JPH06178282A - 画像の符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直交変換後の変換係数にジグザグスキャンを
施し連続する同一信号とレベルの二次元配列にしたデー
タを効率よく符号化する符号化装置を得る。 【構成】 一時記憶装置６０に一定量の二次元配列デー
タを蓄えて、同一信号とレベルを組合せた全ての事象の
確率分布を調べ、その確率分布にしたがって、頻繁に出
現する組合せの事象に対してはそれに対応するジンボル
を与えて符号化し、頻度の少ない組合せの事象に対して
は特殊符号とともに固定長のデータをエンロトピーにな
るべく近くなるように二次元多値算術符号化器４１を用
いて符号化するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は画像の符号化装置に関
し、とくに多値画像のデジタル伝送や蓄積画像メディア
で盛んに使用されるＤＣＴ変換などの変換符号化の後処
理のエントロピー符号化の符号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、図２はＨ．２６１の画像符号化
装置のＤＣＴ係数をエントロピー符号化する部分のブロ
ック回路図であり、入力信号はＤＣＴ係数信号、出力信
号は符号列であって、１０は入力信号に対してジグザグ
スキャンを行うジグザグスキャン回路、２０はジグザグ
スキャン回路１０からの信号が０か否かによって出力先
を変更するスイッチ、３０は０ランの数をカウントする
ランレングスカウンタ、４０は二次元ハフマン符号化
器、５０は二次元ハフマン符号化を行うときの符号テー
ブルである。

【０００３】次に、動作について説明する。図２におい
て、ジグザグスキャン回路１０では、入力信号である８
×８を１つのブロックとするＤＣＴ係数に対し、０ラン
が長く発生するように、ブロックごとに図３に示すよう
なジグザグスキャンを行い、スイッチ２０に入力する。
スイッチ２０では、ジグザグスキャン回路１０から入力
されてきた信号を調べ、０ならばランレングスカウンタ
３０に、０以外ならば二次元ハフマン符号化器４０に出
力する。ランレングスカウンタ３０では、スイッチ２０
から入力される０の信号の数をカウントし、二次元ハフ
マン符号化器４０へ出力する。

【０００４】二次元ハフマン符号化器４０では、スイッ
チ２０、およびランレングスカウンタ３０から入力され
る信号に従って、符号テーブル５０を参照しながらラン
とレベルの二次元ハフマン符号化を行い、符号を出力す
る。このとき、ランとレベルが頻度の高い事象でない場
合にはエスケープコードを符号化し、その後ろにランと
レベルを固定長で符号化する。符号テーブル５０には、
二次元ハフマン符号化器４０で二次元ハフマン符号化を
行う際に使用するランとレベルの頻度の高い事象に対し
てあらかじめ用意された符号が納められており、二次元
ハフマン符号化器４０は、符号テーブル５０を参照しな
がらランとレベルを符号化する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のＤＣＴ係数の可
変長符号化装置では、頻度の高い事象はハフマン符号で
符号化するので、各事象をデフォルトで用意した２のべ
き乗で近似することになり、画像によっては実際の確率
分布とかなりの誤差が生じる場合があり、ビットレート
の低減の妨げになるなどの問題点があった。

【０００６】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、特にある特定の事象に著しく偏
りが生じた場合においても、かなりの正確さで各事象の
確率を近似して理想に近い状態で符号化し、ビットレー
トを低減できる符号化装置を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る符号化装
置は、ＤＣＴ係数に対しジグザグスキャンを行うジグザ
グスキャン回路と、このジグザグスキャン回路からの出
力が０が否かによって出力先を変更するスイッチと、０
ランの数をカウントするランレングスカウンタと、頻度
の高いと思われるランとレベルの組合せ事象の数をカウ
ントするカウンタと、このランレングスカウンタと上記
スイッチの出力を一定量蓄えておくバッファと、上記カ
ウンタから入力されるデータから確率分布を求め、破綻
が起こりそうな分布であった場合にはそれを回避するよ
うに確率分布を改竄する確率制御器と、符号化数直線と
は無関係なデータの挿入を許して上記確率制御器から入
力される確率分布に従って浮動小数点演算を行う多値算
術符号器と、符号化の際に頻度の低いと思われる事象の
ランとレベルの組合せを一時的に入れておくテンポラリ
バッファを備えたものである。

【０００８】

【作用】この発明における符号化装置は、ＤＣＴ係数の
確率分布を一度スキャンして求め、その分布に応じて浮
動小数点を用いてかなりの精度で近似を行い、ＤＣＴ係
数を多値算術符号で符号化する。

【０００９】

【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を説明
する。図１はこの実施例の画像符号化装置のＤＣＴ係数
をエントロピー符号化するブロック回路図で、ジグザグ
スキャン回路１０、スイッチ２０、ランレングスカウン
タ３０は図２に示したものと同一であり、７０は頻度の
高いランとレベルの事象をカウントするカウンタ、６
０，６１はバッファ、４１は二次元多値算術符号化器
（以下、「算術符号化器」という）、８０は確率制御
器、５１は符号テーブルで、入力信号は、ジグザグスキ
ャン回路１０およびスイッチ２０を通り、場合によって
はランレングスカウンタ３０を通過してカウンタを経て
バッファ６０に一時的に蓄積された後、算術符号化器４
１に入力される。カウンタ７０から出力される頻度情報
は、確率制御器８０を通って符号テーブル５１に入力さ
れ、算術符号化器４１から参照される。

【００１０】次に、動作について説明する。ジグザグス
キャン回路１０、スイッチ２０、ランレングスカウンタ
３０の動作は、図２の従来例で述べたものと同じであ
る。ランレングスカウンタ３０、およびスイッチ２０の
出力は、カウンタ７０に入力されて頻度の高い事象が数
えられ、そのままバッファ６０に蓄えられ、一定量蓄え
られると、算術符号化器４１に入力され、符号が出力さ
れる。一方、カウンタ７０によってカウントされた頻度
情報は、確率制御器８０によって確率がチェックされ
る。その後、符号テーブル５１に確率情報が蓄えられ、
算術符号化時に利用される。

【００１１】確率制御器８０は、次のような動作をす
る。浮動小数点を用いた多値算術符号で符号化する際に
は、それぞれの事象の確率は、ある一定値以上でなけれ
ば正常に符号化できない。この一定値は、符号化を行う
際に使用するレジスタ長によって定まる。確率制御器８
０は、この一定値に満たない確率が入力されると、確率
を一定値まで水増しして符号テーブルに出力する。水増
しすることによって生じた誤差は、最も頻繁に発生した
事象の確率を変化させることにより調整する。一定値を
クリアしたものについては、前記の最頻事象を除いては
そのまま符号テーブル７０に出力される。なお、この確
率分布データは、バッファ６０に一定量蓄えられる度
に、符号化にとりかかる前に算術符号化器４１をそのま
まの形で通過してヘッダ情報として出力される。

【００１２】算術符号化器４１は、次のような動作をす
る。入力されるランとレベルの数を見て、頻度の高い事
象かどうかを判断する。頻度の高い事象であった場合、
レジスタＡ，Ｃ，Ｐ１，Ｐ２を使って符号化を行う。こ
こで、レジスタＡは領域レジスタ、レジスタＣは符号レ
ジスタ、レジスタＰ１，Ｐ２はビットスタッフィング用
の監視レジスタである。それぞれのレジスタ長は任意で
あるが、Ａ，Ｃは同じ長さにする必要がある。またＡ，
Ｃのレジスタ長により確率制御器８０における一定値が
変化する。

【００１３】符号化は、次の手順で行う。ただし、ｐ
1，・・・ｐnは事象１，・・・事象ｎの発生確率、Ｑi
はｐ1からｐiまでの累積確率である。手順は、図４に示
すように、手順１００では、初期設定としてレジスタＡ
はオール１、レジスタＣはオール０にセットする。手順
１１０では、入力されたシンボルがｉであったとする
と、手順１１０の式に示すような演算を行う。手順１２
０では、レジスタＡのＭＳＢが０が１かによって分岐
し、０であった場合には、手順１３０に示すようにレジ
スタＡ，Ｃをそれぞれ１ビット左にシフトし、手順１２
０に戻る。これを繰り返して、レジスタＡのＭＳＢが１
になると、手順１４０に移る。手順１４０では、入力シ
ンボルがもうないかどうかを判定し、まだあれば手順１
１０に戻り、なければ終了する。

【００１４】レジスタＣでは、手順１１０時に加算が行
われるので、桁上がりの伝播を考慮しなければならな
い。そのため、レジスタＣからビットシフトによって出
力された符号は、監視レジスタＰ１に入力され、さら
に、監視レジスタＰ１からの出力は、監視レジスタＰ２
に入力される。この監視レジスタＰ１，Ｐ２で桁上がり
の伝播を防ぐための監視を行い、必要なときはスタッフ
ビットを挿入して監視レジスタＰ２から出力される符号
に、桁上がりが伝播しないように未然に防止する。

【００１５】入力されたランとレベルが、頻度の高い事
象でなかった場合には注意を要する。算術符号は、０か
ら１までの確率数直線上の位置を表わす小数点以下の数
字が符号となる。よって、レジスタＡ，Ｃには、シンボ
ルの符号化に直接関係しないデータを挿入するわけには
いかない。頻度の低い事象の場合は、エスケープコード
とともにランとレベルを固定長で送るわけだが、エスケ
ープコードを符号化した後、すぐにランとレベルをレジ
スタＣに挿入すると、そのあとの符号化ができなくな
る。そこで、エスケープコードを符号化した後、数ビッ
トのビットシフトを経てエスケープコードを符号化した
時のビット列がすべてレジスタＣから出力され、さら
に、レジスタＰ１，Ｐ２も通過した後に挿入しなければ
ならない。よって、エスケープコードに続くランとレベ
ルは、テンポラリバッファに蓄えておいて、規定のビッ
ト数がシフトされた時に挿入を行い、符号化する。

【００１６】図５は、実施例１を伝送符号化装置に適応
した例を示すブロック回路図である。入力信号は画像信
号で、前処理回路２００内のフィルタを通して雑音除去
等が行われる。２１０は動き補償フレーム間予測を行う
動き補償フレーム間予測回路、２２０はＤＣＴを行うＤ
ＣＴ回路、２３０はＤＣＴ係数からの出力に量子化を行
う量子化回路、２４０は量子化されたＤＣＴ係数を、実
施例１に示したような方法で符号化する可変長符号化回
路、２５０は付加的情報を符号化する可変長符号化回
路、２６０はビット列を多重化する多重化回路、２７０
は誤り訂正などの伝送符号化を行う伝送符号化回路、出
力信号は符号化されたビット列である。

【００１７】従来の符号化装置と実施例に示した符号化
装置にＨＤＴＶの動画像を入力して符号化したビットレ
ートを比較した結果を、表１に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】画像Ａ、画像Ｂの両方とも、輝度信号、色
差信号ともに実施例の方がビットレートが低減している
のがわかる。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、頻度
の高い事象を浮動小数点で近似して符号化するのでエン
トロピーレートに近いレートで符号化を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１の符号化装置のブロック回
路図である。

【図２】従来の符号化装置のブロック回路図である。

【図３】ジグザグスキャン方法を示す図である。

【図４】多値算術符号化の流れ図である。

【図５】実施例１を適用した伝送符号化装置のブロック
回路図である。

【符号の説明】 １０ ジグザグスキャン回路 ２０ スイッチ ３０ ランレングスカウンタ ４１ 二次元多値算術符号化器 ５１ 符号テーブル ６０ バッファ ６１ バッファ ７０ カウンタ ８０ 確率制御器 ２００ 前処理回路 ２１０ 動き補償フレーム間予測回路 ２２０ ＤＣＴ回路 ２３０ 量子化回路 ２４０ 可変長符号化回路 ２５０ 可変長符号化回路 ２６０ 多重化回路 ２７０ 伝送符号化回路

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【手続補正書】

【提出日】平成５年６月２８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像を直交変換して得られたＤＣＴ係数
   をジグザグスキャンして得た信号を連続する同一信号と
   レベルの二次元配列にしたデータを浮動小数点演算を用
   いた多値算術符号で符号化する装置において、その二次
   元配列データの一定量を一時記憶装置に蓄えて同一信号
   とレベルを組合せた全て事象の確率分布を調べる手段
   と、その確率分布にしたがって頻繁に出現する組合せの
   事象に対してはそれに対応するシンボルを与えて符号化
   し、頻度の少ない組合せ事象に対しては特殊符号ととも
   に固定長のデータを破綻の生じないように符号化する手
   段を備えたことを特徴とする符号化装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、頻繁に出現すると思
   われる連続する同一信号とレベルの組合せの事象をあら
   かじめ用意しておき、用意した頻出の組合せの事象とそ
   うでない事象の確率分布を調べた後で符号化する手段を
   備えたことを特徴とする符号化装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、確率分布を調べた後
   に、算術符号を行う際に破綻が生じないように、ある一
   定の確率を超えない事象があったときには、一定値まで
   確率を修正する手段を備えたことを特徴とする符号化装
   置。