JPH042291A - 画像データの符号化装置および符号化方法 - 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〕 本発明は画像データを高圧縮符号化するための符号化装
置および符号化方法に関する。

〔従来の技術〕

ＣＣＤに代表される固体撮像装置等により撮像された画
像信号をメモリカード、磁気ディスク、あるいは磁気テ
ープ等の記憶装置にディジタルデータとして記録する場
合、そのデータ量は膨大なものとなるため、多くのフレ
ーム画像を限られた記録容量の範囲で記録しようとする
には、得られた画像信号のデータに対し、何らかの圧縮
を行うことが必要となる。例えば、ディジタル電子スチ
ルカメラなどにおいては、撮影した画像を銀塩フィルム
の代わりに、メモリカードや磁気ディスク等のデータ記
憶媒体にディジタルデータとして保存するので、１枚の
メモリカードあるいは磁気ディスク装置に記録できる画
像の枚数は、保証されなければならない。

同様に、ディジタルＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）等
の場合もフレーム画たりの画像のデータ量に影響される
ことなく、所定量のフレームを記録できなければならな
い。すなわち、スチル像であっても、動画像であっても
、必要なコマ数分を確実に記録できる必要がある。

このような条件に対処するための画像データの圧縮方法
として、直交変換符号化とエントロピー符号化を組み合
わせた符号化方法が広く知られている。

その代表的なものとして、静止画符号化国際標準化にお
いて検討されている方式について次に概略を説明する。

この方式はまず、画像データを所定の大きさのブロック
に分割し、分割されたブロック毎に直交変換として２次
元のＤＣＴ　（離散コサイン変換）を行う。次に各周波
数成分に応じた線形量子化を行い、この量子化された値
に対しエントロピー（単位通報当りの情報量）符号化と
してハフマン符号化を行う。この時、直流成分に関して
は近傍ブロックの直流成分との差分値をハフマン符号化
する。交流成分はジグザグスキャンと呼ばれる低い周波
数成分から高い周波数成分へのスキャンを行い、無効（
値が０）の成分の連続する個数とそれに続く有効な成分
の値とから２次元のハフマン符号化を行う。以上がこの
方式の基本部分である。

この基本部分だけでは、エントロピー符号化であるハフ
マン符号化を用いているために符号量が画像毎に一定で
はなくなってしまう。

そこで、符号量の制御の方法として次の方式が提案され
ている。まず、前記基本部分の処理を行うと同時に全画
面の発生した総符号量を求める。

この総符号量と目的とする符号量とからＤＣＴ係数に対
する目的とする符号量に近づけるのに最適な量子化幅を
予測する。次にこの量子化幅を用いて前記基本部分の量
子化以降の処理を繰り返す。

そして、今回発生した総符号量と、前回発生した総符号
量と、目的とする符号量とから再び目的の符号量に近づ
けるのに最適な量子化幅を予測する。

そして、この予測した量子化幅と前回の量子化幅が一致
し、かつ目的の符号量よりも今回発生した総符号量の方
が少ない場合には処理を終了し、符号を出力する。そう
でない場合には新しい量子化幅を用いて処理を繰り返す
。

以上の動作を第６図を参照して具体的に説明すると、ま
ず、（ａ）に示すように、１フレームの画像データ（国
際標準代案で提示されている１フレームの画像は７２０
　Ｘ５７６画素）を所定の大きさのブロック（例えば、
８×８の画素よりなるブロックＡ、Ｂ、Ｃ・・・）に分
割し、（ｂ）に示すように、この分割されたブロック毎
に直交変換として２次元のＤＣＴ　（離散コサイン変換
）を行い、８Ｘ８のマトリックス上に順次格納する。画
像データは二次元平面で眺めてみると、濃淡情報の分布
に基づく周波数情報である空間周波数を有している。

従って上記ＤＣＴを行うことにより、画像データは直流
成分ＤＣと交流成分ＡＣに変換され、８×８のマトリッ
クス上には原点位置（０，０位置）に直流成分ＤＣの値
を示すデータが、そして、０，７位置には横軸方向の交
流成分ＡＣの最大周波数値を示すデータが、そして、７
．０位置には縦軸方向の最大交流成分ＡＣの周波数値を
示すデーータが、さらに７．７位置には斜め方向の交流
成分ＡＣの最大周波数値を示すデータが、それぞれ格納
され、中間位置ではそれぞれの座標位置により関係付け
られる方向における周波数データが、原点側より順次高
い周波数のものが出現する形で格納されることになる。

次にこのマトリックスにおける各座標位置の格納データ
を、定められた量子化マトリックスと量子化幅係数ａを
掛は合わせて得られる各周波数成分毎の量子化幅により
割ることにより、各周波数成分に応じた線形量子化を行
い（Ｃ）、この量子化された値に対しエントロピー符号
化としてハフマン符号化を行う。この時、直流成分ＤＣ
に関しては近隣ブロックの直流成分との差分値をグルー
プ番号（付加ビット数）と付加ビットで表現し、そのグ
ループ番号をハフマン符号化し、得られた符号語と付加
ビットを合わせて符号化データとする（ｄｌ　、　ｄ２
．　ｅｌ、　ｅ２）。

交流成分ＡＣに関しても有効である（値が“０”でない
）係数は、グループ番号と付加ビットで表現する。

そのため、交流成分ＡＣはジグザグスキャンと呼ばれる
低い周波数成分から高い周波数成分へのスキャンを行い
、無効（値が“Ｏ”）の成分の連続する個数（零のラン
数）と、それに続く有効な成分の値のグループ番号とが
ら２次元のハフマン符号化を行い、得られた符号語と付
加ビットを合わせて符号化データとする。

ハフマン符号化はフレーム画像あたりの上記直流成分Ｄ
Ｃおよび交流成分ＡＣの各々のデータ分布における発生
頻度のピークのものを中心として、この中心のものほど
、データビットを少なくし、周辺になるほどビット数を
多くするようにしてビット割り当てをした形でデータを
符号化して符号語を得ることで行う。

以上がこの方式の基本部分である。

この基本部分だけでは、エントロピー符号化であるハフ
マン符号化を用いているために符号量が画像毎に一定で
はなくなってしまうから、符号量の制御の方法として例
えば、次のように処理する。

まず、暫定的な量子化幅係数ａを用いて前記基本部分の
処理を行うと同時に、全画面の発生した総符号量（総ビ
ット数）を求める（ｇ）。この総符号量ど、目的とする
符号量と、用いた暫定的な量子化幅係数αの３者とから
ＤＣＴ係数に対する目的とする符号量に近づけるのに最
適な量子化幅係数αをニュートンーラプソンーイタレー
ション（Ｎｅｗｔｏｎ　Ｒａｐｈｓｏｎ　Ｉｔｅｒａｔ
ｉｏｎ）により予測する（ｈ）　　。

次にこの量子化幅係数αを用い（ｊ）、前述の基本部分
の量子化以降の処理を繰り返す。そして、今回発生した
総符号量と、前回発生した総符号量と、目的とする符号
量と、今回用いた量子化幅係数αと、前回用いた量子化
幅係数αとから、再び目的の符号量に近づけるのに最適
な量子化幅係数αを予測する。そして、この予測した量
子化幅係数αと前回の量子化幅係数αが一致し、かつ目
的の符号量よりも今回発注した総符号量の方が少ない場
合には処理を終了し、今回発生した符号化データを出力
してメモリカードに記憶する（ｆ）。そうでない場合に
は量子化幅係数αを変更し、この新しい量子化幅αを用
いて処理を繰り返す。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したように、例えば、ディジタル電子スチルカメラ
などにおいては、１枚のメモリカードあるいは磁気ディ
スク装置あるいは１本の磁気テープに記録できる画像の
枚数が保証されていなければならず、そのため、画像デ
ータを圧縮して記録するが、操作性の」二からその処理
時間はできるだけ短く、且つ、一定である必要がある。

また、高能率で画像データの圧縮が行える事か望まれる
。

これらはディジタル電子スチルカメラに限らず、他のア
プリケーションにおいても少なからず要求される項目で
ある。

そして、このような要求を満たす圧縮方法として、上述
の国際標準室方式があり、これは画像データをブロック
化して離散コサイン変換に代表されるような直交変換を
行う符号化または、予測符号化（ＤＰＣＭ）等の画像情
報圧縮により前処理の圧縮を行い、その結果を得て量子
化した後、その量子化出力をハフマン符号化に代表され
る可変長符号化によって符号化する方法である。

ところが、これら可変長符号化を組合わせた画像データ
圧縮方式は高能率であるものの、可変長符号化を用いて
いるが故に、実際に符号化を終了するまで、その符号量
がわからず、符号量を制御することが難しいと云う問題
があった。

この問題を解決する手法として本発明者らは次のような
方式を提案した。

その１つはＤＰＣＭと可変長符号化を組合わせた圧縮方
式において、発生符号量の制御を行うために、まず、画
像信号を標本化し、この標本化した信号を画像メモリに
記憶し、この標本化信号を既に符号化済みの参照画素信
号をもとに予測した予測値との差分をとることにより、
差分信号化し、これを暫定的な量子化幅で量子化し、こ
こで発生した符号量を積算してゆくことにより、１画像
分の画像の総発生符号量を求める。次に前記暫定的な量
子化幅、前記総発生符号量、及び目的とする総符号量と
から、新しい量子化幅を予測する。

そして、この予測した新しい量子化幅を用いてＤＰＣＭ
、量子化、可変長符号化を行い、総符号量を求める。こ
れを繰り返し行うことで、全体の符号量を目的の符号量
に近付けることにより、符号量の制御を行おうと云うも
のである。

もう１つの方式は、直交変換と可変長符号化を組合わせ
た圧縮方式において、発生符号量の制御を行うために、
画像メモリに記憶した標本化した画像信号を、ブロック
に分割し、この分割されたブロック毎に直交変換を行っ
てから、この変換出力を暫定的な量子化幅で量子化した
後、この量子化出力を可変長符号化すると共に、各ブロ
ック毎の発生符号量と画像全体の総発生符号量を算出し
、次に前記暫定的な量子化幅、前記総発生符号量及び、
目的とする総符号量とから、新しい量子化幅を予測する
。また、前記各ブロック毎の発生符号量と、前記総発生
符号量と、目的とする総符号量とから、各ブロック毎の
割り当て符号量を計算する。そして、新しい量子化幅を
用いて再び画像メモリの画像信号をブロック分割、直交
変換、量子化、可変長符号化を行うと共に、各プロ・ン
クの発生符号量が各ブロックの割り当て符号量を越える
場合には、途中で可変長符号化を中止して、次のブロッ
クの処理に移る。これにより、画像全体の総発生符号量
が目的の総符号量を越えないように符号量の制御を行お
うと云うものである。

ところがこのように、画像データをブロック化し、離散
コサイン変換（ＤＣＴ）に代表されるような直交変換を
行う符号化または予測符号化（ＤＰＣＨ）等の画像情報
圧縮方法により、前処理の圧縮を行って、その結果を量
子化した後、その量子化出力をハフマン符号化に代表さ
れる可変長符号化によって符号化する方式では、符号化
が終了するまで、総符号量がわからず、符号量を短時間
に最適値に圧縮制御することは難しかった。つまり、最
適となる前記量子化の量子化幅係数αが決定されるまで
に、何度も試行錯誤を繰り返すかたちとなり、早く最適
量子化幅係数αを決定することができなかった。

特に１つの符号化装置で低画質モード、高画質モード等
、画質モードが種々選択できるようにすることを考える
と、選択された画質モードに合わせてそれぞれ最適圧縮
率を得ることができるようにする必要があり、このよう
なものを想定した場合、すなわち、複数の目的符号量に
対応させることができるような符号化装置にするには、
複数の量子化幅係数αを決定できるようにしなくてはな
らない。このように、目的符号量可変とするケースでは
、上記方式ではいつでも短時間に最適量子化幅係数αが
決定できると云う命題を達成出来ない。

近年では、画像の質を重視するケースや、画像のきめの
細かさを多少犠牲にしても、多数の画像を記録したいと
云った様々なユーザのニーズがあり、これに応えるため
には、高画質モードと低画質モードを選択指定できるよ
うにしたいところである。そして、このモードの違いに
より、当然、画像当り（コマ当り）の目的符号量も変り
、これに合わせて圧縮符号化する必要が生じるが、画像
はその内容により、空間周波数の分布状態かまちまちで
あり、目的符号量に収まる最適量子化幅係数αの値を短
時間で探して、符号化を行うと云う制約がある以上、や
みくもに試行錯誤を繰り返す従来方式では無理がある。

そこで、本発明の目的とするところは、目的符号量を変
化させても、それに適応して符号量が目的の符号量にな
るよう短時間で最適量子化幅係数αを求めることができ
、早く目的符号量に圧縮できると共に、それぞれの目的
符号量の範囲内で最良な画質が得られるようにした画像
データの符号化装置および符号化方式を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は次のように構成する
。

すなわち、第１には直交変換もしくは予測符号化等を行
う画像情報圧縮手段により画像データを前処理した後、
量子化手段により量子化し、この量子化出力を可変長符
号化手段により可変長符号化する符号化装置において、
収めるべき総符号量の情報を与える手段と、この情報に
基づき、該収めるべき総符号量の枠に対応した量子化幅
の予測を行って該予測した量子化幅の情報を前記量子化
手段に与える量子化幅予測手段とを設けると共に、前記
量子化手段は量子化幅の情報を受けてその量子化幅で前
記前処理済み画像データを量子化する構成とする。

また、第２には可変長符号化手段の出力を受け、画面単
位の総符号量を求めてこれを算出符号量情報として出力
する符号量算出手段と、収めるべき総符号量の情報を与
えると共に初めに統計処理指令を発令し、統計処理が終
わると符号化処理指令を発令する制御手段と、前記統計
処理指令による実行開始時には前記制御手段からの総符
号量の情報に基づき、該総符号量の枠に対応した量子化
幅の予測を行って該予測した量子化幅の情報を前記量子
化手段に与え、符号化処理指令による実行開始時には入
力される前記算出符号量情報に基づき前回予測した量子
化幅の情報に対して前記総符号量の枠に収まるよう補正
した量子化幅の情報を得て、この補正した量子化幅の情
報を前記量子化手段に与える量子化幅予測手段とを設け
ると共に、前記量子化手段は量子化幅の情報を受けてそ
の量子化幅で前記前処理済み画像データを量子化する構
成とすることを特徴とする。

更に、第３には可変長符号化手段の出力を受け、画面単
位の総符号量を求めてこれを算出符号量情報として出力
する符号量算出手段と、収めるべき総符号量の情報を与
えると共に初めに最適化調査処理指令を発令し、算出符
号量情報を受けてこれより最適化調査処理の再実施の要
不要を判定し、最適化調査処理が終わると符号化処理指
令を発令する制御手段と、前記最適化調査処理指令によ
る実行開始時には初めに前記制御手段からの総符号量の
情報に基づき、該総符号量の枠に対応した量子化幅の予
測を行って該予測した量子化幅の情報を前記量子化手段
に与え、既に予測した量子化幅の情報があるときは入力
される前記算出符号量情報に基づき、前回予測した量子
化幅の情報に対して前記総符号量の枠に収まるよう補正
した量子化幅の情報を得て、この補正した量子化幅の情
報を前記量子化手段に与え、符号化処理指令による実行
開始時には前記最適化調査処理により予測された最終の
量子化幅の情報を前記量子化手段に与える量子化幅予測
手段とを設けると共に、前記量子化手段は量子化幅の情
報を受けてその量子化幅で前記前処理済み画像データを
量子化する構成とし、前記符号化処理指令時に得られる
可変長符号化手段の出力を画像データの最終符号化出力
とすることを特徴とする。

また、第４には画像データをブロックに分割し、この分
割されたブロック毎に直交変換等を行って前処理した後
、量子化手段により量子化し、この量子化出力を可変長
符号化手段により可変長符号化する符号化装置において
、可変長符号化手段の出力を受け、画面単位の総符号量
を求めてこれを算出符号量情報として出力する符号量算
出手段と、収めるべき総符号量の情報を与えると共に初
めに統計処理指令を発令し、統計処理が終わると符号化
処理指令を発令する制御手段と、前記統計処理指令によ
る実行開始時には前記制御手段がらの総符号量の情報に
基づき、該総符号量の枠に対応した量子化幅の予測を行
って該予測した量子化幅の情報を前記量子化手段に与え
、符号化処理指令による実行開始時には入力される前記
算出符号量情報に基づき前回予測した量子化幅の情報に
対して前記総符号量の枠に収まるよう補正した量子化幅
の情報を得て、この補正した量子化幅の情報を前記量子
化手段に与える量子化幅予測手段と、前記統計処理指令
による実行時に前記算出符号量情報と前記収めるべき総
符号量の情報とに基づき、前記各ブロックの割当て符号
量を求める符号量割当手段と、前記符号化処理指令によ
る実行時、前記各ブロック毎の前記算出符号量情報がそ
のブロックでの前記割当て符号量に達すると前記可変長
段は量子化幅の情報を受けてその量子化幅で前記前処理
済み画像データを量子化する構成とし、前記可変長符号
化手段は前記打切り指令を受ける毎に現在処理中のブロ
ックに対する符号化を打切る構成とする。

〔作　用〕

本発明は画像データを前処理（例えば、ブロック化して
ＤＣＴ等の直交変換を行う、またはＤＰＣＭを行う等）
し、この出力を量子化手段に与えて量子化し、この量子
化出力を可変長符号化するものにおいて、第１の構成の
場合、収めるべき総符号量の情報を与えると、この情報
に基づき、該収めるべき総符号量の枠に対応した量子化
幅の予測を行って該予測した量子化幅の情報を前記量子
化手段に与え、この量子化幅で量子化させるものである
。従って、得たい目的符号量を変化させても、その目的
符号量に近い符号量が短時間で得られるようになる。こ
のケースは、−回のみのパスで符号化するものであるが
、量子化幅を目的符号量に基づいて設定するようにした
ことにより、最適な量子化幅に近くなり、得られる符号
量をおおよそ目的符号量と一致させることができる。そ
して、この場合、処理は一回で終わるので、極めて高速
で符号化を行えるようになる。

第２のケースでは、符号量算出手段は可変長符号化出力
を受けて画面単位の総符号量を求め。

これを算出符号量情報として出力する。一方、制御手段
は収めるべき総符号量の情報を与えると共に、初めに統
計処理指令を発令し、統計処理が終わると符号化処理指
令を発令し、量子化幅予測手段は前記統計処理指令によ
る実行開始時には前記制御手段からの総符号量の情報に
基づき、該総符号量の枠に対応した量子化幅の予測を行
って該予測した量子化幅の情報を前記量子化手段に与え
、符号化処理指令による実行開始時には入力される前記
算出符号量情報に基づき前回予測した量子化幅の情報に
対して前記総符号量の枠に収まるよう補正した量子化幅
の情報を得て、この補正した量子化幅の情報を前記量子
化手段に与え、該量子化手段にこの量子化幅の情報に基
づいた量子化幅で前記前処理済み画像データを量子化さ
せる。

更に第３のケースでは、符号量算出手段は可変長符号化
手段の出力を受け、画面単位の総符号量を求めてこれを
算出符号量情報として出力する。

また、制御手段は収めるべき総符号量の情報を与えると
共に初めに最適化調査処理指令を発令し、算出符号量情
報を受けてこれより最適化調査処理の再実施の要不要を
判定し、最適化調査処理が終わると符号化処理指令を発
令する。一方、量子化幅予測手段は前記最適化調査処理
指令による実行開始時には初めに前記制御手段からの総
符号量の情報に基づき、該総符号量の枠に対応した量子
化幅の予測を行って該予測した量子化幅の情報を前記量
子化手段に与え、既に予測した量子化幅の情報があると
きは入力される前記算出符号量情報に基づき、前回予測
した量子化幅の情報に対して前記総符号量の枠に収まる
よう補正した量子化幅の情報を得て、この補正した量子
化幅の情報を前記量子化手段に与え、符号化処理指令に
よる実行開始時には前記最適化調査処理により予測され
た最終の量子化幅の情報を前記量子化手段に与える。

そして、前記量子化手段は量子化幅の情報を受けてその
量子化幅で前記前処理済み画像データを量子化し、また
、可変長符号化手段の出力のうち、前記符号化処理指令
時に得られる可変長符号化手段の出力を画像データの最
終符号化出力とするものである。

要約すると、第２および第３のケースは、目的とする符
号量を変えることができるようにした場合に、その時の
指定される目的符号量以内になるまで、調査のために符
号化処理と最適な量子化幅の予測を繰り返し、最適な量
子化幅が見つかった段階で最終的な符号化を行うｎパス
方式であり、この方式では調査のための符号化処理にお
いて、符号量を目標値に収めるに最適な量子化幅を見付
けるまでの（量子化幅が最適値に収束するまでの）繰り
返し回数が少なくなり、符号化に要する処理時間が短く
なる。

また、第４のケースは、画像データをブロックに分割し
、この分割されたブロック毎に直交変換もしくは予測符
号化等を行って前処理した後、量子化手段により量子化
し、この量子化出力を可変長符号化手段により可変長符
号化する場合に、符号量算出手段は可変長符号化手段の
出力を受け、画面単位の総符号量を求めてこれを算出符
号量情報として出力し、制御手段は収めるべき総符号量
の情報を与えると共に初めに統計処理指令を発令し、統
計処理が終わると符号化処理指令を発令する。量子化幅
予測手段は統計処理指令による実行開始時には前記制御
手段からの総符号量の情報に基づき、該総符号量の枠に
対応した量子化幅の予測を行って該予測した量子化幅の
情報を前記量子化手段に与え、符号化処理指令による実
行開始時には入力される前記算出符号量情報に基づき前
回予測した量子化幅の情報に対して前記総符号量の枠に
収まるよう補正した量子化幅の情報を得て、この補正し
た量子化幅の情報を前記量子化手段に与える。符号化打
切手段は統計処理指令による実行時に前記算出符号量情
報と前記数めるべき総符号量の情報とに基づき、前記各
ブロックの割当て符号量を求める符号量割当手段の求め
た各ブロック別割当て量を参照し、前記符号化処理指令
による実行時、前記各ブロック毎の前記算出符号量情報
がそのブロックでの前記割当て符号量に達すると前記可
変長符号化手段の当該ブロックに対する符号化を打切る
べく制御する。量子化手段は量子化幅の情報を受けてそ
の量子化幅で前記前処理済み画像データを量子化し、可
変長符号化手段は前記打切り指令を受ける毎に現在処理
中のブロックに対する符号化を打切る。

要するに、第４のケースの場合は、２回のパスで処理を
終了する２パス方式であり、目的符号量に近い符号量が
得られる量子化幅を与えることができる係数αを用いて
統計処理すると、早く、しかも、より精度良く、最適量
子化幅係数αを見付けることができることを利用して、
暫定的な量子化幅係数として、目的符号量に基づいて設
定した最適な量子化幅に近い量子化幅係数を用いて第１
パスの量子化を行い、これにより得た総符号量から目的
符号量に収めることができる量子化幅係数を知って、こ
れを第２バス目で使用して最終的な符号化を行うもので
ある。そして、これにより、画像データを短い時間で、
精度良く目的符号量の枠一杯に符号化し、これによって
、許される符号量に目一杯近付けることができることで
、失うデータを最小限にとどめ、画質も維持できるよう
にすることができるものである。

本発明は、画像データを前処理し、この出力を量子化し
、この量子化出力を可変長符号化する符号化装置におい
て、前記量子化の量子化幅を目的の符号量に応じて最適
値に可変設定することを特徴としている。

これにより画像データを目的の符号量に収まるように最
適量子化幅で量子化して、可変長符号化することかでき
るものであるが、画像データを前処理し、この出力を量
子化し、これを可変長符号化する場合、量子化にあたっ
ての量子化幅を変化させることにより、発生する符号量
が変化することは周知の事実である。これは、ハフマン
符号化に代表される可変長符号化は、符号化するデータ
の発生確率の偏りを利用してそのデータを表現するのに
必要な符号量を減少させることから、前記「量子化幅を
変化させる」と云うことは、量子化値の発生確率を変化
させると云うことでもあるから、量子化幅を変化させる
ことにより当然、発生符号量も変化する。また、同じ量
子化幅で同一の符号化を行っても、そのときの画像デー
タによって発生符号量は異なる。しかし、１つの画像デ
ータに対して量子化幅を変化させて同一の符号化を行っ
た場合は量子化幅と、発生符号量との間には一定の関係
が得られる。また、多くの画像データで量子化幅と発生
符号量の関係を求めると、最も発生頻度の高い関係が統
計的に得られることが明らかになり、多くの場合、次の
関係が得られる。

つまり、ある量子化幅に対する相対的な比をＳＦとし、
発生符号量１画素あたりのビット数（ビットレート）で
表わし、ＢＲとすると、　ＩｏｇＢＲ−ａＸｌｏｇ　Ｓ
Ｆ＋ｂ　　なる関係になる。ａは同一の符号化であれば
、画像によらず略一定であり、ｂは画像に依存する。こ
のｂの値は画像により、一定の分布量との関係を利用し
て目的の符号量に応じた量子化幅を設定すると云うとこ
ろにある。

従って、本発明によれば、目的符号量を変化させても、
それに適応して符号量が目的の符号量になるような量子
化幅を与えることができる最適量子化幅係数αを短時間
で求めることができ、早く目的符号量に圧縮できると共
に、それぞれの目的符号量の範囲内で最良な画質が得ら
れるようにした画像データの符号化装置および符号化方
式を提供することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

初めに本発明を分かり易くするために、本発明の基本的
な考え方を説明しておく。

すなわち、本発明は最初に１バス目の処理として統計処
理を行い、最適な量子化幅係数を予測すると共に、ブロ
ック毎の割り当て符号量を決定する。そして、２バス目
の処理として最終的な符号化処理を実施する。２バス目
は各ブロック毎に前記予測量子化幅係数により量子化す
ると共に、これを符号化し、この符号化により得られる
符号量がブロック毎の割り当て符号量に収まるように、
そのブロックについて符号量を監視しながら、符号化を
進め、ＥＯＢ符号を含め、符号量が割当符号量に達する
とそのブロックの符号化は終了させて次のブロックの符
号化に移って行く。また、目的符号量に近い値に早く収
束させるために、低画質モード、高画質モードと云った
撮影モードにより変わる目的の符号量に応じ、その符号
量に近い符号量が得られる標準の量子化幅係数αを上記
第１バス目に与える機能を前記統計処理の系統に予め持
たせると云うものである。

統計処理は最適な量子化幅を予測すると共に、ブロック
毎の割当符号量を決定するものであり、最適符号量の予
測は符号化を行った時の符号量を粗＜（シかし、かなり
の精度で）近付けるための処理である。この最適化され
た量子幅を符号化処理で使用することで、はぼ目的の符
号量に近付けることができるようになる。そして、この
時点で符号量が目的の符号量内に収まれば、この処理だ
けで十分であるが、１画像のデータ量の上限が規定され
ている場合、１バイトはおろか、１ビツトでも目的の符
号量をオーバーすることはできない。

そこで、オーバーしたときの処理法が必要になる。

それがブロック毎の割当符号量の決定である。

これは符号化を行ったときの符号量が目的の符号量をオ
ーバーした時の微調整に使用するデータを決定するため
のものである。実際に符号化処理を統計処理において予
測した最適な量子化幅で実行した結果を見て、オーバー
しなかったときは終了、オーバーしたときは後処理と云
うようにしても良いが、その場合、統計処理、符号化処
理、後処理の３ステツプとなり、時間がかかるばかりで
なく、符号化処理と後処理の間で、長さの異なる符号を
繋ぎ合わせることなく区別がつくように、保存する必要
が生じ、問題であるから、符号化処理の最中に微調整を
行うことが望まれる。しかし、無闇にデータを落とすこ
とは画質の劣化に繋がるので、避けねばならない。

そこで、本発明では各ブロックの高い周波数成分から省
略して行くことにより視覚的な影響を最小にする。とこ
ろが、符号量がオーバーするか否かは符号化を終了して
みないと分からないので、本発明ではそれを各ブロック
毎に判定させるようにする。

これは最適な量子化幅あるいは統計処理により予測され
た量子化幅を用いて符号化を行ったときに発生する各ブ
ロックの符号量において、各ブロックの発生符号量の相
対的な比率があまり変化しないことが実験により確認さ
れているので、これを利用する。すなわち、統計処理で
暫定的な量子化幅（これは目的の符号量によって、ごく
粗く予測することが可能）を用いて、符号化を行うとき
に、各ブロックにおいて発生した符号量を目的とする符
号量にする際、各ブロック毎に「これを越えない限り画
像全体の符号量が目的の符号量を越えない」と云うガイ
ドラインを設定し、このガイドラインを各ブロック毎の
割当符号量として監視の基準にする。

このようにして量子化幅と各ブロック毎の割当符号量が
決まったならば、これに基づき符号化処理を実施し、最
終的な符号化を行う。

本発明においては、符号化処理では各ブロックにおいて
、そのブロックの割当符号量を越えないように各ブロッ
クにおいて符号化を打ち切る。

各ブロックの符号化において、低い周波数成分から高い
周波数成分に順次、符号化しながら、ガイドライン（割
当符号量）を越えないようにチエツクする。オーバーし
なかったブロックは問題なく符号化を終了、つまり、Ｅ
ＯＢを出力する。途中でオーバーしてしまったブロック
はそれ以上の高周波成分は符号化せず、符号化を打ち切
り、そのブロックの符号化を終了、つまり、ＥＯＢを出
力する。このとき、ＥＯＢもハフマン符号の一つである
から、ＥＯＢも含めて割当符号量内に収まるようにする
必要がある。

このようにして、例えば、半数のブロックは打ち切る必
要無く符号化を終了し、残りの半数はごく高い周波数の
一部が省略されて、符号化を終了したとすれば、欠落す
る情報は極めてわずかであり、しかも、欠落するのは視
覚的に影響の少ない高い周波数成分の情報にとどめるこ
とができる。

そして、この方式により統計処理、符号化処理の２ステ
ツプで必ず符号化を終了することができ、従来のように
何度も最適化を繰り返すことなく総符号量を規定値内に
収めることができるようになり、しかも、画質の劣化も
抑制できる。

以上の原理を用いた装置の実施例を説明する。

第１図に本発明による画像データの符号化装置をディジ
タル電子カメラに適用した一実施例をブロック図で示す
。なお、本発明とは直接関係のないディジタル電子カメ
ラの機構は図示および説明を省略する。

第１図において、２は撮影レンズやＣＯＤ等の撮像デバ
イスよりなる撮像系であり、前記撮影レンズにより撮像
デバイス上に結像された光学像を画像信号に変換するも
のである。撮像系２にはプロセス回路も含まれ、このプ
ロセス回路により前記撮像デバイスにより得られた画像
信号をカラー信号のＹ、　Ｒ−Ｙ　　（以下、このＲ−
ＹをＣｒ（り０７レツド）と略称する）　、Ｂ−Ｙ　　
（以下、二〇Ｂ−Ｙをｃｂ（クロマブルー）と略称する
）の各色成分に分離させると共にガンマ補正やホワイト
バランス処理等を行うようにしである。

更にまた撮像系２にはディジタル変換を行うＡ／Ｄ変換
回路があり、輝度信号系である　Ｙ成分とクロマ（Ｃ；
色差信号）系であるＣｒ、　Ｃｂ酸成分信号のディジタ
ル変換を行う。撮像系２においては図示しない画像デー
タバッファメモリに１フレ一ム分の画像データを格納し
てあり、例えば最初に輝度系の信号について統計処理を
行うべく、画像データバッファメモリのデータを読出し
、プロセス回路によりプロセス処理した画像信号のＹ成
分データを、Ａ／Ｄ変換して画像データバッファメモリ
に出力して記憶させ、Ｙ成分データについての処理が終
ったならば、次にクロマ系Ｃｒ５Ｃｂ成分のデータにつ
いてプロセス処理した後、Ａ／Ｄ変換して画像データバ
ッファメモリに出力し、記憶させる。

画像データバッファメモリはそれぞれＹ成分用およびＣ
ｒ、　Ｃｂ成分用に分けられた画像メモリであり、少く
とも１フレームの画像を記憶する容量を有している。

撮像系２には更にブロック化回路があり、画像データバ
ッファメモリより読み出されたＹ成分用およびＣｒ、　
Ｃｂ成分用の画像データ（１フレ一ム分、若しくは１フ
イ一ルド分）を、所定の大きさのブロックに分割するブ
ロック化処理を行うものである。ここでは例としてブロ
ックサイズは８×８とするが、このブロックサイズは８
×８に限るものではなく、またＹとＣ（クロマ系）でプ
ロ・ンクサイズが異なっても良い。本実施例では、輝度
系Ｙのデータを読出してブロック化し、後段の処理系に
与えて、このＹ成分データについての統計処理を行わせ
、該統計処理が終了したならば、次にクロマ系Ｃｒ、Ｃ
ｂ酸成分データについての統計処理に入るべく該クロマ
系Ｏｒ、　Ｃｂ酸成分データの読出しとブロック化に入
る。クロマ系のブロック化は、最初にＣｒ成分の画像デ
ータについてすべてのブロック化を行い、その後に、Ｃ
ｂ酸成分画像データをブロック化して行くものとする。

４は直交変換回路であり、ブロック化されて入力された
各画像データを受けて、この画像データに対し、各ブロ
ック毎に２次元の直交変換を行うものである。直交変換
としてはコサイン変換、サイン変換、フーリエ変換、ア
ダマール変換などが使用できる。直交変換を行うことに
より、変換係数としての画像データが得られる。

６は量子化回路であり、前記直交変換回路４の出力する
画像データ（変換係数）を受けると、第１回目の量子化
では予め設定された各周波数成分毎の量子化幅に、撮影
モードに応じて予め設定された量子化幅係数αを掛けて
補正した量子化幅で、変換係数の量子化を行い、第２回
目では前回の処理により決定された最適量子化幅係数α
を用いて量子化を行う構成としである。

８はエントロピー符号化回路であり、エントロピー符号
化回路８は量子化回路６の出力する前記量子化出力をエ
ントロピー符号化（可変長符号化）するものである。エ
ントロピー符号化としてはハフマン符号化、算術符号化
などを利用する。

エントロピー符号化は可変長符号化であるために、ブロ
ック毎の符号量画像全体の符号量などが画像毎に変化す
る。どのようなエントロピー符号化を用いるかは本発明
とは直接関係が無いが、ここではハフマン符号化を使用
した一例を示すこととする。

エントロピー符号化回路８では、入力した量子化された
変換係数を第５図に示す順序でスキャンするジグザグ・
スキャンと呼ばれる手、法により、低い周波数成分から
高い周波数成分への走査を行う。第５図の走査順序の　
１番目の直流成分［ＤＣ］のデータは、直前にエントロ
ピー符号化を行ったブロックの直流成分との差分値をハ
フマン符号化して出力する。交流成分［ＡＣＩについて
は第５図の走査順序の２番目から６４番目まで順番に変
換係数を見て行き、変換係数が０でない（すなわち、有
効な）係数が出て来たらその直前に存在した連続した０
（無効）の係数の数（ゼロラン）とその有効係数の値と
で２次元のハフマン符号化して出力すると云った動作を
する。また、ある係数以降６４番目の係数まで連続して
無効係数が続く場合はブロックの終りを示すＥＯＢ　　
（エンド・オプ・ブロック）の符号を出力する。また、
打ち切り信号が入力されると符号化を終了し、ＥＯＢを
付加して出力する。そして、そのブロックについて発生
した符号量を符号量算出回路１４に出力する。

符号量算出回路１４は入力されたＹ％　Ｃｒ、Ｃｂ各成
分の各ブロック毎の符号量とその符号量の積算を行い、
Ｙｓ　Ｃｒ、Ｃｂ各成分の各ブロック毎の符号量データ
の収集と画像全体の符号量を計算し、この画像全体の符
号量のデータについて量子化幅予測回路１２に出力する
と共に、各ブロック毎の符号量と画像全体の符号量のデ
ータについては符号量割当て回路２０に出力する構成と
しである。

量子化幅予測回路１２は第１バス目の開始にあたり制御
回路１８から目的とする符号量の情報を受け、この符号
量情報から後述する式（１）の関係を用いて量子化幅係
数αの初期値を設定し、量子化回路６に出力し、第２パ
ス目の開始に先駆けて、符号量算出回路１４から入力さ
れた画像全体の符号量と、１画像当りの許容される最大
のデータ量である目標符号量とから、例えば、ニュート
ンーラブラン法（Ｎｅｗｔｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ　１ｔ
ｅｒａｔｉｏｎ）を用いて１目標符号量に近づけるのに
最適な量子化幅係数αを、今回実際に使用した量子化幅
係数を勘案して予測するものである。

また、符号量割当回路２０は符号量算出回路１４から入
力された各ブロック毎の画像データの符号量、画像全体
の符号量と、目標符号量とから各ブロックの割当符号量
を算出して符号化打切回路１６にａカするものである。

ここでの算出の方法は、例えば、各ブロック毎の符号量
の比で、目標符号量を比例配分する。

例えば、あるブロックの符号量と目標符号量との乗算を
行い、それを画像全体の符号量で割ることにより、その
ブロックの割当符号量を決定する。

符号量割当回路２０は符号量情報テーブルとブロック割
当符号量データテーブルとを持ち、符号量情報テーブル
における該当ブロック位置の符号量情報を符号量算出回
路１４から入力された符号量情報に書き替える一方、符
号量算出回路１４から入力された各ブロック毎の符号量
および画像全体の符号量と、目標符号量とから各ブロッ
クの割当符号量を算出し、この算出した各ブロックの割
当符号量のデータをブロック割当符号量データテーブル
に格納する。

このブロック割当符号量データテーブルの各ブロック別
割当符号量は、該当のブロックがエントロピー符号化処
理される際に符号化打切回路１６に与えられる。

符号化打切回路１６は、符号量割当回路２０からの各ブ
ロックの符号量を割当符号量から減算し、割当符号量の
残りが送出すべき符号量とＥＯＢの符号との合計符号量
より小さくなった場合には打切り信号を出力してエント
ロピー符号化回路８に与え、そのブロックの符号化を終
了させると云った機能を有する。

従って、符号化打切回路１６ではこの割当符号量を参照
し、入力された送出すべき符号量およびＥＯＢの符号を
送出しても割当符号量を越えない場合は、打切りは行わ
れず、そのブロックの符号化を終了し、該ブロックの割
当符号量から送出すべき符号量を減すると云った動作を
行う。

１０は符号出力回路であり、この符号出力回路１０はエ
ントロピー符号化回路８より入力される可変長の符号を
つなぎ合わせるもので、この繋ぎ合わせた符号をメモリ
カード等の記録媒体にて構成される記録系２２に書き込
むように機能する。

本システムでは撮影モードに応じて定めた初期時用標準
の量子化幅係数αを使用して最初に統計処理を行い（第
１バス）、最適化するに必要なブロック毎の情報量や画
像全体の情報量等を調べ、次にこの統計処理により得た
情報をもとに最適化された符号化を行うための処理に入
る（第２パス）。

そのため、最初に画像のブロック化、このブロック化さ
れた画像の要素に対する標準の量子化幅係数αを使用し
ての量子化、量子化により得られた変換係数のエントロ
ピー符号化、そして、このエントロピー符号化により得
られる各ブロックの各要素の符号量情報と画像全体の符
号量情報より最適な符号量にするに必要な符号化部係数
ａの予測、各ブロックの各要素における割当符号量の決
定、これらに基づく処理対象画像への最適符号化の処理
モードへの移行、この処理モードの実施における画像の
ブロック化処理、このブロック化された画像の要素に対
する前記予測量子化幅αを使用しての量子化処理、この
量子化により得られた変換係数のエントロピー符号化、
処理対象画像の全符号の保存のための出力処理と云った
手順を実施させるが、その全体の制御管理は図における
制御回路Ｉ８により行うように１−であるものとする。

尚、制御回路１８のこのような機能はマイクロプロセッ
サ（ＣＰＵ）を使用することで容易に実現できる。

次に上記構成の本装置の作用を動作遷移図である第４図
を参照して説明する。

撮影を行うと、撮影レンズの後方におがれた撮像デバイ
ス上に被写体像が光学像として結像される。そして、こ
の撮像デバイスはこの結像された光学像を画像信号に変
換し７て出力する。撮像デバイスにより得られた画像信
号はプロセス回路に送られ、ここでＹ成分、Ｃ「成分（
１？−Ｙ成分）、Ｃｂ酸成分　Ｂ−Ｙ成分）の各色成分
の信号に分離されると共にガンマ補正やホワイトバラン
ス処理等が行われる。

プロセス回路より出力された各色成分の画像信号のうち
、Ｙ成分はＡ／Ｄ変換後に画像データバッファメモリの
Ｙ成分領域に記憶され、また、Ｃｒ。

ｃｂ酸成分Ａ／Ｄ変換に後に画像データバッファメモで
はまず初めに画像データバッファメモリのＹ成分データ
を読出し、ブロック化回路により、１フレ一ム分（若し
くは１フイ一ルド分）の画像データを、所定の大きさの
ブロックに分割する。すなわちブロック化を行う。ここ
では例としてブロックサイズは８×８とする。本実施例
では、撮像系２はＹ成分（輝度成分）について読出しを
行い、これについての後段での処理（統計処理）が済ん
だ後に、次にＣｒ成分の画像データについて総てのブロ
ック化を行い、これについて後段での統計処理を行い、
その後に、Ｃｂ酸成分画像をブロック化し、これについ
て後段での統計処理を行ってゆくと云った処理を行う。

像 撮ｒ系２のブロック化回路によりブロック化された各ブ
ロックの画像データは、直交変換回路４に与えられる。

すると、直交変換回路４はブロック化された入力画像デ
ータ（以下、ブロック画像データと呼ぶ）に対し、各ブ
ロック毎に例えば、離散コサイン変換（ＤＣＴ）による
２次元の直交変換を行う。このＤＣＴによる直交変換と
云うのは、ある波形を周波数成分に分割し、これを入力
サンプル数と同じ数だけのコサイン波で表現すると云っ
た処理である。

そして、直交変換されたブロック画像データ（変換係数
）は８×８のマトリックスの対応する周波数成分位置に
格納され（マトリックスの原点位置が直流成分、それ以
外は交流成分で原点位置より離れるに従い周波数が高く
なるような関係を持たせたマトリックスに格納する）、
これが量子化回路６に入力される。

すると量子化回路６はこのプロ・ツク画像データ（変換
係数）に対して１パス目（第１回目）の量子化を行う。

この第１回目の量子化では、予め設定された各周波数成
分毎（周波数成分はプロ・ツクの各マトリックス位置に
対応して決まる）の量子化マトリックスに、制御回路１
８より与えられる標準（暫定）の量子化幅係数αを掛け
た量子化幅で、変換係数の量子化を行う（第４図（ｈｌ
　、　ｉ））。

この時の量子化マトリックスは輝度系とクロマ系とでそ
れぞれで同じであっても良いが、それぞれに適した量子
化マトリックスを設定する方が良い結果が得られる。

量子化されたブロック画像データ（変換係数）はエント
ロピー符号化回路８に入力され、ここで、エントロピー
符号化される。エントロピー符号化回路８では量子化さ
れて入力された変換係数を第５図に示す順序でジグザグ
スキャンし、低い周波数成分から高い周波数成分への走
査を行う。すなわち、変換係数は８×８のマトリックス
に周波数成分に対応して格納されており、原点に近いほ
ど、周波数が低いので、ジグザグスキャンすることで低
い周波数成分から高い周波数成分へと走査できる。

第５図の走査順序の１番目のデータは直流成分ＤＣであ
るから、この直流成分ＤＣのデータは直前にエントロピ
ー符号化を行ったブロック（一つ前のブロック）の直流
成分ＤＣとの差分値ｄｉｆｆ’−ＤＣをハフマン符号化
する（第４図（ｄｉ）、　（ｅｌ））。交流成分ＡＣに
ついては第５図の走査順序の２番目から６４番目まで順
番に変換係数を見て行き、変換係数が０でない（すなわ
ち、有効な）係数が出て来たらその直前に存在した連続
した０（無効）の係数の数（ゼロラン）とその有効係数
の値とで２次元のハフマン符号化を行う（（ｄ２）、　
（ｅ２））。

また、エントロピー符号化回路８は、ある係数以降６４
番目の係数まで連続して無効係数が続く場合はブロック
の終りを示すＥＯＢ　　（エンド・オブ・ブロック）の
符号を与える。

そして、そのブロックについて発生した符号量を符号量
算出回路１４に出力する（ｇｌ）。そして、１画像分の
全ブロックについてこのような処理を実行して行く。

一方、符号量算出回路１４は入力されたＹＳＣｒｓｃｂ
各成分の１画像全体の符号量の計算をすべく、Ｙ、　Ｃ
ｒ５Ｃｂ各成分の各ブロック毎の符号量の算出とその符
号量の積算を行う（ｇ２）と共に、各ブロック毎の符号
量のデータは符号量割当回路２０に出力する。符号量割
当回路２０はこの各ブロック毎の符号量のデータを符号
量情報テーブルにおける該当ブロック位置の符号量情報
として書き込む。

そして、１画像分の全ブロックについてハフマン符号化
の処理を終了した段階で、制御回路１８の制御により符
号量算出回路１４は、この画像全体の符号量のデータを
量子化幅予測回路１２に出力すると共に、画像全体の符
号量のデータを、符号量割当回路２０に出力する。

量子化幅予測回路１２はこの入力された画像全体の符号
量データと目標符号量データとから、例えばＳＮｅｗｔ
ｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ　Ｉｔｅｒａｔｉｏｎ法を用いて
、目標符号量の値に近づけるのに最適な量子化幅係数α
を、実際に使用した量子化幅係数に基づいて予測する（
第４図（ｈ２））。

また、符号量割当回路２０は入力された各ブロック毎の
符号量および画像全体の符号量と、目標符号量とから各
ブロックの割当符号量を、例えば各ブロック毎の符号量
の比で、目標符号量を比例配分する等して算出する（第
４図（ｈａ））。具体的には、あるブロックの割当符号
量を決定するには、当該ブロックの符号量と目標符号量
とを乗算し、それを画像全体の符号量で割ることで得た
結果を以て割当符号量とする。そして、この算出した各
ブロックの割当符号量のデータをブロック割当符号量デ
ータテーブルに格納する。このブロック割当符号量デー
タテーブルの各ブロック別割当符号量のデータは、該当
のブロックがエントロピー符号化処理される際に符号仕
打切回路１６に与えられることになる。

以上で１パス目、すなわち、各ブロックの割当符号量の
決定及び量子化幅の最適化のための第１の符号化（統計
処理）を終了する。

次に２バス目の処理に入る。この２ノずス目の処理は、
第２の符号化（符号化処理）であり、目標符号量に収ま
るように最適化した最終の符号化出力を得る処理である
。

この処理はまず、Ｙ成分について行い、Ｙ成分が終了し
た後にＣｒ、　Ｃｂ酸成分ついて行うようにする。すな
わち、初めに撮像系２における画像データバッファメモ
リに記憶されているＹ成分（輝度系）の画像データを読
出してブロック化回路に入力し、再びブロック化を行う
（ａ）。ブロック化された画像データは直交変換回路４
に入力され、再び直交変換が行われる（ｂ）。この直交
変換により得られた変換係数は量子化回路６に入力され
、再び量子化が行われる（Ｃ）。ただし、このとき使用
する量子化幅係数αは前回のパスにおいて量子化幅予測
回路１２が算出した予測の最適量子化幅係数αである。

次に、量子化したブロック画像データの変換係数は、エ
ントロピー符号化回路８に入力される。エントロピー符
号化は統計処理の時と同様、このブロック画像データの
変換計数のうち、まず直流成分ＤＣの差分値ｄｉｆｆ−
ＤＣをハフマン符号化しく　（ｄｉ）、　　（ｅｌ））
　、次に交流成分ＡＣをジグザグスキャンで順次データ
抽出して２次元のハフマン符号化を行う（（ｄ２）、　
　（ｅ２））。

但し、一つの要素（マトリックス内の一つの位置）に対
するハフマン符号が発生する度に符号量割当回路２０か
ら、そのブロック割当符号量データテーブルに格納され
ている当該要素位置における送出すべき割当符号量を符
号化打切回路１６に出力し、一方、符号化打切回路１６
ではこの各ブロックの割当符号量をもとに、送出すべき
符号量およびＥＯＢの符号を送出しても割当符号量を越
えない場合は、打切り信号を発生せず、該ブロックの割
当符号量から送出すべき符号量を減する処理を行う。そ
して、送出すべき該ブロックの符号量とＥＯＢの符号と
の合計の符号量が割当符号量の残りの符号量を上まわっ
たときに、符号化打切回路１６はエントロピー符号化回
路８に打切り信号を出力し、そのブロックのハフマン符
号化を終了させる。

そして、エントロピー符号化回路８は量子化回路６より
得られる次のブロックのハフマン符号化に移る。

従って、エントロピー符号化回路８は符号化打切回路１
６から打切り信号が入力されるまで、変換されたハフマ
ン符号を、符号出力回路１０に出力し、打切り信号発生
前にマトリックスのすべての要素に対するハフマン符号
化が終わった場合には、エントロピー符号化回路８はＥ
ＯＢの符号を符号出力回路１０に出力する。また、エン
トロピー符号化回路８はマトリックスのすべての要素に
対する！Ｘフマン符号化が終わらない前に打切り信号が
入力された場合には、その符号のかわりにＥＯＢの符号
を符号出力回路１０に出力することになる。符号出力回
路ｌＯではこの符号化されたデータを一時記憶する。

そして、エントロピー符号化回路８は量子化回路６より
得られる次のブロックのｌ＼フマン符号化に移る。

このような動作を繰り返し、１画面の画像の全ブロック
の処理が終わることにより、全ての符号化処理を終了す
る。Ｙ成分に対するこのような処理が終ると、次に同様
の手法でクロマ系成分（Ｃｒ、　Ｃｂ）の処理に入る。

クロマ系成分の処理でも量子化回路６は前回のバスにお
いて量子化幅予測回路１２が算出した予測の最適量子化
幅係数αを使用する。

クロマ系成分について、１画面分の画像の全ブロックの
上記２バス目の処理が終わることにより、全ての符号化
処理を終了する。

この終了にあたり、符号出力回路１０では最適化された
１画像分のハフマン符号化データを記録系２２に出力し
、記録系２２におけるメモリカードと云った記憶媒体に
書き込む（ｆ’）。これは、符号出力回路ｌＯの出力に
より行われるが、符号出力回路１０はエントロピー符号
化回路８からの可変長のハフマン符号をつなぎ合わせ、
記憶媒体に与えることで書き込む。この符号出力回路１
０の出力による記憶媒体への書き込みは、第２パスが終
わった段階でまとめて行うようにしても良いが、第１バ
スが終って第２パス実行に入った段階で可変長のハフマ
ン符号をつなぎ合わせた結果が、１バイト若しくは数バ
イト単位、まとまり次第、順次、記憶媒体へ書き込むよ
うにしても良い。

尚、これに先立ち、符号出力回路１０では符号化に使用
した最適量子化幅係数αを当該符号化した画像の記憶デ
ータにおけるヘッダ部分に書き込み、再生時の手掛かり
として残す。

以上、本装置においては、暫定的な量子化幅を用いて統
計処理を行い、そのデータをもとに最適な量子幅を予測
することにより、符号化処理における符号量を目標の符
号量に近づけると共に、更に各ブロックの割当符号量を
決定することにより符号化処理における符号量が目的の
符号量を越えないようにしたものであり、この点が本発
明の重要なポイントとなっている。よって、本実施例で
使用したブロックサイズ、直交変換の種類、エントロピ
ー符号化の種類などに限定されるものではない。また画
像データバッファメモリは直交変換回路４と量子化回路
６との間にあっても良く、むしろこのようにすると符号
化処理におけるブロック化と直交変換のプロセスを省略
できる。しかし、精度を保つためには、この場合、画像
メモリのサイズか大きくなる。また、プロセス処理も、
Ａ／Ｄ変換の前に行うようにし、その後にディジタル化
するようにしても構わない。また、本装置においては、
ブロック毎のエントロピー符号化を低周波成分側より行
い、画質への影響の比較的小さい高周波成分は割り当て
符号量に余裕のある範囲で符号化して利用するようにし
ているので、画質の劣化を最小限に抑えて、しかも、高
圧縮で符号化できるようになる。

以上、詳述した第１図の構成の本発明は、要するに、第
１パスの暫定的な量子化幅として目的符号量から設定し
た最適な量子化幅に近い量子化幅を用いて第１バスの量
子化を行い、その結果、得られた符号量データを用いて
さらに最適な量子化幅を予測し、これを最終処理である
第２バスにおける符号化に使用すると云うものである。

これは、目的符号量に近い符号量が得られる量子化幅係
数αを用いて統計処理すると、早く、しかも、より精度
良く、最適量子化幅係数αを見付けることができること
を利用したものであり、暫定的な量子化幅係数として、
目的符号量に基づいて設定した最適な量子化幅に近い量
子化幅係数を用いて第１パスの量子化を行い、これによ
り得た総符号量から目的符号量に収めることができる量
子化幅係数を知って、これを第２バス目で使用して最終
的な符号化を行うようにしたものである。

そして、これにより、画像データを短い時間で、精度良
く目的符号量の枠一杯に符号化し、これによって、許さ
れる符号量に目一杯近付けることができることで、失う
データを最小限にとどめ、画質も維持できるようにする
と云うものであり、予測精度が高く、符号化による画質
劣化の少ない、すなわち、高画質の量子化を行うことが
できる。

ここで、暫定的な量子化幅係数を如何にして最適な値に
するかが、重要な課題となるので、この点について少し
説明する。

画像データを前処理し、この出力を量子化し、この量子
化出力を可変長符号化する場合、この量子化の量子化幅
を変化させることにより、発生する符号量が変化するこ
とは周知の事実である。これは、ハフマン符号化に代表
される可変長符号化は、符号化するデータの発生確率の
偏りを利用してそのデータを表現するのに必要な符号量
を減少させるものであり、前記［量子化幅を変化させる
」と云うことは、量子化値の発生確率を変化させること
でもあるから、量子化幅を変化させることにより発生符
号量も変化することがわかる。

ところで、同じ量子化幅で同一の符号化を行っても、そ
のときの画像データによって発生符号量は異なる。しか
し、１つの画像データに対して量子化幅を変化させて同
一の符号化を行った場合は量子化幅と、発生符号量との
間には一定の関係が得られる。また、多くの画像データ
で量子化幅と発生符号量の関係を求めると、最も発生頻
度の高い関係が統計的に得られることが明らかになった
。

具体的には多くの場合、次の関係が得られた。

すなわち、ある量子化幅に対する相対的な比をＳＦとし
、発生符号量１画素あたりのビット数（ビ・ソトレート
）で表わしてこれをＢＲとすると、ｌｏｇ　　ＢＲ−ａ
　　Ｘ　　ｌｏｇ　　ＳＦ＋ｂ　　　　　　　　　−（
１）なる関係になる。ａは同一の符号化であれば、画像
によらず略一定であり、ｂは画像に依存する。

このｂの値は画像により、一定の分布を持ち、この発生
頻度分布から代表的なりが得られる。

以上、−例をあげて説明をしたが、いずれに蛋 せよ、本発明の特ダは量子化幅と符号量との関係を利用
して目的の符号量に応じて量子化幅を設定すると云うと
ころにある。

上述した第１図の構成では、圧縮符号化において、一連
の処理を第１バスおよび第２バスの二回で完成させるも
ので、第１バスにより最適αを見付けるようにするもの
である。第１図においては、第１バスでの信号の流れを
点線の矢印■で、また、第２バスでの信号の流れを実線
の矢印■でそれぞれ図示しである。この信号の流れに沿
ってざっと動作を追ってみると次のようになる。

画像データの符号化が行われるに当り、目的とする符号
量が制御回路１８内に設定される。撮像系２内の撮像素
子から出力された画像データはディジタル信号に変換さ
れ、８×８画素のブロック化等の処理が行われた後、直
交変換回路４に入力され、ブロック毎に直交変換（本例
ではＤＣＴ　；予測符号化（ＤＰＣＭ）でも良い）が行
われる。直交変換回路４で得られたＤＣＴ変換変換係数
は量子化回路６に入力され、一方、制御回路１８から目
的とする符号量が量子化幅予測回路１２に出力され、量
子化幅予測回路１２では目的の符号量から式（１）の関
係を用いて量子化幅係数αの初期値を設定し、量子化回
路６に出力する。量子化回路６では、人力された量子化
幅係数αを用いて、変換係数を線形量子化する。量子化
された変換係数はエントロピー符号化回路８に入力され
、可変長符号化（本例ではハフマン符号化）が行われる
。

ここで入力された量子化係数は、ジグザグスキャンと呼
ばれる低周波数成分から高周波数成分への走査が行われ
、一番目の直流成分のデータは直前に可変長符号化を行
ったブロックの直流成分との差分値がハフマン符号化さ
れて出力される。

交流成分については走査順序の２番目から６４番目まで
順番に変換係数を見てゆき、変換係数が０てない（すな
わち、有効な）係数か出てきたら、その直前に存在した
連続した０（零；無効）の係数の数（ゼロラン）とその
有効係数との値で、２次元のハフマン符号化が行われる
。また、ある係数以降、６４番目の係数まで、連続して
無効出力か続く場合には、ブロックの終りを示すＥＯＦ
　　（エンド・オブ・ファイル）の符号を出力する。可
変長符号化回路８は、以上のような符号化か各プロ・ツ
クで終了する毎に、そのブロックで発生した符号量を符
号量算出回路１４に出力する。−画像について、符号化
が終了すると、符号量算出回路１４は入力されたブロッ
ク毎の符号量を累積して画像全体の符号量を総符号量値
として算出する。この総符号量値は量子化幅予測回路１
２に出力され、また、各ブロック毎の符号量及び画像全
体の符号量割当回路２０に出力される。

以上の第１バスの符号化処理が終了すると、続いて同じ
画像データに対して第２パスの符号化処理が行われる。

第２パスでは撮像系２内のメモリから読み出された画像
データはディジタル信号に変換され、８×８画素のブロ
ック化等の処理が行われた後、直交変換回路４に入力さ
れ、ブロック毎に直交変換され、これにより、直交変換
回路４で得られたＤＣＴ変換変換係数は量子化回路６に
入力される。

一方、量子化幅予測回路１２では第１バスの符号化によ
り求められた画像符号量と、制御回路１８から与えられ
た目的符号量とから、より適した量子化幅係数αを予測
］７、量子化回路６に出力する。

撮像系２内のバッファメモリから画像データが再び直交
変換回路４に入力され、ブロック毎にＤＣＴが行われる
。得られた変換係数は量子化回路６において、予測され
た量子化幅を用いて線形量子化される。量子化された係
数は可変長符号化回路８に入力され、第１バスの符号化
時と同様の方式でハフマン符号化される。ここで符号化
時に発生した符号量は第１パスの符号化時に求められ、
符号量割当回路２０に記憶されている各ブロックの割当
符号量との比較が行われ、これを越えた場合には符号打
切回路１６の働きにより、そのブロック内でそれ以降の
符号化が打ち切られる。以上の方法により目的符号量に
制御された符号化データは順次、符号出力回路１０を経
由して記録系２２に出力される。

本実施例では、第１パスの暫定的な量子化幅係数αとし
て、目的符号量から設定した最適な量子化幅に近い量子
化幅係数を用いて第１パスの量子化を行うので、その結
果、得られた符号量データを用いてさらに最適な量子化
幅係数を予測することができる。このため、画質を多少
犠牲にしても、できるだけたくさんの画像を得たい場合
の低画質撮影モードや撮影枚数がたくさんとれなくとも
、画質を重視したい場合の高画質撮影モード等、目的に
応じて撮影モードを選択できるようにした撮影システム
において、それぞれのモードに応じた目的符号量内に内
輪で目一杯になるような、画像の符号量を得ることので
きる、すなわち、このような結果の得られる量子化幅係
数αを予測することができ、従って、符号化による画質
劣化の少ない、高画質の量子化の可能なシステムを提供
できる。

以上の２パス方式の実施例においては、撮影モードが低
画質、高画質等、いくつかの一定の段階的レベルのうち
の一つを選択すると共に短時間で、できるだけ最適な画
質を得るような符号化ケースには適しているが、無段階
等、任意に画質を選択できて、しかも、その範囲で最良
の画質を得られるようにするには、必ずしも十分である
とはいえない。このような要求に対してはねバス方式と
すると良い。

このｎバス方式の本発明の実施例を第２の実施例として
次に説明する。

本例は第１パスの符号化を符号化により得られた符号量
が目的符号量に一致するまで、繰り返し行い、符号量を
制御するものである。

第２図にｎバス方式の構成を示す。本例では前処理符号
化として予測符号化（ＤＣＰＭ）を行うＤＣＰＭ回路２
４を使用する例を示しであるが、直交変換方式でも構わ
ない。

本例は撮像系により得られた画像信号を、ＤＣＰＭと可
変長符号化を組合わせた圧縮方式によって符号化し、記
録する装置に適用したものである。

基本的には第１図の構成を踏襲するので、第１図と同一
機能を得る構成要素は同一符号を付しておく。

第２図に示すように、本装置はＤＣＰＭ回路２４、量子
化回路６、エントロピー符号化回路８、量子化幅予測回
路１２、符号出力回路ＩＯ１符号量算出回路１４、制御
回路１１ｉａとよりなる。各バス毎に出力される撮像系
２からのブロック化された画像データ出力は、予測符号
化を行うＤＣＰＭ回路２４に入力され、ここで予測符号
化されて量子化回路６に入力される。

ＤＣＰＭ回路２４は、ブロック化されて入力された各画
像データを受けて、この画像データに対し、各ブロック
毎に予測符号化を行うものである。

量子化回路６では、前記ＤＣＰＭ回路２４の出力する画
像データ（予測符号化データ）を受けると、量子化幅予
測回路１２から与えられる量子化幅係数αを掛けて補正
した量子化幅で変換係数の量子化を行う構成としである
。

エントロピー符号化回路８は、量子化回路６の出力する
前記量子化出力を、エントロピー符号化するものである
。エントロピー符号化は可変長符号化であるために、ブ
ロック毎の符号量画像全体の符号量などが画像毎に変化
する。どのようなエントロピー符号化を用いるかは本発
明とは直接関係が無いが、ここではハフマン符号化を使
用した一例を示しである。

エントロピー符号化回路８では、入力された量子化デー
タをジグザグ・スキャンにより、低い周波数成分から高
い周波数成分への走査を行う。

そして、第５図の走査順序の１番目の直流成分［ＤＣＩ
のデータは、直前にエントロピー符号化を行ったブロッ
クの直流成分との差分値をハフマン符号化して出力する
。交流成分［ＡＣ３については第５図の走査順序の２番
目から６４番目まで順番に変換係数を見て行き、変換係
数がＯでない（すなわち、有効な）係数が出て来たらそ
の直前に存在した連続した０（無効）の係数の数（ゼロ
ラン）とその有効係数の値とて２次元のノ＼フマン符号
化して出力すると云った動作をする。また、ある係数以
降６４番目の係数まで連続して無効係数が続く場合はブ
ロックの終りを示すＥＯＢの符号を出力する。そして、
そのブロックについて発生した符号量を符号量算出回路
１４に出力する。

符号量算出回路１４は入力されたＹ−Ｃｒｓ　Ｃｂ各成
分の各ブロック毎の符号量とその符号量の積算を行い、
ＹＳＣｒ、ｃｂ各成分の各プロ・ツク毎の符号量データ
の収集と画像全体の符号量を計算し、この画像全体の符
号量のデータについて量子化幅予測回路１２に出力する
構成としである。

量子化幅予測回路１２は第１バス目（調査処理）の開始
にあたり制御回路１８ａから目的とする符号量の情報を
受け、この符号量情報から後述する式（１）の関係を用
いて量子化幅係数αの初期値を設定し、量子化回路６に
出力し、次のバスの開始に先駆けて、符号量算出回路１
４から入力された画像全体の符号量と、１画像当りの許
容される最大のデータ量である目標符号量とから、ニュ
ートンラブラン法等を用いて、目標符号量に近づけるの
に最適な量子化幅係数αを、今回実際に使用した量子化
幅係数を勘案して予測するものである。

符号出力回路ｌＯはエントロピー符号化回路８より入力
される可変長の符号をつなぎ合わせるもので、この繋ぎ
合わせた符号をメモリカード等の記録媒体にて構成され
る記録系２２に書き込むように機能する。

制御回路１８ａは画質設定値（１画像あたりの収めるべ
き目標の符号量データの符号量）を設定されると、最初
のパス実行開始に先駆けて、該目的の符号量を量子化幅
予測回路１２に入力し、以後は一画像についての第１バ
ス（調査処理）実行が終了する毎に符号量算出回路１４
が算出した総符号量を受け、これと目的符号量とを比較
すると共に、両者が一致しない時には再度量子化幅係数
αの予測を行うべく、量子化幅予測回路１２に指令し、
再び、調査処理（第１バス）を行うようにシステムを制
御し、また、総符号量が目的符号量に十分近付き、且つ
、目的符号量以内になった時はこのときの量子化幅係数
αの予測値を使用して、第２バスの符号化（符号化処理
）を実施するよう、システムを制御すると云った機能を
有する。

本システムでは任意の画質設定値を制御回路１８ａに与
えると、これに応じて定まる初期時用標準の量子化幅係
数αを使用して第１回目の調査処理を行い（第１バス）
、この結果、得られた総符号量が、目的符号量に対し、
内輪で略目−杯に近い値に達しているか否かを調べ、達
していなければ、そのときに使用していた量子化幅係数
αを酌量して新たな最適化するに必要な量子化幅係数α
を求めて、第２回目の調査処理を行い（第１バス）この
結果、得られた総符号量が、目的符号量に対し、内輪で
略目−杯に近い値に達しているか否かを調べ、達してい
なければ、そのときに使用していた量子化幅係数αを酌
量して新たな最適化するに必要な量子化幅係数αを求め
て、第３回目の調査処理を行い（第１バス）、・・・　
と云った制御を繰り返し、総符号量が目的符号量に対し
、内輪で略目−杯に近い値に達したならば、そのときの
量子化幅係数αを使用して最終的な符号化処理（第２バ
ス）を実行させるべく制御する。

総符号量が、目的符号量に対し、内輪で略目−杯に近い
値に達しているか否かの判断の基準は、目的符号量に対
する割合を９０％とか９５％とかと云った具合に定め、
その容量内に収まったか否かで決定する。この割合を１
００％に近付ける程、画質はその目的符号量下で得られ
る最良のものとなるが、最適値に収束するまでの繰り返
し回数が多くなり、遠ざけると画質は低下するが、早く
収束することになる。

次に上記構成の本装置の作用を具体的に説明する。Ｙ成
分、Ｃｒ、　Ｃｂ酸成分画像データはＹ成分の符号化処
理が終了した後、Ｃｒ、　Ｃｂ酸成分符号化処理を行っ
て最終的に１画像分の圧縮符号化データを得、記憶媒体
に記憶する。このような処理にあたり、画像データは第
１図の場合と全く同様にしてブロック化され、ＤＰＣＭ
回路２４でＤＰＣＭの前処理が成された後、この前処理
された画像データは量子化回路６に入力される。

最初の段階では制御回路１８ａは、この処理開始前に設
定された条件に基づく目的符号量のデータを、量子化幅
予測回路１２に与え、システムに対し、処理を開始させ
るので、量子化幅予測回路１２はこの目的符号量のデー
タに合せ、前記式（１）に基づく標準的な量子化幅予測
係数αを求めて量子化回路６に与える。従って、量子化
回路６はこの与えられた標準的な量子化幅予測係数αを
使用して、前処理されて入力された各ブロック化データ
に対し、量子化を行う。この量子化されたデータはエン
トロピー符号化回路８により、エントロピー符号化され
、符号量算出回路１４に送られる。符号量算出回路１４
はこの送られてきたエントロピー符号化データの符号量
を積算し、１画面分が終了した段階でこの積算値（総符
号量）を量子化幅予測回路１２と制御回路１８ａに与え
る。制御回路１８ａは、得た総符号量を目的符号量と比
較し、両者が許容範囲内で一致しない時には再度量子化
幅係数αの予測を行わせるべく、量子化幅予測回路１２
に指令し、且つ、システムに対しては再度の調査処理を
行うべく指令する。指令を受けた量子化幅予測回路１２
では符号量算出回路１４から得た総符号量をもとに目的
符号量に近付けるに必要な量子化幅係数αの予測を行い
、得られた新たな量子化幅係数αの予測値を量子化回路
６に与える。

撮像系では再び画像データをブロック化して順に送り出
してくるので、これをＤＰＣＭ回路２４でＤＰＣＭの前
処理し、この前処理された画像データは量子化回路６に
与えられてここで新たな量子化幅係数αによる量子化が
行われる。この量子化されたデータはエントロピー符号
化回路８により、エントロピー符号化され、符号量算出
回路■４に送られる。符号量算出回路１４はこの送られ
てきたエントロピー符号化データの符号量を積算し、１
画面分が終了した段階でこの積算値（総符号量）を量子
化幅予測回路１２と制御回路１８ａに与える。制御回路
１８ａは、得た総符号量を目的符号量と比較し、両者が
許容範囲内においても一致しない時には、再度量子化幅
係数αの予測を行わせるべく、量子化幅予測回路１２に
指令し、且つ、システムに対しては再度の調査処理を行
うべく指令する。そして、上述のような動作を繰り返す
。

得た総符号量と目的符号量との比較の結果、両者が許容
範囲内で一致したときは、調査処理を終了させ、制御回
路１８ａはそのときの量子化幅係数αを使用して最終的
な符号化処理（第２パス）を実行させるべく制御する。

これにより、撮像系では再び画像データをブロック化し
て順に送り出してくるので、これをＤＰＣＭ回路２４で
ＤＰＣＭの前処理し、この前処理された画像データは量
子化回路６に与えられ、ここで先の最終調査処理で使用
した量子化幅係数αを用いての最適な量子化幅で線形量
子化が行われる。この量子化されたデータはエントロピ
ー符号化回路８により、エントロピー符号化（可変長符
号化；圧縮符号化）され、符号出力回路１０に送られる
。

二のような処理をＣｒ、　Ｃｂ酸成分ついても実施した
後、１画像分全ての符号化データが符号出力回路１０に
揃った段階で符号出力回路１ｏはこの符号化データを記
録系に出力し、記録媒体に書き込む。

このように量子化回路６では、前記ＤＣＰＣ同月２４の
出力する画像データ（予測符号化データ）を受けると、
第１回目の量子化では予め設定された各周波数成分毎の
量子化幅に、目的符号量に応じて上記式（１）により定
まる条件下で決定される量子化幅係数αを掛けた値で変
換係数の量子化を行い、第２回目以降では前回の処理に
より決定された最適量子化幅係数αを用いて量子化を行
い目的符号量内に収まる最適量子化幅係数αを探す調査
処理を繰り返す構成としてあり、この調査処理で目的符
号量に十分近付けた段階で、最終的な符号化処理を行い
、圧縮符号化するので、目的符号量が任意の値であって
も、その符号量において最良の画質を維持できる圧縮符
号化が可能になり、また、初期の量子化幅係数αとして
目的符号量に合せた標準的な最良の量子化幅係数αを求
めて符号化を開始するので、内輪で目的符号量に近い符
号量を得ることのできる量子化幅係数αを早く見付ける
ことができ、短い時間で最良の画質が確保できる圧縮符
号化が可能になる。特に最初の暫定的な量子化幅を与え
る量子化幅係数として目的符号量から設定した最適な量
子化幅に近い量子化幅を与えることができる量子化幅係
数を用いたことにより、最適量子化幅を得ることのでき
る量子化幅係数が最適値に速やかに収束することになり
、このため、符号化に要する処理時間を少なくすること
ができて、しかも、目的の符号量の範囲内で最良の画質
が確保できる圧縮符号化が可能になる。

要するに、上述の第２の実施例は、第１バスの符号化を
符号化により得られた符号量が目的符号量に一致するま
で、繰り返し行い、符号量を制御するものであり、本例
では符号化された画像データは第１の実施例と同様の動
作により、第１バスの符号化を行い、−画像についての
処理が終了する毎に、総符号量が制御回路１８ａにも出
力して、ここで目的符号量と比較し、両者が一致しない
時には再度量子化幅係数αの予測を量子化幅手ＩＴ！１
回路１２で行い、再度第１バスの符号化（統計処理）を
行い、総符号量が目的符号量に十分近付き、月つ、目的
符号量以内になった時は制御回路１８ａは、第２バスの
符号化（符号化処理）に切り替えて、ＤＰＣＭ回路２４
でＤＰＣＭの前処理が成された画像データを量子化回路
６にて前記目的符号量以内になった時の最適な量子化幅
で線形量子化し、可変長符号化して最終出力とすると云
うものである。

以上の例において、最初の暫定的な量子化幅を与える量
子化幅係数として目的符号量から設定した最適な量子化
幅に近い量子化幅を与えることができる量子化幅係数を
見付けて用いることにより、量子化幅が最適値に速やか
に収束する。このため、符号化に要する処理時間を少な
くすることができる。

尚、第２バスの符号化処理は、第１バスの最終回の処理
で得られる可変長符号化データを流用するようにしても
良い。

以上２つの実施例を示したが、本発明は目的符号量が与
えられると、その符号量を得るに必要な量子化幅係数α
を目的符号量から算出して、符号化に使用する点にあり
、これによって最初から目的符号量に近い符号量が得ら
れることに着目して、１回のバスで略最適値にする例を
第３の実施例として示す。

本例は第１バスの符号化１回のみ行うもので第１バスの
みで最適値にするものである。第３図に構成を示す。本
例では前述の実施例と同一の構成要素については、同一
符号で示し、説明は省略する。

本システムでは任意の画質設定値を制御回路］、８ａに
与えると、これに応じて定まる標準の量子化幅係数αを
使用して符号化を行うもので、画像データは直交変換（
ＤＣＰＭでも可）による前処理がなされ、一方、制御回
路１８ａから与えられる目的符号量から量子化幅予測回
路工２は標準の量子化幅係数αを算出してこれを量子化
回路６に与え、量子化回路６はこの設定された量子化幅
係数αで補正した量子化幅で線形量子化を行う。この量
子化された変換係数はエントロピ符号化回路８てエント
ロピ符号化され、符号出力回路１０に出力される。

そして、この符号化された出力は符号出力回路１゜より
記録系に送られて記録媒体に記録される。

上記の例のように、−回のみのバスで符号化する場合で
も、量子化幅を目的符号量に基づいて設定するようにし
たことにより、最適な量子化幅に近くなり、得られる符
号量をおおよそ目的符号量と一致させることができる。

そして、この場合、処理は一回で終わるので、極めて高
速で符号化を行えるようになる。

以上の各実施例では目的符号量から量子化幅を設定して
いたが、複数の目的符号量をモードで切換えて使用する
ようなアプリケーションにおいては、それぞれのモード
に対応する量子化幅を予め用意しておき、これをモード
で切り換えて使用するようにしても勿論差支えない。

本発明によれば、目的の符号量を変化させても、発生符
号量を目的の符号量に近付けるのに最適な量子化幅が得
られる。この量子化幅を用いて量子化することにより、
１回の符号化処理のみで符号化を終了する場合（１バス
方式）でも、得られる符号量を目的の符号量に近付ける
ことができ、２回の符号化処理で符号量を制御する２バ
ス方式では、第一回目の符号化処理（統計処理）におけ
る暫定的な量子化幅を用いて得た符号量に基づいて量子
化幅を補正するので、最適量子化幅の予測精度を向上さ
せる効果があり、高画質の符号化が行えるとともに、総
符号量が十分目標値に近付き、また、目的の符号量以内
になるまで、符号化処理と最適な量子化幅の予測を繰り
返すｎパス方式では第１バスでの符号化処理（統計処理
）において、符号量を目標値に収めるに最適な量子化幅
を見付けるまでの（量子化幅が最適値に収束するまでの
）繰り返し回数が少なくなり、符号化に要する処理時間
が短くなると云う効果が得られる。

尚、本発明は上記し、且つ、図面に示す実施例に限定す
ることなくその要旨を変更しない範囲内で適宜変形して
実施し得るものであり、本発明はスチル画像に限らず動
画像等、種々の画像に対しての圧縮符号化に適用できる
ものである。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によれば、目的符号量を変
えても、それに対応して符号量が目的符号量に近くなる
と共に、その目的符号量の範囲で最良の画質を得ること
ができる画像データの符号化装置および符号化方法を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック図、第２
図は本発明の第２の実施例を示すブロック図、第３図は
本発明の第３の実施例を示すブロック図、第４図は本発
明の原理的な作用を説明するための動作遷移図、第５図
は８×８画素に分けられたブロックのジグザグ・スキャ
ンを説明するための図、第６図は従来技術を説明するた
めの動作遷移図である。 ６・・・量子化回路、８・・・エントロピー符号化回路
、ｌＯ・・・符号出力回路、１２・・・量子化幅予測回
路、１４・・・符号量算出回路、１６・・・符号打切回
路、１８．１８ａ・・・制御回路、２０・・・符号量割
当回路、２４・・・ＤＣＰＭ回路。 第 図 第 図 第 図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）直交変換もしくは予測符号化等を行う画像情報圧
   縮手段により画像データを前処理した後、量子化手段に
   より量子化し、この量子化出力を可変長符号化手段によ
   り可変長符号化する符号化装置において、 収めるべき総符号量の情報を与える手段と、この情報に
   基づき、該収めるべき総符号量の枠に対応した量子化幅
   の予測を行って該予測した量子化幅の情報を前記量子化
   手段に与える量子化幅予測手段とを設けると共に、 前記量子化手段は量子化幅の情報を受けてその量子化幅
   で前記前処理済み画像データを量子化する構成とするこ
   とを特徴とする画像データの符号化装置。
2. （２）直交変換もしくは予測符号化等を行う画像情報圧
   縮手段により画像データを前処理した後、量子化手段に
   より量子化し、この量子化出力を可変長符号化手段によ
   り可変長符号化する符号化装置において、 可変長符号化手段の出力を受け、画面単位の総符号量を
   求めてこれを算出符号量情報として出力する符号量算出
   手段と、 収めるべき総符号量の情報を与えると共に初めに統計処
   理指令を発令し、統計処理が終わると符号化処理指令を
   発令する制御手段と、 前記統計処理指令による実行開始時には前記制御手段か
   らの総符号量の情報に基づき、該総符号量の枠に対応し
   た量子化幅の予測を行って該予測した量子化幅の情報を
   前記量子化手段に与え、符号化処理指令による実行開始
   時には入力される前記算出符号量情報に基づき前回予測
   した量子化幅の情報に対して前記総符号量の枠に収まる
   よう補正した量子化幅の情報を得て、この補正した量子
   化幅の情報を前記量子化手段に与える量子化幅予測手段
   とを設けると共に、 前記量子化手段は量子化幅の情報を受けてその量子化幅
   で前記前処理済み画像データを量子化する構成とするこ
   とを特徴とする画像データの符号化装置。
3. （３）画像データをブロックに分割し、この分割された
   ブロック毎に直交変換等を行って前処理した後、量子化
   手段により量子化し、この量子化出力を可変長符号化手
   段により可変長符号化する符号化装置において、 可変長符号化手段の出力を受け、画面単位の総符号量を
   求めてこれを算出符号量情報として出力する符号量算出
   手段と、 収めるべき総符号量の情報を与えると共に初めに統計処
   理指令を発令し、統計処理が終わると符号化処理指令を
   発令する制御手段と、 前記統計処理指令による実行開始時には前記制御手段か
   らの総符号量の情報に基づき、該総符号量の枠に対応し
   た量子化幅の予測を行って該予測した量子化幅の情報を
   前記量子化手段に与え、符号化処理指令による実行開始
   時には入力される前記算出符号量情報に基づき前回予測
   した量子化幅の情報に対して前記総符号量の枠に収まる
   よう補正した量子化幅の情報を得て、この補正した量子
   化幅の情報を前記量子化手段に与える量子化幅予測手段
   と、 前記統計処理指令による実行時に前記算出符号量情報と
   前記収めるべき総符号量の情報とに基づき、前記各ブロ
   ックの割当て符号量を求める符号量割当手段と、 前記符号化処理指令による実行時、前記各ブロック毎の
   前記算出符号量情報がそのブロックでの前記割当て符号
   量に達すると前記可変長符号化手段の当該ブロックに対
   する符号化を打切るべく制御する符号化打切手段とを設
   けると共に、 前記量子化手段は量子化幅の情報を受けてその量子化幅
   で前記前処理済み画像データを量子化する構成とし、前
   記可変長符号化手段は前記打切り指令を受ける毎に現在
   処理中のブロックに対する符号化を打切る構成とするこ
   とを特徴とする画像データの符号化装置。
4. （４）直交変換もしくは予測符号化等を行う画像情報圧
   縮手段により画像データを前処理した後、量子化手段に
   より量子化し、この量子化出力を可変長符号化手段によ
   り可変長符号化する符号化装置において、 可変長符号化手段の出力を受け、画面単位の総符号量を
   求めてこれを算出符号量情報として出力する符号量算出
   手段と、 収めるべき総符号量の情報を与えると共に初めに最適化
   調査処理指令を発令し、算出符号量情報を受けてこれよ
   り最適化調査処理の再実施の要不要を判定し、最適化調
   査処理が終わると符号化処理指令を発令する制御手段と
   、 前記最適化調査処理指令による実行開始時には初めに前
   記制御手段からの総符号量の情報に基づき、該総符号量
   の枠に対応した量子化幅の予測を行って該予測した量子
   化幅の情報を前記量子化手段に与え、既に予測した量子
   化幅の情報があるときは入力される前記算出符号量情報
   に基づき、前回予測した量子化幅の情報に対して前記総
   符号量の枠に収まるよう補正した量子化幅の情報を得て
   、この補正した量子化幅の情報を前記量子化手段に与え
   、符号化処理指令による実行開始時には前記最適化調査
   処理により予測された最終の量子化幅の情報を前記量子
   化手段に与える量子化幅予測手段とを設けると共に、 前記量子化手段は量子化幅の情報を受けてその量子化幅
   で前記前処理済み画像データを量子化する構成とし、前
   記符号化処理指令時に得られる可変長符号化手段の出力
   を画像データの最終符号化出力とすることを特徴とする
   画像データの符号化装置。
5. （５）画像データをブロックに分割し、この分割された
   ブロック毎に画像情報圧縮による前処理を施した後、こ
   の処理済みデータを量子化し、その後、可変長符号化す
   る符号化方式において、画像データに対する目標符号量
   に応じて、前記量子化の量子化幅を設定する第１のステ
   ップと、前記可変長符号化された各ブロック毎のデータ
   をもとに前記各ブロック毎の符号量を算出すると共に、
   画面全体の符号量を算出する第２のステップと、 この第２のステップで得た各ブロック毎の情報量の割り
   当てと最適化に必要な量子化幅の予測を行う第３のステ
   ップと、 この予測量子化幅を用いて前記各ブロック毎の量子化を
   行う第４のステップと、 この第４のステップにおける各ブロック毎の割り当て情
   報量に収まる範囲でそのブロックの可変長符号化を実施
   する第５のステップと よりなることを特徴とする符号化方法。
6. （６）画像データを画像情報圧縮による前処理して後、
   この処理済みデータを設定量子化幅で量子化し、その後
   、可変長符号化する符号化方式において、 画像データに対する目標符号量に応じて、定まる標準の
   最適量子化幅を得て、これを初期用の前記設定量子化幅
   として設定する第１のステップと、前記可変長符号化さ
   れたデータをもとに画面全体の符号量を算出する第２の
   ステップと、 前記目標符号量を基準に前記第２のステップで得た前記
   符号量を比較し、その結果、前記第２のステップで得た
   前記符号量が前記基準に対して内輪で所定の許容範囲を
   外れるときは再最適化処理として第４のステップの実行
   に移り、外れないときは最終処理として第５のステップ
   の実行に移る第３のステップと、 前記第２のステップで得た前記符号量をもとに前記目標
   符号量に収束させる最適量子化幅の予測を行い、これを
   新たな前記設定量子化幅として更新設定する第４のステ
   ップと、 この更新された予測量子化幅を用いて前記前処理済み画
   像データの量子化を行い、次に前記第２のステップの実
   行に移る第５のステップと、この第５のステップにおけ
   る量子化が前記最終処理時の場合には前記第２のステッ
   プにおいて得られる可変長符号化データを、目的の最終
   データとして得る第６のステップと、 よりなることを特徴とする符号化方法。