JP2003199107A - 画像符号化装置及び画像復号装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＭＰＥＧ４方式において、逆量子化処理のとき
に発生するＩＤＣＴミスマッチを軽減させることができ
る画像符号化装置及び画像復号装置を提供する。 【解決手段】 画像復号装置において、逆量子化回路１
３の後段にＩＤＣＴミスマッチ制御回路１４を設けて、
逆量子化処理で得られたＤＣＴ係数のうち、直流成分以
外の他の係数がすべて０であり、かつ直流成分が偶数で
ある場合、当該直流成分を奇数に変換し、変換結果をＩ
ＤＣＴ回路１５に出力し、ＩＤＣＴ処理の結果、画像デ
ータＶＤＯを出力する。奇数化処理は、直流成分に対し
て数値１との論理和演算を行う論理回路によって実現で
きるので、ＩＤＣＴミスマッチを防止するために回路の
大幅な変更を要せず、処理の簡素化、高速化を実現でき
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、動画像圧縮方式、
特にＭＰＥＧ４方式に基づき画像情報を圧縮する画像符
号化装置及び圧縮された画像データから元の画像情報を
復元する画像復号装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Gro
up）などで代表されている画像圧縮方式は、動き補償に
よる予測画像作成と離散コサイン変換（以下、ＤＣＴと
表記することがある）により、画像信号に対して周波数
分解を行い、高周波成分を減衰させることによって画像
情報量を削減し、画像データの圧縮を行っている。圧縮
された符号化画像データが記録媒体に格納され、または
通信路を介して伝送される。

【０００３】圧縮された符号化画像データから元の画像
情報を再生するためには、符号化画像データに対して逆
離散コサイン変換（以下、ＩＤＣＴと表記することがあ
る）を施し、動き補償により作成した動き補償データと
を合成することによって、元の画像情報が再生される。

【０００４】ＩＤＣＴは、次式に基づいて行われる。

【数１】

【０００５】式（１）において、ｆ（ｘ，ｙ）は復元さ
れた画像データ、Ｆ（ｕ，ｖ）は入力されたＤＣＴの係
数、ｕ，ｖ，ｘ，ｙ＝０，１，２，…，Ｎ−１、ｘとｙ
は、画像データのサンプルを行うサンプル領域における
空間座標系、ｕとｖは、変換領域における座標系を示し
ている。また、ＮはＤＣＴまたはＩＤＣＴを行うブロッ
クのサイズを示す。さらに、式（１）において、ｃ
（ｕ）とｃ（ｖ）は、次式によって与えられる。

【０００６】

【数２】

【０００７】式（１）及び（２）に示すように、正確に
ＩＤＣＴを行うには、無理数の計算が必要になる。しか
し、実際の画像復号処理において、ＩＤＣＴの計算はＰ
Ｃ（パーソナルコンピュータ）若しくは専用チップ上で
行われ、その計算は有限の桁数を用いて行われている。

【０００８】以下、ＭＰＥＧ４という画像圧縮処理方式
に基づき画像符号化または復号処理のときに実施される
ＩＤＣＴについて説明する。ここで、ブロックサイズＮ
＝８として説明を進める。即ち、８×８＝６４個のＤＣ
Ｔ係数に対して、ＩＤＣＴ処理が行われる。

【０００９】上述のように、ＩＤＣＴの演算精度は、演
算を行うソフトウェア、ハードウェアなどの実装方法に
依存する。ＭＰＥＧなどの画像圧縮規格は、ＩＤＣＴの
精度の違いに対して補正を行うために、幾つかの手段が
用いられている。

【００１０】その一つは、ＩＤＣＴの演算精度を指定す
る方法である。これによって、演算によって生じた誤差
を一定値以下に抑えることが可能である。そして、もう
一つは、ＩＤＣＴに入力するデータを規格として制限す
ることで、誤差の発生を抑制する方法がある。

【００１１】上述したように、ＩＤＣＴ処理自体は、無
理数を用いた演算処理であり、実際の処理回路内部では
有限の桁数で計算が行われている。また、ＩＤＣＴ処理
のあと、計算結果は画素値、即ち、整数値として取り扱
われる。即ち、画素値を出力するために、ＩＤＣＴの計
算結果に対して整数化処理を行う必要がある。この整数
化処理は、ＩＤＣＴの演算結果に対して、小数点以下デ
ータを０．５を境に丸めを行うことによって実現でき
る。

【００１２】ＩＤＣＴ演算は、有限の桁数で行ったた
め、整数化処理によって発生する丸め誤差の影響をでき
るだけ少なくするには、ＩＤＣＴの計算結果が小数点以
下０．５となるような入力を避ければよい。

【００１３】一般的に、ＩＤＣＴ処理結果に対する整数
化処理のとき、小数点以下０．５のデータに対する扱い
方法の違いによって生じた不都合をＩＤＣＴミスマッチ
と呼ぶ。

【００１４】ＭＰＥＧに代表される画像圧縮方式内で
も、ＩＤＣＴの計算精度を規定する一方、ＩＤＣＴ演算
装置への入力を制限することで、ＩＤＣＴミスマッチに
よる誤差の発生を抑えている。

【００１５】例えば、ＭＰＥＧ１方式の場合、ＤＣＴ係
数の直流成分を８の倍数に固定し、交流成分をすべて奇
数に限定することによって、ＩＤＣＴミスマッチ問題を
回避している。また、ＭＰＥＧ２では、ＤＣＴ係数の和
が偶数になった場合、最高周波数成分のＤＣＴ係数の最
下位ビットを反転させることで、ミスマッチ問題に対処
している。

【００１６】ＭＰＥＧ４方式においては、逆量子化方法
が２種類定められており、それぞれの逆量子化ごとにＩ
ＤＣＴミスマッチ対策が定められている。以下、これに
ついて説明する。ＭＰＥＧ４において、逆量子化方式の
一つは、ＭＰＥＧ２と同様な方法であり、以下の式を用
いてＩＤＣＴに入力されるＤＣＴ係数を演算する。

【００１７】

【数３】

【００１８】式（３）において、係数ｋは、さらに次式
により定められている。

【００１９】

【数４】

【００２０】ただし、イントラ予測符号化のとき、ＤＣ
Ｔ係数の直流成分に関しては、以下の式を用いて算出さ
れる。

【００２１】

【数５】

【００２２】式（５）において、直流スケール（ｄｃ＿
ｓｃａｌｅ）は、現在の量子化スケール（Ｑ−ｓｃａｌ
ｅ）より以下の表１を用いて求められる。

【００２３】

【表１】

【００２４】このようなＩＤＣＴ処理においては、ミス
マッチ対策が講じられたにもかかわらず、ＩＤＣＴ処理
においてミスマッチが発生する係数のパターンが含まれ
ているため、ＩＤＣＴ処理のあと、ＭＰＥＧ２方式と同
様にＩＤＣＴミスマッチ処理が行われる。なお、この量
子化方法は、便宜上ＭＰＥＧ量子化と称されている。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】上述したＭＰＥＧ量子
化処理とは別に、Ｈ２６３符号化方式と類似した逆量子
化方式も定義されている。この逆量子化方式は、以下の
式で定義されている。

【００２６】

【数６】

【００２７】また、式（６）において、係数Ｆ”[u][v]
は、次式によって求められる。

【００２８】

【数７】

【００２９】また、同様に、イントラ予測符号化の場
合、ＤＣＴの直流成分に関しては、以下の式が適用され
る。

【００３０】

【数８】

【００３１】式（８）における直流スケールｄｃ＿ｓｃ
ａｌｅは、現在の量子化スケール（Ｑ−ｓｃａｌｅ）に
基づき、以下の表２を用いて求められる。

【００３２】

【表２】

【００３３】この量子化方法は、便宜上Ｈ２６３量子化
と称される。この逆量子化方法において、ＤＣＴ係数の
交流成分をすべて奇数にする逆量子化を行うことによ
り、ＩＤＣＴミスマッチを防止している。

【００３４】しかし、ＭＰＥＧ４方式においては、直流
成分の逆量子化方法がＨ２６３，ＭＰＥＧ１で用いられ
ている方法とは異なり、直流成分が８の倍数以外の値を
とる可能性がある。そのため、ＭＰＥＧ４方式ではＩＤ
ＣＴ対策が十分ではなく、ＩＤＣＴミスマッチを引き起
こすＤＣＴ係数パターンが入力される場合、ＩＤＣＴミ
スマッチが発生するおそれがある。

【００３５】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、ＭＰＥＧ４方式において、逆量
子化処理のときに発生するＩＤＣＴミスマッチを軽減さ
せることができる画像符号化装置及び画像復号装置を提
供することにある。

【００３６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の画像復号装置は、所定の画像符号化方式に
従って符号化された画像データを復号する画像復号装置
であって、入力された画像データに対して、可変長復号
処理を行う可変長復号処理手段と、上記可変長復号手段
の出力に対して、逆量子化処理を行う逆量子化手段と、
上記逆量子化処理手段によって得られたＤＣＴ係数が直
流成分のみを含み、かつ当該直流成分が偶数であると
き、当該直流成分を奇数に変換する奇数化手段と、上記
変換されたＤＣＴ係数に対してＩＤＣＴ処理を行うＩＤ
ＣＴ手段とを有する。

【００３７】また、本発明では、好適には、上記奇数化
手段は、上記ＤＣＴ係数の直流成分に対して、数値１と
の論理和演算を行う論理演算手段を有する。

【００３８】また、本発明の画像復号装置は、所定の画
像符号化方式に従って符号化された画像データを復号す
る画像復号装置であって、入力された画像データに対し
て、可変長復号処理を行う可変長復号処理手段と、上記
可変長復号手段の出力に対して、逆量子化処理を行う逆
量子化手段と、上記逆量子化処理手段によって得られた
ＤＣＴ係数が直流成分以外に他の周波数成分を含む場
合、上記ＤＣＴ係数に対してＩＤＣＴ処理を行うＩＤＣ
Ｔ処理部と、上記ＤＣＴ係数に直流成分のみを含む場
合、当該直流成分を数値８で割り算し、割り算の結果に
対して四捨五入処理を行い、処理結果をＩＤＣＴ変換の
結果として出力するミスマッチ制御部とを含むＩＤＣＴ
処理手段とを有する。

【００３９】また、本発明では、好適には、上記ミスマ
ッチ制御部は、上記ＤＣＴ係数の直流成分に対してＬＳ
Ｂ方向に３ビットをシフトする演算手段を有する。

【００４０】また、本発明では、好適には、上記ミスマ
ッチ制御部は、上記ＤＣＴ係数の直流成分に対して、数
値４を加算し、加算結果をＬＳＢ方向に３ビットをシフ
トする演算手段を有する。

【００４１】また、本発明の画像符号化装置は、所定の
符号化方式に従って画像データを符号化する画像符号化
装置であって、上記画像データに対してＤＣＴ処理を行
うＤＣＴ処理手段と、上記ＤＣＴ処理の結果を量子化す
る量子化手段と、上記量子化手段の出力データに対し
て、可変長符号化処理を行う可変長符号化手段と、上記
量子化手段の出力データに対して、画像復号処理を行う
画像復号手段とを有し、上記画像復号手段は、上記量子
化手段の出力データに対して逆量子化処理を行い、ＤＣ
Ｔ係数を出力する逆量子化手段と、上記逆量子化手段に
よって出力された上記ＤＣＴ係数に直流成分のみを含
み、かつ当該直流成分が偶数の場合、当該直流成分を奇
数に変換する奇数化手段と、上記変換されたＤＣＴ係数
に対してＩＤＣＴ処理を行うＩＤＣＴ手段とを有する。

【００４２】また、本発明の画像符号化装置は、所定の
符号化方式に従って画像データを符号化する画像符号化
装置であって、上記画像データに対してＤＣＴ処理を行
うＤＣＴ処理手段と、上記ＤＣＴ処理の結果を量子化す
る量子化手段と、上記量子化手段の出力データに対し
て、可変長符号化処理を行う可変長符号化手段と、上記
量子化手段の出力データに対して、画像復号処理を行う
画像復号手段とを有し、上記画像復号手段は、上記量子
化手段の出力データに対して逆量子化処理を行い、ＤＣ
Ｔ係数を出力する逆量子化手段と、上記逆量子化処理手
段によって得られた上記ＤＣＴ係数が直流成分以外に他
の周波数成分を含む場合、上記ＤＣＴ係数に対してＩＤ
ＣＴ処理を行うＩＤＣＴ処理部と、上記ＤＣＴ係数に直
流成分のみを含む場合、当該直流成分を数値８で割り算
し、割り算の結果に対して四捨五入処理を行い、処理結
果をＩＤＣＴ変換の結果として出力するミスマッチ制御
部とを含むＩＤＣＴ処理手段とを有する。

【００４３】

【発明の実施の形態】第１実施形態 図１は本発明に係る画像復号装置の第１の実施形態を示
す回路図である。図示のように、本実施形態の画像復号
装置１０は、バッファ１１、可変長復号回路（ＩＶＬ
Ｃ）１２、逆量子化回路１３、ＩＤＣＴミスマッチ制御
回路１４、ＩＤＣＴ回路１５、動き補償予測回路（Ｍ
Ｃ）１６、フレームメモリ１７及び加算器１８によって
構成されている。

【００４４】以下、本実施形態の画像復号装置１０の各
構成部分についてそれぞれの構成及び機能について説明
する。バッファ１１は、入力される画像データのビット
ストリームＢＳＭを一時格納し、格納したデータを後段
の可変長復号回路１２の要求に応じてそれに出力する。

【００４５】可変長復号回路１２は、バッファ１１から
入力される画像データのビットストリームＢＳＭに対し
て、可変長復号処理を行う。可変長復号処理によって、
マクロブロックごとに符号化情報が復号され、符号化モ
ードを示すフラグ、動きベクトル、量子化方法を示すフ
ラグ及び量子化されたＤＣＴ係数がそれぞれ分離され
る。

【００４６】図１に示すように、可変長復号回路１２に
おける復号処理の結果、量子化方法を表すフラグが取得
され、逆量子化回路１３及びＩＤＣＴミスマッチ制御回
路１４に送られる。また、量子化スケールを示す量子化
スケールコードが取得され、逆量子化回路１３に出力さ
れる。さらに、可変長復号処理の結果、動きベクトル及
び予測モードを示すフラグが取得され、動き補償予測回
路１６に出力され、また、予測モードを示すフラグはＩ
ＤＣＴミスマッチ制御回路１４に出力される。可変長復
号回路１２によって分離されたＤＣＴ係数Ｆ（ｕ，ｖ）
は、逆量子化回路１３に出力される。

【００４７】逆量子化回路１３は、可変長復号回路１２
によって復号された量子化スケール及び指定された量子
化方法に基づき、量子化ＤＣＴ係数を逆量子化し、ＤＣ
Ｔ係数に復元する。

【００４８】ＩＤＣＴミスマッチ制御回路１４は、逆量
子化されたＤＣＴ係数に対して、ＩＤＣＴミスマッチの
発生を防止するための処理を行う。なお、ＩＤＣＴミス
マッチ制御回路１４の構成及び動作について、後に詳細
に説明する。

【００４９】ＩＤＣＴ回路１５は、ＩＤＣＴミスマッチ
制御回路１４によって出力されるＤＣＴ係数に対して、
ＩＤＣＴ処理を行い、マクロブロックごとに画素データ
を出力する。ＩＤＣＴ処理は、専用のハードウェアによ
って実現することができ、また、ＩＤＣＴ処理を制御す
るプログラムが組み込まれたプロセッサによって実現す
ることもできる。この場合、プロセッサ及びその中に組
み込まれた制御プログラムを合わせてＩＤＣＴ回路１５
を構成している。

【００５０】ＩＤＣＴ回路１５によって出力される画素
データに基づき、画像データＶＤＯが形成される。イン
トラ符号化モードの場合、各マクロブロックの画素デー
タがそのまま出力される。また、動き補償予測モードの
場合、動き補償予測されたブロックデータが加算されて
出力される。一つのピクチャ内のすべてのマクロブロッ
クについて処理が終わったら、各マクロブロックの元の
入力順序に従って並べ替えられて、一つのピクチャが生
成される。また、ＩピクチャとＰピクチャについては、
その後の復号処理で参照画面として用いられるので、そ
の画像データがフレームメモリ１７に格納される。この
ように生成された各ピクチャの画像データＶＤＯが画像
表示装置などに出力される。

【００５１】次に、ＩＤＣＴミスマッチ制御回路１４に
ついて説明する。上述したように、ＩＤＣＴミスマッチ
制御回路１４は、逆量子化されたＤＣＴ係数に対して、
ＩＤＣＴミスマッチを防止するための処理を行う。

【００５２】ＩＤＣＴミスマッチは、前述したとおり、
ＩＤＣＴの計算結果において小数点以下に０．５という
値が現れたときに、画像符号化装置と復号装置における
整数化処理の違いによって起きる。画像符号化装置にお
いて、ＤＣＴ処理は実数演算であり、通常、ＤＣＴ処理
に必要となる統計的な演算精度が規格によって規定され
ている。しかし、画像復号装置において不動小数点演算
であるＩＤＣＴ処理の結果を整数化する際に、整数＋
０．５という値が現れると、切り上げ、または切り捨て
により処理結果が異なる。フレーム間予測符号化では、
ＩＤＣＴミスマッチによって生じた誤差は次々と伝搬
し、次のイントラフレーム（フレーム内予測）まで消滅
しない。

【００５３】このため、画像復号装置において、ＩＤＣ
Ｔミスマッチ対策が講じられる。本実施形態では、ＩＤ
ＣＴ回路１５の前に、ＩＤＣＴミスマッチ制御回路１４
が設けられている。以下、本実施形態のＩＤＣＴミスマ
ッチ制御回路１４の処理について詳細に説明する。

【００５４】ＩＤＣＴミスマッチは、ＩＤＣＴ演算結果
において小数点以下に０．５となることを防ぐことによ
り、回避することができる。ここで、例えば、ＤＣＴ処
理は、図２に示すように、８×８画素ｆ（ｘ，ｙ）から
なるブロックに対して２次元のＤＣＴを用いて行うとす
る。一般的に、ＩＤＣＴの計算結果が小数点以下０．５
となるのは、逆量子化されたＤＣＴ係数Ｆ（ｕ，ｖ）の
うち、直流成分（以下、ＤＣ成分といい、図２における
（Ｆ（０，０）である）及びＦ（０，４），Ｆ（４，
０），Ｆ（４，４）の４成分の和が４の倍数であって８
の倍数でない場合である。

【００５５】本実施形態のＩＤＣＴミスマッチ制御回路
１４では、逆量子化回路１３によって逆量子化されたＤ
ＣＴ係数Ｆ（ｕ，ｖ）が所定の組合せをしたあとの値を
制限することによって、ＤＣ成分、Ｆ（０，４），Ｆ
（４，０），Ｆ（４，４）の４成分が特定のパターンに
なることを避け、ＩＤＣＴの整数化処理に起因するミス
マッチの発生を防止する。

【００５６】図１に示す画像復号装置１０において、可
変長復号回路１２によって復号された量子化方法を表す
フラグがＭＰＥＧ量子化を示す場合、ＩＤＣＴミスマッ
チ制御回路１４は、ＭＰＥＧ４の規格に従って、ＩＤＣ
Ｔミスマッチ制御を行う。一方、量子化方法を示すフラ
グがＨ２６３量子化方法を示す場合、かつ、予測符号化
モードがイントラモードの場合には、図３に示すＩＤＣ
Ｔミスマッチ制御が行われる。

【００５７】図３は、Ｈ２６３量子化方式におけるＩＤ
ＣＴミスマッチ処理を示すフローチャートである。以
下、図３を参照しつつ、この処理について順を追って説
明する。なお、ここで、ＩＤＣＴ処理を、例えば、８×
８のＤＣＴ係数に対して行うものとする。即ち、逆量子
化回路１３によって、一度に６４個のＤＣＴ係数が入力
される。

【００５８】ステップＳ２１：まず、ＩＤＣＴミスマッ
チ制御回路１４において、逆量子化回路１３によって入
力される６４個のＤＣＴ係数Ｆ（ｕ，ｖ）に対して調査
が行われる。この調査の結果に従って、次に示す分岐処
理が実施される。

【００５９】ステップＳ２２：ＤＣＴ係数対する調査の
結果、ＤＣ成分、即ち、Ｆ（０，０）以外の係数がすべ
て０であった場合、ステップＳ２３の処理に進む。一
方、ＤＣ成分以外にすべて０ではなかった場合、特にＩ
ＤＣＴミスマッチ対策をせず、処理が終了する。

【００６０】ステップＳ２３：ＤＣ成分以外の係数がす
べて０であった場合、ＤＣ成分を示す係数Ｆ（０，０）
が偶数であるか否かについて判定が行われる。判定の結
果、ＤＣ成分が奇数の場合、特にＩＤＣＴミスマッチ対
策をせず、処理が終了する。一方、ＤＣ成分が偶数の場
合、ＤＣ成分の奇数化処理を行うステップＳ２４の処理
に進む。

【００６１】ステップＳ２４：ここで、ＤＣ成分Ｆ
（０，０）を奇数に変換する。いわゆる奇数化処理が行
われる。この奇数化処理は、ＤＣ成分Ｆ（０，０）に対
して、１を加算、または減算することによって実現され
る。

【００６２】なお、ここで行われる１の加算若しくは減
算処理については、この方式によりＩＤＣＴミスマッチ
を訂正するすべてのデコーダにおいて加算若しくは減算
処理に統一すれば、何れの処理方式でも同様な効果が得
られる。また、ここで変更したＤＣ成分の値は、ＩＤＣ
Ｔミスマッチが発生する場合にのみ、ＩＤＣＴ処理の結
果に対して、小数点以下の部分である０．５の値に対し
て切り上げ、または切り下げ処理に統一する場合にのみ
影響する。それ以外の場合について、ＩＤＣＴの結果を
整数化するときに、小数点以下の部分が切り捨てられる
ので、影響はしない。

【００６３】上述したステップＳ２１〜Ｓ２４の処理
は、可変長復号回路１２によって取得された予測符号化
モードがイントラ符号化モードの場合にのみ以上の処理
が適用される。インター符号化モードの場合には、ここ
で、何の処理も行わず、入力されたＤＣＴ係数がそのま
まＩＤＣＴ回路１５に出力される。

【００６４】このように、本実施形態の画像復号装置１
０において、ＩＤＣＴミスマッチ制御回路１４におい
て、図３のフローチャートに示す処理を行うことによっ
て、ＩＤＣＴミスマッチが発生するＤＣＴ係数に対して
ミスマッチの発生を防止できる。即ち、入力される６４
個のＤＣＴ係数において、ＤＣ成分以外の係数がすべて
０の場合、このＤＣ成分のみを奇数化することによっ
て、ＩＤＣＴミスマッチを回避することが可能である。
統計的にＩＤＣＴミスマッチが発生するパターンのう
ち、７０％以上がＤＣ成分が０のときに発生するので、
この方法によってＩＤＣＴミスマッチの大部分を回避で
き、ＩＤＣＴミスマッチによる画質の劣化を防止でき
る。

【００６５】次に、本実施形態におけるＩＤＣＴミスマ
ッチ防止方法の他の例について説明する。図４は、本実
施形態のＩＤＣＴミスマッチ制御回路１４における第２
の処理方法を示すフローチャートである。以下、図４を
参照しつつ、この処理方法について説明する。

【００６６】ステップＳ３１：ここで、上述した図３に
おけるステップＳ２１とほぼ同様の処理が行われる。即
ち、入力されるすべてのＤＣＴ係数について調査が行わ
れる。この調査結果に基づき、次に示す処理が行われ
る。

【００６７】ステップＳ３２：ＤＣＴ係数の調査の結
果、ＤＣ成分以外の係数がすべて０であった場合、ステ
ップＳ３３に進む。一方、ＤＣ成分以外の係数がすべて
０ではない場合、特にＩＤＣＴミスマッチ対策をせず、
処理が終了する。

【００６８】ステップＳ３３：ＤＣ成分以外のＤＣＴ係
数がすべて０であった場合、ＤＣ成分を示すＤＣＴ係数
Ｆ（０，０）の最下位ビット（ＬＳＢ）を「１」に設定
される。この処理は、ハードウェアによって実現できる
ほか、プロセッサの簡単な論理演算によっても実現可能
である。例えば、ＤＣ成分を示すＤＣＴ係数Ｆ（０，
０）に対して、数値「１」との論理和演算で、Ｆ（０，
０）の最下位ビットが「１」に設定される。

【００６９】以上説明したように、図４に示す本実施形
態の第２の処理方法によって、ＤＣＴ係数のうち、ＤＣ
成分Ｆ（０，０）以外にすべて０の場合、ＤＣ成分Ｆ
（０，０）の最下位ビットを「１」が設定され、即ち、
ＤＣ成分Ｆ（０，０）の奇数化処理を実現できる。これ
によって、ＩＤＣＴミスマッチの発生を回避することが
できる。さらに、この処理方法によって、ＤＣ成分Ｆ
（０，０）について奇数、偶数の判断を行う必要がな
く、また、判断結果に応じた分岐処理も省略できるた
め、処理を簡素化でき、処理速度の向上を実現できる。

【００７０】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、画像復号装置１０にＩＤＣＴミスマッチ制御回路１
４を設けて、逆量子化処理によって得られたＤＣＴ係数
に対して判断処理を行い、ＤＣＴ係数のうち、ＤＣ成分
Ｆ（０，０）以外すべてが０のとき、当該ＤＣ成分に対
して奇数化処理を行う。これによって、後段のＩＤＣＴ
回路１５によるＩＤＣＴ処理の結果、ＩＤＣＴミスマッ
チの発生を防止できる。さらに、本実施形態のＩＤＣＴ
ミスマッチ処理方法によって、簡単な論理演算によって
ＤＣＴ係数におけるＤＣ成分Ｆ（０，０）の奇数化を実
現でき、処理の簡素化、高速化を容易に実現できる。

【００７１】第２実施形態 図５は本発明に係る画像復号装置の第２の実施形態を示
す回路図である。図示のように、本実施形態の画像復号
装置２０は、バッファ４１、可変長復号回路（ＩＶＬ
Ｃ）４２、逆量子化回路４３、ＩＤＣＴ処理回路５０、
ＩＤＣＴ回路４５、動き補償予測回路（ＭＣ）４６、フ
レームメモリ４７及び加算器４８によって構成されてい
る。さらに、ＩＤＣＴ処理回路５０は、ＩＤＣＴミスマ
ッチ制御部４４、ＩＤＣＴ処理部４５によって構成され
ている。

【００７２】本実施形態の画像復号装置２０において、
ＩＤＣＴ処理回路５０を除く他の各構成部分は、図１に
示す本発明の第１の実施形態の画像復号装置１０におけ
る各対応する構成部分とほぼ同じ構成を有し、同じ機能
を実現する。以下、ＩＤＣＴ処理回路５０を中心に、本
実施形態の画像復号装置２０の各部分の構成及び動作に
ついて説明する。

【００７３】バッファ４１は、入力される画像データの
ビットストリームＢＳＭを一時格納し、格納したデータ
を後段の可変長復号回路４２の要求に応じて格納されて
いる画像データを適宜可変長復号回路４２に出力する。

【００７４】可変長復号回路４２は、バッファ４１から
入力される画像データのビットストリームＢＳＭに対し
て、可変長復号処理を行う。可変長復号処理によって、
マクロブロックごとに符号化された情報が復号され、符
号化モードを示すフラグ、動きベクトル、量子化方法を
示すフラグ及び量子化されたＤＣＴ係数がそれぞれ分離
される。

【００７５】ここで、図１に示す第１の実施形態の画像
復号装置と同様に、子化方法を表すフラグが逆量子化回
路４３及びＩＤＣＴ処理回路５０に送られ、量子化スケ
ールを示すコードが逆量子化回路４３に送られる。ま
た、予測モードを示すフラグがＩＤＣＴ処理回路５０及
び動き補償予測回路４６に送られ、動きベクトルが動き
補償予測回路４６に送られる。

【００７６】逆量子化回路４３は、可変長復号回路４２
によって復号された量子化スケール及び指定された量子
化方法に基づき、量子化されたＤＣＴ係数を逆量子化
し、ＤＣＴ係数に復元する。

【００７７】本実施形態の画像復号装置２０において、
ＩＤＣＴミスマッチ制御部４４とＩＤＣＴ処理部４５が
一つにまとめられ、図５に示すＩＤＣＴ処理回路５０を
構成している。ＩＤＣＴミスマッチ制御部４４及びＩＤ
ＣＴ処理部４５によって、ＩＤＣＴミスマッチ処理及び
ＩＤＣＴ処理が行われ、ＩＤＣＴ処理によって得られた
画像データが後段の加算器４８に出力される。なお、Ｉ
ＤＣＴ処理回路５０の動作について後に詳しく説明す
る。

【００７８】加算器４８は、ＩＤＣＴ処理された画像デ
ータと、動き補償予測回路４６によって出力された画像
データとを加算し、得られた画像データＶＤＯを外部に
出力する。

【００７９】フレームメモリ４７は、加算器４８によっ
て出力された画像データをフレームごとに格納する。格
納された画像データは、動き補償予測回路４６の要求に
応じて出力され、次のフレームの予測のために用いられ
る。

【００８０】動き補償予測回路４６は、フレームメモリ
４７からフレームの画像データを入力し、さらに、可変
長復号回路４２から送られた動きベクトル及び予測モー
ドを示すフラグに応じて、所定の規格で規定されている
動き補償予測処理を行い、画像データの差分データを生
成し、加算器４８に出力する。このため、加算器４８に
おいて、次にＩＤＣＴ処理回路５０から出力されるＩＤ
ＣＴ処理結果と動き補償予測回路４６から得られた差分
データとを加算し、次の一フレーム分の画像データを生
成する。

【００８１】図６は、本実施形態におけるＩＤＣＴ処理
回路５０の動作を示すフローチャートである。以下、図
６を参照しつつ、ＩＤＣＴ処理回路５０におけるＩＤＣ
Ｔミスマッチ処理及びＩＤＣＴ処理について説明する。

【００８２】ステップＳ５１：まず、ＩＤＣＴミスマッ
チ制御回路４４によって、入力されるＤＣＴ係数につい
て調査が行われる。当該調査の結果に従って、次に示す
分岐処理が実施される。

【００８３】ステップＳ５２：ＤＣＴ係数に対する調査
の結果、ＤＣ成分、即ち、Ｆ（ｕ，ｖ）以外の係数がす
べて０であった場合、ステップＳ５３の処理に進む。一
方、ＤＣ成分以外がすべて０ではなかった場合、ステッ
プＳ５４の処理が行われる。即ち、各ＤＣＴ係数に対し
てＩＤＣＴ処理が行われる。

【００８４】ステップＳ５３：ここで、出力するすべて
の画素データがＦ（０，０）／８に設定される。ステッ
プＳ５２の判定によって、入力されるＤＣＴ係数のう
ち、ＤＣ成分以外にすべての係数が０である。即ち、こ
のときの画素データは、直流成分のみが存在し、直流成
分以外の周波数成分は存在しない。このため、この場
合、ＩＤＣＴを行う必要がなく、出力するすべての画素
データを直流成分であるＦ（０，０）／８に設定すれ
ば、ＩＤＣＴ処理が実行される。これによって、ＩＤＣ
Ｔを行わずに画素データを求めることができ、処理の簡
素化を実現できる。

【００８５】ステップＳ５５：すべての画素データがＦ
（０，０）／８に設定された場合、ＤＣ成分Ｆ（０，
０）の値によって、ＩＤＣＴミスマッチが発生すること
があり得る。例えば、ＤＣ成分Ｆ（０，０）の値が４の
倍数であって８の倍数でない場合に、Ｆ（０，０）／８
の値において小数点以下に０．５の値が現れる。この場
合、その後の整数化処理において、小数点以下の値０．
５が切り上げ、または切り捨てによって、得られた整数
の画素データに最大１の誤差が発生する。即ち、ＩＤＣ
Ｔミスマッチが発生する。

【００８６】これを防止するために、本実施形態では、
Ｆ（０，０）／８の値に対して、ステップＳ５５に示す
四捨五入処理が行われる。この処理によって、例えば、
演算結果の小数点以下の値を切り捨て、画素データの整
数化が行われる。

【００８７】なお、ステップＳ５３におけるＦ（０，
０）／８の演算処理は、除算器を用いて行うことができ
る。また、Ｆ（０，０）に対して、ＬＳＢに向かって３
ビット分シフトすることによって、数値８での除算を実
現できる。即ち、Ｆ（０，０）／８の演算は、シフトレ
ジスタを用いて簡単に実現することができる。

【００８８】なお、単純にＤＣ成分Ｆ（０，０）をＬＳ
Ｂ側に３ビットシフトすることは、８を用いた除算結果
に対して、小数点以下の部分を切り捨てることとなる。
もし、小数点以下の値に対して、四捨五入を行うなら、
シフトする前のＤＣ成分Ｆ（０，０）に対して、数値４
（二進数０１００Ｂ）を加算すればよい。加算の結果に
対してＬＳＢ側へ３ビットをシフトすることで、Ｆ
（０，０）／８の小数点以下の値に対して、四捨五入の
処理結果が得られる。この場合、図６に示す処理におい
て、ステップＳ５５における四捨五入処理は、ステップ
Ｓ５４の割り算処理の前に配置すべきである。

【００８９】上述した処理によって、ＤＣＴ係数が所定
の組合せ、ここでは、ＤＣ成分以外にすべての係数が０
になるとき、ＩＤＣＴ処理の代わりに、Ｆ（０，０）／
８の値を求めて、これをすべての画像データに置き換え
ればよい。この場合、ＩＤＣＴミスマッチの発生を防止
するために、Ｆ（０，０）／８の値に対して四捨五入処
理が行われる。例えば、ＤＣ成分Ｆ（０，０）に対し
て、数値４を加算してから、ＬＳＢ側へ３ビットシフト
すれば、四捨五入を実現できる。このように、本実施形
態の画像復号装置において、ＩＤＣＴミスマッチ処理部
４４とＩＤＣＴ処理部４５によって、ＩＤＣＴミスマッ
チ処理を実現でき、かつＩＤＣＴ処理を簡素化できる。
このため、簡単な論理演算回路によって、ＩＤＣＴミス
マッチ処理及びＩＤＣＴ処理を実現できる。

【００９０】第３の実施形態 図７は、本発明に係る画像符号化装置の一構成例を示す
回路図であり、本発明の第３の実施形態の回路図であ
る。図示のように、画像符号化装置１００は、Ａ／Ｄ変
換回路１０１、フォーミング変換回路１０２、画面並べ
替え回路１０３、減算器１０４、ＤＣＴ回路１０５、量
子化回路１０６、可変長符号化回路１０７、バッファ１
０８、レート制御１０９、逆量子化回路（ＩＱ）１１
０、ＩＤＣＴミスマッチ制御回路１１１、ＩＤＣＴ回路
１１２、加算器１１３、フレームメモリ１１４、動き補
償予測回路１１５によって構成されている。

【００９１】図７に示すように、画像符号化装置１００
に、画像復号処理を行う画像復号回路１２０が含まれて
いる。即ち、図７において、逆量子化回路１１０、ＩＤ
ＣＴミスマッチ制御回路１１１、ＩＤＣＴ回路１１２、
加算器１１３、フレームメモリ１１４及び動き補償予測
回路１１５によって画像復号回路１２０が構成されてい
る。

【００９２】以下、本実施形態の画像符号化装置の各構
成部分について説明する。Ａ／Ｄ変換回路１０１は、入
力される映像信号ＶＤＳをディジタル化して、画像デー
タを出力する。フォーマット変換回路１０２は、画像デ
ータに対してフォーマット変換を行い、符号化で用いる
空間解像度に変換する。

【００９３】画面並べ替え回路１０３は、ピクチャの種
類（Ｉ，Ｂ，Ｐピクチャ）に応じて、画面の並べ替えを
行う。入力される画像データが並べ替えた順で動き補償
予測及びＤＣＴ処理が行われる。並べ替えられた画像デ
ータが減算器１０４及び動き補償予測回路１１５に出力
される。減算器１０４は、並べ替え回路１０３の出力と
動き補償予測回路１１５の出力とを減算し、減算結果を
ＤＣＴ回路１０５に出力する。

【００９４】ＤＣＴ回路１０５は、入力される画像デー
タに対してＤＣＴ処理を行い、ＤＣＴ符号化係数を出力
する。量子化回路１０６は、ＤＣＴ符号化係数を所定の
量子化スケールで量子化したＤＣＴ係数を出力する。な
お、ＤＣＴ符号化係数の量子化処理に用いられる量子化
スケールは、レート制御回路１０９から出力されるレー
ト制御信号に応じて制御される。

【００９５】可変長符号化回路１０７は、量子化された
ＤＣＴ係数に対して、可変長符号化処理を行う。また、
可変長符号化回路１０７は、動き補償予測回路１１５か
ら送られてくる動きベクトル及び予測モード情報を可変
長符号化し、その結果を量子化ＤＣＴ係数とともに、バ
ッファ１０８に出力する。バッファ１０８は、可変長符
号化処理されたＤＣＴ係数を蓄積し、蓄積したデータを
所定のビットレートで、画像データのビットストリーム
ＢＳＭとして出力する。

【００９６】一方、Ｉ，Ｐピクチャの場合、あとで動き
補償予測の参照画面として用いる必要があるため、量子
化された情報が画像復号回路１２０によって逆量子化、
ＩＤＣＴ及び動き補償により局部復号処理が行われ、画
像復号装置と同様な画像データが復元されてフレームメ
モリ１１４に蓄積される。

【００９７】画像復号回路１２０において、逆量子化回
路１１０は、量子化回路１０６によって量子化されたＤ
ＣＴ係数を逆量子化し、その結果をＩＤＣＴミスマッチ
制御回路１１１に出力する。ＩＤＣＴミスマッチ制御回
路１１１及びＩＤＣＴ回路１１２は、上述した本発明の
画像復号装置の第１及び第２の実施形態におけるそれぞ
れの対応部分と同じ構成を有し、同じように機能する。

【００９８】ＩＤＣＴ回路１１２の出力は動き補償予測
回路１１５の出力と加算され、フレームメモリ１１４に
蓄積される。そして、フレームメモリ１１４に蓄積した
画像データが動き補償予測回路１１５の要求に応じて適
宜出力される。これに応じて動き補償予測回路１１５に
よって、動き補償予測処理が行われる。

【００９９】上述したように、本実施形態の画像符号化
装置１００において、量子化されたＤＣＴ係数に基づ
き、元の画像データを再生する画像復号回路１２０が設
けられている。この画像復号回路において、本発明のＩ
ＤＣＴミスマッチ処理が行われる。これによって、画像
復号処理におけるＩＤＣＴミスマッチの発生を防止で
き、ＩＤＣＴミスマッチによる画質の劣化を防止でき
る。

【０１００】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像符号
化装置及び画像復号装置によれば、簡単な処理によっ
て、ＩＤＣＴミスマッチの発生を防止でき、ＩＤＣＴミ
スマッチによる画質の劣化を防止できる。また、本発明
によれば、ＩＤＣＴミスマッチを防止するために大幅な
回路変更をする必要がなく、簡単な論理回路または論理
演算によって処理を実現でき、処理の簡素化及び高速化
を容易に実現できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像復号装置の第１の実施形態を
示す回路図である。

【図２】画素データ及びＤＣＴ係数の配列を示す図であ
る。

【図３】ＩＤＣＴミスマッチ制御回路の動作を示すフロ
ーチャートである。

【図４】ＩＤＣＴミスマッチ制御回路の他の動作例を示
すフローチャートである。

【図５】本発明に係る画像復号装置の第２の実施形態を
示す回路図である。

【図６】ＩＤＣＴミスマッチ制御部の動作を示すフロー
チャートである。

【図７】本発明に係る画像符号化装置の一構成例を示す
回路図である。

【符号の説明】

１０，２０…画像復号装置、１１…バッファ、１２…可
変長復号回路（ＩＶＬＣ）、１３…逆量子化回路（Ｉ
Ｑ）、１４…ＩＤＣＴミスマッチ制御回路、１５…ＩＤ
ＣＴ回路、１６…動き補償予測回路（ＭＣ）、１７…フ
レームメモリ、１８…加算器、４１…バッファ、４２…
可変長復号回路（ＩＶＬＣ）、４３…逆量子化回路（Ｉ
Ｑ）、４４…ＩＤＣＴミスマッチ制御部、４５…ＩＤＣ
Ｔ処理部、４６…動き補償予測回路（ＭＣ）、４７…フ
レームメモリ、４８…加算器、５０…ＩＤＣＴ処理回
路、１００…画像符号化装置、１０１…Ａ／Ｄ変換回
路、１０２…フォーマット変換回路、１０３…画面並べ
替え回路、１０４…減算器、１０５…ＤＣＴ、１０６…
量子化回路、１０７…可変長符号化回路、１０８…バッ
ファ、１０９…レート制御回路、１１０…逆量子化回路
（ＩＱ）、１１１…ＩＤＣＴミスマッチ制御回路、１１
２…ＩＤＣＴ回路、１１３…加算器、１１４…フレーム
メモリ、１１５…動き補償予測回路。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１４年１月２５日（２００２．１．２
５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】

【数５】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】この逆量子化方法では、特にミスマッチ対
策を講じておらず、その出力にＩＤＣＴ処理においてミ
スマッチが発生する係数パターンが含まれている。その
ため、この量子化方法を使用した場合、量子化後、定め
られたＩＤＣＴミスマッチ対策を行なう必要がある。な
お、この量子化方法は、便宜上ＭＰＥＧ量子化と称され
ている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３０】

【数８】

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４３】

【発明の実施の形態】第１実施形態 図１は本発明に係る画像復号装置の第１の実施形態を示
す回路図である。図示のように、本実施形態の画像復号
装置１０は、バッファ１１、可変長復号回路（ＩＶＬ
Ｃ）１２、逆量子化回路（ＩＱ）１３、ＩＤＣＴミスマ
ッチ制御回路１４、ＩＤＣＴ回路１５、動き補償予測回
路（ＭＣ）１６、フレームメモリ１７及び加算器１８に
よって構成されている。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７１】第２実施形態 図５は本発明に係る画像復号装置の第２の実施形態を示
す回路図である。図示のように、本実施形態の画像復号
装置２０は、バッファ４１、可変長復号回路（ＩＶＬ
Ｃ）４２、逆量子化回路（ＩＱ）４３、ＩＤＣＴ処理回
路５０、ＩＤＣＴ回路４５、動き補償予測回路（ＭＣ）
４６、フレームメモリ４７及び加算器４８によって構成
されている。さらに、ＩＤＣＴ処理回路５０は、ＩＤＣ
Ｔミスマッチ制御部４４、ＩＤＣＴ処理部４５によって
構成されている

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢ケ崎 陽一 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5C059 KK01 KK11 MA00 MA04 MA05 MA23 MC00 MC11 MC28 MC31 MC38 ME01 PP04 TA41 TB13 TC04 UA02 UA05 UA33 5J064 AA01 BA09 BA16 BB05 BC01 BC03 BC08 BC14 BC16

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の画像符号化方式に従って符号化され
   た画像データを復号する画像復号装置であって、 入力された画像データに対して、可変長復号処理を行う
   可変長復号処理手段と、 上記可変長復号手段の出力に対して、逆量子化処理を行
   う逆量子化手段と、 上記逆量子化処理手段によって得られたＤＣＴ係数が直
   流成分のみを含み、かつ当該直流成分が偶数であると
   き、当該直流成分を奇数に変換する奇数化手段と、 上記変換されたＤＣＴ係数に対してＩＤＣＴ処理を行う
   ＩＤＣＴ手段とを有する画像復号装置。
2. 【請求項２】上記奇数化手段は、上記ＤＣＴ係数の直流
   成分に対して、数値１との論理和演算を行う論理演算手
   段を有する請求項１記載の画像復号装置。
3. 【請求項３】所定の画像符号化方式に従って符号化され
   た画像データを復号する画像復号装置であって、 入力された画像データに対して、可変長復号処理を行う
   可変長復号処理手段と、 上記可変長復号手段の出力に対して、逆量子化処理を行
   う逆量子化手段と、 上記逆量子化処理手段によって得られたＤＣＴ係数が直
   流成分以外に他の周波数成分を含む場合、上記ＤＣＴ係
   数に対してＩＤＣＴ処理を行うＩＤＣＴ処理部と、上記
   ＤＣＴ係数に直流成分のみを含む場合、当該直流成分を
   数値８で割り算し、割り算の結果に対して四捨五入処理
   を行い、処理結果をＩＤＣＴ変換の結果として出力する
   ミスマッチ制御部とを含むＩＤＣＴ処理手段とを有する
   画像復号装置。
4. 【請求項４】上記ミスマッチ制御部は、上記ＤＣＴ係数
   の直流成分に対してＬＳＢ方向に３ビットをシフトする
   演算手段を有する請求項３記載の画像復号装置。
5. 【請求項５】上記ミスマッチ制御部は、上記ＤＣＴ係数
   の直流成分に対して、数値４を加算し、加算結果をＬＳ
   Ｂ方向に３ビットをシフトする演算手段を有する請求項
   ３記載の画像復号装置。
6. 【請求項６】所定の符号化方式に従って画像データを符
   号化する画像符号化装置であって、 上記画像データに対してＤＣＴ処理を行うＤＣＴ処理手
   段と、 上記ＤＣＴ処理の結果を量子化する量子化手段と、 上記量子化手段の出力データに対して、可変長符号化処
   理を行う可変長符号化手段と、 上記量子化手段の出力データに対して、画像復号処理を
   行う画像復号手段とを有し、 上記画像復号手段は、上記量子化手段の出力データに対
   して逆量子化処理を行い、ＤＣＴ係数を出力する逆量子
   化手段と、 上記逆量子化手段によって出力された上記ＤＣＴ係数に
   直流成分のみを含み、かつ当該直流成分が偶数の場合、
   当該直流成分を奇数に変換する奇数化手段と、 上記変換されたＤＣＴ係数に対してＩＤＣＴ処理を行う
   ＩＤＣＴ手段とを有する画像符号化装置。
7. 【請求項７】上記奇数化手段は、上記ＤＣＴ係数の直流
   成分に対して、数値１との論理和演算を行う論理演算手
   段を有する請求項６記載の画像符号化装置。
8. 【請求項８】所定の符号化方式に従って画像データを符
   号化する画像符号化装置であって、 上記画像データに対してＤＣＴ処理を行うＤＣＴ処理手
   段と、 上記ＤＣＴ処理の結果を量子化する量子化手段と、 上記量子化手段の出力データに対して、可変長符号化処
   理を行う可変長符号化手段と、 上記量子化手段の出力データに対して、画像復号処理を
   行う画像復号手段とを有し、 上記画像復号手段は、上記量子化手段の出力データに対
   して逆量子化処理を行い、ＤＣＴ係数を出力する逆量子
   化手段と、 上記逆量子化処理手段によって得られた上記ＤＣＴ係数
   が直流成分以外に他の周波数成分を含む場合、上記ＤＣ
   Ｔ係数に対してＩＤＣＴ処理を行うＩＤＣＴ処理部と、
   上記ＤＣＴ係数に直流成分のみを含む場合、当該直流成
   分を数値８で割り算し、割り算の結果に対して四捨五入
   処理を行い、処理結果をＩＤＣＴ変換の結果として出力
   するミスマッチ制御部とを含むＩＤＣＴ処理手段とを有
   する画像符号化装置。