JPH09102956A - 情報信号符号化装置、符号化方法、並びに情報信号復号方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 予測符号化で発生した残差信号を量子化して
伝送する時に、付加情報の伝送を省略することによっ
て、伝送データ量をより低減する。 【解決手段】 入力ディジタル情報信号を予測符号化す
ることにより発生した残差信号がブロック化される。各
ブロックの最大値ＭＡＸ、最小値ＭＩＮが検出され、ま
た、量子化ステップΔが計算される。オフセット検出回
路５によって、０を含む量子化コードを指示するゼロ位
置フラグＺＲと、０の値と復元代表値の０とのずれを指
示するオフセットoff が検出される。クラス分類適応予
測回路１２ａ、１２ｂは、ＺＲとΔを予測し、例外処理
を除いて、これらの情報が伝送されず、また、これらの
予測値ＺＲ’、Δを使用して、オフセットoff により修
正された残差信号が量子化回路１０で量子化される。量
子化出力ｑが伝送され、例外処理を除いて、Δ、ＺＲの
伝送が省略される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばディジタ
ルオーディオ信号、ディジタル画像信号等のディジタル
情報信号の発生データ量を低減するようにした情報信号
符号化装置、符号化方法、および情報信号復号方法に関
し、特に、ディジタル情報信号を量子化し、量子化情報
とともに付加情報を伝送するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタルオーディオ信号、ディジタル
画像信号等の伝送情報量を低減するために、予測符号化
が知られている。例えば１次元ＤＰＣＭは、時間または
空間方向において、入力サンプル値と予測値との差分
（残差）を形成し、２次元ＤＰＣＭは、空間方向におい
て入力サンプル値と予測値との残差を形成する。ディジ
タル情報信号は、時間方向、空間方向の相関を有してい
るので、残差信号のレベルがサンプル値よりも小さいも
のとなる。従って、残差信号を元の量子化ビット数より
少ないビット数により再量子化することが可能で、それ
によって、情報量を圧縮できる。

【０００３】残差信号を対象とする量子化装置として
は、０付近の量子化ステップ幅を細かくし、レベルが大
きいほど、量子化ステップ幅を粗くする非線形量子化装
置が周知である。この非線形量子化を含めて従来の量子
化装置は、発生しうる残差信号の全てのレベルを量子化
対象としている。例えばディジタル画像信号の１サンプ
ル（１画素）が８ビットに量子化されている場合、残差
信号としては、（−２５５〜＋２５５）の値が存在しう
る。従来の量子化装置は、この全範囲を量子化の対象と
している。

【０００４】従来の量子化装置は、発生しうる残差信号
の全範囲を量子化の対象とするので、量子化ビット数を
少なくした場合には、量子化精度が低下し、量子化ビッ
ト数を多くすると発生データ量が多くなる問題があっ
た。その結果、復号した時に、充分な品質のオーディオ
信号、画像信号が得られない問題があった。

【０００５】この問題を解決するために、本願出願人
は、残差信号をブロック化することにより残差信号のレ
ベルの分布を集中させ、より少ない量子化ビット数によ
って再量子化することを可能とする量子化方法を提案し
ている。この方法では、再量子化時の量子化ステップΔ
と、残差信号の０の値が含まれるコード信号を示すゼロ
位置フラグＺＲとを伝送する必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】予測符号化によるデー
タ量の削減と、再量子化によるデータ量の削減の結果、
復号信号の品質の低下を招くことなく、伝送データ量の
大幅な削減を達成することができる。しかしながら、量
子化ステップΔおよびゼロ位置フラグＺＲをブロック毎
に伝送することは、データ量の削減を阻害する。

【０００７】従って、この発明の目的は、これらの付加
情報のデータ量の削減を図ることによって、さらに、量
子化出力のデータ量の削減が可能な情報信号符号化装
置、符号化方法、並びに復号方法を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、入力
ディジタル情報信号を発生データ量を少なくするように
符号化する情報信号符号化装置において、入力ディジタ
ル情報信号のサンプル値同士の残差信号を生成する手段
と、残差信号をブロック化する手段と、ブロック毎に、
最大値および最小値を検出し、最大値および最小値から
量子化ステップと、量子化出力中の０が含まれるコード
示すゼロ位置フラグを生成する手段と、量子化ステップ
の予測値およびゼロ位置フラグの予測値を生成する予測
手段と、ブロック化された残差信号を量子化ステップお
よびゼロ位置フラグの予測値を使用して再量子化する量
子化手段と、量子化出力を伝送する伝送手段とからなる
ことを特徴とする情報信号符号化装置である。

【０００９】請求項５の発明は、入力ディジタル情報信
号を発生データ量を少なくするように符号化する情報信
号符号化方法において、入力ディジタル情報信号のサン
プル値同士の残差信号を生成するステップと、残差信号
をブロック化するステップと、ブロック毎に、最大値お
よび最小値を検出し、最大値および最小値から量子化ス
テップと、量子化出力中の０が含まれるコード示すゼロ
位置フラグを生成するステップと、量子化ステップの予
測値およびゼロ位置フラグの予測値を生成する予測のス
テップと、ブロック化された残差信号を量子化ステップ
およびゼロ位置フラグの予測値を使用して再量子化する
量子化のステップと、量子化出力を伝送するステップと
からなることを特徴とする情報信号符号化方法である。

【００１０】請求項６の発明は、入力ディジタル情報信
号から少なくとも第１および第２の階層データを形成
し、第１および第２の階層データを符号化して伝送する
ようにした情報信号符号化装置において、第１の階層デ
ータより解像度がより低い第２の階層データを形成する
手段と、第２の階層データから第１の階層データを予測
する手段と、予測されたデータと第１の階層データとの
残差信号を形成する手段と、残差信号をブロック化する
手段と、ブロック毎に、最大値および最小値を検出し、
最大値および最小値から量子化ステップと、量子化出力
中の０が含まれるコード示すゼロ位置フラグを生成する
手段と、量子化ステップの予測値およびゼロ位置フラグ
の予測値を生成する予測手段と、ブロック化された残差
信号を量子化ステップおよびゼロ位置フラグの予測値を
使用して再量子化する量子化手段と、量子化出力を伝送
する伝送手段とからなることを特徴とする情報信号符号
化装置である。

【００１１】請求項７の発明は、入力ディジタル情報信
号から少なくとも第１および第２の階層データを形成
し、第１および第２の階層データを符号化して伝送する
ようにした情報信号符号化方法において、第１の階層デ
ータより解像度がより低い第２の階層データを形成する
ステップと、第２の階層データから第１の階層データを
予測するステップと、予測されたデータと第１の階層デ
ータとの残差信号を形成するステップと、残差信号をブ
ロック化するステップと、ブロック毎に、最大値および
最小値を検出し、最大値および最小値から量子化ステッ
プと、量子化出力中の０が含まれるコード示すゼロ位置
フラグを生成するステップと、量子化ステップの予測値
およびゼロ位置フラグの予測値を生成する予測のステッ
プと、ブロック化された残差信号を量子化ステップおよ
びゼロ位置フラグの予測値を使用して再量子化する量子
化のステップと、量子化出力を伝送するステップとから
なることを特徴とする情報信号符号化方法である。

【００１２】請求項８の発明は、子化出力中の０が含ま
れるゼロ位置フラグと、量子化ステップとにより量子化
されたデータを復号する情報信号復号方法において、ゼ
ロ位置フラグおよび量子化ステップを予測する予測のス
テップと、ゼロ位置フラグおよび量子化ステップの予測
値により量子化出力を代表値へ変換する逆量子化のステ
ップと、逆量子化された残差信号をブロック分解し、元
の順序へ変換するステップとからなることを特徴とする
情報信号復号方法である。

【００１３】この発明では、量子化で使用したゼロ位置
フラグＺＲおよび量子化ステップΔを本質的に伝送する
必要がない。従って、伝送データ量を一層削減すること
ができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施例につい
て図面を参照して説明する。この一実施例では、ビデオ
信号が所定のサンプリング周波数でサンプリングされ、
各サンプルが所定の量子化ビット数へ変換されたディジ
タル画像信号に対して、この発明が適用される。図１
は、この発明の一実施例のシステムの構成を全体的に示
す。

【００１５】図１において、１２１で示す入力端子にデ
ィジタルビデオ信号が供給される。入力信号が減算器１
２３に供給され、減算器１２３の出力（残差信号）がブ
ロック化回路１２４および予測器１２２に供給され、予
測器１２２で生成された予測信号が減算器１２３に供給
される。減算器１２３は、入力信号から予測信号を減算
し、予測残差を発生する。この残差信号がブロック化回
路１２４に供給され、ラスター走査の順序からブロック
の順序のデータへ変換される。ブロック化された残差信
号が符号化ユニット１２５に供給される。符号化ユニッ
ト１２５は、後述するように、ブロック化された残差信
号をより少ないビット数でもって再量子化するととも
に、再量子化に使用した量子化ステップΔおよびゼロ位
置フラグＺＲのデータ量をクラス分類適応予測を導入す
ることにより削減する。

【００１６】符号化ユニット１２５の符号化出力がエラ
ー訂正符号エンコーダ１２６に供給され、エラー訂正符
号の冗長コードが付加される。エラー訂正符号エンコー
ダ１２６の出力が変調部１２７に供給される。変調部１
２７は、記録、伝送等に適した形態にディジタル信号を
変調する。変調部１２７からの出力信号が記録ユニット
１２８に供給され、記録ユニット１２８によって記録信
号が情報信号記録媒体１２９に記録される。また、伝送
路１３０を介してデータを伝送することも可能で、その
場合では、記録ユニット１２８の代わりに伝送ユニット
が使用される。量子化モードを指示するモード信号も符
号化残差信号とともに、記録、あるいは伝送される。情
報信号記録媒体１２９は、磁気、光磁気、相変化等を利
用したディスク状、あるいはテープ状の記録媒体であ
る。半導体メモリも一種の記録媒体である。

【００１７】記録媒体１２９からデータを再生ユニット
１３１が再生し、または伝送路１３０を介して伝送され
たデータが受信される。再生ユニット１３１により再生
されたデータが復調部１３２により復調され、復調出力
がエラー訂正符号のデコーダ１３３に供給される。この
デコーダ１３３は、冗長コードを利用してエラーを訂正
し、また、訂正できないで残ったエラーを目立たないよ
うに修整する。

【００１８】エラー訂正デコーダ１３３の出力が復号化
ユニット１３４に供給される。復号化ユニット１３４
は、後述するように、符号化ユニット１２５と逆に量子
化出力を代表値（量子化復元値）に変換する、逆量子化
の処理を行う。復号化ユニット１３４は、伝送が省略さ
れた量子化ステップ幅Δおよびゼロ位置フラグＺＲをク
ラス分類適応予測によって復元し、そして、逆量子化の
処理を行う。復号化ユニット１３４から復号された残差
信号が発生する。この復号残差信号がブロック分解回路
１３５に供給される。ブロック分解回路１３５では、ブ
ロック構造がラスター走査の順序に戻される。

【００１９】復号残差信号が加算回路１３６に供給され
る。加算回路１３６により復号画像信号が形成され、出
力端子１３７に取り出される。また、この復号画像信号
が予測器１３８に供給され、予測信号が生成される。予
測信号が加算回路１３６に供給される。

【００２０】図２は、符号化ユニット１２５の一例を示
す。ブロック化回路１２４からのブロック化された残差
信号が入力端子１に供給される。図３は、残差信号の形
成を概略的に示すものである。図３における一つの矩形
の領域が１つの画素と対応している。ａ〜ｈのそれぞれ
は、局部復号された画素値を示し、Ａ〜Ｐは、符号化さ
れる前の画素値を示す。画素値Ａに対しての予測値Ａ’
は、近傍の局部復号画素値を使用して予測器１２２によ
り生成される。例えば予測値Ａ’は、Ａ’＝４ｃ−３
（ｂ−ｆ）、Ａ’＝ｆ＋ｃ−ｂ等の予測式に従って形成
される。画素値Ｂ、Ｃ、・・・に対する予測値も同様の
予測式によって計算される。一般式で表すと、予測値
は、（αａ＋βｂ＋γｆ、但し、α、β、γは定数）に
より生成される。

【００２１】減算器１２３では、画素値（例えばＡ）か
ら予測値（例えばＡ’）が減算され、残差信号Δａが生
成される。同様に、残差信号Δｂ、Δｃ、・・・が生成
される。ブロック化回路１２４では、生成された残差信
号がブロック構造に変換される。例えばブロック化回路
１２４によって、図３Ａの太線の枠で示すように、（４
×４）のブロックと対応する残差信号Δａ〜Δｐのブロ
ックのデータが形成される。なお、ディジタルオーディ
オ信号を扱う場合には、時間方向の予測値が形成され、
１次元の残差信号のブロックが形成される。

【００２２】残差信号のレベル範囲は、ブロック化する
ことによって、集中度を高めることが可能である。１画
素が８ビットのデータの場合では、１画面の全体の残差
信号の発生度数の分布は、０を中心として（−２５５〜
＋２５５）の範囲のものであり、残差が０の度数が最大
となる。しかしながら、ブロックに分割した場合には、
残差の度数分布がもとの分布に比してより集中したもの
となる。

【００２３】これは、１画面と比較して小空間のブロッ
ク内の残差は、大きな値となるものが確率的に少なく、
また、ブロック内では残差の相関が強いことに因る。従
って、ブロック化された残差信号を元の量子化ビット数
より少ないビット数でもって再量子化することができ
る。また、ブロック化された残差信号の分布において、
必ずしも０の値の度数が最大とならない。例えば、ブロ
ック内で輝度のレベルが例えば対角線方向に除々に変化
する場合等では、０の値の度数が最大とならない分布が
生じる。なお、残差信号の分布の集中度を高める方法
は、ブロック化が一例であって、これ以外の方法も可能
である。

【００２４】図２に戻って、符号化ユニット１２５につ
いて説明する。入力端子１からの残差信号が最大値検出
回路２、最小値検出回路３、遅延回路４に供給される。
最大値検出回路２では、ブロック毎の最大値ＭＡＸが検
出され、最小値検出回路３では、ブロック毎の最小値Ｍ
ＩＮが検出される。検出された最大値ＭＡＸおよび最小
値ＭＩＮがオフセット検出回路５および減算回路７へ供
給される。なお、入力残差信号と同期したタイミング生
成器６が設けられ、タイミング生成器６によって、残差
信号のブロック位置と対応したタイミング信号が生成さ
れる。

【００２５】減算回路７では、ＤＲ＝ＭＡＸ−ＭＩＮの
演算によって、ダイナミックレンジＤＲが求められる。
ダイナミックレンジＤＲが量子化ステップ計算回路８に
供給される。この回路８によって、（Δ＝ＤＲ／２ⁿ ）
により量子化ステップΔが計算される。

【００２６】オフセット検出回路５では、後述するよう
に、ブロック化された残差信号、最大値ＭＡＸおよび最
小値ＭＩＮが供給され、そのブロックが０の残差信号を
含む場合、最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮに応じた複数の
量子化復元値の中から最も０に近い量子化復元値が０と
なるように、データを補正する値、すなわち、オフセッ
トoff が算出され、また、０の値を含む量子化コードを
指示するゼロ位置フラグＺＲが検出される。算出された
オフセットoff は、オフセット検出回路５から減算回路
９に供給される。

【００２７】減算回路９には、遅延時間補償用の遅延回
路４から残差信号が供給される。減算回路９において、
残差信号からオフセットoff が減算される。減算回路９
からの修正された残差信号が量子化回路１０に供給され
る。量子化回路１０では、量子化ステップによって、修
正残差信号が再量子化され、量子化出力ｑが量子化回路
１０から発生する。

【００２８】ここで、オフセットoff によりなされるデ
ータの修正について概略的に図４を参照して説明する。
上述したように予測符号化により発生し、ブロック化さ
れた残差信号は、図４Ａに示すように、そのブロックに
よってさまざまな偏りを持っている。図４Ａにおいて、
ａで示す残差信号は、負側に偏っており、ｂで示す残差
信号は、最大度数が０の値と一致したものであり、ｃで
示す残差信号は、正側に偏っている。図４Ｂは、あるブ
ロックの残差信号の度数分布を示している。残差信号を
量子化する場合では、例えばＭＡＸおよびＭＩＮの間が
５等分され、その範囲に属する残差信号に同一のコード
が割り当てられる。そのコードは、復元されると、範囲
の中央の代表値（矢印で示す）へ変換される。一般的に
は、コードのビット数がｎの場合、２ⁿ の個数の範囲に
ＭＡＸおよびＭＩＮの間が分割される。

【００２９】この図４Ｂから分かるように、一般的に残
差信号の実際の０の値と量子化復元値の０の値とにずれ
が生じる。残差信号の０の値を０に復元することは、原
信号を復元するために重要である。若し、残差信号の０
の値が０に復元されない場合、その誤差が蓄積され、大
きな画質劣化の原因となる。好ましくは、予測誤差の累
積を防止するために、周期的にリフレッシュ用の原デー
タを伝送するようになされる。

【００３０】この一実施例では、量子化復元値で最も０
に近い値と、実際の０の値の誤差を算出し、その値をオ
フセットoff として、減算回路９において、残差信号か
ら減算する。この結果、図４Ｂの残差信号が図４Ｃに示
すように補正されることになり、残差信号の０が量子化
復元値においても０で表現することが可能となる。ま
た、この発明では、伝送データ量を削減するために、ダ
イナミックレンジ情報（ＤＲ、ＭＩＮ、ＭＡＸ等）を伝
送しない。そのため、量子化ステップΔと、量子化出力
のどこに０の値が含まれるかを示すゼロ位置フラグＺＲ
が必要とされる。さらに、この発明では、後述のよう
に、量子化ステップΔおよびゼロ位置フラグＺＲの伝送
も省略するものである。

【００３１】各ブロックのオフセットoff およびゼロ位
置フラグＺＲを発生する、オフセット検出回路５の一例
を図５に示す。減算器２１に対してブロックの最大値Ｍ
ＡＸおよび最小値ＭＩＮが供給され、ＭＡＸ−ＭＩＮの
減算によって、ブロックのダイナミックレンジＤＲが算
出される。ダイナミックレンジＤＲがゼロ位置検出回路
２２、コード検出回路２３および演算回路２５に供給さ
れる。ゼロ位置検出回路２２から出力端子２４にゼロ位
置フラグＺＲが取り出され、演算回路２５から出力端子
２６にオフセットoff が取り出される。

【００３２】オフセット検出回路５のゼロ位置検出回路
２２は、再量子化のビット数ｎとダイナミックレンジＤ
Ｒと最小値ＭＩＮとから、下記の式（１）に基づいて、
ゼロ位置フラグＺＲを発生する。 ＺＲ ＝〔−ＭＩＮ×（２ⁿ ／ＤＲ〕 ＝〔−ＭＩＮ／Δ〕 （１） 〔 〕は、括弧内の値の整数化することを意味する。

【００３３】オフセット検出回路５のコード検出回路２
３は、再量子化のビット数ｎとダイナミックレンジＤＲ
と最小値ＭＩＮとから、下記の式に基づいて、コードco
deを発生する。 code ＝〔−ＭＩＮ×（２ⁿ ／ＤＲ〕 ＝〔−ＭＩＮ／Δ〕 〔 〕は、括弧内の値の整数化することを意味する。

【００３４】演算回路２５は、ダイナミックレンジＤＲ
と最小値ＭＩＮとcodeとから、下記の式に基づいて、オ
フセットoff を発生する。 off ＝ＭＩＮ＋code×ＤＲ／２ⁿ ＋ＤＲ／２ⁿ⁺¹ ＝ＭＩＮ＋code×Δ＋Δ／２ （２）

【００３５】この発明の一実施例の量子化処理につい
て、図６を参照してより詳細に説明する。図６Ａは、あ
るブロックの残差信号のレベル範囲を具体的に示す。す
なわち、（ＭＩＮ＝−５、ＭＡＸ＝＋３５、ＤＲ＝４
０）であり、再量子化のビット数ｎが２とされ、従っ
て、Δ＝４０／２² ＝１０である。このブロックの残差
信号が４個のレベル範囲の何れに含まれるかによって、
（００）（０１）（１０）（１１）のコードｑに変換さ
れる。ゼロ位置フラグＺＲは、残差信号の０が含まれる
コード（００）、またはこのコードを示すものである。
各コードと対応する復元値は、各レベル範囲の中央の値
（０、＋１０、＋２０、＋３０）である。

【００３６】量子化は、量子化ステップによって残差信
号を除算し、商を整数化する処理である。しかしなが
ら、残差信号のレベル値を除算したのみでは、ブロック
の残差信号の相対的値（量子化出力）が決定できない。
そのために、基準位置を示すものとして、ゼロ位置フラ
グＺＲが必要とされる。さらに、図６Ａに示すものと異
なり、ブロック化された残差信号のレベル範囲が０を跨
がない場合もありうる。残差信号の最小値ＭＩＮが０よ
り大きい場合、残差信号の最大値ＭＡＸが０より小さい
場合がそうである。これらの場合では、０の値の残差信
号が存在するものとみなして、ゼロ位置フラグＺＲを生
成する。

【００３７】図６Ａに示される残差信号は、残差信号の
０の値が量子化復元値の０と一致する。すなわち、off
＝０の例である。図６Ａのように量子化されたデータを
伝送する時に、ゼロ位置フラグＺＲと量子化ステップΔ
とコードｑとを伝送すれば良い。復号側では、コードｑ
に量子化ステップΔを乗算し、ゼロ位置フラグＺＲで示
されるコードの復元値を０とする、逆量子化がなされ
る。

【００３８】図６Ｂは、ブロックの残差信号の他の具体
的例である。オフセットoff による残差信号の修正を行
わないとすると、逆量子化によって、残差信号の−３の
値が復元値０とされる。オフセットoff による修正を行
うことによって、図６Ｃに示すように、残差信号の０の
値を量子化復元値の０と一致させることができる。

【００３９】上述した量子化の場合では、量子化ステッ
プΔおよびゼロ位置フラグＺＲを伝送する必要がある。
この発明の一実施例は、これらの付加情報のデータ量を
より削減するものである。すなわち、伝送データ量を削
減するために、例外処理を除くと、これらの付加情報を
伝送しない。例外処理は、ブロックが画面の周辺部に位
置するために、予測に必要な周辺のブロックの付加情報
が存在しない場合になされる。例外処理では、生成され
た量子化ステップΔおよびゼロ位置フラグＺＲを伝送す
る。

【００４０】図２に戻って説明すると、量子化回路１０
では、オフセットoff により修正された残差信号が量子
化ステップΔにより再量子化され、量子化出力ｑが生成
される。この場合に使用する量子化ステップおよびゼロ
位置フラグは、スイッチング回路１３ａ、１３ｂを介し
て供給される。スイッチング回路１３ａは、オフセット
検出回路５において検出されたゼロ位置フラグＺＲと、
クラス分類適応予測回路１２ａにより予測された予測値
ＺＲ’とを選択する。スイッチング回路１３ｂは、量子
化ステップ計算回路８において計算された量子化ステッ
プΔと、クラス分類適応予測回路１２ｂにより予測され
た予測値Δ’とを選択する。

【００４１】スイッチング回路１３ａの出力は、クラス
分類適応予測回路１２ａにも供給され、スイッチング回
路１３ｂの出力は、クラス分類適応予測１２ｂにも供給
される。さらに、オフセット検出回路５からのゼロ位置
フラグＺＲがゲート回路１４ａを介してフレーミング回
路１５に供給される。量子化ステップ計算回路８の出力
Δがゲート回路１４ｂを介してフレーミング回路１５に
供給される。フレーミング回路１５には、量子化回路１
０の出力ｑも供給される。フレーミング回路９の出力端
子１０には、これらの入力データが所定のフレーム構造
のデータとして出力される。

【００４２】スイッチング回路１３ａ、１３ｂ、ゲート
回路１４ａ、１４ｂは、接続線の表記が省略されている
が、タイミング生成器６からのタイミング信号で制御さ
れる。上述したように、量子化の対象のブロックが画面
の周辺に位置している場合では、予測に必要な周辺のデ
ータが存在しないために、例外処理がなされる。この例
外処理では、スイッチング回路１３ａ、１３ｂが実際の
ゼロ位置フラグＺＲおよび量子化ステップΔを選択し、
また、ゲート回路１４ａ、１４ｂがオンする。例外処理
は、画面の周辺位置でなされるので、タイミング生成器
６からは、この周辺の位置のブロックを指示するタイミ
ング信号が発生し、このタイミング信号によって、スイ
ッチング回路１３ａ、１３ｂ、ゲート回路１４ａ、１４
ｂが制御される。このように、この発明の一実施例で
は、例外処理では、付加情報（ＺＲ、Δ）を伝送し、通
常処理では、付加情報の伝送を省略することができる。

【００４３】クラス分類適応予測回路１２ａは、スイッ
チング回路１３ａからのゼロ位置フラグを使用して予測
値ＺＲ’を推定する。クラス分類適応予測回路１２ａ
は、クラス毎に予め学習により求められている予測係数
ｘ1 、ｘ2 、ｘ3 が記憶されているメモリを有し、供給
されたゼロ位置フラグの周辺のゼロ位置フラグのパター
ンからクラスを決定し、そのクラスに応じて予測係数ｘ
1 、ｘ2 、ｘ3 を読み出す。そして、その読み出された
予測係数とすでに供給されているゼロ位置フラグＺＲと
を用いて、ゼロ位置フラグＺＲの予測値ＺＲ´を推定す
る。

【００４４】例えば、図８Ａの太線で囲まれたブロック
のゼロ位置フラグＺＲに対応するゼロ位置フラグの予測
値ＺＲ´を推定する時、その推定対象ブロックに対し
て、垂直方向における１ブロック上に存在するブロッ
ク、垂直方向における１ブロック上でかつ水平方向にお
ける１ブロック前に存在するブロック（つまり、左斜め
上方向に存在するブロック）および水平方向における１
ブロック前に存在するブロックのゼロ位置フラグＺＲ1
、ＺＲ2 およびＺＲ3 が使用される。図８は、簡単の
ため、１画面が（４×６＝２４）ブロックで構成される
例を示している。これらの周辺のゼロ位置フラグＺＲ
１、ＺＲ２およびＺＲ３のパターンに基づいてクラスが
決定され、そのクラスに対応する予め学習により求めら
れている予測係数ｘ1 、ｘ2 、ｘ3 がメモリから読み出
される。そして、次の式（３）を用いて、ゼロ位置フラ
グの予測値ＺＲ´が算出される。

【００４５】 ＺＲ´＝ｘ1 ×ＺＲ1 ＋ｘ2 ×ＺＲ2 ＋ｘ3 ×ＺＲ3 （３）

【００４６】また、クラス分類適応予測回路１２ｂは、
クラス毎に予め学習により求められている予測係数ｙ1
、ｙ2 、ｙ3 とが記憶されているメモリを有し、周辺
の量子化ステップのパターンからクラスを決定し、その
クラスに応じて予測係数ｙ1 、ｙ2 、ｙ3 を読み出す。
そして、その読み出された予測係数と周辺の量子化ステ
ップから量子化ステップの予測値Δ´を推定する。

【００４７】例えば、図８Ｂの太線で囲まれたブロック
の量子化ステップΔに対応する量子化ステップの予測値
Δ´を推定する時、その推定対象ブロックに対して、垂
直方向における１ブロック上に存在するブロック、垂直
方向における１ブロック上でかつ水平方向における１ブ
ロック前に存在するブロック（つまり、左斜め上方向に
存在するブロック）および水平方向における１ブロック
前に存在するブロックの量子化ステップΔ１、Δ２およ
びΔ３が使用される。そして、供給された量子化ステッ
プΔの周辺の量子化ステップΔ１、Δ２およびΔ３のパ
ターンに基づいてクラスが決定され、そのクラスに対応
する予め学習により求められている予測係数ｙ1 、ｙ2
、ｙ3 がメモリから読み出される。そして、次の式
（４）を用いて、量子化ステップの予測値Δ´が算出さ
れる。

【００４８】 Δ´＝ｙ1 ×Δ1 ＋ｙ2 ×Δ2 ＋ｙ3 ×Δ3 （４）

【００４９】クラス分類適応予測回路１２ａ、１２ｂ
は、上述したように、予測対象ブロックの周辺のブロッ
クのゼロ位置フラグおよび量子化ステップを使用するの
で、図８Ｃにおいて斜線で示すように、予測対象ブロッ
クが画面の周辺部に位置する時では、例外処理が必要と
される。これらの周辺のブロックでは、前述のように、
実際に求められたゼロ位置フラグＺＲおよび量子化ステ
ップΔが使用される。なお、予測のためにＺＲ４（図８
Ａ）、Δ４（図８Ｂ）で示す値を使用しても良い。この
場合では、例外処理が必要とされるブロック数がより増
加する。

【００５０】さらに、図７を用いて、クラス分類適応予
測回路１２ａの構成について詳細に説明する。入力端子
３１からクラス分類適応予測回路１２ａに供給されたゼ
ロ位置フラグは、周辺コード値形成部３２に供給され
る。周辺コード値形成部３２は、図８Ａに示されるよう
に、予測対象ブロックの周辺に存在する３つのゼロ位置
フラグＺＲ１、ＺＲ２およびＺＲ３をクラス分類部３３
に供給する。

【００５１】クラス分類部３３は、３つのゼロ位置フラ
グＺＲ１、ＺＲ２およびＺＲ３のパターンを検出し、そ
のパターンに対応するクラスコードを予測係数メモリ３
４に供給する。クラス分類部３３は、１ビットＡＤＲＣ
等で構成されており、その場合は、３ビットのクラスコ
ードを出力する。予測係数メモリ３４には、予め学習に
より求められたクラス毎の予測係数が記憶されており、
予測係数メモリ３４は、クラスコードをアドレス信号と
して、そのアドレス信号に対応する予測係数ｘ1 、ｘ2
、ｘ3 を予測演算部３６に供給する。また、予測演算
部３６には、遅延部３５を介して３つのゼロ位置フラグ
ＺＲ１、ＺＲ２およびＺＲ３が供給される。予測演算部
３５は、予測係数ｘ1 、ｘ2 、ｘ3 および３つのゼロ位
置フラグＺＲ１、ＺＲ２およびＺＲ３を用いて、ゼロ位
置フラグＺＲの予測値ＺＲ´を算出する。

【００５２】生成された予測値ＺＲ´は、図２に示され
るように、スイッチング回路１３ａに供給される。例外
処理では、周辺に必要とするゼロ位置フラグが存在しな
いので、スイッチング回路１３ａがオフセット検出回路
５からのゼロ位置フラグＺＲを選択し、通常処理では、
予測されたゼロ位置フラグＺＲ’を選択する。

【００５３】クラス分類適応予測回路１２ｂは、上述し
たクラス分類適応予測回路１２ａと同様の構成とされ
る。すなわち、周辺の３個の量子化ステップΔ１、Δ
２、Δ３と、予め学習により求められ、メモリに格納さ
れている予測係数ｙ₁ 、ｙ₂ 、ｙ₃ とを使用して量子化
ステップの予測値Δ’を生成する。生成された予測値Δ
´は、図２に示されるように、スイッチング回路１３ｂ
に供給される。例外処理では、周辺に必要とする量子化
ステップが存在しないので、スイッチング回路１３ｂが
量子化ステップ計算回路８からの量子化ステップΔを選
択し、通常処理では、予測された量子化ステップΔ’を
選択する。

【００５４】次に、上述したクラス分類適応予測回路１
２ａ、１２ｂ、４６ａ、４６ｂにおいて用いられる予測
係数について説明する。この予測係数は、予め学習によ
り作成される。ここでは、ゼロ位置フラグに対応するク
ラス毎の予測係数ｘ1 、ｘ2、ｘ3 を生成する際の学習
の手順について説明する。予測係数ｘ1 、ｘ2 、ｘ3
は、最小自乗法により生成される。最小自乗法は、以下
に述べるように適用される。

【００５５】学習時における一般化した例として、Ｘを
入力データ（ＺＲ1 、ＺＲ2 、ＺＲ3 ）、Ｗを予測係数
（ｘ1 、ｘ2 、ｘ3 ）、Ｙを予測値（ＺＲ’）として次
式（５）を考える。 観測方程式； ＸＷ＝Ｙ （５）

【００５６】

【数１】

【００５７】この観測方程式により収集されたデータに
対して最小二乗法を適用する。式（１）の例では、ｎ＝
３で、ｍが学習データ数となる。式（５）および（６）
の観測方程式をもとに、次式（７）の残差方程式を考え
る。

【００５８】

【数２】

【００５９】式（７）の残差方程式から、各予測係数ｗ
i の最確値は、誤差の二乗和を最小にする条件が成り立
つ場合と考えられる。誤差の二乗和は、次の数式で示さ
れる。

【００６０】

【数３】

【００６１】すなわち、次式（８）の条件を考慮すれば
良いわけである。

【００６２】

【数４】

【００６３】式（８）のｉに基づく条件を考え、これを
満たすｗ1 、ｗ2 、‥‥、ｗn を算出すれば良い。そこ
で、残差方程式の式（７）から次式（９）が得られる。

【００６４】

【数５】 式（８）と式（９）により次式（１０）が得られる。

【００６５】

【数６】 そして、式（７）と式（１０）から正規方程式として次
式（１１）が得られる。

【００６６】

【数７】

【００６７】式（１１）の正規方程式は、未知数の数ｎ
と同じ数の方程式を立てることが可能であるので、各ｗ
i の最確値を求めることができる。そして、掃き出し法
（Gauss-Jordanの消去法）を用いて連立方程式を解く。
したがって、この上述した方法を用いて、予測係数を各
クラス毎に求める。

【００６８】ここで、この最小自乗法を用いた学習をソ
フトウェアで行う一例を図９のフローチャートを用いて
説明する。まず、ステップＳ１の学習データ形成におい
て、予測係数ｗｉを学習するために、既に知られている
画像に対応した学習データが生成される。つまり、ゼロ
位置フラグの予測値ＺＲ´を推定する場合は、学習対象
のゼロ位置フラグＺＲが生成され、量子化ステップの予
測値Δ´を推定する場合は、学習対象の量子化ステップ
Δが生成される。なお、このように学習データを生成す
る際には、１つの画像のみを用いるのではなく、複数の
画像を用いて多数の画像データを生成すれば、より正確
な予測係数を得ることができる。

【００６９】ステップＳ２において、ステップＳ１で生
成した学習データの数が予測係数を得るために必要なだ
け生成されたか否かを判定する。学習データ数が満たな
いと判定された場合にはステップＳ３を実行する。ステ
ップＳ３のクラス決定において、学習データをクラス分
類する。クラス分類は、まず、３個の周辺コード値から
クラスが決定される。３個の周辺コード値は、例えば、
その推定対象ブロックに対応する値に対して、垂直方向
における１ブロック上に存在するブロックに対応する
値、垂直方向における１ブロック上でかつ水平方向にお
ける１ブロック前に存在するブロック（つまり、左斜め
上方向に存在するブロック）に対応する値および水平方
向における１ブロック前に存在するブロックに対応する
値である。つまり、クラス分類適応予測回路１２ａ、４
６ａでは、上述した３個の周辺位置のブロックのＺＲを
使用し、クラス分類適応予測回路１２ｂ、４６ｂでは、
上述した３個の周辺位置のブロックのΔを使用する。

【００７０】次に、ステップＳ４の正規方程式生成にお
いて、各クラス毎に式（１１）に示す正規方程式を生成
する。データ終了の判定のステップ２において、学習対
象データ数の終了が確認されるまで、正規方程式の生成
プロセスが繰り返される。

【００７１】そして、学習対象データ数の終了が確認さ
れた場合、このステップＳ２（データ終了）からステッ
プＳ５の予測係数決定へ制御が移る。ステップＳ５（予
測係数決定）では、多くの学習データより生成された、
クラス毎の式（１１）の正規方程式が解かれる。その連
立方程式の解法として、この一例では、上述した掃き出
し法が用いられる。こうして得られた各クラス毎の予測
係数は、ステップＳ６の予測係数登録において、クラス
別にアドレス分割されたＲＯＭ等の記憶部に登録され
る。このような学習過程により、クラス分類適応予測演
算部の予測係数が生成される。

【００７２】さらに、この発明は、クラス毎に予測係数
が記憶された予測係数メモリを設けるとともに、予測係
数メモリからの予測係数と周辺コード値とを用いて、予
測演算を行う予測演算部を設けて、入力されたコード値
に対応する予測値を出力する場合について述べた。しか
しながら、この発明はこれに限らず、予測係数メモリと
予測演算部に換えて、クラス毎に予測値が記憶された予
測値メモリを設けることも可能である。その場合、予測
値に記憶される予測値は、予め学習により求められてお
り、クラス分類適用予測部の出力値に対応する。

【００７３】このような方法は、例えば、本出願人によ
り特開平５−３２８１８５号公報において提案されてい
る。実際に、このような予測値を求める方法として、加
重平均を用いた学習方法がある。また、他の方法とし
て、正規化による学習方法がある。

【００７４】次に、図１０を参照して、図２中の復号化
ユニット１３４の一例について説明する。エラー訂正デ
コーダ１３３からの再生、あるいは受信データが復号化
ユニット１３４の入力端子１４１に供給される。フレー
ム分解回路１４２によって、残差信号のコードｑと、ゼ
ロ位置フラグＺＲと、量子化ステップΔとが分離され
る。また、タイミング生成器１４３が設けられ、入力デ
ータと同期してブロック位置を指示するタイミング信号
が生成される。符号化ユニット１２５と同様に、タイミ
ング生成器１４３によってスイッチング回路１４７ａ、
１４７ｂを制御するタイミング信号が生成される。

【００７５】分離されたコードｑが逆量子化回路１４４
に供給され、コードｑが逆量子化され、出力端子１４８
に復元された代表値が取り出される。この代表値は、オ
フセットoff により修正されているので、実際の残差信
号の０の値と対応して０となる。逆量子化回路１４４に
対しては、スイッチング回路１４７ａにより選択された
ゼロ位置フラグと、スイッチング回路１４７ｂにより選
択された量子化ステップとが供給される。これらの付加
情報を使用してコードが代表値に変換される。出力端子
１４８に取り出された復号残差信号がブロック分解回路
１３５に供給される（図１参照）。

【００７６】スイッチング回路１４７ａは、通常処理で
は、クラス分類適応予測回路１４６ａからの予測値Ｚ
Ｒ’を選択する。スイッチング回路１４７ｂは、通常処
理では、クラス分類適応予測回路１４６ａからの予測値
Δ’を選択する。クラス分類適応予測回路１４６ａは、
符号化ユニット１２５のクラス分類適応予測回路１２ａ
と同様に、周辺ブロックのゼロ位置フラグを使用して予
測値ＺＲ’を生成する。クラス分類適応予測回路１４６
ｂは、符号化ユニット１２５のクラス分類適応予測回路
１２ｂと同様に、周辺ブロックの量子化ステップを使用
して予測値Δ’を生成する。これらのクラス分類適応予
測回路１４６ａ、１４６ｂについては、説明の重複を避
けるために省略する。

【００７７】次に、この発明を階層符号化に対して適用
した他の実施例について説明する。ここで説明する階層
符号化装置は、階層間で予測を行ない、また、階層間デ
ータに対し単純な算術式を用いることで、符号化対象画
素数の増加を防止することができるものである。

【００７８】図１１を参照してこの階層符号化方法につ
いて説明する。図１１は、一例として第１階層を最下位
階層（原画）とし、第４階層を最上位階層とする４階層
からなる階層間の模式図を示している。例えば、上位階
層データ生成法として、空間的に対応する４画素の下位
階層データの平均値を採用する場合、伝送画素数が増加
しないようにできる。

【００７９】すなわち、上位階層データをＭ、下位階層
画素値をｘ₀ 、ｘ₁ 、ｘ₂ 、ｘ₃ とすると、 Ｍ＝１／４・（ｘ₀ ＋ｘ₁ ＋ｘ₂ ＋ｘ₃ ） によりデータＭが形成される。そして、データＭと、４
個のデータの内の例えばｘ₃ 以外の３個のデータを伝送
する。受信あるいは再生側では、 ｘ₃ ＝４・Ｍ−（ｘ₀ ＋ｘ₁ ＋ｘ₂ ） という単純な算術式により非伝送画素ｘ₃ を容易に復元
することができる。図１１において、斜線の矩形は、非
伝送画素を示している。

【００８０】図１２は、上述した平均化を使用する例え
ば５階層の階層符号化の構成を示す。第１階層が入力画
像の解像度レベルであるとする。この第１階層のブロッ
クサイズは、（１×１）である。第２階層データは、第
１階層データの４画素平均により生成される。この例で
は、第１階層データＸ₁ （０）〜Ｘ₁ （３）の平均値に
より、第２階層データＸ₂ （０）が生成される。Ｘ₂
（０）に隣接する第２階層データＸ₂ （１）〜Ｘ₂
（３）も同様に第１階層データの４画素平均により生成
される。この第２階層のブロックサイズは、（１／２×
１／２）である。

【００８１】さらに、第３階層データは、空間的に対応
する第２階層データの４画素平均により生成される。こ
の第３階層のブロックサイズは、（１／４×１／４）で
ある。また、第４階層のデータも同様に第３階層のデー
タから生成される。この第４階層のブロックサイズは、
（１／８×１／８）である。最後に、最上位階層である
第５階層データＸ₅ （０）が第４階層データＸ₄ （０）
〜Ｘ₄ （３）の平均値により生成される。この第５階層
のブロックサイズは、（１／１６×１／１６）である。

【００８２】上述した符号化対象画素数の増加を防止し
た階層構造データに対し、上位階層データにクラス分類
適応予測を適用することで、下位階層データを予測し、
下位階層データとその予測値との差分（すなわち、残差
信号）を生成することで伝送データ量の削減を図ること
ができる。図１３は、そのような符号化ユニットを示
す。入力端子４１を介して第１階層データｄ０が入力画
像データｄ０として平均化回路４２および減算器４６へ
供給される。第１階層データが元の解像度の画像データ
である。

【００８３】入力画素データｄ０は、平均化回路４２に
おいて、１／４平均処理が実行され、階層データｄ１が
生成される。この階層データｄ１は、図１２に示す第２
階層データに対応する。生成された階層データｄ１は、
平均化回路４３および減算器４７へ供給される。

【００８４】階層データｄ１に対して、平均化回路４３
では、平均化回路４２と同様な処理が施され、階層デー
タｄ２が生成される。この階層データｄ２は、第３階層
データに対応する。生成された階層データｄ２は、平均
化回路４４および減算器４８へ供給される。また、平均
化回路４４でも同様に階層データｄ２に対して１／４平
均処理がなされ、階層データｄ３が生成される。この階
層データｄ３は、第４階層データに対応する。生成され
た階層データｄ３は、平均化回路４５および減算器４９
へ供給される。さらに、平均化回路４５でも同様に階層
データｄ３に対して１／４平均処理がなされ、階層デー
タｄ４が生成される。この階層データｄ４は、第５階層
データに対応する。生成された階層データｄ４は、量子
化器５４へ供給される。

【００８５】そして、これら５つの階層データについて
階層間で予測が行われる。先ず、第５階層においてなさ
れる圧縮のための量子化処理は、量子化器５４によりな
される。この量子化器５４の出力データｄ２１が可変長
符号のエンコーダ７１に供給されると共に、逆量子化器
５８へも供給される。エンコーダ７１の出力が出力端子
７６に第５階層のデータとして取り出される。符号化デ
ータｄ２１が供給された逆量子化器５８の出力データｄ
１６がクラス分類適応予測回路６２へ供給される。

【００８６】クラス分類適応予測回路６２では、データ
ｄ１６を使用して予測処理がなされ、第４階層データの
予測値ｄ１２が生成され、この予測値ｄ１２が減算器４
９へ供給される。この減算器４９では、平均化回路４４
から供給される階層データｄ３と予測値ｄ１２との差分
値が求められ、その差分値ｄ８が量子化器５３へ供給さ
れる。

【００８７】差分値ｄ８が供給された量子化器５３で
は、量子化器５４と同様に量子化ビット数を低減するよ
うに、再量子化がなされる。この量子化器５３の出力デ
ータが演算器６６および逆量子化器５７へ供給される。
この演算器６６では、４画素から１画素を間引く処理が
行われる。演算器６６から出力されるデータｄ２０が可
変長符号のエンコーダ７０で符号化され、エンコーダ７
０の出力が出力端子７５に第４階層の出力データとして
取り出される。

【００８８】クラス分類適応予測回路６２により予測さ
れた第４階層データｄ１２と、逆量子化器５７の出力デ
ータ（復号残差信号）ｄ１５がクラス分類適応予測回路
６１へ供給される。クラス分類適応予測回路６１では、
データｄ１２に対してデータｄ１５を加算することによ
って、第４階層のローカル復号データを形成し、このロ
ーカル復号データを使用して予測処理がなされ、第３階
層データの予測値ｄ１１が生成され、この予測値ｄ１１
が減算器４８へ供給される。この減算器４８では、平均
化回路４３から供給されるデータｄ２と予測値ｄ１１と
の差分値が求められ、その差分値ｄ７が量子化器５２へ
供給される。

【００８９】差分値ｄ７が供給された量子化器５２の出
力データが演算器６５および逆量子化器５６へ供給され
る。この演算器６５では、４画素から１画素を間引く処
理が行われる。演算器６５から出力される第３階層デー
タｄ１９が可変長符号のエンコーダ６９に供給され、エ
ンコーダ６９の出力が出力端子７４に第３階層のデータ
として取り出される。

【００９０】クラス分類適応予測回路６１により予測さ
れた第３階層データｄ１１と、量子化器５２から符号化
データが供給された逆量子化器５６の出力データｄ１４
がクラス分類適応予測回路６０へ供給される。クラス分
類適応予測回路６０では、データｄ１１に対してデータ
ｄ１４を加算することによって、第３階層のローカル復
号データを形成し、このローカル復号データを使用して
予測処理がなされ、第２階層データの予測値ｄ１０が生
成され、この予測値ｄ１０が減算器４７へ供給される。
この減算器４７では、平均化回路４２から供給されるデ
ータｄ１と予測値ｄ１０との差分値が求められ、その差
分値ｄ６が量子化器５１へ供給される。

【００９１】量子化器５１の出力データは、演算器６４
および逆量子化器５５へ供給される。この演算器６４で
は、４画素から１画素を間引く処理が行われる。演算器
６４から出力される第２階層データｄ１８が可変長符号
のエンコーダ６８に供給され、エンコーダ６８の出力が
出力端子７３に第２階層のデータとして取り出される。

【００９２】クラス分類適応予測回路６０により予測さ
れた第２階層データｄ１０と、量子化器５１から符号化
データが供給された逆量子化器５５の出力データｄ１３
がクラス分類適応予測回路５９へ供給される。クラス分
類適応予測回路５９では、データｄ１０に対してデータ
ｄ１３を加算することによって、第２階層のローカル復
号データを形成し、このローカル復号データを使用して
予測処理がなされ、第１階層データの予測値ｄ９が生成
され、この予測値ｄ９が減算器４６へ供給される。この
減算器４６では、入力端子４１から供給される入力画素
データｄ０と予測値ｄ９との差分値が求められ、その差
分値ｄ５が量子化器５０へ供給される。

【００９３】差分値ｄ５が供給された量子化器５０の出
力データは、演算器６３へ供給される。この演算器６３
では、４画素から１画素を間引く処理が行われる。演算
器６３から出力される第１階層データｄ１７が可変長符
号のエンコーダ６７に供給され、エンコーダ６７の出力
が出力端子７２に第１階層のデータとして取り出され
る。

【００９４】クラス分類適応予測回路５９、６０、６
１、６２のそれぞれは、予測しようとする下位階層の画
素をその空間的に近傍の複数の画素（上位階層に含まれ
る）のレベル分布に基づいて予測するものである。これ
らのクラス分類適応予測回路は、前述した図７と同様の
構成とされているきで、その説明は、簡単のため省略す
る。

【００９５】上述した一実施例における符号化ユニット
１２５（図２参照）と同様の構成が階層符号化のエンコ
ーダ側にも設けられている。つまり、符号化ユニット１
２５の構成と同様の構成を量子化器５０、５１、５２、
５３、５４がそれぞれ有する。

【００９６】次に、上述のエンコーダと対応する階層符
号化のデコーダ側の構成例を図１４に示す。エンコーダ
側で生成された各階層データは、ｄ３０〜ｄ３４として
入力端子８１、８２、８３、８４、８５にそれぞれ供給
される。そして、可変長符号のデコーダ８６、８７、８
８、８９、９０にて可変長符号の復号がなされる。これ
らのデコーダに対して、逆量子化器９１、９２、９３、
９４、９５がそれぞれ接続される。

【００９７】先ず、第５階層入力データｄ３４は、逆量
子化器９５において、エンコーダで施された量子化に対
応する復号処理が行われ、画像データｄ３９となり、ク
ラス分類適応予測回路１０７および演算器１０３へ供給
される。また画像データｄ３９は、第５階層の画像出力
として、出力端子１１２から取り出される。

【００９８】クラス分類適応予測回路１０７では、第４
階層の画像データに対してクラス分類適応予測が施さ
れ、第４階層データの予測値ｄ４７が生成される。逆量
子化器９４からのデータｄ３８（すなわち、差分値）と
予測値ｄ４７とが加算器９９で加算される。加算器９９
から画像データｄ４３が演算器１０３へ供給され、演算
器１０３では、非伝送画素の値を求めるために、上述し
た演算が実行され、逆量子化器９５から供給された画像
データｄ３９と画像データｄ４３から第４階層の全画素
値が復元される。この演算器１０３において、復元され
た全画素値は、画像データｄ５１として、クラス分類適
応予測回路１０６および演算器１０２へ供給される。ま
た画像データｄ５１は、第４階層の出力として、出力端
子１１１から取り出される。

【００９９】クラス分類適応予測回路１０６では、第３
階層の画像データに対してクラス分類適応予測が施さ
れ、第３階層データの予測値ｄ４６が生成される。逆量
子化器９３からのデータｄ３７と予測値ｄ４６とが加算
器９８で加算される。加算器９８から画像データｄ４２
が演算器１０２へ供給され、演算器１０２により非伝送
画素の値が求められ、演算器１０３から供給された画像
データｄ５１と画像データｄ４２から第３階層の全画素
値が復元される。この演算器１０２において、復元され
た全画素値は、画像データｄ５０として、クラス分類適
応予測回路１０５および演算器１０１へ供給される。ま
た画像データｄ５０は、第３階層の出力として、出力端
子１１０から取り出される。

【０１００】また、クラス分類適応予測回路１０５で
は、第２階層の画像データに対してクラス分類適応予測
が施され、第２階層データの予測値ｄ４５が生成され
る。逆量子化器９２からのデータｄ３６と予測値ｄ４５
とが加算器９７で加算される。加算器９７から画像デー
タｄ４１が演算器１０１へ供給され、演算器１０１によ
り非伝送画素の値が求められ、演算器１０２から供給さ
れた画像データｄ５０と画像データｄ４１から第２階層
の全画素値が復元される。この演算器１０１において、
復元された全画素値は、画像データｄ４９として、クラ
ス分類適応予測回路１０４および演算器１００へ供給さ
れる。また画像データｄ４９は、第２階層の出力とし
て、出力端子１０９から取り出される。

【０１０１】さらに、クラス分類適応予測回路１０４で
は、第１階層の画像データに対してクラス分類適応予測
が施され、第１階層データの予測値ｄ４４が生成され
る。逆量子化器９１からのデータｄ３５と予測値ｄ４４
とが加算器９６で加算される。加算器９６から画像デー
タｄ４０が演算器１００へ供給され、演算器１００によ
り非伝送画素の値が求められ、演算器１０１から供給さ
れた画像データｄ４９と画像データｄ４０から第１階層
の全画素値が復元される。この演算器１００において、
復元された全画素値は、画像データｄ４８として、第１
階層の出力として、出力端子１０８から取り出される。
クラス分類適応予測回路１０４、１０５、１０６、１０
７のそれぞれは、図７に示すのと同様の構成を有してい
る。

【０１０２】上述した一実施例の復号化ユニット１３４
と同様の構成を逆量子化器９１、９２、９３、９４、９
５がそれぞれ有する。従って、上述した階層符号化に対
してこの発明を適用した他の実施例によっても、上述し
た一実施例と同様に、ゼロ位置フラグＺＲおよび量子化
ステップΔを伝送する必要がなく、伝送データ量をより
少なくすることができる。

【０１０３】

【発明の効果】この発明は、再量子化で発生する量子化
値のコードのビット数を減少させるようにした符号化
（あるいは量子化）において、伝送する必要がある、付
加情報（ＺＲ、Δ）のデータ量を大幅に削減することが
でき、伝送データ量を一層低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を適用できる記録／再生、あるいは伝
送システムの一例のブロック図である。

【図２】この発明の一実施例のブロック図である。

【図３】この発明の一実施例中の残差信号の生成と、そ
のブロック化の説明に用いる略線図である。

【図４】この発明の一実施例における量子化処理の説明
に用いる略線図である。

【図５】この発明の一実施例中のオフセット検出回路の
一例のブロック図である。

【図６】この発明の一実施例中の量子化処理の説明に用
いる略線図である。

【図７】この発明の一実施例中のクラス分類適応予測回
路の構成を示すブロック図である。

【図８】クラス分類適応予測回路の処理を説明するため
に使用する略線図である。

【図９】クラス分類適応予測回路の係数の学習方法の一
例を示すフローチャートである。

【図１０】この発明の一実施例における復号化ユニット
のブロック図である。

【図１１】階層符号化の一例の説明に用いる略線図であ
る。

【図１２】階層符号化の一例の説明に用いる略線図であ
る。

【図１３】階層符号化に対してこの発明を適用した他の
実施例のエンコード側の構成の一例を示すブロック図で
ある。

【図１４】この発明の他の実施例のデコード側の構成の
一例を示すブロック図である。

【符号の説明】

２・・・最大値検出回路，３・・・最小値検出回路，５
・・・オフセット検出回路、８・・・量子化ステップ計
算回路、１０・・・量子化回路、１２ａ、１２ｂ、１４
６ａ、１４６ｂ・・・クラス分類適応予測回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川口 邦雄 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力ディジタル情報信号を発生データ量
   を少なくするように符号化する情報信号符号化装置にお
   いて、 上記入力ディジタル情報信号のサンプル値同士の残差信
   号を生成する手段と、 上記残差信号をブロック化する手段と、 上記ブロック毎に、最大値および最小値を検出し、上記
   最大値および上記最小値から量子化ステップと、量子化
   出力中の０が含まれるコード示すゼロ位置フラグを生成
   する手段と、 上記量子化ステップの予測値および上記ゼロ位置フラグ
   の予測値を生成する予測手段と、 上記ブロック化された残差信号を上記量子化ステップお
   よび上記ゼロ位置フラグの予測値を使用して再量子化す
   る量子化手段と、 上記量子化出力を伝送する伝送手段とからなることを特
   徴とする情報信号符号化装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の情報信号符号化装置に
   おいて、 上記予測手段は、 予測しようとするブロックの周辺に、予測に使用するゼ
   ロ位置フラグおよび量子化ステップが存在しない場合
   に、上記最大値および最小値から求められた上記ゼロ位
   置フラグおよび上記量子化ステップを上記量子化手段に
   供給すると共に、伝送する、例外処理を行うことを特徴
   とする情報信号符号化装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の情報信号符号化装置に
   おいて、 上記予測手段は、 予測しようとするブロックの周辺に存在するブロックの
   ゼロ位置フラグによりクラス分類を行い、周辺に存在す
   るブロックのゼロ位置フラグと、予め学習によって、ク
   ラス毎に求められた係数との線形結合により、ゼロ位置
   フラグの予測値を発生するクラス分類適応予測手段と、 予測しようとするブロックの周辺に存在するブロックの
   量子化ステップによりクラス分類を行い、周辺に存在す
   るブロックの量子化ステップと、予め学習によって、ク
   ラス毎に求められた係数との線形結合により、量子化ス
   テップの予測値を発生するクラス分類適応予測手段とか
   らなることを特徴とする情報信号符号化装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の情報信号符号化装置に
   おいて、 上記予測手段は、 予測しようとするブロックの周辺に存在するブロックの
   ゼロ位置フラグによりクラス分類を行い、予め学習によ
   って、クラス毎に求められた、ゼロ位置フラグの予測値
   を発生するクラス分類適応予測手段と、 予測しようとするブロックの周辺に存在するブロックの
   量子化ステップによりクラス分類を行い、予め学習によ
   って、クラス毎に求められた、量子化ステップの予測値
   を発生するクラス分類適応予測手段とからなることを特
   徴とする情報信号符号化装置。
5. 【請求項５】 入力ディジタル情報信号を発生データ量
   を少なくするように符号化する情報信号符号化方法にお
   いて、 上記入力ディジタル情報信号のサンプル値同士の残差信
   号を生成するステップと、 上記残差信号をブロック化するステップと、 上記ブロック毎に、最大値および最小値を検出し、上記
   最大値および上記最小値から量子化ステップと、量子化
   出力中の０が含まれるコード示すゼロ位置フラグを生成
   するステップと、 上記量子化ステップの予測値および上記ゼロ位置フラグ
   の予測値を生成する予測のステップと、 上記ブロック化された残差信号を上記量子化ステップお
   よび上記ゼロ位置フラグの予測値を使用して再量子化す
   る量子化のステップと、 上記量子化出力を伝送するステップとからなることを特
   徴とする情報信号符号化方法。
6. 【請求項６】 入力ディジタル情報信号から少なくとも
   第１および第２の階層データを形成し、上記第１および
   第２の階層データを符号化して伝送するようにした情報
   信号符号化装置において、 上記第１の階層データより解像度がより低い上記第２の
   階層データを形成する手段と、 上記第２の階層データから上記第１の階層データを予測
   する手段と、 上記予測されたデータと上記第１の階層データとの残差
   信号を形成する手段と、 上記残差信号をブロック化する手段と、 上記ブロック毎に、最大値および最小値を検出し、上記
   最大値および上記最小値から量子化ステップと、量子化
   出力中の０が含まれるコード示すゼロ位置フラグを生成
   する手段と、 上記量子化ステップの予測値および上記ゼロ位置フラグ
   の予測値を生成する予測手段と、 上記ブロック化された残差信号を上記量子化ステップお
   よび上記ゼロ位置フラグの予測値を使用して再量子化す
   る量子化手段と、 上記量子化出力を伝送する伝送手段とからなることを特
   徴とする情報信号符号化装置。
7. 【請求項７】 入力ディジタル情報信号から少なくとも
   第１および第２の階層データを形成し、上記第１および
   第２の階層データを符号化して伝送するようにした情報
   信号符号化方法において、 上記第１の階層データより解像度がより低い上記第２の
   階層データを形成するステップと、 上記第２の階層データから上記第１の階層データを予測
   するステップと、 上記予測されたデータと上記第１の階層データとの残差
   信号を形成するステップと、 上記残差信号をブロック化するステップと、 上記ブロック毎に、最大値および最小値を検出し、上記
   最大値および上記最小値から量子化ステップと、量子化
   出力中の０が含まれるコード示すゼロ位置フラグを生成
   するステップと、 上記量子化ステップの予測値および上記ゼロ位置フラグ
   の予測値を生成する予測のステップと、 上記ブロック化された残差信号を上記量子化ステップお
   よび上記ゼロ位置フラグの予測値を使用して再量子化す
   る量子化のステップと、 上記量子化出力を伝送するステップとからなることを特
   徴とする情報信号符号化方法。
8. 【請求項８】 量子化出力中の０が含まれるゼロ位置フ
   ラグと、量子化ステップとにより量子化されたデータを
   復号する情報信号復号方法において、 上記ゼロ位置フラグおよび上記量子化ステップを予測す
   る予測のステップと、 上記ゼロ位置フラグおよび上記量子化ステップの予測値
   により上記量子化出力を代表値へ変換する逆量子化のス
   テップと、 上記逆量子化された残差信号をブロック分解し、元の順
   序へ変換するステップとからなることを特徴とする情報
   信号復号方法。