JPH0767108A

JPH0767108A - 符号化装置と復号装置

Info

Publication number: JPH0767108A
Application number: JP20934693A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Shigesato; 達郎重里
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-08-24
Filing date: 1993-08-24
Publication date: 1995-03-10

Abstract

(57)【要約】【目的】映像信号を圧縮して符号化する装置で、圧縮
時に用いる量子化による歪みを改善する符号化装置と復
号装置を実現する。【構成】１フィールドまたは複数フィールドからなる
映像信号を１ページとし、前記映像信号を連続するｎペ
ージ毎にグループ化し、前記１ページ内で映像信号をブ
ロック化して前記ブロック毎に変換成分値に変換する変
換部１０３と、前記１ページの変換成分値に対してｎ種
類の量子化方法を準備し、前記連続するｎページの映像
信号の第ｉ番目のページの変換成分値を前記ｎ種類の量
子化方法のうち第ｉ番目の量子化方法で量子化して量子
化成分を生成する量子化部１０４と、前記量子化成分と
前記ｉの値を符号化する符号化部１０５とを備えた構成
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、映像信号を高能率符号
化してデータ量を削減する符号化装置、および符号化さ
れたデータを復号する復号装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、映像信号を記録・伝送する際に、
データ量を低減するために高能率符号化を用いることが
多くなされている。高能率符号化の具体的な方法として
は、まず入力映像信号を隣接する複数の画素毎にブロッ
クを構成し、各ブロック毎に直交変換を行う。次に、直
交変換された変換成分値を量子化して可変長符号化す
る。量子化とは符号化後のデータを低減するために、入
力された変換成分値を所定の量子化幅で除算して量子化
値に変換する動作である。また、入力される映像信号の
情報量が大きい場合には量子化幅を大きく設定し、入力
される映像信号の情報量が小さい場合には量子化幅を小
さく設定する。これによって、符号化後のデータ量をほ
ぼ一定量に制御することが可能になる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】さて、入力される変換
成分値を量子化幅で除算する場合には、量子化値の小数
点以下の値を丸め込んでしまう。このため、復号時に量
子化値に量子化幅を乗算した値と符号化前の変換成分値
との間に誤差が発生する。この誤差を量子化誤差と呼
び、量子化誤差は量子化幅に比例して大きくなる。この
ため、上記のような構成では、入力される映像信号の情
報量が大きい場合には、大きな量子化誤差を発生し、画
質劣化を招く。

【０００４】本発明はかかる点に鑑み、圧縮時に用いる
量子化による歪みを改善する符号化装置と復号装置を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１の発明の符号化装置
は、１フィールドまたは複数フィールドからなる映像信
号を１ページとし、前記映像信号を連続するｎページ毎
にグループ化し、前記１ページ内で映像信号をブロック
化して前記ブロック毎に変換成分値に変換する変換手段
と、前記１ページの変換成分値に対してｎ種類の量子化
方法を準備し、前記連続するｎページの映像信号の第ｉ
番目のページの変換成分値を前記ｎ種類の量子化方法の
第ｉ番目の量子化方法で量子化して量子化成分を生成す
る量子化手段と、前記量子化成分と前記ｉの値を符号化
する符号化手段とを備えた構成としたものである。

【０００６】第２の発明の符号化装置は、１フィールド
または複数フィールドからなる映像信号を１ページと
し、前記映像信号を連続する２ページ毎にグループ化
し、前記１ページ内で映像信号をブロック化して前記ブ
ロック毎に変換成分値に変換する変換手段と、前記１ペ
ージの変換成分値に対して第１および第２の量子化方法
を準備し、かつ前記２種類の量子化方法は各々四捨五入
と切り捨ての量子化丸め手段を有しており、前記第１の
量子化方法と第２の量子化方法は、ページ内の同一位置
の変換成分に対応する前記第１の量子化方法による量子
化丸めと前記第２の量子化方法による量子化丸めとが異
なるようにし、前記連続する２ページの映像信号の第ｉ
番目のページの変換成分値を前記２種類の量子化方法の
うち第ｉ番目に相当する量子化方法で量子化して量子化
成分を生成する量子化手段と、前記量子化成分と前記ｉ
の値を符号化する符号化手段とを備えた構成としたもの
である。

【０００７】第３の発明の複号装置は、１フィールドま
たは複数フィールドからなる映像信号を１ページとし、
前記１ページ内で映像信号を変換成分値に変換し、量子
化し、符号化する符号化装置で符号化されたデータを復
号する装置であって、前記符号化されたデータから量子
化成分を復号する復号手段と、前記量子化成分から変換
成分値の存在範囲を生成する第１の逆量子化手段と、第
ｉページに隣接するページに属する変換成分値の存在範
囲と前記第ｉページの変換成分の存在範囲を用いて第ｉ
ページの変換成分値を生成する第２の逆量子化手段と、
前記第２の量子化手段で生成された変換成分値を逆変換
して映像信号を生成する逆変換手段とを備えた構成とし
たものである。

【０００８】

【作用】上記のような構成により、第１の発明の符号化
装置では、ページ毎に量子化方法を変える。これによっ
て、静止画部ではページ毎に量子化後の変換成分値の存
在範囲が異なるため、複数ページの存在範囲のオーバー
ラップする部分を再生することによって、量子化誤差を
大幅に低減する。

【０００９】また、第２の発明の符号化装置では、変換
成分に対する量子化でページ毎に四捨五入と切り捨ての
２種類の量子化丸めを切り替えて利用する。このような
簡単な動作によって、静止画部では量子化歪みを従来の
１／２に低減する。

【００１０】第３の発明の復号装置では、逆量子化時に
隣接するページの変換成分の存在範囲を用いて、逆量子
化後の変換成分値を決定する。これによって静止画時に
は、量子化歪みが軽減可能になる。特に、第１または第
２の発明の符号化装置で符号化されたデータに適用する
と大きな改善効果が得られる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【００１２】図１は第１の発明の符号化装置における一
実施例のブロック図である。図１において、１０１は映
像信号入力部、１０２はページ番号検出部、１０３は変
換部、１０４は量子化部、１０５は符号化部、１０６出
力部、１０７は量子化オフセット制御部である。

【００１３】図１において、映像信号入力部１０１から
フィールド単位の映像信号がページ番号検出部１０２に
入力される。ページ番号検出部１０２では、入力映像信
号を１フィールドまたは所定数のフィールドを１ページ
とし、現在処理している映像信号のページ番号を検出す
る。またページ番号はｎページ周期で設定され、１ペー
ジ毎に０から（ｎ−１）までのページ番号が付加され
る。ページ番号検出部１０２で検出されたページ番号は
量子化オフセット制御部１０７へ入力される。

【００１４】ページ番号を検出された１ページの映像信
号は、変換部１０３により隣接する標本値毎にブロック
化され、ブロック毎に変換される。変換としては通常は
離散コサイン変換（ＤＣＴ）等の直行変換が用いられ
る。変換部１０３で生成された変換成分は量子化部１０
４に入力される。

【００１５】量子化オフセット制御部１０７では、入力
されるページ番号に従って量子化時に加算されるオフセ
ット値を制御する。例えば量子化幅がＷの場合に、量子
化オフセット値ｆを、ｆ＝Ｗ・ｉ／ｎ（ただし、ｉ＝０，・・・，ｎ−
１）のｎ種類準備する。量子化時にはこれらの量子化オフセ
ット値の一つを選択して変換成分値に加算して量子化幅
Ｗで除算する。量子化されて得られる量子化値をＱとす
ると、その量子化値に対する元の変換成分値の存在範囲
は、（Ｑ＋ｉ／ｎ）・Ｗ以上で（Ｑ＋ｉ／ｎ＋１）・
Ｗ未満である。

【００１６】量子化オフセット制御部１０７では、ペー
ジ番号に従って変換成分に対する量子化オフセット値を
上記のｎ種類から選択する。これによって、連続するｎ
ページ間では、各変換成分に対する量子化オフセット値
は全て異なる値に制御される。

【００１７】量子化部１０４では量子化オフセット制御
部１０７で選択された量子化オフセット値に従って、入
力される変換成分を量子化する。量子化部１０４で得ら
れた量子化値は符号化部１０５で符号化されて出力部１
０６から出力される。また、ページ番号検出部１０２で
検出されたページ番号は、符号化された映像データと共
に出力される。

【００１８】本実施例において、符号化されたデータを
復号する際には、データと共に伝送されるページ番号か
ら、量子化時に用いた量子化オフセット値を再現するこ
とが可能になる。これにより、量子化前の変換成分値の
存在範囲を再現することができる。また、本発明に係る
量子化オフセット値は連続するｎページ期間で異なる値
を取るため、各ページの量子化前の変換成分値の存在範
囲も異なることになる。

【００１９】これに対し、静止画のように連続するペー
ジ間で同一の変換成分値を取る映像信号の場合は、上記
の異なる変換成分の存在範囲のオーバーラップする範囲
を復号値として用いることによって、量子化誤差を１／
ｎまで小さくすることが可能になる。従って、静止画等
のページ間で変化の小さい映像信号では量子化歪みを大
幅に低減することが可能になる。

【００２０】以下、第２の発明の符号化装置の実施例を
説明する。図２は第２の発明の符号化装置における一実
施例のブロック図である。図２において、２０１は映像
信号入力部、２０２はフレーム番号検出部、２０３は変
換部、２０４は量子化部、２０５は符号化部、２０６出
力部、２０７は量子化オフセット制御部である。

【００２１】図２において、映像信号入力部２０１から
フレーム単位の映像信号がフレーム番号検出部２０２に
入力される。フレーム番号検出部２０２では、現在処理
している映像信号のフレーム番号を検出する。また、フ
レーム番号は２フレーム周期で設定され、フレーム毎に
０または１のフレーム番号が付加される。フレーム番号
検出部２０２で検出されたフレーム番号は量子化オフセ
ット制御部２０７へ入力される。

【００２２】フレーム番号を検出された映像信号は、変
換部２０３で隣接する標本値毎にブロック化され、ブロ
ック毎に直交変換される。変換部２０３で生成された変
換成分は量子化部２０４に入力される。

【００２３】量子化オフセット制御部２０７では、入力
されるフレーム番号に従って量子化時に加算されるオフ
セット値を制御する。例えば量子化幅がＷの場合に、量
子化オフセット値ｆをｆ＝０またはＷ／２の２種類準備する。つまり、量子化時の丸めに切り捨て
と四捨五入の２種類の丸めを用いることになる。量子化
時にはこれらの量子化オフセット値の一つを選択して、
変換成分値に加算して量子化幅Ｗで除算する。量子化さ
れて得られる量子化値をＱとすると、その量子化値に対
する元の変換成分値の存在範囲は、（Ｑ＋ｉ／２）・Ｗ
以上で（Ｑ＋ｉ／２＋１）・Ｗ未満である（ｉ＝０、
１）。

【００２４】量子化オフセット制御部２０７では、ペー
ジ番号に従って変換成分に対する量子化オフセット値を
上記の２種類から選択する。これによって、連続する２
ページ間では、ある変換成分に対する量子化オフセット
値は異なる値に制御される。

【００２５】量子化部２０４では、量子化オフセット制
御部２０７で選択された量子化オフセット値に従って、
入力される変換成分を量子化する。量子化部２０４で得
られた量子化値は、符号化部２０５で符号化されて出力
部２０６から出力される。また、ページ番号検出部２０
２で検出されたページ番号は、符号化された映像データ
と共に出力される。

【００２６】本実施例も上記した第１の発明の実施例と
同様にして、静止画部では再生時に量子化歪みを１／２
に低減することが可能になる。また本実施例では、量子
化オフセット値が量子化幅の０倍と１／２倍に限定され
るため、量子化幅が２のべき乗の場合には量子化オフセ
ットの加算演算が非常に簡単な回路で実現できる。また
再生時に、２フレーム間のデータのみを用いるため、動
きの小さな動画においても改善効果がある。

【００２７】また量子化丸めとして、第０番目のフレー
ムでは直交変換を行うブロック内の偶数番目の変換成分
に切り捨てを適用し、奇数番目の変換成分に四捨五入を
適用し、第１番目のフレームでは偶数番目の変換成分に
四捨五入を適用し、奇数番目の変換成分に切り捨てを適
用することも可能である。

【００２８】この場合には、第０番目のフレーム、第１
番目のフレーム共にブロック内の約１／２の変換成分に
切り捨てと四捨五入が適用されるため、第０フレームと
第１フレームの量子化に用いられる量子化幅をほぼ同一
に制御することが可能になる。

【００２９】以下、第３の発明の複号装置の実施例につ
いて説明する。図３は第３の発明の復号装置における一
実施例のブロック図である。図３において、３０１は符
号化データ入力部、３０２は復号部、３０３は第１逆量
子化部、３０４は第２量子化部、３０５は逆変換部、３
０６は映像信号出力部、３０７は前ページ変換成分存在
範囲記憶部である。

【００３０】符号化データ入力部３０１から入力され
る、ページ単位で符号化された映像データは、復号部３
０２で量子化値に復号される。復号された量子化値は第
１逆量子化部３０３で、その量子化値に対する変換成分
値の存在範囲が求められる。求められた変換成分値の存
在範囲は、第２逆量子化部３０４と前ページ変換成分存
在範囲記憶部３０７に入力される。

【００３１】第２量子化部３０４では、逆量子化すべき
現ページの変換成分値の存在範囲と、前ページ変換成分
存在範囲記憶部３０７から入力される前ページの同一変
換成分に対する変換成分値の存在範囲から、逆量子化値
を導出する。第２逆量子化部３０４で求められた逆量子
化値は逆変換部３０５で逆変換されて、映像信号出力部
３０６へ出力される。

【００３２】本実施例では、現ページの変換成分値の復
号に、前ページの変換成分値の存在範囲を用いる。ここ
では現ページの変換成分値の存在範囲の中で、前ページ
の変換成分値の存在範囲に近い値を逆量子化値として出
力する。また、前ページの変換成分値の存在範囲と現ペ
ージの変換成分値の存在範囲がオーバーラップしている
場合には、そのオーバーラップしている範囲内から逆量
子化値を選択する。通常隣接するページ間では変換成分
値も近い値を取ることが多いため、これによって量子化
歪みを低減することが可能になる。

【００３３】また本実施例では、前ページの変換成分の
存在範囲を参照しているが、隣接する任意のページを参
照することが可能であり、存在範囲の代わりに逆量子化
値を参照することも可能である。さらに、第１または第
２の発明の符号化装置で符号化されたデータを、上記し
た実施例の構成で復号した場合には、静止画部での量子
化歪みを大幅に低減することが可能になる。

【００３４】以上３つの実施例を用いて本発明を説明し
たが、本発明の構成は以上の実施例以外にも様々な構成
で実現することが可能であり、また本実施例で用いたハ
ード構成と同一の機能をソフトウエアで実現することも
可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明の符号化装置では、
ページ毎に量子化方法を変え、静止画部ではページ毎に
量子化後の変換成分値の存在範囲が異なるため、複数ペ
ージの存在範囲のオーバーラップする部分を再生するこ
とによって、量子化誤差を大幅に低減することが可能に
なる。

【００３６】また、変換成分に対する量子化でページ毎
に四捨五入と切り捨ての２種類の量子化丸めを切り替え
て利用することにより、静止画部では量子化歪みを従来
の１／２に低減することが可能になる。

【００３７】また、本発明の復号装置では、逆量子化時
に隣接するページの変換成分の存在範囲を用いて、逆量
子化後の変換成分値を決定するので、静止画時には、量
子化歪みが軽減可能になる。特に、本発明を用いた符号
化装置で符号化されたデータに適用すると大きな改善効
果が得られる。

【００３８】以上のように、本発明の符号化装置および
復号装置は、比較的簡単な方法で量子化歪みを大幅に改
善できるため、その実用的効果は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の符号化装置における一実施例のブ
ロック図

【図２】第２の発明の符号化装置における一実施例のブ
ロック図

【図３】第３の発明の復号装置における一実施例のブロ
ック図

【符号の説明】

１０１映像信号入力部１０２ページ番号検出部１０３変換部１０４量子化部１０５符号化部１０７量子化オフセット制御部２０１映像信号入力部２０２フレーム番号検出部２０３変換部２０４量子化部２０５符号化部２０７量子化オフセット制御部３０１符号化データ入力部３０２復号部３０３第１逆量子化部３０４第２逆量子化部３０５逆変換部３０７前ページ変換成分存在範囲記憶部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１フィールドまたは複数フィールドからな
る映像信号を１ページとし、前記映像信号を連続するｎ
ページ毎にグループ化し、前記１ページ内で映像信号を
ブロック化して前記ブロック毎に変換成分値に変換する
変換手段と、前記１ページの変換成分値に対してｎ種類
の量子化方法を準備し、前記連続するｎページの映像信
号の第ｉ番目のページの変換成分値を前記ｎ種類の量子
化方法の第ｉ番目の量子化方法で量子化して量子化成分
を生成する量子化手段と、前記量子化成分と前記ｉの値
を符号化する符号化手段とを備えることを特徴とする符
号化装置。
【請求項２】１フィールドまたは複数フィールドからな
る映像信号を１ページとし、前記映像信号を連続する２
ページ毎にグループ化し、前記１ページ内で映像信号を
ブロック化して前記ブロック毎に変換成分値に変換する
変換手段と、前記１ページの変換成分値に対して第１お
よび第２の量子化方法を準備し、かつ前記２種類の量子
化方法は各々四捨五入と切り捨ての量子化丸め手段を有
しており、前記第１の量子化方法と第２の量子化方法
は、ページ内の同一位置の変換成分に対応する前記第１
の量子化方法による量子化丸めと前記第２の量子化方法
による量子化丸めとが異なるようにし、前記連続する２
ページの映像信号の第ｉ番目のページの変換成分値を前
記２種類の量子化方法のうち第ｉ番目に相当する量子化
方法で量子化して量子化成分を生成する量子化手段と、
前記量子化成分と前記ｉの値を符号化する符号化手段と
を備えることを特徴とする符号化装置。
【請求項３】量子化丸め手段は、量子化時に変換を行う
ブロック内の略１／２の変換成分に対して四捨五入を適
用し、前記約四捨五入を適用した変換成分以外の変換成
分に対して切り捨てを適用する第１の量子化丸め手段
と、前記ブロック内の前記第１の量子化丸め手段で四捨
五入を適用する変換成分に対して切り捨てを適用し、前
記第１の量子化丸め手段で切り捨てを適用する変換成分
に対して四捨五入を適用する第２の量子化丸め手段とを
備えることを特徴とする請求項２記載の符号化装置。
【請求項４】１フィールドまたは複数フィールドからな
る映像信号を１ページとし、前記１ページ内で映像信号
を変換成分値に変換し、量子化し、符号化する符号化装
置で符号化されたデータを復号する装置であって、前記
符号化されたデータから量子化成分を復号する復号手段
と、前記量子化成分から変換成分値の存在範囲を生成す
る第１の逆量子化手段と、第ｉページに隣接するページ
に属する変換成分値の存在範囲と前記第ｉページの変換
成分の存在範囲を用いて第ｉページの変換成分値を生成
する第２の逆量子化手段と、前記第２の量子化手段で生
成された変換成分値を逆変換して映像信号を生成する逆
変換手段とを備えることを特徴とする復号装置。
【請求項５】第２の逆量子化手段は、第ｉページのある
変換成分値の存在範囲が、第ｉページに隣接するページ
の前記変換成分と同一位置に対応する変換成分値の存在
範囲とオーバーラップする場合に、そのオーバーラップ
している部分から変換成分値を生成することを特徴とす
る請求項４記載の復号装置。
【請求項６】第２の逆量子化手段は、第ｉページのある
変換成分値の存在範囲が、第ｉページに隣接するページ
の前記変換成分と同一位置に対応する変換成分値の存在
範囲とオーバーラップしない場合に、前記第ｉページの
変換成分値の存在範囲内で、かつ前記隣接するページの
変換成分値の存在範囲に近い変換成分値を生成すること
を特徴とする請求項４記載の復号装置。