JP2955363B2 - 画像データを符号化するための方法 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、画像データを符号化するための方法に関
し、より特定的には、変換され且つ量子化された画像デ
ータの幾つかのブロック、あるいはこれらブロックの幾
つかのグループを符号化するための方法に関するもので
あり、本符号化のための方法は、主として、添付した
「請求の範囲」第１項の前段部分に表現されるようなタ
イプの方法に関する。
し、より特定的には、変換され且つ量子化された画像デ
ータの幾つかのブロック、あるいはこれらブロックの幾
つかのグループを符号化するための方法に関するもので
あり、本符号化のための方法は、主として、添付した
「請求の範囲」第１項の前段部分に表現されるようなタ
イプの方法に関する。
近年、デジタル信号圧縮技術が普及されてきており、
単一な画像や画像シーケンス（動画）を表現するときに
ビット信号の使用量を減らすために用いられている。例
えばこれらの技術は、画像通信の分野で利用される。こ
れら画像通信における符号化技術自身は、国際電信電話
諮問委員会（CCITT）によって標準化される。このよう
な標準化のための作業は、CCITT SG XV WP XV/1といっ
た専門的なグループで運営されており、その結果として
の勧告にはJ.261がある。また、国際標準化機構（ISO）
内では、動画及び単一画像（静止画）の両方を符号化す
るための標準を提供するべく作業が行なわれている。こ
れらの活動に対して責任を担う幾つかのグループにはIS
O/IEC JTC1/SC2/WG11（動画分野）やISO/IEC JTC1/SC2/
WG10（静止画分野）が任命されている。これらの方法
は、通常、MTG及びJPEGと呼ばれており、それぞれISO/I
EC JTC1委員会案10918、及びISO/IEC JTC1委員会案1117
2の中に記載されている。
単一な画像や画像シーケンス（動画）を表現するときに
ビット信号の使用量を減らすために用いられている。例
えばこれらの技術は、画像通信の分野で利用される。こ
れら画像通信における符号化技術自身は、国際電信電話
諮問委員会（CCITT）によって標準化される。このよう
な標準化のための作業は、CCITT SG XV WP XV/1といっ
た専門的なグループで運営されており、その結果として
の勧告にはJ.261がある。また、国際標準化機構（ISO）
内では、動画及び単一画像（静止画）の両方を符号化す
るための標準を提供するべく作業が行なわれている。こ
れらの活動に対して責任を担う幾つかのグループにはIS
O/IEC JTC1/SC2/WG11（動画分野）やISO/IEC JTC1/SC2/
WG10（静止画分野）が任命されている。これらの方法
は、通常、MTG及びJPEGと呼ばれており、それぞれISO/I
EC JTC1委員会案10918、及びISO/IEC JTC1委員会案1117
2の中に記載されている。
これらの技術の全てに共通する特徴は、複数の画像値
で構成される幾つかのブロックが加工されることにあ
る。このブロックに適当な変換を施すことにより、結果
として変換段階で１つのブロックが構成され、そのエネ
ルギー内容がブロックの隅に向けて集中される。通常、
離散的コサイン変換（DCT）が利用される。上述の３つ
の方法は全てこのDCTを用いている。変換された幾つか
のブロックは量子化されると、量子化されたそれぞれの
値は、所謂「可変長符号」を用いて符号化される。
で構成される幾つかのブロックが加工されることにあ
る。このブロックに適当な変換を施すことにより、結果
として変換段階で１つのブロックが構成され、そのエネ
ルギー内容がブロックの隅に向けて集中される。通常、
離散的コサイン変換（DCT）が利用される。上述の３つ
の方法は全てこのDCTを用いている。変換された幾つか
のブロックは量子化されると、量子化されたそれぞれの
値は、所謂「可変長符号」を用いて符号化される。
上記量子化は、再構成される信号内に幾らかの誤差を
もたらすが（つまり非可逆性）、上記可変長型の符号化
は可逆性のプロセスである。これは、可変長符号を用い
て符号化されている信号を正確に再構成できることを意
味している。可変長型の符号化を用いる目的は、情報内
容を変化させることなく、送信されるデータ量を減らす
ことにある。出現率の低い事象は多数のビットで符号化
され、一方、出現率の高い事象は少数のビットで符号化
される。このような可変長型の符号化例には「ハフマン
符号化法」がある。可変長符号化が用いられるとき、様
々な事象が様々な出現率で起こるということが向上のた
めの条件である。したがって、DCT変換される画像デー
タのブロックは、このような可変長タイプの符号化に適
している。
もたらすが（つまり非可逆性）、上記可変長型の符号化
は可逆性のプロセスである。これは、可変長符号を用い
て符号化されている信号を正確に再構成できることを意
味している。可変長型の符号化を用いる目的は、情報内
容を変化させることなく、送信されるデータ量を減らす
ことにある。出現率の低い事象は多数のビットで符号化
され、一方、出現率の高い事象は少数のビットで符号化
される。このような可変長型の符号化例には「ハフマン
符号化法」がある。可変長符号化が用いられるとき、様
々な事象が様々な出現率で起こるということが向上のた
めの条件である。したがって、DCT変換される画像デー
タのブロックは、このような可変長タイプの符号化に適
している。
この可変長符号に対して１つまたは幾つかの入力値を
利用することができる。幾つかの値が用いられるとき、
この場合には、多次元可変長符号と呼ばれるものとな
る。CCITTにて標準化される符号化技術、及び、現在、I
SO内で標準のために提案されている符号化技術において
は、２次元可変長符号が用いられる。変換されたブロッ
ク内の量子化された変換係数は、一定の連続的な配列で
処理される。１つの入力値が、上記量子化された変換係
数のレベルとなり、一方、第２の値が、以前に符号化さ
れた（非ゼロの）係数以後にゼロとなる変換係数の数で
ある。従ってこの場合、非ゼロの係数だけが符号化され
る。（このような方法による符号化、つまり任意の値と
異なる値だけを符号化して、最後に符号化された値以降
のブロック内における「トラベル長」を表わす符号化
は、「ランレングス符号化」と呼ばれる。）ブロック内
における最後の非ゼロの係数が符号化されているとき、
当該ブロック内に非ゼロの係数がこれ以上残っていない
ことを表す信号のために符号語（codeword）が送信され
る（ここで、この符号語を「EOB」すなわち「ブロック
の終わり」と呼ぶ）。このEOBの利用は好ましいことで
ある。なぜならば、ブロックが非常に小さい場合を除
き、１つのブロック内では非ゼロの係数の以降、応々に
して多くのゼロ係数が存在するからである。添付した図
面の第１図には、１つのブロック内の各係数を処理する
ための一連の順序が示されており、これは画像通信用の
CCITTの標準アルゴリズムに従って処理される。
利用することができる。幾つかの値が用いられるとき、
この場合には、多次元可変長符号と呼ばれるものとな
る。CCITTにて標準化される符号化技術、及び、現在、I
SO内で標準のために提案されている符号化技術において
は、２次元可変長符号が用いられる。変換されたブロッ
ク内の量子化された変換係数は、一定の連続的な配列で
処理される。１つの入力値が、上記量子化された変換係
数のレベルとなり、一方、第２の値が、以前に符号化さ
れた（非ゼロの）係数以後にゼロとなる変換係数の数で
ある。従ってこの場合、非ゼロの係数だけが符号化され
る。（このような方法による符号化、つまり任意の値と
異なる値だけを符号化して、最後に符号化された値以降
のブロック内における「トラベル長」を表わす符号化
は、「ランレングス符号化」と呼ばれる。）ブロック内
における最後の非ゼロの係数が符号化されているとき、
当該ブロック内に非ゼロの係数がこれ以上残っていない
ことを表す信号のために符号語（codeword）が送信され
る（ここで、この符号語を「EOB」すなわち「ブロック
の終わり」と呼ぶ）。このEOBの利用は好ましいことで
ある。なぜならば、ブロックが非常に小さい場合を除
き、１つのブロック内では非ゼロの係数の以降、応々に
して多くのゼロ係数が存在するからである。添付した図
面の第１図には、１つのブロック内の各係数を処理する
ための一連の順序が示されており、これは画像通信用の
CCITTの標準アルゴリズムに従って処理される。
また、第２図には、量子化された幾つかの係数を収容
している１つのブロックと、上記CCITT標準のアルゴリ
ズムが用いられるときに符号化されるべき結果的な事象
とが示されている。事象（「EVENT」）から可変長符号
への推移は、単にルックアップテーブルを用いることで
実行され得る。ラン（「RUN」）及びレベル（「LEVE
L」）の各値が１つのテーブル内にとり込まれ、これに
より当該事象についての符号語が提供される。このこと
は、添付図面の第３図に概略的な方法として説明されて
いる。
している１つのブロックと、上記CCITT標準のアルゴリ
ズムが用いられるときに符号化されるべき結果的な事象
とが示されている。事象（「EVENT」）から可変長符号
への推移は、単にルックアップテーブルを用いることで
実行され得る。ラン（「RUN」）及びレベル（「LEVE
L」）の各値が１つのテーブル内にとり込まれ、これに
より当該事象についての符号語が提供される。このこと
は、添付図面の第３図に概略的な方法として説明されて
いる。
ａ）DCTを用いながら幾つかの画像データブロックを
変換すること、ｂ）各変換係数を量子化すること、そし
て、ｃ）ここに述べたように、これらを可変長符号化す
るといったことは、それぞれ単一の技術として利用され
得る３種類の技術が用いられている。しかしながら、上
記ａ）及びｂ）の各方法は、画像データに適用される場
合、上記方法ｃ）に対して幾分十分適当とされる結果を
与える。
変換すること、ｂ）各変換係数を量子化すること、そし
て、ｃ）ここに述べたように、これらを可変長符号化す
るといったことは、それぞれ単一の技術として利用され
得る３種類の技術が用いられている。しかしながら、上
記ａ）及びｂ）の各方法は、画像データに適用される場
合、上記方法ｃ）に対して幾分十分適当とされる結果を
与える。
本発明に係る方法は、変換され且つ量子化された画像
データの幾つかのブロック、またはこれらブロックの幾
つかのグループを符号化することを意図しており、１つ
のブロックが、複数の係数で構成された１つのマトリク
スで構成され、且つ、そのブロック内のエネルギー内容
がブロックの隅に向かって増えていくような符号化方法
を意図するものである。符号化されるべき各ブロック、
又はこれらブロックのグループ内における各事象は、 ａ）現在の非ゼロの係数と以前の非ゼロの係数との間に
おけるブロック／グループ内のゼロ係数の数を表し、そ
のブロック／グループ内における方向性が予め決められ
ているランと、 ｂ）このグループ／ブロック内における現在の非ゼロ係
数のサイズと、 を備えている。
データの幾つかのブロック、またはこれらブロックの幾
つかのグループを符号化することを意図しており、１つ
のブロックが、複数の係数で構成された１つのマトリク
スで構成され、且つ、そのブロック内のエネルギー内容
がブロックの隅に向かって増えていくような符号化方法
を意図するものである。符号化されるべき各ブロック、
又はこれらブロックのグループ内における各事象は、 ａ）現在の非ゼロの係数と以前の非ゼロの係数との間に
おけるブロック／グループ内のゼロ係数の数を表し、そ
のブロック／グループ内における方向性が予め決められ
ているランと、 ｂ）このグループ／ブロック内における現在の非ゼロ係
数のサイズと、 を備えている。
各事象は、一連の連続的な事象の形態でリストされ、
その後、特定の事象が、ルックアップテーブルを通して
可変長符号に再符号化される。この方法は、特に、各事
象が、 ｃ）前記現在の非ゼロの係数が、当該ブロック内で最後
の非ゼロの係数であるか否かを示す第３のパラメータに
よって完成されることを特徴としており、この第３のパ
ラメータは、起こり得る２つだけの値を有しており、こ
れにより各事象が３次元量として表わされるものであ
る。
その後、特定の事象が、ルックアップテーブルを通して
可変長符号に再符号化される。この方法は、特に、各事
象が、 ｃ）前記現在の非ゼロの係数が、当該ブロック内で最後
の非ゼロの係数であるか否かを示す第３のパラメータに
よって完成されることを特徴としており、この第３のパ
ラメータは、起こり得る２つだけの値を有しており、こ
れにより各事象が３次元量として表わされるものであ
る。
本発明の第１の実施例においては、ブロック内でのラ
ン方向が、ブロック係数が符号化のためのCCITTにおけ
る標準アルゴリズムに準拠している。
ン方向が、ブロック係数が符号化のためのCCITTにおけ
る標準アルゴリズムに準拠している。
複数のブロックで構成された１つのグループが符号化
されるとき、本発明の好ましい実施例においては、この
グループが、ブロック内、１つのコラム内、及びブロッ
ク毎に配列されたコラムにおける最後の非ゼロ係数まで
の各ブロック内における全ての係数で構成されたマトリ
クスとしてグループを配置することによって実行され
る。
されるとき、本発明の好ましい実施例においては、この
グループが、ブロック内、１つのコラム内、及びブロッ
ク毎に配列されたコラムにおける最後の非ゼロ係数まで
の各ブロック内における全ての係数で構成されたマトリ
クスとしてグループを配置することによって実行され
る。
上記後者に説明した場合、この方法は、列毎に単純化
されたグループマトリクス内でラン方向を選択的に用い
る一方、ランの値を計算するとき、係数を持たないグル
ープマトリクスの各位置がカウントされないことを保障
する。
されたグループマトリクス内でラン方向を選択的に用い
る一方、ランの値を計算するとき、係数を持たないグル
ープマトリクスの各位置がカウントされないことを保障
する。
以下、本発明の特定的な特徴の詳細な説明について、
本発明に係る方法の一実施例を示した添付図面を参照し
ながら進めることにする。
本発明に係る方法の一実施例を示した添付図面を参照し
ながら進めることにする。
第１図は、先程説明したように、CCITTに準拠しなが
ら各係数を符号化するための一連の配列の一例を示して
おり、 第２図は、CCITTで利用される２次元の可変長符号化
の一例を示しており、 第３図は、２次元の可変長符号を用いた符号語のため
のルックアップテーブルの利用形態を概略的に示してお
り、 第４図は、３次元の可変長符号化を幾つかのブロック
を用いて示しており、 第５図は、３次元の可変長符号を用いた符号語のため
のルックアップテーブルの利用形態を概略的に示してい
る。
ら各係数を符号化するための一連の配列の一例を示して
おり、 第２図は、CCITTで利用される２次元の可変長符号化
の一例を示しており、 第３図は、２次元の可変長符号を用いた符号語のため
のルックアップテーブルの利用形態を概略的に示してお
り、 第４図は、３次元の可変長符号化を幾つかのブロック
を用いて示しており、 第５図は、３次元の可変長符号を用いた符号語のため
のルックアップテーブルの利用形態を概略的に示してい
る。
本発明の新規な可変長符号は、３種類の入力値を用い
るようにしている。
るようにしている。
1.変換係数の値（ゼロでない変換係数） 2.ランレングス（以前の非ゼロの係数以降におけるゼロ
係数の数） 3.変換係数がそのブロック内で最後の非ゼロの係数であ
るか否かを示すためのパラメータ 上述の標準的なアルゴリズムに関連して、上記項目１
及び２に示される各値は、相応の方法で見い出され得る
であろう。本発明における差異は、最後の非ゼロの係数
のための符号語が、可変長符号自身内で統合されること
にある。つまり、これは、独立した符号語としては現わ
れないことにある。その目的は、特定の事象が当然起こ
り得るであろう可能性に対し、様々な事象のための符号
語長のより良い適応を可能にすることにある。（留意点
として：ここで１つの事象は、上記項目1,2及び３の各
値から構成される１つの組み合わせとして定義され
る。）故に、同じ情報を少ないデータ量で送信すること
が当然可能である。
係数の数） 3.変換係数がそのブロック内で最後の非ゼロの係数であ
るか否かを示すためのパラメータ 上述の標準的なアルゴリズムに関連して、上記項目１
及び２に示される各値は、相応の方法で見い出され得る
であろう。本発明における差異は、最後の非ゼロの係数
のための符号語が、可変長符号自身内で統合されること
にある。つまり、これは、独立した符号語としては現わ
れないことにある。その目的は、特定の事象が当然起こ
り得るであろう可能性に対し、様々な事象のための符号
語長のより良い適応を可能にすることにある。（留意点
として：ここで１つの事象は、上記項目1,2及び３の各
値から構成される１つの組み合わせとして定義され
る。）故に、同じ情報を少ないデータ量で送信すること
が当然可能である。
第１図及び第２図を参照した場合、次のような各事象
のシーケンスでは、３次元の可変長符号を用いて符号化
することが必要であることが分るであろう。
のシーケンスでは、３次元の可変長符号を用いて符号化
することが必要であることが分るであろう。
事象＝（ラン，レベル．最後の非ゼロでない係数（Ｉ）
／ 最後の非ゼロの係数（Ｓ）） 事象＝（0,3,1）（1,2,1）（7,1,S） 上記説明したような形態は、１つのブロックに対して
同時に符号化する例に基づかれている。他の形態として
は、同じ時間に幾つかのブロックを符号化することに基
づかれている。本方法は、以前のように同じ開始位置に
向かうが、この場合、変換され且つ量子化された後、同
時に符号化されたものとなるブロックが１つ以上存在す
る。
／ 最後の非ゼロの係数（Ｓ）） 事象＝（0,3,1）（1,2,1）（7,1,S） 上記説明したような形態は、１つのブロックに対して
同時に符号化する例に基づかれている。他の形態として
は、同じ時間に幾つかのブロックを符号化することに基
づかれている。本方法は、以前のように同じ開始位置に
向かうが、この場合、変換され且つ量子化された後、同
時に符号化されたものとなるブロックが１つ以上存在す
る。
本方法は、１つのブロック内の全ての係数が、順次連
続的な並列でに並べられるように実行することもできる
（つまり、第１図に表されている状態のように係数No.1
から係数No.64まで）。これは同時に符号化されるべき
全てのブロックに対して行われる。これは、１つ又は幾
つかの非ゼロの係数を含む幾つかのブロックだけが符号
化されることが考慮されている。またこれは、これら
「非ゼロのブロック」の数の認識をする必要がある。第
４図は、６つのブロックの例を示しており、この例にお
いては、非ゼロの係数の最大数が５（ブロック２）であ
ることを示している。
続的な並列でに並べられるように実行することもできる
（つまり、第１図に表されている状態のように係数No.1
から係数No.64まで）。これは同時に符号化されるべき
全てのブロックに対して行われる。これは、１つ又は幾
つかの非ゼロの係数を含む幾つかのブロックだけが符号
化されることが考慮されている。またこれは、これら
「非ゼロのブロック」の数の認識をする必要がある。第
４図は、６つのブロックの例を示しており、この例にお
いては、非ゼロの係数の最大数が５（ブロック２）であ
ることを示している。
その後、この３次元可変長符号が用いられることで、
ブロック１乃至６における係数No.1に関して連続的な順
番で符号化が実行され、その後、ブロック１乃至６にお
ける係数No.2等に関して符号化が実行される。ブロック
４における係数No.2は、ブロック４における最後の非ゼ
ロ係数である。この係数のための可変長符号に対する各
入力値は、（ラン＝2,レベル＝1,S（最後の非ゼロ係
数）となる。これがブロック４の最後の非ゼロ係数であ
るという事柄についての情報は格納される。より大きな
数をもつ幾つかの係数を符号化するとき、ブロック４は
考慮されることはないであろう。つまり、その後ブロッ
ク４は、ラン値の増大に貢献しない。
ブロック１乃至６における係数No.1に関して連続的な順
番で符号化が実行され、その後、ブロック１乃至６にお
ける係数No.2等に関して符号化が実行される。ブロック
４における係数No.2は、ブロック４における最後の非ゼ
ロ係数である。この係数のための可変長符号に対する各
入力値は、（ラン＝2,レベル＝1,S（最後の非ゼロ係
数）となる。これがブロック４の最後の非ゼロ係数であ
るという事柄についての情報は格納される。より大きな
数をもつ幾つかの係数を符号化するとき、ブロック４は
考慮されることはないであろう。つまり、その後ブロッ
ク４は、ラン値の増大に貢献しない。
この状態を例示するために図４の形態を用いると、以
下のような各事象が符号化されるべき事象となる。
下のような各事象が符号化されるべき事象となる。
事象＝（ラン，レベル，最後の非ゼロでない係数（Ｉ）
／ 最後の非ゼロ係数（Ｓ）） 事象＝ （0,5,1）（0,7,1）（0,3,1）（0,1,1）（0,4,1）（0,
8,1）（0,2,1）（2,1,S）（1,3,1）（1,3,1）（0,2,S）
（0,2,S）（1,1,S）（0,1,1）（0,2,S）（0,1,S） このような符号語は、ルックアップテーブルを用いる
ことで見いだされ、これに関連して、第５図の概略的な
表現が参照される。これら３種類の入力パラメータ、つ
まり、ラン，レベル，及び「I/S」は、３次元事象を表
す１つの単一の出力値を生成する。
／ 最後の非ゼロ係数（Ｓ）） 事象＝ （0,5,1）（0,7,1）（0,3,1）（0,1,1）（0,4,1）（0,
8,1）（0,2,1）（2,1,S）（1,3,1）（1,3,1）（0,2,S）
（0,2,S）（1,1,S）（0,1,1）（0,2,S）（0,1,S） このような符号語は、ルックアップテーブルを用いる
ことで見いだされ、これに関連して、第５図の概略的な
表現が参照される。これら３種類の入力パラメータ、つ
まり、ラン，レベル，及び「I/S」は、３次元事象を表
す１つの単一の出力値を生成する。
Claims (4)
- 【請求項１】画像データを構成する変換され且つ量子さ
れた複数のブロック、あるいはこれらブロックのグルー
プを符号化するために、１つのブロックが複数の係数で
形成されたマトリクスで構成されており、１つのブロッ
クのエネルギー内容がブロックの隅に向かって増えるも
のを符号化する画像データの符号化方法であって、各ブ
ロック又は複数のブロックのグループ内の符号化される
べき幾つかの事象が、 （ａ）現在の非ゼロの係数と以前の非ゼロの係数との間
における前記ブロック／グループ内の非ゼロの係数の数
を表し、前記ブロック／グループ内における方向が予め
設定されているランと、 （ｂ）前記ブロック／グループ内における現在の非ゼロ
の係数のサイズとを含んでおり、 各事象が一連の連続的な事象の形態で入力され、該各々
の事象が、その後、ルックアップテーブルを利用するこ
とにより可変長符号に再符号化される画像データの符号
化方法において、 前記各事象が、 （ｃ）前記現在の非ゼロの係数が前記ブロック内の最後
の非ゼロの係数であるかどうかを表す第３のパラメータ
を加えることにより完成され、該第３のパラメータが２
つの起こり得る値をもち、これにより各事象が３次元量
として表現されることを特徴とする画像データの符号化
方法。 - 【請求項２】１つのブロックが符号化されることとなる
画像データの符号化方法において、該ブロック内の前記
ランの方向が、ブロック係数符号化のためのCCITT標準
のアルゴリズムに準拠していることを特徴とする請求の
範囲第１項に記載の符号化方法。 - 【請求項３】幾つかのブロックのグループが符号化され
ることとなる画像データの符号化方法において、前記グ
ループが、ブロック内、コラム内、ブロック毎に配列さ
れた複数のコラムに関して前記最後の非ゼロの係数まで
の各ブロックにおける全ての係数で構成されたマトリク
スとして配列されることを特徴とする請求の範囲第１項
に記載の符号化方法。 - 【請求項４】前記グループマトリクス内での前記ランの
方向が列毎に単一化されており、前記ランの値を計算す
るとき、前記グループマトリクス内の係数をもたない各
位置が考慮されないことを特徴とする請求の範囲第３項
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