JP2507575B2 - 動画像信号の並列符号化方法 - Google Patents

動画像信号の並列符号化方法

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JP2507575B2 JP33057388A JP33057388A JP2507575B2 JP 2507575 B2 JP2507575 B2 JP 2507575B2 JP 33057388 A JP33057388 A JP 33057388A JP 33057388 A JP33057388 A JP 33057388A JP 2507575 B2 JP2507575 B2 JP 2507575B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術〕 本発明は動画像信号を高能率に符号化するための動画
像信号の並列符号化方法に関する。
〔従来の技術〕
第2図は,従来の動画像符号化方法に用いる符号化回
路の構成を示す。第2図において1は信号入力端子,2は
減算回路,3は量子化回路,4は可変長符号化回路,5は出力
端子,6は加算回路,7はローカル復号信号出力端子,8はフ
レームメモリ,9は動き補償予測回路である。
信号入力端子1より入力された信号は減算回路2によ
って予測値が減算され予測誤差信号aとなる。予測誤差
信号aは量子化回路3によって量子化される量子化代表
値cと量子化番号bとを出力する。量子化番号bは可変
長符号化回路4により可変長符号に変換されて出力端子
5より出力される。量子化回路3より出力される量子化
代表値cは加算回路6に入力され予測値hと加算されて
ローカル復号信号dとなる。ローカル復号信号dは出力
端子7より出力されるとともに,フレームメモリ8に入
力される。動き補償予測回路9はフレームメモリ8内の
前フレーム画像信号eと入力信号fとを用いて動きベク
トルgを検出し,動きベクトルgを可変長符号化回路4
に出力すると共に,前記動きベクトルgを用いてフレー
ムメモリ8内の前フレーム画像信号eより動き補償予測
値hを作成し,該予測値hを減算回路2および加算回路
6へ出力する。
以上述べた方法では予測誤差信号aは単一の量子化回
路3によって量子化されているに過ぎず,またその量子
化番号bも単独に可変長符号化されている。このため予
測誤差信号aを一度に量子化する必要があり,量子化回
路3の実現性の面で量子化回路3の規模に自ずと制限が
ある。
この欠点を解決するために,複数の量子化回路を直列
に接続する方法が考えられている。第3図はこの種の量
子化回路の構成と可変長符号化回路の構成を示してい
る。11,12,13は第1,第2,第3の量子化回路,21,22は第1,
第2の減算回路,31,32,33は第1,第2,第3の可変長符号
化回路,41,42は第1,第2の加算回路,50は符号多重化回
路である。
入力された予測誤差信号aはまず量子化回路11によっ
て量子化され量子化代表値c1及び量子化番号b1に変換さ
れる。量子化番号b1は可変長符号化回路31に,量子化代
表値c1は加算回路41に入力される。減算回路21は予測誤
差信号aより量子化回路11より出力された量子化代表値
c1を減算して第2番目以降の量子化回路12の入力とす
る。この結果,第1の量子化回路11によって予測誤差信
号aから第1の量子化回路で取り出された成分c1が減少
し,対応する符号b1が可変長符号化回路31より出力され
ることになる。以下同様に第2,第3の量子化回路12,13
によって符号化が進行する。加算回路41は量子化回路11
より出力された量子化代表値c1と第2,第3の量子化回路
より出力される量子化代表値c2,c3とを加算し第1,第2,
第3の量子化回路の総合された量子化代表値cとして出
力する。
この方法によれば,複雑な量子化機能を簡単な量子化
回路の組合せによって実現することができる。しかし,
符号化の過程で発生する複数の符号を互いに独立な成分
とする事が必要であり,これが制約としてのこる。独立
にできない場合には符号間に重複した情報が存在するこ
とになり,符号化の効率を低下させることになる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は,上述した従来の問題点を解決し,高
機能な量子化回路を簡単な量子化回路の組合せによって
実現し,この結果発生するパラメタ値を効率よく符号化
することにある。
〔発明の構成〕
本発明は,複数の量子化回路を並列に動作させ,各量
子化回路より出力される量子化番号をもとに,他の量子
化回路より出力される量子化番号または量子化番号の出
現確率を推定し,推定された量子化番号または量子化番
号の出現確率により後段の複数の可変長符号化回路の動
作モードを選択できるようにしたことを最も主要な特徴
とするものである。従って従来技術とは,高機能な量子
化回路の実現方法の自由度を高めることができるととも
に,各量子化回路出力の間に含まれる冗長性を削減でき
ることに差異を有する。
〔実施例〕
第1図は本発明方法の実施例の符号化回路についての
説明図であり,第2図,第3図における量子化回路およ
び可変長符号化回路の機能に対応する部分を示してい
る。100は予測誤差信号aの入力端子,101,102,103は量
子化等を行う第1種(第1の種類)の符号器,110は後段
の符号器を制御するモード制御回路,111は量子化代表値
(代表ベクトル信号)出力端子,121,122,123は可変長符
号化等を行う第2種(第2の種類)の符号器,130は符号
多重化回路,131は符号出力端子である。
入力端子100より入力された予測誤差信号aは101,10
2,103に示す複数個の量子化回路C1,C2,Cnに並列に入力
される。一般に第1種,第2種の符号器の個数はnを2
以上の整数とする場合,それぞれn個であるとする。予
測誤差信号aはブロック符号化を対象に考え,ブロック
内各画素の信号状態が当該画素の状態に1対1に対応す
るベクトルによって表されているものとする。ブロック
内の画素数をNiとするとベクトルの次元数はNiとなる。
各符号器は必要に応じて入力となるベクトルを分割・併
合することができ,符号器の動作する次元数Niは夫々の
符号器によって異なっても良い。また入力ベクトルを変
換して別のベクトル空間に写像することができ,符号器
の動作するベクトル空間は符号器間で異なっても良い。
符号器Ciでは入力ベクトルの第i番目の属性信号を符
号化し量子化番号Yiを出力する。属性信号としては例え
ばベクトルに対する自乗平均値,平均値,標準偏差,シ
ェイプベクトル等をとることができる。また他の例では
16×16画素のベクトルに対する属性信号,4×4画素のベ
クトルに対する属性信号等であってもよい。すなわち,
入力ベクトルの性質は再現すべき精度を満足する複数の
パラメタに分解される。この方法によれば,単一の量子
化回路や直交する量子化回路群によって入力ベクトルを
量子化する方法に比較して,高い自由度で量子化回路を
実現することが可能となる。例えば,16×16画素ベクト
ルを1つの符号器Ciによって当該16×16画素ベクトルを
16個の4×4画素ベクトルに分割してみて各4×4画素
ベクトル相互間での画像の動きの存在を表す如き大域的
な性質を示す属性信号として量子化し,さらに当該分割
した4×4画素ベクトルを他の符号器Cjによって当該各
4×4画素ベクトル内での縞模様などの如き微細な構造
を示す属性信号として量子化することができる。この場
合重要なことは量子化される対象は必ずしも入力信号と
同じ信号空間になくても良いことである。この意味で属
性信号と入力信号とは区別して表現されている。
図示の量子化番号Yiについては次のようにして作成さ
れる。例えば符号器C1が16×16画素について量子化する
ものとすると,当該16×16画素ベクトルに含まれる個々
の4×4画素ベクトル毎の平均値m1,m2……m16,標準偏
差d1,d2,……d16によって,当該16×16画素ベクトルに
含まれる16個のアクティビティを表す信号 Ak=sign(mk)×(mk×mk+dk×dk) 但し,K=1,2,……16 を作成し,Ak即ち{A1,A2……A16}を16×16画素ベクト
ルに対応する属性ベクトルとする。そして,A1,A2……A1
6よりなる16個の信号をその平均値,標準偏差やシェイ
プベクトルを用いて量子化する。当該結果のものが量子
化番号Y1となる。即ち Y1={Y1,1,Y1,2,……Y1,16}をつくる。
各A1,A2……A16の夫々は,対応する4×4画素の変化
の様子を示します。即ち,例えばAi=0は変化のない4
×4画素ブロックであることを示し,Ai>0は正方向の
アクティビティのある4×4画素ブロックであることを
示し,Ai<0は負方向のアクティビティのある4×4画
素ブロックであることを示している。
符号器C2は,符号器C1が処理対象としたと同じ個々の
4×4画素ベクトルについて,各4×4画素ベクトル毎
の例えば縦方向の縞の数,即ち上から下方向へ投射した
際の山と谷との数を調べて量子化した量子化番号Y2をつ
くる。即ち,Y2={Y2,1,Y2,2,……Y2,16} をつくる。
また符号器C3は,符号器C1が処理対象としたと同じ個
々の4×4画素ベクトルについて,各4×4画素ベクト
ル毎の例えば横方向の縞の数,即ち左から右方向へ投射
した際の山と谷との数を調べて量子化した量子化番号Y3
をつくる。即ち Y3={Y3,1,Y3,2,……Y3,16} をつくる。
このようにして得られた各Yiをもとに可変長符号化回
路Diでの動作条件を指定するようにする。
例えば,Y1から復号値X1を再生してX1が示しているAi
の近似値によりAi=0となっている4×4画素ブロック
に対しては、Y2iの符号発生を停止させるようにする。
またAi≫0となっている4×4画素ブロックに対して
は,正方向の大きな振幅を符号化できるモードに符号化
するようにする。
モード制御回路110では量子化番号Yiによって,当該
モード制御回路110内で復号値Xiを作成する。この作成
された復号値Xiは元の第i番目の属性に近似された量子
化代表値である。
今,Xiが16×16画素の属性を近似した量子化代表値を
表し,Xjが4×4画素の属性を近似した量子化代表値を
表しているとすると,XiとXjとの間には大きい相関があ
る。
このように,得られた量子化番号Yiからは、16×16画
素のベクトル内に含まれる16個の4×4画素ベクトルに
対し,有効な信号が発生するか否か,平均値および標準
偏差がどのような出現確率分布となるかを知る事が出来
る。ここで有効な信号とは零ベクトルでないベクトルを
示すものとする。すなわち予測誤差信号aの中より変化
の発生したブロックを判定するとともに,その平均値,
標準偏差に関する情報を同時に知ることができる訳であ
る。
従来の方法ではこれらの情報は4×4画素ベクトル毎
に個別に符号化され,4×4画素ベクトル相互間に存在す
る相関性および有効/無効識別のための信号と平均値,
標準偏差のための信号との間に存在する相関性は十分利
用されていなかった。
4×4画素ベクトル間の相関性は16×16画素のベクト
ルを用いることによって利用することができる。16×16
画素ベクトルと4×4画素ベクトルとの間の相関性は,X
iをXjの事象に対する条件と見なすことによって利用す
ることが可能になる。すなわち,Yjを最も効率的に符号
化するためにはYjを可変長符号化する場合の符号化モー
ドをXiの相関Mijとして与えれば良い。従って符号化モ
ード指示信号Mijは121,122,123に示す可変長符号化回路
D1,D2,Dnに入力される。
入力ベクトルの最も詳細な属性を表す信号がXnである
場合,Xnは入力ベクトルを最も良く近似する量子化代表
値(代表ベクトル信号)として端子111より出力され
る。入力ベクトルが複数のXiに分割されて表現されてい
る場合には,それらを合成した結果が量子化代表値(代
表ベクトル信号)として出力される。
可変長符号化回路D1,D2,Dnでは入力された量子化番号
Yiを,モード指示信号Mijに従って可変長符号化する。
例えばMijが有効な信号の有無を示すモードであれば,
可変長符号化回路Djの動作/停止を制御する。またMik
が平均値,標準偏差の出現確率分布を示すものであれば
可変長符号化回路Dkの可変長符号テーブルを対応するテ
ーブルに選択制御する。可変長符号化回路の出力である
可変長符号Z1,Z2,Znは符号多重化回路130に出力され
る。
符号多重化回路130では入力される可変長符号を多重
化し当該ブロックの符号出力として符号出力端子131よ
り出力する。
なお実施例ではブロック量子化特にベクトル量子化を
例として説明をしたが,本発明の主旨は量子化回路の種
類,属性信号の種類に捕らわれるものではない。また,
複数の量子化回路によって発生される量子化番号は量子
化回路相互間で利用することも可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように,本発明によれば,複数の量子化
回路を,必ずしも直交する必要が無い条件で,さらに必
ずしも同じベクトル空間で動作する必要が無い条件で,
並列に使用することができ,また各量子化回路より出力
される互いに独立ではない量子化番号を,効率良く可変
長符号化することができる。この結果高機能な量子化回
路を実現的な規模の回路で実現することができ,高能率
な符号化回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の符号化回路における,量子化
・可変長符号化回路のブロック構成図,第2図は1つの
量子化回路を有する従来の符号化回路のブロック図,第
3図は複数の量子化回路を有する従来の符号化回路のブ
ロック図である。 100…予測誤差信号の入力端子,101,102,103…量子化等
を行う第1種の符号器,110…後段の符号器を制御するモ
ード制御回路,111…量子化代表値出力端子,121,122,123
…可変長符号化等を行う第2種の符号器,130…符号多重
化回路,131…符号出力端子である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−33579(JP,A) 特開 昭62−264785(JP,A) 特開 昭64−34087(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力画像信号に対するフレーム間予測誤差
    信号を複数画素からなるブロックに分割し、該分割した
    各ブロックを順次符号化するブロック符号化方法におい
    て、 nを2以上の整数、i,jを1,2,……,nなる整数とする場
    合、 上記分割された各ブロックに対応するブロック信号は第
    1の種類の符号化を行う符号器Ciに並列に入力され、符
    号器Ciはブロック信号の第i番の属性信号を符号化し量
    子化番号Yiをモード制御回路および上記第1の種類と異
    なる第2の種類の符号化を行う符号器Diに出力し、 モード制御回路はi番目の番号Yiにもとづいてi番より
    先のj番目の上記第2の種類の符号器に対する動作モー
    ドを指示する信号Mijを作成してj番目の上記第2の種
    類の符号器に出力し、 該第2の種類の符号器Djは上記動作モード指示信号Mij
    に従った動作モードの下で量子化番号Yjを可変長符号化
    して可変長符号Zjを符号多重化回路に出力し、 符号多重化回路は可変長符号Zjを結合して当該ブロック
    の符号化出力として出力する ことを特徴とする動画像信号の並列符号化方法。
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