JP2834305B2 - 符号化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、直交変換を用いた符号化装置に関するもの
である。

従来の技術 一般に画像信号の情報量が常に大きいために、ディジ
タルVTRなどのディジタル記録再生装置に記録した場
合、圧縮符号化により情報量を削減する方法が有力な手
段として用いられている。そこで、圧縮符号化技術の一
例として、アダマール変換や離散コサイン変換（DCT）
などの直交変換符号化を用いたものがある。直交変換符
号化は、入力画像信号をブロック化したブロック単位で
周波数分解して得られた各周波数成分に対して符号化を
行なうものであり、視覚特性上劣化の影響の少ない高域
成分については、割り当てるデータ量を少なくする等の
手法により、もとの画像信号の情報量を削減することが
できる。

次に、直交変換を用いた符号化装置について説明す
る。

第４図は従来の符号化装置を示した図であり、１は標
本値の入力端子であり、２は大ブロック化器、３は小ブ
ロック化器、４は直交変換器、５はデータ量計算器、６
は量子化選択器、７はバァファメモリ、８は量子化器、
９は可変長符号化器、10は出力端子である。

入力端子１から入力された画像の標本値は、大ブロッ
ク化器２で大ブロックに分割され、小ブロック化器３で
さらに画面上で長方形になるブロックに分割され、直交
変換器４で直交変換される。直交変換された直交成分
は、小ブロックを所定の個数集めた大ブロック単位でデ
ータ量計算器５に入力される。データ量計算器５では、
予め準備されている複数個の量子化器に対する小ブロッ
ク単位での符号化後のデータ量が計算され、その結果に
基づいて量子化選択器６で小ブロック毎に量子化器が決
定される。同時にバッファメモリ７に入力された直交成
分は量子化器８によって量子化選択器６によって選択さ
れた量子化器を用いて量子化され、可変長符号化器９で
可変長符号化されて、出力端子10より出力される。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記した符号化装置においては以下に
示す課題を有している。量子化器を多数持ち、量子化幅
細かく切り替えていくことによって符号化の精度は向上
するが、量子化器がｍ個ある場合、各ブロック毎にｍ通
りの量子化を行なった場合のデータ量を計算する必要が
あり、量子化器の種類を多くなるにしたがって回路規模
が大きくなる。

本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、少ない種類
の量子化器で符号化を精度良く行なうことが可能な符号
化装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明の符号化装置は、入力信号の標本値を集めて小
ブロックを構成し、前記小ブロック化されたブロック毎
に直交変換を行う直交変換手段と、Q1乃至Qmなるｍ種類
の異なる量子化幅を有し、最も細かい量子化幅Q1から最
も荒い量子化幅Qmの順にｎ段階（但し、ｎ＞ｍ）に並べ
たテーブルを複数種類準備し、前記各小ブロックの前記
直交変換前の標本値のダイナミックレンジ、あるいは前
記各小ブロックの前記直交変換後の交流成分のダイナミ
ックレンジまたは絶対値の最大値を検出し、当該検出結
果が大きいほど、同じ段階でより荒い量子化幅を有する
テーブルを前記各小ブロック毎に選択し、前記各小ブロ
ック毎に選択された前記テーブルの各段階での符号化後
のデータ量を見積もるデータ量見積手段と、前記小ブロ
ックを複数個集めて大ブロックとし、前記データ量見積
手段で見積もられた前記各小ブロックの各段階毎のデー
タ量を用いて各段階毎に総和をとることにより大ブロッ
ク単位の各段階毎のデータ量を求め、当該求められた前
記各段階毎の大ブロック単位のデータ量と予め決められ
た所定のデータ量とを比較し、前記所定のデータ量を越
えない大ブロック単位のデータ量に対応する１つの段階
を選択する量子化選択手段と、前記量子化選択手段で選
択された前記段階に基づいて前記直交変換手段で直交変
換された信号の量子化を行う量子化手段と、前記量子化
手段で得られた量子化値を符号化する符号化手段とを有
するものである。

作用 本発明は前記した構成により、まずQ1〜Qmなるｍ種類
の異なる量子化幅を有し、最も細かい量子化幅Q1から最
も荒い量子化幅Qmの順にｎ段階（但し、ｎ＞ｍ）に並べ
たテーブルを複数種類準備する。そして、各小ブロック
の前記直交変換前の標本値のダイナミックレンジ、ある
いは前記各小ブロックの前記直交変換後の交流成分のダ
イナミックレンジまたは絶対値の最大値を検出し、当該
検出結果が大きいほど、同じ段階でより荒い量子化幅を
有するテーブルを各小ブロック毎に選択し、選択された
テーブルの各段階での符号化後のデータ量を見積もる。
次に、見積もられた各小ブロックの各段階毎のデータ量
を用いて大ブロック単位の各段階毎のデータ量を求め、
当該求められた前記各段階毎の大ブロック単位のデータ
量と所定のデータ量とを比較し、前記所定のデータ量を
越えない大ブロック単位のデータ量に対応する１つの段
階を選択する。最後に、当該選択された前記段階に基づ
いて、直交変換された信号の量子化を行う。

実施例 以下、本発明の実施例を添付図面を用いて説明する。

第１図は、本発明による第１の実施例の符号化装置を
示した図であり、10は入力標本値の入力端子、11は大ブ
ロック化器、12は小ブロック化器、13は直交変換器、14
はブロック毎に直交変換された直交成分のダイナミック
レンジを検出するダイナミックレンジ検出器、15,16,1
7,18は量子化幅の異なる量子化器、19,20,21,22は小ブ
ロック毎に量子化器15,16,17,18で量子化された直交成
分を符号化した場合のデータ量を計算するデータ量計算
器、23はダイナミックレンジ検出器14によるダイナミッ
クレンジの検出結果に応じて前記各量子化器を組み合わ
せたｎ個を量子化器からなる一つのテーブルを予め用意
されたテーブルの中から選択するテーブル選択器、24は
テーブル選択器23で選択されたテーブルのｎ個の量子化
器で量子化し符号化した場合のデータ量を格納するため
のメモリ、25は小ブロックを複数個集めて構成される大
ブロック単位のデータ量を計算するデータ量計算器、26
はデータ量計算器25による符号量の計算結果に基づいて
各小ブロック毎に最適な量子化器を選択する量子化器選
択器、27は量子化器が決定されるまで直交成分を遅延さ
せるためのバッファメモリ、28は実際に伝送すべき直交
成分の量子化を行なう量子化器、29は可変長符号化器、
30は可変長符号化されたデータの出力端子である。特許
請求の範囲に記載したデータ量見積手段は、量子化器15
〜18、データ量計算器19〜22、テーブル選択器23、メモ
リ24、データ量計算器25に相当する。本実施例の動作を
以下に説明する。

小ブロック単位で直交変換を行なった後、ダイナミッ
クレンジ検出器14で、各小ブロック毎に直交変換後の直
流成分を除く直交成分のダイナミックレンジまたは絶対
値の最大値を検出し、検出結果に応じて各小ブロックを
クラスに分類する。以後、これらのクラスに応じて小ブ
ロック単位で量子化方法を切り替えるが、その具体的方
法について以下に説明する。

まず、クラスを４種類に分類してダイナミックレンジ
の小さい順にクラスａ、クラスｂ、クラスｃ、クラスｄ
とする。また、４つの量子化器15,16,17,18を各々Q1、Q
2、Q3、Q4とし、Q1が最も量子化幅が細かくQ2、Q3、Q4
と順に量子化幅が大きくなっていくとする。次に、量子
化器Q1、Q2、Q3、Q4を組み合わせて 表１に示す基本テーブルでは番号が小さいほど細かい
量子化器が並んでいる。実際の量子化にあたっては、表
１の基本テーブルを基に、ダイナミックレンジ検出器14
により求められたクラスに応じてオフセット値を加え、
表２に示すような４種類のテーブル作成し、各テーブル
を用いて量子化を実現する。

表２では、クラスｄの場合が基本テーブルと同じであ
り、ｃ、ｂ、ａの順に１づつオフセット値を加えた形に
なっている。つまり、ダイナミックレンジが小さい小ブ
ロックほど細かい量子化が行われ、ダイナミックレンジ
が大きい小ブロックほど粗い量子化が行われることにな
る。

次に、テーブル選択器23では、大ブロック内の全ての
小ブロックについて既に求められたクラスに応じて、表
２を基に量子化した場合の符号化後のデータ量をデータ
量計算器19,20,21,22で求め、結果をメモリ24に書き込
む。例えば大ブロックがｋ個の小ブロックから成ってい
るとすると、メモリ24には表３のＳ（i,j）（i:小ブロ
ックの番号、j:量子化器）で示すような各小ブロックの
データ量が書き込まれる。表３において、横方向がｋ個
の小ブロックの並びに、縦方向が表２に示した８個の量
子化段階に対応している。また、最上欄の記号は各小ブ
ロックのクラスを表している。

以上のようにして、データ量計算器25では、各小ブロ
ックの各段階毎のデータ量を用いて各段階毎に総和をと
ることにより大ブロック単位の各段階毎のデータ量を求
める。そしてこの結果を用いて、量子化器選択器26で
は、データ量計算器25にて求められた各段階毎の大ブロ
ック単位のデータ量と予め決められた所定のデータ量と
を比較し、前記所定のデータ量を越えない大ブロック単
位のデータ量に対応する１つの段階を選択する。前記選
択された段階に基づいて、量子化器28でバッファメモリ
27に蓄えられていた直交成分の量子化を行ない、可変長
符号化器29で可変長符号化する。

以上説明したように本実施例によれば、ｍ個の量子化
手段を組み合わせたｎ段階からなるテーブルを小ブロッ
クのダイナミックレンジに応じて選択して符号化するこ
とにより、少ない種類の量子化手段で精度良く量子化を
行なうことができる。

第２図は、本発明による第２の実施例の符号化装置を
示した図であり、第２図の構成要素の基本的な部分は第
１の実施例と同様であるが、テーブル選択器100の構成
が異なる。すなわち、本実施例では、入力信号が輝度信
号と色差信号とでダイナミックレンジによってクラス分
けした場合のオフセットに差をもたせる。例えば、入力
信号が輝度信号の場合には表２に示したテーブルを用
い、入力信号が色差信号の場合には表４に示したテーブ
ルを用いる。

つまり、色差信号に対しては輝度信号よりも粗い量子
化を行なう。

以上説明したように本実施例によれば、色差信号は輝
度信号に比べて視覚的に劣化が目立ちにくいため、全体
として視覚的に劣化が目立ちにくくなる。

なお、第３図は、ダイナミックレンジ検出の別の方法
を示した図であり、第３図においては、直交変換を行な
う前にダイナミックレンジ検出器200で小ブロック毎の
ダイナミックレンジを求める。

また、各実施例において基本のテーブルにオフセット
を加えることによってクラスごとのテーブルを作成した
が、予め異なったテーブルを数種類用意しておき、その
中からクラス毎にテーブルを選択するようにしても良
い。

また、各実施例におけるクラスの数、量子化器の数、
テーブルなどはその一例を示しただけであり、自由に設
定することが可能である。

発明の効果 以上説明したように本発明によれば、少ない種類の量
子化器で符号化を精度良く行なうことが可能でありその
実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による第１の実施例の符号化装置のブロ
ック図、第２図は本発明による第２の実施例の符号化装
置のブロック図、第３図はダイナミックレンジ検出の別
の方法を示したブロック図、第４図は従来の符号化装置
のブロック図である。 13……直交変換器、14,200……ダイナミックレンジ検出
器、15,16,17,18……量子化器、19,20,21,22……データ
量計算器、23,100……テーブル選択器、24……メモリ、
25……データ量計算器、26……量子化選択器。

フロントページの続き (72)発明者 重里 達郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−205086（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−13065（ＪＰ，Ａ) 電子情報通信学会春季全国大会，Ｄ− 159（平１−３)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力信号の標本値を集めて小ブロックを構
   成し、前記小ブロック化されたブロック毎に直交変換を
   行う直交変換手段と、 Q1乃至Qmなるｍ種類の異なる量子化幅を有し、最も細か
   い量子化幅Q1から最も荒い量子化幅Qmの順にｎ段階（但
   し、ｎ＞ｍ）に並べたテーブルを複数種類準備し、前記
   各小ブロックの前記直交変換前の標本値のダイナミック
   レンジ、あるいは前記各小ブロックの前記直交変換後の
   交流成分のダイナミックレンジまたは絶対値の最大値を
   検出し、当該検出結果が大きいほど、同じ段階でより荒
   い量子化幅を有するテーブルを前記各小ブロック毎に選
   択し、前記各小ブロック毎に選択された前記テーブルの
   各段階での符号化後のデータ量を見積もるデータ量見積
   手段と、 前記小ブロックを複数個集めて大ブロックとし、前記デ
   ータ量見積手段で見積もられた前記各小ブロックの各段
   階毎のデータ量を用いて各段階毎に総和をとることによ
   り大ブロック単位の各段階毎のデータ量を求め、当該求
   められた前記各段階毎の大ブロック単位のデータ量と予
   め決められた所定のデータ量とを比較し、前記所定のデ
   ータ量を越えない大ブロック単位のデータ量に対応する
   １つの段階を選択する量子化選択手段と、 前記量子化選択手段で選択された前記段階にもとづいて
   前記直交変換手段で直交変換された信号の量子化をおこ
   なう量子化手段と、 前記量子化手段で得られた量子化値を符号化する符号化
   手段とを有することを特徴とする符号化装置。
2. 【請求項２】データ量見積手段は、直交変換手段に入力
   する入力信号が輝度信号か色差信号によって全てまたは
   一部異なったテーブルを用いることを特徴とする請求項
   １記載の符号化装置。