JPH01114278A - 直交変換符号化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は２次元信号の高能率符号化に係わり、直交変換
の係数を効率よく符号化にする方法に関する。特に、各
係数間の相関がある程度高いＴＶ信号の符号化において
は高い効率を得られる。

〔従来の技術〕

直交変換は、原信号の低周波成分の電力は低次の係数（
低次項）に、高周波成分の電力は高次の係数（高次項）
に変換する。そのため、低周波成分に電力が集中する信
号に対して直交変換を施した場合、低次項に電力が集中
し、高次項は０またはＯに近い値となる。この様に、直
交変換係数のエントロピーは、原信号のエントロピーに
比べ大きく減少する。

実際に信号、特に２次元信号を２次元直交変換した場合
には、係数（２次元）の符号化方法が重要になる。低周
波成分に電力が集中する２次元信号の直交変換の係数は
、高次項が○になることが多い。そこで、係数を非零（
有意係数）と零（無意係数）に分け、有意係数のみを効
率よく符号化する方法が行われている。

有意係数を符号化する方法の１つに、ジグザグスキャン
がある（例えば特開昭６０、２８８４　）。ジグザグス
キャンは第６図に示すように２次元の領域を斜めに操作
して行くものである。これは第６図の斜めに並んだ係数
間の統計的性質が類似していることを利用している。こ
の時Ｏの係数が連続したときには、その連続した個数（
ランレングス；Ｒ丁、）を符号化することによって無意
係数の圧縮を図っている。また、最終の有意係数を符号
化した後は無意係数の個数は符号化せず、Ｅ　ＯＢ　（
Ｅｎｄｏｆ　Ｂ１ｏｃ３）の符号を伝送する。

また、有意値を符号化する他の方法に、ゾーン方式があ
る（例えば昭６１年電子通信学会通信部門全国大会　５
２７）。この方式は第７図に示すように、有意係数の存
在する範囲を別に符号化し、その範囲内においてジグザ
グスキャン等の１次元走査を行う。これは、有意係数の
位置の分布が直流項付近に一定方向に集中している性質
を利用している。

この他に、あらかじめいくつかの１次元走査方法を用意
しておき、有意値の分布によって、それらの走査の中の
最も効率の良いものを選ぶ方法がある。（例えば昭和６
１−年電子通信学会通信部門全国大会　５２８） 以上の方式が、現在、主に使用されているものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ＴＶ信号を２次元直交変換すると、変換後の有意係数の
分布は第５図のように、ある程度偏りを持って分布する
ことが多い。これをジグザグスキャン、ゾーン方式で符
号化しようとすると、第６図、第７図のようになる。

ジグザグスキャンにおいては実線の部分をランレングス
で符号化するが、第６図を見ても明らかなようにランレ
ングスの分布は一様に近くなる。

そのためエン１〜ロビーは大きくなる。

一方、ゾーン方式は、ゾーンの形が矩形であるために第
７図のように無意係数も含んでしまい、圧縮効率が下が
る。ゾーンの形を複数にすれば、ゾーン中の無意係数の
比率は／ｌＸさくなるが、ゾーンの指定に多くの符号量
を必要とする。このため、１ブロツクの符号効率の向上
は期待できない。

本発明の目的は直交変換における係数の符号化効率を高
めることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的は、有意係数の分布する領域の境界を符号化
することによって解決する。通常はジグザグスキャン等
の１次元走査によって有意係数を符号化し、有意係数の
領域の境界に達したときに、境界に沿ってジャンプする
ベクトルを符号化すればよい。（第２図） 〔作用〕 」二記の方法では、有意係数が分布する範囲を詳細に設
定するためにゾーン方式よりも効率は高い。

しかも、ジャンプする方向・大きさは、ジグザグスキャ
ンでは「右へ１」、「下へ１」の２通りに集中する。し
たがって、この２つに短い符号語を割り当てることによ
って、有意係数の分布の範囲の指定も少ない符号量で可
能である。

ジグザグスキャンに比べても、比較的長い符号長を必要
とするランレングスの代わりに、符号長の短いジャンプ
ベクトルを用いるために、高い効率が得られる。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例を示す。

第１図は本発明のアルゴリズムをフローチャートによっ
て説明したものである。

有意値の伝送は、基本的には１次元の走査によって行い
、有意値のみを伝送する。１つの有意値を伝送した後に
は、必ず次の有意値の位置を示す移動情報を付加する。

有意値１　＋　移動情報 ＋　有意値２　＋　移動情報 ＋　有意値３　＋　移動情報 ＋ ＋　有意値Ｎ　　＋　　ＥＯＢ 各有意値について、］次次走査における次の有意値との
２次元空間での距離を求め、１次元上での距離と比較を
行う。２次元上の距離の方が短ければ、ランレングスの
代わりに２次元のジャンプベクトルを伝送する。

この時、「距離」Ｌの定義は次のものを用いる。

Ｔ、（Ｒ）＝Ｌｂ　（ＤＲＬ（Ｒ）） Ｌ（ｖｘ、ＶＹ）＝ｒ＝ｂ　（ＤＪＶ　（ＶＸ、ＶＹ）
　）Ｌｂ　（Ｐ）：符号Ｐの長さ ＬＲＩ、（Ｒ）二ランレングスＲに対する符号ＤＪＶ　
（ＶＸ、ＶＹ）：ジャンプベクトル（ｖｘ、ｖＹ）に対
する符号 第２図は第１図のアルゴリズムを、２次元（６×６）領
域内の１１個の有意値を符号化に適用した例である。ジ
グザグスキャンの場合は実線および点線に沿って走査、
符号化するが、第１図に従えば第２図の二重線で示した
ジャンプベクトルが用いられる。この時の符号語例を以
下に示す。

−ｍ−符号語例１−−− ＲＬ＝Ｏ：１　　　　　、ＴＶ＝（１，０）：Ｏｌｌ、
Ｏ（、，２）：００１００１１　：Ｏ］００　　　　　
　（１，１）　：　０１１１　　　（３，−２）　：　
００１０１０２：ＯＯｌ、１１．０　　　　　（０，１
）：０１０１．　　　（−２，３）：００１．０１１３
−６３：０ＯＩＩＯＲＲＲＲＲＲ（２，、）：００１０
００他：　０ＯＯＩＸＸＸＸＹ’／ＹＹＥＯＢ　：　０
０１月１ 但し、ＲＲＲＲＲＲ：　ＲＬの２進表現（３〜６３）Ｘ
ＸＸＸ　　：　ＪＶ（７）　Ｘ成分の２進表現（−７〜
７）ＹＹＹＹ　　：　ＪＶのＹ成分の２進表現（−７〜
７）−ｍ−符号語例２−−− Ｂ１．、ＫＤＩＲＣ＝　０１の時（Ｘ方向に分布）ＲＬ
＝Ｏ：　１０　　　、丁１／＝（］、、Ｏ）　：　１１
　　他は符号語例１と同じＢＬＫＤＩＲＣ＝　１．０の
時（Ｙ方向に分布）ＲＬ＝Ｏ：１０　　　ＪＶ＝（０，
１）：１１　　他は符号語例１−と同じＢＬＫＤＩＲＣ
＝　１１の時（均等に分布）符号語例１と同じ 第３図は第１図のアルゴリズムをハードウェア化したも
のである。

直交変換した係数は既に係数メモリ１６に格納されてい
るものとする。制御カウンタ１−２は係数の数だけ連続
した値を順次出力していく。係数の数が３６個の場合は
、例えば０から３５までの値を順次出力する。以下の処
理は制御カウンタ１２の出力が確定してから、次の値に
変化するまでの間に行われる。制御カウンタ１２の出力
は１次元走査アドレスＲＯＭ１３に入力される。アドレ
スＲＯＭ１３はジグザグスキャンによる２次元アドレス
１４．１５を出力する。この２次元アドレス１４．１５
を用いて係数メモリ１６から係数を読みだす、読みだし
た係数は有意／無意判定器１７に入力され、その係数が
零か否かを調べ、有意値か、無意値かを判定する。係数
が無意の場合は制御信号３１は全ての動作を禁止し、制
御カウンタ１２が次の値に変化するのを持つ。係数が有
意の場合は、前の有意係数値から、現係数値へのランレ
ングスあるいはジャンプベクトルを求め、符号化する。

その後に係数値を出力する。これと同時に、現制御カウ
ンタ１２の出力値、現２次元アドレス値（ｘ、ｙ）を、
そわぞれ遅延回路１８゜２１．２３で１クロツク遅延さ
せてレジスタ１９゜２２．２４にそれぞれ格納し、次の
有意係数での計算に備える。上記で述べたジャンプベク
トル、ランレングスの符号化の詳細を以下に述べる。

２次元アドレスは、前の有意値の２次元アドレスとの差
分を取り、ジャンプベクトルを得る。このベクトルはジ
ャンプベクトル符号語ＲＯＭ２５に入力し符号語を得る
。このＲＯＭは符号語長も出力する。また、次の有意係
数へのベクＩ〜ルの計算のために現在の２次元アドレス
の値をレジスタ２２．２４に保持しておく。

制御カウンタの出力も２次元アドレスの場合と同様に前
有意値の時の出力との差分を取り、ランレングスを得る
。ランレングスはランレングス符号語ＲＯＭ２０に入力
され符号語と符号語長を出力する。それと同時に現出力
値をレジスタ１９に保持しておく。

ジャンプベクトル、ランレングスは符号語の短い方が選
択され出力される。各々の符号語のＲＯＭ（２５，２０
）より出力された符号語長は比較器２６によって大小を
比較されその結果によって符号語の短い方が選択器２７
によって選ばれ、出力される。

また、係数値は係数符号語ＲＯＭ　２９により符号化し
、出力する。

第４図は本発明をＴＶ倍信号フレ、１内符号化に適用し
た実施例である。第４図の符号化回路３８の部分が本発
明部分（第３図の回路）である。

第４図について以下簡単に説明する。テレビカメラ等か
ら入力したテレビ信号３２はＡ／Ｄ変換回路３３により
ディジタル信号に変換された後に、Ｙ／Ｃ分離回路３４
にてＹ信号あるいはＣ信号を（］０） 抽出されフレームメモリ３５に格納される。フレームメ
モリに格納された信号は、隣接した信号値毎にまとめた
「ブロック」に分割される。実際には、このブロックは
８×８の正方形である。ブロック内の信号は、２次元Ｄ
ＣＴ回路３６で直交変換され、変換された各係数は量子
化回路３７で量子化される。符号化回路３８は量子化さ
れたＤＣＴ係数を第１図のアルゴリズムにしたがって符
号化する。そして、伝送制御回路３９を通して伝送回線
４０に伝送する。一方、受信側では、受信した信号を第
１図に示したアルゴリズムをもとに復号化回路４２によ
り復号化し、ＤＣＴの係数を得る。

これを４４によりＤＣＴ逆変換して７ｉ！ｉｉ像を復号
化する。

第４図はＴＶ信号のフレーム内符号化であるが、本発明
はフレーム間符号化にも、フレーム内同様に適用できる
。

次に示す符号語例３はジャンプベクトルとランレングス
（Ｊｖ＋ＲＬ）を併合して係数を伝送する方法である。

ＪＶ＋ＲＬはジャンプベクトルによりジャンプしたの値
に引続きランレングスを伝送する方法である。この時の
ランレングスはジャンプベクトルと組み合わせて符号化
する。ＪＶ十ＲＬの符号語長がランレングスの符号語長
より短いときにはＪＶ＋ＲＬを用いる。また符号語はジ
グザグスキャンの方向（右上から左下／左下から右上）
によって異なる。

一一一符号語例３−−− ＲＬ＝Ｏ：１ １：００００ ２　　：　　００１１１０ ３−６３　　　：　　ＯＯｌ、１１．１．ＲＲＲＲＲＲ
ＥＯＢ　　　：　ＯＯｌ、１．０ 右上から左下のスキャンの時 ＪＶ＝（０，■）　：　０１ （１，Ｏ）　：　０００１ （、，２）　：　００］００ （２，、）　：　００１０１００ （１，、］、）　：　００］０１０１１０（、，，２）
＋ＲＬ（−ｎ）　：　ＯＯｌ、０１１ＯＮＮＮ（２，、
）＋Ｒ１、（ｎ）　：　ＯＯｌ、０１．０ＬＯＮＮＮ（
１，１，）＋ＲＬ（ｍ）：　ＯＯＩＯＩＯＩＩＩＭＭＭ
Ｍ他　　　　　：　００１０１１．１−ＸＸＸＸＹＹ’
ＹＶ左下から右上のスキャンの時 上記ベクトルのＸ成分、Ｙ成分を交換したもの但し、ｎ
、ｍ　　：ジャンプベクトル後のランレングスＮＮＮ：
ｎの２進表現（１〜７） ＭＭｌ’１Ｍ　：　ｍの２進表現（−７〜７）本発明は
ゾーン方式と組み合わせることもできる。指定したゾー
ン内を１次元走査するときにランレングスの代わりにジ
ャンプベクトルを指定すればよい。

なお、本発明は２次元の直交変換には限らず、一般にＮ
次元にも容易に適用できる。また、１次元走査方法は、
２次元空間上で連続でも、離散的でもかまわない。

〔発明の効果〕

本発明を適用することによって、第４図の方法でＴＶ信
号を符号化したところ、同じ情報量で従来よりも画質が
向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における処理フロー図、第２図
は本発明の実施例による係数伝送の例説明図、第３図は
符号化回路のブロック図、第４図は直交変換に離散コサ
イン変換（ＤＣＴ）を用いた場合の、一般的なＴＶ信号
符号化回路を説明するためのブロック図、第５図はＴＶ
信号を直交変換したときの有意係数の分布の例を示す図
、第６図はＴＶ信号を直交変換したときの有意係数をジ
グザグスキャンによって伝送する例の説明図、第７図は
ＴＶ信号を直交変換したときの有意係数をゾーン方式に
よって伝送する例の説明図である。 第１図において、１−ブロック情報送出、２、次元走査
による係数の読みだし、３、ブロツク内の全係数終了判
定、４−係数の有意／無意判定、５−前有意値からの２
次元ベクトル（ジャンプベクトル）計算及びベクトルの
符号化、６−前有意値からのランレングス計算及び符号
化、７−ジャンプベクトルとランレングスの符号語長比
較、８−ランレングスの符号語送出、９−ジャンプベり
トルの符号語送出、１０−有意係数値符号化及び送出、
１ｌ−ＥＯＢ符号送出。 第３図において、１２−制御カウンタ、１３、次元走査
アドレス生成ＲＯＭ、１４、次元走査アドレス（Ｘ）、
１．５、次元走査アドレス（Ｙ）、１．６−係数メモリ
、１７−有意係数／無意係数判定器、１８−遅延回路、
］］９−ランレングス用レジスタ２ｏ−ランレングス符
号語生成ＲＯＭ、２１〜遅延回路、２２、次元走査アド
レス（Ｘ）用レジスタ、２３−遅延回路、２４、次元走
査アドレス（Ｙ）用レジスタ、２５−ジャンプベクトル
符号語生成ＲＯＭ、２６−符号語長比較器、２７−符号
語選択器、２８−符号語出力、２９−有意係数符号語生
成ＲＯＭ、３〇−係数符号語出力、３］−一制御信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、２次元信号の２次元直交変換符号化において、変換
   した２次元の係数を１次元のデータ列に変換し、有意系
   数のみを、前有意係数からの１次元空間での距離情報と
   その値を符号化し、伝送する方法において、２次元空間
   上での距離が、１次元空間上での距離に比べて小さいと
   きには、１次元空間上での距離情報の代わりに、２次元
   のベクトル情報を符号化することを特徴とする直交変換
   符号化方法。