JPH03214989A - Motion compensated predictive interframe coding device - Google Patents
Motion compensated predictive interframe coding deviceInfo
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- JPH03214989A JPH03214989A JP2011284A JP1128490A JPH03214989A JP H03214989 A JPH03214989 A JP H03214989A JP 2011284 A JP2011284 A JP 2011284A JP 1128490 A JP1128490 A JP 1128490A JP H03214989 A JPH03214989 A JP H03214989A
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- signal
- quantization step
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はテレビジコン信号の動き補償予測フレーム間符
号化装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a motion compensated predictive interframe coding device for television control signals.
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、CD4LOM.fイジタル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、pp2t3− pI)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。2. Description of the Related Art In recent years, with the development of video encoding technology, video telephones, video conference systems, CD4LOM. f digital VT
A motion-compensated predictive interframe coding device has been developed as a high-efficiency coding device for color video images used in R and the like. For example, see Multidimensional Signal Processing of rTV Images J by Takahiko Fukinuki (
Published November 15, 1988, Nikkan Kogyo Shimbun, No. 7
A motion compensated predictive interframe coding device is known, which is described in Chapter 1, High Efficiency Coding, pp2t3-pI) 291).
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I
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ノプサイズを大きくして発生する符
号量を制限している。In a motion compensated predictive interframe coding device, the generated code I is used in order to realize video coding at a constant frame rate.
If there are many prediction errors or pixel values of the input television signal, the quantization step size is increased to limit the amount of code generated.
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.ティーのエスジーエノクスブイの
第525(C.C.I.T.T. SGXV 文書≠
525 ” title :Discription
of Ref.Model8(RMg ) , so
urce :Working ’Party XV/4
Specialist Group On Codin
g for VisualTelephony, ve
rsion :June, g+1gBg″)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
。As a conventional method for determining the quantization step size, C.
C. Ai. tea. SGXV Document ≠
525” title: Description
of Ref. Model 8 (RMg), so
source: Working 'Party XV/4
Specialist Group On Codin
g for VisualTelephony, ve
A motion-compensated predictive interframe coding device is known, which is described in RSION:June, g+1gBg'').
以下、第2図を参照に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図に於て、51
は入カテレビジコン信号が入力する入力端子、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予測する動き補償予測部
、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は動き補償予測信号に対して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
だめの信号の選択を行なうスインチ部、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は童子化ステップサイズ
を算出する量子化ステップサイズ算出部、74は伝送フ
レームを一時蓄積する符号メモリ部、76//i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、8
2は予測誤差を通信路符号化する予測誤差符号化部、8
4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。Hereinafter, a conventional motion compensation predictive interframe coding device will be described with reference to FIG. In Figure 2, 51
Reference numeral 53 indicates an input terminal to which an input TV control signal is input; 53 indicates a motion vector calculation unit that compares the image signal of the encoded block of the current frame with the reproduced image signal of the previous frame to calculate the motion vector of the encoded block; 54 indicates the current frame; 58 is a motion compensation prediction unit that performs motion compensation prediction on the reproduced image signal of the previous frame; and 58 is a motion compensation prediction unit that performs motion compensation prediction on the reproduced image signal of the previous frame, and performs intraframe encoding or interframe encoding of the block to be encoded. 62 is an in-loop filter unit that performs two-dimensional low-pass filter processing on the motion-compensated prediction signal; 64 calculates the difference between the original signal and the prediction signal of the encoded block to calculate the prediction error; A prediction error calculation unit 66 selects a signal to be orthogonally transformed and a signal to be used for calculating a reproduced image based on a coding method selection signal. 68 is an orthogonal transformer that orthogonally transforms the signal to be orthogonally transformed. 70 is a quantization unit that quantizes orthogonal transform coefficients, 73 is a quantization step size calculation unit that calculates a doji conversion step size, 74 is a code memory unit that temporarily stores transmission frames, and 76 //i quantized an inverse orthogonal transform unit that performs inverse orthogonal transform on orthogonal transform coefficients, 78
8 is a reproduced image calculation unit that calculates a reproduced image of the current frame;
2 is a prediction error encoding unit that encodes the prediction error through channel coding; 8
Reference numeral 4 designates a motion vector encoding unit that encodes a motion vector through a channel, 86 a multiplexer unit that configures a transmission frame from a prediction code and a motion vector code, and 89 an output terminal that outputs a transmission signal.
以上のような構成に於て、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 より入カテレビジョン信号52として入
力する。The operation of the above configuration will be explained below. The television signal is converted into a digital signal by an analog-to-digital conversion circuit (not shown) and divided into blocks of M pixels in the horizontal direction and N lines in the vertical direction.
It is input as an input television signal 52 from an input terminal 51 .
動ベクトル算出部53は、入力テレビジョン信号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に出力す
る。同時に動ベクトル算出部53は、動ベクトル算出時
の評価値を用いて、符号化ブロックについて動き補償予
測の有効・無効を判定し、その結果を動き補償予測制御
信号として動ベクトル信号56に出力する。従って、動
ベクトル信号56には、動ベクトルと動き補償予測信号
が重畳されている。The motion vector calculation section 53 compares the input television signal 52 with the reproduced television signal 55 of the previous frame stored in the image memory section 54, calculates the motion of the encoded block as a motion vector, and generates a motion vector signal 56. Output to. At the same time, the motion vector calculation unit 53 uses the evaluation value at the time of motion vector calculation to determine whether motion compensation prediction is valid or invalid for the encoded block, and outputs the result as a motion compensation prediction control signal to the motion vector signal 56. . Therefore, the motion vector signal 56 has a motion vector and a motion compensated prediction signal superimposed thereon.
動き補償予測部58は、(1)動き補償予測制御信号が
動き補償予測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予
測し、(2)動き補償予測制御信号が動き補償予測の無
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、動き補償予測信号59として
出力する。The motion compensation prediction unit 58 (1) performs motion compensation prediction on the reproduced television signal 55 of the previous frame using a motion vector when the motion compensation prediction control signal instructs to enable motion compensation prediction; If the compensation prediction control signal instructs invalidation of motion compensation prediction, the reproduced television signal 55 of the previous frame is output as is as a motion compensation prediction signal 59.
フレーム間・フレーム内判定部60は、ブロック単位に
入力テレビジョン信号52と動き補償予測信号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
場合は該当ブロン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6l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)ンーンテエンジ発生時、フレー
ム内符号化が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
。The inter-frame/intra-frame determination unit 60 compares the input television signal 52 and the motion compensation prediction signal 59 in units of blocks, determines the effectiveness of the motion compensation prediction, and if the effectiveness of the motion compensation prediction is small, the corresponding block If the effectiveness of motion compensation prediction is high, it is determined that interframe coding is effective for the corresponding bronch, and the result is output as a coding method selection signal 6l. By switching the encoding method between the intra-frame encoding method and the inter-frame encoding method on a block-by-block basis, the following improvements can be made compared to the case where encoding is performed using only the inter-frame encoding method. (1) When a scene change occurs, intra-frame encoding is selected, so the image quality after a scene change can be improved. (2) When a large movement of a moving object occurs,
A background area hidden behind a moving object appears, and in this case, intra-frame encoding is selected, thereby improving image quality.
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
るために、一定フレーム周期毎に全ブロソクをフレーム
内符号化したフレーム(このフレームを、[リフレッシ
ューフレーム( 3efreshprame ) 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。In addition, in the storage media encoding method used for CD-ROMs, etc., in order to realize the editing function and reverse playback function of the reproduced image, a frame in which all blocks are intra-frame encoded at a fixed frame period (this frame is , [refresh frame (referred to as 3refreshprame) J)], and the insertion of the refresh frame can be realized by providing the motion compensated predictive interframe coding device with an intraframe coding function.
ループ内フィルタ部62は動ベクトルを用いて動き補償
予測した符号化ブロックに対して、2次元ローバスフィ
ルタ処理を行ない、予測信号63を算出する。予測誤差
算出部64は、符号化ブロソ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。The in-loop filter section 62 performs two-dimensional low-pass filter processing on the encoded block subjected to motion compensation prediction using the motion vector, and calculates a prediction signal 63. The prediction error calculation unit 64 calculates the difference between the input television signal 52 of the encoded block and the prediction signal 63, and outputs the result as a prediction error signal 65.
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がフレーム間符号化を選択し
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。The switch unit 66 (1) selects the input television signal 52 as the signal 67 to be orthogonally transformed when the encoding method selection signal 61 selects intraframe encoding;
) If the encoding method selection signal 61 selects interframe encoding, the prediction error signal 65 is selected as the signal 67 to be orthogonally transformed.
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。The orthogonal transform unit 68 performs orthogonal transform on the signal 67 to be orthogonally transformed, removes high correlation between neighboring pixels of the signal 67 to be orthogonally transformed, and calculates orthogonal transform coefficients 69. As the orthogonal transform method, in many cases, discrete cosine transform is used, which has high transform efficiency and can be implemented in hardware.
,量子化部70は、量子化ステップサイズ7l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7
2を算出する。, the quantization unit 70 quantizes the orthogonal transform coefficient 69 using the quantization step size 7l, and the orthogonal transform quantization coefficient 7
Calculate 2.
量子化ステソプナイズ算出部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7lを算出する。The quantization step size calculation unit 73 calculates the quantization step size 7l from the residual code amount 75 in the code memory unit 74 using the method shown below.
以下に、本従来例における量子化ステノプサイズ71の
算出方法について記述する。The method for calculating the quantized stenopsize 71 in this conventional example will be described below.
本従来例では、入カテレビジコン信号は第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
Block ) Jと呼ンテイル。)ニ分割されている
。量子化ステップサイズQbは、0マクロブロック周期
で、量子化開始時に第(l)式に示した式より算出する
。In this conventional example, the input television control signal has a size of 352 pixels in the horizontal direction and 288 lines in the vertical direction, as shown in FIG. [Macro block
Block) J and tail. ) is divided into two parts. The quantization step size Qb is calculated from the equation shown in equation (l) at the start of quantization with a period of 0 macroblocks.
Qb= 2 x INT(Bcont÷2009) +
2 ・−(1)但し、第(1)式に於て以下のよう
に定義する。Qb= 2 x INT (Bcont÷2009) +
2.-(1) However, in equation (1), it is defined as follows.
(aJ INT( * )は、小数点以下を切り捨てる
関数とする。(aJ INT(*) is a function that truncates the fraction below the decimal point.
例: INT[1.5]−1, INT(1.3)=1
、INT[:1.6:] = 1
(bJBcontは、符号メモリ部74の残留符号量を
示す。Example: INT[1.5]-1, INT(1.3)=1
, INT[:1.6:] = 1 (bJBcont indicates the remaining code amount in the code memory section 74.
(cl 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。(cl q is an encoding rate parameter, and has a relationship with the encoding rate V as shown in equation (2).
V= q X 64 kbi t / sec
−− −42)例: V = 64 kbit /
secの時、Q=1となる。V= q x 64 kbit/sec
-- -42) Example: V = 64 kbit /
When sec, Q=1.
第(1)式より明らかなように、残留符号量Bcont
が多くなると、量子化ステノプサイズQbが大きくなシ
発生符号貴が制限され、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、■子化ステップサイズQ
bの算出時に、残留符号貴Bcont = 7QQ b
itの時は,量子化ステノプサイズQb=8となり、残
留符号量Bcont=6100bitノ時は、量子化ス
テノプサイズQb=62となる。As is clear from equation (1), the residual code amount Bcont
As the number increases, the number of generated codes with a large quantization step size Qb is restricted, and video signal encoding at a constant frame rate can be realized. For example, ■ childization step size Q
When calculating b, the residual code Bcont = 7QQ b
When it is, the quantization step size Qb=8, and when the residual code amount Bcont=6100 bits, the quantization step size Qb=62.
ただし、第1マクロブロックから第(n−1)マクロブ
ロソ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。However, from the first macroblock to the (n-1)th macroblock, quantization is performed with a predetermined quantization step size Qb.
例えば、V=64bit/see(q=1) (7)場
合、Qb=32とする。For example, when V=64bit/see(q=1) (7), Qb=32.
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。In this conventional example, the calculation period n of the quantization step size Qb
Here, n=12.
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。The inverse orthogonal transform unit 76 performs inverse orthogonal transform on the orthogonal transform quantization coefficient 72 and calculates an orthogonally transformed signal 77 containing a quantization error.
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算出信
号79として数値「O」信号80を選択し、(2)符号
化方式選択信号6l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。The switch unit 66 (1) selects the numerical value "O" signal 80 as the reproduced image calculation signal 79 when the encoding method selection signal 61 selects intraframe encoding, and (2) selects the encoding method selection signal. If the signal 6l selects interframe coding, the predicted signal 63 is selected as the reproduced image calculation signal 79.
再生画像算出部78 fi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。Reproduction image calculation unit 78 adds the orthogonally transformed signal 77 containing fi quantization error and the reproduction image calculation signal 79 to calculate the reproduction image 81 of the encoded block.
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は直交変換童子化係数72、量子化ス
テソプサイズ71 ,符号化方式選択信号6l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7lの符号化は、量子化ステノブサイズ71の値が変
化したとき、つまりnマクロブロックに1回のみとする
。The image memory 44 stores the reproduced image signal 81 of the current frame and outputs the reproduced image signal 55 of the previous frame. The prediction error encoding unit 82 encodes the orthogonal transform Doji conversion coefficient 72, the quantization step size 71, and the encoding method selection signal 6l, and calculates the prediction error code 83. The quantization step size 7l is encoded only when the value of the quantization step size 71 changes, that is, once every n macroblocks.
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。The motion vector encoding unit 84 encodes the motion vector 56,
A motion vector code 85 is calculated. Multiplexer section 86
calculates a transmission frame 87 in a predetermined format from the prediction error code 83 and the motion vector code 85.
符号メモリ部74は伝送フレーム87を、一旦蓄積し、
図示いていない外部より入力するクロツク信号に同期し
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。The code memory unit 74 temporarily stores the transmission frame 87,
It is output from an output terminal 89 as a transmission code 88 in synchronization with a clock signal input from an external source (not shown). At the same time, the code memory unit 74 calculates the amount of codes remaining in the memory as the remaining code amount 75.
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ブロツ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
一の量子化ステップ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Q
b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ソ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
ンを持つブロソクより発生する直交変換係数を、大きな
量子化ステップサイズで量子化する事により、原画像の
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。Problems to be Solved by the Invention However, in the above configuration, the quantization step size Q
Since the block period (n macroblock period in the conventional example) for which b calculates the quantization step size is fixed, the same quantization occurs between consecutive n blocks regardless of the characteristics of the input television signal. conversion step size Qb
The orthogonal transform coefficients quantized by are quantized. In other words, within consecutive blocks belonging to the same quantization step size period, a block with a fine pattern to be intra-frame encoded has the same quantization step size Q as other blocks.
There is a problem in that the image quality of blocks having minute intra-frame encoded patterns is degraded because they are quantized by b. In other words, by quantizing the orthogonal transform coefficients generated from intra-frame encoded blocks with fine patterns using a large quantization step size, the fineness of the original image is lost, resulting in flat blocks. "distortion" occurred, which was visually recognized as a major deterioration in image quality. On the other hand, in order to reduce the amount of code generated by encoding the quantization step size, the number of consecutive blocks to be quantized with the same quantization step size must be greater than a certain value (in the conventional example, n macroblocks). So,
The quantization step size is calculated for each block and cannot be changed.
本発明は、以上のような課題に鑑み、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。In view of the above-mentioned problems, it is an object of the present invention to maintain the fineness of the original image and improve the image quality as a result.
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A/D
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化手段と、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
する動ベクトル検出手段と、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予測するか判定する動き
補償判定手段と、動き補償予測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予測し、予
測画素値を算出する動き補償予測手段と、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
して算出する誤差算出手段と、個々のブロングについて
、フレーム間符号化するかフレーム内符号化するかを判
定する符号化方法決定手段と、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切り替え手段と、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
直交変換係数を算出する直交変換手段と、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量子化ス
テップサイズ決定手段と、入力テレビジョン信号のブロ
ック毎の画素値の平均と分散を算出する平均・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
記平均と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量子化ステップサイズ決定手段と
、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、景子化した直交変換係数を算出する量子化
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イヒした直交変換係数を符号化する
符号化手段と、量子イヒした直交変換係数を逆直交変換
し、逆量子イヒ{言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予測した予I
I画素値とするか、数値「0」とするか切り替える切り
替え手段と、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画像再生手段と、再生画像を
蓄積する画像蓄積手段と、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
符号化装置により、上記目的を達成するものである。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the technical solution of the present invention is as follows:
A/D converts television signals from analog to digital
a converting means, a blocking means for dividing one frame or one field of the digitized input television signal into blocks of a predetermined size, and a moving means for calculating a motion vector representing the movement of the television image for each block. a vector detection means; a motion compensation determination means for determining whether motion compensation prediction is to be performed using the motion vector for each block; a motion compensation prediction means for calculating a value; an error calculation means for calculating a difference between a pixel value of an input television signal and a predicted pixel value as a prediction error value; and a motion compensation prediction means for calculating a prediction error value as a prediction error value. a coding method determining means for determining whether to perform a coding method, and a signal to be orthogonally transformed based on the intra-frame coding/inter-frame coding judgment result for each block as a pixel value of an input television signal or a prediction error value; orthogonal transform means for orthogonally transforming pixel values or prediction error values of an input television signal to calculate orthogonal transform coefficients; and a first quantizer for calculating a first quantization step size from the generated code amount. an encoding step size determining means, an average/variance calculation means for calculating the average and variance of pixel values for each block of the input television signal, and a block to be intra-frame encoded that classifies the blocks based on the average and variance. A second quantization step size is calculated from the first quantization step size for each class, and for blocks to be interframe encoded, a second quantization step size is calculated using the first quantization step size as the second quantization step size. 2 quantization step size determination means; quantization means for quantizing orthogonal transform coefficients using the second quantization step size and calculating genoized orthogonal transform coefficients; information on the first quantization step size and quantization classification; and an encoding means for encoding the quantum-optimized orthogonal transform coefficients; an inverse quantization means for calculating a quantum sign, and a motion-compensated prediction of a pixel value to be used when calculating a reproduced pixel value based on the inter-frame coding/intra-frame coding determination result;
A switching means for switching between the I pixel value and the numerical value "0", an image reproducing means for calculating the reproduced image from the predicted pixel value or the numerical value "0" and the inverse quantization signal, and an image storage for accumulating the reproduced image. The above object is achieved by a motion compensated predictive interframe encoding device comprising a motion vector encoding means and a motion vector encoding means for encoding a motion vector.
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02でII1定できると考えら
れる。例えば、精微なノくターンを持つブロックの分散
σ2は、急峻な画素値の変イヒを持つ「粗いコブロック
の分散σ2に比べ小さいと考えられる。また、精微性の
高いブロックほど前記分散σ2が小さくなると考えられ
る。It is considered that the precision of each block of the input television signal can be determined by the variance 02 of pixel values within the block. For example, the variance σ2 of a block with a fine turn is considered to be smaller than the variance σ2 of a coarse coblock with sharp changes in pixel values. It is thought that it will become smaller.
また分散が小さいブロックであっても、画素値の平均値
が一定値より小さいときには、精微性が高くとも視覚的
にほとんど目立たないブロックであるといえる。Furthermore, even if a block has a small variance, if the average value of pixel values is smaller than a certain value, it can be said that the block is visually hardly noticeable even if the precision is high.
従って、本発明は上記構成により、入力テレビジ目ン信
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
画像を有し、かつ画素値の平均値が一定値以上であるブ
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、小さくした第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。Therefore, according to the present invention, with the above configuration, the precision of each block of the input television signal is measured by the variance σ2,
For consecutive blocks that are quantized using the same standard first quantization step size, that have minute images that are intra-frame encoded, and that have an average pixel value that is greater than or equal to a certain value, the above-mentioned The quantization step size of 1 is
The second block is made smaller in proportion to the precision of the corresponding block.
By quantizing orthogonal transform coefficients with a quantization step size of , it is possible to limit the amount of generated code and improve the image quality of a block containing a detailed image.
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の実施例に於ける
動き補償予測フレーム間符号化装置のブロック図である
。第1図において、1は入力テレビジョン信号が入力す
る入力端子、3は現フレームの符号化プロ,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予測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
対して動き補償予測する動き補償予測部、9Fi符号化
するブロックを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フレーム間・フレーム内判定部、1
1は動き補償予測信号に対して2次元ローバスフィルタ
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、l5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だめの
信号を選択するスイッテ部、 l7は直交変換する直交
変換部、l9は直交変換係数を景子化する量子化部、2
1は第2の量子化ステップサイズを算出する第21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は入カテ
レビジ目ン信号の平均と分散を算出する平均・分散値算
出部、28ハ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量子化ステップサイズ、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、38は動ベクトルを通信路
符号化する動ベクトル符号化部、4o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。EXAMPLE A first example of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram of a motion compensation predictive interframe coding apparatus in a first embodiment of the present invention. In Figure 1, 1 is an input terminal into which an input television signal is input, 3 is an encoding process for the current frame, and the video signal of the current frame is compared with the reproduced image signal of the previous frame to calculate the motion vector of the encoded block and motion compensation. a motion vector calculation unit that calculates a predictive control signal; 4 an image memory unit that stores the reproduced image signals of the current frame and the previous frame; 7 a motion compensation prediction unit that performs motion compensation prediction for the reproduced image signal of the previous frame; 9Fi; An inter-frame/intra-frame determining unit that determines whether a block to be encoded is to be inter-frame encoded or intra-frame encoded, 1
1 is an in-loop filter unit that performs two-dimensional low-pass filter processing on a motion-compensated prediction signal; 13 is a prediction error calculation unit that calculates a prediction error by calculating the difference between the original signal and the prediction signal of the encoded block; l5 is a code A switch unit selects a signal to be orthogonally transformed and a signal to be used to calculate a reproduced image according to a conversion method selection signal; l7 is an orthogonal transform unit that performs orthogonal transform; l9 is a quantizer that converts the orthogonal transform coefficients;
1 is a 21st childization step size calculation unit that calculates the second quantization step size, 22 is a first quantization size calculation unit that calculates the first quantization step size, and 25 is the average of the input TV screen signal. 30 is an inverse orthogonal transform unit that performs inverse orthogonal transform on quantized orthogonal transform coefficients; 34 is an inverse orthogonal transform unit that performs inverse orthogonal transform on quantized orthogonal transform coefficients; 36 is a prediction error encoding unit that encodes the encoding method selection signal, prediction error, first quantization step size, and quantization class information through a channel; 38 encodes a motion vector through a channel. 4o is a multiplexer unit that configures a transmission frame from a prediction code and a motion vector code, and 43 is an output terminal that outputs a transmission signal.
以上のような構成において、以下その動作を説明する。The operation of the above configuration will be explained below.
テレビジョン信号は第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
り入力テレビジミン信号2として入力する。次に、動ベ
クトル算出部3は入力テレビジ3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。The television signal is converted from analog to digital by a signal processing unit not shown in FIG.
It is divided into blocks of N lines in the vertical direction, and is inputted as an input TV Jimin signal 2 from an input terminal 1. Next, the motion vector calculation section 3 compares the input television signal 2 with the reproduced image 5 of the previous frame read out from the image memory section 4, calculates a motion vector, and outputs it as a motion vector signal 6.
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予測が有
効か無効かを判定し、その結果を動き補償予測制御情報
として動ベクトル信号6に出力する。At the same time, the motion vector calculation unit 3 uses the evaluation value at the time of motion vector calculation to determine whether motion compensation prediction for the encoded block is valid or invalid, and outputs the result as motion compensation prediction control information to the motion vector signal 6. do.
動き補償予測部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
補償予測する場合は動ベクトルで動き補償予測し、動き
補償予測しない場合は何もせずに、動き補償予測信号8
として出力する。The motion compensation prediction unit 7 performs motion compensation prediction using the motion vector when performing motion compensation prediction using the motion vector signal 6 on the reproduced image 5 of the previous frame at the same position as the encoded block, and does nothing when not performing motion compensation prediction. , the motion compensated prediction signal 8
Output as .
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と動き補償予測信号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プロツクについてフレーム内符号化
か有効き判定し、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
。The inter-frame and intra-frame determination unit 9 compares the input television signal 2 and the motion compensation prediction signal 8 in block units,
The effectiveness of motion-compensated prediction is determined, and if the effectiveness of motion-compensated prediction is low, it is determined whether intra-frame coding is effective for the block concerned, and if the effectiveness of motion-compensated prediction is high, inter-frame coding is performed for the block. is determined to be valid, and outputs the result as an encoding method selection signal 10.
またフレーム内・フレーム間判定部9は、リフレシェフ
レームの挿入が必要な符号化装置の場合は、一定フレー
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1oを出力する。Furthermore, in the case of an encoding apparatus that requires insertion of a refresh frame, the intra-frame/inter-frame determining unit 9 outputs an encoding method selection signal 1o so as to perform intra-frame encoding on all blocks at a constant frame period.
ループ内フィルタ部11は、動き補償予測信号8に対し
、符号化ブロックが動き補償予測するブロックである時
は2次元ローバ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。The in-loop filter section 11 performs in-loop filter processing, which is two-dimensional low-pass filter processing, on the motion compensation prediction signal 8 when the encoded block is a block to be predicted with motion compensation, and in other cases, performs in-loop filter processing on the motion compensation prediction signal 8. It is output as the predicted signal 12 without being processed.
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l2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。The prediction error calculation unit 13 performs a difference calculation between the input television signal 2 of the encoded block and the prediction signal l2, and outputs the result as a prediction error signal 14.
スイッテ部15/ri、(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l6として入力テレビジコン信号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l6として予測誤差
信号l4を選択する。Switch unit 15/ri, (1) Encoding method selection signal 10
selects intraframe encoding, selects the input television control signal 2 as the signal l6 to be orthogonally transformed, and (
2) When the encoding method selection signal 10 selects interframe encoding, the prediction error signal l4 is selected as the signal l6 to be orthogonally transformed.
直交変換部17は、直交変換する信号l6に対して直交
変換を行ない、直交変換する信号l6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。The orthogonal transform unit 17 performs orthogonal transform on the signal l6 to be orthogonally transformed, removes high correlation between neighboring pixels of the signal l6 to be orthogonally transformed, and calculates orthogonal transform coefficients 18. As the orthogonal transform method, in many cases, discrete cosine transform is used, which has high transform efficiency and can be implemented in hardware.
量子化部l9は、第2の量子化ステップサイズ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
テノプサイズ20の算出方法について記述する。The quantization unit l9 quantizes the orthogonal transform coefficients 18 with a second quantization step size of 20. The method for calculating the second quantized stenopsize 20 will be described below.
(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21子化ステノプサイズ算出部2lは、第1量子化ス
テップサイズ算出部22が、前記の従来例に記述した方
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。(1) When the block to be encoded is an intra-frame encoded block, the 21st childization step size calculation unit 2l calculates the residual code amount 2 The first quantization step size calculated is output as the second quantization step size.
(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平
均と分散を算出し、算出した平均と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lの1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。(2) When the block to be encoded is an interframe encoded block, calculate the average and variance of the pixel values of the encoded block using the method shown below, classify the corresponding block based on the calculated average and variance, A second quantization step size to be used in actual quantization is calculated for each class from the reference l-th unichild step size.
■平均・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の画素値の平均値μと分散σ2を第(
3)、(4)式により算出し、平均信号44、分散信号
26として出力する。平均μはブロックの精微性に応じ
て第1ステップサイズを変化させるかどうかの判断に用
いる。■The average/variance value calculation unit 25 calculates the average value μ and variance σ2 of the pixel values of the input television signal 2 of the encoded block to the (
3) and (4) and output as an average signal 44 and a variance signal 26. The average μ is used to determine whether to change the first step size depending on the precision of the block.
分散σ 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、入方テレビジョン信号2の
精微性が低いブロックでは大きい値となる。The variance σ takes a small value in a block where the input television signal 2 has high precision, and a large value in a block where the incoming television signal 2 has low precision.
但し、第(3)、(4)式に於て以下のように定義する
。However, equations (3) and (4) are defined as follows.
(a) Mはブロックの水平方向画素数を示す。(a) M indicates the number of pixels in the horizontal direction of the block.
(b) Nはブロックの垂直方向ライン数を示す。(b) N indicates the number of vertical lines in the block.
(C) P(i.j)はブロック内アドレス(i.j)
の画素値を示す。(C) P(i.j) is the address within the block (i.j)
indicates the pixel value of
■第2量子化ステップサイズ算出部21は、符号化ブロ
ソクの平均信号44と分散信号26と第1の量子化ステ
ップサイズ24より、第2の量子化ステップチイズ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
、前記の従来例で記述した方式により求めたものである
。(2) The second quantization step size calculation unit 21 calculates the second quantization step size 20 based on the average signal 44 and variance signal 26 of the encoded blocks and the first quantization step size 24.
and quantization class information 27 is calculated. The first quantization step size 24 is calculated by the first quantization step size calculation section 22 from the code residual amount 23 in the code memory section 28 using the method described in the conventional example.
第2量子化ステノブサイズ算出部2lは、フレ一ム内符
号化するブロックに関し、平均信号44、分散信号26
と予め定めた4閾値thl, th2 ,th3 ,
th4を比較し、各ブロソクを4つの量子化クラスに分
け、童子化クラスにより第1の量子化ステップサイズ2
4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Qstepとする。The second quantization stenobe size calculation unit 2l calculates an average signal 44, a variance signal 26, and
and four predetermined threshold values thl, th2, th3,
th4 is compared, each block is divided into four quantization classes, and the first quantization step size is 2 depending on the doji class.
4, the second quantization step size 20 is calculated. However, the first quantization step size is Qb, and the second quantization step size is Qstep.
■ O≦σ2(thl かつ μ)th4の場合Qst
ep Class = 1
Qs tep = ” Qb
4
■ thl≦02<th2かつμ>th4の場合Qst
ep Class = 2
Qstep = : Qb
■ th2≦σ2<th3かつμ)th4の場合Qst
ep Class = 3
Qstep = ”, Qb
■ th3≦σ2かつμ)th4の場合Qstep
Class = 4
Qstep =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の量子化ステソブサイズ20は、入力テレ
ビジョン信号2の画素値の平均値が一定値以上であり、
かつ精微性が高いブロックに対しては、第1の量子化ス
テンブサイズ24より小さくなる。■ If O≦σ2(thl and μ)th4, Qst
ep Class = 1 Qs tep = ” Qb 4 ■ If thl≦02<th2 and μ>th4, Qst
ep Class = 2 Qstep = : Qb ■ Qst if th2≦σ2<th3 and μ)th4
ep Class = 3 Qstep = ”, Qb ■ Qstep if th3≦σ2 and μ)th4
Class = 4 Qstep = Qb By doing the above, the second quantization step size 20 of the block to be intra-frame encoded is such that the average value of the pixel values of the input television signal 2 is greater than or equal to a certain value,
In addition, for blocks with high precision, the size is smaller than the first quantization stem size 24.
量子化部l9は、直交変換係数14を第2の量子化ステ
ップサイズ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3lを算出
する。The quantization unit l9 quantizes the orthogonal transform coefficients 14 with a second quantization step size 20, and calculates orthogonal transform quantized coefficients 29. The inverse orthogonal transform unit 30 converts orthogonal transform quantization coefficients 2
9 is subjected to inverse orthogonal transformation, and a signal 3l including a quantization error is calculated.
スイッテ部16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l2を選
択する。The switch section 16 (1) selects the numerical value "0" signal 33 as the reproduced image calculation signal 32 when the encoding method selection signal 10 selects intraframe encoding, and (2) selects the encoding method. When the signal 10 selects interframe coding, the predicted signal 12 is selected as the reproduced image calculation signal 32.
再生画像算出部34 tri量子化誤差を含んだ信号3
1 と再生画像算出信号32を加算し、符号化ブロソク
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。Reproduction image calculation unit 34 Signal 3 containing tri quantization error
1 and the reproduced image calculation signal 32 to calculate the reproduced image 35 of the encoded block. The image memory 4 stores the reproduced image signal 35 of the current frame and outputs the reproduced image signal 5 of the previous frame.
予測誤差符号化部36は、符号化方式選択信号10、第
1の量子化ステンプサイズ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。The prediction error encoding unit 36 includes an encoding method selection signal 10, a first quantization step size 24, and quantization class information 27.
, the orthogonal transform quantization coefficient 25 is encoded, and the prediction error code 3 is
Calculate 7.
動ベクトル符号化部38 は動き補償予測したブロック
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。The motion vector encoding unit 38 encodes the motion vector signal 6 of the block subjected to motion compensation prediction and calculates a motion vector code 39.
マルチブレクサ部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。The multiplexer unit 40 calculates a transmission frame 41 in a predetermined format from the prediction error code 37 and the motion vector code 39.
符号メモリ部28//i伝送フレーム41を、一旦蓄積
し、図示していない外部より入力するクロツク信号に同
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。The code memory unit 28//i transmission frame 41 is temporarily stored and output as a transmission code 42 from an output terminal 43 in synchronization with a clock signal input from an external device (not shown). At the same time, the code memory section 28 calculates the amount of codes remaining in the memory as the remaining code amount 23.
以上の説明から明らかなように本実施例によれば、同一
の量子化ステノブサイズに属する連続したブロック郡に
おいて、フレーム内符号化し、かつ画素値の平均値が一
定値以上であるブロックでは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
。As is clear from the above description, according to this embodiment, in a group of consecutive blocks belonging to the same quantization stenobe size, if the block is intra-frame encoded and the average value of pixel values is greater than a certain value, the block The second quantization step size is smaller than the first reference quantization step size in proportion to the precision of
Since the second quantization step size is calculated and the orthogonal transform coefficients are quantized using the second quantization step size, the image quality of the entire image can be improved without impairing the precision of the image.
なお、以上の説明では平均・分散値算出部25て算出す
る分散値26を第(3)式で定義したか、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、般にブロックの大きさ(水平
方向画素数二M,垂直方向ライン数:N)Fi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Dがある。ただし、P(i.j)はブロック内
アドレス(i.j) の画素値、μはブロックの平均
画素値を示す。In the above explanation, the variance value 26 calculated by the mean/variance value calculation unit 25 is defined by equation (3), or it may be defined by other measurement scales as long as the variance can measure the fineness of the input television signal 2. But that's fine. For example, since the size of a block (horizontal pixel number 2M, vertical line number: N) is generally a fixed value, Fi is a numerical value D shown in equation (5) as a measure that is easy to calculate. However, P(i.j) represents the pixel value of the intra-block address (i.j), and μ represents the average pixel value of the block.
また、以上の説明では第1の量子化ステップサイズを変
化させるかどうかを画素値の平均値によって決定したが
、全体の画素値の特徴を表現するその他の尺度でもよい
。Further, in the above description, whether or not to change the first quantization step size is determined based on the average value of pixel values, but other measures expressing the characteristics of the entire pixel values may be used.
また、以上の説明では量子化ステソプサイズのクラス分
けを4クラスとしたが、他のクラス分け数でもよい。Furthermore, in the above description, the quantization stepsize size is divided into four classes, but other number of classes may be used.
また、以上の説明ではクラス分け毎に基準となる第1の
量子化ステップサイズを等分し、第2の量子化ステノプ
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。In addition, in the above explanation, the first quantization step size, which is the standard, is divided into equal parts for each classification to determine the second quantization step size, but the second quantization step size is determined for blocks with small variance. Any other method may be used as long as it is calculated so that the value is small.
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、平均値が一定値以上
であり、かつ精微な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ノ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
精微性を損なう事なぐ動画像符号化が行える為に、画質
向上が図られ、その効果は太きい。Effects of the Invention As described above, the effects of the present invention include measuring the characteristics related to the precision of the input television signal of the block to be intra-frame encoded, and quantizing consecutive blocks with the same quantization step size. By reducing the quantization step size for intraframe-encoded blocks whose average value is greater than a certain value and which have a delicate pattern, the amount of generated code is limited and the amount of code contained in the original image is reduced. Since video encoding can be performed without sacrificing precision, image quality can be improved, and the effect is significant.
特に、リフレノシュフレームの画質改善効果が顕著であ
る。In particular, the image quality improvement effect of the Refrenoche frame is remarkable.
第1図は本発明の一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
図は従来例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、5l・・・入力端子、3、53・・動ベクトル算出
部、4、54・・・画像メモリ部、7、58・動き補償
予測部、9、60・・・フレーム内・フレーム間判定部
、11、62・・・ループ内フィルタ部、13、64・
・・予測誤差算出部、l5、66・・・スイッチ部、l
7、68・直交変換部、l9、70・・・量子化部、2
l・・第2量子化ステノプサイズ算出部、22、59・
・・第1量子化ステップサイズ算出部、25 ・平均
・分散値算出部、28、74・・符号メモリ部、30、
76・・・逆直交変換部、34、78・・・再生画像算
出部、36、82・・・予測誤差符号化部、38、84
動ベクトル符号化部、41,86・・・マルチプレクサ
部、43、89・・・出力端子。FIG. 1 is a block wiring diagram of a motion compensated predictive interframe coding device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block wiring diagram of a conventional motion compensated predictive interframe coding device, and FIG.
The figure is a conceptual diagram showing the relationship between an image and a macroblock in a conventional example. 1, 5l... Input terminal, 3, 53... Motion vector calculation section, 4, 54... Image memory section, 7, 58... Motion compensation prediction section, 9, 60... Intra-frame/inter-frame determination Section, 11, 62... In-loop filter section, 13, 64.
...Prediction error calculation unit, l5, 66...Switch unit, l
7, 68・Orthogonal transformation section, l9, 70... quantization section, 2
l...Second quantization step size calculation unit, 22, 59.
...First quantization step size calculation section, 25 - Average/variance value calculation section, 28, 74... Code memory section, 30,
76... Inverse orthogonal transform unit, 34, 78... Reproduction image calculation unit, 36, 82... Prediction error encoding unit, 38, 84
Motion vector encoding unit, 41, 86...Multiplexer unit, 43, 89... Output terminal.
Claims (1)
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化手段と、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
する動ベクトル検出手段と、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予測するか判定する動き
補償判定手段と、動き補償予測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予測し、予
測画素値を算出する動き補償予測手段と、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
して算出する誤差算出手段と、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
定する符号化方法決定手段と、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切り替え手段と、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
直交変換係数を算出する直交変換手段と、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量子化ス
テップサイズ決定手段と、入力テレビジョン信号のブロ
ック毎の画素値の平均と分散を算出する平均・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
記平均と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量子化ステップサイズ決定手段と
、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
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予測した予測画素値とす
るか、数値「0」とするか切り替える切り替え手段と、
予測画素値または数値「0」と逆量子化信号より再生画
像を算出する画像再生手段と、再生画像を蓄積する画像
蓄積手段と、動ベクトルと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
。A/D converts television signals from analog to digital
a converting means, a blocking means for dividing one frame or one field of the digitized input television signal into blocks of a predetermined size, and a moving means for calculating a motion vector representing the movement of the television image for each block. a vector detection means; a motion compensation determination means for determining whether motion compensation prediction is to be performed using the motion vector for each block; a motion compensation prediction means for calculating a value; an error calculation means for calculating a difference between a pixel value of an input television signal and a predicted pixel value as a prediction error value; a coding method determining means for determining whether to perform a coding method, and a signal to be orthogonally transformed based on the intra-frame coding/inter-frame coding judgment result for each block as a pixel value of an input television signal or a prediction error value; orthogonal transform means for orthogonally transforming pixel values or prediction error values of an input television signal to calculate orthogonal transform coefficients; and a first quantizer for calculating a first quantization step size from the generated code amount. an encoding step size determination means, an average/variance calculation means for calculating the average and variance of pixel values for each block of the input television signal, and a block to be intra-frame encoded that classifies the blocks based on the average and variance. A second quantization step size is calculated from the first quantization step size for each class, and for blocks to be interframe encoded, a second quantization step size is calculated using the first quantization step size as the second quantization step size. 2 quantization step size determination means, quantization means for quantizing orthogonal transform coefficients using the second quantization step size and calculating quantized orthogonal transform coefficients, and intra-frame encoding or inter-frame encoding. an encoding means for encoding the information, the first quantization step size and the quantization classification information, and the quantized orthogonal transform coefficients; Inverse quantization means for calculating a signal and whether the pixel value to be used when calculating the reproduced pixel value is a motion compensated predicted pixel value or a numerical value "0" based on the interframe coding/intraframe coding determination result. A switching means for switching,
The image reproducing means calculates a reproduced image from a predicted pixel value or numerical value "0" and a dequantized signal, an image storage means stores the reproduced image, and a motion vector encoding means encodes a motion vector. Motion compensated predictive interframe coding device.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011284A JPH0761155B2 (en) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | Motion compensation prediction interframe coding device |
| US07/597,853 US5144426A (en) | 1989-10-13 | 1990-10-12 | Motion compensated prediction interframe coding system |
| US08/298,684 USRE37091E1 (en) | 1989-10-13 | 1994-08-31 | Motion compensated prediction interframe coding system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011284A JPH0761155B2 (en) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | Motion compensation prediction interframe coding device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03214989A true JPH03214989A (en) | 1991-09-20 |
| JPH0761155B2 JPH0761155B2 (en) | 1995-06-28 |
Family
ID=11773698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011284A Expired - Lifetime JPH0761155B2 (en) | 1989-10-13 | 1990-01-19 | Motion compensation prediction interframe coding device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0761155B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0574244A3 (en) * | 1992-06-10 | 1994-08-10 | Canon Kk | Coding method and apparatus |
-
1990
- 1990-01-19 JP JP2011284A patent/JPH0761155B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0574244A3 (en) * | 1992-06-10 | 1994-08-10 | Canon Kk | Coding method and apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0761155B2 (en) | 1995-06-28 |
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