JP2010119153A - 符号化方法、符号化装置、それらのプログラム、並びに、記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】ブロックサイズ(BS)の複数倍のサブブロックサイズの画像データを直交変換して得られた変換係数の非0係数個数データをBSに適合した対応関係データを基に符号化する。
【解決手段】サブブロック生成回路52が8x8直交変換の係数をデータに分割する。2次元可逆符号化回路54は、サブブロックに含まれる変換係数の数を用いて算出された指標データの値に従って、サブブロックサイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データの値と符号化コードとの対応関係を示す対応関係データを選択し、選択された対応関係データを用いて直交変換サイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データの値に対応する符号化コードを取得する。
【選択図】図3
【解決手段】サブブロック生成回路52が8x8直交変換の係数をデータに分割する。2次元可逆符号化回路54は、サブブロックに含まれる変換係数の数を用いて算出された指標データの値に従って、サブブロックサイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データの値と符号化コードとの対応関係を示す対応関係データを選択し、選択された対応関係データを用いて直交変換サイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データの値に対応する符号化コードを取得する。
【選択図】図3
Description
本発明は、直交変換係数を符号化する符号化方法、符号化装置およびそのプログラムと、並びに記録媒体に関する。
近年、画像データデジタルとして取り扱い、その際、効率の高い情報の伝送、蓄積を目的とし、画像情報特有の冗長性を利用して、離散コサイン変換等の直交変換と動き補償により圧縮するMPEG(Moving Picture Experts Group)などの方式に準拠した装置が、放送局などの情報配信、及び一般家庭における情報受信の双方において普及しつつある。
MPEG2,4方式に続いてMPEG4/AVC(Advanced Video Coding)と呼ばれる符号化方式が提案されている。
MPEG4/AVC方式の符号化装置では、例えば、4x4のブロックサイズのブロックデータを単位として符号化対象の画像データを直交変換し、それによって得られたブロックデータの変換係数のうち非0の変換係数の個数を示す非0係数個数データを、42個の非0係数個数データの値とその符号化コードとの対応関係を各々が規定する複数の対応関係データ(VLCテーブル)を基に可変長符号化する。
ここで、上記複数の対応関係データは、0を示す非0係数個数データのビット長が相互に異なり、0を示す非0係数個数データのビット長が短くなるに従って、当該対応関係データで用いる符号化コードの最大ビット長が長くなるように規定している。
そして、上記符号化装置は、符号化効率を高めるために、符号化対象の4x4ブロックデータの周囲のブロックデータの変換係数のうち0および1以外の変化係数の数が大きくなるに従って、0を示す前記非0係数個数データに長いビット長の符号化コードを割り当てた前記対応関係データを選択する。
MPEG4/AVC方式の符号化装置では、例えば、4x4のブロックサイズのブロックデータを単位として符号化対象の画像データを直交変換し、それによって得られたブロックデータの変換係数のうち非0の変換係数の個数を示す非0係数個数データを、42個の非0係数個数データの値とその符号化コードとの対応関係を各々が規定する複数の対応関係データ(VLCテーブル)を基に可変長符号化する。
ここで、上記複数の対応関係データは、0を示す非0係数個数データのビット長が相互に異なり、0を示す非0係数個数データのビット長が短くなるに従って、当該対応関係データで用いる符号化コードの最大ビット長が長くなるように規定している。
そして、上記符号化装置は、符号化効率を高めるために、符号化対象の4x4ブロックデータの周囲のブロックデータの変換係数のうち0および1以外の変化係数の数が大きくなるに従って、0を示す前記非0係数個数データに長いビット長の符号化コードを割り当てた前記対応関係データを選択する。
ところで、上述した符号化装置では、8x8のブロックサイズのブロックデータ(8x8ブロックデータ)を単位として直交変換が行われる場合がある。
しかしながら、上述した従来の対応関係データは、42個の非0係数個数データの値にしか対応しておらず、8x8ブロックデータを直交変換して得られる82の非0係数個数データの符号化コードを得られない。
しかしながら、上述した従来の対応関係データは、42個の非0係数個数データの値にしか対応しておらず、8x8ブロックデータを直交変換して得られる82の非0係数個数データの符号化コードを得られない。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、好適な符号化する符号化方法、符号化装置およびそのプログラム並びに記録媒体を提供することを目的とする。
本発明は基本的には、第1のブロックサイズの複数倍の第2のブロックサイズの画像ブロックデータを直交変換して得られた変換係数の非0係数個数データを、前記第1のブロックサイズに適合した対応関係データを基に符号化する。
本発明の画像データを符号化する符号化装置は、前記画像データの処理対象ブロックから、前記画像データを直交変換する際の直交変換サイズより小さいサブブロックサイズのサブブロックを生成する生成手段と、前記生成手段により生成されたサブブロックに含まれる変換係数の数を用いて算出された指標データの値に従って、前記サブブロックサイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データの値と符号化コードとの対応関係を示す対応関係データを選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された対応関係データを用いて、前記直交変換サイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データの値に対応する符号化コードを取得する取得手段と、を備える。
前記選択手段により選択された対応関係データを用いて、前記直交変換サイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データの値に対応する符号化コードを取得する取得手段と、を備える。
好ましくは、符号化装置は、前記サブブロックに含まれる0又は1以外の変換係数の数を用いて、前記指標データを算出する算出手段を更に備える。
好ましくは、前記算出手段は、前記処理対象のブロックの上に隣接する上ブロックのブロックサイズと前記処理対象のブロックの左に隣接する左ブロックのブロックサイズとが同じ場合に、前記上ブロックと前記左ブロックの同じ位置のサブブロックに対する指標データを用いて、前記処理対象のブロック内のサブブロックに対する指標データを算出する。
また好ましくは、前記算出手段は、前記処理対象のブロックの上に隣接する上ブロックのブロックサイズと前記処理対象のブロックの左に隣接する左ブロックのブロックサイズとが異なる場合に、ブロックサイズが大きいブロック内の同じ位置のサブブロックに対する指標データを、前記処理対象ブロック内のサブブロックに対する指標データとする。
好ましくは、前記算出手段は、前記処理対象ブロックの指標データ(nC)を下記式によって算出する。
nC=(nA+nB+1)>>1
ただし、nAは前記左ブロック内のサブブロックの指標データであり、
nBは前記上ブロック内のサブブロックの指標データである。
好ましくは、前記算出手段は、前記処理対象のブロックの上に隣接する上ブロックのブロックサイズと前記処理対象のブロックの左に隣接する左ブロックのブロックサイズとが同じ場合に、前記上ブロックと前記左ブロックの同じ位置のサブブロックに対する指標データを用いて、前記処理対象のブロック内のサブブロックに対する指標データを算出する。
また好ましくは、前記算出手段は、前記処理対象のブロックの上に隣接する上ブロックのブロックサイズと前記処理対象のブロックの左に隣接する左ブロックのブロックサイズとが異なる場合に、ブロックサイズが大きいブロック内の同じ位置のサブブロックに対する指標データを、前記処理対象ブロック内のサブブロックに対する指標データとする。
好ましくは、前記算出手段は、前記処理対象ブロックの指標データ(nC)を下記式によって算出する。
nC=(nA+nB+1)>>1
ただし、nAは前記左ブロック内のサブブロックの指標データであり、
nBは前記上ブロック内のサブブロックの指標データである。
好ましくは、前記対応関係データは、前記最後連続個数データのビット長が長くなるのに応じて、前記符号化コードのビット長が長くなるように規定されている。
本発明の画像データを符号化する符号化方法は、前記画像データの処理対象ブロックから、前記画像データを直交変換する際の直交変換サイズより小さいサブブロックサイズのサブブロックを生成する生成工程と、前記生成工程において生成されたサブブロックに含まれる変換係数の数を用いて算出された指標データの値に従って、前記サブブロックサイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データの値と符号化コードとの対応関係を示す対応関係データを選択する選択工程と、前記選択工程において選択された対応関係データを用いて、前記直交変換サイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データの値に対応する符号化コードを取得する取得工程と、を備える。
本発明によれば、上記符号化方法をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
また本発明によれば、上記符号化方法をコンピュータで実行するルーチンを記憶して記録媒体が提供される。
本発明によれば、上記符号化方法をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
また本発明によれば、上記符号化方法をコンピュータで実行するルーチンを記憶して記録媒体が提供される。
また本発明の画像データを符号化する符号化装置は、前記画像データの処理対象ブロックから、前記画像データを直交変換する際の直交変換サイズより小さいサブブロックサイズのサブブロックを生成する生成手段と、前記生成手段により生成されたサブブロックの位置に応じて算出された指標データの値に従って、前記サブブロックサイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データ値と符号化コードとの対応関係を示す対応関係データを選択する選択手段と、前記選択手段により選択された対応関係データを用いて、前記直交変換サイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データに対応する符号化コードを取得する取得手段と、を備える。
本発明の画像データを符号化する符号化方法は、前記画像データの処理対象ブロックから、前記画像データを直交変換する際の直交変換サイズより小さいサブブロックサイズのサブブロックを生成する生成工程と、前記生成工程において生成されたサブブロックの位置に応じて算出された指標データの値に従って、前記サブブロックサイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データ値と符号化コードとの対応関係を示す対応関係データを選択する選択工程と、前記選択工程において選択された対応関係データを用いて、前記直交変換サイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データに対応する符号化コードを取得する取得工程と、を備える。
本発明によれば、上記符号化方法をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
また本発明によれば、上記符号化方法をコンピュータで実行するルーチンを記憶した記録媒体が提供される。
また本発明によれば、上記符号化方法をコンピュータで実行するルーチンを記憶した記録媒体が提供される。
本発明によれば、第1のブロックサイズの複数倍の第2のブロックサイズの画像ブロックデータを直交変換して得られた変換係数の非0係数個数データを、前記第1のブロックサイズに適合した対応関係データを基に符号化する、好適な、符号化方法、符号化装置およびそのプログラム並びに記録媒体を提供することができる。
以下、本発明の実施形態に係わる符号化装置について説明する。
先ず、本実施形態の構成要素と、本発明の構成要素との関係を説明する。
本実施形態の4x4ブロックサイズが本発明の第1のブロックサイズに対応し、8x8ブロックサイズが本発明の第2のブロックサイズに対応している。
また、本実施形態の非0係数個数データTotalCoeffが本発明の非0係数個数データに対応している。
また、表1に示す右側の数字が本発明の符号化コードに対応している。
また、表1に示す変換表データTRNa1,2,3,4が本発明の対応関係データに対応している。
また、図8に示すサブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4が本発明のサブブロックデータに対応している。
先ず、本実施形態の構成要素と、本発明の構成要素との関係を説明する。
本実施形態の4x4ブロックサイズが本発明の第1のブロックサイズに対応し、8x8ブロックサイズが本発明の第2のブロックサイズに対応している。
また、本実施形態の非0係数個数データTotalCoeffが本発明の非0係数個数データに対応している。
また、表1に示す右側の数字が本発明の符号化コードに対応している。
また、表1に示す変換表データTRNa1,2,3,4が本発明の対応関係データに対応している。
また、図8に示すサブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4が本発明のサブブロックデータに対応している。
図10に示すステップST17,ST18が第1の観点の発明の第1の工程に対応し、ステップST19が第2の工程に対応し、ステップST21,ST22が第3の工程に対応している。
また、図10に示すステップST13が第1の観点の発明の第4の工程に対応し、ステップST14,ST15が第5の工程に対応し、ステップST16が第6の工程に対応している。
また、図3に示すスキャン変換回路51、サブブロック生成回路52が第2の観点の発明の割り当て手段に対応している。
また、図3に示すラン・レベル計算回路53が、第2の観点の発明の生成手段に対応し、2次元可逆符号化回路54が第2の観点の発明の符号化手段に対応している。
また、図10に示すステップST13が第1の観点の発明の第4の工程に対応し、ステップST14,ST15が第5の工程に対応し、ステップST16が第6の工程に対応している。
また、図3に示すスキャン変換回路51、サブブロック生成回路52が第2の観点の発明の割り当て手段に対応している。
また、図3に示すラン・レベル計算回路53が、第2の観点の発明の生成手段に対応し、2次元可逆符号化回路54が第2の観点の発明の符号化手段に対応している。
図12に示す2次元可逆復号回路111が第5の観点の発明の決定手段に対応し、変換係数復元回路114が第5の観点の発明の生成手段に対応し、ブロック復元回路115が第5の観点の発明の取得手段に対応している。
以下、本実施形態の通信システム1について説明する。
先ず、本発明の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を説明する。
図1は、本実施形態の通信システム1の概念図である。
図1に示すように、通信システム1は、送信側に設けられた符号化装置2と、受信側に設けられた復号装置3とを有する。
符号化装置2が本発明のデータ処理装置および符号化装置に対応している。
通信システム1では、送信側の符号化装置2において、離散コサイン変換やカルーネン・レーベ変換などの直交変換と動き補償によって圧縮したフレーム画像データ(ビットストリーム)を生成し、当該フレーム画像データを変調した後に、衛星放送波、ケーブルTV網、電話回線網、携帯電話回線網などの伝送媒体を介して送信する。
受信側では、復号装置3において受信した画像信号を復調した後に、上記変調時の直交変換の逆変換と動き補償によって伸張したフレーム画像データを生成して利用する。
なお、上記伝送媒体は、光ディスク、磁気ディスクおよび半導体メモリなどの記録媒体であってもよい。
先ず、本発明の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を説明する。
図1は、本実施形態の通信システム1の概念図である。
図1に示すように、通信システム1は、送信側に設けられた符号化装置2と、受信側に設けられた復号装置3とを有する。
符号化装置2が本発明のデータ処理装置および符号化装置に対応している。
通信システム1では、送信側の符号化装置2において、離散コサイン変換やカルーネン・レーベ変換などの直交変換と動き補償によって圧縮したフレーム画像データ(ビットストリーム)を生成し、当該フレーム画像データを変調した後に、衛星放送波、ケーブルTV網、電話回線網、携帯電話回線網などの伝送媒体を介して送信する。
受信側では、復号装置3において受信した画像信号を復調した後に、上記変調時の直交変換の逆変換と動き補償によって伸張したフレーム画像データを生成して利用する。
なお、上記伝送媒体は、光ディスク、磁気ディスクおよび半導体メモリなどの記録媒体であってもよい。
<符号化装置2>
以下、図1に示す符号化装置2について説明する。
図2は、図1に示す符号化装置2の全体構成図である。
図2に示すように、符号化装置2は、例えば、A/D変換回路22、画面並べ替え回路23、演算回路24、直交変換回路25、量子化回路26、可逆符号化回路27、バッファメモリ28、逆量子化回路29、逆直交変換回路30、フレームメモリ31、レート制御回路32、加算回路33、イントラ予測回路41、動き予測・補償回路42、並びに直交変換サイズ決定回路45を有する。
以下、図1に示す符号化装置2について説明する。
図2は、図1に示す符号化装置2の全体構成図である。
図2に示すように、符号化装置2は、例えば、A/D変換回路22、画面並べ替え回路23、演算回路24、直交変換回路25、量子化回路26、可逆符号化回路27、バッファメモリ28、逆量子化回路29、逆直交変換回路30、フレームメモリ31、レート制御回路32、加算回路33、イントラ予測回路41、動き予測・補償回路42、並びに直交変換サイズ決定回路45を有する。
以下、符号化装置2の構成要素について説明する。
[A/D変換回路22]
A/D変換回路22は、入力されたアナログの輝度信号Y、色差信号Pb,Prから構成される原画像信号S10をデジタルのピクチャデータS22に変換し、これを画面並べ替え回路23に出力する。
[A/D変換回路22]
A/D変換回路22は、入力されたアナログの輝度信号Y、色差信号Pb,Prから構成される原画像信号S10をデジタルのピクチャデータS22に変換し、これを画面並べ替え回路23に出力する。
[画面並べ替え回路23]
画面並べ替え回路23は、A/D変換回路22から入力したピクチャデータS22内のフレームデータを、そのピクチャタイプI,P,BからなるGOP(Group Of Pictures)
構造に応じて、符号化する順番に並べ替えた原画像データS23を演算回路24、動き予測・補償回路42およびイントラ予測回路41に出力する。
画面並べ替え回路23は、A/D変換回路22から入力したピクチャデータS22内のフレームデータを、そのピクチャタイプI,P,BからなるGOP(Group Of Pictures)
構造に応じて、符号化する順番に並べ替えた原画像データS23を演算回路24、動き予測・補償回路42およびイントラ予測回路41に出力する。
[演算回路24]
演算回路24は、原画像データS23と、イントラ予測回路41または動き予測・補償回路42から入力した予測画像データとの差分を示す画像データS24を生成し、これを直交変換回路25に出力する。
演算回路24は、原画像データS23と、イントラ予測回路41または動き予測・補償回路42から入力した予測画像データとの差分を示す画像データS24を生成し、これを直交変換回路25に出力する。
[直交変換回路25]
直交変換回路25は、画像データS24に離散コサイン変換(DCT:Discrete Cosine Transform)やカルーネン・レーベ変換などの直交変換を施して変換係数を示す画像データ(例えばDCT係数)S25を生成し、これを量子化回路26に出力する。
直交変換回路25は、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEによって指定された直交変換サイズで、演算回路24から入力した画像データS24に直交変換を施して変換係数を示す画像データS25を生成する。
本実施形態では、上記直交変換サイズとして、4x4,8x8のブロックサイズが用いられる。
直交変換回路25は、画像データS24に離散コサイン変換(DCT:Discrete Cosine Transform)やカルーネン・レーベ変換などの直交変換を施して変換係数を示す画像データ(例えばDCT係数)S25を生成し、これを量子化回路26に出力する。
直交変換回路25は、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEによって指定された直交変換サイズで、演算回路24から入力した画像データS24に直交変換を施して変換係数を示す画像データS25を生成する。
本実施形態では、上記直交変換サイズとして、4x4,8x8のブロックサイズが用いられる。
[量子化回路26]
量子化回路26は、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEと、レート制御回路32から入力した量子化スケールQSとを基に、画像データS25(量子化前の変換係数)を量子化して量子化後の変換係数を示す画像データS26を生成し、これを可逆符号化回路27および逆量子化回路29に出力する。
例えば、直交変換回路25において4x4と8x8とのうち一方が選択されて整数精度の直交変換が行われる場合に、量子化回路26において正規化処理に用いる適切な係数は、4x4と8x8とでは異なる。そのため、量子化回路26は、レート制御回路32から入力した量子化スケールQSを、直交変換サイズ信号TRSIZEが示す直交変換サイズに応じて補正し、補正後の量子化スケールを用いて、画像データS25を量子化する。
量子化回路26は、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEと、レート制御回路32から入力した量子化スケールQSとを基に、画像データS25(量子化前の変換係数)を量子化して量子化後の変換係数を示す画像データS26を生成し、これを可逆符号化回路27および逆量子化回路29に出力する。
例えば、直交変換回路25において4x4と8x8とのうち一方が選択されて整数精度の直交変換が行われる場合に、量子化回路26において正規化処理に用いる適切な係数は、4x4と8x8とでは異なる。そのため、量子化回路26は、レート制御回路32から入力した量子化スケールQSを、直交変換サイズ信号TRSIZEが示す直交変換サイズに応じて補正し、補正後の量子化スケールを用いて、画像データS25を量子化する。
[可逆符号化回路27]
可逆符号化回路27は、画像データS26を可変長符号化した画像データをバッファメモリ28に格納する。
このとき、可逆符号化回路27は、動き予測・補償回路42から入力した動きベクトルMVあるいはその差分動きベクトル、参照画像データの識別データ、並びにイントラ予測回路41から入力したイントラ予測モードをヘッダデータなどに格納する。
可逆符号化回路27は、4x4および8x8ブロックサイズの直交変換の各々に対応して可逆符号化処理を行う。
可逆符号化回路27の符号化処理について後に詳細に説明する。
可逆符号化回路27は、画像データS26を可変長符号化した画像データをバッファメモリ28に格納する。
このとき、可逆符号化回路27は、動き予測・補償回路42から入力した動きベクトルMVあるいはその差分動きベクトル、参照画像データの識別データ、並びにイントラ予測回路41から入力したイントラ予測モードをヘッダデータなどに格納する。
可逆符号化回路27は、4x4および8x8ブロックサイズの直交変換の各々に対応して可逆符号化処理を行う。
可逆符号化回路27の符号化処理について後に詳細に説明する。
[バッファメモリ28]
バッファメモリ28に格納された画像データは、変調等された後に画像データS2として送信される。
当該画像データS2は、後述するように、復号装置3によって復号される。
[逆量子化回路29]
逆量子化回路29は、量子化回路26の量子化に対応した逆量子化処理を画像データS26に施して、それによって得られたデータを生成し、これを逆直交変換回路30に出力する。
[逆直交変換回路30]
逆直交変換回路30は、逆量子化回路29から入力したデータに、直交変換回路25における直交変換の逆変換を施して生成した画像データを加算回路33に出力する。
[加算回路33]
加算回路33は、逆直交変換回路30から入力した(デコードされた)画像データと、選択回路44から入力した予測画像データPIとを加算して参照(再構成)ピクチャデータR_PICを生成し、これをフレームメモリ31に書き込む。
なお、加算回路33とフレームメモリ31との間に、デブロックフィルタを設けてもよい。このデブロックフィルタは、加算回路33から入力した再構成画像データのブロック歪みを除去した画像データを、参照ピクチャデータR_PICとしてフレームメモリ31に書き込む。
バッファメモリ28に格納された画像データは、変調等された後に画像データS2として送信される。
当該画像データS2は、後述するように、復号装置3によって復号される。
[逆量子化回路29]
逆量子化回路29は、量子化回路26の量子化に対応した逆量子化処理を画像データS26に施して、それによって得られたデータを生成し、これを逆直交変換回路30に出力する。
[逆直交変換回路30]
逆直交変換回路30は、逆量子化回路29から入力したデータに、直交変換回路25における直交変換の逆変換を施して生成した画像データを加算回路33に出力する。
[加算回路33]
加算回路33は、逆直交変換回路30から入力した(デコードされた)画像データと、選択回路44から入力した予測画像データPIとを加算して参照(再構成)ピクチャデータR_PICを生成し、これをフレームメモリ31に書き込む。
なお、加算回路33とフレームメモリ31との間に、デブロックフィルタを設けてもよい。このデブロックフィルタは、加算回路33から入力した再構成画像データのブロック歪みを除去した画像データを、参照ピクチャデータR_PICとしてフレームメモリ31に書き込む。
[レート制御回路32]
レート制御回路32は、例えば、バッファメモリ28から読み出した画像データを基に量子化スケールQSを生成し、これを量子化回路26に出力する。
レート制御回路32は、例えば、バッファメモリ28から読み出した画像データを基に量子化スケールQSを生成し、これを量子化回路26に出力する。
[イントラ予測回路41]
イントラ予測回路41は、イントラ符号化するマクロブロックにおいて、残差が最小となるイントラ予測のモードおよび予測ブロックのブロックサイズを決定する。
イントラ予測回路41は、ブロックサイズとして、4x4および16x16画素を用いる。
イントラ予測回路41は、イントラ予測が選択された場合に、イントラ予測による予測画像データを演算回路24に出力する。
イントラ予測回路41は、イントラ符号化するマクロブロックにおいて、残差が最小となるイントラ予測のモードおよび予測ブロックのブロックサイズを決定する。
イントラ予測回路41は、ブロックサイズとして、4x4および16x16画素を用いる。
イントラ予測回路41は、イントラ予測が選択された場合に、イントラ予測による予測画像データを演算回路24に出力する。
[動き予測・補償回路42]
動き予測・補償回路42は、既に符号化され、局所復号され、フレームメモリ31に記録されている画像から、動き予測を行い、残差を最小にする動きベクトルおよび動く補償のブロックサイズを決定する。
動き予測・補償回路42は、ブロックサイズとして、16x16、16x8、8x16、8x8、8x4、4x8および4x4画素を用いる。
動き予測・補償回路42は、インター予測が選択された場合に、インター予測による予測画像データを演算回路24に出力する。
動き予測・補償回路42は、既に符号化され、局所復号され、フレームメモリ31に記録されている画像から、動き予測を行い、残差を最小にする動きベクトルおよび動く補償のブロックサイズを決定する。
動き予測・補償回路42は、ブロックサイズとして、16x16、16x8、8x16、8x8、8x4、4x8および4x4画素を用いる。
動き予測・補償回路42は、インター予測が選択された場合に、インター予測による予測画像データを演算回路24に出力する。
[直交変換サイズ決定回路45]
直交変換サイズ決定回路45は、イントラ予測回路41および動き予測・補償回路42のうち予測画像データが選択された回路において最終的に決定(選択)したブロックサイズを基に直交変換サイズを決定し、それを示す直交変換サイズ信号TRSIZEを直交変換回路25、量子化回路26および可逆符号化回路27に出力する。
具体的には、直交変換サイズ決定回路45は、イントラ予測回路41による8x8画素のブロックサイズが最終的に選択された場合に、8x8画素を示す直交変換サイズ信号TRSIZEを生成し、イントラ予測回路41による8x8画素以外のブロックサイズが最終的に選択された場合には4x4画素を示す直交変換サイズ信号TRSIZEを生成する。
また、直交変換サイズ決定回路45は、動き予測・補償回路42による8x8画素以上のブロックサイズが最終的に選択された場合には、8x8画素を示す直交変換サイズ信号TRSIZEを生成し、動き予測・補償回路42による8x8画素より小さいブロックサイズが最終的に選択された場合には4x4画素を示す直交変換サイズ信号TRSIZEを生成する。
本実施形態では、直交変換サイズ決定回路45は、4x4と8x8とのいずれかのブロックサイズを示す直交変換サイズ信号TRSIZEを生成する。
直交変換サイズ決定回路45は、イントラ予測回路41および動き予測・補償回路42のうち予測画像データが選択された回路において最終的に決定(選択)したブロックサイズを基に直交変換サイズを決定し、それを示す直交変換サイズ信号TRSIZEを直交変換回路25、量子化回路26および可逆符号化回路27に出力する。
具体的には、直交変換サイズ決定回路45は、イントラ予測回路41による8x8画素のブロックサイズが最終的に選択された場合に、8x8画素を示す直交変換サイズ信号TRSIZEを生成し、イントラ予測回路41による8x8画素以外のブロックサイズが最終的に選択された場合には4x4画素を示す直交変換サイズ信号TRSIZEを生成する。
また、直交変換サイズ決定回路45は、動き予測・補償回路42による8x8画素以上のブロックサイズが最終的に選択された場合には、8x8画素を示す直交変換サイズ信号TRSIZEを生成し、動き予測・補償回路42による8x8画素より小さいブロックサイズが最終的に選択された場合には4x4画素を示す直交変換サイズ信号TRSIZEを生成する。
本実施形態では、直交変換サイズ決定回路45は、4x4と8x8とのいずれかのブロックサイズを示す直交変換サイズ信号TRSIZEを生成する。
以下、可逆符号化回路27における画像データS25の可変長符号化について詳細に説明する。
図3は、図2に示す可逆符号化回路27の構成図である。
図3に示すように、可逆符号化回路27は、画像データS25を可変長符号化する構成として、例えば、スキャン変換回路51、サブブロック生成回路52、ラン・レベル計算回路53、2次元可逆符号化回路54、レベル符号化回路55、ラン符号化回路56、並びに多重化回路57を有する。
図3は、図2に示す可逆符号化回路27の構成図である。
図3に示すように、可逆符号化回路27は、画像データS25を可変長符号化する構成として、例えば、スキャン変換回路51、サブブロック生成回路52、ラン・レベル計算回路53、2次元可逆符号化回路54、レベル符号化回路55、ラン符号化回路56、並びに多重化回路57を有する。
スキャン変換回路51は、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEが4x4を示す場合に、フレーム符号化では図4(a)に示す番号順、フィールド符号化では図4(b)に示す番号順に、画像データS26を構成する4x4ブロックデータ内の16個の変換係数をスキャンし、スキャン順にサブブロック生成回路52に出力する。
一方、スキャン変換回路51は、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEが8x8を示す場合に、図5に示す番号順に、画像データS26を構成する8x8ブロックデータ内の64個の変換係数データをスキャンし、スキャン順にサブブロック生成回路52に出力する。
図5において、左上が直流DC成分を示し、右下が高周波成分に対応している。
また、図中水平方向が水平周波数成分、図中垂直方向が垂直周波数成分を示している。
一方、スキャン変換回路51は、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEが8x8を示す場合に、図5に示す番号順に、画像データS26を構成する8x8ブロックデータ内の64個の変換係数データをスキャンし、スキャン順にサブブロック生成回路52に出力する。
図5において、左上が直流DC成分を示し、右下が高周波成分に対応している。
また、図中水平方向が水平周波数成分、図中垂直方向が垂直周波数成分を示している。
サブブロック生成回路52は、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEが4x4を示す場合に、スキャン変換回路51から順に入力した4x4ブロックデータを構成する16個の変換係数を順にラン・レベル計算回路53に出力する。
また、サブブロック生成回路52は、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEが8x8を示す場合に、スキャン変換回路51から入力した8x8ブロックデータを構成する64個の変換係数のうち、1〜16番目に入力した変換係数を4x4のサブブロックデータSB1の構成要素とし、17〜32番目に入力した変換係数を4x4のサブブロックデータSB2の構成要素とし、33〜48番目に入力した変換係数を4x4のサブブロックデータSB3の構成要素とし、49〜64番目に入力した変換係数を4x4のサブブロックデータSB4の構成要素とし、これらをラン・レベル計算回路53に出力する。
また、サブブロック生成回路52は、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEが8x8を示す場合に、スキャン変換回路51から入力した8x8ブロックデータを構成する64個の変換係数のうち、1〜16番目に入力した変換係数を4x4のサブブロックデータSB1の構成要素とし、17〜32番目に入力した変換係数を4x4のサブブロックデータSB2の構成要素とし、33〜48番目に入力した変換係数を4x4のサブブロックデータSB3の構成要素とし、49〜64番目に入力した変換係数を4x4のサブブロックデータSB4の構成要素とし、これらをラン・レベル計算回路53に出力する。
ラン・レベル計算回路53は、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEが4x4を示す場合に、サブブロック生成回路52から順に入力した16個の変換係数列のレベルデータlevel、ランデータrun_before、ラン総数データtotal_zero、非0係数個数データTotalCoeff、最後連続個数データTrailingOnes、符号データtrailing_ones_sing_flagを生成する。
ここで、レベルデータlevelは、4x4ブロックデータ内の個々の変換係数(0,1以外の変換係数)の値を示し、図6の場合には、「−3」,「+8」,「+11」,「−4」,「+23」である。
ランデータrun_beforeは、4x4ブロックデータ内の非0係数の前の連続する0係数(値が0の変換係数)の数を示し、図6の場合には、「1」,「2」,「0」,「2」,「0」,「0」である。
ラン総数データtotal_zeroは、4x4ブロックデータ内の最後の非0係数以前の0係数の数を示す。図6の場合には、「5」である。
非0係数個数データTotalCoeffは、4x4ブロックデータ内の非0係数の数を示す。図6の場合には「7」である。
最後連続個数データTrailingOnesは、4x4ブロックデータ内の最後に連続する絶対値1の変換係数の数を示す。図6の場合には「2」である。
符号データtrailing_ones_sing_flagは、4x4ブロックデータ内の最後に連続する絶対値1の変換係数の符号を示す。図6の場合には「−」,「+」である。
ランデータrun_beforeは、4x4ブロックデータ内の非0係数の前の連続する0係数(値が0の変換係数)の数を示し、図6の場合には、「1」,「2」,「0」,「2」,「0」,「0」である。
ラン総数データtotal_zeroは、4x4ブロックデータ内の最後の非0係数以前の0係数の数を示す。図6の場合には、「5」である。
非0係数個数データTotalCoeffは、4x4ブロックデータ内の非0係数の数を示す。図6の場合には「7」である。
最後連続個数データTrailingOnesは、4x4ブロックデータ内の最後に連続する絶対値1の変換係数の数を示す。図6の場合には「2」である。
符号データtrailing_ones_sing_flagは、4x4ブロックデータ内の最後に連続する絶対値1の変換係数の符号を示す。図6の場合には「−」,「+」である。
ラン・レベル計算回路53は、ランデータrun_beforeおよびラン総数データtotal_zeroを、ラン符号化回路56に出力する。
ラン・レベル計算回路53は、レベルデータlevelをレベル符号化回路55に出力する。
ラン・レベル計算回路53は、非0係数個数データTotalCoeff、最後連続個数データTrailingOnes、並びに符号データtrailing_ones_sing_flagを2次元可逆符号化回路54に出力する。
ラン・レベル計算回路53は、レベルデータlevelをレベル符号化回路55に出力する。
ラン・レベル計算回路53は、非0係数個数データTotalCoeff、最後連続個数データTrailingOnes、並びに符号データtrailing_ones_sing_flagを2次元可逆符号化回路54に出力する。
ラン・レベル計算回路53は、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEが8x8を示す場合に、サブブロック生成回路52から入力した4x4のサブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4の各々について、上述した4x4の場合と同様の処理を行って、レベルデータlevel、ランデータrun_before、ラン総数データtotal_zero、非0係数個数データTotalCoeff、最後連続個数データTrailingOnes、符号データtrailing_ones_sing_flagを生成する。
2次元可逆符号化回路54は、非0係数個数データTotalCoeff、最後連続個数データTrailingOnes、並びに符号データtrailing_ones_sing_flagを可変長符号化する。
以下、2次元可逆符号化回路54による非0係数個数データTotalCoeffおよび最後連続個数データTrailingOnesの符号化方法を説明する。
先ず、直交変換サイズ信号TRSIZEが4x4を示す場合を説明する。
2次元可逆符号化回路54は、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEが4x4を示す場合に、処理対象の4x4のブロックデータの周囲の4x4のブロックデータの変換係数のうち0,1(あるいは0)以外の変換係数の数を基に、下記の総変換表データTRNaを基に、当該ブロックデータの非0係数個数データTotalCoeffおよび最後連続個数データTrailingOnesの符号化コードを生成(取得)する。
以下、2次元可逆符号化回路54による非0係数個数データTotalCoeffおよび最後連続個数データTrailingOnesの符号化方法を説明する。
先ず、直交変換サイズ信号TRSIZEが4x4を示す場合を説明する。
2次元可逆符号化回路54は、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEが4x4を示す場合に、処理対象の4x4のブロックデータの周囲の4x4のブロックデータの変換係数のうち0,1(あるいは0)以外の変換係数の数を基に、下記の総変換表データTRNaを基に、当該ブロックデータの非0係数個数データTotalCoeffおよび最後連続個数データTrailingOnesの符号化コードを生成(取得)する。
上記表1に示す総変換表データTRNaは、5つの変換表データTRNa1,2,3,4,5を規定している。
変換表データTRNa1,2,3,4は、以下の特性を有している。
変換表データTRNa1,2,3,4の各々は、非0係数個数データTotalCoeffおよび最後連続個数データTrailingOneの組について、その符号化コードを規定している。
ここで、変換表データTRNa1,2,3,4は、0を示す非0係数個数データTotalCoeffのビット長が相互に異なり、0を示す非0係数個数データTotalCoeffのビット長が短くなるに従って、符号化コードの最大ビット長が長くなるように規定されている。
ところで、非0係数個数データTotalCoeffは、4x4のブロックデータが複雑な画像領域に位置する場合に、0になる可能性は殆どなく、その値が0〜15の広い範囲に分散するという特性がある。
また、非0係数個数データTotalCoeffは、4x4のブロックデータが変化が少ない平坦な画像領域に位置する場合に、0となる可能性が高く、高い値を示すことは殆どないという特性がある。
従って、上述したように変換表データTRNa1,2,3,4を規定することで、複雑な画像領域の4x4ブロックデータについては、0を示す非0係数個数データTotalCoeffに割り当てる符号化コードのビット長は長いが、符号化コードの最大ビット長が短い変換表データを選択することで、全体の符号化効率を高める。
一方、平坦な画像領域の4x4ブロックデータについては、最大ビット長は長いが、0を示す非0係数個数データTotalCoeffに割り当てる符号化コードが短い変換表データを選択することで、全体の符号化効率を高める。
変換表データTRNa1,2,3,4は、以下の特性を有している。
変換表データTRNa1,2,3,4の各々は、非0係数個数データTotalCoeffおよび最後連続個数データTrailingOneの組について、その符号化コードを規定している。
ここで、変換表データTRNa1,2,3,4は、0を示す非0係数個数データTotalCoeffのビット長が相互に異なり、0を示す非0係数個数データTotalCoeffのビット長が短くなるに従って、符号化コードの最大ビット長が長くなるように規定されている。
ところで、非0係数個数データTotalCoeffは、4x4のブロックデータが複雑な画像領域に位置する場合に、0になる可能性は殆どなく、その値が0〜15の広い範囲に分散するという特性がある。
また、非0係数個数データTotalCoeffは、4x4のブロックデータが変化が少ない平坦な画像領域に位置する場合に、0となる可能性が高く、高い値を示すことは殆どないという特性がある。
従って、上述したように変換表データTRNa1,2,3,4を規定することで、複雑な画像領域の4x4ブロックデータについては、0を示す非0係数個数データTotalCoeffに割り当てる符号化コードのビット長は長いが、符号化コードの最大ビット長が短い変換表データを選択することで、全体の符号化効率を高める。
一方、平坦な画像領域の4x4ブロックデータについては、最大ビット長は長いが、0を示す非0係数個数データTotalCoeffに割り当てる符号化コードが短い変換表データを選択することで、全体の符号化効率を高める。
また、最後連続個数データTrailingOneが異なり非0係数個数データTotalCoeffが同じ複数の組に対して、最後連続個数データTrailingOneが大きくなるに従って、符号化コードのビット長が同じあるいは長くなるように規定している。
2次元可逆符号化回路54は、図7に示すように、処理対象の4x4ブロックデータCに対して表示位置が左に隣接している4x4ブロックデータAの0,1(あるいは0)以外の変換係数の数をnAとし、処理対象の4x4ブロックデータCに対して表示位置が上に隣接している4x4ブロックデータAの0,1(あるいは0)以外の変換係数の数をnBとする。
そして、2次元可逆符号化回路54は、「nC=(nA+nB+1)>>1」により、指標データnCを生成する。
「>>1」は「1」右シフトすることを意味している。
2次元可逆符号化回路54は、指標データnCを基に、表1に示す総変換表データTRNaが規定する4つの変換表データTRNa1,2,3,4,5のうち一つを選択する。 2次元可逆符号化回路54は、例えば、nA=2,nB=3の場合、nC=(2+3+1)>>1=3となり、変換表データTRNa2を選択する。
2次元可逆符号化回路54は、色差信号のDC値の符号化に、変換表データTRNa5を用いる。
そして、2次元可逆符号化回路54は、上記4x4のブロックデータの非0係数個数データTotalCoeffおよび最後連続個数データTrailingOnesの符号化コードを、上記選択した変換表データTRNa1,2,3,4,5を用いて取得し、これを多重化回路57に出力する。
そして、2次元可逆符号化回路54は、「nC=(nA+nB+1)>>1」により、指標データnCを生成する。
「>>1」は「1」右シフトすることを意味している。
2次元可逆符号化回路54は、指標データnCを基に、表1に示す総変換表データTRNaが規定する4つの変換表データTRNa1,2,3,4,5のうち一つを選択する。 2次元可逆符号化回路54は、例えば、nA=2,nB=3の場合、nC=(2+3+1)>>1=3となり、変換表データTRNa2を選択する。
2次元可逆符号化回路54は、色差信号のDC値の符号化に、変換表データTRNa5を用いる。
そして、2次元可逆符号化回路54は、上記4x4のブロックデータの非0係数個数データTotalCoeffおよび最後連続個数データTrailingOnesの符号化コードを、上記選択した変換表データTRNa1,2,3,4,5を用いて取得し、これを多重化回路57に出力する。
次に、直交変換サイズ信号TRSIZEが8x8を示す場合を説明する。
上述したサブブロック生成回路52が生成した4つのサブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4は、図8に示すように表現できる。
図8において、矩形の左上が低周波成分、右下が高周波成分である。
従って、サブブロックデータSB1には比較的高い頻度で非0係数が存在し、逆にサブブロックデータSB4には殆どの係数が0となる確率が高くなる。
そのため、サブブロックデータSB4は値0(小さい値)に短い符号長の符号コードを割り当て、逆にサブブロックデータSB1には大きい値に短い符号長の符号コードを割り当てた方が符号化効率がよい。
ここで、直交変換サイズ信号TRSIZEが8x8を示す場合には、以下に示す(方式1)〜(方式4)の何れかを基に指標データnCを生成する。
なお、指標データnCの生成方法は、復号装置3においても同じにする。
上述したサブブロック生成回路52が生成した4つのサブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4は、図8に示すように表現できる。
図8において、矩形の左上が低周波成分、右下が高周波成分である。
従って、サブブロックデータSB1には比較的高い頻度で非0係数が存在し、逆にサブブロックデータSB4には殆どの係数が0となる確率が高くなる。
そのため、サブブロックデータSB4は値0(小さい値)に短い符号長の符号コードを割り当て、逆にサブブロックデータSB1には大きい値に短い符号長の符号コードを割り当てた方が符号化効率がよい。
ここで、直交変換サイズ信号TRSIZEが8x8を示す場合には、以下に示す(方式1)〜(方式4)の何れかを基に指標データnCを生成する。
なお、指標データnCの生成方法は、復号装置3においても同じにする。
(方式1)
2次元可逆符号化回路54は、図9に示す8x8ブロックデータCが処理対象であるとすると、サブブロックデータSB1の指標データnCは「8」、サブブロックデータSB2,B3の指標データnCは「4」、サブブロックデータSB4の指標データnCは「0」とする。
これにより、2次元可逆符号化回路54は、サブブロックデータSB1の符号化に表1に示す変換表データTRNa4を用い、サブブロックデータSB2,B3の符号化に変換表データTRNa3を用い、サブブロックデータSB4の符号化に変換表データTRNa1を用いる。
2次元可逆符号化回路54は、図9に示す8x8ブロックデータCが処理対象であるとすると、サブブロックデータSB1の指標データnCは「8」、サブブロックデータSB2,B3の指標データnCは「4」、サブブロックデータSB4の指標データnCは「0」とする。
これにより、2次元可逆符号化回路54は、サブブロックデータSB1の符号化に表1に示す変換表データTRNa4を用い、サブブロックデータSB2,B3の符号化に変換表データTRNa3を用い、サブブロックデータSB4の符号化に変換表データTRNa1を用いる。
(方式2)
2次元可逆符号化回路54は、図9に示す8x8ブロックデータCが処理対象であるとすると、サブブロックデータSB1の指標データnCは「8」、サブブロックデータSB2,B3の指標データnCは「2」、サブブロックデータSB4の指標データnCは「0」とする。
これにより、2次元可逆符号化回路54は、サブブロックデータSB1の符号化に表1に示す変換表データTRNa4を用い、サブブロックデータSB2,B3の符号化に変換表データTRNa2を用い、サブブロックデータSB4の符号化に変換表データTRNa1を用いる。
2次元可逆符号化回路54は、図9に示す8x8ブロックデータCが処理対象であるとすると、サブブロックデータSB1の指標データnCは「8」、サブブロックデータSB2,B3の指標データnCは「2」、サブブロックデータSB4の指標データnCは「0」とする。
これにより、2次元可逆符号化回路54は、サブブロックデータSB1の符号化に表1に示す変換表データTRNa4を用い、サブブロックデータSB2,B3の符号化に変換表データTRNa2を用い、サブブロックデータSB4の符号化に変換表データTRNa1を用いる。
(方式3)
2次元可逆符号化回路54は、図9に示す8x8ブロックデータCが処理対象であるとすると、サブブロックデータSB1の指標データnCは「4」、サブブロックデータSB2,B3の指標データnCは「2」、サブブロックデータSB4の指標データnCは「0」とする。
これにより、2次元可逆符号化回路54は、サブブロックデータSB1の符号化に表1に示す変換表データTRNa3を用い、サブブロックデータSB2,B3の符号化に変換表データTRNa2を用い、サブブロックデータSB4の符号化に変換表データTRNa1を用いる。
2次元可逆符号化回路54は、図9に示す8x8ブロックデータCが処理対象であるとすると、サブブロックデータSB1の指標データnCは「4」、サブブロックデータSB2,B3の指標データnCは「2」、サブブロックデータSB4の指標データnCは「0」とする。
これにより、2次元可逆符号化回路54は、サブブロックデータSB1の符号化に表1に示す変換表データTRNa3を用い、サブブロックデータSB2,B3の符号化に変換表データTRNa2を用い、サブブロックデータSB4の符号化に変換表データTRNa1を用いる。
(方式4)
2次元可逆符号化回路54は、図9に示すように処理対象のブロックデータCに左および上で隣接するブロックデータA,Bが8x8で直交変換されたものである場合に、ブロックデータCのサブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4の指標データnCを、ブロックデータA,Bの同じ位置のサブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4のnA,nBを用いて生成する。
例えば、2次元可逆符号化回路54は、ブロックデータAのサブブロックデータSB1のnAと、ブロックデータBのサブブロックデータSB1のnBとを用いて、「nC=(nA+nB+1)>>1」により、ブロックデータCのサブブロックデータSB1の指標データnCを生成する。
また、2次元可逆符号化回路54は、ブロックデータA,Bの一方が8x8の直交変換で、他方が4x4直交変換である場合、例えば、8x8直交変換の同じ位置のサブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4の0,1(あるいは0)以外の係数の数を指標データnCとする。
例えば、2次元可逆符号化回路54は、ブロックデータAが8x8、ブロックデータBが4x4である場合、ブロックデータAの0,1(あるいは0)以外の係数の数nAが、ブロックデータCのサブブロックデータSB1の指標データnCとする。
また、2次元可逆符号化回路54は、ブロックデータAおよびBの双方が4x4である場合、ブロックデータCの各サブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4と同じ位置のブロックデータA,BのサブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4のnA,nBを用いて、「nC=(nA+nB+1)>>1」により、ブロックデータCのサブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4の指標データnCを生成する。
なお、上述した指標データnCの生成方法は一例であり、ブロックデータA,BのサブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4のnA,nBを用いて、ブロックデータCのサブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4の指標データnCを生成するものであれば特に限定されない。
2次元可逆符号化回路54は、ブロックデータCのサブブロックデータSB1,B2,B3,B4を、それに対応した上記指標データnCを基に選択した変換表データTRNa1〜5を用いて変換する。
2次元可逆符号化回路54は、図9に示すように処理対象のブロックデータCに左および上で隣接するブロックデータA,Bが8x8で直交変換されたものである場合に、ブロックデータCのサブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4の指標データnCを、ブロックデータA,Bの同じ位置のサブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4のnA,nBを用いて生成する。
例えば、2次元可逆符号化回路54は、ブロックデータAのサブブロックデータSB1のnAと、ブロックデータBのサブブロックデータSB1のnBとを用いて、「nC=(nA+nB+1)>>1」により、ブロックデータCのサブブロックデータSB1の指標データnCを生成する。
また、2次元可逆符号化回路54は、ブロックデータA,Bの一方が8x8の直交変換で、他方が4x4直交変換である場合、例えば、8x8直交変換の同じ位置のサブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4の0,1(あるいは0)以外の係数の数を指標データnCとする。
例えば、2次元可逆符号化回路54は、ブロックデータAが8x8、ブロックデータBが4x4である場合、ブロックデータAの0,1(あるいは0)以外の係数の数nAが、ブロックデータCのサブブロックデータSB1の指標データnCとする。
また、2次元可逆符号化回路54は、ブロックデータAおよびBの双方が4x4である場合、ブロックデータCの各サブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4と同じ位置のブロックデータA,BのサブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4のnA,nBを用いて、「nC=(nA+nB+1)>>1」により、ブロックデータCのサブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4の指標データnCを生成する。
なお、上述した指標データnCの生成方法は一例であり、ブロックデータA,BのサブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4のnA,nBを用いて、ブロックデータCのサブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4の指標データnCを生成するものであれば特に限定されない。
2次元可逆符号化回路54は、ブロックデータCのサブブロックデータSB1,B2,B3,B4を、それに対応した上記指標データnCを基に選択した変換表データTRNa1〜5を用いて変換する。
なお、2次元可逆符号化回路54は、上記方式4において、ブロックデータAおよびBの双方が4x4である場合、ブロックデータCの各サブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4を、(方式1)、(方式2)、(方式3)のいずれかのように、そのサブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4の位置に応じて指標データnCを決定してもよい。
上述したように、2次元可逆符号化回路54は、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEが8x8を示す場合に、処理対象の8x8のブロックデータからサブブロック生成回路52が生成した4つのサブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4の各々について指標データnCを決定あるいは生成する。
そして、2次元可逆符号化回路54は、上記決定あるいは生成した指標データnCを基に、表1に示す変換表データTRNa1〜5のなかから1つを選択する。
そして、2次元可逆符号化回路54は、処理対象のブロックデータの非0係数個数データTotalCoeffおよび最後連続個数データTrailingOnesの符号化コードを、上記選択した変換表データTRNa1〜5を用いて取得する。
そして、2次元可逆符号化回路54は、上記決定あるいは生成した指標データnCを基に、表1に示す変換表データTRNa1〜5のなかから1つを選択する。
そして、2次元可逆符号化回路54は、処理対象のブロックデータの非0係数個数データTotalCoeffおよび最後連続個数データTrailingOnesの符号化コードを、上記選択した変換表データTRNa1〜5を用いて取得する。
以下、図3に示す可逆符号化回路27において、画像データS26の各ブロックデータから得られた非0係数個数データTotalCoeffおよび最後連続個数データTrailingOnesの符号化コードを決定する動作例を説明する。
図10は、当該動作例を説明するためのフローチャートである。
以下、図10に示す各ステップを説明する。
ステップST11:
図3に示す可逆符号化回路27は、図2に示す直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEが4x4を示す場合には、ステップST12に進み、その後、ステップST12〜ST16の処理を行う。
一方、可逆符号化回路27は、直交変換サイズ信号TRSIZEが4x4を示す場合には、ステップST12に進み、その後、ステップST12〜ST16の処理を行う。
図10は、当該動作例を説明するためのフローチャートである。
以下、図10に示す各ステップを説明する。
ステップST11:
図3に示す可逆符号化回路27は、図2に示す直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEが4x4を示す場合には、ステップST12に進み、その後、ステップST12〜ST16の処理を行う。
一方、可逆符号化回路27は、直交変換サイズ信号TRSIZEが4x4を示す場合には、ステップST12に進み、その後、ステップST12〜ST16の処理を行う。
ステップST12:
スキャン変換回路51は、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEが4x4を示す場合に、フレーム符号化では図4(a)に示す番号順、フィールド符号化では図4(b)に示す番号順に、画像データS26を構成する4x4ブロックデータ内の16個の変換係数をスキャンし、スキャン順にサブブロック生成回路52に出力する。
サブブロック生成回路52は、スキャン変換回路51から入力した変換係数をそのままラン・レベル計算回路53に出力する。
ステップST13:
ラン・レベル計算回路53は、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEが4x4を示す場合に、サブブロック生成回路52から順に入力した16個の変換係数列のレベルデータlevel、ランデータrun_before、ラン総数データtotal_zero、非0係数個数データTotalCoeff、最後連続個数データTrailingOnes、符号データtrailing_ones_sing_flagを生成する。
ラン・レベル計算回路53は、非0係数個数データTotalCoeffと最後連続個数データTrailingOnesとを2次元可逆符号化回路54に出力する。
スキャン変換回路51は、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEが4x4を示す場合に、フレーム符号化では図4(a)に示す番号順、フィールド符号化では図4(b)に示す番号順に、画像データS26を構成する4x4ブロックデータ内の16個の変換係数をスキャンし、スキャン順にサブブロック生成回路52に出力する。
サブブロック生成回路52は、スキャン変換回路51から入力した変換係数をそのままラン・レベル計算回路53に出力する。
ステップST13:
ラン・レベル計算回路53は、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEが4x4を示す場合に、サブブロック生成回路52から順に入力した16個の変換係数列のレベルデータlevel、ランデータrun_before、ラン総数データtotal_zero、非0係数個数データTotalCoeff、最後連続個数データTrailingOnes、符号データtrailing_ones_sing_flagを生成する。
ラン・レベル計算回路53は、非0係数個数データTotalCoeffと最後連続個数データTrailingOnesとを2次元可逆符号化回路54に出力する。
ステップST14:
2次元可逆符号化回路54は、図7に示すように、処理対象の4x4ブロックデータCに対して表示位置が左に隣接している4x4ブロックデータAの0,1(あるいは0)以外の変換係数の数をnAとし、処理対象の4x4ブロックデータCに対して表示位置が上に隣接している4x4ブロックデータAの0,1(あるいは0)以外の変換係数の数をnBとする。
そして、2次元可逆符号化回路54は、「nC=(nA+nB+1)>>1」により、指標データnCを生成する。
ステップST15:
2次元可逆符号化回路54は、ステップST14で生成した指標データnCを基に、表1に示す変換表データTRNa1〜5のうち一つを選択する。
ステップST16:
2次元可逆符号化回路54は、ステップST13で入力した上記4x4のブロックデータの非0係数個数データTotalCoeffおよび最後連続個数データTrailingOnesの符号化コードを、ステップST15で選択した変換表データTRNa1,2,3,4,5を用いて取得し、これを多重化回路57に出力する。
2次元可逆符号化回路54は、図7に示すように、処理対象の4x4ブロックデータCに対して表示位置が左に隣接している4x4ブロックデータAの0,1(あるいは0)以外の変換係数の数をnAとし、処理対象の4x4ブロックデータCに対して表示位置が上に隣接している4x4ブロックデータAの0,1(あるいは0)以外の変換係数の数をnBとする。
そして、2次元可逆符号化回路54は、「nC=(nA+nB+1)>>1」により、指標データnCを生成する。
ステップST15:
2次元可逆符号化回路54は、ステップST14で生成した指標データnCを基に、表1に示す変換表データTRNa1〜5のうち一つを選択する。
ステップST16:
2次元可逆符号化回路54は、ステップST13で入力した上記4x4のブロックデータの非0係数個数データTotalCoeffおよび最後連続個数データTrailingOnesの符号化コードを、ステップST15で選択した変換表データTRNa1,2,3,4,5を用いて取得し、これを多重化回路57に出力する。
ステップST17:
スキャン変換回路51は、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEが8x8を示す場合に、図5に示す番号順に、画像データS26を構成する8x8ブロックデータ内の64個の変換係数データをスキャンし、スキャン順にサブブロック生成回路52に出力する。
スキャン変換回路51は、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEが8x8を示す場合に、図5に示す番号順に、画像データS26を構成する8x8ブロックデータ内の64個の変換係数データをスキャンし、スキャン順にサブブロック生成回路52に出力する。
ステップST18:
サブブロック生成回路52は、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEが4x4を示す場合に、スキャン変換回路51から順に入力した4x4ブロックデータを構成する16個の変換係数を順にラン・レベル計算回路53に出力する。
サブブロック生成回路52は、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEが8x8を示す場合に、スキャン変換回路51から入力した8x8ブロックデータを構成する64個の変換係数のうち、1〜16番目に入力した変換係数を4x4のサブブロックデータSB1の構成要素とし、17〜32番目に入力した変換係数を4x4のサブブロックデータSB2の構成要素とし、33〜48番目に入力した変換係数を4x4のサブブロックデータSB3の構成要素とし、49〜64番目に入力した変換係数を4x4のサブブロックデータSB4の構成要素とし、これらをラン・レベル計算回路53に出力する。
サブブロック生成回路52は、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEが4x4を示す場合に、スキャン変換回路51から順に入力した4x4ブロックデータを構成する16個の変換係数を順にラン・レベル計算回路53に出力する。
サブブロック生成回路52は、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEが8x8を示す場合に、スキャン変換回路51から入力した8x8ブロックデータを構成する64個の変換係数のうち、1〜16番目に入力した変換係数を4x4のサブブロックデータSB1の構成要素とし、17〜32番目に入力した変換係数を4x4のサブブロックデータSB2の構成要素とし、33〜48番目に入力した変換係数を4x4のサブブロックデータSB3の構成要素とし、49〜64番目に入力した変換係数を4x4のサブブロックデータSB4の構成要素とし、これらをラン・レベル計算回路53に出力する。
ステップST19:
ラン・レベル計算回路53は、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEが8x8を示す場合に、サブブロック生成回路52から入力した4x4のサブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4の各々について、上述した4x4の場合と同様の処理を行って、レベルデータlevel、ランデータrun_before、ラン総数データtotal_zero、非0係数個数データTotalCoeff、最後連続個数データTrailingOnes、符号データtrailing_ones_sing_flagを生成する。
ラン・レベル計算回路53は、非0係数個数データTotalCoeffと最後連続個数データTrailingOnesとを2次元可逆符号化回路54に出力する。
ラン・レベル計算回路53は、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEが8x8を示す場合に、サブブロック生成回路52から入力した4x4のサブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4の各々について、上述した4x4の場合と同様の処理を行って、レベルデータlevel、ランデータrun_before、ラン総数データtotal_zero、非0係数個数データTotalCoeff、最後連続個数データTrailingOnes、符号データtrailing_ones_sing_flagを生成する。
ラン・レベル計算回路53は、非0係数個数データTotalCoeffと最後連続個数データTrailingOnesとを2次元可逆符号化回路54に出力する。
ステップST20:
2次元可逆符号化回路54は、符号化対象の8x8ブロックデータを構成する各サブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4について、前述した(方式1)〜(方式5)のいずれか一つに従って、その指標データnCを決定あるいは生成する。
ステップST21:
2次元可逆符号化回路54は、ステップST20で決定あるいは生成した指標データnCを基に、表1に示す変換表データTRNa1〜5のうち一つを選択する。
ステップST22:
2次元可逆符号化回路54は、ステップST19で入力した各サブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4の非0係数個数データTotalCoeffおよび最後連続個数データTrailingOnesの符号化コードを、ステップST21で選択した変換表データTRNa1,2,3,4,5を用いて取得し、これを多重化回路57に出力する。
2次元可逆符号化回路54は、符号化対象の8x8ブロックデータを構成する各サブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4について、前述した(方式1)〜(方式5)のいずれか一つに従って、その指標データnCを決定あるいは生成する。
ステップST21:
2次元可逆符号化回路54は、ステップST20で決定あるいは生成した指標データnCを基に、表1に示す変換表データTRNa1〜5のうち一つを選択する。
ステップST22:
2次元可逆符号化回路54は、ステップST19で入力した各サブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4の非0係数個数データTotalCoeffおよび最後連続個数データTrailingOnesの符号化コードを、ステップST21で選択した変換表データTRNa1,2,3,4,5を用いて取得し、これを多重化回路57に出力する。
以下、レベル符号化回路55について説明する。
レベル符号化回路55は、ラン・レベル計算回路53から入力したレベルデータlevelを可変長符号化する。
具体的には、レベル符号化回路55は、レベルデータlevelから、level_prefix,level_suffixと呼ばれるパレメータを抽出する。
そして、レベル符号化回路55は、パラメータlevel_prefixを、下記表2に示す変換表データTRNbを基に可変長符号化する。
レベル符号化回路55は、ラン・レベル計算回路53から入力したレベルデータlevelを可変長符号化する。
具体的には、レベル符号化回路55は、レベルデータlevelから、level_prefix,level_suffixと呼ばれるパレメータを抽出する。
そして、レベル符号化回路55は、パラメータlevel_prefixを、下記表2に示す変換表データTRNbを基に可変長符号化する。
パラメータlevel_suffixは、suffxLengthによって与えられるビット長で unsigned integer として符号化される。
ここで、レベルデータlevelと、パラメータlevel_prefix,level_suffixとの関係は下記式(1),(2)で規定される。
ここで、レベルデータlevelと、パラメータlevel_prefix,level_suffixとの関係は下記式(1),(2)で規定される。
[数1]
levelCode=(level_prefix<<suffixLength)+level_suffix
…(1)
levelCode=(level_prefix<<suffixLength)+level_suffix
…(1)
[数2]
levelCodeが偶数の場合 : level = (levelCode + 2) >> 1
levelCodeが偶数でない場合 : level = (-levelCode - 1) >> 1
…(2)
levelCodeが偶数の場合 : level = (levelCode + 2) >> 1
levelCodeが偶数でない場合 : level = (-levelCode - 1) >> 1
…(2)
レベル符号化回路55は、レベルデータlevelを可変長符号化して得た符号化コードを多重化回路57に出力する。
以下、ラン符号化回路56について説明する。
ラン符号化回路56は、ラン・レベル計算回路53から入力したランデータrun_beforeおよびラン総数データtotal_zeroを以下に示すように可変長符号化する。
そして、ラン符号化回路56は、当該可変長符号化して得た符号化コードを多重化回路57に出力する。
具体的には、ラン符号化回路56は、直交変換サイズ信号TRSIZEが4x4を示し、且つ、非0係数個数データTotalCoeffが1以上7以下の場合に、下記表3に示す変換表データTRNcに基づいて、ラン総数データtotal_zeroを可変長符号化する。
ラン符号化回路56は、ラン・レベル計算回路53から入力したランデータrun_beforeおよびラン総数データtotal_zeroを以下に示すように可変長符号化する。
そして、ラン符号化回路56は、当該可変長符号化して得た符号化コードを多重化回路57に出力する。
具体的には、ラン符号化回路56は、直交変換サイズ信号TRSIZEが4x4を示し、且つ、非0係数個数データTotalCoeffが1以上7以下の場合に、下記表3に示す変換表データTRNcに基づいて、ラン総数データtotal_zeroを可変長符号化する。
また、ラン符号化回路56は、直交変換サイズ信号TRSIZEが4x4を示し、且つ、非0係数個数データTotalCoeffが8以上15以下の場合に、下記表4に示す変換表データTRNdに基づいて、ラン総数データtotal_zeroを可変長符号化する。
また、ラン符号化回路56は、符号化対象のブロックデータが、2x2の色差DCである場合に、下記表5に示す変換表データTRNeに基づいて、ラン総数データtotal_zeroを可変長符号化する。
また、ラン符号化回路56は、下記表6に示す変換表データTRNfに基づいて、ランデータrun_beforeを可変長符号化する。
ラン符号化回路56は、ラン総数データtotal_zeroおよびランデータrun_beforeを可変長符号化して得た符号化コードを多重化回路57に出力する。
多重化回路57は、2次元可逆符号化回路54、レベル符号化回路55およびラン符号化回路56から入力した符号化コードを多重化したビットストリームである画像データS27を生成し、これをバッファメモリ28に書き込む。
以下、図2に示す符号化装置2の全体動作を説明する。
入力となる画像信号は、まず、A/D変換回路22においてデジタル信号に変換される。
次に、出力となる画像圧縮情報のGOP構造に応じ、画面並べ替え回路23においてフレーム画像データの並べ替えが行われ、それによって得られた原画像データS23が演算回路24、動き予測・補償回路42およびイントラ予測回路41に出力される。
次に、演算回路24が、画面並べ替え回路23からの原画像データS23と選択回路44からの予測画像データPIとの差分を検出し、その差分を示す画像データS24を直交変換回路25に出力する。
入力となる画像信号は、まず、A/D変換回路22においてデジタル信号に変換される。
次に、出力となる画像圧縮情報のGOP構造に応じ、画面並べ替え回路23においてフレーム画像データの並べ替えが行われ、それによって得られた原画像データS23が演算回路24、動き予測・補償回路42およびイントラ予測回路41に出力される。
次に、演算回路24が、画面並べ替え回路23からの原画像データS23と選択回路44からの予測画像データPIとの差分を検出し、その差分を示す画像データS24を直交変換回路25に出力する。
次に、直交変換回路25が、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEが示すブロックサイズに基づいて、画像データS24に離散コサイン変換やカルーネン・レーベ変換等の直交変換を施して画像データ(DCT係数)S25を生成し、これを量子化回路26に出力する。
次に、量子化回路26が、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEが示すブロックサイズに基づいて、画像データS25を量子化し、画像データ(量子化されたDCT係数)S26を可逆符号化回路27および逆量子化回路29に出力する。
次に、可逆符号化回路27が、前述したように、画像データS26に可変長符号化を施して画像データS27を生成し、これをバッファメモリ28に蓄積する。
また、レート制御回路32が、バッファメモリ28から読み出した画像データを基に、量子化回路26における量子化レートを制御する。
次に、量子化回路26が、直交変換サイズ決定回路45から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEが示すブロックサイズに基づいて、画像データS25を量子化し、画像データ(量子化されたDCT係数)S26を可逆符号化回路27および逆量子化回路29に出力する。
次に、可逆符号化回路27が、前述したように、画像データS26に可変長符号化を施して画像データS27を生成し、これをバッファメモリ28に蓄積する。
また、レート制御回路32が、バッファメモリ28から読み出した画像データを基に、量子化回路26における量子化レートを制御する。
また、逆量子化回路29が、量子化回路26から入力した画像データS26を逆量子化して逆直交変換回路30に出力する。
そして、逆直交変換回路30が、直交変換回路25の逆変換処理を行って生成した画像データを加算回路33に出力する。
加算回路33において、逆直交変換回路30からの画像データと選択回路44からの予測画像データPIとが加算されて参照画像データR_PICが生成され、これがフレームメモリ31に書き込まれる。
そして、逆直交変換回路30が、直交変換回路25の逆変換処理を行って生成した画像データを加算回路33に出力する。
加算回路33において、逆直交変換回路30からの画像データと選択回路44からの予測画像データPIとが加算されて参照画像データR_PICが生成され、これがフレームメモリ31に書き込まれる。
また、イントラ予測回路41は、フレームメモリ31から読み出したブロックデータを4x4および16x16のブロックサイズでイントラ予測符号化し、その予測画像データを生成する。
また、動き予測・補償回路42は、フレームメモリ31から読み出したブロックデータを、16x16、16x8、8x16、8x8、8x4、4x8のブロックサイズでインター予測符号化し、その予測画像データを生成する。
そして、イントラ予測回路41および動き予測・補償回路42の予測画像データのうち、符号化コストが最小の予測画像データが演算回路24に出力される。
また、動き予測・補償回路42は、フレームメモリ31から読み出したブロックデータを、16x16、16x8、8x16、8x8、8x4、4x8のブロックサイズでインター予測符号化し、その予測画像データを生成する。
そして、イントラ予測回路41および動き予測・補償回路42の予測画像データのうち、符号化コストが最小の予測画像データが演算回路24に出力される。
直交変換サイズ決定回路45は、演算回路24に出力された予測画像データの生成に用いられたブロックサイズを示す直交変換サイズ信号TRSIZEを直交変換回路25、量子化回路26および可逆符号化回路27に出力する。
以上説明したように、符号化装置2によれば、図3に示す可逆符号化回路27において、4x4で直交変換された変換係数を符号化するために用いる表1に示す総変換表データTRNaを用いて、8x8で直交変換された変換係数の非0係数個数データTotalCoeffおよび最後連続個数データTrailingOneを符号化できる。
また、符号化装置2によれば、可逆符号化回路27において、サブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4の符号化に用いる変換表データTRNa1,a2,a3,a4のを、(方式1)〜(方式4)により選択するため、高い符号化効率を実現できる。
また、符号化装置2によれば、可逆符号化回路27において、サブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4の符号化に用いる変換表データTRNa1,a2,a3,a4のを、(方式1)〜(方式4)により選択するため、高い符号化効率を実現できる。
<復号装置3>
以下、図1に示す復号装置3について説明する。
図11は、図1に示す復号装置3の構成図である。
図11に示すように、復号装置3は、例えば、バッファメモリ81、可逆復号回路82、逆量子化回路83、逆直交変換回路84、加算回路85、フレームメモリ86、画像並べ替えバッファ87、D/A変換回路88、イントラ予測回路89、並びに動き予測・補償回路90を有する。
以下、図1に示す復号装置3について説明する。
図11は、図1に示す復号装置3の構成図である。
図11に示すように、復号装置3は、例えば、バッファメモリ81、可逆復号回路82、逆量子化回路83、逆直交変換回路84、加算回路85、フレームメモリ86、画像並べ替えバッファ87、D/A変換回路88、イントラ予測回路89、並びに動き予測・補償回路90を有する。
バッファメモリ81は、符号化装置2から受信(入力)したビットストリームである画像データS2を記憶する。
可逆復号回路82は、バッファメモリ81から読み出した画像データS2を、図2に示す可逆符号化回路27による可逆符号化に対した方法で復号して画像データS82を生成する。
可逆復号回路82は、画像データS2に多重化された直交変換サイズ信号TRSIZEを分離および復号して逆量子化回路83および逆直交変換回路84に出力する。
可逆復号回路82について後に詳細に説明する。
可逆復号回路82は、バッファメモリ81から読み出した画像データS2を、図2に示す可逆符号化回路27による可逆符号化に対した方法で復号して画像データS82を生成する。
可逆復号回路82は、画像データS2に多重化された直交変換サイズ信号TRSIZEを分離および復号して逆量子化回路83および逆直交変換回路84に出力する。
可逆復号回路82について後に詳細に説明する。
逆量子化回路83は、可逆復号回路82から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEを基に、可逆復号回路82から入力した可逆復号後の画像データS82を、図2に示す量子化回路26に対応した逆量子化方法で逆量子化して画像データS83を生成し、これを逆直交変換回路84に出力する。
逆直交変換回路84は、可逆復号回路82から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEを基に、逆量子化回路83から入力した画像データS83を、図2に示す直交変換回路25の直交変換に対応した直交逆変換を行って画像データS84を生成し、これを加算回路85に出力する。
加算回路85は、イントラ予測回路89あるいは動き予測・補償回路90から入力した予測画像と、逆直交変換回路84から入力した画像データS84とを加算して画像データS85を生成し、これをフレームメモリ86および画像並べ替えバッファ87に出力する。
画像並べ替えバッファ87は、加算回路85から入力した画像データS85をピクチャ単位で表示順に並べ替えてD/A変換回路88に読み出すために用いられる。
D/A変換回路88は、画像並べ替えバッファ87から読み出した画像データをD/A変換してアナログの画像信号を生成する。
逆直交変換回路84は、可逆復号回路82から入力した直交変換サイズ信号TRSIZEを基に、逆量子化回路83から入力した画像データS83を、図2に示す直交変換回路25の直交変換に対応した直交逆変換を行って画像データS84を生成し、これを加算回路85に出力する。
加算回路85は、イントラ予測回路89あるいは動き予測・補償回路90から入力した予測画像と、逆直交変換回路84から入力した画像データS84とを加算して画像データS85を生成し、これをフレームメモリ86および画像並べ替えバッファ87に出力する。
画像並べ替えバッファ87は、加算回路85から入力した画像データS85をピクチャ単位で表示順に並べ替えてD/A変換回路88に読み出すために用いられる。
D/A変換回路88は、画像並べ替えバッファ87から読み出した画像データをD/A変換してアナログの画像信号を生成する。
イントラ予測回路89は、フレームメモリ86から読み出した画像データS85内の復号対象のブロックデータがイントラ予測符号化されたものである場合に、当該ブロックデータをイントラ方式で復号して予測画像データを生成し、これを加算回路85に出力する。
動き予測・補償回路90は、フレームメモリ86から読み出した画像データS85内の復号対象のブロックデータがインター予測符号化されたものである場合に、当該ブロックデータをインター方式で復号して予測画像データを生成し、これを加算回路85に出力する。
動き予測・補償回路90は、フレームメモリ86から読み出した画像データS85内の復号対象のブロックデータがインター予測符号化されたものである場合に、当該ブロックデータをインター方式で復号して予測画像データを生成し、これを加算回路85に出力する。
以下、図11に示す可逆復号回路82を説明する。
図12は、図11に示す可逆復号回路82の構成図である。
図12に示すように、可逆復号回路82は、例えば、分離回路110、2次元可逆復号回路111、レベル復号回路112、ラン復号回路113、変換係数復元回路114、ブロック復元回路115、並びにスキャン変換回路116を有する。
本実施形態において、次元可逆復号回路111、レベル復号回路112、ラン復号回路113、変換係数復元回路114、ブロック復元回路115、並びにスキャン変換回路116の処理は、分離回路110から分離された直交変換サイズ信号TRSIZEを用いて行われる。
図12は、図11に示す可逆復号回路82の構成図である。
図12に示すように、可逆復号回路82は、例えば、分離回路110、2次元可逆復号回路111、レベル復号回路112、ラン復号回路113、変換係数復元回路114、ブロック復元回路115、並びにスキャン変換回路116を有する。
本実施形態において、次元可逆復号回路111、レベル復号回路112、ラン復号回路113、変換係数復元回路114、ブロック復元回路115、並びにスキャン変換回路116の処理は、分離回路110から分離された直交変換サイズ信号TRSIZEを用いて行われる。
分離回路110は、符号化された画像データS2から、ランデータrun_beforeおよびラン総数データtotal_zeroの符号化コードを分離(抽出)し、これをラン復号回路113に出力する。
また、分離回路110は、画像データS2から、レベルデータlevelの符号化コードを分離し、これをレベル復号回路112に出力する。
また、分離回路110は、画像データS2から、非0係数個数データTotalCoeff、最後連続個数データTrailingOnes、並びに符号データtrailing_ones_sing_flagの符号化コードを分離し、これを2次元可逆復号回路111に出力する。
また、分離回路110は、画像データS2から直交変換サイズ信号TRSIZEを分離し、これらを図12に示す2次元可逆復号回路111、レベル復号回路112、ラン復号回路113、変換係数復元回路114、ブロック復元回路115、スキャン変換回路116、並びに図11に示す逆量子化回路83および逆直交変換回路84に出力する。
また、分離回路110は、画像データS2から、レベルデータlevelの符号化コードを分離し、これをレベル復号回路112に出力する。
また、分離回路110は、画像データS2から、非0係数個数データTotalCoeff、最後連続個数データTrailingOnes、並びに符号データtrailing_ones_sing_flagの符号化コードを分離し、これを2次元可逆復号回路111に出力する。
また、分離回路110は、画像データS2から直交変換サイズ信号TRSIZEを分離し、これらを図12に示す2次元可逆復号回路111、レベル復号回路112、ラン復号回路113、変換係数復元回路114、ブロック復元回路115、スキャン変換回路116、並びに図11に示す逆量子化回路83および逆直交変換回路84に出力する。
2次元可逆復号回路111は、前述した図3に示す2次元可逆符号化回路54と同様の手法で、直交変換サイズ信号TRSIZE等を用いて、前述した表1に示す総変換表データTRN内の変換表データTRNa1〜5のうち一つを選択する。
そして、2次元可逆復号回路111は、選択した変換表データTRNa1〜5を用いて、分離回路110から入力した符号化コードを復号して、非0係数個数データTotalCoeffおよび最後連続個数データTrailingOnesを取得し、これを変換係数復元回路114に出力する。
また、2次元可逆復号回路111は、分離回路110から分離した符号化コードを復号し、符号データtrailing_ones_sing_flagを取得し、これを変換係数復元回路114に出力する。
そして、2次元可逆復号回路111は、選択した変換表データTRNa1〜5を用いて、分離回路110から入力した符号化コードを復号して、非0係数個数データTotalCoeffおよび最後連続個数データTrailingOnesを取得し、これを変換係数復元回路114に出力する。
また、2次元可逆復号回路111は、分離回路110から分離した符号化コードを復号し、符号データtrailing_ones_sing_flagを取得し、これを変換係数復元回路114に出力する。
レベル復号回路112は、図3に示すレベル符号化回路55の可変長符号化に対応した復号を前述した表2に示す変換表データTRNbを用いて行い、分離回路110からにした符号化コードに対応したレベルデータlevelを取得し、これを変換係数復元回路114に出力する。
ラン復号回路113は、図3に示すラン符号化回路56の可変長符号化に対応した復号を前述した表3、表4、表5および表6に示す変換表データTRNc,TRNd,TRNe,TRNfを用いて行い、分離回路110から符号化コードに対応したランデータrun_beforeおよびラン総数データtotal_zeroを取得し、これを変換係数復元回路114に出力する。
変換係数復元回路114は、2次元可逆復号回路111から入力した非0係数個数データTotalCoeff、最後連続個数データTrailingOnesおよび符号データtrailing_ones_sing_flagと、レベル復号回路112から入力したレベルデータlevelと、ラン復号回路113から入力したランデータrun_beforeおよびラン総数データtotal_zeroとを基に、図3に示すラン・レベル計算回路53の処理と逆の処理により、変換係数を生成し、これをブロック復元回路115に出力する。
ブロック復元回路115は、直交変換サイズ信号TRSIZEが4x4を示す場合には、変換係数復元回路114から入力した4x4分の変換係数を記憶する。
ブロック復元回路115は、直交変換サイズ信号TRSIZEが8x8を示す場合には、変換係数復元回路114から入力した8x8分の変換係数を記憶する。
ブロック復元回路115は、直交変換サイズ信号TRSIZEが8x8を示す場合には、変換係数復元回路114から入力した8x8分の変換係数を記憶する。
スキャン変換回路116は、直交変換サイズ信号TRSIZEが4x4を示す場合に、変換係数復元回路114に記憶された4x4分の変換係数を、図11に示す逆量子化回路83で逆量子化するのに適した順序で読み出して画像データS82として逆量子化回路83に出力する。
また、スキャン変換回路116は、直交変換サイズ信号TRSIZEが8X8を示す場合に、変換係数復元回路114に記憶された8x8分の変換係数を、図5に示すスキャン順、並びに図8に示すサブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4の配置を考慮して、図11に示す逆量子化回路83で逆量子化するのに適した順序で読み出して画像データS82として逆量子化回路83に出力する。
また、スキャン変換回路116は、直交変換サイズ信号TRSIZEが8X8を示す場合に、変換係数復元回路114に記憶された8x8分の変換係数を、図5に示すスキャン順、並びに図8に示すサブブロックデータSB1,SB2,SB3,SB4の配置を考慮して、図11に示す逆量子化回路83で逆量子化するのに適した順序で読み出して画像データS82として逆量子化回路83に出力する。
復号装置3によれば、上述した符号化装置2によって符号化された非0係数個数データTotalCoeffおよび最後連続個数データTrailingOneの符号化コードを復元できる。
本発明は上述した実施形態には限定されない。
例えば、上述した実施形態では、非0係数個数データTotalCoeffおよび最後連続個数データTrailingOneを符号化する対応関係データとして、表1に示す総変換表データTRNaを例示したが、変換表データTRNa1,2,3,4は、0を示す非0係数個数データTotalCoeffのビット長が相互に異なり、0を示す非0係数個数データTotalCoeffのビット長が短くなるに従って、符号化コードの最大ビット長が長くなるように規定さればその他の変換表データを用いてもよい。
例えば、上述した実施形態では、非0係数個数データTotalCoeffおよび最後連続個数データTrailingOneを符号化する対応関係データとして、表1に示す総変換表データTRNaを例示したが、変換表データTRNa1,2,3,4は、0を示す非0係数個数データTotalCoeffのビット長が相互に異なり、0を示す非0係数個数データTotalCoeffのビット長が短くなるに従って、符号化コードの最大ビット長が長くなるように規定さればその他の変換表データを用いてもよい。
また、上述した符号化装置2では、図10等に示す符号化処理を、図3に示す可逆符号化回路27の構成回路によって実現した場合を例示したが、これらの処理の全部または一部をプログラムの記述に従ってCPU(Central Processing Unit)などが実行してもよい。
また、上述した復号装置3では、復号処理を、図11に示す可逆復号回路82の構成回路によって実現した場合を例示したが、これらの処理の全部または一部をプログラムの記述に従ってCPUなどが実行してもよい。
また、上述した復号装置3では、復号処理を、図11に示す可逆復号回路82の構成回路によって実現した場合を例示したが、これらの処理の全部または一部をプログラムの記述に従ってCPUなどが実行してもよい。
本発明は、直交変換の変換係数を符号化する符号化システム等に適用可能である。
1…通信システム、2…符号化装置、3…復号装置、22…A/D変換回路、23…画面並べ替え回路、24…演算回路、25…直交変換回路、26…量子化回路、27…可逆符号化回路、28…バッファメモリ、29…逆量子化回路、30…逆直交変換回路、31…フレームメモリ、32…レート制御回路、33…加算回路、41…イントラ予測回路、42…動き予測・補償回路、45…直交変換サイズ決定回路、51…スキャン回路、52…サブブロック生成回路、53…ラン・レベル計算回路、54…2次元可逆符号化回路、55…レベル符号化回路、56…ラン符号化回路、57…多重化回路、81…バッファメモリ、82…可逆復号回路、83…逆量子化回路、84…逆直交変換回路、85…加算回路、86…フレームメモリ、87…画像並べ替えバッファ、88…D/A変換回路、110…分離回路、111…2次元可逆復号回路、112…レベル復号回路、113…ラン復号回路、114…変換係数復元回路、115…ブロック復元回路、116…スキャン変換回路
Claims (14)
- 画像データを符号化する符号化装置において、
前記画像データの処理対象ブロックから、前記画像データを直交変換する際の直交変換サイズより小さいサブブロックサイズのサブブロックを生成する生成手段と、
前記生成手段により生成されたサブブロックに含まれる変換係数の数を用いて算出された指標データの値に従って、前記サブブロックサイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データの値と符号化コードとの対応関係を示す対応関係データを選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された対応関係データを用いて、前記直交変換サイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データの値に対応する符号化コードを取得する取得手段と、
を備える符号化装置。 - 前記サブブロックに含まれる0又は1以外の変換係数の数を用いて、前記指標データを算出する算出手段を更に備える、
請求項1に記載の符号化装置。 - 前記算出手段は、前記処理対象のブロックの上に隣接する上ブロックのブロックサイズと前記処理対象のブロックの左に隣接する左ブロックのブロックサイズとが同じ場合に、前記上ブロックと前記左ブロックの同じ位置のサブブロックに対する指標データを用いて、前記処理対象のブロック内のサブブロックに対する指標データを算出する、
請求項2に記載の符号化装置。 - 前記算出手段は、前記処理対象のブロックの上に隣接する上ブロックのブロックサイズと前記処理対象のブロックの左に隣接する左ブロックのブロックサイズとが異なる場合に、ブロックサイズが大きいブロック内の同じ位置のサブブロックに対する指標データを、前記処理対象ブロック内のサブブロックに対する指標データとする、
請求項2に記載の符号化装置。 - 前記算出手段は、前記処理対象ブロックの指標データ(nC)を下記式によって算出する、
nC=(nA+nB+1)>>1
ただし、nAは前記左ブロック内のサブブロックの指標データであり、
nBは前記上ブロック内のサブブロックの指標データである、
請求項3に記載の符号化装置。 - 前記直交変換サイズは、8×8であり、
前記サブブロックサイズは、4×4である
請求項1に記載の符号化装置。 - 前記対応関係データは、前記最後連続個数データのビット長が長くなるのに応じて、前記符号化コードのビット長が長くなるように規定されている、
請求項1に記載の符号化装置。 - 画像データを符号化する符号化方法において、
前記画像データの処理対象ブロックから、前記画像データを直交変換する際の直交変換サイズより小さいサブブロックサイズのサブブロックを生成する生成工程と、
前記生成工程において生成されたサブブロックに含まれる変換係数の数を用いて算出された指標データの値に従って、前記サブブロックサイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データの値と符号化コードとの対応関係を示す対応関係データを選択する選択工程と、
前記選択工程において選択された対応関係データを用いて、前記直交変換サイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データの値に対応する符号化コードを取得する取得工程と、
を備える符号化方法。 - コンピュータを用いて画像データを符号化する符号化プログラムにおいて、
前記画像データの処理対象ブロックから、前記画像データを直交変換する際の直交変換サイズより小さいサブブロックサイズのサブブロックを生成する生成手順と、
前記生成手順により生成されたサブブロックに含まれる変換係数の数を用いて算出された指標データの値に従って、前記サブブロックサイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データの値と符号化コードとの対応関係を示す対応関係データを選択する選択手順と、
前記選択手順により選択された対応関係データを用いて、前記直交変換サイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データの値に対応する符号化コードを取得する取得手順と
を、コンピュータに実行させる、符号化プログラム。 - コンピュータにおいて実行される画像データを符号化するための下記のルーチンを記録した記録媒体において、
前記画像データの処理対象ブロックから、前記画像データを直交変換する際の直交変換サイズより小さいサブブロックサイズのサブブロックを生成する生成ルーチンと、
前記生成ルーチンの実行により生成されたサブブロックに含まれる変換係数の数を用いて算出された指標データの値に従って、前記サブブロックサイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データの値と符号化コードとの対応関係を示す対応関係データを選択する選択ルーチンと、
前記選択ルーチンの実行により選択された対応関係データを用いて、前記直交変換サイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データの値に対応する符号化コードを取得する取得ルーチンと
を記録した記録媒体。 - 画像データを符号化する符号化装置において、
前記画像データの処理対象ブロックから、前記画像データを直交変換する際の直交変換サイズより小さいサブブロックサイズのサブブロックを生成する生成手段と、
前記生成手段により生成されたサブブロックの位置に応じて算出された指標データの値に従って、前記サブブロックサイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データ値と符号化コードとの対応関係を示す対応関係データを選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された対応関係データを用いて、前記直交変換サイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データに対応する符号化コードを取得する取得手段と、
を備える符号化装置。 - 画像データを符号化する符号化方法において、
前記画像データの処理対象ブロックから、前記画像データを直交変換する際の直交変換サイズより小さいサブブロックサイズのサブブロックを生成する生成工程と、
前記生成工程において生成されたサブブロックの位置に応じて算出された指標データの値に従って、前記サブブロックサイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データ値と符号化コードとの対応関係を示す対応関係データを選択する選択工程と、
前記選択工程において選択された対応関係データを用いて、前記直交変換サイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データに対応する符号化コードを取得する取得工程と、
を備える符号化方法。 - コンピュータを用いて画像データを符号化する符号化プログラムにおいて、
前記画像データの処理対象ブロックから、前記画像データを直交変換する際の直交変換サイズより小さいサブブロックサイズのサブブロックを生成する生成手順と、
前記生成手順により生成されたサブブロックの位置に応じて算出された指標データの値に従って、前記サブブロックサイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データ値と符号化コードとの対応関係を示す対応関係データを選択する選択手順と、
前記選択手順により選択された対応関係データを用いて、前記直交変換サイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データに対応する符号化コードを取得する取得手順と、
をコンピュータに実行させる、符号化プログラム。 - コンピュータにおいて実行される画像データを符号化するための下記のルーチンを記録した記録媒体において、
前記画像データの処理対象ブロックから、前記画像データを直交変換する際の直交変換サイズより小さいサブブロックサイズのサブブロックを生成する生成ルーチンと、
前記生成ルーチンの実行により生成されたサブブロックの位置に応じて算出された指標データの値に従って、前記サブブロックサイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データ値と符号化コードとの対応関係を示す対応関係データを選択する選択ルーチンと、
前記選択ルーチンの実行により選択された対応関係データを用いて、前記直交変換サイズで直交変換された変換係数の最後に連続する絶対値1の変換係数の個数を示す最後連続個数データに対応する符号化コードを取得する取得ルーチンと、
を記録した記録媒体。
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