JPH07288809A - ディジタル画像信号の符号化装置 - Google Patents
ディジタル画像信号の符号化装置Info
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- JPH07288809A JPH07288809A JP10336194A JP10336194A JPH07288809A JP H07288809 A JPH07288809 A JP H07288809A JP 10336194 A JP10336194 A JP 10336194A JP 10336194 A JP10336194 A JP 10336194A JP H07288809 A JPH07288809 A JP H07288809A
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- data
- coefficient
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- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
- Image Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 コサイン変換により発生した係数データを量
子化する場合に、輝度とアクティビィティーとの両方で
量子化の細かさを制御し、画質の劣化を抑えて高圧縮率
を達成する。 【構成】 DCT変換回路4からAC係数データおよび
DC係数DCTが発生する。AC係数データを量子化回
路7で量子化し、VLCエンコーダ11により可変長符
号化する。量子化番号コントローラ10は、Y信号のD
C係数データから輝度の高低を検出し、AC係数データ
の絶対値の最大値によりマクロブロックのクラス分けを
行なう。データ量見積り器9は、5マクロブロック毎に
量子化テーブル中の量子化番号を選択し、量子化番号コ
ントローラ10に供給され、量子化番号がクラス情報に
よって調整される。輝度が高いマクロブロックに対して
は、量子化が最も粗くなされるクラスが割り当てられ画
質の劣化が目立たない。
子化する場合に、輝度とアクティビィティーとの両方で
量子化の細かさを制御し、画質の劣化を抑えて高圧縮率
を達成する。 【構成】 DCT変換回路4からAC係数データおよび
DC係数DCTが発生する。AC係数データを量子化回
路7で量子化し、VLCエンコーダ11により可変長符
号化する。量子化番号コントローラ10は、Y信号のD
C係数データから輝度の高低を検出し、AC係数データ
の絶対値の最大値によりマクロブロックのクラス分けを
行なう。データ量見積り器9は、5マクロブロック毎に
量子化テーブル中の量子化番号を選択し、量子化番号コ
ントローラ10に供給され、量子化番号がクラス情報に
よって調整される。輝度が高いマクロブロックに対して
は、量子化が最も粗くなされるクラスが割り当てられ画
質の劣化が目立たない。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、コサイン変換を使用
するディジタル画像信号の符号化装置に関する。
するディジタル画像信号の符号化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ディジタルビデオ信号を例えば回転ヘッ
ドにより磁気テープに記録するディジタルVTRが知ら
れている。ディジタルビデオ信号の情報量が多いので、
その伝送データ量を圧縮するための高能率符号化が採用
されることが多い。種々の高能率符号化の中でも、DC
T(Discrete Cosine Transform)の実用化が進んでい
る。
ドにより磁気テープに記録するディジタルVTRが知ら
れている。ディジタルビデオ信号の情報量が多いので、
その伝送データ量を圧縮するための高能率符号化が採用
されることが多い。種々の高能率符号化の中でも、DC
T(Discrete Cosine Transform)の実用化が進んでい
る。
【0003】DCTは、1フレームの画像を例えば(8
×8)のブロック構造に変換し、このDCTブロックを
直交変換の一種であるコサイン変換処理するものであ
る。その結果、(8×8)の係数データが発生する。こ
のような係数データは、量子化され、そして、ランレン
グス符号、ハフマン符号等の可変長符号化の処理を受け
てから伝送される。伝送時には、再生側でのデータ処理
を容易とするために、符号化出力であるコード信号を一
定長のシンクブロックのデータエリア内に挿入し、コー
ド信号に対して同期信号、ID信号が付加されたシンク
ブロックを構成するフレーム化がなされる。
×8)のブロック構造に変換し、このDCTブロックを
直交変換の一種であるコサイン変換処理するものであ
る。その結果、(8×8)の係数データが発生する。こ
のような係数データは、量子化され、そして、ランレン
グス符号、ハフマン符号等の可変長符号化の処理を受け
てから伝送される。伝送時には、再生側でのデータ処理
を容易とするために、符号化出力であるコード信号を一
定長のシンクブロックのデータエリア内に挿入し、コー
ド信号に対して同期信号、ID信号が付加されたシンク
ブロックを構成するフレーム化がなされる。
【0004】量子化を行なう時に、復元画像の画質の劣
化を抑えながら、圧縮効率を高めるために、画像の特徴
(アクティビィティー)に応じて量子化処理がなされる
ことが考えられている。本願出願人は、アクティビィテ
ィーに応じてDCTブロックをクラス分けし、クラスに
応じた量子化ステップで係数データを量子化することを
提案している。これは、アクティビィティーが高い画像
は、量子化ステップを粗くしても視覚上の歪が目立たな
いことに着目したものである。先に提案されている方法
では、アクティビィティーに応じたクラス分けとして、
AC(交流分)係数の絶対値の最大値を使用していた。
化を抑えながら、圧縮効率を高めるために、画像の特徴
(アクティビィティー)に応じて量子化処理がなされる
ことが考えられている。本願出願人は、アクティビィテ
ィーに応じてDCTブロックをクラス分けし、クラスに
応じた量子化ステップで係数データを量子化することを
提案している。これは、アクティビィティーが高い画像
は、量子化ステップを粗くしても視覚上の歪が目立たな
いことに着目したものである。先に提案されている方法
では、アクティビィティーに応じたクラス分けとして、
AC(交流分)係数の絶対値の最大値を使用していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】かかるクラス分けの方
法は、視覚的には、粗く量子化を行なっても、劣化が目
立たないにもかかわらず、細かく量子化できる場合が残
っていた。その結果、圧縮の効率をより向上できる余地
があった。
法は、視覚的には、粗く量子化を行なっても、劣化が目
立たないにもかかわらず、細かく量子化できる場合が残
っていた。その結果、圧縮の効率をより向上できる余地
があった。
【0006】従って、この発明の目的は、先に提案され
ているDCT係数の適応量子化を改良し、より効率を向
上できるディジタル画像信号の符号化装置を提供するこ
とにある。
ているDCT係数の適応量子化を改良し、より効率を向
上できるディジタル画像信号の符号化装置を提供するこ
とにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、ディジタル
画像信号をコサイン変換により符号化し、符号化により
発生した交流係数データを可変長符号化するようにした
ディジタル画像信号の符号化装置において、交流係数デ
ータを量子化するための量子化回路と、予め用意された
量子化テーブルを参照して、所定期間の可変長符号化出
力のデータ量を目標値以下に抑えるように、量子化回路
における量子化ステップを選択するためのデータ量見積
り回路と、符号化により発生した直流係数データおよび
交流係数データを受け取り、量子化しようとする部分的
画像の量子化の細かさを指示するクラスを決定するため
の回路と、データ量見積り回路で決定される所定期間の
量子化ステップを部分画像のクラスに応じて調整するた
めの回路とからなるディジタル画像信号の符号化装置で
ある。
画像信号をコサイン変換により符号化し、符号化により
発生した交流係数データを可変長符号化するようにした
ディジタル画像信号の符号化装置において、交流係数デ
ータを量子化するための量子化回路と、予め用意された
量子化テーブルを参照して、所定期間の可変長符号化出
力のデータ量を目標値以下に抑えるように、量子化回路
における量子化ステップを選択するためのデータ量見積
り回路と、符号化により発生した直流係数データおよび
交流係数データを受け取り、量子化しようとする部分的
画像の量子化の細かさを指示するクラスを決定するため
の回路と、データ量見積り回路で決定される所定期間の
量子化ステップを部分画像のクラスに応じて調整するた
めの回路とからなるディジタル画像信号の符号化装置で
ある。
【0008】
【作用】部分的画像の特徴に適応して量子化ステップの
幅を制御する時に、コサイン変換によって得られる係数
データの直流分から部分的画像の輝度を検出する。輝度
が高い時には、量子化ステップを粗くしてもそれによる
劣化が視覚上、目立たなくできる。このように量子化ス
テップを粗くすることで生じた余裕によって、他のデー
タの量子化をより細かくすることができる。
幅を制御する時に、コサイン変換によって得られる係数
データの直流分から部分的画像の輝度を検出する。輝度
が高い時には、量子化ステップを粗くしてもそれによる
劣化が視覚上、目立たなくできる。このように量子化ス
テップを粗くすることで生じた余裕によって、他のデー
タの量子化をより細かくすることができる。
【0009】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図1は、ディジタルVTRの記録側に
設けられるビデオデータの処理回路の構成を示す。図1
において、1で示す入力端子には、ディジタル化された
ビデオデータが供給される。このビデオデータがブロッ
ク化回路2に供給される。ブロック化回路2では、イン
ターレス走査の順序のビデオデータが例えば(8×8)
のDCTブロックの構造のデータに変換される。すなわ
ち、時間的に連続する第1および第2フィールドの空間
的に同一位置の(4×8)のブロックを二つ組み合わせ
て(8×8)のブロックが形成される。(8×8)のブ
ロックでは、奇数番目のライン上の画素データが第1フ
ィールドに含まれるものであり、偶数番目のライン上の
画素データが第2フィールドに含まれるものである。
照して説明する。図1は、ディジタルVTRの記録側に
設けられるビデオデータの処理回路の構成を示す。図1
において、1で示す入力端子には、ディジタル化された
ビデオデータが供給される。このビデオデータがブロッ
ク化回路2に供給される。ブロック化回路2では、イン
ターレス走査の順序のビデオデータが例えば(8×8)
のDCTブロックの構造のデータに変換される。すなわ
ち、時間的に連続する第1および第2フィールドの空間
的に同一位置の(4×8)のブロックを二つ組み合わせ
て(8×8)のブロックが形成される。(8×8)のブ
ロックでは、奇数番目のライン上の画素データが第1フ
ィールドに含まれるものであり、偶数番目のライン上の
画素データが第2フィールドに含まれるものである。
【0010】ブロック化回路2の出力がシャフリング回
路3に供給される。シャフリング回路3では、ドロップ
アウト、テープの傷、ヘッドクロッグ等によって、エラ
ーが集中し、画質の劣化が目立つのを防止するように、
1フレーム内で、複数のマクロブロックを単位として、
空間的な位置を元のものと異ならせる処理、すなわち、
シャフリングがなされる。この例では、シャフリング単
位とバッファリング単位とを等しく、5マクロブロック
としている。
路3に供給される。シャフリング回路3では、ドロップ
アウト、テープの傷、ヘッドクロッグ等によって、エラ
ーが集中し、画質の劣化が目立つのを防止するように、
1フレーム内で、複数のマクロブロックを単位として、
空間的な位置を元のものと異ならせる処理、すなわち、
シャフリングがなされる。この例では、シャフリング単
位とバッファリング単位とを等しく、5マクロブロック
としている。
【0011】シャフリング回路3の出力がDCT(コサ
イン変換)回路4および動き検出回路5に供給される。
DCT回路4からは(8×8)の係数データ(すなわ
ち、直流分DC、交流分ACの係数データ)が発生す
る。このDCT回路4は、動きブロックについては、
(8×8)のブロックに含まれる(4×8)のブロック
に関してフィールド内DCTを行うように切り替えられ
る。
イン変換)回路4および動き検出回路5に供給される。
DCT回路4からは(8×8)の係数データ(すなわ
ち、直流分DC、交流分ACの係数データ)が発生す
る。このDCT回路4は、動きブロックについては、
(8×8)のブロックに含まれる(4×8)のブロック
に関してフィールド内DCTを行うように切り替えられ
る。
【0012】マクロブロックは、DCTブロック当りの
(8×8)の係数データを複数ブロック集めたものであ
る。例えば525/60システムのコンポーネント方式
の(Y:CB:CR=4:1:1)のビデオデータの場
合には、図2Aに示すように、1フレーム内の同一位置
の、4個のYブロックと1個のCBブロックと1個のC
Rブロックとの計6ブロックが1マクロブロックを構成
する。サンプリング周波数が4fsc(fsc:カラーサブ
キャリア周波数)の場合では、1フレームの画像が(9
10サンプル×525ライン)であり、その内の有効デ
ータが(720サンプル×480ライン)とされる。上
述のコンポーネント方式の場合には、1フレームの全ブ
ロック数は、(720×6/4)×480÷(8×8)
=8100として求められる。従って、8100÷6=
1350が1フレーム内のマクロブロックの個数であ
る。
(8×8)の係数データを複数ブロック集めたものであ
る。例えば525/60システムのコンポーネント方式
の(Y:CB:CR=4:1:1)のビデオデータの場
合には、図2Aに示すように、1フレーム内の同一位置
の、4個のYブロックと1個のCBブロックと1個のC
Rブロックとの計6ブロックが1マクロブロックを構成
する。サンプリング周波数が4fsc(fsc:カラーサブ
キャリア周波数)の場合では、1フレームの画像が(9
10サンプル×525ライン)であり、その内の有効デ
ータが(720サンプル×480ライン)とされる。上
述のコンポーネント方式の場合には、1フレームの全ブ
ロック数は、(720×6/4)×480÷(8×8)
=8100として求められる。従って、8100÷6=
1350が1フレーム内のマクロブロックの個数であ
る。
【0013】625/50システムのコンポーネント方
式の(Y:CB:CR=4:2:0)のビデオデータの
場合には、図2Bに示すように、1フレーム内の同一位
置の、4個のYブロックと1個のCBブロックと1個の
CRブロックとの計6ブロックが1マクロブロックを構
成する。
式の(Y:CB:CR=4:2:0)のビデオデータの
場合には、図2Bに示すように、1フレーム内の同一位
置の、4個のYブロックと1個のCBブロックと1個の
CRブロックとの計6ブロックが1マクロブロックを構
成する。
【0014】DCT回路4で発生した(8×8)の係数
データの内のDC(直流分)係数データが圧縮されずに
後段の回路に伝送され、残りの63個のAC係数データ
がバッファ6を介して量子化回路7に供給される。AC
係数データは、図3に示すように、ジグザク走査の順で
次数が低い交流分からこれが高いものに向かって順に伝
送される。また、このAC係数データがクラス分け回路
8およびデータ量見積り器9にも供給される。バッファ
6は、見積り器9で適切な量子化番号QNoが決定され
るのに必要な時間、係数データを遅延させるとともに、
静止ブロックおよび動きブロックのそれぞれの係数デー
タを所定の順序で出力するために設けられている。見積
り器9からの量子化番号QNoは、量子化回路7に供給
されるとともに、後段に伝送される。
データの内のDC(直流分)係数データが圧縮されずに
後段の回路に伝送され、残りの63個のAC係数データ
がバッファ6を介して量子化回路7に供給される。AC
係数データは、図3に示すように、ジグザク走査の順で
次数が低い交流分からこれが高いものに向かって順に伝
送される。また、このAC係数データがクラス分け回路
8およびデータ量見積り器9にも供給される。バッファ
6は、見積り器9で適切な量子化番号QNoが決定され
るのに必要な時間、係数データを遅延させるとともに、
静止ブロックおよび動きブロックのそれぞれの係数デー
タを所定の順序で出力するために設けられている。見積
り器9からの量子化番号QNoは、量子化回路7に供給
されるとともに、後段に伝送される。
【0015】上述のDCT回路4からの係数データの発
生は、フレーム内のDCT変換の場合であって、若し、
動き検出回路5によって、動きがあると検出されると、
フィールド内のDCTの処理が選択される。すなわち、
時間的に連続する第1および第2フィールド内の同一位
置の(4×8)の二つのブロック毎に、DCTを行うの
がフィールド内DCTである。若し、そのブロックに関
してフィールド間で動きがあると動き検出回路5が検出
すると、この検出に応答してフレーム内DCTからフィ
ールド内DCTに変更される。動き検出回路5は、(8
×8)のブロックの画像データをアダマール変換した時
の垂直方向の係数データに基づいて静止/動きの判定を
ブロック毎に行う。動き検出としては、他にフィールド
差の絶対値に基づいて行うものでも良い。
生は、フレーム内のDCT変換の場合であって、若し、
動き検出回路5によって、動きがあると検出されると、
フィールド内のDCTの処理が選択される。すなわち、
時間的に連続する第1および第2フィールド内の同一位
置の(4×8)の二つのブロック毎に、DCTを行うの
がフィールド内DCTである。若し、そのブロックに関
してフィールド間で動きがあると動き検出回路5が検出
すると、この検出に応答してフレーム内DCTからフィ
ールド内DCTに変更される。動き検出回路5は、(8
×8)のブロックの画像データをアダマール変換した時
の垂直方向の係数データに基づいて静止/動きの判定を
ブロック毎に行う。動き検出としては、他にフィールド
差の絶対値に基づいて行うものでも良い。
【0016】フィールド内DCTの場合では、第1フィ
ールドに関しての(4×8)の係数データと、第2フィ
ールドに関しての(4×8)の係数データとが発生し、
これらは、図4に示すように、上下に位置する(8×
8)の配列として扱われる。第1フィールドの係数デー
タの中には、直流成分DC1が含まれる。第2フィール
ドにも、同様に直流成分DC2が含まれる。これらの各
フィールドの係数データを別個に扱うと、フレーム内D
CTとフィールド内DCTとで、以降の処理を別個にせ
ざるを得ない。その結果、ハードウエアの規模の増加等
の問題が生じる。そこで、第2フィールドの直流成分D
C2に代えて、差分直流成分ΔDC2(=DC1−DC
2)を伝送する。
ールドに関しての(4×8)の係数データと、第2フィ
ールドに関しての(4×8)の係数データとが発生し、
これらは、図4に示すように、上下に位置する(8×
8)の配列として扱われる。第1フィールドの係数デー
タの中には、直流成分DC1が含まれる。第2フィール
ドにも、同様に直流成分DC2が含まれる。これらの各
フィールドの係数データを別個に扱うと、フレーム内D
CTとフィールド内DCTとで、以降の処理を別個にせ
ざるを得ない。その結果、ハードウエアの規模の増加等
の問題が生じる。そこで、第2フィールドの直流成分D
C2に代えて、差分直流成分ΔDC2(=DC1−DC
2)を伝送する。
【0017】動き検出回路5からの検出信号(動きフラ
グ)Mがデータ量見積り器9に供給されるとともに、後
段において、記録データ中に挿入される。データ量見積
り器9では、係数データの出力順序とエリア分割の方法
とを静止/動きによって切り替えるために、動きフラグ
Mが使用される。
グ)Mがデータ量見積り器9に供給されるとともに、後
段において、記録データ中に挿入される。データ量見積
り器9では、係数データの出力順序とエリア分割の方法
とを静止/動きによって切り替えるために、動きフラグ
Mが使用される。
【0018】量子化回路7では、係数データ内の交流分
が量子化される。すなわち、適切な量子化ステップでA
C係数データが割算され、その商が整数化される。この
量子化ステップがQNoコントローラ10からの量子化
番号QNoによって決定される。ディジタルVTRの場
合では、編集等の処理が1フィールドあるいは1フレー
ム単位でなされるので、1フィールドあるいは1フレー
ム当りの発生データ量が目標値以下となる必要がある。
DCTおよび可変長符号化で発生するデータ量は、符号
化の対象の絵柄によって変化するので、1フィールドあ
るいは1フレーム期間より短いバッファリング単位の発
生データ量を目標値以下とするためのバッファリング処
理がなされる。バッファリング単位を短くするのは、バ
ッファリングのためのメモリ容量を低減するなど、バッ
ファリング回路の簡略化のためである。この例では、5
マクロブロック(=30DCTブロック)がバッファリ
ング単位とされている。
が量子化される。すなわち、適切な量子化ステップでA
C係数データが割算され、その商が整数化される。この
量子化ステップがQNoコントローラ10からの量子化
番号QNoによって決定される。ディジタルVTRの場
合では、編集等の処理が1フィールドあるいは1フレー
ム単位でなされるので、1フィールドあるいは1フレー
ム当りの発生データ量が目標値以下となる必要がある。
DCTおよび可変長符号化で発生するデータ量は、符号
化の対象の絵柄によって変化するので、1フィールドあ
るいは1フレーム期間より短いバッファリング単位の発
生データ量を目標値以下とするためのバッファリング処
理がなされる。バッファリング単位を短くするのは、バ
ッファリングのためのメモリ容量を低減するなど、バッ
ファリング回路の簡略化のためである。この例では、5
マクロブロック(=30DCTブロック)がバッファリ
ング単位とされている。
【0019】また、クラス分け回路8は、後述のよう
に、マクロブロックの単位で、絵柄の細かさを調べ、そ
のマクロブロックのアクティビィティーを4段階にクラ
ス分けし、そのクラスを示す2ビットのアクティビィテ
ィーコードATを発生する。検出結果がQNoコントロ
ーラ10に供給されるとともに、アクティビィティーコ
ードATが後段において記録データ中に挿入される。
に、マクロブロックの単位で、絵柄の細かさを調べ、そ
のマクロブロックのアクティビィティーを4段階にクラ
ス分けし、そのクラスを示す2ビットのアクティビィテ
ィーコードATを発生する。検出結果がQNoコントロ
ーラ10に供給されるとともに、アクティビィティーコ
ードATが後段において記録データ中に挿入される。
【0020】量子化回路7の出力が可変長符号化回路1
1に供給され、ランレングス符号化、ハフマン符号化等
がなされる。例えば係数データのゼロの連続数であるラ
ンレングスと係数データの値とをROM内に格納された
ハフマンテーブルに与え、可変長コード(符号化出力)
を発生する2次元ハフマン符号化が採用される。可変長
符号化回路11からのコード信号が後段に供給される。
1に供給され、ランレングス符号化、ハフマン符号化等
がなされる。例えば係数データのゼロの連続数であるラ
ンレングスと係数データの値とをROM内に格納された
ハフマンテーブルに与え、可変長コード(符号化出力)
を発生する2次元ハフマン符号化が採用される。可変長
符号化回路11からのコード信号が後段に供給される。
【0021】見積り器9と関連して、可変長符号化回路
11で参照されるのと同一のハフマンテーブル12が設
けられている。このハフマンテーブル12は、可変長符
号化した時の出力コードのビット数データを発生する。
見積り器9で最適な量子化ステップの組が判定され、そ
の判定出力がQNoコントローラ10に供給される。Q
Noコントローラ10は、量子化回路7がこの量子化ス
テップの組で係数データを量子化するように制御する。
これとともに、量子化ステップの組を識別するための量
子化番号QNoが後段に伝送される。
11で参照されるのと同一のハフマンテーブル12が設
けられている。このハフマンテーブル12は、可変長符
号化した時の出力コードのビット数データを発生する。
見積り器9で最適な量子化ステップの組が判定され、そ
の判定出力がQNoコントローラ10に供給される。Q
Noコントローラ10は、量子化回路7がこの量子化ス
テップの組で係数データを量子化するように制御する。
これとともに、量子化ステップの組を識別するための量
子化番号QNoが後段に伝送される。
【0022】図示せずも、上述の処理で発生したデータ
(DC係数DCT、可変長符号化出力、量子化番号QN
o、動きフラグM、アクティビィティーコードAT)が
後段のフレーム化回路において、エラー訂正符号化の処
理と記録データのフレーム構造への変換の処理がなされ
る。フレーム化回路からは、シンクブロック構成のデー
タが現れる。記録データは、チャンネル符号化回路、記
録アンプを介して2個の回転ヘッドに供給され、磁気テ
ープ上に記録される。
(DC係数DCT、可変長符号化出力、量子化番号QN
o、動きフラグM、アクティビィティーコードAT)が
後段のフレーム化回路において、エラー訂正符号化の処
理と記録データのフレーム構造への変換の処理がなされ
る。フレーム化回路からは、シンクブロック構成のデー
タが現れる。記録データは、チャンネル符号化回路、記
録アンプを介して2個の回転ヘッドに供給され、磁気テ
ープ上に記録される。
【0023】量子化回路7では、AC係数データが量子
化ステップで割算され、その商が整数に丸められる。A
C係数データの絶対値をCとし、量子化ステップの値を
Dとすると、丸め後の値Q(C) は、次式で表される。 Q(C) = INT〔{C+(D/2)}/D〕
化ステップで割算され、その商が整数に丸められる。A
C係数データの絶対値をCとし、量子化ステップの値を
Dとすると、丸め後の値Q(C) は、次式で表される。 Q(C) = INT〔{C+(D/2)}/D〕
【0024】次にクラス分け回路8によりなされるアク
ティビィティー検出とそれに基づくクラス分けについて
説明する。この例では、DC係数データとAC係数デー
タの絶対値とを使用してクラス分けを行なう。アクティ
ビィティー検出は、各マクロブロックの絵柄の細かさを
検出することである。視覚上、細かい絵柄(アクティビ
ィティーが高い)のマクロブロックは、多少、量子化ス
テップが粗くても、歪みが目立たない。一方、平坦な絵
柄(アクティビィティーが低い)のブロックは、粗く量
子化すると、歪みが目立ち易い。従って、マクロブロッ
ク単位でもって、アクティビィティーが高いマクロブロ
ックに対する量子化は、粗いものとし、アクティビィテ
ィー低いマクロブロックに対する量子化は、細かいもの
とすることは、有効である。
ティビィティー検出とそれに基づくクラス分けについて
説明する。この例では、DC係数データとAC係数デー
タの絶対値とを使用してクラス分けを行なう。アクティ
ビィティー検出は、各マクロブロックの絵柄の細かさを
検出することである。視覚上、細かい絵柄(アクティビ
ィティーが高い)のマクロブロックは、多少、量子化ス
テップが粗くても、歪みが目立たない。一方、平坦な絵
柄(アクティビィティーが低い)のブロックは、粗く量
子化すると、歪みが目立ち易い。従って、マクロブロッ
ク単位でもって、アクティビィティーが高いマクロブロ
ックに対する量子化は、粗いものとし、アクティビィテ
ィー低いマクロブロックに対する量子化は、細かいもの
とすることは、有効である。
【0025】さらに、輝度の高いブロックの場合には、
量子化が粗くても、視覚的に劣化が目立たない。そこ
で、この一実施例では、輝度が高いかどうかを決定する
ために、YブロックのDCT係数のDC成分を使用す
る。このY信号のDC成分の値が大きい時には、輝度が
高いと判断する。これら輝度およびアクティビィティー
に基づくクラス分けの一例を図5に示す。
量子化が粗くても、視覚的に劣化が目立たない。そこ
で、この一実施例では、輝度が高いかどうかを決定する
ために、YブロックのDCT係数のDC成分を使用す
る。このY信号のDC成分の値が大きい時には、輝度が
高いと判断する。これら輝度およびアクティビィティー
に基づくクラス分けの一例を図5に示す。
【0026】クラス0からクラス3の4種類のクラスが
用意される。クラス0が最も細かく係数データが量子化
されるクラスであり、クラス1、2、3の順に量子化が
粗くなる。従って、クラス3の量子化が最も粗いもので
ある。図5に示すように、クラス分けは、まずY信号の
DC係数に基づいてなされる。この例では、DC係数
は、9ビットであり、0〜511の値をとりうる。しき
い値として、400を設定し、DC係数が400より大
きい時には、一律にクラス3と決定する。すなわち、Y
信号のDC係数が大きいことは、輝度が高いことを意味
するので、この場合に対して量子化ステップが最も粗い
クラス3が割り当てられる。なお、クラス3のみは、量
子化の前処理としてスケーリングによって、例えば全て
の係数データの値が1/2とされる。
用意される。クラス0が最も細かく係数データが量子化
されるクラスであり、クラス1、2、3の順に量子化が
粗くなる。従って、クラス3の量子化が最も粗いもので
ある。図5に示すように、クラス分けは、まずY信号の
DC係数に基づいてなされる。この例では、DC係数
は、9ビットであり、0〜511の値をとりうる。しき
い値として、400を設定し、DC係数が400より大
きい時には、一律にクラス3と決定する。すなわち、Y
信号のDC係数が大きいことは、輝度が高いことを意味
するので、この場合に対して量子化ステップが最も粗い
クラス3が割り当てられる。なお、クラス3のみは、量
子化の前処理としてスケーリングによって、例えば全て
の係数データの値が1/2とされる。
【0027】DC係数が0〜400の範囲にあるとき
は、そのDCTブロックのAC係数の絶対値の最大値、
すなわち、アクティビィティーに基づいてクラスが決定
される。例えばY信号のDCTブロックに関して、AC
係数の絶対値の最大値が12〜23の範囲に存在する時
には、そのDCTブロックがクラス1と決定される。他
の例として、CR信号のDCTブロックに関して、AC
係数の絶対値の最大値が0〜11の範囲に存在する時に
は、そのDCTブロックがクラス1と決定される。図5
から分かるように、Y信号は、CR、CBと比較して、
クラスがより小さい番号のものとされ、また、視覚上よ
り目立つCR信号の方がCB信号に比して量子化がより
細かいものとされる。
は、そのDCTブロックのAC係数の絶対値の最大値、
すなわち、アクティビィティーに基づいてクラスが決定
される。例えばY信号のDCTブロックに関して、AC
係数の絶対値の最大値が12〜23の範囲に存在する時
には、そのDCTブロックがクラス1と決定される。他
の例として、CR信号のDCTブロックに関して、AC
係数の絶対値の最大値が0〜11の範囲に存在する時に
は、そのDCTブロックがクラス1と決定される。図5
から分かるように、Y信号は、CR、CBと比較して、
クラスがより小さい番号のものとされ、また、視覚上よ
り目立つCR信号の方がCB信号に比して量子化がより
細かいものとされる。
【0028】なお、DC係数によるクラス分けの方法と
しては、上述のものに限らず、二つのしきい値を使用し
て3種類の範囲に分割することもできる。また、AC係
数の絶対値の最大値の代わりに、AC係数のn乗値、A
C係数の最大値および最小値の差を使用しても良い。さ
らに、しきい値より大きい係数の個数を使用してクラス
を決定しても良い。よりさらに、アクティビィティー検
出のために用いる係数データを高域のものに限定するよ
うにしても良い。
しては、上述のものに限らず、二つのしきい値を使用し
て3種類の範囲に分割することもできる。また、AC係
数の絶対値の最大値の代わりに、AC係数のn乗値、A
C係数の最大値および最小値の差を使用しても良い。さ
らに、しきい値より大きい係数の個数を使用してクラス
を決定しても良い。よりさらに、アクティビィティー検
出のために用いる係数データを高域のものに限定するよ
うにしても良い。
【0029】データ量見積り器9は、バッファリング単
位(5マクロブロック)の発生データ量を目標値以下と
することができ、且つなるべく小さい値の量子化ステッ
プを決定する。この見積り器9では、5マクロブロック
毎に量子化番号を決定する。また、ブロック内のエリア
を例えば8分割し、各エリアに応じた量子化を行う。エ
リアを考慮した量子化について説明する。
位(5マクロブロック)の発生データ量を目標値以下と
することができ、且つなるべく小さい値の量子化ステッ
プを決定する。この見積り器9では、5マクロブロック
毎に量子化番号を決定する。また、ブロック内のエリア
を例えば8分割し、各エリアに応じた量子化を行う。エ
リアを考慮した量子化について説明する。
【0030】図6Aは、静止ブロックに関しての係数デ
ータのエリア分割の一例を示す。各係数データに対して
付された0〜7の各数字がエリア番号を表す。このエリ
ア番号が大きくなるにつれて、係数データが高域側のも
のになるように、エリア番号が規定される。エリア分割
を行うのは、係数データを量子化する時に、高域の係数
データほど、量子化を粗くしても、復元画像の質の劣化
が少ない点に基づいている。また、図3および図6を参
照すると分かるように、係数データの走査(出力)順序
に従ってエリア番号が昇順で変化する。
ータのエリア分割の一例を示す。各係数データに対して
付された0〜7の各数字がエリア番号を表す。このエリ
ア番号が大きくなるにつれて、係数データが高域側のも
のになるように、エリア番号が規定される。エリア分割
を行うのは、係数データを量子化する時に、高域の係数
データほど、量子化を粗くしても、復元画像の質の劣化
が少ない点に基づいている。また、図3および図6を参
照すると分かるように、係数データの走査(出力)順序
に従ってエリア番号が昇順で変化する。
【0031】図6Bは、動きブロックに関しての係数デ
ータのエリア分割の一例である。動きブロックの場合に
は、上述したように、フィールド内DCTがなされる。
第1フィールドで発生したDCT係数が図6Bの上側の
ようにエリア分割され、第2フィールドで発生したDC
T係数が図6Bの下側のようにエリア分割される。輝度
信号と色信号との間でエリア分割を同一とし、色信号を
輝度信号よりも高域側のエリア番号にシフトするように
しても良い。
ータのエリア分割の一例である。動きブロックの場合に
は、上述したように、フィールド内DCTがなされる。
第1フィールドで発生したDCT係数が図6Bの上側の
ようにエリア分割され、第2フィールドで発生したDC
T係数が図6Bの下側のようにエリア分割される。輝度
信号と色信号との間でエリア分割を同一とし、色信号を
輝度信号よりも高域側のエリア番号にシフトするように
しても良い。
【0032】図7は、量子化テーブルの一例を示す。図
7では、0〜15の量子化番号QNoで識別される16
種類の量子化ステップの組が用意されている。各組は、
0〜7の各エリア番号に対応する量子化ステップからな
る。この量子化テーブルは、量子化番号QNoが増加す
るに伴って、量子化ステップが小さくなる変化を有して
いる。言い換えると、量子化番号QNoが増加すると、
量子化が細かいものへ変化する。全ての量子化ステップ
が2のべき乗で表現されているので、これらの量子化ス
テップで係数データを割算する回路として簡単なものを
使用できる。
7では、0〜15の量子化番号QNoで識別される16
種類の量子化ステップの組が用意されている。各組は、
0〜7の各エリア番号に対応する量子化ステップからな
る。この量子化テーブルは、量子化番号QNoが増加す
るに伴って、量子化ステップが小さくなる変化を有して
いる。言い換えると、量子化番号QNoが増加すると、
量子化が細かいものへ変化する。全ての量子化ステップ
が2のべき乗で表現されているので、これらの量子化ス
テップで係数データを割算する回路として簡単なものを
使用できる。
【0033】さらに、この量子化テーブルでは、クラス
0、1、2、3と対応して、量子化番号の0〜15が調
整されている。クラス0とクラス1の間、並びにクラス
1とクラス2の間では、量子化ステップが大きくなる方
向へ、量子化番号の3の差が存在する。また、クラス2
とクラス3の間には、量子化ステップが小さくなる方向
へ、量子化番号の2の差が存在する。クラス3の量子化
ステップが最も大きくなるはずであるが、上述のよう
に、初期的スケーリングがされているために、逆転関係
が生じている。
0、1、2、3と対応して、量子化番号の0〜15が調
整されている。クラス0とクラス1の間、並びにクラス
1とクラス2の間では、量子化ステップが大きくなる方
向へ、量子化番号の3の差が存在する。また、クラス2
とクラス3の間には、量子化ステップが小さくなる方向
へ、量子化番号の2の差が存在する。クラス3の量子化
ステップが最も大きくなるはずであるが、上述のよう
に、初期的スケーリングがされているために、逆転関係
が生じている。
【0034】図1におけるデータ量見積り器9において
は、まず、5マクロブロックのデータ量を検出する時
に、暫定的にクラス1として、図7の量子化テーブルを
参照しながら発生データ量を量子化番号ごとに検出す
る。16通りの量子化番号の中で、最適な量子化番号が
選択される。すなわち、発生データ量が目標値より多く
ならないで、且つ量子化が最も細かくなされる量子化番
号が選択される。この量子化番号が量子化番号コントロ
ーラ10に供給される。
は、まず、5マクロブロックのデータ量を検出する時
に、暫定的にクラス1として、図7の量子化テーブルを
参照しながら発生データ量を量子化番号ごとに検出す
る。16通りの量子化番号の中で、最適な量子化番号が
選択される。すなわち、発生データ量が目標値より多く
ならないで、且つ量子化が最も細かくなされる量子化番
号が選択される。この量子化番号が量子化番号コントロ
ーラ10に供給される。
【0035】量子化番号コントローラ10には、クラス
分け回路8において、上述のように、輝度およびAC係
数の絶対値に基づき決定されたクラス情報が供給され
る。クラス情報としては、アクティビィティーコードA
Tを使用できる。5マクロブロック毎に量子化番号が選
択されているので、この量子化番号を固定として、クラ
スに応じた量子化ステップの調整がなされる。この調整
は、図7の量子化テーブルを使用してなされる。
分け回路8において、上述のように、輝度およびAC係
数の絶対値に基づき決定されたクラス情報が供給され
る。クラス情報としては、アクティビィティーコードA
Tを使用できる。5マクロブロック毎に量子化番号が選
択されているので、この量子化番号を固定として、クラ
スに応じた量子化ステップの調整がなされる。この調整
は、図7の量子化テーブルを使用してなされる。
【0036】以上の実施例は、ディジタルビデオ信号を
磁気テープに記録するディジタルVTRの例である。し
かしながら、テープ以外のディスク等の媒体を使用する
場合にも、この発明を適用できる。
磁気テープに記録するディジタルVTRの例である。し
かしながら、テープ以外のディスク等の媒体を使用する
場合にも、この発明を適用できる。
【0037】
【発明の効果】この発明によれば、コサイン変換で発生
した係数データを量子化する時に、部分的画像の輝度お
よびアクティビィティーの両者からそのクラスを決定す
るので、画質の劣化が生じることなく、高圧縮率を達成
することができる。
した係数データを量子化する時に、部分的画像の輝度お
よびアクティビィティーの両者からそのクラスを決定す
るので、画質の劣化が生じることなく、高圧縮率を達成
することができる。
【図1】この発明をディジタルVTRの記録データ処理
回路に適用した一実施例のブロック図である。
回路に適用した一実施例のブロック図である。
【図2】マクロブロックの説明に用いる略線図である。
【図3】DCT係数データの出力順序の一例を示す略線
図である。
図である。
【図4】フィールド内DCTの処理を示す略線図であ
る。
る。
【図5】この発明の一実施例におけるクラス分けの説明
に用いる略線図である。
に用いる略線図である。
【図6】エリア規定の一例の略線図である。
【図7】量子化テーブルの一例の略線図である。
4 DCT回路 5 動き検出回路 7 量子化回路 8 クラス分け回路 9 見積り器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03M 7/40 8842−5J H04N 1/41 B
Claims (3)
- 【請求項1】 ディジタル画像信号をコサイン変換によ
り符号化し、符号化により発生した交流係数データを可
変長符号化するようにしたディジタル画像信号の符号化
装置において、 上記交流係数データを量子化するための量子化手段と、 予め用意された量子化テーブルを参照して、所定期間の
上記可変長符号化出力のデータ量を目標値以下に抑える
ように、上記量子化手段における量子化ステップを選択
するためのデータ量見積り手段と、 上記符号化により発生した直流係数データおよび上記交
流係数データを受け取り、量子化しようとする部分的画
像の量子化の細かさを指示するクラスを決定するための
手段と、 上記データ量見積り手段で決定される上記所定期間の量
子化ステップを上記部分画像の上記クラスに応じて調整
するための手段とからなるディジタル画像信号の符号化
装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載のディジタル画像信号の
符号化装置において、 上記クラスを決定するための手段は、直流係数データが
しきい値より大きい時には、量子化ステップを最大に設
定するものにクラスが固定され、上記直流係数データが
上記しきい値より小さい時には、交流係数データの絶対
値に基づいてクラスを決定することを特徴とするディジ
タル画像信号の符号化装置。 - 【請求項3】 請求項1に記載のディジタル画像信号の
符号化装置において、 上記データ量見積り手段は、複数のブロック毎に可変長
符号化出力のデータ量を目標値以下に抑えることができ
る量子化ステップを選択し、 上記クラスを決定するための手段は、上記ブロック毎に
上記クラスを決定することを特徴とするディジタル画像
信号の符号化装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10336194A JPH07288809A (ja) | 1994-04-18 | 1994-04-18 | ディジタル画像信号の符号化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10336194A JPH07288809A (ja) | 1994-04-18 | 1994-04-18 | ディジタル画像信号の符号化装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07288809A true JPH07288809A (ja) | 1995-10-31 |
Family
ID=14351996
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10336194A Pending JPH07288809A (ja) | 1994-04-18 | 1994-04-18 | ディジタル画像信号の符号化装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07288809A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998010594A1 (en) * | 1996-09-06 | 1998-03-12 | Sony Corporation | Method and device for encoding data |
US6577681B1 (en) | 1998-09-16 | 2003-06-10 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Image coding apparatus |
JP2018533860A (ja) * | 2015-09-02 | 2018-11-15 | トムソン ライセンシングThomson Licensing | ビデオの符号化および復号における量子化の方法および装置 |
-
1994
- 1994-04-18 JP JP10336194A patent/JPH07288809A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998010594A1 (en) * | 1996-09-06 | 1998-03-12 | Sony Corporation | Method and device for encoding data |
US6348945B1 (en) | 1996-09-06 | 2002-02-19 | Sony Corporation | Method and device for encoding data |
US6577681B1 (en) | 1998-09-16 | 2003-06-10 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Image coding apparatus |
JP2018533860A (ja) * | 2015-09-02 | 2018-11-15 | トムソン ライセンシングThomson Licensing | ビデオの符号化および復号における量子化の方法および装置 |
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