JP2003102004A - 画像符号化方法および画像復号化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 動画像信号を参照フレーム選択や量子化パラ
メータを含むストリームに効率よく符号化すること。 【解決手段】 モード数値化ユニットMVMap1は動きベク
トルMVに対応するモード情報数値ModeValと、動きベク
トルMVが参照するフレームが規定値であるかどうかを示
す参照フレーム有無信号HasRefとを出力する。乗算ユニ
ットMul1は定数K1と参照フレーム有無信号の乗算を行
い、補正参照フレーム有無数値KMValを得る。加算ユニ
ットAdd1は補正参照フレーム有無数値とモード情報数値
を加算し、モード・参照フレーム有無情報数値MVModeVa
lを出力する。選択ユニットSel2はモード・参照フレー
ム有無情報数値MVModeValで参照フレームが規定値であ
ることを示す場合は、動きベクトルMVのうち参照フレー
ムを示す部分の情報は数値Valとして出力しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像信号をブロッ
ク単位で可変長符号化を用いた符号化を行う際に、画面
間予測の有無、動き補償単位、量子化ステップを示すパ
ラメータの符号化の有無を示す各種の情報を効率よく符
号化可能にした画像符号化方法、画像符号化装置、およ
びそれを正しく復号化する画像復号化方法、画像復号化
装置、並びにそれをソフトウェアで実施するためのプロ
グラムが記録された記録媒体である。

【０００２】

【従来の技術】近年、音声、画像、その他の画素値を統
合的に扱うマルチメディア時代を迎え、従来からの情報
メディア、つまり新聞、雑誌、テレビ、ラジオ、電話等
の情報を人に伝達する手段がマルチメディアの対象とし
て取り上げられるようになってきた。一般に、マルチメ
ディアとは、文字だけでなく、図形、音声、特に画像等
を同時に関連づけて表すことをいうが、上記従来の情報
メディアをマルチメディアの対象とするには、その情報
をディジタル形式にして表すことが必須条件となる。

【０００３】ところが、上記各情報メディアの持つ情報
量をディジタル情報量として見積もってみると、文字の
場合１文字当たりの情報量は１〜２バイトであるのに対
し、音声の場合１秒当たり64kbits（電話品質）、さら
に動画については１秒当たり100Mbits（現行テレビ受信
品質）以上の情報量が必要となり、上記情報メディアで
その膨大な情報をディジタル形式でそのまま扱うことは
現実的では無い。例えば、テレビ電話は、64kbps〜1.5M
bpsの伝送速度を持つサービス総合ディジタル網（ＩＳ
ＤＮ：Integrated Services Digital Network）によっ
て既に実用化されているが、テレビ・カメラの映像をそ
のままISDNで送ることは不可能である。

【０００４】そこで、必要となってくるのが情報の圧縮
技術であり、例えば、テレビ電話の場合、ＩＴＵ（国際
電気通信連合 電気通信標準化部門）で国際標準化され
たH.261やH.263規格の動画圧縮技術が用いられている。
また、MPEG-1規格の情報圧縮技術によると、通常の音楽
用CD（コンパクト・ディスク）に音声情報と共に画像情
報を入れることも可能となる。

【０００５】ここで、MPEG（Moving Picture Experts G
roup）とは、動画像信号のデジタル圧縮の国際規格であ
り、MPEG-1は、動画像信号を1.5Mbpsまで、つまりテレ
ビ信号の情報を約100分の１にまで圧縮する規格であ
る。また、MPEG-1規格を対象とする伝送速度が主として
約1.5Mbpsに制限されていることから、さらなる高画質
化の要求を満たすべく規格化されたMPEG-2では、動画像
信号が２〜１５Mbpsに圧縮される。

【０００６】さらに現状では、MPEG-1、MPEG-2と標準化
を進めてきた作業グループ（ISO/IEC JTC1/SC29/WG11）
によって、より圧縮率が高いMPEG-4が規格化された。M
PEG-4では、当初、低ビットレートで効率の高い符号化
が可能になるだけでなく、伝送路誤りが発生しても主観
的な画質劣化を小さくできる強力な誤り耐性技術も導入
されている。また、ＩＴＵでは次世代画像符号化方式と
して、H.26Lの標準化活動が進んでいる。

【０００７】図１２は画像符号化装置のブロック図であ
る。動き検出ユニットMEはメモリMemから読み出された
参照画像PrevVと画像信号Vinを比較し、画面間誤差を最
小とする動きベクトルMVを検出する。動き補償ユニット
MCは動きベクトルMVで指示される画素をメモリMemから
読み出し、予測画像RefVとして出力する。減算ユニット
Sub0は画像信号Vinから予測画像RefVを減算し、差信号
である残差画像DifVを出力する。周波数変換ユニットTr
ansは残差画像DifVに対してコサイン変換等の周波数変
換を行い、画素係数成分Coefを出力する。量子化ユニッ
トQは画素係数成分Coefを量子化パラメータQPで量子化
し、量子化値Qcoefを出力する。係数情報可変長符号化
ユニットCoefVLCは画素係数成分Coefを符号化し、画素
値符号化信号CoefStrと、画素係数成分Coefの特定部も
しくは全ての係数値が0であるかどうかを示す符号化ス
キップ情報Skipを出力する。

【０００８】逆量子化ユニットIQは、画素値符号化信号
CoefStrを量子化パラメータQPで逆量子化し、逆量子化
値IQCoefを出力する。周波数逆変換ユニットITransは逆
量子化値IQCoefに周波数逆変換を行い、再生画素成分ID
ifVを出力する。加算ユニットAdd0は再生画素成分IDifV
と予測画像RefVを加算して再生画像RecVを得、後続画像
の符号化で参照するためにメモリMemに蓄積される。

【０００９】符号化モード決定ModeDecは動きベクトルM
Vと符号化スキップ情報Skipを参照し、モード情報Mode
を決定する。ヘッダ情報可変長符号化ユニットModeVLC
は、モード情報Mode、動きベクトルMVおよび量子化パラ
メータQPを可変長符号化し、モード符号化信号ModeStr
として出力する。多重化ユニットMuxはモード符号化信
号ModeStrとモード符号化信号ModeStrを多重化し、画像
符号化信号Strとして出力する。

【００１０】画像符号化信号Strのビット数を一定の範
囲に制限するため、レート制御ユニットRateCtlは画像
符号化信号Strを監視し、画像符号化信号Strのビット数
が所定値よりも大きければ量子化パラメータQPを大きく
してビット数が少なくなるように制御し、画像符号化信
号Strのビット数が所定値よりも小さければ量子化パラ
メータQPを小さくしてより多くのビット数を使用して画
質を向上する。

【００１１】図１３は従来の画像符号化装置におけるヘ
ッダ情報可変長符号化ユニットModeVLCのブロック図で
ある。動きベクトルMV、モード情報Mode、量子化パラメ
ータQPはそれぞれモード数値化ユニットMVMap0、モード
数値化ユニットModeMap0、モード復元ユニットQPIMap0
でそれぞれに対応する数値である動きベクトル数値MVVa
l0、モード情報数値ModeVal、量子化数値QPValに変換さ
れる。選択ユニットSel0は動きベクトル数値MVVal0、モ
ード情報数値ModeVal、量子化数値QPValを順番に選択
し、数値Valとして出力する。可変長符号化ユニットVLC
は数値Valを単一の可変長符号体系で可変長符号化を行
い、モード符号化信号ModeStrとして出力する。

【００１２】図１４はH.26Lで使用されている可変長符
号化の数値と符号の対応を示す図である。Value;が一般
に数値Value+1を２進数で表現した場合にN桁の2進数b(N
-1),b(N-2),b(N-3),…,b(2,),b(1),b(0)で表現されたと
すると、0,b(N-2),0,b(N-3),0,b(N-4),0,…,b(2),0,b
(1),0,b(0),1なる2×N-1ビットがValueの符号語（Cod
e）となり、全てのValueに対応する符号表を準備しなく
ても算術演算で簡単にValueとCodeの関係が計算できる
ことが特徴である。

【００１３】図１５は従来の画像符号化装置におけるヘ
ッダ情報可変長符号化ユニットModeVLCの数値とモード
の対応図であり、ValueとH.26Lで使用されている画面間
符号化フレームにおけるモード情報Modeの関係を示すも
のである。H.26Lでは、マクロブロック単位（説明を簡
単にするため、簡単に以下ブロックと略す）で、前画像
との差が全く符号化されていない（Skip）、画面内符号
化（Intra）の他に、4x4,4x8,8x4,8x8,8x16,16x8,16x16
の７通りの大きさで画面間予測を行い予測誤差（Inte
r）を符号化可能である。

【００１４】図１６は従来の画像符号化装置で作成され
る画像符号化信号のブロックに対応するストリームを示
す図である。符号化モード符号化信号MBTypeStrは図１
５に示すようなブロックが画面内符号化もしくは画面間
符号化のいずれであるかの識別を表す符号化信号であ
る。H.26Lでは複数の画像から参照画像を選択可能であ
り、参照フレーム番号符号化信号RefFrameStrは当該ブ
ロックがどのフレームを参照するかを指示する符号化信
号である。動きベクトル符号化信号MVStrは当該ブロッ
クの動きベクトルを示す符号化信号であり、量子化パラ
メータ符号化信号QPStrは当該ブロックの量子化パラメ
ータ（量子化ステップ）を表す符号化信号である。図１
２および図１３の動きベクトルMVは、参照フレーム番号
符号化信号RefFrameStrと動きベクトル符号化信号MVStr
を組み合わせた情報である。これらのブロックのヘッダ
であるモード符号化信号ModeStrに引き続き、各画素の
画素値の符号化信号である画素値符号化信号CoefStrが
配置される。

【００１５】図１７は画像復号化装置のブロック図であ
る。分離ユニットDeMuxは画像符号化信号Strをモード符
号化信号ModeStrと画素値符号化信号CoefStrに分離す
る。ヘッダ情報可変長復号化ユニットModeVLDはモード
符号化信号ModeStrを可変長復号化し、動きベクトルM
V、量子化パラメータQPとモード情報Modeを出力する。
メモリMem、動き補償ユニットMC、逆量子化ユニットI
Q、周波数逆変換ユニットITrans、加算ユニットAdd0の
各ユニットの動作は図１２の画像符号化装置のブロック
図に記載された各ユニットの動作と同じため、説明を省
略する。このようにして、画像復号化装置の復号化画像
である再生画像RecVが得られる。

【００１６】図１８は従来の画像復号化装置におけるヘ
ッダ情報可変長復号化ユニットModeVLDのブロック図で
ある。可変長復号化ユニットVLDはモード符号化信号Mod
eStrを復号化してモード符号化信号ModeStrを構成する
各符号語を対応する数値Valに変換する。数値Valは選択
ユニットSel1で動きベクトル数値MVVal0、モード情報数
値ModeVal、量子化数値QPValに分離される。モード復元
ユニットMVIMap0、モード数値化ユニットModeMap0、モ
ード復元ユニットQPIMap0はそれぞれ動きベクトル数値M
VVal0、モード情報数値ModeVal、量子化数値QPValに対
応するシンボルである動きベクトルMV、モード情報Mod
e、量子化パラメータQPに変換する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】さて、このような従来
の画像符号化装置および従来の画像復号化装置では、図
１６の従来の画像符号化装置で作成される画像符号化信
号のブロックに対応するストリームに示すように、必ず
参照フレーム番号符号化信号RefFrameStrや量子化パラ
メータ符号化信号QPStrをストリーム中に配置しなくて
はならない。

【００１８】一方、MPEGでは参照フレーム番号符号化信
号RefFrameStrに相当する概念は無く、量子化パラメー
タ符号化信号QPStrは規定値を決めておき、規定値と同
じ場合は量子化パラメータ符号化信号QPStrをストリー
ム中に配置することを省略可能としている。しかしなが
ら、量子化パラメータ符号化信号QPStrの有無を含めた
全てのモード情報Modeに対応する符号化モード符号化信
号MBTypeStrのシンボルを準備すると膨大な大きさの可
変長符号化表を準備することになるため、ごく限られた
特定のモード情報Modeの場合のみ量子化パラメータ符号
化信号QPStrのストリーム中での配置を省略可能として
いる。

【００１９】従って、参照フレーム番号符号化信号RefF
rameStrや量子化パラメータ符号化信号QPStrのストリー
ム中への配置が必要な場合が多々発生し、圧縮率向上が
阻害される欠点がある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、第１の発明は、ブロック単位の符号化モードをシン
ボルに整数を割り付ける第１の符号化ステップと前記割
り付けた整数を算術演算可能な可変長符号化する第２の
符号化ステップで符号化する可変長符号を有する画像符
号化方法であって、α通りの第１の符号化モードとβ通
りの第２の符号化モードを有し、第１の符号化モードが
整数γ（但しγ≦α-1）、第２の符号化モードが整数δ
（但しδ≦β-1）で表現される場合に、γ＋δ×ε（但
しεはε≦αなる定数）なる整数を前記第１の符号化ス
テップで割り付ける整数とする画像符号化方法である。

【００２１】第２の発明は、算術演算可能な可変長符号
を復号化して整数値を取得する第１の復号化ステップと
前記取得した整数値をシンボルに変換する第２の復号化
ステップで復号化する画像復号化方法であって、α通り
の第１の符号化モードとβ通りの第２の符号化モードを
有し、前記第２の復号化ステップは、γ＋δ×ε（但し
εはε≦αなる定数）なる整数値から第１の符号化モー
ドを表す整数γ（但しγ≦α-1）と第２の符号化モード
を表す整数δ（但しδ≦β-1）を取得するものである画
像復号化方法である。

【００２２】以上の構成の本発明では、第１の符号化モ
ードと第２の符号化モードの組合せによって表現される
整数を算術演算可能な可変長符号化を行うことで、全て
の第１の符号化モードおよび第２の符号化モードの組合
せ表現の符号化を可能にする。第２の符号化モードは量
子化パラメータ符号化の有無や、動きベクトル符号化有
無の識別信号に相当する。算術可能な可変長符号化自体
の圧縮率は、従来のMPEGのように可変長符号表を用いる
手法ほど高くは無いが、膨大な大きさの符号表を準備す
ることなく算術演算で符号化可能なことから、全ての第
１の符号化モードおよび第２の符号化モードの組合せ表
現を符号化することができる。その結果、参照フレーム
番号符号化信号RefFrameStrや量子化パラメータ符号化
信号QPStrのストリーム中への配置が不要な場合が多々
発生し、全体としてみれば圧縮率向上が実現できる。

【００２３】同様に、画像を復号化する場合は、膨大な
大きさの符号表を準備することなく算術演算で復号化可
能なことから、全ての第１の符号化モードおよび第２の
符号化モードの組合せ表現を復号化することができる。
その結果、参照フレーム番号符号化信号RefFrameStrや
量子化パラメータ符号化信号QPStrのストリーム中への
配置を省略した全ての組合せの場合でも、画像信号を正
しく復号化することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図１１を用いて説明する。

【００２５】（実施の形態１）図１は本発明の画像符号
化装置におけるヘッダ情報可変長符号化ユニットModeVL
Cのブロック図であり、図１２のヘッダ情報可変長符号
化ユニットModeVLCとしして動作をする。図１におい
て、図１２の画像符号化装置のブロック図と同じ動作を
するユニットおよび同じ動作の信号は同じ記号を付し、
説明を省略する。即ち、モード数値化ユニットQPMap0お
よび可変長符号化ユニットVLCの動作は同じである。

【００２６】モード数値化ユニットMVMap1は動きベクト
ルMVに対応する数値であるモード情報数値ModeValを出
力すると共に、動きベクトルMVが参照するフレームが規
定値であるかどうかを示す参照フレーム有無信号HasRef
を出力する。定数発生器ConstGen1は定数K1を発生し、
乗算ユニットMul1で定数K1と参照フレーム有無信号HasR
efの乗算を行い、補正参照フレーム有無数値KMValを得
る。モード数値化ユニットModeMap1はモード情報Modeに
対応する数値であるモード情報数値ModeValを出力す
る。加算ユニットAdd1は補正参照フレーム有無数値KMVa
lとモード情報数値ModeValを加算し、モード・参照フレ
ーム有無情報数値MVModeValを出力する。

【００２７】選択ユニットSel2は動きベクトル数値MVVa
l1、モード・参照フレーム有無情報数値MVModeVal、量
子化数値QPValを逐次選択し、それぞれ数値Valとして出
力する。但し、モード・参照フレーム有無情報数値MVMo
deValで参照フレームが規定値であることを示す場合
は、動きベクトルMVのうち参照フレームを示す部分の情
報は数値Valとして出力しない。可変長符号化ユニットV
LCは数値Valを符号化し、モード符号化信号ModeStrとし
て出力する。

【００２８】図３は本発明の画像符号化装置で作成され
る画像符号化信号のブロックに対応するストリームであ
る。参照フレームが規定値でない場合は、図３（ａ）に
示すように図１６と同様に参照フレーム番号符号化信号
RefFrameStrがストリーム中に配置されるが、参照フレ
ームが規定値の場合は、図３（ｂ）に示すように参照フ
レーム番号符号化信号RefFrameStrが省略される。この
ように、動きベクトルMVのうち参照フレームを示す部分
の符号化情報を削減できるため、圧縮率が向上すること
ができる。

【００２９】図２は本発明の画像符号化装置におけるヘ
ッダ情報可変長符号化ユニットModeVLCの数値とモード
の対応を示す図である。図２では、参照フレーム番号Re
fFrameが符号化されるモード情報Modeの数値Valueは、
参照フレーム番号RefFrameが符号化されないモード情報
Modeに対応する数値Value1〜7に対し、それぞれ7を加算
した数値Value9〜15が対応することになる。このよう
に、図２の対応図で、数値Value0〜8の部分（この部分
は図１５の従来の画像符号化装置におけるヘッダ情報可
変長符号化ユニットModeVLCの数値とモードの対応図に
相当）さえ準備すれば、数値Value9〜15に対応する符号
表を記憶する必要がなく、符号表記憶に必要なメモリを
節約できる。

【００３０】なお、実施の形態１で、ヘッダ部では、動
きベクトルMV、モード情報Mode、量子化パラメータQPを
ヘッダ情報可変長符号化ユニットModeVLCで符号化する
例を示したが、量子化パラメータQPが他の手段で符号化
される等の理由でヘッダ情報可変長符号化ユニットMode
VLCで符号化する必要が無い場合は、動きベクトルMVと
モード情報Modeのみをヘッダ情報可変長符号化ユニット
ModeVLCで符号化してもよい。

【００３１】（実施の形態２）図４は本発明の画像復号
化装置におけるヘッダ情報可変長復号化ユニットModeVL
Dのブロック図である。図４は図１７のヘッダ情報可変
長復号化ユニットModeVLDとして動作をし、図１のヘッ
ダ情報可変長符号化ユニットModeVLCの逆動作をする。
図４において、図１８の従来の画像復号化装置における
ヘッダ情報可変長復号化ユニットModeVLDのブロック図
と同じ動作をするユニットおよび同じ動作の信号は同じ
記号を付し、説明を省略する。即ち、可変長復号化ユニ
ットVLDおよびモード復元ユニットQPIMap0の動作は同じ
である。

【００３２】数値Valは選択ユニットSel3によって動き
ベクトル数値MVVal1、モード・参照フレーム有無情報数
値MVModeVal、量子化数値QPValのいずれかに分類され
る。定数発生器ConstGen1は定数K1を発生し、除算ユニ
ットDiv1はモード・参照フレーム有無情報数値MVModeVa
lを定数K1で除算する。定数K1で除算した商は参照フレ
ーム有無信号HasRefとなり、定数K1で除算した余りはモ
ード情報数値ModeValとなる。但し、符号表の一部のモ
ードのみが算術的に構成できる場合は、算術的に構成で
きる部分のみについてこの除算手順を適用する。

【００３３】例えば、図２に示す本発明の画像符号化装
置におけるヘッダ情報可変長符号化ユニットModeVLCの
数値とモードの対応図では、数値Value1〜7のモード情
報Modeが数値Value9〜15の構成に利用されているので、
定数K1を8とすれば数値Valueが規則的で無い0と8以外
は、数値Valueを定数K1で除算した商が参照フレーム番
号RefFrame、数値Valueを定数K1で除算した余りがモー
ド情報Modeになる。

【００３４】モード復元ユニットMVIMap1は参照フレー
ム有無信号HasRefを参照し、参照フレームが符号化され
ていない場合は既定の参照フレームを参照するものとし
て動きベクトル数値MVVal1を復元して動きベクトルMVを
得、参照フレームが符号化されている場合は動きベクト
ル数値MVVal1から参照フレームを示す情報を含む動きベ
クトルMVを復元する。

【００３５】以上のように、本実施の形態によれば、図
１のヘッダ情報可変長符号化ユニットModeVLCを用いた
画像符号化装置で生成された画像符号化信号Strを正し
く復号化することができる。

【００３６】なお、実施の形態１で、ヘッダ部では、動
きベクトルMV、モード情報Mode、量子化パラメータQPを
ヘッダ情報可変長符号化ユニットModeVLCで復号化する
例を示したが、量子化パラメータQPが他の手段で復号化
される等の理由でヘッダ情報可変長符号化ユニットMode
VLCで復号化する必要が無い場合は、動きベクトルMVと
モード情報Modeのみをヘッダ情報可変長符号化ユニット
ModeVLCで復号化してもよい。

【００３７】（実施の形態３）図５は本発明の画像符号
化装置におけるヘッダ情報可変長符号化ユニットModeVL
Cのブロック図であり、図１２のヘッダ情報可変長符号
化ユニットModeVLCとしして動作をする。図５におい
て、図１２の画像符号化装置のブロック図と同じ動作を
するユニットおよび同じ動作の信号は同じ記号を付し、
説明を省略する。即ち、モード数値化ユニットMVMap0お
よび可変長符号化ユニットVLCの動作は同じである。

【００３８】モード数値化ユニットQPMap1は量子化パラ
メータQPに対応する数値である量子化数値QPValを出力
すると共に、量子化パラメータQPが規定値であるかどう
かを示す量子化パラメータ符号化有無信号HasQPを出力
する。定数発生器ConstGen2は定数K2を発生し、乗算ユ
ニットMul2で定数K2と量子化パラメータ符号化有無信号
HasQPの乗算を行い、補正量子化パラメータ有無数値KQP
Valを得る。モード数値化ユニットModeMap1はモード情
報Modeに対応する数値であるモード情報数値ModeValを
出力する。加算ユニットAdd2は補正量子化パラメータ有
無数値KQPValとモード情報数値ModeValを加算し、モー
ド・量子化パラメータ有無情報数値QPModeValを出力す
る。

【００３９】選択ユニットSel4は動きベクトル数値MVVa
l0、モード・量子化パラメータ有無情報数値QPModeVa
l、量子化数値QPValを逐次選択し、それぞれ数値Valと
して出力する。但し、モード・量子化パラメータ有無情
報数値QPModeValで量子化パラメータが規定値であるこ
とを示す場合は、当該ブロックの量子化数値QPValを数
値Valとして出力しない。可変長符号化ユニットVLCは数
値Valを符号化し、モード符号化信号ModeStrとして出力
する。

【００４０】図７は本発明の画像符号化装置で作成され
る画像符号化信号のブロックに対応するストリームを示
す図である。量子化パラメータが規定値でない場合は、
図６（ａ）に示すように図１６と同様に量子化パラメー
タ符号化信号QPStrがストリーム中に配置されるが、参
照フレームが規定値の場合は、図７（ｂ）に示すように
量子化パラメータ符号化信号QPStrが省略される。この
ように、量子化パラメータが規定値の場合は量子化パラ
メータ符号化信号QPStrの符号化情報を削減できるた
め、圧縮率が向上することができる。

【００４１】図６は本発明の画像符号化装置におけるヘ
ッダ情報可変長符号化ユニットModeVLCの数値とモード
の対応を示す図である。図６では、量子化パラメータQP
が符号化されるモード情報Modeの数値Valueは、量子化
パラメータQPが符号化されないモード情報Modeに対応す
る数値Value1〜8に対し、それぞれ8を加算した数値Valu
e9〜16が対応することになる。このように、図６の対応
図で、数値Value0〜8の部分（この部分は図１５の従来
の画像符号化装置におけるヘッダ情報可変長符号化ユニ
ットModeVLCの数値とモードの対応図に相当）さえ準備
すれば、数値Value9〜16に対応する符号表を記憶する必
要がなく、符号表記憶に必要なメモリを節約できる。

【００４２】なお、実施の形態３で、ヘッダ部では、動
きベクトルMV、モード情報Mode、量子化パラメータQPを
ヘッダ情報可変長符号化ユニットModeVLCで符号化する
例を示したが、動きベクトルMVが他の手段で符号化され
る等の理由でヘッダ情報可変長符号化ユニットModeVLC
で符号化する必要が無い場合は、量子化パラメータQPと
モード情報Modeのみをヘッダ情報可変長符号化ユニット
ModeVLCで符号化してもよい。

【００４３】（実施の形態４）図８は本発明の画像復号
化装置におけるヘッダ情報可変長復号化ユニットModeVL
Dのブロック図である。図８は図１７のヘッダ情報可変
長復号化ユニットModeVLDとして動作をし、図５の本発
明の画像符号化装置におけるヘッダ情報可変長符号化ユ
ニットModeVLCのブロック図の逆動作をする。図８にお
いて、図１８の従来の画像復号化装置におけるヘッダ情
報可変長復号化ユニットModeVLDのブロック図と同じ動
作をするユニットおよび同じ動作の信号は同じ記号を付
し、説明を省略する。即ち、可変長復号化ユニットVLD
およびモード復元ユニットMVIMap0の動作は同じであ
る。

【００４４】数値Valは選択ユニットSel5によって動き
ベクトル数値MVVal0、モード・量子化パラメータ有無情
報数値QPModeVal、量子化数値QPValのいずれかに分類さ
れる。定数発生器ConstGen2は定数K2を発生し、除算ユ
ニットDiv2はモード・量子化パラメータ有無情報数値QP
ModeValを定数K2で除算する。定数K2で除算した商は量
子化パラメータ符号化有無信号HasQPとなり、定数K2で
除算した余りはモード情報数値ModeValとなる。但し、
符号表の一部のモードのみが算術的に構成できる場合
は、算術的に構成できる部分のみについてこの除算手順
を適用する。

【００４５】例えば、図６に示す本発明の画像符号化装
置におけるヘッダ情報可変長符号化ユニットModeVLCの
数値とモードの対応図では、数値Value1〜8のモード情
報Modeが数値Value9〜16の構成に利用されているので、
定数K2を8とし数値Valueが規則的で無い0を除外するた
め予め数値Valueから１を減算すれば、数値Value-1を定
数K2で除算した商が量子化パラメータQPの符号化有無、
数値Value-1を定数K2で除算した余りが同じモード情報M
odeを示す数値になる。

【００４６】モード復元ユニットQPIMap1は量子化パラ
メータ符号化有無信号HasQPを参照し、量子化パラメー
タが符号化されていない場合は既定の既定の量子化パラ
メータであるとして量子化パラメータQPを得、量子化パ
ラメータが符号化されている場合は量子化数値QPValか
ら量子化パラメータQPを復元する。

【００４７】以上のように、本実施の形態によれば、図
１のヘッダ情報可変長符号化ユニットModeVLCを用いた
画像符号化装置で生成された画像符号化信号Strを正し
く復号化することができる。

【００４８】なお、実施の形態４で、ヘッダ部では、動
きベクトルMV、モード情報Mode、量子化パラメータQPを
ヘッダ情報可変長符号化ユニットModeVLCで符号化する
例を示したが、動きベクトルMVが他の手段で復号化され
る等の理由でヘッダ情報可変長符号化ユニットModeVLC
で復号化する必要が無い場合は、量子化パラメータQPと
モード情報Modeのみをヘッダ情報可変長符号化ユニット
ModeVLCで復号化してもよい。

【００４９】（実施の形態５）実施の形態１と実施の形
態３、または実施の形態２と実施の形態４を組合せ、量
子化パラメータQP符号化の有無、参照フレーム番号RefF
rame符号化の有無をまとめてモード情報として符号化し
ても良い。

【００５０】図９は本発明の画像符号化装置におけるヘ
ッダ情報可変長符号化ユニットModeVLCの数値とモード
の対応図である。図９の例では、量子化パラメータQP符
号化の有無、参照フレーム番号RefFrame符号化の有無、
対応するモードは下記の規則で算術的に計算できる。

【００５１】（数値Valueを生成する場合） １）量子化パラメータQPと参照フレーム番号RefFrameが
符号化されない場合Valueは図１５のものを使用 ２）量子化パラメータQPのみ符号化される場合 Valueは図１５で同じModeのものに8を加算 ３）参照フレーム番号RefFrameのみ符号化される場合 Valueは図１５で同じModeのものに16を加算 ４）量子化パラメータQPと参照フレーム番号RefFrameが
符号化される場合 Valueは図１５で同じModeのものに23を加算 （数値Valueを復元する場合） Valueを16で除算した商が１なら参照フレーム番号符号
化信号RefFrameStrあり、0なら参照フレーム番号符号化
信号RefFrameStrなし １）Valueが17未満の場合 Value-1を8で除算した商が１なら量子化パラメータ符号
化信号QPStrあり、0なら量子化パラメータ符号化信号QP
Strなし Value-1を8で除算した余りに１を加算したValueに対応
する図１５のModeが対応 ２）Valueが17未満の場合 Value-3を7で除算した商が3なら量子化パラメータ符号
化信号QPStrあり、2なら量子化パラメータ符号化信号QP
Strなし Value-3を7で除算した余りに１を加算したValueに対応
する図１５のModeが対応 数値Valueを生成する場合の１）、２）、３）、４）に
対応するモード符号化信号ModeStrの例を、それぞれ図
１０（ａ）〜（ｄ）に示す。

【００５２】（実施の形態６）さらに、上記各実施の形
態で示した画像符号化方法または画像復号化方法の構成
を実現するためのプログラムを、フロッピー（登録商
標）ディスク等の記憶媒体に記録するようにすることに
より、上記各実施の形態で示した処理を、独立したコン
ピュータシステムにおいて簡単に実施することが可能と
なる。

【００５３】図１１は、上記実施の形態１から実施の形
態２の画像符号化方法または画像復号化方法を格納した
フロッピーディスクを用いて、コンピュータシステムに
より実施する場合の説明図である。

【００５４】図１１（ｂ）は、フロッピーディスクの正
面からみた外観、断面構造、及びフロッピーディスクを
示し、図１１（ａ）は、記録媒体本体であるフロッピー
ディスクの物理フォーマットの例を示している。フロッ
ピーディスクＦＤはケースＦ内に内蔵され、該ディスク
の表面には、同心円状に外周からは内周に向かって複数
のトラックＴｒが形成され、各トラックは角度方向に１
６のセクタＳｅに分割されている。従って、上記プログ
ラムを格納したフロッピーディスクでは、上記フロッピ
ーディスクＦＤ上に割り当てられた領域に、上記プログ
ラムとしての画像符号化方法および画像復号化方法が記
録されている。

【００５５】また、図１１（ｃ）は、フロッピーディス
クＦＤに上記プログラムの記録再生を行うための構成を
示す。上記プログラムをフロッピーディスクＦＤに記録
する場合は、コンピュータシステムＣｓから上記プログ
ラムとしての画像符号化方法または画像復号化方法をフ
ロッピーディスクドライブを介して書き込む。また、フ
ロッピーディスク内のプログラムにより上記画像符号化
方法および画像復号化方法をコンピュータシステム中に
構築する場合は、フロッピーディスクドライブによりプ
ログラムをフロッピーディスクから読み出し、コンピュ
ータシステムに転送する。

【００５６】なお、上記説明では、記録媒体としてフロ
ッピーディスクを用いて説明を行ったが、光ディスクを
用いても同様に行うことができる。また、記録媒体はこ
れに限らず、ＩＣカード、ＲＯＭカセット等、プログラ
ムを記録できるものであれば同様に実施することができ
る。

【００５７】

【発明の効果】以上の様に、本発明にかかる画像符号化
方法および画像復号化方法によれば、膨大な大きさの符
号表を準備することなく、全ての符号化モードの組合せ
表現を符号化することができる。その結果、参照フレー
ム番号符号化信号RefFrameStrや量子化パラメータ符号
化信号QPStrのストリーム中への配置が不要な場合が多
々発生し、全体としてみれば圧縮率向上が実現でき実用
的価値は高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の画像符号化装置におけ
るヘッダ情報可変長符号化ユニットModeVLCのブロック
図

【図２】本発明の実施の形態１の画像符号化装置におけ
るヘッダ情報可変長符号化ユニットModeVLCの数値とモ
ードの対応を示す図

【図３】本発明の実施の形態１の画像符号化装置で作成
される画像符号化信号のブロックに対応するストリーム
を示す図

【図４】本発明の実施の形態２の画像復号化装置におけ
るヘッダ情報可変長復号化ユニットModeVLDのブロック
図

【図５】本発明の実施の形態３の画像符号化装置におけ
るヘッダ情報可変長符号化ユニットModeVLCのブロック
図

【図６】本発明の実施の形態３の画像符号化装置におけ
るヘッダ情報可変長符号化ユニットModeVLCの数値とモ
ードの対応を示す図

【図７】本発明の実施の形態３の画像符号化装置で作成
される画像符号化信号のブロックに対応するストリーム
を示す図

【図８】本発明の実施の形態４の画像復号化装置におけ
るヘッダ情報可変長復号化ユニットModeVLDのブロック
図

【図９】本発明の実施の形態５の画像符号化装置におけ
るヘッダ情報可変長符号化ユニットModeVLCの数値とモ
ードの対応を示す図

【図１０】本発明の実施の形態５の画像符号化装置で作
成される画像符号化信号のストリームを示す図

【図１１】本発明の実施の形態６の画像符号化方法およ
び画像復号化方法をコンピュータシステムにより実現す
るためのプログラムを格納するための記憶媒体について
の説明図

【図１２】画像符号化装置のブロック図

【図１３】従来の画像符号化装置におけるヘッダ情報可
変長符号化ユニットModeVLCのブロック図

【図１４】可変長符号化の数値と符号の対応を示す図

【図１５】従来の画像符号化装置におけるヘッダ情報可
変長符号化ユニットModeVLCの数値とモードの対応を示
す図

【図１６】従来の画像符号化装置で作成される画像符号
化信号のブロックに対応するストリームを示す図

【図１７】画像復号化装置のブロック図

【図１８】従来の画像復号化装置におけるヘッダ情報可
変長復号化ユニットModeVLDのブロック図

【符号の説明】

Vin 動画像信号 Vout 復号動画像信号 Str 画像符号化信号 ME 動き検出ユニット MC 動き補償ユニット Mem メモリ Trans 周波数変換ユニット Itrans 周波数逆変換ユニット Q 量子化ユニット IQ 逆量子化ユニット Mux 多重化ユニット DeMux 分離ユニット CoefVLC 係数情報可変長符号化ユニット CoefVLD 係数情報可変長復号化ユニット RateCtl レート制御ユニット ModeDec 符号化モード決定 ConstGen1，ConstGen2 定数発生器 MVMap0，MVMap1，ModeMap0，ModeMap1，QPMap0，QPMap1
モード数値化ユニット MVIMap0，MVIMap1，ModeIMap0，ModeIMap1，QPIMap0，Q
PIMap1 モード復元ユニット ModeVLC ヘッダ情報可変長符号化ユニット ModeVLD ヘッダ情報可変長復号化ユニット Sel0，Sel1，Sel2，Sel3，Sel4，Sel5 選択ユニット Mul1，Mul2 乗算ユニット Add0，Add1，Add2 加算ユニット Sub0 減算ユニット Div1，Div2 除算ユニット VLC 可変長符号化ユニット VLD 可変長復号化ユニット Ｃｓ コンピュータ・システム ＦＤ フロッピディスク ＦＤＤ フロッピディスクドライブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C059 MA27 MD02 ME01 ME11 ME17 NN01 PP01 PP04 RB02 RB09 RB12 RC32 RC37 SS20 UA02 UA38 UA39 5J064 AA02 BA09 BB03 BB06 BC01 BC08 BC09 BC16

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブロック単位の符号化モードをシンボル
   に整数を割り付ける第１の符号化ステップと前記割り付
   けた整数を算術演算可能な可変長符号化する第２の符号
   化ステップで符号化する可変長符号を有する画像符号化
   方法であって、α通りの第１の符号化モードとβ通りの
   第２の符号化モードを有し、第１の符号化モードが整数
   γ（但しγ≦α-1）、第２の符号化モードが整数δ（但
   しδ≦β-1）で表現される場合に、γ＋δ×ε（但しε
   はε≦αなる定数）なる整数を前記第１の符号化ステッ
   プで割り付ける整数とする画像符号化方法。
2. 【請求項２】 ブロック単位の画像符号化方法であっ
   て、参照画像として参照する画像を特定する信号が符号
   化されているか否かを示す識別信号を第２の符号化モー
   ドとする請求項１記載の画像符号化方法。
3. 【請求項３】 ブロック単位の画像符号化方法であっ
   て、前記ブロックの量子化ステップを表すパラメータが
   符号化されているか否かを示す識別信号を第２の符号化
   モードとする請求項１記載の画像符号化方法。
4. 【請求項４】 算術演算可能な可変長符号を復号化して
   整数値を取得する第１の復号化ステップと前記取得した
   整数値をシンボルに変換する第２の復号化ステップで復
   号化する画像復号化方法であって、α通りの第１の符号
   化モードとβ通りの第２の符号化モードを有し、前記第
   ２の復号化ステップは、γ＋δ×ε（但しεはε≦αな
   る定数）なる整数値から第１の符号化モードを表す整数
   γ（但しγ≦α-1）と第２の符号化モードを表す整数δ
   （但しδ≦β-1）を取得するものである画像復号化方
   法。
5. 【請求項５】 ブロック単位の画像復号化方法であっ
   て、参照画像として参照する画像を特定する信号が符号
   化されているか否かを示す識別信号を第２の符号化モー
   ドとする請求項４記載の画像復号化方法。
6. 【請求項６】 ブロック単位の画像復号化方法であっ
   て、当該ブロックの量子化ステップを表すパラメータが
   符号化されているか否かを示す識別信号を第２の符号化
   モードとする請求項１記載の画像符号化方法。
7. 【請求項７】 ブロック単位の符号化モードをシンボル
   に整数を割り付ける第１の符号化手段と前記割り付けた
   整数を符号化する第２の符号化手段を備え、第１の符号
   化手段はα通りの第１の符号化モードとβ通りの第２の
   符号化モードを有し、第１の符号化モードが整数γ（但
   しγ≦α-1）、第２の符号化モードが整数δ（但しδ≦
   β-1）で表現される場合にγ＋δ×ε（但しεはε≦α
   なる定数）なる整数を前記第１の符号化手段で割り付け
   る整数とする画像符号化用可変長符号化装置。
8. 【請求項８】 可変長符号で復号化して整数値を復号化
   する第１の復号化手段と、前記復号化した整数値をシン
   ボルに変換する第２の復号化手段を備え、前記第２の復
   号化手段は、γ＋δ×ε（但しεはε≦αなる定数）な
   る整数値から第１の符号化モードを表す整数γ（但しγ
   ≦α-1）と第２の符号化モードを表す整数δ（但しδ≦
   β-1）を取得する画像復号化用可変長復号化装置。
9. 【請求項９】 コンピュータにより、請求項１記載の画
   像符号化方法を行うためのプログラムを格納した記憶媒
   体であって、 上記プログラムはコンピュータに、 ブロック単位の符号化モードをシンボルに整数を割り付
   ける第１の符号化ステップと前記割り付けた整数を算術
   演算可能な可変長符号化する第２の符号化ステップで符
   号化する可変長符号を有する画像符号化方法であって、
   α通りの第１の符号化モードとβ通りの第２の符号化モ
   ードを有し、第１の符号化モードが整数γ（但しγ≦α
   -1）、第２の符号化モードが整数δ（但しδ≦β-1）で
   表現される場合に、γ＋δ×ε（但しεはε≦αなる定
   数）なる整数を前記第１の符号化ステップで割り付ける
   整数とする画像符号化方法を、行わせるものであること
   を特徴とする記憶媒体。
10. 【請求項１０】 コンピュータにより、請求項5記載の
    画像復号化方法を行うためのプログラムを格納した記憶
    媒体であって、 上記プログラムはコンピュータに、 算術演算可能な可変長符号を復号化して整数値を取得す
    る第１の復号化ステップと前記取得した整数値をシンボ
    ルに変換する第２の復号化ステップで復号化する画像復
    号化方法であって、α通りの第１の符号化モードとβ通
    りの第２の符号化モードを有し、前記第２の復号化ステ
    ップは、γ＋δ×ε（但しεはε≦αなる定数）なる整
    数値から第１の符号化モードを表す整数γ（但しγ≦α
    -1）と第２の符号化モードを表す整数δ（但しδ≦β-
    1）を取得するものである画像復号化方法を、行わせる
    ものであることを特徴とする記憶媒体。