JPH05276500A - 動画像符号化及び復号化装置 - Google Patents

動画像符号化及び復号化装置

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JPH05276500A
JPH05276500A JP20296092A JP20296092A JPH05276500A JP H05276500 A JPH05276500 A JP H05276500A JP 20296092 A JP20296092 A JP 20296092A JP 20296092 A JP20296092 A JP 20296092A JP H05276500 A JPH05276500 A JP H05276500A
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JP20296092A
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Motoki Kato
元樹 加藤
Yoichi Yagasaki
陽一 矢ヶ崎
Jun Yonemitsu
潤 米満
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Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ＤＣＴ符号化だけのシステムより少ない情報量
で高い画質を得、復号画像のブロツク歪を軽減させると
共に、符号化効率を高めることができる動画像符号化及
び復号化装置を提案する。 【構成】１枚の画像をブロツクに分割し、ブロツク単位
で符号化する際に、デイスクリートコサイン変換（ＤＣ
Ｔ）符号化とブロツク内予測符号化（ＮＴＣ）とを、絵
柄の性質に応じて適応的に切り換える。ここでブロツク
内予測符号化の際にブロツクの予測値と量子化幅とを伝
送する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例 （１）全体の構成（図１、図２） （２）デイスクリートコサイン変換符号化処理部（図
３、図４） （３）ブロツク内予測符号化処理部（図５〜図１７） （４）符号化方式切換判定器（図１８〜図２８） （５）可変長符号器（図２９、図３０） （６）復号化装置（図３１） 発明の効果
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は動画像符号化及び復号化
装置に関し、特に動画像信号を圧縮して伝送できるよう
にしたものである。
【０００３】
【従来の技術】動画像符号化方式の代表的なものとし
て、２次元のデイスクリートコサイン変換（ＤＣＴ、Di
screte Cosine Transform)符号化方式と、予測符号化方
式とがある。
【０００４】デイスクリートコサイン変換（ＤＣＴ）方
式は画像信号が２次元相関性をもつていることを利用し
て、信号電力を所定の周波数成分に集中させ、その結果
得られる信号電力周波数成分の分布状態を係数で表わし
て符号化することにより情報量を圧縮できるようにす
る。
【０００５】例えば、絵柄が平坦で動画像信号の自己相
関性が高い部分ではデイスクリートコサイン変換係数
（ＤＣＴ係数）は低周波数成分に集中するように分布す
る。従つてこの場合は、低域に集中するように分布した
係数を符号化するだけで伝送すべき情報を表すことがで
きることにより情報量の圧縮ができる結果になる。
【０００６】しかし、このデイスクリートコサイン変換
方式によると、輪郭（画像エツジ（edge）など）を含む
画像信号のように、信号の不連続点をＤＣＴ係数によつ
て精度良く表して伝送しようとする場合には、ＤＣＴ係
数が低周波数成分から高周波数成分まで広く分散して発
生するため、非常に多くの係数を必要とし、符号化効率
が落ちる問題がある。
【０００７】この問題を解決する方法として従来動画像
を高圧縮符号化するために係数の量子化特性を粗くした
り、高周波数成分の係数を切り捨てたりする方法が用い
られたが、動画像信号の劣化が目立つようになり、対策
としては未だ不充分である。例えば、輪郭の周囲に揺ら
ぎのような歪み（コロナ・イフエクト、モスキート・ノ
イズという）が発生する。
【０００８】これに対して、予測符号化方式は、動画像
の輪郭部分では目の輝度弁別度が低いという性質を利用
して量子化特性を粗くするようにしたもので、比較的高
圧縮符号化ができる利点がある。しかしこの予測符号化
方式による場合、動画像の平坦部について量子化特性を
粗くすると、擬似輪郭や粒子状雑音などのように視覚的
に目立つ劣化が現れ易い。従つて当該平坦部の高圧縮手
段として予測符号化は適さない問題がある。
【０００９】そこで、デイスクリートコサイン変換（Ｄ
ＣＴ）方式と予測符号化方式の欠点を互いに補い合うよ
うにさせることにより、絵柄の性質に基づいて、ブロツ
ク単位でデイスクリートコサイン変換（ＤＣＴ）方式
と、ブロツク内予測符号化方式とを切り換えることによ
り高圧縮符号化をすることが考えられる。すなわち、画
像の平坦ブロツクではデイスクリートコサイン変換（Ｄ
ＣＴ）方式を用いるのに対して、画像の輪郭部分ではブ
ロツク内予測符号化（ＮＴＣ、Non Transform Coding）
を用いるようにすれば良いと考えられる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ブロツク単位でブロツ
ク内予測符号化（ＮＴＣ）をする場合に問題となるの
は、粗い量子化をしたとき発生するブロツク歪みであ
る。具体的には、符号化の結果、ブロツクごとにモザイ
ク状に見える現象が生じる。
【００１１】ブロツク内予測符号化（ＮＴＣ）の場合、
粗い量子化により発生する量子化誤差が直接輝度レベル
の変化（劣化）として現れ、そのためこの輝度レベルの
変化が隣接しているブロツクの境界で大きく現れると、
視覚的にブロツクの形状がモザイク状に目立つ結果にな
る。
【００１２】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、ブロツク単位で動画像の圧縮符号化データを伝送す
る際に、復元した動画像にブロツク歪を生じさせないよ
うにした動画像符号化及び復号化装置を提案しようとす
るものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、１枚の動画像を複数のブロツクに
分割してブロツク単位で符号化する場合に、デイスクリ
ートコサイン変換符号化とブロツク内予測符号化とを、
絵柄の性質に応じて、適応的に切り換える。
【００１４】ここで第１に動画像の平坦部ではデイスク
リートコサイン変換（ＤＣＴ）符号化方式を用いる。こ
のときＤＣＴ符号化方式によつて粗い量子化をしても復
元動画像としてデイスクリートコサイン変換の際の演算
精度に応じた滑らかさが得られる。第２に動画像の輪郭
部分ではブロツク内予測符号化（ＮＴＣ）方式を用い
る。このとき、粗い量子化によつて生ずるブロツク歪み
を軽減させるために、ブロツクの代表値ＢＡＳＥ１と量
子化幅、又は代表値ＢＡＳＥ１並びにＢＡＳＥ１ともう
１つのブロツクの代表値ＢＡＳＥ２との差値Ｄと、量子
化幅Ｑとを伝送することにより適応量子化をする。復号
化装置では、切換情報、ブロツクの代表値ＢＡＳＥ１及
び量子化幅Ｑ、又はブロツクの代表値ＢＡＳＥ１、差値
Ｄ及び量子化幅Ｑとを用いて画像を復号する。
【００１５】
【作用】本発明においては、画像内及び画像間符号化を
する動画像符号化装置において、画像内及び画像間信号
に対して、符号化方式を符号化する単位領域（ブロツ
ク）ごとに、ＤＣＴ符号化又はブロツク内予測符号化に
適応的に切り換える。
【００１６】かくして従来のデイスクリートコサイン変
換（ＤＣＴ）符号化だけしかもたない動画像符号化装置
に、符号化ブロツクごとにデイスクリートコサイン変換
（ＤＣＴ）符号化又はブロツク内予測符号化方式（ＮＴ
Ｃ）の切換情報フラグを付加するか、又は単位領域（マ
クロブロツク）の符号化方法を示す指示情報を拡張し
て、ＮＴＣモードを設けることよつて、ＤＣＴ又はＮＴ
Ｃの切り換えをできるようにする。これにより、動画像
をさらに一段と高能率符号化できると共に、この高能率
符号化データに基づいて一段と高画質の動画像を復号す
ることができる。
【００１７】
【実施例】以下図面について、本発明による動画像符号
化及び復号化装置の一実施例を詳述する。
【００１８】（１）全体の構成 図１において、ＤＶ１は全体として符号化装置を示し、
デイジタル入力動画像信号は図示しないブロツク化回路
により例えば８×８画素のブロツクにブロツク化されて
ブロツク化デイジタル入力画像信号ＤINとして入力さ
れ、順次デイスクリートコサイン変換（ＤＣＴ）符号化
処理部１、ブロツク内予測符号化（ＮＴＣ）処理部２、
及び符号化方式切換判定器３において処理なされる。
【００１９】すなわち、入力されたブロツク化デイジタ
ル入力画像信号ＤINは予測器５及び差分演算回路８に与
えられ、差分演算回路８においてフレーム内符号化又は
フレーム間符号化処理をすることにより予測器５の予測
信号Ｓ１とブロツク化デイジタル入力画像信号ＤINとの
差分信号Ｓ２を得、これをデイスクリートコサイン変換
（ＤＣＴ）符号化処理部１及びブロツク内予測符号化
（ＮＴＣ）処理部２に与える。
【００２０】なおこの実施例においては、フレーム内符
号化又はフレーム間符号化処理をするようにした場合に
ついて説明するが、これに代え、フイールド内符号化又
はフイールド間符号化処理をしても良く、要は画像内
（フレーム内又はフイールド内）符号化又は画像間（フ
レーム間又はフイールド間）符号化処理をする場合を含
む。
【００２１】デイスクリートコサイン変換（ＤＣＴ）符
号化処理部１はデイスクリートコサイン変換（ＤＣＴ）
回路１１において差分信号Ｓ２をデイスクリートコサイ
ン変換することによりデイスクリートコサイン変換符号
化信号Ｓ３を得、これを第１の量子化器１２において量
子化することにより量子化信号Ｓ４に変換した後、量子
化信号Ｓ４を遅延回路１３を介して第１の選択器４Ａの
デイスクリートコサイン変換（ＤＣＴ）符号化側入力端
ａに送出する。
【００２２】第１の選択器４Ａの選択出力Ｓ５は可変長
符号化器（ＶＬＣ）６において伝送管理情報Ｓ７と共に
可変長符号化信号Ｓ６に変換された後、バツフア回路７
に一時的に蓄積され、バツフア回路７が例えば伝送ライ
ン、記録装置などの伝送系８の伝送速度に適合する転送
速度で伝送データＤOUT を送出する。
【００２３】第１の量子化器１２の量子化信号Ｓ４は第
１の逆量子化器１４及び逆デイスクリートコサイン変換
（ＤＣＴ）回路１５において逆変換されて第２の選択器
４Ｂのデイスクリートコサイン変換符号化側入力端ａを
介して予測器５にフイードバツクされ、かくして予測器
５においてバツフア回路７に送り込んだ可変長符号化信
号Ｓ６によつて表される１フレーム前の予測画像を復元
して予測信号Ｓ１として差分演算回路８に供給する。
【００２４】予測器５は予測信号Ｓ１を発生する際に、
動きベクトル、予測モード、差分演算回路８における演
算方式（すなわちフレーム内／フレーム間符号化）など
の管理データを発生し、これを可変長符号化器６に伝送
管理信号Ｓ７として供給することにより選択出力Ｓ５の
データと共に可変長符号化信号Ｓ６に符号化する。デイ
スクリートコサイン変換（ＤＣＴ）符号化処理部１とし
ては、例えば電子情報通信学会論文誌1987年／１ Vol.J
70-B No.1 p96-104 「ＨＤＴＶ信号のフレーム内／フレ
ーム間適応外挿内挿予測符号化」に開示のもの、又は特
願平2-410247号に記載のものを適用し得る。
【００２５】差分演算回路８の差分信号Ｓ２はブロツク
内予測符号化（ＮＴＣ）処理部２のブロツク内予測器２
１に与えられ、ブロツク内予測器２１はこの差分信号Ｓ
２についてブロツク内の代表値を求めた後、当該代表値
と各画素値との差信号を求め、この差信号を予測符号化
信号Ｓ１０として第２の量子化器２２に与えて量子化信
号Ｓ１１に変換させ、これをスキヤンコンバータ２３に
送出させる。
【００２６】スキヤンコンバータ２３は量子化信号Ｓ１
１の画素データの配列をさらに一段とデータ圧縮できる
ように変換し直した後、当該変換量子化信号Ｓ１２を切
換回路２７Ａの差分化側入力端ｃを介して差分化器２４
に供給し、その差分化出力Ｓ１３を切換回路２７Ｂを介
して第１の選択器４Ａのブロツク内予測符号化側入力端
ｂに送出する。切換回路２７Ａ及び２７Ｂはバイパス側
入力端ｄを通じて、変換量子化信号Ｓ１２を必要に応じ
て差分化器２４をバイパスして第１の選択器４Ａのブロ
ツク内予測符号化（ＮＴＣ）側入力端ｂに供給できるよ
うになされている。
【００２７】かくして差分信号Ｓ２をブロツク内予測符
号化してなる圧縮画像データが可変長符号器６を介して
バツフア回路７に送出される。ここで遅延回路１３は、
デイスクリートコサイン変換（ＤＣＴ）符号化処理部１
における処理時間を、ブロツク内予測符号化（ＮＴＣ）
処理部２における処理時間に合わせるために用いられて
いる。
【００２８】第２の量子化器２２の量子化信号Ｓ１１は
第２の逆符号化器２５及び逆ブロツク内予測器２６によ
つて予測差分信号Ｓ１４に逆変換されて第２の選択器４
Ｂの予測符号化側入力端ｂを通じて予測器５にフイード
バツクされ、これにより予測器５においてバツフア回路
７に送り込んだ可変長符号化信号Ｓ６によつて表される
１フレーム前の予測画像を復元して予測信号Ｓ１を得る
ようになされている。
【００２９】これに加えて差分演算回路８の差分信号Ｓ
２及びデイスクリートコサイン変換回路１１のデイスク
リートコサイン変換信号Ｓ３が符号化方式切換判定器３
に供給され、これにより、ブロツク内の絵柄について、
デイスクリートコサイン変換が情報の圧縮率において不
利であるか否かを判定して符号化方式切換信号Ｓ２０を
発生し、これによりデイスクリートコサイン変換方式が
有利な場合には第１及び第２の選択器４Ａ及び４Ｂをデ
イスクリートコサイン変換符号化側入力端ａに切り換え
ることによりデイスクリートコサイン変換符号化処理部
１によつて差分信号Ｓ２の符号化を実行させる。
【００３０】これに対してデイスクリートコサイン変換
方式による情報の圧縮率が不利な場合には、符号化方式
切換判定器３は符号化方式切換信号Ｓ２０によつて第１
及び第２の選択器４Ａ及び４Ｂをブロツク内予測符号化
側入力端ｂ側に切り換えることにより、ブロツク内予測
符号化処理部２によつて差分信号Ｓ２の符号化を実行さ
せる。
【００３１】符号化方式切換判定器３は符号化方式切換
信号Ｓ２０を発生する際に、現在選択した符号化方式を
表す符号化方式切換信号を発生し、これを伝送管理信号
Ｓ７として可変長符号化器６に供給する。
【００３２】このようにして符号化装置ＤＶ１から伝送
系８に供給された伝送データＤOUTは、図２に示す復号
化装置ＤＶ２のバツフア回路３１に取り込まれ、逆可変
長符号器３２において逆符号化される。かくして伝送デ
ータＤOUT のうち復号量子化信号Ｓ２１が遅延回路３３
を介して逆量子化器３４において逆量子化された後、逆
デイスクリートコサイン変換回路３５において逆デイス
クリートコサイン変換されることにより差分信号Ｓ２２
を復元し、これを切換回路４０の逆デイスクリートコサ
イン変換側入力端ａを介して加算復元回路４１に供給す
る。
【００３３】また復号量子化信号Ｓ２１は切換回路４２
Ａ及び４２Ｂの差分化器側入力端ｃを介して逆差分化器
３６において逆差分化処理を受けて逆スキヤンコンバー
タ３７に与えられ、又は切換回路４２Ａ及び４２Ｂのバ
イパス側入力端ｄを介して直接逆スキヤンコンバータ３
７に供給される。かくして復号量子化信号Ｓ２１は逆ス
キヤンコンバータ３７において元のスキヤン順序に復元
された後逆量子化器３８、逆ブロツク内予測器３９にお
いて順次逆変換され、かくして復元された差分信号Ｓ２
３を切換回路４０のブロツク内予測符号化側入力端ｂを
介して加算復元回路４１に与える。
【００３４】切換回路４０には逆可変長符号器３２にお
いて分離された管理信号のうち、符号化方式切換信号Ｓ
２４が与えられ、これにより現在伝送されてきた復号量
子化信号Ｓ２１の符号化方式に応じて切換回路４０を入
力端ａ又はｂ側に切り換えるようになされている。
【００３５】加算復元回路４１は切換回路４０から与え
られる差分信号Ｓ２２又はＳ２３に対して予測器４３に
おいて得られる予測信号Ｓ２４を加算し、その加算出力
を復元データＤOUTXとして送出する。予測器４３は逆可
変長符号器３２において復号量子化信号Ｓ２１から分離
された管理信号のうち動きベクトル、予測モード信号Ｓ
２５を受けて前回伝送されて来た１フレーム前の画像デ
ータを復元データＤOUTXに基づいて再現してこれを予測
信号Ｓ２４として加算復元回路４１に与え、これにより
現在伝送されて来た差分信号Ｓ２２又はＳ２３に基づい
て現在伝送されて来た１フレーム分の画像データを表す
復元データＤOUTXを得るようになされている。
【００３６】以上の構成の符号化装置ＤＶ１（図１）及
び復号化装置ＤＶ２（図２）は以下に述べるような詳細
構成を有する。
【００３７】（２）デイスクリートコサイン変換符号化
処理部１ 先ず符号化装置ＤＶ１（図１）のデイスクリートコサイ
ン変換符号化処理部１のデイスクリートコサイン変換回
路１１は、入力された差分信号Ｓ２の変化（従つて輝度
変化）が滑らかなとき、デイスクリートコサイン変換方
式について一般に知られているように、デイスクリート
コサイン変換信号Ｓ３の値（すなわちＤＣＴ係数値）と
して、直流（ＤＣ）係数の周辺に大きな値が集中する傾
向がある２次元画像の特徴を利用して圧縮処理を実行す
る。
【００３８】例えば図３において、１つのブロツク（８
×８画素）の原画像Ｋ１について、各画素の情報量を数
字 0〜100 によつて模式的に示すと、原画像Ｋ１は左上
隅から右下隅の方向に滑らかに輝度が変化しており、各
画素が30から 100の輝度レベルをもつている。
【００３９】この原画像Ｋ１についてデイスクリートコ
サイン変換回路１１においてデイスクリートコサイン変
換（ＤＣＴ）処理をすると、変換画像Ｋ２として示すよ
うに、デイスクリートコサイン変換信号Ｓ３においてブ
ロツク内のＤＣＴ係数はほとんどが０になる。また０以
外の値を有するＤＣＴ係数は、左上隅から右下隅の対角
線上に存在する。
【００４０】次にこの変換画像Ｋ２のＤＣＴ係数を第１
の量子化器１２によつて例えばバツフア回路７からその
バツフア残量に対して送出される量子化幅Ｑ＝10で量子
化すると、量子化画像Ｋ３に示すように、量子化信号Ｓ
４においてほとんどの量子化ＤＣＴ係数が０になり、大
きな量子化ＤＣＴ係数だけが残る。この量子化画像Ｋ３
の量子化ＤＣＴ係数を係数呼出し順路Ｋ４（数字は呼出
し順序を示す）に従つて順次呼び出せば、量子化ＤＣＴ
係数列「45−０−０−４−13−４−０−０……」が得ら
れ、これを遅延回路１３及び第１の選択器４Ａを介して
可変長符号器（ＶＬＣ）６に与えることにより、ハフマ
ン符号等の可変長符号方式（この実施例の場合２次元符
号化）を用いて、さらに一段と高い高能率符号化処理を
することができる。
【００４１】図３の場合の係数呼出し順路Ｋ４は、画素
が２次元方向に相関があることを考慮して、係数の呼出
し開始点から徐々に斜めに右下方向にジクザクに進む順
序で係数を呼び出すようにしたものである。これに対し
て、水平方向に係数の相関が強い絵柄では、図４に示す
ように、ブロツクの上段（０〜７）の係数を順次呼び出
し、続いて（８〜15）、（16〜23）……のような垂直方
向にジクザグに進む順序で呼び出して行くこともでき
る。
【００４２】（３）ブロツク内予測符号化処理部２ 次にブロツク内予測符号化処理部２のブロツク内予測器
２１に対して、例えば図５において原画像Ｋ１１（図５
（Ａ））に示すように、左下隅部にエツジを含む絵柄の
情報量をもつ１ブロツク（８×８画素）分の画像データ
が差分信号Ｓ２として与えられると、ブロツク内予測器
２１は先ず例えば平坦な領域の平均値をブロツクの代表
値「ＢＡＳＥ」として求め、続いてこの代表値ＢＡＳＥ
と当該ブロツク内の各画素値との差を求める。
【００４３】図５の原画像Ｋ１１の場合、ブロツク内予
測器２１は代表値ＢＡＳＥとしてＢＡＳＥ＝198 を求
め、この代表値ＢＡＳＥとブロツク内の各画素値との差
の値を演算して予測画像Ｋ１２（図５（Ｂ））を求め、
これを予測信号Ｓ１０として量子化器２２に与える。量
子化器２２はこの予測信号Ｓ１０の差の値を適応量子化
幅例えば量子化幅Ｑ＝12で量子化することにより、量子
化係数分布Ｋ１３（図５（Ｃ））を得る。この実施例の
場合、量子化の演算において小数点以下は切捨てられる
（６の値のデツドゾーンをもつ量子化器と等価であ
る）。
【００４４】ブロツク内予測符号化（ＮＴＣ）処理部２
における適応量子化の方法は、以下の４つの適応量子化
方法のうちの１つ又は複数をブロツクごとに選択して適
用する。
【００４５】第１の適応量子化方法は、代表値としてブ
ロツク内の画像信号の平均値を用いる方法である。すな
わちこの方法は、図６に示すように、時間ｔについて１
ブロツク長ＴBL分の１次元のデイジタル原信号ＳＧにつ
いて、ブロツク内の全画素の振幅（Ｘ１〜Ｘ２）の平均
値Ｍを求め、その後図７に示すように当該平均値Ｍと各
画素の信号レベルＬ（すなわち振幅Ｘ）との差を量子化
する。このとき、量子化幅Ｑはバツフア回路７からその
データ残量に基づいて出力される値で、量子化コードＬ
ｑは、
【数１】 になる。また復元値ＬＸは
【数２】 として求めることができる。
【００４６】この第１の適応量子化方式は量子化幅Ｑが
大きいと復元値歪みが大きくなり、その結果図８に示す
ように、原信号ＳＧに対する復元値ＬＸの変化にブロツ
ク長ごとに不連続部分ＵＣができ、そのためブロツク歪
みが発生するという欠点がある。
【００４７】第２の適応量子化方法は、適応型ダイナミ
ツクレンジ符号化方法（ＡＤＲＣ、Adaptive Dynamic R
ange Coding ）を用いる方法である。この方法は、「適
応型ダイナミツク・レンジ符号の量子化方式の検討」近
藤他、1989年、第４回画像符号化シンポジウム（ＰＣＳ
Ｊ）資料（４−３）に開示のものを用いる。
【００４８】この適応型ダイナミツクレンジ符号化方法
（ＡＤＲＣ）は、ブロツク内の最小値を代表値として用
いる点に特徴があり、このようにするのは、最小値はそ
のブロツクの周辺部にあることが多いからである。すな
わち、通常ブロツクは（８×８）画素程度の小さな領域
であるため、輝度レベルが凹型となる可能性は極めて低
い。このため、あるブロツクの最小値は、周囲のブロツ
クのいずれかのブロツクの最小値に近い値を取ることが
多い。
【００４９】従つて図９に示すように、最小値がブロツ
クの周辺部にあると、少なくとも一方（この場合ブロツ
ク長の開始側）の周辺ブロツクとの間の連続性が保た
れ、従つてたとえ他方の周辺ブロツクとの間に原信号Ｓ
Ｇと復元値ＬＸとのずれが生ずるために不連続部分ＵＣ
が生じても、全体としてはブロツク歪みを最小に抑える
ことができる。
【００５０】またこの適応型ダイナミツクレンジ符号化
方法においては、図１０の１次元の符号化特性として示
すように、最上位及び最下位の階調レベルに含まれる信
号値の平均値を用いて新たに最大値ＭＡＸＸ及び最小値
ＭＩＮＸを定義し直した後に、量子化コードＬｑを求め
るようにし、かくしてノイズや孤立点の影響を受け難く
するようにもできる（特開平2-134910号公報）。
【００５１】第３の適応量子化方法は、エツジマツチン
グ量子化法を用いる方法である。先ずデイジタル原信号
ＳＧが１次元の場合について説明する。この第３の適応
量子化方法は、図１１及び図１２のようなブロツク長Ｔ
BLの１次元のデイジタル原信号ＳＧについて、ブロツク
の両端の信号値Ｘ１及びＸ２（簡単のためにＸ１≦Ｘ２
とする）の復元値ＬＸ１及びＬＸ２が定められた誤差Ｅ
ｘ以下に出力されるように、バツフア回路７から出力さ
れる量子化幅を次のアルゴリズムにより変更する。
【００５２】すなわちブロツク内画素の信号レベルを
Ｌ、ブロツク両端の信号値Ｘ１及びＸ２の復元値許容誤
差をＥｘとすれば、ブロツク両端の信号値Ｘ１及びＸ２
の差値Ｄは、
【数３】 であり、量子化幅Ｑ及び信号値Ｘ１は、もし
【数４】 で、かつ、
【００５３】
【数５】 ならば、バツフア回路７から指示された量子化幅Ｑを、
ブロツク内予測器２１から量子化器２２に指示される量
子化幅ｑに変更し、信号値Ｘ１はそのままとする。ただ
し、量子化幅ｑはすべての量子化幅Ｑ及び差値Ｄの組に
ついて、
【数６】 を満たす量子化幅ｑより大きい値を求めて、リードオン
リメモリ（ＲＯＭ）にテーブルとして書き込んでおく。
【００５４】また、
【数７】 で、かつ、
【数８】 ならば、量子化幅Ｑ及び信号値Ｘ１はそのままとする。
また
【００５５】
【数９】 ならば、量子化幅Ｑはそのままとし、
【数１０】 とし、
【数１１】 とする。
【００５６】量子化コードＬｑは、
【数１２】 であり、復元値ＬＸは、
【数１３】 となる。この方式では、ブロツクの両端の復元信号の誤
差がＥｘ以下に抑えられるので、ブロツク間の連続性を
さらに一段と容易に維持することができる。
【００５７】上述においては第３の適応量子化方法を１
次元のデイジタル原信号ＳＧに適用した場合を述べた
が、この１次元の方法を２次元ブロツクに拡張する場合
には、信号値Ｘ１及びＸ２にそれぞれ代表値ＢＡＳＥ１
及びＢＡＳＥ２を用い、１次元の場合と同様にして、ブ
ロツク信号を量子化、逆量子化する。なお、ここでは量
子化器としてデツドゾーン（不感帯）のないものを使用
して説明したが、デツドゾーンのある量子化器を使用す
ることもできる。
【００５８】第４の適応量子化方法は、第２のエツジマ
ツチング量子化法を用いる方法である。先ずデイジタル
原信号ＳＧが１次元の場合について説明する。この第４
の適応量子化方法は、図１３のようなブロツク長ＴBLの
１次元のデイジタル原信号ＳＧについて、ブロツクの両
端の信号値Ｘ１及びＸ２（簡単のために、Ｘ１≦Ｘ２と
する）がそのまま復元値として出力されるように、復号
器側で復号値を変更する。ブロツク内画素の信号レベル
がＸで、バツフア回路７から出力される量子化幅がＱの
とき、量子化コードＬｑは、
【数１４】 となる。
【００５９】符号化装置ＤＶ１（図１）では量子化コー
ドＬｑの外に、信号値Ｘ１と、信号値Ｘ１及びＸ２間と
の差値Ｄと、量子化幅Ｑとを復号化装置ＤＶ２に伝送す
る。復号化装置ＤＶ２は信号値Ｘ１及びＸ２、量子化幅
Ｑを量子化パラメータとして受け取り、先ず信号値Ｘ２
の量子化値Ｘ２ｑを次式によつて計算する。
【数１５】 その後復元値ＬＸは、量子化コードＬｑがＸ２ｑと等し
ければ、
【数１６】 そうでなければ、
【数１７】 として、復元値ＬＸに復元される。
【００６０】第２のエツジマツチング量子化方法は、前
述した第１のエツジマツチング量子化方法と比べてアル
ゴリズムが単純であり、量子化幅Ｑの変更のためのＲＯ
Ｍテーブルも必要としない分構成を簡易化できる。この
第２のエツジマツチング量子化方法を２次元ブロツク信
号に拡張する場合には、信号値Ｘ１及びＸ２にそれぞれ
代表値ＢＡＳＥ及びＢＡＳＥ′を用い、１次元の場合と
同様にして、ブロツク信号を量子化及び逆量子化する。
なお、ここでは量子化器としてデツドゾーン（不感帯）
のないものを使用して説明したが、デツドゾーンのある
量子化器を使用することもできる。
【００６１】なお、上述の第１〜第４の適応量子化方法
について説明した量子化器、逆量子化器の機能は、ブロ
ツク代表値の減算又は加算を行なうことを除けば、デイ
スクリートコサイン変換（ＤＣＴ）符号化において広く
使用されている機能と同じ機能を有するものである。従
つてブロツク代表値の減算又は加算の処理を量子化器、
逆量子化器から独立させることにより、ブロツク内予測
符号化（ＮＴＣ）処理部２及びデイスクリートコサイン
変換（ＤＣＴ）処理部１について量子化器、逆量子化器
を共用するように構成するようにしても良い。
【００６２】次に、スキヤンコンバータ２３（図１）が
量子化信号Ｓ１１によつて表されている量子化係数分布
Ｋ１３（図５（Ｃ））に応じて、適応的に係数の呼び出
しを行なう。この実施例の場合、量子化係数分布Ｋ１３
の量子化係数は、係数呼出し順路Ｋ１４（図５（Ｃ））
に沿うように水平方向にジクザグに進む順序で呼び出さ
れる。かくして各量子化係数の並び順序を配列し直して
なる変換量子化信号Ｓ１２がスキヤンコンバータ２３か
ら出力される。
【００６３】ブロツク内予測符号化（ＮＴＣ）処理部２
のスキヤンコンバータ２３に与えられる量子化後のブロ
ツク信号は、スキヤンコンバートされることにより、１
次元に並べ換えられる。量子化後のブロツク信号を伝送
する方法としてＥＯＢ（EndOf Block）の手法を適用す
る。これは、スキヤンコンバートされた信号を、その順
番で見て行き、ある時点がら零の値の係数が最後の係数
まで続いていた場合、それら零の連続を「ＥＯＢ」とい
うコードだけで送る（図５（Ｅ）参照）。
【００６４】従つて、できるだけ早い時点で「ＥＯＢ」
コードを伝送できるようなデータスキヤンパスを選択す
れば情報量を高い圧縮率で符号化することができる。こ
の実施例の場合、図１４（Ａ）〜（Ｄ）に示す４種類の
データスキヤンパスＤＳＰ１〜ＤＳＰ４を用意する。
【００６５】これらの第１〜第４のデータスキヤンパス
ＤＳＰ１〜ＤＳＰ４のうちの１つをブロツク内のエツジ
形状に従つて、適応的に選択する。図１５は、アルゴリ
ズムのＣ言語での正確な定義を示す。図１５（Ａ）に示
す４つの領域「 PIXEL AREA1 」、「 PIXEL AREA2
」、「 PIXEL AREA3 」及び「 PIXEL AREA4 」にお
ける量子化後のブロツク信号の絶対値和を計算し、最大
の和をもつ領域を検出し、この結果により、データスキ
ヤンパスを選択する。
【００６６】最後に、切換回路２７Ａ（図１）を通じて
差分化器２４がこの並び換えられたデータをデータの先
頭から順次、隣接データ間で差分値化して差分化分布Ｋ
１５（図５（Ｄ））を得る。差分化器２４は図１６に示
すように、変換量子化信号Ｓ１２を遅延回路２４Ａにお
いて１処理時間だけ遅延させて減算回路２４Ｂにおいて
変換量子化信号Ｓ１２から減算することにより差分化分
布Ｋ１５を形成し、その減算出力を差分出力Ｓ１３とし
て送出する。
【００６７】スキヤンコンバート後の係数には、未だ信
号の自己相関性が多く残つている場合がある。よつて、
その後段で差分化処理を行なうことによりさらに情報量
を圧縮できる可能性がある。差分化器２４はスキヤンコ
ンバータ２３によるスキヤンコンバート後の信号Ｙｉに
対して１画素前の画素値との差分をとり、予測誤差信号
Ｅｉとして
【数１８】 を得る。
【００６８】予測誤差信号Ｅｉは入力信号が８ビツトと
すると−２５５〜＋２５５までの値を取り得る。従つ
て、そのままの信号形式で送ろうとすると９ビツト必要
となり、１画素当たり１ビツト余分に符号を必要とす
る。しかし予測誤差信号Ｅｉは零を中心としてその前後
にほとんどが集中することが知られている。従つてすべ
ての信号を９ビツトで表現するのではなく、多数出現す
る信号値に短いビツト長の符号を割り当てることによ
り、ブロツク全体としては平均的に９ビツトよりは勿
論、元の８ビツトの入力信号よりもはるかに短いビツト
長でブロツク信号を表すことができることになる。
【００６９】差分化器２４のオン／オフ判定方法として
は、実際に差分処理をしてみてその結果、もしゼロでな
い信号の数が減少した場合には、オン、すなわちスイツ
チ回路２７Ａ及び２７Ｂを差分化器２４側に切り換え
る。そうでない場合はオフ、すなわちスイツチ回路２７
Ａ及び２７Ｂをバイパス側に切り換える。
【００７０】こうしてブロツク内予測符号化処理部２に
おいて得られる符号化された差分データは可変長符号器
（ＶＬＣ）６においてハフマン等の可変長符号で符号化
され（この実施例の場合上述のように２次元符号化す
る）、これによりハフマン符号列Ｋ１６（図５（Ｅ））
を形成し、かくして高能率符号化することができる。
【００７１】かくして符号化装置ＤＶ１において得られ
るハフマン符号化列Ｋ１６（図５（Ｅ））に基づいて伝
送された伝送データＤOUT は復号化装置ＤＶ２の逆可変
長符号化器３２、逆差分化器３６、逆スキヤンコンバー
タ３７及び逆量子化器３８において逆量子化係数分布Ｋ
１８（図５（Ｆ））に逆変換された後、予測器４３及び
加算復元回路４１において代表値ＢＡＳＥ１が加算され
ることにより復元画像Ｋ１９（図５（Ｇ））に復元され
る。
【００７２】差分化器２４（図１）が不必要な場合は、
切換回路２７Ａ及び２７Ｂをバイパス側出力端ｄ側に切
り換えることにより、変換量子化信号Ｓ１２をバイパス
させる。この場合は図５に対応させて図１７に示すよう
に、原画像Ｋ１１（図１７（Ａ））に基づいて、順次予
測画像Ｋ１２（図１７（Ｂ））、量子化分布Ｋ１３（図
１７（Ｃ））を得た後、係数呼出し順路Ｋ１４（図１７
（Ｃ））に沿うように呼び出すことにより、当該量子化
分布Ｋ１３の量子化値を並べ換えただけの係数分布Ｋ１
７（図１７（Ｄ））を可変長符号器６に送出し、これに
よりハフマン符号列Ｋ１６（図１７（Ｅ））を得る。
【００７３】この場合も、復号化装置ＤＶ２において、
逆量子化係数分布Ｋ２０（図１７（Ｆ））及び復元画像
Ｋ２１（図１７（Ｇ））が復元される。
【００７４】（４）符号化方式切換判定器３ 符号化方式切換判定器３（図１）は、ブロツク単位で動
画像信号を符号化する場合に、デイスクリートコサイン
変換（ＤＣＴ）符号化方式によるか、又はブロツク内予
測符号化（ＮＴＣ）方式によるかの判定をする。符号化
方式切換判定器３はどの符号化方法を選択するかを、ブ
ロツク内画像情報から、空間領域及び又はデイスクリー
トコサイン変換（ＤＣＴ）出力領域によつて判定する。
【００７５】第１の符号化方式判定方法は空間領域にお
いて判定する方法で、急激に輝度が変化する絵柄（具体
的には、輪郭部分やデイテール部分を含む画像）では、
ブロツク内の画像信号のダイナミツクレンジ（ＤＲ＝最
大値−最小値）が大きな値をとる。このような絵柄につ
いては、デイスクリートコサイン変換（ＤＣＴ）は情報
の圧縮率において不利であり、従つてブロツク内予測符
号化（ＮＴＣ）を選択すべきである。このとき符号化方
式判定器３はブロツクごとに、当該ブロツク内のダイナ
ミツクレンジ（ＤＲ）を求め、その値が圧縮率と絵柄の
劣化から選択した適当なしきい値ＴＨＡを越えるブロツ
クがあれば、これについてはブロツク内予測符号化（Ｎ
ＴＣ）処理部２によつて符号化すべきであると判定す
る。
【００７６】第２の符号化方式判定方法はデイスクリー
トコサイン変換（ＤＣＴ）出力領域において判定する方
法で、動画像信号を２次元デイスクリートコサイン変換
をした場合のデイスクリートコサイン変換係数には、例
えば（８×８）画素をブロツク（マクロブロツク）とす
る２次元デイスクリートコサイン変換について、ブロツ
クの左上隅に相当する０行０列目の係数Ｆ（０、０）は
画像ブロツク内の平均輝度を表す直流成分に相当し、係
数Ｆ（０、０）から右横方向に行くに従つて、係数は画
像ブロツク内の縦縞の高周波数成分を表し、下方向に行
くに従つて、横縞の高周波数成分を表している。
【００７７】すなわち、輪郭部分のように急激に輝度が
変化する絵柄のブロツクをデイスクリートコサイン変換
すると、その変換出力は、図１８において（８×８）画
素のブロツクにおけるデイスクリートコサイン変換係数
の出力領域として示すように、大きく以下の３つの場合
に分類できる。ここで「○」印は輝度の高い（又は低
い）画素の位置を示し、「×」印はブロツク内で大きな
デイスクリートコサイン変換係数が発生し易い位置を示
す。第１の絵柄は図１８（Ａ）に示すように、ブロツク
画像領域Ｋ３１に縦方向に輪郭が存在する場合で、この
ときデイスクリートコサイン変換出力領域Ｋ３２におい
てデイスクリートコサイン変換係数は低次から横方向に
拡がるように大きなエネルギーをもつＤＣＴ係数が集中
する。これを「ケース１」と呼ぶ。
【００７８】第２の絵柄は図１８（Ｂ）に示すように、
ブロツク画像領域Ｋ４１に横方向に輪郭が存在する場合
で、このときデイスクリートコサイン変換出力領域Ｋ４
２においてデイスクリートコサイン変換係数は低次から
縦方向に大きなエネルギーをもつ係数が集中する。これ
を「ケース２」と呼ぶ。第３の絵柄は図１８（Ｃ）に示
すように、ブロツク画像領域Ｋ５１Ａ又はＫ５１Ｂに斜
め方向に輪郭が存在する場合で、このときデイスクリー
トコサイン変換出力領域Ｋ５２においてデイスクリート
コサイン変換係数は低次から斜め方向に大きなエネルギ
ーをもつ係数が集中する。これを「ケース３」と呼ぶ。
【００７９】そこで、符号化方式切換判定器３は、図１
８（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）について、直流成分を除い
たすべてのデイスクリートコサイン変換係数の絶対値和
Ｆａと、ケース１、ケース２及びケース３の各デイスク
リートコサイン変換出力領域Ｋ３２、Ｋ４２及びＫ５２
において「×」印で示した領域のデイスクリートコサイ
ン変換係数の絶対値和Ｆ１、Ｆ２及びＦ３とを、ブロツ
クごとに求め、そして絶対値和Ｆ１、Ｆ２及びＦ３のう
ち、最大のものをＦｍａｘとして絶対値和Ｆａに対する
最大絶対値和Ｆｍａｘの比率が圧縮率と絵柄の劣化から
選択した適当なしきい値ＴＨＢを越えるブロツクについ
ては、ブロツク内予測符号化処理部２により符号化すべ
きであると判定する。
【００８０】第３の符号化方式判定方法はデイスクリー
トコサイン変換出力領域及び画像ブロツク空間領域の両
方を用いて判定する方法で、この場合符号化方式切換判
定器３は図１９に示す符号化方式選択処理手順ＲＴ１を
実行することにより符号化方式を決定する。
【００８１】すなわち符号化方式切換判定器３は、図１
９の符号化方式選択処理手順ＲＴ１に入ると、ステツプ
ＳＰ１においてデイスクリートコサイン変換部１１のデ
イスクリートコサイン変換信号Ｓ３に基づいて入力画像
ブロツクをデイスクリートコサイン変換した変換出力を
検査し、次のステツプＳＰ２においてデイスクリートコ
サイン変換出力領域のブロツク内に輪郭部分のように急
激に輝度が変化する絵柄を表す変換係数（すなわち小さ
い低周波係数及び大きい高周波係数の両方）が存在する
か否かの判定をする。
【００８２】この判定は急激に輝度が変化する図柄の場
合はデイスクリートコサイン変換出力領域のブロツク内
に、低周波数成分から高周波数成分まで広く分散して発
生するという性質に着目して、これを符号化方式の切換
処理に利用するもので、このとき符号化方式切換器３は
図２０及び図２１に示すアルゴリズムを実行する。
【００８３】図２１（Ａ）に示すように、左上隅直流成
分を除く17個の低周波数領域の係数の２乗和を「 low
ac power 」とし、かつ直流成分を除いたすべてのデイ
スクリートコサイン変換係数の２乗和を「 all ac po
wer 」とするとき、 low ac power がしきい値「LITTLE
AC THRESHOLD 」以下であり、かつ、 low ac power
と all ac power との比率がしきい値「AC CONCENTR
ATE THRESHOLD」以上である場合には、この入力画像
ブロツクは、デイスクリートコサイン変換方式で符号化
すべきであると判定される。このとき符号化方式切換判
定器３は図１９のステツプＳＰ２において否定結果が得
られることによりデイスクリートコサイン変換処理部１
を用いて符号化を実行する。
【００８４】そうでないとき、当該ブロツクはブロツク
内予測符号化（ＮＴＣ）をする候補ブロツクであると判
定され、このとき符号化方式判定器３は図１９のステツ
プＳＰ２において肯定結果が得られることにより、次の
ステツプＳＰ３に移る。ここで、しきい値「LITTLE AC
THRESHOLD 」、「AC CONCENTRATE THRESHOLD 」及
び低周波数領域の設定は、圧縮率及び絵柄の劣化の観点
から適当な領域に設定することができる。
【００８５】符号化方式判定器３はステツプＳＰ３にお
いて、図２０に示す輪郭ブロツク検出サブルーチンＲＴ
２にジヤンプして、輪郭を含むブロツクを検出する処理
を実行した後、次のステツプＳＰ４において、このブロ
ツクが輪郭画像を含むブロツクであるか否かの判定をす
る。
【００８６】図２０の輪郭ブロツク検出サブルーチンＲ
Ｔ２に入ると符号化方式判定器３は、ステツプＳＰ１１
においてブロツクの代表値「BASE1 」及び「BASE2 」を
計算する。ここで、ブロツクの代表値「BASE1 」及び
「BASE2 」は当該ブロツク内での平坦な領域の平均値で
ある。
【００８７】今、（８×８）画素からなるブロツクの画
素値が図２２（Ａ）に示す番号の順序で配列メモリ画素
ｘ[ ] に記憶されているとする。ブロツクの代表値は図
２２（Ｂ）に示す28個の画素から推定される。これらの
画素値は、ｘ[ ] から図２２（Ｃ）に示す矢印の順番
（番号は順番を示す）で取り出され、図２３（Ａ）に示
すように配列メモリｔ[ ] に記憶される。
【００８８】そして、ブロツクの代表値は、図２４〜図
２８に示すＤＣＴ／ＮＴＣ判定アルゴリズムにより計算
される。図２４〜図２８はアルゴリズムのＣ言語での正
確な定義を示す。先ず、配列メモリｔ[ ] 上での隣接サ
ンプル間について差分処理を実行して配列メモリｔ[ ]
の差分値情報を得、これに基づいて平坦な領域を推定す
る。最も平坦な領域は８個の連続した配列メモリｔ[ ]
の差分値の絶対値和が最小であると定義される。そし
て、ブロツクの代表値は、この最も平坦な領域での８個
の配列メモリｔ[ ] の平均値と定義される。この値を、
「BASE1 」と呼び、その領域での配列メモリｔ[ ] の差
分値の絶対値和を「 sum abs diffl 」と呼ぶ。
【００８９】ここで、符号化方式切換判定器３は、図２
０のステツプＳＰ１２、ＳＰ１３において当該ブロツク
が以下に示す状態を１つでももつているか否かを判定
し、１つでももつているときは、そのブロツクをデイス
クリートコサイン変換符号化する。
【００９０】（ａ）peak＜PEAK THRESHOLD のとき。こ
こで、peakは、図２９に示す値であり、その正確な定義
は図２６にある。また、PEAK THRESHOLD は、符号化器
から与えられるしきい値である。 （ｂ）BASE1 が無効なとき。すなわち、 sum abs di
ffl ＞FLAT SAD THRESHOLD のとき。
【００９１】ここで、FLAT SAD THRESHOLD は、符号
化器から与えられるしきい値である。次に符号化方式切
換判定器３は図２０のステツプＳＰ１４に移つて、他の
ブロツクの代表値「BASE2 」を図２５に示す方法に従つ
て検索する。代表値BASE2 は、代表値BASE1 を得た領域
の真向かい（反対）の側の領域から検索される（図２３
（Ｂ）参照）。代表値BASE2 の計算方法は代表値BASE1
の場合と同様である。代表値BASE2 は必ずしも存在する
必要はない。以下に示す状態を１つでももつているとき
は、代表値BASE2 は無効であり存在しない。
【００９２】（ｃ）sum abs diff2 ＞ FLAT SAD
THRESHOLD （ｄ）｜BASE2 −BASE1 ｜ ≦ DIFF BASE THRESHOL
D ここで、記号「｜｜」は絶対値の計算を示す。また、 D
IFF BASE THRESHOLD は、符号化器から与えられるし
きい値である。
【００９３】次に符号化方式切換判定器３は、図２０の
ステツプＳＰ１５及びＳＰ１６において平坦な領域の大
きさの検査をする。このルーチンでは、当該ブロツクが
もつ平坦な領域が大きいかどうかの判定をする。図２７
及び図２８はアルゴリズムのＣ言語での正確な定義を示
す。まず、ブロツク内のそれぞれの画素値（ｘ）とBASE
1 との差信号の絶対値「 diff base1 」が計算され
る。
【００９４】次に、 diff base1 が、しきい値「 DIF
F BASE THRESHOLD 」より小さい画素の数を計算し、
「 count base1 pixel 」を得る。さらにもし、代表
値BASE2 が存在する場合には、代表値BASE2 についても
同様の計算を行ない、「 count base2 pixel 」を得
る。そして、 count base1 pixel と count base2
pixel との和が、しきい値「 COUNT FLAT PEXEL TH
RESHOLD 」より大きくない場合は、ステツプＳＰ１６に
おいて肯定結果が得られることにより符号化方式判定器
３はこのブロツクについてデイスクリートコサイン変換
方式により符号化処理をする。
【００９５】これに対して、ステツプＳＰ１６において
肯定結果が得られたとき、符号化方式判定器３はステツ
プＳＰ１７において当該輪郭ブロツク検出サブルーチン
ＲＴ２を終了して、図１９の符号化方式選択処理手順Ｒ
Ｔ１に戻る。このとき符号化方式判定器３はステツプＳ
Ｐ４、ＳＰ５、ＳＰ６及びＳＰ７の処理を実行すること
により、ブロツク内予測符号化（ＮＴＣ）方式による符
号化をする。
【００９６】このようにブロツク内予測符号化（ＮＴ
Ｃ）方式による符号化をする場合、もしcount base1
pixel ＜ count base2 pixel であるなら、代表
値BASE1 及びBASE2 の値が入れ換えられる。符号化すべ
きブロツク（マクロブロツク）が、フレーム内信号符号
化マクロブロツク（Intra coded macroblock）であると
き、代表値BASE1 は、ブロツク内予測値として伝送され
る（デイスクリートコサイン変換（ＤＣＴ）符号化にお
けるＤＣ（直流）値に対応する）。
【００９７】一方、符号化すべきマクロブロツクがフレ
ーム間信号符号化マクロブロツク（Non intracoded mac
roblock ）であるとき、代表値BASE1 の値は零に固定さ
れており、これは伝送されない。なお、これに代え、フ
レーム間信号符号化マクロブロツク（Non intracoded m
acroblock ）であつても、代表値BASE1 を送るようにし
ても良い。よつてこのとき、代表値BASE1 の絶対値がし
きい値「DIFF BASE THRESHOLD 」より大きい場合には、
このブロツクはデイスクリートコサイン変換（ＤＣＴ）
符号化される。
【００９８】ステツプＳＰ３における輪郭ブロツク検出
処理の際に使用したしきい値 BASE DISTANCE ERR 、DIF
F BASE THRESHOLD 、FLAT SAD THRESHOLD 、PEAK T
HRESHOLD 、BASE DISTANCE THRESHOLD 、COUNT FLA
T PIXEL THRESHOLDは、圧縮率と絵柄の劣化から適切
な値に設定される。
【００９９】ブロツクの代表値の計算方法は、例えば、
ステツプＳＰ３における輪郭ブロツク検出処理の際の一
連の処理で得られる代表値「BASE1 」が、ブロツクの代
表値「ＢＡＳＥ」として採用される。また代表値「BASE
2 」が存在する場合には、これがブロツクの代表値「Ｂ
ＡＳＥ′」となる、そして代表値「BASE2 」が存在しな
い場合、ブロツクの代表値「ＢＡＳＥ′」は、代表値
「ＢＡＳＥ」とブロツク内サンプル値との差値の絶対値
が最大となるブロツク内サンプル値となる。なお、かか
る計算方法に代え、ブロツク内サンプル値の平均値や最
小値を代表値とするようにしても良い。
【０１００】（５）可変長符号器 可変長符号器（ＶＬＣ、Variable Length Coding) ６
は、デイスクリートコサイン変換（ＤＣＴ）符号化／ブ
ロツク内予測符号化（ＮＴＣ）切換情報と、ブロツク内
予測符号化（ＮＴＣ）で用いるブロツクの代表値ＢＡＳ
Ｅ及び量子化幅（又はブロツクの代表値ＢＡＳＥ、代表
値ＢＡＳＥともう１つのブロツクの代表値ＢＡＳＥ′と
の差値、及び量子化幅Ｑ）と、ブロツク内サンプルの走
査順序と、差分化処理するか否かの切換情報とでなる管
理信号Ｓ７を、次のように、伝送すべき動画像データと
共に可変長符号化する。
【０１０１】ブロツク単位のデイスクリートコサイン変
換（ＤＣＴ）符号化は、互いに隣接する数個の符合化ブ
ロツクを１グループとして、マクロブロツク（Macroblo
ck）を形成し、その中では同一の符合化方法を適用して
伝送する。
【０１０２】特にこの実施例の場合は、マクロブロツク
内のブロツク動画像データの符号化方法をデイスクリー
トコサイン変換（ＤＣＴ）符号化とブロツク内予測符号
化（ＮＴＣ）とで切り換えるために、その切換情報とブ
ロツク内予測符号化（ＮＴＣ）の付加情報を追加する。
以下に、その方法について説明する。
【０１０３】マクロブロツク層での符号化情報として次
のものがある。第１の符号化情報はマクロブロツクタイ
プ（Macroblock type）で、これはマクロブロツクの符
号化方法を示すＶＬＣコードでなるコードが表す内容
は、マクロブロツク量子化スケール、マスクブロツクが
フレーム内符号化モードかフレーム間符号化モードかの
情報、フレーム間符号化モードの場合の予測モード、マ
クロブロツク動き予測ベクトル、及びマクロブロツクを
構成しているブロツクの符号化ブロツク内予測符号化
（ＮＴＣ）を含んでいるか否かに関する情報である。
【０１０４】第２の符号化情報はマクロブロツク量子化
スケール（Quantize scale ）で、これはマクロブロツ
ク量子化スケールの値を示すＶＬＣコードでなるマクロ
ブロツクを構成しているブロツクでは、基本的にこの量
子化スケールを用いてデイスクリートコサイン変換（Ｄ
ＣＴ）係数又は画像信号の量子化が実行される。ブロツ
ク内予測符号化を実行するブロツクにおいては、後述す
るブロツク量子化スケールを用いることもできる。
【０１０５】第３の符号化情報はマクロブロツク動き予
測ベクトル（Motion vector）で、これはマクロブロツ
クがフレーム間符号化モードの場合の動き予測ベクトル
値を示すＶＬＣコードである。
【０１０６】第４の符号化情報は符号化ブロツクパター
ン（Coded block pattern ）で、これはマクロブロ
ツクを構成しているブロツクの中で、伝送されるデイス
クリートコサイン変換（ＤＣＴ）係数、又は画像係数が
存在するブロツクの位置を示すＶＬＣコードでなる。マ
クロブロツクがフレーム内符号化モードの場合は存在し
ない。
【０１０７】第５の符号化情報はＤＣＴ／ＮＴＣ切換情
報で、これはブロツクの符号化にブロツク内予測符号化
（ＮＴＣ）を含んでいる場合に、それを用いているブロ
ツクの位置を表すＶＬＣコードでなる。すべてのブロツ
クがデイスクリートコサイン変換（ＤＣＴ）符号化の場
合は存在しない。
【０１０８】コードの表現方法について説明するに、例
えば、図３０のようにマクロブロツクが４個のブロツク
から構成されているとき、当該マクロブロツクがフレー
ム内符号化モードの場合は、コードは４ビツトで表現さ
れ、各ビツトがマクロブロツクを構成する各ブロツクの
符号化切換情報を表す。
【０１０９】また、マクロブロツクがフレーム間符号化
モードのとき、コードを同じように４ビツトで表現する
こともできるし、又は前述の「符号化ブロツクパター
ン」から判断される係数が存在するブロツクの数に等し
い長さのビツト数で表すこともできる（図３０）。各ビ
ツトが「０」の場合はデイスクリートコサイン変換（Ｄ
ＣＴ）であることを表し、「１」の場合はブロツク内予
測符号化（ＮＴＣ）であることを表す。なお、この情報
をハフマンなどの可変長符号で表すこともできる。
【０１１０】ブロツク層での符号化情報として次のもの
がある。第１のブロツク符号化情報はブロツク内予測符
号化（ＮＴＣ）の付加情報で以下に示す（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）の３つのコードがブロツク内予測符号化
（ＮＴＣ）されるブロツクの場合に存在する。 （ａ）データスキヤンパスタイプ このコードは選択されたデータスキヤンパスの種類を表
すコードである。例えば、図１４について上述したよう
な４種類のパスＤＳＰ１〜ＤＳＰ４が用意されている場
合には、２ビツトのコードを使つて選択されたパスを表
現することができる。 （ｂ）差分化処理をするか否かのフラグ このフラグはスキヤンコンバート後に差分化処理をする
か否かのフラグで、オン又はオフを表す１ビツトのデー
タでなる。 （ｃ）ブロツク量子化スケール このコードはブロツク量子化スケール値に関係するＶＬ
Ｃコードで、ブロツク量子化スケールを常に前述の「マ
クロブロツク量子化スケール」と同じ値と決めた場合、
又は「マクロブロツク量子化スケール」をある数式に代
入することにより得られる値と決めた場合には、このコ
ードは不要である。
【０１１１】例えば、符号化ブロツク単位で、デイスク
リートコサイン変換符号化とブロツク内予測符号化とを
適応的に切り換え、ブロツク単位のデイスクリートコサ
イン変換符号化／ブロツク内予測符号化の切換情報を伝
送し、さらにブロツク内予測符号化では、２個のブロツ
ク内の代表値ＢＡＳＥ、ＢＡＳＥ′を求め、ＢＡＳＥ、
ＢＡＳＥ及びＢＡＳＥ′の差値、並びに量子化幅を伝送
して適応量子化を行なう動画像符号化装置では不要とす
ることができる。そうでない場合、コードはブロツク量
子化スケールそのままの値を例えば７ビツト程度の固定
長で表すこともできるし、又は前述の「マクロブロツク
量子化スケール」との差値を可変長符号化して表すこと
もできる。
【０１１２】第２のブロツク符号化情報はブロツク内代
表値で、ブロツク内代表値に関係するＶＬＣコードでな
る。ブロツク内代表値を常に「０」と決めた場合には、
このコードは不要である。そうでない場合、ブロツク内
代表値（デイスクリートコサイン変換符号化の場合は、
ＤＣ係数、ブロツク内予測符号化の場合はＢＡＳＥ）
は、例えば８ビツトの固定長で表すこともでき、又は図
３１において矢印で示す順序でブロツク内代表値を差分
化処理し、得られる差分化値を可変長符号化することも
できる。
【０１１３】第３のブロツク符号化情報は２個のブロツ
ク内代表値の差値で、符号化ブロツク単位で、デイスク
リートコサイン変換符号化と、ブロツク内予測符号化の
適応切換えをし、ブロツク単位のデイスクリートコサイ
ン変換／ブロツク内予測符号化の切換情報を伝送し、さ
らにブロツク内予測符号化では、２個のブロツク内の代
表値ＢＡＳＥ、ＢＡＳＥ′を求め、ＢＡＳＥ、ＢＡＳＥ
及びＢＡＳＥ′の差値、並びに量子化幅を伝送して適応
量子化を行なう動画像符号化装置において、ブロツク内
予測符号化で２つのブロツクの代表値ＢＡＳＥ及びＢＡ
ＳＥ′との差値を伝送する場合は、この差値を例えば８
ビツトの固定長で表して伝送する。
【０１１４】第４のブロツク符号化情報は係数（画像情
報）で、これはスキヤンコンバートされた１次元データ
をＶＬＣコードに変換してなる。例えば２次元ハフマン
符号化によつて伝送される。これは「０」ではない値を
もつ係数について、その値と相対位置をセツトにして可
変長符号を構成して伝送するものである。デイスクリー
トコサイン変換及びブロツク内予測符号化信号の統計的
性質は異なるので、２次元ハフマン符号化の参照テーブ
ルをそれぞれに用意しておき、デイスクリートコサイン
変換符号化／ブロツク内予測符号化の切換信号に応じて
使い分けることにより、さらに符号化効率を高めること
ができる。
【０１１５】（６）復号化装置 復号化装置ＤＶ２は図２に示すように、符号化ビツトス
トリーム入力をバツフア回路３１に一時蓄積する。次に
逆可変長符号化器（逆ＶＬＣ）３２によつて符号化ビツ
トストリームから、ＤＣＴ／ＮＴＣの切換信号を解読
し、その情報に従つてブロツクごとにＤＣＴ又はＮＴＣ
を選択する。遅延回路３３はＮＴＣ処理に対応する時間
の調整のためである。第１逆量子化器３４、逆デイスク
リートコサイン変換（ＤＣＴ）回路３５は前述のデイス
クリートコサイン符号化処理部１と相補的な構成を有す
る。
【０１１６】同様に逆差分化回路３８（図３２に示すよ
うに１処理時間遅延回路３８Ａ及び加算回路３８Ｂでな
る）、逆スキヤンコンバータ３７、第２逆量子化器３
８、逆ブロツク内予測器３９は、ブロツク内予測符号化
処理部２と相補的な構成を有する。予測器５はこれらブ
ロツクごとに処理された逆ＤＣＴ３５、又は逆ブロツク
内予測器３９の出力により、原動画像を再現する。
【０１１７】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、画像の輪
郭部分の符号化についてはブロツク内予測符号化に切り
換えるようにしたことより、デイスクリートコサイン変
換符号化と同程度又は少ない情報量で、モスキートノイ
ズ等の妨害の少ない符号化をすることができ、デイスク
リートコサイン変換符号化のみのシステムに比べて、全
体として少ない情報量で、高い画質が得られる。
【０１１８】またブロツク内予測符号化をする場合、ブ
ロツクの代表値と量子化幅（又はブロツクの代表値ＢＡ
ＳＥと、代表値ＢＡＳＥ及びもう１つのブロツクの代表
値ＢＡＳＥ′との差値、量子化幅）を伝送して、適応量
子化を行なうことにより、復号画像のブロツク歪を軽減
させることができる。また量子化後に係数の呼び出し順
序を適応的に切り換え、さらに必要に応じて係数の差分
化処理をすることにより、さらに符号化効率を高めるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による符号化器の一実施例を示すブロツ
ク図である。
【図２】本発明による復号化器の一実施例を示すブロツ
ク図である。
【図３】ＤＣＴ係数の符号化順序を示す略線図である。
【図４】係数の呼び出し順序を示す略線図である。
【図５】ブロツク内予測符号化手順を示す略線図であ
る。
【図６】平均値を使用する場合の特性曲線図である。
【図７】平均値を使用する場合の量子化、復号化を示す
特性曲線図である。
【図８】平均値を使用した場合のブロツク歪の例を示す
特性曲線図である。
【図９】ＡＤＲＣを使用する場合の特性曲線図である。
【図１０】ＡＤＲＣを使用した場合のブロツク歪の例を
示す特性曲線図である。
【図１１】第１のエツジマツチング量子化方法を示す特
性曲線図である。
【図１２】第１のエツジマツチング量子化方法を示す特
性曲線図である。
【図１３】第２のエツジマツチング量子化方法を示す特
性曲線図である。
【図１４】ＮＴＣで使用するデータスキヤンパスの例を
示す略線図である。
【図１５】ＮＴＣで使用するデータスキヤンパスの選択
例を示すアルゴリズムである。
【図１６】差分化器の構成を示す接続図である。
【図１７】他のブロツク内予測符号化手順を示す略線図
である。
【図１８】エツジとＤＣＴ係数との関係を示す略線図で
ある。
【図１９】符号化方式選択処理手順を示すフローチヤー
トである。
【図２０】輪郭ブロツク検出サブルーチンを示すフロー
チヤートである。
【図２１】ＤＣＴ係数の集中度の計算例を示すアルゴリ
ズムである。
【図２２】ブロツクの代表値の推定に用いるブロツク内
画素の位置を示す略線図である。
【図２３】処理後のメモリ内データを示す略線図であ
る。
【図２４】ＤＣＴ／ＮＴＣの判定方法のＣ言語での定義
を示すアルゴリズムである。
【図２５】図２４に続く図面として、ＤＣＴ／ＮＴＣの
判定方法のＣ言語での定義を示すアルゴリズムである。
【図２６】図２５に続く図面として、ＤＣＴ／ＮＴＣの
判定方法のＣ言語での定義を示すアルゴリズムである。
【図２７】図２６に続く図面として、ＤＣＴ／ＮＴＣの
判定方法のＣ言語での定義を示すアルゴリズムである。
【図２８】図２７に続く図面として、ＤＣＴ／ＮＴＣの
判定方法のＣ言語での定義を示すアルゴリズムである。
【図２９】輪郭を含むブロツク画像信号の例を示す信号
波形図である。
【図３０】ＤＣＴ／ＮＴＣ切換情報の伝送例を示す略線
図である。
【図３１】ブロツク内代表値の伝送例を示す略線図であ
る。
【図３２】逆差分化器を示す接続図である。
【符号の説明】
１……デイスクリートコサイン変換（ＤＣＴ）符号化処
理部、２……ブロツク内予測符号化（ＮＴＣ）処理部、
３……符号化方式切換判定器、４Ａ、４Ｂ……第１、第
２の選択器、５……予測器、６……可変長符号化器（Ｖ
ＬＣ）、７……バツフア回路、１１……デイスクリート
コサイン変換（ＤＣＴ）回路、１２……第１の量子化
器、１３……遅延回路、１４……第１の逆量子化器、１
５……逆デイスクリートコサイン変換部、２１……ブロ
ツク内予測器、２２……第２の量子化器、２３……スキ
ヤンコンバータ、２４……差分化器、２５……第２の逆
量子化器、２６……逆ブロツク内予測器、３１……バツ
フア回路、３２……逆可変長符号化器（ＶＬＣ）、３３
……遅延回路、３４……第１の逆量子化器、３５……逆
デイスクリートコサイン変換器、３６……逆差分化回
路、３７……逆スキヤンコンバータ、３８……第２の逆
量子化器、３９……逆ブロツク内予測器、４３……予測
器、ＤＶ１……符号化装置、ＤＶ２……復号化装置。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年１０月８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】画像内及び画像間符号化処理をすることに
    よつて動画像信号を圧縮して伝送する動画像符号化装置
    において、 符号化ブロツク単位で、符号化方式をデイスクリートコ
    サイン変換符号化方式又はブロツク内予測符号化方式に
    適応的に切り換えると同時に、ブロツク単位のデイスク
    リートコサイン変換符号化／ブロツク内予測符号化切換
    情報を符号化された動画像データと共に伝送し、かつブ
    ロツク内予測符号化時、ブロツクの予測値及び量子化幅
    情報を伝送することにより適応量子化することを特徴と
    する動画像符号化装置。
  2. 【請求項２】画像内及び画像間符号化処理をすることに
    より動画像信号を圧縮して伝送する動画像符号化装置に
    おいて、 符号化ブロツク単位で、符号化方式をデイスクリートコ
    サイン変換符号化方式又はブロツク内予測符号化方式に
    適応的に切り換えると同時に、ブロツク単位のデイスク
    リートコサイン変換符号化／ブロツク内予測符号化切換
    情報を符号化された動画像データと共に伝送し、かつブ
    ロツク内予測符号化時、ブロツクの予測値及びダイナミ
    ツクレンジ情報を伝送することにより適応量子化するこ
    とを特徴とする動画像符号化装置。
  3. 【請求項３】符号化情報をさらに差分パルス符号変調
    （ＤＰＣＭ）することを特徴とする請求項１又は２に記
    載の動画像符号化装置。
  4. 【請求項４】符号化された動画像データのビツトストリ
    ームを復号する動画像復号化装置において、 逆デイスクリートコサイン変換により復号されたブロツ
    クと逆ブロツク予測符号化により復号されたブロツクと
    を、伝送されて来たデイスクリートコサイン変換符号化
    ／ブロツク予測符号化切換情報により選択し、これら選
    択されたブロツクから動画像を復号することを特徴とす
    る動画像復号化装置。
  5. 【請求項５】画像内及び画像間符号化処理をすることに
    より動画像信号を圧縮して伝送する動画像符号化装置に
    おいて、 符号化ブロツク単位で、符号化方式をデイスクリートコ
    サイン変換符号化方式又はブロツク内予測符号化方式に
    適応的に切り換えると同時に、ブロツク単位のデイスク
    リートコサイン変換符号化／ブロツク内予測符号化切換
    情報を符号化された動画像データと共に伝送し、かつブ
    ロツク内予測符号化時、ブロツクの代表値及び量子化幅
    情報を伝送することにより適応量子化することを特徴と
    する動画像符号化装置。
  6. 【請求項６】画像内及び画像間符号化処理をすることに
    より動画像信号を圧縮して伝送する動画像符号化装置に
    おいて、 符号化ブロツク単位で、符号化方式をデイスクリートコ
    サイン変換符号化方式又はブロツク内予測符号化方式に
    適応的に切り換えると同時に、ブロツク単位のデイスク
    リートコサイン変換符号化／ブロツク内予測符号化切換
    情報を符号化された動画像データと共に伝送し、かつブ
    ロツク内予測符号化時、ブロツク内の第１及び第２の代
    表値を求め、第１の代表値、第１の代表値及び第２の代
    表値の差値、並びに量子化幅情報を伝送することにより
    適応量子化することを特徴とする動画像符号化装置。
  7. 【請求項７】量子化情報をそのブロツク内での分布状態
    に従つて適応走査により１次元情報に変換し、さらに必
    要に応じて、当該１次元情報を隣接サンプル間について
    差分化処理することにより差分値情報に変換し、符号化
    された動画像データと共に、走査順序及び差分化処理を
    するか否かを表す切換情報を伝送することを特徴とする
    請求項５又は６に記載の動画像符号化装置。
  8. 【請求項８】画像内及び画像間符号化処理をすることに
    より動画像信号を圧縮して伝送する画像符号化装置にお
    いて、 符号化ブロツク単位で、符号化方式をデイスクリートコ
    サイン変換符号化方式又はブロツク内予測符号化方式に
    適応的に切り換えると同時に、ブロツク単位のデイスク
    リートコサイン変換符号化／ブロツク内予測符号化切換
    情報を符号化された動画像データと共に伝送し、かつブ
    ロツク内予測符号化時、ブロツクの代表値及び量子化幅
    情報を伝送することにより適応量子化し、 量子化情報をそのブロツク内における分布状態に従つて
    適応走査することにより１次元化し、さらに必要に応じ
    て、当該１次元化した情報を隣接サンプル間について差
    分化処理することにより差分値情報に変換し、符号化さ
    れた動画像データと共に、走査順序及び差分化処理をす
    るか否かを表す切換情報を伝送し、デイスクリートコサ
    イン変換符号化／ブロツク内予測符号化で用いるブロツ
    クの代表値及びブロツク内サンプルの量子化幅と、走査
    順序と、差分化処理をしたか否かを表す切換情報とを可
    変長符号化することを特徴とする動画像符号化装置。
  9. 【請求項９】画像内及び画像間符号化処理をすることに
    より動画像信号を圧縮して伝送する画像符号化装置にお
    いて、 符号化ブロツク単位で、符号化方式をデイスクリートコ
    サイン変換符号化方式又はブロツク内予測符号化方式に
    適応的に切り換えると同時に、ブロツク単位のデイスク
    リートコサイン変換符号化／ブロツク内予測符号化切換
    情報を符号化された動画像データと共に伝送し、かつブ
    ロツク内予測符号化時、ブロツク内の第１及び第２の代
    表値を求め、第１の代表値、第１の代表値及び第２の代
    表値の差値、並びに量子化幅情報を伝送することにより
    適応量子化し、量子化情報をそのブロツク内での分布状
    態に従つた適応走査により１次元化し、さらに必要に応
    じて、当該１次元化情報を隣接サンプル間について差分
    化処理することにより差分値情報に変換し、符号化され
    た動画像データと共に、走査順序及び差分化処理をする
    か否かを表す切換情報を伝送し、デイスクリートコサイ
    ン変換符号化／ブロツク内予測符号化切換情報と、ブロ
    ツク内予測符号化で用いるブロツクの上記第１の代表値
    と、上記第１の代表値及びもう１つのブロツクの代表値
    である上記第２の代表値との差値と、ブロツク内サンプ
    ルの量子化幅と、走査順序と、差分化処理をするか否か
    の切換情報とを可変長符号化することを特徴とする動画
    像符号化装置。
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