JPH02141088A - 動画像符号化方式 - 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、動画像符号化方式に関し、特に、動画像の画
像信号を高能率に符号化し、磁気テープや光ディスク等
に蓄積するための動画像符号化方式に関するものである
。

〔従来の技術〕

画像信号を磁気テープなどの記録媒体に記録する際には
１画像信号を高能率符号化し圧縮することが記憶容量を
小さくするという意味で有効である。画像信号を高能率
に符号化するものとして、信号を直交変換し量子化した
後、可変長符号化することが知られている。

また、蓄積された画像符号化データを高速再生した際の
画品質を向上させる方法として１例えば、特開昭６３−
９５７９１号公報に記載のものが知られている。これは
、画像信号を複数画素からなるブロックに分割し、ブロ
ック単位に符号化データ量が同じになるように可変長符
号と固定長符号化を組合せて画像信号を符号化する技術
に関するものあり、ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）で
高速再生した際に概要がわかる程度の復号画像を得るこ
とができるものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、画像信号に高能率符号化を施した場合には、
フレームあるいはライン単位に符号量が異なり、記録密
度が一定である記録媒体の上では。

１フレームのデータが不均一に記録されてしまう。

そのため、高速再生時では復号されたデータの位置を求
めることが困難であり、高速再生時における画品質が悪
くなるという欠点がある。

また、前述の蓄積された画像符号化データを高速再生し
た際の画品質を向上させる方法では、可変長符号化のみ
を変化させ、ブロック単位の符号量を一定とし、また、
直交変換などの技術を用いていないため、符号化効率が
悪く、蓄積できる情報量の面で問題がある。

本発明は、先に示した問題点を解決するためになされた
ものである。

本発明の目的は、直交変換を用いて符号化効率をあげる
とともに、量子化ステップと可変長符号化テーブルの両
者を変更することで、さらに高品質な高速再生が可能で
ある動画像符号化方式を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明においては、画像信
号または画像の差分信号を複数画素からなるブロックに
分割した後、直交変換し、直交変換した変換係数をブロ
ック内の変換係数の位置に対応する量子化ステップで量
子化し、可変長符号化する動画像符号化方式において、
ブロック内の変換係数位置に対応する量子化ステップを
変更する量子化選択手段と、前記量子化選択手段で選択
された量子化ステップにより量子化された変換係数を可
変長符号化した場合の符号化ビット数を求める符号化ビ
ット数計測手段と、所定値と前記符号化ビット数を比較
し、符号化ビット数が所定値より小さい場合は量子化ス
テップを小さくし、また、符号化ビット数が所定値より
大きい場合は量子化ステップを大きくする量子化ステッ
プ変更命令を前記量子化選択手段に与え、符号化ビット
数が前記所定値以下の最大値に収束するまで量子化選択
手段を動作させる量子化コントロール手段とを有するこ
とを特徴とする。

また、所定の符号量を定め、一定量の画像信号または差
分信号の単位に、信号をブロックに分割してブロック単
位に直交変換し、該変換係数を量子化選択手段で定めら
れた量子化ステップで量子化し、量子化された変換数が
可変長符号化された場合の符号化ビット数を、符号化ビ
ット数計測手段により求め、符号化ビット数と使用され
る可変長符号化テーブルおよび量子化マトリックスを示
すために必要なビット数との和を求め、求められたビッ
ト数の和から量子化コントロール手段により、前記所定
の符号量以下となる量子化ステップと可変長符号化テー
ブルを選択し、変換係数を選択された量子化ステップ、
変換長符号化テーブルにより量子化して符号化し、符号
化されたビット数が前記所定の符号量に満ない場合には
所定値に等しくなるようにビットを付加し、一定量の画
像信号または差分信号の単位で符号化されたビット数が
等しくなるようにして、画像信号を符号化することを特
徴とする。

〔作用〕

前記手段によれば１画像信号または画像の差分信号を複
数画素からなるブロックに分割した後、直交変換し、直
交変換した変換係数をブロック内の変換係数の位置に対
応する量子化ステップで量子化し、可変長符号化する動
画像符号化方式において、量子化選択手段と、符号化ビ
ット数計測手段と、量子化コントロール手段とが備えら
れる。

量子化選択手段は、ブロック内の変換係数位置に対応す
る量子化ステップを変更する選択を行う。

符号化ビット数計測手段は、量子化選択手段で選択され
た量子化ステップにより量子化された変換係数を可変長
符号化した場合の符号化ビット数を求める。また、量子
化コントロール手段は、所定値と符号化ビット数を比較
し、符号化ビット数が所定値より小さい場合は量子化ス
テップを小さくし、また、符号化ビット数が所定値より
大きい場合は量子化ステップを大きくするため、量子化
ステップを変更する命令を前記量子化選択手段に下し、
符号化ビット数が所定値以下の最大値に収束するまで量
子化選択手段を動作させる。

また、動画像符号化を行う場合、所定の符号量を定め、
一定量の画像信号または差分信号単位に、信号をブロッ
クに分割してブロック単位に直交変換し、変換係数を量
子化選択手段で定められた量子化ステップで量子化し、
量子化された変換数が可変長符号化された場合の符号化
ビット数を、符号化ビット数計測手段により求め、この
符号化ビット数と使用される可変長符号化テーブルおよ
び量子化マトリックスを示すために必要なビット数との
和を求め、求められたビット数の和から量子化コントロ
ール手段により、所定の符号量以下となる量子化ステッ
プと可変長符号化テーブルを選択し、変換係数を選択さ
れた量子化ステップ、変換長符号化テーブルにより量子
化して符号化し、符号化されたビット数が所定の符号量
に満ない場合には所定値に等しくなるようにビットを付
加し。

一定量の画像信号または差分信号の単位で符号化された
ビット数が等しくなるようにして、画像信号を符号化す
る。

これにより、一定信号間隔に符号化されたビット数が一
定となるように符号化できるので、高圧縮率で動画像の
符号化を行うことができる。また。

動画像を符号化し、磁気テープなどの記録媒体に蓄積し
た際にも、高速再生時に復号データの位置が容易に検出
でき、画品質の良い高速再生が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明す
る。

第１図および第２図は１本発明の一実施例にかかる動画
像符号化方式を適用した装置構成を示すブロック図であ
る。

第１図は、本発明の動画像符号化方式を適用する第１の
実施例にかかる装置の要部構成を示すブロック図であり
、この第１実施例の構成は、動き補償と呼ばれる時間軸
方向の冗長を除去する処理と、直交変換の１つであるデ
ィスクリートコサイン変換を用いた動画像符号化方式に
適用した場合の構成例である。第１図において、１０は
入力端子であり、画像信号が入力されてくる。入力端子
１０から入力された画像信号は、減算器１１によりフレ
ームメモリ１８に記憶された動き補償画信号が差引かれ
、その差分信号がディスクリートコサイン変換部１２に
送られる。変換結果は変換係数メモリ１３に一時的に蓄
えられる。量子化部１４では、変換係数メモリ１３の変
換係数を量子化ステップ選択部２０で定められたステッ
プ幅で量子化し、符号化統計量計測部１５に送る。符号
化統計量計測部１５では、量子化部１４の量子化結果と
、動き補償処理部１９から送られてくる動きベクトル情
報を符号化するための必要な統計量を計測する。可変長
符号生成部１６では、符号化統計量計測部１５の統計量
より可変長符号化テーブルを作成するとともに、符号化
に必要なビット数を計測する。可変長符号生成部１６で
求められたビット数は、量子化コントローラ２１に送ら
れ、予め与えられた所定値とビット数を比較し、ビット
数が小さい場合にはステップを小さくし、ビット数が大
きい場合にはステップを大きくするように量子化ステッ
プ選択部２０に命令する。

量子化コントローラ２１では、さらに、ビット数が予め
定められた所定の条件を満たすまで、変換係数メモリ１
３とフレームメモリ１８に新たな書き込みを禁止し、同
じ変換係数を用いてビット数の収束を計れるようにする
。さらに、可変長符号生成部１６で求められたビット数
が条件を満たし、予め与えられた所定値以下で最も大き
いものとなれば、可変長符号化部１７に量子化ステップ
情報をおくり、変換係数メモリ１３．フレームメモリ１
８の書き込み禁止を解除する。可変長符号化部１７では
、量子化コントローラ２１から量子化ステップが送られ
、符号化パラメータが設定できれば、変換係数の量子化
値と動きベクトルを可変長符号生成部１６の可変長符号
化テーブルを用い符号化し、さらに、可変長符号化テー
ブル自体と量子化ステップの値を符号化する。また、予
め与えられた所定値より符号化ビット数が小さい場合は
、一定ビツト数に等しくなるようにビットを付加する。

符号化されたデータは出力端子２２から出力される。フ
レームメモ１月８では、１フレーム前の復号画像を記憶
し、動き補償処理部１９へ送る。動き補償処理部１９で
は、１フレーム前から現在のフレームがどのように動い
たかを検出し、動きベクトルを生成する。生成された動
きベクトルは符号化情報の頻度を求めるため符号化統計
量計測部１５に送られるとともに、フレームメモリ１８
に送られ、１フレーム前の復号画像を動きベクトルに従
って並べかえ、動き補償画像を生成し、現在の入力画信
号から差引かれる。

ここで述べた動き補償処理とは、画像信号を複数画素か
らなるブロックに分割し、現在の画像信号と１フレーム
前の復号画信号との間でブロック単位にマツチングを取
り、誤差の小さくなるブロックの方向に画像が動いたと
し、そのブロック位置の関係から動き方向を示す動きベ
クトルを検出し、動き補償画像を生成する処理である。

この処理は時間方向の冗長を除去するために効果的な処
理である６また。ディスクリートコサイン変換は変換係
数上で電力が低周波成分に集中し符号化しやすい信号に
変換できるもので、信号の空間方向の冗長を除去するた
めに効果的な変換である。

このような構成を有して信号処理を行うことにより、一
定信号及単位に一定符号量となるとともに、画像の時間
的な動きの変化に追随し、動きベクトルの符号化テーブ
ルを切換えることができ、さらに変換係数の量子化値に
適した符号化テーブルを用いることができるので、高能
率な動画像符号化が可能となる。

第２図は、本発明の動画像符号化方式を適用する第２の
実施例にかかる装置の要部構成を示すブロック図である
。上述した第１の実施例との違いは、装置構成を単純化
したことであり、簡単な装置で実現可能である。第２図
において、３３は入力端子である。入力端子３３から入
力さ九た画像信号はディスクリートコサイン変換部３４
で直交変換され、１フレーム前の変換係数の復号値と差
が取られる。これにより、時間軸方向に冗長が除去され
る。差分がとられた変換係数は量子化部３５に送られ、
量子化ステップ選択部３８で定められているステップに
従って量子化される。その値は１フレム前の変換係数の
復号値と和がとられ、現在のフレームに対する復号値が
求められる。求められた復号値は、次のフレームの変換
係数と差分を取るため、データメモリ３７に蓄えられる
。量子化部３５の量子化結果は、変換係数メモリ３６に
蓄えられ。

その値から符号化テーブル選択部４０で予め定められて
いる複数個の符号化テーブルのうちから符号化ビット数
が最小となるテーブルを選択する。求められたビット数
は量子化コントローラ３９に送られ、予め与えられてい
る所定値とビット数を比較し、ビット数が小さい場合に
はステップを小さくし、ビット数が大きい場合はステッ
プを大きくするように、量子化ステップ選択部３８に命
令する。

量子化ステップ選択部３８では、複数の量子化ステップ
が用意されており、量子化コントローラ３９の指示にし
たがって量子化ステップを選択する。また、符号化テー
ブル選択部４０で求められたビット数が条件を満たし、
与えられた所定値以下で最も大きいものとなれば、符号
化テーブル選択部４０にテーブルの選択結果を送り、該
当する符号化テーブルを可変長符号化部４１に送り、可
変長符号化する。可変長符号化部４１ではさらに、量子
化ステップ選択部３８．符号化テーブル選択部４０の選
択についても符号化し、また、予め与ぬられた所定値よ
り符号化されたビット数が小さい場合は、一定ビツト数
に等しくなるようにビットを付加する。符号化されたデ
ータは出力端子４２から出力される。

このように、第２の実施例の構成では、複数個の量子化
ステップおよび符号化テーブルを切換えるだけで、一定
符号量の符号化を実現しており、テーブル、ステップを
示す少量のビット数だけで量子化、符号化を表わしてい
るため、１ブロック単位などの少量信号単位で一定量の
符号化を行うことができる。

また、これらの実施例において、一定符号量とする画像
信号量の単位は、１画面単位あるいは１ブロック単位な
どとしても良い。直交変換としてディスクリートコサイ
ン変換以外のものを用いてもかまわない。

以上、本発明を実施例にもとづき具体的に説明したが１
本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であること
は言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上、説明したように、本発明によれば、一定信号間隔
に符号化されたビット数が一定となるように符号化でき
るので、高圧縮率で動画像の符号化を行うことができる
。また、動画像を符号化し、磁気テープなどの記録媒体
に蓄積した際にも、高速再生時に復号データの位置が容
易に検出でき、画品質の良い高速再生が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の動画像符号化方式を適用する第１の
実施例にかかる装置の要部構成を示すブロック図、 第２図は、本発明の動画像符号化方式を適用する第２の
実施例にかかる装置の要部構成を示すブロック図である
。 図中、１０・・・入力端子、１１・・・減算器、１２・
・・ディスクリートコサイン変換部、１３・・・変換係
数メモリ、１４・・・量子化部、１５・・・符号化統計
量計測部、１６・・・可変長符号生成部、１７・・・可
変長符号化部、１８・・・フレームメモリ、工９・・・
動き補償処理部、２０・・・量子化ステップ選択部、２
１・・・量子化コントローラ、２２・・・出力端子、３
３・・・入力端子、３４・・・ディスクリートコサイン
変換部、３５・・・量子化部、３６・・・変換係数メモ
リ、３７・・・データメモリ、３８・・・量子化ステッ
プ選択部、３９・・・量子化コントローラ、４０・・・
符号化テーブル選択部、４１・・・可変長符号化部、４
２・・・出力端子。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像信号または画像の差分信号を複数画素からな
   るブロックに分割した後、直交変換し、直交変換した変
   換係数をブロック内の変換係数の位置に対応する量子化
   ステップで量子化し、可変長符号化する動画像符号化方
   式において、ブロック内の変換係数位置に対応する量子
   化ステップを変更する量子化選択手段と、前記量子化選
   択手段で選択された量子化ステップにより量子化された
   変換係数を可変長符号化した場合の符号化ビット数を求
   める符号化ビット数計測手段と、所定値と前記符号化ビ
   ット数を比較し、符号化ビット数が所定値より小さい場
   合は量子化ステップを小さくし、また、符号化ビット数
   が所定値より大きい場合は量子化ステップを大きくする
   量子化ステップ変更命令を前記量子化選択手段に与え、
   符号化ビット数が前記所定値以下の最大値に収束するま
   で量子化選択手段を動作させる量子化コントロール手段
   とを有することを特徴とする動画像符号化方式。
2. （２）請求項１に記載の動画像符号化方式において、所
   定の符号量を定め、一定量の画像信号または差分信号の
   単位に、信号をブロックに分割してブロック単位に直交
   変換し、変換係数を量子化選択手段で定められた量子化
   ステップで量子化し、量子化された変換数が可変長符号
   化された場合の符号化ビット数を、符号化ビット数計測
   手段により求め、符号化ビット数と使用される可変長符
   号化テーブルおよび量子化マトリックスを示すために必
   要なビット数との和を求め、求められたビット数の和か
   ら量子化コントロール手段により、前記所定の符号量以
   下となる量子化ステップと可変長符号化テーブルを選択
   し、変換係数を選択された量子化ステップ、変換長符号
   化テーブルにより量子化して符号化し、符号化されたビ
   ット数が前記所定の符号量に満たない場合には所定値に
   等しくなるようにビットを付加し、一定量の画像信号ま
   たは差分信号の単位で符号化されたビット数が等しくな
   るようにして、画像信号を符号化することを特徴とする
   動画像符号化方式。