JPH07111592A

JPH07111592A - 高能率符号化方法

Info

Publication number: JPH07111592A
Application number: JP25561193A
Authority: JP
Inventors: Shiro Kato; 士郎加藤; Masatoshi Taniguchi; 昌利谷口
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-10-13
Filing date: 1993-10-13
Publication date: 1995-04-25

Abstract

(57)【要約】【目的】符号化・復号の繰り返しによる信号劣化蓄積
の少ない高能率符号化方法を提供する。【構成】入力端子１０１から入力されるデータが符号
化・復号処理を経たものかを判定し、符号化・復号処理
を経たものであれば、その量子化特性を量子化特性推定
回路１０９で推定して得、所定条件を満たせば、予測し
た量子化特性でもって量子化回路１０４で量子化し、符
号化回路１０５で符号化する。【効果】符号化・復号の繰り返しにおいて同じ量子化
特性で量子化されるため、信号劣化の蓄積を最小にでき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高能率符号化の符号化
・復号処理を繰り返した場合に生じる信号劣化を極めて
小さくできる高能率符号化方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高能率符号化技術としては各種方法が開
発されている。例えば、静止画像の高能率符号化方式と
しては、ＪＰＥＧ規格などのＤＣＴ（離散コサイン変
換）符号化がよく知られている。これを例にとって説明
する。

【０００３】図５に、ＤＣＴ符号化による高能率符号化
の処理を行なう符号化装置、およびその復号処理を行な
う復号装置のブロック構成図を示す。

【０００４】図５において、５０１は画像データ（入力
データ）P の入力端子、５０２は前記画像データP をブ
ロック（画像を水平方向、垂直方向にそれぞれ８画素単
位に分割して得られる小領域）単位に並べ換えて画像デ
ータPb(i)（但しi=0,1,2,・・・,63）を得るブロック化
回路、５０３は前記ブロック毎の画像データPb(i)に対
し８ｘ８のＤＣＴ演算を行なってブロック毎に６４個の
周波数成分である変換データ（ＤＣＴ係数）T(j) （但
しj=0,1,2,・・・ ,63）を得るＤＣＴ回路、５０４は各
ブロックについて６４個の前記変換データT(j)をそれぞ
れ量子化特性指定データｒで指定された６４個の量子化
ステップ値Qr(j) で除算することにより、量子化して量
子化変換データD(j)（=T(j)/Qr(j)）を得る量子化回
路、５０５は前記６４個の量子化変換データD(j)を符号
化（例えば２次元ハフマン符号化、算術符号化）してブ
ロックの符号化データCbを得る符号化回路、５０６は前
記符号化データCbの出力端子、５０７は量子化回路５０
４の量子化特性を指定する前記量子化特性指定データｒ
を出力する量子化特性指定回路、５０８は前記量子化特
性指定データｒの出力端子である。

【０００５】５０９は前記量子化特性指定データｒの入
力端子、５１０は前記符号化データCbの入力端子、５１
１は前記ブロックの符号化データCbを復号して６４個の
前記量子化変換データD(j)を得る復号回路、５１２は前
記量子化回路５０４の逆変換を行うもので、各ブロック
について６４個一組の前記量子化変換データD(j)にそれ
ぞれ前記量子化特性指定データｒで指定された６４個一
組の量子化ステップ値Qr(j) を乗算することにより、逆
量子化して変換データT'(j) を得る逆量子化回路、５１
３はＤＣＴ回路５０３の逆変換を行うもので、周波数領
域の前記変換データT'(j) に逆ＤＣＴ演算を行なって画
像データPb'(i)に変換する逆ＤＣＴ回路、５１４はブロ
ック化回路５０２の逆の処理を行なうもので、ブロック
単位の前記画像データPb'(i)を符号化装置の入力の画像
データP と同じデータ並びに戻して映像データP'を得る
逆ブロック化回路、５１５は前記画像データP'の出力端
子である。

【０００６】以上のように構成された符号化装置、復号
装置についてその動作を説明する。符号化装置におい
て、入力端子５０１からの画像データＰはブロック化回
路５０２においてブロック単位に６４個の画像データPb
(i) （但しi=0,1,2,・・・,63 ）に並び換えられる。前
記ブロック単位の画像データPb(i)はＤＣＴ回路５０３
において２次元のＤＣＴ演算が行なわれて変換データT
(j)となる。量子化特性指定回路５０７は量子化特性指
定データｒを出力し、量子化回路５０４の量子化特性を
制御する。量子化回路５０４においてブロック内の前記
６４個の変換データT(j)は、それぞれ前記量子化特性指
定データｒで指定された６４個の量子化ステップ値Qr
(j) で除算されることによって量子化されて、ブロック
毎に６４個の量子化変換データD(j)（= T(j)/Qr(j)）と
なる。各ブロックの６４個の前記量子化変換データD(j)
は可変長符号化（例えば２次元ハフマン符号化や算術符
号化）されて符号化データCbとなり、端子５０６より出
力される。前記量子化特性指定データｒは端子５０８よ
り出力される。

【０００７】復号装置において、入力端子５０９からの
前記量子化特性指定データｒは逆量子化回路５１２に入
力される。入力端子５１０からの符号化データCbは復号
回路５１１において前記可変長符号が復号されて、符号
化回路５０５の入力と同じブロック毎に６４個の量子化
変換データD(j)となる。ブロックの前記６４個の量子化
変換データD(j)は、逆量子化回路５１２においてそれぞ
れ前記量子化特性指定データｒで指定された６４個の量
子化ステップ値Qr(j) が乗じられることによって、逆量
子化が行なわれて６４個の変換データT'(j) となる。ブ
ロックの前記６４個の変換データT'(j) は、逆ＤＣＴ回
路５１３において前記ＤＣＴ回路５０３と逆の処理であ
る逆ＤＣＴ演算が行なわれて、ブロックの６４個の画像
データPb'(i)となる。ブロックの前記６４個の画像デー
タPb(i)は逆ブロック化回路５１４においてブロック化
回路５０２の逆の処理が行なわれて、すなわち符号化装
置の入力の画像データP と同じデータ並びに戻されて画
像データP'となり、端子５１５より出力される。

【０００８】量子化ステップ値を大きくすれば、変換デ
ータは粗く量子化されるので、復号された画像の画質は
劣化するが、量子化変換データの値は小さくなるので、
符号量は少なくなる。逆に量子化ステップ値を小さくす
れば、変換データは細かく量子化されるので、復号され
た画像の画質が向上するが、量子化変換データの値は大
きくなるので、符号量は増加する。

【０００９】従って、所定の画質となるような量子化ス
テップ値を選ばれるように量子化特性指定回路５０７の
出力ｒを所定値に定めておけば、画像毎の符号量は変化
するものの、復号画像の画質を一定にすることができ
る。また量子化ステップ値を変えることにより画像の符
号量を制御できるので、量子化特性を選ぶことにより、
画像毎に復号画質は異なるものの、符号量がほぼ目標値
となる符号化が行なえる。量子化特性指定回路５０７は
このような目的に沿ったデータｒを出力する。

【００１０】ところで、高能率符号化した画像を復号し
て伝送または記録し、再び高能率符号化する利用形態が
ある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに高能率符号化の符号化・復号を繰り返す場合、毎回
同じ量子化特性で量子化されるは限らないので、符号化
復号の繰り返しにより量子化誤差が蓄積され信号劣化が
拡大するという課題を有していた。

【００１２】本発明は上記課題に鑑み、符号化復号の繰
り返しによる信号劣化の極めて小さくできる高能率符号
化方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】第１の発明の高能率符号
化方法は、上記信号劣化の蓄積を小さくするものであっ
て、入力データに対して所定の変換を行なって変換デー
タを得る変換ステップと、前記変換データを量子化して
量子化変換データを得る量子化ステップと、前記量子化
変換データを符号化して符号化データを得る符号化ステ
ップとからなる高能率符号化を行なう高能率符号化ステ
ップと、前記量子化ステップにおける量子化特性を決定
する量子化特性決定ステップとを備え、前記量子化特性
決定ステップが、前記変換データを用いて、前記入力デ
ータが既に前記高能率符号化の符号化・復号処理を経た
ものか判定し、前記処理を経たものと判定されれば、そ
の前記処理に用いられたと推定される量子化特性１を得
る量子化特性推定ステップと、前記量子化特性１が得ら
れ、かつ所定の条件を満たす場合は、量子化特性が前記
量子化特性１となるように前記量子化ステップを制御
し、これ以外の場合は量子化特性が所定の量子化特性２
となるように制御する量子化特性選択ステップとを備え
たことを特徴とするものである。

【００１４】第２の発明の高能率符号化方法は、上記信
号劣化の蓄積を小さくするものであって、入力データに
対して所定の変換を行なって変換データを得る変換ステ
ップと、前記変換データを量子化して量子化変換データ
を得る量子化ステップと、前記量子化変換データを符号
化して符号化データを得る符号化ステップとからなる高
能率符号化を行なう高能率符号化ステップと、前記量子
化ステップにおける量子化特性を決定する量子化特性決
定ステップとを備え、前記量子化特性決定ステップが、
前記変換データを用いて、前記入力データが既に前記高
能率符号化の符号化・復号処理を経たものか判定し、前
記処理を経たものと判定されれば、その前記処理に用い
られたと推定される量子化特性１を得る量子化特性推定
ステップと、前記入力データまたは前記変換データの少
なくとも一方を用いて前記符号化データのビット数がほ
ぼ目標値となる量子化特性である量子化特性３を生成す
る量子化特性生成ステップと、前記量子化特性１が得ら
れ、前記量子化特性１での符号化データ量がほぼ前記目
標量以下と予測され、所定の条件を満たす場合は、量子
化特性が前記量子化特性１となるように前記量子化ステ
ップを制御し、これ以外の場合は量子化特性が前記量子
化特性３となるように前記量子化ステップを制御する量
子化特性選択ステップとを備えたことを特徴とするもの
である。

【００１５】第３の発明の高能率符号化方法は、入力画
像データに対し第１の変換、第１の量子化、第１の符号
化を行なって第１の符号化データを得る画面内符号化ス
テップと、すでに符号化の完了した前記入力画像データ
または、これを符号化、復号して得られる画像データを
もとにして得られるものを参照画像データとし、前記入
力画像データと前記参照画像データとの差分データを
得、前記差分データに対し第２の変換、第２の量子化、
第２の符号化を行なう画面間符号化ステップとを備え、
所定周期で前記画面内符号化と前記画面間符号化とを切
り替え、第１の符号化データまたは第２の符号化データ
を出力する高能率符号化ステップと、前記入力画像デー
タに対し、前記第１の変換を行なって得られるデータが
過去に前記第１の量子化がなされたものであるかの判定
を行い、過去に量子化されたものであると推定された画
像データに対しては、前記画面内符号化ステップにより
符号化を行なうように前記高能率符号化ステップの前記
所定周期を制御する周期制御ステップとを備えたことを
特徴とするものである。

【００１６】

【作用】第１の発明の高能率符号化方法は、前記した構
成により、入力データが高能率符号化の符号化・復号処
理を経たものであるか判定し、そうであればその量子化
特性を予測して得、所定条件を満たせばその量子化特性
で符号化処理を行なうので、符号化・復号の繰り返しに
おいて同じ量子化特性が選択され、信号劣化の蓄積をな
くす、または極めて小さくできるものである。

【００１７】第２の発明の高能率符号化方法は、前記し
た構成により、入力データが高能率符号化の符号化・復
号処理を経たものであるか判定し、そうであればその量
子化特性を予測して得、得た量子化特性での符号量がほ
ぼ目標値以下であり、所定条件を満たせばその量子化特
性で符号化処理を行なうので、符号量をほぼ一定値に制
御する場合においても、符号化・復号の繰り返しにおい
て同じ量子化特性が選択され、目標符号量を越えること
なく、信号劣化の蓄積をなくす、または極めて小さくで
きるものである。

【００１８】第３の発明の高能率符号化方法は、上記構
成により、入力画像データが画面内符号化したものか判
定し、そうであればその画面が画面内符号化されるよう
に画面内符号化、画面間符号化を切り換えるように周期
を制御するので、高能率符号化・復号化の繰り返しにお
いて同じ符号化方法が選択され、信号劣化を極めて小さ
くできるものである。

【００１９】

【実施例】図１は本発明の高能率符号化方法を適用しう
る装置で、ＤＣＴ符号化を行なう画像の符号化装置、お
よびその復号装置のブロック構成図である。

【００２０】図１において、１０１は画像データ（入力
データ）P の入力端子、１０２は前記画像データP をブ
ロック（画像を水平方向、垂直方向にそれぞれ８画素単
位に分割して得られる小領域）単位に並べ換えて画像デ
ータPb(i)（但しi=0,1,2,・・・,63）を得るブロック化
回路、１０３は前記ブロック毎の画像データPb(i)に対
し８ｘ８のＤＣＴ演算を行なってブロック毎に周波数領
域の６４個の変換データ（ＤＣＴ係数）T(j) （但しj=
0,1,2,・・・ ,63）を得るＤＣＴ回路、１０４は各ブロ
ックについて６４個一組の前記変換データT(j)を、それ
ぞれ量子化特性指定データｒで指定された６４個一組の
量子化ステップ値Qr(j) で除算することにより量子化し
て、量子化変換データD(j)（=T(j)/Qr(j)）を得る量子
化回路、１０５は前記６４個の量子化変換データD(j)を
可変長符号化（例えば２次元ハフマン符号化、算術符号
化）してブロックの符号化データCbを得る符号化回路、
１０６は前記符号化データCbの出力端子、１０７は量子
化回路１０４の量子化特性を決定し、その量子化特性を
表わす前記量子化特性指定データｒを出力する量子化特
性決定回路、１０８は前記量子化特性指定データｒの出
力端子、１０９は変換データT(j)を（さらに必要とあれ
ば前記画像データをも）入力データとし、入力の画像信
号P が過去に符号化・復号処理を経たものか判定し、そ
うであれば符号化・復号処理における量子化特性を推定
し、これを量子化特性１として出力する量子化特性推定
回路、１１０は前記量子化特性１と所定の量子化特性２
を入力とし、所定の条件のもとで判断を行なって一方を
選択し、この選択した量子化特性で前記量子化回路１０
４が量子化を行なうように前記量子化特性指定データｒ
を出力する選択回路である。

【００２１】１１１は前記量子化特性指定データｒの入
力端子、１１２は前記符号化データCbの入力端子、１１
３は前記ブロックの符号化データCbを復号して６４個の
前記量子化変換データD(j)を得る可変長符号の復号回
路、１１４は量子化回路１０４の逆変換を行うもので、
各ブロックについて６４個一組の前記量子化変換データ
D(j)を、それぞれ前記量子化特性指定データｒで指定さ
れた６４個一組の量子化ステップ値Qr(j) を乗算するこ
とにより逆量子化して変換データT'(j) を得る逆量子化
回路、１１５はＤＣＴ回路１０３の逆変換を行うもの
で、前記６４個一組の変換データT'(j) に対し逆ＤＣＴ
演算を行なってブロック内の６４画素の画像データPb'
(i)に変換する逆ＤＣＴ回路、１１６はブロック化回路
１０２の逆の処理を行なうもので、ブロック単位の前記
画像データPb'(i)を符号化装置の入力の画像データP と
同じデータ並びに戻して映像データP'を得る逆ブロック
化回路、１１７は前記画像データP'の出力端子である。

【００２２】以上のように構成された符号化装置、復号
装置についてその動作を説明する。符号化装置におい
て、入力端子１０１からの画像データP はブロック化回
路１０２においてブロック単位の６４個の画像データPb
(i) （但しi=0,1,2,・・・,63 ）に並び換えられる。前
記ブロック単位の６４画素の画像データPb(i) （i=0,1,
2,・・・,63）はＤＣＴ回路１０３において２次元のＤ
ＣＴ演算が行なわれて６４個一組の変換データT(j)（j=
0,1,2,・・・,63 ）となる。量子化特性決定回路１０７
は量子化特性指定データｒを出力し、量子化回路１０４
の量子化特性を制御する。量子化回路１０４においてブ
ロック内の前記６４個の変換データT(j)は、それぞれ前
記量子化特性指定データｒで指定された６４個一組の量
子化ステップ値Qr(j) で除算されることによって量子化
されて、ブロック毎に６４個の量子化変換データD(j)
（= T(j)/Qr(j)）となる。ブロックの６４個の前記量子
化変換データD(j)は可変長符号化（例えば２次元ハフマ
ン符号化や算術符号化）されて符号化データCbとなり、
端子１０６より出力される。前記量子化特性指定データ
ｒは端子１０８より出力される。

【００２３】復号装置において、入力端子１１１からの
前記量子化特性指定データｒは逆量子化回路１１４に入
力される。入力端子１１２からの符号化データCbは復号
回路１１３において復号されて、符号化回路１０５の入
力と同じブロック毎に６４個の量子化変換データD(j)と
なる。ブロックの前記６４個の量子化変換データD(j)
は、逆量子化回路１１４においてそれぞれ前記量子化特
性指定データｒで指定された６４個一組の量子化ステッ
プ値Qr(j) が乗じられることによって、逆量子化が行な
われて６４個の変換データT'(j) となる。ブロックの前
記６４個の変換データT'(j) は、逆ＤＣＴ回路１１５に
おいてＤＣＴ回路１３と逆の処理である逆ＤＣＴ演算が
行なわれて、ブロックの６４個の画像データPb'(i)とな
る。ブロックの前記６４個の画像データPb(i) は、逆ブ
ロック化回路１１６においてブロック化回路１０２の逆
の処理が行なわれて、すなわち符号化装置の入力の画像
データP と同じデータ並びに戻されて画像データP'とな
り、端子１１７より出力される。

【００２４】以上の符号化装置、復号装置の動作は量子
化特性決定回路１０７以外は従来例と同じである。本発
明を特徴づける量子化特性決定回路１０７の動作を説明
する前にその原理について述べる。

【００２５】復号装置の出力である画像データP'が再び
符号化装置の入力画像データとなった場合について考え
る。復号装置において逆量子化回路１１４により得られ
る変換データT'(j) は、逆ＤＣＴ回路１１５、逆ブロッ
ク化回路１１６を経て出力端子１１７より出力され、符
号化装置の入力端子１０２に入力データ力されてブロッ
ク化回路１０２、ＤＣＴ回路１０３を経て再び変換デー
タT(j)となる。変換データT'(j) は、各周波数成分毎に
量子化特性で定まる複数の量子化代表値（実施例では量
子化ステップ値Qr(j)の整数倍の値）のいずれかであ
り、量子化代表値はとびとびにしか存在しない。ＤＣＴ
回路１０３の出力である変換データT(j)は、逆ＤＣＴ回
路１１５、ＤＣＴ回路１０２における演算誤差、丸め誤
差が加わるので必ずしも前記変換データT'(j) とは一致
しないが、所定の誤差範囲内にあるので、符号化装置に
おける画像信号T(j)の値は前記量子化代表値またはこれ
に極めて近い値となる確率が高い。

【００２６】これに対し、符号化装置の入力画像データ
が復号装置の出力でない場合、複数の所定値の出現頻度
が高くなることは極めてまれである。

【００２７】従って、符号化装置において変換データT
(j)のすべての各周波数成分（j=0,1,2,・・・,63 ）毎
またはその一部の各周波数成分毎にその値の大きさ別に
その出現頻度を求め、その結果とびとびに存在する複数
の所定値付近に出現頻度の高いものが集中すれば、高い
確率で入力の画像データは高能率符号化の符号化・復号
のなされたものであると推定できる。更に、出現頻度の
高い前記複数の所定値は量子化代表値（正確には逆量子
化回路１１４の出力であるので逆量子化代表値）である
確率が極めて高いので、（厳密には逆量子化特性１が推
定でき、これに対応した）その量子化特性を推定でき
る。推定して得られた量子化特性１で変換データT(j)を
量子化すれば、前回の符号化処理の場合と同じ量子化変
換データD(j)が得られるので、符号化・復号を繰り返し
てもＤＣＴ，逆ＤＣＴ演算における精度、丸め誤差が大
きくない限り、画像データに劣化が蓄積しない。変換デ
ータT(j)に出現頻度が複数の特定の値に集中しなけれ
ば、符号化装置の入力画像データが符号化・復号された
ものでない場合と判断できるので、所定の量子化特性２
で変換データT(j)を量子化する。

【００２８】符号化装置内の量子化特性決定回路１０７
は、上述したような量子化特性を決定するものである。
量子化特性推定回路１０９は変換データT(j)の所定の周
波数成分についてその値毎にその出現頻度を調べ、とび
とびに存在する複数の値付近に出現頻度の集中がなけれ
ば、通常の画像データ入力であると判断する。複数の値
に出現頻度の集中があれば入力画像データが符号化・復
号処理を経た信号であると判断し、この場合出現頻度の
高い値を量子化代表値の有力候補とみなして、その量子
化特性を推定して量子化特性１を得る。選択回路１１０
は入力画像データが通常の画像データであると判断され
た場合、所定の量子化特性２を表わす量子化特性指定デ
ータｒを出力し、入力画像データが符号化・復号された
ものであると判断された場合、前記量子化特性１に対応
した量子化特性指定データｒを出力する。

【００２９】量子化特性推定回路１０９は論理回路のみ
でも構成できるが、本実施例では一般によく利用される
マイクロコンピュータで構成されているので、その内部
ブロック構成図は省略するが、その動作のフローチャー
トを図２に示す。

【００３０】図２に示すフローチャートを用いてその動
作を説明する。［ステップ１］１画面分の変換データT(j)の全ての周波
数成分または所定ｊの周波数成分それぞれについて、そ
の値ｖ毎の出現頻度F(j,v)を求めるステップである。す
なわち、変換データの各周波数成分T(0),T(1),T(2),・
・・それぞれについて１画面分の全ブロックの値を調
べ、各値v=0,1,2,・・・となる頻度F(j,v)を調べるステ
ップである。

【００３１】量子化特性は各周波数成分毎に自由な設定
が可能であるが、実際には限られた数の組合せの量子化
特性しか使用しないので、全ての周波数成分について出
現頻度を調べる必要は必ずしもない。また量子化特性は
通常正負対称であるので、この場合ｖの絶対値に対する
出現頻度を調べればよく、調べるｖの範囲も量子化代表
値が最低数個存在する範囲でよい。

【００３２】なお、逆ＤＣＴ処理の出力で画像データの
ダイナミックレンジを越えていればクリップされるが、
このとき周波数歪を生じるのでクリップ処理された可能
性の高いデータの存在するブロック（画像データ語長が
８ビットであれば、そのダイナミックレンジは０〜２５
５であるので、画像データの値が０または２５５である
画像データの存在するブロック）の変換データT(j)は出
現頻度データの対象としない方が精度を上げることがで
きる。この場合、変換データT(j)を調べる必要があるの
で、量子化特性指定回路１０９に破線で画像データPb
(i) 入力を示している。出現頻度を調べる範囲は同じ量
子化特性が使われている範囲であればよく、範囲が広い
ほど量子化特性の推定精度が向上する。

【００３３】複数の量化特性の混在を許す符号化方式の
場合、どちらの量子化特性が使用されているか判定を行
ない、場合分けして少なくとも一方の量子化特性におけ
る出現頻度を調べればよい。例えば、ブロック内の画像
データのダイナミックレンジの大小や、またはブロック
内のＡＣエネルギーの大小によって、ブロック単位で基
準となる量子化特性よりも荒い量子化特性または細かい
量子化特性に切り替える符号化がある。このような場合
は、基準となる量子化特性で量子化されていると判断で
きるブロックについてのみ出現頻度を調べるなどの方法
を用いればよい。

【００３４】［ステップ２］各変換データT(j)について
所定条件を満たし、かつ出現頻度の高いＨ個の値ｖ（こ
れを以下Vjh で表わす。但しh=0,1,2,・・・,(H-1)であ
る。）を抽出するステップである。単純には値・出現頻
度表（ｖ−Ｆ表）で所定以上の頻度があり、かつ頻度の
極大値となる値をVih とすれば良く、Ｈは４個程度でも
よい。

【００３５】［ステップ３］各変換データT(j)につい
て、複数の逆量子化代表値を中心とする所定の範囲内に
すべての前記Vjhがあるという条件を満足する１つまた
は複数種類の量子化特性のうち、量子化特性が最も荒い
ものを前記量子化特性１とするステップである。

【００３６】本実施例のように線形量子化であれば、量
子化特性の推定はより容易である。各周波数成分につい
てＨ個のVih の最大公約数が量子化ステップ値Qr(j) で
ある。最大公約数はユーグリッドの互除法により求ま
る。簡易的には最も小さいVihおよびVihをその大きさの
順に並べたときの差分の最小値が最大公約数、すなわち
量子化ステップ値の有力候補である。演算誤差、丸め誤
差により正しい量子化ステップ値が得られない場合があ
るが、Ｈ個のうち（Ｈ−ｎ）を取り出す複数の組合せ
（ｎはＨより小さい整数）についてそれぞれの最大公約
数を求め、最も多く得られた最大公約数を量子化ステッ
プ値とする。さらには、前記Vih とこれに最も近い値の
量子化ステップ値の整数倍の値との差が所定範囲内にあ
るかどうか調べることにより、精度よく量子化特性１を
求めることができる。

【００３７】また、各変換データ毎に予測して得られた
量子化特性の組み合わせ（量子化テーブル）の一部の量
子化特性に誤りがあっても、実際には限られた複数の量
子化特性の組み合わせしか用いないので、その複数の組
み合わせ（量子化テーブル）の中から最も相関の高いも
のを量子化特性１とする、例えば各変換データの量子化
特性の一致する数が多い量子化特性の組み合わせ（量子
化テーブル）ものを量子化特性１とすることにより、量
子化特性の予測精度をより向上できる。

【００３８】本実施例では、量子化特性の逆特性と逆量
子化特性が一致しているので、逆量子化特性１である。
なお、逆量子化特性の量子化代表値と量子化特性の量子
化代表値とは通常同じであるが異なる場合もあるので、
正確にはまず逆量子化特性を求め、これに対応した量子
化特性を求め、これを前記量子化特性１とする。逆量子
化特性の逆特性を前記量子化特性１としてもよい。逆量
子化代表値と量子化代表値が多少異なっても、量子化後
の値すなわち量子化変換データD(j)が前回の符号化時と
おなじものが得られれば、符号化・復号の繰り返しによ
る信号劣化蓄積は生じないからである。

【００３９】以上のように本実施例の符号化装置によれ
ば、符号化装置の入力画像データが符号化・復号された
ものか判定し、判定された場合、先の符号化・復号処理
で使用された量子化特性を推定し、再びこの量子化特性
１で量子化を行なうので、符号化・復号の繰り返しによ
る信号劣化の蓄積をなくす、または極めて小さくできる
ものである。

【００４０】なお、本実施例では、入力画像データが符
号化・復号されたものであると判断された場合、得られ
た量子化特性１で量子化するように条件設定を行なった
が、得られた量子化特性１が所定条件（例えば所定値以
上の量子化ステップ値を有すること）を満たさなけれ
ば、量子化特性２で量子化するようにするとしてもよ
く、本実施例の条件に限定されるものではない。

【００４１】以下、本発明の第２の実施例を説明する。
第１の実施例において、量子化特性決定回路１０７を図
３の量子化回路決定回路３０１に置き換えたものが、本
発明の第２の実施例における高能率符号化方法を用いた
ＤＣＴ符号化装置のブロック図である。復号装置は第１
の実施例と同じでよい。

【００４２】第１の実施例と異なるのは、量子化特性決
定回路のみであるので、これ以外の動作説明は省略す
る。本符号化装置では第１の実施例の場合と異なり、符
号量をほぼ目標値以下となるように量子化特性を制御す
る符号化装置である。

【００４３】図３に示す量子化特性決定回路３０１にお
いて、３０２は図１の量子化特性推定回路１０９と同一
の機能を有するもので、画像データP またはPb(i)また
は変換データT(j)を入力データ力とし、入力の画像信号
P が符号化・復号処理を経たものか判定し、そうであれ
ば符号化・復号処理における量子化特性１を推定し、こ
の量子化特性１を出力する量子化特性推定回路、３０３
は符号量がほぼ目標値となる量子化特性３を決定する量
子化特性生成回路、３０４は前記量子化特性１と前記量
子化特性３とを入力し、所定の条件のもとで判断を行な
って一方を選択し、この選択した量子化特性で前記量子
化回路１０４が量子化を行なうように前記量子化特性指
定データｒを出力する選択回路である。

【００４４】以上のように構成された符号化装置の量子
化特性決定回路３０１の動作についてその動作を説明す
る。

【００４５】量子化特性生成回路３０３は変換データT
(j)または画像データPb(i)より目標値に近い符号量が得
られる量子化特性３を得る。目標値に近い符号量の得ら
る量子化特性を得る方法には従来より各種方法が検討さ
れており、例えば複数の量子化特性で量子化、符号化を
行なった場合の符号量を求め、目標量に近い量子化特性
より、より目標値に近い符号量が得られると思われる量
子化特性３を予測によって求めるものである。

【００４６】量子化特性推定回路３０２は入力画像デー
タが既に符号化・復号されたものであるか判定し、そう
であると判定した場合のみ先の符号化で使用された量子
化特性１を出力する。量子化特性推定を行なう際に各変
換係数について出現頻度を調べるが、調べる範囲は得ら
れる符号量がほぼ目標値以下となる量子化特性について
のみでよい。

【００４７】選択回路３０４は前記量子化特性１が入力
されなければ、入力画像データが前記通常の画像データ
であると判断して符号量が目標値となる量子化特性３で
量子化が行なわれるように量子化特性指定データｒを出
力する。入力画像データが既に符号化・復号されたもの
であると判断された場合、前記量子化特性１が入力され
る。この時前記量子化特性１で得られる符号量が前記目
標値とほぼ等しいか、それ以下であれば前記量子化特性
１を指定する量子化特性指定データを出力し、それ以外
の場合は、前記量子化特性３を指定する量子化特性指定
データを出力する。

【００４８】入力画像データが同じ圧縮率で同じ符号化
を行なう符号化・復号を経たものであれば、その量子化
特性で得られる符号量は目標値にほぼ等しくなるはずで
ある。従って、得られた量子化特性１で得られる符号量
が目標値より大きくなるということは量子化特性１が正
しくなかった可能性が高く、この場合量子化特性３で符
号化されることによる実質的な悪影響はないといえる。

【００４９】通常、各周波数成分毎に設定した基本の量
子化ステップ値の組合せに複数Ｍ種類の所定係数（スケ
ール係数）を掛けることによって、複数Ｍ種類の量子化
特性（６４個の変換データに一対一に対応した６４個の
量子化ステップ値の組合せ）を得ている。従ってこの場
合、量子化特性１での符号量が目標値を越えるかどうか
の判定は、実際に符号化を行なわなくても、ほぼ目標値
の符号量が得られる量子化特性３の量子化ステップ値
（またはスケール係数）と量子化特性１の量子化ステッ
プ値（またはスケール係数）と比較することにより容易
に判断できる。

【００５０】以上のように、本実施例によれば、符号量
がほぼ目標値以下となるという必須条件を満足しつつ、
符号化・復号のなされた画像データが入力された場合、
前回の符号化で用いられた量子化特性で量子化されるの
で符号化・復号の繰り返しによる信号劣化の蓄積をなく
す、または殆どなくすことができる。

【００５１】なお、前記ステップ３において所定条件を
満たす量子化特性を捜す際に、量子化特性２（第１の実
施例の場合）、または量子化特性３（第２の実施例の場
合）で得られる符号量より得られる符号量が大きくなる
と予測される量子化特性は、量子化特性探索の候補から
予めはずすなどの所定条件をつけて、候補を制限するこ
とにより、処理量を低減できる。

【００５２】以下、本発明の第３の実施例について説明
する。図４は、本発明の第３の実施例における高能率符
号化方法を適用しうる装置で、画面（フィールドまたは
フレーム）間符号化を行なう符号化装置のブロック構成
図である。

【００５３】図４において、４０１は画像データの入力
端子、４０２はタイミング調整用の遅延回路、４０３は
周期制御器、４０４はＤＣＴ変換を行なう変換回路、４
０５は前記変換回路４０４の出力が、過去において第１
の量子化をなされたものか判定をおこなう量子化特性推
定回路、４０６は画面内画面間符号化器、４０７は符号
化データの出力端子、４０８は減算回路、４０９はスイ
ッチ回路、４１０はＤＣＴ変換を行なって変換データを
得る変換回路、４１１は量子化回路、４１２は符号化回
路、４１３はバッファメモリ、４１４は逆量子化回路、
４１５は変換回路４１０の逆変換を行なう逆変換回路、
４１６は加算回路、４１７はフレームメモリ、４１８は
スイッチ回路である。

【００５４】以上のように構成された符号化装置につい
てその動作を説明する。端子４０１からの入力画像デー
タを周期制御器４０３および遅延回路４０２に入力さ
れ、遅延回路４０２を経た画像データは画面内画面間符
号化器４０６に入力される。

【００５５】画面内符号化画面間符号化器４０６の基本
動作そのものは、従来の画面内画面間符号化器と同じで
ある。すなわち、所定周期で画面内符号化と画面間符号
化とを切り換えて符号化データを得る。例えば、１６フ
レーム（画面）周期の第１フレームは、誤りが画面間に
またがって伝搬しない画面内符号化を行なって符号化
し、残り１５フレームは符号化効率がよりよい画面間符
号化を行なう。これにより、誤りが最悪でも１６画面ま
でしか伝搬しない高能率な符号化を行なう。

【００５６】すなわち、画面間符号化時においては、遅
延回路４０２からの画像データはスイッチ回路４０９を
介して変換回路４１０で変換データとなり、量子化回路
４１１において量子化されて量子化データとなる。前記
量子化データは符号化回路４１２において符号化データ
となり、バッファメモリ４１３を介して端子４０７より
出力される。逆量子化回路４１４において前記量子化デ
ータは逆量子化されて変換データとなり、加算回路４１
６に入力される。スイッチ回路４１８は解放状態で０を
出力するので、前記変換データは加算回路４１６を素通
りして、フレームメモリ４１７に入力される。すなわ
ち、画面内符号化されたフレームの画像データ（端子４
０７より出力されたその符号化データを復号して得られ
る画像データに相当）がフレームメモリ４１７に記憶さ
れ、次の画像の画像の符号化に用いられる参照画像デー
タとなる。

【００５７】画面間符号化においては、遅延回路４０２
からの画像データは、減算回路４０８においてフレーム
メモリ４１７からの参照画像データが減じられて差分デ
ータとなる。前記差分データは前記スイッチ回路４０９
を介して前記変換回路４１０に入力されて変換データと
なる。前記変換データは量子化回路４１１において量子
化されて量子化変換データとなり、符号化回路４１２に
おいて符号化データとなって端子４０７より出力され
る。前記量子化変換データは逆量子化回路４１４におい
て変換データとなり、逆変換回路４１４において差分デ
ータとなる。逆変換回路４１５からの前記差分データ
は、加算回路４１６においてフレームメモリ４１７から
スイッチ回路４１８を介して得られる前記参照画像デー
タと加算されて画面間符号化されたフレームの画像デー
タ（端子４０７より出力されたその符号化データを復号
して得られる画像データに相当）が得られ、フレームメ
モリ４１７に入力されて次の画像の符号化に使用される
参照画像データとなる。

【００５８】制御回路４１９は、バッファメモリ４１３
内の符号量に応じて量子化回路４１１、逆量子化回路４
１４を制御して量子化特性を切り換えることにより、符
号化データの平均値を目標符号量としている。また、所
定周期でスイッチ回路４０９、４１８を切り換えること
により、画面内符号化、画面間符号化を行なっている。

【００５９】以下に本実施例特有の構成である周期制御
器４０３の動作について説明する。周期制御器４０３に
おいて、入力の画像データは変換回路４０４において画
面内符号化と同じ変換（ＤＣＴ）が行なわれて変換デー
タとなり、量子化特性推定回路４０５に入力される。量
子化特性推定回路４０５は、図１の第１の実施例におけ
る量子化特性推定回路１０９と同じ構成、動作を行なう
もので、ここでは入力画像データが過去に画面内符号化
の量子化特性で量子化されたものであるかの判定を行な
い、そうであると判断されれば、前記制御回路４１９を
制御して前記画面内符号化されたと判断された画像デー
タが画面内符号化されるように前記制御回路４１９を制
御する。すなわち符号化周期をリセットする。

【００６０】以上のように、本実施例の符号化装置によ
れば、入力画像データが既に画面内画面間符号化された
画像であれば、符号化時と同じ周期で画面内符号化、画
面間符号化を切り換えるので、過去の符号化時とより同
じ符号化条件で符号化され、符号化・復号化の繰り返し
による信号劣化の蓄積を極めて小さくできるものであ
る。この第３の実施例においては、量子化特性推定回路
１０９で推定された量子化特性が所定条件を満たせば、
画面内符号化の量子化特性を前記推定された量子化特性
とすることにより、画面内符号化された画像の信号劣化
蓄積をより小さくできる。さらには、画面間符号化され
たと推定される画像についてその差分データの変換デー
タも得、この量子化特性を推定する回路を付加し、得ら
れた量子化特性が所定の条件を満たす場合、その量子化
特性で画面間符号化することにより、画面間符号化され
た画像の信号劣化蓄積をより小さくできる。すなわち、
より精度よく前回の符号化と全く状態で同じ符号化を行
なうことができ、符号化・復号化の繰り返しによる信号
劣化蓄積をなくす、または極めて小さくできる。

【００６１】なお、画面内符号化と画面間符号化とで変
換、量子化、符号化をそれぞれ第１の変換、第２の変
換、第１の量子化、第２の量子化、第１の符号化、第２
の符号化と異ならせてもよい。

【００６２】また、これら本実施例においては、高能率
符号化としては入力データに対する変換としてＤＣＴを
用いるＤＣＴ符号化の場合を示したが、これに限定され
るものではなく、予測符号化、ＡＤＲＣ符号化など各種
高能率符号化にも本発明は適用できる。例えば、前記予
測符号化の場合、予測値と入力データとの差すなわち予
測誤差を得、これを量子化、符号化するので、前記予測
誤差を得る処理が入力データに対する変換に相当する。

【００６３】

【発明の効果】以上のように、本発明の高能率符号化方
法は、入力データが高能率符号化の符号化・復号処理を
経たものか判定し、前記処理を経たものである場合、前
記復号処理の逆量子化特性に対応した量子化特性で高能
率符号化処理ができるので、符号化・復号処理の繰り返
しにおける劣化を極めて小さくできるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高能率符号化方法の第１の実施例にお
ける符号化装置、復号装置のブロック構成図

【図２】第１の実施例の量子化特性推定回路１０９にお
ける量子化特性推定処理のフローチャート

【図３】本発明の高能率符号化方法の第２の実施例にお
ける符号化装置の量子化特性決定回路のブロック構成図

【図４】本発明の高能率符号化方法の第３の実施例にお
ける符号化装置のブロック構成図

【図５】従来例における符号化装置、復号装置のブロッ
ク構成図

【符号の説明】

１０１画像データの入力端子１０２ブロック化回路１０３ＤＣＴ回路１０４量子化回路１０５符号化回路回路１０６符号化データの出力端子１０７量子化特性決定回路１０８量子化特性指定データの出力端子１０９量子化特性推定回路１１０選択回路１１１量子化特性指定データの入力端子１１２符号化データの入力端子１１３復号回路１１４逆量子化回路１１５逆ＤＣＴ回路１１６逆ブロック化回路１１７画像データの出力端子３０１量子化特性決定回路３０２量子化特性推定回路３０３量子化特性生成回路３０４選択回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 7/30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力データに対して所定の変換を行なって
変換データを得る変換ステップと、前記変換データを量
子化して量子化変換データを得る量子化ステップと、前
記量子化変換データを符号化して符号化データを得る符
号化ステップとからなる高能率符号化を行なう高能率符
号化ステップと、前記量子化ステップにおける量子化特性を決定する量子
化特性決定ステップとを備え、前記量子化特性決定ステップが、前記変換データを用い
て、前記入力データが既に前記高能率符号化の符号化・
復号処理を経たものか判定し、前記処理を経たものと判
定されれば、その前記処理に用いられたと推定される量
子化特性１を得る量子化特性推定ステップと、前記量子化特性１が得られ、かつ所定の条件を満たす場
合は、量子化特性が前記量子化特性１となるように前記
量子化ステップを制御し、これ以外の場合は量子化特性
が所定の量子化特性２となるように制御する量子化特性
選択ステップとを備えたことを特徴とする高能率符号化
方法。
【請求項２】量子化特性推定ステップが、同一種類の変
換データ毎にその値に対する出現頻度を求めて、値・頻
度表を作成する作表ステップと、前記値・頻度表において所定条件下で出現頻度のほぼ極
大値が得られる所定個数の値を、量子化特性における量
子化代表値の候補値として抽出するステップと、前記候補値の全てが各量子化代表値を基準とした所定範
囲内にあるという条件を満足する量子化特性が存在する
か判定し、存在すれば、これを量子化特性１として出力
する判定ステップと備えたことを特徴とする請求項１記
載の高能率符号化方法。
【請求項３】入力データに対して所定の変換を行なって
変換データを得る変換ステップと、前記変換データを量
子化して量子化変換データを得る量子化ステップと、前
記量子化変換データを符号化して符号化データを得る符
号化ステップとからなる高能率符号化を行なう高能率符
号化ステップと、前記量子化ステップにおける量子化特性を決定する量子
化特性決定ステップとを備え、前記量子化特性決定ステップが、前記変換データを用い
て、前記入力データが既に前記高能率符号化の符号化・
復号処理を経たものか判定し、前記処理を経たものと判
定されれば、その前記処理に用いられたと推定される量
子化特性１を得る量子化特性推定ステップと、前記入力データまたは前記変換データの少なくとも一方
を用いて前記符号化データのビット数がほぼ目標値とな
る量子化特性である量子化特性３を生成する量子化特性
生成ステップと、前記量子化特性１が得られ、前記量子化特性１での符号
化データ量がほぼ前記目標値以下と予測され、所定の条
件を満たす場合は、量子化特性が前記量子化特性１とな
るように前記量子化ステップを制御し、これ以外の場合
は量子化特性が前記量子化特性３となるように前記量子
化ステップを制御する量子化特性選択ステップとを備え
たことを特徴とする高能率符号化方法。
【請求項４】量子化特性推定ステップが、同一種類の変
換データ毎にその値に対する出現頻度を求めて、値・頻
度表を作成する作表ステップと、前記値・頻度表において所定条件下で出現頻度のほぼ極
大値が得られる所定個数の値を、量子化特性における量
子化代表値の候補値として抽出するステップと、前記候補値の全てが各量子化代表値を基準とした所定範
囲内にあるという条件を満足する量子化特性が存在する
か判定し、存在すれば、これを量子化特性１として出力
する判定ステップと備えたことを特徴とする請求項３記
載の高能率符号化方法。
【請求項５】入力画像データに対し第１の変換、第１の
量子化、第１の符号化を行なって第１の符号化データを
得る画面内符号化ステップと、すでに符号化の完了した
前記入力画像データまたは、これを符号化、復号して得
られる画像データをもとにして得られるものを参照画像
データとし、前記入力画像データと前記参照画像データ
との差分データを得、前記差分データに対し第２の変
換、第２の量子化、第２の符号化を行なう画面間符号化
ステップとを備え、所定周期で前記画面内符号化と前記
画面間符号化とを切り替え、第１の符号化データまたは
第２の符号化データを出力する高能率符号化ステップ
と、前記入力画像データに対し、前記第１の変換を行なって
得られるデータが過去に前記第１の量子化がなされたも
のであるかの判定を行い、過去に量子化されたものであ
ると推定された画像データに対しては、前記画面内符号
化ステップにより符号化を行なうように前記高能率符号
化ステップの前記所定周期を制御する周期制御ステップ
とを備えた高能率符号化方法。