JPS63133779A - 適応化サンプリング符号化方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、映像信号の特性を利用して映像信号の信号帯
域を圧縮して、効率的に映像信号を符号化する適応化サ
ンプリング符号化方式に関する。

〔従来の技術〕

映像信号の信号帯域を圧縮する符号化方式には、各種の
方式が提案されているが、その中で適応化サンプリング
は映像の細かさが画面の場所により異なるごとを利用し
て映像の帯域圧縮を行うもので、各種の方式が提案され
ている。これらの方式は伝送すべき信号種別、帯域圧縮
比の設定方法（固定、可変）および伝送制御方式により
分類される。

これらの中で、代表的なものは、映像を小さなブロック
に分割し、ブロック内の画像の細かさに応じてサンプリ
ングパターンを変化させるものである。第５図に示すよ
うに、映像を小さなブロック（この場合、２×２画素）
に分割し、ブロックの中で画素を１／４に間引いて基本
画素を取り出す。次に、基本画素を用いて残りの三つの
追加画素を順次補間する。次に、補間された三つの画素
それぞれについて補間された画素と元の画素との差信号
を合計することによりブロックごとの歪を計算する。そ
の後、１フイールド中の各ブロックを歪の大きいものの
順に歪のヒストグラムを作成する。次に、圧縮比が所望
の値となるように、ヒストグラムの中から歪の大きいブ
ロックを選び、それらの歪の大きいブロックの場合には
、追加画素をも送信するものである。なお第５図におい
て、・は伝送する基本画素、０は間引く追加画素をそれ
ぞれ表している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上説明したように、従来の適応化サンプリング符号化
方式は、映像の細かさに応じて伝送すべき画素数を変化
させているが、ブロック内での帯域圧縮比が例えば１／
４のものと４／４のものの二つのモードであるため、動
エツジの効率的な標本化が難しいとか、画面に静止領域
が多いアンダーフロ一時における動領域については高品
質モードでの符号化が困難であるなど、きめ細かな適応
化ができない欠点があった。

本発明の目的は、上記の欠点を除去することにより、よ
りきめ細かな適応化ができる、適応化サンプリング符号
北方・式を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、映像の画面を複数の画素からなるブロックに
分割し、これらブロックをサンプリングの帯域圧縮比が
異なる複数種類のモードに区分し、画面全体の帯域圧縮
比が所定値になるように上記複数種類のモードのそれぞ
れの割合を決める適応化サンプリング符号化方式におい
て、上記複数種類のモードは、帯域圧縮比が、一番大き
い第一モードと、中位の第二モードと、一番号小さい第
三モードとの三種類のモードを含み、上記第三モードの
全体に占める割合の設定値を標準値と、この標準値より
小なる値と、この標準値より大なる値とに設定し、それ
ぞれの場合において、画面全体の帯域圧縮比が所定の値
になるように上記第一モードと上記第二モードとの割合
を定め、ブロック内の元の画素と補間処理をした画素と
の歪を計算し、その歪を１フィールド全体で合計し、最
も歪の小さい値が得られた上記第三モードの割合の値を
、次の上記第三モードの割合の設定値の標準値とし、上
記処理を繰り返すことを特徴とする。

〔作用〕

サンプリングの帯域圧縮比が異なる複数種類のモードと
して、帯域圧縮比が一番大きい例えば１／８の第一モー
ドと、中位の例えば４／８の第二モードと、一番小さい
例えば８／８の第三モードに区分し、第三モード（８７
８モード）の全体に占める割合の設定値が、標準値と、
この標準値より小なる値と、この標準値より大なる値を
持つ三通りの場合について、それぞれ、画面全体の帯域
圧縮比が所定の値例えば１／４になるように、第一モー
ド（１／８モード）と第二モード（４／８モード）の割
合を定め、ブロック内の元の画素と補間処理をした画素
との歪を計算し、その歪を１フィールド全体で合計し比
較を行い、最も歪の小さくでた第三モード（８／８モー
ド）の割合の設定値を、次の処理における第三モード（
８／８モード）の設定値の標準値とする。以後上記処理
を繰り返し行い、第三モード（８／８モード）の標準値
における歪の値が他の場合よりも小さくなったところで
、第一、第二および第三モード（１／８．４／８．８／
８モード）の割合を決定する。

すなわち、例えば８／８モードをＯから増やしていきそ
の最適な割合を求める。

従って、基本的な特性は従来と同様に例えば１／８モー
ドおよび４／８モードの二つの種類のモードで決め、第
三のモードとしての８／８モードは、効率化が難しい動
エツジや、画面に静止領域が多いアンダーフロ一時に動
領域に適用して高品質モードとすることに寄与し、最適
なモード配分を実現し、よりきめ細かな適応化が可能と
なる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図（ａ）、Ｔｂ）および（ｅ）は本発明の一実施例
を示す説明図で、横軸に歪、縦軸に度数をとりモードご
との歪ヒストグラムを表す。第２図は本発明で取り扱う
四つの基本的なモードの一例を示す説明図である。

本発明は、例えば第２図に示すように、異なる標本化構
造を有する四つのモードを、入力画像の性質に応じて適
応的に配分する方式である。この場合、基本的な特性は
１／８および４／８モードで決まり、０／８モードは静
止領域のみに適用する高効率モードであり、８／８モー
ドは効率的な標本化が難しい動エツジ等に適用する高品
質モードである。

まず、映像の画面を複数の画素からなるブロックに分割
し、ブロック内の前フレームと現フレームの画素間の差
を取り、しきい値と比較することにより、画面を動領域
のブロックと静止領域のブロックとに分類する。本実施
例の場合、ブロックは２×４つまり８画素から構成され
る。静止領域のブロックでは、前フレームの画素を用い
てフレーム間処理を行う。動領域のブロックにおいては
、１／８．４／８および８／８の三つのモードを用いて
、フィールド内処理を行う。

ここで、映像のある時刻１．のフィールドにおける各モ
ードの割合を、以下のように定義する。

０／８モード：ａ　（０≦ａ≦１） １／８モード；Ｘ ４／８モード：ｙ ８／８モード：２ なお、０／８モードの１フイールドに占める割合ａは、
静止領域のブロックの占める割合であり、既知である。

そのため、動領域の占める割合は、ｘ＋ｙ＋ｚ＝ｌ−ａ
　　　　　　　　　−−・・・−・・−（１）となる。

また、必要とされる帯域圧縮比を１／４とすると、 一−−−−・・・・−・（２） となり、この（２）式より、ｘ、ｙ、、ｚの配分は以下
のように決められる。

■　まず、第１図（ａ）に示すように、動領域のブロッ
クをすべて４７８モードとし、歪ヒストグラムを作成す
る。次に、第１図（ｂ）に示すように、８／８モードの
割合をＯとしておき、圧縮率が１７４になるように、４
／８モードを１／８モードに変換する。この際、１／８
モードに変換されるのは、同図中の点線で示すように、
４／８モードの歪ヒストグラムにおいて歪の小さいもの
から順次行う。

そして、変換した後の動領域全体の歪の合計を計算する
。

■　次に、第１図（０）に示すように、４／８モードと
１７８モードとの歪の大きいブロックから一定量を８／
８モードに変換すると仮定する。その場合圧縮比は１／
４より小さく　（圧縮率＜１／４）なるので、その分、
まず最初に同図中の点線で示すように、４７８モードの
ブロックの中から歪の小さい順に１／８モードのブロッ
クに変換する。

その後、８７８モードの割合が一定量となるように、４
７８モードと１／８モードの歪の大きいブロックから一
定量（第１図（Ｃ１における歪量り、までの量、斜線で
示す部分。）を８／８モードに変換する。そして、変換
した後の動領域全体の歪の合計を計算する。この歪の合
計を前回の歪の合計と比較し、歪が前回より小さければ
、さらに、処理を続ける。

■　以下、■と同じ方法で歪量Ｄ２までの一定量を８／
８モードに変換する。この処理を続けて、歪が前回のも
のより大きくなれば、その直前の歪が時刻１．において
最小であり、その時の三つのモードの配分が最適となる
。

第３図は、上記実施例において、８／８モードの割合の
設定値と画面全体の歪の関係を示す特性図で、設定値Ｍ
０が最適設定値であることを表している。従って、８／
８モードの設定値を始めに、標準値と、この標準値より
も大きい値および小さい値の三つの値に設定して、処理
を繰り返すことにより、標準設定値の示す歪が最小とな
る値として、最適設定値を速やかに確実に求めることが
できる。

第４図は、本発明の一実施例を適用した符号化送信装置
を示すブロック構成図である。本実施例は、映像信号ｌ
を入力しアナログ・ディジタル変換を行いディジタル映
像信号を出力するＡ−Ｄ変換回路２と、入力がＡ−Ｄ変
換回路２の出力にそれぞれ接続された、８／８モードの
ブロックが１フィールド全体に占める割合を現フィール
ドで採用している割合の値より小なる値と設定している
８／８モ一ド設定回路３．８／８モードのブロックが１
フィールド全体に占める割合を現フィールドで採用して
いる割合の値と設定している８／８モ一ド設定回路４お
よび８／８モードのブロックが１フィールド全体に占め
る割合を現フィールドで採用している割合の値より大な
る値と設定している８／８モ一ド設定回路５と、入力が
、８／８モ一ド設定回路３．４および５の出力にそれぞ
れ接続された１／８・１／４モ一ド設定回路６ａｓ６ｂ
および６ｃと、入力が、ｌ／８−１／４モ一ド設定回路
６ａ　、６ｂおよび６ｃの出力に接続された動領域歪計
算回路７ａ、７ｂおよび７ｃと、入力が１／８・４／８
モ一ド設定回路６ｂの出力にそれぞれ接続されたフィー
ルド内処理回路８およびフレーム間処理回路９と、人力
がフィールド内処理回路８およびフレーム間処理回路９
の出力に接続され伝送信号１２を送出する多重化回路１
０と、入力が動領域歪計算回路７ａ、７ｂおよび７ｃの
出力に接続され、入力されたそれぞれの８／８モ一ド設
定時の歪の合計を比較し、一番歪の小さい８／８モード
設定値を次の画面の８／８モード設定値として、８７８
モ一ド設定回路３．４および５にフィードバックする歪
比較回路１１とを含んでいる。

次に本実施例の動作について説明する。まず、映像信号
１はＡ−Ｄ変換回路２でディジタル信号に変換される。

このディジタル映像信号は２画素×４画素で構成された
ブロックごとにまとめられており、適応化サブサンプリ
ングを行う際のモードの決定はブロック単位で行われる
。３モードの設定にあたって、まず、８／８モードの割
合が８／８モ一ド設定回路３．４および５で決められる
。

その後、圧縮比が所望の一定値となるように、１／８お
よび４／８モードの割合が１／８・４７８モ一ド設定回
路６ａ　、６ｂおよび６ｃで決められる。そのため、８
／８モードの割合を三つ設定する。ここで、設定値は８
／８モ一ド設定回路３で、８／８モードのブロックが１
フィールド全体に占める割合を現フィールドで採用して
いる割合の値より小なる値に設定し、８／８モ一ド設定
回路４で、現フィールドで採用している割合の値に設定
し、８／８モ一ド設定回路５で現フィールドで採用して
いる割合の値より大なる値に設定する。そして、ｌ／８
．４／８モ一ド設定回路６ａ、６ｂおよび６ｃはそれぞ
れ８／８モードのそれぞれの割合において圧縮比が所望
の一定値となるように、１／８および４／８モードの割
合を決める。動領域歪計算回路？ａ、７ｂおよび７ｃは
、１／８．４／８および８／８モードが設定された後、
その状態における１フイールドでの画面全体の歪の計算
を行う。そして、歪比較回路１１は、それぞれの８／８
モードでの１フィールド全体での歪を比較する。画像処
理は画面をブロックごとに動領域および静止領域に分け
て行う。ここで、動領域とは動きが激しい領域、静止領
域とは動きの少ない領域を意味する。動領域にはフィー
ル下向処理回路８によりフィールド内処理を、静止領域
にはフレーム間処理回路９によりフレーム間処理を行う
。

その結果、それぞれの８／８モードの設定値に対して画
面全体の処理後の歪の合計を計算する。次に、歪比較回
路１１によりそれぞれの８７８モ一ド設定時の歪の合計
を比較し、一番歪の小さい８／８モード設定値を次の画
面の８／８モード設定値とする。このようにすることに
より、現画面の８７８モード設定値が最適な８７８モー
ド設定値でないにしても、第３図に示すように何百回の
後には最適値Ｍ０に近づき、最適値Ｍ０が得られること
がわかる。

第１図の手順で説明したように、８／８モードの配分に
あ゛たっては、８／８モードの割合がＯから順に増やし
ていき、８／８モードのそれぞれの割合において圧縮比
が所望の一定値となるように、１／８．４／８モードの
割合を決め、その状態における１フイールドでの画面全
体の歪の計算を行い、その全体の歪が最小となる８／８
モードの割合を決めるため、多くの計算が必要となる。

また、この８／８モードの最適な割合は、画面において
静止領域の占める割合が変わると変化するため、１フイ
ールドごとに毎回計算する必要がある。これらの計算は
、通常、１フイールドの水平帰線区間において実行され
るが、時間内に計算を行うには、高速の演算回路が必要
となる。そのため、本実施例においては、上記のように
、８／８モードの割合が異なる三つのモード設定回路を
所有しており、１フイールド内において歪計算を行い、
一番歪が小さい８／８モードのモード設定値を次のフィ
ールド画面の８／８モードの標準値とするもので、時間
内に所定の計算を行うことができる。

本発明の特徴は、第４図において、８／８モ一ド設定回
路３．４および５を設け、第１図に従って１フイールド
内において歪の計算を行い、一番歪の小さい高精細モー
ド設定値を次のフィールド画面の高精細モードの標準値
とするものである。

〔発明の効果〕

以上、説明したように本発明は、映像の画面を圧縮比の
異なる三つのモードに分割し、所定の適応化サンプリン
グを行うことにより、三つのモードの割合を最適値に設
定することができ、従来困難であった、動エツジの効率
的な標本化や、画面に静止領域の多いアンダーフロ一時
における動領域についての標本化も高品質モードで実現
でき、よりきめ細かな適応化ができる効果がある。

従って、本発明によれば、高品位映像のような高精細画
像を高精細に圧縮することができる、高品位映像の高能
率符号化方式が実現できその効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ、（ｂ）および（Ｃ）は本発明の一実施例
の処理手順を示す説明図。 第２図はこの実施例で取り扱う四つの基本的モードの一
例を示す説明図。 第３図はこの実施例における８／８モードの割合設定値
と歪の関係を示す特性図。 第４図は本発明の一実施例を適用した符号化送信装置を
示すブロック構成図。 第５図はモードの説明図。 １・・・映像信号、２・・・Ａ−Ｄ変換回路、３〜５・
・・８／８モ一ド設定回路、６ａ〜６ｃ・・・１／８・
４／８モ一ド設定回路、７８〜７ｃ・・・動領域歪計算
回路、８・・・フィールド内処理回路、９・・・フレー
ム間処理回路、１０・・・多重化回路、１１・・・歪比
較回路、１２・・・伝送信号。 （ａ）４／８モードの企 （ｂ）　１／８モードと４／８モードの全実化例（悪理
手１′＠） 第　１　図 ０／８モード　　　　４／８モ一ド 実應例（４モ一ド翫明図） 菓２図 Ｊ￥１３　図 （モード脱明口） Ｍ　５　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）映像の画面を複数の画素からなるブロックに分割
   し、これらブロックをサンプリングの帯域圧縮比が異な
   る複数種類のモードに区分し、画面全体の帯域圧縮比が
   所定値になるように上記複数種類のモードのそれぞれの
   割合を決める適応化サンプリング符号化方式において、 上記複数種類のモードは、帯域圧縮比が、一番大きい第
   一モードと、中位の第二モードと、一番小さい第三モー
   ドとの三種類のモードを含み、上記第三モードの全体に
   占める割合の設定値を標準値と、この標準値より小なる
   値と、この標準値より大なる値とに設定し、 それぞれの場合において、画面全体の帯域圧縮比が所定
   の値になるように上記第一モードと上記第二モードとの
   割合を定め、ブロック内の元の画素と補間処理をした画
   素との歪を計算し、その歪を１フィールド全体で合計し
   、最も歪の小さい値が得られた上記第三モードの割合の
   値を、次の上記第三モードの割合の設定値の標準値とし
   、上記処理を繰り返す ことを特徴とする適応化サンプリング符号化方式。