JPH09261635A - データ圧縮回路およびデータ伸長回路および動き補償予測復号装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 参照画像の記憶と復号画像の並び換えのため
に必要なフレームメモリの容量を削減し、安価な動き補
償予測復号装置を得る。 【解決手段】 復号した画像を圧縮するデータ圧縮回路
１０４と、この圧縮されたデータを伸長するデータ伸長
回路１０５ａ，１０５ｂとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は画像のデータ量を
削減するデータ圧縮回路、および、圧縮された画像デー
タを復元するデータ伸長回路、および、動き補償予測符
号化された動画像を復号する動き補償予測復号装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図２５と図２６は、例えば、「最新ＭＰ
ＥＧ教科書」（アスキー出版局、ｐ．１２９〜１５５）
に示された従来の動き補償予測符号化装置および復号装
置を示すブロック図である。図２５において、１は入力
画像を記憶するフレームメモリであり、フレームメモリ
１の出力は減算器２の第一の入力に与えられる。減算器
２の出力はＤＣＴ変換器３および量子化器４を介して可
変長符号器５の第一の入力に与えられる。量子化器４の
出力は、逆量子化器６および逆ＤＣＴ変換器７を介し
て、加算器８の第一の入力にも与えられる。加算器８の
出力はフレームメモリ９に入力される。

【０００３】フレームメモリ９の出力は動き検出器１０
の第一の入力と予測画像作成回路１１の第一の入力に与
えられる。動き検出器１０の第二の入力にはフレームメ
モリ１の出力が与えられる。動き検出器１０の出力は、
予測画像作成回路１１の第二の入力と可変長符号器５の
第二の入力に与えられる。予測画像作成回路１１の第一
の出力は、減算器２の第二の入力と加算器８の第二の入
力に与えられる。予測画像作成回路１１の第二の出力は
可変長符号器５の第三の入力に与えられる。可変長符号
器５から出力されるビットストリームは、バッファ１２
を介して出力される。

【０００４】図２６は図２５のように符号化されたビッ
トストリームを復号する復号装置を示すブロック図であ
る。図において、２１は入力されたビットストリームを
可変長復号する可変長復号器で、可変長復号器２１の第
一の出力は、逆量子化器２２および逆ＤＣＴ変換器２３
を介して、加算器２４の第一の入力に与えられる。加算
器２４の出力はフレームメモリ２５の第一の入力に与え
られ、フレームメモリ２５から復号画像が出力される。
一方、可変長復号器２１の第二の出力は予測画像作成回
路２６の第一の入力に与えられる。予測画像作成回路２
６の第一の出力はフレームメモリ２５の第二の入力に与
えられ、フレームメモリ２５の第二の出力は予測画像作
成回路２６の第二の入力に与えられる。予測画像作成回
路２６の第二の出力は加算器２４の第二の入力に与えら
れる。

【０００５】次に動作について説明する。動き補償予測
符号化は、動画像の時間方向の冗長性を削減する符号化
方式として広く用いられている。図２７に動き補償予測
符号化方式の概念図を示す。入力画像は例えば１６画素
×１６ラインのマクロブロックに分割され、すでに符号
化した画像の復号画像を参照画像として、各マクロブロ
ックに最も近い画像の領域が参照画像の中から探索さ
れ、予測画像が作成されるとともに、その予測画像の位
置が動きベクトルとして符号化される。図２７（ａ）は
片方向予測の場合を示し、図２７（ｂ）は両方向予測の
場合を示している。片方向予測の場合、参照画像はすで
に符号化した画像で、入力画像より時間的に前の画像で
ある。両方向予測の場合、参照画像はすでに符号化した
画像で、入力画像より時間的に前の画像と後の画像の両
方を用いる。

【０００６】すなわち、符号化する前に入力画像の順番
を入れ替える必要がある。この場合、予測画像は、時間
的に前の画像を参照画像としたときの予測画像と、時間
的に後の画像を参照画像としたときの予測画像と、これ
らの予測画像の平均をとった画像の３つのうち、予測誤
差の少ないものが選ばれる。入力画像と予測画像の差分
は、予測誤差として、ＤＣＴ変換などを用いて符号化さ
れる。なお、片方向予測を行う画像をＰピクチャと呼
び、両方向予測を行う画像をＢピクチャと呼ぶ。また、
符号化の初期状態や、伝送エラーが起こった場合のため
に、予測を行わず、画面内で符号化することがある。こ
の画像をＩピクチャと呼ぶ。

【０００７】以下、図２５に従って、動き補償予測符号
化装置の動作について詳しく説明する。フレームメモリ
１は入力される動画像を記憶し、符号化順に出力する。
たとえば、４枚の画像が入力され、第一の画像をＩピク
チャとして符号化し、第二および第三の画像をＢピクチ
ャとして符号化し、第四の画像をＰピクチャとして符号
化する場合、フレームメモリ１は、第一の画像を最初に
出力し、次に第四の画像を出力し、その後、第二、第三
の画像を順に出力する。

【０００８】フレームメモリ１から出力される画像は、
減算器２において、予測画像作成回路１１から出力され
る予測画像との差分が求められる。減算器２から出力さ
れる予測誤差は、ＤＣＴ変換器３と量子化器４により符
号化されて、可変長符号器５に入力される。この符号化
された予測誤差は、逆量子化器６と逆ＤＣＴ変換器７に
より復号される。この復号された予測誤差は、加算器８
において、予測画像作成回路１１から出力される予測画
像と加算される。加算器８から出力される画像は復号画
像であり、フレームメモリ９に入力される。

【０００９】予測画像は、動き検出器１０と予測画像作
成回路１１から作成される。まず、動き検出器１０は、
フレームメモリ９に記憶されているすでに符号化した画
像の復号画像を参照画像として、フレームメモリ１から
出力される画像の動きを検出する。すなわち、フレーム
メモリ１から出力される画像を１６画素×１６ラインの
マクロブロックに分割して各マクロブロックの動きベク
トルを求める。このとき、入力画像がインターレースの
２フィールドで構成されたフレームであるときは、フレ
ームの１６画素×１６ラインに対する動きベクトルを求
めるとともに、このマクロブロックを２つのフィールド
の１６画素×８ラインに分割して２つのフィールドの動
きベクトルも求め、フレームの動きベクトルとフィール
ドの動きベクトルのうち予測誤差の小さい方を選択す
る。

【００１０】予測画像作成回路１１は、動き検出器１０
から出力される動きベクトルをもとに、フレームメモリ
９に記憶されている復号画像から予測画像を作成する。
たとえば、動き検出器１０から出力される動きベクトル
が半画素の位置を示している場合は、周辺の４画素から
半画素の位置の画素値を計算する。また、フレームメモ
リ１から出力される画像がＢピクチャである場合は、２
つの参照画像から２つの予測画像を作成し、さらに、こ
の２つの予測画像の平均画像を作成し、合計３つの予測
画像のうち予測歪みの少ないものを選択する。また、画
像内符号化を行う場合には、予測画像の画素値をすべて
０に設定して出力する。予測画像作成回路１１は、上記
のように予測画像を作成して出力するとともに、どの予
測画像を選択したかを示す予測モードを出力する。

【００１１】可変長符号器５は、量子化器４から出力さ
れる符号化された予測誤差と、予測画像作成回路１１か
ら出力される予測モードと、動き検出器１０から出力さ
れる動きベクトルをそれぞれ可変長符号化し、重畳して
ビットストリームとして、バッファ１２を介して出力す
る。

【００１２】次に、図２６に従って、動き補償予測復号
装置の動作について説明する。可変長復号器２１には、
上記のように符号化されたビットストリームが入力さ
れ、可変長復号される。可変長復号器２１からは、符号
化された予測誤差と予測モードと動きベクトルとが出力
される。符号化された予測誤差は、逆量子化器２２と逆
ＤＣＴ変換器２３により復号され、加算器２４におい
て、予測画像作成回路２６から出力される予測画像と加
算される。加算器２４から出力される画像は復号画像で
あり、フレームメモリ２５に入力される。加算器２４は
符号化順に復号画像を出力するので、フレームメモリ２
５は、復号画像を入力順すなわち表示順に並び換えて出
力する。

【００１３】一方、予測画像作成回路２６は、可変長復
号器２１から出力される予測モードと動きベクトルに従
い、フレームメモリ２５に記憶されている画像から、予
測画像を作成する。すなわち、予測モードによって、フ
レームメモリ２５に記憶されている画像のうち参照画像
とすべき画像を選択し、さらに動きベクトルにより参照
画像内の領域を指定する。フレームメモリ２５は、予測
画像作成回路２６から指定された画像の指定された領域
を、予測画像作成回路２６へ出力する。予測画像作成回
路２６は、フレームメモリ２５から出力された画像から
予測画像を作成する。

【００１４】たとえば、動きベクトルが半画素の位置を
示している場合は、周辺の４画素から半画素の位置の画
素値を計算する。また、予測モードがＢピクチャの平均
画像である場合は、２つの参照画像から２つの予測画像
を作成し、この２つの予測画像の平均画像を作成する。
また、予測モードが画像内符号化を示している場合に
は、予測画像の画素値をすべて０に設定して出力する。

【００１５】また、図２８と図２９は、例えば、「最新
ＭＰＥＧ教科書」（アスキー出版局、ｐ．５３〜６６）
に示された従来のデータ圧縮回路およびデータ伸長回路
を示している。図において、入力画像はＤＣＴ変換器３
１に与えられ、ＤＣＴ変換器３１の出力は量子化器３２
の第一の入力に与えられる。量子化器３２の第二の入力
には量子化テーブル３３の出力が与えられる。量子化器
３２の出力は可変長符号器３４の第一の入力に与えら
れ、可変長符号器３４の第二の入力にはハフマンテーブ
ル３５の出力が与えられる。可変長符号器３４からは、
圧縮データが出力される。

【００１６】図２９は、図２８に示されたデータ圧縮回
路から出力される圧縮データを入力とするデータ伸長回
路であり、入力された圧縮データは、ハフマンテーブル
４１と量子化テーブル４２と可変長復号器４３の第一の
入力に与えられる。可変長復号器４３の第二の入力に
は、ハフマンテーブル４１の出力が与えられる。可変長
復号器４３の出力は逆量子化器４４の第一の入力に与え
られ、逆量子化器４４の第二の入力には量子化テーブル
４２の出力が与えられる。逆量子化器４４の出力は逆Ｄ
ＣＴ変換器４５を介して出力される。

【００１７】次に動作について説明する。図２８は直交
変換を用いた画像内符号化により、画像を圧縮するデー
タ圧縮回路である。直交変換は、画像を周波数成分に分
解すると、画像の周波数が低域に集中するという性質を
利用して、画像を圧縮する符号化方式として広く用いら
れている。本従来例も直交変換を用いた符号化であり、
直交変換としてＤＣＴ変換を用いている。まず、入力画
像は、ＤＣＴ変換器３１において８画素×８ラインのブ
ロックに分割され、ＤＣＴ変換されて、変換係数が出力
される。この変換係数は量子化器３２で量子化される。
このとき、量子化器３２は、各変換係数の量子化ステッ
プ幅を定めた量子化テーブル３３を参照し、この量子化
ステップ幅に従って量子化を行う。

【００１８】量子化された変換係数は、可変長符号器３
４で可変長符号化される。すなわち、量子化された変換
係数は、図３０に示したジグザグスキャンにより走査さ
れ、連続する０の数とその後の非零の係数の値とが、２
次元ハフマン符号により符号化されて出力される。可変
長符号器３４は、このようにして圧縮したデータに、量
子化テーブルのデータとハフマンテーブルのデータを付
け加えて出力する。

【００１９】図２９は、上記のように圧縮されたデータ
を伸長するデータ伸長回路である。入力された圧縮デー
タのうち、ハフマンテーブルのデータはハフマンテーブ
ル４１に入力され、量子化テーブルのデータは量子化テ
ーブル４２に入力され、他のデータは可変長復号器４３
に入力される。可変長復号器４３は、ハフマンテーブル
４１を参照して復号を行い、量子化された変換係数を出
力する。この変換係数は逆量子化器４４で逆量子化さ
れ、逆ＤＣＴ変換器４５で変換されて、伸長された画像
となって出力される。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】従来の動き補償予測復
号装置は、参照画像の記憶と復号画像の並び換えのため
に、メモリを数フレーム分必要とするので、コストが高
くなるという問題があった。

【００２１】一般に、フレームメモリを削減する手段と
して、画像内符号化を行うデータ圧縮回路があるが、従
来のデータ圧縮回路で画像を圧縮した場合、画像内の任
意の位置の領域のみを復号することができないという問
題があった。

【００２２】また、従来のデータ圧縮回路では、符号量
の上限が決まっている場合、発生符号量が上限値以下と
なるまで、量子化テーブルを変えて符号化を繰り返さな
ければならないという問題があった。

【００２３】また、従来のデータ伸長回路は、画像内の
任意の位置の領域のみを復号することができないという
問題があった。

【００２４】この発明は上記のような問題点の解消を目
的としてなされたもので、必要なメモリが少なく安価な
動き補償予測復号装置を得ることを目的とする。

【００２５】また、画像内の任意の位置の領域のみを復
号することができるデータ圧縮回路を得ることを目的と
する。

【００２６】また、符号量制御に必要な処理時間が短
く、ハードウェア規模も小さいデータ圧縮回路を得るこ
とを目的とする。

【００２７】また、画像内の任意の位置の領域のみを復
号することができるデータ伸長回路を得ることを目的と
する。

【００２８】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係るデータ
圧縮回路は、画像を複数画素毎にブロック化してブロッ
ク毎に符号化する符号化回路と、符号化したブロックを
記憶するメモリと、このメモリ上のブロックの先頭アド
レスを記憶する手段とを備えたものである。

【００２９】第２の発明は、第１の発明のデータ圧縮回
路において、前記メモリ上のブロックの先頭アドレスを
記憶する手段が、あらかじめ定めた定数ＮのＮブロック
毎に絶対アドレスを記憶する手段と、このＮブロック中
の各ブロックの相対アドレスを記憶する手段とを備えた
ものである。

【００３０】第３の発明は、第１の発明のデータ圧縮回
路において、前記符号化回路が、予め定めた定数ＮのＮ
ブロック毎に符号量を既定値以下とするレート制御を備
えるとともに、前記メモリ上のブロックの先頭アドレス
を記憶する手段が、上記Ｎブロック中の各ブロックの相
対アドレスを記憶する手段を備えたものである。

【００３１】第４の発明に係るデータ伸長回路は、複数
画素毎にブロック化されて各ブロック毎に符号化された
画像データを記憶しているメモリから画像を復元するデ
ータ伸長回路であって、上記メモリ上の任意の画像の領
域を復元するのに必要なブロックの先頭アドレスを求め
る手段を備えたものである。

【００３２】第５の発明に係るデータ圧縮回路は、画像
を複数画素毎にブロック化して各ブロックに直交変換を
施す直交変換回路と、この直交変換回路から出力される
各変換係数を量子化する量子化器と、この量子化された
変換係数を可変長符号化する可変長符号器と、所定のブ
ロック数毎に上記可変長符号器から出力される符号量を
既定値以下とするレート制御手段と、上記量子化器が各
変換係数に対する量子化ステップ幅を示す複数の量子化
テーブルとを備え、上記レート制御手段が上記量子化器
の量子化テーブルの数よりも少ない数の量子化テーブル
で符号量の試算を行って上記量子化器で用いる量子化テ
ーブルを決定するようにしたものである。

【００３３】第６の発明は、第５の発明のデータ圧縮回
路において、前記レート制御手段が、前記量子化器の量
子化テーブルの数よりも少ない数の量子化テーブルで符
号量の試算を行って上記量子化器で用いる量子化テーブ
ルを決定するとともに、各ブロックの符号量の目標値を
定め、前記可変長符号器から出力される各ブロックの符
号量がこの目標値を越えた場合にはそのブロックの変換
係数の符号化を打ち切るように構成されたものである。

【００３４】第７の発明は、第５の発明のデータ圧縮回
路において、前記レート制御手段が、前記量子化器の量
子化テーブルの数よりも少ない数の量子化テーブルで符
号量の試算を行うとともに、試算を行った量子化テーブ
ルによる量子化で絶対値が０または１となる変換係数の
個数を計数する手段を備えたものである。

【００３５】第８の発明は、第５の発明のデータ圧縮回
路において、前記量子化器が、少なくとも１つの高次シ
ーケンシーの変換係数に対する量子化ビット数を０に設
定した量子化テーブルを備えたものである。

【００３６】第９の発明に係るデータ圧縮回路は、画像
を複数画素毎にブロック化して各ブロックに直交変換を
施す直交変換回路と、この直交変換回路から出力される
各変換係数を量子化する量子化器と、この量子化された
変換係数を各成分の低次シーケンシーから順に走査する
手段とを備えたものである。

【００３７】第１０の発明に係る動き補償予測復号装置
は、動き補償予測符号化された画像データを復号する手
段と、この復号した画像を圧縮するデータ圧縮回路と、
この圧縮されたデータを伸長するデータ伸長回路とを備
えたものである。

【００３８】第１１の発明は、第１０の発明の動き補償
予測復号装置において、前記データ圧縮回路が、画像を
複数画素毎にブロック化してブロック毎に符号化する符
号化回路と、この符号化した各ブロックを記憶するメモ
リと、このメモリ上の各ブロックの先頭アドレスを記憶
する手段とを備えたものである。

【００３９】第１２の発明は、第１１の発明の動き補償
予測復号装置において、前記符号化回路が画像をフィー
ルド内でブロック化するように構成したものである。

【００４０】第１３の発明は、第１１の発明の動き補償
予測復号装置において、前記符号化回路が、画像を動き
補償の最小単位であるブロックサイズと同じサイズ、ま
たは整数分の１のサイズのブロックにブロック化するよ
うに構成したものである。

【００４１】第１４の発明は、第１１の発明の動き補償
予測復号装置において、前記符号化回路が、画像を複数
画素毎にブロック化して各ブロックに直交変換を施す直
交変換回路と、この直交変換回路から出力される各変換
係数を量子化する量子化器と、この量子化された変換係
数を可変長符号化する可変長符号器を備えたものであ
る。

【００４２】第１５の発明は、第１４の発明の動き補償
予測復号装置において、前記直交変換をアダマール変換
としたものである。

【００４３】第１６の発明は、第１４の発明の動き補償
予測復号装置において、前記可変長符号器が、各ブロッ
クの変換係数を走査する手段と、走査された変換係数が
任意の位置からブロックの終わりまで連続して０である
ときは、この連続した０をブロックの終わりを示すコー
ドに置き換える手段とを備えたものである。

【００４４】第１７の発明は、第１４の発明の動き補償
予測復号装置において、前記可変長符号器が、２次元の
変換係数を各成分の低次シーケンシーから順に走査する
手段を備えたものである。

【００４５】第１８の発明は、第１４の発明の動き補償
予測復号装置において、前記量子化器の各変換係数に対
する量子化ステップ幅を２のべき乗としたものである。

【００４６】第１９の発明は、第１０の発明の動き補償
予測復号装置において、前記データ圧縮回路が、画像を
複数画素毎にブロック化してブロック毎に符号化する符
号化回路と、この符号化したブロックを記憶するメモリ
と、このメモリ上のブロックの先頭アドレスを記憶する
手段とを備えるとともに、上記符号化回路が、あらかじ
め定めた定数ＮのＮブロック毎に符号量を既定値以下と
するレート制御手段を備え、また上記メモリ上のブロッ
クの先頭アドレスを記憶する手段が、Ｎブロック中の各
ブロックの相対アドレスを記憶する手段を備えたもので
ある。

【００４７】第２０の発明は、第１９の発明の動き補償
予測復号装置において、上記符号化回路が、画像を複数
画素毎にブロック化して各ブロックに直交変換を施す直
交変換回路と、この直交変換回路から出力される各変換
係数を量子化する量子化器と、この量子化された変換係
数を可変長符号化する可変長符号器と、Ｎブロック毎に
上記可変長符号器から出力される符号量を既定値以下と
するレート制御手段とを備えるとともに、上記量子化器
が、各変換係数に対する量子化ステップ幅を示す複数の
量子化テーブルを備え、上記レート制御手段が、上記量
子化器の量子化テーブルの数よりも少ない数の量子化テ
ーブルで符号量の試算を行って上記量子化器で用いる量
子化テーブルを決定するように構成したものである。

【００４８】第２１の発明に係る動き補償予測復号装置
は、復号した画像の一部を圧縮するデータ圧縮回路と、
この圧縮されたデータを伸長するデータ伸長回路とを備
えたものである。

【００４９】第２２の発明に係る動き補償予測復号装置
は、復号した画像のうち参照画像となる画像を無圧縮で
記憶する手段と、参照画像とならない復号画像を圧縮し
て記憶する手段と、上記圧縮して記憶した復号画像を伸
長する手段と、上記無圧縮で記憶した復号画像を圧縮・
伸長する手段とを備えたものである。

【００５０】

【発明の実施の形態】第１の発明に係るデータ圧縮回路
は、画像を複数画素毎にブロック化し、ブロック毎に符
号化を行ってメモリに記憶するとともに、メモリ上のブ
ロックの先頭アドレスを記憶する。

【００５１】第２の発明は、第１の発明のデータ圧縮回
路において、メモリ上のブロックの先頭アドレスを記憶
する際に、あらかじめ定めた定数ＮのＮブロックについ
て１ブロックは絶対アドレスで記憶し、他のブロックは
相対アドレスで記憶する。

【００５２】第３の発明は、第１の発明のデータ圧縮回
路において、あらかじめ定めた定数ＮのＮブロック毎に
符号量が既定値以下となるようにレート制御を行い、メ
モリ上のブロックの先頭アドレスを記憶する際に、Ｎブ
ロック中の各ブロックの相対アドレスのみを記憶する。

【００５３】第４の発明に係るデータ伸長回路は、ブロ
ック毎に符号化された画像データを記憶しているメモリ
から画像を復元する際に、外部から指定された画像の領
域を復元するのに必要なブロックの先頭アドレスを求
め、必要なブロックのみを伸長する。

【００５４】第５の発明に係るデータ圧縮回路は、画像
を複数画素毎にブロック化して各ブロック毎に直交変換
を施し、この変換係数を量子化して可変長符号化する。
このとき、所定のブロック数毎に、可変長符号化されて
出力される符号量が既定値以下となるようにレート制御
を行う。このレート制御は、量子化器の量子化テーブル
の数よりも少ない数の量子化テーブルで符号量の試算を
行って当該量子化器で用いる量子化テーブルを決定す
る。

【００５５】第６の発明は、第５の発明のデータ圧縮回
路において、前記レート制御が、量子化器の量子化テー
ブルの数よりも少ない数の量子化テーブルで符号量の試
算を行って量子化器で用いる量子化テーブルを決定する
とともに、各ブロックの符号量の目標値を定め、可変長
符号化されて出力される各ブロックの符号量がこの目標
値を越えた場合にはそのブロックの変換係数の符号化を
打ち切る。

【００５６】第７の発明は、第５の発明のデータ圧縮回
路において、前記レート制御が、量子化器の量子化テー
ブルの数よりも少ない数の量子化テーブルで符号量の試
算を行うとともに、試算を行った量子化テーブルによる
量子化で絶対値が０または１となる変換係数の個数を計
数する。

【００５７】第８の発明は、第５の発明のデータ圧縮回
路において、量子化器が、高次シーケンシーの変換係数
に対する量子化ビット数を０に設定することにより任意
のブロックの符号量が既定値以下となるような量子化テ
ーブルを備え、上記レート制御の試算の結果、符号量が
非常に多いと判断されたブロックに対しては、この量子
化テーブルを用いて量子化する。

【００５８】第９の発明に係るデータ圧縮回路は、画像
を複数画素毎にブロック化し、各ブロックに直交変換を
施し、変換係数を量子化し、この量子化された変換係数
を各成分の低次シーケンシーから順に走査する。

【００５９】第１０の発明に係る動き補償予測復号装置
は、復号画像を圧縮して記憶し、復号画像を参照ないし
出力するときに、この圧縮されたデータを伸長する。

【００６０】第１１の発明は、第１０の発明の動き補償
予測復号装置において、復号画像を複数画素毎にブロッ
ク化し、ブロック毎に符号化して、メモリに記憶すると
ともに、メモリ上のブロックの先頭アドレスを記憶す
る。

【００６１】第１２の発明は、第１１の発明の動き補償
予測復号装置において、復号画像をフィールド内でブロ
ック化して符号化する。

【００６２】第１３の発明は、第１１の発明の動き補償
予測復号装置において、復号画像を、動き補償の最小単
位であるブロックサイズと同じサイズ、または整数分の
１のサイズのブロックにブロック化して符号化する。

【００６３】第１４の発明は、第１１の発明の動き補償
予測復号装置において、復号画像を複数画素毎にブロッ
ク化して各ブロックに直交変換を施し、変換係数を量子
化して可変長符号化する。

【００６４】第１５の発明は、第１４の発明の動き補償
予測復号装置において、直交変換としてアダマール変換
を用いる。

【００６５】第１６の発明は、第１４の発明の動き補償
予測復号装置において、各ブロックの量子化された変換
係数を走査し、走査された変換係数が任意の位置からブ
ロックの終わりまで連続して０であるとき、この連続し
た０をブロックの終わりを示すコードに置き換えて可変
長符号化する。

【００６６】第１７の発明は、第１４の発明の動き補償
予測復号装置において、２次元のブロックの変換係数
を、各成分の低次シーケンシーから順に走査し、可変長
符号化する。

【００６７】第１８の発明は、第１４の発明の動き補償
予測復号装置において、各変換係数に対する量子化ステ
ップ幅を２のべき乗とする。

【００６８】第１９の発明は、第１０の発明の動き補償
予測復号装置において、復号画像を複数画素毎にブロッ
ク化し、ブロック毎に符号化してメモリに記憶する。こ
のとき、あらかじめ定めた定数ＮのＮブロック毎に符号
量が既定値以下となるようにレート制御を行い、Ｎブロ
ック中の各ブロックの相対アドレスを記憶する。

【００６９】第２０の発明は、第１９の発明の動き補償
予測復号装置において、復号画像を複数画素毎にブロッ
ク化して各ブロックに直交変換を施し、変換係数を量子
化して可変長符号化する。このとき、Ｎブロック毎に、
可変長符号化されて出力される符号量が既定値以下とな
るようにレート制御を行う。このレート制御は、量子化
器の量子化テーブルの数よりも少ない数の量子化テーブ
ルで符号量の試算を行って量子化器で用いる量子化テー
ブルを決定する。

【００７０】第２１の発明に係る動き補償予測復号装置
は、復号画像の一部を圧縮して記憶し、復号画像を参照
または出力するとき、この圧縮されたデータを伸長す
る。

【００７１】第２２の発明は、復号した画像のうち参照
画像となる画像は無圧縮で記憶し、参照画像とならない
復号画像は圧縮して記憶するとともに、上記無圧縮で記
憶した復号画像を出力するときには圧縮・伸長を行なっ
て出力し、上記圧縮された復号画像を出力するときは圧
縮データを伸長して出力する。

【００７２】以下、この発明をその実施の形態を示す図
面に基づいて具体的に説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施形態１の動き補償
予測復号装置を示すブロック図で、図２６と同一符号は
それぞれ同一または相当部分を示す。図１において、２
１は入力されたビットストリームを可変長復号する可変
長復号器であり、可変長復号器２１の第一の出力は、逆
量子化器２２および逆ＤＣＴ変換器２３を介して加算器
２４の第一の入力に与えられる。加算器２４の出力は符
号化回路１０１に入力され、符号化回路１０１の第一の
出力はフレームメモリ１０２の第一の入力に与えられ、
符号化回路１０１の第二の出力はアドレスメモリ１０３
に入力される。フレームメモリ１０２の第一の出力は第
一のデータ伸長回路１０５ａに入力され、第一のデータ
伸長回路１０５ａから復号画像が出力される。

【００７３】一方、可変長復号器２１の第二の出力は予
測画像作成回路２６の第一の入力に与えられる。予測画
像作成回路２６の第一の出力は第二のデータ伸長回路１
０５ｂの第一の入力に与えられる。第二のデータ伸長回
路１０５ｂの第二の入力にはアドレスメモリ１０３の出
力が与えられ、第二のデータ伸長回路１０５ｂの第一の
出力はフレームメモリ１０２の第二の入力に与えられ
る。フレームメモリ１０２の第二の出力は、第二のデー
タ伸長回路１０５ｂの第三の入力に与えられ、第二のデ
ータ伸長回路１０５ｂの第二の出力は予測画像作成回路
２６の第二の入力に与えられる。予測画像作成回路２６
の第二の出力は加算器２４の第二の入力に与えられる。
なお、上記符号化回路１０１とフレームメモリ１０２と
アドレスメモリ１０３は、データ圧縮回路１０４を構成
する。

【００７４】図２は、上記符号化回路１０１を示すブロ
ック図である。図において、２０１は加算器２４の出力
を入力とする直交変換回路であり、直交変換回路２０１
の出力は量子化器２０２の第一の入力に与えられる。量
子化器２０２の第二の入力にはレート制御回路２０３の
出力が与えられ、量子化器２０２の出力は可変長符号器
２０４に入力される。可変長符号器２０４の出力はフレ
ームメモリ１０２の第一の入力とレート制御回路２０３
の入力に与えられる。可変長符号器２０４の出力はアド
レス作成回路２０５にも入力され、アドレス作成回路２
０５の出力はアドレスメモリ１０３に入力される。

【００７５】図３は、上記第一のデータ伸長回路１０５
ａを示すブロック図である。図において、３０１ａはフ
レームメモリ１０２の第一の出力を入力とする可変長復
号器であり、可変長復号器３０１ａの出力は、逆量子化
器３０２ａと逆直交変換回路３０３ａを介して出力され
る。

【００７６】また、図４は上記第二のデータ伸長回路１
０５ｂを示すブロック図である。図において、予測画像
作成回路２６の第一の出力はアドレス演算回路４０１の
第一の入力に与えられる。アドレス演算回路４０１の第
二の入力にはアドレスメモリ１０３の出力が与えられ
る。アドレス演算回路４０１の出力はフレームメモリ１
０２の第二の入力に与えられ、フレームメモリ１０２の
第二の出力は可変長復号器３０１ｂに入力される。可変
長復号器３０１ｂの出力は、逆量子化器３０２ｂと逆直
交変換回路３０３ｂを介して、予測画像作成回路２６の
第二の入力へ与えられる。

【００７７】次に動作について説明する。図１は、図２
５のような動き補償予測符号化装置によって符号化され
たビットストリームを復号する復号装置である。入力さ
れたビットストリームは、可変長復号器２１で可変長復
号される。可変長復号器２１からは、符号化された予測
誤差と予測モードと動きベクトルとが出力される。符号
化された予測誤差は、逆量子化器２２と逆ＤＣＴ変換器
２３により復号され、加算器２４において、予測画像作
成回路２６から出力される予測画像と加算される。加算
器２４から出力される画像は復号画像であり、データ圧
縮回路１０４は、この画像を圧縮して記憶する。加算器
２４は符号化順に復号画像を出力するので、データ圧縮
回路１０４は圧縮データを表示順に並び換えて出力す
る。第一のデータ伸長回路１０５ａは、この出力を伸長
して画像を出力する。

【００７８】一方、予測画像作成回路２６は、可変長復
号器２１から出力される予測モードと動きベクトルに従
い、予測画像を作成する。すなわち、予測モードによっ
て、データ圧縮回路１０４に記憶されている画像のうち
参照画像とすべき画像を選択し、さらに動きベクトルに
より参照画像内の領域を指定する。第二のデータ伸長回
路１０５ｂは、予測画像作成回路２６から指定された画
像の指定された領域を伸長するのに必要な圧縮データの
アドレスを求め、そのデータをデータ圧縮回路１０４か
ら読みだして伸長を行い、予測画像作成回路２６へ出力
する。

【００７９】予測画像作成回路２６は、第二のデータ伸
長回路１０５ｂから出力された画像から予測画像を作成
する。例えば、動きベクトルが半画素の位置を示してい
る場合は、周辺の４画素から半画素の位置の画素値を計
算する。また、予測モードがＢピクチャの平均画像であ
る場合は、２つの参照画像から２つの予測画像を作成
し、この２つの予測画像の平均画像を作成する。また、
予測モードが画像内符号化を示している場合には、予測
画像の画素値をすべて０に設定して出力する。

【００８０】以下、図１、図２に基づいて、データ圧縮
回路１０４の動作について、詳しく説明する。加算器２
４から出力された画像は、直交変換回路２０１において
複数画素毎にブロック化され、直交変換される。加算器
２４は、動き補償の単位である１６画素×１６ラインの
マクロブロック毎に画像を出力するので、直交変換回路
２０１におけるブロック化は、このマクロブロックと同
一サイズ、または整数分の１のサイズのブロックに分割
することにより、ハードウェアの構成を簡単化できる。

【００８１】また、入力画像がインターレースの２フィ
ールドで構成されたフレームであるときは、マクロブロ
ックを２つのフィールドの１６画素×８ラインに分割
し、それぞれで動き補償を行うモードがあるので、直交
変換回路２０１におけるブロック化をフィールドで行う
ことにより、後で述べるように、第二のデータ伸長回路
１０５ｂで指定された画像領域の伸長を行うときに、必
要なブロック数が少なくて済む。したがって、直交変換
回路２０１は、たとえば、輝度信号をフィールドの８画
素×８ラインに分割する。色差信号については、入力信
号が４：２：０信号の場合、動き補償の最小単位がフィ
ールドの８画素×４ラインとなるので、フィールドの８
画素×４ラインに分割する。

【００８２】直交変換回路２０１における直交変換とし
ては、例えばアダマール変換を用いる。アダマール変換
は、図５に示したような１と−１のみを要素とするアダ
マール行列で表わされる。すなわち、８画素×８ライン
のブロックの場合、まず水平方向の８画素を、８次のア
ダマール行列に掛け、得られた変換係数を８ラインずつ
まとめ、再び８次のアダマール行列に掛けることで、８
×８の２次元の変換係数が得られる。これは、水平方
向、垂直方向を、それぞれ図５のような基底ベクトルに
分解することに相当する。各基底ベクトルが０を横切る
回数はシーケンシーと呼ばれる。シーケンシーは周波数
に対応し、シーケンシーが高い係数は高周波成分を多く
含む。画像は一般に低周波成分にパワーが集中するの
で、アダマール変換などの直交変換を行うと、シーケン
シーの低い係数にパワーが集中する。直交変換回路２０
１は、変換係数を、水平、垂直方向ともシーケンシー順
に並び換えて出力する。

【００８３】直交変換回路２０１から出力される変換係
数は、量子化器２０２で量子化される。量子化器２０２
は、各変換係数に対する量子化ステップ幅を示す複数の
量子化テーブルを備え、レート制御回路２０３から指定
された量子化テーブルに従って量子化を行う。レート制
御回路２０３は、可変長符号器２０４から出力される圧
縮データの符号量を検出し、発生符号量に従って量子化
テーブルを決定する。量子化器２０２の量子化ステップ
幅がすべて２のべき乗である場合、量子化テーブルは量
子化ステップ幅の代わりに量子化ビット数を記憶すれば
よい。量子化テーブルの一例を図６に示す。

【００８４】量子化された変換係数は可変長符号器２０
４で可変長符号化される。例えば、量子化された変換係
数は、まず、図７のような順で走査され、走査された各
変換係数は、その値を示すハフマン符号に変換されて出
力される。ただし、走査された変換係数は、０か否か判
定され、ある位置からブロックの終わりまで連続して０
であるとき、この連続した０はブロックの終わりを示す
コード（ＥＯＢ）に置き換えられて、ＥＯＢを示すハフ
マン符号が出力される。

【００８５】すなわち、例えば輝度信号の変換係数が図
８のようになっている場合、２５０、４０、−１０、
０、４、０、０、１、−３、１２、７、０、２、３、
０、２１、５、０、０、０、０、０、−８を順にハフマ
ン符号に置き換え、次にＥＯＢを示すハフマン符号を出
力する。水平または垂直シーケンシーの高い係数は、パ
ワーが小さいため、量子化により０となることが多いの
で、このように符号化することにより、ハフマン符号の
数を減少させることができる。特に、アダマール変換を
行なうと、図９のように水平・垂直の高次シーケンシー
を頂点とした四角形の領域の変換係数が０となる傾向が
強いので、図７のような走査をすれば、最後に０が続く
確率が高く、ハフマン符号の数を削減することができ
る。なお、可変長符号器２０４は、量子化器２０２が選
択した量子化テーブルを示す番号も、同時に符号化す
る。

【００８６】可変長符号器２０４から出力される圧縮デ
ータは、フレームメモリ１０２に記憶される。また、ア
ドレス作成回路２０５は、可変長符号器２０４から出力
される圧縮データの符号量を検出し、フレームメモリ１
０２内の各ブロックの圧縮データの先頭アドレスを求め
る。この先頭アドレスはアドレスメモリ１０３に記憶さ
れる。

【００８７】フレームメモリ１０２は、各フレームの圧
縮データを表示順に並び換えて、第一のデータ伸長回路
１０５ａに出力する。また、フレームメモリ１０２は、
第二のデータ伸長回路１０５ｂから指定されたアドレス
の圧縮データを、第二のデータ伸長回路１０５ｂへ出力
する。

【００８８】次に、図３に基づいて、第一のデータ伸長
回路１０５ａについて詳しく説明する。フレームメモリ
１０２から出力された圧縮データは、可変長復号器３０
１ａで可変長復号される。すなわち、各ハフマン符号か
ら変換係数の値を求め、ハフマン符号がＥＯＢを示して
いる場合は、その変換係数からブロックの終わりまでの
変換係数を０として出力する。この変換係数は逆量子化
器３０２ａで逆量子化され、逆直交変換回路３０３ａで
逆変換される。直交変換回路２０１がアダマール変換で
ある場合、逆変換も同じアダマール変換である。

【００８９】最後に、図４に基づいて、第二のデータ伸
長回路１０５ｂについて詳しく説明する。予測画像作成
回路２６から出力された参照画像の指定は、アドレス演
算回路４０１に入力される。アドレス演算回路４０１
は、指定された画像の指定された領域を復元するのに必
要なブロックを求める。すなわち、輝度信号はフィール
ドの８画素×８ラインのブロック、色差信号はフィール
ドの８画素×４ラインのブロックを単位として、圧縮さ
れて、フレームメモリ１０２に記憶されているので、指
定された領域を復元するには、いくつかのブロックの圧
縮データを伸長することが必要になる。

【００９０】例えば、フィールドの１６画素×８ライン
単位の動き補償が選択されている場合、各フィールドの
予測画像を作るのに、図１０のように、輝度信号は６
個、色差信号は４個のブロックが必要となる。また、フ
レームの１６画素×１６ライン単位の動き補償が選択さ
れている場合も、各フィールドについて１６画素×８ラ
インの領域が必要となるので、やはり輝度信号は６個、
色差信号は４個のブロックが必要となる。また、予測モ
ードがＢピクチャの平均画像である場合は、各参照画像
の各フィールドについて、輝度信号は６個、色差信号は
４個のブロックが必要となる。

【００９１】アドレス演算回路４０１は、アドレスメモ
リ１０３を参照して、指定された領域を復元するのに必
要なブロックのアドレスを求める。フレームメモリ１０
２は、このアドレスの圧縮データを出力する。出力され
た圧縮データは、可変長符号器３０１ｂ、逆量子化器３
０２ｂ、逆直交変換回路３０３ｂで復号され、予測画像
作成回路２６へ出力される。これら可変長符号器３０１
ｂ、逆量子化器３０２ｂ、逆直交変換回路３０３ｂの動
作は、それぞれ可変長符号器３０１ａ、逆量子化器３０
２ａ、逆直交変換回路３０３ａの動作と同じである。

【００９２】上記実施の形態１においては、フレームメ
モリ１０２とアドレスメモリ１０３を別々に用意した
が、フレームメモリ１０２とアドレスメモリ１０３は、
同じメモリのアドレスを切り分けて使う構成としてもよ
い。

【００９３】また、上記実施の形態１においては、直交
変換回路２０１は、アダマール変換を行い、水平、垂直
方向ともシーケンシー順に並び換えて出力するとした
が、図１１のように、あらかじめシーケンシー順に並び
換えたアダマール行列を使ってもよい。また、直交変換
回路２０１で行う直交変換はアダマール変換に限らず、
ハール変換、ＤＣＴなどを用いてもよい。

【００９４】さらに、可変長符号器２０４は図７のよう
な順で変換係数の走査を行うとしたが、走査順はこれに
限らず、従来のように図３０のジグザグスキャンを用い
てもよい。

【００９５】また、可変長符号器２０４は、ブロックの
終わりまで連続する０係数をＥＯＢに置き換え、他の係
数はその値を示すハフマン符号を出力するとしたが、変
換係数の符号化方法はこれに限らず、０の個数とその後
の非零の係数値の組を符号化するランレングス符号化を
用いてもよい。

【００９６】実施の形態２．上記実施の形態１において
は、データ圧縮回路１０４が各ブロックの圧縮データの
先頭アドレスを記憶するとしたが、実施の形態２に係る
データ圧縮回路１０４では、Ｎブロック（Ｎ：自然数）
毎に絶対アドレスを記憶し、他のブロックについてはＮ
ブロック中の相対アドレスを記憶するよう構成する。例
えば、１フレームが７２０画素×４８０ラインの輝度信
号と３６０画素×２４０ラインの２つの色差信号からな
る場合、上記実施の形態１のように輝度信号はフィール
ドで８画素×８ラインのブロック、色差信号はフィール
ドで８画素×４ラインのブロックに分割して符号化する
と、１フレームの総ブロック数は１０８００個となる。
データ圧縮回路１０４の圧縮率を例えば１／３に設定す
ると、１フレームの符号量は１．３２Ｍｂｉｔとなるの
で、フレームメモリ上の各ブロックの先頭アドレスを示
すには、２１ｂｉｔ必要となる。したがって、上記実施
の形態１で説明したように各ブロックの先頭アドレスを
記憶すると、１フレームについて、２２１．５ｋｂｉｔ
のアドレスメモリが必要となる。

【００９７】そこで、Ｎブロック毎に絶対アドレスを記
憶し、他のブロックについてはＮブロック中の相対アド
レスを記憶するよう構成すれば、アドレスメモリを削減
できる。以下、Ｎブロックの大きさをフィールド毎の１
マクロブロックとする場合について説明する。１マクロ
ブロックをフィールドに分けると、輝度信号は１６画素
×８ライン、色差信号は８画素×４ラインとなるので、
フィールド毎の１マクロブロックには、図１２のように
輝度信号２個、色差信号２個の計４個のブロックが含ま
れる。そこで、各マクロブロックの先頭アドレスは絶対
アドレスで記憶し、マクロブロック内の２番目以降のブ
ロックはマクロブロックの先頭アドレスからの相対アド
レスで記憶する。

【００９８】１フレームをフィールド毎にマクロブロッ
クに分割すると、２７００個のマクロブロックとなる。
各マクロブロックの先頭アドレスは絶対アドレスで示す
ので、２１ｂｉｔ必要である。一方、マクロブロック内
の２番目以降のブロックの総数は、１０８００−２７０
０＝８１００個である。圧縮率を１／３としているの
で、１マクロブロックの符号量は５１２ｂｉｔであり、
各ブロックの相対アドレスは９ｂｉｔで示される。した
がって、アドレスメモリは、合計で、２７００×２１＋
８１００×９＝１２６．６ｋｂｉｔ必要となり、アドレ
スメモリの容量を削減できる。

【００９９】なお、上記実施の形態２においては、Ｎブ
ロックの大きさをフィールド毎の１マクロブロックとし
たが、Ｎの大きさはこれに限るものではなく、複数マク
ロブロック毎に絶対アドレスを記憶するよう構成しても
よい。

【０１００】実施の形態３．上記実施の形態２において
は、データ圧縮回路１０４がＮブロック（Ｎ：自然数）
毎に絶対アドレスを記憶し、他のブロックについてはＮ
ブロック中の相対アドレスを記憶するよう構成したが、
実施の形態３に係るデータ圧縮回路１０４は、データ圧
縮回路１０４がＮブロック毎に符号量を既定値以下とす
るレート制御を備え、Ｎブロック中の各ブロックの相対
アドレスのみを記憶するよう構成したものである。

【０１０１】例えば、Ｎブロックの大きさをフィールド
毎の１マクロブロックとする場合、マクロブロック毎に
符号量が既定値以下となるよう制御すれば、マクロブロ
ック番号から各マクロブロックの先頭アドレスは算出で
きるので、マクロブロック内の２番目以降のブロックの
相対アドレスのみを記憶すればよい。この場合、８１０
０×９＝７１．２ｋｂｉｔに、アドレスメモリの容量を
削減できる。

【０１０２】実施の形態４．この発明の実施の形態４に
係るデータ圧縮回路１０４は、Ｎブロックの大きさをＭ
個（Ｍ：自然数）のマクロブロックとし、Ｍマクロブロ
ック中の各マクロブロックの相対アドレスを記憶すると
ともに、各マクロブロック内の各ブロックの相対アドレ
スを記憶するよう構成したものである。

【０１０３】例えば、Ｍマクロブロックをフィールド毎
の５マクロブロックとする場合、５マクロブロック毎に
符号量が既定値以下となるよう制御するとともに、５マ
クロブロック中の２番目以降のマクロブロックの相対ア
ドレスを記憶する。この場合、マクロブロック番号とこ
の相対アドレスにより、各マクロブロックの先頭アドレ
スが算出できる。さらに、各マクロブロック内の２番目
以降のブロックの相対アドレスを記憶することにより、
各ブロックの先頭アドレスが算出できる。圧縮率を１／
３とした場合、５マクロブロックの符号量は２５６０ｂ
ｉｔであり、各マクロブロックの相対アドレスは１２ｂ
ｉｔで表わされる。また、５マクロブロック中の２番目
以降のマクロブロックの数は、２７００／５×４＝２１
６０個である。一方、各マクロブロック内の２番目以降
のブロックの数および相対アドレスを示すのに必要なビ
ット数は上記と同じである。したがって、アドレスメモ
リの容量は合計で、２１６０×１２＋８１００×９＝９
６．５ｋｂｉｔとなる。この場合、レート制御の単位を
大きくできるので、画質劣化を伴うことなく、アドレス
メモリの容量を削減できる。

【０１０４】実施の形態５．図１３は、この発明の実施
の形態５に係るデータ圧縮回路１０４を示すブロック図
で、図２と同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示
す。図において、２０１は加算器２４の出力を入力とす
る直交変換回路であり、直交変換回路２０１の出力は量
子化器２０２の第一の入力と試算回路１２０１の入力に
与えられる。量子化器２０２の第二の入力には試算回路
１２０１の第一の出力が与えられる。量子化器２０２の
出力は打ち切り回路１２０２の第一の入力に与えられ
る。打ち切り回路１２０２の第二の入力には試算回路１
２０１の第二の出力が与えられる。打ち切り回路１２０
２の出力は可変長符号器２０４に入力される。可変長符
号器２０４の出力はフレームメモリ１０２の第一の入力
と打ち切り回路１２０２の第三の入力に与えられる。可
変長符号器２０４の出力はアドレス作成回路２０５にも
入力され、アドレス作成回路２０５の出力はアドレスメ
モリ１０３に入力される。なお、上記試算回路１２０１
と上記打ち切り回路１２０２はレート制御回路２０３ａ
を構成している。

【０１０５】次に動作について説明する。加算器２４か
ら入力される画像は、直交変換回路２０１において、複
数画素毎にブロック化され、直交変換される。この直交
変換回路２０１の動作は実施の形態１と同様であり、た
とえば、輝度信号をフィールドの８画素×８ラインに、
色差信号はフィールドの８画素×４ラインにそれぞれ分
割し、アダマール変換で変換し、変換係数を出力する。
直交変換回路２０１から出力される変換係数は、量子化
器２０２で量子化される。量子化器２０２は、各変換係
数に対する量子化ステップ幅を示す複数の量子化テーブ
ルを備え、試算回路１２０１から指定された量子化テー
ブルに従って量子化を行う。量子化器２０２の量子化ス
テップ幅がすべて２のべき乗である場合、量子化テーブ
ルは図６のように量子化ビット数を記憶すればよい。

【０１０６】試算回路１２０１は、量子化器２０２が備
えている量子化テーブルより少ない数の量子化テーブル
を備え、それぞれの量子化テーブルで変換係数の量子化
を行い、発生符号量を試算する。そして、この試算結果
に基づいて量子化テーブルを決定するとともに、決定さ
れた量子化テーブルを選択したときの各ブロックの予想
発生符号量または符号量の目標値も出力する。量子化さ
れた変換係数は打ち切り回路１２０２に入力される。打
ち切り回路１２０２は、可変長符号器２０４から出力さ
れる各ブロックの発生符号量を検出し、発生符号量が試
算回路１２０１から出力された目標値を越えたときに、
そのブロックの当該係数以降の係数を０とする。

【０１０７】例えば、５マクロブロック毎に符号量が１
／３、すなわち２５６０ｂｉｔ以下となるよう制御する
場合について説明する。量子化器２０２が備えている量
子化テーブルは、図１４の６種類であるとする。試算回
路１２０１は、このうち第１、第５、第６の量子化テー
ブルの３種類だけを備える。試算回路１２０１は、これ
ら第１、第５、第６量子化テーブルで量子化を行い、そ
れぞれの量子化係数を符号化したときの符号量を５マク
ロブロック毎に求める。いま、５マクロブロックの符号
量の試算結果が、第１の量子化テーブルで３９５０ｂｉ
ｔ、第５の量子化テーブルで１９５０ｂｉｔ、第６の量
子化テーブルで１７４８ｂｉｔであったとする。

【０１０８】試算回路１２０１は、試算を行わなかった
量子化テーブルについて、発生符号量を予測する。一般
に、図１４のような量子化テーブルを用いて係数の量子
化を行うと、量子化テーブルの番号が増えるにつれ発生
符号量は単調減少する。しかも、第１と第２の量子化テ
ーブル、第３と第４の量子化テーブル、および、第５と
第６の量子化テーブルは、それぞれシーケンシーの高い
係数の量子化ビット数だけが異なるので、図１５のよう
に階段状に近い形になる。そこで、上記の試算結果をも
とに、次のようにして、試算を行わなかった量子化テー
ブルの発生符号量を予測する。まず、第３の量子化テー
ブルについては、第１の量子化テーブルと第５の量子化
テーブルの平均をとり、２９５０ｂｉｔとする。また、
第１の量子化テーブルと第２の量子化テーブルの差は、
第５の量子化テーブルと第６の量子化テーブルの差より
大きいと考えられるので、第２の量子化テーブルの発生
符号量は、 （第１の量子化テーブルの符号量）−（第５と第６の量
子化テーブルの符号量の差）＝３９５０−（１９５０−
１７４８）＝３７４８（ｂｉｔ） と予測する。同様に、第３と第４の量子化テーブルの差
は、第５と第６の量子化テーブルの差より大きいと考え
られるので、第４の量子化テーブルの発生符号量は、 （第３の量子化テーブルの符号量）−（第５と第６の量
子化テーブルの符号量の差）＝２９５０−（１９５０−
１７４８）＝２７４８（ｂｉｔ） と予測する。以上の試算結果と予測結果から、符号量を
既定値２５６０ｂｉｔ以下とするためには、第５の量子
化テーブルを選択することになる。

【０１０９】さらに、試算回路１２０１は、このように
決定した第５の量子化テーブルを選択したときの各ブロ
ックの予想発生符号量も出力する。すなわち、上記符号
量は５マクロブロック分であるが、各マクロブロックは
図１２のように４つのブロックから成っているので、各
ブロック別の符号量を打ち切り回路１２０２へ出力す
る。また、選択した量子化テーブルが試算を行わなかっ
た量子化テーブルである場合も、上記と同様に、各ブロ
ック毎に符号量の予測を行い、予想発生符号量を出力す
る。なお、選択した量子化テーブルで発生する予想発生
符号量と既定値の差が大きい場合には、この差を各ブロ
ックの予想発生符号量に分配し、各ブロックの符号量の
目標値とする。つまり、上記の例では、選択した第５の
量子化テーブルで発生する符号量は１９５０ｂｉｔで、
既定値とは６１０ｂｉｔの差があるので、この６１０ｂ
ｉｔを５マクロブロック内の２０個のブロックの発生符
号量に比例配分し、各ブロックの符号量の目標値とす
る。第６の量子化テーブルで試算した符号量が既定値を
越える場合も、同様にして、差を発生符号量に比例配分
し、合計が既定値以下となるように、各ブロックの符号
量の目標値を定める。予想発生符号量が既定値に等しい
場合には、各ブロックの予想発生符号量をそのまま符号
量の目標値とする。

【０１１０】試算回路１２０１で選択した量子化テーブ
ルが、試算を行わなかった量子化テーブルである場合、
決定に用いた発生符号量はあくまで予測値であるので、
実際に可変長符号器２０４から出力される符号量は、必
ずしも既定値以下とならない。そこで、打ち切り回路１
２０２は、可変長符号器２０４から出力される各ブロッ
クの発生符号量を検出し、発生符号量が試算回路１２０
１から出力された符号量の予測値を越えたときには、そ
のブロックの変換係数の符号化を打ち切る。すなわち、
変換係数は図７のように走査されてハフマン符号化され
るので、この走査順で符号量の目標値を越えた変換係数
以降の変換係数は０とする。この打ち切り回路１２０２
により、試算を行わない量子化テーブルがあっても、発
生符号量は必ず既定値以下となる。また、量子化テーブ
ルの決定は５マクロブロック単位で行うが、打ち切りは
ブロック単位で行うので、打ち切りによる画質劣化が少
ない。

【０１１１】打ち切り回路１２０２から出力される変換
係数は、可変長符号器２０４で可変長符号化される。可
変長符号器２０４、アドレス作成回路２０５、フレーム
メモリ１０２、アドレスメモリ１０３の動作は、上記実
施の形態１と全く同様である。

【０１１２】なお、上記実施の形態５においては、５マ
クロブロック毎に符号量を既定値以下とするよう制御を
行うとしたが、レート制御の単位はこれに限らず、任意
のブロック数毎に制御を行うよう構成することができ
る。また、量子化器２０２が備えている量子化テーブル
は、図１４の６種類であるとしたが、量子化テーブルは
これに限らず、何種類でも、任意の特性の量子化テーブ
ルで、同様の動作を行うことができる。

【０１１３】また、試算回路１２０１は３種類の量子化
テーブルを備えるとしたが、試算回路１２０１が備える
量子化テーブルの数はこれに限らず、量子化器２０２が
備える量子化テーブルより少ない任意の数の量子化テー
ブルで、同様の動作を行うことができる。

【０１１４】さらに、試算回路１２０１は試算した量子
化テーブルの発生符号量から、試算しなかった量子化テ
ーブルの発生符号量を線形予測で予測したが、予測方法
はこれに限らず、例えば、図１５の量子化テーブル−符
号量のグラフを２次近似し、２次関数により予測を行う
よう構成してもよい。

【０１１５】また、試算回路１２０１は、予想発生符号
量と既定値の差を、各ブロックの予想発生符号量に比例
配分し、各ブロックの符号量の目標値とするとしたが、
この差の配分は比例配分に限らず、全ブロックに均等分
配、または輝度信号のブロックだけに比例配分してもよ
い。

【０１１６】実施の形態６．図１６は、この発明の実施
の形態６に係るデータ圧縮回路１０４を示すブロック図
で、図２と同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示
す。図において、２０１は加算器２４の出力を入力とす
る直交変換回路であり、直交変換回路２０１の出力は量
子化器２０２の第一の入力と試算回路１５０１の入力に
与えられる。試算回路１５０１の第一の出力はカウンタ
１５０２に入力される。試算回路１５０１の第二の出力
は判定器１５０３の第一の入力に与えられ、判定器１５
０３の第二の入力にはカウンタ１５０２の出力が与えら
れる。判定器１５０３の出力は量子化器２０２の第二の
入力に与えられる。量子化器２０２の出力は可変長符号
器２０４に入力される。可変長符号器２０４の出力はフ
レームメモリ１０２の第一の入力とアドレス作成回路２
０５の入力に与えられる。アドレス作成回路２０５の出
力はアドレスメモリ１０３に入力される。なお、上記試
算回路１５０１と上記カウンタ１５０２と上記判定器１
５０３はレート制御回路２０３ｂを構成している。

【０１１７】次に動作について説明する。直交変換回路
２０１、量子化器２０２、可変長符号器２０４、アドレ
ス作成回路２０５、フレームメモリ１０２およびアドレ
スメモリ１０３は、上記実施の形態１と全く同様である
ので、説明を省略し、レート制御回路２０３ｂについて
説明する。試算回路１５０１は、量子化器２０２が備え
ている量子化テーブルより少ない数の量子化テーブルを
備え、それぞれの量子化テーブルで変換係数の量子化を
行い、発生符号量を試算する。試算回路１５０１は、こ
の試算結果を判定器１５０３へ出力する。また、試算回
路１５０１は、各量子化テーブルで量子化した変換係数
をカウンタ１５０２へ出力する。カウンタ１５０２は各
量子化テーブルで量子化された変換係数のうち、絶対値
が０または１である係数の数を数える。判定器１５０３
は、試算回路１５０１から出力される試算結果と、カウ
ンタ１５０２から出力される絶対値が０または１の係数
の数とから、試算しなかった量子化テーブルによる発生
符号量を予測し、この予測結果と、入力された試算結果
とから、量子化器２０２で選択する量子化テーブルを決
定する。

【０１１８】例えば、５マクロブロック毎に符号量が１
／３、すなわち２５６０ｂｉｔ以下となるよう制御する
場合について説明する。量子化器２０２が備えている量
子化テーブルは、図１４の６種類と図１７の１種類の計
７種類であるとする。試算回路１５０１は、このうち第
１、第３、第５の量子化テーブルの３種類だけを備え
る。試算回路１５０１は、これら第１、第３、第５の量
子化テーブルで量子化を行い、それぞれ量子化された変
換係数を符号化したときの符号量を５マクロブロック毎
に求める。いま、５マクロブロックの符号量の試算結果
が、第１の量子化テーブルで３９５０ｂｉｔ、第３の量
子化テーブルで２８７５ｂｉｔ、第５の量子化テーブル
で１９５０ｂｉｔであったとする。

【０１１９】試算しなかった量子化テーブルのうち、第
２、第４、第６の量子化テーブルは、それぞれ、第１、
第３、第５の量子化テーブルと、シーケンシーの高い係
数の量子化ビット数が１ビット減少している点が異な
る。一般に、量子化された変換係数の値は０近辺に集中
するので、可変長符号器２０４で用いられるハフマン符
号は、図１８に示すように、変換係数の絶対値が小さい
ほど短い符号を持ち、その符号の長さは変換係数の絶対
値に対して指数関数的に増える。したがって、量子化ビ
ット数が１ビット減ると、量子化された変換係数の値が
１／２となるので、ハフマン符号の長さは少なくとも１
ビット減少する。ただし、もともと量子化された変換係
数値が０である場合は、量子化ビット数を減らしても符
号長は変わらない。また、もともと量子化された変換係
数値が１である場合も、量子化が四捨五入である場合
は、量子化ビット数を１ビット減らしても値は１のまま
で、符号長が変わらない場合がある。以上のことから、
量子化ビット数を１ビット減少させると、もとの量子化
値の絶対値が０または１でない係数は、必ず符号長が１
ビット以上減少する。すなわち、ブロック全体として
は、少なくとも、量子化値の絶対値が０または１でない
係数の数だけ符号量が減少することになる。

【０１２０】そこで、例えば第２の量子化テーブルの場
合、第１の量子化テーブルと比べるとシーケンシーの高
い係数の量子化ビット数が１ビット減少しているので、
この部分の係数で量子化値が０または１となる係数の数
を数える。いま、５マクロブロックで、その数が８７個
であったとすると、シーケンシーの高い係数は全部で
（６×６＋２×６）×２×５＝４８０個であるから、量
子化値の絶対値が０または１でない係数の数は、４８０
−８７＝３９３個である。したがって、第２の量子化テ
ーブルは、第１の量子化テーブルよりも符号量が少なく
とも３９３ｂｉｔ減少する。そこで、第２の量子化テー
ブルの発生符号量を、３９５０−３９３＝３５５７ｂｉ
ｔと予測する。

【０１２１】同様に、第３、第５の量子化テーブルで量
子化したとき、シーケンシーの高い係数で量子化値の絶
対値が０または１となる係数の数を数える。この数が、
それぞれ、９３個、１１７個であったとすると、このと
き、第４の量子化テーブルの発生符号量を２８７５−
（４８０−９３）＝２４８８ｂｉｔ、第６の量子化テー
ブルの発生符号量を１９５０−（４８０−１１７）＝１
５８７ｂｉｔと予測する。

【０１２２】以上の試算結果と予測結果から、符号量を
既定値２５６０ｂｉｔ以下とするためには、第４の量子
化テーブルを選択することになる。なお、この場合、試
算しなかった量子化テーブルについては、発生しうる最
大符号量を予測発生符号量としたので、実際に可変長符
号器２０４から出力される符号量は必ず既定値以下とな
る。

【０１２３】図１９ないし図２１は、これを実験により
確認した結果を示す図で、図１９は、ある画像１フレー
ム分について、第２の量子化テーブルの予測発生符号量
と実際の発生符号量を求めてプロットしたものである。
図２０は、同様に、第４の量子化テーブルの予測発生符
号量と実際の発生符号量をプロットしたものである。ま
た、図２１は、第６の量子化テーブルの予測発生符号量
と実際の発生符号量をプロットしたものである。これら
の図からも、実際の発生符号量が必ず予測発生符号量以
下となることがわかる。したがって、実施の形態５で用
いた打ち切り回路１２０２は、この実施の形態６では不
要となる。ただし、上記第６の量子化テーブルを用いて
も符号量が既定値以下とならない場合のために、どのよ
うなブロックでも必ず符号量が既定値以下となる第７の
量子化テーブルを量子化器２０２に備える。これによ
り、第６の量子化テーブルの試算結果が既定値を越える
場合には、第７の量子化テーブルを選択することで、打
ち切りを行わなくても、必ず符号量は既定値以下とな
る。

【０１２４】ところで、どのようなブロックが入力され
ても符号量を１／３以下とするためには、１係数あたり
の平均ビット数を２．７ビットにしなくてはならない。
可変長符号器２０４は、ＤＣ係数を固定長符号で、ＡＣ
係数を図１８のようなハフマン符号で符号化するので、
すべての係数を符号化するならば、量子化ビット数が１
ビットであっても、符号量１／３を保証することはでき
ない。なぜなら、すべての量子化係数値が１という場
合、１係数あたりのビット数が３ビットとなってしまう
からである。

【０１２５】そこで、第７の量子化テーブルは、図１７
のように、シーケンシーの高い係数は強制的に０に置き
換えて０ビットとし、シーケンシーの高い係数を符号化
しないことで、他の係数の量子化ビット数を増やすこと
ができるのである。図１７に示したように、第７の量子
化テーブルは、輝度信号のＤＣ係数を７ビット、色差信
号のＤＣ係数を６ビット、シーケンシーの低いＡＣ係数
を３ビットに量子化する。この場合、図１８からシーケ
ンシーの低いＡＣ係数は最大５ビットで表わされること
がわかる。シーケンシーの高い係数はすべて０なので、
ＥＯＢ１個で表わされる。したがって、第７の量子化テ
ーブルで量子化を行うと、１ブロックあたりの発生符号
量は、輝度信号で７＋５×２７＋５＝１４７ｂｉｔ、色
差信号で６＋５×１９＋５＝１０６ｂｉｔとなる。よっ
て、１マクロブロックの符号量は５０６ｂｉｔとなり、
符号量は１／３以下に圧縮される。

【０１２６】なお、上記実施の形態６においては、５マ
クロブロック毎に符号量を既定値以下とするように制御
を行うとしたが、レート制御の単位はこれに限らず、任
意のブロック数毎に制御を行うように構成することがで
きる。

【０１２７】また、量子化器２０２が備えている量子化
テーブルは、図１４と図１７の７種類であるとしたが、
量子化テーブルはこれに限らず、何種類でも、任意の特
性の量子化テーブルで、同様の動作を行うことができ
る。特に、量子化テーブルは線形量子化だけでなく、非
線形量子化を既定するものであってもよい。たとえば、
上記第７の量子化テーブルにおいて、ＡＣ係数の３ビッ
トの量子化は、４ビットの線形量子化を行って、−８か
ら７の範囲の値を得た後、その値を−４から３にクリッ
プするような量子化であってもよい。

【０１２８】実施の形態７．上記実施の形態６において
は、試算回路１５０１が３種類の量子化テーブルを備え
るとしたが、試算回路１５０１が備える量子化テーブル
の数はこれに限らず、量子化器２０２が備える量子化テ
ーブルより少ない任意の数の量子化テーブルで、同様の
動作を行うことができる。たとえば、試算回路１５０１
が図１４の第１と第４の量子化テーブルの２種類だけを
備えるとする。５マクロブロックの符号量の試算結果
が、第１の量子化テーブルで３９５０ｂｉｔ、第４の量
子化テーブルで２４３２ｂｉｔであったとする。また、
第１の量子化テーブルで量子化したとき量子化値が０ま
たは１となる係数の数が、シーケンシーの高い係数で８
７個、シーケンシーの低いＡＣ係数で１３個あったとす
る。また、第４の量子化テーブルで量子化したとき量子
化値が０または１となる係数の数が、シーケンシーの高
い係数で１０３個、シーケンシーの低いＡＣ係数で３４
個あったとする。

【０１２９】第２の量子化テーブルについては、上記実
施の形態６と同様に、発生符号量は３５５７ｂｉｔと予
測する。第３の量子化テーブルは、第１の量子化テーブ
ルと比べるとすべてのＡＣ係数の量子化ビット数が１ビ
ット減少している。ＡＣ係数は全部で（６３＋３１）×
２×５＝９４０個であるから、第１の量子化テーブルに
おいて、量子化値の絶対値が０または１でないＡＣ係数
の数は、９４０−８７−１３＝８４０個である。したが
って、第３の量子化テーブルの発生符号量を、３９５０
−８４０＝３１１０ｂｉｔと予測する。

【０１３０】また、第５の量子化テーブルは、第４の量
子化テーブルと比べると、シーケンシーの低いＡＣ係数
の量子化ビット数が１ビット減少している。シーケンシ
ーの低いＡＣ係数は全部で９４０−（６×６＋２×６）
×２×５＝４６０個であり、これらの係数のうち第４の
量子化テーブルによる量子化値の絶対値が０または１で
ない係数の数は、４６０−３４＝４２６個である。した
がって、第５の量子化テーブルの発生符号量を、２４３
２−４２６＝２００６ｂｉｔと予測する。

【０１３１】さらに、第６の量子化テーブルは、第４の
量子化テーブルと比べるとすべてのＡＣ係数の量子化ビ
ット数が１ビット減少している。第４の量子化テーブル
において、量子化値の絶対値が０または１でないＡＣ係
数の数は、９４０−１０３−３４＝８０３個である。し
たがって、第６の量子化テーブルの発生符号量を、２４
３２−８０３＝１６２９ｂｉｔと予測する。以上の試算
結果と予測結果から、符号量を既定値２５６０ｂｉｔ以
下とするためには、第４の量子化テーブルを選択するこ
とになる。

【０１３２】なお、上記実施の形態６および７において
は、量子化値の絶対値が０または１となる係数の個数を
数えるとしたが、量子化器が端数を切り捨てる場合は、
量子化値が０となる係数の個数を数えるよう構成すれば
よい。

【０１３３】実施の形態８．上記実施の形態１において
は、動き補償予測復号した画像をすべてデータ圧縮した
が、復号画像の一部をデータ圧縮するよう構成してもよ
い。図２２は、この発明の実施の形態８に係る動き補償
予測復号装置を示すブロック図で、復号画像のうちＢピ
クチャだけをデータ圧縮するよう構成したものである。
図中、図１および図２６と同一符号はそれぞれ同一また
は相当部分を示す。図２２において、２１は入力された
ビットストリームを可変長復号する可変長復号器であ
り、可変長復号器２１の第一の出力は、逆量子化器２２
および逆ＤＣＴ変換器２３を介して、加算器２４の第一
の入力に与えられる。加算器２４の出力は第一の切替器
２２０１ａに入力される。第一の切替器２２０１ａの第
一の出力はデータ圧縮回路１０４ａに入力され、データ
圧縮回路１０４ａの出力はフレームメモリ１０２ａとデ
ータ伸長回路１０５ａを介して、第二の切替器２２０１
ｂの第一の入力に与えられる。第二の切替器２２０１ａ
の第二の出力は第一のフレームメモリ２５の第一の入力
に与えられ、第一のフレームメモリ２５の第一の出力は
第二の切替器２２０１ｂの第二の入力に与えられる。第
二の切替器２２０１ｂからは復号画像が出力される。

【０１３４】一方、可変長復号器２１の第二の出力は予
測画像作成回路２６の第一の入力に与えられる。予測画
像作成回路２６の第一の出力は第一のフレームメモリ２
５の第二の入力に与えられる。第二のフレームメモリ２
５の第二の出力は、予測画像作成回路２６の第二の入力
に与えられる。予測画像作成回路２６の第二の出力は加
算器２４の第二の入力に与えられる。

【０１３５】図２３は、上記データ圧縮回路１０４ａを
示すブロック図で、図２と同一符号はそれぞれ同一部分
を示す。図において、２０１は第一の切替器２２０１ａ
の第一の出力を入力とする直交変換回路であり、直交変
換回路２０１の出力は量子化器２０２の第一の入力に与
えられる。量子化器２０２の第二の入力にはレート制御
回路２０３の出力が与えられ、量子化器２０２の出力は
可変長符号器２０４に入力される。可変長符号器２０４
の出力は第二のフレームメモリ１０２ａへ出力されると
ともに、レート制御回路２０３の入力に与えられる。

【０１３６】次に動作について説明する。入力されたビ
ットストリームは可変長復号器２１で可変長復号され、
符号化された予測誤差と予測モードと動きベクトルとが
出力される。符号化された予測誤差は、逆量子化器２２
と逆ＤＣＴ変換器２３により復号され、加算器２４にお
いて、予測画像作成回路２６から出力される予測画像と
加算される。加算器２４から出力される復号画像は、切
替器２２０１ａにより、Ｂピクチャのときはデータ圧縮
回路１０４ａに入力され、ＩピクチャまたはＰピクチャ
のときは第一のフレームメモリ２５に入力される。デー
タ圧縮回路１０４ａは、復号されたＢピクチャを圧縮
し、第二のフレームメモリ１０２ａへ出力する。データ
圧縮回路１０４ａの各部の動作は実施の形態１の符号化
回路１０１と同様である。第二のフレームメモリ１０２
ａは、圧縮データを表示順に並び換えて出力する。デー
タ伸長回路１０５ａは、この出力を伸長して切替器２２
０１ｂへ出力する。データ伸長回路１０５ａの動作は実
施の形態１と全く同様である。

【０１３７】第一の切替器２２０１ａから出力されたＩ
ピクチャまたはＰピクチャは、無圧縮で第一のフレーム
メモリ２５に記憶される。第一のフレームメモリ２５
は、画像を表示順に並び換えて第二の切替器２２０１ｂ
へ出力する。第二の切替器２２０１ｂは、画像が表示順
に並ぶように、データ伸長回路１０５ａの出力と第一の
フレームメモリ２５の出力を切り替えて出力する。

【０１３８】一方予測画像作成回路２６は、可変長復号
器２１から出力される予測モードと動きベクトルに従
い、第一のフレームメモリ２５に記憶されている画像か
ら予測画像を作成する。すなわち、予測モードによって
フレームメモリ２５に記憶されている画像のうち参照画
像とすべき画像を選択し、さらに動きベクトルにより参
照画像内の領域を指定する。第一のフレームメモリ２５
は、予測画像作成回路２６から指定された画像の指定さ
れた領域を予測画像作成回路２６へ出力する。予測画像
作成回路２６は、第一のフレームメモリ２５から出力さ
れた画像から予測画像を作成する。たとえば、動きベク
トルが半画素の位置を示している場合は、周辺の４画素
から半画素の位置の画素値を計算する。また、予測モー
ドがＢピクチャの平均画像である場合は、２つの参照画
像から２つの予測画像を作成し、この２つの予測画像の
平均画像を作成する。また、予測モードが画像内符号化
を示している場合には、予測画像の画像値をすべて０に
設定して出力する。

【０１３９】上記実施の形態８においては、Ｂピクチャ
のみを圧縮し、参照画像として用いるＩピクチャとＰピ
クチャは無圧縮で記憶するよう構成したので、データ圧
縮による歪みの蓄積を避けることができる。しかし、圧
縮する復号画像はハードウェアのメモリの大きさに応じ
て、例えば、参照画像として使うＩピクチャとＰピクチ
ャを圧縮し、Ｂピクチャを圧縮しないように構成するこ
ともできる。

【０１４０】実施の形態９．図２４は、この実施の形態
９に係る動き補償予測復号装置を示すブロック図で、図
２２と同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示して
おり、１０４ｂは第一のフレームメモリ２５の第一の出
力を入力とする第二のデータ圧縮回路である。この実施
の形態９は、第一のフレームメモリ２５の出力を、第二
のデータ圧縮回路１０４ｂで圧縮し、第二のフレームメ
モリ１０２ａの出力と第二のデータ圧縮回路１０４ｂの
出力を切り替えてデータ伸長回路１０５ａに入力してい
る点が実施の形態８と異なる。第二のデータ圧縮回路１
０４ｂの構成は図２３に示した第一の圧縮回路１０４ａ
と全く同様である。

【０１４１】この実施の形態９においては、復号画像の
うちＢピクチャは圧縮して記憶し、参照画像として使う
ＩピクチャとＰピクチャは無圧縮で記憶するが、表示さ
れる画像の画質を揃えるため、ＩピクチャとＰピクチャ
も最終的に出力する前に、Ｂピクチャと同じ圧縮・伸長
を行うものである。

【０１４２】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。

【０１４３】第１の発明によるデータ圧縮回路は、画像
を複数画素毎にブロック化し、ブロック毎に符号化を行
って、メモリに記憶するとともに、メモリ上のブロック
の先頭アドレスを記憶するので、指定したブロックだけ
を伸長することができる。

【０１４４】第２の発明は、第１の発明のデータ圧縮回
路において、メモリ上のブロックの先頭アドレスを記憶
する際に、あらかじめ定めた定数ＮのＮブロック毎に１
ブロックは絶対アドレスで記憶し、他のブロックは相対
アドレスで記憶するので、アドレス用メモリの容量を削
減することができる。

【０１４５】第３の発明は、第１の発明のデータ圧縮回
路において、あらかじめ定めた定数Ｎについて、Ｎブロ
ック毎に符号量が既定値以下となるようにレート制御を
行うので、メモリ上のブロックの先頭アドレスを記憶す
る際に、Ｎブロック中の各ブロックの相対アドレスのみ
を記憶すればよく、アドレス用メモリの容量を削減する
ことができる。

【０１４６】第４の発明によるデータ伸長回路は、メモ
リ上の任意の画像の領域を復元するのに必要なブロック
の先頭アドレスを求める手段を有するので、必要なブロ
ックのみを伸長することができ、指定された画像の領域
をすばやく復元することができる。

【０１４７】第５の発明によるデータ圧縮回路は、画像
を複数画素毎にブロック化して各ブロックに直交変換を
施し、その変換係数を量子化して可変長符号化するデー
タ圧縮において、量子化器の量子化テーブルの数よりも
少ない数の量子化テーブルで符号量の試算を行い、その
試算結果により量子化器で用いる量子化テーブルを決定
するレート制御手段を構成したので、レート制御手段の
ハードウェアの規模を小さくすることができる。

【０１４８】第６の発明は、第５の発明のデータ圧縮回
路において、上記レート制御手段を、量子化器の量子化
テーブルの数よりも少ない数の量子化テーブルで符号量
の試算を行って量子化器で用いる量子化テーブルを決定
するとともに、各ブロックの符号量の目標値を定め、可
変長符号化されて出力される各ブロックの符号量がこの
目標値を超えた場合にはそのブロックの変換係数の符号
化を打ち切るように構成したので、必ず符号量を既定値
以下にすることができる。

【０１４９】第７の発明は、第５の発明のデータ圧縮回
路において、上記レート制御手段を、量子化器の量子化
テーブルの数よりも少ない数の量子化テーブルで符号量
の試算を行うとともに、試算を行った量子化テーブルに
よる量子化で絶対値が０または１となる変換係数の個数
を計数するように構成したので、少ない試算で確実に符
号量を既定値以下にすることができる。

【０１５０】第８の発明は、第５の発明のデータ圧縮回
路において、量子化器が、高次シーケンシーの変換係数
に対する量子化ビット数を０に設定することにより任意
のブロックの符号量が既定値以下となるような量子化テ
ーブルを備え、上記レート制御手段の試算の結果、符号
量が非常に多いと判断されたブロックに対しては、この
量子化テーブルを用いて量子化するので、打ち切り回路
が不要となり、ハードウェアの規模を小さくできる。

【０１５１】第９の発明によるデータ圧縮回路は、画像
を複数画素毎にブロック化して各ブロックに直交変換を
施し、その変換係数を量子化してこの量子化された変換
係数を各成分の低次シーケンシーから順に走査するよう
に構成したのでブロックの終わりに０が連続する確率が
高くなり、高い圧縮率を実現することができる。

【０１５２】第１０の発明による動き補償予測復号装置
は、復号画像を圧縮して記憶するので、フレームメモリ
の容量を削減することができる。

【０１５３】第１１の発明は、第１０の発明の動き補償
予測復号装置において、復号画像を複数画素毎にブロッ
ク化し、ブロック毎に符号化して、メモリに記憶すると
ともに、メモリ上のブロックの先頭アドレスを記憶する
ように構成したので、参照画像を任意の領域のみ復号す
ることができる。

【０１５４】第１２の発明は、第１１の発明の動き補償
予測復号装置において、復号画像をフィールド内でブロ
ック化して符号化するように構成したので、フィールド
単位の動き補償が選択されている場合も参照画像を復号
するのに必要なブロック数が増加せず、ハードウェアの
構成が簡単になる。

【０１５５】第１３の発明は、第１１の発明の動き補償
予測復号装置において、復号画像を、動き補償の最小単
位であるブロックサイズと同じサイズ、または整数分の
１のサイズのブロックにブロック化して符号化するよう
に構成したので、参照画像を復号するのに必要なブロッ
ク数を最小限に抑えることができ、ハードウェアの構成
が簡単になる。

【０１５６】第１４の発明は、第１１の発明の動き補償
予測復号装置において、復号画像を複数画素毎にブロッ
ク化して各ブロックに直交変換を施し、この変換係数を
量子化して可変長符号化するように構成したので、復号
画素の圧縮率が高くなり、フレームメモリの容量を削減
できる。

【０１５７】第１５の発明は、第１４の発明の動き補償
予測復号装置において、直交変換としてアダマール変換
を用いたので、ハードウェアの規模を小さくできる。

【０１５８】第１６の発明は、第１４の発明の動き補償
予測復号装置において、各ブロックの量子化された変換
係数を走査し、走査された変換係数が任意の位置からブ
ロックの終わりまで連続して０であるとき、この連続し
た０をブロックの終わりを示すコードに置き換えて、可
変長符号化するように構成したので、簡単なハードウェ
ア構成で高い圧縮率を実現することができる。

【０１５９】第１７の発明は、第１４の発明の動き補償
予測復号装置において、２次元のブロックの変換係数
を、各成分の低次シーケンシーから順に走査して可変長
符号化するように構成したので、ブロックの終わりに０
が連続する確率が高くなり、高い圧縮率を実現すること
ができる。

【０１６０】第１８の発明は、第１４の発明の動き補償
予測復号装置において、各変換係数に対する量子化ステ
ップ幅を２のべき乗としたので、ハードウェア規模を小
さくできる。

【０１６１】第１９の発明は、第１０の発明の動き補償
予測復号装置において、復号画像を複数画素毎にブロッ
ク化し、ブロック毎に符号化してメモリに記憶すると
き、Ｎブロック毎に符号量が既定値以下となるようにレ
ート制御を行い、Ｎブロック中の各ブロックの相対アド
レスを記憶するように構成したので、フレームメモリの
容量を削減できるだけでなく、アドレス用メモリの容量
も削減できる。

【０１６２】第２０の発明は、第１９の発明の動き補償
予測復号装置において、上記ブロック毎の符号化を、直
交変換と量子化と可変長符号化で行うとともに、上記レ
ート制御を、量子化器の量子化テーブルの数よりも少な
い数の量子化テーブルで符号量の試算を行って量子化器
で用いる量子化テーブルを決定するように構成したの
で、レート制御のハードウェア規模を小さくすることが
できる。

【０１６３】第２１の発明による動き補償予測復号装置
は、復号画像の一部を圧縮して記憶するように構成した
ので、フレームメモリの容量を削減することができる。

【０１６４】第２２の発明による動き補償予測復号装置
は、復号した画像のうち、参照画像となる画像は無圧縮
で記憶し、参照画像とならない復号画像は圧縮して記憶
するように構成したので、圧縮による歪みの蓄積を招く
ことなく、フレームメモリの容量を削減できる。また、
無圧縮で記憶した復号画像を出力するときには圧縮・伸
長を行って出力するので、圧縮して記憶された復号画像
と画質を揃えることができ、均一な画質を保つことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による動き補償予測
復号装置を示すブロック図である。

【図２】 実施の形態１の符号化回路を示すブロック図
である。

【図３】 実施の形態１の第一のデータ伸長回路を示す
ブロック図である。

【図４】 実施の形態１の第二のデータ伸長回路を示す
ブロック図である。

【図５】 実施の形態１の直交変換回路におけるアダマ
ール変換の行列表現と基底ベクトルを示す図である。

【図６】 実施の形態１の量子化器が備える量子化テー
ブルの一例を示す図である。

【図７】 実施の形態１の可変長符号器の変換係数の走
査順の一例を示す図である。

【図８】 実施の形態１の可変長符号器の動作を説明す
るための変換係数の一例を示す図である。

【図９】 実施の形態１における変換係数の０の分布を
示す概念図である。

【図１０】 実施の形態１のアドレス演算回路の動作を
説明するための、指定された画像の領域とブロックの関
係を示す図である。

【図１１】 実施の形態１の直交変換回路における他の
行列表現を示す図である。

【図１２】 この発明の実施の形態２における１マクロ
ブロックの構成を示す図である。

【図１３】 この発明の実施の形態５によるデータ圧縮
回路を示すブロック図である。

【図１４】 実施の形態５の量子化器が備える量子化テ
ーブルの一例を示す図である。

【図１５】 実施の形態５における量子化テーブルの番
号と符号量の関係を示す概念図である。

【図１６】 この発明の実施の形態６によるデータ圧縮
回路を示すブロック図である。

【図１７】 実施の形態６の量子化器が備える量子化テ
ーブルの一例を示す図である。

【図１８】 実施の形態６の可変長符号器が用いるハフ
マン符号の一例を示す図である。

【図１９】 実施の形態６における第２の量子化テーブ
ルの予測発生符号量と実際の発生符号量の関係の実測デ
ータを示す図である。

【図２０】 実施の形態６における第４の量子化テーブ
ルの予測発生符号量と実際の発生符号量の関係の実測デ
ータを示す図である。

【図２１】 実施の形態６における第６の量子化テーブ
ルの予測発生符号量と実際の発生符号量の関係の実測デ
ータを示す図である。

【図２２】 この発明の実施の形態８による動き補償予
測復号装置を示すブロック図である。

【図２３】 実施の形態８のデータ圧縮回路を示すブロ
ック図である。

【図２４】 この発明の実施の形態９による動き補償予
測復号装置を示すブロック図である。

【図２５】 従来の動き補償予測符号化装置を示すブロ
ック図である。

【図２６】 従来の動き補償予測復号装置を示すブロッ
ク図である。

【図２７】 従来の動き補償予測符号化方式の概念図で
ある。

【図２８】 従来のデータ圧縮回路を示すブロック図で
ある。

【図２９】 従来のデータ伸長回路を示すブロック図で
ある。

【図３０】 従来のデータ圧縮回路における可変長符号
器の変換係数の走査順を示す図である。

【符号の説明】

１０１，１０１ａ，１０１ｂ 符号化装置、１０２，１
０２ａ フレームメモリ、１０３ アドレスメモリ、１
０４，１０４ａ，１０４ｂ データ圧縮回路、１０５
ａ，１０５ｂ データ伸長回路、２０１ 直交変換回
路、２０２ 量子化器、２０３，２０３ａ，２０３ｂ
レート制御回路、２０４ 可変長符号器、２０５ アド
レス作成回路、４０１ アドレス演算回路、１２０１
試算回路、１２０２ 打ち切り回路、１５０１ 試算回
路、１５０２ カウンタ、１５０３判定器、２２０１
ａ，２２０１ｂ 切替器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 7/32 Ｈ０４Ｎ 7/137 Ｚ (72)発明者 熊野 眞 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像を圧縮するデータ圧縮回路であっ
   て、画像を複数画素毎にブロック化してブロック毎に符
   号化する符号化回路と、この符号化したブロックを記憶
   するメモリと、このメモリ上のブロックの先頭アドレス
   を記憶する手段とを備えたことを特徴とするデータ圧縮
   回路。
2. 【請求項２】 前記メモリ上のブロックの先頭アドレス
   を記憶する手段が、あらかじめ定めた定数ＮのＮブロッ
   ク毎に絶対アドレスを記憶する手段と、このＮブロック
   中の各ブロックの相対アドレスを記憶する手段とを備え
   たことを特徴とする請求項１記載のデータ圧縮回路。
3. 【請求項３】 前記符号化回路が、あらかじめ定めた定
   数ＮのＮブロック毎に符号量を既定値以下とするレート
   制御手段を備えるとともに、前記メモリ上のブロックの
   先頭アドレスを記憶する手段が、上記Ｎブロック中の各
   ブロックの相対アドレスを記憶する手段を備えたことを
   特徴とする請求項１記載のデータ圧縮回路。
4. 【請求項４】 複数画素毎にブロック化されて各ブロッ
   ク毎に符号化された画像データを記憶しているメモリか
   ら画像を復元するデータ伸長回路であって、上記メモリ
   上の任意の画像の領域を復元するのに必要なブロックの
   先頭アドレスを求める手段を備えたことを特徴とするデ
   ータ伸長回路。
5. 【請求項５】 画像を複数画素毎にブロック化して各ブ
   ロックに直交変換を施す直交変換回路と、この直交変換
   回路から出力される各変換係数を量子化する量子化器
   と、この量子化された変換係数を可変長符号化する可変
   長符号器と、所定のブロック数毎に上記可変長符号器か
   ら出力される符号量を既定値以下にするレート制御手段
   とを備えたデータ圧縮回路において、上記量子化器が各
   変換係数に対する量子化ステップ幅を示す複数の量子化
   テーブルを備え、上記レート制御手段が上記量子化器の
   量子化テーブルの数よりも少ない数の量子化テーブルで
   符号量の試算を行って上記量子化器で用いる量子化テー
   ブルを決定するように構成したことを特徴とするデータ
   圧縮回路。
6. 【請求項６】 前記レート制御手段が、前記量子化器の
   量子化テーブルの数よりも少ない数の量子化テーブルで
   符号量の試算を行って当該量子化器で用いる量子化テー
   ブルを決定するとともに、各ブロックの符号量の目標値
   を定め、前記可変長符号器から出力される各ブロックの
   符号量がこの目標値を越えた場合にはそのブロックの変
   換係数の符号化を打ち切るように構成されたことを特徴
   とする請求項５記載のデータ圧縮回路。
7. 【請求項７】 前記レート制御手段が、前記量子化器の
   量子化テーブルの数よりも少ない数の量子化テーブルで
   符号量の試算を行うとともに、試算を行った量子化テー
   ブルによる量子化で絶対値が０または１となる変換係数
   の個数を計数する手段を備えたことを特徴とする請求項
   ５記載のデータ圧縮回路。
8. 【請求項８】 前記量子化器が、高次シーケンシーの変
   換係数に対する量子化ビット数を０に設定した少なくと
   も１つの量子化テーブルを備えたことを特徴とする請求
   項５記載のデータ圧縮回路。
9. 【請求項９】 画像を複数画素毎にブロック化して各ブ
   ロックに直交変換を施す直交変換回路と、この直交変換
   回路から出力される各変換係数を量子化する量子化器
   と、この量子化された変換係数を各成分の低次シーケン
   シーから順に走査する手段を備えたことを特徴とするデ
   ータ圧縮回路。
10. 【請求項１０】 動き補償予測符号化された画像データ
    を復号する手段と、この復号した画像を圧縮するデータ
    圧縮回路と、この圧縮されたデータを伸長するデータ伸
    長回路とを備えた動き補償予測復号装置。
11. 【請求項１１】 前記データ圧縮回路が、画像を複数画
    素毎にブロック化してブロック毎に符号化する符号化回
    路と、この符号化した各ブロックを記憶するメモリと、
    このメモリ上の各ブロックの先頭アドレスを記憶する手
    段とを備えたことを特徴とする請求項１０記載の動き補
    償予測復号装置。
12. 【請求項１２】 前記符号化回路が、画像をフィールド
    内でブロック化するように構成したことを特徴とする請
    求項１１記載の動き補償予測復号装置。
13. 【請求項１３】 前記符号化回路が、画像を動き補償の
    最小単位であるブロックサイズと同じサイズ、または整
    数分の１のサイズのブロックにブロック化するように構
    成したことを特徴とする請求項１１記載の動き補償予測
    復号装置。
14. 【請求項１４】 前記符号化回路が、画像を複数画素毎
    にブロック化して各ブロックに直交変換を施す直交変換
    回路と、この直交変換回路から出力される各変換係数を
    量子化する量子化器と、この量子化された変換係数を可
    変長符号化する可変長符号器とを備えたことを特徴とす
    る請求項１１記載の動き補償予測復号装置。
15. 【請求項１５】 前記直交変換がアダマール変換である
    ことを特徴とする請求項１４記載の動き補償予測復号装
    置。
16. 【請求項１６】 前記可変長符号器が、各ブロックの変
    換係数を走査する手段と、走査された変換係数が任意の
    位置からブロックの終わりまで連続して０であるとき
    は、この連続した０をブロックの終わりを示すコードに
    置き換える手段とを備えたことを特徴とする請求項１４
    記載の動き補償予測復号装置。
17. 【請求項１７】 前記可変長符号器が、２次元の変換係
    数を各成分の低次シーケンシーから順に走査する手段を
    備えたことを特徴とする請求項１４記載の動き補償予測
    復号装置。
18. 【請求項１８】 前記量子化器の各変換係数に対する量
    子化ステップ幅が２のべき乗であることを特徴とする請
    求項１４記載の動き補償予測復号装置。
19. 【請求項１９】 前記データ圧縮回路が、画像を複数画
    素毎にブロック化してブロック毎に符号化する符号化回
    路と、この符号化したブロックを記憶するメモリと、こ
    のメモリ上のブロックの先頭アドレスを記憶する手段を
    備えるとともに、上記符号化回路が、あらかじめ定めた
    定数ＮのＮブロック毎に符号量を既定値以下とするレー
    ト制御手段を備え、また、上記メモリ上のブロックの先
    頭アドレスを記憶する手段が、Ｎブロック中の各ブロッ
    クの相対アドレスを記憶する手段を備えていることを特
    徴とする請求項１０記載の動き補償予測復号装置。
20. 【請求項２０】 前記符号化回路が、画像を複数画素毎
    にブロック化して各ブロックに直交変換を施す直交変換
    回路と、この直交変換回路から出力される各変換係数を
    量子化する量子化器と、この量子化された変換係数を可
    変長符号化する可変長符号器と、Ｎブロック毎に上記可
    変長符号器から出力される符号量を既定値以下とするレ
    ート制御手段とを備えるとともに、上記量子化器が、各
    変換係数に対する量子化ステップ幅を示す複数の量子化
    テーブルを備え、上記レート制御手段が前記量子化器の
    量子化テーブルの数よりも少ない数の量子化テーブルで
    符号量の試算を行って上記量子化器で用いる量子化テー
    ブルを決定するように構成したことを特徴とする請求項
    １９記載の動き補償予測復号装置。
21. 【請求項２１】 動き補償予測符号化された画像データ
    を復号する復号装置において、復号した画像の一部を圧
    縮するデータ圧縮回路と、この圧縮されたデータを伸長
    するデータ伸長回路とを備えたことを特徴とする動き補
    償予測復号装置。
22. 【請求項２２】 動き補償予測符号化された画像データ
    を復号する復号装置において、復号した画像のうち参照
    画像となる画像を無圧縮で記憶する手段と、参照画像と
    ならない復号画像を圧縮して記憶する手段と、上記圧縮
    して記憶した復号画像を伸長する手段と、上記無圧縮で
    記憶した復号画像を圧縮・伸長する手段とを備えたこと
    を特徴とする動き補償予測復号装置。