JPH0583696A - 画像符号化装置 - Google Patents

画像符号化装置

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JPH0583696A
JPH0583696A JP3162517A JP16251791A JPH0583696A JP H0583696 A JPH0583696 A JP H0583696A JP 3162517 A JP3162517 A JP 3162517A JP 16251791 A JP16251791 A JP 16251791A JP H0583696 A JPH0583696 A JP H0583696A
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block
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coefficient
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Hisafumi Yanagihara
尚史 柳原
Michio Nagai
道雄 永井
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Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ブロック化回路１２は、画像データをｎ×ｎ
のブロックに分割する。ＤＣＴ回路１３は、画像データ
をＤＣＴして変換係数を形成する。アクティビティ検出
回路５１は、変換係数の交流成分に基づいて各ブロック
の精細度を検出する。重み係数発生回路５２は、精細度
に基づいて重み係数を発生する。乗算器５３は、変換係
数に重み係数を乗算する。量子化器Ｑm は、乗算された
変換係数を異なる量子化幅で量子化して量子化データを
それぞれ形成する。符号器ＣＯＤm は各量子化データを
符号化して符号化データを形成する。バッファメモリＢ
ＵＦm は、符号化データをシンクブロック毎に記憶す
る。セレクタ５４は、オーバーフローがなく、かつ最大
量の符号化データを選択して、出力する。 【効果】 精細度が低いブロックを細かく量子化するこ
とができ、ブロック歪みや量子化歪みを視覚的に目立た
ないようにすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、画像符号化装置に関
し、特に画像データを離散余弦変換によって高能率符号
化する画像符号化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】画像データを伝送したり、例えば磁気テ
ープ等の記録媒体に記録するとき、画像情報圧縮のため
の種々の符号化が採用されている。例えば所謂予測符号
化、変換符号化、ベクトル量子化等が知られている。
【０００３】ところで、上記変換符号化は、画像信号の
有する相関性を利用し、標本値（以下画像データとい
う）を相互に直交する軸に変換して画像データ間の相関
を無相関化してデータ量の削減を行うものであり、所謂
基底ベクトルが互いに直交し、変換前の平均信号電力の
総和と直交変換により得られる所謂変換係数の平均電力
の総和が等しく、低周波成分への電力集中度に優れた直
交変換が採用されており、例えば所謂アダマール変換、
ハール変換、カールネン・ルーベ（Ｋ−Ｌ）変換、離散
余弦変換（以下ＤＣＴ：Discrete Cosine Transform と
いう）、離散正弦変換（以下ＤＳＴ：Discrete Sine Tr
ansform という）、傾斜（スラント）変換等が知られて
いる。
【０００４】ここで、上記ＤＣＴについて簡単に説明す
る。ＤＣＴは、画像を空間配置における水平・垂直方向
ともにｎ個（ｎ×ｎ）の画素からなる画像ブロックに分
割し、画像ブロック内の画像データを余弦関数を用いて
直交変換するものである。このＤＣＴは、高速演算アル
ゴリズムが存在し、画像データの実時間変換を可能にす
る１チップのＬＳＩが実現したことにより画像データの
伝送や記録に広く用いられるようになっている。また、
ＤＣＴは、符号化効率として、効率に直接影響する低周
波成分への電力集中度の点で最適変換である上記Ｋ−Ｌ
変換と殆ど同等の特性を有するものである。したがっ
て、ＤＣＴにより得られる変換係数を、電力が集中する
成分のみを符号化することにより、全体として情報量の
大幅な削減が可能となる。
【０００５】具体的には、画像データをＤＣＴして得ら
れる変換係数を例えばＣij（ｉ＝０〜ｎ−１，ｊ＝０〜
ｎ−１）で表すと、変換係数Ｃ00は画像ブロック内の平
均輝度値を表す直流成分に対応し、その電力は、通常、
他の成分に比べてかなり大きくなる。そこで、この直流
成分を粗く量子化した場合、視覚的に大きな画質劣化と
して感じられる直交変換符号化特有の雑音である所謂ブ
ロック歪みが生じるところから、変換係数Ｃ00に多くの
ビット数（例えば８ビット以上）を割り当てて均等量子
化し、直流成分を除く他の成分（以下交流成分という）
の変換係数Ｃij（Ｃ00を除く）には、例えば視覚の空間
周波数が高域では低下するという視覚特性を利用して、
高周波成分ほどビット数の割り当てを減少させて量子化
するようになっている。
【０００６】そして、画像データの伝送や記録では、画
像データをＤＣＴして得られる変換係数を上述のように
量子化した後、さらに圧縮を行うために所謂ハフマン符
号化（Huffman coding）やランレングス符号化（Run Le
ngth coding ）等の可変長符号化を施し、得られる符号
化データに同期信号やパリティ等を付加して伝送や記録
を行うようになっている。
【０００７】さらに、例えば映像信号をディジタル信号
として磁気テープに記録するディジタルビデオテープレ
コーダ（以下単にＶＴＲという）では、編集や変速再生
等を考慮すると１フレームあるいは１フィールドのデー
タ量が一定（固定長）であることが望ましく、また回路
規模を考慮すると、符号化データを所定の画像ブロック
数分集めたシンクブロックも固定長であることが望まし
い。そこで、ＶＴＲでは、量子化幅が互いに異なる複数
の量子化器を準備しておき、シンクブロック内の全ての
画像ブロックに対しては１つ量子化器を用いる条件下
に、シンクブロックのデータ量が所定値以下であって量
子化幅が最小の量子化器を選択して量子化を行うように
なっている。これは、シンクブロック内の画像ブロック
毎に量子化器を切換選択して量子化を行うと、用いた量
子化器の情報を画像ブロック毎に伝送しなければなら
ず、そのためにデータ量（オーバヘッド）が増えるの
で、それを回避するためである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に１つのシンクブロックの画像ブロックに対して同一の
量子化器を用いると、交流成分の電力（Ｃij 2 、ｉ，ｊ
≠０）で定義される所謂精細度（以下アクティビティと
いう）が異なる画像ブロックが同一シンクブロック内に
混在すると共に、アクティビティが高い画像ブロックが
多くなると、変換係数Ｃijの低周波成分への集中が減
り、結果的に大きな量子化幅の量子化器が選択されるこ
とになる。この場合、アクティビティが低い、すなわち
絵柄が単調でダイナミックレンジが小さな画像ブロック
は、ダイナミックレンジに対して相対的に量子化幅が大
きく（粗く）量子化されることになり、所謂量子化歪み
やブロック歪みが視覚的に目立つという問題が生じる。
【０００９】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであり、複数のブロックの変換係数を同一の量子
化幅で量子化する際に、精細度が高いブロックに対して
は粗く量子化し、精細度が低いブロックに対しては細か
く量子化することができ、ブロック歪みや量子化歪みを
視覚的に目立たなくし得、良好な画質を得ることができ
ると共に、精細度をより正確に検出することができる画
像符号化装置の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決するために、画像データを空間配置におけるｎ×ｎ
個を１ブロックとするブロックに分割するブロック化手
段と、該ブロック化手段からの各ブロックの画像データ
を余弦関数を用いて直交変換して変換係数を算出する離
散余弦変換手段と、該離散余弦変換手段からの変換係数
の交流成分に基づいて各ブロックの精細度を検出する精
細度検出手段と、該精細度検出手段からの精細度に基づ
いて精細度が小さいときは大きな重み係数を上記離散余
弦変換手段からの変換係数にブロック毎に乗算する乗算
手段と、該乗算手段からの重み付けされた変換係数を量
子化して出力する量子化手段とを有することを特徴とす
る。
【００１１】また、前記精細度検出手段が前記離散余弦
変換手段からの変換係数の水平方向及び垂直方向におけ
る高周波成分の絶対値の和に基づいて精細度を検出する
ことを特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明に係る画像符号化装置では、画像データ
を空間配置におけるｎ×ｎ個を１ブロックとするブロッ
クに分割し、分割された各ブロックの画像データを余弦
関数を用いて直交変換して変換係数を算出する。そし
て、この変換係数の交流成分に基づいて各ブロックの精
細度を検出し、この精細度に基づいて精細度が小さいと
きは大きな重み係数を変換係数にブロック毎に乗算した
後、この重み付けされた変換係数を量子化して出力す
る。
【００１３】また、変換係数の水平方向及び垂直方向に
おける高周波成分の絶対値の和に基づいて各ブロックの
精細度を検出し、この精細度に基づいて精細度が小さい
ときは大きな重み係数を変換係数にブロック毎に乗算し
た後、この重み付けされた変換係数を量子化して出力す
る。
【００１４】
【実施例】以下、本発明に係る画像符号化装置の実施例
を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明を適用
した画像符号化装置の第１の実施例の回路構成を示すも
のであり、図２は、この画像符号化装置を適用したディ
ジタルビデオテープレコーダ（以下単にＶＴＲという）
の記録系の回路構成を示すものであり、図３は、該ＶＴ
Ｒの再生系の回路構成を示すものである。
【００１５】まず、このＶＴＲについて説明する。この
ＶＴＲは、図２に示すように、アナログ映像信号をディ
ジタル信号に変換し、得られる画像データに所謂変換符
号化等のデータ処理を施してデータ圧縮を行った後、磁
気ヘッド２１を介して磁気テープ１に記録する記録系
と、図３に示すように、磁気テープ１から磁気ヘッド３
１によって再生される再生信号を２値化すると共に、復
号化等のデータ処理を施した後、アナログ信号に変換し
てアナログ映像信号を再生する再生系とから構成され
る。
【００１６】上記記録系は、上述の図２に示すように、
映像信号をサンプリングし、ディジタル信号に変換して
画像データを形成するアナログ／ディジタル変換器（以
下Ａ／Ｄ変換器という）１１と、該Ａ／Ｄ変換器１１か
らの画像データを空間配置におけるｎ×ｎ個を１ブロッ
クとする画像ブロックＧh （ｈ＝０〜Ｈ、Ｈは１フレー
ムあるいは１フィールドの画素数及び１画像ブロックの
画素数ｎ2 に依存する）に分割するブロック化回路１２
と、該ブロック化回路１２からの画像データを余弦関数
を用いて直交変換（以下ＤＣＴ：Discrete Cosine Tran
sform という）して各画像ブロックＧh の変換係数Ｃij
（ｉ＝０〜ｎ−１，ｊ＝０〜ｎ−１）を算出する離散余
弦変回路（以下ＤＣＴ回路という）１３と、該ＤＣＴ回
路１３からの変換係数Ｃijを、複数の画像ブロックＧh
からなる、例えば伝送の１単位となるシンクブロック毎
に量子化して量子化データを形成する量子化回路１４
と、該量子化回路１４からの量子化データを、例えば所
謂可変長符号により符号化して符号化データＶＬＣ
ij（ｉ＝０〜ｎ−１，ｊ＝０〜ｎ−１）を形成する符号
化回路１５と、該符号化回路１５あるいは外部からの符
号化データＶＬＣijを選択する切換スイッチ１６と、該
切換スイッチ１６からの符号化データＶＬＣijに、例え
ばエラー検出やエラー訂正のためのパリティをシンクブ
ロック毎に付加するパリティ付加回路１７と、該パリテ
ィ付加回路１７からのパリティが付加された符号化デー
タＶＬＣijに、同期信号と画像ブロックＧh の番号ｈ等
を識別する識別ビット（以下ＩＤという）をシンクブロ
ック毎に付加して伝送データを形成する同期信号挿入回
路１８と、該同期信号挿入回路１８からパラレルデータ
として送られてくる伝送データをシリアルデータに変換
するパラレル／シリアル（以下Ｐ／Ｓという）変換器１
９と、該Ｐ／Ｓ変換器１９からの伝送データに、例えば
所謂スクランブルやＮＲＺＩ変調処理を施して記録信号
を生成し、上記磁気ヘッド２１に供給するチャンネルエ
ンコーダ（以下ＥＮＣという）２０とから構成される。
【００１７】そして、この記録系は、端子２を介してア
ナログ信号として供給される映像信号を画像データに変
換した後、例えば１フレームあるいは１フィールド分の
画像データを画像ブロックＧh に分割し、各画像ブロッ
クＧh の画像データをＤＣＴして変換係数Ｃijを算出
し、この変換係数Ｃijをシンクブロック毎に量子化して
量子化データを形成すると共に、可変長符号により量子
化データを符号化して符号化データＶＬＣijを形成する
ようになっている。また、この記録系は、符号化データ
ＶＬＣijに同期信号等をシンクブロック毎に付加して伝
送データを形成した後、この伝送データに記録に適した
変調、例えばスクランブルやＮＲＺＩ変調処理を施し、
磁気ヘッド２１よって磁気テープ１に記録するようにな
っている。
【００１８】かくして、本発明に係る画像符号化装置、
すなわち上述のように構成されるＶＴＲの要部は、上記
ブロック化回路１２〜量子化回路１４から構成され、具
体的には、以下のようになっている。
【００１９】上記ブロック化回路１２は、例えば１フレ
ームあるいは１フィールド分の記録容量を有するメモリ
等から構成され、例えば図１に示すように、端子４を介
して例えば所謂輝度信号Ｙ及び色差信号Ｕ、Ｖとして供
給される画像データを順次記憶し、上述のように空間配
置におけるｎ×ｎ個、例えば８×８個を１ブロックとす
る画像ブロックＧh に分割して読み出し、ＤＣＴ回路１
３に供給する。
【００２０】上記ＤＣＴ回路１３は、例えば所謂ＤＳＰ
（Digital Signal Processor）等から構成され、ブロッ
ク化回路１２から画像ブロックＧh 毎に供給される画像
データを上述のように余弦関数を用いて直交変換して、
変換係数Ｃijを算出し、この変換係数Ｃijを量子化回路
１４に供給する。
【００２１】上記量子化回路１４は、上述の図１に示す
ように、上記ＤＣＴ回路１３からの変換係数Ｃijの交流
成分（ｉ，ｊ≠０）に基づいて各画像ブロックＧh の所
謂精細度（以下アクティビティという）Ａh （ｈ＝０〜
Ｈ）を算出するアクティビティ検出回路５１と、該アク
ティビティ検出回路５１からのアクティビティＡh に応
じた重み係数Ｋh（ｈ＝０〜Ｈ）を発生する重み係数発
生回路５２と、該重み係数発生回路５２からの重み係数
Ｋh を上記ＤＣＴ回路１３からの変換係数Ｃijに画像ブ
ロックＧh 毎に乗算する乗算器５３と、互いに異なる量
子化幅を有し、上記乗算器５３からの変換係数Ｋh ×Ｃ
ijをそれぞれ量子化して、同一画像ブロックＧh に対し
て互いに異なるデータ量の量子化データをそれぞれ形成
する量子化器Ｑm （ｍ＝１〜Ｍ）とから構成される。
【００２２】そして、この量子化回路１４は、上記ＤＣ
Ｔ回路１３からの変換係数Ｃijの交流成分に基づいて、
例えば変換係数Ｃijの交流成分の分散和、絶対値和、あ
るいは最大値に基づいて、その値が大きいときはアクテ
ィビティＡh が高いものとして、各画像ブロックＧh の
アクティビティＡh を算出すると共に、このアクティビ
ティＡh に基づいてアクティビティＡh が低いときは大
きな重み係数Ｋh を発生し、この重み係数Ｋh を変換係
数Ｃijに乗算する。そして、この変換係数Ｋh ×Ｃijを
互いに異なる量子化幅の各量子化器Ｑm で量子化し、同
一画像ブロックＧh に対して互いに異なるデータ量の量
子化データをそれぞれ形成し、この量子化データを上記
符号化回路１５に供給する。
【００２３】なお、上述の量子化器Ｑm は、具体的に
は、例えば図４に示すように、画像ブロックＧh の変換
係数Ｃijの領域８０を３つの領域８１、８２、８３に分
割し、例えば量子化器Ｑ1 は、３つの領域８１、８２、
８３において所定の量子化幅ｑで量子化を行い、例えば
量子化器Ｑ2 は、領域８１、８２において量子化幅ｑで
量子化を行うと共に、領域８３において量子化幅２ｑで
量子化を行い、例えば量子化器Ｑ3 は、領域８１におい
て量子化幅ｑで量子化を行うと共に、領域８２、８３に
おいて量子化幅２ｑで量子化を行い、例えば量子化器Ｑ
4 は、３つの領域８１、８２、８３において量子化幅２
ｑで量子化を行い、・・・のようになっており、同一画
像ブロックＧh に対して互いに異なるデータ量の量子化
データをそれぞれ形成するようになっている。また、上
述の重み係数Ｋh は、端子５９を介して供給される輝度
信号Ｙと色差信号Ｕ、Ｖを示す切換信号により、輝度信
号Ｙと色差信号Ｕ、Ｖにそれぞれ適した値となるように
する。
【００２４】上記符号化回路１５は、同じく図１に示す
ように、上記量子化器Ｑm からの互いに異なるデータ量
の各量子化データを、可変長符号によりそれぞれ符号化
し、同一シンクブロックに対して互いに異なるデータ量
の符号化データＶＬＣijをそれぞれ形成する符号器ＣＯ
Ｄm （ｍ＝１〜Ｍ）と、該各符号器ＣＯＤm からの符号
化データＶＬＣijをそれぞれ記憶し、所定の記憶容量を
有するバッファメモリＢＵＦm （ｍ＝１〜Ｍ）と、該各
バッファメモリＢＵＦm からそれぞれ読み出された符号
化データＶＬＣijの１つを選択するセレクタ５４と、上
記各バッファメモリＢm のオーバーフローをそれぞれ検
出して得られる後述する量子化器選択信号により上記セ
レクタ５４を制御する制御回路５５とから構成される。
【００２５】そして、この符号化回路１５は、各量子化
器Ｑm からの互いに異なるデータ量の量子化データを、
例えば所謂ハフマン符号（Huffman code）とランレング
ス符号（Run Length code）によりそれぞれ符号化して
同一シンクブロックに対して互いに異なるデータ量の符
号化データＶＬＣijをそれぞれ形成し、この各符号化デ
ータＶＬＣijをバッファメモリＢＵＦm にそれぞれ記憶
すると共に、これらの各バッファメモリＢＵＦm のオー
バーフローを検出し、オーバーフローをおこさず、かつ
最大のデータ量となる量子化器Ｑm を選択するための量
子化器選択信号、すなわち量子化器Ｑm の番号ｍをセレ
クタ５４に供給し、セレクタ５４で選択された符号化デ
ータＶＬＣijを端子５を介して、上述の図２に示すパリ
ティ付加回路１７に出力するようになっている。この結
果、この符号化回路１５からは、シンクブロックのデー
タ量が所定量に収まり、かつデータ量が最大となるよう
に最小の量子化幅で量子化された符号化データＶＬＣij
が出力される。換言すると、所定数の画像ブロックＧh
からなるシンクブロックを固定長とすると共に、その固
定長であるデータ容量の範囲内で変換係数Ｃijを最も細
かく量子化して得られる符号化データＶＬＣijを出力す
る。
【００２６】上記パリティ付加回路１７と同期信号挿入
回路１８から構成される回路は、同じく図１に示すよう
に、パリティを発生するパリティ発生器５６と、同期信
号及びＩＤを発生する同期信号発生器５７と、上記アク
ティビティ検出回路５１、セレクタ５４〜同期信号発生
器５７からそれぞれ供給されるアクティビティＡh 、量
子化器Ｑm の番号ｍ、符号化データＶＬＣij、パリテ
ィ、同期信号及びＩＤを時分割多重するＭＵＸ５８とか
ら構成される。
【００２７】そして、このＭＵＸ５８からは、例えば図
５に示すように、１シンクブロックが先頭から順に同期
信号、ＩＤ、当該シンクブロックで採用された量子化器
Ｑm の番号ｍ、各画像ブロックＧh のアクティビティＡ
h 、所定数の画像ブロックＧh の符号化データＶＬ
Ｃij、パリティからなる伝送データが出力される。
【００２８】以上のように、この画像符号化装置は、端
子４を介して供給される画像データを空間配置における
ｎ×ｎ個からなる画像ブロックＧh に分割し、各画像ブ
ロックＧh の画像データをＤＣＴした後、得られる変換
係数Ｃijを、所定数の画像ブロックＧh からなるシンク
ブロックが固定長となると共に、許容されるデータ量内
で量子化幅が最小の量子化器Ｑm を用いて量子化し、得
られる量子化データを可変長符号化して伝送データを形
成し、この伝送データを端子５を介して出力する際に、
各画像ブロックＧh のアクティビティＡh に基づいて、
アクティビティＡh が低いときは大きな重み係数Ｋ
h を、逆にアクティビティＡh が高いときは小さな重み
係数Ｋh を、画像ブロックＧh 毎に変換係数Ｃijに乗算
して量子化するとにより、シンクブロック内の全ての画
像ブロックＧh に対して同一の量子化器Ｑm を用いて
も、アクティビティＡh が低い画像ブロックＧh の変換
係数Ｃijを相対的に細かく量子化することができ、再生
の際のブロック歪みや量子化歪みを視覚的に目立たなく
し得、良好な画質を得ようにすることができる。
【００２９】ところで、上述の実施例では、各画像ブロ
ックＧh のアクティビティＡh に基づいて、アクティビ
ティＡh が高い画像ブロックＧh は粗く、アクティビテ
ィＡh が低い画像ブロックＧh は細かく量子化するよう
にしているが、例えば図６ａに示すように、画像ブロッ
クＧh の画像データの領域９０が右側の暗い（斜線部が
暗いことを表す）領域９１と左側の明るい領域９２から
なり、垂直方向のエッジを有する画像ブロックＧh の場
合、変換係数Ｃijの水平方向の高周波成分が多くなり、
また、図６ｂに示すように、画像ブロックＧh の画像デ
ータの領域９０が上側の暗い領域９３と下側の明るい領
域９４からなり、水平方向のエッジを有する画像ブロッ
クＧh の場合は、変換係数Ｃijの垂直方向の高周波成分
が多くなり、この図６ａ、ｂに示すような単調な絵柄で
あっても、これらの画像ブロックＧh のアクティビティ
Ａh を高いものとして判断するおそれがある。そして、
単調な絵柄の画像ブロックＧh のアクティビティＡh を
高いと判断して粗く量子化すると、所謂モスキートノイ
ズが発生する。
【００３０】そこで、アクティビティＡh を、変換係数
Ｃijの水平及び垂直の２方向における高域成分の絶対値
の和とすることにより、例えば図６ａ、ｂに示すような
単調な絵柄の画像ブロックＧh のアクティビティＡh を
高いと誤って判断することを防止することができる。
【００３１】具体的には、例えば図７に示すように、画
像ブロックＧh の変換係数Ｃijの領域１００の大きさを
例えば８×８とし、水平及び垂直の２方向における高域
成分の４×４からなる領域（斜線の領域）１０１の絶対
値の和を求め、この算出結果をアクティビティＡh とす
ることにより、上述の図６ａ、ｂに示すような単調な絵
柄の画像ブロックＧh をアクティビティＡh が高いブロ
ックとして誤検出することがなく、モスキートノイズの
発生を阻止することができる。
【００３２】なお、図６ｃに示すように、画像ブロック
Ｇh の画像データの領域９０が斜め上側の暗い領域９５
と斜め下側の明るい領域９６からなり、斜め方向のエッ
ジを有する画像ブロックＧh では、変換係数Ｃijの水平
及び垂直の２方向における高域成分も大きくなり、当該
画像ブロックＧh が高アクティビティＡh のブロックと
して検出されるおそれがあるが、そのように判断されて
粗く量子化されても、視覚上は斜め方向成分は目立たな
い。すなわち本発明に係る画像符号化装置において、上
述したような水平方向及び垂直方向における高域成分の
絶対値の和に基づくアクティビティＡh の検出手段は非
常に有効なものである。
【００３３】つぎに、このＶＴＲの再生系について説明
する。この再生系は、上述の図３に示すように、磁気テ
ープ１から磁気ヘッド３１によって再生される再生信号
にＮＲＺＩ復調等の信号処理を施して伝送データを再生
するチャンネルデコーダ（以下単にＤＥＣという）３２
と、該ＤＥＣ３２からシリアルデータとして送られてく
る伝送データをパラレルデータに変換するシリアル／パ
ラレル（以下Ｓ／Ｐという）変換器３３と、該Ｓ／Ｐ変
換器３３からの伝送データの同期を引き込むと共に、符
号化データＶＬＣijを再生する同期信号検出回路３４
と、該符号化データＶＬＣijの再生の際に生じる時間軸
の変動を補正する時間軸補正回路（以下ＴＢＣ：Time B
ase Corrector という）３５と、該ＴＢＣ３５からの符
号化データＶＬＣijのエラー訂正を行うと共に、エラー
訂正できなかった符号化データＶＬＣijにエラーフラグ
ＥＦをセットするエラー訂正回路３６と、該エラー訂正
回路３６からの記録の際に可変長符号化されている符号
化データＶＬＣijを復号化して量子化データを再生する
復号化回路３７と、該復号化回路３７からの量子化デー
タに逆量子化等の信号処理を施して変換係数Ｃijを再生
する逆量子化回路３８と、該逆量子化回路３８からの変
換係数Ｃijを直交変換して画像データを再生する逆離散
余弦変換回路（以下ＩＤＣＴ回路という）３９と、該Ｉ
ＤＣＴ回路３９から画像ブロックＧh 毎に供給される画
像データから１フレームあるいは１フィールド分の画像
データを形成する逆ブロック化回路４０と、上記エラー
訂正回路３６からのエラーフラグＥＦに基づいて上記逆
ブロック化回路４０からの画像データにエラー補正を施
すエラー補正回路４１と、該エラー補正回路４１からの
画像データをアナログ信号に変換して出力するディジタ
ル／アナログ変換器（以下Ｄ／Ａ変換器という）４２と
から構成される。
【００３４】つぎに、以上のように構成される再生系の
動作について説明する。ＤＥＣ３２は、磁気テープ１か
ら磁気ヘッド３１によって再生される再生信号を２値化
した後、ＮＲＺＩ復調すると共に、ディスクランブル処
理を施して伝送データを再生し、この伝送データをＳ／
Ｐ変換器３３を介して同期信号検出回路３４に供給す
る。
【００３５】同期信号検出回路３４は、Ｓ／Ｐ変換器３
３でパラレルデータに変換された伝送データから同期信
号を検出して同期を引き込むと共に、符号化データＶＬ
Ｃijを再生し、この符号化データＶＬＣijをＴＢＣ３５
に供給する。
【００３６】ＴＢＣ３５は、符号化データＶＬＣijの時
間軸補正を行い、再生の際に生じる時間軸の変動を吸収
し、この時間軸補正された符号化データＶＬＣijをエラ
ー訂正回路３６に供給する。
【００３７】エラー訂正回路３６は、符号化データＶＬ
Ｃijのエラー訂正を記録の際に付加されたパリティを用
いて行うと共に、エラー訂正能力を超えたエラーを有す
る符号化データＶＬＣijに対してエラーフラグＥＦをセ
ットし、エラー訂正された符号化データＶＬＣijを復号
化回路３７に供給する。
【００３８】復号化回路３７は、記録の際にハフマン符
号及びランレングス符号により符号化されている符号化
データＶＬＣijを復号化して量子化データを再生し、こ
の量子化データを逆量子化回路３８に供給する。
【００３９】逆量子化回路３８は、符号化データＶＬＣ
ijと共に再生される量子化器Ｑm の番号ｍに基づいて、
記録の際に用いられた量子化器Ｑm を認識し、この量子
化器Ｑm に対応する量子化幅で量子化データを逆量子化
すると共に、同じく符号化データＶＬＣijと共に再生さ
れるアクティビティＡh に基づいて、記録の際に乗算し
た各画像ブロックＧh の重み係数Ｋh を認識し、量子化
されたデータに重み係数Ｋh の逆数を乗算して変換係数
Ｃijを再生し、この変換係数ＣijをＩＤＣＴ回路３９に
供給する。
【００４０】ＩＤＣＴ回路３９は、記録の際の変換行列
の転置行列を用いて変換係数Ｃijを直交変換して画像デ
ータを画像ブロックＧh 毎に再生し、この画像データを
逆ブロック化回路４０に供給する。
【００４１】逆ブロック化回路４０は、画像ブロックＧ
h 毎に再生される画像データから１フレームあるいは１
フィールド分の画像データを形成してエラー補正回路４
１に供給する。
【００４２】エラー補正回路４１は、例えば、上述のエ
ラー訂正回路３６においてエラー訂正できなった画像デ
ータの近隣のエラーがない画像データを用いて補間処理
を行うことにより、エラー訂正できなった画像データの
エラー補正を行い、このエラーが補正された画像データ
をＤ／Ａ変換器４２に供給する。
【００４３】Ｄ／Ａ変換器４２は、エラー補正された画
像データをアナログ信号に変換し、端子３からアナログ
映像信号を例えば輝度信号Ｙと色差信号Ｕ、Ｖとして出
力する。
【００４４】以上のように、記録の際に、シンクブロッ
ク内の全ての画像ブロックＧh に対して同一の量子化器
Ｑm を用いて変換係数Ｃijを量子化し、画像ブロックＧ
h のアクティビティＡh に基づいて、アクティビティＡ
h が低い画像ブロックＧhの変換係数Ｃijを相対的に細
かく量子化し、アクティビティＡh が高い画像ブロック
Ｇh の変換係数Ｃijを相対的に粗く量子化して、磁気テ
ープ１に記録すると共に、量子化器Ｑm の番号ｍと各画
像ブロックＧh のアクティビティＡh を記録しておくこ
とにより、再生の際に、これらの情報を用いて上述のよ
うな再生を行うことによって、ブロック歪みや量子化歪
みが視覚的に目立たない良好な画質の映像信号を再生す
ることができる。
【００４５】つぎに、ＶＴＲ間ので映像信号の所謂ダビ
ングについて説明する。従来のＶＴＲ間のダビングは、
第１のＶＴＲにおいて、上述の図３に示す再生系と同様
に、磁気テープにディジタル信号として記録されている
伝送データにエラー訂正、復号化、逆量子化、ＩＤＣＴ
等のデータ処理を施して画像データを再生した後、アナ
ログ信号に変換し、得られるアナログ映像信号を第２の
ＶＴＲに供給する。そして、この第２のＶＴＲは、上述
の図２に示す記録系と同様に、アナログ映像信号をディ
ジタル信号に変換して画像データを形成し、この画像デ
ータにＤＣＴ、量子化、可変長符号化等のデータ処理を
施して伝送データを形成して、磁気テープにディジタル
信号として記録するようになっている。
【００４６】すなわち、従来のＶＴＲでは、ディジタル
信号記録を行っているにもかかわらず、一旦アナログ映
像信号に変換してダビングを行っている。この結果、ダ
ビング毎にＩＤＣＴとＤＣＴが各々１回行われ、例えば
上述したように変換係数Ｃijの高域成分を粗く量子化す
る等、高い圧縮効率を得るために帯域を制限した量子化
を行っていると、ダビングの毎に演算誤差が累積され、
画質の劣化の原因となっていた。
【００４７】そこで、例えば上述した図２に示すよう
に、パリティ付加回路１７の入力に外部からの符号化デ
ータＶＬＣijを入力するための入力端子６と切換スイッ
チ１６を設けると共に、例えば上述した図３に示すよう
に、エラー訂正回路３６から符号化データＶＬＣijを外
部に出力するための出力端子７を設け、第１のＶＴＲの
出力端子７から第２のＶＴＲの入力端子６に符号化デー
タＶＬＣijを直接出力し、第２のＶＴＲの復号化回路３
７〜Ｄ／Ａ変換器４２と第１のＶＴＲのＡ／Ｄ変換器１
１〜符号化回路１５を経由することなくダビングを行う
ようにする。
【００４８】この結果、ＩＤＣＴ３９とＤＣＴ１３を経
由することなく、ダビングを行うことができ、高い圧縮
効率を得るために帯域を制限した量子化を行っていると
きでも、ダビングにより演算誤差が発生することなく、
演算誤差の累積に起因する画質の劣化を防止することが
できる。
【００４９】つぎに、本発明に係る画像符号化装置の第
２の実施例を説明する。この第２の実施例の画像符号化
装置は、例えば図８に示すように、画像データを記憶す
るメモリ６１と、該メモリ６１からの画像データを空間
配置におけるｎ×ｎ個を１ブロックとする画像ブロック
Ｇh に分割するブロック化回路６２と、該ブロック化回
路６２からの各画像ブロックＧh の画像データをＤＣＴ
して変換係数Ｃijを算出するＤＣＴ回路６３と、該ＤＣ
Ｔ回路６３からの変換係数Ｃijを記憶するバッファメモ
リ６４と、上記ＤＣＴ回路６３からの変換係数Ｃijの交
流成分に基づいて各画像ブロックＧh のアクティビティ
Ａh を検出し、アクティビティＡh に基づいて画像ブロ
ックＧh を複数のクラスに分類すると共に、所定数の画
像ブロックＧh からなる処理単位を符号化した後のデー
タ量を予測する符号量予測回路７０と、上記バッファメ
モリ６４から読み出された変換係数Ｃijに上記符号量予
測回路７０からのクラスに応じた重み係数Ｋh を乗算す
る乗算器６５と、該乗算器６５からの重み係数Ｋh が乗
算された変換係数Ｃijを、処理単位毎に量子化して量子
化データを形成する量子化回路６６と、該量子化回路６
６からの量子化データを、例えば可変長符号により符号
化して符号化データＶＬＣijを形成する符号化回路６７
とから構成される。
【００５０】また、上記符号量予測回路７０は、上記Ｄ
ＣＴ回路６３からの変換係数Ｃijの交流成分に基づいて
各画像ブロックＧh のアクティビティＡh を算出するア
クティビティ検出回路７１と、該アクティビティ検出回
路７１からのアクティビティＡh に基づいて画像ブロッ
クＧh を複数、例えば２つのクラスに分類する分類回路
７２と、上記ＤＣＴ回路６３からの変換係数Ｃijを処理
単位毎に量子化して量子化データを形成する量子化回路
７３と、該量子化回路７３からの量子化データに、上記
アクティビティ検出回路７２からのクラスに応じた重み
係数Ｋh を画像ブロック毎に乗算する乗算器７４と、該
乗算器７４からの量子化データに基づいて、処理単位毎
の符号化した後のデータ量を算出して予測するデータ量
算出回路７５とから構成される。
【００５１】また、上記量子化回路６６は、上記乗算器
６５からの画像ブロックＧh 毎に重み係数Ｋh が乗算さ
れた変換係数Ｋh ×Ｃijをそれぞれ量子化し、同一画像
ブロックＧh に対して互いに異なるデータ量の量子化デ
ータをそれぞれ形成する量子化器Ｑm （ｍ＝１〜Ｍ）
と、これらの量子化器Ｑm の出力のうちの１つを選択す
るセレクタ６６ａとから構成される。
【００５２】つぎに、以上のように構成される画像符号
化装置の動作について説明する。メモリ６１は、例えば
１フレームあるいは１フィールド分の記録容量を有し、
端子６８を介して供給される画像データを記憶する。
【００５３】ブロック化回路６２は、メモリ６１から画
像データを、上述のように空間配置におけるｎ×ｎ個、
例えば８×８個を１ブロックとする画像ブロックＧh に
分割して読み出してＤＣＴ回路６３に供給する。
【００５４】ＤＣＴ回路６３は、例えばＤＳＰ等から構
成され、ＤＣＴ回路６３から画像ブロックＧh 毎に供給
される画像データを、上述のように余弦関数を用いて直
交変換して変換係数Ｃijを算出し、この変換係数Ｃijを
バッファメモリ６４及び符号量予測回路７０に供給す
る。そして、バッファメモリ６４は、変換係数Ｃijを記
憶する。
【００５５】一方、符号量予測回路７０のアクティビテ
ィ検出回路７１は、変換係数Ｃijの交流成分に基づい
て、例えば垂直方向の高周波成分である変換係数Ｃ
ij（ｉ＝６〜７，ｊ＝０〜７）の絶対値和に基づいて、
その値が大きいときはアクティビティＡh が高いものと
して、各画像ブロックＧh のアクティビティＡh を算出
し、このアクティビティＡh を分類回路７２に供給する
【００５６】そして、分類回路７２は、例えば、各画像
ブロックＧh のアクティビティＡh を所定の閾値ＴＨと
比較し、画像ブロックＧh を２つのクラスに分類すると
共に、アクティビティＡh が閾値ＴＨ以上の画像ブロッ
クＧh に対しては重み係数Ｋh を１／２とし、アクティ
ビティＡh が閾値ＴＨ以下の画像ブロックＧh に対して
は重み係数Ｋh を１として、この重み係数Ｋh を乗算器
７４及び乗算器６５に供給する。
【００５７】乗算器７４は、量子化回路７３からの量子
化データに重み係数Ｋh を乗算し、乗算結果をデータ量
算出回路７５に供給する。データ量算出回路７５は、こ
の乗算結果に基づいて処理単位を符号化した後のデータ
量を算出して予測し、予測結果を量子化回路７３にフィ
ードバックする。具体的には、処理単位のデータ量が所
定量内に収まり、かつ最小の量子化幅で量子化されてデ
ータ量が最大となるような量子化幅を検出する。そし
て、この量子化幅に対応する量子化器Ｑm を選択するた
めの量子化器選択信号を量子化回路６６に供給する。
【００５８】そして、予測が完了した時点で、バッファ
メモリ６４に記憶されている変換係数Ｃijが読み出され
て、乗算器６５に供給される。乗算器６５は、変換係数
Ｃijに上述した分類回路７２からの重み係数Ｋh を乗算
し、変換係数Ｋh ×Ｃijを量子化回路６６に供給する。
【００５９】そして、量子化回路６６は、上述した互い
に異なる量子化幅の各量子化器Ｑm で量子化し、同一画
像ブロックＧh に対して互いに異なるデータ量の量子化
データをそれぞれ形成すると共に、データ量算出回路７
５からの量子化器選択信号により量子化器Ｑm の出力の
うちの１つをセレクタ６６ａで選択し、選択した量子化
データを符号化回路６７に供給する。
【００６０】符号化回路６７は、例えばハフマン符号器
とランレングス符号器から構成され、セレクタ６６ａか
らの量子化データを、例えばハフマン符号とランレング
ス符号によりそれぞれ符号化して符号化データＶＬＣij
を形成し、この符号化データＶＬＣijを端子６９を介し
て出力する。この結果、符号化回路６７からは、処理単
位のデータ量が所定量に収まり、かつデータ量が最大と
なるように最小の量子化幅で量子化された符号化データ
ＶＬＣijが出力される。換言すると、所定数の画像ブロ
ックＧh からなる処理単位を固定長とすると共に、その
固定長であるデータ容量の範囲内で最も細かく量子化さ
れた符号化データＶＬＣijが出力される。
【００６１】以上のように、この画像符号化装置は、端
子６８を介して供給される画像データを空間配置におけ
るｎ×ｎ個からなる画像ブロックＧh に分割し、各画像
ブロックＧh の画像データをＤＣＴした後、得られる変
換係数Ｃijを、所定数の画像ブロックＧh からなる処理
単位が固定長となると共に、許容されるデータ量内で量
子化幅が最小の量子化器Ｑm を用いて量子化し、得られ
る量子化データを可変長符号化して伝送データを形成
し、この伝送データを端子６９を介して出力する際に、
各画像ブロックＧh のアクティビティＡh に基づいて、
アクティビティＡh が低いときは大きな重み係数Ｋ
h を、逆にアクティビティＡh が高いときは小さな重み
係数Ｋh を、画像ブロックＧh 毎に変換係数Ｃijに乗算
して量子化するとにより、上述の第１の画像符号化装置
と同様に、処理単位内の全ての画像ブロックＧh に対し
て同一の量子化器Ｑm を用いても、アクティビティＡh
が低い画像ブロックＧh の変換係数Ｃijを相対的に細か
く量子化することができ、再生の際のブロック歪みや量
子化歪みを視覚的に目立たなくし得、良好な画質を得よ
うにすることができる。
【００６２】
【発明の効果】以上の説明でも明らかなように、本発明
では、画像データを空間配置におけるｎ×ｎ個を１ブロ
ックとするブロックに分割し、分割された各ブロックの
画像データを余弦関数を用いて直交変換して変換係数を
算出する。そして、この変換係数の交流成分に基づいて
各ブロックの精細度を検出し、この精細度に基づいて精
細度が小さいときは大きな重み係数を変換係数にブロッ
ク毎に乗算し、この重み付けされた変換係数を量子化し
て出力することにより、複数のブロックからなる処理単
位の全てのブロックに対して同一の量子化幅で量子化し
ても、精細度が低いブロックの変換係数を相対的に細か
く量子化することができ、再生の際のブロック歪みや量
子化歪みを視覚的に目立たなくし得、良好な画質を得よ
うにすることができる。
【００６３】さらに、上記精細度を変換係数の水平方向
及び垂直方向における高周波成分の絶対値の和に基づい
て求めることにより、例えば水平方向あるいは垂直方向
の１方向のみに変換係数の高周波成分が発生するような
垂直方向あるいは水平方向にエッジを有するブロック
を、精細度が低い単調な絵柄を有するブロックと判断す
ることができ、当該ブロックを相対的に細かく量子化し
て、再生の際のブロック歪みや量子化歪みを視覚的に目
立たなくし得、良好な画質を得ようにすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した画像符号化装置の第１の実施
例の回路構成を示すブロック図である。
【図２】上記画像符号化装置を適用したディジタルビデ
オテープレコーダの記録系の回路構成を示すブロック図
である。
【図３】上記画像符号化装置を適用したディジタルビデ
オテープレコーダの再生系の回路構成を示すブロック図
である。
【図４】上記画像符号化装置を構成する量子化器の量子
化幅を説明するための変換係数の領域を示す図である。
【図５】上記ディジタルビデオテープレコーダの伝送デ
ータのフォーマットを示す図である。
【図６】エッジを有する絵柄の画像ブロックを模式的に
示す図である。
【図７】アクティビティの算出に用いられる変換係数の
領域を示す図である。
【図８】本発明を適用した画像符号化装置の第２の実施
例の回路構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１２、６２・・・ブロック化回路 １３、６３・・・ＤＣＴ回路 １４、６６・・・量子化回路 Ｑm ・・・量子化器 ５１、７１・・・アクティビティ検出回路 ５２・・・重み係数発生回路 ７２・・・分類回路 ５３、６５・・・乗算器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 画像データを空間配置におけるｎ×ｎ個
    を１ブロックとするブロックに分割するブロック化手段
    と、 該ブロック化手段からの各ブロックの画像データを余弦
    関数を用いて直交変換して変換係数を算出する離散余弦
    変換手段と、 該離散余弦変換手段からの変換係数の交流成分に基づい
    て各ブロックの精細度を検出する精細度検出手段と、 該精細度検出手段からの精細度に基づいて精細度が小さ
    いときは大きな重み係数を上記離散余弦変換手段からの
    変換係数にブロック毎に乗算する乗算手段と、該乗算手
    段からの重み付けされた変換係数を量子化して出力する
    量子化手段とを有することを特徴とする画像符号化装
    置。
  2. 【請求項２】 前記精細度検出手段が前記離散余弦変換
    手段からの変換係数の水平方向及び垂直方向における高
    周波成分の絶対値の和に基づいて精細度を検出すること
    を特徴とする請求項１記載の画像符号化装置。
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