JPH0832039B2 - 可変長符号化方法及びその装置 - Google Patents

可変長符号化方法及びその装置

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はディジタル信号の信号処理を行なう記録，伝
送機器，その他の表示装置などの各種機器において、画
像信号をより少ない符号量で効率的に符号化する高能率
符号化方式のうち、特に直交変換係数の可変長符号化を
行なう可変長符号化方法及びその装置に関する。
（従来の技術） 画像信号をより少ない符号量で効率的に符号化する高
能率符号化において、可変長符号を用いると、再生画像
信号の品質を同じ保ちながら固定長符号よりも平均のデ
ータ量を少なくすることができる。この可変長符号化
は、統計的に予め求められている各値の発生頻度に合わ
せてハフマン符号等を作り、それにより符号化するもの
である。この場合のデータ量は、信号の情報量（エント
ロピー）に近づいたものとなる。
一方、離散コサイン変換（DCT;Discrete Cosine Tran
sform）などの直交変換係数を量子化したものは係数値
の大半が０（ゼロ）となり、画素あたりの平均情報量は
１ビットより小さくなることもある。しかし、前記の手
法（即ち、可変長符号化）のように各係数値に符号を割
り当てると、０に対しても最低１ビットの符号が必要に
なるので、信号本来の情報量に対して、平均符号長はか
なり長くなり効率が悪い。
そこで、０の整数に対しては係数毎に可変長符号を割
り当てるのでなく、複数個まとめて符号化する。但し、
非０係数の符号と区別するため、非０係数が続いた場合
にも０が無いことを符号化する。
具体的な手法としては、係数を１次元的に見て０がい
くつ続いたかを符号化するランレングス（０ラン）符号
が用いられる。また、直交変換が２次元ブロックの場合
には１次元に並び替えるが、その方法としてはジグザグ
スキャンと呼ばれる手法を用いることが多い。このジグ
ザグスキャンは、ブロックに対して第２図に示したよう
に低域係数からの順にスキャンするものである。
ここで、０ラン符号（０係数の連続数のランレングス
符号）と非０係数の符号とは交互に現われるので、それ
を組にして２次元可変長符号を構成する場合もある。ま
た、後ろに非０係数がない最後の０ランはあえて長さを
符号化せず、非０がないことの符号で共通化する。これ
はEOB（End of Block）符号と呼ばれる。
なお、これらの方式の比較検討は、太田 睦，古閑
敏夫の「MC/DCTハイブリッド符号化方式における係数の
各種エントロピー符号化効率比較」（1986年度画像符号
化シンポジウム４−11）や坪井 幸利，岡本 貞二の
「カラー静止画像符号化におけるエントロピー符号化の
各種方式の比較検討」（1987年度画像符号化シンポジウ
ム４−13）でそれぞれ述べられている。
（発明が解決しようとする課題） ところで、直交変換を用いる符号化では、ブロックが
大きいほど基本的な効率は高いが、量子化誤差がブロッ
クに拡散され、主観上望ましくない場合が多い。また、
処理の演算精度などからもブロックは必ずしも大きくで
きない。しかし、ブロックが小さくなった場合には、可
変長符号化で効率の低下を生じることになる。例えば、
交流係数がすべて０のブロックがまとまって複数あった
としても、１ブロックあたり一つのEOB符号が必要にな
るため、ブロックが大きい場合に対し不利になる。ま
た、ラン長も短なものだけになるので符号の種類が減
り、ハフマン符号を作った場合に平均符号長くなるとい
った問題がある。
そこで、本発明は上記した従来の技術の課題を解決し
た可変長符号化方法及びその装置を提供することを目的
とする。
（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記の目的を達成するために、第１の発明と
して、画像信号を分割されたブロック毎に直交変換係数
に変換し、適当な量子化ステップで量子化した量子化信
号を可変長符号化する可変長符号化方法において、前記
量子化の前又は後に、前記ブロック毎に、別々に直交変
換したＮ個（Ｎは２以上の整数）のブロックの直交変換
係数値を統合し、少なくとも、前記量子化の後に、前記
直交変換係数値を、各ブロックの同一係数値同士でＮ個
数連続させて同一係数群を得、その後に、前記同一係数
群を直交変換係数の数だけ１次元的に連続配列し、前記
１次元的に配列された係数値を、０数の連続数と０以外
の係数値として可変長符号化することを特徴とする可変
長符号化方法を提供するものである。
更に、第２の発明として、分割されたブロック毎に直
交変換係数に変換されて、量子化された画像信号を符号
化する装置において、前記ブロック毎に、別々に直交変
換が行われたＮ個（Ｎは２以上の整数）のブロックの直
交変換係数値を統合して得るブロック統合手段と、前記
直交変換係数値を、各ブロックの同一係数値同士でＮ個
連続させて同一係数群を得、前記同一係数群を直交変換
係数の数だけ連続させて１次元配列係数値を得る配列手
段と、前記１次元配列係数値を、０数の連続数と０以外
の係数値として可変長符号化する符号化手段とを有して
成ることを特徴とする可変長符号化装置を提供するもの
である。
（作用） 上記した構成の可変長符号化方法及びその装置におい
ては、隣接する直交変換ブロックを複数統合して可変長
符号化のためのスキャンを行なう。スキャンは同一成分
をブロック間で続けて配列し、その後に順次に次の同一
成分をブロック間で配列して１次元信号にする。
（実施例） 第１図は本発明になる可変長符号化方法及びその装置
の一実施例に係る可変長符号化器の構成を示すブロック
図である。
同図において、画像信号入力端子10より入力された画
像信号は、直交変換器11により各直交変換係数に変換さ
れる。
ここで、直交変換のブロックサイズは４×４画素とす
る。各変換係数は量子化器12で係数毎に適当な量子化ス
テップで量子化される。
量子化器12で量子化された信号は、本発明の特徴とな
る可変長符号化部Ａで符号化される。この可変長符号化
部Ａに入力された信号は、ブロック統合器13で上下左右
に隣合う４ブロックが一つにまとめられる（統合され
る）。
なお、このブロック統合処理は、必ずしもここでなく
てよく、直交変換でブロック化する際に行なってもよ
い。
隣合う４ブロックで統合された係数は、スキャン変換
器14で画素をブロック間でジグザグスキャンの順に並び
替える。スキャン順番の例を第３図に示すが、この第３
図で４個のブロックは直交変換された隣接するブロック
である。低周波数の信号（低域）の係数から高周波数の
信号（高域）に並び替える点は従来と同じであるが、次
の係数にいく前に同一成分について隣接ブロック間で連
続させる。
また、同一成分のブロック間のサブスキャンは、第４
図に示すように、縦または横に移動する形になるが、こ
れは隣接して配列される係数間の相関を高くするためで
ある。
このようにして並び替えられた係数は、係数符号化器
15と０ラン符号化器16とでそれぞれ可変長符号化され
る。係数符号化器15では非０係数の値に対しハフマン符
号を与え、０ラン符号化器16の０の係数の連続数に対し
てハフマン符号（０ラン符号）を与える。ここで、係数
符号化器15のテーブルは１ブロックだけの場合と基本的
に変わらないが、０ラン符号化器16のテーブルはブロッ
クが統合されたため４倍の長さまでテーブルを用意す
る。これは８×８画素の直交変換の場合に類似する。し
かし、隣接ブロックの低減成分は相関があるため、発生
する非０係数の位置もブロック間で似ており、本手法で
は短い０ラン符号の発生する確率がやや高くなる。
ここで、係数の分布は量子化方法と密接に関係するの
で、ハフマン符号は量子化が決まったらその出力のヒス
トグラムを実測することにより決める。
また、フレーム間予測残差など直流成分が予測により
抑圧された場合には、直流（ブロック平均）成分から可
変長符号を使うが、静止画などで特に処理されていない
場合には直流成分は固定長符号化用いる。
係数符号化器15と０ラン符号化器16の出力は、交互に
発生する形となるので、切換スイッチ17で切換え、デー
タ出力端子18より出力される。
（発明の効果） 以上の如く、本発明の可変長符号化方法及びその装置
によれば、隣接する直交変換ブロックを複数統合し、同
一成分をブロック間で連続させて、その後に順次に次の
同一成分をブロック間で配列することにより、EBO符号
はランが一体化されたブロックで一つだけあればよいの
で、複数統合されたブロックで交流係数がすべて０の場
合、従来ブロックごとに必要だったEBO符号は一つで済
むようになる。また、ラン長も長くなるので符号の種類
が増え、ハフマン符号を作った場合、平均符号長が短く
できる。また、同一変換成分についてブロック間でスキ
ャンするので、直交変換成分のブロック間相関により非
０係数が連続して発生する確率が高まり、０ラン符号に
平均符号長も削減され、更に、ブロックが小さいために
生じる符号化特性の劣化が抑えられる。これらの結果と
して符号量が少なくできる。
また、処理の追加は信号配列の変更と０ランテーブル
の増加だけので、実現も究めて容易である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明になる可変長符号化方法及びその装置の
一実施例に係る可変長符号化器の構成を示すブロック
図、第２図は可変長符号化で使うジグザグスキャンを示
す図、第３図は本発明のブロック間スキャンの順番を示
す図、第４図は本発明の同一成分でのブロック間サブス
キャンを示す図である。 10…画像信号入力端子、11…直交変換器、12…量子化
器、13…ブロック統合器、14…スキャン変換器、15…係
数符号化器、16…０ラン符号化器、17…切換スイッチ、
18…データ出力端子、Ａ…可変長符号化部。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】画像信号を分割されたブロック毎に直交変
    換係数に変換し、適当な量子化ステップで量子化した量
    子化信号を可変長符号化する可変長符号化方法におい
    て、 前記量子化の前又は後に、前記ブロック毎に、別々に直
    交変換したＮ個（Ｎは２以上の整数）のブロックの直交
    変換係数値を統合し、少なくとも、前記量子化の後に、
    前記直交変換係数値を、各ブロックの同一係数値同士で
    Ｎ個連続させて同一係数群を得、その後に、前記同一係
    数群を直交変換係数の数だけ１次元的に連続配列し、前
    記１次元的に配列された係数値を、０数の連続数と０以
    外の係数値として可変長符号化することを特徴とする可
    変長符号化方法。
  2. 【請求項２】分割されたブロック毎に直交変換係数に変
    換されて、量子化された画像信号を符号化する装置にお
    いて、 前記ブロック毎に、別々に直交変換が行われたＮ個（Ｎ
    は２以上の整数）のブロックの直交変換係数値を統合し
    て得るブロック統合手段と、 前記直交変換係数値を、各ブロックの同一係数値同士で
    Ｎ個連続させて同一係数群を得、前記同一係数群を直交
    変換係数の数だけ連続させて１次元配列係数値を得る配
    列手段と、 前記１次元配列係数値を、０数の連続数と０以外の係数
    値として可変長符号化する符号化手段とを有して成るこ
    とを特徴とする可変長符号化装置。
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