JPH10304381A - 動画像符号化装置及び方法 - Google Patents
動画像符号化装置及び方法Info
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- JPH10304381A JPH10304381A JP11395997A JP11395997A JPH10304381A JP H10304381 A JPH10304381 A JP H10304381A JP 11395997 A JP11395997 A JP 11395997A JP 11395997 A JP11395997 A JP 11395997A JP H10304381 A JPH10304381 A JP H10304381A
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- H04N19/51—Motion estimation or motion compensation
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- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ディジタル動画像符号化装置に関し、特に符
号化対象である原画像入力の解像度をより適切な判断基
準を用いて切り替え、画質の劣化を防止した画像を符号
化する動画像符号化装置及びその方法を提供することを
目的とする。 【解決手段】 動き推定計算手段は、動き推定の処理過
程や処理結果から得られる予測の誤差や動きベクトルの
乱雑さの情報を与える。解像度決定手段は、前記情報に
基づいて符号化すべき前記入力画像の解像度を決定す
る。入力画像は前記決定された解像度を有する画像に変
換され、前記変換後の画像が符号化されて出力される。
号化対象である原画像入力の解像度をより適切な判断基
準を用いて切り替え、画質の劣化を防止した画像を符号
化する動画像符号化装置及びその方法を提供することを
目的とする。 【解決手段】 動き推定計算手段は、動き推定の処理過
程や処理結果から得られる予測の誤差や動きベクトルの
乱雑さの情報を与える。解像度決定手段は、前記情報に
基づいて符号化すべき前記入力画像の解像度を決定す
る。入力画像は前記決定された解像度を有する画像に変
換され、前記変換後の画像が符号化されて出力される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル動画像
符号化装置に関し、特に入力画像を複数のブロックに分
割し、各ブロック単位に動き補償と直交変換とを行う動
画像ハイブリッド符号化方式に関するものである。
符号化装置に関し、特に入力画像を複数のブロックに分
割し、各ブロック単位に動き補償と直交変換とを行う動
画像ハイブリッド符号化方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の動画像符号化技術としては、国際
標準のＩＴＵ−Ｔ Ｈ．２６１やＭＰＥＧ (Moving Pic
ture Experts Group) −１／２（ＩＳＯ／ＩＥＣ １１
１７２／１３８１８）等が上げられ、これらは動画像ハ
イブリッド符号化方式と呼ばれている。以下、その基本
構成について簡単に説明する。
標準のＩＴＵ−Ｔ Ｈ．２６１やＭＰＥＧ (Moving Pic
ture Experts Group) −１／２（ＩＳＯ／ＩＥＣ １１
１７２／１３８１８）等が上げられ、これらは動画像ハ
イブリッド符号化方式と呼ばれている。以下、その基本
構成について簡単に説明する。
【０００３】図１は、従来の動画像符号化装置の基本構
成例を示したものである。図１において、予測誤差信号
生成手段１０は、まず入力画像をＬ行Ｍ列のブロックに
分割し、この入力画像のブロック毎に後述の予測パラメ
ータ（動きベクトル）計算手段１９と予測画像生成手段
１８とで生成された予測画像（Ｉｎｔｒａの場合には
０）との間の予測誤差（差分）を計算する。
成例を示したものである。図１において、予測誤差信号
生成手段１０は、まず入力画像をＬ行Ｍ列のブロックに
分割し、この入力画像のブロック毎に後述の予測パラメ
ータ（動きベクトル）計算手段１９と予測画像生成手段
１８とで生成された予測画像（Ｉｎｔｒａの場合には
０）との間の予測誤差（差分）を計算する。
【０００４】その予測誤差信号は、次に直交変換手段１
１で各ブロック単位に直交変換の１つである離散コサイ
ン変換（ＤＣＴ；Discrete Cosine Transform ）が施さ
れ、その画像情報（エネルギー分布）を含むＤＣＴ変換
係数は量子化手段１２によって適当に圧縮・量子化され
る。そして、エントロピー符号化手段１３ではハフマン
符号等を用いた可逆符号化によって離散コサイン変換の
量子化係数、量子化器、予測パラメータ（動きベクト
ル）等を通信路符号化し、それらを伝送路へ送出する。
１で各ブロック単位に直交変換の１つである離散コサイ
ン変換（ＤＣＴ；Discrete Cosine Transform ）が施さ
れ、その画像情報（エネルギー分布）を含むＤＣＴ変換
係数は量子化手段１２によって適当に圧縮・量子化され
る。そして、エントロピー符号化手段１３ではハフマン
符号等を用いた可逆符号化によって離散コサイン変換の
量子化係数、量子化器、予測パラメータ（動きベクト
ル）等を通信路符号化し、それらを伝送路へ送出する。
【０００５】また、前記量子化手段１２で量子化された
信号からは逆量子化手段１４による逆量子化と、逆直交
変換手段１５による逆離散コサイン変換（ＩＤＣＴ）が
行われて前記予測誤差信号が復元される。復号画像生成
手段１６は、前記復元された予測誤差信号と予測画像生
成手段１８からの予測画像とを加算して原入力画像を復
元し、それを次以降の入力画像の予測画像とするために
復号画像記憶手段１７に一時記憶する。予測パラメータ
計算手段１９は、原画入力と復号入力画像との比較から
次の画像の予測パラメータを計算抽出し、予測画像生成
手段１８では前記計算結果と復号画像記憶手段１７に記
憶された予測画像とに基づいて次の予測画像を生成す
る。
信号からは逆量子化手段１４による逆量子化と、逆直交
変換手段１５による逆離散コサイン変換（ＩＤＣＴ）が
行われて前記予測誤差信号が復元される。復号画像生成
手段１６は、前記復元された予測誤差信号と予測画像生
成手段１８からの予測画像とを加算して原入力画像を復
元し、それを次以降の入力画像の予測画像とするために
復号画像記憶手段１７に一時記憶する。予測パラメータ
計算手段１９は、原画入力と復号入力画像との比較から
次の画像の予測パラメータを計算抽出し、予測画像生成
手段１８では前記計算結果と復号画像記憶手段１７に記
憶された予測画像とに基づいて次の予測画像を生成す
る。
【０００６】上述した動画像ハイブリッド符号化方式に
おいては、画面内容が瞬時に切り替わるシーンチェンジ
や、動画像内の動きが激しい場合等に大量の情報が発生
し、各フレームに割り当てられた情報量がその基準値を
超えてしまう場合が発生する。このような場合には、伝
送される画像品質の大きな劣化や極端な駒落としの発生
等によって主観的な印象が非常に悪くなる。
おいては、画面内容が瞬時に切り替わるシーンチェンジ
や、動画像内の動きが激しい場合等に大量の情報が発生
し、各フレームに割り当てられた情報量がその基準値を
超えてしまう場合が発生する。このような場合には、伝
送される画像品質の大きな劣化や極端な駒落としの発生
等によって主観的な印象が非常に悪くなる。
【０００７】上記現象を避けるため、従来において入力
画像を異なる解像度変換を行ったものを数種類用意し、
それらを適応的に切り替えることが行われていた。この
切り替え方法は、例えば特開平７−３０９０１や特開平
７−９５５６６に開示されており、予測パラメータ（動
きベクトル）計算手段１９によって計算された予測パラ
メータ（動きベクトル）の大きさから全体の動きベクト
ルの平均の大きさを求め、この値に基づいて前記複数の
画像解像度の１つを選択し、それに対応する画像を伝送
路へ送出していた。
画像を異なる解像度変換を行ったものを数種類用意し、
それらを適応的に切り替えることが行われていた。この
切り替え方法は、例えば特開平７−３０９０１や特開平
７−９５５６６に開示されており、予測パラメータ（動
きベクトル）計算手段１９によって計算された予測パラ
メータ（動きベクトル）の大きさから全体の動きベクト
ルの平均の大きさを求め、この値に基づいて前記複数の
画像解像度の１つを選択し、それに対応する画像を伝送
路へ送出していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
許開平７−３０９０１や特許開平７−９５５６６等に開
示された従来技術には、以下の問題点があった。すなわ
ち、動きベクトルの平均は大きいが伝送すべき情報量が
小さいような場合に、不必要に低解像度に切り替えるこ
とによってかえって画質の劣化を招くという問題があっ
た。
許開平７−３０９０１や特許開平７−９５５６６等に開
示された従来技術には、以下の問題点があった。すなわ
ち、動きベクトルの平均は大きいが伝送すべき情報量が
小さいような場合に、不必要に低解像度に切り替えるこ
とによってかえって画質の劣化を招くという問題があっ
た。
【０００９】例えば、画面全体が単純に一定方向に移動
するような画像にあっては、平均のベクトル値は大きい
が動き予測自体は効率よく行われ、且つベクトルのばら
つきが小さいために発生する情報は小さくなる。この場
合には、高解像度のまま高品質な画像を伝送することが
可能であるのに、上記従来技術によりあえて画質の劣化
したものに切換えられるという問題があった。
するような画像にあっては、平均のベクトル値は大きい
が動き予測自体は効率よく行われ、且つベクトルのばら
つきが小さいために発生する情報は小さくなる。この場
合には、高解像度のまま高品質な画像を伝送することが
可能であるのに、上記従来技術によりあえて画質の劣化
したものに切換えられるという問題があった。
【００１０】そこで本発明の目的は、上記問題点に鑑
み、符号化対象である原画像入力の解像度をより適切な
判断基準を用いて切り替え、画質の劣化を防止した自然
な動きの画像を符号化できる動画像符号化装置及びその
方法を提供することにある。
み、符号化対象である原画像入力の解像度をより適切な
判断基準を用いて切り替え、画質の劣化を防止した自然
な動きの画像を符号化できる動画像符号化装置及びその
方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、画像を
適当なブロックに分割し、各ブロック単位で動き補償を
用いるディジタル動画像符号化装置において、入力画像
と予測画像との間における各ブロックの動き推定の処理
過程や処理結果から得られる所定の情報を与える動き推
定計算手段と、前記動き推定計算手段からの所定の情報
に基づいて符号化すべき前記入力画像の解像度を決定す
る解像度決定手段と、前記入力画像を前記解像度決定手
段によって決定された解像度を有する画像に変換する入
力画像変換手段と、そして前記入力画像変換手段によっ
て変換された画像を、出力画像に符号化する出力画像符
号化手段と、からなる動画像符号化装置が提供される。
適当なブロックに分割し、各ブロック単位で動き補償を
用いるディジタル動画像符号化装置において、入力画像
と予測画像との間における各ブロックの動き推定の処理
過程や処理結果から得られる所定の情報を与える動き推
定計算手段と、前記動き推定計算手段からの所定の情報
に基づいて符号化すべき前記入力画像の解像度を決定す
る解像度決定手段と、前記入力画像を前記解像度決定手
段によって決定された解像度を有する画像に変換する入
力画像変換手段と、そして前記入力画像変換手段によっ
て変換された画像を、出力画像に符号化する出力画像符
号化手段と、からなる動画像符号化装置が提供される。
【００１２】前記解像度決定手段は、前記所定の情報と
して符号化対象フレームあるいはその前フレームの動き
推定時に求められた各ブロックにおける予測の誤差を表
す尺度の合計値を用い、又は前記所定の情報として符号
化対象フレームあるいはその前フレームの動き推定によ
り求められた各ブロックの動きベクトルのフレーム内に
おける方向の乱雑さの尺度を用いる。さらには、前記予
測の誤差を表す尺度と動きベクトルの方向の乱雑さの尺
度の両方を併用する。
して符号化対象フレームあるいはその前フレームの動き
推定時に求められた各ブロックにおける予測の誤差を表
す尺度の合計値を用い、又は前記所定の情報として符号
化対象フレームあるいはその前フレームの動き推定によ
り求められた各ブロックの動きベクトルのフレーム内に
おける方向の乱雑さの尺度を用いる。さらには、前記予
測の誤差を表す尺度と動きベクトルの方向の乱雑さの尺
度の両方を併用する。
【００１３】前記解像度決定手段は、さらに符号化装置
と伝送路の間のバッファ占有量の監視機能を備え、前記
監視機能により前記バッファ占有量が大きいときは低解
像度となる選択を行い、そして小さいときは高解像度と
なる選択を行う。また、前記各ブロックにおける予測の
誤差を表す尺度は、該当ブロックがフレーム間符号化さ
れる場合には入力原画像と予測画像の差に基づく尺度を
用い、そして該当ブロックがフレーム内符号化される場
合には入力原画像自体の複雑さに基づく尺度を用いる。
と伝送路の間のバッファ占有量の監視機能を備え、前記
監視機能により前記バッファ占有量が大きいときは低解
像度となる選択を行い、そして小さいときは高解像度と
なる選択を行う。また、前記各ブロックにおける予測の
誤差を表す尺度は、該当ブロックがフレーム間符号化さ
れる場合には入力原画像と予測画像の差に基づく尺度を
用い、そして該当ブロックがフレーム内符号化される場
合には入力原画像自体の複雑さに基づく尺度を用いる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図２は、本発明による動画像符号
化装置の基本構成を示したものである。なお、図２にお
いて図１の従来例と同じものについては同一の符号を付
しており、それらについては更に説明しない。図２で
は、図１の従来構成に対して新たに解像度決定手段２３
と解像度変換手段２１，２４が付加されている。また、
図１の予測パラメータ計算手段１９に対応するものとし
て図２では動き推定計算手段２２が、また前記解像度決
定手段２３と関連するものとして伝送路バッファ２５が
示されている。
化装置の基本構成を示したものである。なお、図２にお
いて図１の従来例と同じものについては同一の符号を付
しており、それらについては更に説明しない。図２で
は、図１の従来構成に対して新たに解像度決定手段２３
と解像度変換手段２１，２４が付加されている。また、
図１の予測パラメータ計算手段１９に対応するものとし
て図２では動き推定計算手段２２が、また前記解像度決
定手段２３と関連するものとして伝送路バッファ２５が
示されている。
【００１５】先ず、図２に示す本発明の上記各手段相互
の関連について概説する。図２において、動き推定計算
手段２２は、各解像度変換手段２１，２４からの予測画
像を基に動きベクトルに関する所定の情報（動きベクト
ル情報、予測誤差情報）を算出する。解像度決定手段２
３は、前記所定の情報を基に伝送路に送出すべき画像の
発生情報量の大小を所定の尺度（予測誤差の尺度、乱雑
さの尺度）を用いて判断し、それに基づいて前記画像の
解像度を決定する。
の関連について概説する。図２において、動き推定計算
手段２２は、各解像度変換手段２１，２４からの予測画
像を基に動きベクトルに関する所定の情報（動きベクト
ル情報、予測誤差情報）を算出する。解像度決定手段２
３は、前記所定の情報を基に伝送路に送出すべき画像の
発生情報量の大小を所定の尺度（予測誤差の尺度、乱雑
さの尺度）を用いて判断し、それに基づいて前記画像の
解像度を決定する。
【００１６】また、前記解像度決定手段２３は、伝送路
バッファ２５のバッファ占有率をも考慮して解像度の決
定を行う。そして、各解像度変換手段２１，２４は、前
記解像度決定手段２３からの決定された解像度情報に従
って画像変換の解像度を切り替える。その結果、原画像
信号は前記解像度を有した画像信号に変換され、適正な
情報量（品質）から成る画像信号として伝送路へ送出さ
れる。
バッファ２５のバッファ占有率をも考慮して解像度の決
定を行う。そして、各解像度変換手段２１，２４は、前
記解像度決定手段２３からの決定された解像度情報に従
って画像変換の解像度を切り替える。その結果、原画像
信号は前記解像度を有した画像信号に変換され、適正な
情報量（品質）から成る画像信号として伝送路へ送出さ
れる。
【００１７】以下では、図２に加え、さらに図３〜５を
参照して本発明について詳細に説明する。図３は、本発
明による解像度決定チャートの一例を示した図である。
図４及び図５は、それぞれ以降で説明する乱雑さの尺度
の説明図である。図４は乱雑さの計算対象ブロックとそ
の周辺領域の一例を示し、また図５は動きベクトルの乱
雑さの状態を例示している。
参照して本発明について詳細に説明する。図３は、本発
明による解像度決定チャートの一例を示した図である。
図４及び図５は、それぞれ以降で説明する乱雑さの尺度
の説明図である。図４は乱雑さの計算対象ブロックとそ
の周辺領域の一例を示し、また図５は動きベクトルの乱
雑さの状態を例示している。
【００１８】図２の動き推定計算手段２２は、一般に動
き補償としてブロックマッチングを用いる。これは、入
力された原画像のブロックに対し、予測画像のマッチン
グする場所をスライドさせてサーチするものである。動
き補償を用いる画像符号化装置において、各ブロックの
動き推定は一種の画像解析手段となり、ここで得られる
情報は画像の特徴を量を非常に良く表しており、本発明
による解像度の判断にとって有用である。本発明では、
図３に示すように動き推定計算手段２２からの情報とし
て動き推定時に計算される動きベクトル情報、そして動
き推定時に計算される予測誤差情報が使用される（Ｓ２
０１、Ｓ２０２）。
き補償としてブロックマッチングを用いる。これは、入
力された原画像のブロックに対し、予測画像のマッチン
グする場所をスライドさせてサーチするものである。動
き補償を用いる画像符号化装置において、各ブロックの
動き推定は一種の画像解析手段となり、ここで得られる
情報は画像の特徴を量を非常に良く表しており、本発明
による解像度の判断にとって有用である。本発明では、
図３に示すように動き推定計算手段２２からの情報とし
て動き推定時に計算される動きベクトル情報、そして動
き推定時に計算される予測誤差情報が使用される（Ｓ２
０１、Ｓ２０２）。
【００１９】次に、図３の解像度決定手段２３は、前記
動き推定計算手段２２で算出された前記情報を基に以下
の評価尺度で伝送路へ送出される画像信号の解像度を決
定する。本発明では、第１の評価尺度として「予測誤差
の尺度」を、そして第２の評価尺度として「動きベクト
ルの乱雑さの尺度」を用いる。
動き推定計算手段２２で算出された前記情報を基に以下
の評価尺度で伝送路へ送出される画像信号の解像度を決
定する。本発明では、第１の評価尺度として「予測誤差
の尺度」を、そして第２の評価尺度として「動きベクト
ルの乱雑さの尺度」を用いる。
【００２０】図３の予測誤差の尺度の計算（Ｓ２０４）
では、通常原画像と予測画像の各ブロック間の画素値の
差をとり、それらブロック全体の和が求められる。本発
明では、この予測誤差の尺度を該当フレームあるいはそ
の前フレームの全体で加算し、これとある基準値との大
小を比較して解像度を決定する。この基準値は解像度の
種類に応じて複数存在してもよい。
では、通常原画像と予測画像の各ブロック間の画素値の
差をとり、それらブロック全体の和が求められる。本発
明では、この予測誤差の尺度を該当フレームあるいはそ
の前フレームの全体で加算し、これとある基準値との大
小を比較して解像度を決定する。この基準値は解像度の
種類に応じて複数存在してもよい。
【００２１】なお、予測誤差の尺度を符号化対象フレー
ムで行うと、処理が複雑になる反面、解像度切り替えの
精度があがるという特徴がある。逆に、前フレームの尺
度を用いると、解像度切り替えの精度が若干下がるもの
の、処理が非常に単純化されるという特徴がある。ま
た、動き補償を用いた符号化で予測誤差を符号化するた
め、本発明による予測誤差の尺度は該当ブロックにおけ
る色情報の発生情報量と大きな相関性を有し、そのため
この予測誤差を用いることによって該当フレームの輝度
情報量の発生情報量が推定できる。一般的にフレーム内
の色の発生情報と画像全体の発生情報量との間には大き
な相関性がある。
ムで行うと、処理が複雑になる反面、解像度切り替えの
精度があがるという特徴がある。逆に、前フレームの尺
度を用いると、解像度切り替えの精度が若干下がるもの
の、処理が非常に単純化されるという特徴がある。ま
た、動き補償を用いた符号化で予測誤差を符号化するた
め、本発明による予測誤差の尺度は該当ブロックにおけ
る色情報の発生情報量と大きな相関性を有し、そのため
この予測誤差を用いることによって該当フレームの輝度
情報量の発生情報量が推定できる。一般的にフレーム内
の色の発生情報と画像全体の発生情報量との間には大き
な相関性がある。
【００２２】従って、本発明により、予測誤差の値によ
って符号化された画像の推定発生情報量が適当な値とな
るように入力画像の解像度を切り替えることで、複雑な
画像の時は解像度を落とし、反対に単純な画像の時には
解像度が高くなり、その結果駒落としの少ない全体のシ
ーケンスが滑らかな符号化画像が実現可能となる。
って符号化された画像の推定発生情報量が適当な値とな
るように入力画像の解像度を切り替えることで、複雑な
画像の時は解像度を落とし、反対に単純な画像の時には
解像度が高くなり、その結果駒落としの少ない全体のシ
ーケンスが滑らかな符号化画像が実現可能となる。
【００２３】また、図３の動きベクトルの乱雑さの尺度
の計算（Ｓ２０３）では、前述した切り替え基準とは別
に、該当フレームあるいはその前フレームの動き補償で
求められた各ブロックのベクトルから、ベクトルの方向
の乱雑さを測定し、これを解像度切替えの尺度として用
いている。
の計算（Ｓ２０３）では、前述した切り替え基準とは別
に、該当フレームあるいはその前フレームの動き補償で
求められた各ブロックのベクトルから、ベクトルの方向
の乱雑さを測定し、これを解像度切替えの尺度として用
いている。
【００２４】動き補償で求められた各ブロックのベクト
ルを符号化する場合、一般にはベクトルの隣接ブロック
との相関が用いられる。この場合、ベクトルを符号化す
るための情報量はベクトルの平均の大きさにはあまり依
存しない。例えば、図５の（ａ）に示すように、画面が
一様に動いているような場合には（一様なベクトル）、
ベクトルの平均値は大きいが隣接ベクトル間の相関性が
高いため、各ベクトル間の差分を符号化するのにそれほ
ど大きな情報量は発生しない。
ルを符号化する場合、一般にはベクトルの隣接ブロック
との相関が用いられる。この場合、ベクトルを符号化す
るための情報量はベクトルの平均の大きさにはあまり依
存しない。例えば、図５の（ａ）に示すように、画面が
一様に動いているような場合には（一様なベクトル）、
ベクトルの平均値は大きいが隣接ベクトル間の相関性が
高いため、各ベクトル間の差分を符号化するのにそれほ
ど大きな情報量は発生しない。
【００２５】それに対し、図５の（ｂ）に示すように、
むしろベクトルを符号化するための情報量はベクトルの
乱雑さと大きな相関性を有している。各ベクトルの向き
が乱雑なほど符号化する際にベクトル間の相関が利用で
きなくなるため、その符号化には大きな情報量を必要と
するからである。このように、ベクトルの乱雑さの尺度
を用いることによって該当フレームのベクトル情報の発
生情報量が推定できることになる。また、ベクトルの乱
雑さはフレーム内の全発生情報量とも大きな相関性を有
している。
むしろベクトルを符号化するための情報量はベクトルの
乱雑さと大きな相関性を有している。各ベクトルの向き
が乱雑なほど符号化する際にベクトル間の相関が利用で
きなくなるため、その符号化には大きな情報量を必要と
するからである。このように、ベクトルの乱雑さの尺度
を用いることによって該当フレームのベクトル情報の発
生情報量が推定できることになる。また、ベクトルの乱
雑さはフレーム内の全発生情報量とも大きな相関性を有
している。
【００２６】また、ベクトルの乱雑さとして、ベクトル
情報のみを符号化した時に割り当てられた符号量の値を
そのまま用いることも可能である。特に、前フレームの
情報を用いて解像度を判断するシステムでは、前フレー
ムにおいて動き情報に割り当てられた情報量は簡単に求
めることができ、これをベクトルの乱雑さの尺度として
用いることが可能となる。
情報のみを符号化した時に割り当てられた符号量の値を
そのまま用いることも可能である。特に、前フレームの
情報を用いて解像度を判断するシステムでは、前フレー
ムにおいて動き情報に割り当てられた情報量は簡単に求
めることができ、これをベクトルの乱雑さの尺度として
用いることが可能となる。
【００２７】従って、ベクトルの乱雑さの尺度によって
符号化された画像の推定発生情報量が適当な値となるよ
うに入力画像の解像度を切り替えることによって、複雑
な画像の時は解像度を落とし、反対に単純な画像の時に
は解像度が高くなり、その結果駒落としの少ない全体の
シーケンスが滑らかな符号化画像が実現可能となる。
符号化された画像の推定発生情報量が適当な値となるよ
うに入力画像の解像度を切り替えることによって、複雑
な画像の時は解像度を落とし、反対に単純な画像の時に
は解像度が高くなり、その結果駒落としの少ない全体の
シーケンスが滑らかな符号化画像が実現可能となる。
【００２８】ところで、さらに安定で確実な解像度の切
り替えのためには、前述した予測誤差の基準と、ベクト
ルの方向の乱雑さの基準とを組み合わせた新たな解像度
切り替え基準を用いることも可能である。画像の符号化
情報量は、ほとんどがベクトルの情報量と色の情報量の
和と等しいため、予測誤差の尺度とベクトルの乱雑さの
尺度とを組み合わせれば、より正確に該当フレームの発
生情報量が推定できるからである。従って、この組み合
わせの値を基準に、より的確な解像度の切り替えが可能
となる。
り替えのためには、前述した予測誤差の基準と、ベクト
ルの方向の乱雑さの基準とを組み合わせた新たな解像度
切り替え基準を用いることも可能である。画像の符号化
情報量は、ほとんどがベクトルの情報量と色の情報量の
和と等しいため、予測誤差の尺度とベクトルの乱雑さの
尺度とを組み合わせれば、より正確に該当フレームの発
生情報量が推定できるからである。従って、この組み合
わせの値を基準に、より的確な解像度の切り替えが可能
となる。
【００２９】図３には上記組み合わせによる解像度の決
定処理の一例（Ｓ２０３〜Ｓ２０５）が示されている。
そこでは、ＩＴＵ−ＴのＨ．２６１で定義された２種類
の解像度ＣＩＦ（３５２画素×２８８ライン、最大３０
フレーム／秒）とＱＣＩＦ（１７６画素×１４４ライ
ン、最大３０フレーム／秒）との間で解像度を切り替え
るシステムを例示している。なお、図３において解像度
決定手段２３は前フレームの動き推定計算手段２２から
の情報によって符号化されるべき入力画像及び参照画像
の解像度を決定し、その結果に基づいて解像度変換手段
２１，２４（図２）が入力画像と参照画像を目的の解像
度に変換する。
定処理の一例（Ｓ２０３〜Ｓ２０５）が示されている。
そこでは、ＩＴＵ−ＴのＨ．２６１で定義された２種類
の解像度ＣＩＦ（３５２画素×２８８ライン、最大３０
フレーム／秒）とＱＣＩＦ（１７６画素×１４４ライ
ン、最大３０フレーム／秒）との間で解像度を切り替え
るシステムを例示している。なお、図３において解像度
決定手段２３は前フレームの動き推定計算手段２２から
の情報によって符号化されるべき入力画像及び参照画像
の解像度を決定し、その結果に基づいて解像度変換手段
２１，２４（図２）が入力画像と参照画像を目的の解像
度に変換する。
【００３０】以下、先ず第１の評価尺度として用いる
「予測誤差の尺度（Ｍｃｏｌｏｒ）」、すなわち原画像
と予測画像の各ブロックの画素値の差のブロック全体の
和について説明する（図３のＳ２０４参照）。ここでは
画像中のあるブロックに着目する。もし、このブロック
がフレーム間符号化される場合には、このブロックにお
ける予測誤差の尺度（Summation of Square Error ）を の様に定義する。ここで、Ｎはブロックのサイズ、Ｏｒ
ｇは入力原画像、Ｐｒｅｖは参照画像中の原画にマッチ
ングするブロックである。この値ＳＳＥは、フレーム間
符号化時の色を符号化する際の発生情報量と大きな相関
性がある。
「予測誤差の尺度（Ｍｃｏｌｏｒ）」、すなわち原画像
と予測画像の各ブロックの画素値の差のブロック全体の
和について説明する（図３のＳ２０４参照）。ここでは
画像中のあるブロックに着目する。もし、このブロック
がフレーム間符号化される場合には、このブロックにお
ける予測誤差の尺度（Summation of Square Error ）を の様に定義する。ここで、Ｎはブロックのサイズ、Ｏｒ
ｇは入力原画像、Ｐｒｅｖは参照画像中の原画にマッチ
ングするブロックである。この値ＳＳＥは、フレーム間
符号化時の色を符号化する際の発生情報量と大きな相関
性がある。
【００３１】また、このブロックがフレーム内符号化さ
れる場合には、アクティビティＡＣＴを、
れる場合には、アクティビティＡＣＴを、
【数１】 の様に定義する。この値ＡＣＴは、フレーム内符号化時
の色を符号化する際の発生情報量と大きな相関性があ
る。
の色を符号化する際の発生情報量と大きな相関性があ
る。
【００３２】このようなことから、色情報の共通の尺度
として、ＳＳＥとＡＣＴを適当な係数α、βで結びつけ
て、
として、ＳＳＥとＡＣＴを適当な係数α、βで結びつけ
て、
【数２】 という新たな尺度Ｍｃｏｌｏｒを得る。ここで、添字の
ｍはブロック番号を示す。
ｍはブロック番号を示す。
【００３３】次に、第２の評価尺度である「ベクトルの
乱雑さの尺度（Ｍｖｅｃｔｏｒ）」について説明する
（図３のＳ２０３参照）。まず、「ベクトルの乱雑さ」
の意味を理解するため、図５の（ａ）及び（ｂ）に示す
２つのベクトル状態を考える。各矢印は各ブロックのベ
クトルとし、図５の（ａ）及び（ｂ）に示すベクトルの
絶対値の平均値はともに同じと仮定する。従来の方式で
はベクトルの大きさしか問題にしていなかったため、平
均値が大きければ低解像度に切り替えられていた。
乱雑さの尺度（Ｍｖｅｃｔｏｒ）」について説明する
（図３のＳ２０３参照）。まず、「ベクトルの乱雑さ」
の意味を理解するため、図５の（ａ）及び（ｂ）に示す
２つのベクトル状態を考える。各矢印は各ブロックのベ
クトルとし、図５の（ａ）及び（ｂ）に示すベクトルの
絶対値の平均値はともに同じと仮定する。従来の方式で
はベクトルの大きさしか問題にしていなかったため、平
均値が大きければ低解像度に切り替えられていた。
【００３４】しかしながら、図５の（ａ）ではベクトル
が一様のためベクトルによる情報発生量は小さく、符号
化能力は十分あるにもかかわらず低解像度に変換される
恐れがあった。従って、確実に大きな情報量が発生する
図５の（ｂ）の場合のみ低解像度への切り替えが行われ
るように上記ベクトルの乱雑さを解像度切り替えの尺度
として用いる。
が一様のためベクトルによる情報発生量は小さく、符号
化能力は十分あるにもかかわらず低解像度に変換される
恐れがあった。従って、確実に大きな情報量が発生する
図５の（ｂ）の場合のみ低解像度への切り替えが行われ
るように上記ベクトルの乱雑さを解像度切り替えの尺度
として用いる。
【００３５】いま、対象ブロック（番号ｍ）の周辺を図
４に示すように８ブロック定義する。そして、これらの
ブロックとの差分を用いて、あるブロックにおけるベク
トルの乱雑さ（Ｍｖｅｃｔｏｒ）を以下の様に定義す
る。
４に示すように８ブロック定義する。そして、これらの
ブロックとの差分を用いて、あるブロックにおけるベク
トルの乱雑さ（Ｍｖｅｃｔｏｒ）を以下の様に定義す
る。
【数３】 ここで、Ｓは、図４における対象ブロックの周辺領域に
含まれるブロックの集合を表している。このＭｖｅｃｔ
ｏｒは、動き情報を符号化する際の発生情報量と大きな
相関性がある。
含まれるブロックの集合を表している。このＭｖｅｃｔ
ｏｒは、動き情報を符号化する際の発生情報量と大きな
相関性がある。
【００３６】また、これとは別の実施形態として、ベク
トルの乱雑さとして、ベクトル情報のみを符号化した時
に割り当てられた情報量の値を用いる場合に、ベクトル
の全情報量をＢｖｅｃｔｏｒとすると、 Ｍｖｅｃｔｏｒ＝Ｂｖｅｃｔｏｒ とすることも可能である。
トルの乱雑さとして、ベクトル情報のみを符号化した時
に割り当てられた情報量の値を用いる場合に、ベクトル
の全情報量をＢｖｅｃｔｏｒとすると、 Ｍｖｅｃｔｏｒ＝Ｂｖｅｃｔｏｒ とすることも可能である。
【００３７】次に、上述した「予測誤差の尺度とベクト
ルの乱雑さの尺度とを組み合わせた尺度」を規定する。
ここでは、上述したＭｃｏｌｏｒとＭｖｅｃｔｏｒに適
当な係数γ・δを与えて該当フレームの発生情報量の動
向をより正確に見積もるための式（Ｍ ａｌｌ）を、 と定義すると、 M all ＝γ・Mcolor＋δ・Mvector （７） とう形式で記述することができる（図３のＳ２０５参
照）。ここで、Ｍはフレーム中のすべてのブロックの数
を表す。
ルの乱雑さの尺度とを組み合わせた尺度」を規定する。
ここでは、上述したＭｃｏｌｏｒとＭｖｅｃｔｏｒに適
当な係数γ・δを与えて該当フレームの発生情報量の動
向をより正確に見積もるための式（Ｍ ａｌｌ）を、 と定義すると、 M all ＝γ・Mcolor＋δ・Mvector （７） とう形式で記述することができる（図３のＳ２０５参
照）。ここで、Ｍはフレーム中のすべてのブロックの数
を表す。
【００３８】このＭ ａｌｌの値と、閾値と比べること
によって発生情報量のばらつきがフレーム毎に大きくな
らないように最適な解像度を選択することが可能とな
る。例えば、現在の解像度をＱＣＩＦとした場合に、閾
値Ａ１を用いて、もし Ｍ ａｌｌ＞Ａ１ ならば、ＱＣＩＦのまま、逆に、 Ｍ ａｌｌ≦Ａ１ ならば、ＣＩＦに解像度を変更する。また、現在の解像
度をＣＩＦとした場合に、閾値Ａ２を用いて、もし Ｍ ａｌｌ＞Ａ２ ならば、ＣＩＦのままの解像度とする。
によって発生情報量のばらつきがフレーム毎に大きくな
らないように最適な解像度を選択することが可能とな
る。例えば、現在の解像度をＱＣＩＦとした場合に、閾
値Ａ１を用いて、もし Ｍ ａｌｌ＞Ａ１ ならば、ＱＣＩＦのまま、逆に、 Ｍ ａｌｌ≦Ａ１ ならば、ＣＩＦに解像度を変更する。また、現在の解像
度をＣＩＦとした場合に、閾値Ａ２を用いて、もし Ｍ ａｌｌ＞Ａ２ ならば、ＣＩＦのままの解像度とする。
【００３９】ところで、上述した各尺度に加えて、さら
に安定で確実な解像度の切り替えを実行するのに、図２
に示す符号化装置と伝送路の間の伝送路バッファ２５中
に蓄積された符号化情報の容量を監視し、この値を解像
度切替えに反映させることが考えられる。
に安定で確実な解像度の切り替えを実行するのに、図２
に示す符号化装置と伝送路の間の伝送路バッファ２５中
に蓄積された符号化情報の容量を監視し、この値を解像
度切替えに反映させることが考えられる。
【００４０】一般に、画像符号化装置における単位時間
当たりの発生情報量は一定ではないが伝送路の伝送情報
量自体は単位時間当たり一定のため、その間の整合性を
取るために伝送路インタフェース部には伝送路バッファ
２５が設けられている。前記バッファ２５についてはそ
のアンダーフロー・オーバーフローによって情報が欠落
しないように符号化装置の発生情報量を制御する必要が
ある。
当たりの発生情報量は一定ではないが伝送路の伝送情報
量自体は単位時間当たり一定のため、その間の整合性を
取るために伝送路インタフェース部には伝送路バッファ
２５が設けられている。前記バッファ２５についてはそ
のアンダーフロー・オーバーフローによって情報が欠落
しないように符号化装置の発生情報量を制御する必要が
ある。
【００４１】そのため、前記解像度決定手段２３は、さ
らに符号化装置と伝送路の間のバッファを監視し、画像
データのバッファ占有率が大きい時にはバッファのオー
バーフローを防ぐために発生情報量の少ない低解像度を
選択しやすいように、反対にバッファ占有率が小さい時
にはバッファのアンダーフローを防ぐために発生情報量
の大きい高解像度を選しやすいように解像度を決定す
る。これによって、さらに最適に解像度切り替えを行う
ことができる。
らに符号化装置と伝送路の間のバッファを監視し、画像
データのバッファ占有率が大きい時にはバッファのオー
バーフローを防ぐために発生情報量の少ない低解像度を
選択しやすいように、反対にバッファ占有率が小さい時
にはバッファのアンダーフローを防ぐために発生情報量
の大きい高解像度を選しやすいように解像度を決定す
る。これによって、さらに最適に解像度切り替えを行う
ことができる。
【００４２】図３の例でいえば、符号化装置で作成する
符号化情報を固定レートで伝送路へ送出するため、図２
に示すビットストリームバッファ２５の占有量が閾値Ｂ
１より大きいときには、低解像度であるＱＣＩＦが選ば
れやすくするために、切り替え閾値であるＡ１及びＡ２
を小さい値に変更する。逆に、バッファ占有量が閾値Ｂ
２より小さいときは、高解像度であるＣＩＦが選ばれや
すくするために、Ａ１及びＡ２を大きい値に変更する。
このように、複数の閾値と比べることにより、発生情報
量のばらつきがフレーム毎に大きくならないように、最
適な解像度を選択することが可能となる。
符号化情報を固定レートで伝送路へ送出するため、図２
に示すビットストリームバッファ２５の占有量が閾値Ｂ
１より大きいときには、低解像度であるＱＣＩＦが選ば
れやすくするために、切り替え閾値であるＡ１及びＡ２
を小さい値に変更する。逆に、バッファ占有量が閾値Ｂ
２より小さいときは、高解像度であるＣＩＦが選ばれや
すくするために、Ａ１及びＡ２を大きい値に変更する。
このように、複数の閾値と比べることにより、発生情報
量のばらつきがフレーム毎に大きくならないように、最
適な解像度を選択することが可能となる。
【００４３】なお、動き補償を用いた符号化方式では、
ブロック毎にフレーム間符号化とフレーム内符号化を適
応的に切り替えることが一般的である。このような場
合、フレーム間符号化のブロックに関しては上記の原画
像と予測画像の各ブロックの画素値の差のブロック全体
の和の尺度、フレーム内符号化されるブロックに関して
は、該当入力ブロックの画像自体の複雑さに基づく尺度
を用いても発生情報量を推定することが可能である。そ
れらのフレーム内の和を、解像度を決定する際の尺度と
して用いれば、このような方式でも解像度の切り替えが
可能である。
ブロック毎にフレーム間符号化とフレーム内符号化を適
応的に切り替えることが一般的である。このような場
合、フレーム間符号化のブロックに関しては上記の原画
像と予測画像の各ブロックの画素値の差のブロック全体
の和の尺度、フレーム内符号化されるブロックに関して
は、該当入力ブロックの画像自体の複雑さに基づく尺度
を用いても発生情報量を推定することが可能である。そ
れらのフレーム内の和を、解像度を決定する際の尺度と
して用いれば、このような方式でも解像度の切り替えが
可能である。
【００４４】
【発明の効果】以上、本発明によれば、画像解像度を決
定するに当たって予測誤差の尺度やベクトルの乱雑さの
尺度等を用いることによって、符号化対象の原画像入力
において、動きが激しい、あるいはシーンシェンジな
ど、符号化が困難な状況でも、過度の情報量が一枚のフ
レームに割り当てられることなく、駒落としの少ない、
滑らかな動きの画像を符号化することが可能となる。
定するに当たって予測誤差の尺度やベクトルの乱雑さの
尺度等を用いることによって、符号化対象の原画像入力
において、動きが激しい、あるいはシーンシェンジな
ど、符号化が困難な状況でも、過度の情報量が一枚のフ
レームに割り当てられることなく、駒落としの少ない、
滑らかな動きの画像を符号化することが可能となる。
【図１】従来の動画像符号化装置の一構成例を示したブ
ロック図である。
ロック図である。
【図２】本発明による動画像符号化装置の基本構成を示
したブロック図である。
したブロック図である。
【図３】本発明による解像度決定チャートの一例を示し
た図である。
た図である。
【図４】乱雑さの計算対象ブロックとその周辺領域の一
例を示した図である。
例を示した図である。
【図５】動きベクトルの乱雑さの状態の一例を示した図
である。
である。
２１，２４…解像度変換手段 ２２…動き推定計算手段 ２３…解像度決定手段 ２５…伝送路バッファ手段
Claims (9)
- 【請求項１】 画像を適当なブロックに分割し、各ブロ
ック単位で動き補償を用いるディジタル動画像符号化装
置において、 符号化対象フレームあるいはその前フレームにおける動
き推定時に求められた各ブロックにおける予測の誤差の
値を計算する動き推定計算手段と、 前記動き推定計算手段からの予測の誤差の値の合計値を
予測誤差を表す尺度として用い、前記予測誤差を表す尺
度に基づいて符号化すべき入力画像の解像度を決定する
解像度決定手段と、 前記入力画像を前記解像度決定手段によって決定された
解像度を有する画像に変換する入力画像変換手段と、 から構成することを特長とする動画像符号化装置。 - 【請求項２】 画像を適当なブロックに分割し、各ブロ
ック単位で動き補償を用いるディジタル動画像符号化装
置において、 符号化対象フレームあるいはその前フレームにおける動
き推定時に求められた各ブロックの動きベクトルのフレ
ーム内における方向の乱雑さの値を計算する動き推定計
算手段と、 前記動き推定計算手段からの動きベクトルのフレーム内
における方向の乱雑さの値の合計値を動きベクトルの乱
雑さの尺度として用い、前記動きベクトルの乱雑さの尺
度に基づいて符号化すべき入力画像の解像度を決定する
解像度決定手段と、 前記入力画像を前記解像度決定手段によって決定された
解像度を有する画像に変換する入力画像変換手段と、 から構成することを特長とする動画像符号化装置。 - 【請求項３】 画像を適当なブロックに分割し、各ブロ
ック単位で動き補償を用いるディジタル動画像符号化装
置において、 符号化対象フレームあるいはその前フレームにおける動
き推定時に求められた各ブロックの予測の誤差の値と動
きベクトルのフレーム内における方向の乱雑さの値とを
計算する動き推定計算手段と、 前記動き推定計算手段からの予測の誤差の値の合計値と
動きベクトルのフレーム内における方向の乱雑さの値の
合計値とを予測の誤差を表す尺度及び動きベクトルの乱
雑さの尺度として用い、前記予測の誤差を表す尺度と動
きベクトルの乱雑さの尺度に基づいて符号化すべき入力
画像の解像度を決定する解像度決定手段と、 前記入力画像を前記解像度決定手段によって決定された
解像度を有する画像に変換する入力画像変換手段と、 から構成することを特長とする動画像符号化装置。 - 【請求項４】 前記各ブロックにおける予測の誤差を表
す尺度は、該当ブロックがフレーム間符号化される場合
には入力原画像と予測画像の差に基づく尺度を用い、そ
して該当ブロックがフレーム内符号化される場合には入
力原画像自体の複雑さに基づく尺度を用いる請求項１又
は３記載の画像符号化装置。 - 【請求項５】 前記解像度決定手段は、さらに符号化装
置と伝送路の間のバッファ占有量の監視機能を備え、前
記解像度の決定の判断において前記バッファ占有量が大
きいときには低解像度側の選択傾向を有する判断を行
い、そして小さいときは高解像度側の選択傾向を有する
判断を行う請求項１〜４記載の画像符号化装置。 - 【請求項６】 画像を適当なブロックに分割し、各ブロ
ック単位で動き補償を用いるディジタル動画像符号化方
法は、 符号化対象フレームあるいはその前フレームの動き推定
時に求められた各ブロックにおける予測の誤差の値の合
計値を求めること、 前記予測の誤差の合計値が所定の閾値よりも大きいとき
には、入力画像をその解像度を下げた画像に変換するこ
と、 前記予測の誤差の合計値が所定の閾値よりも小さいとき
には、入力画像をその解像度を上げた画像に変換するこ
と、そして前記変換後の画像を符号化して出力するこ
と、から構成することを特徴とした動画像符号化方法。 - 【請求項７】 画像を適当なブロックに分割し、各ブロ
ック単位で動き補償を用いるディジタル動画像符号化方
法は、 符号化対象フレームあるいはその前フレームの動き推定
により求められた各ブロックの動きベクトルのフレーム
内における方向の乱雑さの値の合計値を求めること、 前記乱雑さの合計値が所定の閾値よりも大きいときに
は、入力画像をその解像度を下げた画像に変換するこ
と、 前記乱雑さの合計値が所定の閾値よりも小さいときに
は、入力画像をその解像度を上げた画像に変換するこ
と、そして前記変換後の画像を符号化して出力するこ
と、から構成することを特徴とした動画像符号化方法。 - 【請求項８】 さらに、前記符号化された画像を一時記
憶するバッファの占有量が大きいときには前記所定の閾
値を下げることによって解像度を下げた画像への変換傾
向を与え、そしてバッファの占有量が小さいときは前記
所定の閾値を上げることによって解像度を上げた画像へ
の変換傾向を与えること、から成る請求項６又は７記載
の動画像符号化方法。 - 【請求項９】 解像度の変換は、入力画像と予測画像と
の差に対して行う請求項１〜３のいずれか１つに記載の
動画像符号化方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11395997A JPH10304381A (ja) | 1997-05-01 | 1997-05-01 | 動画像符号化装置及び方法 |
| US08/965,999 US6025880A (en) | 1997-05-01 | 1997-11-07 | Moving picture encoding system and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11395997A JPH10304381A (ja) | 1997-05-01 | 1997-05-01 | 動画像符号化装置及び方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10304381A true JPH10304381A (ja) | 1998-11-13 |
Family
ID=14625505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11395997A Pending JPH10304381A (ja) | 1997-05-01 | 1997-05-01 | 動画像符号化装置及び方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6025880A (ja) |
| JP (1) | JPH10304381A (ja) |
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| US6810154B2 (en) | 2000-11-21 | 2004-10-26 | Fujitsu Limited | Method and apparatus for automatic spatial resolution setting for moving images |
| JP2007096709A (ja) * | 2005-09-28 | 2007-04-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 画像処理方法、画像符号化方法および画像復号方法 |
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| JPH0662392A (ja) * | 1992-08-05 | 1994-03-04 | Nec Corp | 高能率動画像符号化方式 |
| JP3529432B2 (ja) * | 1994-06-30 | 2004-05-24 | 株式会社東芝 | 動画像符号化／復号化装置 |
| JP3773585B2 (ja) * | 1996-03-29 | 2006-05-10 | 富士通株式会社 | 画像符号化装置 |
-
1997
- 1997-05-01 JP JP11395997A patent/JPH10304381A/ja active Pending
- 1997-11-07 US US08/965,999 patent/US6025880A/en not_active Expired - Fee Related
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