JPH04178088A - Coder - Google Patents
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- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、直交変換を用いた符号化装置に関するもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to an encoding device using orthogonal transformation.
従来の技術
一般に画像信号は情報量が非常に大きいために、ディジ
タルVTRなどのディジタル記録再生装置に記録する場
合、圧縮符号化により情報量を削減する方法が有力な手
段として用いられている。ここで、圧縮符号化技術の一
例として、アダマール変換や離散コサイン変換(DCT
)などの直交変換符号化を用いたものがある。直交変換
符号化は、入力画像信号をブロック化しブロック単位で
周波数分解して得られた各周波数成分に対して符号化を
行なうものであり、視覚特性上劣化の影響の少ない高域
成分については、割り当てるデータ量を少なくする等の
手法により、もとの画像信号の情報量を削減することが
できる。次に、直交変換を用いた符号化装置について説
明する。2. Description of the Related Art Image signals generally have a very large amount of information, so when recording on a digital recording/reproducing device such as a digital VTR, a method of reducing the amount of information by compression encoding is used as an effective means. Here, examples of compression encoding techniques include Hadamard transform and discrete cosine transform (DCT).
), which uses orthogonal transform encoding. Orthogonal transform encoding encodes each frequency component obtained by dividing the input image signal into blocks and decomposing the frequency in blocks.For high-frequency components that are less affected by visual characteristics, The information amount of the original image signal can be reduced by techniques such as reducing the amount of data to be allocated. Next, an encoding device using orthogonal transformation will be explained.
第3図は従来の符号化装置を示した図であり、1は標本
値の入力端子であり、2はブロック化器、3は直交変換
器、4は直交変換された直交成分の並べ変えを行なう並
べ変え器、5は並べ変えられた直交成分の量子化を行な
う量子化器、6は量子化されたデータを可変長符号化す
る可変長符号化器、7は可変長符号化されたデータの出
力端子である。以下に、動作を簡単に説明する。Figure 3 is a diagram showing a conventional encoding device, where 1 is an input terminal for sample values, 2 is a block generator, 3 is an orthogonal transformer, and 4 is a rearrangement of orthogonal components that have been orthogonally transformed. 5 is a quantizer that quantizes the rearranged orthogonal components; 6 is a variable length encoder that variable length encodes the quantized data; 7 is variable length encoded data. This is the output terminal of The operation will be briefly explained below.
入力端子1から入力された画像の標本値は、ブロック化
器2で画面上で長方形になるブロックに分割され、直交
変換器3で直交変換される。次に、直交変換された直交
成分は並べ変え器4で第4図に示す順番に並べ変えられ
る。第4図では、斜線で示した成分が直流成分であり最
も周波数が低く、直流成分から遠ざかるにしたがって水
平垂直とも周波数が高くなるため、第4図のようなジグ
ザクな並べ変えを行なうことによって直交成分が周波数
の低い成分から順に並ぶことになる。並べ変えられた直
交成分は量子化器5で量子化され、可変長符号化器6で
可変長符号化されて、出力端子7より出力される。Sample values of an image inputted from an input terminal 1 are divided into rectangular blocks on the screen by a block generator 2, and orthogonally transformed by an orthogonal transformer 3. Next, the orthogonal components subjected to the orthogonal transformation are rearranged by the rearranger 4 in the order shown in FIG. In Figure 4, the diagonally shaded component is the DC component and has the lowest frequency, and as it moves away from the DC component, the frequency increases both horizontally and vertically. The components are arranged in descending order of frequency. The rearranged orthogonal components are quantized by a quantizer 5, variable-length encoded by a variable-length encoder 6, and output from an output terminal 7.
発明が解決しようとする課題
しかしながら、上記した符号化装置においては以下に示
す課題を有している。Problems to be Solved by the Invention However, the above-mentioned encoding device has the following problems.
直交変換、逆変換のみを考えた場合、変換の精度は直交
変換後の出力語長に関係する。まず、出力語長が大きい
場合には変換の精度が向上し変換、逆変換による劣化は
小さくなるが、ダイナミックレンジが大きくなるため量
子化器の数および符号化器におけるテーブルが増大し、
符号化部分の回路規模が大きくなる。逆に、直交変換の
出力語長を小さくするとダイナミックレンジが小さくな
るため符号化部分の回路規模は小さくなるが、直交変換
、逆変換において十分な精度を得ることができない。When only orthogonal transformation and inverse transformation are considered, the accuracy of the transformation is related to the output word length after the orthogonal transformation. First, when the output word length is large, the accuracy of the transformation improves and the deterioration due to transformation and inverse transformation is reduced, but the dynamic range increases, which increases the number of quantizers and the tables in the encoder.
The circuit scale of the encoding part increases. Conversely, if the output word length of the orthogonal transform is made smaller, the dynamic range becomes smaller and the circuit scale of the encoding part becomes smaller, but sufficient accuracy cannot be obtained in the orthogonal transform and the inverse transform.
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、直交変換の出
力語長を大きくすることによって直交変換の精度を確保
し、かつ符号化部を少ない回路規模で実現することが可
能な符号化装置を提供することを目的とする。In view of the problems of the prior art, the present invention provides an encoding device that can ensure the accuracy of orthogonal transformation by increasing the output word length of orthogonal transformation, and can realize an encoding section with a small circuit scale. The purpose is to provide.
課題を解決するための手段
本発明は、入力信号を標本化した標本値を集めてブロッ
ク化するブロック化手段と、前記ブロック化されたブロ
ック毎に直交変換を行なう直交変換手段と、前記直交変
換手段により得られた直交成分のうち直流成分を除く成
分の振幅の大きさ(以下maxACと記す)を検出する
検出手段と、前記検出手段により検出された振幅の大き
さが所定の値を超える場合にのみ前記直交成分の量子化
を行ない所定の値以下の場合は量子化を行なわない第1
の量子化手段と、前記検8手段により検出された振幅の
大きさに応じて前記第1の量子化手段で得られたデータ
の量子化を行なう第2の量子化手段と、前記第2の量子
化手段で得られたデータを符号化する符号化手段とを有
することを特徴とする符号化装置である。Means for Solving the Problems The present invention provides blocking means that collects sample values obtained by sampling an input signal and blocks them, orthogonal transformation means that performs orthogonal transformation for each block, and orthogonal transformation means that performs orthogonal transformation for each block. a detection means for detecting the magnitude of the amplitude of the orthogonal component excluding the DC component (hereinafter referred to as maxAC) among the orthogonal components obtained by the means; and when the magnitude of the amplitude detected by the detection means exceeds a predetermined value. Quantization of the orthogonal component is performed only when
quantization means, a second quantization means for quantizing the data obtained by the first quantization means according to the magnitude of the amplitude detected by the detection means; The present invention is an encoding device characterized by having an encoding means for encoding data obtained by the quantization means.
作用
本発明は前記した構成により、直交変換後の直交成分の
うちmaxAcO値を検出し、maxAcが所定の値を
超えるブロックについてはまずダイナミックレンジを制
限するための第1の量子化を行ないその後に第2の量子
化を行なって符号化する。次に、maxAC所定の値以
下のブロックについてはそのまま第2の量子化を行なっ
て符号化する。Effect of the Invention With the above-described configuration, the present invention detects the maxAcO value of the orthogonal components after orthogonal transformation, and for blocks where maxAc exceeds a predetermined value, first quantization is performed to limit the dynamic range, and then Second quantization is performed and encoded. Next, blocks whose maxAC is less than a predetermined value are directly subjected to second quantization and encoded.
実施例 以下、本発明の実施例を添付図面を用いて説明する。Example Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
第1図は、本発明による第1の実施例の符号化装置を示
した図であり、10は入力標本値の入力端子、11はブ
ロック化器、12は出力語長がmビットの直交変換器、
13はブロック毎に直交変換された直交成分のmaxA
cを検出するmaxAc検出器、14はwax^C検出
器13によって定められたクラス分は情報、15は直交
成分を第4図に示した周波数の低い成分から順に並べ変
える並べ変え器、16は直交成分をmビットから(m−
1)ビットに量子化する量子化器、17はクラス分は情
報14に応じてmビ・ントで表わされた直交成分と(m
−1)ビ・ントに量子化された直交成分の何れかを選択
するスイ・ンチ、18は同じくクラス分は情報14に応
じてスイ・ンチ16で選択された直交成分を量子化する
適応量子化器、19は適応量子化器18で量子化された
データに対して可変長符号化を行ないブロック単位にク
ラス分は情報14を付加して8カする可変長符号化器、
20は可変長符号化されたデータの出力端子である。FIG. 1 is a diagram showing an encoding device according to a first embodiment of the present invention, in which 10 is an input terminal for input sample values, 11 is a block generator, and 12 is an orthogonal transform whose output word length is m bits. vessel,
13 is the maxA of orthogonal components that are orthogonally transformed for each block.
14 is information for the class determined by the wax^C detector 13, 15 is a rearranger that rearranges the orthogonal components in order from the lowest frequency component shown in FIG. 4, and 16 is a Orthogonal component from m bits (m-
1) A quantizer 17 that quantizes into bits is an orthogonal component expressed in m bits according to the information 14 and (m
-1) Switch 18 selects any of the orthogonal components quantized in the bin, and 18 is an adaptive quantum that quantizes the orthogonal component selected by switch 16 according to the information 14 for the class. 19 is a variable length encoder that performs variable length encoding on the data quantized by the adaptive quantizer 18, and adds information 14 for each class in block units.
20 is an output terminal for variable length encoded data.
以下に本実施例の動作を以下に説明する。The operation of this embodiment will be explained below.
直交変換器12はブロック単位で直交変換を行ない変換
結果をmビットで出力する。続いて、変換された直交成
分に対して並べ変えとmaxACの検出が同時に行なわ
れるが、まずmaxAC検出器13の動作を説明する。The orthogonal transformer 12 performs orthogonal transform on a block-by-block basis and outputs the transform result in m bits. Subsequently, rearrangement and maxAC detection are simultaneously performed on the transformed orthogonal components, but first, the operation of the maxAC detector 13 will be explained.
maxAc検出器13では直流成分を除いた直交成分の
うちの振幅の絶対値の最大値を検出し、その大きさに応
じて各ブロックを表1に示すような4つのクラスに分類
する。表1においてAO、AI 、A2は各々クラスに
分ける場合の闇値であり、その大きさの順番はAO<A
I <A2である。また、直交変換後の直交成分の語長
が(m−1)ビットで表わされた場合のmaxAcの最
大値をM A X f−+ 1すれば、閾値A2はA2
<MAX t−−n ・・・(1)の関係を満足す
る値に設定される。したがって、クラス0には最もダイ
ナミックレンジが小さいブロックが分類され、クラス3
には最もダイナミックレンジが大きいブロックが分類さ
れる。かつ、クラス0.1.2に分類されたブロックは
、(1)式の関係より、そのダイナミックレンジが(m
−1)ビットで表わされる範囲内にあることになる。The maxAc detector 13 detects the maximum absolute value of the amplitude of the orthogonal components excluding the DC component, and classifies each block into four classes as shown in Table 1 according to the magnitude. In Table 1, AO, AI, and A2 are the dark values when divided into classes, and the order of their magnitude is AO<A
I<A2. Furthermore, if the maximum value of maxAc when the word length of the orthogonal component after orthogonal transformation is expressed in (m-1) bits is M A
<MAX t--n...Set to a value that satisfies the relationship (1). Therefore, the block with the smallest dynamic range is classified into class 0, and the block with the smallest dynamic range is classified into class 3.
The block with the largest dynamic range is classified. Moreover, the block classified into class 0.1.2 has a dynamic range of (m
-1) It will be within the range represented by bits.
次に、並べ変え器15で並べ変えられた直交成分の量子
化を行なうが、量子化を行なうにあたって上記の方法で
定められたクラス分けの情報を利用する。以下に、クラ
スに応じた量子化の方法について説明する。Next, the rearranged orthogonal components are quantized by the rearranger 15, and the classification information determined by the above method is used for the quantization. The quantization method according to the class will be explained below.
まず、4つのクラスのうちクラス3に分類されたダイナ
ミックレンジの大きいブロックのみについては、mビッ
トで表わされた直交成分を量子化器16で(m−1)ビ
ットで量子化する。このような処理はクラス分は情報1
4、量子化器16、スイ・ノチ17を用いて実現され、
クラスO〜2の場合はスイッチ17を上側にしてmビッ
トの成分を採用し、クラス3の場合はスイッチ17を下
側にして(m −1)ビットに量子化された成分を採用
する。次に、採用された成分に対して適応量子化器18
で量子化を行なうが、適応量子化器18の具体的な動作
を第2図を用いて説明する。First, for only a block with a large dynamic range classified into class 3 among the four classes, the orthogonal component represented by m bits is quantized by the quantizer 16 into (m-1) bits. This kind of processing requires information 1 for each class.
4. Realized using quantizer 16 and Sui Nochi 17,
In the case of classes O to 2, the switch 17 is set to the upper side and an m-bit component is adopted, and in the case of class 3, the switch 17 is set to the lower side and a component quantized to (m −1) bits is adopted. Next, an adaptive quantizer 18 is applied to the adopted components.
The specific operation of the adaptive quantizer 18 will be explained using FIG. 2.
第3図は、適応量子化器18の構成例を具体的に示した
図であり、同図において、100はスイッチ17で選択
された直交成分の入力端子、101はデータ量計算器、
102は量子化選択器、103はバッファメモリ、10
4は量子化器、105は量子化されたデータの出力端子
である。適応量子化器18はブロックを複数個集めて一
つのグループとし、グループ単位で予め定められた所定
のデータ量以下となるように量子化を行なう。すなわち
、端子100から入力された直交成分はバッファメモリ
102に蓄えられ、同時にデータ量計算器101で用
意された複数個の量子化器に対するデータ量が計算され
る。FIG. 3 is a diagram specifically showing a configuration example of the adaptive quantizer 18, in which 100 is an input terminal of the orthogonal component selected by the switch 17, 101 is a data amount calculator,
102 is a quantization selector, 103 is a buffer memory, 10
4 is a quantizer, and 105 is an output terminal for quantized data. The adaptive quantizer 18 collects a plurality of blocks into one group, and performs quantization so that the data amount is equal to or less than a predetermined data amount for each group. That is, the orthogonal component input from the terminal 100 is stored in the buffer memory 102, and at the same time, the data amount calculator 101 calculates the amount of data for a plurality of quantizers prepared.
次に、量子化選択器102でその計算結果に基づいて最
適な量子化器が選択され、選択された量子化器を用いて
量子化器104で量子化が行なわれる。Next, the quantization selector 102 selects an optimal quantizer based on the calculation result, and the quantizer 104 performs quantization using the selected quantizer.
ここで、前述したように既に各ブロックのクラスが定め
られているため、1つのグループ内においてクラスに応
して異なった量子化方法を用いる。Here, since the class of each block has already been determined as described above, different quantization methods are used depending on the class within one group.
表2は各クラス別の量子化方法の一例を示したものであ
り、左端の数字は量子化の段階を表わし、内部の数字は
nビットの入力に対する出力のビット数を表わす。した
がって、各ブロックに対し全て第1段階から順に量子化
が行なわれるため、りラスOのブロックが最も細かい量
子化が行なわれクラス1、クラス2、クラス3の順で段
々と粗い量子化が行なわれることになる。ここで、量子
化器18への入力語長はクラスO,I、2の場合はmビ
ットであるが、クラス3については(m−1)ビットで
あるため、適応量子化器18から出力される実際の語長
は表3で表わされるようになる。Table 2 shows an example of the quantization method for each class. The leftmost number represents the quantization stage, and the internal number represents the number of output bits for n-bit input. Therefore, since quantization is performed on each block in order from the first stage, the block of Rirasu O is subjected to the finest quantization, and class 1, class 2, and class 3 are subjected to coarser quantization in that order. It will be. Here, the input word length to the quantizer 18 is m bits for classes O, I, and 2, but is (m-1) bits for class 3, so the word length input from the adaptive quantizer 18 is The actual word lengths are shown in Table 3.
表2
(以下余白)
表3
最後に、以上のような方法で適応量子化器18で量子化
されたデータが可変長符号化δ19で可変長符号化され
るが、〔1)式、表1、表3より、各クラスにおいて、
可変長符号化器I9の入力データのダイナミックレンジ
は−MAX、ff1−1〜+M A X +−+1の範
囲内にある。したがって、符号化器のテーブルの大きさ
を考えた場合、符号化器のテーブルとしてmビット入力
のダイナミックレンジに対応する大きさは必要な(、(
m−1)ビット入力のダイナミックレンジに対応する大
きさがあれば十分である。Table 2 (blank space below) Table 3 Finally, the data quantized by the adaptive quantizer 18 using the method described above is variable-length coded by variable-length coding δ19, but according to equation [1], Table 1 , From Table 3, in each class,
The dynamic range of the input data of the variable length encoder I9 is within the range of -MAX, ff1-1 to +M A X +-+1. Therefore, when considering the size of the encoder table, the encoder table must be large enough to correspond to the dynamic range of the m-bit input (, (
It is sufficient to have a size corresponding to the dynamic range of m-1) bit input.
以上説明したように本実施例によれば、直交変換後の直
交成分の語長はmピントであるが、(m−1)ビットの
ダイナミックレンジを越えるブロックについては予め(
m−1)ビットのダイナミックレンジにおさまるように
量子化を行なうことにより、可変長符号化器の入力のダ
イナミックレンジが制限され、可変長符号化器の回路規
模を小さくすることができる。また、ダイナミックレン
ジが小さく細かなデイ−テールを持つブロックについて
は、mビットの語長で精度良く処理を行なうことができ
る。As explained above, according to this embodiment, the word length of the orthogonal component after orthogonal transformation is m focus, but for blocks exceeding the dynamic range of (m-1) bits,
By performing quantization to fit within the dynamic range of m-1) bits, the dynamic range of the input to the variable length encoder is limited, and the circuit scale of the variable length encoder can be reduced. Furthermore, blocks with a small dynamic range and fine detail can be processed with high precision using a word length of m bits.
なお、本実施例ではクラス分けとして4種類のクラスに
分類した例を示したが、クラスの分は方、闇値の設定、
量子化の方法は自由に設定することが可能である。In addition, in this example, an example of classification into four types of classes was shown, but the classification is divided into four types, the setting of the dark value,
The quantization method can be freely set.
また、直交変換後の並べ変え方法として第4図に示すよ
うなジグザクな並べ変え方法を取り上げたが、符号化の
方式に応じて最適な並べ変え方法から量子化方法を選択
するフィードフォワードなラフアメモリを設はへソファ
メモリの充足度に応して量子化方法を選択するフィード
バック制御を用いても良い。In addition, as a rearrangement method after orthogonal transformation, we have taken up the zigzag rearrangement method shown in Figure 4, but we have also introduced a feedforward rough memory that selects the quantization method from the optimal rearrangement method depending on the encoding method. In this case, feedback control may be used to select the quantization method according to the sufficiency of the sofa memory.
発明の詳細
な説明したように本発明によれば、直交変換の出力語長
を大きくすることによって直交変換の精度を確保し、か
つ符号化部を少ない回路規模でい。As described in detail, according to the present invention, the accuracy of the orthogonal transform can be ensured by increasing the output word length of the orthogonal transform, and the circuit size of the encoding section can be reduced.
第1図は本発明による一実施例の符号化装置のブロック
図、第2図は本発明による一実施例の符号化装置におけ
る並べ変え器の並べ変え方法の一例を示した説明図、第
3図は本発明による一実施例の符号化装置における適応
量子化器の具体的構成を示したブロック図、第4図は従
来の符号化装置のプロ・ツク図である。
11・・・・・・ブロック化器、12・・・・・・直交
変換器、13・・・・・・振幅検出器、14・・・・・
・クラス分は情報、15・・・・・・並べ変え器、16
−・・・・・量子化器、17・・・・・・スイッチ、1
8・・・・・・適応量子化器、19・・・・・・可変長
符号化器。
代理人の氏名 弁理士 小鍜治 明 ほか2名簿 4r
IA
JL5[成分FIG. 1 is a block diagram of an encoding device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a method for rearranging rearrangers in an encoding device according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a block diagram showing a specific configuration of an adaptive quantizer in an encoding device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a block diagram of a conventional encoding device. 11... Block generator, 12... Orthogonal transformer, 13... Amplitude detector, 14...
・Class information, 15... Sorter, 16
-...Quantizer, 17...Switch, 1
8...Adaptive quantizer, 19...Variable length encoder. Name of agent: Patent attorney Akira Okaji and 2 other names 4r
IA JL5 [Ingredients
Claims (5)
するブロック化手段と、前記ブロック化されたブロック
毎に直交変換を行なう直交変換手段と、前記直交変換手
段により得られた直交成分のうち直流成分を除く成分の
振幅の大きさを検出する検出手段と、前記検出手段によ
り検出された振幅の大きさが所定の値を超える場合にの
み前記直交成分の量子化を行ない所定の値以下の場合は
量子化を行なわない第1の量子化手段と、前記検出手段
により検出された振幅の大きさに応じて前記第1の量子
化手段で得られたデータの量子化を行なう第2の量子化
手段と、前記第2の量子化手段で得られたデータを符号
化する符号化手段とを有することを特徴とする符号化装
置。(1) A blocking means that collects and blocks sample values obtained by sampling an input signal, an orthogonal transform means that performs orthogonal transform for each block, and an orthogonal component obtained by the orthogonal transform means. a detection means for detecting the magnitude of the amplitude of the components excluding the DC component, and quantizing the orthogonal component only when the magnitude of the amplitude detected by the detection means exceeds a predetermined value to be less than or equal to the predetermined value. In this case, a first quantization means does not perform quantization, and a second quantization means performs quantization of the data obtained by the first quantization means according to the magnitude of the amplitude detected by the detection means. An encoding device comprising: quantization means; and encoding means for encoding data obtained by the second quantization means.
を行なうことを特徴とする請求項(1)記載の符号化装
置。(2) The encoding device according to claim 1, wherein the orthogonal transform means rearranges the orthogonal components after the orthogonal transform.
時に検出を行なうことを特徴とする請求項(1)または
(2)記載の符号化装置。(3) The encoding device according to claim (1) or (2), wherein the detection means performs the detection simultaneously when the orthogonal transformation means rearranges the order.
のうち直流成分を除く成分の振幅の絶対値の最大値を検
出することを特徴とする請求項(1)記載の符号化装置
。(4) The encoding device according to claim (1), wherein the detection means detects the maximum absolute value of the amplitude of the orthogonal components obtained by the orthogonal transformation means, excluding the DC component.
る情報を挿入することを特徴とする請求項(1)記載の
符号化装置。(5) The encoding device according to claim (1), wherein the encoding means inserts information regarding the magnitude of the amplitude on a block-by-block basis.
Priority Applications (9)
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