JPH05300491A - Orthogonal transformation coding device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To improve the efficiency of coding and to improve image quality by rearranging the order of a transfer coefficient by a preliminarily prescribed sequence when the orthogonally transformed transfer coefficient is coded. CONSTITUTION:The video signal from an input terminal 11 is delayed by one frame time in a frame memory 121, and a sum frame and a difference frame are obtained from the sum and difference between two frames in an addition and subtraction circuit 122, in a time direction frequency separation circuit 12. The output is delivered to an orthogonal transformation circuit 14 via a multiplex circuit 13 and a block composed of the orthogonally transformed coefficient at every 4X4 pixel, for instance, is obtained. Next, a zigzag scan is performed for sum and difference block coefficients in a scan circuit 15. In this case, 16X2 orthogonal transformation coefficient trains are obtained. A quantization 16 is performed for these trains by a step where the front part is the finer and the rear part is the rougher and the order of the coefficient train is rearranged 17. A variable length code is allocated to the output in a coding circuit 18, and the output is coded to a prescribed coded quantity and it is outputted.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、映像信号を高能率符号
化して情報量を削減圧縮する直交変換符号化装置に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an orthogonal transform coding device for coding a video signal with high efficiency to reduce and compress the amount of information.

【０００２】[0002]

【従来の技術】映像信号を記録再生する記録再生装置
（ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）やビデオディスクな
ど）を構成するにあたり、長時間記録化のために映像信
号のデータ量を削減する帯域圧縮技術（または高能率符
号化技術）が用いられている。この帯域圧縮技術のひと
つに直交変換符号化がある。直交変換符号化は、映像信
号をブロック化し、そのブロック単位で映像信号の周波
数分解を行ない、高域成分ほど伝送する（記録する）デ
ータ量を少なくする手法であって、高域成分ほど劣化が
検知されにくいという視覚特性を利用するものである。2. Description of the Related Art In configuring a recording / reproducing device (video tape recorder (VTR), video disc, etc.) for recording / reproducing a video signal, a band compression technique for reducing the data amount of the video signal for long-time recording ( Or high efficiency coding technology) is used. Orthogonal transform coding is one of the band compression techniques. Orthogonal transform coding is a method of dividing a video signal into blocks, performing frequency decomposition of the video signal in block units, and reducing the amount of data to be transmitted (recorded) for higher frequency components. It utilizes visual characteristics that are difficult to detect.

【０００３】以上のような直交変換符号化を行なう従来
の直交変換符号化装置のブロック図を図４に示し、その
動作を説明する。FIG. 4 shows a block diagram of a conventional orthogonal transform coding apparatus for performing the above orthogonal transform coding, and the operation thereof will be described.

【０００４】図４において、４１は映像信号のブロック
化信号を入力する入力端子、４２は前記ブロック化信号
を直交変換する直交変換回路、４３は直交変換回路４２
より得られる直交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スキャン回路、４４はスキャン回路
４３出力の直交変換係数を符号化する符号化回路、４５
は直交変換装置の出力端子であって符号化データを出力
する。また、符号化回路４４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４４１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４４１を選択する量子化選択回路４４２と、量子化
器４４１出力の量子化データを符号化する符号化器４４
３とで構成される。In FIG. 4, 41 is an input terminal for inputting a block signal of a video signal, 42 is an orthogonal transform circuit for orthogonally transforming the block signal, and 43 is an orthogonal transform circuit 42.
A scan circuit that rearranges the coefficient array in order to encode the obtained orthogonal transform coefficient, 44 is an encoding circuit that encodes the orthogonal transform coefficient output from the scan circuit 43, and 45.
Is an output terminal of the orthogonal transformation device and outputs encoded data. Also, the encoding circuit 44 selects a quantizer 441 for quantizing the orthogonal transform coefficient with a predetermined step width and a quantizer selection 441 for selecting a quantizer 441 having a step width suitable for keeping a desired data amount. A circuit 442 and an encoder 44 for encoding the quantized data output from the quantizer 441.
3 and 3.

【０００５】符号化器４４３は、前記量子化データの各
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
る係数以降のデータの値がすべて０となった場合、ＥＯ
Ｂ（Ｅｎｄ ｏｆ Ｂｌｏｃｋ）符号を挿入し、それ以
降の係数を符号化しないといったような方法を用いてデ
ータ量削減（圧縮）を行なう。The encoder 443 assigns, to the frequency of occurrence of each value of the quantized data, a code word having a shorter word length (a smaller amount of data) for data having a higher frequency of occurrence, and When data values 0 occur consecutively, run length encoding is performed in which the number of consecutive 0s is encoded and transmitted, and further, the blocked signal is sequentially encoded in the coefficient arrangement order within the block, and within the unit block, If all data values after a certain coefficient become 0, EO
A data amount is reduced (compressed) by using a method such as inserting a B (End of Block) code and not coding the subsequent coefficients.

【０００６】以降、前記可変長符号化、ランレングス符
号化、ＥＯＢによる符号化を総称して可変長符号化と呼
ぶ。Hereinafter, the variable length coding, the run length coding, and the EOB coding are collectively referred to as variable length coding.

【０００７】量子化選択回路４４２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。The quantization selection circuit 442 selects a quantizer having an optimum step width satisfying a predetermined data amount by previously calculating the data amount resulting from the variable length coding.

【０００８】図５は、スキャン回路４３の動作を説明す
るための説明図であり、図５（ａ）は直交変換回路４２
出力における１ブロック単位の係数並び、図５（ｂ）は
スキャン回路４３出力における１ブロック単位の係数並
び、さらに図５（ｃ）は量子化器４４１出力の符号語の
値の一例を示している。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the operation of the scan circuit 43, and FIG. 5A shows the orthogonal transformation circuit 42.
FIG. 5B shows an example of the coefficient array for each block in the output, FIG. 5B shows an example of the coefficient array for each block in the output of the scan circuit 43, and FIG. 5C shows an example of the value of the code word output from the quantizer 441. ..

【０００９】図５の係数並びは、本従来例の直交変換符
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。In the coefficient arrangement of FIG. 5, the orthogonal transform coding apparatus of the prior art example performs a two-dimensional orthogonal transform in the horizontal and vertical directions, and the block has a block size of 4 horizontal pixels and 4 vertical pixels. It is shown.

【００１０】従って、図５（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
５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。２次元直交変換を行なう直交
変換回路４２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５（ａ）のような順番になっている。Therefore, in FIG. 5A, four coefficients in the horizontal direction,
One block is composed of 16 coefficients of 4 coefficients in the vertical direction. In the block of FIG. 5, the frequency component represented by each coefficient corresponds to the lower band in the horizontal direction to the left and to the lower band in the vertical direction to the upper side. The configuration of the orthogonal transform circuit 42 that performs the two-dimensional orthogonal transform performs the orthogonal transform in one direction in the horizontal direction and the orthogonal transform in the vertical direction, and then performs the orthogonal transform in the other direction. Therefore, the coefficient arrangement is as shown in FIG. It is in order.

【００１１】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５（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。However, for the coding for the two-dimensional orthogonal transformation, the low-frequency component including the DC component has a great influence on the visual sense, and the lower-frequency component needs to be treated as a more important component. It is more suitable to arrange from two-dimensional frequency low range (horizontal and vertical low range in the upper left of the figure) to high range (lower right of the figure) in the two-dimensional frequency called zigzag scan in which the order of coefficients is as shown in (b). There is.

【００１２】前記ジグザグスキャンを行なうことによ
り、符号化回路４４では、例えば、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５（ｃ）の例か
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が連続して発生する確率が高くなり、前記ＥＯ
Ｂによる符号化データ量削減率が向上する。By performing the zigzag scan, the coding circuit 44 starts from the state where quantization is performed with the coarsest step width first, and sequentially from the beginning of the coefficient sequence until the data amount reaches the desired data amount. The step width should be fine. Further, from the example of FIG. 5C, the probability that 0s occur consecutively toward the end of the coefficient sequence in the block increases due to the zigzag scan,
The reduction rate of the encoded data amount by B is improved.

【００１３】以上説明したような従来の直交変換符号化
装置で、さらに圧縮率の向上や、高画質化を図ろうとし
た場合、ひとつの方法として、これまでの水平方向と垂
直方向のフレーム内２次元周波数領域におけるデータ量
削減方法を、フレーム間すなわち時間周波数方向領域を
含む３次元周波数領域にまで拡張する場合が考えられ
る。When the conventional orthogonal transform coding apparatus as described above is used to further improve the compression rate and the image quality, one method is to use the conventional horizontal and vertical intra-frame 2 It is conceivable that the data amount reduction method in the three-dimensional frequency domain is extended to the three-dimensional frequency domain including the inter-frame, that is, the time-frequency direction domain.

【００１４】これは、テレビジョン信号の時間方向すな
わちフレーム間の相関が大きいことを利用するもので、
時間方向周波数をいくつかの周波数領域に分割し、目に
付きやすい低周波成分ほど細かく量子化し、高周波成分
を粗く量子化することで、前記従来例と同様に視覚的な
画質劣化を生じさせないで時間方向の冗長成分を削除
し、従来よりもさらに符号化データ量を低減するもので
ある。This utilizes the fact that the correlation of the television signal in the time direction, that is, between frames is large.
By dividing the frequency in the time direction into several frequency regions, finely quantizing the low-frequency components that are more noticeable, and coarsely quantizing the high-frequency components, visual deterioration of image quality does not occur as in the conventional example. The redundant component in the time direction is deleted, and the amount of encoded data is further reduced as compared with the conventional technique.

【００１５】具体的方法としては、例えば２フレームを
ひとつの単位とし、まず前フレームと後フレームの同一
位置における画素間の和をとったものを和フレームと
し、差をとったものを差フレームとする。前記和フレー
ム及び差フレームは、それぞれ時間方向周波数領域での
低域成分及び高域成分に分離されたものに対応する。As a concrete method, for example, two frames are set as one unit, first the sum of the pixels at the same position of the previous frame and the subsequent frame is taken as the sum frame, and the difference is taken as the difference frame. To do. The sum frame and the difference frame respectively correspond to the low frequency component and the high frequency component separated in the time domain frequency domain.

【００１６】そしてそれぞれのフレームについて、前記
ブロック単位で直交変換を施し、和フレームのブロック
（和ブロック）及び和ブロックと同一位置関係の差フレ
ームのブロック（差ブロック）とのペアを新しい単位ブ
ロックとする。Each frame is subjected to orthogonal transformation in the block unit, and a pair of a sum frame block (sum block) and a sum frame and a difference frame block (difference block) having the same positional relationship as a new unit block. To do.

【００１７】差ブロック係数は和ブロック係数に比べて
一般的に係数の振幅が小さいので、まず和ブロック係数
を従来例と同様の順番でジグザグスキャンした後それに
続けて差ブロック係数をジグザグスキャンし、１６×２
個の係数列を得、前記係数列の前の方ほど細かいステッ
プ幅で量子化し、後ろの方ほど粗いステップ幅で量子化
すればよい。Since the difference block coefficient generally has smaller coefficient amplitude than the sum block coefficient, first, the sum block coefficient is zigzag scanned in the same order as in the conventional example, and then the difference block coefficient is zigzag scanned, 16x2
It suffices to obtain this coefficient sequence, quantize with a finer step width toward the front of the coefficient sequence, and quantize with a coarser step width toward the rear.

【００１８】[0018]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来の構成では、以下のような課題を有している。
一般的な動画像においては、量子化後前記したように平
均的には図６（ａ）に示すように、和ブロックの係数と
比較して差ブロックの係数は振幅が小さくなるが、和ブ
ロックの係数の高域成分に０値が発生する確率は高い。However, the conventional configuration as described above has the following problems.
In a general moving image, as described above, after quantization, on the average, as shown in FIG. 6A, the coefficient of the difference block has a smaller amplitude than the coefficient of the sum block. There is a high probability that a zero value will occur in the high frequency component of the coefficient of.

【００１９】さらに、画像内容の動きが激しい場合等、
フレーム間の差分値はより大きくなり、図６（ｂ）に示
すように、差ブロックの係数振幅は大きくなる。このと
き逆に撮像カメラの蓄積効果等により画像にボケが生
じ、和ブロックの高域係数の振幅は小さくなり、平均と
して０値が多く発生する。Furthermore, when the movement of the image contents is intense,
The difference value between frames becomes larger, and the coefficient amplitude of the difference block becomes larger as shown in FIG. 6B. At this time, conversely, the image is blurred due to the accumulation effect of the image pickup camera, the amplitude of the high frequency coefficient of the sum block becomes small, and many 0 values occur on average.

【００２０】上記のような場合、従来のスキャンの順番
では、和ブロック高域に発生する連続した０値に対し
て、ランレングス符号化は適用できるが、差ブロックの
高域に発生する連続した０値に対するような前記ＥＯＢ
処理は行なえず、連続的に発生した０値を効率よく符号
化できない。その結果として量子化ステップ幅を粗くし
なければならず、特に差ブロック係数すなわち時間方向
の情報を削り過ぎることとなり、画像の動きがガタガタ
と不連続になるジャーキネス等が生じ、視覚的に非常に
不自然なものとなる。In the above case, in the conventional scan order, run-length coding can be applied to continuous 0 values generated in the high range of the sum block, but continuous 0 values generated in the high range of the difference block. Said EOB as for zero value
Processing cannot be performed, and continuously generated 0 values cannot be efficiently coded. As a result, the quantization step width must be made coarse, and especially the difference block coefficient, that is, the information in the time direction is excessively cut, causing jerkiness and the like in which the motion of the image is rattling and discontinuous, and it is very visual. It will be unnatural.

【００２１】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、フ
レーム間符号化において、より効率的な画像データ圧縮
を行う直交変換符号化装置を提供することを目的とす
る。In view of the above problems of the prior art, it is an object of the present invention to provide an orthogonal transform coding device that performs more efficient image data compression in interframe coding.

【００２２】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題を解
決するものであって、連続するｎ（ｎ＝２、３、４、
…）フレームの映像信号を、フレーム間方向においてｎ
個の周波数領域に分離する時間方向周波数分離手段と、
前記ｎ個の周波数領域に分離した映像信号をそれぞれの
周波数領域毎に直交変換する直交変換手段と、前記直交
変換された変換係数を符号化するための係数並びに並べ
換える並べ換え手段と、前記並べ換え手段出力を可変長
符号化する符号化手段とを少なくとも備えている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is to solve the above-mentioned problem, in which consecutive n (n = 2, 3, 4,
…) The video signal of the frame is changed to n
A time-direction frequency separating means for separating the individual frequency regions,
Orthogonal transforming means for orthogonally transforming the video signals separated into the n frequency regions for each frequency domain, a coefficient for coding the transform coefficients subjected to the orthogonal transform and a rearranging means for rearranging, and the rearranging means. At least a coding means for variable-length coding the output is provided.

【００２３】また、連続するｎフレームの映像信号を、
フレーム間方向においてｎ個の周波数領域に分離する時
間方向周波数分離手段と、前記ｎ個の周波数領域に分離
した映像信号をそれぞれの周波数領域毎に直交変換する
直交変換手段と、前記直交変換された変換係数を符号化
するための係数並びに並べ換える並べ換え手段と、前記
並べ換え手段を制御する制御手段と、前記並べ換え手段
出力を可変長符号化する符号化手段とを少なくとも備え
ている。Further, the video signals of consecutive n frames are
The time-direction frequency separating means for separating into n frequency regions in the interframe direction, the orthogonal transforming means for orthogonally transforming the video signal separated into the n frequency regions for each frequency region, and the orthogonal transform. At least a coefficient for coding the transform coefficient and a rearrangement means for rearranging, a control means for controlling the rearrangement means, and an encoding means for variable-length encoding the output of the rearrangement means are provided.

【００２４】[0024]

【作用】本発明は前記した構成により、直交変換された
変換係数を符号化する際に、変換係数列をあらかじめ所
定の順序で並べ換えることで符号化効率を向上させ、画
像の圧縮率向上や画質改善を図ることができる。With the above-described structure, the present invention improves the coding efficiency by rearranging the transform coefficient sequence in a predetermined order when coding the transform coefficients that have been orthogonally transformed, and improves the image compression rate. Image quality can be improved.

【００２５】[0025]

【実施例】図１は本発明の第１の実施例における直交変
換符号化装置のブロック図である。本実施例では、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
する場合を考える。また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。1 is a block diagram of an orthogonal transform coding apparatus according to a first embodiment of the present invention. In the present embodiment, when two consecutive video signals are separated into two frequency regions by processing in the inter-frame (time) direction, the inter-frame sum and inter-frame difference between two consecutive frames are taken. think of. The unit pixel block for orthogonal transformation has a block size of 4 horizontal pixels and 4 vertical pixels.

【００２６】図１において、１１は本実施例の入力端
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はスキャン回
路、１６は量子化回路、１７は並べ換え回路、１８は符
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１２は、フレームメモリ１２１、加減算回路１
２２とで構成されるものとする。In FIG. 1, 11 is an input terminal of the present embodiment, 12 is a time direction frequency separation circuit, 13 is a multiplex circuit, 14 is an orthogonal transformation circuit, 15 is a scan circuit, 16 is a quantization circuit, and 17 is a rearrangement. A circuit, 18 is an encoding circuit, and 19 is an output terminal. Further, the time direction frequency separation circuit 12 includes a frame memory 121 and an addition / subtraction circuit 1.
22 and 22.

【００２７】以上のように構成されたこの実施例の直交
変換符号化装置において、以下その動作を説明する。The operation of the orthogonal transform coding apparatus of this embodiment constructed as described above will be described below.

【００２８】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では前記和
フレームと差フレームにおいて、直交変換を行う単位ブ
ロック毎に、和フレーム内のブロックと差フレーム内の
同一位置関係のブロックとのペアを新しい符号化ブロッ
ク（４画素×４画素×２）として出力する。The video signal input from the input terminal 11 is
In the time direction frequency separation circuit 12, the frame memory 121 delays the time by one frame, and the addition / subtraction circuit 12
In step 2, the sum and difference between the two frames are obtained, and the sum frame and the difference frame are obtained. In the multiplex circuit 13, a pair of a block in the sum frame and a block having the same positional relationship in the difference frame is paired with a new coding block (4 pixels × 4) for each unit block for orthogonal transformation in the sum frame and the difference frame. Output as pixel × 2).

【００２９】直交変換回路１４は前記符号化ブロックを
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、スキャン回路１５により、和ブ
ロック係数を低域から高域にジグザグスキャンした後、
それに続けて差ブロック係数をジグザグスキャンし、１
６×２個の直交変換係数列を得る。次に、量子化回路１
６で前記直交変換係数列の前の方ほど細かいステップ幅
で量子化し、後ろの方ほど荒いステップ幅で量子化す
る。量子化された前記直行変換係数列は、並べ換え回路
１７で係数列の順序を並べ換えられる。そして、並べ換
え回路１７出力の直交変換係数列は、符号化回路１８で
可変長符号を割り当てて所定の符号量に符号化され、符
号化データとして出力端子１９から出力される。The orthogonal transformation circuit 14 orthogonally transforms the coded block every 4 pixels × 4 pixels to obtain a block composed of orthogonal transformation coefficients. Next, after the sum block coefficient is zigzag-scanned from the low band to the high band by the scan circuit 15,
Following that, zigzag scan the difference block coefficient, and
Obtain a sequence of 6 × 2 orthogonal transform coefficients. Next, the quantization circuit 1
In 6, the quantization is performed with a finer step width toward the front of the orthogonal transform coefficient sequence, and with a coarser step width toward the rear. The quantized orthogonal transform coefficient sequence is rearranged in the order of the coefficient sequence by the rearrangement circuit 17. Then, the orthogonal transform coefficient string output from the rearrangement circuit 17 is assigned a variable length code in the encoding circuit 18 and encoded into a predetermined code amount, and is output from the output terminal 19 as encoded data.

【００３０】図３は並べ換え回路１７の動作を説明する
ための直交変換係数列の並べ換え順序を示すものであ
る。図３（ａ）に示す１６×２個の係数列に対して、図
３（ｂ）のように和ブロック高域係数と差ブロック低域
係数の順序を入れ換える。上記操作により、係数の０値
の発生確率を前記係数列の後ろほど高くすることにな
り、統計的に前記ＥＯＢによる符号化データ量削減率が
向上する。FIG. 3 shows the rearrangement order of the orthogonal transform coefficient sequence for explaining the operation of the rearrangement circuit 17. As for the 16 × 2 coefficient string shown in FIG. 3A, the order of the sum block high frequency coefficient and the difference block low frequency coefficient is exchanged as shown in FIG. 3B. By the above operation, the probability of occurrence of the 0 value of the coefficient is increased toward the rear of the coefficient sequence, and the rate of reduction of the encoded data amount by the EOB is statistically improved.

【００３１】以上のように、本実施例によれば、並べ換
え回路１７で直行変換係数列の順序を変更することで、
画像の圧縮率向上や、逆に符号化データ量削減率向上分
だけ前記係数列の量子化ステップ幅を細かくして画質改
善を図ることができる。As described above, according to this embodiment, the rearrangement circuit 17 changes the order of the orthogonal transform coefficient sequence,
It is possible to improve the image compression rate and, conversely, improve the image quality by making the quantization step width of the coefficient sequence finer by the amount of the encoded data amount reduction rate improvement.

【００３２】なお、本実施例において、時間軸方向周波
数分離回路１２をフレームメモリ１２１と加減算回路１
２２とで構成したが、入力映像信号を時間軸方向に周波
数分離できるものならどのようなものでもよく、サブバ
ンド符号化で用いられるＱＭＦ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ
Ｍｉｒｒｏｒ Ｆｉｌｔｅｒ）や、時間軸方向におい
ても直交変換を行なうものでもよい。In the present embodiment, the time axis direction frequency separation circuit 12 includes the frame memory 121 and the addition / subtraction circuit 1.
22. However, any device that can frequency-separate the input video signal in the time axis direction may be used, and QMF (Quadrature) used in subband coding may be used.
Mirror Filter) or the orthogonal transform may be performed in the time axis direction.

【００３３】また、スキャン回路１５、量子化回路１６
はそれぞれ独立の回路としたが、その機能を直交変換回
路１４に含めても本実施例の効果に何ら変わりはない。Further, the scan circuit 15 and the quantization circuit 16
Although each is an independent circuit, the effect of the present embodiment does not change even if the function is included in the orthogonal transformation circuit 14.

【００３４】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。図２は本発明の第２の実施例における直交変換符
号化装置のブロック図である。本実施例の場合も第１の
実施例と同様に、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場合を考える。また直交変換
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。Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a block diagram of an orthogonal transform coding apparatus according to the second embodiment of the present invention. Also in the case of the present embodiment, as in the first embodiment, two consecutive frame video signals are obtained by taking the sum of the frames and the difference between the two frames in the interframe (time) direction. Consider the case where the processing is performed by separating into two frequency regions. The unit pixel block for orthogonal transformation has a block size of 4 horizontal pixels and 4 vertical pixels.

【００３５】図２において、２０１は本実施例の入力端
子、２０２は時間方向周波数分離回路、２０３はマルチ
プレックス回路、２０４は直交変換回路、２０５はスキ
ャン回路、２０６は量子化回路、２０７は制御回路、２
０８は並べ換え回路、２０９は符号化回路、２１０は出
力端子である。また、時間方向周波数分離回路２０２
は、フレームメモリ２２１、加減算回路２２２とで構成
される。In FIG. 2, 201 is an input terminal of this embodiment, 202 is a time direction frequency separation circuit, 203 is a multiplex circuit, 204 is an orthogonal transformation circuit, 205 is a scan circuit, 206 is a quantization circuit, and 207 is a control. Circuit, 2
Reference numeral 08 is a rearrangement circuit, 209 is an encoding circuit, and 210 is an output terminal. Also, the time direction frequency separation circuit 202
Is composed of a frame memory 221 and an addition / subtraction circuit 222.

【００３６】以上のように構成されたこの実施例の直交
変換符号化装置において、以下その動作を説明する。The operation of the orthogonal transform coding apparatus of this embodiment constructed as above will be described below.

【００３７】入力端子２０１から入力された映像信号
は、フレームメモリ２２１で１フレームだけ時間遅延さ
れ、加減算回路２２２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２０３では前記和フレームと差フレームにおいて、
直交変換を行う単位ブロック毎に、和フレーム内のブロ
ックと差フレーム内の同一位置関係のブロックとのペア
を新しい符号化ブロック（４画素×４画素×２）として
出力する。直交変換回路２０４は前記符号化ブロックを
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、スキャン回路２０５により、和
ブロック係数を低域から高域にジグザグスキャンした
後、それに続けて差ブロック係数をジグザグスキャン
し、１６×２個の直交変換係数列を得る。次に、量子化
回路２０６で前記直交変換係数列の前の方ほど細かいス
テップ幅で量子化し、後ろの方ほど荒いステップ幅で量
子化する。量子化された前記直行変換係数は、並べ換え
回路２０８で係数列の順序を並べ換えられる。The video signal input from the input terminal 201 is delayed by one frame in the frame memory 221 and the addition and subtraction circuit 222 obtains the sum and difference between the two frames to obtain the sum frame and the difference frame. In the multiplex circuit 203, in the sum frame and the difference frame,
A pair of a block in the sum frame and a block having the same positional relationship in the difference frame is output as a new coded block (4 pixels × 4 pixels × 2) for each unit block on which orthogonal transformation is performed. The orthogonal transformation circuit 204 orthogonally transforms the coded block every 4 pixels × 4 pixels to obtain a block composed of orthogonal transformation coefficients. Next, the scan circuit 205 performs a zigzag scan on the sum block coefficient from the low frequency band to the high frequency band, and then performs a zigzag scan on the differential block coefficient to obtain a 16 × 2 orthogonal transform coefficient string. Next, in the quantizing circuit 206, quantization is performed with a finer step width toward the front of the orthogonal transform coefficient string and with a rougher step width toward the rear. The quantized orthogonal transform coefficients are rearranged in the order of coefficient sequences by the rearrangement circuit 208.

【００３８】このとき、制御回路２０７での検出結果に
よって並べ換え回路２０８での処理を切り換え、直交変
換係数列並べ換えの順序を変更する。At this time, the processing of the rearrangement circuit 208 is switched according to the detection result of the control circuit 207 to change the order of the orthogonal transform coefficient sequence rearrangement.

【００３９】制御回路２０７では、例えば入力端子２０
１入力または時間方向周波数分離回路２０２出力もしく
はマルチプレックス回路２０３出力等を入力信号とし、
前記入力信号より画像内容のフレーム間の動き量を検出
し、各符号化ブロックで動き量が所定の値以上の場合、
動画モードと判定し、この場合カメラの蓄積効果等で統
計的に直交変換係数列の和ブロック高域係数が小さくな
るので、並べ換え回路２０８では図３（ｂ）の順序で符
号化ブロック内の係数を並べ換えて出力する。一方、動
き量が所定の値以下の場合、静止画モードと判定し、図
３（ａ）のままの順序で係数を出力する。In the control circuit 207, for example, the input terminal 20
1 input or time direction frequency separation circuit 202 output or multiplex circuit 203 output etc. as an input signal,
The amount of motion between frames of the image content is detected from the input signal, and when the amount of motion is greater than or equal to a predetermined value in each coding block,
It is determined to be the moving image mode, and in this case, the sum block high-frequency coefficient of the orthogonal transform coefficient string is statistically reduced due to the accumulation effect of the camera and the like, so that the rearrangement circuit 208 in the order of FIG. Are rearranged and output. On the other hand, when the amount of movement is less than or equal to the predetermined value, the still image mode is determined, and the coefficients are output in the same order as in FIG.

【００４０】また、例えば、制御回路２０７入力を、直
交変換回路２０４出力またはスキャン回路２０５出力も
しくは量子化回路２０６出力等の直交変換係数とし、入
力された直交変換係数において、和ブロック高域係数値
に０が連続しているかどうかを検出し、０値が連続して
発生していれば、並べ換え回路２０８で図３（ｂ）の順
序で符号化ブロック内の係数を並べ換え、それ以外の場
合は係数並べ換えを行なうとかえって符号化データ量削
減率が低下するので、図３（ａ）のままの順序で係数を
出力する。Further, for example, the input of the control circuit 207 is an orthogonal transform coefficient such as the output of the orthogonal transform circuit 204, the output of the scan circuit 205 or the output of the quantization circuit 206, and in the input orthogonal transform coefficient, the sum block high frequency coefficient value It is detected whether or not 0s are consecutive, and if 0 values are consecutively generated, the rearrangement circuit 208 rearranges the coefficients in the coding block in the order of FIG. 3B, and in other cases. When the coefficient rearrangement is performed, the coded data amount reduction rate decreases, so the coefficients are output in the same order as in FIG.

【００４１】上記並べ換え回路２０８での操作により、
係数の０値の発生確率を前記係数列の後ろほど高くする
ことになり、統計的に前記ＥＯＢによる符号化データ量
削減率が向上する。By the operation in the rearrangement circuit 208,
The probability of occurrence of a zero value of the coefficient is increased toward the rear of the coefficient sequence, and the rate of reduction of the encoded data amount by the EOB is statistically improved.

【００４２】そして、並べ換え回路２０８出力の直交変
換係数列は、符号化回路２０９で可変長符号を割り当て
て所定の符号量に符号化され、符号化データとして出力
端子２１０から出力される。Then, the orthogonal transformation coefficient string output from the rearrangement circuit 208 is assigned a variable length code in the encoding circuit 209, encoded into a predetermined code amount, and output from the output terminal 210 as encoded data.

【００４３】以上のように、本実施例によれば、並べ換
え回路２０８で直行変換係数列の順序を変更すること
で、画像の圧縮率向上や、逆に符号化データ量削減率向
上分だけ前記係数列の量子化ステップ幅を細かくして画
質改善を図ることができる。また、制御回路２０７を設
けて並べ換え回路２０８での係数並べ換え順序を適応的
に切り換えることで、直交変換係数の実体に即してより
効率よくデータ削減率を向上させることができる。As described above, according to the present embodiment, the rearrangement circuit 208 changes the order of the orthogonal transform coefficient sequences to improve the image compression rate and, conversely, to the encoded data amount reduction rate. It is possible to improve the image quality by making the quantization step width of the coefficient string fine. Further, by providing the control circuit 207 and adaptively switching the coefficient rearrangement order in the rearrangement circuit 208, the data reduction rate can be improved more efficiently in accordance with the substance of the orthogonal transform coefficient.

【００４４】さらに、制御回路２０７での検出結果によ
り、並べ換え回路２０８で並べ換える係数の個数を適応
的に何通りかに場合分けすれば、よりいっそう効率よく
データ削減率を向上させることができる。Further, if the number of coefficients to be rearranged by the rearrangement circuit 208 is adaptively divided according to the detection result of the control circuit 207, the data reduction rate can be improved more efficiently.

【００４５】なお、本実施例において、時間軸方向周波
数分離回路２０２をフレームメモリ２２１と加減算回路
２２２とで構成したが、入力映像信号を時間軸方向に周
波数分離できるものならどのようなものでもよく、サブ
バンド符号化で用いられるＱＭＦ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒ
ｅ Ｍｉｒｒｏｒ Ｆｉｌｔｅｒ）や、時間軸方向にお
いても直交変換を行なうものでもよい。In this embodiment, the time-axis direction frequency separation circuit 202 is composed of the frame memory 221 and the addition / subtraction circuit 222, but any circuit that can frequency-separate the input video signal in the time axis direction may be used. , QMF (Quadratur) used in subband coding
e Mirror Filter) or the orthogonal transformation may be performed also in the time axis direction.

【００４６】また、スキャン回路２０５、量子化回路２
０６はそれぞれ独立の回路としたが、その機能を直交変
換回路２０４に含めても本実施例の効果に何ら変わりは
ない。Further, the scan circuit 205 and the quantization circuit 2
Although 06 are independent circuits, the effect of this embodiment does not change even if the function is included in the orthogonal transformation circuit 204.

【００４７】本発明の第１及び第２の実施例ともに、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
理する場合について説明したが、連続するｎ（ｎ＝２、
３、４、…）フレームの映像信号の場合においても、並
べ換え回路１７および２０８での直交変換係数列の並べ
換えを、直交変換係数の０値発生確率が直交変換係数列
の後ろほど大きくなるようにすればよい。In both the first and second embodiments of the present invention, the video signal of two consecutive frames is calculated in the inter-frame (time) direction by the inter-frame sum and inter-frame difference between two consecutive frames. Although the case where the processing is performed separately in two frequency regions has been described, continuous n (n = 2,
Also in the case of video signals of 3, 4, ...) Frames, rearrangement of the orthogonal transform coefficient sequences in the rearrangement circuits 17 and 208 is performed such that the probability of occurrence of a zero value of the orthogonal transform coefficients becomes larger behind the orthogonal transform coefficient sequence. do it.

【００４８】また時間軸方向周波数の分離を、フレーム
間の和及び差を取ることで実現したが、フレーム間和と
差でなくフレーム内とフレーム間差としても本実施例の
効果には変わりない。Further, the separation of the frequency in the time axis direction is realized by taking the sum and the difference between the frames, but the effect of this embodiment is not changed even if the difference between the intra-frame and the inter-frame is used instead of the inter-frame sum and the difference. ..

【００４９】また、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。また、直交変換の
方式はＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒ
ａｎｓｆｏｒｍ）やアダマール変換等どのようなもので
もよい。Also, the block signal to be orthogonally transformed is 4 ×
The block size is 4 pixels, but 8x8 pixels or 16x
A block size of 16 pixels may be used. Further, the method of orthogonal transform is DCT (Discrete Cosine Tr
(form) or Hadamard transform may be used.

【００５０】並べ換え回路１７および２０８での並べ換
える係数の個数については特に具体的値を示さなかった
が、一般的な画像に対する実験値を用いれば平均として
十分本実施例の効果が得られる。Although no specific value is shown for the number of coefficients to be rearranged in the rearranging circuits 17 and 208, the effect of this embodiment can be sufficiently obtained on the average by using an experimental value for a general image.

【００５１】また、マルチプレックス回路１３および２
０３で和ブロックと差ブロックのペアを作って処理する
としたが、和ブロックと差ブロックとを処理する回路を
別々に設ければ、特にマルチプレックス回路１３および
２０３は必要ない。Further, the multiplex circuits 13 and 2
In 03, a pair of a sum block and a difference block is created and processed. However, if circuits for processing the sum block and the difference block are separately provided, the multiplex circuits 13 and 203 are not necessary.

【００５２】[0052]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば直交変換
された変換係数を符号化する際に、変換係数の順序をあ
らかじめ所定の順序で並べ換えることで、符号化効率向
上や画質改善を図ることができる。また、変換係数の並
べ換えは符号化ブロック単位であり、追加回路規模は非
常に小さくて済み、その実用的効果は大きい。As described above, according to the present invention, when the transform coefficients that have been orthogonally transformed are coded, the order of the transform coefficients is rearranged in a predetermined order in advance to improve the coding efficiency and the image quality. Can be planned. Further, the rearrangement of the transform coefficients is performed in units of coding blocks, the additional circuit scale is very small, and its practical effect is great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の第１の実施例における直交変換符号化
装置のブロック図FIG. 1 is a block diagram of an orthogonal transform coding device according to a first embodiment of the present invention.

【図２】本発明の第２の実施例における直交変換符号化
装置のブロック図FIG. 2 is a block diagram of an orthogonal transform coding device according to a second embodiment of the present invention.

【図３】（ａ）は第１及び第２の実施例の変換係数の並
べ換え順序を示す並べ換え図 （ｂ）は第１及び第２の実施例の変換係数の並べ換え順
序を示す並べ換え図FIG. 3A is a rearrangement diagram showing a rearrangement order of transform coefficients of the first and second embodiments, and FIG. 3B is a rearrangement diagram showing a rearrangement order of transform coefficients of the first and second embodiments.

【図４】従来の直交変換符号化装置のブロック図FIG. 4 is a block diagram of a conventional orthogonal transform encoding device.

【図５】（ａ）は従来例の動作を説明するための説明図 （ｂ）は従来例の動作を説明するための説明図 （ｃ）は従来例の動作を説明するための説明図5A is an explanatory diagram for explaining the operation of the conventional example. FIG. 5B is an explanatory diagram for explaining the operation of the conventional example. FIG. 5C is an explanatory diagram for explaining the operation of the conventional example.

【図６】（ａ）は従来例のブロックの変換係数の値の分
布図 （ｂ）は従来例のブロックの変換係数の値の分布図FIG. 6A is a distribution diagram of conversion coefficient values of a conventional block, and FIG. 6B is a distribution diagram of conversion coefficient values of a conventional block.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１２ 時間方向周波数分離回路 １２１ フレームメモリ １２２ 加減算回路 １３ マルチプレックス回路 １４ 直交変換回路 １５ スキャン回路 １６ 量子化回路 １７ 並べ換え回路 １８ 符号化回路 ２０２ 時間方向周波数分離回路 ２０３ マルチプレックス回路 ２０４ 直交変換回路 ２０５ スキャン回路 ２０６ 量子化回路 ２０７ 制御回路 ２０８ 並べ換え回路 ２０９ 符号化回路 ２２１ フレームメモリ ２２２ 加減算回路 12 time direction frequency separation circuit 121 frame memory 122 addition / subtraction circuit 13 multiplex circuit 14 orthogonal transformation circuit 15 scan circuit 16 quantization circuit 17 rearrangement circuit 18 encoding circuit 202 time direction frequency separation circuit 203 multiplex circuit 204 orthogonal transformation circuit 205 scan Circuit 206 Quantization circuit 207 Control circuit 208 Reordering circuit 209 Encoding circuit 221 Frame memory 222 Addition / subtraction circuit

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】連続するｎ（ｎ＝２、３、４、…）フレー
ムの映像信号を、フレーム間方向においてｎ個の周波数
領域に分離する時間方向周波数分離手段と、前記ｎ個の
周波数領域に分離した映像信号をそれぞれの周波数領域
において複数画素単位の画素ブロックに分割し、前記画
素ブロック毎に直交変換を行なう直交変換手段と、前記
直交変換された変換係数を符号化するための係数並びに
並べ換える並べ換え手段と、前記並べ換え手段出力を可
変長符号化する符号化手段とを少なくとも備えたことを
特徴とする直交変換符号化装置。1. A time direction frequency separation means for separating video signals of consecutive n (n = 2, 3, 4, ...) Frames into n frequency regions in the interframe direction, and the n frequency regions. The video signal separated into two is divided into pixel blocks of a plurality of pixel units in each frequency domain, and orthogonal transformation means for performing an orthogonal transformation for each pixel block, a coefficient for encoding the orthogonal transformation coefficient, and An orthogonal transform coding apparatus comprising at least a rearranging means for rearranging and an encoding means for variable-length encoding the output of the rearranging means. 【請求項２】ｎ＝２であり、時間方向周波数分離手段
は、フレームメモリと加減算手段とからなり、連続する
２フレームの映像信号の前フレームと後フレームとの和
と差を取ることを特徴とする請求項１記載の直交変換符
号化装置。2. n = 2, and the time-direction frequency separating means is composed of a frame memory and an adding / subtracting means, and takes the difference between the sum of the preceding frame and the succeeding frame of two consecutive video signals. The orthogonal transform encoding device according to claim 1. 【請求項３】連続するｎ（ｎ＝２、３、４、…）フレー
ムの映像信号を、フレーム間方向においてｎ個の周波数
領域に分離する時間方向周波数分離手段と、前記ｎ個の
周波数領域に分離した映像信号をそれぞれの周波数領域
において複数画素単位の画素ブロックに分割し、前記画
素ブロック毎に直交変換を行なう直交変換手段と、前記
直交変換された変換係数を符号化するための係数並びに
並べ換える並べ換え手段と、前記並べ換え手段の処理を
制御する制御手段と、前記並べ換え手段出力を可変長符
号化する符号化手段とを少なくとも備えたことを特徴と
する直交変換符号化装置。3. A time direction frequency separation means for separating video signals of consecutive n (n = 2, 3, 4, ...) Frames into n frequency regions in the interframe direction, and the n frequency regions. The video signal separated into two is divided into pixel blocks of a plurality of pixel units in each frequency domain, and orthogonal transformation means for performing an orthogonal transformation for each pixel block, a coefficient for encoding the orthogonal transformation coefficient, and An orthogonal transform coding apparatus comprising at least a sorting means for sorting, a control means for controlling the processing of the sorting means, and a coding means for variable-length coding the output of the sorting means. 【請求項４】ｎ＝２であり、時間方向周波数分離手段
は、フレームメモリと加減算手段とからなり、連続する
２フレームの映像信号の前フレームと後フレームとの和
と差を取ることを特徴とする請求項３記載の直交変換符
号化装置。4. When n = 2, the time-direction frequency separating means comprises a frame memory and an adding / subtracting means, and takes the difference between the sum of the preceding frame and the succeeding frame of two consecutive video signals. The orthogonal transform encoding device according to claim 3. 【請求項５】制御手段入力は映像信号であることを特徴
とする請求項３記載の直交変換符号化装置。5. The orthogonal transform coding apparatus according to claim 3, wherein the control means input is a video signal. 【請求項６】制御手段入力は直交変換手段出力であるこ
とを特徴とする請求項３記載の直交変換符号化装置。6. The orthogonal transform coding apparatus according to claim 3, wherein the control means input is an orthogonal transform means output.