JPH09181612A

JPH09181612A - サブバンド符号化方法、サブバンド復号方法、サブバンド符号化装置、サブバンド復号装置及びサブバンド符号化復号装置

Info

Publication number: JPH09181612A
Application number: JP28421096A
Authority: JP
Inventors: Masami Ogata; 昌美緒形; Teruhiko Suzuki; 輝彦鈴木; Ien Ton Taku; イエントンタク
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-10-26
Filing date: 1996-10-25
Publication date: 1997-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、入力信号をサブバンド符号化する
際に、リンギングが発生する範囲を小さくすることがで
きる方法及び装置等を提供する。【解決手段】サブバンド符号化により、複数回の帯域
分割又はウェーブレット変換を行う際に、それまでに施
された帯域分割の回数が多いほど、少ないタップ数のフ
ィルタリングが信号に施されるようにする。すなわち、
初期の帯域分割にタップ数の多いフィルタ１１_L、１１_H
を用い、低周波数成分の劣化による階段状のパターンが
出現することを回避すると共に、帯域分割の回数が多く
なるほどタップ数の少ないフィルタ１４_L、１４_Hを用
い、ダウンサンプルによる相対的なタップ数の増加を抑
制し、画像のリンギングの発生範囲を小さく抑える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、サブバンド符号化
方法及び装置、サブバンド復号方法及び装置等に関し、
特に音声信号や画像信号等のディジタル信号を帯域分割
して符号化する符号化方法及び装置、また符号化された
信号を復号化する復号方法及び装置等に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル信号の圧縮を目的とした符号
化／復号方法の１つとして、サブバンド符号化がある。
このサブバンド符号化は、例えばウェーブレット変換を
行うためのフィルタ（以下、ウェーブレット変換フィル
タという。）によって、ディジタル信号の帯域分割を行
い、ディジタル信号の圧縮を行うものである。すなわ
ち、サブバンド符号化は、入力された信号に対して、異
なる通過帯域を有する複数のフィルタでフィルタリング
処理を施した後、各周波数帯域に応じた間隔でダウンサ
ンプリングを施し、各フィルタの出力信号のエネルギー
の偏りを利用して圧縮を行うものである。

【０００３】サブバンド符号化、及びウェーブレット変
換を用いた帯域分割による信号処理に関しては、例えば
文献『ウェーブレット変換とサブバンド符号化』マーチ
ン・ヴエターリ著、電子情報通信学会誌、Vo1.74 No.1
2 pp1275-1278 １９９１年１２月に説明されている。

【０００４】一般に、ウェーブレット変換は、サブバン
ド符号化の下位概念とも改良とも言われているが、本願
で単にウェーブレットと記述する場合は、ウェーブレッ
ト変換フィルタに限定されることなく、サブバンド符号
化に適用されるフィルタを用いた技術を広く包含してい
るものとする。

【０００５】図８に、サブバンド符号化で用いられるフ
ィルタ、例えばウェーブレット変換フィルタによる帯域
分割、及び合成を行う装置の基本的な構成を示す。この
図８は、上述のマーチン・ヴエターリ氏の文献に記載さ
れたものと同じものである。ここでは、入力を１次元信
号ｘ[i]とする。

【０００６】分割器１００は、符号化装置の主要部であ
り、合成器１１０は、復号装置の主要部である。分割器
１００において、分析ローパスフィルタ（以下、ＬＰＦ
という。）１０１_Lは、帯域分割のための分析用ＬＰＦ
であり、分析ハイパスフィルタ（以下、ＨＰＦとい
う。）１０１_Hは、帯域分割のための分析用ＨＰＦであ
る。これら２つのフィルタ１０１_L、１０１_Hによって、
入力信号ｘ[i]は、低周波数帯域信号ＸＬ[i]と高周波数
帯域信号ＸＨ[i]に分割される。ダウンサンプル器１０
２_L、１０２_Hは、次に示す式１、式２のように、帯域分
割された各信号ＸＬ[i]、ＸＨ[i]に対して１サンプル毎
の間引き処理を行い、出力信号ＸＬ[j]、ＸＨ[j]を生成
する。

【０００７】ＸＬ[j]＝ＸＬ[i] （ｊ＝ｉ／２）・・・式１ＸＨ[j]＝ＸＨ[i] （ｊ＝ｉ／２）・・・式２合成器１１０では、はじめにアップサンプル器１１
１_L、１１１_Hによって、分割器１００からの信号ＸＬ
[j]、ＸＨ[j]のサンプル間隔が２倍に引き伸ばされると
共に、次に示す式３、式４のように、その中心位置にゼ
ロの値を有するサンプルが挿入される。

【０００８】ＸＬ[i]＝ＸＬ[j] （ｉ＝２×ｊ）＝０（ｉ＝２×ｊ＋１）・・・式３ＸＨ[i]＝ＸＨ[j] （ｉ＝２×ｊ）＝０（ｉ＝２×ｊ＋１）・・・式４合成ＬＰＦ１１２_L、合成ＨＰＦ１１２_Hは、帯域合成
のための合成用のＬＰＦ、ＨＰＦであり、これらによっ
て、アップサンプル器１１１_L、１１１_Hの各出力信号に
補間処理が施され、各周波数帯域の信号ＸＬ[i]、ＸＨ
[i]が再生される。その後、加算器１１３によって各帯
域の信号ＸＬ[i]、ＸＨ[i]が加算されることによって合
成され、入力信号ｘ[i]が復元される。

【０００９】ここで、分割器１００側の分析ＬＰＨ１０
１_L、分析ＨＰＦ１０１_H、及び合成器１１０側の合成
ＬＰＦ１１２_L、合成ＨＰＦ１１２_Hは、次に示す式
５、式６の関係が完全に、又は近似的に満たされるよう
に構成されている。

【００１０】Ｈ₀(-z)Ｆ₀(z)＋Ｈ₁(-z)Ｆ₁(z)＝０・・・式５Ｈ₀(z)Ｆ₀(z)＋Ｈ₁(z)Ｆ₁(z)＝２ｚ^-L ・・・式６Ｈ₀(z)、Ｈ₁(z)、Ｆ₀(z)、Ｆ₁(z)は、それぞれ分析ＬＰ
Ｆ１０１_L、分析ＨＰＦ１０１_H、合成ＬＰＦ１１
２_L、合成ＨＰＦ１１２_Hの伝達関数であり、Ｌは任意
の整数である。この拘束条件によって、合成器１１０に
おける加算器１１３からの出力信号ｘ"[i]が、入力信号
ｘ[i]と完全に、あるいは近似的に一致することが保証
される。上述のようなウェーブレット変換による分割、
合成を符号化に用いる場合、ダウンサンプル器１０
２_L、１０２_Hとアップサンプル器１１１_L、１１１_Hの
間で符号化／復号処理が行われることになる。また、図
８の例では、入力信号を２つの周波数帯域に分割してい
るが、データ量の圧縮を目的とした符号化では、より効
率的に圧縮を行うために、各周波数帯域をさらに２乃至
３回程度、再帰的に分割していくことが行われている。

【００１１】図９に、サブバンド符号化を用いた従来の
符号化装置の構成を示す。符号化装置１２０は、入力信
号ｘ[i]を、第１段目の分析ＬＰＦ１２１_Lと分析ＨＰ
Ｆ１２１_Hによって低周波数帯域信号ＸＬ₀[i]と高周波
数帯域信号ＸＨ₀[i]に分割するが、ダウンサンプル器１
２２_Lで式１に基づくダウンサンプリング処理により得
られる低周波数帯域信号ＸＬ₀[j]は、第２段目の分析Ｌ
ＰＦ１２３_Lと分析ＨＰＦ１２３_Hによってさらに帯域
分割される。そして、得られる信号ＸＬ₁[j]、ＸＨ₁[j]
は、ダウンサンプル器１２４_L、１２４_Hによってダウン
サンプリング処理が施され、低周波数帯域信号ＸＬ
₁[k]、高周波数帯域信号ＸＨ₁[k]が生成される。

【００１２】一方、第１段目の分析ＨＰＦ１２１_Hを通
過した高周波数帯域信号ＸＨ₀[i]は、ダウンサンプル器
１２２_Hによってダウンサンプリング処理が施され、得
られる高周波数帯域信号ＸＨ₀[j]は、低周波数帯域信号
ＸＬ₀[j]との同期をとるために遅延器１２５に入力され
る。第２段目のダウンサンプル器１２４_L、１２４_Hによ
りダウンサンプル処理が施された低周波数帯域信号ＸＬ
₁[k]、高周波数帯域信号ＸＨ₁[k]、及び遅延器１２５に
より適切に遅延された第１段目の高周波数帯域信号ＸＨ
₀[j]は、それぞれ量子化器１２６ａ、１２６ｂ、１２６
ｃに入力され、対応する量子化ステップＱＬ₁、ＱＨ₁、
ＱＨ_Oにより、次の式７、式８、式９に示すように、量
子化される。

【００１３】ＸＬ₁'[k]＝ＸＬ₁[k]／ＱＬ₁ ・・・式７ＸＨ₁'[k]＝ＸＨ₁[k]／ＱＨ₁ ・・・式８ＸＨ₀'[j]＝ＸＨ₀[j]／ＱＨ₀ ・・・式９ここで、量子化ステップＱＬ₁、ＱＨ₁、ＱＨ_Oは、例え
ばデータの発生量、伝送路のデータ速度、記録媒体の記
録容量等を考慮して、適応的に設定される。一般には、
低周波数帯域程量子化ステップを細かくして、画質の低
下を防止する。

【００１４】量子化された各信号ＸＬ₁'[k]、ＸＨ₁'
[k]、ＸＨ₀'[j]は、可逆符号化／多重可器１２７に入力
され、従来行われているようなハフマン符号化や算術符
号化等の可逆符号化、さらに多重化処理等が施されて、
図示しない記録媒体や伝送路に出力される。

【００１５】図１０に、サブバンド符号化を用いた従来
の復号装置の構成を示す。復号装置１３０は、復号装置
であり、復号装置１３０では、はじめに、逆多重化／可
逆復号器１３１によって、符号化装置１２０でなされた
多重化処理や可逆符号化に対する復号処理が行われ、信
号ＸＬ₁'[k]、ＸＨ₁'[k]、ＸＨ₀'[j]が復元される。こ
れらは、それぞれ異なる量子化ステップを有する逆量子
化器１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃに入力され、前述の
図９の量子化器１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃによって
なされたのとは逆の式１０、式１１、式１２に示す変換
が施される。

【００１６】ＸＬ₁"[k]＝ＸＬ₁'[k]×ＱＬ₁ ・・・式１０ＸＨ₁"[k]＝ＸＨ₁'[k]×ＱＨ₁ ・・・式１１ＸＨ₀"[j]＝ＸＨ₀'[j]×ＱＨ₀ ・・・式１２逆量子化器１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃの各出力ＸＬ
₁"[k]、ＸＨ₁"[k]、ＸＨ₀"[j]の中で、符号化装置１２
０の第２段目の帯域分割に対応する低周波数帯域信号Ｘ
Ｌ₁"[k]、高周波数帯域信号ＸＨ₁"[k]は、それぞれアッ
プサンプル器１３３_L、１３３_Hに入力される。アップサ
ンプル器１３３_L、１３３_Hにおける式３、式４と同様の
アップサンプル処理により得られた各信号は、それぞれ
分析ＬＰＦ１２３_L、分析ＨＰＦ１２３_Hと式５、式６
の関係にある合成ＬＰＦ１３４_L、合成ＨＰＦ１３４_H
に入力される。各フィルタ１３４_L、１３４_Hにおける補
間処理により再生された低周波数帯域信号ＸＬ₁"[j]、
高周波数信号ＸＨ₁"[j]は、加算器１３５によって加算
されることにより合成され、符号化装置１２０における
第１段目の帯域分割によって得られた低周波数帯域信号
ＸＬ₀[j]に対応する低周波数帯域信号ＸＬ₀"[j]とな
る。

【００１７】一方、符号化装置１２０の第１段目の帯域
分割に対応する高周波数帯域信号ＸＨ₀"[j]は、遅延器
１３６に入力され、第１段目の帯域分割に対応した低周
波数帯域信号ＸＬ₀"[j]が再構成されるのに必要な時間
だけ遅延される。

【００１８】第１段目の帯域分割に対応した低周波数帯
域信号ＸＬ₀"[j]と、遅延器１３６によって遅延された
第１段目の帯域分割に対応した高周波数帯域信号ＸＨ₀"
[j]とは、それぞれアップサンプル器１３７_L、１３７_H
に入力され、アップサンプル処理が施された後、合成Ｌ
ＰＦ１３８_L、合成ＨＰＦ１３８_Hにより補間処理が施
され、得られる低周波数帯域信号ＸＬ₀"[i]、高周波数
帯域信号ＸＨ₀"[i]が加算器１３９によって加算される
ことにより合成され、入力信号ｘ[i]に対応する再現信
号ｘ"[i]が得られる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】サブバンド符号化、又
はウェーブレット変換に基づいた従来の符号化方法で
は、その帯域分割にタップ数の多い例えばＦＩＲ（Fini
te Impulse Resonse）フィルタを用いると、フィルタの
阻止域におけるリップの発生範囲が広くなり、画像のエ
ッジ等のレベル変化の大きい部分の周辺に、リンギング
（ringing)が発生することがあった。特に、再帰的に複
数回の帯域分割を行う際に、従来は全ての帯域分割に同
じフィルタを用いていたため、ダウンサンプリングの影
響で、帯域分割が進むほど相対的にフィルタのタップ数
が増えることになっていた。この結果、画像のエッジ周
辺の広い範囲にリンギングが発生することがあった。

【００２０】一方、タップ数の少ないフィルタを用いる
ことにより、リンギングの発生範囲を抑えることができ
る。しかしこの場合、低周波数成分の劣化によって、画
像のなだらかに変化する部分が、段階状になってしまう
といった問題があった。この現象は、画像ではブロック
歪みとして視覚され、画質劣化が著しいという問題があ
った。この問題は、周波数分割された信号に対する量子
化により、完全再構成の条件が満足されなくなり、ハイ
パスフィルタとローパスフィルタで生じるエリアシング
を、互いにキャンセルできなくなることにある。ハイパ
スフィルタ側のエリアシングもあるが、符号化では低域
側の信号に比べて高域側の信号は劣化するので、主とし
てローパスフィルタ側のエリアシングが問題となる。こ
の影響は、レベル差の大きなエッジ近辺にリンギングと
なって現れる。これは、エッジが含む高周波数帯域の信
号が劣化して、ローパスフィルタ側のエリアシングをキ
ャンセルできなくなるものであり、インパルスレスポン
スの持続時間の長いフィルタを用いると、エッジを中心
にその長さに相当する領域がこの影響を受けることにな
る。すなわち、高周波数成分の劣化となる。一方、持続
時間の短いフィルタを用いた場合、リンギングが発生す
る範囲は狭くなるが、フィルタの周波数領域上での通過
帯域が広くなってしまい、ハイパスフィルタの通過帯域
が低周波数側まで伸びてしまう。すなわち、高域側の劣
化が低周波数成分にまで影響を与え、それが画像上のな
だらかに変化する領域においてブロック状のノイズを発
生させる。すなわち、低周波数成分の劣化となる。

【００２１】以上を簡単に言えば、時間領域と周波数領
域での不確定性原理におけるトレードオフであり、時間
領域での解像度を上げようとすると、周波数領域での解
像度が落ちてしまうということに他ならない。

【００２２】また、ローパスフィルタ、ハイパスフィル
タのタップ数は、時間領域における持続時間に相当する
ので、持続時間が短い、すなわち時間分解能が高いと周
波数領域での分解能が落ち、エリアシングの影響が生じ
ることになる。

【００２３】また、このエリアシングが発生する原因
は、フィルタリングの後のダウンサンプリングにあり、
帯域分割のフィルタリングのあとでダウンサンプリング
をした時点で、エリアシングが発生する。ただし、量子
化をせずに合成すれば、ローパスフィルタとハイパスフ
ィルタのそれぞれの通過域に含まれるエリアシングは、
理論的にはキャンセルされるはずである。しかしなが
ら、信号を圧縮する場合には量子化処理を行うので、合
成してもエリアシングをキャンセルすることができな
い。

【００２４】なお、フィルタのタップ数とは、フィルタ
の係数の数、又はフィルタ長、フィルタのスパンを言
い、フィルタのタップ数が多いとは、フィルタの係数の
数（フィルタの次数）が多い、フィルタ長が長い、スパ
ンの長いフィルタと同義である。

【００２５】本発明は、上述した従来のサブバンド符号
化方法やサブバンド符号化装置の実情に鑑みてなされた
ものであり、本発明は、入力信号をサブバンド符号化に
よって符号化する際に、リンギングが発生する範囲を、
従来の方法や装置に比して小さくすることができるサブ
バンド符号化方法及び装置等を提供することを目的とす
る。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、サブバンド符号化により、複数回の帯域
分割又はウェーブレット変換を行う際に、それまでに施
された帯域分割の回数が多いほど、少ないタップ数のフ
ィルタリングが信号に施されるようにする。すなわち、
初期の帯域分割にタップ数の多いフィルタを用い、低周
波数成分の劣化による階段状のパターンが出現すること
を回避すると共に、帯域分割の回数が多くなるほどタッ
プ数の少ないフィルタを用い、ダウンサンプルによる相
対的なタップ数の増加を抑制し、画像のリンギングの発
生範囲を小さく抑える。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００２８】図１に、例えばウェーブレット変換を使用
し、本発明を適用したサブバンド符号化装置の具体的な
構成を示す。

【００２９】このサブバンド符号化装置は、図１に示す
ように、入力信号ｘ[i]を帯域分割、例えば低周波数帯
域信号ＸＬ₀[i]と高周波数帯域信号ＸＨ₀[i]に分割する
第１段目の分析ローパスフィルタ（以下、ＬＰＦとい
う。）１１_L及び分析ハイパスフィルタ（以下、ＨＰＦ
という。）１１_Hと、これらの低周波数帯域信号ＸＬ
₀[i]、高周波数帯域信号ＸＨ₀[i]をダウンサンプル器１
２_L、１２_Hと、ダウンサンプル器１２_Lからの低周波数
帯域信号ＸＬ₀[j]を、さらに低周波数帯域信号ＸＬ₁[j]
と高周波数帯域信号ＸＨ₁[j]に分割する第２段目の分析
ＬＰＦ１３_L及び分析ＨＰＦ１３_Hと、これらの低周波
数帯域信号ＸＬ₁[j]、高周波数帯域信号ＸＨ₁[j]をそれ
ぞれダウンサンプリングするダウンサンプル器１４_L、
１４_Hと、ダウンサンプル器１４_L、１４_Hからの低周波
数帯域信号ＸＬ₁[k]、高周波数帯域信号ＸＨ₁[k]及びダ
ウンサンプル器１２_Hからの高周波数帯域信号ＸＨ₀[j]
をそれぞれ量子化する量子化器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ
と、量子化された信号ＸＬ₁'[k]、ＸＨ₁'[k]、ＸＨ₀'
[j]を所定の符号則に基づいて符号化する可逆符号化／
多重化器１７とを備える。

【００３０】第１段目の分析ＬＰＦ１１_L、分析ＨＰＦ
１１_Hは、例えばウェーブレット変換用のフィルタ（以
下、ウェーブレット変換フィルタという。）であり、入
力信号ｘ[i]を帯域分割する。具体的には、分析ＬＰＦ
１１_Lは、入力信号ｘ[i]の低周波成分である低周波数帯
域信号ＸＬ₀[i]を通過させ、この低周波数帯域信号ＸＬ
₀[i]をダウンサンプル器１２_Lに供給する。分析ＨＰＦ
１１_Hは、入力信号ｘ[i]の高周波成分である高周波数帯
域信号ＸＨ₀[i]を通過させ、この高周波数帯域信号ＸＨ
₀[i]をダウンサンプル器１２_Hに供給する。

【００３１】ダウンサンプル器１２_Lは、低周波数帯域
信号ＸＬ₀[i]を、例えば従来の技術で述べた式１に示す
ように、１サンプルおきに間引くことによってダウンサ
ンプリングし、ダウンサンプリングされた低周波数帯域
信号ＸＬ₀[j]を分析ＬＰＦ１３_L及び分析ＨＰＦ１３_Hに
供給する。ダウンサンプル器１２_Hは、例えば従来の技
術で述べた式２に基づいて、高周波数帯域信号ＸＨ₀[i]
をダウンサンプリングし、ダウンサンプリングされた高
周波数帯域信号ＸＨ₀[j]を遅延器１５に供給する。

【００３２】第２段目の分析ＬＰＦ１３_L、分析ＨＰＦ
１３_Hも、ウェーブレット変換用のフィルタであり、ダ
ウンサンプル器１２_Lから供給される低周波数帯域信号
ＸＬ₀[j]を、さらに帯域分割する。具体的には、分析Ｌ
ＰＦ１３_Lは、低周波数帯域信号ＸＬ₀[j]の低周波成分
である低周波数帯域信号ＸＬ₁[j]を通過させ、この低周
波数帯域信号ＸＬ₁[j]をダウンサンプル器１４_Lに供給
する。分析ＨＰＦ１３_Hは、低周波数帯域信号ＸＬ₀[j]
の高周波成分である高周波数帯域信号ＸＨ₁[j]を通過さ
せ、この高周波数帯域信号ＸＨ₁[j]をダウンサンプル器
１４_Hに供給する。

【００３３】ダウンサンプル器１４_Lは、分析ＬＰＦ１
３_Lから供給される低周波数帯域信号ＸＬ₁[j]をダウン
サンプリングし、ダウンサンプリングされた低周波数帯
域信号ＸＬ₁[k]を量子化器１６ａに供給し、ダウンサン
プル器１４_Hは、分析ＨＰＦ１３_Hから供給される高周波
数帯域信号ＸＨ₁[j]をダウンサンプリングし、ダウンサ
ンプリングされた高周波数帯域信号ＸＨ₁[k]を量子化器
１６ｂに供給する。

【００３４】一方、遅延器１５は、例えば分析ＬＰＦ１
３_L及びダウンサンプル器１４_Lでの信号処理時間と等し
い所定の遅延時間を有し、第１段目のダウンサンプル器
１２_Hからの高周波数帯域信号ＸＨ₀[j]と、第２段目の
ダウンサンプル器１４_L、１４_Hからの低周波数帯域信
号ＸＬ₁[k]、高周波数帯域信号ＸＨ₁[k]との同期をとる
ために、高周波数帯域信号ＸＨ₀[j]を所定時間遅延し
て、量子化器１６ｃに供給する。

【００３５】量子化器１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、例え
ばそれぞれ量子化ステップＱＬ₁、ＱＨ₁、ＱＨ_Oを有
し、従来の技術で述べた式７、式８、式９に基づいて、
低周波数帯域信号ＸＬ₁[k]、高周波数帯域信号ＸＨ
₁[k]、高周波数帯域信号ＸＨ₀[j]を量子化し、量子化さ
れた信号ＸＬ₁'[k]、ＫＨ₁'[k]、ＸＨ₀'[j]を可逆符号
化／多重化器１７に供給する。ここで、量子化ステップ
ＱＬ₁、ＱＨ₁、ＱＨ_Oは、例えばデータの発生量、伝送
路のデータ速度、記録媒体の記録容量等を考慮して、適
応的に設定される。一般には、低域程量子化ステップは
細かく設定される。

【００３６】可逆符号化／多重化器１７は、例えばハフ
マン符号化、ランレングス、算術符号化等の可逆符号化
器を備え、量子化器１６ａ、１６ｂ、１６ｃから供給さ
れる各信号ＸＬ₁'[k]、ＸＨ₁'[k]、ＸＨ₀'[j]を可変長
符号化すると共に、可変長符号化された信号を多重化
し、符号化信号として記録媒体や伝送路（図示せず）に
送出する。

【００３７】すなわち、このサブバンド符号化装置で
は、入力信号を分析ＬＰＦ及び分析ＨＰＦにより帯域分
割して符号化する際に、分割された低周波数帯域信号
を、さらに分析ＬＰＦ及び分析ＨＰＦを用いて繰り返し
帯域分割し、低周波数帯域信号の周波数分解能を高める
（時間分解能は低下する）ウェーブレット変換を用いて
いる。したがって、本発明を適用したサブバンド符号化
装置は、その基本的な構成は図９に示した従来の装置と
同じである。しかし、第２段目で用いるウェーブレット
変換フィルタと、第１段目で用いるウェーブレット変換
フィルタのタップ数とが異なっていることが特徴であ
る。

【００３８】具体的には、第１段目では分析ＬＰＦ１１
_L、分析ＨＰＦ１１_Hとして、下記表１、表２に示すよ
うな係数を有するＬＰＦ、ＨＰＦを用いている。第２段
目では分析ＬＰＦ１３_L、分析ＨＰＦ１３_Hとして、より
タップ数の少ない下記表３、表４に示すようなＬＰＦ、
ＨＰＦを用いている（ハール（Harr）変換）。すなわ
ち、例えば伝送路のデータ速度や記録媒体の記録容量が
少ないロービットレート（Low bit rate）の場合は、第
１段目の帯域分割で高周波成分をほぼ除去することがで
きるので、正確に帯域分割するために第１段目では、第
２段目よりタップ数の多いウェーブレット変換フィルタ
を用いている。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】

【表３】

【００４２】

【表４】

【００４３】なお、フィルタのタップ数とは、上述した
ように、フィルタの係数の数、又はフィルタ長、フィル
タのスパンを言い、フィルタのタップ数が多いとは、フ
ィルタの係数の数（フィルタの次数）が多い、フィルタ
長が長い、スパンの長いフィルタと同義である。

【００４４】ところで、この実施例では、第１段目及び
第２段目共に線形位相ＦＩＲフィルタを用いている。こ
れは、周波数帯域を分割しても位相のずれを生じないか
らであり、例えば後述するウェーブレット変換係数のツ
リーにランレングス符号化を適用する際に有効だからで
ある。

【００４５】以上の説明でも明らかなように、本発明で
は、ウェーブレット変換フィルタを用いて、低域側の信
号を繰り返し帯域分割する際に、帯域分割の段数が増え
るに従って、ウェーブレット変換フィルタのタップ数を
少なくしている。この結果、従来の装置で問題とされて
いた低域側の信号に対するフィルタのタップ数が相対的
に増加するという問題を解決することができ、例えば画
像のエッジ周辺の広い範囲においてリンギングが発生す
るのを防止することができる。

【００４６】つぎに、本発明を適用したサブバンド復号
装置について説明する。図２に、このサブバンド復号装
置の具体的な構成を示す。

【００４７】サブバンド復号装置は、図２に示すよう
に、伝送されてきた符号化信号を復号する逆多重化／可
逆復号器２１と、逆多重化／可逆復号器２１からの低周
波数帯域信号ＸＬ₁'[k]、高周波数帯域信号ＸＨ₁'[k]、
高周波数帯域信号ＸＨ₀'[j]をそれぞれ逆量子化する逆
量子化器２２ａ、２２ｂ、２２ｃと、逆量子化された信
号ＸＬ₁"[k]、ＸＨ₁"[k]をそれぞれアップサンプリング
するアップサンプル器２３_L、２３_Hと、アップサンプリ
ングされた各信号をそれぞれ補間する第２段目の合成Ｌ
ＰＦ２４_L及び合成ＨＰＦ２４_Hと、合成ＬＰＦ２４_Lか
らの低周波数帯域信号ＸＬ₁"[j]と合成ＨＰＦ２４_Hから
の高周波数帯域信号ＸＨ₁"[j]を加算する加算器２５
と、加算器２５からの低周波数帯域信号ＸＬ₀"[j]、逆
量子化器２２ｃからの高周波数帯域信号ＸＨ₀"[j]をそ
れぞれアップサンプリングするアップサンプル器２
７_L、２７_Hと、アップサンプル器２７_L、２７_Hからの各
信号をそれぞれ補間する第１段目の合成ＬＰＦ２８_L及
び合成ＨＰＦ２８_Hと、合成ＬＰＦ２８_Lからの低周波数
帯域信号ＸＬ₀"[i]と合成ＨＰＦ２８_Hからの高周波数帯
域信号ＸＨ₀"[i]を加算する加算器２９とを備える。

【００４８】逆多重化／可逆復号器２１は、例えばサブ
バンド符号化装置１０から直接伝送されてくる符号化信
号や、記録媒体から再生された符号化信号に対して、サ
ブバンド符号化装置１０の可逆符号化／多重化器１７と
は逆の処理を施して、サブバンド符号化装置１０におけ
る量子化器１６ａ、１６ｂ、１６ｃの出力信号に対応し
た低周波数帯域信号ＸＬ₁'[k]、高周波数帯域信号Ｘ
Ｈ₁'[k]、高周波数帯域信号ＸＨ₀'[j]を再生し、これら
の信号をそれぞれ逆量子化器２２ａ、２２ｂ、２２ｃに
供給する。

【００４９】逆量子化器２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、そ
れぞれサブバンド符号化装置１０の量子化器１６ａ、１
６ｂ、１６ｃが有する量子化ステップに対応した量子化
ステップＱＬ₁、ＱＨ₁、ＱＨ_Oを有し、従来の技術で述
べた式１０、式１１、式１２の演算を行う。そして、逆
量子化器２２ａ、２２ｂは、得られるサブバンド符号化
装置１０の第２段目の帯域分割に対応した低周波数帯域
信号ＸＬ₁"[k]、高周波数帯域信号ＸＨ₁"[K]を、それぞ
れアップサンプル器２３_L、２３_Hに供給する。また、逆
量子化器２２ｃは、サブバンド符号化装置１０の第１段
目の帯域分割に対応する高周波数帯域信号ＸＨ₀"[j]を
遅延器２６に供給する。

【００５０】アップサンプル器２３_L、２３_Hは、サンプ
ル間隔を２倍に引き伸ばすと共に、従来の技術で述べた
式３、式４に基づいて、各サンプルの中心位置にゼロの
値を有するサンプルを挿入して、第２段目の合成ＬＰＦ
２４_L、合成ＨＰＦ２４_Hに供給する。

【００５１】合成ＬＰＦ２４_L、合成ＨＰＦ２４_Hは、
それぞれサブバンド符号化装置１０の分析ＬＰＦ１
３_L、分析ＨＰＦ１３_Hと下記式１３、式１４、すなわち
従来の技術で述べた式５、式６の関係にあるフィルタで
あり、それぞれアップサンプル器２３_L、２３_Hからの信
号を補間して、サブバンド符号化装置１０の第２段目の
帯域分割に対応する低周波数帯域信号ＸＬ₁"[j]、高周
波数帯域信号ＸＨ₁"[j]を再生し、これらの信号を加算
器２５に供給する。

【００５２】Ｈ₀(-z)Ｆ₀(z)＋Ｈ₁(-z)Ｆ₁(z)＝０・・・式１３Ｈ₀(z)Ｆ₀(z)＋Ｈ₁(z)Ｆ₁(z)＝２ｚ^-L ・・・式１４ここで、Ｈ₀(z)、Ｈ₁(z)、Ｆ₀(z)、Ｆ₁(z)は、それぞれ
分析ＬＰＦ１３_L、分析ＨＰＦ１３_H、合成ＬＰＦ２
４_L、合成ＨＰＦ２４_Hの伝達関数である。

【００５３】加算器２５は、合成ＬＰＦ２４_L、合成Ｈ
ＰＦ２４_Hで再生された低周波数帯域信号ＸＬ₁"[j]と高
周波数帯域信号ＸＨ₁"[j]を加算することによって合成
し、得られるサブバンド符号化装置１０の第１段目の帯
域分割に対応した低周波数帯域信号ＸＬ₀"[j]をアップ
サンプル器２７_Lに供給する。

【００５４】一方、遅延器２６は、例えばアップサンプ
ル器２３_L及び合成ＬＰＦ２４_Lでの信号処理時間と等し
い所定の遅延時間を有し、逆量子化器２２ｃから供給さ
れるサブバンド符号化装置１０の第１段目の帯域分割に
対応した高周波数帯域信号ＸＨ₀"[j]を、加算器２５か
らの低周波数帯域信号ＸＬ₀"[j]と同期がとれるように
所定時間遅延して、アップサンプル器２７_Hに供給す
る。

【００５５】アップサンプル器２７_L、２７_Hは、アップ
サンプル器２３_L、２３_Hと同様に、サンプル間隔を２倍
に引き伸ばすと共に、各サンプルの中心位置にゼロの値
を有するサンプルを挿入して、第１段目の合成ＬＰＦ２
８_L、合成ＨＰＦ２８_Hに供給する。

【００５６】合成ＬＰＦ２８_L、合成ＨＰＦ２８_Hは、そ
れぞれサブバンド符号化装置１０の分析ＬＰＦ１１_L、
分析ＨＰＦ１１_Hと上述した式１３、式１４の関係にあ
るフィルタであり、それぞれアップサンプル器２７_L、
２７_Hからの信号を補間し、得られるサブバンド符号化
装置１０の第１段目の帯域分割に対応した低周波数帯域
信号ＸＬ₀"[i]、高周波数帯域信号ＸＨ₀"[i]を加算器２
９に供給する。

【００５７】加算器２９は、これらの低周波数帯域信号
ＸＬ₀"[i]、高周波数帯域信号ＸＨ₀"[i]を加算すること
により合成し、入力信号ｘ[i]に相当する信号ｘ"[i]を
再生する。

【００５８】すなわち、このサブバンド復号装置は、ウ
ェーブレット変換を用いたものであり、その基本的な構
成は図１０に示した従来の装置と同じである。しかし、
第２段目で用いるウェーブレット変換フィルタ（合成Ｌ
ＰＦ２４_L、合成ＨＰＦ２４_H）と、第１段目で用いるウ
ェーブレット変換フィルタ（合成ＬＰＦ２８_L、合成Ｈ
ＰＦ２８_H）のタップ数とが異なっていることが特徴で
ある。

【００５９】具体的には、第１段目では合成ＬＰＦ２８
_L、合成ＨＰＦ２８_Hとして、下記表５、表６に示すよう
な係数を有するＬＰＦ、ＨＰＦを用いる。第２段目では
合成ＬＰＦ２４_L、合成ＨＰＦ２４_Hとして、よりタップ
数の少ない下記表７、表８に示すようなＬＰＦ、ＨＰＦ
を用いている。

【００６０】

【表５】

【００６１】

【表６】

【００６２】

【表７】

【００６３】

【表８】

【００６４】なお、ここでの第１段目、第２段目の表現
は、符号化側に対応させて表記してあり、信号の流れに
は対応してないことに注意されたい。これらのフィルタ
は、個々には従来から用いられているものであり、上述
の式１３、式１４の関係を満足している。また、この実
施例では、低周波数帯域信号に対して再帰的な帯域分割
を２回繰り返しているが、帯域分割の仕方、及び帯域分
割の回数は、これらに限定されるものではなく、他の帯
域分割方法、及び他の帯域分割回数の場合にも、本発明
を適用することができることは言うまでもない。

【００６５】換言すると、本発明では、サブバンド符号
化された符号化信号を復号する際に、信号の流れにおけ
る最終ｎ段のフィルタのタップ数よりも、その前段であ
る（ｎ−１）段目のフィルタのタップ数を少なくし、
（ｎ−１）段目のフィルタのタップ数よりも（ｎ−２）
段目のフィルタのタップ数を少なくする。これにより、
例えば画像のエッジ周辺の広い範囲においてリンギング
が発生するのを防止することができる。

【００６６】図３、図４に、本発明を２次元の画像に適
用した場合のサブバンド符号化装置、サブバンド復号装
置の具体的な構成を示す。

【００６７】これらのサブバンド符号化装置、サブバン
ド復号装置は、図１、図２に示したサブバンド符号化装
置、サブバンド復号装置と、その基本的な構成は同じで
あるが、入力信号ｘ[i]として、２次元画像を図５に示
す順序で走査して得られた画像信号としている。また、
これらの装置では、画像上での水平、垂直の両方向にお
いて帯域分割を行うために、サブバンド符号化装置の各
段階の帯域分割では、４回のフィルタリング処理、すな
わち水平方向に対するローパスフィルタリング及びハイ
パスフィルタリングと、垂直方向に対するローパスフィ
ルタリング及びハイパスフィルタリングを行っている。

【００６８】具体的には、サブバンド符号化装置４０
は、図３に示すように、その第１段目の帯域分割用とし
て、入力信号ｘ[i]を、水平方向において低周波数帯域
信号と高周波数帯域信号に分割する第１段目の分析水平
ＬＰＦ４１_HL及び分析水平ＨＰＦ４１_HHと、これらの低
周波数帯域信号、高周波数帯域信号をダウンサンプリン
グするダウンサンプル器４２_L、４２_Hと、ダウンサンプ
ル器４２_L、４２_Hからの低周波数帯域信号、高周波数帯
域信号を一旦記憶するメモリ４３_L、４３_Hと、メモリ４
３_L、４３_Hから垂直方向の順に読み出された低周波数帯
域信号、高周波数帯域信号を、それぞれさらに低周波数
帯域信号、高周波数帯域信号に分割する第１段目の分析
垂直ＬＰＦ４４_VL、分析垂直ＨＰＦ４４_VH、分析垂直Ｌ
ＰＦ４５_VL及び分析垂直ＨＰＦ４５_VHと、これらのフィ
ルタからの信号をそれぞれダウンサンプリングするダウ
ンサンプル器４６_L、４６_H、４７_L、４７_Hとを備える。

【００６９】そして、ダウンサンプル器４６_Lからは、
水平方向及び垂直方向が共に低周波数帯域に属する低周
波数帯域信号が出力され、ダウンサンプル器４６_Hから
は、水平方向が低周波数帯域であり、垂直方向が高周波
数帯域に属する高周波数帯域信号が出力され、ダウンサ
ンプル器４７_Lからは、水平方向が高周波数帯域であ
り、垂直方向が低周波数帯域に属する高周波数帯域信号
が出力され、ダウンサンプル器４７_Hからは、水平方向
及び垂直方向が共に高周波数帯域に属する高周波数帯域
信号が出力される。ところで、この第１段目の分析水平
ＬＰＦ４１_HL〜分析垂直ＨＰＦ４５_VHの動作は、図１に
示した分析ＬＰＦ１１_L、分析ＨＰＦ１１_Hの動作と同じ
であるので、それぞれの回路の動作の詳細については説
明を省略する。なお、ダウンサンプル器４６_L〜４７
_Hは、画像の垂直方向におけるダウンサンプリングを行
うものであり、１ライン毎の間引き処理を行う。また、
メモリ４３_L、４３_Hは、第１段目の分析水平ＬＰＦフィ
ルタ４１_HL、分析水平ＨＰＦ４１_HHから画像の水平方向
の走査に従って供給される低周波数帯域信号、高周波数
帯域信号を、画像の垂直方向でのダウンサンプリングを
行うために、必要なライン数分の信号を一時的に記憶す
るためのラインメモリである。

【００７０】また、サブバンド符号化装置４０は、図３
に示すように、その第２段目の帯域分割用として、ダウ
ンサンプル器４６_Lから供給される水平方向及び垂直方
向が共に低周波数帯域に属する低周波数帯域信号を、水
平方向において、低周波数帯域信号と高周波数帯域信号
に分割する第２段目の分析水平ＬＰＦ４８_HL及び分析水
平ＨＰＦ４８_HHと、これらの低周波数帯域信号、高周波
数帯域信号をダウンサンプリングするダウンサンプル器
４９_L、４９_Hと、ダウンサンプル器４９_L、４９_Hからの
低周波数帯域信号、高周波数帯域信号を一旦記憶するメ
モリ５０_L、５０_Hと、メモリ５０_L、５０_Hから垂直方向
の順に読み出された低周波数帯域信号、高周波数帯域信
号を、それぞれさらに低周波数帯域信号、高周波数帯域
信号に分割する第２段目の分析垂直ＬＰＦ５１_VL、分析
垂直ＨＰＦ５１_VH、分析垂直ＬＰＦ５２_VL及び分析垂直
ＨＰＦ５２_VHと、これらのフィルタからの信号をそれぞ
れダウンサンプリングするダウンサンプル器５３_L、５
３_H、５４_L、５４_Hとを備える。

【００７１】そして、ダウンサンプル器５３_L、５３_H、
５４_L、５４_Hからはそれぞれ、第１段目の帯域分割（ウ
ェーブレット変換）で得られた水平方向及び垂直方向が
共に低周波数帯域に属する低周波数帯域信号がさらに水
平方向及び垂直方向の各方向において２つの周波数帯域
に分割された信号が出力される。ところで、この第２段
目の分析水平ＬＰＦ４８_HL〜分析垂直ＨＰＦ５２_VHの動
作は、図１に示した分析ＬＰＦ１３_L、分析ＨＰＦ１３_H
の動作と同じであるので、それぞれの回路の動作の詳細
については説明を省略する。

【００７２】なお、同一段に属するＬＰＦ同士、またＨ
ＰＦ同士は、そのフィルタのタップ係数として全く同じ
ものを用いることができる。具体的には、例えば第１段
目の帯域分割に用いる分析水平ＬＰＦ４１_HL、分析垂直
ＬＰＦ４４_VL、４５_VLは、いずれも表１に示すタップ係
数を用い、分析水平ＨＰＦ４１_HH、分析垂直ＨＰＦ４４
_VH、４５_VHは、いずれも表２に示すタップ係数を用い
る。また、第２段目の帯域分割に用いる分析水平ＬＰＦ
４８_HL、分析垂直ＬＰＦ５１_VL、５２_VLは、いずれも表
３に示すタップ係数を用い、分析水平ＨＰＦ４８_HH、分
析垂直ＨＰＦ５１_VH、５２_VHは、いずれも表４に示すタ
ップ係数を用いる。

【００７３】すなわち、このサブバンド符号化装置で
も、第１段目に対して第２段目、第２段目に対して第３
段目と段数が増えるに従って、各段のウェーブレット変
換フィルタのタップ数（次数）を少なくしている。この
結果、最も重要な信号である最低域の信号に対して相対
的にフィルタのタップ数（次数）が増加することを防止
でき、例えば画像のエッジ周辺の広い範囲においてリン
ギングが発生するのを防止することができる。

【００７４】また、このサブバンド符号化装置は、２次
元の画像信号を、２段のウェーブレット変換を用いて符
号化して、圧縮するものであるので、図３に示すよう
に、７個の量子化器５６ａ〜５６ｇと、可逆符号化／多
重化器５７とを備えている。

【００７５】量子化器５６ａ〜５６ｇは、分割された各
周波数帯域の信号を、低周波数帯域程量子化ステップを
細かくして量子化を行い、量子化された信号を可逆符号
化／多重化器５７に供給する。

【００７６】可逆符号化／多重化器５７は、例えばラン
レングス符号化器を備え、量子化された信号を、例えば
０ランがなるべく長くなるように並び替えてランレング
ス符号化すると共に多重化し、符号化画像信号として伝
送路等に送出する。

【００７７】具体的には、例えば３段階の帯域分割を行
った場合（なお、図３では２段である）、例えば図６に
示すように、量子化されたウェーブレット変換の係数
（以下、単にウェーブレット変換係数という。）を周波
数帯域毎にグループ化して、マトリックス状に配列し、
各グループの空間的に同じ位置に位置するウェーブレッ
ト変換係数を集める。以下、これらを係数ツリーとい
う。

【００７８】ここで、第１段目の帯域分割で得られる水
平及び垂直の両方向における（例えば分析垂直ＨＰＦ４
５_VHの出力に対応した）高周波数帯域信号は、グループ
ＨＨ₀のウェーブレット変換係数に相当し、第１段目の
帯域分割で得られる例えば分析垂直ＬＰＦ４５_VLの出力
に対応した高周波数帯域信号は、グループＨＬ₀のウェ
ーブレット変換係数に相当し、第１段目の帯域分割で得
られる例えば分析垂直ＨＰＦ４４_VHの出力に対応した高
周波数帯域信号は、グループＬＨ₀のウェーブレット変
換係数に相当する。また、第２段目の帯域分割で得られ
る例えば分析垂直ＨＰＦ５２_VHの出力に対応した高周波
数帯域信号は、グループＨＨ₁のウェーブレット変換係
数に相当し、第２段目の帯域分割で得られる例えば分析
垂直ＬＰＦ５２_VLの出力に対応した高周波数帯域信号
は、グループＨＬ₁のウェーブレット変換係数に相当
し、第２段目の帯域分割で得られる例えば分析垂直ＨＰ
Ｆ５１_VHの出力に対応した高周波数帯域信号は、グルー
プＬＨ₁のウェーブレット変換係数に相当する。

【００７９】そして、可逆符号化／多重化器５７は、例
えばグループＨＬ₂、ＨＬ₁、ＨＬ₀内の空間的に同じ位
置に位置するウェーブレット変換係数を集めて係数ツリ
ーを形成し、また、グループＨＨ₂、ＨＨ₁、ＨＨ₀内の
空間的に同じ位置に位置するウェーブレット変換係数を
集めて係数ツリーを形成し、さらに、グループＬＨ₂、LH
₁、ＬＨ₀内の空間的に同じ位置に位置するウェーブレッ
ト変換係数を集めて係数ツリーを形成する。次に、可逆
符号化／多重化器５７は、各係数ツリーのウェーブレッ
ト変換係数を、例えば図７に示すように、各グループ内
のウェーブレット変換係数が順に列ぶようにスキャンし
て、ランレングス符号化を行う。具体的には、同一シン
ボルが連続するウェーブレット変換係数は、無意係数で
あり、あるウェーブレット変換係数が無意である場合、
それに隣接するウェーブレット変換係数は無意である可
能性が高い。逆に、あるウェーブレット変換係数が有意
である場合、それに隣接するウェーブレット変換係数は
有意である可能性が高い。ランレングス符号化は、長く
連続する同一シンボルに対して有効である。したがっ
て、可逆符号化／多重化器５７は、スキャン列中の連続
するウェーブレット変換係数が、例えば図７に示すよう
に、ｘ₁、ｘ₂、ｘ₃、ｘ₄、ｘ₅、ｘ₆・・・となるよう
に、各係数ツリーのウェーブレット変換係数をスキャン
して、ランレングス符号化する。かくして、可逆符号化
／多重化器５７は、ウェーブレット変換係数を効率よく
符号化することができる。

【００８０】つぎに、本発明を適用したサブバンド復号
装置について説明する。

【００８１】このサブバンド復号装置は、図４に示すよ
うに、伝送されてきた符号化画像信号を復号する逆多重
化／可逆復号器６１と、このサブバンド復号装置が２次
元の画像信号を対象としているので、７個の逆量子化器
６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅ、６２ｆ、６
２ｇとを備える。

【００８２】逆多重化／可逆復号器６１は、例えばサブ
バンド符号化装置４０から直接伝送されてくる符号化画
像信号や、記録媒体から再生された符号化画像信号に対
して、サブバンド符号化装置４０の可逆符号化／多重化
器５７とは逆の処理を施して、サブバンド符号化装置４
０における量子化器５６ａ〜５６ｇの各出力信号に対応
した７つの周波数帯域の信号を再生し、これらの信号を
それぞれ逆量子化器６２ａ〜６２ｇに供給する。

【００８３】逆量子化器６２ａ〜６２ｇはそれぞれ、サ
ブバンド符号化装置４０の量子化器５６ａ〜５６ｇが有
する量子化ステップに対応した量子化ステップを有し、
逆多重化／可逆復号器６１からの各周波数帯域の信号を
逆量子化する。

【００８４】また、このサブバンド復号装置は、図４に
示すように、その第２段目の帯域合成用として、逆量子
化器６２ａ〜６２ｄで逆量子化された信号を一旦記憶す
るメモリ６３_L、６３_H、６４_L、６４_Hと、メモリ６４_L
〜６４_Hから読み出された信号をアップサンプリングす
るアップサンプル器６５_L、６５_H、６６_L、６６_Hと、ア
ップサンプリングされた各信号をそれぞれ補間する第２
段目の合成垂直ＬＰＦ６７_VL、合成垂直ＨＰＦ６７_VH、
合成垂直ＬＰＦ６８_VL、合成垂直ＨＰＦ６８_VHと、合成
垂直ＬＰＦ６７_VL〜合成垂直ＨＰＦ６８_VHからの各信号
をそれぞれ加算する加算器６９_L、６９_Hと、加算器６９
_L、６９_Hの各出力信号をそれぞれアップサンプリングす
るアップサンプル器７０_L、７０_Hと、アップサンプル器
７０_L、７０_Hからの各信号をそれぞれ補間する第２段目
の合成水平ＬＰＦ７１_HL、合成水平ＨＰＦ７１_HHと、合
成水平ＬＰＦ７１_HL、合成水平ＨＰＦ７１_HHからの各信
号を加算する加算器７２とを備える。

【００８５】そして、加算器７２からは、サブバンド符
号化装置４０のダウンサンプル器４６_Lの出力信号に対
応した水平方向及び垂直方向が共に低周波数帯域に属す
る低周波数帯域信号が出力される。ところで、第２段目
の合成垂直ＬＰＦ６７_VL〜合成水平ＨＰＦ７１_HHの動作
は、図２に示した合成ＬＰＦ２４_L、合成ＨＰＦ２４_Hの
動作と同じであるので、それぞれの回路の動作の詳細に
ついては説明を省略する。なお、アップサンプル器６５
_L〜６６_Hは、画像の垂直方向におけるアップサンプリン
グを行うものであり、逆量子化された信号の各ライン間
に、全てがゼロである１ライン分の信号を挿入する。ま
た、メモリ６３_L〜６４_Hは、画像の水平方向の走査に従
って供給される信号を、画像の垂直方向のアップサンプ
リングを行うために、必要なライン数分の信号を一時的
に記憶するためのラインメモリである。

【００８６】さらに、このサブバンド復号装置は、図４
に示すように、その第１段目の帯域合成用として、加算
器７２からの信号、逆量子化器６２ｅ〜６２ｇで逆量子
化された信号を一旦記憶するメモリ７４_L、７４_H、７５
_L、７５_Hと、メモリ７４_L〜７５_Hから読み出された信
号をアップサンプリングするアップサンプル器７６_L、
７６_H、７７_L、７７_Hと、アップサンプリングされた各
信号をそれぞれ補間する第１段目の合成垂直ＬＰＦ７８
_VL、合成垂直ＨＰＦ７８_VH、合成垂直ＬＰＦ７９_VL、合
成垂直ＨＰＦ７９_VHと、合成垂直ＬＰＦ７８_VL〜合成垂
直ＨＰＦ７９_VHからの各信号をそれぞれ加算する加算器
８０_L、８０_Hと、加算器８０_L、８０_Hの各出力信号をそ
れぞれアップサンプリングするアップサンプル器８
１_L、８１_Hと、アップサンプル器８１_L、８１_Hからの各
信号をそれぞれ補間する第１段目の合成水平ＬＰＦ８２
_HL、合成水平ＨＰＦ８２_HHと、合成水平ＬＰＦ８２_HL、
合成水平ＨＰＦ８２_HHからの各信号を加算する加算器８
３とを備える。

【００８７】そして、第１段目の加算器８３からは、メ
モリ７４_L〜７５_Hから供給されるサブバンド符号化装置
４０のダウンサンプル器４６Ｌ〜４７Ｈの各出力信号に
対応した水平方向及び垂直方向が共に低周波数帯域に属
する低周波数帯域信号と、水平方向が低周波数帯域であ
り、垂直方向が高周波数帯域に属する高周波数帯域信号
と、水平方向が高周波数帯域であり、垂直方向が低周波
数帯域に属する高周波数帯域信号と、水平方向及び垂直
方向が共に高周波数帯域に属する高周波数帯域信号とを
合成した信号、すなわちサブバンド符号化装置４０の入
力信号に相当する画像信号が出力される。ところで、第
１段目の合成垂直ＬＰＦ７８_VL〜合成水平ＨＰＦ８２_HH
の動作は、図２に示した合成ＬＰＦ２８_L、合成ＨＰＦ
２８_Hの動作と同じであるので、それぞれの回路の動作
の詳細については説明を省略する。なお、アップサンプ
ル器７６_L〜７７_Hは、画像の垂直方向におけるアップサ
ンプリングを行うものであり、逆量子化された信号の各
ライン間に、全てがゼロである１ライン分の信号を挿入
する。また、メモリ７４_L〜７５_Hは、画像の水平方向の
走査に従って供給される信号を、画像の垂直方向のアッ
プサンプリングを行うために、必要なライン数分の信号
を一時的に記憶するためのラインメモリである。

【００８８】なお、同一段に属するＬＰＦ同士、またＨ
ＰＦ同士は、そのフィルタのタップ係数として全く同じ
ものを用いることができる。具体的には、第１段目の帯
域合成に用いる合成垂直ＬＰＦ７８_VL、７９_VL、合成水
平ＬＰＦ８２_HLは、いずれも表５に示すタップ係数を用
い、合成垂直ＨＰＦ７８_VH、７９_VH、合成水平ＨＰＦ８
２_HH、は、いずれも表６に示すタップ係数を用いる。ま
た、第２段目の帯域合成に用いる合成垂直ＬＰＦ６
７_VL、６８_VL、合成水平ＬＰＦ７１_HLは、いずれも表７
に示すタップ係数を用い、合成垂直ＨＰＦ６７_VH、６８
_VH、合成水平ＨＰＦ７１_HH、は、いずれも表８に示すタ
ップ係数を用いる。なお、ここでの第１段目、第２段目
の表現は、符号化側に対応させて表記してあり、信号の
流れには対応してないことに注意されたい。

【００８９】すなわち、本発明では、サブバンド符号化
された符号化信号を復号する際に、信号の流れにおける
最終ｎ段のフィルタのタップ数よりも、その前段である
（ｎ−１）段目のフィルタのタップ数を少なくし、（ｎ
−１）段目のフィルタのタップ数よりも（ｎ−２）段目
のフィルタのタップ数を少なくする。これにより、例え
ば画像のエッジ周辺の広い範囲においてリンギングが発
生するのを防止することができる。

【００９０】なお、本発明は、上述の実施例に限定され
るものではなく、例えば、上述の実施例では、帯域分割
の段数として２段のものを示したが、本発明の主旨を逸
脱しない範囲において、段数のもっと多いもの、例えば
３段、４段のものにおいても、本発明を同様に適用でき
ることはいうまでもない。

【００９１】

【発明の効果】以上の説明でも明らかなように、本発明
では、入力信号をサブバンド符号化する際に、分割段数
に応じてタップ数の異なるフィルタを用いることによ
り、低周波数成分の劣化を防止することができると共
に、リンギングの発生範囲を小さく抑えることができ
る。具体的には、初期の帯域分割にタップ数の多いフィ
ルタを用いることによって、低周波数成分の劣化による
階段状のパターンの出現を回避できる。また、分割回数
が多くなるほどタップ数の少ないフィルタを用いること
により、ダウンサンプルによる相対的なタップ数の増加
が抑制され、リンギングの発生範囲を小さく抑えること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したサブバンド符号化装置の具体
的な構成を示すブロック図である。

【図２】本発明を適用したサブバンド復号装置の具体的
な構成を示すブロック図である。

【図３】本発明を適用したサブバンド符号化装置の具体
的な構成を示すブロック図である。

【図４】本発明を適用したサブバンド復号装置の具体的
な構成を示すブロック図である。

【図５】２次元の画像信号を符号化する際の走査方向を
示す図である。

【図６】ウェーブレット変換の係数ツリーの一具体例を
示す図である。

【図７】ウェーブレット変換における係数のランレング
ス符号化の順序の一具体例を示す図である。

【図８】ウェーブレット変換の原理を説明するための図
である。

【図９】従来のサブバンド符号化装置の構成を示す図で
ある。

【図１０】従来のサブバンド復号装置の構成を示す図で
ある。

【符号の説明】

１０サブバンド符号化装置、１１_L、１３_L 分析ＬＰ
Ｆ、１１_H、１３_H 分析ＨＰＦ、１２_L、１２_H、１
４_L、１４_H ダウンサンプル器、２０サブバンド復号
装置、２３_L、２３_H、２３_L、２３_H アップサンプル
器、２４_L、２８_L 合成ＬＰＦ、２４_H、２８_H 合成Ｈ
ＰＦ、２５、２９加算器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力信号を複数の周波数帯域に分割し、
各周波数帯域の信号をそれぞれ符号化して伝送するサブ
バンド符号化方法において、前記入力信号を、第１段目のローパスフィルタ及び第１
段目のハイパスフィルタを用いて高周波数帯域信号と低
周波数帯域信号に分割する第１のステップと、前記第１のステップで得られた各周波数帯域の信号をそ
れぞれダウンサンプリングする第２のステップと、前記第２のステップでダウンサンプリングされた低周波
数帯域信号を、再帰的に所定のローパスフィルタ及びハ
イパスフィルタを用いて帯域分割し、複数の周波数帯域
の信号を生成する第３のステップと、前記第２及び第３のステップで得られた各周波数帯域の
信号を符号化する第４のステップと、を有し、前記第３のステップにおいて用いられる第２段目のロー
パスフィルタ及びハイパスフィルタのタップ数は、前記
第１のステップにおいて用いられる第１段目のローパス
フィルタ及びハイパスフィルタのタップ数より少ない、ことを特徴とするサブバンド符号化方法。
【請求項２】前記第３のステップにおいて用いられる
第３段目以降のローパスフィルタ及びハイパスフィルタ
のタップ数は、第２段目のローパスフィルタ及びハイパ
スフィルタのタップ数以下である、ことを特徴とする請求項１記載のサブバンド符号化方
法。
【請求項３】前記第３のステップにおいて用いられる
ローパスフィルタ及びハイパスフィルタは、ウェーブレ
ット変換フィルタである、ことを特徴とする請求項１記載のサブバンド符号化方
法。
【請求項４】前記第１及び第３のステップにおいて用
いられるローパスフィルタ及びハイパスフィルタは、線
形位相フィルタである、ことを特徴とする請求項２記載のサブバンド符号化方
法。
【請求項５】前記第４のステップは、前記各周波数帯
域の信号をそれぞれ量子化するステップと、量子化され
た各周波数帯域の信号を多重化するステップとからな
る、ことを特徴とする請求項１記載のサブバンド符号化方
法。
【請求項６】入力信号を複数の周波数帯域に分割し、
各周波数帯域の信号をそれぞれ符号化して伝送するサブ
バンド符号化方法において、前記入力信号を、第１のローパスフィルタ及び第１のハ
イパスフィルタを用いて第１の高周波数帯域信号と第１
の低周波数帯域信号に分割する第１のステップと、前記第１のステップで得られた各周波数帯域の信号をそ
れぞれダウンサンプリングする第２のステップと、前記第２のステップでダウンサンプリングされた低周波
数帯域信号を、さらに第２のローパスフィルタ及び第２
のハイパスフィルタを用いて、２つの周波数帯域の信号
に分割して第２の低周波数帯域の信号と第２の高周波数
帯域の信号を生成し、それぞれをダウンサンプリングす
る第３のステップと、前記第２及び第３のステップで得られた各周波数帯域の
信号を符号化する第４のステップと、を有し、前記第３のステップにおいて用いられる第２のローパス
フィルタ及びハイパスフィルタのタップ数は、前記第１
のステップにおいて用いられる第１のローパスフィルタ
及びハイパスフィルタのタップ数より少ない、ことを特徴とするサブバンド符号化方法。
【請求項７】前記第３のステップにおいて用いられる
第２のローパスフィルタ及びハイパスフィルタは、ウェ
ーブレット変換フィルタである、ことを特徴とする請求項６記載のサブバンド符号化方
法。
【請求項８】サブバンド符号化されて伝送されてきた
符号化信号を復号するサブバンド復号方法において、前記伝送されてきた符号化信号の各周波数帯域信号をそ
れぞれ復号化する第１のステップと、前記第１のステップで復号化された各周波数帯域の信号
のうち、最も高周波数帯域の信号以外の周波数帯域信号
をアップサンプリングしながら、所定のローパスフィル
タ及びハイパスフィルタを用いて再帰的に合成して低周
波数帯域信号を生成する第２のステップと、前記第１のステップで復号化された最も高周波数帯域の
信号を、アップサンプリングして高周波数帯域信号を生
成する第３のステップと、前記低周波数帯域信号及び高周波数帯域信号を最終ｎ段
目のローパスフィルタ及びハイパスフィルタを用いて合
成して再生信号を生成する第４のステップと、を有し、前記第２のステップにおいて用いられるローパスフィル
タ及びハイパスフィルタのうち、（ｎ−１）段目のロー
パスフィルタ及びハイパスフィルタのタップ数は、前記
第４のステップにおいて用いられる最終ｎ段目のローパ
スフィルタ及びハイパスフィルタのタップ数より少な
い、ことを特徴とするサブバンド復号方法。
【請求項９】前記第２のステップにおいて用いられる
（ｎ−２）段目以前のローパスフィルタ及びハイパスフ
ィルタのタップ数は、前記（ｎ−１）段目のローパスフ
ィルタ及びハイパスフィルタのタップ数以下である、ことを特徴とする請求項８記載のサブバンド復号方法。
【請求項１０】前記第２のステップにおいて用いられ
る１段目から（ｎ−１）段目のローパスフィルタ及びハ
イパスフィルタは、ウェーブレット変換フィルタであ
る、ことを特徴とする請求項８記載のサブバンド復号方法。
【請求項１１】前記第２及び第４のステップにおいて
用いられるローパスフィルタ及びハイパスフィルタは、
線形位相フィルタである、ことを特徴とする請求項８記載のサブバンド復号方法。
【請求項１２】サブバンド符号化されて伝送されてき
た符号化信号を復号するサブバンド復号方法において、前記伝送されてきた符号化信号の各周波数帯域信号をそ
れぞれ復号化する第１のステップと、前記第１のステップで復号化された各周波数帯域の信号
のうち、最も高周波数帯域の信号を含まない周波数帯域
信号をアップサンプリングした後、第１のローパス及び
ハイパスフィルタを用いて合成して低周波数帯域信号を
生成する第２のステップと、前記第１のステップで得られた最も高周波数帯域の信号
をアップサンプリングして高周波数帯域信号を生成する
第３のステップと、前記低周波数帯域信号及び高周波数帯域信号を第２のロ
ーパスフィルタ及びハイパスフィルタを用いて合成して
再生信号を生成する第４のステップと、を有し、前記第２のステップにおいて用いられる第１のローパス
フィルタ及びハイパスフィルタのタップ数は、前記第４
のステップにおいて用いられる第２のローパスフィルタ
及びハイパスフィルタのタップ数より少ない、ことを特徴とするサブバンド復号方法。
【請求項１３】前記第４のステップにおいて用いられ
る第２のローパス及びハイパスフィルタは、ウェーブレ
ット変換フィルタである、ことを特徴とする請求項１２記載のサブバンド復号方
法。
【請求項１４】入力２次元画像信号を複数に周波数帯
域に分割し、各周波数帯域の信号をそれぞれ符号化して
伝送するサブバンド符号化方法において、前記入力２次元画像信号を、水平方向及び垂直方向のそ
れぞれについて第１のローパス及び第１のハイパスフィ
ルタを用いて帯域分割し、水平方向及び垂直方向が共に
低周波数帯域である第１の低周波数帯域信号と水平方向
又は垂直方向の何れかが高周波数帯域の信号である第１
の高周波数帯域信号を生成する第１のステップと、前記第１のステップで得られた各周波数帯域の信号をそ
れぞれダウンサンプリングする第２のステップと、前記第２のステップでダウンサンプリングされた前記第
１の低周波数帯域信号を、水平方向及び垂直方向のそれ
ぞれについて第２のローパスフィルタ及び第２のハイパ
スフィルタを用いて帯域分割し、水平方向及び垂直方向
が共に低周波数帯域である第２の低周波数帯域信号と水
平方向又は垂直方向の何れかが高周波数帯域の信号であ
る第２の高周波数帯域信号を生成し、各周波数帯域の信
号をダウンサンプリングする第３のステップと、前記第２及び第３のステップで得られた各周波数帯域の
信号を符号化する第４のステップと、を有し、前記第３のステップにおいて用いられる第２のローパス
フィルタ及びハイパスフィルタのタップ数は、前記第１
のステップにおいて用いられる第１のローパスフィルタ
及びハイパスフィルタのタップ数より少ない、ことを特徴とするサブバンド符号化方法。
【請求項１５】サブバンド符号化されて伝送されてき
た符号化画像信号を復号するサブバンド復号方法におい
て、前記伝送されてきた符号化画像信号の各周波数帯域信号
をそれぞれ復号化し、複数の復号信号を生成する第１の
ステップと、前記第１のステップで得られた複数の復号信号のうち、
水平方向又は垂直方向の何れかについて最も高周波数帯
域の信号を含まない復号信号をアップサンプリングしな
がら、第１のローパスフィルタ及び第１のハイパスフィ
ルタを用いて合成し、水平方向及び垂直方向が共に低周
波数帯域である低周波数帯域信号を生成する第２のステ
ップと、前記第１のステップで得られた最も高周波数帯域の信号
を含む復号信号を、アップサンプリングして高周波数帯
域信号を生成する第３のステップと、前記低周波数帯域信号及び高周波数帯域信号を第２のロ
ーパスフィルタ及び第２のハイパスフィルタを用いて合
成して再生信号を生成する第４のステップと、を有し、前記第２のステップにおいて用いられる第１のローパス
フィルタ及びハイパスフィルタのタップ数は、前記第４
のステップにおいて用いられる第２のローパスフィルタ
及びハイパスフィルタのタップ数より少ない、ことを特徴とするサブバンド復号方法。
【請求項１６】入力２次元画像信号を複数の周波数帯
域に分割し、各周波数帯域の信号をそれぞれ符号化して
伝送するサブバンド符号化装置において、前記入力２次元画像信号を、水平方向及び垂直方向のそ
れぞれについて第１のローパスフィルタ及び第１のハイ
パスフィルタを用いて分割し、水平方向及び垂直方向が
共に低周波数帯域である第１の低周波数帯域信号と水平
方向又は垂直方向の何れかが高周波数帯域の信号である
第１の高周波数帯域信号を生成する第１の手段と、前記第１の手段で得られた各周波数帯域の信号をそれぞ
れダウンサンプリングする第２の手段と、前記第２の手段でダウンサンプリングされた前記第１の
低周波数帯域信号を、水平方向及び垂直方向のそれぞれ
について第２のローパスフィルタ及び第２のハイパスフ
ィルタを用いて帯域分割し、水平方向及び垂直方向が共
に低周波数帯域である第２の低周波数帯域信号と水平方
向又は垂直方向の何れかが高周波数帯域の信号である第
２の高周波数帯域信号を生成し、各周波数帯域の信号を
ダウンサンプリングする第３の手段と、前記第２及び第３の手段で得られた各周波数帯域の信号
を符号化する第４の手段と、を備え、前記第３の手段における第２のローパスフィルタ及びハ
イパスフィルタのタップ数は、前記第１の手段における
第１のローパスフィルタ及びハイパスフィルタのタップ
数より少ない、ことを特徴とするサブバンド符号化装置。
【請求項１７】サブバンド符号化されて伝送されてき
た符号化画像信号を復号するサブバンド復号装置におい
て、前記伝送されてきた符号化画像信号の各周波数帯域信号
をそれぞれ復号化し、複数の復号信号を生成する第１の
手段と、前記第１の手段で生成された各周波数帯域の復号信号の
うち、水平方向又は垂直方向の何れかについて最も高周
波数帯域の信号を含まない復号信号をアップサンプリン
グしながら、第１のローパスフィルタ及び第１のハイパ
スフィルタを用いて合成し、水平方向及び垂直方向が共
に低周波数帯域である低周波数帯域信号を生成する第２
の手段と、前記第１の手段で生成された最も高周波数帯域の信号を
含む復号信号をアップサンプリングして高周波数帯域信
号を生成する第３の手段と、前記低周波数帯域信号及び高周波数帯域信号を第２のロ
ーパスフィルタ及び第２のハイパスフィルタを用いて合
成して再生信号を生成する第４の手段と、を備え、前記第２の手段における第１のローパスフィルタ及びハ
イパスフィルタのタップ数は、前記第４の手段における
第２のローパスフィルタ及びハイパスフィルタのタップ
数より少ない、ことを特徴とするサブバンド復号装置。
【請求項１８】入力２次元画像信号を複数の周波数帯
域に分割し、各周波数帯域の信号をそれぞれ符号化して
伝送し、また伝送されてきた符号化画像信号を復号する
サブバンド符号化復号装置において、入力２次元画像信号を、水平方向及び垂直方向のそれぞ
れについて第１のローパス及び第１のハイパスフィルタ
を用いて分割し、水平方向及び垂直方向が共に低周波数
帯域である第１の低周波数帯域信号と水平方向又は垂直
方向の何れかが高周波数帯域の信号である第１の高周波
数帯域信号を生成する第１の手段と、前記第１の手段で得られた各周波数帯域の信号をそれぞ
れダウンサンプリングする第２の手段と、前記第２の手段でダウンサンプリングされた前記第１の
低周波数帯域信号を、水平方向及び垂直方向のそれぞれ
について第２のローパス及び第２のハイパスフィルタを
用いて帯域分割し、水平方向及び垂直方向が共に低周波
数帯域である第２の低周波数帯域信号と水平方向又は垂
直方向の何れかが高周波数帯域の信号である第２の高周
波数帯域信号を生成し、各周波数帯域の信号をダウンサ
ンプリングする第３の手段と、前記第２及び第３の手段で得られた各周波数帯域の信号
を符号化して伝送する第４の手段と、伝送されてきた符号化画像信号の各周波数帯域信号をそ
れぞれ復号化し、複数の復号信号を生成する第５の手段
と、前記第５の手段で生成された各周波数帯域の復号信号の
うち、水平方向又は垂直方向の何れかについて最も高周
波数帯域の信号を含まない復号信号をアップサンプリン
グしながら、第３のローパスフィルタ及び第３のハイパ
スフィルタを用いて合成し、水平方向及び垂直方向が共
に低周波数帯域である低周波数帯域信号を生成する第６
の手段と、前記第５の手段で生成された最も高周波数帯域の信号を
含む復号信号をアップサンプリングして高周波数帯域信
号を生成する第７の手段と、前記低周波数帯域信号及び高周波数帯域信号を第４のロ
ーパスフィルタ及び第４のハイパスフィルタを用いて合
成して再生信号を生成する第８の手段と、を備え、前記第３の手段における第２のローパスフィルタ及びハ
イパスフィルタのタップ数は、前記第１の手段における
第１のローパスフィルタ及びハイパスフィルタのタップ
数より少なく、前記第６の手段における第３のローパス
フィルタ及びハイパスフィルタのタップ数は、前記第８
の手段における第４のローパスフィルタ及びハイパスフ
ィルタのタップ数より少ない、ことを特徴とするサブバンド符号化復号装置。
【請求項１９】前記第１乃至第４のフィルタの伝達関
数をそれぞれＨ_O(z)、Ｈ₁(z)、Ｆ₀(z)、Ｆ₁(z)とすると、
それぞれの伝達関数は、以下の関係を少なくとも近似的
に満たす、ことを特徴とする請求項１８記載のサブバンド符号化復
号装置。Ｈ₀(-z)Ｆ₀(z)＋Ｈ₁(-z)Ｆ₁(z)=０Ｈ₀(z)Ｆ₀(z)＋Ｈ₁(z)Ｆ₁(z)=２z^-L