JPH0389689A - 動画像信号の符号化装置 - 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、テレビ電話やテレビ会議等に利用する動画像
信号の符号化装置に関する。

従来の技術 従来の動画像信号の高能率符号化装置としては、動き補
償フレーム間予測とフレーム内予測が混在する予測を行
ったり、上記動き補償フレーム間予測とフレーム内予測
のどちらか一方を行ったり、上記動き補償フレーム間予
測とフレーム内予測を選択的に切り換える予測を行うこ
とにより、予測誤差値を算出し、この予測誤差値を複数
の画素（例えば８×８）の集合であるブロック毎に直交
変換し、その係数を符号化するものが知られている。

第３図は、従来の動画像信号の高能率符号化装置の構成
を示す。

第３図において、アナログ動画像信号がＡ／Ｄ変換変換
器上りディジタル動画像信号に変換されると、動きベク
トル検出回路２において、このディジタル動画像信号と
、フレームメモリ３から読み出される前フレームの再生
画素値を用いて、複数の画素（例えば８×８）の集合で
あるブロック単位に動きベクトルを算出する。

予測回路４は、この動きベクトルと、フレームメモリ３
から読み出される現フレーム及び（又は）前フレームの
再生画素値を用いて、動き補償フレーム間予測とフレー
ム内予測が混在する予測を行ったり、上記動き補償フレ
ーム間予測とフレーム内予測のどちらか一方を行ったり
、上記動き補償フレーム間予測とフレーム内予測を選択
的に切り換える予測を行うことにより、予測値を算出す
る。

減算器５は、Ａ／Ｄ変換器１からのディジタル動画像信
号から上記予＃値を差し引いて予測誤差値を算出し、直
交変換回路６は、この予測誤差値を複数の画素の集合で
あるブロック毎に直交変換してその係数を算出し、次い
で、係数量子化回路７は、量子化ステップ幅制御回路１
５により決定される量子化ステップ幅で上記直交変換係
数を量子化し、量子化係数符号化回路８は、この量子化
された直交変換係数を符号化する。

この量子化された直交変換係数の符号は、量子化ステッ
プ幅制御回路１５により決定される量子化ステップ幅と
、動きベクトル検出回路２により検出された動きベクト
ルとともに、回線符号化回路１３により回線符号化され
、送信バッファ１４により速度平滑化され、回線に送出
される。量子化ステップ幅制御回路１５は、送信バッフ
ァ１４の残留情報量が多い場合には量子化ステップ幅を
大きくして発生情報量を抑え、残留情報量が小さい場合
には量子化ステップ幅を小さくして画像を細かくして伝
送する。

尚、量子化された直交変換係数の符号は、量子化係数復
号化回路９により局所復号化され、次いで、係数逆量子
化回路１０により、量子化ステップ幅制御回路１５によ
り決定される量子化ステップ幅で直交変換係数に逆量子
化される。更に、直交逆変換回路１１により予測誤差値
が再生され、加算器１２によりこの予測誤差値と、予測
回路４からの予測値を加算することにより画素値が再生
され、フレームメモリ３に書き込まれる。

したがって、上記従来例によれば、送信バッファ１４の
残留情報量に応じて適応的に量子化ステップ幅を制御す
ることにより、例えば６４Ｋｂ／ｓ、　３８４　Ｋｂ／
ｓ等の一定レートにおいても、可変レートにおいても画
質劣化の少ない動画像を伝送することができる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の動画像信号の符号化装置では
、入力信号にノイズが重畳されている場合には、このノ
イズが画像信号と同様に符号化され、したがって、有効
な画像信号を伝送するための情報量が減少し、再生画像
が劣化するという問題点がある。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、入力信号にノイズが
重畳されている場合に、有効な画像信号を伝送するため
の情報量が減少せず、したがって、再生画像を向上する
ことができる動画像信号の符号化装置を提供することを
目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、入力信号にノイズ
が重畳されている場合、量子化特性の境界近傍において
ノイズの影響が大きくなるとともに、ノイズパターンが
輝度信号と色差信号に応じて異なることに鑑み、量子化
特性に応じるとともに、当該ブロックが輝度信号である
場合と色信号である場合で異なる閾値と直交変換係数の
値をブロック単位に比較し、そのブロックの所定の位置
の直交変換係数の値が閾値より大きい場合に直交変換係
数を量子化するようにし、そのブロックの所定の位置の
直交変換係数の値が閾値より小さい場合に「０」を量子
化するようにしたものである。

作用 本発明は上記構成により、ノイズを符号化することを減
少することができ、したがって、有効な画像信号を伝送
するための情報量が減少しなくなり、再生画像を向上す
ることができる。

実施例 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。第１図
は、本発明に係る動画像信号の符号化装置の一実施例を
示すブロック図、第２図は、第１図の符号化装置の特性
を示す説明図である。

第１図において、１は、アナログ動画像信号をディジタ
ル動画像信号に変換するＡ／Ｄ変換器、２は、Ａ／Ｄ変
換器１からのディジタル動画像信号と、フレームメモリ
３から読み出される前フレームの再生画素値を用いて、
複数の画素（例えば８×８）の集合であるブロック単位
に動きベクトルを算出する動きベクトル検出回路である
。

４は、この動きベクトルと、フレームメモリ３から読み
出される現フレーム及び（又は）前フレームの再生画素
値を用いて、動き補償フレーム間予測とフレーム内予測
が混在する予測を行ったり、上記動き補償フレーム間予
測とフレーム内予測のどちらか一方を行ったり、上記動
き補償フレーム間予測とフレーム内予測を選択的に切り
換える予測を行うことにより、予測値を算出する予測回
路である。

５は、Ａ／Ｄ変換器１からのディジタル動画像信号から
上記予測値を差し引いて予測誤差値を算出する減算器、
６は、この予測誤差値を複数の画素の集合であるブロッ
ク毎に直交変換し、その係数を算出′する直交変換回路
である。

１６は、直交変換回路６により算出された直交変換係数
と、量子化ステップ幅制御回路１５により決定された量
子化ステップ幅により、直交変換回路６により直交変換
されたブロックが有意誤差ブロックか又は非有意誤差ブ
ロックかを判定し、その判定結果によりスイッチ１７を
切り替える有意／非有意誤差ブロック判定回路である。

７ａは、量子化ステップ幅制御回路１５により決定され
た量子化ステップ幅で上記直交変換係数又は「０」を量
子化する係数量子化回路、８は、この量子化された直交
変換係数を符号化する量子化係数符号化回路である。

９は、量子化係数符号化回路８からの量子化された直交
変換係数の符号を局所復号化する量子化係数復号化回路
、１０は、量子化ステップ幅制御回路１５により決定さ
れる量子化ステップ幅で直交変換係数に逆量子化する係
数逆量子化回路、１１は、この直交変換係数により予測
誤差値を再生する直交逆変換回路、１２は、この予測誤
差値と、予測回路４からの予測値を加算することにより
画素値を再生し、フレームメモリ３に書き込むための加
算器１２である。

１３は、量子化係数符号化回路８からの量子化された直
交変換係数の符号と、量子化ステップ幅制御回路１５に
より決定された量子化ステップ幅と、動きベクトル検出
回路２により検出された動きベクトルを回線符号化する
回線符号化回路、１４は、回線符号化回路１３からの符
号を速度平滑化して回線に送出する送信バッファであり
、量子化ステップ幅制御回路１５は、送信バッファ１４
の残留情報量が多い場合には量子化ステップ幅を大きく
して発生情報量を抑え、残留情報量が小さい場合には量
子化ステップ幅を小さくして画像を細かくして伝送する
。

次に、第２図を参照して上記実施例の動作、特に有意／
非有意誤差ブロック判定回路１６の動作を説明する。

先ず、入力信号にノイズが重畳されている場合、直交変
換回路６により算出される予測誤差の直交変換係数には
特徴的なパターンが現れる。すなわち、ホワイトノイズ
が重畳されている場合には全ての直交変換係数にノイズ
が重畳され、フリッカによるノイズが重畳されている場
合には特定の直交変換係数にノイズが重畳される。

また、入力信号の処理方法によっては、輝度信号と色差
信号に対するノイズの重畳の仕方が異なり、例えばＮＴ
ＳＣ信号の対する輝度信号と色差信号を分離する場合、
単純なバンドパスフィルタを使用すると色信号に輝度信
号の高周波成分がノイズとして含まれるが、くシ型フィ
ルタにより上記ノイズを除去することができる。

次に、量子化特性とノイズによる伝送情報量の増加につ
いて考慮すると、一般的に、ある量子化特性に対してノ
イズにより伝送情報量が増加する場合は、係数量子化回
路７ａに入力する値がその量子化特性により決定される
領域の境界近傍にある場合である。

例えば、第２図に示すような量子化特性である場合、入
力値がＴｈ−δであるか、Ｔｈ＋δ（δ〉０）であるか
により、その出力値は「０」となったり、ｒ　Ｔ　ｈ　
＋ｇ／２Ｊとなる。尚、この量子化特性では、Ｔｈ、Ｔ
ｈ＋ｇ、Ｔｈ＋２ｇ近傍の入力値にノイズが重畳されて
いる場合にその影響が大きい。

そこで、有意／非有意誤差ブロック判定回路１６は、量
子化ステップ幅制御回路１５により決定されたステップ
幅ｇと、直交変換回路６により算出された直交変換係数
Ｃ６及び当該ブロックが輝度信号か又は色差信号かによ
り以下の方法で判定する。

先ず、量子化ステップ幅ｇと当該ブロックが輝度信号か
色差信号かの関数（ｙ　ｃ）として次の閾値Ｔｈを算出
する。

Ｔｈ＝ｆ　（ｇ、ｙｃ）　　　　　・・・（１）ここで
、この間数ｆ　（ｇ、ｙｃ）は、係数量子化回路７ａの
量子化特性に応じて異なり、第２図に示すような量子化
特性である場合、輝度信号のときに ｆ　　（ｇ、　　ｙｃ）＝α×ｇ　　　　・・・（２）
であり、色差信号のときに、 ｆ　（ｇ、ｙｃ）＝１／２・α×ｇ　　・・・（３）で
ある。αは定数である。

次いで、そのブロックの直交変換係数の値Ｃに対して Ｃｚ≦Ｔｈ　　　　　　　　　　　・・・（４）である
ときにそのブロックを非有意誤差ブロックと判定し、式
（４）を満たさない場合にそのブロックを有意誤差ブロ
ックと判定する。

非有意誤差ブロックと判定した場合には、係数量子化回
路７ａが「０」を量子化するようにスイッチ１７を制御
し、有意誤差ブロックと判定した場合には、係数量子化
回路７ａが直交変換回路６により算出された係数を量子
化するようにスイッチ１７を制御する。

したがって、上記実施例によれば、当該ブロックが輝度
信号か又は色差信号に応じて、共に量子化ステップ幅ｇ
に比例した閾値Ｔｈを算出するので、色差信号より輝度
信号に多くのノイズが重畳されている場合、重畳された
ノイズにより伝送される情報量の増加を抑制することが
できる。

また、量子化ステップ幅ｇに比例した閾値Ｔｈを算出す
るので、量子化ステップ幅ｇがいかなる値であっても、
重畳されたノイズにより伝送される情報量の増加を効率
的に抑制することができる。

更に、上記実施例によれば、当該ブロックの全ての直交
変換係数Ｃ１１の値に対して閾値Ｔｈを比較するので、
ホワイトノイズにより伝送される情報量の増加を抑制す
ることができる。

尚、上記実施例では、当該ブロックが輝度信号であるか
又は色差信号であるかに応じて閾値Ｔｈを異なる値とし
たが、ノイズが輝度信号、色差信号にかかわらず同様に
重畳されている場合に１つの閾値を用いてもよい。

また、当該ブロックの全ての直交変換係数Ｃの値と閾値
Ｔｈを比較する代わりに、所定の位置の直交変換係数と
閾値Ｔｈを比較することにより、ある特性の周波数成分
のノイズにより伝送される情報量の増加を効率的に抑制
することができる。

発明の詳細 な説明したように、本発明は、入力信号にノイズが重畳
されている場合、量子化特性の境界近傍においてノイズ
の影響が大きくなるとともに、ノイズパターンが輝度信
号と色差信号に応じて異なることに鑑み、量子化特性に
応じるとともに、当該ブロックが輝度信号である場合と
色信号である場合で異なる閾値と直交変換係数の値をブ
ロック単位に比較し、そのブロックにおける所定の位置
の直交変換係数の値が閾値より大きい場合に直交変換係
数を量子化するようにし、そのブロックにおける所定の
位置の直交変換係数の値が閾値より小さい場合に「０」
を量子化するようにしたので、ノイズを符号化すること
を減少することができ、したがって、有効な画像信号を
伝送するための情報量が減少しなくなり、再生画像を向
上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る動画像信号の符号化装置の一実
施例を示すブロック図、第２図は、第１図の符号化装置
の特性を示す説明図、第３図は、従来の動画像信号の符
号化装置を示すブロック図である。 １・・・Ａ／Ｄ変換器、２・・・動きベクトル検出回路
、３・・・フレームメモリ、４・・・予測回路、５・・
・減算器、６・・・直交変換回路、７ａ・・・係数量子
化回路、１６・・・有意／非有意誤差ブロック判定回路
、１７・・・スイッチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力画像信号のフレーム相関により、入力画素に対する
   予測値を算出し、前記入力画素値と前記予測値との予測
   誤差を算出する手段と、 前記予測誤差により直交変換係数をブロック単位に算出
   する手段と、 前記直交変換係数を量子化する手段と、 前記量子化手段の特性に応じて、当該ブロックが輝度信
   号である場合と色信号である場合で異なる値に決定され
   る閾値と前記直交変換係数の値とをブロック単位に比較
   し、前記ブロックにおける所定の位置の直交変換係数の
   値が前記閾値より大きい場合に、前記量子化手段が前記
   直交変換係数を量子化するように制御し、前記ブロック
   における所定の位置の直交変換係数の値が閾値より小さ
   い場合に、前記量子化手段が「０」を量子化するように
   制御する手段とを有する動画像信号の符号化装置。