JP3866539B2 - 符号化方法,復号方法,符号化装置,復号装置,符号化プログラム,復号プログラムおよびそれらのプログラム記録媒体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は,情報源符号化における可変長符号化と可変長復号に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
多次元行列の各成分が,多数の同じ値(A)と,それと異なる値(B1 ,B2 ,... ,Bn )とで構成されている場合,この行列の成分を符号化する手法に,ランレングス符号化を応用する方法がある。まず,多次元行列中の成分を,ある定められた順序でスキャンして,1次元配列にする。この1次元配列中では,同じ値(A)が多数を占めているため,値(A)が連続して並ぶ場合が多い。そこで値(A)の並んだ成分の数をランレングス符号化する。あるいは,値(A)の並ぶ数(LA )と,値(A)の前後にある値(Bi ;i=1,... ,n)との間に相関がある場合には,(LA )と(Bi )の組み合わせに対して,1つの可変長符号を割り当てる2次元可変長符号化を行う方法もある。ここで一般的に,(LA )をラン,(Bi )をレベルと呼ぶ。
【0003】
例えば,2次元画像の符号化では一般に,画素を離散コサイン変換(DCT)した後の係数を2次元可変長符号化する。まず,各画素を縦横8画素のブロックに分割し,ブロック毎に2次元DCTする。2次元DCTでは,低周波数部分には0以外の値が集中し,逆に高周波数部分には値0が多くなる性質がある。このDCT係数を8×8の2次元行列とみなす。
【0004】
図13は,8×8DCT係数上のジグザグスキャンの例を示す図である。低周波数部分から高周波数部分へジグザグスキャンして1次元配列にする。値が0の係数の連続する数をランとし,その後の係数の値をレベルとして,2次元可変長符号化する。予めランとレベルの各組み合わせに対して,1つの符号を対応させたルックアップテーブルを作っておき,このルックアップテーブルを利用して2次元可変長符号化する。ルックアップテーブルにない組み合わせの場合には,エスケープ符号を使った固定長符号化を行う。あるいは,2次元可変長符号化を行う方法として,ルックアップテーブルを利用しない,算術符号化を用いることも可能である。
【0005】
特に画像符号化方式MPEG−1では,2次元DCTに,大きな値の係数の周囲には小さい値の係数が存在する性質があることを利用して,2次元可変長符号化のルックアップテーブルを構成している。例えば,値の大きいランに対しては,値の小さいレベルとの組み合わせに符号長の短い符号を用意しておく。
【0006】
また,多次元行列中の値(Bi )と,値(A)の長さ(LA )の2次元可変長符号化を行う前に,値(Bi )を量子化する方法がある。量子化によって,値(Bi )が,より小さい値(BQi )に変換されるとすると,値(BQi )と(LA )の組み合わせを2次元可変長符号化する。一般的に,2次元可変長符号化では,値(Bi )が小さいほど,より短い符号長の符号を割り当てるため,量子化により符号量の削減が可能となる。
【0007】
また,値(Bi )と(LA )を可変長符号化する際に,値(Bi )が,多次元行列中で最後の,値(A)以外の成分かどうかを示すラスト情報を含めて符号化する3次元可変長符号化方法がある。
【0008】
例えば画像符号化方式MPEG−4では,2次元DCTした係数のうち,値が0以外の係数を符号化する際に,最後の0以外の係数でない場合にはラスト情報を0に,最後の0以外の係数である場合にはラスト情報を1に設定し,ランとレベルとラスト情報の3次元可変長符号化を行う。各ランとレベルとラストに対して符号を対応させたルックアップテーブルを予め作っておき,それを参照しながら3次元可変長符号化を行う。
【0009】
逆に画像符号化方式MPEG−1では,2次元DCTの最後の係数を符号化した後に,EOBという特有なビットパターンをした固定長符号を出力する。このEOBは,復号側でビット配列から2次元DCTの係数を可変長復号する際に,復号するべき係数が終わったことを知ることに利用される。このEOB符号は一般的に符号長が長いため,2次元DCT内の符号化する係数が少ない場合には,符号化効率が低下する。
【0010】
3次元可変長符号化は,ラスト情報の符号化を可変長符号化で行うことにより,EOBの出力を避けることができる。すなわち,2次元DCTの符号化する係数が少ない場合に,符号化効率の低下を避けることができる。
【0011】
また,3次元画像符号化で3次元DCTを使う方法もある。この場合には,3次元DCT係数をジグザグスキャンして1次元配列にする。その後,2次元画像符号化と同様に,1次元配列に対して,2次元可変長符号化あるいは3次元可変長符号化を行う。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
多次元行列中で,値の大きな成分の周囲に値の小さな成分がある場合には,符号化すべき成分がかたまって存在する。例えば,2次元画像符号化における2次元DCTでは,値の大きい係数の周囲に,値の小さい係数が存在する。このような成分間の相関がある場合には,多次元行列の各成分を,一旦1次元配列にする方法であると,成分間の相関を損なってしまう。
【0013】
図14は,8×8DCT係数位置の例を示す図である。例えば,図14に示すような2次元DCTにおいて,係数A〜Gの値が0以外であり,係数Dを中心に他の成分が配置されている場合を考える。ジグザグスキャンして1次元配列にするので,係数Aから係数Bは連続しており,短い符号長の符号を割り当てることができる。しかし,係数Bから係数Cまでの間には多くの値0の係数が存在するため,割り当てられる可変長符号の符号長が長くなるか,あるいはエスケープ符号を使った固定長となる。すなわち,隣り合う係数の符号化に関して,スキャン方向に隣り合う場合には短い符号長の符号を割り当てられるが,スキャン方向ではない場合には短い符号長を割り当てられない。
【0014】
このように,多次元行列を1次元配列に変換して符号化する方法では,変換に用いるスキャンの方向以外の方向に関する相関性を損なう。このため,従来の方法では,符号化効率の低下を引き起こすことがある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため,本発明は,多次元で表される位置の差分ベクトルの成分とレベルの組み合わせに対して,可変長符号語を割り当て,かつ可変長符号化する2成分間の位置の差分情報を,上記多次元の座標系とは異なる座標系で求めることを,最も主要な特徴とする。また,位置の差分ベクトルの成分を量子化することを特徴とする。
【0016】
具体的には,本発明は第1に,有限個の成分を持つ多次元行列成分の値の符号化に際して,ビットレートを低減する方法であって,少なくとも1つの可変長符号語の形成において,2成分間の位置の差分情報を,そのうちの片方の成分の値と共に使うことを特徴とする。
【0017】
この第1の特徴では,多次元行列中の符号化データとして必要な成分の位置情報の符号化に,成分間の位置の差分を使う。N次元行列の場合,成分Pの位置は,次の式(1)で表現される。
【0018】
P(p1 ,p2 ,... ,pn ) (1)
成分Pに対する成分Qの位置の差分は,N次元ベクトルとなり,このベクトルV(P,Q)は,式(2)で示される。
【0019】
V(P,Q)=(q1 −p1 ,q2 −p2 ,... ,qn −pn ) (2)
そして,多次元行列中の,符号化データとして必要な成分の値レベルと,位置の差分ベクトルの成分の組み合わせに対して,1つの可変長符号を割り当てる。
【0020】
ここで,ベクトルV(P,Q)のノルムの大きさの小さい順に符号長の短い符号を割り当てると,隣接する成分はノルムが小さい値となるため,短い符号長で符号化することができる。これにより,1次元配列に変換する方法において失われた,スキャン方向以外の方向に関する相関性を失うことなく,効率よく符号化することが可能となる。
【0021】
さらに,差分ベクトルのノルムの大きな場合には,値の小さいレベルが多くなる相関性がある。そのため,差分ベクトルの成分とレベルの組み合わせに対して1つの可変長符号を割り当てる。このように,差分ベクトルの成分とレベルの組み合わせに対する可変長符号化を行うことにより,差分ベクトルの成分とレベルを個別に符号化するよりも,より効率良く可変長符号化することができる。
【0022】
図1は,8×8DCT係数上の2次元ベクトル符号化の一例(例1)を示す。例えば,2次元DCTの場合,図1に示すようなX軸(Vx )とY軸(Vy )を持つ2次元座標を設定すると,係数Bから係数Cはベクトルとして(1,0)と表現できる。このようにノルムの小さいベクトルに対して,符号長の短い符号を割り当てれば,符号化効率を向上することができる。
【0023】
本発明において,上記1つの可変長符号を割り当てる対象となる複数の値の組み合わせの中に,現在の有効な成分が,多次元行列内最後の有効な成分かどうかを示すラスト情報の値を含ませることもできる。
【0024】
このようにすれば,上記の差分ベクトルの成分と,符号化する成分の値と,多次元行列内で符号化する成分が,その成分で最後であるかどうかを示すラスト情報の組み合わせに対して,1つの可変長符号を割り当てることができる。これにより,多次元行列内の,符号化する成分の数が少ない場合に発生する符号化効率の低下を避けることができる。
【0025】
また,本発明の実施においては,上記符号化方法で作られる可変長符号語を,予めルックアップテーブルに記録しておき,ルックアップテーブルを使って可変長符号化するようにしてもよい。
【0026】
上記可変長符号語を予め作ってルックアップテーブルに記録しておくことにより,多次元行列の符号化において,ルックアップテーブルを参照しながら可変長符号化することが可能となる。
【0027】
本発明は第2に,上記の符号化方法において,可変長符号化する2成分間の位置の差分情報を,多次元行列とは異なる座標系で求めることを特徴とする。この多次元行列とは異なる座標系は,差分を計算する原点の成分の位置毎に変更することができる。
【0028】
この第2の特徴によれば,多次元行列の符号化において,差分ベクトルを多次元行列とは異なる座標系に変換して求めることができる。図2は,8×8DCT係数上の2次元ベクトル符号化の一例(例2)を示している。例えば,2次元DCTにおいて,係数Aに対しては図1に示すような座標系を適用するのではなく,図2に示すようなX軸(Vx )とY軸(Vy )とからなる座標系を使うことができる。これにより係数Aから係数Bの差分ベクトルは(1,0)と表現でき,より符号長の短い符号を割り当てることができる。
【0029】
さらに,本発明において差分ベクトルを多次元行列とは異なる座標系に変換する際に,差分ベクトルの原点の位置毎に座標系を変更することができる。例えば,2次元DCTにおいて,係数Aに対しては図2に示す座標系を用い,係数Bに対しては図1に示すような座標系を適用することが可能となる。
【0030】
別の本発明は,上記第1の特徴を有する符号化方法において,可変長符号化する2成分間の位置の差分情報を量子化してから,可変長符号化を行うことを特徴とする。
【0031】
この発明によれば,多次元行列の符号化において,差分ベクトルの成分の値を量子化した後で,可変長符号化することができる。これにより,差分ベクトルのノルムが小さい程,符号長の短い符号を割り当てるような可変長符号化を行う場合には,より符号化効率を向上することができる。
さらに,上記1つの可変長符号を割り当てる対象となる複数の値の組み合わせの中に,現在の有効な成分が,多次元行列内最後の有効な成分かどうかを示すラスト情報の値を含ませることもできる。
【0032】
また,本発明は,有限個の成分を持つ多次元行列成分の値の復号において,上記の符号化方法で作られた可変長符号から,少なくとも多次元ベクトルの各成分と有効な成分の値とを含む値を可変長復号し,多次元ベクトルの成分を用いて多次元行列内の位置情報を計算することにより,多次元行列成分の値を復号することを特徴とする。ここでは,上記の符号化方法で作られた可変長符号語を,予めルックアップテーブルに記録しておき,ルックアップテーブルを使って可変長復号することができる。
【0033】
この発明によれば,多次元行列の復号において,上記発明による符号化方法によって出力されるビット配列を,ルックアップテーブル等を使って復号することができる。
【0034】
また,上記符号化方法を実施する符号化装置を構成することができ,上記復号方法を実施する復号装置を構成することもできる。符号化装置では,多次元行列の各成分の値が予め決められた基準を満たす値かどうかを判定し,満たす場合には有効な成分とする有効成分判定部を設けることにより,多次元行列中から有効な成分を判定して,有効な成分のみを符号化することが可能である。有効成分であるかどうかを判定する基準としては,例えば次のものが挙げられる。
(a)基準値T以上の値の場合を有効とする。Tが1の場合には,0以外の場合に有効な成分とみなすことができる。
【0035】
以上の符号化方法および復号方法は,回路化されたハードウェアによって実現することができるだけでなく,コンピュータと,そのコンピュータにインストールされ実行されるソフトウェアプログラムによって実現することができ,そのプログラムは,コンピュータが読み取り可能な可搬媒体メモリ,半導体メモリ,ハードディスク等の適当な記録媒体に格納することができる。
【0036】
【発明の実施の形態】
以下,本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。例として,2次元の縦横8画素の画像を2次元DCTし,DCT係数を可変長符号化する画像符号化装置と画像復号装置の構成と動作例を示す。この実施の形態では,DCT係数の係数の値と,位置の差分ベクトルを量子化してから可変長符号化するものとする。また,可変長符号化では,係数の値と,差分ベクトルの成分と,ラスト情報を使うものとする。
【0037】
図3は,本実施の形態における画像符号化装置の構成例を示す図である。画像符号化装置1は,DCT係数の値を量子化する値量子化部101と,DCT係数の値を図13に示した順序で読み出す多次元行列読み出し部102と,読み出した値が0かどうかを判定して0以外の場合には有効な成分とする有効成分判定部103と,有効な成分の値を蓄積する値蓄積部104と,有効な成分の2次元位置情報を蓄積する前成分座標蓄積部105と,前成分座標蓄積部105に蓄積した2次元位置情報と,有効成分判定部103で得られた有効な成分の2次元位置情報の差を計算し,2次元ベクトルを求めるベクトル計算部106と,2次元ベクトルの成分を量子化するベクトル成分量子化部107と,量子化した2次元ベクトルの成分を逆量子化して2次元位置情報を計算し,それをもとに前成分の位置情報を求めて前成分座標蓄積部105に蓄積するベクトル成分逆量子化部109と,ベクトル計算部106で求めたベクトルの成分を蓄積するベクトル蓄積部108と,有効成分判定部103で有効な成分がDCT係数内の最後まで得られない場合にはラスト情報として1を,得られた場合にはラスト情報として0を出力するラスト判定部110と,ベクトル成分量子化部107で求めた2次元ベクトルの各成分と,有効成分判定部103で得られた有効な成分の値と,ラスト判定部110で得られるラスト情報の組み合わせに対して,1つの可変長符号を割り当てるベクトル値ラスト符号化部111と,多次元ベクトルの成分と有効な成分の値とラスト情報に対して,1つの可変長符号を割り当てたルックアップテーブルを蓄積するベクトル値ラストテーブル部112とを備える。
【0038】
図4は,2次元ベクトル座標の例を示す図である。ベクトル計算部106で使用するベクトルの座標系は,前成分座標蓄積部105に蓄積した位置情報に従って,図4に示す3種類を変更するものとする。行列成分(x,y)(x,y=0,... ,7)に対して,xが偶数または0でyが0の場合には図4(a)の座標系を適用し,それ以外で,x+yが偶数の場合には図4(b)の座標系を適用し,x+yが奇数の場合には図4(c)の座標系を適用するものとする。
【0039】
ベクトル値ラストテーブル部112には,図5に示すルックアップテーブルが蓄積されているものとする。なお,このルックアップテーブルは,ベクトルVx 成分,ベクトルVy 成分,量子化されたDCT係数の値,ラスト情報の組み合わせによって,符号語が参照される構成になっている。
【0040】
値量子化部101は,式(3)に従って全ての係数の値を量子化するものとする。Iは入力値を示し,Oは出力値を示す。
【0041】
O=I/2 (3)
ベクトル成分量子化部107は,位置の差分ベクトル(I1 ,I2 )を入力ベクトルとして出力ベクトル(O1 ,O2 )を求めるものであり,2次元ベクトルの成分を式(4)に従って量子化するものとする。ただし,x,yはそれぞれ前成分座標蓄積部105に蓄積した位置を示すものとする。なお,前成分座標蓄積部105には,初期値として(0,0)が予め蓄積されているものとする。
【0042】
Oi =(Ii +1)/((x+y+7)/7) (4)
ベクトル成分逆量子化部109は式(5)に従って逆量子化するものとする。
【0043】
Oi =Ii *((x+y+7)/7)−1 (5)
図6は,本実施の形態における入力DCT係数の例を示す図である。上記のような前提の下で,すでに2次元DCTが施された図6に示す2次元DCT係数が得られた場合に,画像符号化装置1は次のように動作する。まず,値量子化部101は,DCT係数の値を式(3)に従って量子化する。図7は,量子化されたDCT係数の例を示す図である。図6のDCT係数が量子化されると,図7のようになる。多次元行列読み出し部102は,図13に示した順序で量子化した値を読み出す。
【0044】
多次元行列読み出し部102で読み出した順序で係数を符号化する手順を示す。行列成分位置(x,y)の値をA(x,y)と記すことにする。有効成分判定部103は,A(1,0)が0以外であるので有効な成分と判定する。A(1,0)を値蓄積部104に蓄積する。
【0045】
ベクトル計算部106は,前成分座標蓄積部105に蓄積した位置(0,0)と現成分の座標位置(1,0)の差分を求める。このとき,ベクトルの座標系は図4(a)を用いる。差分ベクトルは(1,0)と求めることができる。
【0046】
ベクトル成分量子化部107は,式(4)を使って量子化して(1,0)を得る。これをベクトル蓄積部108に蓄積する。ベクトル成分逆量子化部109は,式(5)を使って逆量子化し(1,0)を得る。そして,ベクトル座標系は図4(c)であるため,このベクトル成分を行列成分に座標変換して(1,0)を得て,前成分座標蓄積部105に(0,0)+(1,0)=(1,0)を蓄積する。
【0047】
ラスト判定部110は,有効成分判定部103で有効な値が得られたので,ラスト情報として0を出力する。ベクトル値ラスト符号化部111は,ラスト情報のみ得られたときには何も動作しない。
【0048】
続いて,有効成分判定部103は,A(0,1)が0以外であるので有効な成分と判定する。A(0,1)を値蓄積部104に蓄積する。ベクトル計算部106は,前成分座標蓄積部105に蓄積した位置(1,0)と(0,1)の差分を求める。このとき,ベクトルの座標系は図4(c)を用いる。差分ベクトルは(1,0)と求めることができる。ベクトル成分量子化部107は,式(4)を使って量子化して(1,0)を得る。これをベクトル蓄積部108に蓄積する。ベクトル成分逆量子化部109は,式(5)を使って逆量子化し(1,0)を得る。そして,このベクトル成分を行列成分に座標変換して(−1,1)を得て,前成分座標蓄積部105に(1,0)+(−1,1)=(0,1)を蓄積する。
【0049】
ラスト判定部110は,有効成分判定部103で有効な値が得られたので,ラスト情報として0を出力する。ベクトル値ラスト符号化部111は値蓄積部108に蓄積されていた値A(0,1)と,ベクトル蓄積部108に蓄積されていた(1,0)と,ラスト情報0を,ベクトル値ラストテーブル部112に記録されたルックアップテーブルを使って可変長符号化する。
【0050】
このような処理を繰り返して,図8に示す順序でDCT係数を可変長符号化する。図8は,符号化されるDCT係数の順序の例を示している。最後の係数A(3,5)を符号化した後で,有効成分判定部103は,DCT係数内に有効な成分を得られない。この場合には,ラスト判定部110は,ラスト情報として1を出力する。ベクトル値ラスト符号化部111は,値蓄積部104に蓄積されていた値A(2,6)と,ベクトル蓄積部108に蓄積されていた(1,0)と,ラスト情報の1を,ベクトル値ラストテーブル部112に記録されたルックアップテーブルを使って可変長符号化する。
【0051】
このような処理の繰り返しによって得られる値A(x,y)とベクトル成分とラスト情報の一覧は,図9に示すようになる。図9は,ベクトル値ラスト符号化部111で符号化する組み合わせの例を示している。図10は,ベクトル値ラスト符号化部111で出力される符号語の例を示しており,図9のそれぞれの組み合わせごとに,ベクトル値ラストテーブル部112のルックアップテーブル(図7)を参照して,符号語が決定され,図10のような可変長符号化のビット列が出力される。
【0052】
図11は,本実施の形態における画像復号装置の構成例を示す図である。画像復号装置2は,ベクトル値ラストテーブル部201と,1つの可変長符号を検出して,多次元ベクトルの各成分と有効な成分の値とラスト情報を復号するベクトル値ラスト復号部202と,ベクトル値ラスト復号部202で得られる多次元ベクトルの成分を逆量子化するベクトル成分逆量子化部203と,多次元行列の成分の位置情報を蓄積する前成分座標蓄積部204と,ベクトル成分逆量子化部203で得られる多次元ベクトルの成分と,前成分座標蓄積部204に蓄積した位置情報から,多次元行列内の位置情報を計算する位置情報計算部205と,ベクトル値ラスト復号部202で得られる有効な成分の値を逆量子化する値逆量子化部206と,値逆量子化部206で得られる有効な成分の値を位置情報計算部205で得られた位置のDCT係数に代入する値代入部207と,ベクトル値ラスト復号部202で得られるラスト情報が1であった場合に,値が得られていない係数の値を0にする非有効成分値設定部208とを備える。
【0053】
前成分座標蓄積部204には,位置(0,0)が予め蓄積されているものとする。位置情報計算部205では,前成分座標蓄積部204に蓄積した位置情報に従って,ベクトル成分逆量子化部203で得られたベクトルの座標系を変換し,位置情報を計算するものとする。ベクトルの座標系は,図4に示す3種類を変更するものとする。行列成分(x,y)(x,y=0,... ,7)に対して,xが偶数または0でyが0の場合には図4(a)の座標系を適用し,それ以外で,x+yが偶数の場合には図4(b)の座標系を適用し,x+yが奇数の場合には図4(c)の座標系を適用するものとする。
【0054】
ベクトル値ラストテーブル部201には,図5に示すルックアップテーブルが蓄積されているものとする。値逆量子化部206は式(6)に従って全ての係数の値を量子化するものとする。Iは入力値を示し,Oは出力値を示す。
【0055】
O=I*2 (6)
ベクトル成分逆量子化部203は式(5)に従って逆量子化するものとする。
【0056】
このような前提の下で,まずベクトル値ラスト復号部202は,ビット列から図10の順に可変長符号語を検出し,個々の可変長符号語毎に,ベクトル値ラストテーブル部201に記録してあるルックアップテーブルを参照して,ベクトル成分と有効な値とラスト情報を復号する。
【0057】
最初の可変長符号語に対して,ベクトル(1,0)と値5とラスト情報0を得る。ベクトル成分逆量子化部203は式(5)に従ってベクトルを逆量子化し(1,0)を得る。位置情報計算部205は,前成分座標蓄積部204に(0,0)が蓄積されていることから,図4(a)の座標系を使ってベクトル(1,0)を(1,0)に変換し,前成分座標蓄積部204に蓄積されている(0,0)に加算する。これによって,(0,0)+(1,0)=(1,0)と位置情報が求まる。この位置情報は,前成分座標蓄積部204に蓄積する。次に値逆量子化部206は,値5を式(6)に従って逆量子化して値10を得る。値代入部207はDCT係数位置(1,0)に値10を代入する。
【0058】
続いて,ベクトル値ラスト復号部202は,次の可変長符号語に対して,ベクトル(1,0)と値5とラスト情報0を得る。ベクトル成分逆量子化部203は式(5)に従ってベクトルを逆量子化し(1,0)を得る。位置情報計算部205は,前成分座標蓄積部204に(1,0)が蓄積されていることから,図4(c)の座標系を使ってベクトル(1,0)を(−1,1)に変換し,前成分座標蓄積部204に蓄積されている(1,0)に加算する。これによって,(1,0)+(−1,1)=(0,1)と位置情報が求まる。この位置情報は,前成分座標蓄積部204に蓄積する。次に値逆量子化部206は,値5を式(6)に従って逆量子化して値10を得る。値代入部207はDCT係数位置(0,1)に値10を代入する。
【0059】
このような処理を繰り返して,ビット列を最後まで可変長復号する。最後の可変長符号語をベクトル値ラスト復号部202が復号したときに,ラスト情報として1を得る。非有効成分値設定部208は値が得られていない係数に値0を代入する。
【0060】
図12は,画像復号装置2で得られるDCT係数の例である。図12のように,本実施の形態では,有効な成分間のベクトルを量子化するため,DCTの位相がずれる係数もあるが,式(4)(5)のように高周波でのみずれる可能性があるように設定することができる。すなわち,一般的に高周波の歪みは視覚的な劣化が少ないため,位相のずれによる画質劣化は少なくすることができる。
【0061】
また,本実施の形態では,予めルックアップテーブルを記録しておき,それを参照することによって可変長符号化と復号を行った。このテーブルを利用せずに,算術符号化を使って可変長符号化と復号をすることも可能である。この場合には,画像符号化装置1に,ベクトル値ラスト符号化部111とベクトル値ラストテーブル部112の代わりに,ベクトル値ラスト算術符号化部(図示省略)を備える。また画像復号装置2に,ベクトル値ラスト復号部202とベクトル値ラストテーブル部201の代わりに,ベクトル値ラスト算術復号部(図示省略)を備える。
【0062】
また,本実施の形態では有効な成分の値を量子化したが量子化しない方法も可能である。この場合には,画像符号化装置1に値量子化部101を備えない。また画像復号装置2に値逆量子化部206を備えない。
【0063】
また,本実施の形態では有効な成分間の位置情報を量子化したが量子化しない方法も可能である。この場合には,画像符号化装置1にベクトル成分量子化部107とベクトル成分逆量子化部109を備えない。また画像復号装置2にベクトル成分逆量子化部203を備えない。
【0064】
また,本実施の形態ではラスト情報を含めて可変長符号化を行ったが,含めない方法も可能である。この場合には,画像符号化装置1にラスト判定部110と値蓄積部104とベクトル蓄積部108を備えない。また画像復号装置2に非有効成分値設定部208を備えない。
【0065】
また,本実施の形態では有効な成分間の位置情報を2次元ベクトルとし,その座標系を変換したが変換しない方法も可能である。
【0066】
この実施の形態のように本発明による画像符号化装置1と画像復号装置2では,有効な成分間のベクトルのノルムが小さいほど,符号長の短い可変長符号を割り当てることが可能となる。
【0067】
本発明は,画像符号化に限らず,有限個の成分を持つ多次元行列成分の値の符号化であれば適用することができ,同様にビットレートを低減することが可能である。
【0068】
【発明の効果】
以上の発明によれば,多次元で表される位置の差分ベクトルの成分とレベルの組み合わせに対して,可変長符号語を割り当てる。したがって,多次元で表される位置の各成分の相関を損なわずに可変長符号化することができる。特に,多次元行列内の,2成分間の位置の差分が小さいほど,符号長の短い可変長符号を割り当てることができ,ビットレートを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】8×8DCT係数上の2次元ベクトル符号化の一例を示す図である。
【図2】8×8DCT係数上の2次元ベクトル符号化の他の一例を示す図である。
【図3】本実施の形態における画像符号化装置の構成例を示す図である。
【図4】2次元ベクトル座標の例を示す図である。
【図5】ベクトル値ラストテーブル部に蓄積したルックアップテーブルの例を示す図である。
【図6】本実施の形態における入力DCT係数の例を示す図である。
【図7】量子化されたDCT係数の例を示す図である。
【図8】符号化されるDCT係数の順序の例を示す図である。
【図9】ベクトル値ラスト符号化部で符号化する組み合わせの例を示す図である。
【図10】ベクトル値ラスト符号化部で出力される符号語の例を示す図である。
【図11】本実施の形態における画像復号装置の構成例を示す図である。
【図12】画像復号装置で得られるDCT係数の例を示す図である。
【図13】8×8DCT係数上のジグザグスキャンの例を示す図である。
【図14】8×8DCT係数位置の例を示す図である。
【符号の説明】
1 画像符号化装置
101 値量子化部
102 多次元行列読み出し部
103 有効成分判定部
104 値蓄積部
105 前成分座標蓄積部
106 べクトル計算部
107 べクトル成分量子化部
108 ベクトル蓄積部
109 ベクトル成分逆量子化部
110 ラスト判定部
111 ベクトル値ラスト符号化部
112 ベクトル値ラストテーブル部
2 画像復号装置
201 ベクトル値ラストテーブル部
202 ベクトル値ラスト復号部
203 ベクトル成分逆量子化部
204 前成分座標蓄積部
205 位置情報計算部
206 値逆量子化部
207 値代入部
208 非有効成分値設定部
Claims (14)
- 有限個の成分を持つ多次元行列成分の値の符号化に際して,ビットレートを低減する方法であって,
多次元行列の各成分の値を,予め定められた順序で読み出す過程と,
読み出した値が,予め決められた基準値以上の値かどうかを判定し,基準値以上の値の場合には有効な成分とする過程と,
符号化処理対象となっている現在の有効な成分の1つ前に有効な成分と判定された成分の多次元位置情報を蓄積する過程と,
前記蓄積した多次元位置情報と,前記現在の有効な成分の多次元位置情報の差を計算し,前記蓄積した多次元位置情報が示す位置に基づいて,予め定められた複数の座標系の中から1つの座標系を選択し,その選択した1つの座標系における,前記多次元位置情報の差に対応する多次元ベクトルを求める過程と,
前記求めた多次元ベクトルの各成分と前記現在の有効な成分の値とを含む複数の値の組み合わせに対して,1つの可変長符号を割り当てる過程とを有する
ことを特徴とする符号化方法。 - 有限個の成分を持つ多次元行列成分の値の符号化に際して,ビットレートを低減する方法であって,
多次元行列の各成分の値を,予め定められた順序で読み出す過程と,
読み出した値が,予め決められた基準値以上の値かどうかを判定し,基準値以上の値の場合には有効な成分とする過程と,
符号化処理対象となっている現在の有効な成分の1つ前に有効な成分と判定された成分の多次元位置情報を蓄積する過程と,
前記蓄積した多次元位置情報と,前記現在の有効な成分の多次元位置情報の差を計算し,多次元ベクトルを求める過程と,
前記求めた多次元ベクトルの成分を量子化する過程と,
前記量子化された多次元ベクトルの各成分と前記現在の有効な成分の値とを含む複数の値の組み合わせに対して,1つの可変長符号を割り当てる過程とを有する
ことを特徴とする符号化方法。 - 有限個の成分を持つ多次元行列成分の値の符号化に際して,ビットレートを低減する方法であって,
多次元行列の各成分の値を,予め定められた順序で読み出す過程と,
読み出した値が,予め決められた基準値以上の値かどうかを判定し,基準値以上の値の場合には有効な成分とする過程と,
符号化処理対象となっている現在の有効な成分の1つ前に有効な成分と判定された成分の多次元位置情報を蓄積する過程と,
前記蓄積した多次元位置情報と,前記現在の有効な成分の多次元位置情報の差を計算し,前記蓄積した多次元位置情報が示す位置に基づいて,予め定められた複数の座標系の中から1つの座標系を選択し,その選択した1つの座標系における,前記多次元位置情報の差に対応する多次元ベクトルを求める過程と,
前記求めた多次元ベクトルの成分を量子化する過程と,
前記量子化された多次元ベクトルの各成分と前記現在の有効な成分の値とを含む複数の値の組み合わせに対して,1つの可変長符号を割り当てる過程とを有する
ことを特徴とする符号化方法。 - 請求項1,請求項2または請求項3に記載の符号化方法において,
前記1つの可変長符号を割り当てる対象となる複数の値の組み合わせの中に,前記現在の有効な成分が,多次元行列内最後の有効な成分かどうかを示すラスト情報の値を含む
ことを特徴とする符号化方法。 - 請求項1から請求項4までのいずれかに記載の符号化方法で作られた可変長符号の復号方法において,
前記可変長符号を入力し,少なくとも多次元ベクトルの各成分と有効な成分の値とを含む値を可変長復号する過程と,
前記可変長復号によって得られた多次元ベクトルの成分を用いて多次元行列内の位置情報を計算することにより,多次元行列成分の値を復号する過程とを有する
ことを特徴とする復号方法。 - 有限個の成分を持つ多次元行列成分の値の符号化装置において,
多次元行列の各成分の値を,予め定められた順序で読み出す多次元行列読み出し部と,
読み出した値が,予め決められた基準値以上の値かどうかを判定し,基準値以上の値の場合には有効な成分とする有効成分判定部と,
符号化処理対象となっている現在の有効な成分の1つ前に有効な成分と判定された成分の多次元位置情報を蓄積する前成分座標蓄積部と,
前記前成分座標蓄積部に蓄積した多次元位置情報と,前記有効成分判定部で得られた有効な成分の多次元位置情報の差を計算し,前記前成分座標蓄積部に蓄積した多次元位置情報が示す位置に基づいて,予め定められた複数の座標系の中から1つの座標系を選択し,その選択した1つの座標系における,前記多次元位置情報の差に対応する多次元ベクトルを求めるベクトル計算部と,
前記ベクトル計算部で求めた多次元ベクトルの各成分と前記有効成分判定部で得られた有効な成分の値とを含む複数の値の組み合わせに対して,1つの可変長符号を割り当てるベクトル値符号化部とを備える
ことを特徴とする符号化装置。 - 有限個の成分を持つ多次元行列成分の値の符号化装置において,
多次元行列の各成分の値を,予め定められた順序で読み出す多次元行列読み出し部と,
読み出した値が,予め決められた基準値以上の値かどうかを判定し,基準値以上の値の場合には有効な成分とする有効成分判定部と,
符号化処理対象となっている現在の有効な成分の1つ前に有効な成分と判定された成分の多次元位置情報を蓄積する前成分座標蓄積部と,
前記前成分座標蓄積部に蓄積した多次元位置情報と,前記有効成分判定部で得られた有効な成分の多次元位置情報の差を計算し,多次元ベクトルを求めるベクトル計算部と,
前記ベクトル計算部で求めた多次元ベクトルの成分を量子化するベクトル成分量子化部と,
前記量子化された多次元ベクトルの各成分と前記有効成分判定部で得られた有効な成分の値とを含む値の組み合わせに対して,1つの可変長符号を割り当てるベクトル値符号化部とを備える
ことを特徴とする符号化装置。 - 有限個の成分を持つ多次元行列成分の値の符号化装置において,
多次元行列の各成分の値を,予め定められた順序で読み出す多次元行列読み出し部と,
読み出した値が,予め決められた基準値以上の値かどうかを判定し,基準値以上の値の場合には有効な成分とする有効成分判定部と,
符号化処理対象となっている現在の有効な成分の1つ前に有効な成分と判定された成分の多次元位置情報を蓄積する前成分座標蓄積部と,
前記前成分座標蓄積部に蓄積した多次元位置情報と,前記有効成分判定部で得られた有効な成分の多次元位置情報の差を計算し,前記前成分座標蓄積部に蓄積した多次元位置情報が示す位置に基づいて,予め定められた複数の座標系の中から1つの座標系を選択し,その選択した1つの座標系における,前記多次元位置情報の差に対応する多次元ベクトルを求めるベクトル計算部と,
前記ベクトル計算部で求めた多次元ベクトルの成分を量子化するベクトル成分量子化部と,
前記量子化された多次元ベクトルの各成分と,前記有効成分判定部で得られた有効な成分の値の組み合わせに対して,1つの可変長符号を割り当てるベクトル値符号化部とを備える
ことを特徴とする符号化装置。 - 請求項6,請求項7または請求項8に記載の符号化装置において,
前記有効成分判定部で得られた有効な成分が,多次元行列内最後の有効な成分かどうかを判断し,これをラスト情報として出力するラスト判定部を備え,
前記1つの可変長符号を割り当てる対象となる複数の値の組み合わせの中に,前記ラスト判定部が出力するラスト情報の値を含む
ことを特徴とする符号化装置。 - 請求項6から請求項9までのいずれかに記載の符号化装置で作られた可変長符号の復号装置において,
前記可変長符号を入力し,少なくとも多次元ベクトルの各成分と有効な成分の値とを含む値を可変長復号するベクトル値復号部と,
前記可変長復号によって得られた多次元ベクトルの成分を用いて多次元行列内の位置情報を計算する位置情報計算部と,
前記位置情報計算部によって計算された多次元行列内の位置情報に従って前記可変長復号によって得れた有効な成分の値を,多次元行列内に代入する値代入部とを備える
ことを特徴とする復号装置。 - 請求項1から請求項4までのいずれかに記載の符号化方法を,コンピュータに実行させるための符号化プログラム。
- 請求項5に記載の復号方法を,コンピュータに実行させるための復号プログラム。
- 請求項1から請求項4までのいずれかに記載の符号化方法を,コンピュータに実行させるためのプログラムを記録した
ことを特徴とする符号化プログラムのコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - 請求項5に記載の復号方法を,コンピュータに実行させるためのプログラムを記録した
ことを特徴とする復号プログラムのコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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