JPH02250434A - 適応可変長符号化方式 - 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、画像符号化装置の出力ビツトレート調整法に
係り、特に将来のＡＴＭ伝送系において。

回線内の情軛制有量が長時間の同期の中で一定以下で且
つＨＤ　ＴＶのような高精細の画像を高効率で符号化す
るのに好適な画像伝送システムに関する。

〔従来の技術〕

例えば、第２図（ａ）には従来の変換符号化および０Ｉ
変長符号化方式のブロック図を示す。この図は、例えば
低ビットレートテシビ会議用Ｃｏｔ）ＥＣのアルゴリズ
ムで、ＣＣＩ’Ｉ”ｌ“で現在規格審礒中である６　４
　Ｘ　ｐ　（Ｐ　〜１〜２４　）　ｋ　ｂ　／　ｓのビ
ットレート対応のものである。

変換符号化による変換後の変換係数は以下に示すように
２次元可変長符号化される。即ち、例えば発生確率の高
いＤＣ或いは低次の係数に対しては短かい符号長を、又
発生確率の低い高次の係数に対しては長い符号長を割り
当てて符号化するものであるｅ（ａｔｂ）という２次元
の表示とし、６はゼロ連続数（ランレングス）、ｂはゼ
ロ連続発生後の最初の振幅値を示す、第２図（ｂ）に示
したジグザグスキャンで符号化すると（０，８）。

（２６）、（ａ、４）、（２，４）・・・という符号化
例になる。従って、ランレングスと、振幅値から決まる
符号長セットを用意しておけば、順次符号個が可能とな
るというものである。

この場合、変換符号化器の入力信号はその前に施したＤ
）’ＣＭ符号化による差分信号であるため、かなり小さ
な値になっていると推定できる。つまり、ランレングス
が長い場合だけでなく、振幅値が大きい場合にも発生確
率が低いため長い符号長を使用することになる。即ち、
情報量の発生量（エントロピー）を画面のＮ１．′ＩＩ
ｉにかかわれらず平均化しようというものである。従が
ってランレンゲと振幅値から決まる符号長セットは１つ
であり、例えばＤＣ値は固定８ビツト、ＡＣ値は２次の
係数から高次まで３〜２０ビツトの符号長が割り当てら
れる。

一方、このｕＪ変長符号化を適応化させようという考え
方もある。これは、画面の中で、細かい給板、つまり交
流（高周波）成分の多い部分と、比較的同一色でモノト
ーンの、冷ちＤＣ（低周波）成分の多い部分とで最適な
符号長セットを選び分けようというものである。具体的
には、１）ＣＴを施した画像ブロック単位で異った口ｆ
変長符号化セットを複数用意しておき、常に合計総ビッ
ト数が最少となるものを選択するという方法である１例
えばＡＣ値の係数を表わす符号長の絶対値を１６〜２６
ビツト程度まで変化させたり或いはＡＣ（２次〜８次ま
で）の分布を変化させたりすることにより実現できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術においては、２次ｉＪ変長符号個セット、
即ちランレングスと振幅値から決まる符号長セットが１
つであるか、或いは、複数個を適応的に切り替えて使用
する場合には、自動的に画像ブロック内の総合計ビット
数が最少となるセットを選択するものであった。

また、一方、伝送路の速度は一定であるので、情報発生
量の変化は、第２図（ａ）の出力バッファ３で吸収し、
吸収できない場合は変換符号化の際の量子化ビット数を
調整して情報発生量を抑えていた。従ってその場合には
量子化を粗くしたことによる画質劣化をまぬがれえなか
った。

本発明の目的は、符号効率の観点より、できるだけ情報
発生量（エントロピー）を最少にする機能を有するとと
もに、伝送路ビットレートが何らかの形で制限されてい
る場合（回線伝送、或いはＡ　’１’　Ｍ伝送）には、
量子化ビット数低減によってｊＱ貿劣化を引きおこすこ
とがなく、且つ伝送ビットレートがコントロールできる
方式を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、複数の可変長符号化セットのうち、画像ブ
ロック単位で合計ビット数が最少となるものを適応的に
選択すると共に、伝送路出力バッファ或いは伝送装置か
らのビットレート制御信号が入力された場合には、上記
制御信号を符号長セット選択のための判定信号として使
用することにより、レートコントロール信号が有る場合
はそれに従い伝送効率の最適化が図れ、又無い場合には
、自動的に符号化効率の最適化が図れるよりにすること
によって達成される。

〔作用〕

第１図に本発明の概念図を示す、何らかの手段で高能率
符号化工された画像信号は、ｕｆ変長符号化器２に入力
され、複数の符号長セットの中から選択して最適な口■
変長符号化が行なわれる。この後、伝送路へ送出される
前に出力バッファ３で情報発生量の変化が吸収される。

ここで、符号長セット選択器２０ではＩＪｆ変長符号化
セットを選択す゛る親権として１画面或いはそれより小
さな画像ブロック単位が適切であり、特に前段の高能率
符号化部の処理がブロック単位でなされている場合には
、そのブロック符号長セットを選択のための判定の単位
とするのがよい。一方、選択のための規範としては、ビ
ットレート制御信号が無い場合にはブロック単位でＩＩ
Ｉｆ変長符号化を施した後の総ビット数が最小となる可
変長符号化セットを選択すればよいことになる。さらに
、この時、出力バッファ３からのビートレート制御信号
が入力された場合には、バッファでの格納量が多い場合
には平均符号長の短かい符号化セットを、又少ない場合
には平均符号長の長い符号化セットを選択することにな
る。もちろんこの時１選択された符号長セットナンバも
同時にデータに付加して伝送されることになる。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第３図に示す、ここでは、第
２図の従来例と同様、前段の高能率符号化部１には例え
ば１）ＣＴ（ディスクリート　コサイン　トランスフオ
ーム：　Ｄｉｓｃ？ｅｔｃ　Ｃｏ５１ｎｅ１’ｒａｎｓ
ｆｏｒｍ）等の変換符号化を用いることとする。

ここで炭換後の変換係数を量子化するが、この場合には
、量子化ビット数は変化させないで固定ビットとする。

量子化された変換係数は可変長符号化させれが、ここで
は、先ずｎ種類の符号長セット２１を用いてすべての場
合について可変長符号化を試行してみる。各符号長セッ
トを用いた場合のビット数に関して、ＤＣ’ｌ’′＃を
施したと同一のブロック単位で総ビット数を比較する。

基本的に外部から何の制御もかからない場合にはｎ個の
総ビット数のうち、最も少ない符号長セットを符号長セ
ット決定回路２０１で決定することになる。２２では決
定された符号長セットを選択する共に１選択した符号長
セットナンバ情報を付加して、出力バッファ３に送出す
ることになる。

一方、出力バッフアマは、時々刻々変化する情報発生社
をメモリに一時的に格納し、一定伝送速度で伝送路に送
出していく。

ここで、バッファ量を常に監視しておき、バッファ量が
多くなけ、れば情軛発生量が少なくなるように、即ち、
ｎ個の符号長セットのうち、平均符号長が一定以下のセ
ットのみを選択する範囲とするようなどットレート制御
信号を、符号長セット選択範囲決定回路２０２に与える
ことになる。従って、最少ビット数を計算する回路２０
１には、ｎ種類すべての符号長場セットが与えられるわ
けではなく、そのうち平均符号長が一定値以下の短かい
符号セットのみが比較の対象となる。逆にバッファ量が
少なくなれば、一定値以上の平均符号長をもつ符号長セ
ットのみがその比較の対象となり、その閾値はバッファ
量によって変化させることになる。

第４図には、第３図に示した符号長セット２１の具体例
を示す、可変長符号の種類としては、従来例で示したの
とＩ、Ｊｌ様、ハフマン符号とランレングス符号を組み
合わせた２次元ｏｆ変長符号化方式とする。ここでは例
えばＬ）　Ｃ’ｒ変換後のＶＣ係数値は重要ビットとな
るため、固定ビット（例えば８〜１０ビツト）を割り当
てるものとする。

第４図（ａ）に示したように、基本的な考え方としでは
“事象”主の発生確率Ｐ咥　が低いものには長い符号長
Ｃｉ　を割り当てるが、この時、符号ビット長ＣＩの絶
対値を例えば２０〜１０ビット種度まで炭化させるよう
に符号長セットを数種類用意することになる。従って、
今８画素×８ラインを１ブロツクとしてＬ）ＣＴ符号化
を行ったとすれば、変換係数も同じ（８Ｘ８＝６４個出
力されるので可変長符号化後の平均符号長ΩはΩ＝Σ　
Ｃ＝Ｐ　ｔ １：五 ということになる。

従って、各符号長セットで、符号長セットを例えば１番
目のセットはＣｉ”＝：２０〜ビツト、２番目はＣ−＝
１８〜ビツト、・・・、ｎ＃目のセットはＣｉ”−（２
０−２（ｎ−１））　〜ビットと設定しておけばよいこ
とになる。第４図（ｂ）には、具体的に、これを示した
もので、ｎ＝＋４とした場合の例である。横方向にはラ
ンレングス（図中、４ビつとまでを表示）、縮方向には
振幅値（量子化８ビツト）を規定したものであり、ｌ）
Ｃ値を除いては、ランレングスが長くなるに従って、又
振幅値（量子化ビット数）が大きくなるに従って発生確
率が小さくなるので、長い符号長を割り当てることにな
る。ただし、低周波成分はランレングスが比較的短かく
且つ振幅値が大きい場合が多いのでその部分は符号長が
短かくなる。しかし、全体としてみると、符号長セット
番号が増えると、平均符号長は短かくなっていることが
わかる。

また、１つの符号化セットの中の最大符号長Ｃ魚の下限
は、（量子化ビット数×最大事象数）以上でなくてはい
けないので１例えば振幅値（量子化ビット数）を８ビツ
トとすると８ビツト１９事象は１３ビツトとなる。これ
以下にすると址子個ビット数を制限することになり結局
量子化誤差を増やし画質を劣化させることによりなるか
、或いは＝＝ｊ逆符号でなくなってしまうことになる。

さらには選択した符号長セットはその符号セットナンバ
を例えば同期信号や、ブロックナンバと共にオーバヘッ
ドに付加して伝送することになる。

もちろん、本実施例においてはハフマン符号とランレン
グス符号を組み合わせた２次元ｐＪ変符号を例にとった
が、他のｕｆ変長符号化方式を用いた場合にも、同様の
構成ができることは明らかである。

第５図は、符号化セットの構成の別の一例を示したもの
である。符号長Ｃ１の最大値は２０ピツト最少長は１４
ビツトと変わらないが、ランレングスと振幅レベルから
決まるセット内の符号長分布が各モードによって変わる
ものである。この場合にも平均符号長はやはり、＃号が
大きくなるにつれて、短かくなっていることがわかる。

第６１１４に本発明の別の一実施例を示す。同図におい
ては、ＩＪ　Ｃ’１’変換符号化後、ｎ個の１１変長符
号化器が符号長セットを選択し、選択したモート番号と
共に出力バッファを介して伝送する機能は全く同である
が、符号長セット選択Ｗｔ２０の構成が異なる。即ち、
選択セット範囲をビットレート制御信号に基づいて変化
させないで、ビットレート制御信号が入力されたら、す
ぐに通常の最小ビット数符号長セット決定回路の機能を
はずしあらかじめ用意されたビットレート１対１に対応
した符号長セットを自動的に選択するようなスイッチ機
能を持たせるものである。

また、ビットレート制御信号は、回Ｉｍ（ビットレート
一定）伝送の場合には出力バッファから、さらにはＡ’
ｌ’Ｍ（ピットレートロｆ変）伝送の場合には、伝送路
の畢均占有量を調整する伝送装置、即ちターミナル・ア
ダプタから出力されるが、この場合にも本発明の内容が
全く同一の構成と効果をもつことは明らかである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、まずつ局所的（即ち画面単位或いはそ
の以下の画像ブロック単位）にその画面の精細さや種類
に応じて最適な、即ち、その単位での平均符号長或いは
情報発生量（エントロピー）が最小となるような符号化
を選択できるためビットレートの制限がない場合は、符
号化効率の増大が期待できる。また、伝送路のビットレ
ートに応じて選択する符号長セットの範囲を制御できる
ため、量子化ステップを粗くすることなく情報発生量を
調整することが口■能となる。従って、将来のＡ’ｌ’
Ｍ（アシクロナス　トランスファー　モード：＾５ｙｎ
ｃｈｒｏｎｕｓ　ｌ’ｒａｎｓｆｅｒ　Ｍｏｄｅ）伝送
においては、【０Ｉ線に余裕のある場合は符号化効率の
最適な発生情報量をそのまま、又回線に余裕のなくなっ
た場合にも量子化を粗くすることなく情報が発生量を抑
えられるので、画質劣化の少ない、Ｓ／Ｎ比が一定化さ
れた伝送が可能となるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による可変長符号化のノボ理を説明する
ためのブロック図、第２図は従来例による可変長符号化
方式のブロック図、第３図は本発明の一実施例による可
変長符号化方式の構成を示すブロック図、第４図は本発
明の一実施例によるｐＪ変長符号化セットの説明図、第
５図は本発明の別の一実施例によるｑＪ変長符号化セッ
トの説明図、第６図は本発明の別の一実施例によるｐｉ
変長符号化方式の構成を示すブロック図である。 １・・・高能率符号化器、２・・・口■変長符号化器、
３・・・再〃バッファ、４・・・変換係数、１０・・・
変換符号化器、 ２０・・・符号化セット選択器。 ２１・・・符号化セ ット。 ２２・・・符号化セットナンバ付加回路、・・・最小符
号化セット決定回路、 ２０２・・・符号化セ ット範囲決定回路。 茅 （０，ｔ）　（２４）　（３，１４）　（２，４）−−
＋２シ又大二可・）二＋賢を導ヒニづｆ１１支］文珂″
ｒル４） 第 図 竹７（Ｌｃ　、ｖ）’：！＝Ｊ７Ｊｔ−竿 ■ 茅 り 図 （α） “キ象’Ｍ式もシ卑 ｒし 専飄！、ｙ１ 中玉ヱー／Ｙｚ 智”ｒ−＆ｚ、ト４ 率 図 （α） 可欠玉、耳号イＬ’ｊ、、Ｊ マ行社１．２ト１ す９ス、、１−２ １１ニ・床４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、画像信号に何らかの高能率符号化を施した後、複数
   の可変長符号化セットを画像ブロック単位に適応的に切
   り換えて使用する可変長符号化方式において、伝送装置
   或いは出力バッファから送出される伝送路占有量又は情
   報発生量制御信号に基づいて可変長符号化セットを選択
   することを特徴とする適応可変長符号化方式。 ２、請求項１記載の方式において、該制御信号が入力さ
   れた場合には、その伝送路占有量又は情報発生生量に対
   応した可変長符号化セットを、又制御信号が入力されな
   い場合には、画像ブロック単位で、最も合計ビット数の
   少ない可変長符号化セットを各々選択して伝送すること
   を特徴とする適応可変長符号化方式。 ３、請求項１もしくは２記載の方式において、該制御信
   号が入力されない場合は、画像ブロック単位での合計ビ
   ット数の最少となる可変長符号化セットを選択し、制御
   信号が入力されない場合には、上記選択する可変長符号
   化セットの範囲を伝送路占有量又は情報発生量に対応し
   て切り変えることを特徴とする適応可変長符号化方式。