JPH09238345A

JPH09238345A - 画像信号符号化方法及び装置、画像信号伝送方法、画像信号復号方法及び装置並びに記録媒体

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Publication number: JPH09238345A
Application number: JP35172096A
Authority: JP
Inventors: Teruhiko Suzuki; 輝彦鈴木; Yoichi Yagasaki; 陽一矢ヶ崎
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 1997-09-09

Abstract

(57)【要約】【課題】ＤＣＴ（離散余弦変換）処理等の実数演算に
よる誤差をなくして、可逆符号化を可能とする。【解決手段】入力画像信号を、演算部５３により予測
符号化し、ＤＣＴ回路５６にてＤＣＴ処理を施し、量子
化回路５７で量子化し、可変長符号化回路５８で可変長
符号化して、出力ビットストリームを取り出す。また、
量子化回路５７からの出力を、逆量子化回路６０で逆量
子化し、ＩＤＣＴ回路６１で逆ＤＣＴ処理して得られた
信号Ｓ２を、ＤＣＴ処理前の信号Ｓ１から減算し、得ら
れた差分出力を可変長符号化回路７１で可変長符号化し
て差分ビットストリームとして取り出す。復号の際に
は、出力ビットストリームを復号処理した信号に、差分
ビットストリームを復号処理した信号を加算すること
で、高精度の元の画像信号が得られ、可逆符号化を実現
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像信号符号化方
法及び装置、画像信号伝送方法、画像信号復号方法及び
装置並びに記録媒体に関し、特に、動画像信号を、例え
ば光磁気ディスクや磁気テープなどの記録媒体に記録
し、若しくはこの動画像信号を伝送路を介して伝送し、
この動画像信号を再生する場合などに用いて好適な画像
信号符号化方法及び装置、画像信号伝送方法、画像信号
復号方法及び装置並びに記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】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、動画像信号を遠隔地に伝送す
るシステムにおいては、伝送路を効率良く利用するた
め、映像信号のライン相関やフレーム間相関を利用し
て、画像信号を圧縮符号化するようになされている。

【０００３】ライン相関（２次元相関性）を利用する
と、画像信号を、例えばＤＣＴ（離散コサイン変換）処
理するなどして、特定の周波数成分に信号電力を集中さ
せることができ、これにより圧縮することができる。

【０００４】また、フレーム（またはフィールド）間相
関を利用すると、画像信号をさらに圧縮して符号化する
ことが可能となる。即ち、通常、時間的に隣接するフレ
ームの画像は、それ程大きな変化を有していないため、
両者の差を演算すると、その差分信号は小さな値のもの
となる。そこで、この差分信号を符号化すれば、符号量
を圧縮することができる。

【０００５】しかしながら、差分信号のみを伝送したの
では、元の画像を復元することができない。そこで、各
フレームの画像を、Ｉピクチャ、ＰピクチャまたはＢピ
クチャの３種類のピクチャのいずれかのピクチャとし、
画像信号を圧縮符号化するようにしている。

【０００６】このような圧縮技術は、ＭＰＥＧ（Moving
Picture Image Coding Experts Group ）の符号化規格
として使用されている。ＭＰＥＧとは、ＩＳＯ−ＩＥＣ
／ＪＴＣ１／ＳＣ２／ＷＧ１１にて議論され、標準案と
して提案されたものであり、動き補償予測符号化と離散
コサイン変換（ＤＣＴ：Discrete Cosine Transform）
符号化とを組み合わせたハイブリッド方式である。例え
ば、本出願人による米国出願USP5,155,593（DATE OF PA
TENT ： October 13, 1992）の明細書及び図面において
提案されている。

【０００７】例えば、フレームＦ１乃至Ｆ１７までの１
７フレームの画像信号をグループオブピクチャ（Group
Of Picture、以下ＧＯＰと記載する）とし、これを処理
の１単位とする。そして、その先頭のフレームＦ１の画
像信号はＩピクチャとして符号化し、第２番目のフレー
ムＦ２はＢピクチャとして、また第３番目のフレームＦ
３はＰピクチャとして、それぞれ符号化する。以下、第
４番目以降のフレームＦ４乃至Ｆ１７は、Ｂピクチャま
たはＰピクチャとして交互に処理する。

【０００８】Ｉピクチャとして符号化された画像信号と
しては、その１フレーム（またはフィールド）分の画像
信号をそのまま伝送する。これに対して、Ｐピクチャと
して符号化された画像信号は、基本的には、それより時
間的に先行するＩピクチャまたはＰピクチャの画像信号
からの差分を伝送する。さらに、Ｂピクチャとして符号
化された画像信号は、基本的には、時間的に先行するフ
レームまたは後行するフレームの両方の平均値からの差
分を求め、その差分を符号化する。

【０００９】以上のようにして、動画像信号を符号化す
る場合、最初のフレームＦ１はＩピクチャとして処理さ
れるため、そのまま伝送データとして伝送路に伝送され
る（画像内符号化）。これに対して、第２のフレームＦ
２は、Ｂピクチャとして処理されるため、基本的には、
時間的に先行するフレームＦ１と、時間的に後行するフ
レームＦ３の平均値との差分が演算され、その差分が伝
送データとして伝送される。

【００１０】但し、このＢピクチャとしての符号化処理
は、さらに細かく説明すると、４種類存在する。その第
１の処理は、元のフレームＦ２のデータをそのまま伝送
データとして伝送するものであり（イントラ符号化、画
像内予測符号化）、Ｉピクチャにおける場合と同様の処
理となる。第２の処理は、時間的に後のフレームＦ３か
らの差分を演算し、その差分を伝送するものである（後
方予測符号化）。第３の処理は、時間的に先行するフレ
ームＦ１との差分を伝送するものである（前方予測符号
化）。さらに第４の処理は、時間的に先行するフレーム
Ｆ１と後行するフレームＦ３の平均値との差分を生成
し、これを伝送データとして伝送するものである（両方
向予測符号化）。

【００１１】この４つの方法のうち、伝送データが最も
少なくなる方法が採用される。

【００１２】なお、差分データを伝送するとき、差分を
演算する対象となるフレームの画像（予測画像）との間
の動きベクトルｘ１（前方予測の場合、フレームＦ１と
Ｆ２の間の動きベクトル）、もしくはｘ２（後方予測の
場合、フレームＦ３とＦ２の間の動きベクトル）、また
はｘ１とｘ２の両方（両方向予測の場合）が、差分デー
タとともに伝送される。

【００１３】また、ＰピクチャのフレームＦ３は、基本
的には時間的に先行するフレームＦ１を予測画像とし
て、このフレームとの差分信号と、動きベクトルｘ３が
演算され、これが伝送データとして伝送される（前方予
測符号化）。

【００１４】但し、このＰピクチャとしての符号化処理
は、さらに細かく説明すると、２種類存在する。第１の
処理は、上述したような、時間的に先行するフレームＦ
１との差分を伝送するものである（前方予測符号化）。
第２の処理は、元のフレームＦ３のデータがそのまま伝
送データとして伝送される（イントラ符号化、画像内予
測符号化）。いずれの方法により伝送されるかは、Ｂピ
クチャにおける場合と同様に、伝送データがより少なく
なる方が選択される。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の画像
信号符号化および復号の方法及び装置によれば、ＤＣＴ
（離散余弦変換）などの変換を符号化時に用いる変換符
号化を行なっている。このＤＣＴ処理は実数の演算であ
るが、現実のＤＣＴ回路を用いる場合には、演算を有限
語長で打ち切ることになる。したがって、ＤＣＴ回路及
びＩＤＣＴ（逆離散余弦変換）回路において、ＤＣＴ処
理後、ＩＤＣＴ処理を行なった場合、原信号の情報が一
部失われることになる。

【００１６】したがって、ＤＣＴなどの実数演算を符号
化／復号装置に用いた場合、可逆符号化を実現すること
ができない。可逆符号化は高精度な画像信号を要求され
る際に、必要となる技術である。

【００１７】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
ものであり、ＤＣＴなどの実数演算を用いる画像信号符
号化／復号においても可逆符号化を実現することができ
るようにするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述し
た課題を解決するために、画像信号に実数演算を伴う符
号化処理を施して得られた信号を量子化し、量子化され
た信号を出力する画像信号符号化方法において、符号化
データの局所復号データと上記実数演算を行なう前のデ
ータとを比較し、その差分を取り出すことを特徴として
いる。

【００１９】すなわち、本発明に係る画像信号符号化方
法は、画像信号に実数演算を伴う符号化処理を施して得
られた信号を出力する画像信号符号化方法において、入
力画像信号に対して実数演算を伴う符号化処理を行い、
符号化データを生成する工程と、上記符号化データを局
所復号し局所復号でデータを生成する工程と、上記局所
復号データと上記実数演算を行なう前の画像データとを
比較し、その差分を演算する工程とを有することを特徴
としている。

【００２０】また、本発明に係る画像信号符号化装置
は、画像信号に実数演算を伴う符号化処理を施して得ら
れた信号を出力する画像信号符号化装置において、入力
画像信号に対して実数演算を伴う符号化処理を行い、符
号化データを生成する手段と、上記符号化データを局所
復号し局所復号でデータを生成する手段と、上記局所復
号データと上記実数演算を行なう前の画像データとを比
較し、その差分を演算する手段とを有することを特徴と
している。

【００２１】また、本発明に係る画像信号伝送方法は、
画像信号に実数演算を伴う符号化処理を施して得られた
信号を伝送する画像信号伝送方法において、入力画像信
号に対して実数演算を伴う符号化処理を行い、符号化デ
ータを生成する工程と、上記符号化データを局所復号し
局所復号でデータを生成する工程と、上記局所復号デー
タと上記実数演算を行なう前の画像データとを比較し、
その差分を演算し、差分データを伝送する工程とを有す
ることを特徴としている。

【００２２】また、本発明に係る記録媒体は、復号装置
によって復号可能な記録媒体において、上記記録媒体は
上記復号装置によって復号可能な記録信号が記録され、
該記録信号は、入力画像信号に対して実数演算を伴う符
号化処理を行い符号化データを生成する工程と、上記符
号化データを局所復号し局所復号でデータを生成する工
程と、上記局所復号データと上記実数演算を行なう前の
データとを比較してその差分を演算して差分データを生
成する工程とにより得られた符号化データと差分データ
とを含んで成ることを特徴としている。

【００２３】また、本発明に係る画像信号復号方法は、
画像信号に実数演算を伴う符号化処理を施して得られた
符号化データと、上記符号化データの局所復号データと
上記実数演算を行なう前の画像データとの差分演算によ
って得られた差分データ信号とが供給され、上記符号化
データと上記差分データとから元の画像データを復号す
る画像信号復号方法において、上記符号化データを上記
符号化処理に対応する復号処理に従って復号し、復号デ
ータを生成する工程と上記差分データと上記復号データ
を加算する工程とを有することを特徴としている。

【００２４】また、本発明に係る画像信号復号装置は、
画像信号に実数演算を伴う符号化処理を施して得られた
符号化データと、上記符号化データの局所復号データと
上記実数演算を行なう前の画像データとの差分演算によ
って得られた差分データ信号とが供給され、上記符号化
データと上記差分データとから元の画像データを復号す
る画像信号復号装置において、上記符号化データを上記
符号化処理に対応する復号処理に従って復号し、復号デ
ータを生成する手段と、上記差分データと上記復号デー
タを加算する手段とを有することを特徴としている。

【００２５】すなわち、離散余弦変換（ＤＣＴ）処理な
どの実数演算を行なう画像信号符号化において、局所復
号時に、局所復号データと実数演算を行なう前の所定の
データを比較し差分を求め、伝送し、画像信号復号装置
において上記伝送された差分信号を復号データに加算
し、信号を補正することにより可逆符号化を実現するこ
とが可能となる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像信号符号
化方法及び装置、画像信号伝送方法、画像信号復号化方
法及び装置並びに画像信号復号装置又は方法によって復
号可能な記録信号が記録された記録媒体の好ましいいく
つかの実施の形態について、図面を参照しながら説明す
る。

【００２７】図１は、本発明の第１の実施の形態として
の画像信号符号化装置の構成を示している。

【００２８】この図１の実施の形態においては、ＤＣＴ
（離散余弦変換）回路５６に供給するＤＣＴ処理前の信
号Ｓ１を加算器７０に送る。また、ＤＣＴ回路５６、量
子化回路５７及び逆量子化回路６０で処理され、ＩＤＣ
Ｔ（逆離散余弦変換）回路６１によりＩＤＣＴ処理され
て得られた信号Ｓ２を減算器７０に送る。そして、この
ＩＤＣＴ処理された信号Ｓ２を上記ＤＣＴ処理前の信号
Ｓ１から減算して差分信号Ｓ３を求め、この差分信号Ｓ
３を可変長符号化回路７１で可変長符号化処理し、送信
バッファ７３を介して差分ビットストリームとして出力
している。

【００２９】この図１に示す画像信号符号化装置におい
て、符号化されるべき画像データは、マクロブロック単
位で動きベクトル検出回路５０に入力される。動きベク
トル検出回路５０は、予め設定されている所定のシーケ
ンスに従って、各フレームの画像データを、Ｉピクチ
ャ、Ｐピクチャ、またはＢピクチャとして処理する。シ
ーケンシャルに入力される各フレームの画像を、Ｉ，
Ｐ，Ｂのいずれのピクチャとして処理するかは、予め定
められている。

【００３０】ここで、上記マクロブロックは、画面上の
縦横１６×１６ドットの輝度信号により構成され、８×
８ドットを単位とする４つのブロックＹ［１］〜Ｙ
［４］に区分されている。この１６×１６ドットの輝度
信号には、８×８ドットのＣｂ信号と、８×８ドットの
Ｃｒ信号とが対応する。

【００３１】Ｉピクチャとして処理されるフレームの画
像データは、動きベクトル検出回路５０からフレームメ
モリ５１の前方原画像部５１ａに転送されて記憶され
る。Ｂピクチャとして処理されるフレームの画像データ
は、原画像部５１ｂに転送されて記憶される。Ｐピクチ
ャとして処理されるフレームの画像データは、後方原画
像部５１ｃに転送されて記憶される。

【００３２】また、次のタイミングにおいて、さらにＢ
ピクチャまたはＰピクチャとして処理すべきフレームの
画像が入力されたとき、それまで後方原画像部５１ｃに
記憶されていた最初のＰピクチャの画像データが、前方
原画像部５１ａに転送される。そして、次のＢピクチャ
の画像データが、原画像部５１ｂに記憶（上書き）さ
れ、次のＰピクチャの画像データが、後方原画像部５１
ｃに記憶（上書き）される。このような動作が順次繰り
返される。

【００３３】フレームメモリ５１に記憶された各ピクチ
ャの信号は、そこから読み出され、動きベクトル検出回
路５０に供給され、また、フレーム／フィールド予測モ
ード切り換え回路５２にも供給される。予測モード切り
換え回路５２において、フレーム予測モード処理、また
はフィールド予測モード処理が行なわれる。さらに、予
測判定回路５４の制御の下に、演算部５３において、画
像内予測、前方予測、後方予測、または両方向予測の演
算が行なわれる。これらの処理のうち、いずれの処理を
行なうかは、予測誤差信号（処理の対象とされている参
照画像と、これに対する予測画像との差分）に対応して
決定される。このため、動きベクトル検出回路５０は、
この判定に用いられる予測誤差信号の絶対値和（自乗和
でもよい）を生成する。

【００３４】ここで、予測モード切り換え回路５２にお
けるフレーム予測モードとフィールド予測モードについ
て説明する。

【００３５】予測モード切り換え回路５２において、フ
レーム予測モードが設定された場合においては、予測モ
ード切り換え回路５２は、動きベクトル検出回路５０よ
り供給される４個の輝度ブロックＹ［１］乃至Ｙ［４］
を、そのまま後段の演算部５３に出力する。これに対し
て、フィールド予測モードが設定された場合において
は、予測モード切り換え回路５２は、４個の輝度ブロッ
クのうち、輝度ブロックＹ［１］とＹ［２］を、例えば
奇数フィールドのラインのドットによりのみ構成させ、
他の２個の輝度ブロックＹ［３］とＹ［４］を、偶数フ
ィールドのラインのデータにより構成させて、演算部５
３に出力する。この場合においては、２個の輝度ブロッ
クＹ［１］とＹ［２］に対して、１個の動きベクトルが
対応され、他の２個の輝度ブロックＹ［３］とＹ［４］
に対して、他の１個の動きベクトルが対応される。

【００３６】動きベクトル検出回路５０は、フレーム予
測モードにおける予測誤差の絶対値和と、フィールド予
測モードにおける予測誤差の絶対値和を、予測モード切
り換え回路５２に出力する。予測モード切り換え回路５
２は、フレーム予測モードとフィールド予測モードにお
ける予測誤差の絶対値和を比較し、その値が小さい予測
モードに対応する処理を施して、データを演算部５３に
出力する。

【００３７】但し、このような処理は、動きベクトル検
出回路５０で行うようにしてもよい。即ち、動きベクト
ル検出回路５０は、フレーム予測モードとフィールド予
測モードにおける予測誤差の絶対値和を比較し、その値
が小さいモードに対応する構成の信号を予測モード切り
換え回路５２に出力し、予測モード切り換え回路５２
は、その信号を、そのまま後段の演算部５３に出力す
る。実際には、この処理は、後者、つまり動きベクトル
検出回路５０で行われる。

【００３８】尚、色差信号は、フレーム予測モードの場
合、奇数フィールドのラインのデータと偶数フィールド
のラインのデータとが混在する状態で、演算部５３に供
給される。また、フィールド予測モードの場合、各色差
ブロックＣｂ，Ｃｒの上半分（４ライン）が、輝度ブロ
ックＹ［１］，Ｙ［２］に対応する奇数フィールドの色
差信号とされ、下半分（４ライン）が、輝度ブロックＹ
［３］，Ｙ［４］に対応する偶数フィールドの色差信号
とされる。

【００３９】また、動きベクトル検出回路５０は、次の
ようにして、予測判定回路５４において、画像内予測、
前方予測、後方予測、または両方向予測のいずれの予測
を行なうかを決定するための予測誤差の絶対値和を生成
する。

【００４０】即ち、画像内予測の予測誤差の絶対値和と
して、参照画像のマクロブロックの信号Ａijの和ΣＡij
の絶対値｜ΣＡij｜と、マクロブロックの信号Ａijの絶
対値｜Ａij｜の和Σ｜Ａij｜の差を求める。また、前方
予測の予測誤差の絶対値和として、参照画像のマクロブ
ロックの信号Ａijと、予測画像のマクロブロックの信号
Ｂijの差Ａij−Ｂijの絶対値｜Ａij−Ｂij｜の和Σ｜Ａ
ij−Ｂij｜を求める。また、後方予測と両方向予測の予
測誤差の絶対値和も、前方予測における場合と同様に
（その予測画像を前方予測における場合と異なる予測画
像に変更して）求める。

【００４１】これらの絶対値和は、予測判定回路５４に
供給される。予測判定回路５４は、前方予測、後方予測
および両方向予測の予測誤差の絶対値和のうち、最も小
さいものを、インター予測の予測誤差の絶対値和として
選択する。さらに、このインター予測の予測誤差の絶対
値和と、画像内予測の予測誤差の絶対値和とを比較し、
その小さい方を選択し、この選択した絶対値和に対応す
るモードを予測モードとして選択する。即ち、画像内予
測の予測誤差の絶対値和の方が小さければ、画像内予測
モードが設定される。インター予測の予測誤差の絶対値
和の方が小さければ、前方予測、後方予測または両方向
予測モードのうち、対応する絶対値和が最も小さかった
モードが設定される。

【００４２】また、動きベクトル検出回路５０は、上述
した予測判定回路５４と同様に動作を実行し、４つの予
測モードのうち、各モードの予測誤差の絶対値和が最も
小さかったモードを選択し、その選択されたモードに対
応する動きベクトルを出力する。

【００４３】このように、動きベクトル検出回路５０
は、参照画像のマクロブロックの信号を、フレームまた
はフィールド予測モードのうち、予測モード切り換え回
路５２により選択されたモードに対応する構成で、予測
モード切り換え回路５２を介して演算部５３に供給する
とともに、４つの予測モードのうち、予測判定回路５４
により選択された予測モードに対応する予測画像と参照
画像の間の動きベクトルを検出し、可変長符号化回路５
８と動き補償回路６４に出力する。上述したように、こ
の動きベクトルとしては、対応する予測誤差の絶対値和
が最小となるものが選択される。

【００４４】予測判定回路５４は、動きベクトル検出回
路５０が前方原画像部５１ａよりＩピクチャの画像デー
タを読み出しているとき、予測モードとして、フレーム
（画像）内予測モード（動き補償を行わないモード）を
設定し、演算部５３のスイッチ５３ｄを接点ａ側に切り
換える。これにより、Ｉピクチャの画像データがＤＣＴ
モード切り換え回路５５に入力される。

【００４５】このＤＣＴモード切り換え回路５５は、４
個の輝度ブロックのデータを、奇数フィールドのライン
と偶数フィールドのラインが混在する状態（フレームＤ
ＣＴモード）、または、分離された状態（フィールドＤ
ＣＴモード）、のいずれかの状態にして、ＤＣＴ回路５
６に出力する。

【００４６】即ち、ＤＣＴモード切り換え回路５５は、
奇数フィールドと偶数フィールドのデータを混在してＤ
ＣＴ処理した場合における符号化効率と、分離した状態
においてＤＣＴ処理した場合の符号化効率とを比較し、
符号化効率の良好なモードを選択する。

【００４７】例えば、入力された信号を、奇数フィール
ドと偶数フィールドのラインが混在する構成とし、上下
に隣接する奇数フィールドのラインの信号と偶数フィー
ルドのラインの信号の差を演算し、さらにその絶対値の
和（または自乗和）を求める。また、入力された信号
を、奇数フィールドと偶数フィールドのラインが分離し
た構成とし、上下に隣接する奇数フィールドのライン同
士の信号の差と、偶数フィールドのライン同士の信号の
差を演算し、それぞれの絶対値の和（または自乗和）を
求める。さらに、両者（絶対値和）を比較し、小さい値
に対応するＤＣＴモードを設定する。即ち、前者の方が
小さければ、フレームＤＣＴモードを設定し、後者の方
が小さければ、フィールドＤＣＴモードを設定する。

【００４８】そして、選択したＤＣＴモードに対応する
構成のデータをＤＣＴ回路５６に出力するとともに、選
択したＤＣＴモードを示すＤＣＴフラグを、可変長符号
化回路５８と動き補償回路６４に出力する。また、ＤＣ
Ｔモード切り換え回路５５からのデータ（信号Ｓ１）
を、上記差分取り出し用の加算器７０に送っている。

【００４９】予測モード切り換え回路５２における予測
モードと、このＤＣＴモード切り換え回路５５における
ＤＣＴモードを比較して明らかなように、輝度ブロック
に関しては、両者の各モードにおけるデータ構造は実質
的に同一である。

【００５０】また、予測モード切り換え回路５２におい
て、フレーム予測モード（奇数ラインと偶数ラインが混
在するモード）が選択された場合、ＤＣＴモード切り換
え回路５５においても、フレームＤＣＴモード（奇数ラ
インと偶数ラインが混在するモード）が選択される可能
性が高く、また、予測モード切り換え回路５２におい
て、フィールド予測モード（奇数フィールドと偶数フィ
ールドのデータが分離されたモード）が選択された場
合、ＤＣＴモード切り換え回路５５において、フィール
ドＤＣＴモード（奇数フィールドと偶数フィールドのデ
ータが分離されたモード）が選択される可能性が高い。

【００５１】しかしながら、必ずしも常にそのようにな
されるわけではなく、予測モード切り換え回路５２にお
いては、予測誤差の絶対値和が小さくなるようにモード
が決定され、ＤＣＴモード切り換え回路５５において
は、符号化効率が良好となるようにモードが決定され
る。

【００５２】ＤＣＴモード切り換え回路５５より出力さ
れたＩピクチャの画像データは、ＤＣＴ回路５６に入力
され、ＤＣＴ（離散コサイン変換）処理され、ＤＣＴ係
数に変換される。このＤＣＴ係数は、量子化回路５７に
入力され、所定の量子化ステップ（量子化スケール）で
量子化された後、可変長符号化回路５８に入力される。
本実施の形態の場合、後述するように、入力データは、
量子化スケール１で量子化される可変長符号化回路５８は、量子化回路５７より供給され
る量子化ステップ（スケール）に対応して、量子化回路
５７より供給される画像データ（いまの場合、Ｉピクチ
ャのデータ）を、例えばハフマン符号などの可変長符号
に変換し、送信バッファ５９に出力する。

【００５３】可変長符号化回路５８には、また、量子化
回路５７より量子化ステップ（スケール）、予測判定回
路５４より予測モード（画像内予測、前方予測、後方予
測、または両方向予測のいずれが設定されたかを示すモ
ード）、動きベクトル検出回路５０より動きベクトル、
予測モード切り換え回路５２より予測フラグ（フレーム
予測モードまたはフィールド予測モードのいずれが設定
されたかを示すフラグ）、およびＤＣＴモード切り換え
回路５５が出力するＤＣＴフラグ（フレームＤＣＴモー
ドまたはフィールドＤＣＴモードのいずれが設定された
かを示すフラグ）が入力されており、これらも可変長符
号化される。

【００５４】送信バッファ５９は、入力されたデータを
一時蓄積し、送信バッファ５９に蓄積されたデータは、
所定のタイミングで読み出され、伝送データとして出力
される。伝送データは、その後、例えば伝送路７４に供
給され、伝送路７４を介して受信側に伝送されるか、も
しくは記録伝送系を介して記録媒体７５３に記録され
る。

【００５５】一方、量子化回路５７より出力されたＩピ
クチャのデータは、逆量子化回路６０に入力され、量子
化回路５７より供給される量子化ステップに対応して逆
量子化される。逆量子化回路６０の出力は、ＩＤＣＴ
（逆ＤＣＴ）回路６１に入力され、逆ＤＣＴ処理された
後、加算器７２、ＤＣＴブロック並び替え回路６６を介
し、加算器６２に供給される。この加算器６２の出力
は、フレームメモリ６３に供給され、前方予測画像部６
３ａに記憶される。また、ＩＤＣＴ回路６１からの出力
（信号Ｓ２）は、減算器７０に送られ、そのＩＤＴ回路
６１からの出力（信号Ｓ２）と上記ＤＣＴモード切り換
え回路５５からの出力（信号Ｓ１）との差分が演算さ
れ、差分データが可変長符号化回路７１に供給される。
また、この差分データは、加算器７２に供給されるが、
この詳細については後述する。

【００５６】動きベクトル検出回路５０は、シーケンシ
ャルに入力される各フレームの画像データを、たとえ
ば、Ｉ，Ｂ，Ｐ，Ｂ，Ｐ，Ｂ・・・のピクチャとしてそ
れぞれ処理する場合、最初に入力されたフレームの画像
データをＩピクチャとして処理した後、次に入力された
フレームの画像をＢピクチャとして処理する前に、さら
にその次に入力されたフレームの画像データをＰピクチ
ャとして処理する。Ｂピクチャは、後方予測を伴うた
め、後方予測画像としてのＰピクチャが先に用意されて
いないと、復号することができないからである。

【００５７】そこで動きベクトル検出回路５０は、Ｉピ
クチャの処理の次に、後方原画像部５１ｃに記憶されて
いるＰピクチャの画像データの処理を開始する。そし
て、上述した場合と同様に、マクロブロック単位でのフ
レーム間差分（予測誤差）の絶対値和が、動きベクトル
検出回路５０から予測モード切り換え回路５２と予測判
定回路５４に供給される。予測モード切り換え回路５２
は、このＰピクチャのマクロブロックの予測誤差の絶対
値和に対応して、フレーム／フィールド予測モードを設
定する。また、予測判定回路５４は、このＰピクチャの
マクロブロックの予測誤差の絶対値和に対応して、画像
内予測、前方予測、後方予測、もしくは両方向予測の予
測モードを設定する。

【００５８】演算部５３は画像内予測モードが設定され
たとき、スイッチ５３ｄを上述したように接点ａ側に切
り換える。従って、このデータは、Ｉピクチャのデータ
と同様に、ＤＣＴモード切り換え回路５５、ＤＣＴ回路
５６、量子化回路５７、可変長符号化回路５８、送信バ
ッファ５９を介して出力される。また、このデータは、
逆量子化回路６０、ＩＤＣＴ回路６１、加算器７２、Ｄ
ＣＴブロック並び替え回路６６、加算器６２を介して、
フレームメモリ６３に供給され、後方予測画像部６３ｂ
に記憶される。

【００５９】また、前方予測モードが設定された時、ス
イッチ５３ｄが接点ｂに切り換えられるとともに、フレ
ームメモリ６３の前方予測画像部６３ａに記憶されてい
る画像（いまの場合Ｉピクチャの画像）データが読み出
される。この読み出された画像データは、動き補償回路
６４により、動きベクトル検出回路５０が出力する動き
ベクトルに対応して動き補償される。すなわち、動き補
償回路６４は、予測判定回路５４より前方予測モードの
設定が指令されたとき、前方予測画像部６３ａの読み出
しアドレスを、動きベクトル検出回路５０がいま出力し
ているマクロブロックの位置に対応する位置から動きベ
クトルに対応する分だけずらしてデータを読み出し、予
測画像データを生成する。

【００６０】動き補償回路６４より出力された予測画像
データは、減算器５３ａに供給される。減算器５３ａ
は、予測モード切り換え回路５２より供給された参照画
像のマクロブロックのデータから、動き補償回路６４よ
り供給された、このマクロブロックに対応する予測画像
データを減算し、その差分（予測誤差）を出力する。こ
の差分データは、ＤＣＴモード切り換え回路５５、ＤＣ
Ｔ回路５６、量子化回路５７、可変長符号化回路５８、
送信バッファ５９を介して出力される。また、この差分
データは、逆量子化回路６０、ＩＤＣＴ回路６１により
局所的に復号され、加算器７２、ＤＣＴブロック並び替
え回路６６を介して加算器６２に入力される。

【００６１】この加算器６２にはまた、上記減算器５３
ａに供給されている予測画像データと同一のデータが供
給されている。加算器６２は、ＩＤＣＴ回路６１が出力
する差分データに、動き補償回路６４が出力する予測画
像データを加算する。これにより、元の（復号した）Ｐ
ピクチャの画像データが得られる。このＰピクチャの画
像データは、フレームメモリ６３の後方予測画像部６３
ｂに供給され、記憶される。

【００６２】動きベクトル検出回路５０は、このよう
に、ＩピクチャとＰピクチャのデータが前方予測画像部
６３ａと後方予測画像部６３ｂにそれぞれ記憶された
後、次にＢピクチャの処理を実行する。予測モード切り
換え回路５２は、マクロブロック単位でのフレーム間差
分の絶対値和の大きさに対応して、フレーム／フィール
ドモードを設定し、また、予測判定回路５４は、予測モ
ードを画像内予測モード、前方予測モード、後方予測モ
ード、または両方向予測モードのいずれかに設定する。

【００６３】上述したように、画像内予測モードまたは
前方予測モードの時、スイッチ５３ｄは、それぞれ接点
ａまたはｂに切り換えられる。このとき、Ｐピクチャに
おける場合と同様の処理が行われ、データが伝送され
る。

【００６４】これに対して、後方予測モードまたは両方
向予測モードが設定された時、スイッチ５３ｄは、接点
ｃまたはｄにそれぞれ切り換えられる。

【００６５】スイッチ５３ｄが接点ｃに切り換えられて
いる後方予測モードの時、後方予測画像部６３ｂに記憶
されている画像（いまの場合、Ｐピクチャの画像）デー
タが読み出される。この読み出された画像データは、動
き補償回路６４により、動きベクトル検出回路５０が出
力する動きベクトルに対応して動き補償される。すなわ
ち、動き補償回路６４は、予測判定回路５４より後方予
測モードの設定が指令されたとき、後方予測画像部６３
ｂの読み出しアドレスを、動きベクトル検出回路５０が
いま出力しているマクロブロックの位置に対応する位置
から動きベクトルに対応する分だけずらしてデータを読
み出し、予測画像データを生成する。

【００６６】動き補償回路６４より出力された予測画像
データは、減算器５３ｂに供給される。減算器５３ｂ
は、予測モード切り換え回路５２より供給された参照画
像のマクロブロックのデータから、動き補償回路６４よ
り供給された予測画像データを減算し、その差分を出力
する。この差分データは、ＤＣＴモード切り換え回路５
５、ＤＣＴ回路５６、量子化回路５７、可変長符号化回
路５８、送信バッファ５９を介して出力される。

【００６７】スイッチ５３ｄが接点ｄに切り換えられて
いる両方向予測モードの時、前方予測画像部６３ａに記
憶されている画像（いまの場合、Ｉピクチャの画像）デ
ータと、後方予測画像部６３ｂに記憶されている画像
（いまの場合、Ｐピクチャの画像）データが読み出され
る。そして、これらの画像データが、動き補償回路６４
により、動きベクトル検出回路５０が出力する動きベク
トルに対応して動き補償される。すなわち、動き補償回
路６４は、予測判定回路５４より両方向予測モードの設
定が指令されたとき、前方予測画像部６３ａと後方予測
画像部６３ｂの読み出しアドレスを、動きベクトル検出
回路５０がいま出力しているマクロブロックの位置に対
応する位置から動きベクトル（この場合の動きベクトル
は、前方予測画像用と後方予測画像用の２つとなる）に
対応する分だけずらしてデータを読み出し、予測画像デ
ータを生成する。

【００６８】動き補償回路６４より出力された予測画像
データは、減算器５３ｃに供給される。減算器５３ｃ
は、動きベクトル検出回路５０より供給された参照画像
のマクロブロックのデータから、動き補償回路６４より
供給された予測画像データの平均値を減算し、その差分
を出力する。この差分データは、ＤＣＴモード切り換え
回路５５、ＤＣＴ回路５６、量子化回路５７、可変長符
号化回路５８、送信バッファ５９を介して出力される。

【００６９】Ｂピクチャの画像は、他の画像の予測画像
とされることがないため、フレームメモリ６３には記憶
されない。

【００７０】尚、フレームメモリ６３において、前方予
測画像部６３ａと後方予測画像部６３ｂは、必要に応じ
てバンク切り替えが行われ、所定の参照画像に対して、
一方または他方に記憶されているものを、前方予測画像
あるいは後方予測画像として切り換えて出力することが
できる。

【００７１】以上においては、輝度ブロックを中心とし
て説明をしたが、色差ブロックについても同様に、マク
ロブロックを単位として処理され、伝送される。尚、色
差ブロックを処理する場合の動きベクトルは、対応する
輝度ブロックの動きベクトルを垂直方向と水平方向に、
それぞれ１／２にしたものが用いられる。

【００７２】次に、本発明の実施の形態の要部となるＤ
ＣＴ処理時の誤差分の取り出しに関する構成及び動作に
ついて詳細に説明する。

【００７３】このための構成として、上述した減算器７
０、加算器７２、可変長符号化回路７１、及び送信バッ
ファ７３が設けられている。

【００７４】Frame/Field ＤＣＴモード切り換え回路５
５から出力される画像信号（Ｉピクチャの場合）および
差分信号（Ｂ、Ｐピクチャの場合）は、ＤＣＴ回路５６
および加算器７０に出力される。ＤＣＴ回路５６に入力
された信号は従来と同様にＤＣＴ処理される。

【００７５】ＤＣＴ回路５６で、ＤＣＴ処理された信号
は量子化回路５７に入力される。量子化回路５７におい
ては量子化スケールが１で量子化される。すなわち、量
子化回路５７は何の処理も加えず入力信号をそのまま出
力する。そして、この出力信号が、可変長符号化回路５
８及び逆量子化回路６０に供給される。逆量子化回路６
０は、同様に量子化スケール１で逆量子化を行なう。

【００７６】ＩＤＣＴ回路６１から出力される信号Ｓ２
は、減算器７０および加算器７２に出力される。減算器
７０では、Frame/Field ＤＣＴモード切り換え回路５５
からの信号Ｓ１およびＩＤＣＴ回路６１からの信号Ｓ２
の差分Ｓ３を演算する。即ち、以下の演算Ｓ３＝Ｓ１−Ｓ２を行ない可変長符号化回路７１および加算器７２に出力
する。

【００７７】可変長符号化回路７１は加算器７０からの
差分信号Ｓ３を可変長符号化し、その出力ビットストリ
ーム（差分ビットストリーム）を、送信バッファ７３を
介して出力する。信バッファ７３から出力されたデータ
は、伝送データとして、その後、例えば伝送路７４に供
給され、伝送路７４を介して受信側に伝送されるか、も
しくは記録伝送系を介して記録媒体７５３に記録され
る。

【００７８】加算器７２は、ＩＤＣＴ回路６１からの信
号Ｓ２および加算器７０からの信号Ｓ３を加算して、信
号Ｓ４として加算器６２に出力する。

【００７９】ここで、この画像信号符号化装置で、可逆
符号化を実現する原理を説明する。信号Ｓ１は、ＤＣＴ
処理や量子化処理を行なっていない原信号である。即
ち、原画像の情報を全て保存する信号である。この信号
に対してＤＣＴ処理を行なう場合、量子化処理を行なわ
ない場合（量子化スケールを１で量子化）においても原
信号の一部の情報が失われる。これは、ＤＣＴ処理が実
数演算であるのに対して、ＤＣＴ回路およびＩＤＣＴ回
路は、演算を有限語長に打ち切るためである。

【００８０】そこで、可逆符号化を実現するためには、
このＤＣＴ処理によって失われた情報を別途伝送する必
要がある。

【００８１】ＩＤＣＴ回路６１の出力信号Ｓ２は、ＤＣ
ＴおよびＩＤＣＴ処理によって一部の情報が失われてい
る。減算器７０は信号Ｓ１およびＳ２の差分を演算し、
ＤＣＴ処理によって失われた情報を抽出する。これが信
号Ｓ３である。加算器７２において、信号Ｓ２に信号Ｓ
３を加算することにより、原信号Ｓ１を復元することが
可能となる。

【００８２】次に、上述したような図１に示す画像信号
符号化装置から得られた信号を復号するための画像信号
復号装置について、図２を参照しながら説明する。

【００８３】図２は、本発明の第１の実施の形態の画像
信号符号化装置に対応する画像信号復号装置の構成を示
すブロック図である。

【００８４】この図２において、上記図１に示す符号化
装置から出力され、伝送路７４を介して伝送されたか、
もしくは記録媒体７５に記録されている符号化された画
像データは、図示せぬ受信回路で受信されたり、再生装
置で再生され、受信バッファ８１に一時記憶された後、
復号回路９０の可変長復号化回路８２に供給される。可
変長復号化回路８２は、受信バッファ８１より供給され
たデータを可変長復号化し、動きベクトル、予測モー
ド、予測フラグおよびＤＣＴフラグを動き補償回路８７
に、また、量子化ステップを逆量子化回路８３に、それ
ぞれ出力するとともに、復号された画像データを逆量子
化回路８３に出力する。

【００８５】逆量子化回路８３は、可変長復号化回路８
２より供給された画像データを、同じく可変長復号化回
路８２より供給された量子化ステップ（この場合、量子
化ステップ（量子化スケール）は１である）に従って逆
量子化し、ＩＤＣＴ回路８４に出力する。逆量子化回路
８３より出力されたデータ（ＤＣＴ係数）は、ＩＤＣＴ
回路８４で逆ＤＣＴ処理され、加算器９３、ＤＣＴブロ
ック並び替え回路８９を介して、加算器８５に供給され
る。加算器９３は、上述したＤＣＴ処理時の演算語長制
限による誤差分を加算するためのものであり、その詳細
は後述する。

【００８６】ＩＤＣＴ回路８４より供給された画像デー
タが、Ｉピクチャのデータである場合、そのデータは加
算器８５より出力され、演算器８５に後に入力される画
像データ（ＰまたはＢピクチャのデータ）の予測画像デ
ータ生成のために、フレームメモリ８６に供給され、前
方予測画像部８６ａに記憶される。また、この加算器か
らの出力データは、出力再生画像として取り出され、後
段の例えばフォーマット変換回路（図示せず）等に出力
される。

【００８７】ＩＤＣＴ回路８４より供給された画像デー
タが、その１フレーム前の画像データを予測画像データ
とするＰピクチャのデータであって、前方予測モードの
データである場合、フレームメモリ８６の前方予測画像
部８６ａに記憶されている、１フレーム前の画像データ
（Ｉピクチャのデータ）が読み出される。そして、この
読み出された画像データが、動き補償回路８７で可変長
復号化回路８２より出力された動きベクトルに対応する
動き補償が施される。そして、加算器８５において、こ
の動き補償後の画像データとＩＤＣＴ回路８４より供給
された画像データ（差分のデータ）とが加算されて、加
算されたデータが出力再生画像として出力される。この
加算されたデータ、即ち、復号されたＰピクチャのデー
タは、加算器８５に後に入力される画像データ（Ｂピク
チャまたはＰピクチャのデータ）の予測画像データ生成
のために、フレームメモリ８６に供給され、後方予測画
像部８６ｂに記憶される。

【００８８】Ｐピクチャのデータであっても、画像内予
測モードのデータは、Ｉピクチャのデータと同様に、加
算器８５で特に処理は行わず、そのまま後方予測画像部
８６ｂに記憶される。

【００８９】このＰピクチャは、次のＢピクチャの次に
表示されるべき画像であるため、この時点では、まだ図
示せぬフォーマット変換回路へ出力されない（上述した
ように、Ｂピクチャの後に入力されたＰピクチャが、Ｂ
ピクチャより先に処理され、伝送されている）。

【００９０】ＩＤＣＴ回路８４より供給された画像デー
タが、Ｂピクチャのデータである場合、可変長復号化回
路８２より供給された予測モードに対応して、フレーム
メモリ８６の前方予測画像部８６ａに記憶されているＩ
ピクチャの画像データ（前方予測モードの場合）、後方
予測画像部８６ｂに記憶されているＰピクチャの画像デ
ータ（後方予測モードの場合）、または、その両方の画
像データ（両方向予測モードの場合）が読み出される。
この読み出された画像データは、動き補償回路８７にお
いて、可変長復号化回路８２より出力された動きベクト
ルに対応する動き補償が施されて、予測画像が生成され
る。但し、動き補償を必要としない場合（画像内予測モ
ードの場合）、予測画像は生成されない。

【００９１】このようにして、動き補償回路８７で動き
補償が施されたデータは、加算器８５において、ＩＤＣ
Ｔ回路８４の出力と加算される。この加算出力は、その
後、図示せぬフォーマット変換回路に出力される。

【００９２】ただし、この加算出力は、Ｂピクチャのデ
ータであり、他の画像の予測画像生成のために利用され
ることがないため、フレームメモリ８６には記憶されな
い。

【００９３】Ｂピクチャの画像が出力された後、後方予
測画像部８６ｂに記憶されているＰピクチャの画像デー
タが読み出され、動き補償回路８７を介して加算器８５
に供給される。ただし、このとき、動き補償は行われな
い。

【００９４】なお、このデコーダ３１には、図１のエン
コーダにおける予測モード切り替え回路５２とＤＣＴモ
ード切り替え回路５５に対応する回路が図示されていな
いが、これらの回路に対応する処理、即ち、奇数フィー
ルドと偶数フィールドのラインの信号が分離された構成
を、元の混在する構成に必要に応じて戻す処理は、動き
補償回路８７が実行する。

【００９５】また、以上においては、輝度信号の処理に
ついて説明したが、色差信号の処理も同様に行われる。
但し、この場合、動きベクトルは、輝度信号用のもの
を、垂直方向および水平方向に１／２にしたものが用い
られる。

【００９６】次に、上述した図１の画像信号符号化装置
の可変長符号化回路７１において可変長符号化された差
分ビットストリームの復号処理について説明する。

【００９７】図１の可変長符号化回路７１で可変長符号
化されて送信バッファ７３を介して取り出された差分ビ
ットストリームは、伝送路７４から伝送されるかもしく
は記録媒体７５から再生されて、図２の受信バッファ９
１に入力される。可変長復号回路９２は受信バッファか
ら補正ビットストリームを読みだし、そのビットストリ
ームを可変長符号を復号する。可変長復号回路９２は上
記画像信号符号化装置における可変長符号化回路７１と
対をなし、その逆の操作を行なうものである。

【００９８】可変長復号回路９２の出力信号Ｓ３’は、
上記符号化装置における信号Ｓ３と一致する。ＩＤＣＴ
回路８４の出力信号Ｓ２’は、上記符号化装置における
信号Ｓ２と一致する。

【００９９】加算器９３は可変長復号回路９２の出力Ｓ
３’およびＩＤＣＴ回路８４の出力信号Ｓ２’を加算
し、信号Ｓ１’を出力する。これは上記符号化装置にお
ける信号Ｓ１に相当する。

【０１００】以上により、ＤＣＴ処理を用いた画像信号
符号化／復号化装置において可逆符号化を実現すること
が可能となる。

【０１０１】次に、本発明の第２の実施の形態の画像信
号符号化装置の形態について図３を参照しながら、また
第２の実施の形態の画像符号化装置に対応する画像信号
復号装置の形態について図４を参照しながら説明する。

【０１０２】図３は、本発明の第２の実施の形態の画像
信号符号化装置を示すものである。

【０１０３】この図３に示す画像信号符号化装置は、減
算器７０、加算器７２および可変長符号化回路７１の動
作を除き、上記図１の例における画像信号符号化装置と
同様であるため、同様の部分については説明を省略す
る。

【０１０４】図３の動きベクトル検出回路５０は、その
出力Ｓ１を Frame/Field予測モード切替回路５２および
加算器７０に出力する。Frame/Field 予測モード切替回
路５２に入力された信号は上記図１の例と同様の処理が
行なわれる。

【０１０５】量子化回路５７においては量子化スケール
が１で量子化される。すなわち、量子化回路５７は何の
処理も加えず入力信号をそのまま出力する。そして、こ
の出力信号は、可変長符号化回路５８及び逆量子化回路
６０に供給される。逆量子化回路６０は同様に量子化ス
ケール１で逆量子化を行なう。

【０１０６】加算器６２から出力される信号Ｓ２は、減
算器７０および加算器７２に出力される。減算器７０で
は動きベクトル検出回路５０からの信号Ｓ１および加算
器６２からの信号Ｓ２の差分Ｓ３を計算する。即ち、以
下の演算Ｓ３＝Ｓ１−Ｓ２を行ない可変長符号化回路７１および加算器７２に出力
する。

【０１０７】可変長符号化回路７１は減算器７０からの
差分信号Ｓ３を可変長符号化し、その出力ビットストリ
ーム（補正ビットストリーム）を送信バッファ７３を介
してに出力する。

【０１０８】加算器７２は、加算器６２からの信号Ｓ２
および減算器７０からの信号Ｓ３を加算して出力する。

【０１０９】ここで、この画像信号符号化装置で、可逆
符号化を実現する原理を説明する。信号Ｓ１はＤＣＴ処
理や量子化処理を行なっていない原信号である。即ち、
原画像の情報を全て保存する信号である。この信号に対
してＤＣＴ処理を行なう場合、量子化処理を行なわない
場合（量子化スケールを１で量子化）においても原信号
の一部の情報が失われる。これはＤＣＴ処理が実数演算
であるのに対して、ＤＣＴ回路およびＩＤＣＴ回路は演
算を有限語長に打ち切るためである。

【０１１０】そこで、可逆符号化を実現するためには、
このＤＣＴ処理によって失われた情報を別途伝送する必
要がある。

【０１１１】加算器６２の出力信号Ｓ２は、ＤＣＴおよ
びＩＤＣＴ処理によって一部の情報が失われている。減
算器７０はＳ１およびＳ２の差分を演算し、ＤＣＴ処理
によって失われた情報を抽出する。これが信号Ｓ３であ
る。

【０１１２】加算器７２において、信号Ｓ２に信号Ｓ３
を加算し、原信号Ｓ１を復元することが可能となる。

【０１１３】画像信号符号化装置におけるその他の動作
は上記図１の例における画像信号符号化装置と同様であ
る。

【０１１４】図４に、第２の実施の形態の画像符号化装
置に対応する画像信号復号化装置を示す。

【０１１５】この図４においては、受信バッファ９１、
可変長復号回路９２および加算器９３を除き、上記図２
に示した画像信号復号化装置と同様であるため、同様の
部分については説明を省略する。

【０１１６】画像信号符号化装置の可変長符号化回路７
１において可変長符号された補正ビットストリームは、
伝送路から伝送されるかもしくは記録媒体から再生され
て、受信バッファ９１に入力される。可変長復号回路９
２は受信バッファから補正ビットストリームを読みだ
し、そのビットストリームを可変長符号を復号する。可
変長復号回路９２は画像信号符号化装置における可変長
符号化回路７１と対をなし、その逆の操作を行なうもの
である。

【０１１７】可変長復号回路９２の出力信号Ｓ３’は画
像信号符号化装置におけるＳ３と一致する。加算器８５
の出力信号Ｓ２’は符号化装置におけるＳ２と一致す
る。加算器９３は可変長復号回路９２の出力Ｓ３’およ
び加算器８５の出力信号Ｓ’２を加算して、出力信号Ｓ
１’として出力する。これは画像信号符号化装置におけ
るＳ１に相当する。

【０１１８】以上のような図３、図４の構成により、Ｄ
ＣＴ処理を用いた画像信号符号化／復号化装置において
可逆符号化を実現することが可能となる。

【０１１９】次に、本発明の第３の実施の形態の画像信
号符号化装置の形態について、図５〜図７を参照しなが
ら説明する。

【０１２０】この第３の実施の形態の形態においては、
所定のブロック毎に、ｍビット、例えば１０ビットの画
像データの代表値データおよび量子化幅を決定し、前記
画像データと前記代表値データの差分を算出する。そし
て、その差分データを前記量子化幅に基づいて量子化
し、第１の量子化データを生成する。さらに、その第１
の量子化データに所定の変換処理を施し、変換係数を生
成し、その変換係数を量子化し、第２の量子化データを
生成する。そして、代表値データ、量子化幅、および第
２の量子化データを符号化するものであって、第１の量
子化の際に量子化幅の中央に代表値がくるようにして量
子化誤差を減少させている。また、ｍビット、例えば１
０ビット画像の動き補償をｎビット、例えば８ビットで
行なうことによりメモリを減少させることができる。こ
れは、動き予測のあたらない下位ビットはイントラで送
ることに相当する。また、ｍビット、例えば１０ビット
画像の符号化の際に、可逆圧縮符号化と非可逆圧縮符号
化とを適応的に切り換えることにより、高精細な画像を
可逆圧縮することを可能にする。さらに、第１の量子化
における量子化幅に基づいて第２の量子化を行ない、均
一な画質の画像を得ることを可能にする。

【０１２１】図５は、本発明の第３の実施の形態の形態
としての画像信号符号化装置を示すブロック図である。

【０１２２】この図５に示す画像信号符号化装置におい
ては、ビット精度が８ビット精度より高精度な、例えば
１０ビット精度の画像データが装置に入力されるものと
して説明をする。本例では１０ビット画像信号について
の具体例を示すが、これは１０ビット以上のビット精度
の画像信号にも同様に適用できる。

【０１２３】フィールドメモリ群１は、１０ビット精度
の画像データを記憶することができるようになされてい
る。例えば、フィールドメモリ群１は、１６×１６画素
などのブロックに分割されたディジタル画像データ（画
像の画素データ）を一時記憶し、フィールドメモリコン
トローラ１６により入力画像の同期信号に対応して生成
されたタイミング制御信号に基づいて、演算器３に１０
ビット精度の画像データのブロックを出力する。

【０１２４】動き予測回路２は、前述したようにして、
フィールドメモリ群１に記憶された参照画像としての画
像データのブロックに対する動き補償モード（画像内予
測モード、または前方予測、後方予測もしくは両方向予
測モードのいずれか）を設定し、設定した動き補償モー
ドに対応する予測画像と参照画像の間の動きベクトルを
検出して、動き補償回路１４とＶＬＣ回路１５に出力す
る。さらに、動き予測回路２は、動き補償モードを動き
補償回路１４およびＶＬＣ回路（可変長符号化回路）１
５の他、動き補償回路１４を介してブロック内代表値計
算回路５およびブロック量子化幅計算回路６に供給す
る。

【０１２５】なお、図５における動き予測回路２は、図
１における場合と同様に構成されているものであり、従
って、動き予測回路２には８ビット精度の画像データを
入力することができるように構成されているので、フィ
ールドメモリ群１からの接続線をすべて接続することが
できない。

【０１２６】そこで、動き予測回路２には、フィールド
メモリ群１からの１０ビット精度の画像データに対応す
る接続線のうち、下位２ビットの接続線を除く接続線が
接続されている。

【０１２７】即ち、動き予測回路２には、１０ビット精
度の画像データの、下位２ビットを切り捨てた８ビット
精度の画像データが入力されるようになされている。

【０１２８】フィールドメモリ群１に記憶された参照画
像としての１０ビット精度の画像データのブロックが、
そこから読み出され、演算器３に供給されると、さらに
演算器３に、動き予測回路２で設定された動き補償モー
ドに対応する予測画像が、フィールドメモリ群１３を介
して動き補償回路１４より供給される。

【０１２９】演算器３において、前述したようにして、
動き補償モードに対応する減算処理が行われ（動き補償
モードが画像内予測モードである場合には、フィールド
メモリ群１からの１０ビット精度の画像データのブロッ
クがそのまま出力され、動き補償モードが画像間予測モ
ード（前方予測、後方予測もしくは両方向予測モードの
いずれか）である場合には、フィールドメモリ群１から
の１０ビット精度の画像データのブロックと、動き補償
回路１４からの予測画像との差分（予測誤差）が算出さ
れる）、１０ビット精度の演算出力が信号Ｓ１として、
演算器４、ブロック内代表値計算回路５、ブロック量子
化幅計算回路５、および減算器７０に供給される。

【０１３０】ブロック内代表値計算回路（以下、代表値
計算回路と記載する）５は、動き補償回路４を介して動
き予測回路２より供給された動き補償モードに対応し
て、演算器３の演算出力の代表値データを、後述するよ
うにして算出し、減算器４に出力する。ブロック量子化
幅計算回路（以下、量子化幅計算回路と記載する）６
は、動き補償回路４を介して動き予測回路２より供給さ
れた動き補償モードに対応して、演算器３の演算出力
を、ブロック量子化器７で量子化する量子化幅Ｑを、後
述するようにして算出し、ブロック量子化器７およびブ
ロック逆量子化器１０に出力する。

【０１３１】ここで、本明細書中においては、量子化幅
計算回路６により決定される量子化幅と、差分信号符号
化器８、差分信号復号化器９及び図８における差分信号
復号化器２２における量子化幅をそれぞれを量子化幅
Ｑ，Ｓと記載して区別する。

【０１３２】演算器３の演算出力は、減算器４において
代表値計算回路５より出力された代表値データとの差分
が演算され、差分データがブロック量子化器７に出力さ
れる。ブロック量子化器７において、減算器４の演算出
力が量子化幅Ｑで量子化され、即ち量子化幅Ｑで除算さ
れ、差分信号符号化器８に出力される。

【０１３３】差分信号符号化器８は、ＤＣＴ回路１１１
および量子化器１１２より構成されている。ＤＣＴ回路
１１１は、ブロック量子化器７からの量子化データを、
ＤＣＴ（離散コサイン変換）処理し、ＤＣＴ係数に変換
する。このＤＣＴ係数は、量子化器１１２に入力され、
所定の量子化幅Ｓで量子化された後、ＶＬＣ回路１５に
入力される。なお本実施の形態においては、量子化幅Ｓ
は１に設定される。

【０１３４】ここで、前述したように、差分信号符号化
器８のＤＣＴ回路１１１には、８ビット精度の画像デー
タ、即ち動き補償モードが画像内予測モードの場合、０
乃至２５５の８ビットで表すことのできる画像データ
を、動き補償モードが画像間予測モード（前方予測、後
方予測もしくは両方向予測モードのいずれか）の場合、
８ビットに符号ビットを加えた−２５５乃至２５５の９
ビットで表すことのできる画像データを入力する必要が
ある。

【０１３５】つまり、画像信号符号化装置に入力された
画像データのブロックのビット精度を１０ビット精度か
ら８ビット精度に変換して、差分信号符号化器８に入力
する必要がある。

【０１３６】そこで、動き補償モードが画像内予測モー
ドである場合、代表値計算回路５においては、演算器３
の演算出力（この場合、フィールドメモリ群１からの１
０ビット精度の画像データのブロック）の最大値および
最小値が検出され、そのうちの、例えば最小値が、演算
器３から出力された１０ビット精度の画像データのブロ
ックの代表値データとされて演算器４および１１に出力
される。

【０１３７】なお、この場合、ブロックの代表値データ
は、ブロックの最小値でなくとも良い。但し、動き補償
モードが画像内予測モードである場合においては、画像
データを０乃至２５５の８ビットで表す必要があるの
で、ブロックの代表値データを、ブロックの最小値とし
たときが、後述するブロックのダイナミックレンジを最
も大きくとれるようになる。

【０１３８】そして、演算器４において、演算器３から
出力された１０ビット精度の画像データのブロック（ブ
ロックにおける画素データそれぞれ）と、代表値計算回
路５から出力されたブロックの代表値データ、即ちブロ
ックの最小値との差分が演算され、ブロック量子化器７
に出力される。

【０１３９】従って、この場合、ブロック量子化器７に
は、０を最小値とする画像データのブロックがブロック
量子化器７に出力されることになる。

【０１４０】即ち、動き補償モードが画像内予測モード
である場合、例えば図６Ａａに示すように、演算器３か
ら出力された１０ビット精度の画像データのブロックの
最大値または最小値が、それぞれ５００または３００で
あれば、その画像データのブロックから代表値データと
しての最小値３００を減算した０（＝３００−３００）
乃至２００（＝５００−３００）の範囲の値を有する画
像データのブロックが演算器４からブロック量子化器７
に出力される。また、例えば図７（ａ）に示すように、
演算器３から出力された１０ビット精度の画像データの
ブロックの最大値または最小値が、それぞれ１０００ま
たは３００であれば、その画像データのブロックから代
表値データとしての最小値３００減算した０（＝３００
−３００）乃至７００（＝１０００−３００）の範囲の
値を有する画像データのブロックが演算器４からブロッ
ク量子化器７に出力されることになる。

【０１４１】同時に、この場合、量子化幅計算回路６に
おいて、演算器３の演算出力（この場合、フィールドメ
モリ群１からの１０ビット精度の画像データのブロッ
ク）の最大値および最小値が検出され、その差としての
ダイナミックレンジが算出される。

【０１４２】ここで、本明細書中においては、信号のダ
イナミックレンジとは、その信号の最大値と最小値の差
を意味するものとする。

【０１４３】そして、量子化幅計算回路６において、フ
ィールドメモリ群１からの１０ビット精度の画像データ
のブロックのダイナミックレンジが、０乃至２５５の範
囲で表すことのできる８ビット以内であるか否かが判定
され、そのダイナミックレンジが８ビット以内であると
判定された場合、量子化幅Ｑが１に決定され、ブロック
量子化器７に出力される。

【０１４４】従って、動き補償モードが画像内予測モー
ドである場合、演算器３から出力された１０ビット精度
の画像データのブロックのダイナミックレンジが８ビッ
ト以内であれば（例えば、図６Ａ）、ブロック量子化器
７からは、演算器４からの画像データがそのまま差分信
号符号化器８に出力されることになる。

【０１４５】つまり、動き補償モードが画像内予測モー
ドである場合、演算器３から出力された１０ビット精度
の画像データのブロックのダイナミックレンジが８ビッ
ト以内であるとき、演算器３から出力された画像データ
のブロックのビット精度は実質的に８ビットであり、こ
の８ビット精度の画像データのブロックが差分信号符号
化器８に出力されることになる。

【０１４６】さらに、動き補償モードが画像内予測モー
ドである場合、量子化幅計算回路６において、フィール
ドメモリ群１からの１０ビット精度の画像データのブロ
ックのダイナミックレンジが、８ビットを越える（２５
６以上である）と判定されたとき、ブロック量子化器７
の量子化出力のダイナミックレンジが８ビット（２５
５）以内になるように量子化幅Ｑが決定され、ブロック
量子化器７に出力される。

【０１４７】即ち、フィールドメモリ群１からの１０ビ
ット精度の画像データのブロックのダイナミックレンジ
が、例えば２５６以上５１２未満である場合、量子化幅
Ｑは２に決定される。さらに、そのダイナミックレンジ
が、例えば５１２以上７６８未満である場合、量子化幅
Ｑは３に決定され、またダイナミックレンジが、例えば
７６８以上１０２４未満である場合、量子化幅Ｑは４に
決定される。

【０１４８】次にブロック量子化器７における量子化方
法について説明する。量子化幅Ｑが１の場合、ブロック
量子化器７は何も処理を行なわず、演算器４からの画像
データがそのまま差分信号符号化器８に出力される。

【０１４９】量子化幅Ｑが２であるとき、演算器４から
の画像データは量子化幅４で除算される。ただし、この
とき少数点以下は切り捨てられる。

【０１５０】量子化幅Ｑが３であるとき、演算器４から
の画像データｘは量子化幅３で以下の式にしたがい量子
化される（Ｘ）。ただし、このとき少数点以下は切り捨
てられる。（ｘ≧０のとき）Ｘ＝（ｘ＋１）／３（ｘ＜０のとき）Ｘ＝（ｘ−１）／３量子化幅Ｑが４であるとき、演算器４からの画像データ
ｘは量子化幅４で以下の式に従い量子化出力Ｘに量子化
される。ただし、このとき少数点以下は切り捨てられ
る。（ｘ≧０のとき）Ｘ＝（ｘ＋１）／４（ｘ＜０のとき）Ｘ＝（ｘ−１）／４また量子化幅Ｑが４の時、この変形として、以下のよう
に量子化することもできる。（ｘ≧０のとき）Ｘ＝（ｘ＋２）／４（ｘ＜０のとき）Ｘ＝（ｘ−２）／４ただし、これらを混在させて使用することは出来ない。

【０１５１】以上のようにして、動き補償モードが画像
内予測モードである場合、演算器４からの１０ビット精
度の画像データのブロックのダイナミックレンジが、８
ビットを越える（２５６以上である）とき、ブロック量
子化器７において、演算器４からの１０ビット精度の画
像データのブロックが、８ビット精度の画像データのブ
ロックに変換され、差分信号符号化器８に出力される。

【０１５２】一方、動き補償モードが画像間予測モード
（前方予測、後方予測もしくは両方向予測モードのいず
れか）である場合、代表値計算回路５においては、演算
器３の演算出力（この場合、フィールドメモリ群１から
の１０ビット精度の画像データのブロックと予測画像と
の差分データ）の最大値および最小値が検出され、そ
の、例えば平均値（＝（最大値＋最小値）／２、但し小
数点以下切り捨て）が、演算器３から出力された１０ビ
ット精度の画像データのブロックの代表値データとされ
て演算器４および１１に出力される。

【０１５３】なお、この場合、ブロックの代表値データ
は、ブロック（ブロック内の画素）の最大値と最小値の
平均値（以下、ブロックの平均値と記載する）ではな
く、例えばブロックの最小値や０にすることができる。
但し、動き補償モードが画像間予測モードである場合に
おいては、画像データを上述したように−２５５乃至２
５５の範囲の９ビットで表す必要があるので、ブロック
の代表値データを、ブロックの平均値としたときが、ブ
ロックのダイナミックレンジを最も大きくとれるように
なる。

【０１５４】そして、減算器４において、演算器３から
出力された１０ビット精度の画像データのブロック（ブ
ロックにおける画素データそれぞれ）と、代表値計算回
路５から出力されたブロックの代表値データ、即ちブロ
ックの平均値との差分がとられ、ブロック量子化器７に
出力される。

【０１５５】従って、この場合、ブロック量子化器７に
は、最大値と最小値の絶対値が等しい画像データのブロ
ックがブロック量子化器７に出力されることになる。

【０１５６】即ち、動き補償モードが画像間予測モード
である場合、例えば図６Ｂに示すように、演算器３から
出力された１０ビット精度の画像データのブロックの最
大値または最小値が、それぞれ−１５５または３５５で
あれば、その画像データブロックから、代表値データと
しての平均値１００（＝（−１５５＋３５５）／２）を
減算した−２５５（＝−１５５−１００）乃至２５５
（＝３５５−１００）の範囲の値を有する画像データの
ブロックが演算器４からブロック量子化器７に出力され
る。また、例えば図７Ｂに示すように、演算器３から出
力された１０ビット精度の画像データのブロックの最大
値または最小値が、それぞれ１０００または−１０００
であれば、平均値０（＝（−１０００＋１０００）／
２）、−１０００（＝−１０００−０）乃至１０００
（＝１０００−０）の範囲の値を有する画像データのブ
ロックがブロック量子化器７に出力されることになる。

【０１５７】同時に、この場合、量子化幅計算回路６に
おいて、演算器３の演算出力（この場合、フィールドメ
モリ群１からの１０ビット精度の画像データのブロック
と、予測画像との差分データ）の最大値および最小値が
検出され、その差としてのダイナミックレンジが算出さ
れる。

【０１５８】そして、量子化幅計算回路６において、フ
ィールドメモリ群１からの１０ビット精度の画像データ
のブロックのダイナミックレンジが、−２５５乃至２５
５の範囲で表すことのできる符号ビット１ビットを含む
９ビット以内であるか否かが判定され、そのダイナミッ
クレンジが９ビット以内であると判定された場合、量子
化幅Ｑが１に決定され、ブロック量子化器７に出力され
る。

【０１５９】従って、動き補償モードが画像間予測モー
ドである場合、演算器３から出力された１０ビット精度
の画像データ（差分データ）のブロックのダイナミック
レンジが９ビット以内であれば（例えば、図６Ａ）、ブ
ロック量子化器７からは、演算器４からの画像データが
そのまま差分信号符号化器８に出力されることになる。

【０１６０】つまり、動き補償モードが画像間予測モー
ドである場合、演算器３から出力された１０ビット精度
の画像データのブロックのダイナミックレンジが９ビッ
ト以内であるとき、演算器３から出力された画像データ
のブロックのビット精度は実質的に８ビットであり、こ
の８ビット精度の画像データのブロックが差分信号符号
化器８に出力されることになる。

【０１６１】さらに、動き補償モードが画像間予測モー
ドである場合、量子化幅計算回路６において、フィール
ドメモリ群１からの１０ビット精度の画像データのブロ
ックのダイナミックレンジが、９ビットを越える（−２
５５乃至２５５の範囲外である）と判定されたとき、ブ
ロック量子化器７の量子化出力のダイナミックレンジが
９ビット以下（５１１未満）（−２５５乃至２５５の範
囲内）になるように量子化幅Ｑが決定され、ブロック量
子化器７に出力される。

【０１６２】即ち、フィールドメモリ群１からの１０ビ
ット精度の画像データのブロックのダイナミックレンジ
が、例えば５１２以上１０２４未満である場合、量子化
幅Ｑは２に決定される。さらに、そのダイナミックレン
ジが、例えば１０２４以上１５３６未満である場合、量
子化幅Ｑは３に決定され、またダイナミックレンジが、
例えば１５３６以上２０４８未満である場合、量子化幅
Ｑは４に決定される。

【０１６３】動き補償モードが画像間予測モードの場合
においても、ブロック量子化器７は同一の動作をする。
量子化方法は同一である。

【０１６４】以上のようにして、動き補償モードが画像
間予測モードである場合、減算器４からの１０ビット精
度の画像データのブロックのダイナミックレンジが、９
ビットを越える（５１２以上である）とき、ブロック量
子化器７において、減算器４からの１０ビット精度の画
像データのブロックが、８ビット精度の画像データのブ
ロックに変換され、差分信号符号化器８に出力される。

【０１６５】以上のように、画像信号符号化装置に１０
ビット精度の画像データのブロックが入力された場合に
は、差分信号符号化器８に、８ビット精度の画像データ
のブロックが入力されるように、減算器４およびブロッ
ク量子化器８において、１０ビット精度の画像データの
ブロック、８ビット精度の画像データのブロックに変換
される。

【０１６６】ところで、ビット精度が８ビット精度より
高精度な、例えば１０ビット精度の画像を、例えば８×
８画素や１６×１６画素などの小ブロックに分割した場
合、各ブロックにおけるダイナミックレンジは、一般的
に大きくないこと（動き補償モードが画像内予測モード
の場合、ブロックのダイナミックレンジが８ビット以内
になり、動き補償モードが画像間予測モードの場合、ブ
ロックのダイナミックレンジが９ビット以内になるこ
と）が多い。さらに、動き補償モードが画像間予測モー
ドの場合、画像データのブロックは、演算器３で予測画
像との差分がとられるので、その差分のブロックのダイ
ナミックレンジが９ビットを越えることはほとんどな
い。

【０１６７】従って、演算器４での画像データのブロッ
クからの代表値データの減算処理により、ほとんどの場
合、情報を損なうことなく、１０ビット精度の画像デー
タを８ビット精度の画像データに変換することができ
る。

【０１６８】つまり、量子化幅計算回路６およびブロッ
ク量子化器７を設けずに装置を構成するようにしても、
画像を損なうことなく、１０ビット精度の画像データを
８ビット精度の画像データに変換することができる。

【０１６９】また、画像データのブロックのダイナミッ
クレンジが大きいとき（動き補償モードが画像内予測モ
ードの場合、ブロックのダイナミックレンジが８ビット
を越え、動き補償モードが画像間予測モードの場合、ブ
ロックのダイナミックレンジが９ビットを越えると
き）、上述したように、ブロック量子化器７で画像デー
タが量子化され、それが復号されたときの解像度が、多
少劣化することになる。

【０１７０】しかしながら、例えば画像の輪郭部分など
のダイナミックレンジが大きい部分では、人間の目の輝
度弁別度が低いので、上述の量子化によるレベル方向の
解像度の低下（劣化）が、視聴者に与える影響はほとん
どないと考えられる。

【０１７１】１０ビット精度から８ビット精度に変換さ
れた画像データは、差分信号符号化器８に供給される。
そして、差分信号符号化器８において、ＤＣＴ処理さ
れ、さらに量子化されてＶＬＣ回路１５に供給される。

【０１７２】ＶＬＣ回路１５には、差分信号符号化器８
でＤＣＴ処理され、さらに量子化された画像データのブ
ロックの他、そのブロックの代表値データまたは量子化
幅Ｑが代表値計算回路５または量子化幅計算回路６より
それぞれ供給されるとともに、動きベクトルおよび動き
補償モードが動き予測における回路により供給される。
さらに、ＶＬＣ回路１５には、差分信号符号化器８での
量子化幅Ｓが供給される。そして、ＶＬＣ回路１５は、
ビット精度が１０ビット精度から８ビット精度に変換さ
れた画像データのブロック、そのブロックの代表値デー
タ、量子化幅Ｑ，Ｓ、動きベクトル、および動き補償モ
ードを可変長符号化し、図示せぬ送信バッファを介して
出力する。

【０１７３】ここで、この場合、ＶＬＣ回路１５では、
符号化された画像データのブロックごとのヘッダに、そ
のブロックの代表値データまたは量子化幅Ｑが付加され
るようになされている。

【０１７４】なお、ブロックの代表値データまたは量子
化幅Ｑを、上述したようにそのブロックのヘッダに付加
するのではなく、ブロックより上位のレイヤとしての、
例えばマクロブロックレイヤやピクチャレイヤのヘッダ
に、そのマクロブロックやピクチャレイヤに属する他の
ブロックの代表値データおよび量子化幅Ｑとともに付加
するようにすることができる。

【０１７５】ＶＬＣ回路１５よりエンコーダ出力信号と
してのビットストリームが出力される。

【０１７６】また、差分信号符号化器８でＤＣＴ処理さ
れ、さらに量子化された画像データは、それがＩまたは
Ｐピクチャのデータである場合、差分信号復号化器９に
供給される。

【０１７７】差分信号復号化器９は、逆量子化器１１３
および逆ＤＣＴ回路１１４より構成され、そこでは、差
分信号符号化器８からのデータ（量子化されたＤＣＴデ
ータ）が、差分信号符号化器８における量子化幅Ｓと同
一の量子化幅で逆量子化され、さらに逆ＤＣＴ処理され
る。

【０１７８】差分信号復号化器９より出力された画像デ
ータは、ブロック逆量子化器１０に入力され、そこで、
量子化幅計算回路６より出力された、ブロック量子化器
７における量子化幅Ｑと同一の量子化幅で逆量子化され
る。即ち、ブロック逆量子化器１０において、差分信号
復号化器９より出力された画像データに、ブロック量子
化器７における量子化幅Ｑと同一の量子化幅が乗算さ
れ、演算器１１に出力される。

【０１７９】加算器１１においては、ブロック逆量子化
器１０より出力された画像データに、代表値計算回路５
より出力された、減算器４において演算器３の演算出力
から減算された代表値データと同一の代表値データが加
算され、この加算データが加算器７０および加算器７２
に供給される。

【０１８０】これにより、減算器７０、加算器７２に
は、減算器４およびブロック量子化器７によって８ビッ
ト精度の画像データのブロックに変換される前の１０ビ
ット精度の画像データのブロックと同一（正確には、量
子化誤差が含まれるので、ほぼ同一）の画像データのブ
ロックが供給されることになる。

【０１８１】加算器１１から出力される信号Ｓ２は減算
器７０および加算器７２に出力される。減算器７０で
は、演算器３からの信号Ｓ１および加算器１１からの信
号Ｓ２の差分Ｓ３を以下のような演算Ｓ３＝Ｓ１−Ｓ２を行うことにより演算し、この差分信号Ｓ３を可変長符
号化回路７１および加算器７２に出力する。

【０１８２】可変長符号化回路７１は減算器７０からの
差分信号Ｓ３を可変長符号化し、その出力ビットストリ
ーム（補正ビットストリーム）を送信バッファ７３を介
して伝送データとして出力し、この伝送データが伝送路
７４を介して受信側に伝送されるか、もしくは記録媒体
７５に記録される。

【０１８３】加算器７２は、演算器１１からの信号Ｓ２
および減算器７０からの信号Ｓ３を加算して、この加算
信号を加算器１２に出力する。

【０１８４】上記の処理により、ＤＣＴ処理、および１
０ビット画像信号を８ビット画像信号に変換する処理に
よって失われた情報を補正し、原信号Ｓ１と一致する信
号が演算器１２に入力される。

【０１８５】加算器１２には、また、既に復号され、動
き補償回路１４で動き補償された予測画像が供給され、
そこでは、この予測画像と演算器１１からの画像データ
が加算され、元の１０ビット精度の画像データ（符号化
される前の１０ビット精度の画像データ）に復号され
る。この復号された１０ビット精度の画像データは、フ
ィールドメモリ群１３に供給されて記憶される。

【０１８６】フィールドメモリ群１３は、１０ビット精
度の画像データを記憶することができるようになされて
いる。フィールドメモリ群１３に記憶された、既に復号
された１０ビットの画像データは、フィールドメモリコ
ントローラ１６により入力画像の同期信号に対応して生
成されたタイミング制御信号に基づいて読み出される。
そして、この読み出された画像信号は、動き補償回路１
４において、動き予測回路２からの動きベクトルに対応
して動き補償され、演算器３および１２に供給される。
即ち、予測画像が演算器３および加算器１２に供給され
る。

【０１８７】以上のように、１０ビット精度の画像デー
タを８ビット精度の画像データに変換するようにしたの
で、８ビット精度の画像データ用の動き予測回路２、差
分信号符号化器８、および差分信号復号化器９などを使
用した画像符号化装置によって、１０ビット精度の画像
を、その画質を劣化させることなく可逆符号化すること
ができる。

【０１８８】次に、図８は、本発明の第３の実施の形態
の画像信号符号化装置に対応する画像信号復号装置の一
例の構成を示すブロック図である。

【０１８９】この図８に示す画像信号復号化装置は、図
５に示す画像信号符号化装置で符号化された画像を復号
することができるようになされている。

【０１９０】図５の画像信号符号化装置により符号化さ
れ、伝送路７４を介して伝送されたか、もしくは記録媒
体７５に記録されている符号化された画像データは、図
示せぬ受信回路で受信されたり、再生装置で記録媒体よ
り再生され、可変長復号化（逆ＶＬＣ）回路２１に供給
される。逆ＶＬＣ回路２１は、符号化された画像データ
のビットストリームを可変長復号化し、画像データの、
例えばブロックごとのヘッダに付加されたブロックの代
表値データまたは量子化幅Ｑを加算器２４またはブロッ
ク逆量子化器２３に供給するとともに、動きベクトルお
よび動き補償モードを動き補償回路２７に供給する。ま
た、逆ＶＬＣ回路２１は、復号された（可変長復号され
た）画像データのブロック及び量子化幅Ｓを差分信号復
号化器２２に供給する。

【０１９１】さらに、逆ＶＬＣ回路２１は、１枚（１画
面）の画像に対応するデータの可変長復号化を終了する
たびにタイミングパルスをメモリコントローラ２８に出
力する。メモリコントローラ２８においては、このタイ
ミングパルスに対応してタイミング制御信号がフィール
ドメモリ群２６に供給されるようになされており、これ
により、フィールドメモリ群２６からの画像データの読
み出しのタイミングが制御されるようになされている。

【０１９２】差分信号復号化器２２は、図５の差分信号
復号化器９と同様に、逆量子化器１２１および逆ＤＣＴ
回路１２２より構成されている。逆量子化器１２１は、
逆ＶＬＣ回路２１より供給された画像データを、同じく
逆ＶＬＣ回路２１より供給された量子化幅Ｓに従って逆
量子化し、逆ＤＣＴ回路１２２に出力する。逆量子化器
１２１より出力されたデータ（ＤＣＴ係数）は、逆ＤＣ
Ｔ回路１２２で、逆ＤＣＴ処理される。

【０１９３】ここで、差分信号復号化器２２に入出力す
る画像データは、ビット精度が８ビット精度に変換され
たものであるので、差分信号復号化器２２では、図５に
おける場合と同様にして、８ビット精度の画像データを
逆量子化し、さらに逆ＤＣＴ処理することができる。

【０１９４】差分信号復号化器２２より出力された画像
データのブロックは、ブロック逆量子化器２３に入力さ
れ、そこで、逆ＶＬＣ回路２１より出力された、ブロッ
ク量子化器７（図５）で量子化されたときの量子化幅Ｑ
と同一の量子化幅で逆量子化される。即ち、ブロック逆
量子化器２３において、差分信号復号化器２２より出力
された画像データに、ブロック量子化器７で量子化され
たときの量子化幅Ｑと同一の量子化幅が乗算される。

【０１９５】これにより、画像データのブロックのダイ
ナミックレンジが、図５の画像信号符号化装置で符号化
される前と同一（ほぼ同一）の値に変換される。

【０１９６】ブロック逆量子化器２３で逆量子化された
画像データのブロックは、加算器２４に供給される。加
算器２４では、逆ＶＬＣ回路２１からの代表値データ
と、ブロック逆量子化器２３からの画像データのブロッ
ク（ブロックにおける画素データそれぞれ）とが加算さ
れ、この加算データは加算器９３を介して、演算器２５
に出力される。

【０１９７】図５の画像信号符号化装置の可変長符号化
回路７１において可変長符号され、伝送路７４から供給
されたもしくは記録媒体７５に記録された差分ビットス
トリームは、受信バッファ９１に入力される。可変長復
号回路９２は受信バッファ９１から差分ビットストリー
ムを読み出し、そのビットストリームを可変長符号を復
号する。可変長復号回路９２は、図５の画像信号符号化
装置における可変長符号化回路７１と対をなし、その逆
の操作を行なうものである。

【０１９８】可変長復号回路９２の出力信号Ｓ３’は画
像信号符号化装置におけるＳ３と一致する。加算器２４
からの出力信号Ｓ２’は画像信号符号化装置におけるＳ
２と一致する。加算器９３は、可変長復号回路９２から
の出力Ｓ３’および加算器２４からの出力信号Ｓ２’を
加算し、信号Ｓ１’として出力する。これは図１の画像
信号符号化装置におけるＳ１に一致する。

【０１９９】加算器２５には、また、既に復号されたＩ
またはＰピクチャの画像データが動き補償回路２７で動
き補償された予測画像が供給され、そこでは、この予測
画像と加算器２４からの画像データが加算され、元の１
０ビット精度の画像データ（符号化される前の１０ビッ
ト精度の画像データ）に復号される。この復号された１
０ビット精度の画像データは、フィールドメモリ群２６
に供給されて記憶される。

【０２００】フィールドメモリ群２６は、１０ビット精
度の画像データを記憶することができるようになされて
おり、演算器２５からの復号された１０ビット精度の画
像データを記憶する。フィールドメモリ群２６に記憶さ
れた、既に復号された１０ビットの画像データのうちＩ
またはＰピクチャの画像データは、フィールドメモリコ
ントローラ２８により入力画像の同期信号に対応して生
成されたタイミング制御信号に基づいて読み出される。
そして、この読み出された画像データは、動き補償回路
１４において、動き予測回路２からの動きベクトルに対
応して動き補償され、演算器２５に供給される。即ち、
予測画像が演算器２５に供給される。

【０２０１】また、フィールドメモリ群２６に記憶され
た画像データは、フィールドメモリコントローラ２８か
らのタイミング制御信号に基づいて出力端子に出力され
る。そして、出力端子に出力された画像データは、例え
ばＤ／Ａ変換処理などの所定の処理が施され、図示せぬ
ディスプレイなどに供給されて表示される。

【０２０２】以上のようにして、８ビット精度の画像デ
ータ用の差分信号復号化器２２などを使用した画像復号
化装置により、図５の画像符号化装置で符号化された、
８ビット精度より高精度な１０ビット精度の画像を復号
することができ、その画像は原画像と完全に一致する。

【０２０３】なお、図５に示す画像信号符号化装置及び
図８に示す画像信号復号装置においては、ビット精度が
１０ビット精度の画像だけでなく、例えば９ビット精度
や１１ビット精度などの画像を符号化（復号化）するよ
うにすることができる。

【０２０４】次に、本発明の第４の実施の形態につい
て、図９及び図１０を参照しながら説明する。

【０２０５】図９は、本発明の第４の実施の形態として
の画像信号符号化装置を示すものである。

【０２０６】この図９に示す画像信号符号化装置におい
ては、ビット精度が８ビット精度より高精度な、例えば
１０ビット精度の画像データが装置に入力されるものと
して説明をする。本例では１０ビット画像信号について
の具体例を示すが、これは１０ビット以上のビット精度
の画像信号にも同様に適用できる。

【０２０７】この図９に示す画像信号符号化装置は、前
述した図５の画像信号符号化装置とほぼ同様な構成を有
しており、図８の構成と異なる部分について説明し、他
の部分の説明を省略する。

【０２０８】図９のフィールドメモリ群１から読み出さ
れた１０ビットの画像データは演算器３と共に、信号Ｓ
１として減算器７０に出力される。加算器７０には、加
算器１２からの出力信号Ｓ２が供給されている。

【０２０９】ここで加算器１２には、演算器１１からの
出力信号Ｓ２が、前記図５のような加算器７２を介すこ
となく直接供給されており、減算器４およびブロック量
子化器７によって８ビット精度の画像データのブロック
に変換される前の１０ビット精度の画像データのブロッ
クと同一（正確には、量子化誤差が含まれるので、ほぼ
同一）の画像データのブロックが供給されることにな
る。また、加算器１２には、既に復号され、動き補償回
路１４で動き補償された予測画像が供給され、そこで
は、この予測画像と演算器１１からの画像データが加算
され、元の１０ビット精度の画像データ（符号化される
前の１０ビット精度の画像データ）に復号される。

【０２１０】この復号された１０ビット精度の画像デー
タは、図９の例においては、減算器７０および加算器７
２に供給される。

【０２１１】減算器７０では、演算器３に入力された信
号Ｓ１および加算器１２からの信号Ｓ２の差分Ｓ３を、
下記の演算を行うことにより計算する。Ｓ３＝Ｓ１−Ｓ２そして、その差分データＳ３は、可変長符号化回路７１
および加算器７２に出力される。

【０２１２】可変長符号化回路７１は加算器７０からの
差分信号Ｓ３を可変長符号化し、その出力ビットストリ
ーム（補正ビットストリーム）を送信バッファ７３を介
して出力する。

【０２１３】加算器７２は、加算器１２からの信号Ｓ２
および減算器７０からの信号Ｓ３を加算して加算器１２
に出力する。

【０２１４】上記の処理により、ＤＣＴ処理、および１
０ビット画像信号を８ビット画像信号に変換する処理に
よって失われた情報を補正することができ、その原信号
と一致する信号Ｓ１が、フィールドメモリ群１３に供給
されて記憶される。

【０２１５】フィールドメモリ群１３は、１０ビット精
度の画像データを記憶することができるようになされて
いる。フィールドメモリ群１３に記憶された、既に復号
された１０ビットの画像データは、フィールドメモリコ
ントローラ１６により入力画像の同期信号に対応して生
成されたタイミング制御信号に基づいて読み出される。
そして、この読み出された画像データは、動き補償回路
１４において、動き予測回路２からの動きベクトルに対
応して動き補償され、演算器３および１２に供給され
る。即ち、予測画像が演算器３および１２に供給され
る。

【０２１６】以上のように、１０ビット精度の画像デー
タを８ビット精度の画像データに変換するようにしたの
で、８ビット精度の画像データ用の動き予測回路２、差
分信号符号化器８、および差分信号復号化器９などを使
用した画像符号化装置によって、１０ビット精度の画像
を、その画質を劣化させることなく可逆符号化すること
ができる。

【０２１７】次に、図１０は、本発明の第４の実施例の
画像信号符号化装置に対応する画像信号復号装置の一例
の構成を示すブロック図である。

【０２１８】この図１０中で、前記図８における各部と
対応する部分については、同一の符号を付して、説明を
省略する。この図１０に示す画像信号復号装置は、図９
に示す画像信号符号化装置で符号化された画像を復号す
ることができるようになされている。

【０２１９】この図１０に示す画像信号復号装置におい
て、図８の構成と異なる点は、加算器９３の挿入位置で
あり、加算器２４からの出力が直接演算器２５に送ら
れ、この演算器２５からの出力信号Ｓ２’が加算器９３
に送られてる。そして、加算器９３は、逆ＶＬＣ回路９
２からの差分信号Ｓ３’と演算器２５からの出力信号Ｓ
２‘を加算する。そして、この加算器９３からの出力信
号Ｓ１’は、フィールドメモリ群２６に送られている。

【０２２０】すなわち、ブロック逆量子化器２３で逆量
子化された画像データのブロックは、加算器２４に供給
される。加算器２４は、逆ＶＬＣ回路２１からの代表値
データと、ブロック逆量子化器２３からの画像データの
ブロック（ブロックにおける画素データそれぞれ）とが
加算し、加算データを演算器２５に出力する。

【０２２１】演算器２５には、また、既に復号されたＩ
またはＰピクチャの画像データが動き補償回路２７で動
き補償された予測画像が供給され、そこでは、この予測
画像と加算器２４からの画像データが加算され、元の１
０ビット精度の画像データ（符号化される前の１０ビッ
ト精度の画像データ）に復号される。この復号された１
０ビット精度の画像データは、加算器９３に入力され
る。

【０２２２】上記図９の画像信号符号化装置の可変長符
号化回路７１において可変長符号され、伝走路７４から
供給されたもしくは記録媒体７５に記録されている差分
ビットストリームは、図１０の受信バッファ９１に入力
される。可変長復号回路９２は受信バッファ９１から差
分ビットストリームを読み出し、このビットストリーム
を可変長符号を復号する。可変長復号回路９２は画像信
号符号化装置における可変長符号化回路７１と対をな
し、その逆の操作を行なうものである。

【０２２３】ここで、可変長復号回路９２の出力信号Ｓ
３’は、図９の符号化装置における信号Ｓ３と一致す
る。演算器２４からの出力信号Ｓ２’は、図９の符号化
装置における信号Ｓ２と一致する。加算器９３は、可変
長復号回路９２の出力Ｓ３’および演算器２４の出力信
号Ｓ２’を加算し、信号Ｓ１’として出力する。これ
は、図９の符号化装置における信号Ｓ１に一致する。

【０２２４】加算器９３の出力信号は、フィールドメモ
リ群２６に供給されて記憶される。フィールドメモリ群
２６は、１０ビット精度の画像データを記憶することが
できるようになされており、演算器２５からの復号され
た１０ビット精度の画像データを記憶する。フィールド
メモリ群２６に記憶された、既に復号された１０ビット
の画像データのうちＩまたはＰピクチャの画像データ
は、フィールドメモリコントローラ２８により入力画像
の同期信号に対応して生成されたタイミング制御信号に
基づいて読み出される。そしてこの読み出されてた画像
データは、動き補償回路１４において、動き予測回路２
からの動きベクトルに対応して動き補償され、演算器２
５に供給される。即ち、予測画像が演算器２５に供給さ
れる。

【０２２５】また、フィールドメモリ群２６に記憶され
た画像データは、フィールドメモリコントローラ２８か
らのタイミング制御信号に基づいて出力端子に出力され
る。そして、出力端子に出力された画像データは、例え
ばＤ／Ａ変換処理などの所定の処理が施され、図示せぬ
ディスプレイなどに供給されて表示される。

【０２２６】以上のようにして、８ビット精度の画像デ
ータ用の差分信号復号器２２などを使用した画像信号復
号装置により、図９の画像信号符号化装置で符号化され
た、８ビット精度より高精度な１０ビット精度の画像を
復号することができ、その画像は原画像と完全に一致す
る。

【０２２７】なお、図９に示す画像信号符号化装置及び
図１０に示す画像信号復号化装置においては、ビット精
度が１０ビット精度の画像だけでなく、例えば９ビット
精度や１１ビット精度などの画像を符号化及び復号化す
るようにすることができる。

【０２２８】なお、本発明は上述した実施の形態に限定
されるものではなく、例えば、上記各実施の形態におい
ては、ＤＣＴ処理によって失われた情報を補正する信号
を伝送することにより、可逆符号化を実現する画像信号
符号化／復号化装置についての例を示しているが、ＤＣ
Ｔ処理以外の劣化要素にも適用できる。また、例えば、
実施の形態では量子化スケールは１にしているが、量子
化スケールが１以外の場合にも同様に適用できる。この
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能
であることは勿論である。

【０２２９】

【発明の効果】本発明によれば、画像信号に実数演算を
伴う符号化処理を施して得られた信号を量子化し、量子
化された信号を出力する画像信号符号化方法において、
符号化データの局所復号データと上記実数演算を行なう
前のデータとを比較し、その差分を取り出しているた
め、この差分信号を復号データに加算し、信号を補正す
ることにより、可逆符号化を実現することが可能とな
る。この可逆符号化が可能となることにより、高精度の
画像信号の符号化／復号が実現できる。

【０２３０】また、所定のブロックごとに、画像データ
の代表値データおよび量子化幅を決定し、画像データと
代表値データの差分を算出して、差分を量子化幅に基づ
いて量子化し、第１の量子化データを生成する。そし
て、第１の量子化データに所定の変換処理を施し、その
変換係数を量子化して、第２の量子化データを生成し、
代表値データ、量子化幅、および第２の量子化データを
符号化する。従って、画像を、そのビット精度を変換し
て符号化し、また復号することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態としての画像信号符
号化装置の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態の画像信号符号化装
置に対応する画像信号復号装置の構成を示すブロック図
である。

【図３】本発明の第２の実施の形態としての画像信号符
号化装置の構成を示すブロック図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態の画像信号符号化装
置に対応する画像信号復号装置の構成を示すブロック図
である。

【図５】本発明の第３の実施の形態としての画像信号符
号化装置の構成を示すブロック図である。

【図６】画像データのブロックのダイナミックレンジの
一例を示す図である。

【図７】画像データのブロックのダイナミックレンジの
他の例を示す図である。

【図８】本発明の第３の実施の形態としての画像信号復
号装置の構成を示すブロック図である。

【図９】本発明の第４の実施の形態としての画像信号符
号化装置の構成を示すブロック図である。

【図１０】本発明の第４の実施の形態の画像信号符号化
装置に対応する画像信号復号装置の構成を示すブロック
図である。

【符号の説明】

５０動きベクトル検出回路、５２予測モード切り
換え回路、５３演算部、５５ＤＣＴモード切り
換え回路、５６ＤＣＴ回路、５７量子化回路、
５８，７１可変長符号化回路、６０，８３逆量
子化回路、６１，８４ＩＤＣＴ回路、７０，７
２，９３加算器、８２，９２可変長復号回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像信号に実数演算を伴う符号化処理を
施して得られた信号を出力する画像信号符号化方法にお
いて、入力画像信号に対して実数演算を伴う符号化処理を行
い、符号化データを生成する工程と、上記符号化データを局所復号し局所復号でデータを生成
する工程と、上記局所復号データと上記実数演算を行なう前の画像デ
ータとを比較し、その差分を演算する工程とを有するこ
とを特徴とする画像信号符号化方法。
【請求項２】上記実数演算は、離散余弦変換処理であ
ることを特徴とする請求項１記載の画像信号符号化方
法。
【請求項３】上記局所復号データは、上記実数演算処
理の直後のデータとすることを特徴とする請求項１記載
の画像信号符号化方法。
【請求項４】上記符号化処理は、予測符号化した後に
実数演算を施す処理であり、上記局所復号データは、上記予測符号化の予測信号が加
算された後の復号後のデータとすることを特徴とする請
求項１記載の画像信号符号化方法。
【請求項５】上記符号化処理は、入力画像データの所
定ブロック毎に決定された代表値データと、元の入力画
像データとの差分に対して、実数演算を施す処理である
ことを特徴とする請求項１記載の画像信号符号化方法。
【請求項６】画像信号に実数演算を伴う符号化処理を
施して得られた信号を出力する画像信号符号化装置にお
いて、入力画像信号に対して実数演算を伴う符号化処理を行
い、符号化データを生成する手段と、上記符号化データを局所復号し局所復号でデータを生成
する手段と、上記局所復号データと上記実数演算を行なう前の画像デ
ータとを比較し、その差分を演算する手段とを有するこ
とを特徴とする画像信号符号化装置。
【請求項７】上記実数演算は、離散余弦変換処理であ
ることを特徴とする請求項６記載の画像信号符号化装
置。
【請求項８】上記局所復号データは、上記実数演算処
理の直後のデータとすることを特徴とする請求項６記載
の画像信号符号化装置。
【請求項９】上記符号化処理は、予測符号化した後に
実数演算を施す処理であり、上記局所復号データは、上記予測符号化の予測信号が加
算された後の復号後のデータとすることを特徴とする請
求項６記載の画像信号符号化装置。
【請求項１０】上記符号化処理は、入力画像データの
所定ブロック毎に決定された代表値データと、元の入力
画像データとの差分に対して、実数演算を施す処理であ
ることを特徴とする請求項６記載の画像信号符号化装
置。
【請求項１１】画像信号に実数演算を伴う符号化処理
を施して得られた信号を伝送する画像信号伝送方法にお
いて、入力画像信号に対して実数演算を伴う符号化処理を行
い、符号化データを生成する工程と、上記符号化データを局所復号し局所復号でデータを生成
する工程と、上記局所復号データと上記実数演算を行なう前の画像デ
ータとを比較し、その差分を演算し、差分データを伝送
する工程とを有することを特徴とする画像信号伝送方
法。
【請求項１２】上記実数演算は、離散余弦変換処理で
あることを特徴とする請求項１１記載の画像信号伝送方
法。
【請求項１３】上記局所復号データは、上記実数演算
処理の直後のデータとすることを特徴とする請求項１１
記載の画像信号伝送方法。
【請求項１４】上記符号化処理は、予測符号化した後
に実数演算を施す処理であり、上記局所復号データは、上記予測符号化の予測信号が加
算された後の復号後のデータとすることを特徴とする請
求項１１記載の画像信号伝送方法。
【請求項１５】上記符号化処理は、入力画像データの
所定ブロック毎に決定された代表値データと、元の入力
画像データとの差分に対して、実数演算を施す処理であ
ることを特徴とする請求項１１記載の画像信号伝送方
法。
【請求項１６】復号装置によって復号可能な記録媒体
において、上記記録媒体は上記復号装置によって復号可能な記録信
号が記録され、該記録信号は、入力画像信号に対して実数演算を伴う符号化処理を行い
符号化データを生成する工程と、上記符号化データを局所復号し局所復号でデータを生成
する工程と、上記局所復号データと上記実数演算を行なう前のデータ
とを比較してその差分を演算して差分データを生成する
工程とにより得られた符号化データと差分データとを含
んで成ることを特徴とする画像信号記録媒体。
【請求項１７】画像信号に実数演算を伴う符号化処理
を施して得られた符号化データと、上記符号化データの
局所復号データと上記実数演算を行なう前の画像データ
との差分演算によって得られた差分データ信号とが供給
され、上記符号化データと上記差分データとから元の画
像データを復号する画像信号復号方法において、上記符号化データを上記符号化処理に対応する復号処理
に従って復号し、復号データを生成する工程と、上記差分データと上記復号データを加算する工程とを有
することを特徴とする画像信号復号方法。
【請求項１８】上記復号処理は、少なくとも逆離散余
弦変換処理を含んでいることを特徴とする請求項１７記
載の画像信号復号方法。
【請求項１９】画像信号に実数演算を伴う符号化処理
を施して得られた符号化データと、上記符号化データの
局所復号データと上記実数演算を行なう前の画像データ
との差分演算によって得られた差分データ信号とが供給
され、上記符号化データと上記差分データとから元の画
像データを復号する画像信号復号装置において、上記符号化データを上記符号化処理に対応する復号処理
に従って復号し、復号データを生成する手段と、上記差分データと上記復号データを加算する手段とを有
することを特徴とする画像信号復号装置。
【請求項２０】上記復号処理は、少なくとも逆離散余
弦変換処理を含んでいることを特徴とする請求項１９記
載の画像信号復号装置。