JPH0281525A

JPH0281525A - 高能率符号化方式

Info

Publication number: JPH0281525A
Application number: JP63233307A
Authority: JP
Inventors: Kenji Sugiyama; 賢二杉山
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1988-09-16
Filing date: 1988-09-16
Publication date: 1990-03-22
Anticipated expiration: 2009-09-07
Also published as: JPH0671237B2; DE68921949T2; EP0360502A1; DE68921949D1; EP0360502B1; US5184316A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、高能率符号化方式に係り、特に小さな変換ブ
ロックでも効率の良い符号化が行なえる高能率符号化方
式に関する。

（従来の技術）テレビジョン信号で代表される中間調画像信号は、膨大
な情報を持っている。従って、これを伝送づ“るには広
帯域の伝送路が必要であり、また記録するにも大容積の
メモリを要する。

一方、画像信号の冗長度、即ち自己相関性が大きいので
、この冗長度を抑圧して能率よく画像を伝送（あるいは
記録）しようとする高能率符号化の研究、開発が進めら
れている。

冗長度抑圧の基本的な考え方には、予測符号化。

変換符号化等がある。

予測符号化は、差分符号化やｄＮｆｅｒｅｎｔｉａｌＰ
　ＣＭとも呼ばれ、すでに符号化した画素の値から現在
の値を予測し、それとの誤差を符号化する方式変換符号
化は、原信号の持つ特徴に適合した相互に独立な変換軸
に変換して、その変換成分を符号化する方式である。

以下、変換符号化について説明する。

画像信号では、低周波成分は電力的に大きな割合を占め
る。又、高周波成分は電力的には大きくないが、情報的
には重要である。

従って、画像信号をこのような成分に変換して、それぞ
れの成分に適した量子化を行ない、受像側で逆変換すれ
ば、全体として効率的な符号化ができる。

変換符号化では、適当な数の画素をブロックとして画面
を分け、このブロック毎に標本値から成る数値列を直交
変換する。即ち、原画像信号の持っている特徴に適合し
た、相互に独立な変換軸で線形変換する。

よって、変換された各項は、もとの標本値に比べ、より
独立に（より無相関に）なる。これにより冗長な情報は
抑圧される。

予測符号化が時間軸上の操作で相関を除去するのに対し
て、変換符号化は周波数軸上の操作であるといえる。

この結果、画像信号の統計的性質から特定の成分に電力
が集中する。そこで、視覚特性も８Ｉ還しつつ、電力の
大きな成分に多くのビットを割り当。

で、低電力の成分は少ないビット数で粗く吊子化する。

これにより、ブロック当りのビット数を低減させる。

直交変換として、フーリエ変換が親しみ易いが、画像信
号処理の分野では、離散コサイン変換（１）ＣＴ）が主
に用いられる。

又、変換の次数は、例えば４．８．１６等が用いられて
おり、−殻内に次数が高い程、より効率的な符号化が行
なわれる。

これらの変換符号化については、例えば日刊工業新聞社
発行の吹扱敬彦著［画像のディジタル信号処理Ｊ　　（
Ｐ１７９〜Ｐ１９６）にも記されているので、詳細は省
略する。

（発明が解決しようとする課題）しかし、変換の次数が高くなると、数値的な効率は確か
に高くなるが、実際に目で見た主観画質は必ずしも良く
はならないという問題点があった。

この原因は、ブロック歪が、変換の次数に従って大きな
ブロック形状となり目立ち易く、又、エツジ周辺部で広
範囲に誤差が発生し、平坦部まで広がるため画質が劣化
して見える場合が多い。

さらに、直交変換により、細線等の綱かい絵柄が、各成
分に分散して消失し易く画質が劣化してしまう。

又、変換の次数が高くなると、符号化側と復号側（受像
側）で、同じ計算精度でないと、画質の劣化が生じる。

このため、計算精度を高くする必要性がある。

計算精度を高くするためにｔよ、ハードウェア処理にお
いて処理語長を長くする必要性があり、装置の規模が増
加し、コスト的負担が増大するという問題点もあった。

これらの問題点は、変換の次数を高くすればする程、益
々顕著となっていた。

本発明は、以上の点に着目してなされたものであり、ブ
ロック間、ブロック内で少なくと６合計２度、規格化処
理を行なうことにより符号化の効率を高めているので、
直交変換の次数を比較的小さくでき、従来例の様な主観
画質の劣化も無く、装置も簡単で低コストで出来る烏能
率符号化方式を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段）本発明は上記課題を解決するために、（１）リーンプル値入力信号を複数のブロックに分割す
るブロック化変換器と、前記ブロック化変換器の出力信
号をブロック単位で直交変換を行ない、平均成分と変化
成分とを区別して出力する直交変換器と、前記直交変換
器の出力信号である平均成分と変化成分とをそれぞれブ
ロック間で規格化する第１の規格化器と、前記第１の規
格化器の出力信号の変化成分をブロック内で規格化する
第２の規格化器とを有して構成することを特徴とする高
能率符号化方式を提供し、 ■サンプル値入力信号を複数のブロックに分割づるブロ
ック化変換器と、前記ブロック化変換器の出力信号をブ
ロック単位で直交変換を行ない、平均成分と変化成分と
を区別して出力する直交変換器と、前記直交変換器の出
力信号である平均成分と変化成分とをそれぞれブロック
間で規格化する第１の規格化器とを有して構成され、平
均成分はその代表レベル値と変動値の２種類の値を用い
て規格化し、変化成分は変動値のみを用いて規格化する
ことを特徴とする高能率符号化方式を提供するものであ
る。

（作用）規格化は、直交変換の係数に対して行なわれ、第１の規
格化は複数のブロックを統合して全係数に対する処理で
あり、ブロック間で相関の高い平均成分や変化成分が共
通に規格化され、ブロック間の相関を利用した規格化処
理が行なわれる。

次に、第２の規格化は、変化成分のみに対して各直交変
換のブロック単位で規格化処理を行なうことにより、第
１の規格化処理より小さなブロックで処理することにな
り、係数のレベルで無駄な領域が取り除かれると共に、
視覚特性に対してより適切な精度の量子化を行なうこと
が出来る。

（実施例）第１図は本発明の高能率符号化方式の実施例を示すブロ
ック図、第２図は第１図における第１の規格化器を示す
ブロック図、第３図は第２図の動作を説明するための図
、第４図は第１図における第２の規格化器を示すブロッ
ク図、第５図は第３図の動作を説明するための図である
。併せて説明する。

第１図において、入力端子１よりサンプル値入力信号が
入力し、ブロック化変換器２へ供給されている。

ブロック化変換器２は、画像信号の場合通常ラスタース
キャンの順にサンプリングされたサンプル値入力信号を
、ラインメモリ等を用いて複数のブロックに分け、その
ブロックの順に出力している。

前記ブロック化変換器２の出力信号は、直交変換器３へ
供給されている。

前記直交変換器３は、ブロック単位で直交変換を行ない
、人力されたサンプル値と同数の係数値を出力する。

係数値のうち１個は平均成分（ＤＣ係数）であり、その
伯は全て変化成分（ＡＣ係数）である。

前記直交変換器３の出力信号であるＤＣ係数及びＡＣ係
数は、それぞれ第１の規格化器４へ供給されている。

前記第１の規格化器４は、後にその動作を詳細に説明す
るが、入力したＤＣ係数及びＡＣ係数を、それぞれ別々
の方法でブロック間の規格化処理を行ない、規格化処理
されたＤＣ係数及びＡＣ係数を出力している。

なお、規格化処理の具体的方法や考え方については、本
出願人による先願特願昭６１−２０２１６４号及び特願
昭６１−２０６５９９号で詳細に述べられているので、
ここでは省略する。

前記第１の規格化器４の出力信号であるＤＣ係数は、吊
子化器５へ供給され、量子化されて出力端子６よりＤＣ
情報として復号側へ供給される。

前記第１の規格化器４の出力信号であるＡＣ係数は、第
２の規格化器７へ供給されている。

前記第２の規格化器７は、後にその動作を詳細に説明す
るが、入力したＡＣ係数をブロック内の規格化処理を行
ない、規格化処理されたＡＣ係数を出力している。

前記第２の規格化器７の出力信号であるＡＣ係数は、量
子化器８へ供給され、量子化されて出力端子９よりＡＣ
情報として復号側へ供給される。

又、最大値や最小値などの情報は復帰側でも必要となる
ので、前記第１の規格化器４及び前記第２の規格化器７
からは、それぞれ出力端子１０゜１１を介して、量子化
された規格化情報が復号側へ供給されている。

以下、第１の規格化駕４の動作を第２図、第３図に基づ
き説明する。

第２図において、前記直交変換器３の出力信号であるＤ
Ｃ係数及びＡＣ係数は、それぞれ入力端子１２及び１３
に入力される。

ＤＣ係数とＡＣ係数は、性質が異なるため、別々の方法
で処理を行なう必要がある。

まず、ＤＣ係数は、ブロック内の平均値であるので、通
常のサンプル値に対する規格化処理と同様な方法で、最
大値と最小値により処理する。

一方、ＡＣ係数は、複数の係数を見た場合、平均値は零
に近くなるので考慮せず、その絶対値について処理する
。

例えば、１次元４次の直交変換では、第３図（△）に示
すように複数（ここでは４個）の各ブロック毎に、１個
のＤＣ係数と３個のＡＣ係数が、直交変換器３より出力
される。

以下、この場合を例として動作を説明する。

第３図（Ｂ）はＤＣ係数のみを示している。

前記ＤＣ係数は、最小値検出器１４及び最大値検出器１
５へ供給され、シリアルに入力するブロックのＤＣ係数
のうちで最小値及び最大値が検出される。そして、次の
サンプル値入力のために、リセット信号によりリセット
される。

前記最小値及び最大値は、それぞれ減算器１６へ供給さ
れ、最大値から最小値が減算され、第３図（Ｂ）に示す
差分値ｄ１が得られる。

一方、前記ＡＣ係数は、絶対値化器１７へ供給され、４
個のブロックについて統合された１２個のＡＣ係数が絶
対値化され、さらに絶対値化によりピーク値が約半分に
なるため２倍されて、第３図（Ｃ）に示すように出力さ
れる。

前記絶対値化器１７の出力信号は、最大値検出器１８へ
供給され、第３図（Ｃ）に示すように、シリアルに入力
する各ブロックのＡＣ係数のうちで最大値ｄ２が検出さ
れる。そして、次のサンプル値入力のために、リセット
信号によりリセットされる。

ＤＣ係数の差分値ｄ１とＡＣ係数の最大値ｄ２は、どち
らも変動分（変動値）を表わしており、類似した性質を
有するので、共通化することが可能であり、それぞれＮ
ＡＭ１９へ供給され、どちらか大きな方が選択され、変
動値ｄ３となる。

ＮＡＭは、Ｎｏｎ　Ａｄｄｉｔｉｖｅ　Ｈｉｘｅｒの略
であり、同時に入力する２倍号のうち大ぎな方を出力す
るように動作する。

この変動値ｄ３と前記最小値検出器１４の最小値（代表
レベル値）の２値は、それぞれベクトル吊子化器２０へ
供給され、量子化され、情報量が削減される。

なお、この量子化については、本出願人による先願特願
昭６１−２０６５９９号で示した考え方により、２次元
ベクトル吊子化すれば、さらに少ないピッｌ−数で吊子
化することが出来る。

前記ベクトル量子化器２０の出力信号である代表レベル
値と変動値は、出力端子１０を介して規格化情報として
復号側へ供給されると共に、量子化再生器２１へ供給さ
れ、吊子化された信号をもとにもどし、情報量の削減さ
れた最小値（代表レベル値）ｍと変動値ｄが得られる。

前記に子化再生器２１の出力信号である最小値ｍは、減
算器２２へ供給される。

又、前記入力端子１２よりのＤＣ係数は、遅延器２３へ
供給され、全ての係数に対しての処理が終了するまでの
適当な時間だけ遅延された後、減算器２２へ供給されて
いる。

前記減０器２２は、遅延器２３より供給されるＤＣ係数
から、量子化再生器２１より供給される最小値ｍを減口
し、ＤＣＣ係数色（ｑでいる。

この動作により、ＤＣＣ係数色、最小値がＯとなり、全
体的にレベルがシフトされ、余分な情報量が削減される
。

前記減算器２２の出力信号であるＤＣＣ係数色、前記量
子化再生器２１の出力信号である変動値ｄは、割り算器
２４へ供給され、ａ÷ｄの割り算が行なわれ、０〜１間
の数値に正規化されて、出力端子２５より規格化された
ＤＣ係数出力が得られる。

又、前記入力端子１３よりのＡＣ係数は、遅延器２６へ
供給され、全ての係数に対しての処理が終了するまでの
適当な時間だけ遅延されている。

前記遅延器２６の出力信号であるＡＣ係数すは、割りｉ
器２７へ供給され、ここで前記量子化再生器２１の出力
信号である変動値ｄにより、ｂ÷ｄの割り算が行なわれ
、０〜１間の数値に正規化されて、出力端子２８より規
格化されたＡＣ係数出力が１７られる。

次に、第２の規格化器７の動作を第４図、第５図に基づ
き説明する。

第４図において、前記第１の規格化器４の出力信号であ
るＡＣ係数は、入力端子２９に入力されて絶対値化器３
０へ供給され、絶対値化される。

前記絶対値化器３０の出力信号は、最大値検出器３１へ
供給され、第５図に示すようにシリアルに入力するＡＣ
係数のうち各ブロック単位で最大値ｄ４が検出される。

そして、次のサンプル値入力のために、リセット信号に
よりリセツｌ−される。

この最大値ｄ４は、量子化器３２へ供給され、量子化さ
れ、情？ｆＪｆｆｉが削減される。

なお、第２の規格化器では、ＡＣ係数のみなので、規格
化情報はブロック当り１値しかなく、従って、その量子
化もベクトル量子化ではなく、スカラー量子化となるの
で簡単な構成となる。

処理は、各ブロックの係数の絶対値の最大値が一定にな
る様に行なわれ、これにより、第１の規格化に併せてブ
ロック単位で、より正確な規格化処理が行なわれること
になる。

前記吊子化器３２の出力信号は、出力端子１１を介して
規格化情報として復号側へ供給されると共に、団子化再
生器３３へ供給され、量子化された信号をもとにもどし
、情報ｍの削減された変動値ｅが得られる。

前記団子化再生器３３の出力信号である変ａ値ｅは、割
り算器３５へ供給される。

又、前記入力端子２９よりのＡＣ係数は、遅延器３４へ
供給され、適当な時間だけ遅延されている。

前記遅延器３４の出力信号であるＡＣ係数ｆは、割り１
ｉ３５へ供給され、ここで前記吊子化再生器３３の出力
信号である変動値ｅにより、ｆ÷ｅの割り粋が行なわれ
、変動値ｅで正規化されて、出力端子３６より規格化さ
れたＡＣ係数出力が得られる。

結果的に、変化成分に対する規格化は２度行なわれるこ
とになり、第１及び第２の規格化器での処理は、１度だ
けの場合より精度の低いもので良く、従って、規格化情
報のけはさほど多くはならない。

なお、第３図に示した本発明の第１の規格化器の実施例
においては、最小値を代表レベル値として、ベクトル吊
子化器へ供給したが、最大値又は平均値でも良いことは
勿論である。

本発明の高能率符号化方式によれば、従来直交変換にお
いて検討されていたブロックサイズより小さなブロック
サイズで直交変換しても、同等の効率が得られることに
なる。

さらに、直交変換のブロック勺イズで規格化情報を持つ
ことにより、それを利用した適応重子化が可能となる。

（発明の効果）本発明の高能率符号化方式は、以上のような構成からな
るものであり、ブロック間、ブロック内で少なくとも合
計２度規格化処理を行なうことにより符号化の効率を高
めているので、直交変換の次数を比較的小さくでき、従
来例の様な主観画質の劣化も無く、装置も簡単で低コス
トで出来る等、実用上極めて優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高能率符号化方式の実施例を示すブロ
ック図、第２図は第１図における第１の規格化器を示す
ブロック図、第３図は第２図の動作を説明するための図
、第４図は第１図における第２の規格化器を示すブロッ
ク図、第５図は第３図の動作を説明するための図である
。１．１２，１３．２９・・・入力端子、２・・・ブロッ
ク化変換器、３・・・直交変換器、４・・・第１の規格
化器、５．８．３２・・・量子化器、６，９．１０゜１
１．２５，２８．３６・・・出力端子、７・・・第２の
規格化器、１４，１５，１８．３１・・・最大値検出器
、１６．２２・・・減算器、１７．３０・・・絶対値化
器、１９・・・ＮＡＭ、２０・・・ベクトル量子化器、
２１．３３・・・Ｍ子化再生器、２３，２６．３４・・
・遅延器、２４．２７．３５・・・割り算器、ａ・・・
ＤＣ係数、ｂ・・・ＡＣ係数、ｄ、ｄ、、ｅ・・・変動
値、ｄｌ・・・差分値、ｄ２．ｄ４・・・最大値、ｍ・
・・最小値（代表レベル値）。特許出願人　日本ビクター株式会社代表者　　垣木　邦夫

Claims

【特許請求の範囲】

（１）サンプル値入力信号を複数のブロックに分割する
ブロック化変換器と、前記ブロック化変換器の出力信号をブロック単位で直交
変換を行ない、平均成分と変化成分とを区別して出力す
る直交変換器と、前記直交変換器の出力信号である平均成分と変化成分と
をそれぞれブロック間で規格化する第１の規格化器と、前記第１の規格化器の出力信号の変化成分をブロック内
で規格化する第２の規格化器とを有して構成することを
特徴とする高能率符号化方式。
（２）サンプル値入力信号を複数のブロックに分割する
ブロック化変換器と、前記ブロック化変換器の出力信号をブロック単位で直交
変換を行ない、平均成分と変化成分とを区別して出力す
る直交変換器と、前記直交変換器の出力信号である平均成分と変化成分と
をそれぞれブロック間で規格化する第１の規格化器とを
有して構成され、平均成分はその代表レベル値と変動値の２種類の値を用
いて規格化し、変化成分は変動値のみを用いて規格化す
ることを特徴とする高能率符号化方式。