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JPH0797861B2 - Interframe coding method - Google Patents
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JPH0797861B2 - Interframe coding method - Google Patents

Interframe coding method

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JPH0797861B2
JPH0797861B2 JP60014744A JP1474485A JPH0797861B2 JP H0797861 B2 JPH0797861 B2 JP H0797861B2 JP 60014744 A JP60014744 A JP 60014744A JP 1474485 A JP1474485 A JP 1474485A JP H0797861 B2 JPH0797861 B2 JP H0797861B2
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signal
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still
area
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、画像信号のデジタル伝送に係わり、特に入力
動画像信号の動静領域別に異なる量子化を行なうフレー
ム間符号化方式による高能率の帯域圧縮伝送技術に関す
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to digital transmission of an image signal, and particularly to a high-efficiency band by an inter-frame coding method that performs different quantization depending on a moving region of an input moving image signal. It relates to compression transmission technology.

(従来技術と問題点) 従来、入力動画像信号を動静分離して、動静領域別に異
なる量子化特性を適用するフレーム間符号化方式として
は、特願昭59−169011号明細書「動画像信号の予測符号
化装置」にあるように、静止領域に対して大きなデッド
ゾーン(入力に対して出力ゼロとなる範囲)を持つ量子
化特性を適用する予測符号化方式が知られている。しか
し、この方式では動領域と静止領域のさかいめで、デッ
ドゾーンの大きさが急に変わるため、物体の動いたあと
に尾を引くような画面の汚れが残り、特にこの部分が静
止領域となるデッドゾーンが大きくされるために、いつ
までも汚れが残ってしまうという欠点があった。また量
子化特性の選択は通常は複数ライン単位でなされるた
め、シーンチェンジ後の静止領域ではこの特性が変化し
た境界部分に微妙な階調の差が目につくことがあった。
(Prior Art and Problems) Conventionally, as an inter-frame coding method in which an input moving image signal is separated into motion and motion, and different quantization characteristics are applied to each motion region, Japanese Patent Application No. 59-169011 “Motion image signal” is used. Predictive Coding Device "is known, which applies a quantization characteristic having a large dead zone (a range in which an output is zero for an input) to a stationary area. However, in this method, the size of the dead zone changes abruptly due to the difference between the moving area and the still area, so that a tail-like screen stain remains after the object moves, and this area becomes the still area in particular. Since the dead zone is enlarged, there is a drawback that dirt remains forever. Further, since the selection of the quantization characteristic is usually made in units of a plurality of lines, in the still region after the scene change, a slight gradation difference may be noticeable at the boundary portion where the characteristic is changed.

(発明の目的) 本発明は、復号画像の特に静止領域における画質劣化が
少なく、しかも高い圧縮率の得られる符号化方式を供給
することを目的とする。
(Object of the Invention) It is an object of the present invention to provide an encoding system that can obtain a high compression rate with little deterioration in image quality of a decoded image, particularly in a still region.

(発明の構成) 本発明は、テレビジョン信号等の動画像信号をフレーム
間予測符号化するにあたり、動画像信号の動き領域と静
止領域を分離し、該静止領域に含まれる画素に対する予
測誤差については、粗い量子化を行うとともに、発生情
報量が定められた値以下の場合には、複数フレーム(例
えば10フレーム以上の周期)に1フレームは密な量子化
を行うことを特徴とするフレーム間符号化方式である。
(Structure of the Invention) The present invention separates a motion region and a still region of a moving image signal from each other in predicting a frame of a moving image signal such as a television signal, and predicts a prediction error for a pixel included in the still region. Is characterized by performing coarse quantization and performing dense quantization for one frame in a plurality of frames (for example, a period of 10 frames or more) when the generated information amount is equal to or less than a predetermined value. It is an encoding method.

(発明の原理) 本発明においては、まず動画像信号を動き領域と静止領
域に分離する。この分離方法はすでに幾つか知られてい
る。例えば特願昭59−194110号明細書「動画像信号の動
静分離装置」にあるように、画面をある大きさのブロッ
クに分割しブロック内の各画素のフレーム差分値の絶対
値をブロック内で加算し、この加算結果と定められたし
きい値との大小比較により、該ブロックの動静判定を行
う方法がある。あるいは、グラジェント法と呼ばれる方
法では、フレーム内の輝度勾配とフレーム差分値から、
画素単位の動ベクトルが求まり、この動ベクトルがゼロ
でない画素の集合をもって、動領域とすることができ
る。本発明においては、動静分離の方法が、いずれの方
法でも構わない。次に第1,2図を用いて静止領域に含ま
れる画素に対してのみある任意のフレームにおいて密な
量子化を行う方法を説明する。前述のいずれの方法によ
り動静分離を行った結果を第1図に示す。第1図の各フ
レームにおける斜線部分は、動静分離により静止領域と
判定されたとする。各フレームの斜線の静止領域に対し
て通常は粗い量子化を行うことにより、静止領域の雑音
により発生する情報を抑圧することができる。次にある
任意のフレームたとえば第nフレームの斜線の静止領域
の全体に密な量子化を行う。第2図を用いて密な量子化
を行う方法について説明する。動静判定により静止領域
と判定された部分に通常は、粗い量子化を行い、たとえ
ば第nフレームにおける静止領域に密な量子化を行い、
次のフレームからPフレームの間は、静止領域に粗い量
子化を行なう。そして第Qフレームの静止領域に密な量
子化を行なう。このように間をおいて適当な周期で静止
領域に対して密な量子化を行なう。静止領域の量子化が
粗いままだと画像の動きやシーンチェンジにより、動領
域と静止領域の境目や静止領域に発生した画面の汚れが
残ってしまうのがときどき静止領域全体に密な量子化を
行うことにより、静止領域の雑音により発生する情報を
抑圧し、かつ動領域と静止領域の境目やシーンチェンジ
後の静止領域の画面の汚れを除去することができる。ま
た量子化を一度密にしておけばその後に粗い量子化を行
っても動きやシーンチェンジが起こらない限り静止領域
に画面の汚れは発生しない。このようにして高い圧縮率
の符号化方式が得られる。
(Principle of the Invention) In the present invention, a moving image signal is first separated into a moving region and a still region. Several methods for this separation are already known. For example, as disclosed in Japanese Patent Application No. 59-194110 "Motion Image Separation Device", the screen is divided into blocks of a certain size, and the absolute value of the frame difference value of each pixel in the block is calculated within the block. There is a method of performing the addition and comparing the result of the addition with a predetermined threshold value to determine the motion of the block. Alternatively, in the method called the gradient method, from the brightness gradient in the frame and the frame difference value,
A motion vector for each pixel is obtained, and a motion region can be defined as a set of pixels whose motion vector is not zero. In the present invention, any of the dynamic and static separation methods may be used. Next, a method of performing dense quantization in an arbitrary frame only for pixels included in the still area will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows the result of performing dynamic-separation by any of the above-mentioned methods. It is assumed that the shaded portion in each frame in FIG. 1 is determined to be a static region by the motion / static separation. Information that is generated by noise in the still region can be suppressed by performing coarse quantization in the still region of the diagonal line of each frame. Next, dense quantization is performed on the entire static region of an arbitrary frame, for example, the diagonal line of the nth frame. A method of performing dense quantization will be described with reference to FIG. Usually, coarse quantization is performed on a portion determined to be a still region by the motion determination, for example, dense quantization is performed on a still region in the nth frame,
From the next frame to the P frame, coarse quantization is performed in the still region. Then, dense quantization is performed on the still area of the Qth frame. In this way, dense quantization is performed on the stationary region at an appropriate period with a certain interval. When the quantization of the still area is rough, the movement of the image or the scene change sometimes leaves a stain on the screen between the moving area and the still area or the still area. By doing so, it is possible to suppress the information generated by the noise in the still area and remove the boundary between the moving area and the still area and the stain on the screen in the still area after the scene change. Moreover, once the quantization is made dense, even if coarse quantization is performed thereafter, the screen will not become dirty in the still area as long as there is no movement or scene change. In this way, a coding method with a high compression rate can be obtained.

(実施例) 第3図を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。第3
図は、本発明を用いた符号器の一実施例である。信号線
101より入力されるディジタル化された動画像信号は、
遅延回路1と、動静分離回路2に供給される。動静分離
回路2で計算された動静判定信号は、信号線201を介し
符号化制御回路7に供給される。遅延回路1で遅延調整
された動画像信号は減算器3に入る。減算器3は、フレ
ームメモリーからの1フレーム時間遅延された予測信号
とによりフレーム差分を計算し、これを予測誤差信号と
して量子化回路4に送る。量子化回路4は、予測誤差信
号を量子化するにあたり、符号化制御回路7からの量子
化切換信号により、たとえば第2図に示したように静止
領域に対して粗・密の量子化の切換制御を行う。動領域
に対しては、従来と同様にたとえば後述のバッファーメ
モリー11の占有状態に基づいて定められる量子化が行わ
れる。つぎに量子化回路4で量子化された予測誤差信号
は加算器5および符号変換器8に供給される。
(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. Third
The figure is an embodiment of an encoder using the present invention. Signal line
The digitized moving image signal input from 101 is
It is supplied to the delay circuit 1 and the motion / static separation circuit 2. The motion determination signal calculated by the motion separation circuit 2 is supplied to the encoding control circuit 7 via the signal line 201. The moving image signal whose delay has been adjusted by the delay circuit 1 enters the subtractor 3. The subtractor 3 calculates a frame difference from the prediction signal delayed by one frame from the frame memory, and sends this to the quantization circuit 4 as a prediction error signal. When quantizing the prediction error signal, the quantizing circuit 4 uses a quantization switching signal from the coding control circuit 7 to switch between coarse and fine quantization with respect to the still region as shown in FIG. Take control. The moving area is quantized, for example, based on the occupied state of the buffer memory 11, which will be described later, as in the conventional case. Next, the prediction error signal quantized by the quantization circuit 4 is supplied to the adder 5 and the code converter 8.

加算器5は、量子化された予測誤差信号と、フレームメ
モリー6からの予測信号とを加算し、その結果を局部復
号信号としてフレームメモリー6に供給する。符号変換
器8は、量子化回路4からの供給された予測誤差信号を
可変長符号化し圧縮する。符号変換器8は、可変長符号
化を行う際に、符号化制御回路7からの量子化切換信号
により、どの量子化特性が選択されたかに従い対応する
可変長符号化を行い、可変長符号を多重化回路に出力す
る。符号変換器9は、符号化制御回路7からの量子化切
換信号により、どの量子化特性が選択されたかを、モー
ド符号として符号化し多重化回路に出力する。多重化回
路10は、モード符号と可変長符号を多重化し、バッファ
メモリー11に出力する。バッファメモリー11は、伝送路
1101の伝送速度を一定に保つように、符号化の速度と伝
送路の速度の整合を行う。またバッファメモリー11の占
有状態を示すバッファーオキパンシーを1102を介して符
号化制御回路7に供給する。
The adder 5 adds the quantized prediction error signal and the prediction signal from the frame memory 6 and supplies the result to the frame memory 6 as a local decoded signal. The code converter 8 performs variable length coding and compresses the prediction error signal supplied from the quantization circuit 4. When performing variable-length coding, the code converter 8 performs variable-length coding corresponding to which quantization characteristic is selected by the quantization switching signal from the coding control circuit 7, and outputs the variable-length code. Output to the multiplexing circuit. The code converter 9 encodes which quantization characteristic is selected by the quantization switching signal from the encoding control circuit 7 as a mode code and outputs it to the multiplexing circuit. The multiplexing circuit 10 multiplexes the mode code and the variable length code and outputs them to the buffer memory 11. The buffer memory 11 is a transmission line
The encoding speed and the transmission path speed are matched so that the transmission speed of 1101 is kept constant. Further, the buffer occupancy indicating the occupied state of the buffer memory 11 is supplied to the encoding control circuit 7 via 1102.

次に符号化制御回路7について第4図を参照して説明す
る。符号化制御回路7は、第4図に示すように量子化切
換器701とタイマー702によって構成される。タイマー70
2はある任意の周期たとえば数フレーム単位でタイミン
グ信号を量子化切換器に供給する。またタイマー702
は、バッファメモリー11から信号線1102を介して供給さ
れるバッファーオキュパンシーにより発生情報量を監視
し、発生情報が多いときにはタイミング信号を出さない
ようにする。量子化切換器701は動静分離回路2から信
号線201を介して供給される動静判定信号により静止領
域と判定された部分に通常は粗い量子化を選択する量子
化切換信号を出力し、タイマー702からタイミング信号
が送られて来たときのみ静止領域の全体に密な量子化を
選択する量子化切り換え信号を出力する。このように動
静判定信号とバッファオキュパンシーにより、通常は粗
い量子化を行い、ときどき静止領域の全体に密な量子化
を行う。このとき発生情量が多ければ(すなわち信号線
1102がバッファオキュパンシーが大なることを示すと
き)密な量子化は行わず粗い量子化を行なう。また、バ
ッファオキュパンシーを示す信号1102をタイマー702に
供給する代わりに、信号1102を量子化切り換え器701に
供給することとし、バッファオキュパンシーが大なると
きは、タイマー702より供給されるタイミング信号を無
視するように構成してもほとんど同等の効果が得られ
る。
Next, the encoding control circuit 7 will be described with reference to FIG. The encoding control circuit 7 is composed of a quantization switching unit 701 and a timer 702 as shown in FIG. Timer 70
The reference numeral 2 supplies a timing signal to the quantizing switch in an arbitrary cycle, for example, in units of several frames. See also timer 702
Monitors the amount of generated information by the buffer occupancy supplied from the buffer memory 11 via the signal line 1102, and does not output the timing signal when the generated information is large. The quantization switching unit 701 outputs a quantization switching signal that normally selects coarse quantization to a portion determined to be a still region by the motion determination signal supplied from the motion separation circuit 2 via the signal line 201, and the timer 702. Only when the timing signal is sent from the output terminal, the quantization switching signal for selecting the dense quantization over the entire stationary area is output. In this way, the motion determination signal and the buffer occupancy usually perform coarse quantization, and sometimes dense quantization is performed on the entire still region. At this time, if the generated information is large (that is, the signal line
When 1102 indicates that the buffer occupancy is large) coarse quantization is performed without dense quantization. Further, instead of supplying the signal 1102 indicating the buffer occupancy to the timer 702, the signal 1102 is supplied to the quantization switching unit 701, and when the buffer occupancy becomes large, the timing signal supplied from the timer 702 is changed. Even if it is configured to be ignored, almost the same effect can be obtained.

次に第5図により復号器の説明をする。バッファーメモ
リー12には、伝送路1201により符号器から一定の速度で
送られて来る圧縮符号化された信号と、復号化する速度
との整合を行い符号逆交換器13、14に出力する。符号逆
交換器13は、多重化されている圧縮符号からモード符号
のみ取り出し復号化する。復号された(量子化特性を表
す)信号は1301により符号逆交換器14に供給され、量子
化切り換えの制御に用いられる。符号逆交換器14は、多
重化されている圧縮符号の内のモード符号を除いた可変
長符号の復号をこの量子化特性に基づいて行い、復号さ
れた予測誤差信号を加算器15に出力する。加算器15は、
符号逆交換器14からの復号された予測誤差信号とフレー
ムメモリー16からの予測信号を加算し復号信号をフレー
ムメモリー16に供給するほか、線1501を介して復号器か
ら出力される。
Next, the decoder will be described with reference to FIG. In the buffer memory 12, the compression-coded signal sent from the encoder at a constant speed through the transmission path 1201 is matched with the decoding speed, and the result is output to the code reverse exchangers 13 and 14. The code reverse exchange 13 extracts only the mode code from the multiplexed compression code and decodes it. The decoded signal (representing the quantization characteristic) is supplied to the code inverse switch 14 by 1301 and used for controlling the quantization switching. The code inverse exchange unit 14 performs decoding of the variable length code excluding the mode code of the multiplexed compression code based on this quantization characteristic, and outputs the decoded prediction error signal to the adder 15. . The adder 15 is
The decoded prediction error signal from the code inverse exchanger 14 and the prediction signal from the frame memory 16 are added and the decoded signal is supplied to the frame memory 16 and is also output from the decoder via the line 1501.

(発明の効果) 以上詳しく説明したように、静止領域に粗い量子化を行
い静止領域の雑音により発生する情報を抑圧しつつ、フ
レーム単位に静止領域に対して中、密と段々と細かにな
る量子化を行うことにより、わずかの情報の追加により
従来問題となっていた静止領域の画面の汚れを除去する
ことができ、高い圧縮率のフレーム間符号化方式が実現
される。このように本発明を実用に供するとその効果は
きわめて大きい。
(Effects of the Invention) As described in detail above, while coarsely quantizing a still region to suppress information generated by noise in the still region, the image becomes finer and denser in the still region on a frame-by-frame basis. By performing the quantization, it is possible to remove the stain on the screen in the still area, which has been a problem in the past, by adding a small amount of information, and an interframe coding method with a high compression rate is realized. Thus, when the present invention is put to practical use, its effect is extremely large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図及び第2図は本発明の原理を説明する図、第3図
は本発明に係る符号器の実施例を説明する図、第4図は
符号化制御回路の構成例を示す図、第5図は本発明に係
る復号器の実施例を説明する図である。 図において 1……遅延回路、2……動静分離回路 3……減算器、4……量子化回路 5……加算器、6……フレームメモリー 7……符号化制御回路、8……符号変換器 9……符号変換器、10……多重化回路 11……バッファーメモリー 12……バッファーメモリー 13……符号逆変換器、14……符号逆変換器 15……加算器、16……フレームメモリー である。
1 and 2 are diagrams for explaining the principle of the present invention, FIG. 3 is a diagram for explaining an embodiment of an encoder according to the present invention, and FIG. 4 is a diagram for showing a configuration example of an encoding control circuit, FIG. 5 is a diagram for explaining an embodiment of the decoder according to the present invention. In the figure, 1 ... Delay circuit, 2 ... Motion / separation separation circuit, 3 ... Subtractor, 4 ... Quantization circuit, 5 ... Adder, 6 ... Frame memory, 7 ... Encoding control circuit, 8 ... Code conversion Device 9 ... Code converter, 10 ... Multiplexing circuit 11 ... Buffer memory 12 ... Buffer memory 13 ... Sign inverse converter, 14 ... Sign inverse converter 15 ... Adder, 16 ... Frame memory Is.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】テレビジョン信号等の動画像信号をフレー
ム間予測符号化するにあたり、動画像信号の動き領域と
静止領域を分離し、該静止領域に含まれる画素に対する
予測誤差については、粗い量子化を行うとともに、発生
情報量が定められた値以下の場合には、複数フレームに
1フレームは密な量子化を行うことを特徴とするフレー
ム間符号化方式。
1. In inter-frame predictive coding of a moving picture signal such as a television signal, a moving area and a still area of the moving picture signal are separated, and a prediction error for a pixel included in the still area is rough quantum. The inter-frame coding method is characterized in that, when the generated information amount is equal to or less than a predetermined value, one frame in a plurality of frames is densely quantized.
JP60014744A 1984-08-13 1985-01-29 Interframe coding method Expired - Lifetime JPH0797861B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60014744A JPH0797861B2 (en) 1985-01-29 1985-01-29 Interframe coding method
CA000488530A CA1277416C (en) 1984-08-13 1985-08-12 Inter-frame predictive coding apparatus for video signal
US06/765,357 US4683494A (en) 1984-08-13 1985-08-13 Inter-frame predictive coding apparatus for video signal

Applications Claiming Priority (1)

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JP60014744A JPH0797861B2 (en) 1985-01-29 1985-01-29 Interframe coding method

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