JPH04262694A - 画像信号符号化装置 - Google Patents

画像信号符号化装置

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JPH04262694A
JPH04262694A JP3044236A JP4423691A JPH04262694A JP H04262694 A JPH04262694 A JP H04262694A JP 3044236 A JP3044236 A JP 3044236A JP 4423691 A JP4423691 A JP 4423691A JP H04262694 A JPH04262694 A JP H04262694A
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、デイジタル処理により
画像信号を符号化する装置に関わり、特にフレームスキ
ップ数や発生情報量に応じて適応的に量子化ステップサ
イズを制御する画像信号符号化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】画像信号を符号化し伝送する装置では、
対象画像の動きの激しさによって発生する符号量が大き
く変化する。一方、伝送路の容量は一定であるために、
変動する発生情報を平滑するためのバッファメモリが使
用される。又発生する情報量に応じて適応的に量子化ス
テップサイズを制御して空間解像度を制御する方式が知
られている。例えば特開昭６３ー３５８６号には、バッ
ファメモリの蓄積量から制御回路により量子化のスレッ
ショールドを制御する装置が開示されている。また特開
平１ー１４１４８３号には、動きベクトルから比較回路
により量子化回路（係数符号化回路）を制御する装置が
開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術では
、送信バッファメモリ蓄積量や動きベクトル情報から直
接的に量子化ステップサイズを制御しており、バッファ
使用量あるいは通信情報量の変化に応じた精密な量子化
ステップサイズの制御を行っていないため、画質向上が
不十分であるという問題があった。
【０００４】本発明の目的は、可変フレームレート動作
も可能な画像信号符号化装置において、バッファ使用量
の変化を予測した量子化ステップサイズの制御を行うこ
とができ、また量子化ステップサイズの更新判断基準量
を外部から指定できるようにすることにより、利用者の
要求に応じて品質の高い画像伝送を行える画像信号符号
化装置を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、フレーム
スキップ数と予め与えられた送信速度から上記送信バッ
ファの余裕を表す補正バッファ量を算出する補正バッフ
ァ量算出手段と、上記補正バッファ量がより大きい送信
バッファの余裕を示しているほど小さい量子化ステップ
サイズを出力するステップサイズ算出手段とによって量
子化ステップサイズを制御することにより達成され、ま
た上記ステップサイズ算出手段から量子化ステップサイ
ズが出力されたときに、該出力されたステップサイズと
その直前まで用いられていたステップサイズとの差が外
部より与えられた規定値を越えたときのみ上記出力され
たステップサイズにより量子化を行うことにより達成さ
れる。
【０００６】
【作用】フレームレートが可変な符号化装置では、フレ
ームスキップ数が大きいほど、また伝送速度が大きいほ
ど、使用可能バッファ量は増大する。従ってフレームス
キップ数と伝送速度から使用可能なバッファ量の余裕を
予測し、これが大きいほど量子化ステップが小さくなる
ように制御すれば、送信バッファがオーバーフローしな
い範囲で可能な小さいステップサイズによる量子化が行
われ、良質の画像伝送が行える。又、決定されたステッ
プサイズと前回の決定値の差が規定値よりも小さいとき
はステップサイズを更新しないことにより、更新情報を
低減できる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は本発明の一実施例を示すもので、伝送情報量
の制限された通信システムに用いられる。本実施例の画
像信号符号化装置は直交変換を使用したフレーム間符号
化と、動きベクトルによる動き補償を採用している。テ
レビ信号１はＡ／Ｄ変換部１００でデイジタル画像信号
に変換され、フレームメモリ１１０に記憶される。後述
のように局所復号化された前フレームの再生画像信号は
可変遅延フレームメモリ２１０に蓄えられており、この
画像信号はループフイルタ２００を通して減算器１２０
に入力され、現フレーム画像との差分が演算され、その
差分信号が直交変換部１３０に入力される。直交変換の
方法は今日では離散コサイン変換（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ　
Ｃｏｓｉｎｅ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）が一般的であり、
１つのフレームの画面をいくつかのブロックに分割し、
各ブロック（例えば８×８画素）毎の画像データに対す
るコサイン変換が施される。直交変換された変換信号は
量子化部１４０において線形もしくは非線形の離散レベ
ルに量子化され、可変長符号化部１５０により発生頻度
に応じた可変長符号に符号化されてフレーム組立部１６
０に入力される。フレーム組立部１６０では、符号化さ
れた画像データ情報と付帯情報（動きベクトル３、符号
化モード４）から送信用のフレームが組み立てられ、こ
れは送信バッファメモリ１７０に蓄えられ、送信データ
２として通信回線により伝送される。
【０００８】本装置は局所復号化のループを構成してい
る。即ち量子化部１４０の出力は逆量子化部２４０、逆
直交変換部２３０により再生画像信号となり、前フレー
ムのデータと加算器２２０で加算されて可変遅延フレー
ムメモリ２１０に記憶される。動き補償のために必要な
動きベクトル検出部３００は、現フレーム入力と前フレ
ーム入力との間でパターンマッチング処理により動きを
検出し、その結果は動きベクトル判定・符号化モード判
定部３１０に入力され、付帯情報としての動きベクトル
３および符号化モード４が生成される。符号化タイミン
グ制御部５００は、符号化モード４と符号化フレーム起
動信号（ＦＳＥＮ）５を入力として、フレームメモリ制
御信号６、動きベクトル検出制御信号７、可変遅延メモ
リ制御信号８、符号化フレーム開始信号（ＦＳＳ）９及
び符号化ブロック同期信号（ＭＢＳ）１０を発生し出力
する。フレームレート制御部７００は、符号化タイミン
グ制御部５００を制御して装置全体の画像処理フレーム
レートを制御するものである。フレームレート制御部７
００には、外部設定信号として最小及び最大フレームス
キップ数設定値ＳｍｉｎおよびＳｍａｘ、バッファ規定
値ＢＬ及びフレームクロック信号（ＦＳＴ）１８が入力
され、更に動き情報３、バッファ蓄積量Ｂ、符号化フレ
ーム開始信号９、符号化ブロック同期信号１０及びステ
ップサイズＱｓが内部信号として入力される。これらの
入力を基に符号化フレーム起動信号５を所定の方法で発
生させ、装置全体が処理する画像フレームを選択し制御
する。
【０００９】以上の各部動作は従来装置と同様であるが
、ステップサイズ制御部６００は、量子化部１４０での
離散的レベルの幅（ステップサイズと呼ばれる）を決定
するもので、本発明の特徴とする部分である。ここでは
、符号化ブロック同期信号１０、トータルフレームスキ
ップ数ＳＴ、バッファ蓄積量Ｂ，及び外部設定信号であ
る伝送速度設定値Ｐ、最小フレームスキップ数設定値Ｓ
ｍｉｎ，及びバッファ規定値ＢＬを入力として、ステッ
プサイズＱｓを出力する。
【００１０】図２は本発明の特徴とするステップサイズ
制御部６００の具体的な構成例を示したものである。い
ま画面を分割して１ブロックを８×８画素とし、画像の
輝度信号については近隣する４個のブロック、色差信号
については空間的に輝度領域と対応する２個のブロック
の合計６個のブロックをマクロブロック（ＭＢ）と呼ぶ
ことにする。更に、符号化処理はこの１マクロブロック
を単位として行われ、１フレームは３９６マクロブロッ
クから成っているものとする。この時送信がＳフレーム
スキップして１フレームを送るという状態にあるとする
と、１秒間に送られるフレーム数は３０／（１＋Ｓ）で
、この３９６倍のマクロブロックが１秒間に符号化され
る。そこで１マクロブロックを符号化したときのビット
数をＭとすると１秒間に符号化されて出力されるビット
数は
【００１１】 　　３０×３９６Ｍ／（１＋Ｓ）ビット　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）である。一
方、伝送速度の設定値Ｐと言うのは６４Ｐ×１０３ビッ
ト／秒の伝送速度を意味しているから、これが式（１）
の値以上であればバッファ蓄積量Ｂを増加させずに送信
できる。言い替えれば１マクロブロック当りの符号化ビ
ット数Ｍが
【００１２】 　　Ｍ＝６４×１０３Ｐ（１＋Ｓ）／３０／３９６≒５
Ｐ（１＋Ｓ）　　　　　　（２）の値以下であればバッ
ファ蓄積量Ｂは増大しない。そこで式（２）の値を１マ
クロブロック当りの使用可能ビット数と呼ぶと、図２の
ＭＳ算出部６１０では、スキップ数Ｓを最小フレームス
キップ数設定値Ｓｍｉｎとしたときの式（２）の値を基
準使用可能ビット数ＭＳとして算出する；
【００１３】 　　ＭＳ＝５Ｐ（１＋Ｓｍｉｎ）　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　（３）またＭＴ算出部６２０では、スキップ数Ｓ
をそのときのトータルフレームスキップ数ＳＴとしたと
きの式（２）の値を現在使用可能ビット数ＭＴとして算
出する；
【００１４】 　　ＭＴ＝５Ｐ（１＋ＳＴ）　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　（４）
【００１５】次に減算手段６３０でＭ
Ｄ＝ＭＴ−ＭＳ（＞０）を求めるとこれは１マクロブロ
ック当りの、基準使用可能ビット数からの余裕のビット
数を示している。一方、符号化ブロック同期信号（ＭＢ
Ｓ）１０をＭＢＳ計数部６４０にてカウントしてマクロ
ブロック数ＭＮを求め、上記の余裕ビット数ＭＤとバッ
ファ蓄積量Ｂとから補正蓄積バッファ量ＲＢをＲＢ算出
部６５０により次式にしたがって計算する；
【００１６】 　　ＲＢ＝Ｂ−ＭＮ×ＭＤ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　（５）この補正蓄積バッファ量は、画
像フレームスキップにより実質的に使用できるバッファ
量の目安を与えている。 この値をＲＢ−ＩＤＸ算出部６６０においてバッファ規
定値ＢＬで基準化した補正バッファ量インデックスＲＢ
−ＩＤＸ；
【００１７】 　　ＲＢ−ＩＤＸ＝２５６ＲＢ／ＢＬ　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　（６）とすると、この値は小さいほど符号化を細かく
行って出力できるビット数が多いことを示している。こ
こで式（６）の係数２５６は、フレーム毎の基準情報総
量である。
【００１８】次のＱＳ算出部６７０では、表１に示した
ＲＢ−ＩＤＸとステップサイズＱＳとの対応表を用いて
ＱＳ０を求め、ＱＳ更新信号６７に同期してＱＳレジス
タ６８０にセットし、ＱＳ＝ＱＳ０を出力する。表１で
は、補正バッファ量インデックスＲＢ−ＩＤＸが小さい
ほど小さいステップサイズＱＳを与えており、フレーム
スキップ数ＳＴが大きくなって使用可能ビット数の余裕
ＭＤが大きくなるほど（ＲＢーＩＤＸが小さくなるほど
）細かい量子化を行えるようにしている。従って、図４
のバッファ蓄積量Ｂに示すように、従来装置ではフレー
ムスキップ発生前はバッファ蓄積量はほぼ一定で、それ
に対応して比較的大きな量子化ステップサイズが設定さ
れているが、本実施例では上記のようにフレームスキッ
プによるバッファの余裕に応じた制御を行うので、画質
のよい画像の伝送が可能となる。
【００１９】図３は図２の構成例の変形を示すもので、
ＱＳ算出部６７０の出力ＱＳ０を外部へ出す方法が図２
の場合と異なっており、他は全く同じである。本構成例
では、外部指定信号として規定ステップサイズ設定値Ｑ
ＥＮを入力し、この設定値をスレシュホールドとしてＱ
Ｓ更新判定部６９０では次式にしたがい更新判断を実行
する。
【００２０】
【表１】
【００２１】｜ＱＳ−ＱＳ０｜＞ＱＥＮ即ち、新規に算
出されたステップサイズＱＳ０が現状値ＱＳと比べて差
が大きく、設定値ＱＥＮを越えている場合にのみＱＳを
更新する。本構成例によれば、ステップサイズＱＳ０の
わずかな値の修正は行われず、更新情報を少なく出来る
利点がある。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、画像フレームのスキッ
プを行う場合においても、バッファ蓄積量の増減を予測
した補正バッファ蓄積量を導入することにより、より精
密な量子化ステップサイズの制御を行うことができ、従
って高品質の画像を伝送できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像信号符号化装置の一実施例を示す
ブロック図である。
【図２】ステップサイズ制御部の具体的構成例を示すブ
ロック図である。
【図３】ステップサイズ制御部の別の具体的構成例を示
すブロック図である。
【図４】本発明の装置と従来装置のバッファ使用状態を
示す図である。
【符号の説明】
１４０　　量子化部 １７０　　送信バッファメモリ ５００　　符号化タイミング制御部 ６００　　ステップサイズ制御部 ６１０　　ＭＳ算出部 ６２０　　ＭＴ算出部 ６３０　　減算手段 ６４０　　ＭＢＳ計数部 ６５０　　ＲＢ算出部 ６６０　　ＲＢ−ＩＤＸ算出部 ６７０　　ＱＳ算出部 ６８０　　ＱＳレジスタ ６９０　　ＱＳ更新判定部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　入力された画像信号の有する冗長度を
    検出してフレームスキップ数の決定と該決定したスキッ
    プ数に基づくフレームスキップ制御を行う制御手段と、
    該手段により送信が指示されたフレームの信号を、画面
    を分割したブロック単位で処理したのち量子化し、符号
    化して送信バッファを介して出力する符号化処理手段と
    、上記量子化のステップサイズを制御するステップサイ
    ズ制御手段とを有した画像信号符号化装置において、上
    記ステップサイズ制御手段は、上記フレームスキップ数
    と予め与えられた送信速度から上記送信バッファの余裕
    を表す補正バッファ量を算出する補正バッファ量算出手
    段と、上記補正バッファ量がより大きい送信バッファの
    余裕を示しているほど小さい量子化ステップサイズを出
    力するステップサイズ算出手段とから成ることを特徴と
    する画像信号符号化装置。
  2. 【請求項２】　　前記ステップサイズ制御手段に、前記
    ステップサイズ算出手段から量子化ステップサイズが出
    力されたときに、該出力されたステップサイズとその直
    前まで用いられていたステップサイズとの差が外部より
    与えられた規定値を越えたときのみ上記出力されたステ
    ップサイズにより量子化を行う判定手段を付加したこと
    を特徴とする請求項１記載の画像信号符号化装置。
JP3044236A 1991-02-15 1991-02-15 画像信号符号化装置 Expired - Lifetime JP2514115B2 (ja)

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GB9118760A GB2252883B (en) 1991-02-15 1991-09-02 Image signal encoding apparatus
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