JPH01278184A - 画像信号符号化装置 - 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〕 本発明は画像信号符号化装置に係り、特に、ＶＴＲやテ
レビ電話等において画像信号の圧縮に好適する画像信号
符号化装置に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕例えば
、デジタルＶＴＲにおいて、アナログ画像信号からＡ／
Ｄ変換したデジタル画像信号をビデオテープに記録する
場合１画像信号のデータ量が多いことからビデオテープ
に記録しきれない状態が生じ易い。もし１画像信号を完
全に記録させようとすれば、テープ速度を早める必要が
生じて記録時間が短くなる。

そのため、デジタル画像信号のビット構成を圧縮処理し
てデータ量を減少させ、記録時間を硫保しつつ画像信号
の記録残りを生じさせないように。

画像信号符号化装置が提案されている。

しかしながら３画像信号は直流成分から数ＭＨ２の高周
波成分までの広帯域成分を含む関係から。

画像信号を圧縮処理すると２画像品質を低下させるおそ
れがあり２画像信号符号化装置にあっては画像品質を劣
化させないで圧縮処理する工夫が要望されている。

また、テレビ電話においても１画像信号の画像劣化を抑
えて伝送効率を高めるために、同様な要求がされている
。

本発明はこのような状況の下になされたもので。

画像品質を劣化させずに簡単な構成によって画像信号を
画面のフィールド毎に一定の符号長（ビ・７ト数）に圧
縮化を図ることが容易な画像信号符号化装置を提供する
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

このような目的を達成するために本発明は第１および第
２の構成を有し、第１の構成は次のようになっている。

すなわち、所定領域を占める複数のブロックに画面を分
割するようにデジタル画像信号を読み込むブロック化回
路と、このブロック化された画像信号を直交変換して直
交変換係数を出力する直交変換回路と、予め定められた
互いに異なる量子化および符号化モードを有し、それら
のモードに従って直交変換係数を各ブロック毎に量子化
および符号化する第１〜第ｎモード量子化回路と、１画
面全体として所定の伝送符号長を得るとともに画像信号
に対する歪を最小とするように第１〜第ｎモード量子化
回路からの符号化信号に基づいて第１〜第ｎモード量子
化回路をブロック単位に選択するモード信号を出力する
モード決定回路と、そのモード信号によって第１〜第ｎ
モード量子化回路からの符号化信号を各ブロック毎に選
択出力するモード選択回路と、を有している。

また、第２の構成は、第１の構成におけるブロック化回
路および直交変換回路に加えて、各ブロックについて直
交変換係数の直流成分および低域成分を量子化および符
号化する低域成分量子化回路と、予め定められた互いに
異なる量子化および符号化モードを有しその直流成分お
よび低域成分以外の高域成分について直交変換係数を各
ブロック毎に量子化および符号化する第１〜第ｎモ〜ド
高域成分量子化回路と、１画面全体として所定の伝送符
号長が得られるとともに画像信号に対する歪を最小とす
るようにそれら低域成分量子化回路および第１〜第ｎモ
ード高域成分量子化回路からの符号化信号によって第１
〜第ｎモード高域成分量子化回路をブロック単位に選択
するモード信号を出力するモード決定回路と、そのモー
ド信号によって第１〜第ｎモード高域成分量子化回路か
らの符号化信号を選択するモード選択回路と、その低域
成分量子化回路からの符号化信号にそのモード選択回路
からの符号化信号を加えてその画面の１フィールド単位
の符号化信号を出力するバッファ回路とを有して構成さ
れている。

そして、それら第１もしくは第２の構成では。

モード選択回路で選択したモードを後段で判定可能なよ
うに、そのモード信号の適否を検出すべくモード信号に
誤り検出符号を付加する誤り検出符号付加回路を設けて
構成可能である。

〔作　用〕

このような手段を備えた本発明に係る第１の構成では、
デジタル画像信号からブロック化および直交変換された
ブロック毎の直交変換係数が、第１〜第ｎモード量子化
回路で複数の異なる量子化および符号化モードで量子化
および符号化される。

これらの第１〜第ｎモード量子化回路からの符号化信号
はモード決定回路に加えられ、このモード決定回路では
１画面全体として所定の伝送符号長が得られるとともに
画像信号に対する歪を最小とするようなモード信号がモ
ード選択回路に出力され、モード選択回路ではそのモー
ド信号によって第１−第ｎモード量子化回路からの符号
化信号を各ブロック毎に選択出力する。

また、第２の構成では、直交変換された直交変換係数に
ついて低域成分量子化回路にて直流成分および低域成分
が量子化および符号化される一方。

第１〜第ｎモード高域成分量子化回路では各々異なる高
域成分が量子化、符号化され、第１の構成と同様にモー
ド決定回路からのモード信号によって第１〜第ｎモード
高域成分量子化回路からの符号化がモード選択回路で選
択され、バッファ回路にて低域成分量子化回路からの符
号化信号とモード選択回路からの符号化信号がフィール
ド毎に一定の符号長にまとめられて出力される。

〔実　施　例〕

以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明に係る画像信号符号化装置の第１の構成
を示すブロック図である。

ブロック化回路工はデジタル変換されライン単位に入力
された連続する画像信号をブロック単位に読み込むもの
で５例えば水平方向８画素と垂直方向８ライン分を単位
ブロックとして格納するメモリを有して形成され、■フ
レームの画面を複数ブロックに分割する。

ブロンク化回路１は直交変換回路３と後述するモード決
定回路１１に接続されている。この直交変換回路３はブ
ロック化された画像信号を離散コサイン変換（以下ＤＣ
Ｔと略す）によって直交変換して時間領域信号から周波
数領域信号に変換し。

ＤＣＴ係数を出力するものである。

このＤＣＴ係数は、第２図のように例えば各単位ブロッ
クを正方形で示した場合に、左上隅が直流成分に、右方
向には水平周波数成分の増加を下方向には垂直周波数成
分の増加を示し、右下隅に向かうにつれて高い空間周波
数成分となるように表すことが可能である。

直交変換回路３は、予め定められた符号化モードに従っ
て符号長を変えるとともに量子化する第１モード量子化
回路５．第２モード量子化回路７〜第ｎモード量子化回
路９に接続されている。

以下の説明を簡単にするために、直交逆変換回路１３に
は例えば第１およびおよび第２モード量子化回路５．７
が接続されているとして主要動作を説明する。

第１モード量子化回路５は、第２図の正方形中の斜線領
域で示すように、直流成分と低域成分１５サンプルを８
ビツトで符号化し、１ブロツクを１２８ビツトの符号長
に量子化するものである。

第２モード量子化回路７は、第３図中の斜線領域で示す
ように、直流成分、低域成分、高域成分を各々８ビツト
で符号化するもので、１ブロツクを５１２ビツトの符号
長に量子化する。

従って２画像信号が１画素８ビツトの場合に１ブロツク
は５１２ビツト構成であるから、第１モ−ド量子化回路
５は１／４圧縮モ一ド処理機能を。

第２モード量子化回路７は１／１圧縮モ一ド処理機能を
有している。

そこで、第１および第２モード量子化回路５゜７を使用
して画面の１フイールド当たりの伝送符号長（符号量）
を１／２に圧縮するには、■フィールド全体のブロック
数の２／３を第１モード量子化回路５に、残り１／３ブ
ロツクを第２モード量子化回路７に割当ればよい。

第１．第２〜第ｎモード量子化回路５．　７．　９はモ
ード決定回路１１に接続されている。モード決定回路１
１は、１フイールド当たりの伝送符号長を例えば１／２
に圧縮するために各ブロックを割当てる制御機能を有し
ており、−例として第４図に示すように、直交逆変換回
路１３．歪計算回路１５．並び替え回路１７．しきい値
決定回路１９、モード割当回路２１から構成されている
。

直交逆変換回路１３は２例えば第１．第２モード量子化
回路５，７で符号化されたＤＣＴ係数を入力して直交逆
変換処理（逆ＯＣＴ処理）して元の画像信号に戻すもの
で、歪計算回路１５に接続されている。

歪計算回路１５は直交逆変換処理された画像信号をブロ
ック化回路Ｉからの画像信号（原画像信号）と比較して
歪をブロック毎に計算して並び替え回路１７とモード割
当回路２１に出力するものである。なお、歪は例えば差
分絶対値和である。

並び替え回路１７は各ブロックの歪を大きい順に並び替
えるもので、大きい歪から１／３のところでしきい値を
決定するしきい値決定回路１９に接続され、しきい値よ
りも大きい歪を持つブロックには第２モード量子化回路
７を、残りの２／３のブロックを第１モード量子化回路
５に決定するモード信号を出力する。

第１図に戻って、モード選択回路２３はモード決定回路
１１のモード割当回路２１からのモード信号によって第
１．第２〜第ｎモード冊子化回路５．７．９からの符号
化されたＤＣＴ係数を各ブロック毎に選択して符号化信
号を出力するものである。

モード決定回路１１はモード割当回路２１がらのモード
信号を独立して出力するようにも構成されている。

次に、上述した本発明の第１の構成についての動作を説
明する。

デジタル画像信号がブロック化回路１に入力されると２
画像信号が水平方向８画素と垂直８ライン分を１単位に
してブロック毎にメモリに読み込まれて格納され、ブロ
ック化される。

ブロック化された画像信号は直交変換回路３でＤＣＴ処
理されてＤＣＴ係数が第１．第２モード量子化回路５，
７に出力される。

第１モード量子化回路５では各ブロックのＤＣＴ係数中
の直流成分と低域成分１５サンプルを８ビツトで量子化
および符号化し、第２モード量子化回路７では各ブロッ
クのＤＣＴ係数中の直流成分、低域成分、高域成分を８
ビツトで量子化および符号化する。

第１．第２モード量子化回路５．７からの符号化された
ＤＣＴ係数は、モード決定回路１１とモード選択回路２
３に人力される。

モード決定回路１１では入力されたＤＣＴ係数が直交逆
変換回路１３で直交逆変換され、歪計算回路１５にて画
像信号との歪が比較出力され、並び替え回路１７で大き
い歪の順に並び替えられ。

しきい値決定回路１９で歪の大きい方から１／３でしき
い値が決定され、このしきい値より大きな歪を有するブ
ロックには第２モード量子化回路７が選択されるような
モード信号がモード割当回路２１からモード選択回路２
３に出力される。

モード選択回路２３ではモード信号によって第１、第２
モード量子化回路５．７のいずれかをブロック毎に選択
して出力する。

モード決定回路１１からのモード信号は独立して出力さ
れ、受信側におて符号化信号の復号化の際のモード選択
情報として利用される。

そして、上述した第１の構成においては１便宜上、第ｎ
モード量子化回路９を省略して説明したが、第１．第２
〜第ｎモード量子化回路５，７゜９を用いる構成では、
所望の圧縮比率に応じて１フィールドの全ブロックをそ
れらに割当てるようにモード決定回路１１を変更すれば
よい。

モード決定回路１１では複数のしきい値を決定し、この
しきい値より大きな歪を有するブロックにはその歪を抑
えるような第１．第２〜第ｎモード量子化回路５，７．
９を選択するモード信号を出力可能に構成することにな
る。

このように本発明の第１の構成では、第１．第２〜第ｎ
モード量子化回路５，７．９とモード決定回路１１の構
成を適当に選定すれば９画像信号が圧縮され１画像信号
の性質に応じて精細な部分。

すなわち高域空間周波数成分を多く含むようなブロック
には第２モード量子化回路７が割当られ。

平坦な部分すなわち低域空間周波数成分しかないような
プロ・ツクには第１モード量子化回路５が割当られ２画
像信号の劣化が抑られるし、各フィールド単位に符号長
（ビット数）が一定である。

第５図は本発明の第２の構成を示している。

第１図に示した構成と同様な直交変換回路３には低域成
分量子化回路２５．第１モード高域成分量子化回路２７
．第２モード高域成分量子化回路２９〜第ｎモード高域
成分量子化回路３１が接続されており、これらにはモー
ド決定回路３３が接続されるとともに、第１．第２〜第
ｎモード高域成分量子化回路２７．２９．３１はモード
選択回路３５に接続されている。

低域成分Ｈ子化回路２５は、第６図中の斜線領域すなわ
ち第１．第２〜第ｎモード高域成分量子化回路２７，２
９．３１でＤＣＴ係数が量子化および符号化される場合
の共通する直流成分および低域成分１５サンプルを８ビ
ツトで量子化および符号化するものであり、バッファ回
路３５に接続されている。

第１．第２〜第ｎモード高域成分量子化回路２７．２９
．３１は、低域成分量子化回路２５で量子化および符号
化する直流成分および低域成分以外の高い周波数成分を
、予め定めた互いに異なるモードで量子化および符号化
を行うものであり。

例えば第２モード高域成分量子化回路２９の量子化およ
び符号化領域は第７図中の斜線領域で示される。

モード決定回路３３は、第１図の構成と同様な構成を有
し２１画面全体として所定の伝送符号長を得るように、
かつ画像信号に対する歪を最小とするように第１．第２
．第ｎのモード信号を出力するもので、モード選択回路
３５および誤り検出符号付加回路３９に接続されている
。

モード選択回路３５は、モード信号によって第１、第２
〜第ｎモード高域成分量子化回路２７゜２９．３１から
の符号化信号を選択するもので。

バッファ回路３７に接続されている。

誤り検出符号付加回路３５は、モード決定回路３３から
のモード信号にモード誤り検出用のパリティピットを付
加してモード信号を出力するものである。

バッファ回路３３は低域成分量子化回路２５からの符号
化信号に、モード選択回路３５からの符号化信号をフィ
ールド単位にまとめて一定の符号長にして出力するもの
である。

すなわち、この第２の構成では、直交変換までは第１の
構成と同様であるが、ＤＣＴ係数の直流成分および低域
成分については第１〜第ｎモードで共通として低域成分
量子化回路２５で量子化および符号化し、ブロックに応
じた高域成分を第１゜第２〜第ｎモード高域成分量子化
回路２７．２９゜３１で量子化および符号化して選択し
、直流成分。

低域成分および直流成分をバッファ回路３３で１フィー
ルド分にそろえて出力するものである。

このような本発明の第２の構成では、圧縮比率に合わせ
て第１．第２〜第ｎモード高域成分量子化回路２７，２
９．３１とモード決定回路３３を適当に構成すれば１画
像信号が圧縮がされるうえ。

低域成分量子化回路２５で直流成分と低域成分を。

第１〜第ｎモード高域成分量子化回路２７，２９゜３１
で高域成分を量子化および符号化するから。

画像信号の劣化が抑えられる。

また、誤り検出符号付加回路３５を設けたので。

伝送中にモード信号が誤っても受信側ではその誤りを検
出可能となり、誤り検出されたフィールドは復号の際に
モード信号を使用せず、伝送されてきたＤＣＴ係数の低
域成分のみを使用して復号することで画像信号が破綻す
るのを防ぐことができる。なお、誤り検出符号付加回路
３５は第１の構成に設けることも可能である。

上述した本発明に係る各構成では、１ブロツクが水平方
向の８画素と垂直方向の８ラインで形成される例を説明
したが、１ブロツクの大きさは任意であるし、直交変換
回路３による直交変換手法として離散コサイン変換以外
に、従来公知の手法例えばアダマール変換等を用いるこ
とができる。

さらにまた、量子化および符号化するモード数は任意で
あり、モード決定についても上述した符号長にする必要
はなく、直交変換係数の各成分で異なる量子化特性およ
び符号長にしてもよい。

そして、モード決定回路１１．３３も１画面当たりの伝
送符号長を一定にし、かつ画像信号との歪を最小にする
ようなモード信号を出力可能に構成すればよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の第１の構成は２画像信号の
性質に応じて各ブロックに対して異なる量子化および符
号化モードを有する第１〜第ｎモード量子化回路ブロッ
クを割当て２画像信号に対する歪が最も少な（かつ１フ
イールド毎に一定の符号化となるように第１〜第ｎモー
ド量子化回路からの符号化信号を各ブロック毎に切り換
えるように構成したから９画像信号の劣化を抑えてその
圧縮化を図ることが容易となるうえ、フィールド毎の符
号化が一定となり１種々のビットレートに変換容易とな
って伝送路に適したビットレートの選択ができる。

また、第２の構成でも、直流成分および低域成分を低域
成分量子化回路で、ブロックに応じた高域成分を第１〜
第ｎモード高域成分量子化回路で皇子化および符号化し
て切り換えるとともに、低域成分量子化回路からの符号
化信号と選択された符号化信号を１フイールド毎にまと
めて出力する構成としたから１画像信号の劣化およびフ
ィールド毎の符号長が一定となる。

さらに、上記構成に、誤り検出符号付加回路を設けるこ
とによって後段における復号のモード誤りを検出しやす
く２画像の破綻が抑えられる。

【図面の簡単な説明】

第１１ｙＪは本発明に係る画像信号符号化装置の第１の
構成を示すブロック図、第２図および第３図は各ブロッ
クにおいて第１図中の第１および第２モード量子化回路
において量子化および符号化される領域を説明する図、
第４図は第１図中のモード決定回路の一例を示すブロッ
ク図、第５図は本発明の第２の構成を示すブロック図、
第６図および第７図は各ブロックにおいて第５図中の低
域成分量子化回路および第２モード高域成分量子化回路
において量子化および符号化される領域を説明する図で
ある。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定領域を占める複数のブロックに画面を分割す
   るようにデジタル画像信号を読み込むブロック化回路と
   、 このブロック化された画像信号を直交変換して直交変換
   係数を出力する直交変換回路と、 予め定められた互いに異なる量子化および符号化モード
   を有する複数の第１〜第ｎ（ｎは整数）モード量子化回
   路であって、その互いに異なる量子化および符号化モー
   ドに従って前記直交変換係数を各ブロック毎に量子化お
   よび符号化する第１〜第ｎモード量子化回路と、 １画面全体として所定の符号長を得るとともに前記画像
   信号に対する歪を最小とするように、前記第１〜第ｎモ
   ード量子化回路からの符号化信号に基づき前記第１〜第
   ｎモード量子化回路をブロック単位に選択するモード信
   号を出力するモード決定回路と、 前記モード信号によって前記第１〜第ｎモード量子化回
   路からの符号化信号を各ブロック毎に選択出力するモー
   ド選択回路と、 を具備してなることを特徴とする画像信号符号化装置。
2. （２）所定領域を占める複数のブロックに画面を分割す
   るようにデジタル画像信号を読み込むブロック化回路と
   、 このブロック化された画像信号を直交変換して直交変換
   係数を出力する直交変換回路と、 前記各ブロックについて前記直交変換係数を直流成分お
   よび低域成分について共通の量子化および符号化をする
   低域成分量子化回路と、 予め定められた互いに異なる量子化および符号化モード
   を有する複数の第１〜第ｎモード高域成分量子化回路で
   あって、高域成分について前記直交変換係数を各ブロッ
   ク毎に量子化および符号化する第１〜第ｎモード高域成
   分量子化回路と、１画面全体として所定の符号長を得る
   とともに前記画像信号に対する歪を最小とするように前
   記低域成分量子化回路および前記第１〜第ｎモード高域
   成分量子化回路からの符号化信号に基づいて前記第１〜
   第ｎモード高域成分量子化回路をブロック単位で選択す
   るモード信号を出力するモード決定回路と、 前記モード信号によって前記第１〜第ｎモード高域成分
   量子化回路からの符号化信号を各ブロック毎に選択出力
   するモード選択回路と、 前記低域成分量子化回路からの符号化信号に前記モード
   選択回路からの符号化信号を加えて前記画面の１フィー
   ルド単位の符号化信号を出力するバッファ回路と、 を具備してなることを特徴とする画像信号符号化装置。
3. （３）前記モード信号にそのモードの適否を検出する誤
   り検出符号を付加する誤り検出符号付加回路を設けてな
   る請求項１もしくは２記載の画像信号符号化装置。