JPH1023428A - 画像符号化装置と画像復号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の予測符号化では、予測値との差分値を
非線形符号化して伝送していたため、伝送路誤りが伝搬
する。また予測値毎に量子化器を切替えて誤り伝搬を改
善する方法では、複数の非線形量子化に対するROMテー
ブル等を準備しておく必要があるため、回路規模の増大
を招いた。本発明は比較的小さな回路規模で、画質を劣
化させずに誤り伝搬の影響を低減する画像符号化方法を
提供する。 【解決手段】 画素値入力部101から入力される画素値
に対して、入力画素周辺の画素を用いて予測値が予測値
生成部106で生成される。線形量子化器生成部102および
非線形量子化器生成部103で、入力画素値に対する量子
化代表値が設定される。量子化部104は、入力値に最も
近い量子化代表値を選択して出力部105に出力する。こ
れにより、量子化テーブルを準備せずに効率の良い非線
形量子化を実行でき、入力画素値を直接量子化するた
め、伝送路誤りの影響が非常に小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＴＶ信号を画像符号
化により圧縮してVTRに記録または再生する画像符号化
装置とその画像復号化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＴＶ信号を高画質で圧縮する方法として
予測符号化がある。予測符号化とは符号化すべき入力画
素に対して予測値を生成し、入力画素と予測値の差分値
を非線形量子化して伝送する方式である。予測符号化
は、回路規模が小さく圧縮率が低い（圧縮後のデータレ
ートが高い）場合には高画質が得られることから広く適
用されてきた。

【０００３】さて予測符号化では、予測値との差分値を
伝送するため、伝送路誤り等で予測値が誤ると、再生時
にその誤りが伝搬してしまうという問題が発生してしま
った。これに対して誤り伝搬を一定範囲内で止めるため
に、定期的にＰＣＭ値を挿入する方法が存在するが、圧
縮率の低下や画質のむらを起こしていた。

【０００４】一方圧縮率を低下させずに誤り伝搬を防ぐ
方法として現在出願中の特願平8-79795号およびに特願
平8-139871号示された方法がある。前記特許では基本的
に入力画素値を直接量子化するため（差分を量子化する
のではない）、予測値の誤りがほとんど伝搬しない。本
発明は、圧縮を行なわない範囲を有することにより、前
記特許より高画質の再生画像を提供することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように通常の予
測符号化では、伝送路誤りの影響が伝搬して画質を大幅
に劣化させてしまうという課題があった。本発明はこの
ような従来の予測符号化における課題を解決することを
目的とし、かつ、現在出願中の特願平8-79795号および
特願平8-139871号が全レンジに対して非線形量子化を行
っているのを所定の範囲に対しては量子化を行なわない
ことから高画質の再生画像を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の本発明は、n+kビ
ットのダイナミックレンジを有する画素値をnビットで
符号化して伝送する際に、入力画素の周辺の画素から入
力画素値に対する予測値を生成する予測値生成手段と、
n+kビット精度において(2ⁿ-m)個のレベルが存在する所
定の範囲は、１レベル量子化幅の線形量子化代表点をも
ち、それ以外の範囲は量子化幅が2^h（h>k）でi(i<m)個
を有する２段階線形量子化器を生成する線形量子化器生
成手段と、前記２段階線形量子化器に対して前記予測値
の周辺付近に(m-i)個以下の量子化代表点を追加して予
測値付近の量子化幅を前記線形量子化器より小さくした
非線形量子化器を生成する非線形量子化器生成手段と、
前記非線形量子化器で入力画素値を量子化する量子化手
段と、前記量子化手段で選択された量子化値を伝送する
ことを特徴とする画像符号化装置である。

【０００７】第２の本発明は、n+kビットのダイナミッ
クレンジを有する画素値をnビットで符号化して伝送す
る際に、入力画素の周辺の画素から入力画素値に対する
予測値を生成する予測値生成手段と、n+kビット精度に
おいて(2ⁿ-m)個のレベルが存在する所定の範囲は、入力
画素値をそのままにして、それ以外の部分は入力画素値
を2^h（h>k）で除算して前記所定の範囲の画素値を考慮
した２段階線形量子化値を生成する２段階線形量子化値
生成手段と、前記入力画素値が前記所定の範囲外である
場合に前記入力画素値と前記予測値の差分値によって前
記２段階線形量子化値を補正して非線形量子化値を生成
する非線形量子化値生成手段と、前記非線形量子化値を
伝送することを特徴とする画像符号化装置である。

【０００８】第３の発明は、n+kビットのダイナミック
レンジを有する画素値をnビットで符号化して伝送され
たデータを復号化する際に、入力量子化値の周辺の画素
から入力量子化値に対する予測値を生成する予測値生成
手段と、n+kビット精度において(2ⁿ-m)個のレベルが存
在する所定の範囲は、１レベル量子化幅の線形量子化代
表点をもち、それ以外の範囲は量子化幅が2^h（h>k）でi
(i<m)個を有する２段階線形量子化器を生成する線形量
子化器生成手段と、前記２段階線形量子化器に対して前
記予測値の周辺付近に(m-i)個以下の量子化代表点を追
加して予測値付近の量子化幅を前記線形量子化器より小
さくした非線形量子化器を生成する非線形量子化器生成
手段と、前記非線形量子化器で入力量子化値を逆量子化
する逆量子化手段と、前記逆量子化手段で再生された再
生値を出力することを特徴とする画像復号化装置であ
る。

【０００９】第４の発明は、n+kビットのダイナミック
レンジを有する画素値をnビットで符号化して伝送され
たデータを復号化する際に、入力量子化値の周辺の画素
から入力量子化値に対する予測値を生成する予測値生成
手段と、n+kビット精度において(2ⁿ-m)個のレベルが存
在する所定の範囲は、入力量子化値をそのままにして、
それ以外の部分は前記所定の範囲の量子化値を考慮し
て、予測値を2^h（h>k）倍して線形量子化再生値を生成
する線形量子化再生値生成手段と、前記入力量子化値と
前記予測値の差分値によって前記予測値または前記線形
量子化再生値を補正して再生値を生成する逆量子化手段
と、具備することを特徴とする画像復号化装置である。

【００１０】

【発明の実施の形態】

（実施例１）以下に本発明を実施例を用いて説明する。
図１は本発明の画像符号化装置の第１の実施例のブロッ
ク図である。図１の101は画素値入力部、102は線形量子
化器生成部、103は非線形量子化器生成部、104は量子化
部、105は出力部、106は予測値生成部である。

【００１１】次に第１の実施例の装置の動作を説明す
る。ここでは説明を簡単にするために入力画素値が9ビ
ット（n+k）で表されており、符号化後の量子化値が8ビ
ット（n）であるとする。ここで n = 9, k = 8で
ある。

【００１２】画素値入力部101から入力される画素値に
対して、入力画素の周辺の画素を用いて9ビットの予測
値が予測値生成部106で生成される。ここで予測値は周
辺画素の量子化値から得られる画素値の線形和で生成さ
れる。ただし、予測値が正の値で64以下の場合は64と
し、負の値で-64以上の場合は-64とする。生成された予
測値を元に線形量子化器生成部102および非線形量子化
器生成部103で、入力画素値に対する量子化代表値が設
定される。量子化部104は、入力値に対して最も近い量
子化代表値を選択して出力部105に出力する。

【００１３】図２は量子化代表値の設定例である。図２
の例では予測値が"76"の場合を想定している。ここで線
形量子化器生成部102では、予測値76を量子化代表値と
して含む線形量子化代表値を設定する。図２の例では、
予測値76を中心とした4レベル（2^h = 4）毎の量子化
代表値をまず設定する。-64以下の領域も同様にする。
またここで割り当てられる量子化代表値の数を224個（1
レベルが128, i =96, m = 128 ）とする。

【００１４】次に非線形量子化器生成部103では、予測
値76の前後８レベルの範囲に合計6個の量子化代表値を
追加している。これによって予測値の周辺だけは、量子
化幅が小さく、それ以外の部分は4レベル毎の量子化幅
となる。また量子化代表値の総数は240個（< 2ⁿ）とな
り、8ビットで表示できる。

【００１５】そこで-64から64の領域は量子化を行なわ
ないで、64以上の最も小さい値の量子化代表値に対する
量子化値を65とし、かつ、-64以下の最も大きい値の量
子化代表値に対する量子化値を-65とすることによっ
て、最も小さい量子化代表値から順に小さい値の量子化
値を割り当てる。したがって量子化代表値が小さい順
に、-128から127までの量子化値が割り当てられる。

【００１６】以上のように第１の画像符号化装置の実施
例では、所定の領域には量子化を行なわず、それ以外の
領域も基本的に線形量子化を用いて予測値付近のみに量
子化代表値を追加するため、非線形量子化であるにも関
わらずROMテーブル等を必要としない。また入力画素値
を直接量子化するため、量子化値代表値（画素値）と量
子化値の大小関係が一致する。このため各量子化値自体
が絶対的なレベル情報を含んでいるため、予測値が誤っ
た場合にも誤り伝搬がほとんど発生しない。図２の例で
は、予測値周辺に追加された１６個（正の範囲で８個、
負の範囲で８個）の量子化代表値の部分（非線形部分）
が影響が発生するだけである。

【００１７】次に上記のようにして符号化されたデータ
を復号化する第１の画像復号化装置の実施例を図３を用
いて説明する。図３の301は量子化値入力部、302は逆量
子化部、303は出力部である。

【００１８】図３の実施例では、図１の実施例と同様に
予測値生成部106で生成される予測値に基づいて、線形
量子化器生成部102および非線形量子化器生成部103で、
予測値周辺の量子化幅のみが小さい非線形量子化器が生
成される。このようにしてできた量子化器を用いて逆量
子化部302では量子化値入力部301から入力される量子化
値を逆量子化した再生値を出力303に出力する。

【００１９】このように第１の画像復号化装置の実施例
では、上記の符号化装置と同様にROMテーブル等を用い
ずに非線形量子化の逆量子化を実現できるため、非常に
小さい回路で復号化回路を実現できる。

【００２０】（実施例２）以下に本発明を実施例を用い
て説明する。図４は本発明の画像符号化装置の第２の実
施例のブロック図である。図４で401は入力値制限部、4
02は予測値生成部である。

【００２１】次に第２の実施例の装置の動作を説明す
る。ここでは説明を簡単にするために入力画素値が9ビ
ット（n+k）で表されており、符号化後の量子化値が8ビ
ット（n）であるとする。ここで n = 9, k = 8で
ある。

【００２２】画素値入力部101から入力される画素値に
対して、入力画素の周辺の画素を用いて9ビットの予測
値が予測値生成部402で生成される。ここで予測値は周
辺画素の量子化値から得られる画素値の線形和で生成さ
れる。ただし、予測値が64以下の場合は64とする。入力
制限部401は、入力値を-128以上に制限する。生成され
た予測値を元に線形量子化器生成部102および非線形量
子化器生成部103で、入力画素値に対する量子化代表値
が設定される。量子化部104は、入力値に対して最も近
い量子化代表値を選択して出力部105に出力する。

【００２３】図５は量子化代表値の設定例である。図５
の例では予測値が"76"の場合を想定している。ここで線
形量子化器生成部102では、予測値76を量子化代表値と
して含む線形量子化代表値を設定する。図５の例では、
予測値76を中心とした4レベル（2^h = 4）毎の量子化
代表値をまず設定する。またここで割り当てられる量子
化代表値の数を240個（1レベルが192, i = 48, m=6
4 ）とする。

【００２４】次に非線形量子化器生成部103では、予測
値76の前後８レベルの範囲に合計８個の量子化代表値を
追加している。これによって予測値の周辺だけは、量子
化幅が小さく、それ以外の部分は4レベル毎の量子化幅
となる。また量子化代表値の総数は248個（< 2ⁿ）とな
り、8ビットで表示できる。そこで最も小さい値の-128
から64は量子化を行なわないで、それ以外の最も小さい
値の量子化代表値に対する量子化値を65とし、小さい量
子化代表値から順に小さい値の量子化値を割り当てる。
したがって量子化代表値が小さい順に、-128から127ま
での量子化値が割り当てられる。

【００２５】以上のように第２の画像符号化装置の実施
例では、所定の領域には量子化を行なわず、それ以外の
領域も基本的に線形量子化を用いて予測値付近のみに量
子化代表値を追加するため、非線形量子化であるにも関
わらずROMテーブル等を必要としない。また入力画素値
を直接量子化するため、量子化値代表値（画素値）と量
子化値の大小関係が一致する。このため各量子化値自体
が絶対的なレベル情報を含んでいるため、予測値が誤っ
た場合にも誤り伝搬がほとんど発生しない。図５の例で
は、予測値周辺に追加された８個の量子化代表値の部分
（非線形部分）が影響が発生するだけである。

【００２６】次に上記のようにして符号化されたデータ
を復号化する第２の画像復号化装置の実施例を図６を用
いて説明する。図６の301は量子化値入力部、302は逆量
子化部、303は出力部である。

【００２７】図６の実施例では、図４の実施例と同様に
予測値生成部402で生成される予測値に基づいて、線形
量子化器生成部102および非線形量子化器生成部103で、
予測値周辺の量子化幅のみが小さい非線形量子化器が生
成される。このようにしてできた量子化器を用いて逆量
子化部302では量子化値入力部301から入力される量子化
値を逆量子化した再生値を出力303に出力する。

【００２８】このように第２の画像復号化装置の実施例
では、上記の符号化装置と同様にROMテーブル等を用い
ずに非線形量子化の逆量子化を実現できるため、非常に
小さい回路で復号化回路を実現できる。

【００２９】（実施例３）次に図７を用いて第２の本発
明の画像符号化装置の実施例を説明する。図７の701は
線形量子化値生成部、702は非線形量子化値生成部、703
はスイッチである。

【００３０】画素値入力部101から入力される画素値に
対して、入力画素の周辺の画素を用いて9ビットの予測
値が予測値生成部106で生成される。また画素値入力部1
01からの入力値は、線形量子化値生成部701で2^hで除算
されて、かつ、-64から64までの間の値を考慮した線形
量子化値に変換される。

【００３１】線形量子化値は、非線形量子化値生成部70
2で入力値と予測値の差分値を基に補正されて非線形量
子化値に変換されて出力する。スイッチ703は入力画素
値が9bit精度で、-64から64までの場合は入力画素値を
選択し、それ以外の場合は非線形量子化値を出力部106
に出力する。

【００３２】ここで画像符号化のアルゴリズムを以下に
数式を用いて説明する。ここでは図８に示すように入力
画素値が9ビット（n+k）で表されており、符号化後の量
子化値が8ビット（n）であるとする（n = 8, k =
1）。更に図８のように量子化幅が４レベルの線形量子
化器に対して、予測値（図８の例では"80"）に隣接する
量子化幅１の１２個の量子化代表値と量子化幅２の４個
の量子化代表値の合計１６個の量子化代表値を配置して
いる。（負の領域でも同様に配置する。）また以下のア
ルゴリズムでは、P(t)は時刻tに生成された予測値を表
し、I(t)は時刻tに生成された入力画素値 、Q(t)は時
刻tに生成された量子化値を示す。更に説明を簡単にす
るため、予測値は直前の時刻の再生値を使うものとす
る。

【００３３】＜画像符号化アルゴリズム＞予測値 P(t)
>= 64 または P(t) <= -64 である。 (1) if ( P(t) > 0 ) { if ( P(t) < 74 ) PQ = P(t); else if ( P(t) < 82 ) PQ = P(t)-(P(t)-72)/2; else PQ = ((P(t)-64)+3)/4+72;} else { if ( P(t) > -74 ) PQ = P(t); else if ( P(t) > -82 ) PQ = P(t)+(P(t)+72)/2; else PQ = ((P(t)+64)+3)/4-72;} (2) E = I(t) - P(t); (3) E2 = E/2; E4 = E/4; (4) if ( ( E < 0 && P(t) > 0 )|| ( E > 0 && P(t) < 0 ) ){ E21 = -4; E41 = -8;} else { E21 = 4; E41 = 8;} (5) if ( |E| > 16 ) Q(t)=PQ+E4+E41; P(t+1)=P(t)+E4×4; else if ( |E| > 8 ) Q(t)=PQ+E2+E21; P(t+1)=P(t)+E2×2; else Q(t)=PQ+E; P(t+1)=P(t)+E; (6) P(t+1)をフィードバックする。

【００３４】以上のようなアルゴリズムによって、入力
画素値I(t)が量子化値Q(t)に変換される。

【００３５】このアルゴリズムからも明らかなように本
発明の画像符号化は、簡単な加減算と比較のみで実行で
き、非線形量子化を用いるにも関わらずROMテーブル等
複雑な回路を必要としない。またこのアルゴリズムで
は、基本的に入力画素値を線形量子化した値とほとんど
同じ値が量子化値として得られるため、誤り伝搬の影響
がほとんど発生しない。

【００３６】次に図９を用いて画像復号化装置の第３の
実施例を説明する。図９の901は線形再生値生成部、902
は非線形量子化値再生値生成部、903は予測値線形量子
化値生成部である。

【００３７】まず図９の予測値生成部106は予測値を生
成する。線形再生値生成部901は、量子化値入力部301か
ら入力される入力量子化値を所定の範囲を考慮して、2^h
(h>k)倍して線形再生値に変換する。

【００３８】予測値線形量子化値生成部903では、所定
の範囲を考慮して、予測値を2^hで除算して予測値線形量
子化値に変換する。非線形量子化再生値生成部902で
は、入力量子化値と予測値線形量子化値の差分値によっ
て生成される補正値を、線形再生値または予測値に加算
して量子化再生値に変換する。出力部303は量子化再生
値を出力する。スイッチ703は入力画素値が9bit精度
で、-64から64までの場合は入力量子化値を選択し、そ
れ以外の場合は逆量子化部302の出力である量再生値を
出力部303に出力する。

【００３９】ここで画像復号化のアルゴリズムを以下に
数式を用いて説明する。ここでは符号化と同様に、図８
に示すように入力画素値が9ビット（n+k）で表されてお
り、符号化後の量子化値が8ビット（n）であるとする
（n = 8, k = 1）。更に図８のように量子化幅が
４レベルの線形量子化器に対して、予測値（図８の例で
は"80"）に隣接する量子化幅１の１２個の量子化代表値
と量子化幅２の４個の量子化代表値の合計１６個の量子
化代表値を配置している（負の領域でも同様に配置す
る）。

【００４０】また以下のアルゴリズムでは、P(t)は時刻
tに生成された量子化再生値および予測値を表し、Q(t)
は時刻tに入力された入力量子化値を示す。更に説明
を簡単にするため、予測値は直前の時刻の量子化再生値
を使うものとする。

【００４１】＜画像復号化アルゴリズム＞予測値 P(t)
>= 64 または P(t) <= -64 である。 (1) if ( P(t) > 0 ) { if ( P(t) < 74 ) PQ = P(t); else if ( P(t) < 82 ) PQ = P(t)-(P(t)-72)/2; else PQ = ((P(t)-64)+3)/4+72;} else { if ( P(t) > -74 ) PQ = P(t); else if ( P(t) > -82 ) PQ = P(t)+(P(t)+72)/2; else PQ = ((P(t)+64)+3)/4-72;} (2) EQ = Q(t) - PQ; (3) if ( ( EQ < 0 && P(t) > 0 ) || ( EQ > 0 && P(t) < 0 )){ EQ2 = EQ+4; EQ4 = EQ+8;} else { EQ2 = EQ-4; EQ4 = EQ-8; (4) if ( |EQ| > 12 ) P(t+1) = P(t)+EQ4×4; else ( |EQ| > 8 ) P(t+1) = P(t)+EQ2×2; else P(t+1) = P(t)+EQ; (5) P(t+1)をフィードバックする。

【００４２】上記の画像復号化アルゴリズムも非線形量
子化を用いているのにも関わらず、逆量子化用のROMテ
ーブル等を用いずに、簡単な加減算と比較のみで実現で
きている。したがって予測値によって量子化器が適応的
に変化するにも関わらず非常に小さい回路で実現でき
る。

【００４３】（実施例４）次に図７を用いて第２の本発
明の画像符号化装置の実施例を説明する。図７の1001は
入力値制限部、701は線形量子化値生成部、702は非線形
量子化値生成部、1002はスイッチである。

【００４４】画素値入力部101から入力される画素値に
対して、入力画素の周辺の画素を用いて9ビットの予測
値が予測値生成部402で生成される。入力制限部1001
は、入力値を-128以上に制限する。また画素値入力部10
1からの入力値は、線形量子化値生成部701で2^hで除算さ
れて、かつ、-128から64までの間の値を考慮した線形量
子化値に変換される。

【００４５】線形量子化値は、非線形量子化値生成部70
2で入力値と予測値の差分値を基に補正されて非線形量
子化値に変換されて出力する。スイッチ1002は入力画素
値が9bit精度で、-128から64までの場合は入力画素値を
選択し、それ以外の場合は非線形量子化値を出力部105
に出力する。

【００４６】ここで画像符号化のアルゴリズムを以下に
数式を用いて説明する。ここでは図８に示すように入力
画素値が9ビット（n+k）で表されており、符号化後の量
子化値が8ビット（n）であるとする（n = 8, k =
1）。更に図８のように量子化幅が４レベルの線形量子
化器に対して、予測値（図８の例では"80"）に隣接する
量子化幅１の１２個の量子化代表値と量子化幅２の４個
の量子化代表値の合計１６個の量子化代表値を配置して
いる。

【００４７】また以下のアルゴリズムでは、P(t)は時刻
tに生成された予測値を表し、I(t)は時刻tに生成された
入力画素値 、Q(t)は時刻tに生成された量子化値を示
す。更に説明を簡単にするため、予測値は直前の時刻の
再生値を使うものとする。

【００４８】＜画像符号化アルゴリズム＞予測値 P(t)
>= 64 である。 (1) if ( P(t) < 74 ) PQ = P(t); else if ( P(t) < 82 ) PQ = P(t)-(P(t)-72)/2; else PQ = ((P(t)-64)+3)/4+72; (2) E = I(t) - P(t); (3) E2 = E/2; E4 = E/4; (4) if ( E < 0 ){ E21 = -4; E41 = -8;} else { E21 = 4; E41 = 8;} (5) if ( |E| > 16 ) Q(t)=PQ+E4+E41; P(t+1)=P(t)+E4×4; else if ( |E| > 8 ) Q(t)=PQ+E2+E21; P(t+1)=P(t)+E2×2; else Q(t)=PQ+E; P(t+1)=P(t)+E; (6) P(t+1)をフィードバックする。

【００４９】以上のようなアルゴリズムによって、入力
画素値I(t)が量子化値Q(t)に変換される。

【００５０】このアルゴリズムからも明らかなように本
発明の画像符号化は、簡単な加減算と比較のみで実行で
き、非線形量子化を用いるにも関わらずROMテーブル等
複雑な回路を必要としない。またこのアルゴリズムで
は、基本的に入力画素値を線形量子化した値とほとんど
同じ値が量子化値として得られるため、誤り伝搬の影響
がほとんど発生しない。

【００５１】次に図９を用いて画像復号化装置の第４の
実施例を説明する。図９の901は線形再生値生成部、902
は非線形量子化値再生値生成部、903は予測値線形量子
化値生成部である。

【００５２】まず図９の予測値生成部402は予測値を生
成する。線形再生値生成部901は、量子化値入力部301か
ら入力される入力量子化値を所定の範囲を考慮して、2^h
(h>k)倍して線形再生値に変換する。

【００５３】予測値線形量子化値生成部903では、所定
の範囲を考慮して、予測値を2^hで除算して予測値線形量
子化値に変換する。非線形量子化再生値生成部902で
は、入力量子化値と予測値線形量子化値の差分値によっ
て生成される補正値を、線形再生値または予測値に加算
して量子化再生値に変換する。出力部303は量子化再生
値を出力する。スイッチ1002は入力画素値が9bit精度
で、-128から64までの場合は入力量子化値を選択し、そ
れ以外の場合は逆量子化部302の出力である量再生値を
出力部303に出力する。

【００５４】ここで画像復号化のアルゴリズムを以下に
数式を用いて説明する。ここでは符号化と同様に、図８
に示すように入力画素値が9ビット（n+k）で表されてお
り、符号化後の量子化値が8ビット（n）であるとする
（n = 8, k = 1）。更に図８のように量子化幅が
４レベルの線形量子化器に対して、予測値（図８の例で
は"80"）に隣接する量子化幅１の１２個の量子化代表値
と量子化幅２の４個の量子化代表値の合計１６個の量子
化代表値を配置している。

【００５５】また以下のアルゴリズムでは、P(t)は時刻
tに生成された量子化再生値および予測値を表し、Q(t)
は時刻tに入力された入力量子化値を示す。更に説明
を簡単にするため、予測値は直前の時刻の量子化再生値
を使うものとする。

【００５６】＜画像復号化アルゴリズム＞予測値 P(t)
>= 64 である。 (1) if ( P(t) < 74 ) PQ = P(t); else if ( P(t) < 82 ) PQ = P(t)-(P(t)-72)/2; else PQ = ((P(t)-64)+3)/4+72; (2) EQ = Q(t) - PQ; (3) if ( EQ < 0 ){ EQ2 = EQ+4; EQ4 = EQ+8;} else { EQ2 = EQ-4; EQ4 = EQ-8; (4) if ( |EQ| > 12 ) P(t+1) = P(t)+EQ4×4; else ( |EQ| > 8 ) P(t+1) = P(t)+EQ2×2; else P(t+1) = P(t)+EQ; (5) P(t+1)をフィードバックする。

【００５７】上記の画像復号化アルゴリズムも非線形量
子化を用いているのにも関わらず、逆量子化用のROMテ
ーブル等を用いずに、簡単な加減算と比較のみで実現で
きている。したがって予測値によって量子化器が適応的
に変化するにも関わらず非常に小さい回路で実現でき
る。

【００５８】なお、本発明の画像符号化装置と復号化装
置では共通の処理が多い。そこで、符号化装置と復号化
装置を切り替えて利用することによって、ほとんどの回
路を共有できるために、回路規模を大幅に低減すること
も可能になる。

【００５９】また、本実施例の非線形量子化のパターン
は一例であって、様々なパターンが実現できる。

【００６０】また、本実施例では、予測値に制限を設け
てあるが、制限がなくてもよい。以上のように本発明の
画像符号化装置と復号化装置を４つの実施例を用いて説
明した。本発明は任意の画像信号に対応可能であり、予
測値の生成方法、入力画素値や量子化値のビット数、非
線形量子化代表点の配置等も実施例以外の任意の方法を
適用可能である。またソフトウエアによる実現も可能で
ある。更に上記の複数の技術を組み合わせた画像符号化
装置、画像復号化装置も可能である。

【００６１】

【発明の効果】上記のような構成によって、本発明では
基本的に線形量子化を用いて予測値付近のみに量子化代
表値を追加するため、非線形量子化であるにも関わらず
ROMテーブル等を必要としない。また入力画素値を直接
量子化するため、量子化値代表値（画素値）と量子化値
の大小関係が一致する。このため各量子化値自体が絶対
的なレベル情報を含んでいるため、予測値が誤った場合
にも誤り伝搬がほとんど発生しない。

【００６２】また本発明の復号化装置も同様にROMテー
ブル等を用いずに非線形量子化を実現しており、回路規
模を低減できる。

【００６３】また本発明の画像符号化または復号化は、
線形量子化を基本としているため、簡単な加減算器と比
較器のみで実現できる。このため小さな回路規模で実現
できると同時に、ソフトウエアでも高速に処理すること
が可能になる。更に画像符号化および復号化の回路を共
有することによって回路規模を更に低減することも可能
である。

【００６４】また本発明の画像符号化または復号化は、
量子化を行なわない部分を持つのでその部分に対しては
エラー伝搬は生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像符号化装置の第１の実施例のブロ
ック図

【図２】本発明の画像符号化装置の第１の量子化器の説
明図

【図３】本発明の画像復号化装置の第１の実施例のブロ
ック図

【図４】本発明の画像符号化装置の第２の実施例のブロ
ック図

【図５】本発明の画像符号化装置の第２の量子化器の説
明図

【図６】本発明の画像復号化装置の第２の実施例のブロ
ック図

【図７】本発明の画像符号化装置の第３の実施例のブロ
ック図

【図８】本発明の画像符号化装置の第３の量子化器の説
明図

【図９】本発明の画像復号化装置の第３の実施例のブロ
ック図

【図１０】本発明の画像符号化装置の第４の実施例のブ
ロック図

【図１１】本発明の画像符号化装置の第４の量子化器の
説明図

【図１２】本発明の画像復号化装置の第４の実施例のブ
ロック図

【符号の説明】

１０１ 画素値入力部 １０２ 線形量子化器生成部 １０３ 非線形量子化器生成部 １０４ 量子化部 １０５，３０３ 出力部 １０６，４０２ 予測値生成部 ３０１ 量子化値入力部 ３０２ 逆量子化部 ４０１，１００１ 入力値制限部 ７０１ 線形量子化値生成部 ７０２ 非線形量子化値生成部 ７０３，１００２ スイッチ ９０１ 線形再生値生成部 ９０２ 非線形量子化再生値生成部 ９０３ 予測値線形量子化値生成部

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 n+kビットのダイナミックレンジを有す
   る画素値をnビットで符号化して伝送する際に、 入力画素の周辺の画素から入力画素値に対する予測値を
   生成する予測値生成手段と、 n+kビット精度において(2ⁿ-m)個のレベルが存在する所
   定の範囲は、１レベル量子化幅の線形量子化代表点をも
   ち、それ以外の範囲は量子化幅が2^h（h>k）でi(i<m)個
   を有する２段階線形量子化器を生成する線形量子化器生
   成手段と、 前記２段階線形量子化器に対して前記予測値の周辺付近
   に(m-i)個以下の量子化代表点を追加して予測値付近の
   量子化幅を前記線形量子化器より小さくした非線形量子
   化器を生成する非線形量子化器生成手段と、 前記非線形量子化器で入力画素値を量子化する量子化手
   段と、 前記量子化手段で選択された量子化値を伝送することを
   特徴とする画像符号化装置。
2. 【請求項２】 n+kビットのダイナミックレンジを有す
   る画素値をnビットで符号化して伝送する際に、 入力画素の周辺の画素から入力画素値に対する予測値を
   生成する予測値生成手段と、 n+kビット精度において(2ⁿ-m)個のレベルが存在する所
   定の範囲は、入力画素値をそのままにして、それ以外の
   部分は入力画素値を2^h（h>k）で除算して前記所定の範
   囲の画素値を考慮した２段階線形量子化値を生成する２
   段階線形量子化値生成手段と、 前記入力画素値が前記所定の範囲外である場合に前記入
   力画素値と前記予測値の差分値によって前記２段階線形
   量子化値を補正して非線形量子化値を生成する非線形量
   子化値生成手段と、 前記非線形量子化値を伝送することを特徴とする画像符
   号化装置。
3. 【請求項３】 入力値の大きさを制限して制限入力値を
   出力し、かつ、制限された値に対する制限量子化値を出
   力する入力値制限手段を有することを特徴とする請求項
   １または２記載の画像符号化装置。
4. 【請求項４】 入力値から固定値を加算した変換入力値
   を出力し、かつ、加算された値に対する変換量子化値を
   出力する入力値変換手段を有することを特徴とする請求
   項１または２記載の画像符号化装置。
5. 【請求項５】 線形量子化器生成手段または線形量子化
   値生成手段が、予測値を2^hで除算した余りによって線形
   量子化器の代表点の位置または入力値に前記余りによっ
   て決定されるオフセット値を加算するオフセット値加算
   手段を有することを特徴とする請求項１から４のいずれ
   か１項に記載の画像符号化装置。
6. 【請求項６】 量子化手段または非線形量子化値生成手
   段が、生成される量子化値に対して、量子化値の大きさ
   を制限する量子化値制限手段を有することを特徴とする
   請求項１から４のいずれか１項に記載の画像符号化装
   置。
7. 【請求項７】 量子化手段または非線形量子化値生成手
   段が、入力画素値が最小である場合に対応する量子化値
   が最小値となり、入力画素値が大きくなるにしたがって
   対応する量子化値も大きな値となることを特徴とする請
   求項１から４のいずれか１項に記載の画像符号化装置。
8. 【請求項８】 量子化手段または非線形量子化値生成手
   段が、特定のパターンをエラーコードと定義し、通常の
   符号化では利用しないことを特徴とする請求項１から４
   のいずれか１項に記載の画像符号化装置。
9. 【請求項９】 n+kビットのダイナミックレンジを有す
   る画素値をnビットで符号化して伝送されたデータを復
   号化する際に、 入力量子化値の周辺の画素から入力量子化値に対する予
   測値を生成する予測値生成手段と、 n+kビット精度において(2ⁿ-m)個のレベルが存在する所
   定の範囲は、１レベル量子化幅の線形量子化代表点をも
   ち、それ以外の範囲は量子化幅が2^h（h>k）でi(i<m)個
   を有する２段階線形量子化器を生成する線形量子化器生
   成手段と、 前記２段階線形量子化器に対して前記予測値の周辺付近
   に(m-i)個以下の量子化代表点を追加して予測値付近の
   量子化幅を前記線形量子化器より小さくした非線形量子
   化器を生成する非線形量子化器生成手段と、 前記非線形量子化器で入力量子化値を逆量子化する逆量
   子化手段と、 前記逆量子化手段で再生された再生値を出力することを
   特徴とする画像復号化装置。
10. 【請求項１０】 n+kビットのダイナミックレンジを有
    する画素値をnビットで符号化して伝送されたデータを
    復号化する際に、 入力量子化値の周辺の画素から入力量子化値に対する予
    測値を生成する予測値生成手段と、 n+kビット精度において(2ⁿ-m)個のレベルが存在する所
    定の範囲は、入力量子化値をそのままにして、それ以外
    の部分は前記所定の範囲の量子化値を考慮して、予測値
    を2^h（h>k）倍して線形量子化再生値を生成する線形量
    子化再生値生成手段と、 前記入力量子化値と前記予測値の差分値によって前記予
    測値または前記線形量子化再生値を補正して再生値を生
    成する逆量子化手段と、 具備することを特徴とする画像復号化装置。
11. 【請求項１１】 線形量子化器生成手段または線形量子
    化再生値生成手段が、予測値を2^hで除算した余りによっ
    て線形量子化器の代表点の位置または線形量子化再生値
    に前記余りによって決定されるオフセット値を加算する
    オフセット値加算手段を有することを特徴とする請求項
    ９または１０記載の画像復号化装置。