JPS63268387A - 直交変換ベクトル、スカラ−混合量子化方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、ＴＶ会議装置やカラーファクシミリ等の画
像コーデックに用いられる直交変換ベクトル、スカラー
混合量子化方式に関する。

（従来の技術） 直交変換を用いた画像伝送装置において、画面をブロッ
ク分割した後の直交変換面、直交変換差分面、又は差分
直交変換面の各係数のうち絶対値の大きなもの（有意係
数）を伝送する場合、まず各有意係数の値を量子化して
しかる後に量子化値を伝送する。従って量子化する際の
量子化誤差は再生画の画質に直接影響をおよぼすことに
なり、特に低ビツト量子化を行なうほどその影響は顕著
となる。そこで一般的には変換面ブロック内の各係数の
分散（又は標準偏差）さらには、人間はあまり細かい絵
柄は認識していないという視覚特性も利用し、これらに
応じて量子化ビット配分及び最適量子化器を決定してい
る。そのため、ブロック内の各係数のうち、低周波成分
ｌこは量子化ビット配分を多く割り当て、高周波成分に
は少なく割り当てることｌこなるのが普通である。尚、
ブロック内の各係数を量子化するのにスカラー量子化（
ＳＱ）のみ、あるいはベクトル量子化（ＶＱ）のみを用
いているため、それぞれの場合の各ビット配分は例えば
第７図（ａ）　、　（ｂ）のようになる（ａ）はベクト
ル量子化、（ｂ）はスカラー量子化。図中の数字は量子
化ビット数。） ここでまずスカラー量子化について考える。スカラー量
子化は各係数ごとに量子化する手法であるから画像の動
き等に対して柔軟性があり、特に視覚特性上重要な低周
波成分に多くのビット配分を割り当てることができる。

しかし、第７図（ｂ）にも示したように高周波成分に対
しては１ビツトあるいは２ビツトの量子化が行なわれる
ことになり、例えば１ビツト景子化についてみると逆量
子化の際ｌこ２つの値しかとり得ないことになる。この
ため高周波成分の量子化誤差が大きくなり、特に動画の
場合、輪郭が二ｚｉこなったり画面全体がぼけたりする
原因になる。画像の帯域圧縮伝送という立場からすれば
、１ブロツク当りに割り当てられる総ビット数ｌこは限
りがあるから、上記のように少ないビット数が割り当て
られる係数が必ず出てくる。

一方ベクトル量子化の場合を考えると、数個の係数をま
とめて量子化ビット数が割り当てられるため、例えばス
カラー量子化で１ビツトが割り当てられた係数がｎ個あ
った場合、それらの係数をまとめて１つのベクトルとし
て最ｉＳ％ｎピッｌ−’）割り当てれば全体のビット数
を増やさずに逆量子化し゛た場合の各係数の値はｌ係数
につき２１個までの値をとり得る。従ってスカラー量子
化ｔこ比べて量子化誤差を小さくすることができる。し
かし、低周波成分ｌこついてはスカラー量子化と同程度
の量子化を行なおうとすれば割り当てられるビット数が
多くなり、（例えばスカラー量子化で８ビツトを割り当
てられている係数を３個まとめたとすると２４ビツトを
割り当てることになり、コードブックのメモリが大きく
なりすぎる、あるいは量子化する場合の検索時間がかか
りすぎるなどの点で不都合が生じる。また、常にいくつ
かの係数をまとめているため、スカラー量子化に比べて
柔軟性に乏しい（ベクトルを変更するとコードブック作
成の段階からすべてやり直さなくてはならない）。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来はブロック内の各係数をスカラー量子化
のみ、あるいはベクトル量子化のみで行なっていたので
、スカラー量子化の場合、高周波成分の量子化ビット配
分が少なく逆量子化後の値にバラエティがないため量子
化誤差が大きくなり、またベクトル量子化の場合、性能
を上げようとすると低周波成分のコードブックが大きく
なりすぎて検索時間や柔軟性に不都合が生じるという欠
点があった。

本発明はこの点に基づき、スカラーを量化、ベクトル量
子化それぞれの利点を生かしてブロック内の各係数を量
子化する際に低周波成分については実現しやすく、シか
も柔軟性をもたせるためにスカラー量子化を行ない、高
周波成分については量子化誤差を減らすためｌこ逆量子
化後の値ｌこバラエティをもたせることができるベクト
ル量子化を行なうことによって、全体として再生画の画
質を向上させることを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題を解決するための手段） 本発明はブロック内の各係数を量子化する際に第６図に
示すように、直流成分と交流成分のうちの低周波成分の
ように、視覚特性上特に重要な部分、あるいはすべてを
スカラー量子化した場合に比較的多くの量子化ビット配
分が割り当てられる部分はスカラー量子化を行ない、交
流成分のうちの高周波成分のように、すべてをスカラー
量子化した場合に比較的少ない量子化ビット配分しか割
り当てられない部分についてはベクトル量子化を行なう
。

なお、ベクトル量子化については、コードブックにいか
に汎用性をもたせるかが重要な問題であり、そのために
平均値分離ＶＱあるいは平均領分離正規化ＶＱ等が行な
われている。直交変換係数の値については各係数ごとの
１画面についての平均値はほぼ夏であるので、この場合
は正規化係数（分散又は標準偏差）のみを伝送すればよ
い。

（作　用） このようにブロック内の直交変換係数を量子化する際に
直流成分、及び交流成分のうちの低周波成分については
スカラー量子化、交流成分のうちの高周波成分について
はベクトル量子化を行なうことによって、視覚特性上特
に重要な低周波成分については各係数ごとに柔軟に量子
化することによって目的とする画質に応じて量子化誤差
の少ない処理ができ、また、高周波成分についても総ビ
ット数を増やすことなしｌこ量子化誤差を減らし、二重
−輪郭やエツジのぼけを極力おさえることが可能となる
。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳述する。

第１図は本発明の一実施例の送信側のブロック図である
。入力端から入力されたアナログ信号がＡ／Ｄ変換器１
６１でディジタル信号ｌこ変換され、ブロック分割回路
１０２でブロックに分割（本実施例では８×８画素／ブ
ロック）された後離散コサイン変換（ＤＣＴ）回路１０
３でＬ）ＣＴが施こされる。

ＤＣＴ後減算器１０４においてフレームメモリ１１０１
こ蓄えられている一画面前の信号との差がとられ有意ブ
ロック判定回路１０５で情報量を多く含んでいる有意ブ
ロックのみが選択され、次の領域分割及び有意動領域検
出回路１０６に送られる。ここではブロック内をいくつ
かの領域に分割し、各領域ごとに含まれる係数の絶対値
和を計算して、その値があらかじめ定められたスレッシ
ールド以上の値である領域のみを有意動領域としてその
中ｌこ含まれる係数の値を量子化器１０７で量子化して
送信側バクファ１１１から伝送路へ伝り出す。

ここで量子器１０７はスカラー、及びベクトルのいずれ
の量子化でも行なえるベクトル、スカラー混合量子化器
であり、１０６で有意動領域と判定された領域がベクト
ル量子化されるべき領域か、スカラー量子化されるべき
領域かによって、それぞれベクトル量子化、あるいはス
カラー量子化する。

なお、ベクトル量子化すべき領域かスカラー量子化すべ
き領域かはあらかじめ定めておく。この部分について以
下でさらに詳しく述べる。

今、第２図に示すようにブロック内を■〜■の５つの領
域に分割し、■〜のの領域を伝送対象領域とする（領域
［Ｆ］については伝送せず、常にＯにリセットしてオく
）。また、このブロック内の各係数をすべてスカラー量
子化しようとした場合、第３図に示したような量子化ピ
ッド配分Ｃ仁なうたとする。このうち、量子化ビット数
３ビツト以上についてはそのままスカラー量子化とし、
２ビツト、１ビツトを割り当てられた係数についてはそ
れらの係数をいくつかまとめてベクトル量子化を行なう
。これらｆこついて何ビットのベクトル量子化が可能か
という点についてはシステム全体の性能ｌこもよるが、
例えばスカラー量子化ビット配分２ビツトが割り尚てら
れた係数については、第４図（ａ）のように５つずつま
とめて２つのベクトルとすると、（図の斜線部）　各ベ
クトルにつき１０ビツト以下のベクトル量子化が可能と
なる。またスカラー量子化ビット配分１ビツトが割り当
てられた係数Ｉこついては第４図（ｂ）に示すようｆζ
７つを１つのベクトルにまとめると（図の斜線部）、７
ビツト以下のベクトル量子化ができる。仮にいま第４図
（ａ）ｌこついては各々８ビツトベクトル量子化第４図
（ｂ）については５ビツト量子化を行なうと、１つの係
数についてみたとき第４図（ａ）ではスカラー量子化で
とり得る値は４値であったものがベクトル量子化では２
５６値、同様に第４図（ｂ）についてはスカラー量子化
では２値であったものがベクトル量子化では３２値にそ
れぞれ増加している。

一方局部復号器については逆量子化器１０８で有意動領
域係数がそれぞれベクトル、スカラー逆量子化され、加
算器１０９で現在の信号が再生されてフレームメモリ１
１０内に格納される。

なお、この実施例ではフレーム間差分信号を用いている
か、この部分を取り除いたＭ信号に対する符号化につい
ても同様の操作が可能である。

この場合第１図の１０８〜１１０の部分は不必要となる
。

第５図は不発明の別の一実施例の送信側のブロック図で
ある。まず、入力端から入力されたアナログ画像信号が
Ａ／Ｄ変換器２０１でディジタル信号に変換され、ブロ
ック分割回路２０２でブロックｌこ分割された後、各ブ
ロックごとに動き検出回路２０４に送られる。ここでは
１画面前の信号との間でブロックの位置をずらしながら
最も二乗誤差が小さくなる位置を決定し、現在の位置か
らの動き量を動きベクトルとして検出する。この動きベ
クトルをもとにして可変遅延２０５によりフレームメモ
リ２１４内から上記の差をとるべき位置のブロックを取
り出し減算器２０３で現信号との間で差分をとって有意
ブロック判定回路２０６へ伝送される。

ここで、あらかじめ定められているスレッシールド以上
の情報量をもつブロックのみが有意ブロックとしてＤＣ
Ｔ回路２０７でＤＣＴされ、領域分割及び有意動領域検
出回路２０８へ伝られる。ここでは、第１図の実施例で
示したようにブロック内をいくつかの領域に分割して、
有意動領域を検出しその領域についてのみ量子化器２０
９でベクトル量子化あるいはスカラー量子化が行なわれ
、その後送信側バッファ２１５から伝送路へ送り出され
る。なおブロック内の各領域のうちどこまでをベクトル
量子化にし、どこまでをスカラー量子化にするかという
点ｌこついて、第１図の実施例では第３図の１ビツト、
２ビット配分された係数についてのみベクトル量子化と
したが、これを３ビット配分された係数、４ビット配分
された係数等にまで拡張してもよい。

局部復号器については逆量子化器２１０で逆量子化“さ
れた後プロ、り再成回路２１１で現在の変換面ブロック
が再成され、ＩＤＣＴ回路２１２でＩ　ＤＣＴされた後
に加算器２１３で輝度面における現在のブロックが再成
されてフレームメモリ２１４１こ格納される。

尚、上記ブロック、すなわち直交変換ベクトル、スカラ
ー混合量子化されるブロックが動画像伝送の場合、ブロ
ック内の各係数の絶対値和の大きな有意ブロックとする
必要がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ブロック内の各係
数を量子化する際にスカラー量子化、及びベクトル量子
化の利点をそれぞれ取り入れて同一ブロック内にスカラ
ー量子化とベクトル量子化を混在させること′ができる
。従ってスカラー量子化ｌこおける適応的な柔軟性とベ
クトル量子化における逆量子化後の値のバラエティの多
さという両方の利点を適応的ｌこ取り入れることｌこよ
って量子化誤差を減少させるとともｆこ所望の画質に応
じて柔軟なビット配分も行なえるので主観評価が向上す
ることになる。さらにベクトル量子化のみを用いた場合
ｌこ比べて、スカラー量子化混在の方がコードブック等
のハードウェアの点でも小さくすることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の送信側を示したブロック図
、第２図はブロック内の領域分割（４分割）を示した図
、第３図はすべてをスカラー量子化する場合の各係数の
ビット配分の一例を示した図、第４図・はブロック内の
ベクトル量子化すべき係数を示した図、第５図は本発明
の別の一実施例の送信側を示したブロック図、第６図は
ブロック内のベクトル、スカラー混合量子化の一例を示
した概念図、第７図（ａ）は従来のスカラー量子化のビ
ット配分の一例を示した図、第７図中）は従来のベクト
ル量子化のビット配分の一例を示した図である。 １０４．２０３・・・減算器、１０９，２１３・・・加
算器、１５０・・・８Ｘ８ブロツク、１６１，１６２・
・・５次元のベクトル、１６３・・・７次元のベクトル
、１７１・・・スカラー量子化をする部分、１７２・・
・ベクトル量子化をする部分、１７３・・・常にＯにリ
セットしておいて伝送しない部分、１８０・・・ベクト
ル量子化されるベクトル。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）画面をブロック分割し、各ブロックごとの直交変
   換信号、直交変換信号の前画面との差分信号、あるいは
   前画面との差分信号の直交変換信号を伝送する方式にお
   いて、ブロック内の各係数のうちベクトル量子化をする
   部分とスカラー量子化をする部分とを分けて量子化する
   ことを特徴とする直交変換ベクトル、スカラー混合量子
   化方式。
2. （２）ブロック内の各係数のうち、低周波成分をスカラ
   ー量子化、高周波成分をベクトル量子化することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の直交変換ベクトル、
   スカラー混合量子化方式。
3. （３）ベクトル、スカラー混合量子化をされる上記ブロ
   ックが動画像伝送の場合、ブロック内の各係数の絶対値
   和の大きな有意ブロックであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の直交変換ベクトル、スカラー混合
   量子化方式。