JPH10229340A - サブバンド信号およびウエーブレット変換係数の符号化復号方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 グループ化された係数の集合を１次元の係数
列に操作する際に、走査パターンを適応的に切り替える
ことにより特定係数の連続読み飛ばし数を最大にするこ
とで符号化効率を向上する。 【解決手段】 走査パターン推定回路６０４、走査変換
器５０３、特定パターン置換回路６０６、および符号化
器６０５から構成される。グループ化された量子化変換
係数は、走査パターン推定回路６０４に入力されて、適
切な走査パターンを推定する。走査変換器は、グループ
化された変換係数を走査パターンにしたがって、走査し
て１次元の変換係数列を生成する。生成された変換係数
列中末尾の連続した特定係数列は、特定パターン置換回
路６０６により１つの走査打ち切り符号を含む変換係数
列に置換され符号化器により伝送又は蓄積のための符号
列に変換される。走査パターンの推定部は、低周波のパ
ターンから高周波のパターンへと周波数帯域毎に行われ
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、ディジタル信号の
高能率符号化に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】画像などのディジタル信号の高能率符号
化技術として、信号を帯域分割しそれぞれを符号化する
サブバンド符号化やウエーブレット変換符号化方式があ
る。これらの方式では、サブバンドまたはウエーブレッ
トフィルタにより分解された結果得られた信号（以下こ
れを変換係数とする）を量子化した後に、それを一次元
の符号列に代えることにより高圧縮の符号化を行う。量
子化された変換係数から符号列を得る手法としては、分
解された各帯域毎に変換係数を符号列にしていく方式の
他に、変換係数の特定部分を切り出してグループとし、
個々のグループを独立に符号列に変換していく方式があ
る。後者の例として画像信号を符号化した例が、太田ら
による“Ｈｙｂｒｉｄ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｃｏｄｉｎｇ
ｗｉｔｈＷａｖｅｌｅｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ａｎ
ｄ Ｏｖｅｒｌａｐｐｅｄ Ｍｏｔｉｏｎ−Ｃｏｍｐｅ
ｎｓａｔｅｄ Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ Ｐｒｅｄｉｃｔ
ｉｏｎ Ｃｏｄｉｎｇ”，１９９３年１２月、アイ・イ
ー・イー・イー・トランザクションズ・オン・シグナル
・プロセッシング、第４１巻、第１２号３４１６〜３４
２４頁（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ
Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｖｏｌ．４１，
ｎｏ．１２，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，１９９３）や、Ｓｈａ
ｐｉｒｏによる“Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｉｍａｇｅ Ｃｏ
ｄｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ Ｚｅｒｏｔｒｅｅｓ ｏｆ Ｗ
ａｖｅｌｅｔ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ”，１９９３
年１２月、アイ・イー・イー・イー・トランザクション
ズ・オン・シグナル・プロセッシング、第４１巻、第１
２号３４４５〜３４６２頁（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃ
ｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎ
ｇ，ｖｏｌ．４１，ｎｏ．１２，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，１
９９３）、および“Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｏｆ ｃ
ｏｒｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｏｎ ｃｏｄｉｎｇ
ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｉｎ ＭＰＥＧ−４ Ｖｉｄ
ｅｏ”，１９９６年９月、アイ・エス・オー／アイ・イ
ー・シー・ジェー・ティー・シー１／エス・シー２９／
ダブリュー・ジー１１、Ｎ１３８５（ＩＳＯ／ＩＥＣ
ＪＴＣ１／ＳＣ２９／ＷＧ１１ Ｎ１３８５，Ｓｅｐｔ
ｅｍｂｅｒ，１９９６）の“Ｗａｖｅｌｅｔ Ｃｏｄｉ
ｎｇ ｏｆ Ｉ ａｎｄ Ｐ Ｐｉｃｔｕｒｅｓ，Ａｐ
ｐｅｎｄｉｘ Ｃ．Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｏｆ Ｔ
ｒｅｅ ＳｔｒｕｃｔｕｒｅＲｕｎｌｅｎｇｔｈ Ｃｏ
ｄｉｎｇ”などにある。

【０００３】これらの例では変換係数を帯域毎に正方区
画に分割し、空間的に同じ位置に相当する各帯域の区間
を集めて変換係数グループとして各グループ毎に処理を
行う。いずれの方式もグループ内の変換係数の中で大量
に発生する０係数に着目しており、その位置を指示する
情報を付加することでこれら０係数を符号化せずに飛び
越して、結果として最終的な符号量の削減を実現してい
る。

【０００４】図１２は、これらの方式で使っている変換
係数の生成方法を示したものである。原画像は、フィル
タ１〜４までの４つのフィルタから構成されるフィルタ
バンクによりまず４分割され、そののち同一構成を持つ
サブサンプリング回路１７〜２０によって、それぞれ水
平垂直ともに２：１の比率で等間隔の間引きが行われ
る。ここでフィルタ１〜４は、入力信号を空間周波数に
よって４分割するフィルタで、それぞれ図１３に示す空
間周波数の分割図上で＃１〜＃４に相当する範囲を通過
域としている。間引きによって得られた各信号の内、図
１３上＃１の帯域に相当する信号であるサンプリング回
路２０の出力のみを、フィルタ５〜８とサブサンプリン
グ回路２１〜２４までを用いて同様に４分割する。さら
に、サブサンプリング回路２４の出力は、フィルタ９〜
１２およびサブサンプリング回路２５〜２８により再度
４分割される。同様のことをもう一度フィルタ１３〜１
６およびサブサンプリング回路２９〜３２によりおこな
い帯域分割が終了する。ここで、フィルタ５〜８はフィ
ルタ１〜４までとそれぞれ同一のものである。フィルタ
９〜１２および１３〜１６についても同様にフィルタ１
〜４までとそれぞれ同一のものである。また、サブサン
プリング回路１７〜２２は全て水平垂直ともに２：１の
比率で等間隔にディジタル信号を間引く同一の回路であ
る。以下、図１２で得られた合計１３チャネルの信号
を、サブグループ番号とレイヤー番号によって区別す
る。サブグループ番号は、最後に通過したフィルタの通
過帯域の番号を意味し、レイヤー番号は通過したフィル
タの総数を意味する。

【０００５】それぞれのチャネルの信号は、サブサンプ
リングのためのレイヤーによって異なる大きさを持つ。
原画像の大きさをＷ×Ｈとすると、第ｎレイヤーの大き
さＷ×Ｈは、

【０００６】

【数１】

【０００７】となる。各チャネルから大きさＢ×Ｂの第
（ｉ，ｊ）番目（ｉ，ｊ＝１，２，…，Ｗ／Ｂ）の正方
区画を取り出すためには、レイヤー番号をｎとすると、

【０００８】

【外１】

【０００９】の領域を取り出すことによって実現でき
る。この方式では、上記の手続きによって得られたある
正方区画に属する変化係数群をさらにサブグループ番号
により分類して、最終的なグループ化された変換係数を
得る。

【００１０】図１４は、前述の第３番目の文献に記載さ
れている方式の符号化器の走査および符号化部ブロック
図である。前述した手法によりグループ化した変換係数
を、走査変換器５０３が予め定めた走査パターンにより
走査して１次元の変換係数列を生成する。走査パターン
は、サブグループ番号毎に異なったものを用いており、
Ｂ＝１６を採用するこの方式の場合には、サブグループ
番号に対応して図１５に示す４種類がそれぞれ割り当て
られている。特定パターン置換回路６０６は変換係数列
中末尾に存在する連続した０係数を走査打ち切り符号に
置き換えることにより削除する。得られた走査打ち切り
符号を含む変換係数列は、符号化器６０５において符号
列に変換されるが、この時付加情報として連続する０係
数の長さを表すゼロラン長を使って、得られた変換係数
列の０係数を全て読み飛ばすことにより、最終的な符号
量を抑制している。図１６は、この方式の復号器の逆走
査および復号部ブロック図である。ここでは、符号化器
６０５の逆操作を行って復号器８０４で符号化器の出力
である符号列を走査打ち切り符号を含む変換係数列に変
換する。走査打ち切り符号置換回路８０５は、入力であ
る走査打ち切り符号を含む変換係数列の走査打ち切り符
号を末尾まで連続する０係数に置換して変換係数列を生
成する。最後に逆走査変換器７０３が、符号化器での走
査変換器５０３の逆処理を行い、グループ化された変換
係数を出力する。

【００１１】この方式の復号器では、上の処理によって
得られたグループ化された変換係数を全グループ分あわ
せた後に、ウエーブレット逆変換を行い最終的な復号画
像を得ている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このような０係数など
の特定係数の飛び越し走査を導入する場合には、飛び越
される特定係数ができるだけ連続している方が、符号削
減効果が大きく望ましい。しかしながら、従来技術とし
て挙げたいずれの例でも変換係数の処理（走査）順序が
固定されているため、特定係数の連続性は最大限には追
求されておらず、結果として符号化効率向上の余地があ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明では、グループ化
された係数の集合を１次元の係数列に走査する際に、走
査パターンを適応的に切り替えることにより特定係数の
連続読み飛ばし数を最大にすることで前記の課題を解決
する。

【００１４】請求項第１の発明においては、グループ内
の変換係数をレイヤー毎に順次走査する際に、各レイヤ
ー毎に複数の走査パターンを用意し、この中から読み飛
ばされる連続した特定係数がなるべく多くなるように走
査パターンを選択する手段と、そのパターンに従って走
査を実行して変換係数列を生成する手段と、変換係数列
および走査パターンを符号にする手段を備えることを特
徴とする。

【００１５】請求項第２の発明においては、請求項第１
の発明において、変換係数列最後尾に存在する連続する
特定係数を一つの走査打ち切り符号に置き換える。この
置き換えにより削除される係数の総数が最大となるよう
に、走査パターンを選択することによって、走査パター
ン選択時に実際の符号量の見積もりを行うこと無く、最
終的な符号量の削減を実現する。このために、請求項第
１の発明に加えて、変換係数列最後尾に連続する特定係
数を一つの走査打ち切り符号に置き換える手段をも備え
ることを特徴とする。

【００１６】請求項第３の発明においては、請求項第１
の発明から出力される符号データを復号するために、符
号データを復号して変換係数列と走査パターンを分離し
て取り出す手段と、取り出された各レイヤーの走査パタ
ーンにしたがって、変換係数列を変換係数に直す手段を
備えることを特徴とする。

【００１７】請求項第４の発明においては、請求項第２
の発明から出力される符号データを復号するために、発
明第３の復号方式に加えて、走査打ち切り符号を連続し
た数の特定係数列に置き換える手段をも備えることを特
徴とする。

【００１８】請求項第５の発明においては、請求項第１
の発明において必要となる付加情報である各レイヤーの
走査パターンを削減して符号化効率を高めるために、低
周波成分に相当する上位レイヤーの係数から、高周波成
分に相当する下位レイヤーを効果的に走査する走査パタ
ーンを推定する。このために、上位レイヤーから効果的
な下位レイヤーの走査パターンを推定する手段と、推定
された走査パターンに従ってグループ内の変換係数を上
位レイヤーから順に走査して変換係数列を生成する手段
と、変換係数列のみを符号にする手段を備えることを特
徴とする。

【００１９】請求項第６の発明においては、請求項第２
の発明において必要となる付加情報である走査パターン
を削減して符号化効率を高めるために、低周波成分に相
当する上位レイヤーの係数から、高周波成分に相当する
下位レイヤーを効果的に走査する走査パターンを推定す
る。このために、請求項第２の発明に加えて、上位レイ
ヤーから効果的な下位レイヤーの走査パターンを推定す
る手段を持ち、置き換えられた後の変換係数列と走査パ
ターンを符号とする回路の代わりに置き換えられた変換
係数列のみを符号とする手段を備えることを特徴とす
る。

【００２０】請求項第７の発明においては、請求項第５
の発明から出力される符号データを復号するために、符
号データを復号して変換係数列を得る手段と、請求項第
５の発明と同様のアルゴリズムを用いて復号された上位
レイヤーの変換係数から下位レイヤーの走査パターンを
決定する手段と、決定した各レイヤーの走査パターンに
したがって、変換係数列を変換係数に直す手段を備える
ことを特徴とする。

【００２１】請求項第８の発明においては、請求項第６
の発明から出力される符号データを復号するために、発
明第７の復号方式に加えて、走査打ち切り符号を連続し
た複数の特定係数列に置き換える手段をも備えることを
特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は、第１の発明の実施の形態
を示すブロック図である。これは、グループ化された変
換係数を周波数帯域ごとに走査して、符号化する回路で
ある。グループ化された変換係数は、走査パターン決定
回路１０４と走査変換器１０３に入力される。走査パタ
ーン決定回路１０４から出力される走査パターンは、走
査変換器１０３に入力される。走査変換器１０３から
は、変換係数列が出力される。この出力された変換係数
は、符号化器１０５に入力される。符号化器１０５から
は、符号列が出力される。

【００２３】次に、各構成要素の動作について説明す
る。走査パターン決定回路１０４は、グループ化された
変換係数に基づいて、符号量を少なくする変換係数の走
査パターンを決定して出力する。この詳細は後述する。
走査変換器１０３は、入力される走査パターンに基づい
て、グループ化された変換係数を走査し、１次元の変換
係数列を生成する。符号化器１０５は、入力される変換
係数列と、走査パターンを符号化し、符号列を出力す
る。

【００２４】次に、走査変換器１０３について詳述す
る。ここでは、グループ化された変換係数から、走査パ
ターンを決定する。ここで走査パターンとは、グループ
化された変換係数を走査する順序を定義するデータであ
る。はじめに、グループ化された変換係数をレイヤー毎
に分離し、次に各々のレイヤーにおいて独立に走査パタ
ーンを決定する。各レイヤーでの走査パターン決定アル
ゴリズムを図９のフローチャートを用いて説明する。

【００２５】まず、走査パターンの番号を表すカウンタ
ｎを０にセットし、見積り符号量ｅの最小値ｅ_min を十
分大きな値にセットし、見積り符号量が最小となるとき
のカウンタｎの値ｎ_min を０にセットする（ステップ９
００）。次に、予め定められたｎ番目の走査パターンに
よって、グループ化された変換係数を走査変換する（ス
テップ９０１）。そして、このときの見積り符号量ｅを
算出する（ステップ９０２）。この見積り符号量につい
ては後述する。ここで、得られた見積り符号量ｅを、既
に求まっている見積り符号量の最小値ｅ_min と比較する
（ステップ９０３）。このとき、見積り符号量ｅがｅ
_min よりも小さい場合には、見積り符号量ｅの値をｅ
_min に代入し、このときのカウンタｎの値を、ｎ_min に
代入する（ステップ９０４）。一方、見積り符号量ｅが
ｅ_min よりも大きい場合には、ステップ９０４を飛ば
す。次に、カウンタｎの値を走査パターンの総数Ｎと比
較する（ステップ９０５）。ｎがＮよりも小さい場合に
は、カウンタｎの値を１増やし（ステップ９０７）、ス
テップ９０１に戻る。一方、ｎがＮよりも小さくない場
合には、ｎ_min 番目の走査パターンを出力して（ステッ
プ９０６）、一連の手続きを終了する。

【００２６】ここで、見積り符号量ｅの算出方法には、
複数考えられる。第１の方式は、変換係数などの符号化
対象となるシンボルの生起確率を予め定めておき、この
生起確率を用いて見積り符号量を算出するものである。
第２の方式は、符号化対象となるシンボルが実際に起こ
った頻度に応じて、シンボルの生起確率を徐々に更新す
る第１の方式である。この方式では、生起確率を出現頻
度に応じて適応的に変えるため、より正確に符号量を見
積もれるという利点を有する。第３の方式は、図１の符
号化器１０５から、実際の符号量をフィードバックし
て、見積り符号量の代わりに用いるものである。これ
は、第１、第２の方式と比べると、より正確に、符号量
を抑制する走査パターンが選択可能となる利点を有す
る。

【００２７】走査変換器１０３で出力される変換係数列
と、走査パターン決定回路１０４で出力される走査パタ
ーンは、符号化器１０５において、符号化される。ここ
で、走査パターンについては、走査パターンそのものを
符号化してもよいし、また、復号側に符号化側と同じ走
査パターンを用意しておき、その走査パターンを特定す
るためのインデックスのみを符号化するようにしてもよ
い。さらに、この両者を組み合わせた方式も可能であ
る。すなわち、頻繁に選択される走査パターンは、復号
側でも用意しておいてインデックスのみを符号化し、そ
れ以外の走査パターンは、走査パターン自体を符号化す
る。また、復号に用いた走査パターンは復号側で順次登
録していき、次にその走査パターンが生起したときに
は、それを特定するインデックスのみを符号化する方式
も可能である。

【００２８】このように、ブロック化された変換係数の
内容に応じて、レイヤーごとに適応的に走査パターンを
変えることで、固定した走査パターンを用いる従来方式
に比べて、符号化効率を改善できる。

【００２９】図２は、第２の発明の実施の形態を示すブ
ロック図である。これは、グループ化された変換係数を
周波数帯域ごとに走査して、符号化する回路である。グ
ループ化された量子化変換係数は、走査パターン決定回
路２０４と走査変換器１０３に入力される。走査パター
ン決定回路２０４から出力される走査パターンは、走査
変換器１０３に入力される。走査変換器１０３からは、
変換係数列が出力される。この出力された変換係数列
は、特定パターン置換回路２０６に入力される。特定パ
ターン置換回路２０６からは走査打ち切り符号を含む変
換係数列が出力され、符号化器２０５に入力される。符
号化器２０５からは符号列が出力される。

【００３０】次に、各構成要素の動作について説明す
る。走査パターン推定回路２０４は、グループ化された
変換係数に基づいて、符号量を少なくする変換係数の走
査パターンを決定して出力する。走査変換器１０３は、
入力される走査パターンに基づいて、グループ化された
変換係数を走査し、１次元の変換係数列を生成する。特
定パターン置換回路２０６は、走査変換器１０３から出
力された変換係数列において、特定の値が、グループ化
された範囲内の最後まで連続するときに、その連続した
係数を走査打ち切り符号に置き換えて、走査打ち切り符
号を含む変換係数列を出力する。符号化器２０５は、走
査打ち切り符号を含む変換係数列と走査パターンを符号
化して、符号列を出力する。

【００３１】次に、走査パターン決定回路２０４の動作
について詳述する。走査パターン決定回路２０４の基本
的な動作は、図１の走査パターン決定回路１０４と同じ
である。よって、図１の走査パターン決定回路１０４と
同じものを用いることができる。それ以外にも、この回
路として、符号量そのものを見積もる代わりに、走査打
ち切り符号によって置き換えられる変換係数の数から、
走査パターンを決定する回路を用いることもできる。こ
の場合には、この数がなるべく多くなるように走査パタ
ーンを決定する。これは、置き換えられる変換係数を増
やすことで、符号量を低減できるためである。例えば、
符号化器１０５において、ゼロランの長さを符号化する
場合には、グループの最後に０係数がなるべく続くよう
に、走査パターンを決定すればよい。これによって、走
査パターン決定回路を簡略化できる。

【００３２】図３は、第３の発明の実施の形態を示すブ
ロック図である。これは、第１の発明で作られた符号列
を復号して、サブバンド合成または逆ウエーブレット変
換可能な変換係数のグループを得る回路である。まず、
符号列は復号器３０４に入力される。復号器３０４から
は、変換係数列と走査パターンが出力され、ともに逆走
査変換器３０３へ入力される。逆走査変換器３０３から
は、グループ化された変換係数が出力される。

【００３３】次に、各構成要素の動作について説明す
る。復号器３０４は、入力された符号列を復号し、変換
係数列と走査パターンに分離して、それぞれを出力す
る。もし、走査パターンのかわりに予め定まった走査パ
ターンのインデックスが符号化されている場合には、こ
のインデックスに該当する走査パターンを出力する。逆
走査変換器３０３は、入力される走査パターンに従っ
て、１次元の変換係数列を走査する前の状態に復元し
て、グループ化された変換係数として出力する。

【００３４】第３の発明によって、第１の発明で符号化
された変換係数のグループを、完全に復元することがで
きる。

【００３５】図４は、第４の発明の実施の形態を示すブ
ロック図である。これは、第２の発明で作られた符号列
を復号して、サブバンド合成または逆ウエーブレット変
換可能な、変換係数のグループを得る回路である。ま
ず、符号列は復号器４０４に入力される。復号器４０４
からは、走査打ち切り符号を含む変換係数列と走査パタ
ーンが出力される。走査打ち切り符号を含む変換係数列
は、走査打ち切り符号置換回路４０５に入力され、走査
パターンは逆走査変換器３０３に入力される。走査打ち
切り符号置換回路４０５からは変換係数列が出力され、
逆走査変換器３０３に入力される。逆走査変換器３０３
からは、グループ化された変換係数が出力される。

【００３６】次に、各構成要素の動作について説明す
る。復号器４０４は、入力された符号列を復号し、走査
打ち切り符号を含む変換係数列と走査パターンとに分離
して、それぞれを出力する。もし、走査パターンの代わ
りに予め定まった走査パターンのインデックスが符号化
されている場合には、このインデックスに該当する走査
パターンを出力する。走査打ち切り符号置換回路４０５
は、走査打ち切り符号の部分に、特定の値をグループの
末尾まで挿入し、変換係数列として出力する。逆走査変
換器３０３は、入力される走査パターンに従って、１次
元の変換係数列を走査する前の状態に復元し、グループ
化された変換係数として出力する。

【００３７】第４の発明によって、第２の発明で符号化
された変換係数のグループを、完全に復元することがで
きる。

【００３８】図５は、第５の発明の実施の形態を示すブ
ロック図である。これは、グループ化された量子化変換
係数を低周波帯域から高周波帯域へと順次走査して符号
化する回路である。グループ化された量子化変換係数
は、走査パターン推定回路５０４と走査変換器５０３に
入力される。走査パターン推定回路５０４から出力され
る走査パターンは、走査変換器５０３に入力される。走
査変換器５０３からは、変換係数列が出力される。この
出力された変換係数列は、符号化器５０５に入力され
る。符号化器５０５からは、符号列が出力される。

【００３９】次に、各構成要素の動作について説明す
る。走査パターン推定回路５０４は、グループ化された
量子化変換係数から、符号量を少なくするように、各レ
イヤーの走査パターンを推定して出力する。この詳細は
後述する。走査変換器５０３は、入力される走査パター
ンに基づいて、グループ化された量子化変換係数を、低
周波帯域から高周波帯域へと順次走査し、１次元の変換
係数列を生成する。符号化器５０５は、入力される変換
係数列５０５を符号化し、符号列を出力する。

【００４０】次に、走査パターン推定回路５０４の詳細
を図１０を用いて説明する。まず、入力されるグループ
化された量子化変換係数は、レイヤー分離回路２０００
によってＬ個のレイヤーに分離される。分離された各レ
イヤーの変換係数は、レイヤー毎の走査パターン決定回
路に入力される。第ｍ（ｍ＝１，…，Ｌ−１）の走査パ
ターン決定回路では、レイヤーｍ＋１，…，Ｌの量子化
変換係数から、レイヤーｍの走査パターンを決定し、出
力する。第１から第Ｌ−１の走査パターン推定回路で得
られた各レイヤーの走査パターンは、全て走査変換器５
０３に入力される。

【００４１】第ｍの走査パターン決定回路では、レイヤ
ーｍ＋１からレイヤーＬの変換係数を用いて、最終的な
符号量が小さくなる走査パターンを決定する。例えば図
５の符号化器５０５においてゼロランの長さを符号化す
る場合には、レイヤーｍ＋１からＬの変換係数から、レ
イヤー間の変換係数の相関を利用して、レイヤーｍにお
ける０係数の分布を予測する。そして、ゼロランが長く
続くように変換係数の走査パターンを決定する。

【００４２】各レイヤーの最後でゼロランが続きやすく
することで、このことを実現する実施例に、以下のよう
な方式が考えられる。まず、いくつかの走査パターンを
用意する。例えば、図１４のサブブロック＃２、＃３、
＃４に対して、それぞれ図１１の（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）のような走査パターンを用意する。（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）それぞれに４つの走査パターンがある
が、この４つは、走査の開始位置が異なっている。そし
て、走査の方向は、＃２、＃３、＃４の各サブブロック
内で、変換係数の値に相関がある方向に沿っている。次
に、上位レイヤーでの変換係数の電力分布を求め、レイ
ヤー間の変換係数の相関を利用して、４つの中から望ま
しい走査パターンを選択する。例えば、上位レイヤーの
変換係数ブロックの四隅に対して、その周辺の電力を算
出し、電力が最大となる隅から始まる走査パターンを選
択する。

【００４３】これ以外にも、走査パターンの決定方式に
は複数考えられる。例えば、電力が最小となる領域を最
後に走査する走査パターンを出力する方式や、最も大き
い電力をもつ隅から、次に大きい電力をもつ隅へ走査す
る走査パターンを出力する方式などがある。また、電力
を用いる代わりに、変換係数の絶対値和や、非零係数の
出現頻度などの統計量を用いることも可能である。ま
た、走査パターンも図１１に示した以外にも、さまざま
なものが考えられる。

【００４４】このようにして得られる走査パターンにし
たがって、レイヤーＬからレイヤー１へと変換係数が走
査され、符号化される。復号側では、これによって得ら
れる符号列を、レイヤーＬからレイヤー１へと変換係数
を復元するようにすれば、完全に復元できる。

【００４５】第５の発明は、走査パターンの情報を符号
化することなく、固定走査パターンを用いる従来方式よ
りも符号量を低減できる利点を有する。

【００４６】図６は、第６の発明の実施の形態を示すブ
ロック図である。これは、グループ化された量子化変換
係数を低周波帯域から高周波帯域へと順次走査して符号
化する回路である。グループ化された量子化変換係数
は、走査パターン推定回路６０４と走査変換器５０３に
入力される。走査パターン推定回路６０４から出力され
る走査パターンは、走査変換器５０３に入力される。走
査変換器５０３からは、変換係数列が出力され、特定パ
ターン置換回路６０６に入力される。特定パターン置換
回路６０６からは走査打ち切り符号を含む変換係数列が
出力され、符号化器６０５に入力される。符号化器６０
５からは符号列が出力される。

【００４７】次に、各構成要素の動作について説明す
る。走査パターン推定回路６０４は、グループ化された
量子化変換係数から、符号量を少なくするような、各レ
イヤーの走査パターンを推定して出力する。走査変換器
５０３は、入力される走査パターンに基づいて、グルー
プ化された量子化変換係数を低周波帯域から高周波帯域
へと順次走査し、１次元の変換係数列を生成する。特定
パターン置換回路６０６は、走査変換器５０３から出力
された変換係数列において、特定の値がグループ化され
た範囲内の最後まで連続するときに、その連続した係数
を走査打ち切り符号に置き換えて、走査打ち切り符号を
含む変換係数列を出力する。符号化器６０５は、走査打
ち切り符号を含む変換係数列を符号化して、符号列を出
力する。

【００４８】次に、走査パターン推定回路６０４の動作
について詳述する。走査パターン推定回路６０４の基本
的な動作は、図５の走査パターン推定回路５０４と同じ
で、図１０で表される。第ｍ（ｍ＝１，…，Ｌ−１）の
走査パターン決定回路の動作は、図５の走査パターン推
定回路５０４と同じでもよい。但し、符号量自体が少な
くなるような走査パターンを推定する代わりに、走査打
ち切り符号によって置き換えられる変換係数の数が多く
なるような、走査パターンを推定する回路であってもよ
い。これは、置き換えられる変換係数を増やすことで、
符号量を低減できるためである。例えば、符号化器６０
５において、ゼロランの長さを符号化する場合には、グ
ループの最後に０係数がなるべく続くような、走査パタ
ーンを推定すればよい。

【００４９】第６の発明は、走査パターンの情報を符号
化することなく、固定走査パターンを用いる従来方式よ
りも符号量を低減できる利点を有する。図７は、第７の
発明の実施の形態を示すブロック図である。これは、第
５の発明で作られた符号列を復号して、サブバンド合
成、または逆ウエーブレット変換が可能な変換係数のグ
ループを得る回路である。まず、符号列は復号器７０４
に入力される。復号器７０４からは、変換係数列が出力
され、逆走査変換器７０３へ入力される。逆走査変換器
７０３からは、グループ化された変換係数が出力され
る。このグループ化された変換係数は、走査パターン推
定回路７０５に入力される。走査パターン推定回路７０
５からは、走査パターンが出力されて、逆走査変換器７
０３に出力される。

【００５０】次に、各構成要素の動作について説明す
る。復号器７０４は、入力された符号列を復号し、変換
係数列を出力する。逆走査変換器７０３は、入力される
走査パターンに従って、低周波帯域から高周波帯域へ順
次復元し、サブバンド合成または逆ウエーブレット変換
可能な係数のグループを出力する。走査パターン推定回
路７０５は、図５の符号化器で用いている走査パターン
推定回路５０４と同じ回路であり、復元後のグループ化
された変換係数から走査パターンを推定して出力する。
この構成は、図１０に示した通りである。但し、図１０
のレイヤー分離回路２０００には蓄積装置があり、グル
ープ内の全変換係数が復元されるまでは、そこに復元済
みの変換係数を保持しておくものとする。

【００５１】第７の発明によって、第５の発明で符号化
された変換係数のグループを、完全に復元することがで
きる。

【００５２】図８は、第８の発明の実施の形態を示すブ
ロック図である。これは、第６の発明で作られた符号列
を復号して、グループ化された変換係数を得る回路であ
る。まず、符号列は復号器８０４に入力される。復号器
８０４からは、走査打ち切り符号を含む変換係数列が出
力され、走査打ち切り符号置換回路８０５へ入力され
る。走査打ち切り符号置換回路８０５からは、変換係数
列が出力され、逆走査変換器７０３へ入力される。逆走
査変換器７０３からは、グループ化された変換係数が出
力される。このグループ化された変換係数は、走査パタ
ーン推定回路８０６に入力される。走査パターン推定回
路８０６からは、走査パターンが出力されて、逆走査変
換器７０３に出力される。

【００５３】次に、各構成要素の動作について説明す
る。復号器８０４は、入力された符号列を復号し、走査
打ち切り符号を含む変換係数列を出力する。走査打ち切
り符号置換回路８０５は、走査打ち切り符号の部分に、
特定の値をグループの末尾まで挿入し、変換係数列とし
て出力する。逆走査変換器７０３は、入力される走査パ
ターンに従って、低周波帯域から高周波帯域へ順次復元
し、サブバンド合成または逆ウエーブレット変換可能な
係数のグループを出力する。走査パターン推定回路８０
６は、図６の符号化器で用いている走査パターン推定回
路６０４と同じであり、復元後のグループ化された変換
係数から走査パターンを推定し、出力する。但し、図１
０のレイヤー分離回路２０００には、蓄積装置があり、
グループ内の全変換係数が復元されるまでは、そこに、
復元済みの変換係数を保持しておくものとする。

【００５４】第８の発明によって、第６の発明で符号化
された変換係数のグループを、完全に復元することがで
きる。

【００５５】

【発明の効果】本発明第１の符号化器と本発明第３の復
号器を組み合わせるか、または本発明第２の符号化器と
本発明第４の復号器を組み合わせることによって、一度
に読み飛ばすことができる連続した特定係数の長さを長
くすることができ、符号化効率が改善できる。一例とし
て、本発明第２の符号化器と第４の復号器を用い、グル
ープ毎に１ｂｉｔの付加情報を与えた場合に、従来方式
に比べてどのくらい符号量が削減できるかを表１に示
す。

【００５６】

【表１】

【００５７】本発明第５の符号化器と第７の復号器を組
み合わせるか、または本発明第６の符号化器と本発明第
８の復号器を組み合わせることによって、付加情報を全
く加えること無く一度に読み飛ばすことができる連続し
た特定係数の長さを長くすることができ、符号化効率が
改善できる。一例として、本発明第６の符号化器と第８
の復号器を用い、ひとつ上のレイヤー（高周波帯域）
で、最大の局所電力を持つ隅から予め定められた方向に
走査を開始する手法を用いた場合に、従来方式に比べて
どのくらい符号量が削減できるかを表２に示す。

【００５８】

【表２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１の符号化器の構成図である。

【図２】本発明第２の符号化器の構成図である。

【図３】本発明第３の復号器の構成図である。

【図４】本発明第４の復号器の構成図である。

【図５】本発明第５の符号化器の構成図である。

【図６】本発明第６の符号化器の構成図である。

【図７】本発明第７の復号器の構成図である。

【図８】本発明第８の復号器の構成図である。

【図９】走査パターン決定回路で用いるアルゴリズムの
フローチャートである。

【図１０】走査パターン推定回路の構成図である。

【図１１】各レイヤーごとの走査パターンの例である。

【図１２】ウエーブレット変換による帯域分割方法の説
明図である。

【図１３】フィルタバンクの通信帯域構造の説明図であ
る。

【図１４】従来の符号化器の構成図である。

【図１５】従来の走査パターンの説明図である。

【図１６】従来の復号器の構成図である。

【符号の説明】

１〜１６ ２次元帯域通過フィルタ １７〜３２ サブサンプリング回路 １０３ 走査変換器 １０４ 走査パターン決定回路 １０５ 符号化器 ２０４ 走査パターン決定回路 ２０５ 符号化器 ２０６ 特定パターン置換回路 ３０３ 逆走査変換器 ３０４ 復号器 ４０４ 復号器 ４０５ 走査打ち切り符号置換回路 ５０３ 走査変換器 ５０４ 走査パターン推定回路 ５０５ 符号化器 ６０４ 走査パターン推定回路 ６０５ 符号化器 ６０６ 特定パターン置換回路 ７０３ 逆走査変換器 ７０４ 復号器 ７０５ 走査パターン推定回路 ８０４ 復号器 ８０５ 走査打ち切り符号置換回路 ８０６ 走査パターン推定回路 ２０００ レイヤー分離回路 ２００１ 第Ｌ−１の走査パターン決定回路 ２００２ 第Ｌ−２の走査パターン決定回路 ２００３ 第Ｌ−３の走査パターン決定回路 ２００４ 第２の走査パターン決定回路 ２００５ 第１の走査パターン決定回路

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力信号を周波数帯域分割して符号化する
   サブバンド符号化方式あるいはウエーブレット変換符号
   化方式において、グループ化された範囲内の変換係数を
   周波数帯域毎に走査して符号化する方式であって、 各周波数帯域に対してそれぞれ１つ以上の走査方式を用
   いることができ、 前記グループ化された範囲内で最終的な符号量が少なく
   なるようにその走査方法を決定する手段と、 前記決定された走査方法にしたがって周波数帯域毎の変
   換係数を走査し変換係数列とする手段と、 前記決定された走査方法を前記変換係数列とともに符号
   化する手段を備えることを特徴とする信号符号化方式。
2. 【請求項２】請求項１記載の信号符号化方式であって、 変換係数列の特定の値がグループ化された範囲内の最後
   まで連続する場合はその連続した係数を走査打ち切り符
   号に置き換える手段を有し、 走査方法の決定に当たっては、走査打ち切り符号で置き
   換えられる係数の総量が最大となることを走査方法決定
   の基準とすることを特徴とする信号符号化方式。
3. 【請求項３】請求項１記載の信号符号化方式により出力
   される符号データに対して、 これを復号し変換係数列と走査方法に分離する手段と、 前記復号された走査方法にしたがって前記復号された変
   換係数列から変換係数を復元し、 サブバンド合成又は逆ウエーブレット変換可能な係数の
   グループを得ることを特徴とする信号復号方式。
4. 【請求項４】請求項２記載の信号符号化方式により出力
   される符号データに対して、 これを復号し走査打ち切り符号を含む変換係数列と走査
   方法とに分離する手段と、 前記復号された走査打ち切り符号を含む変換係数列中の
   走査打ち切り符号を連続した特定係数列に置き換える手
   段と、 前記置き換えられた変換係数列から前記復号された走査
   方法にしたがって変換係数を復元し、 サブバンド合成又は逆ウエーブレット変換可能な係数の
   グループを得ることを特徴とする信号復号方式。
5. 【請求項５】入力信号を周波数帯域分割して符号化する
   サブバンド符号化方式あるいはウエーブレット変換符号
   化方式において、グループ化された範囲内の量子化され
   た変換係数を低周波帯域の係数から高周波帯域の係数へ
   順次走査して符号化する方式であって、 各周波数帯域に対してそれぞれ１つ以上の走査方式を用
   いることができ、 前記グループ化された範囲内で低周波帯域の量子化され
   た変換係数から周波数のより高い帯域での走査方法を決
   定する手段と、 前記決定された走査方法にしたがって周波数帯域毎の変
   換係数を走査し変換係数列とする手段と、 前記変換係数列を符号化する手段を備えることを特徴と
   する信号符号化方式。
6. 【請求項６】請求項５記載の信号符号化方式であって、 変換係数列中の特定の値がグループ化された範囲内の最
   後まで連続する場合はその連続した係数を走査打ち切り
   符号に置き換える手段をも備えることを特徴とする信号
   符号化方式。
7. 【請求項７】請求項５記載の信号符号化方式により出力
   される符号データに対して、 これを変換係数列に復号する手段と、 前記復元された変換係数列内の低周波数帯域に属する復
   号済変換係数から周波数のより高い帯域での走査方法を
   請求項５記載の符号化器と同じアルゴリズムで決定する
   手段と、前記決定された走査方法にしたがって前記復号
   された変換係数列から変換係数を低周波帯域から高周波
   帯域へ順次復元し、 サブバンド合成又は逆ウエーブレット変換可能な係数の
   グループを得ることを特徴とする信号復号方式。
8. 【請求項８】請求項６記載の信号符号化方式により出力
   される符号データに対して、 これを走査打ち切り符号を含む変換係数列に復号する手
   段と、 前記復号された走査打ち切り符号を含む変換係数列内の
   走査打ち切り符号を連続した特定係数列に置き換え復号
   された変換係数列とする手段と、 前記復元された変換係数列内の低周波帯域に属する復号
   済変換係数から周波数のより高い帯域での走査方法を請
   求項６記載の符号化器と同じアルゴリズムで決定する手
   段と、前記復号された変換係数列から前記復号された走
   査方法にしたがって変換係数を復元し、 サブバンド合成又は逆ウエーブレット変換可能な係数の
   グループを得ることを特徴とする信号復号方式。