JPH03247122A

JPH03247122A - 可変量子化器及び映像／画像符号化器

Info

Publication number: JPH03247122A
Application number: JP2044952A
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。

［発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
うな課題を解決するもので、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。

［課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、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し
、２の補数表現されたデータを入力する可変量子化器に
於て、該固定量子化器に負数を正数に変換する機能をも
たせたことを特徴とする。

（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Ｎ１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入力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ｌ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。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（１−６４）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
変としてハブ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ＩＦ）＝ａｘｌｏｇ（１量子化ステツプサイズ）＋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は、１２ビツトの２の補
数表示されている。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ＱＵＡＮＴ＝
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ＱＵＡＮＴ
＝１６に対応している。固定量子化器Ａ２０２、固定量
子化器Ｂ２Ｏ３の量子化結果は量子化決定器２０４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。そして、第５図の
２番目から６４番目の値を用いて、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。ハフマン符号量テーブル２１１は、入力データ
の絶対値でハフマン符号化後の発生符号量が決まるよう
設計されており、発生符号量は入力データの符号によら
ない。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２１２が可
変量子化器０２０６に入力するのを待って、可変量子化
器０２０６に入力する。可変量子化器０２０６では、第
５図の１番目のデータは量子化ステップサイズ８で量子
化し、第５図の２番目から６４番目のデータは量子化ス
テップサイズ２１２の値で量子化する。量子化結果は、
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２１４では、第５図の１番目の
データはそのまま通し、第５図の２番目から６４番目の
データはハフマン符号化して符号化結果２０７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２の補数表
示されており、入力データ３０１が正の場合は（ＭＳＢ
＝Ｏ）、１を加算して１２とットデータ３０２とする。

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。入力データ３０１が負の場合は（ＭＳＢ＝１
）、入力データ３０１をビット毎に反転しさらにに２を
加算し１２ビツトデータ３０２とする６反転したデータ
に２を加算しているのは、１を加算して負の入力データ
３０１の符号を反転するためと、さらに１を加算して第
６図の量子化特性に合わせるためである。次に１２ビツ
トデータ３０２を、ＬＳＢ側３ビットとＭＳＢ側２上２
ビット視して第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ＬＳ
Ｂ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。８ビツトデータ３０３のＭＳＢを０と
しているのは本方式では符号ビットに意味がないためで
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２の補数表
示されており、入力データ４０１が正の場合は（ＭＳＢ
＝Ｏ）、１を加算して１２ビツトデータ４０２とする。

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。入カデータ４０１が負の場合は（ＭＳＢ＝１
）、入力データ４０１をビット毎に反転しさらにに２を
加算し１２ビツトデータ４０２とする。反転したデータ
に２を加算しているのは、１を加算して負の入力データ
４０１の符号を反転するためと、さらに１を加算して第
６図の量子化特性に合わせるためである。次に１２とッ
トデータ４０２を、ＬＳＢ側５ビットとＭＳＢ側１ビッ
トを無視して第４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Ｌ
ＳＢ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。８ビツトデータ４０３のＭＳＢ側２
ビットをＯとしているのは本方式では符号ビットに意味
がないためである。

なお、第３図の入力データ３０１から１２ビツトデータ
３０２までの回路と第４図の入力データ４０１から１２
ビツトデータ４０２までの回路は、同じ構成であるため
共通化出来る。

［実施例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２の補
数表示されている。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ＱＵＡＮＴ＝
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ＱＵＡＮＴ
＝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ＱＵＡ
ＮＴ＝８に対応している。固定量子化器Ａ２０２、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０次に第５図の２番目から６４番目の値をハフマ
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２の補数表
示されており、入力データ８０１が正の場合は（ＭＳＢ
＝Ｏ）、１を加算して１２ビツトデータ８０２とする。

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。入力データ８０１が負の場合は（ＭＳＢ＝１
）、入力データ８０１をビット毎に反転しさらにに２を
加算し１２ビツトデータ８０２とする０反転したデータ
に２を加算しているのは、１を加算して負の入力データ
８０１の符号を反転するためと、さらに１を加算して第
６図の量子化特性に合わせるためである。次に１２ビツ
トデータ８０２を、ＬＳＢ側４ビットとＭＳＢ側１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Ｌ
ＳＢ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。８ビツトデータ８０３のＭＳＢを０
としているのは本方式では符号ビットに意味がないため
である。

なお、第３図の入力データ３０１から１２ビツトデータ
３０２までの回路と第４図の入力データ４０１から１２
ビツトデータ４０２までの回路と第８図の入力データ８
０１から１２ビツトデータ８０２までの回路は、同じ構
成であるため共通化出来る。

［発明の効果］以上述べたように本発明によれば、２の補数表現された
データを量子化ステップサイズ固定で量子化する際、割
り算操作無しで、ＬＳＢ側ビットを捨てることにより実
現できるため、高速処理を簡単な回路で実現するという
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　・１０８　・１０９　　・１１０　・１１１　・１１２　・２０１　・２０２　・２０３　・２０４　・２０５　・２０６　・２０７　・２０８　・２０９　・２１１　・２１２　・２１４　・３０１　・３０２　・・動き補償予測器・ループフィルタ・スイッチ・スイッチ・量子化インデックス・符号化結果・入力・固定量子化器Ａ・固定量子化器Ｂ・量子化決定器・遅延バッファー・可変量子化器Ｃ・符号化結果・量子化インデックス・逆量子化器への出力・ハフマン符号量テーブル・量子化ステップサイズ・ハフマン符号化器・入力データ・１２ビツトデータ　０３０１０２０３０１０２０１０２０３・８ビツトデータ・入力データ・１２とットデータ・８ビツトデータ・固定量子化器Ｄ・量子化決定器・入力データ・１２ビツトデータ、８ビツトデータ以上

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
、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し、２の補数表現された
データを入力する可変量子化器に於て、該固定量子化器
に負数を正数に変換する機能をもたせたことを特徴とす
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。