JPS63157590A - 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〕

従来、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ことを
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、基本画素と追加画素に分
類する。まず、ブロックの中で画素を１７４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、・は伝送する画素、Ｏは間引く画素をそれ
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１７４のも
のと４７４のものの二つのモードであるため、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化
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、これらの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、中位の第三モードと、一番小さい第三モ
ードとの三種類のモードを含み、帯域圧縮比を上記第二
モードを上記第一のモードに変換した場合の補間歪の全
増大量と上記第三モードを上記第三モードに変換した場
合の補間歪の歪減少量との関係を各ブロックごとに求め
ヒストグラムを一作成し、画面全体の帯域圧縮比が所定
値となるように上記ヒストグラムを各モードに分割する
ことによって得られる複数のモード配分案ごとに、適応
化サンプリング処理した画面全体の補間歪量を上記ヒス
トグラム上で計算し、その補間歪量が最小となるモード
配分案に従って上記各モードの割合を設定することを特
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４７８の第二モードと、一番小さい
例えば８７８の第三モードに区分し、４／８モードを１
７８モードに変換した場合の補間歪の全増大量と、４７
８モードを８７８モードに変換した場合の補間歪の歪減
少量との関係を各ブロックごとに求め、例えば横軸に歪
減少量、縦軸に全増大量をとりヒストグラムを作成する
。そしてこのヒストグラム上で、画面全体の帯域圧縮比
が所定値例えば１／４になるように、４７８モードの一
部分を１／８モードおよび８／８モードに分割した複数
の分割案を作成し、各分割案に対して、上記全増大量お
よび歪減少量とから画面全体の補間歪量を求め、この補
間歪量が最小になる分割案に従って、１／８．４／８お
よび８／８モードの割合を設定する。

なお、この場合０／８モードは静止領域のみ適用する高
効率モードとして用いられ、１／８．４／８および８／
８モードは動領域に適用され、１／８および４／８モー
ドは基本的な特性を、８７８モードは効率的な標本化が
難しい動エツジやアンダーフロ一時に用いられる高品質
モードとして用いられる。また、静止領域と動領域との
区分は、ブロック内の前フレームの画素の差をとり、し
きい値と比較することにより行われる。

従って、上記により１／８．４／８および８／８モード
について、画面全体の補間歪が最少となる最適な各モー
ドの配分が実現でき、容易に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）、（ｂ）および（Ｃ）は本発明の一実施例
を示す説明図で、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２×４画素すなわち８画素からなる四つのモ
ード（０／８．１／８．４／８および８／８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、８７８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解
し、ブロック内の前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に分類する。本実施例の場合、ブロ
ックは２×４画素つまり８画素から構成されている。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。動領域のブロックでは、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ｔ、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。

０７８モード：Ａ １７８モード：Ｘ ４７８モード：ｙ ８７８モード：２ ここで、全モード数一定の条件により、Ａ＋Ｘ＋Ｙ＋Ｚ
＝１　　　　　　　・・−・・・−・−（１）となる。

また、必要とされる帯域圧縮比を１７４とすると、 ０／８−Ａ　＋１／８・ｘ　＋８・Ｙ　＋８／８・ｚ　
＝１／４　−・（２）となる。さらに各ブロックにおけ
る歪量をＥ。

とすると、°画面全体の歪量Ｅｔは、 Ｅｔ＝ΣＥ、　　　　　　　　　・−−−−−・−−−
−（３）となる。静止領域の割合Ａは一意的に決定され
る。

動領域の割合、ｘ、ｙ、ｚは、この三つの式より決定す
る。なお、以下では簡単のため、Ａ＝Ｏとし、動領域の
モード配分について述べる。

■　まず、１／８で補間した場合のブロックごとの歪を
求める。次に、４／８で補間した場合のブロックごとの
歪を求める。ここで、４７８モードを８７８モードに変
換した場合の歪変化量として、４／８補間の歪を歪減少
量と定義する。また、４／８モードを１７８モードに変
換した場合の歪変化量として、 （１／８補間の歪）　−（４／８補間の歪）を歪増大量
と定義する。この歪減少量と歪増大量の度数を計算し、
２次元のヒストグラムを作成する。このときの度数分布
をＰ　（ｉＳ　ｊ）とする。ここで、ｉは歪減少量を、
ｊは歪増大量を表す。ここでは−例としてｉ、ｊの最大
値を６４とする。

■　次に、３モードの配分を行う。まず、第１図（ａ）
に示すようにヒストグラム上で全ブロックを４７８モー
ドとする。このままでは帯域圧縮比が１７２であるため
、帯域圧縮比が１７４になるまで、歪増大量の小さなブ
ロックから順に１７８モードに変換する（例えばｊ＝０
から１０まで）。この状態を第１図（ｂ）に示す。この
際、帯域圧縮比は（２）式より求める。また、画面全体
の歪減少量は変換されたブロックの（−歪増大量）の累
積となる。この状態を初期設定画面とする。

■　次に、最も歪減少量の大きなブロック（ｉ＝６４）
を８７８モードに変換する。この様子を第１図（Ｃ）に
示す。このとき、１＝６４、ｊ＝ｏから１０の１／８モ
ードも８／８モードに変換される。８／８モードを増加
させたため帯域圧縮比は１／４より大きくなる。このた
めｉ＝０から６３までのブロックに対して、ｊ＝１１か
ら順に１７８モードに変換する。この際、帯域圧縮比は
（２）式より求める。

また、画面全体の歪減少量は、８７８モードに変換され
たブロックの歪減少量の累積、１７８モードから８７８
モードに変換されたブロックの（歪減少量−歪増大量）
の累積および４／８モードから１／８モードに変換され
たブロックの（−全増大量）の累積の和となる。この状
態におけるｉの値をＴＨｉ、ｊの値をＴＨｊとする。

■　■の処理を１＝６４から０まで、またはＴＨｊが６
４になるまで行う。この過程で最も画面全体の歪減少量
が大きくなった場合のＴＨｉとＴＨｊによる配分を最適
配分とする。

■　各ブロックにおけるモードの決定は、各ブロックに
おける歪減少量をＴＨｉと、全増大量をＴＨｊと比較す
ることにより行う。

第３図は、本発明の一実施例を適用した適応化サンプリ
ングの送信装置のモード配分部を示すブロック構成図で
ある。本実施例は、動領域の映像、信号である入力信号
１がそれぞれ入力され、４／８補間歪の計算を行う４／
８補間歪計算回路２および１／８補間歪の計算を行う１
／８補間歪計算回路３と、１／８補間歪から４／８補間
歪を差し引く減算回路４と、４／８補間歪計算回路２の
出力と減算回路４の出力とをそれぞれ入力して歪減少量
に対する全増大量のヒストグラムをイＹ成するヒストグ
ラムメモリ５およびブロックごとの歪減少量と全増大量
を記録する歪メモリ８と、ヒストグラムメモリにそれぞ
れ接続され画面全体の帯域圧縮比を計算する帯域圧縮比
計算回路６および画面全体の歪を計算する歪計算回路７
とを含んでいる。

次に、第４図に示すフローチャートを参照して本実施例
の動作について説明する。なお本実施例の動作は、第１
図（ａｌ、（ｂｌおよび（Ｃ）に示しζ処理手順に従い
次のように行われる。

映像信号は、フレーム間の差信号により動領域と静止領
域に分けられる。この処理後に得られる動領域信号を入
力信号１とする。入力信号１は、ブロックごとの歪減少
量と全増大量を計算後ヒストグラムメモリ５を順次更新
する。また、得られた歪減少量と全増大量は、歪メモリ
８に書き込まれる。１フイールドにわたりこの処理を行
うと、最終的にモード配分に使用するヒストグラムが得
られる。この後のフィールドブランキングの間に帯域圧
縮比計算回路６、歪計算回路７を使用して境界条件であ
るＴＨｉ、ＴＨｊを得る。次の１フイールドでは、各ブ
ロックごとの歪減少量、全増大量とモード配分の結果得
られたＴＨｉ、ＴＨｊとを比較して各ブロックのモード
を決定する。

なお、上記実施例においては、三つのモードとして１／
８．４／８および８／８モードを用いたけれども、これ
は他の種類のモードの組合せにおいても同様に適用され
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
異なる四つのモード（圧縮比Ｏも含めて）、例えば、静
止領域に対応した０７８モード、不鮮明な動領域に対応
した１／８モード、精細な動領域に対応した４／８モー
ドおよび動エツジのような非常に精細な動領域に対応し
た８／８モードに区分し、動領域に対する１／８モード
、４／８モードおよび８／８モードの配分を、４／８モ
ードを１７８モードに変換した場合の補間子の増大量と
４７８モードを８７８モードに変換した場合の補間子の
歪減少量とで作成されたヒストグラム上で、与えられた
画面全体の帯域圧縮比の下でその補間子が最小になるよ
うに、１／８モード、４／８モードおよび８／８モード
の割合を設定することにより、容易に、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のできる、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（ａ）、（ｂｌ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図は本発明の一実施例を適用した符号化送信装置の
要部を示すブロック構成図。 第４図はこの実施例の動作を示すフローチャート。 第５図はモードの説明図。 １・・・入力信号、２・・・４／８補間歪計算回路、３
・・・１／８補間歪計算回路、４・・・減算回路、５・
・・ヒストグラムメモリ、６・・・帯域圧縮比計算回路
、７・・・歪計算回路、８・・・歪メモリ。 代理人　　弁理士　井　出　直　孝゛゛（ａ）帯域圧縮
比１／２　　（ｂ）帯域圧縮比！／４　　（Ｃ）８／８
％−）’配分第１図 ０／８モード　　　　　　１／８モード　。 ４／８モード　　　　　　８／８モ一ド実施例（４モ一
ド説明図） 第２図 実施例（送信装置モード配置部構成図）第３図 基本画素　　　　　追加画素 モード説明図 第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、これらの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、 帯域圧縮比を上記第二モードを上記第一のモードに変換
   した場合の補間歪の歪増大量と上記第二モードを上記第
   三モードに変換した場合の補間歪の歪減少量との関係を
   各ブロックごとに求めヒストグラムを作成し、画面全体
   の帯域圧縮比が所定値となるように上記ヒストグラムを
   各モードに分割することによって得られる複数のモード
   配分案ごとに、適応化サンプリング処理した画面全体の
   補間歪量を上記ヒストグラム上で計算し、その補間歪量
   が最小となるモード配分案に従って上記各モードの割合
   を設定する ことを特徴とする適応化サンプリング符号化方式。