トップ :: H 電気 :: H04 電気通信技術




【発明の名称】 映像信号処理装置
【発明者】 【氏名】石川 佳樹
【要約】 【課題】固定長化される単位で映像信号のレベル判定を行うことにより、最適な量子化が行われるような制御することができる映像信号処理装置を提供する。

【構成】大ブロックレベル判別手段から出力された第１のレベル値と、小ブロックレベル判別手段から出力された第２のレベル値と、ＤＣ検出手段から出力された直流係数と、ＡＣ検出手段から出力された交流係数に基づいて量子化手段を制御するすることにより、最適な量子化を行う。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力したデジタル映像信号から隣接する複数個の標本値を集めた小ブロックと、前記小ブロックを含む大ブロックを構成し出力するシャフリング手段と、
前記小ブロックの映像信号レベル値を判別する小ブロックレベル判別手段と、
前記大ブロックの映像信号レベル値を判別する大ブロックレベル判別手段と、
前記シャフリング手段から出力される映像信号を直交係数に変換する直交変換手段と、
前記直交係数のＤＣ係数を検出して出力するＤＣ検出手段と、
前記直交係数のＡＣ係数を検出して出力するＡＣ検出手段と、
前記直交係数を量子化する量子化手段と、
前記量子化手段を制御するクラス判別手段とを備え、
前記クラス判別手段は、前記大ブロックレベル判別手段から出力された第１のレベル値と、前記小ブロックレベル判別手段から出力された第２のレベル値と、前記ＤＣ係数と、前記ＡＣ係数とに基づいて前記量子化手段のパラメータ決定することを特徴とする映像信号処理装置。
【請求項２】
前記大ブロックレベル判別手段は、入力値が第１のしきい値より小さい場合と第２のしきい値より大きい場合はレベル１、第１のしきい値より大きく第２のしきい値より小さい場合はレベル０を出力する事を特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置
【請求項３】
前記小ブロックレベル判別手段は、入力値が第１のしきい値より小さい場合と第２のしきい値より大きい場合はレベル１、第１のしきい値より大きく第２のしきい値より小さい場合はレベル０を出力する事を特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置
【請求項４】
前記ＡＣ検出手段は、前記直交変換手段から出力された６４個の直交係数から、ＤＣ係数を除いた６３個のＡＣ係数値の総和を出力することを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
【請求項５】
前記ＤＣ検出手段は、前記直交変換手段から出力された６４個の直交係数から、ＤＣ係数を検出し出力することを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
【請求項６】
前記クラス判別手段は、前記大ブロックレベル判別手段において大ブロックの映像信号のレベルが予め定められた第１と第２のしきい値の範囲であり、かつ前記小ブロックレベル判別手段において小ブロックの映像信号のレベルが予め定められた第３のしきい値より大きい、もしくは予め定められた第４のしきい値より小さいと判別した場合には粗い量子化を行なうように量子化手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の映像信号処理装置。
【請求項７】
前記クラス判別手段は、ＡＣ検出手段から出力されたＡＣ係数の絶対値の総和が小さいブロックと、ＡＣ検出手段から出力されたＡＣ係数の絶対値の総和が大きく、かつ前記ＤＣ検出手段から出力されたＤＣ係数が大きいブロックとに対して細かい量子化を行なうように量子化手段を制御することを特徴とする請求項１および請求項６に記載の映像信号処理装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像に応じた最適な量子化が行われるように制御を行う映像信号処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アナログ映像信号をデジタル化して記録再生する機器は、業務用Ｄ１,Ｄ３から始まり、民生用としてはＤＶ方式によるカメラ一体型ムービー（以下ムービーと略す）、また据え置きビデオテープレコーダー（以下ＶＴＲと略す）がある。
【０００３】
このＤＶ方式のムービー等では、データ量の固定長化が施され、圧縮率が１／５であるフレーム内符号化が行われるＤＶフォーマットが採用されている。実際にはビデオセグメントと呼ばれる単位で、所定のターゲットビットを越えないように固定長化が行われている。
【０００４】
ＤＶフォーマットでは、映像の特性上、必要な情報が低周波領域に集中することを利用して、まず１フレームの映像を８×８画素ブロックに分割し、直交変換を行う。続いて直交変換後の高周波の係数を割算する量子化を行い、係数の出現確立により符号語を変化させる可変長符号化が行われ、固定長化される。ここで量子化では、符号化後のデータ量が一定になるように量子化ステップを変化させ、クラスナンバー、量子化ナンバー等の各パラメータの制御を行う。
【０００５】
これらＤＶ方式のムービーにおいて、映像の視覚的に目立つ部分に発生する歪みを低減させるための手段として、特許文献１が示されている。特許文献１では、図４のような構成をしており、映像信号の振幅レベルに応じたランク付けを行い、かつ直交変換係数、交流係数に基づいて量子化を制御することにより、映像の視覚的に目立つ部分を含むブロックに生じる量子化誤差を低減し、画質劣化を防ぐことが可能となる。
【特許文献１】特開平７−２９８２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の構成では、直交変換を行うブロック（８×８画素）の映像信号の振幅レベルによりランク付けを行い、量子化を行うために、画面全体が低輝度/高輝度で滑らかに変化する映像の場合は、ＡＣ成分値が存在するにもかかわらず、粗い量子化を行う制御が働くため、再生映像においてブロック上のモザイク映像となるという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、固定長化される単位で映像信号のレベル判定を行うことにより、最適な量子化が行われるような制御が可能となる映像信号処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の映像信号処理装置は、入力したデジタル映像信号から隣接する複数個の標本値を集めた小ブロックと、前記小ブロックを含む大ブロックを構成し出力するシャフリング手段と、前記小ブロックの映像信号レベル値を判別する小ブロックレベル判別手段と、前記大ブロックの映像信号レベル値を判別する大ブロックレベル判別手段と、前記シャフリング手段から出力される映像信号を直交係数に変換する直交変換手段と、前記直交係数のＤＣ係数を検出して出力するＤＣ検出手段と、前記直交係数のＡＣ係数を検出して出力するＡＣ検出手段と、前記直交係数を量子化する量子化手段と、前記量子化手段を制御するクラス判別手段とを備え、前記クラス判別手段は、前記大ブロックレベル判別手段から出力された第１のレベル値と、前記小ブロックレベル判別手段から出力された第２のレベル値と、前記ＤＣ係数と、前記ＡＣ係数とに基づいて前記量子化手段のパラメータ決定することを特徴としたものである。
【０００９】
さらに本発明の映像信号処理装置は、前記大ブロックレベル判別手段は、入力値が第１のしきい値より小さい場合と第２のしきい値より大きい場合はレベル１、第１のしきい値より大きく第２のしきい値より小さい場合はレベル０を出力する事を特徴としたものである。
【００１０】
さらに本発明の映像信号処理装置は、前記小ブロックレベル判別手段は、入力値が第１のしきい値より小さい場合と第２のしきい値より大きい場合はレベル１、第１のしきい値より大きく第２のしきい値より小さい場合はレベル０を出力する事を特徴としたものである。
【００１１】
さらに本発明の映像信号処理装置は、前記ＡＣ検出手段は、前記直交変換手段から出力された６４個の直交係数から、ＤＣ係数を除いた６３個のＡＣ係数値の総和を出力することを特徴としたものである。
【００１２】
さらに本発明の映像信号処理装置は、前記ＤＣ検出手段は、前記直交変換手段から出力された６４個の直交係数から、ＤＣ係数を検出し出力することを特徴としたものである。
【００１３】
さらに本発明の映像信号処理装置は、前記クラス判別手段は、前記大ブロックレベル判別手段において大ブロックの映像信号のレベルが予め定められた第１と第２のしきい値の範囲であり、かつ前記小ブロックレベル判別手段において小ブロックの映像信号のレベルが予め定められた第３のしきい値より大きい、もしくは予め定められた第４のしきい値より小さいと判別した場合には粗い量子化を行なうように量子化手段を制御することを特徴としたものである。
【００１４】
さらに本発明の映像信号処理装置は、前記クラス判別手段は、ＡＣ検出手段から出力されたＡＣ係数の絶対値の総和が小さいブロックと、ＡＣ検出手段から出力されたＡＣ係数の絶対値の総和が大きく、かつ前記ＤＣ検出手段から出力されたＤＣ係数が大きいブロックとに対して細かい量子化を行なうように量子化手段を制御することを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の映像信号処理装置によれば、直交変換を行うブロック毎に行うレベル判別と、固定長化を行うブロック毎に行うレベル判別により、従来より細かい量子化制御が可能になり、入力された映像に応じて最適な量子化が行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の映像信号処理装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施例における映像信号処理装置の構成を示すブロック図を示す。
【００１８】
図１において、入力端子１は、映像信号である輝度信号と色差信号を８ビットに標本化した映像信号を入力する。
【００１９】
シャフリング手段２は、まず入力端子１から入力された映像信号の輝度信号と色差信号のブロック化を行う。１画面上から、直交変換を行うブロック単位（以下、ＤＣＴブロックと略す）の８×８画素のブロックに分割し、このＤＣＴブロックを１画面上の同じ位置に存在する輝度信号と色差信号をまとめてマクロブロックを形成し、このマクロブロックを隣接しない１画面上から予め定められた順序で５つ取り出し、固定長化を行うブロック（以下、ビデオセグメントと略す）を構成する。続いて、構成されたビデオセグメントから、ブロックを構成した順に順次ＤＣＴブロック単位の映像信号を出力する。
【００２０】
大ブロックレベル判別手段３は、大ブロック単位の映像信号のレベル値を判別する。本実施例１では、固定長化ブロックであるビデオセグメント単位で、映像信号の振幅レベルの平均値を演算し、その平均振幅レベルに応じてレベル情報を出力する。たとえば、図２のように映像信号の振幅範囲を０〜２５５としたとき、上記ビデオセグメント内の輝度信号の平均振幅レベルが２００以上、または５０以下の時をレベル１とし、上記以外、平均振幅レベルが５１以上、１９９以下の時をレベル０と判断する。すなわちビデオセグメント単位で、直交変換前の映像信号の平均振幅レベルが非常に小さい、あるいは非常に大きいブロックをレベル１、その中間の平均振幅レベルを持つブロックをレベル０と判別する。
【００２１】
直交変換前の映像信号４は、シャフリング手段２から出力された直交変換処理が行われるＤＣＴブロック単位の映像信号である。
【００２２】
小ブロックレベル判別手段５は、小ブロック単位の映像信号のレベル値を判別する。本実施例１では、直交変換を行うブロックであるＤＣＴブロック単位で、ブロック内の映像信号の振幅レベルに応じてランク付けを行い、ランク値を出力する。たとえば、図３のように映像信号の振幅範囲を０〜２５５としたとき、ブロック内の最小レベルが２００以上、または最大レベルが５０以下の時をランク１とし、ブロック内の全ての振幅レベルが５１以上、１９９以下の時をランク０と判別する。すなわちＤＣＴブロック単位で、直交変換前の映像信号の振幅レベルが非常に小さいブロック、あるいは非常に大きいブロックをランク１、その中間の振幅レベルを持つブロックをランク０と判別する。
【００２３】
直交変換手段６は、入力されたＤＣＴブロック単位の映像信号を直交変換し、直交係数（ＤＣ係数とＡＣ係数）を出力する。
【００２４】
ＡＣ検出手段７は、直交変換手段６から出力された６４個の直交係数から、ＤＣ係数を除いた６３個のＡＣ係数値の総和を演算し出力する。
【００２５】
ＤＣ検出手段８は、直交変換手段６から出力された６４個の直交係数から、ＤＣ係数を検出し出力する。
【００２６】
クラス判別手段９は、大ブロックレベル判別手段３から出力されたレベル情報と、小ブロックレベル判別手段５から出力されたランク情報と、ＡＣ検出手段７から出力されたＡＣ係数の絶対値の総和と、ＤＣ検出手段８から出力されたＤＣ係数とに基づいて、量子化の手段を決定する。具体的には、ブロック毎の信号を（表１）に記載した規則に基づきクラス分けをする。たとえば、入力ブロック信号が輝度信号の場合において、レベル０、ランク１のときは、各ＡＣ係数の絶対値の総和に限らずクラス値を３に設定し、粗く量子化が行われるように制御する。また、レベル０、ランク０のとき、またはレベル１のときは、表１に示したように各ＡＣ係数の絶対値の総和が大きくなるに従って、クラス値を大きくして、量子化ステップを変化させる。入力ブロック信号が色差信号の場合においても、輝度信号の場合と同様の制御を行う。
【００２７】
【表１】


【００２８】
量子化手段１０は、クラス判別手段９から出力されるクラス判別情報に基づき、直交変換手段６から出力したブロックの直交係数を量子化する。出力端子１１は、量子化された信号を出力する。
【００２９】
以上のように、本実施例１においてはレベル０つまり通常の映像においては、従来のランク付けによるクラス値を設定するために、映像の視覚的に目立つ部分に含むブロックに生じる量子化誤差を低減し、画質劣化を防ぐことが出来る。また、レベル１つまり画面全体が低輝度/高輝度で滑らかに変化する映像においては、粗く量子化を行わないようなクラス値を設定することとなり粗く量子化を行わないようなクラス値を設定するために、映像の視覚的に目立たない部分であっても量子化誤差を低減し、画質劣化を防ぐことができる。
【００３０】
また、本実施例１では、前述した固定長化単位のビデオセグメントではなく、１画面全体におけるレベル判別を行うように構成したことにより、より映像に応じた量子化を行うことが可能となり、映像の視覚的に目立たない部分であっても量子化誤差を低減し、画質劣化を防ぐこともできる。
【００３１】
また、本実施例１では、前述した機能を実現するように構成された一部の回路を含み、装置内に格納されたソフトウェアのプログラムの制御と合わせて、実施例と同様の機能を実現したことにより、よりプログラマブルな量子化の制御が可能となり、映像の視覚的に目立たない部分であっても量子化誤差を低減し、画質劣化を防ぐこともできる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明にかかる映像信号処理装置は、映像の視覚的に目立たない部分であっても量子化誤差を低減し、画質劣化を防ぐことが可能な機能を有し、映像に応じた最適な量子化が行うことが可能な装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例１における映像信号処理装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施例１における映像信号処理装置における映像信号のレベル判別を説明する図
【図３】本発明の実施例１における映像信号処理装置における映像信号のランク付けを説明する図
【図４】従来の映像信号処理装置のブロック図
【符号の説明】
【００３４】
１ 信号入力端子
２ ブロック化手段
３ 大ブロックレベル判別手段
４ ＤＣＴブロック単位の映像信号
５ 小ブロックレベル判別手段
６ 直交変換手段
７ ＡＣ検出手段
８ ＤＣ検出手段
９ クラス判別手段
１０ 量子化手段
１１ 信号出力端子
【出願人】 【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【出願日】 平成１８年８月２１日（２００６．８．２１）
【代理人】 【識別番号】１０００９７４４５
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄

【識別番号】１００１０９６６７
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 浩樹

【識別番号】１００１０９１５１
【弁理士】
【氏名又は名称】永野 大介
【公開番号】 特開２００８−４８３０１（Ｐ２００８−４８３０１Ａ）
【公開日】 平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【出願番号】 特願２００６−２２３８１２（Ｐ２００６−２２３８１２）