JPH05276501A - 可変長の適応映像圧縮方法及び装置 - Google Patents
可変長の適応映像圧縮方法及び装置Info
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- JPH05276501A JPH05276501A JP4343998A JP34399892A JPH05276501A JP H05276501 A JPH05276501 A JP H05276501A JP 4343998 A JP4343998 A JP 4343998A JP 34399892 A JP34399892 A JP 34399892A JP H05276501 A JPH05276501 A JP H05276501A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は可変長の適応映像圧縮方法及び装置
に関し、入力映像の各ブロックの統計的特性を考慮した
可変長符号化を基本的に採択するとともに、各ブロック
当たり発生ビット量を数種に制限する、家庭用デジタル
ＶＣＲの映像データ圧縮方法及び装置を提供することで
ある。 【構成】 所定数に分割された各ブロックの画像の特徴
を抽出し、この値を符号化して分割された各ブロックに
ついて映像ブロックのビット配分を行い、このＡＣ係数
に割当された符号量に最も近接して情報量を圧縮し得る
最適な量子化器が選択され、所定数の量子化器を使用す
ることにより発生ビット量を一定種類に制限し、映像の
統計的性質を反映する映像圧縮するので、発生されたエ
ラーもブロック内に収斂し得るように構成する。
に関し、入力映像の各ブロックの統計的特性を考慮した
可変長符号化を基本的に採択するとともに、各ブロック
当たり発生ビット量を数種に制限する、家庭用デジタル
ＶＣＲの映像データ圧縮方法及び装置を提供することで
ある。 【構成】 所定数に分割された各ブロックの画像の特徴
を抽出し、この値を符号化して分割された各ブロックに
ついて映像ブロックのビット配分を行い、このＡＣ係数
に割当された符号量に最も近接して情報量を圧縮し得る
最適な量子化器が選択され、所定数の量子化器を使用す
ることにより発生ビット量を一定種類に制限し、映像の
統計的性質を反映する映像圧縮するので、発生されたエ
ラーもブロック内に収斂し得るように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は映像圧縮に関するもの
で、詳しくは家庭用デジタルＶＣＲ（ビデオカセットレ
コーダ）の映像をブロック単位別に数種に固定すること
により、エラーがブロック内に収斂されるようにし、各
ブロックの可変長が、入力映像の種類に応じて最適のビ
ット割当方法により決定される可変長の適応映像圧縮方
法及び装置に関するものである。
で、詳しくは家庭用デジタルＶＣＲ（ビデオカセットレ
コーダ）の映像をブロック単位別に数種に固定すること
により、エラーがブロック内に収斂されるようにし、各
ブロックの可変長が、入力映像の種類に応じて最適のビ
ット割当方法により決定される可変長の適応映像圧縮方
法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】家庭用デジタルＶＣＲの具現のために
は、莫大な量のデジタル映像信号を画質の低下無く効果
的に圧縮する映像圧縮技術が必須的に要求される。とこ
ろで、デジタルＶＣＲについての映像圧縮方式は通信等
の他の映像圧縮分野と異なってＶＣＲの使用目的に要求
される機能（変速、再生、編集機能等）とヘッド及びテ
ープのメカニズムとに伴うバースト性エラーの発生と、
このエラーの伝播等が考慮されなければならない。特
に、ＶＣＲの重要機能である高速再生時、適正水準の画
質を得、発生されたバースト性エラーの伝播領域を所定
範囲に制限するためには符号化されるデータの長さを所
定単位に固定しなければならない。
は、莫大な量のデジタル映像信号を画質の低下無く効果
的に圧縮する映像圧縮技術が必須的に要求される。とこ
ろで、デジタルＶＣＲについての映像圧縮方式は通信等
の他の映像圧縮分野と異なってＶＣＲの使用目的に要求
される機能（変速、再生、編集機能等）とヘッド及びテ
ープのメカニズムとに伴うバースト性エラーの発生と、
このエラーの伝播等が考慮されなければならない。特
に、ＶＣＲの重要機能である高速再生時、適正水準の画
質を得、発生されたバースト性エラーの伝播領域を所定
範囲に制限するためには符号化されるデータの長さを所
定単位に固定しなければならない。
【０００３】しかしながら、映像の統計的性質、つまり
複雑な程度は一つの画面の各ブロック度に互いに異なる
ので、高画質を得るためには符号化の長さが映像の統計
的特性に応じて変化しなければならない。従って、デジ
タルＶＣＲの映像圧縮方式において、固定長符号化はエ
ラー伝播と高速再生面で有利であるが高画質が得られな
く、可変長符号化は高画質が得られるがエラーに弱いの
で、高速再生のため可変長をどの範囲に固定するかが大
きい課題となる。
複雑な程度は一つの画面の各ブロック度に互いに異なる
ので、高画質を得るためには符号化の長さが映像の統計
的特性に応じて変化しなければならない。従って、デジ
タルＶＣＲの映像圧縮方式において、固定長符号化はエ
ラー伝播と高速再生面で有利であるが高画質が得られな
く、可変長符号化は高画質が得られるがエラーに弱いの
で、高速再生のため可変長をどの範囲に固定するかが大
きい課題となる。
【０００４】図１は一般のデジタルＶＣＲの変換符号化
処理ブロック図で、図２はビット比率エンコーダのブロ
ック図である。これらの装置の作用を説明すると次のよ
うである。入力信号は８ビットにＡ／Ｄ変換されたデジ
タル信号で、これは４：１：１にサンプリングされたＮ
ＴＳＣコンポーネント映像信号である。即ち、輝度信号
（Ｙ）のサンプリング周期は１３．５MHz で、二つの色
差信号（Ｃ１，Ｃ２）のサンプリングは３．３７５MHz
で入力され、これらのチャンネルを通ずる伝送速度は１
６２Mbpsである。
処理ブロック図で、図２はビット比率エンコーダのブロ
ック図である。これらの装置の作用を説明すると次のよ
うである。入力信号は８ビットにＡ／Ｄ変換されたデジ
タル信号で、これは４：１：１にサンプリングされたＮ
ＴＳＣコンポーネント映像信号である。即ち、輝度信号
（Ｙ）のサンプリング周期は１３．５MHz で、二つの色
差信号（Ｃ１，Ｃ２）のサンプリングは３．３７５MHz
で入力され、これらのチャンネルを通ずる伝送速度は１
６２Mbpsである。
【０００５】前記輝度信号（Ｙ）と色差信号（Ｃ１，Ｃ
２）はフォーマティングメモリ２に貯蔵された後、ビッ
ト比率圧縮エンコーダー３に供給され、その入力映像信
号（Ｙ，Ｃ１，Ｃ２）が１９Mbpsに圧縮され、このよう
に圧縮されたデータはＥＣＣエンコーダ４でエラーの訂
正のための附加ビットが添加されたあと、識別信号及び
同期信号を含んで同期ブロックが形成される。このブロ
ックは音声信号とともに２７Mbpsでテープに記録され
る。
２）はフォーマティングメモリ２に貯蔵された後、ビッ
ト比率圧縮エンコーダー３に供給され、その入力映像信
号（Ｙ，Ｃ１，Ｃ２）が１９Mbpsに圧縮され、このよう
に圧縮されたデータはＥＣＣエンコーダ４でエラーの訂
正のための附加ビットが添加されたあと、識別信号及び
同期信号を含んで同期ブロックが形成される。このブロ
ックは音声信号とともに２７Mbpsでテープに記録され
る。
【０００６】一方、図２にあって、入力映像信号（Ｙ，
Ｃ１，Ｃ２）がフォーマティングメモリ２に供給される
と、８×８の画素を一単位として、図３のように、マク
ロブロックが形成される。これらの画素はデスクリート
コサイン変換遂行部（ＤＣＴ）３ＡによりＤＣＴ演算が
遂行される。このＤＣＴ係数は発生ビット量予測部３Ｃ
が最適の量子化器を選択するあいだにバッファーメモリ
３Ｂに貯蔵される。
Ｃ１，Ｃ２）がフォーマティングメモリ２に供給される
と、８×８の画素を一単位として、図３のように、マク
ロブロックが形成される。これらの画素はデスクリート
コサイン変換遂行部（ＤＣＴ）３ＡによりＤＣＴ演算が
遂行される。このＤＣＴ係数は発生ビット量予測部３Ｃ
が最適の量子化器を選択するあいだにバッファーメモリ
３Ｂに貯蔵される。
【０００７】発生ビット量予測部３Ｃは準備された量子
化器のうち一つのブロックを符号化するためにあって、
各ブロックに割当されたビット量（例えば、８：１圧縮
時、約６４ビット）内でエラーが最も少ない最適の量子
化器を選択する。従って、各ブロックの符号化がブロッ
クに割当された所定長に遂行される。ＤＣＴ係数は選択
された量子化器により量子化部３Ｄで量子化されたあ
と、符号化部３Ｅでホフマン符号化される。
化器のうち一つのブロックを符号化するためにあって、
各ブロックに割当されたビット量（例えば、８：１圧縮
時、約６４ビット）内でエラーが最も少ない最適の量子
化器を選択する。従って、各ブロックの符号化がブロッ
クに割当された所定長に遂行される。ＤＣＴ係数は選択
された量子化器により量子化部３Ｄで量子化されたあ
と、符号化部３Ｅでホフマン符号化される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の映像圧縮方法は画面の映像信号をブロックに
区分して圧縮し、一つのブロックを符号化するために使
用されるデータの長さを一定に維持する。原理的に、従
来の固定長の映像圧縮方法ではエラー伝播がブロック内
に収斂される。一つの画面内でも映像の統計的特性が多
様であるので全てのブロックを符号化するために必要な
データの長さを一定長さに制限することは非効率的であ
る。
うな従来の映像圧縮方法は画面の映像信号をブロックに
区分して圧縮し、一つのブロックを符号化するために使
用されるデータの長さを一定に維持する。原理的に、従
来の固定長の映像圧縮方法ではエラー伝播がブロック内
に収斂される。一つの画面内でも映像の統計的特性が多
様であるので全てのブロックを符号化するために必要な
データの長さを一定長さに制限することは非効率的であ
る。
【０００９】従って、画像の統計的特性が一定する場合
は、固定長符号化を用いた映像圧縮がエラー伝播と高速
再生編集との面において有利であるが、能率的映像圧縮
のために可変長符号化が要求される。従来の方法はこの
ような相反する要求を満たさない問題点がある。従っ
て、本発明は前記従来の問題に鑑みてなされたもので、
入力映像の各ブロックの統計的特性を考慮した可変長符
号化を基本的に採択するとともに各ブロック当たり発生
ビット量を数種に制限する方法を提供することを目的と
する。
は、固定長符号化を用いた映像圧縮がエラー伝播と高速
再生編集との面において有利であるが、能率的映像圧縮
のために可変長符号化が要求される。従来の方法はこの
ような相反する要求を満たさない問題点がある。従っ
て、本発明は前記従来の問題に鑑みてなされたもので、
入力映像の各ブロックの統計的特性を考慮した可変長符
号化を基本的に採択するとともに各ブロック当たり発生
ビット量を数種に制限する方法を提供することを目的と
する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】即ち、前記問題点を解決
するための本発明にあって、画像の特徴を抽出し、該抽
出値からパラメーターを産出して映像ブロックのビット
配分を行う。発生するビット量を一定種類に制限しなが
ら映像の統計的性質を反映する映像圧縮を行う。３２個
の互いに異なる大きさのラプラス式量子化器のうち符号
化される長さが割当されたビット量に最も近接する量子
化器が発生ビット量予測部に関連して選択される。
するための本発明にあって、画像の特徴を抽出し、該抽
出値からパラメーターを産出して映像ブロックのビット
配分を行う。発生するビット量を一定種類に制限しなが
ら映像の統計的性質を反映する映像圧縮を行う。３２個
の互いに異なる大きさのラプラス式量子化器のうち符号
化される長さが割当されたビット量に最も近接する量子
化器が発生ビット量予測部に関連して選択される。
【００１１】本発明は高画質のため、可変長符号化を採
択するとともに発生ビット量を入力映像の統計的特性に
基づいて一定数に（例えば、４種）に制限するので、シ
ステムが単純化され、発生されたエラーもブロック内に
収斂される。本発明の映像圧縮システムは映像データの
フォーマットを貯蔵するフォーマットメモリと、前記フ
ォーマットメモリの映像データをマクロブロックに分割
するブロック分割部と、前記分割されたブロックをＤＣ
ＴするＤＣＴ部と、前記ＤＣＴされたＤＣ係数について
量子化を行うＤＣ係数の量子化部と、前記量子化された
ＤＣ係数について可変長符号化を行うホフマンコーダー
と、前記分割されＤＣＴされたブロックのアクティビテ
ィーを算出するアクティビティー算出部と、前記アクテ
ィビティーに基づいてクラス分類マップを構成するクラ
ス分類マップ構成部と、前記各ブロックが属するクラス
に基づいて最適なビットの長さを割当する最適ビット割
当部と、前記ＤＣＴ部、ホフマンコーダー、クラス分類
マップ構成部及び最適ビット割当部の出力を受けてＡＣ
量子化での発生ビット量を予測し最適な量子化器を選択
するのに必要な情報を提供する発生ビット量予測部と、
パラメーター算出部で最適な量子化器を選択する間に前
記ＤＣＴされたＡＣ係数を貯蔵するバッファーメモリ
と、前記選択された最適な量子化器によりＡＣ係数を量
子化するＡＣ量子化部と、前記量子化されたＡＣ係数に
ついて可変長符号化を行うホフマンコーダーと、前記符
号化されたＤＣ係数とＡＣ係数と附加情報を選択的に出
力するマルチプレクサーとから構成される。
択するとともに発生ビット量を入力映像の統計的特性に
基づいて一定数に（例えば、４種）に制限するので、シ
ステムが単純化され、発生されたエラーもブロック内に
収斂される。本発明の映像圧縮システムは映像データの
フォーマットを貯蔵するフォーマットメモリと、前記フ
ォーマットメモリの映像データをマクロブロックに分割
するブロック分割部と、前記分割されたブロックをＤＣ
ＴするＤＣＴ部と、前記ＤＣＴされたＤＣ係数について
量子化を行うＤＣ係数の量子化部と、前記量子化された
ＤＣ係数について可変長符号化を行うホフマンコーダー
と、前記分割されＤＣＴされたブロックのアクティビテ
ィーを算出するアクティビティー算出部と、前記アクテ
ィビティーに基づいてクラス分類マップを構成するクラ
ス分類マップ構成部と、前記各ブロックが属するクラス
に基づいて最適なビットの長さを割当する最適ビット割
当部と、前記ＤＣＴ部、ホフマンコーダー、クラス分類
マップ構成部及び最適ビット割当部の出力を受けてＡＣ
量子化での発生ビット量を予測し最適な量子化器を選択
するのに必要な情報を提供する発生ビット量予測部と、
パラメーター算出部で最適な量子化器を選択する間に前
記ＤＣＴされたＡＣ係数を貯蔵するバッファーメモリ
と、前記選択された最適な量子化器によりＡＣ係数を量
子化するＡＣ量子化部と、前記量子化されたＡＣ係数に
ついて可変長符号化を行うホフマンコーダーと、前記符
号化されたＤＣ係数とＡＣ係数と附加情報を選択的に出
力するマルチプレクサーとから構成される。
【００１２】本発明による映像圧縮作用はＡＣ係数のエ
ネルギーに比例して各ブロックのアクティビティーを算
出する段階と、前記算出されたアクティビティー・レベ
ルに応じて各ブロックを特定分類体系に分類する段階
と、分類されたブロックのレベルに比例してビットの大
きさを割当する段階と、ＤＣＴ部により変換されたＤＣ
係数とＡＣ係数が別個に量子化される段階と、量子化さ
れたＤＣＴ係数のうち高発生頻度の係数に短い符号を、
低発生頻度の係数に長い符号を割当するエントロピ符号
化段階と、各ブロックのアクティビティー・レベルに応
じて最適の量子化器を選択する段階とからなる。
ネルギーに比例して各ブロックのアクティビティーを算
出する段階と、前記算出されたアクティビティー・レベ
ルに応じて各ブロックを特定分類体系に分類する段階
と、分類されたブロックのレベルに比例してビットの大
きさを割当する段階と、ＤＣＴ部により変換されたＤＣ
係数とＡＣ係数が別個に量子化される段階と、量子化さ
れたＤＣＴ係数のうち高発生頻度の係数に短い符号を、
低発生頻度の係数に長い符号を割当するエントロピ符号
化段階と、各ブロックのアクティビティー・レベルに応
じて最適の量子化器を選択する段階とからなる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例を添付図面に
基づいて詳細に説明する。図４は本発明の可変長適応映
像圧縮処理のブロック図である。図４に示すように本発
明の可変長適応映像圧縮処理システムは映像データのフ
ォーマットを貯蔵するフォーマットメモリ２１と、前記
貯蔵された映像データをブロックについてＤＣＴを行っ
てＤＣ係数とＡＣ係数を算出するＤＣＴ部２３と、前記
ＤＣ係数について量子化を行うＤＣ量子化部２４と、前
記量子化されたＤＣ係数について可変長符号化を行うホ
フマンコーダー２５と、前記分割されたブロックのアク
ティビティーを算出するアクティビティー算出部３０
と、前記算出されたアクティビティーに基づいて各ブロ
ックをクラスに分類するクラス分類マップ構成部３１
と、前記分類されたブロックについて最適なブロックの
長さを割当てる最適ビット割当部３２と、前記ＤＣＴ部
２３、ホフマンコーダー２５、クラス分類マップ構成部
３１及び最適ビット割当部３２の出力を受けて前記ＡＣ
量子化部２７から発生するビット量を予測し最適の量子
化器を選択する発生ビット量予測部３３と、前記ＤＣＴ
で処理されたＡＣ係数を貯蔵するバッファメモリ２６
と、前記貯蔵されたＡＣ係数について発生ビット量予測
部３３で選択された量子化器により量子化を行うＡＣ量
子化部２７と、前記量子化されたＡＣ係数について可変
長符号化を行うホフマンコーダー２８と、前記ホフマン
コーダー２５，２８の出力を選択的に出力するマルチプ
レクサー２９とから構成される。
基づいて詳細に説明する。図４は本発明の可変長適応映
像圧縮処理のブロック図である。図４に示すように本発
明の可変長適応映像圧縮処理システムは映像データのフ
ォーマットを貯蔵するフォーマットメモリ２１と、前記
貯蔵された映像データをブロックについてＤＣＴを行っ
てＤＣ係数とＡＣ係数を算出するＤＣＴ部２３と、前記
ＤＣ係数について量子化を行うＤＣ量子化部２４と、前
記量子化されたＤＣ係数について可変長符号化を行うホ
フマンコーダー２５と、前記分割されたブロックのアク
ティビティーを算出するアクティビティー算出部３０
と、前記算出されたアクティビティーに基づいて各ブロ
ックをクラスに分類するクラス分類マップ構成部３１
と、前記分類されたブロックについて最適なブロックの
長さを割当てる最適ビット割当部３２と、前記ＤＣＴ部
２３、ホフマンコーダー２５、クラス分類マップ構成部
３１及び最適ビット割当部３２の出力を受けて前記ＡＣ
量子化部２７から発生するビット量を予測し最適の量子
化器を選択する発生ビット量予測部３３と、前記ＤＣＴ
で処理されたＡＣ係数を貯蔵するバッファメモリ２６
と、前記貯蔵されたＡＣ係数について発生ビット量予測
部３３で選択された量子化器により量子化を行うＡＣ量
子化部２７と、前記量子化されたＡＣ係数について可変
長符号化を行うホフマンコーダー２８と、前記ホフマン
コーダー２５，２８の出力を選択的に出力するマルチプ
レクサー２９とから構成される。
【００１４】このように構成された本発明を図２乃至図
８に基づいて詳細に説明すると次のようである。符号化
に使用されるパラメーターはクラス（０，１，２，３：
２ビットで表現）と割当ビット量（０−２５５：８ビッ
トで表現、４種類）と量子化器インデックス（０−３
１：５ビットで表現）とから構成される。
８に基づいて詳細に説明すると次のようである。符号化
に使用されるパラメーターはクラス（０，１，２，３：
２ビットで表現）と割当ビット量（０−２５５：８ビッ
トで表現、４種類）と量子化器インデックス（０−３
１：５ビットで表現）とから構成される。
【００１５】クラスは各ブロックのアクティビティーに
より各ブロックに割当されたクラスを示すパラメーター
である。量子化器インデックスは準備された３２個の量
子化器のうち発生ビット量予測部３３により選択された
量子化器を示すパラメーターである。図４に示すよう
に、ブロック分割部２２は一つの画面をブロックに分割
し、ＤＣＴ部２３でＤＣＴを行い、アクティビティー算
出部３０で各ブロックのアクティビティーレベルを求め
る。
より各ブロックに割当されたクラスを示すパラメーター
である。量子化器インデックスは準備された３２個の量
子化器のうち発生ビット量予測部３３により選択された
量子化器を示すパラメーターである。図４に示すよう
に、ブロック分割部２２は一つの画面をブロックに分割
し、ＤＣＴ部２３でＤＣＴを行い、アクティビティー算
出部３０で各ブロックのアクティビティーレベルを求め
る。
【００１６】クラス分類マップ構成部３１で一つの画面
内のブロックがアクティビティー・レベルを基準として
四つのクラスに、同じ数のブロックを有するように、分
類される。各クラスに分類されたブロック度に最適なビ
ットが最適ビット割当部３２で割当される。図７は映像
データの特性を考慮して各クラス当たり割当された可変
長のビット数の一例を示すものである。
内のブロックがアクティビティー・レベルを基準として
四つのクラスに、同じ数のブロックを有するように、分
類される。各クラスに分類されたブロック度に最適なビ
ットが最適ビット割当部３２で割当される。図７は映像
データの特性を考慮して各クラス当たり割当された可変
長のビット数の一例を示すものである。
【００１７】このような映像圧縮方式は、例えば可変長
符号化であるが、各ブロックが分類されるクラスがたっ
た４種類しか存しないので単純化される。又、これはＶ
ＣＲでの特殊機能に適合する。以下、本発明によるシス
テムの作用を説明する。一番目、各ブロックのアクティ
ビティー算出とクラス分類について説明する。ＡＣ係数
のエネルギーはブロックの複雑な程度に直接関連するの
で、映像のアクティビティー・レベルはＡＣ係数のエネ
ルギーにより求められる。
符号化であるが、各ブロックが分類されるクラスがたっ
た４種類しか存しないので単純化される。又、これはＶ
ＣＲでの特殊機能に適合する。以下、本発明によるシス
テムの作用を説明する。一番目、各ブロックのアクティ
ビティー算出とクラス分類について説明する。ＡＣ係数
のエネルギーはブロックの複雑な程度に直接関連するの
で、映像のアクティビティー・レベルはＡＣ係数のエネ
ルギーにより求められる。
【００１８】Ｍ×Ｎ大きさの映像で、ｉ，ｊ番目ブロッ
クのＡＣのエネルギーＥi.j は次のようである。 Ｅi.j ＝Σ Σ [Ｆi.j （Ｕ，Ｖ）]2−Ｆ2 i.j （０，０）・・（式１） ｉ＝０，１，２・・・・，Ｍ／８ ｊ＝０，１，２・・・・，Ｎ／８ Ｕ＝０〜７ Ｖ＝０〜７ ＡＣ係数の絶対値にて計算される（ｉ，ｊ）番目ブロッ
クのアクティビティーＡＣＴ（ｉ，ｊ）は次のようであ
る。
クのＡＣのエネルギーＥi.j は次のようである。 Ｅi.j ＝Σ Σ [Ｆi.j （Ｕ，Ｖ）]2−Ｆ2 i.j （０，０）・・（式１） ｉ＝０，１，２・・・・，Ｍ／８ ｊ＝０，１，２・・・・，Ｎ／８ Ｕ＝０〜７ Ｖ＝０〜７ ＡＣ係数の絶対値にて計算される（ｉ，ｊ）番目ブロッ
クのアクティビティーＡＣＴ（ｉ，ｊ）は次のようであ
る。
【００１９】 ＡＣＴ（ｉ，ｊ）＝Σ Σ [Ｘ（Ｉ＋Ｍ，Ｊ＋Ｎ）] −ＤＣ（ｉ，Ｊ） 全てのブロックのアクティビティー値に対する累積分布
函数（ＣＤＦ）を用いて四つのクラスに分類し各クラス
が同じ数のブロックで構成されるようにする。それで、
全体画面の平均ビット率を維持し、発生ビット量が規則
性を有するようにする。クラスの数を四つにしたものは
最適ではないが、これはクラスが多い場合の複雑性とこ
れに伴う画質向上を折衷して得たものである。これは実
験的に決定される。
函数（ＣＤＦ）を用いて四つのクラスに分類し各クラス
が同じ数のブロックで構成されるようにする。それで、
全体画面の平均ビット率を維持し、発生ビット量が規則
性を有するようにする。クラスの数を四つにしたものは
最適ではないが、これはクラスが多い場合の複雑性とこ
れに伴う画質向上を折衷して得たものである。これは実
験的に決定される。
【００２０】二番目、最適ビットブロックの大きさは次
のように割当される。前述したように高いレベルに分類
されたブロックについては多いビットを割当て、低いレ
ベルに分類されたブロックについては少ないビットを割
当てることにより適応的に符号化し得る。この時、割当
されるビットの大きさは交換符号化方法として広く知ら
れた二乗平均誤差ＭＳＥによる方法で決定する。
のように割当される。前述したように高いレベルに分類
されたブロックについては多いビットを割当て、低いレ
ベルに分類されたブロックについては少ないビットを割
当てることにより適応的に符号化し得る。この時、割当
されるビットの大きさは交換符号化方法として広く知ら
れた二乗平均誤差ＭＳＥによる方法で決定する。
【００２１】実際の場合、ＭＳＥによる最適ビット割当
方法の一種であるマージナル・アナリシスを修正して適
用する。即ち、マージナル・アナルシスが定数のビット
を割当する反面、これはΔＢビットを割当する。このΔ
Ｂビットは精密度に関連するもので、実験的に求める。
各クラスの変換係数の量子化誤差を最小化するビット割
当過程は次のような段階によりなる。ここで、各クラス
の変換係数の量子化誤差に関する式はｆ（Ｂｉ）で、ｊ
はアリゴリズムの反復回数で、Ｎはクラスの数である。
方法の一種であるマージナル・アナリシスを修正して適
用する。即ち、マージナル・アナルシスが定数のビット
を割当する反面、これはΔＢビットを割当する。このΔ
Ｂビットは精密度に関連するもので、実験的に求める。
各クラスの変換係数の量子化誤差を最小化するビット割
当過程は次のような段階によりなる。ここで、各クラス
の変換係数の量子化誤差に関する式はｆ（Ｂｉ）で、ｊ
はアリゴリズムの反復回数で、Ｎはクラスの数である。
【００２２】段階１）Ｂj k はｊ番目反復過程でｋ番目
クラスに割当されたビット数Ｂ0 k＝０に初期化され
る。ここで、０＜Ｋ＜Ｎ−１，ｊ＝１である。段階２）
ＢJ K ＝Ｂj-1 K ＋ΔＢ×δ（ｋ−１）であり、ここ
で、ｉについてのインデックスとしてはΔＫ＝ [ｆ（Ｂ
J-1 K ）−ｆ（Ｂj-1 K ＋ΔＢ）] を最大化することが
選択される。ΔＫはｋ番目クラスを量子化するときｊ番
目のΔＢビットが割当された場合の誤差の減少分であ
る。
クラスに割当されたビット数Ｂ0 k＝０に初期化され
る。ここで、０＜Ｋ＜Ｎ−１，ｊ＝１である。段階２）
ＢJ K ＝Ｂj-1 K ＋ΔＢ×δ（ｋ−１）であり、ここ
で、ｉについてのインデックスとしてはΔＫ＝ [ｆ（Ｂ
J-1 K ）−ｆ（Ｂj-1 K ＋ΔＢ）] を最大化することが
選択される。ΔＫはｋ番目クラスを量子化するときｊ番
目のΔＢビットが割当された場合の誤差の減少分であ
る。
【００２３】段階３） ΣＢJ K ＞Ｎ・Ｂ ｋ＝０，１，２・・・・・，Ｎ を満足すると反復を止み、満足しないと前記段階２）に
復帰する。このように求められたＢk により各クラスに
割当されるビット数を決定する。即ち、各クラスに割当
されるビット数Ｍk はＭk （ビット）＝Ｂk （ビット／
画素）×６４画素となる。
復帰する。このように求められたＢk により各クラスに
割当されるビット数を決定する。即ち、各クラスに割当
されるビット数Ｍk はＭk （ビット）＝Ｂk （ビット／
画素）×６４画素となる。
【００２４】三番目、ＤＣ係数を量子化する。ＤＣＴ部
２３により変換された係数は大部分の場合ＤＣ係数とＡ
Ｃ係数とに区分されて独立的に量子化される。一般的
に、ＤＣ係数は均一に量子化された後、８ビットのコー
ドに符号化される。最近にはＪＰＥＧが提案したＡＤＣ
Ｔ（適応ＤＣＴ）の例と同様に圧縮効果をより高めるた
めの他の方法も用いられている。即ち、ＤＣ係数を均一
に量子化した後、ホフマン符号化する前にＤＣ予測を行
う。ＤＣ予測とは符号化しようとする現ブロックの量子
化されたＤＣ値と、以前ブロックの量子化されたＤＣ値
との差を求める過程である。変換領域で隣るブロックの
ＤＣ係数間に大きい相関関係が存するため、一般に小さ
いＤＣ係数の差が得られる。このＤＣ係数の差をホフマ
ン符号化することにより、映像データの圧縮効率を高め
ることが出来る。
２３により変換された係数は大部分の場合ＤＣ係数とＡ
Ｃ係数とに区分されて独立的に量子化される。一般的
に、ＤＣ係数は均一に量子化された後、８ビットのコー
ドに符号化される。最近にはＪＰＥＧが提案したＡＤＣ
Ｔ（適応ＤＣＴ）の例と同様に圧縮効果をより高めるた
めの他の方法も用いられている。即ち、ＤＣ係数を均一
に量子化した後、ホフマン符号化する前にＤＣ予測を行
う。ＤＣ予測とは符号化しようとする現ブロックの量子
化されたＤＣ値と、以前ブロックの量子化されたＤＣ値
との差を求める過程である。変換領域で隣るブロックの
ＤＣ係数間に大きい相関関係が存するため、一般に小さ
いＤＣ係数の差が得られる。このＤＣ係数の差をホフマ
ン符号化することにより、映像データの圧縮効率を高め
ることが出来る。
【００２５】四番目、ＡＣ係数を量子化する。各クラス
内のブロックを構成する変換されたＡＣ係数は非均一量
子化器により量子化され、ホフマン符号化器により符号
化される。ここでは、Ｌｌｏｙｄ−Ｍａｘの最適非均一
量子化方法を使用して得た５１３レベル・ラプラス式非
均一量子化器を使用し、遂行を簡単にするが、探索時間
を減るために全体テーブルの内始めの２６レベルのみを
使用する。結局、小さいＡＣ係数が多く発生するが、こ
れは別に重要な影響を及ぼさない。
内のブロックを構成する変換されたＡＣ係数は非均一量
子化器により量子化され、ホフマン符号化器により符号
化される。ここでは、Ｌｌｏｙｄ−Ｍａｘの最適非均一
量子化方法を使用して得た５１３レベル・ラプラス式非
均一量子化器を使用し、遂行を簡単にするが、探索時間
を減るために全体テーブルの内始めの２６レベルのみを
使用する。結局、小さいＡＣ係数が多く発生するが、こ
れは別に重要な影響を及ぼさない。
【００２６】非均一量子化器を使用する場合、入力信号
の分散を求めて正規化することが必要である。従って、
この分散値についての附加情報も受信端へ伝送すべきで
ある。このような正規化過程がない簡単な構造の非均一
量子化器がＮｇａｎ等により考案された。非均一量子化
器の決定レベルｄ（ｊ）と再生性レベルｒ（ｊ）の大き
さが０．５以下である全てのＡＣ係数を０に量子化し得
るように乗算常数δによりスケールされる。ここで、 δ ＝０．５／ｄ（ｌ）・・・・・・・・・・・（２−ａ） ｄ（ｌ）＝δ×ｄ（ｌ）・・・・・・・・・・・・・（２−ｂ） ｒ（ｊ）＝δ×ｒ（ｊ）・・・・・・・・・・・・・（２−ｃ） ｄ（ｌ）はラプラス式量子化器の一番目決定レベルで、
ｄ（ｊ）とｒ（ｊ）はそれぞれスケールされた量子化器
の決定レベルと再生性レベルである。
の分散を求めて正規化することが必要である。従って、
この分散値についての附加情報も受信端へ伝送すべきで
ある。このような正規化過程がない簡単な構造の非均一
量子化器がＮｇａｎ等により考案された。非均一量子化
器の決定レベルｄ（ｊ）と再生性レベルｒ（ｊ）の大き
さが０．５以下である全てのＡＣ係数を０に量子化し得
るように乗算常数δによりスケールされる。ここで、 δ ＝０．５／ｄ（ｌ）・・・・・・・・・・・（２−ａ） ｄ（ｌ）＝δ×ｄ（ｌ）・・・・・・・・・・・・・（２−ｂ） ｒ（ｊ）＝δ×ｒ（ｊ）・・・・・・・・・・・・・（２−ｃ） ｄ（ｌ）はラプラス式量子化器の一番目決定レベルで、
ｄ（ｊ）とｒ（ｊ）はそれぞれスケールされた量子化器
の決定レベルと再生性レベルである。
【００２７】図５はこのようにスケールされた量子化器
の決定レベルと再生性されたレベルを示す。本方式は準
備された種々の量子化器のうち符号化される長さが各ブ
ロックに割当されたビットの大きさに最も近接する最適
な量子化器を選択する。この量子化器は発生ビット量予
測部（１３）の計算に基づいて選択される。五番目、量
子化されたＤＣＴ係数についてホフマン符号化を行う。
高発生頻度の係数に短い符号を、低発生頻度の係数に長
い符号を割当てる。
の決定レベルと再生性されたレベルを示す。本方式は準
備された種々の量子化器のうち符号化される長さが各ブ
ロックに割当されたビットの大きさに最も近接する最適
な量子化器を選択する。この量子化器は発生ビット量予
測部（１３）の計算に基づいて選択される。五番目、量
子化されたＤＣＴ係数についてホフマン符号化を行う。
高発生頻度の係数に短い符号を、低発生頻度の係数に長
い符号を割当てる。
【００２８】一般に、ホフマン符号化は可変長符号化
（ＶＬＣ）であり、このＶＬＣの長所は、単にルックア
ップ・テーブルにより符号化されるのでシステムが簡単
であるというものである。ＤＣ係数とＡＣ係数を符号化
するため、それぞれのルックアップ・テーブルが使用さ
れる。例えば、ＤＣ係数の符号化ではＪＰＥＣが提案し
たＤＣホフマン符号化テーブルを使用し得る。
（ＶＬＣ）であり、このＶＬＣの長所は、単にルックア
ップ・テーブルにより符号化されるのでシステムが簡単
であるというものである。ＤＣ係数とＡＣ係数を符号化
するため、それぞれのルックアップ・テーブルが使用さ
れる。例えば、ＤＣ係数の符号化ではＪＰＥＣが提案し
たＤＣホフマン符号化テーブルを使用し得る。
【００２９】量子化されたＡＣ係数はＶＬＣルックアッ
プ・テーブルにより符号化される。このＶＬＣルックア
ップ・テーブルは一般的に変換された映像データ係数か
ら得られたホフマン符号である。ＡＣ係数についてトラ
ンケーティド・スケールされた非線形量子化器を使用す
る場合、量子化器の範囲がトランケーティドされたの
で、可変長符号化もトランケーティド・ホフマン符号テ
ーブルを使用することが望ましい。
プ・テーブルにより符号化される。このＶＬＣルックア
ップ・テーブルは一般的に変換された映像データ係数か
ら得られたホフマン符号である。ＡＣ係数についてトラ
ンケーティド・スケールされた非線形量子化器を使用す
る場合、量子化器の範囲がトランケーティドされたの
で、可変長符号化もトランケーティド・ホフマン符号テ
ーブルを使用することが望ましい。
【００３０】図６はトランケーティド・スケールされた
ラプラス式量子化器とトランケーティド・ホフマン符号
の一例を示す。六番目、発生ビット量予測部１３の作用
を説明する。一つの画面のブロック間のアクティビティ
ーレベルは多様であるため、ブロックのアクティビティ
ーに適応して符号化ビットを割当する。
ラプラス式量子化器とトランケーティド・ホフマン符号
の一例を示す。六番目、発生ビット量予測部１３の作用
を説明する。一つの画面のブロック間のアクティビティ
ーレベルは多様であるため、ブロックのアクティビティ
ーに適応して符号化ビットを割当する。
【００３１】発生ビット量予測部３３は準備された各量
子化器から発生される可変長のデータ量を予め計算し、
最適な量子化器を選択する。この発生ビット量予測部３
３を図８に基づいて説明する。前記トランケーティド・
スケールドラプラス式量子化器の決定と再生性レベルは
図５に示すようである。一定間隔を有する３２個の量子
化器のレンジスケールド・ファクターＲｍ（ｍ＝１，
２，３，４，・・・，３２）をトランケーティド・ラプ
ラス式量子化器の決定値と再生性レベルとに掛けること
により得られる。即ち、量子化器レンジスケールド・フ
ァクターＲｍにより修正されたｍ番目量子化器の決定レ
ベルと再生性レベルをそれぞれｄｍ（ｊ）とｒｍ（ｊ）
とすると、 ｄｍ（ｊ）＝δ×Ｒｍ×ｄ（ｊ）・・・・・・・・・・・・（３−ａ） ｒｍ（ｊ）＝δ×Ｒｍ×ｒ（ｊ）・・・・・・・・・・・・（３−ｂ） （ｍ＝０，１，２，・・・・・・，３２）である。
子化器から発生される可変長のデータ量を予め計算し、
最適な量子化器を選択する。この発生ビット量予測部３
３を図８に基づいて説明する。前記トランケーティド・
スケールドラプラス式量子化器の決定と再生性レベルは
図５に示すようである。一定間隔を有する３２個の量子
化器のレンジスケールド・ファクターＲｍ（ｍ＝１，
２，３，４，・・・，３２）をトランケーティド・ラプ
ラス式量子化器の決定値と再生性レベルとに掛けること
により得られる。即ち、量子化器レンジスケールド・フ
ァクターＲｍにより修正されたｍ番目量子化器の決定レ
ベルと再生性レベルをそれぞれｄｍ（ｊ）とｒｍ（ｊ）
とすると、 ｄｍ（ｊ）＝δ×Ｒｍ×ｄ（ｊ）・・・・・・・・・・・・（３−ａ） ｒｍ（ｊ）＝δ×Ｒｍ×ｒ（ｊ）・・・・・・・・・・・・（３−ｂ） （ｍ＝０，１，２，・・・・・・，３２）である。
【００３２】この時、量子化された値の符号化のための
トランケーティド・ホフマン符号テーブルを一つに固定
する方法はＬｌｏｙｄ−Ｍａｘアルゴリズムにより最大
３２個のそれぞれ異なる大きさのラプラス式量子化器を
設計するので、それぞれにホフマン符号テーブルを使用
する方法より多少性能が低いがシステムが大変簡単にな
る長所がある。
トランケーティド・ホフマン符号テーブルを一つに固定
する方法はＬｌｏｙｄ−Ｍａｘアルゴリズムにより最大
３２個のそれぞれ異なる大きさのラプラス式量子化器を
設計するので、それぞれにホフマン符号テーブルを使用
する方法より多少性能が低いがシステムが大変簡単にな
る長所がある。
【００３３】前述した発生ビット量の予測は次の段階と
からなる。段階１）相当するブロックのＤＣ係数を符号
化するのに使用した符号量（ＤＣビット）、クラスマッ
プ等のような附加情報量（オーバーヘッドビット）、そ
のブロックに割当されたビット量、ブロックのＡＣ係数
等が入力される。ブロック当たりに割当されたビット量
からＤＣビットと附加情報量を引いた値がＡＣ係数に割
当された純粋ビット量である。
からなる。段階１）相当するブロックのＤＣ係数を符号
化するのに使用した符号量（ＤＣビット）、クラスマッ
プ等のような附加情報量（オーバーヘッドビット）、そ
のブロックに割当されたビット量、ブロックのＡＣ係数
等が入力される。ブロック当たりに割当されたビット量
からＤＣビットと附加情報量を引いた値がＡＣ係数に割
当された純粋ビット量である。
【００３４】段階２）準備された量子化器レンジスケー
ルド・ファクターＲｍのうち最高値であるＲｏによりス
ケールされた量子化器でＡＣ係数を量子化する。この量
子化されたＡＣ係数をトランケーティド・ホフマン符号
テーブルを使用して可変長符号化する。段階３）ブロッ
クのＡＣ係数が可変長に符号化されたデータ量の合計を
求める。この値とそのブロックのＡＣ係数に割当された
ビット量を比較する。
ルド・ファクターＲｍのうち最高値であるＲｏによりス
ケールされた量子化器でＡＣ係数を量子化する。この量
子化されたＡＣ係数をトランケーティド・ホフマン符号
テーブルを使用して可変長符号化する。段階３）ブロッ
クのＡＣ係数が可変長に符号化されたデータ量の合計を
求める。この値とそのブロックのＡＣ係数に割当された
ビット量を比較する。
【００３５】段階４）ＡＣ係数に割当されたビット量に
最も近接しオーバーフローが発生しないデータ量に圧縮
し得る量子化器が選択されるまでＲｍを変化させながら
段階２を反復遂行する。このような過程により最適な量
子化が選択され、選択された量子化器インデックスが出
力される。この量子化器インデックスは受信端の複号化
過程で必要であるので、各ブロック当たり５ビットの附
加情報として受信側へ伝送される。
最も近接しオーバーフローが発生しないデータ量に圧縮
し得る量子化器が選択されるまでＲｍを変化させながら
段階２を反復遂行する。このような過程により最適な量
子化が選択され、選択された量子化器インデックスが出
力される。この量子化器インデックスは受信端の複号化
過程で必要であるので、各ブロック当たり５ビットの附
加情報として受信側へ伝送される。
【００３６】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、高画質のため可変長符号化を採択するとともに各
ブロックが分類されるクラスを入力映像の通系的特性に
基づいて一定数（例えば、４種）に制限する。従って、
情報量の制御が容易であり、発生されたエラーをブロッ
ク内に収斂し得る。
れば、高画質のため可変長符号化を採択するとともに各
ブロックが分類されるクラスを入力映像の通系的特性に
基づいて一定数（例えば、４種）に制限する。従って、
情報量の制御が容易であり、発生されたエラーをブロッ
ク内に収斂し得る。
【図１】一般的なデジタルＶＣＲの基本構成図である。
【図２】図１のビット比率圧縮エンコーダーのブロック
図である。
図である。
【図３】８×８の輝度信号ブロックの四つ（Ａ）と、映
像データ信号ブロックの二つ（Ｂ），（Ｃ）とから構成
されたマクロブロックの例示図である。
像データ信号ブロックの二つ（Ｂ），（Ｃ）とから構成
されたマクロブロックの例示図である。
【図４】本発明の可変長の適応映像圧縮方法が適用され
るビット圧縮エンコーダーのブロック図である。
るビット圧縮エンコーダーのブロック図である。
【図５】トランケーティド・スケールされたラプラス式
非均一量子化の表である。
非均一量子化の表である。
【図６】トランケーティド・スケールされたラプラス式
量子化器とトランケーティド・ホフマン符号表である。
量子化器とトランケーティド・ホフマン符号表である。
【図７】可変長ビット数割当の例示表である。
【図８】図４の発生ビット量予測部の詳細ブロック図で
ある。
ある。
２１…フォーマットメモリ ２２…ブロック分割部 ２３…ＤＣＴ部 ２４…ＤＣ量子化部 ２５，２８…ホフマンコーダー ２６…バッファーメモリ ２７…ＡＣ量子化部 ２９…マルチプレクサー ３０…アクティビティー算出部 ３１…クラス分類マップ構成部 ３２…最適ビット割当部 ３３…発生ビット量予測部 １００…符号化部 ２００…パラメーター算出部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨーン ダエ ヒュイ 大韓民国，ソウルトゥクビョルシ，ヤンチ ョン−ク，モク ６−ドン 901，モクド ン アパート 123−206
Claims (3)
- 【請求項１】 所定数のブロックに区分された映像ブロ
ックのパラメーターを抽出し、このパラメーターに基づ
いて一つの画面のブロックを分類し、各ブロックが分類
されたクラス別に割当された発生ビット量に対して最小
のエラーを有する量子化器を選択する映像圧縮方法にお
いて、 １）入力される映像データを所定数のブロックに分割
し、分割された各ブロックのＤＣ係数とＡＣ係数を求め
る段階と、 ２）前記各ブロック別のＡＣ係数に基づいてアクティビ
ティー・レベルを求める段階と、 ３）前記各ブロック別のアクティビティー・レベルに基
づいて所定数の各クラスに属するブロック数が同じ数と
なるように一つの画面の各ブロックを分類する段階と、 ４）前記１段階で求められた各ブロック別のＤＣ係数を
量子化させて符号化する段階と、 ５）前記ＤＣ係数を符号化するのに必要なＤＣビット数
と附加情報量のためのビット数とブロック当たりクラス
別に割当されたビット数とに基づいて、相当ブロックの
ＡＣ係数を量子化する時、発生されるビット量を予測
し、これに従って割当されたビット数に基づいて最小の
エラーを有する最適な量子化器を選択する発生ビット量
予測段階と、 ６）前記５段階で各ブロックのＡＣ係数を量子化した
後、符号化する段階と、 ７）前記ＤＣ符号化されたデータとＡＣ符号化されたデ
ータと附加情報を合成して圧縮データを出力する段階と
からなることを特徴とする可変長の適応映像圧縮方法。 - 【請求項２】 前記発生ビット量予測段階は、 ａ）ＤＣ係数を符号化するのに必要な符号量と、クラス
附加情報量と、ブロック上のＡＣ係数に割当されたビッ
トの大きさと、ブロックのＡＣ係数とが入力される初期
段階と、 ｂ）準備された量子化器レンジスケールド・ファクター
（Ｒｍ）のうち最高値（Ｒｏ）によりスケールされた量
子化器でＡＣ係数を量子化した後、トランケーティド・
ホフマン符号テーブルを使用して可変長符号化を行う段
階と、 ｃ）前記ｂ段階で可変長に符号化されたデータの量を計
算し、この計算値と相当ブロックのＡＣ係数に割当され
た符号量とを比較する段階と、 ｄ）ＡＣ係数に割当された符号量に最も近接してオーバ
ーフローが発生しない情報量に圧縮し得る量子化器が選
択されるまで前記レンジスケールドファクターを変化さ
せながら前記ｂ段階を反復遂行する段階とからなること
を特徴とする請求項１記載の可変長の適応映像圧縮方
法。 - 【請求項３】 映像データのフォーマットを貯蔵するフ
ォーマットメモリと、前記貯蔵された映像データをブロ
ックについてデスクリートコサイン変換（ＤＣＴ）を行
ってＤＣ係数とＡＣ係数を算出するＤＣＴ部と、前記Ｄ
Ｃ係数について量子化を行うＤＣ量子化部と、前記量子
化されたＤＣ係数について可変長符号化を行うホフマン
コーダーと、前記分割されたブロックのアクティビティ
ーを算出するアクティビティー算出部と、前記算出され
たアクティビティーに基づいて各ブロックをクラスに分
類するクラス分類マップ構成部と、前記分類されたブロ
ックについて最適なブロックの長さを割当てる最適ビッ
ト割当部と、前記ＤＣＴ部、ホフマンコーダー、クラス
分類マップ構成部及び最適ビット割当部の出力を受けて
前記ＡＣ量子化部から発生するビット量を予測し最適な
量子化器を選択する発生ビット量予測部と、前記ＤＣＴ
で処理されたＡＣ係数を貯蔵するバッファーメモリと、
前記貯蔵されたＡＣ係数について発生ビット量予測部で
選択された量子化器により量子化を行うＡＣ量子化部
と、前記量子化されたＡＣ係数について可変長符号化を
行うホフマンコーダーと、前記ホフマンコーダーの出力
を選択的に出力するマルチプレクサーとから構成される
ことを特徴とする可変長の適応映像圧縮装置。
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19980616 |