JPH0795578A - 符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像の局所的な特性に合った最適な制御を行
うことができるようにすることを目的とする。 【構成】 バッファの充足度により量子化ステップを決
定するとともに、複数の画素から構成される画素ブロッ
クごとにエッジの状態を判定し、上記エッジの判定結果
に基づいてエッジの状態ごとに、量子化ステップを決定
する制御パラメータを切り替えるようにすることによ
り、画像の局所的な性質に応じた量子化パラメータを選
択できるようにして、画質劣化を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は符号化装置に係わり、例
えば、ＴＶ電話等のデジタル動画像の符号化装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、画像信号の符号化方式とし
て、ＤＣＴおよびフレーム間相関を利用した符号化方式
が提案されている。

【０００３】上記符号化方式は、先ず、動画フレームの
フレーム間の差分をとり、この差分を離散コサイン変換
（ＤＣＴ）してフレーム間差分値を低周波から高周波の
成分を表す係数値に変換し、つぎにＤＣＴ係数値を特定
の量子化ステップで量子化し、この量子化結果をハフマ
ン符号化するものである。

【０００４】図１２は、従来の符号器の一例を示すブロ
ック図である。図１２に示したように、画像データＩ_IN
は減算回路１８で前フレームの復号画像１０１との差分
がとられる。この差分信号をＤＣＴ回路１１で離散コサ
イン変換処理を行い、ＤＣＴ係数値を出力する。

【０００５】上記ＤＣＴ係数値は量子化回路１２に与え
られ、ここで線形量子化される。この場合、量子化ステ
ップはレートコントロール回路１７から与えられる。そ
して、量子化されたデータは、可変長符号化回路１３で
量子化係数値に対してハフマン符号が与えられる。ハフ
マン符号はコードバッファ２０に蓄えられ、バッファの
充足度がレートコントロール回路１７に入力され、充足
度に応じた量子化ステップが計算される。次に、符号は
伝送回路１４に供給され、ここから伝送路に出力され
る。

【０００６】また、量子化回路１２からの出力は、逆変
換回路１５に与えられ、ここで逆量子化および逆ＤＣＴ
が行われ、差分データが復号される。上記差分データ
は、受信側が受け取る差分データとまったく同じもので
ある。

【０００７】次に、加算回路１９では前フレームの復号
画像１０１に加算され、符号化したフレームに対する復
号画像が生成される。そして、これがフレームメモリ１
６に蓄えられる。コードバッファ２０では、符号の出力
を一定の伝送レートに平滑化する。伝送レートを一定に
するため、バッファの充足度を調べこれに比例して量子
化ステップを決定するレートコントロール方式が使われ
ている。

【０００８】すなわち、バッファの充足度がいっぱいの
場合は、量子化ステップを大きくし、符号の発生を抑え
る。これにより、復号される画像の画質は下がっていく
ことになる。逆に、バッファが空に近い場合は、量子化
ステップを小さくし、符号が多く発生するようにする。
これにより、復号される画像の画質は上がっていくこと
になる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例におけるレートコントロールは、バッファの充足度
を見て量子化ステップをコントロールするようにしてい
るので、例えば、モスキートノイズの発生し易いブロッ
クに対してこれを防ぐために細やかな量子化ステップに
調整するなど、画像の局所的な特性に合わせるような制
御ができないという欠点があった。

【００１０】上述したような背景から本発明は、画像の
局所的な特性に合わせて最適な制御を行うことができる
ようにすることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の符号化装置は、
入力信号の標本値を複数集めてブロック化するブロック
化手段と、前記ブロック毎に直交変換する直交変換手段
と、前記直交変換手段により変換された直交成分を量子
化する量子化手段と、前記量子化手段で得られた量子化
値を符号化する符号化手段と、前記ブロックの周波数分
布状態を検出する検出手段と、前記検出手段の出力に応
じて前記量子化手段の量子化ステップを制御する制御手
段とを有している。

【００１２】

【作用】本発明は、複数の標本値から構成されるブロッ
ク毎に周波数分布状態を判定し、上記判定結果に基づい
て量子化ステップを制御することにより、例えば、画像
の局所的性質に応じた量子化パラメータを選択すること
ができるようになり、画質劣化が防止される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の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、入力画像の周数分析を行
い、それによりエッジブロックの属性を判定し、レート
コントロールのパラメータを制御する方式の実施例であ
る。

【００１４】画像データＩ_INが入力されると、先ず、ブ
ロック属性判定回路１０でブロックのエッジに対する属
性を判定し、次に、レートコントロール回路１７に入力
する。

【００１５】図２に、ブロック属性判定回路１０の１つ
の実施例を示す。図２に示したように、画像データは、
先ず、ＤＣＴ、アダマール変換器などの周波数変換回路
３０に供給し、いくつかの周波数のパワースペクトルを
求める。

【００１６】次に、特徴抽出回路３１に供給し、エッジ
を示す周波数のパワースペクトルを調べる。その後、領
域判定回路３２でエッジブロックを分類するとともに、
分類情報に応じて量子化ステップを量子化ステップ判定
回路３３で決定する。

【００１７】図３は、アダマール変換の基底画像の例を
示す図である。８×８アダマール変換では、８×８画素
を８×８の周波数成分（シーケンシ成分）に分解し、基
底画像のパワースペクトル値が算出される。例えば、Ｈ
１０，Ｈ２０，Ｈ３０，Ｈ４０．．．には、縦方向のエ
ッジの強さが示される。また、Ｈ０１，Ｈ０２，Ｈ０
３，Ｈ０４には、横方向のエッジの強さが示される。

【００１８】特徴抽出回路３１では、上記のＨ１０〜Ｈ
４０，Ｈ０１〜Ｈ０４におけるパワースペクトルの絶対
値を算出する。領域判定回路３２では、Ｈ１０〜Ｈ０４
の値により、エッジブロックのタイプを判定する。判定
方法としては、Ｈ１０＋Ｈ２０＋Ｈ３０＋Ｈ４０の絶対
値和Ｓ１とＨ０１＋Ｈ０２＋Ｈ０３＋Ｈ０４の絶対値和
Ｓ２との差（Ｓ１−Ｓ２）の絶対値の大きさが、予め決
められていたしきい値以上の場合を低周波ブロック
（Ｌ）にする。

【００１９】ただし、絶対値和Ｓ１，Ｓ２がともに大き
いときは、高周波ブロック（Ｈ）にする。また、絶対値
和Ｓ１，Ｓ２がともに小さいときは、平坦領域（Ｆ）に
する。なお、以上の判定方式は一例であり、これに限ら
れるものではない。

【００２０】図４は、本発明でブロック判定の対象とな
るブロック属性の説明図である。図４において、（ａ）
は平坦領域（Ｆ領域）、（ｂ）は低周波エッジ領域（Ｌ
領域）、（ｃ）は高周波エッジ領域（Ｈ領域）の模式図
である。

【００２１】図５は、コードバッファの概念図である。
非定常的に入力される符号に対し、一定速度で出力する
ように符号がバッファリングされる。このときのバッフ
ァの充足度（Ｆ）を求め、これをレートコントロール回
路１７に送る。

【００２２】図６は、レートコントロール回路１７での
充足度（Ｆ）と量子化ステップ（Ｑ）を示した従来例で
ある。また、Ｑｍｉｎ，Ｑｍａｘは量子化ステップの最
小値、最大値を表している。バッファが空の時はＱｍｉ
ｎ、バッファがいっぱいの時はＱｍａｘが量子化ステッ
プとして選ばれ、その間は、充足度に比例した関係にな
っている。

【００２３】図７は、Ｈ領域はＦに対して量子化ステッ
プを大きめにとるように、またＦとＬ領域は量子化ステ
ップを小さめにとるように設定した充足度と量子化ステ
ップの関係を示した図であり、これらの切り替えは、領
域判定回路３２による。

【００２４】Ｈ領域は、量子化ステップを粗くとって
も、画質劣化が目立ちにくい。これに対し、Ｌ領域では
量子化を細かくしないとモスキートノイズが非常に出や
すいことが実験的に確認されている。

【００２５】また、別の方法として、Ｌ領域はＦ領域よ
り量子化ステップをさらに細かくするように、３段階で
調整する方法や、領域分割数をさらに細かくとることに
よっても、同等な効果が得られることはいうまでもな
い。

【００２６】図８は、低周波エッジ部で生じる画質劣化
についての説明図である。（ａ）は入力原画像で、
（ｂ），（ｃ）はＤＣＴ変換、線形量子化、逆量子化、
逆ＤＣＴ変換した出力結果を示している。（ｂ）は比較
的細かい量子化、（ｃ）は比較的粗い量子化をした結果
である。（ｃ）に顕著なように原画に存在しなかった信
号の変動がおこり（モスキートノイズ）、これが画質劣
化になる。

【００２７】この理由は、比較的パワースペクトルが小
さい高周波成分が、量子化ステップを上げることによ
り、すべて０になり、０にならなかった低周波成分のみ
で画像が再生されることによる。これを抑えるために
は、モスキートノイズが出やすいブロックに対して、量
子化ステップを細かくするのがもっとも効果がある。

【００２８】図９は、エッジブロック属性をフレーム間
差分データから検出する方式の実施例である。なお、図
９中で図１と同一、或いは相当部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。フレーム間差分では、原画で
検出するよりも、高周波側にパワースペクトルの分布が
移動する。

【００２９】図１０では、パンニング（ａ）とズーミン
グ（ｂ）による差分データの出方を模式的に示したもの
である。時刻ｔ１，ｔ２で矢印方向に走査したときの出
Ｆ１，Ｆ２の差分を計算すると、Ｆ２−Ｆ１のようにな
り、差分信号の周波数は上がっていることがわかる。こ
れを考慮してＨ０２，Ｈ０３，Ｈ０４の重み係数を代え
ることにより判定式を修正し精度をあげることも可能で
ある。

【００３０】図１１は、エッジブロックの属性判定をＤ
ＣＴ係数から直接に検出する方式の実施例である。な
お、図１１中で図１と同一、或いは相当部分には同一符
号を付し、その説明を省略する。ブロック属性判定回路
１０^' の構成は、図２中の周波数変換回路３０を除いた
構成となる。周波数変換回路（ＤＣＴ回路）が１通りで
すみ、ハードは小さく抑えられる。以上の実施例は、静
止画像の符号化にも簡単に応用できる。

【００３１】

【発明の効果】本発明は上述したように、ブロック毎
に、ブロックの属性（周波数分布）を判定するととも
に、判定した結果も考慮して量子化ステップを決定する
ようにしたので、例えば、画像の局所的性質に応じた量
子化パラメータを選択することができ、画質劣化を防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】ブロック属性判定回路の実施例を示す図であ
る。

【図３】アダマール変換の基底画像の例である。

【図４】ブロック属性の説明図である。

【図５】バッファコントロールの説明図である。

【図６】充足度による量子化ステップの決定法の説明図
である。

【図７】ブロック属性毎の、充足度による量子化ステッ
プの決定法の説明図である。

【図８】量子化ステップと画質劣化の関係の説明図であ
る。

【図９】本発明の第２実施例を示すブロック図である。

【図１０】パンニング、ズーミング時のフレーム間差分
信号の例である。

【図１１】本発明の第３実施例を示すブロック図であ
る。

【図１２】従来例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０ ブロック属性判定回路 １１ ＤＣＴ １２ 量子化回路 １３ 可変長符号化回路 １４ 伝送回路 １５ 逆変換回路 １６ フレームメモリ １７ レートコントロール回路 １８ 減算回路 １９ 加算回路 ２０ コードバッファ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号の標本値を複数集めてブロック
   化するブロック化手段と、 前記ブロック毎に直交変換する直交変換手段と、 前記直交変換手段により変換された直交成分を量子化す
   る量子化手段と、 前記量子化手段で得られた量子化値を符号化する符号化
   手段と、 前記ブロックの周波数分布状態を検出する検出手段と、 前記検出手段の出力に応じて前記量子化手段の量子化ス
   テップを制御する制御手段とを有することを特徴とする
   符号化装置。