JP2872149B2 - Image coding device - Google Patents

Image coding device

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JP2872149B2
JP2872149B2 JP26572196A JP26572196A JP2872149B2 JP 2872149 B2 JP2872149 B2 JP 2872149B2 JP 26572196 A JP26572196 A JP 26572196A JP 26572196 A JP26572196 A JP 26572196A JP 2872149 B2 JP2872149 B2 JP 2872149B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、画像符号化装置に
関し、特に入力画像信号に直交変換を施し、可変長符号
化を行う画像符号化装置における符号量制御回路に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image coding apparatus, and more particularly, to a code amount control circuit in an image coding apparatus for performing orthogonal transform on an input image signal and performing variable length coding.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、直交変換と可変長符号化とを用
いた画像符号化装置では、入力画像信号に直交変換を施
すことで変換係数値に偏りを持たせ、発生確率の高い変
換係数値に短い符号語を、発生確率の低い変換係数値に
長い符号語を割り当てることで、全体として符号量を圧
縮し、高能率に符号化を行っている。このような画像符
号化装置において、異なる情報量や特性を持つ入力画像
を、一定画質や一定符号量以下で符号化するために符号
量制御回路が必要となる。
2. Description of the Related Art Generally, in an image coding apparatus using orthogonal transform and variable-length coding, an orthogonal transform is applied to an input image signal to impart a bias to transform coefficient values, and transform coefficient values having a high probability of occurrence are obtained. By assigning a short code word to a short code word and a long code word to a transform coefficient value with a low occurrence probability, the code amount is compressed as a whole, and encoding is performed with high efficiency. In such an image encoding apparatus, a code amount control circuit is required to encode input images having different information amounts and characteristics with a fixed image quality and a fixed code amount or less.

【0003】従来の符号量制御回路では、画面当たり1
個あるいは複数個の量子化ステップ値を用いて量子化幅
を制御する方法が用いられている。この方法は、入力画
像の持つ情報量が少ない場合は、量子化ステップ値を小
さくし、量子化幅を細かくすることで切り捨てられる量
子化係数値を減らし、逆に入力画像の持つ情報量が多い
場合には、量子化ステップ値を大きくし、量子化幅を荒
くすることで無効係数値の数を増やすことで符号量を制
御するという特性を利用したものである。
In a conventional code amount control circuit, one per screen is used.
A method of controlling the quantization width using one or a plurality of quantization step values has been used. In this method, when the information amount of the input image is small, the quantization step value is reduced, and the quantization coefficient value to be discarded is reduced by reducing the quantization width, and conversely, the information amount of the input image is large. In this case, a characteristic is utilized in which the number of invalid coefficient values is increased by increasing the quantization step value and increasing the quantization width to control the code amount.

【0004】この特性を利用した、1画面に複数個の量
子化ステップ値を用いて一定符号量以下で符号化処理を
行う画像符号化装置においては、可変長符号化回路の出
力バッファの状態を監視し、目標符号量より少ない状態
で符号化処理されている場合、量子化ステップ値を小さ
くし、目標符号量を越えている場合、量子化ステップ値
を大きくし、発生符号量を減らすという閉ループ制御を
利用したものが一般に用いられている。例えば、画面が
空などの平坦部と花壇といった複雑な部分で構成されて
いるとしよう。このような場合、この方式は、圧縮率が
低い場合、小さな量子化ステップ値で量子化処理が行わ
れるため、各ブロックに充分な符号化ビットが割り当て
られ均一な画質が得られる。しかしながら、この方式で
は、圧縮率が高くなると、画面内の局所的な特性の差異
を考慮していないため、平坦部と複雑な部分のブロック
で同じ量子化ステップ値を用いて量子化処理を行うと、
平坦部では変換係数値が振幅値が小さいため、人間が敏
感な視覚特性を持つ低域成分が量子化処理によって打ち
切られ、雑音が顕著となり画質劣化が知覚される。
[0004] In an image encoding apparatus utilizing this characteristic and performing encoding processing at a fixed code amount or less using a plurality of quantization step values for one screen, the state of an output buffer of a variable length encoding circuit is determined. If the coding process is monitored with less than the target code amount, the quantization step value is reduced, and if the target code amount is exceeded, the quantization step value is increased to reduce the generated code amount. Those using control are generally used. For example, assume that the screen is composed of a flat part such as the sky and a complex part such as a flower bed. In such a case, in this method, when the compression ratio is low, the quantization process is performed with a small quantization step value, so that sufficient coded bits are allocated to each block and uniform image quality is obtained. However, in this method, when the compression ratio is high, since the difference in local characteristics within the screen is not taken into account, the quantization process is performed using the same quantization step value in the blocks of the flat portion and the complex portion. When,
In the flat part, since the transform coefficient value has a small amplitude value, a low-frequency component having a human-sensitive visual characteristic is cut off by the quantization process, so that noise becomes remarkable and image quality deterioration is perceived.

【0005】本発明に関連する先行技術も種々知られて
いる。例えば、特開平6−113284号公報(以下、
先行技術1と呼ぶ)には、画像の圧縮効率を向上させる
ととともに、画質の劣化を低減させた「画像符号化装
置」が開示されている。この先行技術1では、量子化回
路で重み付け量子化され、さらに量子化されたDCT係
数に、振幅が0でない、空間周波数の水平方向または垂
直方向の高周波成分が、それぞれ、2つ以上含まれるよ
うに、DCT回路より出力されたDCT係数が、選択回
路において選択されるとともに、量子化回路における量
子化ステップが制御される。
Various prior arts related to the present invention are also known. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-113284 (hereinafter, referred to as
(Referred to as Prior Art 1) discloses an “image encoding device” that improves image compression efficiency and reduces image quality degradation. In the prior art 1, weighting quantization is performed by a quantization circuit, and the quantized DCT coefficient includes two or more spatial frequency horizontal or vertical high frequency components each having a non-zero amplitude. Then, the DCT coefficient output from the DCT circuit is selected by the selection circuit, and the quantization step in the quantization circuit is controlled.

【0006】また、特開平3−3496号公報(以下、
先行技術2と呼ぶ)には、直交変換を予め複数用意し、
各ブロックに対して施される複数の直交変換各々に依存
して量子化器を設定することにより、復号画像の画質の
向上を図った「画像符号化方式」が開示されている。こ
の先行技術2では、まず画面を例えば8×8,16×1
6等のブロックに分割し、次に各ブロックの例えば自己
相関行列、分散値、又は各変換により得られる係数値、
等の情報を抽出する。次にこの情報に基き複数個の直交
変換の中から最適なものをひとつ選ぶ。次に全ブロック
の情報或いは変換をもとに、ブロック毎或いは変換毎に
量子化手法を定める。次に決定した変換を用いて直交変
換を行い、変換係数を各変換により定められた手法で量
子化し符号化伝送する。このように、変換に応じたビッ
ト数とステップ数サイズとを用いることにより、変換の
性質をより反映した符号化が可能となり、従来よりも優
れた画質を得ることができる。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-3496 (hereinafter, referred to as “Japanese Patent Application Laid-open
Prior art 2), a plurality of orthogonal transforms are prepared in advance,
An “image coding method” is disclosed in which a quantizer is set depending on each of a plurality of orthogonal transforms performed on each block to improve the image quality of a decoded image. In this prior art 2, first, for example, a screen is set to 8 × 8, 16 × 1.
6, and then, for example, an autocorrelation matrix, a variance value, or a coefficient value obtained by each transform of each block,
Etc. is extracted. Next, based on this information, one optimal one is selected from a plurality of orthogonal transforms. Next, a quantization method is determined for each block or for each transform based on the information or transform of all blocks. Next, orthogonal transform is performed using the determined transform, and the transform coefficients are quantized by a method determined by each transform and coded and transmitted. As described above, by using the number of bits and the number of steps according to the conversion, it is possible to perform encoding that reflects the nature of the conversion more, and it is possible to obtain an image quality superior to the related art.

【0007】さらに、特開平7−236137号公報
(以下、先行技術3と呼ぶ)には、量子化する信号数に
合わせて高域周波数側の量子化結果が極力零となるよう
な量子化マトリックスを選択して画質の劣化を抑制した
「画像符号化制御方式」が開示されている。この先行技
術3では、入力画像信号の画像サイズとフレームレート
からブロックあたりの量子化する量子化信号数を量子化
信号数決定部で求める。量子化マトリックス選択部は量
子化部でのジグザグスキャン順序で量子化信号数以降の
信号が量子化後に極力零となるような量子化マトリック
スを選択する。入力画像信号はブロック毎に離散コサイ
ン部(DCT部)でDCTされ、量子化部では選択され
た量子化マトリックスを使ってジグザグスキャン順序で
DCT結果を量子化して量子化信号数以降の高域側信号
の量子化を省略して零とみなす。量子化信号は可変長符
号部で符号化されてバッファメメモリ部に一時記憶され
る。量子化制御部はバッファメモリ部を監視し、量子化
部へ量子化制御信号を発生する。
Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 7-236137 (hereinafter referred to as Prior Art 3) discloses a quantization matrix in which the quantization result on the high frequency side becomes as small as possible in accordance with the number of signals to be quantized. Is disclosed, an "image coding control method" in which deterioration of image quality is suppressed. In Prior Art 3, the number of quantized signals to be quantized per block is determined by the quantized signal number determination unit from the image size and the frame rate of the input image signal. The quantization matrix selection unit selects a quantization matrix such that signals after the number of quantization signals become zero as much as possible after quantization in the zigzag scan order in the quantization unit. The input image signal is subjected to DCT by a discrete cosine unit (DCT unit) for each block, and the quantization unit quantizes the DCT result in a zigzag scan order using a selected quantization matrix, and performs quantization on the high frequency side after the number of quantized signals. The quantization of the signal is omitted and regarded as zero. The quantized signal is encoded by the variable length encoding unit and temporarily stored in the buffer memory unit. The quantization control unit monitors the buffer memory unit and generates a quantization control signal to the quantization unit.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の画
像符号化装置では、出力バッファの状態により算出され
た量子化ステップ値で量子化処理を行っている。このた
め、圧縮率が高く、かつ入力画像が画面内に異なる特性
を持つ場合、従来の画像符号化装置は、平坦部を含むブ
ロックに対して複雑な部分のブロックと同じ量子化ステ
ップ値を用いて量子化処理を行うと、複雑な部分では人
間の視覚特性が鈍感であるため画質劣化とは知覚されな
いが、平坦部では視覚特性は敏感であるため変換係数値
の低域周波数成分の情報が量子化処理により失われて、
部分的な画質劣化として知覚されるという問題がある。
As described above, in the conventional image coding apparatus, the quantization process is performed with the quantization step value calculated based on the state of the output buffer. For this reason, when the compression ratio is high and the input image has different characteristics in the screen, the conventional image coding apparatus uses the same quantization step value as the block of the complicated part for the block including the flat part. When the quantization process is performed, the image quality is not perceived in a complicated part because the human visual characteristics are insensitive, but the information of the low frequency component of the transform coefficient value is not sensitive in the flat part because the visual characteristics are sensitive. Lost by the quantization process,
There is a problem that it is perceived as partial image quality deterioration.

【0009】したがって、本発明の課題は、画質劣化の
知覚されやすい圧縮率の高い領域においても、良好な再
生画像を得るため、ブロックの変換係数値の周波数分布
を分析し、人間の視覚特性が敏感な平坦部で切り捨てら
れる変換係数値の個数を削減し、ブロック歪みを出にく
くする画像符号化装置を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to analyze the frequency distribution of transform coefficient values of a block in order to obtain a good reproduced image even in a region having a high compression ratio in which image quality deterioration is easily perceived, and to improve human visual characteristics. It is an object of the present invention to provide an image coding apparatus that reduces the number of transform coefficient values that are truncated at a sensitive flat part and makes it difficult to generate block distortion.

【0010】尚、先行技術1は、有意係数値の最小値が
1となるように量子化回路の量子化ステップを制御して
おり、圧縮率が高く、かつ入力画像が画面内に異なる特
性を持つ場合においても一定画質で符号化が行えるよう
にしたものとは異なる。また、先行技術2は、複数の直
交変換とそれに依存した量子化器の両方を選択する技術
思想であって、ブロックの変換係数値の周波数分布を分
析した結果に基づいて量子化ステップ値を制御するよう
にしたものとは異なる。さらに、先行技術3は、直交変
換したブロック内の低域周波数側の信号から順次量子化
信号数の数だけ量子化し残りの高域周波数側の信号を零
とするように量子化する技術思想であって、人間の視覚
特性が敏感な平坦部で切り捨てられる変換係数値の個数
を削減するものとは異なる。
In the prior art 1, the quantization step of the quantization circuit is controlled so that the minimum value of the significant coefficient value becomes 1, so that the compression ratio is high and the input image has different characteristics in the screen. This is different from the case in which encoding can be performed with a fixed image quality. Prior art 2 is a technical idea of selecting both a plurality of orthogonal transforms and a quantizer depending on the orthogonal transform, and controls a quantization step value based on a result of analyzing a frequency distribution of transform coefficient values of a block. It is different from what you would do. Further, the prior art 3 is a technical idea of sequentially quantizing the number of quantized signals from the low frequency side signal in the orthogonally transformed block and quantizing the remaining high frequency side signal to zero. This is different from the method of reducing the number of transform coefficient values that are cut off in a flat part where human visual characteristics are sensitive.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明が適用される画像
符号化装置は、入力画像信号を複数の画素からなる小面
積のブロックに分割するブロック分割手段と、ブロック
に直交変換を施す直交変換手段と、この直交変換手段の
出力結果である変換係数値を量子化して量子化係数値を
出力する量子化手段と、この量子化手段における量子化
ステップ値を求める量子化制御手段と、量子化係数値を
可変長符号化する可変長符号化手段とを有する。
An image coding apparatus to which the present invention is applied is a block dividing means for dividing an input image signal into blocks each having a small area composed of a plurality of pixels, and an orthogonal transform for performing an orthogonal transform on the blocks. Means for quantizing a transform coefficient value which is an output result of the orthogonal transform means to obtain a quantized coefficient value.
It has a quantizing means for outputting, a quantizing control means for obtaining a quantization step value in the quantizing means, and a variable-length coding means for performing variable-length coding on the quantization coefficient value.

【0012】本発明の第1の態様では、上記量子化制御
手段は、各ブロックの変換係数値の高域周波数成分の分
布を分析して、各ブロック内の変換係数値の周波数分布
情報を出力する周波数分析手段と、周波数分布情報に
づいて量子化ステップ値に対して異なるリミッタ処理を
行うリミッタ手段とを備える。
In the first aspect of the present invention, the quantization control means analyzes the distribution of high frequency components of the transform coefficient value of each block and outputs frequency distribution information of the transform coefficient value in each block. It comprises a frequency analysis means for, and limiter means for performing different limiter processing on the quantization step value based <br/> Zui frequency distribution information.

【0013】また、本発明の第2の態様では、上記量子
化制御手段は、各ブロックの変換係数値の高域周波数成
分の分布を分析して、各ブロック内の変換係数値の周波
数分布情報を出力する周波数分布手段と、各ブロック
変換係数値や予め定められた量子化ステップ値を用いて
量子化処理を行い、その量子化係数値を可変長符号化し
たときの発生符号量から量子化ステップの基準値を出力
する基準値算出手段と、可変長符号化手段の出力符号量
と目標符号量との差分値を求める差分値算出手段と、基
準値と差分値との加算値に対し、周波数分布情報と差分
値とを用いて適応的にリミッタ処理を行う適応リミッタ
手段とを備えている。
In a second aspect of the present invention, the quantization control means analyzes the distribution of high frequency components of the transform coefficient value of each block, and obtains the frequency distribution information of the transform coefficient value in each block. frequency distribution means for outputting, each block
Using transform coefficient values and predetermined quantization step values
Performs a quantization process and encodes the quantized coefficient value using variable-length coding.
A reference value calculation unit that outputs a reference value of the quantization step from the generated code amount when the difference is generated, a difference value calculation unit that obtains a difference value between the output code amount of the variable length coding unit and the target code amount, An adaptive limiter is provided for adaptively performing limiter processing on the sum of the difference value and the frequency distribution information and the difference value.

【0014】上記第1及び第2の態様による量子化制御
手段は、上記周波数分析手段として、変換係数値の周波
数帯域を複数個の領域に分割し、周波数分布情報として
各領域の変換係数値の絶対値和や自乗和を求めるアクテ
ィビティ分布部を備えている。
The quantization control means according to the first and second aspects, as the frequency analysis means, divides a frequency band of a transform coefficient value into a plurality of regions, and obtains the transform coefficient values of each region as frequency distribution information. An activity distribution unit for calculating the sum of absolute values and the sum of squares is provided.

【0015】[0015]

【作用】本発明の画像符号化装置によれば、各ブロック
についてブロック内の変換係数値の周波数分布を分析
し、それぞれの周波数分布情報に対し量子化ステップ値
の最大値を複数個設定することで、圧縮率が高い場合で
も、量子化処理の影響の大きいブロックにより多くの符
号量を割り当てることができる。これにより、知覚され
やすい平坦部の画質劣化を抑制することができる。
According to the image coding apparatus of the present invention, the frequency distribution of the transform coefficient value in each block is analyzed for each block, and a plurality of maximum quantization step values are set for each frequency distribution information. Thus, even when the compression ratio is high, a larger amount of code can be allocated to a block that is greatly affected by the quantization process. As a result, it is possible to suppress image quality deterioration of the flat portion that is easily perceived.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0017】図1に本発明の第1の実施の形態による画
像符号化装置を示す。図示の画像符号化装置は、ブロッ
ク分割回路1と、直交変換回路2と、周波数分析回路3
と、リミッタ回路4と、遅延回路5と、量子化回路6
と、可変長符号化回路7とを有する。
FIG. 1 shows an image coding apparatus according to a first embodiment of the present invention. The illustrated image encoding apparatus includes a block division circuit 1, an orthogonal transformation circuit 2, and a frequency analysis circuit 3.
, A limiter circuit 4, a delay circuit 5, and a quantization circuit 6.
And a variable-length encoding circuit 7.

【0018】入力画像信号100はデジタル化された画
像データであり、多値の白黒画像、RGB原色信号や輝
度及び2種類の色差信号などで構成される。ブロック分
割回路1は、入力画像信号100を予め設定された複数
の画素からなるブロックに分割し、ブロックデータ10
1を出力する。直交変換回路2では、ブロックデータ1
01に対し直交変換を施し、可変長符号を行ったときに
非零の係数値が連続するようジグザグスキャン変換等を
行い、変換係数値102を出力する。直交変換回路2で
行われる直交変換としては、離散コサイン変換(DCT
変換)が一般的であるが、他の変換を用いて良い。
The input image signal 100 is digitized image data, and is composed of a multi-valued black-and-white image, an RGB primary color signal, luminance, and two types of color difference signals. The block dividing circuit 1 divides an input image signal 100 into blocks each including a plurality of pixels set in advance, and generates block data 10.
Outputs 1. In the orthogonal transformation circuit 2, the block data 1
01 is subjected to orthogonal transformation, and zigzag scan transformation or the like is performed so that non-zero coefficient values are continuous when variable-length coding is performed, and a transformation coefficient value 102 is output. The orthogonal transform performed by the orthogonal transform circuit 2 includes a discrete cosine transform (DCT).
Transformation) is common, but other transformations may be used.

【0019】周波数分析回路3はブロックの変換係数値
の周波数分析を行う。ここでは、周波数分析回路3は、
ブロック内の非零の変換係数値の最大周波数の位置を検
出する最大周波数分析回路を用い、周波数分析情報10
3として有効係数最大周波数位置をリミッタ回路4に出
力する。リミッタ回路4では、周波数分析情報103を
用いて基準量子化ステップ値104に異なる最大値制限
処理を行い、量子化ステップ値105として量子化回路
6に出力する。すなわち、周波数分析回路3とリミッタ
回路4との組み合わせは符号量制御回路(量子化制御手
段)として働く。
The frequency analysis circuit 3 performs a frequency analysis of the transform coefficient value of the block. Here, the frequency analysis circuit 3
Using a maximum frequency analysis circuit for detecting the position of the maximum frequency of the non-zero transform coefficient value in the block, the frequency analysis information 10
As 3, the effective coefficient maximum frequency position is output to the limiter circuit 4. The limiter circuit 4 performs different maximum value limiting processing on the reference quantization step value 104 using the frequency analysis information 103 and outputs the result to the quantization circuit 6 as the quantization step value 105. That is, the combination of the frequency analysis circuit 3 and the limiter circuit 4 functions as a code amount control circuit (quantization control means).

【0020】一方、遅延回路5は、周波数分析回路3が
変換係数値102の分析に必要なクロック数分、変換係
数値102を遅延させ、遅延変換係数値106を量子化
回路6に出力する。量子化回路6では、リミッタ回路4
で算出した量子化ステップ値105と変換係数値を周波
数ごとに異なる重み付けを行う量子化テーブル(図示せ
ず)を用いて、遅延変換係数値106の量子化を行い、
量子化変換係数値107を可変長符号化回路7に出力す
る。可変長符号化回路7では、量子化変換係数値107
を、ランレングス符号やハフマン符号等を利用して可変
長データに変換し、量子化変換係数値107に対応する
可変長符号語108を圧縮データとして出力する。
On the other hand, the delay circuit 5 delays the conversion coefficient value 102 by the number of clocks necessary for the frequency analysis circuit 3 to analyze the conversion coefficient value 102, and outputs a delayed conversion coefficient value 106 to the quantization circuit 6. In the quantization circuit 6, the limiter circuit 4
Quantization of the delay transform coefficient value 106 is performed by using a quantization table (not shown) that weights the transform step value 105 and the transform coefficient value differently for each frequency.
The quantized transform coefficient value 107 is output to the variable length coding circuit 7. In the variable length coding circuit 7, the quantization conversion coefficient value 107
Is converted into variable-length data using a run-length code, a Huffman code, or the like, and a variable-length codeword 108 corresponding to the quantized conversion coefficient value 107 is output as compressed data.

【0021】例として、基準量子化ステップ値104=
17で量子化処理を行うように制御され、選択回路(図
示せず)で3種類の最大周波数位置に対して異なる最大
量子化ステップ値を設定している場合を考える。周波数
分布情報103より示される非零の変換係数値の最大周
波数位置を、図2に示す3つの帯域(領域1,領域2,
領域3)に分割する。すなわち、(1)領域1に示す低
域10成分にのみ非零の変換係数値がある場合、最大量
子化ステップ値=4とし、(2)領域2に示す中間域2
6成分に非零の変換係数値がある場合、最大量子化ステ
ップ値=16とし、(3)領域3に示す中間域28成分
に非零の変換係数値がある場合、最大量子化ステップ値
=32とする。
As an example, the reference quantization step value 104 =
It is assumed that the quantization processing is controlled at 17 and different maximum quantization step values are set for three types of maximum frequency positions by a selection circuit (not shown). The maximum frequency position of the non-zero transform coefficient value indicated by the frequency distribution information 103 is determined by the three bands (region 1, region 2,
Divide into area 3). That is, (1) when only the low-frequency 10 components shown in the region 1 have non-zero transform coefficient values, the maximum quantization step value is set to 4, and (2) the intermediate band 2 shown in the region 2
When there are non-zero transform coefficient values in the six components, the maximum quantization step value is set to 16. (3) When there are non-zero transform coefficient values in the intermediate region 28 component shown in the area 3, the maximum quantization step value is set to 16. 32.

【0022】このように設定することにより、領域1に
のみに変換係数値があるとき、基準量子化ステップ値=
17が設定されているが、該当するブロックの量子化ス
テップ値は最大値=4としているため、量子化ステップ
値=4が量子化回路6に出力される。同様にして、領域
2に該当するブロックのとき、量子化ステップ値=16
が出力され、領域3に該当するブロックでは予め定めら
れた量子化ステップ値=17が量子化回路6に出力され
る。このような処理を行うことで、領域1、領域2に該
当するブロックでは予め設定された基準量子化ステップ
値104より小さな値で量子化処理が行われるため、発
生符号量は量子化ステップ値を固定したときより増え
る。しかし、領域1や領域2のブロックでは変換係数値
の個数が少ないため、より小さな量子化ステップ値で符
号化を行っても、大幅な発生符号量増加とはならず、再
生画像の品質は均一な画質が得られる。
With this setting, when the transform coefficient value exists only in region 1, the reference quantization step value =
Although 17 is set, the quantization step value of the corresponding block is set to the maximum value = 4, so that the quantization step value = 4 is output to the quantization circuit 6. Similarly, in the case of the block corresponding to the area 2, the quantization step value = 16
Is output to the quantization circuit 6 in the block corresponding to the area 3. By performing such a process, the blocks corresponding to the region 1 and the region 2 are subjected to the quantization process with a value smaller than the preset reference quantization step value 104. More than when fixed. However, since the number of transform coefficient values is small in the blocks in the region 1 and the region 2, even if encoding is performed with a smaller quantization step value, the amount of generated codes does not increase significantly, and the quality of the reproduced image is averaged. one of image quality can be obtained.

【0023】図3に本発明の第2の実施の形態による画
像符号化装置を示す。図示の画像符号化装置が図1に図
示したものと異なるのは、一定符号量以下で符号化を行
うために、リミッタ回路4の代わりに、基準量子化ステ
ップ値算出回路8、差分量子化ステップ値算出回路9、
加算器10、および適応リミッタ回路11を備えている
ことである。図1に示した画像符号化装置を構成する構
成要素と同じ動作をすものには同一の参照番号を付し、
以下では相違する点についてのみ説明する。
FIG. 3 shows an image coding apparatus according to a second embodiment of the present invention. The illustrated image coding apparatus differs from that shown in FIG. 1 in that a reference quantization step value calculation circuit 8 and a difference quantization step are used instead of the limiter circuit 4 in order to perform coding with a fixed code amount or less. Value calculation circuit 9,
That is, an adder 10 and an adaptive limiter circuit 11 are provided. Components that perform the same operations as those constituting the image encoding device shown in FIG.
Hereinafter, only different points will be described.

【0024】基準量子化ステップ値算出回路8は、変換
係数値102の交流成分の絶対値や、予め定められた量
子化ステップ値を用いて量子化処理を行い、その量子化
係数値を可変長符号化したときの符号長情報などを一定
区間に渡って累積し、ブロックがどの程度の発生符号量
を持つかを推定し、予め定められた目標符号量109以
下となるような基準量子化ステップ値104を算出し、
加算器10に出力する。
The reference quantization step value calculation circuit 8 performs a quantization process using the absolute value of the AC component of the transform coefficient value 102 or a predetermined quantization step value, and converts the quantization coefficient value to a variable length. Code length information and the like at the time of encoding are accumulated over a certain section to estimate the amount of generated code of a block, and a reference quantization step is performed so as to be equal to or less than a predetermined target code amount 109. Calculate the value 104,
Output to the adder 10.

【0025】差分量子化ステップ値算出回路9は、可変
長符号化回路7の出力である可変長符号語の符号長情報
を累積し、目標符号量109と差分演算を行い、差分量
子化ステップ値110として加算器10に出力する。加
算器10は、基準量子化ステップ値104と差分量子化
ステップ値110の加算処理を行い、加算量子化ステッ
プ値111を適応リミッタ回路11に出力する。
The difference quantization step value calculation circuit 9 accumulates the code length information of the variable length code word output from the variable length coding circuit 7, performs a difference operation with the target code amount 109, and obtains the difference quantization step value. It outputs to the adder 10 as 110. The adder 10 performs an addition process on the reference quantization step value 104 and the difference quantization step value 110, and outputs an addition quantization step value 111 to the adaptive limiter circuit 11.

【0026】適応リミッタ回路11では、周波数分析情
報103と差分量子化ステップ値110とを用いて、加
算量子化ステップ値111に適応的にリミッタ処理を行
い、量子化ステップ値105として量子化回路6に出力
する。
The adaptive limiter circuit 11 adaptively performs a limiter process on the addition quantization step value 111 using the frequency analysis information 103 and the difference quantization step value 110, and generates a quantization step value 105 as the quantization step value 105. Output to

【0027】とにかく、周波数分析回路3と基準量子化
ステップ値算出回路8と差分量子化ステップ値算出回路
9と加算器10と適応リミッタ回路11との組み合わせ
は、符号量制御回路(量子化制御手段)として働く。
In any case, the combination of the frequency analysis circuit 3, the reference quantization step value calculation circuit 8, the difference quantization step value calculation circuit 9, the adder 10, and the adaptive limiter circuit 11 constitutes a code amount control circuit (quantization control means). Work as).

【0028】図4に適応リミッタ回路11の動作例を示
す。図中、領域1、領域2、領域3とあるのは、それぞ
れ、図2に示す領域1、領域2、領域3に対応する。差
分量子化ステップ値110が2より小さいとする。この
場合、有効係数周波数分布情報103が領域1を示して
いる場合、量子化ステップ値の最大値を4に制限する。
同様にして、有効係数周波数分布情報103が領域2を
示している場合、最大値を16に制限し、領域3を示し
ている場合、最大値を32に制限する。
FIG. 4 shows an operation example of the adaptive limiter circuit 11. In the figure, the regions 1, 2, and 3 correspond to the regions 1, 2, and 3, respectively, shown in FIG. It is assumed that the difference quantization step value 110 is smaller than 2. In this case, when the effective coefficient frequency distribution information 103 indicates the area 1, the maximum value of the quantization step value is limited to 4.
Similarly, when the effective coefficient frequency distribution information 103 indicates the area 2, the maximum value is limited to 16, and when the effective coefficient frequency distribution information 103 indicates the area 3, the maximum value is limited to 32.

【0029】次に、差分量子化ステップ値110が2以
上かつ4より小さいとする。この場合、領域1では最大
値を5、領域2では最大値を18、領域3では最大値を
32とする。さらに、差分量子化ステップ値110が1
2以上のとき、領域1、領域2、領域3のいずれも同じ
ように最大値を32とすることで、大幅に符号量超過が
発生している場合とみなして発生符号量を抑制する。
Next, it is assumed that the difference quantization step value 110 is 2 or more and smaller than 4. In this case, the maximum value is 5 in the area 1, the maximum value is 18 in the area 2, and the maximum value is 32 in the area 3. Further, if the difference quantization step value 110 is 1
When the number is 2 or more, the maximum value is set to 32 in each of the area 1, the area 2, and the area 3 in the same manner, and the generated code amount is suppressed assuming that the code amount is greatly exceeded.

【0030】このように、周波数分布情報103と差分
量子化ステップ値110とから適応的に量子化処理に用
いる量子化ステップ値に最大値制限を加えることで、限
られた割り当て符号量に対し、画質劣化の知覚されやす
い平坦部に割り当てを多くし、知覚されにくい複雑な部
分の割り当てを減らすことで、一定符号量以下での符号
化を可能とし、かつ画質改善を図ることが出来る。
As described above, by applying the maximum value limit to the quantization step value used for the quantization process adaptively from the frequency distribution information 103 and the difference quantization step value 110, the limited code amount can be reduced. By increasing the allocation to a flat portion where image quality deterioration is easily perceived and reducing the allocation of a complicated portion that is hardly perceived, it is possible to perform encoding with a code amount equal to or less than a certain code amount and improve image quality.

【0031】なお、周波数分析回路3で用いる分析方法
をアクティビティ分析で置き換えても良い。アクティビ
ティ分析は、変換係数値の周波数帯域を複数の領域に分
割し、それぞれの領域内の変換係数値の絶対値和あるい
は自乗和を求め、リミッタ回路4(図1)あるいは適応
リミッタ回路11(図3)に出力する。
The analysis method used in the frequency analysis circuit 3 may be replaced with an activity analysis. In the activity analysis, the frequency band of the transform coefficient value is divided into a plurality of regions, the sum of absolute values or the sum of squares of the transform coefficient values in each region is obtained, and the limiter circuit 4 (FIG. 1) or the adaptive limiter circuit 11 (FIG. Output to 3).

【0032】図1及び図3に示す実施形態では、非零の
変換係数値の最大周波数位置を最大量子化ステップ値の
最大値切り替え信号として用いているが、アクティビテ
ィ分析方法を採用することにより、それぞれの領域の累
積値をしきい値として、リミッタ回路4を制御すること
で、ブロック内の変換係数値の最大周波数位置を制御に
用いるより正確にブロックの持つ特性を分析することが
できるため、さらに再生画像品質を向上することが出来
る。
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 3, the maximum frequency position of the non-zero transform coefficient value is used as the maximum value switching signal of the maximum quantization step value, but by employing the activity analysis method, By controlling the limiter circuit 4 using the accumulated value of each area as a threshold value, the characteristics of the block can be analyzed more accurately than using the maximum frequency position of the transform coefficient value in the block for control. Further, the reproduced image quality can be improved.

【0033】本発明は上述した実施形態に限定せず、本
発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更・変形が可
能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、直交
変換の変換係数値の最大周波数位置を分析する周波数分
析回路とリミッタ回路とを符号量制御回路内に設けるこ
とにより、圧縮率が高く、かつ入力画像が画面内に異な
る特性を持つ場合においても、一定画質で符号化が行え
るという効果がある。
As described above, according to the present invention, by providing the frequency analysis circuit for analyzing the maximum frequency position of the transform coefficient value of the orthogonal transform and the limiter circuit in the code amount control circuit, the compression rate can be increased. and when the input image has different characteristics in the screen also, there is an effect that <br/> Ru can do sign-of constant quality.

【0035】また、上記リミッタ回路の代わりに、基準
量子化ステップ値算出回路と差分量子化ステップ値算出
回路と適応リミッタ回路とを設けることにより、人間の
視覚特性の鈍感な部分の割り当て符号量を減らし、視覚
特性の敏感な平坦部の割り当て符号量を増やすことで、
それぞれの特性に対して最適な量子化ステップ値で量子
化処理が行うことを可能とし、一定符号量以下で符号化
が行えることに加え、優れた再生画像品質が得られると
いう効果がある。
Further, by providing a reference quantization step value calculation circuit, a difference quantization step value calculation circuit, and an adaptive limiter circuit in place of the above-mentioned limiter circuit, it is possible to reduce the amount of code to be allocated to a portion where human visual characteristics are insensitive. By reducing and increasing the amount of code assigned to the flat part with sensitive visual characteristics,
The quantization processing can be performed with an optimum quantization step value for each characteristic. In addition to being able to perform coding with a fixed code amount or less, there is an effect that excellent reproduction image quality can be obtained.

【0036】さらに、周波数分析回路にアクティビティ
分析を用いることで、入力画像のブロックの周波数分析
をより詳細に分析することが可能となり、さらに再生画
像品質を向上することができるという効果がある。
Further, by using the activity analysis in the frequency analysis circuit, it is possible to analyze the frequency analysis of the block of the input image in more detail, and it is possible to further improve the quality of the reproduced image.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態による画像符号化装
置の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an image encoding device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した画像符号化装置のリミッタ回路の
制御に用いる変換係数値の周波数分布図である。
FIG. 2 is a frequency distribution diagram of transform coefficient values used for controlling a limiter circuit of the image encoding device shown in FIG.

【図3】本発明の第2の実施の形態による画像符号化装
置の構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of an image encoding device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図3に示した画像符号化装置の適応リミッタ回
路のリミッタ動作の一例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a limiter operation of an adaptive limiter circuit of the image encoding device illustrated in FIG. 3;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ブロック分割回路 2 直交変換回路 3 周波数分析回路 4 リミッタ回路 5 遅延回路 6 量子化回路 7 可変長符号化回路 8 基準量子化ステップ値算出回路 9 差分量子化ステップ値算出回路 10 加算器 11 適応リミッタ回路 100 入力画像信号 101 ブロックデータ 102 直交変換係数値 103 周波数分布情報 104 基準量子化ステップ値 105 量子化ステップ値 106 遅延変換係数値 107 量子化係数値 108 可変長符号語 109 目標符号語 110 差分量子化ステップ値 111 加算量子化ステップ値 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Block division circuit 2 Orthogonal transformation circuit 3 Frequency analysis circuit 4 Limiter circuit 5 Delay circuit 6 Quantization circuit 7 Variable length coding circuit 8 Reference quantization step value calculation circuit 9 Difference quantization step value calculation circuit 10 Adder 11 Adaptive limiter Circuit 100 Input image signal 101 Block data 102 Orthogonal transform coefficient value 103 Frequency distribution information 104 Reference quantization step value 105 Quantization step value 106 Delayed transform coefficient value 107 Quantization coefficient value 108 Variable length codeword 109 Target codeword 110 Difference quantum Quantization step value 111 Addition quantization step value

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 入力画像信号を複数の画素からなる小面
積のブロックに分割するブロック分割手段と、前記ブロ
ックに直交変換を施す直交変換手段と、該直交変換手段
の出力結果である変換係数値を量子化して量子化係数値
を出力する量子化手段と、該量子化手段における量子化
ステップ値を求める量子化制御手段と、前記量子化係数
値を可変長符号化する可変長符号化手段とを有する画像
符号化装置において、 前記量子化制御手段は、各ブロックの変換係数値の周波
数成分の分布を分析して、各ブロック内の変換係数値の
周波数分布情報を出力する周波数分析手段と、前記周波
数分布情報に基づいて前記量子化ステップ値に対して異
なるリミッタ処理を行うリミッタ手段とを備えることを
特徴とする画像符号化装置。
A block dividing unit for dividing an input image signal into blocks each having a small area including a plurality of pixels; an orthogonal transforming unit for performing an orthogonal transform on the block; and a transform coefficient value as an output result of the orthogonal transforming unit And quantized coefficient values
, A quantization control means for obtaining a quantization step value in the quantization means, and a variable-length coding means for performing variable-length coding on the quantization coefficient value. the quantization control unit analyzes the distribution of the frequency components of the transform coefficient values for each block, a frequency analysis means for outputting a frequency distribution information of the transform coefficient values within each block, on the basis of the frequency distribution information An image encoding apparatus comprising: a limiter that performs different limiter processing on the quantization step value.
【請求項2】 入力画像信号を複数の画素からなる小面
積のブロックに分割するブロック分割手段と、前記ブロ
ックに直交変換を施す直交変換手段と、該直交変換手段
の出力結果である変換係数値を量子化して量子化係数値
を出力する量子化手段と、該量子化手段における量子化
ステップ値を求める量子化制御手段と、前記量子化係数
値を可変長符号化する可変長符号化手段とを有する画像
符号化装置において、 前記量子化制御手段は、各ブロックの変換係数値の周波
数成分の分布を分析して、各ブロック内の変換係数値の
周波数分布情報を出力する周波数分布手段と、各ブロッ
を前記変換係数値や予め定められた量子化ステップ値
を用いて量子化処理を行い、その量子化係数値を可変長
符号化したときの発生符号量から量子化ステップの基準
値を出力する基準値算出手段と、前記可変長符号化手段
の出力符号量と目標符号量との差分値を求める差分値算
出手段と、前記基準値と前記差分値との加算値に対し、
前記周波数分布情報と前記差分値とを用いて適応的にリ
ミッタ処理を行う適応リミッタ手段とを備えることを特
徴とする画像符号化装置。
2. A block dividing means for dividing an input image signal into blocks each having a small area composed of a plurality of pixels, an orthogonal transform means for performing orthogonal transform on the block, and a transform coefficient value which is an output result of the orthogonal transform means. And quantized coefficient values
, A quantization control means for obtaining a quantization step value in the quantization means, and a variable-length coding means for performing variable-length coding on the quantization coefficient value. the quantization control unit analyzes the distribution of the frequency component of the transformation coefficient values of each block, and the frequency distribution means for outputting a frequency distribution information of the transform coefficient values within each block, Ya the conversion coefficients of each block Predefined quantization step value
Quantization is performed using
A reference value calculation unit that outputs a reference value of a quantization step from a generated code amount when encoding, a difference value calculation unit that calculates a difference value between an output code amount of the variable length coding unit and a target code amount, For the added value of the reference value and the difference value,
An image encoding apparatus comprising: an adaptive limiter that adaptively performs limiter processing using the frequency distribution information and the difference value.
【請求項3】 前記周波数分析手段は変換係数値の周波
数帯域を複数個の領域に分割し、前記周波数分布情報と
して各領域の変換係数値の絶対値和を用いること、を特
徴とする請求項1又は2に記載の画像符号化装置。
3. The frequency analysis unit divides a frequency band of a transform coefficient value into a plurality of regions, and uses a sum of absolute values of transform coefficient values of each region as the frequency distribution information. 3. The image encoding device according to 1 or 2.
【請求項4】 前記周波数分析手段は変換係数値の周波
数帯域を複数個の領域に分割し、前記周波数分布情報と
して各領域の変換係数値の自乗和を用いること、を特徴
とする請求項1又は2に記載の画像符号化装置。
4. The frequency analysis unit according to claim 1, wherein the frequency band of the transform coefficient value is divided into a plurality of regions, and a sum of squares of the transform coefficient values of each region is used as the frequency distribution information. Or the image encoding device according to 2.
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