JPS6367080A

JPS6367080A - デ−タ符号化方法

Info

Publication number: JPS6367080A
Application number: JP61210625A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Kubota; 靖夫久保田; Yuji Kobayashi; 雄二小林; Tsutomu Wakabayashi; 若林　勉
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1986-09-09
Filing date: 1986-09-09
Publication date: 1988-03-25

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、データ圧縮のための符号化方法に係り、特に
画像データの圧縮に好適なデータ符号化方法に関する。

〔従来の技術〕

例えば、カラー階調画像データなどでは、一般のそのデ
ータ量が膨大なものとなり、このため、その伝送や蓄積
などの処理に種々の問題が生じる。

そこで、このようなデータの処理には、従来から種々の
データ圧縮のための符号化方法が用いられており、その
−例として、例えば、東京工業大学　工学部　画像情報
工学研究施設　中部　正之外２名により、印刷学会　昭
和６１年春期研究発表金において発表された、“各種直
交変換を用いた印刷用画像のデータ圧縮　第一報”と題
する論文による、いわゆるブロック符号化方式がある。

第１９図は、このようなブロック符号化による従来のデ
ータ符号化方法の一例を示したもので、この第１９図に
おいて、（ａ）は送信側を、そして（ｂ）は受信側をそ
れぞれ表しており、以下、この第１９図により従来例に
ついて説明する。

まず、（ａｌの送信側では、１）伝送すべき画像データを複数の画素からなるブロッ
ク、例えば、８×８画素、又は１６×１６画素からなる
ブロックに分割し、こうしてブロックに分けたデータＸ
１を直交変換器１に入力する。

２）直交変換器１はブロックごとのデータＸＩを直交変
換してデータＸ２とし、このデータＸ２を量子化器２に
入力する。

３）量子化器２は入力されたデータＸ２を線形に量子化
してデータＸ３を得、それを符号化器３に供給する。

４）符号化器３は、２次元配列からなるブロック内での
各データの位置ごとに、それぞれ独立に、予め所定値と
して設定しである符号化ビット数によりデータＸ３の符
号化を行ってデータＸ４を得、このデータＸ４を伝送路
に出力する。

次に、（ｂ）の受信側では、１）伝送路を介して送られてきた符号化データＸ４を復
号器４に入力し、復号したデータＸ’ｓを逆量子化器５
に入力する。

２）逆量子化器５はデータＸ’３を線形に逆量子化し、
逆量子化されたデータＸ’ｔを直交逆変換器６に入力し
、逆変換して再生画像データＸ“、を得、それを外部に
出力する。

ここで、符号化器３の出力である符号化データＸ４は、
元のブロック化データＸ＋に比してデータ圧縮されてお
り、この結果、伝送時間が短くて済むなど、データ圧縮
による効果を得ることができる。

〔発明が解決しようとする手段〕

ところで、このような直交変換を用いたデータ圧縮法で
圧縮率をさらに向上させようとした場合、２次元直交変
換によって得られた２次元配列内データのうち、高次の
データを全て零とするか、又は量子化を粗くするかの方
法が、従来から採用されていた。

しかしながら、これらの方法のうち、前者の方法では２
次元直交変換の結果を低次のデータだけで代表させて表
現したことになり、この結果、特有の粒状ノイズが再生
画像に表れ、他方、後者の方法では、画像を複数のブロ
ックに分けて２次元直交変換し、圧縮、再生した場合に
、原画像にはなかったこのブロックの境界が現れるとい
った、それぞれ視覚的に目立つ画像劣化が生ずるという
問題がある。

本発明の目的は、上記した従来技術の問題点に充分に対
処でき、画質の劣化を伴わずに充分なデータ圧縮が得ら
れるようにしたデータ符号化方法を提供することにある
。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、本発明によれば、２次元直交変換して得た
２次元配列データに対して重み付けを行うことにより達
成される。

ここで、上記した従来技術のうち、前者の方法について
さらに説明すると、このようなデータ圧縮法では、直交
変換後、量子化して得られる２次元配列データの高次の
項に零データが集中して表れるようなデータに対しては
、この零データにランレングス符号化を適用することで
大幅な圧縮率の向上が得られる。

しかしながら、一般的なデータの場合、事は簡単には運
ばない。

第２０図に、２次元直交変換後の２次元配列内データの
絶対値分布の例を示す。

この第２０図において、（ａｌは高次の項に情報量が少
ないデータの例で、（ト））は同じく多いデータの例で
ある。

上記したように、直交変換後、量子化された２次元配列
内の高次に零データが集中すれば、これらに対してラン
レングス符号を用いて表現することで圧縮率は向上され
る。ところが、第２０図（５）に示した配列内データに
関しては、Ａ、Ｂ、Ｃ点のように、零に近いが零ではな
い点が存在する為、“０の連続数”が大きくならず、圧
縮率を向」二できない。

しかして、このようなデータに対しては、第２１図に破
線で示すような重みを乗じた後、量子化することで、第
２２図（ａ）に示すデータに変換でき、“０の連続数”
が増加し、圧縮率を向上できる。

なお、このとき、Ａ、Ｂ、Ｃの点は、零に近い値であっ
た為、再生画像の劣化は目だだない。

ところが、第２０図Ｔａ１に示した配列内データに対し
ても同様に、第２１図の破線で示す重みを乗じた場合に
は、図中にＨ，Ｉで示しである大きな値のデータ（画像
の重要な周波数成分）までも零にしてしまう為に再生画
像に目ざわすな粒状ノイズが表れ、圧縮率の向上は得ら
れるものの、大きな画質劣化を伴ってしまう。

そこで、本発明では、例えば第２１図の実線に示すよう
に、データの配列内での次数に応じて所定の関数として
与えられる重み付け係数を用いるようにしている。

〔作用〕

重み付け係数がデータの次数の関数となっているため、
例えば第２０図Ｔａ１．　（ｂ）のデータに対して、そ
れぞれ第２２図（ａｌ、　（ｂ）に示すような処理を与
え、この結果、図中のＡ〜Ｇの点で表す零に近い値をも
ったデータはＡ′〜Ｇ′で示すように零とすることがで
き、他方、Ｈ，Ｉで表すデータについては、それらはＨ
’、Ｉ’　で示すように充分に残すことができ、従って
、再生画像に若干ボケが現れるものの、目ざわりな粒状
ノイズがな（、画像劣化を抑えながら充分に圧縮率を向
上できる。

〔実施例〕

以下、本発明によるデータ符号化方法について、図示の
実施例により詳細に説明する。

第１図及び第２図は本発明の一実施例で、第１図はデー
タ圧縮部（送信側）を、そして第２図はデータ伸長部（
受信側）をそれぞれ示したものである。

この実施例は、イメージスキャナなどの画像データ源か
ら供給されてくる画像データを、ダブルバッファによっ
て所定の大きさのブロックにまとめ、それを一方のダブ
ルバッファから他方のダブルバッファに順次転送させる
ようにし、この転送時にそれぞれ所定のデータ処理やデ
ータ操作が実行されていくように構成したもので、まず
、第１図のデータ圧縮部について説明すると、外部から
入力されてくる画像データはダブルバッファ１゜の一方
のバッファ１０ａと他方のバッファ１ｏｂに交互に、１
６Ｘ１６画素からなる２次元配列のブロック毎に書き込
まれ、以後、このブロック毎に交互に、各バッファ１０
ａ、１０ｂがら読み出されていく。このとき、各バッフ
ァ１０ａ、１０ｂに書き込まれるデータａ−１は第３図
に示すように、１６Ｘ１６画素を１ブロツクとし、各画
素が８ビツトからなるデータとなる。

ダブルバッファ１０に格納された画像データａ−１は、
次にダブルバッファ１２に１ブロツク毎に区切って転送
されるが、このときコサイン変換器１１によってコサイ
ン変換が施こされた上でダブルバッファ１２の各バッフ
ァ１２ａ、１２ｂに交互に、順次格納されてゆく。

コサイン変換器１１は、画像情報を周波数成分として表
すことにより、配列内での低次の項に情報成分を集中さ
せ、これにより効率的な符号化が得られるようにするた
めのもので、ブロック符号化によるデータ圧縮の中心と
なるものであり、画像データａ−１をＸｌ　　（ｔ、ｊ
）で、そしてコサイン変換後の画像データ、すなわち、
変換データａ−２をＸｔ　　（ｕ、ｖ）でそれぞれ表し
たとき、コサイン変換は次のようになる。

ここで、Ｍニブロック配列の行数＝列数ｆ　＋　Ｊ　＋
　ＩＩ　Ｉ　Ｖ　：データＸ、のブロック配列内での座
標値、従って、＝０．１，２．−・・・−（Ｍ−１）：１　　　　　（ｕ、ｖ≠０）なお、この実施例では、ブロック符号化のための直交変
換としてコサイン変換を用いているが、本発明では、コ
サイン変換に限らず、フーリエ変換、アダマール変換な
どの直交変換を用いて実施してもよいことは言うまでも
ない。

第４図に、ダブルバッファ１２のいずれかのバッファ１
２ａ又は１２ｂに書き込まれたコサイン変換データａ−
２の一例を示す。

こうしてダブルバッファ１２のいずれかのバッファ１２
ａ又は１２ｂに対する変換データａ−２の書き込みが終
了するごとに、今度はその読み出しが行われるが、この
実施例では、このときでの変換データａ−２のバッファ
１２ａ又は１２ｂがらの読み出しの順序により、１ブロ
ック分のデータ内での複数の所定の形状の単位ブロック
への区分が行われる。すなわち、この実施例では、２次
元配列された１ブロック分のデータを、さらにその配列
の中で複数の所定の形状の単位ブロックに分割し、この
単位ブロックごとに独立して符号化のためのビット数を
割り当てるようにした点を特徴としたものであるが、こ
の単位ブロックへのデータの区分をバッファ１２ａ又は
１２ｂからの読み出しの順序で行うようになっているの
である。

第５図はこの実施例における単位ブロックの区分状態を
示したもので、１ブロック分の配列の中での変換データ
の次数の低い部分から高い部分に向かってほぼ対称的に
、かつ順次、その大きさが大きくなってゆくようにして
１１の単位ブロックに分割したものである。なお、以下
、この単位ブロックを小ブロックという。

以上のような、小ブロツク分割のためのダブルバッファ
１２からの変換データａ−２の読み出しを制御するのが
読出アドレス制御器１３であり、そこでこのアドレス制
御器１３はダブルバッファ１２に対して第６図に示す順
序で、各バッファ１２ａ又は１２ｂからの変換データａ
−２の読み出しが行われるように、各ブロックごとの続
出アドレスを順次発生する。

従って、第５図と第６図とを比較すれば明らかなように
、ダブルバッファ１２から各ブロック毎の変換データａ
−２の読み出しが開始して第１番目から第２５６番目ま
での１ブロック分のデータの読み出しが終わるまでの間
で、まず第１番目に読み出されるデータが小ブロック■
のデータであり、以下、第２番目から第６番目までが小
ブロック■のデータ、第７番目から第１６番目までが小
ブロック■のデータ、−・・−・−・−１第１９３番目
から第２５６番目までが小ブロック０のデータというよ
うになり、結局、第７図に示すように、データの順番に
より小ブロックに対する区分が定まることになり、以後
、このデータの順番によって小ブロツク毎の異なった処
理を実行することができるようになるのである。

なお、この読出アドレス制御器１３により、第６図に示
す順序でのデータの読み出しを行わせるためには、続出
アドレス制御器１３に、例えばカウント機能と、テーブ
ルを設け、画像データａ−１の入力に同期して供給され
るクロック信号のカウント結果によりテーブル検索を行
い、所定のアドレスデータを逐次発生させてゆくように
すればよい。このとき、第５図及び第６図に示した小ブ
ロックの分割態様と小ブロツク内でのデータの続出順序
とは一実施例にすぎず、従って、これら以外のやり方で
も本発明の実施が可能なことは言うまでもない。例えば
、上記実施例では、第５図から明らかなように、各小ブ
ロックの大きさくその中に含まれるデータ数の大小）が
、２次元配列の１ブロック分のデータ内で高次のデータ
を含むもの程、大きくなってゆくように構成しているが
、これに代えて、各小ブロックの大きさを同じに揃えて
もよく、分割数も１１に限らないことは言うまでもない
。

以上のようにして、ダブルバッファ１２から順次、読み
出された変換データａ−２は、まず重み付け器１４の乗
算器１４ａに入力され、重み係数発生器１４ｂから与え
られる重み係数ａ−３による重み付け処理を受ける。

この重み付け器１４での処理は、直交変換したデータの
それぞれごとに、その重要性に応じた重み付けを行い、
必要とする情報はなるべく損なわれないようにしながら
、伝送すべき情＠量の削減が充分に得られるようにする
ためのもので経験的に決めるが、具体的には、次式で示
すように、２次元配列ブロック内の個々のデータの配列
内での位置によって決まる重み係数ａ−３を重み係数発
生器１４ｂから発生させ、この係数ａ−３を乗算器１４
ａに供給し、ダブルバッファ１２から順次読み出されて
（る変換データａ−２に乗算することにより遂行される
。

ａ−３（ｉ、ｊ）＝１／ｆ「「で−フｊ）’−ｉここで
、ｒ−ｆＰ下「戸なお、ｋ、ｓは定数で、これらの値によってデータの圧
縮率を変化させることができるもので、典形例としては
、ｋ＝４．ｓ＝８を挙げることができる。この重み係数
の例は重要な画像情報である２次元配列ブロック内の低
次のデータに対応した部分ではほぼ１″に近い係数であ
り情報を保存し、削減可能な２次元配列ブロック内デー
タの多い高次の部分に対応する係数は高次になるに従っ
てφに近くなり情報を削減する効果を持たせたものであ
る。

この重み係数発生器１４ｂによる重み係数ａ−３の発生
は、１ブロツク分のデータに対応して、１６Ｘ１６の２
次元配列データからなるテーブルを用い、このテーブル
を続出アドレス制御器１３から与えられるアドレスデー
タにより検索して行うようになっている。

第８図に、ｋ＝４．ｓ＝８としたときのテーブルを示す
。従って、この第８図のテーブルの各数値が１ブロツク
の２次元配列内での対応する変換データａ−２の個々に
対する重み係数ａ−３となる。

こうして重み付けされたデータは次に整数化器１５に入
力され、ここで数値の小数部を削除するという単純な処
理で整数化されてデータａ−４となる。

この整数化器１５を設けている理由は、必要な情報の伝
達にあまり寄与しない部分を切捨てることにより、伝送
に必要なビット数の削除が、より多く得られるようにす
るためであり、第９図に、このデータａ−４の一例を示
す。この第９図は第４図の変換データａ−２に対して重
み付け処理と整数化処理を施こしたもので、図中でアン
ダーパーを付したゼロ（１）が、重み付けと整数化によ
ってゼロにされてしまったデータを表している。

このデータａ−４は、次に再量子化器１６に入力され、
小ブロックごとに異なったステップによる量子化を再び
行う。この実施例における再量子化器１６による具体的
な処理は次のようになっている。すなわち、２次元配列
内での低次のデータを含む小ブロック■、■、■のデー
タに対してはステップ１で量子化を行い、残りの小ブロ
ック■〜０のデータに対してはステップ２で量子化を行
うのである。この結果、精度の必要な低次のデータにつ
いての劣化を充分に抑えながら圧縮可能な高次のデータ
については充分なデータ圧縮を得ることができる。なお
、この実施例における再量子化層１６の処理について、
さらに具体的にいえば、この再量子化器１６では続出ア
ドレス制御器１３からのアドレスデータにより、入力さ
れてくるデータが小ブロックのいずれに属するものかを
識別し、まず、そのデータが小ブロック■〜■のいずれ
かに属するものであったときには、このデータをそのま
ま出力に送り出してデータａ−５とする。

つまり、このときには、そのデータが整数化器１５を介
して入力されていることにより、ステップ１で量子化し
たのと同じ結果になるのである。次に、入力されてきた
データが小ブロック■〜■のいずれかに属するものであ
ったときには、このデータの数値によりテーブル検索を
行い、このテーブルから読み出されてくるデータを出力
する。このテーブルは、その検索入力の数値を２で除算
し、その結果を四捨五入した形で出力に与えるように作
られており、この結果、小ブロック■〜■のデータに対
してはステップ２で量子化が行われたことになるのであ
る。

第１０図にこの量子化データａ−５の一例を示す。この
第１０図の量子化データａ−５は第９図のデータを量子
化したもので、図中、括弧内の数字は、その小ブロツク
内での処理順序を表したものである。

こうして量子化したデータａ−５は次の符号化に備えて
、一方ではそのままダブルバッファ１７に供給されるが
、これと並行して最大絶対値検出器１８にも入力され、
ここで各小ブロックごとに、その中でのデータの最大絶
対値の検出を行い、次に、この検出結果をビット配分器
１９に供給し、各小ブロックごとに、その中でのデータ
の符号化に使用するビット数を決定する（このビット数
の決定をビット配分という）。

第１１図はビット配分の一実施例を示したもので、この
図から明らかなように、変換次数が低く、従って情報の
重要な部分を担っているデータが主として含まれる確率
の高い、小ブロック■、■。

■のデータに対しては、その中に現れるデータの最大絶
対値とは無関係に、充分に多いビット配分（■には９ビ
ツト、■には８ビツト、■には７ビツト）を与え、これ
により画情報の劣化が充分に抑えられるようにすると共
に、高次のデータを含む■〜■の小ブロックのデータに
対しては、その小ブロツク内に現れるデータの最大絶対
値に応じて、その都度、適切なビット配分が与えられ、
これにより、常に高い圧縮率と低いデータ損失との両立
を確保できるようにしている。

なお、この第１１図のビット配分は一実施例にすぎず、
これ以外のビット数の割り当てや組合わせによって実施
してもよいことは言うまでもなく、このときに設定すべ
きビット数に対する考え方としては、そのビット数がデ
ータの符号化に際して選択される可能性が高く、かつ、
選択の対象となるビット数のうちの最大ビット数を用い
ることにより、その小ブロツク内のデータの符号化が、
はぼ完全に行えるようなものとすればよい。

こうしてビット配分器１９で決定され出力されたビット
配分データａ−６は、まず一方では、ダブルバッファ１
７に格納されている変換データａ−５の符号化に備えて
ダブルバッファ２ｏに供給されると共に、このビット配
分データａ−６それ自身をも受信側に伝送するためにビ
ット配分符号化器２１に入され、ここでテーブル検索に
よる符号化を受けてビット配分符号ａ−７に変換される
。

なお、ここで、ビット配分データａ−６を受信側に伝送
するのは、受信側での変換データの復号化のためであり
、また、このときビット配分符号化器２１でビット配分
符号ａ−７に変換しているのは、伝送すべきデータ量が
少なくて済むようにするためである。しかして、このと
き、小ブロック■、■、■のデータに対するビット配分
は、上記したように、それぞれ（■＝９）、（■＝８）
、（■＝７）と固定されているため、これらの小ブロッ
ク■〜■についてのビット配分データの受信側への伝送
は不要であり、従って、この実施例では、これら小ブロ
ック■〜■のビット配分データの伝送は行わず、勿論、
ビット配分符号化器２１でも符号化は行わないように構
成されている。

第１２図にビット配分符号化器２１における符号化用の
テーブルの一実施例を示す。

この第１２図から明らかなように、ビット配分符号とし
ては２ビツトを用いており、上記したように、小ブロッ
ク■〜■については符号化しない。

第１３図は、−例として、第１０図に示した変換データ
ａ−５の場合におけるビット配分ａ−５とビット配分符
号ａ−７を示したもので、この図から明らかなように、
ビット配分符号化器２１を用い、第１１図に示すテーブ
ルを用いて符号化しているため、この実施例によれば、
ビット配分の伝送を１６ビツト（ａ−７の合計）で行う
ことができる。

一方、ダブルバッファ１７に格納されている１ブロック
分の量子化データａ−５に対して、そのブロックに対応
したビット配分ａ−６がダブルバッファ２０に用意され
たことにより、ここでデータ符号化器２２による量子化
データａ−５の、各小ブロックごとに選択されているビ
ット数（ビット配分ａ−６）による符号化が開始し、ダ
ブルバッファ１７のバッファ１７ａ又は１７ｂのいずれ
かから順次１データづつ読出されてくる量子化デ−タを
、ダブルバッファ２０のバッファ２０ａ又は２０ｂのい
ずれかから各小ブロックごとに定められたビ・ント配分
によって決まるビット数で符号化した符号化データａ−
３が出力されてゆく。

このデータ符号化器２２による符号化は、ビット配分ａ
−６で与えられるビット数で、量子化データａ−５を２
の補数として表現する方法によって行われる。ただし、
このとき、′−０″符号については、そのときのビット
数で表現可能な２の補数のうちで最小値を示すデータ（
例えば、このときのビット配分が３だったとすれば、こ
のときの最小の数は−４であり、これは２進数で“１０
０″となる）とする。

ところで、このダブルバッファ１７に格納した量子化デ
ータａ−５については、それを全部、そのまま符号化器
２２で符号化し、符号化データａ−８として伝送するよ
うにしてもよいが、この実施例では、さらに圧縮率を上
げるため、量子化データａ−５中の０″の伝送について
は、ランレングス符号化法を併用するようになっている
。すなわち、例えば第１０図を見ると明らかなように、
１ブロック分の量子化データａ−５の中で、特に高次の
データからなる小ブロックにおいては、データが“０″
になっている場合が多く、従って、伝送のために順次読
み出していったとき、小ブロツク内で連続してデータ“
Ｏ″が現れる場合がかなり多くなっており、このため、
このデータｗＯ″の伝送にランレングス符号化法を適用
すれば、さらに高いデータ圧縮が得られるからである。

このため、ダブルバッファ１７から量子化データａ−５
を順次読み出してデータ符号化器２２に入力してい（と
き、これと並行して、この量子化データａ−５を零検出
器２３にも供給し、データ“０”が検出されるごとに、
その連続数を零計数器２４によってカウントさせ、この
結果をフィル符号化器２５によってランレングス符号化
し、その結果も符号化データａ−８として出力させるよ
うにしている。

ところで、この実施例では、上記のように、データ符号
化器２２による符号化に、データを２の補数として表現
する方法を用いており、この結果、例えば３ビツトで表
現できる数は−４〜＋３であり、負のデータだけ常に正
のデータより１種類多くなってしまい、本実施例のよう
に小ブロツク内の最大絶対値を用いてビット配分を決定
した場合、例えば３ビツトで符号化する際の入力される
ａ−５のデータの範囲は−３〜＋３となり、”−４”す
なわち、ビット配分で表現できる数のうちの最小値は使
用されずムダとなる。そこで、この数を“−０”符号す
ることでデータ″０”のランレングス符号化に際して、
以下のようにしている。

ｊ　データ″０″が単独に存在していたときには、符号
化データとして“＋０″を出力する。

ｉｉ　　データ“０″が２以上連続して存在していたと
きには、−０”に引き続いて０の連続数を符号化したデ
ータを出力する。

従って、この実施例において第１０図の量子化データに
よる符号化データａ−８は第１４図のようになり、これ
が多重化器２６に供給されることになる。

なお、このときのデータ″０″の連続数の符号化には、
フィル符号化器２５を用いているが、この符号化にはフ
ィル符号化に限らず、ハフマン符号化などの他の可変長
符号化を用いてもよいことは言うまでもない。

また、このとき、各小ブロツク内でのデータの読み出し
順序は、データ“０”の連続数がなるべく多く得られる
ように、各小ブロツク内で低次の項のデータから順次高
い次数のものに移っていくように選ぶのが望ましく、こ
のため、上記実施例では第６図に示すような順序を採用
しているのである。

さらに、このときのデータ“０”が連続する範囲は、１
つの小ブロツク内に限定して扱う必要はなく、複数の小
ブロツク間にまたがって連続する場合について適用して
もよい。そして、成る小ブロツク内のデータが全てＯと
なっていたときには、この小ブロックに関するビット配
分情報は、その小ブロック内データの復号には必要ない
ので、このときには符号化を行わないようにする方式と
してもよい。

他方、このデータ″０”の符号化としては、例えば、１
個の独立した０に対しては“十〇”の符号を、そして予
め定めておいたｎ個の連続した０に対しては“−〇”の
符号をそれぞれ割り当てる方法も利用可能である。

さらに、小ブロツク毎の符号化のためのビット数、つま
りビット配分に０を含ませておき、その小ブロツク内の
データが全て“０”になっていたときには、このビット
配分を０にすることにより小ブロツク内のデータを一括
して符号化する方法などの利用も可能である。

こうして、符号化データａ−８が多重化器２Ｇに供給さ
れると、このデータａ−８はビット配分符号化器２１か
らのビット配分符号ａ−７と第１５図に示すように時分
割的に多重化されて伝送データａ−９となり、この伝送
データａ−９がバッファ２７に書き込まれることにより
伝送路を介して受信側に伝送される。なお、このバッフ
ァ２７はいわゆるファーストイン・ファーストアウト（
ＦＩＦＯ＞バッファである。また、第１５図に示しであ
る伝送データａ−９のビット数のうち、ビット配分符号
ａ−７のビット数は常に１６ビツトと一定であるが、そ
の後に続く符号化データａ−８のビット数は各ブロック
毎のデータの内容によって変化するものであり、図示の
３００ビツトという数字は第１０図に示したデータの場
合のものであることは言うまでもない。

次に、第２図のデータ伸長部について説明する。

伝送路を介してＦＩＦＯバッファ３０に書き込まれた伝
送データａ−９は、このバッファ３０から順次読み出さ
れ、データｂ−１として切換器３１に１ビツトづつ入力
されていく。

切換器３１は入力されてくるデータのビット数をカウン
トし、リセット人力Ｒにリセット信号が入力されてから
カウント数が１６に達するまでの期間中だけ、入力デー
タｂ−１を出力データｂ−２として出力させ、それ以外
の期間は、入力データｂ−１を出力データｂ−３として
出力する働きをする。

第１５図で説明したように、送信側からの伝送データａ
−９（＝ｂ−１）は、１ブロック分のデーＶの最初の部
分に１６ビツトのビット配分符号ａ−７をもっている。

従って、■ブロック分のデータの受信が終了するごとに
切換器３１にリセット信号を入力してやれば、この切換
器３１の出力データｂ−２としてはビット配分符号ａ−
７だけが分離して得られることになる。なお、このとき
のリセット信号の発生については後述する。

こうして出力データｂ−２として分離されたビット配分
符号ａ−７（以下、これをｂ−２という）は、ビット配
分復号器３２に入力され、ここでテーブル検索によりビ
ット配分ｂ−４（＝ａ−６）となり、バッファ３３に格
納される。なお、このビット配分復号器３２で使用され
るテーブルは第１２図で説明した符号化テーブルの逆に
なっている。

次に、切換器３１がリセットされてから入力されている
データｂ−ｉが１７ビツト以降になると、今度は出力デ
ータｂ−３に切換えられ、これによリデータ復号器３４
．零検出器３５．それにワイル符号復号器３６に、入力
データｂ−１のうちのビット配分符号ｂ−２を除いた符
号化データａ　−８（以下、これをｂ−３という）が入
力されていくようになる。

この結果、まず、データ符号器３４では、入力されてく
る符号化データｂ−３のビット順序により、そのデータ
が所属する小ブロツク番号を知り、これによりバッファ
３３から与えられているビット配分ｂ−４の選択を行い
、選択したビット配分（ビット数）に基づいて復号を行
っていく。このとき、第１１図で説明したように、小ブ
ロック■。

■、■に属するデータの復号に使用するビット数につい
ては、それらが固定されており、かつ、ビット配分とし
て伝送されてこないようになっていることから、バッフ
ァ３３から取り込んで選択するのではなく、予めテーブ
ルとして与えられているものを使用するようになってい
る。

また、これと並行して、零検出器３５は符号化データｂ
−３の中での符号“−０″の存在を調べ、符号“−０”
が現れるごとにワイル符号復号器３６を動作させ、デー
タ“０”の連続数の復号を行わせ、その結果を零データ
出力器３７に与え、この零データ出力器３７によりデー
タ“０“を出力させる。

従って、この結果、データ復号器３４と零データ出力器
３７の出力を合成したデータｂ−５として、第１０図で
説明した量子化データａ−５と同じデータが得られるこ
とになり、この量子化データｂ−５が順次、ダブルバッ
ファ３９の一方のバッファ３９ａ又は他方のバッファ３
９ｂに、ｌブロックごとに交互に格納されていくことに
なる。

ここで、書込アドレス制御器３８について説明する。

この書込アドレス制御器３８は、データ復号器３４と零
データ出力器３７の出力データｂ−５をクロック信号と
して動作し、そのとき現れているデータが小ブロックの
いずれに属するものかを識別し、バッファ３３．ダブル
バッファ３９．４１に対して小ブロツク番号や書込アド
レスなどのデータを供給すると共に、１ブロツク分のデ
ータの終了を検出して切換器３１にリセット信号を供給
する働きをする。

なお、小ブロックの識別や１ブロツク分のデータの終了
識別は、第６図及び第７図で説明したように、データの
順番や数により容易に行うことができる。

以上のようにして、符号化データｂ−３の復号化が開始
し、ダブルバッファ３９に１ブロツク分の量子化データ
ｂ−５の格納が終わるごとに、以後は、このダブルバッ
ファ３９を含めてダブルバッファ４１．４３の３個のダ
ブルバッファの間で順次、１ブロツクごとのデータの転
送を行い、送信側で施されているデータ処理に対応して
逆量子化と逆コサイン変化を行うことにより画像データ
を得るようになっている。

まず、ダブルバッファ３９のバッファ３９ａと３９ｂの
一方からデータを読み出し、これをダブルバッファ４１
のバッファ４１ａと４１ｂのいずれかに書き込みを行い
、このとき逆量子化器４０を介してデータの転送を行う
ことにより逆量子化を行う。

この逆量子化は、送信側での再量子化器１６による処理
に対応したもので、このため逆量子化器４０では、その
ときのデータが小ブロックのいずれのデータであるかを
書込アドレス制御器３８からの信号で識別し、そのデー
タが小ブロック■。

■、■のいずれかに属するものであったときには、その
データはそのまま通過させ、小ブロック■〜■のいずれ
かのデータであったときには、その値を２倍にして出力
させるように動作する。

従って、この逆量子化器４０の出力データ（逆量子化デ
ータ）ｂ−６の一例を示すと第１６図のようになる。な
お、この第１６図のデータは第９図のデータに対応した
もので、これらの図を比較してみれば明らかなように、
このような処理で不可避的に現れる量子化誤差のため、
両者は必ずしも一致せず、第１６図でアンダーラインを
付したデータが量子化誤差を生じたものである。

次に、ダブルバッファ４１と４３の間では、逆コサイン
変換が施され、逆量子化データｂ−６から画像データｂ
−７が再生される。すなわち、ダブルバッファ４１の各
バッファ４１ａと４１ｂから１ブロツク分づつ交互にデ
ータの読み出しを行い、それをダブルバッファ４３の各
バッファ４３ａ、４３ｂに交互に書き込み、その間でデ
ータを逆コサイン変換器４２で処理して逆コサイン変換
を行うのである。

逆コサイン変換器４２による処理内容は、データｂ−６
をｘ’ｔ　　（ｉｌｊ）％データ復号器をＸ′１（ｕ、
ｖ）としたとき、以下のようになっている。

従って、第３図に示すような、データ量が、１６Ｘ１６
Ｘ８ビット−２０４８ビツトの画像データの伝送が、そ
の画像データの内容にもよるが、例えば第１５図に示す
ように、僅が３１４ビツトのデータに圧縮できることに
なる。

ここで、以上の実施例によって得られる効果について説
明する。

データの伝送を効率良く行うためには、第１７図ｆａｌ
に示すように、直交変換後の２次元配列内の各データご
とに、各々符号化する際のビット数を決定し、この符号
化する際のビット配分表記列内データの２つの符号を使
って、配列内のデータの１つを符号化すればよいが、こ
れでは全データにビット配分を表す符号を付加しなけれ
ばならず、効率的な符号化はできない。

しかしながら、上記実施例によれば、２次元配列内のデ
ータを複数の小ブロックに分割し、各小ブロツク内のデ
ータについては全て同じビット数で符号化するようにし
ているので、第１７図（ｂｌに示すように、個々の配列
内データのそれぞれについては必ずしも符号化ビット数
が適切なものとはならないが、ビット配分情報の符号化
に必要なビット数の伝送が小ブロツク単位に１つで済む
ため、全体としては効率的なデータ伝送を得ることがで
きる。これを第１７図の例で比較すると、同図［ａｌで
は全ビット数が７９ビツトになるが、同図（ト））の本
発明の実施例ではビット数は全部で６８ビツトで済み、
効率的であることが判る。

次に、上記実施例では、各小ブロツク内でのデータの最
大値に応じて、その小ブロック内データの符号化に使用
するビット数（ビット配分）を決めるようになっている
。

従って、この実施例によれば、常に適切なビット数によ
る符号化が行われ、符号化ビット数の不足による再生画
像の劣化の虞れをなくすことができ、又、余分なビット
配分を行うこともなくなる。

又、２次元配列ブロック内データの符号化方法として、
これらのデータの発生頻度分布にもとづいてあらかじめ
設定された可変長符号を用いる方法も考えられるが、こ
の２次元配列内データの発生頻度は、この配列内の位置
により大きく変化するため、この方法では２次元配列内
の各位置ごとにデータの発生頻度分布を求め、各々可変
長符号を設定しなければ圧縮効率は向上できなく、又、
各位置ごとに可変長符号を設定した場合には、装置が複
雑になることはいうまでもない。

さらに、本実施例のように２次元配列ブロック内データ
を、小ブロックに分割しビット配分を行う方法と、連続
する“０”データをランレングス符号化法を用いて符号
化する方法を併用することで、ビット配分を決定する際
の選択可能なビット数（例えば、０．２，４．６ビツト
）の中から“０ビツト”を除いても効率的に“０”デー
タを符号化できるためにビット配分″０ビット”に対応
したビット配分符号に他のビット数を割り当てることが
でき、ビット配分をより細かく設定できる（例えば、２
，３．４．６）。これにより、例えばビット配分として
３ビツト必要とする小ブロックがあった場合、“０”デ
ータのランレングス符号化法を併用しなければ、ビット
配分に４ビツトを選択しなければならなく、ビット配分
にムダが出る。

ところが本実施例では３ビツトを選択することができる
。

このように小ブロックごとにビット配分を行うだけの符
号化法よりも、本実施例のようにさらに“Ｏ”データの
ランレングス符号化法も併用した方法の方が、圧縮効率
が向上する。

ところで、第１８図は、直交変換によって得られた２次
元配列内データの符号化に必要となる平均的なビット数
を表す曲線と各小ブロックの分割方法を表す長方形とを
示したもので、２次元配列の（１，１）と（ｎ、ｎ）点
を結ぶ直線で切った断面を表したものである。

特に、この長方形の面積は、その小ブロツク内の全ての
データを符号化する為に必要となる情報量を表す。

そして、この第１８図において、（ａ）は小ブロックの
大きさを全て等しい大きさに区分した場合を示し、同図
（ト））は上記実施例において、第５図で説明したよう
に、データの次数に応じて高次のもの程小ブロックを大
きくした場合のものである。

これら第１８図（ａｌ、　（ｂｌにおいて、ハツチング
を施して示した部分が無駄なビット数であり、従って、
これらの図から明らかなように、本発明の実施例によれ
ば、符号化用のビットの利用率が高く、効率的なデータ
圧縮を得ることができる。

次に、小ブロックの符号化ビット数は、小ブロックの２
次元配列内の位置によりほぼ一定している為、使用され
る確率が非常に低い符号化ビット数にも符号を割り当て
ることは符号化ビット数を符号化する時のビット数が余
分に必要となり、効率的ではない。しかるに、上記実施
例では、第１１図及び第１２図で説明したように、各小
ブロックごとのビット配分符号として、それぞれの対応
する小ブロツク内で使用される頻度の高いものに限定し
て符号が割り当てである。つまり、例えば第１８図（ｂ
ｌで、最高次の小ブロックでのビット符号化には（２，
３，４，５）を用意し、その次に高次の小ブロックのビ
ット符号化には（３，４，５゜７）を割り当てるという
ようになっているのである。

そして、この結果、上記実施例によれば、上記の場合、
各小ブロックのビット配分符号が２ビツトで済む。なお
、この方法を用いなければ、３ビツト必要であり、小ブ
ロック１つに付き、■ビットむだにすることになる。

次に、例えば、絶対値が３以下の全ての整数に符号を割
り当てる場合、−３，−２，−１，０゜＋１．　　＋２
．＋３の７種類の符号が必要となり、２進数で表現した
場合、３ビツト必要とする。

ところが、３ビツトで表現できる符号は８種類あり、１
種類の符号がむだになる。

これは、絶対値が１以下の整数や７以下の整数の場合で
も同様である。そこで、上記実施例で付随的に述べたよ
うに零符号には“±θ″の２種類の符号があると考え、
“−〇′符号に上記のあまった符号を割り当て、“−〇
′符号には“Ｏ″データ、例えば２個連続して存在して
いるという意味を持たせるようにしており、この結果、
“０″が連続する場合には、約１／２のビット数で符号
化が可能となる。

ここで、上記実施例のように、画像を複数のブロックに
分割した後、このブロックごとに直交交換し、量子化、
符号化する方法を採っていると、量子化による誤差が、
直交変換後の２次元配列の低次の部分に発生した場合、
°ブロックの境界が目立つという画像劣化が発生する。

例えば、配列内の最低次のデータに量子化誤差が発生し
た場合、これは、再生画像のそのブロックの全てのデー
タに一様に一定値を加算、又は減算することと、同じ結
果となる。そして、この様な画像劣化に対して人間の目
は敏感である。

これに対して、高次のデータに量子化誤差が兇生じた場
合には、再生画像のブロック内の全体をと細かな凹凸を
加えたのと同じ結果となる。しかして、この様な画像劣
化に対しては人間の目は鈍感である。

そこで、上記実施例では、データの量子化に際して、そ
の量子化のレベルを小ブロツク単位で変え、低次のデー
タでは量子化レベルを小さく、そして高次のデータでは
大きくしており、この結果、データ圧縮効率の低下を抑
えながら、充分に画像劣化をなくすことができる。

なお、以上の実施例では、重み付番」゛係数として第８
図に示す数値を用いているが、第２０図ないし第２２図
で説明した効果が得られるなら、どのような重み係数を
用いて本発明を実施してもよいことは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、２次元直交変換
により得た２次元配列内でのデータに、その配列内での
位置に応じて所定の重み付けを行うようにしたから、画
情報の損失を最少限に抑えなから零データの連続数が充
分に多く得られ、少ない画像劣化で大きなデータ圧縮率
の向上が図れるデータ符号化方法を容易に提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるデータ符号化方法を適用したデー
タ圧縮部の一実施例を示すブロック図、第２図は同じく
データ伸張部の一実施例を示すブロック図、第３図はデ
ータブロックの説明図、第４図はコサイン変換データの
一例を示す説明図、第５図は本発明における単位ブロッ
ク分割の一実施例を示す説明図、第６図は単位ブロック
内でのデータ読出順序の一実施例を示す説明図、第７図
は単位ブロックとデータとの対応の一実施例を示す説明
図、第８図は本発明における重み係数の一実施例を示す
説明図、第９図は本発明の一実施例における重み付けデ
ータの一例を示す説明図、第１０図は同じく量子化デー
タの一例を示す説明図、第１１図は本発明におけるビッ
ト配分の一実施例を示す説明図、第１２図は同じくビッ
ト配分符号の一実施例を示す説明図、第１３図は同じく
データ符号化の一実施例を示す説明図、第１４図は符号
化データの一例を示す説明図、第１５図は伝送符号の一
例を示す説明図、第１６図は本発明の一実施例における
逆量子化データの一例を示す説明図、第１７図は本発明
によるピッｌ少効果の説明図、第１８図は同じくビット
の利用効果の説明図、第１９図はブロック符号化方式に
よる従来例を示すブロック図、第２０図は２次元配列内
でのデータの次数と絶対値との関係を示す説明図、第２
１図は重み係数の一例を示す説明図、第２２図は重み付
けによる効果を示す説明図である。１０．１２．１７．２０・・・ダブルバッファ、１１・
・・コサイン変換器、１３・・・続出アドレス制御器、
１４・・・重み付け器、１５・・・整数化器、１６・・
・再量子化器、１８・・・最大絶対値算出器、１９・・
・ビット配分器、２１・・・ビット配分符号化器、２２
・・・データ符号化器、２３・・・零検出器、２４・・
・零計数器、２５・・・ワイル符号化器、２６・・・多
重化器、２７゜３０・・・バッファ、３１・・・切換器
、３２・・・ビット配分復号器、３３・・・バッファ、
３４・・・データ復号器、３５・・・零検出器、３６・
・・ワイル符号復号器、３７・・・零データ出力器、３
８・・・書込アドレス制御器、３９．４１．４３・・・
ダブルバッファ、４０・・・逆量子化器、４２・・・逆
コサイン変換器。第５図第６図第７図第１Ｉ図第１２図第１７図（ａ）第１７図（ｂ）第１８図回どシリρｑ泊ブ置第装９図（ａ）（ｂ）第２０図ｒσノ第２２図（ａ）舷　　　配＋’１円イ立置　　　　高か舷　　蛎、義１
　　馳手続補正書（帥）昭和６１年１０月２３０

Claims

【特許請求の範囲】

（１）画像データを所定の画素数ごとにブロック化し、
これらブロック化した画像データごとに直交変換して得
た２次元配列データを用い、ブロック符号化によりデー
タ圧縮を行うようにしたデータ符号化方法において、上
記２次元配列データの配列内にある各データに対応して
それぞれ独立に設定した重み付け係数を保持する手段を
設け、これら重み付け係数により個々に重み付けされた
データに対して量子化と符号化が行われるように構成し
たことを特徴とするデータ符号化方法。
（２）特許請求の範囲第１項において、上記重み付け後
、量子化されたデータのうちで零を示すデータについて
は、その連続数を符号で表現する符号化が適用されるよ
うに構成したことを特徴とするデータ符号化方法。
（３）特許請求の範囲第１項において、上記零を示すデ
ータを“＋０”符号と“−０”符号で符号化する手段を
設け、独立した１個の零データに上記“＋０”符号を、
そして予め任意に定められている所定数ｎ個の連続する
零データに上記“−０”符号をそれぞれ割り当てたこと
を特徴とするデータ符号化方法。