JP2924691B2 - 量子化ノイズの低減方法及び画像データの復号化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は変換符号化された画像デ
ータの復号化時に生じる量子化ノイズの低減方法及び前
記の方法を適用して変換符号化された画像データを復号
する画像データの復号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像信号、音響信号、その他の各種信号
をデジタル信号として、伝送，記録再生する場合には、
情報量の圧縮伸長技術が用いられている。すなわち、例
えば画像信号や音声信号等のデジタル化に当って、各サ
ンプル値を均等に分割した信号レベルの内の一つの代表
値で置き換える直線量子化(均等量子化)を行なっただけ
では、伝送，記録再生の対象とされる信号の情報量が、
非常に多い状態になるからである。それで、従来から放
送通信の技術分野、記録再生の技術分野においては、例
えば、信号の変化の少ない部分で人間の視覚や聴覚が敏
感であり、信号の変化の激しい部分ではある程度の誤差
があっても、それを検知し難いという人間の視覚や聴覚
の性質を、各サンプルあたりの情報量の低減のために利
用するということの他に、多くの情報圧縮技術の適用に
より、伝送，記録再生の対象にされている各種情報につ
いての高能率圧縮技術（情報の高能率符号化技術）の実
用化が進められて来ていることは周知のとおりである。

【０００３】さて、現在、実用化されているＶＨＳ（登
録商標）方式のＶＴＲからの再生信号を用いて表示され
た再生画像程度の画質の動画像における１時間当りの情
報量は、おおよそ１０９Ｇビットであり、また、我国に
おける現行の標準方式のカラーテレビジョン方式の受信
画像程度の画質の動画像における１時間当りの情報量
は、おおよそ３６０Ｇビットであるが、前記のように大
きな情報量を有する画像情報を、実用化されている現行
の伝送路や記録媒体を用いて、伝送，記録再生させるた
めに必要とされる画像情報の高能率圧縮方式についての
実用化研究も盛んに行なわれている。

【０００４】ところで、現在、実用的な画像情報の高能
率圧縮方式として提唱されている画像情報の高能率圧縮
方式では、自然画における隣接画素間では相関が高い
という、画面内（フレーム内）相関々係を利用して行な
う情報量の圧縮(空間的相関々係を利用して行なう情報
量の圧縮)、時間軸上に並ぶ画面間(フレーム間）相関
々係を利用して行なう情報量の圧縮(時間的相関々係を
利用して行なう情報量の圧縮)、符号の出現確率の偏
りによる情報量の圧縮、との３種類の異なる圧縮手段を
組合わせて情報量の圧縮を行ない、高能率符号化が達成
されるようにしている。前記したの画面内（フレーム
内）相関々係を利用して行なう画像の情報量の圧縮手段
としては、従来から多くの手法が提案されて来ている
が、近年になって、Ｋ−Ｌ（カルーネン・レーベ）変
換、離散コサイン変換（ＤＣＴ）、離散フーリエ変換、
ウオルシュ・アダマール変換、等を代表例とする直交変
換が採用されることが多くなった。

【０００５】例えば、ＩＳＯ（国際標準化機構）の下に
設立されたＭＰＥＧ（ＭｏｖｉｎｇＰｉｃｔｕｒｅ Ｃ
ｏｄｉｎｇ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）による国際標準
化作業の結果として提唱された画像情報の高能率符号化
方式（ＭＰＥＧ１方式，ＭＰＥＧ２方式と呼称されるこ
ともある）は、フレーム内符号化と、フレーム間符号化
とを組合わせて、動き補償予測やフレーム間予測を施し
た状態で、動画像情報の高能率符号化を行なうのである
が、前記の直交変換として２次元離散コサイン変換（２
次元ＤＣＴ）を採用している。そして、前記の直交変換
は、高能率符号化の対象にされる各１枚毎の画面の画像
信号について、所定のブロックサイズ（Ｎ×Ｍ画素←横
Ｎ画素×縦Ｍラインのブロックサイズ）を有する「単位
のブロック」(前記のＭＰＥＧ１方式，ＭＰＥＧ２方式
では、８×８画素←横８画素×縦８ラインのブロックサ
イズのブロックが「単位のブロック」とされている）毎
に分割された画像信号について行なわれる。

【０００６】前記の単位のブロック毎に直交変換される
ことによって得られる（Ｎ×Ｍ）個の直交変換係数（前
記のＭＰＥＧ１方式，ＭＰＥＧ２方式では、８×８＝６
４個のＤＣＴ変換係数）は、少なくとも前記した単位の
ブロックの１個を含む予め定められた大きさの領域（前
記のＭＰＥＧ１方式，ＭＰＥＧ２方式において、「マク
ロブロック」の用語で呼称されている領域、すなわち、
ＭＰＥＧ１方式，ＭＰＥＧ２方式で、輝度信号Ｙについ
ての１６×１６画素←横１６画素×縦１６ラインのブロ
ックサイズの大きさの領域と、２つの色差信号Ｃｒ，Ｃ
ｂのそれぞれについての８×８画素←横８画素×縦８ラ
インのブロックサイズの大きさの領域とからなる領域）
毎に設定されている「ブロック量子化幅値」によって量
子化される。例えば、ＭＰＥＧ１方式，ＭＰＥＧ２方式
において、前記した「ブロック量子化幅値」は、［｛マ
クロブロック量子化特性値（またはマクロブロックの量
子化スケール）ＱＳ｝×量子化マトリクス］として示さ
れる。

【０００７】前記のブロック量子化幅値によって量子化
された直交変換係数（例えばＤＣＴ係数)は、それの直
流成分(ＤＣ成分)と、交流成分(ＡＣ成分)とに分離され
る。前記の直交変換係数(例えばＤＣＴ係数)の直流成分
は差分符号化され、また直交変換係数(例えばＤＣＴ係
数)の交流成分は、ジグザグ走査された後にエントロピ
ー符号化（符号の出現確率の偏りによる情報量圧縮…例
えばハフマン方式のような可変長符号化）される。前記
のように変換符号化された画像データはビットストリー
ム(ビット列)として出力される。次に前述のように変換
符号化された画像データに対する復号動作は、既述の符
号化動作とは逆の操作で行なわれて出力画像が得られる
のであるが、高能率符号化の過程において量子化が行な
われている場合には、避けることができない量子化誤差
の存在により、出力画像中に量子化ノイズを生じさせ
る。そして符号化の対象にされた画像の複雑さが伝送レ
ートに対して大きな場合に、前記の量子化ノイズが画像
の品質を大きく劣化させる。

【０００８】一般的に、前記した量子化ノイズを生じさ
せる量子化誤差の内で、低域成分の量子化誤差は、単位
のブロック間に相関が無い状態の出力画像歪、所謂ブロ
ック歪を画像中に生じさせ、また、量子化ノイズを生じ
させる量子化誤差の内で、高域成分の量子化誤差は、リ
ンギング状の出力画像歪、所謂モスキートノイズをエッ
ジの周辺に生じさせる。ところで、前記のように画像中
に生じる量子化ノイズは、画像の平坦部分では特に目立
つものであり、低域から高域にかけて大きな映像信号レ
ベルの変化がある場所に、小さなノイズが加算されてい
るような量子化ノイズの波形の場合には、視覚特性上で
の感度差が小さいことからノイズは検知され難い。しか
し、低域だけに大きな映像信号レベルの変化が存在して
いる場合に、高域に小さなノイズが加算されているとき
は、前記のノイズが検知され易い。当然のことながら、
大きなノイズが加算された場合には、低域，高域の如何
に拘らずに致命的を符号化劣化として検知されてしまう
ことは、いうまでもない。そして、前記のような量子化
ノイズによる画像品質の劣化の問題を解決する手段の１
つとして、例えば特開平４ー３７２０７４号公報に開示
されているように復号画像にポストフィルタをかけて量
子化ノイズを低減させるように解決手段が提案されてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
特開平４ー３７２０７４号公報に解決手段として示され
ている復号画像にポストフィルタをかける手段を適用す
ると、フレーム内の画像の一部だけが劣化しているよう
な場合にも、フレーム全体に一律にフィルタが作用する
ために、画像が劣化していない部分の画質が劣化してし
まうことが問題になり、それの解決策が求められた。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、所定のブロッ
クサイズを有する単位のブロック毎に分割された画像信
号が、それぞれの単位のブロック毎に直交変換された後
に、少なくとも前記した単位のブロックの１個を含む予
め定められた大きさの領域毎に個別に設定されているブ
ロック量子化幅値を用いて量子化されるとともに、前記
した少なくとも単位のブロックの１個を含む予め定めら
れた大きさの領域毎の動きベクトルをも用いたフレーム
間予測符号化を施すことによって変換符号化されている
画像データの復号化に当り、復号過程で得られる前記し
た単位のブロックの１個を含む予め定められた大きさの
各領域毎の動きベクトル値と、隣接する領域の動きベク
トル値の差とに応じて高域成分を減少させるような信号
処理を施すようにした変換符号化された画像データの復
号化時に生じる量子化ノイズの低減方法、及び前記した
画像データの復号化時に生じる量子化ノイズの低減方法
を適用した画像データの復号化装置、すなわち、所定の
ブロックサイズを有する単位のブロック毎に分割された
画像信号が、それぞれの単位のブロック毎に直交変換さ
れた後に、所定のブロックサイズを有する単位のブロッ
ク毎に分割された画像信号が、それぞれの単位のブロッ
ク毎に直交変換された後に、少なくとも、前記した単位
のブロックの１個を含む予め定められた大きさの領域毎
に個別に設定されているブロック量子化幅値を用いて量
子化されるとともに、前記した少なくとも単位のブロッ
クの１個を含む予め定められた大きさの領域毎の動きベ
クトルをも用いたフレーム間予測符号化を施すことによ
って変換符号化されている画像データの復号化のため
に、少なくとも、バッファメモリと、可変長復号化部
と、逆量子化部と、逆直交変換部と、逆動き補償部と、
画像メモリとを含んで構成されている変換符号化された
画像データの復号化装置であって、前記した各領域毎に
個別に設定されている動きベクトル値と、隣接する領域
の動きベクトル値の差に応じて制御信号を発生させて、
前記の制御信号によって通過周波数帯域が可変できる可
変通過帯域低域濾波手段の通過過帯域特性を制御して、
前記した動きベクトルに応じて適応的に高域成分が減少
できるように前記した可変通過帯域低域濾波手段を制御
させるようにした変換符号化された画像データの復号化
装置を提供する。

【００１１】

【作用】高能率符号化の対象にされている各１枚毎の画
面の画像信号について、所定のブロックサイズ（Ｎ×Ｍ
画素←横Ｎ画素×縦Ｍラインのブロックサイズ）を有す
る「単位のブロック」毎に、直交変換して得た（Ｎ×
Ｍ）個の直交変換係数が、少なくとも前記した単位のブ
ロックの１個を含む予め定められた大きさの領域毎に設
定されている「ブロック量子化幅値」を用いて量子化す
るとともに、前記した少なくとも単位のブロックの１個
を含む予め定められた大きさの領域毎の動きベクトルを
も用いたフレーム間予測符号化を施すことによって変換
符号化された画像データと、前記の変換符号化された画
像データの復号時に必要とされる付加情報（例えば、ブ
ロック量子化幅情報、動きベクトル、予測モード情報
等）とによるビットストリームがバッファメモリに記憶
される。前記のバッファメモリから読出されたビットス
トリームが供給される可変長復号部では、エントロピー
符号化（可変長符号化）された画像データと、変換符号
化された画像データの復号時に必要とされる付加情報
（例えば、ブロック量子化幅情報、動きベクトル、予測
モード情報等）とを復号する。

【００１２】復号された画像データと、復号された付加
情報中のブロック量子化幅情報とが逆量子化部に与えら
れることによって、逆量子化部で行なわれる画像データ
に対する逆量子化動作により、逆量子化部から逆直交変
換部に直交変換係数が供給される。逆直交変換部では、
単位のブロック毎に２次元の逆直交変換を行なって、周
波数領域の画像データを時間軸領域の画像データに逆変
換する。前記の逆直交変換部から出力された時間軸領域
の画像データは、フレーム内符号化、フレーム間符号
化、の違いを示すコーディングタイプに従って、動き補
償部で動き補償された状態の画像データと加算するか、
加算しないかして、出力画像データとされて画像メモリ
に格納される。

【００１３】前記のビットストリーム中に含まれていた
付加情報の内の動きベクトル情報を検出し、検出された
前記の動きベクトル情報、すなわち、少なくとも単位の
ブロックの１個を含む予め定められた大きさの各領域毎
に個別に設定されている動きベクトル値と、隣接する領
域の動きベクトル値の差に応じて制御信号を発生させた
りし、前記の制御信号により適応的に高域成分を減少さ
せるような信号処理を、可変通過帯域低域通過濾波器の
通過帯域を制御して行なう。

【００１４】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の変換符号
化された画像データの復号化時に生じるブロック歪の低
減方法、及び変換符号化された画像データの復号化装置
の具体的な内容を詳細に説明する。図１乃至図２は本発
明の量子化ノイズの低減方法を適用した画像データの復
号化装置の構成例を示すブロック図、図３は隣接領域に
おける差分動きベクトルの説明に使用する図、図４は可
変通過帯域低域通過濾波器の構成例を示すブロック図、
図５は単位のブロックの境界におけるフィルタリングの
状態の説明に使用する図、図６は制御信号発生部の構成
例を示すブロック図、図７は制御特性例の説明図であ
る。

【００１５】図１乃至図２に示す本発明の画像データの
復号化装置において、１は復号化の対象にされるビット
ストリーム(ビット列)の入力端子であり、また各図にお
いて一点鎖線枠で包囲して示してある部分（３，１５…
復号器集積回路）は、集積回路化されている構成部分で
あるとされている。図１、図２の各図に示されている復
号化装置の実施例において、一点鎖線枠３で包囲して示
してある構成部分としては、少なくともバッファメモリ
８と、可変長復号化部９と、逆量子化部１０と、逆直交
変換部１１と、加算部１２と、動き補償部１３と、画像
メモリ１４とを含んで集積回路化されている市販品を使
用することができる。

【００１６】前記した入力端子１に供給されるビットス
トリームは、画面内（フレーム内）相関々係を利用する
直交変換により画像の情報量の圧縮(空間的相関々係を
利用して行なう情報量の圧縮)と、時間軸上に並ぶ画面
間(フレーム間）相関々係を利用して行なう情報量の圧
縮(時間的相関々係を利用して行なう情報量の圧縮)、及
び符号の出現確率の偏りによる情報量の圧縮との３種類
の異なる圧縮手段を組合わせて高能率変換符号化された
画像データ（例えばＭＰＥＧ１方式，ＭＰＥＧ２方式に
よる画像データ）であるとされている。なお、本明細書
の以下の記述においては、復号の対象にされている画像
データが、ＭＰＥＧ１方式，ＭＰＥＧ２方式による画像
データであるとして説明が行なわれている。

【００１７】ところで、ＭＰＥＧ１方式，ＭＰＥＧ２方
式における動画像情報の高能率符号化は、２次元離散コ
サイン変換（２次元ＤＣＴ）によるフレーム内符号化
と、フレーム間符号化とを組合わせ、動き補償予測やフ
レーム間予測を施した状態で行なわれる。そして、高能
率符号化の対象にされた各１枚毎の画面の画像信号は、
８×８画素（横８画素×縦８ライン）のブロックサイズ
の「単位のブロック」毎に分割され、前記の各単位のブ
ロック毎にＤＣＴが行なわれる。そして、前記の各単位
のブロック毎のそれぞれ６４個のＤＣＴ変換係数は「ブ
ロック量子化幅値」で量子化される。ＭＰＥＧ１方式,
ＭＰＥＧ２方式において、前記の「ブロック量子化幅
値」は、前記した単位のブロックの１個を含む予め定め
られた大きさの領域の「マクロブロック」の用語で呼称
されている領域、すなわち、輝度信号Ｙについての１６
×１６画素(横１６画素×縦１６ライン)のブロックサイ
ズの大きさの領域と、２つの色差信号Ｃｒ,Ｃｂのそれ
ぞれについての８×８画素(横８画素×縦８ライン)のブ
ロックサイズの大きさの領域とからなる領域）毎に設定
されている｛マクロブロック量子化特性値（またはマク
ロブロックの量子化スケール）ＱＳ}と、量子化マトリ
クスとの積によって示される値である。

【００１８】ＤＣＴ変換係数を被除数とし、「ブロック
量子化幅値」を除数として量子化が行なわれたＤＣＴ係
数は、それの直流成分（ＤＣ成分）と、交流成分（ＡＣ
成分）とに分離される。前記のＤＣＴ係数の直流成分は
差分符号化され、またＤＣＴ係数の交流成分は、ジグザ
グ走査された後にエントロピー符号化（符号の出現確率
の偏りによる情報量圧縮…例えばハフマン方式のような
可変長符号化）されて変換符号化された画像データに
は、前記の変換符号化された画像データの復号時に必要
とされる付加情報［例えば、｛ブロック量子化幅情報→
マクロブロック量子化特性値（またはマクロブロックの
量子化スケール）ＱＳ}と、動きベクトル、予測モード
情報等］が付加されてビットストリームとされている。
図☆１乃至図☆６にそれぞれ示されている本発明の画像
データの復号化装置において、入力端子１に供給された
ビットストリームは、例えば先入れ先出しメモリ（ＦＩ
ＦＯ）を用いて構成されているバッファメモリ８に格納
される。

【００１９】前記したバッファメモリ８から読出された
ビットストリームが供給される可変長復号部９では、エ
ントロピー符号化（可変長符号化）された画像データ
と、変換符号化された画像データの復号時に必要とされ
る付加情報、例えば｛ブロック量子化幅情報→マクロブ
ロック量子化特性値（またはマクロブロックの量子化ス
ケール）ＱＳ}、動きベクトル、予測モード情報等）と
を復号する。そして、前記の可変長復号部９で復号され
た画像データと、ブロック量子化幅情報｛マクロブロッ
ク量子化特性値（またはマクロブロックの量子化スケー
ル）ＱＳ}とは、逆量子化部１０に供給され、また、動
きベクトル、予測モード情報等は、逆動き補償部１３に
供給される。

【００２０】前記の可変長復号部９で復号された画像デ
ータと、復号された付加情報中のブロック量子化幅情報
｛マクロブロック量子化特性値（またはマクロブロック
の量子化スケール）ＱＳ}とが与えられた逆量子化部１
０では、逆量子化動作を行なって得たＤＣＴ変換係数を
逆直交変換部（逆ＤＣＴ）１１に供給する。逆直交変換
部（逆ＤＣＴ）１１では、単位のブロック毎に２次元の
逆ＤＣＴを行なって、周波数領域の画像データを時間軸
領域の画像データに逆変換して、それを加算部１２に供
給する。前記のようにして加算部１２に供給された時間
軸領域の画像データは、フレーム内符号化、フレーム間
符号化、の違いを示すコーディングタイプに従って、動
き補償部１３で動き補償された状態の画像データと加算
するか、加算しないかして、出力画像データとされて画
像メモリ１４に格納する。バッファメモリ８と、可変長
復号化部９と、逆量子化部１０と、逆直交変換部１１
と、加算部１２と、動き補償部１３と、画像メモリ１４
とからなる各構成部分の動作に関するこれまでの記述
は、図１及び図２に示す本発明の画像データの復号化装
置における前記の各構成部分の動作について共通してい
る。

【００２１】図１及び図２の各図に示す本発明の画像デ
ータの復号化装置において、復号器集積回路３（または
１５）における画像メモリ１４からの画像データは、可
変帯域低域通過濾波器７を介して出力端子２に出力され
ている。そして、前記の可変帯域低域通過濾波器７は、
制御信号発生部６から可変帯域低域通過濾波器７に供給
される制御信号によって、それを通過する画像信号の高
域部分の信号レベルが変化する状態に制御される。前記
した制御信号発生部６の具体的な構成例は図６に示され
ている。また、前記した可変帯域低域通過濾波器７の具
体的な構成例は、図４に示してある。図４において点線
枠７ｈで示されている構成部分は、画像の水平方向につ
いて可変帯域低域通過濾波器として機能する構成部分で
あり、また、図４中で点線枠７ｖで示されている構成部
分は、画像の垂直方向について可変帯域低域通過濾波器
として機能する構成部分である。

【００２２】そして、図４に例示している可変帯域低域
通過濾波器７の具体的な構成において、点線枠７ｈで示
されている画像の水平方向について可変帯域低域通過濾
波器として機能する構成部分と、点線枠７ｖで示されて
いる画像の垂直方向について可変帯域低域通過濾波器と
して機能する構成部分とを直列的に接続することによ
り、全体的に２次元的な可変帯域低域通過濾波器７とし
て構成されるようにしている。前記した可変帯域低域通
過濾波器７を、１個の２次元的な低域通過濾波器と減算
器（図４中の１７と対応して設けられる減算器）と乗算
器（図４中の１８と対応して設けられる減算器）と加算
器（図４中の１９と対応して設けられる減算器）とによ
って構成するようにしてもよい。

【００２３】図４に例示した可変帯域低域通過濾波器７
において、前記した構成部分７ｈは、予め定められた固
定の遮断周波数を有するように構成された水平ＬＰＦ１
６と、減算器１７と、乗算器１８と、加算器１９とによ
って構成されており、また、前記した構成部分７ｖは、
予め定められた固定の遮断周波数を有するように構成さ
れた垂直ＬＰＦ２０と、減算器２１と、乗算器２２と、
加算器２３とによって構成されている。そして、図４に
示されている可変帯域低域通過濾波器７における前記の
２つの構成部分７ｈ，７ｖ中に設けられている各乗算器
１８（２２）には、制御信号発生部６から制御信号（例
えば、０〜１.０の範囲の係数…乗算の係数信号）が供
給される。それにより可変帯域低域通過濾波器７からの
出力画像データは、前記した予め定められた固定の遮断
周波数を有するＬＰＦにおける遮断域よりも高い周波数
帯域の信号成分に対して、係数０〜１.０が乗算された
状態とされる。

【００２４】すなわち、制御信号発生部６から制御信号
（例えば、０〜１.０の範囲の係数…乗算の係数信号）
は、ＤＣＴ変換係数を量子化する際に用いられるブロッ
ク量子化幅と関連する個別の量子化スケール値が設定さ
れるべき領域、すなわち、ＤＣＴが行なわれる所定のブ
ロックサイズを有する単位のブロック（ＤＣＴブロッ
ク）の少なくとも１個を含む予め定められた大きさの領
域毎に個別に設定されている動きベクトル値と、隣接す
る領域にそれぞれ設定されている各動きベクトル間の差
分値とに適応的に高域成分を減少させるような信号処理
が、前記した可変帯域低域通過濾波器７によって行なわ
れるようにするための係数である。

【００２５】図３中に四角な枠で包囲して示してある各
領域は、それぞれＤＣＴ変換係数を量子化する際に用い
られるブロック量子化幅と関連する個別の量子化スケー
ル値が設定されるべき領域、すなわち、ＤＣＴが行なわ
れる所定のブロックサイズを有する単位のブロック（Ｄ
ＣＴブロック）の少なくとも１個を含む予め定められた
大きさの領域であり、前記の各領域中に表示してあるＭ
Ｖ0，ＭＶ1，ＭＶ2，ＭＶ3，ＭＶ4，ＭＶ5，ＭＶ6，Ｍ
Ｖ7，ＭＶ8は、それぞれの領域に設定されている動きベ
クトル値を示しており、前記した動きベクトルＭＶｉ
（ｉは０，２，３…８）は、次の（１）式によって示さ
れる。

【００２６】

【数１】

【００２７】そして図３中において、動きベクトル値が
ＭＶ0として示されている領域をカレント領域とし、こ
のカレント領域と、カレント領域に隣接する８個の領域
（８連結の関係にある領域→動きベクトル値がＭＶ1，
ＭＶ2，ＭＶ3，ＭＶ4，ＭＶ5，ＭＶ6，ＭＶ7，ＭＶ8と
して示されている８個の領域）との動きベクトルとの差
分値ｄＭＶは、前記した９個の領域の各動きベクトル値
ＭＶ0，ＭＶ1，ＭＶ2，ＭＶ3，ＭＶ4，ＭＶ5，ＭＶ6，
ＭＶ7，ＭＶ8を用いた、次の（２）式で示される演算を
行なって得られる。なお、ＭＶ0，ＭＶ1，ＭＶ2…ＭＶ8
等で示してある各領域の動きベクトルは、小括弧中に示
すＸ座標とＹ座標とを用いて、ＭＶ0はＭＶ（ｘo，y
ｏ）、ＭＶ1はＭＶ（ｘo-1，yｏ-1）、ＭＶ2はＭＶ（ｘ
o，yo-1）、ＭＶ3はＭＶ（ｘo+1，yｏ-1）、ＭＶ4はＭ
Ｖ（ｘo-1，yｏ），ＭＶ5はＭＶ（ｘo+1，yｏ），ＭＶ6
はＭＶ（ｘo-1，yｏ+1），ＭＶ7はＭＶ（ｘo，yｏ+
1），ＭＶ8はＭＶ（ｘo+1，yｏ+1）として表されるもの
である。

【００２８】

【数２】 なお、（２）式中のＭＶ0(ｘ）はＭＶ（ｘo），ＭＶ0
(ｙ）はＭＶ（ｙo）であり、またＭＶ1(ｘ）はＭＶ（ｘ
o-1），ＭＶ1(ｙ）はＭＶ（ｙo-1）、ＭＶ2(ｘ）はＭＶ
（ｘo），ＭＶ2(ｙ）はＭＶ（ｙo-1）、ＭＶ3(ｘ）はＭ
Ｖ（ｘo+1）、ＭＶ3(ｙ）はＭＶ（yｏ-1）、ＭＶ4(ｘ）
はＭＶ（ｘo-1），ＭＶ4(ｙ）はＭＶ（ｙo）、ＭＶ5
(ｘ）はＭＶ（ｘo+1），ＭＶ5(ｙ）はＭＶ（yｏ）、Ｍ
Ｖ6(ｘ）はＭＶ（ｘo-1），ＭＶ4(ｙ）はＭＶ（ｙo+
1）、ＭＶ7(ｘ）はＭＶ（ｘo），ＭＶ7(ｙ）はＭＶ（y
ｏ+1）、ＭＶ8（ｘ）はＭＶ（ｘo+1），ＭＶ8（ｙ）は
ＭＶ（yｏ+1）である。

【００２９】そして、前記した動きベクトルＭＶｉ（図
３においてはＭＶ0)や、動きベクトルの差分値ｄＭＶな
どは、Ｇ（ｘ，ｙ）１.０〜０.０の間に規格化される。
図７は動きベクトルＭＶの大きさ(または動きベクトル
の差分値ｄＭＶの大きさ）を横軸にとり、また、縦軸に
は制御信号発生部６から可変帯域低域通過濾波器７に供
給する乗算係数（１.０〜０.０）をとって、動きベクト
ルＭＶの大きさや、差分ベクトルｄＭＶの大きさによっ
て、適応的に高域成分を減少させるための複数の制御特
性Ａ〜Ｅの設定例を示している。例えば、動きベクトル
の差分値ｄＭＶの大きさが５０以上のときはＡ特性、動
きベクトルの差分値ｄＭＶの大きさが４０以上５０未満
のときはＢ特性、動きベクトルの差分値ｄＭＶの大きさ
が３０以上４０未満のときはＣ特性、動きベクトルの差
分値ｄＭＶの大きさが２０以上３０未満のときはＤ特
性、動きベクトルの差分値ｄＭＶの大きさが２０未満の
ときはＥ特性というように、制御特性を設定する。

【００３０】図６は前記のように０.０〜１.０の範囲の
係数信号を発生して、それを可変帯域低域通過濾波器７
に供給する制御信号発生部６（図１，図２中に示されて
いる制御信号発生部６）の構成例であり、図６に示され
ている制御信号発生部６は、信号処理に必要とされる範
囲（例えば少なくとも３マクロブロックライン程度）の
動きベクトル情報を格納できるような記憶容量を有する
動きベクトル情報のメモリ２４に、順次の領域の動きベ
クトル情報を記憶させる。動きベクトル情報のメモリ２
４に記憶された動きベクトル情報が読出されて、隣接領
域の動きベクトル情報の比較判定部２５において、隣接
する各領域における動きベクトル情報について、例えば
前記の（２）式の演算を行なって順次のカレント領域に
ついての動きベクトルの大きさｄＭＶの値を求めて、そ
れを乗算係数の設定部２６に供給する。

【００３１】乗算係数の設定部２６では、それに供給さ
れた順次のカレント領域についての動きベクトルの大き
さｄＭＶの値をアドレスとして、図７に例示されている
ような動きベクトルの差分値ｄＭＶの大きさと、制御信
号発生部６から可変帯域低域通過濾波器７に供給する乗
算係数（１.０〜０.０）との関係を満足させる係数と対
応する係数信号（制御信号）をＲＯＭテーブル（ルック
・アップ・テーブル）から出力させる。前記の係数信号
は、制御信号の送出部２７から制御信号として、制御信
号発生部６から可変帯域低域通過濾波器７に供給され
る。なお、順次の領域の動きベクトルＭＶの大きさと対
応した制御信号を発生させるような構成の制御信号発生
部６としては、順次の領域の動きベクトルＭＶの大きさ
がアドレスとして与えられたときに、それぞれ予め定め
た係数信号が出力されるようなＲＯＭテーブル（ルック
・アップ・テーブル）を設けたものが使用できる。ま
た、ＲＯＭテーブル（ルック・アップ・テーブル）に与
えるアドレスとして、前記した動きベクトルの差分値ｄ
ＭＶの大きさ、あるいは動きベクトルの大きさの他に、
動きベクトルの差分値ｄＭＶの大きさと画素アドレス
値、あるいは動きベクトルの大きさと画素アドレス値と
が用いられるようにしてもよい。

【００３２】ところで、ＤＣＴが行なわれる所定のブロ
ックサイズを有する単位のブロックの少なくとも１個を
含む予め定められた大きさの領域毎に、個別に設定され
ている動きベクトル値、または動きベクトルの差分値と
適応的に高域成分を減少させるような信号処理動作を行
なう可変帯域低域通過濾波器７による、選択された単位
のブロックの境界付近の画素に対するローパス特性のフ
ィルタリング動作は、図５に図示説明されているように
して行なわれる。すなわち、図５中においてｔ1，ｔ2，
t3…は、それぞれ１クロック周期ずつずれた状態で異な
る時刻を示している。そして、図５はＦＩＲフィルタの
フィルタ長が５タップのローパスフィルタとして可変帯
域低域通過濾波器７が構成されている場合に、画像中に
おける特定な１行の画素配列における単位のブロックの
境界付近の順次の画素ｐ-3，ｐ-2，ｐ-1，ｐ，ｐ+1，ｐ
+2，ｐ+3…に対してローパスのフィルタリングが施され
て行く状態を示している。

【００３３】図１及び図２に示す本発明の画像データの
復号化装置において、入力端子１に供給された復号化の
対象にされるビットストリーム(ビット列)が、少なくと
もバッファメモリ８と、可変長復号化部９と、逆量子化
部１０と、逆直交変換部１１と、加算部１２と、動き補
償部１３と、画像メモリ１４とを含んで構成されている
構成部分によって復号された画像データが画像メモリ１
４に格納され、画像メモリ１４から復号された画像デー
タを出力できることは既述のとおりである。そして、図
１及び図２に示に示す本発明の画像データの復号化装置
は、前記した画像メモリ１４から読出された画像データ
を、可変帯域低域通過濾波器７に与えて、前記した可変
帯域低域通過濾波器７の動作によって、量子化ノイズが
低減された状態の画像データを、画像データの復号化装
置の出力端子２から出力させるように構成されている。

【００３４】まず、図１に示す本発明の画像データの復
号化装置において、入力端子１に供給された復号化の対
象にされたビットストリームは、復号器集積回路３中に
設けられているバッファメモリ８に供給されるととも
に、バッファメモリ４にも供給されている。先入れ先出
しメモリが用いられているバッファメモリ４から読出さ
れたビットストリームは、動きベクトル検出部５に供給
される。前記の動きベクトル検出部５は、復号器集積回
路３中に設けられている可変長復号部９と同様の機能を
備えている構成態様のものを使用することができる。そ
して、前記した動きベクトル検出部５では、それに供給
されたビットストリーム中から、順次の領域毎の動きベ
クトル情報を検出して、それを制御信号発生部６に与え
る。

【００３５】ところで、図１に示す本発明の画像データ
の復号化装置では、入力端子１に供給された復号化の対
象にされたビットストリームを、復号器集積回路３の外
部に設けたバッファメモリ４に供給し、前記のバッファ
メモリ４から読出されたビットストリームを動きベクト
ル検出部５に与え、動きベクトル検出部５によって、ビ
ットストリーム中から検出した順次の領域毎の動きベク
トル情報を制御信号発生部６に与えるようにしている
が、図２に示す本発明の画像データの復号化装置では、
復号器集積回路１５の内部に設けられている可変長復号
部９の動作により、ビットストリーム中から検出された
順次の領域毎の動きベクトル情報を制御信号発生部６に
与えるようにしている。

【００３６】すなわち図２に示す本発明の画像データの
復号化装置は、図１に示す本発明の画像データの復号化
装置において、一点鎖線枠３で包囲して、少なくともバ
ッファメモリ８と、可変長復号化部９と、逆量子化部１
０と、逆直交変換部１１と、加算部１２と、動き補償部
１３と、画像メモリ１４とを含んで集積回路化してある
復号器集積回路３に対して外付けされていたバッファメ
モリ４と、動きベクトル検出部５との動作を、復号器集
積回路３の内部に設けられているバッファメモリ８と可
変長復号部９との機能を利用して行なわせるようにする
とともに、可変長復号部９によってビットストリーム中
から検出された順次の領域毎の動きベクトル情報が与え
られる制御信号発生部６や、前記した制御信号発生部６
から出力される制御信号により、画像メモリ１４から供
給される画像データの高域周波数成分の制御動作を行な
う可変帯域低域通過濾波器７の構成部分をも１つの復号
器集積回路１５中に含むように集積回路化して構成した
構成態様のものである。

【００３７】図１及び図２に示す本発明の画像データの
復号化装置において、制御信号発生部６としては、例え
ば既述のように図６に例示されているような構成態様の
ものが使用され、また、可変帯域低域通過濾波器７とし
ては、例えば既述のように図４に例示されているような
構成態様のものが使用される。それで、図１及び図２に
示す本発明の画像データの復号化装置では、制御信号発
生部６で発生された制御信号、すなわち、既述のように
ビットストリーム中に含まれていた付加情報の内の各領
域毎の動きベクトル情報値ＭＶ、または動きベクトルの
差分値ｄＭＶの大きさに基づいて適応的に高域成分を減
少させるような信号処理が行なわれるように、例えば可
変通過帯域低域通過濾波器の通過帯域を制御することに
より、画像中の量子化ノイズを良好に低減できる。

【００３８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したところから明らか
なように、本発明の量子化ノイズの低減方法及び画像デ
ータの復号化装置は、高能率符号化の対象にされている
各１枚毎の画面の画像信号について、所定のブロックサ
イズ（Ｎ×Ｍ画素←横Ｎ画素×縦Ｍラインのブロックサ
イズ）を有する「単位のブロック」毎に、直交変換して
得た（Ｎ×Ｍ）個の直交変換係数が、少なくとも前記し
た単位のブロックの１個を含む予め定められた大きさの
領域毎に設定されている「ブロック量子化幅値」を用い
て量子化するとともに、前記した少なくとも単位のブロ
ックの１個を含む予め定められた大きさの領域毎の動き
ベクトルをも用いたフレーム間予測符号化を施すことに
よって変換符号化された画像データと、前記の変換符号
化された画像データの復号時に必要とされる付加情報
（例えば、ブロック量子化幅情報、動きベクトル、予測
モード情報等）とによるビットストリーム中に含まれて
いた付加情報の内の動きベクトル情報を検出し、検出さ
れた前記の動きベクトル情報、すなわち、少なくとも単
位のブロックの１個を含む予め定められた大きさの各領
域毎に個別に設定されている動きベクトル値と、隣接す
る領域の動きベクトル値の差に応じて制御信号を発生さ
せて、前記の制御信号により適応的に高域成分を減少さ
せるような信号処理を、可変通過帯域低域通過濾波器の
通過帯域を制御して行なうことにより、復号過程で得ら
れる領域間の動きベクトルの差分値の大きさに応じて、
適応的に高周波成分の大きさを制御し、動きが激しく量
子化ノイズが発生している部分だけについて高周波成分
を低減させることができるので、復号画像の動き及び劣
化度合に応じて、効果的に量子化ノイズを除去すること
ができるとともに、画像全体に動いているような場合に
は、動き補償も比較的当り易く、それにより量子化ノイ
ズも比較的に少ないという理由と、人間の視覚特性か
ら、それぞれのブロックが違った方向に動いている場合
より全体に絵柄が同じ方向に動いている場合の方が、解
像度を認識し易いという性質に適合させながら、良好に
量子化ノイズを除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の量子化ノイズの低減方法を適用した画
像データの復号化装置の構成例を示すブロック図であ
る。

【図２】本発明の量子化ノイズの低減方法を適用した画
像データの復号化装置の構成例を示すブロック図であ
る。

【図３】隣接領域における差分動きベクトルの説明に使
用する図である。

【図４】可変通過帯域低域通過濾波器の構成例を示すブ
ロック図である。

【図５】単位のブロックの境界におけるフィルタリング
の状態の説明に使用する図である。

【図６】制御信号発生部の構成例を示すブロック図であ
る。

【図７】動きベクトルと制御特性との関係を示す特性例
図である。

【符号の説明】 【符号の説明】

１…入力端子、２…出力端子、３,１５…復号器集積回
路、４,８…バッファメモリ、５…動きベクトル検出
部、６…制御信号発生部、７…可変帯域低域通過濾波
器、９…可変長復号部、１０…逆量子化部、１１…逆直
交変換部(逆ＤＣＴ部）、１２…加算部、１３…逆動き
補償部、１４…画像メモリ、１６……水平ＬＰＦ、１
７，２１…減算器、１８，２２…乗算器、１９，２３…
加算器、２０…垂直ＬＰＦ、

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定のブロックサイズを有する単位のブ
   ロック毎に分割された画像信号が、それぞれの単位のブ
   ロック毎に直交変換された後に、少なくとも前記した単
   位のブロックの１個を含む予め定められた大きさの領域
   毎に個別に設定されているブロック量子化幅値を用いて
   量子化されるとともに、前記した少なくとも単位のブロ
   ックの１個を含む予め定められた大きさの領域毎の動き
   ベクトルをも用いたフレーム間予測符号化を施すことに
   よって変換符号化されている画像データの復号化に当
   り、復号過程で得られる前記した単位のブロックの１個
   を含む予め定められた大きさの各領域毎の動きベクトル
   値と、隣接する領域の動きベクトル値の差とに応じて高
   域成分を減少させるような信号処理を施すことを特徴と
   する変換符号化された画像データの復号化時に生じる量
   子化ノイズの低減方法。
2. 【請求項２】 所定のブロックサイズを有する単位のブ
   ロック毎に分割された画像信号が、それぞれの単位のブ
   ロック毎に直交変換された後に、所定のブロックサイズ
   を有する単位のブロック毎に分割された画像信号が、そ
   れぞれの単位のブロック毎に直交変換された後に、少な
   くとも、前記した単位のブロックの１個を含む予め定め
   られた大きさの領域毎に個別に設定されているブロック
   量子化幅値を用いて量子化されるとともに、前記した少
   なくとも単位のブロックの１個を含む予め定められた大
   きさの領域毎の動きベクトルをも用いたフレーム間予測
   符号化を施すことによって変換符号化されている画像デ
   ータの復号化のために、少なくとも、バッファメモリ
   と、可変長復号化部と、逆量子化部と、逆直交変換部
   と、逆動き補償部と、画像メモリとを含んで構成されて
   いる変換符号化された画像データの復号化装置であっ
   て、 前記した各領域毎に個別に設定されている動きベクトル
   を検出する動きベクトル検出部と、 前記した動きベクトル検出部から順次に出力される各領
   域毎に個別に設定されている動きベクトル値と、隣接す
   る領域の動きベクトル値の差に応じて制御信号を発生す
   る制御信号発生手段と、 前記した制御信号によって通過周波数帯域が可変できる
   可変通過帯域低域濾波手段と、 前記した制御信号発生手段から出力された制御信号に応
   じて適応的に高域成分が減少できるように前記した可変
   通過帯域低域濾波手段を制御する手段とを備えてなる変
   換符号化された画像データの復号化装置。
3. 【請求項３】 所定のブロックサイズを有する単位のブ
   ロック毎に分割された画像信号が、それぞれの単位のブ
   ロック毎に直交変換された後に、所定のブロックサイズ
   を有する単位のブロック毎に分割された画像信号が、そ
   れぞれの単位のブロック毎に直交変換された後に、少な
   くとも、前記した単位のブロックの１個を含む予め定め
   られた大きさの領域毎に個別に設定されているブロック
   量子化幅値を用いて量子化されるとともに、前記した少
   なくとも単位のブロックの１個を含む予め定められた大
   きさの領域毎の動きベクトルをも用いたフレーム間予測
   符号化を施すことによって変換符号化されている画像デ
   ータの復号化のために、少なくとも、バッファメモリ
   と、可変長復号化部と、逆量子化部と、逆直交変換部
   と、逆動き補償部と、画像メモリとを含んで構成されて
   いる変換符号化された画像データの復号化装置であっ
   て、 前記した可変長復号化部から順次に出力された各領域毎
   に個別に設定されている動きベクトル値と、隣接する領
   域の動きベクトル値の差に応じて制御信号を発生する制
   御信号発生手段と、 前記した制御信号によって通過周波数帯域が可変できる
   可変通過帯域低域濾波手段と、 前記した制御信号発生手段から出力された制御信号に応
   じて適応的に高域成分が減少できるように前記した可変
   通過帯域低域濾波手段を制御する手段とを備えてなる変
   換符号化された画像データの復号化装置。