JPH0437221A - 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】 産業上の利用分野 本発明は画像信号、音声信号の蓄積、伝送を行なううえ
で、信号を高能率に符号化する符号化装置に関するもの
である。

従来の技術 画像デー先音声データは情報量が多いため、データの伝
送蓄積においてコストアンプ要因になるため、信号を高
能率に符号化し、低速で伝送蓄積するための符号化復号
化装置の開発が進められている。

以下従来例として、差分符号化を用いる画像符号化装置
について説明する。第３図は従来の画像符号化装置の符
号化部のブロック図である。第３図において、３１は信
号入力端子、３２はＡＤ変換器、３３は減夏器、３４は
量子化器、３５は逆量子化器、３６は遅延回路、３７は
加算器、３８は信号出力端子である。

以上のように構成された画像符号化装置について以下そ
の動作を説明する。信号入力端子３１から入力された画
像信号は、ＡＤ変換器３２で標本化、量子化されてディ
ジタルデータになる。減算器３３では現サンプル値から
１サンプル前の値が引かれこの差分値が量子化器３４に
出力される。

−ｉに自然画においては画面の近傍で相関が強いため、
本従来例のように現サンプルと前サンプルの差分をとっ
た場合は、０を中心とする分布になる。

したがって現データが例えば８ビツトで量子化されてい
る場合でも差分値に対しては８ビツトより少ないビット
数で量子化できる。しかし通常は急激な変化に対しても
対応し過負荷を避けるために非線形の量子化が行なわれ
る。量子化器３４はこのような差分値に対しては非線形
量子化を行いデータを圧縮する。

第４図はこのような非線形量子化器の特性を示し、（ａ
）は人力信号分布図、（ｂ）は量子化特性図である。す
なわち差分値が０に近いほど量子化のステップサイズを
小さくし、Ｏに遠いほどステップサイズを大きくするも
のである。逆量子化器３５と遅延回路３６と加算器３７
は誤差の累積を避けるためのローカルデコーダを構成し
ている。符号化されたデータは信号出力端子３８から伝
送路に出力される（例えば、日刊工業新聞社列　吹抜散
音「画像のディジタル信号処理」第９ｔ）。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では常に変化する画像の
分布に対応できなくて量子化誤差が大きくなり画質が劣
化するという問題点があった。

さらに画像の分布の全範囲で量子化するためステップ数
が多くなり符号化効率が悪くなるという問題点かあワた
。

本発明は上記問題点に鑑み、常に最適な量子化器を用い
た符号化装置を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明は、有限個のサンプ
ル値からなる信号の分散を計算する手段と、前記分散値
と所定のビットレートから量子化のステップサイズを計
算する手段と、信号の分布から全サンプル数のうち所定
のサンプル数が含まれる範囲の最大値と最小値を計算す
る量子化制限値計算手段と、前記ステップサイズを用い
て前記量子化制限値内を一様量子化する量子化手段と、
前記量子化値を可変長符号化する手段とを具備してなる
ものである。

作用 本発明は上記した構成により、信号の分布が所定の数学
的な分布に近似される場合、信号の分散を求めることに
より所定のビットレートから量子化のステップサイズを
演算により求められるため、最適な量子化テーブルを作
成でき、さらに分布の裾野をクリンプすることにより符
号化の効率が上げられるものである。

実施例 以下本発明に係る一実施例の符号化装置について図面を
参照しながら説明する。

本発明の目的は変化する信号の性質に対して最適な量子
化テーブルを作成し、量子化誤差を少なくできる符号化
装置を提供することである。

第１図は本発明の符号化装置の一実施例を示すフロンク
図である。第１図において１１は入力端子、Ｉ２は分散
計算手段、１３はステップサイズ計算手段、１４は量子
化制限値計算手段、１５は量子化手段、１６は可変長符
号化手段、１７は出力端子である。

以上のように構成された画像符号化装置についてその動
作を説明する。入力端子１１からは例えば画像信号がフ
レーム単位で入力されるものとする０分散計算手段Ｉ２
では画像フレーム内の全サンプル値に対する分散が計算
される。画像の水平画素数をＭ、垂直画素数をＮ、全画
素の平均値をμ、分散をσとすると、 μ−（１／　Ｍ　Ｎ　）ΣΣＸ＠１１ ６２＝　（１／ＭＮ）ΣΣｘ、、１２−μ２で表される
。ただし、Ｘ−は各画素値を示す。

ステップサイズ計算手段１３では目標とするピントレー
トＲと分散計算手段１２の出力の考２からステップサイ
ズΔを計算する。ビットレートＲは信号の分布が決まれ
ばΔとσ２がら決められる。

信号の分布がラプラス分布の場合は、 Ｒ＝１／２１ｏｇ２　（２ｅ２σ２）−１ｏｇ２Δとな
る。これをΔについて解くと、 Δ＝　２　ｆｌ／Ｈ−貢ｅσ となり、Ｒがあらかしめ決まっていればσを与えること
により、Δは計算できる。

信号の分布がガウス分布の場合は、 Ｒ＝１／２１ｏｇ２　　（：）ｒｅσ２）−１ｏｇ２Δ
となるので同様に Δ＝　（２π６）Ｉ／２２−１σ となる。

量子化制限値計算手段１４は画像信号の分布から例えば
９９％のサンプル値が含まれる区間を計算する。第２図
（ａ）に示すように信号が分布している場合、９９％区
間は０を中心としてｒで表される。このように区間を制
限する理由は、信号の分布は通常その裾野が広がってお
り、最大値から最小値まで量子化すると量子化ステップ
数が多くなる割にはその度数が少ないため効果が小さい
からである。ステップサイズ計算手段１３から出力され
るΔと量子化制限値計算手段１４から出力されるｒとは
量子化手段１５に送られて実際に量子化される。この量
子化として例えば０を中心とするミツドトレッド型の量
子化器を仮定すると、第２図（ｂ）に示されるように、
奇数個のステップ数になる。

トータルのステップ数りは、 Ｌ＝ｏｄｄ　（ｃｅ　ｉ　ｌ　　（２ｒ／Δ））＋２と
なる。ただし、ｏｄｄ　（χ）はＸ以上の最小の奇数、
ｃｅｉｌ（Ｘ）はＸ以上の最小の整数を示す、出力の代
表値は例えば量子化のしきい値の中間値をとるものとす
る。量子化された値は可変長符号化手段１６に送られて
、量子化後の分布から例えばハフマン符号により可変長
符号が生成されて、最終的に符号化されて出力端子１７
から出力される。

以上のように本実施例によればビットレートＲを与える
ことにより、そのビットレートに最適なステップサイズ
で量子化することができる。

発明の効果 以上のように本発明は、信号の分布がラプラス分布やガ
ウス分布に近似される場合、所定のピントレートに対し
て常に最適な量子化をするため画質の劣化が少ないとい
う効果がある。また量子化の範囲を限定するために符号
化効率が良くなるという効果もある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例に係る符号化装置のブロック
図、第２図は信号の分布の説明図、第３図は従来の画像
符号化装置のブロック図、第４図は非線形量子化器の特
性口である。 １２・・・・・・分散計算手段、１３・・・・・・ステ
ップサイズ計算手段、１４・・・・・・量子化制限値計
算手段、１５・・・・・・量子化手段、１６・・・・・
・可変長符号化手段。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名区 淋

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）有限個のサンプル値からなる信号の分散を計算す
   る分散計算手段と、前記分散計算手段によって計算され
   た分散値と所定のビットレートから量子化のステップサ
   イズを計算するステップサイズ計算手段と、前記信号の
   分布から全サンプル数のうち所定のサンプル数が含まれ
   る範囲の最大値と最小値を計算する量子化制限値計算手
   段と、前記ステップサイズを用いて前記量子化制限値内
   を一様量子化する量子化手段と、前記量子化値を可変長
   符号化する可変長符号化手段とを具備してなることを特
   徴とする符号化装置。
2. （２）量子化のステップサイズを信号分布がガウス分布
   であるとして計算することを特徴とする請求項（１）記
   載の符号化装置。
3. （３）量子化のステップサイズを信号分布がガウス分布
   であるとして計算することを特徴とする請求項（１）記
   載の符号化装置。