JP2903785B2 - 高能率符号化装置と高能率復号化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像信号を伝送したり記
録したりする際に、伝送または記録に必要なデータ量を
削減するための高能率符号化装置と、前記高能率符号化
装置によって削減されたデータを元のデータに復元する
ための高能率復号化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の高能率符号化装置においては、ブ
ロック化したカラー入力信号を符号化する場合に、各信
号をそのまま符号化するか、または特定の色信号のダイ
ナミックレンジを一定倍したデータを符号化する。ま
た、同様に従来の高能率復号化装置においては、各信号
を復号化してそのまま出力するか、復号化信号の特定の
色信号のダイナミックレンジを一定倍したデータを出力
する。

【０００３】（図10）は従来の高能率符号化装置のブロ
ック図である。同図に於て、1a,1b,1cは入力信号、2a,2
b,2cは外部から与えられる一定の乗数を乗算する乗算
器、3a,3b,3cは前記乗算器2a,2b,2cの積信号、4a,4b,4c
は前記積信号3a,3b,3cを符号化する符号化器、5a,5b,5c
は前記符号化器4a,4b,4cの符号化出力、6は外部から与
えられて前記乗算器2a,2b,2cの乗数を変化させるパラメ
ータである。

【０００４】以上の様に構成された従来の高能率符号化
装置において、以下その動作を説明する。カラー画像信
号の３つの色成分である入力信号1a,1b,1cは乗算器2a,2
b,2cで一定の乗数が乗算される。これは、人間の視覚特
性が輝度信号において色差信号よりも感度が高く、また
赤色は青色よりも感度が高いことを利用して、輝度信号
よりも色差信号のダイナミックレンジを小さくし、赤色
よりも青色のダイナミックレンジを小さくするような定
数制御を行なうものである。積信号3a,3b,3cは符号化器
4a,4b,4cで符号化される。この符号化器4a,4b,4cは各色
信号3a,3b,3c毎に異なる処理を行なうものであってもよ
く、同じ動作をするものでも構わない。同じ動作をする
場合には符号化器4a,4b,4cを１つの符号化器を時分割多
重して使用し、符号化器を１つに節約する事ができる。
また、符号化出力4a,4b,4cのレートを一定にするため
に、外部のデータ量制御装置等によてパラメータ6の大
きさを１画面単位または数十画素単位で切り換えること
も行なわれる。

【０００５】（図11）は従来の高能率復号化装置のブロ
ック図である。同図において、11a,11b,11cは入力信
号、12a,12b,12cは復号化器、13a,13b,13cは前記復号化
器出力信号、14a,14b,14cは外部から与えられる一定の
乗数を乗算する乗算器、15a,15b,15cは前記乗算器13a,1
3b,13cの積信号、16は外部から与えられて前記乗算器13
a,13b,13cの乗数を制御するパラメータである。

【０００６】以上の様に構成された従来の高能率復号化
装置において、以下その動作を説明する。入力信号11a,
11b,11cは高能率符号化装置で符号化された信号であ
り、例えばそれぞれ先の従来の高能率符号化装置の実施
例における符号化出力5a,5b,5cに対応する。入力信号11
a,11b,11cは復号化器12a,12b,12cによって復号化され、
乗算器14a,14b,14cで前記従来の高能率符号化装置の実
施例における乗算器4a,4b,4cの乗数の逆数をそれぞれ乗
算する。パラメータ16は高能率符号化装置のパラメータ
6に対応しており、高能率符号化装置で符号化出力のレ
ートを一定にするために乗算器2a,2b,2cの乗数を変えた
場合に、その変化させた乗数の逆数を乗算して正しいダ
イナミックレンジで復号化できるように外部装置で生成
される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような従来の高能率符号化装置や従来の高能率復号化装
置においては、人間の視覚特性は彩度の大きさによって
色信号の感度が変化することを考慮していない。例え
ば、赤信号の彩度が小さい場合には赤信号の歪は視覚的
にわかりにくいが、赤信号の彩度が大きい場合には赤信
号の歪は視覚的に顕著である。よって、従来の高能率符
号化装置や従来の高能率復号化装置では赤信号等の彩度
が大きい場合に視覚的に歪が発生し、赤信号等の彩度が
小さい場合にも大きな圧縮が行なわれない欠点がある。

【０００８】以上の点に鑑み、本発明は彩度と視覚的な
歪の関係を考慮し、色信号の小ブロックの平均彩度の情
報を平均値計算器によって計算して乗算器の乗数を変化
させることにより従来よりも視覚的な符号化歪を低減し
た高能率符号化装置と高能率復号化装置である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ブロック化し
て直交変換された輝度及び色差信号を含む画像信号を符
号化する装置であって、赤色信号を示すブロックについ
て、前記直交変換により求められた成分のうち直流成分
の値が所定値より大きいか小さいかを判別する判別手段
と、前記判別手段の出力に基づき、前記直流成分の値が
前記所定値より大きい場合に行う前記赤色信号を示すブ
ロックの圧縮の幅を、前記所定値より小さい場合に行う
圧縮の幅より小さくして符号化する符号化手段とを有す
ることを特徴とする高能率符号化装置である。

【００１０】

【作用】本発明の高能率符号化装置は以上の構成によ
り、ブロック化されたカラー画像信号の中で彩度情報を
多く含む色信号が、まず第１の平均値計算器によってブ
ロック内の平均値が計算される。この平均値は平均彩度
である。彩度情報を多く含む色信号が多ければ、その数
だけの平均彩度が得られる。前記ブロック化されたカラ
ー画像信号は第１の乗算器で乗算されるが、その乗数
は、前記平均彩度と外部から与えられる圧縮率制御パラ
メータによって決定される。この乗数が１よりも大きい
と圧縮があまり行なわれず符号化歪が低減し、逆に１よ
り大きい場合には圧縮が大幅に行なわれて符号化歪が増
加する。従って、前記平均彩度が小さい場合には多少色
信号の符号化歪が増加しても視覚的な劣化が少ないこと
を利用し、乗数を１より小さくする。この際、色相によ
って視覚的な特性が変化するので、各色信号で乗数を変
えることもできる。また、圧縮率パラメータは一定のレ
ートで符号化信号を出力できるように制御するものであ
り、符号化レートが所定のレートよりも大きい場合には
乗数を１より小さくし、所定のレートよりも小さい場合
には乗数を１より大きくして一定のレートにする。第１
の乗算器出力信号は符号化器で符号化されて高能率符号
化装置出力信号となる。

【００１１】また、本発明の高能率復号化装置は以上の
構成により、前記符号化器で符号化された各入力信号を
復号化器で復号化する。復号化された信号の中で彩度を
多く含む信号は第２の平均値計算器でブロック内平均値
が計算される。このブロック内平均値と高能率符号化装
置から伝送された圧縮率パラメータによって決定される
乗数によって、各復号化信号を第２の乗算器で乗算す
る。なお、この高能率復号化装置の乗数は高能率符号化
装置の乗数の逆数である。この第２の乗算器の積信号が
高能率復号化装置の復号化信号である。

【００１２】

【実施例】（図１）は本発明の第１の実施例である高能
率符号化装置のブロック図である。同図に於て、1a,1b,
1cは直交変換された画像入力信号、20はブロック内平均
値であるＤＣ成分を計算するＤＣ検出器、21a,21b,21c
はＤＣ成分によって乗数を変化させるパラメータ、22a,
22b,22cはパラメータで決定される乗数を乗算する乗算
器、3a,3b,3cは前記乗算器22a,22b,22cの積信号、4a,4
b,4cは前記積信号3a,3b,3cを符号化する符号化器、5a,5
b,5cは前記符号化器4a,4b,4cの符号化出力、6は外部か
ら与えられて前記乗算器22a,22b,22cの乗数を変化させ
るパラメータである。

【００１３】以上のように構成された本実施例の高能率
符号化装置について、以下その動作を説明する。本実施
例は（図10）に示す従来の高能率符号化装置にＤＣ検出
器20を付加し、乗算器22a,22b,22cの乗数を制御するも
のである。入力信号1a,1b,1cは直交変換されているの
で、ブロック内平均値はその直交変換のＤＣ成分に等し
くなる。例えば、画像信号の高能率符号化処理によく用
いられるコサイン変換では、最低周波数成分がＤＣ成分
であり、すなわちブロック内平均値である。ある入力信
号が彩度の情報を多く含む場合には、その入力信号のブ
ロック内平均値の大きさを調べ、ブロック内平均値が小
さい場合には色信号の歪がわかりにくいので大幅な圧縮
を行なうように、パラメータ21a,21b,21cで各乗算器22
a,22b,22cの乗数を小さくする。また、（図10）の実施
例と同様に外部から与えられるパラメータ6によって、
符号化レートが所定のレートよりも大きい場合にはより
大幅な圧縮を行なうように乗算器の乗数を小さくする。

【００１４】（図２）は乗算器の構成の一例である。同
図に於て、100は乗算器の入力信号、101はレート制御を
行なう乗数、102は乗算素子、103は乗算素子102の積信
号、104は彩度情報によって制御を行なう乗数、105は乗
算素子、106は乗算素子105の積信号で且つ乗算器の出力
である。この回路によって、乗算器の出力は信号100と
乗数101と乗数104の積となり、レート制御と彩度情報に
よる制御が独立に行なうことができる。なお、乗数101
と乗数104は負でない実数である。

【００１５】以上のように本実施例によれば、ＤＣ検出
器40を設置することにより、容易に彩度によって圧縮率
を制御でき、視覚的な符号化歪を低減することができ
る。

【００１６】（図３）は本発明の第２の実施例である高
能率復号化装置のブロック図である。同図に於て、11a,
11b,11cは入力信号、12a,12b,12cは復号化器、13a,13b,
13cは前記復号化器12a,12b,12cの復号化信号、40はブロ
ック内平均値を計算するＤＣ検出器、41a,41b,41cはＤ
Ｃ成分によって乗数を変化させるパラメータ、42a,42b,
42cは外部から与えられる一定の乗数を乗算する乗算
器、15a,15b,15cは乗算器42a,42b,42cの積信号、16は外
部から与えられて前記乗算器42a,42b,42cの乗数を制御
するパラメータである。

【００１７】以上のように構成された第２の実施例であ
る高能率復号化装置について、以下その動作を説明す
る。本実施例は（図11）の実施例にＤＣ検出器40を付加
し、乗算器42a,42b,42cの乗数を制御するものである。
入力信号11a,11b,11cは符号化されているので、復号化
器12a,12b,12cによってそれぞれ復号化する。復号化さ
れた信号13a,13b,13cはＤＣ検出器40でブロック内平均
値であるＤＣ成分が取り出され、乗算器42a,42b,42cを
制御するパラメータ41a,41b,41cを出力する。ＤＣ成分
は、通常、符号化および復号化を行なっても符号化歪が
発生しないような符号化手法で符号化される。従って、
ＤＣ検出器40で検出されたＤＣ成分は高能率符号化装置
のＤＣ検出器で検出されたＤＣ成分と同じ値が得られ
る。また、外部からの制御パラメータ16は高能率符号化
装置で用いられる制御パラメータと１対１に対応してい
る。これらのパラメータ41a,41b,41cとパラメータ16に
よって乗数が生成され、乗算器42a,42b,42cによって乗
算される。この乗算器42a,42b,42cでの乗数は高能率符
号化装置の各乗算器で行なった各ブロック毎の乗算の乗
数も逆数である。

【００１８】以上のように本実施例によれば、ＤＣ検出
器40でブロック平均値を計算することにより、本発明の
高能率符号化装置で符号化されたデータを首尾よく復号
化することができる。

【００１９】（図４）は本発明の第３の実施例である高
能率符号化装置のブロック図である。同図において、1
a,1b,1cは画像入力信号、20はブロック内平均値である
ＤＣ成分を計算するＤＣ検出器、21a,21bはＤＣ成分に
よって乗数を変化させるパラメータ、22a,22b,22cはパ
ラメータで決定される乗数を乗算する乗算器、3a,3b,3c
は前記乗算器2a,2b,2cの積信号、4a,4b,4cは前記積信号
3a,3b,3cを符号化する符号化器、5a,5b,5cは前記符号化
器4a,4b,4cの符号化出力、6は外部から与えられて前記
乗算器2a,2b,2cの乗数を変化させるパラメータである。

【００２０】以上のように構成された第３の実施例であ
る高能率符号化について、以下その動作について説明す
る。本実施例は、第１の実施例において入力信号1bのブ
ロック内平均値で信号1aと信号1bに対するの乗算器22a,
22bの乗数を変更するようにしたものである。入力信号1
a,1b,1cがそれぞれＹ信号,Ｒ−Ｙ信号,Ｂ−Ｙ信号で表
わされる輝度信号と色差信号であるとすると、彩度情報
はＲ−Ｙ信号とＢ−Ｙ信号に含まれている。しかしなが
ら、Ｂ−Ｙ信号の画質に与える影響はＲ−Ｙ信号よりも
少ないので、ハードウェアを簡単にするためにＲ−Ｙ信
号である1bのブロック内平均値を計算する。前記平均値
が大きいと画質劣化が目立ち易いので圧縮率を小さくす
る必要があるが、特に赤色の歪が視覚に大きな影響を与
える。従って、前記ブロック内平均値が大きい場合には
赤色を含むＹ信号とＲ−Ｙ信号をあまり圧縮しないよう
に乗算器42a,42bを制御する。圧縮率を小さくするには
１以上の実数を乗算器42a,42bの乗数に乗算すればよ
い。例えば、（図５）に示すように、Ｒ−Ｙと閾値Ｔh
を比較してその大小関係によってＹ信号およびＲ−Ｙ信
号に乗算する乗数を変化させればよい。また、（図５）
の関数では閾値の前後で急激に画質が変化するが、これ
を防ぐには（図６）に示すように２つの閾値Ｔh1とＴh2
を用いて滑らかに圧縮率を変化させてもよい。

【００２１】以上のように本実施例によれば、Ｒ−Ｙ信
号のブロック内平均値を計算することにより、簡単なハ
ードウェアで符号化画質を向上させることができる。

【００２２】（図７）は本発明の第４の実施例である高
能率復号化装置のブロック図である。同図において、11
a,11b,11cは入力信号、12a,12b,12cは復号化器、13a,13
b,13cは前記復号化器12a,12b,12cの復号化信号、40はブ
ロック内平均値を計算するＤＣ検出器、41a,41bはＤＣ
成分によって乗数を変化させるパラメータ、42a,42b,42
cは外部から与えられる一定の乗数を乗算する乗算器、1
5a,15b,15cは乗算器42a,42b,42cの積信号、16は外部か
ら与えられて前記乗算器42a,42b,42cの乗数を制御する
パラメータである。

【００２３】以上のように構成された第４の実施例であ
る高能率復号化装置について、以下その動作について説
明する。本実施例は、第２の実施例において復号化信号
13bのＤＣ成分から乗数を変化させるパラメータ41a,41b
を出力するものである。この実施例は第３の実施例であ
る高能率符号化装置で符号化された信号を復号化する。
入力信号11a,11b,11cはそれぞれＹ信号,Ｒ−Ｙ信号,Ｂ
−Ｙ信号に対応し、ＤＣ検出器40では第３の実施例の高
能率符号化装置と同様にＲ−Ｙ信号から乗数を計算し、
Ｙ信号13aとＲ−Ｙ信号13bに対してブロック内平均値に
よる乗算の制御を行なう。以上の構成により、第３の実
施例の高能率符号化装置で符号化された信号を首尾よく
復号化することができる。

【００２４】人間の視覚特性が高周波数成分と低周波数
成分で異なるので、乗算器で乗算を行なう際に周波数の
値によって乗算の乗数を変えて、画質を更に高めること
もできる。例えば、（図８）に示すように、直交変換さ
れた信号があるとする。同図に於て、斜線部は低周波数
に対応し、視覚的感度が高く、非斜線部は高周波数に対
応し、視覚的感度が比較的低い。この斜線部と非斜線部
で乗算を変えた乗算器を（図９）に示す。同図に於て、
200は乗算器の入力信号、201はレート制御を行なう乗
数、202は乗算素子、203は乗算素子202の積信号、204は
彩度情報によって制御を行なう乗数、205は乗算素子、2
06は斜線部と非斜線部で異なる値を選択的に出力する乗
数、207は乗算素子、208は乗算素子、209は乗算素子208
の積信号で且つ乗算器の出力である。この回路によっ
て、乗算器の出力は信号200と乗数201,乗数204,乗数207
の積となり、レート制御と彩度情報による制御と直交変
換後の周波数成分による制御を独立に行なうことができ
る。

【００２５】なお、本実施例の高能率符号化装置では乗
算器と符号化器を分離して説明したが、乗算と同じ処理
を内部処理に含む符号化器を直接ＤＣ検出器で制御して
も同じ効果が得られる。また、同様に本実施例の高能率
復号化装置では、乗算と同じ処理を内部処理に含む復号
化器を直接ＤＣ検出器で制御しても同じ効果が得られ
る。

【００２６】また、本実施例では各符号毎に符号化器や
復号化器を備えているが、１つの符号化器または復号化
器を時分割で共用してもよい。

【００２７】更に、本実施例は直交変換された入力信号
に対する高能率符号化装置について説明したが、ブロッ
ク符号化やＡＤＲＣ（適応ダイナミックレンジ符号化）
された入力信号にも適用可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明の高能率符号化装
置及び高能率復号化装置を用いると、従来の高能率符号
化装置及び高能率復号化装置よりも視覚的な符号化歪を
低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高能率符号化装置の第１の実施例のブ
ロック図

【図２】乗算器の説明図

【図３】本発明の高能率復号化装置の第２の実施例のブ
ロック図

【図４】本発明の高能率符号化装置の第３の実施例のブ
ロック図

【図５】ＤＣ検出器による乗算器制御の説明図

【図６】乗算器の説明図

【図７】本発明の高能率復号化装置の第４の実施例のブ
ロック図

【図８】直交変換後のデータの分割図

【図９】乗算器の説明図

【図10】従来の高能率符号化装置のブロック図

【図11】従来の高能率復号化装置のブロック図

【符号の説明】

4a,4b,4c 符号化器 12a,12b,12c 復号化器 20,40 ＤＣ検出器 22a,22b,22c,42a,42b,42c 復号化器

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 輝度及び色差信号を含む画像信号を符号
   化する方法であって、前記画像信号をブロック化して直
   交変換した後に圧縮する際、赤色信号を示すブロックに
   ついて、前記直交変換により求められた成分のうち直流
   成分の値が所定値より大きい場合に行う前記赤色信号を
   示すブロックの圧縮の幅を、前記所定値より小さい場合
   に行う圧縮の幅より小さくすることを特徴とする高能率
   符号化方法。
2. 【請求項２】 ブロック化して直交変換された輝度及び
   色差信号を含む画像信号を符号化する装置であって、 赤色信号を示すブロックについて、前記直交変換により
   求められた成分のうち直流成分の値が所定値より大きい
   か小さいかを判別する判別手段と、 前記判別手段の出力に基づき、前記直流成分の値が前記
   所定値より大きい場合に行う前記赤色信号を示すブロッ
   クの圧縮の幅を、前記所定値より小さい場合に行う圧縮
   の幅より小さくして符号化する符号化手段とを有するこ
   とを特徴とする高能率符号化装置。