JPH0256186A - 動画像符号化装置 - Google Patents

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、テレビ電話また）まテレビ会議システムで用
いられろ、カラーの動画像零符号化装置に関する。

従来の技術 動画像符号化技術の発達に伴い、テレビ電話またはテレ
ビ会議システム用カラー動画像符号化装置が開発されて
いる。例えば、白木英雄、羽鳥好律「テレビ電話／テレ
ビ会議の研究動向−カラー動画像低レート符号化技術−
」（電子情報Ｉｍｍ信金会誌ｒＯ１，７０、Ｎｏ、　９
、ｐｐ９３９−９４４．１９８７年９月）に記載されて
いる、動画像の符号化装置が知られている。

以下、第６図を用いて、従来の動画像符号化装置につい
て説明する。第６図において、１は入力画信号な一時記
憶する第１の画像メモリ部、２は１フレーム周期前の画
信号な記憶する第２の画像モリ部、３は画像メモリ部１
と画像メモリ部２の内容から動ベクトルを検出する動き
検出部、４は動き検出部３が検出した動ベクトルをもと
に参照ブロックを出力する動き補償部、５は画像メモリ
部１の入力画信号ブロックと参照ブロックの差分演算な
行なう差分器、６は差分器５の出力を直交変換する直交
変換部、７は直交変換部６の出力を量子化する量子化部
、８は量子化部７の出力な可変長符号化する可変長符号
化部、９は可変長符号化部８の出力と動ベクトルを結合
するフレーム構成部、　１０は送信する符号を一時蓄積
する伝送メモリ部、１１は量子化部７の出力な逆直交変
換する逆直交変換部、１２は逆直交変換部１１の出力と
参照ブロックとを加算する加算器である。

以上のような構成において、以下その動作を説明する。

入力画は号は、画像メモリ部１に一時記憶された後、Ｍ
ＸＮ（Ｍ、Ｎは正整数）画素のブロック単位で、第７図
に示す順序で読み出される。

なお、以下の説明においては、ブロックサイズは８×８
画素としている。動き検出部３は画像メモリ部１から読
み出した入力画信号ブロックの画素僅と、画像メモリ部
２に蓄積している１フレーム周期前の画像フレーム（以
下、参照フレームと略記する）の画素（直を比較し、入
力画信号ブロックとの差分が最も小さい参照フレーム中
の画信号ブロックを検出し、検出した参照フレーム画信
号ブロックを始点、入力画信号ブロックな終点とする動
ベクトルな出力する。動き補償部４は、動き検出部３で
検出した動ベクトル？用い、画像メモリ部２の参照フレ
ームのうち、フレーム間差分が最も小さい両信号ブロッ
ク？、参照ブロックとして出力する。差分器５ｔ’！、
、入力画信号ブロックと参照ブロックの差分演算処理な
画素単位で行い、差分ブロックを出力する。直交変換部
６は、差分プロ、りの画素（直に対して第（１）式で示
される離散コサイン変換処理な行い、変換係数行列を出
力する。

るだめに、変換係数行列の各要素について量子化な行う
。量子化するためのしきい１直は、複数ブロックを１グ
ループとして各グループ毎に、前グルレープの符号化処
理終了後の伝送メモリ部１０の符号蓄積量により、制御
卸される。可変長符号化部８Ｉ、ま、量子化された変換
係数行列な可変長符号化する。一般にテレビ電話やテレ
ビ会議で使用されている動画像符号化装置は、動画像の
実時間相互通信な行うため、伝送メモリ部１０の最大符
号蓄積量は、回線の容量と単位時間あたりに伝送するフ
レーム数で決定される。そこで、伝送メモリ部１０の符
号蓄積量が予め定めたしきいｆｉ＆超えた場合には、符
号蓄積量がしきい喧よりも少なくなるまで、可変長符号
化部８は符号化処理を中止する。

フレーム単位で行う符号化処理の中止を、［駒落とＬ」
という。フレーム構成部９は、ブロック単位で結合した
可変長符号と動ベクトルを伝送フォーマットで定められ
たフレームに構成し、伝送メモリ部１０に出力する。伝
送メモリ部１０に蓄積された情報は、回線を経由して、
復号器に伝送される。

逆直交変換部１１は、電子化した変換係数行列に第（２
）式で示される、逆離散コサイン変換処理？行なう。加
算器１２は、逆直交変換部１１の出力と参照ブロックと
を画素単位で加算し、次フレームの符号化処理に使用す
る参照フレームデータとして、画像メモリ部２に書き込
む。なお、参照フレームデータは、復号化装置で再生す
る画像と一致する。

発明が解決しようとする課題 しかし、従来の動画像符号化装置は、伝送メモリ部の符
号蓄積量が所定量を超えた場合、符号化処理な一時中止
することにより発生符号量を抑制しているため、フレー
ム内のブロック歪や、滑らかさを欠いた動きなどが発生
する。しかも、視覚的に重要な動領域などでは符号量が
急激に増加するので、その周辺部でこのような事象が発
生しやすく、著しい画質劣化が発生するという課題があ
った０ 本発明は、以上のような課題に鑑み、視覚的に重要な中
心部分では、細かく量子化しながらも、符号化処理を一
時中止する処理な極力性なわないようにすることにより
、画質劣化を減少させるものである。

課題な解決するための手段 上記目的を達成するための、本発明の技術的解決手段は
、１フレーム分の入力画信号な一時記憶する第１の画像
メモリ部と、第１の画像メモリ部に一時記憶した画信号
を画像の中心から順次読み出すアドレス指定部と、符号
化する画信号の画像における位置により異なる量子化特
性を持つ適応型量子化部と、符号化する面信号の画像に
おける位置により異なる見かげ上の容量を持つ適応型伝
送メモリ部を設けることにより、上記目的な達成するも
のである。

作　　　　用 本発明）ま上記構成により、視覚的に重要な画像。

の中心から符号化処理を行なう。さらに、画（象を符号
化処理の順序にそって分けた複数の領域毎に、見かけ上
の伝送メモリ容量と量子化特性を変えることにより１画
像の中央部分での画質劣化な低減するものである。

実施例 第１図は、本発明による動画像符号化装置の一実施例を
示すブロック結線図である。

第１図において、■は入力画信号ケー時記憶する第１の
画像メモリ部、２は１フレーム周期前の両信号を記憶す
る第２の画像メモリ部、３は画像メモリ部１と画像メモ
リ部２の内容から動ベクトルな検出する動き検出部、４
は動き検出部３が検出した動ベクトルなもとに参照ブロ
ックを出力する動き補償部、５は画像メモリ１の入力画
信号ブロックと参照ブロックの差分演算９行なう差分器
。

６は差分器５の出力を直交変換する直交変換部。

１３は直交変換部６の出力を適応的に量子化する適応型
量子化部、８は適応を量子化部１３の出力な可変長符号
化する可変長符号化部、９は可変長符号化部８の出力と
動ベクトルを結合するフレーム構成部、１４は送信する
符号を適応的に一時蓄積する適応型伝送メモリ部、１１
は量子化部７の出力を逆直交変換する逆直交変換部、１
２は逆直交変換部１１の出力と参照ブロックと？加算す
る加算器、１５は画像メモリ部１に一時記憶した一信号
を画像の中心から順次読み出すためのアドレスを指定す
るアドレス指定部である。

以上のような構成において、以下その動作な説明する。

アドレス指定部１５は、画像メモリ部１に一時記憶され
た入力画信号な、ＭＸＮ（Ｍ、Ｎは正整数）画素のブロ
ック単位で読み出すためのアドレスな出力するが、その
読み出す順序は、第２図に示すように、画像の中心から
周辺にむがう順序である。すなわち、■は処理されるブ
ロックの走査順序であり、この順序は、水平方向に隣合
う複数のブロックを１つのグループ（以下、ブロックの
集まりケグループと記す）とする時、全体としてハ画像
の中心に近いグループから、グループ内では予め定めた
一方向から、読み出す順序である。

動き検出部３、動き補償部４．挙分器５．直交変換部の
動作は、従来例と同様であるので説明な省略する。

適応型量子化部１３が変換係数行列の各要素を量子化す
るためのしきい＠は、前グループの符号化処理終了後の
適応型伝送メモリ部１４の符号蓄積量により、各グルー
プ毎に決定されるが、適応型伝送メモリ部１４の符号蓄
積量が同一でも、符号化する画信号の画像における位置
により異なる。

すなわち、符号化されるグループの順序に沿って画像？
複数の領域に分割し、それぞれの領域で異なる量子化特
性により量子化する。この時、画像全体での符号発生量
？極度に増大させず、しかも中心部分な細かく量子化す
るために、例えば第３図に示すような量子化特性な持つ
。第３図は、中心領域、中間領域１周辺領域の３つの領
域に画像な分割した時の量子化特性の一実施例である。

第３図において、１６は中心領域に対する量子化特性で
あり、１７は中間領域に対する量子化特性であり、１８
は周辺領域に対する量子化特性である。

中心領域は、精細に符号化するために比較的小さな量子
化ステップを上限とし、周辺領域は、符号発生量？低減
するために比較的大きな量子化ステップを下限としてい
る。中間領域は、中心領域と周辺領域との再生画像す滑
らかにつなぐために、両者の中間の特性を持っている。

適応型伝送メモリ部１４も、画像の中心部を符号化する
時には、見かげ上大きなメモリ容量な持ち、周辺部な符
合化する時には、見かけ上小さなメモリ容量？持つ。こ
れは、可変長符号化部８は。

適応型伝送メモリ部１４の符号蓄積量が予め定めたしき
い直ヤ超えた場合には、符号蓄積量がしきい百よりも少
なくなるまで、符号化処理な中止するが、画像の中心部
では小さな量子化ステップで量子化したため符号量が増
えており、固定的なしきい値で、符号化処理の中止を判
定すると、中心部で符号化処理を中止しやすくなるので
、画像の中心部？符号化する時には、見かけ上大きなメ
モリ容量を持つことにより、符号化処理な中止させない
ようにしているのである。また、周辺部な符号化する時
には、見かげ上小さなメモリ容量を持つことにより、適
応型量子化部１３の動作と相まって適応型伝送メモリ部
１４内の符号蓄積量？削減する。なお１周辺部で適応型
伝送メモリ部１４内の符号蓄積量が効果的に減少すれば
、次フレームを符号化する時に、中心部分なさらに小さ
な量子化ステップで量子化できるようになり、再生画像
の画質向上につながる。この時、領域分割の方、法は適
応型量子化部１３の場合と同一でなくてもよいが、見か
げ上のメモリ容量は、中心部から周辺部に向けて、徐々
に減少するように定める。

可変長符号化部８、フレーム構成部９、逆直交変換部１
１、加算器１２の動作は、従来例と同様であるので説明
な省略する。

ところで、アドレス指定部１５２よ、出力する読み出し
アドレスｆＲＯＭに記憶しておくことにより容易に実現
でき、適応型量子化部１３も、コード化した領域番号と
適応型伝送メモリ部１４の符号蓄積量と？アドレス情報
とし、量子化ステップを出力情報とするＲＯＭな用意す
ることにより容易に実現できる。また、適応型伝送メモ
リ部１４は、コード化した領域番号により符号化処理な
中止するためのしきい直を選択するセレクタ回路な具備
することで、容易に実現できる。

以上本実施例によれば、中心のグループから符号化処理
？行ない、中心部分では量子化ステップな小さくすると
ともに伝送メモリ容量な大きくする一方、周辺部分では
量子化ステップを大きくするとともに伝送メモリ容量な
小さくしたことにより、視覚的に重要な中心部での画質
劣化？低減するものである。しかも水平方向に隣合う複
数のプロｙりで１つのグループな構成しているので、テ
レビ会議システム等で横に数人が並んでいるような画像
の場合には、特に効果が大きい。

なお以上の説明では、画像メモリ部１から画信号を読み
出す順序は、第２図に示す順序としたが、第４図あるい
は第５図に示す順序も考えられる。

■は処理されるブロックの走査順序であり、この順序は
、第２図に示した順序の水平方向と垂直方向を入れ替え
た順序であり、第５図に示す順序ｔま、中心のブロック
から２次元の螺旋模様に沿った順序で読み出し、その順
序に沿ってグループな構成するものである。第５図に示
した順序は、テレビ電話等で一人だけがいろような画像
の場合に特に効果が大きい。また１本実施例では動き補
償フレーム間差分随な直交変換しその出力係数を符号化
する方式について説明したが、本発明はフレーム間差分
喧を他の符号化方式によって符号化する場合にも適用で
きる。

発明の効果 以上のように本発明は、視覚的に重要な画像の中心から
符号化処理？行なうとともに、画像を符号化処理の順序
にそって分けた複数の領域毎に見かけ上の伝送メモリ容
量と量子化特性を変えることにより、画質劣化な減少さ
せることができ、その効果１１大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における動画像符号化装置の
ブロック結線図、第２図、第４図および第５図シま同装
置における画信号なブロック単位に読み出す順序の例な
示す概念図、第３図は同装置要部の量子化特性図、第６
図シま従来例における動画像符号化装置のブロック結線
図、第７図は同装置の変換係数の走査順序な示す図であ
る。 １・・第１の画像メモリ部、２・・・第２の画像メモリ
部、３・・動き検出部、４・・・動き補償部、５．・・
差分器、６・・直交変換部、８・・・可変長符号化部、
９、フレーム構成部、１１・・・逆直交変換部、１２・
・・加算器、１３・・・適応型量子化部、１４．・・適
応型伝送メモリ、１５・・・アドレス指定部。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　はか１名狛Ｑ
ヤ鞭 第２図 ＜歇Ｑ域哨 第 図 第 図 符号暮、積１ 第 図 Ｍθ仁榮

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １フレーム分の入力画信号を一時記憶する第１の画像メ
   モリ部と、Ｍ、Ｎを正整数として前記第１の画像メモリ
   部に一時記憶した画信号を画像の中心からＭ×Ｎ画素の
   ブロック単位で順次読み出すためのアドレスを出力する
   アドレス指定部と、前記アドレス指定部で指示されたア
   ドレスにしたがって前記第１の画像メモリ部から読み出
   した画信号ブロックを伝送すべき情報に変換する変換部
   と、該当画信号ブロックの画像における位置に応じて適
   応的に容量を変化させながら伝送情報を蓄積する適応型
   伝送メモリ部と、前記適応型伝送メモリ部の蓄積容量と
   画像における位置に応じて前記変換部からの出力を適応
   的に量子化する適応型量子化部を持つことを特徴とする
   動画像符号化装置。