JP3027759B2 - 可変レート画像符号化装置 - Google Patents

可変レート画像符号化装置

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JP3027759B2
JP3027759B2 JP8913990A JP8913990A JP3027759B2 JP 3027759 B2 JP3027759 B2 JP 3027759B2 JP 8913990 A JP8913990 A JP 8913990A JP 8913990 A JP8913990 A JP 8913990A JP 3027759 B2 JP3027759 B2 JP 3027759B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は受信側で動画像信号を復号化する際、ビット
レート及びそれに伴う画像品質を自由に変化させること
が可能な可変レート画像符号化装置に関する。
(従来の技術) フレーム間差分を用いる一般的な画像符号化装置の実
施装置ブロック図を第2図に示し、(1)は送信側、
(2)は受信側である。図において、1は減算器、2は
フレームメモリ、3は直交変換処理部、4は量子化器、
5は可変長符号化部、6は逆量子化器、7は逆直交変換
処理部、8は加算器、9は可変長復号化部、10は逆量子
化器、11は逆直交変換処理部、12は加算器、13はフレー
ムメモリである。
この実施装置の動作を説明すると、送信側(1)で入
力された動画像信号は、減算器1でフレームメモリ2に
蓄えられた前フレームの信号から減算され、その差分信
号のみが直交変換処理部3へ送出される。この直交変換
処理部3で直交変換係数に変換された情報は量子化器4
で量子化される。量子化された情報は、可変長符号化部
5および逆量子化器6に送られる。可変長符号化部5で
は、情報を符号化し、直接あるいは一旦メモリ等へ蓄積
された後に受信側に送信される。
また、逆量子化器6に送られた情報は、逆量子化され
た後、逆直交変換処理部7で、直交変換前の信号に戻さ
れ、加算器8で、フレームメモリ2に蓄えられている前
フレームの情報に加算され、フレームメモリ2に書き込
まれる。このようにしてフレームメモリ2は最新の信号
に更新される。
次に受信側(2)では、送られてきた符号化情報を可
変長復号化部9で復号化し逆量子化器10で直交変換係数
を戻され、逆直交変換処理部11で直交変換前の信号すな
わち前フレームとの差分信号に戻され、加算器12でフレ
ームメモリ13に蓄えられている前フレームの信号に加算
され出力動画像信号を得る。さらに、この出力動画像信
号を書き込むことにより、フレームメモリ13を最新の信
号に更新する。
送信部(1)の逆量子化器6と逆直交変換処理部7で
行われる処理は、装置構成によって多少の誤差はあるも
のの、送信側(2)の逆量子化器10と逆直交変換処理部
11で行われる処理は等しく、従って、送信側(1)のフ
レームメモリ2と受信側(2)のフレームメモリ13に蓄
えられている信号は、誤差分を除いて常に等しいことを
前提にしている。
また、特願昭63−165215号「可変レート画像符号化方
式」では、必須の情報と、場合にっては捨てても良い情
報に分割することを目的として、符号化情報を階層化し
ている。
第3図は上記発明の実施装置ブロック図を示し、第2
図と同じブロックについては同一番号を付してある。図
において、14は階層化部、15は加算器、16は逆量子化
器、17は逆直交変換処理部である。
この実施装置の動作を説明すると、送信側(1)で入
力された動画像信号は減算器1でフレームメモリ2に蓄
えられた前フレームの信号から減算され、その差分信号
のみが直交変換処理部3へ送出される。この直交変換処
理部3で直交変換係数に信号変換された情報は量子化器
4で量子化され、階層化部14で画質に及ぼす影響の大き
い部分(MSP)と小さい分(LPS)に階層化される。
階層化された符号化情報のうち、MPSは逆量子化部6
および逆直交変換処理部7で直交変換前の信号に戻され
た後、加算器8でフレームメモリ2から読み出した前フ
レームのMSPのみから復号化された信号と加算し、この
信号をフレームメモリ2に書き込む。このようにしてフ
レームメモリ2は送信の信号に更新される。
階層化部14で階層化されたMSPとLSPはそれぞれに可変
長符号化部5で符号化され、直接あるいは一旦蓄積され
た後に、受信側(2)に送信される。
受信側(2)では、可変長復号化部9で復号化した
後、MSPは逆量子化器10および逆直交変換処理部11で直
交変換前の信号に戻したのち、加算器12でフレームメモ
リ13から読み出された信号と、加算し、加算器15へ送信
するとともにフレームメモリ13を書き替える。LSPは逆
量子化器16と逆直交変換処理部17でもとの信号に戻した
後、加算器15へ送出し、MSPを復号した信号を加算する
ことにより出力動画像を得る。
この発明においても、送信側(1)のフレームメモリ
2と受信側(2)のフレームメモリ13の内容は、誤差を
除いて等しいことを前提にしている。
(発明が解決しようとする課題) 上記のように、符号化情報を階層化するという考え方
はあったものの、従来の技術においては送信側(1)と
受信側(2)は、同一の復号化手順を採用し、フレーム
メモリの内容を同一にすることを基本としており、その
ため、送信側の符号化時に決定されたビットレートすな
わち画像品質は、受信側で変更するわけにはいかず、受
信側(復号化側)からの要求が変われば、符号化方法を
変える必要があるという欠点を持っていた。
本発明は、ハードの大きな変更を行わずに、常に一定
の方法で符号化された動画像を、受信側(復号化側)の
要求に応じて任意のピットレートすなわち任意の品質で
復号可能とすることを目的としている。
(課題を解決するための手段) 本発明は上記課題及び目的を達成するため、入力動画
像信号と予測画像信号との差分信号を直交変換により信
号変換する直交変換処理部と、 該直交変換処理部で直交変換係数に変換された情報を
量子化する量子化部と、 前記量子化された直交変換係数の全てを用いて復号化
した画像信号を次フレームの予測画像として記憶する記
憶部と、 単数あるいは複数の直交変換係数毎に階層化する階層
化部と、 階層化された直交変換係数を可変長符号化変換する可
変長符号化部と、 該可変長符号化部で可変長符号化された全ての直交変
換係数のうち、任意の階層までの符号化された直交変換
係数を受信側へ送信する送信制御部と からなる送信側、 並びに階層化されて送信された直交変換係数を結合
し、直交変換係数が送信されなかった階層に該当する、
直交変換係数が足りない部分には入力画像の当該部分の
直交変換係数が前フレーム中の対応する部分の直交変換
係数と同じであることを示す係数にあたる符号化情報を
付加する受信制御部と、 該受信制御部からの直交変換係数を復号化する可変長
復号化部と、 復号化された直交変換係数を逆量子化する逆量子化部
と、 逆量子化された直交変換係数から出力動画像信号を得
る逆直交変換処理部と からなる受信側 を有する ことを特徴とする。
(作 用) ディスクリートコサイン変換、アダマール変換、KL変
換などの直交変換により得られる各係数は、おおよそ周
波数成分に対応している。例えば、ディスクリートコサ
イン変換で8×8画素を1ブロックとした場合には、64
個の係数が得られるが、常にそのうちの低周波成分から
32個しか復号に使用しなくても、高周波数成分が除かれ
る分、画質は劣化するが画像の再生は可能である。
本発明はこのことを利用し、送信側(符号化側)で
は、通常の直交変換を行い、符号化された単数あるいは
複数の変換係数ごとに階層化して符号化し、受信側(復
号化側)の要求に応じて任意の階層までの符号化された
直交変換係数を受信側に送信する送信制御部と、送られ
てきた符号化情報を結合し、直交変換係数が送信されな
かった階層に該当する、直交変換係数が足りない部分に
は入力画像の当該部分の直交変換係数が前フレーム中の
対応する部分の直交変換係数と同じであることを示す係
数に対応する符号化情報を付加して可変長復号化部に送
信する受信制御部を持つことにより、送信側と受信側で
フレームメモリの内容を異なることを許容し、符号化は
常に一定でありながら、かつ受信側(復号化側)の要求
によってビットレートが選択可能とする。
(実施例) 第1図は本発明装置の一実施例に係る実施装置ブロッ
ク図を示し、前記第2図及び第3図と同じブロックにつ
いては同一番号を付してある。図において、18は送信制
御部、19は受信制御部、20,21は送信側(1),受信側
(2)に設定された端末制御部である。
この実施装置の動作を説明すると、送信側(1)で入
力された動画像信号は、減算器1でフレームメモリ2に
蓄えられた前フレームの信号から減算され、その差分信
号のみが直交変換処理部3へ送出される。この直交変換
処理部3で直交変換係数に変換された情報は量子化器4
で量子化される。
量子化された情報は、階層化部14および逆量子化器6
に送られる。階層化部14では直交変換係数ごとに情報を
階層化し可変長符号化部5に情報を送る。可変長符号化
部5では、情報を符号化し、送信制御部18に送る。
送信制御部18では、直接あるいは一旦蓄積した後に、
受信側(2)が望む階層までの符号化情報を送信する。
逆量子化器6に送られた情報は、逆量子化された後、逆
直交変換処理部7で、直交変換前の信号に戻され、加算
器8で、フレームメモリ2に蓄えられている前フレーム
の情報に加算され、フレームメモリ2に書き込まれる。
このようにしてフレームメモリ2は最新の信号に更新さ
れる。
受信側(2)では、必要とする画像品質またはビット
レートに応じて、必要とする符号化情報の階層を送信側
(1)に両方の端末制御部20,21を介して指示する。階
層化され送られてきた符号化情報を受信制御部19で受信
する。受信制御部19では、送られてきた符号化情報を結
合し、直交変換係数が送信されなかった階層に該当す
る、直交変換係数が足りない部分には入力画像の当該部
分の直交変換係数が前フレーム中の対応する部分の直交
変換係数と同じであることを示す係数に対応する符号化
情報を付加して、可変長復号化部9に送信する。
可変長復号化部9で復号された信号は、逆量子化器1
0,逆直交変換処理部11で直交変換前の信号すなわち前フ
レームとの差分信号に戻され、加算器12でフレームメモ
リ13に蓄えられている前フレームの信号に加算され出力
動画像信号を得る。さらに、この信号を書き込むことに
より、フレームメモリ13を最新の信号に更新する。
このようにして更新される信号は、送信側の符号化情
報の一部しか使用していないため、送信側のフレームメ
モリ2の内容とは異なっている点が、従来の技術と大き
く異なっている。しかし、直交変換の性質から、常に同
じ階層までの情報を用いていれば、情報量が減った分、
低品質になるが動画を再現可能である。
ここまでの例は、符号化にフレーム間差分を用いた例
を述べたが、フレーム内差分においても、同様に本発明
が適応可能であることは言うまでもない。フレーム間差
分の場合は、ある画像品質を保つためには、フレームメ
モリを前のフレームと関係無しに書き換える周期リフレ
ッシュから、次の周期リフレッシュまでは、同じ階層ま
でを使用する必要があるが、フレーム内符号化の場合に
は、前のフレームとの関係は無いため、毎フレームごと
に、使用する階層を変更しても問題は無い。
また、別の実施例として、受信制御部19までを送信側
(1)に持ってくる装置もある。この場合、直交変換係
数が送信されなかった階層に該当する、直交変換係数が
足りない部分には入力画像の当該部分の直交変換係数が
前フレーム中の対応する部分の直交変換係数と同じであ
ることを示す情報を付与して送ることになるため、ビッ
トレートの点では、デメリットとなるが、受信側が、従
来の受信側と全く同じ構成になるというメリットがあ
る。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明を用いれば、送信側(符
号化側)では、常に一定の符号化を行い、かつ、受信側
(復号化側)の要求によって、ビットレートを変えるこ
とが可能となる。このことは、2つの使用例において最
も効果が現れる。
まず第1の使用例は、符号化情報を一度蓄積した後に
復号化する場合である。この場合、符号化の時点で、ど
の程度のビットレート、画質が要求されるのか不明で
も、直交変換係数を階層化して蓄積し、任意の階層の情
報までを使用することによって、ビットレート、画質を
選択して復号化することが可能になる。このことは、必
要とされるかもしれない各ビットレート対応に符号化
し、その全てを蓄積しておくよりも、大幅なメモリの節
約になる。
また第2の使用例は、多対地への通信である。従来
は、ビットレートが異なる場合、符号化も異なるため、
多対地に対して、複数のビットレートで送信を行いたい
場合には、複数の符号化器を必要としていた。しかし、
本発明を用いれば、どの階層まで送るかを選択するだけ
で良いため、単数の符号化器で複数のビットレートが実
現可能となり、大幅なハードの削減となる。
また、周期リフレッシュ等のフレーム内符号化を行っ
たフレームを静止画として検索することを考えると、動
画像の場合と同様に、任意の品質の画像が得られること
になる点で従来にはないメリットが得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置の一実施例に係る実施装置ブロック
図、第2図及び第3図は従来の画像符号化装置の各実施
装置ブロック図である。 1……減算器、2,13……フレームメモリ、3……直交変
換処理部、4……量子化器、5……可変長符号化部、6,
10……逆量子化器、7,11……逆直交変換処理部、8,12…
…加算器、9……可変長復号化部、14……階層化部、18
……送信制御部、19……受信制御部、20,21……端末制
御部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 真鍋 克利 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 外村 佳伸 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 志和 新一 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−280981(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 7/24 - 7/68

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力画像信号と予測画像信号との差分信号
    を直交変換により信号変換する直交変換処理部と、 該直交変換処理部で直交変換係数に変換された情報を量
    子化する量子化部と、 前記量子化された直交変換係数の全てを用いて復号化し
    た画像信号を次フレームの予測画像として記憶する記憶
    部と、 単数あるいは複数の直交変換係数毎に階層化する階層化
    部と、 階層化された直交変換係数を可変長符号化変換する可変
    長符号化部と、 該可変長符号化部で可変長符号化された全ての直交変換
    係数のうち、任意の階層までの符号化された直交変換係
    数を受信側へ送信する送信制御部と からなる送信側、 並びに階層化されて送信された直交変換係数を結合し、
    直交変換係数が送信されなかった階層に該当する、直交
    変換係数が足りない部分には入力画像の当該部分の直交
    変換係数が前フレーム中の対応する部分の直交変換係数
    と同じであることを示す係数にあたる符号化情報を付加
    する受信制御部と、 該受信制御部からの直交変換係数を復号化する可変長復
    号化部と、 復号化された直交変換係数を逆量子化する逆量子化部
    と、 逆量子化された直交変換係数から出力動画像信号を得る
    逆直交変換処理部と からなる受信側 を有する ことを特徴とする可変レート画像符号化装置。
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