JPH05183889A

JPH05183889A - 画像符号化装置

Info

Publication number: JPH05183889A
Application number: JP35677491A
Authority: JP
Inventors: Michio Nagai; 道雄永井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1991-12-26
Filing date: 1991-12-26
Publication date: 1993-07-23

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。重み係数決定回
路１４ａは、変換係数に重み係数Ｋ_p（Ｋ_p-1＜Ｋ_p）
を、重み係数Ｋ_pの番号ｐの最上位ビットｂ₁から逐次
的に決定するように乗算して量子化し、処理単位のデー
タ量が所定値以下であって最大の重み係数Ｋ_pの番号ｐ
を検出する。量子化器１４ｂは、変換係数に重み係数決
定回路１４ａで検出された重み係数Ｋ_pの番号ｐに対応
した重み係数Ｋ_pを処理単位毎に乗算した後、量子化し
て量子化データを形成する。【効果】実時間処理が可能であって、従来の装置に比
して、回路規模を小さくすることができ、コストを軽減
することができる。

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、特に画像データを変換符号化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。

【０００８】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。あるいは量子化幅が互いに異
なる量子化器を複数用いる代わりに、互いに値が異なる
複数の重み係数を準備しておき、変換係数Ｃ_ijに重み係
数を処理単位毎に乗算した後、一定の量子化幅で量子化
を行い、処理単位のデータ量が所定値以下であって最大
の重み係数を選択し、この重み係数を乗算した変換係数
Ｃ_ijを量子化するようになっている。すなわち、ＶＴＲ
では、処理単位のデータ量が所定以下であって、量子化
歪みが最小となるように効率良く量子化するようになっ
ている。

【０００９】具体的には、量子化回路は、例えば図６に
示すように、処理単位のデータ量が所定値以下であって
最大の重み係数Ｋ_mの番号ｍを決定する重み係数決定回
路８１と、該重み係数決定回路８１からの重み係数Ｋ_m
の番号ｍに基づいて、その番号ｍに対応した重み係数Ｋ
_mを変換係数Ｃ_ijに乗算した後、量子化する量子化器８
２とから構成される。

【００１０】さらに、上記重み係数決定回路８２は、同
じく図６に示すように、互いに異なる重み係数Ｋ_m（Ｋ
_m-1＜Ｋ_m）を有し、変換係数Ｃ_ijに重み係数Ｋ_mをそ
れぞれ乗算した後、量子化するＭ個の量子化器Ｑ_m（ｍ
＝１〜Ｍ）と、該量子化器Ｑ_mからの量子化データをそ
れぞれ可変長符号化するＭ個の符号器ＣＯＤ_mと、該符
号器ＣＯＤ_mからの符号化データＶＬＣ_ijのデータ量を
それぞれ検出するＭ個のデータ量検出回路ＤＥＴ_mと、
該データ量検出回路ＤＥＴ_mからのデータ量に基づい
て、処理単位のデータ量が所定値以下であって最大の重
み係数Ｋ_mの番号ｍを検出する制御回路８３とから構成
される。

【００１１】そして、例えば図７に示すように、画像ブ
ロックの変換係数Ｃ_ijの領域１００を８×８の大きさ
（以下単に８×８という）とすると共に、領域１００を
１６個の領域１０１〜１１６に分割し、量子化器Ｑ_mの
数を例えば１６（ｍ＝１〜１６）個とし、量子化器Ｑ_m
はその番号ｍが若いほど、大きな重み係数Ｋ_mを乗算し
て、すなわち細かく量子化すると共に、各量子化器Ｑ_m
はその領域番号が若いほど細かく量子化する。具体的に
は、各量子化器Ｑ_m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（表に示す値の逆数）倍し、領域１０
４〜１０６において変換係数Ｃ_ijを１／４倍し、領域１
０７、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１
１３〜１１６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１／１
６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、所定数の画像ブロックＧ_hからなる処
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。そして、各量子化器Ｑ_mは、量子化
データをそれぞれ符号器ＣＯＤ_mに供給する。

【００１２】

【表１】

【００１３】各符号器ＣＯＤ_mは、対応する番号ｍの量
子化器Ｑ_mからの量子化データを可変長符号、例えばハ
フマン符号及びランレングス符号を用いて符号化し、得
られる符号化データＶＬＣ_ijをデータ量検出回路ＤＥＴ
_mにそれぞれ供給する。

【００１４】データ量検出回路ＤＥＴ_mは、対応する番
号ｍの符号器ＣＯＤ_mからの符号化データＶＬＣ_ijのデ
ータ量を処理単位毎に検出し、その値を制御回路８３に
供給する。

【００１５】制御回路８３は、処理単位のデータ量が所
定値以下であって、最大の重み係数Ｋ_mの番号ｍを検出
し、この番号ｍを量子化器８２に供給する。

【００１６】量子化器８２は、この番号ｍに基づいて、
この番号ｍに対応した重み係数Ｋ_mを変換係数Ｃ_ijに処
理単位毎に乗算した後、所定の量子化幅ｑで量子化す
る。この結果、量子化器８２からは、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、最大の重み
係数Ｋ_mを乗算して、すなわち最小の量子化幅で量子化
して得られる量子化データが出力される。

【００１７】ところで、効率良く、すなわち所定のデー
タ量以下であって、量子化歪みが最小となるように最小
の量子化幅あるいは最大の重み係数Ｋ_mを高精度で得る
ためには、それぞれ１個の量子化器Ｑ_m、符号器ＣＯＤ
_m及びデータ量検出回路ＤＥＴ_mからなり、実際の量子
化を行う前にデータ量の予測を行うための演算回路８４
を数多く用いる必要があり、例えば上述の具体的な例で
は１６個の演算回路８４を用いている。なお、１つの演
算回路８４により、重み係数Ｋ_mを順次変化させて、処
理単位のデータ量が所定値以下であって、最大の重み係
数Ｋ_mを検出することができるが、処理時間が長く、画
像データの伝送や記録等の実時間処理が必須の装置で
は、適用することができない。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
画像符号化装置では、その方式を、実際の量子化を行う
前にデータ量の予測を行って、離散余弦変換等の直交変
換の変換係数を量子化する所謂フィードフォワード形と
したとき、符号化効率を向上させるためには、上述のよ
うに数多くの演算回路８４が必要となり、回路規模が増
大するという問題があった。

【００１９】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、例えばアダマール変換、離散余弦変換、離
散正弦変換等の直交変換により変換した後、量子化する
際に、実時間処理が可能であって、従来の装置に比して
回路規模を小さくすることができ、コストを軽減するこ
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。

【００２０】

【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
を直交変換して変換係数を算出する直交変換手段と、直
列に接続されたＭ個の演算手段からなり、第ｍ（ｍ＝１
〜Ｍ）段の演算手段は、Ｍビットからなる２進数で表現
され、２^M個の重み係数Ｋ_p（Ｋ_p-1＜Ｋ_p）を識別す
る番号ｐ（ｐ＝ｂ₁ｂ₂・・・ｂ_m・・・ｂ_M、ｂ₁は
最上位ビット）のうちの第１段〜第ｍ−１段の演算手段
から供給されるビットｂ₁〜ビットｂ_m-1に基づいて、
重み係数Ｋ_p（ｐ＝ｂ₁ｂ₂・・・ｂ_m-1０１・・・１
あるいはｂ₁ｂ₂・・・ｂ_m-1１０・・・０）を求め、
該重み係数Ｋ_pを上記第ｍ−１段の演算手段からの変換
係数に所定数のブロックからなる処理単位毎に乗算した
後、量子化して量子化データを形成し、該処理単位の量
子化データのデータ量に基づいて上記重み係数Ｋ_pの番
号ｐのビットｂ_mを決定し、該ビットｂ_mを第ｍ＋１段
〜第Ｍ段の演算手段に供給すると共に、上記第ｍ−１段
の演算手段からの変換係数を第ｍ＋１段の演算手段に供
給するように構成され、上記直交変換手段からの変換係
数に重み係数Ｋ_pを逐次的に乗算して量子化し、量子化
データのデータ量が所定値以下であって最大の重み係数
Ｋ_pの番号ｐを処理単位毎に検出する重み係数決定手段
と、上記直交変換手段からの変換係数に上記重み係数決
定手段で検出された重み係数Ｋ_pの番号ｐに対応した重
み係数Ｋ_pを処理単位毎に乗算した後、量子化して量子
化データを形成し、該量子化データを出力する量子化手
段とを有することを特徴する。

【００２１】

【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直交変換して変
換係数を算出する。そして、直列に接続されたＭ個の演
算手段からなり、第ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）段の演算手段は、
Ｍビットからなる２進数で表現され、２^M個の重み係数
Ｋ_p（Ｋ_p-1＜Ｋ_p）を識別する番号ｐ（ｐ＝ｂ₁ｂ₂
・・・ｂ_m・・・ｂ_M、ｂ₁は最上位ビット）のうちの
第１段〜第ｍ−１段の演算手段から供給されるビットｂ
₁〜ビットｂ_m-1に基づいて、重み係数Ｋ_p（ｐ＝ｂ₁
ｂ₂・・・ｂ_m-1０１・・・１あるいはｂ₁ｂ₂・・・
ｂ_m-1１０・・・０）を求め、この重み係数Ｋ_pを第ｍ
−１段の演算手段からの変換係数に所定数のブロックか
らなる処理単位毎に乗算した後、量子化して量子化デー
タを形成し、処理単位の量子化データのデータ量に基づ
いて重み係数Ｋ_pの番号ｐのビットｂ_mを決定し、この
ビットｂ_mを第ｍ＋１段〜第Ｍ段の演算手段に供給する
と共に、第ｍ−１段の演算手段からの変換係数を第ｍ＋
１段の演算手段に供給するように構成された重み係数決
定手段において、直交変換手段からの変換係数に重み係
数Ｋ_pを逐次的に乗算して量子化し、量子化データのデ
ータ量が所定値以下であって最大の重み係数Ｋ_pの番号
ｐを処理単位毎に検出し、直交変換手段からの変換係数
に重み係数決定手段で検出された重み係数Ｋ_pの番号ｐ
に対応した重み係数Ｋ_pを処理単位毎に乗算した後、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。

【００２２】

【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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。ま
た、この記録系は、上述の量子化を行う際に、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
なるように最小の量子化幅で量子化するようになってい
る。

【００２６】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。

【００２７】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、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、読み出した画像データをＤＣＴ
回路１３に供給する。

【００２８】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。

【００２９】量子化回路１４は、例えば図１に示すよう
に、直列に接続されたＭ個の演算回路ＣＡＬ_m（ｍ＝１
〜Ｍ）等からなり、上記ＤＣＴ回路１３からの変換係数
Ｃ_ijに重み係数Ｋ_p（Ｋ_p-1＜Ｋ_p）を逐次的に乗算し
て量子化し、処理単位のデータ量が所定値以下であって
最大の重み係数Ｋ_pの番号ｐを検出する重み係数決定回
路１４ａと、上記ＤＣＴ回路１３からの変換係数Ｃ_ijに
上記重み係数決定回路１４ａで検出された重み係数Ｋ_p
の番号ｐに対応した重み係数Ｋ_pを処理単位毎に乗算し
た後、量子化して量子化データを形成する量子化器１４
ｂとから構成される。

【００３０】そして、この量子化回路１４は、重み係数
決定回路１４ａにおいて、変換係数Ｃ_ijの実際の量子化
を行う前に、ＤＣＴ回路１３からの変換係数Ｃ_ijを量子
化及び可変長符号化し、処理単位の符号化後のデータ量
が所定値以下であって最大の重み係数Ｋ_pを検出すると
共に、量子化器１４ｂにおいて、ＤＣＴ回路１３からの
変換係数Ｃ_ijにこの重み係数Ｋ_pを乗算した後、所定の
量子化幅ｑで量子化し、得られる量子化データを端子５
を介して上述の図２に示す符号化回路１５に供給するよ
うになっている。換言すると、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で量子化するようにな
っている。なお、この図１に示す遅延回路Ｄは、各演算
回路ＣＡＬ_mから出力される重み係数Ｋ_pの番号ｐの後
述する各ビットの位相を一致させるためのものである。

【００３１】具体的には、演算回路ＣＡＬ_mは、例えば
図４に示すように、Ｍビットからなる２進数で表現さ
れ、重み係数Ｋ_pを識別する番号ｐ（ｐ＝ｂ₁ｂ₂・・
・ｂ_m・・・ｂ_M、ｂ₁は最上位ビット）のうちの第１
段の演算回路ＣＡＬ₁〜第ｍ−１段の演算回路ＣＡＬ
_m-1から供給されるビットｂ₁〜ビットｂ_m-1に基づい
て、重み係数Ｋ_p（Ｋ_p-1＜Ｋ_p、ｐ＝ｂ₁ｂ₂・・・
ｂ_m-1０１・・・１あるいはｂ₁ｂ₂・・・ｂ_m-1１０
・・・０）を求め、該重み係数Ｋ_pを上記演算回路ＣＡ
Ｌ_m-1からの変換係数Ｃ_ijに処理単位毎に乗算した後、
量子化して量子化データを形成する量子化器Ｑ_mと、該
量子化器Ｑ_mからの量子化データを可変長符号化する符
号器ＣＯＤ_mと、該符号器ＣＯＤ_mからの符号化データ
ＶＬＣ_ijのデータ量を処理単位毎に検出し、該処理単位
のデータ量に基づいて重み係数Ｋ_pの番号ｐのビットｂ
_mを決定し、該ビットｂ_mを第ｍ＋１段の演算回路ＣＡ
Ｌ_m+1〜第Ｍ段の演算回路ＣＡＬ_Mに供給すると共に、
上記演算回路ＣＡＬ_m-1からの変換係数Ｃ_ijを上記演算
回路ＣＡＬ_m+1に供給するデータ量検出回路ＤＥＴ_mと
から構成される。なお、上述の図１は、効率良く、すな
わち所定のデータ量以下であって、量子化歪みが最小と
なる最小の量子化幅あるいは最大の重み係数Ｋ_pを精度
良く得るために、重み係数Ｋ_pの数を、例えば下記表２
に示すように１６個としたときの回路構成を示してい
る。また、その重み係数Ｋ_pの値は、従来の技術で述べ
た図７に示すように、画像ブロックの変換係数Ｃ_ijの領
域１００を８×８とすると共に、領域１００を１６個の
領域１０１〜１１６に分割し、各領域１０１〜１１６に
おいて、その領域番号が若いほど大きな値であり、この
表２には重み係数Ｋ_pの逆数を示している。

【００３２】

【表２】

【００３３】そして、第１段の演算回路ＣＡＬ₁の量子
化器Ｑ₁は、ＤＣＴ回路１３に接続され、重み係数Ｋ_p
の番号ｐが供給されず、中央の重み係数Ｋ_p、例えば表
２に示す第８の重み係数Ｋ_p（ｐ＝０１１１）を求め、
この重み係数Ｋ_pをＤＣＴ回路１３からの変換係数Ｃ_ij
に処理単位毎に乗算した後、量子化して量子化データを
形成する。すなわち、領域１０１〜１０４において変換
係数Ｃ_ijを１／１０（表に示す値の逆数）倍し、領域１
０５〜１１１において変換係数Ｃ_ijを１／１２倍し、領
域１１２において変換係数Ｃ_ijを１／１６倍し、領域１
１３〜１１５において変換係数Ｃ_ijを１／２０倍し、領
域１１６において変換係数Ｃ_ijを１／６４倍した後、所
定の量子化幅ｑで量子化を行い、得られる量子化データ
を符号器ＣＯＤ₁に供給する。

【００３４】符号器ＣＯＤ₁は、この量子化データを可
変長符号、例えば所謂ハフマン符号（Huffman code）及
びランレングス符号（Run Length code ）を用いて符号
化し、得られる符号化データＶＬＣ_ijをデータ量検出回
路ＤＥＴ₁に供給する。

【００３５】データ量検出回路ＤＥＴ₁は、符号化デー
タＶＬＣ_ijのデータ量を処理単位毎に検出し、処理単位
のデータ量が所定値以上のときは重み係数Ｋ_pの番号ｐ
のビットｂ₁を１とし、所定値以下のときは０として第
２段の演算回路ＣＡＬ₂〜第４段の演算回路ＣＡＬ₄に
供給すると共に、ＤＣＴ回路１３からの変換係数Ｃ_ijを
第２段の演算回路ＣＡＬ₂に供給する。

【００３６】第２段の演算回路ＣＡＬ₂の量子化器Ｑ₂
は、重み係数Ｋ_pの番号ｐのうちの第１段の演算回路Ｃ
ＡＬ₁から供給されるビットｂ₁に基づいて、ビットｂ
₁が０のときは、この演算回路ＣＡＬ₂が決定するビッ
トｂ₂を０とすると共に、それよりも下位ビットである
ビットｂ₃、ｂ₄を１とする第４の重み係数Ｋ_p（ｐ＝
００１１）を求め、一方、ビットｂ₁が１のときは、上
述と同様にビットｂ₂を０とすると共に、ビットｂ₃、
ｂ₄を１とする第１２の重み係数Ｋ_p（ｐ＝１０１１）
を求め、得られる重み係数Ｋ_pを第１段の演算回路ＣＡ
Ｌ₁からの変換係数Ｃ_ijに処理単位毎に乗算した後、量
子化して量子化データを形成する。すなわち、例えばビ
ットｂ₁が０のときは、領域１０１において変換係数Ｃ
_ijを１／４倍し、領域１０２〜１０４において変換係数
Ｃ_ijを１／６倍し、領域１０５〜１１１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、一方、例えばビットｂ₁が１のときは、領域１０１
において変換係数Ｃ_ijを１／１２倍し、領域１０２〜１
０６において変換係数Ｃ_ijを１／１４倍し、領域１０７
〜１１１において変換係数Ｃ_ijを１／１６倍し、領域１
１２〜１１４において変換係数Ｃ_ijを１／２０倍し、領
域１１５において変換係数Ｃ_ijを１／３２倍し、領域１
１６において変換係数Ｃ_ijを１／６４倍した後、所定の
量子化幅ｑで量子化を行い、このようにして得られる量
子化データを符号器ＣＯＤ₂に供給する。

【００３７】符号器ＣＯＤ₂は、上述の符号器ＣＯＤ₁
と同様に、この量子化データをハフマン符号及びランレ
ングス符号を用いて符号化し、得られる符号化データＶ
ＬＣ_ijをデータ量検出回路ＤＥＴ₂に供給する。

【００３８】データ量検出回路ＤＥＴ₂は、符号化デー
タＶＬＣ_ijのデータ量を処理単位毎に検出し、データ量
が所定値以上のときは重み係数Ｋ_pの番号ｐのビットｂ
₂を１とし、所定値以下のときは０として第３段及び第
４段の演算回路ＣＡＬ₃、ＣＡＬ₄に供給すると共に、
第１段の演算回路ＣＡＬ₁からの変換係数Ｃ_ijを第３段
の演算回路ＣＡＬ₃に供給する。

【００３９】以下、第３段及び第４段の演算回路ＣＡＬ
₃、ＣＡＬ₄も同様の動作により、重み係数Ｋ_pの番号
ｐのビットｂ₃、ｂ₄の値をそれぞれ決定する。すなわ
ち、第３段の演算回路ＣＡＬ₃は、重み係数Ｋ_pの番号
ｐのうちの第１段及び第２段の演算回路ＣＡＬ₁、ＣＡ
Ｌ₂から供給されるビットｂ₁、ｂ₂に基づいて、４種
類の重み係数Ｋ_p（ｐ＝０００１、０１０１、１００
１、１１０１）のうちの１つを求め、この重み係数Ｋ_p
を変換係数Ｃ_ijに処理単位毎に乗算した後、量子化及び
符号化し、得られる符号化データＶＬＣ_ijのデータ量を
検出して、その値に基づいてビットｂ₃の値を決定す
る。また、第４段の演算回路ＣＡＬ₄は、重み係数Ｋ_p
の番号ｐのうちの第１段の演算回路ＣＡＬ₁〜第３段の
演算回路ＣＡＬ₃から供給されるビットｂ₁〜ビットｂ
₃に基づいて、８種類の重み係数Ｋ_p（ｐ＝００００、
００１０、０１００、０１１０、１０００、１０１０、
１１００、１１１０）のうちの１つを求め、この重み係
数Ｋ_pを変換係数Ｃ_ijに処理単位毎に乗算した後、量子
化及び符号化し、得られる符号化データＶＬＣ_ijのデー
タ量を検出して、その値に基づいてビットｂ₄の値を決
定する。

【００４０】かくして、直列に接続されたＭ個の演算回
路ＣＡＬ_m等からなる重み係数決定回路１４ａからは、
ＤＣＴ回路１３からの変換係数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よう
に決定された重み係数Ｋ_pを示す番号ｐが出力される。
ところで、上述の具体的な例では、重み係数Ｋ_pの数を
１６個にしているにもかかわらず、量子化器Ｑ_m、符号
器ＣＯＤ_m及びデータ量検出回路ＤＥＴ_mからなる演算
回路ＣＡＬ_mの数を４個とすることができ、同等の符号
化効率を有する１６個の演算回路８４（上述の図６に示
す）等から構成される従来の装置に比して、回路規模を
小さくすることができ、コストを安くすることができ
る。換言すると、上述したように、高い符号化効率を得
るためには、重み係数Ｋ_pの数を増やすことが必要であ
り、従来の装置では、演算回路８４の数に重み係数Ｋ_p
の数が比例するのに対して、本発明では、演算回路ＣＡ
Ｌ_mの数をＭとすると、重み係数Ｋ_pの数は２^Mとな
り、符号化効率を高くするほど、上述の効果は顕著とな
る。また、重み係数Ｋ_pの番号ｐの決定に、４段の演算
回路ＣＡＬ₁〜ＣＡＬ₄でのデータ処理が必要である
が、各演算回路ＣＡＬ_mは、現在の処理単位に対する重
み係数Ｋ_pの番号ｐのビットｂ_mを決定した後は、次の
処理単位に対するデータ処理を開始することができ、す
なわち所謂パイプライン的にデータ処理を行うことがで
き、実時間処理が可能である。なお、上述の具体的な例
では、第１段の演算回路ＣＡＬ₁は、中央の重み係数Ｋ
_pを第８の重み係数Ｋ_p（ｐ＝０１１１）とし、第２段
以降の各演算回路ＣＡＬ_mは、その演算回路ＣＡＬ_mが
決定するビットｂ_mを０とすると共に、それよりも下位
ビットｂ_m+1、ｂ_m+1、・・・ｂ_Mを１とする重み係数
Ｋ_p（ｐ＝ｂ₁ｂ₂・・・ｂ_m-1０１・・・１）を用い
て、各ビットｂ_mの決定を行っているが、第１段の演算
回路ＣＡＬ₁は、中央の重み係数Ｋ_pを第９の重み係数
Ｋ_p（ｐ＝１０００）とし、第２段以降の演算回路ＣＡ
Ｌ_mは、その演算回路ＣＡＬ_mが決定するビットｂ_mを
１とすると共に、それよりも下位ビットｂ_m+1、
ｂ_m+1、・・・ｂ_Mを０とする重み係数Ｋ_p（ｐ＝ｂ₁
ｂ₂・・・ｂ_m-1１０・・・０）を用いて、各ビットｂ
_mの決定を行うようにしてもよい。

【００４１】以上のようにして決定された重み係数Ｋ_p
の番号ｐは量子化器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に供給される。量子化器
１４ｂは、ＤＣＴ回路１３からの変換係数Ｃ_ijにこの番
号ｐに対応した重み係数Ｋ_pを処理単位毎に乗算した
後、量子化して量子化データを形成し、この量子化デー
タを符号化回路１５に供給する。

【００４２】符号化回路１５は、可変長符号化を行う例
えばハフマン符号とランレングス符号器等から構成さ
れ、この符号化回路１５は、量子化器１４ｂからの量子
化データをハフマン符号及び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をパリティ付加回路１７に供給す
る。

【００４３】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
れた重み係数Ｋ_pの番号ｐを時分割多重すると共に、パ
リティ、同期信号等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、各処理単位で採用された重み係数Ｋ_pの番号
ｐ、所定数の画像ブロックＧ_hの符号化データＶＬ
Ｃ_ij、パリティからなる伝送データが出力される。

【００４４】以上のように、この画像符号化装置は、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
小となるように量子化する、すなわち符号化効率を高め
て量子化する際に、重み係数Ｋ_pを決定するために、演
算回路ＣＡＬ_mを直列にＭ個接続し、例えば図５に示す
ように、第１段の演算回路ＣＡＬ₁は、２^M個の重み係
数Ｋ_pの中央の重み係数Ｋ_pを用いて、重み係数Ｋ_pの
番号ｐのビットｂ₁を決定し、第２段の演算回路ＣＡＬ
₂は、第１段の演算回路ＣＡＬ₁からのビットｂ₁に基
づいて、上記中央の重み係数Ｋ_pで２分割される前半部
あるいは後半部の中央の重み係数Ｋ_pを用いて、ビット
ｂ₂を決定し、以下、後方に接続されている各演算回路
ＣＡＬ_mも同様の動作によって、重み係数Ｋ_pの番号ｐ
の各ビットｂ_mを決定するようにすることにより、従来
の装置に比して、演算回路ＣＡＬ_mの数を大幅に少なく
することができ、コストを軽減することができる。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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処理単位の重み係数Ｋ_pの番号ｐ
に基づいて、記録の際に用いられた重み係数Ｋ_pを認識
し、量子化データを所定の量子化幅ｐを用いて逆量子化
した後、この重み係数Ｋ_p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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】なお、本発明は、上述の実施例に限定され
るものではなく、例えば上述の実施例では、直交変換と
して離散余弦変換を用いているが、所謂アダマール変
換、ハール変換、離散正弦変換等の他の直交変換を用い
る画像符号化装置に適用できることはいうまでもない。

【００５７】

【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
を直交変換して変換係数を算出する。そして、直列に接
続されたＭ個の演算手段からなり、第ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）
段の演算手段は、Ｍビットからなる２進数で表現され、
２^M個の重み係数Ｋ_p（Ｋ_p-1＜Ｋ_p）を識別する番号
ｐ（ｐ＝ｂ₁ｂ₂・・・ｂ_m・・・ｂ_M、ｂ₁は最上位
ビット）のうちの第１段〜第ｍ−１段の演算手段から供
給されるビットｂ₁〜ビットｂ_m-1に基づいて、重み係
数Ｋ_p（ｐ＝ｂ₁ｂ₂・・・ｂ_m-1０１・・・１あるい
はｂ₁ｂ₂・・・ｂ_m-1１０・・・０）を求め、この重
み係数Ｋ_pを第ｍ−１段の演算手段からの変換係数に所
定数のブロックからなる処理単位毎に乗算した後、量子
化して量子化データを形成し、処理単位の量子化データ
のデータ量に基づいて重み係数Ｋ_pの番号ｐのビットｂ
_mを決定し、このビットｂ_mを第ｍ＋１段〜第Ｍ段の演
算手段に供給すると共に、第ｍ−１段の演算手段からの
変換係数を第ｍ＋１段の演算手段に供給するように構成
された重み係数決定手段において、直交変換手段からの
変換係数に重み係数Ｋ_pを逐次的に乗算して量子化し、
量子化データのデータ量が所定値以下であって最大の重
み係数Ｋ_pの番号ｐを処理単位毎に検出し、直交変換手
段からの変換係数に重み係数決定手段で検出された重み
係数Ｋ_pの番号ｐに対応した重み係数Ｋ_pを処理単位毎
に乗算した後、量子化して量子化データを形成すること
により、実時間処理が可能であって、従来の装置に比し
て、回路規模を小さくすることができ、コストを軽減す
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演算回路の回路
構成を示すブロック図である。

【図５】上記画像符号化装置の動作を説明するための図
である。

【図６】従来の画像符号化装置の回路構成を示すブロッ
ク図である。

【図７】変換係数Ｃ_ijの領域においる互いに異なる量子
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１４ａ・・・重み係数決定回路１４ｂ・・・量子化器ＣＡＬ_m・・・演算回路

Claims

【特許請求の範囲】

【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直交
変換して変換係数を算出する直交変換手段と、直列に接続されたＭ個の演算手段からなり、第ｍ（ｍ＝
１〜Ｍ）段の演算手段は、Ｍビットからなる２進数で表
現され、２^M個の重み係数Ｋ_p（Ｋ_p-1＜Ｋ_p）を識別
する番号ｐ（ｐ＝ｂ₁ｂ₂・・・ｂ_m・・・ｂ_M、ｂ₁
は最上位ビット）のうちの第１段〜第ｍ−１段の演算手
段から供給されるビットｂ₁〜ビットｂ_m-1に基づい
て、重み係数Ｋ_p（ｐ＝ｂ₁ｂ₂・・・ｂ_m-1０１・・
・１あるいはｂ₁ｂ₂・・・ｂ_m-1１０・・・０）を求
め、該重み係数Ｋ_pを上記第ｍ−１段の演算手段からの
変換係数に所定数のブロックからなる処理単位毎に乗算
した後、量子化して量子化データを形成し、該処理単位
の量子化データのデータ量に基づいて上記重み係数Ｋ_p
の番号ｐのビットｂ_mを決定し、該ビットｂ_mを第ｍ＋
１段〜第Ｍ段の演算手段に供給すると共に、上記第ｍ−
１段の演算手段からの変換係数を第ｍ＋１段の演算手段
に供給するように構成され、上記直交変換手段からの変
換係数に重み係数Ｋ_pを逐次的に乗算して量子化し、量
子化データのデータ量が所定値以下であって最大の重み
係数Ｋ_pの番号ｐを処理単位毎に検出する重み係数決定
手段と、上記直交変換手段からの変換係数に上記重み係数決定手
段で検出された重み係数Ｋ_pの番号ｐに対応した重み係
数Ｋ_pを処理単位毎に乗算した後、量子化して量子化デ
ータを形成し、該量子化データを出力する量子化手段と
を有することを特徴する画像符号化装置。