JP2000333176A - スケーラビリティを有する画像符号伝送装置および方法並びに再量子化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、量子化および逆量子化を伴うスケ
ーラビリティを有する動画像または静止画像の符号伝送
装置および方法において、再量子化による誤差を低減
し、画質の低下を低減する装置および方法を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 第１の量子化前の変数と、得られた量子
化係数を逆量子化して得られた逆量子化係数と、を比較
して、その比較結果を示す識別情報を生成し、第１量子
化係数と識別情報を転送し、転送された第１量子化係数
を逆量子化して得られた逆量子化係数を識別情報に基づ
いて補正し、補正後の逆量子化係数を第１の量子化とは
異なる量子化幅で再度量子化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スケーラビリティ
を有する画像符号伝送装置および方法並びに再量子化方
法に関し、特に、量子化および逆量子化を伴う動画像ま
たは静止画像符号伝送装置および方法において、再量子
化による画質の低下を低減する装置および方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ディジタルビデオおよび付随するオーデ
ィオに対する圧縮符号化方式の標準規格であるＩＳＯ−
ＩＥＣ １３８１８−２（以後、「ＭＰＥＧ２」(Ｍｏ
ｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕ
ｐ)と呼ぶ。）では、符号化器において、入力画像に対
して、離散コサイン変換（以後、「ＤＣＴ」と呼ぶ）、
量子化および可変長符号化（以後、「ＶＬＣ」と呼ぶ）
の順に処理が行われビットストリームが生成され出力さ
れる。このようにして生成されたＭＰＥＧ２の規格に準
拠したビットストリーム（以後、「ＭＰＥＧ２ビットス
トリーム」と呼ぶ）は、通信やテレビジョン放送など幅
広い分野で使用されている。

【０００３】ＭＰＥＧ２ビットストリームは階層構造を
有し、最上位のシーケンス層からＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐ
ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒｅ）層、ピクチャ層、スライス層、
マクロブロック層およびブロック層の順の各層からな
る。

【０００４】符号化器で符号化されたＭＰＥＧ２ビット
ストリームは、所定の転送速度で伝送路に送出され、復
号器に入力されて復号され再生される。しかしながら、
ＭＰＥＧ２以外の圧縮フォーマットを有する復号器や、
異なる転送速度の伝送路に接続された復号器も多数存在
するため、異なる圧縮フォーマットや異なる転送速度に
ＭＰＥＧ２ビットストリームを変換する装置として、ト
ランスコーダがあり、このトランスコーダを介して各復
号器に信号が供給される。

【０００５】最も簡単な構成のＭＰＥＧ２ビットストリ
ームを異なる転送速度を有するＭＰＥＧ２ビットストリ
ームに変換するトランスコーダ１０は、図７に示される
ものであり、入力ＭＰＥＧ２ビットストリーム１を復号
して一旦画像信号５を生成する復号器３と、生成された
画像信号５を再度、入力ＭＰＥＧ２ビットストリーム１
とは異なる転送速度を有するＭＰＥＧ２ビットストリー
ム９として出力する符号化器７を単純に結合したもので
ある。

【０００６】しかしながら、このような単純結合型トラ
ンスコーダ１０においては、情報処理量が多く、処理に
時間がかかるといった問題点がある。また、復号器３に
よって復号された画像５からは、入力ＭＰＥＧ２ビット
ストリーム１のＧＯＰ層から得ることのできるＧＯＰ構
造並びに、ピクチャ層から得ることのできるＩ、Ｐおよ
びＢピクチャなどのピクチャタイプなどを含む符号化構
造などの情報を知ることができない。通常、符号化器７
においては、全体の画質を高めるために、再帰的に予測
に使用されるＩおよびＰピクチャは高画質に、予測に使
用されないＢピクチャは低画質になるように符号配分さ
れる。これにより符号化効率も向上する。単純結合型ト
ランスコーダ１０では、入力ビットストリーム１が一度
復号器３により完全に画像５に復号されてしまうと符号
化器７でピクチャタイプが認識できないため、例えば、
入力ビットストリーム１中で、Ｂピクチャとして符号化
されていたピクチャをＩまたはＰピクチャとして再符号
化してしまう可能性があり、そのような場合、画像の品
質が低下し、符号化効率も低下するといった問題点があ
る。

【０００７】さらに、Ｂピクチャを含む符号化構造の入
力ＭＰＥＧ２ビットストリーム１においては、入力ＭＰ
ＥＧ２ビットストリーム１上でのフレーム順序は、Ｉお
よびＰピクチャの後にＢピクチャが続くが、復号された
画像表示時のフレーム順序は、ＩおよびＰピクチャの間
にＢピクチャが挿入されて画像が表示される。このた
め、ＩおよびＰピクチャを処理した後、Ｂピクチャを処
理して、前もって処理されているＩおよびＰピクチャの
間にＢピクチャを挿入するという画像の並べ替え処理が
必要なため、トランスコード処理に遅延が生じるといっ
た問題点がある。

【０００８】これらの問題点を解決するために図８に示
されるようなトランスコーダ２０が提案されている。こ
のトランスコーダ２０は、図７の復号器３が知り得る情
報の一部を符号化器７に再利用させるものと言える。す
なわち、入力ＭＰＥＧ２ビットストリーム１の上位層で
あるシーケンス層、ＧＯＰ層およびピクチャ層から得る
ことのできる符号化条件並びに動きベクトルなどの情報
を、トランスコーダ２０で生成される出力ビットストリ
ームの符号化条件に再利用するものである。この依存型
トランスコーダ２０は、入力ＭＰＥＧ２ビットストリー
ム１を可変長復号（以後、「ＶＬＤ」と呼ぶ）２１、逆
量子化２３、および逆ＤＣＴ２５の順に処理を行うこと
によりマクロブロック層およびブロック層を含む符号化
データまでを復号し、得られた信号をＤＣＴ３５、量子
化３７およびＶＬＣ３９の順に処理して、入力ビットス
トリームとは異なる転送速度を有する出力ビットストリ
ーム４０を生成するものである。

【０００９】このように依存型トランスコーダ２０は、
すでに符号化されている入力ビットストリームから取り
出した一部のビットストリームを復号し、画像を再生で
きる能力、すなわちスケーラビリティを有するものであ
る。

【００１０】上記の依存型トランスコーダ２０は、単純
結合型トランスコーダ１０の問題点である画像フレーム
の並べ替えによる処理の遅延を削減し、さらに動きベク
トルを再利用することにより、処理の複雑さを低減する
ことが可能である。

【００１１】また、図９に示されるような密結合型トラ
ンスコーダ６０が提案されている。この密結合型トラン
スコーダ６０は、図８の依存型トランスコーダ２０の符
号化条件の再利用に加えて、入力ＭＰＥＧ２ビットスト
リーム１のスライス層およびマクロブロック層までの符
号化情報を再利用するものである。依存型トランスコー
ダ２０では必要であった動き補償用参照画像フレームメ
モリが、密結合型トランスコーダ６０では不要となりメ
モリ量が削減できるという利点もある。

【００１２】この密結合型トランスコーダ６０は、入力
ＭＰＥＧ２ビットストリーム１を、マクロブロック単位
にＶＬＤ６１および逆量子化６３の順に処理することに
より、ＤＣＴ係数領域まで復号し、得られたＤＣＴ係数
信号を、量子化６５およびＶＬＣ６７の順に処理して、
入力ＭＰＥＧ２ビットストリーム１とは異なる転送速度
を有する出力ビットストリーム７１を生成するものであ
る。すなわち、入力ＭＰＥＧ２ビットストリームに含ま
れる符号化器で一旦量子化された量子化係数が、トラン
スコーダ６０で再度量子化されて出力ビットストリーム
７１が生成されることになる。密結合型トランスコーダ
６０では、シーケンス層、ＧＯＰ層、ピクチャ層、スラ
イス層およびマクロブロック層の符号化情報を殆ど再利
用でき、基本的にブロック層のＤＣＴ係数の変換および
ブロック層の変換に伴い修正が必要なマクロブロック層
の符号の変換の処理のみがなされるので、トランスコー
ド処理量を大幅に削減することができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような密結合型トランスコーダ６０においては、以下の
ような問題点がある。

【００１４】密結合型トランスコーダ６０に入力される
ＭＰＥＧ２ビットストリーム７１は、符号化器での量子
化処理で、すでに誤差を生じている。そして、密結合型
トランスコーダ６０の量子化器６５において、再度量子
化処理を行うことにより、さらに誤差を生じるため、ト
ランスコーダ６０を介して復号される画像の品質が大幅
に低下してしまう。この問題点は、図８の依存型トラン
スコーダ２０においても同様である。

【００１５】この現象について図１０を用いて詳細に説
明する。

【００１６】図１０では、符号化器でＤＣＴ係数ａおよ
びｂが量子化されるときの様子を示している。

【００１７】図１０（ａ）は、符号化器で例えば８Ｍbp
sの転送速度を達成するために量子化幅２×qScaleでＤ
ＣＴ係数ａおよびｂを量子化した時の様子を示す図であ
り、図１０（ｂ）は、符号化器で例えば１５Ｍbpsの転
送速度を達成するために量子化幅qScaleでＤＣＴ係数ａ
およびｂを量子化し、トランスコーダでさらに例えば８
Ｍbpsの転送速度に変換するために、逆量子化後に量子
化幅２×qScaleで再量子化した時の様子を示す図であ
る。

【００１８】図１０（ａ）に示されるように、ＤＣＴ係
数ａは、量子化係数０に、ＤＣＴ係数ｂは、量子化係数
１に量子化される。

【００１９】図１０（ｂ）に示されるように、始めに、
ＤＣＴ係数ａおよびｂは符号化器によって量子化幅qSca
leで量子化され量子化係数１となる。符号化器で生成さ
れたＭＰＥＧ２ビットストリームはトランスコーダに入
力される。トランスコーダでは、入力ビットストリーム
から量子化係数が分離され、逆量子化され後、再び量子
化される。その結果、ＤＣＴ係数ａおよびｂともに、量
子化係数１に量子化される。

【００２０】図１０（ａ）および（ｂ）から分かるよう
に、ＤＣＴ係数ａは符号化器で量子化幅２×qScaleで量
子化されると０になるが、符号化器で量子化幅qScaleで
量子化されると１になりトランスコーダに転送され、ト
ランスコーダで逆量子化されさらに量子化幅２×qScale
で量子化されると１になる。ＤＣＴ係数ｂは、何れの場
合も同じ１に量子化されている。このように符号化器で
一度量子化されたＤＣＴ係数が、トランスコーダにより
再量子化されると、トランスコーダを介さないで量子化
した場合と異なる値となる場合が出てくることがある。

【００２１】これはトランスコーダ内で得られた逆量子
化係数と符号化器における入力画像のＤＣＴ係数との関
係を、トランスコーダで知ることができないためであ
る。すなわち、トランスコーダを介して再量子化をする
と、ＤＣＴ係数値によっては誤差が大きくなる可能性が
あるといった問題点がある。

【００２２】本発明は、量子化および逆量子化を伴う動
画像または静止画像符号化装置および方法において、再
量子化による画質の低下を低減する装置および方法を提
供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記課題を解決するために、前記入力画像を変換係数に
直交変換する直交変換手段と、該変換係数を所定の量子
化幅で量子化して量子化係数を算出する量子化手段と、
該量子化係数を符号化して画像圧縮信号を出力する出力
手段と、を備えた符号化器と、該符号化器の出力手段か
ら出力され、伝送路を経由して転送された画像圧縮信号
を入力して、該入力された画像圧縮信号から前記符号化
器で量子化された量子化係数を分離して第１量子化係数
とする信号分離手段と、該第１量子化係数を逆量子化し
て逆量子化係数を算出する逆量子化手段と、該逆量子化
係数を前記符号化器の量子化手段の量子化幅とは異なる
再量子化用量子化幅で量子化して第２量子化係数を算出
する再量子化手段と、該第２量子化係数を符号化して圧
縮画像信号を生成して出力する出力手段と、を備えた符
号変換器と、を具備するスケーラビリティを有する画像
符号伝送装置において、前記符号化器が、前記量子化係
数を逆量子化して逆量子化係数を算出する逆量子化手段
と、該逆量子化係数と前記変換係数とを比較する比較手
段と、該比較手段における比較結果を示す識別情報を生
成し出力する識別情報生成手段と、をさらに備え、前記
符号変換器が、前記符号化器の識別情報生成手段から前
記識別情報を入力し、該入力された識別情報に基づいて
前記符号化器における比較結果を認識し、前記逆量子化
係数を補正する補正手段と、をさらに備えるとともに、
前記符号変換器の再量子化手段が、前記補正手段によっ
て補正された逆量子化係数を前記再量子化用量子化幅で
量子化することを特徴とする。

【００２４】この構成によれば、符号化器においてＤＣ
Ｔ係数と逆量子化係数を比較し、比較結果に基づいて識
別情報を生成し、符号化器から符号変換器に入力するの
で、符号変換器で再量子化する際、入力された識別情報
に基づいて符号化器での量子化前のＤＣＴ係数と逆量子
化係数との関係を認識することができ、その結果、符号
化器において逆量子化係数を補正することができ、再量
子化による誤差を低減することができる。これにより再
量子化による画質の低下を低減することができるスケー
ラビリティを有する画像符号伝送装置が提供される。

【００２５】符号変換器とは、符号化器によって生成さ
れた画像圧縮信号の転送速度を変換するトランスコーダ
であり、トランスコーダによって変換された画像圧縮信
号は別の復号器で復号される。転送速度を制御するレー
ト制御処理において、再量子化用量子化幅が求められ、
その再量子化用量子化幅を用いて再量子化が行われる。

【００２６】識別情報は、例えば１ビットからなるフラ
グで示すことができ、所定のフォーマットで符号化され
た画像圧縮信号に付加して送出しても良いし、別途に設
けた情報伝達媒体を経由して転送しても良い。

【００２７】請求項２記載の発明は、上記課題を解決す
るために、（ａ）入力画像を変換係数に直交変換する直
交変換ステップと、（ｂ）該変換係数を第１量子化幅で
量子化して第１量子化係数を算出する第１の量子化ステ
ップと、（ｃ）該第１量子化係数を逆量子化して逆量子
化係数を算出する第１の逆量子化ステップと、（ｄ）前
記第１の量子化ステップ（ｂ）で算出された第１量子化
係数を符号化して圧縮画像信号を出力する第１の出力ス
テップと、（ｅ）該第１の出力ステップ（ｄ）で出力さ
れ、伝送路を経由して転送された圧縮画像信号を入力し
て、該入力された圧縮画像信号から前記第１量子化係数
を分離する信号分離ステップと、（ｆ）該信号分離ステ
ップ（ｅ）で分離された第１量子化係数を逆量子化して
前記逆量子化係数を算出する第２の逆量子化ステップ
と、（ｇ）該第２の逆量子化ステップ（ｆ）で算出され
た逆量子化係数を前記第１量子化幅とは異なる第２量子
化幅で量子化して第２量子化係数を算出する第２の量子
化ステップと、（ｈ）該第２量子化係数を符号化して圧
縮画像信号を生成して出力する第２の出力ステップと、
を備えたスケーラビリティを有する画像符号伝送方法に
おいて、（ｉ）前記第１の逆量子化ステップ（ｃ）で算
出された逆量子化係数と前記直交変換ステップ（ａ）で
変換された変換係数とを比較する比較ステップと、
（ｊ）該比較ステップ（ｉ）における比較結果を示す識
別情報を生成し出力する識別情報生成ステップと、
（ｋ）前記識別情報を入力し、該入力された識別情報に
基づいて前記比較ステップ（ｉ）における比較結果を認
識し、前記第２の逆量子化ステップ（ｆ）で算出された
逆量子化係数を補正する補正ステップと、をさらに備え
るとともに、前記第２の量子化ステップ（ｇ）におい
て、前記補正ステップ（ｋ）で補正された逆量子化係数
を前記第２量子化幅で量子化することを特徴とする。

【００２８】この方法によれば、ＤＣＴ係数と逆量子化
係数を比較した結果を示す識別情報を生成し転送するの
で、再量子化する際、識別情報に基づいて第１の量子化
前のＤＣＴ係数と逆量子化係数の関係を認識することが
でき、その結果、逆量子化係数を補正することができ、
再量子化による誤差を低減することができる。これによ
り再量子化による画質の低下を低減することができるス
ケーラビリティを有する画像符号伝送方法が提供され
る。

【００２９】請求項３記載の発明は、上記課題を解決す
るために、（ａ）変数を第１量子化幅で量子化して第１
量子化係数を算出する第１の量子化ステップと、（ｂ）
該第１量子化係数を逆量子化して逆量子化係数を算出す
る第１の逆量子化ステップと、（ｃ）前記第１の量子化
ステップで算出された第１量子化係数を転送する第１の
転送ステップと、（ｄ）該第１の転送ステップ（ｃ）で
転送された第１量子化係数を逆量子化して逆量子化係数
を算出する第２の逆量子化ステップと、（ｅ）前記第２
の逆量子化ステップ（ｄ）で算出された逆量子化係数を
前記第１量子化幅とは異なる第２量子化幅で量子化して
第２量子化係数を算出する第２の量子化ステップと、を
有する再量子化方法において、（ｆ）該第１の逆量子化
ステップ（ｂ）で算出された逆量子化係数と前記直交変
換ステップ（ａ）で変換された変数とを比較する比較ス
テップと、（ｇ）該比較ステップ（ｆ）における比較結
果を示す識別情報を生成する識別情報生成ステップと、
（ｈ）該識別情報を転送する第２の転送ステップと、
（ｉ）該第２の転送ステップ（ｈ）で転送された識別情
報に基づいて前記比較ステップにおける比較結果を認識
し、前記第２の逆量子化ステップ（ｄ）で算出された逆
量子化係数を補正する補正ステップと、を備えるととも
に、前記第２の量子化ステップ（ｅ）において、該補正
ステップ（ｉ）で補正された逆量子化係数を前記第２量
子化幅で量子化して第２量子化係数を算出することを特
徴とする。

【００３０】この方法によれば、量子化係数を転送し、
逆量子化後、異なる量子化幅で再量子化を行う再量子化
処理において、始めの量子化前の変数と逆量子化係数を
比較した結果を示す識別情報を生成し転送するので、再
量子化時、識別情報に基づいて転送前の変数と逆量子化
係数の関係を認識することができ、逆量子化係数を補正
することができ、再量子化による誤差を低減することが
できる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下に図面に基づいて、本発明の
詳細な説明を示すが、本発明は以下の実施例により限定
されるものではない。尚、すべての図面において、同様
な構成要素は同じ参照記号および符号を用いて示してあ
る。

【００３２】図１〜４に本発明に係るスケーラビリティ
を有する画像符号伝送装置の第１実施例を示す。第１実
施例のスケーラビリティを有する画像符号伝送装置は、
動画像を入力して符号化する符号化器（図１）と、符号
化器から出力されるビットストリームを、異なるレート
を有するビットストリームに変換して出力するトランス
コーダ（図３）と、を具備している。トランスコーダと
は、符号化器によって所定の伝送フォーマットに則って
作成された符号化信号を他の伝送フォーマットに変換し
たり、あるいは、転送速度を変換するものである。本実
施例のトランスコーダは、ＭＰＥＧ２準拠のビットスト
リームを生成することを前提としているが、これに限定
されるものではない。

【００３３】図１に、本発明に係るスケーラビリティを
有する画像符号伝送装置の一部を構成する符号化器１０
０を示す。同図に示されるように、符号化器１００は、
フレームメモリ１０３と、加算器１０５と、スイッチ１
０７と、ＤＣＴ１０９と、量子化器１１１と、レート制
御部１１３と、逆量子化器１１５と、逆ＤＣＴ１１７
と、加算器１１９と、スイッチ１２１と、フレームメモ
リ１２３と、動き補償回路１２５と、モード制御部１２
７と、多重化／ＶＬＣ１２９と、判定部１３１と、補正
部１３３と、を備えている。ここで、判定部１３１と補
正部１３３以外は、一般的な符号化器の構成であるので
詳細な説明は省略する。

【００３４】判定部１３１は、逆量子化器１１５および
ＤＣＴ１０９に接続され、ＤＣＴ１０９で求められたＤ
ＣＴ係数と、逆量子化器１１５で求められた逆量子化係
数と、を入力し、入力された値を比較し、比較結果に基
づいて、識別情報として、ラウンディングフラグを生成
して出力するものである。判定部１３１は、さらに多重
化／ＶＬＣ１２９に接続されており、このラウンディン
グフラグは多重化／ＶＬＣ１２９に入力される。

【００３５】補正部１３３は、逆量子化器１１５および
判定部１３１に接続され、逆量子化器１１５から逆量子
化係数を入力し、判定部１３１からラウンディングフラ
グを入力する。入力されたラウンディングフラグに基づ
いて、入力された逆量子化係数を補正して出力する。補
正部１３３は、さらに逆ＤＣＴ１１７に接続されてお
り、この補正後の値が逆ＤＣＴ１１７に入力される。

【００３６】一般的な符号化器では、逆量子化器１１５
が逆ＤＣＴ１１７に接続されている。従って、本実施例
は一般的な符号化器の逆量子化器１１５と逆ＤＣＴ１１
７の間に、判定部１３１および補正部１３３を挿入した
構成となっている。

【００３７】ＤＣＴ１０９、量子化器１１１、逆量子化
器１１５、判定部１３１、補正部１３３および多重化／
ＶＬＣ１２９における処理の詳細を以下に示す。

【００３８】ＤＣＴ１０９は、フレームメモリ１０３を
介して入力された画像をＤＣＴ変換してＤＣＴ係数を算
出する。

【００３９】量子化器１１１は、ＤＣＴ１０９から入力
されたＤＣＴ係数に対して量子化を行う。ＭＰＥＧ２に
おける一般的な量子化演算の式は下記に示されるとおり
である。

【数１】 ここで、levelは第１量子化係数、coeffはＤＣＴ係数、
ＱＭは量子化マトリクス、qScaleは第１量子化スケール
を示している。また、sign(coeff)は、ＤＣＴ係数の値
が正のとき１、負のとき−１の値をとる。割り算記号は
整数型割り算を示しており、小数点以下は切り捨てであ
る。以下に示す式全てにおいて同様である。

【００４０】逆量子化器１１５は、上述の量子化係数le
velに対し逆量子化を行い、逆量子化係数dqlevelを求め
出力する。ＭＰＥＧ２標準において定められている逆量
子化演算式は下記に示されるとおりである。

【数２】 判定部１３１は、ＤＣＴ１０９から入力されたＤＣＴ係
数coeffと、逆量子化器１１５から入力された逆量子化
係数dqlevelを比較する。ＤＣＴ係数coeffが逆量子化係
数dqlevel以上である場合は、ラウンディングフラグを
０にセットし、ＤＣＴ係数coeffが逆量子化係数dqlevel
より小さい場合は、ラウンディングフラグを１にセット
する。

【００４１】多重化／ＶＬＣ１２９は、レート制御部１
１３、量子化器１１１、判定部１３１、モード制御部１
２７、および図示されない動きベクトル探索回路に接続
されて、量子化特性情報、量子化係数、ラウンディング
フラグ、モード制御信号、動きベクトルをそれぞれ入力
する。量子化器１１１から入力された量子化係数level
は多重化／ＶＬＣ１２９によって２次元可変長符号化さ
れ、所定の伝送フォーマットで、量子化特性情報、モー
ド制御信号、動きベクトルなどと多重化される。

【００４２】図２に示されるように、ラウンディングフ
ラグは上記の伝送フォーマットに付加されて出力され
る。すなわち、２次元可変長符号化された信号（図２で
は「２ＤＶＬＣ」と示されている）の直後にラウンディ
ングフラグを１ビットで符号化して付け加えて、ビット
ストリームとして出力される。

【００４３】本実施例では、識別情報は１ビットからな
るフラグで示され、可変長符号化信号２ＤＶＬＣに続け
て送出されるが、これに限定されるものではない。他の
実施の形態においては、別途に設けた情報伝達媒体を経
由して転送しても良い。

【００４４】補正部１３３は、下記の式（３）により逆
量子化係数dqlevelを補正してdqlevel’を求める。

【数３】 ここで、rdflagはラウンディングフラグが０のとき１
で、ラウンディングフラグが１のとき−１となる。

【００４５】式（３）の第２項目は量子化ステップサイ
ズの４分の１の値を示しており、ラウンディングフラグ
によって、量子化ステップサイズの４分の１分だけ補正
するものである。すなわち、ラウンディングフラグが０
の場合は、量子化ステップサイズの４分の１だけ大きい
方に逆量子化値を補正し、ラウンディングフラグが１の
場合は、量子化ステップサイズの４分の１だけ小さい方
に逆量子化値を補正する。本実施例では量子化ステップ
サイズの４分の１だけ補正するようにしたが、これに限
定されるものではなく、システム毎に最適な補正幅で調
整されれば良い。好ましい補正幅は量子化幅の２分の１
より小さい値である。例えば補正幅が８分の１の場合
は、上記の式（３）の「６４」が「１２８」になり、補
正幅が３分の１の場合は、「４８」となる。

【００４６】このようにして補正され逆量子化係数dqle
vel’は逆ＤＣＴ１１７によって逆ＤＣＴ処理され、加
算器１１９に入力され、その後、動き補償回路１２５お
よびモード制御部１２７で用いられる。

【００４７】図３に、本発明に係るスケーラビリティを
有する画像符号伝送装置の一部を構成するトランスコー
ダ１５０を示す。トランスコーダ１５０は符号化器によ
って作成された符号化信号の転送速度を他の転送速度を
有する符号化信号に変換するものである。トランスコー
ダ１５０によって変換された符号化信号は、別の復号器
で復号される。転送速度を変換するために、再量子化が
行われる。

【００４８】図３のトランスコーダ１５０は、図１の符
号化器１００によって生成されたビットストリーム１５
１を入力し、所定の目標レート値を有するＭＰＥＧ２ビ
ットストリーム１５３に変換して出力するものである。

【００４９】同図に示されるように、トランスコーダ１
５０は、ＶＬＤ１５５と、逆量子化器１５７と、量子化
器１５９と、レート制御部１６１と、ＶＬＣ１６３と、
補正部１６５とを備えている。図９に示された従来のト
ランスコーダ６０の逆量子化器６３と量子化器６５の間
に、補正部１６５が挿入された構成になっている。

【００５０】ＶＬＤ１５５は、図１の符号化器１００で
生成されたラウンディングフラグを含むビットストリー
ム１５１を入力し、ビットストリーム１５１からラウン
ディングフラグ１７３と、第１量子化係数level１７５
と、を分離して可変長復号する。

【００５１】逆量子化器１５７は、ＶＬＤ１５５に接続
され、第１量子化係数level１７５を入力して、ＭＰＥ
Ｇ２標準において定められている逆量子化演算式によっ
て逆量子化を行う。演算式は上記の式（２）と同じであ
る。

【００５２】補正部１６５は、逆量子化器１５７および
ＶＬＤ１５５に接続され、入力ＭＰＥＧ２ビットストリ
ーム１５１から得られたラウンディングフラグ１７３に
基づいて、上記の逆量子化器１５７で求められた逆量子
化係数dqlevelを上記の式（３）で補正する。これによ
り、トランスコーダ１５０の補正部１６５では、符号化
器１００の補正部１３３で求められた補正後の逆量子化
係数dqlevel’と同じ値が得られることになる。

【００５３】量子化器１５９は、補正部１６５に接続さ
れ、補正後の逆量子化係数dqlevel’を入力し、量子化
を行い第２量子化係数tlevelを求める。ＭＰＥＧ２にお
ける一般的な量子化演算式は下記に示すとおりである。

【数４】 ここで、tqScaleは、符号化器の第１量子化スケールと
は異なるトランスコーダにおける第２量子化スケールで
ある。

【００５４】このようにして求められた第２量子化係数
tlevelは、ＶＬＣ１６３に入力され、可変長符号化され
てＭＰＥＧ２ビットストリーム１５３として出力され
る。

【００５５】図４は、本実施例のスケーラビリティを有
する画像符号伝送装置と従来のスケーラビリティを有す
る画像符号伝送装置における、再量子化の結果を示すグ
ラフである。同図において、Ｘ軸が量子化前のＤＣＴ係
数、Ｙ軸が再量子化後の量子化係数を示している。実線
ａが、量子化幅２×qScaleで、ＤＣＴ係数を量子化した
場合の量子化係数を示している。一点破線ｂが、従来の
スケーラビリティを有する画像符号伝送装置において、
符号化器で量子化幅qScaleで量子化されたＤＣＴ係数
を、トランスコーダで逆量子化後に、量子化幅２×qSca
leで再量子化した場合の量子化係数を示している。点線
ｃは実線ａと重なっているが、本実施例のスケーラビリ
ティを有する画像符号伝送装置において、符号化器で量
子化幅qScaleで量子化されたＤＣＴ係数を、トランスコ
ーダで逆量子化後に、量子化幅２×qScaleで再量子化し
た場合の量子化係数を示している。ここで、量子化およ
び逆量子化の演算式に使用した定数は、ＱＭ＝１６、qS
cale＝４である。

【００５６】従来のスケーラビリティを有する画像符号
伝送装置で再量子化された値と直接量子化された値との
差は、上記の場合、平均で０．２６。本実施例のスケー
ラビリティを有する画像符号伝送装置で再量子化された
値と直接量子化された値との差は、上記の場合、０とな
り、従来のスケーラビリティを有する画像符号伝送装置
で生じていた誤差が解消された。

【００５７】また、再量子化幅を４×qScaleにした場合
は、従来のスケーラビリティを有する画像符号伝送装置
で再量子化された値と直接量子化された値との差は、平
均で０．１２。本実施例のスケーラビリティを有する画
像符号伝送装置で再量子化された値と直接量子化された
値との差は０なり、この場合も従来のスケーラビリティ
を有する画像符号伝送装置で生じていた誤差が解消され
たことになる。

【００５８】本実施例によれば、従来のトランスコーダ
にラウンディングフラグを入力し、補正部１６５を追加
するだけで、ＭＥＰＧ２ビットストリームをトランスコ
ーダによる再量子化による誤差を低減でき、画質を低下
させることなくＭＰＥＧ２準拠のシンタックスを有する
ビットストリームに変換させることが可能となる。

【００５９】次に、第１実施例のトランスコーダ１５０
の別態様として、トランスコーダ２５０を具備するスケ
ーラビリティを有する画像符号伝送装置を本発明の第２
実施例として説明する。

【００６０】図５に、第２実施例のスケーラビリティを
有する画像符号伝送装置の一部を構成するトランスコー
ダ２５０を示す。同図に示されるように、トランスコー
ダ２５０は、第１実施例のトランスコーダ１５０と同じ
ＶＬＤ１５５、レート制御部１６１およびＶＬＣ１６３
に加えて、補正部２６５を備えている。

【００６１】補正部２６５は、ＶＬＤ１５５に接続さ
れ、ラウンディングフラグ１７３および第１量子化係数
level１７５を入力する。補正部２６５では、第１実施
例の逆量子化器１５７、量子化器１５９および補正部１
６５の処理を結合し、ＤＣＴ係数変換演算処理を簡易に
することにより、トランスコーダ２５０における処理効
率を向上させ、高速化を実現するものである。以下に、
補正部２６５で使用される演算式を導く手順を記述す
る。

【００６２】始めに、第１実施例の式（３）に式（２）
を代入して式（５）を得る。

【数５】 次に、式（４）のdqlevel’に式（５）を代入して式
（６）を得る。

【数６】 式（６）を整理して、式（７）を得る。

【数７】 ここで、下記の式（８）で示されるmqRatioで式（７）
を書き換えると、式（９）が得られる。

【数８】

【数９】 式（８）では、mqRatioにより、第１および第２量子化
スケールの比qScale/tqScaleを、整数型演算における演
算精度の向上を考慮する小数点以下を８ビットで表して
いる。

【００６３】本実施例によれば、第１実施例のトランス
コーダに比べて、ラウンディングフラグを含むＭＰＥＧ
２ビットストリームから異なる転送速度を有するＭＰＥ
Ｇ２ビットストリームへの変換を高速に行うことが可能
である。

【００６４】図６は、本発明に係るスケーラビリティを
有する画像符号伝送装置の第３実施例を示している。同
図によれば、第３実施例のスケーラビリティを有する画
像符号伝送装置は、符号化器３００と、トランスコーダ
３５０を具備している。符号化器３００とトランスコー
ダ３５０は、伝送路３３５を介して互いに接続されてい
る。

【００６５】符号化器３００は、第１実施例の符号化器
１００から補正部１３３を削除したものであり、入力画
像を符号化して所定の転送速度を有するＭＰＥＧ２ビッ
トストリームを出力するものである。出力されたＭＰＥ
Ｇ２ビットストリームは、伝送路３３５を経由してトラ
ンスコーダ３５０へ転送される。符号化器３００の判定
部１３１で生成されたラウンディングフラグは、ＭＰＥ
Ｇ２ビットストリームとは異なる伝送経路３７３でトラ
ンスコーダ３５０に転送される。

【００６６】トランスコーダ３５０は、第２実施例のト
ランスコーダ２５０のＶＬＤ１５５の替りに、符号化器
３００から伝送路３３５を介してＭＰＥＧ２ビットスト
リームを入力し、第１量子化係数level１７５を分離し
て可変長復号するＶＬＤ３５５を備えており、ＶＬＤ３
５５以外は、第２実施例のトランスコーダ２５０と同じ
構成である。トランスコーダ３５０の補正部２６５への
ラウンディングフラグの入力は、伝送路３３５を経由せ
ず、別の伝送経路３７３で入力される。トランスコーダ
３５０は、符号化器３００から伝送路３３５を経由して
入力されたＭＰＥＧ２ビットストリームの転送速度を変
換して新たなＭＰＥＧ２ビットストリーム３５３を生成
し出力するものである。

【００６７】本実施例では、第２実施例のトランスコー
ダ２５０の構成と同様な構成のトランスコーダ３５０と
したが、第１実施例のトランスコーダ１５０あるいは、
他のトランスコーダであっても良い。

【００６８】本実施例によれば、符号化器３００から伝
送路３３５を介して出力されるビットストリームをＭＰ
ＥＧ２標準に準拠させることが可能となる。

【００６９】上記の実施例では、ＭＰＥＧ２に準拠した
スケーラビリティを有する画像符号伝送装置について説
明をしてきたが、これに限定されるものではなく、量子
化および逆量子化を伴う動画像符号化方式、または静止
画像符号化方式についても同様な方法により再量子化に
よる誤差の低減を実現することができる。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、量子化された量子化係
数を転送して転送先で再度量子化を行う場合、始めの量
子化前の変数と逆量子化係数を比較し、その比較結果を
示す識別情報として、ラウンディングフラグを生成して
転送するので、始めの量子化と異なる量子化幅で再度量
子化する際、転送されたラウンディングフラグに基づい
て始めの量子化前の変数と逆量子化係数の関係を認識で
き、転送された量子化係数を逆量子化して得られた逆量
子化係数を補正でき、補正後の逆量子化係数を再度量子
化するので、再量子化による誤差を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスケーラビリティを有する画像符
号伝送装置の第１実施例における符号化器の構成を示す
ブロック図である。

【図２】図１に示された符号化器で符号化された可変長
符号化信号のフォーマットの一例を示す図である。

【図３】本発明に係るスケーラビリティを有する画像符
号伝送装置の第１実施例におけるトランスコーダの構成
を示すブロック図である。

【図４】第１実施例のスケーラビリティを有する画像符
号伝送装置と従来のスケーラビリティを有する画像符号
伝送装置における再量子化の結果を示すグラフである。

【図５】本発明に係るスケーラビリティを有する画像符
号伝送装置の第２実施例におけるトランスコーダの構成
を示すブロック図である。

【図６】本発明に係るスケーラビリティを有する画像符
号伝送装置の第３実施例における符号化器およびトラン
スコーダの構成を示すブロック図である。

【図７】従来の単純結合型トランスコーダの構成を示す
ブロック図である。

【図８】従来の依存型トランスコーダの構成を示すブロ
ック図である。

【図９】従来の密結合型トランスコーダの構成を示すブ
ロック図である。

【図１０】従来のトランスコーダにおける量子化処理の
様子を示す図である。

【符号の説明】

１００、３００ 符号化器 １０１ 入力画像 １０９ ＤＣＴ（直交変換手段） １１１ 量子化器（量子化手段） １１５ 逆量子化器（逆量子化手段） １２９ 多重化／ＶＬＣ（出力手段） １３１ 判定部（比較手段、識別情報生成手段） １３３ 補正部 １５０、２５０、３５０ トランスコーダ（符号変換
器） １５５、３５５ ＶＬＤ（信号分離手段） １５７ 逆量子化器（逆量子化手段） １５９ 量子化器（再量子化手段） １６１ レート制御部 １６３ ＶＬＣ（出力手段） １６５、２６５ 補正部（補正手段） １７３、２７３ ラウンディングフラグ（識別情報） ３３５ 伝送路 ３７３ 伝送路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 敏 東京都新宿区西早稲田一丁目３番10号 早 稲田大学国際情報通信研究センター内 (72)発明者 笠井 裕之 東京都新宿区西早稲田一丁目３番10号 早 稲田大学国際情報通信研究センター内 (72)発明者 高屋 和幸 東京都新宿区西早稲田一丁目３番10号 早 稲田大学国際情報通信研究センター内 (72)発明者 亀山 渉 東京都新宿区西早稲田一丁目３番10号 早 稲田大学国際情報通信研究センター内 (72)発明者 富永 英義 東京都新宿区西早稲田一丁目３番10号 早 稲田大学国際情報通信研究センター内 Ｆターム(参考） 5C059 KK01 MA00 MA23 MC14 ME01 RC12 TA46 TB03 TC04 TC06 TD11 UA02 5J064 AA01 BA13 BA16 BC01 BC02 BC14 BC16 BD02 5K041 AA05 CC02 EE31 EE40 HH07

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前記入力画像を変換係数に直交変換する直
   交変換手段と、 該変換係数を所定の量子化幅で量子化して量子化係数を
   算出する量子化手段と、 該量子化係数を符号化して画像圧縮信号を出力する出力
   手段と、を備えた符号化器と、 該符号化器の出力手段から出力され、伝送路を経由して
   転送された画像圧縮信号を入力して、該入力された画像
   圧縮信号から前記符号化器で量子化された量子化係数を
   分離して第１量子化係数とする信号分離手段と、 該第１量子化係数を逆量子化して逆量子化係数を算出す
   る逆量子化手段と、 該逆量子化係数を前記符号化器の量子化手段の量子化幅
   とは異なる再量子化用量子化幅で量子化して第２量子化
   係数を算出する再量子化手段と、 該第２量子化係数を符号化して圧縮画像信号を生成して
   出力する出力手段と、を備えた符号変換器と、 を具備するスケーラビリティを有する画像符号伝送装置
   において、 前記符号化器が、 前記量子化係数を逆量子化して逆量子化係数を算出する
   逆量子化手段と、 該逆量子化係数と前記変換係数とを比較する比較手段
   と、 該比較手段における比較結果を示す識別情報を生成し出
   力する識別情報生成手段と、をさらに備え、 前記符号変換器が、 前記符号化器の識別情報生成手段から前記識別情報を入
   力し、該入力された識別情報に基づいて前記符号化器に
   おける比較結果を認識し、前記逆量子化係数を補正する
   補正手段と、をさらに備えるとともに、 前記符号変換器の再量子化手段が、前記補正手段によっ
   て補正された逆量子化係数を前記再量子化用量子化幅で
   量子化することを特徴とするスケーラビリティを有する
   画像符号伝送装置。
2. 【請求項２】（ａ）入力画像を変換係数に直交変換する
   直交変換ステップと、（ｂ）該変換係数を第１量子化幅
   で量子化して第１量子化係数を算出する第１の量子化ス
   テップと、（ｃ）該第１量子化係数を逆量子化して逆量
   子化係数を算出する第１の逆量子化ステップと、（ｄ）
   前記第１の量子化ステップ（ｂ）で算出された第１量子
   化係数を符号化して圧縮画像信号を出力する第１の出力
   ステップと、（ｅ）該第１の出力ステップ（ｄ）で出力
   され、伝送路を経由して転送された圧縮画像信号を入力
   して、該入力された圧縮画像信号から前記第１量子化係
   数を分離する信号分離ステップと、（ｆ）該信号分離ス
   テップ（ｅ）で分離された第１量子化係数を逆量子化し
   て前記逆量子化係数を算出する第２の逆量子化ステップ
   と、（ｇ）該第２の逆量子化ステップ（ｆ）で算出され
   た逆量子化係数を前記第１量子化幅とは異なる第２量子
   化幅で量子化して第２量子化係数を算出する第２の量子
   化ステップと、（ｈ）該第２量子化係数を符号化して圧
   縮画像信号を生成して出力する第２の出力ステップと、
   を備えたスケーラビリティを有する画像符号伝送方法に
   おいて、（ｉ）前記第１の逆量子化ステップ（ｃ）で算
   出された逆量子化係数と前記直交変換ステップ（ａ）で
   変換された変換係数とを比較する比較ステップと、
   （ｊ）該比較ステップ（ｉ）における比較結果を示す識
   別情報を生成し出力する識別情報生成ステップと、
   （ｋ）前記識別情報を入力し、該入力された識別情報に
   基づいて前記比較ステップ（ｉ）における比較結果を認
   識し、前記第２の逆量子化ステップ（ｆ）で算出された
   逆量子化係数を補正する補正ステップと、をさらに備え
   るとともに、前記第２の量子化ステップ（ｇ）におい
   て、前記補正ステップ（ｋ）で補正された逆量子化係数
   を前記第２量子化幅で量子化することを特徴とするスケ
   ーラビリティを有する画像符号伝送方法。
3. 【請求項３】（ａ）変数を第１量子化幅で量子化して第
   １量子化係数を算出する第１の量子化ステップと、
   （ｂ）該第１量子化係数を逆量子化して逆量子化係数を
   算出する第１の逆量子化ステップと、（ｃ）前記第１の
   量子化ステップで算出された第１量子化係数を転送する
   第１の転送ステップと、（ｄ）該第１の転送ステップ
   （ｃ）で転送された第１量子化係数を逆量子化して逆量
   子化係数を算出する第２の逆量子化ステップと、（ｅ）
   前記第２の逆量子化ステップ（ｄ）で算出された逆量子
   化係数を前記第１量子化幅とは異なる第２量子化幅で量
   子化して第２量子化係数を算出する第２の量子化ステッ
   プと、を有する再量子化方法において、（ｆ）該第１の
   逆量子化ステップ（ｂ）で算出された逆量子化係数と前
   記直交変換ステップ（ａ）で変換された変数とを比較す
   る比較ステップと、（ｇ）該比較ステップ（ｆ）におけ
   る比較結果を示す識別情報を生成する識別情報生成ステ
   ップと、（ｈ）該識別情報を転送する第２の転送ステッ
   プと、（ｉ）該第２の転送ステップ（ｈ）で転送された
   識別情報に基づいて前記比較ステップにおける比較結果
   を認識し、前記第２の逆量子化ステップ（ｄ）で算出さ
   れた逆量子化係数を補正する補正ステップと、を備える
   とともに、前記第２の量子化ステップ（ｅ）において、
   該補正ステップ（ｉ）で補正された逆量子化係数を前記
   第２量子化幅で量子化して第２量子化係数を算出するこ
   とを特徴とする再量子化方法。