JPH0377476A

JPH0377476A - 可変長符号化方法及びその装置

Info

Publication number: JPH0377476A
Application number: JP1213938A
Authority: JP
Inventors: Kenji Sugiyama; 賢二杉山
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1989-08-19
Filing date: 1989-08-19
Publication date: 1991-04-03

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）本発明はディジタル信号の信号処理を行なう記録、伝送
機器、その他の表示装置などの各種機器において、画像
信号をより少ない符号量で効率的に符号化する高能率符
号化方式のうち、特に直交変換係数の可変長符号化を行
なう可変長符号化方法及びその装置に関する。

（従来の技術）画像信号をより少ない符号量で効率的に符号化する高能
率符号化において、可変長符号を用いると、再生画像信
号の品質を同じに保ちながら固定長符号よりも平均のデ
ータ量を少なくすることができる。この可変長符号化は
、統計的に予め求められている各値の発生頻度に合わせ
てハフマン符号等を作り、それにより符号化するもので
ある。

この場合のデータ量は、信号の情報量（エントロピー）
に近づいたものとなる。

一方、離散コ＋ｊ−（ン変換（Ｄ　ＣＴ　：　Ｄｉｓｃ
ｒｅｔｅＣｏｓｉｎｅ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　）などの
直交変換係数を量子化したものは係数値の大半がＯ（ぜ
口）となり、画素あたりの平均情報量は１ビツトより小
さくなることもある。しかし、前記の手法（即ち、可変
長符号化〉のように各係数値に符号を割り当てると、Ｏ
に対しても最低１ビツトの符号が必要になるので、信号
本来の情報量に対して、平均符号長はかなり長くなり効
率が悪い。

そこで、０の係数に対しては係数毎に可変長符号を割り
当てるのではなく、複数個まとめて符号化する。但し、
非Ｏ係数の符号と区別するため、非Ｏ係数が続いた場合
にもＯが無いことを符号化する。

具体的な手法としては、係数を１次元的に見て０がいく
つ続いたかを符号化するランレングス（０ラン〉符号が
用いられる。また、直交変換が２次元ブロックの場合に
は１次元に並び替えるが、その方法としてはジグザグス
キャンと呼ばれる手法を用いることが多い。このジグザ
グスキャンは、ブロックに対して第２図に示したように
低域係数からの順にスキャンするものである。

ここで、０ラン符号（０係数の連続数のランレングス符
号）と非Ｏ係数の符号とは交互に現われるので、それを
組にして２次元可変長符号を構成する場合もある。また
、後ろに非Ｏ係数がない最後のＯランはあえて長さを符
号化せず、非Ｏがないことの符号で共通化する。これは
ＥＯＢ（Ｅｎｄｏｆ　Ｂｌｏｃｋ）符号と呼ばれる。

なお、これらの方式の比較検討は、太１）睦。

書画　敏夫のＩ”ＭＣ１０ＣＴハイブリッド符号化方式
における係数の各種エントロピー符号化効率比較Ｊ（１
９８６年度画像符号化シンポジウム４−１１）や坪井　
幸利、岡本　貞二の「カラー静止画像符号化におけるエ
ントロピー符号化の各種方式の比較検討Ｊ　　（１９８
７年度画像符号化シンポジウム４−１３）でそれぞれ述
べられている。

（発明が解決しようとする課題）ところで、エントロピー符号化でＯラン符号（Ｏ係数の
連続数のランレングス符号）を用いると、Ｏが続く場合
には効率が良いが、非Ｏが続いた場合、０が無いことを
示すＯラン符号が非Ｏ係数符月に対応して必要になるの
で返って効率が落ちてしまう。

また、直交変換後の係数は、画像の変化の程度によって
大きさにかなり差がある。特に画像のエツジ部分など急
峻で大きく変化している部分の係数は大きな値となるの
で、量子化しても高周波数の信号（高Ｔ４）まで非Ｏ係
数が多くなり、逆に画像の平坦な部分では低周波数の信
号（低ｍ＞でもＯ係数が殆どになるが、このような変化
にうまく対応していない。

そこで、本発明は上記した従来の技術の課題を解決した
可変長符号化方法及びその装置を提供することを目的と
する。

（課題を解決するための手段）本発明は上記の目的を達成するために、第１の発明とし
て、画像信号を直交変換ブロック毎に異なった量子化ス
テップで量子化した量子化信号の直交変換係数を係数毎
に可変長符号化する可変長符号化方法において、低周波
数の信号に相当する係数は係数毎に可変長符号化し、高
周波数の信号に相当する係数はＯの係数の連続数とＯ以
外の係数の係数値とをそれぞれ可変長符号化することを
特徴とする可変長符号化方法を提供するものである。

更に、第２の発明として、画像信号の直交変換ブロック
単位での変化の程度を求める変化情報検出手段と、直交
変換ブロック毎に異なった量子化ステップで量子化され
た信号の直交変換係数を係数毎に可変長符号化して第１
の符号化領域のデータを出力する第１の符号化手段と、
直交変換ブロック毎に異なった量子化ステップで童子化
された信号の直交変換係数を０の係数の連続数とＯ以外
の係数の係数値とでそれぞれ可変長符号化して第２の符
号化領域のデータを出力する第２の符号化手段と、前記
変化情報横用手段で求められた画像情報の直交変換ブロ
ック単位での変化の程度に応じて、変換の程度が大きな
場合には前記第１の符号化手段を多く使用し、変化の程
度が少ない場合には前記第２の符号化手段を多く使用す
るよう前記第１の符号化手段と前記第２の符号化手段と
を切換えて各符号化手段を使用させる符号化切換手段と
よりなる可変長符号化装置を提供するものである。

（作　用〉上記した構成の可変長符号化方法及びその装置において
は、Ｏの発生頻度が低い低周波数の信号（低域）はＯラ
ン符号（０係数の連続数のランレングス符号）を用いず
に係数毎に可変長符号化し、Ｏの発生頻度が高い高周波
数の信号（高域〉はＯラン符号を用いる。

更に、画像の変化の程度に応じて、０ラン符号を使う係
数領域を変える。即ち、画像信号のブロック毎の変化の
程度を求め、変化の程度が大きい場合にはＯラン符号を
使う符号化手段を少なく使用し、変化の程度が小さい場
合にはＯラン符号を使う符号化手段を多く使用する。

（実　施　例）第１図は本発明になる可変長符号化方法及びその装置の
一実施例に係る可変長符号化器の構成を示すブロック図
である。

同図において、画像信号入力端子１０より入力された画
像信号は、直交変換器１１により各直交変換係数に変換
される。

ここで、直交変換のブロックサイズは４×４画素とする
。その係数は交流係数に対し正規化器１２で正規化処理
が施される。正規化の方法は、交流係数のピーク値（絶
対値のブロック内最大値）がどのビットレンジにあるか
によって、１．２．４゜８・・・と言９た２倍の単位で
行なわれる。この場合、処理は単純なビットシフトで済
む。なお、この正規化情報は、次の適応出子化と、本発
明の特徴となる可変長符号化モードの切換えとにそれぞ
れ使われる。正規化器１２で正規化された信号は、適応
は子化器１３で正規化器１２から供給される正規化情報
に応じてブロック毎に異なった量子化ステップで量子化
される。

適応量子化器１３で量子化された信号は、本発明の特徴
となる可変長符号化部Ａで符号化される。

この可変長符号化部Ａに入力された信号は、スキャン変
換器１４で係数が、第２図に示すようなジグザグスキャ
ンの順に並び替えられる。同時に、符号化モード判定器
１５で正規化器１２から供給される正規化情報とスキャ
ン番号とによって、二つの可変長符号化方法（モード）
の内どちらになるかが決められ、この符号化モード判定
器１５からの情報（モード）により切換スイッチ１６．
１７が連動して切換えられる。

ここで、スキャン順で早い方は、低周波数の信号（低域
）の係数なので、切換スイッチ１６．１７は、それぞれ
係数符号化器１８の側に接続される。そして、係数符号
化器１８ではＯラン符号を用いず、係数毎に八ツマン符
号を与える。また、スキャン順で後ろの方は、高周波数
の信号（高ｗｔ）の係数なので、切換スイ、ツチ１６．
１７は、それぞれ係数及びＯラン符号化器１９の側に接
続される。そして、係数及びＯラン符号化器１９ではＯ
ラン符号（０係数のＭｌｌＡ数のランレングス符号〉を
用い、Ｏの係数の連続数と非Ｏ係数の係数値に対しそれ
ぞれ八ツマン符号を与える。

なお、画像信号の各ブロック上での低周波数の信号（低
域）と高周波数の信号（高域〉とは、第３図に示すよう
な分割領域になる。

係数符号化器１８又は係数及びＯラン符号化器１９でそ
れぞれ係数符号化されたデータは、切換スイッチ１７を
介してデータ出力端子２０より出力される。

なお、２１は正規化器１２からの正規化情報が出力され
る正規化情報出力端子である。

上記した可変長符号化部へにおいて、どちらの可変長符
号化器（（！ｌＩ＃５、係数符号化器１８か係数及びＯ
ラン符号化器１９か）を用いるかは、符号化モード判定
器１５で決められるわけであるが、正規化器１２から供
給される正規化情報（係数のピーク値（即ち、絶対値の
最大値））が小さい場合には係数符号化器１８の使用は
僅かであり、正規化情報（ピーク値）が大きくなるにし
たがって多くなる。

これは可変長符号化器（係数符号化器１８．Ｏラン符号
化器１９）の切換えタイミングを遅くすることで簡単に
実現できる。

可変長符号化器の切換え（モード切換え）は、第４図に
示した５種類のモードがあり、そのうちモード１〈ピー
ク値〜１／３２）では交流成分以外のすべてが０ラン符
号を用い、また、モード５（ピークｌａ〜１）では全く
用いない。その間のモード２．３．４　（ピーク値〜１
／１６．〜１／８．〜１／４）では徐々にＯラン符号を
用いる領域が減るが、垂直と水平を同等に考えるため第
４図に示すような形となる。

ここで、可変長符号化の特性は、適応量子化と密接に関
係するので、適応量子化器１３の出力のヒストグラムを
実測することにより決める。その際、モードに合わせて
ハフマン符号のテーブルを最適化し、それをモードの数
の分だけ用意する。

（発明の効果）以上の如く、本発明の可変長符号化方法及びその装置に
よれば、Ｏの発生頻度が低い低周波数の信号（低域）は
Ｏラン符号を用いないことにより、低周波数の信号での
平均符号長が短くなり、常時Ｏラン符号を使うものより
符号量を少なくできる。

更に、画像信号のブロック単位での変化の程度（正規化
情報）に応じてＯラン符号を使う係数領域を変えること
により、画像信号の変化の程度が大きな部分ではＯラン
符号を使う符号化手段が少なくなり、０ラン符号が不必
要に使われることがなくなる。一方、画像信号の変化の
程度が少ない部分ではＯランがほとんどの係数に対して
使われるので、０ラン符号により十分なデータ抑圧がで
きる。

結果として、Ｏラン符号の使い方がより適切になるので
符号量が少なくなり、平均符＠量はエントロピーに近く
なる。

画像信号の変化の程度の情報（正規化情報）は、適応量
子化等にも使われるので、可変長符号化制御のためだけ
の付加情報とする必要はない。また、○ランを用いない
符号化はＯランを使うものに含まれる形になるので、処
理の増加も僅かである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる可変長符号化方法及びその装置の
一実施例に係る可変長符号化器の構成を示すブロック図
、第２図は可変長符号化で使うジグザグスキャンを示す
図、第３図は可変長符号化方法を切換える変換係数の低
域と高域の分割ｉ域を示す図、第４図は各正規化情報に
よって決まる符号化モードを示す図である。１０・・・画像信号入力端子、１１・・・直交変換器、
１２・・・正規化器、１３・・・適応量子化器、１４・
・・スキャン変換器、１５・・・符号化モード判定器、
１６、１７・・・切換スイッチ、１８・・・係数符号化
器、１９・・・係数及びＯラン符号化器、２０・・・データ出力端子、２１・・・正規化情報出力
端子、Ａ・・・可変長符号化部。特　許　出願人　日本ビクター株式会社代表者　埋木　
耶夫

Claims

【特許請求の範囲】

（１）画像信号を直交変換ブロック毎に異なった量子化
ステップで量子化した連続化信号の直交変換係数を係数
毎に可変長符号化する可変長符号化方法において、低周波数の信号に相当する係数は係数毎に可変長符号化
し、高周波数の信号に相当する係数は０の係数の連続数
と０以外の係数の係数値とをそれぞれ可変長符号化する
ことを特徴とする可変長符号化方法。
（２）画像信号の直交変換ブロック単位での変化の程度
を求める変化情報検出手段と、直交変換ブロック毎に異なった量子化ステップで量子化
された信号の直交変換係数を係数毎に可変長符号化して
第１の符号化領域のデータを出力する第１の符号化手段
と、直交変換ブロック毎に異なった量子化ステップで量子化
された信号の直交変換係数を０の係数の連続数と０以外
の係数の係数値とでそれぞれ可変長符号化して第２の符
号化領域のデータを出力する第２の符号化手段と、前記変化情報検出手段で求められた画像情報の直交変換
ブロック単位での変化の程度に応じて、変換の程度が大
きな場合には前記第１の符号化手段を多く使用し、変化
の程度が少ない場合には前記第２の符号化手段を多く使
用するよう前記第１の符号化手段と前記第２の符号化手
段とを切換えて各符号化手段を使用させる符号化切換手
段とよりなる可変長符号化装置。