JP3623609B2 - 適応量子化直交変換符号化方式 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、予測符号化方式の予測差分信号を直交変換し、変換信号を量子化して符号化伝送する直交変換符号化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
入力信号から予測信号を減算した予測差分信号は信号のダイナミックレンジが1ビット増加するため、信号のダイナミックレンジが入力信号のダイナミックレンジの2倍になる。このため量子化を行う時、量子化特性のダイナミックレンジは2倍の広さが必要である。
【0003】
図4に従来のフレーム間予測直交変換符号化構成を示す。8ビットの入力信号から予測信号を減算器31で減算して求めたため9ビットの予測差分信号をブロック毎に直交変換器32で直交変換し、ブロッ毎に変換信号を各変換信号に応じて量子化器33で量子化する。量子化出力は符号変換器34と逆変換器に供給される。符号変換器34では符号変換して伝送路に送り出す。逆直交変換器35は直交変換の逆変換特性を有し、量子化された変換信号をブロック毎に逆変換して、量子化された予測差分信号が得られ、加算器36に供給される。加算器36では予測信号と加算されて、局部復号信号が得られ、予測器37に供給される。予測器では次の予測信号が得られる。
【0004】
変換器32では9ビットダイナミックレンジの予測誤差信号を1ブロックが8×8の2次元離散コサイン変換で変換して変換信号を出力するが、9ビットの予測誤差信号を直交変換した出力の変換信号は12ビットのダイナミックレンジを有するため、量子化器33は変換信号に応じた量子化特性で適応的に量子化するが、変換信号のダイナミックレンジが12ビットであるため、量子化器33の量子化特性のダイナミックレンジは12ビットが必要であった。このため、量子化レベル数が多くなり、符号変換器34で符号変換するのに多くのビット数が必要となった。
【0005】
一方、量子化のビット数を少なくできる方法として、最大量子化雑音で入力信号を振幅制限する必要がある折り返しの量子化の方法を改善した方法である、適応量子化を用いたDPCM(予測符号化)を図5に示す。
【0006】
8ビットの入力信号Xはモジュロー演算の減算器41と適応量子化器42へ供給され、減算器41は、入力信号Xから8ビットの予測信号Pをモジュロー演算で減算して8ビットの予測誤差信号Eを出力して適応量子化器42へ供給する。
【0007】
適応量子化器42は8ビットのダイナミックレンジの量子化特性を有し、量子化特性に従って予測誤差信号Eを量子化して対応する量子化レベルを仮の量子化出力Qとして出力するとともに、1つ上の量子化レベルQ+ と1つ下の量子化レベルQ- を合わせて出力する。仮の量子化出力Qから予測誤差信号Eを減算して量子化誤差信号N(=Q−E)をもとめ、入力信号Xと加算し、仮の局部復号信号Y(=P+Q=X+N)を求める。そして、仮の局部復号信号が8ビットのダイナミックレンジに有るかを判定し、範囲内の場合は、仮の量子化出力Qを真の量子化出力として出力し、オーバフローするときは1つ下の量子化レベルを選択して真の量子化出力とし、アンダーフローする場合は1つ上の量子化レベルを選択して真の量子化出力し、符号変換器43とモジュロー演算の加算器44へ供給する。
【0008】
加算器44は予測信号と量子化出力をモジュロー加算して8ビットの局部復号信号を得る。局部復号信号は予測器45へ供給されて次の予測信号を得る。
【0009】
適応量子化では、8ビットのダイナミックレンジの入力信号を従来より1ビット少ない8ビットのダイナミックレンジの量子化器を用いて符号化しても、局部復号信号は正しく8ビットのダイナミックレンジの範囲内の信号となり、過渡応特性の優れた復号信号を得る事ができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、少ない量子化ビット数で過渡応答特性の優れた符号化方式を実現するため、図4のフレーム間予測直交変換に図5の適応量子化の方法を適用しようとしても、量子化器の前後で直交変換が行われるため、そのまま用いることはできなかった。
【0011】
それ故に本発明の課題は、少ないビット数で量子化特性のダイナミックレンジを改善でき過渡応答特性が優れた適応量子化直交変換符号化方式を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明に係る適応量子化直交変換符号化方式は、入力信号をブロック毎に直交変換して変換信号を出力する第1の直交変換器と、ブロック毎に、前記変換信号と予測信号変換信号とをモジュロー演算で減算して差分変換信号を得る減算器と、前記差分変換信号と同じダイナミックレンジの量子化特性を有し、ブロック毎に、前記差分変換信号の量子化により発生する量子化雑音に前記変換信号を加算して求められる仮の局部復号信号が、前記ダイナミックレンジをオーバーフローする場合は前記差分変換信号の量子化レベルを下げ、前記ダイナミックレンジをアンダーフローする場合は前記差分変換信号の量子化レベルを上げるよう制御を行い、前記差分変換信号を適応量子化して量子化出力を得る適応量子化器と、前記量子化出力を符号化して受信側に送る符号変換器と、前記量子化出力と前記予測信号変換信号とをモジュロー演算で加算して局部復号変換信号を求める加算器と、前記局部復号変換信号を逆直交変換して局部復号信号を求める逆直交変換器と、前記局部復号信号から予測信号を得る予測器と、前記予測信号をブロック毎に直交変換して前記予測信号変換信号を得て前記減算器及び前記加算器に供給する第2の直交変換器とを有することを特徴としている。
なお、前記適応量子化器は、前記差分変換信号を量子化特性に従って量子化し、これを第1の量子化出力として出力すると共に、前記第1の量子化出力の量子化レベルより一つ下及び一つ上の量子化レベルの第2及び第3の量子化出力をそれぞれ出力する量子化器と、前記第1〜第3の量子化出力のうち何れか1を前記量子化出力として選択する切替器と、前記第1の量子化出力から前記差分変換信号を減算して量子化誤差信号を出力する第2の減算器と、前記量子化誤差信号と前記変換信号を加算して仮の局部復号変換信号を出力する第2の加算器と、前記仮の局部復号変換信号が前記差分変換信号と同じダイナミックレンジの範囲内にあるか否かを判断し、範囲内にある場合は前記切替器に前記第1の量子化出力を選択させ、オーバーフローする場合は前記切替器に前記第2の量子化出力を選択させ、アンダーフローする場合は前記切替器に前記第3の量子化出力を選択させる判定回路とを有することが望ましい。
【0014】
また、本発明に係る適応量子化直交変換符号化方式は、入力信号をブロック毎に直交変換して変換信号を出力する第1の直交変換器と、ブロック毎に、前記変換信号が統計的に振幅が大きくなる低域成分である場合に当該変換信号と第1の予測信号変換信号とをモジュロー演算で減算して第1の差分変換信号を得る第1の減算器と、前記変換信号が統計的に振幅が余り大きくならない高域成分である場合に当該変換信号から第2の予測信号変換信号を減算して第2の差分変換信号を得る第2の減算器と、前記第1の差分変換信号と同じダイナミックレンジの量子化特性を有し、ブロック毎に、前記第1の差分変換信号の量子化により発生する量子化雑音に前記低域成分の変換信号を加算して求められる仮の局部復号信号がオーバーフローまたはアンダーフローしないように制御を行うことにより、前記第1の差分変換信号を適応量子化して第2の量子化出力を得る適応量子化器と、ブロック毎に、前記第2の差分変換信号を量子化して第1の量子化出力を得る第1の量子化器と、前記第1又は第2の量子化出力を符号化して受信側に送る符号変換器と、前記第1の量子化出力と前記第1の予測信号変換信号とをモジュロー演算で加算して第1の局部復号変換信号を求める第1の加算器と、前記第2の量子化出力と前記第2の予測信号変換信号とを加算して第2の局部復号変換信号を求める第2の加算器と、前記第1及び第2の局部復号変換信号を合わせて逆直交変換して局部復号信号を求める逆直交変換器と、前記局部復号信号から予測信号を得る予測器と、前記予測信号をブロック毎に直交変換して前記低域成分に対応する前記第1の予測信号変換信号及び前記高域成分に対応する前記第2の予測信号変換信号を得る第2の直交変換器とを有することを特徴としている。
なお、前記適応量子化器は、前記第1の差分変換信号を量子化特性に従って量子化し、これを第3の量子化出力として出力すると共に、前記第3の量子化出力の量子化レベルより一つ下及び一つ上の量子化レベルの第4及び第5の量子化出力をそれぞれ出力する第2の量子化器と、前記第3〜第5の量子化出力のうち何れか1を前記第1の量子化出力として選択する切替器と、前記第3の量子化出力から前記第1の差分変換信号を減算して量子化誤差信号を出力する第3の減算器と、前記量子化誤差信号と前記変換信号を加算して前記仮の局部復号変換信号を出力する第3の加算器と、前記仮の局部復号変換信号が前記第1の差分変換信号と同じダイナミックレンジの範囲内にあるか否かを判断し、範囲内にある場合は前記切替器に前記第3の量子化出力を選択させ、オーバーフローする場合は前記切替器に前記第4の量子化出力を選択させ、アンダーフローする場合は前記切替器に前記第5の量子化出力を選択させる判定回路とを有することが望ましい。
【0016】
上述の適応量子化直交変換符号化方式は画像伝送装置に用いるのに適している。
【0017】
【作用】
上述した適応量子化直交変換符号化方式によると、予測誤差信号を直交変換符号化した変換信号を量子化して符号化伝送する方式において、量子化器のダイナミックレンジは従来より半分の量子化特性を有する適応量子化器を用いて量子化することが可能となる。換言すると、従来と同等の量子化の効果が得られる量子化特性を、従来より少ない量子化レベルで構成することが可能となり、量子化出力は少ないビット数で表すことができるため符号化伝送するビット数が少なくて済む。
【0018】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の第1の実施の形態に係る適応量子化直交変換符号化方式を説明するためのブロック図である。
【0019】
8ビットのディジタル入力信号X(−128〜127)は、直交変換器1に供給され、8サンプル8ラインの64画素(X11〜X88)を1ブロックとしてブロック毎に直交変換して、64の変換信号(Xt11〜Xt88)を出力する。変換信号は11ビットのダイナミックレンジを有し、モジュロー演算の減算器2と適応量子化器3に供給される。直交変換器8は直交変換器1と同じ機能を有し、予測器7から出力される予測信号Pを64画素のブロック毎に直交変換して11ビットのダイナミックレンジを有する64の予測変換信号Ptを出力し、減算器2と加算器5へ供給する。減算器2はブロック毎に変換信号から予測変換信号を11ビットのモジュロー演算で減算して11ビットのブロック毎の差分変換信号Etを出力する。
【0020】
差分変換信号Etのダイナミックレンジは変換信号Xtと同じ11ビットのダイナミックレンジを有し、差分変換信号を量子化する適応量子化器3のダイナミックレンジも同じ11ビットでよく、従来の12ビットより1ビット少ない。すなわち8ビットの差分信号(予測誤差信号)を直交変換した差分変換信号を量子化器で量子化する事と等価になる。
【0021】
差分変換信号Etは適応量子化器3へ供給され差分変換信号をブロック毎に各変換に対応した量子化特性で適応的に量子化して量子化出力Qtを出力する。
【0022】
適応量子化器3は11ビットのダイナミックレンジの量子化特性を有し、予め定められた量子化特性に従って差分変換信号Etを量子化して対応する量子化レベルを仮の量子化出力Qtとして出力するとともに、1つ上の量子レベルQ+ と1つ下の量子化レベルQ- を合わせて出力する。仮の量子化出力Qtから差分変換信号Etを減算して量子化誤差信号Nt(=Qt−Et)を求め、変換信号Xtと加算し、仮の局部復号変換信号Yt(=Pt+Qt=Xt+Nt)を求める。そして、仮の局部復号変換信号が11ビットのダイナミックレンジ内に有るか否かを判定し、範囲内の場合は、仮の量子化出力Qtを真の量子化出力として出力し、オーバフローするときは1つ下の量子化レベルを選択して真の量子化出力とし、アンダーフローする場合は1つ上の量子化レベルを選択して真の量子化出力し、符号変換器4とモジュロー演算の加算器5へ供給する。
【0023】
符号変換器4は量子化出力の各レベルをブロック毎に符号化して伝送路に送り出す。
【0024】
加算器5は量子化出力Qtと予測変換信号Ptとをモジュロー加算して11ビットの局部復号変換信号Ytを得る。局部復号変換信号のダイナミックレンジは変換信号Xtのダイナミックレンジと同じ11ビットである。
【0025】
逆直交変換器6は直交変換器1の直交変換特性の逆変換特性を有し、ブロック毎に局部復号変換信号を逆変換して局部復号信号Yを出力する。局部復号信号は直交変換の演算誤差でのオーバフローを抑えるためクリッピングを行い入力信号と同じ8ビットのダイナミックレンジに振幅制限され、予測器7へ供給される。
【0026】
予測器7は予測特性に従って局部復号信号から次の予測信号をブロック毎に求めて出力する。
【0027】
予測器7は動き補償予測を行う機能を有し、ブロック毎に、次の入力ブロックに対してマッチング法で最適な動きベクトルを求めて、動き補正した予測信号を出力する。動きベクトルは量子化出力信号と共に符号化して受信側に送られる。
【0028】
局部復号変換信号を逆直交変換しないで予測を行う事も考えられるが、変換信号のドメインでは信号が変換されているので効率の良い予測が行えない。
【0029】
直交変換器8は直交変換器1と同じ機能を有し、離散コサイン変換DCTにより8サンプル×8ラインの画素を1ブロックとしてコサイン変換を行ない、11ビットの予測変換信号Ptを出力し減算器3と加算器6へ供給する。
【0030】
次に直交変換器1および8の変換特性について述べる。
【0031】
8行8列のDCT変換は、8×8の1次元の変換に分離可能な2次元離散コサイン変換を行う。8行8列の1ブロックの信号をf(x,y) (X11〜X88に相当)、8行8列の変換信号をF(u,v) (Xt11〜Xt88に相当)とすると、変換信号F(u,v) はTTC標準JT−H261に示される次式で与えられるものを用いる。
【0032】
F(u,v) =1/4C(u) C(v) Σx Σy f(x,y)
COS ((π(2x+1)u/16))COS ((π(2y+1)v/16)
但し、x,y,u,v=0,1,2,…,7
x,y=画素領域における空間座標
u,v=変換領域における座標
C(u) =1/√2 u=0の場合
C(v) =1/√2 v=0の場合
C(u) ,C(v) =1 上記以外
(注)変換されるブロックに対して、x=0はブロックの左端、y=0はブロックの上端にそれぞれ対応する。
【0033】
なお、逆直交変換器6が有する逆変換特性は次の様になる。
【0034】
f(x,y) =1/4Σu Σv C(u) C(v) F(u,v)
COS ((π(2x+1)u/16)) COS((π(2y+1)v/16)
但し、x,y,u,v=0,1,2,…,7
x,y=画素領域における空間座標
u,v=変換領域における座標
Cu =1/√2 u=0の場合
Cv =1/√2 v=0の場合
Cu ,Cv =1 上記以外
この変換を行うと、変換信号Fは3ビットダイナミックレンジが広がった信号となる。
【0035】
すなわち信号fが8ビットの場合、変換信号Fは11ビットのダイナミックレンジとなる。従来の差分符号化では、8ビットの入力信号Xから8ビットの予測信号Pを減算して求めた差分信号Eは9ビットであるので、9ビットの差分信号を直交変換した変換信号は12ビットのダイナミックレンジとなる。換言すると、従来例では、差分変換信号は12ビットのダイナミックレンジとなり、この変換信号を量子化するには量子化特性は12ビットのダイナミックレンジが必要となった。
【0036】
一方、本発明では、8ビットの信号を直交変換した11ビットの変換信号をモジュロー減算した11ビットの差分変換信号Etを量子化すればよく、量子化特性のダイナミックレンジは従来に比べて半分の(1ビット少ない)11ビットのレンジですむことになる。
【0037】
図2に適応量子化器3の具体的構成例を示す。
【0038】
適応量子化器3の入力16へ入力された11ビット(−1024〜1023)の差分変換信号Etは量子化器11と減算器12へ供給される。量子化器11は11ビットのダイナミックレンジを有し予め定められた量子化特性に従って入力信号を量子化し、あるレベルに量子化された11ビットの量子化出力を出力する。それと共に、量子化器11は量子化出力Qより1つ上の量子化レベルの信号Q+ と、量子化出力Qより1つ下の量子化レベルの信号Q- もあわせて出力し切替器13へ供給する。減算器12は量子化出力Qから入力信号Etを減算して量子化により加算された量子化雑音Nを求め加算器14へ供給する。加算器14は入力17から入力された入力信号Xtと量子化雑音Nとを加算して12ビットの仮の局部復号変換信号Ytを求める。
【0039】
判定回路15は仮の局部復号変換信号が11ビットのダインミックレンジの範囲内かまた範囲を越えてオーバフローしているかあるいはアンダーフローしているを判定して、判定結果により切替え制御信号を切替え器13に供給する。判定は上位2ビットの状態を見て判定する事ができる。01であればオーバフロー、10であればアンダーフロー、00または11であれば11ビットのダイナミックレンジ(−1024〜1023)の範囲であることがわかる。切替え器13は、制御信号に従って、仮の局部復号変換信号Ytがオーバフローする場合はQ-の量子化レベルをアンダーフローする場合はQ+ の量子化レベルを、レンジ内の場合はQの量子化レベルを選択して出力18へ出力する。
【0040】
量子化特性を座標(E,Q)で表して、EiB 〜EiT の範囲の時量子化入力に対してQiの量子化レベルを出力するとしたとき、量子化器11の量子化特性は、(Qi,Qi)を満たす点が必ず存在する量子化特性を有する。換言すると、ある量子化レベルの左端EiB はQ=Eの直線より上に、右端EiT はQ=Eの直線より下になる。
【0041】
量子化器がこのような量子化特性を有するとき、入出力変換特性は、入力信号Eiが{EiB 〜EiT )の範囲の信号であるとQiの量子化レベルを出力し、この時量子化雑音(Qi−Ei)は正または負の値で、入力がEiB 〜Qiの範囲では正の量子化雑音、Qi〜EiT の範囲では負の量子化雑音になる。
【0042】
しかし、Eiが{EiB 〜EiT )の範囲に有るとき強制的に1つ上の量子化レベルを出力すると、前述の量子化特性の特性より量子化雑音は必ず正の値となる。同様に強制的に1つ下のレベルを出力すると量子化雑音は必ず負の値となる。
【0043】
このことより、局部復号信号Y(=X+N)がオーバフローする時は、1つ下の量子化レベルを出力すれば量子化雑音Nは負の値であるので、局部復号信号はY=X+N≦Xとなりオーバフローはしなくなる。アンダーフローするときは、1つ上の量子化レベルを出力すれば量子化雑音は正の値であるので、局部復号信号はY=X+N≧Xとなりアンダーフローはしなくなる。
【0044】
予測符号化の加減算をモジュロー演算している事より、量子化レベルが最上位の時の1つ上の量子化レベルは最下位の量子化レベルとなる。量子化レベルが最下位の時の1つ下の量子化レベルは最上位の量子化レベルとなる。
【0045】
量子化器11の量子化特性は、64の変換信号の各信号に対して各々定める事ができる。変換信号の内、低域成分は統計的に振幅が大きくなると期待されるのでレベル数を多く割り当て、11ビットの範囲を全てカバーした量子化特性を用いる。高域成分は統計的に振幅が小さく発生頻度も少ないと期待されるので低域成分に比べると、レベル数は少なく配分し、量子化特性の最大量子化レベルの振幅は小さく、最小量子化レベルも粗くする。各量子化特性は、予測誤差変換信号は頻度分布が0に集中するので、振幅が小さいところは細かく量子化し、振幅が大きいところは粗く量子化する特性を有する。
【0046】
このような量子化特性を用いる事により、統計的に平均の量子化雑音を低くする事が期待できる。
【0047】
各量子化レベルを可変長符号化(エントロピー符号化)する場合は、各レベルの発生頻度に応じた可変長符号が用いられると、レベル数が多くなっても効率的な符号化が可能であるが、量子化レベル数の制限が必要となるのは、シーンチェインジで情報が多く発生して情報の発生が多すぎる時に効率的な符号化を行うのに必要となる。
【0048】
次に図3を参照して、本発明の第2の実施の形態に係る適応量子化直交変換符号化方式を説明する。
【0049】
予測誤差信号の変換信号は高域成分になるに従って、振幅の大きさは減少するため、量子化器において高域成分の量子化特性は、最大量子化レベルQmax を−1024,1023に比べてかなり小さく設定する事がある。この場合には、最大量子化レベルQmax から〜1024迄の範囲はすべてQmax に量子化されることになる。適応量子化によって過渡応答特性を改善しようとしても、最大量子化レベルが小さくて、量子化特性がそのレンジの全体をカバーしていないでレンジの途中迄しかカバーしない場合は、適応量子化の効果が薄れる事になる。
【0050】
一方、適応量子化器は従来の量子化器と比べて構成が複雑である。
【0051】
そこで、直交変換器1の変換信号のうち振幅が大きく直流成分に近い変換信号に対しては適応量子化を行い、振幅が小さくなる高域成分に近い変換信号は従来の量子化を行うように構成して、構成が簡単で過渡応答特性の優れた高品質な直交変換符号化が行える。
【0052】
直交変換器1でブロック毎に直交変換して出力された64の各11ビットの変換信号のうち、低域成分の変換信号で適応量子化を行うと定められた変換信号は11ビットのモジュロー演算の減算器22および適応量子化器24へ供給される。高域成分の変換信号で従来の量子化を行う変換信号は直交変換器1から減算器23に供給される。直交変換器8は直交変換器1と同じ機能を有し、1ブロック毎に予測信号を直交変換して得た予測変換信号のうち、低域成分で適応量子化を行う予測変換信号は11ビットのモジュロー演算の減算器22へ供給し、高域成分で従来の量子化を行う予測変換信号は12ビットの減算器23へ供給される。
【0053】
減算器22は11ビットの変換信号と同じダイナミックレンジでモジュローの減算処理を行い、11ビットの低域成分の差分変換信号を出力し適応量子化器24へ供給する。
【0054】
減算器23は高域成分の変換信号を12ビットで通常の減算処理を行い、ダイナミックレンジが低域成分に比べて1ビット広い12ビットの差分変換信号を出力し、量子化器25へ供給する。
【0055】
適応量子化器24は11ビットのダイナミックレンジの量子化特性を有し、変換信号の低域成分と低域成分の差分変換信号を入力として適応的に低域成分の差分変換信号を量子化して、低域成分の変換信号の量子化出力信号を出力し、符号変換器26とモジュロー演算の加算器27へ供給する。量子化器25は12ビットのダイナミックレンジを有し、量子化特性に従って高域成分の差分変換信号を量子化で量子化出力信号を出力し、符号変換器26と加算器28へ供給する。
【0056】
符号変換器は低域成分と高域成分の量子化出力レベルをブロック毎に符号化して伝送路に送り出す。
【0057】
加算器27は11ビットのモジュロー演算の加算を行い11ビットの低域成分の局部復号変換信号を出力し逆直交変換器6へ供給する。加算器28は12ビットの加算を行い12ビットの高域成分の局部復号変換信号を出力し、量子化誤差によるオーバフローを抑えるため11ビットに振幅をリミットしてから逆直交変換器6へ供給する。
【0058】
逆直交変換器6は低域と高域の局部復号変換信号を合わせ、1ブロック毎に逆直交変換を行い局部復号信号を得る。局部復号信号は変換誤差の影響で8ビットのレンジを越えないようにクリップされて、予測器7へ供給される。
【0059】
予測器7は予め定めた予測特性に従ってブロック毎の予測信号を求め、直交変換器8へ供給する。
【0060】
直交変換器8は直交変換器1と同じ機能を有し、予測信号を直交変換して11ビットの予測変換信号を出力し、低域成分の予測変換信号は減算器22と加算器27へ、高域成分の予測変換信号は減算器23と加算器28へ供給する。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、直交変換した変換信号を予測差分符号化して、変換信号の差分信号を適応的に量子化する方法により、量子化特性のダイナミックレンジを従来の半分の量子化特性にする事が出来るため、量子化出力を符号化するビット数が少なくでき、効率よく符号化伝送できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る適応量子化直交変換符号化方式を説明するためのブロック図。
【図2】図1を参照して説明した適応量子化直交変換符号化方式に使用された適応量子化器の具体的構成を示すブロック図。
【図3】本発明の第2の実施の形態に係る適応量子化直交変換符号化方式を説明するためのブロック図。
【図4】従来のフレーム間予測直交変換符号化の構成を示すブロック図。
【図5】従来の適応量子化を用いたDPCM(予測符号化)の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
1,8,32 直交変換器
2,12,22,23,31,41 減算器
3,42 適応量子化器
11,25,33 量子化器
4,26,34,43 符号変換器
5,14,27,28,36,44 加算器
6,35 逆直交変換器
7,37,45 予測器
13 切替器
16,17 入力端子
18 出力端子
Claims (5)
- 入力信号をブロック毎に直交変換して変換信号を出力する第1の直交変換器と、ブロック毎に、前記変換信号と予測信号変換信号とをモジュロー演算で減算して差分変換信号を得る減算器と、前記差分変換信号と同じダイナミックレンジの量子化特性を有し、ブロック毎に、前記差分変換信号の量子化により発生する量子化雑音に前記変換信号を加算して求められる仮の局部復号信号が、前記ダイナミックレンジをオーバーフローする場合は前記差分変換信号の量子化レベルを下げ、前記ダイナミックレンジをアンダーフローする場合は前記差分変換信号の量子化レベルを上げるよう制御を行い、前記差分変換信号を適応量子化して量子化出力を得る適応量子化器と、前記量子化出力を符号化して受信側に送る符号変換器と、前記量子化出力と前記予測信号変換信号とをモジュロー演算で加算して局部復号変換信号を求める加算器と、前記局部復号変換信号を逆直交変換して局部復号信号を求める逆直交変換器と、前記局部復号信号から予測信号を得る予測器と、前記予測信号をブロック毎に直交変換して前記予測信号変換信号を得て前記減算器及び前記加算器に供給する第2の直交変換器とを有することを特徴とする適応量子化直交変換符号化方式。
- 前記適応量子化器は、前記差分変換信号を量子化特性に従って量子化し、これを第1の量子化出力として出力すると共に、前記第1の量子化出力の量子化レベルより一つ下及び一つ上の量子化レベルの第2及び第3の量子化出力をそれぞれ出力する量子化器と、前記第1〜第3の量子化出力のうち何れか1を前記量子化出力として選択する切替器と、前記第1の量子化出力から前記差分変換信号を減算して量子化誤差信号を出力する第2の減算器と、前記量子化誤差信号と前記変換信号を加算して仮の局部復号変換信号を出力する第2の加算器と、前記仮の局部復号変換信号が前記差分変換信号と同じダイナミックレンジの範囲内にあるか否かを判断し、範囲内にある場合は前記切替器に前記第1の量子化出力を選択させ、オーバーフローする場合は前記切替器に前記第2の量子化出力を選択させ、アンダーフローする場合は前記切替器に前記第3の量子化出力を選択させる判定回路とを有することを特徴とする請求項1に記載の適応量子化直交変換符号化方式。
- 入力信号をブロック毎に直交変換して変換信号を出力する第1の直交変換器と、ブロック毎に、前記変換信号が統計的に振幅が大きくなる低域成分である場合に当該変換信号と第1の予測信号変換信号とをモジュロー演算で減算して第1の差分変換信号を得る第1の減算器と、前記変換信号が統計的に振幅が余り大きくならない高域成分である場合に当該変換信号から第2の予測信号変換信号を減算して第2の差分変換信号を得る第2の減算器と、前記第1の差分変換信号と同じダイナミックレンジの量子化特性を有し、ブロック毎に、前記第1の差分変換信号の量子化により発生する量子化雑音に前記低域成分の変換信号を加算して求められる仮の局部復号信号が、前記ダイナミックレンジをオーバーフローする場合は前記差分変換信号の量子化レベルを下げ、前記ダイナミックレンジをアンダーフローする場合は前記差分変換信号の量子化レベルを上げるよう制御を行うことにより、前記第1の差分変換信号を適応量子化して第1の量子化出力を得る適応量子化器と、ブロック毎に、前記第2の差分変換信号を量子化して第2の量子化出力を得る第1の量子化器と、前記第1又は第2の量子化出力を符号化して受信側に送る符号変換器と、前記第1の量子化出力と前記第1の予測信号変換信号とをモジュロー演算で加算して第1の局部復号変換信号を求める第1の加算器と、前記第2の量子化出力と前記第2の予測信号変換信号とを加算して第2の局部復号変換信号を求める第2の加算器と、前記第1及び第2の局部復号変換信号を合わせて逆直交変換して局部復号信号を求める逆直交変換器と、前記局部復号信号から予測信号を得る予測器と、前記予測信号をブロック毎に直交変換して前記低域成分に対応する前記第1の予測信号変換信号及び前記高域成分に対応する前記第2の予測信号変換信号を得る第2の直交変換器とを有することを特徴とする適応量子化直交変換符号化方式。
- 前記適応量子化器は、前記第1の差分変換信号を量子化特性に従って量子化し、これを第3の量子化出力として出力すると共に、前記第3の量子化出力の量子化レベルより一つ下及び一つ上の量子化レベルの第4及び第5の量子化出力をそれぞれ出力する第2の量子化器と、前記第3〜第5の量子化出力のうち何れか1を前記第1の量子化出力として選択する切替器と、前記第3の量子化出力から前記第1の差分変換信号を減算して量子化誤差信号を出力する第3の減算器と、前記量子化誤差信号と前記変換信号を加算して前記仮の局部復号変換信号を出力する第3の加算器と、前記仮の局部復号変換信号が前記第1の差分変換信号と同じダイナミックレンジの範囲内にあるか否かを判断し、範囲内にある場合は前記切替器に前記第3の量子化出力を選択させ、オーバーフローする場合は前記切替器に前記第4の量子化出力を選択させ、アンダーフローする場合は前記切替器に前記第5の量子化出力を選択させる判定回路とを有することを特徴とする請求項3に記載の適応量子化直交変換符号化方式。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の適応量子化直交変換符号化方式を用いた画像伝送装置。
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JP24746296A JP3623609B2 (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | 適応量子化直交変換符号化方式 |
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