JP2003169332A - 画像符号化方法及び画像復号化方法 - Google Patents
画像符号化方法及び画像復号化方法Info
- Publication number
- JP2003169332A JP2003169332A JP2001365538A JP2001365538A JP2003169332A JP 2003169332 A JP2003169332 A JP 2003169332A JP 2001365538 A JP2001365538 A JP 2001365538A JP 2001365538 A JP2001365538 A JP 2001365538A JP 2003169332 A JP2003169332 A JP 2003169332A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dct
- coefficient
- inverse
- dct coefficient
- processing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の動画像符号化・復号化方式では、31種
類の量子化器(QP)を用意しているが、量子化の精度を決
める要素である量子化ステップ幅(Q)は、QPに対して等
間隔(Q=2xQP, Q=1〜31)に設定されているため、大きなQ
PではQPの変動に対する画質の変化が緩く、小さなQPで
はQPの変動に対して画質が大きく変化する。 【解決手段】 N×Nの２次元DCTと、DCT係数の量子化
と、量子化DCT係数の符号化とを含む画像符号化方法に
おいて、量子化処理への入力がDCT係数をN倍した値であ
り、N倍のDCT係数を対象として量子化処理を行うこと特
徴とするDCT係数の量子化方法を用いる。また、量子化D
CT係数の復号と、復号量子化DCT係数の逆量子化と、N×
Nの２次元逆DCTとを含む画像復号方法において、逆量子
化処理の出力がN倍のDCT係数であり、逆DCT処理にてN倍
のDCT係数を規定精度のDCT係数に復元する規則が定義さ
れていることを特徴とする逆量子化・逆DCT方法を用い
る。
類の量子化器(QP)を用意しているが、量子化の精度を決
める要素である量子化ステップ幅(Q)は、QPに対して等
間隔(Q=2xQP, Q=1〜31)に設定されているため、大きなQ
PではQPの変動に対する画質の変化が緩く、小さなQPで
はQPの変動に対して画質が大きく変化する。 【解決手段】 N×Nの２次元DCTと、DCT係数の量子化
と、量子化DCT係数の符号化とを含む画像符号化方法に
おいて、量子化処理への入力がDCT係数をN倍した値であ
り、N倍のDCT係数を対象として量子化処理を行うこと特
徴とするDCT係数の量子化方法を用いる。また、量子化D
CT係数の復号と、復号量子化DCT係数の逆量子化と、N×
Nの２次元逆DCTとを含む画像復号方法において、逆量子
化処理の出力がN倍のDCT係数であり、逆DCT処理にてN倍
のDCT係数を規定精度のDCT係数に復元する規則が定義さ
れていることを特徴とする逆量子化・逆DCT方法を用い
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、動画像データの符
号化及び復号化技術に関するものであり、特に小さい量
子化ステップ幅における量子化精度を高める符号化及び
復号化に関するものである。
号化及び復号化技術に関するものであり、特に小さい量
子化ステップ幅における量子化精度を高める符号化及び
復号化に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】MPEG-4をはじめとする動画像符号化方式
では、入力画像あるいは、入力画像と予測画像との差分
画像をデータ圧縮する際に離散コサイン変換(DCT)を用
いている。具体的には、入力画像あるいは差分画像にDC
T処理を施し、各DCT係数を量子化後に符号化する。量子
化DCT係数の符号化には、可変長符号と固定長符号の組
み合わせた方法を用いている。復号側では、復号された
量子化DCT係数は、再量子化後、飽和処理により、DCT係
数のダイナミックレンジに丸め込む。その後、逆DCT処
理を施し、再生する。
では、入力画像あるいは、入力画像と予測画像との差分
画像をデータ圧縮する際に離散コサイン変換(DCT)を用
いている。具体的には、入力画像あるいは差分画像にDC
T処理を施し、各DCT係数を量子化後に符号化する。量子
化DCT係数の符号化には、可変長符号と固定長符号の組
み合わせた方法を用いている。復号側では、復号された
量子化DCT係数は、再量子化後、飽和処理により、DCT係
数のダイナミックレンジに丸め込む。その後、逆DCT処
理を施し、再生する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の動画像符号化・
復号化方式では、31種類の量子化器(QP)を用意している
が、量子化の精度を決める要素である量子化ステップ幅
(Q)は、QPに対して等間隔(Q=2xQP, Q=1〜31)に設定され
ている。そのため、大きなQPではQPの変動に対する画質
の変化が緩く、小さなQPではQPの変動に対して画質が大
きく変化するという問題がある。この問題を解決するた
めには、QPが大きくなるにつれて、２個のQPに対するQ
の変化率が大きくなるように量子化器を設計すればよい
が、既存のDCT係数を対象として量子化処理では、QPの
小さい量子化器のおいてQの値が実数値になるという問
題が発生する。
復号化方式では、31種類の量子化器(QP)を用意している
が、量子化の精度を決める要素である量子化ステップ幅
(Q)は、QPに対して等間隔(Q=2xQP, Q=1〜31)に設定され
ている。そのため、大きなQPではQPの変動に対する画質
の変化が緩く、小さなQPではQPの変動に対して画質が大
きく変化するという問題がある。この問題を解決するた
めには、QPが大きくなるにつれて、２個のQPに対するQ
の変化率が大きくなるように量子化器を設計すればよい
が、既存のDCT係数を対象として量子化処理では、QPの
小さい量子化器のおいてQの値が実数値になるという問
題が発生する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに本発明では、N×Nの２次元DCTと、DCT係数の量子化
と、量子化DCT係数の符号化とを含む画像符号化方法に
おいて、量子化処理への入力がDCT係数をN倍した値であ
り、N倍のDCT係数を対象として量子化処理を行うこと特
徴とするDCT係数の量子化方法を用いる。また、量子化D
CT係数の復号と、復号量子化DCT係数の逆量子化と、N×
Nの２次元逆DCTとを含む画像復号方法において、逆量子
化処理の出力がN倍のDCT係数であり、逆DCT処理にてN倍
のDCT係数を規定精度のDCT係数に復元する規則が定義さ
れていることを特徴とする逆量子化・逆DCT方法を用い
る。この際、逆量子化処理の出力をN倍のDCT係数のダイ
ナミックレンジに丸め込んだ後に、逆DCT処理を行う。
さらに、既存の逆DCTチップを用いる場合を考慮して、
量子化DCT係数の復号と、復号量子化DCT係数の逆量子化
と、N×Nの２次元逆DCTとを含む画像復号方法におい
て、逆量子化処理の出力がN倍のDCT係数であり、N倍のD
CT係数をNで割った値をDCT係数のダイナミックレンジに
丸め込んだ後に、逆DCT処理を実施することを特徴とす
る逆量子化・逆DCT方法も考慮する。
めに本発明では、N×Nの２次元DCTと、DCT係数の量子化
と、量子化DCT係数の符号化とを含む画像符号化方法に
おいて、量子化処理への入力がDCT係数をN倍した値であ
り、N倍のDCT係数を対象として量子化処理を行うこと特
徴とするDCT係数の量子化方法を用いる。また、量子化D
CT係数の復号と、復号量子化DCT係数の逆量子化と、N×
Nの２次元逆DCTとを含む画像復号方法において、逆量子
化処理の出力がN倍のDCT係数であり、逆DCT処理にてN倍
のDCT係数を規定精度のDCT係数に復元する規則が定義さ
れていることを特徴とする逆量子化・逆DCT方法を用い
る。この際、逆量子化処理の出力をN倍のDCT係数のダイ
ナミックレンジに丸め込んだ後に、逆DCT処理を行う。
さらに、既存の逆DCTチップを用いる場合を考慮して、
量子化DCT係数の復号と、復号量子化DCT係数の逆量子化
と、N×Nの２次元逆DCTとを含む画像復号方法におい
て、逆量子化処理の出力がN倍のDCT係数であり、N倍のD
CT係数をNで割った値をDCT係数のダイナミックレンジに
丸め込んだ後に、逆DCT処理を実施することを特徴とす
る逆量子化・逆DCT方法も考慮する。
【０００５】
【発明の実施の形態】本実施例では、8×8画素の２次元
DCTを適用するMPEG-4の符号化・復号化処理に本発明を
適用する場合を述べる。
DCTを適用するMPEG-4の符号化・復号化処理に本発明を
適用する場合を述べる。
【０００６】まず、MPEG-4符号化・復号化の全体構成を
説明した後、本発明に関わるDCT/IDCT、量子化/逆量子
化方法について説明する。MPEG-4で扱う動画像の１フレ
ームは、図２に示すように、１個の輝度信号(Y信号：2
1)と２個の色差信号(Cr信号：22, Cb信号：23)にて構成
されており、色差信号の画像サイズは縦横とも輝度信号
の1/2となる。MPEG-4ビデオ規格では、動画像の各フレ
ームを図２に示すような小ブロックに分割し、マクロブ
ロックと呼ばれるブロック単位で再生処理を行う。図３
にマクロブロックの構造を示す。マクロブロックは16x1
6画素の１個のY信号ブロック31と、それと空間的に一致
する8x8画素のCr信号ブロック32ならびにCb信号ブロッ
ク33にて構成されている。なお、Y信号ブロックは、更
に4個の8x8画素ブロック(311, 312, 313, 314)に分割し
て処理されることがある。MPEG-4ビデオの符号化は、上
記に示したマクロブロック単位で処理される。符号化方
法には、大きく分けて２種類あり、それぞれ、イントラ
符号化(イントラモード)、予測符号化(インターモード)
と呼ばれている。図４にMPEG-4ビデオの符号化装置の構
成をしめす。イントラ符号化は、符号化対象の6個の8×
8画素ブロック画像に対して直接DCTを施し、各変換係数
を量子化・符号化する空間方向のデータ圧縮方法であ
る。1個の8×8画素ブロックの符号化方法について説明
する。DCT器203にて変換された各DCT係数は、量子化器2
04にて量子化され、量子化の精度を決める量子化パラメ
ータとともに多重化器206に渡され、多重化器にて符号
化される。量子化されたDCT係数は、局部復号器220の逆
量子化器207、飽和処理器219ならびに逆DCT(Inverse DC
T, IDCT)器208にて、入力ブロック画像に復号され、フ
レームメモリ201に合成される。この局部復号器220は、
復号側と同様の復号画像を作成する能力をもつ必要があ
る。フレームメモリに蓄積された画像は時間方向の予測
に用いられる。一方、予測符号化のアルゴリズムは、MC
-DCT(動き補償-離散コサイン変換)と呼ばれている。１
個のマクロブロック処理の符号化処理について説明す
る。まず、入力マクロブロック画像211とフレームメモ
リ210に蓄積されている前フレームの復号画像間の動き
補償処理が、動き補償器211にて行われる。動き補償と
は、前フレームから対象マクロブロックの内容と似通っ
た部分(一般的には、ブロック内の予測誤差信号の絶対
値和が小さい部分を選択する)を検索し、その動き量(動
きベクトル)を符号化する時間方向の圧縮技術である。
図５に動き補償の処理構造を示す。図５は、太枠で囲ん
だ現フレーム51の輝度信号ブロック52について、前フレ
ーム53上の予測ブロック55と動きベクトル56を示した図
である。動きベクトル56とは、現フレームの太枠ブロッ
クに対して空間的に同位置に相当する前フレーム上のブ
ロック54(破線)から、前フレーム上の予測ブロック45領
域までの移動分を示している (色差信号用の動きベクト
ル長は、輝度信号の半分とし、符号化はしない)。検出
された動きベクトル212は、多重化器206にて符号化され
る。動き補償により前フレームから抜き出された予測マ
クロブロック画像213は、現フレームの入力マクロブロ
ック画像201との間で差分器202にて差分処理され、差分
マクロブロック画像が生成される。差分マクロブロック
画像は、図３に示した６個の8×8画素ブロック(311, 31
2, 313, 314, 32, 33)毎に、DCT器203に入力され、64個
のDCT係数に変換される。各DCT係数は、量子化器204に
て量子化され(詳細は後述)、量子化パラメータとともに
多重化器206に渡され、多重化器にて符号化される。予
測符号化の場合も、量子化DCT係数を局部復号器220のID
CT器207と逆DCT器208にて、差分マクロブロック画像に
復号し、加算器209にて予測マクロブロック画像と加算
した後、フレームメモリ201に合成する。
説明した後、本発明に関わるDCT/IDCT、量子化/逆量子
化方法について説明する。MPEG-4で扱う動画像の１フレ
ームは、図２に示すように、１個の輝度信号(Y信号：2
1)と２個の色差信号(Cr信号：22, Cb信号：23)にて構成
されており、色差信号の画像サイズは縦横とも輝度信号
の1/2となる。MPEG-4ビデオ規格では、動画像の各フレ
ームを図２に示すような小ブロックに分割し、マクロブ
ロックと呼ばれるブロック単位で再生処理を行う。図３
にマクロブロックの構造を示す。マクロブロックは16x1
6画素の１個のY信号ブロック31と、それと空間的に一致
する8x8画素のCr信号ブロック32ならびにCb信号ブロッ
ク33にて構成されている。なお、Y信号ブロックは、更
に4個の8x8画素ブロック(311, 312, 313, 314)に分割し
て処理されることがある。MPEG-4ビデオの符号化は、上
記に示したマクロブロック単位で処理される。符号化方
法には、大きく分けて２種類あり、それぞれ、イントラ
符号化(イントラモード)、予測符号化(インターモード)
と呼ばれている。図４にMPEG-4ビデオの符号化装置の構
成をしめす。イントラ符号化は、符号化対象の6個の8×
8画素ブロック画像に対して直接DCTを施し、各変換係数
を量子化・符号化する空間方向のデータ圧縮方法であ
る。1個の8×8画素ブロックの符号化方法について説明
する。DCT器203にて変換された各DCT係数は、量子化器2
04にて量子化され、量子化の精度を決める量子化パラメ
ータとともに多重化器206に渡され、多重化器にて符号
化される。量子化されたDCT係数は、局部復号器220の逆
量子化器207、飽和処理器219ならびに逆DCT(Inverse DC
T, IDCT)器208にて、入力ブロック画像に復号され、フ
レームメモリ201に合成される。この局部復号器220は、
復号側と同様の復号画像を作成する能力をもつ必要があ
る。フレームメモリに蓄積された画像は時間方向の予測
に用いられる。一方、予測符号化のアルゴリズムは、MC
-DCT(動き補償-離散コサイン変換)と呼ばれている。１
個のマクロブロック処理の符号化処理について説明す
る。まず、入力マクロブロック画像211とフレームメモ
リ210に蓄積されている前フレームの復号画像間の動き
補償処理が、動き補償器211にて行われる。動き補償と
は、前フレームから対象マクロブロックの内容と似通っ
た部分(一般的には、ブロック内の予測誤差信号の絶対
値和が小さい部分を選択する)を検索し、その動き量(動
きベクトル)を符号化する時間方向の圧縮技術である。
図５に動き補償の処理構造を示す。図５は、太枠で囲ん
だ現フレーム51の輝度信号ブロック52について、前フレ
ーム53上の予測ブロック55と動きベクトル56を示した図
である。動きベクトル56とは、現フレームの太枠ブロッ
クに対して空間的に同位置に相当する前フレーム上のブ
ロック54(破線)から、前フレーム上の予測ブロック45領
域までの移動分を示している (色差信号用の動きベクト
ル長は、輝度信号の半分とし、符号化はしない)。検出
された動きベクトル212は、多重化器206にて符号化され
る。動き補償により前フレームから抜き出された予測マ
クロブロック画像213は、現フレームの入力マクロブロ
ック画像201との間で差分器202にて差分処理され、差分
マクロブロック画像が生成される。差分マクロブロック
画像は、図３に示した６個の8×8画素ブロック(311, 31
2, 313, 314, 32, 33)毎に、DCT器203に入力され、64個
のDCT係数に変換される。各DCT係数は、量子化器204に
て量子化され(詳細は後述)、量子化パラメータとともに
多重化器206に渡され、多重化器にて符号化される。予
測符号化の場合も、量子化DCT係数を局部復号器220のID
CT器207と逆DCT器208にて、差分マクロブロック画像に
復号し、加算器209にて予測マクロブロック画像と加算
した後、フレームメモリ201に合成する。
【０００７】一方、復号側での再生処理は符号化と逆の
手順で行われる。図１に復号装置の構成を示す。符号解
読部501では、入力された符号化データを解析し、動き
情報を動き補償器504に、量子化DCT係数情報を逆量子化
器502に振り分ける。解析したマクロブロックの予測モ
ードがイントラ符号化であった場合には、復号した量子
化DCT係数情報を、逆量子化器502とIDCT器503におい
て、8×8画素ブロック毎に逆量子化・逆DCT処理し、マ
クロブロック画像を再生する。マクロブロックの予測モ
ードが予測符号化であった場合には、まず、復号した動
きベクトル情報が動き補償器504に入力される。動き補
償器504では、動き量に従って、前フレームの復号画像
が蓄積されているフレームメモリ507から予測マクロブ
ロック画像を抜き出す。次に、予測誤差信号に関する符
号化データを、逆量子化器502と逆DCT器503において、8
×8画素ブロック毎に、逆量子化・IDCT処理し、差分マ
クロブロック画像を再生する。そして、予測マクロブロ
ック画像と差分マクロブロック画像を加算器505にて加
算処理し、マクロブロック画像を再生する。再生された
マクロブロック画像は、合成器506にて復号フレーム画
像に合成される。また、復号フレーム画像は、次フレー
ムの予測用にフレームメモリ507に蓄積される。
手順で行われる。図１に復号装置の構成を示す。符号解
読部501では、入力された符号化データを解析し、動き
情報を動き補償器504に、量子化DCT係数情報を逆量子化
器502に振り分ける。解析したマクロブロックの予測モ
ードがイントラ符号化であった場合には、復号した量子
化DCT係数情報を、逆量子化器502とIDCT器503におい
て、8×8画素ブロック毎に逆量子化・逆DCT処理し、マ
クロブロック画像を再生する。マクロブロックの予測モ
ードが予測符号化であった場合には、まず、復号した動
きベクトル情報が動き補償器504に入力される。動き補
償器504では、動き量に従って、前フレームの復号画像
が蓄積されているフレームメモリ507から予測マクロブ
ロック画像を抜き出す。次に、予測誤差信号に関する符
号化データを、逆量子化器502と逆DCT器503において、8
×8画素ブロック毎に、逆量子化・IDCT処理し、差分マ
クロブロック画像を再生する。そして、予測マクロブロ
ック画像と差分マクロブロック画像を加算器505にて加
算処理し、マクロブロック画像を再生する。再生された
マクロブロック画像は、合成器506にて復号フレーム画
像に合成される。また、復号フレーム画像は、次フレー
ムの予測用にフレームメモリ507に蓄積される。
【０００８】次に、本発明に関わるDCT・IDCTならびにD
CT係数の量子化・逆量子化方法について詳しく説明す
る。まず、符号化側のDCT・量子化処理から説明する。
数１に、MPEG-4にて使用されているN×N画素の一般的な
２次元DCTの演算式を示す。（数１） 本式では、f(x, y)が入力ブロック画像(x,y=0-N-1)、F
(u,v)がDCTブロック画像を示している。MPEG-4符号化で
は、上記DCT係数F(u, v)の量子化処理は、用意されてい
る31種類の量子化器(QP)のいずれかを用いて実施される
(QPの選択はマクロブロック単位)。しかしながら、量子
化の精度を決める要素である量子化ステップ幅(Q)がQP
に対して等間隔(Q=2×QP, Q=1〜31)に設定されているた
め、大きなQPではQPの変動に対する画質の変化が緩く、
小さなQPではQPの変動に対して画質が大きく変化すると
いう問題がある。この問題を解決するためには、QPが大
きくなるにつれて、２個のQPに対するQの変化率が大き
くなるように量子化器を設計すればよいが、既存のDCT
係数を対象として量子化処理では、QPの小さい量子化器
のおいてQの値が実数値になるという問題が発生する。
そこで、本発明では、数１１に示すような演算式の量子
化器203にて、通常のN倍のDCT係数を算出し、これを量
子化器への入力とする。（数１１） このようにN倍のDCT係数を用いることにより、量子化の
精度を従来のN倍に高めることが可能となる。また、量
子化精度の改善度を符号化ブロックサイズに合わせるこ
とにより、DCTの演算量を削減することも可能となる。M
PEG-4の例では、量子化精度は８倍となる。本実施例で
は、この８倍のDCT係数をF8(u,v)と記載し、図４に示す
ようにF8(u,v)が量子化器204への入力となる。
CT係数の量子化・逆量子化方法について詳しく説明す
る。まず、符号化側のDCT・量子化処理から説明する。
数１に、MPEG-4にて使用されているN×N画素の一般的な
２次元DCTの演算式を示す。（数１） 本式では、f(x, y)が入力ブロック画像(x,y=0-N-1)、F
(u,v)がDCTブロック画像を示している。MPEG-4符号化で
は、上記DCT係数F(u, v)の量子化処理は、用意されてい
る31種類の量子化器(QP)のいずれかを用いて実施される
(QPの選択はマクロブロック単位)。しかしながら、量子
化の精度を決める要素である量子化ステップ幅(Q)がQP
に対して等間隔(Q=2×QP, Q=1〜31)に設定されているた
め、大きなQPではQPの変動に対する画質の変化が緩く、
小さなQPではQPの変動に対して画質が大きく変化すると
いう問題がある。この問題を解決するためには、QPが大
きくなるにつれて、２個のQPに対するQの変化率が大き
くなるように量子化器を設計すればよいが、既存のDCT
係数を対象として量子化処理では、QPの小さい量子化器
のおいてQの値が実数値になるという問題が発生する。
そこで、本発明では、数１１に示すような演算式の量子
化器203にて、通常のN倍のDCT係数を算出し、これを量
子化器への入力とする。（数１１） このようにN倍のDCT係数を用いることにより、量子化の
精度を従来のN倍に高めることが可能となる。また、量
子化精度の改善度を符号化ブロックサイズに合わせるこ
とにより、DCTの演算量を削減することも可能となる。M
PEG-4の例では、量子化精度は８倍となる。本実施例で
は、この８倍のDCT係数をF8(u,v)と記載し、図４に示す
ようにF8(u,v)が量子化器204への入力となる。
【０００９】量子化処理については、イントラ符号化ブ
ロックの直流(DC)係数(u=v=0)とそれ以外の係数で異な
る。イントラDC係数については隣接ブロックのDC係数と
の相関が高いため、隣接ブロックのDC係数との差分値が
量子化される。図６は、Y信号ブロック内の左上ブロッ
ク7XにおけるイントラDC係数7FXを例に予測・差分処理
を説明した図である。この場合、予測イントラDC係数の
候補は、直左ブロック7AのイントラDC係数7FAと直上ブ
ロック7CのイントラDC係数7FCとなる。MPEG-4では、予
測DC係数PF(0,0)の選択は、数２を用いて行われている
(式内のFA(0,0), FB(0,0), FC(0,0)は、図６の7FA, 7F
B, 7FCに相当する)。（数２） 具体的には、左上ブロック7BのDC係数7FBと、２個の予
測候補7FA, 7FCとの差分絶対値をそれぞれ計算し、より
相関の強い方向の値が選択される。他の５個の8×8ブロ
ックについても、同様に、直左、直上、左上のブロック
を用いて、予測DC係数が選択される(例えば、図６の7Y
ブロックでは、7X, 7D, 7Cを用いて、7FX,7FDから選択
される)。なお、予測に用いる直左ブロック、直上ブロ
ックならびに左上ブロックがイントラブロックでない場
合あるいは画像フレームの外に位置する場合には、ダイ
ナミックレンジの中間値(各信号のデータ精度が８ビッ
トの場合、1024。以後、データ精度を８ビットとして説
明する)で代用される。本発明では、８倍のDCT係数を用
いるため、８倍DCT係数に対する予測DC係数PF8(0,0)の
選択は、数１２を用いて行う(式内のFA8(0,0), FB8(0,
0), FC8(0,0)は、図６の7FA, 7FB, 7FCに相当する)。
（数１２） 従って、本発明の予測処理手順はMPEG-4と同様である
が、予測に用いる直左ブロック、直上ブロックならびに
左上ブロックがイントラブロックでない場合あるいは画
像フレームの外に位置する場合の代用値は、1024の８倍
(8192)となる。MPEG-4では、このようにして求められた
予測DC係数PF(0,0)とDC係数F(0,0)の差分値を、数３に
より量子化差分イントラDC係数QPF(0,0)に量子化する。
（数３） 式内の”//”は、隣接整数値に丸め込む除算(0.5は０か
ら離れる方向に丸め込む)を意味している。dc_scalerの
値は、数４を用いて定義される。（数４） 本発明では、８倍の予測DC係数PF8(0,0)と８倍のDC係数
F8(0,0)の差分値を、数１３により量子化差分イントラD
C係数QPF8(0,0)に量子化する。（数１３） ここで、式内のA(QP)は、各QPにおける量子化ステップ
幅を与えている。図７に対応表61を示す。対応表から分
かるように、QPが大きくなるにつれて、２個のQPに対す
る量子化ステップ幅Qの変化率が大きくなるように量子
化器を設計している。
ロックの直流(DC)係数(u=v=0)とそれ以外の係数で異な
る。イントラDC係数については隣接ブロックのDC係数と
の相関が高いため、隣接ブロックのDC係数との差分値が
量子化される。図６は、Y信号ブロック内の左上ブロッ
ク7XにおけるイントラDC係数7FXを例に予測・差分処理
を説明した図である。この場合、予測イントラDC係数の
候補は、直左ブロック7AのイントラDC係数7FAと直上ブ
ロック7CのイントラDC係数7FCとなる。MPEG-4では、予
測DC係数PF(0,0)の選択は、数２を用いて行われている
(式内のFA(0,0), FB(0,0), FC(0,0)は、図６の7FA, 7F
B, 7FCに相当する)。（数２） 具体的には、左上ブロック7BのDC係数7FBと、２個の予
測候補7FA, 7FCとの差分絶対値をそれぞれ計算し、より
相関の強い方向の値が選択される。他の５個の8×8ブロ
ックについても、同様に、直左、直上、左上のブロック
を用いて、予測DC係数が選択される(例えば、図６の7Y
ブロックでは、7X, 7D, 7Cを用いて、7FX,7FDから選択
される)。なお、予測に用いる直左ブロック、直上ブロ
ックならびに左上ブロックがイントラブロックでない場
合あるいは画像フレームの外に位置する場合には、ダイ
ナミックレンジの中間値(各信号のデータ精度が８ビッ
トの場合、1024。以後、データ精度を８ビットとして説
明する)で代用される。本発明では、８倍のDCT係数を用
いるため、８倍DCT係数に対する予測DC係数PF8(0,0)の
選択は、数１２を用いて行う(式内のFA8(0,0), FB8(0,
0), FC8(0,0)は、図６の7FA, 7FB, 7FCに相当する)。
（数１２） 従って、本発明の予測処理手順はMPEG-4と同様である
が、予測に用いる直左ブロック、直上ブロックならびに
左上ブロックがイントラブロックでない場合あるいは画
像フレームの外に位置する場合の代用値は、1024の８倍
(8192)となる。MPEG-4では、このようにして求められた
予測DC係数PF(0,0)とDC係数F(0,0)の差分値を、数３に
より量子化差分イントラDC係数QPF(0,0)に量子化する。
（数３） 式内の”//”は、隣接整数値に丸め込む除算(0.5は０か
ら離れる方向に丸め込む)を意味している。dc_scalerの
値は、数４を用いて定義される。（数４） 本発明では、８倍の予測DC係数PF8(0,0)と８倍のDC係数
F8(0,0)の差分値を、数１３により量子化差分イントラD
C係数QPF8(0,0)に量子化する。（数１３） ここで、式内のA(QP)は、各QPにおける量子化ステップ
幅を与えている。図７に対応表61を示す。対応表から分
かるように、QPが大きくなるにつれて、２個のQPに対す
る量子化ステップ幅Qの変化率が大きくなるように量子
化器を設計している。
【００１０】イントラDC係数以外のDCT係数F(u,v)(u, v
=0-7)の量子化処理ついては、基本的に予測処理は伴わ
ない。MPEG-4では、DCT器203からの出力DCT係数が量子
化器204にて、数７により、量子化DCT係数QF(u,v)に変
換される。（数７） 式内のSign(p)は、pの値が正数の時には1、負数の時に
は-1を出力する符号出力関数を示している。これに対し
て、本発明では、DCT器203から出力される８倍のDCT係
数F8(u,v)を量子化器204にて、数１６により、量子化DC
T係数QF8(u,v)に変換する。（数１６） 式内でDは２以上の値を持つ。符号化側の係数なので特
に規則はないが、イントラ符号化では2〜３、予測符号
化では、2〜6くらいの値に設定すると良い。
=0-7)の量子化処理ついては、基本的に予測処理は伴わ
ない。MPEG-4では、DCT器203からの出力DCT係数が量子
化器204にて、数７により、量子化DCT係数QF(u,v)に変
換される。（数７） 式内のSign(p)は、pの値が正数の時には1、負数の時に
は-1を出力する符号出力関数を示している。これに対し
て、本発明では、DCT器203から出力される８倍のDCT係
数F8(u,v)を量子化器204にて、数１６により、量子化DC
T係数QF8(u,v)に変換する。（数１６） 式内でDは２以上の値を持つ。符号化側の係数なので特
に規則はないが、イントラ符号化では2〜３、予測符号
化では、2〜6くらいの値に設定すると良い。
【００１１】次に、復号側の逆量子化・IDCT処理につい
て説明する。MPEG-4規格におけるイントラDC係数の逆量
子化処理では、まず、図１の符号解読器501にて復号さ
れた量子化差分イントラDC係数QPF(0,0)を、数５によ
り、量子化イントラDC係数QF(0,0)に変換する。（数
５） さらに、逆量子化器502は、量子化イントラDC係数QF(0,
0)を、数６にて、飽和処理前係数F”(0,0)に逆量子化す
る。（数６） 逆量子化したF”(0,0)は、飽和処理器508における数９
のクリッピング処理によりDCT係数のダイナミックレン
ジである[-2048, 2047]の範囲に飽和処理し、イントラD
C係数F(0,0)として再生される。（数９） 本発明におけるイントラDC係数の逆量子化処理では、ま
ず、図１の符号解読器501にて復号された量子化差分イ
ントラDC係数QPF8(0,0)を、数１４により、量子化イン
トラDC係数QF8(0,0)に変換する。（数１４） さらに、逆量子化器502は、量子化イントラDC係数QF8
(0,0)を、数１５にて、８倍の飽和処理前係数F”(0,0)
に逆量子化する。（数１５） 逆量子化された８倍の飽和処理前のF8”(0,0)は、飽和
処理器508における数１８のクリッピング処理によりDCT
係数のダイナミックレンジの８倍にあたる[-16384, 163
76]の範囲に飽和処理し、イントラDC係数F8(0,0)として
再生する。（数１８） MPEG-4規格におけるイントラDC係数以外のDCT係数の復
号処理では、まず、図１の符号解読器501にて復号され
た量子化係数QF(u,v)が逆量子化器502にて数８により、
飽和処理前係数F”(u,v)に逆量子化される。（数８） 飽和処理器508は、逆量子化された飽和処理前DCT係数を
数９により[-2048, 2047]の範囲に飽和処理し、DCT係数
F(u,v)として再生する。本発明におけるイントラDC係数
以外のDCT係数の復号処理では、まず、図１の符号解読
器501にて復号した量子化係数QF8(u,v)を逆量子化器502
にて数１７により、８倍の飽和処理前係数F8”(u,v)に
逆量子化する。（数１７） 飽和処理器508は、逆量子化された８倍の飽和処理前DCT
係数を数１８のクリッピング処理によりDCT係数のダイ
ナミックレンジの８倍にあたる[-16384, 16376]の範囲
に飽和処理し、８倍のDCT係数F8(u,v)として再生する。
て説明する。MPEG-4規格におけるイントラDC係数の逆量
子化処理では、まず、図１の符号解読器501にて復号さ
れた量子化差分イントラDC係数QPF(0,0)を、数５によ
り、量子化イントラDC係数QF(0,0)に変換する。（数
５） さらに、逆量子化器502は、量子化イントラDC係数QF(0,
0)を、数６にて、飽和処理前係数F”(0,0)に逆量子化す
る。（数６） 逆量子化したF”(0,0)は、飽和処理器508における数９
のクリッピング処理によりDCT係数のダイナミックレン
ジである[-2048, 2047]の範囲に飽和処理し、イントラD
C係数F(0,0)として再生される。（数９） 本発明におけるイントラDC係数の逆量子化処理では、ま
ず、図１の符号解読器501にて復号された量子化差分イ
ントラDC係数QPF8(0,0)を、数１４により、量子化イン
トラDC係数QF8(0,0)に変換する。（数１４） さらに、逆量子化器502は、量子化イントラDC係数QF8
(0,0)を、数１５にて、８倍の飽和処理前係数F”(0,0)
に逆量子化する。（数１５） 逆量子化された８倍の飽和処理前のF8”(0,0)は、飽和
処理器508における数１８のクリッピング処理によりDCT
係数のダイナミックレンジの８倍にあたる[-16384, 163
76]の範囲に飽和処理し、イントラDC係数F8(0,0)として
再生する。（数１８） MPEG-4規格におけるイントラDC係数以外のDCT係数の復
号処理では、まず、図１の符号解読器501にて復号され
た量子化係数QF(u,v)が逆量子化器502にて数８により、
飽和処理前係数F”(u,v)に逆量子化される。（数８） 飽和処理器508は、逆量子化された飽和処理前DCT係数を
数９により[-2048, 2047]の範囲に飽和処理し、DCT係数
F(u,v)として再生する。本発明におけるイントラDC係数
以外のDCT係数の復号処理では、まず、図１の符号解読
器501にて復号した量子化係数QF8(u,v)を逆量子化器502
にて数１７により、８倍の飽和処理前係数F8”(u,v)に
逆量子化する。（数１７） 飽和処理器508は、逆量子化された８倍の飽和処理前DCT
係数を数１８のクリッピング処理によりDCT係数のダイ
ナミックレンジの８倍にあたる[-16384, 16376]の範囲
に飽和処理し、８倍のDCT係数F8(u,v)として再生する。
【００１２】MPEG-4の逆量子化処理にて再生されたDCT
係数は、IDCT器503にて数１０の演算式にてf(x,y)に復
元される。（数１０） 本発明の逆量子化処理にて再生した８倍のDCT係数F8(u,
v)は、丸め除算IDCT器503にて数１９の演算式にてf(x,
y)に復元する。（数１９） ここまで説明してきた図１の復号装置ならびに図４の局
部復号処理では、数１９に示すように、IDCTの最終段に
てN倍された値を再生値レベルに復元する除算処理を実
施する。しかしながら、既存の画像復号装置にて使用さ
れているIDCTチップには、[-2047, 2048]のダイナミッ
クレンジを越える値を受け入れないものも存在する。そ
こで、図８に示すように、飽和処理509にて、隣接整数
値への丸め込み処理付き除算処理を行い、IDCT器510へ
の入力値を[-2047, 2048]のダイナミックレンジに制限
する方法も考えられる。同様に図４のDCT・量子化処理
に関しても、DCT器203は[-2047, 2048]のダイナミック
レンジに制限されたDCT係数を出力し、量子化器204にて
量子化処理実施前に各入力係数を８倍する処理を行う方
法も考えられる。
係数は、IDCT器503にて数１０の演算式にてf(x,y)に復
元される。（数１０） 本発明の逆量子化処理にて再生した８倍のDCT係数F8(u,
v)は、丸め除算IDCT器503にて数１９の演算式にてf(x,
y)に復元する。（数１９） ここまで説明してきた図１の復号装置ならびに図４の局
部復号処理では、数１９に示すように、IDCTの最終段に
てN倍された値を再生値レベルに復元する除算処理を実
施する。しかしながら、既存の画像復号装置にて使用さ
れているIDCTチップには、[-2047, 2048]のダイナミッ
クレンジを越える値を受け入れないものも存在する。そ
こで、図８に示すように、飽和処理509にて、隣接整数
値への丸め込み処理付き除算処理を行い、IDCT器510へ
の入力値を[-2047, 2048]のダイナミックレンジに制限
する方法も考えられる。同様に図４のDCT・量子化処理
に関しても、DCT器203は[-2047, 2048]のダイナミック
レンジに制限されたDCT係数を出力し、量子化器204にて
量子化処理実施前に各入力係数を８倍する処理を行う方
法も考えられる。
【００１３】数１と数１１のDCT演算式ならびに数１０
と数１９のIDCT演算式では、実数演算処理を過程してい
るが、実用的には規定された誤差範囲を確保した整数演
算処理が実施される。本発明の構成はDCT, IDCT演算の
本質的な処理経過には影響せず、演算最終段のNによる
除算・丸め込み処理にのみ影響するものである。従っ
て、整数演算処理を適用する場合でも、本発明は使用で
きる。
と数１９のIDCT演算式では、実数演算処理を過程してい
るが、実用的には規定された誤差範囲を確保した整数演
算処理が実施される。本発明の構成はDCT, IDCT演算の
本質的な処理経過には影響せず、演算最終段のNによる
除算・丸め込み処理にのみ影響するものである。従っ
て、整数演算処理を適用する場合でも、本発明は使用で
きる。
【００１４】本実施例にて説明した逆量子化・逆DCT処
理は、符号化装置における局部復号処理でも実施されな
ければならない。従って、本発明における逆量子化・逆
DCT処理は、符号化器、符号化装置にも適用される。
理は、符号化装置における局部復号処理でも実施されな
ければならない。従って、本発明における逆量子化・逆
DCT処理は、符号化器、符号化装置にも適用される。
【００１５】
【発明の効果】本発明により、演算量を増加させること
なく、小さい量子化ステップ幅における量子化精度を高
めることが可能となる。
なく、小さい量子化ステップ幅における量子化精度を高
めることが可能となる。
【図１】本発明における画像復号処理ブロック図の例で
ある。
ある。
【図２】マクロブロック分割の説明図である。
【図３】マクロブロックの構成要素を示した図である。
【図４】本発明における画像符号化処理ブロック図の例
である。
である。
【図５】動き補償処理の説明図である。
【図６】イントラDC係数の予測処理を説明した図であ
る。
る。
【図７】本発明に適用される量子化ステップ幅対応表の
例である。
例である。
【図８】本発明における画像復号処理ブロック図の変形
例である。
例である。
２０３…DCT器、２０４…量子化器、２０７、５０２…
逆量子化器、２１９、５０８…飽和処理、２０８、５０
３…IDCT器、２１１、５０４…動き補償器、２１０、５
０７…フレームメモリ、６１…量子化ステップ幅対応
表。
逆量子化器、２１９、５０８…飽和処理、２０８、５０
３…IDCT器、２１１、５０４…動き補償器、２１０、５
０７…フレームメモリ、６１…量子化ステップ幅対応
表。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5C059 KK01 MA00 MA05 MA14 MA23
MC14 MC38 ME01 NN01 NN21
PP05 PP06 PP07 TA47 TB08
TC04 TC06 TD11 UA02 UA05
5J064 AA01 AA02 BA16 BB01 BB03
BC01 BC08 BC14 BC16 BD01
Claims (4)
- 【請求項１】入力画像あるいは差分画像にN×Nの２次元
DCT処理を施し、各DCT係数を量子化し、該量子化後に符
号化する画像符号化方法において、 前記量子化の処理への入力がDCT係数をN倍した値であ
り、N倍のDCT係数を対象として該量子化処理を行うこと
特徴とする画像符号化方法。 - 【請求項２】量子化DCT係数の復号と、復号量子化DCT係
数の逆量子化と、N×Nの２次元逆DCTとを含む画像復号
化方法において、逆量子化処理の出力がN倍のDCT係数で
あり、逆DCT処理にてN倍のDCT係数を規定精度のDCT係数
に復元する規則が定義されていることを特徴とする画像
復号化方法。 - 【請求項３】請求項２に記載の画像復号化方法におい
て、逆量子化処理の出力をN倍のDCT係数のダイナミック
レンジに丸め込んだ後に、逆DCT処理を行うことを特徴
とする。 - 【請求項４】量子化DCT係数の復号と、復号量子化DCT係
数の逆量子化と、N×Nの２次元逆DCTとを含む画像復号
化方法において、逆量子化処理の出力がN倍のDCT係数で
あり、N倍のDCT係数をNで割った値をDCT係数のダイナミ
ックレンジに丸め込んだ後に、逆DCT処理を実施するこ
とを特徴とする逆量子化・逆DCT方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001365538A JP2003169332A (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | 画像符号化方法及び画像復号化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001365538A JP2003169332A (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | 画像符号化方法及び画像復号化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003169332A true JP2003169332A (ja) | 2003-06-13 |
Family
ID=19175547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001365538A Pending JP2003169332A (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | 画像符号化方法及び画像復号化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003169332A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8962700B2 (en) | 2006-10-25 | 2015-02-24 | Revalesio Corporation | Electrokinetically-altered fluids comprising charge-stabilized gas-containing nanostructures |
| US8980325B2 (en) | 2008-05-01 | 2015-03-17 | Revalesio Corporation | Compositions and methods for treating digestive disorders |
| US9011922B2 (en) | 2009-04-27 | 2015-04-21 | Revalesio Corporation | Compositions and methods for treating insulin resistance and diabetes mellitus |
| US9034195B2 (en) | 1997-10-24 | 2015-05-19 | Revalesio Corporation | Diffuser/emulsifier for aquaculture applications |
| US9198929B2 (en) | 2010-05-07 | 2015-12-01 | Revalesio Corporation | Compositions and methods for enhancing physiological performance and recovery time |
| US9402803B2 (en) | 2006-10-25 | 2016-08-02 | Revalesio Corporation | Methods of wound care and treatment |
| US9492404B2 (en) | 2010-08-12 | 2016-11-15 | Revalesio Corporation | Compositions and methods for treatment of taupathy |
| US9512398B2 (en) | 2006-10-25 | 2016-12-06 | Revalesio Corporation | Ionic aqueous solutions comprising charge-stabilized oxygen-containing nanobubbles |
| US9523090B2 (en) | 2007-10-25 | 2016-12-20 | Revalesio Corporation | Compositions and methods for treating inflammation |
| US9745567B2 (en) | 2008-04-28 | 2017-08-29 | Revalesio Corporation | Compositions and methods for treating multiple sclerosis |
| US10125359B2 (en) | 2007-10-25 | 2018-11-13 | Revalesio Corporation | Compositions and methods for treating inflammation |
-
2001
- 2001-11-30 JP JP2001365538A patent/JP2003169332A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9034195B2 (en) | 1997-10-24 | 2015-05-19 | Revalesio Corporation | Diffuser/emulsifier for aquaculture applications |
| US9402803B2 (en) | 2006-10-25 | 2016-08-02 | Revalesio Corporation | Methods of wound care and treatment |
| US8962700B2 (en) | 2006-10-25 | 2015-02-24 | Revalesio Corporation | Electrokinetically-altered fluids comprising charge-stabilized gas-containing nanostructures |
| US9512398B2 (en) | 2006-10-25 | 2016-12-06 | Revalesio Corporation | Ionic aqueous solutions comprising charge-stabilized oxygen-containing nanobubbles |
| US9511333B2 (en) | 2006-10-25 | 2016-12-06 | Revalesio Corporation | Ionic aqueous solutions comprising charge-stabilized oxygen-containing nanobubbles |
| US9523090B2 (en) | 2007-10-25 | 2016-12-20 | Revalesio Corporation | Compositions and methods for treating inflammation |
| US10125359B2 (en) | 2007-10-25 | 2018-11-13 | Revalesio Corporation | Compositions and methods for treating inflammation |
| US9745567B2 (en) | 2008-04-28 | 2017-08-29 | Revalesio Corporation | Compositions and methods for treating multiple sclerosis |
| US8980325B2 (en) | 2008-05-01 | 2015-03-17 | Revalesio Corporation | Compositions and methods for treating digestive disorders |
| US9011922B2 (en) | 2009-04-27 | 2015-04-21 | Revalesio Corporation | Compositions and methods for treating insulin resistance and diabetes mellitus |
| US9272000B2 (en) | 2009-04-27 | 2016-03-01 | Revalesio Corporation | Compositions and methods for treating insulin resistance and diabetes mellitus |
| US9198929B2 (en) | 2010-05-07 | 2015-12-01 | Revalesio Corporation | Compositions and methods for enhancing physiological performance and recovery time |
| US9492404B2 (en) | 2010-08-12 | 2016-11-15 | Revalesio Corporation | Compositions and methods for treatment of taupathy |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7792193B2 (en) | Image encoding/decoding method and apparatus therefor | |
| CN103152579B (zh) | 用于视频编码及解码的环内自适应维纳滤波器 | |
| US20070189626A1 (en) | Video encoding/decoding method and apparatus | |
| US7110451B2 (en) | Bitstream transcoder | |
| US20050002458A1 (en) | Spatial scalable compression | |
| KR100853931B1 (ko) | 동화상 부호화 장치 및 기록 매체 | |
| US20140010309A1 (en) | Image encoding method and image decoding method | |
| JP2002532029A (ja) | ビデオ圧縮のための効率的マクロブロックヘッダ符号化 | |
| US8761246B2 (en) | Encoding/decoding device, encoding/decoding method and storage medium | |
| KR20060121535A (ko) | 블록화 현상을 감소시키기 위한 부호화 및 복호화 장치 및그 방법과, 이를 구현하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체 | |
| KR20050105222A (ko) | 비디오 부호화 | |
| JPH04245884A (ja) | 画像の予測符号化方式 | |
| MX2013014726A (es) | Metodo y aparato para prediccion de compensacion de movimiento. | |
| JP2003169332A (ja) | 画像符号化方法及び画像復号化方法 | |
| JP2000102016A (ja) | 動き補償予測回路 | |
| JP2006511164A (ja) | 弾性記憶 | |
| US6141449A (en) | Coding mode determination system | |
| CN113243107A (zh) | 图像编码设备、图像编码方法、图像解码设备和图像解码方法 | |
| KR100744435B1 (ko) | 고속 동영상 압축을 위한 ｄｃｔ 및 양자화 과정 생략 방법 | |
| CN1722847B (zh) | 数字信号转换方法和数字信号转换装置 | |
| KR100522595B1 (ko) | 엠펙 비디오 복호화방법 및 엠펙 비디오 복호화기 | |
| JP4253572B2 (ja) | 画像符号化装置、画像符号化方法および画像符号化プログラム | |
| KR0129583B1 (ko) | 영상복호화 시스템에 있어서 인트라프레임의 직류 변환계수 예측장치 | |
| JP4058674B2 (ja) | 符号化装置および符号化方法、プログラム、並びに記録媒体 | |
| JP2001112009A (ja) | 動画像符号化装置および復号装置 |