JPH03216075A - 変換符号化方式 - Google Patents

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］ この発明は、画像データを線形変換符号化方式を用いて
帯域圧縮を行うものに関するものである。

［従来の技術］ 第３図は例えばＷ，　Ｈ，　ＣＨＥＮ，　Ｗ，　Ｋ，　
ＰＲＡＴＴ，　’Ｓｃｅｎｅ　Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｃｏ
ｄｅｒ’，　（ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　
ｏｎ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，　ｖｏｌ．　Ｃ
ＯＭ−３２．　Ｎｏ．　３．　１９８４）に示された従
来の変換符号化方式を示すブロック図であり、図におい
て、（１）は入力信号をブロック化するブロック化部、
（２）はブロック化された信号を線形変換する線形変換
部、（３）は信号列をブロック内で並び換えるスキャン
変換部、（４）は量子化部、（５）は有効無効識別部、
（６）は符号化部、（７）は送信バッファ、（８）は符
号化制御部である。

次に動作について説明する。ディジタル化され、た１フ
レーム分の入力画像信号（１　０　１）に対し、ブロッ
ク化部（１）で水平、垂直方向Ｎ画素（Ｎは自然数で例
えばＮ＝４．８．１６）を１まとめにした２次元の画素
ブロックに分割する。ブロック化された画像信号（１　
０　２）に対し、線形変換部（２）では２次元線形変換
（例えば離散コサイン変換などの直交変換）を施し、空
間周波数領域の変換係数ブロック（１　０　３）を生成
する。ここで例えば８×８画素ブロックｆ（ｘ，　ｙ）
　（ｘ．　ｙ＝０．　１，　・・・，７）に対する２次
元離散コサイン変換は次式で与えられる。

ここで、ｕ，ｖ＝０．１， ７であり、 ｘ，ｙは画素領域における座標、ｕ，ｖは変換領域にお
ける座標である。

変換係数ブロックＦ（ｕ，　ｖ）　（ｕ，　ｖ＝０．　
１，　・・・，　７）の性質を第４図をもとに説明する
。Ｆ（ｕ，　ｖ）の値はブロック化された画像信号（１
　０　２）に含まれる空間周波数成分がそれぞれどの程
度であるかを示している。水平方向の周波数はＵの値が
大きくなるにつれて高くなり、垂直方向の周波数はＶの
値が大きくなるにつれて高くなる。すなわちＦ　（０．
０）の値はブロック化された画像信号（１０２）の直流
成分の強度に対応し、Ｆ　（７．７）の値は水平・垂直
方向ともに高い周波数をもつ交流成分の強度に対応する
ことになる。従って、画素の値の変化が少ない背景など
の平坦な画像ブロックに対しては低周波成分のみに非零
の有意係数があらわれ、高周波成分はほとんど零係数と
なる。逆に画素の変化が激しいエッジ部分などの画像ブ
ロックに対しては低周波成分のほか高周波成分にも非零
の有意係数があらわれる。

次に、スキャン変換部（３）では変換係数ブロック（１
　０　３）のブロック内で例えば第４図の矢印で示す順
序で変換係数を並び換え、１次元の変換係数列Ｆ　（ｎ
）（１０４）を出力する。先の８×８画素ブロックの場
合、１ブロックに対し６４個の係数が続く係数列（ｎ＝
１〜６４）が出力される。並び換えは非零の有意係数が
現われやすい低周波成分の変換係数から有意係数が現わ
れにくい高周波成分の変換係数へとジグザグに走査する
ことにより有意係数をなるべく前半に、後半に零係数を
長く続かせるために行う。

次に、量子化部（４）は変換係数列（１　０　４）を与
えられた量子化ステップサイズ（１　１　０）で量子化
し、量子化係数列Ｑ（ｎ）（１０５）を出力する。有効
無効識別部（５）では量子化係数列（１　０　５）がす
べて零であるかどうかの判定を行う。全ての係数が零の
場合は無効ブロック、１つでも非零の有意係数がある場
合は有効ブロックとして有効無効情報（１　０　６）を
符号化部（６）に出力する。符号化部（６）では有効無
効情報（１０６）により有効ブロックと判定された場合
のみ、量子化係数列（１　０　５）に符号の割り当てを
行い、符号化データ（１　０　７）として送信バッファ
（７）へ出力する。これに対し、有効無効情報（１　０
　６）により無効ブロックと判定された場合には、無効
ブロックを表す符号を符号化データ（１　０　７）とし
て送信バッファ（７）へ出力する。

ここで符号の割り当て方法の１例として２次元可変長符
号化について説明する。これは量子化係数列（１　０　
５）に対して連続する零係数の個数（以下ゼロランと呼
ぶ）とそれに続く非零係数の量子化レベルを組み合わせ
、その組み合わせた事象（ゼロラン、量子化レベル）に
対して１つのハフマン符号を割り当てることによって行
われる。

例えば、第５図に示された量子化係数列（１　０　５）
の場合、事象（ゼロラン、量子化レベル）は次のように
なる。

（０．２０），（２．１５），（４．５），（３．２）
．（７．１）．ＥＯＢ ここでＥＯＢは以降に非零の有意係数がなく、ブロック
の終りまで零係数が続くことを示すマクである。従って
、この量子化係数列の場合ＥＯＢを含めた６つの事象に
対して、それぞれに決められたハフマン符号が割り当て
られることになる。

次に送信バッファ（７）では変動する情報発生量を平滑
化し、一定レートで伝送路（１　０　８）へ送出する。

符号化制御部（８）では送信バッファ（７）中のデータ
残量であるバッファ残！（１０９）から量子化ステップ
サイズ（１　１　０）を適応的にフィードバック制御し
、量子化部（４）へ出力する。すなわち、バッファ残ｆ
ｉ（１０９）が多いときには、これから発生する情報量
を少なくするために量子化ステップサイズ（１　１　０
）を大きくして変換係数列（１　０　４）を粗く量子化
する。

逆に、バッファ残ｆｆｉ　（１　０　９）が少ないとき
には、これから発生する情報量を多くするために量子化
ステップサイズ（１　１　０）を小さくして変換係数列
（１　０　４）を細かく量子化する。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の変換符号化方式は以上のように構成されているの
で、有効無効識別・２次元可変符号化の処理を行うため
に全ての変換係数に対して量子化の処理を行わなければ
ならなかった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、変換係数の伝送範囲を変換係数ブロック内の
量子化係数列に応じて決定し、必要な係数に対して量子
化すると共に同時に有効無効識別・２次元可変長符号化
を行うための事象を生成し、処理に要する演算量・処理
時間を削減する変換係数符号化方式を得ることを目的と
する。

［課題を解決するための手段］ この発明に係わる変換係数符号化方式は、入力信号系列
に対して線形変換を行い変換領域で低域から高域へ変換
係数を順次量子化し符号化する変換符号化方式において
、量子化された変換係数の値のうち連続する零係数の個
数を計数する手段と、量子化された係数のうち非零係数
とその非零係数が現れるまでに計数手段により計数され
た連続零係数の個数との組を記憶する手段と、符号化情
報発生量を所定の伝送情報量に近付けるために符号化伝
送する連続零係数の個数の閾値を送信バッファのデータ
残量から設定する手段と、計数された連続零係数の計数
値が閾値を越えたとき以降の線形変換された係数の量子
化を打ち切り記憶手段の記憶内容に対して符号を割当て
る手段とを備える。

１作用］ この発明に係わる変換符号化方式は入力信号ブロックに
対して線形変換を行い、与えられた順序により量子化を
行い、連続する零係数の個数を計数し非零係数値とその
非零係数が現れるまでに計数された連続零係数の個数と
の組を事象として一時記憶しておくと共に、連続零係数
の個数が送信バッファのデータ残量から設定された閾値
を越えたとき変換係数の量子化を打ち切り記憶された事
象に対して符号の割当てを行う。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を第１図をもとに説明する。

図において（９）は連続した零の量子化係数を計数する
ゼロカウンタ、（１ｏ）は閾値を設定する閾値設定部、
（１１）は計数値と閾値とを比較し大小の判定を行う判
定部、（１２）は非零の量子化係数値とそのときの計数
値の組である事象を一時記憶させる事象記憶部、（１３
）は事象に対して符号の割当てを行う符号割当て部であ
り、他は第３図と同様である。

また、第２図は動作を説明するためのフローチャート図
である。

次に第２図と共に動作について説明する。第３図と同様
、ディジタル化された１フレーム分の入力画像信号（１
　０　１）はＮＸＮ画素のブロックに分割され、線形変
換された後、スキャン変換部（３）で変換係数の並び換
えを行い、変換係数列Ｆ　（ｎ）（１０４）が出力され
る。符号化制御部（８）は送信バッファ（７）のバッフ
ァ残量（１０９）から量子化ステップサイズ（１　１　
０）を決定し、量子化部（４）へ出力する。閾値設定部
（１０）では同じくバッファ残量（１　０　９）から閾
値（１　１　２）を決定し、判定部（１１）へ出力する
。また、初期設定としてゼロカウンタ（９）の計数値（
１　１　１）を零に、事象記憶部（１２）の記憶内容を
クリアし、Ｎ２個の変換係数からなる変換係数列Ｆ　（
ｎ）（１０４）の係数番号ｌを１とする。量子化部（４
）では変換係数列Ｆ　（ｎ）（１０４）の１つであるＦ
　（ｉ）を量子化ステップサイズ（１　１　０）で量子
化し、量子化係数列Ｑ（ｎ）　　（１　０　５）の１つ
であるＱ（ｉ）を出力する。Ｑ（１）の値が零でない場
合、事象記憶部（１２）ではゼロカウンタ（９）の計数
値（１１１）と非零の係数であるＱ　（ｉ）の組を事象
として記憶する。その後ゼロカウンタ（９）はリセット
されて零となり、Ｑ　（ｉ）が最後の量子化係数でなけ
れば次の変換係数の量子化を引き続き行う。

Ｑ　（ｉ）の値が零の場合、ゼロカウンタ（９）の計数
値（１　１　１）に１が加えられる。次に判定部（１１
）は入力された計数値（１　１　１）と閾値（１　１　
２）との大小比較を行い、判定結果（１１３）を事象記
憶部（１２）へ出力する。事象記憶部（１２）では判定
結果（１　１　３）が計数値（１１１）≧閾値（１　１
　２）か、あるいはＱ　（ｉ）か量子化係数列Ｑ　（ｎ
）（１０５）の最後の量子化係数である場合、現在記憶
されている事象（１１４）を出力し、その画素ブロック
の処理を終了する。符号割当て部（１３）は出力された
事象（１１４）に対してハフマン符号の割当てを行いＥ
ＯＢを付加して、符号化データ（１　０　７）として送
信バッファ（７）へ出力する。これに対し、出力される
事象（１１４）がない場合は、無効プロ、，クであるた
め無効ブロックを表す符号を符号化データ（１　０　７
）として送信バッファ（７）へ出力する。

一方、量子化部（１４）での量子化打ち切りは判定部（
１１）からの判定結果（１　１　３）により制御され、
計数値（１　１　１）≧閾値（１　１　２）のとき後続
する変換係数に対して量子化処理を打ち切る。

また、第５図の例において例えば閾値を４または５に設
定したときの事象記憶部（１２）に記憶される事象と量
子化部（４）で量子化を行う係数の個数はそれぞれ次の
ようになる。

閾値４のときＱ（５）からＱ（８）で零係数が４つ連続
するため量子化打ち切りの条件を満たし、ゼロランと非
零係数値の組として記憶される事象は（０．２０）．（
２．１５）であり、量子化を行う変換係数の個数はＱ（
１）からＱ（８）までの８個となる。

閾値５のときＱ（１４）からＱ（１８）で零係数が５つ
連続するため記憶される事象は（０．２０）．　（２．
　１５），　（４．　５），　（３．　２）であり、量
子化を行う係数の個数はＱ（１）からＱ（１８）までの
１８個となる。

先に述べたように一般に変換係数は低周波から高周波成
分になるに従って強度が弱くなるため、量子化した結果
の量子化係数列Ｑ　（ｎ）（１０５）もｎが大きくなる
ほど連続して零となる確率が高い。従って、閾値（１　
１　２）を小さくするほど係数の伝送範囲が制限され量
子化を要する係数の個数が少なくなると同時に、発生す
る情報量も減少する。従って、閾値（１　１　２）の値
を量子化ステップサイズと同様にバツファ残量（１　０
　９）から適応的にフィードバック制御すれば情報発生
量の平滑化がより細かく可能になる。

また、本実施例によれば必ずしもすべての変換係数に対
して量子化を行わないため、必要な変換係数だけ求める
ようしておけば変換係数を求めるための演算処理量も削
減でき一層の効果が得られる。

なお、上記の実施例においては２次元線形変換と量子化
の組合わせについて説明したが、１次元、３次元などの
線形変換と量子化の組合わせについても同様の効果が得
られる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば連続する零の量子化係
数の個数により、後続する変換係数を量子化し符号化す
るかどうかを判定するようにしたので、量子化・有効無
効識別・２次元可変長符号化を行うための事象生成に要
する演算量・処理時間を削減できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するプロ、ツタ図、第
２図は本発明の動作を説明するフロー図、第３図は従来
例のブロック図、第４図は変換係数ブロックの性質を説
明するための図、第５図は符号の割当てを説明するため
の図である。 （１）はブロック化部、（２）は線形変換部、（３）は
スキャン変換部、（４）、（１４）は量子化部、（５）
は有効無効識別部、（６）は符号化部、（７）は送信バ
ッファ、（８）は符号化制御部、（９）はゼロカウンタ
、（１０）は閾値設定部、（１１）は判定部、（１２）
は事象記憶部、（１３）は符号割当て部、（１０５）は
量子化係数列、（１　１　１）は計数値、（１　１　２
）は閾値、（１　１　３）は判定結果、（１　１　４）
は事象である。 なお図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力信号系列に対してブロック化を行った後線形変換を
   行い変換領域で低域から高域へ変換係数を順次量子化し
   符号化する変換符号化方式において、 変換係数を所定の量子化特性で量子化した量子化係数の
   うち連続する零係数の個数を計数する手段と、 前記量子化係数列から非零の係数と前記非零の係数が現
   れるまでに前記計数手段により計数された連続零係数の
   個数とを組としてブロック単位に記憶する手段と、 符号化情報発生量を所定の伝送情報量に近付けるために
   符号化伝送する連続零係数の個数の閾値を送信バッファ
   のデータ残量から設定する手段と、前記連続零係数を計
   数した値が前記閾値を越えたとき後続する変換係数の量
   子化を打ち切り前記記憶された組毎に符号の割当てを行
   う手段とを備えたことを特徴とする変換符号化方式。