JPH0761155B2

JPH0761155B2 - 動き補償予測フレーム間符号化装置

Info

Publication number: JPH0761155B2
Application number: JP2011284A
Authority: JP
Inventors: 博之上保; 哲之松家; 章喜田中; 郁夫井上
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-01-19
Filing date: 1990-01-19
Publication date: 1995-06-28
Anticipated expiration: 2010-06-28
Also published as: JPH03214989A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明はテレビジョン信号の動き補償予測フレーム間符
号化装置に関する。

従来の技術近年、動画像符号化技術の発達にともない、テレビ電
話、テレビ会議システム、CD−ROM、ディジタルVTR等で
用いられるカラー動画像の高能率符号化装置として動き
補償予測フレーム間符号化装置が開発されている。例え
ば、吹抜敬彦著「TV画像の多次元信号処理」（1988年11
月15日発行、日刊工業新聞社刊、第７章高能率符号
化、pp213−pp291）に記載された動き補償予測フレーム
間符号化装置が知られている。

動き補償予測フレーム間符号化装置では、一定のフレー
ムレートで映像符号化が実現できるように、発生符号量
が多い場合には予測誤差または入力テレビジョン信号の
画素値の量子化ステップサイズを大きくして発生する符
号量を制限している。従来の量子化ステップサイズの決
定方式として、シー．シー．アイ．ティー．ティーのエ
スジーエックスブイの第525（C.C.I.T.T.SGXV文書＃52
5"title:Discription of Ref.Model8（RM8）,source:Wo
rking Party XV′/4Specialist Group On Coding for V
isual Telephony,version:June.9.1989"）に記載された
動き補償予測フレーム間符号化装置が知られている。

以下、第２図を参照にして従来の動き補償予測フレーム
間符号化装置について説明する。第２図に於て、51は入
力テレビジョン信号が入力する入力端子、53は現フレー
ムの符号化ブロックの画信号と前フレームの再生画信号
を比較して符号化ブロックの動ベクトルを算出する動ベ
クトル算出部、54は現フレームと前フレームの再生画信
号を蓄積する画像メモリ部、58は前フレームの再生画信
号に対して動き補償予測する動き補償予測部、60は符号
化するブロックをフレーム内符号化するかフレーム間符
号化するか判定するフレーム間・フレーム内判定部、62
は動き補償予測信号に対して２次元ローパスフィルタ処
理するループ内フィルタ部、64は符号化ブロックの原理
信号と予測信号の差分演算を行ない予測誤差を算出する
予測誤差算出部、66は符号化方式選択信号により、直交
変換する信号の選択と再生画像を算出するための信号の
選択を行なうスイッチ部、68は直交変換する信号を直交
変換する直交変換部、70は直交変換係数を量子化する量
子化部、73は量子化ステップサイズを算出する量子化ス
テップサイズ算出部、74は伝送フレームを一時蓄積する
符号メモリ部、76は量子化した直交変換係数を逆直交変
換する逆直交変換部、78は現フレームの再生画像を算出
する再生画像算出部、82は予測誤差を通信路符号化する
予測誤差符号化部、84は動ベクトルを通信路符号化する
動ベクトル符号化部、86は予測符号と動ベクトル符号よ
り伝送フレームを構成するマルチプレクサ部、89は伝送
信号を出力する出力端子である。

以上のような構成に於て、以下その動作について説明す
る。図示されていないアナログ・ディジタル変換回路で
ディジタル信号に変換され、水平方向Ｍ画素、垂直方向
Ｎラインのブロックに分割されたテレビジョン信号は、
入力端子51より入力テレビジョン信号52として入力す
る。

動ベクトル算出部53は、入力テレビジョン信号52と画像
メモリ部54に蓄積されている前フレームの再生テレビジ
ョン信号55を比較し、符号化ブロックの動きを動ベクト
ルとして算出し、動ベクトル信号56に出力する。同時に
動ベクトル算出部53は、動ベクトル算出時の評価値を用
いて、符号化ブロックについて動き補償予測の有効・無
効を判定し、その結果を動き補償予測制御信号として動
ベクトル信号56に出力する。従って、動ベクトル信号56
には、動ベクトルと動き補償予測信号が重畳されてい
る。

動き補償予測部58は、（１）動き補償予測制御信号が動
き補償予測の有効を指示している場合には前フレームの
再生テレビジョン信号55を動ベクトルで動き補償予測
し、（２）動き補償予測制御信号が動き補償予測の無効
を指示している場合には前フレームの再生テレビジョン
信号55をそのままで、動き補償予測信号59として出力す
る。

フレーム間・フレーム内判定部60は、ブロック単位に入
力テレビジョン信号52と動き補償予測信号59を比較し、
動き補償予測の有効性を判定し、動き補償予測の有効性
が小さい場合は該当ブロックについてフレーム内符号化
が有効と判定し、動き補償予測の有効性が大きい場合は
該当ブロックについてフレーム間符号化が有効と判定
し、その結果を符号化方式選択信号61として出力する。
ブロック単位に符号化方式をフレーム内符号化方式とフ
レーム間符号化方式で切り替えることにより、フレーム
間符号化方式のみで符号化する場合に比べ、以下の改善
が図れる。（１）シーンチェンジ発生時、フレーム内符
号化が選択されるためにシーンチェンジ後の画質向上が
図れる。（２）動体の大きな動きが発生すると、動体の
陰に隠れていた背景領域が出現し、この場合にフレーム
内符号化が選択されるために、画質向上が図れる。ま
た、CD−ROM等に用いる蓄積系メディア符号化方式で
は、再生画像の編集機能や逆方向再生機能を実現するた
めに、一定フレーム周期毎に全ブロックをフレーム内符
号化したフレーム（このフレームを、「リフレッシュ・
フレーム（Ｒfresh Frame）」と呼ぶ。）を挿入する
必要があり、動き補償予測フレーム間符号化装置にフレ
ーム内符号化機能を具備することにリフレッシュ・フレ
ームの挿入が実現できる。

ループ内フィルタ部62は動ベクトルを用いて動き補償予
測した符号化ブロックに対して、２次元ローパスフィル
タ処理を行ない、予測信号63を算出する。予測誤差算出
部64は、符号化ブロックの入力テレビジョン信号52と予
測信号63の差分演算を行ない、その結果を予測誤差信号
65として出力する。

スイッチ部66は、（１）符号化方式選択信号61がフレー
ム内符号化を選択している場合には直交変換する信号67
として入力テレビジョン信号52を選択し、（２）符号化
方式選択信号61がフレーム間符号化を選択している場合
には直交変換する信号67として予測誤差信号65を選択す
る。

直交変換部68は、直交変換する信号67に対して直交変換
を行ない、直交変換する信号67の近傍画素間が持つ高い
相関性を除去して、直交変換係数69を算出する。直交変
換方式としては、多くの場合、高い変換効率を持ち、ハ
ードウェア化について実現性のある離散コサイン変換が
用いられる。

量子化部70は、量子化ステップサイズ71を用いて、直交
変換係数69を量子化し、直交変換量子化係数72を算出す
る。

量子化ステップサイズ算出部73は、以下に示した方式に
より、符号メモリ部74内の残留符号量75より量子化ステ
ップサイズ71を算出する。以下に、本従来例における量
子化ステップサイズ71の算出方法について記述する。

本従来例では、入力テレビジョン信号は第３図に示すよ
うに、水平方向352画素、垂直方向288ラインの大きさを
有し、水平方向16画素、垂直方向16ラインの領域（本従
来例では、「マクロブロック（Macro Block）」と呼ん
でいる。）に分割されている。量子化ステップサイズQb
は、ｎマクロブロック周期で、量子化開始時に第（１）
式に示した式より算出する。

Qb＝２×INT〔Bcont÷200q〕＋２ …（１）但し、第（１）式に於て以下のように定義する。

（ａ）INT〔＊〕は、小数点以下を切り捨てる関数とす
る。

例:INT〔1.5〕＝１、INT〔1.3〕＝１、NT〔1.6〕＝１（ｂ）Bcontは、符号メモリ部74の残留符号量を示す。

（ｃ）ｑは、符号化速度パラメータであり、符号化速度
Ｖと第（２）式の関係がある。

Ｖ＝ｑ×64kbit/sec ……（２）例:V＝64kbit/secの時、ｑ＝１となる。

第（１）式より明らかなように、残留符号量Bcontが多
くなると、量子化ステップサイズQbが大きくなり発生符
号量が制限され、一定フレームレートの映像信号符号化
が実現できる。例えば、量子化ステップサイズQbの算出
時に、残留符号量Bcont＝700bitの時は、量子化ステッ
プサイズQb＝８となり、残留符号量Bcont＝6100bitの時
は、量子化ステップサイズQb＝62となる。本従来例で
は、量子化ステップサイズQbの算出周期ｎは、ｎ＝12と
している。

逆直交変換部76は、直交変換量子化係数72を逆直交変換
し、逆直交変換信号77を算出する。

スイッチ部66は、（１）符号化方式選択信号61がフレー
ム内符号化を選択している場合には再生画像算出信号79
として数値「０」信号80を選択し、（２）符号化方式選
択信号61がフレーム間符号化を選択している場合には再
生画像算出信号79として予測信号63を選択する。

再生画像算出部78は逆直交変換信号77と再生画像算出信
号79を加算し、符号化ブロックの再生画像81を算出す
る。

画像メモリ54は現フレームの再生画像信号81を蓄積し、
前フレームの再生画像信号55を出力する。予測誤差符号
化部82は直交変換量子化係数72、量子化ステップサイズ
71、符号化方式選択信号61を符号化し、予測誤差符号83
を算出する。量子化ステップサイズ71の符号化は、量子
化ステップサイズ71の値が変化したとき、つまりｎマク
ロブロックに１回のみとする。

動ベクトル符号化部84は動ベクトル56を符号化し、動ベ
クトル符号85を算出する。マルチプレクサ部86は予測誤
差符号83と動ベクトル符号85より、所定の形式の伝送フ
レーム87を算出する。

符号メモリ部74は伝送フレーム87を、一旦蓄積し、図示
いていない外部より入力するクロック信号に同期して、
伝送符号88として出力端子89より出力する。同時に、符
号メモリ部74はメモリ内に残留している符号量を残留符
号量75として算出する。

発明が解決しようとする課題しかし、以上のような構成では量子化ステップサイズQb
が、量子化ステップサイズを算出するブロック周期間
（従来例では、ｎマクロブロック周期間）は固定される
ために、連続したｎブロック間は入力テレビジョン信号
の持つ特徴に関わらず同一の量子化ステップサイズQbで
量子化した直交変換係数が量子化される。つまり、同一
の量子化ステップサイズ周期に属する連続したブロック
内で、フレーム内符号化する精微なパターンを持つブロ
ックが、他のブロックと同じ量子化ステップサイズQbで
量子化されるために、フレーム内符号化した精微なパタ
ーンを持つブロックの画質が劣化するという課題があっ
た。すなわち、フレーム内符号化した精微なパターンを
持つブロックより発生する直交変換係数を、大きな量子
化ステップサイズで量子化する事により、原画像の持つ
精微性が失われ、平坦なブロックとなる「ブロック歪」
が発生し、視覚的に大きな画質劣化として認識されてい
た。一方、量子化ステップサイズを符号化して発生する
符号量を削減するために、同一の量子化ステップサイズ
で量子化する連続したブロック数は一定値以上なければ
ならない（従来例では、ｎマクロブロック）ので、毎ブ
ロックごとに量子化ステップサイズを算出し、変更する
ことはできない。

本発明は、以上のような課題に鑑み、原画像の精微性を
保持し、その結果として画質の向上を図ることを目的と
する。

課題を解決するための手段上記目的を達成するため、本発明の技術的解決手段は、
テレビジョン信号をアナログディジタル変換するA/D変
換手段と、ディジタル化した入力テレビジョン信号の１
フレームまたは１フィールドを定められた大きさのブロ
ックに分割するブロック化手段と、個々のブロックにつ
いてテレビジョン画像の動きである動ベクトルを算出す
る動ベクトル検出手段と、個々のブロックについて前記
動ベクトルを用いて動き補償予測するか判定する動き補
償判定手段と、動き補償予測するブロックについて前フ
レームの再生画像を動ベクトルで動き補償予測し、予測
画素値を算出する動き補償予測手段と、入力テレビジョ
ン信号の画素値と予測画素値との差分を予測誤差値とし
て算出する誤差算出手段と、個々のブロックについて、
フレーム間符号化するかフレーム内符号化するかを判定
する符号化方法決定手段と、ブロック毎に前記フレーム
内符号化・フレーム間符号化判定結果により直交変換す
る信号を、入力テレビジョン信号の画素値とするか予測
誤差値とするか切り替える切り替え手段と、入力テレビ
ジョン信号の画素値または予測誤差値を、直交変換し直
交変換係数を算出する直交変換手段と、発生符号量より
第１の量子化ステップサイズを算出する第１量子化ステ
ップサイズ決定手段と、入力テレビジョン信号のブロッ
ク毎の画素値の平均と分散を算出する平均・分散算出手
段と、フレーム内符号化するブロックについては、前記
平均と分散よりブロックをクラス分けし各クラス毎に第
１の量子化ステップサイズより第２の量子化ステップサ
イズを算出し、フレーム間符号化するブロックについて
は、第１の量子化ステップサイズを第２の量子化ステッ
プサイズとする第２量子化ステップサイズ決定手段と、
第２の量子化ステップサイズを用いて、直交変換係数を
量子化し、量子化した直交変換係数を算出する量子化手
段と、フレーム内符号化かフレーム間符号化かの情報と
第１の量子化ステップサイズと量子化のクラス分けに関
する情報と量子化した直交変換係数を符号化する符号化
手段と、量子化した直交変換係数を逆直交変換し、逆量
子化信号を算出する逆量子化手段と、前記フレーム間符
号化・フレーム内符号化判定結果により再生画素値算出
時に用いる画素値を動き補償予測した予測画素値とする
か、数値「０」とするか切り替える切り替え手段と、予
測画素値または数値「０」と逆量子化信号より再生画像
を算出する画像再生手段と、再生画像を蓄積する画像蓄
積手段と、動ベクトルを符号化する動ベクトル符号化手
段とを具備した動き補償予測フレーム間符号化装置によ
り、上記目的を達成するものである。

作用入力テレビジョン信号の持つブロック毎の精微性は、ブ
ロック内の画素値の分散σ^２で測定できると考えられ
る。例えば、精微なパターンを持つブロックの分散σ^２
は、急峻な画素値の変化を持つ「粗い」ブロックの分散
σ^２に比べ小さいと考えられる。また、精微性の高いブ
ロックほど前記分散σ^２が小さくなると考えられる。

また分散が小さいブロックであっても、画素値の平均値
が一定値より小さいときには、精微性が高くとも視覚的
にほとんど目立たないブロックであるといえる。

従って、本発明は上記構成により、入力テレビジョン信
号の持つブロック毎の精微性を前記分散σ^２で測定し、
同一の基準となる第１の量子化ステップサイズで量子化
する連続したブロックで、フレーム内符号化する精微な
画像を有し、かつ画像値の平均値が一定値以上であるブ
ロックについては前記第１の量子化ステップサイズを、
該当ブロックの持つ精微性に比例して、小さくした第２
の量子化ステップサイズで直交変換係数を量子化するこ
とにより、発生符号量を制限しつつ、精微な画像を有す
るブロックの画質を向上することができるようにしたも
のである。

実施例以下、第１図を参照しながら本発明の第１の実施例につ
いて説明する。第１図は本発明の第１の実施例に於ける
動き補償予測フレーム間符号化装置のブロック図であ
る。第１図において、１は入力テレビジョン信号が入力
する入力端子、３は現フレームの符号化ブロックの両信
号と前フレームの再生画信号を比較して符号化ブロック
の動ベクトルと動き補償予測制御信号を算出する動ベク
トル算出部、４は現フレームと前フレームの再生画信号
を蓄積する画像メモリ部、７は前フレームの再生画信号
に対して動き補償予測する動き補償予測部、９は符号化
するブロックをフレーム間符号化するかフレーム内符号
化するかを判定するフレーム間・フレーム内判定部、11
は動き補償予測信号に対して２次元ローパスフィルタ処
理するループ内フィルタ部、13は符号化ブロックの原画
信号と予測信号の差分演算を行ない予測誤差を算出する
予測誤差算出部、15は符号化方式選択信号により、直交
変換する信号の選択と再生画像を算出するための信号を
選択するスイッチ部、17は直交変換する信号を直交変換
する直交変換部、19は直交変換係数を量子化する量子化
部、21は第２の量子化ステップサイズを算出する第２量
子化ステップサイズ算出部、22は第１の量子化ステップ
サイズを算出する第１量子化サイズ算出部、25は入力テ
レビジョン信号の平均と分散を算出する平均・分散値算
出部、28は伝送フレームを一時蓄積する符号メモリ部、
30は量子化した直交変換係数を逆直交変換する逆直交変
換部、34は現フレームの再生画像を算出する再生画像算
出部、36は符号化方式選択信号、予測誤差、第１量子化
ステップサイズ、量子化クラス情報を通信路符号化する
予測誤差符号化部、38は動ベクトルを通信路符号化する
動ベクトル符号化部、40は予測符号と動ベクトル符号よ
り伝送フレームを構成するマルチプレクサ部、43は伝送
信号を出力する出力端子である。

以上のような構成において、以下その動作を説明する。
テレビジョン信号は第１図に図示されていない信号処理
部でアナログ・ディジタル変換され、水平方向Ｍ画素、
垂直方向Ｎラインのブロックに分割され、入力端子１よ
り入力テレビジョン信号２として入力する。次に、動ベ
クトル算出部３は入力テレビジョン信号２と、画像メモ
リ部４より読みだした前フレームの再生画像５を比較
し、動ベクトルを算出し、動ベクトル信号６に出力す
る。同時に、動ベクトル算出部３は動ベクトル算出時の
評価値を用いて、符号化ブロックに対する動き補償予測
が有効か無効かを判定し、その結果を動き補償予測制御
情報として動ベクトル信号６に出力する。

動き補償予測部７は、符号化ブロックと同一位置の前フ
レームの再生画像５に対し動ベクトル信号６により動き
補償予測する場合は動ベクトルで動き補償予測し、動き
補償予測しない場合は何もせずに、動き補償予測信号８
として出力する。

フレーム間・フレーム内判定部９は、ブロック単位に入
力テレビジョン信号２と動き補償予測信号８を比較し、
動き補償予測の有効性を判定し、動き補償予測の有効性
が小さい場合は該当ブロックについてフレーム内符号化
が有効と判定し、動き補償予測の有効性が大きい場合は
該当ブロックについてフレーム間符号化が有効と判定
し、その結果を符号化方式選択信号10として出力する。
またフレーム内・フレーム間判定部９は、リフレシュフ
レームの挿入が必要な符号化装置の場合は、一定フレー
ム周期で全ブロックをフレーム内符号化する様に符号化
方式選択信号10を出力する。

ループ内フィルタ部11は、動き補償予測信号８に対し、
符号化ブロックが動き補償予測するブロックである時は
２次元ローパスフィルタ処理であるループ内フィルタ処
理を行い、その他の場合はループ内フィルタ処理しない
で、予測信号12として出力する。

予測誤差算出部13は、符号化ブロックの入力テレビジョ
ン信号２と予測信号12の差分演算を行ない、その結果を
予測誤差信号14として出力する。

スイッチ部15は、（１）符号化方式選択信号10がフレー
ム内符号化を選択している場合には直交変換する信号16
として入力テレビジョン信号２を選択し、（２）符号化
方式選択信号10がフレーム間符号化を選択している場合
には直交変換する信号16として予測誤差信号14を選択す
る。

直交変換部17は、直交変換する信号16に対して直交変換
を行ない、直交変換する信号16の近傍画素間が持つ高い
相関性を除去して、直交変換係数18を算出する。直交変
換方式としては、多くの場合、高い変換効率を持ち、ハ
ードウェア化について実現性のある離散コサイン変換が
用いられる。

量子化部19は、第２の量子化ステップサイズ20で直交変
換係数18を量子化する。以下に、第２の量子化ステップ
サイズ20の算出方法について記述する。

（１）符号化するブロックがフレーム間符号化ブロック
である場合第２量子化ステップサイズ算出部21は、第１量子化ステ
ップサイズ算出部22が、前記の従来例に記述した方式に
より残留符号量23より算出した第１の量子化ステップサ
イズを第２の量子化ステップサイズとして出力する。

（２）符号化するブロックがフレーム内符号化ブロック
である場合以下に示した方式により、符号化ブロックの画素値の平
均と分散を算出し、算出した平均と分散より該当ブロッ
クをクラス分けし、各クラス毎に基準となる第１の量子
化ステップサイズより実際の量子化で用いる第２の量子
化ステップサイズを算出する。

平均・分散値算出部25は、符号化ブロックの入力テレ
ビジョン信号２の画素値の平均値μと分散σ^２を第
（３）、（４）式により算出し、平均信号44、分散信号
26として出力する。平均μはブロックの精微性に応じて
第１量子化ステップサイズを変化させるかどうかの判断
に用いる。

分散σ^２は、入力テレビジョン信号２の精微性が高いブ
ロックでは小さい値となり、入力テレビジョン信号２の
精微性が低いブロックでは大きい値となる。

但し、第（３）、（４）式に於て以下のように定義す
る。

（ａ）Ｍはブロックの水平方向画素数を示す。

（ｂ）Ｎはブロックの垂直方向ライン数を示す。

（ｃ）ｐ（i,j）はブロック内アドレス（i,j）の画素値
を示す。

第２量子化ステップサイズ算出部21は、符号化ブロッ
クの平均信号44と分散信号26と第１の量子化ステップサ
イズ24より、第２の量子化ステップサイズ20と量子化ク
ラス情報27を算出する。第１の量子化ステップサイズ24
は、第１量子化ステップサイズ算出部22で、符号メモリ
部28内の符号残留量23より、前記の従来例で記述した方
式により求めたものである。

第２量子化ステップサイズ算出部21は、フレーム内符号
化するブロックに関し、平均信号44、分散信号26と予め
定めた４閾値th1,th2,th3,th4を比較し、各ブロックを
４つの量子化クラスに分け、量子化クラスにより第１の
量子化ステップサイズ24より第２の量子化ステップサイ
ズ20を算出する。但し、第一の量子化ステップサイズを
Qbとし、第２の量子化ステップサイズをQstepとする。

０≦σ^２＜th1かつμ＞th4の場合 th1≦σ^２＜th2かつμ＞th4の場合 th2≦σ^２＜th3かつμ＞th4の場合 th3≦σ^２かつμ＞th4の場合 Qstep Class＝４ Qstep ＝Qb 以上のようにすることにより、フレーム内符号化するブ
ロックの第２の量子化ステップサイズ20は、入力テレビ
ジョン信号２の画素値の平均値が一定値以上であり、か
つ精微性が高いブロックに対しては、第１の量子化ステ
ップサイズ24より小さくなる。

量子化部19は、直交変換係数18を第２の量子化ステップ
サイズ20で量子化し、直交変換量子化係数29を算出す
る。逆直交変換部30は、直交変換量子化係数29を逆直交
変換し、量子化誤差を含んだ信号31を算出する。

スイッチ部15は、（１）符号化方式選択信号10がフレー
ム内符号化を選択している場合には再生画像算出信号32
として数値「０」信号33を選択し、（２）符号化方式選
択信号10がフレーム間符号化を選択している場合には再
生画像算出信号32として予測信号12を選択する。

再生画像算出部34は量子化誤差を含んだ信号31と再生画
像算出信号32を加算し、符号化ブロックの再生画像35を
算出する。画像メモリ４は現フレームの再生画像信号35
を蓄積し、前フレームの再生画像信号５を出力する。

予測誤差符号化部36は、符号化方式選択信号10、第１の
量子化ステップサイズ24、量子化クラス情報27、直交変
換量子化係数29を符号化し、予測誤差符号37を算出す
る。

動ベクトル符号化部38は動き補償予測したブロックの動
ベクトル信号６を符号化し、動ベクトル符号39を算出す
る。

マルチプレクサ部40は予測誤差符号37と動ベクトル符号
39より、所定の形式の伝送フレーム41を算出する。

符号メモリ部28は伝送フレーム41を、一旦蓄積し、図示
していない外部より入力するクロック信号に同期して、
伝送符号42として出力端子43より、出力する。同時に、
符号メモリ部28はメモリ内に残留している符号量を残留
符号量23として算出する。

以上の説明から明らかなように本実施例によれば、同一
の量子化ステップサイズに属する連続したブロック郡に
おいて、フレーム内符号化し、かつ画素値の平均値が一
定値以上であるブロックではブロックの精微性に比例し
て、基準となる第１の量子化ステップサイズより、第２
の量子化ステップサイズを算出し、第２の量子化ステッ
プサイズを用いて直交変換係数を量子化するので、画像
の精微性を損なわず、画像全体の画質向上が達成でき
る。

なお、以上の説明では平均・分散値算出部25で算出する
分散値26を第（３）式で定義したが、入力テレビジョン
信号２の精細性を測定できる分散であれば、他の測定尺
度でもよい。例えば、一般にブロックの大きさ（水平方
向画素数:M,垂直方向ライン数:N）は固定値であるか
ら、計算処理が簡単な尺度として第（５）式に示した数
値Ｄがある。ただし、Ｐ（i,j）はブロック内アドレス
（i,j）の画素値、μはブロックの平均画素値を示す。

また、以上の説明では第１の量子化ステップサイズを変
化させるかどうかを画素値の平均値によって決定した
が、全体の画素値の特徴を表現するその他の尺度でもよ
い。

また、以上の説明では量子化ステップサイズのクラス分
けを４クラスとしたが、他のクラス分け数でもよい。

また、以上の説明ではクラス分け毎に基準となる第１の
量子化ステップサイズを等分し、第２の量子化ステップ
サイズを決定したが、分散が小さいブロックに対して第
２の量子化ステップサイズが小さくなるように算出され
れば、他の方法でもよい。

発明の効果以上のように、本発明の効果としては、フレーム内符号
化するブロックの入力テレビジョン信号の持つ精微性に
関する特徴を測定し、同一の量子化ステップサイズで量
子化する連続したブロック郡内で、平均値が一定値以上
であり、かつ精微な絵柄を持つフレーム内符号化するブ
ロックに対しては前記量子化ステップサイズを小さくす
ることにより、発生符号量は制限しつつ、原画像の持つ
精微性を損なう事なく動画像符号化が行える為に、画質
向上が図られ、その効果は大きい。

特に、リフレッシュフレームの画質改善効果が顕著であ
る。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の一実施例における動き補償予測フレー
ム間符号化装置のブロック結線図、第２図は従来の動き
補償予測フレーム間符号化装置のブロック結線図、第３
図は従来例における画像とマクロブロックの関係を示し
た概念図である。１、51……入力端子、３、53……動ベクトル算出部、
４、54……画像メモリ部、７、58……動き補償予測部、
９、60……フレーム内・フレーム間判定部、11、62……
ループ内フィルタ部、13、64……予測誤差算出部、15、
66……スイッチ部、17、68……直交変換部、19、70……
量子化部、21……第２量子化ステップサイズ算出部、22
……第１量子化ステップサイズ算出部、25……平均・分
散値算出部、28、74……符号メモリ部、30、76……逆直
交変換部、34、78……再生画像算出部、36、82……予測
誤差符号化部、38、84……動ベクトル符号化部、73……
量子化ステップサイズ算出部、40、86……マルチプレク
サ部、43、89……出力端子。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】テレビジョン信号をアナログディジタル変
換するA/D変換手段と、ディジタル化した入力テレビジ
ョン信号の１フレームまたは１フィールドを定められた
大きさのブロックに分割するブロック化手段と、個々の
ブロックについてテレビジョン画像の動きである動ベク
トルを算出する動ベクトル検出手段と、個々のブロック
について前記動ベクトルを用いて動き補償予測するか判
定する動き補償判定手段と、動き補償予測するブロック
について前フレームの再生画像を動ベクトルで動き補償
予測し、予測画素値を算出する動き補償予測手段と、入
力テレビジョン信号の画素値と予測画素値との差分を予
測誤差値として算出する誤差算出手段と、個々のブロッ
クについて、フレーム間符号化するかフレーム内符号化
するかを判定する符号化方法決定手段と、ブロック毎に
前記フレーム内符号化・フレーム間符号化判定結果によ
り直交変換する信号を、入力テレビジョン信号の画素値
とするか予測誤差値とするか切り替える切り替え手段
と、入力テレビジョン信号の画素値または予測誤差値
を、直交変換し直交変換係数を算出する直交変換手段
と、発生符号量より第１の量子化ステップサイズを算出
する第１量子化ステップサイズ決定手段と、入力テレビ
ジョン信号のブロック毎の画素値の平均と分散を算出す
る平均・分散算出手段と、フレーム内符号化するブロッ
クについては、前記平均と分散よりブロックをクラス分
けし各クラス毎に第１の量子化ステップサイズより第２
の量子化ステップサイズを算出し、フレーム間符号化す
るブロックについては、第１の量子化ステップサイズを
第２の量子化ステップサイズとする第２量子化ステップ
サイズ決定手段と、第２の量子化ステップサイズを用い
て、直交変換係数を量子化し、量子化した直交変換係数
を算出する量子化手段と、フレーム内符号化かフレーム
間符号化かの情報と第１の量子化ステップサイズと量子
化のクラス分けに関する情報と量子化した直交変換係数
を符号化する符号化手段と、量子化した直交変換係数を
逆直交変換し、逆量子化信号を算出する逆量子化手段
と、前記フレーム間符号化・フレーム内符号化判定結果
により再生画素値算出時に用いる画素値を動き補償予測
した予測画素値とするか、数値「０」とするか切り替え
る切り替え手段と、予測画素値または数値「０」と逆量
子化信号より再生画像を算出する画像再生手段と、再生
画像を蓄積する画像蓄積手段と、動ベクトルとを符号化
する動ベクトル符号化手段とを具備した動き補償予測フ
レーム間符号化装置。