JPH06284412A - 画像信号符号化方法および画像信号符号化装置、画像信号復号化方法および画像信号復号化装置、ならびに画像信号記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像データを量子化する場合に用いるウェイ
ティングマトリックスを符号化して伝送する場合に、そ
のデータ量を減少させる。 【構成】 デジタル画像データを量子化する際に用いら
れる位置（０，０）乃至（７，７）の６４個のウェイテ
ィング係数を伝送するのに、最初のウェイティング係数
（０，０）をＭビットのデータとしてそのまま伝送し、
それに続くウェイティング係数は、その前のウェイティ
ング係数との差分データとして、これをＮ（Ｍ＞Ｎ）ビ
ットのデータとしてジグザグスキャンにより伝送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、動画像信号を、例えば
光磁気ディスクや磁気テープなどの記録媒体に記録し、
これを再生してディスプレイなどに表示したり、テレビ
会議システム、テレビ電話システム、放送用機器など、
動画像信号を伝送路を介して送信側から受信側に伝送
し、受信側において、これを受信し、表示する場合など
に用いて好適な画像信号符号化方法および画像信号符号
化装置、画像信号復号化方法および画像信号復号化装
置、ならび画像信号記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、テレビ会議システム、テレビ電
話システムなどのように、動画像信号を遠隔地に伝送す
るシステムにおいては、伝送路を効率良く利用するた
め、映像信号のライン相関やフレーム間相関を利用し
て、画像信号を圧縮符号化するようになされている。

【０００３】即ち、画像信号は、例えばＤＣＴ（離散コ
サイン変換）処理された後、所定のウェイティングマト
リックスを用いて量子化される。このウェイティングマ
トリックスは、ＤＣＴ処理が、通常８×８画素のマクロ
ブロック単位で行われるため、８×８個のマトリックス
状に配置されたウェイティング係数により構成されてい
る。ＤＣＴ係数に、このウェイティング係数を乗算して
量子化することにより、より効率的な符号化が可能とな
る。

【０００４】このウェイティングマトリックスは、情報
量や画質の制御のため、エンコーダ側において必要に応
じて変更する場合がある。伝送されてきたデータをデコ
ーダ側において逆量子化するとき、エンコーダ側におい
て用いたウェイティングマトリックスと同一のウェイテ
ィングマトリックスが必要となる。このため、ウェイテ
ィングマトリックスを変更した場合においては、このウ
ェイティングマトリックスも、エンコーダ側からデコー
ダ側に伝送するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このウェイ
ティングマトリックスには、イントラマクロブロック用
とインターマクロブロック用の２種類がある。それぞれ
のウェイティングマトリックスは、６４個（＝８×８）
のウェイティング係数を有しており、各ウェイティング
係数がそれぞれ８ビットのデータで表される場合、イン
トラ用とインター用のウェイティングマトリックスを伝
送すると、合計１０２４（＝８×６４×２）ビットのデ
ータ量となる。このため、ウェイティングマトリックス
を頻繁に変更すると、その分だけ本来の画像データを伝
送することができなくなってしまう課題があった。

【０００６】しかしながら、例えばテレビジョン放送に
おいて、画像信号を圧縮して伝送するような場合、任意
の時刻において、所定のチャンネルを受信し、受信した
データを確実に逆量子化するには、そのウェイティング
マトリックスを、任意の時刻において検知できなければ
ならない。このためには、ウェイティングマトリックス
は、比較的頻繁に伝送するようにするのが好ましい。

【０００７】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、ウェイティングマトリックスの伝送量を減
らすことができるようにするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の画像信
号符号化方法は、画像信号を所定の予測画像信号を用い
て符号化し、符号化された信号に所定の演算を施し、演
算により得られた信号を、所定のウェイティングマトリ
ックスを用いて量子化し、量子化した信号を可変長符号
化する画像信号符号化方法において、ウェイティングマ
トリックスの最初のウェイティング係数を完全なＭビッ
トのデータとして伝送し、その後に続くウェイティング
係数は、１つ前のウェイティング係数からの差分を演算
し、差分を、Ｍビットより小さいＮビットのデータとし
て伝送することを特徴とする。

【０００９】ウェイティングマトリックスの各ウェイテ
ィング係数は、ジグザグスキャン、水平方向のスキャ
ン、または縦方向のスキャンの順番に伝送することがで
きる。また、差分のビット精度を伝送するようにするこ
とができる。さらに、この差分は、例えばゼロラン方式
の可変長符号として伝送することができる。

【００１０】請求項８に記載の画像信号符号化方法は、
画像信号を所定の予測画像信号を用いて符号化し、符号
化された信号に所定の演算を施し、演算により得られた
信号を、所定のウェイティングマトリックスを用いて量
子化し、量子化した信号を可変長符号化する画像信号符
号化方法において、ウェイティングマトリックスの各ウ
ェイティング係数とデフォルト値との差分を演算し、差
分を、符号化して伝送することを特徴とする。

【００１１】この差分は、Ｎビットの固定長に符号化し
て伝送したり、ゼロラン方式により符号化して伝送する
ことができる。

【００１２】これらの画像信号符号化方法を画像信号符
号化装置に応用することができる。

【００１３】請求項１２に記載の画像信号復号化方法
は、可変長符号化された画像信号を復号化し、復号化さ
れた信号を、伝送されてきた所定のウェイティングマト
リックスを用いて逆量子化し、逆量子化した信号に、符
号化時における場合と逆の所定の演算を施し、演算され
た信号を、所定の予測画像信号を用いて復号化する画像
信号復号化方法において、伝送されてきたウェイティン
グマトリックスの最初のウェイティング係数を完全なＭ
ビットのデータとして復号し、その後に続くウェイティ
ング係数は、１つ前のウェイティング係数と加算するこ
とで復号することを特徴とする。

【００１４】ウェイティング係数を、ジグザグスキャン
の順番に配置したり、水平方向に順番に配置したり、あ
るいは、縦方向に順番に配置して、ウェイティングマト
リックスを生成することができる。また、最初のウェイ
ティング係数に続くウェイティング係数のビット精度
を、伝送されてくるビット精度を復号して特定すること
ができる。

【００１５】請求項１７に記載の画像信号復号化方法
は、可変長符号化された画像信号を復号化し、復号化さ
れた信号を、伝送されてきた所定のウェイティングマト
リックスを用いて逆量子化し、逆量子化した信号に、符
号化時における場合と逆の所定の演算を施し、演算され
た信号を、所定の予測画像信号を用いて復号化する画像
信号復号化方法において、伝送されてきたウェイティン
グマトリックスとデフォルト値との差分を、デフォルト
値に加算することで、ウェイティングマトリックスを生
成することを特徴とする。

【００１６】これらの画像信号復号化方法は、画像信号
復号化装置に応用することができる。

【００１７】また、上記した画像信号符号化方法を用い
て、画像信号記録媒体にデータを記録するようにするこ
とができる。

【００１８】

【作用】本発明の画像信号符号化方法においては、ウェ
イティング係数が、１つ前のウェイティング係数からの
差分として伝送されるか、あるいは、所定のデフォルト
値との差分として伝送される。従って、ウェイティング
マトリックスを伝送するのに必要なデータ量を減少させ
ることができる。

【００１９】従って、差分を、１つ前のウェイティング
係数と加算するか、所定のデフォルト値と加算すること
で、迅速に画像信号を逆量子化することが可能となる。

【００２０】

【実施例】画像信号は、ライン相関やフレーム相関を利
用して符号化される。

【００２１】ライン相関を利用すると、画像信号を、例
えばＤＣＴ（離散コサイン変換）処理するなどして圧縮
することができる。

【００２２】また、フレーム間相関を利用すると、画像
信号をさらに圧縮して符号化することが可能となる。例
えば図１に示すように、時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３におい
て、フレーム画像ＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３がそれぞれ発
生しているとき、フレーム画像ＰＣ１とＰＣ２の画像信
号の差を演算して、ＰＣ１２を生成し、また、フレーム
画像ＰＣ２とＰＣ３の差を演算して、ＰＣ２３を生成す
る。通常、時間的に隣接するフレームの画像は、それ程
大きな変化を有していないため、両者の差を演算する
と、その差分信号は小さな値のものとなる。そこで、こ
の差分信号を符号化すれば、符号量を圧縮することがで
きる。

【００２３】しかしながら、差分信号のみを伝送したの
では、元の画像を復元することができない。そこで、各
フレームの画像を、Ｉピクチャ、ＰピクチャまたはＢピ
クチャの３種類のピクチャのいずれかのピクチャとし、
画像信号を圧縮符号化するようにしている。

【００２４】即ち、例えば図２に示すように、フレーム
Ｆ１乃至Ｆ１７までの１７フレームの画像信号をグルー
プオブピクチャとし、処理の１単位とする。そして、そ
の先頭のフレームＦ１の画像信号はＩピクチャとして符
号化し、第２番目のフレームＦ２はＢピクチャとして、
また第３番目のフレームＦ３はＰピクチャとして、それ
ぞれ処理する。以下、第４番目以降のフレームＦ４乃至
Ｆ１７は、ＢピクチャまたはＰピクチャとして交互に処
理する。

【００２５】Ｉピクチャの画像信号としては、その１フ
レーム分の画像信号をそのまま伝送する。これに対し
て、Ｐピクチャの画像信号としては、基本的には、図２
（Ａ）に示すように、それより時間的に先行するＩピク
チャまたはＰピクチャの画像信号からの差分を伝送す
る。さらにＢピクチャの画像信号としては、基本的に
は、図２（Ｂ）に示すように、時間的に先行するフレー
ムまたは後行するフレームの両方の平均値からの差分を
求め、その差分を符号化する。

【００２６】図３は、このようにして、動画像信号を符
号化する方法の原理を示している。同図に示すように、
最初のフレームＦ１はＩピクチャとして処理されるた
め、そのまま伝送データＦ１Ｘとして伝送路に伝送され
る（画像内符号化）。これに対して、第２のフレームＦ
２は、Ｂピクチャとして処理されるため、時間的に先行
するフレームＦ１と、時間的に後行するフレームＦ３の
平均値との差分が演算され、その差分が伝送データＦ２
Ｘとして伝送される。

【００２７】但し、このＢピクチャとしての処理は、さ
らに細かく説明すると、４種類存在する。その第１の処
理は、元のフレームＦ２のデータをそのまま伝送データ
Ｆ２Ｘとして伝送するものであり（ＳＰ１）（イントラ
符号化）、Ｉピクチャにおける場合と同様の処理とな
る。第２の処理は、時間的に後のフレームＦ３からの差
分を演算し、その差分（ＳＰ２）を伝送するものである
（後方予測符号化）。第３の処理は、時間的に先行する
フレームＦ１との差分（ＳＰ３）を伝送するものである
（前方予測符号化）。さらに第４の処理は、時間的に先
行するフレームＦ１と後行するフレームＦ３の平均値と
の差分（ＳＰ４）を生成し、これを伝送データＦ２Ｘと
して伝送するものである（両方向予測符号化）。

【００２８】この４つの方法のうち、伝送データが最も
少なくなる方法が採用される。

【００２９】尚、差分データを伝送するとき、差分を演
算する対象となるフレームの画像（予測画像）との間の
動きベクトルｘ１（フレームＦ１とＦ２の間の動きベク
トル）（前方予測の場合）、もしくはｘ２（フレームＦ
３とＦ２の間の動きベクトル）（後方予測の場合）、ま
たはｘ１とｘ２の両方（両方向予測の場合）が、差分デ
ータとともに伝送される。

【００３０】また、ＰピクチャのフレームＦ３は、時間
的に先行するフレームＦ１を予測画像として、このフレ
ームとの差分信号（ＳＰ３）と、動きベクトルｘ３が演
算され、これが伝送データＦ３Ｘとして伝送される（前
方予測符号化）。あるいはまた、元のフレームＦ３のデ
ータがそのまま伝送データＦ３Ｘとして伝送される（Ｓ
Ｐ１）（イントラ符号化）。いずれの方法により伝送さ
れるかは、Ｂピクチャにおける場合と同様に、伝送デー
タがより少なくなる方が選択される。

【００３１】図４は、上述した原理に基づいて、動画像
信号を符号化して伝送し、これを復号化する装置の構成
例を示している。符号化装置１は、入力された映像信号
を符号化し、伝送路としての記録媒体３に伝送するよう
になされている。そして、復号化装置２は、記録媒体３
に記録された信号を再生し、これを復号して出力するよ
うになされている。

【００３２】符号化装置１においては、入力された映像
信号が前処理回路１１に入力され、そこで輝度信号と色
信号（この例の場合、色差信号）が分離され、それぞれ
Ａ／Ｄ変換器１２，１３でＡ／Ｄ変換される。Ａ／Ｄ変
換器１２，１３によりＡ／Ｄ変換されてデジタル信号と
なった映像信号は、フレームメモリ１４に供給され、記
憶される。フレームメモリ１４は、輝度信号を輝度信号
フレームメモリ１５に、また、色差信号を色差信号フレ
ームメモリ１６に、それぞれ記憶させる。

【００３３】フォーマット変換回路１７は、フレームメ
モリ１４に記憶されたフレームフォーマットの信号を、
ブロックフォーマットの信号に変換する。即ち、図５に
示すように、フレームメモリ１４に記憶された映像信号
は、１ライン当りＨドットのラインがＶライン集められ
たフレームフォーマットのデータとされている。フォー
マット変換回路１７は、この１フレームの信号を、１６
ラインを単位としてＭ個のスライスに区分する。そし
て、各スライスは、Ｍ個のマクロブロックに分割され
る。各マクロブロックは、１６×１６個の画素（ドッ
ト）に対応する輝度信号により構成され、この輝度信号
は、さらに８×８ドットを単位とするブロックＹ［１］
乃至Ｙ［４］に区分される。そして、この１６×１６ド
ットの輝度信号には、８×８ドットのＣｂ信号と、８×
８ドットのＣｒ信号が対応される。

【００３４】このように、ブロックフォーマットに変換
されたデータは、フォーマット変換回路１７からエンコ
ーダ１８に供給され、ここでエンコード（符号化）が行
われる。その詳細については、図６を参照して後述す
る。

【００３５】エンコーダ１８によりエンコードされた信
号は、ビットストリームとして伝送路に出力され、例え
ば記録媒体３に記録される。

【００３６】記録媒体３より再生されたデータは、復号
化装置２のデコーダ３１に供給され、デコードされる。
デコーダ３１の詳細については、図９を参照して後述す
る。

【００３７】デコーダ３１によりデコードされたデータ
は、フォーマット変換回路３２に入力され、ブロックフ
ォーマットからフレームフォーマットに変換される。そ
して、フレームフォーマットの輝度信号は、フレームメ
モリ３３の輝度信号フレームメモリ３４に供給され、記
憶され、色差信号は色差信号フレームメモリ３５に供給
され、記憶される。輝度信号フレームメモリ３４と色差
信号フレームメモリ３５より読み出された輝度信号と色
差信号は、Ｄ／Ａ変換器３６と３７によりそれぞれＤ／
Ａ変換され、後処理回路３８に供給され、合成される。
そして、図示せぬ例えばＣＲＴなどのディスプレイに出
力され、表示される。

【００３８】次に図６を参照して、エンコーダ１８の構
成例について説明する。

【００３９】符号化されるべき画像データは、マクロブ
ロック単位で動きベクトル検出回路５０に入力される。
動きベクトル検出回路５０は、予め設定されている所定
のシーケンスに従って、各フレームの画像データを、Ｉ
ピクチャ、Ｐピクチャ、またはＢピクチャとして処理す
る。シーケンシャルに入力される各フレームの画像を、
Ｉ，Ｐ，Ｂのいずれのピクチャとして処理するかは、予
め定められている（例えば、図２に示したように、フレ
ームＦ１乃至Ｆ１７により構成されるグループオブピク
チャが、Ｉ，Ｂ，Ｐ，Ｂ，Ｐ，・・・Ｂ，Ｐとして処理
される）。

【００４０】Ｉピクチャとして処理されるフレーム（例
えばフレームＦ１）の画像データは、動きベクトル検出
回路５０からフレームメモリ５１の前方原画像部５１ａ
に転送、記憶され、Ｂピクチャとして処理されるフレー
ム（例えばフレームＦ２）の画像データは、参照原画像
部５１ｂに転送、記憶され、Ｐピクチャとして処理され
るフレーム（例えばフレームＦ３）の画像データは、後
方原画像部５１ｃに転送、記憶される。

【００４１】また、次のタイミングにおいて、さらにＢ
ピクチャ（フレームＦ４）またはＰピクチャ（フレーム
Ｆ５）として処理すべきフレームの画像が入力されたと
き、それまで後方原画像部５１ｃに記憶されていた最初
のＰピクチャ（フレームＦ３）の画像データが、前方原
画像部５１ａに転送され、次のＢピクチャ（フレームＦ
４）の画像データが、参照原画像部５１ｂに記憶（上書
き）され、次のＰピクチャ（フレームＦ５）の画像デー
タが、後方原画像部５１ｃに記憶（上書き）される。こ
のような動作が順次繰り返される。

【００４２】フレームメモリ５１に記憶された各ピクチ
ャの信号は、そこから読み出され、予測モード切り替え
回路５２において、フレーム予測モード処理、またはフ
ィールド予測モード処理が行なわれる。さらにまた予測
判定回路５４の制御の下に、演算部５３において、画像
内予測、前方予測、後方予測、または両方向予測の演算
が行なわれる。これらの処理のうち、いずれの処理を行
なうかは、予測誤差信号（処理の対象とされている参照
画像と、これに対する予測画像との差分）に対応して決
定される。このため、動きベクトル検出回路５０は、こ
の判定に用いられる予測誤差信号の絶対値和（自乗和で
もよい）を生成する。

【００４３】ここで、予測モード切り替え回路５２にお
けるフレーム予測モードとフィールド予測モードについ
て説明する。

【００４４】フレーム予測モードが設定された場合にお
いては、予測モード切り替え回路５２は、動きベクトル
検出回路５０より供給される４個の輝度ブロックＹ
［１］乃至Ｙ［４］を、そのまま後段の演算部５３に出
力する。即ち、この場合においては、図７（Ａ）に示す
ように、各輝度ブロックに奇数フィールド（第１のフィ
ールド）のラインのデータと、偶数フィールド（第２の
フィールド）のラインのデータとが混在した状態となっ
ている。このフレーム予測モードにおいては、４個の輝
度ブロック（マクロブロック）を単位として予測が行わ
れ、４個の輝度ブロックに対して１個の動きベクトルが
対応される。

【００４５】これに対して、予測モード切り替え回路５
２は、フィールド予測モードにおいては、図７（Ａ）に
示す構成で動きベクトル検出回路５０より入力される信
号を、図７（Ｂ）に示すように、４個の輝度ブロックの
うち、輝度ブロックＹ［１］とＹ［２］を、例えば奇数
フィールドのラインのドットによりのみ構成させ、他の
２個の輝度ブロックＹ［３］とＹ［４］を、偶数フィー
ルドのラインのデータにより構成させて、演算部５３に
出力する。この場合においては、２個の輝度ブロックＹ
［１］とＹ［２］に対して、１個の動きベクトルが対応
され、他の２個の輝度ブロックＹ［３］とＹ［４］に対
して、他の１個の動きベクトルが対応される。

【００４６】動きベクトル検出回路５０は、フレーム予
測モードにおける予測誤差の絶対値和と、フィールド予
測モードにおける予測誤差の絶対値和を、予測モード切
り替え回路５２に出力する。予測モード切り替え回路５
２は、フレーム予測モードとフィールド予測モードにお
ける予測誤差の絶対値和を比較し、その値が小さい予測
モードに対応する処理を施して、データを演算部５３に
出力する。

【００４７】但し、このような処理は、実際には動きベ
クトル検出回路５０で行われる。即ち、動きベクトル検
出回路５０は、決定されたモードに対応する構成の信号
を予測モード切り替え回路５２に出力し、予測モード切
り替え回路５２は、その信号を、そのまま後段の演算部
５３に出力する。

【００４８】尚、色差信号は、フレーム予測モードの場
合、図７（Ａ）に示すように、奇数フィールドのライン
のデータと偶数フィールドのラインのデータとが混在す
る状態で、演算部５３に供給される。また、フィールド
予測モードの場合、図７（Ｂ）に示すように、各色差ブ
ロックＣｂ，Ｃｒの上半分（４ライン）が、輝度ブロッ
クＹ［１］，Ｙ［２］に対応する奇数フィールドの色差
信号とされ、下半分（４ライン）が、輝度ブロックＹ
［３］，Ｙ［４］に対応する偶数フィールドの色差信号
とされる。

【００４９】また、動きベクトル検出回路５０は、次の
ようにして、予測判定回路５４において、画像内予測、
前方予測、後方予測、または両方向予測のいずれの予測
を行なうかを決定するための予測誤差の絶対値和を生成
する。

【００５０】即ち、画像内予測の予測誤差の絶対値和と
して、参照画像のマクロブロックの信号Ａijの和ΣＡij
の絶対値|ΣＡij|と、マクロブロックの信号Ａijの絶対
値|Ａij|の和Σ|Ａij|の差を求める。また、前方予測の
予測誤差の絶対値和として、参照画像のマクロブロック
の信号Ａijと、予測画像のマクロブロックの信号Ｂijの
差Ａij−Ｂijの絶対値|Ａij−Ｂij|の和Σ|Ａij−Ｂij|
を求める。また、後方予測と両方向予測の予測誤差の絶
対値和も、前方予測における場合と同様に（その予測画
像を前方予測における場合と異なる予測画像に変更し
て）求める。

【００５１】これらの絶対値和は、予測判定回路５４に
供給される。予測判定回路５４は、前方予測、後方予測
および両方向予測の予測誤差の絶対値和のうち、最も小
さいものを、インター予測の予測誤差の絶対値和として
選択する。さらに、このインター予測の予測誤差の絶対
値和と、画像内予測の予測誤差の絶対値和とを比較し、
その小さい方を選択し、この選択した絶対値和に対応す
るモードを予測モードとして選択する。即ち、画像内予
測の予測誤差の絶対値和の方が小さければ、画像内予測
モードが設定される。インター予測の予測誤差の絶対値
和の方が小さければ、前方予測、後方予測または両方向
予測モードのうち、対応する絶対値和が最も小さかった
モードが設定される。

【００５２】このように、動きベクトル検出回路５０
は、参照画像のマクロブロックの信号を、フレームまた
はフィールド予測モードのうち、予測モード切り替え回
路５２により選択されたモードに対応する構成で、予測
モード切り替え回路５２を介して演算部５３に供給する
とともに、４つの予測モードのうち、予測判定回路５４
により選択された予測モードに対応する予測画像と参照
画像の間の動きベクトルを検出し、可変長符号化回路５
８と動き補償回路６４に出力する。上述したように、こ
の動きベクトルとしては、対応する予測誤差の絶対値和
が最小となるものが選択される。

【００５３】予測判定回路５４は、動きベクトル検出回
路５０が前方原画像部５１ａよりＩピクチャの画像デー
タを読み出しているとき、予測モードとして、フレーム
（画像）内予測モード（動き補償を行わないモード）を
設定し、演算部５３のスイッチ５３ｄを接点ａ側に切り
替える。これにより、Ｉピクチャの画像データがＤＣＴ
モード切り替え回路５５に入力される。

【００５４】このＤＣＴモード切り替え回路５５は、図
８（Ａ）または（Ｂ）に示すように、４個の輝度ブロッ
クのデータを、奇数フィールドのラインと偶数フィール
ドのラインが混在する状態（フレームＤＣＴモード）、
または、分離された状態（フィールドＤＣＴモード）、
のいずれかの状態にして、ＤＣＴ回路５６に出力する。

【００５５】即ち、ＤＣＴモード切り替え回路５５は、
奇数フィールドと偶数フィールドのデータを混在してＤ
ＣＴ処理した場合における符号化効率と、分離した状態
においてＤＣＴ処理した場合の符号化効率とを比較し、
符号化効率の良好なモードを選択する。

【００５６】例えば、入力された信号を、図８（Ａ）に
示すように、奇数フィールドと偶数フィールドのライン
が混在する構成とし、上下に隣接する奇数フィールドの
ラインの信号と偶数フィールドのラインの信号の差を演
算し、さらにその絶対値の和（または自乗和）を求め
る。また、入力された信号を、図８（Ｂ）に示すよう
に、奇数フィールドと偶数フィールドのラインが分離し
た構成とし、上下に隣接する奇数フィールドのライン同
士の信号の差と、偶数フィールドのライン同士の信号の
差を演算し、それぞれの絶対値の和（または自乗和）を
求める。さらに、両者（絶対値和）を比較し、小さい値
に対応するＤＣＴモードを設定する。即ち、前者の方が
小さければ、フレームＤＣＴモードを設定し、後者の方
が小さければ、フィールドＤＣＴモードを設定する。

【００５７】そして、選択したＤＣＴモードに対応する
構成のデータをＤＣＴ回路５６に出力するとともに、選
択したＤＣＴモードを示すＤＣＴフラグを、可変長符号
化回路５８と動き補償回路６４に出力する。

【００５８】予測モード切り替え回路５２における予測
モード（図７）と、このＤＣＴモード切り替え回路５５
におけるＤＣＴモード（図８）を比較して明らかなよう
に、輝度ブロックに関しては、両者の各モードにおける
データ構造は実質的に同一である。

【００５９】予測モード切り替え回路５２において、フ
レーム予測モード（奇数ラインと偶数ラインが混在する
モード）が選択された場合、ＤＣＴモード切り替え回路
５５においても、フレームＤＣＴモード（奇数ラインと
偶数ラインが混在するモード）が選択される可能性が高
く、また予測モード切り替え回路５２において、フィー
ルド予測モード（奇数フィールドと偶数フィールドのデ
ータが分離されたモード）が選択された場合、ＤＣＴモ
ード切り替え回路５５において、フィールドＤＣＴモー
ド（奇数フィールドと偶数フィールドのデータが分離さ
れたモード）が選択される可能性が高い。

【００６０】しかしながら、必ずしも常にそのようにな
されるわけではなく、予測モード切り替え回路５２にお
いては、予測誤差の絶対値和が小さくなるようにモード
が決定され、ＤＣＴモード切り替え回路５５において
は、符号化効率が良好となるようにモードが決定され
る。

【００６１】ＤＣＴモード切り替え回路５５より出力さ
れたＩピクチャの画像データは、ＤＣＴ回路５６に入力
され、ＤＣＴ（離散コサイン変換）処理され、ＤＣＴ係
数に変換される。このＤＣＴ係数は、量子化回路５７に
入力され、送信バッファ５９のデータ蓄積量（バッファ
蓄積量）に対応した量子化ステップで量子化された後、
可変長符号化回路５８に入力される。

【００６２】可変長符号化回路５８は、量子化回路５７
より供給される量子化ステップ（スケール）に対応し
て、量子化回路５７より供給される画像データ（いまの
場合、Ｉピクチャのデータ）を、例えばハフマン符号な
どの可変長符号に変換し、送信バッファ５９に出力す
る。

【００６３】可変長符号化回路５８にはまた、量子化回
路５７より量子化ステップ（スケール）、予測判定回路
５４より予測モード（画像内予測、前方予測、後方予
測、または両方向予測のいずれが設定されたかを示すモ
ード）、動きベクトル検出回路５０より動きベクトル、
予測モード切り替え回路５２より予測フラグ（フレーム
予測モードまたはフィールド予測モードのいずれが設定
されたかを示すフラグ）、およびＤＣＴモード切り替え
回路５５が出力するＤＣＴフラグ（フレームＤＣＴモー
ドまたはフィールドＤＣＴモードのいずれが設定された
かを示すフラグ）が入力されており、これらも可変長符
号化される。

【００６４】送信バッファ５９は、入力されたデータを
一時蓄積し、蓄積量に対応するデータを量子化回路５７
に出力する。

【００６５】送信バッファ５９は、そのデータ残量が許
容上限値まで増量すると、量子化制御信号によって量子
化回路５７の量子化スケールを大きくすることにより、
量子化データのデータ量を低下させる。また、これとは
逆に、データ残量が許容下限値まで減少すると、送信バ
ッファ５９は、量子化制御信号によって量子化回路５７
の量子化スケールを小さくすることにより、量子化デー
タのデータ量を増大させる。このようにして、送信バッ
ファ５９のオーバフローまたはアンダフローが防止され
る。

【００６６】そして、送信バッファ５９に蓄積されたデ
ータは、所定のタイミングで読み出され、伝送路に出力
され、例えば記録媒体３に記録される。

【００６７】一方、量子化回路５７より出力されたＩピ
クチャのデータは、逆量子化回路６０に入力され、量子
化回路５７より供給される量子化ステップに対応して逆
量子化される。逆量子化回路６０の出力は、ＩＤＣＴ
（逆ＤＣＴ）回路６１に入力され、逆ＤＣＴ処理された
後、演算器６２を介してフレームメモリ６３の前方予測
画像部６３ａに供給され、記憶される。

【００６８】動きベクトル検出回路５０は、シーケンシ
ャルに入力される各フレームの画像データを、たとえ
ば、Ｉ，Ｂ，Ｐ，Ｂ，Ｐ，Ｂ・・・のピクチャとしてそ
れぞれ処理する場合、最初に入力されたフレームの画像
データをＩピクチャとして処理した後、次に入力された
フレームの画像をＢピクチャとして処理する前に、さら
にその次に入力されたフレームの画像データをＰピクチ
ャとして処理する。Ｂピクチャは、後方予測を伴うた
め、後方予測画像としてのＰピクチャが先に用意されて
いないと、復号することができないからである。

【００６９】そこで動きベクトル検出回路５０は、Ｉピ
クチャの処理の次に、後方原画像部５１ｃに記憶されて
いるＰピクチャの画像データの処理を開始する。そし
て、上述した場合と同様に、マクロブロック単位でのフ
レーム間差分（予測誤差）の絶対値和が、動きベクトル
検出回路５０から予測モード切り替え回路５２と予測判
定回路５４に供給される。予測モード切り替え回路５２
と予測判定回路５４は、このＰピクチャのマクロブロッ
クの予測誤差の絶対値和に対応して、フレーム／フィー
ルド予測モード、または画像内予測、前方予測、後方予
測、もしくは両方向予測の予測モードを設定する。

【００７０】演算部５３はフレーム内予測モードが設定
されたとき、スイッチ５３ｄを上述したように接点ａ側
に切り替える。従って、このデータは、Ｉピクチャのデ
ータと同様に、ＤＣＴモード切り替え回路５５、ＤＣＴ
回路５６、量子化回路５７、可変長符号化回路５８、送
信バッファ５９を介して伝送路に伝送される。また、こ
のデータは、逆量子化回路６０、ＩＤＣＴ回路６１、演
算器６２を介してフレームメモリ６３の後方予測画像部
６３ｂに供給され、記憶される。

【００７１】前方予測モードの時、スイッチ５３ｄが接
点ｂに切り替えられるとともに、フレームメモリ６３の
前方予測画像部６３ａに記憶されている画像（いまの場
合Ｉピクチャの画像）データが読み出され、動き補償回
路６４により、動きベクトル検出回路５０が出力する動
きベクトルに対応して動き補償される。すなわち、動き
補償回路６４は、予測判定回路５４より前方予測モード
の設定が指令されたとき、前方予測画像部６３ａの読み
出しアドレスを、動きベクトル検出回路５０がいま出力
しているマクロブロックの位置に対応する位置から動き
ベクトルに対応する分だけずらしてデータを読み出し、
予測画像データを生成する。

【００７２】動き補償回路６４より出力された予測画像
データは、演算器５３ａに供給される。演算器５３ａ
は、予測モード切り替え回路５２より供給された参照画
像のマクロブロックのデータから、動き補償回路６４よ
り供給された、このマクロブロックに対応する予測画像
データを減算し、その差分（予測誤差）を出力する。こ
の差分データは、ＤＣＴモード切り替え回路５５、ＤＣ
Ｔ回路５６、量子化回路５７、可変長符号化回路５８、
送信バッファ５９を介して伝送路に伝送される。また、
この差分データは、逆量子化回路６０、ＩＤＣＴ回路６
１により局所的に復号され、演算器６２に入力される。

【００７３】この演算器６２にはまた、演算器５３ａに
供給されている予測画像データと同一のデータが供給さ
れている。演算器６２は、ＩＤＣＴ回路６１が出力する
差分データに、動き補償回路６４が出力する予測画像デ
ータを加算する。これにより、元の（復号した）Ｐピク
チャの画像データが得られる。このＰピクチャの画像デ
ータは、フレームメモリ６３の後方予測画像部６３ｂに
供給され、記憶される。

【００７４】動きベクトル検出回路５０は、このよう
に、ＩピクチャとＰピクチャのデータが前方予測画像部
６３ａと後方予測画像部６３ｂにそれぞれ記憶された
後、次にＢピクチャの処理を実行する。予測モード切り
替え回路５２と予測判定回路５４は、マクロブロック単
位でのフレーム間差分の絶対値和の大きさに対応して、
フレーム／フィールドモードを設定し、また、予測モー
ドをフレーム内予測モード、前方予測モード、後方予測
モード、または両方向予測モードのいずれかに設定す
る。

【００７５】上述したように、フレーム内予測モードま
たは前方予測モードの時、スイッチ５３ｄは接点ａまた
はｂに切り替えられる。このとき、Ｐピクチャにおける
場合と同様の処理が行われ、データが伝送される。

【００７６】これに対して、後方予測モードまたは両方
向予測モードが設定された時、スイッチ５３ｄは、接点
ｃまたはｄにそれぞれ切り替えられる。

【００７７】スイッチ５３ｄが接点ｃに切り替えられて
いる後方予測モードの時、後方予測画像部６３ｂに記憶
されている画像（いまの場合、Ｐピクチャの画像）デー
タが読み出され、動き補償回路６４により、動きベクト
ル検出回路５０が出力する動きベクトルに対応して動き
補償される。すなわち、動き補償回路６４は、予測判定
回路５４より後方予測モードの設定が指令されたとき、
後方予測画像部６３ｂの読み出しアドレスを、動きベク
トル検出回路５０がいま出力しているマクロブロックの
位置に対応する位置から動きベクトルに対応する分だけ
ずらしてデータを読み出し、予測画像データを生成す
る。

【００７８】動き補償回路６４より出力された予測画像
データは、演算器５３ｂに供給される。演算器５３ｂ
は、予測モード切り替え回路５２より供給された参照画
像のマクロブロックのデータから、動き補償回路６４よ
り供給された予測画像データを減算し、その差分を出力
する。この差分データは、ＤＣＴモード切り替え回路５
５、ＤＣＴ回路５６、量子化回路５７、可変長符号化回
路５８、送信バッファ５９を介して伝送路に伝送され
る。

【００７９】スイッチ５３ｄが接点ｄに切り替えられて
いる両方向予測モードの時、前方予測画像部６３ａに記
憶されている画像（いまの場合、Ｉピクチャの画像）デ
ータと、後方予測画像部６３ｂに記憶されている画像
（いまの場合、Ｐピクチャの画像）データが読み出さ
れ、動き補償回路６４により、動きベクトル検出回路５
０が出力する動きベクトルに対応して動き補償される。
すなわち、動き補償回路６４は、予測判定回路５４より
両方向予測モードの設定が指令されたとき、前方予測画
像部６３ａと後方予測画像部６３ｂの読み出しアドレス
を、動きベクトル検出回路５０がいま出力しているマク
ロブロックの位置に対応する位置から動きベクトル（こ
の場合の動きベクトルは、前方予測画像用と後方予測画
像用の２つとなる）に対応する分だけずらしてデータを
読み出し、予測画像データを生成する。

【００８０】動き補償回路６４より出力された予測画像
データは、演算器５３ｃに供給される。演算器５３ｃ
は、動きベクトル検出回路５０より供給された参照画像
のマクロブロックのデータから、動き補償回路６４より
供給された予測画像データの平均値を減算し、その差分
を出力する。この差分データは、ＤＣＴモード切り替え
回路５５、ＤＣＴ回路５６、量子化回路５７、可変長符
号化回路５８、送信バッファ５９を介して伝送路に伝送
される。

【００８１】Ｂピクチャの画像は、他の画像の予測画像
とされることがないため、フレームメモリ６３には記憶
されない。

【００８２】尚、フレームメモリ６３において、前方予
測画像部６３ａと後方予測画像部６３ｂは、必要に応じ
てバンク切り替えが行われ、所定の参照画像に対して、
一方または他方に記憶されているものを、前方予測画像
あるいは後方予測画像として切り替えて出力することが
できる。

【００８３】以上においては、輝度ブロックを中心とし
て説明をしたが、色差ブロックについても同様に、図７
および図８に示すマクロブロックを単位として処理さ
れ、伝送される。尚、色差ブロックを処理する場合の動
きベクトルは、対応する輝度ブロックの動きベクトルを
垂直方向と水平方向に、それぞれ１／２にしたものが用
いられる。

【００８４】次に、図９は、図４のデコーダ３１の一例
の構成を示すブロック図である。伝送路（記録媒体３）
を介して伝送された符号化された画像データは、図示せ
ぬ受信回路で受信されたり、再生装置で再生され、受信
バッファ８１に一時記憶された後、復号回路９０の可変
長復号化回路８２に供給される。可変長復号化回路８２
は、受信バッファ８１より供給されたデータを可変長復
号化し、動きベクトル、予測モード、予測フラグおよび
ＤＣＴフラグを動き補償回路８７に、また、量子化ステ
ップを逆量子化回路８３に、それぞれ出力するととも
に、復号された画像データを逆量子化回路８３に出力す
る。

【００８５】逆量子化回路８３は、可変長復号化回路８
２より供給された画像データを、同じく可変長復号化回
路８２より供給された量子化ステップに従って逆量子化
し、ＩＤＣＴ回路８４に出力する。逆量子化回路８３よ
り出力されたデータ（ＤＣＴ係数）は、ＩＤＣＴ回路８
４で、逆ＤＣＴ処理され、演算器８５に供給される。

【００８６】ＩＤＣＴ回路８４より供給された画像デー
タが、Ｉピクチャのデータである場合、そのデータは演
算器８５より出力され、演算器８５に後に入力される画
像データ（ＰまたはＢピクチャのデータ）の予測画像デ
ータ生成のために、フレームメモリ８６の前方予測画像
部８６ａに供給されて記憶される。また、このデータ
は、フォーマット変換回路３２（図４）に出力される。

【００８７】ＩＤＣＴ回路８４より供給された画像デー
タが、その１フレーム前の画像データを予測画像データ
とするＰピクチャのデータであって、前方予測モードの
データである場合、フレームメモリ８６の前方予測画像
部８６ａに記憶されている、１フレーム前の画像データ
（Ｉピクチャのデータ）が読み出され、動き補償回路８
７で可変長復号化回路８２より出力された動きベクトル
に対応する動き補償が施される。そして、演算器８５に
おいて、ＩＤＣＴ回路８４より供給された画像データ
（差分のデータ）と加算され、出力される。この加算さ
れたデータ、即ち、復号されたＰピクチャのデータは、
演算器８５に後に入力される画像データ（Ｂピクチャま
たはＰピクチャのデータ）の予測画像データ生成のため
に、フレームメモリ８６の後方予測画像部８６ｂに供給
されて記憶される。

【００８８】Ｐピクチャのデータであっても、画像内予
測モードのデータは、Ｉピクチャのデータと同様に、演
算器８５で特に処理は行わず、そのまま後方予測画像部
８６ｂに記憶される。

【００８９】このＰピクチャは、次のＢピクチャの次に
表示されるべき画像であるため、この時点では、まだフ
ォーマット変換回路３２へ出力されない（上述したよう
に、Ｂピクチャの後に入力されたＰピクチャが、Ｂピク
チャより先に処理され、伝送されている）。

【００９０】ＩＤＣＴ回路８４より供給された画像デー
タが、Ｂピクチャのデータである場合、可変長復号化回
路８２より供給された予測モードに対応して、フレーム
メモリ８６の前方予測画像部８６ａに記憶されているＩ
ピクチャの画像データ（前方予測モードの場合）、後方
予測画像部８６ｂに記憶されているＰピクチャの画像デ
ータ（後方予測モードの場合）、または、その両方の画
像データ（両方向予測モードの場合）が読み出され、動
き補償回路８７において、可変長復号化回路８２より出
力された動きベクトルに対応する動き補償が施されて、
予測画像が生成される。但し、動き補償を必要としない
場合（画像内予測モードの場合）、予測画像は生成され
ない。

【００９１】このようにして、動き補償回路８７で動き
補償が施されたデータは、演算器８５において、ＩＤＣ
Ｔ回路８４の出力と加算される。この加算出力は、フォ
ーマット変換回路３２に出力される。

【００９２】但し、この加算出力はＢピクチャのデータ
であり、他の画像の予測画像生成のために利用されるこ
とがないため、フレームメモリ８６には記憶されない。

【００９３】Ｂピクチャの画像が出力された後、後方予
測画像部８６ｂに記憶されているＰピクチャの画像デー
タが読み出され、動き補償回路８７を介して演算器８５
に供給され、そこからフォーマット変換回路３２に出力
される。但し、このとき、動き補償は行われない。

【００９４】尚、このデコーダ３１には、図６のエンコ
ーダ１８における予測モード切り替え回路５２とＤＣＴ
モード切り替え回路５５に対応する回路が図示されてい
ないが、これらの回路に対応する処理、即ち、奇数フィ
ールドと偶数フィールドのラインの信号が分離された構
成を、元の混在する構成に必要に応じて戻す処理は、動
き補償回路８７が実行する。

【００９５】また、以上においては、輝度信号の処理に
ついて説明したが、色差信号の処理も同様に行われる。
但し、この場合、動きベクトルは、輝度信号用のもの
を、垂直方向および水平方向に１／２にしたものが用い
られる。

【００９６】次に、量子化回路５７と逆量子化回路６
０，８３における量子化または逆量子化時において用い
られるウェイティングマトリックスについて説明する。
これらの回路においては、図１０に示すようなウェイテ
ィングマトリックスが用意されている。図１０（Ａ）
は、イントラマクロブロック用のウェイティングマトリ
ックスであり、図１０（Ｂ）は、インターマクロブロッ
ク用ウェイティングマトリックスである。

【００９７】エンコーダ１８の量子化回路５７には、図
１１に示すように量子化ウェイティングマトリックス回
路１０２が備えられており、この量子化ウェイティング
マトリックス回路１０２に、図１０に示したイントラ用
とインター用の２つのウェイティングマトリックスが記
憶されている。量子化回路５７には、このウェイティン
グマトリックスの各ウェイティング係数（８ビット）が
供給される。また、送信バッファ５９におけるデータ記
憶量に対応するフィードバックデータに従って、量子化
特性回路１０３において量子化特性ＱＵＡＮＴ（９ビッ
ト）が生成され、量子化回路５７に供給される。量子化
回路５７は、ＤＣＴ回路５６より供給される１２ビット
のＤＣＴ係数１０１に対して、これらのウェイティング
係数Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ（ｉ，ｊ）と量子化特性ＱＵＡ
ＮＴに対応して、次式に従った演算を行う。

【００９８】この演算は、イントラモードの場合、次の
ように行われる。即ち、量子化回路５７より出力される
交流成分の量子化レベルＱＡＣ（ｉ，ｊ）は、次式によ
り演算される。 ＱＡＣ（ｉ，ｊ）＝８×（Ｃｏｅｆｆ（ｉ，ｊ） ＋ｓｉｇｎ（Ｃｏｅｆｆ（ｉ，ｊ）） ／（ＱＵＡＮＴ×Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ（ｉ，ｊ）） 但し、Ｃｏｅｆｆ（ｉ，ｊ）は、ＤＣＴ回路５６より出
力されるＤＣＴ係数の位置（ｉ，ｊ）のデータを表し、
ｓｉｇｎ（Ｃｏｅｆｆ（ｉ，ｊ））は、このＤＣＴ係数
の極性（即ち、例えば正のとき＋１、負のとき−１）を
表している。また、このときのウェイティング係数Ｗｅ
ｉｇｈｔｉｎｇ（ｉ，ｊ）は、図１０（Ａ）における値
が用いられる。

【００９９】この量子化レベルＱＡＣ（ｉ，ｊ）は、−
２５５から＋２５５の範囲に入るようにクリッピングさ
れる。

【０１００】また、量子化レベルのＤＣ成分は、交流成
分とは異なり、次式により演算される。 ＱＤＣ＝Ｃｏｅｆｆ（０，０）／８

【０１０１】この量子化レベルＱＤＣおよびＱＡＣ
（ｉ，ｊ）が可変長符号化回路５８に供給され、可変長
符号化されて伝送されることになる。

【０１０２】一方、インターモードの場合、量子化回路
５７における演算は、次式に示すように行われる。 ＱＡＣ（ｉ，ｊ）＝ａｃ（ｉ，ｊ） ／（２×ＱＵＡＮＴ） （ＱＵＡＮＴが奇数の場合） ＝（ａｃ（ｉ，ｊ）＋１）／（２×ＱＵＡＮＴ） （ＱＵＡＮＴが偶数であり、かつａｃ（ｉ，ｊ）が負の
場合） ＝（ａｃ（ｉ，ｊ）−１）／（２×ＱＵＡＮＴ） （ＱＵＡＮＴが偶数であり、かつａｃ（ｉ，ｊ）が正の
場合）

【０１０３】但し、ａｃ（ｉ，ｊ）は、次式で表され
る。 ａｃ（ｉ，ｊ）＝８×Ｃｏｅｆｆ（ｉ，ｊ）／Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ（ｉ，ｊ）

【０１０４】この場合におけるウェイティング係数Ｗｅ
ｉｇｈｔｉｎｇ（ｉ，ｊ）は、図１０（Ｂ）における値
が用いられる。

【０１０５】エンコーダ１８側において、ウェイティン
グマトリックスは、情報量や画質の制御のために必要に
応じて変更される。デコーダ３１側においても、同一の
ウェイティングマトリックスが必要になるため、ウェイ
ティングマトリックスが変更されたとき、ウェイティン
グマトリックスは、デコーダ３１に伝送される。

【０１０６】図１２は、量子化ウェイティングマトリッ
クス回路１０２において、ウェイティングマトリックス
を伝送するための構成例を示している。同図に示すよう
に、量子化ウェイティングマトリックス回路１０２は、
ウェイティングマトリックスが記憶されているテーブル
２０１と、レジスタ２０２と、減算器２０３を有してい
る。テーブル２０１には、必要に応じて所定のウェイテ
ィングマトリックスが記憶される。

【０１０７】このウェイティングマトリックスを伝送す
るとき、伝送すべき６４個のウェイティング係数を有す
るウェイティングマトリックスが例えば図１３に示すよ
うに、ジグザグスキャンされる。図１３において、数字
はスキャンする順番を示している。その結果、テーブル
２０１から図１０に示すウェイティングマトリックスの
各ウェイティング係数が、図１３に示す順番に従って読
み出される。

【０１０８】ウェイティングマトリックスの各ウェイテ
ィング係数は、上述したように、Ｍビット（例えば８ビ
ット）により構成されている。レジスタ２０２は、テー
ブル２０１より読み出されたＭビットの最初のウェイテ
ィング係数をラッチする。そして、このラッチした最初
のウェイティング係数を、Ｍビットのままデータ２０５
として最初に出力する。

【０１０９】次に、テーブル２０１から第２番目のＭビ
ットのウェイティング係数が読み出されると、このウェ
イティング係数は減算器２０３に供給される。この減算
器２０３にはまた、レジスタ２０２に記憶されている最
初のＭビットのウェイティング係数が供給される。減算
器２０３は、第２番目のウェイティング係数から、最初
のウェイティング係数を減算し、その差分データをＭビ
ットより小さいＮビットのデータ２０４として出力す
る。

【０１１０】このようにして、量子化ウェイティングマ
トリックス回路１０２より出力されたウェイティングマ
トリックスに関するデータが、可変長符号化回路５８に
供給され、可変長符号化されて伝送される。この場合の
ビットストリームは、図１４に示すようになる。

【０１１１】この図１４において、（ｉ，ｊ）は図１０
に示すウェイティングマトリックスの位置（ｉ，ｊ）に
おけるウェイティング係数を表している。同図に示すよ
うに、最初のウェイティング係数Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ
（０，０）（ＤＣＴ係数のＤＣ成分に対応するウェイテ
ィング係数）が、Ｍビットで伝送され、その他のＤＣＴ
係数の交流成分に対応する係数は、Ｍビットより小さい
Ｎビットの精度で伝送される。従って、全てのウェイテ
ィング係数をＭビットで伝送する場合に比べて、伝送量
を小さくすることができる。

【０１１２】尚、伝送すべき差分データのビット精度
（Ｎ）は、予めデコーダ側とエンコーダ側において固定
されている場合においては、エンコーダ側からデコーダ
側に伝送する必要はないが、必要に応じて変更される場
合においては、エンコーダ側からデコーダ側に伝送する
必要がある。この場合は、ビット精度フラグ２０６とし
て、差分データとともにビットストリームに多重化さ
れ、伝送される。

【０１１３】デコーダ３１の逆量子化回路８３（エンコ
ーダ１８の逆量子化回路６０も同様）は、図１５に示す
ように、量子化ウェイティングマトリックス回路１１２
と、量子化特性回路１１３とを有している。

【０１１４】量子化ウェイティングマトリックス回路１
１２は、例えば図１６に示すように、レジスタ３０２、
テーブル３０３および加算器３０５により構成される。
レジスタ３０２は、伝送されてきたＭビットの最初のウ
ェイティング係数３０１を記憶し、これをそのままテー
ブル３０３に供給し、記憶させる。次に、第２番目のＮ
ビットの差分データ３０４が加算器３０５に入力された
とき、加算器３０５は、レジスタ３０２に記憶されてい
るＭビットの最初のウェイティング係数を、この差分デ
ータに加算し、Ｍビットのデータとしてレジスタ３０２
に出力する。レジスタ３０２は、このデータを記憶し、
さらにテーブル３０３に供給し、記憶させる。以上の動
作が順次繰り返されて、テーブル３０３には、ジグザグ
スキャンの順番に、ウェイティングマトリックスが生成
される。

【０１１５】尚、Ｎビットの差分データのビット精度フ
ラグ３０６が供給された場合においては、このフラグに
対応して、加算器３０５に入力されるＮビットのデータ
の精度が調整される。

【０１１６】このように、量子化ウェイティングマトリ
ックス回路１１２に記憶されたウェイティングマトリッ
クスのウェイティング係数Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ（ｉ，
ｊ）が逆量子化回路８３に供給される。また、可変長復
号化回路８２により復号化された量子化特性に対応し
て、量子化特性回路１１３が５ビットの量子化特性ＱＵ
ＡＮＴを生成し、逆量子化回路８３に供給する。逆量子
化回路８３は、可変長復号化回路８２より供給された９
ビットの量子化レベル１１１を、これらのデータに対応
して、次式に示すように演算する。

【０１１７】即ち、イントラモードの場合（ウェイティ
ングマトリックスは図１０（Ａ）のものが用いられ
る）、逆量子化回路８３より出力される再生値ｒｅｃ
（ｉ，ｊ）は、次式により演算される。 ｒｅｃ（ｉ，ｊ）＝ＱＵＡＮＴ×ＱＡＣ（ｉ，ｊ） ×Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ（ｉ，ｊ）／８

【０１１８】但し、ｒｅｃ（ｉ，ｊ）が偶数であり、か
つ正である場合においては、次式が演算される。 ｒｅｃ（ｉ，ｊ）＝ｒｅｃ（ｉ，ｊ）−１ また、ｒｅｃ（ｉ，ｊ）が偶数であり、かつ負である場
合においては、次式が演算される。 ｒｅｃ（ｉ，ｊ）＝ｒｅｃ（ｉ，ｊ）＋１

【０１１９】即ち、再生値ｒｅｃ（ｉ，ｊ）は、奇数に
される。これにより、ＩＤＣＴ回路８４におけるバラツ
キを抑制することができる。

【０１２０】さらにまた、ＱＡＣ（ｉ，ｊ）が０である
場合においては、ｒｅｃ（ｉ，ｊ）は０とされる。

【０１２１】再生値のＤＣ成分は、例外的に次のように
処理される。 ｒｅｃ（０，０）＝８×ＱＤＣ

【０１２２】再生値ｒｅｃ（ｉ，ｊ）は、−２０４８か
ら＋２０４７の範囲に入るようにクリッピングされる。

【０１２３】また、インターモードの場合（ウェイティ
ングマトリックスは、図１０（Ｂ）のものが用いられ
る）は、次のように演算される。すなわち、ＱＡＣ
（ｉ，ｊ）が正の場合、次式により演算される。 ｒｅｃ（ｉ，ｊ）＝（２×ＱＡＣ（ｉ，ｊ）＋１）×ＱＵＡＮＴ ×Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ（ｉ，ｊ）／１６

【０１２４】また、ＱＡＣ（ｉ，ｊ）が負の場合、次式
により演算される。 ｒｅｃ（ｉ，ｊ）＝（２×ＱＡＣ（ｉ，ｊ）−１）×ＱＵＡＮＴ ×Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ（ｉ，ｊ）／１６

【０１２５】また、ｒｅｃ（ｉ，ｊ）が偶数であり、か
つ正である場合においては、次式が演算される。 ｒｅｃ（ｉ，ｊ）＝ｒｅｃ（ｉ，ｊ）−１

【０１２６】さらに、ｒｅｃ（ｉ，ｊ）が偶数であり、
かつ負である場合においては、次式が演算される。 ｒｅｃ（ｉ，ｊ）＝ｒｅｃ（ｉ，ｊ）＋１

【０１２７】さらに、ＱＡＣ（ｉ，ｊ）が０である場合
においては、ｒｅｃ（ｉ，ｊ）は０とされる。

【０１２８】差分データは、伝送データの発生頻度に応
じた可変長符号を割り当てるようにすることが可能であ
る。表１は、Ｎビットの差分データが、符号付きの５ビ
ットのデータ（極性が１ビット、残りの４ビットが絶対
値を表すビット）である場合の可変長符号の例を表して
いる。

【０１２９】

【表１】

【０１３０】この表に示すように、可変長符号（ＶＬＣ
コード）は、０の近傍において短く、その絶対値が大き
くなるほど、長くなるようになされている。差分データ
は、その絶対値が０の近傍の値となる頻度が多いため、
このような割り付けを行うことにより、伝送データを減
少させることができる。

【０１３１】あるいはまた、係数データのように、連続
する０の数（ゼロラン）と、その直後の値（レベル）と
を組み合わせた２次元可変長符号によって、符号化、伝
送することも可能である。

【０１３２】図１７と図１８は、６４個のウェイティン
グマトリックス、またはその差分データを伝送する、他
のスキャン順序を示している。図１７の実施例において
は、スキャンが水平方向に左から右、上から下に行われ
る。各行の先頭のデータはＭビットとされるが、それに
続く水平方向に隣接する各データは、Ｎビットのデータ
とされる。そして、１番右端のデータが伝送された後、
次に、その下の行に移り、その左端の最初のデータは、
Ｍビットのデータとして伝送し、それに続くデータは、
Ｎビットのデータとして伝送する。以下同様の動作が繰
り返される。

【０１３３】図１０に示すように、ウェイティングマト
リックスの各データは、各行に着目してみると、各行に
おいて、左端のデータが小さく、右端にいくほど大きく
なる傾向がある。そして、右端のデータから次の下の行
の左端のデータにスキャン順序が移行するとき、その差
分は比較的大きくなる。そこで、この場合においては、
差分データを伝送するより、左端のデータをそのまま伝
送した方が、かえって小さい値となるため、各行の左端
のデータは、Ｎビットの差分データとして伝送するので
はなく、Ｍビットのもともとのデータそのものを伝送す
るようにするのである。

【０１３４】図１８の実施例においては、スキャン方向
が縦方向に設定されている。図１０のウェイティングマ
トリックスに示すように、ウェイティング係数は、各列
において、上から下に向かうほど、その値が次第に大き
くなる傾向がある。そして、スキャン順序を左側の列か
ら、それに隣接するその右側の列に移動するとき、左側
の列の１番下側のデータと、右側の列の１番上側のデー
タとの差分が、各列の１番上のデータより大きくなるこ
とがある。このため、図１７における場合と同様に、各
列の先頭のデータは、Ｍビットのデータとしてそのまま
伝送するようにし、その下に続く各データは、Ｎビット
の差分データとして伝送するのである。

【０１３５】図１９は、他の符号化の例を示している。
この実施例においては、ウェイティングマトリックスの
デフォルト値が予め用意されている。そして、このデフ
ォルト値を変更したい場合、その変更した（伝送した
い）ウェイティングマトリックスがデコーダ側において
用意される。そして、この伝送したいウェイティングマ
トリックスとの差分が演算され、この差分が符号化さ
れ、伝送される。

【０１３６】通常、伝送したいウェイティングマトリッ
クスの各ウェイティング係数は、デフォルトとしてのウ
ェイティングマトリックスのウェイティング係数と、そ
れほど大幅に変化することは少ない。従って、対応する
ウェイティング係数の差分データは、０となるものが多
い。この実施例においては、６４個の対応する係数ウェ
イティングの差分データのうち、５６個のデータが０で
あり、残りの８個のみが０以外のレベルを有するデータ
となっている。従って、このデータを、例えばジグザグ
スキャンでランレベルで伝送すると、データは（２１，
２），（１２，３），（０，３），（０，６），（０，
５），（９，２），（０，５），（０，５）となる。

【０１３７】符号化したデータは記録媒体としてのディ
スクに記録することができる。図２０は、このようなデ
ィスクを製造する方法を示している。即ち、例えばガラ
スなどよりなる原盤が用意され、その上に、例えばフォ
トレジストなどよりなる記録材料が塗布される。これに
より、記録用原盤が製作される。一方、上述したように
して、高解像度の画像データと低解像度の画像データと
を含むビットストリームを所定のフォーマットに従っ
て、例えば磁気テープなどに一旦記録し、ソフトを製作
する。

【０１３８】このソフトを必要に応じて編集し、光ディ
スクに記録すべきフォーマットの信号を生成する。そし
て、この記録信号に対応して、レーザビームを変調し、
このレーザビームを原盤上のフォトレジスト上に照射す
る。これにより、原盤上のフォトレジストが記録信号に
対応して露光される。

【０１３９】その後、この原盤を現像し、原盤上にピッ
トを出現させる。このようにして用意された原盤に、例
えば電鋳等の処理を施し、ガラス原盤上のピットを転写
した金属原盤を製作する。この金属原盤から、さらに金
属スタンパを製作し、これを成形用金型とする。

【０１４０】この成形用金型に、例えばインジェクショ
ンなどによりＰＭＭＡ（アクリル）またはＰＣ（ポリカ
ーボネート）などの材料を注入し、固化させる。あるい
は、金属スタンパ上に２Ｐ（紫外線硬化樹脂）などを塗
布した後、紫外線を照射して硬化させる。これにより、
金属スタンパ上のピットを、樹脂よりなるレプリカ上に
転写することができる。

【０１４１】このようにして生成されたレプリカ上に、
反射膜が蒸着あるいはスパッタリングなどにより形成さ
れる。あるいはまた、スピンコートにより形成される。

【０１４２】その後、このディスクに対して内外径の加
工が施され、２枚のディスクを張り合わせるなどの必要
な処置が施される。さらに、ラベルを張り付けたり、ハ
ブが取り付けられて、カートリッジに挿入される。この
ようにして、光ディスクが完成する。

【０１４３】

【発明の効果】以上の如く請求項１に記載の画像信号符
号化方法によれば、ウェイティングマトリックスのウェ
イティング係数を、１つ前のウェイティング係数との差
分として伝送するようにしたので、伝送量を小さくする
ことができる。

【０１４４】また、請求項２，３または４に記載の画像
信号符号化方法によれば、ウェイティング係数をジグザ
グスキャンするか、水平方向または縦方向にスキャンし
て伝送するようにしたので、ウェイティング係数の差分
を、より小さくして伝送することが可能となる。

【０１４５】請求項５に記載の画像信号復号化方法によ
れば、差分のビット精度を伝送するようにしたので、必
要に応じて差分のビット精度を変更することが可能とな
る。

【０１４６】請求項６に記載の画像信号符号化方法によ
れば、差分を可変長符号化して伝送するようにしたの
で、伝送量をより小さくすることができる。

【０１４７】請求項７に記載の画像信号符号化方法によ
れば、差分をゼロラン方式により伝送するようにしたの
で、そのデータ量を確実に減少させることが可能とな
る。

【０１４８】請求項８に記載の画像信号符号化方法によ
れば、ウェイティングマトリックスの各ウェイティング
係数と、デフォルト値との差分を伝送するようにしたの
で、差分のほとんどを０とすることができ、伝送データ
量を減少させることができる。

【０１４９】請求項９に記載の画像信号符号化方法によ
れば、差分をＮビットの固定長にして伝送するようにし
たので、構成を簡略化することが可能となる。

【０１５０】請求項１０に記載の画像信号符号化方法に
よれば、差分をゼロラン方式で伝送するようにしたの
で、伝送量をさらに抑制することができる。

【０１５１】請求項１１に記載の画像信号符号化装置に
よれば、請求項１乃至１０のいずれかに記載の画像信号
符号化方法を用いるようにしたので、より少ないデータ
量でウェイティングマトリックスのウェイティング係数
を伝送することが可能な装置を実現することが可能とな
る。

【０１５２】請求項１２に記載の画像信号復号化方法に
よれば、伝送されてきたウェイティング係数を、１つ前
のウェイティング係数と加算することで復号するように
したので、少ない伝送量で伝送されてきたデータから、
もとのウェイティング係数を確実に復号することが可能
となる。

【０１５３】請求項１３乃至１５に記載の画像信号復号
化方法によれば、伝送されてきたウェイティング係数
を、ジグザグスキャンの順番、水平方向の順番、または
縦方向の順番に配置して、ウェイティングマトリックス
を生成するようにしたので、ウェイティングマトリック
スを確実に生成することが可能となる。

【０１５４】請求項１６に記載の画像信号復号化方法に
よれば、伝送されてきたビット精度に対応してウェイテ
ィング係数のビット精度を設定するようにしたので、ウ
ェイティング係数のビット精度が変更されても、確実に
元のウェイティング係数を得ることが可能となる。

【０１５５】請求項１７に記載の画像信号復号化方法に
よれば、伝送されてきたデータをデフォルト値に加算す
ることで、ウェイティングマトリックスを生成するよう
にしたので、ウェイティングマトリックスを迅速かつ確
実に生成することが可能となる。

【０１５６】請求項１８に記載の画像信号復号化装置に
よれば、請求項１２乃至１７のいずれかに記載の画像信
号復号化方法を用いるようにしたので、データを確実に
復号化することが可能な装置を実現することができる。

【０１５７】請求項１９に記載の画像信号記録媒体によ
れば、請求項１乃至１０のいずれかに記載の画像信号符
号化方法を用いてデータを記録するようにしたので、限
られた容量内に多くの情報を記録することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】高能率符号化の原理を示す図である。

【図２】ピクチャタイプを説明する図である。

【図３】動画像信号符号化方法の原理を示す図である。

【図４】動画像符号化装置および復号化装置の構成例を
示すブロック図である。

【図５】画像データの構造を説明する図である。

【図６】図４のエンコーダ１８の構成例を示すブロック
図である。

【図７】図６の予測モード切り替え回路５２における予
測モードを説明する図である。

【図８】図６のＤＣＴモード切り替え回路５５における
フレーム／フィールドＤＣＴモードを説明する図であ
る。

【図９】図４のデコーダ３１の構成例を示すブロック図
である。

【図１０】ウェイティングマトリックスを説明する図で
ある。

【図１１】図６の量子化回路５７のより詳細な構成を示
す図である。

【図１２】図１１の量子化ウェイティングマトリックス
回路１０２の構成例を示すブロック図である。

【図１３】ジグザグスキャンを説明する図である。

【図１４】ウェイティングマトリックスをジグザグスキ
ャンにより伝送する順序を説明する図である。

【図１５】図９の逆量子化回路８３のより詳細な構成を
示す図である。

【図１６】図１５の量子化ウェイティングマトリックス
回路１１２のより詳細な構成を示すブロック図である。

【図１７】ウェイティングマトリックスを水平方向にス
キャンする動作を説明する図である。

【図１８】ウェイティングマトリックスを縦方向にスキ
ャンする動作を説明する図である。

【図１９】ウェイティングマトリックスをデフォルト値
との差分として伝送する動作を説明する図である。

【図２０】ディスクの製造方法を説明する図である。

【符号の説明】

１ 符号化装置 ２ 復号化装置 ３ 記録媒体 １２，１３ Ａ／Ｄ変換器 １４ フレームメモリ １５ 輝度信号フレームメモリ １６ 色差信号フレームメモリ １７ フォーマット変換回路 １８ エンコーダ ３１ デコーダ ３２ フォーマット変換回路 ３３ フレームメモリ ３４ 輝度信号フレームメモリ ３５ 色差信号フレームメモリ ３６，３７ Ｄ／Ａ変換器 ５０ 動きベクトル検出回路 ５１ フレームメモリ ５２ 予測モード切り替え回路 ５３ 演算部 ５４ 予測判定回路 ５５ ＤＣＴモード切り替え回路 ５６ ＤＣＴ回路 ５７ 量子化回路 ５８ 可変長符号化回路 ５９ 送信バッファ ６０ 逆量子化回路 ６１ ＩＤＣＴ回路 ６２ 演算器 ６３ フレームメモリ ６４ 動き補償回路 ８１ 受信バッファ ８２ 可変長復号化回路 ８３ 逆量子化回路 ８４ ＩＤＣＴ回路 ８５ 演算器 ８６ フレームメモリ ８７ 動き補償回路 １０２，１１２ 量子化ウェイティングマトリックス回
路 １０３，１１３ 量子化特性回路 ２０１ テーブル ２０２ レジスタ ３０３ テーブル

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像信号を所定の予測画像信号を用いて
   符号化し、 符号化された信号に所定の演算を施し、 演算により得られた信号を、所定のウェイティングマト
   リックスを用いて量子化し、 量子化した信号を可変長符号化する画像信号符号化方法
   において、 前記ウェイティングマトリックスの最初のウェイティン
   グ係数を完全なＭビットのデータとして伝送し、 その後に続くウェイティング係数は、１つ前のウェイテ
   ィング係数からの差分を演算し、前記差分を、前記Ｍビ
   ットより小さいＮビットのデータとして伝送することを
   特徴とする画像信号符号化方法。
2. 【請求項２】 前記ウェイティングマトリックスの各ウ
   ェイティング係数を、ジグザグスキャンの順序で伝送す
   ることを特徴とする請求項１に記載の画像信号符号化方
   法。
3. 【請求項３】 前記ウェイティングマトリックスの各ウ
   ェイティング係数を、水平方向に順次スキャンして伝送
   することを特徴とする請求項１に記載の画像信号符号化
   方法。
4. 【請求項４】 前記ウェイティングマトリックスの各ウ
   ェイティング係数を、縦方向に順次スキャンして伝送す
   ることを特徴とする請求項１に記載の画像信号符号化方
   法。
5. 【請求項５】 前記差分のビット精度を伝送することを
   特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像信号
   符号化方法。
6. 【請求項６】 前記差分を可変長符号化して伝送するこ
   とを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像
   信号符号化方法。
7. 【請求項７】 前記差分を、ゼロが連続する個数と、そ
   れに続くレベルとして伝送することを特徴とする請求項
   ６に記載の画像信号符号化方法。
8. 【請求項８】 画像信号を所定の予測画像信号を用いて
   符号化し、 符号化された信号に所定の演算を施し、 演算により得られた信号を、所定のウェイティングマト
   リックスを用いて量子化し、 量子化した信号を可変長符号化する画像信号符号化方法
   において、 前記ウェイティングマトリックスの各ウェイティング係
   数とデフォルト値との差分を演算し、前記差分を、符号
   化して伝送することを特徴とする画像信号符号化方法。
9. 【請求項９】 前記差分をＮビットの固定長に符号化し
   て伝送することを特徴とする請求項８に記載の画像信号
   符号化方法。
10. 【請求項１０】 前記差分を、ゼロが連続する個数と、
    それに続くレベルとして伝送することを特徴とする請求
    項８に記載の画像信号符号化方法。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至１０のいずれかに記載の
    画像信号符号化方法を用いたことを特徴とする画像信号
    符号化装置。
12. 【請求項１２】 可変長符号化された画像信号を復号化
    し、 復号化された信号を、伝送されてきた所定のウェイティ
    ングマトリックスを用いて逆量子化し、 逆量子化した信号に、符号化時における場合と逆の所定
    の演算を施し、 演算された信号を、所定の予測画像信号を用いて復号化
    する画像信号復号化方法において、 伝送されてきた前記ウェイティングマトリックスの最初
    のウェイティング係数を完全なＭビットのデータとして
    復号し、 その後に続くウェイティング係数は、１つ前のウェイテ
    ィング係数と加算することで復号することを特徴とする
    画像信号復号化方法。
13. 【請求項１３】 前記ウェイティング係数を、ジグザグ
    スキャンの順番に配置して、前記ウェイティングマトリ
    ックスを生成することを特徴とする請求項１２に記載の
    画像信号復号化方法。
14. 【請求項１４】 前記ウェイティング係数を、水平方向
    に順番に配置して、前記ウェイティングマトリックスを
    生成することを特徴とする請求項１２に記載の画像信号
    復号化方法。
15. 【請求項１５】 前記ウェイティング係数を、縦方向に
    順番に配置して、前記ウェイティングマトリックスを生
    成することを特徴とする請求項１２に記載の画像信号復
    号化方法。
16. 【請求項１６】 最初の前記ウェイティング係数に続く
    ウェイティング係数のビット精度を、伝送されてくるビ
    ット精度を復号して特定することを特徴とする請求項１
    ２乃至１５のいずれかに記載の画像信号復号化方法。
17. 【請求項１７】 可変長符号化された画像信号を復号化
    し、 復号化された信号を、伝送されてきた所定のウェイティ
    ングマトリックスを用いて逆量子化し、 逆量子化した信号に、符号化時における場合と逆の所定
    の演算を施し、 演算された信号を、所定の予測画像信号を用いて復号化
    する画像信号復号化方法において、 伝送されてきた前記ウェイティングマトリックスとデフ
    ォルト値との差分を、前記デフォルト値に加算すること
    で、前記ウェイティングマトリックスを生成することを
    特徴とする画像信号復号化方法。
18. 【請求項１８】 請求項１２乃至１７のいずれかに記載
    の画像信号復号化方法を用いたことを特徴とする画像信
    号復号化装置。
19. 【請求項１９】 請求項１乃至１０のいずれかに記載の
    画像信号符号化方法を用いてデータが記録されているこ
    とを特徴とする画像信号記録媒体。