JP2898757B2 - 映像データの適応型可変長符号化／復号化方法 - Google Patents
映像データの適応型可変長符号化／復号化方法Info
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- H04N19/91—Entropy coding, e.g. variable length coding [VLC] or arithmetic coding
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はディジタル映像データの適応型符号化および
復号化方法に係り、特に映像データの統計的特性に応じ
て適応的に可変長符号化および可変長復号化を遂行して
伝送データの圧縮効率を向上させる適応型可変長符号化
／復号化方法に関する。
復号化方法に係り、特に映像データの統計的特性に応じ
て適応的に可変長符号化および可変長復号化を遂行して
伝送データの圧縮効率を向上させる適応型可変長符号化
／復号化方法に関する。
背景技術 最近、映像および音声信号を送／受信する装置で映像
信号および音声信号をディジタル信号に符号化して伝送
したり貯蔵部に貯蔵したりして、これをさらに復号化し
て再生する方式が普遍化されつつある。
信号および音声信号をディジタル信号に符号化して伝送
したり貯蔵部に貯蔵したりして、これをさらに復号化し
て再生する方式が普遍化されつつある。
しかしながら、映像信号をディジタルデータに符号化
する場合、データ量が多いので、ディジタル映像信号に
含まれている冗長性データを除去して全体データ量を減
少させるために、ディスクリートコサイン変換（DCT）
符号化、DPCM（Differential Pulse Code Modulatio
n）、ベクトル量子化又は可変長符号化（VLC）などが遂
行されるべきである。
する場合、データ量が多いので、ディジタル映像信号に
含まれている冗長性データを除去して全体データ量を減
少させるために、ディスクリートコサイン変換（DCT）
符号化、DPCM（Differential Pulse Code Modulatio
n）、ベクトル量子化又は可変長符号化（VLC）などが遂
行されるべきである。
図１は一般的な映像データの符号化装置を概略的に示
したブロック図であり、大きくＮ×Ｎブロックに対して
DCT方式の変換を遂行した後、DCT変換係数を量子化させ
る手段11,12と、量子化されたデータを可変長符号化し
てデータ量をさらに圧縮させる手段13,14と、量子化さ
れたデータを逆量子化および逆変換して動補償を遂行す
る手段15,16,17,18,19,A1,A2,SW1,SW2を備えて、イント
ラモード又はインタモードに映像データを符号化する。
したブロック図であり、大きくＮ×Ｎブロックに対して
DCT方式の変換を遂行した後、DCT変換係数を量子化させ
る手段11,12と、量子化されたデータを可変長符号化し
てデータ量をさらに圧縮させる手段13,14と、量子化さ
れたデータを逆量子化および逆変換して動補償を遂行す
る手段15,16,17,18,19,A1,A2,SW1,SW2を備えて、イント
ラモード又はインタモードに映像データを符号化する。
また、図２は一般的な映像データの復号化装置を概略
的に示したブロック図であり、図１のような符号化装置
により符号化された映像データを復号化して再生する。
的に示したブロック図であり、図１のような符号化装置
により符号化された映像データを復号化して再生する。
図１のおよび図２に示した符号化装置および復号化装
置の動作について簡単に説明することにする。
置の動作について簡単に説明することにする。
図１において、入力端10を通じて入力される映像信号
はDCT変換部11でＮ×Ｎブロック単位（ブロックの大き
さは一般的にN1×N2であるが、便宜上N1＝N2＝Ｎと仮定
する）で周波数領域の信号となり、この変換係数のエネ
ルギーは主に低周波数側へ集まる。各ブロックに対する
データ変換は、DCT（Discrete Cosine Transform）、WH
T（Walsh−Hadamard Transform）、DFT（Discrete Four
ier Transform）およびDST（Discrete Sine Transfor
m）方式などにより行われる。ここで、変換係数はDCT動
作によって得られる。
はDCT変換部11でＮ×Ｎブロック単位（ブロックの大き
さは一般的にN1×N2であるが、便宜上N1＝N2＝Ｎと仮定
する）で周波数領域の信号となり、この変換係数のエネ
ルギーは主に低周波数側へ集まる。各ブロックに対する
データ変換は、DCT（Discrete Cosine Transform）、WH
T（Walsh−Hadamard Transform）、DFT（Discrete Four
ier Transform）およびDST（Discrete Sine Transfor
m）方式などにより行われる。ここで、変換係数はDCT動
作によって得られる。
量子化部12は所定の量子化過程を通じて前記変換係数
を一定レベルの代表値に変える。
を一定レベルの代表値に変える。
可変長符号化部13は前記代表値をその統計的特性を生
かして可変長符号化することによりデータをさらに圧縮
させる。
かして可変長符号化することによりデータをさらに圧縮
させる。
一方、可変長符号化されたデータが貯蔵されるバッフ
ァ14の状態（充満度）に応じて変化する量子化ステップ
サイズQssは量子化部12を制御して伝送ビット率を調節
し、かつ量子化ステップサイズQssは受信側へ伝送され
復号化装置で用いられる。
ァ14の状態（充満度）に応じて変化する量子化ステップ
サイズQssは量子化部12を制御して伝送ビット率を調節
し、かつ量子化ステップサイズQssは受信側へ伝送され
復号化装置で用いられる。
また、一般的に画面と画面間には類似した部分が多い
ので、動きのある画面の場合、その動きを推定して動ベ
クトルMVを算出し、該動ベクトルMVを利用してデータを
補償すると、隣接した画面間の差信号は非常に小さいた
めに伝送データをさらに圧縮させ得る。
ので、動きのある画面の場合、その動きを推定して動ベ
クトルMVを算出し、該動ベクトルMVを利用してデータを
補償すると、隣接した画面間の差信号は非常に小さいた
めに伝送データをさらに圧縮させ得る。
このような動補償を遂行するために、図１の逆量子化
部（Q-1）15は量子化部12から出力される量子化データ
を逆量子化させた後、逆DCT手段（DCT-1）16で逆量子化
されたデータを逆変換させ空間領域の映像信号に変換さ
せる。逆DCT手段16から出力される映像信号はフレーム
メモリ17でフレーム単位で貯蔵され、動推定部18はフレ
ームメモリ17に貯蔵されたフレームデータ中入力端10の
Ｎ×Ｎブロックと最も類似したパターンのブロックを捜
して両ブロック間の動きを推定して動ベクトルMVを算出
する。該動ベクトルMVは受信側へ伝送され復号化装置で
使用されると同時に動補償部19に伝送される。
部（Q-1）15は量子化部12から出力される量子化データ
を逆量子化させた後、逆DCT手段（DCT-1）16で逆量子化
されたデータを逆変換させ空間領域の映像信号に変換さ
せる。逆DCT手段16から出力される映像信号はフレーム
メモリ17でフレーム単位で貯蔵され、動推定部18はフレ
ームメモリ17に貯蔵されたフレームデータ中入力端10の
Ｎ×Ｎブロックと最も類似したパターンのブロックを捜
して両ブロック間の動きを推定して動ベクトルMVを算出
する。該動ベクトルMVは受信側へ伝送され復号化装置で
使用されると同時に動補償部19に伝送される。
動補償部19は、動推定部18から動ベクトルMVが供給さ
れ、フレームメモリ17から出力される以前フレームデー
タから前記動ベクトルMVに相応するＮ×Ｎブロックを読
み出して入力端10に連結された減算器A1に供給する。す
ると、減算器A1は入力端10に供給されるＮ×Ｎブロック
と動補償部19から供給される類似パターンのＮ×Ｎブロ
ックとの差を算出し、減算器A1の出力データは前述した
ように符号化されて受信側へ伝送される。すなわち、最
初は１画面（イントラフレームという）の映像信号を全
体的に符号化して伝送し、以後の画面（インタフレーム
という）の映像信号に対しては動きによる差信号のみを
符号化して伝送する。
れ、フレームメモリ17から出力される以前フレームデー
タから前記動ベクトルMVに相応するＮ×Ｎブロックを読
み出して入力端10に連結された減算器A1に供給する。す
ると、減算器A1は入力端10に供給されるＮ×Ｎブロック
と動補償部19から供給される類似パターンのＮ×Ｎブロ
ックとの差を算出し、減算器A1の出力データは前述した
ように符号化されて受信側へ伝送される。すなわち、最
初は１画面（イントラフレームという）の映像信号を全
体的に符号化して伝送し、以後の画面（インタフレーム
という）の映像信号に対しては動きによる差信号のみを
符号化して伝送する。
一方、動補償部19で動きの補償されたデータは、加算
器A2で逆DCT手段16から出力される映像信号と加算され
た後、フレームメモリ17に貯蔵される。
器A2で逆DCT手段16から出力される映像信号と加算され
た後、フレームメモリ17に貯蔵される。
リフレッシュスイッチSW1,SW2は制御手段（図示せ
ず）により一定の間隔をおいて（ここではその期間は1G
OP（group of picture）である）オフとされ、入力映像
信号がイントラフレームモードの場合はPCMモードに符
号化され伝送されるようにし、インタフレームモードの
場合は差信号のみを符号化して伝送することによる符号
化エラーの累積を一定の時間間隔（1GOP周期）でリフレ
ッシュし、かつリフレッシュスイッチSW3はチャネル上
の伝送エラーも受信側から一定時間（1GOP周期）以内に
逸するようにする。
ず）により一定の間隔をおいて（ここではその期間は1G
OP（group of picture）である）オフとされ、入力映像
信号がイントラフレームモードの場合はPCMモードに符
号化され伝送されるようにし、インタフレームモードの
場合は差信号のみを符号化して伝送することによる符号
化エラーの累積を一定の時間間隔（1GOP周期）でリフレ
ッシュし、かつリフレッシュスイッチSW3はチャネル上
の伝送エラーも受信側から一定時間（1GOP周期）以内に
逸するようにする。
このように符号化された映像データは受信側へ伝送さ
れ、図２のような復号化装置に入力される。符号化され
た映像データVcは可変長復号化部21で符号化の逆過程を
通じて復号化される。可変長復号化部21から出力される
データは逆量子化部22で逆量子化される。この時、逆量
子化部22は符号化装置から供給される量子化ステップサ
イズQssによって出力変換係数の大きさを調節する。
れ、図２のような復号化装置に入力される。符号化され
た映像データVcは可変長復号化部21で符号化の逆過程を
通じて復号化される。可変長復号化部21から出力される
データは逆量子化部22で逆量子化される。この時、逆量
子化部22は符号化装置から供給される量子化ステップサ
イズQssによって出力変換係数の大きさを調節する。
逆DCT手段23は、逆量子化部22から供給される周波数
領域変換係数を空間領域の映像データに逆変換させる。
領域変換係数を空間領域の映像データに逆変換させる。
また、図１に示したような符号化装置から伝送される
動ベクトルMVは復号化装置の動補償部24に供給され、動
補償部24はフレームメモリ25に貯蔵された以前フレーム
データから動ベクトルMVに相応するＮ×Ｎブロックを読
み出して動きを補償した後、補償されたＮ×Ｎブロック
データを加算器A3に供給する。すると、加算器A3は逆変
換されたDPCMデータと動補償部24から供給されるＮ×Ｎ
ブロックデータとを加算してディスプレイ部に出力す
る。
動ベクトルMVは復号化装置の動補償部24に供給され、動
補償部24はフレームメモリ25に貯蔵された以前フレーム
データから動ベクトルMVに相応するＮ×Ｎブロックを読
み出して動きを補償した後、補償されたＮ×Ｎブロック
データを加算器A3に供給する。すると、加算器A3は逆変
換されたDPCMデータと動補償部24から供給されるＮ×Ｎ
ブロックデータとを加算してディスプレイ部に出力す
る。
図3A、3Bおよび3Cは映像データの符号化過程を示す概
略図であり、図3Aに示したようなＮ×Ｎブロックのサン
プリングデータはDCTなどにより図3Bに示したように周
波数領域の変換係数に変換される。該変換係数を量子化
した後、図3Cに示したようにジグザグ状にスキャンしな
がらランレングス（ラン長さ）、レベルレングス（レベ
ル長さ）の形態に符号化する。
略図であり、図3Aに示したようなＮ×Ｎブロックのサン
プリングデータはDCTなどにより図3Bに示したように周
波数領域の変換係数に変換される。該変換係数を量子化
した後、図3Cに示したようにジグザグ状にスキャンしな
がらランレングス（ラン長さ）、レベルレングス（レベ
ル長さ）の形態に符号化する。
Ｎ×Ｎブロックをスキャンする時、図3Cに示したよう
に低周波成分から始め高周波成分にスキャンしながら
“ラン”および“レベル”を一対にして符号化させる。
に低周波成分から始め高周波成分にスキャンしながら
“ラン”および“レベル”を一対にして符号化させる。
ここで、“ラン”はＮ×Ｎブロックの量子化された係
数において“0"でない係数間に存する“0"の個数であ
り、“レベル”は“0"でない係数の絶対値に当たる。
数において“0"でない係数間に存する“0"の個数であ
り、“レベル”は“0"でない係数の絶対値に当たる。
例えば、８×８ブロックの場合、“ラン”は“0"から
“63"までの値を持つことができる。“レベル”は量子
化部から出力されるデータ値に応じて異なるが、例えば
量子化出力値が“−255"から“＋255"までの整数で現れ
る場合、“レベル”は“1"から“255"までの値を持つ。
この際、“＋”あるいは“−”の符号は別のサインビッ
トによって表示される。このように〔ラン、レベル〕を
１つのシンボルとする場合、ランが大きかったりレベル
が大きかったりするとそのシンボルの発生頻度は統計的
に非常に低い。
“63"までの値を持つことができる。“レベル”は量子
化部から出力されるデータ値に応じて異なるが、例えば
量子化出力値が“−255"から“＋255"までの整数で現れ
る場合、“レベル”は“1"から“255"までの値を持つ。
この際、“＋”あるいは“−”の符号は別のサインビッ
トによって表示される。このように〔ラン、レベル〕を
１つのシンボルとする場合、ランが大きかったりレベル
が大きかったりするとそのシンボルの発生頻度は統計的
に非常に低い。
したがって、図４に示したように、シンボルの発生頻
度に応じてレギュラー領域とエスケープ領域とに区分し
て割合に発生頻度の高いレギュラー領域に対してはハフ
マンコードを使用して符号化し、発生頻度の低いエスケ
ープ領域に対しては所定の固定長さのデータに符号化す
る。ここで、ハフマンコードはシンボルの発生頻度が高
いほど短い符号を割当て、発生頻度が低いシンボルほど
長い符号を割り当てる。
度に応じてレギュラー領域とエスケープ領域とに区分し
て割合に発生頻度の高いレギュラー領域に対してはハフ
マンコードを使用して符号化し、発生頻度の低いエスケ
ープ領域に対しては所定の固定長さのデータに符号化す
る。ここで、ハフマンコードはシンボルの発生頻度が高
いほど短い符号を割当て、発生頻度が低いシンボルほど
長い符号を割り当てる。
また、エスケープ領域のデータを符号化したエスケー
プシーケンスESQは下記式（１）のようにそれぞれ所定
のビット数を有するエスケープ符号ESC、ラン、レベル
およびサインデータＳからなる。
プシーケンスESQは下記式（１）のようにそれぞれ所定
のビット数を有するエスケープ符号ESC、ラン、レベル
およびサインデータＳからなる。
ESQ＝ESC＋RUN＋Ｌ＋Ｓ …（１） 例えば、前述したように８×８ブロックの量子化値が
“−255"から“＋255"の場合、エスケープシーケンスは
エスケープ符号データESC6ビット、ランデータRUNが６
ビット、レベルデータＬが８ビットおよびサインデータ
Ｓが１ビットで総21ビットの固定データ長さを有する。
“−255"から“＋255"の場合、エスケープシーケンスは
エスケープ符号データESC6ビット、ランデータRUNが６
ビット、レベルデータＬが８ビットおよびサインデータ
Ｓが１ビットで総21ビットの固定データ長さを有する。
このように、従来の可変長符号化方式ではさまざまな
付加情報を符号化されたデータと共に伝送し、またデー
タの統計的な特性による１つの可変長符号化テーブルと
設定されるエスケープシーケンスは一定した固定長さを
持つために、伝送データを符号化させてデータ量を圧縮
するには限界があった。
付加情報を符号化されたデータと共に伝送し、またデー
タの統計的な特性による１つの可変長符号化テーブルと
設定されるエスケープシーケンスは一定した固定長さを
持つために、伝送データを符号化させてデータ量を圧縮
するには限界があった。
発明の開示 本発明の目的は、映像データの可変長符号化方法にお
いて相異なるパターンの多数の可変長符号化テーブルの
うちでブロックタイプ、すなわちインタおよびイントラ
モード別にジグザグスキャン時に現在のスキャン位置と
量子化ステップサイズに応じて最適の可変長符号化テー
ブルを選択することにより、データ圧縮効率をより向上
させる映像データの適応型可変長符号化方法を提供する
ことである。
いて相異なるパターンの多数の可変長符号化テーブルの
うちでブロックタイプ、すなわちインタおよびイントラ
モード別にジグザグスキャン時に現在のスキャン位置と
量子化ステップサイズに応じて最適の可変長符号化テー
ブルを選択することにより、データ圧縮効率をより向上
させる映像データの適応型可変長符号化方法を提供する
ことである。
本発明の他の目的は、前述した適応型可変長符号化方
法により符号化されたデータを復号化する方法を提供す
ることである。
法により符号化されたデータを復号化する方法を提供す
ることである。
前記目的を達成するために本発明による適応型可変長
符号化方法は、映像データの符号化装置で量子化された
直交変換係数をジグザグスキャンして〔ラン、レベル〕
データに変換した後、可変長符号化する方法において、
前記〔ラン、レベル〕データの統計的特性に応じて異な
る形態のレギュラー領域およびエスケープ領域を有する
多数の可変長符号化テーブルを設定する段階と、現在処
理ブロックのイントラおよびインタモード情報、ジグザ
グスキャン位置および量子化ステップサイズに応じて前
記多数の可変長符号化テーブルのうちいずれか１つを選
択する段階と、前記選択された可変長符号化テーブルに
応じて前記直交変換係数を可変長符号化する段階とを含
むことを特徴とする。
符号化方法は、映像データの符号化装置で量子化された
直交変換係数をジグザグスキャンして〔ラン、レベル〕
データに変換した後、可変長符号化する方法において、
前記〔ラン、レベル〕データの統計的特性に応じて異な
る形態のレギュラー領域およびエスケープ領域を有する
多数の可変長符号化テーブルを設定する段階と、現在処
理ブロックのイントラおよびインタモード情報、ジグザ
グスキャン位置および量子化ステップサイズに応じて前
記多数の可変長符号化テーブルのうちいずれか１つを選
択する段階と、前記選択された可変長符号化テーブルに
応じて前記直交変換係数を可変長符号化する段階とを含
むことを特徴とする。
本発明による適応型可変長復号化方法は、映像データ
の復号化装置で前記適応型可変長符号化方法により符号
化されたデータを復号化するための方法において、〔ラ
ン、レベル〕データの統計的な特性に応じて異なる形態
のレギュラー領域およびエスケープ領域を有する多数の
可変長復号化テーブルを設定する段階と、符号化装置か
ら伝送されるイントラおよびインタモード情報を入力す
る段階と、符号化装置から伝送される量子化ステップサ
イズを入力する段階と、〔ラン、レベル〕データのラン
値を累積して位置情報を検出する段階と、前記イントラ
およびインタモード情報、量子化ステップサイズおよび
位置情報に応じて前記多数の可変長復号化テーブルのう
ちいずれか１つを選択する段階と、前記選択された可変
長復号化テーブルに応じて受信されたデータを可変長復
号化する段階とを含むことを特徴とする。
の復号化装置で前記適応型可変長符号化方法により符号
化されたデータを復号化するための方法において、〔ラ
ン、レベル〕データの統計的な特性に応じて異なる形態
のレギュラー領域およびエスケープ領域を有する多数の
可変長復号化テーブルを設定する段階と、符号化装置か
ら伝送されるイントラおよびインタモード情報を入力す
る段階と、符号化装置から伝送される量子化ステップサ
イズを入力する段階と、〔ラン、レベル〕データのラン
値を累積して位置情報を検出する段階と、前記イントラ
およびインタモード情報、量子化ステップサイズおよび
位置情報に応じて前記多数の可変長復号化テーブルのう
ちいずれか１つを選択する段階と、前記選択された可変
長復号化テーブルに応じて受信されたデータを可変長復
号化する段階とを含むことを特徴とする。
図面の簡単な説明 図１は一般的な映像データの符号化装置を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
図２は一般的な映像データの復号化装置を示すフロッ
ク図である。
ク図である。
図3Aないし図3Cは図１に示した装置によるデータ処理
過程の一部を説明するための概略図である。
過程の一部を説明するための概略図である。
図４は従来の可変長符号化および復号化テーブルを説
明するためのものである。
明するためのものである。
図５は本発明による適応型可変長符号化方法を具現す
るための可変長符号化部の構成ブロック図である。
るための可変長符号化部の構成ブロック図である。
図6Aおよび図6Bは本発明による適応型可変長符号化方
法で所定数に分割された可変長符号化テーブルの選択方
法を説明するためのものであり、図6Aはイントラモード
を示し、図6Bはインタモードを示す。
法で所定数に分割された可変長符号化テーブルの選択方
法を説明するためのものであり、図6Aはイントラモード
を示し、図6Bはインタモードを示す。
図7A、7Bおよび7Cは図6Aおよび6Bに示した第１領域、
第２領域、第Ｐ領域でそれぞれの〔ラン、レベル〕シン
ボルのヒストグラムである。
第２領域、第Ｐ領域でそれぞれの〔ラン、レベル〕シン
ボルのヒストグラムである。
発明を実施するための最良の態様 以下、添付した図面に基づいて本発明による望ましい
実施例を説明する。本発明による応用型可変長符号化方
法は、多数個の可変長符号化テーブルを使用するが、該
テーブルの選択はブロックタイプ、量子化ステップサイ
ズおよびブロックのジグザグスキャンで現在のスキャン
位置に応じて選択する。これは〔ラン、レベル〕の統計
的な特性がブロックタイプ（イントラモード＝インタモ
ードおよび輝度信号／色信号）に応じて異なり、量子化
ステップサイズのサイズによっても異なり、また量子化
時にジグザグスキャンで現在のスキャン位置によっても
異なるからである。
実施例を説明する。本発明による応用型可変長符号化方
法は、多数個の可変長符号化テーブルを使用するが、該
テーブルの選択はブロックタイプ、量子化ステップサイ
ズおよびブロックのジグザグスキャンで現在のスキャン
位置に応じて選択する。これは〔ラン、レベル〕の統計
的な特性がブロックタイプ（イントラモード＝インタモ
ードおよび輝度信号／色信号）に応じて異なり、量子化
ステップサイズのサイズによっても異なり、また量子化
時にジグザグスキャンで現在のスキャン位置によっても
異なるからである。
さらに具体的に説明すると、現在ブロックデータと運
動補償されたブロックデータ間の差信号を符号化させる
インタモードは、入力されるブロック映像データを順次
に符号化させるイントラモードに比べて変換係数の大部
分が“0"で発生し、大きい値が発生しにくい。これは動
補償予測エラーの変動が典型的に元のビデオ信号の変動
より小さいからである。
動補償されたブロックデータ間の差信号を符号化させる
インタモードは、入力されるブロック映像データを順次
に符号化させるイントラモードに比べて変換係数の大部
分が“0"で発生し、大きい値が発生しにくい。これは動
補償予測エラーの変動が典型的に元のビデオ信号の変動
より小さいからである。
また、色の統計的特性は狭い帯域幅と空間領域でデシ
メーションに依存するために輝度の統計的特性とは異な
る。
メーションに依存するために輝度の統計的特性とは異な
る。
したがって、イントラ／インタモード情報と輝度／色
情報に応じてブロックのタイプは、すなわち、（イント
ラ、輝度）、（イントラ、色）、（インタ、輝度）、
（インタ、色）の４種のタイプがあり得る。しかしなが
ら、本発明のブロックタイプは輝度／色情報は排除し、
イントラ／インタモード情報のみを考慮する。なぜなら
ば、色統計は色信号のダウンサンプリング構造に依存す
るからである。
情報に応じてブロックのタイプは、すなわち、（イント
ラ、輝度）、（イントラ、色）、（インタ、輝度）、
（インタ、色）の４種のタイプがあり得る。しかしなが
ら、本発明のブロックタイプは輝度／色情報は排除し、
イントラ／インタモード情報のみを考慮する。なぜなら
ば、色統計は色信号のダウンサンプリング構造に依存す
るからである。
また、量子化ステップサイズが大きい場合、量子化器
のジグザグスキャンにおいても変換係数が高周波成分に
は大きくなく、多くの零を算出する。すなわち、人間の
視覚特性を利用するために、変換係数を１次的な加重マ
トリックスで割るが、高周波成分のための加重マトリッ
クスが大きいので、現在のスキャン位置が高周波領域に
ある時、小さい（“0"を含む）値が多くなり、大きい値
は発生しにくい。
のジグザグスキャンにおいても変換係数が高周波成分に
は大きくなく、多くの零を算出する。すなわち、人間の
視覚特性を利用するために、変換係数を１次的な加重マ
トリックスで割るが、高周波成分のための加重マトリッ
クスが大きいので、現在のスキャン位置が高周波領域に
ある時、小さい（“0"を含む）値が多くなり、大きい値
は発生しにくい。
したがって、本発明はブロックタイプ（イントラ／イ
ンタモード）、スキャン位置、量子化ステップサイズを
結合した多数の可変長符号化／復号化テーブル（ハフマ
ンコードブック）を利用して適応型可変長符号化および
復号化方法を提案する。
ンタモード）、スキャン位置、量子化ステップサイズを
結合した多数の可変長符号化／復号化テーブル（ハフマ
ンコードブック）を利用して適応型可変長符号化および
復号化方法を提案する。
そして、本発明は図１に示した一般的な符号化装置と
図２に示した一般的復号化装置に適用される。
図２に示した一般的復号化装置に適用される。
図５は本発明による適応型可変長符号化方法を具現す
るための可変長符号化部の構成ブロック図である。
るための可変長符号化部の構成ブロック図である。
図５によると、量子化されたDCT係数はジグザグスキ
ャン部31でジグザグ形態でスキャンする。
ャン部31でジグザグ形態でスキャンする。
可変長符号化テーブル選択器32ではブロックタイプ
（イントラモード又はインタモード）、量子化ステップ
サイズQss、スキャン位置SPに応じて該当する一番目な
いしＰ番目（33.1,33.2,…33.P）を選択する制御信号を
出力する。
（イントラモード又はインタモード）、量子化ステップ
サイズQss、スキャン位置SPに応じて該当する一番目な
いしＰ番目（33.1,33.2,…33.P）を選択する制御信号を
出力する。
ジグザグスキャナー31から出力される量子化された変
換係数は選択された可変長符号化テーブルにより可変長
符号化して図１に示したバッファ14に伝送される。
換係数は選択された可変長符号化テーブルにより可変長
符号化して図１に示したバッファ14に伝送される。
図２に示した復号化装置の可変長復号化部21は図５に
説明した可変長符号化過程の逆順に符号化されたデータ
を可変長復号化する。
説明した可変長符号化過程の逆順に符号化されたデータ
を可変長復号化する。
次いで、多数の可変長符号化／復号化テーブルを選択
する方法を図6A、図6B、図7A〜図7Cを参照して詳細に説
明する。
する方法を図6A、図6B、図7A〜図7Cを参照して詳細に説
明する。
図6Aはイントラモードでの量子化ステップサイズQss
とジグザグスキャン時の現在のスキャン位置SPに応じて
選択されるＰ個の可変長符号化テーブルT1，T2，…，Tp
を示す。図6Bはインタモードでの量子化ステップサイズ
Qssとジグザグスキャン時の現在のスキャン位置SPに応
じて選択されるＰ個の可変長符号化テーブルT1，T2，
…，Tpを示す。
とジグザグスキャン時の現在のスキャン位置SPに応じて
選択されるＰ個の可変長符号化テーブルT1，T2，…，Tp
を示す。図6Bはインタモードでの量子化ステップサイズ
Qssとジグザグスキャン時の現在のスキャン位置SPに応
じて選択されるＰ個の可変長符号化テーブルT1，T2，
…，Tpを示す。
スキャン位置SP“0"はDC成分に該当し、スキャン位置
SP“63"は当該ブロックでスキャンの最後の位置を示
し、量子化ステップサイズQssは一例で“0"から“62"ま
でを有する。
SP“63"は当該ブロックでスキャンの最後の位置を示
し、量子化ステップサイズQssは一例で“0"から“62"ま
でを有する。
先ず、Ｐ個の可変長符号化テーブルT1，T2，…，Tpの
うちいずれか１つを選択するためには、先ず現在処理ブ
ロックのモードがインタモードかイントラモードかを判
別する。
うちいずれか１つを選択するためには、先ず現在処理ブ
ロックのモードがインタモードかイントラモードかを判
別する。
すなわち、図6Aおよび図6Bに示したようにモードに応
じてテーブルT1，T2，…，Tpを選択するための区間が異
なる。すなわち、イントラモードはインタモードに比べ
て第１テーブルT1および第２テーブルT2の選択区間が大
きく、第ＰテーブルTpの選択区間は小さい。
じてテーブルT1，T2，…，Tpを選択するための区間が異
なる。すなわち、イントラモードはインタモードに比べ
て第１テーブルT1および第２テーブルT2の選択区間が大
きく、第ＰテーブルTpの選択区間は小さい。
判断されたモードで量子化ステップサイズQssとスキ
ャン位置SPにより第１テーブルT1、第２テーブルT2又は
第ＰテーブルTpを選択する。
ャン位置SPにより第１テーブルT1、第２テーブルT2又は
第ＰテーブルTpを選択する。
選択された可変長符号化テーブルに応じて量子化され
たDCT変換係数を可変長符号化する。
たDCT変換係数を可変長符号化する。
ここで、図6Aおよび図6Bに示したイントラとインタモ
ードに応じて（SP,Qss）平面上でＰ個の領域に分割され
た例を次のように表現できる。
ードに応じて（SP,Qss）平面上でＰ個の領域に分割され
た例を次のように表現できる。
イントラモードで： 領域1:SP＋Qss＜K1 領域2:K1≦SP＋Qss＜K2 領域P:Kp−１≦SP＋Qss＜Kp インタモードで： 領域1:SP＋Qss＜L1 領域2:L1≦SP＋Qss＜L2 領域P:Lp−１≦SP＋Qss＜Lp このような適正な分割はさまざまな実験的状態のもと
で十分な統計分析に基づいて実験的に捜すことができ
る。この状態は映像シーケンス、ビット率、GOP、分割
方法のような要因を含む。
で十分な統計分析に基づいて実験的に捜すことができ
る。この状態は映像シーケンス、ビット率、GOP、分割
方法のような要因を含む。
図7A、図7Bおよび図7Cは図6Aおよび図6Bで前述した可
変長符号化テーブルT1，T2，…，Tpの例を示す。
変長符号化テーブルT1，T2，…，Tpの例を示す。
〔ラン、レベル〕の統計的な特性に応じてテーブル
T1，T2，…，Tpはそれぞれ相異なる形態のレギュラー領
域およびエスケープ領域を有する。
T1，T2，…，Tpはそれぞれ相異なる形態のレギュラー領
域およびエスケープ領域を有する。
すなわち、第１テーブルT1、第２テーブルT2、…、第
ＰテーブルTpは相異なるパターンのレギュラー領域およ
びエスケープ領域を有し、第ＰテーブルTpは第１テーブ
ルT1および第２テーブルT2に比べて小さい領域のレギュ
ラー領域を有する。
ＰテーブルTpは相異なるパターンのレギュラー領域およ
びエスケープ領域を有し、第ＰテーブルTpは第１テーブ
ルT1および第２テーブルT2に比べて小さい領域のレギュ
ラー領域を有する。
一方、〔ラン、レベル〕シンボルはラン又はレベルの
うちいずれの１つでも大きい値を有するなら、発生頻度
は低くなる。エスケープ領域の各シンボルは図４で前述
した通りエスケープコード（６ビット）、ラン（８ビッ
ト）、サインデータ（１ビット）を合わせて固定した長
さ21ビットを有する。
うちいずれの１つでも大きい値を有するなら、発生頻度
は低くなる。エスケープ領域の各シンボルは図４で前述
した通りエスケープコード（６ビット）、ラン（８ビッ
ト）、サインデータ（１ビット）を合わせて固定した長
さ21ビットを有する。
しかしながら、エスケープコーディングにおいてラン
とレベルフィールドで冗長性があるので、データ減少の
ための余地がある。すなわち、ランを表すために必要な
ビット数は２次元DCT係数のジグザグスキャンでスキャ
ン位置に依存し、レベルを示すためには量子化ステップ
サイズに依存する。また、イントラ−符号化されたブロ
ックの量子化加重マトリックスとインタ−符号化された
ブロックの量子化加重マトリックスとは相異なる。
とレベルフィールドで冗長性があるので、データ減少の
ための余地がある。すなわち、ランを表すために必要な
ビット数は２次元DCT係数のジグザグスキャンでスキャ
ン位置に依存し、レベルを示すためには量子化ステップ
サイズに依存する。また、イントラ−符号化されたブロ
ックの量子化加重マトリックスとインタ−符号化された
ブロックの量子化加重マトリックスとは相異なる。
前述した特性を利用して21ビットの固定長さエスケー
プシーケンスを前記式（１）により可変長さエスケープ
シーケンスに変形できる。ここで、ESQは６ビットエス
ケープコード、ランは０−６ビット、Ｌは１−８ビッ
ト、Ｓは１ビットとなっており、ランデータはスキャン
位置に依存しレベルは量子化器に依存する。
プシーケンスを前記式（１）により可変長さエスケープ
シーケンスに変形できる。ここで、ESQは６ビットエス
ケープコード、ランは０−６ビット、Ｌは１−８ビッ
ト、Ｓは１ビットとなっており、ランデータはスキャン
位置に依存しレベルは量子化器に依存する。
したがって、変形されたエスケープシーケンスは固定
した21ビットと比較して可変的な８−21ビットを有する
ので、映像データをさらに圧縮させ得る。
した21ビットと比較して可変的な８−21ビットを有する
ので、映像データをさらに圧縮させ得る。
新しいエスケープシーケンスを復号化時にも現在のス
キャン位置は符号化装置と復号装置が自動的に一致する
ので、ラン値を表現するに必要なビット数は付加情報を
送らなくても一致させることができる。また、レベルの
場合も逆量子化のために量子化ステップサイズが復号化
装置に伝送されるので、これを利用してレベルを表現す
るに必要なビット数を同期させ得るために付加情報を送
る必要がない。
キャン位置は符号化装置と復号装置が自動的に一致する
ので、ラン値を表現するに必要なビット数は付加情報を
送らなくても一致させることができる。また、レベルの
場合も逆量子化のために量子化ステップサイズが復号化
装置に伝送されるので、これを利用してレベルを表現す
るに必要なビット数を同期させ得るために付加情報を送
る必要がない。
このようなエスケープシーケンスの長さを可変的に調
節して圧縮効率を向上させる可変長符号化および復号化
方法は同出願人が1993年６月１日に出願した米国特許出
願第08/069,914号に開示されている。
節して圧縮効率を向上させる可変長符号化および復号化
方法は同出願人が1993年６月１日に出願した米国特許出
願第08/069,914号に開示されている。
本発明はこのような多数個の可変長符号化テーブルが
符号化側と復号化側に両方とも備えられなければならな
く、ハードウェア的には既存の単一テーブルを使用する
時より些か複雑になるが、データ圧縮率が高くなるため
に、高いデータ圧縮率を必要とする場合に適用できる。
また、符号化側から発生する当該モード情報、量子化ス
テップサイズ情報およびスキャン位置情報は復号化側へ
伝送されるが、モード情報と量子化ステップサイズ情報
は一定した周期で伝送したり又は変化がある度に伝送し
たりし、位置情報は別に伝送せず復号化側から〔ラン、
レベル〕値を得た後、ラン値を累積することにより位置
情報が自動的に分かる。
符号化側と復号化側に両方とも備えられなければならな
く、ハードウェア的には既存の単一テーブルを使用する
時より些か複雑になるが、データ圧縮率が高くなるため
に、高いデータ圧縮率を必要とする場合に適用できる。
また、符号化側から発生する当該モード情報、量子化ス
テップサイズ情報およびスキャン位置情報は復号化側へ
伝送されるが、モード情報と量子化ステップサイズ情報
は一定した周期で伝送したり又は変化がある度に伝送し
たりし、位置情報は別に伝送せず復号化側から〔ラン、
レベル〕値を得た後、ラン値を累積することにより位置
情報が自動的に分かる。
したがって、復号化側へ伝送されるブロックデータに
対して多数の可変長符号化テーブルのうちいずれのテー
ブルが適用されたかに関する情報を別に送らなくても、
符号化側から伝送されたモード情報および量子化ステッ
プサイズQssと、復号化側でラン値から自動的に計算さ
れた位置情報とから符号化側で選択された可変長符号化
テーブルが分かる。すると、符号化時に適用された可変
長符号化テーブルと同一のテーブルを使用して伝送され
たブロックデータを復号化する。
対して多数の可変長符号化テーブルのうちいずれのテー
ブルが適用されたかに関する情報を別に送らなくても、
符号化側から伝送されたモード情報および量子化ステッ
プサイズQssと、復号化側でラン値から自動的に計算さ
れた位置情報とから符号化側で選択された可変長符号化
テーブルが分かる。すると、符号化時に適用された可変
長符号化テーブルと同一のテーブルを使用して伝送され
たブロックデータを復号化する。
前述したように、本発明はモード情報、量子化ステッ
プサイズ、ジグザグ時にスキャン位置を利用して相異な
る形態のレギュラー領域とエスケープ領域とを有する多
数の可変長符号化テーブルのうちいずれか１つを選択し
て映像データを可変長符号化および復号化して圧縮効率
を向上させ得る効果がある。
プサイズ、ジグザグ時にスキャン位置を利用して相異な
る形態のレギュラー領域とエスケープ領域とを有する多
数の可変長符号化テーブルのうちいずれか１つを選択し
て映像データを可変長符号化および復号化して圧縮効率
を向上させ得る効果がある。
また、本発明は符号化時に選択された可変長符号化テ
ーブルを示す付加ビットを復号化のために伝送する必要
がなく、選択された可変長符号化テーブルのエスケープ
領域で符号化されるデータのランおよびレベルデータ長
さを可変的に調節することにより、伝送データをさらに
圧縮させ得る。
ーブルを示す付加ビットを復号化のために伝送する必要
がなく、選択された可変長符号化テーブルのエスケープ
領域で符号化されるデータのランおよびレベルデータ長
さを可変的に調節することにより、伝送データをさらに
圧縮させ得る。
産業上の利用可能性 本発明はディジタル伝送データの圧縮効率を向上させ
る適応型可変長符号化／復号化方法に係り、ディジタル
通信分野は無論、マルチメディア分野、HDTV又はDVCRの
ようなディジタルビデオ機器およびパソコン通信分野に
適用できる。
る適応型可変長符号化／復号化方法に係り、ディジタル
通信分野は無論、マルチメディア分野、HDTV又はDVCRの
ようなディジタルビデオ機器およびパソコン通信分野に
適用できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェオン ジェ チャン 大韓民国 137―130 ソウル セオチョ ー―グ ヤンジャエ―ドン ウーセオン アパート 108―1007 (56)参考文献 特開 平５−122684（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−308610（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04N 7/24 - 7/68 H04N 1/41 - 1/419 H04N 5/91 - 5/956
Claims (8)
- 【請求項１】映像データの符号化装置で量子化された直
交変換係数をジグザグスキャンして〔ラン、レベル〕デ
ータに変換した後、可変長符号化する方法であって、 前記〔ラン、レベル〕データの統計的特性に応じて異な
る形態のレギュラー領域およびエスケープ領域を有する
多数の可変長符号化テーブルを設定する段階と、 現在処理ブロックのイントラおよびインタモード情報、
ジグザグスキャン位置および量子化ステップサイズに応
じて前記多数の可変長符号化テーブルのうちいずれか１
つを選択する段階と、 前記選択された可変長符号化テーブルに応じて前記直交
変換係数を可変長符号化する段階とを含むことを特徴と
する適応型可変長符号化方法。 - 【請求項２】前記可変長符号化テーブル選択段階は、前
記現在処理ブロックのイントラモードとインタモード情
報に応じて異なる形態のレギュラー領域およびエスケー
プ領域を有する複数の可変長符号化テーブル選択範囲を
有することを特徴とする請求項１項記載の適応型可変長
符号化方法。 - 【請求項３】前記可変長符号化テーブルは、当該モード
により定められた範囲で前記ジグザグスキャン位置と量
子化ステップサイズに応じて選択されることを特徴とす
る請求項２項記載の適応型可変長符号化方法。 - 【請求項４】前記可変長符号化段階で選択された可変長
符号化テーブルのエスケープ領域のデータは可変的なラ
ンおよびレベル長さを有するデータに符号化することを
特徴とする請求項１項記載の適応型可変長符号化方法。 - 【請求項５】映像データの復号化装置で第１項の適応型
可変長符号化方法により符号化されたデータを復号化す
るための方法であって、 〔ラン、レベル〕データの統計的な特性に応じて異なる
形態のレギュラー領域およびエスケープ領域を有する多
数の可変長復号化テーブルを設定する段階と、 符号化装置から伝送されるイントラおよびインタモード
情報を入力する段階と、 符号化装置から伝送される量子化ステップサイズを入力
する段階と、 〔ラン、レベル〕データのラン値を累積してジグザグス
キャン時の位置情報を検出する段階と、 前記イントラおよびインタモード情報と量子化ステップ
サイズおよび位置情報に応じて前記多数の可変長復号化
テーブルのうちいずれか１つを選択する段階と、 前記選択された可変長復号化テーブルに応じて受信され
たデータを可変長復号化する段階とを含むことを特徴と
する適応型可変長復号化方法。 - 【請求項６】前記可変長復号化テーブル選択段階は、前
記モード情報入力段階で入力される現在処理ブロックの
イントラモードとインタモード情報に応じて異なる形態
のレギュラー領域およびエスケープ領域を有する多数の
可変長復号化テーブル選択範囲を有することを特徴とす
る請求項５項記載の適応型可変長復号化方法。 - 【請求項７】前記可変長復号化テーブルは、当該モード
により定められた範囲内で前記スキャン位置と量子化ス
テップサイズに応じて選択されることを特徴とする請求
項６項記載の適応型可変長復号化方法。 - 【請求項８】前記可変長復号化テーブル選択段階で選択
された可変長復号化テーブルのエスケープ領域のデータ
は可変的なラン長さおよびレベル長さに対応する〔ラ
ン、レベル〕データに復号化することを特徴とする請求
項５項記載の適応型可変長復号化方法。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR930028074 | 1993-12-16 | ||
| KR1019940034497A KR0155784B1 (ko) | 1993-12-16 | 1994-12-15 | 영상데이타의 적응형 가변장 부호화/복호화방법 |
| KR1993-28074 | 1994-12-15 | ||
| KR1994-34497 | 1994-12-15 | ||
| PCT/KR1994/000177 WO1995017073A1 (en) | 1993-12-16 | 1994-12-16 | Adaptive variable-length coding and decoding methods for image data |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08507191A JPH08507191A (ja) | 1996-07-30 |
| JP2898757B2 true JP2898757B2 (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=39358031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51668095A Expired - Lifetime JP2898757B2 (ja) | 1993-12-16 | 1994-12-16 | 映像データの適応型可変長符号化／復号化方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (12) | USRE40980E1 (ja) |
| EP (13) | EP1484926A3 (ja) |
| JP (1) | JP2898757B2 (ja) |
| KR (1) | KR0155784B1 (ja) |
| CN (6) | CN100355289C (ja) |
| DE (6) | DE69434271D1 (ja) |
| HK (5) | HK1033507A1 (ja) |
| WO (1) | WO1995017073A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH07123269A (ja) * | 1993-10-22 | 1995-05-12 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像信号の符号化装置 |
| KR0155784B1 (ko) * | 1993-12-16 | 1998-12-15 | 김광호 | 영상데이타의 적응형 가변장 부호화/복호화방법 |
| CN1209836A (zh) * | 1995-12-29 | 1999-03-03 | 阿尔格公司 | 骨髓基质细胞的扩展 |
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| EP1124378A3 (en) * | 2000-02-09 | 2004-12-08 | Deutsche Thomson-Brandt Gmbh | Method, encoding apparatus and decoding apparatus for protecting a data stream using encryption or for decoding a protected data stream using decryption |
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