JPH07322260A - 符号化装置 - Google Patents

符号化装置

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JPH07322260A
JPH07322260A JP13796894A JP13796894A JPH07322260A JP H07322260 A JPH07322260 A JP H07322260A JP 13796894 A JP13796894 A JP 13796894A JP 13796894 A JP13796894 A JP 13796894A JP H07322260 A JPH07322260 A JP H07322260A
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JP
Japan
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supplied
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average
data
average luminance
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Application number
JP13796894A
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English (en)
Inventor
Shoji Shiomoto
祥司 塩本
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 符号発生量を低減させ、再生画面の画質を向
上させる。 【構成】 所定領域毎の平均輝度レベルを平均輝度レベ
ル検出器14で検出する。この平均輝度レベルが演算器
15に供給される。演算器15では、平均輝度レベルに
対応した係数を発生し、乗算器16に供給する。乗算器
16では、定レート制御器7から供給された量子化スケ
ールと演算器15から供給された係数とが乗算される。
この乗算結果が量子化幅として量子化器4及び逆量子化
器8に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、動画像を圧
縮符号化する符号化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】動画像をDCT変換、量子化した後に可
変長符号化して出力する符号化装置が実用化されようと
している。この符号化装置では、逆量子化及び逆DCT
変換した現画像データの誤差と前画像データとから動き
ベクトルが求められる。この動きベクトルに基づいて、
動き補償された予測画像データが生成され、この予測画
像データと次の画像データとから差分データが求められ
る。そして、この差分データに対して、DCT変換や量
子化が行われる。
【0003】図4は、符号化装置の一例を示すブロック
図である。入力端子51を介された現画像データは、減
算器52及び後述する動き検出器63に供給される。減
算器52では、現画像データから後述する動き補償器6
2の出力データが差し引かれる。減算器52の出力デー
タは、例えば(8×8)画素で2次元DCT変換器53
においてDCT変換される。DCT変換後の画像データ
は、量子化器54で量子化され、可変長符号化器55及
び逆量子化器58に供給される。可変長符号化器55で
は、データの出現頻度に応じて符号長が変えられる。こ
の可変長符号データは、出力端子56を介して後段の回
路に出力される。
【0004】また、可変長符号化器55の出力は、定レ
ート制御器57に供給される。この定レート制御器57
では、量子化器54や逆量子化器58に対する量子化ス
ケールが設定される。定レート制御器57の出力は、量
子化器54及び逆量子化器58に供給される。逆量子化
器58に供給される画像データには、量子化器54で行
われた処理と逆の処理がなされ、逆DCT変換器59で
逆DCT変換される。このデータは、加算器60に供給
される。加算器60には、動き補償器62から参照フレ
ームの予測画像データが供給されており、これらのデー
タが加算される。加算器60の出力データがフレームメ
モリ61に供給される。フレームメモリ61から出力さ
れる参照フレームの画像データは、動き補償器62及び
動き検出器63に供給される。
【0005】動き検出器63では、入力端子51を介し
て入力される現画像データとフレームメモリ61から供
給される参照フレームの画像データとに基づいて、画像
の動きベクトルが求められる。動き検出器63の検出出
力は、動き補償器62に供給される。動き補償器62で
は、動き検出器63の検出出力とフレームメモリ61か
ら供給される参照フレームの画像データとに基づいて、
動き補償予測が行われる。動き補償器62の予測画像デ
ータが減算器52及び加算器60に供給される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述のような符号化装
置におけるディジタル画像高能率符号化アルゴリズムと
しては、符号化の対象となる画面全体が所定の大きさの
ブロック(例えばマクロブロック等)単位にブロック化
される。そして、このブロック単位で符号化処理が行わ
れる。このように、ブロック毎に符号化を行う場合、符
号化による発生符号量を低減させるために、各ブロック
データが一定の量子化幅で量子化される。量子化幅の設
定は、例えば、出力レートを一定のレートに保持するた
めに、入力データを用いて入力画像の性質を参照するこ
とにより設定するフィードフォワードによるものと、可
変長符号化器の出力データ量に基づいて設定するフィー
ドバックによるものとがある。
【0007】フィードフォワードによって量子化幅を変
化させる方法としては、イントラ画面の輝度から構成さ
れる上述のブロック内のデータを入力として、ブロック
内の画素に対して、相関を求める処理を行う方法があ
る。この相関に基づいて、画像の特徴を得ることができ
る。具体的には、例えば、ブロック内の画素の分散を求
めた後、ブロック内の全体的な平坦さの度合いを数量化
すること等が知られている。
【0008】ところで、人間の視覚特性によると、1ブ
ロック内での画素間に輝度差がある場合、各輝度差の大
きさが等しい場合でも、そのブロックにおける絶対的な
平均輝度により、各輝度差に対する感度が異なったもの
となる。即ち、データ上では輝度差が存在しても、実際
には視覚上では同じ程度の輝度に見え、輝度差として認
識しにくい輝度差が存在する。その輝度差は1ブロック
の絶対的な平均輝度によるものである。図5は、平均輝
度レベルと階調として認知される輝度差との関係を示す
グラフである。なお、横軸は平均輝度レベル(lum av
e)、縦軸は階調として認識可能な輝度差をそれぞれ表す
ものとする。図5において、平均輝度レベルが低い(黒
レベルに近い)場合及び平均輝度レベルが高い(白レベ
ルに近い)場合には、認識可能な輝度差が大きくなる。
つまり、極端に暗い場合及び極端に明るい場合には、階
調差を判別しにくいことになる。このことから、人間が
階調として認識できる輝度差は直線的でないことがわか
る。
【0009】上述の方法では、ブロックの平均輝度レベ
ルにより変化する輝度差に対する視覚特性を、量子化幅
を変化させるパラメータとして直接反映させてはいな
い。従って、視覚特性をパラメータとして利用すること
により、さらに符号量を低減ですることができると考え
られる。
【0010】従って、この発明の目的は、平均輝度レベ
ルの大きさにより、量子化幅を変化させ、より少ない符
号量でデータを送出し、しいては画質を向上させること
ができる量子化器を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明は、所定領域毎
の平均輝度を検出する平均輝度レベル検出器14と、平
均輝度レベル検出器14の検出出力に基づいて、所定領
域に対する係数を設定する演算器15とからなり、平均
輝度レベル検出器14により検出された所定領域毎の平
均輝度の大きさによって、量子化幅を変化させることを
特徴とする符号化装置である。
【0012】
【作用】平均輝度レベル検出器14において、所定領域
毎の平均輝度レベルが検出される。この平均輝度レベル
が演算器15に供給される。演算器15からは、平均輝
度レベルに対する係数が発生され、この係数が乗算器1
6に供給される。乗算器16には、定レート制御器7か
ら量子化スケールが供給されており、演算器15からの
係数に定レート制御器7からの量子化スケールが乗算さ
れる。乗算器16の出力は、量子化器4及び逆量子化器
8に供給される。
【0013】
【実施例】以下、この発明による符号化装置の一実施例
を図面を参照して説明する。図1は、この発明による符
号化装置のブロック図である。シャフリングや所定の大
きさのブロック化、画面順の入れ換え等の所定の処理が
施された現画像データは、入力端子1を介して減算器
2、動き検出器13及び平均輝度レベル検出器14に供
給される。減算器2では、現画像データから動き補償器
12の出力データが差し引かれる。減算器2の出力デー
タは、(8×8)画素の2次元DCT変換器3でDCT
変換される。DCT変換後の画像データは、量子化器4
で量子化され、可変長符号化器5及び逆量子化器8に供
給される。可変長符号化器5では、データの出現頻度に
応じて符号長が変えられる。この可変長符号データは、
出力端子6を介して出力される。また、可変長符号化器
5の出力は、定レート制御器7に供給される。定レート
制御器7では、量子化器4及び逆量子化器8に対する量
子化スケールが設定される。定レート制御器7の出力
は、乗算器16に供給される。
【0014】逆量子化器8に供給される画像データは、
量子化器4で行われる処理と逆の処理がなされる。その
後、逆量子化されたデータは、逆DCT変換器9で逆D
CTされる。このデータは、加算器10に供給される。
加算器10には、動き補償器12から参照フレームの予
測画像データが供給されており、これらのデータが加算
される。加算器10の出力データがフレームメモリ11
に供給される。フレームメモリ11から出力される参照
フレームの画像データは、動き補償器12及び動き検出
器13に供給される。
【0015】動き検出器13では、入力端子1を介して
入力される現画像データとフレームメモリ11から供給
される参照フレームの画像データとに基づいて、画像の
動きベクトルが求められる。動き検出器13の検出出力
は、動き補償器12に供給される。動き補償器12で
は、動き検出器13の検出出力とフレームメモリ11か
ら供給される参照フレームの画像データとに基づいて、
動き補償予測が行われる。動き補償器12の予測画像デ
ータが減算器2及び加算器10に供給される。
【0016】平均輝度レベル検出器14は、所定の大き
さの各ブロックの画像データの平均輝度レベルを検出す
るものである。平均輝度レベル検出器14の検出出力が
演算器15に供給される。演算器15は、例えばROM
で構成されており、平均輝度レベルの大きさに基づいた
係数が蓄えられている。演算器15の演算出力は、乗算
器16に供給される。乗算器16では、定レート制御器
7から供給された量子化スケールと演算器15から供給
された係数とが乗算される。この値が量子化幅となる。
乗算器16の出力が量子化器4及び逆量子化器8に供給
される。
【0017】ところで、前述のように、人間が階調とし
て感じる輝度差は、直線的ではない。従って、輝度差が
データ上で存在していたとしても、その差を階調として
認識しにくいブロックに対しては、量子化幅を大きくす
ることでブロックでの符号量を低減することができる。
つまり、輝度差に対する視覚特性に注目し、主観的に輝
度差を認識しにくいブロックに対して、量子化幅を相対
的に大きくすることで、符号量を低減するような量子化
幅制御を行う。これにより、符号化を行った再生画面の
主観画質を向上することができる。
【0018】以下、量子化幅を設定するための量子化ア
ルゴリズムについて説明する。演算器15における量子
化幅をΔqとすると、単位領域であるブロックに対する
量子化幅Δqは Δq=L×ref q ……(1) で与えられる。なお、Lは平均輝度レベルに対する係数
であり、ref q はフィードバック及びフィードフォワー
ドにより得られる参照量子化幅である。この量子化幅
は、上述のように、定レート制御器7から与えられる。
【0019】量子化幅を設定する式(1)は、以下の手
順で求めることができる。まず、注目するブロックの平
均輝度レベル(lum ave)を lum ave =Σ(ブロック内のそれぞれの画素の輝度値)
/画素数……(2) という式で求める。次に、このようにして得られた平均
輝度レベルに対して、式(1)における係数Lを L=1+func(lum ave) ……(3) で求める。ここで、関数func()は、常に正または0であ
り、図5で得られた相関特性とほぼ同じ曲線となる。式
(3)では、関数func()に対して「1」が加算されるの
で、式(3)は常に1以上の値となる。従って、式
(1)で得られる量子化幅Δqは、常にref q 以上の値
を有することになる。これにより、各ブロックでの符号
発生量を低減することができる。
【0020】例えば、輝度値のビット数が8ビット(0
〜255)で与えられていると共に、平均輝度レベルが
最大参照量子化幅ref h よりも大きい場合、関数func(l
um ave) は、 func(lum ave) =(lum ave−ref h)/( 255−ref h)
/2 で与えられる。一方、平均輝度レベルが最小参照量子化
幅ref l よりも小さい場合、関数func(lum ave) は、 func(lum ave) =(ref l−lum ave)/ref l で与えられる。また、lum ave >ref h やlum ave <re
f l 以外の場合には、 func(lum ave) =0 で与えられる。
【0021】図2は、係数Lの特性図である。なお、横
軸を平均輝度レベル、縦軸を係数値の大きさとする。平
均輝度レベルは、8ビットで表される。また、最小参照
量子化幅ref l =50、最大参照量子化幅ref h =20
5とされている。平均輝度レベルが50未満の場合及び
205以上の場合には、階調差を判別しにくいことにな
る。従って、この時には、係数として1.0の値を越え
た値が参照量子化幅ref q に乗算される。一方、平均輝
度レベルが50以上205未満の場合には、階調差を判
別しやすいことになる。従って、この時には、係数1.
0が参照量子化幅に乗算される。
【0022】ところで、上述の説明では、所定ブロック
毎の平均輝度レベルを求め、これに基づいて式(1)か
ら量子化幅Δqを導き出すようにしたが、所定ブロック
毎の平均輝度レベルではなく、例えば、2次元DCT変
換を施したDCT係数のDC成分の平均値を求めて量子
化幅Δqを求めることもできる。例えば、イントラ入力
画面について、図3に示されるようなn×n画素からな
る輝度データにDCT変換を行う。そのDC成分は、n
×n画素領域での平均輝度レベルに相当するものであ
る。また、量子化幅Δqを決定する単位領域であるブロ
ックがM個(この場合は4個)のn×n画素領域である
とすると、このブロックの平均輝度レベル(dct dc av
e) は、 平均輝度レベル(dct dc ave) =Σ(n×n画素領域の
DCT係数のDC成分)/M……(4) として表される。
【0023】このようにして得られた平均輝度レベル
(dct dc ave) の係数を定数倍することにより、式
(2)で求められる平均輝度レベル(lum ave )と等し
くなる。従って、 L=1+func(k×dct dc ave) により、量子化幅を決定する係数Lを求めることもでき
る。なお、関数func()は、式(2)における関数と同じ
ものである。
【0024】
【発明の効果】この発明に依れば、所定ブロック毎の平
均輝度レベルを求め、量子化幅を決定する要素としてこ
の平均輝度レベルを用いることにより、量子化幅を変化
させる。これにより、符号量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による符号化装置のブロック図であ
る。
【図2】係数Lの特性を示す特性図である。
【図3】量子化の単位領域を示す図である。
【図4】従来の符号化装置のブロック図である。
【図5】平均輝度レベルと輝度差との関係を示すグラフ
である。
【符号の説明】
14 平均輝度レベル検出器 15 演算器 16 乗算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 1/41 B

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定領域毎の平均輝度を検出する平均輝
    度検出手段と、 上記平均輝度検出手段の検出出力に基づいて、上記所定
    領域に対する係数を設定する演算手段とからなり、 上記平均輝度検出手段により検出された上記所定領域毎
    の平均輝度の大きさによって、量子化幅を変化させるこ
    とを特徴とする符号化装置。
  2. 【請求項2】 上記所定領域は、複数のDCTブロック
    からなり、各DCTブロックのDC係数の平均値の大き
    さによって、上記量子化幅を変化させる請求項1記載の
    符号化装置。
JP13796894A 1994-05-27 1994-05-27 符号化装置 Pending JPH07322260A (ja)

Priority Applications (1)

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JP13796894A JPH07322260A (ja) 1994-05-27 1994-05-27 符号化装置

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JP13796894A JPH07322260A (ja) 1994-05-27 1994-05-27 符号化装置

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JPH07322260A true JPH07322260A (ja) 1995-12-08

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3304912A4 (en) * 2015-06-07 2018-06-06 Sharp Kabushiki Kaisha Systems and methods for optimizing video coding based on a luminance transfer function or video color component values

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3304912A4 (en) * 2015-06-07 2018-06-06 Sharp Kabushiki Kaisha Systems and methods for optimizing video coding based on a luminance transfer function or video color component values

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