JPH03247121A

JPH03247121A - 可変量子化器及び映像／画像符号化器

Info

Publication number: JPH03247121A
Application number: JP2044951A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Miyasaka; 仁宮坂
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1990-02-26
Filing date: 1990-02-26
Publication date: 1991-11-05

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、映像信号や画像信号の符号化器およびその中
で使われる量子化器に関する。

［従来の技術］従来の可変量子化器に於いては、量子化ステップ可変量
子化器の出力を可変長符号化して発生符号量を求め、そ
の結果に応じて量子化ステップを制御していた。制御方
法は、１９８９年電子情報通信学会秋季全国大会Ｄ−４
５に述べられているように、量子化ステップ可変量子化
器の出力を可変長符号化して発生符号量を求めることを
２−３回繰り返して、その結果に応じて量子化ステップ
を制御していた。

［５ｅ明が解決しようとする課題］しかし上記の従来技術では、量子化ステップ可変量子化
器の出力を可変長符号化して発生符号量を求めることを
２−３回繰り返す事による遅延時間のために、高速処理
が出来ないという課題を有する。そこで本発明はこのよ
うなｉ！ｉＩＭを解決するもので、その目的とするとこ
ろは簡単な回路の追加で高速処理を実現するところにあ
る。

［Ｂ題を解決するための手段］（１）本発明の可変量子化器は、少なくとも１つの量子
化ステップ可変量子化器と、量子化ステップ可変量子化
器の出力を可変長符号化する可変長符号化器と、可変長
符号化器の符号化結果に応じて量子化ステップ可変量子
化器の量子化ステップを制御する可変量子化器に於て、
少なくとも２つの固定量子化器と、固定量子化器の出力
から量子化ステップ可変量子化器の量子化ステップを制
御する量子化決定器を有することを特徴とする。

（２）本発明の可変量子化器は、　（１）項記載の少な
くとも２つの固定量子化器の量子化ステップを、それぞ
れ２のべき乗で互いに異なった値に設定し、入力データ
の下位ビットを捨てることにより実現することを特徴と
する。

（３）本発明の映像／画像符号化器は、　（１）項また
は（２）項記載の可変量子化器を有することを特徴とす
る。

［実施例１］第１図は本発明の可変量子化器１０４をＣＣＩＴＴ、５
ＧＸＶ（伝送システム及び装置）で標準化が進んでいる
ＴＶ電話／会議用ｐｘ６４ｋｂｐｓ（ｐ＝１−３０）映
像符号化器（Ｈ，２６１ＣＯＤＥＣ）に適用した場合の
ブロック図である。

以下第１図の信号の流れを説明する。映像信号はＣＩＦ
　（共通中間フォーマット）で表されており、８ライン
×８画素のブロックと、輝度信号４ブロツクと色差信号
２ブロツクの計６ブロツクより成るマクロブロックに分
けられている。予測は通常フレーム間で行われるため、
符号化コントロール１０２によりスイッチ１０９、スイ
ッチ１１０は第１図に示す通り下側につながっている。

映像信号はマクロブロック毎に映像信号人力１０１より
入力される。まず動き補償予測器１０７に入力され、既
に記録されている１フレーム前の信号より、予測誤差が
最小になるマクロブロックの信号を選びだしく動ベクト
ル検出）、そのマクロブロックの信号が出力される。こ
の信号はループフィルタ１０８を通った後映像入力信号
との差分が取られる。この映像入力信号と１フレーム前
の動ベクトルで指示されるマクロブロックとの差分信号
は、ブロック毎に離散コサイン変換器１０３で変換され
る。そして、可変量子化器１０４で量子化されハフマン
符号化されて符号化結果１１２より出力される。可変量
子化器１０４の量子化特性は伝送路の伝送レートに合う
ように適応的に設定される。この方法については第２図
の説明で詳細に述べる。量子化された信号は逆量子化器
１０５で逆量子化され、逆離散コサイン変換器１０６で
逆離散コサイン変換された後、動ベクトルで指示される
ブロックの信号をループフィルタ１０８を通した信号と
加算されて動き補償予測器１０７に記録される。一方、
最初のフレームやシーンチェンジの時などは、予測はフ
レーム内で行われるため、符号化コントロール１０２に
よりスイッチ１０９、スイッチ１１０は上側につながれ
る。即ち映像信号入力１０１より入力された信号はその
まま離散コサイン変換器１０３で変換される。そして、
可変量子化器１０４で量子化され、さらにハフマン符号
化されて符号化結果１１２より出力される。ｆｆｔ子化
された信号は逆量子化器１０５で逆量子化され、逆離散
コサイン変換器１０６で逆離散コサイン変換された後、
動き補償予測器１０７に記録される。

第２図は本発明の可変量子化器（第１図の可変量子化器
１０４）を詳細に示した図である。

まずこの可変量子化器の特性について説明する。

ブロック毎に離散コサイン変換された信号が入力され、
量子化されて、第５図の番号順（１−８４）にジグザグ
スキャンされた後、ハフマン符号化される。第４図の１
番目の値は、離散コサイン変換前のブロック信号の直流
成分に対応するため量子化ステップ８の固定量子化をす
る。２番目から６４番目の値は、離散コサイン変換前の
ブロック信号の交流成分に対応するため量子化ステップ
は２から６２の間の偶数値で、マクロブロック単位に可
変としてハフマン符号化後に伝送路の伝送レートに合う
ように制御する。この可変量子化器の特性はデッドゾー
ンも考慮すると第６図のようになる。可変量子化器で最
適な量子化ステップの決め方は、まず２つの量子化ステ
ップで量子化して発生符号量を測定し、式１より定数ａ
、　　ｂを求める。

（発生符号１り＝ａｘｌｏｇ（量子化ステップサイズ）＋ｂ：式１そして伝送路に合う発生符号量より最適量子化ステップ
サイズが求まる。

以下第２図の信号の流れを説明する。ブロック毎に離散
コサイン変換器１０３（第１図）で変換された信号は、
入力２０１を通して固定量子化器Ａ２０２、固定量子化
器Ｂ２Ｏ３、及び遅延バッファー２０５に入力される。

入力２０１から入力される信号に、１２ビツトの符号付
絶対値表示されている。固定量子化器Ａ２０２ではステ
ップサイズ８で量子化される。これは第６図のＱＵＡＮ
Ｔ＝４に対応している。固定量子化器Ｂ２Ｏ３ではステ
ップサイズ３２で量子化される。これは第６図のＱＵＡ
ＮＴ＝１８に対応している。固定量子化器’Ａ　２０２
、固定量子化＠Ｂ２Ｏ３の量子化結果は量子化決定器２
０４に入力され、それぞれ第５図に示すようにブロック
内で並び変えられ、ジグザグスキャンされる。第５図の
１番目の値は、量子化ステップ８の固定量子化と決まっ
ているため固定量子化器Ａ２０２の値をメモリ２１０に
書き込む、２番目から６４番目の値は、ハフマン符号化
するときの発生符号量をハフマン符号量テーブル２１１
より求める。この操作をマクロブロックの中の６個のブ
ロックについて行い、式１から定数ａ、　　ｂを求める
。そして伝送路に合う発生符号量を指定することにより
最適量子化ステップサイズが求まる。これを量子化イン
デックス２０８より出力するとともに、量子化ステップ
サイズ２１２として可変量子化器Ｃ２０６に出力する。

遅延バッファー２０５に入力した信号は、１つのマクロ
ブロックが書き込まれた後、量子化ステップサイズ２１
２が可変量子化器０２０６に入力してから量子化され、
合成器２１３に入力される０合成器２１３ではブロック
毎に、第４図の１番目の値はメモリ２１０より読み込み
、２番目から６４番目の値は可変量子化器Ｃ２０６の値
を用いてブロックを合成し、ハフマン符号化器２１４へ
出力するとともに、ライン毎のスキャンに戻して逆量子
化器への出力２０９より出力する。ハフマン符号化器２
１４では、第５図の１番目の値はそのまま通し、２番目
から６４番目の値をハフマン符号化して、符号化結果２
０７より出力する。

第３図は本発明の固定量子化器Ａ２０２の構成を示した
図である。入力データ３０１は１２ビツトの符号付絶対
値表示されており、入力データ３０１に１を加算しその
結果の１２ビツトデータ３０２を、ＬＳＢ側３ビットと
第１１ビツトを無視して第３図のように８ビツトデータ
３０３とする。

これは、量子化ステップサイズが８であるためＬＳＢ側
３ビットを捨てることにより量子化器を構成できる事を
示している。入力データ３０１に１を加算しているのは
、第６図の量子化特性に合わせるためである。

第４図は本発明の固定量子化器Ｂ２Ｏ３の構成を示した
図である。入力データ４０１は１２ビツトの符号付絶対
値表示されており、入力データ４０１に１を加算しその
結果の１２ビツトデータ４０２を、ＬＳＢ側５ビットを
無視して第３図のように８ビツトデータ４０３とする。

これは、量子化ステップサイズが３２であるためＬＳＢ
側５ビットを捨てることにより量子化器を構成できる事
を示している。なお生成された８ビツトデータ４０３の
第７ビツトは０に固定である。入力データ４０１に１を
加算しているのは、第６１！Ｉの量子化特性に合わせる
ためである。

［実ａ例２］実施例１の映像符号化器（第１図）に於ける可変量子化
器１０４の構成を第７図の構成としたものである。第２
図と比べると、固定量子化器Ｄ７０１が追加され量子化
決定器２０４が量子化決定器７０２に変更されているが
、他は同じである。

入力２０１から入力される信号は、１２ビツトの符号付
絶対値表示されている。固定量子化器Ａ２０２ではステ
ップサイズ８で量子化される。これは第６図のＱＵＡＮ
Ｔ＝４に対応している。固定量子化器Ｂ２Ｏ３ではステ
ップサイズ３２で量子化される。これは第６図のＱＵＡ
ＮＴ＝１６に対応している。固定量子化器Ｄ７０１では
ステップサイズ１６で量子化される。これは第６図のＱ
ＵＡＮＴ＝８に対応している。固定量子化ｒｉｒＡ２０
２、固定量子化器Ｂ２Ｏ３、固定量子化器Ｄ７０１の量
子化結果は量子化決定器７０２に入力され、それぞれ第
５図に示すようにブロック内で並び変えられ、ジグザグ
スキャンされる。第５図の１番目の値は、量子化ステッ
プ８の固定量子化と決まっているため固定量子化器Ａ２
０２の値をメモリ２１０に書き込む、２番目から６４番
目の値は、ハフマン符号化するときの発生符号量をハフ
マン符号量テーブル２１１より求める。この操作をマク
ロブロックの中の６個のブロックについて行い、式１か
ら定数ａ、　　ｂを求める。実施例２の場合は測定点が
３点となるため、実施例１と比べて量子化ステップサイ
ズの最適値は精度良く求まるが、演算時間は増加する。

求めた最適量子化ステップサイズを量子化インデックス
２０８より出力し、それ以降の動作は実施例１の説明と
同じである。

第８図は本発明の固定量子化器Ｄ７０１の構成を示した
図である。入力データ８０１は１２ビツトの符号付絶対
値表示されており、入力データ８０１に１を加算しその
結果の１２ビツトデータ８０２を、ＬＳＢ側４ビットを
無視して第８図のように８ビツトデータ８０３とする。

これは、量子化ステップサイズが１６であるためＬＳＢ
側４ビットを捨てることにより量子化器を構成できる事
を示している。入力データ８０１に１を加算しているの
は、第６図の量子化特性に合わせるためである。

［ｌＰ、明の効果］以上述べたように本発明によれば、少なくとも２個の固
定量子化器を追加することにより、高速処理を実現する
という効果を有する。さらに、固定量子化器の量子化ス
テップサイズを２のべき乗にする事により、簡単な回路
で固定量子化器を実現し、高速処理を実現するという効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の映像／画像符号化器の一実施例を示す
ブロック図。第２図は本発明の可変量子化器の一実施例を示すブロッ
ク図。第３図は本発明の固定量子化器を示す図。第４図は本発明の固定量子化器を示す図。第５図はジグザグスキャンを説明するための図。第６図は量子化特性を説明するための図。第７図は本発明の可変量子化器の一実施例を示すブロッ
ク図。第８図は本発明の固定量子化器を示す図。１０１・・・映像信号入力１０２・・・符号化コントロール１０３・・・離散コサイン変換器１０４・・・可変量子化器１０５・・・逆量子化器１０６・・・逆離散コサイン変換器１０７・・・動き補償予測器１０８・・・ループフィルタ１０９・・・スイッチ１１０・・・スイッチ１１１・・・量子化インデックス１１２・・・符号化結果２０１・・・入力２０２・・・固定量子化器Ａ２０３・・・固定量子化器Ｂ２０４・・・量子化決定器２０５・・・遅延バッファー２０６・・・可変量子化器Ｃ２０７・・・符号化結果２０８・・・量子化インデックス２０９・・・逆量子化器への出力２１０・・・メモリ２１１・・・ハフマン符号量テーブル２１２・・・量子化ステップサイズ２１３・・・合成器２１４・・・ハフマン符号化器３０１・・・入力データ３０２・・・１２ビツトデータ３０３・・・８ビツトデータ４０１・・・入力データ４０２・・・１２ビツトデータ４０３・・・８ビツトデータ７０１・・・固定量子化器Ｄ７０２・・・量子化決定器８０１・・・入力データ８０２・・・１２ビツトデータ８０３・・・８とットデータ以上第１図第２図第５図ＱＬＪＡＮＴ：　　ｔ−１イしイフデヅクヌ　（１か４
３１の間の整数値）ＬＥＶＥＬ：　　ｊｔ子化結果　（８ビツトデータ）Ｒ
ＥＣ：　　ｆｌ−７−ｆヒねとび再タイ直（１２ビット
データ〕計ｎ性：１）　　ＱＵＡＮＴが奇数の場合１−１）　　ＬＥＶＥＬが正の場合ＲＦＣ＝ＱＵＡＮＴｘ（２ｘＬＥＶＥＬ＋１）１−２）　　ＬＥＶＥＬが員Ｏ場合ＲＦＣ＝ＱＵＡＮＴｘ（２ｘＬＥＶＥＬ−１）２）　　ＱＵＡＮ丁オメイＨＩｇ）七２−１）　　ＬＥＶＥＬｆｆＸＥｇ）場合ＲＥＣ＝ＱＵ
ＡＮＴｘ（２ｘＬＥＶＥＬ＋１）＋１２−２）　　ＬＥＶＥＬが負の場合３）　　ＬＥＶＥＬが０の場合ＲＥＣ＝０第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも１つの量子化ステップ可変量子化器と
、該量子化ステップ可変量子化器の出力を可変長符号化
する可変長符号化器と、該可変長符号化器の符号化結果
に応じて該量子化ステップ可変量子化器の量子化ステッ
プを制御する可変量子化器に於て、少なくとも２つの固
定量子化器と、該固定量子化器の出力から該量子化ステ
ップ可変量子化器の量子化ステップを制御する量子化決
定器を有することを特徴とする可変量子化器。
（２）請求項１記載の少なくとも２つの固定量子化器の
量子化ステップは、それぞれ２のべき乗で互いに異なっ
た値に設定することを特徴とし、入力データの下位ビッ
トを捨てることにより実現することを特徴とする請求項
１記載の可変量子化器。
（３）請求項１または請求項２記載の可変量子化器を有
することを特徴とする映像／画像符号化器。