JPH05176311A - 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に
分割する。ＤＣＴ回路１３は、各画像ブロックの画像デ
ータを余弦関数を用いて直交変換する。領域決定回路５
０は、変換係数の領域を少なくとも２つに分割すると共
に、各領域の変換係数の絶対値和が所定の比率となるよ
うにする。量子化器Ｑ_m は、互いに異なる量子化幅の組
合せを有し、変換係数を領域毎に量子化幅を変えてそれ
ぞれ量子化する。セレクタ１４ｂは、制御回路１４ｃか
らの制御信号に基づいて、所定数の画像ブロックの量子
化データのデータ量が所定値以下であって、最小の量子
化幅の量子化器Ｑ_m の出力を選択して出力する。 【効果】 絵柄に応じて、適応的に細かく量子化する領
域を変化させることができ、重要な変換係数を細かく量
子化でき、良好な画質を得ることができる。

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、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チップの所謂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、ｎ×ｎ個の画像データをＤＣ
Ｔ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のもとに、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】具体的には、例えば、４つの量子化器
Ｑ₁ 、Ｑ₂ 、Ｑ₃ 、Ｑ₄ を準備し、図７に示すように、
画像ブロックの変換係数Ｃ_ijの領域８０を８×８の大き
さ（以下単に８×８という）とすると共に、３×３の領
域８１と、上記領域８０からこの領域８１を除いた領域
８２の２つの領域に分割し、すなわち低域成分の領域８
１と高域成分の領域８２に分割し、量子化器Ｑ₁ は、２
つの領域８１、８２において所定の量子化幅ｑで量子化
を行い、量子化器Ｑ₂ 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８２において量子化幅２ｑ
で量子化を行い、量子化器Ｑ₃ は、２つの領域８１、８
２において量子化幅２ｑで量子化を行い、量子化器Ｑ₄
は、領域８１において量子化幅２ｑで量子化を行うと共
に、領域８２において量子化幅４ｑで量子化を行い、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
を用いる条件のもとに、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するように
なっている。なお、量子化幅を２倍（例えばｑに対して
２ｑ）にする代わりに、変換係数Ｃ_ijを１／２倍しても
同等である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、変換係数Ｃ
_ijの分布は絵柄、動き等に依存し、実際には高域領域
（例えば上述の領域８２）にも重要な変換係数Ｃ_ijが発
生する場合があり、低域領域（例えば上述の領域８１）
のみが重要な成分と一義的に決定することができない。
すなわち、領域分割を上述のように固定し、高域領域を
一義的に粗く（量子化幅を大きくして）量子化すると、
高域領域に重要な変換係数Ｃ_ijが発生したとき、この重
要な変換係数Ｃ_ijも粗く量子化され、量子化歪みが大き
くなり、画質劣化の原因となる。

【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、画像データを余弦関数を用いて直交変換
して得られる変換係数のうちの重要な変換係数に対し
て、量子化歪みを小さく抑えるとができ、良好な画質を
得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。

【００１１】

【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、１ブロックを少なくとも２つの領域に分割し、各領
域毎に量子化幅を変えて量子化する量子化手段とを備
え、該量子化手段は、各領域の変換係数の絶対値和が所
定の比率となるように分割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余弦関数を用い
て直交変換して変換係数を算出し、１ブロックを少なく
とも２つの領域に分割すると共に、各領域の変換係数の
絶対値和が所定の比率となるように分割し、変換係数を
各領域毎に量子化幅を変えて量子化する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明に係る画像符号化装置の一実施
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。

【００１４】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。

【００１５】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、所定数の画像ブロックＧ
_h 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ＶＬ
Ｃ_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
ＶＬＣ_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ＶＬＣ_ij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１９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。

【００１６】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２
１よって磁気テープ１に記録するようになっている。

【００１７】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。

【００１８】ブロック化回路１２は、例えば１フレーム
あるいは１フィールド分の記憶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
おける画像データの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、ＤＣ
Ｔ回路１３に供給する。

【００１９】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から処理単位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。

【００２０】量子化回路１４は、同じく図１に示すよう
に、上記ＤＣＴ回路１３からの変換係数Ｃ_ijを記憶する
バッファメモリ１４ａと、上記バッファメモリ１４ａか
ら読み出された変換係数Ｃ_ijを、画像ブロックＧ_h を少
なくとも２つの領域に分割し、各領域毎に量子化幅を変
えて量子化すると共に、互いに異なる量子化幅を有し、
１処理単位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、
該各量子化器Ｑ_m の出力の１つを選択するセレクタ１４
ｂと、上記ＤＣＴ回路１３から読み出された変換係数Ｃ
_ijを、画像ブロックＧ_h を少なくとも２つの領域に分割
する際に、各領域の変換係数Ｃ_ijの絶対値和が所定の比
率となるように領域を決定する領域決定回路５０と、該
領域決定回路５０からの領域情報に基づいて、上記量子
化器Ｑ_m を制御する制御回路１４ｃとから構成される。

【００２１】さらに、上記領域決定回路５０は、例えば
図４に示すように、画像ブロックＧ_h 全体の変換係数Ｃ
_ijの絶対値和を求める積算回路５１と、該積算回路５１
からの絶対値和を１／Ｋ倍して、閾値ＴＨを求める乗算
器５２と、上記バッファメモリ１４ａから、垂直方向の
高域成分から順に読み出される変換係数Ｃ_ijの絶対値を
求める絶対値回路５３ｈと、該絶対値回路５３ｈからの
変換係数Ｃ_ijの絶対値を累積する累積回路５４ｈと、該
累積回路５４ｈからの垂直方向の累積値と上記乗算器５
２からの閾値ＴＨを比較する比較器５５ｈと、該比較器
５５ｈからの比較結果に基づいて、上記垂直方向の累積
値が閾値ＴＨ以上となる行番号ｈを検出する行番号検出
回路５６ｈと、上記バッファメモリ１４ａから、水平方
向の高域成分から順に読み出される変換係数Ｃ_ijの絶対
値を求める絶対値回路５３ｖと、該絶対値回路５３ｖか
らの変換係数Ｃ_ijの絶対値を累積する累積回路５４ｖ
と、該累積回路５４ｖからの水平方向の累積値と上記乗
算器５２からの閾値ＴＨを比較する比較器５５ｖと、該
比較器５５ｖからの比較結果に基づいて、上記水平方向
の累積値が閾値ＴＨ以上となる列番号ｖを検出する列番
号検出回路５６ｖ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Ｃ_ijを、処理単位の量子化データ
のデータ量が所定のデータ量以下であって量子化歪みが
最小となるように量子化して量子化データを形成する際
に、各画像ブロックＧ_h の変換係数Ｃ_ijの領域を少なく
とも２つの領域に分割すると共に、各領域の変換係数Ｃ
_ijの絶対値和が所定の比率となるように分割し、各領域
で量子化幅を変えて量子化し、得られる量子化データを
符号化回路１５に供給するようになっている。

【００２３】具体的には、例えば図５ａに示すように、
画像ブロックＧ_h の変換係数Ｃ_ijの領域６０を８×８の
大きさ（以下単に８×８という）とすると、積算回路５
１は、領域６０内の全部の変換係数Ｃ_ijの絶対値和を求
め、この絶対値和を乗算器５２に供給する。乗算器５２
は、この絶対値和を１／Ｋ倍し、この値を閾値ＴＨとし
て比較器５５ｈ、５５ｖに供給する。

【００２４】一方、絶対値回路５３ｈは、例えば上述の
図５ａに示すように、バッファメモリ１４ａから、垂直
方向の高域成分から順（矢印で示す）に読み出される変
換係数Ｃ_ijの絶対値を求め、これらの変換係数Ｃ_ijの絶
対値を累積回路５４ｈに供給する。累積回路５４ｈは、
このようにして供給される各変換係数Ｃ_ijの絶対値和を
累積し、累積値を比較器５５ｈに供給する。比較器５５
ｈは、累積回路５４ｈからの垂直方向の累積値と乗算器
５２からの閾値ＴＨを比較し、例えば垂直方向の累積値
が閾値ＴＨ以上になったときにハイレベル（以下Ｈレベ
ルという）となる信号を出力する。行番号検出回路５６
ｈは、累積回路５４ｈからの信号のＨレベルへの変化点
を検出し、そのときの累積回路５４ｈが加算している行
番号ｕを領域６１を決定する行番号として、制御回路１
４ｃに供給する。

【００２５】すなわち、領域決定回路５０は、以下のよ
うな制御を行い、領域６１の行番号ｕを検出する。ステ
ップＳＴ１において、累積値Ｓを「０」に、行番号ｕ
（ｕ＝０〜７）を「７」に設定し、ステップＳＴ２に進
む。

【００２６】ステップＳＴ２において、ｕ行目の変換係
数Ｃ_ujの絶対値和（＝ΣＣ_uj、ｊ＝０〜７）を求め、こ
のｕ行目の絶対値和を累積値Ｓに加算し、この加算値を
新たな累積値Ｓとし、ステップＳＴ３に進む。

【００２７】ステップＳＴ３において、ステップＳＴ２
において新たに求めた累積値Ｓを閾値ＴＨと比較し、累
積値Ｓが大きいときは、その行番号ｕを領域６１を決定
する行番号として検出し、終了する。一方、累積値Ｓが
小さいときは、ステップＳＴ４に進む。

【００２８】ステップＳＴ４において、行番号ｕから
「１」を減算（ディクリメント）し、ステップＳＴ２に
戻る。すなわち、この領域決定回路５０は、ステップＳ
Ｔ２〜ＳＴ４のループにおいて、垂直方向の高域成分か
ら順に変換係数Ｃ_ijの絶対値の累積値を求め、累積値が
画像ブロックＧ_h 全体の絶対値和の１／Ｋ倍である閾値
ＴＨ以上となる行番号ｕを検出し、この行番号ｕを領域
６１を決定する行番号として出力する。

【００２９】また、この領域決定回路５０は、水平方向
の高域成分から順に変換係数Ｃ_ijを絶対値和を求め、上
述の行番号ｕの検出と同様にして、領域６１を決定する
列番号ｖを検出する。具体的には、絶対値回路５３ｖ
は、バッファメモリ１４ａから、水平方向の高域成分か
ら順に読み出される変換係数Ｃ_ijの絶対値を求め、これ
らの変換係数Ｃ_ijの絶対値を累積回路５４ｖに供給す
る。累積回路５４ｖは、各変換係数Ｃ_ijの絶対値和を累
積し、累積値を比較器５５ｖに供給する。比較器５５ｖ
は、累積回路５４ｖからの垂直方向の累積値と乗算器５
２からの閾値ＴＨを比較し、例えば垂直方向の累積値が
閾値ＴＨ以上になったときにＨレベルとなる信号を出力
する。列番号検出回路５６ｖは、累積回路５４ｖの信号
のＨレベルへの変化点を検出し、そのときの累積回路５
４ｖが加算している列番号ｖを領域６１を決定する列番
号として、制御回路１４ｃに供給する。

【００３０】かくして、制御回路１４ｃには、画像ブロ
ックＧ_h の変換係数Ｃ_ijの領域６０を、例えば２つの領
域６１、６２に分割する際に、領域６１と領域６２の比
率（斜め方向の高域成分が小さく、それらを２回加算す
ることによる誤差は無視する）を（１−２／Ｋ）：（２
／Ｋ）とする領域情報（ｕ、ｖ）が供給される。すなわ
ち、領域６１内に含まれる変換係数Ｃ_ijの絶対値和が、
領域６０の変換係数Ｃ_ijの絶対値和に対して所定の割合
となる領域情報（ｕ、ｖ）が供給される。

【００３１】制御回路１４ｃは、ＤＣＴ回路１３からの
変換係数Ｃ_ijを、領域情報（ｕ、ｖ）に基づいて領域６
１、６２毎に例えば互いに異なる量子化幅（番号が若い
領域ほど量子化幅が小さい）で量子化すると共に、複数
の量子化幅の組合せで量子化して、処理単位の量子化デ
ータのデータ量を検出し、あるいは更に可変長符号化し
てデータ量を検出し、処理単位のデータ量が所定値以下
であって最小の量子化幅の（量子化歪みが最小となる）
組合せを検出する。そして、検出された量子化幅の組合
せに対応する量子化器Ｑ_m を選択するための量子化器選
択信号、例えば量子化器Ｑ_m の番号ｍをセレクタ１４ｂ
及び端子６を介して上述の図２に示すパリティ付加回路
１７に供給する。また、この制御回路１４ｃは、領域情
報（ｕ、ｖ）を量子化器Ｑ_m 及び端子７を介して同じく
パリティ付加回路１７に供給する。

【００３２】量子化器Ｑ_m は、制御回路１４ｃからの領
域情報（ｕ、ｖ）に基づいて、例えば上述の図５ａに示
すように、画像ブロックＧ_h の変換係数Ｃ_ijの領域６０
を２つの領域６１、６２に分割し、例えば量子化器Ｑ₁
は、２つの領域６１、６２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６１におい
て量子化幅ｑで量子化を行うと共に、領域６２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、
２つの領域６１、６２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、領域６１において量子化
幅２ｑで量子化を行うと共に、領域６２において量子化
幅４ｑで量子化を行い・・・、すなわち番号が若い量子
化器Ｑ_m ほど小さな量子化幅で（細かく）量子化を行
い、バッファメモリ１４ａから処理単位毎に読み出され
た変換係数Ｃ_ijを量子化して、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
形成し、これらの量子化データをセレクタ１４ｂに供給
する。なお、量子化幅を２倍（例えばｑに対して２ｑ）
にする代わりに、変換係数Ｃ_ijを１／２倍しても同等で
ある。

【００３３】セレクタ１４ｂは、制御回路１４ｃからの
量子化器選択信号に基づいて、各量子化器Ｑ_m の出力の
１つを画像ブロックＧ_h 毎に選択し、選択した量子化デ
ータを符号化回路１５に供給する。

【００３４】この結果、セレクタ１４ｂからは、処理単
位のデータ量が所定のデータ量内に収まり、かつ量子化
歪みが最小となるように量子化されて得られる量子化デ
ータが出力される。そして、このとき、例えば画像ブロ
ックＧ_h の絵柄が複雑なときは、値が「０」でない有意
義な変換係数Ｃ_ijが高域まで広がるが、小さな量子化幅
で細かく量子化する領域６１も大きくなり、重要な変換
係数Ｃ_ijをこの領域６１内とすることができ、従来の装
置に比して、重要な変換係数Ｃ_ijをより細かく量子化す
ることができ、量子化歪みを低減させ得、良好な画質を
得ることができる。また、例えば画像ブロックＧ_h の絵
柄が単調なときは、有意義な変換係数Ｃ_ijは低域に集中
して発生するが、領域６１も小さくなり、従来の装置に
比して、この領域６１により多くのデータ量を割り当て
てより細かく量子化することができ、量子化歪みを低減
させ得、良好な画質を得ることができる。

【００３５】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 code ）器等から構成され、この符
号化回路１５は、セレクタ１４ｂで選択された量子化デ
ータをハフマン符号とランレングス符号によりそれぞれ
符号化して符号化データＶＬＣ_ijを形成し、この符号化
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に供給する。

【００３６】そして、上述の図２に示すパリティ付加回
路１７と同期信号挿入回路１８は、符号化回路１５から
の符号化データＶＬＣ_ij、量子化回路１４からの選択さ
れた量子化器Ｑ_m の番号ｍ及び各画像ブロックＧ_h の領
域情報（ｕ、ｖ）を時分割多重すると共に、パリティ、
同期信号を付加して伝送データを形成する。この結果、
例えば、１処理単位が先頭から順に同期信号、ＩＤ、各
画像ブロックＧ_h で採用された量子化器Ｑ_m の番号ｍ及
び領域情報、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。

【００３７】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個を１ブロックとする画像ブロック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、処理単位のデータ量が所定値
以下であって量子化歪みが最小となる組合せの量子化器
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、符号化データＶＬＣ_ijを端子５を介して出力
する際に、小さな量子化幅で細かく量子化する領域６１
を、単調な絵柄の画像ブロックＧ_h であって有意義な変
換係数Ｃ_ijが低域に集中するときは小さく、複雑な絵柄
の画像ブロックＧ_h であって有意義な変換係数Ｃ_ijが高
域まで広がるときは大きくし、すなわち絵柄に応じて適
応的に領域６１の大きさを決定することにより、重要な
変換係数Ｃ_ijを領域６１内に取り込み、細かく量子化す
ることができ、良好な画質を得ることができる。

【００３８】ここで、小さな量子化幅で細かく量子化す
る領域の他の具体例について説明する。上述の実施例で
は、領域６１の形状を四角形としているが、例えば図５
ｂに示すように、低域成分を含む二等辺三角形の領域６
３とするようにしてもよい。この場合、領域６３を決定
する領域情報としては、行番号ｕあるいは列番号ｖのい
ずれか一方でよく、またその値は、図５ｂに示すよう
に、右下隅の変換係数Ｃ₇₇からジグザグに絶対値を累積
し、累積値が閾値ＴＨ以上となるときの値とするように
する。そして、このようにして得られる領域６３を、そ
れ以外の領域６４よりも細かく量子化することにより、
上述の実施例と同様な効果を得ることができると共に、
上述のように記録する領域情報が少なくて済、所謂オー
バーヘッド量を削減することができる。なお、上述の実
施例では、分割する領域の数を２つとしているが、この
値に限定されるものではなく、２以上であって、各領域
の絶対和が所定の比率であればよい。

【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
れた符号化データ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。

【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、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。

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

【００４２】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。

【００４３】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。

【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。

【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画像ブロックＧ_h の量子化器Ｑ_m
の番号ｍ及び領域情報（ｕ、ｖ）に基づいて、記録の際
に用いられた各画像ブロックＧ_h の量子化器Ｑ_m 及び領
域６１、６２を認識し、この量子化器Ｑ_m に対応する量
子化幅で各領域６１、６２の量子化データをそれぞれ逆
量子化して変換係数Ｃ_ijを再生し、この変換係数Ｃ_ijを
ＩＤＣＴ回路３９に供給する。

【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。

【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４
１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を介してアナ
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、画像データを空間配置にお
ける例えば８×８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Ｃ_ijを算出し、この変換係数Ｃ_ijを量子
化して量子化データを形成し、この量子化データを出力
する際に、１ブロックを少なくとも２つの領域に、例え
ば低域成分が含まれる領域６１とそれ以外の領域６２に
分割すると共に、領域６１、６２にそれぞれ含まれる変
換係数Ｃ_ijの絶対値和が所定の比率になるように分割
し、すなわち領域６１の変換係数Ｃ_ijの絶対値和がブロ
ック全体の変換係数Ｃ_ijの絶対値和に対して所定の割合
となるようにし、領域６１の量子化幅を小さくして、変
換係数Ｃ_ijを量子化することにより、例えば画像ブロッ
クＧ_h の絵柄が複雑なときは、値が「０」でない有意義
な変換係数Ｃ_ijが高域まで広がるが、小さな量子化幅で
細かく量子化する領域６１も大きくなり、重要な変換係
数Ｃ_ijをこの領域６１内とすることができ、従来の装置
に比して、重要な変換係数Ｃ_ijをより細かく量子化する
ことができ、量子化歪みを低減させ得、良好な画質を得
ることができる。また、例えば画像ブロックＧ_h の絵柄
が単調なときは、有意義な変換係数Ｃ_ijは低域に集中し
て発生するが、領域６１も小さくなり、従来の装置に比
して、この領域６１により多くのデータ量を割り当てて
より細かく量子化することができ、量子化歪みを低減さ
せ得、良好な画質を得ることができる。

【００５１】

【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、こ
の変換係数を量子化して出力する際に、１ブロックを少
なくとも２つの領域に分割すると共に、各領域の変換係
数の絶対値和が所定の比率となるように分割し、各領域
毎に量子化幅を変えて量子化することにより、絵柄に応
じて適応的に細かく量子化する領域を変化させることが
でき、重要な変換係数を細かく量子化することができ、
良好な画質を得ることができる。

【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領域決定回路の
回路構成を示すブロック図である。

【図５】上記画像符号化装置を構成する量子化器の互い
に異なる量子化幅を有する領域を示す図である。

【図６】上記画像符号化装置を構成する領域決定回路の
動作を説明するためのフローチャートである。

【図７】従来の画像符号化装置で用いられていた量子化
器の互いに異なる量子化幅を有する領域を示す図であ
る。

【符号の説明】

１２・・・ブロック化回路 １３・・・ＤＣＴ回路 １４・・・量子化回路 １４ｂ・・・セレクタ １４ｃ・・・制御回路 Ｑ_m ・・・量子化器 ５０・・・領域決定回路

Claims (1)

【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、１ブロックを少
   なくとも２つの領域に分割し、各領域毎に量子化幅を変
   えて量子化する量子化手段とを備え、 該量子化手段は、各領域の変換係数の絶対値和が所定の
   比率となるように分割することを特徴とする画像符号化
   装置。