JPH11112352A - Encoding device and decoding device - Google Patents
Encoding device and decoding deviceInfo
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- JPH11112352A JPH11112352A JP10213338A JP21333898A JPH11112352A JP H11112352 A JPH11112352 A JP H11112352A JP 10213338 A JP10213338 A JP 10213338A JP 21333898 A JP21333898 A JP 21333898A JP H11112352 A JPH11112352 A JP H11112352A
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- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】入力される画像の情報量が大きい場合には、量
子化による歪が増加し、ブロック歪が発生する。
【解決手段】入力手段24からの入力信号の伝送帯域を
制限する前置フィルタ手段25と、前置フィルタ手段2
5の出力を直交変換のうえ量子化して符号化する直交変
換符号化手段26とを備え、前置フィルタ手段25は、
過去の符号化に用いた量子化幅が大きい場合には上記入
力信号の帯域制限を強くし、過去の符号化に用いた量子
化幅が小さい場合には前記入力信号の帯域制限を弱くす
る。
(57) [Summary] When the information amount of an input image is large, distortion due to quantization increases, and block distortion occurs. A pre-filter means for restricting a transmission band of an input signal from an input means, and a pre-filter means.
And orthogonal transform encoding means 26 for quantizing and encoding the output of 5 in the orthogonal transform, and the pre-filter means 25 comprises:
When the quantization width used in the past encoding is large, the band limitation of the input signal is increased, and when the quantization width used in the past encoding is small, the band limitation of the input signal is weakened.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタルVTR
等の高能率符号化に用いる符号化装置およびその復号化
装置、ならびにこれらの方法に関するものである。The present invention relates to a digital VTR.
The present invention relates to an encoding device used for high-efficiency encoding, such as an encoding device and a decoding device thereof, and methods thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】画像信号のディジタル化にともなって高
能率符号化技術が重要になってきている。高能率符号化
の有効な手段として直交変換符号化がある。直交変換と
は入力される時系列信号を直交する成分(例えば周波数
成分)に変換するもので、フーリエ変換、離散コサイン
変換(以下DCTと略す)、アダマール変換等が有名で
ある。特にDCTは画像情報に適した直交変換として注
目されている。2. Description of the Related Art With the digitization of image signals, high-efficiency coding techniques have become important. An effective means of high efficiency coding is orthogonal transform coding. The orthogonal transform converts an input time-series signal into an orthogonal component (for example, a frequency component). Fourier transform, discrete cosine transform (hereinafter abbreviated as DCT), and Hadamard transform are well known. In particular, DCT has attracted attention as an orthogonal transform suitable for image information.
【0003】ここでDCTを用いた高能率符号化方法に
ついて説明する。図12は従来のDCTを用いた高能率
符号化装置の1例である。図12の1はこの装置の入力
手段、2はブロック化手段、3はDCT手段、4は適応
量子化手段、5は可変長符号化手段、6はデータバッフ
ァ手段、7は出力手段である。[0003] Here, a high efficiency coding method using DCT will be described. FIG. 12 shows an example of a conventional high-efficiency coding apparatus using DCT. In FIG. 12, reference numeral 1 denotes input means of the apparatus, 2 denotes blocking means, 3 denotes DCT means, 4 denotes adaptive quantization means, 5 denotes variable length coding means, 6 denotes data buffer means, and 7 denotes output means.
【0004】図12の符号化器では、入力手段1から入
力されるディジタル画像信号をブロック化手段2でDC
T単位のブロックに分割する。画像の高能率符号化では
水平8画素・垂直8画素の合計64画素の2次元DCT
がよく用いられる。ブロック化された画像信号はDCT
手段3で2次元DCTされてDCT成分に変換される。
変換されたDCT成分は適応量子化手段4で量子化さ
れ、可変長符号化手段5で可変長符号化され、バッファ
手段6で一定レートに変換されて出力される。[0004] In the encoder shown in FIG. 1, a digital image signal input from an input means 1 is converted into a DC signal by a blocking means 2.
Divide into blocks of T units. In high-efficiency coding of images, a two-dimensional DCT of a total of 64 pixels of 8 horizontal pixels and 8 vertical pixels
Is often used. Blocked image signal is DCT
The two-dimensional DCT is performed by the means 3 and converted into a DCT component.
The transformed DCT component is quantized by the adaptive quantization means 4, is variable-length coded by the variable-length coding means 5, is converted to a constant rate by the buffer means 6, and is output.
【0005】可変長符号化とは、生起確立の大きい符号
語に小さな符号長を割り当て、生起確立が小さい符号語
に大きな符号長を割り当てる符号化方式である。(表
1)は3ビットのデータ「0」,「1」,・・・,
「7」に対する可変長符号化の対応表である。この例で
は、「0」,「1」に対して2ビット、「2」,「3」
に対して3ビット、「4」,「5」,「6」,「7」に
対して4ビットの符号長を割り当てている。[0005] Variable length coding is a coding method in which a small code length is assigned to a code word having a large probability of occurrence, and a large code length is assigned to a code word having a low probability of occurrence. (Table 1) shows 3-bit data “0”, “1”,.
It is a correspondence table of variable length coding to "7". In this example, 2 bits for “0” and “1”, “2” and “3”
, A code length of 4 bits is assigned to “4”, “5”, “6”, and “7”.
【0006】[0006]
【表1】 通常DCT成分は0を中心とした指数分布と成るため、
「0」,「1」の生起確率が「4」,「5」,「6」,
「7」に比べてかなり大きく、符号化された後の平均ビ
ット数が3ビットより小さくなる。ただし可変長符号化
を用いると、画質によって符号化後のデータレートが変
化する。このため図12の従来例では、バッファ手段6
がオーバーフローやアンダーフローを起こさないように
するために、バッファ手段6内のデータ量が増加してき
た場合には、適応量子化手段4において量子化時のまる
めを大きくし、データ量が減少してきた場合にはまるめ
を小さくすることによって制御している。[Table 1] Normally, the DCT component has an exponential distribution centered on 0,
The occurrence probabilities of “0” and “1” are “4”, “5”, “6”,
This is considerably larger than “7”, and the average number of bits after encoding is smaller than 3 bits. However, when variable length coding is used, the data rate after coding changes depending on the image quality. Therefore, in the conventional example of FIG.
When the data amount in the buffer means 6 has increased in order to prevent overflow or underflow from occurring, the rounding at the time of quantization is increased in the adaptive quantization means 4 and the data amount has been reduced. In such a case, control is performed by reducing the roundness.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】次に、上記のような従
来のDCTを用いた高能率符号化の課題を以下に述べ
る。 (1)可変長符号化を用いているため、伝送路によって
1ビットでも誤りが発生すると符号同期が外れてそれ以
後のデータを復号できなくなる。このような誤り伝搬に
よって大きな画質劣化が引き起こされる。特にVTR等
の誤り発生確率が高い装置には適応が困難である。 (2)従来はデータ量を一定にするためにバッファ部を
用いたフィードバック制御を行なっている。しかしなが
ら実際の画像ではその情報に偏りがあり、フィードバッ
ク制御では最適な符号化が困難である。特に画像の前半
の情報量が小さく後半の情報量が大きい場合では、前半
部分に不必要にデータが割り当てられるため、後半部分
においてデータ量が不足し、大きな画質劣化を招くこと
になる。 (3)直交変換を用いた高能率符号化では入力される画
像の情報量が大きい場合には、量子化による歪が増加
し、ブロック歪が発生してしまう。Next, problems of the high efficiency coding using the conventional DCT as described above will be described below. (1) Since variable-length coding is used, if even a single bit error occurs on a transmission line, code synchronization is lost and subsequent data cannot be decoded. Such error propagation causes large image quality degradation. In particular, it is difficult to adapt to a device having a high error occurrence probability such as a VTR. (2) Conventionally, feedback control using a buffer unit is performed to keep the data amount constant. However, in an actual image, the information is biased, and it is difficult to perform optimal coding by feedback control. In particular, when the amount of information in the first half of the image is small and the amount of information in the second half is large, data is unnecessarily allocated to the first half, so that the amount of data is insufficient in the second half and the image quality is greatly deteriorated. (3) In the high-efficiency coding using orthogonal transform, when the information amount of an input image is large, distortion due to quantization increases and block distortion occurs.
【0008】本発明はこのような従来の直交変換符号化
装置の課題を解決した直交変換符号化装置を提供するこ
とを目的とする。An object of the present invention is to provide an orthogonal transform coding apparatus which solves the problems of the conventional orthogonal transform coding apparatus.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の符号化装
置は、入力信号の伝送帯域を制限する前置フィルタ手段
と、前記前置フィルタ手段の出力を直交変換のうえ量子
化して符号化する直交変換符号化手段とを備え、前記前
置フィルタ手段は、過去の符号化に用いた量子化幅が大
きい場合には前記入力信号の帯域制限を強くし、過去の
符号化に用いた量子化幅が小さい場合には前記入力信号
の帯域制限を弱くするすることを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided an encoding apparatus comprising: a pre-filter for restricting a transmission band of an input signal; The pre-filtering means strengthens the band limitation of the input signal when the quantization width used in the past encoding is large, and applies the quantization used in the past encoding. In the case where the band width is small, the band limitation of the input signal is weakened.
【0010】請求項2記載に復号化装置は、直交変換お
よび量子化して符号化されたデータを入力し、当該入力
信号を復号する直交変換復号化手段と、前記復号された
信号の伝送帯域を制限する後置フィルタ手段とを備え、
前記後置フィルタ手段は、過去または現在の符号化に用
いられた量子化幅が大きい場合には前記復号された信号
の帯域制限を強くし、過去または現在の符号化に用いら
れた量子化幅が小さい場合には前記復号された信号の帯
域制限を弱くするすることを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided a decoding apparatus which receives orthogonally transformed and quantized encoded data, decodes the input signal, and sets a transmission band of the decoded signal. Post-filter means for limiting,
The post-filter means strengthens the band limitation of the decoded signal when the quantization width used for past or current encoding is large, and sets the quantization width used for past or current encoding. Is smaller, the band limitation of the decoded signal is weakened.
【0011】請求項3記載の符号化方法は、入力信号の
伝送帯域を制限し、当該帯域制限された信号を直交変換
し、量子化して符号化する方法であって、過去の符号化
に用いた量子化幅が大きい場合には前記入力信号の帯域
制限を強くし、過去の符号化に用いた量子化幅が小さい
場合には前記入力信号の帯域制限を弱くするすることを
特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided an encoding method for limiting a transmission band of an input signal, orthogonally transforming the band-limited signal, quantizing the signal, and encoding the signal. When the quantization width is large, the band limitation of the input signal is strengthened, and when the quantization width used in the past encoding is small, the band limitation of the input signal is weakened.
【0012】請求項4記載の復号化方法は、直交変換お
よび量子化して符号化されたデータを入力し、当該入力
信号を復号して、当該復号された信号の伝送帯域を制限
する復号化方法であって、過去または現在の符号化に用
いられた量子化幅が大きい場合には前記復号された信号
の帯域制限を強くし、過去または現在の符号化に用いら
れた量子化幅が小さい場合には前記復号された信号の帯
域制限を弱くするすることを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a decoding method for inputting orthogonally transformed and quantized encoded data, decoding the input signal, and limiting a transmission band of the decoded signal. When the quantization width used for the past or current encoding is large, the band limitation of the decoded signal is strengthened, and when the quantization width used for the past or current encoding is small. Is characterized in that the band limitation of the decoded signal is weakened.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づき説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0014】図1は、本発明の一実施形態に係る直交変
換符号化装置のブロック図である。図1の8は本発明の
人力手段、9は大ブロック化手段、10は小ブロック化
手段、11は直交変換手段、12はデータバッファ手
段、13はデータ量見積り手段、14は量子化手段選択
手段、15は量子化手段、16は可変長符号化手段、1
7は伝送手段、18は出力手段である。FIG. 1 is a block diagram of an orthogonal transform coding apparatus according to one embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 8 denotes human power means of the present invention, 9 denotes large block means, 10 denotes small block means, 11 denotes orthogonal transform means, 12 denotes data buffer means, 13 denotes data amount estimating means, and 14 denotes quantization means selection. Means, 15 means quantization means, 16 means variable length coding means, 1
7 is a transmission means, 18 is an output means.
【0015】先ず入力手段8から入力された画像信号は
大ブロック化手段9で複数の標本値からなる大ブロック
に分割される。各大ブロックは更に小ブロック化手段1
0で画面上で長方形になる小ブロックに分割される。こ
こで以下の説明を簡単にするために画面上で水平方向に
8画素、垂直方向に8画素からなる64画素で構成され
る小ブロックを用いて説明する。小ブロック化された標
本値は直交変換手段11で水平方向、垂直方向共に直交
変換される。First, the image signal input from the input means 8 is divided into large blocks consisting of a plurality of sample values by the large block forming means 9. Each large block is further divided into smaller blocks 1
It is divided into small blocks that become rectangular on the screen at 0. Here, in order to simplify the following description, a description will be given using a small block composed of 64 pixels consisting of 8 pixels in the horizontal direction and 8 pixels in the vertical direction on the screen. The sample values divided into small blocks are orthogonally transformed by the orthogonal transformation means 11 in both the horizontal and vertical directions.
【0016】図2は直交変換手段11の説明図で、この
図の19は小ブロック化された標本値の入力手段、20
は水平方向のDCT手段、21は水平垂直並べ換え手
段、22は垂直方向のDCT手段、23は出力手段であ
る。図1の小ブロック化手段10で小ブロック化された
標本値は図2の入力手段19から入力され、DCT手段
20で水平方向にDCTされる。水平方向にDCTされ
た直交成分は、水平垂直並べ換え手段21で垂直方向に
並べ換えられる。並べ換えられた直交成分はDCT手段
22で垂直方向にDCTされて出力される。このように
して水平、垂直にDCTされた小ブロック毎の直交成分
は、図3に示すように水平方向、垂直方向共に低域を表
す直交成分から順番に図1のバッファ手段12およびデ
ータ量見積り手段13に入力される。FIG. 2 is an explanatory view of the orthogonal transform means 11. In FIG. 2, reference numeral 19 denotes an input means for sample values in small blocks;
Denotes DCT means in the horizontal direction, 21 denotes horizontal / vertical rearrangement means, 22 denotes DCT means in the vertical direction, and 23 denotes output means. The sample values divided into small blocks by the small block unit 10 in FIG. 1 are input from the input unit 19 in FIG. 2 and are DCT-horizontally performed by the DCT unit 20. The orthogonal components subjected to the DCT in the horizontal direction are rearranged in the vertical direction by the horizontal / vertical rearrangement unit 21. The rearranged orthogonal components are subjected to DCT in the vertical direction by the DCT means 22 and output. As shown in FIG. 3, the orthogonal components of each small block DCT-horizontally and vertically as described above are sequentially calculated from the orthogonal component representing the low frequency in both the horizontal direction and the vertical direction, as shown in FIG. Input to the means 13.
【0017】データ量見積り手段13では、そこで予め
準備されている複数個の量子化器に対する小ブロック単
位での符号化後のデータ量が計算され、その結果に基づ
いて量子化手段選択手段14で小ブロック毎に量子化器
が選択される。同時にバッファ手段12に入力された直
交成分は量子化器が決定されるまで遅延させられる。こ
こで量子化された直交成分と符号化後のデータ量の関係
について図4を用いて説明する。The data amount estimating means 13 calculates the data amount of each of a plurality of quantizers prepared in advance after encoding in small block units, and based on the calculation result, the quantizing means selecting means 14 calculates the data amount. A quantizer is selected for each small block. At the same time, the orthogonal components input to the buffer means 12 are delayed until the quantizer is determined. Here, the relationship between the quantized orthogonal components and the data amount after encoding will be described with reference to FIG.
【0018】本発明の第1の伝送手段では、水平、垂直
の最も低い周波数成分(図4の水平0、垂直0の量子化
値で、以下原点と呼ぶ)を1つの頂点とし、全ての0で
ない量子化値を含む最小の長方形に囲まれる部分(図4
の実線で囲まれた部分)だけを伝送する。ただし原点は
常に伝送するものとする。従ってこのブロックの伝送領
域(図4の長方形)は、水平方向、垂直方向それぞれ最
も高い0でない周波数成分を表す量子化値の位置で決定
される。同時に伝送する量子化値の数はこの伝送領域の
面積で決定されるため、水平方向の最高周波数の位置と
垂直方向の最高周波数の位置の積によって簡単に計算で
きる。また本実施形態では伝送領域の情報は、図4のよ
うに水平方向の座標3ビットと垂直方向の座標3ビット
の合計6ビットで表現できる。従って各小ブロックの符
号化後のデータ量は伝送領域に含まれる可変長符号語
と、伝送領域の情報の和となる。In the first transmission means of the present invention, the lowest horizontal and vertical frequency components (quantized values of horizontal 0 and vertical 0 in FIG. 4, hereinafter referred to as the origin) are defined as one vertex and all 0 (See Fig. 4)
(The part surrounded by the solid line). However, the origin shall always be transmitted. Accordingly, the transmission area (rectangle in FIG. 4) of this block is determined by the position of the quantization value representing the highest non-zero frequency component in each of the horizontal direction and the vertical direction. Since the number of quantization values transmitted simultaneously is determined by the area of this transmission area, it can be easily calculated by the product of the position of the highest frequency in the horizontal direction and the position of the highest frequency in the vertical direction. Further, in this embodiment, the information of the transmission area can be represented by a total of 6 bits of 3 bits in the horizontal direction and 3 bits in the vertical direction as shown in FIG. Therefore, the encoded data amount of each small block is the sum of the variable length codeword included in the transmission area and the information of the transmission area.
【0019】ここで本発明の第1の可変長符号化の方法
について説明する。ここでは量子化値が0の時に符号長
が1ビットとなる可変長符号を用いる。つまりある量子
化値Riに対して符号長Niは Ri=0 のとき Ni=1 となる。このため1小ブロック分の全ての量子化値に対
して(Ni−1)の和を求めたものに、伝送する量子化
値の数と長方形の頂点の座標6ビットを加算することに
よって、伝送するデータ量が求められる。従ってデータ
量の計算において、符号長の和の計算と伝送領域の計算
を独立に実行できるため、回路の簡単化と高速化が可能
になる。また水平、垂直共に最も低い周波数を表す量子
化値に対しては、固定長の符号化を割り当てることも可
能である。Here, the first variable length coding method of the present invention will be described. Here, a variable length code whose code length is 1 bit when the quantization value is 0 is used. That is, for a certain quantized value Ri, the code length Ni becomes Ni = 1 when Ri = 0. Therefore, by adding the number of quantized values to be transmitted and the 6-bit coordinate of the vertex of the rectangle to the sum of (Ni-1) for all the quantized values for one small block, Is required. Therefore, in the calculation of the data amount, the calculation of the sum of the code lengths and the calculation of the transmission area can be executed independently, so that the circuit can be simplified and the speed can be increased. It is also possible to assign fixed-length coding to a quantization value representing the lowest frequency in both the horizontal and vertical directions.
【0020】このようにして求められた小ブロック単位
の各量子化値に対するデータ量は量子化手段選択手段1
4に入力される。そこで大ブロックで予め決められてい
る伝送データ量を越えないように量以下器を小ブロック
単位で決定する。そしてこれに基づき量子化器15で量
子化され、可変長符号化手段16で可変長符号化されて
伝送手段17に出力される。同時に選択された量子化器
に対する各小ブロックの伝送領域(6ビット)も同時に
伝送される。The data amount for each quantized value in the small block unit thus obtained is determined by the quantizing means selecting means 1.
4 is input. Therefore, a sub-quantity unit is determined in small block units so as not to exceed a predetermined transmission data amount in a large block. Then, based on this, it is quantized by the quantizer 15, variable-length coded by the variable-length coding means 16, and output to the transmission means 17. At the same time, the transmission area (6 bits) of each small block for the selected quantizer is transmitted at the same time.
【0021】以上のようにして本発明では、量子化の前
にデータ量を見積ることによって、常に最適な量子化器
を選択することが可能になる。また従来のフィードバッ
ク制御と違い、データ量の制御が正確に行えるため、小
さな範囲で一定長になるような可変長符号化が可能にな
る。これによってディジタルVTR等伝送路誤りが頻繁
に発生するような機器にも可変長符号化を用いることが
可能になる。さらに上記の実施形態では2次元DCTを
用いて説明しているが、その他さまざまな直交変換が適
応可能であり、時間軸方向まで含めた3次元直交変換も
利用できる。3次元直交変換の1番簡単な例では、空間
的に同じ位置にあるフィールド間の2つの2次元直交変
換された直交成分に対して、フィールド間で和と差を求
める方法がある。この場合には和の成分を小さな量子化
幅をもつ量子化器で量子化し、差の成分を大きな量子化
幅をもつ量子化器で量子化することによって、視覚上の
歪を抑えながらデータ量を圧縮することが可能になる。
また上記の伝送領域については、和の成分と差の成分を
独立に求めることによって差の成分に発生する0の量子
化値をより効率よく除去することが可能になる。As described above, according to the present invention, it is possible to always select an optimum quantizer by estimating the data amount before quantization. Further, unlike the conventional feedback control, since the data amount can be accurately controlled, it is possible to perform variable-length encoding such that the length becomes constant within a small range. As a result, it becomes possible to use variable-length coding for a device such as a digital VTR in which transmission path errors frequently occur. Further, in the above embodiment, the description is made using the two-dimensional DCT, but various other orthogonal transforms are applicable, and a three-dimensional orthogonal transform including the time axis direction can also be used. In the simplest example of the three-dimensional orthogonal transform, there is a method of calculating a sum and a difference between two fields of two orthogonal orthogonally transformed orthogonal components between fields at the same spatial position. In this case, the sum component is quantized by a quantizer having a small quantization width, and the difference component is quantized by a quantizer having a large quantization width, so that the data amount is suppressed while suppressing visual distortion. Can be compressed.
In addition, regarding the above-mentioned transmission region, by independently obtaining the sum component and the difference component, it becomes possible to more efficiently remove the quantization value of 0 generated in the difference component.
【0022】次に第2の可変長符号化を用いた実施形態
について説明する。先ず可変長符号化の割り当てを(表
2)に示す。Next, an embodiment using the second variable length coding will be described. First, the assignment of variable length coding is shown in (Table 2).
【0023】(表2)のXは任意の1ビットの数が割り
当てられる、例えば符号長が5ビットの符号語の一例を
(表3)に示す。X in Table 2 is assigned an arbitrary 1-bit number. For example, Table 3 shows an example of a code word having a code length of 5 bits.
【0024】(表2)の可変長符号化では符号長Niは
量子化値の絶対値の桁数Kiに対して、 Ni=2×Ki+1 で表される。従って符号長は、量子化値の桁数を求める
ことによって容易に計算できる。これにより伝送する小
ブロックの総データ量Dは、伝送する量子化値の数Mと
長方形の頂点の座標6ビットとを併せて、 D=2×ΣKi+M+6 で表されるため簡単に求めることができる。また(表
2)の可変長符号において±128-255の部分を11111111X
XXXXXXXに変更することも可能である。In the variable length coding shown in Table 2, the code length Ni is represented by Ni = 2 × Ki + 1 with respect to the number of digits Ki of the absolute value of the quantization value. Therefore, the code length can be easily calculated by obtaining the number of digits of the quantization value. Accordingly, the total data amount D of the small block to be transmitted is represented by D = 2 × ΣKi + M + 6 together with the number M of the quantized values to be transmitted and the 6-bit coordinates of the vertices of the rectangle, and can be easily obtained. . Also, in the variable length code of (Table 2), the part of ± 128-255 is
It is also possible to change to XXXXXXX.
【0025】[0025]
【表2】 [Table 2]
【0026】[0026]
【表3】 次に第3の可変長符号化の実施形態を(表4)に示す。
この実施形態では(表2)の可変長符号化と同様に符号
語の前半部分だけでその符号長を判断することが可能で
ある。このような可変長符号を用いることによって、伝
送路の誤りが発生しても符号長を表す前半部分が誤らな
い限り語同期が外れないという特長である。[Table 3] Next, an embodiment of the third variable length coding is shown in (Table 4).
In this embodiment, it is possible to determine the code length of only the first half of a code word, similarly to the variable length coding of (Table 2). The use of such a variable length code has a feature that even if an error occurs in the transmission path, word synchronization is not lost unless the first half representing the code length is erroneous.
【0027】また可変長復号時には簡単に符号長を検出
できるため、簡単な回路で高速に復号することが可能に
なる。Since the code length can be easily detected at the time of variable-length decoding, high-speed decoding can be performed with a simple circuit.
【0028】[0028]
【表4】 次に第4の可変長符号化の方法について説明する。直交
変換された成分はそのほとんどが0の量子化値になる。
このため0の量子化値が連続して発生する確率が高い。
そこで0の量子化値の連続する長さをランレングス符号
化することによってデータ量を圧縮することが可能にな
る。さらに連続する0の量子化値の長さと、それに続く
最初の非0の量子化値をまとめて1つの符号語に符号化
することによってより効率よく圧縮することが可能にな
る。これを2次元ランレングス符号化と呼ぶ。ここで2
次元ランレングス符号化をより効率良く行うための伝送
手段について説明する。[Table 4] Next, a fourth variable length coding method will be described. Most of the orthogonally transformed components have quantization values of 0.
Therefore, there is a high probability that a quantized value of 0 is continuously generated.
Therefore, the data amount can be compressed by run-length encoding the continuous length of the quantized value of 0. Furthermore, by compressing the length of the continuous quantized value of 0 and the first non-zero quantized value following it into one codeword, it is possible to perform more efficient compression. This is called two-dimensional run-length encoding. Where 2
Transmission means for more efficiently performing dimensional run-length encoding will be described.
【0029】図5は本発明の第2の伝送手段の実施形態
を示している。本実施形態では直交変換された成分を小
ブロック内の水平、垂直共に1番低い周波数成分を表す
量子化値から順に図5の番号の順番にしたがって符号化
して伝送し、非0の最も高い周波数を表す量子化値から
後の符号語は、終了信号を表す符号語で置き換える。こ
れによって0の生起確率が高い高域部分を後半に集中す
ることができるため連続する0の長さをより長くするこ
とができる。また上記の終了記号を使わない方法もあ
る。FIG. 5 shows an embodiment of the second transmission means of the present invention. In the present embodiment, the orthogonally transformed components are coded and transmitted in the order of the numbers in FIG. 5 in order from the quantized value representing the lowest horizontal and vertical frequency components in the small block, and transmitted. Is replaced with a codeword representing the end signal. As a result, high-frequency portions having a high probability of occurrence of zeros can be concentrated in the latter half, so that the length of consecutive zeros can be further lengthened. There is also a method that does not use the above terminator.
【0030】次に図6は本発明の第3の伝送手段の実施
形態を示している。図6は大ブロックが3つの小ブロッ
クから構成されている場合の実施形態である。それぞれ
の小ブロックは図5に示したように左上が低域を表す直
交成分、右下が高域を表す直交成分を表している。図6
の数字はその位置の直交成分の伝送順番を示しており、
大ブロック単位で低域成分から順番に伝送する。このよ
うな伝送順番によって、大ブロック単位で高域成分を後
半に集中できる。従ってより0の連続を長くすることが
可能になる。図7は第1および第3の伝送手段の具体例
である。上記のような伝送手段では、符号化後のデータ
量が大きすぎて全ての符号語を伝送できなくなった場合
には、伝送順番が後ろである高域成分が伝送できなくな
る。しかしながら一般に高域成分の歪は視覚上劣化がわ
かりにくいため、画質劣化を最小限にとどめることが可
能になる。また伝送路で誤りが発生し語同期が外れて後
半の符号語が復号できない場合でも、その影響が高域に
集中するため視覚上の劣化を小さくすることができる。
またこれらの伝送順番は、上記の第1の伝送手段にも適
応可能である。図4は第1の伝送手段に第3の伝送順番
を適用した一例である。図4では大ブロック単位で低域
成分から順番に伝送し、しかも第1の伝送手段で説明し
たように伝送領域を表す四角形に囲まれた部分のみを伝
送している。更に実際の伝送順番は、図5、図6以外の
さまざまな順番が可能である。FIG. 6 shows an embodiment of the third transmission means of the present invention. FIG. 6 shows an embodiment in which a large block is composed of three small blocks. As shown in FIG. 5, the upper left of each small block represents an orthogonal component representing a low band, and the lower right represents an orthogonal component representing a high band. FIG.
The number indicates the transmission order of the orthogonal component at that position,
Data is transmitted in large block units in order from the low frequency component. With such a transmission order, high frequency components can be concentrated in the latter half in large block units. Therefore, it becomes possible to make the continuation of 0 longer. FIG. 7 shows a specific example of the first and third transmission means. In the transmission means as described above, when the amount of data after encoding is too large to transmit all codewords, a high-frequency component whose transmission order is later cannot be transmitted. However, in general, the distortion of the high-frequency component is hardly visually noticeable, so that it is possible to minimize the image quality deterioration. Further, even when an error occurs in the transmission path and the word synchronization is lost, and the latter code word cannot be decoded, the influence concentrates on a high frequency band, so that visual deterioration can be reduced.
These transmission orders can also be applied to the first transmission means. FIG. 4 is an example in which the third transmission order is applied to the first transmission means. In FIG. 4, transmission is performed in order from the low-frequency component in units of large blocks, and only the portion surrounded by the square representing the transmission area is transmitted as described in the first transmission means. Further, as the actual transmission order, various orders other than FIGS. 5 and 6 are possible.
【0031】次に本発明の大ブロック化手段9について
説明する。まず第1の大ブロック化手段は、大ブロック
をフィールド内のデータだけで構成するものである。こ
れによって、フィールド内の小さなメモリだけで大ブロ
ックを構成することが可能になる。Next, the large block means 9 of the present invention will be described. First, the first large block forming means is to form a large block only with data in a field. This makes it possible to configure a large block with only a small memory in the field.
【0032】第2の大ブロック化手段は、第1とは逆に
大ブロックを連続する複数のフィールド間の信号で構成
する。これによって、画像のフィールド間の冗長を利用
した圧縮が可能になるため、より高い圧縮率が実現可能
になる。The second large block forming means comprises a large block composed of signals between a plurality of continuous fields, contrary to the first block. As a result, compression utilizing redundancy between fields of an image can be performed, so that a higher compression ratio can be realized.
【0033】第3の大ブロック化手段は大ブロックを画
面上で隣接する信号から構成する。これにより小ブロッ
ク間の冗長を利用した圧縮が可能になる。特に上記の第
3の伝送手段のように大ブロック単位で符号化伝送する
場合に効率をあげることができる。The third large block forming means comprises a large block from signals adjacent on the screen. This enables compression utilizing the redundancy between small blocks. In particular, the efficiency can be improved in the case of encoding transmission in units of large blocks as in the above third transmission means.
【0034】第4の大ブロック化手段は大ブロックを画
面上のさまざまな位置の信号を小ブロック単位でシャッ
フリングするようにして集めて構成する。これによって
画面上の情報量が分散されるため、各大ブロックに含ま
れる情報量はだいたい等しくなる。従って画面上で場所
によって情報量に偏りがある場合にも効率よく圧縮する
ことができる。また圧縮後のデータレートも平均化され
るため、大ブロック単位で同じデータ量に制御すること
が容易にできる。The fourth large block forming means is constituted by collecting large blocks by shuffling signals at various positions on the screen in small block units. As a result, the amount of information on the screen is dispersed, so that the amount of information included in each large block is approximately equal. Therefore, even when the amount of information is uneven depending on the location on the screen, it is possible to efficiently compress the information. Further, since the data rate after compression is also averaged, it is easy to control the same data amount in large block units.
【0035】第5の大ブロック化手段は、入力信号が輝
度信号と色信号、例えば色差信号で構成されている場合
に、全ての大ブロックが輝度信号と色差信号をほぼ同一
の割合で混在した形で構成する。一般に輝度信号と色差
信号の情報量には偏りがある。そこでこのように各大ブ
ロックが輝度信号と色差信号を同じ割合で含むことによ
って第4の大ブロック化手段と同様に情報量を平均化す
ることが可能になる。また入力信号がR,G,B信号で
ある場合にも、全ての大ブロックがR,G,B信号をほ
ぼ同一の割合で混在した形で構成することによって、情
報量を平均化することが可能になる。In the fifth large block forming means, when the input signal is composed of a luminance signal and a chrominance signal, for example, a chrominance signal, all the large blocks have the luminance signal and the chrominance signal mixed at almost the same ratio. Constitute in shape. Generally, there is a bias in the information amount of the luminance signal and the color difference signal. Thus, as described above, since each large block includes the luminance signal and the chrominance signal at the same ratio, the information amount can be averaged similarly to the fourth large block forming unit. Even when the input signals are R, G, and B signals, the information amount can be averaged by configuring all the large blocks in such a manner that the R, G, and B signals are mixed at almost the same ratio. Will be possible.
【0036】次に本発明の小ブロック化手段10につい
て説明する。第1の小ブロック化手段は、小ブロックを
フィールド内の信号だけで構成するものである。この方
法によって小ブロックおよび大ブロックをフィールド内
の小さなメモリだけで構成できるため、回路規模を小さ
くできる。また動きの激しい動画ではフィールド内処理
によって、歪を抑えることが可能になる。Next, the miniaturization means 10 of the present invention will be described. The first sub-blocking means is a sub-block composed of only sub-field signals. With this method, the small block and the large block can be constituted only by the small memories in the field, so that the circuit scale can be reduced. In the case of a moving image having a lot of motion, the distortion can be suppressed by the in-field processing.
【0037】第2の小ブロック化手段は、小ブロックを
連続する複数フィールド間の信号で構成する。小ブロッ
クを複数フィールドに含まれる信号で構成することによ
って、フィールド間の冗長を除去する圧縮が可能にな
る。特に動きの小さい動画で効果が大きい。The second sub-blocking means comprises a sub-block composed of signals between a plurality of continuous fields. By configuring a small block with a signal included in a plurality of fields, it is possible to perform compression for removing redundancy between fields. This is particularly effective for moving images with small movements.
【0038】第3の小ブロック化手段は、小ブロックを
1フィールドまたは1フレーム内の信号だけで構成する
か、連続する複数フィールド間の信号で構成するかを小
ブロック毎に適応的に切り替える。これによって動きの
激しい小ブロックはフィールド内で、動きの小さい小ブ
ロックは2フィールド以上で構成することによって、動
画でも静止画でも歪の小さい圧縮が可能になる。The third sub-block forming means adaptively switches, for each sub-block, whether the sub-block is composed of only a signal in one field or one frame or a signal of a plurality of continuous fields. This makes it possible to compress small moving blocks and still images with small distortion by configuring small blocks with fast movement in a field and small blocks with small movement in two or more fields.
【0039】次に本発明の量子化手段15について説明
する。第1の量子化手段は複数の量子化器がそれぞれ異
なる量子化幅を持つ。これによって各量子化器に対する
符号化後のデータ量を変えることが可能になる。従って
量子化器を制御することによって符号化後のデータ量を
制御することが可能になる。Next, the quantization means 15 of the present invention will be described. In the first quantization means, a plurality of quantizers have different quantization widths. This makes it possible to change the amount of encoded data for each quantizer. Therefore, by controlling the quantizer, it becomes possible to control the data amount after encoding.
【0040】第2の量子化手段は、高域を表す直交成分
に対して大きな量子化幅を割り当て、低域を表す量子化
成分ほど小さな量子化幅を割り当てる。これによって量
子化の歪を高域部分に集中することが可能になるため、
視覚上の画質劣化や直交変換によるブロック歪を改善で
きる。また第1の量子化手段において、量子化幅の大き
い量子化器ほど高域の量子化幅と低域の量子化幅の差を
大きくすることによって、より効率のよい圧縮が可能に
なる。The second quantization means allocates a large quantization width to the orthogonal component representing the high frequency band, and allocates a smaller quantization width to the quantization component representing the low frequency band. This makes it possible to concentrate the quantization distortion in the high frequency region,
Visual quality degradation and block distortion due to orthogonal transform can be improved. Further, in the first quantizing means, more efficient compression can be performed by increasing the difference between the higher band quantization width and the lower band quantization width for a quantizer having a larger quantization width.
【0041】第3の量子化手段では、量子化時に、0以
外の値に量子化された量子化値の量子化誤差の小ブロッ
ク毎の平均値を計算し、量子化値といっしょに伝送す
る。In the third quantization means, at the time of quantization, the average value of the quantization error of the quantization value quantized to a value other than 0 for each small block is calculated, and transmitted together with the quantization value. .
【0042】直交変換の量子化誤差は小ブロック単位で
偏りがあることが多い。このため量子化誤差を小ブロッ
ク毎に計算し、復号時に補正することによって量子化歪
を改善することが可能になる。The quantization error of the orthogonal transform often has a bias in small block units. Therefore, it is possible to improve the quantization distortion by calculating the quantization error for each small block and correcting it at the time of decoding.
【0043】またこの時に伝送される量子化誤差信号
は、1小ブロックに対して数ビットで表せるため、デー
タ量の増加はきわめて小さい。Since the quantization error signal transmitted at this time can be represented by several bits for one small block, the increase in the data amount is extremely small.
【0044】第4の量子化手段では、フレームまたはフ
ィールド方向に同一位置にある小ブロックをフレームま
たはフィールド毎に異なる量子化特性の量子化器で量子
化する。The fourth quantization means quantizes small blocks located at the same position in the frame or field direction using a quantizer having a different quantization characteristic for each frame or field.
【0045】これによって同じ直交成分に対してフレー
ムまたはフィールド毎に伝送される量子化値が異なるこ
とを利用して、最適な量子化代表値を設定することがで
きる。By using the fact that the quantized value transmitted for each frame or field differs for the same orthogonal component, an optimal quantized representative value can be set.
【0046】従って動きの小さい動画では量子化誤差を
低減することが可能になる。Therefore, it is possible to reduce a quantization error in a moving image having a small motion.
【0047】次に本発明の量子化手段選択手段14につ
いて説明する。Next, the quantization means selection means 14 of the present invention will be described.
【0048】第1の量子化手段選択手段14は、上記の
ようなデータ量見積り手段13に基づいて小ブロック毎
に全ての量子化器に対する符号化後のデータ量を求め
る。The first quantizing means selecting means 14 obtains the coded data amount for all the quantizers for each small block based on the data amount estimating means 13 as described above.
【0049】そして、大ブロック単位で伝送できるデー
タ量になるように、小ブロック単位で量子化器を選択す
る。こうすることによって、符号化後オーバーフロー
や、伝送すべきデータが足りなくなることが防がれる。Then, a quantizer is selected in small block units so that the amount of data can be transmitted in large block units. This prevents overflow after encoding and a shortage of data to be transmitted.
【0050】第2の量子化手段選択手段14は、量子化
手段の候補が、m個存在する場合には、まずm個の量子
化器のうち、符号化後のデータ量が、約m/2番目にな
るところの量子化器のデータ見積りを行う。When there are m quantizing means candidates, the second quantizing means selecting means 14 first determines that the coded data amount of the m quantizers is approximately m / m. The data of the second quantizer is estimated.
【0051】そして、その値が伝送できるデータ量より
大きい場合には、量子化手段の候補を前記データ量見積
りを行なった量子化器より小さいデータ量になる量子化
器だけにする。If the value is larger than the amount of data that can be transmitted, only quantizers having a data amount smaller than the quantizer for which the data amount has been estimated are used as quantization means candidates.
【0052】逆に伝送できるデータ量より小さい場合に
は、量子化手段の候補の前記量子化器より大きいデータ
量になる量子化器だけにする。On the contrary, when the data amount is smaller than the data amount that can be transmitted, only the quantizer having a data amount larger than the quantizer which is a candidate for the quantizing means is used.
【0053】このようにして1回のデータ量見積り毎に
量子化候補を約1/2に減らしながらデータ量見積りを
繰り返し、最適な量子化器を選択する。In this way, the estimation of the data amount is repeated while reducing the number of quantization candidates to about 1/2 each time the estimation of the data amount is performed, and the optimum quantizer is selected.
【0054】この方法によれば量子化手段の候補が7で
ある場合には3回のデータ量見積りで最適な量子化器が
選択できる。According to this method, when the number of quantization means candidates is 7, the optimum quantizer can be selected by estimating the data amount three times.
【0055】このように第2の量子化手段選択手段14
ではデータ量見積りに必要な計算量を大幅に減少させる
ことが可能になる。As described above, the second quantization means selection means 14
Thus, the amount of calculation required for estimating the amount of data can be significantly reduced.
【0056】第3の量子化手段選択手段14は、大ブロ
ックに含まれる小ブロックを前からj番目までの前半部
分とそれ以降の後半部分の2つに分割し、それら2つの
部分に対して符号化後のデータ量が一番近い2つの量子
化手段を選択し、伝送時には前半または後半部分に用い
た量子化手段とjの値の情報とを符号化して伝送する。
第1の量子化手段選択手段14では、各小ブロック毎に
量子化器を自由に選択できる。このため大ブロック単位
では量子化器の組合せが非常に多く、全ての組合せにつ
いてデータ量を計算するには、大きな計算量が必要にな
る。The third quantizing means selecting means 14 divides the small block included in the large block into two parts, the former part from the front to the j-th part and the latter half part thereafter. The two quantizing means having the closest data amount after encoding are selected, and at the time of transmission, the quantizing means used in the first half or the second half and the information of the value of j are encoded and transmitted.
The first quantization means selection means 14 can freely select a quantizer for each small block. Therefore, the number of combinations of quantizers is very large in large block units, and a large amount of calculation is required to calculate the data amount for all combinations.
【0057】そこで第3の量子化手段選択手段14で
は、上記のように1つの大ブロック内では2種類の量子
化器だけを用いる。この限定により大ブロック内の量子
化器の組合せが大幅に減るため、計算量を削減できる。
また2種類の量子化器も、大ブロック内の前半の小ブロ
ックと後半の小ブロックに分割して割り当てる。このた
め、どちらの量子化器を用いたかという情報は、大ブロ
ック内の前半と後半の分かれ目の位置(つまりj)を伝
送するだけでよいため、データ量の増加が小さい。Therefore, the third quantization means selection means 14 uses only two types of quantizers in one large block as described above. Due to this limitation, the number of combinations of the quantizers in the large block is greatly reduced, so that the calculation amount can be reduced.
The two types of quantizers are also divided into the first half small block and the second half small block in the large block and assigned. For this reason, information on which quantizer is used only needs to be transmitted at the position of the first half and the second half of the large block (that is, j), so that the increase in the data amount is small.
【0058】第4の量子化手段選択手段14は、符号化
後のデータ量が1番近い量子化幅の異なる2種類の量子
化器に対し、各小ブロック毎に直交成分の絶対値の最大
値を検出し、その最大値が大きい小ブロックに対しては
量子化幅の大きい量子化器を選択し、小さい小ブロック
には量子化幅の小さい量子化器を選択し、伝送時にはど
ちらか一方の量子化器を表す情報と各小ブロックがどち
らの量子化器を選択したかという情報とを符号化して同
時に伝送する。一般にダイナミックレンジの大きい画像
では視覚上劣化がわかりにくく、ダイナミックレンジが
小さい画像では劣化が検知され易い。このため上記のよ
うに量子化値の絶対値の最大値(ダイナミックレンジ)
の大きな小ブロックに、量子化幅の大きい量子化器を割
り当てることによって、視覚上の劣化を抑えながら大き
な圧縮が可能になる。The fourth quantizing means selecting means 14 provides the maximum quantized absolute value of the orthogonal component for each small block to two types of quantizers having different quantization widths, each having the closest data amount after encoding. Detect a value, select a quantizer with a large quantization width for a small block with a large maximum value, select a quantizer with a small quantization width for a small block, and select either one during transmission. And information indicating which quantizer each small block has selected is quantized and transmitted simultaneously. Generally, in an image having a large dynamic range, the deterioration is hardly recognized visually, and in an image having a small dynamic range, the deterioration is easily detected. Therefore, as described above, the maximum value of the absolute value of the quantization value (dynamic range)
By assigning a quantizer having a large quantization width to a small block having a large size, large compression can be performed while suppressing visual deterioration.
【0059】ここで本発明の他の実施形態について説明
する。図8は本発明の符号化部分のブロック図で、この
図の24は入力手段、25は前置フィルタ、26は第1
の実施形態で説明した本発明の直交変換符号化手段、2
7は出力手段である。図8の実施形態では、入力手段2
4から入力される信号をまず前置フィルタ25を用いて
帯域制限する。帯域制限された信号は直交変換符号化手
段26によって前述の実施形態と同様にして符号化さ
れ、出力手段27へ出力される。このように直交変換符
号化の前に前置フィルタを用いて帯域を制限することに
よって、圧縮によるブロック歪などの画質劣化を改善す
ることが可能になる。Here, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a block diagram of the encoding part of the present invention. In FIG. 8, reference numeral 24 denotes an input means, 25 denotes a pre-filter, and 26 denotes a first filter.
The orthogonal transform encoding means of the present invention described in the above embodiments, 2
Reference numeral 7 denotes an output unit. In the embodiment shown in FIG.
4 is first band-limited using the pre-filter 25. The band-limited signal is encoded by the orthogonal transform encoding unit 26 in the same manner as in the above-described embodiment, and is output to the output unit 27. By limiting the band using the pre-filter before performing the orthogonal transform coding, it is possible to improve image quality deterioration such as block distortion due to compression.
【0060】図9は本発明の復号化部分のブロック図
で、この図の28は入力手段、29は前述の実施形態で
説明した本発明の直交変換符号化装置に対する復号化手
段、30は後置フィルタ、31は出力手段である。図9
の実施形態では、まず入力手段28から入力された符号
語を直交変換復号手段29で復号する。復号された信号
は後置フィルタ30を介して出力手段31へ出力され
る。このように復号化された信号に対して後置フィルタ
で帯域制限することによって、圧縮によるブロック歪な
どの画質劣化を改善することが可能になる。また符号化
時に前置フィルタを用いている場合には、その逆特性の
フィルタを後置フィルタとして用いることによって、符
号化時に制限された帯域を再現することが可能になる。FIG. 9 is a block diagram of the decoding part of the present invention. In FIG. 9, reference numeral 28 denotes an input means, 29 denotes a decoding means for the orthogonal transform coding apparatus of the present invention described in the above embodiment, and 30 denotes a rear part. The filter 31 is an output means. FIG.
In the embodiment, first, the codeword input from the input unit 28 is decoded by the orthogonal transform decoding unit 29. The decoded signal is output to output means 31 via post-filter 30. By limiting the band of the decoded signal using a post-filter, it is possible to improve image quality deterioration such as block distortion due to compression. When a pre-filter is used at the time of encoding, a band limited at the time of encoding can be reproduced by using a filter having the opposite characteristic as the post-filter.
【0061】次に前置フィルタ手段25について説明す
る。第1の前置フィルタ手段は、入力信号の垂直または
水平または斜めの高域成分を圧縮する。上記した本発明
の伝送手段では、垂直または水平または斜めの高域成分
を表す量子化値が0になると大幅な圧縮が可能になる。
同時に高域成分の歪は視覚上検知されにくい。このため
このような前置フィルタを用いることによって、画質劣
化を抑えつつデータ量を削減することが可能になる。Next, the pre-filter means 25 will be described. The first pre-filter means compresses vertical, horizontal, or oblique high frequency components of the input signal. In the above-described transmission means of the present invention, when the quantization value representing the vertical, horizontal, or oblique high-frequency component becomes 0, significant compression becomes possible.
At the same time, the distortion of the high frequency component is hardly detected visually. Therefore, by using such a pre-filter, it is possible to reduce the data amount while suppressing the image quality deterioration.
【0062】第2の前置フィルタ手段は、入力信号を水
平垂直共に低域、水平が高域で垂直が低域、水平が低域
で垂直が高域、水平垂直共に高域の4つの帯域に分割
し、それぞれの帯域を独立に線形圧縮してから全ての帯
域を加算する。この前置フィルタの実施形態を図10を
用いて説明する。図10の32はこのフィルタの入力手
段、33は垂直低域通過フィルタ(以後LPFとい
う)、34,35は水平LPF,36,37,38は減
算器、39,40,41は線形圧縮手段、42は加算
器、43は出力手段である。The second pre-filter means converts the input signal into four bands, low and high in both horizontal and vertical directions, high in horizontal and low in vertical, low in horizontal and high in vertical, and high in both horizontal and vertical. And linearly compress each band independently, and then add all the bands. An embodiment of this pre-filter will be described with reference to FIG. 10, 32 is an input means of this filter, 33 is a vertical low-pass filter (hereinafter referred to as LPF), 34 and 35 are horizontal LPFs, 36, 37 and 38 are subtracters, 39, 40 and 41 are linear compression means, 42 is an adder and 43 is an output means.
【0063】入力手段32から入力された信号は垂直L
PF33で垂直方向の低域成分に変換される。垂直LP
F33の出力は減算器36で入力から減算される。これ
によって垂直LPF33の出力が入力信号の垂直方向に
低減成分を表し、減算器36の出力信号の垂直方向の高
域成分を表すことになる。同様にこれら2つの出力に対
して水平LPF34,35および減算器37,38を用
いて、更に水平方向に帯域を分割することができる。図
11は2次元帯域分割の説明図である。図10の水平L
PF34の出力が図11のLLで表される部分を示し、
図10の減算器37の出力が図11のLHで表される部
分を示し、図10の水平LPF35の出力が図11のH
Lで表される部分を示し、図10の減算器38の出力が
図11のHHで表される部分を示している。The signal input from the input means 32 is vertical L
The signal is converted to a low-frequency component in the vertical direction by the PF 33. Vertical LP
The output of F33 is subtracted from the input by a subtractor 36. As a result, the output of the vertical LPF 33 represents the reduced component in the vertical direction of the input signal, and represents the vertical high-frequency component of the output signal of the subtractor 36. Similarly, the horizontal LPFs 34 and 35 and the subtracters 37 and 38 can be used for these two outputs to further divide the band in the horizontal direction. FIG. 11 is an explanatory diagram of two-dimensional band division. Horizontal L in FIG.
The output of the PF 34 indicates a portion represented by LL in FIG.
The output of the subtractor 37 in FIG. 10 indicates a portion represented by LH in FIG. 11, and the output of the horizontal LPF 35 in FIG.
11 shows a portion represented by L, and the output of the subtractor 38 in FIG. 10 shows a portion represented by HH in FIG.
【0064】このように2次元上で4つの帯域に分割さ
れた帯域はLL成分を除いて図10の圧縮手段39,4
0,41で線形圧縮される。各周波数毎に圧縮された成
分は、加算器42で加算されて1つの信号に戻されて出
力手段43から出力される。このように帯域を2次元上
で帯域分割してから圧縮することによって、人間の視覚
特性に合わせた帯域制限が可能になる。特に視覚上劣化
が検知されにくいHH成分を大きく圧縮することによっ
てデータ量を効率よく削減することが可能になる。また
この前置フィルタでは線形圧縮を用いているため、復号
化時に後置フィルタによって比較的簡単に帯域を復元す
ることが可能である。The bands thus divided into four bands in two dimensions are the compression means 39, 4 shown in FIG. 10 except for the LL component.
Linear compression is performed at 0,41. The components compressed for each frequency are added by the adder 42, returned to one signal, and output from the output means 43. In this way, by dividing the band into two-dimensional bands and then compressing the band, it is possible to limit the band in accordance with human visual characteristics. In particular, the data amount can be efficiently reduced by greatly compressing the HH component in which the visual deterioration is hardly detected. Further, since the pre-filter uses linear compression, it is possible to relatively easily restore the band by the post-filter at the time of decoding.
【0065】第3の前置フィルタ手段は、上記第2の前
置フィルタ手段において、各帯域の圧縮に非線形圧縮を
用いるものである。人間の視覚は高域成分の大きな振幅
の歪に対して鈍感である。このため非線形圧縮によっ
て、大きな振幅を持つ成分ほど大きな圧縮をする。これ
によって歪を高域成分の大きな振幅を持つ成分に集中さ
せることができる。The third pre-filter means uses nonlinear compression for compression of each band in the second pre-filter means. Human vision is insensitive to large amplitude distortion of high frequency components. Therefore, a component having a larger amplitude is subjected to a larger compression by nonlinear compression. As a result, the distortion can be concentrated on the high-frequency component having a large amplitude.
【0066】第4の前置フィルタ手段は、上記第2また
は第3の前置フィルタ手段において、帯域分割後に各帯
域ごとに閾値をもうけ、その閾値より小さい値を0に丸
める。人間の視覚では高域成分の小さな振幅が雑音とし
て認識されるため、その成分が除去されても影響が小さ
い。そこで閾値より小さな成分を除去することによっ
て、不要な情報量を減少させることができる。第5の前
置フィルタ手段は、上記の前置フィルタ手段の周波数特
性を、既に直交変換符号化したデータの量子化情報によ
って制御するものである。直交変換符号化で量子化幅の
大きな量子化器が選択されている場合には、入力の情報
量が大きく、圧縮による歪が大きいことを表している。
逆に量子化幅の小さな量子化器が選択されている場合に
は、入力の情報が小さく、圧縮による歪が小さいことを
表している。そこで過去に選択されている量子化幅が大
きい場合には、前置フィルタによる帯域制限を強めて入
力情報量を削減する。逆に過去に選択されている量子化
幅が小さい場合には、前置フィルタによる帯域制限を少
なく前置フィルタによる歪を減らすことができる。これ
によって入力情報量の小さい画像ではより忠実に符号化
し、入力情報量の大きい画像では前置フィルタによって
視覚上の劣化を抑えることが可能になる。The fourth prefilter means in the second or third prefilter means sets a threshold value for each band after band division and rounds a value smaller than the threshold value to zero. In human vision, a small amplitude of a high frequency component is recognized as noise, so that even if the component is removed, the effect is small. Therefore, by removing components smaller than the threshold value, the amount of unnecessary information can be reduced. The fifth pre-filter means controls the frequency characteristics of the pre-filter means by using the quantization information of the data which has already been subjected to the orthogonal transform coding. When a quantizer with a large quantization width is selected in the orthogonal transform coding, it indicates that the input information amount is large and distortion due to compression is large.
Conversely, when a quantizer with a small quantization width is selected, it indicates that input information is small and distortion due to compression is small. Therefore, when the quantization width selected in the past is large, the band limitation by the pre-filter is strengthened to reduce the amount of input information. Conversely, when the quantization width selected in the past is small, the band limitation by the pre-filter can be reduced and the distortion by the pre-filter can be reduced. This makes it possible to encode more faithfully in an image with a small amount of input information, and to suppress a visual deterioration by a pre-filter in an image with a large amount of input information.
【0067】次に後置フィルタ手段30について説明す
る。第1の後置フィルタ手段は、入力信号の垂直または
水平または斜めの高域成分を圧縮または伸張する。直交
変換符号化では量子化歪の影響が小ブロック間にブロッ
ク歪として現れる。そこで後置フィルタによってブロッ
ク境界の高域成分を圧縮することによってブロック歪を
改善することが可能になる。また符号化時に前置フィル
タで帯域制限している場合には、逆に高域成分を伸張す
ることによって制限された帯域を再現することも可能に
なる。Next, the post-filter means 30 will be described. The first post-filter means compresses or expands a vertical, horizontal, or oblique high frequency component of the input signal. In orthogonal transform coding, the influence of quantization distortion appears as block distortion between small blocks. Therefore, it is possible to improve the block distortion by compressing the high-frequency component at the block boundary by the post-filter. If the band is limited by a pre-filter at the time of encoding, it is possible to reproduce the limited band by expanding the high-frequency component.
【0068】第2の後置フィルタ手段は、フィールド間
またはフレーム間にわたる信号を用いてフィルタリング
する。これによってフィールド間やフレーム間の差分信
号を抑圧するフィルタを構成できる。これによって動き
の小さい動画では圧縮による歪を大幅に削減することが
可能になる。The second post-filter means performs filtering by using a signal which is transmitted between fields or between frames. As a result, a filter for suppressing a difference signal between fields or between frames can be configured. This makes it possible to greatly reduce distortion due to compression in a moving image with small motion.
【0069】第3の後置フィルタ手段は、入力信号を水
平垂直共に低減、水平が高域で垂直が低域、水平が低域
で垂直が高域、水平垂直共に高域の4つの帯域に分割
し、それぞれの帯域を独立に線形圧縮または伸張してか
ら全ての帯域を加算する。この後置フィルタの構成は図
10の前置フィルタと同じ回路で実現できる。このよう
に帯域を分割してから圧縮することによってより視覚特
性に合わせた圧縮歪の除去が可能になる。また上記第2
の前置フィルタ手段を用いている場合には、その逆特性
で各帯域を伸張することによって制限された帯域を再現
することも可能になる。The third post-filter means reduces the input signal in both the horizontal and vertical directions, and reduces the input signal into four bands, ie, a high horizontal band and a vertical low band, a horizontal low band and a vertical high band, and a horizontal and vertical high band. Divide and independently compress or decompress each band, then add all bands. The configuration of the post-filter can be realized by the same circuit as the pre-filter of FIG. By compressing the band after dividing it in this way, it is possible to remove the compression distortion in accordance with the visual characteristics. The second
When the pre-filter means is used, it is possible to reproduce the limited band by extending each band with the inverse characteristic.
【0070】第4の後置フィルタ手段は、上記第3の後
置フィルタ手段において、各帯域の伸張に非線形伸張を
用いるものである。第3の後置フィルタのように高域成
分を線形伸張すると、ブロック歪も増幅する場合があ
る。そこで小さい高域成分に対しては伸張せずに、大き
い高域成分だけを伸張する非線形伸張を行なう。The fourth post-filter means uses nonlinear expansion for expansion of each band in the third post-filter means. When the high-frequency component is linearly extended as in the case of the third post filter, block distortion may be amplified. Therefore, non-linear expansion is performed to expand only large high-frequency components without expanding small high-frequency components.
【0071】一般にブロック歪の振幅成分は小さいた
め、この方法によってブロック歪を増幅させずに帯域を
復元することが可能になる。Generally, since the amplitude component of block distortion is small, this method makes it possible to restore a band without amplifying block distortion.
【0072】第5の後置フィルタ手段は、上記第2、第
3または第4の後置きフィルタ手段において、帯域分割
後に各帯域ごとに閾値をもうけ、その閾値より小さい値
を0に丸める。人間の視覚では高域成分の小さな振幅が
雑音として認識されるため、その成分が除去されても影
響が小さい。そこで閾値より小さな成分を除去すること
によって、不要な情報を減少させることができる。また
同時にブロック歪の除去も可能になる。The fifth post-filter means in the second, third or fourth post-filter means sets a threshold value for each band after band division and rounds a value smaller than the threshold value to zero. In human vision, a small amplitude of a high frequency component is recognized as noise, so that even if the component is removed, the effect is small. Therefore, unnecessary information can be reduced by removing components smaller than the threshold value. At the same time, it is possible to remove block distortion.
【0073】第6の後置フィルタ手段は、上記の後置フ
ィルタ手段の周波数特性を、伝送されたデータの量子化
情報によって制御するものである。直交変換符号化で量
子化幅の大きな量子化器が選択されている場合には、量
子化歪が大きいことになる。このため後置フィルタによ
る帯域制限などを高めることによって、量子化歪の影響
を削減することが可能になる。逆に量子化幅の小さな量
子化器が選択されている場合には圧縮による歪が小さい
ことを表している。そこで帯域制限を小さくして後置フ
ィルタによる歪を減らすことができる。また符号化時に
上記第5の前置フィルタを用いている場合には、選択さ
れた量子化器によってどのような前置フィルタを用いた
かを推定できる。そこで後置フィルタによって前置フィ
ルタと逆特性のフィルタを用いることによって、制限さ
れた帯域を復元することが可能になる。The sixth post-filter means controls the frequency characteristic of the post-filter means based on the quantization information of the transmitted data. When a quantizer having a large quantization width is selected in the orthogonal transform coding, the quantization distortion is large. For this reason, the effect of quantization distortion can be reduced by increasing the band limitation by the post-filter. Conversely, when a quantizer with a small quantization width is selected, it indicates that distortion due to compression is small. Therefore, the band limitation can be reduced to reduce the distortion caused by the post-filter. When the fifth pre-filter is used at the time of encoding, it is possible to estimate what pre-filter is used by the selected quantizer. Therefore, by using a filter having a characteristic opposite to that of the pre-filter by the post-filter, it becomes possible to restore the limited band.
【0074】[0074]
【発明の効果】上記のようにして本発明では、量子化の
前にデータ量を見積ることによって、常に最適な量子化
器を選択することが可能になる。また従来のフィードバ
ック制御と違い、データ量の制御が正確に行えるため、
小さな範囲で一定長になるような可変長符号化が可能に
なる。これによってディジタルVTR等伝送路誤りが頻
繁に発生するような機器にも可変長符号化を用いること
が可能になる。As described above, according to the present invention, it is possible to always select an optimal quantizer by estimating the data amount before quantization. Also, unlike conventional feedback control, the amount of data can be controlled accurately,
It is possible to perform variable length encoding so that the length becomes constant within a small range. As a result, it becomes possible to use variable-length coding for a device such as a digital VTR in which transmission path errors frequently occur.
【図1】本発明の直交変換符号化装置の一実施形態のブ
ロック図FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of an orthogonal transform coding apparatus according to the present invention.
【図2】同実施形態における2次元直交変換手段のブロ
ック図FIG. 2 is a block diagram of a two-dimensional orthogonal transform unit according to the embodiment;
【図3】同実施形態における2次元直交変換された直交
成分の説明用構成図FIG. 3 is a configuration diagram for explaining orthogonal components subjected to two-dimensional orthogonal transformation in the embodiment.
【図4】同実施形態に係る第1の伝送手段の説明用構成
図FIG. 4 is a configuration diagram for explaining a first transmission unit according to the embodiment;
【図5】他の実施形態に係る第2の伝送手段の説明用構
成図FIG. 5 is a configuration diagram for explaining a second transmission unit according to another embodiment.
【図6】他の実施形態に係る第3の伝送手段の説明用構
成図FIG. 6 is a configuration diagram for explaining a third transmission unit according to another embodiment.
【図7】同実施形態に係る第1、第3の伝送手段の具体
例を示す構成図FIG. 7 is a configuration diagram showing a specific example of first and third transmission means according to the embodiment;
【図8】他の実施形態に係る前置フィルタのブロック図FIG. 8 is a block diagram of a pre-filter according to another embodiment.
【図9】他の実施形態に係る後置フィルタのブロック図FIG. 9 is a block diagram of a post filter according to another embodiment.
【図10】他の実施形態に係る前置フィルタの回路図FIG. 10 is a circuit diagram of a pre-filter according to another embodiment.
【図11】同実施形態に係る前置フィルタの帯域分割の
説明用構成図FIG. 11 is a configuration diagram for explaining band division of the pre-filter according to the embodiment.
【図12】従来の直交変換符号化装置のブロック図FIG. 12 is a block diagram of a conventional orthogonal transform coding apparatus.
8 入力手段 9 大ブロック化手段 10 小ブロック化手段 11 直交変換手段 12 バッファ手段 13 データ見積り手段 14 量子化手段選択手段 15 量子化手段 16 可変長符号化手段 17 伝送手段 18 出力手段 Reference Signs List 8 input means 9 large blocking means 10 small blocking means 11 orthogonal transform means 12 buffer means 13 data estimation means 14 quantization means selection means 15 quantization means 16 variable length coding means 17 transmission means 18 output means
Claims (4)
タ手段と、前記前置フィルタ手段の出力を直交変換のう
え量子化して符号化する直交変換符号化手段とを備え、 前記前置フィルタ手段は、過去の符号化に用いた量子化
幅が大きい場合には前記入力信号の帯域制限を強くし、
過去の符号化に用いた量子化幅が小さい場合には前記入
力信号の帯域制限を弱くするすることを特徴とする符号
化装置。1. A pre-filter comprising: a pre-filter for limiting a transmission band of an input signal; and an orthogonal transform encoder for quantizing and encoding an output of the pre-filter after orthogonal transform. The means strengthens the band limitation of the input signal when the quantization width used in the past encoding is large,
An encoding apparatus, wherein when the quantization width used in past encoding is small, the band limitation of the input signal is weakened.
ータを入力し、当該入力信号を復号する直交変換復号化
手段と、前記復号された信号の伝送帯域を制限する後置
フィルタ手段とを備え、 前記後置フィルタ手段は、過去または現在の符号化に用
いられた量子化幅が大きい場合には前記復号された信号
の帯域制限を強くし、過去または現在の符号化に用いら
れた量子化幅が小さい場合には前記復号された信号の帯
域制限を弱くするすることを特徴とする復号化装置。2. An orthogonal transform decoding means for inputting orthogonally transformed and quantized and encoded data and decoding the input signal, and a post-filter means for limiting a transmission band of the decoded signal. The post-filter unit, if the quantization width used in the past or current encoding is large, strengthens the band limitation of the decoded signal, and sets the quantization used in the past or current encoding. A decoding apparatus characterized by weakening the band limitation of the decoded signal when the decoding width is small.
限された信号を直交変換し、量子化して符号化する方法
であって、 過去の符号化に用いた量子化幅が大きい場合には前記入
力信号の帯域制限を強くし、過去の符号化に用いた量子
化幅が小さい場合には前記入力信号の帯域制限を弱くす
るすることを特徴とする符号化方法。3. A method for limiting a transmission band of an input signal, orthogonally transforming the band-limited signal, quantizing the encoded signal, and encoding the encoded signal when a quantization width used in past encoding is large. Encoding method, wherein the band limitation of the input signal is strengthened, and the band limitation of the input signal is weakened when the quantization width used in past encoding is small.
ータを入力し、当該入力信号を復号して、当該復号され
た信号の伝送帯域を制限する復号化方法であって、 過去または現在の符号化に用いられた量子化幅が大きい
場合には前記復号された信号の帯域制限を強くし、過去
または現在の符号化に用いられた量子化幅が小さい場合
には前記復号された信号の帯域制限を弱くするすること
を特徴とする復号化方法。4. A decoding method for inputting orthogonally transformed and quantized and encoded data, decoding the input signal, and limiting a transmission band of the decoded signal. When the quantization width used for encoding is large, the band limitation of the decoded signal is strengthened, and when the quantization width used for past or current encoding is small, the A decoding method characterized by weakening a band limit.
Priority Applications (1)
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| JP10213338A JPH11112352A (en) | 1990-06-27 | 1998-07-28 | Encoding device and decoding device |
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|---|---|---|---|
| JP16871690A JP2836636B2 (en) | 1990-06-27 | 1990-06-27 | Encoding device and encoding method |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4954069B2 (en) * | 2005-06-17 | 2012-06-13 | パナソニック株式会社 | Post filter, decoding device, and post filter processing method |
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1990
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1998
- 1998-07-28 JP JP10213338A patent/JPH11112352A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4954069B2 (en) * | 2005-06-17 | 2012-06-13 | パナソニック株式会社 | Post filter, decoding device, and post filter processing method |
| US8315863B2 (en) | 2005-06-17 | 2012-11-20 | Panasonic Corporation | Post filter, decoder, and post filtering method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH0457490A (en) | 1992-02-25 |
| JP2836636B2 (en) | 1998-12-14 |
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