JPH0654975B2

JPH0654975B2 - 予測符号化方式

Info

Publication number: JPH0654975B2
Application number: JP60014745A
Authority: JP
Inventors: 淳一大木
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1985-01-29
Filing date: 1985-01-29
Publication date: 1994-07-20
Anticipated expiration: 2009-07-20
Also published as: JPS61173593A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、画像信号のデジタル伝送に係わり、特に入力
動画像信号の動静領域別に異なる量子化を行うフレーム
間予測符号化方式による高能率の帯域圧縮伝送技術に関
する。

（従来技術とその問題点）従来、入力動画像信号を動静分離して、動静領域別に異
なる量子化特性を適用するフレーム間符号化方式として
は、特願昭59-169011号明細書「動画像信号の予測符号
化装置」にあるように、静止領域に対して大きなデッド
ゾーン（入力に対して出力ゼロとなる範囲）を持つ量子
化特性を適用する予測符号化方式が知られている。しか
し、この方式では動領域と静止領域のさかいめで、デッ
ドゾーンの大きさが急に変わるため、物体の動いたあと
に尾を引くような画面の汚れが残り、特にこの部分が静
止領域となるデッドゾーンが大きくされるために、いつ
までも汚れが残ってしまうという欠点があった。また通
常の量子化特性の選択は複数ライン単位でなされるた
め、シーンチェンジ後の静止領域ではこの特性が変化し
た境界部分に微妙な階調の差が目につくことがあった。

（発明の目的）本発明は、復号画像の特に静止領域における画質劣化が
少なく、しかも高い圧縮率の得られる符号化方式を供給
することを目的とする。

（発明の構成）上記目的を達成するために、本発明は、動画像信号をフ
レーム間予測符号化するにあたり、動画像信号の動き領
域と静止領域とを分離し、静止領域に含まれる画素に対
する予測誤差については、通常は粗い量子化を行ないつ
つ、少なくとも一定周期毎に複数画面にわたって、粗い
量子化、中位の粗さの量子化、粗い量子化、、密な量子
化の順に量子化を行なうようにしたものである。

（構成の詳細な説明）本発明においては、まず動画像信号を動き領域と静止領
域に分離する。この分離方法はすでに幾つか知られてい
る。例えば特願昭59-194110号明細書「動画像信号の動
静分離装置」にあるように、画面をある大きさのブロッ
クに分割しブロック内の各画素のフレーム差分値の絶対
値をブロック内で加算し、この加算結果と定められたし
きい値との大小比較により、該ブロックの動静判定を行
う方法がある。あるいは、グラジェント法と呼ばれる方
法では、フレーム内の輝度勾配とフレーム差分値から、
画素単位の動ベクトルが求まり、この動ベクトルがゼロ
でない画素の集合をもって、動領域とすることができ
る。本発明においては、動静分離の方法が、いずれの方
法でも構わない。

次に第１図を用いて静止領域に含まれる画素に対して通
常は粗い量子化を行ない静止領域に含まれる画素に対し
てのみ、ある任意のフレームにおいて密な量子化を行う
方法を説明する。第１図の各フレームにおける斜線部分
を静止領域と判定された部分とする。各フレームの斜線
部分の静止部分に対して通常は粗い量子化を行うことに
より、静止領域の雑音により発生する情報を抑圧するこ
とができる。また、ある任意のフレーム、たとえば第ｎ
フレームの斜線の静止部分の全体に密な量子化を行うこ
とにより、従来問題となっていた動領域と静止領域の境
目やシーンチェンジ後の静止領域における画面の汚れを
除去することができ、この後で量子化を粗くしても画面
の汚れは静止領域には発生せず、発生情報量は低減され
る。

次に、第２図により静止領域の量子化をフレーム単位で
粗、中、密と変化させる方法について説明する。動静分
離結果による静止領域に通常は粗い量子化を行い、ある
フレームｋの静止領域に中位の粗さの量子化を行う。そ
して次のフレームからたとえばｌフレームの間静止領域
に粗い量子化を行った後のフレームｍにおいて、静止領
域に密な量子化を行い、さらに次のフレームからｎフレ
ームの間静止領域に粗い量子化を行ない、フレームｐの
静止領域に中位の量子化を行う。粗い量子化のままで
は、シーンチェンジなどにより静止部分に発生した画面
の汚れが残ってしまうが、中位の粗さの量子化を行うこ
とにより、情報をわずかに追加するだけで、画質（汚
れ）を改善することができる。さらに密な量子化を行う
ことにより画質（汚れ）を更に改善することができる。
中位の粗さの量子化を一度行っておけば、密な量子化を
行っても情報の増加分は少なく抑えることができる。逆
に粗い量子化からいきなり密な量子化を行うと、情報の
発生量が増加し過ぎる。また中位、密な量子化の後の
ｌ，ｎフレームの期間は増加した情報をバッファメモリ
ーでならすために粗い量子化を用いる。すなわち量子化
を細かくして情報が増加したら、その後の少しの時間は
情報の発生を抑えるようにする。このように段々と量子
化特性を細かくし、かつこれを間をおいてくり返すこと
により静止領域の雑音により発生する情報を抑圧し、か
つ動領域と静止領域の境目および静止領域に発生する画
面の汚れを除去し、高い圧縮率が得られる。

（実施例）第３図を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。第３
図は、本発明を用いた符号器の一実施例である。信号線
101より入力されるディジタル化された動画像信号は、
遅延回路１と、動静分離回路２に供給される。動静分離
回路２で計算された動静判定信号は、信号線201を介し
符号化制御回路７に供給される。遅延回路１で遅延調整
された動画像信号は減算器３に入る。減算器３は、フレ
ームメモリーからの１フレーム時間遅延された予測信号
とによりフレーム差分を計算し、これを予測誤差信号と
して量子化回路４に送る。量子化回路４は、予測誤差信
号を量子化するにあたり、符号化制御回路７からの量子
化切換信号により、たとえば第２図に示したように静止
領域に対して粗・密あるいは粗・中・密の量子化の切換
制御を行う。動領域に対しては、従来と同様にたとえば
後述のバッファーメモリー11の占有状態に基づいて定め
られる量子化が行われる。つぎに量子化回路４で量子化
された予測誤差信号は加算器５および符号変換器８に供
給される。

加算器５は、量子化された予測誤差信号と、フレームメ
モリー６からの予測信号とを加算し、その結果を局部復
号信号としてフレームメモリー６に供給する。符号変換
器８は、量子化回路４からの供給された予測誤差信号を
可変長符号化し圧縮する。符号変換器８は、可変長符号
化を行う際に、符号化制御回路７からの量子化切換信号
により、どの量子化特性が選択されたかに従い対応する
可変長符号化を行い、可変長符号を多重化回路に出力す
る。符号変換器９は、符号化制御回路７からの量子化切
換信号により、どの量子化特性が選択されたかを、モー
ド符号として符号化し多重化回路10に出力する。多重化
回路10は、モード符号と可変長符号を多重化し、バッフ
ァメモリー11に出力する。バッファメモリー11は、伝送
路1101の伝送速度を一定に保つように、符号化の速度と
伝送路の速度の整合を行う。またバッファメモリー11の
占有状態を示すバッファーオキュパンシーを1102を介し
て符号化制御回路７に供給する。符号化制御回路７は、
第４図に示すように量子化切換器701、タイミング制御
回路702、タイマー703の３つによって構成されている。
タイマ−703はある任意の周期でタイミング信号をタイ
ミング制御回路702に供給する。タイミング制御回路７
０２はタイマー703からのタイミング信号をたとえば
中，密，の量子化を行うタイミングを示す２種類のタイ
ミング信号に変換する。今タイマー７０３からタイミン
グ制御回路702にタイミング信号が与えられたとする
と、たとえば中，の量子化を行うタイミング信号を出力
し、タイマー703から次のタイミング信号が与えられた
ときには密，の量子化を行うタイミング信号を出力す
る。このようにタイマー703からのタイミング信号によ
り中，密の量子化を行うタイミング信号を交互に出力す
る。またタイミング制御回路702は、バッファーメモリ
ー11から信号線1102を介して供給されるバッファオキュ
パンシーにより発生情報量を監視し、情報の発生が多い
ときには、中，あるいは密，の量子化を行うタイミング
信号を出さないようにする。このとき中，または密，の
量子化を行うタイミング信号を出す準備をしておき、タ
イマー703からの次のタイミングが与えられ、かつ情報
の発生が少ないときには、準備しておいた中，あるいは
密，の量子化を行うタイミング信号を出力し、量子化切
換器701に供給する。量子化切換器701はタイミング制御
回路702から供給された中または密の量子化を行うタイ
ミングを示す信号と動静分離回路２から信号線201を介
して供給される動静判定信号により量子化切換信号を出
力する。量子化切換器701にタイミング制御回路702から
タイミング信号が来ていないときには動静判定信号によ
り静止領域と判定された部分に粗い量子化を選択する量
子化切換信号を出力する。または中，あるいは密，の量
子化を行うタイミング信号が来ているときには、動静判
定信号により静止領域と判定された部分に、中，あるい
は密，の量子化を行う量子化切換信号を量子化器４に供
給する。またこのようなタイミング制御は、信号線1102
のバッファオキュパンシーをタイマー703に供給し、バ
ッファオキュパンシーが大なるときは、タイマー703の
動作をとめることによっても実現できる。このように動
静判定信号とバッファオキュパンシーにより動領域に対
する量子化特性の選択および静止領域に対して前述の
粗，中，密とフレーム単位で段々に特性を細かくして行
く量子化特性の選択のように、量子化の切換えを適応的
に行う。

次に第５図により復号器の説明をする。バッファーメモ
リー12には、伝送路1201により符号器から一定の速度で
送られて来る圧縮符号化された信号と、復号化する速度
との整合を行い符号逆変換器13、14に出力する。符号逆
変換器13は、多重化されている圧縮符号からモード符号
のみ取り出し復号化する。復号化された（量子化特性を
表す）信号は1301により符号逆変換器14に供給され、量
子化切り換えの制御に用いられる。符号逆変換器14は、
多重化されている圧縮符号内のモード符号を除いた可変
長符号の復号化をこの量子化特性に基づいて行い、復号
化された予測誤差信号を加算器15に出力する。加算器15
は、符号逆変換器14からの復号化された予測誤差信号と
フレームメモリー16からの予測信号を加算し復号信号を
フレームメモリー16に供給するほか、線1501を介して復
号器から出力される。

（発明の効果）以上詳しく説明したように、静止領域に粗い量子化を行
い静止領域の雑音により発生する情報を抑圧しつつ、フ
レーム単位に静止領域に対して中、密と段々と細かにな
る量子化を行うことにより、わずかの情報の追加により
従来問題となっていた静止領域の画面の汚れを除去する
ことができ、高い圧縮率のフレーム間符号化方式が実現
される。このように本発明を実用に供するとその効果は
きわめて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図第２図は、本発明の原理を説明する図、第３図
は、本発明に係る符号器の実施例を説明する図、第４図
は符号化制御回路の構成例を説明する図、第５図は、本
発明に係る復号器の実施例を説明する図である。図において、１……遅延回路、２……動静分離回路３……減算器、４……量子化回路５……加算器、６……フレームメモリー７……符号化制御回路、８……符号変換器９……符号変換器、10……多重化回路 11……バッファーメモリー 12……バッファーメモリー 13……符号逆変換器、14……符号逆変換器 15……加算器、16……フレームメモリーをそれぞれ示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】動画像信号をフレーム間予測符号化するに
あたり、動画像信号の動き領域と静止領域とを分離し、
静止領域に含まれる画素に対する予測誤差については、
通常は粗い量子化を行ないつつ、少なくとも一定周期毎
に複数画面にわたって、粗い量子化、中位の粗さの量子
化、粗い量子化、密な量子化の順に量子化を行なうこと
を特徴とする予測符号化方式。