JPH05227520A - 画像圧縮符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 直交変換回路３、量子化器４、エントロピ符
号化器５およびバッファ６により可変長符号化を行う。
符号量予測器７により符号発生量を予測し、フィールド
メモリ８に記憶する。それらに基づいて基準量子化条件
設定回路９においてフィールドに適した基準量子化条件
を算出し、規格化回路１２により予測符号量を規格化し
て目標符号量とし、符号量測定器１１により測定した実
際の符号発生量と目標符号量の差に応じて、上記基準量
子化条件を補正し量子化を行う。 【効果】 量子化条件を安定に制御し、画面内を一定の
符号量で、均質かつ最適に符号化し、部分的な画質劣化
を防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像圧縮符号化装置に係
り、特に、ディジタル画像データの伝送あるいはＶＴＲ
等へ記録を行なうことを目的として、数フレームあるい
は数フィールド当たりの画像データの情報発生量を一定
とする制御を行なう画像データの圧縮符号化装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来はアイ・トリプルイー・トランザク
ション・オン・コンスマーエレクトロニクス第３５巻
（１９８９年）第３号第４５０頁から４５６頁（IEEE T
rans. onConsumer Electronics, vol.35(1989),no.3,p
p.450-456） に記載のように、１フィールドのデータ量
を一定とするために、画像圧縮を行なう部分をＤＣＴ変
換（離散コサイン変換）回路、データ量予測器、適応的
量子化器および可変長符号化器を用いて構成し、画像デ
ータを縦８ピクセル横８ピクセルのブロックに形成し、
ブロック毎にＤＣＴ変換回路において２次元ＤＣＴ変換
を行ない、データ量予測器により可変長符号化後のデー
タ量を予測し、その予測に基づいて量子化条件を選択し
て量子化を行うことで、可変長符号化後の１ブロックの
データ量を所定の値以下に抑え、それによって１フィー
ルド単位で発生情報量を所定の値以下に抑えるように制
御していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上に述べた従来技術
は、データ発生量を１ブロック毎に所定の値以下に抑え
る方式である。ところで量子化条件を一定にした場合、
可変長符号化器からのデータ発生量は、そのブロックの
画像が内在している本来の情報量を反映して多幅に変化
する。即ち、多くの情報を含んでいるブロックのデータ
発生量は多く、少ない情報量しか含んでいないブロック
のデータ発生量は少ない。高圧縮比の圧縮を実現する場
合、１フィールド内でデータ発生量が集中する部分では
各ブロックを十分の画質で再現するためにはブロック毎
に割り当てた所定のデータ量では不十分であることが起
こりうる。これとは逆にデータがほとんど発生しない部
分では所定のデータ量は過剰であることが起こりうる。
したがって、従来技術のように量子化条件を適応的に切
り替えてブロック毎にデータ発生量を所定の値以下に抑
えようとすれば、情報をほとんど含まない部分において
はデータ量の効率的分配という観点において非効率的で
あり、情報を多く含む部分においては劣化を生じる問題
があった。

【０００４】したがって、本発明の解決すべき技術的課
題は上記した従来技術のもつ問題点を解消することにあ
り、その目的とするところは、少なくとも１フィールド
あるいは１フレームよりなる画面群の発生データ量を入
力画像によらず所定の値に保持すると同時に、一画面内
を均質で最適の画質で符号化しうる画像圧縮符号化装置
を実現することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、入力画像を所定の量子化条件で符号化したときの符
号発生量を少なくとも１個以上のブロックよりなるブロ
ック群毎に見積る手段を設ける。この手段により見積っ
た各ブロック群の予測符号量を記憶し、これを規格化し
て目標符号量とする。また、上記予測符号量よりその画
像内容に対して最適なひとつの量子化条件を算出し、そ
の量子化条件を基本として量子化を行う。そして、ブロ
ック毎に実際の符号発生量を測定し、上記目標符号量と
の差分量に応じて、上記量子化条件をブロック毎に補正
するようにされる。あるいは、上記目的を達成するた
め、複数の画面よりなる画面群の符号量を一定とする場
合に面内および面間の２種類の符号化を行い、面内の符
号化を行う画面については固定の量子化条件で符号化を
行い、面間の符号化を行う画面については画面群に与え
られた残りの符号量内で符号化を行うようにされる。

【０００６】

【作用】入力画像の固定の量子化条件での符号発生量を
見積ることにより、画面群内での符号発生量の変化の具
合を知ることができる。上記予測手段により求めた予測
情報量を規格化し、その総和が画面群の規定量に等しく
なるようにすることにより、その画面群の符号発生量の
目標とすべき変化曲線を得ることができる。この曲線に
したがって符号を発生させることにより、符号発生量を
規定値に等しくすることができる。上記予測符号量より
その画像内容に対して最適なひとつの量子化条件を算出
し、この量子化条件を基本として符号化することによ
り、おおよそ規定の符号量で画像を符号化することがで
きる。そして、ブロック群毎に目標と実際の符号量の差
に応じて上記量子化条件を補正することにより、実際の
符号発生量を目標に沿って変化させることができる。複
数の画面よりなる画面群の符号発生量を一定とする場
合、面内符号化の画面を固定の量子化条件で符号化すれ
ば、その画面において部分に応じた符号量が自ずと発生
する。

【０００７】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の各実施例を説明
する。図１は、本発明の第１実施例に係る画像圧縮符号
化装置の基本構成を示すブロック図である。同図におい
て、１はディジタル画像データの入力端子、２および８
はフィールドメモリ、３は直交変換回路、４は量子化
器、５はエントロピ符号化器、６はバッファ、７は符号
量予測器、９は基準量子化条件設定回路、１０は加算
器、１１は符号量測定器、１２は規格化回路、１３は量
子化条件補正回路、１４は圧縮符号化した画像データの
出力端子である。本実施例の構成は画像信号の各コンポ
ーネントに対して全く同様であるので、ここではひとつ
のコンポーネントについての処理を説明する（ただし、
量子化テーブルなどのパラメータは異なる）。

【０００８】本実施例はフィールド面内で直交変換、ス
カラー量子化およびエントロピ符号化により画像符号化
を行うことを基本方式としている。本実施例では、ブロ
ックひずみが少ないとされる離散コサイン変換（ＤＣＴ
変換）を直交変換回路３において行う。変換後の係数は
ブロック内の各周波数成分の大きさを示す係数となる。
上記各係数に対して周波数に応じた量子化ステップ幅を
用いて量子化器４において量子化を行い、上記量子化ス
テップ幅（全成分を総括して、量子化テーブルと呼ぶ）
を変更することにより、画像圧縮の度合いを調整するこ
とができる。バッファ６は、エントロピ符号化器５から
出力される情報圧縮された符号列のビットレートを平滑
化するためのものである。

【０００９】上記符号化の基本部分に対し、本実施例で
は処理ブロック２および７〜１３を付加し、マクロブロ
ック毎に量子化条件を変更して符号化を行う。ここで、
マクロブロックとは、輝度信号については直交変換ブロ
ック（例：８×８画素の２次元領域）２つ、色差信号に
ついてはブロック１つの領域とし、各コンポーンネント
について画面上の面積が同一となる領域である。符号量
予測器７は、面内での符号発生量の変化を調べるために
適当な量子化条件において、入力画像のブロック毎の符
号発生量を予測し、その結果をフィールドメモリ８に記
憶する。規格化回路１２は、上記符号量予測器７の出力
すなわち予測符号量を積算し、予測符号量の１フィール
ドの総和を求め、その値によりフィールドメモリ８より
読み出すブロック毎の予測符号量を規格化して出力す
る。すなわち、規格化回路１２の出力の１フィールドの
符号量の総和は、入力画像によらず一定となる。本実施
例では、この規格化した予測符号量を符号発生量の目標
値として、量子化条件が変化される。基準量子化条件設
定回路９では、フィールドメモリ８に記憶した１フィー
ルド内の各ブロックの予測符号量から、そのフィールド
に適した平均の量子化条件（基準量子化条件）を算出／
設定する。符号量測定器１１では、エントロピ符号器５
の実際の出力符号のマクロブロック毎の符号発生量を測
定する。量子化条件補正回路１３では、上記規格化回路
１２の出力の目標符号発生量と符号量測定器１１の実際
の符号発生量を比較し、基準量子化条件の補正量を算出
する。加算器１０により基準量子化条件は補正され、各
マクロブロックの量子化条件が決定される。なお、フィ
ールドメモリ２は、量子化条件設定のための遅延時間に
合わせるための遅延手段として機能する。

【００１０】量子化条件の変化のひとつの方法は、基準
とする量子化テーブル（例えば、ＪＰＥＧ推奨の量子化
テーブルなど）を決めて、量子化パラメータと呼ぶひと
つの量により上記量子化テーブルをスケーリングするこ
とである。このスケーリングの方法は多数考えられ、そ
れらは数３における関数ｆで表される。

【００１１】

【数３】

【００１２】ここで、［Ｑ_d ］は上記スケーリングの基
準とする量子化テーブル、［Ｑ］はスケーリング後の量
子化テーブル、ｑは量子化パラメータである。本実施例
では、量子化条件を上記したように量子化パラメータな
る量によるスケーリングにより変化させる場合を仮定す
る。さらに、基準量子化条件設定回路９、量子化条件補
正回路１３および加算器１０の出力は量子化パラメータ
となり、量子化器４は内部に量子化テーブルおよびその
スケーリング処理回路を内蔵し、入力される量子化パラ
メータにより、内部量子化条件をスケーリングするもの
とする。

【００１３】次に、上記した量子化条件補正回路１３の
構成の１例を図２に示す。同図において、２０〜２２は
入力端子、２３および２４は積算回路、２５は減算器、
２６は演算回路、２７は出力端子である。入力端子２１
より目標符号量（規格化回路１２の出力）、入力端子２
２より実際の符号量（符号量測定器１１の出力）をそれ
ぞれ入力し、積算回路２３および２４によりそれぞれの
現時点までの積算符号量を求め、それらを減算器２５に
より減算して符号量エラーを刻々計算する。演算回路２
６において、入力端子２０より入力する基準量子化パラ
メータ（基準量子化条件に対応した量子化パラメータ：
基準量子化条件設定回路９の出力）、ブロック毎の目標
符号量および符号量エラーを入力として演算を行い、量
子化パラメータの基準量子化パラメータからの補正量を
計算する。

【００１４】演算回路２６の演算内容は、量子化パラメ
ータと符号発生量の関係すなわち量子化ステップ幅と符
号発生量の関係によって決定する。「動画像圧縮におけ
る量子化幅制御に関する一検討」（井上、行武、安田：
１９９０画像符号化シンポジュウム８-４）には次式が
成立することが示されており、我々も次式が近似的に成
立することを確認した。

【００１５】

【数４】

【００１６】ここで、Ｉは符号発生量、Ｑは量子化ステ
ップ幅、Ａは画像に依存しない定数、Ｂは画像に依存す
る定数である。上式より、符号発生量エラーΔＩを補正
するための量子化ステップ幅の補正量ΔＱは、次式によ
って求められる。

【００１７】

【数５】

【００１８】また、数４より、符号量予測器７における
予測時および基準量子化条件時の量子化ステップ幅（Ｑ
₀ 、Ｑ_R ）と符号発生量（Ｉ₀ 、Ｉ_R ）の関係として、
次式が得られる。

【００１９】

【数６】

【００２０】基準量子化条件時の符号発生量の総和はフ
ィールドの規定符号量Ｍであり、各ブロックの符号発生
量は予測符号量Ｉ₀ を規格化した目標符号量であるから
次式となり、次式および数６により基準量子化ステップ
幅Ｑ_R が求まる。これにより量子化条件設定回路９は基
準量子化条件を設定する。

【００２１】

【数７】

【００２２】斯様に本実施例によれば、入力画像に応じ
て各ブロックの符号発生量を設定するので部分的な画質
劣化を防ぐことができる。また、フィールド毎に基準量
子化条件をひとつ算出し、その量子化条件を基本として
符号化し、符号量の目標からのずれに応じて各マクロブ
ロック毎に上記量子化条件を補正することにより、きめ
細かく安定な量子化条件の制御をすることができる。

【００２３】図３に本発明の第２実施例を示す。本実施
例はディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）を用いて
本発明の画像符号化装置を構成したものである。図１と
同様の部分には、同じ番号を付けた。ＤＳＰ３１は演算
手順を記憶したプログラム用メモリ３３を持っており、
該手順に従い、予測符号量（符号量予測器７の出力）お
よび実測した符号発生量（符号量測定器１１の出力）お
よび基準量子化条件（基準量子化条件設定回路９の出
力）を入力として、フィールドメモリ３２を操作して量
子化条件の補正量を算出する。ＤＳＰ３１の演算手順は
第１実施例と同様であり、ブロック毎の予測符号量を１
フィールド期間積算し、同時にフィールドメモリ３２に
記憶する。フィールドメモリ３２に記憶したデータは、
１フィールド遅れて読み出し、１フィールドの予測符号
量の総和で除算して、目標符号量とする。この目標符号
量と符号量測定器１１の出力を減算し、それを符号量エ
ラーとして数５に示した演算などにより量子化条件を補
正する。

【００２４】図４に本発明の第３実施例を示す。本実施
例は第１実施例に対して、シャッフリング制御回路３７
を付加したものであり、３５および３６はフィールドメ
モリに代替されたフレームメモリである。ディジタル画
像データは入力端子１より入力し、マクロブロック毎に
通常の順番でフレームメモリ３５に記憶する。１フィー
ルドのシャッフリングには、２フィールドすなわち１フ
レームのフレームメモリが必要である。したがって、フ
レームメモリ３５および３６はどちらとも、少なくとも
２フィールドの容量を持ち、シャッフリング制御回路３
７の制御により、読出し時にマクロブロック毎に同一の
シャッフリング方法で読み出す。

【００２５】本実施例によれば、シャッフリング操作に
より高速再生などの特殊再生時に画質改善に効果があ
り、かつシャッフリングのためのメモリと目標符号量設
定のためのメモリ（フレームメモリ３５および３６）を
兼用して回路規模の削減に効果がある。

【００２６】図５に本発明の第４実施例を示す。同図に
おいて、５０は入力端子、５１および６４はフレームメ
モリ、５２は減算器、５３は直交変換回路、５４は量子
化器、５５はエントロピ符号化器、５６はバッファ、５
７は出力端子、５８は逆量子化器、５９は直交逆変換回
路、６０および６６は加算器、６１はフィールドメモ
リ、６２は符号量測定器、６３は符号量予測器、６５は
基準量子化条件設定回路、６７は規格化回路、６８は量
子化条件補正回路、６９はフィールド符号量設定回路、
７０はフィルタ回路、７１は動き検出回路、７２は切り
換え回路である。

【００２７】本実施例では複数のフィールドをひとつの
グループ（以下、フィールドグループと記す）とし、そ
の中を面内符号化を行うフィールドと面間符号化を行う
フィールドに分ける。そして、フィールドグループ単位
に符号発生量を一定とする。

【００２８】直交変換回路５３、量子化器５４、エント
ロピ符号化器５５、バッファ５６、符号量測定器６２、
符号量予測器６３、規格化回路６７、基準量子化条件設
定回路６５、量子化条件補正回路６８、加算器６６の機
能は第１実施例と同様である。逆量子化器５８、直交逆
変換回路５９、加算器６０、フィールドメモリ６１、フ
ィルタ回路７０、動き検出回路７１によりフィールド間
動き補償を行い、前フィールドの画像データから現フィ
ールドの画像を予測する。切り換え回路７２は、上記２
つの符号化方法（面内符号化と面間符号化）の切り替え
を行う。動き検出回路７１の出力である動き情報は、フ
ィールドメモリ６１だけではなくエントロピ符号化器５
５に入力し、量子化した画像データと共に時分割多重し
て符号化を行う。

【００２９】フィールド符号量設定回路６９は、符号量
予測器６３から出力される予測符号量をもとにフィール
ドグループ内の各フィールドの予測総符号量を算出し、
それらに応じて各フィールドの割当符号量を設定する。
フレームメモリ６４は上記予測符号量をフィールドグル
ープ分記憶し、該グループに相当する遅延時間をもって
読み出す。規格化回路６７は上記各フィールドの割当符
号量に応じて、フレームメモリ６４から読み出したブロ
ック毎の予測符号量を規格化して出力する。基準量子化
条件設定回路６５も同様に上記各フィールドの割当符号
量に応じて、各フィールドの画像内容に対して適切な固
定の量子化条件を算出する。量子化条件補正回路６８は
第１実施例と同様に、上記規格化した予測符号量を目標
符号量として、符号量測定器６２より出力する実測符号
量および上記基準量子化条件に基づいて、各ブロック毎
の量子化条件の補正量を算出する。加算器６６で量子化
条件の補正を行い、量子化器５４および逆量子化器５８
の量子化条件とする。なお、フレームメモリ５１はフィ
ールドグループ分の容量を持ち、入力画像信号を量子化
条件設定のための時間分遅延させる。

【００３０】本実施例によれば、面内符号化および面間
符号化の２つの符号化方式を行うため、時間方向の相関
性まで利用して圧縮符号化を行うので、より高能率に画
像を圧縮することができ、尚且つグループ内の各フィー
ルドについて、あらかじめ符号発生量を見積り、それに
基づいて図９の（ａ）に示すように各フィールドの符号
量割当を適応的に決定するため、より効率的な符号量分
配が達成され、限られた符号量の中で画質を向上させる
ことができる。また、本実施例では、フィールド内の符
号分配も最適化するため、画面内の部分的画質劣化まで
防いで画面を均質化し画質を最適化することができる。

【００３１】図６に本発明の第５実施例を示す。同図に
おいて、８０は入力端子、８１は基本符号化部、８２は
バッファ、８３は出力端子、８４は切り換え回路、８５
は固定量子化条件、８６は加算器、８７は符号量測定
器、８８は量子化条件補正回路、８９はフィールド符号
量設定回路である。

【００３２】本実施例では上記図５（第４実施例）にお
ける破線で示した量子化条件の制御を含まない符号化の
基本部分を、基本符号化部８１として図示してある。し
たがって、基本符号化部８１はディジタル画像データお
よび量子化条件を入力として、符号化した画像データを
出力としている。バッファ８２、符号量測定器８７、量
子化条件補正回路８８、加算器８６の役割は上記第４実
施例と同様である。

【００３３】本実施例は上記第４実施例と同様に、複数
のフィールドよりなるフィールドグループの符号量を一
定とするものであり、面内および面間符号化の２種類の
符号化方式を用いる。面内符号化を行うフィールドは、
十分に高画質の符号化を行うことができる固定の量子化
条件（固定量子化条件８５）により符号化を行う。この
とき切り換え回路８４は固定量子化条件８５を選択し、
基本符号化部８１の量子化条件とする。面間符号化を行
う複数のフィールドは、上記面内符号化によって発生し
た符号量をフィールドグループの規定符号量から差し引
いた符号量すなわち残った符号量を等分割し、一定のビ
ットレートで符号化を行う。すなわち、フィールド符号
量設定回路８９では符号量測定器８７が出力するブロッ
ク群毎の符号量を積算し、面内符号化フィールドによっ
て消費した符号量を求め、面間符号化を行うフィールド
の符号量を設定する。量子化条件補正回路８８は、上記
フィールド毎の設定符号量に応じて一定ビットレートに
なるよう固定量子化条件を補正する。本実施例の各フィ
ールドの符号量分割の方法は図９の（ｂ）に示すもので
ある。

【００３４】本実施例によれば、画質向上のために重要
な面内符号化のフィールドを、十分高画質が得られる量
子化条件を固定にして符号化を行うため、該フィールド
においては画面の部分に応じて必要なだけ符号が発生
し、部分的にひずみなどの発生しない符号化を行えるの
で、フィールドグループ全体としても画質向上を図るこ
とができる。また、本実施例では画像信号の入力段の遅
延用のメモリと目標符号量設定のための回路が不要であ
り、小さな回路規模で実現できる。

【００３５】図７に本発明の第６実施例を示す。同図に
おいて、９０は入力端子、９１はフレームメモリ、９２
は基本符号化部、９３はバッファ、９４は出力端子、９
５は符号量予測器、９６はプリスキャン量子化条件、９
７は切り換え回路、９８は総符号量算出回路、９９はフ
レームメモリ、１００は基準量子化条件設定回路、１０
１は加算器、１０２は符号量測定器、１０３は規格化回
路、１０４は量子化条件補正回路、１０５はフィールド
符号量設定回路である。

【００３６】本実施例も上記第４および５実施例と同様
に、複数のフィールドよりなるフィールドグループの符
号量を一定とするためのものである。基本符号化部９２
も上記実施例と同様である。本実施例の各フィールドの
符号量分割方法は図９の（ｃ）に示すものである。面内
符号化を行うフィールドは基本的には上記第５の実施例
と同様に固定の量子化条件で符号化を行うが、発生符号
量に上限Ｉ_A を設定する。十分高画質な符号化画像が得
られる量子化条件の下での符号量予測によりこの上限が
守られないと判断されるときは、各ブロック群毎に予測
符号量により目標符号量を設定し、量子化条件の制御を
行って上限値Ｉ_A の符号量で符号化を行う。面間符号化
を行うフィールドは上記面内符号化後の残留符号量（符
号量Ｉ_B以上）を等分割して符号化を行う。この符号化
は符号量予測による目標符号量設定と量子化条件制御を
行って符号化を行う。

【００３７】回路ブロック上、上記第４実施例と異なる
ところは、プリスキャン量子化条件９６、切り換え回路
９７、総符号量算出回路９８、フィールド符号量設定回
路１０５である。プリスキャン量子化条件９６は、基本
符号化部９２および符号量予測器９５の量子化条件を供
給するが、十分高画質な符号化を行える量子化条件であ
る。総符号量算出回路９８は、予測符号量を積算しフィ
ールド毎の予測総符号量を算出する。前記実施例ではこ
の部分は規格化回路に含まれていたが、本実施例ではこ
の部分を陽に表した。切り換え回路９７は、総符号量算
出回路９８の出力に基づき面内符号化フィールドの予測
総符号量が上記上限値以内であればプリスキャン量子化
条件９６の量子化条件を選択し、そうでなければ加算器
１０１より出力される制御された量子化条件を選択す
る。フィールド符号量設定回路１０５は面内符号化フィ
ールドの残された符号量を設定し、それを規格化回路１
０３および基準量子化条件設定回路１００に伝えるもの
である。

【００３８】図８に本発明の第７実施例を示す。同図に
おいて、１１０は入力端子、１１１はフィールドメモ
リ、１１２は減算器、１１３は直交変換回路、１１４は
量子化器、１１５はエントロピ符号化器、１１６はバッ
ファ、１１７は出力端子、１１８は逆量子化器、１１８
は直交逆変換回路、１１９は切り換え回路、１２０は加
算器、１２１はフィールドメモリ、１２２はフィルタ回
路、１２３は動き検出回路、１２４は符号量測定器、１
２５は符号量予測器、１２６はフィールドメモリ、１２
７は規格化回路、１２８は基準量子化条件設定回路、１
２９はフィールド符号量設定回路、１３０は量子化条件
補正回路、１３１は加算器である。

【００３９】本実施例は上記第４実施例がフィールドグ
ループの各フィールドに予測符号量に応じた符号量を割
り当てるのに対して、使用する画像データのメモリ容量
と入出力の遅延時間を節約するため、フィールドグルー
プの規定符号量を、面内符号化と面間符号化の符号化方
式をそれぞれ行う２種類のフィールド群について一定の
割合で分割し、面間符号化を行う各フィールドには上記
面間符号化のフィールド群に割り当てられた符号量を均
等に分割する（図９の（ｄ））。各フィールドの内部に
ついては、上記方法によって設定された各フィールドの
符号量に応じて、前記のように画面の部分に応じた符号
量分配を行う。

【００４０】本実施例と上記第４の実施例の回路構成上
の相違は、フィールドメモリ１１１および１２６、フィ
ールド符号量設定回路１２９である。フィールド符号量
設定回路１２９では、あらかじめ設定した符号量を各フ
ィールドの符号化方式に応じて出力し、基準量子化条件
設定回路１２８および規格化回路１２７において各フィ
ールドの割当符号量に応じた基準量子化条件の算出およ
び目標符号量の設定を行えるようにする。フィールドメ
モリ１１１および１２６は、フィールド内の符号量分配
を決めるために１フィールド分の画像データあるいは符
号量データを蓄える容量があればよい。

【００４１】本実施例では第４実施例と比較して少ない
メモリ容量と遅延時間で、２つの符号化方式に応じて符
号量を割り当てることで、フィールドグループ内の適切
な符号量分配を行い、量子化条件の制御を行うことで画
質向上を図ることができる。

【００４２】図１０に本発明の第８実施例を示す。同図
において、１４０および１４６は入力端子、１４１およ
び１４７はフィールドメモリ、１４２および１４９は基
本符号化部、１４３は多重化回路、１４４はバッファ、
１４５は出力端子、１４８および１５１は切り換え回
路、１５０は符号量測定器、１５２はプリスキャン量子
化条件、１５３はフィールドメモリ、１５４は規格化回
路、１５５は基準量子化条件設定回路、１５６は加算
器、１５７は量子化条件補正回路である。

【００４３】本実施例は上記第１から第７実施例とは異
なり、画像信号の色信号成分の処理が含まれている。入
力端子１４０および１４６はそれぞれ画像信号の輝度信
号および色信号成分の入力である。色信号成分は２つの
色差成分よりなるが時分割多重して処理することにより
図上では一系統の処理で示す。本実施例は輝度成分およ
び色成分のサンプリングレートをそれぞれ４：１：１と
し、色成分の処理の空き時間と処理回路を利用して輝度
信号から符号量予測を行うものである。この符号量予測
は１ブロックおきに行うが、それでも符号発生量の変化
を捉えるためには十分であると考えられる。切り換え回
路１４８は本来の色信号処理と上記符号量予測を切り換
えるためのものである。符号量測定器１５０は輝度信号
および色信号の実際の符号発生量ならびに符号量予測時
の符号発生量測定を行う。その出力の一方はフィールド
メモリ１５３および規格化回路１５４に入力して目標符
号量作成を行い、他方は量子化条件補正回路１５７に入
力し、ここで実際量と目標量の比較を行い量子化条件の
制御を行う。プリスキャン量子化条件１５２は符号量予
測時の量子化条件であり、切り換え回路１５１は、基本
符号化部（色信号処理部）１４９の符号量予測時と本来
の色信号の符号化時の量子化条件を切り換えるものであ
る。多重化回路１４３は、輝度信号と色信号の符号を多
重化してバッファ１４４に送り、その符号はバッファ１
４４においてビットレートを平滑化して出力端子１４５
より出力する。

【００４４】本実施例によれば大きな回路規模の増大な
しに符号発生量予測を行い、情報発生量を制御すること
ができる。

【００４５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、入力画像
に応じて各ブロック群毎に符号発生量を分配するので、
画面群の符号発生量を規定値に保つことができる。これ
によって、ＶＴＲなどの画面群の符号量に一定の制約が
ある画像記録再生装置に適した符号化を行うことができ
る。また、本発明によれば、ある固定された条件におけ
る各ブロックの符号発生量に応じて符号量を分配するた
め、画面内を均質かつ最適に符号化し、部分的な劣化を
防ぐことができる。さらに、画面毎にその画面内容に適
した基準量子化条件をひとつ算出し、その量子化条件を
基本として符号化し、目標と実際のずれに応じてブロッ
ク群毎に上記量子化条件を補正することにより安定な量
子化条件の制御することができる。また、目標符号量記
憶のためのメモリとシャッフリングのためのメモリを兼
用することで回路規模を抑さえて、特殊再生の画質改善
に効果を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る画像圧縮符号化装置
のブロック図である。

【図２】図１の量子化条件補正回路の構成の１例を示す
ブロック図である。

【図３】本発明の第２実施例に係る画像圧縮符号化装置
のブロック図である。

【図４】本発明の第３実施例に係る画像圧縮符号化装置
のブロック図である。

【図５】本発明の第４実施例に係る画像圧縮符号化装置
のブロック図である。

【図６】本発明の第５実施例に係る画像圧縮符号化装置
のブロック図である。

【図７】本発明の第６実施例に係る画像圧縮符号化装置
のブロック図である。

【図８】本発明の第７実施例に係る画像圧縮符号化装置
のブロック図である。

【図９】複数の画面からなる画面群の符号量分割を示す
説明図である。

【図１０】本発明の第８実施例に係る画像圧縮符号化装
置のブロック図である。

【符号の説明】

２、８、３２ フィールドメモリ ３ 直交変換回路 ４ 量子化器 ５ エントロピー符号化器 ６ バッファ ７ 符号量予測器 ９ 基準量子化条件設定回路 １０ 加算器 １１ 符号量測定器 １２ 規格化回路 １３ 量子化条件補正回路 ３１ ＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ） ３５、３６、５１、６４ フレームメモリ ３７ シャッフリング制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 由紀夫 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所映像メディア研究所内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力画像データをブロック毎に変換する
   手段と、一個以上のブロックからなるブロック群毎に異
   なった条件で量子化を行う手段と、該手段により量子化
   した画像データに対し可変長符号化を行う手段を有する
   画像圧縮符号化装置において、 所定の量子化条件で情報発生量を予測する手段と、 該手段により予測した符号量を記憶するメモリと、 少なくとも１フィールドあるいは１フレームよりなる画
   面群毎の符号発生量を規定値以内にするために上記予測
   符号量に応じてブロック群毎に符号の目標量を設定する
   手段と、 画像データを上記設定のために要する時間分遅延させる
   手段と、 上記画面群の符号発生量の規定値と上記予測符号量に応
   じて画面群毎に少なくとも１つ以上固定の量子化条件を
   設定する手段と、 実際の符号発生量と目標の符号量の差に応じて上記固定
   の量子化条件にブロック群毎に補正を加える手段とを、 設けたことを特徴とする画像圧縮符号化装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載において、 実際の符号発生量と目標の符号量の差の累積値に応じて
   上記固定の量子化条件に対してブロック群毎に補正を加
   える手段を設けたことを特徴とする画像圧縮符号化装
   置。
3. 【請求項３】 請求項２記載において、 量子化条件設定のために基本となる量子化テーブルを設
   け、該量子化テーブルの各要素に同一の係数を乗ずるこ
   とにより異なる量子化条件を作成し、上記符号量予測を
   行う所定の量子化ステップ幅をＱ₀ 、該予測による画面
   群の総符号発生量をＩ₀ 、画面群の規定符号量をＩ_R 、
   ある定数をＡで表すとき、上記画面群毎の固定の量子化
   条件を表す量子化ステップ幅Ｑ_R を、 【数１】 なる関係式で算出し、あるブロック群以前の目標と実際
   の符号量の差の累積量をΔＩ、該ブロック群における目
   標符号量をＩで表すとき、該ブロック群における量子化
   ステップ幅の補正量ΔＱを、 【数２】 なる関係式を用いて算出することを特徴とした画像圧縮
   符号化装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載において、 予測符号量を記憶するためのメモリと、画像データを目
   標符号量設定のために要する時間分遅延させるメモリ
   と、この２つのメモリより上記したブロック群を単位と
   して、同一の方法で並べ変えながら読み出す手段とを設
   けたことを特徴とする画像圧縮符号化装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載において、 画面群を二種類の画面ＡおよびＢに分類し、画面Ａに対
   しては画面内の情報を符号化し、画面Ｂに対しては画面
   間の関係に関する情報を符号化する手段を設け、画面群
   の規定符号量を上記２種類の画面について一定の割合で
   分割し、画面Ａについては各画面に対して予測符号量に
   応じた符号量を割り当て、画面Ｂについてはそれを構成
   する各画面に対して上記分割した符号量を均等に割当て
   る手段と、上記割当符号量に応じて各画面毎に１つの固
   定の量子化条件を設定する手段と、上記割当符号量と予
   測符号量に応じて各ブロック群の目標符号量を設定する
   手段とを設けたことを特徴とする画像圧縮符号化装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載において、 画面群を複数の部分画面群に分割し、画面群の規定符号
   量を各部分画面群に対して予測符号量に応じて分割して
   割り当て、上記割当符号量に応じて各部分画面群毎に１
   つの固定の量子化条件を設定し、上記割当符号量と予測
   符号量に応じて各ブロック群の目標符号量を設定する手
   段を設けたことを特徴とする画像圧縮符号化装置。
7. 【請求項７】 複数の画面よりなる画面群を２種類の画
   面ＡおよびＢに分類し、画面Ａに対しては画面内の情報
   を符号化し、画面Ｂに対しては画面間の関係に関する情
   報を符号化する画像符号化装置において、 実際の符号発生量を測定する手段と、 上記測定結果より一定の符号発生率で符号を発生するよ
   う量子化条件を変化させる手段と、 量子化条件を切り換えて符号化を行う手段とを設け、 画面Ａは固定の量子化条件で符号化を行い、画面Ｂは画
   面群の規定の符号量から上記画面Ａの符号量を差し引い
   た符号量で一定の符号発生率で符号化を行うことを特徴
   とする画像圧縮符号化装置。
8. 【請求項８】 複数の画面よりなる画面群を２種類の画
   面ＡおよびＢに分類し、画面Ａに対しては画面内の情報
   を符号化し、画面Ｂに対しては画面間の関係に関する情
   報を符号化する画像符号化装置において、 第１の固定の量子化条件で符号発生量を予測する手段
   と、 この予測符号量に応じて目標の符号発生量を設定する手
   段と、 上記予測符号量に応じて画面毎に第２の固定の量子化条
   件を設定する手段と、 実際の符号発生量を測定する手段と、 実際の符号発生量と目標の符号発生量の差に応じて上記
   第２の固定の量子化条件を補正する手段と、 量子化条件を切り換えて符号化を行う手段とを設け、 画面Ａに対して符号量の上限値を設定し、上記符号量予
   測による画面Ａの符号発生量が上記上限値以内であれ
   ば、画面Ａを上記第１の固定の量子化条件で符号化を行
   い、それ以外の場合および画面Ｂに対しては上記補正し
   た量子化条件で符号化を行うよう量子化条件を切り換え
   て符号化を行うことを特徴とする画像圧縮符号化装置。
9. 【請求項９】 入力画像データをブロック毎に変換する
   手段と、一個以上のブロックからなるブロック群毎に異
   なった条件で量子化を行う手段と、該手段により量子化
   した画像データに対し可変長符号化を行う手段を有する
   画像圧縮符号化装置において、 ある固定の量子化条件での情報発生量を予測する手段
   と、 該手段により予測した符号量に応じて、少なくとも１フ
   ィールドあるいは１フレームよりなる画面群毎に符号発
   生量を一定とするための固定の量子化条件を設定する手
   段と、 ブロック群毎の実際の符号発生量と上記予測符号量と上
   記固定の量子化条件を入力として、少なくとも上記画面
   群分の符号量データを記憶するメモリと、 上記入力データの演算方法を記憶したメモリと、 該メモリより読み出した演算方法により上記入力データ
   および上記符号量データ用のメモリ内のデータに演算を
   施し上記固定の量子化条件の補正量を算出する手段とを
   設け、 ブロック群毎に上記固定の量子化条件に補正を加えて量
   子化を行うことを特徴とする画像圧縮符号化装置。
10. 【請求項１０】 データ変換、量子化および可変長符号
    化手段よりなる基本符号化部分を用いて符号化を行う画
    像圧縮符号化装置において、 入力画像データを１画面分遅延させる手段と、 上記入力画像データと上記遅延した画像データを時分割
    して上記基本符号化部分に入力する手段を設け、 上記基本符号化部分において固定の量子化条件で入力画
    像データを符号化することにより符号発生量を予測する
    ことを特徴とする画像圧縮符号化装置。
11. 【請求項１１】 請求項１記載において、 画像データの輝度成分および輝度成分より低いサンプリ
    ングレートの色成分をそれぞれ１画面分遅延させる手段
    と、 色成分に対して輝度成分と同一の基本符号化部分と、 １画面分遅延した色信号と遅延していない輝度成分を時
    分割して上記色成分の基本符号化部分に入力する手段と
    を設け、 上記基本符号化部分において固定の量子化条件で輝度成
    分を符号化することにより符号発生量を予測することを
    特徴とする画像圧縮符号化装置。
12. 【請求項１２】 請求項１乃至１１記載において、 上記画像圧縮符号化装置は画像データ記録再生装置に用
    いられることを特徴とする画像圧縮符号化装置。