JPH06334985A

JPH06334985A - 画像符号化装置

Info

Publication number: JPH06334985A
Application number: JP12380493A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Hirano; 裕弘平野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-05-26
Filing date: 1993-05-26
Publication date: 1994-12-02

Abstract

(57)【要約】【目的】画像信号を視覚特性に適合した形態で高能率符
号化する。【構成】画像信号をＤＣＴ変換した変換係数Ｓ２は、適
応重み付け部３で制御信号ＭＤにより画面の中央部と周
辺部では異なる空間解像度特性で重み付けを行い、生成
した変換係数Ｓ３に対して、量子化部４，ハフマン符号
化部５で量子化，可変長符号化，ランレングス符号化
し、情報量を大幅に圧縮した符号化データＳ５を生成す
る。【効果】画面の領域に応じて視覚特性に適合した空間解
像度の特性で符号化を行うため、圧縮効率が高く、か
つ、画質劣化も少ない画像符号化ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像信号を高能率符号化
する画像符号化装置に係り、特に、視覚特性に適合した
形態で情報量を効率良く圧縮するに好適な画像符号化装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ディジタル化した画像信号は情
報量も膨大になるため、これをそのまま伝送路で通信し
たり、蓄積媒体に記録するには、スピードやコストの面
で問題がある。そこで、画像信号の冗長性に着目して、
情報量を数十分の一に圧縮する高能率符号化が行われ
る。

【０００３】この高能率符号化では、直交変換符号化，
予測符号化，ハフマン符号化、ならびにこれらの組み合
せによる種々の符号化方式が考案されている。これら符
号化方式は、画像の統計的性質に着目して、画像信号に
含まれる水平・垂直・時間方向の冗長度の除去を行い効
率の良い情報量の圧縮を図っている。そして、伝送・蓄
積に必要な情報量を数Ｍ〜数十Ｍビット程度まで圧縮す
ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の高能率符号化で
は、主に画像の統計的な性質を利用した符号化であるた
め、画像によっては圧縮効率が悪い、あるいは符号化に
起因した画質劣化が目立ちやすくなる等の問題を有して
いる。

【０００５】本発明の目的は、情報量の圧縮効率が高
く、かつ、符号化に伴う画質劣化が少ない画像符号化装
置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するため、画像信号をもとに水平・垂直の空間解像
度の異なる複数種類の画像信号系列を生成する手段を設
けた。そして、テレビ画面の中央部領域では空間解像度
の高い画像信号系列，周辺部領域では空間解像度の低い
画像信号系列を選択し、これらの画像信号系列で高能率
符号化を行う。

【０００７】また、画像信号系列の生成は、画像信号を
離散コサイン変換した変換係数に対して異なる特性の重
み付け処理により実現する。

【０００８】

【作用】本発明の原理を図２に示す。同図（ａ）は、本
発明におけるテレビ画面上での画像の空間解像度特性の
一例である。一般に、テレビ画像では主要な画像はほぼ
画面の中央部領域に占める様な形態で番組制作が行われ
ている。このため、視聴者の視点も画面の中央部領域に
集中し、この領域での空間解像度の低下や画質劣化は視
覚的にも目立ちやすい。反面、テレビ画面の周辺部領域
では、若干の空間解像度の低下や画質劣化が発生して
も、視覚的にはほとんど気にならず目立ちにくい性質が
ある。

【０００９】したがって、視覚特性が敏感な画面の中央
部領域では空間解像度の高いモードＦ、画面の周辺部領
域では空間解像度が、漸次、低くなるモードＭ，モード
Ｌの画像信号系列を用いて符号化した画像は、全画面を
全てモードＦの画像信号系列で符号化した画像の場合と
同等な総合画質を得ることができる。一方、モードＭ，
Ｌの画像信号系列では、モードＦと比較してより少ない
ビット数で符号化することができる。このため、本発明
では従来技術に較べて総合画質は同等で、符号化ビット
総数が少なく圧縮効率の良い画像符号化を実現すること
が可能になる。

【００１０】また、本発明では、同図（ｂ）（ｃ）
（ｄ）に示す様に、画像信号を離散コサイン変換した変
換係数に対して、モードＦ，Ｍ，Ｌの異なる特性の重み
付け処理を行い、空間解像度特性の異なる画像信号系列
を生成する。離散コサイン変換の変換係数は、水平・垂
直の周波数領域の直流成分から高域成分に対応してい
る。そこで、これら変換係数に重み付け処理を行うこと
で、水平・垂直の空間解像度の特性を制限した画像信号
系列に対する離散コサイン変換の変換係数と等価な変換
係数を簡単に生成することができる。すなわち、水平・
垂直の２次元フィルタによる周波数帯域制限などの複雑
な処理は不要で、単に変換係数の重み付けを行う簡単な
信号処理で、空間解像度の異なる画像信号系列に対する
変換係数を生成することができる。

【００１１】

【実施例】本発明による第１の実施例を、図１に示すブ
ロック図により説明する。これは、離散コサイン変換符
号化，ハフマン符号化を組み合わせたビデオ符号化に好
適なものである。

【００１２】コンポーネント形態の画像信号（輝度信号
Ｙ，色差信号Ｃ_r，Ｃ_b）は、画像前処理部１に入力し、
ディジタル化，フレーム合成などのフォーマット変換，
ブロック分割などの信号処理を行い、例えば、８×８画
素のブロック信号Ｓ１を生成する。また、フレーム上で
の位置からブロックの空間解像度特性を指定するモード
信号ＭＤを生成する。

【００１３】ＤＣＴ演算部２では、８×８の離散コサイ
ン変換行列による行列演算を行い、変換係数Ｓ２を生成
する。そして、適応重み付け部３では、モード信号ＭＤ
に応じて、変換係数にモードＦ，Ｍ，Ｌのいずれかのモ
ードの重み付けを行い、所定の空間解像度特性の画像信
号系列に対応した変換係数を生成する。量子化部４で
は、変換係数を量子化して固定長の符号Ｓ４に変換す
る。なお、この量子化特性は、符号化制御部７の制御信
号ＣＴで制御する。ハフマン符号化部５では、発生確率
の高い符号には符号長の短かい符号を割り当てる可変長
符号化の処理を行い、可変長符号Ｓ５を生成する。な
お、可変長符号化のパラメータは、制御信号ＣＴで制御
する。そして、バッファ部６に入力する。一方、バッフ
ァ部６からは定速で信号の読み出しを行い、定ビットレ
ートの符号Ｓ６を出力する。また、バッファ容量の状態
を示す情報を符号化制御部７に入力し、この信号をもと
に、符号化パラメータを制御する制御信号ＣＴを生成す
る。伝送路符号化部８では、パケット化，誤り訂正符号
の付加など所定の信号処理を行い、符号化ビットストリ
ーム信号ＢＳを生成する。

【００１４】一方、復号化部では、符号化部とは逆の信
号処理を行い、画像信号を復号する。伝送路復号化部９
では、伝送路で発生した符号誤りの訂正を行い、定ビッ
トレートの符号Ｓ６を復号する。そして、バッファ部１
０および復号化制御部１１に入力する。復号化制御部１
１では、この信号をもとに、バッファ部からの信号の読
み出し，復号化パラメータなどを制御する制御信号ＤＴ
を生成する。バッファ部１０から読み出した可変長符号
Ｓ５は、ハフマン復号化部１２でもとの固定長の符号Ｓ
４に復号する。逆量子化部１３では、逆量子化の処理を
行い、変換係数Ｓ３に復号する。そして、ＩＤＣＴ演算
部１４では、離散コサイン変換逆行列による行列演算を
行い、８×８画素のブロック信号Ｓ１を復号する。符号
誤り修整部１５では、符号誤りを含むブロック信号を相
関の強い修整信号（例えば前フレームのブロック信号な
ど）で置換する誤り修整の処理を行った信号Ｓ１′を出
力する。そして、画像後処理部１６では、所定の画像フ
ォーマットへの変換，アナログ信号への変換を行い、コ
ンポーネント形態の画像信号（輝度信号Ｙ，色差信号Ｃ
_r，Ｃ_b）を復号する。

【００１５】以下、この主要なブロック部の実施例を説
明する。

【００１６】図３は、画像前処理部１の一実施例の回路
図である。輝度信号Ｙ，色差信号Ｃ_r，Ｃ_bは、Ａ／Ｄ変
換部１７でディジタルの信号に変換する。そして、色差
信号は、サブサンプル部１８で標本点を水平・垂直方向
にそれぞれ１／２に間引く処理を行う。フレーム合成部
１９では、例えば、インタレース走査の第１，第２フィ
ールドの信号を合成し、同図（ｂ）に示すフレームの信
号をつくる。フレームの信号はマクロブロックに分割
し、各マクロブロックは輝度信号に対しては８×８画素
のブロックＹ₀，Ｙ₁，Ｙ₂，Ｙ₃、および８×８画素の
色差信号Ｃ_r，Ｃ_bのブロックで構成する。そして、こ
のブロックを単位に離散コサイン変換を行う。ブロック
系列発生部２０では、このＹ₀，Ｙ₁，Ｙ₂，Ｙ₃，Ｃ_r，
Ｃ_bのブロック信号系列Ｓ１を生成する。また、重み付
けモード設定部２１では、フレーム内での各マクロブロ
ックの位置を検出し、中央部領域では空間解像度の高い
モードＦ、周辺部領域では空間解像度が低いモードＭ，
Ｌを指定するモード信号ＭＤを生成する。

【００１７】図４は、ＤＣＴ演算部２の一実施例の回路
図である。離散コサイン変換では、変換係数ｆ（ｕ，
ｖ）（ｕ：水平，ｖ：垂直）は水平，垂直方向の変換係
数ｆｕ，ｆｖの積演算、すなわち、ｆ（ｕ，ｖ）＝ｆｕ
・ｆｖの演算で生成できる。

【００１８】ｆｕ演算部２２では、変換係数ｆｕにより
水平方向の演算を行う。再配列部２３では、垂直方向の
演算を行うために信号の並び換えを行い、ｆｖ演算部２
４で変換係数ｆｖによる演算を行なって、変換係数Ｓ２
（ｆ（ｕ，ｖ））を生成する。

【００１９】図５は、適応重み付け部３の一実施例図で
ある。一般に、離散コサイン変換の変換係数は、主要な
成分が水平，垂直の低域に集中する。そこで、ジグザグ
走査部２５では、同図（ｂ）に示す様なジグザグ走査の
順で変換係数を配列する。重み付け加重部２６，２７，
２８では、変換係数に同図（ｃ）（ｄ）（ｅ）に示す特
性の重み付けを行い、モードＦ，Ｍ，Ｌの空間解像度に
対応する変換係数を生成する。この重み付け処理によ
り、空間解像度の高いモードＦから低いモードＬまでの
特性を実現する。スイッチ２９は、モード信号ＭＤによ
り、モードＦ，Ｍ，Ｌでそれぞれ端子ａ，ｂ，ｃに接続
し、所定の空間解像度特性の変換係数Ｓ３を生成する。

【００２０】図６は、量子化部４の一実施例の回路図で
ある。これは量子化特性が２種類の場合である。量子化
回路３０，３１では、それぞれ異なる特性で変換係数を
量子化し、固定長の符号に変換する。スイッチ３２は、
制御信号ＣＴの量子化モードＱＭに従い、端子ａ，ｂの
いずれかに接続して信号Ｓ４を出力する。なお、量子化
回路３０，３１、およびスイッチ３２の機能を一括し、
ＲＯＭによるテーブルルックアップの形態で実現するこ
ともできる。

【００２１】図７は、ハフマン符号化部５の一実施例の
回路図である。可変長符号化部３３は、変換係数の固定
長符号を可変長の符号ＶＬＣに変換する。ランレングス
符号化部３４では、零値の変換係数の個数をランレング
ス符号化した符号ＲＬＣを生成する。また、符号化パラ
メータ生成部３５では、復号化に必要な符号化パラメー
タ類の情報ＣＰを生成する。そして、多重化部３６では
これらの信号を時分割で多重し、可変長符号系列Ｓ５を
生成する。同図（ｂ）は、マクロブロック層（図３に記
載）における符号系列Ｓ５の一構成例を示す。各マクロ
ブロックは、ＭＢヘッダ部とブロックデータ部で構成す
る。ＭＢヘッダ部は、符号化パラメータ類の情報ＣＰ、
すなわち、同期符号，符号化タイプ，量子化タイプ，符
号化ブロックパターンなどを示す符号で形成する。ま
た、ブロックデータ部は符号VLC,ＲＬＣで形成する。

【００２２】図８は、画像後処理部１６の一実施例の回
路図である。復号したブロック信号Ｓ１′は、フレーム
再生部３７に入力し、所定のブロック領域に配列してフ
レームの信号を再生する。標本点補間部３８では、色差
信号成分に対して標本点の補間処理を行い、もとの標本
化構造の信号を復号する。フォーマット変換部３９で
は、フレームの信号を、例えば、インタレース走査の信
号に変換する画像フォーマット変換を行う。そして、Ｄ
／Ａ変換部４０で、アナログ信号に変換し、輝度信号
Ｙ，色差信号Ｃ_r，Ｃ_bのコンポーネント形態の画像信号
を復号する。

【００２３】なお、コンポジット形態の画像信号、例え
ば、ＮＴＳＣテレビジョン信号の場合にも、以下に述べ
る様な画像前処理部，後処理部の構成により、本実施例
が適用できる。

【００２４】図９は、コンポジット信号に対する画像前
処理部１の一実施例の回路図である。ＮＴＳＣテレビジ
ョン信号ＶＳは、Ａ／Ｄ変換部１７で色副搬送波ｆ_scの
４倍の周波数で標本化し、ディジタルの信号に変換す
る。ＹＣ分離部４１では、例えば、２次元のＹＣ分離処
理で、輝度信号Ｙと色信号Ｃを分離する。そして、色差
復調部４２では色副搬波波ｆ_scによる同期検波を行い、
色差信号Ｃ_r，Ｃ_bを復調する。サブサンプル部１８で
は、水平，垂直方向でそれぞれ標本点を１／２に間引く
処理を行う。フレーム合成部１９では、インタレース走
査の第１，第２フィールドの信号を合成し、フレームの
信号を構成する。ブロック系列発生部２０では、フレー
ムの信号を分割し、図３に示した様な輝度信号Ｙ₀，
Ｙ₁，Ｙ₂，Ｙ₃、色差信号Ｃ_r，Ｃ_bのブロック信号Ｓ１
を生成する。一方、重み付けモード設定部２１では、フ
レーム内でのブロック位置を検出し、中央部領域では空
間解像度の高いモードＦ、周辺部領域では空間解像度の
低いモードＭ，Ｌを指定するモード信号ＭＤを生成す
る。

【００２５】図１０は、コンポジット信号に対する画像
後処理部１６の一実施例の回路図である。復号したブロ
ック信号Ｓ１′はフレーム再生部３７に入力し、所定の
ブロック領域に配置してフレームの信号を再生する。標
本点補間部３８では、色差信号成分に対して標本点の補
間処理を行い、もとの標本化構造の信号を復号する。フ
ォーマット変換部３９では、フレームの信号をもとのイ
ンタレース走査の信号への走査変換を行う。そして、色
差信号Ｃ_r，Ｃ_bは色差変換部４３で色副搬送波ｆ_scによ
る直交振幅変調し、色信号Ｃを生成する。プロセス部４
４では、輝度信号Ｙに色信号Ｃを加算し、同期信号，バ
ースト信号など所定の信号を付加する。そして、Ｄ／Ａ
変換部４０でアナログの信号に変換し、コンポジット形
態のNTSCテレビジョン信号を復号する。

【００２６】図１１は、符号誤り修整部１５の一実施例
の回路図である。復号したブロック信号Ｓ１は、スイッ
チ４５の端子ａに入力する。一方、端子ｂには、修整信
号生成部４６で生成した、例えば、１フレーム前のブロ
ック信号が修整信号ＥＣＳとして入力される。そして、
制御信号ＤＴの誤りブロックフラグ信号ＥＢＦにより、
符号誤りのないブロックでは端子ａ、符号誤りを含むブ
ロックでは端子ｂにスイッチを接続して、修整信号で置
換する誤り修整処理を行ったブロック信号S1′を生成す
る。この信号Ｓ１′は、修整信号生成部４６にも入力
し、次のフレームにおける修整信号に使用する。

【００２７】このように、本実施例によれば、視覚特性
に適合した形態で、圧縮効率が高く、かつ、符号化に伴
う画質劣化も少ない画像信号の符号化装置を実現するこ
とができる。

【００２８】つぎに、本発明の第２の実施例について、
図１２に示すブロック図、ならびに図１３の符号化処理
の説明図により説明する。本実施例は、ＣＣＩＴＴ勧告
Ｈ．２６１のビデオ符号化方式に準拠した符号化装置に
好適なものである。

【００２９】まず、この実施例における符号化処理の説
明を図１３で説明する。同図（ａ）は各符号化モードに
対する符号化処理のパラメータ、（ｂ）は予測符号化処
理の形態を示す。Ｉピクチャの符号化モードでは、先の
第１の実施例と同様、フレーム内のＤＣＴ変換符号化を
行う。すなわち、散離コサイン変換の変換係数に対し
て、ブロックの領域に応じて異なる重み付け処理を行
い、モードＦ，Ｍ，Ｌに対応した空間解像度特性の変換
係数を生成し、これをハフマン符号化する。一方、Ｐピ
クチャの符号化モードでは、動き補償フレーム間予測符
号化，ＤＣＴ変換符号化を行う。

【００３０】すなわち、同図（ｂ）に示す様に、前フレ
ームの信号を動き補償処理して生成した予測信号と現フ
レームの信号との差分をとり予測誤差信号を抽出する。
そして、この予測誤差信号を離散コサイン変換し、その
変換係数をハフマン符号化する。したがって、Ｐピクチ
ャでは、重み付け処理は、例えば、スルー（全ての変換
係数の重みが１）の特性で行う。

【００３１】図１２に示す符号化部では、Ｉピクチャの
符号化モードではスイッチ４７，５３は端子ａ，Ｐピク
チャの符号化モードでは端子ｂに接続して符号化の処理
を行う。

【００３２】輝度信号Ｙ，色差信号Ｃ_r，Ｃ_bのコンポー
ネント形態の画像信号は画像前処理部１に入力し、ディ
ジタル化，フレーム合成などの信号処理を行い、８×８
画素のブロック信号系列Ｓ１を生成する。減算部４８で
は、信号Ｓ１より予測信号ＰＳを減算し、予測誤差信号
ＰＥを生成する。また、動きベクトル検出部５２ではブ
ロックマッチングなどの手法で、動き補償処理に必要な
動きベクトルＭＶを抽出する。

【００３３】ＤＣＴ演算部２では、８×８の離散コサイ
ン変換行列による行列演算を行い、変換係数Ｓ２を生成
する。適応重み付け部３では、Ｉピクチャの場合はモー
ド信号ＭＤに応じた重み付けの処理を行い、モードＦ，
Ｍ，Ｌの空間解像度特性に対応する変換係数を生成す
る。一方、Ｐピクチャの場合は、スルーの特性で信号Ｓ
２と同一の信号を生成する。そして、量子化部４では、
変換係数を量子化し、固定長の符号Ｓ４に変換する。ハ
フマン符号化部５では、発生確率の高い符号には符号長
の短かい符号を割り当てる可変長符号化の処理，符号化
モード，符号化パラメータ，動きベクトル情報などの符
号化を行い、これらを時分割に多重し、可変長符号系列
の信号Ｓ５を生成する。そして、この信号はバッファ部
６に書き込む。一方、バッファ部６からは定ビットレー
トで信号を読み出し、伝送路符号化部８でパケット化，
誤り訂正符号の付加などの所定の信号処理を行い、符号
化ビットストリーム信号ＢＳを生成する。また、符号化
制御部７では、バッファ部６のバッファ容量情報をもと
に、符号化パラメータ類を制御する制御信号ＣＴを生成
する。

【００３４】また、予測信号を生成するため、固定長の
符号Ｓ４は、逆量子化部１３，IDCT演算部１４により復
号化し、加算部４９でスイッチ５３の出力信号を加算し
て、もとのブロックの信号Ｓ１を復号し、フレームメモ
リ５０に入力する。そして、フレームメモリ５０の出力
信号（１フレーム遅延信号）は、動き補償予測信号発生
部５１に入力し、動きベクトル情報ＭＶをもとに動き補
償の処理を行い、予測信号ＰＳを生成する。

【００３５】一方、復号化部では、符号化ビットストリ
ーム信号ＢＳを伝送路復号化部９に入力し、符号誤りの
訂正など所定の復号処理を行う。そして、復号した信号
Ｓ６は、バッファ部１０，復号化制御部１１に入力す
る。復号化制御部１１では、信号Ｓ６より符号化モー
ド，符号化パラメータの情報を検出し、バッファ部から
の読み出し、量子化タイプ等の復号化処理に必要な制御
信号ＤＴを生成する。バッファ部１０の出力信号Ｓ５
は、ハフマン復号化部１２に入力し、もとの固定長の符
号系列Ｓ４、および動きベクトル情報ＭＶを復号する。
逆量子化部１３では逆量子化処理を行い、変換係数Ｓ３
を復号する。そして、ＩＤＣＴ演算部１４で離散コサイ
ン変換逆行列による演算を行う。

【００３６】この出力信号は、符号化モードがＩピクチ
ャではブロックの信号，Ｐピクチャでは予測誤差信号に
復号したものになる。そして、Ｐピクチャでは、加算部
４９で予測信号ＰＳと加算して、ブロックの信号を復号
する。スイッチ５４は、Ｉピクチャ，Ｐピクチャでそれ
ぞれ端子ａ，ｂに接続し、復号したブロックの信号Ｓ１
を出力する。符号誤り修整部１５では、符号誤りを含ん
だブロックの信号を修整信号（例えば、１フレーム前の
信号）で置換する誤り修整処理を行う。

【００３７】この出力信号Ｓ１′の一方は、画像後処理
部１６に入力し、画像フォーマット変換，アナログ信号
への変換などの所定の信号処理を行い、輝度信号Ｙ，色
差信号Ｃ_r，Ｃ_bのコンポーネント形態の画像信号を復号
する。一方、フレームメモリ５０の出力信号（１フレー
ム遅延信号）は動き補償予測信号発生部５１に入力し、
動きベクトル情報ＭＶにより動き補償処理を行い、予測
信号ＰＳを生成する。

【００３８】なお、本実施例における各ブロック部は、
第１の実施例と同様な構成で実現できる。また、コンポ
ジット形態の画像信号に対しては、図９の画像前処理
部、図１０の画像後処理部の構成を採用することによ
り、本実施例をそのまま適用できる。

【００３９】このように、本実施例によれば、視覚特性
に適合し、符号化に起因する画質の劣化が少なく、か
つ、圧縮効率の高い形態で、ＣＣＩＴＴ勧告Ｈ．２６１
のビデオ符号化方式に準拠した符号化装置が実現でき
る。

【００４０】つぎに、本発明の第３の実施例について、
図１４ないし図１６により説明する。これは、蓄積メデ
ィア用動画像符号化標準ＭＰＥＧに準拠したビデオ符号
化の符号化装置に好適なもので、図１４は符号化部のブ
ロック図、図１５は符号化処理の説明図、図１６は復号
化部のブロック図である。

【００４１】はじめに、図１５により符号化処理の概要
を説明する。同図（ａ）に示す様に、符号化モードはＩ
ピクチャ，Ｐピクチャ，Ｂピクチャの３種類である。Ｉ
ピクチャは、第１の実施例と同様、フレーム内のＤＣＴ
変換符号化を行う。そして、フレーム内のブロックの領
域に応じて空間解像度特性の異なるモードＦ，Ｍ，Ｌの
重み付け処理した変換係数をハフマン符号化する。Ｐピ
クチャは、第２の実施例と同様、同図（ｂ）に示す動き
補償フレーム間前向き予測符号化の予測誤差信号をＤＣ
Ｔ変換符号化，ハフマン符号化する。また、Ｂピクチャ
は、動き補償フレーム間前向き，後向き，前後平均予測
符号化の予測誤差信号をＤＣＴ変換符号化，ハフマン符
号化する。そして、Ｐピクチャ，Ｂピクチャのモードで
は、重み付け処理は例えばスルー（全ての変換係数の重
みが１）の特性で行う。

【００４２】図１４に示す様に、符号化部では、輝度信
号Ｙ，色差信号Ｃ_r，Ｃ_bのコンポーネント形態の画像信
号は画像前処理部１に入力し、ディジタル化，フレーム
合成など所定の信号処理を行い、８×８画素のブロック
信号系列Ｓ１を生成する。また、ブロック領域に応じて
空間解像度特性を指定するモード信号ＭＤを生成する。
減算部４８は、信号Ｓ１から予測信号ＰＳを減算して、
予測誤差信号ＰＥを生成する。また、動きベクトル検出
部５２では、動き補償処理に必要な動きベクトル情報Ｍ
Ｖをブロックマッチング手法などで抽出する。

【００４３】Ｉピクチャの符号化モードでは、スイッチ
４７，５３は端子ａ，Ｐピクチャ，Ｂピクチャでは端子
ｂに接続する。また、スイッチ５８は、Ｐピクチャでは
端子Ｃ，Ｂピクチャでは端子ａ，ｂ，ｃのいずれかに接
続し、符号化処理を行う。

【００４４】ＤＣＴ演算部２では、８×８の離散コサイ
ン変換行列による行列演算を行い、変換係数Ｓ２を生成
する。適応重み付け部３では、Ｉピクチャではモード信
号ＭＤに応じた重み付けの処理を行い、モードＦ，Ｍ，
Ｌの空間解像度特性に対応した変換係数を生成する。一
方、Ｐピクチャ，Ｂピクチャではスルーの特性で入力と
同じ信号を出力する。そして、量子化部４は、変換係数
の量子化を行い、固定長の符号Ｓ４を生成する。また、
ハフマン符号化部５は発生確率の高い符号には符号長の
短かい符号を割り当てる可変長符号化の処理、および、
符号化モード，符号化パラメータ，動きベクトル情報な
どの符号化を行い、これらを時分割に多重して出力す
る。この信号はバッファ部６に入力し、定ビットレート
で読み出した信号は、伝送路符号化部８でパケット化，
誤り訂正符号の付加などの所定の信号処理を行い、符号
化ビットストリーム信号ＢＳを生成する。また、符号化
制御部７は、バッファ容量の情報をもとに、符号化パラ
メータ類の制御に必要な制御信号ＣＴを生成する。

【００４５】固定長の符号Ｓ４は、逆量子化部１３，Ｉ
ＤＣＴ演算部１４で復号化し、加算部４９でスイッチ５
３の出力と加算して、もとのブロック信号系列Ｓ１を復
号し、フレームメモリ５０に入力する。そして、後向き
予測信号発生部５５，前後平均予測信号発生部５３，前
向き予測信号発生部５７では、それぞれフレームメモリ
の出力信号を動きベクトル情報ＭＶにより動き補償の処
理を行い予測信号を生成する。スイッチ５８は、制御信
号ＣＴに応じてこれらの一つを選択し、予測信号ＰＳを
出力する。

【００４６】一方、復号化部では、図１６に示す様に、
符号化ビットストリーム信号は伝送路復号化部９に入力
し、符号誤りの訂正など所定の復号処理を行う。そし
て、復号した信号Ｓ６は、バッファ部１０，復号化制御
部１１に入力する。復号化制御部１１は、信号Ｓ６より
符号化モード，符号化パラメータの情報を検出し、バッ
ファ部の読み出し制御，量子化タイプ等の復号化処理に
必要な制御信号ＤＴを生成する。

【００４７】ハフマン復号化部１２では、固定長な符号
への復号、ならびに動きベクトル情報ＭＶを復号する。
逆量子化部１３は信号Ｓ４を逆量子化処理し、変換係数
Ｓ３を復号する。ＩＤＣＴ演算部１４では離散コサイン
変換逆行列による行列演算を行う。この出力は、符号化
モードがＩピクチャではブロック信号系列、Ｐ，Ｂピク
チャでは予測誤差信号になる。そして、Ｐ，Ｂピクチャ
では、加算部４９で予測信号ＰＳを加算してブロック信
号系列を復号する。スイッチ５４は、Ｉピクチャでは端
子ａ、Ｐ，Ｂピクチャでは端子ｂに接続し、復号したブ
ロック信号系列Ｓ１を得る。符号誤り修整部１５では、
符号誤りを含んだブロックの信号を修整信号（例えば１
フレーム前の信号）で置換する誤り修整処理を行う。そ
して、画像後処理部１６は、画像フォーマット変換，ア
ナログ信号への変換などの所定の信号処理を行い、輝度
信号Ｙ，色差信号Ｃ_r，Ｃ_bのコンポーネント形態の画像
信号を復号する。

【００４８】一方、フレームメモリ５０の出力は、後向
き予測信号発生部５５，前後平均予測信号発生部５６，
前向き予測信号発生部５７に入力し、動きベクトル情報
ＭＶを用いて動き補償処理を行い、予測信号を生成す
る。そして、スイッチ５８は、Ｐピクチャでは端子Ｃ，
Ｂピクチャでは所定の端子ａ，ｂ，ｃに接続し、予測信
号ＰＳを生成する。

【００４９】なお、本実施例における各ブロック部は、
第１の実施例と同様な構成で実現できる。また、コンポ
ジット形態の画像信号に対しては、図９の画像前処理
部、図１０の画像後処理部の構成で、本実施例を適用す
ることができる。

【００５０】この様に、本実施例によれば、視覚特性に
適合し、符号化に伴う画質の劣化が少なく、かつ、圧縮
効率の高い、蓄積メディア用動画像符号化標準ＭＰＥＧ
のビデオ符号化方式に準拠した符号化装置が実現でき
る。

【００５１】つぎに、本発明における重み付けモードの
領域配分の例を図１７に示す。同図（ａ）（ｂ）（ｃ）
はアスペクト比４：３、（ｄ）（ｅ）（ｆ）はアスペク
ト比１６：９のテレビ画面上での各モードの領域を示
す。水平，垂直の空間解像度は、モードＦ，モードＭ，
モードＬの順に悪くなる。いずれの場合にも、画面の中
央部領域では空間解像度が高いモードＦを割り当てる。
そして、画面の周辺部に近づくにつれて、中間のモード
Ｍを割り当て、周辺部領域では空間解像度の最も低いモ
ードＬを割り当てる。なお、これらのモードが占める領
域の比率は、伝送ビットレートにも依存し、一般的に
は、ビットレートの高い系ではモードＦの比率を高く、
ビットレートの低い系では少ない比率で実現する。

【００５２】また、図１７では空間解像度を段階的に変
化させる場合について示したが、画面の中央部領域から
周辺部領域まで空間解像度が連続的に変化する形態で実
現することも考えられる。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、情報量の圧縮効率が高
く、かつ、視覚特性に適合したビデオ符号化を行う画像
符号化情報装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のブロック図。

【図２】本発明の原理の説明図。

【図３】画像前処理部の一実施例のブロック図。

【図４】ＤＣＴ演算部の一実施例のブロック図。

【図５】適応重み付け部の一実施例の説明図。

【図６】量子化部の一実施例のブロック図。

【図７】ハフマン符号化部の一実施例のブロック図。

【図８】画像後処理部の一実施例のブロック図。

【図９】コンポジット信号に対する画像前処理部の一実
施例のブロック図。

【図１０】コンポジット信号に対する画像後処理部の一
実施例のブロック図。

【図１１】符号誤り修整部の一実施例のブロック図。

【図１２】本発明の第２の実施例のブロック図。

【図１３】第２の実施例における符号化処理の説明図。

【図１４】本発明の第３の実施例の符号化部のブロック
図。

【図１５】第３の実施例における符号化処理の説明図。

【図１６】本発明の第３の実施例の復号化部のブロック
図。

【図１７】重み付けモードの領域配分例の説明図。

【符号の説明】

１…画像前処理部、２…ＤＣＴ演算部、３…適応重み付
け部、４…量子化部、５…ハフマン符号化部、６，１０
…バッファ部、７…符号化制御部、８…伝送路符号化
部、９…伝送路復号化部、１１…復号化制御部、１２…
ハフマン復号化部、１３…逆量子化部、１４…ＩＤＣＴ
演算部、１５…符号誤り修整部、１６…画像後処理部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像信号を高能率符号化する画像符号化装
置において、水平・垂直の空間解像度の異なる複数種類
の画像信号系列を生成する手段，テレビ画面上での画像
領域を検出する手段を設け、上記画像領域が上記テレビ
画面の中央部では空間解像度の高い画像信号系列，上記
テレビ画面の周辺部では空間解像度の低い画像信号系列
を選択し、上記選択した画像信号系列に対して高能率符
号化を行うことを特徴とする画像符号化装置。
【請求項２】請求項１において、水平・垂直の空間解像
度の異なる複数種類の画像信号系列は、画像信号を離散
コサイン変換して得られる変換係数に対して異なる重み
付けで生成する画像符号化装置。
【請求項３】請求項１または２において、画像信号の高
能率符号化は、直交変換符号化，ハフマン符号化を組み
合わせたビデオ符号化である画像符号化装置。
【請求項４】請求項１または２において、画像信号の高
能率符号化は、直交変換符号化，動き補償予測符号化ハ
フマン符号化を組み合せたビデオ符号化である画像符号
化装置。
【請求項５】請求項１または２において、画像信号の高
能率符号化は、ＣＣＩＴＴ勧告Ｈ．２６１に準拠したビ
デオ符号化である画像符号化装置。
【請求項６】請求項１または２において、画像信号の高
能率符号化は、ISO／IEC ＪＴＣ１／ＳＣ２９／ＷＧ１
１（ＭＰＥＧ）の蓄積メディア用動画像符号化標準に準
拠したビデオ符号化である画像符号化装置。