(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データを符号化する符号化装置において、
上記画像データをＤＣＴ変換するＤＣＴ変換手段と、
上記ＤＣＴ変換手段により変換された画像データを量子化する量子化手段と、
上記画像データの動きベクトルの大きさに基づいて動き度を検出する動き度検出手段と、
上記ＤＣＴ変換手段から供給されるＤＣＴ係数の高域成分の大きさに基づいて上記画像データの高域度を検出する高域度検出手段と、
上記動き度検出手段で決定された動き度および上記高域度検出手段により検出された高域度に基づいて、上記量子化手段の量子化重み係数を可変制御する制御手段とからなり、
上記制御手段は、
上記動き度検出手段により検出された動き度が第１の閾値より大きい場合は、上記ＤＣＴ係数の高域側を低減するように、上記量子化手段の量子化重み係数を制御し、
上記動き度検出手段により検出された動き度が上記第１の閾値より小さく、且つ上記高域度検出手段により検出された高域度が第２の閾値より小さい場合は、上記ＤＣＴ係数の高域側を低減するように、上記量子化手段の量子化重み係数を制御し、
上記動き度検出手段により検出された動き度が上記第１の閾値より小さく、且つ上記高域度検出手段により検出された高域度が上記第２の閾値より大きい場合は、上記ＤＣＴ係数の高域側を増加させるように、上記量子化手段の量子化重み係数を制御することを特徴とする符号化装置。
【請求項２】
上記画像データの１画面分のデータを複数に分割する画面分割手段をさらに具備し、
上記制御手段は、上記画面分割手段により分割された各画像データに対応して、上記量子化手段の量子化重み係数をそれぞれ決定することを特徴とする請求項１記載の符号化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、例えば、動画像を符号化する符号化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動画像をＤＣＴ変換、量子化した後に可変長符号化して出力する符号化装置が実用化されようとしている。この符号化装置では、逆量子化及び逆ＤＣＴ変換した現画像データの誤差と前画像データとから動きベクトルが求められる。この動きベクトルに基づいて、動き補償された予測画像データが生成され、この予測画像データと次の画像データとから差分データが求められる。そして、この差分データに対して、ＤＣＴ変換や量子化が行われる。
【０００３】
図５は、符号化装置の一例を示すブロック図である。入力端子５１を介された現画像データは、減算器５２及び後述する動き検出器６３に供給される。減算器５２では、現画像データから後述する動き補償器６２の出力データが差し引かれる。減算器５２の出力データは、例えば（８×８）画素の２次元ＤＣＴ変換器５３でＤＣＴ変換される。ＤＣＴ変換後の画像データは、量子化器５４で量子化され、可変長符号化器５５及び逆量子化器５８に供給される。可変長符号化器５５では、データの出現頻度に応じて符号長が変えられる。この可変長符号データは、出力端子５６を介して後段の回路に出力される。
【０００４】
また、可変長符号化器５５の出力は、定レート制御器５７に供給される。定レート制御器５７では、量子化器５４に対する量子化スケールが設定される。定レート制御器５７の出力は、量子化器５４及び逆量子化器５８に供給される。逆量子化器５８に供給される画像データは、量子化器５４で行われた処理と逆の処理がなされ、逆ＤＣＴ変換器５９で逆ＤＣＴ変換される。このデータは、加算器６０に供給される。加算器６０には、動き補償器６２から参照フレームの予測画像データが供給されており、これらのデータが加算される。加算器６０の出力データがフレームメモリ６１に供給される。フレームメモリ６１から出力される参照フレームの画像データは、動き補償器６２及び動き検出器６３に供給される。
【０００５】
動き検出器６３では、入力端子５１を介して入力される現画像データとフレームメモリ６１から供給される参照フレームの画像データとに基づいて、画像の動きベクトルが求められる。動き検出器６３の検出出力は、動き補償器６２に供給される。動き補償器６２では、動き検出器６３の検出出力とフレームメモリ６１から供給される参照フレームの画像データとに基づいて、動き補償予測が行われる。動き補償器６２の予測画像データが減算器５２及び加算器６０に供給される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、ＤＣＴ変換された画像データは量子化される。符号化装置のテストモデルでは、量子化器において、重み係数がデフォルト値で量子化される。例えば、動きが激しく視覚的に追従が難しいような画像データを量子化する場合、デフォルト値を用いると、ある程度の高域成分も含んだまま量子化される。このため、視覚的に無駄な符号が発生してしまう。これにより、量子化スケールが増大してしまい、画質劣化の原因となってしまう。
【０００７】
一方、動きが小さい画像データの場合には、視覚特性が良い。この画像データの高域成分が多い場合にデフォルト値を用いて量子化すると、高域成分が低減されて量子化される。このため、輪郭のぼやけた画像となって出力されてしまう。これとは反対に、この画像データの高域成分が少ない場合にデフォルト値を用いて量子化すると、モスキートノイズ等が目立ち、画質劣化の原因となってしまう。
【０００８】
従って、この発明の目的は、画像データの動き度及び高域度に対応して、量子化時の重み係数を可変とし、画質劣化を防止することができる符号化装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、画像データを符号化する符号化装置において、
画像データをＤＣＴ変換するＤＣＴ変換手段と、
ＤＣＴ変換手段により変換された画像データを量子化する量子化手段と、
画像データの動きベクトルの大きさに基づいて動き度を検出する動き度検出手段と、
ＤＣＴ変換手段から供給されるＤＣＴ係数の高域成分の大きさに基づいて画像データの高域度を検出する高域度検出手段と、
動き度検出手段で決定された動き度および高域度検出手段により検出された高域度に基づいて、量子化手段の量子化重み係数を可変制御する制御手段とからなり、
制御手段は、
動き度検出手段により検出された動き度が第１の閾値より大きい場合は、ＤＣＴ係数の高域側を低減するように、量子化手段の量子化重み係数を制御し、
動き度検出手段により検出された動き度が第１の閾値より小さく、且つ高域度検出手段により検出された高域度が第２の閾値より小さい場合は、ＤＣＴ係数の高域側を低減するように、量子化手段の量子化重み係数を制御し、
動き度検出手段により検出された動き度が第１の閾値より小さく、且つ高域度検出手段により検出された高域度が第２の閾値より大きい場合は、ＤＣＴ係数の高域側を増加させるように、量子化手段の量子化重み係数を制御することを特徴とする符号化装置である。
【００１０】
【作用】
動き度検出ブロック２３で画像データの動き度が検出される。この動き度が所定値以上の場合には、重み係数決定ブロック２５から量子化重み係数ブロック２１に大きな重み係数が供給される。また、動き度が所定値以下の場合には、高域度検出ブロック２４で高域度が検出される。高域度が所定値以上の場合には小さい重み係数が、所定値以下の場合には大きい重み係数が量子化重み係数ブロック２１に供給される。
【００１１】
【実施例】
以下、この発明による符号化装置の実施例を図面を参照して説明する。図１は、この発明による符号化装置のブロック図である。入力端子１を介された現画像データは、減算器２及び後述する動き検出器１３に供給される。減算器２では、現画像データから後述する動き補償器１２の出力データが差し引かれる。減算器２の出力データは、（８×８）画素の２次元ＤＣＴ変換器３でＤＣＴ変換される。ＤＣＴ変換後の画像データは、量子化器４で量子化され、可変長符号化器５及び逆量子化器８に供給される。また、ＤＣＴ変換器３で生成されるＤＣＴ係数は、後述する量子化重み係数制御器１４に供給される。可変長符号化器５では、データの出現頻度に応じて符号長が変えられる。この可変長符号データは、出力端子６を介して後段の回路に出力される。
【００１２】
また、可変長符号化器５の出力は、定レート制御器７に供給される。定レート制御器７では、量子化器４に対する量子化スケールが設定される。定レート制御器７の出力は、量子化器４及び逆量子化器８に供給される。逆量子化器８に供給される画像データは、量子化器４で行われた処理と逆の処理がなされ、逆ＤＣＴ変換器９で逆ＤＣＴされる。このデータは、加算器１０に供給される。加算器１０には、動き補償器１２から参照フレームの予測画像データが供給されており、これらのデータが加算される。加算器１０の出力データがフレームメモリ１１に供給される。フレームメモリ１１から出力される参照フレームの画像データは、動き補償器１２及び動き検出器１３に供給される。
【００１３】
動き検出器１３では、入力端子１を介して入力される現画像データとフレームメモリ１１から供給される参照フレームの画像データとに基づいて、画像の動きベクトルが求められる。動き検出器１３の検出出力は、動き補償器１２及び量子化重み係数制御器１４に供給される。動き補償器１２では、動き検出器１３の検出出力とフレームメモリ１１から供給される参照フレームの画像データとに基づいて、動き補償予測が行われる。動き補償器１２の予測画像データが減算器２及び加算器１０に供給される。
【００１４】
量子化重み係数制御器１４は、ＤＣＴ変換されたデータが量子化される際に、画像特徴に応じて各係数に対する重み係数を制御するものである。量子化重み係数制御器１４では、ＤＣＴ変換器３から供給されるデータと動き検出器１３から供給される検出出力とに基づいて、最適な重み係数が発生される。この重み係数が量子化器４及び逆量子化器８に供給される。
【００１５】
図２は、量子化器４及び量子化重み係数制御器１４の詳細なブロック図である。量子化器４は、（８×８）画素からなるＤＣＴブロックの高周波成分を低減させるための量子化重み係数ブロック２１と、定レート制御器７から与えられる量子化スケールに基づいて画像データを量子化する量子化ブロック２２とからなる。また、量子化重み係数制御器１４は、動き検出器１３から供給される動きベクトルに基づいて画像データの動き度を検出する動き度検出ブロック２３と、ＤＣＴ変換器３から供給されるＤＣＴ係数に基づいて画像データの高域成分を検出する高域度検出ブロック２４と、量子化器４に供給される画像データに対する最適な重み係数を、動き度検出ブロック２３の検出出力及び高域度検出ブロック２４の検出出力に基づいて決定する重み係数決定ブロック２５とからなる。このように構成された量子化重み係数制御器１４により、画像特徴に応じて量子化重み係数ブロック２１の重み係数マトリクスが変化される。
【００１６】
即ち、動き度検出ブロック２３において動き度が第１のスレショルドレベルよりも大きいと検出された場合には、空間解像度を落としても視覚上問題がないので、重み係数決定ブロック２５から量子化重み係数ブロック２１には、高周波成分の係数を低減させるような重み係数が与えられる。重み係数は、ＤＣＴの結果発生するＤＣＴ係数データに対するものである。ＤＣＴブロックの最も低い周波数成分に対する重み係数から最も高い周波数成分に対する重み係数に向かって重み係数が傾きをもって変化している。高周波成分の係数を低減させる場合には、重み係数の傾きを大きくする処理がなされ、逆に、高周波成分の係数を増加させる場合には、重み係数の傾きを小さくする処理がなされる。この重み係数に基づいて、量子化重み係数ブロック２１で係数データが重み付け処理される。これにより、高周波成分が低減されてデータが減少されると共に、不要な高周波成分による画質の劣化を防ぐことができる。
【００１７】
一方、動き度検出ブロック２３で動き度が第２のスレショルドレベルよりも小さいと検出された場合には、ＤＣＴ変換器３から供給されるＤＣＴ係数に基づいて、高域度検出ブロック２４で画像データの高域度が検出される。高域度検出ブロック２４で検出された高域度が第３のスレショルドレベル以上の時には、より忠実に画像データ中の高域成分が伝送される。即ち、この場合には、重み係数決定ブロック２５により、量子化重み係数ブロック２１に供給される重み係数の傾きが小さくされる。従って、画面がクリアとなり、全体として画質を向上することができる。また、動き度検出ブロック２３で動き度が第２のスレショルドレベルより小さいと検出されると共に、高域度検出ブロック２４で画像データの高域度が第４のスレショルドレベル以下と検出される時には、不要な高域成分を落として伝送した方がよりクリアな画像となる。即ち、この場合には、重み係数決定ブロック２５により、量子化重み係数ブロック２１に供給される重み係数の傾きが大きくされ、不要な高域成分が低減される。従って、画面がクリアとなり、全体として画質を向上することができる。
【００１８】
図３は、量子化重み係数制御器１４の回路図である。なお、重み係数は、デフォルト値、傾きが大きい時の重み係数及び傾きが小さい時の重み係数の３種類の何れかが適宜用いられる。動き検出器１３の検出出力が動き度検出器２３に供給される。動き度検出器２３での動き度は、動きベクトルの絶対値和（Σ｜ＭＶ｜）として検出される。また、動き度検出器２３には、２つのスレショルドレベルＴＬ１及びＴＬ２（ＴＬ１＞ＴＬ２）が設定されている。動き度が大きい場合（Σ｜ＭＶ｜＞ＴＬ１）には、動き度検出器２３からは、その絶対値和がＯＲ回路３１に供給される。この時には、画像データの高域成分は関係ないので、後段に接続された量子化重み係数ブロック２１に対して傾きが大きい時の重み係数がそのまま出力される。
【００１９】
動き度検出器２３において、画像データの動き度がＴＬ１＞Σ｜ＭＶ｜＞ＴＬ２と検出された時には、動き度検出器２３からＯＲ回路３２に対して、この動き度の絶対値和が供給される。この時にも、画像データの高域成分は重み係数を決定することには関係ない。従って、動き度検出器２３から供給された出力のみに基づいて、後段に接続された量子化重み係数ブロック２１に対してデフォルト値が供給される。
【００２０】
以下、動き検出器２３において、動き度が小さい（ＴＬ２＞Σ｜ＭＶ｜）と検出された場合について説明する。この場合、動き検出器２３からＡＮＤ回路３３、３４及び３５に対して、その絶対値和が供給される。動きベクトルが小さいと検出されると、その画像データの高域成分が量子化スケールを決定する際に関係することとなる。つまり、この場合には、ＤＣＴ変換器３から供給されるＤＣＴ係数に基づいて、高域度検出器２４でその高域度の絶対値和（Σ｜ＨＦ｜）が検出される。高域度検出器２４には、２つのスレショルドレベルＴＬ３及びＴＬ４（ＴＬ３＞ＴＬ４）が設定されている。高域成分が多い（Σ｜ＨＦ｜＞ＴＬ３）時には、高域度検出器２４からＡＮＤ回路３５に対して、その時の高域度の絶対値和が供給される。ＡＮＤ回路３５に２つの入力を与えることにより、傾きが小さい時の重み係数（傾き小）が量子化重み係数ブロック２１に出力され、画像データ中の高域成分がより忠実に伝送される。
【００２１】
高域度検出器２４において、ＴＬ３＞Σ｜ＨＦ｜＞ＴＬ４と検出されると、画像データ中の高域度の絶対値和がＡＮＤ回路３４に供給される。これにより、ＯＲ回路３２からデフォルト値が出力される。また、ＴＬ４＞Σ｜ＨＦ｜（高域成分が少ない）と検出されると、この画像データ中の高域度の絶対値和がＡＮＤ回路３３に供給される。これにより、ＯＲ回路３１から量子化重み係数ブロック２１に対して、傾きが大きい時の重み係数（傾き大）が出力され、画像データ中の高域成分が低減される。なお、上述の説明からもわかるように、Σ｜ＭＶ｜（動き度の絶対値和）はΣ｜ＨＦ｜（高域成分の絶対値和）に優先する。
【００２２】
図４は、１画面内で部分的に重み係数を変化させる場合のブロック図である。入力端子４０からの１画面分のビデオデータは、デマルチプレクサ４１で複数の画面に分割される。デマルチプレクサ４１の出力は、ＤＣＴ変換器４２ａ〜４２ｎのそれぞれに供給される。各ＤＣＴ変換器の画像データは、対応する量子化器４３ａ〜４３ｎのそれぞれに供給される。また、各ＤＣＴ変換器のＤＣＴ係数は、対応する量子化重み係数制御器４５ａ〜４５ｎのそれぞれに供給される。各量子化重み係数制御器には、対応する動き検出器４４ａ〜４４ｎから画面内の各部分の動きベクトルが供給される。量子化器４３ａ〜４３ｎの量子化出力は、マルチプレクサ４６に供給される。マルチプレクサ４６で、１画面分のエンコード後のデータが合成され、マルチプレクサ４６の出力が出力端子４７から出力される。
【００２３】
例えば、画面の上半分が青空で下半分が花畑のように、高域成分を多く含む画像データの場合、上半分は傾きが大きい時の重み係数を量子化重み係数ブロックに出力する。これにより、上半分の画像データに関しては、その高域成分が低減されて送出される。一方、下半分は傾きが小さい時の重み係数を量子化重み係数ブロックに出力する。これにより、下半分の画像データに関しては、その高域成分が忠実に送出される。
【００２４】
【発明の効果】
この発明に依れば、動きの激しい画像の時には、大きな傾きの重み係数で量子化が行われる。このため、符号発生量が抑えられ、量子化スケールが小さくなり、全体的な画質を向上することができる。一方、動きが小さく、その高域成分が多い画像の時には、重み係数の傾きを小さくする。これにより、高域成分まで伝送され、よりクリアな画面となる。また、動きが小さくても、その高域成分が少ない画像の時には、重み係数の傾きを大きくする。これにより、モスキートノイズを目立たないようにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による符号化装置のブロック図である。
【図２】量子化器及び量子化重み係数制御器の詳細なブロック図である。
【図３】量子化重み係数制御器の回路図である。
【図４】１画面内で部分的に重み係数を変化させる場合のブロック図である。
【図５】符号化装置の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
３  ＤＣＴ変換器
４  量子化器
１３  動き検出器
１４  量子化重み係数制御器
２１  量子化重み係数ブロック
２２  量子化ブロック
２３  動き度検出ブロック
２４  高域度検出ブロック
２５  重み係数決定ブロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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