JPH0620303B2 - フレ−ム間符号化方式におけるリフレッシュ処理方式 - Google Patents

フレ−ム間符号化方式におけるリフレッシュ処理方式

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JPH0620303B2
JPH0620303B2 JP59235906A JP23590684A JPH0620303B2 JP H0620303 B2 JPH0620303 B2 JP H0620303B2 JP 59235906 A JP59235906 A JP 59235906A JP 23590684 A JP23590684 A JP 23590684A JP H0620303 B2 JPH0620303 B2 JP H0620303B2
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の属する分野の説明 本発明は，フレーム間符号化方式におけるリフレッシュ
処理方式，特に伝送路符号誤りなどによる画品質劣化の
波及伝播を防する再生画像のリフレッシュ処理方式に関
するものである。
（２）従来の技術の説明 テレビ信号方式では１秒間に３０駒（フレーム）の画像
を送っており，連続する２フレーム間の時間差は僅か３
３msecしかない。このためにこれらのフレームの間の変
化は少ないと考えられる。特に会議風景を映したテレビ
信号（以下テレビ会議信号と称す）の場合には，会議参
加者の動きが小さいため連続する２フレームの画像はき
わめて似かよっている。このようなテレビ会議信号の類
似性を利用して，２フレーム間の差分をとり，動いてい
る領域の差分情報のみを伝送することにより大幅な帯域
圧縮を行う方式としてフレーム間符号化方式がある。
従来のフレーム間符号化方式では第４図に示すようにテ
レビ画面をｍライン×ｎ画素からなるブロックに分割
し，例えば１ブロックに含まれる全画素が全て静止して
いる領域になっている時にはこのブロックを無効ブロッ
クとして無効ブロック情報１ビットのみを伝送し，動い
ている領域を含むブロックについてはこれを無効ブロッ
クとし有効ブロック情報１ビットを送出すると共に当該
有効ブロックに含まれる画素のフレーム間差分値を量子
化・符号化して受信側に伝送している。また，被写体の
動きが大きい場合には情報発生量が増大し，所定の伝送
容量では伝送しきれなくなることがある。このような場
合は、第４図に示した領域分割において、ｍライン×ｎ
画素からなるブロック単位あるいはｍラインからなるブ
ロックラインを単位に情報発生量を抑制することが行わ
れる。すなわち、ブロック単位での抑制方法としては、
情報発生量が規定値を越えたブロックに対し、ブロック
に含まれるすべての画素の量子化出力を零にしたり、量
子化レベルを粗くする方法やブロックに含まれる画素を
１画素毎に間引いてｍライン×ｎ／２個の画素だけを符
号化して伝送するサブサンプル法が用いられる。また、
ブロックライン単位での抑制方法としては、情報発生量
が規定値を越えたブロックを含むブロックラインに対
し、Ｌを１ライン長に含まれるブロックの個数として、
ブロックラインに含まれるｍ×ｎ×Ｌ個の画素を１画素
毎に間引いてｍ×ｎ／２×Ｌ個の画素を符号化して伝送
するサブサンプル法が用いられる。なお、ｎが１ライン
長に等しい場合には、ブロックとブロックラインは一致
する。
このように、情報発生量が規定値を越えるブロックある
いは該ブロックを含むブロックラインの画品質を一時的
に劣化させることにより情報発生量を抑制する。しか
し、上述したように、テレビ会議等のように被写体の動
きの少ない用途に用いる場合には、情報発生量が規定値
を越える頻度は少なく、実用上問題とならない。
ブロック間符号化方式では、ブロックを単位として符号
化を行うため、ブロック内では同一の符号化パラメータ
が用いられ、同一の画品質が得られる。したがって、画
品質の面からは、ブロックの大きさは大きい方が望まし
い。また、伝送量の面からも、有効／無効ブロック情報
等のオーバーヘッド情報の伝送量が減少するため、ブロ
ックの大きさは大きい方が望ましい。
一方，このようなフレーム間符号化方式においては，前
述したように，フレーム間差分情報のみを伝送し，受信
側では受信したフレーム間差分値を累積することにより
テレビ信号を再生している。したがって，伝送路符号誤
りが生じた場合には，送信側で伝送したフレーム間差分
値と，受信側で受信したフレーム間差分値とが異なるこ
とになり，受信側で正しいテレビ信号を再生できなくな
る。このような伝送路符号誤りの影響は，前記累積値が
送受信間で同一値にリセット（リフレッシュ）されるま
で伝播する。
累積値のリフレッシュ法としては，一般に，（ｉ）受信
側で伝送路符号誤りの発生した時点に，逆方向回線を利
用してリフレッシュを要求する情報を伝送することによ
り，送受信間で同期して累積値をリフレッシュするディ
マンドリフレッシュ法と，（ii）伝送路符号誤りの発生
の有無に係らず，送信側から一定周期毎に強制的にリフ
レッシュを指示する周期的リフレッシュ法とが知られて
いる。
前者のディマンドリフレッシュ法では逆方向回線を必要
とするため，片方向通信サービスにおいては逆方向回線
がないことからこの方法を利用することは難しい。
このため，以下後者の周期的リフレッシュについて述べ
る。
フレーム間符号化における周期的リフレッシュ法におい
ては，フレーム間差分の累積が画素単位に行われるため
画面内の全画素についてリフレッシュを行う必要があ
り，リフレッシュのための情報量も膨大になる。したが
って，リフレッシュの対象とする１フレーム当りの画素
数を例えばｍライン分に制限すると，テレビ信号の１フ
レーム当りのライン数が５２５本であることから５２５
／ｍフレーム分をかけて画面全体がリフレッシュされる
ことになる。
このように、従来は、前述した情報発生量の抑制方法で
用いられるブロックラインを単位に周期的リフレッシュ
を行う方法が用いられていた。周期的リフレッシュで
は、リフレッシュする画素のＰＣＭ値をそのまま伝送す
るか、あるいはフレーム内符号化方式により伝送する。
従って、ｍライン分のリフレッシュ情報が集中して発生
することになる。すなわち各画素のＰＣＭ値をリフレッ
シュ情報として伝送する方式では１画素当り８ビットを
要し，標本化周波数が７．１６ＭHzの場合１ライン当り
の画素数が４５５画素となる。したがって，制御単位の
ｍを８ラインとする方式では，８×４５５×８＝２９１
２０ビットもの情報量が集中発生することになる。この
ようなフレーム間符号化方式により，１．５Ｍｂ／ｓで
符号化する場合、１フレーム期間当りの伝送容量は約５
１Hbitしかない。したがって，この従来方式ではリフレ
ッシュのための情報量（２９Kbit）だけ伝送容量の５６
％以上を占有してしまい，被写体の動きを表わす情報を
十分伝送できない欠点があった。また、周期的リフレッ
シュ情報の情報発生量が規定値を越えた場合の対策とし
て、前述のフレーム間符号化方式におけるブロックの情
報発生量の抑制方法を採用する方法が考えられるが、周
期的リフレッシュ情報は、常時伝送する必要があるた
め、画品質への影響を考慮する必要があり、画品質を劣
化させて情報発生量の抑制する前述の方法は問題があ
る。
（３）発明の目的 本発明は，このような欠点を除去するため，符号化処理
単位のブロックをさらに小さいサブブロックに分割し，
このサブブロック単位に周期的リフレッシュを行うこと
によりリフレッシュ情報の集中発生を除去するようにし
ており，以下図面について詳細に説明する。
（４）発明の構成および作用の説明 第１図は本発明の一実施例であって，１はテレビ信号入
力端子，２，１１１は低域濾波器，３はＡ／Ｄ変換回
路，４は同期分離回路，５はクロック発生回路，６，１
０４は周期的リフレッシュ制御回路，７は減算回路，８
は量子化回路，９，１０６は加算回路，１０，１０７は
フレームメモリ，１１，１０８は１画素メモリ，１２，
１０９は切替回路，１３は可変長符号化回路，１４は多
重化回路，１５，１０２はバッファメモリ，１６は符号
化制御回路，１７はデータ出力端子，１００はディジタ
ル伝送路，１０１はデータ入力端子，１０３は符号解読
回路，１０５は可変長符号復号回路，１１０はＤ／Ａ変
換回路，１１２はテレビ信号出力端子，１１３はクロッ
ク再生回路，１１４は復号制御回路である。
先ず、テレビ信号入力端子１から入力されるテレビ信号
は低域濾波器２において帯域制限した後にＡ／Ｄ変換回
路３と同期分離回路４とに供給される。同期分離回路４
においては，符号化方式に応じて水平同期信号が分離さ
れ、この水平同期信号に位相同期した，符号化に必要な
各種クロックがクロック発生回路５により発生され，ク
ロックの必要な回路にそれぞれ供給される。クロック発
生回路５はまた，多重化回路１４の制御に必要な多重化
制御信号も発生する。周期的リフレッシュ制御回路６は
クロック発生回路５の出力を受けて，周期的リフレッシ
ュ制御信号および周期的リフレッシュ制御情報を発生す
る。
Ａ／Ｄ変換回路３においては，アナログ信号がサンプリ
ングされ、１画素８ビットのＰＣＭ信号に変換される。
このＰＣＭ信号は減算回路７において切替回路１２の出
力値を減算され，その差分値が量子化回路８において所
定の量子化特性に基づいて量子化される。量子化出力は
加算回路９において切替回路１２の出力を加算され，局
部復号信号が得られる。当該局部復号信号はフレームメ
モリ１０および１画素メモリに記憶され、以後の符号化
における予測信号として使用される。フレームメモリ１
０は入力信号を１フレーム期間遅延する。また１画素メ
モリは入力信号を１サンプル期間遅延する。切替回路１
２はフレームメモリ１０の出力および画素メモリ１１の
出力を受け，これらを周期的リフレッシュ制御回路６の
出力に応じて，リフレッシュすべき期間は１画素メモリ
１１の出力を選択し，その他の期間はフレームメモリ１
０の出力を選択し，選択したデータを減算回路７および
加算回路９に供給する。この結果，リフレッシュする期
間には，減算回路７，量子化回路８，加算回路９，１画
素メモリ１１で構成される予測符号化ループによりフレ
ーム内前値ＤＰＣＭ符号化が行われる。一方，その他の
期間では画素メモリ１１の代りにフレームメモリ１０が
接続されることによりフレーム間符号化が行われる。
量子化回路８では量子化レベルを表わす符号を可変長符
号化回路１３に供給する。可変長符号化回路１３では第
４図に示したｍライン×ｎ画素で構成されるブロック内
の全画素の量子化出力が零の時，このブロックを無効ブ
ロックとして無効ブロック情報１ビットのみを出力し，
その他のブロックを有効ブロックとし，当該有効ブロッ
クに対しては，有効ブロック情報１ビットに続けて，当
該有効ブロックに含まれる全画素の量子化レベルを所定
の可変長符号割当てに基づいて出力する。即ち発生確率
の高い量子化レベルには短かい符号を，また発生確率の
低い量子化レベルには長い符号を割当て，多重化回路１
４に出力する。多重化回路１４においては，可変長符号
化回路１３の符号化出力，周期的リフレッシュ制御回路
６が出力する周期的リフレッシュ制御情報，および符号
化制御回路１６が出力する符号化モード情報を時分割多
重してバッファメモリ１５に供給する。バッファメモリ
１５は，入力データを一時記憶し，記憶された情報を一
定の伝送速度で読み出し，伝送フレームを構成した後に
伝送路上の符号形式例えばＡＭＩ符号に変換して，デー
タ出力端子１７を介してディジタル伝送路１００に送出
する。符号化制御回路１６は、バッファメモリ１５のデ
ータ記憶量を検出し，この記憶量が増大するとともに，
量子化回路８の量子化特性を粗くする，あるいは全画素
符号化モードから１画素おきに間引いて符号化するサブ
サンプルモードへ切り替える，あるいは全フィールド符
号化モードから１フィールドおきに駒落しするフィール
ド駒落しモードに切り替える，などの符号化制御を行
い，情報発生を抑圧することによりバッファメモリ１５
のオーバーフローを防止する。
受信側においては，データ入力端子１０１から入力され
るデータをＡＭＩ符号からディジタル信号処理の可能な
信号形式に変換し，伝送フレームを分解した後にバッフ
ァメモリ１０２に記憶する。クロック再生回路１１３
は，バッファメモリ１０２から分岐・出力されるデータ
系列からクロック情報を抽出し，これをもとに復号に必
要な各種クロックを発生し，必要な回路にこれを供給す
る。符号解読回路１０３は，復号速度に応じてバッファ
メモリ１０２から順次データを読み出し、符号化モード
情報を解読して復号制御回路１１４へ，周期的リフレッ
シュ制御情報を解読して周期的リフレッシュ制御回路１
０４へ，また無効／有効ブロック情報および可変符長号
化データを解読して可変長符号復号回路１０５へ夫々供
給する。復号制御回路１１４は，入力した符号化モード
情報に従って，送信側の符号化モードと対応した復号モ
ードすなわちサブサンプルモードやフィールド駒落しモ
ード等の制御を行う。周期的リフレッシュ制御回路１０
４は，入力した周期的リフレッシュ制御情報にしたがっ
て，送信側の切替回路１２の切替制御と同期して切替回
路１０９の切替制御を行う。可変長符号復号回路１０５
は，無効／有効ブロック情報および可変長符号を復号
し，送信側の量子化回路８の出力である量子化出力と同
じ形式の信号を出力する。加算回路１０９は可変長符号
復号回路１０５の出力と切替回路１０９の出力を加算し
て復号信号を得，これをＤ／Ａ変換回路１１０，フレー
ムメモリ１０７および１画素メモリ１０８へ供給する。
フレームメモリ１０７は入力データを１フレーム期間遅
延する。また１画素メモリ１０８は入力データを１サン
プル期間遅延する。切替回路１０９は，周期的リフレッ
シュ制御回路１０４の出力に応じて，リフレッシュすべ
き期間には１画素メモリ１０８の出力を選択し，その他
の期間にはフレームメモリ１０の出力を選択し，選択し
たデータを加算回路１０６に供給する。この結果，リフ
レッシュする期間は、加算回路１０６の出力と１画素メ
モリ１０８の出力とを加算し，得られた復号信号でフレ
ームメモリ１０７の内容をリフレッシュする。このこと
により，それ以前に伝送路符号誤りが発生しその結果フ
レームメモリ１０７の内容が誤りの影響を受けて送受間
の不整合が生じていたとしてもそれを除去できる。Ｄ／
Ａ変換回路１１０は，加算回路１０６から供給されるＰ
ＣＭ復号データを入力し，これをアナログ信号に変換す
る。このアナログテレビ信号は，低域濾波器１１１にお
いて帯域制限され，テレビ信号出力端子１１２に送出さ
れる。
次に、フレーム間符号化方式におけるブロックがブロッ
クラインに一致する場合において、周期的リフレッシュ
情報であるサブブロックをブロックのｍラインより小さ
いサブブロックラインとした場合におけるサブブロック
の指定方法を，多重化回路１４において多重化する際の
映像フレームの構成法に基づいて説明する。
第２図は映像フレームの構成例である。Ｆは映像フレー
ム同期情報であってこの符号パターンは他の期間では絶
対に出現しないパターンが割り当てられる。したがっ
て，受信側ではデータ系列の中からこのパターンを検出
することにより映像フレーム同期をとることができる。
Ｍは符号化モードであって第４図で述べたブロックのｍ
ライン毎に挿入される。Ｒは，周期的リフレッシュ制御
情報であって，この情報が例えば“０”の時には以下に
続くｍラインの中に周期的リフレッシュを行うサブブロ
ックであるラインが含まれることを表し，“１”の時に
はこのｍラインの中に周期的リフレッシュを行うライン
が含まれないことを示す。したがって該周期的リフレッ
シュ制御情報Ｒが“１”の時には次の符号化モード情報
Ｍが挿入されるまでの間のデータはすべてビデオ符号化
データＶであることを意味する。当該情報Ｒが“０”の
場合にはリフレッシュライン同期情報ＳＦが情報Ｒに続
いて挿入される。該リフレッシュライン同期情報ＳＦ
は，続くｍラインのうち，周期的リフレッシュが行われ
たラインの番号を表わすデータであり，例えば符号化制
御単位ｍが８ラインで周期的リフレッシュを２ラインず
つ連続して行う方式の場合には当該情報ＳＦは２ビット
で構成される。
第３図は周期的リフレッシュを行うラインの指定法を説
明するための図であって，情報ＳＦのビットＳＦ１，Ｓ
Ｆ２が例えば“１”，“０”の場合には符号化制御単位
８ラインのうち第５，第６ラインについて周期的リフレ
ッシュを行い，他のラインは符号化モード情報Ｍで指定
された符号化モードで符号化されることを表わす。この
場合には，第２図に示したように，情報ＳＦに続いて第
１〜第４ラインのビデオ符号化データ，次に第５，第６
ラインの周期的リフレッシュによる符号化データ，さら
に続いて第７，第８ラインのビデオ符号化データが多重
化されることになる。
以上は同期リフレッシュを行うサブブロックを含むブロ
ックが１フレームに１回だけ存在する場合について述べ
たが，次に，周期的リフレッシュを行うサブブロックを
含むブロックを１フレーム当り複数個含むことを特徴と
する場合について述べる。この場合には、１フレームで
リフレッシュを行う各サブブロックのブロック内での位
置を同じにし、第２図に示したリフレッシュライン同期
情報ＳＦを映像フレーム同期情報Ｆの次に挿入すること
になる。そしてそのフレームに含まれる周期的リフレッ
シュを行うサブブロックの領域は，フレームの先頭に一
度挿入されたリフレッシュライン同期情報で指定され
る。
以上、ブロックがブロックラインと一致し、サブブロッ
クがサブブロックラインと一致した場合について説明し
たが、ブロックとサブブロックがより一般的な構成の場
合、すなわちブロックがブロックラインより小さく、サ
ブブロックがサブブロックラインより小さい場合につい
ては、周期的リフレッシュ制御情報Ｒをブロック単位に
設定し、リフレッシュライン同期情報ＳＦにサブブロッ
クのブロック内での位置情報を設定することにより、同
様に実現できる。
以上の説明においては単純なフレーム間符号化方式の場
合について述べたが，動き補償予測等を導入した他の符
号化アルゴリズムについても同様に実現できることは明
らかであり，本発明はフレーム間符号化アルゴリズムを
特別なものに規定するものではない。
（５）効果の説明 以上説明したように，本発明によれば，ブロック毎に符
号化モードを切り替えて符号化するフレーム間符号化方
式において，符号化制御単位をさらに小さく分割したサ
ブブロック単位に周期的リフレッシュを行なうようにし
たことにより，周期的リフレッシュ情報を集中発生させ
ることなく伝送できる。このため，１フレーム期間に被
写体の動きを伝えるための情報に割り当てられる情報量
を多くすることができ，品質の良い符号化が行える利点
がある。
また，必要に応じて，１フレーム当りの複数個のブロッ
クに周期的リフレッシュを行うサブブロックを含むよう
にしたので，伝送速度が高く，かつリフレッシュの周期
を速くしたい場合等についても同じ方式で対処できる利
点がある。さらにリフレッシュライン同期情報を１フレ
ームに１回だけ伝送するようにできるので、オーバヘッ
ド情報となるリフレッシュ同期情報量を増加することな
く周期的リフレッシュを行う１フレーム当りのサブブロ
ック数を増大できる利点がある。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例，第２図は映像フレームの構
成例，第３図は周期的リフレッシュを行うラインの指定
法を説明するための説明図，第４図はテレビ画面の領域
分割を説明するための説明図を表わす。 １……テレビ信号入力端子、２，１１１……低域濾波
器、３……Ａ／Ｄ変換回路、４……同期分離回路、５…
…クロック発生回路、６，１０４……周期的リフレッシ
ュ制御回路、７……減算回路、８……量子化回路、９，
１０６……加算回路、１０，１０７……フレームメモ
リ、１１，１０８……１画素メモリ、１２，１０９……
切替回路、１３……可変長符号化回路、１４……多重化
回路、１５，１０２……バッファメモリ、１６……符号
化制御回路、１７……データ出力端子、１００……ディ
ジタル伝送路、１０１……データ入力端子、１０３……
符号解読回路、１０５……可変長符号復号回路、１１０
……Ｄ／Ａ変換回路、１１２……テレビ信号出力端子、
１１３……クロック再生回路、１１４……復号制御回
路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒田 英夫 神奈川県横須賀市武１丁目2356番地 日本 電信電話公社横須賀電気通信研究所内 (72)発明者 西脇 光男 東京都港区芝５丁目33番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 津金 修三 東京都港区芝５丁目33番１号 日本電気株 式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−117387（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】画像信号をｍライン×ｎ画素から成る複数
    個のブロックに分割し、分割されたブロックを符号化制
    御の単位とし、当該符号化制御の単位ごとに符号化モー
    ドを切り替えて符号化するフレーム間符号化方式におい
    て、前記符号化制御の単位をさらに小さいサブブロック
    に分割し、当該サブブロック毎に、少なくとも伝送路符
    号誤りによる画品質劣化の波及伝播の影響がより少ない
    符号化方式に基づく符号化データを周期的リフレッシュ
    情報として送信側から受信側に伝送するように構成し、
    周期的リフレッシュを行うサブブロックの領域を予め定
    められた一定の規則に基づいて順次循環させ、複数フレ
    ーム時間かけて画面全体をリフレッシュすることを特徴
    とするフレーム間符号化方式におけるリフレッシュ処理
    方式。
  2. 【請求項２】周期的リフレッシュを行うサブブロックを
    含むブロックを１フレーム当り複数個有し、当該ブロッ
    ク内の周期的リフレッシュを行うサブブロックの領域を
    指定する情報を１フレームに１回だけ伝送することを特
    徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のフレーム間符
    号化方式におけるリフレッシュ処理方式
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