JPH0714206B2 - 適応化サンプリング符号化方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、映像信号の特性を利用して映像信号の信号帯
域を圧縮して、効率的に映像信号を符号化する適応化サ
ンプリング符号化方式に関する。

〔従来の技術〕 映像信号の信号帯域を圧縮する符号化方式には、各種の
方式が提案されているが、その中で適応化サンプリング
は映像の細かさが画面の場所により異なることを利用し
て映像の帯域圧縮を行うもので、各種の方式が提案され
ている。これらの方式は伝送すべき信号種別、帯域圧縮
比の設定方法（固定、可変）および伝送制御方式により
分類される。

これらの中で、代表的なものは、映像を小さなブロック
に分割し、ブロック内の画像の細かさに応じてサンプリ
ングパターンを変化させるものである。第５図に示すよ
うに、映像を小さなブロック（この場合、２×２画素）
に分割し、ブロックの中で画素を1/4に間引いて基本画
素を取り出す。次に、基本画素を用いて残りの三つの追
加画素を順次補間する。次に、補間された三つの画素そ
れぞれについて補間された画素と元の画素との差信号を
合計することによりブロックごとの歪を計算する。その
後、１フィールド中の各ブロックを歪の大きいものの順
に歪のヒストグラムを作成する。次に、圧縮比が所望の
値となるように、ヒストグラムの中から歪の大きいブロ
ックを選び、それらの歪の大きいブロックの場合には、
追加画素をも送信するものである。なお第５図におい
て、●は伝送する基本画素、○は間引く追加画素をそれ
ぞれ表している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上説明したように、従来の適応化サンプリング符号化
方式は、映像の細かさに応じて伝送すべき画素数を変化
させているが、ブロック内での帯域圧縮比が例えば1/4
のものと4/4のものの二つのモードであるため、動エッ
ジの効率的な標本化が難しいとか、画面に静止領域が多
いアンダーフロー時における動領域については高品質オ
ードでの符号化が困難であるなど、きめ細かな適応化が
できない欠点があった。

本発明の目的は、上記の欠点を除去することにより、よ
りきめ細かな適応化ができる、適応化サンプリング符号
化方式を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、映像の画面を複数の画素からなるブロックに
分割し、このブロックを動きの少ない静止領域と動きの
激しい動領域に分け、上記静止領域のブロックは前フレ
ームの画素を用い、上記動領域のブロックをサンプリン
グの帯域圧縮比が異なる複数種類のモードに区分し、画
面全体の帯域圧縮比が所定値になるように上記複数種類
のモードのそれぞれの割合を決める適応化サンプリング
符号化方式において、上記動領域のブロックのサンプリ
ングモードを帯域圧縮比が、一番大きい第一モードと、
中位の第二モードと、一番小さい第三モードとの三種類
のモードとし、この３つの設定された第三モードの全体
に占める割合のそれぞれの場合について、画面全体の帯
域圧縮比が所定の値になるように上記第一モードと上記
第二モードとの割合を定め、上記動領域の各ブロックに
おける元の画素の補間後の画素と間の歪を計算し、その
歪を１フィールド全体で合計し、最も歪の小さい値が得
られた上記第三モードの割合の値を次のフィールドでの
上記第三モードの割合の設定値の標準値とすることを特
徴とする。

〔作用〕

サンプリングの帯域圧縮比が異なる複数種類のモードと
して、動領域について帯域圧縮比が一番大きい例えば1/
8の第一モードと、中位の例えば4/8の第二モードと、一
番小さい例えば8/8の第三モードに区分し、第三モード
（8/8モード）の全体に占める割合の設定値が、標準値
と、この標準値より小なる値と、この標準値より大なる
値を持つ三通りの場合について、それぞれ、画面全体の
帯域圧縮比が所定の値例えば1/4になるように、第一モ
ード（1/8モード）と第二モード（4/8モード）の割合を
定め、ブロック内の元の画素と補間処理をして画素との
歪を計算し、その歪を１フィールド全体で合計し比較を
行い、最も歪の小さくでた第三モード（8/8モード）の
割合の設定値を、次の処理における第三モード（8/8モ
ード）の設定値の標準値とする。以後上記処理を繰り返
し行い、第三モード（8/8モード）の標準値における歪
の値が他の場合よりも小さくなったところで、第一、第
二および第三モード（1/8、4/8、8/8モード）の割合を
決定する。すなわち、例えば8/8モードを０から増やし
ていきその最適な割合を求める。

従って、基本的な特性は従来と同様に例えば1/8モード
および4/8モードの二つの種類のモードで決め、第三の
モードとしての8/8モードは、効率化が難しい動エッジ
や、画面に静止領域が多いアンダーフロー時に動領域に
適用して高品質モードとすることに寄与し、最適なモー
ド配分を実現し、よりきめ細かな適応化が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は本発明の一実施例
を示す説明図で、横軸に歪、縦軸に度数をとりモードご
との歪ヒストグラムを表す。第２図は本発明で取り扱う
四つの基本的なモードの一例を示す説明図である。

本発明は、例えば第２図に示すように、異なる標本化構
造を有する四つのモードを、入力画像の性質に応じて適
応的に配分する方式である。この場合、基本的な特性は
1/8および4/8モードで決まり、0/8モードは静止領域の
みに適用する高効率モードであり、8/8モードは効率的
な標本化が難しい動エッジ等に適用する高品質モードで
ある。

まず、映像の画面を複数の画素からなるブロックに分割
し、ブロック内の前フレームと現フレームの画素間の差
を取り、しきい値と比較することにより、画面を動領域
のブロックと静止領域のブロックとに分類する。本実施
例の場合、ブロックは２×４つまり８画素から構成され
る。静止領域のブロックでは、前フレームの画素を用い
てフレーム間処理を行う。動領域のブロックにおいて
は、1/8、4/8および8/8の三つのモードを用いて、フィ
ールド内処理を行う。

ここで、映像のある時刻t₁のフィールドにおける各モー
ドの割合を、以下のように定義する。

0/8モード:a（０≦ａ≦１） 1/8モード:x 4/8モード:y 8/8モード:z なお、0/8モードの１フィールドに占める割合ａは、静
止領域のブロックの占める割合であり、既知である。そ
のため、動領域の占める割合は、 ｘ＋ｙ＋ｚ＝１−ａ …………（１） となる。

また、必要とされる帯域圧縮比を1/4とすると、 となり、この（２）式より、ｘ、ｙ、ｚの配分は以下の
ように決められる。

まず、第１図（ａ）に示すように、動領域のブロッ
クをすべて4/8モードとし、歪ヒストグラムを作成す
る。次に、第１図（ｂ）に示すように、8/8モードの割
合を０としておき、圧縮率が1/4になるように、4/8モー
ドを1/8モードに変換する。この際、1/8モードに変換さ
れるのは、同図中の点線で示すように、4/8モードの歪
ヒストグラムにおいて歪の小さいものから順次行う。そ
して、変換した後の動領域全体の歪の合計を計算する。

次に、第１図（ｃ）に示すように、4/8モードと1/8
モードとの歪の大きいブロックから一定量を8/8モード
に変換すると仮定する。その場合圧縮比は1/4より小さ
く（圧縮率＜1/4）なるので、その分、まず最初に同図
中の点線で示すように、4/8モードのブロックの中から
歪の小さい順に1/8モードのブロックに変換する。その
後、8/8モードの割合が一定量となるように、4/8モード
と1/8モードの歪の大きいブロックから一定量（第１図
（ｃ）における歪量D₁までの量、斜線で示す部分。）を
8/8モードに変換する。そして、変換した後の動領域全
体の歪の合計を計算する。この歪の合計を前回の歪の合
計と比較し、歪が前回より小さければ、さらに、処理を
続ける。

以下、と同じ方法で歪量D₂までの一定量を8/8モ
ードに変換する。この処理を続けて、歪が前回のものよ
り大きくなれば、その直前の歪が時刻t₁において最小で
あり、その時の三つのモードの配分が最適となる。

第３図は、上記実施例において、8/8モードの割合の設
定値と画面全体の歪の関係を示す特性図で、設定値M₀が
最適設定値であることを表している。従って、8/8モー
ドの設定値を始めに、標準値と、この標準値よりも大き
い値および小さい値の三つの値に設定して、処理を繰り
返すことにより、標準設定値の示す歪が最小となる値と
して、最適設定値を速やかに確実に求めることができ
る。

第４図は、本発明の一実施例を適用した符号化送信装置
を示すブロック構成図である。本実施例は、映像信号１
を入力しアナログ・デイジタル変換を行いデイジタル映
像信号を出力するＡ・Ｄ変換回路２と、入力がＡ・Ｄ変
換回路２の出力にそれぞれ接続された、8/8モードのブ
ロックが１フィールド全体に占める割合を現フィールド
で採用している割合の値より小なる値と設定している8/
8モード設定回路３、8/8モードのブロックが１フィール
ド全体に占める割合を現フィールドで採用している割合
の値と設定している8/8モード設定回路４および8/8モー
ドのブロックが１フィールド全体に占める割合を現フィ
ールドで採用している割合の値より大なる値と設定して
いる8/8モード設定回路５と、入力が、8/8モード設定回
路３、４および５の出力にそれぞれ接続された1/8・1/4
モード設定回路6a、6bおよび6cと、入力が、1/8・1/4モ
ード設定回路6a、6bおよび6cの出力に接続された動領域
歪計算回路7a、7bおよび7cと、入力が1/8・4/8モード設
定回路6bの出力にそれぞれ接続されたフィールド内処理
回路８およびフレーム間処理回路９と、入力がフィール
ド内処理回路８およびフレーム間処理回路９の出力に接
続された伝送信号12を送出する多重化回路10と、入力が
動領域歪計算回路7a、7bおよび7cの出力に接続され、入
力されたそれぞれの8/8モード設定時の歪の合計を比較
し、一番歪の小さい8/8モード設定値を次の画面の8/8モ
ード設定値として、8/8モード設定回路３、４および５
にフィードバックする歪比較回路11とを含んでいる。

次に本実施例の動作について説明する。まず、映像信号
１はＡ・Ｄ変換回路２でデイジタル信号に変換される。
このデイジタル映像信号は２画素×４画素で構成された
ブロックごとにまとめられており、適応化サブサンプリ
ングを行う際のモードの決定はブロック単位で行われ
る。３モードの設定にあたって、まず、8/8モードの割
合が8/8モード設定回路３、４および５で決められる。
その後、圧縮比が所望の一定値となるように、1/8およ
び4/8モードの割合が1/8・4/8モード設定回路6a、6bお
よび6cで決められる。そのため、8/8モードの割合を三
つ設定する。ここで、設定値は8/8モード設定回路３
で、8/8モードのブロックが１フィールド全体に占める
割合を現フィールドで採用している割合の値より小なる
値に設定し、8/8モード設定回路４で、現フィールドで
採用している割合の値に設定し、8/8モード設定回路５
で現フィールドで採用している割合の値より大なる値に
設定する。そして、1/8、4/8モード設定回路6a、6bおよ
び6cはそれぞれ8/8モードのそれぞれの割合において圧
縮比が所望の一定値となるように、1/8および4/8モード
の割合を決める。動領域歪計算回路7a、7bおよび7cは、
1/8、4/8および8/8モードが設定された後、その状態に
おける１フィールドでの画面全体の歪の計算を行う。そ
して、歪比較回路11は、それぞれの8/8モードでの１フ
ィールド全体での歪を比較する。画像処理は画面をブロ
ックごとに動領域および静止領域に分けて行う。ここ
で、動領域とは動きが激しい領域、静止領域とは動きの
少ない領域を意味する。動領域にはフィールド内処理回
路８によりフィールド内処理を、静止領域にはフレーム
間処理回路９によりフレーム間処理を行う。その結果、
それぞれの8/8モードの設定値に対して画面全体の処理
後の歪の合計を計算する。次に、歪比較回路11によりそ
れぞれの8/8モード設定時の歪の合計を比較し、一番歪
の小さい8/8モード設定値を次の画面の8/8モード設定値
とする。このようにすることにより、現画面の8/8モー
ド設定値が最適な8/8モード設定値でないにしても、第
３図に示すように何画面の後には最適値M₀に近づき、最
適値M₀が得られることがわかる。

第１図の手順で説明したように、8/8モードの配分にあ
たっては、8/8モードの割合が０から順に増やしてい
き、8/8モードのそれぞれの割合において圧縮比が所望
の一定値となるように、1/8、4/8モードの割合を決め、
その状態における１フィールドでの画面全体の歪の計算
を行い、その全体の歪が最小となる8/8モードの割合を
決めるため、多くの計算が必要となる。また、この8/8
モードの最適な割合は、画面において静止領域の占める
割合が変わると変化するため、１フィールドごとに毎回
計算する必要がある。これらの計算は、通常、１フィー
ルドの水平帰線区間において実行されるが、時間内に計
算を行うには、高速の演算回路が必要となる。そのた
め、本実施例においては、上記のように、8/8モードの
割合が異なる三つのモード設定回路を所有しており、１
フィールド内において歪計算を行い、一番歪が小さい8/
8モードのモード設定値を次のフィールド画面の8/8モー
ドの標準値とするもので、時間内に所定の計算を行うこ
とができる。

本発明の特徴は、第４図において、8/8モード設定回路
３、４および５を設け、第１図に従って１フィールド内
において歪の計算を行い、一番歪の小さい高精細モード
設定値を次のフィールド画面の高精細モードの標準値と
するものである。

〔発明の効果〕

以上、説明したように本発明は、映像の動領域の画面を
圧縮比の異なる三つのモードに分割し、所定の適応化サ
ンプリングを行うことにより、三つのモードの割合を最
適値に設定することができ、従来困難であった、動エッ
ジの効率的な標本化や、画面に静止領域の多いアンダー
フロー時における動領域についての標本化も高品質モー
ドで実現でき、よりきめ細かな適応化ができる効果があ
る。

従って、本発明によれば、高品位映像のような高精細画
像を高精細に圧縮することができる、高品位映像の高能
率符号化方式が実現できその効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は本発明の一実施例
の処理手順を示す説明図。 第２図はこの実施例で取り扱う四つの基本的モードの一
例を示す説明図。 第３図はこの実施例における8/8モードの割合設定値と
歪の関係を示す特性図。 第４図は本発明の一実施例を適用して符号化送信装置を
示すブロック構成図。 第５図はモードの説明図。 １…映像信号、２…Ａ・Ｄ変換回路、３〜５…8/8モー
ド設定回路、6a〜6c…1/8・4/8モード設定回路、7a〜7c
…動領域歪計算回路、８…フィールド内処理回路、９…
フレーム間処理回路、10…多重化回路、11…歪比較回
路、12…伝送信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】映像の画面を複数の画素からなるブロック
   に分割し、このブロックを動きの少ない静止領域と動き
   の激しい動領域に分け、上記静止領域のブロックは前フ
   レームの画素を用い、上記動領域のブロックをサンプリ
   ングの帯域圧縮比が異なる複数種類のモードに区分し、
   画面全体の帯域圧縮比が所定値になるように上記複数種
   類のモードのそれぞれの割合を決める適応化サンプリン
   グ符号化方式において、 上記動領域のブロックのサンプリングモードを帯域圧縮
   比が、一番大きい第一モードと、中位の第二モードと、
   一番小さい第三モードとの三種類のモードとし、 上記第三モードの全体に占める割合の設定値を標準値
   と、この標準値より小なる値と、この標準値より大なる
   値とに設定し、 この３つの設定された第三モードの全体に占める割合の
   それぞれの場合について、画面全体の帯域圧縮比が所定
   の値になるように上記第一モードと上記第二モードとの
   割合を定め、上記動領域の各ブロックにおける元の画素
   と補間後の画素と間の歪を計算し、その歪を１フィール
   ド全体で合計し、最も歪の小さい値が得られた上記第三
   モードの割合の値を次のフィールドでの上記第三モード
   の割合の設定値の標準値とする ことを特徴とする適応化サンプリング符号化方式。