JPH03129987A - 映像信号符号化装置及び映像信号符号化方法 - Google Patents

映像信号符号化装置及び映像信号符号化方法

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JPH03129987A
JPH03129987A JP1267049A JP26704989A JPH03129987A JP H03129987 A JPH03129987 A JP H03129987A JP 1267049 A JP1267049 A JP 1267049A JP 26704989 A JP26704989 A JP 26704989A JP H03129987 A JPH03129987 A JP H03129987A
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transmission
image
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Yoichi Yagasaki
陽一 矢ケ崎
Jun Yonemitsu
潤 米満
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Sony Corp
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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】 以下の順序で本発明を説明する Ａ産業上の利用分野 Ｂ発明の概要 Ｃ従来の技術（第９図〜第１２図） Ｄ発明が解決しようとする問題点（第 Ｅ問題点を解決するための手段 Ｆ作用 Ｇ実施例（第１図〜第８図） （Ｇ１）第１実施例（第１図〜第３図）（Ｇ２）第２実
施例（第４図） （Ｇ３）第３実施例（第５図） （Ｇ４）第４実施例（第６図） （Ｇ５）第５実施例（第７図） （Ｇ６）第６実施例（第８図） （Ｃ７）他の実施例 Ｈ発明の効果 ３図） Ａ産業上の利用分野 本発明は映像信号符号化方法に関し、特に映像信号を高
能率符号化データに変換処理するようにしたものである
。
Ｂ発明の概要 本発明は、高能率符号化データを得るようになされた映
像信号符号化方法において、量子化ステンプを伝送しよ
うとする有意画像情報量に応じて制御するようにしたこ
とにより、伝送データの画質を一段と改善できる。
Ｃ従来の技術 従来動画映像でなる映像信号を高能率符号化してなるフ
レーム内符号化データ及びフレーム間符合化データをＣ
Ｄ　（ｃｏｇ＋ｐａｃｔ　ｄｉｓｋ）などの記録媒体に
記録し、当該記録データを必要に応してサーチできるよ
うにした映像信号記録装置が提案されている。
この高能率符号化は、例えば第９図（Ａ、）に示すよう
に、時点ｔ−ｔ＋、　ｈ、ｔｌ・・・・・において動画
の画像ＰＣＩ、））Ｃ２、ＰＯ２・・・・・・をディジ
タル符号化して例えばＣＤ記録装置でなる伝送系に伝送
する際に、映像信号が自己相関性が大きい特徴をもって
いる点を利用して伝送処理すべきディジタルデータを圧
縮することにより、伝送効率を高めるような工夫をする
もので、フレーム内符号化処理は画像ＰＣ１、ＰＯ２、
ＰＯ２・・・・・・を例えば水平走査線方向に沿って１
次元的又は２次元的に隣合う画素データ間の差分を求め
るような圧縮処理を実行し、かくして各画像ＰＣＩ、Ｐ
Ｏ２、ＰＯ２・・・・・・について圧縮されたビット数
の画像データを伝送する。
またフレーム間符号化処理は、第９図（Ｂ）に示すよう
に、順次隣合う画像ＰＣＩ及びＰＯ２、ＰＯ２及びＰＯ
２・・・・・・間の画素データの差分てなる画像データ
ＰＣＩ２、ＰＯ２３・・・・・・を求め、これを時点１
＝１．における初期画像ＰＣＩについてフレーム内符号
化処理された画像データと共に伝送する。
かくして画像ＰＣＩ、ＰＣ２、ＰＯ２・・・・・・をそ
の全ての画素データを伝送する場合と比較して格段的に
ビット数が少ないディジタルデータに高能率符号化して
伝送系に送出することができる。
かかる映像信号の符号化処理は、第１０図に示す構成の
画像データ発生装置１において実行される。
画像データ発生装置１は映像信号ＶＤを映像信号符号化
回路部２において高能率符号化データＤＶＤに量子化し
て伝送バッファメモリ３に一時記憶させ、当該伝送バッ
ファメモリ３に一時記憶された高能率符号化データＤＶ
ｔｌを所定の伝送速度で伝送データＤ□□３として読出
して伝送系を構成する伝送路４を介して、例えばＣＤ記
録再生装置でなる画像データ記録再塗装ｊｌｌｆ５に伝
送するようになされている。
ここで伝送バッファメモリ３は画像データ記録再生装置
５への伝送路４の伝送容量によって決まる伝送速度で伝
送データＤ　７１４Ｈ３を伝送すると同時に、伝送バッ
ファメモリ３に残っているデータ量を表す残量データ信
号Ｄ□をフィードバックループ６を介して映像信号符号
化回路部２にフィードバックすることにより、映像信号
ＶＤをディジタル符号化する際の量子化ステップ５ＴＥ
ＰＧ　（第１１図）を制御することにより、伝送バツフ
ァメモリ３に供給される高能率符号化データＤ□のデー
タ量を制御し、これにより伝送バッファメモリ３に保持
されているデータをオーバーフロー又はアンダーフロー
させないように制御する。
映像信号符号化回路部２は第１２図に示すように、映像
信号ＶＤを前処理部１１において受けて輝度信号及びク
ロマ信号をディジタルデータに変換した後、片フィール
ド落し処理及び片フィールドライン間引き処理等の処理
をすることにより動Ｎ画像データに変換すると共に、こ
れを１６画素（水平方向に）×１６ライン分のデータで
なる伝送単位ブロックデータＳｌｌに変換して現フレー
ムメモリ１２に蓄積する。
かくして現フレームメモリ１２には現在伝送しようとす
るフレームのフレーム画像データが保持され、これが現
フレームデータＳ１２として減算回路１３に加算入力と
して供給される。
減算回路１３には減算入力として前フレームメモリＩ４
から得られる前フレームデータＳ１３が与えられ、これ
により減算回路１３の出力端に現フレームの画像データ
の伝送単位ブロックデータと、前フレームの画像データ
の伝送単位ブロックデータとの偏差を表す偏差データＳ
１４が得られ、これを例えばディスクリートコサイン変
換回路でなる変換符号化回路１５において変換符号化デ
ータＳ１５に変換した後量子化回路１６によって量子化
する。
かくして量子化回路１６から得られる量子化データＳ１
６は可変長符号化回路１７において再度高能率符号化さ
れ、その可変長符号化データＳ１７が複合化回路１８に
おいて第１及び第２の管理情報３１Ｂ及びＳ１９と複合
化された後、伝送バッファメモリ３に対する伝送画像デ
ータＳ２０として供給される。
これに加えて量子化データＳ１６は逆量子化回路及び逆
変換符号化回路を含んでなる逆変換回路１９において逆
変換されて復号化偏差データＳ２１として加算回路２０
を通じて前フレームメモリ１４に蓄積され、かくして前
フレームメモリ１４にバッファメモリ３に送出した現フ
レームの画像データが前フレーム画像データとして蓄積
される。
一方現フレームメモリ１２の現フレームデータ３１２は
、前フレームメモリ１４の前フレームデータＳ２２と共
に動き補償回路２１に供給され、これにより現フレーム
データを前フレームデータと比較することにより現フレ
ームの画像データのうち前フレームの画像データから動
きが生じた画体部分の伝送単位ブロックについて、その
動きベクトルを表す動きベクトルデータ３２３を形威し
、これを前フレームメモリ１４に供給すると共に、複合
化回路１８に第１の管理情報３１８として供給すること
により、動きベクトルデータを偏差データＳ１４に対応
するデータのヘッダ情報の一部として伝送バッファメモ
リ３に送出する。
また量子化回路１６における量子化処理の際に用いられ
た量子化ステップを表す量子化ステップデータＳ２４が
可変長符号化回路１７に可変長条件信号として与えられ
ると共に、第２の管理情報Ｓ１９として複合化回路１８
に供給され、これが偏差データＳ１４のデータに付され
るヘッダ情報の一部として伝送画像データＳ２０に複合
化される。
以上の構成によれば、第９図（Ａ）の時点ｔ、における
画像データＰＣＩをフレーム内符号化データとして伝送
しようとする場合には、減算回路１３に供給される前フ
レームデータＳ１３として「０」データ（空白画像を表
す）を与え、これにより現在伝送しようとする現フレー
ムデータＳ１２がそのまま減算回路１３を通じて偏差デ
ータ３１４として変換符号化回路１５に供給される。
このとき変換符号化回路１５はフレーム内符号化してな
る変換符号化データＳ１５を量子化回路１６に送出し、
これにより当該フレーム内符号化データが伝送画像デー
タＳ２０として伝送バッファメモリ３に送出されると同
時に、当該偏差データＳ１４、従って現フレームデータ
Ｓ１２が逆変換回路１９において復号化偏差データＳ２
１として復号化されて前フレームメモリ１４に蓄積され
る。
かくして画像データＰＣＩがフレーム内符号化データと
して伝送された後、時点りにおいて画像データＰＣ２が
現フレームデータＳ１２として減算回路１３に供給され
るタイミングになると、前フレームメモリ１４から前フ
レームの画像データとして画像データＰＣＩが減算回路
１３に供給され、その結果減算回路１３は現フレームデ
ータＳ１２としての画像データＰＣ２と前フレームデー
タ３１３としての画像データＰＣＩとの偏差を表す画像
データＰＣ１２（第９図（Ｂ））に相当する偏差データ
３１４を得る。
この偏差データＳｔ／Ｉは変換符号化回路１５、量子化
向ｌｌＢ１６を通じ、さらに可変長符号化回路１７及び
複合化回路１８を通じて伝送画像データ３２０として伝
送バッファメモリ３に送出されると共に、逆変換回路１
９において復号化されて復号化偏差データＳ２１として
加算回路２０に供給される。
このとき加算回路２０は前フレームメモリ１４に保持さ
れていた前フレームの画像としての画像データＰＣＩに
対して、復号化偏差データＳ２１が表す偏差分画像を動
き補償回路２１から得られる動きベクトルデータＳ２３
によって動いた位置に加算し、かくして前フレームデー
タに基づいてデータを予測して前フレームメモリ１４に
保持させる。
このとき動き補償回路２１は前フレームメモリ１４に保
持されていた前フレーム画像データとしての画像データ
Ｐｃｔと、現フレームデータＳ１２として到来した画像
データの動きを表す動きベクトルデータ３２３を送出し
、これにより前フレームメモリ１４において動きベクト
ルデータＳ２３によって表されるベクトル位置に復号化
偏差データＳ２１と前フレーム画像データとの加算結果
を格納させると共に、当該動きベクトルデータＳ２３を
複合化回路１８を介して伝送画像データＳ２０として送
出させる。
かくして映像信号符号化回路部２は、１＝１１（第９図
（Ａ））の画像データＰＣ２を伝送するにつき、フレー
ム間符号化データとして、前フレームの画像データＰＣ
Ｉと現フレームの画像データＰＣ２との偏差を表すＷＮ
体データＰＣ１２を、偏差データＳ１４と、動きベクト
ルデータＳ２３とを含むフレーム間符号化データに高能
率符号化して伝送バッファメモリ３に供給することにな
る。
以下同様にして時点ｔ１、ｔ４・・・・・・において新
たな画像データが現フレームデータＳ１２として到来し
たとき前フレームメモリ１４に保持されている前フレー
ムの画像データ、すなわち前フレームデータ５１３を用
いて現フレームデータ３１２をフレーム間符号化データ
として高能率符号化して伝送バッファメモリ３に送出す
ることかできる。
このようにして送出されて来る伝送画体データ３２０を
受けた伝送バッファメモリ３は、伝送路４の伝送容量に
よって決まる所定のデータ伝送速度で内部に一時記憶し
た伝送画像データ３２０を順次伝送データＤ　、ｌＡ、
、として読出して画像データ記録再生装置５に伝送して
行くが、その際に内部に残留し７ているデータ量を表す
残量データＳ２５を量子化回路１６に量子化サイズ制御
信号としてフィードバックして映像信号符号化回路部２
から伝送画像データＳ２０として供給するデータ発生量
を制御する。
因に伝送バッファメモリ３のデータ残量が許容上限値に
まで増量して来たときこれを放置すれば、伝送バッファ
メモリ３が記憶できるデータ量を超過してオーバーフロ
ーするおそれがあるので、伝送バッファメモリ３は残量
データＳ２５によって量子化回路１６の量子化ステップ
５ＴＥＰＧを大きな値に変更するように制御することに
より、偏差データ３１４に対する量子化データ３１４の
データ発生量を減少させ、これにより伝送画像データＳ
２０のデータ量を減少させ、その結果オーバーフローの
発生を回避する。
これとは逆に伝送バッファメモリ３は残量データが許容
下限値にまで減量して来たときこれを放置すればアンダ
ーフローになるおそれがあるので、残量データＳ２５に
よって量子化回路１６の量子化ステップ５ＴＥＰＧを小
さい値に制御し、これにより偏差データＳ１４に対する
量子化データＳ１６のデータ発生量を増大させることに
より伝送画像データＳ２０のデータ量を増大させ、これ
により伝送バッファメモリ３にアンダーフローの発生を
回避する。
Ｄ発明が解決しようとする問題点 このように従来の画像データ発生装置１は、伝送データ
Ｄ　ＴＩＩＡＮ！のデータ伝送速度が伝送路４の伝送容
量に基づいて制限されている伝送条件に整合させながら
最も効率良く有意画像情報を伝送する手段として、伝送
バッファメモリ３のデータ残量が常にオーバーフロー又
はアンダーフローを生じるおそれがないような状態に維
持すれば良いことに着目して量子化ステップを制御する
ようにしているために、伝送しようとする画像データの
内容によっては伝送する画像データの画質を著しく劣下
させるおそれがある。
例えば現フレームデータ３１２の画像ＰＣＸとして第１
３図に示すように、上半部の画像データＰＣＸＩの画像
が、有意画像情報が比較的少ないのに対して、当該上半
部画像データＰＣＸＩに続いて伝送される下半部画像デ
ータＰＣＸ２の有意画像情報が極端に多いような場合に
は、上半部画像デー久ＰＣＸＩに対応する偏差データＳ
１４が量子化回路１６において量子化される際には、有
意画像情報が少ないためデータ発生量が少なくなる傾向
になるので、伝送バッファメモリ３の残量データＳ２５
は小さくなるように変化する。このとき量子化回路１６
などの量子化ステップ５ＴＥＰＧが小さくなるように制
御されることにより、上半部画像データＰＣＸＩは一段
と細かい量子化ステップで量子化されることになり、こ
れにより伝送画像データＳ２０のデータ量が増大して行
く。
これに対して上半部画像データＰＣＸ　１に続いて下半
部画像データＰＣＸ２に対応する偏差データＳ１４が量
子化される際には、下半部画像データＰＣＸ２からのデ
ータ発生量が多くなる傾向になるので伝送バッファメモ
リ３の残量データＳ２５は大きくなるように変化する。
このとき量子化回路１６はその量子化ステップ５ＴＥＰ
Ｇが大きくなるように制御されることにより、下半部画
像データＰＣＸ２は一段と粗い量子化ステップで量子化
されることにより、これにより伝送画像データＳ２０の
データ量が低下して行く。
ところがこのようにすると、量子化された１枚のフレー
ム画像データのうち、下半部画像データＰＣＸ２部分の
画値が上半部画像データＰＣＸ１部分の画値と比較して
格段的に劣化するため、１枚の画像全体として見たとき
見苦しい印象を与えるおそれがある。
特に伝送路４から伝送した伝送データＤ□□。
を例えばＣＤ記録装置に記録するような場合には、伝送
バッファメモリ３から伝送路４に送出できるｌフレーム
当りのデータ伝送量が決められているのに対して、下半
部画像データＰＣＸ２を量子化する前に有意画像情報が
少ない上半部画像データＰＣＸＩに対して比較的大きな
データ発生量を割当ててしまうために、残るデータ発生
量の範囲で有意画像情報が多い下半部画像データＰＣＸ
２を伝送せざるを得なくなるので、画像の劣化が著しく
なることを避は得ない。
因に上半部画像データｐｃｘｔを比較的小さい量子化ス
テップで量子化し終わった後、当該比較的小さい量子化
ステップのまま量子化回路１６が下半部画像データＰＣ
Ｘ２を量子化して行くとすれば、当該下半部画像データ
ＰＣＸ２が大きな有意画像情報をもっているので伝送画
像データＳ２０として伝送バッファメモリ３に送り込ま
れて来るデータ量が急激に増大して伝送バッファメモリ
３がオーバーフローするおそれがある状態になる。
しかし実際上第１２図の構成の場合には、量子化回路１
６は残量データ３２５が急激に増大すればその増大傾向
を抑制するために量子化ステップを急速に大きくして行
き、これにより伝送画像データＳ２０として伝送バッフ
ァメモリ３に送り込むデータ量を格段的に少なくするよ
うに応動動作する。
その結実現フレーム画像データＰＣＸのうち、有意画像
情報が少ない上半部画像データＰＣＸ　１を比較的小さ
い量子化サイズで量子化することによって良好な画質の
画像データを伝送できるのに対して、有意画像情報が大
きい下半部画像データＰＣＸ２を伝送する際には量子化
ステップを大きくして粗い量子化をした画像データを伝
送することになるため、伝送できる画像データの画質が
極端に劣化する結果になる。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、伝送すべ
き有意画像情報量が不均一な領域を有する画像データを
伝送するにつき、１枚の画像全体として実用上画質が均
一な画像データを伝送し得るようにした映像信号符号化
方法を提案しようとするものである。
Ｅ問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため第１の発明においては、デ
ィジタル映像信号Ｓ１２を高能率符号化データ３１６に
量子化するようにしてなる映像信号符号化方法において
、伝送すべき所定の画像情報を表すメイン領域ＲＯＭに
割当てられたメイン領域伝送許容データ量ＢＩＴＡＬＬ
を、メイン領域ＲＧＭを構成するサブ領域ＲＧＳに対し
て、当該サブ領域ＲＧＳのディジタル映像信号量ＡＣＣ
に対応するサブ領域伝送許容データ量ＢＩＴとして分配
し、このサブ領域伝送許容データ量ＢＩＴに基づいて当
該サブ領域ＲＧＳのディジタル映像信号を量子化する際
に用いる量子化ステップ５ＴＥＰＧを決めるようにする
。
また第２の発明においては、ディジタル映像信号Ｓ１２
を高能率符号化データＳ１６に量子化するようにしてな
る映像信号符号化方法において、伝送すべき所定の画像
情報を表すメイン領域ＲＧＭのディジタル映像信号ｉｔ
　Ａ　ＣＣＡＬＬと、メイン領域ＲＯＭを構成するサブ
領域ＲＧＳのディジタル映像信号ＩＩＡＣＣとの比に基
づいて、当該サブ領域ＲＧＳのディジタル映像信号を量
子化する際に用いる量子化ステップ５ＴＥＰＧを決める
ようにする。
さらに第３の発明においては、ディジタル映像信号５１
２を高能率符号化データ３１６に量子化するようにして
なる映像信号符号化方法において、伝送すべき所定の画
像情報を表すメイン領域ＲＧＭをｉｔ威するサブ領域Ｒ
ＧＳについて、そのディジタル映像信号量ＡＣＣに比例
する量子化ステップ５ＴＥＰＧを求め、この量子化ステ
ップ５ＴＥＰＧによってサブ領域ＲＧＳのディジタル映
像信号を量子化することにより、サブ領域ＲＧＳからほ
ぼ一定量のデータを発生させるようにする。
１作用 第１、第２、第３の発明においては、量子化ステップ５
ＴＥＰＧをサブ領域のディジタル映像信号量ＡＣＣに対
応する値に決めるようにしたことにより、伝送データと
してサブ領域の有意画像情報量に見合ったデータ量のデ
ータを発生させることができ、かくして伝送データとし
て画質が部分的に劣化するようなことがないような高能
率符号化データを得ることができる。
Ｇ実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。
（Ｇｌ）第１実施例 第１２図との対応部分に同一符号を付して示す第１図に
おいて、量子化回路１６はデータ制御回路３１から与え
られる量子化ステップ制御信号Ｓ３１及びオーバーフロ
ーアンダーフロー防止信号Ｓ３２によって量子化ステッ
プを制御される。
データ制御回路３１は、動き補償回路２１から得られる
伝送データ情報Ｓ３３と、量子化回路１６の量子化デー
タ３１６とに基づいて第２図に示す量子化ステップ算定
処理手順に従って伝送しようとする各フレームの画像部
分について有意画像情報量に対応する伝送許容データ量
を割当てることにより、画面全体に亘って均一な画質を
有する画像データを伝送バッファメモリ３においてオー
バーフロー又はアンダーフローを生じさせるおそれがな
いように適正化しながら量子化できるようにする。
第２図の量子化ステップ算定処理手順においてデータ制
御回路３１は第３図に示すように、例えば１フレームの
画像をメイン領域ＲＯＭとし、このメイン領域ＲＯＭを
１６画素×１６画素分の伝送単位ブロックのサブ領域Ｒ
ＧＳに分割し、このサブ領域ＲＧＳの有意画像情報を構
成する各画素データＤＡＴＡを伝送データに量子化する
。
すなわちデータ制御回路３１はステップＳＰＩにおいて
当該量子化ステップ算定処理手順に入ると、ステップＳ
Ｐ２においてメイン領域ＲＯＭの伝送データの絶対値和
データＡＣＣＡＬ、を次式％式％（１） によって求める。
（１）式においてＤＡＴＡはメイン領域ＲＯＭを構成す
る画素伝送データを示し、当該画素伝送データＤＡＴＡ
をメイン領域ＲＯＭ全体について絶対値和を演算するこ
とにより、メイン領域ＲＧＭについて伝送すべきトータ
ルデータ量（従ってメイン領域の有意画像情報Ｉ）を表
すメイン領域絶対値和データＡＣＣＡＬＬを求める。
この実施例の場合、フレーム内符号化データを伝送する
場合画素伝送データＤＡＴＡは、サブ領域ＲＧＳに含ま
れる画素データ（従って１６　Ｘ　１６　＝２５６画素
分の画素データでなる伝送単位ブロックデータ）の平均
値と、各画素データとの差分を表す差分データでなり、
またフレーム間符号化データを伝送する場合は、当該サ
ブ領域ＲＧＳに含まれる各画素について、現フレームの
画素データと前フレームの画素データとの偏差を表す偏
差データでなる。
このような処理をした後データ制御回路３１はステップ
ＳＰ３に移って各サブ領域ＲＧＳの画素伝送データＤＡ
ＴＡ　（従って伝送単位ブロックデータ）について次式 ％式％（２） によって各サブ領域ＲＧＳに含まれる画素伝送データＤ
ＡＴＡの絶対値和データＡＣＣを演算し、これにより各
サブ領域ＲＧＳの有意画像データ量を求める。
続いてデータ制御回路３１はステップＳＰ４においてメ
イン領域ＲＯＭに与えられた伝送許容データＩＢ ｒＴ’Ａｔｔ を次式 ％式％（３） によって、各サブ領域ＲＧＳに対してその絶対値和デー
タＡＣＣに比例した値を有するサブ領域伝送許容データ
１ｌＢＩＴに分配する。
ここでメイン領域伝送許容データ量ＢＩＴＡＬＬは、実
際上過去に実行されたフレーム内符号化データ又はフレ
ーム間符号化データの伝送処理の際に生じたデータ発生
量に基づいて、これを伝送路４を通して過不足なく伝送
するために統計的に予測した値を用いる。続いてデータ
制御回路３１はステップＳＰ５において、分配された伝
送許容データ量ＢＩＴを用いて次式 によって各サブ領域ＲＧＳの量子化ステップ５ＴＥＰＧ
を求める。
かくしてデータ制御回路３１はステップＳＰ６において
量子化ステップ５ＴＥＰＧを量子化ステップ制御信号Ｓ
３１として量子化回路１６に送出した後、量子化ステッ
プ算定処理手順をステップＳＰ６において終了し、ステ
ップＳＰ５において求めた量子化ステップ５ＴＥＰＧを
用いて量子化回路１６における量子化ステップを各サブ
領域ＲＧＳごとに制御する。
以上のように構成すれば、１フレ一ム分の有意画像情報
を量子化するにつき、有意画像情報量が多い画像部分に
対して大きい伝送許容データ量ＢＩＴを分配できること
により、１フレ一ム分の画像全体として量子化ステップ
５ＴＥＰＧの値を実用上−様にならすことができる。か
くして１枚の画像データとして各画像部分の画質が実用
上均一な画像データを伝送することができる。
かくするにつき、量子化ステップ５ＴＥＰＧを（４）式
に基づいて決めるようにすれば、各サブ領域について、
以下に述べるように理論的に適正な量子化ステップ５Ｔ
ＥＰＧを選定することができる。
すなわち一般にメイン領域ＲＯＭを構成する任意のサブ
領域ＲＧＳＸについて、発生するデータ発生量（ｂｉｔ
）は、次式 データ発生量（ｂｉｔ） ・・・・・・　（５） のように、量子化しようとする対象データの絶対値を量
子化ステップで除した値によって決まる符号長を任意の
サブ領域ＲＧＳＸについて積算することにより得られる
。
ここで〔１対象データ１７量子化ステツプ〕に対して〔
符号長〕がほぼ比例するような符号化方式（例えばＶＬ
Ｃ方式）を採用したとすると、〔対象データ１／量子化
ステツプ〕とデータ発生量との関係は次式 ％式％（６） のように比例関係になり、 これを変形すれば ・・・・・・　（７） のように対象データの絶対値をサブ領域ＲＧＳＸについ
て積算した積算結果とデータ発生量との間に比例関係が
あることが分る。
従ってデータ発生量は次式 ％式％（８） のように比例係数Ｋを用いて表すことができ、これによ
り量子化ステップは 量子化ステップ のように、サブ領域ＲＧＳＸにおける対象データのｍ算
値をデータ発生量で割った値に対して比例係数Ｋを乗算
した式によって表すことができる。
このような理論的解析結果に基づいて（４）式を見れば
、（９）式においてデータ発生量としてサブ領域伝送許
容データ量ＢＩＴを割り当てることができれば、当該割
当てられたサブ領域伝送許容データ量に相当するデータ
量のデータを発生するために必要な量子化ステップのイ
ｌを決め得ることが分る。
ここで比例係数には経験側から知ることができ、例えば
同じような性質の画像が続く場合（すなわち映像信号の
ように自己相関性がある場合）には映像の相関性からほ
ぼ一定になる。
従って比例係数にと、サブ領域ＲＧＳにおけるデータの
積算値とが既知であれば、発生しようとするデータ発生
量を指定すれば量子化ステップをフィードフォワード方
式で直接水めることができる（従来の場合のようにフィ
ードバック方式を用いないでも）。
（Ｇ２）第２実施例 第２図の実施例の場合には、データ制御回路３１はステ
ップＳＰ２においてメイン領域ＲＯＭの伝送データの絶
対値和データＡＣＣＡＬＬを、現在伝送しようとしてい
る現フレームデータから求めるようになされているが、
第４図の場合は前フレームの符号分化結果から求めるよ
うにする。
すなわち第４図の場合、データ制御回路３１はステップ
ＳｐＨにおいて量子化ステップ算定処理手順に入ると、
まずステップ５Ｐ１２において前フレームの符号化結果
に基づいて当該前フレームのメイン領域ＲＯＭについて
求めた伝送データの絶対値和データＡＣＣＡＬＬを現フ
レームにおける量子化ステップ５ＴＥＰＧの算定に用い
る。
この場合データ制御回路３１はその後第２図のステップ
ＳＰ３、ＳＦ３、ＳＦ３の場合と同様の演算をステップ
５Ｐ１３．５Ｐ１４．５Ｐ１５．５Ｐ１６において実行
した後、ステップ５Ｐ１７において当該量子化ステップ
算定処理手順を終了する。
第４図の構成によれば、　絶対値和データＡＣＣＡＬＬ
を前フレームのデータに基づいて求めるようにしたこと
により、現フレームについての処理を待つ必要がない分
、全体としてのｍ或及び処理手順を一段と簡略化し得、
このようにしても実用上第２図の場合と同様に適正な量
子化ステップの制御をなし得る。
因に、映像信号の場合には順次続くフレーム間において
自己相関性が大きい性質があることに基づいて、実用上
前フレームのメイン領域ＰＧＭについての伝送データの
絶対値和データＡＣＣａｔｔは、実用上現フレームのメ
イン領域ＰＧＭについての伝送データの絶対値和データ
Ａ　ＣＣＡＬＬと比較して差異がないと考えられ、従っ
て当該前フレームの絶対値和データＡＣＣＡ、Ｌを現フ
レームのものとして置き換えても実用上十分に適正な量
子化ステップ５ＴＥＰＧを算定することができる。
（Ｇ３）第３実施例 第５図は第３実施例を示すもので、この場合データ制御
回路３１はメイン領域ＲＧＭについて伝送データの絶対
値和データＡＣＣＡＬＬとその伝送許容データ量Ｂ　Ｉ
　ＴＡＬＬとによって量子化ステップを求める。
すなわちデータ制御回路３１は第５図のステップＳＰ２
１において量子化ステップ算定処理手順に入り、　ステ
ップ５Ｐ２２においてメイン領域ＲＯＭについて伝送デ
ータの絶対値和データＡＣＣＡＬＬを求めた後ステップ
５Ｐ２３において当該メイン領域ＲＧＭに与えられた伝
送許容データ量Ｂ　Ｉ　ＴＡＬＬを用いて次式 によって量子化ステップ５ＴＥＰＧを求め、ステップＳ
Ｐ２４において量子化ステップ５ＴＥＰＧを量子化回路
１６に送出した後、ステップ５Ｐ２５において当該処理
手順を終了する。
かくしてデータ制御回路３１は、量子化回路１６（第１
図）にメイン領域ＲＯＭに属するサブ領域ＲＧＳについ
ての変換符号化データＳ１５が到来したとき、全てのサ
ブ領域ＲＧＳについて共通の量子化ステップ５ＴＥＰＧ
を用いて量子化処理を実行させる。
第５図の実施例によれば、メイン領域ＲＯＭに属する全
てのサブ領域ＲＧＳに対して共通の量子化ステップ５Ｔ
ＥＰＧを用いるようにしたことにより、メイン領域ＲＯ
Ｍのうち、差分が大きいサブ領域ＲＧＳにおいては量子
化ステップ５ＴＥＰＧの差分データに対する比率が小さ
いことにより、データ発生量が大きくなるような量子化
がされるのに対して、差分が小さいサブ領域ＲＧＳにお
いては、量子化ステップ５ＴＥＰＧの差分データに対す
る比率が大きいことによりデータ発生量が小さくなるよ
うな量子化がされる。
かくしてメイン領域ＲＯＭに割り当てられたメイン領域
伝送許容データ量Ｂ　Ｉ　ＴＡＬＬを、フレーム画像デ
ータの各領域のうち、大きいデータ量が必要な領域に対
して大きい伝送許容データ量を割当てることができるこ
とにより、メイン領域ＲＯＭ全体に亘って部分的に画質
が劣化するような伝送データを発生させるおそれをなく
し得、この分間画質の伝送データを発生させることがで
きる。
因に、（１０）式によって求めた量子化ステップ５ＴＲ
ＰＣはメイン領域ＲＯＭを構成する各サブ領域ＲＧＳに
ついて、第１図〜第３図について上述した第１実施例の
場合と同様にして、メイン領域ＲＯＭを構成するサブ領
域ＲＧＳの有意画像情報量の分布に応じてメイン領域伝
送許容データ量ＢＩＴＡＬＬを分配することにより得ら
れる。
すなわち（４）式のサブ領域伝送許容データ量ＢＩＴに
（３）式を代入することにより、量子化ステップ５ＴＥ
ＰＧは ＴＥＰＧ ＡＣＣ のように変形できる。
ここで　（３）式においてサブ領域伝送許容データ１Ｂ
ＩＴとメイン領域伝送許容データ量ＢＩＴ　ＡＬＬとの
間に比例関係が威り立つような変換方式によって変換符
号化回路１５においてデータの変換をすれば、（１１）
式において分子及び分母の絶対値和データＡＣＣを消去
できることにより、のように整理することができる。
ここで、（１２）式の右辺にはサブ領域絶対値和ＡＣＣ
が含まれておらず、　このことはメイン領域ＲＯＭに含
まれるサブ領域ＲＧＳについての画像有意情報の分布が
未知であっても、　メイン領域ＲＧＭ全体についてのメ
イン領域絶対値和ＡＣＣＡＬＬを求めることができれば
、当富亥メイン領域ＲＯＭに与えられたメイン領域伝送
許容データ量ＢＩＴＡＬＬに基づいて全てのサブ領域Ｒ
ＧＳに対して単純ｔこ共通の量子化ステップ５ＴＥＰＣ
；を決めるだけで、サブ領域ＲＧＳに対してその有意画
像情報量の分布に基づいてメイン領域伝送許容データ量
Ｂ　Ｉ　ＴＡＬＬを割当てたと同じ効果を得ることがで
きることを意味している。
かくして第５図の実施例によれば、メイン領域ＲＧＭに
与えられたメイン領域伝送許容データ量Ｂ　Ｉ　ＴＡｌ
、Ｌを適正にサブ領域ＲＧＳに割当てるようにでき、か
くして画質が良好な伝送データを発生させることができ
る。
（Ｇ４）第４実施例 第６図は第４実施例を示し、第５図のステップ５Ｐ２２
においては絶対値和データＡ　ＣＣＡＬＬを現フレーム
の符号化結果に基づいて求めるようにしたことに代え、
前フレームの符号化結果に基づいて得るようにしたもの
である。
すなわちデータ制御回路３１はステップ５Ｐ３１におい
て量子化ステップ算定処理手順に入ると、ステップ５Ｐ
３２において前フレームの符号化結果に基づいてそのメ
イン領域ＲＯＭについて伝送データの絶対値和データＡ
ＣＣＡＬＬＰを求め、これを現フレームのメイン領域Ｒ
ＯＭ、の伝送データの絶対値和データＡ　ＣＣＡＬＬと
する。
そしてデータ制御回路３１は続くステップ５Ｐ３３にお
いて当該絶対値和データＡＣＣＡＬＬと、現フレームの
メイン領域ＲＯＭに与えられた伝送許容データｌｉ　Ｂ
　Ｉ　Ｔ　ａｔｔとを用いて（１２）式の演算を実行す
ることにより、サブ領域ＲＧＳの量子化ステップ５ＴＥ
ＰＣ；を求め、かくしてステップ５Ｐ３４において量子
化ステップ５ＴＥＰＧを量子化回路１６に送出した後、
ステップ５Ｐ３５において当該量子化ステップ算定処理
手順を終了する。
第６図の実施例において、現フレームの絶対値和データ
Ａ　ＣＣａ＋、ｔとして前フレームの絶対値和データＡ
　ＣＣＡＬＬＰを用いるようにしたことにより、現フレ
ームについての量子化処理をその絶対値和データＡ　Ｃ
ＣＡＬＬが未知のまま実行できることになり、その結果
量子化処理を実行するための構成及び処理手順を一段と
簡略化し得、かくするにつき伝送データの画質を実用上
劣化させないようにし得る。
因に映像信号はフレーム間において画像内容の相関性が
大きい特性があるから、実用上前フレームの絶対値和デ
ータＡＣＣＡＬＬＰ及び現フレームの絶対値和データＡ
　ＣＣＡＬＬ間の誤差は実用上十分に小さくなり、かく
して量子化ステップ５ＴＥＰＧを前フレームの画像デー
タに基づいて求めても画質を劣化させたり、伝送バッフ
ァメモリ３の残量を不適正に増減させたりするおそれを
回避できる。
（Ｇ５）第５実施例 第７図は第５実施例を示し、第１図〜第６図について上
述した第１〜第４実施例の場合は比例係数Ｋを予め所定
値に設定するようにしたが、第７図の場合はこれを順次
続くフレームの画像データを順次量子化して行く際に学
習して比例係数にの精度を高めるようにしたものである
。
第７図においてデータ制御回路３１はステップＳＰ４１
において比例係数更新処理手順を開始し、ステップＳＰ
４２においてサブ領域（従って伝送単位ブロック）ごと
に初期値Ｋ（０）を設定し、次のステップ５Ｐ４３にお
いて当該初期値Ｋ（０）を更新値ＫＸ（ｉ）として更新
する。
この実施例の場合初期値Ｋ（０）は、予め外部からデー
タ制御回路３１に入力されているものを用いる。
かくしてデータ制御回路３１は初期設定を終了し、当該
初期設定状態に基づいて量子化回路１６に対する量子化
ステップ制御信号Ｓ３１を送出するような処理を実行す
る。
すなわちステップ５Ｐ４４において初期値Ｋ（０）にな
った更新値Ｋｘ　　（ｉ）を用いて（４）式について上
述したと同様にして次式 ・・・・・・　（１３） によって量子化ステップ５ＴＥＰＧを求めた後ステップ
５Ｐ４５において当該量子化ステップ５ＴＥＰＧによっ
て量子化回路１６における量子化処理を実行させる。
このとき量子化回路１６は当該サブ領域ＲＧＳの１嘱像
データについて量子化データ３１６を発生するが、デー
タ制御回路３１は次のステップ５Ｐ４６においてこの量
子化データＳ１６に基づいて当該サブ領域ＲＧＳのデー
タ発生量ＢＩＴ、を検出した後次のステップ５Ｐ４７に
おいて当該データ発生１１ＢＩＴ、と、（２）式に基づ
いて求めたサブ領域絶対値和ＡＣＣと、上述のステップ
５Ｐ４４において求めた量子化ステップ５ＴＥＰＣ；か
ら次式 ％式％（１４） によって真値Ｋ　（ｉ）を求める。
因に、（１４）式は（９）式について上述した関係を、
その比例係数Ｋを求める式に変換して用いたごとを意味
する。
続いてデータ制御回路３１はステップ５Ｐ４８において
次式 ％式％１） （） （１５） の演算を実行することにより、新たな更新値Ｋ。
（ｉ＋１）を求め、これを次フレームの量子化の際に適
用すべき更新値Ｋ）ｌ（ｉ）として更新する。
（１５）式において、αは混合比率を表し、新たな更新
値Ｋｇ（ｉ＋１）を現フレームにおいて用いた更新値Ｋ
Ｘ（ｉ）と真値Ｋ　（ｉ）とを混合比率αの割合で混合
することにより量子化に用いた更新値に、（ｉ）を真値
Ｋ　（ｉ）によって修正することを表している。
かくしてデータ制御回路３１は初期値Ｋ（０）に対応す
る更新値Ｋｘ（ｉ）による量子化処理から学習して実際
に発生したデータ発生量ＢＩＴ。
を参照して次フレームの画像データを量子化する際に用
いる更新値Ｋｇ（ｉ）としてより適正な更新値に修正し
た状態が得られ、この状態から繰り返しループＬＯＯＰ
を介して上述の５Ｐ４４に戻ることにより次フレームの
処理に入る。
このときデータ制御回路３１は次フレームについてステ
ップＳＰ４４−３Ｐ４５−３Ｐ４６−３Ｐ４７−３Ｐ４
８−３Ｐ４４でなる繰り返しループＬＯＯＰの処理を実
行し、これにより現フレームについて得られた更新値Ｋ
Ｘ（ｉ）に基ライて求めた量子化ステップ５ＴＥＰＧに
よって量子化処理をした後、改めて新たな更新値ＫＭ（
ｉ）を更新する。
以下同様にして順次続くフレームの画像データについて
、データ制御回路３１は前フレームの量子化によって発
生されたデータ発生量ＢＩＴＩに基づいて真値Ｋ　（ｉ
）を求めて新たな更新値に８（ｉ）を更新して行く。
かくしてデータ制御回路３１は、繰り返し実行された量
子化処理の結果を学習しながら新たな更新（ｔｉＫＸ（
１）を更新して行くことにより、各サブ領域における比
例係数にとして伝送すべき有意画像情報の変化に応じて
適正に応動するような比例係数を得ることができる。
（Ｇ６）第６実施例 第８図は第６実施例を示すもので、この場合データ制御
回路３１はメイン領域ＲＯＭ（第３図）を構成する全て
のサブ領域ＲＣ３に対してデータ発生量が均一になるよ
うな量子化ステップ５ＴＥＰＧを割当てることにより画
質の劣化を軽減する。
すなわちデータ制御回路３１は第８図のステップＳＰ５
１において量子化ステップ算定処理手順を開始し、ステ
ップＳＰ５２において次式％式％（１６） によって各サブ領域ＲＧＳについてその伝送データの絶
対値和データＡＣＣを求めた後、この絶対値和データＡ
ＣＣを用いて次式 ％式％（１７） によって゛量子化ステップ５ＴＥＰＧを求め、その後ス
テップ５Ｐ５４において当該量子化ステップ算定処理手
順を終了する。
ここでＫｌは比例係数で、（９〉式について上述した関
係から求めることができる。
すなわち（９）式の関係から量子化ステップ５ＴＥＰＧ
は、各サブ領域ＲＧＳについての関係があるが、各サブ
領域ＲＧＳについてのデータ発生量ＢＩＴを次式 （１９） 共通の一定値Ｃになるようにすれば、 （１８）式に（１９）式を代入することにより（１８）
式は ＴＥＰＧ− ＡＣＣ （２０） のように変形でき、（２０）式の右辺第１項をＫｌミ ・・・・・・　（２１） と置けば（１７）式が得られる。
かくして第８図の構成によれば、（１７）式によって表
されるように、量子化ステップ５ＴＥＰＧを絶対値和デ
ータＡＣＣに比例した値に制御することにより、メイン
領域ＲＯＭを構成する全てのサブ領域ＲＧＳに対して同
じデータ量を発生できるような量子化ステップ５ＴＥＰ
Ｇを割り当てることができ、これにより第１３図につい
て上述したような極端な画質の劣化を生じさせないよう
にし得る伝送データを発生させることができる。
（Ｇ７）他の実施例 （１）上述の実施例においては、量子化ステップ５ＴＥ
ＰＧを設定する単位として、ｌフレーム分の画像でなる
メイン領域ＲＯＭに対して１つの伝送単位ブロックごと
にサブ領域ＲＧＳを設定するようにした場合について述
べたが、メイン領域ＲＧＭ及びサブ領域ＲＧＳの大きさ
はこれに限らず種々変更し得る。
すなわちメイン領域ＲＧＭとして複数フレームを選定し
ても良く、この場合サブ領域ＲＧＳとして１フレーム、
又は複数の伝送単位ブロック、又は１つの伝送単位ブロ
ックを選定し得る。
またメイン領域ＲＧＭとして１フレーム、又はｌフレー
ムを複数の分割領域に分割してなる分割領域に設定する
ことができ、このときサブ領域ＲＧＳとして複数の伝送
単位ブロック、又は１つの伝送単位ブロックを設定する
ようにしても良い。
（２）第７図について上述した第５実施例の場合、ステ
ップＳＰ４８において真値Ｋ（ｉ）を用いて更新値ｔ＜
ｘ（ｔ）を更新するにつき、（１５）式のように、比率
αに基づいて現フレームから現実に発生したデータ発生
量ＢＩＴヨに基づいて求めた真値Ｋ　（ｉ）と、当該現
フレームを量子化する際に用いた更新値Ｋｘ　（１）と
の合成値を次フレームについての更新値ＫＸ　（ｉ＋１
）とするようにした場合について述べたが、これに代え
、次式％式％（２２） のように、現フレームの実際のデータ発生量ＢＩＴ、ｌ
から求めた真値Ｋ　（ｔ）を直接衣フレームを量子化す
る際に用いる更新（ｉＫｘ　　（ｉ＋１）とするように
しても、上述の場合と同様に、比例係数Ｋをサブ領域Ｒ
ＧＳの画像の変化に対して比例係数を適正化するような
効果を得ることができる。
（３）第７図について上述した第５実施例以外の実施例
について、量子化ステップ５ＴＥＰＧを得るにつき、第
１図〜第６図について上述した第１〜第４実施例のよう
に、データ発生量が〔Σ□３糞対象データｌ／量子化ス
テップ〕に比例するような変換方式に基づいて変換符号
化回路１５が変換符号化処理を実行する場合の実施例に
ついて述べたが、比例係数Ｋに代え、所定の近似式によ
って表すことができるような変換方式を用いた変換符号
化回路１５を適用しても、上述の場合と同様の効果を得
ることができる。
Ｈ発明の効果 上述のように本発明によれば、伝送しようとするフレー
ムに対する量子化ステップを、伝送対象データ量と、予
め割当てたデータ伝送許容量との比率に基づいて決める
ようにしたことにより、伝送データの画質を有意画像情
報量に応して適正化することができることにより、従来
の場合のように１枚の画像の一部の画質が極端に劣化す
るようなおそれを有効に回避し得るような映像信号符号
化方法を容易に実現し得る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による映像信号符号化方法を用いた画像
データ発生装置を示すブロック図、第２図は本発明によ
る映像信号符号化方法の第１実施例を示すフローチャー
ト、第３図は符号化ステップを割当てる領域の説明に供
する路線図、第４図〜第８図は第２実施例〜第６実施例
を示すフローチャート、第９図は高能率符号化処理の説
明に供する路線図、第１Ｏ図は従来の画像データ発生装
置を示すブロック図、第１１図は量子化ステップの説明
に供する特性曲線図、第１２図は第１Ｏ図の詳細構成を
示すブロック図、第１３図は伝送しようとする現フレー
ム画像データの説明に供する路線図である。 １・・・・・・画像データ発生装置、２・・・・・・映
像信号符号化回路部、３・・・・・・伝送バッファメモ
リ、４・・・・・・伝送路、１５・・・・・・変換符号
化回路、１６・・・・・・量子化回路、３１・・・・・
・データ制御回路。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ディジタル映像信号を高能率符号化データに量子
    化するようにしてなる映像信号符号化方法において、 伝送すべき所定の画像情報を表すメイン領域に割当てら
    れたメイン領域伝送許容データ量を、上記メイン領域を
    構成するサブ領域に対して、当該サブ領域のディジタル
    映像信号量に対応するサブ領域伝送許容データ量として
    分配し、 上記サブ領域伝送許容データ量に基づいて当該サブ領域
    のディジタル映像信号を量子化する際に用いる量子化ス
    テップを決める ことを特徴とする映像信号符号化方法。
  2. （２）ディジタル映像信号を高能率符号化データに量子
    化するようにしてなる映像信号符号化方法において、 伝送すべき所定の画像情報を表すメイン領域のディジタ
    ル映像信号量と、上記メイン領域を構成するサブ領域の
    ディジタル映像信号量との比に基づいて、当該サブ領域
    のディジタル映像信号を量子化する際に用いる量子化ス
    テップを決めることを特徴とする映像信号符号化方法。
  3. （３）ディジタル映像信号を高能率符号化データに量子
    化するようにしてなる映像信号符号化方法において、 伝送すべき所定の画像情報を表すメイン領域を構成する
    サブ領域について、そのディジタル映像信号量に比例す
    る量子化ステップを求め、 上記量子化ステップによつて上記サブ領域のディジタル
    映像信号を量子化することにより、上記サブ領域からほ
    ぼ一定量のデータを発生させることを特徴とする映像信
    号符号化方法。
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