JP3363915B2 - 高能率符号化方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、画像データの高能率符
号化方式に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】画像の符号化方式の一つに、画素値の変
化の激しい部分に小さいサイズのブロックを割り当て、
ゆるやかな部分に大きいサイズのブロックを割り当てて
ブロック分割し、各ブロック内の画素値の変化を直交変
換の係数か近似式の係数に変換し、その係数を量子化し
て符号化する方式がある（特開昭６２−２５２２１７号
（データ符号化方式）公報などに示されている。）。こ
こではこの方式を適応ブロックサイズ符号化方式とよ
ぶ。また、前記直交変換の係数もしくは近似式の係数を
特に変換係数と呼ぶことにする。この適応ブロックサイ
ズ符号化方式では、変換係数を量子化する処理におい
て、人間の視覚特性を利用し効率よく行う従来の技術が
あった。しかしこの従来の技術は、特に低い圧縮や特に
高い圧縮では効率化が維持できず、限定された圧縮範囲
でしか効果を得ることができなかった。 【０００３】そこで、はじめにこの適応ブロックサイズ
符号化の概要について説明する。まず、分割した各ブロ
ック内の画素値は、通常直交変換か近似式の係数に変換
される。一例として（１）式のような近似式がある。 ｆ（ｉ，ｊ）＝Ａ×ｉ×ｊ＋Ｂ×ｉ＋Ｃ×ｊ＋Ｄ ．．．（１） ｛ｉはブロック内の水平方向の位置。ｊはブロック内の
垂直方向の位置。ｆ（ｉ，ｊ）はブロック内の（ｉ，
ｊ）の位置の近似値。Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは変換係数（近似
式の係数。）｝ つまり、ブロック内の画素値をＡ−Ｄの４つの変換係数
で表現することになる。従って、同じサイズのブロック
で画像全体を分割し（１）式で近似してしまうと、画素
値の変化のゆるやかな部分より、変化の激しい部分で大
きな近似誤差が発生してしまう。画素値の変化にかかわ
らず近似誤差を均一にするためには、変化の激しい部分
はより小さいサイズのブロックで分割する必要がある。
以下この近似誤差をたんに歪みと呼ぶことにする。そこ
で適応ブロックサイズ符号化では、ある任意の値を許容
できる最大の歪みとして設定し、画像の各部分において
その歪みをこえない範囲でできるだけ大きいサイズのブ
ロックにより分割をするようにしている。これにより、
必然的に画素値の変化の激しい部分は小さいサイズのブ
ロックで分割され、ゆるやかな部分は大きいサイズのブ
ロックで分割されるようになる。なお、上記許容できる
最大の歪みを許容歪みと呼ぶことにする。また、最適ブ
ロックサイズ符号化では許容歪みの値を小さくすると、
画像全体により小さいサイズのブロックがブロック分割
に使用され、低圧縮状態になる。逆に許容歪みの値を大
きくすると、画像全体により大きいサイズのブロックが
ブロック分割に使用され、高圧縮状態になる。当然のこ
とながら空間解像度は小さいサイズのブロックを多く使
用したほうが維持される。 【０００４】ところで、上述した適応ブロックサイズ符
号化方式では、変換係数を量子化する処理が必要であ
る。この処理において、画素値の変化のゆるやかな部分
では量子化誤差が目につきやすいが、画素値の変化の激
しい部分では逆に量子化誤差は目につきにくいという人
間の視覚特性を利用し、圧縮効率を上げている。左記視
覚特性についてアナログ信号をアナログ・ディジタル変
換（以下、Ａ／Ｄ変換と呼ぶ。）器で量子化する一般的
な場合を例として、図２により説明する。まず、図２
（Ａ）に示すようにゆるやかな変化をするアナログ信号
をＡ／Ｄ変換した場合を考えると、ディジタル信号の量
子化レベルが変化する前後の大部分では、量子化レベル
は同一値をとるため、変化した部分にあたかも輪郭があ
るかのように見えてしまう。ところが、図２（Ｂ）に示
すように激しい変化のアナログ信号に対しては、量子化
レベルも常に変化しており、上記輪郭は確認されること
がない。つまり、変化の激しい部分は、ゆるやかな変化
の部分に比べ、量子化ステップを大きくできる。量子化
ステップを大きくできるということは、量子化後のデー
タの必要ビット長を削減することができるということに
なる。量子化ステップを２のｍ乗倍すれば必要ビット長
をｍビット削減できることになる。 【０００５】一般に、最適ブロックサイズ符号化の変換
係数の量子化では、量子化後のデータ（以後、量子化デ
ータと呼ぶ）をさらに可変長符号化する場合が多いが、
量子化ステップを大きくするとビット長を削減できるこ
とに変わりはない。それは、ほとんどの可変長符号化は
量子化データの値がゼロ付近に集中する確率が大きいと
いう仮定でゼロに近い値になるほどビット長の短い符号
データを割り当てるようになっているからである。具体
的には、量子化ステップｎで量子化した量子化データが
１００だとすれば、量子化スケールを４ｎと大きくする
ことで量子化データは２５になる。つまりゼロに近づく
ため可変長符号化したビット長は短くなる。 【０００６】そこで適応ブロックサイズ符号化方式で
は、画素値の変化の激しい部分には小さいサイズのブロ
ックが割り当てられることから、大きいサイズのブロッ
クにおける変換係数の量子化ステップより、小さいサイ
ズのブロックにおける変換係数の量子化ステップを大き
くすることで効率のよい量子化を実現している。 【０００７】より具体的な従来例を図３に示す。まず、
図３の例では基本処理ブロックと呼ばれる固定サイズ
（１６画素×１６画素）のブロックで入力データを分割
するものとしている。これにより、この基本処理ブロッ
ク内には、図４に示すように１個の１６画素×１６画素
ブロック、４個の８画素×８画素ブロック、１６個の４
画素×４画素ブロック、６４個の２画素×２画素ブロッ
クが階層構造として存在する。そして、これらのブロッ
クのいくつかを用い、データの変化に応じて基本処理ブ
ロック内を適応的に分割することができる。図５に基本
処理ブロック内のブロック分割の一例を示す。この例で
は４個の２画素×２画素ブロック、３個の４画素×４画
素ブロック、３個の８画素×８画素ブロックで分割して
いる。この分割状態を分割に使用したブロックを葉とし
た木構造で表現したものを図６に示した。図６の各葉
は、そこに記した番号と同じ番号を持つ図５のブロック
と対応する。このように、基本処理ブロック内はデータ
の変化に応じて木構造として表現可能な様々な分割が可
能である。 【０００８】では図３の処理について述べる。入力デー
タ１７は基本処理ブロック分割部１８で基本処理ブロッ
ク単位の並びのデータ１９に変えられる。次にデータ１
９は変換係数算出部２０と歪み算出部２２に入力され
る。変換係数算出部２０では、それぞれ１６画素×１６
画素ブロック、８画素×８画素ブロック、４画素×４画
素ブロック、２画素×２画素ブロック、に対する変換係
数（例えば、前述（１）式のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を求め、
これを変換係数２１として出力する。つまり、ここで各
基本処理ブロックごとに図５に示した全ブロックの変換
係数が求まる。次に変換係数２１の１６画素×１６画素
ブロックにたいする変換係数は１６画素ブロック量子化
部２３で量子化され、８画素×８画素ブロックにたいす
る変換係数は８画素ブロック量子化部２４で量子化さ
れ、４画素×４画素ブロックにたいする変換係数は４画
素ブロック量子化部２５で量子化され、２画素×２画素
ブロックにたいする変換係数は２画素ブロック量子化部
２６で量子化される。そして、量子化データ２８とし
て、最適ブロック分割部３０に入力される。この時１６
画素ブロック量子化部２３の量子化ステップをｎとする
と、８画素ブロック量子化部２４の量子化ステップを２
ｎ、４画素ブロック量子化部２５の量子化ステップを４
ｎ、２画素ブロック量子化部２６の量子化ステップを８
ｎとする。一方、前記変換係数２１は歪み算出部２２に
も入力される。歪み算出部２２ではデータ１９と変換係
数２１より、基本処理ブロックごとに図５に示した全ブ
ロックについて、各々近似することによる歪みを算出
し、歪みデータ２７として最適ブロック分割部３０に入
力する。最適ブロック分割部３０は、許容歪み２９と歪
みデータ２７を入力して、各基本処理ブロックごとに、
許容歪みをこえない範囲でできるだけ大きいブロックを
用いて分割を決定する。そして、該当するブロックの量
子化データを前記量子化データ２８から選択し、量子化
データ３１として出力する。次に選択された量子化デー
タ３１は可変長符号化部３２により、可変長符号化され
符号データ３３となる。 【０００９】これにより画素値の変化が激しい部分ほど
小さいサイズのブロックで分割され、ブロックサイズが
一つ小さくなるごとに量子化ステップを２倍に大きくし
ていることから、変化の激しい部分では量子化データの
必要ビット長を削減することができ、上述の視覚特性を
利用した効率の良い量子化がされることになる。この様
子を画像サイズ３２画素×３２画素として図７に示す。
変化の激しい車や木の部分などでは最も小さいサイズの
２画素×２画素ブロックが使用され、その量子化ステッ
プは８ｎと大きく、変化のゆるやかな空の部分では１６
画素×１６画素ブロックが使用され、その量子化ステッ
プはｎである。 【００１０】ここで特に低い圧縮について考えると、前
述したように画像内は小さいサイズのブロックが多くな
り、空間解像度の劣化はほとんどなくなる。しかし、図
８に示すように画素値の変化のゆるやかな部分にも小さ
いサイズの２画素×２画素ブロックが割り当てられるこ
とになり、そのブロックの変換係数にたいする量子化ス
テップが８ｎと大きいことから、変化のゆるやかな部分
に視覚的に影響のある量子化誤差が発生するという問題
がある。本来劣化の許されない低い圧縮率でこのような
問題が生じることは致命的である。 【００１１】また、逆に特に高い圧縮の場合について考
えると、図９に示すように画像内は大きいサイズのブロ
ックが多くなり、空間解像度の劣化が激しくほとんどぼ
けたような復号画像しか得ることはできない。このよう
な状態で、大きいサイズのブロックの変換係数にたいす
る量子化ステップが小さく、量子化誤差を少なくおさえ
てあっても全く効果がない。むしろ、量子化ステップを
小さくしてあることにより、量子化後のデータの必要ビ
ット長が多くなっていることが無駄になっている。以上
のように従来技術では特に低い圧縮や特に高い圧縮にお
いて、変換係数の量子化が適切になっておらず、ある範
囲の圧縮率でしか効率的な圧縮がされていなかった。 【００１２】 【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術には、
低圧縮では画素値の変化のゆるやかな部分（つまり、量
子化誤差が目立つ部分）にも小さなブロックが割り当て
られ、その変換係数にたいする量子化ステップが大きい
ことから、量子化誤差が見えるという欠点がある。ま
た、高圧縮では画像全体に大きなサイズのブロックが多
くなり、空間解像度の劣化が激しくほとんどぼけた復号
画像しか得られないため、大きいサイズのブロックの変
換係数にたいする量子化ステップが小さく設定されてい
ることの効果がなく、むしろ量子化後の必要ビット長が
多く割り当てられていることが冗長になっているという
欠点がある。そこで、本発明はこの欠点を除き、圧縮状
態に応じて異なるサイズのブロックごとに変換係数の量
子化ステップを変更可能とし、どのような圧縮状態にお
いても最適な量子化ステップで変換係数を量子化可能と
することを目的とする。 【００１３】 【課題を解決するための手段】図１は本発明の全体構成
を示すブロック図である。図において入力画像データ１
は基本処理ブロック分割部２に入力され、その基本処理
ブロック分割部２からはデータ３が出力され、データ３
は変換係数算出部４と歪み算出部６に入力される。変換
係数算出部４からは、変換係数５が出力され、変換係数
量子化部７と歪み算出部６に入力される。また、許容歪
み８は、量子化ステップ制御部９と最適ブロック分割部
１３に入力される。この量子化ステップ制御部９から
は、制御信号１０が出力されて変換係数量子化部７に入
力される。そして、変換係数量子化部７からは、量子化
データ１１が出力され、最適ブロック分割部１３に入力
される。一方、データ３と変換係数５を入力した歪み算
出部６は、歪みデータ１２を最適ブロック分割部１３に
出力する。最適ブロック分割部１３からは、量子化デー
タ１４が出力され、可変長符号化部１５に入力され、可
変長符号化部１５からは、符号データ１６が出力され
る。 【００１４】 【作用】本発明の動作について以下に述べる。まず、ビ
デオカメラ等の走査線順の並びとなっている入力画像デ
ータ１は、基本処理ブロック分割部２で基本処理ブロッ
ク単位のデータの並びに変えられデータ３となる。デー
タ３は変換係数算出部４で、基本処理ブロック単位に基
本処理ブロック内に存在しうる全てのブロックにたいす
る変換係数を求める。その結果として、全ブロックの変
換係数５が出力される。 【００１５】ここで許容歪み８が小さい値であれば低圧
縮となり逆に大きい値であれば高圧縮となることは従来
の技術で説明したが、ここでは従来の技術で問題になら
ない範囲を通常範囲とし、低圧縮による問題が発生する
範囲を低圧縮範囲とし、また高圧縮による問題が発生す
る範囲を高圧縮範囲とするものとする。そして、量子化
ステップ制御部９は上記範囲を許容歪み８から判別し、
制御信号１０で変換係数量子化部７を制御することで、
異なるサイズのブロックごとに量子化ステップを変更可
能とする。具体的には、通常範囲の場合には従来の技術
と同様の量子化ステップとし、低圧縮範囲の場合は小さ
いサイズのブロックにたいする量子化ステップを小さく
し、高圧縮範囲の場合は大きいサイズのブロックにたい
する量子化ステップを大きくするように制御するもので
ある。 【００１６】これにより許容歪み８が通常範囲の場合、
量子化ステップ制御部９は制御信号１０により、従来の
技術と同様の量子化ステップとなるように、変換係数量
子化部７を制御する。これにより、前記変換係数５は従
来と同様の量子化がされ、量子化データ１１となる。一
方、歪み算出部６は、データ３と変換係数５から、基本
処理ブロック単位に基本処理ブロック内に存在しうる全
ブロックにたいする歪みを算出し、歪みデータ１２とし
て最適ブロック分割部１３に出力する。そして、最適ブ
ロック分割部１３は、許容歪み８と歪みデータ１２か
ら、各基本処理ブロックごとに許容歪みをこえないブロ
ックで、かつできるだけ大きいブロックを用いて分割を
決定する。そして、該当ブロックの量子化データが量子
化データ１１から選択され、量子化データ１４として出
力される。最後に可変長符号化部１５により、量子化デ
ータ１４は可変長符号化され符号データ１６となる。こ
のように、許容歪み８が通常範囲のときは、従来と同様
の動作をし、視覚特性を利用した効率のよい量子化をす
る。 【００１７】次に許容歪み８が低圧縮範囲の場合、量子
化ステップ制御部９は、制御信号１０により、小さいサ
イズのブロックにたいする量子化ステップを小さくす
る。これにより、小さいサイズのブロックにたいする量
子化誤差を改善できる。従来の技術では特に低い圧縮に
したときに、ゆるやかな変化の部分が小さいサイズのブ
ロックで分割され、その量子化ステップが大きいことに
より視覚上目立つ量子化誤差が発生していたが、この問
題を解決できる。 【００１８】次に許容歪み８が高圧縮範囲の場合、量子
化ステップ９は制御信号１０により、大きいサイズのブ
ロックにたいする量子化ステップを大きくする。通常は
量子化ステップを大きくしたことによる弊害として量子
化誤差による劣化が問題となるが、特に高い圧縮の場合
視覚的には空間解像度の劣化の影響が大きく、量子化誤
差による劣化は相対的に無視できる状態になる。したが
って、従来の技術による復号画像にそれ以上の劣化を与
えることなく量子化ステップを大きくでき、それにより
符号データ量をさらに削減できることになる。 【００１９】また、同じ符号データ量で比較すれば、本
発明により従来の技術による復号画像より空間解像度を
改善した復号画像を得ることができる。量子化ステップ
を大きくして符号データ量を削減した分だけ、新しく小
さいブロックによる分割を増加させることができ、空間
解像度の劣化が改善できるからである。高圧縮では空間
解像度の劣化の影響が大きいため、本発明による空間解
像度の劣化改善は効果が大きい。 【００２０】図１は許容歪みを指定して符号データ量を
制御する方式にたいする本発明の全体構成をしめす図で
あるが、圧縮率を指定して符号データ量を制御する方式
にたいしても本発明は適応できる。この場合、量子化ス
テップ制御部に指定した圧縮率を入力し、その値によっ
て量子化ステップの制御を行えばよい。 【００２１】なお、一般に許容歪みを指定して符号デー
タ量を制御する方式と圧縮率を指定して符号データ量を
制御する方式の違いは、許容歪みによる制御ではあらゆ
る画像にたいし確実に１／Ｎという確定した圧縮率に符
号化することができない（入力画像の圧縮のしやすさに
より多少左右されてしまう）が、復号画像の圧縮による
劣化具合はあらゆる画像にたいしほぼ等しくでき、逆に
圧縮率による制御ではあらゆる画像にたいし確実に１／
Ｎという確定した圧縮率に符号化することができるが、
復号画像の圧縮による劣化具合は画像によって差が生じ
てしまうということにある。 【００２２】 【実施例】以下、この発明の実施例を図１０により説明
する。図１０の入力データ３４は双線形関数変換回路３
５と歪み算出回路５５に入力される。双線形関数変換回
路３５は変換係数データ３６−３９を歪み算出回路５５
に出力する。さらに、変換係数３６−３９は、各々ＲＯ
Ｍ５６−５９にも出力される。許容歪み４０はＲＯＭ４
１と最適ブロック分割回路５１に入力される。前記歪み
算出回路５５は歪みデータ４６を最適ブロック分割回路
５１に出力する。またＲＯＭ４１は制御データ４２−４
５を各々ＲＯＭ５６−５９に出力する。ＲＯＭ５６−５
９は量子化データ４７−５０を最適ブロック分割回路に
出力する。その最適ブロック分割回路５１は量子化デー
タ５２を可変長符号化回路５３に出力する。可変長符号
化回路５３は符号データ５４を出力する。 【００２３】以下、この動作について説明する。本実施
例は図３の従来例の説明で仮定したのと同様に、基本処
理ブロックは１６画素×１６画素とする。また、分割し
たブロック内の画素値の変化は従来の技術で示した
（１）式で近似するものとする。ここでは、（１）式を
双線形関数と呼ぶことにする。まず、入力データ３４は
基本処理ブロック単位のデータの並びになっているもの
とし、これが双線形関数変換回路３５で（１）式の変換
係数Ａ−Ｄに変換される。これは、基本処理ブロック単
位に基本処理ブロック内に存在しうる全ブロックにたい
し実行される。その結果、１６画素×１６画素ブロック
の変換係数３６と、８画素×８画素ブロックの変換係数
３７と４画素×４画素ブロックの変換係数３８と２画素
×２画素ブロックの変換係数３９が出力される。そし
て、変換係数３６−３９は各々ＲＯＭ５６−５９のアド
レスに入力され、量子化した結果をＲＯＭ５６−５９の
データから量子化データ４７−５０として得る。このと
き、ＲＯＭ５６−５９のアドレスにはＲＯＭ４１のデー
タから出力された制御データ４２−４５も入力されてお
り、その値によってＲＯＭ５６−５９による量子化ステ
ップが変更されることになる。また、ＲＯＭ４１のアド
レスには許容歪み４０が入力されており、その値によっ
て制御データ４２−４５が変更される。したがって、許
容歪み４０の値によって、ＲＯＭ５６−５９による量子
化ステップが制御できることになる。一方、歪み算出回
路５５は、変換係数３６−３９と入力データ３４を入力
し、基本処理ブロック単位に基本処理ブロック内に存在
しうる全ブロックにたいし、（１）式で近似することに
よる歪みを算出し、歪みデータ４６として出力する。最
適ブロック分割回路５１は、歪みデータ４６と許容歪み
４０を入力し、許容歪みをこえないブロックで、かつ最
も大きいサイズのブロックを選びブロック分割を決定す
る。そして、前記許容歪み４０で量子化ステップを制御
された量子化データ４７−５０の中から、前記決定した
ブロック分割に使用するブロックの量子化データだけを
選択し、量子化データ５２として出力する。この量子化
データ５２は可変長符号化回路５３により、可変長符号
化され符号データ５４となる。 【００２４】以上により、特に低い圧縮や特に高い圧縮
の場合に自動的に変換係数の量子化ステップを変更する
ことができ、従来の技術による問題を解決することがで
きる。量子化ステップ変更の具体的な例を図１１に示
す。図１１では許容歪みの値の範囲を５段階に分割し、
範囲（１）は低い圧縮の方であり、範囲（５）は高い圧
縮の方である。また、範囲（３）は従来の技術でも問題
にならなかった範囲としている。範囲（３）よりも低い
圧縮となる範囲（１）（２）では、小さいサイズのブロ
ックにたいする量子化ステップを順に小さくしている。
また、範囲（３）よりも高い圧縮となる範囲（４）
（５）では、大きいサイズのブロックにたいする量子化
ステップを順に大きくしている。 【００２５】これを実現するための図１０におけるＲＯ
Ｍ４１のデータを説明する。ＲＯＭ４１のデータビット
をＤ７、Ｄ６、Ｄ５、Ｄ４、Ｄ３、Ｄ２、Ｄ１、Ｄ０の
８ビットとし、制御信号４２−４５との関係を以下のよ
うにする。 制御データ４２：Ｄ７、Ｄ６ 制御データ４３：Ｄ５、Ｄ４ 制御データ４４：Ｄ３、Ｄ２ 制御データ４５：Ｄ１、Ｄ０ そして、制御データのビットの値と量子化ステップの関
係を次のようにする。 ００：量子化ステップｎ ０１：量子化ステップ２ｎ １０：量子化ステップ４ｎ １１：量子化ステップ８ｎ したがってＲＯＭ４１では、許容歪みの（１）−（５）
の範囲をＲＯＭ４１のアドレスとし、該当するアドレス
空間に図１１にしたがったデータを設定すればよい。結
果を図１２に示す。次にＲＯＭ５６−５９であるが、こ
れらのＲＯＭの上位２ビットに制御データ４２−４５を
それぞれ接続し、その下位のビットに変換係数３６−３
９をそれぞれ接続するものとする。これにより、ＲＯＭ
５６−５９では、上位２ビットが００のアドレス空間の
データには、その下位アドレスの値を量子化ステップｎ
で量子化した結果を設定すればよい。同様に上位２ビッ
トが０１のアドレス空間のデータには量子化ステップ２
ｎで、上位２ビットが１０のアドレス空間のデータには
量子化ステップ４ｎで、上位２ビットが１１のアドレス
空間のデータには量子化ステップ８ｎで、量子化した結
果を設定すればよい。以上のようにＲＯＭデータを設定
することで、図１１にしたがった量子化が可能となる。 【００２６】ここで、図８に示したのが範囲（１）の場
合だったとすると、ゆるやかな変化である空の部分は、
４画素×４画素ブロックと、２画素×２画素ブロックで
分割されていることから、従来の技術によると量子化ス
テップは４ｎか８ｎであった。これを上記例によればｎ
とすることができるため、量子化誤差を４または８倍改
善できたことになる。したがって、特に低い圧縮にした
時、ゆるやかな変化の部分に発生する視覚上目立つ量子
化誤差の問題を解決できる。 【００２７】次に図９に示したのが範囲（５）の場合だ
ったとして、従来の技術に比べ符号データ量を削減でき
ることを具体的に示す。とりあえず、可変長符号化回路
５３での処理内容は無視する。まず、量子化ステップｎ
の時の量子化データの必要ビット長を６ビットとすれ
ば、他の量子化ステップと量子化データの必要ビット長
の関係は以下のようになる。 量子化ステップｎ ：必要ビット長６ビット 量子化ステップ２ｎ：必要ビット長５ビット 量子化ステップ４ｎ：必要ビット長４ビット 量子化ステップ８ｎ：必要ビット長３ビット 【００２８】これをもとに図１３に図９の従来の技術に
よる符号データ量の計算内容を示す。図１３の［ブロッ
ク個数］は図９で分割に使用されているブロックの個数
である。また、［量子化ステップ］は従来の技術による
ものである。次の［必要ビット長］は前記した量子化デ
ータの必要ビット長を示してある。異なるサイズのブロ
ックごとの必要データ量を［データ量］に示した。各ブ
ロック１個にたいし前記（１）式のＡ−Ｄの４つの係数
が必要であり、各々必要ビット長だけのデータ量が必要
であることから、 ［データ量］＝４（係数の数）×［必要ビット長］×
［ブロック個数］ という式で求められる。したがってデータ量を全部加算
すると３４０ビットと符号データ量が求まる。原画像の
データを８ビット／画素とすれば、圧縮率１／２４（３
４０ビット／３２画素×３２画素×８ビット）となる。 従来の技術による符号データ量：３４０ビット（１／２
４） 【００２９】では、図１４に本実施例による符号データ
量の計算内容を示す。［量子化ステップ］の変更にとも
ない［必要ビット長］も変わっている。結果として、符
号データ量は２２８ビット、圧縮率１／３５となる。 本実施例による符号データ量：２２８ビット（１／３
５） 高い圧縮では空間解像度の劣化が激しいため、量子化ス
テップを大きくしたことによる量子化誤差の劣化はほと
んど無視されるため、以上のように復号画像にほとんど
影響を与えず符号データ量をさらに削減できることがわ
かる。なお、ここでは可変長符号化回路５３での処理を
無視したが、可変長符号化は量子化データの値がゼロ付
近に集中する確率が大きいという仮定でゼロに近い値に
なるほどデータ長の短い符号データを割り当てるように
なっているため、量子化ステップを大きくすれば量子化
データはよりゼロに近い値となり、可変長符号化回路５
３の処理を考慮すればさらに符号データ量が削減できる
可能性がある。 【００３０】また、本実施例により従来の技術と同様の
符号データ量にしようとすれば、上記符号データ量の削
減量は１１２ビット（３４０ビット−２２８ビット）で
あるため、分割ブロックの数を約９ブロック増加させる
ことが可能である。それは、量子化ステップを８ｎとし
た場合の１ブロックに必要なデータ量は、 １２ビット＝４（係数の数）×３ビット（［必要ビット
長］） となるから、 ９ブロック ＜ １１２ビット／１２ビット となる。図９にたいして９ブロック増加させたものを図
１５に示す。図９に比べブロック数が増加したぶんだけ
空間解像度が改善されている。このように高い圧縮の場
合における空間解像度の改善効果は非常に大きい。 【００３１】以上本発明の１実施例について説明した
が、図１１の５段階の範囲分けはそれより多くても少な
くても実用的な段階数でかまわない。また、許容歪みの
代りに指定された圧縮率で範囲分けをしても同様の効果
が得られる。さらに、上記説明では量子化ステップを２
の倍数で変更したが、これも本発明の制限するところで
はない。図１０ではＲＯＭにより実現したが論理回路で
構成しても可能である。なお、基本的には図１１に示し
たようにサイズの異なるブロック単位に量子化ステップ
を変更できるのがよいが、回路構成の都合等により図１
６に示すように全サイズのブロックごと同じ変更比率で
変更してもかまわない。図１６の範囲（１）では大きい
サイズのブロックの量子化ステップが（１／４）ｎと小
さすぎることになるが、低い圧縮では大きいサイズのブ
ロックがほとんど発生することがないため実用上問題な
い。また、範囲（５）では小さいサイズのブロックの量
子化ステップが３２ｎと大きすぎることになるが、これ
も高い圧縮では小さいサイズのブロックの発生頻度は少
ないので実用上は問題ない。 【００３２】 【発明の効果】本発明によれば、符号データ量を制御す
るパラメータ（許容歪み、圧縮率など）に応じて、異な
るサイズのブロックごとにその変換係数の量子化ステッ
プを変更することで、特に低い圧縮の場合はゆるやかな
変化の部分に発生する視覚上影響の大きい量子化誤差を
改善することができる。また、特に高い圧縮の場合は復
号画像にほとんど影響を与えることなく符号データ量を
さらに削減することができる。これにより、同じ圧縮率
で比較すれば、高い圧縮の時に効果の大きい空間解像度
の劣化改善も可能となる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の全体構成を示すブロック図である。 【図２】視覚特性を説明する図である。 【図３】従来の技術例を示すブロック図である。 【図４】基本処理内に存在するブロックを示す図であ
る。 【図５】基本処理ブロック内のブロック分割の１例を示
す図である。 【図６】図５の分割状態を木構造で示した図である。 【図７】通常の圧縮におけるブロック分割状態を示す図
である。 【図８】低い圧縮におけるブロック分割状態を示す図で
ある。 【図９】高い圧縮におけるブロック分割状態を示す図で
ある。 【図１０】本発明の１実施例を示す図である。 【図１１】量子化ステップ変更の１例を示す図、 【図１２】図１のＲＯＭ４１の内容を示す図である。 【図１３】図９における従来の技術による符号データ量
を示す図である。 【図１４】図９における本発明の実施例による符号デー
タ量を示す図である。 【図１５】本発明の実施例により図９における空間解像
度を改善したことを示す図である。 【図１６】簡易的な量子化ステップ変更を示す図であ
る。 【符号の説明】 １ 画像データ ２ 基本処理ブロック分割部 ３ データ ４ 変換係数算出部 ５ 変換係数 ６ 歪算出部 ７ 変換係数量子化部 ８ 許容歪 ９ 量子化ステップ制御部 １０ 制御信号 １１ 量子化データ １２ 歪データ １３ 最適ブロック分割部 １４ 量子化データ １５ 可変長符号化部 １６ 符号データ

───────────────────────────────────────────────────── 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 H03M 7/30 - 7/50 H04N 1/41 - 1/419

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 入力データを大きさの異なる複数のブロ
   ックに分割する手段と、当該各ブロック内の入力データ
   を直交変換における係数あるいは近似関数における係数
   のいずれか１つに対応する変換係数に変換する手段と、
   当該変換係数を量子化する手段と、当該量子化データを
   圧縮符号化する高能率符号化方式において、前記変換係
   数を量子化する手段における量子化ステップを、符号デ
   ータ量を制御するパラメータである圧縮率あるいは許容
   歪み値のいずれか１つに基づき、所定の圧縮範囲より低
   圧縮範囲の場合は小さいサイズのブロックに対する量子
   化ステップを小さく、所定の圧縮範囲より高圧縮範囲の
   場合は大きいサイズのブロックに対する量子化ステップ
   を大きくするよう各ブロックのサイズに相応するそれぞ
   れの量子化ステップに変更制御する量子化ステップ制御
   手段を設けたことを特徴とする高能率符号化方式。