JPH0787498A - 高能率符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高能率符号化装置において圧縮効率を低下さ
せることなく再生画像の視覚上の歪み、特に量子化ノイ
ズの発生を低減することができるようにする。 【構成】入力画像データはブロック化器１１でブロック
化される。減算器１２で前フレームのデータを用いて作
成された予測信号と、現入力信号との差がとられ予測誤
差信号が作成される。この信号は直交変換器１３、量子
化器１４、可変長符号化器１５、バッファメモリ１６を
介して冗長度を低減した伝送用信号に変換される。逆量
子化器１７、逆直交変換器１８、加算器１９、フレーム
メモリ２０、動き補償器２２、動きベクトル検出２１に
より、先の予測信号が作成される。またいん画像データ
と局部再生画像を用いて減算器２６、パワー算出器２
６、メモリ２３により、前記予測信号に含まれる量子化
歪みを検出し、その歪み量に応じて量子化器１４の量子
化ステップ幅を量子化制御器２４を介して制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、デジタル画像信号を画
素ブロック単位で符号化する高能率符号化装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像信号の高能率符号化方式とし
て、フレーム内やフレーム間の相関を利用した予測符号
化と可変長符号化などの符号化方式が知られている。こ
のような符号化方式は、通常符号化されたデータを一定
の伝送ビットレートで伝送路に送出するため、バッファ
メモリの占有量と、伝送ビットレートの容量に応じた値
内で、画像の性質に依存したなんらかのパラメータによ
り量子化雑音電力の小さな、かつ視覚特性にうまく適合
するような量子化ステップ幅を適応的に設定させる手段
を有する。

【０００３】この例として、「特開平３−１６４９０号
公報」や、「特開平３−２５６４８４号公報“映像信号
符号化方法”」に示されるような、パラメータに動きベ
クトルを用いた画像符号化装置が提案されている。これ
は、フレーム間で検出した動きベクトルにより、そのブ
ロック画像が動いているか否かを判定し、そのブロック
が動いていると判定した場合（動きベクトルの大きさが
大きくなった場合）には粗い量子化ステップ幅を設定
し、そのブロックが動いていないと判定した場合は密の
量子化ステップ幅を設定し、この設定した量子化ステッ
プ幅で直交変換係数を量子化するようにした画像符号化
装置である。これは、画像信号に一定速度以上の動きが
あり、視線がその動きに追従できない場合には、歪の知
覚感度が低下し視覚特性の解像度も低下するという、視
覚の歪に対する特性を利用して視覚的冗長性を削除し、
さらに再生画質の視覚上の歪を抑圧しようとしたもので
ある。

【０００４】ところが、画像信号の性質によっては、こ
のようにブロックの動きベクトルに注目してそのブロッ
クに動きがあるか無いかを単純に判断し、この結果に基
づいて量子化ステップ幅を制御しては都合が悪い場合が
多々ある。

【０００５】この例を図１１を用いて説明する。画像信
号の現フレームから切り出した入力ブロックが図１１
（ａ）のような（４画素×２ライン）の８画素から構成
され、さらにこのブロックの位置に対応する動きベクト
ルを求めるためのサーチエリアが同図（ｂ）の様に構成
されているとする。このとき、図の例ではサーチエリア
内で入力ブロックとの最小歪を与える参照ブロックは３
つあり、この動き量と方向を動きベクトルとする場合、
動きベクトルの候補は同図（ｃ）に示すようにｖ１〜ｖ
３の３つあることになる。単純なマッチング法による動
きベクトル検出の場合、この３つのうちからどのベクト
ルを動きベクトルとして選択するかは、参照ブロックの
計算順位、あるいは現フレーム入力ブロックと前フレー
ム参照ブロックとの相対的な位置関係によって選択され
るが、参照ブロックによっては、検出された動きベクト
ルにより入力ブロックの動きの有無を判断し、これによ
り設定した量子化ステップ幅を決定し、直交変換係数を
量子化すると圧縮効率が向上せず、しかも視覚上量子化
ノイズが目立ってしまう場合がある。

【０００６】具体的には、実際の画像信号において図１
１（ａ）に示すような画素ごとの信号レベル差の殆どな
い絵柄は、例えば空や雲、ビルの壁面のような一様なト
ーンの画面、つまり平坦な絵柄の部分であり、このよう
な部分では量子化により誤差歪（量子化ノイズ）が検知
されやすいという視覚の歪に対する特性がある。よっ
て、このようなブロックの直交変換係数は細かい量子化
ステップ幅で量子化し、再生画質の視覚上の歪を抑圧す
ることが本来望ましい。ところが、図１１（ｃ）に示し
たｖ１あるいはｖ３が動きベクトルとして採用された場
合、このブロックは動きが大きいと判断され粗い量子化
ステップ幅で予測誤差信号を量子化され、その結果、再
生画質において量子化ノイズが視覚上非常に目について
しまうという問題が生じる。

【０００７】また別の例として、「特開平４−１５１９
８９号公報“動画像符号化方法”」がある。これは、動
きベクトルを検出する際に算出するブロック毎の画面間
歪量の大小によって、符号化ビット数を割り当てるもの
である。ところがこの場合の画面間歪量とは、動きベク
トルを検出する際に算出した画面間の最小歪量のことで
あり、上記と同じ理由で、圧縮効率が向上せず、やはり
視覚上量子化ノイズが目立ってしまうという問題が存在
することは明白である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、ブロ
ック毎に検出したフレーム間の動きベクトル、あるいは
予測誤差信号のパワーなどを利用し、このブロックの直
交変換係数を量子化するための量子化ステップ幅を設定
するようにすると、量子化ノイズの出やすい、本来細か
い量子化ステップ幅で量子化すべきブロックを粗い量子
化ステップ幅で量子化してしまったり、またその逆に歪
の知覚感度が低下するので、粗い量子化ステップ幅で量
子化してもかまわないブロックを、細かい量子化ステッ
プ幅で量子化するような場合もあり、結果的に再生画像
の視覚上の歪、特に量子化ノイズが非常に目につき、ま
た圧縮効率も上がらないという問題があった。

【０００９】そこでこの発明は、圧縮効率を低下させる
ことなく、再生画像の視覚上の歪、特に量子化ノイズの
発生を低減することができる高能率符号化装置を提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、フレーム間で求めた予測信号内に含まれ
る量子化歪を検出する歪検出手段と、前記歪検出手段に
よって算出された予測信号内の量子化歪量により、量子
化ステップ幅を補正するような量子化制御手段とを設け
るようにしたものである。

【００１１】

【作用】上記の手段によれば、予測信号内に、量子化ノ
イズが多く発生した信号が検出された場合は、より細か
い量子化ステップ幅を設定し、逆に予測信号内に、量子
化ノイズが多く発生した信号が検出されなかった場合
は、粗い量子化ステップ幅を設定することができるの
で、圧縮効率を低下させることなく、再生画質の視覚上
の歪、特に量子化ノイズの発生を低減することができ
る。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１は本発明に係る高能率符号化装置で、実施
例１を示すフレーム間予測符号化装置を示すブロック図
である。

【００１３】図１において、入力端子１０には入力画像
データが供給され、この入力画像データはブロック化器
１１に与えられる。入力画像データは、ここで所定のブ
ロック単位（入力画素ブロック単位）に並べ変えが行わ
れ、ここから減算器１２、及び動きベクトル検出器２１
に供給される。

【００１４】減算器１２は、後述する動き補償器２２か
ら動き補償された前フレームの入力ブロックデータ（予
測信号）も与えられており、両者の差分をとりこれを予
測誤差信号として直交変換器１３に出力する。

【００１５】直交変換器１３は、入力されたブロックデ
ータ（予測誤差信号）を直交変換処理して、水平および
垂直方向の周波数成分に変換し、量子化器１４に出力す
る。量子化器１４は直交変換器１３の出力を量子化して
ビットレートを低減し可変長符号化器１５および逆量子
化器１７に出力する。

【００１６】可変長符号化器１５は量子化器１４の出力
に対して、平均的な符号長が短くなるように符号割当を
行ない、この符号をバッファメモリ１６に出力する。バ
ッファメモリ１６は可変長符号化器１５の出力を低レー
ト化して伝送器に送り出すと共に、バッファメモリ占有
量の情報を量子化制御器２４に出力する。

【００１７】逆量子化器１７は量子化器１４の出力を逆
量子化して逆直交変換器１８に与える。逆直交変換器１
８は、逆直交変換処理した出力を加算器１９に出力す
る。逆量子化器１７および逆直交変換器１８によって復
号化処理が行なわれて、符号化前の予測誤差データと同
様のデータが逆直交変換器１８から得られる。

【００１８】加算器１９は動き補償器２２からの動き補
償された前フレームのブロックデータ（予測信号）と逆
直交変換器１８からの予測誤差データとを加算して、現
フレームの入力ブロックデータを再生し、フレームメモ
リ２０と減算器２５に出力する。

【００１９】フレームメモリ２０は入力されたブロック
データを１フレーム期間遅延させて前フレームのデータ
として、動き補償器２２および動きベクトル検出器２１
に出力する。

【００２０】動きベクトル検出器２１には、ブロック化
器１１から現フレームのブロックデータと、フレームメ
モリ２０から現フレームの１フレーム前の画像データを
与えられており、これらのデータをそれぞれ入力データ
および参照データとして入力されたブロックデータにつ
いて、フレーム間の動きベクトルを求め、求めた動きベ
クトルを動き補償器２２と、メモリ部２３に出力する。
動き補償器２２は、フレームメモリ２０から前記フレー
ムデータが与えられており、動きベクトル検出器２１か
らの動きベクトルによって、このデータから動き補償フ
レーム間予測データを作成して減算器１２に出力する。

【００２１】ここで、このシステムには、減算器２５が
設けられている。減算器２５は、加算器１９から入力ブ
ロックを符号・復号化したデータが、またブロック化器
１１から現入力ブロックデータが与えられており、この
２つのデータ間の差分値をとり、パワー算出器２６を与
えている。パワー算出器２６においては、ブロック毎の
量子化ノイズのパワーが算出され、この結果はメモリ部
２３に出力される。

【００２２】メモリ部２３では、動きベクトル検出器２
１から動きベクトルが、パワー算出器２６からブロック
毎の量子化ノイズパワーが与えられており、ここで、予
測信号に、量子化ノイズを多く含む信号が含まれるか否
かを判定し（詳細は後述する）、補正信号を決定し、こ
れを量子化制御器２４に出力する。

【００２３】量子化制御器２４には、バッファメモリ１
６からバッファ占量量の情報が、メモリ２３から補正信
号が入力される。そしてこの２つの信号より量子化ステ
ップ幅を決定する量子化制御信号が作成され量子化器１
４に出力される。

【００２４】ここで、このように構成された実施例にお
けるメモリ部２３の動作について、図２、図３を用いて
詳しく説明する。図２において、端子３０には入力ブロ
ックの動きベクトルが、また端子３１には図１における
パワー算出器２６から、ブロック毎の量子化ノイズパワ
ーが与えられている。

【００２５】まず、逆動きベクトル算出器３２におい
て、入力ブロックの動きベクトルの符号を反転し、逆向
きの動きベクトルを作る。一方、端子３１からは逆動き
ベクトル算出器３２に入力ブロックアドレスが入力され
ており、これを用いて予測信号に含まれるブロックアド
レスを全て算出する。算出した予測信号アドレスは、量
子化ノイズパワーメモリ３３に出力され、このブロック
アドレスに対応する量子化ノイズパワーを補正信号発生
器３４に出力する。

【００２６】補正信号発生器では、この量子化ノイズパ
ワーを判定し、例えばスレッショルドをパワー大、パワ
ー小用の２つ設け、パワー小用のスレッショルドを越え
て量子化ノイズパワーが小さければ、補正信号「１」
を、パワー大用のスレッショルドを越えて量子化ノイズ
パワーが大きければ補正信号「−１」を、それ以外であ
れば「０」を端子３５から図１における量子化制御器２
４に出力する。

【００２７】以上述べてきたメモリ部２３の動作原理を
詳しく説明する。図３において、現フレームの入力ブロ
ックＢ１が図のように与えられていたとする。ケース１
の場合、動きベクトルが、Ｖ１（Ｖx1，Ｖy1）のように
与えられていたとすると、図４における逆動きベクトル
算出部４０２において逆動きベクトルが、−Ｖ１（−Ｖ
x1，−Ｖy1）のように求められる。入力ブロックＢ１の
ブロックアドレスがわかっていれば、この−Ｖ１を用い
て予測ブロックｐ１のアドレスは容易に算出でき、この
予測ブロックｐ１の符号化処理による量子化ノイズパワ
ーが補正信号発生器３４に出力され、ここで量子化ノイ
ズパワーの大小を示す補正信号が、端子３５より、出力
される。

【００２８】このように、入力ブロックＢ１に対して、
予測信号領域（Ｐ１）が、符号化ブロック単位（ｐ１）
で対応している場合は、量子化ノイズパワーの大小の判
定は１回で済む。しかし、ケース２のように、予測ブロ
ック（ｐ２）が、前フレームにおける複数の符号化単位
ブロックにまたがっている場合も考えられる。このよう
な場合は予測ブロック（ｐ２）が含まれている全ての符
号化ブロック単位（この場合４つ）を予測信号領域（Ｐ
２）とし、これらのブロックのアドレス全てを予測信号
アドレスとしてメモリ３３に出力する。そして、対応す
る４つの量子化ノイズパワーを補正信号発生器３４に出
力し、例えば、４つの量子化ノイズパワー全てが小さい
と判定された場合は、補正信号「１」を、全て大きいと
判定された場合は補正信号「−１」を、それ以外は
「０」を端子３５より出力する。

【００２９】次に、このように構成された実施例におけ
る量子化制御器２４の動作について図４の説明図を参照
して説明する。図４（Ａ）において、入力端子４０には
入力データとしてバッファ占有量の情報が入力され、こ
の情報により、ＲＯＭ４２で量子化モード信号が一つ決
定され、加算器４４とモード判定器４３、およびスイッ
チ４５の端子ａに出力される。量子化モード信号は、図
４（Ｂ）に示すように量子化レベルの間隔（量子化ステ
ップ）を現すものである。細かい量子化ステップ幅で量
子化すればするほど量子化ノイズの発生は抑えることが
できる。

【００３０】入力端子４１には入力データとしてメモリ
部２３から補正信号が与えられており、加算器４４に与
えられる。補正信号は前述したように、予測信号に含ま
れる量子化ノイズパワーの大小を示しており、ＲＯＭ４
２から与えられた量子化モード信号と加算され、補正さ
れた量子化モード信号としてスイッチ４５の端子ｂに与
えられる。

【００３１】スイッチ４５は、モード判定器４３からの
制御信号により制御され、もしバッファメモリがオーバ
ーフローまたはアンダーフローを起こしそうな場合は、
スイッチ４５において端子ａ側の量子化モード信号が、
それ以外なら端子ｂ側の補正された量子化モード信号が
選択され、端子４６より図１における量子化器１４に与
えられる。

【００３２】具体的には、例えば図４（Ｂ）に示すよう
に量子化モード信号が１から１６までの信号として出力
されるようになっているとすると、量子化モード信号
１、２ではバッファメモリ占有量が非常に低くアンダー
フローが、逆に、量子化モード信号１５、１６ではバッ
ファメモリ占有量が非常に高くオーバーフローの危険が
あると判断し、スイッチ４５はａ側、それ以外はｂ側に
倒れるような制御の方法である。

【００３３】このようにして決定された量子化モード信
号により、図１における量子化器１４において、量子化
モード信号に対応する量子化ステップ幅で、入力ブロッ
クの直交変換係数が量子化される。

【００３４】このように本実施例においては、予測信号
内に量子化ノイズが多く含まれている場合は、直交変換
係数を細かい量子化ステップ幅で量子化し、逆に予測信
号内にあまり量子化ノイズが含まれていない場合は、粗
い量子化ステップ幅で直交変換係数を量子化できるの
で、全体の符号化効率を低下させることなく、再生画質
の視覚上の歪、特に量子化ノイズの発生を抑圧すること
ができる。 （実施例２）この発明は、上記の実施例に限定されるも
のではない。

【００３５】図５は本発明に係る高能率符号化装置で、
実施例２を示すフレーム間予測符号化装置を示すブロッ
ク図である。図５において、入力端子５１０には入力画
像データが入力され、この入力画像データはブロック化
器５１１に与えられる。ブロック化器５１１において、
入力された画像データは所定のブロック単位（入力画素
ブロック単位）に並べ変えが行われ、ここからエッジ検
出部５１２、及び減算器５２４、及び動きベクトル検出
器５２１、及び量子化ノイズ判定部５２０に出力され
る。

【００３６】減算器５２４では後述する動き補償器５２
２から動き補償された前フレームの入力ブロックデータ
（予測信号）も与えられており、予測誤差信号を求めて
直交変換器５１４に出力する。

【００３７】直交変換器５１４は、入力されたブロック
データ（予測誤差信号）を直交変換処理して、水平およ
び垂直方向の周波数成分に分離し、量子化器５１５に出
力する。

【００３８】量子化器５１５は直交変換器５１４の出力
を量子化してビットレートを低減し可変長符号化器５２
５および逆量子化器５１６に出力する。可変長符号化器
５２５は量子化器５１５の出力に対して、平均的な符号
長が短くなるように符号割当を行ない、この符号をバッ
ファメモリ５２６に出力する。

【００３９】バッファメモリ５２６は可変長符号化器５
２５の出力を低レート化して伝送路に送り出すと共に、
バッファメモリ５２６のメモリ占有量に応じた量子化制
御信号を選択して、量子化制御器５２７に出力する。

【００４０】逆量子化器５１６は量子化器５１５の出力
を逆量子化して逆直交変換器５１７に与え、逆直交変換
器５１７は逆量子化器５１６の出力を逆直交変換処理し
て加算器５１８に出力する。

【００４１】逆量子化器５１６および逆直交変換器５１
７によって復号化処理が行なわれて、符号化前の予測誤
差データと同様にデータが得られる。加算器５１８は動
き補償器５２２からの動き補償された前フレームのブロ
ックデータ（予測信号）と逆直交変換器５１７からの予
測誤差データとを加算して、現フレームの入力ブロック
データを再生、フレームメモリ５１９と量子化ノイズ判
定部５２０に出力する。

【００４２】フレームメモリ５１９は入力されたブロッ
クデータを１フレーム期間遅延させて前フレームのデー
タを作成、動き補償器５２２および動きベクトル検出器
５２１に出力する。

【００４３】動きベクトル検出器５２１には、ブロック
化器５１１から現フレームのブロックデータが、フレー
ムメモリ５１９から現フレームの１フレーム前の画像デ
ータが与えられており、これらのデータをそれぞれ入力
データおよび参照データとして入力されたブロックデー
タについて前フレームと現フレームとの間に動きベクト
ルを求め、求めた動きベクトルを動き補償器５２２とブ
ロック判定器５１３に出力する。

【００４４】動き補償器５２２はフレームメモリ５１９
から前フレームデータが与えられており、動きベクトル
検出器５２１からの動きベクトルによって、このデータ
から動き補償フレーム間予測データを作成し、減算器５
２４に出力する。

【００４５】一方、エッジ検出部５１２にはブロック化
器５１１から現フレームのブロックデータが与えられて
おり、このデータから入力ブロックのエッジ成分の大き
さを判定し、結果をブロック判定部５１３に出力するよ
うになっている。

【００４６】ブロック判定部５１３では、エッジ検出部
５１２から入力ブロックデータのエッジ成分の大きさを
表す２ビットの判定信号が、また動きベクトル検出器５
２１から入力ブロックのフレーム間の動きベクトルが与
えられており、この２つのパラメータにより、現符号化
ブロックが符号化処理において発生する量子化ノイズが
視覚上目立たないブロックであるか、または量子化ノイ
ズが視覚上目立つブロックであるかを判定しその判定結
果をブロック判定信号として量子化器５２７に出力す
る。

【００４７】量子化ノイズ判定部５２０では、加算器５
１８から現入力ブロック復号データが、またブロック化
器５１４から現入力ブロックデータが与えられており、
この２つのデータ間で量子化ノイズのレベルを判定し、
判定結果を量子化制御信号発生部５２３に出力する。

【００４８】量子化制御信号発生部５２３には、動きベ
クトル検出器５２１から動きベクトルが、量子化ノイズ
判定部５２０から量子化ノイズ判定信号が与えられてお
り、２つのパラメータから量子化制御信号を決定し、量
子化制御器５２７に出力する（詳細は後述する）。

【００４９】量子化制御器５２７では、バッファメモリ
５２６からバッファ占有量の情報が、ブロック判定部５
１３からブロック判定信号が、また量子化制御信号発生
部５２３から量子化制御信号が入力され、この３つの信
号より量子化ステップが決定され、量子化器５１５に出
力される。

【００５０】ここで、このように構成された実施例にお
けるブロック判定部５１３の動作について図６（Ａ）と
図６（Ｂ）を用いて説明する。ブロック判定部５１３の
端子１００にエッジ検出部５１２から入力ブロックのエ
ッジ成分の大きさを現すエッジ成分判定信号が、端子１
０１に動きベクトル検出器５１２から動きベクトルが与
えられている。

【００５１】エッジ検出部５１２（図５）には入力ブロ
ックデータが与えられており、このブロックのエッジ成
分としてブロック内の各画素間の差分値の和を求め、例
えば以下の式によりエッジ成分の大きさ判定が行なわ
れ、判定信号が図６（Ａ）の端子１００に出力される。

【００５２】 水平エッジ成分＝各画素間の水平差分絶対値 垂直エッジ成分＝各画素間の垂直差分絶対値 エッジ成分は水平エッジ成分と垂直エッジ成分の論理和 ２４／２５６＜エッジ成分 ：判定信号 ３ （大） １２／２５６≦エッジ成分≦２４／２５６：判定信号 ２ エッジ成分 ＜１２／２５６ ：判定信号 １ （小） また、端子１０１に入力された動きベクトルにより、入
力ブロック動き判定部１０２において、入力ブロックの
動きの大きさが算出される。

【００５３】入力ブロック動き判定部１０２において、
動きの大きさを判定する基準は、動きベクトルの探索範
囲（サーチエリア）によって異なるが、今、仮に動きベ
クトルの大きさを水平・垂直の２乗和の平方根とし、探
索範囲を水平＋１５から−１６画素、垂直＋１５から−
１６画素とし、以下の式で動きの大きさを判定するとす
る。

【００５４】 動きベクトル大きさＭＶ＝水平・垂直の２乗和の平方根 １８≦ＭＶ ：動き大きさ判定信号 ４ 動き
（大） １０≦ＭＶ＜１８：動き大きさ判定信号 ３ ４≦ＭＶ＜１０：動き大きさ判定信号 ２ ０≦ＭＶ＜４ ：動き大きさ判定信号 １ 動き（小） 上記２つの判定信号から、ブロック判定信号決定部１０
３において例えば図６（Ｂ）のようにブロック判定信号
が決定される。

【００５５】図６（Ｂ）は、エッジ成分、動きがどちら
も比較的小さい場合は、現符号化ブロックが符号化処理
によって発生する量子化ノイズが視覚上目立つブロック
であると判定してブロック判定信号「１」を、エッジ成
分、動きがどちらも比較的大きい場合は、量子化ノイズ
が視覚上目立たないと判断してブロック判定信号「−
１」を、その他の場合は通常ブロックと判断して判定信
号「０」を決定するような動作を表している。これは、
一定速度以上で画像が動いていて、視線がその動きを追
随できない場合は歪の知覚感度が低下し、逆に、静止画
や動きの少ない動画の場合は、歪は画像の平坦部分で知
覚されやすいという人間の歪に対する視覚特性を利用し
たものであり、このようにして決定されたブロック判定
信号は、端子１０４から図５における量子化制御器５２
７に出力される。

【００５６】次に、図５に示した量子化ノイズ判定部５
２０について、図７を用いて説明する。図７において、
端子３００には入力ブロックデータとブロックアドレス
が、端子３０１には図５に示した加算器５１８からの符
号・復号化データが与えられ、減算器３０２において対
応する画素データ毎に差分される。この差分値は絶対値
和算出部３０３においてブロック内画素数の絶対値和が
算出され、量子化ノイズ量判定部３０４に出力される。

【００５７】量子化ノイズ量は処理するブロックのサイ
ズによって大小の判定基準が変わるが、例えば１６画素
×８ラインのブロックとすると、 １２８ ≦絶対値和：量子化ノイズ判定信号 １（大） 絶対値和＜１２８ ：量子化ノイズ判定信号 ０（小） のような判定方法である。

【００５８】このようにして決定した量子化ノイズ判定
信号は、端子３０５より、ブロックアドレスと共に図５
に示した量子化制御信号発生器５２３に出力される。次
に、図５に示した量子化制御信号発生器５２３の動作に
ついて、図８を用いて説明する。

【００５９】図８において、端子４００には入力ブロッ
クの動きベクトルが、また端子４０１には図５の量子化
ノイズ判定部５０２からの量子化ノイズ判定信号とブロ
ックアドレスが与えられている。

【００６０】まず、動きベクトルは、逆動きベクトル算
出器４０２において、ベクトルの符号を反転し、逆向き
の動きベクトルとして予測信号アドレス算出器４０３に
出力される。予測信号アドレス算出器４０３では、端子
４０１からの現入力ブロックアドレスと、この逆動きベ
クトルを用いて予測信号として用いた領域に含まれる前
フレームに対応するブロックアドレスを全て算出し、こ
のアドレスを、アドレス・判定信号メモリ４０４に出力
する。

【００６１】一方、端子４０１に入力された量子化ノイ
ズ判定信号とブロックアドレスは、アドレス・判定信号
メモリ４０４に１フレーム分蓄えられ、動き補償予測信
号アドレス算出器４０３から受け取った前フレーム予測
信号アドレスに対応する量子化ノイズ判定信号を、量子
化制御信号算出器４０５に出力する。

【００６２】以上述べてきた量子化制御信号算出部の、
逆動きベクトル算出器４０２と動き補償予測信号アドレ
ス算出器４０３の動作原理は、実施例１におけるメモリ
部２３の動作原理（図３）と同じである。

【００６３】図８（Ｂ）は、量子化制御信号算出器４０
５の動作を説明するための図である。量子化ノイズ判定
信号は最低で１個（上記ケース１）、最高で４個（上記
ケース２）であり、この判定信号の１の個数をカウント
する。

【００６４】１が０個であれば、予測信号領域において
量子化ノイズの発生が少なかったと判定し、量子化制御
信号「０」を、１が存在した場合は、入力ブロックの予
測信号としてこの予測領域を符号化処理に用いた場合に
量子化ノイズがさらに発生すると判断し、量子化制御信
号「１」を出力端子４０６から出力する。

【００６５】次に、このように構成された実施例におけ
る量子化制御部の動作について図９の説明図を参照して
説明する。図９（Ａ）において、入力端子６００には入
力データとしてバッファ占有量の情報が入力され、この
バッファ占有量により、ＲＯＭ６０３で第１の量子化モ
ード信号が一つ決定され、加算器６０５とスイッチ６０
６の端子ａに出力される。量子化モード信号は、図９
（Ｄ）に示すように量子化レベルの間隔（量子化ステッ
プ）を現すものである。細かい量子化ステップ幅で量子
化すればするほど量子化ノイズの発生は抑えることがで
きる。

【００６６】入力端子６０２には入力データとしてブロ
ック判定部５１３からのブロック判定信号が、また入力
端子６０１には量子化制御信号発生部５２３から量子化
制御信号が与えられており、これらは加算モード算出器
６０４に与えられる。ここで、加算モード信号が、例え
ば図９（Ｂ）のように決定され、加算器６０５に出力さ
れる。

【００６７】加算器６０５において、ＲＯＭ６０３から
与えられた量子化モード信号と加算モード算出器６０４
からの加算モード信号が加算され、第２の量子化モード
信号としてスイッチ６０６の端子ｂに与えられる。

【００６８】スイッチ６０６は、ＲＯＭ６０３からの制
御信号により制御され、もし出力バッファメモリがオー
バーフローまたはアンダーフローを起こしそうな場合
は、スイッチ６０６において端子ａ側の第１の量子化モ
ード信号が、それ以外なら端子ｂ側の第２の量子化モー
ド信号が選択され、端子６０７より図５に示した量子化
器１５に与えられる。

【００６９】具体的には、例えば図９（Ｄ）に示すよう
に量子化モード信号が１から１６までの信号として出力
されるようになっているとすると、量子化モード信号
１、２ではバッファメモリ占有量が非常に低くアンダー
フローが、逆に、量子化モード信号１５、１６ではバッ
ファメモリ占有量が非常に高くオーバーフローの危険が
あると判断し、スイッチ６０６はａ側、それ以外はｂ側
に倒れるような制御の方法である。

【００７０】このようにして決定された量子化モード信
号により、図５の量子化器１５において、量子化モード
信号に対応する量子化ステップ幅で、入力ブロックの直
交変換係数が量子化される。

【００７１】このように本実施例においては、予測信号
内に量子化ノイズが多く含まれており、さらにこのブロ
ックが視覚的に量子化ノイズがめだちやすいブロックす
なわち、動き量が比較的少なく、絵柄が平坦部、あるい
は平坦部にエッジを持つようなブロックである場合は、
直交変換係数を細かい量子化ステップ幅で量子化し、逆
に予測信号内にあまり量子化ノイズ成分が含まれていな
い場合、あるいは多く含まれていても、歪の知覚感度が
低下し視覚特性の解像度も低下する、例えば画像信号に
一定速度以上の動きがあり、視線がその動きに追従でき
ないような絵柄部分は、粗い量子化ステップ幅で直交変
換係数を量子化するようにしたので、全体の符号化効率
を低下させることなく、再生画質の視覚上の歪、特に量
子化ノイズの発生を抑圧することができる。 （実施例３）さらにこの発明の実施例３を図１０に示し
て説明する。この実施例は、図５のフレーム間予測符号
化装置に比べて、入力ブロックが符号化処理において発
生する量子化ノイズが目立ちやすいブロックか否かの判
定を、ブロック内分散値を用いて行った場合のフレーム
間符号化装置である。図５の装置と同一部には、同一符
号を付している。図５の装置と異なる部分は、量子化制
御器５２７に与えるブロック判定信号を作成する部分で
ある。ブロック化器７１１の出力は、ブロック内分算値
算出部７１２へ入力される。ブロック内分算値算出部７
１７から得られブロック内分算値は、ブロック判定部７
１３へ供給される。

【００７２】この時、ブロック判定部７１２では、ブロ
ック内分散値に対するスレッショルドを２つ設け、第１
のスレッショルド以下の時には平坦部分、第１のスレッ
ショルドを越えて第２のスレッショルド以下の場合はエ
ッジ部分、第２のスレッショルドを越えた場合は、複雑
な絵柄の部分であると判定し、平坦部分、エッジ部分で
ある場合は、量子化ノイズが目立つブロックであるとい
うブロック判定信号を量子化制御部５２７に出力するよ
うな制御方法である。

【００７３】また、図９の量子化制御部の動作を示すブ
ロック図において、加算モード算出器特性を、図９
（Ｂ）から図９（Ｃ）のように負の項が出力されないよ
うに書き換える。これにより、加算器６０５では量子化
モード信号は、より密に量子化を行う量子化モード信号
に書き換えられることがなくなる。すなわち、量子化モ
ード信号のアンダーフロー判定のみを行なえばよく、ハ
ードウェアの構成が極めて容易になる。

【００７４】本発明は上記実施例１、２、３に限定され
るものではなく、例えば、実施例１における量子化ノイ
ズパワーの判定を、大きい場合、小さい場合、中間の３
通りで、また実施例２における入力ブロックのエッジ成
分判定も、レベル大、レベル中、レベル小の３通りで説
明したが、これとは異なる場合分けにしても良いし、ス
レッショルドや判定基準の数値はこれとは異なる値に設
定しても良い。

【００７５】また、動きベクトルの大きさの判定も同様
に上記実施例とは異なる場合分け、値を設定しても良い
し、決定される加算項（実施例１における補償信号）も
実施例１、２に示した値に限定するものではない。例え
ば、実施例１におけるメモリ部の動作において、スレッ
ショルドを２つ設け３値判定を行ったが、これを５値判
定とすれば、補正信号も５種類（−２〜２）にでき、よ
り細かい量子化制御が可能となる。

【００７６】また、量子化モード信号を１６種類の信号
として説明したが、これとは異なる種類のモードで切り
替えるようにしても何等差し支えないし、オーバーフロ
ー、アンダーフローの判定基準を異なる値にしてもかま
わない。

【００７７】また、符号化効率を向上させ視覚上の歪を
抑圧するためのフレーム間予測符号化に適用した例を示
したが、他の高能率符号化装置にも適用することができ
る。この他にも、本発明はその要旨を逸脱しない範囲内
で種々変形実施することが可能である。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように本実施例によれば、
予測信号内に量子化ノイズが多く含まれている場合は、
直交変換係数を細かい量子化ステップ幅で量子化し、逆
に予測信号内にあまり量子化ノイズが含まれていない場
合は、粗い量子化ステップ幅で直交変換係数を量子化で
きるので、全体の符号化効率を低下させることなく、再
生画質の視覚上の歪、特に量子化ノイズの発生を抑圧す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる高能率符号化装置の一実施例を
示すブロック図。

【図２】図１におけるメモリ部の構成を示すブロック
図。

【図３】図１におけるメモリ部の動作原理を説明するブ
ロック図。

【図４】図１における量子化制御部の構成及び動作を説
明するブロック図。

【図５】本発明に係わる実施例２の高能率符号化装置を
示すブロック図。

【図６】図５におけるブロック判定部の構成及び動作を
説明するブロック図。

【図７】図５における量子化ノイズ判定部の構成を説明
するブロック図。

【図８】図５における量子化制御信号発生部の構成及び
動作を説明するブロック図。

【図９】図５における量子化制御部の構成及び動作を説
明するブロック図。

【図１０】本発明に係わる高能率符号化装置の実施例３
を示すブロック図。

【図１１】従来の画像符号化装置の問題点を説明するた
めに示した図。

【符号の説明】

１１、５１１…ブロック化器、１２、５２４…減算器、
１３、５１４…直交変換器、１５…可変長符号化器、１
６、５２６…バッファメモリ、１７、５１６…逆量子化
器、１８、５１７…逆直交変換器、１９、１５８…加算
器、２０、５２０…フレームメモリ、２１、５２１…動
きベクトル検出器、２２、５２２…動き補償器、２３…
メモリ部、２４、５２７…量子化制御器、２５…減算
器、２６…パワー算出器、５１８…加算器、５１９…フ
レームメモリ、５１２…エッジ検出部、５１３…ブロッ
ク判定部、５２３…量子化制御信号発生部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力画像信号を複数のブロックに分割
   し、これらを入力ブロックとして、画像動き量分にずれ
   た比較画像の複数の参照ブロックとの歪を算出し、この
   うちの最小歪に対応した前記画像動き量を動きベクトル
   として出力する動きベクトル検出手段と、 前記比較画像と前記動きベクトルにより予測信号を算出
   する予測手段と、 前記入力画像と前記予測信号とから予測誤差信号を算出
   する予測誤差算出手段と、 前記予測誤差信号または前記入力画像信号に対して直交
   変換を施す直交変換手段と、 前記直交変換手段からの直交変換係数を量子化する量子
   化手段と、 前記量子化手段からの量子化出力信号を可変長符号化す
   る可変長符号化手段とを具備した高能率符号化装置にお
   いて、 前記予測信号内に含まれる量子化歪を検出する歪検出手
   段と、 前記歪検出手段の歪検出出力を用いて、前記量子化手段
   の量子化特性を制御する量子化制御手段とを具備するこ
   とを特徴とする高能率符号化装置。
2. 【請求項２】 前記歪検出手段は、前記入力画像信号と
   １フレーム前の局部再生画像を用いて前記量子化歪を検
   出することを特徴とする請求項１記載の高能率符号化装
   置。
3. 【請求項３】 前記量子化制御手段は、前記歪検出出力
   に応じて前記量子化手段の量子化ステップ幅を制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の高能率符号化装置。
4. 【請求項４】 前記歪検出手段は、前記入力画像信号と
   １フレーム前の局部再生画像の差分値を用いて前記量子
   化歪を検出し、 前記量子化制御手段は、前記量子化歪に応じた補正信号
   を発生し、この補正信号に応じて前記量子化特性を可変
   することを特徴とする請求項１記載の高能率符号化装
   置。