JP2002204449A - 量子化単位設定装置及び量子化単位設定方法、符号化装置及び符号化方法並びに情報記録媒体 - Google Patents

量子化単位設定装置及び量子化単位設定方法、符号化装置及び符号化方法並びに情報記録媒体

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JP2002204449A
JP2002204449A JP2000400532A JP2000400532A JP2002204449A JP 2002204449 A JP2002204449 A JP 2002204449A JP 2000400532 A JP2000400532 A JP 2000400532A JP 2000400532 A JP2000400532 A JP 2000400532A JP 2002204449 A JP2002204449 A JP 2002204449A
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Hiroharu Matsuura
弘治 松浦
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Pioneer Electronic Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 適切な量子化処理を行うことで、結果として
高精度の符号化処理を実行することが可能な量子化単位
設定装置等を提供する。 【解決手段】 ディジタル情報信号Ｓdを量子化する際
に用いられる量子化スケールを設定する量子化スケール
設定装置において、複数の量子化スケールを用いてディ
ジタル情報信号Ｓdを量子化した際に発生する量子化誤
差を、夫々の量子化スケール毎に試算する加算器１２
と、試算された量子化誤差に基づいて、複数の量子化スケ
ールの中からディジタル情報信号Ｓdの量子化に用いら
れる量子化スケールを設定する誤差制御部１０と、を備
える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、量子化単位設定装
置及び量子化単位設定方法、符号化装置及び符号化方法
並びに情報記録媒体の技術分野に属し、より詳細には、
より正確な量子化処理を行うための量子化単位設定装置
及び量子化単位設定方法、当該量子化単位設定装置を含
む符号化装置及び符号化方法並びに当該量子化単位設定
用プログラム又は符号化用プログラムがコンピュータで
読取可能に記録された情報記録媒体の技術分野に属す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、静止画像又は動画像を含む画像情
報を圧縮して符号化するための符号化処理の規格とし
て、いわゆるＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Gr
oup）方式が国際標準として規格化されている。
【０００３】このとき、一般に、画像情報の符号化にお
いてはその前段階として当該画像情報に対していわゆる
量子化処理が施されるのが通常であるが、この量子化処
理は、画像情報を構成する画素毎（又は予め設定された
数の画素を含む画素単位毎）の輝度信号の値又は色差信
号の値を、量子化単位（一般には、例えば上記ＭＰＥＧ
方式においては量子化スケール（Quantizer Scale）又
は量子化ステップ幅と称されることもある。以下、当該
量子化単位を適宜量子化スケールと称する。）で除する
ことで実行されるものである。
【０００４】ここで、従来の上記ＭＰＥＧ方式等の符号
化処理においては、上記量子化単位の値の決め方として
は、当該量子化単位の値について予め設定された許容範
囲内において、単純に画像情報の内容が複雑になればな
るほど大きな値の量子化単位が割り当られることとされ
ていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の符号化処理においては、上記したように画像情報の
内容が複雑になればなるほど単純に大きな値の量子化単
位が割り当られることとされていたので、場合によって
はいわゆる量子化雑音（一般には量子化誤差と称される
場合もある。）が許容範囲を超えて大きくなり、結果と
して適切な量子化処理が実行されずに、結果として正確
な符号化処理ができない場合があるという問題点があっ
た。
【０００６】そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みて
為されたもので、その課題は、量子化誤差を少なくする
適切な量子化処理を行うことで、結果として高精度の符
号化処理を実行することが可能な量子化単位設定装置及
び量子化単位設定方法、当該量子化単位設定装置を含む
符号化装置及び符号化方法並びに当該量子化単位設定用
プログラム又は符号化用プログラムがコンピュータで読
取可能に記録された情報記録媒体を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、情報を量子化する際に
用いられる量子化単位を設定する量子化単位設定装置に
おいて、複数の前記量子化単位を用いて前記情報を量子
化した際に発生する量子化誤差を、夫々の前記量子化単
位毎に試算する加算器等の試算手段と、前記試算された
量子化誤差に基づいて、複数の前記量子化単位の中から
前記情報の量子化に用いられる前記量子化単位を設定す
る誤差制御部等の設定手段と、を備える。
【０００８】よって、複数の量子化単位に対応して試算
された量子化誤差に基づいて実際に量子化に用いられる
量子化単位を設定するので、量子化誤差を考慮して情報
を適切に量子化することができる。
【０００９】上記の課題を解決するために、請求項２に
記載の発明は、請求項１に記載の量子化単位設定装置に
おいて、前記試算手段は、一の前記量子化単位を用いて前
記情報の量子化を行い、量子化情報を生成する量子化部
の量子化手段と、当該一の量子化単位を用いて前記生成
された量子化情報の逆量子化を行い、逆量子化情報を生
成する逆量子化部等の逆量子化手段と、前記生成された
逆量子化情報と元の前記情報と差を、前記一の量子化単
位に対応する前記量子化誤差とする加算器等の量子化誤
差算出手段と、を備える。
【００１０】よって、一の量子化単位を用いて生成され
た量子化情報をその量子化単位により逆量子化して得ら
れる逆量子化情報と元の情報とを比較して量子化誤差を
算出するので、正確に算出された量子化誤差を用いて量
子化に用いられる量子化単位を設定することができる。
【００１１】上記の課題を解決するために、請求項３に
記載の発明は、請求項１又は２に記載の量子化単位設定
装置において、前記設定手段は、一の前記量子化単位に
対応して試算された一の前記量子化誤差の値が、各前記
量子化誤差の分散の時間平均に基づいて設定された閾値
未満であるか否かを判定する比較部等の判定手段と、前
記一の量子化誤差の値が前記閾値未満でないときのみ、
他の前記量子化単位に対応する前記量子化誤差の試算を
行うように前記試算手段を制御することを繰り返す誤差
制御部等の制御手段と、を備え、前記一の量子化誤差の値
が前記閾値未満となったとき、当該閾値未満となった値
を有する前記量子化誤差に対応する前記量子化単位を用
いて前記情報の量子化を行うように設定するように構成
される。
【００１２】よって、一の量子化単位に対応する量子化
誤差の値が閾値以下となったときに当該一の量子化単位
を用いて情報の量子化を行うので、量子化単位設定のた
めの計算量を低減することができる。
【００１３】上記の課題を解決するために、請求項４に
記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の
量子化単位設定装置において、前記設定手段は、前記試算
された複数の量子化誤差のうち最も小さい量子化誤差に
対応する前記量子化単位を用いて前記情報の量子化を行
うように設定するように構成される。
【００１４】よって、量子化誤差が最も小さい量子化単
位を用いて情報の量子化を行うように設定するので、高
品質で情報の量子化を行うことができる。
【００１５】上記の課題を解決するために、請求項５に
記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の
量子化単位設定装置と、前記設定された量子化単位を用
いて前記情報を量子化し、量子化情報を生成する量子化
部等の量子化手段と、前記生成された量子化情報を符号
化し、符号化情報を生成する可変長符号化部等の情報符
号化手段と、を備える。
【００１６】よって、量子化誤差を考慮して適切に量子
化された量子化情報を用いて元の情報の符号化を行うの
で、より高精度に情報の符号化を行うことができる。
【００１７】上記の課題を解決するために、請求項６に
記載の発明は、情報を量子化する際に用いられる量子化
単位を設定する量子化単位設定方法において、複数の前
記量子化単位を用いて前記情報を量子化した際に発生す
る量子化誤差を、夫々の前記量子化単位毎に試算する試
算工程と、前記試算された量子化誤差に基づいて、複数の
前記量子化単位の中から前記情報の量子化に用いられる
前記量子化単位を設定する設定工程と、を備える。
【００１８】よって、複数の量子化単位に対応して試算
された量子化誤差に基づいて実際に量子化に用いられる
量子化単位を設定するので、量子化誤差を考慮して情報
を適切に量子化することができる。
【００１９】上記の課題を解決するために、請求項７に
記載の発明は、請求項６に記載の量子化単位設定方法に
おいて、前記試算工程は、一の前記量子化単位を用いて前
記情報の量子化を行い、量子化情報を生成する量子化工
程と、当該一の量子化単位を用いて前記生成された量子
化情報の逆量子化を行い、逆量子化情報を生成する逆量
子化工程と、前記生成された逆量子化情報と元の前記情
報と差を、前記一の量子化単位に対応する前記量子化誤
差とする量子化誤差算出工程と、により構成されてい
る。
【００２０】よって、一の量子化単位を用いて生成され
た量子化情報をその量子化単位により逆量子化して得ら
れる逆量子化情報と元の情報とを比較して量子化誤差を
算出するので、正確に算出された量子化誤差を用いて量
子化に用いられる量子化単位を設定することができる。
【００２１】上記の課題を解決するために、請求項８に
記載の発明は、請求項６又は７に記載の量子化単位設定
方法において、前記設定工程は、一の前記量子化単位に
対応して試算された一の前記量子化誤差の値が、各前記
量子化誤差の分散の時間平均に基づいて設定された閾値
未満であるか否かを判定する判定工程と、前記一の量子
化誤差の値が前記閾値未満でないときのみ、他の前記量
子化単位に対応する前記量子化誤差の試算を行うように
制御することを繰り返す制御工程と、を備え、前記一の量
子化誤差の値が前記閾値未満となったとき、当該閾値未
満となった値を有する前記量子化誤差に対応する前記量
子化単位を用いて前記情報の量子化を行うように設定す
るように構成される。
【００２２】よって、一の量子化単位に対応する量子化
誤差の値が閾値以下となったときに当該一の量子化単位
を用いて情報の量子化を行うので、量子化単位設定のた
めの計算量を低減することができる。
【００２３】上記の課題を解決するために、請求項９に
記載の発明は、請求項６から８のいずれか一項に記載の
量子化単位設定方法において、前記設定工程においては、
前記試算された複数の量子化誤差のうち最も小さい量子
化誤差に対応する前記量子化単位を用いて前記情報の量
子化を行うように設定するように構成される。
【００２４】よって、量子化誤差が最も小さい量子化単
位を用いて情報の量子化を行うように設定するので、高
品質で情報の量子化を行うことができる。
【００２５】上記の課題を解決するために、請求項１０
に記載の発明は、請求項６から９のいずれか一項に記載
の量子化単位設定方法と、前記設定された量子化単位を
用いて前記情報を量子化し、量子化情報を生成する量子
化工程と、前記生成された量子化情報を符号化し、符号化
情報を生成する情報符号化工程と、を備える。
【００２６】よって、量子化誤差を考慮して適切に量子
化された量子化情報を用いて元の情報の符号化を行うの
で、より高精度に情報の符号化を行うことができる。
【００２７】上記の課題を解決するために、請求項１１
に記載の発明は、情報を量子化する際に用いられる量子
化単位を設定する量子化単位設定装置に含まれるコンピ
ュータを、複数の前記量子化単位を用いて前記情報を量
子化した際に発生する量子化誤差を、夫々の前記量子化
単位毎に試算する試算手段、及び、前記試算された量子
化誤差に基づいて、複数の前記量子化単位の中から前記
情報の量子化に用いられる前記量子化単位を設定する設
定手段、として機能させるための量子化単位設定用プロ
グラムが前記コンピュータで読取可能に記録されてい
る。
【００２８】よって、複数の量子化単位に対応して試算
された量子化誤差に基づいて実際に量子化に用いられる
量子化単位を設定するようにコンピュータが機能するの
で、量子化誤差を考慮して情報を適切に量子化すること
ができる。
【００２９】上記の課題を解決するために、請求項１２
に記載の発明は、請求項１１に記載の情報記録媒体にお
いて、前記試算手段として機能する前記コンピュータを、
一の前記量子化単位を用いて前記情報の量子化を行い、
量子化情報を生成する量子化手段、当該一の量子化単位
を用いて前記生成された量子化情報の逆量子化を行い、
逆量子化情報を生成する逆量子化手段、及び、前記生成さ
れた逆量子化情報と元の前記情報と差を、前記一の量子
化単位に対応する前記量子化誤差とする量子化誤差算出
手段、として機能させるための前記量子化単位設定用プ
ログラムが前記コンピュータで読取可能に記録されてい
る。
【００３０】よって、一の量子化単位を用いて生成され
た量子化情報をその量子化単位により逆量子化して得ら
れる逆量子化情報と元の情報とを比較して量子化誤差を
算出するようにコンピュータが機能するので、正確に算
出された量子化誤差を用いて量子化に用いられる量子化
単位を設定することができる。
【００３１】上記の課題を解決するために、請求項１３
に記載の発明は、請求項１１又は１２に記載の情報記録
媒体において、前記設定手段として機能する前記コンピ
ュータを、一の前記量子化単位に対応して試算された一
の前記量子化誤差の値が、各前記量子化誤差の分散の時
間平均に基づいて設定された閾値未満であるか否かを判
定する判定手段、及び、前記一の量子化誤差の値が前記閾
値未満でないときのみ、他の前記量子化単位に対応する
前記量子化誤差の試算を行うように前記試算手段を制御
することを繰り返す制御手段、として機能させると共に、
前記一の量子化誤差の値が前記閾値未満となったとき、
当該閾値未満となった値を有する前記量子化誤差に対応
する前記量子化単位を用いて前記情報の量子化を行うよ
うに設定するように機能させるための前記量子化単位設
定用プログラムが前記コンピュータで読取可能に記録さ
れている。
【００３２】よって、一の量子化単位に対応する量子化
誤差の値が閾値以下となったときに当該一の量子化単位
を用いて情報の量子化を行うようにコンピュータが機能
するので、量子化単位設定のための計算量を低減するこ
とができる。
【００３３】上記の課題を解決するために、請求項１４
に記載の発明は、請求項１１から１３のいずれか一項に
記載の情報記録媒体において、前記設定手段として機能
する前記コンピュータを、前記試算された複数の量子化
誤差のうち最も小さい量子化誤差に対応する前記量子化
単位を用いて前記情報の量子化を行うように設定するよ
うに機能させるための前記量子化単位設定用プログラム
が前記コンピュータで読取可能に記録されている。
【００３４】よって、量子化誤差が最も小さい量子化単
位を用いて情報の量子化を行うように設定するようにコ
ンピュータが機能するので、高品質で情報の量子化を行
うことができる。
【００３５】上記の課題を解決するために、請求項１５
に記載の発明は、請求項１１から１４のいずれか一項に
記載の量子化単位設定用プログラムと、符号化装置に含
まれる符号化コンピュータを、前記設定された量子化単
位を用いて前記情報を量子化し、量子化情報を生成する
量子化手段、及び、前記生成された量子化情報を符号化
し、符号化情報を生成する情報符号化手段、として機能
させるための符号化用プログラムと、が前記コンピュー
タ及び前記符号化コンピュータで読取可能に記録されて
いる。
【００３６】よって、量子化誤差を考慮して適切に量子
化された量子化情報を用いて元の情報の符号化を行うよ
うに符号化コンピュータが機能するので、より高精度に
情報の符号化を行うことができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】始めに、具体的な実施の形態を説
明する前に、本発明に特徴点についてその概要を説明す
る。
【００３８】上述したように、従来において量子化単位
を設定するに当たっては、単純に画像情報の内容が複雑
になればなるほど大きな値の量子化単位を割り当てるこ
ととされていたが、これは、従来では圧縮レートが高い
ほど（すなわち、量子化単位が大きいほど）符号化後の
画質の劣化が著しいとされていたので、そもそも量子化
単位の設定に当たって量子化誤差の試算を実行する必要
はないとされていたことによるものである。
【００３９】これに対して、本願の出願人は、量子化誤差
の影響により圧縮レートの大小と画質劣化の高低とが必
ずしも対応関係にあるものではないことを発見し、以下
に説明するように量子化誤差を試算した上で量子化単位
を設定することとしたものである。
【００４０】次に、本発明に好適な実施の形態につい
て、図１乃至図３を用いて説明する。
【００４１】なお、以下に説明する実施の形態は、静止
画像及び動画像を含む画像情報を上記ＭＰＥＧ方式に則
って圧縮して符号化するための符号化装置に対して本発
明を適用した場合の実施の形態である。
【００４２】また、図１は実施形態に係る符号化装置の
概要構成を示すブロック図であり、図２は実施形態の量
子化スケール設定処理を示すフローチャートであり、図
３は当該量子化スケール設定処理を示す模式図である。
【００４３】ここで、上記ＭＰＥＧ方式による符号化に
ついてその概要を説明しておくと、当該ＭＰＥＧ方式と
は、符号化したい画像と当該画像に対して時間的に先行
又は後行する参照画像との差分に対してＤＣＴ（Discre
te Cosine Transform（離散コサイン変換））を施す
と共に量子化して得られた情報及びマクロブロック（当
該画像における１６画素×１６画素の画素を含む正方形
の画素のブロックをいう。）単位の動きベクトル（参照
画像と符号化したい画像との間で何らかの画像の動きが
ある場合における当該動きの方向と量を示すベクトルを
いう。）の差分を可変長符号化して伝送又は記録するこ
とにより、本来、膨大な情報量となる画像情報を高能率
に圧縮することが可能となる符号化技術である。
【００４４】次に、実施形態に係る符号化装置の構成に
ついて、図１を用いて説明する。
【００４５】図１に示すように、実施形態の符号化装置
Ｓは、加算器１及び１５並びに試算手段及び量子化誤差
算出手段としての加算器１２と、ＤＣＴ部２と、量子化
手段としての量子化部３と、逆量子化手段としての逆量
子化部４と、情報符号化手段としての可変長符号化部５
と、逆ＤＣＴ部６と、動き検出部７と、動き補償予測部
８と、レート制御部９と、設定手段及び制御手段として
の誤差制御部１０と、判定手段としての比較部１１と、
スイッチ１３及び１４と、フレームメモリ１６と、によ
り構成されている。
【００４６】次に、符号化装置Ｓの動作について、図１
乃至図３を用いて説明する。
【００４７】始めに、後述する量子化スケール設定処理
により設定された量子化スケールを用いてＭＰＥＧ方式
に則って実行される通常の符号化処理について説明す
る。
【００４８】なお、当該通常の符号化処理においてはス
イッチ１３及び１４は比較部１１からのスイッチ制御信
号Ｓcmに基づいて夫々オンとされている。
【００４９】図１に示すように、符号化装置Ｓに外部か
ら入力されるディジタル情報信号Ｓd（当該ディジタル
情報信号Ｓdのうちの画像情報については複数のフレー
ム画像により構成されており、各フレームを構成する画
素毎にディジタル化されている。）は、動き検出部７へ
入力されると共に、加算器１へ入力される。
【００５０】そして、動き検出部７において、ディジタ
ル情報信号Ｓd内の各フレームについて上記動きベクト
ルが算出され、対応するベクトル信号Ｓvが動き補償予
測部８へ出力される。
【００５１】ここで、当該動きベクトルについて詳説す
ると、当該動きベクトルは、ＭＰＥＧ方式に基づいた動
画像の圧縮時において実行される動き補償処理に用いら
れるものである。
【００５２】すなわち、当該動き補償処理においては、
先ず、符号化する画像を予め設定された所定数の画素を
含む上記マクロブロックに分割し、各々のマクロブロッ
ク内の各画素と、時間軸上で前又は後のいずれか一方の
フレーム内の対応する画素との差分の絶対値をマクロブ
ロック内の全ての画素について加算した絶対値和が最小
となる画像（すなわち、当該マクロブロック内の画像に
最も近い、当該前又は後のいずれか一方のフレーム内の
画像）の空間的な位置を求める。
【００５３】そして、当該マクロブロックとそれに最も
近い画像との移動関係を上記動きベクトルとし、この動
きベクトルを当該前又は後のいずれか一方のフレーム内
の画像を示す情報として符号化する。これにより、実際
に符号化する情報量を、画像情報そのものをそのまま符
号化する場合に比して相当量圧縮して当該画像情報を符
号化することができるのである。
【００５４】次に、加算器１へ出力されたディジタル情
報信号Ｓdは、当該加算器１において動き補償予測部８
からの補償信号Ｓeが減算され、減算信号ＳaとしてＤＣ
Ｔ部２へ出力される。
【００５５】次に、ＤＣＴ部２は、当該減算信号Ｓaに
対して情報量の圧縮のためのＤＣＴを施し、変換信号Ｓ
dcとして量子化部３及び加算器１２へ出力する。
【００５６】そして、量子化部３は、後述する量子化ス
ケール信号Ｓqsで示される量子化スケールを用いて当該
変換信号Ｓdcを量子化し、量子化信号Ｓqを生成して逆
量子化部４へ出力すると共に、スイッチ１３を介して可
変長符号化部５へ出力する。
【００５７】次に、逆量子化部４は、量子化信号Ｓqに
対して逆量子化処理を施し、逆量子化信号Ｓiqを生成し
てスイッチ１４を介して逆ＤＣＴ部６へ出力する。
【００５８】そして、逆ＤＣＴ部６は、逆量子化信号Ｓ
iqに対して逆ＤＣＴ（逆離散コサイン変換）を施し、逆
ＤＣＴ信号Ｓidとして加算器１５に出力する。
【００５９】これにより、加算器１５は上記補償信号Ｓ
eと逆ＤＣＴ信号Ｓidとを加算し、加算信号Ｓm（当該加
算処理により現在のフレーム画像が復元されていること
となる。）を生成してフレームメモリ１６へ出力する。
【００６０】そして、フレームメモリ１６は、当該加算
信号Ｓmを一フレームに相当する時間だけ一時的に記憶
し、一つ前のフレーム画像を示す加算信号Ｓmとして動
き補償予測部８へ出力する。
【００６１】その後、動き補償予測部８は、上述したベ
クトル信号Ｓv内に含まれる動きベクトルと加算信号Ｓm
とに基づいて、ＭＰＥＧ方式におけるいわゆるフレーム
間予測を用いた動き補償処理を行い、情報量の圧縮のた
めの上記補償信号Ｓeを生成して加算器１及び１５に出
力する。
【００６２】これと並行して、動き補償予測部８は、上
記動き補償処理に際して用いられた動きベクトル予測モ
ードを示すモード信号Ｓemを生成して可変長符号化部５
へ出力する。
【００６３】そして、可変長符号化部５は、当該モード
信号Ｓemにより示される動きベクトル予測モードに基づ
き、上記量子化信号Ｓqに対して可変長符号化処理を施
し、元のディジタル情報信号ＳdをＭＰＥＧ方式で圧縮
符号化した信号である上記圧縮情報信号Ｓpdを図示しな
い符号化バッファメモリに出力する。
【００６４】このとき、レート制御部９は、当該圧縮情
報信号Ｓpdにおける符号化レートに基づいて、量子化ス
ケール（量子化部３における量子化の際の量子化スケー
ル（換言すれば、圧縮情報信号Ｓpdにおける符号化レー
ト））を最適化するためのレート信号Ｓrrを生成し、誤
差制御部１０に出力する。
【００６５】これにより、誤差制御部１０は、レート制
御部９からのレート信号Ｓrrに基づいて後述する量子化
スケール設定処理により設定された上記量子化スケール
を含む量子化スケール信号Ｓqsを生成し、量子化部３へ
出力する。
【００６６】次に、上述した通常の符号化処理を実行す
る際に用いられる量子化スケールを設定するための実施
形態に係る量子化スケール設定処理について、図１乃至
図３を用いて説明する。
【００６７】なお、当該量子化スケール設定処理は、上
述した通常の符号化処理とは時分割的に実行されるもの
であり、当該量子化スケール設定処理によって設定され
た量子化スケールを用いて上述した通常の符号化処理を
行うことが、例えば上記ディジタル情報信号Ｓdにおけ
るマクロブロック毎に繰り返されることとなる。また、
量子化スケール設定処理を実行する際にのみスイッチ１
３及び１４が比較部１１からのスイッチ制御信号Ｓcmに
よりオフとされる。
【００６８】実施形態の量子化スケール設定処理におい
ては、比較部１１からのスイッチ制御信号Ｓcmに基づい
てスイッチ１３及び１４がオフとされて当該量子化スケ
ール設定処理が開始されると、先ず、誤差制御部１０か
ら量子化スケールの初期値が初期値信号Ｓq0として比較
部１１に出力され、当該比較部１１が初期化される。
【００６９】この初期化処理が終了すると、次に、ＤＣ
Ｔ部２からの変換信号Ｓdcが加算器１２に出力されると
共にこれと並行して量子化部３において上記量子化スケ
ールの初期値を用いて量子化され（図２ステップＳ
１）、量子化信号Ｓqとして逆量子化部４へ出力され
る。
【００７０】このとき、上記変換信号Ｓdcとして具体的
には、図３左端に示すように、各マクロブロックＭＢ毎
の輝度信号又は色差信号の値が生成されて加算器１２及
び量子化部３に出力され、当該量子化部３においてその
ときに誤差制御部１０から出力されてくる量子化スケー
ル信号Ｓqsにより示される値を有する量子化スケールに
より量子化が実行される。この量子化により、それに含
まれる各マクロブロックＭＢ毎の輝度信号又は色差信号
の値が、元の変換信号Ｓdcにおける当該輝度信号又は色
差信号の値を当該量子化スケールで夫々除した値とされ
た量子化信号Ｓqが生成されることとなる（例えば、図
３上段左から二番目参照）。
【００７１】次に、逆量子化部４において当該量子化信
号Ｓqを逆量子化し（図２ステップＳ２）、逆量子化信
号Ｓiqとして加算器１２へ出力する。
【００７２】このとき、当該逆量子化処理についてより
具体的には、当該逆量子化処理としては、量子化信号Ｓ
qに含まれている各マクロブロックＭＢ毎の輝度信号又
は色差信号の値に対して、図２ステップＳ１の量子化に
用いられた量子化スケールの値が夫々に再度乗じられ、
当該逆量子化信号Ｓiqが生成される（例えば、図３上段
左から三番目参照）。
【００７３】これにより、加算器１２において量子化前
の変換信号Ｓdcから逆量子化信号Ｓiqが減算され（図２
ステップＳ３）、量子化部３における量子化により発生
した量子化誤差を示す誤差信号Ｓerが生成されて比較部
１１に出力される。
【００７４】より具体的には、図３右端に示すように、
逆量子化信号Ｓiqから変換信号Ｓdcが各マクロブロック
ＭＢ毎に減算され、当該マクロブロックＭＢ毎に誤差信
号Ｓerが生成される。
【００７５】そして、比較部１１において、当該誤差信
号Ｓerの値と予め設定されている閾値とが比較され（図
２ステップＳ４）、その結果、誤差信号Ｓerの値が当該
閾値以上であるときは（図２ステップＳ４；閾値以
上）、そのときの量子化部３における量子化処理に用い
られた量子化スケールの値が適切でないとして、その値
をインクリメントし（図２ステップＳ５）、当該インク
リメント後の量子化スケールの値を評価すべく図２ステ
ップＳ１に戻って再度上述した図２ステップＳ１乃至Ｓ
５の処理を繰り返す。より具体的には、図３下に示すよ
うに、量子化スケールを「１」だけインクリメントした
後に上記ステップＳ１乃至Ｓ５を繰り返すこととなる。
【００７６】このとき、当該閾値として具体的には、例
えば、誤差信号Ｓerにより示される量子化誤差につい
て、複数の当該量子化誤差の分散の時間平均に基づいて
予め設定される。より具体的には、元のディジタル情報
Ｓdが一様分布であると仮定すると、その場合の上記時
間平均の値はそのときの量子化スケールの値を二乗した
ものを「１２」で除した値となることが知られており、
この値がそのままそのときの比較処理における上記閾値
として用いられる。
【００７７】なお、上述した量子化スケールのインクリ
メントは、単純な加算（すなわち、Ｑn←Ｑn-1＋１）や
減算（すなわち、Ｑn←Ｑn-1−１）に限られるものでは
なく、例えば、Ｑn←Ｓ（Ｑn-1＋ｔ）（Ｓ及びｔは整
数）の如き演算であっても良い。
【００７８】一方、図２ステップＳ４の判定において、
誤差信号Ｓerの値が当該閾値未満に抑制されているとき
は（図２ステップＳ４；閾値未満）、その直後に実行さ
れる上記通常の符号化処理に用いられる量子化スケール
の値を、当該閾値未満となった量子化スケールの値とし
て設定（すなわち、誤差制御部１０からの上記量子化ス
ケール信号Ｓqsとして出力されるように設定）するため
の比較結果信号Ｓrsを比較部１１から誤差制御部１０へ
出力し（図２ステップＳ６）、実施形態の量子化スケー
ル設定処理を終了する。
【００７９】この後は、比較部１１からのスイッチ制御
信号Ｓcmに基づいてスイッチ１３及び１４がオンとさ
れ、上述した一連の通常の符号化処理が、図２及び図３
に示した方法により設定された量子化スケールを用いて
実行されることとなる。
【００８０】以上説明したように、実施形態の符号化装
置Ｓにおける量子化スケールの設定方法によれば、複数
の量子化スケールに対応して試算された量子化誤差に基
づいて実際に量子化に用いられる量子化スケールを設定
するので、量子化誤差を考慮して変換信号Ｓdcを適切に
量子化することができる。
【００８１】また、一の量子化スケールを用いて生成さ
れた量子化信号Ｓqをその量子化スケールにより逆量子
化して得られる逆量子化信号Ｓiqと、元の変換信号Ｓdc
とを比較して量子化誤差を算出するので、正確に算出さ
れた量子化誤差を用いて量子化に用いられる量子化スケ
ールを設定することができる。
【００８２】更に、一の量子化スケールに対応する量子
化誤差の値が上記閾値以下となったときに当該一の量子
化スケールを用いて変換信号Ｓdcの量子化を行うので、
量子化スケール設定のための計算量を低減することがで
きる。
【００８３】更にまた、量子化雑音を考慮して適切に量
子化された量子化信号Ｓqを用いて元のディジタル情報
信号Ｓdの符号化を行うので、より高精度に情報の符号化
を行うことができる。
【００８４】なお、上述した実施形態においては、算出
された量子化誤差が上記閾値以下であるときには、その
時の量子化誤差に対応する量子化スケールを用いて量子
化を行う構成としたが、これ以外に、複数の量子化スケー
ルについて検討した量子化誤差の値を一時的に記憶し、
これらの中から、上記閾値以下の値を有する量子化誤差
に対応する量子化スケールであって最も小さい値を有す
る量子化誤差に対応する量子化スケールを用いて以後の
量子化を行うように構成することもできる。
【００８５】この場合には、量子化誤差が最も小さい量
子化スケールを用いて変換信号Ｓdcの量子化を行うの
で、更に高品質で変換信号Ｓdcの量子化を行うことがで
きる。
【００８６】また、上述した実施形態においては、画像
情報を含むディジタル情報ＳdをＭＰＥＧ方式に則って
符号化する場合に本発明を適用した場合について説明し
たが、これ以外に、量子化を伴う符号化方式であれば、全
ての符号化方式に本発明を適用することが可能である。
【００８７】更に、図２に示したフローチャートに対応
するプログラムを情報記録媒体としてのフレキシブルデ
ィスク又はハードディスク等に記録しておき、これを汎
用のパーソナルコンピュータ等により読み出して実行す
ることにより、当該パーソナルコンピュータを実施形態
の誤差制御部１０又は比較部１１等として機能させて実
施形態の量子化スケール設定処理を実行させることも可
能である。
【００８８】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、複数の量子化単位に対応して試算された
量子化誤差に基づいて実際に量子化に用いられる量子化
単位を設定するので、量子化誤差を考慮して情報を適切
に量子化することができる。
【００８９】従って、適切な量子化処理を用いることで
符号化処理を高精度化することができる。
【００９０】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の効果に加えて、一の量子化単位を用いて
生成された量子化情報をその量子化単位により逆量子化
して得られる逆量子化情報と元の情報とを比較して量子
化誤差を算出するので、正確に算出された量子化誤差を
用いて量子化に用いられる量子化単位を設定することが
できる。
【００９１】請求項３に記載の発明によれば、請求項1
又は２に記載の発明の効果に加えて、一の量子化単位に
対応する量子化誤差の値が閾値以下となったときに当該
一の量子化単位を用いて情報の量子化を行うので、量子
化単位設定のための計算量を低減することができる。
【００９２】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
から３のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、量
子化誤差が最も小さい量子化単位を用いて情報の量子化
を行うように設定するので、高品質で情報の量子化を行
うことができる。
【００９３】請求項５に記載の発明によれば、量子化誤
差を考慮して適切に量子化された量子化情報を用いて元
の情報の符号化を行うので、より適切に情報の符号化を
行うことができる。
【００９４】請求項６に記載の発明によれば、複数の量
子化単位に対応して試算された量子化誤差に基づいて実
際に量子化に用いられる量子化単位を設定するので、量
子化誤差を考慮して情報を適切に量子化することができ
る。
【００９５】従って、適切な量子化処理を用いることで
符号化処理を高精度化することができる。
【００９６】請求項７に記載の発明によれば、請求項６
に記載の発明の効果に加えて、一の量子化単位を用いて
生成された量子化情報をその量子化単位により逆量子化
して得られる逆量子化情報と元の情報とを比較して量子
化誤差を算出するので、正確に算出された量子化誤差を
用いて量子化に用いられる量子化単位を設定することが
できる。
【００９７】請求項８に記載の発明によれば、請求項６
又は７に記載の発明の効果に加えて、一の量子化単位に
対応する量子化誤差の値が閾値以下となったときに当該
一の量子化単位を用いて情報の量子化を行うので、量子
化単位設定のための計算量を低減することができる。
【００９８】請求項９に記載の発明によれば、請求項６
から８のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、量
子化誤差が最も小さい量子化単位を用いて情報の量子化
を行うように設定するので、高品質で情報の量子化を行
うことができる。
【００９９】請求項１０に記載の発明によれば、量子化
誤差を考慮して適切に量子化された量子化情報を用いて
元の情報の符号化を行うので、より高精度に情報の符号
化を行うことができる。
【０１００】請求項１１に記載の発明によれば、複数の
量子化単位に対応して試算された量子化誤差に基づいて
実際に量子化に用いられる量子化単位を設定するように
コンピュータが機能するので、量子化誤差を考慮して情
報を適切に量子化することができる。
【０１０１】従って、適切な量子化処理を用いることで
符号化処理を高精度化することができる。
【０１０２】請求項１２に記載の発明によれば、請求項
１１に記載の発明の効果に加えて、一の量子化単位を用
いて生成された量子化情報をその量子化単位により逆量
子化して得られる逆量子化情報と元の情報とを比較して
量子化誤差を算出するようにコンピュータが機能するの
で、正確に算出された量子化誤差を用いて量子化に用い
られる量子化単位を設定することができる。
【０１０３】請求項１３に記載の発明によれば、請求項
１1又は１２に記載の発明の効果に加えて、一の量子化
単位に対応する量子化誤差の値が閾値以下となったとき
に当該一の量子化単位を用いて情報の量子化を行うよう
にコンピュータが機能するので、量子化単位設定のため
の計算量を低減することができる。
【０１０４】請求項１４に記載の発明によれば、請求項
１１から１３のいずれか一項に発明の効果に加えて、量
子化誤差が最も小さい量子化単位を用いて情報の量子化
を行うように設定するようにコンピュータが機能するの
で、高品質で情報の量子化を行うことができる。
【０１０５】請求項１５に記載の発明によれば、量子化
誤差を考慮して適切に量子化された量子化情報を用いて
元の情報の符号化を行うように符号化コンピュータが機
能するので、より高精度に情報の符号化を行うことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の符号化装置の概要構成を示すブロッ
ク図である。
【図２】実施形態の量子化スケール設定処理を示すフロ
ーチャートである。
【図３】実施形態の量子化スケール設定処理を説明する
図である。
【符号の説明】
１、１２、１５…加算器 ２…ＤＣＴ部 ３…量子化部 ４…逆量子化部 ５…可変長符号化部 ６…逆ＤＣＴ部 ７…動き検出部 ８…動き補償予測部 ９…レート制御部 １０…誤差制御部 １１…比較部 １３、１４…スイッチ Ｓ…符号化装置 ＭＢ…マクロブロック Ｓd…ディジタル情報信号 Ｓpd…圧縮情報信号 Ｓa…減算信号 Ｓdc…変換信号 Ｓq…量子化信号 Ｓrr…レート信号 Ｓiq…逆量子化信号 Ｓid…逆ＤＣＴ信号 Ｓe…補償信号 Ｓv…ベクトル信号 Ｓqs…量子化スケール信号 Ｓm…加算信号 Ｓem…モード信号 Ｓcm…スイッチ制御信号 Ｓq0…初期値信号 Ｓer…誤差信号 Ｓrs…比較結果信号
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年２月１９日（２００１．２．１
９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 情報を量子化する際に用いられる量子化
    単位を設定する量子化単位設定装置において、複数の前
    記量子化単位を用いて前記情報を量子化した際に発生す
    る量子化誤差を、夫々の前記量子化単位毎に試算する試
    算手段と、前記試算された量子化誤差に基づいて、複数の
    前記量子化単位の中から前記情報の量子化に用いられる
    前記量子化単位を設定する設定手段と、を備えることを
    特徴とする量子化単位設定装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の量子化単位設定装置に
    おいて、前記試算手段は、一の前記量子化単位を用いて前
    記情報の量子化を行い、量子化情報を生成する量子化手
    段と、当該一の量子化単位を用いて前記生成された量子
    化情報の逆量子化を行い、逆量子化情報を生成する逆量
    子化手段と、前記生成された逆量子化情報と元の前記情
    報と差を、前記一の量子化単位に対応する前記量子化誤
    差とする量子化誤差算出手段と、を備えることを特徴と
    する量子化単位設定装置。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の量子化単位設定
    装置において、 前記設定手段は、一の前記量子化単位に対応して試算さ
    れた一の前記量子化誤差の値が、各前記量子化誤差の分
    散の時間平均に基づいて設定された閾値未満であるか否
    かを判定する判定手段と、前記一の量子化誤差の値が前
    記閾値未満でないときのみ、他の前記量子化単位に対応
    する前記量子化誤差の試算を行うように前記試算手段を
    制御することを繰り返す制御手段と、を備え、前記一の量
    子化誤差の値が前記閾値未満となったとき、当該閾値未
    満となった値を有する前記量子化誤差に対応する前記量
    子化単位を用いて前記情報の量子化を行うように設定す
    ることを特徴とする量子化単位設定装置。
  4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれか一項に記載の
    量子化単位設定装置において、前記設定手段は、前記試算
    された複数の量子化誤差のうち最も小さい量子化誤差に
    対応する前記量子化単位を用いて前記情報の量子化を行
    うように設定することを特徴とする量子化単位設定装
    置。
  5. 【請求項５】 請求項１から４のいずれか一項に記載の
    量子化単位設定装置と、 前記設定された量子化単位を用いて前記情報を量子化
    し、量子化情報を生成する量子化手段と、前記生成され
    た量子化情報を符号化し、符号化情報を生成する情報符
    号化手段と、 を備えることを特徴とする符号化装置。
  6. 【請求項６】 情報を量子化する際に用いられる量子化
    単位を設定する量子化単位設定方法において、複数の前
    記量子化単位を用いて前記情報を量子化した際に発生す
    る量子化誤差を、夫々の前記量子化単位毎に試算する試
    算工程と、前記試算された量子化誤差に基づいて、複数の
    前記量子化単位の中から前記情報の量子化に用いられる
    前記量子化単位を設定する設定工程と、を備えることを
    特徴とする量子化単位設定方法。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載の量子化単位設定方法に
    おいて、前記試算工程は、一の前記量子化単位を用いて前
    記情報の量子化を行い、量子化情報を生成する量子化工
    程と、当該一の量子化単位を用いて前記生成された量子
    化情報の逆量子化を行い、逆量子化情報を生成する逆量
    子化工程と、前記生成された逆量子化情報と元の前記情
    報と差を、前記一の量子化単位に対応する前記量子化誤
    差とする量子化誤差算出工程と、により構成されている
    ことを特徴とする量子化単位設定方法。
  8. 【請求項８】 請求項６又は７に記載の量子化単位設定
    方法において、 前記設定工程は、一の前記量子化単位に対応して試算さ
    れた一の前記量子化誤差の値が、各前記量子化誤差の分
    散の時間平均に基づいて設定された閾値未満であるか否
    かを判定する判定工程と、前記一の量子化誤差の値が前
    記閾値未満でないときのみ、他の前記量子化単位に対応
    する前記量子化誤差の試算を行うように制御することを
    繰り返す制御工程と、により構成されており、前記一の量
    子化誤差の値が前記閾値未満となったとき、当該閾値未
    満となった値を有する前記量子化誤差に対応する前記量
    子化単位を用いて前記情報の量子化を行うように設定す
    ることを特徴とする量子化単位設定方法。
  9. 【請求項９】 請求項６から８のいずれか一項に記載の
    量子化単位設定方法において、前記設定工程においては、
    前記試算された複数の量子化誤差のうち最も小さい量子
    化誤差に対応する前記量子化単位を用いて前記情報の量
    子化を行うように設定することを特徴とする量子化単位
    設定方法。
  10. 【請求項１０】 請求項６から９のいずれか一項に記載
    の量子化単位設定方法と、 前記設定された量子化単位を用いて前記情報を量子化
    し、量子化情報を生成する量子化工程と、前記生成され
    た量子化情報を符号化し、符号化情報を生成する情報符
    号化工程と、 を備えることを特徴とする符号化方法。
  11. 【請求項１１】 情報を量子化する際に用いられる量子
    化単位を設定する量子化単位設定装置に含まれるコンピ
    ュータを、複数の前記量子化単位を用いて前記情報を量
    子化した際に発生する量子化誤差を、夫々の前記量子化
    単位毎に試算する試算手段、及び、 前記試算された量子化誤差に基づいて、複数の前記量子
    化単位の中から前記情報の量子化に用いられる前記量子
    化単位を設定する設定手段、として機能させることを特
    徴とする量子化単位設定用プログラムが前記コンピュー
    タで読取可能に記録された情報記録媒体。
  12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の情報記録媒体にお
    いて、前記試算手段として機能する前記コンピュータを、
    一の前記量子化単位を用いて前記情報の量子化を行い、
    量子化情報を生成する量子化手段、当該一の量子化単位
    を用いて前記生成された量子化情報の逆量子化を行い、
    逆量子化情報を生成する逆量子化手段、及び、前記生成さ
    れた逆量子化情報と元の前記情報と差を、前記一の量子
    化単位に対応する前記量子化誤差とする量子化誤差算出
    手段、として機能させることを特徴とする前記量子化単
    位設定用プログラムが前記コンピュータで読取可能に記
    録された情報記録媒体。
  13. 【請求項１３】 請求項１１又は１２に記載の情報記録
    媒体において、 前記設定手段として機能する前記コンピュータを、一の
    前記量子化単位に対応して試算された一の前記量子化誤
    差の値が、各前記量子化誤差の分散の時間平均に基づい
    て設定された閾値未満であるか否かを判定する判定手
    段、及び、前記一の量子化誤差の値が前記閾値未満でない
    ときのみ、他の前記量子化単位に対応する前記量子化誤
    差の試算を行うように前記試算手段を制御することを繰
    り返す制御手段、として機能させると共に、前記一の量子
    化誤差の値が前記閾値未満となったとき、当該閾値未満
    となった値を有する前記量子化誤差に対応する前記量子
    化単位を用いて前記情報の量子化を行うように設定する
    ように機能させることを特徴とする前記量子化単位設定
    用プログラムが前記コンピュータで読取可能に記録され
    た情報記録媒体。
  14. 【請求項１４】 請求項１１から１３のいずれか一項に
    記載の情報記録媒体において、前記設定手段として機能
    する前記コンピュータを、前記試算された複数の量子化
    誤差のうち最も小さい量子化誤差に対応する前記量子化
    単位を用いて前記情報の量子化を行うように設定するよ
    うに機能させることを特徴とする前記量子化単位設定用
    プログラムが前記コンピュータで読取可能に記録された
    情報記録媒体。
  15. 【請求項１５】 請求項１１から１４のいずれか一項に
    記載の量子化単位設定用プログラムと、 符号化装置に含まれる符号化コンピュータを、前記設定
    された量子化単位を用いて前記情報を量子化し、量子化
    情報を生成する量子化手段、及び、前記生成された量子化
    情報を符号化し、符号化情報を生成する情報符号化手
    段、 として機能させることを特徴とする符号化用プログラム
    と、 が前記コンピュータ及び前記符号化コンピュータで読取
    可能に記録された情報記録媒体。
JP2000400532A 2000-12-28 2000-12-28 量子化単位設定装置及び量子化単位設定方法、符号化装置及び符号化方法並びに情報記録媒体 Abandoned JP2002204449A (ja)

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