JPH057303A

JPH057303A - 符号化装置

Info

Publication number: JPH057303A
Application number: JP3156514A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Yamane; 靖彦山根; Rumi Tsubota; 留美坪田; Takumi Hasebe; 巧長谷部
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-06-27
Filing date: 1991-06-27
Publication date: 1993-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】画像データを符号化する際、符号化後の総符
号データ量を一定量以下に抑える。【構成】直交変換部１０１で処理された係数を、量子
化テーブル１０８に従い量子化部１０２で量子化し、そ
の係数を階層分割により各階層ごとに符号化し、階層別
符号量カウンタ部１０４で各階層の符号量をカウントす
る。この情報と設定符号量により切り捨てる階層を符号
量制御部１０５で求め、量子化テーブル制御部１０６に
出力する。量子化テーブル設定部１０７において、この
情報より切り捨てる階層以降の係数値を零とする量子化
テーブルを生成し、この量子化テーブルを用いて再度符
号化し、総符号量を一定量以下に抑える。【効果】階層化データをシーケンシャル符号データに
変換することなく、符号量を一定量以下に抑えたシーケ
ンシャル符号データを得ることができるので、ハードウ
ェア規模を小さく、しかも高速に処理できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は符号化により圧縮した画
像データを蓄積したり伝送したりする画像データ蓄積装
置や画像データ伝送装置等に用いられ、特に符号化後の
符号データ量を一定量以下に抑制する符号化装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】静止画像等の画像データを符号化してデ
ータ圧縮する際、近接する画像のデータは相関性が高い
ことに着目して、例えば画像データをＮ×Ｎ画素のブロ
ックに分割し、Ｎ×Ｎ画素からなるブロック内のデータ
に離散コサイン変換（ＤＣＴ）等の直交変換を施し、そ
の変換係数を符号化して圧縮する方式が用いられること
がある。

【０００３】上記Ｎ×Ｎの２次元のブロックの画素に対
して、離散コサイン変換を施して得られる変換係数は、
一般に例えば、図１２に斜線で示す低次にエネルギーが
集中するため比較的大きな値を有することが多い。特
に、低周波成分の多いブロックの変換係数は、ブロック
の左上に数値の大きいものが集中し、右下には数値の小
さいものや零であるものが多くなる。

【０００４】そこで、上記のような変換係数を量子化し
て符号化する場合には、次のような処理によって、デー
タ圧縮の高能率化を図る可変長符号化方式手法が多く用
いられている。すなわち、例えば８×８画素のブロック
に直交変換を施した変換係数を符号化する場合には、図
１３に矢印で示す方向に係数データを順次スキャンして
１次元のデータに配列し、連続する零係数の個数と非零
係数値とを組にして組データを形成し、この組データを
符号化する。

【０００５】より具体的には、例えば図１４に示すよう
に、記号Ｚで示す係数だけが非零係数である場合、係数
Ｚよりも手前の零係数の個数と、係数Ｚとを組データと
して符号化し、係数Ｚ以降の零係数については符号化を
行わずにＥＯＢ（ＥｎｄＯｆＢｌｏｃｋ）符号を付
加して、いわゆるシーケンシャル符号データを生成す
る。

【０００６】このように符号はブロックが処理単位とな
り、このブロック単位の処理を画像全体に対して施す。
ところで、画像データの蓄積や伝送をおこなう場合、符
号化後の符号データ量を一定量以下にしたいという要求
がある。例えば、蓄積媒体の容量が制限されている場
合、扱う画像により蓄積枚数が可変であるのは望ましく
ない。同様にスチルカメラ等に応用する場合、記憶媒体
（磁気ディスク、メモリカード等）に記録される画像の
枚数を保証する必要がある。また、動画に対応しようと
すれば、一定時間内に記憶媒体からの読出得るデータ量
以下に符号量を抑える必要がある。

【０００７】このような符号量を一定量以下に抑える方
式として、直交変換のあとの係数を周波数帯域毎に階層
的に符号化し、一定量をオーバーした符号データに関し
ては、以降の階層の符号データを切り捨てることで総符
号量を一定量以下に抑える方式がある。（特願平３−３
５８８３）図９、図１０はこの従来方式を説明した図で
ある。このうち図９はブロック内を３つの階層（階層
Ａ、階層Ｂ、階層Ｃ）に分割した例である。符号化時に
は各階層ごとに符号化する。図１０の（ａ）に各階層ご
とに画像全体について符号化した際のデータ構造を示
す。このような符号構造にすることで、各階層の符号量
がわかる。例えば、同図において、一定量以下の符号量
を満たすデータ量が階層Ｂまでであるとすれば、階層Ｃ
の符号データは切り捨てる。次に、同一ブロック内の階
層Ａと階層Ｂの符号データをパッキングし、（ｂ）の符
号構造に変換する。これは、復号化の際にブロック単位
に処理するため、同一ブロックの符号データが分散して
存在するのは効率が悪くなるためである。

【０００８】図１１は図１０の（ｂ）を復号した際の、
ブロック内の係数の様子である。このように、切り捨て
た階層Ｃに対応する係数値は零として処理される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の符号化装置では、総符号量を一定量以下に抑えたシ
ーケンシャル符号に変換する際に、階層的に符号化して
得られた各階層の符号量から、切り捨てる階層を算出し
た後、階層的に格納された有効な階層の符号データをシ
ーケンシャル符号に再変換する必要があり、この再変換
のために階層的な符号データを保持する符号メモリと、
一定量以下に抑えられたシーケンシャル符号データを保
持するメモリ等を備える必要があり、ハードウェアの規
模が大きくなりがちであるという問題点を有していた。

【００１０】そのうえ、変換処理にあたって、同一ブロ
ック内の分散して格納されている各階層の符号データを
一度復号し、可変長の各符号語の符号長を算出し、同一
のブロックの符号データをパッキングするため、変換処
理時間が長くかかるという問題点も有していた。本発明
はかかる点に鑑み、総符号量を一定量以下に抑えたシー
ケンシャル符号化処理を高速に行わせることができ、し
かもハードウェアの規模を小さくすることができる符号
化装置の提供を目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１に係る第１発明は、Ｎ×Ｎ画素に分割された画
像データを直交変換する直交変換手段と、第１の量子化
テーブルを保有するテーブル保有手段と、ブロック内の
直交変換係数を第１の量子化テーブルで量子化する第１
の量子化手段と、前記第１の量子化手段で量子化された
係数データを複数の階層に分割し、各階層において低次
の階層の係数からの符号量の和をカウントする符号量カ
ウント手段と、そのカウント値が設定符号量を越える階
層を検出する符号量超過階層検出手段と、前記検出手段
で検出された階層を含み、それより高次の階層の係数を
零とする第２の量子化テーブルを作成する量子化テーブ
ル作成手段と、第２の量子化手段で量子化された係数デ
ータを符号化して送出する符号化手段とを備えているこ
とを特徴としている。

【００１２】前記第２の量子化テーブルは、一画面等所
定規模の画像データに対して単一個作成される。さらに
前記符号化装置は、第１の量子化手段で量子化された各
ブロック係数データを符号化する際にブロック内の最後
に連続する零係数の個数に割り当てられるＥＯＢ符号の
数を各階層毎にカウントするＥＯＢ符号カウント手段を
備え、かつ、前記符号量超過階層検出手段が、前記符号
量カウント手段のカウント値と、そのカウント値の属す
る階層以降に含まれるＥＯＢ符号との総和が設定符号量
を越える階層を検出する構成とすることができる。

【００１３】

【作用】本発明によれば、上記構成によって（１）第１の量子化手段で得られた各階層の符号量によ
り、切り捨てる階層情報を得、この情報に基づき、切り
捨てる階層以降の係数を零にする第２の量子化手段を用
い、再符号化することで総符号量を一定量以下に抑え
る。（２）第１の量子化手段で得られた各階層の符号量と、
各階層のＥＯＢ符号の個数により、切り捨てる階層情報
を得、この情報に基づき、切り捨てる階層以降の係数を
零にする第２の量子化手段を用い、再符号化することで
総符号量を一定量以下に抑える。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例の符号化装置につい
て、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施
例における符号化装置のブロック図を示すものである。
図１において、１００は、例えば一画面分の画像データ
を格納するメモリ、１０１は直交変換部で、１画面を例
えば８×８画素のブロックに分割した各ブロックの画像
データに対して直交変換を施す回路である。任意の１つ
のブロックの画像データに対して直交変換を行った結果
得られる係数データを図５（ａ）に示す。

【００１５】１０２は直交変換によって得られたデータ
を量子化する量子化部である。この量子化部１０２は量
子化テーブル部１０８の保有している図５（ｂ）に示す
量子化テーブルを用いて直交変換係数データを量子化す
る第１のステップと、量子化テーブル制御部１０６を通
じて量子化テーブル設定部で新たに作成される図５
（ｅ）に示す量子化テーブルを用いて直交変換係数デー
タを量子化する第２のステップとの２つのステップを実
行する。各ステップともメモリ１００に格納された一画
面分のブロック全てを量子化するまで継続され、それを
完了すると第２のステップ若しくは新たな画像の第１ス
テップに移行する。なお、量子化部１０２の構成は、１
ブロック分の直交変換された係数を保持するメモリと、
図５（ｂ）（ｅ）に示す量子化テーブルを保持するメモ
リと、両メモリの内容を読み出して量子化処理を行う演
算部とからなっている。量子化処理によって得られたデ
ータを保有するメモリは有していないので、量子化後の
係数データはそのまま出力される。

【００１６】１０３は量子化部１０２で量子化された係
数データの出力方向を切り換える切換え部で、量子化部
１０２が第１ステップの実行を完了するまでは量子化部
１０２の出力データを階層別符号量カウンタ部１０４に
出力する状態にあり、第１ステップの実行完了後、第２
ステップの実行完了するまでは量子化部１０２の出力デ
ータを符号化部１０９に出力する状態にある。

【００１７】階層別符号量カウンタ部１０４は、量子化
部１０２が第１ステップにおいて得る、量子化後の係数
を任意の階層に分割し、各階層の符号量をカウントす
る。カウンタ部１０４のカウントする符号量は符号化部
１０９で行うエントロピー符号化を行った場合の符号量
をいう。図３にブロック内の分割の一例を示す。同図に
おいて、第１領域は最も低次の階層で、第４領域は最も
高次の階層である。尚、図では４つの階層に分けている
が、分割数は任意に定めることができる。

【００１８】符号量制御部１０５は前記符号量カウンタ
部１０４から得られた各階層符号量と設定された符号量
とから切り捨てる階層を検出する。量子化テーブル制御
部１０６は符号量制御部１０５から得る切り捨てる階層
の情報を得て、量子化テーブル部１０８の保有するテー
ブルを改変制御するためのテーブルを作成する。

【００１９】量子化テーブル設定部１０７は、量子化部
１０２が第１ステップを実行中は量子化テーブル１０８
の保有するテーブルをそのまま量子化部１０２に与え、
量子化部１０２が第２ステップを実行中は前記量子化テ
ーブル制御部１０６の作成するテーブルと量子化テーブ
ル１０８の保有するテーブルとに基づいて新たな量子化
テーブル（第２の量子化テーブル）を作成し、それを量
子化部１０２に与える働きをする。

【００２０】符号化部１０９は量子化部１０２が第２の
ステップを実行することによって得る量子化係数データ
をエントロピー符号化して送出する。次に、上記構成の
動作につき説明する。先ず、一画面分の画像データがメ
モリ１００に蓄積されると、このメモリ１００から８×
８画素のブロック単位で画像データが読み出され、直交
変換部１０１に入力される。そして、この直交変換部１
０１で図５（ａ）に示すように周波数領域に変換され
る。この変換係数は量子化部１０２で量子化される。こ
の場合、量子化テーブル部１０８の保有するテーブル
（図５（ｂ）参照）により量子化される。

【００２１】量子化部１０２で量子化された係数は階層
別符号量カウンタ部１０４に送られ、階層別符号量カウ
ンタ部１０４で各階層の符号量がカウントされる。各階
層の符号量カウントは一画面分の全ブロックに対して行
われる。各階層の符号量の総カウント数は符号量制御部
１０５に検出され、ここで、全ての階層の符号量の総カ
ウント数を合算すると共に、そのカウント値と設定符号
量との比較を行う。設定符号量とは符号データを最終的
に所定のデータ量以下に抑えるという目標値である。図
４に全階層の総符号量と設定符号量の様子を示す。同図
の場合、設定符号量を満足する階層は第２階層までであ
る。従って、符号量制御部１０５は、全階層の符号量と
設定符号量より、第３階層以降の符号データを切り捨て
る旨を量子化テーブル制御部１０６に知らせる。量子化
テーブル制御部１０６は、符号量制御部１０５からの切
り捨てる階層の情報を得、量子化テーブル制御パターン
を生成する。図５（ｄ）に量子化テーブル制御パターン
の一例を示す。同図の量子化テーブル制御パターンは第
３階層以降の符号データを切り捨てる場合である。この
場合、直交変換後の係数の精度が４ビットであることを
前提としている。このように、切り捨てたい階層のテー
ブル値を直交変換後の係数の精度で表現されうる最大値
に１を加算した値に設定することで、量子化後の係数値
を零にしている。

【００２２】量子化テーブル設定部１０７は、量子化テ
ーブル制御部１０６からの量子化テーブル制御パターン
と、量子化テーブル１０８より第２の量子化テーブルを
生成する。図５（ｅ）、（ｆ）に第２の量子化テーブル
と、この量子化テーブルで量子化された係数を示す。こ
のように、第３階層以降の係数は零として処理される。

【００２３】量子化部１０２が第１のステップの実行を
完了すると、再びメモリ１００からブロック単位で画像
データを読出し、直交変換部１０１で直交変換を行うと
共に、量子化部１０２が直交変換係数に対して第２のス
テップの実行を行う。即ち、第１ステップで作成した第
２の量子化テーブルを用いて量子化を行い、量子化され
た係数を符号化部１０３へ送出し、符号化する。以上の
処理によって総符号量が一定量以下のシーケンシャル符
号を得ることができる。尚、上記実施例では、符号量カ
ウンタ部１０４がブロック内の各階層の符号量を各別に
カウントしているが、本発明はこれに限らず、低次の階
層から順に符号量を積算する態様で実施することもでき
る。この場合には、符号量制御部１０５はカウンタ部１
０４から得る符号量積算値と設定符号量を比較するだけ
で切り捨てる階層を検出することができる。

【００２４】図２は本発明の他の一実施例における符号
化装置のブロック図を示すものである。図２の構成は図
１の構成と基本的に同じであり、同一の構成要素につい
ては詳細な説明は省略する。図中、２００は一画面分の
画像データを格納するメモリ、２０１はブロックに分割
された画像データに直交変換を施す直交変換部、２０２
は直交変換部２０１で得られた係数を量子化する量子化
部、２０３は量子化部２０２で量子化された係数を符号
化する符号化部、２０４は各階層の符号量をカウントす
る階層別符号量カウンタ部、２０６は各階層のＥＯＢ符
号の個数をカウントする階層別ＥＯＢ符号カウンタ部、
２０５は階層別符号量カウンタ部２０４と階層別ＥＯＢ
符号カウンタ部２０６から得られた各階層の符号量と各
階層のＥＯＢの符号長と設定された符号量より切り捨て
る階層を検出し符号量を制御する符号量制御部、２０８
は第１の量子化テーブル、２０９は符号量制御部２０５
から得られる切り捨てる階層の情報を得、量子化テーブ
ル２０８を制御する量子化テーブル制御部、２０７は量
子化テーブル２０８と量子化テーブル制御部２０９より
第２の量子化テーブルを設定する量子化テーブル設定
部、２１０は実際に符号データを生成する符号化部２０
３と各階層の符号量をカウントし、量子化テーブルを操
作する処理を切り換えるセレクタである。

【００２５】尚、第２の量子化テーブルはメモリ１００
に格納した一画面分の画像データを１単位として作成し
たが、本発明はこれに限られるものではなく、所定規模
のデータ量を単位として第２の量子化テーブルを作成す
るものであればよい。次に、第２の符号化装置の動作
を、図２、図６、図７および図８を用いて説明する。

【００２６】図６はブロック内を４つの階層に分割した
図であり、各ブロック内の記号Ｚの手前まではすべて非
零係数であり、記号Ｚ以降はすべて零係数である。この
ようなブロックを階層ごとに符号化した例を図７に示
す。同図において、第１階層の符号データは（ＢＬＫ１
−第１階層の符号）（ＢＬＫ２−第１階層の符号）（Ｂ
ＬＫ３−第１階層の符号）・・・であり、第２階層の符
号データは（ＢＬＫ１−第２階層の符号）（ＢＬＫ２−
第２階層の符号）（ＥＯＢ）（ＢＬＫ３−第２階層の符
号）・・・であり、第３階層の符号データは（ＢＬＫ３
−第３階層の符号）（ＥＯＢ）（ＢＬＫ３−第３階層の
符号）・・・であり、第４階層の符号データは（ＢＬＫ
３−第４階層の符号）（ＥＯＢ）・・・である。このよ
うに、ブロック内の第Ｍ階層でＥＯＢ符号が生成される
と、同一ブロック内において第Ｍ＋１階層以降に符号デ
ータは存在しない。つまり、ブロック内には１つ以上の
ＥＯＢは存在しない。ここで、符号量が一定量以下を満
たす階層が第３階層までの符号データであるとすれば、
第４階層の符号データを切り捨てた斜線の部分が総符号
量になる。しかし、この第１階層から第３階層までの階
層化された符号データをシーケンシャルな符号データに
変換すれば図８に示すように、ＢＬＫ３においてＥＯＢ
符号が付加されることになる。つまり、図７の斜線部の
符号量に比べて、図８の符号量はＥＯＢの符号長分多い
ことになる。このように、総符号量を一定量以下に抑え
る場合、切り捨てる階層にＥＯＢが存在していれば、そ
の分、符号量が増えることになる。

【００２７】ところで、本実施例においては、各階層ご
とに符号量をカウントするとともに、各階層内で発生す
るＥＯＢの数をカウントし、まず各階層の符号量で暫定
的に切り捨てる階層を決め、有効な階層に含まれるＥＯ
Ｂの数を算出し、画像全体で存在しうるＥＯＢの総数か
ら、切り捨てられる階層内に存在するＥＯＢの総数を算
出し、そのＥＯＢの符号量を有効階層の総符号量に付加
し、設定符号量をオーバーすれば、切り捨てる階層を１
つ増やす。以降、同様な処理を行い、付加されるＥＯＢ
を含め、設定符号量以下となる階層を算出する。

【００２８】図２において、階層別符号量カウンタ部２
０４の各階層の符号量の情報と、階層別ＥＯＢ符号カウ
ンタ部２０６の各階層内のＥＯＢ符号量情報より、符号
量制御部２０５において、上記のアルゴリズムでＥＯＢ
符号を含め、設定量以下に符号量を抑える階層を求め、
量子化テーブル制御部２０９に切り捨てる階層情報を与
える。このようにして、新たな量子化テーブルを量子化
テーブル設定部２０７で生成し、再度量子化および符号
化をおこない、総符号量を一定量以下に抑えた、シーケ
ンシャル符号データを得る。

【００２９】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
第１の量子化手段を用いて符号化された符号データに対
し、階層別に符号量およびＥＯＢ符号量情報を有し、こ
の情報により一定量を越える階層を検出し、該階層以降
を零にする第２の量子化テーブルを生成し、該第２の量
子化手段を用いて量子化および符号化処理を行うので、
階層符号データからシーケンシャル符号への変換処理が
必要なく、階層符号データ用のメモリ等も必要ない。

【００３０】したがって、ハードウェア規模を小さく抑
え、しかも符号化を高速に行わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における符号化装置の構
成をしめすブロック図である。

【図２】本発明の第２の実施例における符号化装置の構
成をしめすブロック図である。

【図３】ブロック内を階層分割した例を示す図である。

【図４】各階層の符号データの様子を示す図である。

【図５】ブロック内の係数と量子化テーブルの様子を示
す図である。

【図６】ブロック内を階層分割した例を示す図である。

【図７】各階層の符号データと各ブロックの符号データ
の様子を示す図である。

【図８】図７の符号をシーケンシャル符号に変換した様
子を示す図である。

【図９】ブロック内を階層分割した例を示す図である。

【図１０】階層化符号をシーケンシャル符号に変換する
様子を示す図である。

【図１１】図１０のシーケンシャル符号を復号した場合
のブロック内の係数の様子を示す図である。

【図１２】直交変換後の係数の様子を示す図である。

【図１３】ブロック内の係数を１次元に配列する際、ス
キャンする方向を示す図である。

【図１４】ブロック内の係数を１次元に配列する際、ス
キャンする方向を示す図である。

【符号の説明】

１０１直交変換部１０２量子化部１０３符号化部１０４階層別符号量カウンタ部１０５符号量制御部１０６量子化テーブル制御部１０７量子化テーブル設定部１０８量子化テーブル１０９セレクタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｎ×Ｎ画素に分割された画像データを直
交変換する直交変換手段と、第１の量子化テーブルを保
有するテーブル保有手段と、ブロック内の直交変換係数
を第１の量子化テーブルで量子化する第１の量子化手段
と、前記第１の量子化手段で量子化された係数データを
複数の階層に分割し、各階層において低次の階層の係数
からの符号量の和をカウントする符号量カウント手段
と、そのカウント値が設定符号量を越える階層を検出す
る符号量超過階層検出手段と、前記検出手段で検出され
た階層を含み、それより高次の階層の係数を零とする第
２の量子化テーブルを作成する量子化テーブル作成手段
と、第２の量子化手段で量子化された係数データを符号
化して送出する符号化手段と、を備えていることを特徴
とする符号化装置。
【請求項２】前記第２の量子化テーブルは、一画面等
所定規模の画像データに対して単一個作成されることを
特徴とする請求項１記載の符号化装置。
【請求項３】請求項２に記載の符号化装置は、更に第
１の量子化手段で量子化された各ブロック係数データを
符号化する際にブロック内の最後に連続する零係数の個
数に割り当てられるＥＯＢ符号の数を各階層毎にカウン
トするＥＯＢ符号カウント手段を備え、かつ、前記符号
量超過階層検出手段が、前記符号量カウント手段のカウ
ント値と、そのカウント値の属する階層以降に含まれる
ＥＯＢ符号との総和が設定符号量を越える階層を検出す
るものであることを特徴とする符号化装置。