JPS62209984A - 画像信号の符号化方法およびその装置 - 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） 本願発明は、画像信号の符号化方法およびその装置に関
する。

（庄来の技術） 通常、画面間相関を用いたフレーム間符号化では、第２
図に示すようにフレーム間符号器の出力を可変長符号器
で可変長符号化し、可変長符号器に含オれでいる符号化
された情報の発生速度と伝送路の速度との整合を行なう
バッファーメモＩＪ　−に一旦蓄えられる。しかるに、
画面内容が大幅に変化する場合には、画面間の相関が大
幅に低下するためこれを利用した符号化においては大量
の情報が発生する。従来のフレーム間符号器においては
情報の発生が多くバッファーメモリーがオーバーフロー
しそうなときには、通常ストップ信号をフレーム間符号
器に与え、符号化を停止させていた。

（発明が解決しようとする問題点〕 従来の画面間相関を用いたフレーム間符号化においては
、画面内容が大幅に変化するとき（以下ではこれをシー
ンチェンジと呼ぶことにする）過大な情報が発生し、バ
ッファーメモリーがオーバーフローしそうなときには、
たとえ画面の中途であっても符号化を停止していたため
前の画面と符号化途中の新しい画面が不自然に一画面内
にて重なって見えたり、あるいは動画像の動きが不連続
になり紙芝居的な動きになることがあり非常に目障りで
あった。

（問題点を解決するための手段） 本願の第１の発明によれば、動画像信号を予測符号化あ
るいは変換符号化を行なうにあたり、画面間での画像内
容の変化を評価し、画面間で画像内容が大幅に変化して
いると判定されたときには、予測誤差若しくは変換係数
に対する量子化特性のデッドゾーン又はステップのうち
の少なくとも一方を拡大し、時間をかけて徐々にこれを
縮小し予め定められた本来のデッドシー７又はステップ
に復帰することを特徴とする画像信号の符号化方法が得
られる。

また、本願の第２の発明によれば、入力の動画像信号を
予測符号化する装置であって、画面間で画像の内容に大
幅な変化が発生したか否かを評価する手段、前記入力動
画像信号と予６１１１信号との差分信号を発生する手段
、該差分信号を量子化する手段、該量子化を行なうにあ
たり、前記評価手段の出力が画面内容の大幅な変化があ
ったことを示しているときには、一旦量子化特性のデッ
ドゾーン又はステップのうちの少なくとも一方を拡大し
、時間をかけて徐々に前記特性のデッドゾーン又はステ
ップを縮小し予め定められた本来の量子化特性に復帰さ
せる量子化制御手段、前記量子化手段の出力と前記予測
信号とにより局部復号信号を発生する手段、該局部復号
信号を用いて前記予測信号を発生する手段、前記量子化
手段の出力を可変長符号化する手段、とを具備すること
を特徴とする画像信号の符号化装置が得られる。

さらには、本願の第３の発明によれば、°入力の動画像
信号を変換符号化により符号化する符号化装置であって
、画面間で画像の内容に大幅な変化が発生したか否かを
評価する手段、前記入力動画像信号と予測信号との差分
信号を発生する手段、該差分信号に対して直交変換を行
なう手段、前記直交変換手段の出力を童子化する手段、
核証子化を行なうにあたり、前記評価手段の出力が画面
内容の大幅な変化があったことを示しているときには、
一旦参子化特性のデッドゾーン又はステップのうちの少
なくとも一方を拡大し、時間をかけて徐々にデッドゾー
ン又はステップを縮小し予め定められた本来の量子化特
性に復帰させる量子化制御手段、前記量子化手段の出力
を直交逆変換する手段、該直交逆変換する手段の出力と
前記予１ｔｌｌｌ信号とにより局部復号信号を発生する
手段、該局部イ屁号信号を用いて前記予測信号を発生す
る手段、前記量子化手段の出力を可変長符号化する手段
、とを具備することを特徴とする画像信号の符号化装置
が得られる。

（作用） 本願発明の符号化制御方法では、第１図に示すようにま
ずシー／チェンジ検出器により、入力の動画像信号から
画面間で画像の内容が大幅に変化するシー／チェンジを
検出する。シーンチェンジを検出する方法については、
本発明の主題ではないが、例として宮原による論文「帯
域圧縮を対象としたフレーム差信号特性の笑劇と検討」
（信学論（Ａ）、ｖＯＬ５６−Ａ、Ｎ０８．ＰＰ、４５
６−４６３゜１９７３年８月）に記載のものが利用でき
る。これは有意なフレーム差分の数と、この数のフレー
ム間相関を求めることにより画像の内容の大幅な変化を
検出するものである。シーンチェンジ検出器は、シー／
チェンジが発生したときにシー／チェンジ信号をフレー
ム間符号器に与える。フレーム間符号器は、７−７チ工
ンジ信号が与えられたときには、量子化器のデッドゾー
ンを拡大し、時間をかけて徐々に縮小し、通常の量子化
に戻す。

デッドゾーンを大きくする方法では、たとえば第３図に
示すようにあるフレームにおいてシーンチェンジが発生
すると、そのフレームからＮフレーム時間の間は、量子
化器のデッドシー７をたとえば第４図のＡの幅に拡大し
、つぎのＭフレームの間は、量子化器のデッドゾーンを
Ｎフレーム時間のときよりも少し縮小して第４図のＢの
ようにする。さらに時間をおいてＰの時間領域において
は、量子化器のデッドゾーンをさらに縮小して、通常の
デッドゾーンの幅がＣの量子化特性に戻す。

シーンチェンジ時にはゼロでない振幅の差分信号が非常
に多く発生しバッファーメモリーを一オーバーフローさ
せ、その結果符号化を停止させてしまい画質を劣化させ
ていた。したがってシー／チェンジが発生した時には、
量子化器のデッドゾーンを拡大し小撮幅の差分信号によ
り発生する過大な情報をまず抑えることによってバッフ
ァーメモリーのオーバーフローを防止すると符号化の停
止を避けて滑らかな動きを保つことができる。また第５
図のように量子化のステップを大きくした粗い量子化を
行なうこともできる。たとえば第３８図に示すようにあ
るフレームにおいてシーンチェンジが発生すると、その
フレームからＮフレーム時間の間は、第５図（Ａ）のよ
うに量子化ステップを粗くシ、つぎのＭフレームの間は
、Ｎフレーム時間のときよ、りも量子化ステップを少し
細かくして第５図（Ｂ）のような特性を用いる。さらに
時間をおいてＰの時間領域においては、量子化のステッ
プをさらに細かくし第５図（Ｃ）のような通常の量子化
特性に戻す。このようにシー／チェンジ時に粗い量子化
を行なうことにより、通常の量子化を行なった時よりも
量子化ステップ数を減らすことができ、大振幅の差分信
号に対しても短い符号を使用する：、Ｌ−ｈ’−で衣ス
ナーめ→晶十ｆｔ　４ｍ　ｔｉＪ４の益津冬北′０仝入
、−シが出来る。さらにデッドゾーンを大きくする方法
と量子化ステップを粗くする方法を組み合わせることも
できる。

（実施例） 次に実施例を挙げ本願発明を一層詳しく説明する。第６
図は、本願の第２の発明の一実施例を示すブロック図で
ある。入力の動画像信号は、線１０１を介してシーンチ
ェンジ検出器１および減算器２に供給される。シーンチ
ェンジ検出器ｌは、入力の動画像信号が画面間で画像の
内容が大喝に変化しシーンチェンジが検出されたときに
は、シーンチェンジ信号を線１０２を介して量子化器３
に供給する。減算器２は、入力の動画像信号とフレーム
メモリー５から供給される予測信号との減算を行ない、
出力として差分信号を線２０１を介して量子化器３に供
給する。量子化器３は、減算器２から供給された差分信
号に対して量子化を行なう力瓢シー／チェンジが発生し
てシーンチェンジ検出Ｄ１からシーンチェンジ信号が与
えられたときには、デッドゾーンをたとえば第４図（Ａ
）のように拡大し、少し時間をおいてデッドゾーンを縮
小して、第４図（Ｂ）のようにする。そしてさらに時間
をおいてデッドシー７を通常の値に戻す。量子化器３の
詳細については、後で述べる。量子化器３の出力は、加
算器４および可変長符号器６に供給される。加算器４は
、量子化器３から供給された差分信号とフレームメモリ
ー５から供給される予測信号を用いて局部復号信号を再
生する。加算器４の出力である局部復号信号は、フレー
ムメモリー５に供給される。フレームメモリー５は、局
部復号信号を１フレ一ム時間遅延し、出力として予測信
号を減算器２および加算器４に供給する。

可変長符号器６は、量子化器３から供給された差分信号
をハフマン符号などの効率の良い符号を用いて可変長符
号化し、符号化の速度と伝送路の速度の整合を行ない線
６０１を介して、可変長符号を伝送路に供給する。

次に第７図を参照して第６図実施例の出力の可変長符号
からもとの動画像信号を再生する復号器について説明す
る。伝送路から線７０１を介して可変長復号器７に可変
長符号が供給される。可変長復号器７は、伝送路の速度
と復号の速度の整合をとりながら可変長復号化を行なう
。可変長復号器７の出力の可変長復号化により再生され
た差分信号は、加算器８に供給される。加算器８け、可
変長復号器７から供給された差分信号とフレームメモリ
ー９から供給される予測信号とにより復号を行ない、も
との動画像信号を再生する。加算器８の出力の復号信号
は、フレームメモリー９に供給される。また線８０１を
介して復号器の出力とされる。フレームメモリー９は、
加算器８から供給された復号信号を１フレ一ム時間遅延
し、出力として予測信号を加算器８に供給する。

次に第８図を参照して量子化器３について詳細に説明す
る。量子化器３は減算器２から線２０１を介して供給さ
れた差分信号を、読み出し専用メモリー（Ｒｓａｄ　０
ｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ　：　ＲＯＭ　）　ＲＯＭ　−Ｐ
２Ｏ３、ＲＯＭ−Ｎ３０２、ＲＯＭ−Ｍ３Ｑ３、により
量子化する。ＲＯＭ−Ｐ３Ｑｌは、基本となる４：子化
特性を予め記憶させておく。ＲＯＭ−Ｎ３０２は、第４
図のＡのようなデッドゾーンを拡大した量子化特性を予
め記憶させておく。ＲＯＭ−Ｎ３０３は、第４図のＢの
ようなデッドゾーンをもつ量子化特性を予め記憶させて
おく。なおこれらのＲＯＭは、アドレス入力に線２０１
により供給される差Σ・信号を与えるため量子化出力の
値はアドレスに対応させて記憶させておく。そしてそれ
ぞれのＲＯＭの出力すなわち量子化出力は、切り換え器
３０６に供給される。タイマー３０５は、フレームを示
すタイミング信号を制御回路３０４に供給する。制御回
路３０４は、通常は、ＲＯＭ−Ｐ２Ｏ１を選択するよう
に制御信号を切り換え卆３０６に与え通常の量子化を行
なうが、シーンチェンジが発生して線１０２を介してシ
ー　。

ンチェンジ信号が与えられたときには、タイマー３０５
から供給されたタイミング信号を基に、シーンチェンジ
が発生した直後は出力のデッドゾーンを拡大した量子化
ＲＯＭ−Ｎ３０２を選択する制御信号を、定められた時
間をおいてデッドシー７を少し縮小した量子化ＲＯＭ−
Ｍ３０３を選択する制御信号を、さらに時間をおいて通
常の量子化を行なうＲＯＭ−Ｐ３Ｏｌを選択するように
制御信号を切り換え器３０６に与える。切り換え器３０
６は、制御回路３０４から供給された制御信号により量
：子化ＲＯＭの選択を行ない量子化器３の出力とする。

また、ＲＯＭ−Ｎ３０２、ＲＯＭ−Ｎ３０３に第５図の
ような量子化ステップの粗い特性を記憶させておくこと
により粗い量子化の符号化を行なうことができる。この
場合にはＲＯＭ−Ｎ３０２には第５図（Ａ）の特性を、
ＲＯＭ−Ｎ３０３には第５図０）の特性をそれぞれ記憶
させておく。ＲＯＭの切り換えは前記実施例と同様に行
なわれシーンチェンジが発生すると粗い量子化のＲＯＭ
−Ｎ３０２が選択され、少し時間をおいてＲＯＭ−、Ｍ
３Ｑ３が選択され、さらに時間をおいてＲＯＭ−Ｐ２Ｏ
１が選択される。このようにシーンチェ７２時には量子
化ステップを粗くしてステップ数を減らし短い符号で符
号化することによって大振幅の差分に対し−〔も過大な
情報の発生を防ぐことができる。さらにデッドゾーンを
太きくする方法と、量子化ステップを粗くする方法を組
み合わせて用いることも可能である。この場合には、Ｒ
ＯＭ−Ｎ３０２にデッドゾーンは第４図のＡの幅でステ
ップは第５図（Ａ）の特性を記憶させておき、ＲＯＭ−
Ｍ３Ｑ３にはデッドゾーンは第４図のＢの幅でステップ
は第５図（ロ）の特性を記憶させておくことで対応する
ことができる。

つぎに第９図を参照して本願の第３の発明の一実施例を
説明する。この実施例は直交変換および予測符号化を組
み合わせた符号化装置である。入力の動画像信号は、線
１０１を介してシー／チェンジ検出器１および減算器２
に供給される。シーンチェンジ検出器１は、入力の動画
像信号が画面間で画像の内容が大幅に変化しシー／チェ
ンジが検出されたときには、シーンチェンジ信号を線１
０２を介して量子化器３に供給する。減算器２は、入力
の動画像信号とフレームメモリー５から供給される予測
信号との減算を行ない、出力として差分信号を直交変換
器２０２に供給する。直交変換器２０２は、差分信号に
対して離散コサイン変換やアダマール変換などの直交変
換を行ない変換係数を線２０１を介して量子化器３に供
給する。

量子化器３は、直交変換器２０２から供給された変換係
数に対して量子化を行なうが、シーンチェンジが発生し
てシーンチェンジ検出器１からシーンチェンジ信号が与
えられたときには、たとえばデッドゾーンを拡大する方
法を用いた場合では、第４図のＡのようにデッドゾーン
を拡大し、少し時間をおいてデッドゾーンを少し縮小し
て、第４図のＢのようにする。そしてさらに時間をおい
てデッドゾーンを通常の値に戻す。デッドシー７を拡大
する方法、量子化ステップを粗くする方法、前記２つの
方法を組み合わせる方法の場合にも前記実施例の量子化
器と同様のものを用いることができる。量子化器３の出
力は、直交逆変換器２０３および可変長符号器６に供給
される。直交逆変換器２０３は、量子化された変換係数
を先に行なった直交変換に対応する直交逆変換により逆
変換し再生した差分信号を加算器４に供給する。加算器
４は、直交逆変換器２０３から供給された差分信号とフ
レームメモリー５から供給される予測信号により局部復
号信号を再生する。加算器４の出力の局部復号信号は、
フレームメモリー５に供給される。フレームメモリー５
は５．局部復号信号を１フレ一ム時間遅延し、出力とし
て予測信号を減算器２および加算器４に供給する。可変
長符号器６は、量子化器３から供給された変換係数をノ
・フマン符号などの効率の良い符号を用いて可変長符号
化し、符号化の速度と伝送路の速度の整合を行ない線６
０１を介して、圧縮された可変長符号を伝送路に供給す
る。復号器は第７図の可変長復号器７と加算器８の間に
直交逆変換器２０３と同じ構成の直交逆変換器が追加さ
れる。伝送路から供給された可変長符号を伝送路の速度
と復号化の速度の整合を取りながら可変長復号化し、復
号化された変換係数を直交逆変換器に供給する。直交逆
変換器は、可変長復号器７から供給された変換係数から
もとの差分信号を再生し加算器８に供給する。

以下加算器８およびフレームメモリー９は、前記の実施
例のものと同様な動作を行なう。

（発明の効果） 以上詳しく説明したように、本願発明では、シー／チェ
ンジが発生した直後は、量子化器のデッドゾーンあるい
はステップを拡大し、少し時間をおいてデッドゾーンあ
るいはステップを少し縮小し、さらに時間をおいて通常
の量子化を行なうようにする。このようにシーンチェン
ジ直後は、量子化器のデッドゾーンあるいはステップを
拡大し、時間をかけて徐々に縮小することによりシー／
チェンジ時のゼロで゛ない振幅の差分による過大な情報
の発生を抑え、符号化の停止を防止することにより不連
続な動きの無い滑らかな符号化を行なうことができる。

このように本発明を実用に供すると動画像符号化におけ
る画質改善効果はきわめて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願の画像信号符号化方法を実施する装置の原
理的な構成を示すブロック図、第２図は従来の画像信号
符号化方法を実施する装置の原理的な構成を示すブロッ
ク図、第３図は画像信号のフレーム連鎖を示す図、第４
図は本願発明における量子化器のデッドゾーンを示す図
、第５図（Ａ）〜（Ｃ）は本願発明における量子化ステ
ップを示す図、第６図は本願の第２の発゛明の一実施例
を示すブロック図、第７図は第６図実施例の出力の可変
長符号からもとの動画像信号を再生する復号器を示す図
、第８図は第６図実施例における量子化器の一具体例を
示すブロック図、第９図は本願の第３の発明の一実施例
を示すブロック図である。 ｌ・・・シーンチェンジ検出器、２・・・減算器、３・
・・量子化器、４・・・加算器、５・・・フレームメモ
リー、６・・・可変長符号器、７・・・可変長復号器、
８・・・加算器、９・・・フレームメモリー、２０２・
・・直交変換器、２０３・・・直交逆変換器、３０１・
・・ＲＯＭ−Ｐ。 ３０２・・・ＲＯＭ−Ｎ、３Ｑ３・・・ＲＯＭ−Ｍ、３
０４・・・制御回路、３０５・・・タイマー、３０６・
・・切り換え器。 代理人　　弁理士　　本　庄　伸　介 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）動画像信号を予測符号化あるいは変換符号化を行
   なうにあたり、画面間での画像内容の変化を評価し、画
   面間で画像内容が大幅に変化していると判定されたとき
   には、予測誤差若しくは変換係数に対する量子化特性の
   デッドゾーン又はステップのうちの少なくとも一方を拡
   大し、時間をかけて徐々にこれを縮小し予め定められた
   本来のデッドゾーン又はステップに復帰することを特徴
   とする画像信号の符号化方法。
2. （２）入力の動画像信号を予測符号化する装置であって
   、画面間で画像の内容に大幅な変化が発生したか否かを
   評価する手段、前記入力動画像信号と予測信号との差分
   信号を発生する手段、該差分信号を量子化する手段、該
   量子化を行なうにあたり、前記評価手段の出力が画面内
   容の大幅な変化があったことを示しているときには、一
   旦量子化特性のデッドゾーン又はステップのうちの少な
   くとも一方を拡大し、時間をかけて徐々に前記特性のデ
   ッドゾーン又はステップを縮小し予め定められた本来の
   量子化特性に復帰させる量子化制御手段、前記量子化手
   段の出力と前記予測信号とにより局部復号信号を発生す
   る手段、該局部復号信号を用いて前記予測信号を発生す
   る手段、前記量子化手段の出力を可変長符号化する手段
   、とを具備することを特徴とする画像信号の符号化装置
   。
3. （３）入力の動画像信号を変換符号化により符号化する
   符号化装置であって、画面間で画像の内容に大幅な変化
   が発生したか否かを評価する手段、前記入力動画像信号
   と予測信号との差分信号を発生する手段、該差分信号に
   対して直交変換を行なう手段、前記直交変換手段の出力
   を量子化する手段、該量子化を行なうにあたり、前記評
   価手段の出力が画面内容の大幅な変化があったことを示
   しているときには、一旦量子化特性のデッドゾーン又は
   ステップのうちの少なくとも一方を拡大し、時間をかけ
   て徐々にデッドゾーン又はステップを縮小し予め定めら
   れた本来の量子化特性に復帰させる量子化制御手段、前
   記量子化手段の出力を直交逆変換する手段、該直交逆変
   換する手段の出力と前記予測信号とにより局部復号信号
   を発生する手段、該局部復号信号を用いて前記予測信号
   を発生する手段、前記量子化手段の出力を可変長符号化
   する手段、とを具備することを特徴とする画像信号の符
   号化装置。