＢの増強したコーグの量子化器の固定した ステップサイズに設定される。

このことは特定のフレームの選択されたＧＯＢに対して普通より多くのデータの 基体層のコード化を生成し、増強コーグのしきい値レベルが非常に高くなり、同 時に選択されたＧＯＢの可変差データのエネルギが低いので増強層でコード化さ れるデータはない。小さいステップサイズを有するＨ、２６１の量子化器によっ て、量子化エラーは小さく、エラーは増強層の量子化器のステップサイズより小 さい。結果は勿論基体層のバッファのため層の一定ビット率は維持されるが増強 層の瞬時のコード化されたデータ率で低下し、基体層の瞬時のコード化したデー タ率で増加する。そのため画像のＧＯＢの小さいステップサイズの量子化を選択 的に強制するこの処理手段により、増強層のコード化で捕らえられない程度に低 いエネルギレベルを有する画像の変化は定期的に基体層コード化で掃射される。

コード化処理は図２のエンコーダに関して記載されている。

デコード処理は基本的にコード化処理と反対であり、それ故好ましい実施例のデ コーダを示す図３に関連する通常の項目でのみ説明されている。すなわち、ＣＢ Ｒチャンネルから受信された信号は通常の方法のＨ，２６１デコ一ダ回路により デコードされ、一方ＶＢＲチャンネルの増強データはラインインターフェイス（ ＬＩ）により処理され、送信中データセルが損失するかどうかを決定するためセ ル損失検出器（ＣＬＤ）により分析される。受信データは逆（固定したステップ サイズ）量子化される前およびＤＣＴの前にデマルチプレクスされ、可変長でデ コードされる（ＤＭｕｘ　＆　ＶＬＤ）。結果的なデコードされた可変データは デジタルビデオ出力信号を提供するようにＨ，２６１デコーダの出力と合計され る。セル損失を考慮するため増強層のデマルチプレクサは基体のＨ，２６１層の デマルチプレクサと同期される。

好ましい実施例は可変差データ送信を設定するためポストＤＣＴ差に関して説明 されている。差はＰＥＬドメインのこのようなコードの前に生じ、そのため可変 差データは量子化と変形エラーの両者を反射する。

好ましい実施例で説明されているブロックエネルギの決定方法の代りとして、ブ ロックエネルギが絶対差の合計、即ち増強層データの係数の絶対値の合計として 決定される。

輝度ＳＮ比 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成５年４月１５日

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）送信用のビデオ信号のコード化方法において、送信用のコード化されビデ オデータを提供するため基体層量子化ステップサイズを有する基体層量子化器を 含む基体層コード化動作によりビデオ信号を示すデータをコード化し、コード化 されたビデオデータで逆基体層コード化動作を実行することにより逆にコード化 されたビデオデータを得て、ビデオ信号および逆のコード化されたビデオデータ を示すデータから差データを得て、 差データのエネルギが基体層の量子化ステップサイズに反比例する可変しきい値 を超過するときのみ増強層のコード化動作により差データをコード化する送信用 のビデオ信号のコード化方法。
2. （２）増強層コード化動作が量子化を含む請求項１記載の方法。
3. （３）基体層に含まれる量子化ステップサイズがビデオ信号の画像の一部を示す データの増強層量子化ステップサイズと同一に選択的に設定される請求項２記載 の方法。
4. （４）画像が概念的に一連の部分に分離され、ビデオ信号データの各画像に対し て画像の部分のうち１つが増強層量子化ステップと同一に設定される基体層コー ド化動作の量子化ステップサイズで処理される請求項３記載の方法。
5. （５）ビデオ信号を示すデータはそれ自体ビデオ信号のコード化の表示である請 求項１乃至４のいずれか１項記載の方法。
6. （６）ビデオ信号を示すデータがビデオ信号の表示のＤＣＴコード化である請求 項５記載の方法。
7. （７）送信用のビデオ信号のコード化のための装置において、送信用のコード化 したビデオデータを提供するため基体層量子化ステップサイズを有する基体層量 子化器を含む基体層コード化動作によりビデオ信号を示すデータをコード化する 手段と、 コード化したビデオデータで逆の基体層のコード化動作を実行することにより逆 にコード化したビデオデータを得て、ビデオ信号および逆にコード化したビデオ データを示すデータから差データを得て、 差データのエネルギが基体層量子化ステップサイズに反比例する可変しきい値を 超過するときのみ増強層のコード化動作により差データをコード化し、 コード化したビデオデータの逆の基体層コード化動作を実行することにより逆コ ード化ビデオデータを得る手段と、ビデオ信号および逆のコード化ビデオデータ とを示すデータからの差データを得る手段と、 差データのエネルギが基体層量子化ステップサイズに反比例するしきい値を超過 するときのみ増強層のコード化動作により差データをコード化する手段とを具備 する送信用のビデオ信号のコード化のための装置。