JPH04362886A - 画像符号化における量子化方式 - Google Patents

画像符号化における量子化方式

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JPH04362886A
JPH04362886A JP3138134A JP13813491A JPH04362886A JP H04362886 A JPH04362886 A JP H04362886A JP 3138134 A JP3138134 A JP 3138134A JP 13813491 A JP13813491 A JP 13813491A JP H04362886 A JPH04362886 A JP H04362886A
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崇 濱野
Makiko Konoshima
真喜子 此島
Yasuhiro Kawakatsu
保博 川勝
Kiichi Matsuda
松田 喜一
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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、直交変換を用いる画像
符号化装置における量子化方式に関するものである。
【0002】この際、伝送画像の品質が向上する画像符
号化における量子化方式が要望されている。
【0003】
【従来の技術】図10は一例の画像符号化装置の構成を
示すブロック図である。 図11は一例のブロックの構成を示す図である。
【0004】図12は一例のジグザグスキャンを示す図
である。 図13は一例の量子化ステップを示す図である。 図14は第2の従来例の動作を説明するためのフローチ
ャートである。
【0005】図10において、アナログの画像情報をア
ナログ/ディジタル変換装置(図示しない)でディジタ
ル化したデータをブロック化部1に入力し、1フレーム
毎に予め決めた一定数のブロックに分ける。この場合、
各ブロックは例えば図11に示すようにたてと横がそれ
ぞれ4×4の画素で構成されるとする。このブロックの
データを減算部2の一方の入力端子に加え、フレームメ
モリ9に記憶した1フレーム前の同じブロック位置の画
像データを他方の入力端子に加え、減算部2で2つの入
力データの減算を行い両者の差分を求め出力を直交変換
部3に加える。
【0006】直交変換部3で、図11に示すようにたて
と横がそれぞれ4×4の画素で構成されるブロックに対
して離散コサイン変換(DCT)による直交変換を行い
、画素データを周波数成分のデータに変換して変換係数
を出力する。この変換係数を量子化部4に加え、量子化
部4でブロックの各変換係数に対して図12に示すよう
なジグザグスキャンを行う。ジグザグスキャン後の変換
係数をCi とする。
【0007】そして、第1の従来例としては、量子化部
4において、重要な情報に対して多くの情報を割り当て
るためにあまり重要でないと判断される変換係数Ci 
を0に量子化する。そして、この出力を可変長符号化部
5及び逆直交変換部7に加える。ここでは、直交変換符
号化としてフレーム間符号化と直交変換を組み合わせた
例を示したが、符号化方式はこれに限定されるものでは
ない。
【0008】次に、第2の従来例について以下に説明す
る。表1は量子化部4の入力の変換係数Ci と量子化
出力Qi の関係を示す表である。
【0009】
【表1】
【0010】表1において、図13に示す量子化ステッ
プgを例えば32とする。又、量子化出力Qi =0が
連続する個数によって、量子化出力Qi が0の領域、
いわゆるデッドゾーンTの幅を、T=gから最大T(=
TMAX)=1.5 ×gまで広げる(図14の■参照
)。そして、図12に示すようにブロック内をジグザグ
スキャンする。
【0011】(1) i=0の時、入力の変換係数Co
 =49、デッドゾーンT=32であるから、Co =
49>T=32、かつ49<2T=64、したがって量
子化出力Qi としては32と2×32=64の中間値
のQo =48を出力する(図14の■、■参照、尚、
同図においてABS(Ci)はCi の絶対値を表す)
 。
【0012】(2) i=1の時、C1 =0、T=3
2であるから、C1 =0<T=32、したがって量子
化出力Q1 =0を出力する。 (3) i=2の時、C2 =0。直前の量子化出力、
即ちi=1の時のQ1 =0のためデッドゾーンTの幅
を1つ増加する。このため、T=32+1=33となり
、C2 =0<T=33、したがって量子化出力Q2 
=0を出力する(図14の■、■参照)。
【0013】(4) i=3の時、C3 =0。直前の
量子化出力Q2 =0のためTの幅を更に1つ増加する
。このため、T=33+1=34となり、C3 =0<
T=34、したがって量子化出力Q3 =0を出力する
(図14の■、■参照)。
【0014】(5) i=4の時、C4 =34。上述
した(4) の場合と同様にして直前の量子化出力Q3
 =0のためTの幅を更に1つ増加する。このため、T
=34+1=35となり、C4 =34<T=35、し
たがって量子化出力Q4 =0を出力する(図14の■
、■参照)。
【0015】(6) i=5の時、C5 =35。直前
の量子化出力Q4 =0のためTの幅を更に1つ増加す
る。このため、T=35+1=36となり、C5 =3
5<T=36、したがって量子化出力Q5 =0を出力
する(図14の■、■参照)。
【0016】(7) i=6の時、C6 =0。直前の
量子化出力Q5 =0のためTの幅を更に1つ増加する
。このため、T=36+1=37となり、C6 =0<
T=37、したがって量子化出力Q6 =0を出力する
(図14の■、■参照)。
【0017】(8) i=7の時、C7 =46。直前
の量子化出力Q6 =0のためTの幅を更に1つ増加す
る。このため、T=37+1=38となり、C7 =4
6>T=38、かつC7 =46<2T=76、したが
って量子化出力Q7 としては32と2×32=64の
中間値のQ7 =48を出力する(図14の■、■参照
) 。
【0018】(9) i=8の時、C8 =34。直前
の量子化出力Q7 が0でないため、デッドゾーンTの
幅は最初のg=32に戻る。このため、C8 =34>
T=32、かつC8=34<2T=64、したがって量
子化出力Q8 としては32と2×32=64の中間値
のQ8 =48を出力する(図14の■、■参照) 。
【0019】(10)i=9の時、C9 =0。直前の
量子化出力Q8 が0でないため、T=32。C9 =
0<T=32、したがって量子化出力Q9 =0を出力
する(図14の■、■参照)。
【0020】このようにして、量子化出力Qi が0を
出力するごとにデッドゾーンTの幅を1つずつ広げてい
く。この時のTの最大値TMAXは、上述の場合にはT
MAX=1.5 ×gである(図14の■参照) 。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】画像情報を高能率に符
号化し低伝送レート(例えば64Kb/s)で伝送する
ことを考えた場合、重要な情報を含むブロックに対して
多くの情報量を割り当てて伝送することが伝送画像の品
質の向上につながる。
【0022】しかしながら上述の第1の従来例の量子化
方式においては、デッドゾーンTの幅として一定の大き
さのステップサイズgを用いているため変換係数Ci 
の高周波領域で雑音等の情報でもそのまま伝送してしま
い、伝送画像の品質が低下するという問題点があった。
【0023】又、第2の従来例においてはデッドゾーン
Tの最大値を一定値(TMAX=1.5 ×g)に設定
しているため、第1の従来例の場合と同様に変換係数C
i の高周波領域で雑音等の情報でもそのまま伝送して
しまい、伝送画像の品質が低下するという問題点があっ
た。
【0024】したがって本発明の目的は、伝送画像の品
質が向上する画像符号化における量子化方式を提供する
ことにある。
【0025】
【課題を解決するための手段】上記問題点は図1、又は
図2、又は図3に示す回路の構成によって解決される。
【0026】第1の発明の構成を示す図1において、1
フレーム毎の画像データを入力してブロックに分け、直
交変換を用いて符号化を行い周波数成分で表される変換
係数を出力する直交変換符号化部(300) と、該直
交変換符号化部(300) の出力の変換係数を入力し
て、所定の量子化ステップ幅で量子化を行って出力する
量子化部(400) とを有する符号化装置において、
450 は前記量子化部400 に設けられ、前記量子
化部400の量子化出力が0の領域の量子化ステップ幅
に対して重み付けを行い、重み付け係数を前記変換係数
の所定周波数領域に応じて変える第1の重み付け制御部
である。
【0027】第2の発明の構成を示す図2において、1
フレーム毎の画像データを入力してブロックに分け、直
交変換を用いて符号化を行い周波数成分で表される変換
係数を出力する直交変換符号化部(300) と、該直
交変換符号化部(300) の出力の変換係数を入力し
て、所定の量子化ステップ幅で量子化を行って出力する
量子化部(400) とを有する符号化装置において、
460 は前記量子化部400 に設けられ、所定周波
数領域の変換係数と基準値とを比較し、基準値より大の
変換係数が存在する時には、前記量子化部400 の量
子化出力が0の領域の量子化ステップ幅に対して第1の
重み付け係数により重み付けを行い、所定周波数領域内
のすべての変換係数が該基準値より小の時には、前記量
子化部400 の量子化出力が0の領域の量子化ステッ
プ幅に対して第2の重み付け係数により重み付けを行う
第2の重み付け制御部である。
【0028】第3の発明の構成を示す図3において、1
フレーム毎の画像データを入力してブロックに分け、直
交変換を用いて符号化を行い周波数成分で表される変換
係数を出力する直交変換符号化部(300) と、該直
交変換符号化部(300) の出力の変換係数を入力し
て、所定の量子化ステップ幅で量子化を行って出力する
量子化部(400) とを有する符号化装置において、
470 は前記量子化部400 に設けられ、前記量子
化出力が0の領域の量子化ステップ幅の最大値に対して
重み付けを行う第3の重み付け制御部である。
【0029】
【作用】第1の発明の構成を示す図1において、第1の
重み付け制御部450において、前記量子化部400 
の量子化出力が0の領域(いわゆるデッドゾーン)に対
応する量子化ステップ幅に対して重み付けを行う。そし
て、高周波側の変換係数を量子化する時の重み付け係数
を大きな値にして、デンドゾーンに重みをつける。
【0030】この結果、高周波側の変換係数を0に量子
化することにより、比較的低周波側に存在する重要な情
報に対して多くの情報を割り当てることが可能となる。 第2の発明の構成を示す図2において、第2の重み付け
制御部460 において、所定周波数領域(例えば低周
波領域)の変換係数と基準値(例えば基準となる最初の
量子化ステップ)とを比較する。そして、低周波領域に
基準値より大の変換係数が1つでも存在する時には、重
要な情報が存在すると判定して、前記量子化部400 
の量子化出力が0の領域(いわゆるデッドゾーン)の量
子化ステップ幅に対して第1の重み付け係数により重み
付けを行う。
【0031】又、低周波領域内のすべての変換係数が基
準値より小の時には、あまり重要な情報が存在しないと
判定して、デッドゾーンの量子化ステップ幅に対して第
1の重み付け係数より大の第2の重み付け係数により重
み付けを行う。
【0032】この結果、高周波側の変換係数を0に量子
化することにより、比較的低周波側に存在する重要な情
報に対して多くの情報を割り当てることが可能となる。 第3の発明の構成を示す図3において、第3の重み付け
制御部470 において、前記量子化出力が0の領域(
デッドゾーン)の量子化ステップ幅の最大値に対して重
み付けを行う。そして、この重み付け係数を高周波側の
変換係数に対して大きな値に設定する。
【0033】この結果、高周波側の変換係数を0に量子
化することにより、比較的低周波側に存在する重要な情
報に対して多くの情報を割り当てることが可能となる。
【0034】
【実施例】図4は第1の発明の実施例の動作を説明する
ための図である。 図5は第1の発明の実施例の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。
【0035】図6は第2の発明の実施例の動作を説明す
るための図である。 図7は第2の発明の実施例の動作を説明するためのフロ
ーチャート(その1)である。
【0036】図8は第2の発明の実施例の動作を説明す
るためのフローチャート(その2)である。 図9は第3の発明の実施例の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。
【0037】全図を通じて同一符号は同一対象物を示す
。まず、第1の発明の実施例について説明する。図10
において、直交変換部3の出力の変換係数Ci(例えば
i=0〜15)のうち一般にi値の小さい低周波側の変
換係数には重要な情報が含まれている場合が多いことが
経験的に分かっている。このため、重要な情報が含まれ
ている割合が少ない(i値の大きい)高周波側の変換係
数をなるべく0に量子化することを目的として、変換係
数の位置(又は周波数バンド)に対応して図13に示す
量子化出力Qi が0の領域の、いわゆるデッドゾーン
に重みをつける。
【0038】例えば図12に示すようなたて及び横がそ
れぞれ4×4のブロックにおいて、量子化ステップgに
対して例えば図4(A)に示すような重みマトリクスを
定義する。即ち、gに対してi=0〜2の時重み係数=
1、i=3〜5の時重み係数=W1、i=6〜15の時
重み係数=W2の重みをつける。すると量子化出力Qi
 が0となるデッドゾーンの幅は、図4(B)のように
なる。この場合、1≦W1<W2であり、例えばW1=
1.4 、W2=2.0 とする。
【0039】図10に示す量子化部4において、直交変
換部3から入力した1ブロック内の変換係数Ci(i=
0〜15)に対して、(1) i=0〜2の時(図5の
■参照)、i の絶対値、ABS(Ci)と量子化ステ
ップgとを比較する(図5の■参照)。そして、ABS
(Ci)<gの時には量子化出力Qi =0にする(図
5の■参照)。又、ABS(Ci)<gでない時には、
ソフトウェアにより、又はリードオンリー・メモリ(以
下ROMと称する、図示しない)等により入力のCi 
の値に対応して図13に示すようなQi =1.5 g
、あるいは2.5 g等の値を出力する(図5の■参照
)。
【0040】(2) i=3〜5の時(図5の■参照)
、量子化ステップgに重み係数W1をつけた値、即ちW
1×g=1.4 ×gとABS(Ci)とを比較する(
図5の■参照)そして、ABS(Ci)<W1×g=1
.4 ×gの時には量子化出力Qi =0にする(図5
の■参照)。又、ABS(Ci)<1.4 ×gでない
時には、前述した(1) の場合と同様に、入力のCi
 の値に対応して図13に示すようなQi =1.5 
g、あるいは2.5 g等の値を出力する(図5の■参
照)。
【0041】(3) i=6〜15の時、量子化ステッ
プgに重み係数W2をつけた値、即ちW2×g=2.0
 ×gとABS(Ci)とを比較する(図5の■参照)
。そして、ABS(Ci)<W2×g=2.0 ×gの
時には量子化出力Qi =0にする(図5の■参照)。 又、ABS(Ci)<2.0 ×gでない時には、前述
した(1) の場合と同様に、入力のCi の値に対応
して図13に示すようなQi =1.5 g、あるいは
2.5 g等の値を出力する(図5の■参照)。
【0042】このようにして、変換係数Ci の位置(
又は、周波数バンド)に対応してデッドゾーンTに重み
をつけることにより、低周波側の重要な情報に対して多
くの情報量を割り当てることができ、結果として、伝送
画像の品質を向上させることが可能となる。
【0043】次に、第2の発明の実施例について説明す
る。前述した第1の発明の実施例の場合と同様に、重要
な情報が含まれている割合が少ない(i値の大きい)高
周波側の変換係数をなるべく0に量子化することを目的
として、変換係数の位置(又は周波数バンド)に対応し
て図13に示す量子化出力Qi が0の領域の、いわゆ
るデッドゾーンに重みをつける。ただし、低周波側の変
換係数(例えばCo 、C1 、C2 )に有意係数が
ある時、即ちCi(i=0、1、2)>gの時には、あ
まり重みをかけず、低周波側に有意係数がない場合には
重みをきつくかけるように制御する。
【0044】即ち、Co 、C1 、C2 のいずれか
有意の時、i=3〜15のgに対して重み係数=W1の
重みをつける。又、Co 、C1 、C2 とも有意で
ない時、i=3〜15のgに対して重み係数=W2の重
みをつける。すると量子化出力Qi が0となるデッド
ゾーンの幅は、それぞれ図6(A)、(B)のようにな
る。この場合、1<W1<W2であり、例えばW1=1
.4 、W2=2.0 とする。
【0045】図10に示す量子化部4において、直交変
換部3から入力した1ブロック内の変換係数Ci(i=
0〜15)に対して、(1) i=0〜2の時、i の
絶対値、ABS(Ci)と量子化ステップgとを比較す
る(図7の■参照)。そして、ABS(Ci)<gの時
には量子化出力Qi =0にする(図7の■参照)。又
、ABS(Ci)<gでない時、即ち、Co 、C1 
、C2 のいずれか有意の時(図7の■参照)には、ソ
フトウェアにより、又はROM(図示しない)等により
入力のCi の値に対応して図13に示すようなQi 
=1.5 g、あるいは2.5 g等の値を出力する(
図7の■参照)。
【0046】(2) i=3〜15の時で、かつCo 
、C1、C2 のいずれか有意の時には、前述したよう
にABS(Ci)とW1×g=1.4 ×gの値とを比
較する(図8の■、■参照)。そして、ABS(Ci)
<W1×g=1.4 ×gの時には量子化出力Qi =
0にする(図8の■参照)。又、ABS(Ci)<1.
4 ×gでない時には、ソフトウェアにより、又はRO
M(図示しない)等により入力のCi の値に対応して
図13に示すようなQi =1.5 g、あるいは2.
5 g等の値を出力する(図7の■参照)。
【0047】(3) i=3〜15の時で、Co 、C
1 、C2 とも有意でない時には、前述したようにA
BS(Ci)とW2×g=2.0 ×gの値とを比較す
る(図8の■、■参照)。そして、ABS(Ci)<W
2×g=2.0 ×gの時には量子化出力Qi=0にす
る(図8の■参照)。又、ABS(Ci)<2.0 ×
gでない時には、ソフトウェアにより、又はROM(図
示しない)等により入力のCi の値に対応して図13
に示すようなQi =1.5 g、あるいは2.5 g
等の値を出力する(図7の■参照)。
【0048】このようにして、変換係数Ci の位置(
又は、周波数バンド)に対応してデッドゾーンTに重み
をつける、そして、低周波側に有意係数がある場合は重
みをあまりかけず、低周波側に有意係数がない場合には
重みをきつくかけるように制御することにより、低周波
側の重要な情報に対して多くの情報量を割り当てること
ができる。この結果、伝送画像の品質を向上させること
が可能となる。
【0049】次に、第3の発明の実施例について説明す
る。第3の発明は、第2の従来例における課題を解決す
るためになされたものであり、量子化部4においてデッ
ドゾーンTの最大値TMAXに対して重み付けすること
を特徴とする。
【0050】即ち、TMAXに対してTMAX=WM(
i)×g。重みマトリクスWM(i)として前述した第
1の発明の実施例(図4の(A)参照)と類似の形の値
を与える。即ち、WM(0)〜WM(2)=1、WM(
3)〜WM(5)=1.4 、WM(6)〜WM(15
)=2.0 。
【0051】(1) Ci の絶対値、ABS(Ci)
とTとを比較する(図9の■参照)。 (2) ABS(Ci)<Tの時には量子化出力Qi 
=0とし、デッドゾーンTの幅としてはT=MIN(T
+1、TMAX)、即ち、Tに1つ増加したT+1とT
MAX=WM(i)×gのうち小さい方の値をTの値と
して採用する(図9の■参照)。
【0052】(3) 又、ABS(Ci)<Tでない時
には、ソフトウェアにより、又はROM(図示しない)
等により入力のCi の値に対応して図13に示すよう
なQi =1.5 g、あるいは2.5 g等の値を出
力する。そしてTの値をT=gに戻す(図9の■参照)
【0053】このようにして、高周波側のCi に対し
てTMAXを大きくして、高周波側の変換係数を0に量
子化するようにする。この結果、低周波側の重要な情報
に対して多くの情報量を割り当てることができ、結果と
して、伝送画像の品質を向上させることが可能となる。
【0054】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、視
覚的に重要でないと判断される高周波側の変換係数を0
に量子化することにより、重要な情報に対して多くの情
報量を割り当てることが出来る。この結果、伝送画像の
品質を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】は第1の発明の原理図、
【図2】は第2の発明の原理図、
【図3】は第3の発明の原理図、
【図4】は第1の発明の実施例の動作を説明するための
図、
【図5】は第1の発明の実施例の動作を説明するための
フローチャート、
【図6】は第2の発明の実施例の動作を説明するための
図、
【図7】は第2の発明の実施例の動作を説明するための
フローチャート(その1)、
【図8】は第2の発明の実施例の動作を説明するための
フローチャート(その2)、
【図9】は第3の発明の実施例の動作を説明するための
フローチャート、
【図10】は一例の画像符号化装置の構成を示すブロッ
ク図、
【図11】は一例のブロックの構成を示す図、
【図12
】は一例のジグザグスキャンを示す図、
【図13】は一
例の量子化ステップを示す図、
【図14】は第2の従来
例の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
450 は第1の重み付け制御部、460 は第2の重
み付け制御部、470 は第3の重み付け制御部を示す

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  1フレーム毎の画像データを入力して
    ブロックに分け、直交変換を用いて符号化を行い周波数
    成分で表される変換係数を出力する直交変換符号化部(
    300) と、該直交変換符号化部(300) の出力
    の変換係数を入力して、所定の量子化ステップ幅で量子
    化を行って出力する量子化部(400) とを有する符
    号化装置において、前記量子化部(400) の量子化
    出力が0の領域の量子化ステップ幅に対して重み付けを
    行い、重み付け係数を前記変換係数の所定周波数領域に
    応じて変える第1の重み付け制御部(450) を前記
    量子化部(400) に設けたことを特徴とする画像符
    号化における量子化方式。
  2. 【請求項2】  1フレーム毎の画像データを入力して
    ブロックに分け、直交変換を用いて符号化を行い周波数
    成分で表される変換係数を出力する直交変換符号化部(
    300) と、該直交変換符号化部(300) の出力
    の変換係数を入力して、所定の量子化ステップ幅で量子
    化を行って出力する量子化部(400) とを有する符
    号化装置において、所定周波数領域の変換係数と基準値
    とを比較し、該基準値より大の変換係数が存在する時に
    は、前記量子化部(400) の量子化出力が0の領域
    の量子化ステップ幅に対して第1の重み付け係数により
    重み付けを行い、該所定周波数領域内のすべての変換係
    数が該基準値より小の時には、前記量子化部(400)
     の量子化出力が0の領域の量子化ステップ幅に対して
    該第1の重み付け係数より大の第2の重み付け係数によ
    り重み付けを行う第2の重み付け制御部(460) を
    前記量子化部(400) に設けたことを特徴とする画
    像符号化における量子化方式。
  3. 【請求項3】  1フレーム毎の画像データを入力して
    ブロックに分け、直交変換を用いて符号化を行い周波数
    成分で表される変換係数を出力する直交変換符号化部(
    300) と、該直交変換符号化部(300) の出力
    の変換係数を入力して、所定の量子化ステップ幅で量子
    化を行って出力する量子化部(400) とを有する符
    号化装置において、前記量子化出力が0の領域の量子化
    ステップ幅の最大値に対して重み付けを行う第3の重み
    付け制御部(470) を前記量子化部(400) に
    設けたことを特徴とする画像符号化における量子化方式
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