JPH05336506A - 映像信号の符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 予測誤差を直交変換符号化するために直交変
換器と逆直交変換器を並列に設けても、符号化効率を全
く落とすことなく回路規模を極力小さくできる映像信号
の符号化装置を提供する。 【構成】 信号をブロック化して直交変換を行なう直交
変換手段１０と、直交変換手段１０の出力信号を量子化
する量子化手段２０と、量子化手段２０の出力信号を符
号化して符号化出力とする符号化手段３０と、量子化手
段２０の出力信号を逆量子化する逆量子化手段４０と、
逆量子化手段４０の出力信号から直交変換手段１０の出
力信号を減じる第１の減算手段８０と、第１の減算手段
８０の出力信号を逆直交変換する逆直交変換手段５０
と、逆直交変換手段５０より得る信号を直交変換手段１
０の入力信号に加える加算手段９０と、加算手段９０の
出力信号を入力映像信号の予測映像信号とする予測手段
６０と、予測映像信号を入力映像信号より減じて直交変
換手段１０の入力信号とする第２の減算手段７０とを備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、映像信号のフレーム間
（またはフィールド間）差分等の映像信号の予測誤差を
符号化する映像信号の符号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、映像信号は情報量が非常に大き
いために記録あるいは伝送を行なうにあたって、高能率
符号化によって情報量を削減する方法が用いられる。こ
の高能率符号化手法を用いた映像信号の符号化装置の例
として図３に示す。

【０００３】図３において、１は信号をブロック化して
直交変換を行なう直交変換器、２は直交変換器１の出力
信号を量子化する量子化器、３は量子化器２において量
子化された信号を可変長符号化などの符号化手法により
符号化する符号化器、４は量子化器２において量子化さ
れた信号を逆量子化する逆量子化器、５は逆量子化信号
を逆直交変換して復号信号を得る逆直交変換器、６は予
測器、７は源算器である。予測器６は次に本装置に入力
される映像信号に対する予測映像信号を求め、源算器７
は前記予測映像信号を前記入力映像信号より減じて予測
誤差信号を得る。この予測誤差信号が前記直交変換器１
に入力させる。

【０００４】以上の構成では、直交変換器１での空間方
向の周波数分割により視覚的に影響の少ない空間的な高
域成分に対するデータ量割当を少なくして記録あるいは
伝送する情報量を削減する。さらに、源算器７の出力信
号である予測誤差信号により、時間方向での変化のない
情報分を削除した時間方向の変化分のみを符号化して映
像信号の情報量を削除している。

【０００５】また、予測器６では、入力信号と前記逆直
交変換器５より得る復号信号との動き量を補正して、前
記時間方向の変化分をさらに少なくしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成では直交変換器１および逆直交変換器５を常に同時に
並列に動作させなければならないために、符号化時復号
化時で直交変換器１と逆直交変換器５が回路の共用が可
能であるにもかかわらず並列に設けなければならず回路
規模の点で課題であった。直交変換の演算には乗算器を
必要とするので特に大きな課題である。

【０００７】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、直
交変換器と逆直交変換器を並列に設けても、その回路規
模を極力小さくし、かつ情報量の削減効果を落とさない
映像信号の符号化装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の映像信号の符号
化装置は、上記目的を得るために第１の側面において、
信号をブロック化して直交変換を行なう直交変換手段
と、前記直交変換手段の出力信号を量子化する量子化手
段と、前記量子化手段の出力信号を符号化して符号化出
力とする符号化手段と、前記量子化手段の出力信号を逆
量子化する逆量子化手段と、前記逆量子化手段の出力信
号から前記直交変換手段の出力信号を減じる第１の減算
手段と、前記第１の減算手段の出力信号を逆直交変換す
る逆直交変換手段と、前記逆直交変換手段より得る信号
を前記直交変換手段の入力信号に加える加算手段と、前
記加算手段の出力信号を入力映像信号の予測映像信号と
する予測手段と、前記予測映像信号を入力映像信号より
減じて前記直交変換手段の入力信号とする第２の減算手
段とを備える。

【０００９】また、第２の側面においては、ある時刻の
入力映像信号に対して異なる時刻の入力映像信号を予測
映像信号とする予測手段と、前記ある時刻の入力映像信
号から前記予測映像信号を減じる第１の減算手段と、信
号をブロック化して直交変換を行なう直交変換手段と、
前記直交変換手段の出力信号を量子化する量子化手段
と、前記量子化手段の出力信号を符号化して符号化出力
とする符号化手段と、前記量子化手段の出力信号を逆量
子化する逆量子化手段と、前記逆量子化手段の出力信号
から前記直交変換手段の出力信号を減じる第２の減算手
段と、前記第２の減算手段の出力信号を逆直交変換する
逆直交変換手段と、前記逆直交変換手段より得る信号を
前記第１の減算手段の出力信号から減じて前記直交変換
手段の入力信号とする第３の減算手段とを備える。

【００１０】

【作用】以上の構成により、逆直交変換手段に入力され
る信号は常に量子化手段における量子化誤差のみで構成
されるので、その最大振幅は入力映像信号の振幅に比べ
て非常に小さくなる。そのため逆直交変換手段の演算回
路が扱う信号の振幅を小さく制限できて回路規模が小さ
くできる。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明の第１の実施例における映像
信号の符号化装置のブロック図である。

【００１２】図１において、１０は信号１０１をブロッ
ク化して直交変換して信号１０２を出力する直交変換
器、２０は前記信号１０２を量子化して信号１０３を出
力する量子化器、３０は信号１０３を符号化して本装置
の出力信号１０４とする符号化器、４０は前記信号１０
３を逆量子化して信号１０５を出力する逆量子化器、８
０は信号１０５から信号１０２を減じて量子化誤差信号
１０６とする減算器、５０は信号１０６を逆直交変換し
て信号１０７を得る逆直交変換器、９０は信号１０７を
前記信号１０１に加えて信号１０８を得る加算器、６０
は信号１０８と入力映像信号１００より信号１００に対
する予測映像信号１０９を得る予測器、７０は前記信号
１０９を入力映像信号１００より減じて前記直交変換器
１０の入力信号１０１とする減算器である。

【００１３】本実施例の映像信号の符号化装置の構成に
ついてその動作を説明する。前述の従来例の映像信号の
符号化装置の動作と異なるのは、本実施例の逆量子化器
５０が量子化器２０において発生する量子化誤差成分
（信号１０６）のみを扱う点にある。この量子化誤差成
分は、量子化する原信号成分の直交変換する前の信号１
０１に、加算器９０によって逆直交変換後に加算される
ため、加算器９０の出力信号１０８は前述従来構成にお
ける逆直交変換器５の出力信号と同等となる。よって、
本実施例の映像信号の符号化装置の出力信号１０４は、
前述の従来例の映像信号の符号化装置の出力信号と同等
である。

【００１４】予測器６０は、入力映像信号１００に対す
る予測映像信号として信号１０８を前提としている。し
かし、シーンチェンジや非常に大きな動きの映像信号が
本装置に入力された場合、および予測誤差信号（信号１
０１）を連続的に符号化することにより伝送路における
誤りの伝搬の抑制のために予測誤差信号でなく入力映像
信号１００をそのまま符号化する場合には、予測器６０
は、出力信号１０９を無信号に、つまり減算器７０より
得る信号１０１を予測誤差信号でなく入力映像信号１０
０をそのままとなるように制御する。

【００１５】以下、本実施例の動作を各信号の流れに沿
って説明する。まず、時刻ｔにおける入力信号１００を
Ａとし、この時刻ｔにおいてシーンチェンジが発生した
とする。予測器６０においてシーンチェンジを検出して
無信号を減算器７０に送るために、信号１０１はＡとな
る。前記Ａは直交変換器１０により信号１０２となる
が、ここで信号１０２を前記Ａの直交変換係数として
Ａ′で表わす。Ａ′は量子化器２０および逆量子化器４
０によって直交変換係数状態での量子化誤差ｅ０′が重
畳されて、結果、信号１０５はＡ′＋ｅ０′で表わされ
る。信号１０６は信号１０５から信号１０２を減じて前
記量子化誤差分ｅ０′のみとなる。ｅ０′は逆量子化さ
れてｅ０（信号１０７）となる。このｅ０は前記信号１
０１（Ａ）に加算されてＡ＋ｅ０（信号１０８）とな
る。このＡ＋ｅ０は、本装置の出力信号である信号１０
４を復号して再生信号を得る映像信号の復号化装置にお
いて再生される信号そのものを表わしている。

【００１６】次に、時刻ｔ＋１の入力映像信号１００を
Ｂで表わし、予測器６０が予測映像信号（信号１０９）
として時刻ｔの復号映像信号（Ａ＋ｅ０）を出力したと
する。このとき、信号１０１はＢ−（Ａ＋ｅ０）と表わ
され、信号１０２はＢ′−（Ａ′＋ｅ０′）、そして信
号１０５は量子化誤差分ｅ１′が重畳されてＢ′−
（Ａ′＋ｅ０′）＋ｅ１′となる。よって、信号１０６
はやはり量子化誤差分のｅ１′のみとなる。この量子化
誤差分ｅ１′は逆直交変換されてｅ１となるとともに信
号１０１と加えられて信号１０８はＢ−（Ａ＋ｅ０）＋
ｅ１で表わされる。ここで予測器６０は、次の時刻ｔ＋
２の入力信号１００の予測信号として、前記時刻ｔにお
ける復号信号Ａ＋ｅ０を時刻ｔ＋１の復号信号Ｂ−（Ａ
＋ｅ０）＋ｅ１に加えて信号１０９をＢ＋ｅ１とする。
このＢ＋ｅ１は映像信号の復号化装置によって再生され
る信号そのものを表わしている。時刻ｔ＋２以降も同様
の動作によって符号化されていく。

【００１７】次に、本実施例における逆直交変換器５０
における回路規模の点について説明する。

【００１８】前記説明した予測器６０と減算器７０の動
作を考慮して、信号１０１の最大振幅について説明す
る。入力映像信号１００の振幅をｎビット（ｎは正整
数：通常は８ビット）とした場合、前記復号映像信号１
０８および予測映像信号１０９を入力映像信号と同精度
とすればやはりｎビットの振幅となる。よって、予測誤
差信号１０１において入力映像信号１００の精度を確保
するためには（ｎ＋１）ビットの精度が必要となり、結
果、直交交換器１０では（ｎ＋１）ビットの振幅の信号
に対する演算回路が必要となる。

【００１９】一方、直交交換器１０の出力信号１０２の
振幅をｍビット（ｍは正整数）とすると、ｍは直交変換
器１０の内部演算回路の精度を考慮してｎより大きいの
が通常である。よって、前述の従来例における逆直交変
換器５の入力信号となる逆量子化された信号の振幅はｍ
ビット必要となる。しかしながら、本発明の逆直交変換
器５０への入力信号１０６は、ｍビット必要な逆量子化
器４０の出力信号８０より前記信号１０２を減じた量子
化誤差信号１０６である。いま、前記量子化ステップ幅
をｋビット相当とすると、ｋは量子化器２０への入力信
号１０２の振幅のためのビット数ｍより小さい。よっ
て、逆直交変換器５０の演算回路において必要な入力信
号の最大振幅は量子化器２０において量子化する量子化
ステップ幅相当のｋビットだけあればよいので、逆直交
変換器５０の回路規模は小さくなる。

【００２０】以上説明したように、本実施例の映像信号
の符号化装置は、従来の映像信号の符号化装置と同等の
符号化効率を得るにもかかわらず、非常に問題とされて
いた回路規模の点で、逆直交変換器の回路規模を極力小
さくできるので非常に実用的である。

【００２１】図２は、本発明の第２の実施例における映
像信号の符号化装置のブロック図である。

【００２２】図２において、６１は時刻Ｔ０の入力映像
信号１００に対して時刻Ｔ１（Ｔ０とＴ１は異なる）の
入力映像信号１００を時刻Ｔ０の入力映像信号１００の
予測映像信号１１０として出力する予測器、７１は前記
信号１１０を入力映像信号１００より減じて予測誤差信
号１１１とする減算器、１１は信号１１２をブロック化
して直交変換して信号１１３を出力する直交変換器、２
１は前記信号１１３を量子化して信号１１４を出力する
量子化器、３１は信号１１４を符号化して本装置の出力
信号１１５とする符号化器、４１は前記信号１１４を逆
量子化して信号１１６を出力する逆量子化器、８１は信
号１１６から信号１１３を減じて量子化誤差信号１１７
とする減算器、５１は信号１１７を逆直交変換して信号
１１８を得る逆直交変換器、７２は前記信号１１８を信
号１１１より減じて前記直交変換器１１の入力信号１１
２とする減算器である。

【００２３】以下、本実施例の動作を各信号の流れに沿
って説明する。まず、時刻ｔにおける入力信号１００を
Ａとし、この時刻ｔにおいてシーンチェンジが発生した
とする。予測器６１においてシーンチェンジを検出して
無信号を減算器７１に送るために、信号１１１はＡとな
るとともに、減算器７２においても前記逆直交変換器５
１の出力信号１１８を無信号として信号１１２もＡとな
る。前記Ａは直交変換器１１により信号１１３となり直
交変換係数としてＡ′で表わす。Ａ′は量子化器２１お
よび逆量子化器４１によって直交変換係数状態での量子
化誤差ｅ０′が重畳されて、結果、信号１１６はＡ′＋
ｅ０′で表わされる。信号１１７は信号１１６から信号
１１３を減じて前記量子化誤差分ｅ０′のみとなる。ｅ
０′は逆量子化されてｅ０（信号１１８）となる。

【００２４】次に、時刻ｔ＋１の入力映像信号１００を
Ｂで表わし、予測器６０が予測映像信号（信号１１０）
として時刻ｔの入力映像信号Ａを出力したとする。この
とき、信号１１１はＢ−Ａと表わされ、そして減算器７
２によって時刻ｔにおける逆直交変換器５１の出力信号
１１８であるｅ０が減じられて信号１１２はＢ−Ａ−ｅ
０となる。以降、信号１１３はＢ′−Ａ′−ｅ０′、信
号１１６は量子化誤差分ｅ１′が重畳されてＢ′−Ａ′
−ｅ０′＋ｅ１′、そして信号１１７はやはり量子化誤
差分のｅ１′のみとなる。この量子化誤差分ｅ１′は逆
直交変換されてｅ１となり、予測器６０において次の時
刻ｔ＋２の入力信号１００の予測信号を得るのに対応し
て減算器７２によって信号１１１から減じられる。

【００２５】以上の動作によって得られた本実施例の映
像信号の符号化装置の出力信号１１５は、映像信号の復
号化装置によって復号化される際、その逆量子化信号は
本実施例の逆量子化器４１の出力信号１１６と全く同等
である。一方、前記第１の実施例における映像信号の符
号化装置によって符号化された信号を同じく映像信号の
復号化装置で復号化する際の逆量子化信号は、前記図１
の逆量子化器４０の出力信号１０５と全く同等である。
さらには、第１の実施例における動作を説明した前記信
号１０５の時刻ｔおよび時刻ｔ＋１の信号は、本実施例
で説明した信号１１６と全く同一である。つまり、前記
第１の実施例で符号化された信号と本第２の実施例で符
号化された信号は、全く同一の映像信号の復号化装置に
よって同等に復号化できるものである。

【００２６】また、本実施例の逆量子化器５１は、前記
第１の実施例の逆量子化器５０と同じく量子化誤差成分
のみしか扱わないので、その回路規模も同様に従来に比
べて非常に小規模で実現できて効果的である。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の映像信号の符号化装置は、従来の映像信号の符号化装
置と同等の符号化効率を得るにもかかわらず、逆直交変
換手段に入力される信号は常に量子化手段における量子
化誤差のみで構成されるので、その最大振幅は入力映像
信号の振幅に比べて非常に小さくなる。そのため逆直交
変換手段の演算回路が扱う信号の振幅を小さく制限でき
て回路規模が小さくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における映像信号の符号
化装置のブロック図

【図２】本発明の第２の実施例における映像信号の符号
化装置のブロック図

【図３】従来の映像信号の符号化装置のブロック図

【符号の説明】

１０，１１ 直交変換器 ２０，２１ 量子化器 ３０，３１ 符号化器 ４０，４１ 逆量子化器 ５０，５１ 逆直交変換器 ６０，６１ 予測器 ７０，７１，７２，８０，８１ 減算器 ９０ 加算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 重里 達郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号をブロック化して直交変換を行なう
   直交変換手段と、前記直交変換手段の出力信号を量子化
   する量子化手段と、前記量子化手段の出力信号を符号化
   して符号化出力とする符号化手段と、前記量子化手段の
   出力信号を逆量子化する逆量子化手段と、前記逆量子化
   手段の出力信号から前記直交変換手段の出力信号を減じ
   る第１の減算手段と、前記第１の減算手段の出力信号を
   逆直交変換する逆直交変換手段と、前記逆直交変換手段
   より得る信号を前記直交変換手段の入力信号に加える加
   算手段と、前記加算手段の出力信号を入力映像信号の予
   測映像信号とする予測手段と、前記予測映像信号を入力
   映像信号より減じて前記直交変換手段の入力信号とする
   第２の減算手段とを備えたことを特徴とする映像信号の
   符号化装置。
2. 【請求項２】 ある時刻の入力映像信号に対して異なる
   時刻の入力映像信号を予測映像信号とする予測手段と、
   前記ある時刻の入力映像信号から前記予測映像信号を減
   じる第１の減算手段と、信号をブロック化して直交変換
   を行なう直交変換手段と、前記直交変換手段の出力信号
   を量子化する量子化手段と、前記量子化手段の出力信号
   を符号化して符号化出力とする符号化手段と、前記量子
   化手段の出力信号を逆量子化する逆量子化手段と、前記
   逆量子化手段の出力信号から前記直交変換手段の出力信
   号を減じる第２の減算手段と、前記第２の減算手段の出
   力信号を逆直交変換する逆直交変換手段と、前記逆直交
   変換手段より得る信号を前記第１の減算手段の出力信号
   から減じて前記直交変換手段の入力信号とする第３の減
   算手段とを備えたことを特徴とする映像信号の符号化装
   置。