JPH07154788A - 映像信号の符号化装置 - Google Patents

映像信号の符号化装置

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JPH07154788A
JPH07154788A JP30020493A JP30020493A JPH07154788A JP H07154788 A JPH07154788 A JP H07154788A JP 30020493 A JP30020493 A JP 30020493A JP 30020493 A JP30020493 A JP 30020493A JP H07154788 A JPH07154788 A JP H07154788A
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JP
Japan
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video signal
energy
coding
encoded
image
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Application number
JP30020493A
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English (en)
Inventor
Makoto Yasuda
誠 安田
Atsushi Osada
淳 長田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 輝度信号または色信号の振幅が大きい画像、
または複雑な絵柄を含む画像を符号化し、復号画像中の
歪が目立たない映像信号の符号化装置を提供する。 【構成】 入力された映像信号は、フィルタ手段10で低
域ろ波された後、演算手段30で既に符号化された映像デ
ータから予測した値が減算される。エネルギー計算手段
20で符号化する画像データのエネルギーを計算し、エネ
ルギーが大きい場合にはフィルタ手段10の遮断周波数を
低くする。符号化された映像データは、復号化手段40,
画像メモリ70,予測手段80等により予測値の算出に用い
られ、また可変長符号化手段45で符号化された後、バッ
ファメモリ90を経て伝送または蓄積される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、映像信号をディジタル
符号化して伝送または蓄積する符号化装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】近年、情報化社会の進展に伴い、時間や
距離の壁を越え動画像を他者に伝えたいという要望が高
まっている。ディジタル技術の本格的な実用化の時代を
迎え、映像信号を記録装置で記録・再生したり、通信網
を用いて遠距離間を伝送することが可能になってきた。
ディジタルの映像信号は、音声信号に比べて非常に情報
量が多いため、これを効率よく記録および伝送するには
高能率符号化技術の開発が不可欠となっている。映像信
号の符号化方式は世界的規模で標準化作業が行われつつ
あり、各種機器に幅広く応用されると期待されている。
従来、動画像の符号化方式として、特公平4−139985号
公報に示すような方式があった。以下に、図面を参照し
ながら、上述した従来の映像信号の符号化装置の一例に
ついて説明する。
【0003】図4は従来の映像信号の符号化装置のブロ
ック図を示している。図4において、1は映像信号の入
力端子、2は出力端子、30,60は演算手段、40は符号化
手段、45は可変長符号化手段、50は復号化手段、70は画
像メモリ、80は予測手段、90はバッファメモリである。
図5は図4における符号化手段40の一例のブロック図を
示している。図5において、41は直交変換手段、42は量
子化手段である。また、図6は画像データに対するジグ
ザグスキャンを示している。図7は量子化手段に入力さ
れた変換係数(横軸)と量子化結果(縦軸)の関係を表した
グラフの一例で量子化の様子を示している。
【0004】以上のように構成された映像信号の符号化
装置について、以下、図4,図5,図6及び図7を用い
て、その動作について説明する。入力端子1に与えられ
た映像信号は、演算手段30で既に符号化された映像デー
タから予測した値が減算され、実際に符号化する信号の
分散が小さくされた後、符号化手段40に入力される。こ
こで、8×8画素等のブロック状の画像データに対し
て、直交変換手段41で離散コサイン変換,離散ウェーブ
レット変換,離散フーリエ変換等の2次元の直交変換が
行われる。直交変換を施すことで、映像信号は空間領域
(実際の画素値)から周波数領域(変換係数)に変換され
る。変換係数は図6に示すように、元の画素数と同数だ
け得られる。
【0005】次に、変換係数は量子化手段42に入力され
量子化される。図7に示した量子化手段に入力された変
換係数(横軸)と量子化結果(縦軸)の関係を表したグラフ
で、量子化ステップ幅が小さいときは実線のような関係
であるが、大きいときは破線のようになる。すべての変
換係数について、ぞれぞれの周波数に応じたステップ幅
で量子化する。
【0006】量子化された結果は、図4の可変長符号化
手段45に入力されると同時に、次の処理に利用のため復
号化手段50に入力される。ここでは、符号化手段40で行
ったのと逆の処理をちょうど逆順に行う。復号化手段50
の結果は、演算手段60にて既に符号化された映像データ
から予測された値と加算され、復号化装置で復号化され
る結果と同じ画像を得る(局部復号化)。この出力は画像
メモリ70で1映像フレームだけ遅延され、予測手段80で
次フレームの画像の予測に用いられる。画像予測の方法
としては、前フレームそのもの(フレーム差分符号化)
や、前の数フレームの値にそれぞれ適当な係数倍の重み
を掛けた積和等が用いられる。
【0007】可変長符号化手段45では、図6に示すよう
なジグザグスキャンを行い、ランレングス符号化等の可
変長符号化が行われた後、バッファメモリ90に蓄積され
る。ジグザグスキャンをする理由は、一般に高域の係数
は小さく、零になる係数が多いため、図6のような走査
をすると、零データの連続、すなわち零ランが効率よく
捕捉できるためである。また、ランレングス符号化の一
例としては、零ランの長さとその直後にくる係数値の組
み合わせでテーブルを引く2次元ランレングス符号化が
用いられる。この場合、よく現れるパターン、例えば短
いラン長,絶対値の小さな係数には短い符号を割り当て
ることで、全体としては発生符号量の削減を実現する。
【0008】図4のバッファメモリ90中のデータの占有
量は常に監視され、占有量がほぼ一定になるように、符
号化手段40中の量子化手段42の量子化ステップ幅が決定
される。一般的には、バッファメモリ90がオーバーフロ
ーしそうになると、量子化ステップ幅を大きくする。こ
れは、量子化ステップ幅が大きくなると、変換係数のう
ち特に高域の振幅が小さい係数が零になり、後続の可変
長符号化手段45でデータ発生量が減少するからである。
量子化ステップ幅を大きくする際には、人間の視覚特性
を考慮し、すべての係数に対して同じステップ幅にする
のではなく、一般的には直流成分では比較的小さく、高
域の成分は大きくする。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成の映像信号の符号化装置は、輝度信号または色
信号の振幅が大きい画像、または複雑な絵柄を含む画像
を符号化すると、量子化後に長い発生符号長を必要とす
る絶対値の大きな変換係数が多数発生するため、一定レ
ートの符号化のためには量子化ステップ幅を大きくする
必要があり、著しい画像の歪みが発生するという問題が
あった。
【0010】本発明は、上記従来技術の問題を解決する
ものであり、復号画像中の歪が目立たない映像信号の符
号化装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の映像信号の符号化装置は、映像信号を入力
とし、符号化を行う映像信号の符号化装置において、映
像信号をろ波するフィルタ手段と、画像データのエネル
ギーを計算するエネルギー計算手段とを有し、また、映
像信号をろ波するフィルタ手段と、画像データに対して
直交変換符号化を行いその出力する変換係数のエネルギ
ーを計算するエネルギー計算手段とを有して、画像デー
タが符号化された出力をもとにした予測画像とフィルタ
手段の出力との差分信号で、エネルギー計算手段の出力
するエネルギーが大きいときはフィルタ手段の遮断周波
数を低くするように構成したものである。
【0012】
【作用】本発明は上記した構成により、符号化する画像
データ自身またはその変換係数のエネルギーが大きい場
合は、画像入力部のフィルタ手段の遮断周波数を低下さ
せ発生符号量を減少させることで、量子化ステップ幅を
小さくすることができるので、歪の目立たない符号化が
可能になる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例の映像信号の符号化
装置について、図面を参照しながら説明する。図1は本
発明の第1の実施例の映像信号の符号化装置のブロック
図を示している。なお、従来例と同一の作用効果のもの
には、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
図1において、10はフィルタ手段、20はエネルギー計算
手段である。図2はフィルタ手段10の周波数特性を示し
ている。以上のように構成された映像信号の符号化装置
について、以下、図1と図2を用いてその動作について
説明する。
【0014】入力端子1に与えられた映像信号は、まず
フィルタ手段10で低域成分が抽出された後、演算手段30
で既に符号化された映像データから予測した値が減算さ
れ、符号化手段40に入力される。ここで、符号化手段40
は図5に示したものと同様のものである。符号化手段40
の結果は、可変長符号化手段45に入力されると同時に、
次の処理に利用のため復号化手段50に入力される。ここ
では符号化手段40で行ったのと逆の処理をちょうど逆順
に行う。復号化手段50の結果は、演算手段60にて既に符
号化された映像データから予測された値と加算され局部
復号画像を得る。この出力は画像メモリ70で1映像フレ
ームだけ遅延され、予測手段80で次フレームの画像の予
測に用いられる。
【0015】一方、可変長符号化手段45では、従来例と
同様な処理が行われ、その出力はバッファメモリ90に導
かれる。バッファメモリ90のデータの占有量は常に監視
され、占有量がほぼ一定になるように符号化手段40中の
量子化手段の量子化ステップ幅が決定される。エネルギ
ー計算手段20では、演算手段30の出力、すなわち実際に
符号化に用いられる画像ブロックの画像データについ
て、一例として以下のようなエネルギー計算を行う。
【0016】
【数1】m=Σx/N
【0017】
【数2】 σ2=Σ(x−m)2 または σ2=Σ(x−m)2/N ここで、Σは画素ブロック内のすべての画素についての
総和、Nは画素ブロック中の総画素数、xは画素値であ
る。
【0018】フィルタ手段10は、σ2の大小によって遮
断周波数を変化させる。すなわち、図2に示すように遮
断周波数を変化させ、エネルギーが大きいときはフィル
タ手段10の遮断周波数を低くし、そうでないときは高く
する。フィルタ手段10の遮断周波数を低くすると、画像
データを符号化する際に発生する高域の係数が減少する
ので、符号発生量が減少する。その結果、量子化ステッ
プ幅を小さくすることができ、復号化時の歪が目立ちに
くくなる。また、フィルタ手段10の遮断特性は、フレー
ム内のすべての画素ブロックについてエネルギー計算を
行った後に次フレームで変化させてもよいし、次に処理
する画素ブロックについて即座に変化させてもよい。
【0019】次に、本発明の第2の実施例の映像信号の
符号化装置のブロック図を図3に示す。図3において、
第1の実施例と同一の作用効果のものには、同一の符号
を付してその詳細な説明は省略する。この第2の実施例
では、空間領域の画像データではなく、変換係数を用い
てエネルギー計算手段のエネルギー計算を行う。直交変
換の結果得られる直流成分は、平均値mに比例した量な
ので、定数倍してmを得る。σ2は(数2)と同様か、ま
たは変換係数の絶対値の和を用いる。第1の実施例と同
様に、フィルタ手段10の遮断特性をσ2の大小によって
変化させることで、第1の実施例と同様な効果を得るこ
とができる。
【0020】以上のように本実施例によれば、符号化す
る画像データ自身または、その変換係数のエネルギーが
大きい場合は、画像入力部のフィルタ手段の遮断周波数
を低下させることで発生符号量が減少し、その結果量子
化ステップ幅が小さくできるので歪の目立たない符号化
が可能になる。
【0021】なお、本実施例において、可変長符号化手
段45では直流成分と交流成分を区別せずにランレングス
符号化する場合を述べたが、直流成分は他のブロックの
直流成分と差分符号化し、交流成分のみランレングス符
号化する場合でも同様の効果を奏することが可能とな
る。さらに、本実施例では、フレーム間符号化の場合を
述べたが、フレーム内符号化または、フレーム内符号化
とフレーム間符号化を適応的に切り替える符号化でもよ
く、これらにサブバンド符号化技術,動き補償技術等を
組み合わせたものでも同様である。
【0022】また、本実施例においてフレーム単位の符
号化の場合を述べたが、画素ブロックまたはフィールド
単位の符号化でも同様である。さらに、本実施例におい
ては映像信号が動画像の場合を述べたが、静止画の場合
も同様の効果を奏することが可能である。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本実施例によれば、
符号化する画像データ自身またはその変換係数のエネル
ギーを計算しエネルギーが大きい場合は、画像入力部の
フィルタ手段の遮断周波数を低下させて発生符号量を減
少させるので、量子化ステップ幅を小さくすることがで
き、復号画像中の歪を目立たなくできるという効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における映像信号の符号
化装置の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施例におけるフィルタ手段の周波数
特性を示す説明図である。
【図3】本発明の第2の実施例における映像信号の符号
化装置の構成を示すブロック図である。
【図4】従来の映像信号の符号化装置の構成を示すブロ
ック図である。
【図5】従来の映像信号の符号化装置における符号化手
段の構成を示すブロック図である。
【図6】ジグザグスキャンの説明図である。
【図7】量子化ステップ幅の説明図である。
【符号の説明】
1…入力端子、 2…出力端子、 10…フィルタ手段、
20…エネルギー計算手段、 30,60…演算手段、 40
…符号化手段、 41…直交変換手段、 42…量子化手
段、 45…可変長符号化手段、 50…復号化手段、 70
…画像メモリ、 80…予測手段、 90…バッファメモ
リ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 映像信号を入力とし、符号化を行う映像
    信号の符号化装置において、前記映像信号をろ波するフ
    ィルタ手段と、画像データのエネルギーを計算するエネ
    ルギー計算手段とを有し、前記フィルタ手段は前記エネ
    ルギー計算手段の出力するエネルギーが大きいときは遮
    断周波数を低くすることを特徴とする映像信号の符号化
    装置。
  2. 【請求項2】 映像信号を入力とし、符号化を行う映像
    信号の符号化装置において、前記映像信号をろ波するフ
    ィルタ手段と、画像データに対して直交変換符号化を行
    いその出力する変換係数のエネルギーを計算するエネル
    ギー計算手段とを有し、前記フィルタ手段は前記エネル
    ギー計算手段の出力するエネルギーが大きいときは遮断
    周波数を低くすることを特徴とする映像信号の符号化装
    置。
  3. 【請求項3】 画像データは、符号化された出力をもと
    にした予測画像とフィルタ手段の出力との差分信号であ
    ることを特徴とする請求項1または2記載の映像信号の
    符号化装置。
JP30020493A 1993-11-30 1993-11-30 映像信号の符号化装置 Pending JPH07154788A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000115765A (ja) * 1998-10-06 2000-04-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 映像信号符号化装置
JP2007221354A (ja) * 2006-02-15 2007-08-30 Kddi Corp 画像処理装置およびプリフィルタ制御装置
JP2016063290A (ja) * 2014-09-16 2016-04-25 三菱電機株式会社 ノイズ除去装置、ノイズ除去方法及び画像符号化装置

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