JPH03292062A - 画像符号化及び復号化装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本願発明は画像情報を伝送する祭に用いる符分化及び復
号化装置に関するものである。

［従来の技術］ 画像情報を伝送する祭、伝送する情報量を削減するため
に各種の符号化方式か提案されている。その１つの方式
として標本値間の相関性を利用して情報量の圧縮を図る
予測符号化方式（以下ＤＰＣＭと称する）がある。ＤＰ
ＣＭでは、既に伝送されている標本値の復号値により次
に符号化する標本値に対する予測値を求め、この予測値
と標本値との差分値（予測誤差）を量子化して伝送する
。このＤＰＣＭとしては、予測値の生成方法により、各
種の方式が提案されている。

第５図は、最も簡単な前値予測符号化方式の符号化装置
の構成を示すブロック図である。この前値予測符号化方
式とは直前に伝送する標本値の復号値を予測値として用
い、現標本値とこの予測値（前値）との差分値を符号化
して伝送する方式である。

第５図において入力端子１０に入力される標本値Ｘｉは
減算器１２に印加され、後述する予測値（前値〉が減算
される。量子化器１４は減算器１２の出力する差分値を
量子化し、符号化コードＹｉを出力端子１６より出力し
、伝送路へ伝送する。

一方符分化コードＹｉは逆量子化器１８にも印加される
。逆量子化器１８では印加された符号化コードを差分値
（量子化代表値）に変換し、この量子化代表値に加算器
２０にて予測値が加算され、入力標本値に対応する値か
復元される（以下この値を復元値と称する）。この復元
値は量子化誤差を含んでいるため、元の入力標本値の取
り得る値の範囲（以下単に符号化レンジと称する）を越
えてしまう可能性がある。

そこでリミッタ２２にて元の入力標本値の符号化レンジ
内にこの復元値を振幅制限し、局部復号値Ｘｉとして予
測器であるＤ型フリップフロップ２４に印加する。本例
では、予測値に前値復号値を用いているため、予測器は
Ｄ型フワツブフロツプとなる。Ｄ型フリップフロップて
は次のクロックに同期して、前記局部復号値Ｘｉを予測
値として減算器１２及び加算器２０に印加する。

この時、一般に予測値と入力標本値との差分値は絶対値
の小さな部分に確率分布が偏っており、差分値の絶対値
の小さな領域では量子化ステップを細かくし、差分値の
絶対値の大きな領域においては量子化ステップを粗くす
ることにより情報量の圧縮を行うことができる。

［発明か解決しようとしている問題点］しかしながら、
前記第５図の例では画像のエツジ部の様に予測誤差が大
きくなる部分で量子化ステップが大きく、量子化誤差は
非常に大きな値となる。特に、予測誤差が大きな領域に
おける量子化器の量子化境界値（隣接する量子化コード
間の閾値）近傍のレベルにおいては、ノイズ等の要因に
より、静止画部分であっても量子化代表値が時間的に変
化することになる。従って、この僅かな値の変化が、結
果的には大きな値の変化となって現われることになり、
太きな画質劣化となって現われてしまう。このような画
質劣化は予測誤差か大となる画像のエツジ部において特
に顕著で、エツジ近傍の画素の値か時間的に変動するた
めエツジビジネスと称されている。

このような問題は、前述の如＜ＤＰＣＭ方式に特有のも
のではなく、一般に量子化ステラフが粗い量子化ステッ
プを有する符号化方式全般に発生する問題である。

斯かる背景下において、本発明は各符号のビット数を増
加させることなく、量子化ステップの粗さに伴う画質劣
化を効果的に低減でき、且つ、全体として回路構成を極
めて簡略化てきる画像符号化装置及び復号化装置を提供
することを目的とする。

［問題を解決するための手段］ 斯かる目的下において、本願発明の画像符号化装置にお
いては、互いに量子化特性の異なる一対の量子化器を画
面毎に交互に用いて画像情報を符号化する装置において
、少なくとも所定の量子化範囲内において、前記一対の
量子化器の量子化境界値を交互に配し、且つ、前記一対
の量子化器の出力する符号化コードの配列を共通化する
構成としている。

また、本願発明の画像復号化装置においては、少なくと
も所定の量子化範囲内において、量子化境界値が交互に
配され、且つ、出力する符号化コードの配列が共通な一
対の量子化器を、画面毎に交互に用いて画像情報を符号
化した符号化コードを復号化する装置において、時間的
に隣接する２つの画面の同一画素に対応する符号化コー
ドの和を入力とし、前記一対の量子化器の全ての量子化
境界値を出力可能な逆量子化器を用いて前記符号化コー
ドを復号する構成とした。

更に、本願の他の発明の画像復号化装置においては、少
なくとも所定の量子化範囲内において、量子化境界値が
交互に配され、且つ、出力する符号化コードの配列が共
通な一対の量子化器を、画面毎に交互に用いて画像情報
を符号化した符号化コードな復号化する装置てあって、
時間的に隣接する２つの画面の同一画素に対応する２つ
の符号化コードの差がこれらの対応値の領域か重複する
ことを示す所定値であることに応じて、前記２つの符号
化コードの少なくとも一方の量子化代表値を前記重複し
た値とする構成とした。

［作用］ 上述の如き本願発明の画像符号化装置においては、画面
毎に交互に異なる量子化特性にて量子化されることにな
るので、時間軸に連続する２つの画面についての同一の
画素に対する量子化レベル数は疑似的に増大する。特に
一対の量子化器の量子化境界値か交互に配された範囲内
においては量子化レベル数は疑似的に２倍となる。しか
も、本願発明の符号化装置の様に所定の量子化範囲内に
おいて、一対の量子化器の量子化境界値を交互に配し、
かつこの一対の量子化器の出力する符号化コードの配列
を共通化すれば、これらの符号化コードの和からこれら
の対応値の重複領域を得ることができ、これらの符号化
コードの差から重複領域の有無を判定することができ、
復号化装置側の回路構成を大幅に簡略化することが可能
となった。

例えば、本願発明の復号化装置の様に、時間的に隣接す
る２つの画面の同一画素に対応する符号化コードの和を
入力とし、前記一対の量子化器の全ての量子化境界値を
出力可能な逆量子化器を用いて符号化コードを復号する
構成、更には本願の他の発明の復号化装置の様に、時間
的に隣接する２つの画面の同一画素に対応する２つの符
号化コードの差がこれらの対応値の領域が重複すること
を示す所定値であることに応じて、前記２つの符号化コ
ードの少なくとも一方の量子化代表値を前記重複した値
とする構成をとることにより復号化装置の回路構成を簡
略化できる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について説明する。

第２図は１本発明の一実施例としての符号化装置の構成
を示すブロック図である。図中、３０は入力端子、３２
は減算器、３４．３６は量子化器、３８．４６は信号切
換スイッチ、４０は符号化コードの出力端子、４２．４
４は逆量子化器、４８は加算器、５０はフレームＩＤ信
号の入力端子、５２はリミッタ、５４は予測器である。

入力端子３０より入力された入力標本値は減算器３２に
て予測値が減算され、差分値（予測誤差）ｅｉとなり、
量子化器３４及び３６にて符号化コードに変換される。

量子化器３４により変換された符号化コードはスイッチ
３８の端子ａ及び逆量子化器４２に印加され、逆量子化
器４２にて量子化代表値に変換され、スイッチ４６の端
子ａに印加される。一方、量子化器３６により変換され
た符号化コードはスイッチ３８の端子す及び逆量子化器
４４に印加され、逆量子化器４４にて量子化代表値に変
換され、スイッチ４６の端子すに印加される。

スイッチ３８及び４６ては入力端子°５０より印加され
るフレームＩＤ信号に従い、例えば偶数フレームでは端
子ａを、奇数フレームでは端子すを共通端子である端子
Ｃに接続する。スイッチ３８で選択された符号化コード
は出力端子４０より伝送路へ出力される。尚、フレーム
ＩＤ信号も送信側（符号化部）と受信側（復号化部）と
で一致する様、伝送路に出力される。

スイッチ４６で選択された量子化代表値には、加算器４
８にて予測値が加算され、入力標本値の復元値が得られ
る。この復元値はりくツタ５２にて入力標本値の符号化
レンジ内に振幅制限され１局部後号値として予測器５４
に印加される。予測器５４では局部復号値より次に入力
標本値に対する予測値を生威し１次のクロックサイクル
で予測値を減算器３２に印加する。

ｔ！１ＩＪ１図は本発明の一実施例としての復号化装置
の構成を示すブロック図であり、該復号化装置は第２図
の符号化装置に対応している。

図中、６０は符号化コードの入力端子、６２はフレーム
メそり、　５１，６８．８０は加算器、６３は減算器、
６４は切換判定回路、６Ｂ、７４．７６は逆量子化器、
７０．８２はりくツタ、７２は復号値の出力端子、７１
．７８は信号切換スイッチ、８４は予測器、８６はフレ
ームＩＤ信号の入力端子である。

入力端子６０より入力された符号化コードは、逆量子化
器７４．７６に印加され、量子化代表値に変換され、夫
々スイッチ７８の端子ａ及び端子すに印加される４、ス
イッチ７８では入力端子８６より入力されるフレームＩ
Ｄ信号に従い、例えば偶数フレームでは端子ａを、奇数
フレームでは端子すを共通端子Ｃに接続する。スイッチ
７８にて選択された量子化代表値は加算器８０にて予測
器８４より印加される予測値が加算され、リミッタ８２
にて所定の符号化レンジ内に振幅制限されて復号値とな
り、予測器８４及びスイッチ７１の端子８に印加される
。

予測器８４は前述の符号化装置の場合と同様に復号値よ
り次の画素の予測値を生成し、次のクロックに同期して
予測値を加算器６８及び８０に印加する。

一方、符号化コードはフレームメモリ６２及び加算器６
１、減算器６３にも印加される。フレームメモリ６２で
は符号化コードを１フレ一ム分の期間遅延させ、加算器
６１及び減算器６３に印加する。加算器６１では１フレ
ーム前の符号化コードと現在のフレームの符号化コード
とを加算し、結果を逆量子化器６６に印加する。

逆量子化器６６では加算器６１の出力に対応する後述の
如き量子化代表値を加算器６８に印加する。該量子化代
表値は加算器６８にて予測器８４より印加される予測値
か加算され、リミッタ７０にて所定の符号化レンジ内に
振幅制限されて、復号値となり、スイッチ７１の端子ｄ
に印加される。

一方、減算器６３ではｌフレーム前の符号化コードと現
画素の符号化コードとの差を切換判定回路６４に印加す
る。本実施例ではこの差によって、入力端子８６より印
加されるフレームＩＤ信号とより１フレーム前の符号化
コードが示す量子化範囲と現画素が示す量子化範囲とが
重複するかどうかを判定することができ、判定回路６４
で重複領域があると判定された場合にはスイッチ７１の
端子ｄを、重複領域がないと判定された場合には端子ｅ
を共通端子ｆに接続する。スイッチ７１により選択され
た信号は復号値として出力端子７２より出力される。

第３図は切換判定回路６４の一例を示すブロック時であ
る。

図中、９０は加算器、９２は「１」検出回路、９４は「
０」検出回路、９６はオア回路である。

符号化コードのフレーム間差信号６４ａは加算器９０に
てフレームＩＤ信号か加算され、検出回路９２及び９４
にて「０」及び「１」が検出される。「１」検出回路９
２では加算器９ｏの演算結果がｒｌＪの場合「１」を、
それ以外は「Ｏ」をオア回路９６に印加する。「ｏ」検
出回路９４では加算器９０の演算結果がｒＯＪの場合ｒ
ｌＪを、それ以外はｒＯＪをオア回路９６に印加する。

オア回路９６は、検出回路９２及び９４の結果が共に「
０」のとき「０」を、それ以外のときはｒｌＪを判定結
果６４ｃとして出力する６スイツチ７１は、判定結果６
４ｃが「０」のとき端子ｅの信号を「１」のとき端子ｄ
の信号を選択する。即ち、加算器９０の結果が「０」と
「１」のときのみ端子ｄの信号が選択されることになる
。

次に、本実施例の符号化装置復号化装置の更に詳細な動
作について説明する。１ＩＪ４図は第２図の量子化器３
４．３６に対応する量子化特性Ｑ、、Ｑ、、及び第１図
の逆量子化器６６に対応する合成量子化特性Ｑの一例を
示す図である。

図中横線は符号化コードの境界値を示し、黒丸は量子化
代表値を示している。図示の如く量子化特性Ｑ□、ＱＱ
の量子化境界値は図示の範囲、即ち量子化端を除く範囲
で量子化特性Ｑの境界値を交互に配置した構造となって
いる。また量子化特性Ｑ、、Ｑ、に伴う符号化コードの
配列は、差分値が小さい（負領域で絶対値が太きい）値
から大きい値へＯから７の順に配列されている。

特に本実施例では、合成量子化特性Ｑの符号化コードは
量子化特性Ｑ、とＱ２の符号化コードの和となっており
、現フレームの量子化特性がＱ、のとき、符号化コード
のフレーム差がｒＯＪ、ｒｌＪ以外では前記重複領域は
存在せず、また、現フレームの量子化特性がＱ２のとき
は、符号化コードのフレーム差が「０」、「−１」以外
では前記重複領域は存在しない。

よって、上記条件を満たした時に、合成量子化特性Ｑに
よる復号値を選択することにより１量子化特性Ｑにて量
子化されたものとほぼ等価となり、画質が著しく向上す
る。

なお、第２図中破線９８にて囲まれた部分はＲＯＭ　（
ＲＡＭ）によっても構成できる。即ちあらかじめ２つの
符号化コード及びフレームＩＤ信号によって示されるア
ドレスに各切換判定信号をＲＯＭ　（ＲＡＭ）に格納し
ておき、上記２つの符号化コード及びフレームＩＤ信号
をアドレス線に印加することにより、切換判定信号を得
ることができる。

［発明の効果］ 以上説明した様に、本発明の符号化装置及び復号化装置
によれば、各符号化コードの量子化ビット数を増加させ
ることなく、量子化ステップの粗さに伴う画質劣化を効
果的に低減でき、しかもその回路構成を大幅に簡略化す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての復号化装置の構成を
示すブロック図、 第２図は本発明の一実施例としての符号化装置の構成を
示すブロック図、 第３図は、第１図中の切換判定部の一例の詳細な構成を
示すブロック図、 第４図は第１図、第２図で示した実施例における各量子
化特性の一例を示す図、 第５図は従来の符号化装置の構成を示す図である。 図中、 ３４．３６は量子化器 ３８．４６，７１．７８はスイッチ ４２．４４，６６．７４．７６は逆量子化器５０．８６
はフレームＩＤの入力端子 ６１は加算器 ６２はフレームメモリ ６３は減算器 ６４は切換判定回路 ５２．７０．８２はりくツタ ５４．８４は予測器 ９２は「０」検出回路 ９４は「１」検出回路 である。 第 １ 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに量子化特性の異なる一対の量子化器を画面
   毎に交互に用いて画像情報を符号 化する装置であつて、 少なくとも所定の量子化範囲内におい て、前記一対の量子化器の量子化境界値を 交互に配し、且つ、前記一対の量子化器の 出力する符号化コードの配列を共通化した ことを特徴とする画像符号化装置。
2. （２）少なくとも所定の量子化範囲内において、量子化
   境界値が交互に配され、且つ、 出力する符号化コードの配列が共通な一対 の量子化器を、画面毎に交互に用いて画像 情報を符号化した符号化コードを復号化す る装置であって、 時間的に隣接する２つの画面の同一画素 に対応する符号化コードの和を入力とし、 前記一対の量子化器の全ての量子化境界値 を出力可能な逆量子化器を用いて前記符号 化コードを復号することを特徴とする画像 復号化装置。
3. （３）少なくとも所定の量子化範囲内において、量子化
   境界値が交互に配され、且つ出 力する符号化コードの配列が共通な一対の 量子化器を、画面毎に交互に用いて画像情 報を符号化した符号化コードを復号化する 装置であって、 時間的に隣接する２つの画面の同一画素 に対応する２つの符号化コードの差がこれ らの対応値の領域が重複することを示す所 定値であることに応じて、前記２つの符号 化コードの少なくとも一方の量子化代表値 を前記重複した値とすることを特徴とする 画像復号化装置。