JPS61288678A - フレ−ム間符号化における量子化雑音抑圧方式 - Google Patents

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】 （１）発明の属する技術分野 本発明は、ブロック毎の処理を施した高能率なフレーム
間符号化方式に関するものである。

（２）従来の技術 フレーム間差分信号を所定の大きさのブロックに分割し
９分割されたブロック毎に符号化する方式に、ベクトル
量子化方式や、コザイン変換及びアダマール変換等で代
表される直交変換符号化方式がある。

これらの方式は２分割されたブロック内の画素を一括し
て符号化処理するため、ブロック内の画素の値が零であ
るＭ域に対しても、ブロック内の他の領域の影響が及び
、量子化雑音が発生するという共通の欠点がある。この
欠点を説明するため。

ベクトル量子化方式を１例として説明する。

ベクトル量子化方式は、アナログからディジタルに変換
された画像信号を１例えば８ライン×８画素毎にブロッ
ク化する。１画素を８ビツトで表わす場合、１ブロック
当りの情報量は８ビット×６４画素で５１２ビツトとな
り、これをそのまま伝送すれば通信容量は５１２ビツト
／ブロツクとなる。

これに対しベクトル量子化方式では１画像の近傍画素間
の相関を利用して、１ブロック当りの情報量が削減され
、大幅な帯域圧縮が行われる。

すなわち、ブロック内の各画素のとる値の組合せは原理
的には２１ＩＸ６４通りである。しかし、その組合せの
発生確率に非常に大きな偏りがあり、このことを利用し
て２Ｍｉ合せの数を例えば１２８通りに制限すれば、１
ブロック当りの情報量は７ビソトとなり、約１／７３に
帯域圧縮することができる。

このように帯域圧縮率は非常に高くなるが、１ブロック
当りの組合せの数を大幅に制限しているため、一般には
量子化雑音が大きくなる。この量子化雑音は、ブロック
内の画素値の組合せで決定されるため画素値が零である
領域においてもブロック内の他の領域の影響を受けて量
子化雑音が発生するという欠点があった。

このような量子化雑音を抑圧する方法として。

量子化雑音を含む予測誤差信号に対し非線形処理を施す
方法がある。この方法は、昭和６０年電子通信学会全国
大会３１９−２ｒベクトル量子化を用いたフレーム間符
号化方式の検討」に記載されたものである。この方法に
おいては、量子化雑音を含む予測誤差信号に対し、常に
非線形特性をもつ変換処理を行っていた。このため動い
ているエツジ部のように、大きい予測誤差信号を含むブ
ロック内の静止領域に発生する量子化雑音を抑圧するこ
とを目的として、微小な予測誤差信号を抑圧すると、エ
ツジ部を含まないブロックに対しても同様な処理を施す
ことになり、真の微小なレベル変化に対する追従特性を
劣化させることになり。

結果として２画面にシミがはりついたような画品質劣化
を生じる欠点があった。

（３）発明の目的 本発明の目的は、平坦部におけるはりつき雑音を増加す
ることなく、動くエツジ部を含むブロック内の静止領域
に対するＳ／Ｎを改善するフレーム間符号化における量
子化雑音抑圧方式を提供することにある。

（４）発明の構成 （４−１）発明の特徴と従来の技術との差異本発明は、
量子化雑音を抑圧する非線形回路をブロック毎の処理法
を表わすインデックス情報あるいは動き補償予測で検出
した最適動ベクトル情報により、適応的に制御するよう
にしたことを特徴とする。すなわち本発明は、従来の技
術とは非線形回路の制御の有無を異にするものである。

（４−２）実施例 第１図は２本発明の実施例であって、■は入力端子、２
は遅延回路、３ば減算回路、４は平均値分離・正規化回
路、５はブロック識別回路、６はベクトル量子化符号化
回路、７は符号割当回路。

８．１０２はバッファメモリ、９はデータ出力端子、１
０，１０４はベクトル量子化復号回路、１１．１０５は
重み付け・平均値加算回路、１２゜１０６は非線形回路
、１’３，１０７は加算回路。

１４．１０８はフレームメモリ、１５，１０９は可変遅
延回路、１６は動きベクトル検出回路、１００はディジ
タル伝送路、１０１はデータ入力端子、１０３は符号解
読回路、１１０は出力端子である。

入力端子１から入力されるディジクル化されたビデオ信
号は、遅延回路２で所定の時間だけ遅延された後減算回
路３において可変遅延回路１５の出力である予測信号を
差引かれ、その差信号が平均値分離・正規化回路４に供
給される。

平均値分離・正規化回路４は、所定の大きさ。

例えば４ラインＸ４画素の大きさのブロック毎に以下の
ような処理を施す。

即ち、減算回路３の出力に対し、ブロック当りの平均値
を計算し、当該ブロックに含まれる各画素の値から平均
値を減算する。そして、平均値を引かれた結果に対し、
ブロック当りの標準偏差を計算し、得られた標準偏差で
正規化する。この標準偏差と前記平均値の情報は、符号
割当回路７と重み付け・平均値加算回路１１に供給され
る。

ブロック識別回路部は、平均値分離・正規化回路４の出
力をブロック毎に監視し、ブロック内の値が所定の闇値
より全て小さい時これを無効ブロックとし、その他のブ
ロックを有効ブロックとし。

ブロック識別情報を符号割当回路７に供給する。

このブロック識別については、平均値・標準偏差が所定
の闇値より小さい場合を無効ブロックとする方法もある
。

ベクトル量子化・符号化回路６は、ブロック内の１６画
素（４ラインＸ４画素）の値の組み合わせに対し１例え
ば２５６通りの組み合わせを用意し、各組み合わせを１
ベクトルとして定義する。

各ベクトルの中から入力信号値の組み合わせに対し、評
価値（例えば入力信号値と量子化代表値の差分絶対値の
ブロック当り累算値）が最小となるベクトルを最適ベク
トルとして検出し、その最適ベクトルを表わすインデッ
クス情報を符号割当回路７とベクトル量子化復号回路１
０及び非線形回路１２に供給する。

符号割当回路７は、各入力信号に対して所定の符号を割
当て、バッファメモリ８に出力し、ここで伝送速度に速
度撃合をとった後、データ出力端子９を介してディジタ
ル伝送路１００へ送出する。

ベクトル量子化復号回路１０は、ベクトル量子化符号化
回路６から供給されるインデックス情報を、量子化代表
値を表わす信号に変換する。

この量子化代表値は１重み付け・平均値加算回路１１に
おいて、標準偏差の値に応じた重み付けを行われた後、
平均値を加算される。

平均値を加算された結果は、非線形回路１２において非
線形処理を施される。

非線形回路１２は例えばＲＯＭで構成され、入力値に応
じて所定の大きさの出力値に変換するが。

ここでベクトル量子化符号化回路６の出力であるインデ
ックス情報あるいは動きベクトル検出回路１６の出力で
ある最適動ベクトル情報を用いて。

後述するように制御される。

非線形回路１２の出力は、加算回路１３において可変遅
延回路１５の出力を加えられ局部復号信号となり、フレ
ームメモリー４に記憶され１次のフレームの予測信号と
なる。

フレームメモリー４の出力は、可変遅延回路１５により
所定の時間だけ遅延量を調整される。

動きベクトル検出回路１６は、入力端子１から供給され
るテレビ信号を２例えば８ラインＸ１６画素毎にブロッ
ク化する。そして各ブロックに対し１例えば１フレーム
前の画面上の同じ場所を含む周辺の中から、前記ブロッ
クと同じ大きさの複数個のブロックを可変遅延回路１５
の出力から抽出し１人カブロックに対する評価関数１例
えば入力ブロックと参照ブロック間の画素間差分絶対値
のブロック当り累算値が最小のものを最適ブロックとし
て選択し、当該最適ブロックを表わす最適動ベクトル情
報を、符号割当回路７．非線形回路１２、および可変遅
延回路１５に供給する。

可変遅延回路１５は、前記最適動ベクトル情報により指
定される最適ブロックに含まれる８ラインＸ　ｌ　５　
画素骨のテレビ信号を、フレームメモリ１４の出力の中
から選択し、これを減算回路３゜加算回路１３へ供給す
る。

受信側においては、データ入力端子１０１より入力され
るデータを、一旦バソファメモリ１０２に記憶し、復号
速度に変換して出力する。

符号解読回路１０３は、バッファメモリ１０２の出力の
符号解読を行い、インデックス情報をベクトル量子化復
号回路１０４．非線形回路１０６へ、平均値情報、標準
偏差情報を重み付け・平均値加算回路１０５へ、また、
最連動ベクトル情報を非線形回路１０６．可変遅延回路
１０９へ供給する。

ベクトル量子化復号回路１０４以降は送信側と同様の動
作をする。

第２図は２本発明の特徴である非線形回路の特性の１例
を示す図である。

非線形回路の入力値が小さい領域の出力値を抑圧するこ
とにより、動くエツジ部を含むブロック内の静止領域の
Ｓ／Ｎを改善している。また、入力値が大きい領域の出
力値を抑圧することにより。

動くエツジ部で生じるオーバシュートやアンダーシュー
１−を軽減している。

但し、このような非線形処理は、インデックス情報によ
り制御され、エツジ部を含むブロックに対してのみ施さ
れても良いし、また、複数の非線形特性をもち、これら
をインデックス情報により適応的に切り替えることも可
能である。

また最連動ベクトル情報に応じて非線形処理を施したり
あるいはスルーにしたりして適応制御を行うことも可能
である。もちろん複数個の非線形特性の適応制御が可能
なことＬよ明らかである。また、この最適動ベクトル情
報と前記インデックス１Ｎ　報の両者を用いて制御する
ことも可能である。

以上の説明においては動き補償予測を用いたフレーム間
差分信号をヘクＩ〜ル量子化する例について述べたが、
この方式のみに限定されるものではなく９例えば動き補
償・背景予測を用いたフレーム間差分に対してコサイン
変換等の変換符号化を行った後、更にベクトル量子化を
行う方式等に適用できることは明らかである。

また９以上の説明においては非線形回路を予測符号化・
復号ループの中に挿入した例について述べたが、再生テ
レビ信号に対して雑音を抑圧するためにループの外に設
置されるノイスリデューサ（あるいはポストフィルタと
呼ばれることもある）の雑音除去特性を制御する方法に
も適用可能である。

更に１以上の説明においては量子化雑音を抑圧する手段
をフレーム間差分信号に対して設け、フレーム方向に対
する特性を改善する場合について述べたが、その他に２
例えば第１図のフレームメモリの人力段あるいは出力段
に相当するテレビ信号形式になっている信号に対して空
間的な処理を施すことにより、量子化雑音や尊の他の符
号化処理に関わって発生する雑音を除去する場合に、当
該空間フィルタをインデックス情報等で制御する方法が
本発明に含まれることは明らかである。

（５）発明の詳細 な説明したように、量子化雑音を含むテレビ信号に対し
て量子化雑音を抑圧するために設けた非線形回路を、イ
ンデックス情報や、最適動ベクトル情報を用いて適応制
御するようにしたことにより、平坦部におけるはりつき
雑音を増加することなく、動くエツジ部を含むブロック
内の静止領域に対するＳ／Ｎを改善できる利点がある。

また１本発明によれば、符号化のために伝送されるイン
デックス情報や最適動ベクトル情報を用いて適応制御す
るようにしたため、特別な付加情報を必要としない利点
がある。

・　１３

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例のブロック図、第２図は非線
形回路の特性の１例を示す図である。 第１図において、■・・・入力端子、２・・・遅延回路
。 ３・・・減算回路、４・・・平均値分離・正規化回路、
５・・・ブロック識別回路、６・・・ベクトル量子化符
号化回路、７・・・符号割当回路、８，１０２・・・ハ
ソファメモリ、９・・・データ出力端子、１０，１０４
・・・ベクトル量子化復号化回路、１１，１０５・・・
重み付は平均値加算回路、１２，１０６・・・非線形回
路。 １３．１０７加算回路、１４，１０８・・・フレームメ
モリ、１５，１０９・・・可変遅延回路、１６・・・動
きヘクトル検出回路、１００・・・ディジタル伝送路。 １０１・・・データ入力端子、１０３・・・符号解読回
路。 １１０・・・出力端子 特許出願人　　　日本電信電話株式会社代理人弁理士　
　　　森　１）　寛 ゲ下智向仏貼Ａｖ ＜　　回 ぬ い 回　　　０ 偉　　　祝 斜 φ七 、ｍ１１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ディジタル化された入力テレビ信号に対し１フィー
   ルド以上前の信号を用いて予測信号を構成し、入力信号
   に対する予測誤差信号をブロック単位の処理により符号
   化して伝送し、受信側では、送られてきた符号化データ
   を送信側と同様な方法で構成した予測信号に加えること
   により信号を再生し、再生画像の量子化雑音を抑圧する
   手段を含むフレーム間符号化方式において、 前記ブロック毎の処理法を表わす識別情報により前記量
   子化雑音を抑圧する手段を制御することを特徴とするフ
   レーム間符号化における量子化雑音抑圧方式。 ２、ディジタル化された入力テレビ信号に対し、１フィ
   ールド以上前の信号を用いて、被写体の動き、及び動い
   た被写体の後から現れる背景のいずれか一方、あるいは
   両方を補償して、入力信号に対する予測信号を構成し、
   予測誤差信号を符号化して伝送し、受信側では、送られ
   てきた符号化データを、送信側で用いた予測信号と同じ
   値になるように構成した予測信号に加えることにより信
   号を再生し、再生画像の量子化雑音を抑圧する手段を含
   むフレーム間符号化方式において、 動き補償予測で検出した最適予測ベクトル情報により前
   記量子化雑音を抑圧する手段を制御することを特徴とす
   るフレーム間符号化における量子化雑音抑圧方式。