JPH02239787A

JPH02239787A - 画像符号化制御方式

Info

Publication number: JPH02239787A
Application number: JP1059761A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Wada; 正裕和田; Yasuhiro Takishima; 康弘滝嶋
Original assignee: Kokusai Denshin Denwa KK
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1989-03-14
Filing date: 1989-03-14
Publication date: 1990-09-21
Anticipated expiration: 2014-03-03
Also published as: JP2862555B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、テレビ会議、テレビ電話、デジタルテレビジ
ョン伝送など、画像信号を符号化し、ビットレートを低
減してデジタル伝送する方式に係わり、特に画像信号を
予測符号化し、予測誤差信号を符号化伝送する方式に関
わる。

（従来の技術）テレビ電話、テレビ会議など、動画像信号を符号化し、
ビットレートを低減してデジタル伝送する画像通信サー
ビスは多い。このような動画像伝送方式では、ビットレ
ートを低減するために、当該画素ないし画素ブロックを
符号化するに際して、既に符号化伝送され復号化された
画素を用いて予測を行い、その予測誤差のみを符号化伝
送する予測符号化が多く用いられる。

予測符号化には、予測に使用する画素の位置により、大
別して同一フレーム内の既に符号化伝送された復号化画
素を用いて予測を行うフレーム内予測と、１フレーム前
のフレーム内の既に符号化伝送された復号化画素を用い
て予測を行うフレーム間予測があり、動きの少ない画像
に対しては、後者の方が効率の高いことが知られている
。また、さらにビットレートを低減する技術として、動
画像信号から動きを検出し、この動ベクトルを用いて予
測に用いる画素を前フレームから選択する動き補償フレ
ーム間予測も用いられている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、伝送ビットレートが極めて低い場合には
、有意な情報をすべて伝送することができず、符号化画
質の劣化が起こる。この状態では、予測に用いる復号化
画素に大きな雑音が含まれているため、予測精度自体が
劣化して予測誤差信号の電力が増大し、これを符号化す
るために必要な情報量が増大する。このような場合には
、符号化されるのは殆どすべて雑音であるから、符号化
に要する情報量が多いにもかかわらず符号化画質が向上
せず、無意味なビットを消費してしまい、他の符号化す
べき部分に有効な情報量を割り当てられないという悪循
環の発生する問題があった。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するための
もので、符号化画質の劣化の少ない符号化制御を実現す
る画像符号化制御方式である。

（課題を解決するための手段）本発明の第１の特徴は、該当画素ないし画素ブロックの
予測に用いる局部復号化された画素を原信号と比較して
、その符号化誤差電力を計算し、この値が大きい場合に
は該当画素ないし画素ブロックの予測誤差をより少ない
情報量で符号化し、この値が小さい場合には予測誤差を
より大きな情報量で符号化するように、符号化を制則す
ることにある．本発明の第２の特徴は、予測誤差を画素プロック単位に
直交変換符号化する方式において、該当画素ブロックの
予測に用いる局部復号化された画素を原信号と比較して
、その符号化誤差電力を計算し、この値が大きい場合に
は該当画素ブロックの予測誤差の変換係数のうち、低次
の変換係数のみを符号化伝送し、この値が小さい場合に
は高次の変換係数まで符号化伝送するように、符号化を
制御することにある。

（発明の原理）第１図を用いて本発明の原理を説明する。第１図は本発
明による予測符号化装置のブロック図である。局部復号
化信号ＶＬから予測器５により選択された予測信号■Ｐ
は、減算器１により入力原信号ＶＩとの差分なとって予
測誤差ＶＥとして符号器２へ入力され、符号化出力信号
ＶＣが符号化伝送されるが、同時に可変遅延器３を経て
きた入力原信号ＶＩ’との差分も減算器７で計算される
。この入力源信号ＶＩ’は、予測信号ＶＰに相当する原
画像信号であり、計算された差分値は予測信号■Ｐの予
測信号誤差ｅｐである。予測信号誤差ｅｐは電力計算器
８によって誤差電力に変換され、これにより符号器２お
よび復号器４が、誤差電力が大きい場合には該当画素を
より少ない情報量で符号化し、この値が小さい場合には
該当画素をより大きな情報量で符号化するように制御さ
れる。

また本発明は以下のように説明される。いま、符号化し
ようとする入力原画像信号なＶＩ、局部復号画像信号か
ら選択された予測信号を■Ｐ、予測信号として用いた画
素に相当する原画像信号をｖ工′とする。このとき、符
号化の情報量を制御する符号化制御信号Ｃｎを次式（１
）により定義する。

Ｃｎ−　（ＶＰ−ＶＩ　”）”　　　　　　　（１）符
号化情報量制御の手段としては、予測誤差（ＶＩ−ＶＰ
）を量子化するステップ幅ｑを変化させることが多く行
われるが、一例として本発明をこの量子化器制御に適用
すると、ｑを次式（２）により制御すればよい。

ｑ＝ｆ　（Ｃｎ）　　　　　　　　　　　　（２）ここ
でｆは増加関数であり、一例を第２図に示す。

さて、予測符号化では、第３図に示すような予測符号化
器９で生成された予測誤差信号をｍＸｎ画素ブロック単
位に直交変換符号化器１０で直交変換し、情報量を大幅
に低減させるハイブリッド符号化が近年多く用いられる
。これにおいては、本発明は以下のように説明される。

いま、符号化しようとする入力画像信号の画素ブロック
の各画素値を｛ＶＩ｝、予測に用いる局部復号化画像信
号の画素ブロックの各画素値を｛ＶＰ｝、これに相当す
る原画像信号の画素ブロックの各画素値を｛ＶＩ’｝と
する。このとき、符号化制御信号Ｃｎは（１）式のよう
に定義され第４図に示すように、変換係数ｒｔＪ（１≦
ｉ≦ｍ、１≦ｊ≦ｎ）のうち、１≦ｉ≦ｋ，１≦ｊ≦１
の係数の伝送を行う係数の範囲Ｒを次式（３）により定
義する。

Ｒ＝ｆ．（Ｃｎ）　　　　　　　　　　　（３）ここで
ｆ＋は誤差電力から伝送範囲を決める関数であり、符号
化制御信号Ｃｎが大きくなると範囲Ｒが狭くなるように
定義される。すなわち、予測信号の誤差電力が増加する
と、より低次の伝送係数のみを伝送し、高次の係数は（
たとえ有意な値であっても）伝送せず切り捨てる。係数
の伝送範囲の決め方はい《つか考えられるが、８×８画
素のブロックを用いた場合のｆの一例を第５図に示す。

ここで、Ｒ１はＣ　ｎ　＜　Ｔ　ｈ　＋の場合の伝送係数範囲、
Ｒ２はＣ　ｎ　＜　Ｔ　ｈ　２の場合の伝送係数範囲、
Ｒ３はＣｎ＜Ｔｈ，の場合の伝送係数範囲、Ｒ４はＣ　
ｎ　＜　Ｔ　ｈ　４の場合の伝送係数範囲、Ｒ６はＣ　
ｎ　＜　Ｔ　ｈ　ｓの場合の伝送係数範囲、Ｒ６はＣ　
ｎ　＜　Ｔ　ｈ　ａの場合の伝送係数範囲、Ｔｈ＋（１
≦ｉ≦６）は閾値であり、’ｒｈ＋　＜Ｔ　ｈ　２　＜
　Ｔ　｝１　ｓ　＜　Ｔ　ｈ　４　＜　Ｔ　ｈ　ｓ　＜
　Ｔ　ｈ　ｅである。同図のように本発明では符号化制
御信号Ｃｎに複数閾値Ｔｈを設け、符号化制御信号Ｃｎ
の大きさに応じて符号化する係数の範囲を変更するよう
に制御したものである。

以上述べたように、本発明は予測信号の誤差電力が大き
い場合に、符号化に割り当てる情報量を低減させること
により、符号化画質に寄与しない無意味なビットの消費
をなくし、その分を符号化画質の向上に寄与する部分に
割り当てることにより、全体の符号化画質を大幅に向上
させることができる。

（実施例）第６図は動き補償ハイブリッド符号化における本発明に
よる実施例であり、このうち、一点鎖線で囲まれた部分
が、本発明によって追加された特徴部分である。局部復
号化信号ＶＬは、予測のためにフレームメモリ２４に書
き込まれるが、同時にフレームメモリ１５によって遅延
された原画像信号ｖ工′との差分が減算器２３でとられ
２乗器２２によって電力に換算された後、蓄積器２ｌへ
入力され、蓄積器２ｌに１画素ブロック分加算される。

■画素ブロック分の処理が終了すると、蓄積器２ｌの内
容が誤差電力メモリ２０に記憶される。すなわち、誤差
電力メモリ２０には、画素ブロック単位に１フレーム分
の局部復号化画像信号の誤差電力が記憶される。いま、
動き量検出器２６により動ベクト、ルＭＶが検出され、
これにより予測信号ＶＰが選択されると、同時にこれに
相当する誤差電力が誤差電力メモリ２０より読み出され
、ブロック境界の補正が補正器ｌ７により行われ、誤差
電力と伝送係数範囲の関係が書き込まれたメモリ１８に
入力される。これにより、メモリｌ８から伝送範囲パタ
ーンが出力され、マスク回路１３により変換係数と伝送
範囲パターンの論理積が計算され、伝送範囲内の変換係
数のみが量子化器ｌ４に入力され符号化出力信号ＶＣが
伝送される。

またブロック境界の補正は、第７図に示すように予測部
分Ｂｐがブロック境界に面積比ａ：ｂ＋ｃ：ｄでまたが
った場合、それぞれのブロックの誤差電力Ｅａ，Ｅｂ，
Ｅｃ，Ｅｄから次式（４）によって補正誤差電力Ｅｅが
計算される。

Ｅｅ　＝　（ａＥａ　＋ｂＥｂ　＋ｃＥｃ　＋ｄＥｄ　
）／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）　　　　　　（４）（発明の効
果）以上のように、本発明は、該当画素ないし画素ブロック
の予測に用いる局部復号化された画素を原信号と比較し
て、その符号化誤差電力を計算し、この値が大きい場合
には該当画素ないし画素ブロックの予測誤差をより少な
い情報量で符号化し、この値が小さい場合には予測誤差
をより大きな情報量で符号化するように、符号化を制御
することにより、符号化画質に寄与しない無意味なビッ
トの消費をなくし、その分を符号化画質の向上に寄与す
る部分に割り当てることにより、全体の符号化画質を大
幅に向上させることができる。また、本発明は、第６図
に示すような構成により、従来の符号化装置に比べて、
誤差電力を計算する回路と誤差電力を記憶するメモリと
係数の伝送範囲のパターンを記憶したＲＯＭなどの記憶
手段の追加だけで実現することができる。

従って、本発明はテレビ会議、テレビ電話、デジタルテ
レビジョン伝送など、動画像信号を符号化し、ビットレ
ートを低減してデジタル伝送する画像通信サービスにお
いて、動画像の符号化画質を大幅に改善することができ
、その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は予測符号化に本発明を適用した予測符号化装置
のブロック図である。第２図は、符号化情報量制御にお
ける量子化ステップ幅ｑと符号化の情報量を制御する符
号化制御信号Ｃｎとの関係の一例を示す図である。第３
図は、ハイブリッド符号化のブロック図である。第４図
は、ハイブリッド符号化における伝送する係数の範囲の
例を示す図である。第５図は、例として８×８画素のブ
ロックを用いたハイブリッド符号化における符号化制御
信号Ｃｎと伝送する範囲を示す図である。第６図は、動き補償ハイブリッド符号化に本発明を適用
した場合の装置ブロック図である。第７図は、動き補償
ハイブリッド符号化における本発明でのブロック境界補
正に関する例を示す図である。１・・・減算器、２・・・符号器、３・・・可変遅延器
、４・・・復号器、５・・・予測器、６・・・減算器、
７・・・減算器、８・・・電力計算器、９・・・予測符
号器、ｌＯ・・・直交変換符号化器、ｌ１・・・減算器
、ｌ２・・・直交変換器、１３・・・マスク回路、１４
・・・量子化器、ｌ５・・・フレームメモリ、１６・・
・逆量子化器、ｌ７・・・補正器、ｌ８・・・メモリ、
１９・・・逆直交変換器、２０・・・誤差電力メモリ、
２ｌ・・・蓄積器、２２・・・２乗器、２３・・・減算
器、２４・・・フレームメモリ、２５・・・減算器、２
６・・・動き量検出器。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）デジタル画像信号を予測符号化し、その予測誤差
を符号化伝送する方式において、該当画素ないし画素ブロックの予測に用いる局部復号化
された画素を原信号と比較して、符号化誤差電力を計算
し、該計算された符号化誤差電力の値を予め定められた一つ
もしくは複数の閾値と比較し、該閾値に応じて符号化する前記予測誤差の符号化情報量
を制御することを特徴とする画像符号化制御方式。
（２）前記符号化誤差電力の値が大きくなるに従って小
なる情報量で前記予測誤差を符号化することを特徴とす
る請求項１記載の画像符号化制御方式。
（３）デジタル画像信号を予測符号化し、その予測誤差
を直交変換符号化する方式において、前記符号化誤差電
力の値が大きくなるに従って前記予測誤差の変換係数の
うち低次の変換係数だけを符号化し、誤差電力が小さいときは高次までの係数を符号化するこ
とを特徴とする請求項１記載の画像符号化制御方式。