JPH07284100A - 高能率符号化方法および高能率符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像データを周波数領域に変換して得られた
データを量子化し、可変長符号化する高能率符号化にお
いて、圧縮率によらず符号化効率を向上させる。 【構成】 入力された画像データをブロック化回路２と
ＤＣＴ回路３からなる変換回路で周波数領域に変換した
変換データ(1)を、重みづけ回路５aおよび５bでそれぞ
れ低圧縮率で符号化効率を向上させることを目的とした
重みづけと、高圧縮率で符号化効率を向上させることを
目的とした重みづけを行い、符号量見積回路12aおよび1
2bで量子化，可変長符号化したときのビット数を計算
し、量子化特性決定回路８で目標ビット数に近い符号量
が得られると予測される量子化特性(1)を決定する。そ
して、その量子化特性(1)を用いて量子化回路９で量子
化し、符号化回路10で可変長符号化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、周波数領域に変換した
画像データを量子化，可変長符号化する高能率符号化に
おいて、圧縮率によらず符号化効率の悪化を低減する高
能率符号化方法および高能率符号化装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】画像信号の高能率符号化方法としては各
種方法があるが、現在主流の１つとなりつつあるものに
ＤＣＴ(離散コサイン変換)符号化方法があり、カラー静
止画像符号化方法の国際標準化グループであるＪＰＥＧ
において採用されている。

【０００３】以下に、この高能率符号化方法による従来
の高能率符号化装置について図11を用いて説明する。図
11は前記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。

【０００４】図11において、１はデジタル画像データ
(以下、単に画像データという)を入力する入力端子、２
は前記画像データを複数の画素からなるブロック単位に
並べ替えるブロック化回路、３は前記ブロック化された
画像データにＤＣＴ演算を行って変換データを得るＤＣ
Ｔ回路、４は前記変換データの遅延回路(T)、５はブロ
ックごとの前記各変換データごとに所定の重みづけ係数
を乗じて重みづけ変換データを得る重みづけ回路、６は
ブロックごとの前記重みづけ変換データを所定の量子化
マトリクスで量子化して量子化変換データ(1)を得る量
子化回路、７は前記量子化変換データ(1)を可変長符号
化した場合の符号量を算出する符号量算出回路、８は算
出した符号量より目標符号量に近い符号量が得られると
予測される前記変換データに対する量子化特性を決定す
る量子化特性決定回路、９は前記量子化特性で前記変換
データを量子化して量子化変換データ(2)を得る量子化
回路、10は前記量子化変換データ(2)を符号化して符号
化データを得る符号化回路、11は前記符号化データを出
力する出力端子である。

【０００５】以上のように構成された高能率符号化装置
について、その動作を説明する。

【０００６】まず、入力端子１から入力された画像デー
タは、ブロック化回路２において水平８画素×垂直８画
素の64画素からなるブロック単位に並べ替えられた画像
データとなり、ＤＣＴ回路３で周波数領域に変換された
ブロック単位の水平８成分×垂直８成分の計64個の変換
データとなる。

【０００７】前記変換データは、重みづけ回路５でブロ
ックの各要素ごとに所定の重み係数を乗じられ重みづけ
変換データとなり、量子化回路６において複数種類の所
定量子化マトリクスで量子化され、符号量算出回路７で
可変長符号化(例えば、２次元ハフマン符号化)した場合
の符号量が算出される。このとき、前記重みづけ回路５
での重みづけが周波数の高低に関わらずほぼ一定であれ
ば、図12に示す量子化マトリクス(横軸)の変化に対する
符号量(縦軸)の変化の特性図となり、(a)のように前記
重みづけの重み係数が周波数の高い変換データほど小さ
く、量子化マトリクスの変化に対する符号量の変化は
(b)のようになる。

【０００８】ただし、図12中の量子化マトリクス番号は
小さいほど前記量子化マトリクスの量子化特性が細かい
ものである。そして、量子化特性決定回路８では算出し
た符号量より目標符号量に近い符号量が得られると予測
される前記変換データに対する量子化特性が決定され、
量子化回路９で前記変換データは前記量子化特性で量子
化され、量子化変換データ(2)となる。

【０００９】前記量子化変換データ(2)は符号化回路10
で可変長符号化され、符号化データとして出力端子11よ
り出力される。量子化マトリクスはブロックごとの64個
の変換データに対して異なる量子化マトリクス値(量子
化ステップサイズ)からなり、簡単には各変換データを
それぞれの量子化マトリクス値で除算することにより量
子化が行われる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
高能率符号化装置においては、重みづけの重み係数は周
波数が高いほど小さく、量子化，符号化後の符号量と量
子化マトリクス番号の関係は図12の(b)に示すようにな
る。つまり、低圧縮率において視覚的に重要な高周波領
域のデータを圧縮しすぎるため、低周波領域のデータを
過剰な品質で記録することになり、低圧縮率では符号化
効率が悪くなるという課題を有していた。

【００１１】しかし、重みづけの重み係数が周波数の高
低に関わらずほぼ一定の場合でも、量子化，符号化後の
符号量と量子化マトリクス番号の関係は図12の(a)に示
すようになり、高圧縮率において視覚的にあまり重要で
ない、すなわち精度が低くてもよい高周波領域のデータ
を高精度で伝送することになり、結果として低周波領域
のデータを圧縮しすぎるため、高圧縮率では符号化効率
が悪くなる。

【００１２】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、圧縮率によらず符号化効率を向上させる高能率符号
化方法および高能率符号化装置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】この目的を達成するため
に、本発明の高能率符号化方法は、入力データに対し、
所定の変換を行って周波数領域のデータである変換デー
タを得る変換ステップと、前記変換データに対し周波数
の高低に関わらずほぼ一定の重み係数を乗じる重みづけ
および平均的に周波数が高い変換データほど小さい重み
係数を乗じる重みづけの演算を複数種類行ったのと等価
な演算を行って重みづけ変換データを複数組得る重みづ
け変換ステップと、前記複数組の重みづけ変換データに
対してそれぞれ１種類以上の量子化特性で量子化および
符号化を行って得られる符号量を各量子化特性ごとに算
出する符号量見積ステップと、前記得られた各量子化特
性ごとの全ての符号量より目標符号量に近い符号量が得
られると予測される前記変換データに対する量子化特性
を決定する量子化特性決定ステップと、前記変換データ
または前記重みづけ変換データを入力とし、前記変換デ
ータに対し前記量子化特性で量子化したのと等価な量子
化を行っ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出力
する符号化ステップとでなり、平均的に低い周波数に乗
じる重み係数に対する高い周波数に乗じる重み係数の比
が小さい程、前記変換データに対する総合的な量子化特
性を粗く設定したことを特徴とする。

【００１４】また、本発明の第１の高能率符号化装置
は、入力データに対し、所定の変換を行って周波数領域
に変換した変換データ(1)を得る変換手段と、前記変換
データ(1)に対し周波数の高低に関わらずほぼ一定の重
み係数を乗じる重みづけを行ったのと等価な演算を行
い、重みづけ変換データ(1)を得る重みづけ手段(1)と、
前記変換データ(1)に対し平均的に周波数が高い変換デ
ータほど小さい重み係数を乗じる重みづけを１種類以上
行ったのと等価な演算を行って、重みづけ変換データ
(2)を１組以上得る重みづけ手段(2)と、前記重みづけ変
換データ(1)および重みづけ変換データ(2)のそれぞれに
対して、１種類以上の量子化特性で量子化を行い量子化
変換データ(1)および量子化変換データ(2)を得、前記量
子化変換データ(1)および量子化変換データ(2)を符号化
したときの符号量を前記量子化特性ごとに算出する符号
量見積手段と、前記算出した量子化特性ごとの全ての符
号量より目標符号量に近い符号量が得られると予測され
る量子化特性(1)を決定する量子化特性決定手段と、前
記変換データ(1)または前記重みづけ変換データ(1)また
は重みづけ変換データ(2)を入力とし、前記変換データ
(1)に対し前記量子化特性(1)で量子化したのと等価な量
子化を行って量子化変換データ(3)を得る量子化手段
と、前記量子化変換データ(3)を符号化して符号化デー
タを出力する符号化手段とを有し、前記重みづけ手段
で、平均的に低い周波数に乗じる重み係数に対する高い
周波数に乗じる重み係数の比が小さい程、前記変換デー
タに対する総合的な量子化特性を粗く設定したことを特
徴とする。

【００１５】また、本発明の第２の高能率符号化装置
は、入力データに対し、所定の変換を行って周波数領域
に変換した変換データ(1)を得る演算と、前記変換デー
タ(1)に対し平均的に周波数の高いところほど小さい重
み係数を乗じる重みづけを行う重みづけ演算を行ったの
と等価な演算を行って、重みづけ変換データ(3)を得る
変換手段と、前記重みづけ変換データ(3)に対し、前記
変換手段内で行われた重みづけと、ほぼ逆特性の重みづ
け演算を行って、周波数の高低に関わらずほぼ一定の重
みづけを行ったのと等価な重みづけ変換データ(4)を得
る重みづけ手段(3)と、前記重みづけ変換データ(3)に対
し、前記変換手段内で行われた重みづけと、ここで行う
重みづけの結果が、平均的に周波数が高い変換データほ
ど小さい重み係数を乗じる重みづけを複数種類行ったの
と等価な重みづけ演算を行って、重みづけ変換データ
(5)を１組以上得る重みづけ手段(4)と、前記重みづけ変
換データ(4)および重みづけ変換データ(5)のそれぞれに
対して、１種類以上の量子化特性で量子化を行い量子化
変換データ(4)および量子化変換データ(5)を得、前記量
子化変換データ(4)および量子化変換データ(5)を符号化
したときの符号量を前記量子化特性ごとに算出する符号
量見積手段と、前記算出した量子化特性ごとの全ての符
号量より目標符号量に近い符号量が得られると予測され
る前記重みづけ変換データ(3)に対する量子化特性(2)を
決定する量子化特性決定手段と、前記重みづけ変換デー
タ(3)または前記重みづけ変換データ(4)または重みづけ
変換データ(5)を入力とし、前記重みづけ変換データ(3)
に対し前記量子化特性(2)で量子化したのと等価な量子
化を行って量子化変換データ(6)を得る量子化手段と、
前記量子化変換データ(6)を符号化して符号化データを
出力する符号化手段とを有し、前記変換手段内での重み
づけおよび前記重みづけ手段(3)および重みづけ手段(4)
で前記変換データ(1)が受ける総合的な重みづけが、平
均的に低い周波数に乗じる重み係数に対する高い周波数
に乗じる重み係数の比が大きい程、前記変換データ(1)
に対する総合的な量子化特性を粗く設定したことを特徴
とする。

【００１６】また、本発明の第３の高能率符号化装置
は、入力データに対し、所定の変換を行って周波数領域
に変換した変換データ(1)を得る演算と、前記変換デー
タ(1)に対し平均的に周波数の高いところほど小さい重
み係数を乗じる重みづけを行う重みづけ演算を行ったの
と等価な演算を行って、重みづけ変換データ(3)を得る
変換手段と、前記重みづけ変換データ(3)に対し、前記
変換手段内で行われた重みづけと、ほぼ逆特性の重みづ
け演算を行って、周波数の高低に関わらずほぼ一定の重
みづけを行ったのと等価な重みづけ変換データ(4)を得
る重みづけ手段(3)と、前記重みづけ変換データ(3)およ
び重みづけ変換データ(4)のそれぞれに対して、１種類
以上の量子化特性で量子化を行い量子化変換データ(7)
および量子化変換データ(4)を得、前記量子化変換デー
タ(7)および量子化変換データ(4)を符号化したときの符
号量を前記量子化特性ごとに算出する符号量見積手段
と、前記算出した量子化特性ごとの全ての符号量より目
標符号量に近い符号量が得られると予測される前記重み
づけ変換データ(3)に対する量子化特性(2)を決定する量
子化特性決定手段と、前記重みづけ変換データ(3)また
は前記重みづけ変換データ(4)を入力とし、前記重みづ
け変換データ(3)に対し前記量子化特性(2)で量子化した
のと等価な量子化を行って量子化変換データ(8)を得る
量子化手段と、前記量子化変換データ(8)を符号化して
符号化データを出力する符号化手段とを有し、前記変換
手段内での重みづけおよび前記重みづけ手段(3)で前記
変換データ(1)が受ける総合的な重みづけが、平均的に
低い周波数に乗じる重み係数に対する高い周波数に乗じ
る重み係数の比が大きい程、前記変換データ(1)に対す
る総合的な量子化特性を粗く設定したことを特徴とす
る。

【００１７】

【作用】本発明の高能率符号化方法は、前記した各ステ
ップにより、低圧縮率に相当するところでは周波数の高
低に関わらずほぼ一定の重み係数を乗じる重みづけを
し、比較的小さい量子化ステップ値で構成される量子化
マトリクスで量子化を行うことで、重みづけと量子化を
合わせた総合的な量子化特性を、ほぼ全周波数領域また
は一部高域を除いて細かくでき、低周波領域のデータを
必要以上のビット精度で量子化，符号化し、高周波領域
を必要以上に粗く量子化して圧縮しすぎることを防ぐこ
とができる。

【００１８】また高圧縮率に相当するところでは平均的
に周波数が高い変換データほど小さい重み係数を乗じる
重みづけをし、量子化を行うことで、総合的な量子化特
性は高域ほど粗くなり、視覚的に良好で全体的に効率良
く符号化できる。そのため、本方法では圧縮率によら
ず、特に低圧縮率において符号化効率の悪化を極めて少
なくできるものである。

【００１９】本発明の第１の高能率符号化装置は、前記
した構成により、重みづけを複数種類行い、前記重みづ
けに対応した量子化を行うことで、重みづけと量子化を
合わせた総合的な量子化特性を低圧縮率に適したものか
ら高圧縮率に適したものまで複数種類持つことができる
ので、圧縮率によらず符号化効率の悪化を極めて小さく
できるものである。

【００２０】本発明の第２の高能率符号化装置は、前記
した構成により、前記変換手段内で行う重みづけと前記
複数の重みづけ回路で行う複数種類の重みづけおよび前
記２種類の重みづけを合わせた全体的な重みづけに対応
した量子化を行うことで、総合的な量子化特性を低圧縮
率に適したものから高圧縮率に適したものまで複数種類
持つことができるので、圧縮率によらず符号化効率の悪
化を極めて小さくできるものである。

【００２１】本発明の第３の高能率符号化装置は、前記
した構成により、前記変換手段内で行う重みづけと前記
重みづけ回路で行う前記変換手段内で行う重みづけとほ
ぼ逆特性となる重みづけと、前記全体的な重みづけに対
応した量子化を行うことで、総合的な量子化特性を低圧
縮率に適したものから高圧縮率に適したものまで複数種
類持つことができるので、圧縮率によらず符号化効率の
悪化を極めて小さくできるものである。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例について図面を
用いて説明する。図１は本発明の高能率符号化方法を用
いたものでＤＣＴ符号化を行う符号化装置のブロック構
成図である。

【００２３】図１において、１は画像データの入力端
子、２は前記画像データをブロック(例えば、水平８画
素，垂直８画素に区切った四角形の領域)を単位として
データの並べ替えを行うブロック化回路、３は前記ブロ
ックごとの画像データに対し８×８のＤＣＴ演算を行い
周波数領域の変換データを得るＤＣＴ回路であって、前
記ブロック化回路２およびＤＣＴ回路３は変換データ
(1)を得る変換ステップとなる。４は前記変換データ(1)
の遅延回路(T)、５aは重みづけを行い重みづけ変換デー
タ(1)を得る重みづけ回路、５bは重みづけ変換データ
(2)を得る重みづけ回路であって、前記５a，５bは重み
づけ変換データを得る重みづけ変換ステップとなる。12
aは前記重みづけ変換データ(1)を量子化(量子化変換デ
ータ(1))，符号化したときの符号量を算出する符号量見
積回路、12bは前記重みづけ変換データ(2)を量子化(量
子化変換データ(2))，符号化したときの符号量を算出す
る符号量見積回路であって、前記12a，12bは符号見積ス
テップとなる。８は前記算出した符号量より目標符号量
に近い符号量が得られると予測される量子化特性１を決
定する量子化特性決定回路であって、量子化特性決定ス
テップとなる。９は前記変換データ(1)に対し量子化特
性(1)で量子化したのと等価な量子化を行い量子化変換
データ(3)を得る量子化回路であって、量子化ステップ
となる。10は前記量子化変換データ(3)を符号化して符
号化データを出力する符号化回路であって、符号化ステ
ップとなる。11は前記符号化データを出力する出力端子
である。

【００２４】前記図１の符号量見積回路12a，12bのブロ
ック構成図を図２および図３に示す。図２において、12
a-1〜12a-5は前記重みづけ変換データ(1)を所定の量子
化特性で量子化し量子化変換データを得る量子化回路、
12-6〜12-10は前記複数の量子化変換データをそれぞれ
符号化した場合の符号量を算出する符号量算出回路であ
る。また、図３において、12b-1〜12b-5は前記重みづけ
変換データ(2)を所定の量子化特性で量子化し量子化変
換データを得る量子化回路、12-6〜12-10は前記複数の
量子化変換データをそれぞれ符号化した場合の符号量を
算出する符号量算出回路である。ただし、図２，図３は
それぞれ量子化回路を５個ずつ備えている場合を示して
いる。

【００２５】以上のように構成された高能率符号化装置
についてその動作を説明する。

【００２６】入力端子１から入力された画像データは、
ブロック化回路２でブロック(例えば、水平８画素，垂
直８画素に区切った四角形の領域)を単位としたデータ
に並べ替えられる。前記ブロック単位の画像データはＤ
ＣＴ回路３で２次元のＤＣＴ演算が行われ、周波数領域
の変換データ(1)となる。重みづけ回路５aは、周波数の
高低に関わらずほぼ一定な重み係数を前記変換データ
(1)に乗じる重みづけと等価な演算を行い、重みづけ変
換データ(1)を得、重みづけ回路５bは周波数が高い前記
変換データ(1)ほど小さい重み係数を前記変換データ(1)
に乗じる重みづけを１種類以上行ったのと等価な演算を
行い、重みづけ変換データ(2)を得る。前記重みづけ変
換データ(1)は、符号量見積回路12aの図２に示す量子化
回路12a-1〜12a-5において、所定の量子化特性で量子化
され量子化変換データ(1)となり、符号量算出回路12-6
〜12-10で前記それぞれの量子化特性ごとに符号化した
場合の符号量が算出される。

【００２７】また、前記重みづけ変換データ(2)は、符
号量見積回路12bの図３に示す量子化回路12b-a〜12b-5
において、所定の量子化特性で量子化され量子化変換デ
ータ(2)となり、符号量算出回路12-6〜12-10で前記それ
ぞれの量子化特性ごとに符号化した場合の符号量が算出
される。量子化特性決定回路８は、前記符号量算出回路
12-6〜12-10で算出した符号量により、目標符号量に近
い符号量が得られると予測される前記変換データに対す
る量子化特性(1)を決定する。

【００２８】ここで、量子化特性決定に際し、符号化後
の符号量と量子化マトリクス番号の関係は前記重みづけ
ごとに異なるので、図12に示すように不連続点を持つ
が、量子化マトリクス番号が大きくなれば量子化マトリ
クス値が同じ、もしくは大きくなるように全体的な量子
化特性を決定することで、交差点前後での符号量と前記
量子化マトリクス番号の関係は単純減少となるので、前
記量子化特性(1)を１次近似により算出して量子化特性
を決定する。

【００２９】量子化回路９は前記変換データに対し量子
化特性(1)で量子化したのと等価な量子化を行い、量子
化変換データ(3)を得る。そして、前記量子化変換デー
タ(3)は符号化回路10で符号化され、符号化データとし
て出力端子11から出力される。

【００３０】以上のような構成による本実施例の高能率
符号化装置の特徴となる総合的な量子化特性について説
明する。図４は図１の重みづけ回路５aでの重みづけ特
性を示し、重みづけの重み係数(縦軸)を図４中の(a)に
示すように周波数(横軸)の高低に関わらず全て一定と
し、前記符号量見積回路12a内の量子化回路12a-1〜12a-
5における量子化特性(図５：縦軸は量子化特性，横軸は
周波数)を、低圧縮率での符号化効率の向上を目的とし
て図５中の(a)〜(e)に示すようなものとすることで、全
体的な量子化特性を図６中の(a)〜(e)に示すようにで
き、低圧縮率で視覚的に重要となる高周波領域のデータ
を、図７の総合的な量子化特性図に示すように徐々にゾ
ーン単位で量子化を粗くしていくので、低周波領域のデ
ータを必要以上に細かく量子化することを防ぎ、低圧縮
率での符号化効率を向上させることができる。

【００３１】図７中の数字１，２，３，４はゾーンの番
号を示し、量子化特性を粗くするときは番号の小さい方
から順に量子化を行う。

【００３２】また、前記重みづけ回路５bにおける重み
づけの重み係数を図４中の(b)に示すような周波数が高
いほど小さいものとし、前記符号量見積回路12b内の量
子化回路12b-1〜12b-5における量子化特性を図５中の
(f)〜(j)に示すようなものとすることで、全体的な量子
化特性を図６中の(f)〜(j)に示すようにでき、高圧縮率
で視覚的に重要でない高周波領域のデータを効率良く圧
縮し、低周波領域のデータを精度良く伝送できるので、
高圧縮率での符号化効率を向上させることができる。

【００３３】ただし、図４，図５，図６における横軸の
周波数は、前記ＤＣＴ回路３でＤＣＴ演算されたブロッ
クごとの前記変換データを図８に示すジグザグスキャン
順に取り出し、量子化する場合の順番に対応する。

【００３４】このように本実施例の高能率符号化装置
は、低圧縮率での符号化効率を向上させることを目的と
した量子化特性と、高圧縮率での符号化効率を向上させ
ることを目的とした量子化特性を複数種類備えること
で、圧縮率によらず符号化効率の悪化を少なくできる。
また、前記量子化回路12a-1〜12a-5，12b-1〜12b-5での
量子化特性は、全周波数に対して同じステップとしてよ
く、ステップ値を２のべき乗にすることによりハード量
を大幅に低減できる。なお、高域になるほど量子化ステ
ップサイズが大きくなるような構成としてもよい。量子
化ステップの逆数を乗じることによって量子化を行うこ
ともできるが、その乗数は量子化特性を２のべき乗とそ
の加算で構成されたものとすることで、ハード構成が簡
単になることは言うまでもない。

【００３５】(実施例２)以下、本発明の第２の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。図９は本発明の高
能率符号化方法を用いたものでＤＣＴ符号化を行う符号
化装置のＤＣＴ内で重みづけを行う場合のブロック構成
図である。

【００３６】実施例２は実施例１とほぼ同じ構成であ
り、異なるのは変換回路の構成と重みづけ回路13と重み
づけ回路５a，５bである。図９の変換回路における13
は、前記周波数領域の変換データに対し平均的に周波数
が高い変換データほど小さい重み係数を乗じる重みづけ
を行い、重みづけ変換データ(3)を得る重みづけ回路で
ある。５aは、前記重みづけ変換データ(3)に対し重みづ
けを行い、重みづけ変換データ(4)を得る重みづけ回
路、５bは、前記重みづけ変換データ(3)に対し重みづけ
を行い、重みづけ変換データ(5)を得る重みづけ回路で
ある。

【００３７】以上のように構成された高能率符号化装置
について、その動作を説明する。

【００３８】入力端子１から入力された画像データは、
ブロック化回路２でブロック(例えば、水平８画素，垂
直８画素に区切った四角形の領域)を単位としたデータ
に並べ替えられる。前記ブロック単位の画像データはＤ
ＣＴ回路３で２次元のＤＣＴ演算が行われ、周波数領域
の変換データ(1)となる。前記変換データ(1)は重みづけ
回路13において周波数が高い前記変換データほど小さい
重み係数を乗じる重みづけを行われ、重みづけ変換デー
タ(3)となる。

【００３９】前記重みづけ変換データ(3)は、重みづけ
回路５aにおいて前記重みづけ回路13で乗じた重み係数
とほぼ逆特性の重み係数を乗じる重みづけと等価な演算
を行い重みづけ変換データ(4)となる。また前記重みづ
け変換データ(3)は、重みづけ回路５bにおいて、前記重
みづけ回路13と重みづけ回路５bで行う総合的な重みづ
けの重み係数が、周波数が高いほど小さい重み係数が乗
じられるような重みづけと等価な演算を行い、重みづけ
変換データ(5)となる。

【００４０】前記重みづけ変換データ(4)は、符号量見
積回路12aの量子化回路12a-1〜12a-5において所定の量
子化特性で量子化され量子化変換データ(4)となり、符
号量算出回路12-6〜12-10で前記それぞれの量子化特性
ごとに符号化した場合の符号量が算出される。また、前
記重みづけ変換データ(5)は、符号量見積回路12bの量子
化回路12b-1〜12b-5において所定の量子化特性で量子化
され量子化変換データ(5)となり、符号量算出回路12-6
〜12-10で前記それぞれの量子化特性ごとに符号化した
場合の符号量が算出される。

【００４１】量子化特性決定回路８は、前記符号量算出
回路12-6〜12-10で算出した符号量により、目標符号量
に近い符号量が得られると予測される前記変換データに
対する量子化特性(2)を決定する。量子化特性決定に際
し、符号化後の符号量と量子化マトリクス番号の関係
は、前記重みづけごとに異なるので図12に示すように不
連続点を持つが、量子化マトリクス番号が大きくなれば
量子化マトリクス値が同じ、もしくは大きくなるように
全体的な量子化特性を決定することで、交差点前後での
符号量と前記量子化マトリクス番号の関係は単純減少と
なるので、前記量子化特性(2)を１次近似により算出し
て量子化特性を決定する。量子化回路９は前記変換デー
タに対し、量子化特性(2)で量子化したのと等価な量子
化を行い量子化変換データ(6)を得る。そして、前記量
子化変換データ(6)は符号化回路10で符号化され、符号
化データとして出力端子11から出力される。

【００４２】以上のような構成による本実施例の高能率
符号化装置の特徴となる総合的な量子化特性について説
明する。前記重みづけ回路13における重みづけの重み係
数は、ＤＣＴアルゴリズムの簡易化，高速化ができるも
のを選び、その特性は周波数が高いほど小さいものとす
る。そして、前記重みづけ回路５aにおける重みづけの
重み係数は、前記重みづけ回路13で乗じる重み係数とほ
ぼ逆特性の重み係数とし、その結果、得られる前記重み
づけ変換データ(4)は、前記変換データに対して周波数
の高低に関わらずほぼ一定の重みづけを行ったものと等
価となる。

【００４３】つまり、前記それぞれの重みづけ回路にお
ける総合的な重みづけは、図４中の(a)と等価となり、
前記符号量見積回路12a内の量子化回路における量子化
特性を低圧縮率での符号化効率の向上を目的として、図
５中の(a)〜(e)に示すようなものとすることで、全体的
な量子化特性を図６中の(a)〜(e)に示すようにでき、低
圧縮率で視覚的に重要となる高周波領域のデータを図７
に示すように徐々にゾーン単位で量子化を粗くしていく
ので、低周波領域のデータを必要以上に細かく量子化す
ることを防ぎ、低圧縮率での符号化効率を向上させるこ
とができる。図７中の数字１，２，３，４はゾーンの番
号を示し、量子化特性を粗くするときは番号の小さい方
から順に量子化を行う。

【００４４】また前記重みづけ回路５bにおける重み係
数は、前記重みづけ回路13と重みづけ回路５bで行う総
合的な重みづけが図４中の(b)に示すような周波数が高
いほど小さいものとなるようにし、前記符号量見積回路
12b内の量子化回路における量子化特性を図５中の(f)〜
(j)に示すようなものとすることで、全体的な量子化特
性を図６中の(f)〜(j)に示すようにでき、高圧縮率で視
覚的に重要でない高周波領域のデータを効率良く圧縮
し、低周波領域のデータを精度良く伝送できるので高圧
縮率での符号化効率を向上させることができる。ただ
し、図４，図５，図６における横軸の周波数は、前記Ｄ
ＣＴ回路３でＤＣＴ演算されたブロックごとの前記変換
データを、図８に示すジグザグスキャン順に取り出し量
子化する場合の順番に対応する。

【００４５】このように本実施例の高能率符号化装置は
低圧縮率での符号化効率を向上させることを目的とした
量子化特性と、高圧縮率での符号化効率を向上させるこ
とを目的とした量子化特性を複数種類備えることで、圧
縮率によらず符号化効率の悪化を少なくできる。また、
前記量子化回路12a-1〜12a-5，12b-1〜12b-5での量子化
特性は、全周波数に対して同じステップとしてよく、ス
テップ値を２のべき乗にすることによりハード量を大幅
に低減できる。なお、高域になるほど量子化ステップサ
イズが大きくなるような構成としてもよい。量子化ステ
ップの逆数を乗じることによって量子化を行うこともで
きるが、その乗数は量子化特性を２のべき乗とその加算
で構成されたものとすることで、ハード構成が簡単にな
ることは言うまでもない。そして、アイ・イー・イー・
イー・トランザクション・オン・コンスーマ・エレクト
ロニクス35(1989年)第452頁から第453頁(IEEE Trans. o
nConsumer Electronics 35(1989)PP452-453)に示すよう
に、前記変換回路内で重みづけを行うようにすること
で、ＤＣＴアルゴリズムをより簡単、高速化でき、ハー
ド構成を少なくできる。

【００４６】(実施例３)以下、本発明の第３の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。図10は本発明の高
能率符号化方法を用いたもので、ＤＣＴ符号化を行う符
号化装置のＤＣＴ内で重みづけを行う場合のブロック構
成図である。

【００４７】実施例３は実施例２とほぼ同じ構成であ
り、異なるのは実施例２に示す図９の重みづけ回路５b
がないところであるので、詳細な説明は省略する。

【００４８】以上のように構成された高能率符号化装置
についてその動作を説明する。

【００４９】入力端子１から入力された画像データは、
ブロック化回路２でブロック(例えば、水平８画素，垂
直８画素に区切った四角形の領域)を単位としたデータ
に並べ替えられる。前記ブロック単位の画像データは、
ＤＣＴ回路３で２次元のＤＣＴ演算が行われ、周波数領
域の変換データ(1)となる。前記変換データ(1)は、重み
づけ回路13において周波数が高い前記変換データほど小
さい重み係数を乗じる重みづけを行われ、重みづけ変換
データ(3)となる。前記重みづけ変換データ(3)は重みづ
け回路５aにおいて前記重みづけ回路13で乗じた重み係
数とほぼ逆特性の重み係数を乗じる重みづけと等価な演
算を行い、重みづけ変換データ(4)となる。

【００５０】前記重みづけ変換データ(4)は、符号量見
積回路12aの量子化回路12a-1〜12a-5において所定の量
子化特性で量子化され量子化変換データ(4)となり、符
号量算出回路12-6〜12-10で前記それぞれの量子化特性
ごとに符号化した場合の符号量が算出される。また、前
記重みづけ変換データ(3)は、直接に符号量見積回路12b
の量子化回路12b-1〜12b-5に入力され、ここで所定の量
子化特性で量子化され量子化変換データ(7)となり、符
号量算出回路12-6〜12-10で前記それぞれの量子化特性
ごとに符号化した場合の符号量が算出される。

【００５１】量子化特性決定回路８は、前記符号量算出
回路12-6〜12-10で算出した符号量により、目標符号量
に近い符号量が得られると予測される前記変換データに
対する量子化特性(3)を決定する。量子化特性決定に際
し、符号化後の符号量と量子化マトリクス番号の関係は
前記重みづけごとに異なるので、図12に示すように不連
続点を持つが、量子化マトリクス番号が大きくなれば量
子化マトリクス値が同じ、もしくは大きくなるように全
体的な量子化特性を決定することで、交差点前後での符
号量と前記量子化マトリクス番号の関係は単純減少とな
るので、前記量子化特性１を１次近似により算出して量
子化特性を決定する。量子化回路９は、前記変換データ
に対し量子化特性(3)で量子化したのと等価な量子化を
行い、量子化変換データ(8)を得る。そして、前記量子
化変換データ(8)は符号化回路10で符号化され、符号化
データとして出力端子11から出力される。

【００５２】以上のような構成による本実施例の高能率
符号化装置の特徴となる総合的な量子化特性について詳
しく説明する。前記重みづけ回路13における重みづけの
重み係数は、周波数が高いほど小さいもので図４中の
(b)と同等の特性とする。そして、前記重みづけ回路５a
における重み係数は、前記重みづけ回路13で乗じる重み
係数とほぼ逆特性の重み係数とし、その結果、得られる
前記重みづけ変換データ(4)は前記変換データに対して
周波数の高低に関わらずほぼ一定の重みづけを行ったも
のと等価となる。

【００５３】つまり、前記それぞれの重みづけ回路にお
ける総合的な重みづけは、図４中の(a)と等価となり、
前記符号量見積回路12a内の量子化回路12a-1〜12a-5に
おける量子化特性を低圧縮率での符号化効率の向上を意
図して図５中の(a)〜(e)に示すようなものとすること
で、全体的な量子化特性を図６中の(a)〜(e)に示すよう
にでき、低圧縮率で視覚的に重要となる高周波領域のデ
ータを、図７に示すように徐々にゾーンごとに圧縮して
いくので高周波領域のデータを圧縮しすぎることを防
ぎ、低圧縮率での符号化効率を向上させることができ
る。図７中の数字はゾーンの番号を示し、量子化特性を
粗くするときは番号の小さい方から順に量子化を行う。

【００５４】また前記重みづけ回路13の出力である前記
重みづけ変換データ(3)に対する前記符号量見積回路12b
内の量子化回路12b-1〜12b-5における量子化特性を、図
５中の(f)〜(j)に示すようなものとすることで、全体的
な量子化特性を図６中の(f)〜(j)に示すようにでき、高
圧縮率で視覚的に重要でない高周波領域のデータを効率
良く圧縮し、低周波領域のデータを精度良く伝送できる
ので、高圧縮率での符号化効率を向上させることができ
る。ただし、図４，図５，図６における横軸の周波数は
前記ＤＣＴ回路３でＤＣＴ演算されたブロックごとの前
記変換データを、図８に示すジグザグスキャン順に取り
出し量子化する場合の順番に対応する。

【００５５】このように本実施例の高能率符号化装置
は、低圧縮率での符号化効率を向上させることを目的と
した量子化特性と、高圧縮率での符号化効率を向上させ
ることを目的とした量子化特性を複数種類備えること
で、圧縮率によらず符号化効率の悪化を少なくできる。
また、前記量子化回路12a-1〜12a-5，12b-1〜12b-5での
量子化特性は、全周波数に対して同じステップとして良
く、ステップ値を２のべき乗にすることによりハード量
を大幅に低減できる。なお、高域になるほど量子化ステ
ップサイズが大きくなるような構成としてもよい。量子
化ステップの逆数を乗じることによって量子化を行うこ
ともできるが、その乗数は量子化特性を２のべき乗とそ
の加算で構成されたものとすることで、ハード構成が簡
単になることは言うまでもない。そして、アイ・イー・
イー・イー・トランザクション・オン・コンスーマ・エ
レクトロニクス35(1989年)第452頁から第453頁(IEEE Tr
ans.on Consumer Electronics 35(1989)PP452-453)に示
すように、前記変換回路内で重みづけを行うようにする
ことで、ＤＣＴアルゴリズムをより簡単、高速化でき、
ハード構成を少なくできる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、低
圧縮率での符号化効率を向上させることを目的とした量
子化特性と、高圧縮率での符号化効率を向上させること
を目的とした量子化特性を複数種類備えることができ、
圧縮率によらず符号化効率が悪化するのを極めて小さく
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１の実施例におけ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】図１の符号量見積回路12aの構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】図１の符号量見積回路12bの構成を示すブロッ
ク図である。

【図４】本発明の各実施例における重みづけ回路での重
みづけ特性を示す図である。

【図５】本発明の各実施例における符号量見積回路内の
量子化回路での量子化特性を示す図である。

【図６】本発明の各実施例における総合的な量子化特性
を示す図である。

【図７】ブロックデータのゾーンを示す図である。

【図８】ブロックデータのジグザグスキャン順を示す図
である。

【図９】本発明第２の実施例における高能率符号化装置
の構成を示すブロック図である。

【図１０】本発明第３の実施例における高能率符号化装
置の構成を示すブロック図である。

【図１１】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１２】量子化マトリクスの変化に対する符号量の変
化を示す特性図である。

【符号の説明】

１…入力端子、 ２…ブロック化回路、 ３…ＤＣＴ回
路、 ４…遅延回路(T)、 ５a，５b，13…重みづけ回
路、 ８…量子化特性決定回路、 ９…量子化回路、
10…符号化回路、 11…出力端子、 12a，12b…符号量
見積回路、12a-1〜12a-5，12b-1〜12b-5…量子化回路、
12-6〜12-10…符号量算出回路。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力データに対し、所定の変換を行って
   周波数領域のデータである変換データを得る変換ステッ
   プと、前記変換データに対し周波数の高低に関わらずほ
   ぼ一定の重み係数を乗じる重みづけおよび平均的に周波
   数が高い変換データほど小さい重み係数を乗じる重みづ
   けの演算を合わせて複数種類行ったのと等価な演算を行
   って重みづけ変換データを複数組得る重みづけ変換ステ
   ップと、前記複数組の重みづけ変換データに対してそれ
   ぞれ１種類以上の量子化特性で量子化および符号化を行
   って得られる符号量を各量子化特性ごとに算出する符号
   量見積ステップと、前記得られた各量子化特性ごとの全
   ての符号量より目標符号量に近い符号量が得られると予
   測される前記変換データに対する量子化特性を決定する
   量子化特性決定ステップと、前記変換データまたは前記
   重みづけ変換データを入力とし、前記変換データに対し
   前記量子化特性で量子化したのと等価な量子化を行って
   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出力する符号化
   ステップとでなり、平均的に低い周波数に乗じる重み係
   数に対する高い周波数に乗じる重み係数の比が小さい
   程、前記変換データに対する総合的な量子化特性を粗く
   設定したことを特徴とする高能率符号化方法。
2. 【請求項２】 入力データに対し、所定の変換を行って
   周波数領域に変換した変換データ(1)を得る変換手段
   と、前記変換データ(1)に対し周波数の高低に関わらず
   ほぼ一定の重み係数を乗じる重みづけを行ったのと等価
   な演算を行い、重みづけ変換データ(1)を得る重みづけ
   手段(1)と、前記変換データ(1)に対し平均的に周波数が
   高い変換データほど小さい重み係数を乗じる重みづけを
   １種類以上行ったのと等価な演算を行って、重みづけ変
   換データ(2)を１組以上得る重みづけ手段(2)と、前記重
   みづけ変換データ(1)および重みづけ変換データ(2)のそ
   れぞれに対して、１種類以上の量子化特性で量子化を行
   い量子化変換データ(1)および量子化変換データ(2)を
   得、前記量子化変換データ(1)および量子化変換データ
   (2)を符号化したときの符号量を前記量子化特性ごとに
   算出する符号量見積手段と、前記算出した量子化特性ご
   との全ての符号量より目標符号量に近い符号量が得られ
   ると予測される量子化特性(1)を決定する量子化特性決
   定手段と、前記変換データ(1)または前記重みづけ変換
   データ(1)または重みづけ変換データ(2)を入力とし、前
   記変換データ(1)に対し前記量子化特性(1)で量子化した
   のと等価な量子化を行って量子化変換データ(3)を得る
   量子化手段と、前記量子化変換データ(3)を符号化して
   符号化データを出力する符号化手段とを有し、前記重み
   づけ手段で、平均的に低い周波数に乗じる重み係数に対
   する高い周波数に乗じる重み係数の比が小さい程、前記
   変換データに対する総合的な量子化特性を粗く設定した
   ことを特徴とする高能率符号化装置。
3. 【請求項３】 入力データに対し、所定の変換を行って
   周波数領域に変換した変換データ(1)を得る演算と、前
   記変換データ(1)に対し平均的に周波数の高いところほ
   ど小さい重み係数を乗じる重みづけを行う重みづけ演算
   を行ったのと等価な演算を行って、重みづけ変換データ
   (3)を得る変換手段と、前記重みづけ変換データ(3)に対
   し、前記変換手段内で行われた重みづけと、ほぼ逆特性
   の重みづけ演算を行って、周波数の高低に関わらずほぼ
   一定の重みづけを行ったのと等価な重みづけ変換データ
   (4)を得る重みづけ手段(3)と、前記重みづけ変換データ
   (3)に対し、前記変換手段内で行われた重みづけと、こ
   こで行う重みづけの結果が、平均的に周波数が高い変換
   データほど小さい重み係数を乗じる重みづけを複数種類
   行ったのと等価な重みづけ演算を行って、重みづけ変換
   データ(5)を１組以上得る重みづけ手段(4)と、前記重み
   づけ変換データ(4)および重みづけ変換データ(5)のそれ
   ぞれに対して、１種類以上の量子化特性で量子化を行い
   量子化変換データ(4)および量子化変換データ(5)を得、
   前記量子化変換データ(4)および量子化変換データ(5)を
   符号化したときの符号量を前記量子化特性ごとに算出す
   る符号量見積手段と、前記算出した量子化特性ごとの全
   ての符号量より目標符号量に近い符号量が得られると予
   測される前記重みづけ変換データ(3)に対する量子化特
   性(2)を決定する量子化特性決定手段と、前記重みづけ
   変換データ(3)または前記重みづけ変換データ(4)または
   重みづけ変換データ(5)を入力とし、前記重みづけ変換
   データ(3)に対し前記量子化特性(2)で量子化したのと等
   価な量子化を行って量子化変換データ(6)を得る量子化
   手段と、前記量子化変換データ(6)を符号化して符号化
   データを出力する符号化手段とを有し、前記変換手段内
   での重みづけおよび前記重みづけ手段(3)および重みづ
   け手段(4)で前記変換データ(1)が受ける総合的な重みづ
   けが、平均的に低い周波数に乗じる重み係数に対する高
   い周波数に乗じる重み係数の比が大きい程、前記変換デ
   ータ(1)に対する総合的な量子化特性を粗く設定したこ
   とを特徴とする高能率符号化装置。
4. 【請求項４】 入力データに対し、所定の変換を行って
   周波数領域に変換した変換データ(1)を得る演算と、前
   記変換データ(1)に対し平均的に周波数の高いところほ
   ど小さい重み係数を乗じる重みづけを行う重みづけ演算
   を行ったのと等価な演算を行って、重みづけ変換データ
   (3)を得る変換手段と、前記重みづけ変換データ(3)に対
   し、前記変換手段内で行われた重みづけと、ほぼ逆特性
   の重みづけ演算を行って、周波数の高低に関わらずほぼ
   一定の重みづけを行ったのと等価な重みづけ変換データ
   (4)を得る重みづけ手段(3)と、前記重みづけ変換データ
   (3)および重みづけ変換データ(4)のそれぞれに対して、
   １種類以上の量子化特性で量子化を行い量子化変換デー
   タ(7)および量子化変換データ(4)を得、前記量子化変換
   データ(7)および量子化変換データ(4)を符号化したとき
   の符号量を前記量子化特性ごとに算出する符号量見積手
   段と、前記算出した量子化特性ごとの全ての符号量より
   目標符号量に近い符号量が得られると予測される前記重
   みづけ変換データ(3)に対する量子化特性(2)を決定する
   量子化特性決定手段と、前記重みづけ変換データ(3)ま
   たは前記重みづけ変換データ(4)を入力とし、前記重み
   づけ変換データ(3)に対し前記量子化特性(2)で量子化し
   たのと等価な量子化を行って量子化変換データ(8)を得
   る量子化手段と、前記量子化変換データ(8)を符号化し
   て符号化データを出力する符号化手段とを有し、前記変
   換手段内での重みづけおよび前記重みづけ手段(3)で前
   記変換データ(1)が受ける総合的な重みづけが、平均的
   に低い周波数に乗じる重み係数に対する高い周波数に乗
   じる重み係数の比が大きい程、前記変換データ(1)に対
   する総合的な量子化特性を粗く設定したことを特徴とす
   る高能率符号化装置。