JPH05236427A - 画像信号の符号化装置及び符号化方法 - Google Patents

画像信号の符号化装置及び符号化方法

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JPH05236427A
JPH05236427A JP7347592A JP7347592A JPH05236427A JP H05236427 A JPH05236427 A JP H05236427A JP 7347592 A JP7347592 A JP 7347592A JP 7347592 A JP7347592 A JP 7347592A JP H05236427 A JPH05236427 A JP H05236427A
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隆章 山田
Hisafumi Yanagihara
尚史 柳原
Hiroshi Okada
浩 岡田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ＤＣＴ変換によりビデオ信号を高能率符号化し
て記録再生するディジタル画像号符号化装置及び符号化
方法において、最適な量子化器を決定する際に、符号量
推定回路を減少し、回路規模の縮小を図る。 【構成】スペクトラムデータをバッファメモリ５２に取
り込むと共に、符号量推定回路５３−３、５３−７、５
３−１１の出力により、量子化器決定回路５４で最適な
量子化器を粗く決定する。そして、量子化器決定回路５
４の出力により符号量推定回路５６−ｋ、５６−ｋ＋
１、５６−ｋ＋２に対する量子化器を選定する。次に、
バッファメモリ５７にスペクトラムデータを取り込むと
共に、２段目の符号量推定回路５６−ｋ、５６−ｋ＋
１、５６−ｋ＋２の出力により、量子化器決定回路５５
で最適な量子化器を決定する。このように、２段階で量
子化器を決定することにより、符号量推定回路の段数を
減じることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばＤＣＴ（Disc
rete Cosine Transform ）変換によりビデオ信号を高能
率符号化して記録再生するディジタルＶＴＲにおける画
像信号の符号化装置及び符号化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ビデオ信号をディジタル化して磁気テー
プに記録するディジタルＶＴＲの開発が進められてい
る。ディジタルビデオ信号の伝送帯域は非常に広いの
で、ディジタルビデオ信号をそのまま磁気テープに記録
するのは困難である。そこで、このようなディジタルＶ
ＴＲでは、高能率符号化技術を使って、ディジタルビデ
オ信号が磁気テープに記録可能な帯域まで帯域圧縮され
る。このような高能率符号化処理技術のひとつとして、
ＤＣＴ変換が提案されている。
【０００３】ＤＣＴ変換を用いた高能率符号化処理を行
うディジタルＶＴＲでは、例えば（８×８）画素からな
るＤＣＴブロックの時間領域のディジタルビデオ信号が
ＤＣＴ変換によりスペクトラムに変換される。ビデオ信
号には相関があるので、ビデオ信号をスペクトラムに変
換すると、殆どが低周波数成分となる。そして、パワー
の大きいスペクトラムは低周波数に集まり、高域に行く
ほど、そのパワーは小さくなる。
【０００４】ＤＣＴ変換によりスペクトラムに変換され
たデータは、更にハフマン符号等の可変長符号を用いて
符号化される。このように可変長符号化すると、各フレ
ーム毎にデータ数が変動してくる。そこで、所定量のデ
ータをバッファメモリに取込み、このバッファリング単
位のデータの総符号量が所定量以内となるような量子化
器を選択して、量子化を行うようにしている。
【０００５】量子化器は、ＤＣＴ変換により得られたス
ペクトラムを所定数で割算することで、データを圧縮す
る。視覚上、高周波数成分は低周波数成分に比べて目立
たないので、高周波数成分に対する除数が低周波数成分
に対する除数より大きくなるように量子化器が設定され
る。すなわち、高周波に行く程、強力に圧縮が強くかけ
られる。
【０００６】所定量のデータを符号化した時の総符号量
が所定量以内となるように、従来では、図１７に示すよ
うに、各量子化器で量子化した時の総符号量を推定し、
最適な量子化器を選択している。
【０００７】図１７において、入力端子２０１にＤＣＴ
変換により得られたスペクトラムデータが供給される。
このスペクトラムデータがバッファメモリ２０２に供給
される。バッファメモリ２０２には、例えば１５マクロ
ブロック分のスペクトラムデータが蓄えられる。
【０００８】また、入力端子２０１からのスペクトラム
データが符号量推定回路２０３−０〜２０３−１４に供
給される。符号量推定回路２０３−０〜２０３−１４
は、夫々、量子化ステップの異なる量子化器を有してい
る。符号量推定回路２０３−０、２０３−１、２０３−
２、…、２０３−１４に設定されている量子化器は、夫
々、量子化器ナンバ＃Ｑ0 、＃Ｑ1 、＃Ｑ2 …＃Ｑ14と
される。量子化器ナンバは、＃Ｑ0 、＃Ｑ1 、＃Ｑ2 …
＃Ｑ14の順に除数が大きくなるようにされる。すなわ
ち、量子化器ナンバ＃Ｑ0 、＃Ｑ1 、＃Ｑ2 …＃Ｑ14の
順に圧縮が強くかかる。
【０００９】符号量推定回路２０３−０〜２０３−１４
で、量子化器ナンバ＃Ｑ0 〜＃Ｑ14で量子化した時の各
総符号量が推定される。符号量推定回路２０３−０〜２
０３−１４の出力が、夫々、比較回路２０４−０〜２０
４−１４の一方の入力端に供給される。比較回路２０４
−０〜２０４−１４の他方の入力端には、入力端子２０
９からターゲット符号量が供給される。ターゲット符号
量とは、バッファリング単位（例えば１５マクロブロッ
ク）の総符号量の目標値である。バッファリング単位の
総符号量は、このターゲット符号量に最も近く、ターゲ
ット符号量を越えないように量子化するのが望ましい。
【００１０】比較回路２０４−０〜２０４−１４で、量
子化器ナンバ＃Ｑ0 〜＃Ｑ14で量子化した時の各総符号
量とターゲット符号量とが比較される。この比較出力が
量子化器決定回路２０５に供給される。
【００１１】量子化器決定回路２０５で、比較回路２０
４−０〜２０４−１４の出力を用いて、最適な量子化器
が決定される。量子化器２０６の特性は、この決定され
た量子化器と同じ特性とされる。
【００１２】すなわち、例えば、符号量推定回路２０３
−０から符号量推定回路２０３−５までで推定された符
号量がターゲット符号量より大きくなっており、符号量
推定回路２０３−６から符号量推定回路２０３−１４ま
でで推定された符号量がターゲット符号量より小さくな
っていたとする。この場合には、符号量推定回路２０３
−６に設定されている量子化器＃Ｑ6 が、量子化した時
の符号量がターゲット符号量を越えずにそれに最も近い
ので、最適な量子化を行なえる量子化器とされる。そし
て、量子化器２０６は、量子化器＃Ｑ6 の量子化器とさ
れる。
【００１３】量子化器が決定されたら、バッファメモリ
２０２から、バッファリング単位のスペクトラムデータ
が読み出される。このスペクトラムデータが量子化器２
０６で量子化される。量子化器２０６の出力が可変長符
号化回路２０７に供給される。可変長符号化回路２０７
で、量子化されたスペクトラムデータが可変長符号化さ
れる。このように可変長符号化されたデータが出力端子
２０８から出力される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】従来のディジタルＶＴ
Ｒでは、このように、各量子化器（＃Ｑ0 〜＃Ｑ14）に
対応する数の符号量推定回路２０３−０〜２０３−１４
を配設し、これらの符号量推定回路２０３−０〜２０３
−１４の出力を用いて、最適な量子化器を決定するよう
にしている。ところが、このような構成では、符号量推
定回路２０３−０〜２０３−１４の数が多くなり、回路
規模が大きくなるという問題が生じる。
【００１５】したがって、この発明の目的は、回路規模
の縮小が図れる符号化装置及び符号化方法を提供するこ
とにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この発明は、一画面を複
数の画像ブロックに分割し、各画像ブロック毎に画像デ
ータをＤＣＴ変換するＤＣＴ変換手段と、第１段目の決
定手段と第２段目の決定手段との縦続接続からなり、所
定のバッファリング単位のＤＣＴ変換出力の総符号量が
最適となるような最適な量子化器を決定する量子化器決
定手段と、最適な量子化器を用いて、ＤＣＴ変換手段の
出力のスペクトラムを量子化する量子化手段と、量子化
手段の出力を可変長符号化する符号化手段とを備える画
像信号の符号化装置である。
【００１７】この発明は、一画面を複数の画像ブロック
に分割し、各画像ブロック毎に画像データをＤＣＴ変換
するＤＣＴ変換ステップと、第１段目の決定ステップと
第２段目の決定ステップとからなり、所定のバッファリ
ング単位のＤＣＴ変換出力の総符号量が最適となるよう
な最適な量子化器を決定する量子化器決定ステップと、
最適な量子化器を用いて、ＤＣＴ変換手段の出力のスペ
クトラムを量子化する量子化ステップと、量子化手段の
出力を可変長符号化する符号化ステップとを備える画像
信号の符号化方法である。
【００１８】
【作用】第１段目のｍ個の符号量推定回路で粗く最適な
量子化器を選定し、第２段目のｎ個の符号量推定回路で
最終的に最適な量子化器を選定するようにしているの
で、量子化器決定回路に配される符号量推定回路の数を
減じることができ、回路規模の縮小が図れる。
【００１９】
【実施例】以下、この発明の一実施例について、以下の
順序で説明する。 ａ．ディジタルＶＴＲの概要 ｂ．最適な量子化器の選定回路 ｃ．符号量推定回路の一例 ｄ．量子化回路及び可変長符号化回路の一例
【００２０】ａ．ディジタルＶＴＲの概要 先ず、この発明が適用できるディジタルＶＴＲの概要に
ついて説明する。この発明が適用されたディジタルＶＴ
Ｒは、ＤＣＴ変換によりビデオ信号を高能率符号化して
記録するものである。ＤＣＴ変換は、直交変換系の符号
である。１フレームの画面は相関があるので、このよう
にＤＣＴ変換すると、直流成分のレベルが大きな値とな
り、水平及び垂直方向の高周波成分のレベルは極めて小
さくなる。このようなＤＣＴ変換された係数データに対
して、視覚特性に応じて適当なビット数を割り当てるこ
とにより、情報量を大幅に減少できる。
【００２１】図２は、この発明が適用されたディジタル
ＶＴＲの記録系の構成を示すのである。図２において、
入力端子１にビデオ信号が供給される。このビデオ信号
がＡ／Ｄコンバータ２でディジタル化される。このディ
ジタルビデオ信号が有効情報抽出回路３に供給される。
【００２２】有効情報抽出回路３は、入力されるビデオ
信号中から冗長な成分をできる限り取り除き、情報とし
て必要な成分だけを抽出することにより、情報量を減ず
るものである。すなわち、色差信号Ｕ、Ｖの情報量は輝
度信号Ｙの情報量に比べて少ない。また、色差信号Ｕ、
Ｖの精度は輝度信号Ｙに比べて顕著に現れない。したが
って、色差信号の情報量は、更に間引くことができる。
また、水平同期信号や水平ブランキング期間の信号、垂
直同期信号や垂直ブランキング期間の信号は、情報とし
て伝送する必要はないので、除くことができる。
【００２３】有効情報抽出回路３の出力がブロック化回
路４に供給される。ブロック化回路４は、ＤＣＴ変換に
より情報量を圧縮するためのＤＣＴブロックを形成する
ものである。ＤＣＴブロックは、図３に示すように、水
平方向に８画素、垂直方向に８画素の（８×８）画素デ
ータからなる。各画素データのビット数は、８ビットで
ある。このＤＣＴブロックを単位として、後にＤＣＴ変
換が行われる。
【００２４】ブロック化回路４の出力がマクロブロック
合成回路５に供給される。このマクロブロック合成回路
５は、輝度信号Ｙ、色差信号Ｕ及びＶのブロックのう
ち、互いに位置の等しいものを集めてマクロブロックを
構成するものである。この発明が適用されたディジタル
ＶＴＲでは、輝度信号Ｙの画素数は、色差信号Ｕ、Ｖの
画素数の４倍になる。そこで、図４に示すように、輝度
信号の４ブロックと、同一位置の色差信号Ｕ、Ｖの各１
ブロックとから、１マクロブロックを構成するようにし
ている。このようなマクロブロックを構成することによ
り、シャフリングや補間処理がし易くなる。
【００２５】マクロブロック合成回路５の出力がシャフ
リング回路６に供給される。シャフリング回路６によ
り、シャフリングがなされる。なお、この発明が適用さ
れたディジタルＶＴＲでは、隣接するマクロブロックを
３つ集めてスーパーマクロブロックを構成し、このスー
パーマクロブロックを単位としてシャフリングを行うよ
うにしている。このように隣接するマクロブロックを３
つ集めてスーパーマクロブロックを構成してシャフリン
グを行うと、シャフリング単位が大きくなり、キュー、
レビューを行った時にも再生画像が認識し易い。
【００２６】シャフリング回路６の出力がＤＣＴ変換回
路７に供給される。ＤＣＴ変換回路７は、ＤＣＴブロッ
ク毎にＤＣＴ変換を行うものである。このようなＤＣＴ
変換で、時間軸上のビデオ信号がスペクトラムに変換さ
れ、ビデオ信号の情報量が圧縮される。そして、このス
ペクトラムデータは、１バッファリング単位のスペクト
ラムデータを可変長符号化回路８で可変長符号化した時
の総符号量が、所定量に最も近く所定量を越えないよう
に、量子化される。このＤＣＴ変換回路７の出力が可変
長符号化回路８に供給される。
【００２７】可変長符号化回路８は、ＤＣＴ変換回路７
により得られるスペクトラムデータを可変長符号化する
ものである。可変長符号化回路８の出力がエラー訂正符
号化回路９に供給される。
【００２８】エラー訂正符号化回路９により、記録デー
タにエラー訂正符号が付加される。このエラー訂正符号
化回路９の出力がシンク及びＩＤ付加回路１０に供給さ
れる。シンク及びＩＤ信号付加回路１０で、シンク及び
ＩＤ信号が付加される。
【００２９】シンク及びＩＤ信号付加回路１０の出力が
変調回路１１に供給される。変調回路１１で、記録デー
タが所定の変調方式で変調される。この変調回路１１の
出力が記録アンプ１２を介して、ヘッド１３に供給さ
れ、磁気テープ１４に記録される。
【００３０】図５は、再生系の構成を示すものである。
図５において、磁気テープ２１の記録信号がヘッド２２
で再生される。この再生信号が再生アンプ２３を介し
て、復調回路２４に供給される。復調回路２４の出力が
シンク及びＩＤ再生回路２５に供給される。シンク及び
ＩＤ検出回路２５で、シンク及びＩＤ信号が検出され
る。
【００３１】シンク及びＩＤ信号検出回路２５の出力が
エラー訂正回路２６に供給される。エラー訂正回路２６
で、エラー訂正処理が行われる。エラー訂正回路２６の
出力が可変長符号の復号化回路２７に供給される。復号
化回路２７で、可変長符号が復号される。復号化回路２
７に出力から、記録信号のスペクトラムデータが得られ
る。
【００３２】可変長符号の復号化回路２７の出力が逆Ｄ
ＣＴ変換回路２８に供給される。逆ＤＣＴ変換回路２８
で、スペクトラムのデータから時間領域のデータへの変
換がなされる。この逆ＤＣＴ変換回路２８の出力がデシ
ャフリング回路２９に供給される。
【００３３】デシャフリング回路２９の出力がマクロブ
ロック分解回路３０に供給される。マクロブロック分解
回路３０の出力がデブロック回路３１に供給される。デ
ブロック回路３１で、ＤＣＴブロックが分解される。デ
ブロック回路３１の出力が情報付加回路３２に供給され
る。情報付加回路３２の出力がＤ／Ａコンバータ３３に
供給される。Ｄ／Ａコンバータ３３の出力が出力端子３
４から取り出される。
【００３４】ｂ．最適な量子化器の選定回路 前述したように、１バッファリング単位（例えば１５マ
クロブロック）のスペクトラムデータを可変長符号化回
路８で可変長符号化した時の総符号量がターゲット符号
量に最も近くターゲット符号量を越えないようになる最
適な量子化器を選定して、この最適な量子化器を用いて
ＤＣＴ変換回路７からのスペクトラムデータが量子化さ
れる。最適な量子化器は、図１に示すように、２段階の
量子化器決定手段により構成される。
【００３５】なお、量子化器としては、図６に示すよう
に、例えば＃Ｑ0 〜＃Ｑ14の１５種類のものが用意され
る。各量子化器の係数は、スペクトラムデータを図７に
示すように１６のエリアに分割した時の、各エリアナン
バの値に対する除数を示している。図６に示すように、
各係数は、水平及び垂直共に高周波数に行く程除数が大
きくなるように設定される。これにより、高域に行くほ
ど、圧縮が強くかかる。また、量子化器ナンバは、＃Ｑ
0 、＃Ｑ1 、＃Ｑ2 、…の順に、全体の除数が大きくな
るように設定される。すなわち、量子化器ナンバ＃
Ｑ0 、＃Ｑ1 、＃Ｑ2 、…の順に圧縮が強くかかり、符
号量が減少される。
【００３６】図１において、入力端子５１にＤＣＴ変換
回路７からのスペクトラムデータが供給される。このス
ペクトラムデータは、図８に示すように、ジグザグにス
キャンされて入力される。このスペクトラムデータがバ
ッファメモリ５２に供給されると共に、符号量推定回路
５３−３、５３−７、５３−１１に供給される。
【００３７】符号量推定回路５３−３は、量子化器ナン
バ＃Ｑ3 で量子化した時の符号量がターゲット符号量以
下になるかどうかを判断するものである。符号量推定回
路５３−７は、量子化器ナンバ＃Ｑ7 で量子化した時の
符号量がターゲット符号量以下になるかどうかを判断す
るものである。符号量推定回路５３−１１は、量子化器
ナンバ＃Ｑ11で符号化した時の符号量がターゲット符号
量以下になるかどうかを判断するものである。
【００３８】符号量推定回路５３−３の出力が第２ステ
ップ量子化器決定回路５４に供給されると共に、量子化
器決定回路５５に供給される。符号量推定回路５３−７
の出力が第２ステップ量子化器決定回路５４に供給され
ると共に、量子化器決定回路５５に供給される。
【００３９】第２ステップ量子化器決定回路５４は、符
号量推定回路５３−３、５３−７、５３−１１の出力を
用いて、符号量推定回路５６−ｋ、５６−ｋ＋１、５６
−ｋ＋２の特性を決定する。
【００４０】すなわち、図９に示すように、量子化器ナ
ンバ＃Ｑ3 、＃Ｑ7 及びＱ11で量子化した時の符号量が
何れもターゲット符号量Ｄth以下になる時には、最適な
量子化器は量子化器ナンバ＃Ｑ0 、＃Ｑ1 、＃Ｑ2 、＃
Ｑ3 のうちのどれか（図９では量子化器ナンバＱ1 ）に
なる。そこで、この場合には、符号量推定回路５６−ｋ
が量子化器ナンバ＃Ｑ0 とされ、符号量推定回路５６−
ｋ＋１が量子化器ナンバ＃Ｑ1 とされ、符号量推定回路
５６−ｋ＋２が量子化器ナンバ＃Ｑ2 とされる。
【００４１】図１０に示すように、量子化器ナンバ＃Ｑ
3 で量子化した時の符号量がターゲット符号量Ｄth以上
になり、量子化器ナンバ＃Ｑ7 及びＱ11で量子化した時
の符号量がターゲット符号量Ｄth以下になる場合には、
最適な量子化器は量子器ナンバ＃Ｑ4 、＃Ｑ5 、＃
Ｑ6 、＃Ｑ7 のどれか（図１０では量子化器ナンバ
Ｑ5 ）になる。そこで、この場合には、符号量推定回路
５６−ｋが量子化器ナンバ＃Ｑ4 とされ、符号量推定回
路５６−ｋ＋１が量子化器ナンバ＃Ｑ5 とされ、符号量
推定回路５６−ｋ＋２が量子化器ナンバ＃Ｑ6 とされ
る。
【００４２】図１１に示す用に、量子化器ナンバ＃Ｑ3
及び＃Ｑ7 で符号化した時に符号量がターゲット符号Ｄ
th以上で、量子化器ナンバ＃Ｑ11で符号化した時に符号
量がターゲット符号量Ｄth以下になる場合には、最適な
量子化器は量子化器ナンバ＃Ｑ8 、＃Ｑ9 、＃Ｑ10、＃
Ｑ11のどれか（図１１では量子化器ナンバＱ9 ）にな
る。そこで、この場合には、符号量推定回路５６−ｋが
量子化器ナンバ＃Ｑ8 とされ、符号量推定回路５６−ｋ
＋１が量子化器ナンバ＃Ｑ9 とされ、符号量推定回路５
６−ｋ＋２が量子化器ナンバ＃Ｑ10とされる。
【００４３】図１２に示すように、量子化器ナンバ＃Ｑ
3 、＃Ｑ7 、及び＃Ｑ11で符号化した時に符号量が何れ
もターゲット符号量Ｄth以上になる場合には、最適な量
子化器は量子化器ナンバ＃Ｑ12、＃Ｑ13、＃Ｑ14、＃Ｑ
15のどれか（図１２では量子化器ナンバＱ14）になる。
そこで、この場合には、符号量推定回路５６−ｋが量子
化器ナンバＱ12とされ、符号量推定回路５６−ｋ＋１が
量子化器ナンバ＃Ｑ13とされ、符号量推定回路５６−ｋ
＋２が量子化器ナンバ＃Ｑ14とされる。
【００４４】図１において、バッファメモリ５２の出力
がバッファメモリ５７に供給されると共に、符号量推定
回路５６−ｋ、５６−ｋ＋１、５６−ｋ＋２に供給され
る。符号量推定回路５６−ｋ、５６−ｋ＋１、５６−ｋ
＋２の出力が量子化器決定回路５５に供給される。量子
化器決定回路５５で、符号量推定回路５３−３、５３−
７、５３−１１の出力と、符号量推定回路５６−ｋ、５
６−ｋ＋１、５６−ｋ＋２の出力とから、最適な量子化
器か決定される。
【００４５】すなわち、量子化器決定回路５５は、符号
量推定回路５３−３、５３−７、５３−１１の出力によ
り、最適な量子化器は量子化器ナンバ＃Ｑ0 、＃Ｑ1 、
＃Ｑ 2 、＃Ｑ3 のうちの何れかか、量子器ナンバ＃
Ｑ4 、＃Ｑ5 、＃Ｑ6 、＃Ｑ7 のうちの何れかか、量子
化器ナンバ＃Ｑ8 、＃Ｑ9 、＃Ｑ10、＃Ｑ11のうちの何
れかか、量子化器ナンバ＃Ｑ12、＃Ｑ13、＃Ｑ14、のう
ちの何れかかを判断する。そして、符号量推定回路５６
−ｋ、５６−ｋ＋１、５６−ｋ＋２の出力により、その
中で最適の量子化器が決定される。
【００４６】量子化器決定回路５５で決定された量子化
器と同じ量子化特性が量子化器５８に設定される。バッ
ファメモリ５７の出力がこの量子化器５８で量子化され
る。量子化回路５８の出力が可変長符号化回路５９に供
給される。この可変長符号化回路５９は、図２における
可変長符号化回路８に対応する。
【００４７】このように、２段階の量子化器決定ステッ
プにより最適な量子化器を決定するすると、最適な量子
化器を決定するための符号量推定回路の数を減じること
ができる。
【００４８】つまり、この発明では、先ず、第１段目の
ｍ個の符号量推定回路５３−３、５３−７、５３−１１
で粗く最適な量子化器を選定し、第２段目のｎ個の符号
量推定回路５６−ｋ、５６−ｋ＋１、５６−ｋ＋２で最
終的に最適な量子化器を選定するようにしている。この
場合、第１段目のｍ個の符号量推定回路と、第２段目の
ｎ個の符号量推定回路とから、（ｍ＋ｎ＋ｍ×ｎ）個の
量子化器に相当する種類のうちの最適な量子化器を選定
することができる。例えば、量子化器の種類が量子化器
ナンバ＃Ｑ0 〜＃Ｑ14までの１５種類の場合、従来の１
段階の構成では１５個の符号量推定回路が必要であった
が、この発明では、第１段目と２段目とに夫々３個づつ
の計６個の符号量推定回路で良い。
【００４９】第１段目に配設する符号量推定回路と第２
段目に配設する符号量推定回路の数は、以下のように設
定するのが最適である。すなわち、この発明では、ｍ個
の第１段目の符号量推定回路と、ｎ個の第２段目のｎ個
の符号量推定回路とで、（ｍ＋ｎ＋ｍ×ｎ）個の量子化
器の種類のうちの最適な量子化器を選定することができ
る。ここで、全体の符号量推定回路の数をα α＝ｍ＋ｎ…(1) とし、 Ｐ＝ｍ＋ｎ＋ｍ×ｎ…(2) とする。(1) 式(2) 式より、 α＝（ｍ2 ＋Ｐ）／（ｍ＋１）…(3) となる。(3) 式より図１３に示すような関係が得られ
る。ここで、αの最小値になる時、最も全体の符号量推
定回路の数を削減できる。αは、 ｍ＝√（１＋Ｐ）−１…(4) の時に最小となり、その時のαの値は、α＝２ｍとな
る。(1) 式より、 α＝ｍ＋ｎ であるから、第１段目の符号量推定回路の数ｍと、第２
段目の符号量推定回路の数ｎとを、 ｍ＝ｎ＝√（１＋Ｐ）−１…(5) とした時、最も符号量推定回路の数を少なくすることが
できる。
【００５０】ｃ．符号量推定回路の一例 図１４は、符号量推定回路５３−３、５３−７、５３−
１１、及び５６−ｋ、５６−ｋ＋１、５６−ｋ＋２の一
例である。
【００５１】図１４において、入力端子７１に例えば１
０ビットのスペクトラムデータが供給される。このスペ
クトラムデータが絶対値回路７２に供給される。絶対値
回路７２で、このスペクトラムデータのサインビットが
除かれ、９ビットの絶対値データが出力される。絶対値
回路７２の出力が割算回路７３に供給される。
【００５２】割算回路７３は、入力されたスペクトラム
データの夫々を、所定の係数で割算して、量子化するも
のである。量子化器種類としては、前述したように、＃
Ｑ0〜＃Ｑ14の１５種類のものが用意されている。量子
化器テーブル７４からは、これら１５種類の量子化器の
係数のうちの１種類の係数が出力される。
【００５３】割算回路７３の出力が丸め回路７５及び切
捨て回路７６に供給される。丸め回路７５で、割算回路
７３の出力うちの端数のデータが丸められる。切捨て回
路７６で、割算回路７３の出力のうちの端数のデータが
切捨てられる。丸め回路７５の出力がスイッチ回路７７
の端子７７Ａに供給される。切捨て回路７６の出力がス
イッチ回路７７の端子７７Ｂに供給される。
【００５４】カウンタ７８は、ＤＣＴブロックのブロッ
クアドレスに対応して、０から６３までカウント動作を
行う。このカウンタ７８の出力がデコーダ７９に供給さ
れる。デコーダ７９でこのアドレスがデコードされる。
このデコーダ７９の出力がスイッチ回路７７に供給され
る。
【００５５】丸め回路７５、切捨て回路７６、及びスイ
ッチ回路７７は、割算回路７３で割算した結果の端数
を、丸め処理するのか、切捨て処理するのかを決定する
ものである。図７に示すエリア中、水平及び垂直の高周
波となるエリア（エリアナンバ＃３、＃５、＃８、＃１
２、＃１３、＃１４、＃１５）では、端数は切捨てら
れ、他のエリアでは端数は丸められる。デコーダ７９で
エリアのアドレスがデコードされ、そのアドレスに応じ
て、スイッチ回路７７が切り換えられる。すなわち、エ
リアナンバ＃３、＃５、＃８、＃１２、＃１３、＃１
４、＃１５となるアドレスでは、スイッチ回路７７が端
子７７Ｂ側に切り換えられ、他のアドレスでは、スイッ
チ回路７７が端子７７Ａ側に切り換えられる。
【００５６】スイッチ回路７７の出力が係数「０」判定
回路８０に供給される。上述のように、スペクトラムデ
ータを量子化し、その端数を丸め或いは切捨て処理する
と、殆どのデータは「０」となる。「０」判定回路８０
で、入力データが「０」かどうかが判断される。入力デ
ータが「０」以外なら、カウンタ８１がリセットされ
る。入力データが「０」なら、カウンタ８１により入力
データ「０」が何回続くかがカウントされる。入力デー
タが次に「０」以外になると、カウンタ８１がリセット
される。これにより、カウンタ８１で、「０」以外のデ
ータと次に「０」と以外となる間に、「０」のデータが
何回続くかが求められる。すなわち、カウンタ８１で、
「０」のランレングスが求められる。
【００５７】カウンタ８１の出力がランレングス「１
５」以下検出回路８２に供給される。ランレングス「１
５」以下検出回路８２は、「０」のランレングスが符号
化できるレンジを越えているかどうかを判断するもので
ある。ランレングス「１５」以下検出回路８２で、
「０」のランレングスが「１５」以下かどうかが検出さ
れる。ランレングスが「１５」以下の場合には、カウン
タ８１の出力が例えば４ビットで２次元ハフマンテーブ
ル８４に供給される。ランンレングスが「１５」より大
きい場合には、そのことを示す信号がＯＲゲート８５に
供給される。
【００５８】また、スイッチ回路７７の出力が係数「１
６」以下検出回路８３供給される。係数「１６」以下検
出回路８３は、振幅が符号化できるレンジを越えている
かどうかを検出するためのものである。係数「１６」以
下検出回路８３で、係数データが「１６」以下かどうか
が検出される。係数が「１６」以下の場合には、スイッ
チ回路７７の出力が４ビットで２次元ハフマンビット長
テーブル８４に供給される。係数が１６より大きい場合
には、そのことを示す信号が係数「１６」以下検出回路
８３からＯＲゲート８５に供給される。
【００５９】２次元ハフマンビット長テーブル８４で、
カウンタ８１からランレングス「１５」以下検出回路８
２を介して与えられる「０」のランレングスと、スイッ
チ回路７７から係数「１６」以下検出回路８２を介して
与えられる係数値（振幅値）とから、２次元ハフマンコ
ードで可変長符号化して時のビット長が求められる。
【００６０】なお、ここで、２次元ハフマンコードは、
「０」のランレングスと、振幅値との２次元データを用
いて、図１５に示すように、可変長符号化処理を行う。
図１５に示すように、スキャン順に先ず振幅「５」のデ
ータが出力され、振幅「０」のデータが「２」続いてか
ら振幅「２」のデータが出力され、振幅「０」のデータ
が「５」続いてから振幅「１」のデータが出力され、振
幅「０」のデータが「２」続いてから振幅「１」のデー
タが出力されるような場合、（０，５）、（２，２）、
（５，１）、（２，１）のように、２次元データが形成
される。２次元ハフマンテーブル８４で、このように２
次元ハフマン符号化した時のビット長が求められる。求
められたビット長がスイッチ回路８６の端子８６Ａに供
給される。
【００６１】符号化できるレンジを越えている場合に
は、エスケープコードが出力されるが、このようにエス
ケープコードが出力されると、符号長が２２ビットにな
る。この「２２」の値が端子８７からスイッチ回路８６
の端子８６Ｂに供給される。
【００６２】符号化できるレンジ内にある場合には、Ｏ
Ｒゲート８５の出力は「Ｌ」レベルである。この場合に
は、スイッチ回路８６が端子８６Ａ側に切り換えられ
る。したがって、スイッチ回路８６からは、２次元ハフ
マン符号により可変長符号化した時のビット数が出力さ
れる。
【００６３】符号化できるレンジを越えている場合に
は、「０」のランレングスが「１５」より大きいか、又
は係数が「１６」より大きくなるので、ＯＲゲート８５
の出力が「Ｈ」レベルになる。このＯＲゲート８５の出
力が「Ｈ」レべルになったら、スイッチ回路８６が端子
８６Ｂ側に切り換えられる。これにより、スイッチ回路
８６からは、「２２」のビット数が出力される。
【００６４】スイッチ回路８６の出力が加算回路８８に
供給される。加算回路８８の出力がレジスタ８９に供給
される。レジスタ８９の出力が加算回路９０に供給され
ると共に、加算回路８８に供給される。
【００６５】端子９１に、エンド・オブ・ブロックの符
号量（４×６×ｎ（ｎは１バッファリング単位のマクロ
ブロック数で例えば１５））が与えられる。加算回路９
０で、レジスタ８９の出力にエンド・オブ・ブロックの
符号量が加算される。加算回路９０の出力がレジスタ９
２に供給される。
【００６６】カウンタ７８は、１ブロックのアドレス
（８×８＝６４）に相当する値を発生している。このカ
ウンタ７８の出力が「６３」検出回路９３に供給され
る。「６３」検出回路９３の出力から、１ブロックのア
ドレス数に達したかどうかが検出される。「６３」検出
回路９３の出力が１／６分周回路９４、１／ｎ（ｎは１
バッファリング単位のマクロブロック数で例えば１５）
分周回路９５に供給される。
【００６７】１マクロブロックは輝度信号４ブロックと
色差信号Ｒ−Ｙ及びＢ−Ｙの各１マクロブロックの合計
６ブロック分である。したがって、１／６分周回路９４
からは、１マクロブロック単位で出力が現れる。バッフ
ァリング単位をｎマクロブロック（ｎ＝１５）とする
と、１／ｎ分周回路９５からは、バッファリング単位毎
に出力が現れる。１／ｎ分周回路９５の出力がレジスタ
８９のリセット端子に供給されると共に、レジスタ９２
のイネーブル端子に供給される。
【００６８】レジスタ８９及び加算回路８８により、ス
ペクトラムデータを１バッファリング単位分可変長符号
化した時の総符号量が求められる。そして、加算回路９
０でこの符号量にエンド・オブ・ブロックの符号が加算
され、１バッファリング単位の総符号量が求められる。
この１バッファリング単位の総符号量が比較回路９６に
供給される。比較回路９６には、端子９７からターゲッ
ト符号量が供給される。比較回路９６で、１バッファリ
ング単位の符号量がターゲット符号量以下かどうかが判
断される。比較回路９６の出力が出力端子９８から出力
される。
【００６９】出力端子９８の出力から、量子化器テーブ
ル７４に設定された量子化器で量子化した時の符号量が
ターゲット符号量を越えているかどかが判断できる。
【００７０】ｄ．量子化回路及び可変長符号化回路の一
例 図１６は、量子化回路５８と、可変符号化回路５９の一
例である。図１６において、入力端子１０１に、１０ビ
ットのスペクトラムデータが供給される。このスペクト
ラムデータが絶対値回路１０２に供給される。また、入
力データのサインビットは、２次元ハフマンテーブル１
００に供給される。絶対値回路１０２の出力が割算回路
１０３に供給される。
【００７１】入力端子１０４には、量子化器選択信号が
供給される。この量子化器選択信号が量子化器テーブル
１０５に供給される。量子化器テーブル１０５からは、
選択された量子化器に対応する係数が発生される。この
係数が割算回路１０３に供給される。
【００７２】割算回路１０３の出力が丸め回路１０６及
び切捨て回路１０７に供給される。丸め回路１０６の出
力がスイッチ回路１０８の端子１０８Ａに供給される。
切捨て回路１０７の出力がスイッチ回路１０８の端子１
０８Ｂに供給される。
【００７３】カウンタ１０９は、ＤＣＴブロックのブロ
ックアドレスに対応して、０から６３までカウント動作
を行う。このカウンタ１０９の出力がデコーダ１１０に
供給される。デコーダ１１０でこのアドレスがデコード
される。このデコーダ１１０の出力がスイッチ回路１０
８に供給される。
【００７４】丸め回路１０６、切捨て回路１０７、及び
スイッチ回路１０８は、割算回路１０３で割算した結果
の端数を、丸め処理するのか、切捨て処理するのかを決
定するものである。エリアナンバ＃３、＃５、＃８、＃
１２、＃１３、＃１４、＃１５となるアドレスでは、ス
イッチ回路１０８が端子１０８Ｂ側に切り換えられ、他
のアドレスでは、スイッチ回路１０８が端子１０８Ａ側
に切り換えられる。
【００７５】スイッチ回路１０８の出力が係数「０」判
定回路１１１に供給される。係数「０」判定回路１１１
で、入力データが「０」かどうかが判断される。入力デ
ータが「０」以外なら、カウンタ１１２がリセットされ
る。入力データが「０」なら、カウンタ１１２により入
力データ「０」が何回続くかがカウントされる。入力デ
ータが次に「０」以外になると、カウンタ１１２がリセ
ットされる。これにより、カウンタ１１２で、「０」以
外のデータと次に「０」と以外となるデータとの間に続
く「０」のランレングスが求められる。
【００７６】カウンタ１１２の出力がランレングス「１
５」以下検出回路１１３に供給される。ランレングス
「１５」以下検出回路１１３で、「０」のランレングス
が「１５」以下かどうかが検出される。ランレングスが
「１５」以下の場合には、カウンタ１１２の出力が例え
ば４ビットで２次元ハフマンテーブル１００に供給され
る。ランレングスが「１５」より大きい場合には、その
ことを示す信号がＯＲゲート１１４に供給される。
【００７７】また、スイッチ回路１０８の出力が係数
「１６」以下検出回路１１５に供給される。係数「１
６」以下検出回路１１５は、係数データが「１６」以下
かどうかを検出するものである。係数が「１６」以下の
場合には、スイッチ回路１０８の出力が４ビットで２次
元ハフマンテーブル１００に供給される。係数が「１
６」より大きい場合には、そのことを示す信号が係数
「１６」以下検出回路１１５からＯＲゲート１１４に供
給される。
【００７８】２次元ハフマンテーブル１００で、カウン
タ１１２からランレングス「１５」以下検出回路１１３
を介して与えられる「０」のランレングスと、スイッチ
回路１０８から係数「１６」以下検出回路１１５を介し
て与えられる係数（振幅値）とから、２次元ハフマンコ
ードで可変長符号化した符号が得られる。この可変長符
号がスイッチ回路１１６の端子１１６Ａに供給される。
【００７９】また、サインビットと、ゼロのランレング
スと、エスケープコードとから、レンジ外の２２ビット
の符号が構成され、このレンジ外の符号がスイッチ回路
１１６の端子１１６Ｂに供給される。可変長符号化され
る入力データがレンジ外の場合には、ＯＲゲート１１４
の出力が「Ｈ」レベルになる。
【００８０】符号化できるレンジ内の場合には、ＯＲゲ
ート１１４の出力が「Ｌ」レベルになり、スイッチ回路
１１６が端子１１６Ａ側に設定される。したがって、２
次元可変長符号化された符号がスイッチ回路１１６から
出力される。
【００８１】符号化できるレンジを越えている場合に
は、ＯＲゲート１１４から「Ｈ」レベルの出力が現れ
る。この場合には、スイッチ回路１１６が端子１１６Ｂ
側に切り換えられる。したがって、２２ビットのエスケ
ープ・コードがスイッチ回路１１６から出力される。
【００８２】スイッチ回路１１６の出力がスイッチ回路
１１７の端子１１７Ａに供給される。スイッチ回路１１
７の端子１１７Ｂには、端子１１８からエンド・オブ・
ブロックのデータが供給される。
【００８３】カウンタ１０９の出力が「０」検出回路１
１９に供給される。「０」検出回路１１９の出力がスイ
ッチ回路１１７に供給される。「０」検出回路１１９の
出力により、次のＤＣＴブロックの先頭でスイッチ回路
１１７が端子１１７Ｂ側に切り換えられ、エンド・オブ
・ブロックのデータが付加される。スイッチ回路１１７
の出力が出力端子１２０から出力される。出力端子１２
０の出力から、量子化テーブル１０５に設定された量子
化器で量子化したスペクトラムデータの可変長符号が出
力される。
【００８４】
【発明の効果】この発明によれば、第１段目のｍ個の符
号量判定回路で粗く最適な量子化器を選定し、第２段目
のｎ個の符号量推定回路で最終的に最適な量子化器を選
定するようにしているので、量子化器決定回路に配され
る符号量推定回路の数を減じることができる。例えば、
従来の１段の構成では、１５種類の量子化器の中で最適
な量子化器を選定するのに１５個の符号量判定回路が必
要であったが、この発明では、第１段目と２段目とに夫
々３個づつの計６個の符号量判定回路で良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例のブロック図である。
【図２】この発明が適用できるディジタルＶＴＲの記録
系の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明が適用できるディジタルＶＴＲにおけ
るＤＣＴブロックの説明に用いる略線図である。
【図４】この発明が適用できるディジタルＶＴＲにおけ
るマクロブロックの説明に用いる略線図である。
【図５】この発明が適用できるディジタルＶＴＲの再生
系の構成を示すブロック図である。
【図６】この発明が適用できるディジタルＶＴＲにおけ
る量子化器の説明に用いる略線図である。
【図７】この発明が適用できるディジタルＶＴＲにおけ
るエリアの説明に用いる略線図である。
【図８】この発明が適用できるディジタルＶＴＲにおけ
るスペクトラムデータの読み出しの説明に用いる略線図
である。
【図９】この発明の一実施例の説明に用いる略線図であ
る。
【図１０】この発明の一実施例の説明に用いる略線図で
ある。
【図１１】この発明の一実施例の説明に用いる略線図で
ある。
【図１２】この発明の一実施例の説明に用いる略線図で
ある。
【図１３】この発明の一実施例の説明に用いるグラフで
ある。
【図１４】この発明の一実施例における符号量推定回路
の一例のブロック図である。
【図１５】この発明の一実施例における可変長符号化の
説明に用いる略線図である。
【図１６】この発明の一実施例における量子化回路及び
可変長符号化回路の一例のブロック図である。
【図１７】従来の量子化器決定回路の一例のブロック図
である。
【符号の説明】
５２，５７ バッファメモリ ５３，５６ 符号量推定回路 ５４，５５ 量子化器決定回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一画面を複数の画像ブロックに分割し、
    各画像ブロック毎に画像データをＤＣＴ変換するＤＣＴ
    変換手段と、 第１段目の決定手段と第２段目の決定手段との縦続接続
    からなり、所定のバッファリング単位の上記ＤＣＴ変換
    出力の総符号量が最適となるような最適な量子化器を決
    定する量子化器決定手段と、 上記最適な量子化器を用いて、上記ＤＣＴ変換手段の出
    力のスペクトラムを量子化する量子化手段と、 上記量子化手段の出力を可変長符号化する符号化手段
    と、 を備える画像信号の符号化装置。
  2. 【請求項２】 上記量子化器決定手段は、ｍ個の量子化
    器からなる第１段目の決定手段と、ｎ個の量子化器から
    なる第２段目の決定手段の縦続接続からなり、上記ｍ及
    びｎの個数は、 ｍ＝√（１＋Ｐ）−１ として、（ｍ＋ｎ＋ｍ×ｎ）の種類の量子化器に対応す
    るようにした請求項１記載の画像信号の符号化装置。
  3. 【請求項３】 一画面を複数の画像ブロックに分割し、
    各画像ブロック毎に画像データをＤＣＴ変換するＤＣＴ
    変換ステップと、 第１段目の決定ステップと第２段目の決定ステップとか
    らなり、所定のバッファリング単位の上記ＤＣＴ変換出
    力の総符号量が最適となるような最適な量子化器を決定
    する量子化器決定ステップと、 上記最適な量子化器を用いて、上記ＤＣＴ変換手段の出
    力のスペクトラムを量子化する量子化ステップと、 上記量子化手段の出力を可変長符号化する符号化ステッ
    プとを備える画像信号の符号化方法。
JP7347592A 1992-02-25 1992-02-25 画像信号の符号化装置及び符号化方法 Pending JPH05236427A (ja)

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