JPH05168001A - 画像符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ブロック化回路１２は、画像データを画像ブ
ロックに分割する。ＤＣＴ回路１３は、画像データを離
散余弦変換する。アクティビティ検出回路５１は、変換
係数を水平、垂直及び斜め方向の各高域成分をそれぞれ
内在する領域に分割し、各領域における精細度を示す係
数を検出し、これらの係数の論理積を求め、その論理積
値に基づいて画像ブロックの精細度を検出する。重み係
数発生回路５２は、精細度に基づいた重み係数を発生
し、乗算器５３は、変換係数に重み係数を乗算する。量
子化器Ｑ_m は重み付けされた変換係数を互いに異なる量
子化幅で量子化する。符号化回路１５は、各量子化デー
タを符号化すると共に、データ量が所定値以下であって
最小の量子化幅の符号化データを選択して出力する。 【効果】 水平又は垂直方向のエッジを有する画像ブロ
ックを除外して、複雑な絵柄の画像ブロックを検出で
き、ブロック歪みや量子化歪みを低減できる。

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
に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
を無相関化して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、かつ低域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 Transfor
m という）、離散正弦変換（以下ＤＳＴ：Discrete Sin
e Transform 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ＬＳＩが出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域
成分への電力集中度の点で最適変換である上記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Ｃ_ij（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Ｃ_ij（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、
高域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Ｃ_ij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（Ru
n 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
数分集めたシンクブロック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、シンクブロック内の全ての
画像ブロックに対しては１つ量子化器を用いる条件のも
とに、シンクブロック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、シンクブロック内の画像ブロッ
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記録しておかなけれ
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つのシンクブロック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（Ｃ_ij ² 、ｉ，ｊ
≠０）で定義される所謂精細度（アクティビティ）が異
なる画像ブロックが同一シンクブロック内に混在すると
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Ｃ_ijの低域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】そこで、各画像ブロックのアクティビティ
を検出し、アクティビティに応じて変換係数Ｃ_ijに重み
付けして量子化することも考えられるが、単調な絵柄の
ブロックであっても、例えば水平や垂直方向の輪郭（エ
ッジ）が存在する画像ブロックでは、アクティビティが
高く検出され、粗く量子化されるという問題が生じる。

【００１０】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであり、複雑な絵柄の画像ブロックのみを高精細
度の画像ブロックとして検出することができ、例えば変
換係数に重み付けをして量子化する際に、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
得ることができるようにした画像符号化装置の提供を目
的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像符号化
装置は、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を水平方向の高域成分を内在する領
域、垂直方向の高域成分を内在する領域及び斜め方向の
高域成分を内在する領域に分割し、各領域における精細
度を示す係数を検出する領域係数検出手段と、該領域係
数検出手段で検出された各領域における精細度を示す係
数の論理積を求め、その論理積値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、該精細度検出手
段からの精細度に基づいて、上記離散余弦変換手段から
の変換係数を量子化する量子化手段とを有することを特
徴とする。

【００１２】また、本発明に係る画像符号化装置は、各
領域に内在する閾値以上の変換係数の数を求め、その数
に基づいて各領域における精細度を示す係数を検出する
ことを特徴とする。

【００１３】また、本発明に係る画像符号化装置は、各
領域に内在する変換係数の絶対値和を求め、その絶対値
和に基づいて各領域における精細度を示す係数を検出す
ることを特徴とする。

【００１４】

【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余弦関数を用い
て直交変換して変換係数を算出し、この変換係数の領域
を水平方向の高域成分を内在する領域、垂直方向の高域
成分を内在する領域及び斜め方向の高域成分を内在する
領域に分割し、各領域における精細度を示す係数を検出
し、各領域における精細度を示す係数の論理積を求め、
その論理積値に基づいて各ブロックの精細度を検出す
る。そして、この精細度に基づいて変換係数を量子化す
る。

【００１５】また、本発明に係る画像符号化装置では、
上述の各領域の精細度を示す係数を、各領域に内在する
閾値以上の変換係数の数を求め、その数に基づいて検出
する。

【００１６】また、本発明に係る画像符号化装置では、
上述の各領域の精細度を示す係数を、各領域に内在する
変換係数の絶対値和を求め、その絶対値和に基づいて検
出する。

【００１７】

【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、ＶＴＲの再生系の回路
構成を示すものである。

【００１８】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３
１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。

【００１９】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Ｇ_h （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 Tran
sform という）して各画像ブロックＧ_h の変換係数Ｃ_ij
（ｉ＝０〜ｎ−１，ｊ＝０〜ｎ−１）を算出する離散余
弦変回路（以下ＤＣＴ回路という）１３と、該ＤＣＴ回
路１３からの変換係数Ｃ_ijを、複数の画像ブロックＧ_h
からなる、例えば伝送の１単位となるシンクブロック毎
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ＶＬＣ
_ij（ｉ＝０〜ｎ−１，ｊ＝０〜ｎ−１）を形成する符号
化回路１５と、該符号化回路１５からの符号化データＶ
ＬＣ_ijに、例えばエラー検出やエラー訂正のためのパリ
ティをシンクブロック毎に付加するパリティ付加回路１
７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ＶＬＣ_ijに、同期信号等をシンクブロ
ック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記録に適
した変調を施して記録信号を生成し、上記磁気ヘッド２
１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。

【００２０】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Ｇ_h に分割し、各画像ブロッ
クＧ_h の画像データをＤＣＴして変換係数Ｃ_ijを算出
し、この変換係数Ｃ_ijをシンクブロック毎に量子化して
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ＶＬＣ_ij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
ＶＬＣ_ijに同期信号等をシンクブロック毎に付加して伝
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。

【００２１】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。

【００２２】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、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Ｇ_h に分割して読み出し、ＤＣＴ回路１３に
供給する。

【００２３】ＤＣＴ回路１３は、例えば所謂ＤＳＰ（Di
gital 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Ｇ_h 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Ｃ_ijを算出し、この変換係数Ｃ_ijを量子化回路１４に
供給する。

【００２４】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Ｃ_ijの水平方向
の高域成分、垂直方向の高域成分、斜め方向の高域成分
に基づいて各画像ブロックＧ_h の所謂精細度（以下アク
ティビティという）Ａ_h （ｈ＝０〜Ｈ）を算出するアク
ティビティ検出回路５１と、該アクティビティ検出回路
５１からのアクティビティＡ_h に基づいた重み係数Ｋ_h
（ｈ＝０〜Ｈ）を発生する重み係数発生回路５２と、該
重み係数発生回路５２からの重み係数Ｋ_h を上記ＤＣＴ
回路１３からの変換係数Ｃ_ijに画像ブロックＧ_h 毎に乗
算する乗算器５３と、互いに異なる量子化幅を有し、上
記乗算器５３からの重み付けされた変換係数（Ｋ_h ×Ｃ
_ij）をそれぞれ量子化して、同一画像ブロックＧ_h 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Ｑ_m （ｍ＝１〜Ｍ）とから構成される。

【００２５】そして、アクティビティ検出回路５１は、
変換係数Ｃ_ijの水平方向の高域成分を内在する領域の係
数の大きさ、垂直方向の高域成分を内在する領域の変換
係数の大きさ、斜め方向の高域成分を内在する領域の係
数の大きさを検出すると共に、それらの係数の論理積を
求め、各画像ブロックＧ_h のアクティビティＡ_h を検出
するようになっている。

【００２６】具体的には、アクティビティ検出回路５１
は、例えば図４に示すように、変換係数Ｃ_ijの水平、垂
直及び斜め方向の各高域成分を分離するゲート回路６１
と、該ゲート回路６１からの各方向の高域成分を対応す
る方向の閾値ＴＨとそれぞれ比較する比較器６２ｈ、６
２ｖ、６２ｄと、該比較器６２ｈ、６２ｖ、６２ｄの出
力の例えばハイレベル（以下Ｈレベルという）の数をそ
れぞれ検出するカウンタ６３ｈ、６３ｖ、６３ｄと、該
カウンタ６３ｈ、６３ｖ、６３ｄの各出力（以下カウン
ト値という）を対応する方向の閾値ｔｈと比較する比較
器６４ｈ、６４ｖ、６４ｄと、該比較器６４ｈ、６４
ｖ、６４ｄの各出力の論理積を求めるアンドゲート６５
とから構成される。

【００２７】そして、ゲート回路６１は、例えば図５に
示すように、ＤＣＴ回路１３から端子６６を介して画像
ブロックＧ_h 毎に供給される変換係数Ｃ_ijの全領域７０
を、水平方向の高域成分を内在する例えば４×３の大き
さの領域７１と、垂直方向の高域成分を内在する例えば
３×４の大きさの領域７２と、斜め方向の高域成分を内
在する例えば４×４の大きさの領域７３に分割し、領域
７１の変換係数Ｃ_ij（ｉ＝４〜７、ｊ＝０〜２）を比較
器６２ｈに供給し、領域７２の変換係数Ｃ_ij（ｉ＝０〜
２、ｊ＝４〜７）を比較器６２ｖに供給し、領域７３の
変換係数Ｃ_ij（ｉ＝ｊ＝４〜７）を比較器６２ｄに供給
する。

【００２８】比較器６２ｈは、領域７１の変換係数Ｃ_ij
を水平方向の閾値ＴＨ_h と比較して、変換係数Ｃ_ijが大
きいときは、例えばＨレベルを出力し、比較器６２ｖ
は、領域７２の変換係数Ｃ_ijを垂直方向の閾値ＴＨ_v と
比較して、変換係数Ｃ_ijが大きいときは、例えばＨレベ
ルを出力し、比較器６２ｄは、領域７３の変換係数Ｃ_ij
を斜め方向の閾値ＴＨ_d と比較して、変換係数Ｃ_ijが大
きいときは、例えばＨレベルを出力する。

【００２９】カウンタ６３ｈ、６３ｖ、６３ｄは、比較
器６２ｈ、６２ｖ、６２ｄの各出力のＨレベルの数をそ
れぞれカウントし、各カウント値をそれぞれ比較器６４
ｈ、６４ｖ、６４ｄに供給する。すなわち、カウンタ６
３ｈからは、領域７１における閾値ＴＨ_h 以上の変換係
数Ｃ_ijの数が出力され、カウンタ６３ｖからは、領域７
２における閾値ＴＨ_v 以上の変換係数Ｃ_ijの数が出力さ
れ、カウンタ６３ｄからは、領域７３における閾値ＴＨ
_d 以上の変換係数Ｃ_ijの数が出力される。

【００３０】比較器６４ｈ、６４ｖ、６４ｄは、カウン
タ６３ｈ、６３ｖ、６３ｄからの各カウント値を対応す
る方向の閾値ｔｈ_h 、ｔｈ_v 、ｔｈ_d とそれぞれ比較
し、カウント値が大きいときに、例えばＨレベルを出力
する。すなわち、比較器６４ｈからは、領域７１におけ
る閾値ＴＨ_h 以上の変換係数Ｃ_ijの数が閾値ｔｈ_h 以上
のとき、Ｈレベルが出力され、比較器６４ｖからは、領
域７２における閾値ＴＨ_v 以上の変換係数Ｃ_ijの数が閾
値ｔｈ_v 以上のとき、Ｈレベルが出力され、比較器６４
ｄからは、領域７３における閾値ＴＨ_d 以上の変換係数
Ｃ_ijの数が閾値ｔｔｈ_d 以上のとき、Ｈレベルが出力さ
れる。

【００３１】具体的には、例えば図６ａに示すように、
画像ブロックＧ_h 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Ｇ_h では、変換係数Ｃ_ijの水平方向の高域成分が多く
なり、すなわち領域７１に閾値ＴＨ_h 以上の変換係数Ｃ
_ijが数多く発生すると共に、領域７３に閾値ＴＨ_d 以上
の変換係数Ｃ_ijが数多く発生し、比較器６４ｈ、６４ｄ
からはＨレベルの信号が出力され、比較器６４ｖからＬ
レベルの信号が出力される。

【００３２】また、例えば図６ｂに示すように、画像ブ
ロックＧ_h の画像データの領域９０が上側の暗い領域９
３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Ｇ_h では、変換係数Ｃ_ijの垂直方
向の高域成分が多くなり、すなわち領域７２に閾値ＴＨ
_v 以上の変換係数Ｃ_ijが数多く発生すると共に、領域７
３に閾値ＴＨ_d 以上の変換係数Ｃ_ijが数多く発生し、比
較器６４ｖ、６４ｄからはＨレベルの信号が出力され、
比較器６４ｈからＬレベルの信号が出力される。

【００３３】また、例えば絵柄が複雑な画像ブロックＧ
_h や、例えば図６ｃに示すように、画像ブロックＧ_h の
画像データの領域９０が斜め上側の暗い領域９５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Ｇ_h では、変換係数Ｃ_ijの水平及び垂
直の両方向における高域成分が大きくなり、すなわち領
域７１、７２、７３にそれぞれ閾値ＴＨ_h 、ＴＨ_v 、Ｔ
Ｈ_d 以上の変換係数Ｃ_ijが数多く発生し、全ての比較器
６４ｈ、６４ｖ、６４ｄからＨレベルの信号が出力され
る。

【００３４】アンドゲート６５は、上述のようにして得
られる比較器６４ｈ、６４ｖ、６４ｄの各出力の論理積
を求める。この結果、アンドゲート６５からは、複雑な
絵柄を有する画像ブロックＧ_h や斜め方向のエッジを有
する画像ブロックＧ_h に対してはＨレベルの信号が出力
され、水平あるいは垂直方向のエッジを有する画像ブロ
ックＧ_h に対してはＬレベルの信号が出力される。そし
て、このアンドゲート６５は、このようにして検出され
た信号を、ＨレベルのときはアクティビティＡ_h が高い
ものとし、ＬレベルのときはアクティビティＡ_h が低い
ものとして、端子６７を介して重み係数発生回路５２に
供給する。

【００３５】重み係数発生回路５２は、このアクティビ
ティＡ_h に基づいて、アクティビティＡ_h が低いときは
大きく、アクティビティＡ_h が高いときは小さな重み係
数Ｋ_h を発生し、この重み係数Ｋ_h を乗算器５３に供給
する。乗算器５３は変換係数Ｃ_ijに重み係数Ｋ_h をブロ
ック毎に乗算し、重み係数が乗算された変換係数Ｃ_ijを
量子化器Ｑ_m に供給する。

【００３６】量子化器Ｑ_m は、互いに異なる量子化幅を
有すると共に、例えば図７に示すように、画像ブロック
Ｇ_h の変換係数Ｃ_ijの領域１００を１６個の領域１０１
〜１１６に分割し、高域成分ほど粗く量子化する。具体
的には、例えば下記に示す表１のように、量子化器Ｑ₁
は、領域１０１〜１０３において変換係数Ｃ_ijを１／２
倍し、領域１０４〜１０６において変換係数Ｃ_ijを１／
４倍し、領域１０７〜１０８において変換係数Ｃ_ijを１
／６倍し、領域１０９〜１１１において変換係数Ｃ_ijを
１／８倍し、領域１１２において変換係数Ｃ_ijを１／１
０倍し、領域１１３〜１１６において変換係数Ｃ_ijを１
／１６倍した後、所定の量子化幅ｑで量子化を行い、ま
た、量子化器Ｑ₂ は、領域１０１〜１０３において変換
係数Ｃ_ijを１／２倍し、領域１０４において変換係数Ｃ
_ijを１／４倍し、領域１０５〜１０８において変換係数
Ｃ_ijを１／６倍し、領域１０９〜１１１において変換係
数Ｃ_ijを１／８倍し、領域１１２において変換係数Ｃ_ij
を１／１０倍し、領域１１３〜１１５において変換係数
Ｃ_ijを１／１６倍し、領域１１６において変換係数Ｃ_ij
を１／３２倍した後、所定の量子化幅ｑで量子化を行
い、・・・のようになっており、同一画像ブロックＧ_h
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、こられの量子化データを符号化回
路１５に供給する。

【００３７】

【表１】

【００３８】符号化回路１５は、上述の図１に示すよう
に、上記量子化器Ｑ_m からの互いに異なるデータ量の各
量子化データを、可変長符号によりそれぞれ符号化し、
同一シンクブロックに対して互いに異なるデータ量の符
号化データＶＬＣ_ijをそれぞれ形成する符号器ＣＯＤ_m
（ｍ＝１〜Ｍ）と、 該各符号器ＣＯＤ_m からの符号化
データＶＬＣ_ijをそれぞれ記憶し、所定の記憶容量を有
するバッファメモリＢＵＦ_m （ｍ＝１〜Ｍ）と、該各バ
ッファメモリＢＵＦ_m からそれぞれ読み出された符号化
データＶＬＣ_ijの１つを選択するセレクタ５４と、上記
各バッファメモリＢ_m のオーバーフローを検出して得ら
れる後述する量子化器選択信号により上記セレクタ５４
を制御する制御回路５５とから構成される。

【００３９】そして、この符号化回路１５は、各量子化
器Ｑ_m からの互いに異なるデータ量の量子化データを、
例えば所謂ハフマン符号（Huffman code）とランレング
ス符号（Run Length code ）によりそれぞれ符号化して
同一シンクブロックに対して互いに異なるデータ量の符
号化データＶＬＣ_ijをそれぞれ形成し、この各符号化デ
ータＶＬＣ_ijをバッファメモリＢＵＦ_m にそれぞれ記憶
すると共に、これらの各バッファメモリＢＵＦ_m のオー
バーフローを検出し、オーバーフローをおこさず、かつ
最大のデータ量となる量子化器Ｑ_m を選択するための量
子化器選択信号、すなわち量子化器Ｑ_m の番号ｍをセレ
クタ５４に供給し、セレクタ５４で選択された符号化デ
ータＶＬＣ_ijを端子５を介して、上述の図２に示すパリ
ティ付加回路１７に出力するようになっている。この結
果、この符号化回路１５からは、シンクブロックのデー
タ量が所定量に収まり、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符号化データＶＬＣ_ij
が出力される。換言すると、所定数の画像ブロックＧ_h
からなるシンクブロックを固定長とすると共に、その固
定長であるデータ容量の範囲内で変換係数Ｃ_ijを最も細
かく量子化して得られる符号化データＶＬＣ_ijが出力さ
れる。

【００４０】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、上述の図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、上記アク
ティビティ検出回路５１、セレクタ５４〜同期信号発生
器５７からそれぞれ供給されるアクティビティＡ_h 、量
子化器Ｑ_m の番号ｍ、符号化データＶＬＣ_ij、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。

【００４１】そして、このＭＵＸ５８からは、例えば、
１シンクブロックが先頭から順に同期信号、ＩＤ、当該
シンクブロックで採用された量子化器Ｑ_m の番号ｍ、各
画像ブロックＧ_h のアクティビティＡ_h 、所定数の画像
ブロックＧ_h の符号化データＶＬＣ_ij、パリティからな
る伝送データが出力される。

【００４２】以上のように、この画像符号化装置では、
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Ｇ_h に分割し、各画像
ブロックＧ_h の画像データをＤＣＴした後、得られる変
換係数Ｃ_ijを、所定数の画像ブロックＧ_h からなるシン
クブロック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Ｑ_m 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Ｇ_h のアクティビティＡ_h に基づい
て、例えばアクティビティＡ_h が低いときは大きな重み
係数Ｋ_h を、逆にアクティビティＡ_h が高いときは小さ
な重み係数Ｋ_h を、画像ブロックＧ_h 毎に変換係数Ｃ_ij
に乗算して量子化するとにより、シンクブロック内の全
ての画像ブロックＧ_h に対して同一の量子化器Ｑ_m を用
いても、アクティビティＡ_h が低い画像ブロックＧ_h の
変換係数Ｃ_ij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。

【００４３】特に、上述のように、各画像ブロックＧ_h
のアクティビティＡ_h に基づいて、アクティビティＡ_h
が高い画像ブロックＧ_h は粗く、アクティビティＡ_h が
低い画像ブロックＧ_h は細かく量子化するようにしてい
るが、アクティビティＡ_h を検出する際に、水平方向の
高域成分を内在する領域７１、垂直方向の高域成分を内
在する領域７２及び斜め方向の高域成分を内在する領域
７３の各領域で、それぞれの閾値以上の変換係数Ｃ_ijの
数を検出し、それらの論理積に基づいて、各画像ブロッ
クＧ_h のアクティビティＡ_h を検出するようにすること
により、例えば図６ａ、６ｂに示すように、水平あるい
は垂直方向のみのエッジを有する画像ブロックＧ_h に対
しては、アクティビティＡ_h を低く検出することができ
ると共に、複雑な絵柄の画像ブロックＧ_h に対しては、
アクティビティＡ_h を高く検出でき、この図６ａ、ｂに
示すような単調な絵柄の画像ブロックＧ_h を細かく量子
化することができ、所謂モスキートノイズの発生を防止
することができる。

【００４４】なお、例えば図６ｃに示すように、斜め方
向のエッジを有する画像ブロックＧ_h では、上述したよ
うに、アクティビティＡ_h が高く検出され、粗く量子化
されるが、視覚上は斜め方向成分は目立たないので、問
題とはならない。

【００４５】ここで、アクティビティＡ_h 検出の他の方
法について説明する。上述の実施例では、領域７１、７
２、７３において閾値以上の変換係数Ｃ_ijの数に基づい
てアクティビティＡ_h を検出するようにしているが、領
域７１、７２、７３において、変換係数の絶対値の和を
それぞれ求め、その絶対値和をそれぞれ所定の閾値と比
較し、各領域の比較結果の論理積によって、アクティビ
ティＡ_h を検出するようにする。この結果、上述の実施
例と同様に、水平あるいは垂直のエッジを有する画像ブ
ロックＧ_h を除いて、高域成分を有する複雑な絵柄の画
像ブロックＧ_h を検出することができ、上述の実施例と
同様の効果を得ることができる。

【００４６】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
に例えば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ＶＬＣ_ijを再生する同期信号検出回
路３４と、該符号化データＶＬＣ_ij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：
Time Base Corrector という）３５と、該ＴＢＣ３５か
らの符号化データＶＬＣ_ij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ＶＬＣ_ijにエラー
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ＶＬＣ_ij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Ｃ_ij
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Ｃ_ij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３９から画像ブロックＧ_h 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３６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４
１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。

【００４７】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、例えば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。

【００４８】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
Ｃ_ijを再生し、この符号化データＶＬＣ_ijをＴＢＣ３５
に供給する。

【００４９】ＴＢＣ３５は、符号化データＶＬＣ_ij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ＶＬＣ_ijをエラ
ー訂正回路３６に供給する。

【００５０】エラー訂正回路３６は、符号化データＶＬ
Ｃ_ij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ＶＬＣ_ij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ＶＬＣ_ijを復号
化回路３７に供給する。

【００５１】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ＶＬＣ_ij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。

【００５２】逆量子化回路３８は、符号化データＶＬＣ
_ijと共に再生される量子化器Ｑ_m の番号ｍに基づいて、
記録の際に用いられた量子化器Ｑ_m を認識し、この量子
化器Ｑ_m に対応する量子化幅で量子化データを逆量子化
すると共に、同じく符号化データＶＬＣ_ijと共に再生さ
れるアクティビティＡ_h に基づいて、記録の際に乗算し
た各画像ブロックＧ_h の重み係数Ｋ_h を認識し、量子化
されたデータに重み係数Ｋ_h の逆数を乗算して変換係数
Ｃ_ijを再生し、この変換係数Ｃ_ijをＩＤＣＴ回路３９に
供給する。

【００５３】ＩＤＣＴ回路３９は、記録の際の変換行列
の転置行列を用いて変換係数Ｃ_ijを直交変換して画像デ
ータを画像ブロックＧ_h 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。

【００５４】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４
１に供給する。

【００５５】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。

【００５６】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、端子を介してアナロ
グ映像信号を例えば輝度信号Ｙと色差信号Ｕ、Ｖとして
出力する。

【００５７】以上のように、記録の際に、シンクブロッ
ク内の全ての画像ブロックＧ_h に対して同一の量子化器
Ｑ_m を用いて変換係数Ｃ_ijを量子化し、画像ブロックＧ
_h のアクティビティＡ_h に基づいて、アクティビティＡ
_h が低い画像ブロックＧ_h の変換係数Ｃ_ijを相対的に細
かく量子化し、アクティビティＡ_h が高い画像ブロック
Ｇ_h の変換係数Ｃ_ij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、量子化器Ｑ_m の番号ｍと各画
像ブロックＧ_h のアクティビティＡ_h 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。特に、記録の際のアクティビティＡ_h
の検出を、水平、垂直及び斜め方向の各高域成分に基づ
いて、すなわち、３つの領域７１、７２、７３における
閾値以上の変換係数Ｃ_ijの数、あるいは各領域の変換係
数Ｃ_ijの絶対値和に基づいて行い、これらの領域全てに
おいて、閾値以上の変換係数Ｃ_ijの数あるいは変換係数
Ｃ_ijの絶対値和が閾値以上のとき、高アクティビティＡ
_h とすることにより、水平あるいは垂直方向のエッジを
有する画像ブロックＧ_h を除外して、高域成分を多く含
む複雑な絵柄の画像ブロックＧ_h を検出することがで
き、モスキートノイズの発生を防止することができる。

【００５８】

【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、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し、変
換係数の領域を水平方向の高域成分を内在する領域、垂
直方向の高域成分を内在する領域及び斜め方向の高域成
分を内在する領域に分割し、各領域における精細度を示
す係数を検出し、これらの精細度を示す係数の論理積を
求め、その論理積値に基づいて各ブロックの精細度を検
出する。そして、この精細度に基づいて変換係数を量子
化することにより、水平あるいは垂直方向のエッジを有
するブロックを除外して複雑な絵柄のブロックを高精細
度のブロックとして検出することができ、この精細度に
基づいて、例えば変換係数に重み付けをして量子化を行
うことにより、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、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。

【００５９】また、各領域における精細度を示す係数
を、各領域に内在する閾値以上の変換係数の数を求め、
その数に基づいて検出することにより、あるいは各領域
に内在する変換係数の絶対値和を求め、その絶対値和に
基づいて各領域における精細度を示す係数を検出するこ
とにより、水平あるいは垂直方向のエッジを有するブロ
ックとそれ以外の複雑な絵柄のブロックの各精細度を正
確に区別して検出することができる。

【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アクティビティ
検出回路の回路構成を示すブロック図である。

【図５】上記アクティビティ検出回路の動作を説明する
ための変換係数の領域を示す図である。

【図６】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７】上記画像符号化装置を構成するアクティビティ
検出回路の量子化器の動作を説明するための変換係数の
領域を示す図である。

【符号の説明】

１２、６２・・・ブロック化回路 １３・・・ＤＣＴ回路 １４・・・量子化回路 ５１・・・アクティビティ検出回路 Ｑ_m ・・・量子化器

Claims (3)

【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を水平方向の高域成
   分を内在する領域、垂直方向の高域成分を内在する領域
   及び斜め方向の高域成分を内在する領域に分割し、各領
   域における精細度を示す係数を検出する領域係数検出手
   段と、 該領域係数検出手段で検出された各領域における精細度
   を示す係数の論理積を求め、その論理積値に基づいて各
   ブロックの精細度を検出する精細度検出手段と、 該精細度検出手段からの精細度に基づいて、上記離散余
   弦変換手段からの変換係数を量子化する量子化手段とを
   有することを特徴とする画像符号化装置。
2. 【請求項２】 前記領域係数検出手段は、各領域に内在
   する閾値以上の変換係数の数を求め、その数に基づいて
   各領域における精細度を示す係数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。
3. 【請求項３】 前記領域係数検出手段は、各領域に内在
   する変換係数の絶対値和を求め、その絶対値和に基づい
   て各領域における精細度を示す係数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。