JP3013876B2 - 変換符号化装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】画像や音声情報の記録、伝送を行
う装置において、変換符号化を用いてより少ない情報量
でディジタル化する高能率符号化装置に関する。
う装置において、変換符号化を用いてより少ない情報量
でディジタル化する高能率符号化装置に関する。
【０００２】
＜変換符号化装置＞画像や音声の高能率符号化手法のひ
とつとして、離散コサイン変換（ＤＣＴ）に代表される
変換符号化がある。これは信号を一定のブロックで区切
り、ブロック単位で直交変換を行うものである。従来の
符号化装置の一例を図４に示す。画像入力（信号入力）
１より供給された信号は、ＤＣＴ２に与えられる。ＤＣ
Ｔ２では、入力信号が画像信号の場合、例えば８×８画
素のブロック単位で２次元離散コサイン変換（ＤＣＴ）
が行われ、変換された予測残差信号（ＤＣＴ係数）が量
子化器３Ａに与えられる。
とつとして、離散コサイン変換（ＤＣＴ）に代表される
変換符号化がある。これは信号を一定のブロックで区切
り、ブロック単位で直交変換を行うものである。従来の
符号化装置の一例を図４に示す。画像入力（信号入力）
１より供給された信号は、ＤＣＴ２に与えられる。ＤＣ
Ｔ２では、入力信号が画像信号の場合、例えば８×８画
素のブロック単位で２次元離散コサイン変換（ＤＣＴ）
が行われ、変換された予測残差信号（ＤＣＴ係数）が量
子化器３Ａに与えられる。
【０００３】量子化器３Ａでは、バッファ５から与えら
れるブロック単位の量子化ステップ幅情報に基づいて係
数が量子化され、固定長符号が、次の可変長符号化器４
に与えられる。量子化は各係数毎に等間隔で設定された
複数のしきい値と被量子化値である係数値の関係から、
被量子化値がどのしきい値の間に入るか判断され、その
情報が固定長符号で出力される。ここで、各係数の量子
化ステップ幅（しきい値の間隔）は、ブロック単位の量
子化ステップ幅の値に、各係数に対する視覚感度の逆数
（重み付け値）が乗算されて決められる。視覚感度は高
い周波数ほど低くなるので、高い周波数に相当する係数
ほど量子化ステップ幅は広くなる。なお、重み付け値は
バッファ５から与えられる量子化情報とは別に、予め係
数毎に設定される。
れるブロック単位の量子化ステップ幅情報に基づいて係
数が量子化され、固定長符号が、次の可変長符号化器４
に与えられる。量子化は各係数毎に等間隔で設定された
複数のしきい値と被量子化値である係数値の関係から、
被量子化値がどのしきい値の間に入るか判断され、その
情報が固定長符号で出力される。ここで、各係数の量子
化ステップ幅（しきい値の間隔）は、ブロック単位の量
子化ステップ幅の値に、各係数に対する視覚感度の逆数
（重み付け値）が乗算されて決められる。視覚感度は高
い周波数ほど低くなるので、高い周波数に相当する係数
ほど量子化ステップ幅は広くなる。なお、重み付け値は
バッファ５から与えられる量子化情報とは別に、予め係
数毎に設定される。
【０００４】可変長符号化器４では、固定長符号が可変
長符号化されて圧縮された符号となり、可変長符号がバ
ッファ５に与えられる。可変長符号化の具体的な方法
は、ＤＣＴの２次元配列をジグザグスキャンで１次元配
列の信号列にし、非０値はその値を、０はその連続数
（ランレングス）をハフマン符号で符号化する。バッフ
ァ５では、可変長符号化で生じる発生符号量の変動を吸
収し、一定の転送レートにして、符号出力６より出力す
る。また、転送レートの制御のために、バッファの充足
度により、ブロック単位の量子化ステップ幅を決め、そ
の情報を量子化器３Ａに与える。
長符号化されて圧縮された符号となり、可変長符号がバ
ッファ５に与えられる。可変長符号化の具体的な方法
は、ＤＣＴの２次元配列をジグザグスキャンで１次元配
列の信号列にし、非０値はその値を、０はその連続数
（ランレングス）をハフマン符号で符号化する。バッフ
ァ５では、可変長符号化で生じる発生符号量の変動を吸
収し、一定の転送レートにして、符号出力６より出力す
る。また、転送レートの制御のために、バッファの充足
度により、ブロック単位の量子化ステップ幅を決め、そ
の情報を量子化器３Ａに与える。
【０００５】＜復号化装置＞次に、図４の符号化装置に
対応する復号化装置ついて図と共に以下に説明する。図
５は、その復号化装置の一例を示すブロック構成図であ
る。符号入力６１より与えられた画像データは、バッフ
ァ６２を介して、可変長復号化器６３に与えられる。可
変長復号化器６３では、可変長符号が固定長に戻され、
得られた固定長符号が逆量子化器６４に与えられる。
対応する復号化装置ついて図と共に以下に説明する。図
５は、その復号化装置の一例を示すブロック構成図であ
る。符号入力６１より与えられた画像データは、バッフ
ァ６２を介して、可変長復号化器６３に与えられる。可
変長復号化器６３では、可変長符号が固定長に戻され、
得られた固定長符号が逆量子化器６４に与えられる。
【０００６】逆量子化器６４では、固定長符号に対応す
る量子化代表値が求められ、再生された係数が、逆ＤＣ
Ｔ６５に与えられる。この逆量子化器６４で、各係数の
量子化ステップ幅は、画像データと共に伝送されるブロ
ック単位の量子化ステップ幅の情報と、予め係数毎に設
定されている視覚感度の重み付け値から求められ、それ
らから量子化代表値が決められる。逆ＤＣＴ６５では、
図４のＤＣＴ２の逆変換処理が行われ、これにより再生
された信号、ここでは画像信号が、信号出力６６から出
力される。
る量子化代表値が求められ、再生された係数が、逆ＤＣ
Ｔ６５に与えられる。この逆量子化器６４で、各係数の
量子化ステップ幅は、画像データと共に伝送されるブロ
ック単位の量子化ステップ幅の情報と、予め係数毎に設
定されている視覚感度の重み付け値から求められ、それ
らから量子化代表値が決められる。逆ＤＣＴ６５では、
図４のＤＣＴ２の逆変換処理が行われ、これにより再生
された信号、ここでは画像信号が、信号出力６６から出
力される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】変換符号化において、
量子化は変換された信号に対して行われるので、逆変換
された再生信号における量子化誤差はＲＭＳ値で見ると
必ずしも最小ではない。さらに、再生信号における量子
化誤差は変換ブロック内に拡散するので、画像エッジ等
大振幅部分の周辺の平坦部で誤差が目立つ等の問題があ
る。また、隣接ブロック間で量子化誤差に相関が無いの
で、ブロックの境界の非連続性も問題となる。本発明は
以上の点に着目してなされたもので、変換係数の量子化
で、互いに微少に異なる量子化器を複数用意し、夫々の
結果について逆変換された再生信号の誤差評価を行って
適当な量子化結果を選択することで、実効的誤差のより
少ない量子化を実現する変換符号化装置を提供すること
を目的とする。
量子化は変換された信号に対して行われるので、逆変換
された再生信号における量子化誤差はＲＭＳ値で見ると
必ずしも最小ではない。さらに、再生信号における量子
化誤差は変換ブロック内に拡散するので、画像エッジ等
大振幅部分の周辺の平坦部で誤差が目立つ等の問題があ
る。また、隣接ブロック間で量子化誤差に相関が無いの
で、ブロックの境界の非連続性も問題となる。本発明は
以上の点に着目してなされたもので、変換係数の量子化
で、互いに微少に異なる量子化器を複数用意し、夫々の
結果について逆変換された再生信号の誤差評価を行って
適当な量子化結果を選択することで、実効的誤差のより
少ない量子化を実現する変換符号化装置を提供すること
を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、画像信号や音
声信号をブロック単位で処理する変換符号化装置におい
て、被符号化信号を直交変換して得られた係数を夫々異
なった量子化特性で量子化及び逆量子化し、さらに直交
逆変換して得られた再生信号の各ブロックの誤差量を得
て、それらを比較し、最も誤差が少ない量子化器を選択
する変換符号化装置である。係数値とスカラ量子化のし
きい値との相対関係を求める仮量子化を行い、変換係数
をスカラ量子化のしきい値に対し各係数で微少に修正さ
れた2種類のしきい値で量子化する前記変換符号化装置
である。係数値がスカラ量子化のしきい値に近接する係
数のみを量子化しきい値の修正対象とし、他の係数につ
いてはスカラ量子化の結果をそのまま用いる前記変換符
号化装置である。また、入力画像に対して変換ブロック
より細かな単位で入力信号の主観的誤差感度の評価関数
を得て、それに従って再生信号を評価し、量子化器を選
択する前記変換符号化装置である。さらに、夫々の量子
化結果を可変長符号化した場合の符号量を誤差量に乗
じ、その補正されたブロック誤差量に従って再生信号を
評価する前記変換符号化装置である。
声信号をブロック単位で処理する変換符号化装置におい
て、被符号化信号を直交変換して得られた係数を夫々異
なった量子化特性で量子化及び逆量子化し、さらに直交
逆変換して得られた再生信号の各ブロックの誤差量を得
て、それらを比較し、最も誤差が少ない量子化器を選択
する変換符号化装置である。係数値とスカラ量子化のし
きい値との相対関係を求める仮量子化を行い、変換係数
をスカラ量子化のしきい値に対し各係数で微少に修正さ
れた2種類のしきい値で量子化する前記変換符号化装置
である。係数値がスカラ量子化のしきい値に近接する係
数のみを量子化しきい値の修正対象とし、他の係数につ
いてはスカラ量子化の結果をそのまま用いる前記変換符
号化装置である。また、入力画像に対して変換ブロック
より細かな単位で入力信号の主観的誤差感度の評価関数
を得て、それに従って再生信号を評価し、量子化器を選
択する前記変換符号化装置である。さらに、夫々の量子
化結果を可変長符号化した場合の符号量を誤差量に乗
じ、その補正されたブロック誤差量に従って再生信号を
評価する前記変換符号化装置である。
【０００９】
【作用】本発明では、変換係数の量子化で、互いに微少
に異なる量子化器を複数用意し、それらの結果について
逆変換された再生信号の誤差評価を行って適当な量子化
結果を選択することで、変換領域ではなく逆変換された
再生信号において誤差を評価し、量子化を制御する。そ
のため、サンプル単位での主観評価特性に対応した誤差
評価の重み付けが可能になり、ブロック境界や主観画質
を考慮した量子化処理が行われる。
に異なる量子化器を複数用意し、それらの結果について
逆変換された再生信号の誤差評価を行って適当な量子化
結果を選択することで、変換領域ではなく逆変換された
再生信号において誤差を評価し、量子化を制御する。そ
のため、サンプル単位での主観評価特性に対応した誤差
評価の重み付けが可能になり、ブロック境界や主観画質
を考慮した量子化処理が行われる。
【００１０】
【実施例】本発明の変換符号化装置について、以下に図
と共に説明する。 ＜符号化装置１＞図１は本発明の変換符号化装置の第１
の実施例を示すブロック構成図であり、以下に説明す
る。図４の従来例と同じ部分には、同じ番号を付してあ
る。図４の従来例とは量子化器３Ａの代わりに仮量子化
器３があり、さらに評価関数発生器７、量子化制御器
８、補正量子化器１１〜４１，逆量子化器１２〜４２，
逆ＤＣＴ（ＩＤＣＴ）１３〜４３、減算器１４〜４４、
誤差評価器１５〜４５、スイッチ９、最小値検出器１０
がある点が構成上大きく異なる。
と共に説明する。 ＜符号化装置１＞図１は本発明の変換符号化装置の第１
の実施例を示すブロック構成図であり、以下に説明す
る。図４の従来例と同じ部分には、同じ番号を付してあ
る。図４の従来例とは量子化器３Ａの代わりに仮量子化
器３があり、さらに評価関数発生器７、量子化制御器
８、補正量子化器１１〜４１，逆量子化器１２〜４２，
逆ＤＣＴ（ＩＤＣＴ）１３〜４３、減算器１４〜４４、
誤差評価器１５〜４５、スイッチ９、最小値検出器１０
がある点が構成上大きく異なる。
【００１１】図１の本発明の変換符号化装置の第１の実
施例は、量子化以外の動作は従来例と同じで、量子化処
理部分のみが異なっている。信号入力１より入力された
信号は、信号変換手段であるＤＣＴ２に供給される。Ｄ
ＣＴ２で変換された信号は係数となり、次の仮量子化器
３に与えられる。ここで、入力された信号は画像信号を
中心に以下の動作をするが、音声信号、画像間予測残差
信号等でも同様である。仮量子化器３では、後述するバ
ッファ５から与えられるブロック単位の量子化ステップ
幅と予め係数毎に設定されている視覚感度の重み付け値
から各係数の量子化ステップ幅が求められる。
施例は、量子化以外の動作は従来例と同じで、量子化処
理部分のみが異なっている。信号入力１より入力された
信号は、信号変換手段であるＤＣＴ２に供給される。Ｄ
ＣＴ２で変換された信号は係数となり、次の仮量子化器
３に与えられる。ここで、入力された信号は画像信号を
中心に以下の動作をするが、音声信号、画像間予測残差
信号等でも同様である。仮量子化器３では、後述するバ
ッファ５から与えられるブロック単位の量子化ステップ
幅と予め係数毎に設定されている視覚感度の重み付け値
から各係数の量子化ステップ幅が求められる。
【００１２】各係数は夫々の量子化ステップ幅で除算さ
れ、その結果がブロック単位の量子化ステップ幅の情報
と共に量子化制御器８に与えられる。通常の量子化で
は、この除算結果は少数点以下が四捨五入されて整数と
なり、それがそのまま量子化結果の固定長符号になる
が、ここでは少数点以下を残したままとする。従って、
この仮量子化は、単一量子化器で扱うための正規化処理
を行っていると見なすことも出来、この除算結果を正規
化済係数と呼ぶ。なお、量子化では単純な四捨五入では
なく、しきい値を±０．６、±１．６、±２．６…と多
少ずらす場合もある。この量子化制御器８では、通常の
量子化と微少に異なった複数種類の量子化を行うため
に、予め設定されているしきい値（±０．６等）から、
各正規化済係数がしきい値に近いものをＮ個選択する。
このＮ個の係数に関しては、通常の量子化と、正規化済
係数近くのしきい値に関して逆と判断するものの２種類
の量子化を設定する。
れ、その結果がブロック単位の量子化ステップ幅の情報
と共に量子化制御器８に与えられる。通常の量子化で
は、この除算結果は少数点以下が四捨五入されて整数と
なり、それがそのまま量子化結果の固定長符号になる
が、ここでは少数点以下を残したままとする。従って、
この仮量子化は、単一量子化器で扱うための正規化処理
を行っていると見なすことも出来、この除算結果を正規
化済係数と呼ぶ。なお、量子化では単純な四捨五入では
なく、しきい値を±０．６、±１．６、±２．６…と多
少ずらす場合もある。この量子化制御器８では、通常の
量子化と微少に異なった複数種類の量子化を行うため
に、予め設定されているしきい値（±０．６等）から、
各正規化済係数がしきい値に近いものをＮ個選択する。
このＮ個の係数に関しては、通常の量子化と、正規化済
係数近くのしきい値に関して逆と判断するものの２種類
の量子化を設定する。
【００１３】具体的には係数値が１．６で、しきい値が
１．５であったとすると、通常の量子化では切り上げと
なり２が選択されるが、ここでは、切り捨てとなる１も
設定する。なお、選択されなかった係数は通常の量子化
とする。その様子を図６に示すが、図は８×８ＤＣＴの
係数で、右上が直流（ＤＣ）成分である。図中ａ）で
１．６であった下線部の係数は、量子化結果としてｂ）
では２であるが、ｃ）では１となり、２通りの量子化結
果を得る。このように、Ｎ個の係数について２種類の量
子化方法をとるので、１ブロックの量子化方法の種類
は、２N 個となる。
１．５であったとすると、通常の量子化では切り上げと
なり２が選択されるが、ここでは、切り捨てとなる１も
設定する。なお、選択されなかった係数は通常の量子化
とする。その様子を図６に示すが、図は８×８ＤＣＴの
係数で、右上が直流（ＤＣ）成分である。図中ａ）で
１．６であった下線部の係数は、量子化結果としてｂ）
では２であるが、ｃ）では１となり、２通りの量子化結
果を得る。このように、Ｎ個の係数について２種類の量
子化方法をとるので、１ブロックの量子化方法の種類
は、２N 個となる。
【００１４】図１ではＮは２とし、量子化方法の種類は
４で、夫々補正量子化器１１〜４１で実行する。なお、
ここでは説明上４個としているが、実際の装置の場合に
は、さらに多数の補正量子化器が使用される。また、正
規化済係数をしきい値に近いものから選ぶのは、しきい
値に近い係数は逆とした方が評価誤差が少なくなる可能
性が比較的高いが、しきい値から離れた係数はそのよう
な可能性が低いためである。補正量子化器１１〜４１で
は、量子化制御器８で設定された４種類の量子化処理が
割り振られ、量子化が実行される。そして、固定長符号
がブロック単位の量子化ステップ幅の情報と共に逆量子
化器１２〜４２に与えられる。このようにして得られ
た、各固定長符号は逆量子化器１２〜４２で、図５の逆
量子化器と同様に各量子化値が代表値に置き換えられ、
再生された係数となって、コサイン逆変換器（ＩＤＣ
Ｔ）１３〜４３に与えられる。
４で、夫々補正量子化器１１〜４１で実行する。なお、
ここでは説明上４個としているが、実際の装置の場合に
は、さらに多数の補正量子化器が使用される。また、正
規化済係数をしきい値に近いものから選ぶのは、しきい
値に近い係数は逆とした方が評価誤差が少なくなる可能
性が比較的高いが、しきい値から離れた係数はそのよう
な可能性が低いためである。補正量子化器１１〜４１で
は、量子化制御器８で設定された４種類の量子化処理が
割り振られ、量子化が実行される。そして、固定長符号
がブロック単位の量子化ステップ幅の情報と共に逆量子
化器１２〜４２に与えられる。このようにして得られ
た、各固定長符号は逆量子化器１２〜４２で、図５の逆
量子化器と同様に各量子化値が代表値に置き換えられ、
再生された係数となって、コサイン逆変換器（ＩＤＣ
Ｔ）１３〜４３に与えられる。
【００１５】コサイン逆変換器（ＩＤＣＴ）１３〜４３
では、ＤＣＴ２の逆変換処理が行われ、再生係数は再生
信号となり、次の減算器１４〜４４に与えられる。減算
器１４〜４４では、再生信号からそれに対応する入力信
号が減算され、現信号領域での各サンプル値の誤差が求
められ、次の乗算器１５〜４５に夫々与えられる。この
乗算器１５〜４５では、後述する各サンプル値毎の主観
評価に相当する評価（重み付け）関数が評価関数発生器
７から出力供給されて、乗算され、結果が平均二乗誤差
算出器（ＭＳＥ）１６〜４６に与えられる。平均二乗誤
差算出器１６〜４６では、評価関数が乗算された各誤差
値が二乗され、その１ブロック分の平均値が最小値検出
器１０に与えられる。この平均二乗誤差値は、夫々の量
子化方法の評価誤差値なので、最小値検出器１０では、
その最小値がどれであるかを検出し、その番号情報をス
イッチ９に与える。ここで、最小値検出器１０とスイッ
チ９とは最も誤差が少ない量子化器を選択する選択手段
を構成している。
では、ＤＣＴ２の逆変換処理が行われ、再生係数は再生
信号となり、次の減算器１４〜４４に与えられる。減算
器１４〜４４では、再生信号からそれに対応する入力信
号が減算され、現信号領域での各サンプル値の誤差が求
められ、次の乗算器１５〜４５に夫々与えられる。この
乗算器１５〜４５では、後述する各サンプル値毎の主観
評価に相当する評価（重み付け）関数が評価関数発生器
７から出力供給されて、乗算され、結果が平均二乗誤差
算出器（ＭＳＥ）１６〜４６に与えられる。平均二乗誤
差算出器１６〜４６では、評価関数が乗算された各誤差
値が二乗され、その１ブロック分の平均値が最小値検出
器１０に与えられる。この平均二乗誤差値は、夫々の量
子化方法の評価誤差値なので、最小値検出器１０では、
その最小値がどれであるかを検出し、その番号情報をス
イッチ９に与える。ここで、最小値検出器１０とスイッ
チ９とは最も誤差が少ない量子化器を選択する選択手段
を構成している。
【００１６】スイッチ９は、評価誤差が最小となる量子
化方法の番号情報に従って、その固定長符号を選択し、
可変長符号化器４に与える。可変長符号化器４では、固
定長符号が可変長符号化されて圧縮された符号となり、
次のバッファ５に供給される。この可変長符号化の具体
的な方法は、従来例と同じである。このバッファ５で
は、発生符号量の変動が吸収され、一定の転送レートに
なった符号が符号出力６より出力される。また、バッフ
ァ５の充足度により決定される量子化ステップ幅の情報
が仮量子化器３に供給される。このように本装置は複数
の量子化パターンから適当なものを選ぶので、ベクトル
量子化の一種である。ただし、量子化代表点はスカラ量
子化と同じものが使われる。
化方法の番号情報に従って、その固定長符号を選択し、
可変長符号化器４に与える。可変長符号化器４では、固
定長符号が可変長符号化されて圧縮された符号となり、
次のバッファ５に供給される。この可変長符号化の具体
的な方法は、従来例と同じである。このバッファ５で
は、発生符号量の変動が吸収され、一定の転送レートに
なった符号が符号出力６より出力される。また、バッフ
ァ５の充足度により決定される量子化ステップ幅の情報
が仮量子化器３に供給される。このように本装置は複数
の量子化パターンから適当なものを選ぶので、ベクトル
量子化の一種である。ただし、量子化代表点はスカラ量
子化と同じものが使われる。
【００１７】従って、復号側はスカラ量子化と同じにな
る。コードブック（量子化代表点のセット）はスカラ量
子化の結果を補正する形で作られる。ベクトル量子化は
スカラ量子化でしきい値の近傍であった一部の係数のみ
に適用され、他はスカラ量子化のままである。また、量
子化補正が行われる係数はブロック毎に変化する。これ
に類似するベクトル量子化の高速処理は、「粗い前値量
子化器を用いる２段階−最近傍探索アルゴリズムの改
良」１９９４画像符号化シンポジウム５−１５（平成６
年１０月）や、「粗い前置量子化器を用いる２段階−最
近傍探索アルゴリズムの評価」電子情報通信学会、技術
報告、ＩＴ９４−５，ｐｐ．２３−２８（平成６年５
月）にも示されている。
る。コードブック（量子化代表点のセット）はスカラ量
子化の結果を補正する形で作られる。ベクトル量子化は
スカラ量子化でしきい値の近傍であった一部の係数のみ
に適用され、他はスカラ量子化のままである。また、量
子化補正が行われる係数はブロック毎に変化する。これ
に類似するベクトル量子化の高速処理は、「粗い前値量
子化器を用いる２段階−最近傍探索アルゴリズムの改
良」１９９４画像符号化シンポジウム５−１５（平成６
年１０月）や、「粗い前置量子化器を用いる２段階−最
近傍探索アルゴリズムの評価」電子情報通信学会、技術
報告、ＩＴ９４−５，ｐｐ．２３−２８（平成６年５
月）にも示されている。
【００１８】＜評価関数＞次に評価関数の発生方法につ
いて説明する。本手法ではコードブックはスカラ量子化
と同じため、実領域でサンプル値単位での重み付けを行
わないと、顕著な効果は得られない。本手法では量子化
が変換領域で行われているにも拘らず、誤差評価は実領
域で行えるので、評価関数は従来からＤＣＴ等で問題と
されていたものに関して作る。その一つとしてモスキー
トノイズと呼ばれる、エッジ周辺で視覚的に目立つ誤差
を軽減しようとした場合、エッジ部とその周辺での量子
化誤差に対する視覚感度を評価関数とする。
いて説明する。本手法ではコードブックはスカラ量子化
と同じため、実領域でサンプル値単位での重み付けを行
わないと、顕著な効果は得られない。本手法では量子化
が変換領域で行われているにも拘らず、誤差評価は実領
域で行えるので、評価関数は従来からＤＣＴ等で問題と
されていたものに関して作る。その一つとしてモスキー
トノイズと呼ばれる、エッジ周辺で視覚的に目立つ誤差
を軽減しようとした場合、エッジ部とその周辺での量子
化誤差に対する視覚感度を評価関数とする。
【００１９】その方法を実現する評価関数発生器７のブ
ロック構成図を図２に示す。視覚感度は画像の局部的変
化が大きいほど低くなるで、画像の局部的変化を求める
ため、供給される入力信号である被符号化信号からＨＰ
Ｆ（高域通過フィルタ）５１で高い周波数成分をまず取
り出す。その出力成分を絶対値化する絶対値化器５２に
供給し、その出力を次のＬＰＦ（低域通過フィルタ）５
３によりそのエンベロープを求める。ＬＰＦ５３の特性
は、ブロックの大きさと関係し、８×８ＤＣＴではタッ
プは３×３画素とする。ここで求められた局部変化値は
視覚感度と逆関係なので、評価関数はレベル変換器５４
で得られた局部変化の値の逆数とする。なお、変化があ
る程度以下は同一と見なし、評価関数値は上限を設け
る。他の具体例としては、ブロック歪みの原因となるブ
ロック境界での量子化誤差を少なくするための評価関数
がある。この場合は、入力信号とは無関係にブロック内
の位置により、ブロック境界近くの値を他より大きくす
る。また、両方の関数は加算して用いることも出来る。
ロック構成図を図２に示す。視覚感度は画像の局部的変
化が大きいほど低くなるで、画像の局部的変化を求める
ため、供給される入力信号である被符号化信号からＨＰ
Ｆ（高域通過フィルタ）５１で高い周波数成分をまず取
り出す。その出力成分を絶対値化する絶対値化器５２に
供給し、その出力を次のＬＰＦ（低域通過フィルタ）５
３によりそのエンベロープを求める。ＬＰＦ５３の特性
は、ブロックの大きさと関係し、８×８ＤＣＴではタッ
プは３×３画素とする。ここで求められた局部変化値は
視覚感度と逆関係なので、評価関数はレベル変換器５４
で得られた局部変化の値の逆数とする。なお、変化があ
る程度以下は同一と見なし、評価関数値は上限を設け
る。他の具体例としては、ブロック歪みの原因となるブ
ロック境界での量子化誤差を少なくするための評価関数
がある。この場合は、入力信号とは無関係にブロック内
の位置により、ブロック境界近くの値を他より大きくす
る。また、両方の関数は加算して用いることも出来る。
【００２０】＜符号化装置２＞図３は本発明の変換符号
化装置の第２の実施例の一部分を示すブロック構成図で
あり、以下に説明する。図１の補正量子化器１１から平
均二乗誤差算出器（ＭＳＥ）１６までの部分に相当する
ものを示してある。従って、画像入力１、ＤＣＴ２、仮
量子化器３、可変長符号化器４、バッファ５、符号出力
６、評価関数発生器７、量子化制御器８、符号選択器
９、最小値検出器１０は図１と同じである。また、図１
の２１から２６、３１から３６、４１から４６も図３に
示したものと同様になる。この実施例の基本動作は図１
の実施例と同じであるが、評価誤差が発生符号量で補正
される点が大きく異なっている。
化装置の第２の実施例の一部分を示すブロック構成図で
あり、以下に説明する。図１の補正量子化器１１から平
均二乗誤差算出器（ＭＳＥ）１６までの部分に相当する
ものを示してある。従って、画像入力１、ＤＣＴ２、仮
量子化器３、可変長符号化器４、バッファ５、符号出力
６、評価関数発生器７、量子化制御器８、符号選択器
９、最小値検出器１０は図１と同じである。また、図１
の２１から２６、３１から３６、４１から４６も図３に
示したものと同様になる。この実施例の基本動作は図１
の実施例と同じであるが、評価誤差が発生符号量で補正
される点が大きく異なっている。
【００２１】図１の実施例で、量子化が異なると誤差と
共に発生符号量も変化するので、符号化効率を正しく評
価するためには一定符号量における誤差を評価する必要
がある。誤差と発生符号量は共に少ないほど符号化効率
が良いので、両者を乗じたものを符号化効率の評価値と
する。図３において、補正量子化器１１の動作は図１の
ものと同じだが、得られた固定長符号は、逆量子化器１
２の他に、可変長符号化器１８にも供給される。逆量子
化器１２、逆ＤＣＴ（ＩＤＣＴ）１３、減算器１４、乗
算器１５，平均二乗誤差算出器１６の動作も図１の実施
例と同じである。乗算器１５の出力は最小値検出器１０
ではなく、乗算器１７に供給される。
共に発生符号量も変化するので、符号化効率を正しく評
価するためには一定符号量における誤差を評価する必要
がある。誤差と発生符号量は共に少ないほど符号化効率
が良いので、両者を乗じたものを符号化効率の評価値と
する。図３において、補正量子化器１１の動作は図１の
ものと同じだが、得られた固定長符号は、逆量子化器１
２の他に、可変長符号化器１８にも供給される。逆量子
化器１２、逆ＤＣＴ（ＩＤＣＴ）１３、減算器１４、乗
算器１５，平均二乗誤差算出器１６の動作も図１の実施
例と同じである。乗算器１５の出力は最小値検出器１０
ではなく、乗算器１７に供給される。
【００２２】一方、可変長符号化器１８では、図１の可
変長符号化器４と同様に固定長符号を可変長符号にし
て、符号長計測器１９に与える。符号量計測器１９で
は、１ブロックの発生符号量を計測し、その結果を乗算
器１７に与える。乗算器１７は、各ブロックの評価誤差
と発生符号量を乗じ、その結果を平均二乗誤差算出器１
６に与える。平均二乗誤差算出器（ＭＳＥ）１６の動作
は、図１のものと変わらないが、評価誤差は発生符号量
を乗じられているので、結果は図１の場合と異なる。
変長符号化器４と同様に固定長符号を可変長符号にし
て、符号長計測器１９に与える。符号量計測器１９で
は、１ブロックの発生符号量を計測し、その結果を乗算
器１７に与える。乗算器１７は、各ブロックの評価誤差
と発生符号量を乗じ、その結果を平均二乗誤差算出器１
６に与える。平均二乗誤差算出器（ＭＳＥ）１６の動作
は、図１のものと変わらないが、評価誤差は発生符号量
を乗じられているので、結果は図１の場合と異なる。
【００２３】＜復号化装置＞図１及び図３に示した第１
及び第２の変換符号化装置の実施例に対応する復号化装
置は、図４に示したが、これは従来例と同じものとな
る。すなわち、本発明では量子化代表値のテーブルは変
化させていないので、従来例と完全な互換性を保持しな
がら符号化効率を改善するものである。
及び第２の変換符号化装置の実施例に対応する復号化装
置は、図４に示したが、これは従来例と同じものとな
る。すなわち、本発明では量子化代表値のテーブルは変
化させていないので、従来例と完全な互換性を保持しな
がら符号化効率を改善するものである。
【００２４】
【発明の効果】本発明では、変換係数の量子化で、互い
に微少に異なる量子化器を複数用意し、それらの結果に
ついて逆変換された再生信号の誤差評価を行って適当な
量子化結果を選択することで、変換領域ではなく逆変換
された再生信号において誤差を評価し、量子化を制御す
る。そのため、実画像、実音声域の再生信号で比較して
いるので、正確な誤差評価が可能になり、より実効的誤
差の少ない、より適切な量子化が行われ、符号化効率が
改善される。
に微少に異なる量子化器を複数用意し、それらの結果に
ついて逆変換された再生信号の誤差評価を行って適当な
量子化結果を選択することで、変換領域ではなく逆変換
された再生信号において誤差を評価し、量子化を制御す
る。そのため、実画像、実音声域の再生信号で比較して
いるので、正確な誤差評価が可能になり、より実効的誤
差の少ない、より適切な量子化が行われ、符号化効率が
改善される。
【００２５】前記変換符号化装置で、変換係数をスカラ
量子化のしきい値に対し係数毎に微少に修正されたしき
い値で量子化することにより、復号側はスカラ量子化の
場合と同じ逆量子化が可能になり、通常のスカラ量子化
装置と互換を持ち、量子化処理も容易に実現される。前
記変換符号化装置で、係数値がスカラ量子化のしきい値
に近接する係数のみを量子化しきい値の修正対象とする
ことで、量子化器の数を大幅に少なくすることが可能に
なる。
量子化のしきい値に対し係数毎に微少に修正されたしき
い値で量子化することにより、復号側はスカラ量子化の
場合と同じ逆量子化が可能になり、通常のスカラ量子化
装置と互換を持ち、量子化処理も容易に実現される。前
記変換符号化装置で、係数値がスカラ量子化のしきい値
に近接する係数のみを量子化しきい値の修正対象とする
ことで、量子化器の数を大幅に少なくすることが可能に
なる。
【００２６】また、変換ブロックより細かな単位で入力
信号の視覚的誤差感度の評価関数やブロック境界評価関
数を得て、それに従って再生信号を評価することで、視
覚的に望ましい量子化器が選択され画質が改善される。
さらに、夫々の量子化結果を可変長符号化した場合の符
号量を誤差量に乗じ、その補正されたブロック誤差量に
従って再生信号を評価することで、発生符号量と誤差量
の関係で最も符号化効率の良い量子化器が選択され、符
号化効率が改善される。これらにより、より少ない符号
量で必要な再生画質を得ることが可能になる。
信号の視覚的誤差感度の評価関数やブロック境界評価関
数を得て、それに従って再生信号を評価することで、視
覚的に望ましい量子化器が選択され画質が改善される。
さらに、夫々の量子化結果を可変長符号化した場合の符
号量を誤差量に乗じ、その補正されたブロック誤差量に
従って再生信号を評価することで、発生符号量と誤差量
の関係で最も符号化効率の良い量子化器が選択され、符
号化効率が改善される。これらにより、より少ない符号
量で必要な再生画質を得ることが可能になる。
【図１】本発明の第１の実施例の変換符号化装置のブロ
ック構成図である。
ック構成図である。
【図２】本発明の実施例の評価関数発生器のブロック構
成図である。
成図である。
【図３】本発明の第２の実施例の変換符号化装置の部分
のブロック構成図である。
のブロック構成図である。
【図４】従来例の変換符号化装置のブロック構成図であ
る。
る。
【図５】従来例の復号化装置のブロック構成図である。
【図６】ＤＣＴ係数の量子化の様子を示す図である。
１ 画像入力 ２ ＤＣＴ（変換手段） ３ 仮量子化器（仮量子化手段） ４，１８ 可変長符号化器 ５ バッファ ６ 符号出力 ７ 評価関数発生器（評価手段） ８ 量子化制御器（量子化手段） ９ 符号選択器（選択手段） １０ 最小値検出器（選択手段） １１，２１，３１，４１ 補正量子化器（量子化手段） １２，２２，３２，４２，５５ 逆量子化器（逆量子化
手段） １３，２３，３３，４３ 逆ＤＣＴ（ＩＤＣＴ）（直交
逆変換手段） １４，２４，３４，４４ 減算器（誤差検出手段） １５，１７，２５，３５，４５ 乗算器（誤差検出手
段） １６，２６，３６，４６ 平均二乗誤差算出器（ＭＳ
Ｅ）（誤差検出手段） １９ 符号長計測器 ５１ ＨＰＦ ５２ 絶対値化器 ５３ ＬＰＦ ５４ レベル変換器
手段） １３，２３，３３，４３ 逆ＤＣＴ（ＩＤＣＴ）（直交
逆変換手段） １４，２４，３４，４４ 減算器（誤差検出手段） １５，１７，２５，３５，４５ 乗算器（誤差検出手
段） １６，２６，３６，４６ 平均二乗誤差算出器（ＭＳ
Ｅ）（誤差検出手段） １９ 符号長計測器 ５１ ＨＰＦ ５２ 絶対値化器 ５３ ＬＰＦ ５４ レベル変換器
Claims (5)
- 【請求項１】画像信号や音声信号をブロック単位で処理
する変換符号化装置において、 被符号化信号を各周波数成分に変換し、各成分の係数を
得る直交変換手段と、 前記係数を夫々異なった量子化特性で量子化し、複数種
類の符号を得る複数の量子化手段と、 前記複数の量子化手段の夫々に対応し、符号から再生係
数を得る複数の逆量子化手段と、 前記複数の逆量子化手段の夫々に対応し、再生係数から
再生信号を得る複数の直交逆変換手段と、 前記複数の直交逆変換手段で得られた夫々の再生信号と
被符号化信号の間の各ブロックの誤差量を得る複数の誤
差検出手段と、 前記複数の直交逆変換手段で得られた夫々の再生信号の
誤差量を比較し、最も誤差が少ない量子化器を選択する
選択手段とにより構成したことを特徴とする変換符号化
装置。 - 【請求項２】請求項１の変換符号化装置において、 係数値とスカラ量子化のしきい値との相対関係を求める
仮量子化手段を有し、変換係数をスカラ量子化のしきい
値に対し各係数で微少に修正された2種類のしきい値で
量子化し、夫々異なった符号を得る複数の量子化手段を
有することを特徴とする変換符号化装置。 - 【請求項３】請求項２の変換符号化装置において、 係数値がスカラ量子化のしきい値に近接する係数のみを
量子化しきい値の修正対象とし、他の係数についてはス
カラ量子化のしきい値をそのまま使用するようにする量
子化制御手段を有することを特徴とする変換符号化装
置。 - 【請求項４】請求項１の変換符号化装置において、 入力画像に対して変換ブロックより細かな単位で入力信
号の視覚的誤差感度の評価関数を得る評価手段を有し、 前記誤差感度の評価関数に従って再生信号を評価し、量
子化器を選択する選択手段を有することを特徴とする変
換符号化装置。 - 【請求項５】請求項１の変換符号化装置において、 複数の量子化手段で得られた複数種類の符号を可変長符
号化した場合の符号量を得る複数の発生符号量計測手段
を有し、誤差検出手段で得られた誤差量に前記符号量を
乗じ、補正されたブロック誤差量を得る手段を有し、 前記補正されたブロック誤差量に従って再生信号を評価
し、量子化器を選択する選択手段を有することを特徴と
する変換符号化装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3439595A JP3013876B2 (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 変換符号化装置 |
| US08/594,718 US5675385A (en) | 1995-01-31 | 1996-01-31 | Transform coding apparatus with evaluation of quantization under inverse transformation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3439595A JP3013876B2 (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 変換符号化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08213915A JPH08213915A (ja) | 1996-08-20 |
| JP3013876B2 true JP3013876B2 (ja) | 2000-02-28 |
Family
ID=12413001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3439595A Expired - Fee Related JP3013876B2 (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 変換符号化装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5675385A (ja) |
| JP (1) | JP3013876B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101900389B1 (ko) * | 2017-03-02 | 2018-09-21 | 충북대학교 산학협력단 | 파력에너지를 활용한 에어버블 발생장치 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6366614B1 (en) * | 1996-10-11 | 2002-04-02 | Qualcomm Inc. | Adaptive rate control for digital video compression |
| US6826524B1 (en) | 1998-01-08 | 2004-11-30 | Purdue Research Foundation | Sample-adaptive product quantization |
| GB9822094D0 (en) * | 1998-10-09 | 1998-12-02 | Snell & Wilcox Ltd | Improvements in data compression |
| US6526097B1 (en) * | 1999-02-03 | 2003-02-25 | Sarnoff Corporation | Frame-level rate control for plug-in video codecs |
| GB2364843A (en) * | 2000-07-14 | 2002-02-06 | Sony Uk Ltd | Data encoding based on data quantity and data quality |
| CN1275222C (zh) * | 2001-12-25 | 2006-09-13 | 株式会社Ntt都科摩 | 信号编码装置和信号编码方法 |
| JP2003280982A (ja) * | 2002-03-20 | 2003-10-03 | Seiko Epson Corp | 多次元メモリのデータ転送装置及び多次元メモリのデータ転送プログラム、並びに多次元メモリのデータ転送方法 |
| KR100629997B1 (ko) | 2004-02-26 | 2006-09-27 | 엘지전자 주식회사 | 오디오 신호의 인코딩 방법 |
| DE102004036154B3 (de) * | 2004-07-26 | 2005-12-22 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Vorrichtung und Verfahren zur robusten Klassifizierung von Audiosignalen sowie Verfahren zu Einrichtung und Betrieb einer Audiosignal-Datenbank sowie Computer-Programm |
| WO2008046492A1 (en) * | 2006-10-20 | 2008-04-24 | Dolby Sweden Ab | Apparatus and method for encoding an information signal |
| KR101668093B1 (ko) | 2010-06-17 | 2016-10-21 | 삼성전자주식회사 | 데이터 인코딩 및 디코딩 방법 및 장치 |
| JP5642105B2 (ja) * | 2012-03-29 | 2014-12-17 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | 画像処理装置および画像形成装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0783315B2 (ja) * | 1988-09-26 | 1995-09-06 | 富士通株式会社 | 可変レート音声信号符号化方式 |
| JPH0813138B2 (ja) * | 1990-11-28 | 1996-02-07 | 松下電器産業株式会社 | 画像符号化装置 |
| US5251028A (en) * | 1991-08-08 | 1993-10-05 | Matsushita Electric Corporation Of America | Apparatus for reducing quantization artifacts in an interframe hybrid coding system with motion compensation |
-
1995
- 1995-01-31 JP JP3439595A patent/JP3013876B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-01-31 US US08/594,718 patent/US5675385A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101900389B1 (ko) * | 2017-03-02 | 2018-09-21 | 충북대학교 산학협력단 | 파력에너지를 활용한 에어버블 발생장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5675385A (en) | 1997-10-07 |
| JPH08213915A (ja) | 1996-08-20 |
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