JPH06284409A - 画像符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 伝送や記録が行われた後の画像を復元したと
きに、ブロック歪などの画質劣化が生じないようにして
元の画像に近いものを再現できるようにする。 【構成】 標本化された画像情報の画素１０１をブロッ
ク化回路１０２によりＭ×Ｎ（Ｍ、Ｎは自然数）画素の
２次元のブロックに分割し、直交変換回路１０４により
上記２次元のブロック毎に直交変換を施した周波数成分
を表す変換係数を可変長符号化回路１０８で符号化する
とともに、符号量制御ブロック内で完結する１次元化処
理を符号量制御回路１１１で施し、上記符号量制御ブロ
ック内の符号量を算出するとともに、上記符号量制御ブ
ロック毎にオーバーフローした符号量分の符号を、標本
化された画像の信号成分の種別ごとに削除する周波数領
域を変えて削除することで、各信号成分間で重み付けを
行うようにして、人間の視覚特性に適した高域周波数成
分の削減を行うことができるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像符号化装置に係わ
り、例えば、ディジタルで表されたテレビジョン信号な
どの画像情報を、伝送したり記録したりするときに用い
られる画像符号化装置に関するものであり、特に、符号
化さたデータの符号量を制御する画像符号化装置に用い
て好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】テレビジョン信号などのディジタル画像
情報を、伝送あるい記録などするときに用いられる符号
化の従来の技術を図６を用いて説明する。図６は、テレ
ビジョン画像の同一フレーム内で、縦Ｍ個横Ｎ個のＭ×
Ｎ画素（Ｍ、Ｎは自然数）からなる２次元ブロックごと
に分けられたディジタル・データに対して、直交変換、
可変長符号化を行う場合を例に挙げたときの図である。

【０００３】図６において、画面上の各画素にあたる画
像データが入力部３０１より入力され、その入力された
画像データをブロック化回路３０２において、Ｍ×Ｎ個
の２次元ブロックごとの画像データ３０３にまとめる。
次いで、直交変換回路３０４により各画素データをＭ×
Ｎ個の周波数成分を表す直交変換ブロック・データ３０
５に変換する。

【０００４】その後、これらの直交変換ブロック・デー
タ３０５は、量子化回路３０６に与えられて量子化デー
タ３０７が形成されるとともに、可変長符号化回路３０
８に与えられて可変長符号化される。

【０００５】上記可変長符号化回路３０８は、各直交変
換ブロックごとに、各係数をまず周波数成分の低域側か
ら高域側にジグザグ・スキャンを行って並べ換える。例
えば、一つの直交変換ブロックが８×８個のデータより
構成されていたとすると、ジグザグ・スキャンは図５に
示されるような順番で行われる場合が多い。そして、こ
の１次元化された周波数成分を表したデータ例に対して
可変長符号化を行う。

【０００６】そして、この符号化データ３１０は、フォ
ーマッタ３１１においてフォーマット化され、伝送や記
録などが行われる。このような方法で符号化されたデー
タは、伝送や記録などの媒体の容量に応じて、符号量が
制限される。

【０００７】この符号量制御の方法として、従来はバッ
ファ３０９に蓄えられる一旦符号化された直交変換ブロ
ックごと、あるいは複数の直交変換ブロック（以下この
複数の直交変換ブロックからなるブロックを符号量制御
ブロックと呼ぶ）ごとの符号量を符号量計算回路３１２
において計数し、目的の符号量に適った量子化テーブル
の係数によって量子化を行うようにしている。

【０００８】そして、既存の量子化テーブルによって目
的の符号量にまで抑えることができなくなるオーバーフ
ロー時の場合は、フォーマット化する際に各直交変換ブ
ロック内の係数を、復元した画像に与える影響が少ない
高域側から順番に必要量だけ削除することで符号量を減
少させる方法を用いている。

【０００９】このとき、例えば符号量制御が行われる単
位を３個の直交変換ブロックとした場合、符号化方式に
各係数をゼロとゼロ以外の有意係数とに分類し、低域側
から順に連続するゼロ係数の個数とそれに続く有意係数
との組み合わせで符号を与え、ブロック内最後の有意係
数の次にＥＯＢ（Ｅｎｄ ｏｆ Ｂｌｏｃｋ）コードを
与えて高域側のゼロ係数を省略するランレングス・ハフ
マン符号化を用いたとき、図７の（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）に示されるような第１番目のブロックから順番に
フォーマット化を行い、最後の第３番目のブロックで目
的の符号量に達した時点でＥＯＢコードを付加して符号
量制御を行う方法などが用いられている。

【００１０】図７において、実線で区切られたブロック
内の斜線部で示された係数は、直交変換ブロック内で低
域成分から高域成分に向かって配列化したときに、最後
の有意係数以後のゼロ係数となる係数部分を示してい
る。また、破線で区切られた直交変換ブロック内の係数
の高域側は、符号量制御によって削除される係数を示し
ている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上のような符号量制
御の方法を用いたとき、直交変換ブロック内の比較的低
域寄りの周波数成分が切り捨てられるブロックが発生す
る場合が生じる。しかも、それは符号量制御ブロック内
の各直交変換ブロック間で不均等が発生してしまう。こ
のため、伝送や記録などが行われた後、復元された画像
にブロック歪などの画質劣化が生じて元の画像に近いも
のが再現できなくなるという問題が発生していた。

【００１２】特に、符号量制御ブロック内は、例えば、
輝度信号を表すブロックと色差信号を表すブロックとに
よって構成されるなどのように、異なる信号成分を表す
直交変換ブロックから構成されている場合が多い。この
ため、符号量を削減するときは、それぞれの信号成分を
表す直交変換ブロックに対して人間の視覚特性に適した
重み付けを行う必要がある。

【００１３】本発明は上述の問題点にかんがみ、伝送や
記録などが行われた後の画像を復元したときに、ブロッ
ク歪などの画質劣化が生じるのを防止して元の画像に近
いものを再現できるようにすることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の画像符号化装置
は、標本化された画像情報をＭ×Ｎ（Ｍ、Ｎは自然数）
画素の２次元のブロックに分割し、上記２次元のブロッ
ク毎に直交変換を施した周波数成分を表す変換係数を符
号化する画像符号化装置において、上記２次元のブロッ
クが１個以上からなる符号量制御ブロック内で完結する
１次元化処理を施し、上記符号量制御ブロック内の符号
量を算出する符号量算出手段と、上記符号量制御ブロッ
ク毎にオーバーフローした符号量分の符号を削除する符
号量削減手段とを具備し、上記符号量削減手段は上記オ
ーバーフローした符号量分の符号を削除する際に、標本
化された画像の信号成分の種別ごとに削除する周波数領
域を変えることで、各信号成分間で重み付けを行うよう
にしている。

【００１５】

【作用】上記発明によれば、符号量のオーバーフロー時
に符号量制御を行った場合に、符号量制御を行う単位で
ある符号量制御ブロック内では、同じ信号成分を表す直
交変換ブロックごとに削除する周波数領域を変えて、例
えばテレビジョン信号の輝度信号成分のように、人間の
視覚に影響を与えやすい信号成分よりも、テレビジョン
信号の色差信号成分のように、人間の視覚に影響を与え
にくい信号成分を表すブロックの周波数成分を多く切り
捨てて、人間の視覚特性に適した重み付けを行うことが
可能となる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の画像符号化装置の一実施例を
図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施例の一
つを表す符号化装置のブロック図である。本実施例にお
いてはテレビジョン信号の画像を伝送したり記録したり
するために、８×８個の画素ブロックごとに、直交変換
および可変長符号化を行う方法を示しており、これは、
従来の符号化方式に符号量制御回路１１１を加えたもの
である。以下の説明では、このブロック図を中心に説明
する。

【００１７】図１に示したように、テレビジョン信号の
ディジタルの画像データが入力部１０１より入力され、
その入力された画像データを従来の方法と同様にブロッ
ク化回路１０２において、８×８の画素ごとに２次元ブ
ロック化を施す。更に、後に符号量制御やフォーマット
化などに用いられるように、複数のブロックごとに符号
量制御単位のブロック化を行う。

【００１８】その後、これらのデータ１０３を直交変換
回路１０４において周波数成分を表すデータ１０５に変
換するとともに、量子化回路１０６で量子化する。この
量子化されたデータ１０７は、図５に示される番号順に
可変長符号化回路１０８でジグザグ・スキャンにより順
番を周波数成分の低域から高域に向かって順に並べ換え
られる。

【００１９】更に、連続するゼロの長さ（ランレング
ス）とそれに続くゼロでない有意係数とを組み合わせて
それらの発生頻度に合わせたコードを割り当てる、ラン
レングス・ハフマン符号化を行う。

【００２０】ここで、量子化回路１０６の量子化テーブ
ルは、符号量制御ブロック単位ごとに切り換えられる。
すなわち、符号量制御ブロック単位ごとにバッファ１０
９に蓄積された可変長符号化後の符号化データ量を、符
号量計算回路１１４で算出し、適当な量子化テーブルを
選択することにより、発生符号量を抑えるようにしてい
る。

【００２１】しかし、最も発生符号量を抑えることがで
きる量子化テーブルを用いても、伝送や記録などのため
のフォーマット化を行う際に、フォーマットで定義され
た符号量まで発生符号量を抑えることができずにオーバ
ーフローを起こしてしまう場合がある。

【００２２】このとき、本発明のポイントである符号量
制御回路１１１を用いてオーバーフロー分のデータを削
除することで、画像を復元したときにブロック歪などの
画質劣化が生じないようにして発生符号量を抑えるよう
にしている。これにより、元の画像に近いものを再現す
ることができる。以下で、図２を用いてこの方法の説明
をする。

【００２３】図２は、符号量制御回路１１１の詳細な構
成を示すブロック図である。図２において、バッファ１
０９に蓄積された符号量制御ブロック内の符号化データ
１１０を、符号化データ探索回路２０１において図４に
示されたように各ブロックごとから１符号語ずつ順次符
号を読み出す。

【００２４】図４は、横軸が各ブロック内で図５の順序
で低域から高域に向かって配列を置き換えた係数の順番
であり、縦軸が各周波数成分を表す直交変換係数の大き
さを示している。また、この図４は、１個の符号量制御
ブロックが、輝度信号成分を表す４個の直交変換ブロッ
クＹ₁ 〜Ｙ₄ 、色差成分を表す２個の直交変換ブロック
Ｐ_r 、Ｐ_b の合計６個の直交変換ブロックによって構成
されている例を示している。

【００２５】上記符号を読み出す順序は、各ブロック内
の低域から高域に向かって配列されてランレングス・ハ
フマン符号化された各符号化データを、各ブロックから
順に一つずつ同じ周波数成分同士を読み出す。

【００２６】符号化データは、ゼロのランレングスと有
意係数とを組み合わせたものなので、符号の読み出しは
有意係数の存在する成分の場所のみにする。これを低域
から順に図４の例に示されているような丸付き番号の順
序で行う。

【００２７】このとき、符号量を削減する際に、人間の
視覚特性を考慮した重み付けを行うために、視覚に影響
を与えやすい輝度信号成分を表すＹ₁ 〜Ｙ₄ ブロックの
周波数成分を２種類読み出す間に、視覚に影響を与えに
くい色差成分を表すＰ_r 〜Ｐ_b ブロックの周波数成分を
１種類読み出すようにする。

【００２８】ここで、読み出す各信号成分間の割合が、
符号量制御における各信号成分の重み付けとなる。この
実施例では、輝度信号Ｙ：色差信号Ｐ_r ：色差信号Ｐ_b
の割合が２：１：１となっているが、４：２：１という
ように、色差信号Ｐ_r 、Ｐ_b間で重み付けを行うのもよ
い。

【００２９】このようにして、順次読み出している符号
化データ２０２を、ＲＯＭテーブル２０３を用いて符号
量のデータに置き換える。この符号量のデータを加算器
２０４、遅延器２０６を用いて順次加算していく。この
累算されている総符号量２０５が、比較器２０７におい
てフォーマットで定義されている符号量に適合した閾値
ｔｈと比較され、上記閾値ｔｈに達したとき、比較器２
０７から制御信号２０８を発生させる。

【００３０】この制御信号２０８に応じて、それまで遅
延器２１２を介してバッファ２１６に送られていた符号
化データ２０２は、オーバーフローする直前のデータ
（図４では７６番目のデータ）で、スイッチ２１１によ
って打ち切られ、ＥＯＢコード付加回路２１４によって
ＥＯＢコードが付加された後、ゼロデータを詰める回路
２１５によって空白となる領域にゼロが詰められる。ま
た、制御信号２０８がリセット回路２１０に与えられる
と加算器２０４による累算がリセットされる。

【００３１】この方法を用いると、図３に示すように、
符号量制御ブロック内の各ブロックの周波数成分を表す
符号化データのオーバーフロー分のうちの、人間の視覚
に影響を与えにくい高域分を削除することで、符号量を
フォーマットの容量内に抑えることができる。

【００３２】更に、総符号量を計算する際に、人間の視
覚に影響を及ぼしやすい輝度成分を表す符号化データ
を、色差成分を表す符号化データよりも高域の周波数成
分まで読み出しているので、視覚特性に適した符号量制
御を行うことができる。しかも、各直交変換ブロック内
のデータのほぼ同じ周波数成分を削除することができ
る。そして、符号量制御された符号化データ１１２は、
フォーマッタ１１３において伝送や記録などのためのフ
ォーマットに適合した配列に置き換えられる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による画像
符号化装置を用いて符号量制御を行った場合には、オー
バーフロー分で削除される高域の周波数成分を表す符号
化データを、符号量制御ブロック内では各ブロック間で
ほぼ均一にすることができるとともに、人間の視覚特性
に適した高域周波数成分の削減を行うことができる。し
たがって、符号化データを復号した後の画像にブロック
歪などの画質劣化が発生するのを低減することができ、
伝送あるいは記録された後の画像を復元したときに元の
画像に近いものを再現できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す画像符号化装置のブロ
ック図である。

【図２】図１中の符号量制御回路の一例を表すブロック
図である。

【図３】図１の画像符号化装置で符号量制御を行ったと
きに削除される高域側のデータを表す図である。

【図４】本発明で符号量制御を行うために、符号量制御
ブロック内で符号化データの配列を置き換える順序を説
明した図である。

【図５】直交変換ブロック内で周波数成分を低域側より
高域側に向かって配列するときのジグザグ・スキャンの
一例を示した図である。

【図６】従来技術の一例を示す画像符号化装置のブロッ
ク図である。

【図７】従来の方法で符号量制御を行ったときに削除さ
れる高域側のデータを表す図である。

【符号の説明】

１０２ ブロック化回路 １０４ 直交変換回路 １０８ 可変長符号化回路 １０９ バッファ １１１ 符号量制御回路 １１２ 符号量制御された符号化データ １１３ フォーマッタ １１４ 符号量計算回路 １１５ 量子化テーブル制御信号 ２０１ 符号化データ探索回路 ２０２ 符号量制御ブロック内で配列を換えたデータ列 ２０３ 符号量読み出しメモリ ２０４ 加算器 ２０５ 累算された符号量データ ２０６、２１２ 遅延器 ２０７ 比較器 ２０８ 符号量制御データ ２１３ 周波数成分ごとに配列を置き換えた符号量制御
ブロック内の各符号化データ ２１４ ＥＯＢコードを付加する回路 ２１５ ゼロデータを詰める回路 ２１６ 周波数成分ごとに配列を置き換えた符号量制御
ブロック内の符号化データを蓄えるバッファ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 標本化された画像情報をＭ×Ｎ（Ｍ、Ｎ
   は自然数）画素の２次元のブロックに分割し、上記２次
   元のブロック毎に直交変換を施した周波数成分を表す変
   換係数を符号化する画像符号化装置において、 上記２次元のブロックが１個以上からなる符号量制御ブ
   ロック内で完結する１次元化処理を施し、上記符号量制
   御ブロック内の符号量を算出する符号量算出手段と、 上記符号量制御ブロック毎にオーバーフローした符号量
   分の符号を削除する符号量削減手段とを具備し、 上記符号量削減手段は上記オーバーフローした符号量分
   の符号を削除する際に、標本化された画像の信号成分の
   種別ごとに削除する周波数領域を変えることで、各信号
   成分間で重み付けを行うことを特徴とする画像符号化装
   置。