JPS61173593A

JPS61173593A - 予測符号化方式

Info

Publication number: JPS61173593A
Application number: JP60014745A
Authority: JP
Inventors: Junichi Oki; 淳一大木
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1985-01-29
Filing date: 1985-01-29
Publication date: 1986-08-05
Anticipated expiration: 2009-07-20
Also published as: JPH0654975B2

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、画像信号のデジタル伝送に係わり、特に入力
動画像信号の動静領域別に異なる量子化を行うフレーム
間予測符号化方式による高能率の帯域圧縮伝送技術に関
する。

（従来技術とその問題点）従来、入力動画像信号を動静分離して、動静領域別に異
なる量子化特性を適用するフレーム間符号化方式として
は、特願昭５９−１６９０１１号明細書［動画像信号の
予測符号化装置」にあるように、静止領域に対して大き
なデッドゾーン（入力に対して出力ゼロとなる範囲）を
持つ量子化特性を適用する予測符号化方式が知られてい
る。しかし、この方式では動領域と静止領域のさかいめ
で、デッドゾーンの大きさが急に変わるため、物体の動
いたあとに尾を引くような画面の汚れが残り、特にこの
部分が静止領域となるデッドゾーンが大きくされるため
に、いつまでも汚れが残ってしまうという欠点があった
。また通常の量子化特性の選択はは複数ライン単位でな
されるため、シーンチェンジ後の静止領域ではこの特性
が変化した境界部分に微妙な階調の差が目につくことが
あった。

（発明の目的）本発明は、復号画像の特に静止領域における画質劣化が
少なく、しかも高い圧縮率の得られる符号化方式を供給
することを目的とする。

（発明の構成）本発明は、予め動画像信号を動き領域と静止領域に分離
し、この静止領域に含まれる画素に対する予測誤差につ
いては通常は粗い量子化を行いつつも少なくとも一度は
複数画面にわたって粗から密へと徐々により密な量子化
を行うことを特徴とする予測符号化方式である。

（構成の詳細な説明）本発明においては、まず動画像信号を動き領域と静止領
域に分離する。この分離方法はすでに幾つか知られてい
る。例えば特願昭５９−１９４１１０号明細書［動画［
象信号の動静分離装置」にあるように、画面をある大き
さのブロックに分割しブロック内の各画素のフレーム差
分値の絶対値をブロック内で加算し、この加算結果と定
められたしきい値との大小比較により、該ブロックの動
静判定を行う方法がある。あるいは、グラジェント法と
呼ばれる方法では、フレーム内の鍾度勾配とフレーム差
分値から、画素単位の動ベクトルが求まり、この動ベク
トルがゼロでない画素の集合をもって、動領域とするこ
とができる。本発明においては、動静分離の方法が、い
ずれの方法でも構わない。

次に第１図を用いて静止領域に含まれる画素に対して通
常は粗い量子化を行ない静止領域に含まれる画素に対し
てのみ、ある任意のフレームにおいて密な量子化を行う
方法を説明する。第１図の各フレームにおける斜線部分
を静止領域と判定された部分とする。各フレームの斜線
部分の静止部分に対して通常は粗い量子化を行うことに
より、静止領域の雑音により発生する情報を抑圧するこ
とができる。また、ある任意のフレーム、たとえば第ｎ
フレームの斜線の静止部分の全体に密な量子化を行うこ
とにより、従来問題となっていた動領域と静止領域の境
目やシーンチェンジ後の静止領域における画面の汚れを
除去することができ、この後で量子化を粗くしても画面
の汚れは静止領域には発生せず、発生情報量は低減され
る。

次に、第２図により静止領域の量子化をフレーム１１１
位で粗、中、密と変化させる方法について説明する。動
静分離結果による静止領域に通常は粗い量子化を行い、
あるフレームにの静止領域に中位の粗さの量子化を行う
。そして次のフレームからたとえば！フレームの間静止
領域に粗い量子化を行った後のフレームｍにおいて、静
止領域に密な量子化を行い、さらに次のフレームからｎ
フレームの間静止領域に粗い量子化を行ない、フレーム
ｐの静止領域に中位の量子化を行う。粗い量子化のまま
では、シーンチェンジなどにより静止部分に発生した画
面の汚れが残ってしまうが、中位の粗さの量子化を行う
ことにより、情報をわずかに追加するだけ、で、画質（
汚れ）を改善することができる。さらに密な量子化を行
うことにより画質（汚れ）を更に改善することができる
。中位の粗さの量子化を一度行っておけば、密な量子化
を行っても情報の増加分は少なく抑えることができる。

逆に粗い量子化からいきなり密な量子化全行うと、情報
の発生量が増加し過ぎる。また中位、密な量子化の後の
ｌ、ｎフレームの期間は増加した情報をバッファメモリ
ーでならすために粗い量子化を用いる。すなわち量子化
を細かくして情報が増加したら、その後の少しの時間は
情報の発生を抑えるようにする。このように段々と量子
化特性を細かくし、かつこれを間をおいてくり返すこと
により静止領域の雑音により発生する情報を抑圧し、か
つ動領域と静止領域の境目および静止領域に発生する画
面の汚れを除去し、高い圧縮率が得られる。

（実施例）第３図を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。第３
図は、本発明を用いた符号器の一実施例である。信号線
１０１より入力されるディジタル化された動画像信号は
、遅延回路１と、動静分離回路２に供給される。動静分
離回路２で計算された動静判定信号は、信号線２０１を
介し符号化制御回路７に供給される。遅延回路１で遅延
調整された動画像信号は減算６３に入る。減算器３は、
フレームメモリーからの１フレ一ム時間遅延された予測
信号とによりフレーム差分を計算し、これを予測誤差信
号として量子化回路４に送る。量子化回路４は、予測誤
差信号を量子化するにあたり、符号化制御回路７からの
量子化切換信号により、たとえば第２図に示したように
静止領域に対して粗・密あるいは粗・中・密の量子化の
切換制御を行う。動領域に対しては、従来と同様にたと
えば後述のバッファーメモリー１１の占有状態に基づい
て定められる量子化が行われる。

つぎに量子化回路４で量子化された予測誤差信号は加算
器５および符号変換器８に供給される。

加算器５は、量子化された予測誤差信号と、フレームメ
モリー６からの予測信号とを加算し、その結果を局部復
号信号としてフレームメモリー６に供給する。符号変換
器８は、量子化回路４からの供給された予測誤差信号を
可変長符号化し圧縮する。

符号変換器８は、可変長符号化を行う際に、符号化制御
回路７からの量子化切換信号により、どの量子化特性が
選択されたかに従い対応する可変長符号化を行い、可変
長符号を多重化回路に出力する。

符号変換器９は、符号化制御回路７からの量子化切換信
号により、どの量子化特性が選択されたかを、モード符
号として符号化し多重化回路に出力する。多重化回路１
０は、モード符号と可変長符号を多重化し、バッファメ
モリー１１に出力する。

バッファメモリー１１は、伝送路１１０１の伝送速度を
一定に保つように、符号化の速度と伝送路の速度の整合
を行う。またバッファメモリー１１の占有状態を示すバ
ッファーオキユパンシ−を１１０２を介して符号化制御
回路７に供給する。符号化制御回路７は、第４図に示す
ように量子化切換器、タイミング制御回路、タイマーの
３つによって構成されている。タイマー７０３ある任意
の周期でタイミング信号を７０２に供給する。タイミン
グ制御回路７０２はタイマーからのタイミング信号をた
とえば中、密、の量子化を行うタイミングを示す２種類
のタイミング信号に変換する。今タイマー７０３からタ
イミング制御回路７０２にタイミング信号が与えられた
とすると、たとえば巾、の量子化を行うタイミング信号
を出力し、タイマーから次のタイミング信号が与えられ
たときには密、の量子化を行うタイミング信号を出力す
る。このようにタイマー７０３からのタイミング信号に
より中、密の量子化を行うタイミング信号を交互に出力
する。またタイミング制御回路７０２は、バッファーメ
モリー１１から信号線１１０２を介して供給されるバッ
ファオキユパンシ−により発生情報量を監視し、情報の
発生が多いときには、中、あるいは密、の量子化を行う
タイミング信号を出さないようにする。このとき中、ま
たは密、の量子化を行うタイミング信号を出す準備をし
ておき、タイマー７０３からの次のタイミングが与えら
れ、かつ情報の発生が少ないときには、準備しておいた
中、あるいは密、の量子化を行うタイミング信号を出力
し、量子化切換器７０１に供給する。量子化切換器７０
１はタイミング制御回路７０２から供給された中または
密の量子化を行うタイミングを示す信号と動静分離回路
２から信号線２０１を介して供給される動静判定信号に
より量子化切換信号を出力する。量子化切換器７０１に
タイミング制御回路７０２からタイミング信号が来てい
ないときには動静判定信号により静止領域と判定された
部分に粗い量子化を選択する量子化切換信号を出力する
。または中、あるいは密、の量子化を行うタイミング信
号が来ているときには、動静判定信号により静止領域と
判定された部分に、中、あるいは密、の量子化を行う量
子化切換信号を量子化器４に供給する。またこのような
タイミング制御は、信号線１１０２のバッファオキユパ
ンシ−をタイマー７０３に供給し、バッファオキユパン
シ−が大なるときは、タイマー７０３の動作をとめるこ
とによっても実現できる。このように動静判定信号とバ
ッファオキユパンシ−により動領域に対する量子化特性
の選択および静止領域に対して前述の粗、中、密とフレ
ーム単位で段々に特性を細かくして行く量子化特性の選
択のように、量子化の切換えを適応的に行う。

次に第４図により復号器の説明をする。バッファーメモ
リー１２には、伝送路１２０１により符号器から一定の
速度で送られて来る圧縮符号化された信号と、復号化す
る速度との整合を行い符号逆交換器１３．１４に出力す
る。符号逆交換器１３は、多重化されている圧縮符号か
らモード符号のみ取り出し復号化する。復号された（量
子化特性を表す）信号は１３０１により符号逆交換Ｐ５
１４に供給され、量子化切り換えの制御に用いられる。

符号逆交換器１４は、多重化されている圧縮符号内のモ
ード符号を除いた可変長符号の復号をこの量子化特性に
基づいて行い、復号された予測誤差信号を加算器１５に
出力する。加算器１５は、符号逆交換器１４からの復号
された予測誤差信号とフレームメモリー書６からの予測
信号を加算し復号信号をフレームメモリー１６に供給す
るほか、線１５０１を介して復号器から出力される。

（発明の効果）以上詳しく説明したように、静止領域に粗い量子化を行
い静止領域の雑音により発生する情報を抑圧しつつ、フ
レーム単位に静止領域に対して中、密と段々と細かにな
る量子化を行うことにより、わずかの情報の追加により
従来問題となっていた静止領域の画面の汚れを除去する
ことができ、高い圧縮率のフレーム間符号化方式が実現
される。このように本発明を実用に供するとその効果は
きわめて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図第２図は、本発明の詳細な説明する図、第３図は
、本発明に係る符号器の実施例を説明する図、第４図は
符号化制御回路の構成例を説明する図、第５図は、本発
明に係る復号器の実施例を説明する図である。図において１・・・・・遅延回路　　　　　２・・・・・動静分離
回路３・・・・・減算器　　　　　　４・・・・・量子
化回路５・・・・・加算器　　　　　　６・・・・・フ
レームメモリー７・・・・・符号化制御回路　　８・・
・・・符号変換器９・・・・・符号変換器　　　１０・
・・・・多重化回路１１・・・・・バッファーメモリー１２・・・・・バッファーメモリー１３・・・・・符号逆変換器　　１４・・・・・符号逆
変換器１５・・・・・加）Ｅ５　　　　　１６・・・・
・フレームメモリーをそれぞれ示す瑯四

Claims

【特許請求の範囲】

テレビジョン信号等、動画像信号をフレーム間予測符号
化するにあたり、動画像信号の動き領域と静止領域とを
分離し、静止領域に含まれる画素に対する予測誤差につ
いては、通常は粗い量子化を行ないつつ、少なくとも一
定周期毎に複数画面にわたって、粗から密へと徐々によ
り密な量子化を行なうことを特徴とする予測符号化方式
。