JPH04220880A - 量子化装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、離散コサイン変換等の
直交変換された画像データを量子化してデータ圧縮する
量子化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、テレビ電話などの分野で離散コサ
イン変換（以下「ＤＣＴ」と略称する）を使用した画像
圧縮装置が注目されている。ここでＤＣＴは、画像デー
タを周波数成分に分割し、入力サンプル数と同じ数のコ
サイン波で表現するもので、エネルギーの集中が得られ
、そのエネルギーの大きい成分だけを符号化することに
より、画像圧縮を可能にするものである。

【０００３】このようなＤＣＴを使用した画像圧縮装置
を図３に示す。同図で、画像データを記憶したフレーム
メモリ１の内容を所定の大きさのブロック毎に読出し、
これらのブロックに対してＤＣＴ回路２でＤＣＴを施す
。そして、このＤＣＴ回路２より得られた結果を量子化
回路３で量子化し、次いで符号化回路４により符号化し
、圧縮データとして伝送する。

【０００４】一方、ここでは図示しないが、伝送されて
きた圧縮データを、復号化回路で復号化した後、逆量子
化回路で逆量子化し、さらに逆ＤＣＴ回路で逆ＤＣＴを
施し、フレームメモリでブロック結合して再生画像デー
タを得るようになっている。

【０００５】図４は上記量子化を行なう量子化回路の構
成を示したものである。ここでは、例えば縦８画素×横
８画素、各画素８ビットの画像データを１ブロックとし
てＤＣＴ化し、同じく縦８要素×横８要素、各要素８ビ
ットの画像データ（シーケンシー）を得て、このＤＣＴ
化された画像データに対して量子化を行なうものとし、
各要素８ビットの画像データを量子化の演算のために１
６ビットで取扱うものとして説明する。

【０００６】ＤＣＴ化された各要素１６ビット、縦８要
素×横８要素のブロック単位の画像データは、この量子
化回路３においてまず乗算器１１に入力される。この乗
算器１１にはまた、量子化のための量子化テーブルを記
憶した量子化テーブルメモリ１２から画像ブロックの構
成に対応した量子化テーブルが読出されてくる。乗算器
１１は、入力される画像データと読出される量子化テー
ブルとによって各要素毎の乗算を行ない、その積を出力
する。

【０００７】このとき、画像データは上述した如く各要
素１６ビットのデータであり、これに対応して量子化テ
ーブルの各要素データの数値も１６ビットとなっている
ので、得られる積は３２ビットのデータとなる。この各
要素３２ビットのデータは、現実的に有効なビット幅と
してはせいぜい１２ビットであるため、四捨五入回路１
３がその有効な１２ビットのみを残してその上下の不要
ビットを四捨五入し、次段の符号化回路４へ出力するも
のである。

【０００８】図６は上記量子化回路３で行われる量子化
の方法について概念的に示したものである。乗算器２１
に入力される画像データは図の左側に示すように縦８要
素×横８要素、各要素１６ビットの構成となっている。 これに対応して量子化テーブルメモリ２２に記憶されて
いる量子化テーブルは、その数値を仮に１０進法で示す
が、図の右側に示すように８×８の各要素に対応した固
有の量子化ウェイトの数値を有するものである。しかし
て、入力された画像データをこの量子化テーブルの数値
で各要素毎に除算することによって量子化が実行される
。

【０００９】この量子化テーブルの量子化ウェイトの数
値は統計的、実験的に求められたものであり、均一な分
布を有するものではないが、全体の傾向としては図の左
上側の数値が小さく、右下側の数値が大きい分布となっ
ている。そして、上記図４に示した如く乗算器１１が行
なうのは乗算であり、除算ではないので、実際に量子化
テーブルメモリ１２に記憶される量子化テーブルの各数
値はこの図６に示す数値の逆数、すなわち小数点以下の
数値となる。

【００１０】このような演算を行なうことにより、画像
データの各要素に対して重み付けがなされるものである
。上記画像データは、ＤＣＴ化によってその左右方向に
おいては右に行くほど、また、上下方向においては下に
行くほど、それぞれ周波数成分が高くなるように変換さ
れているため、上記乗算器２１での乗算により、ほぼ全
体としては低周波成分の要素データほど数値が大きく、
高周波成分の要素データほど数値が小さいものとなる。 このようなデータの重み付けは、画像データと人間の目
の特性を考慮して求められたものであり、結果としては
、小さな数値となった右下側のデータを省略し、最上行
最左列の要素データを中心として略扇形の要素データの
みを有効なものとして次段の符号化回路に送出すること
により、それほど画質を劣化させることなく、データ量
の圧縮を図るものである。

【００１１】次に、上記図４の各回路で取扱われる各デ
ータのデータ長を図５に示す。前段のＤＣＴ回路２から
乗算器１１に入力される画像データは図５（１）に示す
如く各要素１６ビットのデータであり、これに対応して
量子化テーブルの各要素データも図５（２）に示す如く
上述した如く逆数による小数点以下の１６ビットとなっ
ている。したがって、乗算器１１で得られる積は図５（
３）に示す如く３２ビットのデータとなる。この各要素
３２ビットのデータは、現実的に有効なビット幅として
はせいぜい小数点より上の整数部１２位（ビット）であ
るため、四捨五入回路１３が図５（４）に示すような有
効な１２ビットのみを残してその上下の不要ビットを四
捨五入して出力する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかして、上記のよう
に量子化回路３では量子化処理に乗算器１１を使用する
ため、入力データと量子化テーブルの逆数要素それぞれ
に１６ビットのデータを用い、演算結果が３２ビットの
データ長となるなど、各回路で取扱うデータ長が大きく
、回路規模を拡大してしまう主原因となっていた。

【００１３】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、でき得る限り少な
いビット数で量子化のための演算を実行可能とし、回路
規模を縮小することが可能な量子化装置を提供すること
にある。

【００１４】

【課題を解決するための手段及び作用】すなわち本発明
は、要素データ及び量子化テーブルを共に対数化すれば
乗算を減算に代えて量子化することができ、且つ、減算
では基本的にデータ長が変化しないという点に着目し、
直交変換された画像データを対数化回路により対数化し
た後に減算器に送出し、この減算器で量子化テーブルメ
モリから読出されてくる対数化された量子化テーブルに
基づいて減算により量子化するようにしたもので、演算
過程で生じるデータ長の拡大をほとんど抑えることがで
き、大幅に量子化回路規模を縮小することができる。

【００１５】

【実施例】以下図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。

【００１６】図１はその回路構成について述べたもので
、前段のＤＣＴ回路から送られてくるＤＣＴ化されたブ
ロック単位の画像データは、１要素当り８ビットに演算
用の小数点以下のビットも付されて１６ビットとされ、
対数化回路２１に入力される。この対数化回路２１は、
１６ビットの要素データを整数部４ビット、小数部１２
ビットの計１６ビットの２を底とする対数データに変換
する対数化テーブルを記憶しており、この対数化回路２
１で得られた対数データは減算器２２に送出される。

【００１７】この減算器２２には、量子化ウェイトの数
値を２を底とする整数部３ビット、小数部１２ビットの
計１５ビットの対数に予め対数化した量子化テーブルを
記憶した量子化テーブルメモリ２３から該量子化テーブ
ルが読出されてくるもので、減算器２２はこの量子化テ
ーブルの量子化ウェイトの数値と対数化回路２１からの
対数データにより減算を行ない、得られた１６ビットの
対数データを逆対数化／制圧回路２４に送出する。この
逆対数化／制圧回路２４は、減算器２２からの１６ビッ
トの対数データを上記対数化回路２１と反対のプロセス
により逆対数化して元の１６ビットの要素データを得、
さらにこの１６ビットの要素データを小数点より上の整
数部１２ビットのみを残してその上下の不要ビットを四
捨五入して、次段の符号化回路へ出力する。上記のよう
な構成にあって、図１の各回路で取扱われる各データの
データ長を図２に示す。

【００１８】前段のＤＣＴ回路から対数化回路２１に入
力される画像データが図２（１）に示す如く各要素１６
ビットのデータであり、これを対数化回路２１で対数化
して２を底とする整数部４ビット、小数部１２ビットの
計１６ビットの対数データに変換する。

【００１９】この対数データに対して、量子化テーブル
メモリ２３には図２（２）に示す如く２を底とする整数
部３ビット、小数部１２ビットの計１５ビットの対数に
予め量子化ウェイトの数値を対数化した量子化テーブル
が記憶されている。

【００２０】したがって減算器２２は、各要素毎に対応
する対数データから対数化された量子化ウェイトの数値
を減算し、差として図２（３）に示すような整数部４ビ
ット、小数部１２ビットの計１６ビットの対数データを
得るものである。すなわち、この対数データは、上記図
４の乗算器１１での要素データと量子化テーブルメモリ
１２に記憶される量子化ウェイトの数値との乗算で得ら
れる積に該当するものであり、各データを対数化するこ
とにより乗算ではなく減算で得ることにより、データ長
の拡大を抑制したものである。

【００２１】この減算器２２で得られた対数データは、
その後に逆対数化／制圧回路２４で上記対数化回路２１
と反対のプロセスにより逆対数化されて元の１６ビット
の要素データとなり、さらに図２（４）に示すように小
数点より上の整数部１２ビットのみを残してその上下の
不要ビットを四捨五入されて、次段の符号化回路へ出力
される。このように、量子化回路における量子化演算を
データを対数化して行なうようにしたことで、処理する
データ長を大幅に縮小することが実現できる。

【００２２】なお、上記実施例では画像データに対する
直交変換として離散コサイン変換（ＤＣＴ）を行なう場
合を例示したが、これに限ることなく、他の直交変換で
得られるデータに対しても同様にデータ圧縮できること
は勿論である。

【００２３】

【発明の効果】以上詳記した如く本発明によれば、要素
データ及び量子化テーブルを共に対数化すれば乗算を減
算に代えて量子化することができ、且つ、減算では基本
的にデータ長が変化しないという点に着目し、直交変換
された画像データを対数化回路により対数化した後に減
算器に送出し、この減算器で量子化テーブルメモリから
読出されてくる対数化された量子化テーブルに基づいて
減算により量子化するようにしたので、演算過程で生じ
るデータ長の拡大をほとんど抑えて少ないビット数で量
子化のための演算を実行し、大幅に量子化回路の規模を
縮小することが可能な量子化装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る量子化回路内の構成を
示すブロック図。

【図２】図１の各部で処理されるデータのデータ長を示
す図。

【図３】画像圧縮装置の概略回路構成を示すブロック図
。

【図４】従来の量子化回路内の構成を示すブロック図。

【図５】図４の各部で処理されるデータのデータ長を示
す図。

【図６】直交変換された画像データの量子化の基本概念
を示す図。

【符号の説明】

１…フレームメモリ、２…ＤＣＴ回路、３…量子化回路
、４…符号化回路、１１…乗算器、１２，２３…量子化
テーブルメモリ、１３…四捨五入回路、２１…対数化回
路、２２…減算器、２４…逆対数化／制圧回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　量子化すべきデータを対数化する対数
   化手段と、対数化された量子化テーブルを記憶する記憶
   手段と、上記対数化手段で得られたデータを上記記憶手
   段に記憶される量子化テーブルに基づいて減算により量
   子化する量子化手段と、この量子化手段で得られたデー
   タを逆対数化する逆対数化手段とを具備したことを特徴
   とする量子化装置。