JPH04181819A - 符号化データの受信装置及び方法 - 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、直交変換による符号化と、この符号化で発
生した係数データを複数ブロック分まとめて量子化する
符号化の復号を行うための符号化データの受信装置に関
する。

〔発明の概要〕

この発明は、ディジタル画像信号をブロック化し、ブロ
ック化されたディジタル画像信号を直交変換して得られ
た係数データを複数ブロック分まとめて量子化する符号
化がなされ、この符号化で発生したデータを受信して復
号するようになされた受信装置において、復号代表値と
して、量子化データで表現される原係数データの所定期
間における平均値データを用いて量子化データを復号す
る復号回路と、復号回路の出力の係数データを逆直交変
換する変換回路とを有し、量子化歪みの少ない復号を行
うことができる。

〔従来の技術〕

本願出願人は、画像データの伝送データ量を圧縮する符
号化方法としてＡ　Ｄ　ＲＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｄｙ
ｎａｍｉｃ　Ｒａｎｇｅ　Ｃｏｄｉｎｇ）を提案してい
る。ＡＤＲＣは、特開昭６１−１４４９８９号公報に記
載されているような、２次元ブロック内に含まれる複数
画素の最大値および最小値の差であるダイナミックレン
ジを求め、このダイナミックレンジに適応した符号化を
行う符号化である。また、特開昭６２−９２６２０号公
報に記載されているように、複数フレームに各々含まれ
る領域の画素から形成された３次元ブロックに関してダ
イナミックレンジに適応した符号化を行う適応符号化装
置が提案されている。更に、特開昭６２−１２８６２１
号公報に記載されているように、量子化を行った時に生
じる最大歪みが一定となるように、ダイナミックレンジ
に応じてビット数が変化する可変長符号化方法が提案さ
れている。

これらのＡＤＲＣでは、ブロック内に含まれる各画素と
対応したコード信号（量子化コード）と共に、そのプロ
・ンクのダイナミックレンジ情報を有する付加コード例
えば最小値ＭＩＮおよびダイナミックレンジＤＲが発生
し、コード信号および付加コードが伝送される。ＡＤＲ
Ｃの符号化データを伝送する時には、１ブロツク分のデ
ータは、付加コードのＤＲ，ＭＩＮとブロック内の各画
素のコード信号とで構成される。１ブロツクのコード信
号の長さは、量子化の割り当てビット数が固定の場合に
は、一定であり、これが可変の場合には、一定ではない
。

また、本願出願人は、コサイン変換等の直交変換符号化
と上述のＡＤＲＣとを組み合わせたハイブリッド符号化
を提案している（特願昭６２−２７０５６４号および特
願昭６３−２４５２２７号参照）。このハイブリッド符
号化では、コサイン変換で得られた直流成分の係数デー
タと交流成分の同じ次数の係数データとの夫々をブロッ
ク化してＡＤＲＣを適用している。従って、係数データ
からなるブロック毎に、ダイナミックレンジＤＲおよび
最小値ＭＩＮの付加コードが発生する。直流成分の係数
データと交流成分の係数データとで、符号化が異ならさ
れる。即ち、直流成分の係数データは、ＡＤＲＣと同様
に符号化し、交流成分の係数データに関しては、ダイナ
ミックレンジＤＲに応じて量子化の割り当てビット数を
決定し、また、最小値ＭＩＮは、０とみなして伝送せず
、割り当てビット数を示すビット数データとコード信号
とが伝送される。かかるハイブリッド符号化における付
加コードの圧縮に関する提案が本願出願人によりなされ
ている（特願平２−１０３６４号明細書参照）。

このようなりＣＴとＡＤＲＣとを含むハイブリッド符号
化で発生した符号化データを受信する復号装置は、直流
成分および交流成分の夫々に対する復号が行う構成とさ
れている。直流成分に関しては、ダイナミックレンジＤ
Ｒと最小価ＭＩＮと係数データを量子化したコード信号
とを使用した復号がなされる。交流成分に関しては、ビ
ット数データと量子化コードと量子化テーブルとを使用
して復号がなされる。例えば量子化コードとテーブルと
から求められた係数データの存在範囲が１０〜２０の場
合では、復号側では、その中央値の１５を用いて量子化
コードを復号していた。

Ｃ発明が解決しようとする課題〕 ところで、ＤＣＴで発生した係数データは、第７図に示
すように、何れの次数の成分に関しても、０への集中が
強い傾向がある。かかる分布において、上述の例の１０
と２０との間の係数の平均値を求めると、その値は、略
々確実に１５よりも小さ（なる。また、成分によっては
、平均値と中央値の差がかなり大きくなることも多い。

従って、存在範囲の中央値を常に復号代表値として復号
する先の受信装置は、最適と言えないものであった。

従って、この発明の目的は、量子化歪みの少ない符号化
を実現できる符号化データの受信装置を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕 この発明は、ディジタル画像信号をブロック化し、ブロ
ック化されたディジタル画像信号を直交変換して得られ
た係数データを複数ブロック分まとめて量子化する符号
化がなされ、この符号化で発生したデータを受信して復
号するようになされた受信装置において、 復号代表値として、量子化データで表現される原係数デ
ータの所定期間における平均値データを用いて量子化デ
ータを復号する復号手段（４１ａ、４１ｂ、４１（４６
）と、 復号手段（４１ａ、４１ｂ、ｌＬｃ、４６）の出力の係
数データを逆直交変換する変換手段（４日）と を有してなることを特徴とする符号化データの一受信装
置である。

〔作用］ エンコーダ側で係数データの所定期間例えば１フレ一ム
期間の平均値が求められ、この平均値が伝送される。平
均値は、使用する量子化テーブル毎に、係数データの次
数毎等で算出される。従って、平均値を復号値とするこ
とで、常に中央値を復号値とする方法と比して、量子化
歪みを小とできる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例について、図面を参照して説
明する。エンコーダ側の構成を示す第１図において、１
で示す入力端子に、１サンプルが８ビツトにディジタル
化されたディジタルビデオ信号が供給される。このディ
ジタルビデオ信号がブロック化回路２に供給され、コサ
イン変換のためのブロック構成に入力ディジタルビデオ
信号の順序が変更される。例えば１フレームの画像が（
４Ｘ４）の小ブロックに分割される。

ブロック化回路２の出力信号がコサイン変換回路３に供
給され、コサイン変換回Ｎｒ３で２次元コサイン変換が
なされる。コサイン変換回路３から、コサイン変換のブ
ロックサイズと対応する（４×４）の係数テーブルが得
られる。勿論、コサイン変換のブロックのサイズは、こ
れに限定されるものではない。第２図Ａは、コサイン変
換回路３から得られる（４Ｘ４）の係数テーブルを示す
。第２図Ａにおいて、ＤＣが直流成分を示し、ＡＣＩ、
ＡＣ２、・・・・ＡＣｌ５が交流成分を示す。係数テー
ブルは、直流成分からスタートしてジグザグ走査の順序
で各係数データが配置された系列で伝送される。

２次元コサイン変換は、標本化された離散的な画像信号
ｆ　（ｊ　、　ｋ）がコサイン変換回路３により、次式
で示される処理がなされる。但し、原データは、１ブロ
ツクが（ＮＸＮ）サンプルの２次元データｆ（ｊ、ｋ）
（ｊ、ｋ・０，１．、、、、Ｎ〜１）とする。

ｕ＋　ｖ＝０＋　１＋　−−、、Ｎ−’コサイン変換回
路３からの係数データがハイブリッドブロック化回路４
に供給される。ハイブリッドブロック化回路４は、第２
図Ｂに示すように、（４Ｘ４＝１６）個のＤＣＴの係数
ブロック（ＤＣＴＩ、ＤＣＴ２、・・・・、ＤＣＴＩ６
）をまとめたハイブリッドブロックを形成する。このハ
イブリッドブロック化回路４からの出力データは、ＤＣ
（ＤＣＴＩ）、ＤＣ（ＤＣＴ２）、・・・、ＤＣ（ＤＣ
ＴＩ６）、ＡＣＩ　（ＤＣＴＩ）、ＡＣｌ　　（ＤＣＴ
２）、・・・、ＡＣＩ　　（ＤＣＴＩ６）、ＡＣ２（Ｄ
ＣＴＩ）、・・・、ＡＣ２（ＤＣＴＩ６）、ＡＣ３（Ｄ
ＣＴＩ）、・・・、ＡＣｌ４（ＤＣＴＩ　６）、ＡＣＩ
　５　（ＤＣＴＩ）、・・・、ＡＣｌ５　（ＤＣＴＩ６
）の順序のものである。即ち、同次の成分毎がまとまっ
ている。このハイプンリドブロック化回路４の出力デー
タが絶対値化回路５およびタイミング発生回路６に夫々
供給される。

絶対値化回路５からの交流の係数データが平均値検出回
路７およびスイッチ回路８に夫々供給される。このスイ
ッチ回路８は、タイミング発生回路６からのタイミング
パルスＴＩによりスイッチングされる。この一実施例で
は、交流成分の係数データを３個のグループに分け、各
グループで異なる量子化テーブルを使用している。

即ち、第３図において破線で区切って示すように、（４
Ｘ４）の係数データの中の交流成分のデータが第１の量
子化テーブルを用いるグループ（ＡＣＩ、ＡＣ２、ＡＣ
３、ＡＣ４、ＡＣ５）と。

第２の量子化テーブルを用いるグループ（ＡＣ６゜ＡＣ
？、ＡＣ８、ＡＣ９、ＡＣＩＯ）と、第３の量子化テー
ブルを用いるグループ（ＡＣＩＩ、ＡＣ１２、ＡＣ１３
、ＡＣ１４、ＡＣ１５）とに分割される。このように、
異なる量子化テーブルを使用するのは、次数の高低に応
じて量子化のステップの幅を異ならせ、良好な量子化を
行うためである。スイッチ回路８の出力端子ａからは、
第１の量子化テーブルで量子化される係数データが取り
出される。スイッチ回路８の出力端子すおよび出力端子
Ｃには、第２の量子化テーブルおよび第３の量子化テー
ブルでそれぞれ量子化される係数データが取り出される
。

直流成分の係数データＤＣは、図示せずも、交流成分と
別に、先に提案されている方法と同様にＡＤＲＣ符号化
される。つまり、ハイブンリドブロック内に含まれる１
６個の直流成分の係数データの最大値ＭＡＸおよび最小
値ＭＩＮが検出され、これらの差であるダイナミックレ
ンジＤＲを求め、　　られ、ダイナミックレンジＤＲに
適応して直流底、　　分の係数データが量子化される。

スイッチ回路８の出力端子ａには、量子化回路９ａおよ
び最大値検出回路１１ａが接続される。

他の出力端子すおよびＣには、量子北回Ｗ９ｂ、９Ｃお
よび最大値検出回路１１ｂ、ｌｌｃがそれぞれ接続され
る。量子化回路９ａ、９ｂ、９ｃとそれぞれ関連して量
子化テーブル１０ａ、１０ｂ、１０ｃが設けられる。量
子化テーブル１０ａは、例えば第４図に示すように、絶
対値の係数データの値の範囲と量子化出力の値との対応
関係を示している。量子化出力は、１．２．３、・・・
と昇順の整数値である。量子化回路９ａは、量子化テー
ブル１０ａを参照して入力データと対応する量子化出力
を発生する。他の量子化回路９ｂ、９Ｃおよび量子化テ
ーブル１０ｂ、１０ｃも、この量子化回路９ａおよび量
子化テーブル１０ａと同様にして、量子化を行う。量子
化回路９ｂ、９ｃの出力も、１．２．３、・・・と昇順
の整数値である。但し、量子化テーブル１０ａ、１０ｂ
、１゜Ｃの間では、整数値の各々と対応する絶対値の範
囲が異ならされている。

最大値検出回路１１ａ、Ｉｌｂ、１１ｃは、グループに
分割された係数データの中の所定期間中（例えば１フレ
一ム期間内）の最大値を検出する。

タイミング発生回路６からのタイミングパルスＴ２は、
この最大値の検出がされる期間毎に、最大値検出回路１
１ａ、１１ｂ、ｌｌｃをリセツトする。検出された最大
値がビット数決定回路１３ａ、１３ｂ、１３ｃにそれぞ
れ供給される。ビット数決定回路１３ａ、１３ｂ、１３
ｃは、この検出された係数データの絶対値の最大値を量
子化出力に変換するために、量子化テーブル１０ａ、１
０ｂ、１０ｃを参照する。例えばビット数決定回路工３
ａは、検出された最大の量子化出力が３の時には、２ビ
ツトを割当てビット数として決定する。

ビット数決定回路１３ａ、１３ｂ、１３ｃの出力がスイ
ッチ回！１４の入力端子および符号化回路１２ａ、１２
ｂ、１２ｃにそれぞれ供給される。

量子化回路９ａ、９ｂ、９ｃの出力信号が符号化回路１
２ａ、１２ｂ、１２ｃにそれぞれ供給される。上述の例
ように、ビット数が２ビツトの時では、第１のクループ
の係数データの量子化出力（整数値）が（００，０１，
１０，１１）の何れかのものに符号化回路１２ａで符号
化される。

符号化回路１２ａ、１２ｂ、２２ｃの出力データがスイ
ッチ回路１４の入力端子にそれぞれ供給サレる。スイッ
チ回路１４は、タイミング発生回路６からのタイミング
パルスＴ１により制御され、使用する量子化テーブル毎
のグループに応じて切り替えられる。このスイッチ回路
１４の一方の出力端子１５には、各グループのビット数
を示すビット数データが取り出され、その他方あ出力端
子１６には、各グループの量子化コードが取り出される
。

また、平均値検出回路７には、係数データと共に、量子
化回路９ａ、９ｂ、９Ｃの出力信号が供給される。この
平均値検出回路７は、上述の第１、第２および第３のグ
ループ毎の１フレ一ム期間の平均値を検出する。

第５図は、平均値検出回路７の一部を構成し、第１のグ
ループの係数データの平均値を形成する回路の一例を示
す。この平均値検出回路は、係数データの絶対値を記憶
するメモリ２１と、量子化出力のそれぞれの１フレ一ム
期間の度数を検出し、その度数を記憶するメモリ２２と
を有している。

これらのメモリ２１および２２は、２３で示す入力端子
からのフレーム周期のパルスによりクリアされる。メモ
リ２１に対するアドレスは、スイッチ回路２４を介して
供給され、メモリ２２に対するアドレスは、スイッチ回
路２５を介して供給される。

２６で示す入力端子からは、絶対値化回路５からの係数
データで、第１のグループのものが供給され、加算回路
２７に与えられる。この加算回路２７には、スイッチ回
路２８を介してメモリ２１の読み出し出力が供給される
。加算回路２７の出力がメモリ２１に書き込まれる。

メモリ２１のスイッチ回路２４の一方の入力端子には、
テーブル１０ａと関連した量子化回路９ａから量子化出
力が供給される。従って、量子化出力の整数値と対応す
るアドレスに対して、係数データの絶対値が書き込まれ
る。この動作は、１フレ一ム期間の有効データが存在し
ている期間でなされ、この有効データ期間では、スイッ
チ回路２８がオンしている。従って、有効データ期間の
終わりでは、各量子化出力と対応するアドレスには、量
子化される前の係数データの累積値が格納される。

メモリ２２のスイッチ回路２５の一方の入力端子にも、
量子化回路９ａの量子化出力が供給されている。メモリ
２２の読み出し出力が加算回路２９に供給され、加算回
路２９で読み出し出力に対して１が加算される。加算回
路２９の出力信号がスイッチ回路３０を介してメモリ２
２に書き込まれる。従って、量子化出力の値がアドレス
とされることにより、１フレ一ム期間の有効データ期間
の終わりでは、メモリ２２の量子化出力と対応する各ア
ドレスには、発生度数の１フレ一ム期間の累積値が格納
される。

１フレ一ム期間内の有効データ期間の後のデータ欠如期
間では、スイッチ回路２４および２５が切り替えられ、
アドレス発生回路３１からの順次アドレスがメモリ２１
および２２にそれぞれ供給され、メモリ２１および２２
が読み出し動作を行う。また、スイッチ回路２８および
３０がオフとされる。第１のテーブルの量子化出力の値
の１から順に、２．３、・・・とアドレスが変化される
。

メモリ２１および２２の読み出し出力が割算回路３２に
供給され、メモリ２１の読み出し出力（即ち、量子化出
力１の累積値）がメモリ２２の読み出し出力（即ち、そ
の累積度数）で除算される。

従って、除算回路３２の出力端子３３には、第１のテー
ブルの量子化出力１に関する平均値が発生する。同様に
して、出力端子３３には、量子化出力の他の整数値２．
３、・・・、のそれぞれに関する平均値が発生する。

第２および第３のテーブルのそれぞれに関して、第５図
と同様の平均値検出回路が設けられ、各テーブルの各量
子化出力の値毎の平均値が検出される。１フレ一ム期間
の終わりでは、平均値検出動作が完了しており、メモリ
２１および２２の内容がクリアされる。

上述のエンコーダにより、交流成分の係数データに関し
ては、量子化ビット数を示すビット数データと量子化コ
ードとテーブルの各整数値毎の平均値データとが発生す
る。これらの交流成分の係数データに関する符号化出力
と直流成分に関する符号化出力、即ち、付加的コードお
よび量子化コードとが伝送される。

次に、第６図を参照してデコーダの一例について説明す
る。この第６図は、交流成分に関しての構成のみを示し
、直流成分については省略している。直流成分は、通常
のＡＤＲＣと同様に復号される。

受信された平均値データは、テーブル４１ａ、４１ｂお
よび４Ｌｃにそれぞれ格納される。従って、テーブル４
１ａは、量子化出力の整数値１．２．３、・・・のそれ
ぞれと対応して、復号値としての平均値が格納されたも
のである。この後号用のテーブルは、１フレ一ム期間毎
に更新される。

また、入力端子４２からの受信されたビット数データお
よび入力端子４３からの受信された量子化コードがフレ
ーム遅延回路４４に供給される。上述のように、データ
有効期間の後のデータ欠如期間に平均値データを伝送し
ているので、このフレーム遅延回路４４により、ビット
数データ、量子化コードおよび平均値データ間のタイミ
ングが合わせられる。著し、エンコーダ側を制御して、
平均値データを量子化コードに対して先行して伝送すれ
ば、フレーム遅延回路４４を省略することができる。

フレーム遅延回路４４からのビット数データおよび量子
化コードが切り出し回路４５に供給される。切り出し回
路４５は、ビット数データによって、量子化コードを区
切る。切り出し回路４５からの係数データの各々の量子
化コードがデコーダ４６に供給される。デコーダ４６に
は、テーブル４１ａ、４１ｂ、４１ｃが接続され、量子
化コードが自己のテーブルに基づいて、復号値（即ち、
平均値）に変換される。

デコーダ４６からの復号値がハイプリントプロッタ分解
回路４７に供給される。ハイブリッドブロック分解回路
４７の出力信号が逆コサイン変換回路４８に供給される
。ハイブリッドブロック分解回路４７は、エンコーダ側
のハイブリットブロック化回路４と逆に、バイブノリド
ブロックの構成をＤＣＴの係数ブロックの構成に変換す
る。逆コサイン変換回路４８により、ＤＣＴブロック内
の（４Ｘ４）の画素の復号値が得られる。逆コサイン変
換回路４８からの復号値がブロック分解回路４９に供給
され、（４Ｘ４）のブロックの順序がラスター走査の順
の復号データに変換される。

従って、出力端子５０には、復号データが得られる。

上述のこの発明の一実施例において、使用する量子化テ
ーブル毎の平均値を形成しているので、単に量子化範囲
の中央値を復号値とするのと比較して、量子化歪みを減
少できる。簡単な例で、この効果を説明する。第１のテ
ーブル（第４図参照）を使用して量子化を行う時に、係
数データの絶対値が（２，４，１６，１４，４０，４２
）と仮定すると、量子化出力が（１，１，２，２，３，
３）となり、これが２ビツトで符号化されて伝送される
。平均値を伝送しない方式では、復号出力として、各存
在範囲の中央値、即ち、（５，５，１２，１２，３５，
３５）が形成される。

他方、この発明の一実施例では、平均値（３，１５，４
１）に基づいて復号がされ、その結果の復号値は、（３
，３，１５，１５，４１，４１）である。従って、平均
値を使用しない方式と比して、量子化歪みを頗る小にで
きる。

量子化テーブル毎に平均値を形成するのに限らず、コサ
イン変換で生じた係数データの同し次数のものの平均値
を求めても良い。（４Ｘ４）のブロックの例では、１５
個の係数毎に平均値が求められる。この方式では、各係
数毎の分布に適応したきめ細かい量子化ができる。しか
し、伝送すべき平均値データの量が増加する問題がある
。

更に、平均値と中央値との差が大きい時のみ、平均値を
伝送するようにしても良い。

より更に、多数の画像について、一般性のある量子化テ
ーブル或いは各係数データの平均値を予めコンピュータ
を使用することで求め、この一般的な平均値をデコーダ
側のメモリに格納し、この一般的な平均値を使用しても
良い。この方法は、平均値データを全く伝送する必要が
ない利点がある。

この発明では、コサイン変換以外の直交変換符号を使用
しても良い。更に、ＡＤＲＣ以外のブロック符号化を使
用しても良い。

〔発明の効果〕

この発明は、直交変換符号化で発生した交流成分の係数
データを圧縮して、伝送する時に、平均値を使用して復
号値を得ているので、交流成分の係数データの復号値の
量子化歪みを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を適用できる符号化のエンコーダの一
例のブロック図、第２図はＤＣＴブロックおよびハイブ
リッドブロックの一例を示す路線図、第３図は使用する
量子化テーブルの区分けを示す路線図、第４図は量子化
テーブルの一例の説明に用いる路線図、第５図は平均値
検出回路の一例のブロック図、第６図はこの発明が通用
されたデコーダの一実施例のブロック図である。 図面における主要な符号の説明 ２ニブロック化回路、 ３：コサイン変換回路、 ７：平均値検出回路、 ９ａ、９ｂ、９ｃ：量子化回路、 １０ａ、１０ｂ、１０ｃ：量子化テーブル、４１ａ、４
１ｂ、４１ｃ：復号用のテーブル、４６：デコーダ、 ４８：逆コサイン変換回路。 代理人　弁理士　杉　浦　正　知 イ糸委欠デ゛−夕 第３図 −２０−１００＋１０　　　＋２０ ４糸書虹の分布 第７図 平成３年２月１８日 特許庁長官　　植　松　　敏　　殿 １、事件の表示 平成２年特許願第３１１０５１号 住所　東京部品用区北品用６丁目７番３５号名称（２１
８）ソ　ニー株式会社 代表取締役　　大　賀　典　雄 ４、代理人　〒１７０ 住所　東京都豊島区東池袋１丁目４８番１０号６、補正
の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄 ７、補正の内容 明細書中、２３頁１２行、「ブロック図である。」を下
記の通り訂正する。 「ブロック図、第７図はＤＣＴ係数データの分布の説明
に用いる路線図である。」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ディジタル画像信号をブロック化し、ブロック化された
   上記ディジタル画像信号を直交変換して得られた係数デ
   ータを複数ブロック分まとめて量子化する符号化がなさ
   れ、この符号化で発生したデータを受信して復号するよ
   うになされた受信装置において、 復号代表値として、上記量子化データで表現される原係
   数データの所定期間における平均値データを用いて上記
   量子化データを復号する復号手段と、 上記復号手段の出力の係数データを逆直交変換する変換
   手段と を有してなることを特徴とする符号化データの受信装置
   。