JPH1188191A

JPH1188191A - 符号化方法、復号化方法、符号化装置及び復号化装置

Info

Publication number: JPH1188191A
Application number: JP2875898A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Ando; 一郎安藤
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1997-07-15
Filing date: 1998-02-10
Publication date: 1999-03-30

Abstract

(57)【要約】【課題】高ビットレートで符号化する場合は、レベル
を固定長で符号化する際の符号長が短いと、大きな歪み
が生じる。一方、レベル値に応じて２段階の符号長を設
けた場合は、レベルの大きさが大きくなると符号化効率
が極度に低下し、また、復号化処理が複雑化する。【解決手段】入力信号のＤＣＴ係数を量子化して量子
化係数値を出力する量子化回路６は、固定長で符号化す
る際の符号長を設定し、量子化係数値がその符号長に対
応する範囲を越えた場合に当該範囲内の値に制限する。
符号化回路１１は、被符号化情報を可変長符号化する際
に、符号化テーブルに対応する符号があればその符号を
出力し、無ければ被符号化情報に対して少なくとも量子
化係数値を設定した符号長で符号化した符号を出力する
と共に、ヘッダ中の予め定めた領域に設定した符号長情
報ＤＬを配置して出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は符号化方法、復号化
方法、符号化装置及び復号化装置に係り、特にディジタ
ル情報信号を圧縮符号化した符号化データを生成する符
号化方法及び符号化装置並びに符号化データを復号する
復号化方法及び復号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ディジタル情報信号を圧縮符
号化した符号化データを生成する符号化方法として、国
際標準であるＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Grou
p）１やＭＰＥＧ２による動画像圧縮方式が知られてい
る。このＭＰＥＧ１やＭＰＥＧ２による従来の符号化方
法では、画像信号や動き補償予測信号を離散コサイン変
換（ＤＣＴ：Discrete Cosine Transform）する。そし
て、従来の符号化方法では、ＤＣＴ係数値を量子化し
て、ＤＣＴ量子化係数値を以下の手順で符号化する。

【０００３】まず、入力信号を８×８画素のブロック毎
に分割してＤＣＴ演算を行い、得られたＤＣＴ係数を直
流成分と交流成分それぞれについて量子化し、その量子
化されたＤＣＴ係数のうち、交流成分のＤＣＴ係数は８
×８のＤＣＴブロック内でジグザグスキャン等によって
走査する。なお、直流成分のＤＣＴ係数（ＤＣ係数）は
直前のブロックのＤＣ係数を予測値とした差分値を符号
化する。

【０００４】次に、上記の走査において先頭から順に、
連続するゼロ量子化係数の個数（ラン：ＲＵＮ）と非ゼ
ロ量子化係数値（レベル：ＬＥＶＥＬ）とをまとめて２
次元可変長符号化する。そして、その２次元可変長符号
化で使用する可変長符号（ＶＬＣ：Variable Length Co
de）テーブルに対応するコードがない場合に、所定のエ
スケープ（ＥＳＣＡＰＥ）コードに続けてランとレベル
を固定長で符号化する。

【０００５】ここで、レベルの固定長符号化についてビ
ット幅が問題となる。ＭＰＥＧ１やＭＰＥＧ２では、量
子化前のＤＣＴ係数値が取り得る範囲は、［−２０４
８：２０４７］なので、量子化係数値の取り得る範囲も
［−２０４８：２０４７］である。

【０００６】一方、低ビットレートで符号化する場合は
量子化ステップが大きくなるので、結果として量子化係
数値の範囲が狭くなる。このとき、レベルを固定長で符
号化する際の符号長が長いと符号化効率が低下する。ま
た、高ビットレートで符号化する場合は、量子化ステッ
プが小さくなるので、結果として量子化係数値の範囲が
広くなる。このとき、レベルを固定長で符号化する際の
符号長が短いと、クリップ処理する必要があり、大きな
歪みが生じる。

【０００７】ＭＰＥＧ１ではこの問題を解決するため、
レベルの固定長符号化において、下記の表１のようにレ
ベル値が［−１２７：１２７］のときには符号長を８ビ
ットとし、レベル値が［−１２８：−２５５］の範囲と
［１２８：２５５］の範囲では符号長を１６ビットと
し、レベル値に応じて２段階の符号長を設けている。

【０００８】

【表１】

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来方
法では、表１からわかるように、８ビット単位で正負両
方向にそれぞれ１２８ずつしか範囲が広げられないため
に、レベルの大きさが大きくなると符号化効率が極度に
低下する。また、レベルの大きなコードを復号化する場
合に、８ビット単位で判断処理する必要があり、復号化
処理が複雑化する。

【００１０】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
符号化効率を改善し得る符号化方法を提供することを目
的とする。

【００１１】また、本発明の他の目的は、レベル値を制
限することで生じる符号化歪みの発生を防止し得る符号
化方法、復号化方法、符号化装置及び復号化装置を提供
することにある。

【００１２】更に、本発明の他の目的は、所定期間の全
量子化係数値を、設定したレベル符号長より小さい符号
長で符号化効率良く符号化し得、その符号を復号し得る
符号化方法、復号化方法、符号化装置及び復号化装置を
提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１記載の本発明の符号化方法は、入力信号の
直交変換係数を量子化して得られた量子化係数値に基づ
く被符号化情報を生成し、この被符号化情報の一部に対
して符号化テーブルを予め設定し、被符号化情報を可変
長符号化する際に、この被符号化情報中に符号化テーブ
ルに対応する符号があればその符号を出力し、無ければ
被符号化情報に対して少なくとも符号化テーブルに対応
する符号を使用しないことを示す符号と、量子化係数値
を符号化した符号を出力する符号化方法において、量子
化係数値を固定長で符号化する際の符号長を設定し、量
子化係数値がその符号長に対応する範囲を越えた場合に
当該範囲内の値に制限し、被符号化情報を符号化する際
には、符号化テーブルに対応する符号が無ければ、被符
号化情報に対して少なくとも符号化テーブルに対応する
符号を使用しないことを示す符号と、量子化係数値を設
定した符号長で符号化した符号とを出力すると共に、ヘ
ッダ中の予め定めた領域に設定した符号長情報を配置し
て出力するようにしたものである。

【００１４】この発明では、符号化ビットレート等に応
じて量子化係数値を設定した符号長で符号化すると共
に、量子化係数値がその符号長に対応する範囲を越えた
場合に当該範囲内の値に制限するようにしているので、
必要以上に符号長を大きくすることがない。また、本発
明では、量子化係数値を設定した符号長で符号化するよ
うにしたため、必要以下に符号長を小さくすることなく
符号化できる。

【００１５】また、請求項２記載の本発明の符号化方法
は、直交変換係数毎に量子化特性に応じて、量子化係数
値を符号化する際の符号長を求め、被符号化情報を符号
化する際に符号化テーブルに対応する符号が無ければ、
被符号化情報を使用しないことを示す符号と、量子化係
数値を設定した符号長で符号化した符号とを出力するこ
とを特徴とする。この発明では、ヘッダ中の予め定めた
領域に設定した符号長情報を配置して伝送することな
く、量子化係数値を設定した符号長で符号化できる。

【００１６】また、請求項３記載の本発明の符号化方法
は、入力信号の所定期間に対応する期間分の量子化係数
値について、その量子化係数値を固定長で符号化する際
に必要な符号長を最大符号長として求め、被符号化情報
を符号化する際には、符号化テーブルに対応する符号が
無ければ、被符号化情報に対して少なくとも符号化テー
ブルに対応する符号を使用しないことを示す符号と、量
子化係数値を最大符号長で符号化した符号とを出力する
ことを特徴とする。この発明では、量子化係数値を設定
した符号長で符号化するよりも、符号化テーブルに対応
する符号を使用しないことを示す符号と共に量子化係数
値を小さい符号長で符号化できることがある。

【００１７】更に、請求項４記載の本発明の復号化方法
は、入力信号の直交変換係数を量子化して得られた量子
化係数値に基づく被符号化情報を生成し、この被符号化
情報の一部に対して符号化テーブルを予め設定し、被符
号化情報を可変長符号化する際に、この被符号化情報中
に符号化テーブルに対応する符号があればその符号を出
力し、無ければ被符号化情報に対して少なくとも符号化
テーブルに対応する符号を使用しないことを示す符号
と、量子化係数値を符号化した符号を出力する符号化方
法により出力された可変長符号化データを受け、入力信
号を復号する復号化方法において、直交変換係数毎に量
子化特性に応じて、量子化係数値を復号化する際の符号
長を求め、被符号化情報を復号する際に符号化テーブル
に対応する符号が無いことを示す符号を復号化したとき
は、少なくとも量子化係数値を復号する際の符号長で復
号化するようにしたものである。本発明では、直交変換
係数毎に量子化特性に応じて復号化できる。

【００１８】また、本発明は、入力信号の直交変換係数
を量子化して量子化係数値を出力する量子化手段と、量
子化手段から出力される量子化係数値に基づき被符号化
情報を生成し、この被符号化情報の一部に対して符号化
テーブルを予め設定し、被符号化情報を可変長符号化す
る際に、この被符号化情報中に符号化テーブルに対応す
る符号があればその符号を出力し、無ければ被符号化情
報に対して少なくとも符号化テーブルに対応する符号を
使用しないことを示す符号と、量子化係数値を符号化し
た符号を出力する符号化回路とを有する符号化装置にお
いて、請求項５記載の符号化装置は、直交変換係数毎に
量子化特性に応じて、量子化係数値を符号化する際の符
号長を求める符号長決定回路を設け、符号化回路は、符
号化テーブルに対応する符号が無ければ、被符号化情報
を使用しないことを示す符号と、符号長決定回路からの
量子化係数値を設定した符号長で符号化した符号とを出
力する構成としたものであり、請求項６記載の符号化装
置は、直交変換係数毎に量子化特性に応じて、量子化係
数値を符号化する際の符号長を求める符号長決定回路を
設け、符号化回路は、符号化テーブルに対応する符号が
無ければ、被符号化情報を使用しないことを示す符号
と、符号長決定回路からの量子化係数値を設定した符号
長で符号化した符号とを出力する構成としたものであ
る。

【００１９】また、本発明の請求項７記載の符号化装置
は、量子化手段から出力された量子化係数値を、入力信
号の所定期間に対応する期間分だけ蓄積するメモリと、
量子化手段から出力された量子化係数値を固定長で符号
化する際に必要な符号長を最大符号長として求める最大
符号長検出回路とを設け、符号化回路は、メモリから入
力される量子化係数値に基づいて生成した被符号化情報
を符号化する際に、符号化テーブルに対応する符号が無
ければ、被符号化情報に対して少なくとも符号化テーブ
ルに対応する符号を使用しないことを示す符号と、量子
化係数値を最大符号長検出回路で検出された最大符号長
で符号化した符号とを出力するため、量子化係数値を設
定した符号長で符号化するよりも、符号化テーブルに対
応する符号を使用しないことを示す符号と共に量子化係
数値を小さい符号長で符号化できる場合がある。

【００２０】更に、本発明の請求項８記載の復号化装置
は、直交変換係数毎に量子化特性に応じて、量子化係数
値を復号化する際の符号長を求める受信符号長決定回路
と、少なくとも符号化テーブルに対応する符号が無いこ
とを示す符号が入力されたときは、量子化係数値を符号
化した符号を受信符号長決定回路からの符号長で復号化
する復号化回路とを有することを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。図１は本発明になる符号化方法
及び装置の第１の実施の形態の符号化処理を説明するた
めのブロック図を示す。同図中、入力端子１には伝送す
べきディジタル画像信号（ビデオ信号）が入力され、入
力端子２にはレベル符号長情報ＤＬが１フレーム又は複
数フレーム単位で入力される。このレベル符号長情報Ｄ
Ｌは、例えばＭＰＥＧ１規格のピクチャヘッダ中に追加
設定した伝送領域に配置されて伝送される。

【００２２】次に、この実施の形態の動作について説明
する。入力端子１より入力されたビデオ信号は、減算器
３及び予測回路４にそれぞれ供給され、減算器３で後述
の予測回路４の出力動き補償信号と減算されることによ
り、動き補償予測誤差信号とされた後、ＤＣＴ回路５に
供給され、ここで８×８画素のブロック毎に分割してＤ
ＣＴ演算されて、直交変換係数の一例としてのＤＣＴ係
数が得られる。このＤＣＴ係数は、１２ビットで値の範
囲は［−２０４８：２０４７］である。

【００２３】ＤＣＴ回路５から出力されたＤＣＴ係数
（これをＣｉとする）は量子化回路６に供給され、ここ
で量子化制御回路１３から量子化回路６に入力される、
バッファメモリ１２の充足量に応じて発生符号量を制御
するための量子化制御情報ＱＵＡＮＴと量子化マトリク
スＷｉとに応じて、次式の演算により量子化値ＱＣｉと
される。

【００２４】ＱＣｉ＝（Ｗｉ×Ｃｉ）÷（２×１６×ＱＵＡＮＴ）（１）従って、例えば、あるＤＣＴ係数値Ｃｉが「１０８０」
で、このＤＣＴ係数値に対する量子化マトリクス値Ｗｉ
を「１６」、量子化制御情報ＱＵＡＮＴを「２」とする
と、ＭＰＥＧ１規格に準じた（１）式の演算により、上
記のＤＣＴ係数値Ｃｉは、量子化値ＱＣｉ「２７０」に
される。

【００２５】更に、この実施の形態の量子化回路６は、
入力端子２より入力されるレベル符号長情報ＤＬに応じ
て定められる量子化値の範囲を設定し、この設定範囲を
越える量子化値が（１）式により得られた場合は、この
設定範囲内の値に制限する。従って、例えば、レベル符
号長情報ＤＬがレベル符号長９ビットを表す場合は、量
子化値の範囲を［−２５６：２５５］に制限する。すな
わち、この場合は量子化回路６は、上記の（１）式によ
り算出された量子化値ＱＣｉが「２７０」であるときで
も、上限値「２５５」に量子化値を制限する。

【００２６】このようにして、量子化回路６により得ら
れた８×８画素のブロック毎のＤＣＴ量子化係数（量子
化値ＱＣｉ）は、後述の符号化回路１１に供給される一
方、逆量子化回路７に供給されて逆量子化された後、逆
ＤＣＴ回路８に供給されて逆ＤＣＴ演算される。この逆
ＤＣＴ回路８の出力信号は、加算器９において予測回路
４からの動き補償信号と加算されることにより局部復号
化信号とされ、復号器と同じ画像データに復元されてフ
レームメモリ１０に格納される。

【００２７】予測回路４は、フレームメモリ１０に格納
された画像データ（ビデオ信号）を次の動き補償予測の
参照画像データとして供給される一方、入力端子１より
の遅延されていない所定フレーム後の入力ビデオ信号が
供給され、これらの信号に基づいて公知の方法で予測信
号を生成すると共に、ある複数画素領域内での入力ビデ
オ信号と予測信号との差分が最も小さくなる位置を示す
動きベクトルを検出し、動きベクトルに応じて動き補償
した動き補償信号を減算器３及び加算器９へ出力する。

【００２８】符号化回路１１は量子化回路６から入力さ
れたＤＣＴ量子化係数（量子化値ＱＣｉ）と、予測回路
４から入力される前記動きベクトルなどの予測制御情報
との被符号化情報に対し可変長符号化する際に、非ゼロ
係数（レベル）とその前の連続するゼロ係数の個数（ラ
ン）に対応付けた２次元可変長符号化テーブルを予め設
定し、被符号化情報をＭＰＥＧ１規定のジグザグスキャ
ンで走査して順次に得られる符号が、２次元可変長符号
化テーブルにあればその符号を出力し、無ければ被符号
化情報に対して少なくとも２次元可変長符号化テーブル
に対応する符号を使用しないことを示すエスケープ符号
に続けてラン値を６ビットの固定長で出力し、レベル値
をレベル符号長情報ＤＬに応じたレベル符号長で出力す
る。

【００２９】符号化回路１１は上記のようにして２次元
可変長符号化した符号に、レベル符号長情報ＤＬを含む
ピクチャヘッダを付加した符号化データをバッファメモ
リ１２へ出力する。バッファメモリ１２は、符号化回路
１１の出力符号化データが不規則なレートで入力されて
これを蓄積し、一定レートで出力端子１４へ出力する。
量子化制御回路１３は、バッファメモリ１２の充足量に
応じて発生符号量を制御するための量子化制御信号ＱＵ
ＡＮＴと量子化マトリクスＷｉを出力する。

【００３０】このように、この実施の形態では、符号化
された画像データ（ビデオ信号）のレベル長を示すレベ
ル符号長情報ＤＬがヘッダ中に配置されて、符号化され
た画像データ（ビデオ信号）と共に符号化データとして
出力端子１４へ出力される。次に、上記の図１の符号化
装置により出力された符号化データを復号する方法につ
いて説明する。図２は、本発明になる復号化方法及び装
置の第１の実施の形態の復号化処理を説明するためのブ
ロック図を示す。同図中、入力端子２１に入力された符
号化データは、バッファメモリ２２に一旦蓄積された
後、復号化回路２３に供給され、復号される。復号され
た情報のうち、ヘッダ中のレベル符号長情報ＤＬは、レ
ベル符号長情報メモリ２４に供給されて保持される。

【００３１】また、ＤＣＴ量子化係数に対する２次元可
変長符号の復号化において、復号化回路２３はエスケー
プ符号を受信した場合、ラン値を６ビットの固定長で受
信し、レベル値をレベル符号長情報メモリ２４から読み
出したレベル符号長情報ＤＬに応じたレベル符号長で復
号する。

【００３２】復号化回路２３以降の回路部は、従来より
知られているＭＰＥＧ１規格の復号処理と同様の復号処
理が行われる。すなわち、逆量子化回路２５で受信した
量子化制御情報及び量子化マトリクスに基づいて逆量子
化され、更に逆ＤＣＴ回路２６で逆ＤＣＴ演算されて復
号される。また、復号化回路２３により復号された予測
制御情報は、予測回路２８に供給され、ここで、フレー
ムメモリ２９よりの符号とに基づいて動き補償予測信号
とされる。

【００３３】加算器２７は逆ＤＣＴ回路２６から出力さ
れた復号符号に予測回路２８からの動き補償予測信号を
加算してもとのビデオ信号を生成し、これを出力端子３
０へ出力する一方、フレームメモリ２９に所定フレーム
蓄積させた後予測回路２８に供給する。このように、こ
の実施の形態では、ヘッダ中に配置して伝送するレベル
符号長情報ＤＬを用いてレベル符号長の復号ができる。

【００３４】次に、本発明になる符号化方法、復号化方
法、符号化装置及び復号化装置の第２の実施の形態につ
いて説明する。図３は本発明になる符号化方法及び装置
の第２の実施の形態の符号化処理を説明するためのブロ
ック図を示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符
号を付し、その説明を省略する。

【００３５】図３において、ＤＣＴ回路５は、入力予測
誤差信号を８×８画素のブロック毎に分割してＤＣＴ演
算して、１２ビットで値の範囲は［−２０４８：２０４
７］であるＤＣＴ係数を生成し、これを量子化回路３１
に供給する。量子化回路３１は、量子化制御回路１３か
ら量子化回路３１に入力される、バッファメモリ１２の
充足量に応じて発生符号量を制御するための量子化制御
信号ＱＵＡＮＴと量子化マトリクスＷｉとに応じて、入
力ＤＣＴ係数値Ｃｉから前記（１）式により量子化値Ｑ
Ｃｉを算出して、その算出量子化値ＱＣｉをそのまま出
力する。

【００３６】符号化回路３２は量子化回路３１から入力
された８×８画素のブロック毎のＤＣＴ量子化係数（量
子化値ＱＣｉ）と、予測回路４から入力される前記動き
ベクトルなどの予測制御情報とに対し、ＭＰＥＧ１規定
のジグザグスキャンで走査して、非ゼロ係数（レベル）
とその前の連続するゼロ係数の個数（ラン）による２次
元可変長符号化をする。符号化回路３２に入力される符
号のうち、この２次元可変長符号化で用いる２次元可変
長符号化テーブルに対応する符号が存在する場合は、そ
の符号をそのまま出力し、２次元可変長符号化テーブル
に対応する符号が存在しない場合は、エスケープ符号に
続けてラン値を６ビットの固定長で出力し、レベル値を
レベル符号長決定回路３３で以下のように求めたレベル
値をレベル符号長で出力する。

【００３７】ＤＣＴ回路５の出力値は１２ビット［−２
０４８：２０４７］であり、量子演算式と量子化制御回
路１３から入力される量子化マトリクス値及び量子化制
御情報とから、量子化値の範囲は一意に求められる。例
えば、上記の量子化値ＱＣｉが「２７０」である場合
は、これを含むようにレベル符号長決定回路３３により
量子化値の範囲は［−５１２：５１１］と算出される。

【００３８】符号化回路３２は、このレベル符号長決定
回路３３より入力されたレベル符号長情報が示す量子化
値の範囲［−５１２：５１１］に基づき、レベル符号長
を、この範囲の量子化を固定長で符号化するのに必要な
符号長である１０ビットとする。符号化回路３２から出
力された符号化データは、バッファメモリ１２を通して
出力端子３４へ出力される。

【００３９】なお、ＤＣＴ変換の入力値の精度が例えば
９ビット［−２５６：２５５］の場合は、経験上ＤＣＴ
変換の出力値は、ＤＣ係数を除いて１１ビット等更に少
ないビット数で表すことのできる範囲で十分である。こ
のため、全係数についてＤＣＴ変換の出力値を１２ビッ
ト［−２０４８：２０４７］とせず、係数毎に１１ビッ
ト等更に少ないビット数と見なすことで、量子化値の範
囲を更に狭くすることができる。これにより、レベル符
号長を更に短くすることができる。

【００４０】ただし、この場合は、第１の実施の形態と
同様に、量子化係数毎に上記の量子化値の範囲を越える
係数については、上記で求めた量子化値の範囲に制限す
る処理を行う。

【００４１】次に、上記の図３の符号化装置により出力
された符号化データを復号する方法について説明する。
図４は、本発明になる復号化方法及び装置の第２の実施
の形態の復号化処理を説明するためのブロック図を示
す。同図中、図２と同一構成部分には同一符号を付し、
その説明を省略する。図４において、入力端子４１に入
力された符号化データは、ヘッダ中にレベル符号長情報
ＤＬを有しない、図３の符号化装置により得られた符号
化データである。

【００４２】この符号化データは、バッファメモリ２２
を介して復号化回路４２に入力される。復号化回路４２
は、ＤＣＴ量子化係数に対する２次元可変長符号の復号
化を行う。レベル符号長決定回路４３は、復号化回路４
２により復号した符号化データ中のヘッダ情報から各ブ
ロックの量子化処理で使用したマトリクスと量子化制御
情報を得て、レベル符号長情報を算出する。

【００４３】復号化回路４２はＤＣＴ量子化係数に対す
る２次元可変長符号の復号化において、エスケープ符号
を受信した場合、ラン値を６ビットの固定長で復号し、
レベル値をレベル符号長決定回路４３から入力されるレ
ベル符号長情報に応じたレベル符号長で復号する。

【００４４】この実施の形態では、第１の実施の形態の
ようなヘッダ中にレベル符号長情報ＤＬを伝送するため
の専用領域を設けることなく、従来と同じフォーマット
符号化データを伝送し、復号することができる。

【００４５】次に、本発明になる符号化方法、復号化方
法、符号化装置及び復号化装置の第３の実施の形態につ
いて説明する。図５は本発明になる符号化方法及び装置
の第３の実施の形態の符号化処理を説明するためのブロ
ック図を示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符
号を付し、その説明を省略する。

【００４６】図５に示す実施の形態は、量子化回路６か
ら出力された量子化値ＱＣｉを量子化係数メモリ５１及
び最大符号長検出回路５２にそれぞれ供給し、それらの
出力を量子化制御回路１３からの量子化制御情報、量子
化マトリクス値、予測回路４からの予測制御情報と共に
符号化回路５３に供給する構成としたものである。

【００４７】次に、この実施の形態の動作について説明
する。量子化回路６は、ＤＣＴ回路５から取り出された
１２ビットで値の範囲は［−２０４８：２０４７］であ
るＤＣＴ係数と、量子化制御回路１３から入力される、
バッファメモリ１２の充足量に応じて発生符号量を制御
するための量子化制御信号ＱＵＡＮＴ及び量子化マトリ
クスＷｉに応じて、前記（１）式により量子化値ＱＣｉ
を算出し、更に、その算出量子化値ＱＣｉを入力端子２
を介して外部から入力されるレベル符号長情報ＤＬによ
り値が制限される量子化値ＱＣｉを出力する。

【００４８】例えば、あるＤＣＴ係数値Ｃｉが「１０８
０」で、このＤＣＴ係数値に対する量子化マトリクス値
Ｗｉを「１６」、量子化制御情報ＱＵＡＮＴを「５」と
すると、ＭＰＥＧ１規格に準じた（１）式の演算によ
り、上記のＤＣＴ係数値Ｃｉは、量子化値ＱＣｉ「１０
８」にされる。

【００４９】更に、この実施の形態の量子化回路６は、
第１の実施の形態と同様に、レベル符号長情報ＤＬ１
（＝ＤＬ）に応じて定められる量子化値の範囲を越える
量子化値が（１）式により得られた場合は、この設定範
囲内の値に制限して出力するため、例えば、レベル符号
長情報ＤＬ１がレベル符号長９ビットを表す場合は、量
子化値の範囲を［−２５６：２５５］に制限する。すな
わち、この場合は量子化回路６は、上記の（１）式によ
り算出された量子化値ＱＣｉが「１０８」であるので、
「１０８」が量子化値ＱＣｉとして出力される。

【００５０】このようにして、量子化回路６により得ら
れた、１フレーム分の各８×８画素のブロック毎のＤＣ
Ｔ量子化係数（量子化値ＱＣｉ）は、逆量子化回路７に
供給される一方、量子化係数メモリ５１に順次供給され
て記憶されると共に、最大符号長検出回路５２に供給さ
れる。

【００５１】最大符号長検出回路５２は、１フレーム中
の各量子化係数における最大符号長ＤＬ２を検出する。
これは、１フレーム中の各量子化係数の絶対値について
最大値を求めて、その最大値を符号化するための符号長
を出力することで実現する。例えば、１フレーム中の量
子化係数（量子化値ＱＣｉ）の最大値が前述した「１０
８」であるときは、最大符号長検出回路５２は、この
「１０８」が含まれる［−１２８：１２７］の範囲を符
号化できる符号長８ビットを、最大符号長ＤＬ２として
出力する。

【００５２】量子化係数メモリ５１に記憶された１フレ
ーム分の各８×８画素のブロック毎のＤＣＴ量子化係数
（量子化値ＱＣｉ）は、符号化回路５３に供給されてＭ
ＰＥＧ１規定のジグザグスキャンで走査され、非ゼロ係
数（レベル）とその前の連続するゼロ係数の個数（ラ
ン）により２次元可変長符号化される。

【００５３】すなわち、符号化回路５３は、この２次元
可変長符号化に際して使用する２次元可変長符号化テー
ブルに、上記のラン値やレベル値に対応する符号が存在
するときは、その符号を出力し、２次元可変長符号化テ
ーブルに対応する符号が存在しないときは、エスケープ
符号とそれに続けて、ラン値を６ビットの固定長で出力
し、レベル値を最大符号長検出回路５２で検出された最
大符号長ＤＬ２に応じたレベル符号長で出力する。符号
化回路５３は上記のようにして２次元可変長符号化した
符号に、レベル符号長情報ＤＬ１を含むピクチャヘッダ
を付加した符号化データをバッファメモリ１２へ出力す
る。

【００５４】この実施の形態によれば、例えば１フレー
ム期間の全量子化係数値が設定したレベル符号長ＤＬ１
より小さい符号長で符号化可能な場合には、第１の実施
の形態に比べて、より一層符号化効率を改善できる。

【００５５】

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。い
ま、一例として量子化回路６、３１により量子化して得
られたＤＣＴ量子化係数が表２で表されるものとする。
ただし、量子化制御情報ＱＵＡＮＴは「４」とする。

【００５６】

【表２】かかるＤＣＴ量子化係数に対して従来のＭＰＥＧ１によ
る符号化では、符号化回路は、表２のＤＣＴ量子化係数
を「１３５」、「２０」、「１８」、「−６４」、「−
３」、「−３１」、「−３０」、「４」、「１０」、
「−２３」、「１２」、「３」、．．．の順でジグザグ
スキャンして、表３に示すようなラン値（ＲＵＮ）及び
レベル値（ＬＥＶＥＬ）を得て、可変長符号（ＶＬＣ）
とビット数が得られる。

【００５７】

【表３】これに対して、表２のＤＣＴ量子化係数に対して、図１
の符号化回路１１による符号化では、レベル符号長情報
ＤＬを１１ビットとすると、表４に示すような可変長符
号（ＶＬＣ）とビット数が得られる。なお、ジグザグス
キャンする点は従来と同一である。

【００５８】

【表４】また、表２のＤＣＴ量子化係数に対して、図３の符号化
回路３２による符号化では、量子化制御情報ＱＵＡＮＴ
が「１」のときレベル符号長情報を「１１」、量子化制
御情報ＱＵＡＮＴが「２〜３」のときレベル符号長情報
を「１０」、量子化制御情報ＱＵＡＮＴが「４〜７」の
ときレベル符号長情報を「９」、量子化制御情報ＱＵＡ
ＮＴが「８〜１５」のときレベル符号長情報を「８」、
量子化制御情報ＱＵＡＮＴが「１６〜３１」のときレベ
ル符号長情報を「７」とすると、ここでは、量子化制御
情報ＱＵＡＮＴが「４」であるので、レベル符号長情報
が「９」であり、表５に示すような可変長符号（ＶＬ
Ｃ）とビット数が得られる。なお、ジグザグスキャンす
る点は従来と同一である。

【００５９】

【表５】表２〜表５から分かるように、本発明は符号化効率を向
上でき、中でも表５に示す図３の実施の形態が符号化効
率を最も改善できることが分かる。

【００６０】なお、本発明は以上の実施の形態に限定さ
れるものではなく、例えば圧縮符号化、復号化方式はＭ
ＰＥＧ１、ＭＰＥＧ２に限定されるものではない。ま
た、符号化するディジタル情報はビデオ信号以外の音声
信号等の他の情報信号にも同様に本発明を適用できる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
符号化ビットレート等に応じて量子化係数値を設定した
符号長で符号化すると共に、量子化係数値がその符号長
に対応する範囲を越えた場合に当該範囲内の値に制限す
ることにより、必要以上に符号長を大きくすることがな
いため、符号化効率を改善でき、また、量子化係数値を
設定した符号長で符号化することで、必要以下に符号長
を小さくすることなく符号化できるため、レベル値を制
限することで生じる符号化歪みの発生を防止することが
でき、更にＭＰＥＧ１方式に比べて符号化、及び復号化
処理を簡単にできる。

【００６２】また、本発明によれば、ヘッダ中の予め定
めた領域に設定した符号長情報を配置して伝送すること
なく、量子化係数値を設定した符号長で符号化及び復号
化できるため、上記の効果に加えて、より一層符号化効
率を改善することができる。

【００６３】更に、本発明によれば、入力信号の所定期
間に対応する期間分の量子化係数値について、その量子
化係数値を固定長で符号化する際に必要な符号長を最大
符号長として求め、被符号化情報を符号化する際には、
符号化テーブルに対応する符号が無ければ、被符号化情
報に対して少なくとも符号化テーブルに対応する符号を
使用しないことを示す符号と、量子化係数値を最大符号
長で符号化した符号とを出力するようにしたため、量子
化係数値を設定した符号長で符号化するよりも、より柔
軟に、かつ、効果的に符号化効率を改善することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる符号化方法の第１の実施の形態の
符号化処理を説明するためのブロック図である。

【図２】本発明になる復号化方法の第１の実施の形態の
復号化処理を説明するためのブロック図である。

【図３】本発明になる符号化方法の第２の実施の形態の
符号化処理を説明するためのブロック図である。

【図４】本発明になる復号化方法の第２の実施の形態の
復号化処理を説明するためのブロック図である。

【図５】本発明になる符号化方法の第３の実施の形態の
符号化処理を説明するためのブロック図である。

【符号の説明】

１ディジタル画像信号（ビデオ信号）入力端子２レベル符号長情報入力端子４予測回路５離散コサイン変換（ＤＣＴ）回路６、３１量子化回路１１、３２、５３符号化回路１３量子化制御回路１４、３４符号化データ出力端子２１、４１符号化データ入力端子２３、４２復号化回路２４レベル符号長情報メモリ３０ビデオ信号出力端子３３、４３レベル符号長決定回路５１量子化係数メモリ５２最大符号長検出回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力信号の直交変換係数を量子化して得
られた量子化係数値に基づく被符号化情報を生成し、こ
の被符号化情報の一部に対して符号化テーブルを予め設
定し、前記被符号化情報を可変長符号化する際に、この
被符号化情報中に前記符号化テーブルに対応する符号が
あればその符号を出力し、無ければ前記被符号化情報に
対して少なくとも前記符号化テーブルに対応する符号を
使用しないことを示す符号と、前記量子化係数値を符号
化した符号を出力する符号化方法において、前記量子化係数値を固定長で符号化する際の符号長を設
定し、前記量子化係数値がその符号長に対応する範囲を
越えた場合に当該範囲内の値に制限し、前記被符号化情
報を符号化する際には、前記符号化テーブルに対応する
符号が無ければ、前記被符号化情報に対して少なくとも
前記符号化テーブルに対応する符号を使用しないことを
示す符号と、前記量子化係数値を設定した符号長で符号
化した符号とを出力すると共に、ヘッダ中の予め定めた
領域に前記設定した符号長情報を配置して出力すること
を特徴とする符号化方法。
【請求項２】入力信号の直交変換係数を量子化して得
られた量子化係数値に基づく被符号化情報を生成し、こ
の被符号化情報の一部に対して符号化テーブルを予め設
定し、前記被符号化情報を可変長符号化する際に、この
被符号化情報中に前記符号化テーブルに対応する符号が
あればその符号を出力し、無ければ前記被符号化情報に
対して少なくとも前記符号化テーブルに対応する符号を
使用しないことを示す符号と、前記量子化係数値を符号
化した符号を出力する符号化方法において、前記直交変換係数毎に量子化特性に応じて、前記量子化
係数値を符号化する際の符号長を求め、前記被符号化情
報を符号化する際に前記符号化テーブルに対応する符号
が無ければ、前記被符号化情報を使用しないことを示す
符号と、前記量子化係数値を設定した符号長で符号化し
た符号とを出力することを特徴とする符号化方法。
【請求項３】入力信号の直交変換係数を量子化して得
られた量子化係数値に基づく被符号化情報を生成し、こ
の被符号化情報の一部に対して符号化テーブルを予め設
定し、前記被符号化情報を可変長符号化する際に、この
被符号化情報中に前記符号化テーブルに対応する符号が
あればその符号を出力し、無ければ前記被符号化情報に
対して少なくとも前記符号化テーブルに対応する符号を
使用しないことを示す符号と、前記量子化係数値を符号
化した符号を出力する符号化方法において、入力信号の所定期間に対応する期間分の前記量子化係数
値について、その量子化係数値を固定長で符号化する際
に必要な符号長を最大符号長として求め、前記被符号化
情報を符号化する際には、前記符号化テーブルに対応す
る符号が無ければ、前記被符号化情報に対して少なくと
も前記符号化テーブルに対応する符号を使用しないこと
を示す符号と、前記量子化係数値を前記最大符号長で符
号化した符号とを出力することを特徴とする符号化方
法。
【請求項４】入力信号の直交変換係数を量子化して得
られた量子化係数値に基づく被符号化情報を生成し、こ
の被符号化情報の一部に対して符号化テーブルを予め設
定し、前記被符号化情報を可変長符号化する際に、この
被符号化情報中に前記符号化テーブルに対応する符号が
あればその符号を出力し、無ければ前記被符号化情報に
対して少なくとも前記符号化テーブルに対応する符号を
使用しないことを示す符号と、前記量子化係数値を符号
化した符号を出力する符号化方法により出力された可変
長符号化データを受け、前記入力信号を復号する復号化
方法において、前記直交変換係数毎に量子化特性に応じて、量子化係数
値を復号化する際の符号長を求め、前記被符号化情報を
復号する際に前記符号化テーブルに対応する符号が無い
ことを示す符号を復号化したときは、少なくとも前記量
子化係数値を復号する際の符号長で復号化することを特
徴とする復号化方法。
【請求項５】入力信号の直交変換係数を量子化して量
子化係数値を出力する量子化手段と、前記量子化手段か
ら出力される量子化係数値に基づき被符号化情報を生成
し、この被符号化情報の一部に対して符号化テーブルを
予め設定し、前記被符号化情報を可変長符号化する際
に、この被符号化情報中に前記符号化テーブルに対応す
る符号があればその符号を出力し、無ければ前記被符号
化情報に対して少なくとも前記符号化テーブルに対応す
る符号を使用しないことを示す符号と、前記量子化係数
値を符号化した符号を出力する符号化回路とを有する符
号化装置において、前記量子化手段は、量子化係数値を固定長で符号化する
際の符号長を設定し、前記量子化係数値がその符号長に
対応する範囲を越えた場合に当該範囲内の値に制限し、前記符号化回路は、前記符号化テーブルに対応する符号
が無ければ、前記被符号化情報に対して少なくとも前記
符号化テーブルに対応する符号を使用しないことを示す
符号と、前記量子化係数値を設定した符号長で符号化し
た符号とを出力すると共に、ヘッダ中の予め定めた領域
に前記設定した符号長情報を配置して出力することを特
徴とする符号化装置。
【請求項６】入力信号の直交変換係数を量子化して量
子化係数値を出力する量子化手段と、前記量子化手段か
ら出力される量子化係数値に基づき被符号化情報を生成
し、この被符号化情報の一部に対して符号化テーブルを
予め設定し、前記被符号化情報を可変長符号化する際
に、この被符号化情報中に前記符号化テーブルに対応す
る符号があればその符号を出力し、無ければ前記被符号
化情報に対して少なくとも前記符号化テーブルに対応す
る符号を使用しないことを示す符号と、前記量子化係数
値を符号化した符号を出力する符号化回路とを有する符
号化装置において、前記直交変換係数毎に量子化特性に応じて、前記量子化
係数値を符号化する際の符号長を求める符号長決定回路
を設け、前記符号化回路は、前記符号化テーブルに対応
する符号が無ければ、前記被符号化情報を使用しないこ
とを示す符号と、前記符号長決定回路からの前記量子化
係数値を設定した符号長で符号化した符号とを出力する
ことを特徴とする符号化装置。
【請求項７】入力信号の直交変換係数を量子化して量
子化係数値を出力する量子化手段と、前記量子化手段か
ら出力される量子化係数値に基づき被符号化情報を生成
し、この被符号化情報の一部に対して符号化テーブルを
予め設定し、前記被符号化情報を可変長符号化する際
に、この被符号化情報中に前記符号化テーブルに対応す
る符号があればその符号を出力し、無ければ前記被符号
化情報に対して少なくとも前記符号化テーブルに対応す
る符号を使用しないことを示す符号と、前記量子化係数
値を符号化した符号を出力する符号化回路とを有する符
号化装置において、前記量子化手段から出力された前記量子化係数値を、前
記入力信号の所定期間に対応する期間分だけ蓄積するメ
モリと、前記量子化手段から出力された前記量子化係数値を固定
長で符号化する際に必要な符号長を最大符号長として求
める最大符号長検出回路とを設け、前記符号化回路は、
前記メモリから入力される前記量子化係数値に基づいて
生成した前記被符号化情報を符号化する際に、前記符号
化テーブルに対応する符号が無ければ、前記被符号化情
報に対して少なくとも前記符号化テーブルに対応する符
号を使用しないことを示す符号と、前記量子化係数値を
前記最大符号長検出回路で検出された最大符号長で符号
化した符号とを出力することを特徴とする符号化装置。
【請求項８】入力信号の直交変換係数を量子化して得
られた量子化係数値に基づく被符号化情報を生成し、こ
の被符号化情報の一部に対して符号化テーブルを予め設
定し、前記被符号化情報を可変長符号化する際に、この
被符号化情報中に前記符号化テーブルに対応する符号が
あればその符号を出力し、無ければ前記被符号化情報に
対して少なくとも前記符号化テーブルに対応する符号を
使用しないことを示す符号と、前記量子化係数値を符号
化した符号を出力する符号化方法により出力された可変
長符号化データを受け、前記入力信号を復号する復号化
装置において、前記直交変換係数毎に量子化特性に応じて、量子化係数
値を復号化する際の符号長を求める受信符号長決定回路
と、少なくとも前記符号化テーブルに対応する符号が無
いことを示す符号が入力されたときは、前記量子化係数
値を符号化した符号を前記受信符号長決定回路からの符
号長で復号化する復号化回路とを有することを特徴とす
る復号化装置。