JP3302091B2 - 符号化装置及び符号化方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は符号化装置及び符号化方
法に係わり、特に、直交変換符号化による画像伝送また
は記録再生システムに用いて好適なものである。
法に係わり、特に、直交変換符号化による画像伝送また
は記録再生システムに用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、画像信号のデジタル化にともなっ
て高能率符号化技術が重要になってきている。デジタル
画像データはアナログ画像信号に比べて膨大な帯域を必
要とするため、画像伝送または画像記録に際して、圧縮
符号化による情報量の削減が必須となっている。
て高能率符号化技術が重要になってきている。デジタル
画像データはアナログ画像信号に比べて膨大な帯域を必
要とするため、画像伝送または画像記録に際して、圧縮
符号化による情報量の削減が必須となっている。
【０００３】そこで、画像データを複数画素から成るブ
ロックに分割し、そのブロック単位で符号化処理を行う
ブロック符号化が広く実用化されており、その代表的な
ものとして、直交変換符号化を挙げることができる。特
に、画像情報に適した直交変換として、離散コサイン変
換（以下ＤＣＴと略す）が有名である。
ロックに分割し、そのブロック単位で符号化処理を行う
ブロック符号化が広く実用化されており、その代表的な
ものとして、直交変換符号化を挙げることができる。特
に、画像情報に適した直交変換として、離散コサイン変
換（以下ＤＣＴと略す）が有名である。
【０００４】ここで、ＤＣＴを用いた高能率符号化方法
について説明する。図５は、画像データ圧縮伝送システ
ムを示すブロックである。図５において、１はフレーム
単位での（８×８画素）ブロックの入力原画像データで
あり、ＤＣＴ回路５２によって２次元ＤＣＴされ、時系
列データから周波数座標系列データへと変換される。
について説明する。図５は、画像データ圧縮伝送システ
ムを示すブロックである。図５において、１はフレーム
単位での（８×８画素）ブロックの入力原画像データで
あり、ＤＣＴ回路５２によって２次元ＤＣＴされ、時系
列データから周波数座標系列データへと変換される。
【０００５】ＤＣＴ後のデータ列αを、図６に示す。図
６に示したように、データ列ｄは、６４画素の平均レベ
ルから得られるＤＣ成分、および水平垂直の周波数軸に
よって標本化されたＡＣ成分とから成る。
６に示したように、データ列ｄは、６４画素の平均レベ
ルから得られるＤＣ成分、および水平垂直の周波数軸に
よって標本化されたＡＣ成分とから成る。
【０００６】画像一般の傾向として、ＤＣ成分と低域の
ＡＣ成分が大きな値をもち、高域のＡＣ成分は０に近い
小さな値をとる。量子化回路５３では、まず図７に示す
通り、データの低域から高域までをいくつかのエリアに
区分けする。
ＡＣ成分が大きな値をもち、高域のＡＣ成分は０に近い
小さな値をとる。量子化回路５３では、まず図７に示す
通り、データの低域から高域までをいくつかのエリアに
区分けする。
【０００７】図７では、４つのエリアに区分けしたもの
を例示する。クラス０エリアは水平・垂直とも低域成分
から成り、クラス１、２、３となるに従って高域成分が
増す区分けとなっている。一般に、人間の眼の弁別特性
は低域の画像情報に対しては鋭く、逆に高域画像情報に
対しては鈍感である。したがって、低周波は細かく、高
周波は粗く量子化することにより、量子化歪を高域部分
に集中させ、視覚上の画像劣化を抑圧することができ
る。
を例示する。クラス０エリアは水平・垂直とも低域成分
から成り、クラス１、２、３となるに従って高域成分が
増す区分けとなっている。一般に、人間の眼の弁別特性
は低域の画像情報に対しては鋭く、逆に高域画像情報に
対しては鈍感である。したがって、低周波は細かく、高
周波は粗く量子化することにより、量子化歪を高域部分
に集中させ、視覚上の画像劣化を抑圧することができ
る。
【０００８】図７は、１ブロックのデータを４つの周波
数領域にエリア分割を行い、低域（クラス０）から高域
（クラス３）まで段階的に量子化ステップと広げたテー
ブルを割り当てる様子を例示したものである。量子化ス
テップのテーブルは、量子化テーブル発生回路６１より
発生する。
数領域にエリア分割を行い、低域（クラス０）から高域
（クラス３）まで段階的に量子化ステップと広げたテー
ブルを割り当てる様子を例示したものである。量子化ス
テップのテーブルは、量子化テーブル発生回路６１より
発生する。
【０００９】続いて、図８に示すように、２次元データ
列を低域から順に読み出す（ジグザグスキャン）ことに
より、１次元のデータ列ｅを得る。上記データ列ｅは、
高域成分の量子化ステップが粗いため、ゼロ成分（ＺＥ
ＲＯ ＲＵＮ）が続く。上記ゼロ成分は画像の特性（絵
柄）に依存するものである。
列を低域から順に読み出す（ジグザグスキャン）ことに
より、１次元のデータ列ｅを得る。上記データ列ｅは、
高域成分の量子化ステップが粗いため、ゼロ成分（ＺＥ
ＲＯ ＲＵＮ）が続く。上記ゼロ成分は画像の特性（絵
柄）に依存するものである。
【００１０】次に、図５に示すように符号化テーブル発
生回路６２により制御されている符号化回路５４により
可変長符号化され、バッファ５５で一定レートに変換さ
れて出力される。ここで、可変長符号化とは、生起確率
の大きい符号語に小さな符号長を割り当て、生起確率が
小さい符号語に大きな符号長を割り当てる符号化方式で
ある。
生回路６２により制御されている符号化回路５４により
可変長符号化され、バッファ５５で一定レートに変換さ
れて出力される。ここで、可変長符号化とは、生起確率
の大きい符号語に小さな符号長を割り当て、生起確率が
小さい符号語に大きな符号長を割り当てる符号化方式で
ある。
【００１１】また、バッファ５５は、符号化データがオ
ーバーフローやアンダーフローを起こさないように、デ
ータレートを一定にする働きをする。復号は、以上述べ
た逆過程であり、伝送路５６からの符号化データはバッ
ファ５５、復号化回路５７、逆量子化回路５８、逆ＤＣ
Ｔ回路５９を経て、再生画像データ６０となる。
ーバーフローやアンダーフローを起こさないように、デ
ータレートを一定にする働きをする。復号は、以上述べ
た逆過程であり、伝送路５６からの符号化データはバッ
ファ５５、復号化回路５７、逆量子化回路５８、逆ＤＣ
Ｔ回路５９を経て、再生画像データ６０となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】近年、ＴＶモニター画
面のワイド化が急速に普及し始めている。これは、画面
のアスペクト比が１６：９となり、現行ＴＶ方式のアス
ペクト比４：３に比べワイドアスペクト化（横長化）し
たものである。
面のワイド化が急速に普及し始めている。これは、画面
のアスペクト比が１６：９となり、現行ＴＶ方式のアス
ペクト比４：３に比べワイドアスペクト化（横長化）し
たものである。
【００１３】ここで、４：３方式画像情報、あるいはＭ
ＵＳＥ方式をＮＴＳＣにダウンコンバートした信号や、
光学的に横方向を圧縮したアナモフィックレンズを用い
たビデオカメラなどからの信号など、１６：９方式画像
情報を、４：３方式の伝送系を通して、ワイドアスペク
ト画面でモニターしようとすると、種々の問題が生じ
る。
ＵＳＥ方式をＮＴＳＣにダウンコンバートした信号や、
光学的に横方向を圧縮したアナモフィックレンズを用い
たビデオカメラなどからの信号など、１６：９方式画像
情報を、４：３方式の伝送系を通して、ワイドアスペク
ト画面でモニターしようとすると、種々の問題が生じ
る。
【００１４】すなわち、４：３伝送系から１６：９画面
へと画面情報をワイド化すると、水平方向の画像伸長を
行うため、伝送系での水平方向の高域成分の制約がその
まま画質劣化に起因してしまう。その結果、水平解像度
の低下や水平高域成分にわたる量子化歪などがモニター
されてしまう欠点があった。
へと画面情報をワイド化すると、水平方向の画像伸長を
行うため、伝送系での水平方向の高域成分の制約がその
まま画質劣化に起因してしまう。その結果、水平解像度
の低下や水平高域成分にわたる量子化歪などがモニター
されてしまう欠点があった。
【００１５】本発明は上述の問題点にかんがみ、アスペ
クト比４：３方式の記録または伝送系において、アスペ
クト比１６：９方式の画像を高品位に記録／伝送できる
ようにすることを目的とする。
クト比４：３方式の記録または伝送系において、アスペ
クト比１６：９方式の画像を高品位に記録／伝送できる
ようにすることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る符号化装置
は、第１のアスペクト比を有する画像データを入力する
入力手段と、前記入力手段によって入力された画像デー
タを再現する際のアスペクト比を示すコントロール信号
を発生する発生手段と、前記画像データを周波数成分に
変換し、前記コントロール信号に応じて前記周波数成分
に変換された画像データに重み付けを行って圧縮符号化
する符号化手段とを有し、前記符号化手段は、前記コン
トロール信号が前記第１のアスペクト比よりも横長なワ
イドアスペクト比である第２のアスペクト比を示す場
合、垂直周波数成分よりも水平周波数成分の画像データ
に対するデータ削減が少なくなるように重み付けを行う
ことを特徴としいる。
は、第１のアスペクト比を有する画像データを入力する
入力手段と、前記入力手段によって入力された画像デー
タを再現する際のアスペクト比を示すコントロール信号
を発生する発生手段と、前記画像データを周波数成分に
変換し、前記コントロール信号に応じて前記周波数成分
に変換された画像データに重み付けを行って圧縮符号化
する符号化手段とを有し、前記符号化手段は、前記コン
トロール信号が前記第１のアスペクト比よりも横長なワ
イドアスペクト比である第２のアスペクト比を示す場
合、垂直周波数成分よりも水平周波数成分の画像データ
に対するデータ削減が少なくなるように重み付けを行う
ことを特徴としいる。
【００１７】本発明に係る符号化方法は、第１のアスペ
クト比を有する画像データを入力する入力工程と、前記
画像データを表示する際のアスペクト比を示すコントロ
ール信号を発生する発生工程と、前記画像データを周波
数成分に変換し、前記コントロール信号に応じて前記周
波数成分に変換された画像データに重み付けを行って圧
縮符号化する符号化工程とを有し、前記符号化工程で
は、前記コントロール信号が前記第１のアスペクト比よ
りも横長なワイドアスペクト比である第２のアスペクト
比を示す場合、垂直周波数成分よりも水平周波数成分の
画像データに対するデータ削減が少なくなるように重み
付けを行うことを特徴としている。
クト比を有する画像データを入力する入力工程と、前記
画像データを表示する際のアスペクト比を示すコントロ
ール信号を発生する発生工程と、前記画像データを周波
数成分に変換し、前記コントロール信号に応じて前記周
波数成分に変換された画像データに重み付けを行って圧
縮符号化する符号化工程とを有し、前記符号化工程で
は、前記コントロール信号が前記第１のアスペクト比よ
りも横長なワイドアスペクト比である第２のアスペクト
比を示す場合、垂直周波数成分よりも水平周波数成分の
画像データに対するデータ削減が少なくなるように重み
付けを行うことを特徴としている。
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【実施例】以下、本発明の符号化装置及び符号化方法の
一実施例を図面を参照して説明する。図１は、本発明に
係わる画像データ圧縮伝送システムの実施例を示す構成
図である。図１において、１はフレーム単位での（８×
８画素）ブロックの入力原画像データ、２はＤＣＴ回
路、３はブロック符号化データの直流成分を抜き取る回
路、４は遅延回路、５はブロック符号化データの交流成
分を抜き取る回路、６は量子化回路、７はジグザグスキ
ャン、８は符号化回路、１０は量子化テーブル発生回
路、１１は符号化テーブル発生回路、１２はワイドアス
ペクト制御回路を表している。
一実施例を図面を参照して説明する。図１は、本発明に
係わる画像データ圧縮伝送システムの実施例を示す構成
図である。図１において、１はフレーム単位での（８×
８画素）ブロックの入力原画像データ、２はＤＣＴ回
路、３はブロック符号化データの直流成分を抜き取る回
路、４は遅延回路、５はブロック符号化データの交流成
分を抜き取る回路、６は量子化回路、７はジグザグスキ
ャン、８は符号化回路、１０は量子化テーブル発生回
路、１１は符号化テーブル発生回路、１２はワイドアス
ペクト制御回路を表している。
【００２２】上記構成において、圧縮の前処理として８
×８画素程度のブロックに原画像データ１をブロック化
する。次にＤＣＴ係数の乗算処理を行うことで、空間デ
ータを周波数データに変換する。この際、ワイドアスペ
クト制御回路１２からコントロール信号ａがＤＣＴ回路
２に与えられ、水平周波数成分に重み付けをかけるよう
にしている。
×８画素程度のブロックに原画像データ１をブロック化
する。次にＤＣＴ係数の乗算処理を行うことで、空間デ
ータを周波数データに変換する。この際、ワイドアスペ
クト制御回路１２からコントロール信号ａがＤＣＴ回路
２に与えられ、水平周波数成分に重み付けをかけるよう
にしている。
【００２３】ＤＣＴ回路２での重み付けの様子を、図２
に模式化して示す。図２にて、通常の４：３方式の伝送
では水平、垂直成分とも同じ割合で係数がかけられてい
るが、１６：９では水平周波数成分でαの重み付けが加
わり、垂直周波数成分でβだけ重みが軽減する。α、β
でＤＣＴ係数への水平、垂直方向の重み付けをそれぞれ
独立に設定することができるようになっている。
に模式化して示す。図２にて、通常の４：３方式の伝送
では水平、垂直成分とも同じ割合で係数がかけられてい
るが、１６：９では水平周波数成分でαの重み付けが加
わり、垂直周波数成分でβだけ重みが軽減する。α、β
でＤＣＴ係数への水平、垂直方向の重み付けをそれぞれ
独立に設定することができるようになっている。
【００２４】次に、ＤＣＴ後の符号データは直流成分３
と交流成分５に分けられる。交流成分５は、量子化回路
６によって、各周波数エリアごとのデータ係数に適当な
数値にて除算が施され、量子化データが圧縮される。こ
の除数は、各周波数ごとに細かくテーブル設定されてい
るものであるが、本実施例では、ワイドアスペクト制御
回路１２によるコントロール信号ｂにより、量子化テー
ブル発生回路１０の周波数エリア区分をさらに細かく制
御できるようにしている。
と交流成分５に分けられる。交流成分５は、量子化回路
６によって、各周波数エリアごとのデータ係数に適当な
数値にて除算が施され、量子化データが圧縮される。こ
の除数は、各周波数ごとに細かくテーブル設定されてい
るものであるが、本実施例では、ワイドアスペクト制御
回路１２によるコントロール信号ｂにより、量子化テー
ブル発生回路１０の周波数エリア区分をさらに細かく制
御できるようにしている。
【００２５】すなわち、図３に示すように、ワイドアス
ペクト対応時には、垂直方向成分より水平方向成分のエ
リアに比重を多くかける分割を行い量子化ステップを水
平方向の高域成分に対しても細かく行うことができる。
ペクト対応時には、垂直方向成分より水平方向成分のエ
リアに比重を多くかける分割を行い量子化ステップを水
平方向の高域成分に対しても細かく行うことができる。
【００２６】具体例として、図４に８×８画素ブロック
のワイド対応時のエリア分割例をＡ、Ｂの２種類示して
いる。以上のエリア分割例は、１ブロックを４つに分け
る例であるが、エリア区分の分割数はこの例のように４
つには限られない。
のワイド対応時のエリア分割例をＡ、Ｂの２種類示して
いる。以上のエリア分割例は、１ブロックを４つに分け
る例であるが、エリア区分の分割数はこの例のように４
つには限られない。
【００２７】その後、データの発生頻度に応じた長さの
符号を割り当てるよう、２次元配列されている周波数係
数データを１次元データに変換するため、ジグザグスキ
ャン７にて水平と垂直の高周波成分へジグザグ状に移動
しながらデータの並び替えを行う。この時も、ワイドア
スペクト対応時には、コントロール信号ｃによりジグザ
グ状のデータトレースで、垂直方向よりも水平方向の高
域成分を優先的に先並べするスキャンテーブル２１を制
御することができる。
符号を割り当てるよう、２次元配列されている周波数係
数データを１次元データに変換するため、ジグザグスキ
ャン７にて水平と垂直の高周波成分へジグザグ状に移動
しながらデータの並び替えを行う。この時も、ワイドア
スペクト対応時には、コントロール信号ｃによりジグザ
グ状のデータトレースで、垂直方向よりも水平方向の高
域成分を優先的に先並べするスキャンテーブル２１を制
御することができる。
【００２８】一方、ＤＣ成分は、ＡＣ成分と同等の処理
の演算時間に合わせるための遅延回路４を介して符号化
回路８へ伝送される。符号化回路８では、符号化テーブ
ル発生回路１１による制御で可変長符号化が行われ、出
現頻度の高い数値に、ビット数の少ない符号が割り当て
られることで、実質的な総符号化ビット数の削減ができ
る。
の演算時間に合わせるための遅延回路４を介して符号化
回路８へ伝送される。符号化回路８では、符号化テーブ
ル発生回路１１による制御で可変長符号化が行われ、出
現頻度の高い数値に、ビット数の少ない符号が割り当て
られることで、実質的な総符号化ビット数の削減ができ
る。
【００２９】ワイドアスペクト制御回路１２は、４：３
伝送と１６：９伝送を外部から任意に設定することがで
き、伝送時のアスペクト情報２２を出力する。すなわ
ち、４：３方式の符号化を行ったか、１６：９方式の符
号化を行ったかの結果をデータとともに伝送する。
伝送と１６：９伝送を外部から任意に設定することがで
き、伝送時のアスペクト情報２２を出力する。すなわ
ち、４：３方式の符号化を行ったか、１６：９方式の符
号化を行ったかの結果をデータとともに伝送する。
【００３０】なお、デコードの時は、アスペクト情報２
２により、４：３方式か１６：９方式かによって符号化
のときにかけた重み付けをもとに、逆過程の処理を行う
ものとする。
２により、４：３方式か１６：９方式かによって符号化
のときにかけた重み付けをもとに、逆過程の処理を行う
ものとする。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
符号化処理時よりも横長のワイドアスペクト比で画像を
再現する場合に、垂直周波数成分よりも水平周波数成分
の画像データに対するデータ削減が少なくなるように圧
縮符号化しているので、画像劣化を抑えて、従来よりも
高品位なワイド画像を再現することができる。
符号化処理時よりも横長のワイドアスペクト比で画像を
再現する場合に、垂直周波数成分よりも水平周波数成分
の画像データに対するデータ削減が少なくなるように圧
縮符号化しているので、画像劣化を抑えて、従来よりも
高品位なワイド画像を再現することができる。
【図１】本発明の符号化方式の一実施例を説明するため
のデータ圧縮伝送システムの構成図である。
のデータ圧縮伝送システムの構成図である。
【図２】ＤＣＴウェイティングの様子を示す図である。
【図３】ワイド化対応エリア分割の一例を示す図であ
る。
る。
【図４】ワイド化対応４エリア分割の具体例を示す図で
ある。
ある。
【図５】従来のデータ圧縮伝送システムの例を説明する
構成図である。
構成図である。
【図６】ＤＣＴ後のブロックデータ示す図である。
【図７】周波数エリア分割の具体例を示す図である。
【図８】ジグザグスキャンを行う様子を示す図である。
２ ＤＣＴ回路 ４ 遅延回路 ６ 量子化回路 ７ ジグザグスキャン ８ 符号化回路 １０ 量子化テーブル発生回路 １１ 符号化テーブル発生回路 １２ ワイドアスペクト制御回路 ２１ スキャンテーブル
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 7/24 - 7/68 H04N 5/92
Claims (2)
- 【請求項１】 第１のアスペクト比を有する画像データ
を入力する入力手段と、 前記入力手段によって入力された画像データを再現する
際のアスペクト比を示すコントロール信号を発生する発
生手段と、 前記画像データを周波数成分に変換し、前記コントロー
ル信号に応じて前記周波数成分に変換された画像データ
に重み付けを行って圧縮符号化する符号化手段とを有
し、 前記符号化手段は、前記コントロール信号が前記第１の
アスペクト比よりも横長なワイドアスペクト比である第
２のアスペクト比を示す場合、垂直周波数成分よりも水
平周波数成分の画像データに対するデータ削減が少なく
なるように重み付けを行うことを特徴とする符号化装
置。 - 【請求項２】 第１のアスペクト比を有する画像データ
を入力する入力工程と、 前記画像データを表示する際のアスペクト比を示すコン
トロール信号を発生する発生工程と、 前記画像データを周波数成分に変換し、前記コントロー
ル信号に応じて前記周波数成分に変換された画像データ
に重み付けを行って圧縮符号化する符号化工程とを有
し、 前記符号化工程では、前記コントロール信号が前記第１
のアスペクト比よりも横長なワイドアスペクト比である
第２のアスペクト比を示す場合、垂直周波数成分よりも
水平周波数成分の画像データに対するデータ削減が少な
くなるように重み付けを行うことを特徴とする符号化方
法。
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP9686993A JP3302091B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 符号化装置及び符号化方法 |
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ID=14176448
Family Applications (1)
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- 1997-02-25 US US08/805,069 patent/US5721544A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5721544A (en) | 1998-02-24 |
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