JPH03127582A - 動き補償予測フレーム間符号化装置 - 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 本発明はテレビジョン信号の動き補償予測フレーム間符
号化装置に関する。

従来の技術 近年、動画像符号化技術の発達にともない、テレビ電話
、テレビ会議システム、ＣＤ−ＲＯＭ、ディジタルＶＴ
Ｒ等で用いられるカラー動画像の高能率符号化装置とし
て動き補償予測フレーム間符号化装置が開発されている
。例えば、吹抜敬彦著ｒＴＶ画像の多次元信号処理Ｊ（
１９８８年１１月１５日発行、日刊工業新聞社刊、第７
章　高能率符号化、１）Ｉ）２１３−１）ｌ）２９１　
）に記載された動き補償予測フレーム間符号化装置が知
られている。

動き補償予測フレーム間符号化装置では、一定のフレー
ムレートで映像符号化が実現できるように、発生符号量
が多い場合には予測誤差または入力テレビジョン信号の
画素値の量子化ステップサイズを大きくして発生する符
号量を制限している。

従来の量子化ステップサイズの決定方式として、シー・
シー・アイ・ティー・ティーの「ディスクリプジョン　
オブ　アームエム８　Ｊ　１９８’！　９．９（Ｃ，Ｃ
，１，Ｔ、Ｔ、　５ＧＸＶ文書＃　５２５　”　ｔｉｔ
ｌｅ　：　Ｄｉｓｃｒｉｐｔｉｏｎｏｆ　Ｒｅｆ、　Ｍ
ｏｄｅｌ　８　（ＲＭ　８　）、　５ｏｕｒｃｅ　：　
Ｗｏｒｋｉｎｇ　ＰａｒｔｙＸＶ／　４５ｐｅｃｉａｌ
ｉｓｔ　Ｇｒｏｕｐ　Ｏｏ　Ｃｏｄｉｎｇ　ｆｏｒ　Ｖ
ｉｓｕａｌ　Ｔｅ１ｅｐｈｏｎｙ、　ｖｅｒｓｉｏｎ：
　Ｊｕｎｅ、９．　１９８９”）に記載された動き補償
フレーム間符号化装置が知られている。

以下、第２図を参照して従来の動き補償予測フレーム間
符号化装置について説明する。第２図において、５１は
入力テレビジョン信号が入力される入力端子、５３は現
フレームの符号化ブロックの画信号と前フレームの再生
画信号を比較して符号化ブロックの動ベクトルを算出す
る動ベクトル算出部、５４は現フレームと前フレームの
再生画信号を蓄積する画像メモリ部、５８は前フレーム
の再生画信号に対して動き補償する動き補償部、符号化
するブロックをフレーム内符号化するかフレーム間符号
化するか判定するフレーム間・フレーム内判定部、６２
は動き補償信号に対して２次元ローパスフィルタ処理す
るループ内フィルタ部、６４は符号化ブロックの原画信
号と予測信号の差分演算を行ない予測誤差を算出する予
測誤差算出部、６６は符号化方式選択信号により、直交
変換する信号の選択と再生画像を算出するための信号の
選択を行なうスイッチ部、６８は直交変換する信号を直
交変換する直交変換部、７０は直交変換係数を量子化す
る量子化部、７３は量子化ステップサイズを算出する量
子化ステノフサイズ算出部、７４は伝送フレームを一時
蓄積する符号メモリ部、７６は量子化した直交変換係数
を逆直交変換する逆直交変換部、７８は現フレームの再
生画像を算出する再生画像算出部、８２は予測誤差を通
信路符号化する予測誤差符号化部、８４は動ベクトルを
通信路符号化する動ベクトル符号化部、８６は予測符号
と動ベクトル符号より伝送フレームを構成するマルチプ
レクサ部、８９は伝送信号を出力する出力端子である。

以上のような構成において、以下その動作について説明
する。図示されていないアナログ／ディジタル変換回路
でディジタル信号に変換され、水平方向Ｍ画素、垂直方
向Ｎラインのブロックに分割されたテレビジョン信号は
、入力端子５１より入力テレビジョン信号５２として入
力される。

動ベクトル算出部５３は、入力テレビジョン５２と画像
メモリ部５４に蓄積されている前フレームの再生テレビ
ジョン信号５５を比較し、符号化ブロックの動きを動ベ
クトルとして算出し、動ベクトル信号５６として出力す
る。同時に動ベクトル算出部５３は、動ベクトル算出時
の評価値を用い−Ｃ１符号１ヒブロックについて動き補
償の有効・無効を判定し、その結果を動き補償制御信号
として動ベクトル信号５６を出力する。従って、動ベク
トル信号５６には、動ベクトルと動き補償信号が重畳さ
れている。

動き補償部５８は、（１）動き補償制御信号が動き補償
の有効を指示している場合には前フレームの再生テレビ
ジョン信号５５を動ベクトルで動き補償し、（２〉動き
補償制御信号が動き補償の無効を指示している場合には
前フレームの再生テレビジョン信号５５をそのままで、
動き補償信号５９として出力する。

フレーム間・フレーム白判定部６０ハ、ブロック単位に
入力テレビジョン信号５２と動き補償信号５９を比較し
、動き補償予測の有効性を判定し、動き補償予測の有効
性が小さい場合は該当ブロックについてフレーム内符号
化が有効と判定し、動き補償予測の有効性が大きい場合
は該当ブロックについてフレーム間符号化が有効と判定
し、その結果を符号化方式選択信号６１として出力する
。ブロック単位に符号化方式をフレーム内符号化方式と
フレーム間符号化方式で切り替えることにより、フレー
ム間符号化方式のみで符号化する場合に比べ以下の改善
が図れる。（１）シーンチェンジ発生時、フレーム内符
号化選択されるためにシーンチェンジ後の画質向上が図
れる。（２）動体の大きな動きが発生すると、動体の陰
に隠れていた背景領域が出現し、この場合にフレーム内
符号化が選択されるために、画質向上が図れる。また、
ＣＤ−ＲＯＭ等に用いる蓄積系メディア符号化方式では
、再生画像の編集機能や逆方向再生機能を実現するため
Ｋ、一定フｖ−ム周期毎ニ全ブロックをフレーム内符号
化したフレーム（このフレームを、「リフＬ／　７’　
シュー−ｙ　ｖ　−ム（Ｒｅｆｒｅｓｈ　Ｆｒａｍｅ）
　Ｊと呼ぶ。」を挿入する必要があり、動き補償予測フ
レーム間符号化装置にフレーム内符号化機能を具備する
ことにリフレッシュ・フレームの挿入が実現できる。

ループ内フィルタ部６２は動ベクトルを用いて動き補償
した符号化ブロックに対して、２次元ローパスフィルタ
処理を行にい、予測信号６３を算出する。予測誤差算出
部６４は、符号化ブロックの入力テレビジョン信号５２
と予測信号６３の差分演算を行ない、その結果を予測誤
差信号６５として出力する。

スイッチ部６６は、（１）符号化方式選択信号６１がフ
レーム内符号化を選択している場合には直交変換する信
号６７として入力テレビジョン信号５２を選択し、（２
〉符号化方式選択信号６１がフレーム間符号を選択して
いる場合には直交変換する信号６７として予測誤差信号
６５を選択する。

直交変換部６８は、直交変換する信号６７に対して直交
変換を行ない、直交変換する信号６７の近傍画素間が持
つ高い相関性を除去して、直交変換係数６９を算出する
。直交変換方式として、多くの場合、高い変換効率を持
ち、ハードウェア化について実現性のある離散コサイン
変換が用いられる。

量子化部７０ば、量子化ステップサイズ７１を用いて、
直交変換係数６９を量子化し、直交変換量子化係数７２
を算出する。

量子化ステップサイズ算出部７３は、以下に示した方式
により、符号メモリ部７４内の残留符号量７５より量子
化ステップサイズ７１を算出する。

以下に、本従来例における量子化ステップサイズ７１の
算出方法について記述する。

本例では、入力テレビジョン信号は第３図に示すように
、水平方向３５２画素、垂直方向２８８ラインの大きさ
を有し、水平方向１６画素、垂直方向１６ラインの領域
（本従来例では、「マクロブロック（Ｍａｃｒｏ　Ｂｌ
ｏｃｋ）　Ｊと呼んでいる。）に分割されている。量子
化ステップサイズＱｂは、ｎマクロブロック周期で、量
子化開始時に第（１）式に示した式より算出する。

Ｑｂ＝　２　ｘ　ＩＮＴ　（１３ｃｏｎｔ÷２００　（
１）　＋　２　　　・・・−・（１）但し、第（１）式
において以下のように定義する。

（ａｌ、ＩＮＴ（傘）は、小数点以下な切り捨てる関数
とする。

例：ＩＮＴ（１，５）　＝　１、ＩＮＴ（１，３）　＝
　１、ＩＮＴ（１，６）　＝　１ （ｂ）、Ｂ　ｃｏｎｔは、符号メモリ部７４の残留符号
量を示す。

（Ｃ１、ｑは、符号化速度パラメータであり、符号化速
度Ｖと第（２）式の関係がある。

Ｖ＝　ｑ　ｘ　５４ｋｂｉｔ／　ｓｅｃ　　　　　　　
　　　・・・・−（２）例；　Ｖ＝　５４ｋｂｉｔ／　
ｓｅＣの時、ｑ＝ｉとなる。

第（Ｌ）式より明らかなように、残留符号量Ｂｃｏｎｔ
が多くなると、量子化ステップサイズＱｂが大きくなり
発生符号量が制限され、一定フレームレートの映像信号
符号化が実現できる。例えば、量子化ステップサイズＱ
ｂの算出時に、残留符号量Ｂｃｏｎｔ　＝７００　ｂｉ
ｔの時は、量子化ステップサイズＱｂ＝　８となり、残
留符号量Ｂｃｏｎｔ　＝　６１００　ｂｉｔの時は、量
子化ステップサイズＱｂ　＝　６２となる。

ただし、第１マクロブロツクから第（ｎ−１）マクロブ
ロックまでは予め定めた量子化ステップサイズＱｂで量
子化を行なう。

例エバ、ｙ　＝６４ｋｂｉｔ／ｓｅｃ　（ｑ　＝　１　
）の場合、Ｑｂ−３２とする。

本従来例では、量子化ステップサイズＱｂの算出周期ｎ
は、ｎ−１２としている。

逆直交変換部７６は、直交変換量子化係数７２を逆直交
変換し、量子化誤差を含んだ直交変換した信号７７を算
出する。

スイッチ部６６は、（１）符号化方式選択信号６１がフ
レーム内符号化を選択している場合には再生画像信号７
９として数値「０」信号８０を選択し、（１）符号化方
式選択信号６１がフレーム間符号化を選択している場合
には再生画像算出信号７９として予測信号６３を選択す
る。

再生画像算出部７８は量子化誤差を含んだ直交変換した
信号７７と再生画像算出信号７９を加算し、符号化ブロ
ックの再生画像８１を算出する。

画像メモリ４４は現フレームの再生画像信号８１を蓄積
し、前フレームの再生画像信号５５を出力する。

予測誤差符号化部８２は直交変換量子化係数７２、量子
化ステップサイズ７１．符号化方式選択信号６１を符号
化し、予測誤差符号８３を算出する。量子化ステップサ
イズ７１の符号化は、量子化ステップサイズ７１の値が
変化したとき、つまりｎマクロプロ７りに１回のみとす
る。

動ベクトル符号化部８４は動ベクトル５６を符号化し、
動ベクトル符号８５を算出する。マルチプレクサ部８６
は予測誤差符号８３と動ベクトル符号８５より、所定の
形式の伝送フレーム８７を算出する。

符号メモリ部７４は伝送７レーム８７を、−旦蓄積し、
図示していない外部より入力するのクロック信号に同期
して、伝送符号８８として出力端子８９より出力する。

同時に、符号メモリ部７４はメモリ内に残留している符
号量を残留符号量７５として算出する。

発明が解決しようとする課題 しかし、以上のような構成では量子化ステップサイズＱ
ｂが、量子化ステップサイズを算出するブロック周期間
（従来例では、ｎマクロブロック周期間）は固定される
ために、連続したｎブロック間は入力テレビジョン信号
の持つ特徴に関わらず同一の量子化ステップサイズＱｂ
で量子化した直交変換係数が量子化される。つまり、同
一の量子化ステングサイズ周期に属する連続したブロッ
ク内で、フレーム内符号化する精微なパターンを持つブ
ロックが、他のブロックと同じ量子化ステップ。

サイズＱｂで量子化されるために、フレーム内符号化し
た精微なパターンを持つブロックの画質が劣化するとい
う課題があった。すなわち、フレーム内符号化した精微
なパターンを持つブロックより発生する直交変換係数を
、大き々量子化ステップサイズで量子化する事により、
原画体の持つ精微性が失われ、平坦なブロックとなる「
ブロック歪」が発生し、視覚的に大きな画質劣化として
認識されていた。一方、量子化ステップサイズを符号化
して発生する符号量を削減するために、同一の量子化ス
テップサイズで量子化する連続したブロック数は一定値
以上なければならない（従来例では、ｎマクロブロック
）ので、毎ブロックごとに量子化ステップサイズを算出
し、変更することはできない。

本発明は以上のような課題に鑑み、フレーム内符号化す
るブロックについて、発生符号量より算出した基準とな
る第１の量子化ステップサイズで量子化される連続した
ブロックで、該当ブロックの持つ画像的な精微性に比例
して、第（の量子化ステップサイズから、第２の量子化
ステップサイズを算出し、第２の量子化ステップサイズ
を用いて、直交変換係数を量子化することにより、原画
像の精微性を保持し、その結果として画質の向上を図る
ことを目的とする。つまり、フレーム内符号化するブロ
ックの精微性が高いブロックは、実際の量子化ステップ
サイズを、基準となる量子化ステップサイズより小さく
する事で、発生符号量は制限しつつ、精微性を保持し、
その結果としてブロックの画質を向上させ、画像全体の
画質向上が達成できる。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するため、本発明の技術的解決手段は、
テレビジョン信号をアナログ／ディジタル変換するアナ
ログ／ディジタル変換手段と、ディジタル化した入力テ
レビジョン信号の１フレームまたは１フィールドを定め
られた大きさのブロックに分割するブロック分割手段と
、個々のブロックについてテレビジョン画像の動きであ
る動ベクトルを算出する動ベクトル算出手段と、個々の
ブロックについて前記動ベクトルを用いて動き補償する
か判定する動き補償判定手段と、動き補償するブロック
について前フレームの再生画像を動ベクトルで動き補償
し、予測画素値を算出する予測画素値算出手段と、入力
テレビジョン信号の画素値と予測画素値との差分な予測
誤差値として算出する予測誤差算出手段と、個々のブロ
ックにつイテフレーム間符号化するかフレーム内符号化
−ｆるかを判定する符号化判定手段と、ブロック毎に前
記フレーム内符号化・フレーム間符号化判定結果により
直交変換する信号を、入力テレビジョン信号の画素値と
するか予測誤差値とするか切り替える第１の切替手段と
、入力テレビジョン信号の画素値または予測誤差値を、
直交変換して直交変換係数を算出する直交変換数算出手
段と、発生符号量より第１の量子化ステップサイズを算
出する第１の量子化ステップサイズ算出手段と、入力テ
レビジョン信号のブロック毎の画素値の分散を算出する
分散算出手段と、フレーム内符号化するブロックニつい
ては、前記分散よりブロックをクラス分けし各クラス毎
に第１の量子化ステップサイズより第２の量子化ステッ
プサイズを算出し、フレーム間符号化するブロックにつ
いては、第１の量子化ステップサイズを第２の量子化ス
テップサイズとする第２の量子化ステップサイズ算出手
段と、第２の量子化ステップサイズを用いて、直交変換
係数を量子化し、量子化した直交変換係数を算出する量
子化直交変換係数算出手段と、フレーム内符号化かフレ
ーム間符号化かの情報と第１の量子化ステップサイズと
量子化のクラス分けに関する情報と量子化した直交変換
係数を符号化する符号化手段と、量子化した直交変換係
数を逆直交変換し、逆量子化信号を算出する逆量子化手
段と、前記フレーム間符号化・フレーム内符号化判定結
果により再生画素値算出時に用いる画素値を動き補償し
た予測画素値とするか、数値「０」とするか切り替える
第２の切替手段と、予測画素値または数値「０」と逆量
子化信号より再生画像を算出する手段と、再生画像を蓄
積する蓄積手段と、動ベクトルを符号化する動ベクトル
符号化手段とを設けることにより、上記目的を達成する
ものである。

作用 入力テレビジョン信号の持つブロック毎の精微性は、ブ
ロック内の画素値の分散σ２で測定できると考えられる
。例えば、精微なパターンを持つブロックの分散σ冨は
、急峻な画素値の変化を持つ「粗い」ブロックの分散σ
２に比べ小さいと考えられる。また、精微性の高いブロ
ックはど前記分散σ２が小さくなると考えられる。

従って、本発明は上記構成により、入力テレビジョン信
号の持つブロック毎の精微性を前記分散σ２で測定し、
同一の基準となる第１の量子化ステップサイズで量子化
する連続したブロックで、フレーム内符号化する精微な
画像を有するブロックについては前記第１の量子化ステ
ップサイズを、該当ブロックの持つ精微性に比例して、
小さ（した第２の量子化ステップサイズで直交変換係数
を量子化することにより、発生符号量を制限しつつ、精
微な画像を有するブロックの画質を向上することができ
るようにしたものである。

実施例 以下、第１図を参照しながら本発明の第１の実施例につ
いて説明する。第１図は本発明の第１の実施例における
動き補償予測フレーム間符号化装置のブロック結線図で
ある。第１図において、１は入力テレビジョン信号を入
力する入力端子、３は現フレームの符号化ブロックの画
信号と前フレームの再生画信号を比較して符号化ブロッ
クの動ベクトルと動き補償制御信号を算出する動ベクト
ル算出部、４は現フレームと前フレームの再生画信号を
蓄積する画像メモリ部、７は前フレームの再生画信号に
対して動き補償する動き補償部、９は符号化するブロッ
クをフレーム内符号化するかフレーム内符号化するかを
判定するフレーム間・フレーム内判定部、１１は動き補
償信号に対して２次元ローパスフィルタ処理するループ
内フィルタ部、１３は符号化ブロックの原画信号と予測
信号の差分演算を行ない予測誤差を算出する予測誤差算
出部、１５は符号化方式選択信号により、直交変換する
信号の選択と再生画像を算出するための信号を選択する
スイッチ部、１７は直交変換する直交変換部、１９は直
交変換係数を量子化する量子化部、２１は第２の量子化
ステップサイズを算出する第２量子化ステップサイズ算
出部、２２は第１の量子化ステップサイズを算出する第
１量子化サイズ算出部、２５は入力テレビジョン信号の
分散を算出する分散値算出部、２８は伝送フレームを一
時蓄積する符号メモリ部、３０は量子化した直交変換係
数を逆直交変換する逆直交変換部、３４は現フレームの
再生画像を算出する再生画像算出部、３６は符号化方式
選択信号、予測誤差、第１量子化ステツプサイズ、量子
化クラス情報を通信路符号化する予測誤差符号化部、３
８は動ベクトルを通信路符号化する動ベクトル符号化部
、４０は予測符号と動ベクトル符号より伝送フレームを
構成するマルチプレクサ部、４３は伝送信号を出力する
出力端子である。

以上のような構成において、以下その動作を説明する。

テレビジｇ／信号は第１図に図示されていない信号処理
部でアナログ／ディジタル変換され、水平方向Ｍ画素、
垂直方向Ｎラインのブロックに分割され、入力端子１よ
り入力テレビジョン信号２として入力される。次に、動
ベクトル算出部３は入力テレビジョン信号２と、画像メ
モリ部４より読みだした前フレームの再生画像５を比較
し、動ベクトルを算出し、動ベクトル信号６に出力する
。同時に、動ベクトル算出部３は動ベクトル算出時の評
価値を用いて、符号化ブロックに対する動き補償が有効
か無効かを判定し、その結果を動き補償制御情報として
動ベクトル信号６を出力する。

動き補償部７は、符号化ブロックと同一位置の前フレー
ムの再生画像５に対し動ベクトル信号６により動き補償
する場合は動ベクトルで動き補償し、動き補償しない場
合は何もせずに、動き補償信号８として出力する。

フレーム間・フレーム内判定部９は、ブロック単位に入
力テレビジョン信号２と動き補償信号８を比較し、動き
補償予測の有効性を判定し、動き補償予測の有効性が小
さい場合は該当ブロックについてフレーム内符号化が有
効と判定し、動き補償予測の有効性が大きい場合は該当
ブロックについてフレーム間符号化が有効と判定し、そ
の結果を符号化方式選択信号１０として出力する。また
フレーム内・フレーム間判定部９は、リフレッシ瓢フレ
ームの挿入が必要な符号化装置の場合は、定フレーム周
期で全ブロックをフレーム内符号化する様に符号化方式
選択信号１０を出力する。

ループ内フィルタ部１１は、動き補償信号８に対し、符
号化ブロックが動き補償するブロックである場合は２次
元ローパスフィルタ処理であるループ内フィルタ処理を
行い、その他の場合はループ内フィルタ処理しないで、
予測信号１２として出力する。

予測誤差算出部１３は、符号化ブロックの入力テレビジ
ョン信号２と予測信号１２の差分演算を行ない、その結
果を予測誤差信号１４として出力する。

スイッチ部１５は、（１）符号化方式選択信号１０がフ
レーム内符号化を選択している場合には直交変換する信
号１６として入力テレビジョン信号２を選択し、（２）
符号化方式選択信号１０がフレーム間符号化を選択して
いる場合には直交変換する信号１６として予測誤差信号
１４を選択する。

直交変換部１７は、直交変換する信号１６に対して直交
変換を行ない、直交変換する信号１６の近傍画素間が持
つ高い相関性を除去して、直交変換係数１８を算出する
。直交変換方式としては、多くの場合、高い変換効率を
持ち、ハードウェア化について実現性のある離散コサイ
ン変換が用いられる。

量子化部１９は、第２の量子化ステンブサイズ２０で直
交変換係数１８を量子化する。以下に、第２の量子化ス
テ７ブサイズ２０の算出方法について記述する。

（１）符号化するブロックがフレーム内符号化ブロック
である場合 第２量子化ステノグサイズ算出部２１は、第１量子化ス
テンブサイズ算出部２２が、第２図を用いて記述した方
式により残留符号量２３より算出した第１の量子化ステ
ップサイズを第２の量子化ステップサイズとして出力す
る。

〈２）符号化するブロックがフレーム間符号化ブロック
である場合 以下に示した方式により、符号化ブロックの画素値の分
散を算出し、算出した分散より該当ブロックをクラス分
けし、各クラス毎に基準となる第１の量子化ステップサ
イズより実際の量子化で用いる第２の量子化ステップサ
イズを算出する。

■分散値算出部２５は、符号化ブロックの入力テレビジ
ョン信号２の画素値の分散σ２を第（３）式により算出
し分散信号２６として出力する。分散σ２は、入力テレ
ビジョン信号２の精微性が高いブロックでは小さい値と
なり、入力テレビジョン信号２の精微性が低いグロック
では大きい値となる。

但し、第（３）式に於て以下のように定義する。

（ａｌ、Ｍはブロックの水平方向画素数を示す。

（ｂｌ、Ｎはブロックの垂直方向ライン数を示す。

［Ｃ１、ｐ（ｉ、Ｊ）はブロック内アドレス（ｉｊ）の
画素値を示す。

（（１１、Ｐはブロックの平均画素値を示す。第（４）
式■第２量子化ステップサイズ算出部２１は、符号化ブ
ロック分散信号２６と第１の量子化ステンプサイズ２４
より、第２の量子化ステップサイズ２０と量子化クラス
情報２７を算出する。第１の量子化ステップサイズ２４
は、第１量子化ステップサイズ算出部２２で、符号メモ
リ部２８内の符号残留量２３より、第２図を用いて記述
した方式により求めたものである。

第２量子化ステップサイズ算出部２１は、フレーム内符
号化するブロックに関し、分散信号２６と予め定めた３
閾値ｔｈｌ、　ｔｈ２．　ｔｈ３を比較し、各ブロック
を４つの量子化クラスに分け、量子化クラスにより第１
の量子化ステップサイズ２４より第２の量子化ステップ
サイズ２０を算出する。但し、第一の量子化ステップサ
イズをＱｂとし、第２の量子化ステップサイズをＱ　５
ｔｅｐとする。

■　Ｏ≦σ’＜ｔｈｌの場合 Ｑ　５ｔｅｐ　Ｃ１ａｓｓ　＝　１ ■　ｔｈｌ≦σ”＜ｔｈ２の場合 Ｑｓｔｅｐ　Ｃ１ａｓｓ　＝＝　２ Ｑ　５ｔｅｐ　　　＝　、Ｑｂ ■　ｔｈ２≦σｓ＜ｔｈ３の場合 Ｑｓｔｅｐ　Ｃ１ａｓｓ　＝　３ Ｑ　５ｔｅｐ　　　＝　３！−Ｑｂ ■　ｔｈ３≦０２の場合 Ｑｓｔｅｐ　Ｃ１ａｓｓ　＝　４ Ｑ　５ｔｅｐ　　　　＝　Ｑｂ 以上のようにすることにより、フレーム内符号化するブ
ロックの第２の量子化ステップサイズ２０は、入力テレ
ビジョン信号２の精微性が高いブロックに対しては、第
１の量子化ステップサイズ２４より小さくなる。

量子化部１９は、直交変換係数１４を第２の量子化ステ
ンプサイズ２０で量子化し、直交変換量子化係数２９を
算出する。逆直交変換部３０は、直交変換量子化係数２
９を逆直交変換し、量子化誤差を含んだ信号３１を算出
する。

スイッチ部１６は、（１ン符号化方式選択信号１０がフ
レーム内符号化を選択している場合には再生画像算出信
号３２として数値「０」信号３３を選択し、（２）符号
化方式選択信号１０がフレーム間符号化を選択している
場合には再生画像算出信号３２として予測信号１２を選
択する。

再生画像算出部３４は量子化誤差を含んだ信号３１と再
生画像算出信号３２を加算し、符号化ブロックの再生画
像３５を算出する。画像メモリ４は現フレームの再生画
像信号３５を蓄積し、前フレームの再生画像信号５を出
力する。

予測誤差符号化部３６は、符号化方式選択信号１０、第
１の量子化ステップサイズ２４、量子化クラス情報２７
、直交変換量子化係数２５を符号化し、予測誤差符号３
７を算出する。

動ベクトル符号化部３８は動き補償したブロックの動ベ
クトル信号６を符号化し、動ベクトル符号３９を算出す
る。

マルチプレクサ部４０は予測誤差符号３７と動ベクトル
符号３９より、所定の形式の伝送フレーム４１を算出す
る。

符号メモリ部２８は伝送フレーム４１を、−旦蓄積し、
図示していない外部より入力するとクロック信号に同期
して、伝送符号４２として出力端子４３より、出力する
。同時に、符号メモリ部２８はメモリ内に残留している
符号量を残留符号量２３として算出する。

以上の説明から明らかなように本実施例によれば、同一
の量子化ステップサイズに属する連続したブロック郡に
おいて、フレーム内符号化するブロックの精微性に比例
して、基準となる第１の量子化ステップサイズより、第
２の量子化ステノフサイズを算出し、第２の量子化ステ
ップサイズを用いて直交変換係数を量子化するので、画
像の精微性を損なわず、画像全体の画質向上が達成でき
る。

なお、以上の説明では分散値算出部２５で算出する分散
値２６を第（３）式で定義したが、入力テレビジョン信
号２の精細性を測定できる分散であれば、他の測定尺度
でもよい。例えば、一般にブロックの大きさ（水平方向
画素数：Ｍ、垂直方向ライン数二Ｎ）は固定値であるか
ら、計算処理が簡単な尺度として第（５）式に示した数
値りがある。ただしｐ（ｉ、ｊ）はブロック内アドレス
（ＩＩ　ｊ）の画素値、Ｐはブロックの平均画素値を示
す。

また、以上の説明では量子化ステップサイズのクラス分
けを４クラスとしたが、他のクラス分は数でもよい。

さらに、以上の説明ではクラス分は毎に基準とｋる第１
の量子化ステップサイズを等分し、第２の量子化ステッ
プサイズを決定したが、分散が小さいブロックに対して
第２の量子化ステップサイズが小さくなるように算出さ
れれば、他の方法でもよい。

発明の効果 以上のように、本発明の効果としては、フレーム内符号
化するブロックの入力テレビジョン信号の持つ精微性に
関する特徴を測定し、同一の量子化ステップサイズで量
子化する連続したブロック郡内で、精微々絵柄を持つフ
レーム内符号化するブロックに対しては前記量子化ステ
ンプサイズを小さくすることにより、発生符号量は制限
しつつ、原画像の持つ精微性を損なう事々く動画像符号
化が行える為に、画質向上が図られ、その効果は大きい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における動き補償予測フ
レーム間符号化装置のブロック結線図、第２図は従来の
動き補償予測フレーム間符号化装置のブロック結線図、
第３図は従来における画像とマクロブロックの関係を示
した概念図である。 １・・・入力端子、３・・・動ベクトル算出部、４・・
・画像メモリ部、７・・・動き補償部、９・・・フレー
ム内・フレーム間判定部、１１・・・ループ内フィルタ
部、１３・・・予測誤差算出部、１５・・・スイッチ部
、１７・・・直交変換部、１９・・・量子化部、２１・
・・第２量子化ステノプサイス算出部、２２・・・第１
量子化ステップサイズ算出部、２５・・・分散値算出部
、２８・・・符号メモリ部、３ｏ・・・逆直交変換部、
３４・・・再生画像算出部、３６・・・予測誤差符号化
部、３８・・・動ベクトル符号化部、４Ｆ・・マルチプ
レクサ部、４３・・・出力端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. テレビジョン信号をアナログ／ディジタル変換するアナ
   ログ／ディジタル変換手段と、ディジタル化した入力テ
   レビジョン信号の１フレームまたは１フィールドを定め
   られた大きさのブロックに分割するブロック分割手段と
   、個々のブロックについてテレビジョン画像の動きであ
   る動ベクトルを算出する動ベクトル算出手段と、個々の
   ブロックについて前記動ベクトルを用いて動き補償する
   か判定する動き補償判定手段と、動き補償するブロック
   ついて前フレームの再生画像を動ベクトルで動き補償し
   、予測画素値を算出する予測画素値算出手段と、入力テ
   レビジョン信号の画素値と予測画素値との差分を予測誤
   差値として算出する予測誤差値算出手段と、個々のブロ
   ックについてフレーム間符号化するかフレーム内符号化
   するかを判定する符号化判定手段と、ブロック毎に前記
   フレーム内符号化・フレーム間符号化判定結果により直
   交変換する信号を、入力テレビジョン信号の画素値とす
   るか予測誤差値とするか切り替える第１の切替手段と、
   入力テレビジョン信号の画素値または予測誤差値を、直
   交変換して直交変換係数を算出する直交変換係数算出手
   段と、発生符号量より第１の量子化ステップサイズを算
   出する第１の量子化ステップサイズ算出手段と、入力テ
   レビジョン信号のブロック毎の画素値の分散を算出する
   分散算出手段と、フレーム内符号化するブロックについ
   ては、前記分散よりブロックをクラス分けし各クラス毎
   に第１の量子化ステップサイズより第２の量子化ステッ
   プサイズを算出し、フレーム間符号化するブロックにつ
   いては、第１の量子化ステップサイズを第２の量子化ス
   テップサイズとする第２の量子化ステップサイズ算出手
   段と、第２の量子化ステップサイズを用いて、直交変換
   係数を量子化し、量子化した直交変換係数を算出する量
   子化直交変換係数算出手段と、フレーム内符号化かフレ
   ーム間符号化かの情報と第１の量子化ステップサイズと
   量子化のクラス分けに関する情報と量子化した直交変換
   係数を符号化する符号化手段と、量子化した直交変換係
   数を逆直交変換し、逆量子化信号を算出する逆量子化手
   段と、前記フレーム間符号化・フレーム内符号化判定結
   果により再生画素値算出時に用いる画素値を動き補償し
   た予測画素値とするか、数値「０」とするか切り替える
   第２の切替手段と、予測画素値または数値「０」と逆量
   子化信号より再生画像を算出する手段と、再生画像を蓄
   積する蓄積手段と、動ベクトルを符号化する動ベクトル
   符号化手段とを具備した動き補償予測フレーム間符号化
   装置。