JPH04189092A

JPH04189092A - 直交変換符号化装置及び復号化装置

Info

Publication number: JPH04189092A
Application number: JP2319278A
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: 1990-11-22
Filing date: 1990-11-22
Publication date: 1992-07-07

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）画像信号を記録、伝送１表示する装置において、画像信
号をより少ない符号量でディジタル化する高能率符号化
方式で、特に直交変換を用いる直交変換符号化装置及び
復号化装置に関する。

（従来の技術）ＤＣＴ　（離散コサイン変換）などの直交変換を用いる
高能率符号化において、変換された信号（係数）の多く
は、０と見なすことができる。

従って、０と判定された係数が多く存在する場合には、
それを個別に符号化するよりも、まとめて符号化した方
が効率が良くなる。

その具体的な手法として、ジグザグスキャンにより、２
次元の係数を１次元に並べ換えて、０係数はその連続す
る数を符号化する方法がある。

第４図は従来のスキャン順を示す図である。

第４図において、矢印はスキャン類、点は変換された成
分（係数）を表している。

係数は水平垂直とも８個あり、各係数をｋＩＴとする。

ここでＸは水平方向の周波数の低い方がらの番号、ｙは
垂直方向の周波数の低い方からの番号である。

従って、ｋＨはＤＣ成分、ｋ７７は最も周波数の高い成
分である。

スキャン類は、垂直、水平共に周波数が低い方（ｋ　０
０）から、高い方（ｋ７７）へと、ジグザグスキャンに
より、２次元の係数を１次元の配列に並べ換える。

端の部分以外は全て水平方向の］−っの移動と、垂直方
向の１つの移動が同時に行われ、斜め４５度の方向にス
キャンされている。

１次元化された係数は、初めから順に見て、０以外の係
数が発生した時点でその係数値と、１つ前の０以外の係
数値（又はスタート）の間にある０係数の数の２種類の
値を、それぞれハフマン符号等の可変長符号を用いて符
号化する。

ここで、０係数の数は、０ランレングスと呼ばれ、０以
外の係数が連続して０係数が０個の場合にも、符号化す
る必要があることは勿論である。

０ランレングスは、その長さが短いほど、平均符号旦を
少なくできる。

従って、非０係数は、１次元上で近いところに集中して
発生する方が、分散して発生するよりも０ランレングス
の符号量が少なくなる。

そのため、非Ｏの発生確率が高い低周波成分から順にス
キャンすれば良い。

（発明が解決しようとする課題）従来例に示したスキャン方法は、サンプル間隔が正方形
に近いノンインターレース信号の場合に適している。

しかし、通常のテレビ信号は、１フレームが２つのフィ
ールドに分割されるインターレース信号である。

第５図はインターレース信号をフィールド毎にサンプリ
ングした際のサンプリング点の様子を示す図である。破
線は、８×８画素のブロックの形状を示している。　　
　　　　　　　　　　゛′第５図において、垂直のサン
プル間隔は、水平のサンプル間隔の２倍程度になってお
り、この様な信号に対して、従来と同様に８Ｘ８画素で
ＤＣＴを行うと、垂直力向により多くの非０係数が発生
する。

第６図はノンインターレース信号とインターレース信号
との直交変換後の非０係数の分布の様子を示す図である
。図中の密は非０係数の分布密度が高い部分、粗は低い
部分を示している。

第６図（Ａ）のノンインターレース信号に対して、第６
図（Ｂ）のインターレース信号は、垂直方向に２倍程度
広がっていることか分かる。

従って、第４図に示したスキャン類と、第６図（Ｂ）の
非Ｏ係数の分布がミスマツチとなっており、発生符号量
が不必要に多くなってしまうという不具合があった。

本発明は、以上の点に着目してなされたもので、２次元
直交変換係数をスキャンして１次元化し、０となる係数
をランレングス符号化する際に、スキャン順を非Ｏ係数
の発生分布に合わせて、垂直方向に分布が広かっている
場合には垂直方向のろのスキャンの移動を多くし、水平
方向に分布が広かっている場合には水平方向のみのスキ
ャンの移動を多く設定するので、直交変換後の非０係数
の分布とスキャン類がミスマツチとなることがなく、非
０係数の分布に適合したスキャンニングとなり、０ラン
レングスの平均値が下がり、発生する符号量が少なくて
すむ画像符号化装置及び復号化装置を提供することを目
的とするものである。

（課題を解決するための手段）本発明は、前記課題を解決するために、（１）２次元直
交変換係数をスキャンして１次元化し、０となる係数を
ランレングス符号化する際に、スキャン順を非Ｏ係数の
発生分布に合わせて、垂直方向に分布が広がっている場
合には垂直方向のみのスキャンの移動を多くし、水平方
向に分布が広がっている場合には水平方向のみのスキャ
ンの移動を多く設定するスキャン順設定手段を有するこ
とを特徴とする直交変換符号化装置を提供し、（２）ス
キャンされ１次元化された係数を２次元配列に逆スキャ
ンする際に、スキャン順を非Ｏ係数の発生分布に合わせ
て、垂直方向に分布が広がっている場合には垂直方向の
みのスキャンの移動を多くし、水平方向に分布が広がっ
ている場合には水平方向のみのスキャンの移動を多く設
定するスキャン順設定手段を有することを特徴とする直
交変換復号化装置を提供するものである。

（作用）スキャンユング類の設定方法として、非Ｏ係数の発生分
布が垂直方向に広がっている場合には、垂直方向の高周
波成分が、水平方向の高周波成分より早くスキャンされ
るようにする。

具体的には、従来全て斜め移動だった部分の半分程度を
、垂直方向の移動にする。

スキャンユング類がほぼ非０係数の発生頻度に合った形
となるので、０ランレングスの長さが短くなり、符号量
が少なくなる。

（実施例）第１図は本発明の直交変換符号化装置を示すブロック図
である。

第１図において、画像入力端子１から入力された画像信
号は、直交変換器２へ供給されている。

直交変換器２は、入力信号を８Ｘ８画素のブロック毎に
ＤＣＴ　（離散コサイン変換）などの手法で直交変換し
ている。

直交変換器２の出力である変換係数は、１つがブロック
の平均値を示すＤＣ係数で、他は変化の様子を示すＡＣ
係数であり、各係数は量子化器３へ供給されている。

量子化器３は、各係数を設定されたステップ幅で量子化
し、その出力（大半は０である）をスキャン部４へ供給
し、ブロックメモリ５へ書き込む。

スキャン部４は、ブロックメモリ５．切り換えスイッチ
６、ＲＯＭ７．　カウンタ８により構成されている。

ブロックメモリ５のアドレスは、書き込み（Ｗ）時と、
読み出しくＲ）時で変えられる。

書き込み時は、切り換えスイッチ６はＷ側に接続されて
いる。

カウンタ８の出力信号は、ＲＯＭ７へ供給されてＲＯＭ
のアドレスとして利用されると共に、切り換えスイッチ
６を介してブロックメモリ５の書き込みアドレスとして
供給される。

読み出し時は、切り換えスイッチ６はＲ側に接続されて
いる。

ＲＯＭ７は、後述するような本発明のスキャン順が書き
込まれているＲＯＭであり、切り換えスイッチ６を介し
てブロックメモリ５の読み出しアドレスとして供給され
る。

ブロックメモリ５は、実際には２面のメモリよりなり、
一方が書き込んでいる間、他方は読み出し用となる。

スキャン順に変換されたブロックメモリ５の出力信号は
、ランレングス符号化器９へ供給される。

ランレングス符号化器９は、入力信号の非０係数値と、
０ランレングス値を、可変長符号化して、データ出力端
子１０を介して、復号装置等へ出力している。

第２図は本発明の直交変換復号化装置を示すブロック図
である。復号化装置では、符号化装置の逆の処理が行わ
れる。

第２図において、符号化装置等よりの符号化されたデー
タ信号は、データ入力端子１】から入力され、ランレン
グス復号化器１２へ供給される。

ランレングス復号化器１２は、入力信号の非０係数値と
、０ランレングス値を可変長復号化して、スキャン部１
３へ供給し、ブロックメモリ５に書き込む。

スキャン部１３は、ブロックメモリ５．切り換えスイッ
チ６、ＲＯＭ７．　　カウンタ８により構成されている
。

ＲＯＭ７は、後述するような本発明のスキャン順が書き
込まれているＲ　ＯＭであり、切り換えスイッチ６を介
してブロックメモリ５の書き込みアドレスとして供給さ
れる。

これにより、ランレングス復号化器１２の出力信号は、
元の配列に戻されてブロックメモリ５へ書きまれる。

カウンタ８の出力信号は、ＲＯＭ７へ供給されてＲＯＭ
のアドレスとして利用されると共に、切り換えスイッチ
６を介してブロックメモリ５の読み出しアドレスとして
供給される。

元の配列に戻されたブロックメモリ５の出力信号は、逆
量子化器１４へ供給されている。

逆量子化器】４は、入力信号を逆量子化して、逆直交変
換器１５へ供給していいる。

逆直交変換器１５は、入力信号を逆ＤＣＴ変換し、再生
画像信号を得て、画像出力端子】６を介して出力してい
る。

本発明の特徴は、スキャン類の設定にあり、このスキャ
ン順設定手段について、以下説明する。

このスキャン順設定手段は、前記の如く、第１図に示す
符号化装置のＲＯＭ７及び、第２図に示す復号化装置の
ＲＯＭ７に、格納、設定されている。

第３図は本発明のスキャン順を示す図である。

第３図において、（Ａ）〜（Ｄ）の４種類のスキャン順
を示しており、いずれも垂直、水平共に周波数が低い方
から、高い方へと、ジグザグスキャンにより、２次元の
係数を１次元の配列にに並べ換える。

第４図に示した従来のスキャン類は、端の部分以外は全
て水平方向の１つの移動と、垂直方向の１つの移動が同
時に行われ、斜め４５度の方向にスキャンされている。

これに対して、本発明では、スキャンの半分程度を、垂
直方向のみの移動とする。

係数は、垂直方向に８個あるので、７回動くわけである
が、そのうち３〜４回を垂直方向のみの移動とする。

各係数をｋｘｙとする。ここでＸは水平方向の周波数の
低い方からの番号、ｙは垂直方向の周波数の低い方から
の番号である。

従って、ｋｏｏはＤＣ成分、ｋ７７は最も周波数の高い
成分である。

第３図（Ａ）は、ｋｘｌがらｋ　ｘ２．　　ｋ　１３が
らｋｘ４、ｋｘ５からｋｘ５の３種の移動を、垂直方向
のみとし、ｋｘＱからｋｘｌ、ｋｘ２からｋ　！３．　
　ｋ　ｘ４がらｋ　Ｘ５゜ｋｘ６からｋｘｌの４種の移
動は従来と同じにした場合である。

こうすると、端で不連続となる部分が生じるが、そこは
図で破線で示したように、最も近いものと結ぶ。

これによって、スキャンニングは、従来例に比べて、垂
直方向に約２倍早くなる。

第３図（Ｂ）は、ｋｘＱからｋｘｌ、ｋｘ３がらｋ　ｘ
４゜ｋｘ６からｋｘｌの３種の移動を、垂直方向のみと
したもので、第３図（Ａ）よりも不連続となる部分が少
なくなる。

第３図（Ｃ）は、ｋｘｏがらｋｘｌ、ｋｘ２がらｋｘ３
、ｋｘ４からｋｘ５．ｋｘ６からｋｘｌの４種の移動を
垂直方向のみとしたもので、スキャンニングは、第３図
（Ａ）、（Ｂ）よりも垂直方向により早くなる。

なお、スキャン類は、スタートをどちらの方向から始め
るかで２通りある。

これらは、お互いに逆の関係にあり、ｋ７７をに００と
見なして辿ったのが、もう１種類のものとなる。

第３図（Ｂ）は、水平と垂直のＤＣ以外の最低周波数（
即ち、図でに０１とに１０）が連続せず、非０係数がそ
れ（ｋｏｌとｋ　１０）だけのとき、ｋｏｌとｋｌＯが
スキャン類で離れていると間に長いＯランレングスが入
り不利になる可能性があるが、その場合に第３図（Ｄ）
に示すようにスタートのみを変更することにより、他と
同等となる。

なお、以上の説明では、非０係数の分布が、垂直方向に
広がっている場合について述べたが、水平方向に広がっ
ている場合についても同様であり、この場合には水平方
向の移動を多くすれば良いことは勿論である。

（発明の効果）本発明の画像符号化装置及び復号化装置は、２次元直交
変換係数をスキャンして１次元化し、０となる係数をラ
ンレングス符号化する際に、スキキン順を非０係数の発
生分布に合わせて、垂直方向に分布が広がっている場合
には垂直方向のみのスキャンの移動を多くし、水平方向
に分布が広がっている場合には水平方向のみのスキャン
の移動を多く設定するので、直交変換後の非０係数の分
布とスキャン順がミスマツチとなることがなく、非０係
数の分布に適合したスキャンニングとなり、０ランレン
グスの平均値が下がり、発生する符号量が少なくてすむ
等、実用上極めて優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の直交変換符号化装置を示すブロック図
、第２図は本発明の直交変換復号化装置を示すブロック
図、第３図は本発明のスキャン順を示す図、第４図は従
来のスキャン順を示す図、第５図はインターレース信号
をフィールド毎にサンプリングした際のサンプリング点
の様子を示す図、第６図はノンインターレース信号とイ
ンターレース信号との直交変換後の非０係数の分布の様
子を示す図である。１・・・画像入力端子、２・・・直交変換器、３・・量
子化器、４．１３・・・スキャン部、５・・・ブロック
メモリ、６・・・切り換えスイッチ、７・・・ＲＯＭ、
８・・・カウンタ、９・・・ランレングス符号化器、１
０・・・データ出力端子、１１・・・データ入力端子、
１２・・・ランレングス復号化器、１４・・・逆量子化
器、１５・・・逆直交変換器、１６・・・画像出力端子
３、特許出願人　日本ビクター株式会社第１図第２図第４図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）２次元直交変換係数をスキャンして１次元化し、
０となる係数をランレングス符号化する際に、スキャン
順を非０係数の発生分布に合わせて、垂直方向に分布が
広がっている場合には垂直方向のみのスキャンの移動を
多くし、水平方向に分布が広がっている場合には水平方
向のみのスキャンの移動を多く設定するスキャン順設定
手段を有することを特徴とする直交変換符号化装置。
（２）スキャンされ１次元化された係数を２次元配列に
逆スキャンする際に、スキャン順を非０係数の発生分布
に合わせて、垂直方向に分布が広がっている場合には垂
直方向のみのスキャンの移動を多くし、水平方向に分布
が広がっている場合には水平方向のみのスキャンの移動
を多く設定するスキャン順設定手段を有することを特徴
とする直交変換復号化装置。