JPH05300490A - 符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 映像信号の情報量を高能率符号化手段により
削減圧縮する際に用いられる符号化装置に関するもの
で、効率よく可変長符号化を図ることを目的とする。 【構成】 入力ディジタル映像信号を直交変換回路１４
で高能率符号化し所定の並べ換えを行い、量子化回路１
６で所定のステップ幅で量子化し、さらに変換回路１７
で所定の数値に変換し、この変換回路１７の出力値に対
して、可変長符号を割り当てる可変長符号化回路１８を
備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、映像信号の情報量を高
能率符号化手段により削減圧縮する際に用いられる符号
化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、映像信号は情報量が非常に大き
いため、記録あるいは伝送を行なうにあたって、高能率
符号化によって画質劣化が視覚的に目立たないように情
報量を削減圧縮する方法が用いられる。例えば、図５
は、高能率符号化方式として直交変換を用いる符号化装
置の構成の一例を示したブロック図であり、５０１は映
像信号のブロック化信号を入力する入力端子、５０２は
前記ブロック化信号を直交変換する直交変換回路、５０
３は直交変換回路５０２より得られる変換係数を符号化
するために、その係数並びを並べ換える並べ換え回路、
５０４は並べ換え回路５０３出力の直交変換係数を符号
化する符号化回路、５０５は符号化データを出力する出
力端子である。

【０００３】また、符号化回路５０４は、前記直交変換
係数を所定のステップ幅で量子化する量子化器５４１
と、所望のデータ量におさめるために適するステップ幅
を持つ量子化器を選択する量子化選択回路５４２と、量
子化器５４１出力の量子化データを符号化する符号化器
５４３とで構成される。

【０００４】符号化器５４３は、量子化器５４１出力の
量子化データの各値の発生頻度に対して、発生頻度の高
い値のデータほど短い語長の（データ量の少ない）符号
語を割り当てる可変長符号化及び量子化データ値０が連
続して発生した場合、連続した０の個数を符号化して伝
送するランレングス符号化、さらに前記ブロック化信号
をブロック内で係数並び順に順次符号化して行き、単位
ブロック内においてある係数以降の量子化データの値が
すべて０となった場合、ＥＯＢ（Ｅｎｄ ｏｆＢｌｏｃ
ｋ）符号を挿入し、それ以降の係数を符号化しない等の
方法を用いてデータ量削減（圧縮）を行なう。可変長符
号化の符号割当てを行なう可変長符号化テーブルの一例
を図６に示す。

【０００５】量子化選択回路５４２は、前記可変長符号
化を施された結果のデータ量を予め計算することによ
り、所定データ量を満足する最適なステップ幅をもつ量
子化器を選択する。

【０００６】図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ
並べ換え回路５０３の動作を説明するための直交変換回
路５０２出力Ａと並べ換え回路５０３出力Ｂにおける１
ブロック単位の係数並びの順番、さらに量子化器５４１
出力Ｃの量子化データの値の一例を示している。

【０００７】図７の係数並びは、本従来例の符号化装置
が水平方向および垂直方向の２次元直交変換を行ない、
そのブロックは水平４画素、垂直４画素のブロックサイ
ズとした場合を示すものである。従って、図７（ａ）で
は水平方向４係数、垂直方向４係数の１６係数で１ブロ
ックを構成する。図７のブロックにおいて、各係数が表
わす周波数成分は左方ほど水平方向の低域に対応し、上
方ほど垂直方向の低域に対応するものとする。

【０００８】２次元直交変換を行なう直交変換回路５０
２の構成は、水平方向と垂直方向の一方向の直交変換を
施した後にもう一方向の直交変換を行なうので、係数並
びは図７（ａ）に示すような順番になっている。しか
し、２次元直交変換に対する符号化のためには、直流成
分を含めて低域成分ほど視覚に対する影響が大きく、低
域ほどより重要な成分として取り扱う必要があり、その
ためには図７（ｂ）のような係数の順番となるジグザグ
スキャンと言われる２次元周波数的に低域（水平・垂直
ともに低域で図の左上方）から高域（図の右下方）に並
べるほうが適している。

【０００９】ジグザグスキャンを行なうことにより、符
号化回路５０４では、まず最も粗いステップ幅で量子化
した状態から始めて、データ量が所望のデータ量になる
まで係数並びの最初のほうから順にステップ幅を細かく
して行けばよい。また、図７（ｃ）に示す例から、ジグ
ザグスキャンによりブロック内係数並びの最後の方に０
が連続する確率が高くなり、前記ＥＯＢによる符号化デ
ータ量削減率が向上する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】符号化回路５４３で行
なわれる可変長符号化は、画像信号の圧縮に一般的に広
く用いられている手法である。

【００１１】しかしながら、図６に示すような可変長符
号変換テーブルは、入力された量子化データに対して、
前もって測定したデータ値の発生頻度によってあらかじ
め決められたものであるから、異なる発生頻度をもつデ
ータが入力された場合、可変長符号変換テーブルの不整
合により、効果的なデータ量削減が行なわれない。

【００１２】すなわち、例えば映像信号の輝度信号と色
信号とが入力される場合や、第１フレームはフレーム内
データをそのまま高能率符号化処理し、第２フレームは
第１フレームとのフレーム間差分をとって高能率符号化
処理するフレーム間符号化の場合等では、輝度信号と色
信号との間や、フレーム内処理データとフレーム間処理
データとの間で、各データ値の発生頻度がかなり異な
り、データ削減率が低下する。

【００１３】本発明は上記問題点を解決するもので、映
像信号の情報量を、より高能率に削減圧縮する符号化装
置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の符号化装置は、入力ディジタル映像信号を高
能率符号化する高能率符号化手段と、前記高能率符号化
手段出力を所定のステップ幅で量子化する量子化手段
と、前記量子化手段出力の値を所定の数値に変換する変
換手段と、前記変換手段出力値に対して、可変長符号を
割り当てる可変長符号化手段とを少なくとも有してい
る。

【００１５】

【作用】本発明は上記した構成により、入力信号データ
の種類、高能率符号化後のデータの各値の発生頻度の違
いにかかわりなく、最適な符号語を割り当てて可変長符
号化でき、データ圧縮効率を高めることができる。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の一実施例における符号化装置
のブロック図である。本実施例では、一例として連続す
る２フレームの映像信号を、フレーム間（時間）方向に
おいて、連続する２フレーム間のフレーム間和とフレー
ム間差をとることで２つの周波数領域に分離して処理す
る装置の場合について考える。また高能率符号化方法と
して、直交変換を行なう場合について考える。従って、
高能率符号化回路として、直交変換回路を用いる。直交
変換の単位画素ブロックは、水平４画素、垂直４画素の
ブロックサイズとする。また、可変長符号として、連続
する０の個数と最後の０の次にくる数値のレベルをパラ
メータとする２次元ハフマン符号を用いる場合を考え
る。

【００１７】図１において、１１は入力端子、１２は時
間方向周波数分離回路、１３はマルチプレックス回路、
１４は直交変換回路、１５は並べ換え回路、１６は量子
化化回路、１７は変換回路、１８は可変長符号化回路、
１９は出力端子である。また時間方向周波数分離回路１
２は、フレームメモリ１２１、加減算回路１２２とで構
成される。

【００１８】以上のように構成されたこの実施例の符号
化装置において、以下その動作を説明する。

【００１９】入力端子１１から入力された映像信号は、
時間方向周波数分離回路１２において、フレームメモリ
１２１で１フレームだけ時間遅延され、加減算回路１２
２で２フレーム間の和と差が求められ、和フレームと差
フレームを得る。マルチプレックス回路１３では、２系
統に分離された前記和フレームと差フレームを、順番に
出力する。

【００２０】直交変換回路１４はマルチプレックス回路
１３の出力を、４画素×４画素毎に直交変換し、直交変
換係数から成るブロックを得る。次に、並べ換え回路１
５でジグザグスキャン等の手法により、符号化するため
の係数列に並べ換える。

【００２１】並べ換え回路１５出力の直交変換係数列は
量子化回路１６で所定のステップ幅で量子化され、その
後０ラン長と０ランの最後の０の次の係数値の２次元パ
ラメータでコード化される。すなわち、例えば図２
（ａ）に示すデータ係数列に対して、図２（ｂ）に示す
ように２次元コード化される。

【００２２】いま、可変長符号化回路１８には、図３に
例示するようにあらかじめ和フレームに対して最適な符
号化テーブルがセットされているとすると、和フレーム
の２次元コードデータが変換回路１７に入力されると、
変換回路１７は入力データをそのまま出力し、可変長符
号化回路１８で前記符号化テーブルに沿って可変長符号
化が行なわれる。

【００２３】次に、前記差フレームにおける２次元コー
ドデータが変換回路１７に入力されると、変換回路１７
は、図４に例示したような、差フレームの２次元コード
データを発生頻度順に並べたものと前記和フレームの２
次元コードデータをそれぞれ発生頻度順に並べたものを
１対１に対応付ける変換テーブルにより、前記差フレー
ムの２次元コードデータの発生頻度の順位と同じ発生頻
度順位の前記和フレームの２次元コード値を出力する。
そして、変換回路１７出力は、可変長符号化回路１８に
入力され、前記符号化テーブルに沿って可変長符号化が
行なわれる。そして、所定の符号量に符号化された後、
符号化データとして出力端子１９から出力される。

【００２４】以上のように本実施例によれば、映像信号
の符号化装置において、上記した構成により、入力信号
データの種類やデータ圧縮率の違い等による高能率符号
化後のデータの各値の発生頻度の違いに対して、変換テ
ーブルを介して最適な符号語を割り当てて可変長符号化
することで、データ圧縮効率を常に最適なものにするこ
とができる。

【００２５】なお、本実施例では直交変換回路１４入力
として、連続する２フレームの映像信号を、フレーム間
（時間）方向において、連続する２フレーム間のフレー
ム間和とフレーム間差をとることで２つの周波数領域に
分離して処理したものの場合について説明したが、連続
するｍフレーム（ｍ＝２、３、…）の映像信号を、フレ
ーム間（時間）方向においてｍ個の周波数領域に分離し
たものに対しても同様の手法を用いることで効果が得ら
れる。

【００２６】また、連続するｎフレームを符号化の処理
単位として、第１のフレームをフレーム内処理とし、残
りのｎ−１のフレームをフレーム間差分処理したものに
対しても同様であり、フレーム内処理されたデータとフ
レーム間差分処理されたデータとの間の各データ値の発
生頻度が大きく異なるため、本実施例の効果は大きい。

【００２７】また、直交変換回路１４の複数種の入力が
輝度信号と色信号である場合も同様であり、両者の間の
周波数帯域の違いなどから、各データ値の発生頻度は大
きく異なり、本実施例による効果は大きい。

【００２８】また、直交変換回路１４の入力信号の形態
が、現行テレビジョン信号とハイビジョン信号の２種類
であるような場合でも、本実施例の効果に何ら変わりは
ない。

【００２９】また、例えば標準画質モードと高画質モー
ドを持ち、直交変換回路１４以降においてデータ削減率
（圧縮率）を複数通りに切り替えを行なうような場合で
も、それぞれの削減率の場合に対応した変換回路１７の
変換テーブルを設定することにより、同様の効果が得ら
れる。

【００３０】高能率符号化方式として、直交変換の場合
について考え、直交変換されるブロック信号を４×４画
素のブロックサイズとしたが、８×８画素や１６×１６
画素のブロックサイズでもよい。さらに水平垂直の２次
元直交変換ではなく、３次元の直交変換の場合でもよ
い。また、直交変換符号化でなく、ＤＰＣＭ符号化、Ａ
ＤＲＣ符号化、ベクトル量子化等どのような高能率符号
化方式であっても、本実施例の効果に何ら変わりはな
い。

【００３１】可変長符号化方式として、２次元ハフマン
符号化を例にあげて説明したが、一般的な可変長符号化
方式であれば、どのようなものでもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明は、上記した構成に
より、入力信号データの種類やデータ圧縮率の違い等に
よる高能率符号化後のデータの各値の発生頻度の違い
を、前記変換テーブルにより補正することで、効率よく
符号語を割り当てて可変長符号化でき、データ圧縮効率
向上または画質改善を図ることができる。

【００３３】一般的に可変長符号化回路は、記憶素子か
ら成る符号化テーブルを持ち、入力信号データが複数種
類である場合など、前記種類の数だけ前記符号化テーブ
ルを持たなければならないが、本発明によれば、前記可
変長符号化回路の前に変換回路を設けることにより、前
記符号化テーブルをただ１つだけ持つだけでよく、その
実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における符号化装置の構成を
示すブロック図

【図２】（ａ）は同実施例における量子化回路入力のデ
ータ係数列の概念図 （ｂ）は同実施例における量子化回路出力の２次元コー
ド化の概念図

【図３】同実施例における可変長符号化回路の符号化テ
ーブルの一例を示す図

【図４】同実施例における変換回路の変換テーブルの一
例を示す図

【図５】従来の符号化装置の構成を示すブロック図

【図６】従来例における可変長符号化回路の符号化テー
ブルの一例を示す図

【図７】（ａ）は直交変換回路の出力を示すデータ配列
図 （ｂ）は並べ換え回路の出力における１ブロック単位の
係数並びの順番を示す図 （ｃ）は量子化器の出力の量子化データの値の一例を示
す図

【符号の説明】

１４ 直交変換回路 １６ 量子化回路 １７ 変換回路 １８ 可変長符号化回路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力ディジタル映像信号を高能率符号化す
   る高能率符号化手段と、前記高能率符号化手段出力を所
   定のステップ幅で量子化する量子化手段と、前記量子化
   手段出力の値を所定の数値に変換する変換手段と、前記
   変換手段出力値に対して、可変長符号を割り当てる可変
   長符号化手段とを少なくとも備えたことを特徴とする符
   号化装置。
2. 【請求項２】入力ディジタル映像信号は、複数の種類の
   形式であり、変換手段は、前記複数の種類の映像信号に
   対して、それぞれ異なる変換を施すことを特徴とする請
   求項１記載の符号化装置。
3. 【請求項３】入力ディジタル映像信号は、輝度信号と色
   信号とに分離されたコンポーネント信号であり、変換手
   段は、前記輝度信号と前記色信号に対し、それぞれ異な
   る変換を施すことを特徴とする請求項１記載の符号化装
   置。
4. 【請求項４】入力ディジタル映像信号は、連続するｍフ
   レーム（ｍ＝２、３、…）の映像信号を、フレーム間
   （時間）方向においてｍ個の周波数領域に分離したもの
   であり、変換手段は、波数領域に分離されたｍ通りの映
   像信号に対し、ｍ通りのそれぞれ異なる変換を施すこと
   を特徴とする請求項１記載の符号化装置。
5. 【請求項５】入力ディジタル映像信号は、連続するｎフ
   レームを符号化の処理単位として、第１のフレームをフ
   レーム内処理とし、残りのｎ−１のフレームをフレーム
   間差分処理したものであり、変換手段は、前記第１のフ
   レームとその他のフレームに対して、それぞれ異なる変
   換を施すことを特徴とする請求項１記載の符号化装置。
6. 【請求項６】入力ディジタル映像信号は、現行テレビジ
   ョン信号とハイビジョン信号であり、変換手段は、前記
   現行テレビジョン信号とハイビジョン信号に対して、そ
   れぞれ異なる変換を施すことを特徴とする請求項１記載
   の符号化装置。