JPH01205670A - 画像信号符号化方式 - 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、伝送路誤りに強く、かつ、符号化効率の高い
、画像信号の千−測符号化方式に関するものである。

（従来の技術） 従来の画像信号予測符号化方式の典型的な例を第１１図
に示す。第１１図において、（ａ）は符号器、（ｂ）は
復号器である。

先ず、符号器について説明する。入力信号５１は、減算
器４１で既に符号化済みの画素から予測された信号５６
との差分を取られ、予測誤差信号５２となる。予測誤差
信号５２は量子化器４２で量子化され、量子化器４２の
出力信号５３は伝送路に出力される一方、局部復号器４
９に入力される。局部復号器４９の内部では、信号５３
は代表値設定回路４３で代表値が求められ、代表値設定
回路４３の出力信号５４は加算器４４で予測信号５と６
加算されて局部復号信号５５となる。局部復号信号５５
は、予測器４５で以後の画素の値の予測信号５６に変換
されて、減算器４１にフィードバックされる。

次に復号器であるが、復号器の構成及び動作は、局部復
号器４９と同じであるので、説明は省略する。

以上述べたように、予測符号化方式は、既に符号化され
た画素の局部復号信号を使って現在符号化中の画素の値
を予測し、実際の値との誤差すなわち予測誤差を量子化
して伝送する方式である。

予測方法の例として、前サンプルの画素の値と前ライン
の画素の値との平均値を予測値とする方法について、第
１２図を用いて説明する。現在符号化中の画素３８に対
し、画素３９は前サンプルの画素、画素４０は前ライン
の画素である。画素３９及び４０の局部復号された値が
予測器において記憶されているとすると、予測値は、画
素３９の局部復号された値と画素４０の局部復号された
値との平均値ということになる。予測方法は、この他に
も前サンプルの画素のみを用いるもの（前値予測方式）
や、前フレームの画素を用いるもの（フレーム間予測方
式）などがある。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来の予測符号化方式では、伝送路にお
いて伝送信号に誤りが生じると、それ以後復号器で復元
される画素に誤りが波及し、画質を劣化させるという欠
点があった。また、従来の予測符号化方式での誤り波及
の対策として、伝送路誤りに起因する誤り波及を減衰さ
せるリーキー積分型予測符号化や、誤り検出を行い誤り
を含むラインは直上のラインで置換する方法などが採ら
れているが、リーキー積分型予測符号化では効率が低下
し、誤り検出型では誤り検出手段等が必要となり、また
誤り検出のための冗長ビットが増えるなどの欠点がある
。さらに、全ての量子化信号に対して等長符号化を行っ
て伝送する場合、画像の性質によって、例えば輪郭部分
のように予測誤差が大きな値となるため長い符号長を必
要とする場合には、勾配過負荷による画質劣化を生じた
り、逆に平坦部分のように予測誤差が小さな値となるた
め短い符号長で済む場合には、余分なビットを伝送する
ことになるなど、効率上問題があった。また、特に、圧
縮率を高めるために、短い符号長で符号化しようとすれ
ば、前記画像の性質によって、復号画像に画質劣化を生
じ、実用的でないという欠点があった。本発明は、伝送
信号が伝送路で誤っても、それ以後復号器で復元される
画素への誤りの波及を小さなブロック内にとどめ、画質
劣化が目だたないような画像を復元し、さらに、画面毎
に常に従来の予測符号化方式に比べ少ない、所望の伝送
符号量を得ることができ、かつ、画像の性質に適合した
効率のよい画像信号符号化方式を実現することを目的と
する。

（問題を解決するための手段） 第１の発明の画像信号符号化は、画面を定められた大き
さの複数のブロックに分割し、前記の各ブロック内にお
いて同ブロック内の画素のみを用いて予測した値と原画
素の値とのを第１の予測誤差として算出し、前記ブロッ
ク内の画素にサブサンプリングを施し画素数を減じた後
、前記の各ブロック内において同ブロック内の画素のみ
を用いて予測した値と原画素の値との誤差を第２の予測
誤差として算出し、前記ブロック毎に前記第１及び第２
の予測誤差のどちらを使用するかの属性と、予測誤差を
量子化する際の量子化特性と、その量子化された信号の
符号長を特定する複数の符号化モードを用意しておき、
前記複数の符号化モードに従って前記第１及び第２の予
測誤差を量子化及び符号化し、この複数の信号を用いて
、前記量子化において、１画面全体として所望の伝送符
号量を得るように、かつ、原画像に対する歪を最小とす
るように前記符号化モードをブロック単位に選択し、前
記選択された符号化モードに従って量子化及び符号化さ
れた符号化信号、及び前記選択された符号化モードを表
すモード信号を伝送するものである。

第２の発明の画像信号符号化方式は、画面を定められた
大きさの複数のブロックに分割し、前記の各フロック内
において同ブロック内の画素及び過去のフレームまたは
フィールドに属する画素を使って予測した値と原画素の
値との誤差を第１の予測誤差として算出し、前記ブロッ
ク内の画素にサブサンプリングを施し画素数を減じた後
、前記の各ブロック内において同ブロック内の画素及び
過去のフレームまたはフィールドに属する画素を使って
予測した値と原画素の値との誤差を第２の予測誤差とし
て算出し、前記ブロック毎に、予測の方式と、前記第１
及び第２の予測誤差のどちらを使用するかの属性と、予
測誤差を量子化する際の量子化特性と、その量子化され
た信号の符号長を特定する複数の符号化モードを用意し
ておき、前記複数の符号化モードに従って前記第１及び
第２の予測誤差を量子化及び符号化し、この複数の信号
を用いて、前記量子化において、１画面全体として所望
の伝送符号量を得るように、かつ、原画像に対する歪を
最小にするように前記符号化モードをブロック単位に選
択し、前記選択された符号化モードに従って量子化及び
符号化された符号化信号、及び前記選択された符号化モ
ードを表すモード信号を伝送するものである。

（作用） 第１の発明の画像信号符号化方式の流れを第１図に示す
。符号化モードとして、モード１、モード２、・・・、
モードｎのｎ種類のモードを用意し、予測誤差を量子化
する際の量子化特性や等長符号化する際の符号長、及び
予測符号化の前にサブサンプリングを行うか否かは各モ
ードでそれぞれ異なっているものとする。−例として、
モードｎはサブサンプリングを行い、他のモードはサブ
サンプリングを行なわないものとする。原画像信号６１
は、モードｌの符号化復号化処理（１）されてモード１
局部後号信号６２になり、モード２の符号化復号化処理
（２）されてモード２局部後号信号６３になり、またモ
ードｎの符号化復号化処理（３）されてモードｎ局部復
号信号６４になる。すなわち、モードｎでは、サブプリ
ング（４）によって、画素を間引き、間引かれずに残っ
た画素について予測符号化復号化処理（５）をモードに
従って行い、さらに補間（６）によって画素数を元に戻
してモードｎ局部復号信号６４を求める。モードｎ以外
の各モードの符号化処理について第３図を用いて説明し
、モードｎの符号化復号処理について第４図を用いて説
明する。第３図、第４図において、画面９１は、１フレ
ームまたは１フイールドの大きさを持つ画像である。画
面９１を、ブロック９２なる大きさのブロックに分割す
る。第３図、第４図では、−例として、水平４サンプル
、垂直４ラインの大きさのブロックに分割した。先ず、
モードｎ以外の各モードの符号化復号化処理について説
明する。第３図の各ブロックにおいて、ブロック内の１
画素、すなわち、第３図におけるハツチングを施した丸
印の（以下、「黒丸」とよぶ）の画素はＰＣＭ信号のま
まにしておき、その他の画素、すなわち、第３図におけ
る白丸印の画素については同ブロック内の黒丸印の画素
または同ブロック内の既に符号化済みの白丸印の画素の
局部復号信号を使って予測した値と実際の白丸印の画素
の値との誤差を量子化符号化し、その符号化信号から局
部復号信号を求める。量子化符号化する際の量子化特性
及び符号長は、各符号化モードに予め定められた量子化
特性及び符号長に従う。すなわち、例えば、モード１の
符号化復号化処理（１）においては、モード１の量子化
特性を用いて量子化し、モード１に定められた長さの符
号長で符号化する。次に、モードｎの符号化復号化処理
について説明する。第４図の各ブロックにおいて、先ず
、サブサンプリング（４）によって、Ｘ印の画素を間引
く。間引かれずに残った画素について、ブロック内の１
画素、すなわち、第４図における黒丸印の画素はＰＣＭ
信号のままにしておき、その他の画素、すなわち、第４
図における白丸印の画素については同ブロック内の黒丸
印の画素または同ブロック内の既に符号化済みの白丸印
の画素の局部復号信号を使って予測した値と実際の白丸
印の画素の値との誤差を量子化符号化し、その符号化信
号から予測符号化局部復号信号を求める。

量子化符号化する際の量子化特性および符号長は、その
符号化モードｎに予め定められた量子化特性及び符号長
に従う。そして、同ブロック内の予測符号化局部復号信
号からＸ印の画素を補間（６）シてモードｎ局部復号信
号を求める。第１図で、モード１局部後号信号６２は、
原画像信号６１との歪をブロック毎に計算（７）されて
、モード１歪信号６５になる。歪信号６５は、例えば原
画像信号６１とモード１局部後号信号６２とのブロック
毎の差分絶対値和である。モード２局部後号信号６３も
同様に、原画像信号６１との歪をブロック毎に計算（８
）されて、モード２歪信号６６になり、モードｎ局部復
号信号６４もまた同様にしてモードｎ歪信号６７になる
。各モードの歪信号６５．６６．６７を使って、１画面
全体として所望の伝送符号量が得られるように、かつ、
原画像信号６１との歪が最小になるように各ブロックの
モード決定（１０）してモード信号６８を求める。その
後、原画像信号６１はモード信号６８に従って符号化処
理（１１）される。つまり、モードｎ以外のモードが選
択されたブロックでは、第３図において、黒丸印の画素
はＰＣＭ信号のまま伝送し、その他の画素、すなわち、
第３図における白丸印の画素については同ブロック内の
黒丸印の画素または同ブロック内の既に符号化済みの白
丸印の画素の局部復号信号を使って予測した値と実際の
白丸印の画素の値との誤差をモード信号６８に従って量
子化符号化し、伝送画像信号６９とされ、モードｎが選
択されたブロックでは、第４図において、Ｘ印の画素は
、サンプサンプリングによって間引かれ、黒丸印の画素
はＰＣＭ信号のまま伝送し、その他の画素、すなわち、
第４図における白丸印の画素については同ブロック内の
黒丸印の画素または同ブロック内の既に符号化済みの白
丸印の画素の局部復号信号を使って予測した値と実際の
白丸印の画素の値との誤差をモードｎの特性に従って量
子化符号化し、伝送画像信号６９とされる。伝送画像信
号６９はモード信号６８と共に伝送される。

また、受信側の流れを第２図に示す。伝送されてきた伝
送画像信号６９は、モード信号６８に従って復号化処理
（９）され、復号画像信号７０が得られる。

モード信号６８により、モードｎであるとされたブロッ
クは、第４図におけるブロック内のＸ印の画素の補間も
行われる。

第１の発明では、１画面当たりの伝送符号量を制限して
いるため、画像によっては画面のほとんどのブロックが
長い符号長のモードを必要とする場合でも短い符号長の
モードが割り当てられることがあり、その様なときは画
質劣化となる恐れがある。そこで、画面上の静止してい
ると見なされる部分についてはフレーム差分或はフィー
ルド差分を用いることにより短い符号長のモードを割り
当て、その分長い符号長のモードを静止以外の領域に割
り当てることで全体として画質を向上させることが可能
な第２の発明について、以下説明する。

第２の発明の画像信号符号化方式の流れを第８図に示す
。符号化モードとして、モード１、モード２、・・・、
モードｎのｎ種類のモードを用意し、予測誤差を量子化
する際の量子化特性や等長符号化する際の符号長、及び
予測符号化の前にサブサンプリングを行うか否かは各モ
ードでそれぞれ異なっているものとする。−例として、
モード３はサブサンプリングを行い、他のモードはサブ
サンプリングを行わないものとする。原画像信号６１は
、モード１の符号化復号化処理（２３）されてモード１
局部後号信号６２になり、モード２の符号化復号化処理
（２４）されてモード２局部後号信号６３になり、モー
ド３の符号化復号化処理（２５）されてモード３局部後
号信号６４になり、またモードｎの符号化復号化処理（
２９）されてモードｎ局部復号信号７９になる。すなわ
ち、モード３では、サブサンプリング（２６）によって
、画素を間引き、間引かれずに残った画素について予測
符号化処理（２７）をモード、に従って行い、・さらに
補間（２８）によって画素数を元に戻してモード３局部
後号信号６４を求める。モード３以外の各モードの符号
化復号化処理について第３図を用いて説明し、モード３
の符号化復号化処理について第４図を用いて説明する。

第３図、第４図において、画面９１は、１フレームまた
は１フイールドの大きさを持つ画像である。

画面９１を、ブロック９２なる大きさのブロックに分割
する。第３図、第４図では、−例として、水平４サンプ
ル、垂直４ラインの大きさのブロックに分割した。先ず
、モード３以外の各モードの符号化復号化処理について
説明する。第３図の各ブロックにおいて、ブロック内の
１画素、すなわち、第３図における白丸印の画素につい
ては同ブロック内の黒丸印の画素または同ブロック内の
既に符号化済みの白丸印の画素の局部復号信号もしくは
過去のフレームまたはフィールドの画素の局部復号信号
を使って予測した値との実際の白丸印の画素の値との誤
差を量子化符号化し、その符号化信号から局部復号信号
を求める。量子化符号化する際の量子化特性及び符号長
は、各符号化モードに予め定められた量子化特性及び符
号長に従う。すなわち、例えばモード１の符号化復号化
処理（１）においては、モード１の量子化特性を用いて
量子化し、モード１に定められた長さの符号長で符号化
する。次に、モード３の符号化復号化処理のついて説明
する。第４図の各ブロックにおいて、先ず、サブサンプ
リング（２６）によって、Ｘ印の画素を間引く。間引か
れずに残った画素について、ブロック内の１画素、すな
わち、第４図における黒丸印の画素はＰＣＭ信号のまま
にしておき、その他の画素、すなわち、第４図における
白丸印の画素については同ブロック内の黒丸印の画素ま
たは同ブロック内の既に符号化済みの白丸印の画素の局
部復号信号もしくは過去のフレームまたはフィールドの
画素の局部復号信号を使って予測した値と実際の白丸印
の画素の値との誤差を量子化符号化し、その符号化信号
から予測符号化局部復号信号を求める。量子化符号化す
る際の量子化特性及び符号長は、その符号化モード３に
予め定められた量子化特性及び符号長に従う。

そして、同ブロック内の予測符号化局部復号信号からＸ
印の画素を補間（２８）してモードｎ局部復号信号を求
める。第８図で、モード１局部後号信号６２は、原画像
信号６１との歪をブロック毎に計算（７）されて、モー
ド１歪信号６５になる。モード１歪信号６５は、例えば
原画像信号６１とモード１局部後号信号６２とのブロッ
ク毎の差分絶対値和である。モード２局部後号信号６３
も同様に、原画像信号６１との歪をブロック毎に計算（
８）されて、モード２歪信号６６になり、モード３局部
後号信号６４もまた同様にしてモード３歪信号６７にな
り、モードｎの歪信号７９もまた同様にしてモードｎ歪
信号７７になる。各モードの歪信号６５．６６．６７．
７７を使って、１画面全体として所望の伝送符号量が得
られるように、かつ、原画像信号６１との歪が最小にな
るように各ブロックのモードを決定（３１）してモード
信号６８を求める。その後、原画像信号６１はモード信
号６８に従って符号化処理（３２）される。つまり、モ
ード信号６８によって、モード３以外のモードが選択さ
れたブロックでは、第３図において、黒丸印の画素はＰ
ＣＭ信号のまま伝送し、その他の画素すなわち、第３図
における白丸印の画素については同ブロック内の黒丸印
の画素または同ブロック内の既に符号化済みの白丸印の
画素の局部復号信号もしくは過去のフレームまたはフィ
ールドの画素の局部復号信号を使って予測した値と実際
の白丸印の画素の値との誤差をモ−ド信号６８に従って
量子化符号化し、伝送画像信号６９とされ、モード３が
選択されたブロックでは、第４図において、Ｘ印の画素
は、サブサンプリングによって間引かれ、黒丸印の画素
はＰＣＭ信号のまま伝送し、その他の画素、すなわち、
第４図における白丸印の画素については同ブロック内の
黒丸印の画素または同ブロック内の既に符号化済みの白
丸印の画素の局部復号信号もしくは過去のフレームまた
はフィールドの画素の局部復号信号を使って予測した値
と実際の白丸印の画素の値との誤差をモード３の特性に
従って量子化符号化し、伝送画像信号６９とされる。伝
送画像信号６９はモード信号６８と共に伝送される。ま
た、伝送画像信号６９はモード信号６８に従って局部復
号（３３）され、局部復号信号７８は未来のフレームま
たはフィールドの予測に使用される。

また、受信側の流れを第９図に示す。伝送されてきた伝
送画像信号６９は、モード信号６８に従って復号化処理
（１２）され、復号画像信号７０が得られる。

モード信号６８により、モード３であるとされたブロッ
クは、第４図における同ブロック内のＸ印の画素の補間
も行われる。また、復号画像信号７０は未来のフレーム
またはフィールドの予測に使用される。

（実施例） 第１の発明の具体例について第５図を用いて説明する。

−例として、符号化モードとして、モード１、モード２
、モード３の３種類のモードを使用して、１フイールド
当たりの伝送符号量を１７３に圧縮する場合について説
明する。モード１は５ビツトで符号化するモードであり
、モード２は４ビツトで符号化するモードであり、モー
ド３は１／２にサブサンプリングした後、４ビツトで符
号化するモードであるとする。原画像信号が８ビツトで
あるとすると、モード１は５／８圧縮モード、モード２
は４／８圧縮モード、モード３は２／８圧縮モードであ
る。すなわち、モード１、モード２、モード３０３種類
のモードを使用して１フイールド当たりの伝送符号量を
約１７３に圧縮するには、１フイ一ルド全体のブロック
数の２７９の数のブロックをモード１に、残りの７７９
の数のブロックをモード３に割り当てるようにすればよ
く、また、原画像との歪が最小となるように、モード１
とされた２ブロツクと、モード３とされた１ブロツクの
計３ブロックをモード２に入れ換えるようにすればよい
。

第５図で、原画像信号６１は、モード１の符号化復号化
処理（１３）されてモード１局部後号信号７１になり、
モード２の符号化復号化処理（１４）されてモード２局
部後号信号７２になり、モード３の符号化復号化処理（
１５）されてモード３局部後号信号７３になる。すなわ
ち、モード３の符号化復号化処理（１５）では、先ず、
１．７２にサブサンプリング（１６）　して画素を半分
に間引き、間引かれずに残った画素について予測符号化
復号化処理（１７）をモードに従って行い、さらに補間
（１８）によって画素数を元に戻してモード３局部後号
信号７３を求める。モード１及びモード２の符号化復号
化処理について第６図を用いて説明する。第６図は、第
３図におけ画面９１すなわち１フレームまたは１フイー
ルドの大きさを持つ画像を、ブロック９２なる大きさの
ブロックに分割し、そのブロックの１つについて記載し
たものである。第６図では、−例として、水平４サンプ
ル、垂直４ラインの大きさのブロックに分割した。ブロ
ック９２において、黒丸印の画素９６以外の画素につい
ては、最も上のラインのうち黒丸印の画素を除く３サン
プルを領域９３とし、最も左の列のうち黒丸印の画素を
除く３サンプルを領域９４とし、その他の９サンプルを
領域９５とする。先ず、画素９６はＰＣＭ信号のままに
しておく。

領域９３の画素については、前値予測を行う。すなわち
、領域９３において、二重丸印の画素は画素９６の値を
予測値として実際の二重丸印の画素の値との誤差をモー
ドに従って量子化符号化して局部符号化し、白丸印の画
素は前サンプルを画素の局部復号の値を予測値として実
際の白丸印の画素の値との誤差をモードに従って量子化
符号化して局部復号化する。領域９４の画素については
、前ライン予測を行う。すなわち、領域９４において、
二重丸印の画素９６の値を予測値として実際の二重丸印
の画素の値との誤差をモードに従って量子化符号化して
局部復号化し、白丸印の画素は前ラインの画素の局部復
号信号の値を予測値として実際の白丸印の画素との誤差
をモードに従って量子化符号化して局部復号化する。領
域９５の画素については、前サンプルの画素の値と前ラ
インの画素の値との平均値による予測を行う。すなわち
領域９５において、全ての画素は前サンプルの画素の局
部復号信号の値と、前ラインの画素の局部復号信号の値
との平均値を予測値として実際の画素の値との誤差をモ
ードに従って量子化符号化して局部復号化する。また、
モード３の符号化復号化処理について第７図を用いて説
明する。第７図は、第４図における画面９１すなわち１
フレームまた１フイールドの大きさを持つ画像を、ブロ
ック９２なる大きさのブロックに分割し、そのブロック
の１つについて記載したものである。第７図では、−例
として、水平４サンプル、垂直４ラインの大きさのブロ
ックに分割した。ブロック９２において、先ず、サブサ
ンプリングによりｘ印の画素を間引く。残ったＸ印の以
外の画素において、黒丸印の画素９６以外の画素につい
ては、最も上のラインのうち黒丸印の画素を除く１サン
プルを領域９３とし、最も左の列のうち黒丸印の画素を
除く３サンプルを領域９４とし、その他の３サンプルを
領域９５とする。先ず、画素９６はＰＣＭ信号のままに
しておく。領域９３の画素については、Ｘ印の画素は既
に間引かれて存在しないものとして、前値予測を行う。

すなわち、領域９３において、二重丸印の画素は画素９
６の値を予測値として実際の二重丸印の画素の値との誤
差をモードに従って量子化符号化して局部復号化する。

領域９４の画素については、前ライン予測を行う。すな
わち、領域９４において、二重丸印の画素は画素９６の
値を予測値として実際の二重丸印の画素の値との誤差を
モードに従って量子化符号化して局部復号化し、白丸印
の画素は前ラインの画素の局部復号信号の値を予測値と
して実際の白丸印の画素の値との誤差をモードに従って
量子化符号化して局部復号化する。領域９５の画素につ
いては、Ｘ印の画素は既に間引かれ存在しないものとし
て、前サンプルの画素の値と前ラインの画素の値との平
均値による予測を行う。すなわち領域９５において、全
ての画素は前サンプルの画素の局部復号信号の値と、前
ラインの画素の局部復号信号の値との平均値を予測値と
して実際の画素の値との誤差をモードに従って量子化符
号化して局部復号化する。第５図で、モード１局部後号
信号７１は、原画像信号６１とのブロック毎の差分絶対
値和を計算（１９）されて、モード１歪信号７４になる
。モード２局部後号信号７２も同様にしてモード２歪信
号７５になり、モード３局部後号信号７３も同様にして
モード３歪信号７６になる。そして、モード１歪信号７
４とモード２歪信号７５とモード３歪信号７６を使って
、原画像信号６１との歪が最小となるようにモード決定
（２２）する。

すなわち、一般に長い符号長で符号化を行う歪が小さく
なることから、モード３歪信号７６により歪の大きい順
に、エフイールド当たりのブロック数の２／９の数のブ
ロックをモード１に割り岩で、残りの７／９の数のブロ
ックをモード３に割り当て、更に、原画像信号６１との
歪が最小とな介ようにモード１とされたブロックを２ブ
ロツクと、モード３とされたブロックを１ブロツクの、
計３ブロックをモード２に変更することによりモード信
号６８を求める。その後、原画像信号６１はモード信号
６８に従って符号化処理（１１）される。つまり、モー
ド１またはモード２が選択されたブロックでは、第６図
のブロック９２において、画素９６はＰＣＭ信号のまま
伝送する。領域９３の画素については、前値予測を行う
。すなわち、領域９３において、二重丸印の画素は画素
９６の値を予測値として実際の二重丸印の画素の値との
誤差をモード信号６８に従って量子化符号化し、白丸印
の画素は前サンプルの画素の局部復号信号の値を予測値
として実際の白丸印の画素の値との誤差をモード信号６
８に従って量子化符号化する。領域９４の画素について
は、前ライン予測を行う。すなわち、領域９４において
、二重丸印の画素は画素９６の値を予測値として実際の
二重丸印の画素の値との誤差をモード信号６８に従って
量子化符号化し、白丸印の画素は前ラインの画素の局部
復号信号の値を予測値として実際の白丸印の画素の値と
の誤差をモード信号６８に従って量子化符号化する。領
域９５の画素については、前サンプルの画素の値と前ラ
インの画素の値との平均値による予測を行う。すなわち
領域９５において、全ての画素は前サンプルの画素の局
部復号信号の値と、前ラインの画素の局部復号信号の値
との平均値を予測値として実際の画素の値との誤差をモ
ード信号６８に従って量子化符号化する。また、モード
３が選択されたブロックでは、第７図のブロック９２に
おいて、先ず、サブサンプリングによりＸ印の画素を間
引く。残った×印以外の画素において、画素９６はＰＣ
Ｍ信号のまま伝送する。領域９３の画素については、Ｘ
印の画素は既に間引かれて存在しないものとして、前値
予測を行う。すなわち、領域９３において、二重丸印の
画素は画素９６の値を予測値として実際の二重丸印の画
素の値との誤差をモード信号６８に従って量子化符号化
する。領域９４の画素については、前ライン予測を行う
。すなわち、領域９４において、二重丸印の画素は画素
９６の値を予測値として実際の二重丸印の画素の値との
誤差をモード信号６８に従って量子化符号化し、白丸印
の画素は前ラインの画素の局部復号信号の値を予測値と
して実際の白丸印の画素の値との誤差をモード信号６８
に従って量子化符号化する。領域９５の画素については
、Ｘ印の画素は既に間引かれて存在しないものとして、
前サンプルの画素の値と前ラインの画素の値との平均値
による予測を行う。すなわち領域９５において、全ての
画素は前サンプルの画素の局部復号信号の値と、前ライ
ンの画素局部復号信号の値との平均値を予測値として実
際の画素の値との誤差をモード信号６８に従って量子化
符号化する。このようにしてモード信号６８に従って符
号化された伝送画像信号６９は、１フイールド当たりの
伝送符号量は約１／３に圧縮され、モード信号６８と共
に伝送される。

この様な符号化方法を用いることによって、各ブロック
内で閉じた予測を行うことができ、伝送路において誤り
が生じたとしても、その影響はブロック内にとどめるこ
とができ、また、画像の性質に応じて、精細な画像で長
い符号長を必要とするブロックにはモード１が割り当て
られ、平坦な画イ象のブロックにはモード３が割り当て
られ、それらの中間の画イ象のブロックにはモード２が
割り当てられるため、効率のよい符号化ができる。

なお、各ブロックの大きさは、この例に示したように水
平４サンプル、垂直４ラインにする必要はなく、更に大
きなブロック或は小さなブロックにしてもよい。また、
ＰＣＭ信号の位置、各画素の予測方法についても、この
例に示したように、ＰＣＭ信号をブロック左上隅、予測
方法は前値予測、前ライン予測、前値と前ラインの平均
値予測とする必要はなく、同ブロック内の画素のみを用
いて予測を行えばどの様な位置、方法を用いてもよい。

また、あるモードに対する符号長は、この例に示したよ
うにブロック内で一定にする必要はなく、ブロック内の
画素位置によって変えてもよい。また、モード種類につ
いても、この例に示したように３種類にする必要はなく
、更に多くの種類のモードを使用してもよく、サブサン
プリングを使用するモードを幾つ用いてもよい。またサ
ブサンプリングの方法も、この例に示したように、水平
方向に１／２に間引く方法にする必要はなく、どの様な
サブサンプリングを行ってもよい。また、モードの決定
方法も、この例に示したような方法にする必要はなく、
１画面当たりの伝送符号量を一定に制御でき、かつ、原
画像信号６１との歪みを最小にするような方法であれば
どの様な方法を用いてもよい。

以上述べてきたように、第１の発明によれば、ある定め
られたブロック内で閉じた予測を行うため、伝送路で誤
りを生じても、その誤り影響すなわち誤り波及は、ブロ
ック内にとどめることができ、画質の劣化を抑えること
ができる。さらに、画像の性質に適合した量子化特性及
び等長符号化での符号長をブロック毎に与えることがで
きるため、効率が良く、また、短い符号長が割り当てら
れたブロックの中に例えば少しの輪郭部分が存在してい
ても、予測符号化の量子化誤差による大きな画質劣化を
、サブサンプリングによる僅かな劣化で回避することが
できるため高品質な復号画像を得ることができ、また、
１画面当たりの伝送符号量を所望の値にすることができ
、ハードウェアを簡易にすることができる。

第２の発明の具体例について第１０図を用いて説明する
。−例として、符号化モードとして、モード１、モード
２、モード３、モード４の４種類のモードを使用して、
１フイールド当たりの伝送符号量を約１／３に圧縮する
場合について説明する。モード１はフィールド内予測誤
差信号を５ビツトで符号化するモードであり、モード２
はフィールド内予測誤差信号を４ビツトで符号化するモ
ードであり、モード３は１／２にサブサンプリングした
後、フィールド内予測誤差信号を４ピントで符号化する
モードであるとする。また、モード４はフレーム間予測
誤差信号を２ビツトで符号化するモードであるとする。

原画像信号が８ビツトであるとすると、モード１は５／
８圧縮モード、モード２は４／８圧縮モード、モード３
とモード４は２／８圧縮モードである。すなわち、モー
ド１、モード２、モード３、モード４の４種類のモード
を使用して１フイールド当たりの伝送符号量を約１７３
に圧縮するには、１フイ一ルド全体のブロック数の２／
９の数のブロックをモード１に、残りの７７９の数のブ
ロックをモード３または４モードに割り当てるようにす
ればよく、また、原画像との歪が最小となるように、モ
ード１とされた２ブロツクと、モード３またはモード４
とされた１ブロツクの計３ブロックをモード２に入れ換
えるようにすればよい。第１０図で、原画像信号６１は
、モードエの符号化復号化処理（１３）されてモード１
局部後号信号７１になり、モード２の符号化復号化処理
（１４）されてモード２局部後号信号７２になり、モー
ド３の符号化復号化処理（１５）されてモード３局部後
号信号７３になり、モード４の符号化復号化処理（３４
）されてモード４局部後号信号８０になる。

すなわち、モード３の符号化復号化処理（１５）では、
先ず、１／２にサブサンプリング（１６）　して画素を
半分に間引き、間引かれずに残った画素について予測符
号化復号化処理（１７）をモードに従って行い、さらに
補間（１８）によって画素数を元に戻してモード３局部
後号信号７３を求める。モード１及びモード２の符号化
復号化処理について第６図を用いて、モード３の符号化
復号化処理について第７図を用いてモード４の符号化復
号化処理について第１１図を用いて説明する。第６図は
フィールド内予測についての説明図、第７図は、サブサ
ンプリング後のフィールド内予測についての説明図、第
１１図は、フレーム間予測（モード４）についての説明
図である。第６図及び第１１図は第３図における画面９
１すなわち１フレームまたは１フイールドの大きさを持
つ画像を、ブロック９２なる大きさのブロックに分割し
、そのブロックの１つに記載したものである。第７図は
、第４図における画面９１すなわち１フレームまたは１
フイールドの大きさを持つ画像を、ブロック９２なる大
きさのブロックに分割し、そのブロックの１つについて
記載したものである。第６図及び第７図及び第１１図で
は、−例として、水平４サンプル、垂直４ラインの大き
さのブロックに分割した。第６図及び第７図については
、第１の発明の実施例と同じであるので、ここでは説明
は省略する。次に、第１１図について説明する。第１１
図のブロック９２において、黒丸印の画素９６以外の画
素を領域９７とする。先ず、画素９６はＰＣＭ信号のま
まにしておく。領域９７の画素については、フレーム間
予測を行う。すなわち、領域９７において、全ての画素
は１フレ一ム時間前のフレームの画素の局部復号信号の
値を予測値として実際の画素の値との誤差をモードに従
って量子化符号化して局部復号化する。第１０図で、モ
ード１局部後号信号７１は、原画像信号６１とのブロッ
ク毎の差分絶対値和を計算（１９）されて、モード１歪
信号７４になる。モード２局部後号信号７２も同様にし
てモード２歪信号７５になり、モード３局部後号信号７
３も同様にしてモード３歪信号７６になり、モード４局
部後号信号８０も同様にしてモード４歪信号８１になる
。ここで、モード３とモード４は圧縮率が同じであるの
で、モード３歪信号７６とモード４歪信号８１から歪の
小さいモードを選択（３６）Ｌ、その選択されたモード
と、歪の値を表すモード選択歪信号８２を求める。すな
わち、モード３とモード４は符号長（圧縮：＄）は同じ
であるが、予測方法がサブサンプリングした後のフィー
ルド内予測と、フレーム間予測の何れか画像の性質に合
致している方が選択される。そして、モード１歪信号７
４とモード２歪信号７５とモード選択歪信号８２を使っ
て、原画像信号６１との歪が最小となるようにモード決
定（３７）する。

すなわち、一般に長い符号長で符号化を行う方が歪が小
さくなることから、モード選択歪信号８２により歪の大
きい順に、１フイールド当たりのブロック数の２／９の
数のブロックをモード１に割り当て、残りの７７９の数
のブロックをモード３とモード４のうち歪が小さいモー
ド割り当て、更に、原画像信号６１との歪が最小となる
ようにモード１とされたブロックを２ブロツクと、モー
ド３またはモード４とされたブロックを１ブロツクの、
計３ブロックをモード２に変更することによりモード信
号６８を求める。

但し、伝送路において生じた誤りが時間方向に波及する
のを防ぐため、ときどきモード４は使用せず、モード１
、モード２、モード３のみを使用してモードを決定する
ように制御する。その後、原画像信号６１はモード信号
６８に従って符号化処理（１１）される。つまり、モー
ド１またはモード２が選択されたブロックでは、第６図
のブロック９２において、画素９６はＰＣＭ信号のまま
伝送する。領域９３の画素については前値予測を行う。

すなわち、領域９３において、二重丸印の画素は画素９
６の値を予測値として実際の二重丸印の画素の値との誤
差をモード信号６８に従って量子化符号化し、白丸印の
画素は前サンプルの画素の局部復号信号の値を予測値と
して実際の白丸印の画素の値との誤差をモード信号６８
に従って量子化符号化する。領域９４の画素については
、前ライン予測を行う。すなわち、領域９４において、
二重丸印の画素は画素９６の値を予測値として実際の二
重丸印の画素の値との誤差をモード信号６８に従って量
子化符号化し、白丸印の画素は前ラインの画素の局部復
号信号の値を予測値として実際の白丸印の画素の値との
誤差をモード信号６８に従って量子化符号化する。領域
９５の画素については、前サンプルの画素の値と前ライ
ンの画素の値との平均値による予測を行う。すなわち領
域９５において、全ての画素は前サンプルの画素の局部
復号信号の値と、前ラインの画素の局部復号信号の値と
の平均値を予測値として実際の画素の値との誤差をモー
ド信号６８に従って量子化符号化する。また、モード３
が選択されたブロックでは、第７図のブロック９２にお
いて、先ず、サブサンプリングによりＸ印の画素を間引
く。残った×印以外の画素において、画素９６はＰＣＭ
信号のまま伝送する。領域９３の画素については、Ｘ印
の画素は既に間引かれて存在しないものとして、前値予
測を行う。すなわち、領域９３において、二重丸印の画
素は画素９６の値を予測値として実際の二重丸印の画素
の値との誤差モード信号６８に従って量子化符号化する
。領域９４の画素については、前ライン予測を行う。す
なわち、領域９４において、二重丸印の画素９６の値を
予測値として実際の二重丸印の画素の値との誤差モード
信号６８に従って量子化符号化し、白丸印の画素は前ラ
インの画素の局部復号信号の値を予測値として実際の白
丸印の画素の値との誤差をモード信号６８に従って量子
化符号化する。領域９５の画素については、Ｘ印の画素
は既に間引かれて存在しないものとして、前サンプルの
画素の値と前ラインの画素の値との平均値による予測を
行う。すなわち領域９５において、全ての画素は前サン
プルの画素の局部復号信号の値と、前ラインの画素の局
部復号信号の値との平均値を予測値として実際の画素の
値との誤差をモード信号６８に従って量子化符号化する
。また、モード４が選択されたブロックでは、第１１図
のブロック９２において、画素９６はＰＣＭ信号のまま
伝送する。領域９７の画素については、フレーム間予測
を行う。すなわち、領域９７において、全ての画素は１
フレ一ム時間前のフレームの画素の局部復号信号の値を
予測値として実際の画素の値との誤差をモード信号６８
に従って量子化符号化する。このようにしてモード信号
６８に従って符号化された伝送画像信号６９は、１フイ
ールド当たりの伝送符号量は約１７３に圧縮され、モー
ド信号６８と共に伝送される。また、伝送画像信号６９
はモード信号６８に従って局部復号化（３３）され、局
部復号信号７８は未来のフレームまたはフィールドの予
測に使用される。

この様な符号化方法を用いることによって、各ブロック
内で閉じた予測を行うことができ、伝送路において誤り
が生じたとしても、その影響はブロック内にとどめるこ
とができ、また画像の性質に応じて、精細な画像で長い
符号長を必要とするブロックにはモード１が割り当てら
れ、平坦な画像のブロックにはモード３が割り当てられ
、それらの中間の画像のブロックにはモード２が割り当
てられるため、効率のよい符号化ができ、更に、長い符
号長のモード（モード１）を必要とするブロックが多い
画像でも、静止領域と見なされるブロックにはモード４
が割り当てられ、その公地の領域にモード１かまわされ
るため、より各ブロックに適した量子化特性及び符号長
を与えることが可能となる。

なお、各ブロックの大きさは、この例に示したように水
平４サンプル、垂直４ラインにする必要はなく、更に大
きなブロック或は小さなブロックにしてもよい。また、
ＰＣＭ信号の位置、各画素の予測方法についても、この
例に示したように、ＰＣＭ信号をブロック左上隅、予測
方法はフレーム間予測と、フィールド内予測として前値
予測、前ライン予測、前値と前ラインの平均値予測とす
る必要はなく、同ブロック内の画素及び過去のフレーム
またはフィールドの画素を用いて予測を行えばどの様な
位置、方法を用いてもよい。また、あるモードに対する
符号長は、この例に示したようにブロック内で一定にす
る必要はなく、ブロック内の画素位置によって変えても
よい。また、モードの種類についても、この例に示した
ように４種類にする必要はなく、更に多くの種類のモー
ドを使用してもよく、サブサンプリングを使用するモー
ドを幾つ用いてもよい。また、サブサンプリングの方法
も、この例に示したように、水平方向に１／２に間引く
方法にする必要はなく、どの様なサブサンプリングを行
ってもよい。また、モードの決定方法も、この例に示し
たような方法にする必要はなく、１画面光たりの伝送符
号量を一定に制御でき、かつ、原画像信号６１との歪を
最小にするような方、法であればどの様な方法を用いて
よい。

（発明の効果） 以上述べてきたように、本発明によれば、ある定められ
たブロック内で閉じた予測を行うため、伝送路で誤りが
生じても、その誤りの影響すなわち誤り波及は、ブロッ
ク内にとどめることができ、画質の劣化を抑えることが
できる。また、画像の性質に適合した量子化特性及び等
長符号化での符号長をブロック毎に与えることができる
ため、効率が良く、また、短い符号長が割り当てられた
ブロックの中に例えば少し予測誤差が大きくなる部分が
存在していても、予測符号化の量子化誤差による大きな
画質劣化を、サブサンプリングによる僅かな劣化で回避
することができるため高品質な復号画像を得ることがで
き、特に静止領域が多い画像では、静止領域にフレーム
間或はフィールド間予測を用いることにより、いっそう
画質改善効果がある。さらに、１画面光たりの伝送符号
量を所望の値にすることができるため、ハードウェアを
簡易にすることができ、実用上極めて有用な画像信号符
号化方式を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１の発明の画像信号符号化方式の流れを示
す図、第２図は、第１の発明の画像信号符号化方式の受
信側の流れを示す図、第３図は、予測方法の説明図、第
４図は、サブサンプリング方法及び予測方法の説明図、
第５図は、第１の発明の画像信号符号化方式の実施例の
流れを示す図、第６図は、フィールド内予測方法の説明
図、第７図は、サブサンプリング後のフィールド内予測
方法の説明図、第８図は、第２の発明の画像信号符号化
方式の流れを示す図、第９図は、第２の発明の画像信号
符号化方式の受信側の流れを示す図、第１０図は、第２
の発明の画像信号符号化方式の実施例の流れを示す図、
第１１図は、フレーム間予測方法の説明図、第１２図は
、従来の予測符号化方式のブロック図、第１３図は、従
来の予測符号化における予測方法の説明図、である。 図中で、 １、２．３．１３．１４．１５．２３．２４．２５．２
９．３４は、各モードの符号化復号化処理、 ７、８．９．１９．２０．２１．３０．３５は、ブロッ
ク毎に歪計算する処理、 ４、１６．２６は、サブサンプリング処理、５、１７．
２７は、予測符号化復号化処理、６、１８．２８は、補
間処理、 １０．２２．３１．３７は、モード決定処理、１１は、
モード信号に従って符号化する処理、１２は、モード信
号に従って復号化する処理、３６は、歪量小値選択処理
、 ３３は、局部復号処理、 ３８、３９．４０は、画素、 ４１は、減算器、 ４２は、量子化器、 ４３．４６は、代表値設定回路、 ４４、４７は、加算器、 ４５、４８は、予測器、 ９１は、１フレームまたは１フイールドの大きさの画面
、 ９２は、ブロック、 ９３は、前値予測を行う領域、 ９４は、前ライン予測を行う領域、 ９５は、前値と前ラインとの平均値予測を行う領域、 ９６は、ＰＣＭ信号で伝送する画素、 ９７は、フレーム間予測を行う領域である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）画面を定められた大きさの複数のブロックに分割
   し、前記の各ブロック内において同ブロック内の画素の
   みを用いて予測した値と原画素の値との誤差を第１の予
   測誤差として算出し、前記ブロック内の画素にサブサン
   プリングを施し画素数を減じた後、前記の各ブロック内
   において同ブロック内の画素のみを用いて予測した値と
   原画素の値との誤差を第２の予測誤差として算出し、前
   記ブロック毎に前記第１及び第２の予測誤差のどちらを
   使用するかの属性と、予測誤差を量子化する際の量子化
   特性と、その量子化された信号の符号長を特定する複数
   の符号化モードを用意しておき、前記複数の符号化モー
   ドに従って前記第１及び第２の予測誤差を量子化及び符
   号化し、この複数の信号を用いて、前記量子化において
   、１画面全体として所望の伝送符号量を得るように、か
   つ、原画像に対する歪を最小とするように前記符号化モ
   ードをブロック単位に選択し、前記選択された符号化モ
   ードに従って量子化及び符号化された符号化信号、及び
   前記選択された符号化モードを表すモード信号を伝送す
   ることを特徴とする画像信号符号化方式。
2. （２）画面を定められた大きさの複数のブロックに分割
   し、前記の各ブロック内において同ブロック内の画素及
   び過去のフレームまたはフィールドに属する画素を使っ
   て予測した値と原画素の値との誤差を第１の予測誤差と
   して算出し、前記ブロック内の画素にサブサンプリング
   を施し画素数を減じた後、前記の各ブロック内において
   同ブロック内の画素及び過去のフレームまたはフィール
   ドに属する画素を使って予測した値と原画素の値との誤
   差を第２の予測誤差として算出し、前記ブロック毎に、
   予測の方式と、前記第１及び第２の予測誤差のどちらを
   使用するかの属性と、予測誤差を量子化する際の量子化
   特性と、その量子化された信号の符号長を特定する複数
   の符号化モードを用意しておき、前記複数の符号化モー
   ドに従って前記第１及び第２の予測誤差を量子化及び符
   号化し、この複数の信号を用いて、前記量子化において
   、１画面全体として所望の伝送符号量を得るように、か
   つ、原画像に対する歪を最小にするように前記符号化モ
   ードをブロック単位に選択し、前記選択された符号化モ
   ードに従って量子化及び符号化された符号化信号、及び
   前記選択された符号化モードを表すモード信号を伝送す
   ることを特徴とする画像信号符号化方式。