JPH0366228A - ブロック符号化装置と復号化装置 - 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、音声または画像情報を伝送または記録する場
合に用いるブロック符号化装置と復号化装置に関するも
のである。

従来の技術 画像情報はそのデータ量が非常に大きいため、伝送また
は記録する場合に、データ量を削減するために高能率符
号化を用いることが多い。高能率符号化は画像情報の持
つ冗長成分を除去してデータ量を圧縮する手段である。

高能率符号化としては、入力された標本値をまず隣接す
る複数の標本値単位でブロック化し、そのブロック毎に
直交変換してから圧縮するブロック符号化がよく利用さ
れる。一般に直交変換として離散コサイン変換（以下Ｄ
ＣＴと略す）が利用される。ＤＣＴで得られる直交成分
を量子化して可変長符号化して伝送する技術は、最も効
率の良い高能率符号化手段の１つとして知られている。

しかしながら可変長符号化して伝送する場合には、符号
化するまでデータ量がわからないため、伝送または記録
するデータレートを一定に保つのが困難であった。そこ
で従来の技術では、符号化後のデータをいったんバッフ
ァに入れて、バッファ内のデータ量を検出しながら量子
化や可変長符号化を制御していた。

発明が解決しようとする課題 しかしながらこのような技術では、データ量が急に増え
てきた場合には、データ量を減少させるために量子化な
どで大きな丸めを行うため、局所的に画質が大きく劣化
する場合があった。

また可変長符号化しているために、伝送路で誤りが発生
した場合には、可変長符号化がリセットされる部分まで
のデータが失われるため、大きな画質劣化を招いた。特
にディジタルＶＴＲの高速再生のようにデータがとびと
びにしか再生できない場合には殆どデータが復元できな
くなる。

本発明はこのような従来の高能率符号化装置の課題を解
決することを目的とする。

課題を解決するための手段 第１の発明は、画像または音声の標本値をｍ個集めて小
ブロックを構成する小ブロック化手段と、この小ブロッ
ク化手段で得られた小ブロックをｎ個集めて大ブロック
を構成する大ブロック化手段と、この小ブロック毎に前
記標本値を直交変換して直交成分を得る直交変換手段と
、この直交変換手段で得られた直交成分を低い周波数成
分を表わす直交成分から順番に並べ替える並べ替え手段
と、この並べ替え手段によって並べ替えられた直交成分
を量子化して量子化値を得る量子化手段と、この量子化
手段によって得られた量子化値を可変長符号化して量子
化超電導を得る可変長符号化手段と、この可変長符号化
手段で得られた符号語を前記大ブロックの単位で低い周
波数を表わす符号語から順番に伝送する伝送手段とを備
えたことを特徴とするブロック符号化装置である。

第２の発明は、画像または音声の標本値をｍ４７１集め
て小ブロックを構成する小ブロック化手段と、この小ブ
ロック化手段で得られた小ブロックをｎ個集めて大ブロ
ックを構成する大ブロック化手段と、前記小ブロック毎
に前記標本値を直交変換して直交成分を得る直交変換手
段と、この直交変換手段で得られた直交成分を低い周波
数成分を表わす直交成分から順番に並べ替える並べ替え
手段と、この並べ替え手段によって並べ替えられた直交
成分を量子化する量子化手段と、この量子化手段によっ
て得られた量子化値を小ブロック毎に伝送する量子化値
の集合と伝送しない量子化値の集合とに分離する量子化
値選択手段と、この量子化値選択手段によって得られた
前記伝送する量子化値を可変長符号化する可変長符号化
手段と、この可変長符号化手段で得られた符号語を前記
大ブロックの単位で低い周波数を表わす符号語から順番
に伝送する伝送手段とを備えたことを特徴とするブロッ
ク符号化装置である。

第３の発明は、第１の発明のブロック符号化装置によっ
て伝送されたデータを復号するときに、可変長符号化さ
れた符号語を復号して量子化値を得る複合化手段と、こ
の復号化手段で得られた量子化値を逆量子化して直交成
分を復元する逆量子化手段と、伝送されなかった直交成
分の値をゼロに設定する手段と、復元された直交成分を
逆直交変換して標本値を得゛る逆直交手段と、符号化時
にブロック化された標本値を元の順番に並べる逆ブロッ
ク化手段とを備えたことを特徴とするブロック復号化装
置である。

作　　　用 上記構成において、視覚上重要な低周波成分から順に伝
送することにより、データレートを一定にすることがで
きるので、最後の方のデータが伝送できない場合でもそ
れによって起こる画質劣化を最小限にとどめることがで
きる。

また伝送路銀りによって途中から可変長符号を復号でき
なくなった場合においても、視覚上重要なデータは最初
に送っているため、その悪影響を最小限に抑えることが
可能である。同時にディジタルＶＴＲの高速再生のよう
にデータがとびとびにしか再生できない場合においても
、最初の方のデータさえ再生できるように制御すれば低
周波成分の復号が可能になる。これによって高速再生時
においても画像を復元することが可能になる。

実施例 以下に、本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の第１の実施例におけるブロック符号
化装置のブロック図である。同図において、１は小ブロ
ック化手段、２は大ブロック化手段、３はＤＣＴ手段、
４は並べ替え手段、５は量子化手段、６は可変長符号化
手段、７は伝送手段である。

次に同装置の動作を以下に説明する。入力された標本値
は、まず小ブロック化手段１でＤＣＴを実行する単位の
小ブロックにブロック化される。

本実施例では入力信号を画像信号とし、水平８画素・垂
直８画素の合計６４画素の四角形に囲まれる部分を小ブ
ロックとする。小ブロック毎に分割された標本値は、大
ブロック化手段２が複数個ずつの小ブロックを集めるこ
とによって大ブロックに構成される。本実施例では３個
の小プロ・ツクで１つの大ブロックを構成するものとす
る。次に各小ブロックはＤＣＴ手段３で水平８次・垂直
８次の２次元にＤＣＴされる。２次元ＤＣＴによって得
られた６４個の直交成分は並べ替え手段４で低い周波数
を表わす直交成分から順に並べ替えられる。

並べ替えの例を第２図に示す。６４個の直交成分は、第
２図のように水平・垂直ともに低い周波ｌＧ− 数を表わす直交成分を左上に置き、水平方向に高い周波
数を表わす直交成分はど右の方に、また垂直方向に高い
周波数を表わす直交成分はど下の方になるように並べ替
える。

このように並べ替えられた直交成分は第１図の量子化手
段５で量子化される。量子化手段５では通常高能率符号
化後のデータレートを一定にするため、適応的に量子化
を切替える。データレートを減らすときには粗い量子化
を行って量子化後の値（量子化値）を小さくシ、データ
レートを増やすときには細かい量子化を行って量子化値
を大きくする。量子化手段５で得られた量子化値は、可
変長符号化手段６で可変長符号化され、伝送手段７によ
って大ブロック単位で並べ替えられて出力される。

伝送手段７の動作を第３図を用いて説明する。

本実施例では大ブロック化手段２でブロック化された大
ブロック単位で伝送する。第３図は６４個の符号語から
なる小ブロックを３つ集めて大ブロックを構成している
様子を表わしている。またそ１ れぞれの小ブロックは第２図に示したように左上が低域
を表わす符号語、右方向が水平方向の高域を表わす符号
語、下方向が垂直方向の高域を表わす符号語である。第
３図の四角に囲まれた数字はその位置の符号語の伝送順
番を示している。従って３つの小ブロックを合わせて（
大ブロック単位で）低い周波数成分から順に伝送してい
くことになる。

このように低い周波数を表わす符号語から伝送するため
、符号化後のデータ量が大きすぎて全ての符号語を伝送
できなくなった場合は、伝送順番が後である高い周波数
を表わす符号語が伝送できないことになる。しかしなが
ら一般に高い周波数成分の歪は低い周波数成分の歪より
視覚上劣化がわかりにくいため、画質劣化を最小限にと
どめることが可能になる。

また可変長符号化しているため、伝送路等で発生した誤
りによって語同期が外れた場合には、それ以後のデータ
が再現できなくなる。しかしながら本実施例では、重要
な符号語（低い周波数を表１２− わす符号語）から順に伝送しているため、後半のデータ
が消失しても比較的視覚上の劣化を小さくすることが可
能である。

なお、上記ブロック符号化装置によって伝送されたデー
タを復号するブロック復号化装置は、可変長符号化され
た符号語を復号して量子化値を得る復号化手段と、この
復号化手段で得られた量子化値を逆量子化して直交成分
を復元する逆量子化手段と、伝送されなかった直交成分
の値をゼロに設定する手段と、復元された直交成分を逆
直交変換して標本値を得る逆直交手段と、符号化時にブ
ロック化された標本値を元の順番に並べる逆ブロック化
手段とによって構成することができる。

第４図は、本発明の第２の実施例におけるブロック符号
化装置のブロック図である。

同図において、８は小ブロック手段、９は大ブロック化
手段、１０はＤＣＴ手段、１１は並べ替え手段、１２は
量子化手段、１３は量子化値選択手段、１４は可変長符
号化手段、１５は伝送手段である。

次に同装置の動作を以下に説明する。入力された標本値
は、まず小ブロック化手段８でＤＣＴを実行する単位の
小ブロックにブロック化される。

本実施例も入力信号を画像信号とし、水平８画素・垂直
８画素の合計６４画素の四角形に囲まれる部分を小ブロ
ックとする。小ブロック毎に分割された標本値は、大ブ
ロック化手段９が複数個ずつの小ブロックを集めること
によって大ブロックに構成される。本実施例でも３個の
小ブロックで１つの大ブロックを構成するものとする。

次に各小ブロックはＤＣＴ手段１０で水平８次・垂直８
次の２次元ＤＣＴされる。２次元にＤＣＴによって得ら
れた６４個の直交成分は第１の実施例と同様に並べ替え
手段１１で低い周波数を表わす直交成分から順に並べ替
えられる。並べ替えられた直交成分は量子化手段１２で
量子化される。

本実施例では量子化値選択手段１３で伝送する量子化値
と伝送しない量子化値とに分離する。

般にＤＣＴによって得られる直交成分は高域の成分がほ
とんどゼロになる。このためゼロの量子化１３ ４− 値を伝送しないことによって高能率符号化の効率を上げ
ることができる。そこで小ブロック内の量子化値をゼロ
以外の量子化値を含む領域と、ゼロしか含まない領域と
に分割し、ゼロ以外の量子化値を含む領域内の量子化値
だけを選択して出力する。本実施例では、第２図のよう
に並べられた量子化値のうち、ゼロでない全ての量子化
値を含む最小の四角形に囲まれる量子化値を選択するも
のとする。この四角形の例を第５図に太線で示す。

量子化値選択手段１３で選ばれた量子化値は、可変長符
号化手段１４で可変長符号化され、伝送手段１５によっ
て大ブロック単位で並べ替えられて出力される。

伝送手段１５の動作を第５図を用いて説明する。

本実施例でも大ブロック化手段９でブロック化された大
ブロック単位で伝送する。第５図は６４個の符号語から
なる小ブロックを３つ集めて大ブロックを構成している
様子を表わしている。それぞれの小ブロックは第２図に
示したように左上が低域を表わす符号語、右方向が水平
方向の高域を表１５ わす符号語、下方向が垂直方向の高域を表わす符号語で
ある。本実施例ではゼロでない全ての量子化値を含む最
小の四角形に囲まれる部分の符号語だけを伝送する。第
５図の太字の長方形はその伝送する符号語を囲む四角形
を表わし、数字はその位置の符号語の伝送順番を示して
いる。従って３つの小ブロックを合わせて（大ブロック
単位で）低い周波数成分から順に伝送していくことにな
る。

このように低い周波数を表わす符号語から伝送するため
、第１の実施例と同様に符号化後のデータ量が大きすぎ
て全ての符号語を伝送できなくなった場合は、伝送順番
が後である高い周波数を表わす符号語が伝送できないこ
とになる。しかしながら一般に高い周波数成分の歪は低
い周波数成分の歪より視覚上劣化がわかりにくいため、
画質劣化を最小限にとどめることが可能になる。

また可変長符号化しているため、ディジタルＶＴＲの高
速再生などでデータが断続的にしか再生できない場合は
一般に語同期が外れて画像を復号できなくなる。しかし
本実施例では、データ量制御Ｅｉ− 御による歪を上記のように高周波成分に集中できるため
短い範囲で一定長になる（リセットできる）可変長符号
化が可能になる。そこで上記の大ブロック毎に一定長に
なるようにデータ量を制御することによって、データが
断続的にしか再生できない場合においても少なくとも大
ブロック単位で画像の復号が可能になる。

なお、上記実施例ではＤＣＴを用いた例について説明し
ているが、本発明はそれ以外の直交変換や直交変換以外
の手段を用いた高能率符号化方式にも適応できるもので
ある。小ブロックおよび大ブロックの大きさも任意に設
定可能であり、時間軸方向まで含めたブロック化も可能
である。また本発明の実現において小ブロック化、大ブ
ロック化、並べ換え等の実行する順番は上記実施例以外
の様々な順番が可能である。

発明の効果 上記のような構成により、本発明を用いるとデータ量制
御によって伝送できない直交成分が発生しても、伝送で
きない直交成分が高域を表わす成分に集中するため視覚
上の画質劣化を最小限に抑えられる。

また伝送路銀りによってデータが消失する場合にも、本
発明の装置では歪が高周波数成分に集中するため視覚上
の劣化を小さくすることが可能になる。

さらに本発明では大ブロック単位の小さい範囲で一定長
に制御できるため、ディジタルＶＴＲの高速再生のよう
にデータが断続的にしか再生できない場合においても画
像を復元できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第ｉの実施例におけるブロック符号化
装置のブロック図、第２図は同実施例における並べ替え
の説明図、第３図は同実施例における伝送順序の説明図
、第４図は本発明の第２の実施例におけるブロック符号
化装置のブロック図、第５図は同実施例における伝送範
囲と順序の説明図である。 １．８・・・小ブロック化手段、２．９・・・大ブロッ
ク化手段、３．１０・・・ＤＣＴ手段、４．１１・・・
並Ｉ７− １８ １２・・・量子化手段、６． ７．１５・・・伝送手段、 べ替え手段、５、 可変長符号化手段、 量子化値選択手段。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像または音声の標本値をｍ個集めて小ブロック
   を構成する小ブロック化手段と、この小ブロック化手段
   で得られた小ブロックをｎ個集めて大ブロックを構成す
   る大ブロック化手段と、前記小ブロック毎に前記標本値
   を直交変換して直交成分を得る直交変換手段と、この直
   交変換手段で得られた直交成分を低い周波数成分を表わ
   す直交成分から順番に並べ替える並べ替え手段と、この
   並べ替え手段によって並べ替えられた直交成分を量子化
   して量子化値を得る量子化手段と、この量子化手段によ
   って得られた量子化値を可変長符号化する可変長符号化
   手段と、この可変長符号化手段で得られた符号語を前記
   大ブロックの単位で低い周波数を表わす符号語から順番
   に伝送する伝送手段とを備えたことを特徴とするブロッ
   ク符号化装置。
2. （２）画像または音声の標本値をｍ個集めて小ブロック
   を構成する小ブロック化手段と、この小ブロック化手段
   で得られた小ブロックをｎ個集めて大ブロックを構成す
   る大ブロック化手段と、前記小ブロック毎に前記標本値
   を直交変換して直交成分を得る直交変換手段と、この直
   交変換手段で得られた直交成分を低い周波数成分を表わ
   す直交成分から順番に並べ替える並べ替え手段と、この
   並べ替え手段によって並べ替えられた直交成分を量子化
   して量子化値を得る量子化手段と、この量子化手段によ
   って得られた量子化値を各小ブロック内で伝送する量子
   化値の集合と伝送しない量子化値の集合とに分離する量
   子化値選択手段と、この量子化値選択手段によって得ら
   れた前記伝送する量子化値を可変長符号化する可変長符
   号化手段と、この可変長符号化手段で得られた符号語を
   前記大ブロックの単位で低い周波数を表わす符号語から
   順番に伝送する伝送手段とを備えたことを特徴とするブ
   ロック符号化装置。
3. （３）小ブロック化手段が水平方向にｉ個、垂直方向に
   ｊ個（ｉ×ｊ＝ｍ）の２次元ブロックを構成するもので
   あることを特徴とする請求項１または２記載のブロック
   符号化装置。
4. （４）直交変換手段が離散コサイン変換を用いるもので
   あることを特徴とする請求項１または２記載のブロック
   符号化装置。
5. （５）伝送手段が大ブロック毎に 第１小ブロックの第１番目の符号語 第２小ブロックの第１番目の符号語 第ｎ小ブロックの第１番目の符号語 第１小ブロックの第２番目の符号語 第ｎ小ブロックの第２番目の符号語 第ｎ小ブロックの第ｍ番目の符号語 の順番で伝送するものであることを特徴とする請求項１
   または２記載のブロック符号化装置。
6. （６）伝送手段が１個または複数個の大ブロック単位で
   データ量を一定にするように制御するものであることを
   特徴とする請求項１または２記載のブロック符号化装置
   。
7. （７）請求項１記載のブロック符号化装置によって伝送
   されたデータを復号するときに、可変長符号化された符
   号語を復号して量子化値を得る復号化手段と、この復号
   化手段で得られた量子化値を逆量子化して直交成分を復
   元する逆量子化手段と、伝送されなかった直交成分の値
   をゼロに設定する手段と、復元された直交成分を逆直交
   変換して標本値を得る逆直交手段と、符号化時にブロッ
   ク化された標本値を元の順番に並べる逆ブロック化手段
   とを備えたことを特徴とするブロック復号化装置。