JPH09200760A - 映像符号化装置における量子化間隔決定方法及び回路 - Google Patents

映像符号化装置における量子化間隔決定方法及び回路

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JPH09200760A JP29154896A JP29154896A JPH09200760A JP H09200760 A JPH09200760 A JP H09200760A JP 29154896 A JP29154896 A JP 29154896A JP 29154896 A JP29154896 A JP 29154896A JP H09200760 A JPH09200760 A JP H09200760A
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成 珍 金
Sung Gul Ryoo
聖 杰 柳
Sung-Gul Ryoo
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 映像符号化装置における量子化間隔決定方法
及び回路を提供する。 【解決手段】 量子化マトリックス計算部２０、マクロ
ブロッククラス分類部２１、基準量子化間隔貯蔵部２
２、ブロッククラス分類部２３、ビットテーブル貯蔵部
２４、ヒストグラム計算部２５、フレームビット発生量
予測部２６、基準量子化間隔調整部２７、目標ビット割
当て部２８、ビット率制御部２９から構成され、人間の
視覚特性に基づいて映像信号を分類し、各分類の場合に
好適な基準量子化間隔を決めると共に、与えられた伝送
速度に好適な量子化間隔を決めるために映像信号の分布
を考慮して目標ビットを適応的に割当て基準量子化間隔
を調整することにより最終の量子化間隔を決める。した
がって、この方法により求められた量子化間隔を用いて
映像信号を符号化する場合、映像信号の圧縮率を高める
のみならず、復元映像の画質を非常に向上させ得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は映像符号化装置にお
ける量子化間隔決定方法及び回路に係り、特に人間の視
覚特性を充分に反映させて量子化間隔を決める量子化間
隔決定方法及び回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディジタル映像信号は一般に多量の情報
を含むため、限られた容量の伝送路を通して伝送するた
めには映像信号を符号化しなければならない。画質の劣
化を最小としつつ、情報量を最大限に圧縮する効率よい
符号化方式としては、映像信号の動き検出と補償を用い
て差映像を求める差分パルス幅変調（ＤＰＣＭ：Differ
ential Pulse Coded Modulation)技法と離散余弦変換
（ＤＣＴ：Discrete Cosine Transform ）を用いる変換
符号化技法などがある。しかし、これらの技法は効率よ
く符号化を行うために映像信号間の重複性を最小化する
に過ぎず、実質的な情報の圧縮は量子化により行われ
る。したがって、復元される映像の画質劣化を最小とし
つつ、情報の圧縮を最大とするためには、映像信号を量
子化する方法が非常に重要になる。
【０００３】復元される映像の画質劣化を最小としつ
つ、映像信号を最大に圧縮するためには二つの要素を考
慮すべきである。第一は、符号化しようとする映像信号
に対する人間の視覚特性を充分に反映させて量子化間隔
を決めるべきである。すなわち、肉眼では画質の劣化を
敏感に感知できない映像信号については大きい量子化間
隔で量子化を行うことにより多量の情報を圧縮し、画質
の劣化が敏感に感知される映像信号については小さい量
子化間隔で量子化を行うことにより画質の劣化を最小と
すべきである。第二は、符号化の結果として発生するビ
ット数が与えられた伝送速度に適するように量子化間隔
を決めるべきである。
【０００４】従来の映像符号化方式においては、一般に
１フレームを１６×１６のマクロブロックに分割して各
々のマクロブロックに対して量子化間隔を決める。この
際、量子化間隔を決めるために多用される方式は、与え
られた伝送速度を満足させるためにバッファの占有量を
計算し、これに比例する基準量子化間隔を求めて、マク
ロブロック内の映像信号の分散値などを用いて基準量子
化間隔を調整し、最終の量子化間隔を決めるものであっ
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の方法は人間の視覚特性が充分に反映されておらず、
符号化により発生するビット数と与えられた伝送速度と
の差が大きくなるという問題があった。
【０００６】本発明の目的は、人間の視覚特性を充分に
反映させて量子化間隔を決める映像符号化装置における
量子化間隔決定方法を提供することにある。また、本発
明の他の目的は前記量子化間隔決定方法を実現するのに
好適な回路を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る量子化間隔
決定方法は、人間の視覚特性に基づいて映像信号を分類
する過程と、該分類された各々の場合に好適な基準量子
化間隔を決める過程と、前記基準量子化間隔でフレーム
内のすべてのマクロブロックを量子化した場合のフレー
ムのビット発生量を予測する過程と、該予測されたフレ
ームのビット発生量を用いて前記基準量子化間隔を調整
する過程と、与えられた伝送速度に好適な量子化間隔を
決めるため、映像信号の分布を考慮して目標ビットを適
応的に割当てる過程と、前記調整された基準量子化間
隔、バッファ占有量及び目標ビットから最終の量子化間
隔を決める過程とを含むことを特徴とする。
【０００８】また、本発明に係る量子化間隔決定回路
は、離散余弦変換係数の位置に応じて８×８離散余弦変
換ブロックにおける人間の視覚特性により量子化間隔を
可変させる量子化マトリックスを求める量子化マトリッ
クス計算部と、マクロブロック内の映像信号に対する人
間の視覚特性により前記マクロブロックを分類するマク
ロブロッククラス分類部と、該マクロブロッククラス分
類部で分類された各マクロブロッククラスに対して人間
の視覚特性に好適な基準量子化間隔を貯蔵する基準量子
化間隔貯蔵部と、前記ブロック内の映像信号の分散値に
よりブロックを分類するブロッククラス分類部と、該ブ
ロッククラス分類部で分類された各ブロッククラスに属
するブロックを相異なる基準量子化間隔で量子化する場
合のビット発生量を貯蔵するビットテーブル貯蔵部と、
前記マクロブロッククラス分類部で分類されたマクロブ
ロッククラスの種類と前記ブロッククラス分類部で分類
されたブロッククラスの種類を組合わせたすべての場合
に対してフレーム内のブロック発生の頻度を計算するヒ
ストグラム計算部と、該ヒストグラム計算部で計算され
たヒストグラムを用いて、前記基準量子化間隔でフレー
ム内のすべてのマクロブロックを量子化した場合のフレ
ームのビット発生量を予測するフレームビット発生量予
測部と、前記基準量子化間隔貯蔵部に貯蔵された基準量
子化間隔を前記フレームビット発生量予測部で予測した
フレームビット発生量を用いて調整する基準量子化間隔
調整部と、前記マクロブロッククラスの種類と前記ブロ
ッククラスの種類を組合わせたすべての場合に対して伝
送速度を考慮して与えられたフレームの目標ビットと前
記フレームのビット発生量の予測量とのエラーを考慮し
て目標ビットを割当てる目標ビット割当て部と、以前の
マクロブロックまでの符号化によるビット発生量から計
算されるバッファ占有量と前記調整された基準量子化間
隔から最終の量子化間隔を決めるビット率制御部とを含
むことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１０】図１は本発明による量子化間隔決定回路が
適用される映像符号化装置を示すブロック図であり、動
画像符号化方式の国際標準案のＭＰＥＧ２を例とするも
のである。
【００１１】図１に示された映像符号化装置は、第１フ
ィールド／フレームメモリ１、減算器２、モード決定器
３、離散余弦変換器（ＤＣＴ）４、量子化器（Ｑ）５、
逆量子化器（Ｑ-1）６、逆離散余弦変換器（ＤＣＴ-1）
７、加算器８、第２フィールド／フレームメモリ９、第
１動き推定部１０、第２動き推定部１１、適応予測器１
２、可変長符号化器／マルチプレクサ（ＶＬＣ／ＭＵ
Ｘ）１３、バッファ１４及び量子化間隔決定部１５で構
成される。
【００１２】図２は図１の量子化間隔決定部１５の構成
を示す図である。図２に示された量子化間隔決定部は、
量子化マトリックス計算部２０、マクロブロッククラス
分類部２１、基準量子化間隔貯蔵部２２、ブロッククラ
ス分類部２３、ビットテーブル貯蔵部２４、ヒストグラ
ム計算部２５、フレームビット発生量予測部２６、基準
量子化間隔調整部２７、目標ビット割当て部２８及びビ
ット率制御部２９で構成される。
【００１３】次に、本発明の動作について図１及び図２
に基づいて説明する。まず、図１において、第１フィー
ルド／フレームメモリ１は、色座標の変換、サブサンプ
リング及びブロック分割などの処理を行ってフレームを
再配列したソース画像信号を入力として、フレーム間符
号化の場合には画像信号をフィールド単位で貯蔵し、フ
レーム内符号化の場合には画像信号をフレーム単位で貯
蔵する。
【００１４】減算器２は、第１フィールド／フレームメ
モリ１から出力されるフィールド単位またはフレーム単
位の現在の画像信号から適応予測器１２から出力される
動き補償された以前の画像信号を減算して差画像信号を
出力する。
【００１５】離散余弦変換器４は、減算器２から出力さ
れる差画像信号に対して、モード決定器３によって決め
られるＤＣＴモードで離散余弦変換を行い差画像信号に
対する変換係数を出力する。量子化器５は、離散余弦変
換器４から出力される差画像信号に対する変換係数につ
いて量子化間隔決定部１５で決められる量子化間隔で量
子化を行う。
【００１６】逆量子化器６は、量子化器５から量子化さ
れた信号が入力され、これを量子化前の信号に復元す
る。逆離散余弦変換器７は、逆量子化器６から逆量子化
された信号が入力され、これを離散余弦変換前の信号に
復元する。
【００１７】加算器８は、逆離散余弦変換器７から出力
される復元画像信号と適応予測器１２から出力される動
き補償された画像信号を加算する。第２フィールド／フ
レームメモリ９は、加算器８から出力される復元画像を
符号化モードによりフィールドまたはフレーム単位で貯
蔵する。
【００１８】第１及び第２動き推定部１０，１１は、第
１フィールド／フレームメモリ１から出力される以前の
映像を参考にして現在の映像を構成するための動きベク
トルを生成する。大部分の符号化器では動きベクトルを
生成するため、固定されたブロックを単位として一定の
範囲内で最小の絶対エラー（ＭＡＥ）を用いて完全探索
を行う。第２動き推定部１１で生成された動きベクトル
は、適応予測器１２と可変長符号化器／マルチプレクサ
１３に出力される。
【００１９】適応予測器１２は、第２フィールド／フレ
ームメモリ９に貯蔵されている以前の画像の動き位置を
第２動き推定部１１から出力される動きベクトルデータ
とモードデータにより補償して減算器２と加算器８に出
力する。
【００２０】可変長符号化器／マルチプレクサ１３は、
量子化器５で量子化された信号を可変長符号化し、可変
長符号化器の出力信号と第２動き推定部１２から出力さ
れる動きベクトルを多重化して出力する。
【００２１】バッファ１４は、可変長符号化器／マルチ
プレクサ１３から出力されるデータの長さが一定でない
ため、データを一時的に貯蔵して一定の速度でチャネル
を通して受信端に伝送する。
【００２２】量子化間隔決定部１５は、バッファ１４の
占有量により量子化間隔を決める。すなわち、バッファ
１４の占有量が多ければ、量子化間隔を広げて量子化器
５から出力されるデータ量を低減させ、バッファ１４の
占有量が少なければ、量子化間隔を狭めて量子化器５か
ら出力されるデータ量を増加させるように制御する。量
子化間隔決定部１５について図２に基づいて詳しく説明
すると、次のとおりである。
【００２３】図２において、量子化マトリックス計算部
２０では、８×８ブロックの映像信号をＤＣＴ変換する
とき、決められたＤＣＴ係数の位置と平均輝度によるコ
ントラスト・マスキング視覚特性を用いて量子化マトリ
ックスを求める。量子化マトリックスは、８×８ブロッ
クと８×８ブロックのＤＣＴ係数の位置に応じて量子化
間隔を異にすることにより、視覚特性に好適な量子化を
可能にする。輝度／色信号とイントラ／インター（intr
a/inter）マクロブロックの処理方式による４種の量子
化マトリックスが存在する。また、画面の変化が発生す
る場合にのみ量子化マトリックスを再計算して貯蔵し、
フレームの開始から付加情報として伝送するので、ビッ
トの発生量が大幅に増加しない。この量子化マトリック
スを求める方法は次のとおりである。
【００２４】（１）視覚対比効果を決めるにあたって、
映像ブロックの空間周波数帯域、輝度、色相成分の明る
さの差による対比程度（ＣＴ）は次の式１のように定義
する。
【００２５】
【数１】 ［式１］ ＣＴu,v,s ＝Ｈ（ｕ，ｖ，ｓ，ｌ，θ，ｔ，ｄ） 前記の式１において、ｕ，ｖはＤＣＴの基本周波数、ｓ
はＹＵＶ色座標系、ｌは映像の平均輝度ｌfと映像ブロ
ックの平均輝度ｌbの和であって、ｃｄ／ｍ2を単位とし
て定義され、θはＤＣＴ周波数成分間の方向性、ｔはθ
による実際のモニターの対比値、ｄはＤＣＴ基本周波数
と実際のモニターで最大の対比効果を有する周波数との
差を示す因子であり、この７種類の決定因子はモニター
の特性によって異なる。
【００２６】（２）視覚マスキング効果を決めるにあた
って、周波数帯域成分の大きさ１を有するＤＣＴ基本周
波数（マスカー）に周波数帯域成分の大きさが相異なる
実際の映像信号が重なるとき、マスカーの周波数帯域成
分の大きさに対する人間の視覚特性は周波数帯域成分の
大きさに応じて異なる。このような現象をマスキング効
果といい、マスキング程度（ＣＭ）は次の式２のように
表わされる。
【００２７】
【数２】 ［式２］ＣＭu,v,s ＝ＣＴu,v,s＊ＭＥ（Ｔ，Ｍ，ｍ
（Ｔ，Ｍ，Ｃt）Ｍc,Ｗ） 前記の式２において、ＭＥはテスト信号の大きさ成分Ｔ
に対するマスカーの大きさ成分Ｍのマスキング効果を定
義する関数である。関数ｍ（Ｔ，Ｍ）は、‖Ｔ−Ｍ‖と
任意の周波数帯域における最大の対比値を定義する関数
Ｃtを用いてマスカーのマスキング程度を指数分布に近
似させたものであって、Ｔ，Ｍが同じ大きさを有する場
合、１値を有する。そして、Ｍcは‖Ｔ−Ｍ‖とＣＴと
の大きさ比であり、マスキングの発生有無と程度を判断
する基準値として用いられる。また、Ｗはマスキングの
発生時に周波数帯域とのマスキング効果の差、すなわ
ち、マスキングの視覚特性曲線の傾きを定義する因子で
あって、マスキング効果のない０から最大にウェーバ法
則を適用し得る範囲までの値を有する。
【００２８】（３）復元された映像から肉眼では次の式
３のように定義された量子化エラーｅuvが区分できない
という視覚特性を定義した次の式４の量子化エラーＪＮ
Ｄ（Just Noticeable Difference）を用いて量子化マト
リックスＱＭが定義される。
【００２９】
【数３】 ［式３］ Ｄ'uv＝Ｒｏｕｎｄ（Ｄuv／ＱＭuv＋０.４９９９９） ｅuv＝Ｄuv −Ｄ'uv ＊ ＱＭuv
【数４】 ［式４］ＪＮＤuv＝ｅuv／ＣＭuv 前記の式３と式４において、ＪＮＤは、１以下の値を有
する場合には、人間の視覚が復元された映像から量子化
エラーを感知しないという視覚特性に対する客観的基準
値である。これを用いて最大の量子化エラーを満足させ
る量子化マトリックスを次の式５のように決める。
【００３０】
【数５】 ［式５］Ｍａｘ〔ｅuv〕＝ ＱＭuv／２ ＱＭuv ≦ ２ＣＭuv一方、マクロブロッククラス分類部
２１は、マクロブロックの映像信号に対する視覚特性に
基づいて、マクロブロックを１６個のマクロブロックク
ラスｍのうちの一つに分類する。この際、マクロブロッ
ククラスｍは、色信号特性、輝度信号特性により分類さ
れる。この二つの分類結果を組合わせて１６個のマクロ
ブロッククラスに分類する。この色信号特性分類と輝度
信号特性分類についてより詳しく説明すると、次のとお
りである。
【００３１】まず、色信号特性分類について説明する。
ＭＰＥＧで用いられる色座標系は均等色空間でなく、色
座標系内の任意の点における色と周囲色との差を感知す
ることのできる境界が非線形的な特性を呈するため、元
映像と復元映像との色差を最小とするためには従来の明
るさＹ成分と活性により決められる量子化間隔に応じて
カラ−を考慮する必要がある。したがって、従来のＹＣ
ｂＣｒ座標を均等色空間なるＣＩＥ Ｌ*a*bやＣＩＥ Ｌ
*u*vなどの空間に変換し、元映像と圧縮／復元映像との
色差を求めて量子化間隔を決めることが視覚特性をさら
に反映させる結果となる。しかしながら、実際のＭＰＥ
Ｇ符号化においては、ＹＣｂＣｒをＣＩＥ Ｌ*a*bに実
時間変換することは複雑度の側面から不可能であり、色
差の計算にも長時間がかかる。
【００３２】したがって、本発明では人間の視覚特性を
考慮した色差式を用いて色に対する敏感度をルックアッ
プテーブル（ＬＵＴ）で求める。ＹＣｂＣｒ座標系の
Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒ信号を８×８×８（Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒはそ
れぞれ０，３２，６４，．．，２５５）個の区間に分
け、各区間の中心を基にして−Ｙ方向、＋Ｙ方向、−Ｃ
ｂ方向、＋Ｃｂ方向、−Ｃｒ方向、＋Ｃｒ方向に６方向
に対する最大の色差を求めたのち、Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒ方向
の最大の色差に対する距離をＬＵＴに貯蔵する。したが
って、ＬＵＴの大きさは５１２バイトであり、実験によ
り予め求められた値であるため、実時間処理が可能であ
る。求められたＬＵＴにより各画素の色に対する敏感度
がわかるため、マクロブロックの色信号に対する視覚特
性は次の式６のように分類できる。
【００３３】
【数６】 前記の式６のＬＵＴ（Ｐx,y）はＬＵＴに貯蔵された色
差値、Ｃｏｌｏｒ Ｃｌａｓｓはマクロブロックの色信
号の分類結果である。
【００３４】次に、輝度信号の特性分類について説明す
る。本発明では人間の視覚特性を充分に反映させるため
に空間周波数の計算とウェーバの法則とを合わせるテク
スチャ・マスキング測定を用いる。ウェーバの法則は肉
眼で識別できない信号の輝度変化と周囲信号の輝度は一
定の比率を有しており、次の式７のように表わされる。
【００３５】
【数７】 前記の式７の周囲信号の輝度がＬの場合、肉眼で識別可
能な信号の輝度は△Ｌ以上であり、△Ｌ以下の信号輝度
の変化は肉眼では識別することができない。
【００３６】本発明で用いるテクスチャ・マスキングの
測定はウェーバの法則により導出される臨界値ｔｈを用
いてマクロブロックの空間周波数を次の式８のように計
算する。
【００３７】
【数８】 すなわち、隣接画素間の輝度信号の輝度差が臨界値より
大きい場合には輝度信号の変化を肉眼で識別し得るの
で、空間周波数を計算するときに反映させ、隣接画素間
の輝度信号の輝度差が臨界値より小さい場合には空間周
波数の計算に反映させない。
【００３８】したがって、色信号特性の分類結果が４種
であり、輝度信号特性の分類結果が４種の場合には、合
わせて１６種類のマクロブロッククラスが存在する。各
々の分類結果により合わせて１６種類のマクロブロック
クラスのうち、一つを選択する。
【００３９】基準量子化間隔貯蔵部２２は、各々のマク
ロブロッククラスの視覚特性に好適な基準量子化間隔Ｑ
ｒを貯蔵する。基準量子化間隔はマクロブロッククラス
とフレームのマクロブロック処理方法に応じて相異なる
値を有する。例えば、マクロブロッククラスの種類が合
わせて１６であり、ＭＰＥＧのようにＩ，Ｂ，Ｐフレー
ムの３種のマクロブロック処理方法が存在する場合、合
わせて１６＊３＝４８個の基準量子化間隔を設定しなけ
ればならない。
【００４０】次に、ブロッククラス分類部２３について
説明する。基準量子化間隔は映像信号に対する視覚特性
のみを考慮して決めた量子化間隔なので、与えられた伝
送速度を考慮して調節する必要がある。このため、映像
信号を基準量子化間隔で量子化する場合のビット発生量
を予め予測すべきである。したがって、ブロッククラス
分類部２３ではブロックの映像信号を基準量子化間隔で
量子化する場合のビット発生量を予測するために用いら
れる。一般に、量子化間隔、ブロック内の信号の分散
値、ビット発生量の関係からビット発生量をほぼ予測す
ることができるが、非線形性、不規則性のため正確な予
測は不可能である。したがって、ブロックの分散値を１
６区間に分割して各区間における量子化間隔とビット発
生量を調べることにより、正確なビット発生量を予測す
る。ここで、ブロックの分散値を１６区間に分類するた
めには各区間における分散値の臨界値が必要であるが、
この臨界値は実験により予め求められる。ブロッククラ
ス分類部２３は、各ブロックの分散値と臨界値を比べて
１６種のブロックのうち、一つを選択する。
【００４１】ビットテーブル貯蔵部２４は、ブロックク
ラスの各区間に対して基準量子化間隔とビット発生量と
の関係を実験的に求めて作成したビットテーブルを貯蔵
する。この際、マクロブロッククラスが１６種類、ブロ
ッククラスが１６種類、フレームがＩ，Ｂ，Ｐの３種類
の場合、ビットテーブルの大きさは１６＊１６＊３ワ−
ドとなる。
【００４２】マクロブロッククラスが１６種類（ｍ＝０
〜１５）であり、ブロッククラスが１６種類（ｂ＝０〜
１５）の場合、合わせて２５６種のブロッククラスが存
在する。ヒストグラム計算部２５は、各場合に対してブ
ロックのフレーム内の累積発生頻度、すなわち、ヒスト
グラムを計算する。この際、ヒストグラムの計算結果を
Ｈ［ｍ］［ｂ］として定義するとき、Ｈ［１］［２］の
値は、ｍ＝１，ｂ＝２に分類されるブロックがフレーム
内に何回発生するかを示す。現在処理されているフレー
ムに対するヒストグラムは、現在のフレームが完全に映
像符号化装置に入力されてから計算が完了するため、実
時間処理のために現在のフレームに対するヒストグラム
の結果は次のフレームの符号化に用いられる。
【００４３】フレームビット発生量予測部２６は、フレ
ーム内のすべてのマクロブロックを各々のマクロブロッ
ククラスの分類結果に好適な基準量子化間隔で量子化す
る場合のフレーム内のビット発生量を予測する。この
際、フレームのビット発生量はビットテーブルＢ［ｍ］
［ｂ］とヒストグラムから求められる。フレームのビッ
ト発生量予測値Ｆｅは次の式９のように表わされる。
【００４４】
【数９】 基準量子化間隔調整部２７は、伝送速度を考慮して与え
られたフレームの目標ビットＦｔとフレームのビット発
生量予測値Ｆｅとのエラーを考慮して次の式１０のよう
に基準量子化間隔Ｑｒを調整し、調整された基準量子化
間隔をＱｒ′とする。
【００４５】
【数１０】 前記の式１０において、Ｑｒ［ｍ］は、マクロブロック
クラスの分類がｍの場合に該当する基準量子化間隔であ
り、Ｓは、図１のバッファ１４の大きさ、ＷI、ＷDは各
々のｍに対する加重値である。
【００４６】目標ビット割当て部２８は、ＦｔとＦｅと
のエラー及びビットテーブルを考慮して合わせて２５６
種のブロック分類の場合に対するブロックの目標ビット
を割当てる。このように求められたブロックの目標ビッ
トは人間の視覚特性、映像信号のフレーム内の分布、伝
送速度を充分に反映した値となる。マクロブロッククラ
スの分類結果がｍのマクロブロックに属し、ブロックク
ラスの分類結果がｂのブロックに割当てられる目標ビッ
トＢｔ［ｍ］［ｂ］は、次の式１１のように計算され
る。
【００４７】
【数１１】 一方、フレーム内のｉ番目のマクロブロック内のｊ番目
のブロックのブロック目標ビットＢｔ（ｉ，ｊ）につい
て、ｉ番目のマクロブロックのマクロブロッククラスの
分類結果がｍであり、ｊ番目のブロックのブロッククラ
ス分類結果がｂの場合、次の式１２が成り立つ。
【００４８】
【数１２】 ［式１２］Ｂｔ（ｉ，ｊ）＝Ｂｔ［ｍ］［ｂ］ この際、ｉ番目のマクロブロックのマクロブロック目標
ビットは次の式１３のようにマクロブロック内のブロッ
クの目標ビットの和とすることができる。
【００４９】
【数１３】 ビット率制御部２９は、以前のマクロブロックまでの符
号化によるビット発生量から図１のバッファ１４の占有
量を計算し、バッファ占有量と基準量子化間隔Ｑｒを用
いて最終の量子化間隔を求める。フレームのｎ番目のマ
クロブロックの最終の量子化間隔をＱf（ｎ）とし、
（ｎ−１）番目のマクロブロックまで符号化した後のバ
ッファ占有量をＢ（ｎ−１）とするとき、最終の量子化
間隔は次の式１４のように求められる。
【００５０】
【数１４】 前記の式１４において、ＢR（ｉ）はｉ番目のマクロブ
ロックの符号化の結果により発生される実際のビット発
生量であり、ＢIは現在のフレームの処理直前のバッフ
ァ占有量、Ｓはバッファ１４の大きさ、Ｋは定数をそれ
ぞれ示す。
【００５１】
【発明の効果】上述したように、本発明による量子化間
隔決定方法及び回路では、人間の視覚特性に基づいて映
像信号を分類し、各々の分類の場合に好適な基準量子化
間隔を決めると共に、与えられた伝送速度に好適な量子
化間隔を決めるために映像信号の分布を考慮して目標ビ
ットを適応的に割当て基準量子化間隔を調整することに
より最終の量子化間隔を決める。したがって、この方法
により求められた量子化間隔を用いて映像信号を符号化
する場合、映像信号の圧縮率を高めるのみならず、復元
映像の画質を非常に向上させ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による量子化間隔決定回路が適用される
映像符号化装置を示すブロック図である。
【図２】本発明による量子化間隔決定回路を示すブロッ
ク図である。
【符号の説明】
２０ 量子化マトリックス計算部 ２１ マクロブロッククラス分類部 ２２ 基準量子化間隔貯蔵部 ２３ ブロッククラス分類部 ２４ ビットテーブル貯蔵部 ２５ ヒストグラム計算部 ２６ フレームビット発生量予測部 ２７ 基準量子化間隔調整部 ２８ 目標ビット割当て部 ２９ ビット率制御部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 人間の視覚特性に基づいて映像信号を分
    類する過程と、 該分類された各々の場合に好適な基準量子化間隔を決め
    る過程と、 前記基準量子化間隔でフレーム内のすべてのマクロブロ
    ックを量子化した場合のフレームのビット発生量を予測
    する過程と、 該予測されたフレームのビット発生量を用いて前記基準
    量子化間隔を調整する過程と、 与えられた伝送速度に好適な量子化間隔を決めるため、
    映像信号の分布を考慮して目標ビットを適応的に割当て
    る過程と、 前記調整された基準量子化間隔、バッファ占有量及び目
    標ビットから最終の量子化間隔を決める過程とを含むこ
    とを特徴とする映像符号化装置における量子化間隔決定
    方法。
  2. 【請求項２】 離散余弦変換係数の位置に応じて８×８
    離散余弦変換ブロックにおける人間の視覚特性により量
    子化間隔を可変させる量子化マトリックスを求める量子
    化マトリックス計算部と、 マクロブロック内の映像信号に対する人間の視覚特性に
    より前記マクロブロックを分類するマクロブロッククラ
    ス分類部と、 該マクロブロッククラス分類部で分類された各マクロブ
    ロッククラスに対して人間の視覚特性に好適な基準量子
    化間隔を貯蔵する基準量子化間隔貯蔵部と、 前記ブロック内の映像信号の分散値によりブロックを分
    類するブロッククラス分類部と、 該ブロッククラス分類部で分類された各ブロッククラス
    に属するブロックを相異なる基準量子化間隔で量子化す
    る場合のビット発生量を貯蔵するビットテーブル貯蔵部
    と、 前記マクロブロッククラス分類部で分類されたマクロブ
    ロッククラスの種類と前記ブロッククラス分類部で分類
    されたブロッククラスの種類を組合わせたすべての場合
    に対してフレーム内のブロック発生の頻度を計算するヒ
    ストグラム計算部と、 該ヒストグラム計算部で計算されたヒストグラムを用い
    て、前記基準量子化間隔でフレーム内のすべてのマクロ
    ブロックを量子化した場合のフレームのビット発生量を
    予測するフレームビット発生量予測部と、 前記基準量子化間隔貯蔵部に貯蔵された基準量子化間隔
    を前記フレームビット発生量予測部で予測したフレーム
    ビット発生量を用いて調整する基準量子化間隔調整部
    と、 前記マクロブロッククラスの種類と前記ブロッククラス
    の種類を組合わせたすべての場合に対して伝送速度を考
    慮して与えられたフレームの目標ビットと前記フレーム
    のビット発生量の予測量とのエラーを考慮して目標ビッ
    トを割当てる目標ビット割当て部と、 以前のマクロブロックまでの符号化によるビット発生量
    から計算されるバッファ占有量と前記調整された基準量
    子化間隔から最終の量子化間隔を決めるビット率制御部
    とを含むことを特徴とする映像符号化装置における量子
    化間隔決定回路。
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