JP6168020B2 - Image processing apparatus, image processing method, and image processing program - Google Patents

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Description

本発明は、画像信号を圧縮・伸張するための画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラムに関する。   The present invention relates to an image processing apparatus, an image processing method, and an image processing program for compressing / decompressing an image signal.

近年、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイの解像度が向上してきており、それに伴い高解像度のデジタルコンテンツが増えている。高解像度の画像データはデータ容量が大きく、大容量のメモリ及び伝送路が必要となる。メモリ及び伝送路の大容量化はコスト増につながる。そこで大容量の画像データを扱う装置内にて、メモリに格納する前、または伝送路を通過する前に画像データを圧縮符号化し、メモリから読み出し後、または伝送路を通過した後に伸張復号する手法が用いられている。例えば対象画素と周辺画素（例えば直前の画素）との差分値を求め、この差分値を量子化テーブルを用いて量子化データに変換して圧縮符号化する手法が提案されている（例えば特許文献１参照）。   In recent years, the resolution of liquid crystal displays and organic EL displays has been improved, and accordingly, high-resolution digital contents are increasing. High resolution image data has a large data capacity and requires a large capacity memory and transmission path. Increasing the capacity of the memory and the transmission path leads to an increase in cost. Therefore, in a device that handles large-capacity image data, a method of compressing and encoding image data before storing it in a memory or passing through a transmission line, and decompressing and decoding the data after reading from the memory or after passing through a transmission line Is used. For example, a method has been proposed in which a difference value between a target pixel and a surrounding pixel (for example, the immediately preceding pixel) is obtained, and the difference value is converted into quantized data using a quantization table and compression-coded (for example, Patent Literature). 1).

特開平３−１４５８８７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-14587 特開２０１０−２５８７８６号公報JP 2010-258786 A

動画像においてフェード効果（フェードイン／フェードアウト）が施されたフェードシーンでは通常、シーンが殆ど変化せずに輝度が変化する。そのようなフェードシーンでは滑らかな輝度変化が求められるが、上述の圧縮符号化および伸張復号を経た画像では、輝度変化に視認できる程度のばらつきが発生することがある。これは、量子化および逆量子化を経て復元される画素と、原画素との誤差がフェードシーンでは目立ちやすくなることに起因する。   In a fade scene where a fade effect (fade-in / fade-out) is applied to a moving image, the luminance usually changes with almost no change in the scene. In such a fade scene, a smooth luminance change is required. However, in an image that has undergone the above-described compression encoding and decompression, variations that can be visually recognized in the luminance change may occur. This is because an error between a pixel restored through quantization and inverse quantization and an original pixel is easily noticeable in a fade scene.

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、対象画素と周辺画素との差分値を量子化して圧縮符号化し、逆量子化して伸張復号した画像データの、フェードシーンでの画質を向上させる技術を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to quantize a difference value between a target pixel and peripheral pixels, compress and code, and inversely quantize and decompress and decode the image data in a fade scene. It is to provide a technique for improving the image quality.

本発明のある態様の画像処理装置（１００）は、動画像を圧縮符号化する符号化部（３０）と、前記動画像から、フェード効果が施されたフレーム区間を検出するフェード検出部（１０）と、を備える。前記符号化部（３０）は、対象画素の画素値と、既に符号化された画素の画素値との差分値を算出する減算部（３１）と、前記差分値の区分と、当該差分値の区分ごとに割り当てられた量子化データを保持する量子化テーブル（３６）と、前記減算部（３１）により算出された差分値を、前記量子化テーブル（３６）を参照して量子化データに変換する量子化部（３２）と、前記量子化テーブル（３６）の差分値の区分を変更する量子化テーブル調整部（３８）と、を含む。前記量子化部（３２）は、前記フレーム区間内のフレーム画像における差分値を、前記量子化テーブル調整部（３８）により変更された量子化テーブルを参照して量子化データに変換する。   An image processing apparatus (100) according to an aspect of the present invention includes an encoding unit (30) that compresses and encodes a moving image, and a fade detection unit (10) that detects a frame section to which a fade effect has been applied from the moving image. And). The encoding unit (30) includes a subtraction unit (31) that calculates a difference value between a pixel value of a target pixel and a pixel value of an already encoded pixel, a classification of the difference value, and the difference value A quantization table (36) that holds quantized data allocated for each section and a difference value calculated by the subtracting unit (31) are converted into quantized data with reference to the quantization table (36). And a quantization table adjustment unit (38) for changing the difference value section of the quantization table (36). The quantization unit (32) converts the difference value in the frame image within the frame section into quantization data with reference to the quantization table changed by the quantization table adjustment unit (38).

本発明のさらに別の態様は、画像処理方法である。この方法は、動画像から、フェード効果が施されたフレーム区間を検出するステップと、対象画素の画素値と、当該対象画素と空間的に隣接する既に符号化された画素の画素値との差分値を算出するステップと、差分値の区分と当該差分値の区分ごとに割り当てられた量子化データを保持する量子化テーブルにおける当該差分値の区分を変更するステップと、前記フレーム区間内のフレーム画像における差分値を、変更された量子化テーブルを参照して量子化データに変換するステップと、を備える。   Yet another embodiment of the present invention is an image processing method. This method includes a step of detecting a frame section in which a fade effect is applied from a moving image, and a difference between a pixel value of a target pixel and a pixel value of an already encoded pixel that is spatially adjacent to the target pixel. A step of calculating a value, a step of changing the division of the difference value in the quantization table that holds the division of the difference value and the quantization data assigned to each division of the difference value, and the frame image in the frame section Converting the difference value in to the quantized data with reference to the changed quantization table.

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。   It should be noted that any combination of the above-described constituent elements and a conversion of the expression of the present invention between a method, an apparatus, a system, a recording medium, a computer program, etc. are also effective as an aspect of the present invention.

本発明によれば、対象画素と周辺画素との差分値を量子化して圧縮符号化し、逆量子化して伸張復号した画像データの、フェードシーンでの画質を向上させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the image quality in the fade scene of the image data which quantized and compression-coded the difference value of an object pixel and a surrounding pixel, and carried out the inverse quantization and decompression decoding can be improved.

本発明の実施の形態に係る画像処理装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the image processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図１の符号化部の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the encoding part of FIG. 実施の形態に係る量子化テーブル及び逆量子化テーブルの一例を示す図である（その１）。It is a figure which shows an example of the quantization table which concerns on embodiment, and an inverse quantization table (the 1). 実施の形態に係る量子化テーブル及び逆量子化テーブルの一例を示す図である（その２）。It is a figure which shows an example of the quantization table which concerns on embodiment, and an inverse quantization table (the 2). 実施の形態に係る量子化テーブル及び逆量子化テーブルの一例を示す図である（その３）。It is a figure which shows an example of the quantization table which concerns on embodiment, and an inverse quantization table (the 3). 実施の形態に係る量子化テーブル及び逆量子化テーブルの一例を示す図である（その４）。It is a figure which shows an example of the quantization table which concerns on embodiment, and an inverse quantization table (the 4). 図１のフレーム情報検出部の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the frame information detection part of FIG. 調整された量子化テーブル１及び逆量子化テーブル１の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the adjusted quantization table 1 and the inverse quantization table 1. FIG. 図１の復号部の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the decoding part of FIG. 図２の符号化部の処理の流れを説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for explaining a flow of processing of an encoding unit in FIG. 2. 図９の復号部の処理の流れを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the flow of a process of the decoding part of FIG.

画像信号の伝送やメモリ記録において、画像のデータ量を減らすために圧縮変換技術が用いられることが多い。その手法の１つである周辺画素との相関性を利用した予測による圧縮変換は、高い圧縮率を実現できるという利点があるが、幾つかの画質的な問題がある。その１つが、フェード効果の施された動画像において画質エラーが観察されやすいという問題である。これは、同じようなシーンであっても周辺画素との相関性および復号誤差がフレーム毎に異なることに起因する。   In image signal transmission and memory recording, compression conversion techniques are often used to reduce the amount of image data. Although compression conversion based on prediction using correlation with surrounding pixels, which is one of the methods, has an advantage that a high compression rate can be realized, there are some image quality problems. One of the problems is that an image quality error is easily observed in a moving image with a fade effect. This is due to the fact that the correlation with surrounding pixels and the decoding error differ from frame to frame even in a similar scene.

本発明の実施の形態では予測による符号化／復号処理において、フェード効果を施された状態である場合に、フレーム毎に画素値のとる範囲を測定し、その範囲を基に量子化テーブルを調整する。これにより、復号画像のフレーム間の差を低減して画質エラーを抑える。以下、具体的に説明する。   In the embodiment of the present invention, in the encoding / decoding process by prediction, when a fade effect is applied, the range of pixel values is measured for each frame, and the quantization table is adjusted based on the range. To do. As a result, the difference between frames of the decoded image is reduced to suppress an image quality error. This will be specifically described below.

図１は、本発明の実施の形態に係る画像処理装置１００の構成を示す図である。画像処理装置１００は、フェード検出部１０、フレーム情報検出部２０、符号化部３０、復号部４０及び記憶部５０を備える。これらの構成はハードウェア資源のみ、又はハードウェア資源とソフトウェア資源との協働により実現できる。ハードウェア資源としてプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、その他のＬＳＩ（例えば、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等）を利用できる。ソフトウェア資源としてファームウェア、アプリケーション等のプログラムを利用できる。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an image processing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. The image processing apparatus 100 includes a fade detection unit 10, a frame information detection unit 20, an encoding unit 30, a decoding unit 40, and a storage unit 50. These configurations can be realized only by hardware resources or by cooperation of hardware resources and software resources. As a hardware resource, a processor, ROM, RAM, and other LSI (for example, ASIC, FPGA, etc.) can be used. Firmware, applications, and other programs can be used as software resources.

本実施の形態では、入力画像データとして輝度信号（Ｙ）が画像処理装置１００に入力される例を想定する。符号化部３０は輝度信号（Ｙ）に圧縮符号化処理を施してデータ量を減らした状態で記憶部５０に書き込む。復号部４０は記憶部５０から読み出した信号に伸張復号処理を施し、符号化前と同じデータ量の輝度信号（Ｙ）を復元する。   In the present embodiment, it is assumed that a luminance signal (Y) is input to the image processing apparatus 100 as input image data. The encoding unit 30 performs compression encoding processing on the luminance signal (Y) and writes the luminance signal (Y) in the storage unit 50 in a state where the data amount is reduced. The decoding unit 40 performs a decompression decoding process on the signal read from the storage unit 50 to restore the luminance signal (Y) having the same data amount as that before the encoding.

輝度信号である入力画像データの各画素のビット幅はｘビットとする。画像処理装置１００からは、各画素のビット幅が入力画像データと同等の出力画像データが出力される。ただし復号誤差により、入力画像データの画素値と出力画像データの画素値は完全に一致するものではない。   The bit width of each pixel of the input image data that is a luminance signal is assumed to be x bits. The image processing apparatus 100 outputs output image data in which the bit width of each pixel is equal to the input image data. However, the pixel value of the input image data and the pixel value of the output image data do not completely match due to decoding errors.

フェード検出部１０は、動画像を構成する入力画像データからフェード効果が施された（即ちフェードイン或いはフェードアウトの状態にある）フレーム区間を検出する。フェード検出部１０は、各フレーム画像がフェード効果が施されたフレーム画像であるか否かを示すフェード検出情報をフレーム情報検出部２０に供給する。フェード効果の検出方法に関しては幾つかの手法が提案されており、既存の手法のいずれを用いてもよい。例えば上記特許文献２に開示されるように、フレームの輝度情報または輝度情報の差分値に基づく手法を用いてもよい。また画像編集ソフトウエアからユーザ操作に従い、ユーザが指定したフレーム区間にフェード効果が施されている場合、そのフレーム区間からフェード効果が施されたフレーム区間を検出できる。   The fade detection unit 10 detects a frame section in which a fade effect is applied (that is, in a fade-in or fade-out state) from input image data constituting a moving image. The fade detection unit 10 supplies the frame information detection unit 20 with fade detection information indicating whether each frame image is a frame image to which a fade effect has been applied. Several methods for detecting the fade effect have been proposed, and any of the existing methods may be used. For example, as disclosed in Patent Document 2, a technique based on frame luminance information or a difference value of luminance information may be used. Further, when a fade effect is applied to a frame section designated by the user in accordance with a user operation from the image editing software, the frame section to which the fade effect is applied can be detected from the frame section.

フレーム情報検出部２０は、フェード効果が施されたフレーム区間内の各フレーム画像のフレーム情報を検出し、符号化部３０及び復号部４０に供給する。例えばフレーム情報として、各フレーム画像の画素値の範囲を検出する。フレーム情報検出の具体例は後述する。なおフェード効果が施されていないフレーム画像については、フレーム情報を符号化部３０及び復号部４０に供給する必要はない。   The frame information detection unit 20 detects the frame information of each frame image in the frame section on which the fade effect has been applied, and supplies the frame information to the encoding unit 30 and the decoding unit 40. For example, the range of pixel values of each frame image is detected as frame information. A specific example of frame information detection will be described later. Note that it is not necessary to supply frame information to the encoding unit 30 and the decoding unit 40 for frame images that have not been faded.

図２は、図１の符号化部３０の構成例を示す図である。符号化部３０は、減算部３１、量子化部３２、逆量子化部３３、加算部３４、予測画素保持部３５、量子化・逆量子化テーブル３６、予測画素判定部３７、及び量子化テーブル調整部３８を含む。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the encoding unit 30 in FIG. 1. The encoding unit 30 includes a subtraction unit 31, a quantization unit 32, an inverse quantization unit 33, an addition unit 34, a predicted pixel holding unit 35, a quantization / inverse quantization table 36, a predicted pixel determination unit 37, and a quantization table. An adjustment unit 38 is included.

減算部３１は対象画素の画素値（本実施の形態では輝度値）と、当該対象画素と空間的に隣接する既に符号化された画素（以下適宜、予測画素という）の画素値との差分値を算出する。本実施の形態では説明を単純化するために、予測画素として走査順で対象画素の直前の画素（通常、左隣の画素）を想定する。   The subtracting unit 31 is a difference value between the pixel value of the target pixel (in this embodiment, the luminance value) and the pixel value of an already encoded pixel (hereinafter referred to as a predicted pixel as appropriate) spatially adjacent to the target pixel. Is calculated. In the present embodiment, in order to simplify the description, a pixel immediately before the target pixel in the scanning order (usually a pixel on the left side) is assumed as a predicted pixel.

なお対象画素の左隣画素、右上隣画素、上隣画素および左上隣画素の内、対象画素と最も差分が小さい画素を予測画素に選定してもよい。この方法では、処理量が多くなるが復号誤差が減り復号画像の品質が向上する。   A pixel having the smallest difference from the target pixel may be selected as the prediction pixel among the left adjacent pixel, the upper right adjacent pixel, the upper adjacent pixel, and the upper left adjacent pixel of the target pixel. In this method, the processing amount increases, but the decoding error is reduced and the quality of the decoded image is improved.

量子化・逆量子化テーブル３６は対象画素と予測画素の差分値の区分と、当該差分値の区分ごとに割り当てられた複数の量子化データを保持する（量子化テーブル）。また当該複数の量子化データと、当該量子化データごとに割り当てられた代表差分値を保持する（逆量子化テーブル）。   The quantization / inverse quantization table 36 holds a difference value section between the target pixel and the prediction pixel and a plurality of quantized data assigned to each difference value section (quantization table). The plurality of quantized data and the representative difference value assigned to each quantized data are held (inverse quantization table).

量子化部３２は減算部３１により算出された差分値を、量子化・逆量子化テーブル３６の量子化テーブルを参照して量子化データに変換する。当該量子化データは記憶部５０に出力されると共に、逆量子化部３３に供給される。量子化データのビット幅はｙビット（ｙ＜ｘ）とする。本実施の形態では画素値のビット幅が８ビット、量子化データのビット幅が４ビットの例を説明する。   The quantization unit 32 converts the difference value calculated by the subtraction unit 31 into quantized data with reference to the quantization table of the quantization / inverse quantization table 36. The quantized data is output to the storage unit 50 and supplied to the inverse quantization unit 33. The bit width of the quantized data is y bits (y <x). In this embodiment, an example in which the bit width of the pixel value is 8 bits and the bit width of the quantized data is 4 bits will be described.

逆量子化部３３は、供給された量子化データを量子化・逆量子化テーブル３６の逆量子化テーブルを参照して代表差分値に変換する。代表差分値の例は後述する。予測画素保持部３５はＦＩＦＯ方式で制御されるバッファであり、１〜数画素分の画素値を保持できる領域を有する。   The inverse quantization unit 33 refers to the inverse quantization table of the quantization / inverse quantization table 36 to convert the supplied quantized data into a representative difference value. An example of the representative difference value will be described later. The predicted pixel holding unit 35 is a buffer controlled by a FIFO method, and has a region that can hold pixel values of one to several pixels.

加算部３４は逆量子化部３３により変換された代表差分値と、予測画素保持部３５に保持される予測画素の画素値とを加算して、対象画素の画素値を復元する。復元された対象画素の画素値は、予測画素保持部３５に格納されると共に減算部３１に供給される。この復元された対象画素の画素値は、次の対象画素における予測画素の画素値となる。   The addition unit 34 adds the representative difference value converted by the inverse quantization unit 33 and the pixel value of the prediction pixel held in the prediction pixel holding unit 35 to restore the pixel value of the target pixel. The restored pixel value of the target pixel is stored in the predicted pixel holding unit 35 and supplied to the subtracting unit 31. The restored pixel value of the target pixel is the pixel value of the predicted pixel in the next target pixel.

予測画素判定部３７は予測画素の画素値をもとに、量子化および逆量子化する際に参照する量子化・逆量子化テーブル３６を決定する。本実施の形態では画素値のビット幅が８ビットであるため、予測画素の画素値の範囲は０〜２５５となり、予測画素の画素値と対象画素の差分値の範囲は−２２５〜２５５となる。   The prediction pixel determination unit 37 determines a quantization / inverse quantization table 36 to be referred to when performing quantization and inverse quantization based on the pixel value of the prediction pixel. In this embodiment, since the bit width of the pixel value is 8 bits, the range of the pixel value of the prediction pixel is 0 to 255, and the range of the difference value of the prediction pixel and the target pixel is −225 to 255. .

差分値は０に近い値をとる確率が高く、差分値が小さいほど両画素をより厳密に再現する必要性が高いため、差分値が０に近い区分ほど量子化幅を狭くし、０から遠い区分ほど量子化幅を広くする量子化テーブルを用いる。   The difference value has a high probability of taking a value close to 0, and the smaller the difference value, the higher the need to reproduce both pixels more precisely. Therefore, the closer the difference value is to 0, the narrower the quantization width and the farther from 0 A quantization table is used in which the quantization width becomes wider as the section is used.

また予測画素の画素値に応じて差分値のとり得る範囲が規定されるため、予測画素の画素値に応じて量子化テーブルを切り替えることが望ましい。即ち差分値のとり得る範囲に応じて、複数の量子化データのそれぞれに割り当てる差分値の区分を変更する。本実施の形態では量子化データのビット幅が４ビットであるため、１６種類の量子化データが規定される。この１６種類の量子化データに割り当てる１６種類の差分値の区分のそれぞれの数値範囲を、差分値のとり得る範囲に応じて切り替える。以下、８種類の量子化テーブルを用意し、差分値のとり得る範囲に応じて８種類の量子化テーブルの中から１つを選択して使用する例を説明する。   In addition, since a possible range of the difference value is defined according to the pixel value of the prediction pixel, it is desirable to switch the quantization table according to the pixel value of the prediction pixel. In other words, the difference value classification assigned to each of the plurality of quantized data is changed according to the possible range of the difference value. In the present embodiment, since the bit width of the quantized data is 4 bits, 16 types of quantized data are defined. The numerical range of each of the 16 types of difference values assigned to the 16 types of quantized data is switched according to the range that the difference values can take. Hereinafter, an example will be described in which eight types of quantization tables are prepared, and one of the eight types of quantization tables is selected and used in accordance with a possible range of difference values.

図３は、実施の形態に係る量子化テーブル及び逆量子化テーブルの一例を示す図である（その１）。図４は、実施の形態に係る量子化テーブル及び逆量子化テーブルの一例を示す図である（その２）。図５は、実施の形態に係る量子化テーブル及び逆量子化テーブルの一例を示す図である（その３）。図６は、実施の形態に係る量子化テーブル及び逆量子化テーブルの一例を示す図である（その４）。図３（ａ）は量子化テーブル１を示し、図３（ｂ）は量子化テーブル１に対応する逆量子化テーブル１を示し、図３（ｃ）は量子化テーブル２を示し、図３（ｄ）は量子化テーブル２に対応する逆量子化テーブル２を示す。図４（ａ）は量子化テーブル３を示し、図４（ｂ）は量子化テーブル３に対応する逆量子化テーブル３を示し、図４（ｃ）は量子化テーブル４を示し、図４（ｄ）は量子化テーブル４に対応する逆量子化テーブル４を示す。図５（ａ）は量子化テーブル５を示し、図５（ｂ）は量子化テーブル５に対応する逆量子化テーブル５を示し、図５（ｃ）は量子化テーブル６を示し、図５（ｄ）は量子化テーブル６に対応する逆量子化テーブル６を示す。図６（ａ）は量子化テーブル７を示し、図６（ｂ）は量子化テーブル７に対応する逆量子化テーブル７を示し、図６（ｃ）は量子化テーブル８を示し、図６（ｄ）は量子化テーブル８に対応する逆量子化テーブル８を示す。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a quantization table and an inverse quantization table according to the embodiment (part 1). FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a quantization table and an inverse quantization table according to the embodiment (part 2). FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the quantization table and the inverse quantization table according to the embodiment (part 3). FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a quantization table and an inverse quantization table according to the embodiment (part 4). 3A shows the quantization table 1, FIG. 3B shows the inverse quantization table 1 corresponding to the quantization table 1, FIG. 3C shows the quantization table 2, and FIG. d) shows an inverse quantization table 2 corresponding to the quantization table 2. 4A shows the quantization table 3, FIG. 4B shows the inverse quantization table 3 corresponding to the quantization table 3, FIG. 4C shows the quantization table 4, and FIG. d) shows an inverse quantization table 4 corresponding to the quantization table 4. 5A shows the quantization table 5, FIG. 5B shows the inverse quantization table 5 corresponding to the quantization table 5, FIG. 5C shows the quantization table 6, and FIG. d) shows an inverse quantization table 6 corresponding to the quantization table 6. 6A shows the quantization table 7, FIG. 6B shows the inverse quantization table 7 corresponding to the quantization table 7, FIG. 6C shows the quantization table 8, and FIG. d) shows an inverse quantization table 8 corresponding to the quantization table 8.

予測画素判定部３７は予測画素の画素値Ｘが０〜３１の場合は量子化テーブル１及び逆量子化テーブル１を選択し、予測画素の画素値Ｘが３２〜６３の場合は量子化テーブル２及び逆量子化テーブル２を選択し、予測画素の画素値Ｘが６４〜９５の場合は量子化テーブル３及び逆量子化テーブル３を選択し、予測画素の画素値Ｘが９６〜１２７の場合は量子化テーブル４及び逆量子化テーブル４を選択し、予測画素の画素値Ｘが１２８〜１５９の場合は量子化テーブル５及び逆量子化テーブル５を選択し、予測画素の画素値Ｘが１６０〜１９１の場合は量子化テーブル６及び逆量子化テーブル６を選択し、予測画素の画素値Ｘが１９２〜２２３の場合は量子化テーブル７及び逆量子化テーブル７を選択し、予測画素の画素値Ｘが２２４〜２５５の場合は量子化テーブル８及び逆量子化テーブル８を選択する。   The prediction pixel determination unit 37 selects the quantization table 1 and the inverse quantization table 1 when the pixel value X of the prediction pixel is 0 to 31, and the quantization table 2 when the pixel value X of the prediction pixel is 32 to 63. When the pixel value X of the prediction pixel is 64 to 95, the quantization table 3 and the inverse quantization table 3 are selected. When the pixel value X of the prediction pixel is 96 to 127, When the quantization table 4 and the inverse quantization table 4 are selected, and the pixel value X of the prediction pixel is 128 to 159, the quantization table 5 and the inverse quantization table 5 are selected, and the pixel value X of the prediction pixel is 160 to 159. In the case of 191, the quantization table 6 and the inverse quantization table 6 are selected. When the pixel value X of the prediction pixel is 192 to 223, the quantization table 7 and the inverse quantization table 7 are selected, and the pixel value of the prediction pixel X is 224-25 For selects a quantization table 8 and the inverse quantization table 8.

図３〜図６に示す量子化テーブル及び逆量子化テーブルにおいて、差分値区分および代表差分値の数値は１０進数で表記し、量子化データは４ビットの２進数で表記している。８種類の量子化テーブルにおいて、−１〜１の差分値区分に対応する量子化データは（００００）２である。いずれの量子化テーブルにおいても、−１〜１の差分値区分に近い差分値区分の数値範囲が狭く、−１〜１の差分値区分から離れた差分値区分の数値範囲ほど広く設定されている。 In the quantization table and the inverse quantization table shown in FIGS. 3 to 6, the numerical values of the difference value classification and the representative difference value are expressed in decimal numbers, and the quantized data is expressed in 4-bit binary numbers. In the eight types of quantization tables, the quantized data corresponding to the difference value sections of −1 to 1 is (0000) 2 . In any quantization table, the numerical range of the difference value section close to the difference value section of −1 to 1 is narrow, and the numerical range of the difference value section far from the difference value section of −1 to 1 is set wider. .

予測画素の画素値Ｘに応じて差分値のとり得る範囲が異なるため、８種類の量子化テーブルの差分値区分の数値範囲に違いを持たせている。差分値のとり得る範囲の上限値が大きい場合は正側の差分値区分の数が相対的に多くなり、正側の各差分値区分の数値範囲が相対的に狭くなる。反対に負側の差分値区分の数は相対的に少なくなり、負側の各差分値区分の数値範囲が相対的に広くなる。差分値のとり得る範囲の下限値が小さい場合は、それぞれ逆の関係になる。   Since the possible range of the difference value differs depending on the pixel value X of the predicted pixel, the numerical value ranges of the difference value sections of the eight types of quantization tables are made different. When the upper limit value of the range that can be taken by the difference value is large, the number of positive difference value sections is relatively large, and the numerical value range of each positive difference value section is relatively narrow. Conversely, the number of negative difference value sections is relatively small, and the numerical range of each negative difference value section is relatively wide. When the lower limit value of the range that can be taken by the difference value is small, the relationship is reversed.

代表差分値は、量子化データに変換前の差分値区分の数値範囲の中から選択された数値である。例えば差分値区分の数値範囲の中央値が選択される。なお量子化テーブルの種類数、各差分値区分の数値範囲、及び各差分値区分に対応する代表差分値は、設計者が実験、シミュレーション、経験則などを基に導いた値に設定される。   The representative difference value is a numerical value selected from the numerical value range of the difference value classification before conversion into quantized data. For example, the median value of the numerical value range of the difference value section is selected. Note that the number of types of quantization tables, the numerical range of each difference value section, and the representative difference value corresponding to each difference value section are set to values derived by the designer based on experiments, simulations, empirical rules, and the like.

例えば対象画素の画素値が３０で予測画素の画素値が１０の場合、両者の差分値は２０となる。予測画素判定部３７は量子化テーブル１を選択し、量子化部３２は量子化テーブル１を参照して差分値＝２０を、量子化データ＝（０１１０）２＝６に変換する。逆量子化部３３は逆量子化テーブル１を参照して量子化データ＝（０１１０）２＝６を代表差分値＝１７に変換する。 For example, when the pixel value of the target pixel is 30 and the pixel value of the prediction pixel is 10, the difference value between them is 20. The prediction pixel determination unit 37 selects the quantization table 1, and the quantization unit 32 refers to the quantization table 1 and converts the difference value = 20 into quantization data = (0110) 2 = 6. The inverse quantization unit 33 refers to the inverse quantization table 1 and converts the quantized data = (0110) 2 = 6 into the representative difference value = 17.

図２に戻る。量子化テーブル調整部３８は、フレーム情報検出部２０から供給されるフレーム情報を基に、量子化・逆量子化テーブル３６の量子化テーブルの差分値区分を変更する。具体的には量子化テーブル調整部３８は、各フレーム画像の画素値または差分値の範囲に応じて、量子化・逆量子化テーブル３６の量子化テーブルの差分値区分を変更する。   Returning to FIG. The quantization table adjustment unit 38 changes the difference value section of the quantization table of the quantization / inverse quantization table 36 based on the frame information supplied from the frame information detection unit 20. Specifically, the quantization table adjustment unit 38 changes the difference value section of the quantization table of the quantization / inverse quantization table 36 according to the pixel value or difference value range of each frame image.

例えば量子化テーブルにおいて、対象フレーム画像内でとり得る差分値の範囲だけを網羅するように差分値区分を変更する。なお対象フレーム画像内でとり得る差分値の範囲の代替として、対象フレーム画像内でとり得る画素値の範囲を用いてもよい。量子化部３２は対象フレーム画像における差分値を、量子化テーブル調整部３８により調整された量子化テーブルを参照して量子化データに変換する。   For example, in the quantization table, the difference value section is changed so as to cover only the range of difference values that can be taken in the target frame image. As an alternative to the range of difference values that can be taken in the target frame image, a range of pixel values that can be taken in the target frame image may be used. The quantization unit 32 converts the difference value in the target frame image into quantization data with reference to the quantization table adjusted by the quantization table adjustment unit 38.

本実施の形態に係る圧縮符号化では、低コスト性および簡易性も要求される。対象フレーム画像内でとり得る画素値の範囲を検出するには、対象フレーム画像内の全画素の画素値から最小値と最大値を検出する必要がある。その調査が終了するまで、当該対象フレーム画像内の画素データの圧縮符号化を開始することができず、当該対象フレーム画像内の画素データを１フレーム期間、保持するフレームバッファが必要となる。このようなフレームバッファの追加は、簡易で低コストな圧縮符号化の趣旨に反することになる。   In compression encoding according to the present embodiment, low cost and simplicity are also required. In order to detect a range of possible pixel values in the target frame image, it is necessary to detect the minimum value and the maximum value from the pixel values of all the pixels in the target frame image. Until the investigation is completed, compression encoding of the pixel data in the target frame image cannot be started, and a frame buffer that holds the pixel data in the target frame image for one frame period is required. Such addition of the frame buffer is contrary to the purpose of simple and low-cost compression coding.

また、差分値算出の基礎となる予測画素の画素値には、局部復号された復元値が用いられる。多くの予測画素において、復元された画素値と実際の画素値との間には誤差が生じる。従って差分値の範囲を検出するための圧縮符号化と、その差分値の範囲に応じて調整された量子化テーブルを用いた圧縮符号化の２度の圧縮符号化が必要となり、煩雑な処理となる。   In addition, a locally decoded restoration value is used as the pixel value of the prediction pixel that is the basis for calculating the difference value. In many prediction pixels, an error occurs between the restored pixel value and the actual pixel value. Therefore, the compression encoding for detecting the range of the difference value and the compression encoding using the quantization table adjusted according to the range of the difference value are required twice. Become.

以下、フレーム情報検出部２０において、対象フレーム画像内でとり得る画素値または差分値の範囲を検出する２つの方法を説明する。第１の方法は、一フレーム前のフレーム画像の画素値または差分値の範囲を、対象フレーム画像の画素値または差分値の範囲と見なす方法である。第２の方法は、対象フレーム画像の画素値の範囲を、当該対象フレーム画像より過去の複数のフレーム画像における画素値または差分値の範囲の時系列データをもとに予測する方法である。   Hereinafter, two methods of detecting a range of pixel values or difference values that can be taken in the target frame image in the frame information detection unit 20 will be described. The first method is a method in which the range of the pixel value or difference value of the frame image one frame before is regarded as the range of the pixel value or difference value of the target frame image. The second method is a method of predicting a range of pixel values of a target frame image based on time-series data of a range of pixel values or difference values in a plurality of frame images past the target frame image.

図７は、図１のフレーム情報検出部２０の構成例を示す図である。フレーム情報検出部２０は、大小比較部２１、最大値保持部２２、最小値保持部２３、範囲決定部２４、及び範囲予測部２５を含む。最大値保持部２２及び最小値保持部２３には、初期値として例えば０が設定される。検出対象のフレーム画像において、大小比較部２１は、入力された画素値と、最大値保持部２２及び最小値保持部２３にそれぞれ保持される画素値とを比較する。   FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the frame information detection unit 20 of FIG. The frame information detection unit 20 includes a magnitude comparison unit 21, a maximum value holding unit 22, a minimum value holding unit 23, a range determination unit 24, and a range prediction unit 25. For example, 0 is set as an initial value in the maximum value holding unit 22 and the minimum value holding unit 23. In the frame image to be detected, the magnitude comparison unit 21 compares the input pixel value with the pixel values held in the maximum value holding unit 22 and the minimum value holding unit 23, respectively.

入力された画素値が最大値保持部２２に保持される画素値より大きい場合、大小比較部２１は、入力された画素値で最大値保持部２２に保持される画素値を更新する。入力された画素値が最小値保持部２３に保持される画素値より小さい場合、大小比較部２１は、入力された画素値で最小値保持部２３に保持される画素値を更新する。大小比較部２１は、この処理を検出対象のフレーム画像の全画素に対して実行する。   When the input pixel value is larger than the pixel value held in the maximum value holding unit 22, the magnitude comparison unit 21 updates the pixel value held in the maximum value holding unit 22 with the input pixel value. When the input pixel value is smaller than the pixel value held in the minimum value holding unit 23, the magnitude comparison unit 21 updates the pixel value held in the minimum value holding unit 23 with the input pixel value. The size comparison unit 21 performs this process on all the pixels of the detection target frame image.

検出対象のフレーム画像の全画素に対する大小比較処理が終了すると、その時点で最大値保持部２２及び最小値保持部２３に保持されている画素値が範囲決定部２４に出力される。範囲決定部２４は、最小値保持部２３から入力された画素値を当該フレーム画像の最小値とし、最大値保持部２２から入力された画素値を当該フレーム画像の最大値として、当該フレーム画像の画素値の範囲を決定する。範囲決定部２４は、決定した画素値の範囲を範囲予測部２５に出力する。   When the size comparison process for all the pixels of the detection target frame image is completed, the pixel values held in the maximum value holding unit 22 and the minimum value holding unit 23 at that time are output to the range determining unit 24. The range determining unit 24 sets the pixel value input from the minimum value holding unit 23 as the minimum value of the frame image, and sets the pixel value input from the maximum value holding unit 22 as the maximum value of the frame image. Determine the range of pixel values. The range determination unit 24 outputs the determined pixel value range to the range prediction unit 25.

範囲予測部２５は、範囲決定部２４から入力されるフレーム画像の画素値の範囲を、設定されたフレーム数の分、保持する。範囲予測部２５は保持する複数のフレーム画像の画素値の範囲から、次のフレーム画像の画素値の範囲を予測する。次のフレーム画像の最小画素値の予測と、最大画素値の予測を別々に行ってもよい。例えば複数のフレーム画像の最小画素値の時系列推移から関数を近似し、当該関数をもとに次のフレーム画像の最小画素値を予測し、最大画素値の時系列推移から関数を近似し、当該関数をもとに次のフレーム画像の最大画素値を予測してもよい。範囲予測部２５は、予測した次のフレーム画像の画素値の範囲をフレーム情報として符号化部３０及び復号部４０に供給する。   The range prediction unit 25 holds the range of pixel values of the frame image input from the range determination unit 24 for the set number of frames. The range prediction unit 25 predicts the range of pixel values of the next frame image from the range of pixel values of the plurality of frame images held. The prediction of the minimum pixel value of the next frame image and the prediction of the maximum pixel value may be performed separately. For example, approximate the function from the time series transition of the minimum pixel value of multiple frame images, predict the minimum pixel value of the next frame image based on the function, approximate the function from the time series transition of the maximum pixel value, The maximum pixel value of the next frame image may be predicted based on the function. The range prediction unit 25 supplies the predicted pixel value range of the next frame image to the encoding unit 30 and the decoding unit 40 as frame information.

以上の処理は、上述の第２の方法に対応している。上述の第１の方法を用いる場合は範囲予測部２５が不要となり、範囲決定部２４から出力されるフレーム画像の画素値の範囲が、フレーム情報として符号化部３０及び復号部４０にそのまま供給される。なお、検出対象のフレーム画像の差分値の範囲を検出する場合は、符号化部３０の減算部３１の出力値を監視すればよい。   The above processing corresponds to the second method described above. When the first method described above is used, the range prediction unit 25 is not necessary, and the range of pixel values of the frame image output from the range determination unit 24 is supplied as it is to the encoding unit 30 and the decoding unit 40 as frame information. The In addition, what is necessary is just to monitor the output value of the subtraction part 31 of the encoding part 30, when detecting the range of the difference value of the frame image of detection object.

図８は、調整された量子化テーブル１及び逆量子化テーブル１の一例を示す図である。図８（ａ）は第１の調整例に係る量子化テーブル１を示し、図８（ｂ）は第１の調整例に係る逆量子化テーブル１を示し、図８（ｃ）は第２の調整例に係る量子化テーブル１を示し、図８（ｄ）は第２の調整例に係る逆量子化テーブル１を示す。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the adjusted quantization table 1 and the inverse quantization table 1. FIG. 8A shows the quantization table 1 according to the first adjustment example, FIG. 8B shows the inverse quantization table 1 according to the first adjustment example, and FIG. FIG. 8D shows the quantization table 1 according to the adjustment example, and FIG. 8D shows the inverse quantization table 1 according to the second adjustment example.

上述の第１の方法を用いる場合にて、例えば直前のフレーム画像内の画素値の範囲が０〜８５であった場合を考える。画素値のとり得る範囲は０〜２５５であるため、本来の画素値の範囲に対して１／３の範囲である。量子化テーブル調整部３８は、量子化テーブルの各差分値区分の下限値および上限値を１／３に変更する。図８（ａ）に示す量子化テーブル１は、図３（ａ）に示した量子化テーブル１の各差分値区分の下限値および上限値を１／３に変換したものである。   Consider the case where the range of pixel values in the immediately preceding frame image is 0 to 85 in the case of using the first method described above. Since the range of pixel values is 0 to 255, the range is 1/3 of the original pixel value range. The quantization table adjustment unit 38 changes the lower limit value and the upper limit value of each difference value section of the quantization table to 1/3. The quantization table 1 shown in FIG. 8A is obtained by converting the lower limit value and the upper limit value of each difference value section of the quantization table 1 shown in FIG.

次に上述の第２の方法を用いる場合にて、例えばフレーム画像内の画素値の範囲が０〜２５５、０〜１２８、０〜６４、・・・と変化していた場合、その時系列変化は比例定数１／２の比例関係で表すことができる。なお、時系列変化は比例式で表わされる例に限らず、何らかの関係式で表せばよい。比例定数１／２の比例関係でフレーム画像内の画素値の範囲が時系列変化している場合、次のフレーム画像内の画素値の範囲が、現在のフレーム画像内の画素値の範囲の１／２に変化すると予測できる。   Next, when the second method described above is used, for example, when the range of pixel values in the frame image changes from 0 to 255, 0 to 128, 0 to 64,. It can be expressed by a proportional relationship of proportionality constant 1/2. The time series change is not limited to the example represented by the proportional expression, but may be represented by some relational expression. When the range of pixel values in a frame image changes in time series with a proportional relationship of proportionality constant 1/2, the range of pixel values in the next frame image is one of the range of pixel values in the current frame image. It can be predicted to change to / 2.

図８（ｃ）に示す量子化テーブル１は、図３（ａ）に示した量子化テーブル１の各差分値区分の下限値および上限値を１／２に変換したものである。この例では単純化するために、直前のフレーム画像内の画素値の範囲が０〜２５５であり、比例定数１／２の比例関係でフレーム画像内の画素値の範囲が時系列変化している場合を想定している。なお、フェード効果が施されていないフレーム画像については量子化テーブルが調整されず、図３（ａ）に示した量子化テーブル１がそのまま使用される。   The quantization table 1 shown in FIG. 8C is obtained by converting the lower limit value and the upper limit value of each difference value section of the quantization table 1 shown in FIG. In this example, for simplification, the range of pixel values in the previous frame image is 0 to 255, and the range of pixel values in the frame image changes in time series with a proportional relationship of proportional constant 1/2. Assume the case. Note that the quantization table is not adjusted for a frame image to which the fade effect is not applied, and the quantization table 1 shown in FIG. 3A is used as it is.

なお図８（ａ）及び図８（ｃ）に示す量子化テーブル１では、調整時の計算により小数が発生した場合は０に近づくように小数点以下を丸めているが、丸め方は任意である。また図８（ａ）及び図８（ｃ）に示す量子化テーブル１では、小数点以下を丸めた後の値をそのまま記述している。この点、ある差分値区分の上限値と、その１つ上の差分値区分の下限値が重複している場合、片方を繰り上げるか繰り下げるとよい。例えば０〜０の差分値区分と、０〜１の差分値区分がある場合、０〜０の差分値区分と、１〜１の差分値区分に変更する。また、数値範囲が同じ差分値区分が２つ存在する場合、片方の差分値区分を別の数値範囲に割り当ててもよい。例えば１〜１、１〜１、２７〜８５の差分値区分が存在する場合、１〜１、２７〜５５、５６〜８５の差分値区分に変更する。   In the quantization table 1 shown in FIG. 8A and FIG. 8C, the decimal part is rounded so as to approach 0 when a decimal number is generated by calculation at the time of adjustment, but the rounding method is arbitrary. . In the quantization table 1 shown in FIGS. 8A and 8C, the value after rounding off the decimal point is described as it is. In this regard, when the upper limit value of a certain difference value section overlaps with the lower limit value of the difference value section that is one level higher, it is preferable to raise or lower one. For example, when there are 0 to 0 difference value sections and 0 to 1 difference value sections, the change is made to 0 to 0 difference value sections and 1 to 1 difference value sections. In addition, when there are two difference value categories having the same numerical value range, one of the difference value categories may be assigned to another numerical value range. For example, when the difference value divisions of 1-1, 1-1, 27-85 exist, the difference value divisions of 1-1, 27-55, 56-85 are changed.

図１に戻る。記憶部５０は入力画像データの量子化データを記録する。記憶部５０はフレーム遅延や、ユーザの要求に応じて読み出すための保存など、任意の用途に使用される。本実施の形態では、入力画像データをそのまま記録する場合と比較してデータ量が小さくなるため、記憶部５０への伝送バスの容量、及び記憶部５０の容量が少なくてすむ。   Returning to FIG. The storage unit 50 records the quantized data of the input image data. The storage unit 50 is used for arbitrary purposes such as frame delay and storage for reading in response to a user request. In the present embodiment, the amount of data is smaller than when the input image data is recorded as it is, so that the capacity of the transmission bus to the storage unit 50 and the capacity of the storage unit 50 can be reduced.

図９は、図１の復号部４０の構成例を示す図である。復号部４０は逆量子化部４１、加算部４２、予測画素保持部４３、逆量子化テーブル４４、予測画素判定部４５、及び逆量子化テーブル調整部４６を含む。   FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the decoding unit 40 of FIG. The decoding unit 40 includes an inverse quantization unit 41, an addition unit 42, a predicted pixel holding unit 43, an inverse quantization table 44, a predicted pixel determination unit 45, and an inverse quantization table adjustment unit 46.

逆量子化テーブル４４は、対応する量子化テーブルに規定された複数の量子化データと、当該量子化データごとに割り当てられた代表差分値を保持する。逆量子化部４１は記憶部５０から読み出した量子化データを、逆量子化テーブル４４を参照して代表差分値に変換する。加算部４２は、逆量子化部４１により変換された対象画素の代表差分値と、当該対象画素と空間的に隣接する既に復号された画素の画素値とを加算して、当該対象画素の画素値を復元する。復元された画像データのビット幅は、入力画像データのビット幅と同じになる。本実施の形態では８ビットである。復元された画像データは、ディスプレイ等の目的の装置に出力されると共に予測画素保持部４３に格納される。予測画素保持部４３はＦＩＦＯ方式で制御されるバッファであり、１〜数画素分の画素値を保持できる領域を有する。   The inverse quantization table 44 holds a plurality of quantized data defined in the corresponding quantization table and a representative difference value assigned for each quantized data. The inverse quantization unit 41 converts the quantized data read from the storage unit 50 into a representative difference value with reference to the inverse quantization table 44. The adding unit 42 adds the representative difference value of the target pixel converted by the inverse quantization unit 41 and the pixel value of the already decoded pixel that is spatially adjacent to the target pixel, and the pixel of the target pixel Restore the value. The bit width of the restored image data is the same as the bit width of the input image data. In this embodiment, it is 8 bits. The restored image data is output to a target device such as a display and stored in the predicted pixel holding unit 43. The predicted pixel holding unit 43 is a buffer controlled by a FIFO method, and has a region that can hold pixel values of one to several pixels.

予測画素保持部４３に保持される画素値は、加算部４２及び予測画素判定部４５に出力される。加算部４２は、逆量子化部４１により変換された対象画素の代表差分値と、予測画素保持部４３から供給される当該対象画素の予測画素の画素値とを加算する。対象画素の予測画素には、圧縮符号化の際に使用した予測画素の位置と同じ位置に存在するものを使用する。予測方向を特定の一方向に固定している場合、圧縮符号化時の予測画素の位置と伸張復号時の予測画素の位置を意図的に一致させることができる。また複数の予測方向から画素ごとに予測方向を選択している場合、符号側の局部復号部と、復号部の回路構成がほぼ同じであるため結果的に両者の予測画素の位置を一致させることができる。   The pixel value held in the predicted pixel holding unit 43 is output to the adding unit 42 and the predicted pixel determining unit 45. The adding unit 42 adds the representative difference value of the target pixel converted by the inverse quantization unit 41 and the pixel value of the predicted pixel of the target pixel supplied from the predicted pixel holding unit 43. As the predicted pixel of the target pixel, a pixel that is present at the same position as the predicted pixel used at the time of compression encoding is used. When the prediction direction is fixed in one specific direction, the position of the prediction pixel at the time of compression encoding and the position of the prediction pixel at the time of decompression decoding can be intentionally matched. In addition, when a prediction direction is selected for each pixel from a plurality of prediction directions, the circuit configuration of the local decoding unit on the code side and the decoding unit is almost the same, so that the positions of both prediction pixels should be matched as a result. Can do.

予測画素判定部４５は予測画素保持部４３から供給される予測画素の画素値をもとに、逆量子化する際に参照する逆量子化テーブルを決定する。例えば予測画素の画素値が１０で対象画素の量子化データが６の場合、予測画素判定部４５は図３（ｂ）に示した逆量子化テーブル１を選択し、逆量子化部４１は選択された逆量子化テーブル１を参照して量子化データ＝（０１１０）２＝６を、代表差分値＝１７に変換する。加算部４２は代表差分値＝１７と、予測画素の画素値＝１０とを加算して復元画素値＝２７を算出する。 The prediction pixel determination unit 45 determines an inverse quantization table to be referred to when inverse quantization is performed based on the pixel value of the prediction pixel supplied from the prediction pixel holding unit 43. For example, when the pixel value of the prediction pixel is 10 and the quantization data of the target pixel is 6, the prediction pixel determination unit 45 selects the inverse quantization table 1 shown in FIG. 3B, and the inverse quantization unit 41 selects The quantized data = (0110) 2 = 6 is converted into the representative difference value = 17 with reference to the inverse quantization table 1 thus made. The adder 42 adds the representative difference value = 17 and the pixel value = 10 of the prediction pixel to calculate the restored pixel value = 27.

逆量子化テーブル調整部４６は、フレーム情報検出部２０から供給されるフレーム情報を基に、逆量子化テーブル４４の代表差分値を変更する。具体的には逆量子化テーブル調整部４６は、各フレーム画像の画素値または差分値の範囲に応じて逆量子化テーブル４４の代表差分値を変更する。逆量子化テーブル調整部４６に供給されるフレーム情報と、図２の量子化テーブル調整部３８に供給されるフレーム情報とは同期がとられている。即ち対象フレームを圧縮符号化する際に供給されるフレーム情報と、その圧縮符号化されたフレームを伸張復号する際に供給されるフレーム情報は同じであり、これにより符号側と復号側のテーブル調整を対応させることができる。逆量子化部４１は対象フレーム画像の量子化データを、逆量子化テーブル調整部４６により調整された逆量子化テーブル４４を参照して代表差分値に変換する。   The inverse quantization table adjustment unit 46 changes the representative difference value of the inverse quantization table 44 based on the frame information supplied from the frame information detection unit 20. Specifically, the inverse quantization table adjustment unit 46 changes the representative difference value of the inverse quantization table 44 according to the pixel value or difference value range of each frame image. The frame information supplied to the inverse quantization table adjustment unit 46 and the frame information supplied to the quantization table adjustment unit 38 in FIG. 2 are synchronized. That is, the frame information supplied when compressing and encoding the target frame is the same as the frame information supplied when decompressing and decoding the compression-encoded frame, thereby adjusting the table on the encoding side and the decoding side. Can be made to correspond. The inverse quantization unit 41 converts the quantized data of the target frame image into a representative difference value with reference to the inverse quantization table 44 adjusted by the inverse quantization table adjustment unit 46.

逆量子化テーブル調整部４６は量子化テーブル調整部３８と同様に、逆量子化テーブルにおいて、対象フレーム画像内でとり得る代表差分値の範囲だけを網羅するように代表差分値を変更する。   Similar to the quantization table adjustment unit 38, the inverse quantization table adjustment unit 46 changes the representative difference value so as to cover only the range of representative difference values that can be taken in the target frame image in the inverse quantization table.

例えば符号化部３０での圧縮符号化において上述の第１の方法を用いる場合にて、例えば直前のフレーム画像内の画素値の範囲が０〜８５であった場合を考える。画素値のとり得る範囲は０〜２５５であるため、本来の画素値の範囲に対して１／３の範囲である。逆量子化テーブル調整部４６は、量子化テーブルの各代表差分を１／３に変更する。図８（ｂ）に示す逆量子化テーブル１は、図３（ｂ）に示した逆量子化テーブル１の各代表差分値を１／３に変換したものである。   For example, let us consider a case where the range of pixel values in the immediately preceding frame image is 0 to 85 when the above-described first method is used in compression encoding in the encoding unit 30. Since the range of pixel values is 0 to 255, the range is 1/3 of the original pixel value range. The inverse quantization table adjustment unit 46 changes each representative difference of the quantization table to 1/3. The inverse quantization table 1 shown in FIG. 8B is obtained by converting each representative difference value of the inverse quantization table 1 shown in FIG.

次に符号化部３０での圧縮符号化において上述の第２の方法を用いる場合にて、例えば比例定数１／２の比例関係でフレーム画像内の画素値の範囲が時系列変化している場合を考える。図８（ｄ）に示す逆量子化テーブル１は、図３（ｂ）に示した逆量子化テーブル１の各代表差分値を１／２に変換したものである。この例では単純化するために、直前のフレーム画像内の画素値の範囲が０〜２５５であり、比例定数１／２の比例関係でフレーム画像内の画素値の範囲が時系列変化している場合を想定している。なお、フェード効果が施されていないフレーム画像については逆量子化テーブルが調整されず、図３（ｂ）に示した逆量子化テーブル１がそのまま使用される。   Next, when the above-described second method is used in compression encoding in the encoding unit 30, the range of pixel values in the frame image changes in time series with a proportional relationship of proportional constant 1/2, for example. think of. The inverse quantization table 1 shown in FIG. 8D is obtained by converting each representative difference value of the inverse quantization table 1 shown in FIG. In this example, for simplification, the range of pixel values in the previous frame image is 0 to 255, and the range of pixel values in the frame image changes in time series with a proportional relationship of proportional constant 1/2. Assume the case. Note that the inverse quantization table is not adjusted for the frame image to which the fade effect is not applied, and the inverse quantization table 1 shown in FIG. 3B is used as it is.

図１０は、図２の符号化部３０の処理の流れを説明するためのフローチャートである。対象のフレーム画像がフェードが施された区間のフレーム画像である場合（Ｓ３０のＹ）、量子化テーブル調整部３８は当該フレーム画像のフレーム情報をもとに、選択された量子化テーブルを調整する（Ｓ３１）。対象のフレーム画像がフェードが施された区間のフレーム画像でない場合（Ｓ３０のＮ）、ステップＳ３１の処理はスキップされる。   FIG. 10 is a flowchart for explaining the processing flow of the encoding unit 30 of FIG. When the target frame image is a frame image in a faded section (Y in S30), the quantization table adjustment unit 38 adjusts the selected quantization table based on the frame information of the frame image. (S31). If the target frame image is not a frame image in a section where fade has been applied (N in S30), the process in step S31 is skipped.

減算部３１は、画素（ｎ）と画素（ｎ−１）の差分値を算出する（Ｓ３２）。量子化部３２は、当該差分値を量子化・逆量子化テーブル３６を参照して量子化データに変換する（Ｓ３３）。逆量子化部３３は当該量子化データを量子化・逆量子化テーブル３６を参照して、画素（ｎ）と画素（ｎ−１）の代表差分値に変換する（Ｓ３４）。加算部３４は当該代表差分値に画素（ｎ−１）の画素値を加算して、画素（ｎ）の画素値を復元する（Ｓ３５）。予測画素判定部３７は、復元された画素（ｎ）の画素値をもとに量子化テーブルを選択する（Ｓ３６）。   The subtraction unit 31 calculates a difference value between the pixel (n) and the pixel (n−1) (S32). The quantization unit 32 converts the difference value into quantized data with reference to the quantization / inverse quantization table 36 (S33). The inverse quantization unit 33 refers to the quantization / inverse quantization table 36 and converts the quantized data into a representative difference value between the pixel (n) and the pixel (n−1) (S34). The adder 34 adds the pixel value of the pixel (n−1) to the representative difference value to restore the pixel value of the pixel (n) (S35). The prediction pixel determination unit 37 selects a quantization table based on the pixel value of the restored pixel (n) (S36).

減算部３１は、画素（ｎ＋１）と画素（ｎ）の差分値を算出する（Ｓ３７）。量子化部３２は、当該差分値を量子化・逆量子化テーブル３６を参照して量子化データに変換する（Ｓ３８）。以上の処理が全ての画素について実行される。   The subtractor 31 calculates a difference value between the pixel (n + 1) and the pixel (n) (S37). The quantization unit 32 converts the difference value into quantized data with reference to the quantization / inverse quantization table 36 (S38). The above processing is executed for all pixels.

図１１は、図９の復号部４０の処理の流れを説明するためのフローチャートである。対象のフレーム画像がフェードが施された区間のフレーム画像である場合（Ｓ４０のＹ）、逆量子化テーブル調整部４６は当該フレーム画像のフレーム情報をもとに、選択された逆量子化テーブルを調整する（Ｓ４１）。対象のフレーム画像がフェードが施された区間のフレーム画像でない場合（Ｓ４０のＮ）、ステップＳ４１の処理はスキップされる。   FIG. 11 is a flowchart for explaining the processing flow of the decoding unit 40 of FIG. When the target frame image is a frame image of a section to which fading has been applied (Y in S40), the inverse quantization table adjustment unit 46 determines the selected inverse quantization table based on the frame information of the frame image. Adjust (S41). If the target frame image is not a frame image in a section where fade has been applied (N in S40), the process of step S41 is skipped.

逆量子化部４１は、画素（ｎ）の量子化データを逆量子化テーブル調整部４６を参照して代表差分値に変換する（Ｓ４２）。加算部４２は当該代表差分値に画素（ｎ−１）の画素値を加算して、画素（ｎ）の画素値を復元する（Ｓ４３）。予測画素判定部４５は、復元された画素（ｎ）の画素値をもとに逆量子化テーブルを選択する（Ｓ４４）。   The inverse quantization unit 41 converts the quantized data of the pixel (n) into a representative difference value with reference to the inverse quantization table adjustment unit 46 (S42). The adding unit 42 adds the pixel value of the pixel (n−1) to the representative difference value to restore the pixel value of the pixel (n) (S43). The predicted pixel determination unit 45 selects an inverse quantization table based on the pixel value of the restored pixel (n) (S44).

逆量子化部４１は、画素（ｎ＋１）の量子化データを逆量子化テーブル４４を参照して代表差分値に変換する（Ｓ４５）。加算部４２は当該代表差分値に画素（ｎ）の画素値を加算して、画素（ｎ＋１）の画素値を復元する（Ｓ４６）。以上の処理が全ての画素について実行される。   The inverse quantization unit 41 converts the quantized data of the pixel (n + 1) into a representative difference value with reference to the inverse quantization table 44 (S45). The adding unit 42 adds the pixel value of the pixel (n) to the representative difference value to restore the pixel value of the pixel (n + 1) (S46). The above processing is executed for all pixels.

以上に示した実施の形態では、入力画像データとして輝度信号（Ｙ）を想定し、輝度信号（Ｙ）の圧縮符号化について説明した。色差信号（Ｃ）は輝度信号（Ｙ）よりデータ量が少なく、色差信号（Ｃ）の復号誤差がフェードシーンに与える影響は軽微である。従って上述の実施の形態で説明した量子化テーブル及び逆量子化テーブルの調整処理を適用する必要性は小さい。なお本実施の形態に係る圧縮符号化、量子化テーブル及び逆量子化テーブルの調整処理を色差信号（Ｃ）に適用することを排除するものではなく、適用してもしなくてもよい。   In the embodiment described above, the luminance signal (Y) is assumed as the input image data, and the compression coding of the luminance signal (Y) has been described. The color difference signal (C) has a smaller data amount than the luminance signal (Y), and the influence of the decoding error of the color difference signal (C) on the fade scene is slight. Therefore, the necessity to apply the quantization table and inverse quantization table adjustment processing described in the above embodiment is small. Note that the application of the compression encoding, quantization table, and inverse quantization table adjustment processing according to the present embodiment to the color difference signal (C) is not excluded, and may or may not be applied.

また入力画像データが三原色信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）で規定される場合、それぞれの画像信号に対して、本実施の形態に係る圧縮符号化、量子化テーブル及び逆量子化テーブルの調整処理が適用される。   When the input image data is defined by three primary color signals (R, G, B), the compression coding, quantization table, and inverse quantization table adjustment processing according to the present embodiment is performed for each image signal. Applied.

以上説明したように本実施の形態によれば、フェード効果が施されたフレーム区間において、復号後の画像データにおける復号誤差がフレーム毎にばらつくことにより、本来の画像データでは存在しない復号誤差が強調されて観察される画質エラーを抑制できる。即ちフェード効果が施されたフレーム区間において、量子化テーブル及び逆量子化テーブルを最適な範囲に調整することにより復号誤差を最小限に抑えることができる。従ってフェードシーンの画質を向上させることができる。   As described above, according to the present embodiment, the decoding error in the decoded image data varies from frame to frame in the frame section where the fade effect has been applied, thereby enhancing the decoding error that does not exist in the original image data. The image quality error observed can be suppressed. That is, the decoding error can be minimized by adjusting the quantization table and the inverse quantization table in the optimum range in the frame section where the fade effect is applied. Therefore, the image quality of the fade scene can be improved.

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。   The present invention has been described based on the embodiments. The embodiments are exemplifications, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are within the scope of the present invention. .

上述の実施の形態では、フレーム情報検出部２０が対象フレーム画像の画素値または差分値の範囲を検出する例を説明した。この点、各フレーム画像のヘッダ等に、当該フレーム画像の画素値の範囲や輝度分布が予め記述されている場合には、フレーム情報検出部２０はその情報をフレーム情報として使用することができる。   In the above-described embodiment, the example in which the frame information detection unit 20 detects the pixel value or the difference value range of the target frame image has been described. In this regard, when the range of pixel values and the luminance distribution of the frame image are described in advance in the header of each frame image, the frame information detection unit 20 can use the information as frame information.

また、予測画素の画素値に応じて量子化テーブル及び逆量子化テーブルを選択する処理は必須ではなく、１つの量子化テーブル及び１つの逆量子化テーブルを使用してもよい。その場合、図２の予測画素判定部３７及び図９の予測画素判定部４５は不要となる。   Moreover, the process which selects a quantization table and a dequantization table according to the pixel value of a prediction pixel is not essential, and you may use one quantization table and one dequantization table. In this case, the prediction pixel determination unit 37 in FIG. 2 and the prediction pixel determination unit 45 in FIG. 9 are not necessary.

１００ 画像処理装置、 １０ フェード検出部、 ２０ フレーム情報検出部、 ２１ 大小比較部、 ２２ 最大値保持部、 ２３ 最小値保持部、 ２４ 範囲決定部、 ２５ 範囲予測部、 ３０ 符号化部、 ３１ 減算部、 ３２ 量子化部、 ３３ 逆量子化部、 ３４ 加算部、 ３５ 予測画素保持部、 ３６ 量子化・逆量子化テーブル、 ３７ 予測画素判定部、 ３８ 量子化テーブル調整部、 ４０ 復号部、 ４１ 逆量子化部、 ４２ 加算部、 ４３ 予測画素保持部、 ４４ 逆量子化テーブル、 ４５ 予測画素判定部、 ４６ 逆量子化テーブル調整部、 ５０ 記憶部。   100 image processing device, 10 fade detection unit, 20 frame information detection unit, 21 magnitude comparison unit, 22 maximum value holding unit, 23 minimum value holding unit, 24 range determination unit, 25 range prediction unit, 30 encoding unit, 31 subtraction Unit, 32 quantization unit, 33 inverse quantization unit, 34 addition unit, 35 prediction pixel holding unit, 36 quantization / inverse quantization table, 37 prediction pixel determination unit, 38 quantization table adjustment unit, 40 decoding unit, 41 Inverse quantization unit, 42 addition unit, 43 prediction pixel holding unit, 44 inverse quantization table, 45 prediction pixel determination unit, 46 inverse quantization table adjustment unit, 50 storage unit.

Claims (6)

動画像を圧縮符号化する符号化部と、
前記動画像から、フェード効果が施されたフレーム区間を検出するフェード検出部と、
を備え、
前記符号化部は、
対象画素の画素値と、既に符号化された画素の画素値との差分値を算出する減算部と、
前記差分値の区分と、当該差分値の区分ごとに割り当てられた量子化データを保持する量子化テーブルと、
前記減算部により算出された差分値を、前記量子化テーブルを参照して量子化データに変換する量子化部と、
前記量子化テーブルの差分値の区分を変更する量子化テーブル調整部と、を含み、
前記量子化部は、前記フレーム区間内のフレーム画像における差分値を、前記量子化テーブル調整部により変更された量子化テーブルを参照して量子化データに変換する、
ことを特徴とする画像処理装置。 An encoding unit for compressing and encoding a moving image;
A fade detection unit for detecting a frame section to which a fade effect has been applied, from the moving image;
With
The encoding unit includes:
A subtraction unit that calculates a difference value between the pixel value of the target pixel and the pixel value of the already encoded pixel;
A section of the difference value, a quantization table that holds quantization data assigned to each section of the difference value, and
A quantization unit that converts the difference value calculated by the subtraction unit into quantized data with reference to the quantization table;
A quantization table adjustment unit that changes a division of the difference value of the quantization table,
The quantization unit converts the difference value in the frame image in the frame section into quantized data with reference to the quantization table changed by the quantization table adjustment unit;
An image processing apparatus. 前記量子化データを伸張復号する復号部を、さらに備え、
前記復号部は、
前記量子化テーブルに規定された複数の量子化データと、当該量子化データごとに割り当てられた代表差分値を保持する逆量子化テーブルと、
前記量子化データを、前記逆量子化テーブルを参照して代表差分値に変換する逆量子化部と、
対象画素の代表差分値と、既に復号された画素の画素値とを加算する加算部と、
前記逆量子化テーブルの代表差分値を変更する逆量子化テーブル調整部と、を含み、
前記逆量子化部は、前記フレーム区間内のフレーム画像の量子化データを、前記逆量子化テーブル調整部により変更された逆量子化テーブルを参照して代表差分値に変換する、 ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。 A decoding unit for decompressing and decoding the quantized data;
The decoding unit
A plurality of quantized data defined in the quantization table, and an inverse quantization table that holds representative difference values assigned to the respective quantized data;
An inverse quantization unit that converts the quantized data into a representative difference value with reference to the inverse quantization table;
An adder that adds the representative difference value of the target pixel and the pixel value of the already decoded pixel;
An inverse quantization table adjustment unit that changes a representative difference value of the inverse quantization table,
The inverse quantization unit converts the quantized data of the frame image in the frame section into a representative difference value with reference to the inverse quantization table changed by the inverse quantization table adjustment unit. The image processing apparatus according to claim 1. 前記フレーム区間内の各フレーム画像の画素値または差分値の範囲を検出するフレーム情報検出部を、さらに備え、
前記量子化テーブル調整部は、検出された画素値または差分値の範囲に応じて、前記量子化テーブルの差分値の区分を変更し、
前記逆量子化テーブル調整部は、検出された画素値または差分値の範囲に応じて、前記逆量子化テーブルの代表差分値を変更する、
ことを特徴とする請求項２に記載に画像処理装置。 A frame information detection unit for detecting a range of pixel values or difference values of each frame image in the frame section;
The quantization table adjustment unit changes the difference value classification of the quantization table according to the detected pixel value or the range of the difference value,
The inverse quantization table adjustment unit changes a representative difference value of the inverse quantization table according to a detected pixel value or a range of difference values.
The image processing apparatus according to claim 2. 前記フレーム情報検出部は、対象フレーム画像の画素値または差分値の範囲を、当該対象フレーム画像より過去の複数のフレーム画像における画素値または差分値の範囲の時系列データをもとに予測し、
前記量子化データ調整部は、予測された前記対象フレーム画像の画素値または差分値の範囲に応じて、前記量子化テーブルの差分値の区分を変更し、
前記逆量子化テーブル調整部は、予測された前記対象フレーム画像の画素値または差分値の範囲に応じて、前記逆量子化テーブルの代表差分値を変更する、
ことを特徴とする請求項３に記載に画像処理装置。 The frame information detection unit predicts a range of pixel values or difference values of a target frame image based on time-series data of a range of pixel values or difference values in a plurality of frame images past from the target frame image,
The quantized data adjustment unit changes the difference value classification of the quantization table according to the predicted pixel value or difference value range of the target frame image,
The inverse quantization table adjustment unit changes a representative difference value of the inverse quantization table in accordance with a predicted pixel value or difference value range of the target frame image.
The image processing apparatus according to claim 3. 動画像から、フェード効果が施されたフレーム区間を検出するステップと、
対象画素の画素値と、既に符号化された画素の画素値との差分値を算出するステップと、
差分値の区分と当該差分値の区分ごとに割り当てられた量子化データを保持する量子化テーブルにおける当該差分値の区分を変更するステップと、
前記フレーム区間内のフレーム画像における差分値を、変更された量子化テーブルを参照して量子化データに変換するステップと、
を備えることを特徴とする画像処理方法。 Detecting a frame section to which a fade effect is applied from a moving image;
Calculating a difference value between the pixel value of the target pixel and the pixel value of the already encoded pixel;
A step of changing the difference value category and the difference value category in the quantization table holding the quantization data assigned to each difference value category;
Converting the difference value in the frame image within the frame section into quantized data with reference to the changed quantization table;
An image processing method comprising: 動画像から、フェード効果が施されたフレーム区間を検出するステップと、
対象画素の画素値と、既に符号化された画素の画素値との差分値を算出するステップと、
差分値の区分と当該差分値の区分ごとに割り当てられた量子化データを保持する量子化テーブルにおける当該差分値の区分を変更するステップと、
前記フレーム区間内のフレーム画像における差分値を、変更された量子化テーブルを参照して量子化データに変換するステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。 Detecting a frame section to which a fade effect is applied from a moving image;
Calculating a difference value between the pixel value of the target pixel and the pixel value of the already encoded pixel;
A step of changing the difference value category and the difference value category in the quantization table holding the quantization data assigned to each difference value category;
Converting the difference value in the frame image within the frame section into quantized data with reference to the changed quantization table;
An image processing program for causing a computer to execute.
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