JPH02114768A - 予測符号化装置 - 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］ この発明は予測符号化装置に関するものである。

［従来の技術］ 例えば、画像信号を回線または無線で伝送し、あるいは
メモリへの記憶を効率良く行うために、予測符号化方式
か用いられている。予測符号化方式は、予測関数を用い
て予測した値と実際の値との差分値（予測誤差）を求め
、この予測誤差に対して非線形量子化を行い、更に量子
化した信号を符号化して帯域圧縮を行うものである。

予測関数は、現画素を符号化する際に既に符号化された
画素の値から現画素の値を予測する関数を意味している
。例えば、フレーム内予測関数ては、現画素と同一フレ
ームの既に符号化された画素の値から現画素の値を予測
する関数であり、前画素の値から予測する場合の予測関
数は、予測値をＹｎ、現画素の値をＸ　ｎ−１とする時
、Ｙ、、　＝Ｘ、−１−（ｉ　） て表される。また、フレーム間予測関数は、現画素と異
なるフレームの既に符号化された画素の値を用いて現画
素の値を予測する関数であり、前フレームの同一箇所の
現画素の値から予測する場合の予測関数は、予測値をＹ
。、１、前フレームの同一箇所の現画素の値をＸ。、１
−３とする時（２）式％式％（２） 予測符号化方式の帯域圧縮の原理は、第３図の予測誤差
の頻度分布に示すように、予測誤差が零の近傍内である
確率か極めて高いことから、予測誤差の絶対値か小さい
ところては細かい量子化を行ない、予測誤差の絶対値か
大きいところては粗い量子化を行う非線形量子化処理に
よって情報の損失の少ない帯域圧縮を行うものである。

予測誤差の頻度分布において、予測誤差が零の近傍内に
集中するほど圧縮率は向上する。この圧縮率を向上させ
る具体的手段として、前述のフレーム間予測関数を用い
るものがあげられる。なお、高品位な画像を伝送する要
求に対しては、信号の帯域かさらに広がるため、より圧
縮率を向上させる必要かある。

第４図は従来の予測符号化装置の構成を示すブロック図
である。

第４図において、ｌは入力値Ｓ、と予測値Ｓｐとの差を
とる差分回路、２は差分回路１に対し予め設定したスラ
イス・レベルにより予測誤差（差分値）を量子化する非
線形量子化器、３はこの量子化された入力値Ｓ、よりビ
ット数の少ないデータを伝送あるいは記録に適した符号
に変換する符号化器、６はこの量子化データを各量子化
ステップの代表値に戻す代表値設定器、４は代表値設定
器６の出力する代表値と予測値Ｓｐとを加算して信号を
再生（即ち、差分値を標本値に復元）し、所謂局部復号
値を得る加算器、５は既に符号化処理された画像領域の
局部復号値から符号化しようとする現画素の信号の値を
予測する予測関数器である。

次に、以上の構成による予測符号化装置の動作について
説明する。

標本化処理された入力値Ｓ、としての画像信号は、差分
回路１によって予測信号Ｓ２との差分かとられ、非線形
量子化器２によって予測誤差信号の量子化処理か行われ
、量子化データを出力する。この量子化データは符号化
器３及び代表値設定器６に送出され、符号化器３ては伝
送あるいは記憶に適した符号に変換する。一方、加算器
４ては代表値設定器６より出力される代表値と予測関数
器５より出力される予測値Ｓｐとを加算し、標本値に係
る局部復号値を復元する。加算器４の出力信号は予測関
数器５に印加され、予測関数器５は現画素の値を予測し
、予測値Ｓｐとして差分回路ｌ及び加算器４へ送出する
。

［発明か解決しようとする課題］ しかし、上記のような従来の予測符号化装置ては、３次
元予測関数としてのフレーム間予測関数を用いた場合、
動画のように動きのある部分ての予測誤差か大きくなる
欠点かある。

これを解決するものとして、動きのある部分についての
みフレーム内の相関性に基づく２次元予測関数としての
フレーム内予測関数を用い、他の部分についてはフレー
ム間予測関数を用いる適応型量子化処理か考えられる。

しかし、このようにして符号化された信号から元の画像
を再生するには、二つの予測関数のいずれを用いたかを
識別する必要がある。このため、従来の適応型量子化処
理ては、識別のための条件符号を付ける必要があり、デ
ータの圧縮率か向上しない欠点がある。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
て、データの圧縮率が高く、かつ予測誤差が小さくでき
るようにした予測符号化装置を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、この発明は差分値に基づ
き異なる複数の予測関数を用いて複数の予測値を得る予
測器と、符号化しようとする現サンプルの前のサンプル
における予測誤差の絶対値が最小となる予測関数に従う
予測値を選択する選択手段とを設けたものである。

また好適な実施態様としては、前記複数の予測関数とし
ては、２次元予測関数及び３次元予測関数が含まれるこ
とが望ましい。

［作用］ 上述のように構成することによって、既に符号化された
前サンプルに対する予測誤差の絶対値か最小となる予測
関数か自動的に選択され、この選択された予測関数に対
応する予測信号か予測値として用いられ、入力標本値と
の差分かとられ、量子化処理か行われる。これにより、
画像の性質に伴ない好適な予測関数か選択され、量子化
誤差が小さい良好な符号化を行うことかてきる。

また好適なる実施態様として、画像に動きの出る部分に
対しては２次元の相関性に基づく予測関数か用いられ、
他の部分に対しては３次元予測関数か用いられる。この
ようにすれば、高品位画像のように信号の帯域か広かる
場合ても、識別のために条件符号を用意することなく、
最適な予測関数か自動的に選別される。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例としての予測符号化装置の
フロック図である。第１図においては、第４図と同一で
あるものには同一の引用符号を用いたので、以下におい
ては重複する説明は省く。

第１図に示すように、この実施例は第４図における予測
関数器５を、符号１１〜１９よりなる各回路部をもって
構成したところに特徴かある。

１１は加算器４の出力する局部復号値に基づいてフレー
ム内における相関性を用いて予測値を求めるフレーム内
予測関数器、１２は加算器４の出力する局部復号値に基
づいてフレーム間における相関性を用いて予測値を求め
るフレーム間予測関数器、１３はフレーム間予測値を遅
延するレジスタ、１４はフレーム内予測値を遅延するレ
ジスタ、１５はレジスト１９よりの前画素の局部復号値
とレジスタ１４よりの前画素の予測値との差分を取る差
分回路、１６はレジスト１９よりの前画素の局部復号値
とレジスタ１３よりの前画素の予測値との差分な取る差
分回路、１７は差分回路１５と１６の二つの出力信号を
比較し予測誤差の絶対値の小さい方を選択する判別回路
、１８は判別回路１７の出力に基づいてフレーム内予測
関数器１１またはフレーム間予測関数器１２の出力する
予測値のいずれかを選択し差分回路ｌへ印加するゲート
回路である。

次に以上の構成による実施例の動作について説明する。

差分回路１には標本化処理した画像信号（標本値）が入
力され、ケート回路１８よりの予測値との差分値（予測
誤差信号）か求められる。非線形量子化器２はこの差分
値に非線形量子化処理を施し、量子化処理した量子化デ
ータを符号化器３及び代表値設定器６に送出する。符号
化器３は量子化データを伝送または記憶処理に適した符
号に変換する。

代表値設定器６は量子化データを各量子化ステップの代
表値に変換して加算器４に印加する。

ここて加算器４は代表値設定器６からの代表値とゲート
回路１８よりの予測値とを加算処理し、局部復号値を得
る。この局部復号値に基づいて、フレーム内予測関数器
１１及びフレーム間予測関数器１２は、各画素に対しフ
レーム内予測関数及びフレーム間予測関数を用いて各々
の予測値を算出する。求められた予測値は、レジスタ１
３及び１４にて遅延される。また、前述の局部復号値は
レジスタ１９にて遅延される。これによって差分回路１
５．１６には前画素に対する予測値及び局部復号値がそ
れぞれ入力されることになる。判別回路１７は、差分回
路１５及び１６によって求められた前画像に対する予測
誤差の内、絶対値の小さいものを選択し、この選択結果
に基づいてゲート回路１８の開閉を制御し、フレーム内
予測関数器１１またはフレーム間予測関数器１２のいず
れかの出力を、ゲート回路１８を介して差分回路１へ送
出する。

第２図は、前記実施例によって符号化された信号を復号
する帯域伸張装置の一例を示すフロック図である。

第２図において、２０は符号化された信号を元の量子化
データに変換する復号化器、３１は復号量子化データを
各量子化ステップの代表値に変換する代表値設定器、２
１は代表値設定器３１からの代表値と後述する予測値と
を加算して復号値を得る加算器、２２はフレーム内の画
素の相関を用いて予測値を求めるフレーム内予測関数器
、２３はフレーム間の画素の相関を用いて予測値を求め
るフレーム間予測関数器、２４はフレーム間予測関数器
２３による予測値を遅延するレジスタ、２５はフレーム
内予測関数器２２による予測値を遅延するレジスタ、２
６はレジスタ３０て遅延された復号値とレジスタ２５の
出力する予測値との差分を求める差分回路、２７はレジ
スタ３０て遅延された復号値とレジスタ２４の出力する
予測値との差分を求める差分回路、２８は差分回路２６
と２７の出力のいずれの絶対値か小さいかを判別する判
別回路、２９は判別回路２８の出力に応してフレーム内
予測関数器２２またはフレーム間予測関数器２３のいず
れかの出力する予測値を加算器２１へ送出するゲート回
路である。

次に、第２図の構成の動作について説明する。

帯域圧縮された符号は、復号化器２０によって元の量子
化データに変換される。この量子化データは代表値設定
器３１て各量子化ステップの代表値とされ、さらに加算
器２１に供給され、ゲート回路２９よりの予測値と加算
され、復号値を得１す る。この復号値はフレーム内予測関数器２２及びフレー
ム間予測関数器２３に印加され、これらによってフレー
ム内及びフレーム間の各々の予測値が求められ、各々の
予測値はレジスタ２４及び２５にて遅延される。この遅
延された予測値と、レジスタ３０て遅延された復号値は
差分回路２６及び２７にて差分か求められる。各々の差
分値の絶対値のいずれかが小さいかを判別回路２８によ
って判別し、判別出力をゲート回路２９に送出する。ゲ
ート回路２９は判別回路２８の出力に基づいて、フレー
ム内予測関数器２２またはフレーム間予測関数器２３の
出力する予測値の一方を加算器２１へ出力する。加算器
２１からは帯域伸張処理の施された画像信号が再生出力
される。

なお、以上の構成においては、フレーム内予測関数と、
フレーム間予測関数の２種類の予測関数を用いるものと
したか、他にフィールド内予測関数、フィールド間予測
関数、あるいはフレーム間予測関数等の３種類以上の予
測関数を用いた適応型予測処理により帯域圧縮を行うよ
うにしてもよい。

また、上述の実施例においては入力される標本値かデジ
タルデータである場合について説明したか、アナロク信
号である場合にも本発明は適用てきる。例えば、第１図
の例ては量子化器２にてアナロク信号を初めてデジタル
化し、代表値設定回路６をデジタル−アナログ変換器に
置換える構成とすれば、これらの前段の回路は全てアナ
ロク演算回路に置換えることかてきる。

［発明の効果］ 本発明は、上記の通り構成されているので、次に記載す
る効果を奏する。即ち、符号化しようとする現画素の前
の画素における予測誤差の絶対値か、最小となる予測関
数に従う予測値を選択する選択手段を設けたので、条件
符号を要することなく、圧縮率を向上させることか可能
になる。また、本願の好適なる実施態様として画像の２
次元予測関数、３次元予測関数を適宜用いるようにした
のて、動画に対して最適な予測関数を用いることかてき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例としての予測符号化装置を
示すブロック図、第２図は第１図の予測符号化装置によ
り符号化された信号な復号化する装置の一例を示すブロ
ック図、第３図は予測誤差の頻度分布特性図、第４図は
従来の予測符号化装置の一例を示すブロック図である。 図中。 ｌ：差分回路　　　２：非線形量子化器３：符号化器　
　　４．加算器 ５：予測関数器　　６：代表値設定器 １１：フレーム内予測関数器 １２：フレーム間予測関数器 １３．１４：レジスタ　　１５，１６：差分回路１７：
判別回路　　　１８：ゲート回路代理人　弁理士　１）
北　嵩　晴

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力標本値及びその予測値との差分値に基づいて
   、前記予測値の算出及び符号化を行う予測符号化装置に
   おいて、前記差分値に基づき異なる複数の予測関数を用
   いて複数の予測値を得る予測器と、符号化しようとする
   現サンプルの前のサンプルにおける予測誤差の絶対値が
   最小となる予測関数に従う予測値を選択する選択手段と
   を具備することを特徴とする予測符号化装置。
2. （２）前記サンプルは画素サンプルであり、前記複数の
   予測関数は、２次元予測関数及び３次元予測関数を含む
   ことを特徴とする請求項（１）に記載の予測符号化装置
   。