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JPH07162863A - 適応量子化パラメータ制御装置 - Google Patents

適応量子化パラメータ制御装置

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Publication number
JPH07162863A
JPH07162863A JP22377094A JP22377094A JPH07162863A JP H07162863 A JPH07162863 A JP H07162863A JP 22377094 A JP22377094 A JP 22377094A JP 22377094 A JP22377094 A JP 22377094A JP H07162863 A JPH07162863 A JP H07162863A
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JP
Japan
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video
video frame
frame signal
quantization parameter
block
Prior art date
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Pending
Application number
JP22377094A
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Inventor
Jong-Tae Lim
鍾泰 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daiu Denshi Kk
WiniaDaewoo Co Ltd
Original Assignee
Daiu Denshi Kk
Daewoo Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daiu Denshi Kk, Daewoo Electronics Co Ltd filed Critical Daiu Denshi Kk
Publication of JPH07162863A publication Critical patent/JPH07162863A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 量子化パラメータを調節することによって伝
送されたビデオフレーム信号の画質を改善する装置を提
供する。 【構成】 ビデオフレーム信号を受けて、前記全ビデオ
フレーム信号の分散を計算する第１計算ブロック９１
と、前記ビデオフレーム信号を受けて、前記ビデオフレ
ーム信号を所定のビデオスライスアレーに分割する分割
回路と、前記所定のビデオスライスアレーを受けて、各
々のビデオスライスの分散を順次計算する第２計算ブロ
ック９３と、前記全ビデオフレーム信号分散と、前記各
ビデオスライスの分散を受けて、各々のビデオスライス
への空間軸活性度を計算する第３計算ブロック９４と、
前記各々のビデオスライスへの空間軸活性度に応答し
て、前記各ビデオスライスに相応する調整された量子化
パラメータを発生する量子化パラメータ調整手段とを含
む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はビデオ信号符号化装置に
関する。さらに詳しくは、伝送されるビデオフレーム信
号からえられた変換係数を量子化するのに用いられる量
子化ステップサイズをビデオフレーム信号の局所分散に
よって、伝送されたビデオフレーム信号の画質を改善す
る装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】一般
に、高品位ＴＶおよびビデオ電話システムのような種々
の電子応用分野において、ビデオ信号はディジタル形態
で伝送される。一連のビデオフレームから構成されるビ
デオ信号がディジタル形態で表現されるばあい、ビデオ
フレームの各ラインは「画素」と呼ばれる一連のディジ
タルデータ要素により画定されるので、多くの量のディ
ジタルデータが発生する。しかし、通常の電逆チャネル
の帯域幅は制限されているので、限定されたチャネルを
通じてかかる多くの量のデータを伝送するためには、デ
ィジタルデータの圧縮が要求される。
【０００３】通常的なビデオ信号符号化装置は、通常、
変換符号化器（たとえば、離散コサイン変換(DCT) ）を
含み、このようなDCT 符号化器に対しては、チェン(Che
n)とプラット(Pratt) の論文、「シーン アダプティブ
コーダー(Scene AdaptiveCoder)」、（アイ イー
イー イー トランザクションズ オン コミュニケー
ションズ(IEEE Transactions on Communications) 、CO
M-32、No.3(1984 年3月) ）を参照すればよい。このよ
うなDCT 符号化器はビデオフレーム信号に含まれた多数
の8 ×8 画素ブロックを順次多数の8 ×8 変換係数ブロ
ックに変換する。変換された変換係数ブロックは、その
次の量子化回路で順次処理されて量子化されたデータに
変換される。
【０００４】このようなビデオ信号符号化装置におい
て、変換係数ブロックを量子化する方法により符号化さ
れたビデオフレーム信号のビット発生率と符号化された
ビデオフレーム信号から再生されたビデオフレーム信号
の画質が決定される。インターナショナル スタンダー
ズ オーガニゼーション(International Standards Org
anization(ISO)) のスタンダード コミティ ドラフト
(Standard Committee Draft)11172-2 に含まれた、モー
ション ピクチャー エキスパート グループ(Motion
Picture Expert Group(MPEG)) のビデオ符号化シンタク
スに開示されたように、通常の量子化回路においては、
量子化を行うために量子化器ステップサイズマトリック
スが用いられるが、かかる量子化ステップサイズは、い
わゆる、量子化パラメータにより制御される。
【０００５】量子化ステップサイズは、符号化されたビ
デオフレーム信号のビット発生率と符号化されたビデオ
フレーム信号を発生するのに荒くまたは精密な量子化を
用いる。すなわち、より小さい量子化ステップサイズを
用いるばあい、多くの量のデータを発生し、このデータ
を表現するために、多くの数の符号化ビットが必要にな
る反面、より大きい量子化ステップサイズを用いるばあ
い、少ない量のデータを生成し、このようなデータを表
現するために、少ない数の符号化ビットだけが用いられ
る。また、多くの数の符号化ビットは、少ない数の符号
化ビットにより精密にビデオフレーム信号を表現しう
る。したがって、定められた特定の目標ビット発生率で
最大の画質をうるために、量子化パラメータが好適に選
択される必要がある。
【０００６】しかし、前述の従来技術においては、この
ような量子化パラメータが一つの全ビデオフレームの分
散または複雑の度合に基づいて決定されるので、分散度
または複雑度がビデオフレーム信号の一部で変わるばあ
いには、適切な量子化ステップサイズを選択しにくいと
いう短所がある。
【０００７】本発明の主な目的は一つのビデオフレーム
信号で局所分散または複雑度によって量子化パラメータ
を適応的に調節することによって、向上された画質をう
ることができる改善されたビデオ信号符号化装置を提供
することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、ビデオフレー
ム信号をブロック単位で処理して、一つの変換係数ブロ
ックのアレーを生成する変換符号化器と、量子化器ステ
ップサイズマトリックスを有し、前記変換係数ブロック
アレーを順次量子化して、変換符号化および量子化され
たデータを発生する制御可能量子化器と、前記量子化器
ステップサイズマトリックスを制御するのに用いられる
量子化パラメータを発生する適応量子化パラメータ制御
装置とを含むビデオ信号符号化システムにおいて、前記
量子化パラメータ発生装置は、前記ビデオフレーム信号
を受けて、前記全ビデオフレーム信号の分散を計算する
第１計算ブロックと、前記ビデオフレーム信号を受け
て、前記ビデオフレーム信号を所定のビデオスライスア
レーに分割する分割回路と、前記所定のビデオスライス
アレーを受けて、各々のビデオスライスの分散を順次計
算する第２計算ブロックと、前記ビデオフレーム信号全
分散と、前記各ビデオスライスの分散を受けて、各々の
ビデオスライスへの空間軸活性度を計算する第３計算ブ
ロックと、前記各々のビデオスライスへの空間軸活性度
に応答して、前記各ビデオスライスに相応する調整され
た量子化パラメータを発生する量子化パラメータ調整手
段とを含む。
【０００９】
【実施例】つぎに、本発明の実施例について図面を参照
しながらより詳しく説明する。
【００１０】図１には、本発明による量子化パラメータ
制御回路を用いるビデオ信号符号化装置が示されてい
る。ビデオ信号符号化装置はビデオフレーム信号内でお
よび／または二つのビデオフレーム信号の間の重複性を
除去して、ビデオフレーム信号をより容易に伝送しうる
大きさに圧縮するのに用いられ、差分パルス符号変調
（DPCM）ブロック100 を含む。そのDPCMブロック100
は、圧縮器10と, 伸張器20および動き補償ブロック40と
を含む。圧縮器10は、本技術分野で公知された通り、DC
T 回路11および量子化回路12を含む。また、伸張器20は
逆量子化回路および逆DCT 回路（図示せず）を含む。動
き補償ブロック40は、以前フレーム信号から現在フレー
ム信号を予測するのに用いられる通常の回路要素であ
る。また、ビデオ信号符号化装置は、知られた可変長さ
符号化回路70と、伝送バッファ80と、量子化パラメータ
制御回路90とを含む。
【００１１】ビデオ信号源（たとえば、ビデオカメラ
（図示せず））から発生されたビデオフレーム信号は、
ブロック単位で処理されるように、一連のブロック形態
で減算回路50に提供される。このばあい、各ブロックは
多数のデータ要素、たとえば、8 ×8 画素を含む。予測
ビデオフレーム信号は動き補償ブロック40で抽出されて
減算回路50に提供される。したがって、減算回路50は現
在ビデオフレーム信号から予測ビデオフレーム信号を減
算してそれらの間の差分信号を生成する。差分信号は圧
縮器10で変換符号化され量子化されて、変換符号および
量子化データを生成する。かかる変換符号および量子化
データは、その次の通常の可変長さ符号化回路70に提供
されて、符号化されたビデオフレーム信号に変換され
る。かかる符号化されたビデオフレーム信号は伝送バッ
ファ80を経て受信機（図示せず）へ伝送される。一方、
変換符号および量子化データは、伸張器20に提供されて
さらに差分信号に復元される。その差分信号は、その次
の加算回路60に提供され、予測ビデオフレーム信号と結
合されて、圧縮前のビデオフレーム信号と同一のビデオ
フレーム信号に復元される。この復元されたビデオフレ
ーム信号は、以前ビデオフレームとして、信号でフレー
ム貯蔵器30を通じて動き補償ブロック40に提供されて、
次のビデオフレーム信号を処理するための予測ビデオフ
レーム信号を抽出するのに用いられる。
【００１２】したがって、一般に、ビット発生率の減少
は、差分信号が少ないダイナミック範囲に分布されるこ
とによって、少ない数のビットとして表現されうるとい
う利点がある。
【００１３】前述したように、圧縮器10は、DCT 回路11
および量子化回路12を含む。減算回路50から発生された
差分信号は、一連のブロック形態でDCT 回路11に提供さ
れ、ここで、多数の8 ×8 周波数領域の係数ブロックに
変換される。各々の周波数領域係数ブロックは、各々の
差分信号ブロックに相応し、順次量子化回路12に提供さ
れる。
【００１４】量子化回路12は、一つのメモリ13を有し、
少なくとも一つの基本量子化器ステップサイズマトリッ
クスを貯蔵する。基本量子化器ステップサイズは、一つ
の量子化器ステップサイズマトリックスが各変換係数ブ
ロックに含まれた変換係数などのうちの一つに相応する
ように配列される（インターナショナル スタンダーズ
オーガニゼーション(International Standard Organi
zation(ISO)) のスタンダード コミティ ドラフト(S
tandard Committee Draft)11172-2 参照）。
【００１５】変換係数ブロックに付加して、量子化回路
12は、量子化パラメータ制御回路90から量子化パラメー
タQpを受信する。量子化回路12は基本量子化器ステップ
サイズマトリックスおよび量子化パラメータを用いて、
変換符号ブロックの量子化データであって、変換符号お
よび量子化データを発生すれば、かかる変換符号および
量子化データは、前述したように、可変長さ符号化回路
70および伸張器20に提供される。変換係数ブロックの各
係数を量子化するのに用いられた実際の量子化回路ステ
ップサイズは、基本量子化器ステップサイズマトリック
スの各基本成分と量子化パラメータの値Qpを乗ずること
によってえられる。
【００１６】本発明によれば、量子化パラメータQpは、
量子化パラメータ制御回路90により決定され、これは図
２に詳しく説明される。
【００１７】図２を参照すれば、量子化パラメータ制御
回路90は、第１計算ブロック91と、ビデオスライス発生
器92と、第２計算ブロック93と、第３計算ブロック94お
よび量子化パラメータ制御回路95とを含む。
【００１８】ビデオフレーム信号は第１計算ブロック91
に提供され、ここで知られた分散計算アルゴリズムを用
いて、一つの全ビデオフレーム信号の分散FVが計算され
る。計算された全ビデオフレーム信号の分散FVは、その
次の第３計算ブロック94に提供される。
【００１９】また、ビデオフレーム信号は所定のビデオ
スライスアレーに分割する分割回路であるビデオスライ
ス発生器92に結合され、ここで、ビデオフレーム信号
は、所定の、たとえば、60個のビデオスライスに分割さ
れ、各ビデオスライスは多数の8 ×8 画素ブロックを含
む。よって、ビデオスライスに含まれた画素は、マトリ
ックス形状に配列される。また、ビデオスライスは先繰
に第２計算ブロック93に提供される。
【００２０】第２計算ブロック93において、各ビデオス
ライスの分散が次の（１）式のように、
【００２１】
【数１】
【００２２】計算される。ここで、M はビデオスライス
の水平方向に位置した画素の数を表す正の整数であり、
N はビデオスライスの垂直方向に位置した画素の数を表
す正の整数であり、AVG はビデオスライスの画素平均値
を表し、x は画素値を表す。
【００２３】第１計算ブロックから出力された各ビデオ
スライスの分散SVR と全ビデオフレーム信号の分散FVは
第３計算ブロック94に提供される。第３計算ブロック94
においては、ビデオフレーム信号の全体分散に対比した
ビデオスライスの分散の変化の程度を表す空間軸活性度
(spatial activity)SAが次の（２）式により計算され
る。
【００２４】 SA=(2 ×SVR+FV)/(SVR+2×FV) （２） 上記式から分かるように、各ビデオスライスの分散SVR
が全ビデオフレーム分散FVより大きいばあい、各ビデオ
スライスへの空間活性度SAは増加する反面、各ビデオス
ライスの分散SVR が全ビデオフレーム分散FVより小さい
ばあい、各ビデオスライスに対する空間活性度SAは減少
する。各ビデオスライスSAへの空間軸活性度SAはその次
の量子化パラメータ制御回路95に結合される。
【００２５】量子化パラメータ制御回路95は、空間軸活
性度SAおよび所定の量子化パラメータQ を用いて調整さ
れた量子化パラメータQpを決定する。所定の量子化パラ
メータQ は、本技術分野で知られたように、図１の伝送
バッファ80から出力されたバッファ充満信号によって制
御される。
【００２６】調整された量子化パラメータQpは、次の
（３）式により計算される。
【００２７】Qp=Q×SA （３） 上記式から分かるように、空間軸活性度SAが増加するば
あい、調整された量子化パラメータQpは増加し、空間軸
活性度SAが減少するばあい、調整された量子化パラメー
タQpは減少する。調整された量子化パラメータは、Qpは
前述したように、量子化回路12に提供される。
【００２８】一方、実際量子化回路ステップサイズが量
子化パラメータQpと基本量子化器ステップサイズマトリ
ックスとの各要素の積から得られるので、ビデオスライ
スが小さい空間軸活性度を有するばあい、量子化回路ス
テップサイズが減少することになり精密な量子化が行わ
れ、同様に、ビデオスライスが大きい空間軸活性度を有
するばあい、量子化回路ステップサイズが増加すること
になって荒い量子化が行われる。
【００２９】本発明は特定の実施例について説明した
が、本発明の範囲を逸脱することなく、当業者は種々の
改変をなしうる。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、空間軸活性度の局所変
更によって、荒いかまたは精密な量子化が適応的に行わ
れるので、ビデオフレーム信号の全画質が改善されう
る。すなわち、人間の目により鋭敏な領域（たとえば、
小さい空間軸活性度を有するビデオスライス）には、比
較的精密な量子化を行い、人間の目に鋭敏でない領域
（たとえば、大きい空間軸活性度を有するビデオスライ
ス）には比較的荒い量子化を行うことによって、全ビデ
オフレーム信号の画質を大幅に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による量子化パラメータ制御回路を用い
るビデオ信号符号化装置の概略的なブロック図である。
【図２】図１に示された量子化パラメータ制御回路の詳
細なブロック図である。
【符号の説明】
１０ 圧縮器 １１ ＤＣＴ回路 １２ 量子化回路 １３ メモリ ２０ 伸張器 ３０ フレーム貯蔵器 ４０ 動き補償回路 ７０ 可変長さ符号化回路 ８０ バッファ ９０ 量子化パラメータ制御回路 ９１ 第１計算ブロック ９２ ビデオスライス発生ブロック ９３ 第２計算ブロック ９４ 第３計算ブロック ９５ 量子化パラメータ制御回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ビデオフレーム信号をブロック単位で処
    理して、一つの変換係数ブロックのアレーを生成する変
    換符号化器と、量子化器ステップサイズマトリックスを
    有し、前記変換係数ブロックアレーを順次量子化して、
    変換符号化および量子化されたデータを発生する制御可
    能量子化器と、前記量子化器ステップサイズマトリック
    スを制御するのに用いられる量子化パラメータを発生す
    る適応量子化パラメータ制御装置とを含むビデオ信号符
    号化システムにおいて、 前記量子化パラメータ発生装置は、 前記ビデオフレーム信号を受けて、前記全ビデオフレー
    ム信号の分散を計算する第１計算ブロックと、 前記ビデオフレーム信号を受けて、前記ビデオフレーム
    信号を所定のビデオスライスアレーに分割する分割回路
    と、 前記所定のビデオスライスアレーを受けて、各々のビデ
    オスライスの分散を順次計算する第２計算ブロックと、 前記全ビデオフレーム信号分散と、前記各ビデオスライ
    スの分散を受けて、各々のビデオスライスへの空間軸活
    性度を計算する第３計算ブロックと、 前記各々のビデオスライスへの空間軸活性度に応答し
    て、前記各ビデオスライスに相応する調整された量子化
    パラメータを発生する量子化パラメータ調整手段とを含
    む適応量子化パラメータ制御装置。
  2. 【請求項２】 前記ビデオスライスの空間軸活性度SA
    が、 SA=(2×SVR+FV)/(SVR+2×FV) （ここで、ＳＶＲはビデオスライスの分散であり、FVは
    全ビデオフレーム信号の分散である）と計算されること
    を特徴とする請求項１記載の適応量子化パラメータ制御
    装置。
JP22377094A 1993-09-17 1994-09-19 適応量子化パラメータ制御装置 Pending JPH07162863A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019930018796A KR950010632A (ko) 1993-09-17 1993-09-17 동영상부호화기
KR93-18796 1993-09-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07162863A true JPH07162863A (ja) 1995-06-23

Family

ID=19363796

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22377094A Pending JPH07162863A (ja) 1993-09-17 1994-09-19 適応量子化パラメータ制御装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5515105A (ja)
JP (1) JPH07162863A (ja)
KR (1) KR950010632A (ja)

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