JPH10108188A - 離散コサイン変換係数の予測方法 - Google Patents

離散コサイン変換係数の予測方法

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JPH10108188A
JPH10108188A JP25576797A JP25576797A JPH10108188A JP H10108188 A JPH10108188 A JP H10108188A JP 25576797 A JP25576797 A JP 25576797A JP 25576797 A JP25576797 A JP 25576797A JP H10108188 A JPH10108188 A JP H10108188A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 離散コサイン変換係数の予測方法及び離散コ
サイン変換係数の符号化方法を提供する。 【解決手段】 AC係数の予測のためにAC係数の垂直、水
平成分領域の位置情報を利用する。この場合、ジグザグ
スキャニングを変形してAC係数の垂直、水平成分領域と
その以外の残り係数領域を分離して符号化する。AC係数
の予測符号化性能は予測される係数の絶対値が小さいほ
ど、0となる係数が多いほど良くなる。従って、AC係数
の垂直、水平成分の領域で0の大きさを有する係数は予
測後0でない確率が高いため、このように0の係数は予測
から除外する。一方、離散コサイン領域におけるDC/AC
係数の予測特性を強化するために空間領域で隣接ブロッ
クの特性を利用する際、現在ブロックのさらに近接した
画素値に対しては大きな加重値を与えてDC/AC係数の予
測特性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はビデオ信号の符号化
及び復号化方法に係り、特に離散コサイン変換領域にお
いて垂直、水平成分領域の位置情報を用いて現在ブロッ
クのDC/AC係数を予測する離散コサイン変換係数の予測
方法及びこれを用いた離散コサイン変換係数の符号化方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】離散コサイン符号化器は量子化後の係数
のDC/AC係数を無損失符号化する構造を有する。この
際、隣接ブロック間には類似性の大きな性質を用いて現
在ブロックのDC/AC係数を予測することが離散コサイン
変換領域におけるDC/AC係数の予測方法である。
【０００３】図1は一般的なDC/AC係数の予測方法を表
す。離散コサイン変換後の量子化された現在のブロック
101の係数を予測するために同一な過程を経て得られる
隣接ブロック102、103の係数を利用する。現在ブロック
101のDC係数104は上位ブロック102のDC係数107或いは左
側ブロック103のDC係数109を用いて予測する。これはDC
係数のみを予測する場合である。現在の符号化するブロ
ックの垂直特性を有するAC係数領域105は上位ブロック1
02のブロック108のAC係数から予測する。この場合は映
像内のブロック間垂直方向成分が類似する際有利な予測
方法である。水平方向特性を有するAC係数領域106は左
側ブロック103のブロック110のAC係数から予測する。こ
れは映像内ブロック間の水平方向成分が類似する際有利
な予測方法である。現在ブロック101のDC/AC係数の予測
は領域104、105、106で行なわれる。
【０００４】図2は一般的な離散コサイン符号化におい
て量子化された係数の無損失符号化方法を示したもので
ある。ブロックでジグザグスキャニング201によりラン
レングス(run-length)符号化を行う。
【０００５】図3は一般的なDC/AC係数の予測方法を用い
たDCT係数の符号化器及び復号化器の構造を示したもの
である。入力データ301は離散コサイン変換器302(DCT：
Discrete Cosine Transformer)によりDCT係数303に変換
される。この係数価格は量子化器304を経て量子化され
る。量子化されたDCT係数305をDC/AC係数の予測期306で
予測する。予測された係数307は可変長符号化器308(VLC
encoder)を通して符号化される。ビットストリーム309
は可変長復号器310(VLC decoder)を経る。復号化された
係数311はDC/AC係数補償器312を経て補償された量子化
係数313を得る。この係数313を逆量子化器314で逆量子
化し、逆量子化されたDCT係数315を逆離散コサイン変換
器316で逆変換して最終復元データ317を得る。
【０００６】前述したように、一般的なDC/AC係数の予
測方法は図1のように水平、垂直の隣接ブロックでDC係
数及びAC係数の水平、垂直成分を予測する。ブロックに
対して離散コサイン変換を行なう場合、DC係数はブロッ
クの輝度値の大きさに該当し、これは隣接したブロック
間に類似性を有する。また、AC係数の場合はブロックの
垂直、水平成分が変換領域のAC係数に反映され、隣接ブ
ロック間の垂直、水平成分間に類似性が存在する場合予
測できる。しかし、一般的なDC/AC係数の予測方法は隣
接ブロックの離散コサイン変換結果をそのまま用いるた
め予測性能の向上が少なく、AC係数を予測する時に現在
0の係数の場合、予測時むしろ0でない確率が高くて測性
能の向上に障害となる。従って、これらを改善した新た
なアルゴリズムが必要となった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は前述した問題点を解決するため、離散コサイン変換領
域でAC係数の垂直、水平成分領域の位置情報を用いてAC
係数を予測するための離散コサイン変換係数の予測方法
を提供するにある。本発明の他の目的は前記離散コサイ
ン変換係数の予測方法を用いて離散コサイン変換係数を
符号化する離散コサイン変換係数の符号化方法を提供す
るにある。本発明のさらに他の目的は隣接ブロックの投
影値または加重値を用いてAC係数を予測するための離散
コサイン変換係数の予測方法を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題を達成するため
に本発明による離散コサイン変換係数の予測方法は、離
散コサイン変換領域で量子化されたAC係数の垂直または
水平成分領域をスキャニングして0でない係数の位置情
報を得る段階と、前記位置情報及び隣接ブロックの量子
化されたDC係数とAC係数とを用いて現在ブロックのDC係
数及び垂直または水平成分領域の0でないAC係数のみを
予測する段階とを含むことを特徴とする。
【０００９】前記他の課題を達成するために本発明によ
る離散コサイン変換係数の符号化方法は、離散コサイン
変換領域で量子化されたAC係数の垂直または水平成分領
域をスキャニングして0でない係数の位置情報を得る段
階と、前記位置情報及び隣接ブロックの量子化されたDC
係数とAC係数とを用いて現在ブロックのDC係数及び垂直
または水平成分領域の0でないAC係数のみを予測する段
階と、前記位置情報及び予測値を用いてDC係数及び0で
ない垂直または水平成分領域のAC係数の絶対値の誤差を
符号化し、残り非予測AC係数に対しては変形されたジグ
ザグスキャニングを用いて符号化する段階とを含むこと
を特徴とする。
【００１０】前記さらに他の課題を達成するために本発
明による離散コサイン変換係数の予測方法は、空間領域
上で現在ブロックの最も隣接したブロックの画素データ
を水平または垂直方向に投影する段階と、前記水平また
は垂直方向に投影された画素データをDCT及び量子化し
た後、離散コサイン変換領域で隣接ブロックの量子化さ
れたDC係数とAC係数とを用いて現在ブロックのDC係数及
びAC係数とを予測する段階とを含むことを特徴とする。
【００１１】前記さらに他の課題を達成するために本発
明による離散コサイン変換係数の予測方法は、空間領域
上で現在ブロックの隣接ブロックの画素データに現在ブ
ロックと最も隣接したブロックから最も遠く離れたブロ
ック方向に加重値を小さく適用する段階と、前記加重値
の適用された隣接ブロックの画素データをDCT及び量子
化した後、離散コサイン変換領域で隣接ブロックの量子
化されたDC係数とAC係数とを用いて現在ブロックのDC係
数及びAC係数を予測する段階とを含むことを特徴とす
る。
【００１２】本発明はAC係数の予測のためにAC係数の垂
直、水平成分領域の位置情報を利用する。この場合ジグ
ザグスキャニングを変形してAC係数の垂直、水平成分領
域とその以外の残り係数領域を分離して符号化する。AC
係数の予測符号化性能は予測される係数の絶対値が小さ
いほど、0となる係数が多いほど良くなる。従って、AC
係数の垂直、水平成分の領域で0の大きさを有する係数
は予測後0でない確率が高いので、0の係数は予測から除
外する。
【００１３】本発明は離散コサイン領域におけるDC/AC
係数の予測特性を強化するために空間領域(Spatial dom
ain)で隣接ブロックの特性を利用する際、現在のブロッ
クとさらに近接した画素値に対しては大きな加重値を与
えてDC/AC係数の予測特性を向上させた。この際、現在
ブロックに最も近接した画素値のみを考慮する場合、離
散コサイン変換前に隣接ブロックを水平、垂直投影する
ことと同じ結果となる。本発明による離散コサイン変換
係数の予測方法は一般の動映像符号化アルゴリズムに効
果的に適用される。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に対し
て添付された図面に基づき詳しく説明する。本発明は一
般的なDC/AC係数の予測方法(図1)においてAC係数の予測
時0でない係数に対してのみ予測するために図4のように
AC係数を垂直、水平領域とその他の領域に分け、ジグザ
グスキャニングを変形した構造を有する。これを図3の
構造のような無損失符号化器及び復号化器のDC/AC係数
の予測器306、可変長符号化器308(VLC encorder：Varia
ble Length Code encoder)、可変長復号化器310(VLCdec
oder：Variable Length Code decoder)及びDC/AC係数補
償器312に適用する。特に、隣接ブロックの予測値は図5
のように投影や加重値を利用する。
【００１５】図4は0でないAC係数のみを予測するための
本発明による離散コサイン変換係数の予測方法及び離散
コサイン変換係数の符号化方法を説明するための図面で
ある。ブロック401のジグザグスキャニングは図1のブロ
ック102を予測に利用する時に使用する符号化方法であ
る。ブロック401でAC係数領域403のみ図1の領域108の係
数を用いて予測される。この時、予め水平方向のスキャ
ニング404を行って0でない係数の位置情報を符号化器に
送る。
【００１６】この場合一般的なラスト-ラン-レベル(Las
t-Run-Level）の符号化時0でない係数値のレベル(leve
l)値は領域108の係数値からの予測値である。この場合
レベル値は0が可能である。領域403にないAC係数値に対
しては修正されたジグザグスキャニング405を通してラ
ン-レングス符号化される。ブロック402も同じ方法で符
号化される。この場合は領域406の係数を予測するため
に図1のブロック103の領域110の係数を利用する。垂直
方向のスキャニング407を通して0でない係数の位置情報
を符号化器に送る。この時、予測値のレベルは図1の領
域110のAC係数からの予測値である。
【００１７】図5は隣接したブロックの投影値や加重値
を予測に利用する方法である。ブロック501は図3のDCT3
02前のデータ値301のような空間領域(Spatial domain)
データ値である。空間領域上のブロック502から垂直投
影された空間領域(spatial domain)値が図3のDCT302と
量子化器304を経ると図1のブロック102のようになる。
同一な方法で空間領域のブロック505から水平投影され
た空間領域値は図3のDCT302と量子化器304を経ると図1
のブロック103のようになる。
【００１８】空間領域においてブロック501データ値に
最も近接した垂直方向特性を有する領域はブロック502
で領域503に該当する。この値を垂直方向504に投影した
り、領域503から遠く離れるほど(504の方向)加重値を小
さくした値をブロック値としてDCTし、量子化して予測
に利用する。同様に、空間領域からブロック501データ
値に最も近接した水平方向特性を有する領域はブロック
505で領域506に該当する。この値を水平方向507に投影
したり、領域506から遠く離れるほど(507の方向)加重値
を小さくした値をブロック値としてDCTし、量子化して
予測に利用する。
【００１９】図6はDC/AC予測を通した符号化過程の流れ
図を示す。601段階においてN×N画素ブロックは一般的
に8×8単位で選択する。8×8画素ブロックを得て602段
階を通して離散コサイン変換をする。603段階ではDCTさ
れた結果の損失符号化のために量子化することである。
604段階では現在量子化されたDCTブロックC(u、v)と予
め貯蔵された図1のブロック102、103に該当する量子化
されたDCTブロックA(u、v)とB(u、v)を予測のために入
力する。605段階でAC係数が全て0なのかを判別した後、
AC係数が全て0の場合AC係数の符号化は不要なのでDC係
数のみを予測する(608、mode0、1)。この際、DC係数を
図1のブロック102のDC係数107で予測する場合モードを0
に、DC係数を図1のブロック103のDC係数109で予測する
場合モードを1にする。605段階でAC係数が全て0でない
場合AC係数の予測も行う(609、mode2、3)。
【００２０】図1のブロック102からのDC係数及びAC係数
予測の場合モードは2、ブロック103からのDC係数及びAC
係数予測の場合モードは3である。また608、609段階で
は各モードに対し、現在ブロックの係数と予測係数の絶
対値差の和を計算した後、各モードに応じる絶対値差の
和が最小の場合を予測モードとして最適予測を行う。60
9段階後モードが2の場合は図1のブロック101の領域10
4、105以外の領域にある非予測AC係数、モードが3の場
合はブロック101の領域104、106以外の領域にある非予
測AC係数が全て0か否かが判断され(611段階)、その判断
結果により非予測AC係数の符号化有無を定める(616、61
7段階)。
【００２１】もし、618段階で予測モードが0または1の
場合(DC係数の予測）には624段階において図2に示され
たようにジグザグスキャニングを通してDC/AC係数に対
してVLC符号化を行う。仮りに621段階で予測モードが
0、1でなく2の場合は625段階で図4のブロック401のよう
な方法である、予測されたAC係数に対した水平領域スキ
ャニングと非予測AC係数ジグザグスキャニングとを通し
てVLC符号化する。もし予測モードが3の場合、626段階
で図4のブロック402のように、予測されたAC係数に対し
た垂直領域スキャニングと非予測AC係数ジグザグスキャ
ニングとを通してVLC符号化する。
【００２２】
【発明の効果】前述したように本発明による離散コサイ
ン変換係数の予測方法では0でないAC係数のみを予測し
て隣接ブロックの投影を利用することにより、DC/AC係
数の予測性能を向上させうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 離散コサイン変換領域における一般的なDC/A
C係数の予測方法を説明するための図面である。
【図２】 離散コサイン変換領域におけるジグザグスキ
ャニングを用いた無損失符号化方法を説明するための図
面である。
【図３】 離散コサイン変換領域におけるDC/AC係数の
予測を用いたDCT係数の符号化器及び復号化器を示した
図面である。
【図４】 0でないAC係数のみを予測するための本発明
による離散コサイン変換係数の予測方法及び離散コサイ
ン変換係数の符号化方法を説明するための図面である。
【図５】 空間領域上の隣接ブロックの画素データの垂
直/水平方向投影値または加重値を用いた本発明による
離散コサイン変換係数の予測方法を説明するための図面
である。
【図６】 本発明による離散コサイン変換係数の予測方
法を用いた離散コサイン変換係数の符号化方法の流れ図
である。
【符号の説明】
３０２ ＤＣＴ ３０４ 量子化器 ３０６ ＤＣ／ＡＣ係数予測器 ３０８ ＶＬＣ符号化器 ３１０ ＶＬＣ復号化器 ３１２ ＤＣ／ＡＣ補償器 ３１４ 逆量子化器 ３１６ ＩＤＣＴ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 離散コサイン変換領域で量子化されたAC
    係数の垂直または水平成分領域をスキャニングして0で
    ないAC係数の位置情報を得る段階と、 前記位置情報及び隣接ブロックの量子化されたDC係数と
    AC係数を用いて現在ブロックのDC係数及び垂直または水
    平成分領域の0でないAC係数のみを予測する段階とを含
    むことを特徴とする離散コサイン変換係数の予測方法。
  2. 【請求項２】 離散コサイン変換領域で量子化されたAC
    係数の垂直または水平成分領域をスキャニングして0で
    ないAC係数の位置情報を得る段階と、 前記位置情報及び隣接ブロックの量子化されたDC係数と
    AC係数とを用いて現在ブロックのDC係数及び垂直または
    水平成分領域の0でないAC係数のみを予測する段階と、 前記位置情報及び予測値を用いてDC係数及び0でない垂
    直または水平成分領域のAC係数の絶対値の誤差を符号化
    し、残り非予測AC係数に対しては変形されたジグザグス
    キャニングを用いて符号化する段階とを含むことを特徴
    とする離散コサイン変換係数の符号化方法。
  3. 【請求項３】 a) 空間領域上で現在ブロックの最も隣接
    したブロックの画素データを水平または垂直方向に投影
    する段階と、 b) 前記水平または垂直方向に投影された画素データをD
    CT及び量子化した後、離散コサイン変換領域で隣接ブロ
    ックの量子化されたDC係数とAC係数とを用いて現在ブロ
    ックのDC係数及びAC係数とを予測する段階とを含むこと
    を特徴とする離散コサイン変換係数の予測方法。
  4. 【請求項４】 a) 空間領域上で現在ブロックの隣接ブロ
    ックの画素データに現在ブロックと最も隣接したブロッ
    クから最も遠く離れたブロック方向に加重値を小さく適
    用する段階と、 b) 前記加重値の適用された隣接ブロックの画素データ
    をDCT及び量子化した後、離散コサイン変換領域で隣接
    ブロックの量子化されたDC係数とAC係数とを用いて現在
    ブロックのDC係数及びAC係数を予測する段階とを含むこ
    とを特徴とする離散コサイン変換係数の予測方法。
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