JP3341528B2 - 量子化装置および量子化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ディジタルオーディ
オ信号、ディジタル画像信号等の入力信号とこれから生
成された予測値との残差を量子化するための量子化装置
および量子化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタルオーディオ信号、ディジタル
画像信号等の伝送情報量を圧縮するために、予測符号化
が知られている。例えば１次元ＤＰＣＭは、時間方向に
おいて、入力サンプル値と予測値との差分（残差）を形
成し、２次元ＤＰＣＭは、空間方向において入力サンプ
ル値と予測値との残差を形成する。ディジタル情報信号
は、時間方向、空間方向の相関を有しているので、残差
が０付近に集中する。従って、残差信号を元の量子化ビ
ット数より少ないビット数により量子化することが可能
で、それによって、情報量を圧縮できる。また、残差信
号の分布の集中を利用して可変長符号化を行なうことに
よって、さらに、情報量を圧縮できる。

【０００３】残差信号を対象とする量子化装置として
は、０付近の量子化ステップ幅を細かくし、レベルが大
きいほど、量子化ステップ幅を粗くする非線形量子化装
置が周知である。この非線形量子化を含めて従来の量子
化装置は、発生しうる残差信号の全てのレベルを量子化
対象としている。例えばディジタル画像信号の１サンプ
ル（１画素）が８ビットに量子化されている場合、残差
信号としては、（−２５５〜＋２５５）の値が存在しう
る。従来の量子化装置は、この全範囲を量子化の対象と
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の量子化装置は、
発生しうる残差信号の全範囲を量子化の対象とするの
で、量子化ビット数を少なくした場合には、量子化精度
が低下し、量子化ビット数を多くすると発生データ量が
多くなる問題があった。その結果、復号した時に、充分
な品質のオーディオ信号、画像信号が得られない問題が
あった。

【０００５】従って、この発明の目的は、復元精度が向
上し、逆量子化の結果発生する復元信号の品質を向上で
きる量子化装置および量子化方法を提供することにあ
る。

【０００６】この発明の他の目的は、０の値を量子化し
た時に、量子化復元値も０に保ちつつ、最適な量子化ス
テップ幅を決定することが可能な量子化装置および量子
化方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、入力ディジタル信号のサンプル値と予測値との残差
信号を量子化する量子化装置において、残差信号のレベ
ル分布の集中度を高めるために残差信号を水平方向の所
定の画素数と垂直方向の所定の画素数とからなるブロッ
クに分けるブロック化手段と、分けられた残差信号に応
じた量子化ステップ幅を選択する選択手段と、 残差信号
が所望値であるときに、量子化復号値が所望値となるよ
うに量子化対象区間をシフトし、シフトされた量子化対
象区間の残差信号を量子化ステップ幅に基づいて量子化
する量子化手段とを有することを特徴とする量子化装置
である。

【０００８】さらに、請求項１２に記載の発明は、入力
ディジタル信号のサンプル値と予測値との残差信号を量
子化する量子化装置において、残差信号のレベル分布の
集中度を高めるために残差信号を水平方向の所定の画素
数と垂直方向の所定の画素数とからなるブロックに分け
るブロック化手段と、分けられた残差信号に応じた量子
化ステップ幅を選択する選択手段と、 残差信号が所望値
であるときに、量子化復号値が所望値となるように量子
化対象区間をシフトし、シフトされた量子化対象区間の
残差信号を量子化ステップ幅に基づいて量子化する量子
化手段とを有し、量子化手段の出力を伝送するととも
に、分類された量子化対象信号のそれぞれの基準値に該
当するコードと、量子化条件を規定するデータとを、サ
イド情報として伝送し、基準値の量子化復元値を不変と
することを特徴とする量子化装置である。

【０００９】また、請求項１９に記載の発明は、入力デ
ィジタル信号のサンプル値と予測値との残差信号を量子
化する量子化方法において、残差信号のレベル分布の集
中度を高めるために残差信号を水平方向の所定の画素数
と垂直方向の所定の画素数とからなるブロックに分ける
ステップと、 分けられた残差信号に応じた量子化ステッ
プ幅を選択するステップと、 残差信号が所望値であると
きに、量子化復号値が所望値となるように量子化対象区
間をシフトし、シフトされた量子化対象区間の残差信号
を量子化ステップ幅に基づいて量子化するステップとを
有することを特徴とする量子化方法である。

【００１０】そして、請求項３０に記載の発明は、入力
ディジタル信号のサンプル値と予測値との残差信号を量
子化する量子化方法において、残差信号のレベル分布の
集中度を高めるために残差信号を水平方向の所定の画素
数と垂直方向の所定の画素数とからなるブロックに分け
るステップと、 分けられた残差信号に応じた量子化ステ
ップ幅を選択するステップと、 残差信号が所望値である
ときに、量子化復号値が所望値となるように量子化対象
区間をシフトし、シフトされた量子化対象区間の残差信
号を量子化ステップ幅に基づいて量子化するステップと
を有し、量子化された信号の出力を伝送するとともに、
分けられた残差信号のそれぞれの基準値に該当するコー
ドと、量子化条件を規定するデータとを、サイド情報と
して伝送し、基準値の量子化復元値を不変とすることを
特徴とする量子化方法。である。

【００１１】

【００１２】

【作用】残差信号のレベル分布の集中度を高めることに
よって、残差信号の全てのレベル範囲を量子化する必要
を除去できる。これによって、量子化ステップ幅を固定
したときには、量子化出力のビット数を少なくでき、ま
た、量子化装置のダイナミックレンジを拡大することが
できる。一方、量子化ビット数を固定としたときには、
量子化ステップ幅をきめ細かくでき、量子化ノイズを低
減でき、高品質の復元値を得ることができる。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図１において、１で示す入力端子に残
差信号が供給される。この残差信号がブロック化回路２
に供給される。残差信号を発生する予測符号化のエンコ
ーダの一例を図２に示す。図２Ａにおいて、１１で示す
入力端子に例えばディジタル画像信号が供給される。デ
ィジタル画像信号が予測部１２および減算器１３に供給
される。減算器１３では、各画素値から予測部１２で生
成された予測値が減算され、その出力に残差信号が発生
する。

【００１４】この残差信号が量子化部１４に供給され、
元の量子化ビット数より少ない量子化ビット数で量子化
される。この量子化部１４に対してこの発明が適用さ
れ、その一実施例が図１に示される。量子化部１４から
は、量子化出力（量子化値）とサイド情報とが発生す
る。量子化値が可変長符号のエンコーダ１５に供給さ
れ、サイド情報が出力端子１７に取り出される。実際的
には、図２Ｂに示すように、減算器１３の出力を局部復
号器１２´に供給し、局部復号器１２´からの復号出力
が減算器１３に供給される。

【００１５】図２に示すエンコーダと対応するデコーダ
を図３に示す。量子化値およびサイド情報が入力端子２
１および２２にそれぞれ供給され、量子化値が可変長符
号のデコーダ２３により復号される。そして、デコーダ
２３の出力およびサイド情報が逆量子化部２４に供給さ
れ、量子化値がそれぞれ量子化復号値（代表値）へ変換
される。

【００１６】逆量子化部２４からの量子化復号値が加算
器２５に供給される。加算器２５の出力が出力端子２７
に導かれるとともに、予測部２６に供給される。予測部
２６から予測値が得られ、この予測値が加算器２５に供
給される。エンコーダ側が誤差の累積を防止するため
に、周期的にリフレッシュ用のサンプル値それ自体を挿
入する時には、リフレッシュデータが入力される時に、
加算器２５が加算動作を行なわずに、量子化復号値をそ
のまま出力端子２７に導く。

【００１７】図４は、予測の一例を説明するためのもの
で、１画面の一部を示す。ａ〜ｐのそれぞれは、局部復
号された画素値を示し、Ａ〜Ｐは、符号化される前の画
素値を示す。画素値Ａに対しての予測値Ａ´は、近傍の
局部復号画素値を使用して形成される。例えばＡ´＝４
ｃ−３（ｂ−ｆ）、Ａ´＝ｆ＋ｃ−ｂ等により画素値Ａ
の予測値Ａ´が形成される。画素値Ｂ、Ｃ、・・・に対
する予測値も、同様の演算によって、局部復号値を使用
してなされる。

【００１８】そして、真の画素値例えばＡから予測値例
えばＡ´が減算され（すなわち、Δａ＝Ａ−Ａ´）、残
差Δａが形成される。図１のブロック化回路２は、残差
を図４に示すように、（４×４）画素のブロックに分割
する。なお、ディジタルオーディオ信号を扱う場合に
は、時間方向の予測値が形成され、１次元の残差信号の
ブロックが形成される。

【００１９】この残差信号をブロックに分割すること
は、残差信号の集中度を高める一つの方法である。１画
面の全体の残差信号の発生度数の分布は、０を中心とし
て（−２５５〜＋２５５）の範囲のものであり、残差が
０の度数が最大となる。しかしながら、ブロックに分割
した場合には、残差のレベル分布がもとの分布に比して
より集中したものとなる。また、ブロックの残差の分布
は、最大の度数が必ずしも、０と一致しない。

【００２０】これは、１画面と比較して小空間のブロッ
ク内の残差は、大きな値となるものが確率的に少なく、
また、ブロック内では残差の相関が強いことに因る。ま
た、残差が０の度数が最大とならないことは、ブロック
内で輝度のレベルが例えば対角線方向に除々に変化する
場合等に生じる。なお、残差のレベル分布の集中度を高
める方法は、ブロック化が一例であって、これ以外の方
法も可能である。

【００２１】図１に戻って、この発明の一実施例につい
て説明すると、上述したように、ブロック化回路２にお
いてブロック化された残差信号が基準値検出回路３に供
給される。基準値検出回路３は、ブロックの残差信号の
レベル分布の最大値ＭＡＸおよび最小値ＭＩＮを検出
し、ダイナミックレンジＤＲ（＝ＭＡＸ−ＭＩＮ）を演
算する。検出された基準値ＤＲ、ＭＩＮが量子化ステッ
プ幅（Δ）決定回路４に供給される。基準値としては、
最大値ＭＡＸを検出しても良い。

【００２２】量子化ステップ幅決定回路４では、入力端
子７からの量子化ビット数Ｎと検出回路３からのＤＲ、
ＭＩＮとを使用して量子化ステップ幅Δを決定する。そ
の量子化ステップ幅Δと量子化ビット数Ｎが処理部５に
供給される。

【００２３】処理部５では、量子化ステップ幅Δに基づ
き残差信号を量子化した時に、０のレベルに最も近い量
子化値が検出され、その量子化値を示すコードがフラグ
ＦＬＧとして出力端子９ｃに出力される。また、量子化
の復元のためには、量子化条件を規定する情報が必要で
ある。この例では、量子化ステップ幅Δを出力端子９ｂ
に導き、伝送する。量子化条件を規定する情報としてダ
イナミックレンジＤＲを伝送しても良い。この実施例
は、量子化ビット数Ｎがエンコーダ側とデコーダ側で既
知の場合であるが、必要であれば、量子化ビット数Ｎも
伝送する。

【００２４】残差信号が０である時に、量子化復号値も
０であることが性能上、好ましい。そこで、後述する図
１０に示すように、量子化を実行した時に、量子化復号
値がレベル０に一致するように、残差信号をシフトする
ためのシフト量を示すシフトデータΔＳを形成する。出
力端子９ｂおよび９ｃにそれぞれ取り出されたΔおよび
ＦＬＧがサイド情報である。

【００２５】量子化回路６では、遅延回路８を介された
残差信号が供給される。また、量子化回路６に対して、
量子化ビット数Ｎと、処理部５で発生した量子化ステッ
プ幅ΔおよびシフトデータΔＳとが供給され、量子化が
実行される。量子化回路６の出力端子９ａに量子化値Ｑ
が取り出される。この量子化値Ｑは、図２の構成に示す
ように、可変長符号化される。

【００２６】次に、上述のこの発明の一実施例の各構成
要素についてそれぞれ説明する。図５は、基準値検出回
路３の一例である。入力端子３１に対してブロック化回
路２からブロック化された残差信号が供給され、この残
差信号が最大値検出回路３２および最小値検出回路３３
に供給される。残差信号の最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮ
が減算回路３４に供給され、減算回路３４から残差信号
の分布幅である、ダイナミックレンジＤＲが得られる。
出力端子３５にダイナミックレンジＤＲが取り出され、
出力端子３６に最小値ＭＩＮが取り出される。

【００２７】後の処理を考慮して、最大値検出回路３２
において、最大値が負となる場合は、０が最大値ＭＡＸ
として出力される。また、最小値検出回路３３におい
て、最小値が正となる場合は、０が最小値ＭＩＮとして
検出される。

【００２８】図６は、量子化ステップ幅決定回路４の一
例である。４１および４２で示される入力端子に量子化
ビット数ＮおよびダイナミックレンジＤＲがそれぞれ供
給される。これらの入力は、ＲＯＭ４３にアドレスとし
て供給される。ＲＯＭ４３には、量子化ステップ幅Δを
発生するテーブルが書込まれている。すなわち、 Δ＝ＤＲ／２^N ・・・（１） で量子化ステップ幅Δが決定される。ＲＯＭ４３から読
出された量子化ステップ幅Δが出力端子４４に取り出さ
れる。

【００２９】図７は、処理部５の一例である。５１、５
２および５３で示す入力端子にそれぞれ量子化ビット数
Ｎ、量子化ステップ幅Δおよび最小値ＭＩＮが供給され
る。これらの入力データは、ＲＯＭ５４および５５に対
してアドレス信号として供給される。ＲＯＭ５４から残
差信号のレベル０と最も近い量子化値を指示するフラグ
ＦＬＧが読出され、ＲＯＭ５５からシフトデータΔＳが
読出される。これらのデータが出力端子５６および５７
にそれぞれ取り出される。

【００３０】フラグＦＬＧを生成する式を次に示す。 ＦＬＧ＝〔−ＭＩＮ／Δ〕_INT ・・・（２） 〔・〕_INT は、・の値の整数化を意味する。ＲＯＭ５４
には、ＭＩＮの値に対して、この生成式で得られるＦＬ
Ｇの値のテーブルが格納されている。

【００３１】また、処理部５のＲＯＭ５５が図６にも示
すように、シフトデータΔＳを発生する。下記のよう
に、量子化値ｑを用いて、シフトデータΔＳが生成され
る。 ｑ＝〔−ＭＩＮ／Δ〕_INT ・・・（３） ΔＳ＝(1/2) Δ＋ｑ×Δ＋ＭＩＮ＋ＭＩＮ ・・・（４） ＲＯＭ５５には、この生成式で表されるテーブルが格納
されている。

【００３２】図８は、量子化回路６の一例の構成であ
る。入力端子６１に対して、遅延回路８を介された残差
信号が供給される。入力端子６２、６３、６４には、シ
フトデータΔＳ、量子化ステップ幅Δ、量子化ビット数
Ｎがそれぞれ供給される。減算器６５において、残差信
号からシフトデータΔＳが減算される。減算回路６５の
出力dataと、量子化ステップ幅ΔがＲＯＭ６６に供給さ
れる。ＲＯＭ６６には、次の式５の除算に相当するテー
ブルが格納されている。

【００３３】ｑ＝〔data／Δ〕_INT ・・・（５）

【００３４】ＲＯＭ６６の出力ｑがＲＯＭ６７にアドレ
スとして供給される。ＲＯＭ６７には、量子化ビット数
Ｎもアドレスとして供給される。ＲＯＭ６７は、下記に
示すクリップ処理を実行する。ＲＯＭ６７から出力端子
６８に量子化値Ｑが取り出される。上述のように、処理
部５においては、レベル０を維持するために、量子化対
象区間のシフトが設定されるために、式５の量子化値ｑ
がオーバーフロー、あるいはアンダーフローすることが
あるために、クリップ処理が必要である。

【００３５】ｑ＞２^N −１の場合には、ｑ＝２^N −１ ｑ＜０の場合には、ｑ＝０ ・・・（６） 以上のようにして、Ｎビットの量子化値Ｑを得ることが
できる。

【００３６】ここで、図９に示されている度数分布は、
量子化対象信号の残差信号の一例である。この例より、
明らかなように、残差信号の存在しない領域に対しても
領域範囲を設定しており、そのため量子化ステップ幅Δ
が大きくなり、その結果、量子化誤差の増大を招く。従
来の量子化器に対し、この発明では、量子化復号基準値
に該当する量子化値の位置を示すコードをサイド情報と
して伝送することにより、同じ量子化ビット数であって
も、等価的に量子化対象区間（ダイナミックレンジ）の
拡大を図ることができる。

【００３７】例えば、予測誤差差分量子化器において
は、量子化復号基準値として０の位置を示すコードをサ
イド情報として伝送する場合、２ビット量子化を行う
と、量子化対象信号分布に応じて０の位置を４種類（２
ビット）のコードで表現し伝送する。すると、量子化対
象信号分布に応じて量子化対象区間がシフトすることと
なり、全体では量子化対象区間（ダイナミックレンジ）
を拡大することが可能となる。また、予測誤差差分量子
化器においては、量子化復元値として０を再現すること
は非常に意味が大きい。何故ならば、復元値として０が
再現されない場合、予測誤差が蓄積され、大きな画質劣
化の原因になる。

【００３８】そこで、上述のように付加コードにより、
量子化対象区間（ダイナミックレンジ）を拡大した後、
復元値として０が再現されるように量子化対象区間のシ
フトを行い、その様子を２ビット線形量子化の場合につ
いて図１０に示す。この図１０Ａが示している残差信号
の量子化を行う場合、信号分布の最大値ＭＡＸ、最小値
ＭＩＮを検出し、ダイナミックレンジが決定される。２
ビット線形量子化の場合は、ダイナミックレンジを４分
割することで量子化ステップ幅Δが得られる。各Δ内に
対応するデータは、０〜３に量子化され、その量子化復
元値はｑ０〜ｑ３となる。

【００３９】ところが、この例においては０に最も近い
量子化復元値ｑ１は、ΔＳだけマイナス方向にずれてい
る。そこで、量子化復元値ｑ１を０に等しくするために
は、ΔＳだけプラス方向に量子化対象区間のシフトを行
う。すなわち、図１０Ａに示すように、量子化対象区間
の最大値をＭＡＸ´とし、最小値をＭＩＮ´とする。こ
のシフトにより量子化復元値ｑ１は０となり、量子化復
元時の誤差ゼロの場合の予測誤差の蓄積を防止すること
が可能となる。

【００４０】ここで、上述した図１に示す量子化装置の
生成した量子化値Ｑ、フラグＦＬＧ、量子化ステップ幅
Δから量子化復元値ＯＵＴを復号する一例のブロック図
を図１１に示す。入力端子７１から０に対応するフラグ
ＦＬＧがメモリ７２へ供給され、このメモリ７２では、
ＦＬＧに対して上述した式（２）による処理が符号化側
で施されている場合、その逆処理が行われる。減算器７
４では、入力端子７３を介して供給された量子化値Ｑか
らメモリ７２から供給される値が減算され、その減算結
果は、メモリ７５へ供給される。このメモリ７５では、
式（７）の演算が実行される。 ＯＵＴ＝（Ｑ−ＦＬＧ）×Δ ・・・（７） ただし、この式（７）は、フラグＦＬＧに関して式
（２）の処理が施されていない場合、用いられる。そし
て、その演算結果ＯＵＴは、出力端子７７から伝送され
る。

【００４１】次に、量子化ステップ幅Δの最適化を行
う、この発明の他の実施例を以下に説明する。上述の一
実施例の差分量子化器には、入力差分値が０の場合の量
子化復元値を０にするために量子化対象範囲をシフトす
る。図１０によると、シフトにより量子化対象範囲の両
端に区間Ａ、Ｂが発生する。図１０Ａの区間Ａは、〔Ｍ
ＡＸ´−ＭＡＸ〕に等しいが、図に示される信号分布に
よると、区間Ａの中には量子化対象信号が存在しなくな
る。一方、区間Ｂは、〔ＭＩＮ´−ＭＩＮ〕となるが、
この区間内のデータはシフトのために表現不可能とな
り、クリップされることになる。そこで、量子化ステッ
プ幅Δを最適化して、新たに量子化ステップ幅Δ''を決
定する。

【００４２】図１０Ａに示すように０再現のためにΔＳ
だけシフトすることにより定義されるＭＡＸ´とＭＩＮ
´の最適化を行う。そのための拘束条件としては、次が
挙げられる。 （１）０再現 （２）量子化ステップ幅Δの評価範囲

【００４３】（１）０再現の条件は、この量子化器に求
められる基本条件であり、そのために新たに定義される
最適化量子化ステップ幅Δ''に関しても、対応する量子
化区間の中央値が０となる。（２）量子化ステップ幅Δ
の評価範囲の条件は、上述の基本的な量子化ステップ幅
の決定を継承し、さらに量子化ステップ幅の最適化を図
ることを目的とする。

【００４４】全ての量子化ステップ幅Δについて、量子
化ステップ幅Δの最適化評価を行う場合、評価関数によ
っては不都合が発生する危険性がある。例えば、量子化
復号誤差規範のみで評価すると、対象信号の分布によっ
ては、量子化対象区間から外れるデータが存在し、視覚
特性との不一致が発生する危険性がある。そこで、
（２）の条件の評価範囲に制限を加えることにり、基本
的な量子化ステップ幅Δの決定方法に準じた最適化を行
う。

【００４５】例えば、図１０Ａの分布においては、評価
範囲として、ＭＡＸ´、ＭＩＮ´、Δを初期値として、
量子化範囲の最小値がＭＩＮに等しくなる場合を量子化
ステップ幅Δの評価値の最大値とし、量子化範囲の最大
値がＭＡＸに等しくなる場合を量子化ステップ幅Δの評
価値の最小値とする。この範囲内で（１）の条件を保ち
ながら、最適となる量子化ステップ幅を決定する。最適
化のための評価関数としては、量子化復元誤差の絶対値
和などが用いられる。以上の最適化により図１０Ｂの量
子化ステップ幅Δ''が得られる。

【００４６】ここで、最適化量子化器の一例となるブロ
ック図を図１２に示す。１で示す入力端子に残差信号が
供給される。この残差信号がブロック化回路２に供給さ
れる。上述したように、ブロック化回路２においてブロ
ック化された残差信号が基準値検出回路３に供給され
る。基準値検出回路３は、ブロックの残差信号のレベル
分布の最大値ＭＡＸおよび最小値ＭＩＮを検出し、ダイ
ナミックレンジＤＲ（＝ＭＡＸ−ＭＩＮ）を演算する。
検出された基準値ＤＲ、ＭＩＮが量子化ステップ幅
（Δ）決定回路４に供給される。基準値としては、最大
値ＭＡＸを検出しても良い。

【００４７】量子化ステップ幅決定回路４では、入力端
子７からの量子化ビット数Ｎと検出回路３からのＤＲ、
ＭＩＮとを使用して量子化ステップ幅Δを決定する。ま
た、最適化部１０では、入力端子７からの量子化ビット
数Ｎと検出回路３からのＤＲ、ＭＩＮとブロック化回路
２からの残差信号と量子化ステップ幅決定回路４からの
量子化ステップ幅Δを使用して最適化量子化ステップ幅
Δ''が生成される。生成された最適化量子化ステップ幅
Δ''は、量子化ビット数Ｎと共に処理部５へ供給され
る。

【００４８】処理部５では、最適化量子化ステップ幅
Δ''に基づき残差信号を量子化した時に、０のレベルの
量子化値が検出され、その量子化値を示すコードがフラ
グＦＬＧとして出力端子９ｃに出力される。また、量子
化の復元のためには、量子化条件を規定する情報が必要
である。この例では、最適化量子化ステップ幅Δ''を出
力端子９ｂに導き、伝送する。量子化条件を規定する情
報としてダイナミックレンジＤＲを伝送しても良い。こ
の実施例は、量子化ビット数Ｎがエンコーダ側とデコー
ダ側で既知の場合であるが、必要であれば、量子化ビッ
ト数Ｎも伝送する。

【００４９】量子化回路６では、遅延回路８を介された
残差信号が供給される。また、量子化回路６に対して、
量子化ビット数Ｎと、処理部５で発生した最適化量子化
ステップ幅Δ''およびシフトデータΔＳとが供給され、
量子化が実行される。量子化回路６の出力端子９ａに量
子化値Ｑが取り出される。この量子化値Ｑは、上述した
図２の構成に示すように、可変長符号化される。

【００５０】ここで、最適化部１０の一例のブロック図
を図１３に示す。入力端子８１から量子化ビット数Ｎ、
入力端子８２からＤＲ、入力端子８３からＭＩＮ、入力
端子８４からΔが評価部８６へ供給され、その評価部８
６において、評価を受ける対象となるブロック信号が入
力端子８５からメモリ８７へ供給される。評価部８６で
は、（１）０再現の条件を満たしながら、量子化ステッ
プ幅の評価値Δ´が設定される。メモリ８７に記憶され
たブロック信号は、評価部８６の制御に応じてデータｘ
１がメモリ８８へ供給される。メモリ８８では、供給さ
れたΔ´とデータｘ１から量子化誤差の絶対値が生成さ
れる。

【００５１】このメモリ８８において、用いられる演算
を式（８）、式（９）に示す。 ｘ２＝｜Ｄ−ｘ１｜ ・・・（８） Ｄ＝ＤＥＣ（ｘ１，Δ） ・・・（９） このとき、ｘ１は入力データ、ｘ２は量子化誤差絶対
値、Ｄは量子化復元値である。

【００５２】ここで、ＤＥＣ（・）は量子化復号値生成
関数を示す。量子化ステップ幅Δが入力されると、
（１）０再現の条件から自動的に各量子化値の量子化区
間が決定される。それに基づき量子化復元値も自動的に
決まる。よって、これらの処理は、メモリ８８のメモリ
のマップとして実行される。そして、式（８）の演算
も、同じメモリ８８の中に組み込むことが可能なことよ
り、メモリ８８では式（８）、式（９）の処理を行う。
このメモリ８８からのデータとレジスタ９０から供給さ
れるデータとが加算器８９において、ブロック毎の対象
信号の量子化誤差の絶対値和が生成され、レジスタ９１
を介して評価部８６にフィードバックされる。

【００５３】各量子化ステップ幅Δの評価値毎の量子化
誤差絶対値和は評価部内部に記憶される。全量子化ステ
ップ幅Δの評価値に対する処理が終了すると、評価部８
６において最小値に基づく最適化量子化ステップ幅Δ''
が決定され、その決定された最適化量子化ステップ幅
Δ''は出力端子９２から伝送される。この評価部８６で
の処理は、論理回路でも実現可能であるが、ＣＰＵを用
いたプログラムによる決定も可能である。

【００５４】このように生成された最適化量子化ステッ
プ幅Δ''を用いて処理部５においては、ＦＬＧとΔＳが
生成される。上述した図７に示す処理部５の入力端子５
２から最適化量子化ステップ幅Δ''が供給され、ＦＬＧ
とΔＳが生成される。一方、量子化復号器は図１１に示
す入力端子７６から最適化量子化ステップ幅Δ''が供給
され、上述と同様な処理がなされ、復号される。

【００５５】ここで、この量子化ステップ幅の最適化を
ソフトウェアで行う一例を図１４に示す。最適化部１０
へ供給される量子化ビット数Ｎ、最小値ＭＩＮおよびダ
イナミックレンジＤＲからステップ１０１の評価範囲決
定では、量子化ステップ幅Δの評価範囲が決定される。
次に、ステップ１０２の評価値の初期化において、量子
化ステップ幅Δの評価値の初期値が設定された後、ステ
ップ１０３の誤差和検出において、最適化のための各量
子化ステップ幅Δの評価値での評価関数値の検出が行わ
れる。この例では、評価関数として対象信号の量子化復
元誤差の絶対値和を用いる。そして、ステップ１０４の
誤差和登録では、この検出された各量子化ステップ幅Δ
の評価値が登録され、さらにステップ１０５の評価値更
新では、量子化ステップ幅Δの評価値が更新される。

【００５６】次に、ステップ１０６の評価範囲終了で
は、ステップ１０１（評価範囲決定）において、決定さ
れた評価範囲が終了したか否かの判断がなされ、終了し
たと判断された場合、ステップ１０７（最小量子化誤差
和検出）へ制御は移り、終了していないと判断された場
合、ステップ１０３（誤差和検出）へ制御は移る。ステ
ップ１０７（最小量子化誤差和検出）では、絶対値和が
最も小さい量子化ステップ幅Δを検出し、その検出され
た量子化ステップ幅Δは、ステップ１０８のΔ''決定、
出力において、最適化量子化ステップ幅Δ''と決定され
ると共に、出力され、このフローチャートを終了する。

【００５７】ここで、図１において９ａで示す出力端子
に接続される可変長符号のエンコーダの一例を図１５に
示す。上述したように量子化回路６からの量子化値Ｑが
入力端子１１１を介してプレーン符号化回路１１２へ供
給される。この供給される量子化値Ｑは、図１６Ｃに示
すように、例えば２ビットコードで表される。この２ビ
ット量子化値は、上述したように図１６Ａに示すように
残差信号のブロック化がなされた後、その１つのブロッ
ク（図１６Ｂ）毎に量子化回路６において、生成され
る。

【００５８】その２ビット量子化値がプレーン符号化回
路１１２において、図１６Ｄに示すようにＭＳＢ（最上
位ビット）からなるＭＳＢプレーンおよびＬＳＢ（最下
位ビット）からなるＬＳＢプレーンへ分割される。ＭＳ
Ｂプレーンは、供給される２ビット量子化値のＭＳＢの
集合を表したものあり、ＬＳＢプレーンは、ＬＳＢの集
合を表したものである。可変長符号化回路１１３では、
供給されたビットプレーン毎にランレングス符号化、例
えばＭＭＲ（Ｍodefied ＭＲ）が行われ、プレーン量子
化値Ｑ´が出力端子１１４から取り出される。

【００５９】図１７は、この発明のさらに他の実施例を
示すブロック図である。さらに、他の実施例では、用意
された量子化器を入力された残差信号のレベル分布の複
数のパターン（パラメータ）に応じて切り換えるように
したものである。入力端子１２１から供給される信号
は、上述と同様に残差信号が供給され、その信号は、ブ
ロック化回路１２２において、ブロック毎に分割され
る。ブロック毎に分割された残差信号は、切換器１２３
およびパラメータ抽出回路１２４へ供給され、パラメー
タ抽出回路１２４では、残差信号のパラメータから切換
器１２３を切り換えるための切換制御信号が生成され
る。

【００６０】生成された切換制御信号は、切換器１２３
へ供給され、量子化器１２５₁ 〜１２５_n の中から、そ
の切換制御信号に基づいて１つの量子化器が選択され
る。選択された量子化器の量子化特性に基づいて量子化
値が生成され、その量子化値は可変長符号化のエンコー
ダ１２６へ供給される。そして、エンコーダ１２６にお
いて、ランレングスなどの可変長符号が施された量子化
値は、出力端子１２７を介して取り出される。

【００６１】次に、パラメータ抽出回路１２４の構成の
一例を図１８Ａに示す。入力端子１３１は、ブロック化
回路１２２からブロック化された残差信号が供給され、
その残差信号の１ブロック内の最大値ＭＡＸおよび最小
値ＭＩＮがパラメータ検出回路１３２において検出され
る。検出された最大値ＭＡＸおよび最小値ＭＩＮは、切
換制御信号生成回路１３３へ供給される。この例におい
て、切換制御信号生成回路１３３では、図１８Ｂ、図１
８Ｃおよび図１８Ｄに示す３つの特性を持つ量子化器を
切り換える切換制御信号が出力端子１３４から取り出さ
れる。

【００６２】この３つの量子化器の特性は、ブロック毎
の残差信号の最大値ＭＡＸが０より大きく、その最小値
ＭＩＮが０より小さい場合、図１８Ｂに示す特性を持つ
量子化器が切換制御信号により選択される。さらに、最
大値ＭＡＸが０より小さい場合、図１８Ｃに示す特性を
持つ量子化器が選択され、最小値ＭＩＮが０より大きい
場合、図１８Ｄに示す特性を持つ量子化器が選択され
る。

【００６３】さらに、パラメータ抽出回路１２４の他の
例を図１９Ａに示す。ブロック化された残差信号が入力
端子１４１を介してパラメータ検出回路１４２へ供給さ
れる。パラメータ検出回路１４２では、ブロックの残差
信号の最大値ＭＡＸ、最小値ＭＩＮ、平均値ＡＶおよび
標準偏差σが検出され、切換制御信号生成回路１４３へ
供給される。この例において、切換制御信号生成回路１
４３では、図１９Ｂおよび図１９Ｃに示すように、複数
の特性を持つ量子化器を切り換えるための切換制御信号
が形成され、この切換制御信号が出力端子１４４から取
り出される。

【００６４】図１９Ｂに示すように、１ブロックの残差
信号の平均値ＡＶとしきい値Ｔ１および−Ｔ１と比較す
ることにより、すなわちＡＶ≦−Ｔ１の場合、量子化器
Ｍ１が選択される。−Ｔ１≦ＡＶ≦Ｔ１の場合、量子化
器Ｍ２が選択される。Ｔ１≦ＡＶの場合、量子化器Ｍ３
が選択される。

【００６５】これら、３個の量子化器は、各場合に応じ
て良好な量子化を行うものとされている。例えば、平均
値ＡＶについては、ＡＶ≧Ｔ１、ＡＶ≦−Ｔ１のような
場合は、残差信号のレベル分布が＋側あるいは−側に偏
っていると考えられるので、＋側と−側の量子化特性が
異なる非線形量子化がなされる。

【００６６】また、図１９Ｃでは、上述の平均値ＡＶと
共に標準偏差σとがしきい値Ｔ１、−Ｔ１およびＴ２と
比較することにより、すなわちσ≧Ｔ２且つＡＶ≦−Ｔ
１の場合、量子化器Ｍ４が選択される。σ≧Ｔ２且つ−
Ｔ１≦ＡＶ≦Ｔ１の場合、量子化器Ｍ５が選択される。
σ≧Ｔ２且つＴ１≦ＡＶの場合、量子化器Ｍ６が選択さ
れる。

【００６７】さらに、σ≦Ｔ２且つＡＶ≦−Ｔ１の場
合、量子化器Ｍ７が選択される。σ≦Ｔ２且つ−Ｔ１≦
ＡＶ≦Ｔ１の場合、量子化器Ｍ８が選択される。σ≦Ｔ
２且つＴ１≦ＡＶの場合、量子化器Ｍ９が選択される。

【００６８】ここで、この発明は、図２に示す予測符号
化のエンコーダに限らず、以下に説明するような階層符
号化のエンコーダの量子化装置に対しても適用すること
ができる。ここで説明する階層符号化装置は、階層間で
予測を行ない、また、階層間データに対し単純な算術式
を用いることで、符号化対象画素数の増加を防止するこ
とができるものである。

【００６９】図２０を参照してこの階層符号化方法につ
いて説明する。図２０は、一例として第１階層を最下位
階層（原画）とし、第４階層を最上位階層とする４階層
からなる階層間の模式図を示している。例えば、上位階
層データ生成法として、空間的に対応する４画素の下位
階層データの平均化を採用する場合、上位階層データを
Ｍ、下位階層画素値をｘ₀ 、ｘ₁ 、ｘ₂ 、ｘ₃ とする
と、伝送画素が増大せず、４画素のままで良い。

【００７０】すなわち、Ｍ、ｘ₀ 、ｘ₁ 、ｘ₂ を用い
て、 ｘ₃ ＝４・Ｍ−（ｘ₀ ＋ｘ₁ ＋ｘ₂ ） ・・・（１０） という単純な算術式により非伝送画素ｘ₃ を容易に復元
することが可能となる。各階層データは、下位階層の４
画素平均により生成されている。そこで、例えば図中の
斜線部のデータを伝送しなくとも、式（１０）により全
データを復元することが可能となる。

【００７１】次に、平均化による階層データの５階層の
構成例を図２１に示す。第１階層が入力画像の解像度レ
ベルであるとする。この第１階層は、ブロックサイズ
（１×１）のデータ構成からなる。第２階層データは、
第１階層データの４画素平均により生成される。この例
では、第１階層データＸ₁ （０）〜Ｘ₁ （３）の平均値
により、第２階層データＸ₂ （０）が生成される。Ｘ₂
（０）に隣接する第２階層データＸ₂ （１）〜Ｘ₂
（３）も同様に第１階層データの４画素平均により生成
される。この第２階層は、ブロックサイズ（１／２×１
／２）のデータ構成からなる。さらに、第３階層データ
は、空間的に対応する第２階層データの４画素平均によ
り生成される。上述と同様にこの第３階層は、ブロック
サイズ（１／４×１／４）のデータ構成からなる。ま
た、第４階層のデータも同様に第３階層のデータから制
御され、そのデータ構成は、ブロックサイズ（１／８×
１／８）からなる。最後に、最上位階層である第５階層
データＸ₅ （０）が、第４階層データＸ₄ （０）〜Ｘ₄
（３）の平均化により生成される。この第５階層のデー
タ構成は、ブロックサイズ（１／１６×１／１６）から
なる。

【００７２】上述した符号化対象画素数の増加を防止し
た階層構造データに対し、上位階層データにクラス分類
適応予測を適用することで、下位階層データを予測し、
下位階層データとその予測値との差分（すなわち、残差
信号）を生成することで信号電力の削減を図る構成例を
図２２に示すブロック図を用いて説明する。この図２２
は、階層符号化のエンコーダ側の構成例を示す。入力端
子１５１を介して第１階層データｄ０が入力画像データ
ｄ０として平均化回路１５２および減算器１５６へ供給
される。第１階層データが元の解像度の画像データであ
る。

【００７３】供給された入力画素データｄ０は、平均化
回路１５２において、図２１に示した２画素×２画素ブ
ロックによる１／４平均処理が実行され、階層データｄ
１が生成される。この階層データｄ１は、図２１に示す
第２階層データに対応する。生成された階層データｄ１
は、平均化回路１５３および減算器１５７へ供給され
る。

【００７４】階層データｄ１に対して、平均化回路１５
３では、上述の平均化回路１５２と同様な処理が施さ
れ、階層データｄ２が生成される。この階層データｄ２
は、第３階層データに対応する。生成された階層データ
ｄ２は、平均化回路１５４および減算器１５８へ供給さ
れる。また、平均化回路１５４でも同様に階層データｄ
２に対して上述の平均化回路１５２および１５３と同様
な処理が施され、階層データｄ３が生成される。この階
層データｄ３は、第４階層データに対応する。生成され
た階層データｄ３は、平均化回路１５５および減算器１
５９へ供給される。さらに、平均化回路１５５でも同様
に階層データｄ３に対して上述の平均化回路１５２、１
５３および１５４と同様な処理が施され、階層データｄ
４が生成される。この階層データｄ４は、第５階層デー
タに対応する。生成された階層データｄ４は、量子化器
１６４へ供給される。

【００７５】そして、これら５つの階層データについて
階層間で予測が行われる。先ず、第５階層においてなさ
れる圧縮のための量子化処理は、量子化器１６４におい
て、実行される。この量子化器１６４の出力データｄ２
１が可変長符号のエンコーダ１８１に供給されると共
に、逆量子化器１６８へも供給される。エンコーダ１８
１の出力が出力端子１８６に第５階層のデータとして取
り出される。

【００７６】逆量子化器１６８の出力データｄ１６がク
ラス分類適応予測回路１７２へ供給される。クラス分類
適応予測回路１７２では、データｄ１６を使用して予測
処理がなされ、第４階層データの予測値ｄ１２が生成さ
れ、この予測値ｄ１２が減算器１５９へ供給される。こ
の減算器１５９では、平均化回路１５４から供給される
階層データｄ３と予測値ｄ１２との差分値が求められ、
その差分値ｄ８が量子化器１６３へ供給される。

【００７７】差分値ｄ８が供給された量子化器１６３で
は、量子化器１６４と同様に圧縮処理が行われる。この
量子化器１６３の出力データが演算器１７６および逆量
子化器１６７へ供給される。この演算器１７６では、４
画素から１画素を間引く処理が行われる。演算器１７６
から出力されるデータｄ２０が可変長符号のエンコーダ
１８０で符号化され、出力端子１８５に第４階層の出力
データが取り出される。

【００７８】逆量子化器１６７の出力データｄ１５がク
ラス分類適応予測回路１７１へ供給される。クラス分類
適応予測回路１７１では、データｄ１５を使用して予測
処理がなされ、第３階層データの予測値ｄ１１が生成さ
れ、減算器１５８へ供給される。この減算器１５８で
は、平均化回路１５３から供給されるデータｄ２と予測
値ｄ１１との差分値が求められ、その差分値ｄ７が量子
化器１６２へ供給される。

【００７９】差分値ｄ７が供給された量子化器１６２の
出力データが演算器１７５および逆量子化器１６６へ供
給される。この演算器１７５では、４画素から１画素を
間引く処理が行われる。演算器１７５から出力される第
３階層データｄ１９が可変長符号のエンコーダ１７９に
供給され、出力端子１８４に第３階層のデータとして取
り出される。

【００８０】逆量子化器１６６の出力データｄ１４がク
ラス分類適応予測回路１７０へ供給される。クラス分類
適応予測回路１７０では、データｄ１４を使用して予測
処理がなされ、第２階層データの予測値ｄ１０が生成さ
れ、減算器１５７へ供給される。この減算器１５７で
は、平均化回路１５２から供給されるデータｄ１と予測
値ｄ１０との差分値が求められ、その差分値ｄ６が量子
化器１６１へ供給される。

【００８１】差分値ｄ６が供給された量子化器１６１の
出力データは、演算器１７４および逆量子化器１６５へ
供給される。この演算器１７４では、４画素から１画素
を間引く処理が行われる。演算器１７４から出力される
第２階層データｄ１８が可変長符号のエンコーダ１７８
に供給され、出力端子１８３に第２階層のデータとして
取り出される。

【００８２】逆量子化器１６５の出力データｄ１３がク
ラス分類適応予測回路１６９へ供給される。クラス分類
適応予測回路１６９では、データｄ１３を使用して予測
処理がなされ、第１階層データの予測値ｄ９が生成さ
れ、減算器１５６へ供給される。この減算器１５６で
は、入力端子１５１から供給される入力画素データｄ０
と予測値ｄ９との差分値が求められ、その差分値ｄ５が
量子化器１６０へ供給される。

【００８３】差分値ｄ５が供給された量子化器１６０の
出力データは、演算器１７３へ供給される。この演算器
１７３では、４画素から１画素を間引く処理が行われ
る。演算器１７３から出力される第１階層データｄ１７
が可変長符号のエンコーダ１７７に供給され、出力端子
１８２に第１階層のデータとして取り出される。

【００８４】クラス分類適応予測回路１６９、１７０、
１７１、１７２は、予測しようとする下位階層の画素を
その空間的に近傍の複数の画素（上位階層に含まれる）
のレベル分布に基づいてクラス分類する。そして、予め
学習によって得られている、クラス毎の予測係数あるい
は予測値のテーブルをメモリに格納しておき、クラスに
対応した複数の予測係数あるいは１個の予測値をメモリ
から読出す。予測値は、そのまま使用され、予測係数
は、複数の画素との線形１次結合により予測値を生成す
る。このようなクラス分類適応予測は、例えば本願出願
人の提案による特願平４−１５５７１９号に開示されて
いる。

【００８５】次に、上述のエンコーダと対応する階層符
号化のデコーダ側の構成例を図２３に示す。エンコーダ
側で生成された各階層データは、ｄ３０〜ｄ３４として
入力端子１９１、１９２、１９３、１９４、１９５にそ
れぞれ供給される。そして、可変長符号のデコーダ１９
６、１９７、１９８、１９９、２００にて可変長符号の
復号がなされる。これらのデコーダに対して、逆量子化
器２０１、２０２、２０３、２０４、２０５がそれぞれ
接続される。

【００８６】先ず、第５階層入力データｄ３４は、逆量
子化器２０５において、エンコーダで施された量子化に
対応する復号処理が行われ、画像データｄ３９となり、
クラス分類適応予測回路２１７および演算器２１３へ供
給される。また画像データｄ３９は、第５階層の画像出
力として、出力端子２２２から取り出される。

【００８７】クラス分類適応予測回路２１７では、第４
階層の画像データに対してクラス分類適応予測が施さ
れ、第４階層データの予測値ｄ４７が生成される。逆量
子化器２０４からのデータｄ３８（すなわち、差分値）
と予測値ｄ４７とが加算器２０９で加算される。加算器
２０９から画像データｄ４３が演算器２１３へ供給さ
れ、演算器２１３では、式（１０）の演算が実行され、
逆量子化器２０５から供給された画像データｄ３９と画
像データｄ４３から第４階層の全画素値が復元される。
この演算器２１３において、復元された全画素値は、画
像データｄ５１として、クラス分類適応予測回路２１６
および演算器２１２へ供給される。また画像データｄ５
１は、第４階層の出力として、出力端子２２１から取り
出される。

【００８８】クラス分類適応予測回路２１６では、上述
と同様に第３階層の画像データに対してクラス分類適応
予測が施され、第３階層データの予測値ｄ４６が生成さ
れる。逆量子化器２０３からのデータｄ３７と予測値ｄ
４６とが加算器２０８で加算される。加算器２０８から
画像データｄ４２が演算器２１２へ供給され、演算器２
１２では、式（１０）の演算が実行され、演算器２１３
から供給された画像データｄ５１と画像データｄ４２か
ら第３階層の全画素値が復元される。この演算器２１２
において、復元された全画素値は、画像データｄ５０と
して、クラス分類適応予測回路２１５および演算器２１
１へ供給される。また画像データｄ５０は、第３階層の
出力として、出力端子２２０から取り出される。

【００８９】また、クラス分類適応予測回路２１５で
は、上述と同様に第２階層の画像データに対してクラス
分類適応予測が施され、第２階層データの予測値ｄ４５
が生成される。逆量子化器２０２からのデータｄ３６と
予測値ｄ４５とが加算器２０７で加算される。加算器２
０７から画像データｄ４１が演算器２１１へ供給され、
演算器２１１では、式（１０）の演算が実行され、演算
器２１２から供給された画像データｄ５０と画像データ
ｄ４１から第２階層の全画素値が復元される。この演算
器２１１において、復元された全画素値は、画像データ
ｄ４９として、クラス分類適応予測回路２１４および演
算器２１０へ供給される。また画像データｄ４９は、第
２階層の出力として、出力端子２１９から取り出され
る。

【００９０】さらに、クラス分類適応予測回路２１４で
は、上述と同様に第１階層の画像データに対してクラス
分類適応予測が施され、第１階層データの予測値ｄ４４
が生成される。逆量子化器２０１からのデータｄ３５と
予測値ｄ４４とが加算器２０６で加算される。加算器２
０６から画像データｄ４０が演算器２１０へ供給され、
演算器２１０では、式（１０）の演算が実行され、演算
器２１１から供給された画像データｄ４９と画像データ
ｄ４０から第１階層の全画素値が復元される。この演算
器２１０において、復元された全画素値は、画像データ
ｄ４８として、第１階層の出力として、出力端子２１８
から取り出される。こうして、符号化対象画素数の増加
を防止した階層符号化において、クラス分類適応予測を
導入することで符号化効率の向上を図ることが可能とな
る。

【００９１】上述の階層符号化システムの具体的な応用
例としては、ハイビジョンテレビ静止画像のデータベー
スを構成した場合、最下位階層データ、すなわち第１階
層（原画像）データがハイビジョン解像度の再生データ
であり、第２階層データが標準解像度の再生データとな
り、最上位階層データ、すなわち、第５階層データは、
高速検索用の低解像度の再生データとなる。

【００９２】なお、情報量の削減を目的として圧縮符号
化を採用する場合には、復号化装置により得られた再生
画像データは、入力された原画像データと必ずしも一致
しないが、視覚的に劣化を検知できない程度にすること
が可能である。また、平均値を形成するのに単純平均値
に限らず、加重平均値を形成しても良い。

【００９３】また、この発明は、上述した予測符号化以
外の予測符号化で発生した残差信号の量子化に対しても
適用できる。また、この発明は、量子化ステップ幅を制
御することによって、発生データ量を制御するバッファ
リングの構成を有するシステムに対しても適用すること
ができる。

【００９４】

【発明の効果】この発明は、残差信号を例えばブロック
化することによって、残差信号のレベルの分布範囲を狭
くしてから量子化する。従って、量子化のダイナミック
レンジを実質的に拡大することができる。また、分布範
囲が狭くされた残差信号を量子化するので、量子化の精
度を高くすることができる。

【００９５】また、この発明は、量子化ステップ幅の最
適化により、入力信号に合致した量子化する。従って、
画質劣化の少ない高能率符号化が実現され、量子化復元
精度を高くすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る量子化装置の一実施例のブロッ
ク図である。

【図２】この発明を適用できる予測符号化のエンコーダ
のブロック図である。

【図３】この発明を適用できる予測符号化のデコーダの
ブロック図である。

【図４】予測符号化の一例を説明するための略線図であ
る。

【図５】この発明の一実施例の基準値検出回路の一例の
ブロック図である。

【図６】この発明の一実施例の量子化ステップ幅決定回
路の一例のブロック図である。

【図７】この発明の一実施例の処理部の一例のブロック
図である。

【図８】この発明の一実施例の量子化器の一例のブロッ
ク図である。

【図９】残差信号の説明に用いる略線図である。

【図１０】この発明による量子化の説明に用いる略線図
である。

【図１１】この発明の一実施例の量子化装置の復号器の
一例のブロック図である。

【図１２】この発明に係る最適化量子化装置の一実施例
のブロック図である。

【図１３】この発明の一実施例の最適化部の一例を示す
ブロック図である。

【図１４】この発明の一実施例の最適化の一例を示すフ
ローチャートである。

【図１５】この発明の可変長符号のエンコーダの一例を
示すブロック図である。

【図１６】プレーン符号化の説明に用いる略線図であ
る。

【図１７】この発明に係る量子化装置の他の実施例のブ
ロック図である。

【図１８】この発明に係るパラメータ検出回路の一例を
示すブロック図である。

【図１９】この発明に係るパラメータ検出回路の他の例
を示すブロック図である。

【図２０】この発明を適用できる階層符号化の一例の説
明に用いる略線図である。

【図２１】階層符号化の一例の説明に用いる略線図であ
る。

【図２２】階層符号化のエンコード側の構成の一例を示
すブロック図である。

【図２３】階層符号化のデコード側の構成の一例を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

２ ブロック化回路 ３ 基準値検出回路 ４ 量子化ステップ幅決定回路 ５ 処理部 ６ 量子化回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川口 邦雄 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−206400（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−78290（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03M 7/38 H04N 1/41

Claims (36)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力ディジタル信号のサンプル値と予測
   値との残差信号を量子化する量子化装置において、 上記残差信号のレベル分布の集中度を高めるために上記
   残差信号を水平方向の所定の画素数と垂直方向の所定の
   画素数とからなるブロックに分けるブロック化手段と、上記分けられた残差信号に応じた量子化ステップ幅を選
   択する選択手段と、 上記残差信号が所望値であるときに、量子化復号値が上
   記所望値となるように量子化対象区間をシフトし、上記
   シフトされた量子化対象区間の残差信号を上記量子化ス
   テップ幅に基づいて量子化する 量子化手段とを有するこ
   とを特徴とする量子化装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の量子化装置において、上記分けられた残差 信号のそれぞれの基準値に該当する
   コードをサイド情報として伝送することを特徴とする量
   子化装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の量子化装置において、上記分けられた残差 信号のそれぞれの基準値に該当する
   コードと、量子化条件を規定するデータとを、サイド情
   報として伝送することを特徴とする量子化装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の量子化装置において、上記分けられた残差 信号のそれぞれの基準値に該当する
   コードと、量子化ステップ幅を規定するデータとを、サ
   イド情報として伝送することを特徴とする量子化装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の量子化装置において、上記分けられた残差 信号のそれぞれの基準値に該当する
   コードと、信号分布幅を規定するデータとを、サイド情
   報として伝送することを特徴とする量子化装置。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の量子化装置において、 量子化された信号をビットプレーン毎に分けるプレーン
   符号化手段と、 上記プレーンのそれぞれに対して可変長符号化を施す可
   変長符号化手段とを有することを特徴とする量子化装
   置。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の量子化装置において、上記分けられた残差信号の レベル分布に応じて複数の量
   子化器の中から量子化器を選択する選択手段を有するこ
   とを特徴とする量子化装置。
8. 【請求項８】 請求項１に記載の量子化装置において、 上記分けられた残差信号のレベル分布に応じて選択され
   た量子化ステップ幅の最適化を行う ことを特徴とする量
   子化装置。
9. 【請求項９】 請求項１に記載の量子化装置において、 上記残差信号の復元誤差が最小になるように、量子化ス
   テップ幅が選択されることにより、信号分布幅の最適化
   値が決定される ことを特徴とする量子化装置。
10. 【請求項１０】 請求項１に記載の量子化装置におい
    て、 上記残差信号の特徴量に基づき量子化ステップ幅の評価
    範囲を限定することにより、信号分布幅の最適化値が決
    定される ことを特徴とする量子化装置。
11. 【請求項１１】 請求項１に記載の量子化装置におい
    て、 量子化ステップ幅の評価範囲を制限した上で、上記残差
    信号の量子化復元絶対値誤差が最小となるように上記量
    子化ステップ幅を決定することにより、上記量子化ステ
    ップ幅の最適化値が決定される ことを特徴とする量子化
    装置。
12. 【請求項１２】 入力ディジタル信号のサンプル値と予
    測値との残差信号を量子化する量子化装置において、 上記残差信号のレベル分布の集中度を高めるために上記
    残差信号を水平方向の所定の画素数と垂直方向の所定の
    画素数とからなるブロックに分けるブロック化手段と、上記分けられた残差信号に応じた量子化ステップ幅を選
    択する選択手段と、 上記残差信号が所望値であるときに、量子化復号値が上
    記所望値となるように量子化対象区間をシフトし、上記
    シフトされた量子化対象区間の残差信号を上記量子化ス
    テップ幅に基づいて 量子化する量子化手段とを有し、 上記量子化手段の出力を伝送するとともに、分類された
    量子化対象信号のそれぞれの基準値に該当するコード
    と、量子化条件を規定するデータとを、サイド情報とし
    て伝送し、上記基準値の量子化復元値を不変とすること
    を特徴とする量子化装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の量子化装置におい
    て、 量子化された信号をビットプレーン毎に分けるプレーン
    符号化手段と、 上記プレーンのそれぞれに対して可変長符号化を施す可
    変長符号化手段とを有することを特徴とする量子化装
    置。
14. 【請求項１４】 請求項１２に記載の量子化装置におい
    て、上記分けられた残差信号の レベル分布に応じて複数の量
    子化器の中から量子化器を選択する選択手段を有するこ
    とを特徴とする量子化装置。
15. 【請求項１５】 請求項１２に記載の量子化装置におい
    て、上記分けられた残差 信号のレベル分布に応じて選択され
    た量子化ステップ幅の最適化を行うことを特徴とする量
    子化装置。
16. 【請求項１６】 請求項１２に記載の量子化装置におい
    て、上記残差 信号の復元誤差が最小になるように、量子化ス
    テップ幅が選択されることにより、信号分布幅の最適化
    値が決定されることを特徴とする量子化装置。
17. 【請求項１７】 請求項１２に記載の量子化装置におい
    て、上記残差 信号の特徴量に基づき量子化ステップ幅の評価
    範囲を限定することにより、信号分布幅の最適化値が決
    定されることを特徴とする量子化装置。
18. 【請求項１８】 請求項１２に記載の量子化装置におい
    て、 量子化ステップ幅の評価範囲を制限した上で、上記残差
    信号の量子化復元絶対値誤差が最小となるように上記量
    子化ステップ幅を決定することにより、上記量子化ステ
    ップ幅の最適化値が決定されることを特徴とする量子化
    装置。
19. 【請求項１９】 入力ディジタル信号のサンプル値と予
    測値との残差信号を量子化する量子化方法において、 上記残差信号のレベル分布の集中度を高めるために上記
    残差信号を水平方向の所定の画素数と垂直方向の所定の
    画素数とからなるブロックに分けるステップと、 上記分けられた残差信号に応じた量子化ステップ幅を選
    択するステップと、 上記残差信号が所望値であるときに、量子化復号値が上
    記所望値となるように 量子化対象区間をシフトし、上記
    シフトされた量子化対象区間の残差信号を上記量子化ス
    テップ幅に基づいて 量子化するステップとを有すること
    を特徴とする量子化方法。
20. 【請求項２０】 請求項１９に記載の量子化方法におい
    て、上記分けられた残差 信号のそれぞれの基準値に該当する
    コードをサイド情報として伝送することを特徴とする量
    子化方法。
21. 【請求項２１】 請求項１９に記載の量子化方法におい
    て、上記分けられた残差 信号のそれぞれの基準値に該当する
    コードと、量子化条件を規定するデータとを、サイド情
    報として伝送することを特徴とする量子化方法。
22. 【請求項２２】 請求項１９に記載の量子化方法におい
    て、上記分けられた残差 信号のそれぞれの基準値に該当する
    コードと、量子化ステップ幅を規定するデータとを、サ
    イド情報として伝送することを特徴とする量子化方法。
23. 【請求項２３】 請求項１９に記載の量子化方法におい
    て、上記分けられた残差 信号のそれぞれの基準値に該当する
    コードと、信号分布幅を規定するデータとを、サイド情
    報として伝送することを特徴とする量子化方法。
24. 【請求項２４】 請求項１９に記載の量子化方法におい
    て、 量子化された信号をビットプレーン毎に分けるステップ
    と、 上記プレーンのそれぞれに対して可変長符号化を施すス
    テップとを有することを特徴とする量子化方法。
25. 【請求項２５】 請求項１９に記載の量子化方法におい
    て、上記分けられた残差信号の レベル分布に応じて複数の量
    子化器の中から量子化器を選択するステップを有するこ
    とを特徴とする量子化方法。
26. 【請求項２６】 請求項１９に記載の量子化方法におい
    て、 上記分けられた残差信号のレベル分布に応じて選択され
    た量子化ステップ幅の最適化を行う ことを特徴とする量
    子化方法。
27. 【請求項２７】 請求項１９に記載の量子化方法におい
    て、 上記残差信号の復元誤差が最小になるように、量子化ス
    テップ幅が選択されることにより、信号分布幅の最適化
    値が決定される ことを特徴とする量子化方法。
28. 【請求項２８】 請求項１９に記載の量子化方法におい
    て、 上記残差信号の特徴量に基づき量子化ステップ幅の評価
    範囲を限定することにより、信号分布幅の最適化値が決
    定される ことを特徴とする量子化方法。
29. 【請求項２９】 請求項１９に記載の量子化方法におい
    て、 量子化ステップ幅の評価範囲を制限した上で、上記残差
    信号の量子化復元絶対値誤差が最小となるように上記量
    子化ステップ幅を決定することにより、上記量子化ステ
    ップ幅の最適化値が決定される ことを特徴とする量子化
    方法。
30. 【請求項３０】 入力ディジタル信号のサンプル値と予
    測値との残差信号を量子化する量子化方法において、 上記残差信号のレベル分布の集中度を高めるために上記
    残差信号を水平方向の所定の画素数と垂直方向の所定の
    画素数とからなるブロックに分けるステップと、 上記分けられた残差信号に応じた量子化ステップ幅を選
    択するステップと、 上記残差信号が所望値であるときに、量子化復号値が上
    記所望値となるように量子化対象区間をシフトし、上記
    シフトされた量子化対象区間の残差信号を上記量子化ス
    テップ幅に基づいて 量子化するステップとを有し、 上記量子化された信号の出力を伝送するとともに、上記
    分けられた残差信号のそれぞれの基準値に該当するコー
    ドと、量子化条件を規定するデータとを、サイド情報と
    して伝送し、上記基準値の量子化復元値を不変とするこ
    とを特徴とする量子化方法。
31. 【請求項３１】 請求項３０に記載の量子化方法におい
    て、 量子化された信号をビットプレーン毎に分けるステップ
    と、 上記プレーンのそれぞれに対して可変長符号化を施すス
    テップとを有することを特徴とする量子化方法。
32. 【請求項３２】 請求項３０に記載の量子化方法におい
    て、上記分けられた残差信号の レベル分布に応じて複数の量
    子化器の中から量子化器を選択するステップを有するこ
    とを特徴とする量子化方法。
33. 【請求項３３】 請求項３０に記載の量子化方法におい
    て、上記分けられた残差 信号のレベル分布に応じて選択され
    た量子化ステップ幅の最適化を行うことを特徴とする量
    子化方法。
34. 【請求項３４】 請求項３０に記載の量子化方法におい
    て、上記残差 信号の復元誤差が最小になるように、量子化ス
    テップ幅が選択されることにより、信号分布幅の最適化
    値が決定されることを特徴とする量子化方法。
35. 【請求項３５】 請求項３０に記載の量子化方法におい
    て、上記残差 信号の特徴量に基づき量子化ステップ幅の評価
    範囲を限定することにより、信号分布幅の最適化値が決
    定されることを特徴とする量子化方法。
36. 【請求項３６】 請求項３０に記載の量子化方法におい
    て、 量子化ステップ幅の評価範囲を制限した上で、上記残差
    信号の量子化復元絶対値誤差が最小となるように上記量
    子化ステップ幅を決定することにより、上記量子化ステ
    ップ幅の最適化値が決定されることを特徴とする量子化
    方法。