JPH07236142A - 高能率符号化装置及び復号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 映像信号を圧縮符号化する際に画像のエッジ
部を正確に検出して、画質の改善を図る高能率符号化装
置を提供する。 【構成】 映像信号をブロック化回路41にてブロックに
分割し、直交変換回路42にて直交変換を施し、変換係数
がスキャンニング回路43から順に読み出される。係数選
択回路44が低域領域と高域領域とから主要な係数を選択
し、評価値算出回路45がこの主要な係数に基づいて評価
値を算出し、その評価値によって検出回路46が映像信号
の特定パターンを検出する。その特定パターンに基づい
て量子化ステップ決定回路47が最適な量子化ステップを
決定して、量子化器48が変換係数に適応量子化を行って
画質の劣化を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、テレビジョン信号など
のディジタル映像信号をその情報量を圧縮して可変長符
号化する高能率符号化装置、及び、これと組み合わせて
用いる復号化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】民生用
ディジタルＶＴＲの基本構成を図示すると図33のように
なる。図33において、200 は例えばテレビジョン信号の
ようなアナログ映像信号を入力する入力端子であり、入
力端子200 からのアナログ信号はＡ／Ｄ変換器201 にて
ディジタル信号に変換されて、高能率符号化部202 に入
力される。高能率符号化部202 は、ディジタル信号をそ
の情報量を減少させるべく圧縮して符号化し、その符号
化データを誤り訂正符号化部203 へ出力する。誤り訂正
符号化部203 は、再生時に誤り訂正が行えるように誤り
訂正符号を入力符号化データに付加して記録変調部204
へ出力する。記録変調部204 は、入力データを記録に適
した符号化データに変調し、変調されたデータは記録ア
ンプ205 にて増幅された後に記録媒体としての磁気記録
テープ206 に記録される。磁気記録テープ206 から再生
された再生信号はヘッドアンプ207 にて増幅されて再生
復調部208 に入力される。再生復調部208 は再生信号を
復調して誤り訂正復号化部209 へ出力する。誤り訂正復
号化部209 は、誤り訂正符号を使って再生復調された信
号を誤り訂正して高能率復号化部210 へ出力する。高能
率復号化部210 は、圧縮されているデータを元の形に復
元する。復元されたディジタル信号はＤ／Ａ変換器211
にてアナログ信号に変換されて出力端子212 を介して出
力される。

【０００３】ディジタルＶＴＲでは、特殊再生または編
集、テープ上の記録フォーマット等の関係から、データ
量の制御が非常に重要となる。例えば、図34に示すよう
な、シンクブロックを記録の最小単位として、データ量
制御が行われる。ここで、シンクブロックのデータは、
ＳＹＮＣ部Ａとビデオデータ部Ｂと検査符号部Ｃとに分
離されて記録されている。これらのＳＹＮＣ部Ａ，ビデ
オデータ部Ｂ，検査符号部Ｃはそれぞれに、ある固定サ
イズの領域を有しており、ＳＹＮＣ部Ａには同期パター
ンが記録され、ビデオデータ部Ｂには高能率符号化部20
2 にて圧縮されたディジタル信号が記録され、検査符号
部Ｃには誤り訂正符号化部203 で生成された誤り訂正符
号が記録される。一般的に、ディジタル信号をｍ画素×
ｎライン（ｍ，ｎは整数）のブロックに分割し、このブ
ロックを複数個まとめたものを制御の単位として、ビデ
オデータ部Ｂに記録される。

【０００４】上述したようなディジタルＶＴＲに見られ
るように、映像信号を記録したり伝送したりする場合に
は、そのデータ量を削減するための高能率符号化装置が
必要であり、直交変換を利用して圧縮することが広く行
われているが、この際、画質の劣化を極力抑えるために
適応量子化を行うことが普通である。このような高能率
符号化装置の幾つかの従来例について、以下に説明す
る。

【０００５】図35は、従来の高能率符号化装置（図33の
高能率符号化部203 の相当）の一例の構成を示すブロッ
ク図である。図35において、301 はディジタル映像信号
がｍ画素×ｎラインずつのブロック単位で入力される直
交変換回路であり、直交変換回路301 は、入力されるｍ
画素×ｎラインの画素ブロック毎に例えば離散コサイン
変換（ＤＣＴ：Discrete Cosine Transform)のような直
交変換を施して、その直交変換係数（ＤＣＴの場合はＤ
ＣＴ係数）をスキャンニング回路302 へ出力する。スキ
ャンニング回路302 は、直交変換回路301 からの出力を
所定の順序に並べ換えを行った後に、その並べ換えた直
交変換係数を量子化器303 及び量子化ステップ決定回路
305 へ出力する。量子化ステップ決定回路305 はスキャ
ンニング回路302 からの出力に基づいて適当な量子化ス
テップを決定する。量子化器303はこの量子化ステップ
に従って、入力された直交変換係数を量子化し、量子化
後の直交変換係数を可変長符号化器304 へ出力する。可
変長符号化器304 は、入力された直交変換係数を可変長
符号化する。

【０００６】次に、図35に示す構成の高能率符号化装置
の動作について説明する。直交変換回路301 に入力され
たディジタル映像信号（例えば８画素×８ラインの大き
さのブロック）は、直交変換を施され、直交変換係数か
らなる直交変換ブロックに変換される。直交変換係数は
入力されたディジタル映像信号の平均値とみなすことが
できる直流成分とディジタル映像信号のブロック内での
変化を示す交流成分とからなっている。

【０００７】直交変換ブロックの各直交変換係数はスキ
ャンニング回路302 に入力され、可変長符号化器304 で
の符号化効率を高くするための順序に並べ換えが行わ
れ、この順序で出力される。例えば、図36に示すような
スキャンニング順序（ジグザグスキャンニング）でＤＣ
（直流成分）を先頭にして残り63個の交流成分が出力さ
れる。これは直流成分を含めて交流成分の低域成分が視
覚に対する影響が大きいため、低域成分ほど重要な成分
として取り扱うために低域成分のデータから順に符号化
を行う。

【０００８】スキャンニング回路302 で並べ換えられた
直交変換係数は量子化器303 と量子化ステップ決定回路
305 とに入力される。まず、量子化ステップ決定回路30
5 では、入力されたそれぞれの直交変換係数を量子化，
可変長符号化した後のデータ量が複数ブロック内で一定
になるような量子化ステップを決定する。一般に直交変
換係数の低域成分は、視覚的に与える影響が大きいので
量子化ステップを小さくし、反対に高域成分は量子化ス
テップを大きくする。

【０００９】量子化器303 では、スキャンニング回路30
2 からの直交変換係数が量子化ステップ決定回路305 で
決定された量子化ステップでそれぞれ量子化され、直流
成分，交流成分がそれぞれ所定のビット数に丸められ
て、可変長符号化器304 に出力される。この量子化直交
変換係数は可変長符号化器304 において可変長符号化さ
れ、可変長符号化されたデータが出力される。

【００１０】図35の構成を有する従来の高能率符号化装
置は、映像の局部的な性質を考慮せずに、どのようなブ
ロックでも全く同じ方法で量子化ステップを決定してい
るので、エッジ部のようなブロックの画質を劣化させて
いるという問題点がある。

【００１１】また、図37は例えば特開平５−95539 号公
報に示された従来の他の高能率符号化装置の構成を示す
ブロック図である。図37において、311 はｍ画素×ｎラ
インの単位のディジタル映像信号が入力される直交変換
回路であり、直交変換回路311 はＤＣＴ等の直交変換を
入力映像信号に施し、得られた直交変換係数を並べ換え
回路312 及びパターン検出回路313 へ出力する。並べ換
え回路312 は、入力した変換係数を並べ換えた後に量子
化器314 及び量子化ステップ選択回路315 へ出力する。
パターン検出回路313 は、入力した変換係数に基づいて
画質劣化が分かりやすい特定のパターンを検出してパタ
ーン信号を量子化ステップ選択回路315へ出力する。量
子化ステップ選択回路315 は、並べ換え回路312 及びパ
ターン検出回路313 の出力に基づいて、量子化時におけ
る量子化ステップを選択する。量子化器314 は、この量
子化ステップに従って変換係数を量子化して可変長符号
化器316 へ出力する。可変長符号化器316 は、この量子
化後の変換係数を可変長符号化する。

【００１２】次に、図37に示す構成を有する従来の高能
率符号化装置の動作について説明する。ディジタル映像
信号が直交変換回路311 に入力され、例えば４画素×４
ラインの計16画素のブロック単位でＤＣＴ等の直交変換
が施される。直交変換回路311 から直交変換係数が並べ
換え回路312 に入力され、所定の順番、例えば低周波側
から高周波側に到る順番に並べ換えられた後、量子化器
314 及び量子化ステップ選択回路315 へ出力される。直
交変換回路311 から直交変換係数は、パターン検出回路
313 にも入力され、直交変換係数の特定のパターン、画
質劣化が分かりやすい特定のパターンが検出された場合
には、パターン信号が量子化ステップ選択回路315 に出
力される。

【００１３】並べ換え回路312 から出力された変換係数
が、量子化ステップ選択回路315 で選択された量子化ス
テップに従って量子化器314 にて量子化される。量子化
された変換係数は可変長符号化器316 にて可変長符号化
されて出力される。この量子化の際に、高周波側の変換
係数ほど大きい量子化ステップで量子化を施すことでデ
ータ量の削減を行うとともに、ブロックの圧縮率を高く
する場合は変換係数全体についてより大きい量子化ステ
ップを、ブロックの圧縮率を小さくする場合はより小さ
い量子化ステップを選択することで、発生する符号量の
制御を行う。また、パターン検出回路313 がパターン信
号を出力した場合には、これを入力した量子化ステップ
選択回路315 は量子化ステップを小さくすることで該ブ
ロックの量子化誤差に起因する歪を低減し画質を改善す
る。

【００１４】パターン検出回路313 が特定のパターンを
検出する方法について説明する。図38はパターン検出回
路313 におけるエッジ検出の方法を示す図であり、直交
変換係数の絶対値を各々低域から高域に並べており、途
中のある変換係数を境に低域と高域との２つの領域に分
ける。この低域領域内の絶対値の最大値をＬmax,高域領
域内の絶対値の最大値をＨmax とする。この最大値Ｌma
x に応じて所定の閾値によって分けられた４つのクラス
の中の１つのクラスを選択し、同様にこの最大値Ｈmax
に応じて所定の閾値によって分けられた４つのクラスの
中の１つのクラスを選択する。低域と高域とのクラス各
４種の組合せにより、４×４すなわち16種類のパターン
を判別する。パターン検出回路313 において、この16種
類のパターンに対応したテーブルを用意し、画像の劣化
が分かりやすいパターンについてのみ検出を表すコード
を記録しておく。パターン検出回路313 は、入力した直
交変換係数から最大値Ｌmax ，Ｈmax を決定してクラス
を判別するとともに、用意したテーブルを参照すること
によって特定のパターンの検出を行う。

【００１５】図37に示す構成の従来の高能率符号化装置
は、例えばエッジなどの画像の歪が分かりやすい特定の
パターンを検出する際に、10ビット前後の直交変換係数
を４種のクラスに判別しているため２ビット相当に丸め
たことになり、このクラス情報からパターンを判別する
ので検出の精度が不十分な場合がある。この結果、エッ
ジを検出することができない場合、関係が無いパターン
を検出する場合があり、このため画質が劣化したり符号
量が無用に増大することがある。更に、垂直，水平，斜
めエッジの全てをエッジと見なしてしまうので、視覚的
に劣化の目立たない複雑なブロックをエッジと見なし、
多くのビットを割り振ることになり、効率的にビットを
ブロックに割り振ることができないという問題がある。

【００１６】また、画像の劣化が分かりやすい特定のパ
ターンを検出する他の従来の方法として、所定の周波数
領域の直交変換係数について絶対値が所定のスレッショ
ルド以上の変換係数の数をカウントし、このカウント値
をもとに特定のパターンを検出する方法がある。ところ
が、この従来例では、直交変換係数の絶対値を所定のス
レッショルドと比較することで２値化するので、個々の
直交変換係数が持っている振幅情報がパターンの検出に
反映されない欠点がある。また、直交変換を行う前の画
素値から特定のパターンを検出する方法などもある。

【００１７】また、図39は、従来の更に他の高能率符号
化装置の構成を示すブロック図であり、図39において、
321 はシリアルに入力した所定数のディジタル信号を同
時化するブロック化回路であり、ブロック化回路321 は
ブロック化したデータを直交変換回路322 へ出力する。
直交変換回路322 は、入力データにＤＣＴ等の直交変換
を施し、得られた直交変換係数をクラス分け回路323 へ
出力する。クラス分け回路323 は、ブロックごとの直交
変換係数の値から該ブロックのクラス分けを行い、クラ
ス分けした直交変換係数を量子化器324 及び量子化ステ
ップ選択回路328 へ出力する。量子化ステップ選択回路
328 は、クラス分け回路323 からのクラス情報と符号量
制御回路327 からの量子化ステップ制御信号とに基づい
て量子化ステップを選択してその選択信号を量子化器32
4 へ出力する。量子化器324 は、この選択された量子化
ステップに従って直交変換係数を量子化し、量子化した
直交変換係数を可変長符号化器325 へ出力する。可変長
符号化器325 は、量子化後の直交変換係数を可変長符号
化してバッファメモリ326 へ出力する。バッファメモリ
326 は、所定のレートで可変長符号化データを出力す
る。符号量制御回路327 は、この可変長符号化データを
入力して、バッファメモリ326 の内部のデータ量が所定
の範囲に入るように制御を行うべく、量子化ステップ制
御信号を量子化ステップ選択回路328 へ出力する。

【００１８】次に、図39に示す構成を有する従来の高能
率符号化装置の動作について説明する。映像信号のディ
ジタルデータがブロック化回路321 に入力され、例えば
８画素×８ラインの合計64個のデータを同時化して直交
変換回路322 へ出力する。直交変換回路322 にて入力し
たデータにＤＣＴが施されて、64個の変換係数がクラス
分け回路323 に出力される。クラス分け回路323 は、例
えば変換係数の分散の大きさによって分散が大きいブロ
ックには多くの符号量を、分散が小さいブロックには少
ない符号量を割り当てるようにクラス分けを行う。図40
は、クラス分け回路323 のクラス分けの例を示したもの
であり、クラス番号と後述する量子化テーブルの番号へ
の加算値とを表している。ここで分散が小さなブロック
には大きなクラス番号を対応させ、大きい番号の量子化
テーブルは大きい量子化ステップ幅を持つので、これら
の対応付けにより分散が小さなブロックはより大きな量
子化ステップで量子化することになり、この結果、分散
が小さなブロックにはより少ない符号量を割り当てる。

【００１９】クラス分けを行った変換係数は量子化器32
4 にて量子化される。ここで、変換係数は図41に示すよ
うに64個あるが、このうち直流係数（ＤＣ）以外の63個
の交流係数について、これらを低い周波数に対応するエ
リア１から高い周波数に対応するエリア４まで４つのエ
リアに分類し、各々異なる量子化ステップで量子化を行
う。画像データのＤＣＴ係数は低い周波数で大きな値を
もち、高い周波数では小さい値をもつ性質がある。ま
た、高い周波数の成分の劣化は視覚特性から比較的検知
しにくい。これらの性質から図41の各エリアの量子化ス
テップは高い周波数成分ほど大きな値とすることが可能
である。

【００２０】図42は、量子化器324 が有する８種の量子
化テーブルについて、各々のエリアごとに量子化ステッ
プを示したものである。ここで大きい番号の量子化テー
ブルほど大きい量子化ステップを割り当てることで、前
述したクラス分けに対応して発生する符号量が少なくな
る。量子化器324 の特性は、入力をｘとすると、量子化
ステップ幅ｑ及びセンターデッドゾーン幅ｐをパラメー
タとする関数Ｑ（ｘ）で規定できる。図43は、Ｑ（ｘ）
の例を示したものであって、横軸は入力値ｘを示し、縦
軸は出力値Ｑ（ｘ）を示し、図中の黒丸はその点を含
み、白丸はその点を含まない。センターデッドゾーンの
上限値, 下限値はそれぞれ（３／４）・ｑ，−（３／
４）・ｑであり、デッドゾーン幅ｐは入力する映像信号
の性質及び必要とする画像の品質に応じて任意に設定可
能であるが、通常は所定の値であり、この例ではｐ＝
（３／２）・ｑである。例えば図43において、パラメー
タｑが４である場合は、入力値ｘが３ないし５の場合に
のみＱ（ｘ）は正の単位値Ｄをとる。

【００２１】量子化器324 にて量子化された変換係数は
可変長符号化器325 にてゼロランレングスコーディング
後ハフマン符号化される。可変長符号化器325 は、ハフ
マン符号化したデータをバッファメモリ326 に出力し、
これを随時入力したバッファメモリ326 は所定のレート
で出力する。符号量制御回路327 はバッファメモリ326
の書き込みアドレスと読み出しアドレスとから内部のデ
ータ量を求め、これが所定の範囲内に入るように、符号
量が多い場合は量子化ステップを大きくし、逆に符号量
が少ない場合には量子化ステップを小さくするように量
子化ステップ制御信号を量子化ステップ選択回路328 に
出力する。量子化ステップ選択回路328は、クラス分け
回路323 からのブロックのクラス分け信号とこの量子化
ステップ制御信号とに基づき、量子化テーブル選択信号
を量子化器324 へ出力する。量子化器324 は入力した量
子化テーブル選択信号によって指定された量子化テーブ
ルでブロックデータを量子化する。

【００２２】符号量の制御はブロック単位，複数のブロ
ック単位，画面単位等で行う。複数のブロックを制御単
位とする場合には、制御単位内部での各ブロックへのデ
ータ量の配分はクラス番号をもとに決める。クラスが大
きいブロックは大きい量子化幅のテーブルで量子化す
る。以下ではブロック単位で符号量の制御を行う場合を
例に説明する。図44は、量子化器324 の量子化テーブル
を切り換えた場合に、可変長符号化器325 で発生する１
ブロック当たりの符号のデータ量の変化を示したもので
ある。横軸はソース画像信号の情報量またはデータの分
散を表し、縦軸は発生する符号化データ量を表し、水平
方向の破線はデータ量を制御する際の目標値を表してい
る。また、直線Ｅ，Ｆ，Ｇはそれぞれ量子化テーブル番
号が５番，６番，７番であるときに発生するデータ量を
表している。

【００２３】ソース画像の情報量はブロックごとに変化
するものであるが、ここであるブロックが点ａの情報量
をもっている場合を考える。このブロックを５番の量子
化テーブル（ラインＥ）で量子化すると発生する符号の
データ量は点ｂになる。この値はデータ量の目標値を越
えているので、符号量制御回路327 は量子化ステップ幅
を大きくするように量子化ステップ制御信号を発生す
る。これを入力した量子化ステップ選択回路328 からの
量子化テーブル選択信号によって、量子化器324におけ
る量子化テーブルを６番（ラインＦ）に変更する。この
結果発生するデータ量は点ｃまで減少してデータ量の目
標値以下となる。符号化データは目標のデータ量の範囲
に入ったものを用いる。

【００２４】ここで、量子化テーブルを変更することで
発生する符号のデータ量が変化することを説明する。図
45（ａ）は５番の量子化テーブル、図45（ｂ）は６番の
量子化テーブルを示したものである。量子化ステップは
２進数の除算が容易なことから２のべき乗とし、量子化
テーブルを５番から６番に変更するとエリア１及びエリ
ア３の量子化ステップがそれぞれ２倍になる。この結
果、主としてエリア３において量子化後のデータが０に
なるものの数が増加し、これを可変長符号化器325 がゼ
ロランレングスコーディング後ハフマン符号化すること
で発生するデータ量が低減する。

【００２５】符号化したデータを伝送または記録する場
合は、そのデータレートの上限が規定されていることが
多く、発生するデータ量の制御を行う場合は、制御単位
内部でのデータの配分は自由度があるが、制御単位の最
後でのトータルのデータ量は所定の値以内になる必要が
ある。ブロック単位で制御する場合は、図44のライン
Ｅ，Ｆ，Ｇのうちのそれぞれ領域ｅ，ｆ，ｇの区間で示
されるデータ量で実際の符号化が行われる。このため領
域Ｈ及び領域Ｉに示すように所定値までデータの量に余
裕があるにもかかわらず有効に使えないデータが発生
し、例えば点ａの情報量のブロックは符号化データが点
ｃとなり、破線の示す制御目標のデータ量よりも大幅に
小さくなる。

【００２６】図39に示す構成の従来の高能率符号化装置
では、発生するデータの量を制御するために量子化テー
ブルを切り換えると、データ量が必要以上に変化する場
合がある。このため、発生するデータ量が所定の値以下
になるように制御を行う場合では、ある量子化ステップ
幅ではこの所定の値よりもわずかに多いデータ量である
にもかかわらず、量子化ステップ幅を大きくするとデー
タ量が大幅に減少して所定値よりもはるかに少なくな
り、このため有効に活用できないデータが発生するとい
う問題がある。また、量子化ステップを変更することに
伴うデータ量の変化を少なくするために、量子化ステッ
プを２のべき乗以外の数値にした場合は、２進化データ
の量子化を行うハードウェアの規模が大きくなるという
問題がある。また、量子化テーブルを変更することに伴
うデータ量の変化を少なくするために、複数エリアのう
ち一つづつ量子化ステップを変更した場合は、ステップ
を変更したエリアによってデータ量の変化にばらつきが
大きくなることが問題であり、また、特定の周波数の信
号の量子化歪だけが変化するので不自然に見える場合が
あることも問題である。

【００２７】図46は、従来の更に他の高能率符号化装置
の構成を示すブロック図であり、図46において、331 は
入力されるディジタル映像信号を複数の画素毎にブロッ
クに分割するブロック化回路であり、ブロック化回路33
1 はブロックデータをＤＣＴ回路332 へ出力する。ＤＣ
Ｔ回路332 は、このブロックデータにＤＣＴを施し、得
られたＤＣＴ係数を、アクティビティ決定回路333 とＱ
ナンバー決定回路334と量子化器335 とに出力する。ア
クティビティ決定回路333 は、各ブロック毎に、圧縮率
に係わるパラメータとしてのアクティビティを決定し、
そのアクティビティをＱナンバー決定回路334 と量子化
器335 とマルチプレクサ回路337 とへ出力する。Ｑナン
バー決定回路334 は、所定量の中で最大となるＱナンバ
ー（量子化ステップを代表する番号）を決定し、そのＱ
ナンバーを量子化器335 及びマルチプレクサ回路337 へ
出力する。量子化器335 は、ＤＣＴ変換回路332 からの
ＤＣＴ係数を量子化して可変長符号化器336 へ出力す
る。可変長符号化器336 は、量子化後のＤＣＴ係数を可
変長符号化して、符号化データをマルチプレクサ回路33
7 へ出力する。マルチプレクサ回路337 は、アクティビ
ティ決定回路333 ，Ｑナンバー決定回路334 及び可変長
符号化器336 の出力を多重化して出力する。

【００２８】次に、図46に示す構成の従来の高能率符号
化装置の動作について説明する。ブロック化回路331 に
入力されたディジタル信号は、固定サイズに分割され、
ＤＣＴ回路332 にてブロック単位でＤＣＴが施される。
ＤＣＴ回路332 で変換されたＤＣＴ係数ブロックは、発
生するデータ量を減少させるために量子化されるが、そ
の際、ＤＣＴ係数の交流係数は複数個ごとに区切られ、
複数のエリアに分割される。そして、それぞれのエリア
ごとに決められた量子化ステップと後述するアクティビ
ティから決まる重みとの積によって量子化される。この
エリアごとに決められた量子化ステップを代表する番号
をＱナンバーとする。エリア分割の例を図47に、エリア
番号毎のＱナンバーと量子化ステップとの例を図48に示
す。

【００２９】ＤＣＴ回路332 により変換されたＤＣＴ係
数ブロックは、アクティビティ決定回路333 に入力さ
れ、各ブロックごとにアクティビティが決定される。ア
クティビティは圧縮率に係わるパラメータであり、量子
化ステップに対する重みを決める。例えば、アクティビ
ティが大きいと量子化ステップに対する重みが大きくな
り、アクティビティが小さいと量子化ステップに対する
重みが小さくなるものとすると、図48の例では、Ｑナン
バーが小さく、アクティビティが大きいブロックほど圧
縮率は高くなる。ＤＣＴ係数ブロックと各ブロックに対
応するアクティビティとは、複数個ごとを制御単位とし
てまとめられ、Ｑナンバー決定回路334 に入力される。

【００３０】Ｑナンバー決定回路334 では、制御単位分
のＤＣＴ係数ブロックに対して、各Ｑナンバーにおける
データ量の試算を行い、トータルのデータ量がビデオデ
ータ部Ｂ（図34参照）のサイズを越えないものの中で最
大となるＱナンバーを決定し、量子化器335 に出力す
る。量子化器335 はアクティビティ決定回路333 から供
給されるアクティビティとＱナンバー決定回路334 から
供給されるＱナンバーとから量子化のためのパラメータ
を求め、このパラメータに従ってＤＣＴ係数ブロックを
量子化する。可変長符号化器336 は量子化器335 から供
給される量子化係数からハフマン符号等の可変長符号を
発生する。可変長符号化器336 から供給される可変長符
号と、アクティビティ決定回路333 から供給されるアク
ティビティと、Ｑナンバー決定回路334 から供給される
Ｑナンバーとは、マルチプレクサ回路337 で多重化され
て出力される。

【００３１】図46に示す構成の従来の画像符号化装置で
は、制御単位で発生するデータ量がビデオデータ部のサ
イズ以下になるようにＱナンバーを決定し、Ｑナンバー
が決定した後に、データ量を微調整をする手段がないた
めに、場合によっては、実際に発生するデータ量とビデ
オデータ部のサイズとの差が大きくなり、ビデオデータ
部に多くの空き領域が生じるという問題点がある。

【００３２】図49は、従来の更に他の高能率符号化装置
の構成を示すブロック図であり、図49において、341 は
入力されたディジタル映像信号をブロック化し、シャフ
リングを行うブロッキング・シャフリング回路であり、
そのブロック化データをＤＣＴ回路342 へ出力する。Ｄ
ＣＴ回路342 は、各ブロックにＤＣＴを施し、得られた
ＤＣＴ係数を符号量制御回路343 及び量子化器344 へ出
力する。符号量制御回路343 は、１フレーム分の符号量
が所定の範囲内に収まるように量子化ステップの決定を
行い、量子化器344 は、符号量制御回路343 によって決
定された量子化ステップを用いてＤＣＴ係数を量子化す
る。可変長符号化器345 は、量子化器344 から出力され
る量子化係数からハフマン符号等の可変長符号を生成し
てパッキング回路346 へ出力する。パッキング回路346
は、以下に説明するように、可変長符号化器345 からの
符号データの詰め込みを行う。

【００３３】パッキング回路346 について説明する。図
50にパッキング回路346 の構成例を示す。350 は可変長
符号化器345 で生成された符号データの入力端子であ
り、入力端子350 を介して入力された符号データは、第
１のメモリ351,第２のメモリ352,第３のメモリ353,…,
第ｎのメモリ354 に記録される。メモリ制御部355 は、
入力される符号データをカウントして、どのメモリに符
号データを書き込むかを切り換える。第１のメモリ351
に記録された符号データは出力端子356 を介して読み出
される。第１のメモリ351 は、後述するパッキング方法
において、符号データをパッキングするメモリとして使
われ、それ以外のメモリは、固定領域からあふれた符号
データを一時的に記録しておくオーバーフローバッファ
として使われる。

【００３４】ディジタルＶＴＲでは、前述したように、
特殊再生, 編集の関係などから符号量の制御が非常に重
要となる。図51はテープ上の記録フォーマットを模式的
に示す図である。ここで、400 は１トラックの記録信号
を表わしており、記録信号400 の構成を図示すると、図
52のようになる。さらに、１トラックの記録信号は複数
のＳｙｎｃブロックから構成されており、符号量制御
は、このＳｙｎｃブロック（以後、ＤＣＴブロックのデ
ータのみを考えマクロブロックと呼ぶ）を単位として行
う。

【００３５】以下に、マクロブロックを制御単位とした
場合の符号データの詰め方（パッキング方法）について
説明する。図53はマクロブロックを摸式的に示す図であ
る。まず、１個のＤＣＴブロック分のＤＣＴ係数を入力
として、可変長符号化器345で生成された符号データ
を、そのＤＣＴブロックに割り当てられた固定領域（第
１のメモリ351 を仮想的に分割した得られた１つの領
域）に先頭から記録していく。固定領域に記録しきれな
かった符号データについては、オーバーフローバッファ
ＭＲ（例えば、第２のメモリ352 を用いる）に記録す
る。この処理を、１マクロブロック内のすべてのＤＣＴ
ブロックについてＹ１からＹ２，Ｙ３，Ｙ４，ＣＲ，Ｃ
Ｂの順に行い、それぞれの固定領域に記録しきれなかっ
た符号データは、オーバーフローバッファＭＲに、前の
ＤＣＴブロックで記録しきれなかった符号データに続け
る形で順に記録していく。すべてのＤＣＴブロックを処
理し終えた段階で、オーバーフローバッファＭＲにデー
タが存在する場合、そのマクロブロックに対して割り当
てられた固定領域内、つまり、それぞれのＤＣＴブロッ
クに対して割り当てられた固定領域を１まとめにした領
域内で、まだデータが記録されていない領域を探し、空
き領域が存在する場合、空き領域がなくなるまでオーバ
ーフローバッファＭＲに記録された符号データを記録す
る。

【００３６】以上、１マクロブロックを制御単位とし
て、符号量を制御する場合のパッキング方法について説
明したが、マクロブロックを複数個まとめて制御の単位
とすることも可能である。この場合、１マクロブロック
内で記録しきれなかった符号データについては、さらに
他のマクロブロック内で空いている領域を探し、その領
域に記録していく。

【００３７】図49に示す構成の従来の高能率符号化装置
における符号データのパッキング法によれば、１制御単
位内でオーバーフローが生じない場合には、復号化側で
１個のＤＣＴブロック内のすべての係数データが復号さ
れるが、オーバーフローが生じた場合には、復号化側
で、係数データの欠落が生じる。多くの場合、色差信号
ＣＢはＤＣＴと量子化を行った後、ほとんどの交流係数
が０となるために、ＤＣＴブロック単位でオーバーフロ
ーすることは少ない。そのため、１制御単位内でオーバ
ーフローが生じた場合、ＤＣＴ係数の欠落は、色差信号
ＣＲに発生し易くなる。また、色差信号ＣＢの劣化は復
号画像では目につきにくいが、色差信号ＣＲの劣化は復
号画像で非常に目につき易く、復号画像の主観的評価に
大きな影響を与えるという問題がある。

【００３８】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、画質劣化が視覚的に分かりやすいブロックの画
質を改善することができる高能率符号化装置を提供する
ことを目的とする。

【００３９】本発明の他の目的は、画像を圧縮して符号
化した場合に歪が分かりにくく、例えばエッジ部分を従
来よりも正確に検出して画質の改善を最適に行うことが
できる高能率符号化装置を提供することにある。

【００４０】本発明の更に他の目的は、直交変換手段と
組み合わせて用いるのに好適なハードウェア規模が小さ
い映像パターンの検出手段を有する高能率符号化装置を
提供することにある。

【００４１】本発明の更に他の目的は、量子化ステップ
幅を２のべき乗で変化したときに発生するデータ量の急
激な変化を緩和し、きめ細かい符号量の制御を行うこと
ができる高能率符号化装置を提供することにある。

【００４２】本発明の更に他の目的は、量子化テーブル
を変更する場合に、画像が不自然に変化することなく、
発生するデータ量をきめ細かく制御できる高能率符号化
装置を提供することにある。

【００４３】本発明の更に他の目的は、高能率符号化装
置と組み合わせて用いることに適するハードウェア規模
が小さい復号化装置を提供することにある。

【００４４】本発明の更に他の目的は、圧縮ディジタル
映像信号を記録するビデオデータ部に生じる空き領域を
少なくできる高能率符号化装置を提供することにある。

【００４５】本発明の更に他の目的は、色差信号ＣＲの
劣化を抑制することにより、主観的に良好な復号画像を
得ることができる高能率符号化装置を提供することにあ
る。

【００４６】

【課題を解決するための手段】本願の第１発明に係る高
能率符号化装置は、ディジタル映像信号を２次元のブロ
ックに分割し、このブロック単位で直交変換を行い、符
号化後のデータ量が一定になるように量子化ステップを
決定し、量子化ステップで直交変換係数を量子化して符
号化を行う高能率符号化装置において、直交変換後のブ
ロックに含まれる直交変換係数の交流成分全体から特徴
を抽出する全領域特徴抽出手段と、直交変換係数の交流
成分全体を水平垂直周波数低域部と水平高域垂直低域部
と水平低域垂直高域部と水平垂直周波数高域部との各領
域に分割する分割手段と、分割した各領域から各々の領
域の特徴を抽出する各領域特徴抽出手段と、各領域の特
徴を評価する領域評価手段と、各領域の評価結果を組み
合わせて新たにブロックの特徴を決定するブロック評価
手段と、直交変換係数及びブロックの特徴に基づいて符
号化後のデータ量が一定になるように量子化ステップを
決定する量子化ステップ決定手段とを備えたものであ
る。

【００４７】本願の第２発明に係る高能率符号化装置
は、第１発明において、領域評価手段が、各領域におけ
る交流成分の絶対値の最大値を検出し、水平高域垂直低
域部と水平低域垂直高域部と水平垂直周波数高域部との
各々の交流成分の絶対値の最大値を水平垂直周波数低域
部の交流成分の絶対値の最大値で除算した値またはその
除算値の逆数が第１閾値以上であって第２閾値以下であ
るかを評価することにより、それぞれの領域の特徴を評
価するようにしたものである。

【００４８】本願の第３発明に係る高能率符号化装置
は、映像信号をブロック化する手段と、ブロック化した
映像信号を直交変換する手段と、直交変換係数を適応的
に量子化する手段と、量子化した直交変換係数を可変長
符号化する手段とを備えた高能率符号化装置において、
直交変換係数から複数の主要な係数を選択する手段と、
選択した主要な係数の値及び／またはその直交変換の基
底番号に基づいて評価値を求める手段と、求めた評価値
により特定のパターンのブロックを検出する手段と、検
出したブロックの圧縮率を制御する手段とを備えたもの
である。

【００４９】本願の第４発明に係る高能率符号化装置
は、第３発明において、直交変換係数の交流係数を、低
周波数の第１領域と高周波数の第２領域とに分割すると
ともに、第１領域の直交変換係数の絶対値の最大値がａ
であるときに、ａが所定の範囲内の値であるとともに、
第２領域の直交変換係数の絶対値の最大値がｂであると
きに、ｒ＝ｂ／ａで求めた評価値ｒが所定値ＴＬ以上，
所定値ＴＨ以下の場合にエッジと判定し、該ブロックの
圧縮率を軽減するようにしたものである。

【００５０】本願の第５発明に係る高能率符号化装置
は、第４発明において、ｍ，ｎを自然数（但しｍ＜ｎ）
として、ＴＬ＝（１／２）^m 、ＴＬ＝（１／２）^m −
（１／２）ⁿ 、または、ＴＬ＝（１／２）^m ＋（１／
２）ⁿ としたものである。

【００５１】本願の第６発明に係る高能率符号化装置
は、第４発明において、ｊを自然数、ｋを正整数とし
て、ＴＨ＝２^j 、ＴＨ＝２^j −（１／２）^k 、または、
ＴＨ＝２ ^j ＋（１／２）^k としたものである。

【００５２】本願の第７発明に係る高能率符号化装置
は、入力データを量子化ステップ幅ｑ（ｑ＝２ⁱ ，ｉは
非負の整数），センターデッドゾーン幅ｐ（ｐ＝ｋ・
ｑ，ｋは正の定数）にて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、量子化
手段のセンターデッドゾーン幅ｐをｑ／２^j （ｊは非負
の整数）だけ増加または減少する手段とを備えたもので
ある。

【００５３】本願の第８発明に係る高能率符号化装置
は、入力データを複数のブロックに分割する手段と、分
割したブロックに直交変換を施す手段と、分割したブロ
ックをブロックに割り当てる符号量に応じてクラス分け
するクラス分け手段と、直交変換係数を複数の領域に分
割したうえで複数の領域ごとに量子化するための量子化
ステップ幅ｑ（ｑ＝２ⁱ ，ｉは非負の整数），センター
デッドゾーン幅ｐ（ｐ＝ｋ・ｑ，ｋは正の定数）であ
る、相互に少なくとも一つの領域の量子化ステップ幅が
異なる複数の量子化ステップテーブルを有する量子化手
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、符号化手段が出力するデータ量を予測またはカウン
トする手段と、予測またはカウントしたデータ量及びク
ラス分け手段におけるクラス情報により量子化手段の量
子化テーブルを適応的に切り換える手段と、量子化手段
のセンターデッドゾーン幅ｐを適応的にｑ／２^j （ｊは
非負の整数）だけ増加または減少する手段とを備えたも
のである。

【００５４】本願の第９発明に係る復号化装置は、第７
発明または第８発明の高能率符号化装置において、量子
化ステップ幅ｑが同一であってセンターデッドゾーン幅
ｐが異なる複数の量子化ステップテーブルにより符号化
が行われたデータに対して、同一の逆量子化テーブルを
用いるようにしたものである。

【００５５】本願の第10発明に係る高能率符号化装置
は、変換係数ブロックからアクティビティを決定するア
クティビティ決定手段と、複数のＱナンバーの中から制
御単位で発生するデータ量が制御単位に割り当てられた
値を越えない範囲で最も大きくなるＱナンバーを決定す
るＱナンバー決定手段と、Ｑナンバー決定後に、アクテ
ィビティのみ、または、アクティビティとＱナンバーと
から、ある評価式に従って算出した評価値に基づいて、
アクティビティを修正する際の順序を決定する処理順序
決定手段と、処理順序決定手段で決定された順序でアク
ティビティを修正するアクティビティ修正手段とを備え
たものである。

【００５６】本願の第11発明に係る高能率符号化装置
は、第10発明において、Ｑナンバー決定手段が、制御単
位に割り当てられた値よりも所定の値だけ小さな値を目
標として、Ｑナンバーを決定するようにしたものであ
る。

【００５７】本願の第12発明に係る高能率符号化装置
は、各ブロックごとに発生する符号量が固定長のエリア
の大きさに対して大きかった場合にそのときに記録でき
ない符号語を、各ブロックごとに発生する符号量が固定
長のエリアの大きさに対して小さかったブロックのデー
タが記録されていない領域に記録する記録手段を備え、
記録手段の記録順序については、記録できなかったブロ
ックの符号語をまずブロックにつき１符号語ずつ記録
し、記録できなかったブロックが存在する限り、符号量
制御単位内でこの記録処理を繰り返すようにしたもので
ある。

【００５８】本願の第13発明に係る高能率符号化装置
は、ブロック単位で色差信号から赤色を多く含むかどう
かを検出する赤検出手段と、ブロック単位で符号化後の
データを固定長のエリアに記録する第１の記録手段と、
各ブロックごとに発生する符号量が固定長のエリアの大
きさに対して大きかった場合にそのときに記録できない
符号語を、各ブロックごとに発生する符号量が固定長の
エリアの大きさに対して小さかったブロックのデータが
記録されていない領域に記録する第２の記録手段とを備
え、赤検出手段の検出結果に従って、符号量制御単位内
において、第１の記録手段における記録順序と第２の記
録手段における記録順序とを適応的に制御するようにし
たものである。

【００５９】本願の第14発明に係る高能率符号化装置
は、ブロック単位で色差信号から赤色を多く含むかどう
かを検出する赤検出手段を備え、赤検出手段の検出結果
に従って、各ブロックの符号化後のデータをブロックご
とに記録するエリアの大きさを変更するようにしたもの
である。

【００６０】本願の第15発明に係る高能率符号化装置
は、ブロック単位で符号化後のデータを固定長のエリア
に記録する第１の記録手段と、各ブロックごとに発生す
る符号量が固定長のエリアの大きさに対して大きかった
場合にそのときに記録できない符号語を、各ブロックご
とに発生する符号語が固定長のエリアの大きさに対して
小さかったブロックのデータが記録されていない領域に
記録する第２の記録手段とを備え、第１の記録手段によ
って記録を行った順序とは異なったブロックの順序で第
２の記録手段による記録を行うようにしたものである。

【００６１】

【作用】第１発明にあっては、直交変換係数の交流成分
を１つの直交変換ブロック内で複数の領域に分割し、そ
れぞれに分割された領域でそれぞれの特徴を抽出し、こ
れらの特徴を総合して局所的なブロックの特徴を決定
し、この結果を考慮して量子化ステップを決定する。

【００６２】第２発明にあっては、エッジ部のような視
覚的に目立ち易いブロックの直交変換係数を量子化する
量子化ステップを制御することにより、データ量を一定
に保ったまま、ブロックに対して効率的にビットを割り
振り、画質を改善させることができる。

【００６３】第３発明にあっては、入力した映像信号を
ブロック化した後、ブロック単位で直交変換し、直交変
換係数を適応的に量子化し、量子化した直交変換係数を
可変長符号化する際に、直交変換係数の中から複数の主
要なもの、例えば絶対値の大きいものを２つ選択し、こ
れらの直交変換係数の値及びこれらの直交変換係数の基
底番号をもとに評価値を求め、その評価値をもとに特定
のパターンのブロックを検出し、検出したブロックにつ
いて量子化する際の量子化ステップを適応的に切り換え
るので、直交変換係数自体が有する一般に10ビット前後
のデータをもとに評価値を求めることにより精度が高い
パターン検出を行うことができる。このため従来行われ
ていた、例えば直交変換係数をその絶対値から４つのク
ラスに分類することで２ビット相当に丸めたデータをも
とにパターン検出を行う場合と比較すると、第３発明で
は映像ブロックの性質を忠実に反映した適応処理が可能
となる利点があり、具体的には画像の歪が目だち易いた
めに適応処理によって細かい量子化ステップを選択する
必要がある映像ブロックを精度よく選択できる。さらに
評価値に応じて量子化ステップの幅を細かく切り換える
こともできる。このため、画像の歪が目だち易いブロッ
クの画質を必要なだけ正確に改善できるので、例えば符
号量が一定の条件で映像信号を符号化した場合には、従
来より画像の劣化がわかり難い、即ち画質が良い高能率
符号化装置を得ることができる。

【００６４】また、他の方法、例えば全部の直交変換係
数をもとに評価値を求める場合には評価式の演算回数が
大幅に多くなり、このため回路で構成する際には回路規
模が大きい、処理速度が遅くなる問題がある。また、直
交変換を行う前のブロックの画素値を用いて評価値を求
める場合には、少ない画素値から評価値を求めるときに
ブロック全体の画像の性質が評価値に反映されにくい欠
点があり、全部の画素値から評価値を求める場合には回
路規模が大きい、処理速度が遅くなる欠点があった。第
３発明の方法は、直交変換係数の主要なものだけから評
価値を求めるものであり、個々の直交変換係数には全て
の画素値が反映されているのでブロック全体の画像の性
質を評価するのに好適であり、この中から主要なものを
選択し、これを少ないビット数に丸めることなく画像の
性質の評価に用いるので、少ない回路規模で精度が高い
評価値を求めることが可能であり、これにより安価で性
能が良い装置を得ることができる。

【００６５】第４発明にあっては、第３発明において、
直交変換係数のうち交流係数を低い周波数の第１領域と
高い周波数の第２領域とに分割し、第１領域の直交変換
係数の絶対値の最大値ａを求め、第２領域の直交変換係
数の絶対値の最大値ｂを求める。ここでａが所定の範囲
である条件により、振幅が小さい平坦な画像、及びコン
トラストが非常に強い画像を除去する。さらに評価式ｒ
＝ｂ／ａにより評価値ｒを求め、これが所定の範囲内で
ある場合にエッジと判定する。判別には２つの閾値、上
限ＴＨ及び下限ＴＬを用いる。この結果、正確なパター
ン検出が可能であり、検出したブロックを適応量子化す
ることで画質が改善される。

【００６６】ここで評価値ｒが所定の範囲内にある場合
をエッジと判定することの根拠を説明する。一般に時間
波形を周波数解析した場合、インパルスは平坦な周波数
成分をもち、ステップは高周波側で単調減少する周波数
成分をもつ。直交変換の基底関数はそれらのスぺクトラ
ムが周波数順に並んでいるので、画像がエッジつまりス
テップ波形である場合は、その直交変換係数の絶対値は
概ね低い周波数から高い周波数に単調に減少する傾向を
持つので、ｒが所定の範囲内の値をとる。また画像がパ
ルス波形を有する場合、複雑な波形である場合、または
ランダムな波形である場合は、高域係数が低域係数と同
程度の値をとるので、評価値ｒは比較的大きい値にな
る。また画像がなめらかな波形の場合は直交変換係数の
高域成分は小さい値をとるので評価値ｒも小さい値とな
る。以上のことから、評価値ｒが所定の範囲内にあるこ
とを検出することで画像のエッジを検出できる。

【００６７】第５発明にあっては、第４発明において、
評価値ｒからエッジを検出するための閾値ＴＬを１／２
のべき乗、１／２のべき乗の和、または１／２のべき乗
の差としたので、エッジを検出する条件はｂ／ａ≧Ｔ
Ｌ、即ちｂ≧ＴＬ×ａであるので、ａを２進数で表した
場合、ａを表す２進数を下位ビット側にシフトした数、
及び複数のそれらの和または差を求め、これをｂと比較
することで下限の判定が行える。このためｂ／ａを求め
るための除算回路を用いる必要がなく、ビットシフタと
加減算回路とによる簡単な構成で正確な判別ができる。

【００６８】第６発明にあっては、第４発明において、
評価値ｒからエッジを検出するための閾値ＴＨを２のべ
き乗、２のべき乗と１／２のべき乗との和、または２の
べき乗と１／２のべき乗との差としたので、エッジを検
出する条件はｂ／ａ≦ＴＨ、即ちｂ≦ＴＨ×ａであるの
で、ａを２進数で表した場合、ａを表す２進数を上位ビ
ット側にシフトした数、及びａを表す２進数を上位ビッ
ト側にシフトした数とａを表す２進数を下位ビット側に
シフトした数との和または差を求め、これとｂを比較す
ることで上限の判定が行える。このためｂ／ａを求める
ための除算回路を用いる必要がなく、ビットシフタと加
減算回路による簡単な構成で正確な判別が行える。

【００６９】第７発明にあっては、入力データを量子化
する際に発生するデータ量を増加または減少するために
量子化ステップを変更する際に、元の量子化ステップ幅
ｑ１及びセンターデッドゾーン幅（以下、単にデッドゾ
ーン幅という）ｐ１による量子化と比較し、データ量を
増加する場合は、量子化ステップ幅ｑ１及びデッドゾー
ン幅ｐ２（但し、ｐ１＞ｐ２＞ｐ１／２）による量子
化、量子化ステップ幅ｑ１／２及びデッドゾーン幅ｐ２
（但し、ｐ１＞ｐ２＞ｐ１／２）による量子化、量子化
ステップ幅ｑ１／２及びデッドゾーン幅ｐ１／２による
量子化を順次行ない、データ量を減少する場合は、量子
化ステップ幅ｑ１及びデッドゾーン幅ｐ３（但し、ｐ１
＜ｐ３＜ｐ１×２）による量子化、量子化ステップ幅ｑ
１×２及びデッドゾーン幅ｐ３（但し、ｐ１＜ｐ３＜ｐ
１×２）による量子化、量子化ステップ幅ｑ１×２及び
デッドゾーン幅ｐ１×２による量子化を順次行う。よっ
て、従来のように元の量子化ステップ幅ｑ１及びデッド
ゾーン幅ｐ１を同時に２分の１または２倍に変更するよ
りも、データ量の変化が少なく、符号量がきめ細かく制
御される。

【００７０】第８発明にあっては、直交変換係数を量子
化する際に発生するデータ量を増加または減少するため
に量子化テーブルを変更する際に、量子化ステップを変
更するエリアについて元の量子化ステップ幅ｑ１及びデ
ッドゾーン幅ｐ１による量子化と比較し、データ量を増
加する場合は、量子化ステップ幅ｑ１／２及びデッドゾ
ーン幅ｐ２（但し、ｐ１＞ｐ２＞ｐ１／２）による量子
化、量子化ステップ幅ｑ１／２及びデッドゾーン幅ｐ１
／２による量子化を順次行ない、データ量を減少する場
合は、量子化ステップ幅ｑ１及びデッドゾーン幅ｐ３
（但し、ｐ１＜ｐ３＜ｐ１×２）による量子化、量子化
ステップ幅ｑ１×２及びデッドゾーン幅ｐ１×２による
量子化を順次行う。よって、従来のように元の量子化ス
テップ幅ｑ１及びデッドゾーン幅ｐ１を同時に２分の１
または２倍に変更するよりも、そのエリアについてはデ
ータ量の変化が少なく、全体としても符号量がきめ細か
く制御される。

【００７１】第９発明にあっては、第７発明または第８
発明の高能率符号化装置と接続する復号化装置におい
て、逆量子化器を高能率符号化装置の量子化器における
量子化ステップ幅ｑに応じて切り換える。よって、一般
に行われるように量子化ステップ幅ｑ及びデッドゾーン
幅ｐに応じて逆量子化器を切り換える場合に比較する
と、符号化側では量子化に用いた量子化ステップまたは
量子化テーブルを表す付加コードのビット数を少なくで
きると同時に、復号化側では逆量子化器を量子化ステッ
プ幅ｑに応じて切り換えるだけで良く、ハードウェアが
簡素になる。

【００７２】第10発明にあっては、Ｑナンバー決定後
に、アクティビティのみ、または、アクティビティ及び
Ｑナンバーから算出される評価値によって順序づけられ
た順序で、制御単位内の直交変換係数ブロックに対する
圧縮率が下がるようにアクティビティを変更して、符号
化後に制御単位で発生するデータ量がビデオデータ部の
サイズを下回るかどうかの判定を行い、下回る場合に
は、変更したアクティビティをそのブロックに対するア
クティビティとして決定することにより、データ量の微
調整ができ、ビデオデータ部に生じる空き領域を減らす
ことが可能となる。また、ここで、この評価値は圧縮率
と関係があるので、圧縮率が高いブロックからアクティ
ビティの修正を行うようにすると、符号化された画像の
画質改善も期待できる。

【００７３】第11発明にあっては、Ｑナンバーを決定す
る際に、ビデオデータ部のサイズよりも所定の値だけ小
さな値を目標として、この値を越えない範囲でデータ量
が最大となるように、Ｑナンバーを決定するので、アク
ティビティ修正前に、ビデオデータ部に生じる空き領域
が大きくなり、圧縮率が高いブロックに対して、より適
応的な量子化が可能となる。

【００７４】第12発明にあっては、各ブロックごとに発
生する符号量が固定長のエリア（マクロブロック）から
オーバーフローした場合に、各ブロックからあふれた符
号データを１符号語を単位として他のブロックの空き領
域に記録する。

【００７５】第13発明にあっては、マクロブロック内で
オーバーフローが生じた場合に、あらかじめ行った赤検
出の結果に従って、固定領域に記録を行うブロックの順
序と固定領域に記録しきれなかった符号データを空き領
域に記録する際の順序とを適応的に制御する。

【００７６】第14発明にあっては、マクロブロック内で
オーバーフローが生じた場合、あらかじめ行った赤検出
の結果に従って、各ブロックの符号データを記録する所
定領域の大きさを変更する。

【００７７】第15発明にあっては、各ブロックの符号デ
ータをそのブロックに割り当てられた固定領域に記録す
る順序と、その固定領域に記録しきれなかった符号デー
タを空き領域に記録していく順序とを異ならせる。

【００７８】

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
いて具体的に説明する。

【００７９】実施例１．図１は本発明の実施例１による
高能率符号化装置の構成を示すブロック図である。図１
において、１はディジタル映像信号がｍ画素×ｎライン
ずつのブロック単位で入力される直交変換回路であり、
直交変換回路１は、入力されるｍ画素×ｎラインの画素
ブロック毎に例えばＤＣＴのような直交変換を施して、
その直交変換係数（ＤＣＴの場合はＤＣＴ係数）をスキ
ャンニング回路２へ出力する。スキャンニング回路２
は、直交変換回路１からの出力を所定の順序に並べ換え
を行った後に、その並べ換えた直交変換係数を特徴検出
回路３，量子化ステップ決定回路４及び量子化器５へ出
力する。特徴検出回路３は、ブロック毎に特徴を抽出し
てこの特徴に応じた量子化ステップ調整信号を量子化ス
テップ決定回路４へ出力する。量子化ステップ決定回路
４は、この量子化ステップ調整信号とスキャンニング回
路２からの出力とに基づいて適当な量子化ステップを決
定する。量子化器５は決定されたこの量子化ステップに
従って、入力された直交変換係数を量子化し、量子化後
の直交変換係数を可変長符号化器６へ出力する。可変長
符号化器６は、入力された直交変換係数を可変長符号化
する。

【００８０】次に、図１に示す構成の高能率符号化装置
の動作について説明する。直交変換回路１に入力された
ディジタル映像信号（例えば８画素×８ラインの大きさ
のブロック）は、直交変換を施され、直交変換係数から
なる直交変換ブロックに変換される。直交変換係数は、
入力されたディジタル映像信号の平均値とみなすことが
できる直流成分とディジタル映像信号のブロック内での
変化を示す交流成分とからなっている。直交変換ブロッ
クの各直交変換係数はスキャンニング回路２に入力さ
れ、可変長符号化器６での符号化効率を高くするための
順序、例えば、図36に示すようなスキャンニング順序に
並べ換えが行われ、この順序で出力される。スキャンニ
ング回路２で並べ換えられた直交変換係数は特徴抽出回
路３と量子化ステップ決定回路４と量子化器５とに入力
される。

【００８１】特徴抽出回路３では、そのブロック内に水
平方向のエッジがあるか否か、垂直方向のエッジがある
か否か、及び、斜めエッジがあるか否かを検出し、それ
ぞれの結果からこのブロックの特徴を抽出する。そし
て、例えば、単独で水平，垂直，斜めのエッジが存在す
るブロックである場合は、今まで用いていた量子化ステ
ップより小さくなるように、水平，垂直，斜めの全てに
エッジが存在するブロックの場合は、複雑なブロックで
あり視覚的に劣化が検知されにくいとして今まで用いて
いた量子化ステップより大きくなるように、個々のブロ
ックに対して量子化ステップ決定回路４が制御される。

【００８２】特徴抽出回路３についてさらに詳しく説明
する。直交変換係数を所定の順序で入力した特徴抽出回
路３は、図２に示すように交流成分の領域を４つに分割
し、交流成分の水平垂直周波数低域部，交流成分の水平
高域垂直低域部，交流成分の水平低域垂直高域部，交流
成分の水平垂直周波数高域部からそれぞれ直交変換係数
の絶対値の最大値を抽出する。水平垂直周波数低域部で
の最大値をＬmax 、水平高域垂直低域部での最大値をＨ
ｈmax 、水平低域垂直高域部での最大値をＨｖmax 、水
平垂直周波数高域部での最大値をＨｄmax とする。

【００８３】エッジをもったブロックに直交変換を施し
た場合、その直交変換係数は高域にまで広がり、エッジ
をもたないブロックに直交変換を施した場合と異なるこ
とはよく知られている。Ｈｈmax ，Ｈｖmax ，Ｈｄmax
とＬmax とのそれぞれの比を求め、下記に示すような評
価関数よりエッジの有無を検出する。 Ｔｈmin ＜Ｈｈmax ／Ｌmax ＜Ｔｈmax 水平方向 Ｔｖmin ＜Ｈｖmax ／Ｌmax ＜Ｔｖmax 垂直方向 Ｔｄmin ＜Ｈｄmax ／Ｌmax ＜Ｔｄmax 斜め方向 但し、Ｔｈmin ，Ｔｈmax ，Ｔｖmin ，Ｔｖmax ，Ｔｄ
min ，Ｔｄmaxは評価関数における閾値

【００８４】評価関数を上記のように定めた理由は、一
般に時間方向波形を周波数解析した場合、インパルス波
形は平坦な周波数成分をもち、ステップ波形は周波数増
加方向に対し単調減少する周波数成分をもっていること
が知られている。直交変換の基底関数は、それらのスペ
クトルが周波数順に並んでいるので、画像がエッジつま
りステップ波形である場合には、その直交変換係数の絶
対値は概ね低い周波数から高い周波数に単調に減少する
傾向を持つことになり、上記の比の値はある範囲内の値
をとることになる。すなわち上記の比の値は、交流成分
の水平垂直周波数低域部の絶対値の最大値と同ブロック
内での交流成分の高域部の絶対値の最大値との増加率に
相当するものを示しており、その値はある範囲内に収ま
る。

【００８５】一方、パルス波形または複雑な波形を有す
るブロックの場合、直交変換係数は、図３（ａ）に示す
ように（なお、図３（ａ）では簡単のため８点１次元Ｄ
ＣＴの場合を示している。）ブロック内の直交変換係数
の交流成分の高域部での絶対値の最大値が、同ブロック
の水平垂直周波数低域部での絶対値の最大値に比べて大
きな値になり、どの様なパルス波形または複雑な波形を
有するブロックを検出するかは、前述の不等式の上側の
閾値の設定によって決定される。

【００８６】また、滑らかなエッジを有するブロックの
直交変換係数は、図３（ｂ）に示すように（なお、図３
（ｂ）では簡単のため８点１次元ＤＣＴの場合を示して
いる。）ブロック内の直交変換係数の交流成分の高域部
での絶対値の最大値が、同ブロックの水平垂直周波数低
域部での絶対値の最大値に比べて小さな値になり、どの
様な滑らかなブロックを検出するかは、前述の不等式の
下側の閾値の設定によって決定される。

【００８７】前述の不等式をそれぞれ満たせば、それぞ
れの方向にエッジがあると判断する。それぞれの組合せ
から量子化ステップを変更する方向の一例を図４に示
す。なお、前述の不等式におけるＴｈmin ，Ｔｈmax ，
Ｔｖmin ，Ｔｖmax ，Ｔｄmin，Ｔｄmax は所定の閾値
であり、任意に設定することができるものとする。

【００８８】図５は図１における特徴抽出回路３の内部
構成を示すブロック図である。図５において、10は直交
変換係数がスキャンニング回路２から上述のスキャンニ
ング順序で入力される入力端子であり、入力端子10を介
して直交変換係数が、全領域ＭＡＸ値検出回路11と低域
部ＭＡＸ値検出回路12と水平高域部ＭＡＸ値検出回路13
と垂直高域部ＭＡＸ値検出回路14と斜め高域部ＭＡＸ値
検出回路15とに入力される。全領域ＭＡＸ値検出回路11
は、１直交変換ブロック内の直交変換係数の交流成分の
全ての中から絶対値の最大値を検出して、それを比較器
17へ出力する。低域部ＭＡＸ値検出回路12は、例えば図
２に示したような水平垂直周波数低域部の中で交流成分
の絶対値の最大値を検出して、それを水平評価回路23,
垂直評価回路26, 斜め評価回路29及び比較器19へ出力す
る。水平高域部ＭＡＸ値検出回路13は、例えば図２に示
したような水平高域垂直低域部の中で交流成分の絶対値
の最大値を検出して、それを水平評価回路23へ出力す
る。垂直高域部ＭＡＸ値検出回路14は、例えば図２に示
したような水平低域垂直高域部の中で交流成分の絶対値
の最大値を検出して、それを垂直評価回路26へ出力す
る。斜め高域部ＭＡＸ値検出回路15は、例えば図２に示
したような水平垂直周波数高域部（斜め高域部）の中で
交流成分の絶対値の最大値を検出して、それを斜め評価
回路29へ出力する。

【００８９】比較器17は、入力端子16からの閾値と全領
域ＭＡＸ値検出回路11の出力とを比較し比較結果をＡＮ
Ｄゲート20へ出力する。また、比較器19は、入力端子18
からの閾値と低域部ＭＡＸ値検出回路12の出力とを比較
し比較結果をＡＮＤゲート20へ出力する。ＡＮＤゲート
20は、比較器17, 18の比較結果の積をとってＡＮＤゲー
ト30, 31, 32へそれぞれ出力する。水平評価回路23は、
入力端子21からの閾値Ｔｈmin , 入力端子22からの閾値
Ｔｈmax と、低域部ＭＡＸ値検出回路12, 水平高域部Ｍ
ＡＸ値検出回路13からの最大値Ｌmax ，Ｈｈmax とに基
づいて水平高域垂直低域部に対する評価結果を求めそれ
をＡＮＤゲート30へ出力する。垂直評価回路26は、入力
端子24からの閾値Ｔｖmin , 入力端子25からの閾値Ｔｖ
max と、低域部ＭＡＸ値検出回路12, 垂直高域部ＭＡＸ
値検出回路14からの最大値Ｌmax，Ｈｖmax とに基づい
て水平低域垂直高域部に対する評価結果を求めそれをＡ
ＮＤゲート31へ出力する。斜め評価回路29は、入力端子
27からの閾値Ｔｄmin , 入力端子28からの閾値Ｔｄmax
と、低域部ＭＡＸ値検出回路12, 斜め高域部ＭＡＸ値検
出回路15からの最大値Ｌmax ，Ｈｄmax とに基づいて斜
め高域部に対する評価結果を求めそれをＡＮＤゲート32
へ出力する。

【００９０】ＡＮＤゲート30は、ＡＮＤゲート20の出力
と水平評価回路23の出力との積をとって量子化ステップ
調整信号発生回路33へ出力する。また、ＡＮＤゲート31
は、ＡＮＤゲート20の出力と垂直評価回路26の出力との
積をとって量子化ステップ調整信号発生回路33へ出力す
る。更に、ＡＮＤゲート32は、ＡＮＤゲート20の出力と
斜め評価回路29の出力との積をとって量子化ステップ調
整信号発生回路33へ出力する。量子化ステップ調整信号
発生回路33は、各ＡＮＤゲート30, 31, 32の出力を受け
て量子化ステップ調整信号を発生し、出力端子34を介し
てそれを出力する。

【００９１】次に、図５に基づいて特徴抽出回路３の動
作について説明する。入力端子10から入力された直交変
換係数から全領域ＭＡＸ値検出回路11で１直交変換ブロ
ック内の交流成分の絶対値の最大値が検出される。ま
た、低域部ＭＡＸ値検出回路12では図２に示したような
１直交変換ブロック内の水平垂直周波数低域部における
交流成分の絶対値の最大値が検出される。そして、水平
高域部ＭＡＸ値検出回路13では図２に示したような１直
交変換ブロック内の水平高域垂直低域部における交流成
分の絶対値の最大値が検出され、垂直高域部ＭＡＸ値検
出回路14では図２に示したような１直交変換ブロック内
の水平低域垂直高域部における交流成分の絶対値の最大
値が検出され、斜め高域部ＭＡＸ値検出回路15では図２
に示したような１直交変換ブロック内の斜め高域部にお
ける交流成分の絶対値の最大値が検出される。

【００９２】全領域ＭＡＸ値検出回路11の検出値は入力
端子16から入力される閾値と比較器17で比較され、全領
域ＭＡＸ値検出回路11の検出値がこの閾値よりも大きけ
れば比較器17の出力はLOW になり、反対の場合HIGHにな
るとする。これは直交変換ブロック内に閾値よりも十分
大きな直交変換係数の交流成分の絶対値の最大値が存在
した場合には、エッジ検出に関わらず、量子化ステップ
の調整を実施しないようにするためである。すなわち直
交変換ブロック内に閾値よりも十分大きな直交変換係数
の交流成分の絶対値の最大値が存在した場合、そのブロ
ックの可変長符号化後のデータ量は多くなることがよく
知られている。このようなブロックの量子化ステップを
小さくするとますます可変長符号化後のデータ量が多く
なり、他のブロックにビットを割り振ることができなく
なってしまう。

【００９３】低域部ＭＡＸ値検出回路12の検出値は入力
端子18から入力される閾値と比較器19で比較され、低域
部ＭＡＸ値検出回路12の検出値がこの閾値よりも大きけ
れば比較器19の出力はHIGHになり、反対の場合LOW にな
る。これは前述したように、直交変換係数の低域成分は
画質に対する影響が大きく、ほとんどのブロックで低域
部の直交変換係数は存在している。よって低域部に於け
る直交変換係数の絶対値の最大値が十分に小さい場合
は、量子化ステップを小さくする必要はほとんど無いと
考えられるためである。比較器17及び比較器19の出力
は、ＡＮＤゲート20でその積がとられる。

【００９４】水平高域部ＭＡＸ値検出回路13の検出値
は、低域部ＭＡＸ値検出回路12の出力、入力端子21, 入
力端子22から入力される閾値Ｔｈmin , Ｔｈmax と共に
水平評価回路23で評価される。評価式は前述したもので
あり、水平評価回路23は、水平高域部ＭＡＸ値検出回路
13の出力と低域部ＭＡＸ値検出回路12の出力との比を入
力端子21, 22から入力されたＴｈmin , Ｔｈmax とそれ
ぞれ比較し、前記の条件を満たせば出力信号としてHIGH
を、満たさなければLOW を出力する。

【００９５】垂直高域部ＭＡＸ値検出回路14の検出値
は、低域部ＭＡＸ値検出回路12の出力、入力端子24, 入
力端子25から入力される閾値Ｔｖmin , Ｔｖmax と共に
垂直評価回路26で評価される。評価式は前述したもので
あり、垂直評価回路26は、垂直高域部ＭＡＸ値検出回路
14の出力と低域部ＭＡＸ値検出回路12の出力との比を入
力端子24, 25から入力されたＴｖmin , Ｔｖmax とそれ
ぞれ比較し、前記の条件を満たせば出力信号としてHIGH
を、満たさなければLOW を出力する。

【００９６】斜め高域部ＭＡＸ値検出回路15の検出値
は、低域部ＭＡＸ値検出回路12の出力、入力端子27, 入
力端子28から入力される閾値Ｔｄmin , Ｔｄmax と共に
斜め評価回路29で評価される。評価式は前述したもので
あり、斜め評価回路29は、斜め高域部ＭＡＸ値検出回路
15の出力と低域部ＭＡＸ値検出回路12の出力との比を入
力端子27, 28から入力されたＴｄmin , Ｔｄmax とそれ
ぞれ比較し、前記の条件を満たせば出力信号としてHIGH
を、満たさなければLOW を出力する。

【００９７】ＡＮＤゲート30で、水平評価回路23の出力
とＡＮＤゲート20の出力との積がとられる。すなわち、
ＡＮＤゲート20の出力がHIGHであれば、水平評価回路23
の出力がそのまま出力され、ＡＮＤゲート20の出力がLO
W であれば、水平評価回路23の出力に関わらず、LOW が
出力される。ＡＮＤゲート31で、垂直評価回路26の出力
とＡＮＤゲート20の出力との積がとられる。すなわち、
ＡＮＤゲート20の出力がHIGHであれば、垂直評価回路26
の出力がそのまま出力され、ＡＮＤゲート20の出力がLO
W であれば、垂直評価回路26の出力に関わらず、LOW が
出力される。ＡＮＤゲート32で、斜め評価回路29の出力
とＡＮＤゲート20の出力との積がとられる。すなわち、
ＡＮＤゲート20の出力がHIGHであれば、斜め評価回路29
の出力がそのまま出力され、ＡＮＤゲート20の出力がLO
W であれば、斜め評価回路29の出力に関わらず、LOW が
出力される。

【００９８】各ＡＮＤゲート30, 31, 32の出力は量子化
ステップ調整信号発生回路33に入力される。量子化ステ
ップ調整信号発生回路33は、各ＡＮＤゲート30, 31, 32
の出力に基づいて、図６に示すような２ビットの量子化
ステップ調整信号を発生する。なお図６は、図４を書き
換えたものであり、同じ内容を表している。図４，図６
に示したものは一例であり、量子化ステップ調整信号の
形態または量子化ステップの調整方向はこれに限るもの
でない。

【００９９】このようにして決定された量子化ステップ
調整信号は、量子化ステップ決定回路４に出力される。
量子化ステップ決定回路４では、まず、入力されたそれ
ぞれの直交変換係数を量子化，可変長符号化した後のデ
ータ量が複数ブロック内で一定になるような量子化ステ
ップを選択し、その選択した量子化ステップに対し、量
子化ステップ調整信号を考慮して量子化ステップを決定
する。量子化器５では、スキャンニング回路２からの直
交変換係数が量子化ステップ決定回路４で決定された量
子化ステップに従って所定のビット数に量子化されて、
可変長符号化器６に出力される。この量子化直交変換係
数は可変長符号化器６において可変長符号化され、可変
長符号化されたデータが出力される。

【０１００】なお、上述の実施例１では、スキャンニン
グ後の直交変換係数を直接入力する全領域ＭＡＸ値検出
回路を有したが、これにこだわるものではなく、各分割
された領域毎に求めた最大値から、全領域の最大値を検
出してもよい。また、各領域の評価に異なる閾値を用い
たが、これにこだわるものではなく、下側の閾値，上側
の閾値をそれぞれの領域で同じにしてもよい。また使用
した領域は、図２に示した分割方法にこだわるものでは
なく、水平，垂直，斜めの特徴が抽出できる分割方法で
あればよい。

【０１０１】以上説明したように、本実施例１によれ
ば、特徴抽出回路３で視覚的に劣化が目立つであろうブ
ロックのみを検出する事が可能であり、加えてエッジを
多く含むような、符号化の劣化が視覚的に目立ちにくい
ブロックを除去することも可能であり、ブロック単位で
量子化ステップを制御することにより画質を改善するこ
とができる。

【０１０２】実施例２．図７は本発明の実施例２による
高能率符号化装置の構成を示すブロック図である。図７
において、41はディジタル映像信号を入力して所定数の
画素からなるブロックを構成するブロック化回路であ
り、ブロック化回路41はブロックデータを直交変換回路
42へ出力する。直交変換回路42は、ブロックデータにＤ
ＣＴ等の直交変換を施し、得られた直交変換係数をスキ
ャンニング回路43へ出力する。スキャンニング回路43
は、入力された直交変換係数を所定の順序に並べ換えた
後にこれらの直交変換係数を順番に係数選択回路44及び
量子化器48へ出力する。係数選択回路44は、直交変換係
数のうちの高域係数の絶対値の最大値及び低域係数の絶
対値の最大値を選択して評価値算出回路45へ出力する。
評価値算出回路45は、係数選択回路44からの入力に基づ
いて評価値を算出して検出回路46及び量子化ステップ決
定回路47へ出力する。検出回路46は、評価値算出回路45
における評価値がある条件を満足した場合にエッジ検出
信号を量子化ステップ決定回路47へ出力する。量子化ス
テップ決定回路47は、評価値算出回路45及び検出回路46
からの入力に基づいて量子化器48における量子化ステッ
プを決定しそれを示す信号を量子化器48へ出力する。量
子化器48は、この量子化ステップに従って直交変換係数
を量子化して可変長符号化器49へ出力する。可変長符号
化器49は、この量子化後の変換係数を可変長符号化す
る。

【０１０３】また、図８は図７における係数選択回路44
及び評価値算出回路45の内部構成を示すブロック図であ
る。係数選択回路44は、入力変換係数の絶対値を求める
絶対値器51と、絶対値器51の出力と最大値保持器53の出
力とを比較する比較器52と、変換係数の絶対値の最大値
を保持する最大値保持器53と、高域係数及び低域係数の
領域を選択する領域選択器54とを有する。また、評価値
算出回路45は、入力データを所定ビットだけシフトする
ビットシフタ55と、係数選択回路44からの出力とビット
シフタ55の出力とを加算する加算器56と、係数選択回路
44からの出力からビットシフタ55の出力を減算する減算
器57と、係数選択回路44からの出力と加算器56の出力と
を比較するＴＨ比較器58と、係数選択回路44からの出力
と減算器57の出力とを比較するＴＬ比較器59と、係数選
択回路44からの出力のレベルを判別するレベル判別器60
とを有する。

【０１０４】次に、図７，図８の構成を有する実施例２
の高能率符号化装置の動作について説明する。ディジタ
ル映像信号がブロック化回路41に入力され、例えば水平
８画素×垂直８ラインのブロックに分割される。ブロッ
クデータが入力された直交変換回路42では、これにＤＣ
Ｔが施されて64個の変換係数がスキャンニング回路43に
出力される。スキャンニング回路43は、１個の直流係数
を出力した後、例えば図９に示す順番で63個の交流係数
を順番に出力する。但し、図中左上は直流係数または水
平及び垂直低域の交流係数、右側が水平方向高域の交流
係数、下側が垂直方向高域の交流係数を表し、番号は交
流係数を出力する順番である。交流係数を出力する順番
は概ね低域から高域にいたる順番であればよく図９に限
定するものではない。

【０１０５】スキャンニング回路43が順番に出力した直
交変換係数は、量子化器48及び係数選択回路44に入力さ
れる。係数選択回路44は直交変換係数の交流係数のうち
図９に示したスキャン順の１番から５番までを低域係
数、６番から63番までを高域係数とし、低域係数及び高
域係数の中から各々絶対値の最大値ａ及びｂを選択す
る。

【０１０６】係数選択回路44に入力した係数はその内部
において、絶対値器51で絶対値が求められて比較器52に
入力される。比較器52は、最大値保持器53が出力する値
と入力した係数の絶対値とを比較し大きい方を最大値保
持器53に出力する。最大値保持器53は、比較器52から入
力がある場合にこれを新たな最大値として保持するとと
もに、この値を比較器52に出力する。領域選択器54は、
１番の係数が入力した時点で最大値保持器53をリセット
し、５番の係数が入力した後の最大値保持器53の保持値
を低域の最大値ａとして出力させる。同様に、６番の係
数が入力した時点で最大値保持器53をリセットし、63番
の係数が入力した後の最大値保持器53の保持値を高域の
最大値ｂとして出力させる。

【０１０７】評価値算出回路45は、低域の最大値ａ及び
高域の最大値ｂを入力し次式の判別演算を行う。 ａ×（１−(1/2) ² ）≦ｂ （式１） ｂ≦ａ×（１＋(1/2) ² ） （式２） ＡＬ≦ａ≦ＡＨ （式３）

【０１０８】ここで、ＡＬ, ＡＨは定数とする。式１及
び式２は書き換えると、評価式ｒ＝ｂ／ａの値ｒが条件
式0.75≦ｒ≦1.25を満足することと等価であり、これよ
りこの映像ブロックがステップ波形、即ちエッジである
か判定する。但し、ａについての式３の条件により、振
幅が非常に小さいブロックまたは非常に大きいブロック
は除外する。式１ないし式３の両辺は何れも10ビット前
後の精度を有する数値である。これら各式の係数, 定数
を適宜設定することで、歪が目だち易い中程度の振幅を
もつエッジ及び幅が広いパルスを高い精度で選別でき
る。

【０１０９】評価値算出回路45に入力された低域の最大
値ａはその内部において、ビットシフタ55により２ビッ
ト下位側にシフトすることでａ×（１／２）² つまり0.
25×ａを得る。この値とａとを加算器56にて加算した1.
25×ａをＴＨ比較器58に出力する。同様にａからこの値
0.25×ａを減算器57にて減算した0.75×ａをＴＬ比較器
59に出力する。続いて評価値算出回路45に高域の最大値
ｂが入力され、これを入力したＴＨ比較器58及びＴＬ比
較器59における比較結果において、式２を満足する場合
にＴＨ比較器58が、式１を満足する場合にＴＬ比較器59
が検出出力を発生して検出回路46へ送る。レベル判別器
60は、入力したａが式３の条件を満足する場合に検出出
力を発生して検出回路46へ送る。以上のような評価値算
出回路45では、評価値ｒ＝ｂ／ａの評価を除算器を用い
ることなくビットシフタを用いて等価に行うものであ
り、小さな回路規模で実現できる。

【０１１０】式１ないし式３についての判別結果を入力
した検出回路46は、これらの３式とも満足された場合に
のみエッジの検出信号を量子化ステップ決定回路47へ出
力する。量子化ステップ決定回路47は、量子化器48にお
ける量子化ステップを決定するが、このとき量子化時の
量子化幅を切り換えることにより、量子化器48の後段の
可変長符号化器49で発生する符号の量を所定値に制御す
る。エッジと検出したブロックについては検出しないブ
ロックの量子化幅よりも小さく量子化する。この結果、
エッジを含むブロックの量子化歪を低減できる。

【０１１１】実施例３．本発明の実施例３による高能率
符号化装置の構成は、上述した実施例２の高能率符号化
装置の構成と比べて、評価値算出回路45の内部構成のみ
が異なっており、他は同一である。図10は本実施例３に
おける評価値算出回路45の内部構成を示すブロック図で
ある。図10において、図８と同一部分に同一番号を付し
て説明を省略する。また、61は、入力データを３ビット
だけ下位側にシフトするビットシフタである。

【０１１２】本実施例３の評価値算出回路45は、低域の
最大値ａ及び高域の最大値ｂを係数選択回路44から入力
して次式の判別演算を行う。 ａ×（１／２）³ ≦ｂ （式４） ｂ≦ａ （式５） ＡＬ≦ａ≦ＡＨ （式３）

【０１１３】ここで、ＡＬ，ＡＨは定数とする。式４及
び式５は書き換えると、評価式ｒ＝ｂ／ａの値ｒが条件
式 0.125≦ｒ≦１を満足することと等価である。この式
の両辺の定数はどのような画像をエッジと判定するか、
及び入力する画像の性質を考慮して決められるものであ
る。本実施例３では、実施例２の場合よりもｒの値が小
さい範囲でエッジと判別している。

【０１１４】図10において、評価値算出回路45に入力さ
れた低域の最大値ａはその内部において、レベル判別器
60とＴＨ比較器58とビットシフタ61とに入力する。ビッ
トシフタ61は、入力したａを３ビット下位側にシフトす
ることでａ×（１／２）³ を求め、これをＴＬ比較器59
へ出力する。続いて評価値算出回路45に高域の最大値ｂ
が入力され、これを入力したＴＨ比較器58及びＴＬ比較
器59が比較を行い、式５を満足する場合にＴＨ比較器58
が、式４を満足する場合にＴＬ比較器59が検出出力を発
生して検出回路46へ出力する。レベル判別器61は、入力
したａが式３の条件を満足する場合に検出出力を発生し
て検出回路46へ出力する。式４及び式５の条件でエッジ
が検出できる場合は図10に示すように図８よりも評価値
算出回路45の回路規模を小さくできる利点がある。

【０１１５】本実施例３の条件式でエッジ検出を行った
場合を図面を参照して説明する。図11は、ブロック化回
路41に入力されるディジタル映像信号を画面表示した図
である。図11（ａ）において、70は円形の物体71が表示
されている画面である。また、72は縦８画素, 横８画素
からなるブロック、73は物体71の近傍の任意のブロック
群である。このブロック群73を拡大したものを図11
（ｂ）に示す。図11（ｂ）において、74は各ブロック72
内の各画素、72a, 72bは物体71のエッジを含むブロッ
ク、72c はエッジを含まないブロックである。ここで、
各ブロック72のサイズは縦８画素、横８画素に限るもの
ではなく、また、物体71は任意の形状でよい。図11
（ｂ）において上側より水平に順次走査されて入力する
映像信号を入力したブロック化回路41は、８画素×８ラ
インの単位でまとめてブロック化し、直交変換回路42に
出力する。

【０１１６】直交変換の入力データとして、各画素74の
値が物体71の外部で値０、内部で値100とし、全画素に
物体71との振幅比で−40ｄＢに相当する最大振幅値１ｐ
−ｐのランダムな雑音を付加したうえで、数値計算によ
り直交変換を行い、出力の係数から評価値ｒを求めた結
果、図12の値となった。図中、各矩形は図11（ｂ）に示
される16個のブロックに相当し、数字は各ブロックの評
価値ｒの値である。これをもとに式３ないし式５でエッ
ジを判別した結果を図13に示す。図13において、横線を
表示したブロックをエッジと検出する。但し、式３にお
ける定数ＡＬは２としＡＨの条件は用いていない。図13
に示されるように、物体71の斜めのエッジも含めてエッ
ジを含むブロック72a 及び72b を正確に検出している。
また、ブロック72c は式４及び式５を満足するが低域係
数の絶対値の最大値ａの値が0.58であり式３の一方の条
件２≦ａを満足しないのでエッジと判別されない。この
例では式３の他方の条件ａ≦ＡＨを用いていないが、振
幅が非常に高い文字信号またはコントラストが高いので
劣化がわかりにくいブロックなどについては、式３の定
数ＡＨを設定することでエッジ検出から除外することが
できる。

【０１１７】実施例４．図14は、本発明の実施例４によ
る高能率符号化装置の構成を表すブロック図である。図
14において、81はシリアルに入力した所定数のディジタ
ル信号を同時化するブロック化回路であり、ブロック化
回路81はブロック化したデータを直交変換回路82へ出力
する。直交変換回路82は入力データにＤＣＴ等の直交変
換を施し、得られた直交変換係数をクラス分け回路83へ
出力する。クラス分け回路83は、ブロックごとの直交変
換係数の値から該ブロックのクラス分けを行い、クラス
分けした直交変換係数を量子化器84及び量子化ステップ
幅選択回路87へ出力する。量子化ステップ幅選択回路87
は、クラス分け回路83からのクラス情報とデッドゾーン
切り換え回路88からの制御信号と符号量制御回路89から
の量子化ステップ制御信号とに基づいて量子化ステップ
幅を選択してその選択信号を量子化器84へ出力する。量
子化器84は、デッドゾーン切り換え回路88からの制御信
号と量子化ステップ幅選択回路87からの選択信号とに基
づいた量子化ステップに従って直交変換係数を量子化
し、量子化した直交変換係数を可変長符号化器85へ出力
する。可変長符号化器85は、量子化後の直交変換係数を
可変長符号化してバッファメモリ86へ出力する。バッフ
ァメモリ86は、所定のレートで可変長符号化データを出
力する。符号量制御回路89は、この可変長符号化データ
を入力して、バッファメモリ86の内部のデータ量が所定
の範囲に入るように制御を行うべく、デッドゾーン切り
換え制御信号をデッドゾーン切り換え回路88へ出力する
と共に量子化ステップ制御信号を量子化ステップ幅選択
回路87へ出力する。デッドゾーン切り換え回路88は、制
御信号を量子化器84及び量子化ステップ幅選択回路87へ
出力する。

【０１１８】また、図15は、量子化器84において切り換
え可能な２種類の量子化ステップ特性を、量子化器84へ
の入力をｘとして、量子化ステップ幅ｑ及びセンターデ
ッドゾーン幅ｐをパラメータとした関数Ｑ（ｘ）にて表
している。図15にあって、横軸は入力値ｘを示し、縦軸
は出力値Ｑ（ｘ）を示し、図中の黒丸はその点を含み、
白丸はその点を含まない。

【０１１９】次に、図14に示す構成を有する実施例４の
高能率符号化装置の動作について説明する。映像信号の
ディジタルデータがブロック化回路81に入力され、例え
ば８画素×８ラインの合計64個のデータを同時化して直
交変換回路82へ出力する。直交変換回路82にて、入力し
たデータに例えばＤＣＴが施されて64個の変換係数がク
ラス分け回路83に出力される。クラス分け回路83は、図
39に示す従来例と同様に、例えば変換係数の分散の大き
さによって分散が大きいブロックには多くの符号量を、
分散が小さいブロックには少ない符号量を割り当てるよ
うにクラス分けを行う（図40参照）。クラス分けを行っ
た変換係数は量子化器84にて量子化される。ここで、変
換係数は64個あるが（図41参照）、このうち直流係数
（ＤＣ）以外の63個の交流係数について、これらを低い
周波数に対応するエリア１から高い周波数に対応するエ
リア４まで４つのエリアに分類し、各々異なる量子化ス
テップで量子化を行う。

【０１２０】量子化器84にて量子化された変換係数は可
変長符号化器85にてゼロランレングスコーディング後ハ
フマン符号化される。可変長符号化器85は、ハフマン符
号化したデータをバッファメモリ86に出力し、これを随
時入力したバッファメモリ86は所定のレートで出力す
る。符号量制御回路89はバッファメモリ86の書き込みア
ドレスと読み出しアドレスとから内部のデータ量を求
め、これが所定の範囲内に入るよう符号量が多い場合は
量子化ステップを大きくするよう、逆に符号量が少ない
場合には量子化ステップを小さくするように、量子化ス
テップ制御信号を量子化ステップ幅選択回路87に出力す
ると共に、デッドゾーン切り換え制御信号をデッドゾー
ン切り換え回路88へ出力する。デッドゾーン切り換え回
路88は、量子化器84における量子化ステップ特性を切り
換え、量子化ステップ幅選択回路87は、量子化器84にお
ける量子化ステップ幅を変更する。

【０１２１】次に、本実施例４の特徴部分である、符号
データ量に基づく量子化ステップの決定動作について説
明する。入力した映像信号を符号化した結果、発生した
データ量が符号化データ量の制御目標値よりも多い場合
を想定すると、これを検知した符号量制御回路89がデッ
ドゾーン切り換え制御信号を出力し、これを入力したデ
ッドゾーン切り換え回路88が量子化器84の量子化ステッ
プ特性を切り換える。ここで量子化器84の量子化特性は
図15（ａ）または（ｂ）の何れかの特性になっているの
で、現在が図15（ａ）の特性であれば、図15（ｂ）の特
性に切り換える。但し、図15（ａ）と図15（ｂ）とはデ
ッドゾーン幅ｐだけが異なる。同時に、符号量制御回路
79は量子化ステップ制御信号を量子化ステップ幅選択回
路87に出力し、これを入力した量子化ステップ幅選択回
路87は、現在の量子化ステップ特性が図15（ｂ）である
場合のみ量子化器84での量子化ステップ幅ｑを２倍に変
更する。

【０１２２】量子化器84において現在の量子化テーブル
が図45（ａ）であり、かつ量子化ステップが図15（ａ）
の場合に、データ量を減少するためには、まずエリア１
及びエリア３における量子化ステップ特性を図15（ａ）
から図15（ｂ）に変更する。この結果デッドゾーン幅ｐ
が（３／２）・ｑから２・ｑに広がるのでゼロに量子化
されるデータが多くなり、これを可変長符号化すること
でデータ量が減少する。現在の量子化テーブルが図45
（ａ）であり、かつエリア１及びエリア３の量子化ステ
ップが図15（ｂ）の場合に、データ量を減少するために
は、量子化ステップ特性を図15（ｂ）から図15（ａ）に
変更すると同時に、量子化テーブルを図45（ｂ）に変更
する。図45（ｂ）は図45（ａ）のエリア１及びエリア３
の量子化ステップ幅ｑが２倍になったものである。量子
化ステップ幅ｑが２倍になるにつれてデッドゾーン幅ｐ
も２倍になる。以上説明した順番で符号量を減少する場
合はデッドゾーン幅ｐが広くなる。

【０１２３】図16はデッドゾーン幅の切り換え例を示し
たものであり、図45（ａ）の量子化テーブルにおいて、
エリア３の量子化ステップ特性が図15（ａ）の場合は量
子化ステップ幅ｑは４であるのでデッドゾーンは図16
（ａ）に示す範囲である。次に量子化ステップ特性を図
15（ｂ）に変更するとデッドゾーンは４／３倍となり図
16（ｂ）となる。さらに量子化ステップを図15（ａ）に
変更すると共に、量子化テーブルを図45（ｂ）に変更す
ることで量子化ステップ幅ｑを２倍の８にするとデッド
ゾーンは３／２倍となり図16（ｃ）となる。

【０１２４】従来デッドゾーン幅ｐは量子化ステップ幅
ｑに比例して変化させていたので図16において、図16
（ａ）と（ｃ）、または図16（ｂ）と（ｄ）の幅しかと
れなっかったものが、本実施例４では４通りに切り換え
ることができる。デッゾゾーン幅ｐはゼロに量子化され
るデータの数を決定し、ゼロに量子化されるデータの数
は可変長符号化する際に発生するデータの量に強い相関
関係をもっている。従って、デッドゾーン幅を細かく制
御することで、データ量の制御をきめ細かく行うことが
可能となる。

【０１２５】図17は本実施例４の装置において可変長符
号化器85で発生する符号化データ量を表したものであ
り、従来例の場合を表す図44と同一符号は同一の部分を
示す。図中の点ａの情報量をもつブロックを符号化する
際、量子化テーブルが図45（ａ）、量子化ステップ特性
が図15（ａ）の場合はラインＥから点ｂのデータが発生
する。これを減少する場合には、量子化ステップ特性を
図15（ｂ）に変更する。この結果、ラインＪ上の点ｈで
示されるデータが発生し、データ量は制御目標値以下に
なる。

【０１２６】図17においてハッチングを付した領域Ｋ及
び領域Ｍは、従来例を示す図44において有効に使えなか
ったデータの領域Ｈ及び領域Ｉのうち、本実施例４にお
いて符号化に用いることができるデータ量を表す。すな
わち、従来では点ｃのデータ量となっていたものが本実
施例では点ｈにおけるデータ量で符号化できる。ライン
Ｊを概ねラインＥとラインＦとの中間に設定すること
で、有効に使えないデータの量が多数のブロックを平均
すると半減する。ラインＪの位置はデッドゾーン幅ｐの
切り換え量で決定される。

【０１２７】実施例５．図18は本発明の実施例５による
高能率符号化装置及び復号化装置の全体構成示すブロッ
ク図である。図18において91は実施例４の図14に示した
高能率符号化装置であり、92は符号化データの記録媒体
（または伝送系）、93は符号化データを元のディジタル
映像信号に復号する復号化装置である。

【０１２８】また、図19は図18に示す復号化装置93の内
部構成を示すブロック図である。復号化装置93は、符号
化データを復号する可変長復号化器94と、入力データを
逆量子する逆量子化器95と、逆量子化器92における逆量
子化ステップ幅を制御する量子化テーブル判別回路96
と、入力データに逆ＤＣＴなどの逆直交変換を施す逆直
交変換回路97と、入力されたブロックデータをシリアル
化するシリアル化回路98とを有する。

【０１２９】次に、本実施例５の動作について説明す
る。高能率符号化装置91では、前述の実施例４で説明し
たように、内部の量子化器の量子化ステップ幅ｑ及びデ
ッドゾーン幅ｐを切り換えて発生する符号量を制御す
る。その際、量子化ステップ幅ｑを表す付加コードのみ
を符号化データに加える。記録媒体（または伝送系）92
を経た符号化データは復号化装置93に入力される。可変
長復号化器94は入力データの復号をおこない、このデー
タを入力した量子化テーブル判別回路96が量子化ステッ
プ幅ｑを表すデータを読み取り、これをもとに逆量子化
器95の逆量子化ステップ幅を制御する。逆量子化された
データが逆直交変換回路97にて逆直交変換され、その出
力のブロックデータがシリアル化回路98にてシリアル化
されて、元の映像信号が出力される。ここで、逆量子化
器95は、同一の量子化ステップ幅ｑであるが異なるデッ
ドゾーン幅ｐで高能率符号化装置91において量子化され
たデータを相互に区別することなく、同一の特性で逆量
子化する。

【０１３０】実施例６．図20は、本発明の実施例６によ
る高能率符号化装置の構成を示すブロック図である。図
20において、101 は入力されるディジタル映像信号を複
数の画素毎にブロックに分割するブロック化回路であ
り、ブロック化回路101 はブロックデータをＤＣＴ回路
102 へ出力する。ＤＣＴ回路102 は、このブロックデー
タにＤＣＴを施し、得られたＤＣＴ係数を、アクティビ
ティ決定回路103 とＱナンバー決定回路104 と量子化器
105 とに出力する。アクティビティ決定回路103 は、各
ブロック毎に、圧縮率に係わるパラメータとしてのアク
ティビティを決定し、そのアクティビティをＱナンバー
決定回路104 と処理順序決定回路108 とへ出力する。Ｑ
ナンバー決定回路104 は、所定量の中で最大となるＱナ
ンバーを決定し、そのＱナンバーを量子化器105 とマル
チプレクサ回路107 と処理順序決定回路108 とアクティ
ビティ修正回路109 とへ出力する。処理順序決定回路10
8 は、アクティビティ決定回路103 からのアクティビテ
ィとＱナンバー決定回路104 からのＱナンバーとに基づ
いてアクティビティを修正する際の順序を決定し、その
順序を示す信号をアクティビティ修正回路109 へ出力す
る。アクティビティ修正回路109は、Ｑナンバー決定回
路104 からのＱナンバーと処理順序決定回路108 にて決
定された修正順序とに基づいてアクティビティを修正
し、修正したアクティビティを量子化器105 及びマルチ
プレクサ回路107 へ出力する。量子化器105 は、ＤＣＴ
回路102 からのＤＣＴ係数を量子化して可変長符号化器
106 へ出力する。可変長符号化器106 は、量子化後のＤ
ＣＴ係数を可変長符号化して、符号化データをマルチプ
レクサ回路107 へ出力する。マルチプレクサ回路107
は、Ｑナンバー決定回路104 ，アクティビティ修正回路
109 及び可変長符号化器106 の出力を多重化して出力す
る。

【０１３１】次に、図20の構成をなす実施例６の高能率
符号化装置の動作について説明する。ブロック化回路10
1 に入力されたディジタル信号は、固定サイズに分割さ
れ、ＤＣＴ回路102 に供給される。ＤＣＴ回路102 で
は、ブロック化回路101 から出力されるディジタル信号
ブロックに対して、ＤＣＴが施される。ＤＣＴ回路102
により変換されたＤＣＴ係数は、アクティビティ決定回
路103 に入力され、各ブロックごとに、アクティビティ
が決定される。例えば、アクティビティが大きいと量子
化ステップに対する重みが大きくなるものとする。さら
に、制御単位分のＤＣＴ係数ブロックと、それぞれのブ
ロックに対応して決定されたアクティビティとは、Ｑナ
ンバー決定回路104 に入力される。Ｑナンバー決定回路
104 では、各Ｑナンバーに対して、制御単位分のＤＣＴ
係数ブロックから、発生するデータ量の試算を行い、ビ
デオデータ部Ｂ（図34参照）のサイズを上回らないもの
の中で、発生するデータ量が最大となるＱナンバーを決
定する。Ｑナンバーと量子化ステップとの例を図48に示
す。

【０１３２】処理順序決定回路108 では、Ｑナンバー決
定回路104 から供給されるＱナンバーと、アクティビテ
ィ決定回路103 から供給される一制御単位分のアクティ
ビティとから、後述する評価式に従って評価値が算出さ
れ、この評価値からアクティビティ修正回路109 でアク
ティビティを修正する際の順序が決定される。具体的に
は、アクティビティが大きいブロック、つまり、圧縮率
が高いブロックから修正するように順序を決定する。ア
クティビティ修正回路109 は、処理順序決定回路108 で
決定された順序で、制御単位内のＤＣＴ係数ブロックに
対する圧縮率が下がるようにアクティビティを一ブロッ
クづつ変更して、制御単位で発生するデータ量の試算を
行い、ビデオデータ部Ｂ（図34参照）のサイズと比較す
る。

【０１３３】発生するデータ量がビデオデータ部Ｂのサ
イズを下回る場合は、変更後のアクティビティを量子化
器105 に送るアクティビティとして決定し、上回る場合
には、変更前のアクティビティを量子化器105 に送るア
クティビティとして決定する。このような処理は、制御
単位内のすべてのブロックについて、アクティビティの
変更が可能であるかの判定をし終えるか、発生するデー
タ量がビデオデータ部Ｂのサイズと一致するまで行う。
すべてのブロックの判定を終える前に、データ量がビデ
オデータ部Ｂのサイズと一致した場合は、それ以後のブ
ロックのアクティビティは、アクティビティ決定回路10
3 によって決定されたものをそのブロックに対するアク
ティビティとする。

【０１３４】量子化器105 では、アクティビティ修正回
路109 から供給されるアクティビティと、Ｑナンバー決
定回路104 で決定されたＱナンバーとから量子化のため
の係数を求め、量子化が行われる。可変長符号化器106
は、量子化器105 から供給される量子化係数からハフマ
ン符号等の可変長符号を発生する。可変長符号化器106
から供給される可変長符号と、アクティビティ修正回路
109 から供給されるアクティビティと、Ｑナンバー決定
回路104 から供給されるＱナンバーとは、マルチプレク
サ回路107 で多重化されて出力される。

【０１３５】以上、複数ブロックを単位として、データ
量の制御を行う例を示したが、複数ブロックを小グルー
プとし、この小グループをさらに複数個集めた大グルー
プを単位としてデータ量の制御を行う場合でも、上述の
方法は適応可能である。この場合には、データ量制御の
関係から、小グループごとにＱナンバーが異なることが
生じる。そこで、この場合には、アクティビティとＱナ
ンバーとから、ある評価式に従って評価値を算出し、こ
の評価値から、アクティビティの修正を行う順序を決め
る。この大グループ単位でデータ量制御を行う場合の評
価式としては、次の式６のような式が考えられる。 評価値＝（Ｑナンバー）−（２×アクティビティ） （式６）

【０１３６】この例では、圧縮率が高い場合、つまり、
Ｑナンバーが小さいか、アクティビティが大きい場合
に、上式から算出される評価値が小さくなるので、圧縮
率が高いブロックから、アクティビティを修正しようと
する場合は、評価値が小さいブロックから、アクティビ
ティが修正されるように順序づけを行う。なお、評価式
の例として、式６を示したが、これ以外の式を評価式と
して用いることも可能である。

【０１３７】実施例７．以下、本発明の実施例７につい
て説明する。実施例７による高能率符号化装置の構成
は、上述の実施例６の構成（図20参照）と同じである。

【０１３８】次に、実施例７の高能率符号化装置の動作
について説明する。ブロック化回路101 に入力されたデ
ィジタル信号は、固定サイズに分割され、ＤＣＴ回路10
2 に供給される。ＤＣＴ回路102 では、ブロック化回路
101 から出力されるディジタル信号ブロックに対して、
ＤＣＴが施される。ＤＣＴ回路102 により変換されたＤ
ＣＴ係数は、アクティビティ決定回路103 に入力され、
各ブロックごとに、アクティビティが決定される。さら
に、制御単位分のＤＣＴ係数ブロックと、それぞれのブ
ロックに対応して決定されたアクティビティとは、Ｑナ
ンバー決定回路104 に入力される。Ｑナンバー決定回路
104 では、各Ｑナンバーに対して、制御単位分のＤＣＴ
係数ブロックから、発生するデータ量の試算を行い、ビ
デオデータ部Ｂのサイズよりも所定の値だけ小さな値を
目標値として、この目標値を上回らないものの中で、発
生するデータ量が最大となるＱナンバーを決定する。

【０１３９】処理順序決定回路108 は、制御単位分のア
クティビティから、アクティビティ修正回路109 でアク
ティビティを修正する際の順序を決定する。具体的に
は、アクティビティが大きいブロック、つまり、圧縮率
が高いブロックから修正するように順序を決定する。ア
クティビティ修正回路109 は、処理順序決定回路108 で
決定された順序で、制御単位内のＤＣＴ係数ブロックに
対する圧縮率が下がるようにアクティビティを一ブロッ
クづつ変更して、制御単位で発生するデータ量の試算を
行い、ビデオデータ部Ｂのサイズと比較する。

【０１４０】発生するデータ量がビデオデータ部Ｂのサ
イズを下回る場合は、変更後のアクティビティを量子化
器105 に送るアクティビティとして決定し、上回る場合
には、変更前のアクティビティを量子化器105 に送るア
クティビティとして決定する。このような処理は、制御
単位内のすべてのブロックについて、アクティビティを
決定するか、発生するデータ量がビデオデータ部Ｂのサ
イズと一致するまで行う。すべてのブロックのアクティ
ビティを決定する前に、データ量がビデオデータ部Ｂの
サイズと一致した場合は、それ以後のブロックのアクテ
ィビティは、アクティビティ決定回路103 によって決定
されたものをそのブロックに対するアクティビティとす
る。

【０１４１】量子化器105 では、アクティビティ修正回
路109 から供給されるアクティビティと、Ｑナンバー決
定回路104 で決定されたＱナンバーとから量子化のため
の係数を求め、量子化が行われる。可変長符号化器106
は、量子化器105 から供給される量子化係数からハフマ
ン符号等の可変長符号を発生する。可変長符号化器106
から供給される可変長符号と、アクティビティ修正回路
109 から供給されるアクティビティと、Ｑナンバー決定
回路104 から供給されるＱナンバーとは、マルチプレク
サ回路107 で多重化されて出力される。

【０１４２】以上、複数ブロックを単位として、データ
量の制御を行う例を示したが、実施例６と同様に、複数
ブロックを小グループとし、この小グループを複数個集
めて大グループを単位としてデータ量制御を行う場合に
も、上述の方法は適応可能である。

【０１４３】実施例８．図21は、本発明の実施例８によ
る高能率符号化装置の構成を示すブロック図である。図
21において、111 は入力されたディジタル映像信号をブ
ロック化し、シャフリングを行うブロッキング・シャフ
リング回路であり、そのブロック化データをＤＣＴ回路
112 へ出力する。ＤＣＴ回路112 は、各ブロックにＤＣ
Ｔを施し、得られたＤＣＴ係数を符号量制御回路113 及
び量子化器114 へ出力する。符号量制御回路113 は、１
フレーム分の符号量が所定の範囲内に収まるように量子
化ステップの決定を行い、量子化器114 は、符号量制御
回路113 によって決定された量子化ステップを用いてＤ
ＣＴ係数を量子化する。可変長符号化器115 は、量子化
器114 から出力される量子化係数からハフマン符号等の
可変長符号を生成してパッキング回路116 へ出力する。
パッキング回路116 は、以下に説明するように、可変長
符号化器115 からの符号データの詰め込みを行う。以上
のような構成は、前述した従来例（図49参照）と同じで
あり、パッキング回路116 の内部構成も図50に示す従来
例と同じである。

【０１４４】次に、本発明の実施例８の高能率符号化装
置の動作について説明する。なお、本実施例８の装置の
基本動作は図49に示す構成をなす従来例の基本動作と同
じであるので、従来例とは異なるパッキング回路116 に
おけるパッキング法についてのみ詳述する。図22, 図2
3, 図24は実施例８におけるパッキング法の手順を示す
フローチャートである。

【０１４５】本実施例８におけるマクロブロックの構成
は、前述の図53に従うものとする。まず、１マクロブロ
ック内のすべてのＤＣＴブロックに対して、一度、量子
化と可変長符号化とを行い、１マクロブロック内で何ビ
ットの符号量が発生するかを計算し、その総和が１マク
ロブロックに割り当てられた符号量（各ＤＣＴブロック
に割当てられた符号量の総和）を下回るか、上回る（オ
ーバーフローする）かの判定を行う（ステップＳ１）。

【０１４６】オーバーフローが生じない場合には、図24
のステップＳ21に処理が進んで、輝度信号Ｙ１, Ｙ２，
Ｙ３，Ｙ４, 色差信号ＣＲ，ＣＢの順に符号データを並
べた後に、各信号のＤＣＴブロックの符号データをこの
順序で固定領域に記録する（ステップＳ22）。各信号に
おける１ブロック分のすべての符号データを固定領域に
記録できたかを判定し（ステップＳ23）、記録できた場
合にはそのままステップＳ24に進み、ＤＣＴブロック単
位で固定領域に記録しきれなかった場合にはその記録で
きなかった符号データを上記の順序でオーバーフローバ
ッファＭＲに記録した後（ステップＳ25）、ステップＳ
24に進む。なお。オーバーフローバッファＭＲは図21の
パッキング回路116 を構成するメモリ（図50参照）の中
で、第１のメモリ351 以外のものを用いる。ステップＳ
24では、１マクロブロック内のすべてのＤＣＴブロック
の処理が終了したか否かが判定され、終了した場合には
ステップＳ26に進み、終了していない場合にはステップ
Ｓ22に戻って次のブロック分の符号データに対して上述
の処理が繰り返される。

【０１４７】ステップＳ26では、オーバーフローバッフ
ァＭＲ内に符号データが存在するか否かが判定され、存
在しない場合には処理は終了し、存在する場合には１マ
クロブロック内でデータが記録されていない領域がある
かどうかを先頭から調べる（ステップＳ27）。そして、
記録されていない領域があるか否かが判定され（ステッ
プＳ28）。そのような領域がない場合には処理は終了
し、ある場合には、その領域にオーバーフローバッファ
ＭＲ内のデータを記録した後（ステップＳ29）、ステッ
プＳ26に戻って上述の処理が繰り返される。

【０１４８】一方、１マクロブロック内で、オーバーフ
ローが生じた場合には（ステップＳ１：YES)、まず、図
22のステップＳ２に処理が進んで、輝度信号Ｙ１, Ｙ
２，Ｙ３，Ｙ４, 色差信号ＣＲ，ＣＢの順に符号データ
を並べた後に、各信号のＤＣＴブロックの符号データを
この順序で固定領域に記録する（ステップＳ３）。各信
号における１ブロック分のすべての符号データを固定領
域に記録できたかを判定し（ステップＳ４）、記録でき
た場合にはそのままステップＳ５に進み、ＤＣＴブロッ
ク単位で固定領域に記録しきれなかった場合にはその記
録できなかった符号データを上記の順序でそれぞれのＤ
ＣＴブロックについて別々のオーバーフローバッファＭ
Ｒ（ｎ）（ｎ＝０，…，５）に記録した後（ステップＳ
６）、ステップＳ５に進む。Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４，
ＣＲ，ＣＢに対するオーバーフローバッファをそれぞれ
ＭＲ（０），ＭＲ（１），ＭＲ（２），ＭＲ（３），Ｍ
Ｒ（４），ＭＲ（５）とする。ステップＳ５では、１マ
クロブロック内のすべてのＤＣＴブロックの処理が終了
したか否かが判定され、終了した場合にはステップＳ７
に進み、終了していない場合にはステップＳ３に戻って
次のブロック分の符号データに対して上述の処理が繰り
返される。

【０１４９】ステップＳ７でｎをまず０に設定した後、
オーバーフローバッファＭＲ（ｎ）内に符号データが存
在するか否かが判定される（ステップＳ８）。符号デー
タが存在しない場合には、ｎ＝５であるか否かが判定さ
れ（ステップＳ14）、ｎ＝５であれば処理は終了し、ｎ
＝５でないときはｎの値を１だけインクリメントした後
（ステップＳ15）、ステップＳ８に戻る。一方、ステッ
プＳ８で符号データが存在する場合には、１マクロブロ
ック内でデータが記録されていない領域があるかどうか
を先頭から調べる（ステップＳ９）。そして、記録され
ていない領域があるか否かが判定され（ステップＳ1
0）。そのような領域がない場合には処理は終了し、あ
る場合には、オーバーフローバッファＭＲ（ｎ）内から
１符号語を取り出してその領域に記録する（ステップＳ
11）。取り出した１符号語すべてを記録できたか否かが
判定され（ステップＳ12）、記録できない場合には処理
は終了し、記録できた場合にはｎ＝５であるか否かが判
定される（ステップＳ13）。ｎ＝５であればステップＳ
７に戻って上述の処理が繰り返され、ｎ＝５でないとき
はｎの値を１だけインクリメントした後（ステップＳ1
6）、ステップＳ８に戻る。

【０１５０】以上のように、オーバーフローバッファに
符号データが記録されているかどうかを調べ、データが
記録されている場合は、１マクロブロックに対して割り
当てられた領域内でデータが記録されていない領域を探
し、もし、空き領域が存在すれば、オーバーフローバッ
ファから１符号語分のデータまたは１符号語のデータの
一部を取り出し、空き領域に記録する処理を輝度信号Ｙ
１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４，色差信号ＣＲ，ＣＢの順で行
い、色差信号ＣＢについての処理が終了した段階で、ま
だ、空き領域があれば、再び輝度信号Ｙ１に戻って同様
の処理を行う。以下、空き領域が存在する限り、上記の
処理を繰り返す。

【０１５１】実施例９．図25は、本発明の実施例８によ
る高能率符号化装置の構成を示すブロック図である。図
25において、図21と同一部分には同一番号を付して説明
を省略する。なお、117 は画面上の同じ位置にある色差
信号ＣＲ，ＣＢのブロックのデータを入力とし、そのブ
ロックが赤色を多く含んでいるかどうかを検出し、その
結果を出力する赤検出回路である。

【０１５２】次に、本発明の実施例９の高能率符号化装
置の動作（パッキング法）について説明する。図26, 図
27は実施例９におけるパッキング法の手順を示すフロー
チャートである。

【０１５３】本実施例９におけるマクロブロックの構成
は、前述の図53に従うものとする。まず、実施例８と同
様に、１マクロブロック内のすべてのＤＣＴブロックに
対して、一度、量子化と可変長符号化とを行い、１マク
ロブロック内で何ビットの符号量が発生するかを計算
し、その総和が１マクロブロックに割り当てられた符号
量を下回るか、上回るかの判定を行う（ステップＳ3
1）。オーバーフローが生じない場合には、図24のステ
ップＳ21に処理が進む。以後の処理は実施例８と同様で
あるので説明を省略する。オーバーフローが生じる場合
には、赤検出回路117からの出力に従って、現在処理を
行っているマクロブロックが赤色として検出されている
か否かが判定され（ステップＳ32）、赤色として検出さ
れない場合には図24のステップＳ21に処理が進み、オー
バーフローが生じない場合と同様の処理が行われる。

【０１５４】一方、赤色として検出された場合には、色
差信号ＣＲ，輝度信号Ｙ１, Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４, 色差信
号ＣＢの順に符号データを並べた後に（ステップＳ3
3）、各信号のＤＣＴブロックの符号データをこの順序
で固定領域に記録する（ステップＳ34）。各信号におけ
る１ブロック分のすべての符号データを固定領域に記録
できたかを判定し（ステップＳ35）、記録できた場合に
はそのままステップＳ36に進み、ＤＣＴブロック単位で
固定領域に記録しきれなかった場合にはその記録できな
かった符号データを上記の順序でオーバーフローバッフ
ァＭＲに記録した後（ステップＳ37）、ステップＳ36に
進む。ステップＳ36では、１マクロブロック内のすべて
のＤＣＴブロックの処理が終了したか否かが判定され、
終了した場合にはステップＳ38に進み、終了していない
場合にはステップＳ34に戻って次のブロック分の符号デ
ータに対して上述の処理が繰り返される。

【０１５５】次に、オーバーフローバッファＭＲ内に符
号データが存在するか否かが判定され（ステップＳ3
8）、存在しない場合には処理は終了し、存在する場合
には１マクロブロック内でデータが記録されていない領
域があるかどうかを先頭から調べる（ステップＳ39）。
そして、記録されていない領域があるか否かが判定され
（ステップＳ40）。そのような領域がない場合には処理
は終了し、ある場合には、その領域にオーバーフローバ
ッファＭＲ内のデータを記録した後（ステップＳ41）、
ステップＳ38に戻って上述の処理が繰り返される。

【０１５６】実施例10．以下、本発明の実施例10につい
て説明する。本実施例10における高能率符号化装置の構
成は、実施例９（図25）と同様である。また、マクロブ
ロックの構成も図53に従う。図28, 図29は、本実施例10
におけるパッキング手順を示すフローチャートである。
図28, 図29において、前述の図26, 図27のフローチャー
トと処理内容が同じ部分には、同一のステップ番号を付
して説明を省略する。

【０１５７】１マクロブロック内で、オーバーフローが
生じ、赤検出回路117 の出力に従って、現在処理を行っ
ているマクロブロックが赤色と判定された場合には、色
差信号ＣＲに対して割り当てる所定領域の大きさを増や
し、逆に、輝度信号Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４, 色差信号
ＣＢに割り当てる所定領域の大きさを減らす（ステップ
Ｓ42）。なお、ＣＲブロックが赤色と検出されていない
場合には、固定領域の大きさは変更しない。輝度信号Ｙ
１, Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４, 色差信号ＣＲ，ＣＢの順に符号
データを並べた後に（ステップＳ43）、各信号のＤＣＴ
ブロックの符号データをこの順序で固定領域に記録する
（ステップＳ44）。以下の動作手順は実施例９と同じで
ある。但し、本実施例10では、いずれの場合も各ＤＣＴ
ブロックの符号データを所定領域に記録する順序は輝度
信号Ｙ１, Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４, 色差信号ＣＲ，ＣＢの順
である。

【０１５８】実施例11.以下、本発明の実施例11につい
て説明する。本実施例11における高能率符号化装置の構
成は、実施例８（図21）と同様である。図30, 図31は、
本実施例11におけるパッキング手順を示すフローチャー
トである。本実施例11での制御単位の一例を図32に示
す。ここでは、５つのマクロブロックをまとめて一つの
制御単位としている。

【０１５９】まず、マクロブロックの番号を示すｎの値
を１とし（ステップＳ51）、輝度信号Ｙ１, Ｙ２，Ｙ
３，Ｙ４, 色差信号ＣＲ，ＣＢの順に符号データを並べ
た後に（ステップＳ52）、各信号のＤＣＴブロックの符
号データをこの順序で固定領域に記録する（ステップＳ
53）。各信号における１ブロック分のすべての符号デー
タを固定領域に記録できたかを判定し（ステップＳ5
4）、記録できた場合にはそのままステップＳ55に進
み、ＤＣＴブロック単位で固定領域に記録しきれなかっ
た場合にはその記録できなかった符号データを上記の順
序でそれぞれのＤＣＴブロックについて別々のオーバー
フローバッファＭＲ（ｎ）に記録した後（ステップＳ5
6）、ステップＳ55に進む。ステップＳ55では、ｎ番目
のマクロブロック内のすべてのＤＣＴブロックの処理が
終了したか否かが判定され、終了した場合にはステップ
Ｓ57に進み、終了していない場合にはステップＳ53に戻
って次のブロック分の符号データに対して上述の処理が
繰り返される。

【０１６０】ステップＳ57では、オーバーフローバッフ
ァＭＲ（ｎ）内に符号データが存在するか否かが判定さ
れ、存在する場合には、オーバーフローバッファＭＲ
（ｎ）内の符号データを色差信号ＣＢ，ＣＲ，輝度信号
Ｙ４, Ｙ３，Ｙ２，Ｙ１の順に並べ換えた後に（ステッ
プＳ58）、ｎ番目のマクロブロック内でデータが記録さ
れていない領域があるかどうかを先頭から調べる（ステ
ップＳ59）。そして、記録されていない領域があるか否
かが判定される（ステップＳ60）。このような領域があ
る場合には、その領域にオーバーフローバッファＭＲ
（ｎ）内のデータを記録した後（ステップＳ61）、ステ
ップＳ58に戻って上述の処理が繰り返される。

【０１６１】なお、ステップＳ57において符号データが
存在しない場合、及び、ステップＳ60において領域がな
い場合には、処理はステップＳ62に進む。ステップＳ62
では、ｎ＝５であるか否かが判定され、ｎ＝５でない場
合には、オーバーフローバッファＭＲ（ｎ）内のデータ
であってまだ固定領域に記録されていない固定データを
オーバーフローバッファＶＲに記録した後（ステップＳ
63）、ｎを１だけインクリメントして（ステップＳ6
4）、ステップＳ52に戻る。

【０１６２】一方、ステップＳ62でｎ＝５である場合に
は、オーバーフローバッファＶＲ内に符号データが存在
するか否かが判定される（ステップＳ65）。符号データ
が存在しない場合には処理は終了し、符号データが存在
する場合には制御単位に対する固定領域内でまだデータ
が記録されていない領域があるかどうかを先頭から調べ
る（ステップＳ66）。そして、記録されていない領域が
あるか否かが判定される（ステップＳ67）。そのような
領域がない場合には処理は終了し、ある場合には、その
領域にオーバーフローバッファＶＲ内のデータを記録し
た後（ステップＳ68）、ステップＳ65に戻って上述の処
理が繰り返される。

【０１６３】以上のようなフローチャートの処理をまと
めると、本実施例11のパッキング方法は次のようにな
る。マクロブロック（ｎ番目とする）のＤＣＴブロック
の符号データを輝度信号Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４，色差
信号ＣＲ，ＣＢの順で、固定領域に記録する。このと
き、ＤＣＴブロック単位で固定領域に記録しきれなかっ
た符号データは、マクロブロック用のオーバーフローバ
ッファＭＲ（ｎ）に色差信号ＣＢ，ＣＲ，輝度信号Ｙ
４、Ｙ３，Ｙ２，Ｙ１の順で記録する。この処理をマク
ロブロック１から順に５まで行う。つぎに、オーバーフ
ローバッファＭＲ（ｎ）の内容をｎ＝１から順に調べ、
符号データが記録されている場合は、そのマクロブロッ
クに割り当てられた領域内で、まだデータが記録されて
いない領域を探し、もし存在すれば、オーバーフローバ
ッファの符号データを記録し、領域が存在しないか、オ
ーバーフローバッファ内のすべてのデータを記録し終え
る前に空き領域がなくなってしまった場合は、オーバー
フローバッファＭＲ（ｎ）内のデータでまだ記録されて
いないものを別のオーバフローバッファＶＲに移す。こ
の処理をマクロブロック１から順に５まで行い、オーバ
ーフローバッファＭＲ（ｎ）に残ったデータは、すべ
て、オーバーフローバッファＶＲに移す。最後に、オー
バーフローバッファＶＲの内容を調べ、符号データが記
録されている場合には、制御単位内で、まだデータが記
録されていない領域を探し、もし存在すれば、オーバー
フローバッファＶＲの符号データを空き領域がなくなる
まで記録する。

【０１６４】なお、実施例11においてオーバーフローバ
ッファに記録する順序は、上記のものに限らず、他の順
序でもよい。

【０１６５】

【発明の効果】以上のように、第１発明では、各ブロッ
ク毎にそのブロックの特徴を量子化ステップに反映させ
ることが可能であり、エッジ部等の劣化を抑え、視覚的
に良好な画像を再生することができる。

【０１６６】第２発明では、直交変換ブロック内の交流
成分の絶対値の最大値が十分に大きな値である場合、複
雑なブロックで視覚的な劣化があまり目立たないブロッ
クを処理する場合、または、あまり視覚的に検知できな
いようなエッジを含むブロック（十分滑らかなブロッ
ク）を処理する場合のいずれの場合も無駄にビットを与
えることなく効率的にビットを割り振ることが可能であ
る。

【０１６７】第３発明では、画像の歪が目だち易いため
に適応処理によって細かい量子化ステップを選択する必
要がある映像ブロックを精度よく選択できる。

【０１６８】第４発明では、従来よりも正確にエッジの
検出を行うことができると共に、検出したブロックを適
応量子化することで画質を改善できる。

【０１６９】第５発明では、ｂ／ａを求めるための除算
回路を用いる必要がなく、ビットシフタと加減算回路と
による簡単な構成で正確な判別を行える。

【０１７０】第６発明では、ビットシフタと加減算回路
とによる簡単な構成でエッジを検出する際の上限の判別
を正確に行えるので、安価で高性能な装置を得ることが
できる。

【０１７１】第７，８，９発明では、量子化ステップ幅
を２のべき乗で変化したときに発生するデータ量の変化
を、デッドゾーン幅の切り換えを付加することで緩和
し、きめ細かい符号量の制御が可能となる。また、従来
のように量子化ステップ幅を２のべき乗で変化した場合
の前後の中間のデータ量に制御することができる上、量
子化歪も両者の間にできる。このため復号化装置におい
て、量子化ステップ幅にだけ対応させて逆量子化をおこ
なっても不自然な歪が発生しない。この結果、ハードウ
ェア規模が小さい復号化装置を得ることができる。ま
た、符号化側においてはデッドゾーン幅を表す付加コー
ドを付けることも不要であり、これによるハードウェア
規模の増大，符号化データの増加がない。

【０１７２】第10, 11発明では、Ｑナンバー決定後に、
アクティビティの修正を行うので、データ量の微調整が
可能であり、ビデオデータ部に生じる空き領域を減らす
ことが可能となる。また、アクティビティの修正によっ
て、圧縮率が下がる変換係数ブロックが生じるので、符
号化された画像の画質改善も期待できる。

【０１７３】第12，13，14, 15発明では、制御単位内で
オーバーフローが生じた場合に、直交変換係数の欠落に
よる劣化が目立ち易い色差信号ＣＲの直交変換係数を、
できる限り復号化側に伝えられるようにしたので、色差
信号ＣＲの劣化を抑制することができ、復号画像の主観
的評価の向上を期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１による高能率符号化装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】 実施例１において直交変換を施した１ブロッ
ク内を直流成分を除いて４つに分割した場合の領域を示
す図である。

【図３】 実施例１における閾値の設定を説明するため
の図である。

【図４】 実施例１において各パラメータの組合せから
量子化ステップを調整する方向を示す図である。

【図５】 図１における特徴抽出回路の内部構成を示す
ブロック図である。

【図６】 図５における量子化ステップ調整信号発生回
路の入力，出力の関係を示す図である。

【図７】 本発明の実施例２，３による高能率符号化装
置の構成を示すブロック図である。

【図８】 実施例２の高能率符号化装置における係数選
択回路及び評価値算出回路の内部構成を示すブロック図
である。

【図９】 スキャンニング回路からの直交変換係数の読
み出し順序を示す図である。

【図１０】 実施例３の高能率符号化装置における評価
値算出回路の内部構成を示すブロック図である。

【図１１】 入力映像信号を画面表示した例を示す図で
ある。

【図１２】 実施例３において、図11の画像のブロック
に対して評価値を求めた結果を示す図である。

【図１３】 実施例３において、評価値からエッジ検出
を行った結果を示す図である。

【図１４】 本発明の実施例４による高能率符号化装置
の構成を示すブロック図である。

【図１５】 図14における量子化器の複数の量子化ステ
ップ特性を示す図である。

【図１６】 図14における量子化器の量子化ステップ特
性のうちセンターデッドゾーン幅の変化例を示す図であ
る。

【図１７】 図14における可変長符号化器が出力するデ
ータ量と入力映像信号の情報量との関係を表す図であ
る。

【図１８】 本発明の実施例５による高能率符号化装置
及び復号化装置の構成を示すブロック図である。

【図１９】 図18における復号化装置の内部構成を示す
ブロック図である。

【図２０】 本発明の実施例６，７による高能率符号化
装置の構成を示すブロック図である。

【図２１】 本発明の実施例８，11による高能率符号化
装置の構成を示すブロック図である。

【図２２】 実施例８におけるパッキング方法の手順を
示すフローチャートである。

【図２３】 実施例８におけるパッキング方法の手順を
示すフローチャートである。

【図２４】 実施例８，９，10におけるパッキング方法
の手順の一部を示すフローチャートである。

【図２５】 本発明の実施例９，10による高能率符号化
装置の構成を示すブロック図である。

【図２６】 実施例９におけるパッキング方法の手順を
示すフローチャートである。

【図２７】 実施例９におけるパッキング方法の手順を
示すフローチャートである。

【図２８】 実施例10におけるパッキング方法の手順を
示すフローチャートである。

【図２９】 実施例10におけるパッキング方法の手順を
示すフローチャートである。

【図３０】 実施例11におけるパッキング方法の手順を
示すフローチャートである。

【図３１】 実施例11におけるパッキング方法の手順を
示すフローチャートである。

【図３２】 実施例11における符号量制御の単位の一例
を示す図である。

【図３３】 民生用ディジタルＶＴＲの基本構成を示す
ブロック図である。

【図３４】 シンクブロックのデータの配置を示す図で
ある。

【図３５】 従来の高能率符号化装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図３６】 直交変換係数をスキャンニングする順序を
示す図である。

【図３７】 従来の他の高能率符号化装置の構成を示す
ブロック図である。

【図３８】 図37に示す高能率符号化装置におけるエッ
ジ検出の方法を示す図である。

【図３９】 従来の更に他の高能率符号化装置の構成を
示すブロック図である。

【図４０】 図39のクラス分け回路におけるクラス分け
を表す図である。

【図４１】 図39の量子化器においてそれぞれ一括して
量子化ステップ切り換える直交変換係数の領域を表す図
である。

【図４２】 図39の量子化器で使う量子化テーブルの番
号と量子化ステップとを表す図である。

【図４３】 図39の量子化器の量子化ステップ特性を表
す図である。

【図４４】 図39の可変長符号化器が出力するデータ量
と入力映像信号の情報量との関係を表す図である。

【図４５】 図42の８個の量子化テーブルのうちの２個
を示す図である。

【図４６】 従来の更に他の高能率符号化装置の構成を
示すブロック図である。

【図４７】 エリア分割の例を示す図である。

【図４８】 Ｑナンバーと量子化ステップとの例を示す
図である。

【図４９】 従来の更に他の高能率符号化装置の構成を
示すブロック図である。

【図５０】 パッキング回路の内部構成を示すブロック
図である。

【図５１】 テープ上の記録フォーマットを模式的に示
す図である。

【図５２】 記録信号の構成を模式的に示す図である。

【図５３】 マクロブロックの構成を模式的に示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 直交変換回路、３ 特徴抽出回路、４ 量子化ステ
ップ決定回路、５ 量子化器、６ 可変長符号化器、11
全領域ＭＡＸ値検出回路、12 低域部ＭＡＸ値検出回
路、13 水平高域部ＭＡＸ値検出回路、14 垂直高域部
ＭＡＸ値検出回路、15 斜め高域部ＭＡＸ値検出回路、
23 水平評価回路、26 垂直評価回路、29 斜め評価回
路、33 量子化ステップ調整信号発生回路、41 ブロッ
ク化回路、42 直交変換回路、44 係数選択回路、45
評価値算出回路、46 検出回路、47 量子化ステップ決
定回路、48 量子化器、49 可変長符号化器、81 ブロ
ック化回路、82 直交変換回路、83 クラス分け回路、
84 量子化器、85 可変長符号化器、87 量子化ステッ
プ幅選択回路、88 デッドゾーン切り換え回路、89 符
号量制御回路、91 高能率符号化装置、93 復号化装
置、94 可変長復号化器、95 逆量子化器、96 量子化
テーブル判別回路、97 逆直交変換回路、101 ブロック
化回路、102 ＤＣＴ回路、103 アクティビティ決定回
路、104 Ｑナンバー決定回路、105 量子化器、106 可変
長符号化器、108 処理順序決定回路、109 アクティビテ
ィ修正回路、111 ブロッキング・シャフリング回路、11
2 ＤＣＴ回路、113 符号量制御回路、114 量子化器、11
5 可変長符号化器、116 パッキング回路、117 赤検出回
路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平5−349953 (32)優先日 平５(1993)12月27日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平5−349954 (32)優先日 平５(1993)12月27日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 大西 健 京都府長岡京市馬場図所１番地 三菱電機 株式会社映像システム開発研究所内

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディジタル映像信号を２次元のブロック
   に分割し、このブロック単位で直交変換を行い、符号化
   後のデータ量が一定になるように量子化ステップを決定
   し、該量子化ステップで直交変換係数を量子化して符号
   化を行う高能率符号化装置において、直交変換後のブロ
   ックに含まれる直交変換係数の交流成分全体から特徴を
   抽出する全領域特徴抽出手段と、直交変換係数の交流成
   分全体を水平垂直周波数低域部と水平高域垂直低域部と
   水平低域垂直高域部と水平垂直周波数高域部との各領域
   に分割する分割手段と、分割した各領域から各々の領域
   の特徴を抽出する各領域特徴抽出手段と、各領域の特徴
   を評価する領域評価手段と、各領域の評価結果を組み合
   わせて新たにブロックの特徴を決定するブロック評価手
   段と、直交変換係数及びブロックの特徴に基づいて符号
   化後のデータ量が一定になるように量子化ステップを決
   定する量子化ステップ決定手段とを備えることを特徴と
   する高能率符号化装置。
2. 【請求項２】 領域評価手段が、各領域における交流成
   分の絶対値の最大値を検出し、水平高域垂直低域部と水
   平低域垂直高域部と水平垂直周波数高域部との各々の交
   流成分の絶対値の最大値を水平垂直周波数低域部の交流
   成分の絶対値の最大値で除算した値またはその除算値の
   逆数が第１閾値以上であって第２閾値以下であるかを評
   価することにより、それぞれの領域の特徴を評価するよ
   うに構成したことを特徴とする請求項１記載の高能率符
   号化装置。
3. 【請求項３】 映像信号をブロック化する手段と、ブロ
   ック化した映像信号を直交変換する手段と、直交変換係
   数を適応的に量子化する手段と、量子化した直交変換係
   数を可変長符号化する手段とを備えた高能率符号化装置
   において、直交変換係数から複数の主要な係数を選択す
   る手段と、選択した主要な係数の値及び／またはその直
   交変換の基底番号に基づいて評価値を求める手段と、求
   めた評価値により特定のパターンのブロックを検出する
   手段と、検出したブロックの圧縮率を制御する手段とを
   備えることを特徴とする高能率符号化装置。
4. 【請求項４】 直交変換係数の交流係数を、低周波数の
   第１領域と高周波数の第２領域とに分割するとともに、
   前記第１領域の直交変換係数の絶対値の最大値がａであ
   るときに、ａが所定の範囲内の値であるとともに、前記
   第２領域の直交変換係数の絶対値の最大値がｂであると
   きに、ｒ＝ｂ／ａで求めた評価値ｒが所定値ＴＬ以上，
   所定値ＴＨ以下の場合にエッジと判定し、該ブロックの
   圧縮率を軽減するように構成したことを特徴とする請求
   項３記載の高能率符号化装置。
5. 【請求項５】 ｍ，ｎを自然数（但しｍ＜ｎ）として、
   ＴＬ＝（１／２）^m、ＴＬ＝（１／２）^m −（１／２）
   ⁿ 、または、ＴＬ＝（１／２）^m ＋（１／２）ⁿ である
   ことを特徴とする請求項４記載の高能率符号化装置。
6. 【請求項６】 ｊを自然数、ｋを正整数として、ＴＨ＝
   ２^j 、ＴＨ＝２^j −（１／２）^k 、または、ＴＨ＝２^j
   ＋（１／２）^k であることを特徴とする請求項４記載の
   映像信号符号化装置。
7. 【請求項７】 入力データを量子化ステップ幅ｑ（ｑ＝
   ２ⁱ ，ｉは非負の整数），センターデッドゾーン幅ｐ
   （ｐ＝ｋ・ｑ，ｋは正の定数）にて量子化する量子化手
   段と、該量子化手段の出力を可変長符号化する符号化手
   段と、前記量子化手段のセンターデッドゾーン幅ｐをｑ
   ／２^j （ｊは非負の整数）だけ増加または減少する手段
   とを備えることを特徴とする高能率符号化装置。
8. 【請求項８】 入力データを複数のブロックに分割する
   手段と、分割したブロックに直交変換を施す手段と、分
   割したブロックをブロックに割り当てる符号量に応じて
   クラス分けするクラス分け手段と、直交変換係数を複数
   の領域に分割したうえで複数の領域ごとに量子化するた
   めの量子化ステップ幅ｑ（ｑ＝２ⁱ ，ｉは非負の整
   数），センターデッドゾーン幅ｐ（ｐ＝ｋ・ｑ，ｋは正
   の定数）である、相互に少なくとも一つの領域の量子化
   ステップ幅が異なる複数の量子化ステップテーブルを有
   する量子化手段と、該量子化手段の出力を可変長符号化
   する符号化手段と、該符号化手段が出力するデータ量を
   予測またはカウントする手段と、予測またはカウントし
   たデータ量及び前記クラス分け手段におけるクラス情報
   により前記量子化手段の量子化テーブルを適応的に切り
   換える手段と、前記量子化手段におけるセンターデッド
   ゾーン幅ｐを適応的にｑ／２^j （ｊは非負の整数）だけ
   増加または減少する手段とを備えることを特徴とする高
   能率符号化装置。
9. 【請求項９】 請求項７または請求項８記載の高能率符
   号化装置において、量子化ステップ幅ｑが同一であって
   センターデッドゾーン幅ｐが異なる複数の量子化ステッ
   プテーブルにより符号化が行われたデータに対して、同
   一の逆量子化テーブルを用いるように構成したことを特
   徴とする復号化装置。
10. 【請求項１０】 ディジタル映像信号を２次元のブロッ
    クに分割するブロック化手段と、分割したブロックに直
    交変換を施す直交変換手段と、変換された変換係数ブロ
    ックを量子化する量子化手段と、量子化された量子化係
    数から可変長符号を生成する符号化手段とを備え、前記
    ブロック化手段によって得られた複数個のブロックを制
    御単位としてデータ量制御を行う高能率符号化装置にお
    いて、変換係数ブロックから、圧縮率に係わるパラメー
    タであるアクティビティを決定するアクティビティ決定
    手段と、異なる複数の各量子化ステップを代表する番号
    である複数のＱナンバーの中から、制御単位で発生する
    データ量が制御単位に割り当てられた値を越えない範囲
    で最も大きくなるＱナンバーを決定するＱナンバー決定
    手段と、アクティビティのみ、または、アクティビティ
    及びＱナンバーの両方から、あらかじめ定めた評価式に
    従って評価値を算出し、算出した評価値に基づいて、ア
    クティビティを修正する際の順序を決める順序決定手段
    と、該順序決定手段で決定された順序でアクティビティ
    を修正するアクティビティ修正手段とを備えることを特
    徴とする高能率符号化装置。
11. 【請求項１１】 Ｑナンバー決定手段において、制御単
    位に割り当てられた値よりも所定の値だけ小さな値を目
    標として、Ｑナンバーを決定するように構成したことを
    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】 ディジタル映像信号を２次元のブロッ
    クに分割するブロック化手段と、複数個のブロックのデ
    ータ量が一定となるような符号量制御を行う符号量制御
    手段と、ブロックごとに高能率符号化を行う符号化手段
    と、ブロック単位で符号化後のデータを固定長のエリア
    にパッキングする手段とを備えた高能率符号化装置にお
    いて、各ブロックごとに発生する符号量が固定長のエリ
    アの大きさに対して大きかった場合にそのときに記録で
    きない符号語を、各ブロックごとに発生する符号量が固
    定長のエリアの大きさに対して小さかったブロックのデ
    ータが記録されていない領域に記録する記録手段を備
    え、該記録手段の記録順序については、記録できなかっ
    たブロックの符号語をまずブロックにつき１符号語ずつ
    記録し、記録できなかったブロックが存在する限り、符
    号量制御単位内で上述の記録処理を繰り返すように構成
    したことを特徴とする高能率符号化装置。
13. 【請求項１３】 ディジタル映像信号を２次元のブロッ
    クに分割するブロック化手段と、ブロック単位で色差信
    号から赤色を多く含むかどうかを検出する赤検出手段
    と、複数個のブロックのデータ量が一定となるような符
    号量制御を行う符号量制御手段と、ブロックごとに高能
    率符号化を行う符号化手段と、ブロック単位で符号化後
    のデータを固定長のエリアに記録する第１の記録手段と
    を備えた高能率符号化装置において、各ブロックごとに
    発生する符号量が固定長のエリアの大きさに対して大き
    かった場合にそのときに記録できない符号語を、各ブロ
    ックごとに発生する符号量が固定長のエリアの大きさに
    対して小さかったブロックのデータが記録されていない
    領域に記録する第２の記録手段を備え、前記赤検出手段
    の検出結果に従って、符号量制御単位内において、前記
    第１の記録手段における記録順序と前記第２の記録手段
    における記録順序とを適応的に制御するように構成した
    ことを特徴とする高能率符号化装置。
14. 【請求項１４】 ディジタル映像信号を２次元のブロッ
    クに分割するブロック化手段と、ブロック単位で色差信
    号から赤色を多く含むかどうかを検出する赤検出手段
    と、複数個のブロックのデータ量が一定となるような符
    号量制御を行う符号量制御手段と、ブロックごとに高能
    率符号化を行う符号化手段と、ブロック単位で符号化後
    のデータを所定のエリアに記録する記録手段とを備えた
    高能率符号化装置において、前記赤検出手段の検出結果
    に従って、各ブロックの符号化後のデータをブロックご
    とに記録するエリアの大きさを変更するように構成した
    ことを特徴とする高能率符号化装置。
15. 【請求項１５】 ディジタル映像信号を２次元のブロッ
    クに分割するブロック化手段と、複数個のブロックのデ
    ータ量が一定となるような符号量制御を行う符号量制御
    手段と、ブロックごとに高能率符号化を行う符号化手段
    と、ブロック単位で符号化後のデータを固定長のエリア
    に記録する第１の記録手段とを備えた高能率符号化装置
    において、各ブロックごとに発生する符号量が固定長の
    エリアの大きさに対して大きかった場合にそのときに記
    録できない符号語を、各ブロックごとに発生する符号語
    が固定長のエリアの大きさに対して小さかったブロック
    のデータが記録されていない領域に記録する第２の記録
    手段を備え、前記第１の記録手段によって記録を行った
    順序とは異なったブロックの順序で前記第２の記録手段
    による記録を行うように構成したことを特徴とする高能
    率符号化装置。