JP3047562B2 - 高能率符号化方法及びその装置 - Google Patents

高能率符号化方法及びその装置

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JP3047562B2
JP3047562B2 JP3275161A JP27516191A JP3047562B2 JP 3047562 B2 JP3047562 B2 JP 3047562B2 JP 3275161 A JP3275161 A JP 3275161A JP 27516191 A JP27516191 A JP 27516191A JP 3047562 B2 JP3047562 B2 JP 3047562B2
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眞也 角野
正一 西野
達郎 重里
秀樹 大高
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、動画像信号を記録や伝
送を行なう場合に、記録時間を長くしたりまたは伝送容
量を小さくする目的でデータ量削減手段として使用され
る高能率符号化手法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の高能率符号化手段を実現する高能
率符号化装置のブロック図を(図9)に示す。同図にお
いて、1は画像入力信号、2はブロック化器、3はブロ
ック化信号、4は直交変換器、5は直交変換信号、6
a,6bは直交変換器、7a,7bは直交変換信号、8
a,8bは符号化器、9a,9bは符号化信号である。
【0003】以上のように構成された従来の高能率符号
化装置について、以下その動作を説明する。入力信号1
はブロック化器2によって水平及び垂直に画面が分割さ
れてブロック化信号3となる。ブロック化信号3は直交
変換器4で水平方向に直交変換されて直交変換信号5と
なり、更に直交変換器6a,6bで垂直方向に直交変換
されて直交変換信号7a,7bとなる。この直交変換信
号7a,7bは符号化器8a,8bで符号化されて、符
号化信号9a,9bとして出力される。小ブロックのデ
ータの値によって、2種類の直交変換からより適切に符
号化できる一方を選択することにより、1つの直交変換
のみを用いる場合よりも符号化効率を向上させることが
できる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成に於ては、符号化器が2つ必要であり、ハー
ドウェア規模が大きくなる欠点がある。また、直交変換
信号7aと7bの確率分布は異なるので、1つの符号化
器で直交変換信号7a,7bを符号化すると、直交変換
信号7a,7bそれぞれに最適化した符号化器を用いる
場合と比較すると大幅に符号化効率が低下する。
【0005】ところが、特別な直交変換においては2種
類の直交変換のデータの並べ換えで統計的性質を殆ど一
致させることが可能である。本発明はかかる点に鑑み、
フレーム内直交変換(フィールド内直交変換を含む)の
2種類以上の直交変換に対して、ある一定の並べ換えを
行なう並べ換え手段を行なうことにより、1つの符号化
器で符号化しても符号化効率が低下しない高能率符号化
装置を構成するための高能率符号化手法を提供すること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の、本発明の高能率符号化方法は画像信号をブロック化
し、前記ブロックをフレーム又はフィールド単位で圧縮
符号化するものであって、前記ブロックをフィールド単
位で処理する際には 前記画面の垂直方向8ライン×水
平方向8画素からなる領域を、偶数4ライン×水平方向
8画素からなる第1のブロック、垂直方向の奇数4ライ
ン×水平方向8画素からなる第2のブロック単位でそれ
ぞれ直交変換し、前記直交変換された第1のブロックa
i,j 、第2のブロックb i,j (水平周波数の低い方からi
番目で垂直周波数で低い方からj番目の成分、i=1〜
4,j=1〜8の自然数)について、iとjの番号が同
一な構成要素の和を取った和ブロック(a i,j +b i,j
及び、構成要素の差を取った差ブロック(a i,j
i,j )を構成し、前記和ブロック及び前記差ブロック
の各構成要素について、(表1)に記載した順番で符号
化していくことを特徴とする。
【表1】
【0007】また、本発明の高能率符号化装置はブロッ
ク化し、フレーム及びフィールド単位で圧縮符号化する
圧縮符号化する装置であって、前記画面の垂直方向8ラ
イン×水平方向8画素からなる領域を、偶数4ライン×
水平方向8画素からなる第1のブロック、垂直方向の奇
数4ライン×水平方向8画素からなる第2のブロック単
位でそれぞれ直交変換する直交変換手段と、前記直交変
換された第1のブロックa i,j 、第2のブロックb
i,j (水平周波数の低い方からi番目で垂直周波数で低
い方からj番目の成分、i=1〜4,j=1〜8の自然
数)について、iとjの番号が同一な構成要素の和を取
った和ブロック(a i,j +b i,j )及び、構成要素の差を
取った差ブロック(a i,j −b i,j )を構成し、前記和ブ
ロック及び前記差ブロックの各構成要素について、(表
1)に記載した順番で並び替えて出力する並べ替え手段
と、並び替え手段の出力を符号化する手段とを有するこ
とを特徴とする。
【0008】
【0009】
【作用】第2の直交変換手段の次に並べ換えを行なうこ
とにより、第2の直交変換ステップで直交変換された2
つの直交変換信号の統計的性質をほぼ一致させることが
でき、その結果、1つの符号化でも符号化歪みの大幅な
劣化なく符号化することができる。
【0010】
【実施例】(図1)は本発明の高能率符号化方法を実現
する高能率符号化装置の一実施例のブロック図である。
同図において、1は画像入力信号、2はブロック化器、
3はブロック化信号、4は直交変換器、5は直交変換信
号、6a,6bは直交変換器、7a,7bは直交変換信
号、10a,10bは並べ換え器、11は並べ換え信
号、8は符号化器、9は符号化信号である。
【0011】以上のように構成された本実施例につい
て、以下その動作を説明する。入力信号1はブロック化
器2によって水平及び垂直に画面が分割されてブロック
化信号3となる。ブロック化信号3は直交変換器4で水
平方向に直交変換されて直交変換信号5となり、更に直
交変換器6a,6bで垂直方向に直交変換されて直交変
換信号7a,7bとなる。この直交変換信号7a,7b
は並べ換え器10a,10bでそれぞれ並べ換えが行な
われる。並べ換え器10a,10bで並べ換えが行なわ
れた信号の内、一方が出力されて並べ換え信号11とな
る。2種類の垂直方向の直交変換の何れの直交変換を行
なうかの判定は、外部の判定装置等によってあらかじめ
ブロック単位で決定されている。従って、その処理ブロ
ックで選択された直交変換に対応する並べ換え器10
a,10bの一方が並べ換え信号11となる。並べ換え
信号11は選択された直交変換によらず一定の符号化手
順で符号化器8で符号化され、符号化信号9として出力
される。
【0012】この高能率符号化装置で効率良く符号化で
きるためには、直交変換と並べ換えを適切に選ばなけれ
ばならない。そのために、本発明の高能率符号化手法で
は、1フレーム単位で垂直および水平方向に分割して構
成した矩形の小ブロックに対して、水平方向に同一の直
交変換を行なった後、垂直方向のフレーム内直交変換ま
たは垂直方向のフィールド内直交変換の一方を行なう直
交変換に限定した直交変換を行なうことにより、特定の
並べ換えを用いて符号化効率を高くするものである。
【0013】次に、具体的な並べ換えの例を示す。フレ
ーム内で水平8画素,垂直8画素にブロック化されたブ
ロック化信号に対して、直交変換器4で水平8点の直交
変換が行なわれ、次に直交変換器6aでフレーム内垂直
8画素、直交変換器6bでフィールド内垂直4画素の直
交変換が行うとする。その結果、水平8画素,垂直8画
素のフレーム内直交変換信号7aと水平8画素,垂直4
画素のフィールド内直交変換7bが得られる。直交変換
信号7a,7bを周波数の高さの順番に示したものが
(図2(a)(b))である。水平方向および垂直方向
の2次元直交変換を行なった場合には、水平方向や垂直
方向の周波数よりも斜め方向の周波数の高さが低くなる
ので、(図2(a))や(図2(b))に示す領域で左
上の領域の周波数が低く、右下の領域の周波数が高い。
各図において周波数の低い順番に番号を付す。同じ塗り
つぶし領域にある直交変換された成分はほぼ同じ周波数
の高さを持っており、(図2(a))や(図2(b))
の奇数フィールド,偶数フィールドの同じ番号の塗りつ
ぶし領域も同じ周波数の高さを持っている。
【0014】一方、画像信号は周波数が低いほど直交変
換成分の大きさが大きく、エネルギーが大きい。従っ
て、直交変換成分を(図3(a)(b))、(図4
(a)(b))、(図5(a)(b))または(図6
(a)(b))に示す順番に並べ換えると、フレーム内
直交変換信号とフィールド内直交変換信号いずれもエネ
ルギーの大きさの順番にデータが並べ換えられる事にな
る。従って、各ブロック毎に最初のデータはエネルギー
が大きく最後のデータに近づくほどエネルギーが小さい
信号に最適化した符号化装置を用いれば、フレーム内直
交変換信号とフィールド内直交変換信号の両者を効率よ
く符号化することができる。なお、(図2)の領域に付
加された番号順であれば、(図3(a)(b))、(図
4(a)(b))、(図5(a)(b))または(図6
(a)(b))の順番である必要はなく、例えば(図7
(a)(b))のように並べ換えてもよい。
【0015】一般に、フレーム内直交変換は静止画で符
号化効率が高く、フィールド内直交変換は動画で符号化
効率が高い。しかしながら、準静止画の場合にはフィー
ルド内直交変換したデータをそのまま符号化するより
も、フィールド内直交変換した奇数フィールドと偶数フ
ィールドの和と差を計算し、その和と差を符号化したほ
うが符号化効率が高い。フィールド間の和と差を計算し
ても、各成分のエネルギー分布は(図2)と同様に(図
8)となる。従って、(図3(a)(c))、(図4
(a)(c))、(図5(a)(c))、(図6(a)
(c))または(図7(a)(c))の順番に並べ換え
る事により、前記のように効率の高い符号化を行なう事
ができる。
【0016】更に、フィールド内符号化の代わりに、上
記の結果より、奇数フィールドとフィールド間の差を符
号化してもよい。奇数フィールドとフィールド間の差を
符号化した場合には、フィールド間の和と差よりもフィ
ールド間の演算のためのメモリが節約できる長所があ
る。
【0017】なお、(図1)の実施例に於て、直交変換
器8aと8bおよび並べ換え器10aと10bはいずれ
も同時には何れか一方しか使用されないので、1つの直
交変換器と1つの並べ換え器を切り替えて使用すること
が可能である。又、フィールド間の和と差を計算する計
算は、フレーム内直交変換を行なう垂直方向の直交変換
器の一部を共用して計算してもよい。
【0018】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、1つの
符号化手段で効率良く符号化することができ、その実用
的効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高能率符号化手法を実現する高能率符
号化装置の実施例のブロック図
【図2】直交変換されたデータの分布を示す図
【図3】第1のデータの並べ換えの図
【図4】第2のデータの並べ換えの図
【図5】第3のデータの並べ換えの図
【図6】第4のデータの並べ換えの図
【図7】第5のデータの並べ換えの図
【図8】直交変換されたデータの分布を示す図
【図9】従来の高能率符号化手法を実現する高能率符号
化装置の実施例のブロック図
【符号の説明】
2 ブロック化器 4,6 直交変換器 8 符号化器 10 並べ換え器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大高 秀樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−132530(JP,A) 特開 平3−1688(JP,A) 特開 平1−276980(JP,A) 特開 平3−266564(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03M 7/30

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像信号をブロック化し、前記ブロック
    をフレーム又はフィールド単位で圧縮符号化する高能率
    符号化方法であって、前記ブロックをフィールド単位で
    処理する際には 前記画面の垂直方向8ライン×水平方
    向8画素からなる領域を、偶数4ライン×水平方向8画
    素からなる第1のブロック、垂直方向の奇数4ライン×
    水平方向8画素からなる第2のブロック単位でそれぞれ
    直交変換し、前記直交変換された第1のブロック
    i,j 、第2のブロックb i,j (水平周波数の低い方から
    i番目で垂直周波数で低い方からj番目の成分、i=1
    〜4,j=1〜8の自然数)について、iとjの番号が
    同一な構成要素の和を取った和ブロック(a i,j
    i,j )及び、構成要素の差を取った差ブロック(a i,j
    −b i,j )を構成し、前記和ブロック及び前記差ブロッ
    クの各構成要素について、(表1)に記載した順番で符
    号化していくことを特徴とする高能率符号化方法。
  2. 【請求項2】 画像信号をブロック化し、フレーム又は
    フィールド単位で圧縮符号化する圧縮符号化する高能率
    符号化装置であって、前記画面の垂直方向8ライン×水
    平方向8画素からなる領域を、偶数4ライン×水平方向
    8画素からなる第1のブロック、垂直方向の奇数4ライ
    ン×水平方向8画素からなる第2のブロック単位でそれ
    ぞれ直交変換する直交変換手段と 前記直交変換された
    第1のブロックa i,j 、第2のブロックb i,j (水平周波
    数の低い方からi番目で垂直周波数で低い方からj番目
    の成分、i=1〜4,j=1〜8の自然数)について、
    iとjの番号が同一な構成要素の和を取った和ブロック
    (a i,j +b i,j )及び、構成要素の差を取った差ブロッ
    ク(a i,j −b i,j )を構成し、前記和ブロック及び前記
    差ブロックの各構成要素について、(表1)に記載した
    順番で並び替えて出力する並べ替え手段と、並び替え手
    段の出力を符号化することを特徴とする高能率符号化装
    置。
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