JPH04367183A - 画像符号化装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像符号化装置に関し
、特に画像データを離散余弦変換によって高能率符号化
する画像符号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像データを伝送したり、例えば磁気テ
ープ等の記録媒体に記録するとき、画像情報圧縮のため
の種々の符号化が採用されている。例えば所謂予測符号
化、変換符号化、ベクトル量子化等が知られている。

【０００３】ところで、上記変換符号化は、画像信号の
有する相関性を利用し、標本値（以下画像データという
）を相互に直交する軸に変換して画像データ間の相関を
無相関化し、データ量の削減を行うものであり、所謂基
底ベクトルが互いに直交し、変換前の平均信号電力の総
和と直交変換により得られる所謂変換係数の平均電力の
総和が等しく、低周波成分への電力集中度に優れた直交
変換が採用されており、例えば所謂アダマール変換、ハ
ール変換、カールネン・ルーベ（Ｋ−Ｌ）変換、離散余
弦変換（以下ＤＣＴ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ　Ｃｏｓｉｎｅ
　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　という）、離散正弦変換（以下
ＤＳＴ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ　Ｓｉｎｅ　Ｔｒａｎｓｆｏ
ｒｍ　という）、傾斜（スラント）変換等が知られてい
る。

【０００４】ここで、上記ＤＣＴについて簡単に説明す
る。ＤＣＴは、画像を空間配置における水平・垂直方向
ともにｎ個（ｎ×ｎ）の画素からなる画像ブロックに分
割し、画像ブロック内の画像データを余弦関数を用いて
直交変換するものである。このＤＣＴは、高速演算アル
ゴリズムが存在し、画像データの実時間変換を可能にす
る１チップの所謂ＬＳＩが実現したことにより画像デー
タの伝送や記録に広く用いられるようになっている。ま
た、ＤＣＴは、符号化効率として、効率に直接影響する
低周波成分への電力集中度の点で最適な変換である上記
Ｋ−Ｌ変換と殆ど同等の特性を有するものである。した
がって、ＤＣＴにより得られる変換係数を、電力が集中
する成分のみを符号化することにより、全体として情報
量の大幅な削減が可能となる。

【０００５】具体的には、画像データをＤＣＴして得ら
れる変換係数を例えばＣｉｊ（ｉ＝０〜ｎ−１，ｊ＝０
〜ｎ−１）で表すと、変換係数Ｃ００は画像ブロック内
の平均輝度値を表す直流成分に対応し、その電力は、通
常、他の成分に比べてかなり大きくなる。そこで、この
直流成分を粗く量子化した場合、視覚的に大きな画質劣
化として感じられる直交変換符号化特有の雑音である所
謂ブロック歪みが生じるところから、変換係数Ｃ００に
多くのビット数（例えば８ビット以上）を割り当てて均
等量子化し、直流成分を除く他の成分（以下交流成分と
いう）の変換係数Ｃｉｊ（Ｃ００を除く）には、例えば
視覚の空間周波数が高域では低下するという視覚特性を
利用して、高周波成分ほどビット数の割り当てを減少さ
せて量子化するようになっている。

【０００６】そして、画像データの伝送や記録では、画
像データをＤＣＴして得られる変換係数を上述のように
量子化した後、さらに圧縮を行うために所謂ハフマン符
号化（Ｈｕｆｆｍａｎ　ｃｏｄｉｎｇ）やランレングス
符号化（Ｒｕｎ　Ｌｅｎｇｔｈ　ｃｏｄｉｎｇ　）等の
可変長符号化を施し、得られる符号化データに同期信号
やパリティ等を付加して伝送や記録を行うようになって
いる。

【０００７】さらに、例えば映像信号をディジタル信号
として磁気テープに記録するディジタルビデオテープレ
コーダ（以下単にＶＴＲという）では、編集や変速再生
等を考慮すると１フレームあるいは１フィールドのデー
タ量が一定（固定長）であることが望ましく、また回路
規模を考慮すると、符号化データを所定の画像ブロック
数分集めた処理単位も固定長であることが望ましい。そ
こで、ＶＴＲでは、量子化幅が互いに異なる複数の量子
化器を準備しておき、処理単位内の全ての画像ブロック
に対しては１つ量子化器を用いる条件下に、処理単位の
データ量が所定値以下であって量子化幅が最小の量子化
器を選択して量子化を行うようになっている。これは、
処理単位内の画像ブロック毎に量子化器を切換選択して
量子化を行うと、用いた量子化器の情報を画像ブロック
毎に伝送しなければならず、そのためにデータ量（オー
バヘッド）が増えるので、それを回避するためである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に１つの処理単位の画像ブロックに対して同一の量子化
器を用いると、交流成分の電力（Ｃｉｊ２　、ｉ，ｊ≠
０）で定義される所謂精細度（以下アクティビティとい
う）が異なる画像ブロックが同一処理単位内に混在する
と共に、アクティビティが高い画像ブロックが多くなる
と、変換係数Ｃｉｊの低周波成分への集中が減り、結果
的に大きな量子化幅の量子化器が選択されることになる
。この場合、アクティビティが低い、すなわち絵柄が単
調でダイナミックレンジが小さな画像ブロックは、ダイ
ナミックレンジに対して相対的に量子化幅が大きく（粗
く）量子化されることになり、所謂量子化歪みやブロッ
ク歪みが視覚的に目立つという問題が生じる。

【０００９】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであり、精細度が高いブロックに対しては粗く量
子化し、精細度が低いブロックに対しては細かく量子化
することができ、ブロック歪みや量子化歪みを視覚的に
目立たなくし得、良好な画質を得ることができると共に
、精細度をより正確に検出することができる画像符号化
装置の提供を目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決するために、画像データを空間配置におけるｎ×ｎ
個を１ブロックとするブロックに分割するブロック化手
段と、該ブロック化手段からの各ブロックの画像データ
を離散余弦関数を用いて直交変換して変換係数を算出す
る離散余弦変換手段と、該離散余弦変換手段からの変換
係数の交流成分に基づいて各ブロックの精細度を検出す
る精細度検出手段と、上記離散余弦変換手段からの変換
係数を所定のブロック数分集めて処理単位を形成し、該
処理単位の各ブロックを上記精細度検出手段からの精細
度の大きさに基づいて複数の群に分類すると共に、各群
のブロック数を検出する分類手段と、該分類手段からの
群に分類された変換係数を各群毎に量子化する量子化手
段と、処理単位の変換係数を伝送するために許容される
所定のデータ量を上記分類手段からの各群のブロック数
に比例して各群に割り当て、上記量子化手段で量子化さ
れた変換係数の各群のデータ量がそれぞれ割り当てられ
た各群のデータ量以下となるように上記量子化手段を制
御する制御手段とを有することを特徴とする。

【００１１】また、前記精細度検出手段が前記離散余弦
変換手段からの変換係数の水平方向及び垂直方向におけ
る高周波成分の絶対値の和に基づいて精細度を検出する
ことを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明に係る画像符号化装置では、画像データ
を空間配置におけるｎ×ｎ個を１ブロックとするブロッ
クに分割し、各ブロックの画像データを離散余弦関数を
用いて直交変換して変換係数を算出する。そして、この
変換係数の交流成分に基づいて各ブロックの精細度を検
出し、変換係数を所定のブロック数分集めて処理単位を
形成し、処理単位の各ブロックをこの精細度の大きさに
基づいて複数の群に分類すると共に、各群のブロック数
を検出する。つぎに、群に分類された変換係数を各群毎
に量子化する際に、処理単位の変換係数を伝送するため
に許容される所定のデータ量を各群のブロック数に比例
して各群に割り当て、変換係数の各群のデータ量がそれ
ぞれ割り当てられた各群のデータ量以下となるように量
子化して出力する。

【００１３】また、変換係数の水平方向及び垂直方向に
おける高周波成分の絶対値の和に基づいて精細度を検出
し、処理単位の各ブロックをこの精細度の大きさに基づ
いて複数の群に分類すると共に、各群のブロック数を検
出する。つぎに、群に分類された変換係数を各群毎に量
子化する際に、変換係数の各群のデータ量がそれぞれ割
り当てられた各群のデータ量以下となるように量子化し
て出力する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明に係る画像符号化装置の実施例
を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明を適用
した画像符号化装置の第１の実施例の回路構成を示すも
のであり、図２は、この画像符号化装置を適用したディ
ジタルビデオテープレコーダ（以下単にＶＴＲという）
の記録系の回路構成を示すものであり、図３は、該ＶＴ
Ｒの再生系の回路構成を示すものである。

【００１５】まず、このＶＴＲについて説明する。この
ＶＴＲは、図２に示すように、アナログ映像信号をディ
ジタル信号に変換し、得られる画像データに所謂変換符
号化等のデータ処理を施してデータ圧縮を行った後、磁
気ヘッド２１を介して磁気テープ１に記録する記録系と
、図３に示すように、磁気テープ１から磁気ヘッド３１
によって再生される再生信号を２値化すると共に、復号
化等のデータ処理を施した後、アナログ信号に変換して
アナログ映像信号を再生する再生系とから構成される。

【００１６】上記記録系は、上述の図２に示すように、
映像信号をサンプリングし、ディジタル信号に変換して
画像データを形成するアナログ／ディジタル変換器（以
下Ａ／Ｄ変換器という）１１と、該Ａ／Ｄ変換器１１か
らの画像データを空間配置におけるｎ×ｎ個を１ブロッ
クとする画像ブロックＧｈ　（ｈ＝０〜Ｈ、Ｈは１フレ
ームあるいは１フィールドの画素数及び１画像ブロック
の画素数ｎ２　に依存する）に分割するブロック化回路
１２と、該ブロック化回路１２からの画像データを余弦
関数を用いて直交変換（以下ＤＣＴ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ
　Ｃｏｓｉｎｅ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　という）して各
画像ブロックＧｈ　の変換係数Ｃｉｊ（ｉ＝０〜ｎ−１
，ｊ＝０〜ｎ−１）を算出する離散余弦変回路（以下Ｄ
ＣＴ回路という）１３と、該ＤＣＴ回路１３からの変換
係数Ｃｉｊを、所定数の画像ブロックＧｈ　からなる、
例えばデータ処理や伝送の１単位となる処理単位毎に量
子化して量子化データを形成する量子化回路１４と、該
量子化回路１４からの量子化データを、例えば所謂可変
長符号により符号化して符号化データＶＬＣｉｊ（ｉ＝
０〜ｎ−１，ｊ＝０〜ｎ−１）を形成する符号化回路１
５と、該符号化回路１５からの符号化データＶＬＣｉｊ
に、例えばエラー検出やエラー訂正のためのパリティを
処理単位毎に付加するパリティ付加回路１７と、該パリ
ティ付加回路１７からのパリティが付加された符号化デ
ータＶＬＣｉｊに、同期信号と画像ブロックＧｈ　の番
号ｈ等を識別する識別ビット（以下ＩＤという）を処理
単位毎に付加して伝送データを形成する同期信号挿入回
路１８と、該同期信号挿入回路１８からパラレルデータ
として送られてくる伝送データをシリアルデータに変換
するパラレル／シリアル（以下Ｐ／Ｓという）変換器１
９と、該Ｐ／Ｓ変換器１９からの伝送データに、例えば
所謂スクランブルやＮＲＺＩ変調処理を施して記録信号
を生成し、上記磁気ヘッド２１に供給するチャンネルエ
ンコーダ（以下ＥＮＣという）２０とから構成される。

【００１７】そして、この記録系は、端子２を介してア
ナログ信号として供給される映像信号を画像データに変
換した後、例えば１フレームあるいは１フィールド分の
画像データを画像ブロックＧｈ　に分割し、各画像ブロ
ックＧｈ　の画像データをＤＣＴして変換係数Ｃｉｊを
算出し、この変換係数Ｃｉｊを処理単位毎に量子化して
量子化データを形成すると共に、可変長符号により量子
化データを符号化して符号化データＶＬＣｉｊを形成す
るようになっている。また、この記録系は、符号化デー
タＶＬＣｉｊに同期信号等を処理単位毎に付加して伝送
データを形成した後、この伝送データに記録に適した変
調、例えばスクランブルやＮＲＺＩ変調処理を施し、磁
気ヘッド２１よって磁気テープ１に記録するようになっ
ている。

【００１８】かくして、本発明に係る画像符号化装置、
すなわち上述のように構成されるＶＴＲの要部は、上記
ブロック化回路１２〜量子化回路１４から構成され、具
体的には、以下のようになっている。

【００１９】上記ブロック化回路１２は、例えば１フレ
ームあるいは１フィールド分の記録容量を有するメモリ
等から構成され、例えば図１に示すように、端子４を介
して例えば所謂輝度信号Ｙ及び色差信号Ｕ、Ｖとして供
給される画像データを順次記憶し、記憶した画像データ
を上述のように空間配置におけるｎ×ｎ個、例えば８×
８個を１ブロックとする画像ブロックＧｈ　に分割して
読み出し、ＤＣＴ回路１３に供給する。

【００２０】上記ＤＣＴ回路１３は、例えば所謂ＤＳＰ
（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ
）等から構成され、ブロック化回路１２から画像ブロッ
クＧｈ　毎に供給される画像データを上述のように余弦
関数を用いて直交変換して、変換係数Ｃｉｊを算出し、
この変換係数Ｃｉｊを量子化回路１４に供給する。

【００２１】上記量子化回路１４は、上述の図１に示す
ように、上記ＤＣＴ回路１３からの変換係数Ｃｉｊの交
流成分（ｉ，ｊ≠０）に基づいて各画像ブロックＧｈ　
の所謂精細度（以下アクティビティという）Ａｈ　（ｈ
＝０〜Ｈ）を算出するアクティビティ検出回路５１と、
上記ＤＣＴ回路１３からの変換係数Ｃｉｊを所定の画像
ブロック数分集めて処理単位を形成し、この処理単位の
各画像ブロックＧｈ　を上記アクティビティ検出回路５
１からのアクティビティＡｈ　の大きさに基づいて複数
のグループに分類すると共に、各グループの画像ブロッ
ク数を検出する分類回路５２と、互いに異なる量子化幅
を有し、上記分類回路５２からの変換係数Ｃｉｊをそれ
ぞれ量子化して、同一画像ブロックＧｈ　に対して互い
に異なるデータ量の量子化データをそれぞれ形成する量
子化器Ｑｍ　（ｍ＝１〜Ｍ）と、該各量子化器Ｑｍ　か
らの量子化データの内の１つを選択するセレクタ５４と
、処理単位の変換係数Ｃｉｊを伝送するために許容され
る所定のデータ量を各グループの画像ブロック数に比例
して各グループに割り当てると共に、各グループの量子
化データのデータ量がそれぞれ各グループに割り当てら
れたデータ量以下となるように上記セレクタ５４を制御
する制御回路５５とから構成される。

【００２２】そして、この量子化回路１４は、ＤＣＴ回
路１３からの変換係数Ｃｉｊの交流成分に基づいて各画
像ブロックＧｈ　のアクティビティＡｈ　を算出する共
に、変換係数Ｃｉｊを所定の画像ブロック数分集めて処
理単位を形成し、この処理単位の各画像ブロックＧｈ　
をアクティビティＡｈ　の大きさに基づいて複数のグル
ープに分類し、各グループの画像ブロック数を検出する
。つぎに、処理単位の変換係数Ｃｉｊを伝送するために
許容される所定のデータ量を各グループの画像ブロック
数に比例して各グループに割り当てると共に、複数の量
子化器Ｑｍ　において変換係数Ｃｉｊをそれぞれ量子化
し、同一画像ブロックＧｈ　に対して互いに異なるデー
タ量の量子化データをそれぞれ形成する。そして、各グ
ループの量子化データのデータ量が各グループに割り当
てられたデータ量以下である量子化データを選択して出
力する。

【００２３】具体的には、アクティビティ検出回路５１
は、ＤＣＴ回路１３からの変換係数Ｃｉｊの交流成分に
基づいて、例えば変換係数Ｃｉｊの交流成分の分散和、
絶対値和、あるいは最大値に基づいて、その値が大きい
ときはアクティビティＡｈ　が高いものとして、各画像
ブロックＧｈ　のアクティビティＡｈ　を算出する。例
えば、アクティビティ検出回路５１は、垂直方向の高周
波成分である変換係数Ｃｉｊ（ｉ＝６〜７，ｊ＝０〜７
）の絶対値和に基づいて、その値が大きいときはアクテ
ィビティＡｈ　が高いものとして、各画像ブロックＧｈ
　のアクティビティＡｈ　を算出し、これらのアクティ
ビティＡｈ　を分類回路５２に供給する。

【００２４】分類回路５２は、ＤＣＴ回路１３からの変
換係数Ｃｉｊを所定の画像ブロック数分集めて処理単位
を形成し、この処理単位の各画像ブロックＧｈ　をアク
ティビティ検出回路５１からのアクティビティＡｈの大
きさに基づいて複数のグループに分類すると共に、各グ
ループの画像ブロック数を検出し、この画像ブロック数
を制御回路５５に供給する。例えば、分類回路５２は、
アクティビティ検出回路５１からのアクティビティＡｈ
　を２つの閾値ＴＨ１　、ＴＨ２　（ＴＨ１　＜ＴＨ２
　）と比較し、Ａｈ　＜ＴＨ１　の画像ブロックＧｈ　
をグループ＃１に、ＴＨ１　≦Ａｈ　≦ＴＨ２　の画像
ブロックＧｈ　をグループ＃２に、ＴＨ２　＜Ａｈ　の
画像ブロックＧｈ　をグループ＃３に分類する。また、
この分類回路５２は、例えば１つの処理単位に含まれる
画像ブロック数をＲとすると、各グループ＃１、＃２、
＃３にそれぞれ分類された画像ブロック数をｒ１　、ｒ
２　、ｒ３　（ｒ１　＋ｒ２　＋ｒ３　＝Ｒ）として検
出して制御回路５５に供給する。

【００２５】上記制御回路５５は、上記分類回路５２か
らの変換係数Ｃｉｊをグループ毎に量子化して量子化デ
ータを形成する量子化回路５５ａと、該量子化回路５５
ａからの量子化データに基づいて、グループ毎のデータ
量を算出するデータ量算出回路５５ｂとから構成される
。 そして、量子化回路５５ａは、例えば、複数の量子化幅
を有し、その内の１つの量子化幅により、分類回路５２
でグループ＃１、＃２、＃３に分類された画像ブロック
Ｇｈ　をグループ毎に量子化し、量子化データをデータ
量算出回路５５ｂに供給する。

【００２６】データ量算出回路５５ｂは、処理単位の変
換係数Ｃｉｊを伝送するために許容される所定のデータ
量を各グループの画像ブロック数に比例して各グループ
に割り当てると共に、各グループの量子化データのデー
タ量が各グループに割り当てられたデータ量以下となる
ように、量子化回路５５ａに量子化幅を変更するフィー
ドバックをかける。そして、各グループのデータ量が割
り当て量以下であって最小の量子化幅を検出し、この量
子化幅に対応する量子化器Ｑｍ　を選択するための量子
化器選択信号をグループにセレクタ５４に供給する。

【００２７】例えば、データ量算出回路５５ｂは、処理
単位の変換係数Ｃｉｊを伝送するために許容される所定
のデータ量をＳとすると、グループ＃１に対してデータ
量Ｓ×ｒ１　／Ｒを割り当て、グループ＃２に対してデ
ータ量Ｓ×ｒ２　／Ｒを割り当て、グループ＃３に対し
てデータ量Ｓ×ｒ３　／Ｒを割り当てる共に、量子化回
路５５ａで得られる各グループの量子化データと各グル
ープに割り当てられたデータ量Ｓ×ｒ１　／Ｒ、Ｓ×ｒ
２　／Ｒ、Ｓ×ｒ３　／Ｒをそれぞれ比較し、各グルー
プの量子化データが割り当てられたデータ量以下となる
ように、量子化回路５５ａにフィードバックをかけ、デ
ータ量が割り当てられたデータ量内に収まり、かつ最小
の量子化幅で量子化されてデータ量が最大となるような
量子化幅を検出する。そして、この量子化幅に対応する
量子化器Ｑｍ　を選択する量子化器選択信号をグループ
毎にセレクタ５４に供給する。

【００２８】一方、各量子化器Ｑｍ　は、互いに異なる
量子化幅を有し、分類回路５２からの変換係数Ｃｉｊを
それぞれ量子化し、同一画像ブロックＧｈ　に対して互
いに異なるデータ量の量子化データをそれぞれ形成し、
互いに異なるデータ量の量子化データをセレクタ５４に
それぞれ供給する。

【００２９】そして、セレクタ５４は、上述した制御回
路５５からの各グループの量子化器選択信号により量子
化器Ｑｍ　の出力の１つをグループ毎に選択し、選択し
たこれらの量子化データを符号化回路１５に供給する。 この結果、セレクタ５４からは、各グループ＃１、＃２
、＃３の量子化データのデータ量がそれぞれ割り当てら
れたデータ量Ｓ×ｒ１　／Ｒ、Ｓ×ｒ２　／Ｒ、Ｓ×ｒ
３　／Ｒ内に収まり、かつデータ量が最大となるように
最小の量子化幅で量子化された量子化データが出力され
る。すなわち、各グループ＃１、＃２、＃３にグループ
を構成する画像ブロック数に比例したデータ量を割り当
て、例えばアクティビティＡｈ　が低い画像ブロックＧ
ｈ　が含まれるグループ＃１は、変換係数Ｃｉｊが低周
波に集中するので、細かく量子化され、アクティビティ
Ａｈ　が高い画像ブロックＧｈ　が含まれるグループ＃
３は、変換係数Ｃｉｊがあまり低周波に集中せず、粗く
量子化される。換言すると、所定数の画像ブロックＧｈ
　からなる処理単位を固定長とすると共に、アクティビ
ティＡｈ　が低い画像ブロックＧｈ　の変換係数Ｃｉｊ
は相対的に細かく量子化することができ、再生の際のブ
ロック歪みや量子化歪みを視覚的に目立たなくし得、良
好な画質を得ようにすることができる。

【００３０】なお、上述の量子化器Ｑｍ　は、具体的に
は、例えば図４に示すように、画像ブロックＧｈ　の変
換係数Ｃｉｊの領域８０を３つの領域８１、８２、８３
に分割し、例えば量子化器Ｑ１　は、３つの領域８１、
８２、８３において所定の量子化幅ｑで量子化を行い、
例えば量子化器Ｑ２　は、領域８１、８２において量子
化幅ｑで量子化を行うと共に、領域８３において量子化
幅２ｑで量子化を行い、例えば量子化器Ｑ３　は、領域
８１において量子化幅ｑで量子化を行うと共に、領域８
２、８３において量子化幅２ｑで量子化を行い、例えば
量子化器Ｑ４　は、３つの領域８１、８２、８３におい
て量子化幅２ｑで量子化を行い、・・・のようになって
おり、同一画像ブロックＧｈ　に対して互いに異なるデ
ータ量の量子化データをそれぞれ形成するようになって
いる。

【００３１】上記符号化回路１５は、可変長符号化を行
う例えば所謂ハフマン符号（Ｈｕｆｆｍａｎ　ｃｏｄｅ
）器とランレングス符号（Ｒｕｎ　Ｌｅｎｇｔｈ　ｃｏ
ｄｅ　）器等から構成され、セレクタ５４で選択された
量子化器Ｑｍ　からの量子化データを、ハフマン符号と
ランレングス符号により符号化する。この結果、この符
号化回路１５からは、処理単位のデータ量が所定量に収
まり、かつアクティビティＡｈ　が低い画像ブロックＧ
ｈ　の変換係数Ｃｉｊは相対的に細かく量子化された符
号化データＶＬＣｉｊが出力される。

【００３２】上記パリティ付加回路１７と同期信号挿入
回路１８から構成される回路は、同じく図１に示すよう
に、パリティを発生するパリティ発生器５６と、同期信
号及びＩＤを発生する同期信号発生器５７と、上記分類
回路５２、セレクタ５４〜同期信号発生器５７からそれ
ぞれ供給される各グループを構成する画像ブロックＧｈ
　の番号ｈ、量子化器Ｑｍ　の番号ｍ、符号化データＶ
ＬＣｉｊ、パリティ、同期信号及びＩＤを時分割多重す
るＭＵＸ５８とから構成される。

【００３３】そして、このＭＵＸ５８からは、例えば、
１処理単位が先頭から順に同期信号、ＩＤ、各グループ
を構成する画像ブロックＧｈ　の番号ｈ、各グループで
採用された量子化器Ｑｍ　の番号ｍ、所定数の画像ブロ
ックＧｈ　の符号化データＶＬＣｉｊ、パリティからな
る伝送データが出力される。

【００３４】以上のように、この画像符号化装置は、端
子４を介して供給される画像データを空間配置における
ｎ×ｎ個からなる画像ブロックＧｈ　に分割し、各画像
ブロックＧｈ　の画像データをＤＣＴした後、得られる
変換係数Ｃｉｊを、所定数の画像ブロックＧｈ　からな
る処理単位が固定長となると共に、許容されるデータ量
内で量子化幅が最小の量子化器Ｑｍ　を用いて量子化し
、得られる量子化データを可変長符号化して伝送データ
を形成し、この伝送データを端子５を介して出力する際
に、各画像ブロックＧｈ　のアクティビティＡｈ　の大
きさに基づいて画像ブロックＧｈ　を複数のグループに
分類すると共に、各グループに画像ブロック数に比例し
たデータ量を割り当てて、各グループの変換係数Ｃｉｊ
を、その割り当てられたデータ量内に収まり、かつ量子
化幅が最小の量子化器Ｑｍ　を用いて量子化するとによ
り、アクティビティＡｈ　が低い画像ブロックＧｈ　の
変換係数Ｃｉｊを相対的に細かく量子化することができ
、再生の際のブロック歪みや量子化歪みを視覚的に目立
たなくし得、良好な画質を得ようにすることができる。

【００３５】ところで、上述の実施例では、各画像ブロ
ックＧｈ　のアクティビティＡｈ　に基づいて、アクテ
ィビティＡｈ　が高い画像ブロックＧｈ　は粗く、アク
ティビティＡｈ　が低い画像ブロックＧｈ　は細かく量
子化するようにしているが、例えば図５ａに示すように
、画像ブロックＧｈ　の画像データの領域９０が右側の
暗い（斜線部が暗いことを表す）領域９１と左側の明る
い領域９２からなり、垂直方向のエッジを有する画像ブ
ロックＧｈ　の場合、変換係数Ｃｉｊの水平方向の高周
波成分が多くなり、また、図５ｂに示すように、画像ブ
ロックＧｈ　の画像データの領域９０が上側の暗い領域
９３と下側の明るい領域９４からなり、水平方向のエッ
ジを有する画像ブロックＧｈ　の場合は、変換係数Ｃｉ
ｊの垂直方向の高周波成分が多くなり、この図５ａ、ｂ
に示すような単調な絵柄であっても、これらの画像ブロ
ックＧｈ　のアクティビティＡｈ　を高いものとして判
断するおそれがある。そして、単調な絵柄の画像ブロッ
クＧｈ　のアクティビティＡｈ　を高いと判断して粗く
量子化すると、所謂モスキートノイズが発生する。

【００３６】そこで、アクティビティＡｈ　を、変換係
数Ｃｉｊの水平及び垂直の２方向における高域成分の絶
対値の和とすることにより、例えば図５ａ、ｂに示すよ
うな単調な絵柄の画像ブロックＧｈ　のアクティビティ
Ａｈ　を高いと誤って判断することを防止することがで
きる。

【００３７】具体的には、例えば図６に示すように、画
像ブロックＧｈ　の変換係数Ｃｉｊの領域１００の大き
さを例えば８×８とし、水平及び垂直の２方向における
高域成分の４×４からなる領域（斜線の領域）１０１の
絶対値の和を求め、この算出結果をアクティビティＡｈ
　とすることにより、上述の図５ａ、ｂに示すような単
調な絵柄の画像ブロックＧｈ　をアクティビティＡｈ　
が高いブロックとして誤検出することがなく、モスキー
トノイズの発生を阻止することができる。

【００３８】なお、図５ｃに示すように、画像ブロック
Ｇｈ　の画像データの領域９０が斜め上側の暗い領域９
５と斜め下側の明るい領域９６からなり、斜め方向のエ
ッジを有する画像ブロックＧｈ　では、変換係数Ｃｉｊ
の水平及び垂直の２方向における高域成分も大きくなり
、当該画像ブロックＧｈ　が高アクティビティＡｈ　の
ブロックとして検出されるおそれがあるが、そのように
判断されて粗く量子化されても、視覚上は斜め方向成分
は目立たない。すなわち本発明に係る画像符号化装置に
おいて、上述したような水平方向及び垂直方向における
高域成分の絶対値の和に基づくアクティビティＡｈ　の
検出手段は非常に有効なものである。

【００３９】つぎに、このＶＴＲの再生系について説明
する。この再生系は、上述の図３に示すように、磁気テ
ープ１から磁気ヘッド３１によって再生される再生信号
にＮＲＺＩ復調等の信号処理を施して伝送データを再生
するチャンネルデコーダ（以下単にＤＥＣという）３２
と、該ＤＥＣ３２からシリアルデータとして送られてく
る伝送データをパラレルデータに変換するシリアル／パ
ラレル（以下Ｓ／Ｐという）変換器３３と、該Ｓ／Ｐ変
換器３３からの伝送データの同期を引き込むと共に、符
号化データＶＬＣｉｊを再生する同期信号検出回路３４
と、該符号化データＶＬＣｉｊの再生の際に生じる時間
軸の変動を補正する時間軸補正回路（以下ＴＢＣ：Ｔｉ
ｍｅ　Ｂａｓｅ　Ｃｏｒｒｅｃｔｏｒ　という）３５と
、該ＴＢＣ３５からの符号化データＶＬＣｉｊのエラー
訂正を行うと共に、エラー訂正できなかった符号化デー
タＶＬＣｉｊに対してエラーフラグＥＦをセットするエ
ラー訂正回路３６と、該エラー訂正回路３６からの記録
の際に可変長符号化されている符号化データＶＬＣｉｊ
を復号化して量子化データを再生する復号化回路３７と
、該復号化回路３７からの量子化データに逆量子化等の
信号処理を施して変換係数Ｃｉｊを再生する逆量子化回
路３８と、該逆量子化回路３８からの変換係数Ｃｉｊを
直交変換して画像データを再生する逆離散余弦変換回路
（以下ＩＤＣＴ回路という）３９と、該ＩＤＣＴ回路３
９から画像ブロックＧｈ　毎に供給される画像データか
ら１フレームあるいは１フィールド分の画像データを形
成する逆ブロック化回路４０と、上記エラー訂正回路３
６からのエラーフラグＥＦに基づいて上記逆ブロック化
回路４０からの画像データにエラー補正を施すエラー補
正回路４１と、該エラー補正回路４１からの画像データ
をアナログ信号に変換して出力するディジタル／アナロ
グ変換器（以下Ｄ／Ａ変換器という）４２とから構成さ
れる。

【００４０】つぎに、以上のように構成される再生系の
動作について説明する。ＤＥＣ３２は、磁気テープ１か
ら磁気ヘッド３１によって再生される再生信号を２値化
した後、ＮＲＺＩ復調すると共に、ディスクランブル処
理を施して伝送データを再生し、この伝送データをＳ／
Ｐ変換器３３を介して同期信号検出回路３４に供給する
。

【００４１】同期信号検出回路３４は、Ｓ／Ｐ変換器３
３でパラレルデータに変換された伝送データから同期信
号を検出して同期を引き込むと共に、符号化データＶＬ
Ｃｉｊを再生し、この符号化データＶＬＣｉｊをＴＢＣ
３５に供給する。

【００４２】ＴＢＣ３５は、符号化データＶＬＣｉｊの
時間軸補正を行い、再生の際に生じる時間軸の変動を吸
収し、この時間軸補正された符号化データＶＬＣｉｊを
エラー訂正回路３６に供給する。

【００４３】エラー訂正回路３６は、符号化データＶＬ
Ｃｉｊのエラー訂正を記録の際に付加されたパリティを
用いて行うと共に、エラー訂正能力を超えたエラーを有
する符号化データＶＬＣｉｊに対してエラーフラグＥＦ
をセットし、エラー訂正された符号化データＶＬＣｉｊ
を復号化回路３７に供給する。

【００４４】復号化回路３７は、記録の際にハフマン符
号及びランレングス符号により符号化されている符号化
データＶＬＣｉｊを復号化して量子化データを再生し、
この量子化データを逆量子化回路３８に供給する。

【００４５】逆量子化回路３８は、符号化データＶＬＣ
ｉｊと共に再生される各グループの量子化器Ｑｍ　の番
号ｍ及び各グループを構成する画像ブロックＧｈ　の番
号ｈに基づいて、記録の際に用いられた各グループの量
子化器Ｑｍ　と各グループの画像ブロックＧｈ　を認識
し、これらの量子化器Ｑｍ　に対応する量子化幅で各グ
ループの量子化データをそれぞれ逆量子化して変換係数
Ｃｉｊを再生し、この変換係数ＣｉｊをＩＤＣＴ回路３
９に供給する。

【００４６】ＩＤＣＴ回路３９は、記録の際に用いられ
た変換行列に対応する転置行列を用いて変換係数Ｃｉｊ
を直交変換して画像データを画像ブロックＧｈ　毎に再
生し、この画像データを逆ブロック化回路４０に供給す
る。

【００４７】逆ブロック化回路４０は、画像ブロックＧ
ｈ　毎に再生される画像データから１フレームあるいは
１フィールド分の画像データを形成してエラー補正回路
４１に供給する。

【００４８】エラー補正回路４１は、例えば、上述のエ
ラー訂正回路３６においてエラー訂正できなった画像デ
ータの近隣のエラーがない画像データを用いて補間処理
を行うことにより、エラー訂正できなった画像データの
エラー補正を行い、このエラーが補正された画像データ
をＤ／Ａ変換器４２に供給する。

【００４９】Ｄ／Ａ変換器４２は、エラー補正された画
像データをアナログ信号に変換し、端子３からアナログ
映像信号を例えば輝度信号Ｙ及び色差信号Ｕ、Ｖとして
出力する。

【００５０】以上のように、記録の際に、処理単位内の
画像ブロックＧｈ　をアクティビティＡｈ　に基づいて
複数のグループに分類し、各グループの変換係数Ｃｉｊ
を、グループを構成する画像ブロック数に比例したデー
タ量に収まるように量子化し、すなわちアクティビティ
Ａｈ　が低い画像ブロックＧｈ　の変換係数Ｃｉｊを相
対的に細かく量子化し、アクティビティＡｈ　が高い画
像ブロックＧｈ　の変換係数Ｃｉｊを相対的に粗く量子
化して、磁気テープ１に記録すると共に、各グループを
構成する画像ブロックＧｈ　の番号ｈと各グループで用
いられた量子化器Ｑｍ　の番号ｍを記録しておくことに
より、再生の際に、これらの情報を用いて上述のような
再生を行うことによって、ブロック歪みや量子化歪みが
視覚的に目立たない良好な画質の映像信号を再生するこ
とができる。

【００５１】つぎに、本発明に係る画像符号化装置の第
２の実施例を説明する。この第２の実施例の画像符号化
装置は、例えば図７に示すように、画像データを記憶す
るメモリ６１と、該メモリ６１からの画像データを空間
配置におけるｎ×ｎ個を１ブロックとする画像ブロック
Ｇｈ　に分割するブロック化回路６２と、該ブロック化
回路６２からの各画像ブロックＧｈ　の画像データをＤ
ＣＴして変換係数Ｃｉｊを算出するＤＣＴ回路６３と、
該ＤＣＴ回路６３からの変換係数Ｃｉｊを記憶するバッ
ファメモリ６４と、上記ＤＣＴ回路６３からの変換係数
Ｃｉｊの交流成分に基づいて各画像ブロックＧｈ　のア
クティビティＡｈ　を検出し、アクティビティＡｈ　に
基づいて画像ブロックＧｈ　を同一の画像ブロック数か
らなる複数のグループに分類するための閾値ＴＨを算出
する制御回路７０と、該バッファメモリ６４から読み出
された変換係数Ｃｉｊを所定の画像ブロック数分集めて
処理単位を形成し、この処理単位の各画像ブロックＧｈ
　を上記制御回路７０からの閾値ＴＨに基づいて同一の
画像ブロック数からなる複数のグループに分類する分類
回路６５と、該分類回路６５からの変換係数Ｃｉｊをグ
ループ毎に量子化して量子化データを形成する量子化回
路６６と、該量子化回路６６からの量子化データを、例
えば可変長符号により符号化して符号化データＶＬＣｉ
ｊを形成する符号化回路６７とから構成される。

【００５２】また、上記制御回路７０は、上記ＤＣＴ回
路６３からの変換係数Ｃｉｊの交流成分に基づいて各画
像ブロックＧｈ　のアクティビティＡｈ　を算出するア
クティビティ検出回路７１と、該アクティビティ検出回
路７１からのアクティビティＡｈ　に基づいて画像ブロ
ックＧｈ　を同一の画像ブロック数からなる複数のグル
ープに分類するための複数の閾値ＴＨを算出する閾値算
出回路７２と、上記ＤＣＴ回路６３からの変換係数Ｃｉ
ｊを処理単位毎に量子化して量子化データを形成する量
子化回路７３と、処理単位の変換係数Ｃｉｊを伝送する
ために許容される所定のデータ量を各グループに均等に
割り当てると共に、各グループの量子化データのデータ
量が割り当てられたデータ量以下となるように上記量子
化回路６６を制御するデータ量算出回路７５とから構成
される。

【００５３】また、上記量子化回路６６は、互いに異な
る量子化幅を有し、上記分類回路６５からの変換係数Ｃ
ｉｊをそれぞれ量子化し、同一画像ブロックＧｈ　に対
して互いに異なるデータ量の量子化データをそれぞれ形
成する量子化器Ｑｍ　（ｍ＝１〜Ｍ）と、上記制御回路
７０の制御の下に、上記量子化器Ｑｍ　の１つを選択す
るセレクタ６６ａとから構成される。

【００５４】つぎに、以上のように構成される画像符号
化装置の動作について説明する。メモリ６１は、例えば
１フレームあるいは１フィールド分の記録容量を有し、
端子６８を介して供給される画像データを記憶する。

【００５５】ブロック化回路６２は、メモリ６１から画
像データを、上述のように空間配置におけるｎ×ｎ個、
例えば８×８個を１ブロックとする画像ブロックＧｈ　
に分割して読み出してＤＣＴ回路６３に供給する。

【００５６】ＤＣＴ回路６３は、例えばＤＳＰ等から構
成され、ＤＣＴ回路６３から画像ブロックＧｈ　毎に供
給される画像データを、上述のように余弦関数を用いて
直交変換して変換係数Ｃｉｊを算出し、この変換係数Ｃ
ｉｊをバッファメモリ６４及び制御回路７０に供給する
。そして、バッファメモリ６４は、変換係数Ｃｉｊを記
憶する。

【００５７】一方、制御回路７０のアクティビティ検出
回路７１は、変換係数Ｃｉｊの交流成分に基づいて、例
えば垂直方向の高周波成分である変換係数Ｃｉｊ（ｉ＝
６〜７，ｊ＝０〜７）の絶対値和に基づいて、その値が
大きいときはアクティビティＡｈ　が高いものとして、
各画像ブロックＧｈ　のアクティビティＡｈ　を算出し
、このアクティビティＡｈ　を閾値算出回路７２に供給
する。

【００５８】閾値算出回路７２は、アクティビティ検出
回路７１からのアクティビティＡｈ　に基づいて１つの
処理単位の画像ブロックＧｈ　を同一の画像ブロック数
からなる複数、例えば３つのグループに分類するための
閾値ＴＨ１　、ＴＨ２　を算出し、これらの閾値ＴＨ１
　、ＴＨ２　を分類回路６５に供給する。

【００５９】そして、分類回路６５は、各画像ブロック
Ｇｈ　のアクティビティＡｈ　を閾値ＴＨ１　、ＴＨ２
　と比較し、画像ブロックＧｈ　を３つのグループに分
類すると共に、各グループを構成する画像ブロックＧｈ
　の番号ｈを端子７６を介して出力する。

【００６０】また、この制御回路７０の量子化回路７３
は、ＤＣＴ回路６３からの変換係数Ｃｉｊをグループ毎
に量子化し、量子化データをデータ量算出回路７５に供
給する。

【００６１】データ量算出回路７５は、この量子化デー
タに基づいて各グループのデータ量を算出し、算出結果
を量子化回路７３にフィードバックする。具体的には、
グループのデータ量が所定量内に収まり、かつ最小の量
子化幅で量子化されてデータ量が最大となるような量子
化幅を検出する。そして、この量子化幅に対応する量子
化器Ｑｍ　を選択するための量子化器選択信号をグルー
プ毎に量子化回路６６に供給する。

【００６２】一方、各量子化器Ｑｍ　は、バッファメモ
リ６４から読み出された変換係数Ｃｉｊをそれぞれ量子
化し、同一画像ブロックＧｈ　に対して互いに異なるデ
ータ量の量子化データをそれぞれ形成し、互いに異なる
データ量の量子化データをセレクタ６６ａにそれぞれ供
給する。

【００６３】セレクタ６６ａは、上述したデータ量算出
回路７５からの各グループの量子化器選択信号により量
子化器Ｑｍ　の出力の１つをグループ毎に選択し、選択
したこれらの量子化データを符号化回路６７に供給する
。 この結果、セレクタ６６ａからは、各グループの量子化
データのデータ量が所定のデータ量内に収まり、かつデ
ータ量が最大となるように最小の量子化幅で量子化され
た量子化データが出力される。すなわち、各グループに
所定のデータ量を割り当て、例えばアクティビティＡｈ
　が低い画像ブロックＧｈ　が含まれるグループは、変
換係数Ｃｉｊが低周波に集中するので、細かく量子化さ
れ、アクティビティＡｈ　が高い画像ブロックＧｈ　が
含まれるグループは、変換係数Ｃｉｊがあまり低周波に
集中せず、粗く量子化される。換言すると、所定数の画
像ブロックＧｈ　からなる処理単位を固定長とすると共
に、アクティビティＡｈ　が低い画像ブロックＧｈ　の
変換係数Ｃｉｊは相対的に細かく量子化することができ
、再生の際のブロック歪みや量子化歪みを視覚的に目立
たなくし得、良好な画質を得ようにすることができる。

【００６４】符号化回路６７は、可変長符号化を行う例
えばハフマン符号器とランレングス符号器等から構成さ
れ、セレクタ６６ａからの量子化データを、例えばハフ
マン符号とランレングス符号によりそれぞれ符号化して
符号化データＶＬＣｉｊを形成し、この符号化データＶ
ＬＣｉｊを端子６９を介して出力する。この結果、符号
化回路６７からは、処理単位のデータ量が所定量に収ま
り、かつアクティビティＡｈ　が低い画像ブロックＧｈ
　の変換係数Ｃｉｊは相対的に細かく量子化された符号
化データＶＬＣｉｊが出力される。

【００６５】以上のように、この画像符号化装置は、端
子６８を介して供給される画像データを空間配置におけ
るｎ×ｎ個からなる画像ブロックＧｈ　に分割し、各画
像ブロックＧｈ　の画像データをＤＣＴした後、得られ
る変換係数Ｃｉｊを、所定数の画像ブロックＧｈ　から
なる処理単位が固定長となると共に、許容されるデータ
量内で量子化幅が最小の量子化器Ｑｍ　を用いて量子化
し、得られる量子化データを可変長符号化して伝送デー
タを形成し、この伝送データを端子６９を介して出力す
る際に、各画像ブロックＧｈ　のアクティビティＡｈ　
に基づいて画像ブロックＧｈ　を同一の画像ブロック数
からなる複数のグループに分類し、各グループに許容さ
れるデータ量に収まり、かつ量子化幅が最小の量子化器
Ｑｍ　を用いて量子化するとにより、上述の第１の画像
符号化装置と同様に、アクティビティＡｈ　が低い画像
ブロックＧｈ　の変換係数Ｃｉｊを相対的に細かく量子
化することができ、再生の際のブロック歪みや量子化歪
みを視覚的に目立たなくし得、良好な画質を得ようにす
ることができる。

【００６６】

【発明の効果】以上の説明でも明らかなように、本発明
では、画像データを空間配置におけるｎ×ｎ個を１ブロ
ックとするブロックに分割し、分割された各ブロックの
画像データを余弦関数を用いて直交変換して変換係数を
算出すると共に、変換係数の交流成分に基づいて各ブロ
ックの精細度を検出する。そして、変換係数を所定のブ
ロック数分集めて処理単位を形成し、処理単位の各ブロ
ックを精細度の大きさに基づいて複数の群に分類すると
共に、各群のブロック数を検出する。つぎに、処理単位
の変換係数を伝送するために許容される所定のデータ量
を各群のブロック数に比例して各群に割り当て、群に分
類された変換係数を各群毎に量子化する際に、各群のデ
ータ量がそれぞれ割り当てられた各群のデータ量以下と
なるように量子化することにより、精細度が低いブロッ
クの変換係数を相対的に細かく量子化することができ、
再生の際のブロック歪みや量子化歪みを視覚的に目立た
なくし得、良好な画質を得ようにすることができる。

【００６７】さらに、上記精細度を変換係数の水平方向
及び垂直方向における高周波成分の絶対値の和に基づい
て求めることにより、例えば水平方向あるいは垂直方向
の１方向のみに変換係数の高周波成分が発生するような
垂直方向あるいは水平方向にエッジを有するブロックを
、精細度が低い単調な絵柄を有するブロックと判断する
ことができ、当該ブロックを相対的に細かく量子化して
、再生の際のブロック歪みや量子化歪みを視覚的に目立
たなくし得、良好な画質を得ようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した画像符号化装置の第１の実施
例の回路構成を示すブロック図である。

【図２】上記画像符号化装置を適用したディジタルビデ
オテープレコーダの記録系の回路構成を示すブロック図
である。

【図３】上記画像符号化装置を適用したディジタルビデ
オテープレコーダの再生系の回路構成を示すブロック図
である。

【図４】上記画像符号化装置を構成する量子化器の量子
化幅を説明するための変換係数の領域を示す図である。

【図５】エッジを有する絵柄の画像ブロックを模式的に
示す図である。

【図６】アクティビティの算出に用いられる変換係数の
領域を示す図である。

【図７】本発明を適用した画像符号化装置の第２の実施
例の回路構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１２、６２・・・ブロック化回路 １３、６３・・・ＤＣＴ回路 １４、６６・・・量子化回路 Ｑｍ　・・・量子化器 ５１、７１・・・アクティビティ検出回路５２、６５・
・・分類回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　画像データを空間配置におけるｎ×ｎ
   個を１ブロックとするブロックに分割するブロック化手
   段と、該ブロック化手段からの各ブロックの画像データ
   を離散余弦関数を用いて直交変換して変換係数を算出す
   る離散余弦変換手段と、該離散余弦変換手段からの変換
   係数の交流成分に基づいて各ブロックの精細度を検出す
   る精細度検出手段と、上記離散余弦変換手段からの変換
   係数を所定のブロック数分集めて処理単位を形成し、該
   処理単位の各ブロックを上記精細度検出手段からの精細
   度の大きさに基づいて複数の群に分類すると共に、各群
   のブロック数を検出する分類手段と、該分類手段からの
   群に分類された変換係数を各群毎に量子化する量子化手
   段と、処理単位の変換係数を伝送するために許容される
   所定のデータ量を上記分類手段からの各群のブロック数
   に比例して各群に割り当て、上記量子化手段で量子化さ
   れた変換係数の各群のデータ量がそれぞれ割り当てられ
   た各群のデータ量以下となるように上記量子化手段を制
   御する制御手段とを有することを特徴とする画像符号化
   装置。
2. 【請求項２】　　前記精細度検出手段が前記離散余弦変
   換手段からの変換係数の水平方向及び垂直方向における
   高周波成分の絶対値の和に基づいて精細度を検出するこ
   とを特徴とする請求項１記載の画像符号化装置。