JPH08265754A

JPH08265754A - 符号化装置

Info

Publication number: JPH08265754A
Application number: JP6125095A
Authority: JP
Inventors: Seiji Miyahara; 誠司宮原
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1995-03-20
Filing date: 1995-03-20
Publication date: 1996-10-11

Abstract

(57)【要約】【目的】静止画の圧縮符号化において、１ブロックに
含まれる量子化データの数を適応的に削減し、可変長符
号化を行うこと。【構成】１フレームの画像をブロック化部１１に入力
し、ｎ×ｎ画像単位の複数のブロックに分割する。次
に、ＡＤＣＴ変換部１２でＤＣＴ変換をし、ＤＣ係数と
ＡＣ係数を求める。これら変換係数を量子化部１３で量
子化する。更に、量子化データ変換部１４では、ＡＣ係
数をジグザグスキャンした際に得られる信号系列におい
て、その値が０の無効データと０でない有効データを検
出する。そして、無効データのラン長と周波数を識別
し、最終位置の有効データの前に位置する無効データの
ラン長と周波数とに基づいて、これより後の有効データ
を廃棄する。このようにデータ数を削減したものをエン
トロピー符号化部１５に与え、符号化をする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静止画像の画素データ
を圧縮符号化して伝送したり、圧縮符号化された画素デ
ータを復号して画像を再生するに際し、画素データの圧
縮率を適応的に変化させる符号化装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像処理技術の向上に伴い、各種
画像処理装置のマルチメディア化が行われ、通信端末に
おいては画像処理の高速化が要求されている。このた
め、よりフレキシブルな画像処理が必要となり、符号化
処理及び復号化処理の過程において、より効率的な手法
が要望されている。その手法の一つとして、要求される
画質、伝送速度等に応じて画像の圧縮率を自在に変化さ
せる技術の開発が望まれる。

【０００３】ここで従来の標準的な画像圧縮技術である
ＪＰＥＧ及びＭＰＥＧに用いられるフレーム内符号化方
法について説明する。これらの符号化方法では、画像の
持つ二次元空間内の相関を効率良く利用するもので、直
交変換を用いた画像符号化が用いられている。図６は画
像の符号化を行う従来の符号化装置１の概念図である。
本図に示すように符号化装置１は、ブロック化部２、Ｄ
ＣＴ変換部３、量子化部４、エントロピー符号化部５を
含んで構成される。

【０００４】又図７及び図８は画像変換の説明図であ
る。図７（ａ）に示すように１フレームの画像６は、ブ
ロック化部２により１ブロックを８×８画素として、多
数のブロック７ａ、７ｂ、・・・７ｉ、・・・に分割さ
れる。例えばブロック７ｉの画像処理を考えた場合、ブ
ロック化部２はブロック７ｉに含まれる６４画素の輝度
信号と色差信号を検出し、これらの信号をレベル信号に
変化する。このブロックのレベル信号を空間座標で示し
たものが図７（ｂ）である。

【０００５】次に、ＤＣＴ変換部３は図７（ｂ）に示す
１ブロックのレベル信号（画素データ）を直交変換す
る。この直交変換として離散コサイン変換（Ｄiscrete
Ｃosine Ｔransform、以下ＤＣＴと呼ぶ）が用いられ
る。先ず、１ブロック内の２次元画像を、直流成分と交
流成分とに分解する。この交流成分の基本周波数をｆと
すると、０ｆ、１ｆ、２ｆ、３ｆ、・・・ｎｆを有する
基底ベクトルを用いて図７（ｂ）の画素データを周波数
分解する。こうして得られた各周波数成分におけるＤＣ
Ｔ係数を周波数の昇順に並べ変える。

【０００６】図８は、ＤＣＴ係数とその並べ方の一例を
示した説明図である。本図に示すように横軸に水平方向
空間周波数を取り、縦軸に垂直方向空間周波数を取る。
そして、左上のブロックに直流（ＤＣ）成分を配置し、
左上から右下に向かって計６４個のＤＣＴ係数を配置す
る。このようにして図７（ｂ）の画素データをＤＣＴ変
換すると、図９（ａ）に示すような値となる。ここでは
１ブロックを４×４画素として表示している。従って、
ブロック７ｉにおける全画素の平均輝度は120であり、
水平方向の１ｆ成分は59、垂直方向の１ｆ成分は59、水
平方向の２ｆ成分は１、垂直方向の２ｆ成分は２という
ことになる。図示のように周波数成分が高くなるにつ
れ、その値は小さくなる。特にブロック内の画素値（輝
度値）に変化が少ない場合、高周波のＤＣＴ係数は小さ
な値となる。

【０００７】次に、図９（ａ）に示すＤＣＴ係数の情報
量を削減するため、図６の量子化部４を用いて量子化を
行う。この量子化とは、一般に得られたアナログ量を所
定の閾値（ステップサイズ）で割り算を行い、少数部は
４捨５入による処理を行い、より少ないアナログ量に変
換することを意味する。従って、図９（ａ）に示すアナ
ログ量を例えば１２で割り算すると、図９（ｂ）に示す
ような値が得られる。ここで絶対値が１以上のＡＣ係数
を有効データと呼び、０のＡＣ係数を無効データと呼
ぶ。又図９（ｂ）に示すように、ＤＣＴ係数の周波数が
高くなると、量子化されたＡＣ係数は０の値が連続して
発生することが多くなる。

【０００８】次に、このようして得られた複数のＡＣ係
数をエントロピー符号化部５に入力する。このエントロ
ピー符号化部５として２次元ハフマン符号化器がよく用
いられる。図１０は、２次元ハフマン符号化器を含むエ
ントロピー符号化部５の構成図である。又図１１は、Ａ
Ｃ係数のグループ化の方法を示したテーブルである。こ
の図１１に示すように量子化されたＡＣ係数はその値が
０でない場合、その絶対値によってグループ番号１〜グ
ループ番号１６にグループ化される。そして、各グルー
プのＡＣ係数の値をより正確に位置づけるため、付加ビ
ットが付加される。この付加ビットのビット数はグルー
プ番号の数と同一である。

【０００９】さて、ＡＣ係数は図１０のジグザグスキャ
ン部５ａにより図８のような順序により１次元に並び換
えられる。これらのシリアル信号は０判定部５ｂに入力
され、各ＡＣ係数が０であるか否かが判定される。０で
あればランレングスカウント部５ｃに入力され、連続す
る０の数が計数される。ここで計数された０のラン長を
ＮＮＮＮとする。一方、０判定部５ｂで０でないと判定
されたＡＣ係数はグループ化部５ｄに入力され、図１１
のテーブルに従ってグループ化される。そして、グルー
プ化部５ｄからグループ番号ＳＳＳＳと付加ビットとが
夫々出力される。次に、これらのデータが２次元ハフマ
ン符号化器５ｅに入力され、無効データのランレングス
ＮＮＮＮとそれを止めている有効データのグループ番号
ＳＳＳＳとが、ＡＣ符号テーブル５ｆを用いて２次元ハ
フマン符号化される。このとき１つの有効データ毎に、
このハフマン符号と付加ビットとが出力される。

【００１０】図１２は、２次元ハフマン符号化器５ｅの
構成図である。ブロック内の最後のＡＣ係数が０のとき
には、最終有効データに対する符号の次にＥＯＢ（End
Of Block) を付け、これで当該ブロックの符号化を終了
させる。ブロック内の最後のＡＣ係数が０以外のときに
は、ＥＯＢを付けない。また、無効データのランレング
スが１５を超える場合は、１６の無効データのランレン
グスを表すＺＲＬを残りのランレングスが１５以下にな
るまで続けて出力する。そして、残りのランレングスを
ＮＮＮＮとして２次元符号化をする。このようにしてエ
ントロピー符号化部５から図９（ｃ）に示す系列の信号
に対して図９（ｄ）に示すような符号化データが生成さ
れる。そして、図示しない復号化装置に伝送される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前述のように従来の符
号化装置１では、０でない全ての有効データと、ブロッ
ク内の最後の有効データまでに含まれる全ての無効デー
タを符号化し、伝送していた。しかるに、１つのブロッ
クに含まれる画像がモノトーンであったり、複雑な細線
を含まないときには、図１３に示すようにＤＣ成分と、
ＡＣ成分として低周波のＡＣ係数を数個しか含まないこ
とが多い。また、図１３の画素Ａは原画像に存在し、こ
れから離れた位置に高周波の画素Ｂ、Ｃがあった場合
は、例えそれらの画素データを復号して１フレームの画
像として再生しても、画素Ｂ，Ｃは人の目に認識されな
いことが多い。また、ドット状のノイズが発生し、符号
化装置１に画素Ｂ，Ｃが入力された場合、例え真の画素
データが画素Ａまでしか含まなくても、従来の方法であ
れば最後の有効データまで符号化しなければならないこ
とになる。一般に画像伝送における圧縮率は、伝送に必
要なビット数に反比例する。すなわち、伝送ビット数を
少なくすることが、圧縮率を高める手段となる。

【００１２】圧縮率を変える従来の一般的な方法は、図
６の量子化部４で用いる量子化の閾値を変更したり、可
変長符号化テーブルを変化させることである。このよう
な方法では、画素データの復号化の際、符号化時に用い
たものと同一の閾値及び可変長符号化テーブルを使用し
なければならない。このため、符号化時にどの閾値及び
可変長符号化テーブルを用いたかの情報を復号化装置に
報知しなければならない。従って、この方法では前述し
たような圧縮率の向上に必ずしも寄与するとは限らな
い。

【００１３】前述のような方法は、符号化時に必要以上
の情報を付加して画素データを保存及び転送することに
なり、符号化データの量が必要以上に多くなるという問
題を生じる。また、通信端末のような装置においては伝
送路での情報が多くなり、伝送時間の増大を招くという
矛盾点が生じる。さらに、画素データの復号化時には、
符号化時に付加された情報を分析し、どのテーブルが用
いられたかを調べなければならないという欠点があっ
た。

【００１４】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、符号化時に使用するテーブル
を変えることなく、符号の圧縮率を変化させることので
きる符号化装置を実現することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、（ａ）静止画
をフレーム単位で入力し、各フレームをｎ×ｎ画素で構
成される複数のブロックにブロック化するブロック化部
と、（ｂ）前記ブロック化部から出力されるｎ×ｎ個の
画素データを適応型離散コサイン変換（以下ＡＤＣＴと
いう）を用いて２次元空間周波数成分に分解し、各基底
ベクトルにおける直流成分と複数の空間周波数成分を有
する交流成分とに分離するＡＤＣＴ変換部と、（ｃ）前
記ＡＤＣＴ変換部で得られた各基底ベクトルの直流成分
と交流成分とのレベルを画素データとすると、前記画素
データを所定の閾値で除算することにより量子化を行う
量子化部と、（ｄ）前記量子化部で得られた量子化デー
タを２次元空間で低周波数成分から高周波数成分にかけ
て読み出し、前記交流成分のうち値が０となる量子化デ
ータを無効データとし、前記交流成分のうち値が０でな
い量子化データを有効データとしたとき、無効データの
集合を無効データ群として１ブロック内の高周波側に位
置する無効データ群を廃棄して量子化データ量を削減す
る量子化データ変換部と、（ｅ）前記量子化データ変換
部で変換された量子化データをエントロピー符号化する
可変長符号化部と、を具備する符号化装置であって、本
願の請求項１の発明は、量子化データ変換部は、（ｉ）
前記量子化部によって得られた１ブロックの量子化デー
タを保持するブロックバッファと、（ii）前記ブロック
バッファで保持された量子化データを低周波数成分から
高周波数成分にかけてジグザグ状に読み出す読出制御部
と、(iii) 前記ブロックバッファから読み出された量子
化データのうち無効データを検出し、その連続長を０ラ
ンとして計数する０ラン判定部と、（iv）前記０ラン判
定部で検出された０ランのラン長を保持する第１の０ラ
ン保持部と、（ｖ）ラン長の閾値を設定するラン長設定
部と、（vi）最も高次の周波数成分を有する有効データ
群に対して、それより低次側の有効データ群の間に存在
する無効データのラン長を、第１の０ラン保持部に保持
されたデータから調べ、そのラン長がラン長設定部の閾
値以上か否かを判定するラン長判定部と、(vii) 前記ラ
ン長判定部から閾値以下の判定がなされたとき、前記ブ
ロックバッファから読み出された有効データと無効デー
タとを含む量子化データを選択し、前記ラン長判定部か
ら閾値を超える判定がなされたとき、１ブロック内の有
効データの最終位置を示すＥＯＢ（END OF BLOCK）を選
択するセレクタと、を有することを特徴とするものであ
る。

【００１６】本願の請求項２の発明は、前記量子化デー
タ変換部は、（ｉ）前記量子化部によって得られた１ブ
ロックの量子化データを保持するブロックバッファと、
（ii）前記ブロックバッファで保持された量子化データ
を低周波数成分から高周波数成分にかけてジグザグ状に
読み出す読出制御部と、(iii) 前記ブロックバッファか
ら読み出された量子化データのうち無効データを検出
し、その連続長を０ランとして計数する０ラン判定部
と、（iv）前記０ラン判定部で検出された０ランのラン
長を無効データ群単位で保持する第２の０ラン保持部
と、（ｖ）最も高次の周波数成分を有する有効データ群
に対して、それより低次側に位置する複数の無効データ
群のラン長を、前記第２の０ラン保持部に保持されたデ
ータから調べ、夫々のラン長の大小に基づいてどの無効
データ群から量子化データを廃棄するか否かを判定する
有効データ判定部と、（vi）前記有効データ判定部から
量子化データの廃棄が指示されたとき、廃棄位置の先頭
部に有効データの最終位置を示すＥＯＢ（END OF BLOC
K）を選択するセレクタと、を有することを特徴とする
ものである。

【００１７】本願の請求項３の発明は、量子化データ変
換部は、（ｉ）前記量子化部によって得られた１ブロッ
クの量子化データを保持するブロックバッファと、（i
i）前記ブロックバッファで保持された量子化データを
低周波数成分から高周波数成分にかけてジグザグ状に読
み出す読出制御部と、(iii) 前記ブロックバッファから
読み出された量子化データのうち無効データを検出し、
その連続長を０ランとして計数する０ラン判定部と、
（iv）前記ブロックバッファの読出アドレスを空間周波
数に変換した値を所定の閾値周波数で比較し、前記閾値
周波数以上であれば０マスク信号を与える比較部と、
（ｖ）前記比較部から０マスク信号が与えられたとき、
前記ブロックバッファの量子化データを０にマスクして
無効データを出力し、前記比較部から０マスク信号が与
えられないとき、前記ブロックバッファの量子化データ
をそのまま出力する０マスク部と、（vi）前記０マスク
部から有効データが出力されるときそのデータを出力
し、前記０マスク部から無効データが連続して入力され
るとき、その無効データの先頭部に有効データの最終位
置を示すＥＯＢ（END OF BLOCK）を選択するセレクタ
と、を有することを特徴とするものである。

【００１８】

【作用】このような特徴を有する本発明によれば、静止
画がフレーム単位で入力されると、ブロック化部は各フ
レームをｎ×ｎ画素で構成される複数のブロックにブロ
ック化をする。又ＡＤＣＴ変換部は、ブロック化部から
出力されるｎ×ｎ個の画素データを適応型離散コサイン
変換（以下ＡＤＣＴという）を用い、２次元空間周波数
成分に分解する。そして、各基底ベクトルにおける直流
成分と複数の空間周波数成分を有する交流成分とに分離
する。更に、量子化部は、ＡＤＣＴ変換部で得られた各
基底ベクトルの直流成分と交流成分とのレベルを画素デ
ータとすると、これらの画素データを所定の閾値で除算
することにより量子化を行う。この量子化部によって得
られた量子化データの内、読出制御部のアドレス制御に
より交流成分を二次元空間で低周波数成分から高周波数
成分の順序に読み出される。ここで交流成分のうち値が
０となる量子化データを無効データとし、交流成分のう
ち値が０でない量子化データを有効データとする。この
無効データの集合を無効データ群として１ブロック内の
無効データ群を低周波数成分から高周波数成分に配列す
る。なお、量子化データ変換部はブロックバッファから
読み出された量子化データのうち、１ブロック内に存在
する最終位置の有効データに対してそれより低周波数側
に位置する無効データ群の数、又は無効データ群の無効
データ数に基づいて、高周波数側の有効データを廃棄す
べく無効データに変換する。こうすると、１ブロック内
の最終有効データ位置を示すＥＯＢがより早めに出力さ
れ、再生画像の画質に影響しない範囲で符号化数とデー
タの処理回数とが削減される。また、可変長符号化部
は、量子化データ変換部で変換されたデータをエントロ
ピー符号化する。

【００１９】特に本願の請求項３の発明によれば、０マ
スク部は比較部から０マスク信号が与えられると、ブロ
ックバッファから読み出された量子化データの内、所定
の閾値周波数未満の空間周波数成分に対してはそのまま
量子化データを出力し、閾値周波数以上の空間周波数成
分に対しては、その値を０にマスクして無効データを出
力するようにしている。この０マスク部から有効データ
が出力されるとき、そのデータをカテゴリ変換して可変
長符号化部に与える。また、０マスク部から無効データ
が連続して出力されるとき、セレクタは無効データの先
頭部に有効データの最終位置を示すＥＯＢをつけて１ブ
ロックの信号処理を終える。

【００２０】

【実施例】次に、本発明による符号化装置の具体的実施
例につき、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明
の各実施例の符号化装置の基本構成を示すブロック図で
ある。本図に示すように符号化装置１０は、ブロック化
部１１、ＡＤＣＴ変換部１２、量子化部１３、量子化デ
ータ変換部１４、エントロピー符号化部１５を含んで構
成される。従来例と同様に、ブロック化部１１は原画像
が入力されると、１フレーム単位の画像をｎ×ｎの画素
単位のブロックに変換する装置である。

【００２１】ＡＤＣＴ変換部１２は、図６のＤＣＴ変換
部３と同様、カラー静止画における１ブロックの画素信
号をＡＤＣＴ（Ａdapted Ｄiscrete Ｃosine Ｔransfo
rm）を用いて直交変換する回路である。なお、ＪＰＥＧ
に用いられるＡＤＣＴとはＤＣＴと異なり、早送り用に
用いられる0.25ビット／画素での画品質、通常時の使用
に画質である0.75ビット／画素での画品質、原画像から
の視覚的劣化がほとんどない4.0 ビット／画素での画質
に、夫々適応的に切り換える方式の直交変換である。そ
して、ＡＤＣＴ変換部１２は１ブロック内の２次元画像
を複数の基底ベクトルを用いてＤＣ成分とＡＣ成分とに
分解し、得られた各周波数成分におけるＤＣＴ係数を周
波数の昇順に並べ変える。次に、量子化部１３は、従来
例と同様にＤＣＴ係数を所定の閾値で割り算を行うこと
により、レベル数の削減されたデータに変換する回路で
ある。

【００２２】さて、本実施例は、量子化データ変換部１
４が設けられたことが特徴である。この量子化データ変
換部１４は、各ブロックに含まれるＡＣ成分（量子化さ
れたＤＣＴ係数）の内、ｎ²番目に存在する最終画素位
置に最も近接して存在する最終有効データを検出し、こ
れより前の画素位置に存在する無効データのラン長を調
べ、無効データのラン長又は最終有効データの周波数に
基づいて、ＥＯＢの発生位置を変化させる回路である。
この方法は、ＥＯＢが出力された後に含まれるＡＣ係数
を無視することにより、符号化装置１０の発生するビッ
ト数を画質に影響しない範囲で削減することである。

【００２３】エントロピー符号化部１５は、量子化デー
タ変換部１４により得られた量子化データを２次元ハフ
マン符号により符号化する回路である。この回路につい
ては、ＪＰＥＧ、ＭＰＥＧの標準方式とした用いられて
いるものと同一であるため、その詳細な説明は省略す
る。

【００２４】このような基本構成を有する本発明の符号
化装置の具体例について説明する。図２は、本発明の第
１実施例における符号化装置１０Ａの量子化データ変換
部１４を中心とする構成図である。本図において図１の
量子化部１３から出力された量子化データは、ブロック
バッファ２１に与えられる。このブロックバッファ２１
は、１ブロックに含まれるｎ×ｎ画素の量子化データを
一時保持するバッファであり、図９（ｂ）のようにデー
タが保持される。次に、読出制御部２２は、ブロックバ
ッファ２１に読出アドレスを発生する回路である。この
読出制御部２２は、ＤＣＴ係数のＤＣ成分を先頭アドレ
スとし、ＤＣＴ係数のＡＣ成分を２次元周波数成分の低
い方から高い方にかけてジグザグスキャンで走査するよ
う読出アドレスを発生する回路である。その走査順序
は、図８に示したものと同一である。

【００２５】第１のラッチ２３は、‘０’ラン判定部２
４からのタイミング信号に応じてブロックバッファ２１
の量子化データを保持する回路である。この‘０’ラン
判定部２４は同じくブロックバッファ２１より量子化デ
ータが入力されると、無効データを識別し、識別信号を
ラッチ２３にタイミング信号として出力すると共に、ラ
ン長を計数してそのラン長を第２のラッチ２８、ラン長
判定部２６に与える回路である。次に、カウンタ２５は
読出制御部２２からの１ブロックに含まれるｎ ²個の画
素位置を計数する回路で、その計数値はラン長判定部２
６及び出力タイミング制御部２７に出力される。このラ
ン長判定部２６は、‘０’ラン判定部２４のラン長を入
力し、カウンタ２５の計数値を用いて有効データの直前
に位置する無効データのラン長と後述する閾値とを比較
する回路である。

【００２６】第２のラッチ２８は、‘０’ラン判定部２
４で検出された無効データのラン長を一時保持する第１
の０ラン保持部である。次に、ラン長設定部２９は、ラ
ン長の閾値を予め設定する回路であり、後述するＥＯＢ
の設定位置をラン長の大小に応じて決める際に用いられ
る。更に、出力タイミング制御部２７は、‘０’ラン判
定部２４での判定結果とカウンタ２５の計数値とに基づ
き、可変長符号化部３０に出力タイミング制御信号を与
える回路である。

【００２７】カテゴリ変換部３１は、ラッチ２３から入
力された有効データを、図１１のようなテーブルを用い
てグループ化を行い、ハフマン符号化をする前のコード
変換を行う回路である。次に、ＥＯＢコード発生部３２
は、１ブロックの有効データの最終位置を示すＥＯＢを
生成する回路である。更に、セレクタ（ＳＥＬ）３３
は、カテゴリ変換部３１から出力された有効データの変
換データと、ＥＯＢコード発生部３２の出力とをラン長
判定部２６の出力により切り換える回路である。この可
変長符号化部３０は、図１のエントロピー符号化部１５
と同一の符号化をする回路である。

【００２８】このように構成された符号化装置１０Ａの
動作について、図３を用いて説明する。図３は、図１の
量子化部１３から出力された量子化データの１例を示す
説明図である。まず最初に、図２のブロックバッファ２
１からＤＣＴ係数Ｘが読み出され、図示しないＤＣＴ係
数の符号化器に与えられる。次に、２次元周波数成分の
最も低い画素データＹ₁から、Ｙ₂、Ｙ₃、・・・Ｙ_i
という順序で有効データが読出制御部２２のアドレスに
より読み出される。

【００２９】ここで、図３に示すように画素データＹ_i
に続く次の画素データは、連続して０になるものとす
る。このとき、画素データＹ₁〜Ｙ_iはラッチ２３に一
時保持され、カテゴリ変換部３１に入力されて夫々の画
素データＹに対してコード変換がなされる。このとき、
ラン長判定部２６は画素データＹの中から無効データを
検出しないので、その旨の信号をセレクタ３３に出力す
る。従って、セレクタ３３はカテゴリ変換部３１の出力
する変換データを選択し、可変長符号化部３０に与え
る。

【００３０】可変長符号化部３０の符号化方法につい
て、次に示す手順を用いて説明する。（１）通報（変換データ）を発生確率の大きい順に並べ
る。（２）最も確率の小さい通報を２個とり、その確率和を
計算する。又夫々の通報に符号０、１を割り当てる。（３）（２）で求めた２個の通報を、その確率和を生起
確率としてもう１つの通報とみなして、他の通報と共に
改めて確率の大きい順に並び変える。（４）上記（２）、（３）の処理を通報がただ１つとな
るまで繰り返す。（５）各通報に割り当てた符号０、１を確率１の通報か
ら出発して、割り当てた順と逆順に読み出し、この読み
出したものを各通報に対する符号語とする。

【００３１】さて、図３に示す画素データＹ_i以降のデ
ータを読み出す。このとき、この後に仮に無効データが
９個連続するとものとする。この９個の無効データが出
力された後、‘０’ラン判定部２４は有効データＡ₁を
検出すると、その有効データがラッチ２３に保持され
る。このとき、図２の‘０’ラン判定部２４は無効デー
タ０・・・０のラン長をカウントする。今、ラン長設定
部２９に閾値としてラン長１０が設定されているなら、
ラン長判定部２６はその信号系列０・・・０が、規定値
未満と判定し、その旨をセレクタ３３に知らせる。この
場合、図１０に示すように０のランＮＮＮＮがラッチ２
８を介して可変長符号化部３０に出力される。このＮＮ
ＮＮに対する符号化方法は、図１２に示すように処理さ
れる。

【００３２】次に、この場合も有効データＡ₁に対して
は有効データＹ₁、Ｙ₂・・・と同様にして符号化され
る。そして、有効データＡ₁に続いて１２個の無効デー
タが発生し、この発生に引き続き有効データＢ₁が発生
するものとする。このとき、ラン長判定部２６は、この
無効データ群が規定長より長いランと判定する。そし
て、ラン長１２がラッチ２８に一時保持される。この場
合の無効データの集合は、カウンタ２５の計数結果によ
り１ブロック内の最後に存在する有効データの手前がど
うかは、この段階では不明である。又ラッチ２８に保持
されたラン長１２の値は、可変長符号化部３０に与えら
れ、０ランの符号化が行われる。

【００３３】引き続き画素データの読み出しを行う。図
３に示すようにやがて有効データＢ ₂、Ｂ₃が連続して
検出され、前述の場合と同様にしてラッチ２３、カテゴ
リ変換部３１、セレクタ３３を介して可変化符号化部３
０に入力されて符号化が行われる。次に、有効データＣ
₁を検出することにより、無効データが１４個連続する
と判定される。そして、この判定に引き続き有効データ
Ｃ₂と、その後に７個の無効データが検出される。こう
して、カウンタ２５は１ブロックの最終計数値（６４）
の出力を完了すると、出力タイミング制御部２７は有効
データＣ₁、Ｃ ₂が最後の有効データであることを認識
し、そのことをラン長判定部２６と可変長符号化部３０
に出力する。

【００３４】ラン長判定部２６は、１４個の無効データ
群が最後から２番目の無効データ群であることを識別
し、そのデータ長がラン長設定部２９で設定された値以
上のものであることを判定する。このとき、セレクタ３
３はＥＯＢコード発生部３２側に切換えられ、有効デー
タＢ３の後にＥＯＢが可変長符号化部３０に与えられ
る。このように、可変長符号化部３０は、出力タイミン
グ制御部２７から出力される出力タイミング制御信号に
同期して、有効データに対する符号化方法、無効データ
に対する符号化方法を切り換える。

【００３５】以上のように、第１実施例の符号化装置１
０Ａでは、１ブロック内の連続した無効データの数を監
視し、１ブロック内の最後の有効データと、最後から２
番目の有効データに挟まれた無効データの数とが、規定
値以上であれば、ＥＯＢの発生箇所を従来の発生位置よ
り早めに出力するようにしている。従って、図３に示す
ような画素データ系列では、画素データＢ₃の次の０以
降のデータは斬り捨てられる。こうして、６４画素の
内、先頭部から６４−２３＝４１個の画素データを符号
化して、図示しない復号化装置に伝送すればよい。この
ため、符号化のためのテーブルを変更することなく、ラ
ン長設定部２９の閾値を変更するだけで、画像データの
伝送量を少なくすることができる。また、復号化装置は
１ブロックの画像データに含まれるＥＯＢを検出するだ
けで、１ブロックの画像転移で１フレームの画像を復号
することができる。

【００３６】次に、本発明の第２実施例における符号化
装置の具体例について説明する。図４は、第２実施例に
おける符号化装置１０Ｂの量子化データ変換部１４を中
心とする構成図である。本実施例の符号化装置１０Ｂに
は、ブロックバッファ２１、読出制御部２２、‘０’ラ
ン判定部２４、カウンタ２５、出力タイミング制御部２
７、可変長符号化部３０、カテゴリ変換部３１、ＥＯＢ
コード発生部３２、セレクタ３３が設けられていること
は第１実施例と同一であり、それらの詳細な説明は省略
する。

【００３７】第１実施例と異なり、ブロックバッファ２
１の後段に第１のラッチ群であるラッチ４１ａ、４１ｂ
・・・が直列に設けられている。これらラッチ４１ａ、
４１ｂ・・・はブロックバッファ２１から量子化データ
が入力されると、有効データで構成される複数群のデー
タ系列を保持する回路である。又‘０’ラン判定部２４
は同じくブロックバッファ２１より量子化データが入力
されると、無効データを検出してそのデータを複数の無
効データ群に仕分けし、各無効データ群のラン長を第２
のラッチ群であるラッチ４２ａ、４２ｂ・・・に出力す
る回路である。これらラッチ４２ａ、４２ｂ・・・は、
有効データで挟まれた各無効データ群のラン長を無効デ
ータ群の数だけ一時保持する第２の０ラン保持部であ
る。なお、ラッチ４２の段数は、検出すべき無効データ
群の数に応じて設けられる。又ラッチ４２の出力は、有
効データ判別部４３に与えられる。

【００３８】有効データ判別部４３は、ラッチ４２から
無効データ群のラン長が入力されると、ブロック内の最
終有効データ（これを第１次の最終有効データとする）
の前に存在する無効データ群の数を調べ、最終無効デー
タ群から所定数の無効データ群だけ低次の周波数側にさ
かのぼって存在する最初の有効データを第２の最終有効
データ群とし、第２の有効データ群より後の画素データ
を廃棄するよう指示する回路である。この有効データ判
別部４３の判別結果は、セレクタ３３、可変長符号化部
３０に与えられる。

【００３９】このように構成された符号化装置１０Ｂの
動作について、図３を用いて説明する。第１実施例と同
様にまず最初にブロックバッファ２１からＤＣＴ係数Ｘ
が読み出され、図示しないＤＣＴ係数の符号化器に与え
られる。次に、２次元周波数成分の最も低い画素データ
Ｙ₁から、Ｙ₂、Ｙ₃、・・・Ｙ_iという順序で有効デ
ータが、図４の読出制御部２２のアドレスにより読み出
される。

【００４０】このとき、画素データＹ₁〜Ｙ_iはラッチ
４１を通してカテゴリ変換部３１に入力されて夫々の画
素データＹに対してコード変換がなされる。このとき、
‘０’ラン長判定部２４は画素データＹの中から無効デ
ータを検出しないので、ラッチ４２にはデータが保持さ
れず、その旨の信号が有効データ判別部４３を介してセ
レクタ３３に出力される。従って、セレクタ３３はカテ
ゴリ変換部３１の出力する変換データを選択し、可変長
符号化部３０に与える。

【００４１】次に、図３の画素データが、次のように読
み出されるものとする。Ｙ_i０００００００００Ａ₁ ００００００００００００Ｂ₁ Ｂ₂Ｂ₃００００００００００００００Ｃ₁ Ｃ₂０００００００００

【００４２】この場合、ラッチ４２ａ、４２ｂ・・・に
は、無効データのラン長９、１４、１２、９が夫々保持
される。又ラッチ４１ａ、４１ｂ・・・には、画素デー
タＣ ₂Ｃ₁、Ｂ₃Ｂ₂Ｂ₁、Ａ₁が保持される。次に、
有効データ判別部４３には、第１次の最終有効データ群
から第２次の最終有効データ群に至る有効データ群の数
の閾値Ｎが設定されている。ここで、仮に閾値Ｎを２と
すると、図３のＢ₁Ｂ ₂Ｂ₃００００００・・・の画素
データを含む以降の画素データが廃棄される。このと
き、セレクタ３３はカウンタ２５より画素データＡ₁に
対応する計数値が与えられた後、ＥＯＢコード発生部３
２の出力するＥＯＢを選択し、可変長符号化部３０に出
力する。

【００４３】このように本実施例では、ラッチ４１、４
２の段数を増加させることにより、１ブロック内におけ
る第１次の最終有効データから、何個までの有効データ
群を廃棄するかを任意に設定できるようにしている。従
って、要求される画質又は伝送速度に応じて画像の圧縮
率を適応的に変化させることができる。なお、復号化装
置においては、各ブロックに挿入されるＥＯＢを検出す
ることにより、変換テーブルの情報が逐一送信されなく
ても、第２次の最終有効データ群まで画像を復号するこ
とができる。

【００４４】次に、本発明の第３実施例における符号化
装置の具体例について説明する。図５は、第３実施例に
おける符号化装置１０Ｃの量子化データ変換部１４を中
心とする構成図である。本実施例の符号化装置１０Ｃに
は、ブロックバッファ２１、読出制御部２２、‘０’ラ
ン判定部２４、カウンタ２５、出力タイミング制御部２
７、可変長符号化部３０、カテゴリ変換部３１、ＥＯＢ
コード発生部３２、セレクタ３３が設けられていること
は第１実施例と同一であり、それらの詳細な説明は省略
する。

【００４５】第１実施例と異なり、ブロックバッファ２
１の後段に‘０’マスク部５１が設けられいる。この
‘０’マスク部５１は、ブロックバッファ２１から量子
化データが入力されると、そのＡＣ係数の空間周波数成
分が規定値以上であれば、量子化データが有効データで
あっても、その有効データを無効データ（０値にマスク
する）に変換する回路である。又‘０’ラン判定部２４
は‘０’マスク部５１より量子化データが入力される
と、無効データを検出してそのラン長を可変長符号化部
３０に出力する回路である。

【００４６】カテゴリ変換部３１は、‘０’マスク部５
１で０にマスクされなかった有効データを入力し、第１
実施例と同様の方法でハフマン符号化をする前のコード
変換を行う回路である。又周波数設定部５２は、０マス
クを施す空間周波数の下限値（最低周波数）を任意に設
定する回路であり、その閾値周波数は比較部５３に与え
られる。次に、比較部５３は、カウンタ２５から１ブロ
ック内の画素位置を示す計数値が入力されると、その値
を空間周波数に変換して周波数設定部５２の閾値周波数
と比較をする回路である。即ち、比較部５３はカウンタ
２５の係数値が所定値を超えると、０マスク信号を
‘０’マスク部５１に与え、有効データを無効データに
変換をする指示を与える。

【００４７】このように構成された符号化装置１０Ｃの
動作について、図３を用いて説明する。第１実施例と同
様にまず最初にブロックバッファ２１からＤＣＴ係数Ｘ
が読み出され、図示しないＤＣＴ係数の符号化器に与え
られる。次に、２次元周波数成分の最も低い画素データ
Ｙ１から、Ｙ２、Ｙ３、・・・Ｙｉという順序で有効デ
ータが読出制御部２２により読み出される。

【００４８】今仮に、周波数設定部５２において図３の
画素データＢ₂の位置に相当する閾値周波数ｆｔが設定
されているとする。このとき、画素データＹ₁、Ｙ₂、
Ｙ₃、・・・Ｙ_iの空間周波数は閾値周波数ｆｔ未満で
あるので、‘０’マスク部５１で０にマスクされない。
従って、これらの有効データはそのままカテゴリ変換部
３１に入力されて、夫々の画素データＹに対してコード
変換がなされる。このとき、カウンタ２５は計数値が規
定値以下であるので、その旨の信号をセレクタ３３に出
力する。従って、セレクタ３３はカテゴリ変換部３１の
出力する変換データを選択し、可変長符号化部３０に与
える。

【００４９】次に、図３の画素データが、次のように読
み出されるものとする。Ｙ_i０００００００００Ａ₁ ００００００００００００Ｂ₁ Ｂ₂Ｂ₃００００００００００００００Ｃ₁ Ｃ₂０００００００００

【００５０】この場合、Ｂ₁Ｂ₂Ｂ₃００００００００
０００・・・が出力されようとすると、比較部５３はＢ
₂の画素データが出力された時点で０マスク信号を出力
する。又‘０’マスク部５１は入力されたＢ₁Ｂ₂Ｂ₃
００００００に０マスクをかけ、Ｂ₁００００００の画
素データを出力する。このとき、セレクタ３３はカウン
タ２５より画素データＢ₂に対応する計数値が与えられ
るので、画素データＢ ₁の後にＥＯＢコード発生部３２
の出力するＥＯＢを選択する。そして、このＥＯＢを可
変長符号化部３０に出力する。

【００５１】このように本実施例では、周波数設定部５
２の閾値周波数を変化させることにより、１ブロック内
における所定の空間周波数以上の有効データを抹消でき
るようにしている。従って、要求される画質又は伝送速
度に応じて画像の圧縮率を適応的に変化させることがで
きる。なお、復号化装置においては、各ブロックに挿入
されるＥＯＢを検出することにより、変換テーブルの情
報を逐一送信しなくても、所定周波数成分以下の画素デ
ータを用いて画像を復号することができる。

【００５２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、従来は静止
画像における画像データの圧縮符号化を行うに際し、１
ブロック内の最終位置に存在する無効データのみが廃棄
されてＥＯＢが付加されたが、本発明の符号化装置で
は、再生画質に影響しない程度の量子化データを符号化
装置の利用者の都合に応じて自由に廃棄することができ
る。従って、画像の圧縮率を高く要求されても、量子化
テーブルを変えたり、可変長符号化方法を変更すること
なく、伝送データの削減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の符号化装置の基本構成を示すブロック
図である。

【図２】本発明の第１実施例における符号化装置の主要
部の構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の符号化装置における符号化方法の説明
図である。

【図４】本発明の第２実施例における符号化装置の主要
部の構成を示すブロック図である。

【図５】本発明の第３実施例における符号化装置の主要
部の構成を具体化したブロック図である。

【図６】従来の符号化装置の基本構成例を示したブロッ
ク図である。

【図７】従来例の符号化方法の動作原理を示した説明図
（その１）である。

【図８】ＤＣＴ係数の符号化順序を示した説明図であ
る。

【図９】従来例の符号化方法の動作原理を示した説明図
（その２）である。

【図１０】ＡＣ係数のハフマン符号化器の構成を示す概
念図である。

【図１１】ＡＣ係数のグループ化を行うための説明図で
ある。

【図１２】ハフマン符号化器の全体構成を示す概念図で
ある。

【図１３】従来例の符号化方法の動作原理を示した説明
図（その３）である。

【符号の説明】

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ符号化装置１１ブロック化部１２ＡＤＣＴ変換部１３量子化部１４量子化データ変換部１５エントロピー符号化部２１ブロックバッファ２２読出制御部２３第１のラッチ２４ ‘０’ラン判定部２５カウンタ２６ラン長判定部２７出力タイミング制御部２８第２のラッチ２９ラン長設定部３０可変長符号化部３１カテゴリ変換部３２ＥＯＢコード発生部３３セレクタ４１ａ，４１ｂ第１のラッチ４２ａ，４２ｂ第２のラッチ４３有効データ判別部５１ ‘０’マスク部５２周波数設定部５３比較部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）静止画をフレーム単位で入力し、
各フレームをｎ×ｎ画素で構成される複数のブロックに
ブロック化するブロック化部と、（ｂ）前記ブロック化
部から出力されるｎ×ｎ個の画素データを適応型離散コ
サイン変換（以下ＡＤＣＴという）を用いて２次元空間
周波数成分に分解し、各基底ベクトルにおける直流成分
と複数の空間周波数成分を有する交流成分とに分離する
ＡＤＣＴ変換部と、（ｃ）前記ＡＤＣＴ変換部で得られ
た各基底ベクトルの直流成分と交流成分とのレベルを画
素データとすると、前記画素データを所定の閾値で除算
することにより量子化を行う量子化部と、（ｄ）前記量
子化部で得られた量子化データを２次元空間で低周波数
成分から高周波数成分にかけて読み出し、前記交流成分
のうち値が０となる量子化データを無効データとし、前
記交流成分のうち値が０でない量子化データを有効デー
タとしたとき、前記無効データの集合を無効データ群と
して１ブロック内の高周波側に位置する無効データ群を
廃棄して量子化データ量を削減する量子化データ変換部
と、（ｅ）前記量子化データ変換部で変換された量子化
データをエントロピー符号化する可変長符号化部と、を
具備する符号化装置であって、前記量子化データ変換部は、（ｉ）前記量子化部によっ
て得られた１ブロックの量子化データを保持するブロッ
クバッファと、（ii) 前記ブロックバッファで保持され
た量子化データを低周波数成分から高周波数成分にかけ
てジグザグ状に読み出す読出制御部と、(iii) 前記ブロ
ックバッファから読み出された量子化データのうち無効
データを検出し、その連続長を０ランとして計数する０
ラン判定部と、（iv）前記０ラン判定部で検出された０
ランのラン長を保持する第１の０ラン保持部と、（ｖ）
ラン長の閾値を設定するラン長設定部と、（vi）最も高
次の周波数成分を有する有効データ群に対して、それよ
り低次側の有効データ群の間に存在する無効データのラ
ン長を、前記第１の０ラン保持部に保持されたデータか
ら調べ、そのラン長が前記ラン長設定部の閾値以上か否
かを判定するラン長判定部と、(vii) 前記ラン長判定部
から閾値以下の判定がなされたとき、前記ブロックバッ
ファから読み出された有効データと無効データとを含む
量子化データを選択し、前記ラン長判定部から閾値を超
える判定がなされたとき、１ブロック内の有効データの
最終位置を示すＥＯＢ（END OF BLOCK）を選択するセレ
クタと、を有するものであることを特徴とする符号化装
置。
【請求項２】（ａ）静止画をフレーム単位で入力し、
各フレームをｎ×ｎ画素で構成される複数のブロックに
ブロック化するブロック化部と、（ｂ）前記ブロック化
部から出力されるｎ×ｎ個の画素データを適応型離散コ
サイン変換（以下ＡＤＣＴという）を用いて２次元空間
周波数成分に分解し、各基底ベクトルにおける直流成分
と複数の空間周波数成分を有する交流成分とに分離する
ＡＤＣＴ変換部と、（ｃ）前記ＡＤＣＴ変換部で得られ
た各基底ベクトルの直流成分と交流成分とのレベルを画
素データとすると、前記画素データを所定の閾値で除算
することにより量子化を行う量子化部と、（ｄ）前記量
子化部で得られた量子化データを２次元空間で低周波数
成分から高周波数成分にかけて読み出し、前記交流成分
のうち値が０となる量子化データを無効データとし、前
記交流成分のうち値が０でない量子化データを有効デー
タとしたとき、前記無効データの集合を無効データ群と
して１ブロック内の高周波側に位置する無効データ群を
廃棄して量子化データ量を削減する量子化データ変換部
と、（ｅ）前記量子化データ変換部で変換された量子化
データをエントロピー符号化する可変長符号化部と、を
具備する符号化装置であって、前記量子化データ変換部
は、（ｉ）前記量子化部によって得られた１ブロックの
量子化データを保持するブロックバッファと、（ii) 前
記ブロックバッファで保持された量子化データを低周波
数成分から高周波数成分にかけてジグザグ状に読み出す
読出制御部と、(iii) 前記ブロックバッファから読み出
された量子化データのうち無効データを検出し、その連
続長を０ランとして計数する０ラン判定部と、（iv）前
記０ラン判定部で検出された０ランのラン長を無効デー
タ群単位で保持する第２の０ラン保持部と、（ｖ）最も
高次の周波数成分を有する有効データ群に対して、それ
より低次側に位置する複数の無効データ群のラン長を、
前記第２の０ラン保持部に保持されたデータから調べ、
夫々のラン長の大小に基づいてどの無効データ群から量
子化データを廃棄するか否かを判定する有効データ判定
部と、（vi）前記有効データ判定部から量子化データの
廃棄が指示されたとき、廃棄位置の先頭部に有効データ
の最終位置を示すＥＯＢ（END OF BLOCK）を選択するセ
レクタと、を有するものであることを特徴とする符号化
装置。
【請求項３】（ａ）静止画をフレーム単位で入力し、
各フレームをｎ×ｎ画素で構成される複数のブロックに
ブロック化するブロック化部と、（ｂ）前記ブロック化
部から出力されるｎ×ｎ個の画素データを適応型離散コ
サイン変換（以下ＡＤＣＴという）を用いて２次元空間
周波数成分に分解し、各基底ベクトルにおける直流成分
と複数の空間周波数成分を有する交流成分とに分離する
ＡＤＣＴ変換部と、（ｃ）前記ＡＤＣＴ変換部で得られ
た各基底ベクトルの直流成分と交流成分とのレベルを画
素データとすると、前記画素データを所定の閾値で除算
することにより量子化を行う量子化部と、（ｄ）前記量
子化部で得られた量子化データを２次元空間で低周波数
成分から高周波数成分にかけて読み出し、前記交流成分
のうち値が０となる量子化データを無効データとし、前
記交流成分のうち値が０でない量子化データを有効デー
タとしたとき、前記無効データの集合を無効データ群と
して１ブロック内の高周波側に位置する無効データ群を
廃棄して量子化データ量を削減する量子化データ変換部
と、（ｅ）前記量子化データ変換部で変換された量子化
データをエントロピー符号化する可変長符号化部と、を
具備する符号化装置であって、前記量子化データ変換部は、（ｉ）前記量子化部によっ
て得られた１ブロックの量子化データを保持するブロッ
クバッファと、（ii) 前記ブロックバッファで保持され
た量子化データを低周波数成分から高周波数成分にかけ
てジグザグ状に読み出す読出制御部と、(iii) 前記ブロ
ックバッファから読み出された量子化データのうち無効
データを検出し、その連続長を０ランとして計数する０
ラン判定部と、（iv）前記ブロックバッファの読出アド
レスを空間周波数に変換した値を所定の閾値周波数で比
較し、前記閾値周波数以上であれば０マスク信号を与え
る比較部と、（ｖ）前記比較部から０マスク信号が与え
られたとき、前記ブロックバッファの量子化データを０
にマスクして無効データを出力し、前記比較部から０マ
スク信号が与えられないとき、前記ブロックバッファの
量子化データをそのまま出力する０マスク部と、（vi）
前記０マスク部から有効データが入力されるときそのデ
ータを出力し、前記０マスク部から無効データが連続し
て出力されるとき、その無効データの先頭部に有効デー
タの最終位置を示すＥＯＢ（END OF BLOCK）を選択する
セレクタと、を有するものであることを特徴とする符号
化装置。