JPH10224227A - 直交変換符号化用適応量子化方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置規模を大きくすることなくダイナミック
レンジが小さい量子化特性で過負荷雑音の劣化が無く良
好な符号化する。 【解決手段】 入力信号と同一のダイナミックレンジの
予測誤差信号をブロック毎に直交変換して得られた変換
係数を量子化して符号化する際、適応量子化器３では仮
の量子化出力を逆直交変換して得られる量子化した予測
誤差信号から仮の局部復号信号を求めて入力信号と比較
する。そして、仮の局部復号信号がダイナミックレンジ
を越えている際にはダイナミックレンジを越えた信号を
直交変換した変換信号を用いて制御を行って量子化雑音
により仮の局部復号信号が入力信号のダイナミックレン
ジを越えないように変換信号を適合的に量子化して出力
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はテレビ信号をディジ
タル化し予測誤差信号を量子化してデータ圧縮符号化し
て伝送する予測符号化方式と画像信号を直交変換して符
号化する直交変換方式とに関し、特に、予測誤差信号を
直交変換してから量子化を行って符号化伝送する際に用
いられる量子化方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、差分符号化（予測符号化）と直交
変換符号化をと組み合わせた符号化方式（予測誤差直交
変換符号化方式）として図５に示すものが知られてい
る。そして、予測誤差信号を直交変換し変換信号を量子
化して符号化伝送する代表的な方式の一例として、例え
ば、ＴＴＣ標準ＪＴ−Ｈ２６１（社団法人電信電話技術
委員会発行、以下引例１と呼ぶ）がある。

【０００３】図５を参照して、この方式では、減算器４
１で８ビットの画像信号と８ビットの動き補償フレーム
間予測信号との減算を行い、９ビットの差分信号（予測
誤差信号）を求め、直交変換器４２で差分信号を８×８
のブロックでＤＣＴ（離散コサイン変換）による直交変
換を行って、６４種の１２ビットの変換係数を求める。
そして、変換係数を予め定められた量子化特性（最大１
２ビットのダイナミックレンジで範囲は−２０４８〜２
０４７）を有する量子化器４３で量子化を行って、この
量子化された変換係数を符号変換器４４で符号変換して
伝送する。

【０００４】量子化変換係数は逆直交変換器４５にも与
えられ、ここで逆直交変換されて加算器４６に与えられ
る。加算器４６では逆直交変換器４５と予測信号とを加
算しして、予測器４７に与える。そして、予測器４７で
は加算器４６の出力に応じて動き補償フレーム間予測信
号を生成する。

【０００５】一方、従来、予測符号化用適応量子化方式
として図６に示すものが知られており、この方式は、例
えば、特開平６−３４３０４７号公報に記載されてい
る。

【０００６】図６を参照して、この方式では、８ビット
の入力信号Ｘは減算器５１と加算器５２に供給される。
減算器５１は８ビットのモジュロー演算を行って、入力
信号Ｘから予測信号Ｐを減算して８ビットの予測誤差信
号Ｅを求め、量子化器５３に送る。

【０００７】量子化器５３は、８ビットのダイナミック
レンジの量子化特性を有し、予測誤差信号Ｅを量子化し
て仮の量子化出力Ｑを出力するとともに仮の量子化出力
Ｑより１つ上の量子化レベルＱ_＋及び仮の量子化出力Ｑ
より１つ下の量子化レベルＱ₋を出力する。

【０００８】減算器２４では仮の量子化出力Ｑと予測誤
差信号Ｅとの減算を行って量子化雑音ｑｎを得て、加算
器５２によってこの量子化雑音ｑｎと入力信号Ｘとを加
算して仮の局部復号信号Ｙｔを求める。そして、切替器
５４は局部復号信号Ｙｔが８ビットのダイナミックレン
ジを上又は下に越えるかを判定し、範囲内であれば、仮
の量子化出力Ｑを量子化出力Ｑｓとして出力する。ま
た、範囲を上に越えると、量子化レベルＱ₋を量子化出
力Ｑｓとして出力し、範囲を下に越えると、量子化レベ
ルＱ_＋を量子化出力Ｑｓとして出力する。そして、量子
化出力Ｑｓは符号変換器５５で符号化されて伝送され
る。

【０００９】加算器５６は量子化出力Ｑｓと予測信号Ｐ
とをモジュロ加算して局部復号信号Ｙを求める。そし
て、予測器５７は局部復号信号Ｙに応じて次の予測信号
Ｐを生成する。

【００１０】なお、受信側では、符号逆変換器５８で逆
変換を行って、量子化出力Ｑｓと同一の量子化レベルの
信号を再生する。この量子化信号は加算器５９で予測信
号とモジュロ加算され、局部復号信号とされる。予測器
６０はこの局部復号信号に応じて予測信号を生成する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、画像品質を
同等に保ちつつ、量子化特性のダイナミックレンジを１
ビット小さくした量子化器を用いて符号化伝送ビットレ
ートを少なくできるようにするためには、前述の予測誤
差直交変換符号化方式の量子化器に予測符号化用適応量
子化器を適用することが考えられるが、この場合、予測
誤差直交変換符号化方式においては、８×８のブロック
ごとに予測誤差の変換符号化が行われ、量子化器の前／
後で直交変換／逆直交変換が行われている。従って、ブ
ロック毎に復号される６４の画素の仮の局部復号信号は
各々１画素がそれぞれ６４の変換係数の量子化雑音の影
響を受けることになる。このため、量子化誤差と画素信
号とが１対１に対応せず、予測符号化用適応量子化手法
における判定方法をそのまま予測誤差直交変換符号化の
判定方法に適用することはできない。

【００１２】そして、１ブロックで画素信号がダイナミ
ックレンジを越えた際、どの変換係数の量子化雑音の影
響でダイナミックレンジを越えているかを判定するた
め、例えば、単純な総当たり手法を用いるとすると、６
４種の変換係数の組み合わせについて量子化雑音の影響
を求める必要が有り、最悪の場合には、総当たりの計算
量が膨大となってリアルタイムで行うには、判定回路を
実質的に実現できないという問題点がある。

【００１３】本発明の目的は、装置規模を大きくするこ
となくダイナミックレンジが従来より１ビット小さい量
子化特性で過負荷雑音の劣化が無く従来の量子化と同等
の画質の画像を符号化できる量子化方式を提供すること
にある。

【００１４】本発明の他の目的は従来に比べて少ない量
子化レベル数（割り当てビット数）で、つまり、少ない
符号化伝送ビット数で伝送を行うことのできる量子化方
式を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】予測誤差直交変換符号化
の方式に予測符号化用適応量子化器を直接適用したとき
に、ダイナミックレンジを越えた画素信号に大きく影響
を与える変換係数を求め、その変換係数の仮量子化出力
レベルを１つ小さくする事によって、仮の局部復号信号
がダイナミックレンジを越えないようにできるかを調べ
る方法により、適応量子化の判定を行う。

【００１６】復号信号のダイナミックレンジオーバに大
きく影響を与える変換係数は、レンジ外信号の変換係数
の振幅値と量子化出力の量子化雑音の大きさから推定で
きる。

【００１７】ここで、レンジ外信号としては、ダイナミ
ックレンジ内の画素点は０、上に越えた画素は、越えた
部分の正の振幅値をその画素点の振幅値とし、下に越え
た場合は、越えた部分の負の振幅値をその画素点の振幅
値として、１ブロックの信号値が得られる。

【００１８】次に、このレンジ外信号を逆直交変換し
て、変換信号の振幅値を求め、振幅が大きい変換係数
が、量子化雑音の影響が大きいとして、その量子化ステ
ップを１つ小さくまたは大きくして、仮の局部復号信号
がダイナミックレンジを越えないか判定する。ダイナミ
ックレンジを越える場合は、再度判定を繰り返す。この
手順により、影響の大きい変換係数の量子化レベルを強
制的に変える事により、量子化雑音がレンジオーバの画
素信号に対して反対の方向に補正する働きをすることに
なり、仮の局部復号信号がダイナミックレンジを越えな
いようになり、この判定方法により、速やかにダイナミ
ックレンジを越えないように判定することができる。

【００１９】本発明の構成によれば、従来より１ビット
少ないダイナミックレンジの量子化特性で予測誤差信号
の直交変換信号を量子化して符号化伝送でき、再生画像
は過負荷が起こらず従来と同等の画像を復号できること
になる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下本発明について図面を参照し
て説明する。

【００２１】図１を参照して、８ビットのディジタル入
力信号Ｘ（−１２８〜１２７）は、８ビットのダイナミ
ックレンジの減算器１に供給され、減算器１では予測器
７からの予測信号Ｐと入力信号Ｘとのモジュロー演算の
減算を行い、８ビットの予測誤差信号Ｅを求めて直交変
換器２に供給する。

【００２２】直交変換器２では、「８サンプル」×「８
ライン」の６４画素（Ｅij＝Ｅ１１〜Ｅ８８）を１ブロ
ックとして予測誤差信号Ｅをブロック毎に直交変換し
て、６４種類の変換係数（Ｅt １１〜Ｅt ８８）を１ブ
ロックとして出力する。６４種の変換係数は１１ビット
のダイナミックレンジを有し、適応量子化器３に供給さ
れる。

【００２３】適応量子化器３は量子化器１０、選択器１
１、逆直交変換器１２、加算器１３、レンジ判定器１
５、直交変換器１６、制御判定器１７、及び出力スイッ
チ（ＳＷ）１８を備えている。量子化器１０は１１ビッ
トのダイナミックレンジを有し、各変換係数に対応した
量子化特性で各変換係数をブロック毎に量子化して各仮
の量子化出力Ｑを選択器１１へ供給する。さらに、量子
化器１０は各仮の量子化出力Ｑijより１つ上（Ｑ⁺ ）お
よび１つ下（Ｑ^- ）のレベルの量子化出力も併せて出力
して選択器１１へ供給する。

【００２４】選択器１１は制御判定器１７からの制御信
号に応じて仮の量子化出力をＱij，Ｑ⁺ ，及びＱ^- の内
から１つを選択してブロック毎に仮の量子化出力Ｑｔを
得て逆直交変換器１２及び出力ＳＷ１８へ供給する。

【００２５】逆直交変換器１２は直交変換器２の逆変換
特性を有し、仮の量子化出力Ｑｔをブロック毎に逆直交
変換して８ビットのダイナミックレンジの仮に量子化さ
れた予測誤差信号Ｅq を再生して加算器１３へ供給す
る。

【００２６】加算器１３は８ビットのモジュロー演算で
予測器７から供給される予測信号Ｐと仮の量子化予測誤
差信号Ｅq を加算して８ビットの仮の局部復号信号Ｙを
求め、これをレンジ判定器１５へ供給する。

【００２７】レンジ判定器１５では先ず、入力信号Ｘと
仮の局部復号信号Ｙとを比較して、局部復号信号Ｙがダ
イナミックレンジを越えているか判定する。比較するた
め、９ビットの減算器（図示せず）で入力信号Ｘから仮
の局部復号信号Ｙを減算して雑音信号を求める。そし
て、雑音信号Ｎがダイナミックレンジの半分より大きい
時には、仮の局部復号信号Ｙは量子化雑音の影響によっ
て８ビットのダイナミックレンジをオーバフロー又はア
ンダーフローしており、正しい局部復号信号が得られて
いないと判定して、レンジ外信号として各画素のレンジ
境界から越えた値をブロック毎に求める。このレンジ外
信号はオーバフローの時には正の値、アンダーフローの
場合には負の値となる。そして、レンジ内にあると判定
される画素の場合には、レンジ外信号は０の値とする。
このようにして求められた１ブロック６４画素からなる
レンジ外信号は直交変換器１６と制御判定器１７とに供
給される。

【００２８】直交変換器１６は、直交変換器２と同一の
変換特性を有し、レンジ外信号をブロック毎に直交変換
して変換係数を求めて制御判定器１７へ供給する。制御
判定器１７では、まず、量子化器１０から出力された仮
の量子化出力Ｑが選択されるように制御を行う。始めの
比較判定において、制御判定器１７に供給されるレンジ
外信号が１ブロック全て０の場合には、制御判定器１７
は出力ＳＷ１８へ制御信号を送り、選択器１１から出力
されている仮の量子化出力Ｑを最終選択された量子化出
力として出力するようにする。

【００２９】レンジ外信号が０ではない場合には、レン
ジ外信号の変換係数が一番大きい変換係数に対応する仮
量子化出力のレベルとして量子化出力Ｑ⁺ 又はＱ^- を選
択するように選択器１１に制御信号を送る。この結果、
新たに出力された仮の量子化出力に対して上述の比較判
定制御の処理を繰り返す。

【００３０】第２回目以降は、レンジ信号が１ブロック
全て０になるまで、この比較・判定・制御処理が繰り返
される。

【００３１】変換係数に器づく量子化出力の制御手法と
して、直流成分の変換係数のみによって量子化適応制御
を行う手法について説明する。

【００３２】変換係数の量子化雑音Ｎt を逆直交変換し
た量子化雑音Ｎ（ｆ(x,y))は、後述する数１によって与
えられ、変換係数量子化雑音Ｎt （Ｆ(u,v))に１／８の
係数が掛かった値となる。これよって、オーバフローす
る時には、変換係数の直流成分の量子化レベルを１つ下
げ、アンダーフローする時には、量子化レベルを１つ上
げる制御を行う。

【００３３】レンジ外信号の大きさが小さい時には、直
流成分の補正のみで複雑な判定をおこなって簡単にレン
ジを越えないように補正することもできる。振幅が大き
い時には、１／８の係数が掛かっているため、１つのレ
ベルの変動では補正が効かなくなり、２つ以上のレベル
の補正が必要になる場合もある。しかし、直流分の量子
化雑音はブロック歪みとして目に付きやすくなるため、
振幅が大きい場合には、交流成分の変換係数も含めた仮
の量子化出力の量子化レベルの選択制御が必要である。

【００３４】出力ＳＷ１８は選択器１１から供給される
量子化出力を出力し、符号変換器４と逆直交変換器５と
に供給する。符号変換器４は量子化出力の各レベルを伝
送用符号にブロック毎に符号変換して他の情報とともに
多重して伝送路に送り出す。逆直交変換器５は直交変換
器２の逆変換特性を有し、量子化出力を逆変換して量子
化された予測誤差信号Ｅq を得て加算器６へ供給する。

【００３５】加算器６は８ビットのダイナミックレンジ
を有し、量子化された予測誤差信号Ｅq と予測変換係数
Ｐとをモジュロー加算して８ビットの局部復号信号Ｙを
得て予測器７へ供給する。予測器７は予測特性に従って
局部復号信号Ｙから次の予測信号Ｐをブロック毎に求め
て出力し、減算器１、加算器６、及び加算器１３に供給
する。

【００３６】予測器７は動き補償予測を行う機能を有
し、ブロック毎に次の入力ブロックに対してマッチング
法で最適な動きベクトルを求めて、動き補正した予測信
号Ｐを出力する。動きベクトルは量子化出力信号ととと
もに符号化されて受信側に送られる。

【００３７】次に直交変換器１及び１６と逆直交変換器
５及び１２の特性について説明する。

【００３８】直交変換器における８行８列のＤＣＴ変換
では、８×８の１次元の変換に分離可能な２次元離散コ
サイン変換を行う。８行８列の１ブロックの信号をｆ
(x,y)（Ｘ１１〜Ｘ８８に相当）、８行８列の変換出力
係数をＦ(u,v) （Ｘt １１〜Ｘt ８８に相当）とする
と、変換出力Ｆ(u,v) はＴＴＣ標準ＪＴ−Ｈ２６１に示
される数１で与えられるものを用いる。

【００３９】

【数１】 なお、変換されるブロックに対して、ｘ＝０はブロック
の左端、ｙ＝０はブロックの上端にそれぞれ対応する。

【００４０】一方、逆直交変換器が有する逆変換特性は
数２の様になる。

【００４１】

【数２】 この変換を行うと、変換係数Ｆは３ビット分ダイナミッ
クレンジが広がった信号となる。つまり、信号ｆが８ビ
ットの場合、変換係数Ｆは１１ビットのダイナミックレ
ンジとなる。

【００４２】従来の差分符号化では、８ビットの入力信
号Ｘから８ビットの予測信号Ｐを減算して求めた差分信
号Ｅは９ビットであるので、９ビットの差分信号を直交
変換した変換係数は１２ビットのダイナミックレンジと
なる。言い替えると、従来例では、差分変換係数は１２
ビットのダイナミックレンジとなり、この変換係数を量
子化するには量子化特性は１２ビットのダイナミックレ
ンジが必要である。

【００４３】一方、本発明では、８ビットの入力信号Ｘ
から８ビットの予測信号Ｐをビットのモジュロー演算で
減算して８ビットの差分信号（予測誤差信号）を求め
る。８ビットの差分信号を直交変換した変換係数は１１
ビットの変換係数となり、量子化器１０は１１ビットの
ダイナミックレンジの変換係数の信号を量子化すればよ
く、量子化特性のダイナミックレンジは従来に比べて半
分の（１ビット少ない）１１ビットのレンジですむこと
になる。

【００４４】次に、レンジ判定器の動作に付いて説明す
る。

【００４５】予測符号化においては、入力信号をＸ、局
部復号信号をＹ、量子化雑音をＮとすると、Ｙ＝Ｘ×Ｎ
の関係がある。本発明では、予測誤差信号を入力信号
（ｎ＝８ビット）と同一のダイナミックレンジのモジュ
ロー演算器で求め、局部復号信号も同一のダイナミック
レンジのモジュロー加算で求めている。このため、局部
復号信号はＹm ＝ＭＯＤ（Ｘ＋Ｎ，ｎ（ｎビットを法と
する値）で表され、−２＊＊（ｎ−１）〜２＊＊（ｎ−
１）−１の範囲の値となる。

【００４６】従って、例えば、Ｘがレンジの上限値Ｔ＝
２＊＊（ｎ−１）−１に近い値の場合、量子化雑音Ｎが
ＸＴ−Ｘより大きいと、局部復号信号Ｙ＝Ｘ＋Ｎはオー
バフローしてダイナミックレンジを越えてしまい、実際
の局部復号信号の値Ｙm はＹm ＝ＭＯＤ（Ｘ＋Ｎ，ｎ）
＝Ｘ＋Ｎ−２＊＊ｎとなって、下限Ｂ＝−２＊＊（ｎ−
１）に近い負の値となる。

【００４７】量子化雑音Ｎによってアンダーフローが生
じた場合も、同様にして下限に近い入力信号に対して量
子化雑音の影響によってオーバフローした局部復号信号
は上限に近い値をとることになる。

【００４８】オーバフローかアンダーフローかの判定
は、入力信号Ｘから局部復号信号Ｙmを減算した雑音Ｎ
から判定できる。量子化器の量子化雑音は通常２＊＊
（ｎ−１）の半分より小さく設定されるので、 Ｘ−Ｙm ＞ ２＊＊（ｎ−１）の場合オーバフロー Ｘ−Ｙm ＜−２＊＊（ｎ−１）の場合アンダーフロー その他の場合はレンジ内で正しい局部復号信号が得られ
ている。

【００４９】簡単な判定は、ｎ＋１ビットの減算値（Ｘ
−Ｙm ）の上位２ビットをみて判定する。上位２ビット
が“０１”ならばオーバフロー、“１０”ならばアンダ
ーフロー、その他の“１１”又は“００”の場合には正
しい局部復号信号となる。

【００５０】前述のように、レンジ判定器１５は信号の
レンジを比較判定し、レンジ外信号を求めて出力する。
量子化雑音の影響によりダイナミックレンジを越えた局
部復号信号について、レンジを越える信号に影響を与え
ている変換係数を求める。そして、その変換係数の量子
化出力が有する量子化雑音の影響によって局部復号信号
がダイナミックレンジを越えないようにするため、選択
された量子化レベルの替わりにそのレベルより１つ上又
は１つ下の量子化レベルを選んで出力するようにする。

【００５１】レンジを越えない信号は０、レンジを越え
る信号は越えた値を信号値として、レンジ外の信号を示
すレンジ外信号をブロック毎に求める。レンジ外信号は
オーバフローの場合はに正の値、アンダーフローの場合
には負の値となる。

【００５２】次に、制御判定器の動作の一例について説
明する。

【００５３】１ブロックの局部復号信号の中で、ダイナ
ミックを越える場合、どの変換係数の量子化雑音の影響
が大きいかを判定する。ダイナミックレンジを越えた部
分の信号を示すレンジ外信号をブロックごとに直交変換
して変換係数を求める。求められた変換係数のうち振幅
の一番大きいものを求める。

【００５４】オーバフローの場合、振幅の一番大きい変
換係数が正の値の時には、その変換係数に対応する仮の
量子化出力の替わりに１つ下の量子化レベルを選択出力
するに制御し、負の値の時には、その変換係数に対応す
る仮の量子化出力の替わりに１つ上の量子化レベルを選
択するように制御する。

【００５５】アンダーフローの場合、振幅の一番大きい
変換係数が正の値の時には、その変換係数に対応する仮
の量子化出力の替わりに１つ上の量子化レベルを選択出
力するように制御し、負の値の時には、その変換係数に
対応する仮の量子化出力の替わりに１つ下の量子化レベ
ルを選択するように制御する。

【００５６】制御判定器の動作の他の例について説明す
る。

【００５７】１ブロックの局部復号信号の中でダイナミ
ックレンジを越える場合、どの変換係数の量子化雑音の
影響が大きいかを判定する。ダイナミックレンジを越え
た部分の信号を示すレンジ外信号をブロックごとに直交
変換して変換係数を求める。求められた変換係数のう
ち、振幅の一番大きいものを求める。

【００５８】オーバフローが生じている場合、正の変換
係数で振幅が一番大きい変換係数を探す。その変換係数
に対応する仮の量子化出力の替わりに１つ下の量子化レ
ベルを選択出力するように制御する。

【００５９】正の変換係数に限定したのは、変換係数が
負の値の時に、その変換係数に対応する仮の量子化出力
の替わりに１つ上のレベルを選択するように制御する
と、変換係数の量子化雑音は正の値が加算されることに
なり、直流に近い成分については、画素に対して量子化
雑音がさらに正の方向に加算されることになり、場合に
よってはオーバフローを防ぐことができなくなるためで
ある。

【００６０】アンダーフローが生じている場合、正の変
換係数で振幅が一番大きい変換係数を探す。その変換係
数に対応する仮の量子化出力の替わりに１つ上の量子化
レベルを選択出力するように制御する。正の変換係数に
限定したのは、変換係数が負の値の時に、その変換係数
に対応する仮の量子化出力の替わりに１つ下のレベルを
選択するように制御すると、変換係数の量子化雑音は負
の値が加算されることになり、直流に近い成分について
は、画素に対して量子化雑音がさらに負の方向に加算さ
れるなって、場合によってはアンダーフローを防ぐこと
ができなくなるためである。

【００６１】図２を参照して、本発明による第２の例に
ついて説明する。

【００６２】図１に示す例では、適応量子化器３で仮の
局部復号信号を求めるのに対して、この例では、予測誤
差信号から量子化された予測誤差信号Ｅq を減算して量
子化雑音Ｎを求める構成となっている（図示の例におい
て、図１に示す例と同一の構成要素については同一の参
照番号を付す）。

【００６３】減算器２１は予測誤差信号から量子化され
た予測誤差信号を減算して量子化雑音Ｎを求め、レンジ
判定器２２へ供給する。レンジ判定器２２では、８ビッ
トの加算器で入力信号Ｘと量子化雑音Ｎを加算すると、
仮の局部復号信号Ｙが求められる。

【００６４】ダイナミックレンジを越えたか否かの比較
判定は、９ビットの加算器で入力信号Ｘと量子化雑音Ｎ
とを加算して９ビットの出力の上位２ビットを見ると、
仮の局部復号信号がダイナミックレンジを越えているか
否かの判定が行える。つまり、入力信号Ｘ（−１２８〜
１２７）に量子化雑音Ｎが加算されて、８ビットのダイ
ナミックレンジを越えると、オーバフロー又はアンダー
フローが発生することなり、上位の２ビットが“０１”
の場合（１２８以上）はオーバフローを生じており、
“１０”の場合（−１２９以下）はアンダーフローが発
生していることになる。

【００６５】図３を参照して、適応量子化器の別の具体
例について説明する。

【００６６】図示の例において、図１に示す適応量子化
器と同一の構成要素については同一の参照番号を付す。
図示の例では、判定制御器３２は、レンジ外信号の変換
係数の他に、量子化器１０で変換係数に加えられる量子
化雑音Ｎt の大きさを考慮して制御を行う。

【００６７】減算器３１は直交変換器２から供給される
変換係数から量子化された変換係数を減算して量子化雑
音を求め判定制御器３２へ供給する。判定制御器３２
は、レンジ外信号の変換係数と変換係数の量子化雑音Ｎ
t との情報に基づいて量子化ステップの選択制御を行
う。６４種類の変換係数について、両者の積の値が大き
いものの係数による量子化雑音が仮の局部復号信号のオ
ーバフロー又はアンダーフローに大きく影響していると
判定して、該当する変換係数の仮の量子化出力の変わり
に１つ上又は１つ下の量子化レベルを選択するように制
御する。

【００６８】なお、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）に予
め該当する量子化雑音を書き込んで置けば、ＲＯＭだけ
で減算器は不要で、量子化器のＲＯＭと共用すれば、Ｈ
／Ｗ構成が簡単になる。

【００６９】図４を参照して、適応量子化器のさらに別
の具体例について説明する。

【００７０】図示の例は、図３に示す構成とほぼ同様で
あるがせ、この例では、減算器３１において、直交変換
器２から供給される変換係数から選択器１１から出力さ
れた仮の量子化出力を減算して量子化雑音を求める。選
択器１１で、制御信号によって替わりの仮の量子化レベ
ルが選択された時には、仮の量子化出力が変わってく
る。図示の例の構成にすれば、選択された仮の量子化出
力が得られて正確な変換係数量子化雑音が得られる。

【００７１】量子化特性は、各変換係数で別々のものを
準備しても良いが、制御が複雑になる。例えば、フレー
ム内符号化用の直流成分用量子化特性とそれ以外の変換
係数に分ける手法もある。そして、所定の範囲（マクロ
ブロック）においては同一の量子化特性を適用する。

【００７２】その他の手法として次の手法が用いられ
る。高域成分は、変換係数の成分が小さくなり、視覚的
に粗くして量子化して目立たなくして、変換係数に応じ
て予めビットシフト等でゲインを上げてから同一の量子
化特性で量子化する。これによって、等価的に高域成分
の変換係数は粗く量子化する。

【００７３】各量子化レベル可変長符号化（エントロピ
ー符号化）する場合には、各レベルの発生頻度に応じた
可変長符号が用いられると、レベル数が多くなっても効
率的な符号化が可能であるが、量子化レベル数の制限
は、シーンチェインジで情報が多く発生して情報の発生
が多すぎる時に効率的な符号化を行うのに必要となる。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
量子化器のダイナミックレンジが従来に比べて１ビット
少ない半分の量子化特性を用いて直交変換の変換係数を
量子化することができるため、量子化出力を符号化する
ビット数が少なくでき、効率的な符号化伝送が行えると
いう効果がある。

【００７５】さらに、本発明では、予測符号化方式の予
測差分信号を直交変換して変換係数を量子化し符号化伝
送する際、少ないビット数で量子化特性のダイナミック
レンジを改善でき、過渡応答特性を良好にすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による直交変換符号化用適応量子化方式
の第１の例を説明するためのブロック図である。

【図２】本発明による直交変換符号化用適応量子化方式
の第２の例を説明するためのブロック図である。

【図３】図１に示す適応量子化器の別の例を示すブロッ
ク図である。

【図４】図１に示す適応量子化器のさらに別の例を示す
ブロック図である。

【図５】従来のフレーム間予測直交変換符号化を説明す
るためのブロック図である。

【図６】従来の適応量子化を用いたＤＰＣＭ（予測符号
化）を説明するためのブロック図である。

【符号の説明】

１，２１ 減算器 ２ 直交変換器 ３ 適応量子化器 ４ 符号変換器 ７ 予測器 １０ 量子化器 １１ 選択器 １２，５ 逆直交変換器 １３，６ 加算器 １５，２２ レンジ判定器 １６ 直交変換器 １７，３２ 制御判定器 １８ 出力ＳＷ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号と同一のダイナミックレンジの
   予測誤差信号をブロック毎に直交変換して得られた変換
   係数を量子化して符号化する際、前記変換係数をブロッ
   ク毎に量子化して仮の量子化出力を得て該仮の量子化出
   力を逆直交変換して得られる量子化予測誤差信号に応じ
   て仮の局部復号信号を求め該仮の局部復号信号と前記入
   力信号と比較して前記仮の局部復号信号が前記ダイナミ
   ックレンジを越えていると前記ダイナミックレンジを越
   えた信号を直交変換した変換信号に応じて前記変換係数
   を適合的に量子化して量子化出力として出力する出力手
   段を有することを特徴とする直交変換符号化用適応量子
   化方式。
2. 【請求項２】 請求項１に記載された直交変換符号化用
   適応量子化方式において、前記出力手段は前記量子化予
   測誤差信号と前記仮の量子化出力に基づいて得られた予
   測信号と前記ダイナミックレンジでモジュロー加算して
   前記仮の局部復号信号を得るようにしたことを特徴とす
   る直交変換符号化用適応量子化方式。
3. 【請求項３】 請求項１に記載された直交変換符号化用
   適応量子化方式において、前記出力手段は前記予測誤差
   信号から前記量子化予測誤差信号を減算して量子化雑音
   を求め該量子化雑音に前記入力信号を加算して前記仮の
   局部復号信号を得るようにしたことを特徴とする直交変
   換符号化用適応量子化方式。
4. 【請求項４】 請求項１に記載された直交変換符号化用
   適応量子化方式において、前記出力手段は、前記量子化
   予測誤差信号に応じて前記仮の局部復号信号を得て前記
   入力信号と前記仮の局部復号信号とを比較して前記仮の
   局部復号信号が前記ダイナミックレンジを越えている場
   合には該仮の量子化出力の代わりに該仮の量子化出力の
   隣の量子化レベルを替わりの仮量子化出力として出力す
   る第１の手段と、該第１の手段を繰り返し実行して前記
   仮の局部復号信号が前記ダイナミックレンジを越えない
   仮の量子化出力を得る第２の手段とを有することを特徴
   とする直交変換符号化用適応量子化方式。
5. 【請求項５】 請求項１に記載された直交変換符号化用
   適応量子化方式において、前記仮の量子化出力を逆直交
   変換した信号から前記仮の局部復号信号を得て前記入力
   信号と前記仮の局部復号信号とを比較して仮の局部復号
   信号がダイナミックレンジを越えている場合には前記ダ
   イナミックレンジを越えた信号を直交変換した変換係信
   号と及び前記仮の量子化出力が発生する量子化雑音に応
   じて前記仮の量子化出力の替わりに該仮の量子化出力の
   隣の量子化レベルを替わりの仮量子化出力として出力す
   る第１の手段と、該第１の手段を繰り返し行って前記仮
   の局部復号信号が前記ダイナミックレンジを越えない仮
   の量子化出力を得る第２の手段とを有することを特徴と
   する直交変換符号化用適応量子化方式。
6. 【請求項６】 入力信号と同一のダイナミックレンジの
   予測誤差信号をブロック毎に直交変換して得られた変換
   係数を量子化して符号化する際、前記ダイナミックレン
   ジで前記入力信号から予測信号をモジュロー減算して前
   記予測誤差信号を得る第１の手段と、前記予測誤差信号
   をブロック毎に直交変換して前記変換係数を出力する第
   ２の手段と、予め定められた量子化特性に応じて前記変
   換係数をブロック毎に量子化して仮の量子化出力を得る
   とともに前記仮の量子化出力を逆直交変換して得られる
   変換信号を用いて仮の局部復号信号を得て前記入力信号
   と前記仮の局部復号信号と比較して前記仮の局部復号信
   号が前記ダイナミックレンジを越えていると前記ダイナ
   ミックレンジを越えた部分の信号を直交変換して得られ
   た変換信号に応じて選択制御を行った結果選択された変
   換係数に対応する仮の量子化出力の替わりに１つ上又は
   １つ下の量子化レベルを替わりの仮量子化出力として出
   力し前記仮の局部復号信号が前記ダイナミックレンジ内
   に納まるまで前記選択制御を行って量子化出力を得る第
   ３の手段と、前記量子化出力を伝送路符号に変換する符
   号変換手段と、前記量子化出力を逆直交変換して量子化
   予測誤差信号を得る第４の手段と、前記予測信号と前記
   量子化予測誤差信号とをモジュロー演算で加算して局部
   復号信号を得る第５の手段と、前記局部復号信号に応じ
   て前記予測信号を得る第５の手段とを備えることを特徴
   とする直交変換符号化用適応量子化方式。
7. 【請求項７】 請求項６に記載された直交変換符号化用
   適応量子化方式において、前記第３の手段は前記選択制
   御の際前記変換信号に加えて該変換信号の量子化雑音の
   大きさを表す情報を用いるようにしたことを特徴とする
   直交変換符号化用適応量子化方式。