JP3093458B2 - 可変レート符・復号化装置 - Google Patents

可変レート符・復号化装置

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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、パケット通信システ
ム、ＡＴＭ通信システム等に使用される可変レート符復
号化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、画像符号化装置における固定レー
トの符号化は、ＣＣＩＴＴ（国際電信電話諮問委員会）
のＳＧＸＶ（第ＸＶ研究委員会）でＨ．２６１として標
準化されている。しかし、固定レートによる符号化は、
入力信号の情報量の変化に追随して符号化することはで
きない。
【０００３】以下、従来の固定レートの符号化の例とし
て固定レート画像符号化をもとにして説明する。図６
は、画像の時間的および空間的変化を表現した図であ
る。図６（ｂ）は、１画面のビデオ信号を細分化した図
を示しており、その最小単位はブロックと呼ばれ、１ブ
ロックは縦８画素、横８画素で構成される。また、図６
（ａ）は画像の動き補償を説明する図であるが、画像、
この場合、動画は、時間的に変化し、ブロック単位で動
きの情報を表現することができる。すなわち、画像情報
は、時間を止めた画面内では、空間的な情報を有し、画
面間では時間的な変化の情報を有することになり、この
情報の性質を有効に利用して画像符号化がなされること
になる。
【０００４】図７は、従来の固定レート符号化装置の構
成ブロック図である。図７において、従来の固定レート
符号化装置の動作について説明する。まず、入力端子７
００からブロック単位のビデオ信号が入力信号として入
力される。そして、減算回路７０１は、入力された入力
信号とループフィルタ７１０からの出力信号との差分を
計算し、計算された差分は離散コサイン変換を行う離散
コサイン変換部７０３に入力される。入力された１ブロ
ックの差分信号は、（１）式により、８×８の２次元離
散コサイン変換が行われる。 但し、u,v＝0 のとき、ｃ(u)，ｃ(v)＝1/SQRT(2) u,v≠0 のとき、ｃ(u)，ｃ(v)＝1 また、x,y,u,v＝0,1,2,3,4,5,6,7 なお、SQRT(A)は、Aの平方根を表す。
【０００５】その後、量子化部７０４において、離散コ
サイン変換部７０３により変換された各要素の量子化を
行い、マルチプレクサコーダ部７１２に量子化コードを
出力する。なお、量子化部７０４の量子化ステップ幅
は、コーダ制御部７０５により制御され、コーダ制御部
７０５で選択した量子化ステップ幅で線形量子化が行わ
れる。このコーダ制御部７０５は、固定レートでの伝送
を実現するために、いくつかのパラメータ例えば、量子
化のステップ幅、ブロック基準、こま落とし等を変化さ
せて符号量を調整、制御する。すなわち、コーダ制御部
７０５は、送信バッファ部７１３のバッファの状態を測
定しながら、バッファが溢れそうなときは、量子化ステ
ップ幅を大きくして、発生する符号量を少なくしてバッ
ファの溢れを防止する。また、量子化ステップ幅を大き
くしてもまだ、バッファが溢れそうなときには、こま落
としを行ってバッファの溢れを防止する。逆に、バッフ
ァのデータがなくなりそうなときには、ステップ幅を小
さくして、発生する符号量を増加させる制御を行い、固
定レートの伝送を維持する。
【０００６】さて、量子化部７０４で量子化された量子
化信号は、動き補償フレーム間予測補償信号を生成する
ため、逆量子化部７０６において、量子化信号を逆量子
化し、逆離散コサイン変換部７０７により８×８の２次
元逆離散コサイン変換を（２）式のように行う。 但し、u,v＝0 のとき、ｃ(u)，ｃ(v)＝1/SQRT(2) u,v≠0 のとき、ｃ(u)，ｃ(v)＝1 また、x,y,u,v＝0,1,2,3,4,5,6,7 なお、SQRT(A)は、Aの平方根を表す。
【０００７】次に、加算器７０８は、逆離散コサイン変
換された信号と、前フレームのループフィルタ７１０の
出力信号をスイッチ７１１を介して加算され、動き補償
部７０９に出力される。動き補償部７０９では、過去の
ブロックの中から、現在のブロックに対する一致度が最
も高いブロックを探し出して差分をとり、時間方向の相
関を取り除く。また、ループフィルタ７１０は、２次元
予測フィルタで、水平成分、垂直成分に対して、それぞ
れ１次元のフィルタにより構成され、１／４，１／２，
１／４の係数をもつ非再帰型フィルタである。但し、エ
ッジのところでは０，１，０となる。このフィルタは、
ローパスフィルタとなっており、高周波のノイズを除去
することができ、フィルタの出力は復号化装置側で得ら
れる再生信号と同じである。このような逆量子化部７０
６からループフィルタ７１０までの動作は、符号化装置
側において、復号化装置側で得られる再生信号を生成し
ていることになるが、前フレームとの差分を計算すると
きに、復号化装置側で再生される復号信号を符号化装置
側で再生して、差分を計算することにより、復号化装置
側と符号化装置側の非同期状態が起こらないようにして
いるためである。
【０００８】さて、このようにフレーム間予測で時間方
向の冗長度を取り除く動き補償と、空間方向の冗長度を
取り除くコサイン変換のハイブリッド符号化された信号
は、マルチプレクスコーダ部７１２に出力される。マル
チプレクスコーダ部７１２は、ＣＣＩＴＴ、ＳＧＸＶの
Ｈ．２６１で定められたフォーマットでフレーム化し、
送信バッファ部７１３に出力する。さらに、送信バッフ
ァ部７１３は、マルチプレクスコーダ部７１２でフレー
ム化されたデータを回線に出力する前に一時メモリにた
めておき、固定レートで伝送を行うため、バッファの中
にどのくらいデータがたまっているかをコーダ制御部７
０５に通知する。その後、トラッスミッションコーダ部
７１４において、回線にフレーム化したデータを出力す
る。
【０００９】さて、次に、従来の固定レート符号化され
た信号の復号化装置について説明する。
【００１０】図８は、従来の固定レート復号化装置の構
成ブロック図である。まず、トラッスミッションデコー
ダ部８００において、回線からフレーム化されたデータ
を受信し、受信バッファ部８０１のバッファにデータを
伝送する。受信バッファは、マルチプレクスデコーダ部
８０２にデータを出力し、マルチプレクスデコーダ部８
０２は、フレーム化されたデータから符号化されたデー
タを抽出する。
【００１１】さらに、逆量子化部８０３において、マル
チプレクスデコーダ部８０２から伝送された量子化デー
タを逆量子化し、逆離散コサイン変換部８０４に出力す
る。逆離散コサイン変換部８０４では、（２）式によ
り、８×８の２次元逆離散コサイン変換をを行う。次
に、加算器８０５は、逆離散コサイン変換部８０４から
出力される信号とループフィルタ８０７の出力を加算し
て復号信号を生成する。ここで、動き補償部８０６はフ
レーム化された信号から動きベクトルを抽出して、図７
における符号化装置の動き補償部７０９と同じ動作を行
い、ループフィルタ８０７も、図７における符号化装置
のループフィルタ７１０と同じ動作を行う。このように
して、従来の固定レート画像符号化は行われ、復号され
る。
【００１２】ところで、前記したように、固定レートで
画像符号化すると、画像の動きの激しいときは、発生す
る情報量が多くなり、この情報量を抑えるためにコーダ
制御部７０５は、通信品質を下げたり、こま落としを行
う。このため、復号され、再生された画像は劣化するこ
とになる。逆に、動きの少ないところでは、送信バッフ
ァ部７１３のバッファのデータが少なくなるため、コー
ダ制御部７０５は、品質を上げて符号量を増加させてい
る。従って、従来の固定レート符号化装置では、画像の
変化に応じて符号量を変えられないため、符号化効率が
良くないという問題点がある。
【００１３】さらに、符号化されたデータを伝送する
際、符号化されたデータの欠落等が生じると、品質劣化
が著しく、データの欠落に弱いという問題点もある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
の固定レート符号化装置では、動きの激しい画像等で発
生する入力情報量の増加に対しては、品質を下げて出力
情報量の発生を抑え、逆に、動きの少ない画像等の入力
情報量の減少時には、品質を上げて出力情報量を増加さ
せているため、入力情報量の増加は品質の劣化となり、
入力情報量の減少は符号化効率が下がるという問題点が
あった。さらに、パケットの廃棄に対して再生データの
品質劣化が著しいという問題点もあった。
【００１５】そこで、本発明は、かかる問題点を除去
し、入力情報量が変化しても品質を一定に保ち、効率の
良い符号化および復号化をすることができる可変レート
符・復号化装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、入力信号の信
号系列に対する復号時の予測信号を生成する予測信号生
成手段と、前記予測信号生成手段で生成された予測信号
と前記入力信号の差分である予測誤差信号に対し所定の
変換を行う信号変換手段とを有して入力信号を可変レー
トで符号化する可変レート符号化装置において、前記入
力信号の平均電力を算出する電力算出手段と、前記電力
算出手段により算出された平均電力値および所定の第１
の信号対量子化雑音比から第１の量子化ステップ幅を算
出して前記第１の量子化ステップ幅で量子化を制御する
第１の量子化制御手段と、前記信号変換手段から出力さ
れる信号を前記第１の量子化制御手段による第１の量子
化ステップ幅で量子化する第１の量子化手段と、前記第
１の量子化手段により量子化された信号を可変長符号化
する第１の可変長符号化手段と、前記電力算出手段によ
り算出された平均電力値と前記所定の第１の信号対量子
化雑音比より大きい所定の第２の信号対量子化雑音比と
前記第１の信号対量子化雑音比とから第２の量子化ステ
ップ幅を算出して前記第２の量子化ステップ幅で量子化
を制御する第２の量子化制御手段と、前記信号変換手段
から出力される信号と、前記第１の量子化手段により量
子化された量子化信号をさらに逆量子化した信号とから
差分信号を生成する差分信号生成手段と、前記差分信号
生成手段により生成された差分信号を前記第２の量子化
制御手段による前記第２の量子化ステップ幅で量子化す
る第２の量子化手段と、前記第２の量子化手段により量
子化された量子化信号を可変長符号化する第２の可変長
符号化手段と、前記第１の可変長符号化手段および前記
第２の可変長符号化手段によりそれぞれ可変長符号化さ
れた信号を合成する合成手段とを具備して可変レート符
号化を行うことを特徴とする。
【００１７】また、前記可変レート符号化された信号
を、前記第１の可変長符号化手段により可変長符号化さ
れた信号と前記第２の可変長符号化手段により可変長符
号化された信号とに分離する分離手段と、前記分離手段
により分離された前記第１の可変長符号化手段によって
可変長符号化された信号を前記第１の量子化信号に逆量
子化する第１の逆量子化手段と、前記分離手段により分
離された前記第２の可変長符号化手段によって可変長符
号化された信号を前記第２の量子化信号に逆量子化する
第２の逆量子化手段と、前記第１の逆量子化手段により
逆量子化された信号を前記所定の変換の逆変換を行う信
号逆変換手段と、前記信号逆変換手段から出力される信
号から前記第１の信号対量子化雑音比を有する第１の復
号信号を生成する第１の復号信号生成手段と、前記第１
の復号信号と前記第２の逆量子化手段から出力される信
号から前記第２の信号対量子化雑音比を有する第２の復
号信号を生成する第２の復号信号生成手段とを具備して
可変レート符号化された信号を復号することを特徴とす
る。
【００１８】さらに、前記第１の量子化手段から出力さ
れた量子化信号に対しては廃棄優先度を低くし、前記第
２の量子化手段から出力された量子化信号に対しては廃
棄優先度を高くして前記合成手段から固定長のセルまた
は可変長のパケットとして伝送することを特徴とする。
【００１９】
【作用】本発明は、入力信号の信号系列に対する復号時
の予測信号を生成する予測信号生成手段と、前記予測信
号生成手段で生成された予測信号と前記入力信号の差分
である予測誤差信号に対し所定の変換を行う信号変換手
段とを有して入力信号を可変レートで符号化する可変レ
ート符号化装置において、前記入力信号の平均電力を算
出する電力算出手段と、前記電力算出手段により算出さ
れた平均電力値および所定の第１の信号対量子化雑音比
から第１の量子化ステップ幅を算出して前記第１の量子
化ステップ幅で量子化を制御する第１の量子化制御手段
と、前記信号変換手段から出力される信号を前記第１の
量子化制御手段による第１の量子化ステップ幅で量子化
する第１の量子化手段と、前記第１の量子化手段により
量子化された信号を可変長符号化する第１の可変長符号
化手段と、前記電力算出手段により算出された平均電力
値と前記所定の第１の信号対量子化雑音比より大きい所
定の第２の信号対量子化雑音比と前記第１の信号対量子
化雑音比とから第２の量子化ステップ幅を算出して前記
第２の量子化ステップ幅で量子化を制御する第２の量子
化制御手段と、前記信号変換手段から出力される信号
と、前記第１の量子化手段により量子化された量子化信
号をさらに逆量子化した信号とから差分信号を生成する
差分信号生成手段と、前記差分信号生成手段により生成
された差分信号を前記第２の量子化制御手段による前記
第２の量子化ステップ幅で量子化する第２の量子化手段
と、前記第２の量子化手段により量子化された量子化信
号を可変長符号化する第２の可変長符号化手段と、前記
第１の可変長符号化手段および前記第２の可変長符号化
手段によりそれぞれ可変長符号化された信号を合成する
合成手段とを具備しているため、前記第１の量子化手段
が所定の第１の信号対量子化雑音比の品質を維持する量
子化を行い、前記第２の量子化手段が第１の信号対量子
化雑音比よりも大きい所定の第２の信号対量子化雑音比
の品質を維持するための量子化を別に行い、それぞれの
量子化信号をそれぞれに可変長符号化し、それぞれの可
変長符号化された信号を合成して出力することができ
る。
【００２０】また、前記可変レート符号化された信号
を、前記第１の可変長符号化手段により可変長符号化さ
れた信号と前記第２の可変長符号化手段により可変長符
号化された信号とに分離する分離手段と、前記分離手段
により分離された前記第１の可変長符号化手段によって
可変長符号化された信号を前記第１の量子化信号に逆量
子化する第１の逆量子化手段と、前記分離手段により分
離された前記第２の可変長符号化手段によって可変長符
号化された信号を前記第２の量子化信号に逆量子化する
第２の逆量子化手段と、前記第１の逆量子化手段により
逆量子化された信号を前記所定の変換の逆変換を行う信
号逆変換手段と、前記信号逆変換手段から出力される信
号から前記第１の信号対量子化雑音比を有する第１の復
号信号を生成する第１の復号信号生成手段と、前記第１
の復号信号と前記第２の逆量子化手段から出力される信
号から前記第２の信号対量子化雑音比を有する第２の復
号信号を生成する第２の復号信号生成手段とを具備して
いるため、可変レート符号化された信号を復号すること
ができる。
【００２１】さらに、符号化装置は、前記第１の量子化
手段から出力された量子化信号に対しては廃棄優先度を
低くし、前記第２の量子化手段から出力された量子化信
号に対しては廃棄優先度を高くして前記合成手段から固
定長のセルまたは可変長のパケットとして伝送し、復号
化装置は、伝送路で廃棄優先度の高いセルまたはパケッ
トが廃棄されたときは、廃棄優先度の低いセルまたはパ
ケットの復号信号を出力し、廃棄優先度の高いセルまた
はパケットが廃棄されないときは、廃棄優先度の低いセ
ルまたはパケットの復号信号に廃棄優先度の高いセルま
たはパケットの復号信号を加えて出力することができ
る。
【００２２】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１は、本発明の一実施例である可変レー
ト符号化装置の構成ブロック図である。図１において、
まず、入力端子１００からディジタル化されたビデオ信
号系列X(n,m)が入力されると、減算器１０１は、ビデオ
信号系列x(n,m)からフレームメモリ１０７に記憶されて
いた前画面の復号信号Ａを減算し、信号y(n,m)を出力す
る。さらに、離散コサイン変換部１０２は、信号y(n,m)
を（３）式により、８×８の２次元離散コサイン変換を
行い、信号f(n,m)を出力する。 但し、u,v＝0 のとき、ｃ(u)，ｃ(v)＝1/SQRT(2) u,v≠0 のとき、ｃ(u)，ｃ(v)＝1 また、n,m,u,v＝0,1,2,3,4,5,6,7 なお、SQRT(A)は、Aの平方根を表す。
【００２３】また、パワー計算部１０９は、入力端子１
００から入力される８×８のビデオ信号x(n,m)から
（４）式により、電力（σ∧2）を計算し、その結果を
量子化制御部１１０および再量子化制御部１１１に出力
する。ここで、「∧」 の記号は、べき乗を表す。 量子化制御部１１０は、パワー電力部１０９から入力さ
れた電力値をもとに、離散コサイン変換部１０２で変換
された信号f(n,m)を量子化する量子化部１０３の量子化
ステップ幅Δi を制御する。この量子化ステップ幅Δi
は、量子化部１０３による量子化信号のみを復号したと
きの品質、すなわち、信号対量子化雑音比がＳＮＲi を
満たすように設定される。従って、量子化部１０３は、
量子化制御部１１０による量子化ステップ幅Δi の制御
により離散コサイン変換部１０２の出力信号f(n,m)の量
子化を行う。さらに、可変長符号化部１１４は、量子化
部１０３から出力された符号化データq(n,m)の圧縮を行
う。なお、この可変長符号はＣＣＩＴＴ、Ｈ．２６１で
規定されている。
【００２４】また、量子化部１０３から出力された符号
化データQ(n,m)は、逆量子化部１０４によって逆量子化
され、さらに、この逆量子化信号ivq(n,m)は逆離散コサ
イン変換部１０５によって逆離散コサイン変換される。
この逆離散コサイン変換は、（５）式によって変換され
る。 但し、u,v＝0 のとき、ｃ(u)，ｃ(v)＝1/SQRT(2) u,v≠0 のとき、ｃ(u)，ｃ(v)＝1 また、n,m,u,v＝0,1,2,3,4,5,6,7 なお、SQRT(A)は、Aの平方根を表す。
【００２５】さらに、加算器１０６は、逆離散コサイン
変換部１０５の出力信号z(n,m)とフレームメモリ１０７
の出力信号を加算して復号信号Ａを生成する。この復号
信号Ａは、量子化制御部１１０により、画像品質の信号
対量子化雑音比がＳＮＲi になるように制御されてお
り、再生画像をフレームメモリ１０７に記憶される。
【００２６】ところで、減算器１０８は、離散コサイン
変換器１０２の出力信号f(n,m)から逆量子化部１０４の
出力信号ivq(n,m)を減算し、逆量子化誤差を計算する。
また、再量子化制御部１１１は、パワー計算部１０９の
出力である電力値と量子化制御部１１０で計算された量
子化ステップ幅Δi から、減算器１０８の出力信号の再
量子化を行う際の再量子化ステップ幅Δj を求める。こ
の量子化ステップ幅Δj は、この再量子化部１１２によ
る再量子化信号を復号時に用いることにより、復号品質
の信号対量子化雑音比がＳＮＲj になるように制御され
る。
【００２７】従って、再量子化部１１２は、再量子化制
御部１１１で求められた量子化ステップ幅Δj で量子化
を行い、可変長符号化部１１３において、さらに符号化
データの圧縮を行う。
【００２８】そして、最後に、マルチプレクス部１１５
は、可変長符号化部１１４の出力データを廃棄優先度の
低い固定長のセルで伝送し、可変長符号化部１１３の出
力データを廃棄優先度の高い固定長のセルで伝送する。
【００２９】なお、図２は、マルチプレクス部１１５か
ら出力されるデータのフォーマットを示す図であり、情
報部４８バイトにヘッダ５バイトが付加された固定長の
セルとして伝送される。
【００３０】次に、図３は、本発明の一実施例である可
変レート符号化装置の符号化フローチャートであり、図
３をもとに符号化の一連の動作について説明する。ま
ず、初期設定として、量子化制御部１１０に所定の信号
対量子化雑音比ＳＮＲi を設定し、再量子化制御部１１
１に所定の信号対量子化雑音比ＳＮＲj を設定する（ス
テップ３００）。但し、信号対量子化雑音比ＳＮＲj は
信号対量子化雑音比ＳＮＲi よりも大きく設定する。初
期設定の後、入力端子１００から入力される入力信号か
らフレームメモリ１０７からの信号を減算器１０１によ
り減算して、差分を求める（ステップ３０１）。次に、
求めた差分信号に対して、離散コサイン変換部１０２が
離散コサイン変換を行う（ステップ３０２）。このよう
に差分を求めることにより、符号化の対象となる信号の
ダイナミックレンジを下げ、さらに、離散コサイン変換
を行うことにより符号化効率を上げることができる。
【００３１】次に、離散コサイン変換された信号の量子
化ステップ幅Δi を決定する（ステップ３０３）。この
量子化ステップ幅Δi は、符号化時の品質が信号対量子
化雑音比ＳＮＲi になるように、次のように計算され
る。まず、量子化ステップ幅Δi で量子化したときの量
子化誤差（q∧2）は、（６）式のより計算され、その時
の信号対量子化雑音比ＳＮＲは（７）式で表すことがで
きる。なお、「∧」 の記号はべき乗を表すものとし、
従って、「∧2」は２乗を表すものとする。 q∧2＝(Δi∧2)／12 （６） SNR＝10log{(σ∧2)／(q∧2)} （７） 従って、（６）式および（７）式より、復号時の品質が
信号対量子化雑音比ＳＮＲi となるような量子化ステッ
プ幅Δi は、入力信号の電力値（σ∧2）と設定された
品質である信号量子化雑音比ＳＮＲi から次の（８）式
のように求めることができる。すなわち、 Δi＝SQRT[12・(σ∧2)／{10∧(SNRi/10)}] （８） このようにして、量子化ステップ幅Δi を決定した後、
量子化部１０３において、離散コサイン変換された信号
の量子化を行い（ステップ３０４）、量子化ステップ幅
Δi で量子化した画面の復号信号Ａを再生する（ステッ
プ３０５）。この復号信号Ａは、量子化ステップ幅Δi
で量子化された信号に対して、逆量子化および逆離散コ
サイン変換を行い、さらに、前フレームが記憶されてい
るフレームメモリ１０７からの信号を加算器１０６によ
り加算することにより、再生することができる。
【００３２】一方、離散コサイン変換部１０２で離散コ
サイン変換された信号f(n,m)と逆量子化部１０４で逆量
子化された信号ivq(n,m)から差分、すなわち量子化誤差
を求める（ステップ３０６）。再量子化部１１２は、こ
の差分信号（f(n,m)−ivq(n,m)）を、量子化する量子化
ステップ幅Δj を次の（９）式で計算する（ステップ３
０７）。なお、INT の記号は整数化の関数を表す。 Δj＝INT[SQRT{12・(σ∧2)／(10∧(SNRi/10))} −SQRT{12・(σ∧2)／(10∧(SNRj/10))}] （９） この量子化ステップ幅Δj により、再量子化部１１２
は、減算器１０８から出力された差分信号の量子化を行
う（ステップ３０８）。この再量子化部１１２の量子化
は、（１０）式で示す量子化ステップ幅（信号対量子化
雑音比がＳＮＲiになるようにするもの）を、信号対量
子化雑音比がＳＮＲj になるような量子化ステップで量
子化することと同じであり、この再量子化により復号品
質をＳＮＲi からＳＮＲj に向上させることができる。 SQRT[12・(σ∧2)／{10∧(SNRi/10)}] （１０） SQRT[12・(σ∧2)／{10∧(SNRj/10)}] （１１） 最後に、量子化部１０３により量子化された量子化信号
と再量子化部１１２により量子化された再量子化信号に
対して、それぞれ可変長符号化を行い（ステップ３０
９）、マルチプレクス部１１５は、再量子化信号に対し
ては廃棄優先度を高くし、量子化信号に対しては廃棄優
先度を低くして伝送する（ステップ３１０）。
【００３３】図４は、本発明の一実施例である可変レー
ト復号化装置の構成ブロック図である。この可変レート
復号化装置は、図１の可変レート符号化装置の対となる
ものである。まず、図１の可変レート符号化装置から出
力された信号は、伝送路を介し、入力端子４００からデ
マルチプレクス部４０１に入力される。デマルチプレク
ス部４０１は、受信したセルを廃棄優先度の高いセルと
廃棄優先度の低いセルに分離した後、廃棄優先度の高い
セルは逆可変長符号化部４０２に出力し、廃棄優先度の
低いセルは逆可変長符号化部４０３に出力する。逆可変
長符号化部４０２，４０３は、可変長符号化されたデー
タを、もとの可変長符号化されていないデータに戻し、
逆量子化部４０４，４０５に出力する。また、逆量子化
部４０４，４０５は、逆可変長符号化部４０２，４０３
から出力された信号を逆量子化する。逆離散コサイン変
換部４０６は、逆量子化部４０５の出力を逆離散コサイ
ン変換する。フレームメモリ４０８は、前画面の復号信
号Ａを記憶する。また、この復号信号Ａは、加算器４０
７が逆離散コサイン変換部４０６の出力信号とフレーム
メモリの出力を加算することによって生成される。さら
に、加算器４０９は、逆量子化部４０４が逆量子化した
信号と復号信号Ａを加算することにより、最終的な復号
信号Ｂを生成する。
【００３４】図５は、本発明の一実施例である可変レー
ト復号化装置の復号化フローチャートであり、図５をも
とに復号化の一連の動作について説明する。まず、デマ
ルチプレクス部４０１がセルを受信し（ステップ５０
０）、廃棄優先度の低いセル、すなわち図１における量
子化部１０３の量子化データを伝送しているセルと廃棄
優先度の高いセル、すなわち図１における再量子化部１
１２の再量子化データを伝送しているセルに分離する
（ステップ５０１）。次に、量子化データから復号信号
Ａを再生する（ステップ５０２）。この量子化データか
ら再生された復号信号Ａの品質は、図１の量子化部１０
３で品質が信号対量子化雑音比ＳＮＲi になるように量
子化ステップ幅で制御しているので、常に、信号対量子
化雑音比ＳＮＲi の品質で再生される。さらに、再量子
化データのセル廃棄があったか否かを検出し（ステップ
５０３）、セル廃棄がないときは、再量子化データを復
号信号Ａに加えた復号信号Ｂを最終的な復号信号として
出力する（ステップ５０５）。この再量子化データが加
えられて再生された復号信号Ｂの品質は、図１の再量子
化部１１２で品質が信号対量子化雑音比ＳＮＲj になる
ように量子化ステップ幅で制御しているので、常に、信
号対量子化雑音比ＳＮＲj の品質で再生される。一方、
セル廃棄が生じたときは、再量子化データを用いずに、
復号信号Ａをそのまま最終的な復号信号として出力する
（ステップ５０４）。
【００３５】このようにして、セル廃棄が生じる場合で
も、セルの信号対量子化雑音比ＳＮＲi の品質を保つこ
とができる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、入力信
号の信号系列に対する復号時の予測信号を生成する予測
信号生成手段と、前記予測信号生成手段で生成された予
測信号と前記入力信号の差分である予測誤差信号に対し
所定の変換を行う信号変換手段とを有して入力信号を可
変レートで符号化する可変レート符号化装置において、
前記入力信号の平均電力を算出する電力算出手段と、前
記電力算出手段により算出された平均電力値および所定
の第１の信号対量子化雑音比から第１の量子化ステップ
幅を算出して前記第１の量子化ステップ幅で量子化を制
御する第１の量子化制御手段と、前記信号変換手段から
出力される信号を前記第１の量子化制御手段による第１
の量子化ステップ幅で量子化する第１の量子化手段と、
前記第１の量子化手段により量子化された信号を可変長
符号化する第１の可変長符号化手段と、前記電力算出手
段により算出された平均電力値と前記所定の第１の信号
対量子化雑音比より大きい所定の第２の信号対量子化雑
音比と前記第１の信号対量子化雑音比とから第２の量子
化ステップ幅を算出して前記第２の量子化ステップ幅で
量子化を制御する第２の量子化制御手段と、前記信号変
換手段から出力される信号と、前記第１の量子化手段に
より量子化された量子化信号をさらに逆量子化した信号
とから差分信号を生成する差分信号生成手段と、前記差
分信号生成手段により生成された差分信号を前記第２の
量子化制御手段による前記第２の量子化ステップ幅で量
子化する第２の量子化手段と、前記第２の量子化手段に
より量子化された量子化信号を可変長符号化する第２の
可変長符号化手段と、前記第１の可変長符号化手段およ
び前記第２の可変長符号化手段によりそれぞれ可変長符
号化された信号を合成する合成手段とを具備しているた
め、前記第１の量子化手段が所定の第１の信号対量子化
雑音比の品質を維持する量子化を行い、前記第２の量子
化手段が第１の信号対量子化雑音比よりも大きい所定の
第２の信号対量子化雑音比の品質を維持するための量子
化を別に行い、それぞれの量子化信号をそれぞれに可変
長符号化し、それぞれの可変長符号化された信号を合成
して出力することができる。従って、入力信号に応じて
それぞれの量子化のステップ幅を変化することができる
ので、復号の品質を一定に維持することができる利点を
有する。
【００３７】さらに、入力信号の情報量に応じて符号化
率が変化するので高い符号化効率を得ることができる利
点を有する。
【００３８】また、符号化装置は、前記第１の量子化手
段から出力された量子化信号に対しては廃棄優先度を低
くし、前記第２の量子化手段から出力された量子化信号
に対しては廃棄優先度を高くして前記合成手段から固定
長のセルまたは可変長のパケットとして伝送し、復号化
装置は、伝送路で廃棄優先度の高いセルまたはパケット
が廃棄されたときは、廃棄優先度の低いセルまたはパケ
ットの復号信号を出力し、廃棄優先度の高いセルまたは
パケットが廃棄されないときは、廃棄優先度の低いセル
またはパケットの復号信号に廃棄優先度の高いセルまた
はパケットの復号信号を加えて出力することができるた
め、再生される動画等の品質が、伝送路中でのセルまた
はパケットの廃棄により極端に劣化することがないとい
う利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である可変レート符号化装置
の構成ブロック図。
【図２】マルチプレクス部１１５から出力されるデータ
のフォーマットを示す図。
【図３】本発明の一実施例である可変レート符号化装置
の符号化フローチャート。
【図４】本発明の一実施例である可変レート復号化装置
の構成ブロック図。
【図５】本発明の一実施例である可変レート復号化装置
の復号化フローチャート。
【図６】画像の時間的および空間的変化を表現した図。
【図７】従来の固定レート符号化装置の構成ブロック
図。
【図８】従来の固定レート復号化装置の構成ブロック
図。
【符号の説明】
１００，７００ 入力端子 １０１，１０８，７０１ 減算器 １０２，７０３ 離散コサイン変換器 １０３，７０４ 量子化部 １０４，４０４，４０５，７０６，８０３ 逆量子化部 １０５，４０６，７０７，８０４ 逆離散コサイン変換
部 １０６，４０７，４０９，７０８，８０５ 加算器 １０７，４０８ フレームメモリ １０９ パワー計算部 １１０ 量子化制御部 １１１ 逆量子化制御部 １１２ 再量子化部 １１３，１１４ 可変長符号化部 １１５ マルチプレクス部 ４０１ デマルチプレクス部 ４０２，４０３ 逆可変長符号化部 ７０５ コーダ制御部 ７０２，７１１ スイッチ ７０９，８０６ 動き補償部 ７１０，８０７ ループフィルタ ７１２ マルチプレクスコーダ部 ７１３ 送信バッファ部 ７１４ トランスミッションコーダ部 ８００ トランスミッションデコーダ部 ８０１ 受信バッファ部 ８０２ マルチプレクスデコーダ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−70126（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−192378（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−10486（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−187695（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−140074（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−194734（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−270490（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−263927（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−49475（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03M 7/30 H04N 7/30

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】入力信号の信号系列に対する復号時の予測
    信号を生成する予測信号生成手段と、 前記予測信号生成手段で生成された予測信号と前記入力
    信号の差分である予測誤差信号に対し所定の変換を行う
    信号変換手段とを有して入力信号を可変レートで符号化
    する可変レート符号化装置において、 前記入力信号の平均電力を算出する電力算出手段と、 前記電力算出手段により算出された平均電力値および所
    定の第１の信号対量子化雑音比から第１の量子化ステッ
    プ幅を算出して前記第１の量子化ステップ幅で量子化を
    制御する第１の量子化制御手段と、 前記信号変換手段から出力される信号を前記第１の量子
    化制御手段による第１の量子化ステップ幅で量子化する
    第１の量子化手段と、 前記第１の量子化手段により量子化された信号を可変長
    符号化する第１の可変長符号化手段と、 前記電力算出手段により算出された平均電力値と前記所
    定の第１の信号対量子化雑音比より大きい所定の第２の
    信号対量子化雑音比と前記第１の信号対量子化雑音比と
    から第２の量子化ステップ幅を算出して前記第２の量子
    化ステップ幅で量子化を制御する第２の量子化制御手段
    と、 前記信号変換手段から出力される信号と、前記第１の量
    子化手段により量子化された量子化信号をさらに逆量子
    化した信号とから差分信号を生成する差分信号生成手段
    と、 前記差分信号生成手段により生成された差分信号を前記
    第２の量子化制御手段による前記第２の量子化ステップ
    幅で量子化する第２の量子化手段と、 前記第２の量子化手段により量子化された量子化信号を
    可変長符号化する第２の可変長符号化手段と、 前記第１の可変長符号化手段および前記第２の可変長符
    号化手段によりそれぞれ可変長符号化された信号を合成
    する合成手段とを具備することを特徴とする可変レート
    符号化装置。
  2. 【請求項２】前記請求項１記載の可変レート符号化装置
    から出力された信号を前記第１の可変長符号化手段によ
    り可変長符号化された信号と前記第２の可変長符号化手
    段により可変長符号化された信号とに分離する分離手段
    と、 前記分離手段により分離された前記第１の可変長符号化
    手段によって可変長符号化された信号を前記第１の量子
    化信号に逆量子化する第１の逆量子化手段と、 前記分離手段により分離された前記第２の可変長符号化
    手段によって可変長符号化された信号を前記第２の量子
    化信号に逆量子化する第２の逆量子化手段と、 前記第１の逆量子化手段により逆量子化された信号を前
    記所定の変換の逆変換を行う信号逆変換手段と、 前記信号逆変換手段から出力される信号から前記第１の
    信号対量子化雑音比を有する第１の復号信号を生成する
    第１の復号信号生成手段と、 前記第１の復号信号と前記第２の逆量子化手段から出力
    される信号から前記第２の信号対量子化雑音比を有する
    第２の復号信号を生成する第２の復号信号生成手段とを
    具備することを特徴とし、前記請求項１記載の可変レー
    ト符号化装置の対となる可変レート復号化装置。
  3. 【請求項３】前記第１の量子化手段から出力された量子
    化信号に対しては廃棄優先度を低くし、前記第２の量子
    化手段から出力された量子化信号に対しては廃棄優先度
    を高くして前記合成手段から固定長のセルまたは可変長
    のパケットとして伝送することを特徴とする前記請求項
    １および前記請求項２記載の可変レート符・復号装置。
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