JPH04178089A - 動き補償フレーム間符号化装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、テレビ会議、テレビ電話、テレビ監視システ
ム等に使用されて最適な量子化幅を得るようにした動き
補償フレーム間符号化装置に関する。

従来の技術 第３図は、従来の動き補償フレーム間符号化装置の構成
を示している。第３図においてデジタル化されたに画像
は端子１１より入力され減算器１２の一方の入力端子に
入力される。この減算器１２の減算入力端子にはフレー
ムメモリ２０より出力された予測値も入力され予測誤差
を出力する。この予測誤差は直交変換回路１３に入力さ
れ直交変換される。変換係数は量子化回路１４に入力さ
れ、回線バッファ１６の残留バッファ量によって決まる
量子化幅て量子化される。量子化された変換係数は逆量
子化回路２２及び、符号化回路１５に入力される。符号
化回路１５は量子化回路１４て量子化された変換係数と
動きベクトル検出回路２１て検出された動きベクトルを
符号化し、多重化して回線バッファ１６に出力し、端子
１７を通して回線に出力する。一方、逆量子化回路２２
は量子化された変換係数を元の変換係数に戻し、逆直交
変換回路１８にて逆直交変換し、予測誤差を出力する。

逆直交変換によって得られた予測誤差は加算器１９に与
えられる。加算器１９はフレームメモリ２０からの予測
値と逆直交変換回路１８からの予測誤差を加算し、再生
画素値をフレームメモリ２０に出力する。フレームメモ
リ２０は加算器１９からの再生画素値から再生画像をつ
くりそれを次フレームの予測値として出力する。

また、動きベクトル検出回路２１は端子１１より入力さ
れた入力画像とフレームメモリ２０からの再生画像から
動きベクトルを求め出力する。

このように上記従来の動き補償フレーム間符号化装置で
も量子化幅を求め動きベクトルを出力することかできる
。

発明か解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の動き補償フレーム間符号化装
置ては回線バッファ１６に残っている符号量すなわち過
去に発生した符号量から量子化回路１４の量子化幅を決
定するため、フし一ム内のある部分の画質を良くシ（符
号量を多く発生させ）、フレーム全体の符号量を制御す
ることか困難であるという問題かあった。

本発明は、このような従来の問題を解決するものであり
、最適な量子化幅を得ることかできる優れた動き補償フ
レーム間符号を装置を提供することを目的とするもので
ある。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、符
号化を行うフレームのブロックと同位置の過去のフレー
ムのブロックの発生符号量、及び量子化幅から発生符号
量と量子化幅の関係を算出するための係数を出力する係
数出力部と、この係数出力部から出力される係数を用い
て、与えられた発生符号量の目標から量子化幅を決定す
る量子化幅算出部とを備えたものである。

また、請求項２記載の発明は、請求項Ｉ記載の符号化装
置に、過去のフレームの動き補償されたブロック数から
現フレームの動き補償されるブロック数を予測する動き
ブロックカウント部と、動きブロック数からそれぞれの
ブロックに割り当てる符号量を算出する符号量設定部と
を備えたものである。

作用 したがって、請求項１記載の発明によれば、前フレーム
と現フレームと同位置のブロックではブロック間の相関
か高いという性質を利用して、現フレームの符号化を行
うブロックの発生符号量をすてに符号化を行った過去の
同位置のブロックの発生符号量とその時の量子化幅から
予測することによって、回線レートにマツチした符号量
を発生する量子化幅を選択することかでき、回線レート
にマツチした符号量を発生することかできるという作用
を有する。

また、請求項２記載の発明によれば、動き補償されたブ
ロック数を過去の動き補償された１フレーム中のブロッ
ク数から予測し、動き補償の有無にとり各ブロックに異
なった符号量の目標値を与えることにより、フレームレ
ートを一定に保ちなから動いている領域の画質を向上さ
せたり、静止領域の画質を向上させたりすることかでき
るという作用を有する。

実施例 第１図は本発明の一実施例の構成を示すものである。第
１図においてデジタル変換された入力画像は端子３１か
ら入力され減算器３２、動きベクトル検出回路４４（動
きベクトル検出部）に入力される。減算器３２はフレー
ムメモリ４３（予測信号発生部）から出力される予測値
を、端子３１から入力される入力値（画像）から引き、
予測誤差を直交変換回路３３に出力する。直交変換回路
３３は減算器３２から入力された予測誤差を直交変換し
変換係数を量子化回路３４（量子化部）に出力する。こ
こで行う直交変換は離散コサイン変換等である。量子化
回路３４は量子化幅算出回路３５（量子化幅算出部）で
与えられる量子化幅に従って、直交変換回路３３から入
力される変換係数を量子化する。量子化された変換係数
は符号化回路３７（符号化部）及び逆量子化回路４０に
出力される。符号化回路３７は量子化回路３４て量子化
された変換係数と動きベクトル検出回路４４で検出され
た動きベクトルとを符号化し回線バッファ３８に出力す
る。回線バッファ３８は符号化回路３７て符号化された
符号を一時蓄え回線速度に合わせた速度で端子３９を通
して回線に出力する。また、符号化回路３７は各ブロッ
ク毎に符号量を算出し、量子化幅とともに係数算出回路
３６に出力する。係数算出回路３６は実験的に求められ
ている量子化幅と発生符号量関係を表す式（１）中の係
数Ｂを算出し、量子化幅算出回路３５に出力する。

ｌｏｇ　ＩＮＦ　＝　ａ　Ｘ　ｌｏｇ　Ｑ　＋　Ｂ　　
　　　・（１）ここで、ＩＮＦは各マクロブロック毎に
発生する符号量、ａは固定の値、Ｂは画像によって異な
る係数である。

量子化幅算出回路３５は係数算出回路３６から出力され
た係数Ｂを蓄え、これから量子化回路３４で量子化を行
うブロックと同位置の過去のブロックの係数のブロック
の係数Ｂを用いて回線速度にあった発生符号量を発生す
る量子化幅を算出し量子化回路３４に出力する。また、
量子化回路３４で量子化された変換係数は逆量子化回路
４０にも入力され、ここで変換係数に戻され、逆直交変
換回路４１に入力され予測誤差に戻される。ここで逆直
交変換回路４１は一度量子化された変換係数を逆直交変
換するため、逆変換された予測誤差は量子化誤差を含む
。このため加算器４２の出力の予測誤差とは異なった値
となる。この逆直交変換回路４１から出力される予測誤
差はフレームメモリ４３からの予測値と加算器４２で加
算され再生画素を得る。

加算器４２から出力される再生画素はフレームメモリ４
３に入力され再生画像かつくられ、次フレームの予測値
、及び動きベクトルの検出に用いられる。動きベクトル
検出回路４４はフレームメモリ４３から出力される再生
画像と端子３１から入力される人力画像から動きベクト
ルを検出し出力する。検出された動きベクトルは符号化
回路３７とフレームメモリ４３に入力されそれぞれ符号
化及び予測値の出力に使われる。

また、他の実施例を第２図に示す。前記実施例に加え動
きブロック数予測回路６１、及び符号量設定回路６２が
加えられている。その他の部分は前記第１図の実施例と
同様の動作を行うので、異なる部分についてのみ説明を
行う。

動きブロック数予測回路６１　（動きブロック予測部）
は動きベクトル検出回路４４から出力された動きベクト
ル情報をもとに１フレーム内での動きベクトルの検出さ
れたブロック数をカウントし、次フレーム中の動きベク
トルの検出されるブロック数を予測し、符号量設定回路
６２（符号量設定部）に出力する。ここで、予測方法と
しては、簡単に前フレームの動きベクトルの検出された
ブロック数や、過去の数フレームからの線形予測を用い
ることかてきる。符号量設定回路６２は回線速度、符号
化する画像のフレームレート、動き領域対静止領域の符
号量の比、及び動きブロック数予測回路６１から出力さ
れた動きベクトル検出ブロック数から動き領域のブロッ
ク、静止領域のブロック毎に符号量の割当てを行い、量
子化幅算出回路３５に呂力する。

各ブロックの符号量の割当ては次式（２＋、　（３１に
よって与えられる。

Ｓ　ｉｎｆ　＝　Ｔｒ／　（ＮＢ−Ｍｍ＋Ｒ−Ｍｍ）　
Ｆｒ　　・＝　（２）Ｍ　ｉｎｆ　＝　Ｒ−Ｔｒ／　（
ＮＢ−ｈ＋Ｒ−Ｍｍ）　Ｆｒ＝　（３）ここで、Ｓ　ｉ
ｎｆは静止領域の１プロ・八り当りの符号量、Ｍ　ｉｎ
ｆは動き領域の１ブロック当りの符号量、ＮＢは１フレ
ーム中の全ブロック数、Ｆｒはフレームレ−）　（Ｈｚ
）　、Ｔｒは回線速度（ｂｐｓ　）　、Ｍｍは動きベク
トルの検出されるブロック数、Ｒは動き領域と静止領域
との符号量の比を表す。したかって、比Ｒを変化するこ
とにより、符号フレームのフレームレートを一定に保ち
ながら符号化画像の画質を制御することかてきる。

即ち比Ｒを大きくすることにより動き領域に割当てられ
る符号量か多くなるので、動き領域の画質を静止領域に
比へて良くすることかできる。

このように、上記実施例によれば過去のフレームの同位
置のブロックの発生符号量と、量子化幅から該当ブロッ
クの発生符号量と量子化幅との関係を予測することによ
って、発生符号量のより精度の高い量子化幅の制御か行
えるという効果を有する。

また、動き領域のブロック数を予測し、符号量をブロッ
クの特性によって個別に設定することにより、回線速度
にマツチした符号量を１フレーム毎に保ちながら、画質
の制御を容易に行えるという効果を有する。

発明の効果 本発明は上記実施例より明らかなように、以下に示す効
果を有する。

過去の符号化の情報（バッファに残っている符号量）か
らだけでなく、過去のフレームの同位置のブロックとの
相関か大きいという性質を利用して、過去のブロックの
発生情報量から量子化器の量子化幅を制御しているので
より回線レートに適した符号量を発生する量子化器の量
子化幅を選択することかできる。

また、動き領域と静止領域とに各々異なった符号量を与
えることかでき、フレーム全体の発生符号量をほぼ一定
に保ちながらブロック毎に画質を制御することができる
という利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における動き補償フレーム間
符号化装置の概略ブロック図、第２図は本発明の他の実
施例における動き補償フレーム間符号化装置の概略ブロ
ック図、第３図は従来例の動き補償フレーム間符号化装
置の構成ｌ示すブロック図である。 ３４・・・量子化回路、３５・・・量子化幅算出回路、
３７・・・符号化回路、４３・・・フレームメモリ、４
４・・・動きベクトル検出回路、６１・・・動きブロッ
ク数予測回路、６２・・・符号量設定回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力テレビジョン信号の１フレームを複数のブロ
   ックに分割し、分割した各々のブロックに対し、画像の
   動きを表す動きベクトルの検出を行う動きベクトル検出
   部と、 この動きベクトルに基づき動き補償を行って入力信号に
   対する予測信号を発生する予測信号発生部と、 予測信号と入力信号との差である予測誤差信号を量子化
   する量子化部と、 この量子化された信号と上記動きベクトルとを符号化す
   る符号化部と、 上記量子化部の過去の量子化幅及び上記符号化部におけ
   る発生符号量から、量子化幅を算出する際に、画像の特
   性によって変化する係数を出力する係数出力部と、 この係数から指定された発生符号量を発生するための量
   子化幅を算出する量子化幅算出部とを備えた動き補償フ
   レーム間符号化装置。
2. （２）動きベクトル検出回路から動きベクトルを得て過
   去の符号化フレームの動き補償を行ったブロックと行わ
   なかったブロックの数から現フレームの動き補償を行う
   ブロック数の予測を行う動きブロック予測部と、 この動きブロック予測部よりの動き補償を行ったブロッ
   ク、行わなかったブロックに対しそれぞれ個別に符号量
   を割当てて量子化幅算出部に供給する符号量設定部とを
   備えた請求項１記載の動き補償フレーム間符号化装置。