JPH05347709A - 高能率符号化装置 - Google Patents

高能率符号化装置

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JPH05347709A JP15465092A JP15465092A JPH05347709A JP H05347709 A JPH05347709 A JP H05347709A JP 15465092 A JP15465092 A JP 15465092A JP 15465092 A JP15465092 A JP 15465092A JP H05347709 A JPH05347709 A JP H05347709A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 可変長符号化を用いた高能率符号化装置で量
子化による画質劣化を改善する。 【構成】 入力部１から入力された標本値はブロック化
部２で複数の標本値毎にブロックに分割される。ブロッ
ク化部２でブロック化された標本値は、直交変換部３で
ブロック毎に直交変換されて変換成分になる。一方変換
成分分類部７では、直交変換部３から出力される各変換
成分に対して視覚上の重要度に従って分類を行う。量子
化幅選択部８では、変換成分分類部７によって量子化す
べき変換成分がどう分類されたかを基にして量子化幅を
決定する。量子化部４では、量子化幅選択部８で選択さ
れた量子化幅を用いて変換成分を量子化して符号化部５
へ出力する。符号化部５では、量子化された変換成分を
可変長符号化して出力部６へ出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、映像情報のデータ量を
削減して記録する高能率符号化装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】映像情報は、伝送または記録する場合
に、データ量を削減するために高能率符号化を用いるこ
とが多い。高能率符号化は映像情報の持つ冗長成分を除
去してデータ量を圧縮する手段である。高能率符号化と
しては、入力された標本値をまず隣接する複数の標本値
からなるブロックに分割し、各ブロック毎に直交変換し
て各直交変換毎に符号化する方法がある。これらの変換
を用いる高能率符号化法では、前記変換された成分に対
して量子化を行い可変長符号化して伝送する。
【０００３】可変長符号化とは、発生頻度の大きな信号
を少ないビット数の符号語に符号化し、発生頻度の小さ
な信号は多くのビット数の符号語に符号化する方法であ
る。これによって、平均的には少ないビット数でデータ
を伝送することが可能になる。従って従来の映像情報を
記録または伝送する装置では上記のような可変長符号化
を用いてデータ量を削減してから記録再生を行なってい
た。
【０００４】またこのような可変長符号化を用いた場合
には、通常可変長符号化後のデータ量が、入力される映
像情報によって異なることになる。そこで可変長符号化
後のデータ量を一定に保つために可変長符号化の前に量
子化という処理を行ってデータ量を制御する。量子化と
は入力される変換成分をある値で除算することによって
小さい値に変換する処理である。この除数を量子化幅と
呼び、量子化幅が小さいと量子化によって大きな値に変
換され（圧縮率が小さい）、量子化幅が大きいと量子化
によって小さな値に変換されることになる（圧縮率が大
きい）。従って量子化幅の大きさを入力データによって
適応的に変化させることによって、可変長符号化後のデ
ータ量を一定に保つことが可能になる。
【０００５】このような適応的な量子化手段は、特願平
２−１７３４２６号「符号化装置および復号化装置」に
記載されている。この発明ではまず直交変換された各ブ
ロック内の変換成分を複数の集合に分類し、次に分類さ
れた集合毎に複数の量子化幅から１つの量子化幅を選択
して量子化を実行している。このように各集合毎に量子
化幅を選択することによって、量子化幅の種類が少ない
場合にもブロック単位では多数の量子化の組み合わせが
可能になる。従って小さい回路（少ない量子化幅）で細
かいデータ量制御が可能になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来例では、小
さい回路規模で細かいデータ量制御を実現することは可
能である。しかしながら、量子化を実行すると量子化歪
（元信号と量子化・逆量子化によって再生される信号と
の誤差）が発生するために画質劣化を招いてしまう。そ
こでこの画質劣化を改善する量子化方法が必要になる。
【０００７】本発明はこのような従来の記録装置と再生
装置の課題を解決することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１の本発明は、入力標
本値を一定個数集めてブロック化し、前記ブロック毎に
入力標本値を変換し、前記変換で得られた変換成分を量
子化して符号化する際に、前記ブロック毎の変換成分を
ｋ組の集合に分類する変換成分分類手段と、前記変換成
分を量子化する量子化幅をｍ種類準備し、前記変換成分
分類手段で分類された集合毎に量子化幅を選択し、前記
ｋ組の集合と前記ｍ種類の量子化幅の組み合わせでｎ種
類の量子化器を構成する量子化手段とを有して構成さ
れ、前記変換成分分類手段でｋ組の集合が各集合毎に視
覚的な重要度が異なるように分類し、前記量子化手段が
ｎ種類の量子化器に対して、量子化幅が大きくなるに従
って、視覚的な重要度が低い集合に対する量子化幅が、
視覚的な重要度が高い集合に対する量子化幅に対して相
対的に大きくなることを特徴とする高能率符号化装置で
ある。
【０００９】第２の本発明は、入力標本値を一定個数集
めてブロック化し、前記ブロック毎に入力標本値を変換
し、前記変換で得られた変換成分を量子化して符号化す
る際に、前記ブロック内の変換成分の絶対値の和の大き
さによって前記ブロックをｊ種類の集合に分類するブロ
ック分類手段と、前記ブロック毎の変換成分をｋ組の集
合に分類する変換成分分類手段と、前記変換成分を量子
化する量子化幅をｍ種類準備し、前記ブロック分類手段
および変換成分分類手段で分類された集合毎に量子化幅
を選択し、前記ｊ種類の集合およびｋ組の集合と前記ｍ
種類の量子化幅の組み合わせでｎ種類の量子化器を構成
する量子化手段とを有することを特徴とする高能率符号
化装置である。
【００１０】第３の本発明は、入力標本値を一定個数集
めてブロック化し、前記ブロック毎に入力標本値を変換
し、前記変換で得られた変換成分を量子化して符号化す
る際に、前記ブロック毎の変換成分をｋ組の集合に分類
する変換成分分類手段と、前記変換成分を量子化する量
子化幅をｍ種類準備し、前記変換成分分類手段で分類さ
れた集合毎に量子化幅を選択し、前記ｋ組の集合と前記
ｍ種類の量子化幅の組み合わせでｎ種類の量子化器を構
成する量子化手段とを有し、前記量子化手段で量子化幅
が大きくなるに従って、高能率符号化後のデータ量がよ
り細かく制御できるように前記ｎ種類の量子化器を選択
することを特徴とする高能率符号化装置である。
【００１１】第４の本発明は、入力標本値を一定個数集
めてブロック化し、前記ブロック毎に入力標本値を変換
し、前記変換で得られた変換成分を量子化して符号化す
る際に、前記変換成分を量子化する量子化幅をｍ種類準
備し、前記量子化幅が２i または２(i+1/2) で構成され
（ｉは０以上の整数）、前記ｉによって決定される量子
化に用いるオフセット値を求めるオフセット値生成手段
を有し、前記変換成分をｃとすると、量子化幅が２i の
場合は量子化器で（ｃ＋オフセット値）をｉビットシフ
トして量子化を実行し、２(i+1/2)の場合は信号を
｛（ｃ×４５＋３２）／６４＋オフセット値｝をｉビッ
トシフトして量子化を実行することを特徴とする高能率
符号化装置である。
【００１２】第５の本発明は、入力標本値を一定個数集
めてブロック化し、前記ブロック毎に入力標本値を変換
し、前記変換で得られた変換成分を量子化して符号化す
る際に、前記変換成分をｃとし、前記変換成分ｃを量子
化するときの量子化幅がｗ×２i で有る場合に（ｗは正
の数）、オフセット値を（２i−１）／２および所定の
値ｔを超えない最大の整数とし、量子化値を｛（ｃ／
ｗ）＋オフセット値｝をｉビットシフトして求める量子
化手段を有することを特徴とする高能率符号化装置であ
る。
【００１３】第６の本発明は、入力標本値を一定個数集
めてブロック化し、前記ブロック毎に入力標本値を変換
し、前記変換で得られた変換成分を量子化して符号化す
る際に、前記変換成分を量子化する量子化幅をｍ種類準
備し、前記量子化幅が３または５または１／３または１
／５と２のべき乗との積または２のべき乗であることを
特徴とする高能率符号化装置である。
【００１４】
【作用】上記のような構成により、第１の本発明の高能
率符号化装置では、量子化幅が大きくなるに従って（圧
縮率が大きくなるに従って）、視覚上重要度の低い変換
成分に対する量子化幅が視覚上重要度の高い変換成分に
対する量子化幅より相対的により大きくなる。これによ
って圧縮率が大きくなって量子化歪が大きくなる場合
に、量子化歪を視覚上重要度の低い変換成分に集中する
ことが可能になる。このため圧縮率を大きくした場合の
視覚上の画質劣化を低減することが可能になる。
【００１５】第２の本発明の高能率符号化装置では、ブ
ロック内の変換成分の絶対値の和を求めることによっ
て、そのブロックの歪が視覚上検知され易いかどうかを
判断して分類する。そして分類された集合毎に量子化幅
を変えることによって、量子化歪を変換成分の絶対値の
和が大きいブロックに集中させることができる。このよ
うに１画面の画像情報の歪を歪が分かりにくいブロック
に集中させることによって、全体の画質を改善すること
が可能になる。
【００１６】第３の本発明の高能率符号化装置では、量
子化幅が大きくなるに従って、量子化幅の変化によって
生じる可変長符号化後のデータ量の変化が小さくなる。
これによって画質劣化が発生する圧縮率の大きい場合に
は、データ量制御をより細かく実行することが可能にな
り、画質劣化を最小に止めることが可能になる。またブ
ロック分類を用いた場合には、特定のブロックに歪が集
中しすぎてブロック歪が生じる現象を防ぐことが可能に
なる。
【００１７】第４の本発明の高能率符号化装置では、全
ての量子化幅が２のべき乗または２のべき乗と√２の積
で構成される。この量子化幅の量子化を実行する際に、
量子化幅の２のべき乗の部分は２進数のビットシフトで
実現できる。また√２の部分は、量子化時には入力ａに
対して｛（４５×ａ＋３２）／６４｝で実現でき、逆量
子化時には入力ｂに対して｛（４５×ｂ＋１６）／３
２｝で実現できる。従って実際の量子化または逆量子化
では２のべき乗に対する処理と、√２に対する処理を直
列に実行することによって簡単に量子化器を実現するこ
とが可能である。
【００１８】第５の本発明の高能率符号化装置では、量
子化時に用いるオフセットの値がある値ｔより大きくな
らないように制御される。これによって量子化幅が大き
い場合のオフセット値を制限することが可能になる。従
って量子化幅が大きい場合には量子化によってより小さ
い値に変換されることになる。第１の発明のように視覚
上重要でないものほど大きな量子化幅を割り当てている
場合には、これによって重要でない情報に対するデータ
量がより削減できることになる。
【００１９】第６の本発明の高能率符号化装置では、量
子化に用いる量子化幅が３または５または１／３または
１／５と２のべき乗との積または２のべき乗から選択で
きる。このためより精度の高い量子化とデータ量制御が
可能なる。
【００２０】
【実施例】以下に本発明を実施例を用いて説明する。ま
ず第１の本発明の実施例を図１を用いて説明する。図１
において、１は標本値を入力する入力部、２はブロック
化部、３は直交変換部、４は量子化部、５は符号化部、
６は出力部、７は変換成分分類部、８は量子化幅選択部
である。
【００２１】入力部１から入力された標本値は、ブロッ
ク化部２で複数の標本値毎にブロックに分割される。ブ
ロック化部２でブロック化された標本値は、直交変換部
３でブロック毎に直交変換されて変換成分になる。一
方、変換成分分類部７では、直交変換部３から出力され
る各変換成分に対して視覚上の重要度に従って分類を行
う。量子化幅選択部８では、変換成分分類部７によって
量子化すべき変換成分がどう分類されたかを基にして量
子化幅を決定する。量子化部４では、量子化幅選択部８
で選択された量子化幅を用いて変換成分を量子化して符
号化部５へ出力する。符号化部５では、量子化された変
換成分を可変長符号化して出力部６へ出力する。
【００２２】このような動作によって、視覚上重要な変
換成分とあまり重要でない変換成分の間で量子化幅を変
えることが可能になる。従って視覚上重要でない変換成
分の量子化幅を大きくし、量子化歪をその変換成分に集
中させることによって視覚上の画質劣化を小さくするこ
とが可能になる。
【００２３】次に図１に示した変換成分分類部７の具体
例について説明する。図１の実施例のブロック化では水
平８画素、垂直８ラインからなる合計６４個の標本値で
１つのブロックを構成するものとする。また直交変換部
３は、前記６４個の標本値から２次元直交変換を用いて
６４個の２次元変換成分を生成する。
【００２４】図２は前記６４個の２次元変換成分を表し
ている。図２は各変換成分を水平方向・垂直方向共に低
域を表す変換成分を左上に配置し、水平方向の高域を表
す変換成分が右側に、垂直方向の高域を表す変換成分が
下側に位置するように、周波数の低い順番に並べられて
いる。図２の数字は各変換成分の分類された集合の番号
を表している。図２のように番号が小さい変換成分ほど
低い周波数に対する変換成分の集合となる。人間の視覚
は低い周波数に敏感で高い周波数には鈍感である。そこ
で分類された番号が大きい集合ほど大きな量子化幅を割
り当てることによって視覚上の画質を改善することが可
能になる。
【００２５】（表１）は図１に示した量子化部４の量子
化幅の組み合わせの具体例である。
【００２６】
【表１】
【００２７】（表１）の１番左の列は量子化番号を表し
ており、この例では１６通りの量子化方法を用いる。ま
た右側の各列は図２で示した分類された変換成分の集合
の番号に対する量子化幅を表している。図１の量子化幅
選択部８ではブロック毎に（表１）に示す１６通りの量
子化方法から１つの量子化方法を選択し、その量子化幅
に従って量子化部４で量子化を実行する。これによって
ブロック毎にどのような量子化を行ったかという情報
は、（表１）の量子化番号を伝送することによって再生
側で再現することが可能になる。
【００２８】図１の実施例では符号化部５で可変長符号
化を実行するが、可変長符号化された後のデータ量は入
力の標本値によって大きく異なる。このため伝送量を一
定に保つため量子化を制御することになる。（表１）の
量子化では、量子化番号が小さい量子化方法ほど量子化
幅が大きくなっている。このためデータ量を小さくする
（圧縮率を大きくする）ためには小さな番号の量子化方
法を選択し、データ量を大きくする（圧縮率を小さくす
る）ためには大きな番号の量子化方法を選択する。
【００２９】さて（表１）では、量子化番号の小さい
（量子化幅の大きい）量子化方法では分類された集合の
番号の小さいものと大きいものとの量子化幅の比率が大
きい。逆に量子化番号の大きい（量子化幅の小さい）量
子化方法では分類された集合の番号の小さいものと大き
いものとの量子化幅の比率が小さい。これによって量子
化幅が大きく量子化歪の目立ち易い量子化方法では、視
覚上重要度の低い変換成分に量子化歪を集中させること
が可能になる。したがって量子化幅が大きく圧縮率が大
きい場合にも画質劣化を小さくすることが可能になる。
【００３０】次に第２の本発明の実施例を図３を用いて
説明する。図３において、９は標本値を入力する入力
部、１０はブロック化部、１１は直交変換部、１２は量
子化部、１３は符号化部、１４は出力部、１５はブロッ
ク分類部、１６は変換成分分類部、１７は量子化幅選択
部である。
【００３１】入力部９から入力された標本値はブロック
化部１０で複数の標本値毎にブロックに分割される。ブ
ロック化部１０でブロック化された標本値は、直交変換
部１１でブロック毎に直交変換されて変換成分になる。
一方、ブロック分類部１５ではブロック毎にそのブロッ
クの歪が視覚上検知され易いかどうかを判断し、３つの
集合に分類する。そして視覚上歪が分かり易い集合の番
号を０とし、その次に分かり易い集合の番号を１、歪の
分かりにくい集合の番号を２とする。
【００３２】変換成分分類部１６では、直交変換部１１
から出力される各変換成分に対して視覚上の重要度に従
って分類を行う。量子化幅選択部１７では、ブロック分
類部１５および変換成分分類部１６によって、量子化す
べきブロックまたは変換成分がどう分類されたかを基に
して量子化幅を決定する。量子化部１２では、量子化幅
選択部１７で選択された量子化幅を用いて変換成分を量
子化して符号化部１３へ出力する。符号化部１３では、
量子化された変換成分を可変長符号化して出力部１４へ
出力する。
【００３３】図３の実施例では、図１の実施例に加えて
ブロック毎の分類も行っている。ブロック分類の具体的
な方法を図４に示す。図４において、１８は変換成分入
力部、１９は絶対値化部、２０は加算器、２１はレジス
タ、２２は分類部、２３は出力部である。
【００３４】図４の変換成分入力部１８から入力された
変換成分は、絶対値化部１９で絶対値化されて加算器２
０へ入力される。加算器２０では、絶対値化部１９から
出力される現時刻の変換成分の絶対値と、レジスタ２１
から出力される現時刻以前の同一ブロック内の変換成分
の絶対値の和とを加算してレジスタ２１に入力する。こ
のようにしてレジスタ２１にはブロック毎の変換成分の
絶対値の和が記憶される。ただし、各ブロックの最初の
時刻にレジスタ２１の内容は０にリセットされる。レジ
スタ２１から出力される１ブロックの変換成分の絶対値
の総和の大きさを基に、分類部２２でそのブロックがど
の集合に属するかが検出されて、その集合番号が出力部
２３へ出力される。
【００３５】さて変換成分の絶対値の和が小さい場合に
は、ブロック内の標本値のダイナミックレンジが小さく
量子化歪が検知され易くなる。一方、変換成分の絶対値
の和が大きい場合には、ブロック内の標本値のダイナミ
ックレンジが大きく量子化歪が検知されにくい。従っ
て、絶対値の和が小さいブロックを小さい番号の集合に
分類することになる。
【００３６】また変換成分分類部１６では、第１の実施
例（図２）と同様にして変換成分をその重要度によって
分類する。
【００３７】（表２）に本実施例に対する量子化幅の表
を示す。
【００３８】
【表２】
【００３９】（表２）も１６通りの量子化方法を揃えて
いる。（表１）との違いは、同じ量子化番号（（表２）
の左側の０から１５までの番号）でも、ブロック分類で
得られた集合の番号によって量子化幅が異なる点であ
る。これによって画質劣化が検知され易いブロック（ブ
ロック分類の集合番号が小さいブロック）は、同じ量子
化番号でもより小さな量子化幅が割り当てられることに
なる。従って、量子化歪を視覚上劣化が分かりにくいブ
ロックに集中できるため、全体としての画質劣化を改善
することが可能になる。
【００４０】次に第３の本発明について説明する。第３
の発明の実施例は第１または第２の発明の説明に用いた
実施例をそのまま適用することができる。そこで第３の
発明の特徴を（表１）の量子化幅の表を用いて説明す
る。（表１）では量子化番号（（表１）の１番左側の０
から１５で表される番号）が小さくなるに従って、量子
化幅が大きくなる。つまり、量子化番号の小さい量子化
方法を使うほど圧縮率が大きくなる。また（表１）で
は、量子化番号が１つ異なることによる符号化後のデー
タ量の変化が、量子化番号が小さくなるに従って小さく
なるように設計されている。これを図５を用いて説明す
る。図５の横軸は量子化番号を表し、縦軸は可変長符号
化後の１ブロック当たりのデータ量を表している。図５
より量子化番号が小さくなる（圧縮率が大きくなる）に
従って、データ量の変化が小さくなることがわかる。
（表１）の量子化幅の表をこのような特性にすることに
よって、画質劣化が問題になる圧縮率の大きい状態での
データ量制御をより細かく実行することが可能になる。
これによって圧縮率が大きい場合の画質劣化を最小にす
ることが可能になる。
【００４１】また（表２）も、図５のようなデータ量特
性を持っている。このため（表２）では、量子化番号が
大きい場合にはブロック分類された集合毎の符号化後の
データ量の差が大きいが、量子化番号が小さい場合には
ブロック分類された集合毎の符号化後のデータ量の差が
小さくなる。つまり、圧縮率が大きい場合には、ブロッ
ク分類による差が小さくなる。これによって圧縮率が大
きい場合に、特定のブロックに歪が集中しすぎてブロッ
ク歪が発生する現象を防ぐことが可能になる。
【００４２】このように第３の本発明を用いることによ
って圧縮率が大きい場合の画質劣化を改善することが可
能になる。
【００４３】次に第４の本発明の実施例を図６を用いて
説明する。図６は図１または図３の量子化部の具体例
で、量子化幅が２i または２(i+1/2) の場合を表してい
る（ｉは０以上の整数）。図６の２４において、２４は
変換成分入力部、２５は√２除算部、２６はスイッチ、
２７は加算器、２８はオフセット入力部、２９はｉビッ
ト右シフト部、３０は量子化出力部である。
【００４４】図６の変換成分入力部２４から入力される
変換成分は、√２除算部２５で１／√２倍される。スイ
ッチ２６では量子化幅が２i の場合には変換成分入力２
４から入力される変換成分をそのまま出力し、量子化幅
が２(i+1/2) の場合には√２除算部２５から入力される
１／√２倍された変換成分を出力する。スイッチ２６か
ら出力された信号は、加算器２７でオフセット入力部２
８から入力されるオフセット値を加算されてｉビット右
シフト部２９に入力される。ｉビット右シフト部２９で
は、入力された信号をｉビット右にシフトして１／２i
倍し、量子化出力部３０から量子化値として出力する。
【００４５】図６のような構成によって量子化幅の種類
が多い場合においても、簡単な回路で量子化器を実現す
ることが可能になる。またこの方法は図８の√２除算部
２５を変更することによって、２(i+1/2) 以外の量子化
幅にも適用することが可能である。
【００４６】図７は図６の√２除算部２５の具体例であ
る。図７において、３１は入力部、３２は２ビット左シ
フト部、３３は加算部、３４は３ビット左シフト部、３
５は加算器、３６は加算器、３７は６ビット右シフト
部、３８は出力部である。
【００４７】図７の入力部３１から入力される変換成分
は、２ビット左シフト部３２で２ビット左シフトされて
４倍される。加算器３３では、入力部３１から入力され
る変換成分と、２ビット左シフト部３２から入力される
４倍された変換成分を加算して５倍された変換成分を出
力する。加算器３３から出力される５倍された変換成分
は、３ビット左シフト部３４で３ビット左シフトされて
更に８倍される（合計４０倍）。加算器３５では、加算
器３３から入力される５倍された変換成分と、３ビット
左シフト部３４から入力される４０倍された変換成分を
加算して４５倍された変換成分を出力する。加算器３５
から出力される４５倍された変換成分は、更に加算器３
６で３２を加算されて６ビット右シフト部３７へ入力さ
れる。６ビット右シフト部３７では、入力された信号を
６ビット右シフトして１／６４倍し、出力部３８へ出力
する。このようにしてビットシフトと３つの加算器で簡
単に√２除算部を構成することが可能になる。
【００４８】さて量子化に１／√２倍を用いると再生時
の逆量子化では√２倍が必要になる。図８に量子化幅が
２i または２(i+1/2) の場合の逆量子化部の具体例を示
す。図８において、３９は量子化値入力部、４０はｉビ
ット左シフト部、４１は√２倍部、４２はスイッチ、４
３は出力部である。
【００４９】図８の量子化値入力部３９から入力される
量子化値は、ｉビット左シフト部４０でｉビット左シフ
トされて２i 倍される。２i 倍された量子化値は√２倍
部４１で√２倍される。スイッチ４２では量子化幅が２
i の場合にはｉビット左シフト部４０から入力される信
号をそのまま出力部４３へ出力し、量子化幅が２(i+1
/2) の場合には√２倍部４１から入力される信号を出力
部４３へ出力する。このような構成によって、再生時に
用いる逆量子化部も簡単な回路で実現できる。
【００５０】図９は図８の√２倍部４１の具体例であ
る。図９の４４は入力部、４５は２ビット左シフト部、
４６は加算部、４７は３ビット左シフト部、４８は加算
器、４９は加算器、５０は５ビット右シフト部、５１は
出力部である。
【００５１】図９の入力部４４から入力される信号は、
２ビット左シフト部４５で２ビット左シフトされて４倍
される。加算器４６では、入力部４４から入力される信
号と、２ビット左シフト部４５から入力される４倍され
た信号を加算して５倍された信号を出力する。加算器４
６から出力される５倍された信号は、３ビット左シフト
部４７で３ビット左シフトされて更に８倍される（合計
４０倍）。加算器４８では、加算器４６から入力される
５倍された信号と、３ビット左シフト部４７から入力さ
れる４０倍された信号を加算して４５倍された信号を出
力する。加算器４８から出力される４５倍された信号
は、更に加算器４９で１６を加算されて５ビット右シフ
ト部５０へ入力される。５ビット右シフト部５０では、
入力された信号を５ビット右シフトして１／３２倍し、
出力部５１へ出力する。このようにしてビットシフトと
３つの加算器で簡単に√２倍部を構成することが可能に
なる。また図７と図９から明らかなように、√２除算部
と√２倍部の回路はほとんど同じ構成であるため、１つ
の回路で実現することも可能である。また√２除算部と
√２倍部の２ビット左シフト部（４倍部）と３ビット左
シフト部（８倍部）の順番を入れ換えることが可能であ
る。更に４５倍を３×１５で構成も可能である。
【００５２】次に第５の本発明の実施例を図１０を用い
て説明する。図１０は量子化でのｉビット右シフトを実
行する前に加算するオフセット値（図６のオフセット入
力部２８）の生成方法の実施例である。図１０におい
て、５２はｉ入力部、５３は１セット部、５４はｉビッ
ト左シフト部、５５は減算器、５６は１ビット右シフト
部、５７は制限部、５８はオフセット出力部である。
【００５３】図１０のｉ入力部５２からは、量子化時に
ｉビット右シフトがなされる場合のｉの値がｉビット左
シフト部５４へ入力される。ｉビット左シフト部５４で
は、１セット部５３でセットされた１の値をｉビット左
シフトして２i を導出する。ｉビット左シフト部５４で
得られた２i は、減算器５５で１を減算されて１ビット
右シフト部５６に入力される。１ビット右シフト部５６
では、入力された信号を１ビット右シフトして１／２倍
する。この時点でｉビット右シフト５６からは、（２i
−１）／２を超えない最大の整数が出力される。制限部
５７では、ｉビット右シフト５６から入力される（２i
−１）／２をある値ｔとを比較し、ｔより大きくない場
合には（２i −１）／２をオフセット値としてオフセッ
ト出力部５８に出力し、ｔより大きい場合にはｔをオフ
セット値としてオフセット出力部５８に出力する。
【００５４】このような構成によってオフセット値を求
めることによって、量子化部でのｉビット右シフトによ
る演算誤差を小さくすることが可能になる。また本発明
では、オフセット値をある大きさｔに制限している。こ
れによってｉが大きい場合（量子化幅が大きい場合）の
オフセット値が制限される。量子化幅が大きい場合には
圧縮率が大きくなる傾向があるため、伝送するデータ量
はできるだけ小さくなることが望ましい。そこで量子化
幅が大きい場合のオフセット値を小さくすることによっ
て符号化後のデータ量を小さし、結果として圧縮率を小
さくすることが可能になる。これによって入力される映
像信号の情報量が大きい場合の画質劣化を改善すること
が可能になる。また（表３）にｔの値を２にした場合の
オフセット値の具体例を示す。
【００５５】
【表３】
【００５６】（表３）のように、ｉとオフセット値とは
簡単な関係で表されるため、図１０の実施例の方法以外
で実現することも可能である。
【００５７】次に第６の本発明である量子化幅に３また
は５または１／３または１／５と２のべき乗の積を用い
た場合の量子化または逆量子化について説明する。
【００５８】まず量子化幅が１／３または１／５の倍数
の場合の量子化器、量子化幅が３または５の倍数の場合
の逆量子化器には、入力信号を３倍または５倍する回路
が必要となる。図１１は入力信号を３倍または５倍する
方法の実施例である。
【００５９】図１１において、５９は入力部、６０は左
ビットシフト部、６１は加算器、６２は出力部である。
入力部５９から入力される信号は、左ビットシフト部６
０でビットシフトされて加算器６１に入力される。左ビ
ットシフト部６０では、３倍する場合には１ビット左シ
フト（２倍）し、５倍する場合には２ビット左シフト
（４倍）する。左ビットシフト部６０から出力された信
号は加算器６１で入力信号と加算されて出力部６２に出
力される。これによって、３倍または５倍された入力信
号が簡単に生成できる。
【００６０】次に、量子化幅が３または５の倍数の場合
の量子化器、量子化幅が１／３または１／５の倍数の場
合の逆量子化器には、入力信号を１／３倍または１／５
倍する回路が必要となる。１／３は５×１７／２５６で
近似でき、１／５は３×１７／２５６で近似できる。し
たがって、１／３倍または１／５倍を実現するために
は、５×１７倍または３×１７倍を実現する回路が必要
になる。図１２は入力信号を５×１７倍または３×１７
倍する方法の実施例である。
【００６１】図１２において、６３は入力部、６４は左
ビットシフト部、６５は加算器、６６は４ビット左シフ
ト部、６７は加算器、６８は出力部である。入力部６３
から入力される信号は、左ビットシフト部６４でビット
シフトされて加算器６５に入力される。左ビットシフト
部６４では、３×１７倍する場合には１ビット左シフト
（２倍）し、５×１７倍する場合には２ビット左シフト
（４倍）する。左ビットシフト部６４から出力された信
号は加算器６５で入力信号と加算されて、４ビットシフ
ト部６６に入力される。４ビット左シフト部６６では、
加算器６５の出力を４ビット左シフト（１６倍）して加
算器６７に出力する。４ビット左シフト部６６から出力
された信号は加算器６７で加算器６５の出力と加算され
て出力部６８に出力される。これによって５×１７倍ま
たは３×１７倍された入力信号が簡単に生成できる。
【００６２】また図１１の実施例の左ビットシフト部６
０および加算器６１は、図１２の実施例の左ビットシフ
ト部６４および加算器６５と同じである。そこで３また
は５または３×１７または５×１７の全ての乗算を実行
できる実施例を図１３に示す。
【００６３】図１３において、６９は信号入力部、７０
はシフト数入力部、７１は左ビットシフト部、７２は加
算器、７３は第１出力部、７４は４ビット左シフト部、
７５は加算器、７６は第２出力部である。信号入力部６
９から入力される信号は左ビットシフト部７１で、シフ
ト数入力部７０から入力されるシフト数に従ってビット
シフトされて加算器７２に入力される。シフト数入力部
７０からは、３倍または３×１７倍する場合には１が、
５倍または５×１７倍する場合には２が入力される。左
ビットシフト部７１から出力された信号は加算器７２で
入力信号と加算されて、第１出力部７３および４ビット
シフト部７４に入力される。これにより第１出力部から
は３倍または５倍された入力信号が出力される。４ビッ
ト左シフト部７４では、加算器７２の出力を４ビット左
シフト（１６倍）して加算器７５に出力する。４ビット
左シフト部７４から出力された信号は、加算器７５で加
算器７２の出力と加算されて第２出力部７６に出力され
る。これによって、第２出力部からは５×１７倍または
３×１７倍された入力信号が出力される。以上のように
して図１３の回路を用いれば、３または５または１／３
または１／５と２のべき乗の積を用いた量子化器および
逆量子化器が簡単に生成できる。このため精度の高い量
子化やデータ量制御が簡単に実現できることになる。ま
た、これまで説明してきたビットシフト部は単にセレク
タでも実現できるため、非常に簡単な回路で実現可能で
ある。
【００６４】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、第１の
本発明の高能率符号化装置によれば、量子化幅が大きく
なるに従って（圧縮率が大きくなるに従って）、視覚上
重要度の低い変換成分に対する量子化幅が視覚上重要度
の高い変換成分に対する量子化幅より相対的により大き
くため、これにより圧縮率が大きくなって量子化歪が大
きくなる場合に、量子化歪を視覚上重要度の低い変換成
分に集中することが可能になる。このため圧縮率を大き
くした場合の視覚上の画質劣化を低減することが可能に
なる。
【００６５】第２の本発明の高能率符号化装置によれ
ば、ブロック内の変換成分の絶対値の和を求めることに
よって、そのブロックの歪が視覚上検知され易いかどう
かを判断して分類し、分類された集合毎に量子化幅を変
えることによって、量子化歪を変換成分の絶対値の和が
大きいブロックに集中させることができる。このように
１画面の画像情報の歪を歪が分かりにくいブロックに集
中させることによって、全体の画質を改善することが可
能になる。
【００６６】第３の本発明の高能率符号化装置によれ
ば、量子化幅が大きくなるに従って、量子化幅の変化に
よって生じる可変長符号化後のデータ量の変化が小さく
なり、これによって画質劣化が発生する圧縮率の大きい
場合には、データ量制御をより細かく実行することが可
能になり、画質劣化を最小に止めることが可能になる。
またブロック分類を用いた場合には、特定のブロックに
歪が集中しすぎてブロック歪が生じる現象を防ぐことが
可能になる。
【００６７】第４の本発明の高能率符号化装置によれ
ば、全ての量子化幅が２のべき乗または２のべき乗と√
２の積で構成され、この量子化幅の量子化を実行する際
に、量子化幅の２のべき乗の部分は２進数のビットシフ
トで実現できる。また√２の部分は、量子化時には入力
ａに対して｛（４５×ａ＋３２）／６４｝で実現でき、
逆量子化時には入力ｂに対して｛（４５×ｂ＋１６）／
３２｝で実現できる。従って実際の量子化または逆量子
化では２のべき乗に対する処理と、√２に対する処理を
直列に実行することによって簡単に量子化器を実現する
ことが可能であり、回路規模が大幅に削減できる。
【００６８】第５の本発明の高能率符号化装置によれ
ば、量子化時に用いるオフセットの値が所定の値ｔより
大きくならないように制御されるので、量子化幅が大き
い場合のオフセット値を制限することが可能になる。従
って量子化幅が大きい場合には量子化によってより小さ
い値に変換されることになる。第１の発明のように視覚
上重要でないものほど大きな量子化幅を割り当てている
場合には、重要でない情報に対するデータ量がより削減
できることになり、これにより、重要な情報に対するデ
ータ量を増やすことが可能になり、画質劣化を改善でき
る。
【００６９】第６の本発明の高能率符号化装置によれ
ば、量子化に用いる量子化幅が３または５または１／３
または１／５と２のべき乗との積または２のべき乗から
選択できため、より精度の高い量子化とデータ量制御が
可能なる。また本発明では、３または５または１／３ま
たは１／５と２のべき乗の積で表される量子化幅に対す
る量子化器および逆量子化器を、ビットシフトと少数の
加算器を用いた簡単な回路で実現できる。
【００７０】本発明は直交変換以外の高能率符号化にも
対応可能であり、その実用的効果は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の本発明の高能率符号化装置の実施例にお
けるブロック図
【図２】本発明の変換成分分類の説明図
【図３】第２の本発明の高能率符号化装置の実施例にお
けるブロック図
【図４】本発明のブロック分類の実施例におけるブロッ
ク図
【図５】第３の本発明の符号化後のデータ量の説明図
【図６】第４の本発明の量子化部の実施例におけるブロ
ック図
【図７】本発明の√２除算部の実施例におけるブロック
図
【図８】本発明の逆量子化部の実施例におけるブロック
図
【図９】本発明の√２倍部の実施例におけるブロック図
【図１０】第５の本発明のオフセット生成部の実施例に
おけるブロック図
【図１１】第６の本発明の３倍または５倍を実行する方
法の実施例におけるブロック図
【図１２】本発明の１／３倍または１／５倍を実行する
方法の実施例におけるブロック図
【図１３】本発明の３倍または５倍または１／３倍また
は１／５倍を実行する方法の実施例におけるブロック図
【符号の説明】
７、１６ 変換成分分類部 ８、１７ 量子化幅選択部 １５ ブロック分類器 １８ 絶対値化部 ２０ 加算器 ２１ レジスタ ２２ 分類部 ２５ √２除算部 ２６、４２ スイッチ ２７ 加算器 ２９ ｉビット右シフト部 ３２、４５ ２ビット左シフト部 ３３、３５、３６、４６、４８、４９ 加算器 ３４、４７ ３ビット左シフト部 ３７ ６ビット右シフト部 ４０、５４ ｉビット左シフト部 ４１ √２倍部 ５０ ５ビット右シフト部 ５５ 減算器 ５６ １ビット右シフト部 ５７ 制限部 ６０、６４、７１ 左ビットシフト部 ６１、６５、６７、７２、７５ 加算器 ６６、７４ ４ビット左シフト部

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】入力標本値を一定個数集めてブロック化
    し、前記ブロック毎に入力標本値を変換し、前記変換で
    得られた変換成分を量子化して符号化する際に、前記ブ
    ロック毎の変換成分をｋ組の集合に分類する変換成分分
    類手段と、前記変換成分を量子化する量子化幅をｍ種類
    準備し、前記変換成分分類手段で分類された集合毎に量
    子化幅を選択し、前記ｋ組の集合と前記ｍ種類の量子化
    幅の組み合わせでｎ種類の量子化器を構成する量子化手
    段とを有して構成され、前記変換成分分類手段はｋ組の
    集合が各集合毎に視覚的な重要度が異なるように分類
    し、前記量子化手段がｎ種類の量子化器に対して、量子
    化幅が大きくなるに従って、視覚的な重要度が低い集合
    に対する量子化幅が、視覚的な重要度が高い集合に対す
    る量子化幅に対して相対的に大きくなることを特徴とす
    る高能率符号化装置。
  2. 【請求項２】入力標本値を一定個数集めてブロック化
    し、前記ブロック毎に入力標本値を変換し、前記変換で
    得られた変換成分を量子化して符号化する際に、前記ブ
    ロック内の変換成分の絶対値の和の大きさによって前記
    ブロックをｊ種類の集合に分類するブロック分類手段
    と、前記ブロック毎の変換成分をｋ組の集合に分類する
    変換成分分類手段と、前記変換成分を量子化する量子化
    幅をｍ種類準備し、前記ブロック分類手段および変換成
    分分類手段で分類された集合毎に量子化幅を選択し、前
    記ｊ種類の集合およびｋ組の集合と前記ｍ種類の量子化
    幅の組み合わせでｎ種類の量子化器を構成する量子化手
    段とを有することを特徴とする高能率符号化装置。
  3. 【請求項３】入力標本値を一定個数集めてブロック化
    し、前記ブロック毎に入力標本値を変換し、前記変換で
    得られた変換成分を量子化して符号化する際に、前記ブ
    ロック毎の変換成分をｋ組の集合に分類する変換成分分
    類手段と、前記変換成分を量子化する量子化幅をｍ種類
    準備し、前記変換成分分類手段で分類された集合毎に量
    子化幅を選択し、前記ｋ組の集合と前記ｍ種類の量子化
    幅の組み合わせでｎ種類の量子化器を構成する量子化手
    段とを有し、前記量子化手段で量子化幅が大きくなるに
    従って、高能率符号化後のデータ量がより細かく制御で
    きるように前記ｎ種類の量子化器を選択することを特徴
    とする高能率符号化装置。
  4. 【請求項４】入力標本値を一定個数集めてブロック化
    し、前記ブロック毎に入力標本値を変換し、前記変換で
    得られた変換成分を量子化して符号化する際に、前記変
    換成分を量子化する量子化幅をｍ種類準備し、前記量子
    化幅が２i または２(i+1/2) で構成され（ｉは０以上の
    整数）、前記ｉによって決定される量子化に用いるオフ
    セット値を求めるオフセット値生成手段を有し、前記変
    換成分をｃとすると、量子化幅が２i の場合は量子化器
    で（ｃ＋オフセット値）をｉビットシフトして量子化を
    実行し、量子化幅が２(i+1/2)の場合は信号を｛（ｃ×
    ４５＋３２）／６４＋オフセット値｝をｉビットシフト
    して量子化を実行することを特徴とする高能率符号化装
    置。
  5. 【請求項５】入力標本値を一定個数集めてブロック化
    し、前記ブロック毎に入力標本値を変換し、前記変換で
    得られた変換成分を量子化して符号化する際に、前記変
    換成分をｃとし、前記変換成分ｃを量子化するときの量
    子化幅がｗ×２iで有る場合に（ｗは正の数）、オフセ
    ット値を（２i−１）／２および所定の値ｔを超えない
    最大の整数とし、量子化値を｛（ｃ／ｗ）＋オフセット
    値｝をｉビットシフトして求める量子化手段を有するこ
    とを特徴とする高能率符号化装置。
  6. 【請求項６】量子化手段で変換成分ｃを量子化するとき
    の量子化幅が２i または２(i+1/2)である場合に、オフ
    セット値を（２i−１）／２および所定の値ｔを超えな
    い最大の整数とし、量子化幅が２i の場合は量子化器で
    （ｃ＋オフセット値）をｉビットシフトして量子化を実
    行し、２(i+1/2)の場合は信号を｛（ｃ×４５＋３２）
    ／６４＋オフセット値｝をｉビットシフトして量子化を
    実行することを特徴とする請求項５記載の高能率符号化
    装置。
  7. 【請求項７】所定の値ｔは２であることを特徴とする請
    求項５または請求項６記載の高能率符号化装置。
  8. 【請求項８】入力標本値を一定個数集めてブロック化
    し、前記ブロック毎に入力標本値を変換し、前記変換で
    得られた変換成分を量子化して符号化する際に、量子化
    するときの量子化幅が２i または２(i+1/2)である場合
    に、前記符号化されたデータを復号する際に、前記量子
    化で量子化された結果をｑとすると、前記量子化時に用
    いた量子化幅が２i の場合は逆量子化時にｑをｉビット
    逆シフトして逆量子化を実行し、前記量子化時に用いた
    量子化幅が２(i+1/2) の場合はｑをｉビット逆シフトし
    た数をＱとし、｛（Ｑ×４５＋１６）／３２｝を実行し
    て逆量子化を実現する逆量子化手段を有することを特徴
    とする高能率符号化装置の復号装置。
  9. 【請求項９】量子化または逆量子化に用いる４５倍する
    乗算を、入力信号をビットシフトした信号を入力信号と
    加算し、更に前記加算によって得られる信号をビットシ
    フトした信号を前記加算によって得られた信号と加算す
    ることによって実現することを特徴とする請求項４また
    は請求項６または請求項８記載の高能率符号化装置。
  10. 【請求項１０】入力標本値を一定個数集めてブロック化
    し、前記ブロック毎に入力標本値を変換し、前記変換で
    得られた変換成分を量子化して符号化する際に、前記変
    換成分を量子化する量子化幅をｍ種類準備し、前記量子
    化幅が３または５または１／３または１／５と２のべき
    乗との積または２のべき乗であることを特徴とする高能
    率符号化装置。
  11. 【請求項１１】量子化または逆量子化に用いる３倍また
    は５倍を、入力信号をビットシフトした信号と入力信号
    を加算して実現することを特徴とする請求項１０記載の
    高能率符号化装置。
  12. 【請求項１２】量子化または逆量子化に用いる１／３倍
    または１／５倍を、入力信号をビットシフトした信号と
    入力信号を加算器し、更に前記加算によって得られる信
    号をビットシフトした信号を前記加算によって得られた
    信号と加算することによって実現することを特徴とする
    請求項１０記載の高能率符号化装置。
  13. 【請求項１３】量子化または逆量子化に用いる３倍また
    は５倍を入力信号をビットシフトした信号と入力信号を
    加算して実現し、量子化または逆量子化に用いる１／３
    倍または１／５倍を前記加算によって得られる信号をビ
    ットシフトした信号を前記加算によって得られた信号と
    加算することによって実現することを特徴とする請求項
    １０記載の高能率符号化装置。
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