映像信号伝送装置
【目的】本発明は、映像信号伝送装置において、大きな歪が一旦生じても数フレームに亘つて歪が連続しないようにすることにより、視覚される歪を減少させることができ、画質を一段と向上させることができる。
【構成】伝送する画像データを符号化する際に生じる符号化歪を実際に伝送される画像データの局部復号値と原画像データとを比較することにより求め、当該符号化歪がブロツクグループごとの制御信号によつて推定される各ブロツクの平均的な歪量を基準に多いか否かを場合分けして判別し、次フレームの画像データ伝送時、判別結果に基づいてブロツクごとに量子化サイズを制御することにより、歪が複数フレームに亘つて連続するおそれを有効に回避することができ、画質を一段と向上させることができる。
【構成】伝送する画像データを符号化する際に生じる符号化歪を実際に伝送される画像データの局部復号値と原画像データとを比較することにより求め、当該符号化歪がブロツクグループごとの制御信号によつて推定される各ブロツクの平均的な歪量を基準に多いか否かを場合分けして判別し、次フレームの画像データ伝送時、判別結果に基づいてブロツクごとに量子化サイズを制御することにより、歪が複数フレームに亘つて連続するおそれを有効に回避することができ、画質を一段と向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【目次】以下の順序で本発明を説明する。
産業上の利用分野従来の技術（図２〜図５）
発明が解決しようとする課題（図２〜図５）
課題を解決するための手段（図１）
作用実施例（図１）
発明の効果
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は映像信号伝送装置に関し、例えば放送局内伝送のように一対多の伝送形態で高画質の映像を伝送する映像信号伝送装置に適用して好適なものである。
【０００３】
【従来の技術】従来、例えばテレビ会議システム、テレビ電話システムなどのように動画映像でなる映像信号を遠隔地に伝送するいわゆる映像信号伝送システムにおいては、伝送路を効率良く利用するため、映像信号のフレーム間相関を利用して映像信号を符号化し、これにより有意情報の伝送効率を高めるようになされている。
【０００４】例えばフレーム内符号化処理は、図２に示すように、時点ｔ＝ｔ1 、ｔ2 、ｔ3 ……において動画を構成する各画像ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３……を伝送しようとする場合、伝送処理すべき画像データを同一走査線内で一次元符号化して伝送するものである。またフレーム間符号化処理は、時間軸に対する映像信号の自己相関を利用して順次隣合う画像ＰＣ１及びＰＣ２、ＰＣ２及びＰＣ３……間の画素データの差分でなる画像データＰＣ１２、ＰＣ２３……を求めることにより圧縮率を向上させるものである。
【０００５】これにより映像信号伝送システムは、画像ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３……をその全ての画像データを伝送する場合と比較して格段的にデータ量が少ないデイジタルデータに高能率符号化して伝送路に送出することができるようになされている。
【０００６】すなわち図３に示すように、画像データ伝送装置１は、入力映像信号ＶＤを前処理回路２を介して輝度信号及び色差信号に変換した後、アナログデイジタル変換回路で８ビツトのデイジタル信号に変換し、入力画像データＳ１として出力する。ここで入力画像データＳ１として順次送出される画像データは、図４に示すような手法でフレーム画像データＦＲＭから抽出される。
【０００７】一枚のフレーム画像データＦＲＭは、図４（Ａ）に示すように２個（水平方向）×６個（垂直方向）のブロツクグループＧＯＢに分割され、各ブロツクグループＧＯＢが図４（Ｂ）に示すように１１個（水平方向）×３個（垂直方向）のマクロブロツクＭＢを含むようにになされ、各マクロブロツクＭＢは図４（Ｃ）に示すように８×８画素分の輝度信号データＹ1 〜Ｙ4 の全画素データに対応する色差信号データでなる色差信号データＣb 及びＣr を含んでなる。
【０００８】このときブロツクグループＧＯＢ内の画像データの配列は、マクロブロツクＭＢ単位で画像データが連続するようになされており、マクロブロツクＭＢ内ではラスタ走査の順で微小ブロツク単位で画像データが連続するようになされている。
【０００９】なおここでマクロブロツクＭＢは、輝度信号に対して、水平及び垂直走査方向に連続する16×16画素の画像データ（Ｙ1 〜Ｙ4 ）を１つの単位とするのに対し、これに対応する２つの色差信号においては、データ量が低減処理された後時間軸多重化処理され、それぞれ１つの微小ブロツクＣr 、Ｃb に16×16画素分のデータが割り当てられる。
【００１０】差データ生成回路３は、入力画像データＳ１と共に前フレームメモリ４に格納されている前フレームの前フレームデータＳ２を入力すると、入力画像データＳ１との差分を求めてフレーム間符号化データを発生し（以下これをフレーム間符号化モードという）、当該差分データＳ３を切換回路５を介してデイスクリートコサイン変換ＤＣＴ（discrete cosine transform ）回路６及び切換制御回路７に出力するようになされている。
【００１１】切換回路５は、切換制御回路７から出力される制御信号Ｓ４により制御され、フイールド内符号化して伝送した方が少ないデータ量で伝送できる場合には、入力画像データＳ１をそのまま出力し、またフレーム間符号化して伝送した方が少ないデータ量で伝送できる場合には差分データＳ３を出力するようになされている。デイスクリートコサイン変換回路６は映像信号の２次元相関を利用して、入力画像データＳ１又は差分データＳ３を微小ブロツク単位でデイスクリートコサイン変換し、その結果得られる変換データＳ５を量子化回路８に出力するようになされている。
【００１２】量子化回路８は、ブロツクグループＧＯＢ毎に定まる量子化ステツプサイズで変換データＳ５を量子化し、その結果出力端に得られる量子化データＳ６を可変長符号化回路ＶＬＣ（variable length code）９及び逆量子化回路１２に供給する。ここで可変長符号化回路９は、量子化データＳ６を可変長符号化処理し、伝送データＳ７として伝送バツフアメモリＢＭ１０に供給する。
【００１３】伝送バツフアメモリ１０は、伝送データＳ７を一旦メモリに格納した後、所定の順序で出力データＳ８として引き出して伝送路１１に出力すると共に、メモリに残留している残留データ量に応じてブロツクグループＧＯＢ単位の量子化制御信号Ｓ９を量子化回路８にフイードバツクして量子化ステツプサイズを制御するようになされている。これにより伝送バツフアメモリ１０は、出力データＳ８として発生されるデータ量を調整し、メモリ内に適正な残量（オーバーフロー又はアンダーフローを生じさせないようなデータ量）のデータを維持するようになされている。
【００１４】因に伝送バツフアメモリ１０のデータ残量が許容上限にまで増量すると、伝送バツフアメモリ１０は量子化制御信号Ｓ９によつて量子化回路８の量子化ステツプサイズＳＴＰＳ（図５）のステツプサイズを大きくすることにより、量子化データＳ６のデータ量を低下させる。またこれとは逆に伝送バツフアメモリ１０のデータ残量が許容下限値まで減量すると、伝送バツフアメモリ１０は量子化制御信号Ｓ９によつて量子化回路８の量子化ステツプサイズＳＴＰＳのステツプサイズを小さくすることにより、量子化データＳ６のデータ量を増大させる。
【００１５】逆量子化回路１２は、量子化回路８から送出される量子化データＳ６を代表値に逆量子化して逆量子化データＳ１０に変換し、出力データＳ８の量子化回路８における変換前の変換データを復号し、逆量子化データＳ１０をデイスクリートコサイン逆変換ＩＤＣＴ（inverse discrete cosine trasform）回路１３に供給するようになされている。デイスクリートコサイン逆変換回路１３は、逆量子化回路１２で復号された逆量子化データＳ１０をデイスクリートコサイン逆変換回路６とは逆の変換処理で復号画像データＳ１１に変換し、前フレームデータ生成回路１４及び切換回路１５に出力するようになされている。
【００１６】これによりデイスクリートコサイン逆変換回路１３は、伝送路１１を介して出力され、受信側で再現される出力データＳ８のデイスクリートコサイン変換回路６での変換前の入力画像データＳ１又は差分データＳ３を伝送側で復号することができるようになされている。すなわちデイスクリートコサイン逆変換回路１３は、映像信号ＶＤがフイールド内符号化処理されて伝送される場合には入力画像データＳ１を再現するのに対し、映像信号ＶＤがフレーム間符号化処理されて伝送される場合には差分データＳ３を再現するようになされている。
【００１７】前フレームデータ生成回路１４は、前フレームメモリ４からフイードバツクされる前フレームデータＳ２と復号画像データＳ１１を加算して出力データＳ８として出力された前フレームの画像データを再現し、切換回路１５を介して前フレームメモリ４に出力することにより、前フレームメモリ４に受信側に伝送される画像を順次再現して格納するようになされている。ここで切換回路１５は、遅延回路１６を介することにより映像信号が離散コサイン変換されてから離散コサイン逆変換されるまでに要する時間遅延された制御信号Ｓ４により切り換え制御されるようになされている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】ところが従来の画像データ伝送装置１においては、伝送バツフアメモリ１０のデータ蓄積残量に基づいて量子化回路８で発生されるブロツク群ごとの発生情報データ量を平均化し、一定速度でデータを伝送するように制御しているため、受信側でブロツク歪や輪郭のぼけが視覚され、画質が劣化する場合があつた。
【００１９】例えばシーンチエンジの直後の場合、情報量が増大するため多くの符号化歪が発生すると共に、この歪が長時間連続するおそれがある。またフレーム間符号化して入力画像データＳ１を伝送するようになされているため、一旦大きな歪が生じると、歪が次フレーム以降にも連続して視覚されやすい問題があつた。
【００２０】本発明は以上の点を考慮してなされたもので、大きな歪が一旦生じても長時間歪を連続させないようにすることにより、時間方向に視覚される歪を減少させることができ、画質を一段と向上させることができる。
【００２１】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するため本発明においては、単位ブロツク（ＭＢ）複数個で単位ブロツク群（ＧＯＢ）を形成する映像信号ＶＤを高能率符号化処理して高能率符号化データＳ５に変換し、当該高能率符号化データＳ５を量子化して伝送データＳ６に変換する映像信号伝送装置２０において、単位ブロツク群（ＧＯＢ）ごとに定まる第１の量子化情報Ｓ９に基づいて、高能率符号化データＳ５を復号する復号手段１２、１３、１４と、復号手段１２、１３、１４で復号された復号データＳ１１と当該復号データＳ１１に対応する原映像信号Ｓ１との差分を求める差分データ検出手段２２と、差分データ検出手段２２で求められた差分に基づいて単位ブロツク（ＭＢ）ごとに実符号化歪Ｓ２２を蓄積する蓄積手段２４、２５と、蓄積手段２４、２５で蓄積された実符号化歪Ｓ２２と第１の量子化情報Ｓ９で設定される単位ブロツク（ＭＢ）の予測歪とを比較し、比較結果に基づいて単位ブロツク（ＭＢ）ごとに第２の量子化情報Ｓ２４を設定する制御手段２６、２７と、第１の量子化情報Ｓ９及び第２の量子化情報Ｓ２４に基づいて、映像信号ＶＤの量子化サイズを設定する量子化手段８とを備えるようにする。
【００２２】
【作用】前フレームの単位ブロツク（ＭＢ）のうち歪が多く発生した単位ブロツク（ＭＢ）に対応する次フレームの単位ブロツク（ＭＢ）の量子化サイズを第２の量子化情報Ｓ２４で小さくするように制御することにより、発生した歪が同一ブロツク内で複数フレームに亘つて連続するおそれを有効に回避することができ、画質を一段と向上することができる。
【００２３】
【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。
【００２４】図３との対応部分に同一符号を付して示す図１において、２０は全体として画像データ伝送装置を示し、各ブロツクごとの量子化パラメータを制御する量子化パラメータ制御回路２１を有することを除いて同様の構成を有している。
【００２５】量子化パラメータ制御回路２１は、局部復号データＳ１１を歪量算出回路２２に入力すると共に、遅延回路２３を介して原画像としての入力画像データＳ１を入力し、同一サンプルに対する双方の差分を歪データＳ２１として出力するようになされている。これにより歪量算出回路２２は、入力画像データＳ１を符号化処理するときに実際に生じる符号化歪を算出する。
【００２６】ここで遅延回路２３は、ＦＩＦＯ（first in first out）メモリ構成でなり、画像データ伝送装置２０が差データ生成回路３から局部復号回路１４を介して入力画像データＳ１を信号処理するのに要する時間分、歪量算出回路２２への出力を遅延させるようになされている。絶対値回路２４は、歪データＳ２１の絶対値を求めると積分回路２５に出力し、各ブロツクごとに生じる歪量の総量を算出して総歪データＳ２２として歪量判別回路２６に出力するようになされている。
【００２７】歪量判別回路２６は、伝送バツフアメモリ１０で求められたブロツクグループＧＯＢごとの量子化制御信号Ｓ９に基づいて各ブロツクごとの平均的な総歪量を推定し、実際に生じる総歪データＳ２２が推定された総歪量に対してどの程度大きいか小さいかを４段階のクラス別で判別し、２ビツトの判別データＳ２３としてメモリ２７に出力する。
【００２８】ここで歪量判別回路２６は、ブロツクグループＧＯＢごとの制御パラメータによつて推定された総歪量に対して総歪データＳ２２が大きい場合には、ブロツク単位の制御パラメータの量子化ステツプサイズを小さくし、一方総歪データＳ２２が小さい場合には、ブロツク単位の制御パラメータの量子化ステツプサイズを大きくする。これにより歪量判別回路２６は、各ブロツクごとに生じる歪量を時間軸方向及び高域に移して平均化し、次フレームにおいて変換データＳ５を量子化の際に生じる歪の発生を減衰させるように判別データＳ２３を出力するようになされている。
【００２９】メモリ２７は、歪量判別回路２６から入力される判別データＳ２３を１フレーム分蓄積した後、量子化回路８に次フレームの変換データＳ５が入力される際に制御データＳ２４として順次出力し、量子化回路８の量子化ステツプサイズＳＴＰＳをブロツク単位で制御するようになされている。これにより量子化回路８は、前フレームの各ブロツクごとの歪の発生量に応じて次フレームの対応ブロツクの量子化ステツプサイズＳＴＰＳを制御することにより、歪が連続しないように変換データＳ５を順次量子化して可変長符号化回路９に出力する。
【００３０】以上の構成において、画像データ伝送装置２０は順次入力される映像信号ＶＤを前処理回路２を介して８ビツトでなる入力画像データＳ１に変換し、差データ生成回路３に出力する。差データ生成回路３は、前フレームメモリ４から供給される前フレームと現フレームとの対応ブロツクグループＧＯＢのフレーム間差分データＳ３を求めるとデイスクリートコサイン変換回路６においてブロツク毎に２次元デイスクリートコサイン変換する。
【００３１】このとき画像データ伝送装置２０は、デイスクリートコサイン変換回路６において変換された変換データＳ５を量子化回路８で量子化し、可変長符号化回路９、伝送バツフアメモリ１０を順次介して伝送路１１に出力すると共に、当該伝送路１１に出力される出力データＳ８を逆量子化回路１２、デイスクリートコサイン逆変換回路１３、前フレームメモリ生成回路１４を順次介して復号する。
【００３２】画像データ伝送装置２０は、このように復号された復号画像データＳ１１を歪量算出回路２２に入力し、遅延回路２３を介して入力される入力画像データＳ１との差分を求めることにより、原画像に対する符号化歪を算出し、絶対値回路２４に供給する。画像データ伝送装置２０は、この符号化歪の絶対値をブロツク単位で積分し、歪量判別回路２６に出力する。
【００３３】ここで符号化歪の総和がブロツクグループＧＯＢごとの制御パラメータで推定される標準歪量に対して大きい場合（このことは該当するブロツクにおいて、ブロツクグループＧＯＢ内の他のブロツクに比べて大きな歪が生じていることを意味する）、歪量判別回路２６は、その度合いに応じて該当するブロツクの量子化精度を高めるように判別データＳ２３をメモリ２７に供給する。
【００３４】この後画像データ伝送装置２０は、メモリ２７を介して量子化回路８に制御データＳ２４を出力し、歪量判別回路２６で歪が多量に発生したブロツクに該当する変換データＳ５を小さい量子化ステツプサイズで量子化する。これによりシーンチエンジや振動画像のように局所的に歪が多量に発生している変換データＳ５のブロツクを次フレームで処理をする際には、量子化ステツプサイズが小さくすることにより大きな歪は取り除かれ、従来のように複数フレームに亘つて歪が連続するおそれを除去することができる。
【００３５】一方ブロツク内に生じる歪がブロツクグループ内の他のブロツクに生じる歪に対して小さい場合には、次フレームで大きな歪が発生しても量子化ステツプサイズを小さくして歪の連続を回避することができるため、該当するブロツクの量子化ステツプサイズを大きくし、その分余裕ができた情報量を他のブロツクの伝送に割り当てることができる。
【００３６】以上の構成によれば、伝送する画像データを符号化する際に生じる歪を実際に伝送される画像データの局部復号値と原画像データとを比較することにより求め、当該符号化歪がブロツクグループごとに推定される各ブロツクの平均的な歪量を基準に多いか否かを場合分けして判別し、次フレームの画像データ伝送時、判別結果に基づいてブロツクごとに量子化ステツプサイズを制御して歪成分を時間軸方向で高域に移すことにより、歪が複数フレームに亘つて連続するおそれを有効に回避することができる。
【００３７】なお上述の実施例においては、符号化歪の絶対値を求めて各ブロツクごとに生じる歪量を判別する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、符号化歪の二乗和等を用いて各ブロツクに生じる歪量を判別するようにしても良い。
【００３８】また上述の実施例においては、歪量判別回路２６はブロツクグループ単位で各ブロツクごとに推定される推定総歪量に対して実際に生じる符号化歪が多いか否かを２ビツト、すなわち４通りで判別する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、４ビツト、すなわち８通りで判別する場合等にも適用し得る。このようにすれば伝送画像データの画質を一段と向上することができる。
【００３９】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、伝送される画像データを復号してなる復号データと原画像データとの差分データより実符号化歪を求め、第１の量子化パラメータで求まる歪量に対する当該実符号化歪の比率に基づいて第２の量子化パラメータを設定し、第１の量子化パラメータ及び第２の量子化パラメータに基づいて実際に伝送される画像データを量子化することにより、視覚される画像の歪の分布を均一にでき、当該画像データの画質を劣化させることなく伝送させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像データ伝送装置の一実施例を示すブロツク図である。
【図２】フレーム内／フレーム間符号化処理の説明に供する略線図である。
【図３】従来の画像データ伝送装置の説明に供するブロツク図である。
【図４】フレーム画像データの構成を示す略線図である。
【図５】量子化ステツプの説明に供する略線図である。
【符号の説明】
２０……画像データ伝送装置、２１……量子化パラメータ制御回路、２２……歪量算出回路、２４……絶対値回路、２５……積分回路、２６……歪量判別回路、２７……メモリ。
【０００１】
【目次】以下の順序で本発明を説明する。
産業上の利用分野従来の技術（図２〜図５）
発明が解決しようとする課題（図２〜図５）
課題を解決するための手段（図１）
作用実施例（図１）
発明の効果
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は映像信号伝送装置に関し、例えば放送局内伝送のように一対多の伝送形態で高画質の映像を伝送する映像信号伝送装置に適用して好適なものである。
【０００３】
【従来の技術】従来、例えばテレビ会議システム、テレビ電話システムなどのように動画映像でなる映像信号を遠隔地に伝送するいわゆる映像信号伝送システムにおいては、伝送路を効率良く利用するため、映像信号のフレーム間相関を利用して映像信号を符号化し、これにより有意情報の伝送効率を高めるようになされている。
【０００４】例えばフレーム内符号化処理は、図２に示すように、時点ｔ＝ｔ1 、ｔ2 、ｔ3 ……において動画を構成する各画像ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３……を伝送しようとする場合、伝送処理すべき画像データを同一走査線内で一次元符号化して伝送するものである。またフレーム間符号化処理は、時間軸に対する映像信号の自己相関を利用して順次隣合う画像ＰＣ１及びＰＣ２、ＰＣ２及びＰＣ３……間の画素データの差分でなる画像データＰＣ１２、ＰＣ２３……を求めることにより圧縮率を向上させるものである。
【０００５】これにより映像信号伝送システムは、画像ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３……をその全ての画像データを伝送する場合と比較して格段的にデータ量が少ないデイジタルデータに高能率符号化して伝送路に送出することができるようになされている。
【０００６】すなわち図３に示すように、画像データ伝送装置１は、入力映像信号ＶＤを前処理回路２を介して輝度信号及び色差信号に変換した後、アナログデイジタル変換回路で８ビツトのデイジタル信号に変換し、入力画像データＳ１として出力する。ここで入力画像データＳ１として順次送出される画像データは、図４に示すような手法でフレーム画像データＦＲＭから抽出される。
【０００７】一枚のフレーム画像データＦＲＭは、図４（Ａ）に示すように２個（水平方向）×６個（垂直方向）のブロツクグループＧＯＢに分割され、各ブロツクグループＧＯＢが図４（Ｂ）に示すように１１個（水平方向）×３個（垂直方向）のマクロブロツクＭＢを含むようにになされ、各マクロブロツクＭＢは図４（Ｃ）に示すように８×８画素分の輝度信号データＹ1 〜Ｙ4 の全画素データに対応する色差信号データでなる色差信号データＣb 及びＣr を含んでなる。
【０００８】このときブロツクグループＧＯＢ内の画像データの配列は、マクロブロツクＭＢ単位で画像データが連続するようになされており、マクロブロツクＭＢ内ではラスタ走査の順で微小ブロツク単位で画像データが連続するようになされている。
【０００９】なおここでマクロブロツクＭＢは、輝度信号に対して、水平及び垂直走査方向に連続する16×16画素の画像データ（Ｙ1 〜Ｙ4 ）を１つの単位とするのに対し、これに対応する２つの色差信号においては、データ量が低減処理された後時間軸多重化処理され、それぞれ１つの微小ブロツクＣr 、Ｃb に16×16画素分のデータが割り当てられる。
【００１０】差データ生成回路３は、入力画像データＳ１と共に前フレームメモリ４に格納されている前フレームの前フレームデータＳ２を入力すると、入力画像データＳ１との差分を求めてフレーム間符号化データを発生し（以下これをフレーム間符号化モードという）、当該差分データＳ３を切換回路５を介してデイスクリートコサイン変換ＤＣＴ（discrete cosine transform ）回路６及び切換制御回路７に出力するようになされている。
【００１１】切換回路５は、切換制御回路７から出力される制御信号Ｓ４により制御され、フイールド内符号化して伝送した方が少ないデータ量で伝送できる場合には、入力画像データＳ１をそのまま出力し、またフレーム間符号化して伝送した方が少ないデータ量で伝送できる場合には差分データＳ３を出力するようになされている。デイスクリートコサイン変換回路６は映像信号の２次元相関を利用して、入力画像データＳ１又は差分データＳ３を微小ブロツク単位でデイスクリートコサイン変換し、その結果得られる変換データＳ５を量子化回路８に出力するようになされている。
【００１２】量子化回路８は、ブロツクグループＧＯＢ毎に定まる量子化ステツプサイズで変換データＳ５を量子化し、その結果出力端に得られる量子化データＳ６を可変長符号化回路ＶＬＣ（variable length code）９及び逆量子化回路１２に供給する。ここで可変長符号化回路９は、量子化データＳ６を可変長符号化処理し、伝送データＳ７として伝送バツフアメモリＢＭ１０に供給する。
【００１３】伝送バツフアメモリ１０は、伝送データＳ７を一旦メモリに格納した後、所定の順序で出力データＳ８として引き出して伝送路１１に出力すると共に、メモリに残留している残留データ量に応じてブロツクグループＧＯＢ単位の量子化制御信号Ｓ９を量子化回路８にフイードバツクして量子化ステツプサイズを制御するようになされている。これにより伝送バツフアメモリ１０は、出力データＳ８として発生されるデータ量を調整し、メモリ内に適正な残量（オーバーフロー又はアンダーフローを生じさせないようなデータ量）のデータを維持するようになされている。
【００１４】因に伝送バツフアメモリ１０のデータ残量が許容上限にまで増量すると、伝送バツフアメモリ１０は量子化制御信号Ｓ９によつて量子化回路８の量子化ステツプサイズＳＴＰＳ（図５）のステツプサイズを大きくすることにより、量子化データＳ６のデータ量を低下させる。またこれとは逆に伝送バツフアメモリ１０のデータ残量が許容下限値まで減量すると、伝送バツフアメモリ１０は量子化制御信号Ｓ９によつて量子化回路８の量子化ステツプサイズＳＴＰＳのステツプサイズを小さくすることにより、量子化データＳ６のデータ量を増大させる。
【００１５】逆量子化回路１２は、量子化回路８から送出される量子化データＳ６を代表値に逆量子化して逆量子化データＳ１０に変換し、出力データＳ８の量子化回路８における変換前の変換データを復号し、逆量子化データＳ１０をデイスクリートコサイン逆変換ＩＤＣＴ（inverse discrete cosine trasform）回路１３に供給するようになされている。デイスクリートコサイン逆変換回路１３は、逆量子化回路１２で復号された逆量子化データＳ１０をデイスクリートコサイン逆変換回路６とは逆の変換処理で復号画像データＳ１１に変換し、前フレームデータ生成回路１４及び切換回路１５に出力するようになされている。
【００１６】これによりデイスクリートコサイン逆変換回路１３は、伝送路１１を介して出力され、受信側で再現される出力データＳ８のデイスクリートコサイン変換回路６での変換前の入力画像データＳ１又は差分データＳ３を伝送側で復号することができるようになされている。すなわちデイスクリートコサイン逆変換回路１３は、映像信号ＶＤがフイールド内符号化処理されて伝送される場合には入力画像データＳ１を再現するのに対し、映像信号ＶＤがフレーム間符号化処理されて伝送される場合には差分データＳ３を再現するようになされている。
【００１７】前フレームデータ生成回路１４は、前フレームメモリ４からフイードバツクされる前フレームデータＳ２と復号画像データＳ１１を加算して出力データＳ８として出力された前フレームの画像データを再現し、切換回路１５を介して前フレームメモリ４に出力することにより、前フレームメモリ４に受信側に伝送される画像を順次再現して格納するようになされている。ここで切換回路１５は、遅延回路１６を介することにより映像信号が離散コサイン変換されてから離散コサイン逆変換されるまでに要する時間遅延された制御信号Ｓ４により切り換え制御されるようになされている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】ところが従来の画像データ伝送装置１においては、伝送バツフアメモリ１０のデータ蓄積残量に基づいて量子化回路８で発生されるブロツク群ごとの発生情報データ量を平均化し、一定速度でデータを伝送するように制御しているため、受信側でブロツク歪や輪郭のぼけが視覚され、画質が劣化する場合があつた。
【００１９】例えばシーンチエンジの直後の場合、情報量が増大するため多くの符号化歪が発生すると共に、この歪が長時間連続するおそれがある。またフレーム間符号化して入力画像データＳ１を伝送するようになされているため、一旦大きな歪が生じると、歪が次フレーム以降にも連続して視覚されやすい問題があつた。
【００２０】本発明は以上の点を考慮してなされたもので、大きな歪が一旦生じても長時間歪を連続させないようにすることにより、時間方向に視覚される歪を減少させることができ、画質を一段と向上させることができる。
【００２１】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するため本発明においては、単位ブロツク（ＭＢ）複数個で単位ブロツク群（ＧＯＢ）を形成する映像信号ＶＤを高能率符号化処理して高能率符号化データＳ５に変換し、当該高能率符号化データＳ５を量子化して伝送データＳ６に変換する映像信号伝送装置２０において、単位ブロツク群（ＧＯＢ）ごとに定まる第１の量子化情報Ｓ９に基づいて、高能率符号化データＳ５を復号する復号手段１２、１３、１４と、復号手段１２、１３、１４で復号された復号データＳ１１と当該復号データＳ１１に対応する原映像信号Ｓ１との差分を求める差分データ検出手段２２と、差分データ検出手段２２で求められた差分に基づいて単位ブロツク（ＭＢ）ごとに実符号化歪Ｓ２２を蓄積する蓄積手段２４、２５と、蓄積手段２４、２５で蓄積された実符号化歪Ｓ２２と第１の量子化情報Ｓ９で設定される単位ブロツク（ＭＢ）の予測歪とを比較し、比較結果に基づいて単位ブロツク（ＭＢ）ごとに第２の量子化情報Ｓ２４を設定する制御手段２６、２７と、第１の量子化情報Ｓ９及び第２の量子化情報Ｓ２４に基づいて、映像信号ＶＤの量子化サイズを設定する量子化手段８とを備えるようにする。
【００２２】
【作用】前フレームの単位ブロツク（ＭＢ）のうち歪が多く発生した単位ブロツク（ＭＢ）に対応する次フレームの単位ブロツク（ＭＢ）の量子化サイズを第２の量子化情報Ｓ２４で小さくするように制御することにより、発生した歪が同一ブロツク内で複数フレームに亘つて連続するおそれを有効に回避することができ、画質を一段と向上することができる。
【００２３】
【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。
【００２４】図３との対応部分に同一符号を付して示す図１において、２０は全体として画像データ伝送装置を示し、各ブロツクごとの量子化パラメータを制御する量子化パラメータ制御回路２１を有することを除いて同様の構成を有している。
【００２５】量子化パラメータ制御回路２１は、局部復号データＳ１１を歪量算出回路２２に入力すると共に、遅延回路２３を介して原画像としての入力画像データＳ１を入力し、同一サンプルに対する双方の差分を歪データＳ２１として出力するようになされている。これにより歪量算出回路２２は、入力画像データＳ１を符号化処理するときに実際に生じる符号化歪を算出する。
【００２６】ここで遅延回路２３は、ＦＩＦＯ（first in first out）メモリ構成でなり、画像データ伝送装置２０が差データ生成回路３から局部復号回路１４を介して入力画像データＳ１を信号処理するのに要する時間分、歪量算出回路２２への出力を遅延させるようになされている。絶対値回路２４は、歪データＳ２１の絶対値を求めると積分回路２５に出力し、各ブロツクごとに生じる歪量の総量を算出して総歪データＳ２２として歪量判別回路２６に出力するようになされている。
【００２７】歪量判別回路２６は、伝送バツフアメモリ１０で求められたブロツクグループＧＯＢごとの量子化制御信号Ｓ９に基づいて各ブロツクごとの平均的な総歪量を推定し、実際に生じる総歪データＳ２２が推定された総歪量に対してどの程度大きいか小さいかを４段階のクラス別で判別し、２ビツトの判別データＳ２３としてメモリ２７に出力する。
【００２８】ここで歪量判別回路２６は、ブロツクグループＧＯＢごとの制御パラメータによつて推定された総歪量に対して総歪データＳ２２が大きい場合には、ブロツク単位の制御パラメータの量子化ステツプサイズを小さくし、一方総歪データＳ２２が小さい場合には、ブロツク単位の制御パラメータの量子化ステツプサイズを大きくする。これにより歪量判別回路２６は、各ブロツクごとに生じる歪量を時間軸方向及び高域に移して平均化し、次フレームにおいて変換データＳ５を量子化の際に生じる歪の発生を減衰させるように判別データＳ２３を出力するようになされている。
【００２９】メモリ２７は、歪量判別回路２６から入力される判別データＳ２３を１フレーム分蓄積した後、量子化回路８に次フレームの変換データＳ５が入力される際に制御データＳ２４として順次出力し、量子化回路８の量子化ステツプサイズＳＴＰＳをブロツク単位で制御するようになされている。これにより量子化回路８は、前フレームの各ブロツクごとの歪の発生量に応じて次フレームの対応ブロツクの量子化ステツプサイズＳＴＰＳを制御することにより、歪が連続しないように変換データＳ５を順次量子化して可変長符号化回路９に出力する。
【００３０】以上の構成において、画像データ伝送装置２０は順次入力される映像信号ＶＤを前処理回路２を介して８ビツトでなる入力画像データＳ１に変換し、差データ生成回路３に出力する。差データ生成回路３は、前フレームメモリ４から供給される前フレームと現フレームとの対応ブロツクグループＧＯＢのフレーム間差分データＳ３を求めるとデイスクリートコサイン変換回路６においてブロツク毎に２次元デイスクリートコサイン変換する。
【００３１】このとき画像データ伝送装置２０は、デイスクリートコサイン変換回路６において変換された変換データＳ５を量子化回路８で量子化し、可変長符号化回路９、伝送バツフアメモリ１０を順次介して伝送路１１に出力すると共に、当該伝送路１１に出力される出力データＳ８を逆量子化回路１２、デイスクリートコサイン逆変換回路１３、前フレームメモリ生成回路１４を順次介して復号する。
【００３２】画像データ伝送装置２０は、このように復号された復号画像データＳ１１を歪量算出回路２２に入力し、遅延回路２３を介して入力される入力画像データＳ１との差分を求めることにより、原画像に対する符号化歪を算出し、絶対値回路２４に供給する。画像データ伝送装置２０は、この符号化歪の絶対値をブロツク単位で積分し、歪量判別回路２６に出力する。
【００３３】ここで符号化歪の総和がブロツクグループＧＯＢごとの制御パラメータで推定される標準歪量に対して大きい場合（このことは該当するブロツクにおいて、ブロツクグループＧＯＢ内の他のブロツクに比べて大きな歪が生じていることを意味する）、歪量判別回路２６は、その度合いに応じて該当するブロツクの量子化精度を高めるように判別データＳ２３をメモリ２７に供給する。
【００３４】この後画像データ伝送装置２０は、メモリ２７を介して量子化回路８に制御データＳ２４を出力し、歪量判別回路２６で歪が多量に発生したブロツクに該当する変換データＳ５を小さい量子化ステツプサイズで量子化する。これによりシーンチエンジや振動画像のように局所的に歪が多量に発生している変換データＳ５のブロツクを次フレームで処理をする際には、量子化ステツプサイズが小さくすることにより大きな歪は取り除かれ、従来のように複数フレームに亘つて歪が連続するおそれを除去することができる。
【００３５】一方ブロツク内に生じる歪がブロツクグループ内の他のブロツクに生じる歪に対して小さい場合には、次フレームで大きな歪が発生しても量子化ステツプサイズを小さくして歪の連続を回避することができるため、該当するブロツクの量子化ステツプサイズを大きくし、その分余裕ができた情報量を他のブロツクの伝送に割り当てることができる。
【００３６】以上の構成によれば、伝送する画像データを符号化する際に生じる歪を実際に伝送される画像データの局部復号値と原画像データとを比較することにより求め、当該符号化歪がブロツクグループごとに推定される各ブロツクの平均的な歪量を基準に多いか否かを場合分けして判別し、次フレームの画像データ伝送時、判別結果に基づいてブロツクごとに量子化ステツプサイズを制御して歪成分を時間軸方向で高域に移すことにより、歪が複数フレームに亘つて連続するおそれを有効に回避することができる。
【００３７】なお上述の実施例においては、符号化歪の絶対値を求めて各ブロツクごとに生じる歪量を判別する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、符号化歪の二乗和等を用いて各ブロツクに生じる歪量を判別するようにしても良い。
【００３８】また上述の実施例においては、歪量判別回路２６はブロツクグループ単位で各ブロツクごとに推定される推定総歪量に対して実際に生じる符号化歪が多いか否かを２ビツト、すなわち４通りで判別する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、４ビツト、すなわち８通りで判別する場合等にも適用し得る。このようにすれば伝送画像データの画質を一段と向上することができる。
【００３９】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、伝送される画像データを復号してなる復号データと原画像データとの差分データより実符号化歪を求め、第１の量子化パラメータで求まる歪量に対する当該実符号化歪の比率に基づいて第２の量子化パラメータを設定し、第１の量子化パラメータ及び第２の量子化パラメータに基づいて実際に伝送される画像データを量子化することにより、視覚される画像の歪の分布を均一にでき、当該画像データの画質を劣化させることなく伝送させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像データ伝送装置の一実施例を示すブロツク図である。
【図２】フレーム内／フレーム間符号化処理の説明に供する略線図である。
【図３】従来の画像データ伝送装置の説明に供するブロツク図である。
【図４】フレーム画像データの構成を示す略線図である。
【図５】量子化ステツプの説明に供する略線図である。
【符号の説明】
２０……画像データ伝送装置、２１……量子化パラメータ制御回路、２２……歪量算出回路、２４……絶対値回路、２５……積分回路、２６……歪量判別回路、２７……メモリ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】単位ブロツク複数個で単位ブロツク群を形成する映像信号を高能率符号化処理して高能率符号化データに変換し、当該高能率符号化データを量子化して伝送データに変換する映像信号伝送装置において、上記単位ブロツク群ごとに定まる第１の量子化情報に基づいて、上記高能率符号化データを復号する復号手段と、上記復号手段で復号された復号データと当該復号データに対応する原映像信号との差分を求める差分データ検出手段と、上記差分データ検出手段で求められた上記差分に基づいて上記単位ブロツクごとに実符号化歪を蓄積する蓄積手段と、上記蓄積手段で蓄積された上記実符号化歪と上記第１の量子化情報で設定される上記単位ブロツクの予測歪とを比較し、比較結果に基づいて上記単位ブロツクごとに第２の量子化情報を設定する制御手段と、上記第１の量子化情報及び上記第２の量子化情報に基づいて、上記映像信号の量子化サイズを設定する量子化手段とを具えることを特徴とする映像信号伝送装置。
【請求項１】単位ブロツク複数個で単位ブロツク群を形成する映像信号を高能率符号化処理して高能率符号化データに変換し、当該高能率符号化データを量子化して伝送データに変換する映像信号伝送装置において、上記単位ブロツク群ごとに定まる第１の量子化情報に基づいて、上記高能率符号化データを復号する復号手段と、上記復号手段で復号された復号データと当該復号データに対応する原映像信号との差分を求める差分データ検出手段と、上記差分データ検出手段で求められた上記差分に基づいて上記単位ブロツクごとに実符号化歪を蓄積する蓄積手段と、上記蓄積手段で蓄積された上記実符号化歪と上記第１の量子化情報で設定される上記単位ブロツクの予測歪とを比較し、比較結果に基づいて上記単位ブロツクごとに第２の量子化情報を設定する制御手段と、上記第１の量子化情報及び上記第２の量子化情報に基づいて、上記映像信号の量子化サイズを設定する量子化手段とを具えることを特徴とする映像信号伝送装置。
【図２】
【図５】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開平５−２２７５１０
【公開日】平成５年（１９９３）９月３日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−２４０４５４
【出願日】平成３年（１９９１）８月２６日
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【公開日】平成５年（１９９３）９月３日
【国際特許分類】
【出願日】平成３年（１９９１）８月２６日
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
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