JP3518717B2 - 動画像符号化装置および方法、並びに動画像復号化装置および方法 - Google Patents

動画像符号化装置および方法、並びに動画像復号化装置および方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、動画像符号化装置
および方法、並びに動画像復号化装置および方法に関
し、特に、量子化誤差を少なくし、また、リンギングノ
イズの位相のフレーム毎の変化に起因する動画像の時間
的なばたつきを抑制するようにした動画像符号化装置お
よび方法、並びに動画像復号化装置および方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ディジタルデータの圧縮を目的に行われ
る量子化処理では、通常、入力されたデータcに対して
次式の処理が施される。 c'= int(c/Q+0.5) (1) ここで、Qは量子化のためのステップサイズであり、int
()は切り捨て処理を行う関数を示す。これに対して、デ
ータを復元する逆量子化処理では、 c"=c'×Q (2) なる処理が施される。これらは、線形量子化（線形逆量
子化）と呼ばれるものであり、復元されたデータの値nQ
（nは整数）は、図２５に示すように、量子化ステップ
で刻まれた範囲の中央の値となり、 nQ-Q/2≦c＜nQ+Q/2 (3) の範囲の入力データすべてを代表することになる。
【０００３】また、図２６に示すように、分布に偏りが
大きいデータに対しては、全体の量子化誤差を小さくす
るために、図２７に示すように、分布度数が大きいレベ
ルほど小さな量子化ステップで量子化を行う、非線形量
子化法も提案されている。
【０００４】図２８は、従来の動画像符号化装置の構成
例を表している。この動画像符号化装置１においては、
フレームメモリ１２に符号化されるべき動画像データが
供給され、記憶されるようになされている。
【０００５】動きベクトル検出器１１は、フレームメモ
リ１２に保存された入力画像から、動きベクトルvを検
出する。動きベクトルの検出法としては、通常、１６画
素×１６画素の重ならない小領域としてのブロック単位
（以下、マクロブロックと呼ぶ）のブロックマッチング
が行われる。また、より高い精度を実現するために、半
画素単位のマッチングが行われる場合もある。
【０００６】動き補償器２０はフレームメモリ２１を内
蔵し、現在、符号化すべき画像の各位置の画素値を、す
でに符号化が終了し、局部的に復号化して、このフレー
ムメモリ２１に保存されている画像から予測する。時刻
tに入力された画像上の位置(i,j)における画素値I[i,j,
t]の予測値I'[i,j,t]は、この位置に対応する動きベク
トルv=(vx(i,j,t),vy(i,j,t))を用いて、次式のように
決定される。 I'[i,j,t]=(I[i',j',t-T]+I[i'+1,j',t-T]+ I[i',j'+1,t-T]+I[i'+1,j'+1,t-T])/4 (4) なお、i',j'は、次式で表される。 i'=int(i+vx(i,j,t)T) j'=int(j+vy(i,j,t)T) ここで、Tは、現在予測を行っている画像Iが入力された
時刻と、フレームメモリ上にある画像が入力された時刻
の差であり、(4)式右辺のI[i',j',t-T]、I[i'+1,j',t-
T]、I[i',j'+1,t-T]、I[i'+1,j'+1,t-T]は、フレームメ
モリ２１上の画素値を表わす。また、int(x)はxを越え
ない最大の整数値を表している。
【０００７】差分画像生成器１３は、現在符号化すべき
画素の値と、動き補償器２０によって得られた予測値と
の差分を計算し、マクロブロック毎にその絶対値の総和
sを次のように算出する。
【数１】 ここで、MBpqはpqで指定されたマクロブロックを表わ
す。(5)式の値が予め設定されたしきい値T1よりも小さ
い場合には、そのマクロブロックに対応する各差分値を
出力する。これに対し、(5)式の値がしきい値T1よりも
大きい場合には、差分値ではなく、現在符号化すべき画
素の値をそのまま出力する。なお、差分画像生成器１３
において、画素値そのものが出力されたマクロブロック
を、イントラマクロブロックと呼ぶ。また、イントラマ
クロブロック以外のマクロブロックを、インターマクロ
ブロックと呼ぶ。
【０００８】イントラマクロブロックであるか否かを現
すフラグfは、差分画像生成器１３から可変長符号化器
／多重化器１６に送られて、ビットストリームに多重化
されるとともに、画像加算器１９に送られる。
【０００９】DCT(Descrete Cosine Transform)器１４
は、８画素×８画素のブロックに対して２次元DCTを施
す。量子化器（Q）１５は、DCT器１４によって得られた
DCT係数cに対して、適当なステップサイズQを用いて次
式のような量子化処理を行う。 c'=int(c/Q) (6) 量子化の施されたDCT係数は、可変長符号化器／多重化
器１６、および逆量子化器(Q-1)１７に供給される。
【００１０】逆量子化器１７では、量子化器１５で用い
られたのと同じステップサイズにより、次のように逆量
子化処理が行われる。 c"=c'×Q (7) 逆量子化の施されたデータは、IDCT器１８によって、８
画素×８画素のブロックに対して逆DCTが行われる。
【００１１】画像加算器１９は、差分画像生成器１３か
ら送られてくるフラグfに応じて、IDCT器１８から出力
されたデータ、および動き補償器２０から出力された予
測値から画素値を復元する。ここで、フラグfがイント
ラマクロブロックを示している場合には、IDCT器１８か
らのデータそのものが画素値を表しているために、ここ
では何も行わない。これに対し、フラグfがインターマ
クロブロックであることを示している場合には、IDCT器
１８からのデータに、動き補償器２０から出力された予
測値を加算して、画素値を復元する。復元された画素値
は、動き補償器２０に送られ、フレームメモリ２１に保
存される。
【００１２】可変長符号化器／多重化器１６では、量子
化器１５によって得られた量子化されたDCT係数、動き
ベクトル検出器１１によって得られた動きベクトルv、
差分画像生成器１３によって得られたフラグfに対して
可変長符号化、および多重化を施してビットストリーム
として、所定の伝送路に伝送したり、記録媒体に記録す
る。
【００１３】図２９は、図２８の動画像符号化装置１よ
り出力されたビットストリームの供給を受け、これを復
号化する動画像復号化装置の構成例を表している。この
動画像復号化装置３１においては、はじめに逆多重化器
／可変長復号化器４１によって動画像符号化装置１にお
ける可変長符号化器／多重化器１６の逆処理が施され、
ビットストリームから、量子化の施されたDCT係数、動
きベクトルv、およびフラグfを復元する。得られたDCT
係数は逆量子化器４２に、動きベクトルvは動き補償器
４５に、フラグfは画像加算器４４に、それぞれ供給さ
れる。
【００１４】逆量子化器４２、およびIDCT器４３は動画
像符号化装置１における逆量子化器１７およびIDCT器１
８と同様のものであり、それぞれにおいて、(7)式の逆
量子化処理が施され、その後、IDCTが施される。
【００１５】画像加算器４４は動画像符号化装置１の画
像加算器１９と同様のものであり、逆多重化器／可変長
復号化器４１から送られてくるフラグfがイントラマク
ロブロックを示している場合には、IDCT器４３からのデ
ータそのものを、またフラグfがインターマクロブロッ
クであることを示している場合には、IDCT器４３からの
データに、動き補償器４５によってすでに生成されてい
る予測値を加算した値を、それぞれ復元画像の画素値と
して出力する。これらの画素値は、予測画像を生成する
ために、動き補償器４５のフレームメモリ４６に保存さ
れる。
【００１６】動き補償器４５は動画像符号化装置１の動
き補償器４５と同様のものであり、可変長復号化器４１
によって得られた動きベクトルv、およびすでにこの動
き補償器４５が備えるフレームメモリ４６に保存されて
いる画像を用いて、現在復号化すべき画像の各画素値の
予測を行う。
【００１７】図３０と図３１に、ウエーブレット変換を
用いた動画像符号化装置と動画像復号化装置の従来例を
示す。これは、図２８と図２９におけるDCT器１４、IDC
T器１８，４３を、ウエーブレット変換器５１、逆ウエ
ーブレット変換器５２，６１に置き換えたものであり、
その他の量子化器１５、逆量子化器１７，４２、動き補
償器２０，４５などは図２８と図２９のものと同様であ
る。
【００１８】差分画像生成器１３は、図２８の場合と同
様に、イントラマクロブロックの判定を行うが、ここで
イントラマクロブロックと判定された場合には、そのマ
クロブロック内の画素値の平均値aveが次のように計算
される。
【数２】 ここで、NMBpqは、マクロブロック内の画素数（１６画
素×１６画素）を表わしている。
【００１９】マクロブロック内の各画素値からその平均
値aveを引いた値が、差分値として出力され、ウエーブ
レット変換器５１に送られる。一方、イントラマクロブ
ロックの平均値aveは、可変長符号化器／多重化器１６
に送られるとともに、画像加算器１９に送られ、画像の
復号に用いられる。
【００２０】画像加算器１９では、イントラマクロブロ
ックに対しては、逆ウエーブレット変換の施されたデー
タに対して、差分画像生成器１３から送られてくるマク
ロブロック平均値aveを加算して画素値を復元する。
【００２１】これに対して、インターマクロブロックの
場合、DCTの場合と同様に、差分画像生成器１３は、入
力された画素値と動き補償器２０からの予測値との差を
出力し、これがウエーブレット変換器５１でウエーブレ
ット変換される。画像加算器１９は、逆ウエーブレット
変換器５２により、逆ウエーブレット変換の施されたデ
ータに、動き補償器２０によってすでに生成されている
予測画像の予測値を加算して、画素値を復元する。
【００２２】なお、図３１の動画像復号化装置３１にお
ける逆ウエーブレット変換器６１、画像加算器４４、動
き補償器４５においても、上述した場合と同様の復号化
動作が実行される。
【００２３】図３２に、ウエーブレット変換器５１の構
成例を示す。
【００２４】差分画像生成器１３より入力された画像デ
ータI[i,j]は、画像上における水平方向に対する周波数
帯域分割処理を施すために、解析用水平ローパスフィル
タ７１、および解析用水平ハイパスフィルタ１０１に供
給される。これらのフィルタとしては、例えば図３３
（Ａ）（解析用水平ローパスフィルタ７１）または
（Ｂ）（解析用水平ハイパスフィルタ１０１）に示すよ
うな係数を持つ線形フィルタを用いることができる。
【００２５】なお、ウエーブレット分割で用いる図３２
の解析用フィルタ、およびウエーブレット合成で用いる
後述する図３４の合成用フィルタは、次式の関係が完全
に、または近似的に満足されるように構成されている。 H0(-z)F0(z)+H1(-z)F1(z)=0 (9) H0(z)F0(z)+H1(z)F1(z)=2z-L (10) H0(z)、H1(z)、F0(z)、F1(z)は、それぞれ解析用ローパ
スフィルタ７１，７４，７７，８０，８７，１０４、解
析用ハイパスフィルタ７５，８２，８４，８９，１０
１，１０６、合成用ローパスフィルタ１２３，１２９，
１４３，１５２，１５８，１６２、合成用ハイパスフィ
ルタ１２７，１４７，１４９，１５６，１６６，１６８
の伝達関数であり、Lは任意の整数である。この拘束条
件によって、合成された信号が、帯域分割前の入力信号
と完全に、あるいは近似的に一致することが保証され
る。図３４に示した合成用ローパスフィルタとハイパス
フィルタの係数の例を図３５（Ａ）と（Ｂ）に示す。
【００２６】図３２において、解析用水平ローパスフィ
ルタ７１は、入力された画像データI[i,j]から水平方向
の低周波成分である水平低周波数帯域信号L[i,j]を抽出
し、水平サブサンプリング器７２に出力する。水平サブ
サンプリング器７２は、次式に従って、１サンプル毎の
間引き処理を実行する。 X[i',j']=X[i,j], i'=i/2 (11) ただし、X=Lである。
【００２７】メモリ７３は、解析用垂直ローパスフィル
タ７４、または解析用垂直ハイパスフィルタ７５におい
て必要となるデータを確保するための複数のラインメモ
リからなる記憶装置であり、垂直方向のフィルタリング
処理に用いられるフィルタのタップの数だけのラインメ
モリを備えている。解析用垂直ローパスフィルタ７４、
または解析用垂直ハイパスフィルタ７５として、例え
ば、図３３に示す係数のフィルタを用いる場合、タップ
数の多いローパスフィルタに合わせて９本のラインメモ
リが設置される。
【００２８】解析用垂直ローパスフィルタ７４、および
解析用垂直ハイパスフィルタ７５では、垂直方向への周
波数帯域分割を行うために、メモリ７３に保存されたデ
ータに対して、画像上における垂直方向へのローパスフ
ィルタリング処理、およびハイパスフィルタリング処理
が行われる。ここで用いるフィルタは、水平方向へのフ
ィルタリング処理で用いるもの（解析用水平ローパスフ
ィルタ７１または解析用水平ハイパスフィルタ１０１）
と同じものを用いることもできる。
【００２９】一方、解析用水平ハイパスフィルタ１０１
は、画像データI[i,j]から水平高周波数帯域信号H[i,j]
を分離し、水平サブサンプリング器１０２は、上記した
(11)式に従って、間引き処理を施し（ただし、この場
合、X=H）、メモリ１０３に記憶させる。
【００３０】解析用垂直ローパスフィルタ１０４と解析
用垂直ハイパスフィルタ１０６は、解析用垂直ローパス
フィルタ７４と解析用垂直ハイパスフィルタ７５におけ
る場合と同様に、画像上における垂直方向へのローパス
フィルタリング処理とハイパスフィルタリング処理を行
う。
【００３１】水平サブサンプリング器７２の出力する水
平低周波数帯域信号L[i',j]に対する解析用垂直ローパ
スフィルタ７４の出力信号LL[i',j]と解析用垂直ハイパ
スフィルタ７５の出力信号LH[i'j,]、および水平サブサ
ンプリング器１０２の出力する水平高周波数帯域信号H
[i',j]に対する解析用垂直ローパスフィルタ１０４の出
力信号HL[i',j]と解析用垂直ハイパスフィルタ１０６の
出力信号HH[i',j]は、それぞれ垂直サブサンプリング器
７６，９１，１０５，１０７に供給され、画像上におけ
る垂直方向のサブサンプリング処理、すなわち、１ライ
ン毎の間引き処理が次式のように行われる。 X[i',j']=X[i',j], j'=j/2 (12) X=LL,LH,HLまたはHH
【００３２】垂直サブサンプリング器９１，１０５，１
０７で垂直サブサンプリング処理の施された、各周波数
帯域信号LH[i',j']、HL[i',j']、HH[i',j']は、そのま
ま、ウエーブレット変換器５１から量子化器１５に出力
される。
【００３３】一方、垂直サブサンプリング器７６より出
力される、水平方向、垂直方向ともにローパスフィルタ
の施された信号LL[i',j']は、２段目の解析用水平ロー
パスフィルタ７７、および解析用水平ハイパスフィルタ
８４への入力信号とされる。以下、上述した解析用水平
ローパスフィルタ７１、水平サブサンプリング器７２、
メモリ７３、解析用垂直ローパスフィルタ７４、解析用
垂直ハイパスフィルタ７５、垂直サブサンプリング器７
６，９１における場合と同様の処理が、解析用水平ロー
パスフィルタ７７、水平サブサンプリング器７８、メモ
リ７９、解析用垂直ローパスフィルタ８０、解析用垂直
ハイパスフィルタ８２、垂直サブサンプリング器８１，
８３において行われる。
【００３４】また、上述した解析用水平ハイパスフィル
タ１０１、水平サブサンプリング器１０２、メモリ１０
３、解析用垂直ローパスフィルタ１０４、解析用垂直ハ
イパスフィルタ１０６、垂直サブサンプリング器１０
５，１０７における場合と同様の処理が、解析用水平ハ
イパスフィルタ８４、水平サブサンプリング器８５、メ
モリ８６、解析用垂直ローパスフィルタ８７、解析用垂
直ハイパスフィルタ８９、垂直サブサンプリング器８
８，９０において行われる。これにより、帯域分割のな
された信号LLLL[i'',j'']，LHLL[i'',j'']，HLLL[i'',
j'']，HHLL[i'',j'']が生成される。
【００３５】ウエーブレット変換器５１からの出力信号
LLLL[i",j"]、LHLL[i",j"]、HLLL[i",j"]、HHLL[i",
j"]、およびLH[i',j']、HL[i',j']、HH[i',j']が、各周
波数帯域に対応するウエーブレット係数となる。
【００３６】一方、図３４に示した逆ウエーブレット変
換器５２（逆ウエーブレット変換器６１も同様に構成さ
れている）では、図３２に示したウエーブレット変換器
５１によって得られた各周波数帯域信号、すなわちウエ
ーブレット係数LLLL[i",j"]、LHLL[i",j"]、HLLL[i",
j"]、HHLL[i",j"]、およびLH[i',j']、HL[i',j']、HH
[i',j']が、順次合成され、画像の復元が行われる。
【００３７】すなわち、はじめに、入力された周波数帯
域信号の中で、２段階の帯域分割処理が施されているLL
LL[i",j"]、LHLL[i",j"]、HLLL[i",j"]、HHLL[i",j"]の
合成が行われる。これらの信号は、はじめに、複数のラ
インメモリからなるメモリ１２１，１２５，１４１，１
４５に保存され、後に続く合成用垂直ローパスフィルタ
１２３、合成用垂直ハイパスフィルタ１２７、合成用垂
直ローパスフィルタ１４３、または合成用垂直ハイパス
フィルタ１４７で必要とされるライン数のデータが確保
される。なお、ここで必要なライン数は、垂直フィルタ
のタップ数が奇数の場合には、（タップ数＋１）／２
本、タップ数が偶数の場合には、タップ数／２本とな
る。例えば、ローパスフィルタとして、図３５（Ａ）に
示すものを用いる場合、２本のラインメモリが合成用垂
直ローパスフィルタ１２３の前に設置される。ここで、
図３４のメモリ１２１，１２５，１４１，１４５，１５
０，１５４，１６０，１６４において必要となるライン
メモリの数が、図３２の符号化器側のメモリ７３，７
９，８６，１０３と異なるのは、後述するように、図３
４においては、メモリとフィルタリング処理の間で垂直
方向のアップサンプリング処理がなされるためである。
【００３８】垂直アップサンプリング器１２２，１２
６，１４２，１４６は、(13)式に示すように、入力され
る各ライン間に、すべてがゼロである１ライン分のデー
タを挿入する処理を行う。
【数３】
【００３９】垂直アップサンプリング器１２２，１２
６，１４２，１４６で垂直アップサンプリング処理の施
された各周波数帯域信号LLLL[i",j']、LHLL[i",j']、HL
LL[i",j']、HHLL[i",j']は、それぞれ、合成用垂直ロー
パスフィルタ１２３、合成用垂直ハイパスフィルタ１２
７、合成用垂直ローパスフィルタ１４３、または合成用
垂直ハイパスフィルタ１４７によって垂直方向の補間処
理が行われ、加算器１２４または１４４に送られる。こ
こで、前述したように、これらの合成フィルタ１２３，
１２７，１４３，１４７は、対応する解析用フィルタ８
０，８２，８７，８９とともに、(9)式と(10)式の関係
を満たす必要があり、解析用フィルタとして図３３に示
す係数のものを用いた場合には、図３５に示す係数のフ
ィルタを合成フィルタとして用いることになる。
【００４０】補間処理の施された周波数帯域信号LLLL
[i",j']とLHLL[i",j']、およびHLLL[i",j']、HHLL[i",
j']は、それぞれ加算器１２４または加算器１４４によ
って加算された後、水平アップサンプリング器１２８ま
たは１４８に供給され、(14)式のような水平方向のアッ
プサンプリング処理が施される。
【数４】
【００４１】合成用水平ローパスフィルタ１２９と合成
用水平ハイパスフィルタ１４９は、水平アップサンプリ
ング器１２８または１４８で水平アップサンプリング処
理の施された各信号に対して水平方向のフィルタリング
処理を施し、補間処理を行う。補間処理の施された２つ
の信号は加算器１４０によって加算され、低周波数帯域
信号LL[i',j']が復元される。
【００４２】次に、この復元された信号LL[i',j']と、
入力された周波数帯域信号LH[i',j'],HL[i',j'],HH[i',
j']に対して、メモリ１５０乃至加算器１５９におい
て、上述したメモリ１２１乃至加算器１４０における場
合と同様の処理が施されて、画像信号I[i,j]が再構成さ
れる。
【００４３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図２５に示
すように、従来の逆量子化器では、量子化器で用いた量
子化ステップサイズと同じサイズの逆量子化ステップを
用いて逆量子化を行っており、復元される値は、通常、
その量子化ステップ（逆量子化ステップ）で刻まれる各
範囲の中央の値となる。このような線形量子化において
は、図３６に示すように、量子化ステップで刻まれる各
量子化範囲において入力データが一様に分布している場
合には量子化誤差が最小となる。
【００４４】これに対して、動画像符号化における、動
き補償の施された差分画像のDCT係数、あるいはウエー
ブレット係数などは、図２６に示すように、その絶対値
の増加に対して度数が急激に減少するような分布を持
ち、その局所的な分布も、図３７に示すように、一様に
はならない。特に低ビットレートで符号化を行う場合、
量子化ステップの値Qも大きくなるため、ほとんどの係
数の絶対値が０からQの範囲に存在することになる。そ
の結果、従来の線形の量子化器および逆量子化器では、
このようなデータに対しては、量子化誤差が大きくなっ
てしまうといった問題があった。
【００４５】分布の偏りが大きいデータに対しては、度
数の大きいレベルでの量子化ステップを小さくする、す
なわち、非線形の量子化および逆量子化を行うことで、
量子化誤差を小さくすることができるが、それに伴っ
て、発生するビット量も増大するといった問題があっ
た。また、このような非線形な量子化および逆量子化
は、その処理が煩雑になるといった問題もあった。
【００４６】さらに、図２８と図２９に示したDCTと動
き補償を併用した動画像符号化／復号化装置は、国際標
準方式として、MPEG1,MPEG2,H.263などに採用されてお
り、現在最も広く用いられているが、ブロック単位の処
理であるために、特にビットレートが低い場合には多く
のブロックノイズが発生するといった問題があった。
【００４７】これに対し、ウエーブレット変換を用いた
図３０と図３１の従来例では、処理がフレーム単位とな
ることで、ブロックノイズの発生を回避することができ
るが、平坦な領域においてウエーブレット符号化特有の
リンギングノイズが発生し、動画像に適用した場合に
は、このリンギングの位相がフレーム毎に変化すること
により、時間的なばたつきが発生するといった課題があ
った。
【００４８】また、ウエーブレット符号化方式では、同
じ空間位置に対応する異なる周波数帯域の係数の中で、
量子化後のある１つの係数が他の係数に対して著しく大
きい場合、復号された画像上に、ウエーブレットフィル
タのパターンがそのまま現れるとともに、このような係
数の出現が時間的に不安定であるとき、そのパターンの
フリッカが発生することになり、主観的画質が劣化する
という問題があった。
【００４９】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、データ量を増加させることなく、量子化誤
差を小さくするようにするものである。また、ブロック
ノイズの発生を回避するとともに、リンギングノイズの
発生、さらには、リンギングの位相がフレーム毎に変化
することに起因する時間的なばたつきの発生を抑制する
ようにするものである。
【００５０】
【００５１】
【００５２】
【課題を解決するための手段】本発明 の動画像符号化装
置は、入力された画像から動きベクトルを検出する動き
ベクトル検出手段と、動きベクトルに対応して符号化す
べき画像の予測画像を生成する予測画像生成手段と、予
測画像と、符号化すべき画像との差分画像を生成する差
分画像生成手段と、差分画像に対してウエーブレット変
換を施し、差分画像に対するウエーブレット係数を算出
するウエーブレット変換手段と、ウエーブレット係数を
量子化し、量子化ウエーブレット係数を算出する量子化
手段と、量子化ウエーブレット係数を逆量子化し、ウエ
ーブレット係数を復元する逆量子化手段と、復元された
ウエーブレット係数の少なくとも一部に、当該ウエーブ
レット係数が属する周波数帯域に応じて設定した減衰係
数を積算して補正ウエーブレット係数を算出するウエー
ブレット係数補正手段と、補正ウエーブレット係数に対
して、逆ウエーブレット変換を施し、差分画像を復元す
る逆ウエーブレット変換手段と、復元された差分画像に
対して、予測画像を加算し、入力画像を復元する画像加
算手段とを備えることを特徴とする。本発明の動画像符
号化方法は、入力された画像から動きベクトルを検出す
る動きベクトル検出ステップと、動きベクトルに対応し
て符号化すべき画像の予測画像を生成する予測画像生成
ステップと、予測画像と、符号化すべき画像との差分画
像を生成する差分画像生成ステップと、差分画像に対し
てウエーブレット変換処理を施し、差分画像に対するウ
エーブレット係数を算出するウエーブレット変換ステッ
プと、ウエーブレット係数を量子化し、量子化ウエーブ
レット係数を算出する量子化ステップと、量子化ウエー
ブレット係数を逆量子化し、ウエーブレット係数を復元
する逆量子化ステップと、復元されたウエーブレット係
数の少なくとも一部に、当該ウエーブレット係数が属す
る周波数帯域に応じて設定した減衰係数を積算して補正
ウエーブレット係数を算出するウエーブレット係数補正
ステップと、補正ウエーブレット係数に対して、逆変換
処理を施し、差分画像を復元する逆ウエーブレット変換
処理ステップと、復元された差分画像に対して、予測画
像を加算し、入力画像を復元する画像加算ステップとを
含むことを特徴とする。
【００５３】
【００５４】本発明の動画像復号化装置は、量子化され
ているウエーブレット係数に対して逆量子化を行い、ウ
エーブレット係数を復元する逆量子化手段と、復元され
たウエーブレット係数の少なくとも一部に、当該ウエー
ブレット係数が属する周波数帯域に応じて設定した減衰
係数を積算して補正ウエーブレット係数を算出するウエ
ーブレット係数補正手段と、補正ウエーブレット係数に
対して、逆ウエーブレット変換を施し、差分画像を復元
する逆ウエーブレット変換手段と、動きベクトルに対応
して予測画像を生成する予測画像生成手段と、復元され
た差分画像に対して、予測画像を加算し、復号すべき画
像を復元する画像加算手段とを備えることを特徴とす
る。ウエーブレット係数補正手段は、輝度成分と色差成
分に対する減衰係数を独立に設定するようにすることが
できる。ウエーブレット係数補正手段は、入力画像に対
してウエーブレット変換を行うイントラフレームにおけ
る減衰係数と、入力画像に対して動き補償を施した後で
ウエーブレット変換を行うインターフレームにおける減
衰係数とを、独立に設定するようにすることができる。
ウエーブレット係数補正手段は、絶対値が所定のしきい
値よりも小さいウエーブレット係数に対する補正ウエー
ブレット係数を算出するようにすることができる。ウエ
ーブレット係数補正手段は、ウエーブレット係数から孤
立係数を検出し、検出した孤立係数に対する補正ウエー
ブレット係数を算出するようにすることができる。ウエ
ーブレット係数補正手段は、絶対値が第 1 のしきい値よ
り大きいウエーブレット係数であって、かつ当該ウエー
ブレット係数と画像上で同じ空間位置および方向性を有
するすべてのウエーブレット係数の絶対値が第２のしき
い値よりも小さいものを孤立係数として検出するように
することができる。本発明の動画像復号化方法は、量子
化されているウエーブレット係数に対して逆量子化を行
い、ウエーブレット係数を復元する逆量子化ステップ
と、復元されたウエーブレット係数の少なくとも一部
に、当該ウエーブレット係数が属する周波数帯域に応じ
て設定した減衰係数を積算して補正ウエーブレット係数
を算出するウエーブレット係数補正ステップと、補正ウ
エーブレット係数に対して、逆変換処理を施し、差分画
像を復元する逆ウエーブレット変換処理ステップと、動
きベクトルに対応して予測画像を生成する予測画像生成
ステップと、復元された差分画像に対して、予測画像を
加算し、復号すべき画像を復元する画像加算ステップと
を含むことを特徴とする。
【００５５】
【００５６】
【００５７】第１の本発明においては、復元されたウエ
ーブレット係数の少なくとも一部が、当該ウエーブレッ
ト係数が属する周波数帯域に応じて設定した減衰係数を
積算して補正され、補正ウエーブレット係数が算出され
る。そして、補正ウエーブレット係数に対して、逆ウエ
ーブレット変換が施され、差分画像が復元される。
【００５８】第２の本発明においては、復元されたウエ
ーブレット係数の少なくとも一部が、当該ウエーブレッ
ト係数が属する周波数帯域に応じて設定した減衰係数を
積算して補正され、補正ウエーブレット係数が算出され
る。そして、補正ウエーブレット係数に対して、逆ウエ
ーブレット変換が施されて、差分画像が復元される。
【００５９】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態の構成
は、図２８乃至図３１に示した場合と同様とされる。た
だし、動画像符号化装置１の逆量子化器１７および動画
像復号化装置３１の逆量子化器４２で用いる量子化ステ
ップQ'として（以下、必要に応じて、量子化器１５にお
ける量子化ステップと区別する必要のある場合、逆量子
化器１７，４２における量子化ステップを、逆量子化ス
テップとも称する）、次式に示すように、量子化器１５
で用いた量子化ステップQに対して、所定の係数a (0.0
≦a≦1.0）を積算した値を用いる。 Q'=aQ (15) すなわち、逆量子化処理はこのQ'を用いて次式のように
行われる。 c'''= c'×Q' (16)
【００６０】図１に(16)式による逆量子化処理による、
入力データと、復元されたデータの関係を示す。また、
図２に、(16)式の逆量子化処理によって生じる量子化誤
差と、(2)式による従来の逆量子化処理による量子化誤
差の比較を示す。図２では、横軸が入力データの値を、
縦軸が量子化誤差の絶対値を示す。図中の領域１は、(1
6)式による逆量子化の方が量子化誤差が小さい範囲を示
しており、また領域２は、逆に従来の(2)式による逆量
子化の方が量子化誤差が小さい範囲を示している。この
図からもわかるように、入力データが、差分画像に対す
る変換係数のように、Qよりも小さい値がほとんどであ
るような場合、(16)式による逆量子化処理の方が、全体
として量子化誤差を小さくすることが可能となる。
【００６１】すなわち、小さいレベルに分布が集中する
ようなデータに対して、小さい量子化ステップを用いて
データを復元することにより、発生ビット数を増加させ
るこなく量子化誤差を減少させることができる。
【００６２】なお、量子化誤差が増加する領域２の範囲
を小さくするために、図３に示すように、逆量子化すべ
き量子化データc'が、所定のしきい値TH（図３の場合、
TH=2）よりも小さい場合にのみ、(15)式の量子化ステッ
プQ'を用い、それ以外の量子化データに対しては、通常
の量子化ステップ（量子化器１５における量子化ステッ
プ）Qを用いるようにすることもできる。このしきい値
は、任意に設定することもできるが、次式を満たすc'の
最小値として算出することもできる。 c'Q'≦c'Q-Q/2 (17)
【００６３】このように、量子化ステップの変更を、限
られた量子化値に限定することにより、より正確に量子
化誤差を減少させることができる。
【００６４】また、図４に示すように、量子化値c'が、
所定のしきい値TH（図４の場合、TH=2）よりも大きい場
合、量子化ステップQによる逆量子化値c'Qの替わりに、
量子化前の値として取りえる値の最小値(c'Q-Q/2)を出
力するようにしてもよい。
【００６５】このように、出力値のとり得る範囲を制限
することにより、より正確に量子化誤差を減少させるこ
とができる。
【００６６】第２の実施の形態は、第１の実施の形態で
説明した逆量子化処理を、図５に示すような構成によっ
て実現するものである。すなわち、この実施の形態にお
いては、線形の逆量子化器３０１（図２８乃至図３１の
逆量子化器１７または逆量子化器４２に対応する）の後
段に係数補正器３０２が設けられる。そして、逆量子化
器３０１において、量子化器１５で用いられたのと同じ
量子化ステップサイズQを用いて、(2)式で示すように逆
量子化を行った後、その出力値c"に対して、係数補正器
３０２において、次式で示すように、減衰係数aを積算
する。 c'''=a×c' (18)
【００６７】この構成において、量子化誤差の増加を回
避するためのしきい値処理を行う場合には、係数補正器
３０２において、入力された値が、所定のしきい値より
小さい場合にのみ、減衰係数aの積算を行うようにする
ことができる。また、入力された値がしきい値より大き
い場合、その値が量子化前の値として取り得る値の最小
値(c"-Q/2)を出力するようにすることもできる。
【００６８】図６に第３の実施の形態の構成を示す。た
だし、図３０の従来例と同じ機能を持つものは同じ符号
で示し、その説明を適宜省略する。
【００６９】本実施の形態の基本的構成は、図３０に示
す従来例とほぼ同様であるが、逆量子化器１７と逆ウエ
ーブレット変換器５２の間に、ウエーブレット係数補正
器２０１が設置されている点が従来の場合と異なる。こ
のウエーブレット係数補正器２０１では、逆量子化器１
７で(7)式の逆量子化処理が施されたウエーブレット係
数c"に対して、その絶対値が予め設定されたしきい値T2
よりも小さい場合には、次式のような補正処理が施され
る。 c'''=a[L]×c" (19) a[L]は０≦a[L]≦１の実数値であり、(19)式は係数c"を
減衰係数a[L]によって減衰させることを意味している。
また、Lはその係数が属する周波数帯域を表わしてお
り、係数c"の属する周波数帯域に応じて、異なる減衰係
数を用いることが可能となっている。
【００７０】このように、ウエーブレット係数の絶対値
が所定のしきい値よりも小さい場合、それを減衰させる
ことにより、見かけ上のぼけを最小限に抑えるととも
に、リンギングによるばたつきを抑制することができ
る。
【００７１】図７に、Lとウエーブレット領域上の周波
数帯域との関係を示す。ただしここでは、３レベルの
（分割数が３の）ウエーブレット分割の例を示してあ
る。図中、B(=LH,HL,HH)は、分割された各周波数帯域の
バンドを表している。例えば、バンドHLは、水平方向の
ハイパスフィルタ処理と垂直方向のローパスフィルタ処
理を施したバンドであり、縦方向のエッジが出易いバン
ドとなる。また、バンドLHは、水平方向のローパスフィ
ルタ処理と垂直方向のハイパスフィルタ処理を施したバ
ンドであり、水平方向のエッジが出易いバンドである。
【００７２】減衰係数a[L]としては、動き補償の施され
たインターフレームに対しては、例えば次に示すよう
に、すべてのバンドにおいて、同じ値のものを用いるこ
ともできる。 a[0]=0.67 a[1]=0.67 a[2]=0.67 a[3]=0.67
【００７３】このように、すべての周波数帯域に対して
同じ大きさの減衰係数を用いた場合、しきい値Tが無限
大である場合には、ウエーブレット係数補正器２０１を
逆ウエーブレット変換器５２の直後に設置し、画素の差
分値に対して減衰係数を積算しても同じ結果が得られ
る。
【００７４】あるいはまた、動きに応じたレベル変化
は、高周波成分より低周波成分の方が少ないので、減衰
させてもあまり目立たない低周波数成分をより減衰させ
るように、減衰係数a[L]として、次に示すようなものを
用いることもできる。 a[0]=0.2 a[1]=0.4 a[2]=0.8 a[3]=1.0
【００７５】このように、動きに応じたレベル変化の少
ない低周波数成分をより減衰させることにより、見かけ
上のぼけを最小限に抑えるとともに、リンギングによる
ばたつきを抑制することができる。
【００７６】さらにまた、時間的変化に対して人間が高
い感度を有する中域周波数成分をより減衰させるよう
に、減衰係数a[L]として、次に示すようなものを用いる
ことができる。 a[0]=0.8 a[1]=0.2 a[2]=0.5 a[3]=1.0
【００７７】このように、時間的変化に対して人間が高
い感度を有する中域周波数成分をより減衰させることに
より、見かけ上のぼけを最小限に抑えるとともに、リン
ギングによるばたつきを効果的に抑制することができ
る。
【００７８】これに対して、動き補償を行わないイント
ラフレームにおいては、次に示すような減衰係数を用い
ることができる。 a[0]=1.0 a[1]=1.0 a[2]=0.9 a[3]=0.8
【００７９】なお、ここでは、輝度成分と色差成分に対
する減衰係数を区別していないが、それぞれに対して異
なる減衰係数を用いることもできる。例えば、イントラ
フレームの輝度成分に対しては、上記したように、a[0]
=1.0,a[1]=1.0,a[2]=0.9,a[3]=0.8の減衰係数を用いる
とともに、色差成分に対しては、次に示すような減衰係
数を用いることができる。 a[0]=1.0 a[1]=0.9 a[2]=0.8 a[3]=0.8
【００８０】図８は、図６の動画像符号化装置１より出
力されたビットストリームを復号化する動画像復号化装
置３１の構成例を表している。この図８において、図３
１に示した従来の動画像復号化装置における場合と対応
する部分には、同一の符号を付してあり、その説明は適
宜省略する。
【００８１】すなわち、図８の構成例においては、逆量
子化器４２と逆ウエーブレット変換器６１の間に、ウエ
ーブレット係数補正器２１１が挿入されている。その他
の構成は、図３１における場合と同様である。
【００８２】この図８におけるウエーブレット係数補正
器２１１は、上述した図６におけるウエーブレット係数
補正器２０１と同様の構成とされ、従って、同様の動作
を行う。その説明は、図６を参照して既に説明している
ので、ここでは省略する。
【００８３】以上の図６と図８に示した第３の実施の形
態と同様の構成で、ウエーブレット係数補正器２０１と
ウエーブレット係数補正器２１１において、同じ空間域
に対応する係数から孤立係数を検出し、その孤立係数に
対して、次式で示すような補正処理を行うようにするこ
とができる。 c'''=b[L]×c" (20)
【００８４】ここで、b[L]は０≦b[L]≦１の実数値であ
り、(20)式は係数c"を減衰係数b[L]によって減衰させる
ことを意味している。また、Lはその係数が属する周波
数帯域を表わしており、係数c"の属する周波数帯域に応
じて、異なる減衰係数を用いることが可能となってい
る。減衰係数としては、例えば、低周波数係数の重要性
を考慮して次に示すようなものを用いることができる。 b[1]=1.0 b[2]=0.8 b[3]=0.5 ここで、b[0]の係数が記載されていないのは、以下に述
べるように、最低周波数帯域における係数に対しては、
(20)式による補正処理を行わないことによる。
【００８５】このように、画像上で同じ位置に対応する
係数の中で孤立係数を検出することにより、見かけ上の
ぼけを最小限に抑えるとともに、不自然なウエーブレッ
トパターンの発生を抑制することができる。
【００８６】孤立係数の検出は次のように行うことがで
きる。いま処理の対象となっている係数をc"(i,j,B,L)
とする。ここで図７に示すように、L、Bはそれぞれその
係数が存在する周波数帯域、およびその周波数帯域内の
バンド(B=LH, HL, HH)を、(i,j)はバンド内での位置を
表わしている。この係数の絶対値が予め設定された第１
のしきい値T3よりも大きい場合、この係数は孤立係数で
ある可能性がある。そこで、この場合、この係数と同じ
空間位置の係数であって、同じ方向性の係数（対応する
バンドの係数）、すなわち、次式で示す係数に対して、
それらの絶対値が予め設定された第２のしきい値T4（T3
と等しくてもよい）よりも大きいか否かを順次、調べて
いく。Ln<Lの場合、 c"(i×2-n,j×2-n,B,L-n) Ln>Lの場合、 c"(i×2n+di,j×2n+dj,B,L+n) (21) 0<n, 0≦di,dj<n-1 (22) なお、Lnは、対応係数の周波数帯域を表し、L-Ln=nの関
係が成立する。
【００８７】すべての対応係数がしきい値T4よりも小さ
い場合には、c"(i,j,B,L)を孤立係数とみなして、(20)
式の減衰処理を施す。但し、L=0、すなわち、最低周波
数帯域における関数に対しては、(20)式による補正処理
は行わない。係数c"(i,j,B,L)と、それに対応する係数
の関係を図９に示す。同図に示すように、注目係数をc"
(i,j,HL,2)とすると、同じ空間位置の対応係数は、(2i,
2j),(i/2,j/2)などの位置の係数となり、同じ方向性の
対応係数は、同じバンド(HL)の係数となる。
【００８８】なお、孤立係数検出に用いる周波数帯域の
範囲、すなわちnの範囲は任意に設定することができ
る。例えば、n=1に限定し、隣接する周波数帯域におけ
る係数のみを孤立係数の判定に反映させるようにするこ
ともできる。
【００８９】上記では、注目係数c"(i,j,B,L)に対する
孤立係数の条件として、その絶対値が第１のしきい値T3
よりも大きいことを要請しているが、さらにその上限を
設定することも可能である。すなわち、注目係数c"(i,
j,B,L)の絶対値がT3よりも大きく第３のしきい値T5より
も小さい場合にのみ、その係数を孤立係数の候補として
もよい。
【００９０】また、孤立係数を検出する際に、注目係数
c"(i,j,B,L)と、同じ周波数帯域上の近傍領域内に存在
する係数の大きさを考慮することもできる。すなわち、
(21)式と(22)式で示される係数とともに、さらに次式で
示される係数に対しても、その絶対値が第４のしきい値
T6（T4と等しくてもよい）よりも大きいか否かを調べ
る。 c"(i+di,j+dj,B,L)-K≦di,dj≦K (23)
【００９１】ここで、Kは注目係数の近傍領域を定義す
る定数である。(21)式と(22)式で示される全ての係数が
第２のしきい値T4よりも小さく、かつ、(23)式で示され
る全ての係数が第３のしきい値T5よりも小さい場合にの
み、注目係数c"(i,j,B,L)を孤立係数とみなす。
【００９２】図１０に(21)式、(22)式、および(23)式で
表される係数の位置関係の例を示す。破線で示された領
域が注目係数に対応する同一の周波数帯域上の近傍領域
であり、この例では、(23)式中の定数K=1となってい
る。
【００９３】また、孤立係数の検出に(23)式の係数を用
いる場合、近傍領域内のＮ個以上の係数が第４のしきい
値T6よりも小さい場合に注目係数を孤立係数とみなすよ
うにすることもできる。
【００９４】また、ここで用いたしきい値T3,T4,T5,T6
は、逆量子化器で用いられる量子化ステップサイズの整
数倍として設定することもできる。
【００９５】また、この第４の実施の形態における孤立
係数に対する補正処理は、第３の実施の形態の処理と併
用することも可能である。すなわち、ウエーブレット係
数に対して、第３の実施の形態による第１の補正処理を
施した後に、本実施の形態による孤立係数に対する補正
処理をさらに施すようにすることもできる。
【００９６】例えば第３の実施の形態における処理で、
低域周波数成分または中域周波数成分のウエーブレット
係数を大きく減衰すると、低域周波数成分または中域周
波数成分では孤立係数は殆ど存在しなくなり、高域周波
数成分においてだけ、孤立係数が目立ってくる。そこ
で、さらに第４の実施の形態で、目立ちやすい高域周波
数成分の孤立係数を大きく減衰させることによって、見
かけ上のぼけを最小限に抑えるとともに、不自然なウエ
ーブレットパターンの発生を効果的に抑制することがで
きる。
【００９７】図１１と図１２に第５の実施の形態の構成
例を示す。本実施の形態の構成は、基本的には図６と図
８に示した第３の実施の形態のものと同様であるが、差
分画像生成器１３または逆多重化器／可変長復号化器４
１において検出されたフラグfが、ウエーブレット係数
補正器２０１またはウエーブレット係数補正器２１１に
入力されている点が異なる。ウエーブレット係数補正器
２０１または２１１は、フラグfにより、現在処理の対
象となっている係数が、イントラマクロブロックに対応
していることが示されている場合には、第３の実施の形
態における(19)式の補正処理、または、第４の実施の形
態における(20)式の孤立係数の補正処理を行わない。
【００９８】各ウエーブレット係数がイントラマクロブ
ロックに対応しているか否かの判定は、例えば次のよう
に行うことができる。いま、対象としているウエーブレ
ット係数をc"(i, j, B, L)とすると、この係数は画像上
では、次の位置に対応すると考えられる。
【数５】 従って、画像上におけるこの位置がイントラマクロブロ
ックに含まれているか否かを判定することができる。こ
こで、LAYERはウエーブレット変換による分割数であ
り、図７の例ではLAYER=3となる。
【００９９】ところで実際には、ウエーブレットフィル
タのフィルタ長に応じ、係数c"(i,j,B,L)は、逆ウエー
ブレット変換の施された画像上では、(24)式の位置だけ
ではなく、より広い範囲の位置の画素値に影響を及ぼ
す。そこで、(24)式の位置だけではなく、その近傍位置
に対するフラグfを考慮して、イントマクロブロックで
あるか否かの判定をすることもできる。例えば、(24)式
の位置の近傍位置が属するマクロブロックの種類を調
べ、多数決によって判定することができる。また、近傍
におけるイントラマクロブロックの数とインターマクロ
ブロックの数の比によって、減衰係数a[L]を次のように
制御することもできる。
【数６】 ここで、Nintra、Ninterはそれぞれ、近傍領域内におけ
るイントラマクロブロックの数、およびインターマクロ
ブロックの数を表わしている。
【０１００】このように、既存のブロックマッチングに
よる動き補償で用いられている各ブロックモード（イン
トラブロックなど）に対して、適切に補正量を制御する
ことが可能となる。
【０１０１】図１３と図１４に本発明の第６実施の形態
の構成例を示す。図１３の実施の形態では、図６に示す
実施の形態の構成に、逆量子化器１７の出力に対して逆
ウエーブレット変換を直接施す第２の逆ウエーブレット
変換器２２１が追加されている。また、第１の逆ウエー
ブレット変換器５２と第２の逆ウエーブレット変換器２
２１の出力は、差分画像合成器２２２に入力される。さ
らに、差分画像生成器１３から出力されたフラグfは、
差分画像合成器２２２に入力される。
【０１０２】差分画像合成器２２２では、差分画像生成
器１３から送られてくるフラグfに応じて、マクロブロ
ック単位で、第１の逆ウエーブレット変換器５２、また
は第２の逆ウエーブレット変換器２２１から送られてく
るデータを切り替える。すなわち、フラグfがイントラ
マクロブロックである場合には、補正処理の施されてい
ない第２の逆ウエーブレット変換器２２１からのデータ
を選択出力する。一方、フラグfがインターマクロブロ
ックであることを示す場合には、補正処理の施された、
第１の逆ウエーブレット変換器５２からのデータを選択
出力する。
【０１０３】図１４は、図１３の動画像符号化装置１よ
り出力されたビットストリームを復号化する動画像復号
化装置３１の構成例を表している。図１４の動画像復号
化装置３１の基本的な構成は、図８に示した動画像復号
化装置３１の構成と基本的に同様であるが、図１４の実
施の形態においては、図１３の動画像符号化装置１にお
ける場合と同様に、逆量子化器４２の出力するデータを
直接、逆ウエーブレット変換する逆ウエーブレット変換
器２３１と、逆ウエーブレット変換器２３１の出力と逆
ウエーブレット変換器６１の出力を選択出力する差分画
像合成器２３２が設けられており、この差分画像合成器
２３２には、逆多重化器／可変長復号化器４１より出力
されたフラグfが供給されるようになされている。すな
わち、図１３の動画像復号化装置における復号化処理
は、図１３の動画像符号化装置１における復号化処理と
同様の処理であるので、その説明は省略する。
【０１０４】このように、既存のブロックマッチングに
よる動き補償で用いられている各ブロックモード（イン
トラブロックなど）に応じて、未補正差分画像と補正差
分画像を切り替えることにより、モードに応じてより適
切な補正処理をおこなうことができる。
【０１０５】図１５に本発明の第７の実施の形態の構成
を示す。本実施の形態では、図６に示す第１の実施の形
態の構成に、逆ウエーブレット変換後のデータを補正す
る差分画像補正器２４１が追加されている。
【０１０６】差分画像補正器２４１では、逆ウエーブレ
ット変換器５２の出力d"に対して、その絶対値が予め設
定されたしきい値T4よりも小さい場合に、次式の補正処
理を施す。 d'''=r×d" (26) ここで、rは0≦r≦1.0の実数であり、(26)式は逆ウエー
ブレット変換によって復元された差分データを減衰係数
rによって減衰させることを意味している。この差分画
像補正器２４１は、図１３に示す第４の実施の形態の第
１の逆ウエーブレット変換器５２と差分画像合成器２２
２の間に追加することもできる。
【０１０７】図１６は、図１５の動画像符号化装置１よ
り出力されたビットストリームを復号化する動画像復号
化装置３１の構成例を表している。この動画像復号化装
置３１においても、図１５の動画像符号化装置１に対応
して、逆ウエーブレット変換器６１と画像加算器４４の
間に、差分画像補正器２５１が配置されている。この差
分画像補正器２５１の構成および動作は、図１５の差分
画像補正器２４１と同様であるので、その説明は省略す
る。
【０１０８】このように、ウエーブレット領域上での補
正と空間領域上（逆ウエーブレット変換後の差分画像
上）での補正を併用することにより、時間的ばたつきを
より正確に抑制することができる。
【０１０９】図１７と図１８に、第８の実施の形態の動
画像符号化装置１と動画像復号化装置３１の構成を示
す。その基本的な構成は、図２８と図２９に示す場合と
同様であるが、図１７においては、逆量子化器１７とID
CT器１８の間に、DCT係数補正器２６１が接続されてい
る点が、また、図１８においては、逆量子化器４２とID
CT器４３の間に、DCT係数補正器２７１が接続されてい
る点が、図２８と図２９に示す場合と異なっている。
【０１１０】DCT係数補正器２６１，２７１で行うDCT係
数の補正処理は、原理的には第３の実施の形態（図６の
ウエーブレット係数補正器２０１および図８のウエーブ
レット係数補正器２１１）における場合と同様に、(19)
式に示すように行われる。動き補償を施したインターフ
レームに用いる減衰係数a[L]としては、例えば図１９に
示すように、すべてのDCT係数に対して同じもの（a[L]=
0.67）を用いることができる。また、入力データの性質
により、DCT係数の分布が周波数帯域によって異なるこ
とが既知である場合には、図２０に示すように、周波数
毎に異なる減衰係数（a[L]=0.8, 0.67または0.5）を用
いることができる。
【０１１１】これに対して、動き補償を行わないイント
ラフレームに対しては、例えば図２１に示すように、イ
ンターフレームとは異なる減衰係数（a[L]=1.0,1.0また
は0.9）を用いることができる。
【０１１２】また、ここでも、上述した場合と同様に、
輝度成分と色差成分に対する減衰係数を区別していない
が、それぞれ異なる減衰係数を用いることもできる。例
えば、イントラフレームの輝度成分に対しては、図２１
に示したような減衰係数を用い、色差成分に対しては、
図２２に示すような減衰係数（a[L]=1.0,0.9または0.
8）を用いることができる。
【０１１３】以上、説明したように、ウエーブレット係
数またはDCT係数の分布が、イントラフレームとインタ
ーフレームにおいて異なっているので、それぞれに対し
て異なる減衰係数を適用することにより、それぞれに対
して適切な減衰処理を行うことが可能となる。また、輝
度成分と色差成分に対して、それぞれ異なる減衰係数を
適用することで、それぞれに対して適切な減衰処理を行
うことが可能となる。
【０１１４】また、この実施の形態では、線形の逆量子
化器１７，４２とDCT係数補正器２６１，２７１を用い
ているが、第１の実施の形態に示したように、１つの逆
量子化器として実現することもできる。
【０１１５】図２３と図２４に、第９の実施の形態の動
画像符号化装置１と動画像復号化装置３１の構成を示
す。その基本的な構成は、図１７と図１８に示す場合と
同様であるが、差分画像生成器１３または逆多重化器／
可変長復号化器４１において検出されたフラグfが、DCT
係数補正器２６１またはDCT係数補正器２７１に入力さ
れている点が異なる。
【０１１６】ウエーブレット変換の場合、ウエーブレッ
ト係数とマクロブロックの関係は必ずしも明確ではな
く、(24)式のような対応関係を定義する基準が必要とな
るが、本実施の形態のように、ブロック単位のDCT係数
を用いる場合には、どのDCT係数がイントラマクロブロ
ックのものであるのかは明確である。従って、DCT係数
補正器２６１または２７１は、フラグfにより、現在処
理の対象となっている係数が、イントラマクロブロック
以外に対応していることが示されている場合にのみ、対
応するDCT係数の減衰処理を行う。
【０１１７】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
発明の基本的な原理を逸脱しない範囲で、各種の変更を
加えることが可能であることは勿論である。
【０１１８】
【０１１９】
【発明の効果】第１および第２の本発明 によれば、復元
されたウエーブレット係数の少なくとも一部を、当該ウ
エーブレット係数が属する周波数帯域に応じて設定した
減衰係数を積算して補正するようにしたので、ブロック
ノイズの発生を回避するとともに、リンギング位相の時
間的変化を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】逆量子化による入力レベルと復元レベルの関係
を説明する図である。
【図２】逆量子化による入力レベルと量子化誤差の関係
を説明する図である。
【図３】しきい値処理を用いた場合における入力レベル
と復元レベルの関係を説明する図である。
【図４】しきい値処理を用いた場合における他の入力レ
ベルと復元レベルの関係を説明する図である。
【図５】本発明のデータ処理装置の構成例を示すブロッ
ク図である。
【図６】本発明の動画像符号化装置の構成例を示すブロ
ック図である。
【図７】ウエーブレット領域上の周波数帯域とバンドを
説明する図である。
【図８】本発明の動画像復号化装置の構成例を示すブロ
ック図である。
【図９】同じ空間位置および方向性を有するウエーブレ
ット係数を説明する図である。
【図１０】孤立係数検出に用いる各係数の位置関係を説
明する図である。
【図１１】本発明の動画像符号化装置の他の構成例を示
すブロック図である。
【図１２】本発明の動画像復号化装置の他の構成例を示
すブロック図である。
【図１３】本発明の動画像符号化装置のさらに他の構成
例を示すブロック図である。
【図１４】本発明の動画像復号化装置のさらに他の構成
例を示すブロック図である。
【図１５】本発明の動画像符号化装置の他の構成例を示
すブロック図である。
【図１６】本発明の動画像復号化装置の他の構成例を示
すブロック図である。
【図１７】本発明の動画像符号化装置の他の構成例を示
すブロック図である。
【図１８】本発明の動画像復号化装置の他の構成例を示
すブロック図である。
【図１９】DCT係数に対する減衰係数の例を示す図であ
る。
【図２０】DCT係数に対する減衰係数の他の例を示す図
である。
【図２１】イントラフレームのDCT係数に対する減衰係
数を示す図である。
【図２２】イントラフレームの色差成分のDCT係数に対
する減衰係数を示す図である。
【図２３】本発明の動画像符号化装置のさらに他の構成
例を示すブロック図である。
【図２４】本発明の動画像復号化装置のさらに他の構成
例を示すブロック図である。
【図２５】線形の量子化と逆量子化による入力レベルと
復元レベルの関係を説明する図である。
【図２６】データの分布を説明する図である。
【図２７】非線形の量子化と逆量子化による入力レベル
と復元レベルの他の関係を説明する図である。
【図２８】従来の動画像符号化装置の構成例を示すブロ
ック図である。
【図２９】従来の動画像復号化装置の構成例を示すブロ
ック図である。
【図３０】従来の動画像符号化装置の他の構成例を示す
ブロック図である。
【図３１】従来の動画像復号化装置の他の構成例を示す
ブロック図である。
【図３２】図３０のウエーブレット変換器の構成例を示
すブロック図である。
【図３３】図３２の解析用フィルタの係数を説明する図
である。
【図３４】図３０の逆ウエーブレット変換器の構成例を
示すブロック図である。
【図３５】図３４の合成用フィルタの係数を説明する図
である。
【図３６】局所的に一様なデータの分布を説明する図で
ある。
【図３７】局所的に一様でないデータの分布を説明する
図である。
【符号の説明】
１ 動画像符号化装置， １１ 動きベクトル検出器，
１２ フレームメモリ， １３ 差分画像生成器，
１４ DCT器， １５ 量子化器， １６ 可変長符号
化器／多重化器， １９ 画像加算器， ２０ 動き補
償器， ３１動画像復号化装置， ４１ 逆多重化器／
可変長復号化器， ４２ 逆量子化器， ４４ 画像加
算器， ４５ 動き補償器， ５１ ウエーブレット変
換器，６１ 逆ウエーブレット変換器， ２０１，２１
１ ウエーブレット係数補正器， ２６１，２７１ DC
T係数補正器， ３０１ 逆量子化器， ３０２ 係数
補正器

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力された画像から動きベクトルを検出
    する動きベクトル検出手段と、 前記動きベクトルに対応して符号化すべき画像の予測画
    像を生成する予測画像生成手段と、 前記予測画像と、符号化すべき画像との差分画像を生成
    する差分画像生成手段と、 前記差分画像に対してウエーブレット変換処理を施し、
    差分画像に対するウエーブレット係数を算出するウエー
    ブレット変換手段と、前記ウエーブレット係数 を量子化し、量子化ウエーブレ
    ット係数を算出する量子化手段と、前記量子化ウエーブレット係数 を逆量子化し、ウエーブ
    レット係数を復元する逆量子化手段と、 前記復元されたウエーブレット係数の少なくとも一部
    に、当該ウエーブレット係数が属する周波数帯域に応じ
    て設定した減衰係数を積算して補正ウエーブレット係数
    を算出するウエーブレット係数補正手段と、前記補正ウエーブレット係数 に対して、逆変換処理を施
    し、差分画像を復元する逆ウエーブレット変換処理手段
    と、 前記復元された差分画像に対して、前記予測画像を加算
    し、入力画像を復元する画像加算手段とを備えることを
    特徴とする動画像符号化装置。
  2. 【請求項２】 入力された画像から動きベクトルを検出
    する動きベクトル検出ステップと、 前記動きベクトルに対応して符号化すべき画像の予測画
    像を生成する予測画像生成ステップと、 前記予測画像と、符号化すべき画像との差分画像を生成
    する差分画像生成ステップと、 前記差分画像に対してウエーブレット変換処理を施し、
    差分画像に対するウエーブレット係数を算出するウエー
    ブレット変換ステップと、 前記ウエーブレット係数を量子化し、量子化ウエーブレ
    ット係数を算出する量子化ステップと、 前記量子化ウエーブレット係数を逆量子化し、ウエーブ
    レット係数を復元する逆量子化ステップと、 前記復元されたウエーブレット係数の少なくとも一部
    に、当該ウエーブレット係数が属する周波数帯域に応じ
    て設定した減衰係数を積算して補正ウエーブレット係数
    を算出するウエーブレット係数補正ステップと、 前記補正ウエーブレット係数に対して、逆変換処理を施
    し、差分画像を復元する逆ウエーブレット変換処理ステ
    ップと、 前記復元された差分画像に対して、前記予測画像を加算
    し、入力画像を復元する画像加算ステップとを含むこと
    を特徴とする動画像符号化方法。
  3. 【請求項３】 量子化されているウエーブレット係数に
    対して逆量子化を行い、ウエーブレット係数を復元する
    逆量子化手段と、 前記復元されたウエーブレット係数の少なくとも一部
    に、当該ウエーブレット係数が属 する周波数帯域に応じて設定した減衰係数を積算して補
    正ウエーブレット係数 を算出するウエーブレット係数補
    正手段と、前記補正ウエーブレット係数 に対して、逆変換処理を施
    し、差分画像を復元する逆ウエーブレット変換処理手段
    と、 動きベクトルに対応して予測画像を生成する予測画像生
    成手段と、 前記復元された差分画像に対して、前記予測画像を加算
    し、復号すべき画像を復元する画像加算手段とを備える
    ことを特徴とする動画像復号化装置。
  4. 【請求項４】 前記ウエーブレット係数補正手段は、輝
    度成分と色差成分に対する前記減衰係数を独立に設定す
    ることを特徴とする請求項３に記載の動画像復号化装
    置。
  5. 【請求項５】 前記ウエーブレット係数補正手段は、入
    力画像に対してウエーブレット変換を行うイントラフレ
    ームにおける前記減衰係数と、入力画像に対して動き補
    償を施した後でウエーブレット変換を行うインターフレ
    ームにおける前記減衰係数とを、独立に設定することを
    特徴とする請求項３に記載の動画像復号化装置。
  6. 【請求項６】 前記ウエーブレット係数補正手段は、絶
    対値が所定のしきい値よりも小さいウエーブレット係数
    に対する前記補正ウエーブレット係数を算出することを
    特徴とする請求項３に記載の動画像復号化装置。
  7. 【請求項７】 前記ウエーブレット係数補正手段は、前
    記ウエーブレット係数から孤立係数を検出し、検出した
    前記孤立係数に対する前記補正ウエーブレット係数を算
    出することを特徴とする請求項３に記載の動画像復号化
    装置。
  8. 【請求項８】 前記ウエーブレット係数補正手段は、絶
    対値が第 1 のしきい値より大きいウエーブレット係数で
    あって、かつ当該ウエーブレット係数と画像上で同じ空
    間位置および方向性を有するすべてのウエーブレット係
    数の絶対値が第２のしきい値よりも小さいものを前記孤
    立係数として検出することを特徴とする請求項７に記載
    の動画像復号化装置。
  9. 【請求項９】 量子化されているウエーブレット係数に
    対して逆量子化を行い、ウエーブレット係数を復元する
    逆量子化ステップと、 前記復元されたウエーブレット係数の少なくとも一部
    に、当該ウエーブレット係数が属する周波数帯域に応じ
    て設定した減衰係数を積算して補正ウエーブレット係数
    を算出するウエーブレット係数補正ステップと、 前記補正ウエーブレット係数に対して、逆変換処理を施
    し、差分画像を復元する逆ウエーブレット変換処理ステ
    ップと、 動きベクトルに対応して予測画像を生成する予測画像生
    成ステップと、 前記復元された差分画像に対して、前記予測画像を加算
    し、復号すべき画像を復元する画像加算ステップとを含
    むことを特徴とする動画像復号化方法。
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