JPH10257492A - 画像符号化方法および画像復号化方法 - Google Patents

画像符号化方法および画像復号化方法

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JPH10257492A
JPH10257492A JP5727797A JP5727797A JPH10257492A JP H10257492 A JPH10257492 A JP H10257492A JP 5727797 A JP5727797 A JP 5727797A JP 5727797 A JP5727797 A JP 5727797A JP H10257492 A JPH10257492 A JP H10257492A
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Shinya Sumino
眞也 角野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビットレートが大きく変化しても符号化効率
を劣化することなく、ブロック単位のレート制御が可能
な画像符号化方法を提供する。 【解決手段】 入力画像信号１は、外部から与えられた
サブサンプル比率２で画面全体のサブサンプルを行う。
サブサンプル器１０の出力はブロック化器１１で最適ブ
ロックサイズのブロックに分割する。比率決定器１２は
外部から与えられたサブサンプル比率３と符号化器１４
の符号化ビットレートを入力とし、ブロック単位のサブ
サンプル器１３でサブサンプルするサブサンプル比率４
を決定する。符号化器１４はブロック単位でサブサンプ
ルした画像信号を符号化し、符号化信号５として出力す
る。また、サブサンプル比率２およびサブサンプル比率
４も符号化信号５と同時に伝送し、復号化時に正しくア
ップサンプルできるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像信号をマクロ
ブロック単位で符号化する画像符号化方法および画像符
号化方法と、それをハードウェアで実現する画像符号化
装置・画像復号化装置と、それをソフトウェアで実現す
るためのプログラムが記録された記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】画像信号の符号化方法としては、ＩＳＯ
／ＩＥＣ ＭＰＥＧ１／２やＩＴＵ−Ｔ Ｈ．２６１／
Ｈ．２６２／Ｈ．２６３が代表的であり、符号化効率が
高く画質が良いことが知られている。従来の画像符号化
では、画像信号を２次元もしくは３次元のブロックに分
割し、ブロック単位で符号化が行われている。また、新
しい国際標準として現在活動中のＩＳＯ／ＩＥＣ ＭＰ
ＥＧ４では、ＹＵＶもしくはＲＧＢ等のカラー信号以外
に、形状をあらわす２値信号や、複数の画像を合成する
際の比率を画素単位で表す透過度信号も画像信号の１つ
として扱われ、ブロック単位で符号化される。
【０００３】さて、画像を符号化する際に、伝送路や記
録媒体の容量制限によって、符号化信号のデータ量を所
定値以下となるように制限することが必要である。この
処理はレート制御と呼ばれる。レート制御の方法として
は量子化ステップを粗くして画素値の振幅方向の歪を許
容することでビット数を削減する方法と、サブサンプル
で符号化すべき画素を減少させて空間解像度の歪を許容
することでビット数を削減する方法がある。前者は量子
化が可能な多値信号にしか適用できないが、後者は２値
信号および多値信号の双方に利用できる利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の画像符号化では、ブロック単位でのみサブサ
ンプルを行うために、高ビットレートから低ビットレー
トまで効率良く符号化することは困難である。ブロック
単位の符号化では、符号化効率が良いブロックサイズを
使用し、このブロックをサブサンプルすることで、レー
ト制御を行う。しかしながら、ブロック単位でサブサン
プルするとブロックサイズが当初の適切な値から変化す
るために、サブサンプルの比率が大きくなりブロックサ
イズが極端に小さくなると画質が大きく劣化する割には
ビット数が削減できなくなる。本発明は、かかる点に鑑
み、ビットレートが大きく変化しても符号化効率を劣化
することなく、ブロック単位のレート制御が可能な画像
符号化方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、第１の発明は、画像信号を大ブロック単位でサブサ
ンプルし、前記サブサンプルした大ブロックを小ブロッ
クに分割し、前記小ブロックを小ブロック単位でサブサ
ンプルし、前記小ブロック単位でサブサンプルした小ブ
ロックを符号化して符号化データを生成し、前記符号化
データと前記大ブロックのサブサンプル比率と前記小ブ
ロックのサブサンプル比率を符号化信号とする画像符号
化方法である。
【０００６】第２の発明は、大ブロックのサブサンプル
比率と小ブロックのサブサンプル比率と小ブロックの符
号化データで構成される符号化信号を復号化して画像信
号を出力する画像複号化方法であって、前記符号化デー
タを復号化して小ブロックの画像を復号化し、前記復号
化した小ブロックの画像を前記小ブロックのサブサンプ
ル比率に対応する比率でアップサンプルし、前記アップ
サンプルした小ブロックを統合して大ブロックを構成
し、前記構成した大ブロックを前記大ブロックのサブサ
ンプル比率に対応する比率でアップサンプルして復号化
画像信号とする画像復号化方法である。
【０００７】第３の発明は、画像信号を大ブロック単位
でサブサンプルする第１のサブサンプル手段と、前記サ
ブサンプルした大ブロックを小ブロックに分割するブロ
ック化手段と、前記小ブロックを小ブロック単位でサブ
サンプルする第２のサブサンプル手段と、前記小ブロッ
ク単位でサブサンプルした小ブロックを符号化して符号
化データを生成する符号化手段を備え、前記符号化デー
タと前記大ブロックのサブサンプル比率と前記小ブロッ
クのサブサンプル比率を出力する画像符号化装置であ
る。
【０００８】第４の発明は、画像信号を大ブロック単位
でサブサンプルする第１のサブサンプル手段と、前記サ
ブサンプルした大ブロックを小ブロックに分割するブロ
ック化手段と、前記小ブロックを小ブロック単位でサブ
サンプルする第２のサブサンプル手段と、前記第２のサ
ブサンプル手段出力をアップサンプルするアップサンプ
ル手段と、前記アップサンプル手段でアップサンプルし
た小ブロックと前記ブロック化手段出力の小ブロックを
比較して前記第２のサブサンプル手段のサブサンプル比
率を決定する比率決定手段と、前記比率決定手段出力に
対応した比率で前記小ブロックをサブサンプルした小ブ
ロックを符号化して符号化データを生成する符号化手段
を備え、前記符号化データと前記大ブロックのサブサン
プル比率と前記小ブロックのサブサンプル比率を出力す
る画像符号化装置である。
【０００９】第５の発明は、大ブロックのサブサンプル
比率と小ブロックのサブサンプル比率と小ブロックの符
号化データで構成される符号化信号を復号化して画像信
号を出力する画像複号化装置であって、前記符号化デー
タを復号化して小ブロックの画像を復号化する復号化手
段と、前記復号化した小ブロックの画像を前記小ブロッ
クのサブサンプル比率に対応する比率でアップサンプル
する第１のアップサンプル手段と、前記アップサンプル
した小ブロックを統合して大ブロックを構成する逆ブロ
ック化手段と、前記構成した大ブロックを前記大ブロッ
クのサブサンプル比率に対応する比率でアップサンプル
する第２のアップサンプル手段を備えた画像復号化装置
である。
【００１０】第６の発明は、コンピュータの記録媒体で
あって、第１の発明もしくは第２の発明の少なくとも１
つを実現するプログラムが記録されている記録媒体であ
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図５を用いて説明する。
【００１２】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１の画像符号化方法の説明図である。図１（ａ）は水
平１６画素、垂直１２画素からなる画像信号である。こ
れを符号化する際に、目標とするビットレートが十分小
さければ、画像全体をサブサンプルする。図１（ａ）の
画像信号を水平および垂直方向に１／２のサブサンプル
を行ったものが図１（ｂ）である。図１（ｂ）の画像信
号を水平２画素、垂直２画素のブロックに分割し、この
ブロック単位で符号化を行う。なお、ブロック単位の符
号化の際に、更にビットレートを小さくする必要がある
場合には、必要に応じてブロック単位でサブサンプルを
行う。その結果、図１（ｃ）のように１画素のみのブロ
ックと４画素のブロックになり、各々をブロック単位で
符号化する。一般に、符号化する際は、符号化効率が最
も高くなるブロックサイズ（最適ブロックサイズ）が存
在する。そこで、画像信号をブロック単位に分割する際
は、この最適ブロックサイズに分割することが望まし
い。図１（ｂ）の例では、最適ブロックサイズは水平２
画素、垂直２画素である。一方、ブロック単位でサブサ
ンプルを行うと、局所的にビットレートを制御すること
が可能であるが、所望のビットレートから大きく乖離し
ている場合にはブロック単位のサブサンプルのみでは所
望のビットレートにすることが困難である。そこで、所
望のビットレートに近いビットレートとなる比率で画像
信号全体でサブサンプルを行い、その後、最適ブロック
サイズに分割し、ブロック単位で更にサブサンプルでレ
ート制御することで、高ビットレートから低ビットレー
トまで対応できる局所的なレート制御可能なサブサンプ
ル符号化が実現できる。
【００１３】なお、説明を簡単にするために画面全体の
サブサンプルで説明したが、スライス等の複数のブロッ
クの集合単位で最初のサブサンプルを行ってもよい。
【００１４】また、このようにして符号化した符号化信
号を復号化する際は、まずブロック単位で復号化し、次
にブロック単位のサブサンプルに対応する比率（サブサ
ンプルを復元する比率）でブロック単位のアップサンプ
ルを行い、ブロックを統合して画面を構成し、最後に画
面単位のサブサンプルに対応する比率（サブサンプルを
復元する比率）で画面単位のアップサンプルを行えば正
しく復号化できる。
【００１５】（実施の形態２）図２は実施の形態２の画
像符号化装置のブロック図である。同図において、１は
入力画像信号、１０は外部から与えられたサブサンプル
比率２でサブサンプルするサブサンプル器、１１はブロ
ック化するブロック化器、１２はビットレートと外部か
ら与えられたサブサンプル比率３を入力としてブロック
単位のサブサンプル比率４を出力する比率決定器、１３
はブロック単位でサブサンプルするサブサンプル器、１
４はサブサンプルした画像信号を符号化して符号化信号
５を出力する符号化器である。
【００１６】以上の様に構成された実施の形態２の画像
符号化装置について、以下その動作を説明する。
【００１７】入力画像信号１は、外部から与えられたサ
ブサンプル比率２で画面全体のサブサンプルを行う。サ
ブサンプル比率２は、通常、所望のビットレートに近い
ビットレートとなるサブサンプルの比率が入力される。
具体的には、符号化済の過去の画像信号のビットレート
とサブサンプルの比率から予測したり、入力画像信号の
符号化の困難さやアクティビティ等で決定される。サブ
サンプル器１０の出力はブロック化器１１で最適ブロッ
クサイズ（実施の形態１参照）のブロックに分割する。
比率決定器１２は外部から与えられたサブサンプル比率
３と符号化器１４の符号化ビットレートを入力とし、ブ
ロック単位のサブサンプル器１３でサブサンプルするサ
ブサンプル比率４を決定する。サブサンプル比率３は画
像の局所的なアクティビティ等でサブサンプルによる画
質劣化を制御する目的で使用される。また、符号化器１
４の符号化ビットレートが所望のビットレートより大き
い場合には、比率決定器１２でビットレートが小さくな
るようにサブサンプル比率４を変更する。符号化器１４
はブロック単位でサブサンプルした画像信号を符号化
し、符号化信号５として出力する。また、サブサンプル
比率２およびサブサンプル比率４も符号化信号５と同時
に伝送し、復号化時に正しくアップサンプルできるよう
にする。
【００１８】なお、実施の形態２では比率決定器１２で
外部から与えられたサブサンプル比率３を参照する例で
説明したが、外部から制御する必要がなければ比率決定
器１２の入力を符号化器１４の符号化ビットレートのみ
としてもよい。
【００１９】（実施の形態３）図３は実施の形態３の画
像符号化装置のブロック図である。同図において、図２
の実施の形態２の画像符号化装置と同じ動作をする機器
は同じ番号を付し、説明を省略する。２０はサブサンプ
ル器１３の出力をアップサンプルするアップサンプル
器、２１はブロック単位で２つの入力を比較して誤差の
大きさを出力する比較器である。
【００２０】以上の様に構成された実施の形態３の画像
符号化装置について、実施の形態２の画像符号化装置と
異なる部分のみ説明する。サブサンプル器１３でサブサ
ンプルしたブロックはアップサンプル器２０でアップサ
ンプルされ、ブロック化器１１のブロック内の画素数と
同じブロック内の画素数になる。比較器２１はブロック
化器１１の出力とアップサンプル器２０の出力を比較
し、サブサンプルおよびアップサンプルの処理に伴う歪
みの大きさを計算する。比率決定器１２は実施の形態２
の画像符号化装置で説明した外部から与えられたサブサ
ンプル比率３と符号化器１４の符号化ビットレートに加
え、比較器２１の出力も考慮し、サブサンプルおよびア
ップサンプルの処理に伴う歪みが所定値以下となるよう
なサブサンプル比率を決定してサブサンプル器１３に通
知する。
【００２１】以上のようにして、実施の形態２の画像符
号化装置の特徴に加え、ブロック単位のサブサンプルに
よる歪みを所定値以下と制御できる画像符号化装置を実
現することができる。
【００２２】（実施の形態４）図４は実施の形態４の画
像復号化装置のブロック図である。同図において、図２
の実施の形態２の画像符号化装置または図３の画像符号
化装置と同じ動作をする機器は同じ番号を付し、説明を
省略する。３０は符号化信号５を復号化する復号化器、
３１はブロックを統合する逆ブロック化器、３２は外部
から与えられたサブサンプル比率２に対応する比率でア
ップサンプルするアップサンプル器である。
【００２３】以上の様に構成された実施の形態４の画像
復号化装置について、以下その動作を説明する。
【００２４】復号化器３０は符号化信号５を復号化し、
サブサンプルされたブロックを出力する。アップサンプ
ル器２０は外部から与えられたサブサンプル比率４に対
応するアップサンプル比率（サブサンプルを復元するア
ップサンプル比率）でブロック単位のアップサンプル処
理を行う。逆ブロック化器３１はアップサンプルしたブ
ロックを統合して画面を構成し、アップサンプル器３２
は外部から与えられたサブサンプル比率５に対応するア
ップサンプル比率（サブサンプルを復元するアップサン
プル比率）で画面単位のアップサンプル処理を行う。
【００２５】以上のようにして、実施の形態２の画像符
号化装置および実施の形態３の画像符号化装置の符号化
信号を正しく復号化することができる。
【００２６】（実施の形態５）また、本発明はプログラ
ムによって実現し、これをフロッピーディスク等の記録
媒体に記録して移送することにより、独立した他のコン
ピュータシステムで容易に実施することができる。図５
に記録媒体の例としてフロッピーディスクを示す。
【００２７】なお、実施の形態５においては、記録媒体
としてフロッピーディスクを示したが、ＩＣカードやＣ
Ｄ−ＲＯＭやカセット等プログラムを記録できるもので
あれば、同様に実施することができる。
【００２８】また、実施の形態ではブロック単位のアッ
プサンプルおよびダウンサンプルで説明したが、ブロッ
ク境界で画素が双方のブロックに含まれる（いわゆるオ
ーバーラップブロック）であってもよく、また、復号化
済の画像が参照できる場合にはブロック外の一部の画素
を参照したアップサンプル・ダウンサンプルを行うこと
もできる。更に、実施の形態では画面全体のサブサンプ
ルで説明したが、スライス等の複数のブロックの集合単
位で最初のサブサンプルを行ってもよい。
【００２９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ビットレ
ートが大きく変化しても符号化効率を劣化することな
く、ブロック単位のレート制御が可能であり、その実用
的価値は高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の画像符号化方法の説明図
【図２】実施の形態２の画像符号化装置のブロック図
【図３】実施の形態３の画像符号化装置のブロック図
【図４】実施の形態４の画像復号化装置のブロック図
【図５】本発明の実施の形態５による記録媒体のブロッ
ク図
【符号の説明】
１０，１３ サブサンプル器 １１ ブロック化器 １２ 比率決定器 １４ 符号化器 ２０，３２ アップサンプル器 ３０ 復号化器 ３１ 逆ブロック化器

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 画像信号を大ブロック単位でサブサンプ
    ルし、前記サブサンプルした大ブロックを小ブロックに
    分割し、前記小ブロックを小ブロック単位でサブサンプ
    ルし、前記小ブロック単位でサブサンプルした小ブロッ
    クを符号化して符号化データを生成し、前記符号化デー
    タと前記大ブロックのサブサンプル比率と前記小ブロッ
    クのサブサンプル比率を符号化信号とする画像符号化方
    法。
  2. 【請求項２】 大ブロックのサブサンプル比率と小ブロ
    ックのサブサンプル比率と小ブロックの符号化データで
    構成される符号化信号を復号化して画像信号を出力する
    画像複号化方法であって、前記符号化データを復号化し
    て小ブロックの画像を復号化し、前記復号化した小ブロ
    ックの画像を前記小ブロックのサブサンプル比率に対応
    する比率でアップサンプルし、前記アップサンプルした
    小ブロックを統合して大ブロックを構成し、前記構成し
    た大ブロックを前記大ブロックのサブサンプル比率に対
    応する比率でアップサンプルして復号化画像信号とする
    画像復号化方法。
  3. 【請求項３】 画像信号を大ブロック単位でサブサンプ
    ルする第１のサブサンプル手段と、前記サブサンプルし
    た大ブロックを小ブロックに分割するブロック化手段
    と、前記小ブロックを小ブロック単位でサブサンプルす
    る第２のサブサンプル手段と、前記小ブロック単位でサ
    ブサンプルした小ブロックを符号化して符号化データを
    生成する符号化手段を備え、前記符号化データと前記大
    ブロックのサブサンプル比率と前記小ブロックのサブサ
    ンプル比率を出力する画像符号化装置。
  4. 【請求項４】 画像信号を大ブロック単位でサブサンプ
    ルする第１のサブサンプル手段と、前記サブサンプルし
    た大ブロックを小ブロックに分割するブロック化手段
    と、前記小ブロックを小ブロック単位でサブサンプルす
    る第２のサブサンプル手段と、前記第２のサブサンプル
    手段出力をアップサンプルするアップサンプル手段と、
    前記アップサンプル手段でアップサンプルした小ブロッ
    クと前記ブロック化手段出力の小ブロックを比較して前
    記第２のサブサンプル手段のサブサンプル比率を決定す
    る比率決定手段と、前記比率決定手段出力に対応した比
    率で前記小ブロックをサブサンプルした小ブロックを符
    号化して符号化データを生成する符号化手段を備え、前
    記符号化データと前記大ブロックのサブサンプル比率と
    前記小ブロックのサブサンプル比率を出力する画像符号
    化装置。
  5. 【請求項５】 大ブロックのサブサンプル比率と小ブロ
    ックのサブサンプル比率と小ブロックの符号化データで
    構成される符号化信号を復号化して画像信号を出力する
    画像復号化装置であって、前記符号化データを復号化し
    て小ブロックの画像を復号化する復号化手段と、前記復
    号化した小ブロックの画像を前記小ブロックのサブサン
    プル比率に対応する比率でアップサンプルする第１のア
    ップサンプル手段と、前記アップサンプルした小ブロッ
    クを統合して大ブロックを構成する逆ブロック化手段
    と、前記構成した大ブロックを前記大ブロックのサブサ
    ンプル比率に対応する比率でアップサンプルする第２の
    アップサンプル手段を備えた画像復号化装置。
  6. 【請求項６】 コンピュータの記録媒体であって、請求
    項１から請求項２の少なくとも１つを実現するプログラ
    ムが記録されている記録媒体。
JP5727797A 1997-03-12 1997-03-12 画像符号化方法および画像復号化方法 Pending JPH10257492A (ja)

Priority Applications (2)

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JP5727797A JPH10257492A (ja) 1997-03-12 1997-03-12 画像符号化方法および画像復号化方法
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