JP3161097B2 - 高能率符号化装置 - Google Patents
高能率符号化装置Info
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Description
換符号化で得られた係数データを量子化するようにした
高能率符号化装置に関する。
ドにより磁気テープに記録するディジタルVTRが知ら
れている。ディジタルビデオ信号の情報量が多いので、
その伝送データ量を圧縮するための高能率符号化が採用
されることが多い。ADRC(Adaptive Dynamic Range
Coding)、DCT(Discrete Cosine Transform)等の種
々の高能率符号化が提案されている。
89号公報に記載されているような、2次元ブロック内
に含まれる複数画素の最大値及び最小値により規定され
るダイナミックレンジを求め、このダイナミックレンジ
に適応した符号化を行う高能率符号化である。ADRC
の一つとして、可変長ADRCが提案されている。AD
RCは、ダイナミックレンジDR(最大値MAXと最小
値MINの差)が例えば(8ライン×8画素=64画
素)からなる2次元的なブロック毎に算出される。ま
た、入力画素データからそのブロック内で最小のレベル
(最小値)が除去される。この最小値除去後の画素デー
タが代表レベルに変換される。この量子化は、元の量子
化ビット数より少ないビット数例えば2ビットと対応す
る4個のレベル範囲に検出されたダイナミックレンジD
Rを分割し、ブロック内の各画素データが属するレベル
範囲を検出し、このレベル範囲を示すコード信号を発生
する処理である。従って、各画素の8ビットのデータが
2ビットに圧縮されて伝送される。
て、例えば0、1、2、3ビット(0ビットは、量子化
コードを伝送しないことを意味する)を用意し、ダイナ
ミックレンジDRが大きい時には、量子化ビット数を多
くし、これが小さい時には、量子化ビット数を少なくす
るものである。
ディスク状記録媒体を使用するディスク記録装置等で
は、1フィールドあるいは1フレームのビデオデータが
複数個のトラックに記録されるのが普通である。しかし
ながら、上述のように、可変長出力が形成される時に
は、これらの所定期間のデータ量が変動する。このた
め、所定期間のデータ量を目標値以下とするためのバッ
ファリング処理が必要とされる。
して、本願出願人は、特願昭61−257586号明細
書に記載されているように、累積型のダイナミックレン
ジの度数分布を形成し、この度数分布に対して、予め用
意されている割り当てビット数を定めるためのしきい値
を適用し、所定期間例えば1フレーム期間の発生情報量
を求め、発生情報量が目標値を超えないように、制御す
るものを提案している。
画素からなるブロックに画面を分割し、ブロック毎に原
画像信号の特徴と合った変換軸で線形変換を行う変換符
号化が知られている。変換符号化としては、アダマール
変換、コサイン変換(discrete cosine transform)等が
知られている。コサイン変換で得られた係数データが量
子化され、量子化出力がランレングス符号化及びハフマ
ン符号化により、所定ビット数のコード信号に変換され
る。
圧縮し、また、係数データを伝送路の容量に合わせた所
定ビットレートのデータにすることを容易とするため
に、本願出願人は、コサイン変換とADRCとを組み合
わせたハイブリッド高能率符号化を提案している(特願
昭62−270564号及び特願昭63−245227
号参照)。
号化では、係数データに関して人間の視覚特性に基づ
き、量子化を行っていた。つまり、係数データの中の直
流成分については、固定的に許容最大歪みを決めて、こ
れ以下に歪みが収まるように、直流成分を量子化し、ま
た、AC成分については、歪みを与えた時に劣化が目立
ち易い係数データ(低周波成分)を細かいステップで量
子化し、劣化が目立ち難い係数データ(高周波成分)を
粗いステップで量子化していた。
性質は様々である。例えば静止画像または静止画像に近
い画像と、パニングで発生したように、画面全体が動い
ている画像では、コサイン変換後でエネルギーが集中す
る成分が異なる。静止画像または静止画像に近い画像の
場合では、AC係数の次数が高いほど、量子化ステップ
を粗くする方式が適しているが、画面全体が動いている
画像では、この方式が適していない。このように、AC
成分の係数データの量子化パラメータは、エネルギーの
分布状態に応じて制御することが好ましい。また、量子
化パラメータを制御する時に、1フレーム期間のような
大きい単位では、画像の局所的特徴に適合した制御がで
きない問題がある。
発生した係数データの量子化パラメータを画像の局所的
特徴に応じて制御することで、復元画像の画質の改善を
図った高能率符号化装置を提供することにある。
を所定数の画素データからなるサブブロックに分割する
とともに、サブブロックの複数個からなる主ブロックに
画像データを分割するためのブロック化回路と、ブロッ
ク化回路の出力データをサブブロック毎に直交変換符号
化し、係数データを発生する直交変換符号化回路と、直
交変換符号化回路と結合され、サブブロックの特徴を係
数データのAC係数データに基づいて抽出し、サブブロ
ックの特徴情報を形成するための第1の分類回路と、第
1の分類回路からの特徴情報に基づいて主ブロックを分
類するための第2の分類回路と、第2の分類回路からの
情報に基づいて、主ブロックの量子化パラメータを決定
し、主ブロック内で、直交変換回路からの係数データの
同じ次数のものをまとめて、まとめられたAC係数デー
タを量子化パラメータによって量子化するための量子化
回路とを有してなる高能率符号化装置である。
類回路4に供給され、各DCTブロックの特徴に基づい
て分類情報が形成される。第2分類回路5では、主ブロ
ックに含まれるDCTブロックの分類情報からその主ブ
ロックの分類がなされる。この分類に基づいて量子化パ
ラメータ発生回路11が量子化パラメータQpを発生す
る。係数分離回路6で直流成分の係数データDCとAC
成分の各係数データAC1〜AC15とに分離される。
主ブロック内で同じ次数の係数データがまとめられ、サ
ブブロックが形成される。このサブブロックのAC係数
データがADRCエンコーダ71 〜715に供給され、量
子化パラメータQpに基づいてADRC符号化される。
これにより、画像の局所的性質に適合した量子化が可能
となり、復元画像の画質を良好とすることができる。
参照して説明する。この一実施例の全体的な構成を示す
第1図において、1がディジタル画像信号が供給される
入力端子である。ディジタル画像信号がブロック化回路
2に供給され、コサイン変換のためのブロック構成に入
力ディジタル画像信号の順序が変更される。例えば1フ
レームの画像が(4×4)画素のDCTブロック(これ
は、サブブロックと同じ大きさである)に分割される。
また、複数のDCTブロックから主ブロック(以下、ハ
イブリッドブロックと称する)が構成される。ハイブリ
ッドブロックの大きさは、例えば(4×4)DCTブロ
ックである。
換回路3に供給され、コサイン変換回路3で従来と同様
の処理により、2次元コサイン変換がなされる。コサイ
ン変換回路3からのDCTブロックサイズと対応する
(4×4)の係数データが得られる。勿論、コサイン変
換のブロックのサイズは、これに限定されるものではな
い。
(4×4)の係数データを示す。図2において、DCが
直流成分を示し、AC1、AC2、・・・・AC15が
AC成分を示す。係数データは、直流成分からスタート
してジグザグ走査の順序で各係数データが配置された系
列で伝送される。これらの係数データは、例えば8ビッ
トの整数部分と4ビットの小数部分とからなる12ビッ
トのコードである。ハイブリッドブロックを構成する
(4×4)DCTブロックBL1〜BL16のそれぞれ
の係数データが図2に示されている。
1分類回路4に供給される。第1分類回路4は、各DC
Tブロックの特徴を係数データのAC成分に基づいて決
定し、DCTブロックを分類するものである。図3に示
すように、第1分類回路4は、DCTブロックをその特
徴に応じて3種類に分ける。特徴データ1は、そのDC
Tブロックが垂直方向の高周波成分を有する場合を示
す。特徴データ2は、そのDCTブロックが水平方向の
高周波成分を有する場合を示す。特徴データ3は、その
DCTブロックが動きを有する場合を示す。
す。コサイン変換回路3からの係数データがゲート回路
21および22に供給される。これらのゲート回路21
および22に対して制御信号が端子23および24から
それぞれ供給される。制御信号は、係数データの所定の
タイミングで位置する垂直方向の高周波成分および水平
方向の高周波成分をそれぞれゲートするタイミングで、
ゲート回路21および22をオンする。
分の絶対値が加算回路25および26で累算される。加
算回路25および26のそれぞれの出力が比較回路27
および28に供給され、所定のしきい値Th1と比較さ
れる。これらの比較回路27および28の比較出力が判
定回路29に供給される。加算回路25および26は、
各DCTブロックの係数データを加算すると、リセット
される。
の出力信号を受け取って、そのDCTブロックが垂直方
向の高周波成分、または水平方向の高周波成分を含むブ
ロックかどうかを決定する。判定回路29から特徴デー
タ1または2が発生する。DCTブロックの動きの有無
は、別の動き検出によって決定される。動き検出の場
合、係数データではなく、もとの画像データを使用して
なされる。例えば画像データのフレーム間差分を使用し
て動き検出が可能である。
び係数データが第2分類回路5に供給される。第2分類
回路5は、図5に示すように、特徴データC1を利用し
て、各ハイブリッドブロックの特徴を抽出し、ハイブリ
ッドブロックをグループ分けする。ハイブリッドブロッ
クのグループとしては、A〜Dの4種類が用意される。
グループAは、動きがなく、ディテールが大のものであ
る。グループBは、動きがなく、ディテールが中のもの
である。グループCは、動きがなく、ディテールが小の
ものである。グループDは、動きがあるものである。
化パラメータ例えば量子化ビット数発生回路11に供給
される。分類情報C2に基づいて量子化ビット数Qpが
決定される。図6は、第2分類回路5の一例である。第
1分類回路4からの分類情報C1がメモリ31に供給さ
れ、ハイブリッドブロックの分類情報C1がメモリ31
から読出され、識別回路32に供給される。識別回路3
2は、分類情報C1の特徴データ1、2、3を分離し、
各特徴データをカウンタ33、34および35に供給す
る。
特徴データ1の個数を計数し、カウンタ34がハイブリ
ッドブロック内の特徴データ2の個数を計数し、カウン
タ35がハイブリッドブロック内の特徴データ3の個数
を計数する。カウンタ33、34および35の計数出力
が判定回路36に供給される。判定回路36は、各カウ
ンタの計数値を受け取ってそのハイブリッドを特徴A〜
Dにグループ分けする。
Tブロック)中、特徴3のDCTブロックが5個以上あ
れば、そのハイブリッドブロックをグループDと決定す
る。特徴3のDCTブロックが4個以下のハイブリッド
ブロックについては、次のようにグループ分けする。特
徴1および特徴2のDCTブロックを合計した個数が1
6以上の場合では、グループAと決定する。特徴1およ
び特徴2のDCTブロックを合計した個数が8以上の場
合では、グループBと決定する。特徴1および特徴2の
DCTブロックを合計した個数が7以下の場合では、グ
ループCと決定する。
数決定回路11に供給され、出力端子37には、ビット
数データQpが発生する。ビット数決定回路11は、例
えば標準偏差を求め、標準偏差から最大歪みと対応する
量子化ビット数を決定する方法を採用できる(特願平2
−10362号参照)。
数分離回路6に供給される。係数分離回路6は、直流成
分DCと、同じ次数(同次)のAC成分との計16個の
係数データを分離して出力する。図2は、DCTブロッ
クBL1〜BL16のそれぞれの係数データ間で、同次
のものがまとめられてサブブロックSB1〜SB16が
構成される様子を示す。分離回路6からのサブブロック
の係数データがADRCエンコーダ71 、72 、・・・
716にそれぞれ供給される。これらのADRCエンコー
ダ71 、72 、・・・716で発生した符号化出力および
分類情報C2がフレーム化回路9により伝送データの形
態に変換され、出力端子10には、伝送又は記録媒体に
記録されるデータが取り出される。
示す。41で示す入力端子からの係数データAC1のサ
ブブロックが検出回路42及び遅延回路43に供給され
る。検出回路42は、サブブロック毎に係数データAC
1の最大値MAX及び最小値MINを検出する。遅延回
路43は、検出回路42で生じる遅延を補償するために
設けられている。
イナミックレンジDRが減算回路44で求められる。ま
た、減算回路45において、遅延回路43からの係数デ
ータから最小値MINが減算され、最小値が除去される
ことで正規化された係数データが得られる。この正規化
された係数データが量子化回路46に供給される。量子
化回路46には、ダイナミックレンジDRと量子化ビッ
ト数Qpとが供給される。係数データが量子化ビット数
QpとダイナミックレンジDRとから求まる量子化ステ
ップで割算され、その商が整数とされることでコード信
号(量子化データ)が得られる。量子化回路46は、割
算回路、ROM等で構成できる。量子化ビット数Qpが
大きいほど、最大歪みが小となる。他のAC係数データ
に関するADRCエンコーダ73 〜716も、図7に示さ
れるADRCエンコーダ72 と同様の構成を有してい
る。直流成分は、端子8からの別に指定された量子化ビ
ット数でもってADRC符号化がなされる。
行い、量子化出力をランレングスリミティッドコード、
ハフマンコードで符号化しても良い。また、ADRCの
場合に、最大値MAXで係数データを正規化しても良
く、係数データの所定期間の度数分布を求めて発生デー
タ量を伝送路の容量に応じて制御するバッファリングを
行っても良い。更に、コサイン変換以外のアダマール変
換等の直交変換を使用しても良い。
において、DCT係数データ中のAC成分を量子化する
時に、画像の局所的な特徴(ディテールおよび動きの有
無)に応じて量子化の細かさを制御するので、伝送デー
タ量が制約されているときに、復元画像の画質を良好と
できる。
ックおよびハイブリッドブロックの説明に用いる略線図
である。
特徴の抽出の一例を示す略線図である。
ロック図である。
ックの特徴の抽出の一例を示す略線図である。
例のブロック図である。
る。
Claims (1)
- 【請求項1】 画像データを所定数の画素データからな
るサブブロックに分割するとともに、上記サブブロック
の複数個からなる主ブロックに上記画像データを分割す
るためのブロック化手段と、 上記ブロック化手段の出力データを上記サブブロック毎
に直交変換符号化し、係数データを発生する直交変換符
号化手段と、 上記直交変換符号化手段と結合され、上記サブブロック
の特徴を上記係数データのAC係数データに基づいて抽
出し、上記サブブロックの特徴情報を形成するための第
1の分類手段と、 上記第1の分類手段からの上記特徴情報に基づいて上記
主ブロックを分類するための第2の分類手段と、 上記第2の分類手段からの情報に基づいて、上記主ブロ
ックの量子化パラメータを決定し、上記主ブロック内
で、上記直交変換手段からの係数データの同じ次数のも
のをまとめて、まとめられたAC係数データを上記量子
化パラメータによって量子化するための量子化手段とを
有してなる高能率符号化装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30183892A JP3161097B2 (ja) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | 高能率符号化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30183892A JP3161097B2 (ja) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | 高能率符号化装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06133292A JPH06133292A (ja) | 1994-05-13 |
JP3161097B2 true JP3161097B2 (ja) | 2001-04-25 |
Family
ID=17901770
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30183892A Expired - Lifetime JP3161097B2 (ja) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | 高能率符号化装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3161097B2 (ja) |
-
1992
- 1992-10-14 JP JP30183892A patent/JP3161097B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06133292A (ja) | 1994-05-13 |
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