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JP3427659B2 - Adaptive quantization for orthogonal transform coding - Google Patents

Adaptive quantization for orthogonal transform coding

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Publication number
JP3427659B2
JP3427659B2 JP02700797A JP2700797A JP3427659B2 JP 3427659 B2 JP3427659 B2 JP 3427659B2 JP 02700797 A JP02700797 A JP 02700797A JP 2700797 A JP2700797 A JP 2700797A JP 3427659 B2 JP3427659 B2 JP 3427659B2
Authority
JP
Japan
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signal
output
temporary
quantized
quantization
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JP02700797A
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Japanese (ja)
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JPH10224227A (en
Inventor
典生 鈴木
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株式会社エヌ・イー・エフ
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Publication date
Application filed by 株式会社エヌ・イー・エフ filed Critical 株式会社エヌ・イー・エフ
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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はテレビ信号をディジ
タル化し予測誤差信号を量子化してデータ圧縮符号化し
て伝送する予測符号化方式と画像信号を直交変換して符
号化する直交変換方式とに関し、特に、予測誤差信号を
直交変換してから量子化を行って符号化伝送する際に用
いられる量子化方式に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a predictive coding method in which a television signal is digitized, a prediction error signal is quantized, data compression coded and transmitted, and an orthogonal transform method in which an image signal is orthogonally transformed and coded. In particular, the present invention relates to a quantization method used when orthogonally transforming a prediction error signal and then performing quantization to code and transmit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、差分符号化(予測符号化)と直交
変換符号化をと組み合わせた符号化方式(予測誤差直交
変換符号化方式)として図5に示すものが知られてい
る。そして、予測誤差信号を直交変換し変換信号を量子
化して符号化伝送する代表的な方式の一例として、例え
ば、TTC標準JT−H261(社団法人電信電話技術
委員会発行、以下引例1と呼ぶ)がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, the one shown in FIG. 5 is known as an encoding system (prediction error orthogonal transform encoding system) that combines differential encoding (predictive encoding) and orthogonal transform encoding. Then, as an example of a typical method for orthogonally transforming the prediction error signal, quantizing the transformed signal, and encoding and transmitting the signal, for example, TTC standard JT-H261 (published by the Telegraph and Telephone Technical Committee, hereinafter referred to as Reference 1). There is.

【0003】図5を参照して、この方式では、減算器4
1で8ビットの画像信号と8ビットの動き補償フレーム
間予測信号との減算を行い、9ビットの差分信号(予測
誤差信号)を求め、直交変換器42で差分信号を8×8
のブロックでDCT(離散コサイン変換)による直交変
換を行って、64種の12ビットの変換係数を求める。
そして、変換係数を予め定められた量子化特性(最大1
2ビットのダイナミックレンジで範囲は−2048〜2
047)を有する量子化器43で量子化を行って、この
量子化された変換係数を符号変換器44で符号変換して
伝送する。
Referring to FIG. 5, in this method, the subtracter 4
In 1, the 8-bit image signal and the 8-bit motion-compensated inter-frame prediction signal are subtracted to obtain a 9-bit difference signal (prediction error signal).
Block, performs orthogonal transform by DCT (discrete cosine transform) to obtain 64 types of 12-bit transform coefficients.
Then, the transform coefficient is set to a predetermined quantization characteristic (maximum 1
2-bit dynamic range with a range of -2048 to 2
047) to quantize, and the quantized transform coefficient is code-converted by the code converter 44 and transmitted.

【0004】量子化変換係数は逆直交変換器45にも与
えられ、ここで逆直交変換されて加算器46に与えられ
る。加算器46では逆直交変換器45と予測信号とを加
算しして、予測器47に与える。そして、予測器47で
は加算器46の出力に応じて動き補償フレーム間予測信
号を生成する。
The quantized transform coefficient is also given to the inverse orthogonal transformer 45, where it is subjected to inverse orthogonal transform and given to the adder 46. The adder 46 adds the inverse orthogonal transformer 45 and the prediction signal and gives the result to the predictor 47. Then, the predictor 47 generates a motion-compensated interframe prediction signal according to the output of the adder 46.

【0005】一方、従来、予測符号化用適応量子化方式
として図6に示すものが知られており、この方式は、例
えば、特開平6−343047号公報に記載されてい
る。
On the other hand, conventionally, the adaptive quantization system for predictive coding shown in FIG. 6 is known, and this system is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-343047.

【0006】図6を参照して、この方式では、8ビット
の入力信号Xは減算器51と加算器52に供給される。
減算器51は8ビットのモジュロー演算を行って、入力
信号Xから予測信号Pを減算して8ビットの予測誤差信
号Eを求め、量子化器53に送る。
With reference to FIG. 6, in this system, an 8-bit input signal X is supplied to a subtracter 51 and an adder 52.
The subtractor 51 performs an 8-bit modulo operation, subtracts the prediction signal P from the input signal X to obtain an 8-bit prediction error signal E, and sends it to the quantizer 53.

【0007】量子化器53は、8ビットのダイナミック
レンジの量子化特性を有し、予測誤差信号Eを量子化し
て仮の量子化出力Qを出力するとともに仮の量子化出力
Qより1つ上の量子化レベルQ及び仮の量子化出力Q
より1つ下の量子化レベルQを出力する。
The quantizer 53 has a quantization characteristic of a dynamic range of 8 bits, quantizes the prediction error signal E to output a temporary quantized output Q, and outputs the temporary quantized output Q by one. Quantization level Q + and the tentative quantization output Q of
The quantization level Q which is one level lower than that is output.

【0008】減算器24では仮の量子化出力Qと予測誤
差信号Eとの減算を行って量子化雑音qnを得て、加算
器52によってこの量子化雑音qnと入力信号Xとを加
算して仮の局部復号信号Ytを求める。そして、切替器
54は局部復号信号Ytが8ビットのダイナミックレン
ジを上又は下に越えるかを判定し、範囲内であれば、仮
の量子化出力Qを量子化出力Qsとして出力する。ま
た、範囲を上に越えると、量子化レベルQを量子化出
力Qsとして出力し、範囲を下に越えると、量子化レベ
ルQを量子化出力Qsとして出力する。そして、量子
化出力Qsは符号変換器55で符号化されて伝送され
る。
The subtractor 24 subtracts the temporary quantized output Q and the prediction error signal E to obtain the quantized noise qn, and the adder 52 adds the quantized noise qn and the input signal X. A temporary local decoded signal Yt is obtained. Then, the switch 54 determines whether the locally decoded signal Yt exceeds or falls below the 8-bit dynamic range, and if it is within the range, outputs the temporary quantized output Q as the quantized output Qs. When the range is exceeded, the quantization level Q - is output as the quantization output Qs, and when the range is exceeded, the quantization level Q + is output as the quantization output Qs. Then, the quantized output Qs is encoded by the code converter 55 and transmitted.

【0009】加算器56は量子化出力Qsと予測信号P
とをモジュロ加算して局部復号信号Yを求める。そし
て、予測器57は局部復号信号Yに応じて次の予測信号
Pを生成する。
The adder 56 outputs the quantized output Qs and the prediction signal P.
And modulo addition are performed to obtain the locally decoded signal Y. Then, the predictor 57 generates the next predicted signal P according to the locally decoded signal Y.

【0010】なお、受信側では、符号逆変換器58で逆
変換を行って、量子化出力Qsと同一の量子化レベルの
信号を再生する。この量子化信号は加算器59で予測信
号とモジュロ加算され、局部復号信号とされる。予測器
60はこの局部復号信号に応じて予測信号を生成する。
On the receiving side, the code inverse converter 58 performs inverse conversion to reproduce a signal having the same quantization level as the quantization output Qs. This quantized signal is modulo-added with the prediction signal by the adder 59 to obtain a locally decoded signal. The predictor 60 generates a prediction signal according to this locally decoded signal.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、画像品質を
同等に保ちつつ、量子化特性のダイナミックレンジを1
ビット小さくした量子化器を用いて符号化伝送ビットレ
ートを少なくできるようにするためには、前述の予測誤
差直交変換符号化方式の量子化器に予測符号化用適応量
子化器を適用することが考えられるが、この場合、予測
誤差直交変換符号化方式においては、8×8のブロック
ごとに予測誤差の変換符号化が行われ、量子化器の前/
後で直交変換/逆直交変換が行われている。従って、ブ
ロック毎に復号される64の画素の仮の局部復号信号は
各々1画素がそれぞれ64の変換係数の量子化雑音の影
響を受けることになる。このため、量子化誤差と画素信
号とが1対1に対応せず、予測符号化用適応量子化手法
における判定方法をそのまま予測誤差直交変換符号化の
判定方法に適用することはできない。
By the way, the dynamic range of the quantization characteristic is set to 1 while keeping the image quality at the same level.
In order to reduce the coding transmission bit rate using a quantizer with a smaller bit size, apply the predictive coding adaptive quantizer to the quantizer of the prediction error orthogonal transform coding method described above. However, in this case, in the prediction error orthogonal transform coding method, the prediction error transform coding is performed for each 8 × 8 block, and
The orthogonal transform / inverse orthogonal transform is performed later. Therefore, in the temporary local decoded signal of 64 pixels decoded for each block, each pixel is affected by the quantization noise of 64 transform coefficients. For this reason, the quantization error and the pixel signal do not have a one-to-one correspondence, and the determination method in the predictive coding adaptive quantization method cannot be directly applied to the determination method of the prediction error orthogonal transform coding.

【0012】そして、1ブロックで画素信号がダイナミ
ックレンジを越えた際、どの変換係数の量子化雑音の影
響でダイナミックレンジを越えているかを判定するた
め、例えば、単純な総当たり手法を用いるとすると、6
4種の変換係数の組み合わせについて量子化雑音の影響
を求める必要が有り、最悪の場合には、総当たりの計算
量が膨大となってリアルタイムで行うには、判定回路を
実質的に実現できないという問題点がある。
When a pixel signal exceeds the dynamic range in one block, to determine which transform coefficient exceeds the dynamic range due to the influence of the quantization noise of the transform coefficient, for example, a simple brute force method is used. , 6
It is necessary to obtain the effect of quantization noise for the combination of four types of transform coefficients, and in the worst case, the amount of brute force calculation becomes enormous and the decision circuit cannot be practically realized in real time. There is a problem.

【0013】本発明の目的は、装置規模を大きくするこ
となくダイナミックレンジが従来より1ビット小さい量
子化特性で過負荷雑音の劣化が無く従来の量子化と同等
の画質の画像を符号化できる量子化方式を提供すること
にある。
An object of the present invention is to quantize an image having the same image quality as conventional quantization without deterioration of overload noise with a quantization characteristic whose dynamic range is smaller by 1 bit than before without increasing the device scale. It is to provide the system.

【0014】本発明の他の目的は従来に比べて少ない量
子化レベル数(割り当てビット数)で、つまり、少ない
符号化伝送ビット数で伝送を行うことのできる量子化方
式を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a quantization method capable of performing transmission with a smaller number of quantization levels (number of allocated bits), that is, with a smaller number of coded transmission bits than in the past. .

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】予測誤差直交変換符号化
の方式に予測符号化用適応量子化器を直接適用したとき
に、ダイナミックレンジを越えた画素信号に大きく影響
を与える変換係数を求め、その変換係数の仮量子化出力
レベルを1つ小さくする事によって、仮の局部復号信号
がダイナミックレンジを越えないようにできるかを調べ
る方法により、適応量子化の判定を行う。
When a predictive coding adaptive quantizer is directly applied to a prediction error orthogonal transform coding system, a transform coefficient which greatly affects a pixel signal exceeding a dynamic range is obtained, Adaptive quantization is determined by a method of checking whether the temporary local decoded signal can be prevented from exceeding the dynamic range by reducing the temporary quantization output level of the transform coefficient by one.

【0016】復号信号のダイナミックレンジオーバに大
きく影響を与える変換係数は、レンジ外信号の変換係数
の振幅値と量子化出力の量子化雑音の大きさから推定で
きる。
The transform coefficient which greatly affects the dynamic range over of the decoded signal can be estimated from the amplitude value of the transform coefficient of the out-of-range signal and the magnitude of the quantization noise of the quantized output.

【0017】ここで、レンジ外信号としては、ダイナミ
ックレンジ内の画素点は0、上に越えた画素は、越えた
部分の正の振幅値をその画素点の振幅値とし、下に越え
た場合は、越えた部分の負の振幅値をその画素点の振幅
値として、1ブロックの信号値が得られる。
Here, as the out-of-range signal, the pixel point within the dynamic range is 0, and the pixel exceeding the upper part has the positive amplitude value of the exceeded part as the amplitude value of the pixel point, and exceeds the lower part. , The signal value of one block is obtained by using the negative amplitude value of the exceeded portion as the amplitude value of the pixel point.

【0018】次に、このレンジ外信号を逆直交変換し
て、変換信号の振幅値を求め、振幅が大きい変換係数
が、量子化雑音の影響が大きいとして、その量子化ステ
ップを1つ小さくまたは大きくして、仮の局部復号信号
がダイナミックレンジを越えないか判定する。ダイナミ
ックレンジを越える場合は、再度判定を繰り返す。この
手順により、影響の大きい変換係数の量子化レベルを強
制的に変える事により、量子化雑音がレンジオーバの画
素信号に対して反対の方向に補正する働きをすることに
なり、仮の局部復号信号がダイナミックレンジを越えな
いようになり、この判定方法により、速やかにダイナミ
ックレンジを越えないように判定することができる。
Next, the out-of-range signal is subjected to inverse orthogonal transformation to obtain the amplitude value of the transformed signal, and it is assumed that the transform coefficient having a large amplitude has a great influence of the quantization noise, and the quantization step is decreased by one. The value is increased to determine whether the temporary local decoded signal exceeds the dynamic range. If it exceeds the dynamic range, the judgment is repeated. By this procedure, by forcibly changing the quantization level of the transform coefficient that has a large influence, the quantization noise works in the opposite direction to the pixel signal of the range over, and the temporary local decoding is performed. Since the signal does not exceed the dynamic range, it is possible to quickly determine that the signal does not exceed the dynamic range by this determination method.

【0019】本発明の構成によれば、従来より1ビット
少ないダイナミックレンジの量子化特性で予測誤差信号
の直交変換信号を量子化して符号化伝送でき、再生画像
は過負荷が起こらず従来と同等の画像を復号できること
になる。
According to the configuration of the present invention, the orthogonal transformation signal of the prediction error signal can be quantized and coded and transmitted with the quantization characteristic of the dynamic range which is smaller by 1 bit than the conventional one, and the reproduced image is equivalent to the conventional one without overload. Will be able to decode the image.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下本発明について図面を参照し
て説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described below with reference to the drawings.

【0021】図1を参照して、8ビットのディジタル入
力信号X(−128〜127)は、8ビットのダイナミ
ックレンジの減算器1に供給され、減算器1では予測器
7からの予測信号Pと入力信号Xとのモジュロー演算の
減算を行い、8ビットの予測誤差信号Eを求めて直交変
換器2に供給する。
Referring to FIG. 1, an 8-bit digital input signal X (-128 to 127) is supplied to a subtractor 1 having an 8-bit dynamic range, and the subtractor 1 outputs a prediction signal P from a predictor 7. Is subtracted from the input signal X by a modulo operation to obtain an 8-bit prediction error signal E, which is supplied to the orthogonal transformer 2.

【0022】直交変換器2では、「8サンプル」×「8
ライン」の64画素(Eij=E11〜E88)を1ブロ
ックとして予測誤差信号Eをブロック毎に直交変換し
て、64種類の変換係数(Et 11〜Et 88)を1ブ
ロックとして出力する。64種の変換係数は11ビット
のダイナミックレンジを有し、適応量子化器3に供給さ
れる。
In the orthogonal transformer 2, "8 samples" × "8 samples"
The prediction error signal E is orthogonally transformed for each block with 64 pixels (Eij = E11 to E88) of "line" as one block, and 64 types of transform coefficients (Et11 to Et88) are output as one block. The 64 types of transform coefficients have a dynamic range of 11 bits and are supplied to the adaptive quantizer 3.

【0023】適応量子化器3は量子化器10、選択器1
1、逆直交変換器12、加算器13、レンジ判定器1
5、直交変換器16、制御判定器17、及び出力スイッ
チ(SW)18を備えている。量子化器10は11ビッ
トのダイナミックレンジを有し、各変換係数に対応した
量子化特性で各変換係数をブロック毎に量子化して各仮
の量子化出力Qを選択器11へ供給する。さらに、量子
化器10は各仮の量子化出力Qijより1つ上(Q+ )お
よび1つ下(Q- )のレベルの量子化出力も併せて出力
して選択器11へ供給する。
The adaptive quantizer 3 comprises a quantizer 10 and a selector 1.
1, inverse orthogonal transformer 12, adder 13, range determiner 1
5, an orthogonal transformer 16, a control decision unit 17, and an output switch (SW) 18. The quantizer 10 has a dynamic range of 11 bits, quantizes each transform coefficient block by block with a quantization characteristic corresponding to each transform coefficient, and supplies each temporary quantized output Q to the selector 11. Further, the quantizer 10 also outputs a quantized output at a level one level above (Q + ) and one level below (Q ) from each temporary quantized output Qij and supplies the quantized output to the selector 11.

【0024】選択器11は制御判定器17からの制御信
号に応じて仮の量子化出力をQij,Q+ ,及びQ- の内
から1つを選択してブロック毎に仮の量子化出力Qtを
得て逆直交変換器12及び出力SW18へ供給する。
The selector 11 is controlled determiner provisional in response to the control signal from 17 Qij a quantized output, Q +, and Q - provisionally for each block to select one of the quantization output Qt Is obtained and supplied to the inverse orthogonal transformer 12 and the output SW 18.

【0025】逆直交変換器12は直交変換器2の逆変換
特性を有し、仮の量子化出力Qtをブロック毎に逆直交
変換して8ビットのダイナミックレンジの仮に量子化さ
れた予測誤差信号Eq を再生して加算器13へ供給す
る。
The inverse orthogonal transformer 12 has the inverse transform characteristic of the orthogonal transformer 2, and inversely orthogonally transforms the tentative quantized output Qt for each block and tentatively quantized the prediction error signal having an 8-bit dynamic range. Eq is reproduced and supplied to the adder 13.

【0026】加算器13は8ビットのモジュロー演算で
予測器7から供給される予測信号Pと仮の量子化予測誤
差信号Eq を加算して8ビットの仮の局部復号信号Yを
求め、これをレンジ判定器15へ供給する。
The adder 13 adds the prediction signal P supplied from the predictor 7 and the temporary quantized prediction error signal Eq by an 8-bit modulo operation to obtain an 8-bit temporary local decoded signal Y, which is obtained. It is supplied to the range determiner 15.

【0027】レンジ判定器15では先ず、入力信号Xと
仮の局部復号信号Yとを比較して、局部復号信号Yがダ
イナミックレンジを越えているか判定する。比較するた
め、9ビットの減算器(図示せず)で入力信号Xから仮
の局部復号信号Yを減算して雑音信号を求める。そし
て、雑音信号Nがダイナミックレンジの半分より大きい
時には、仮の局部復号信号Yは量子化雑音の影響によっ
て8ビットのダイナミックレンジをオーバフロー又はア
ンダーフローしており、正しい局部復号信号が得られて
いないと判定して、レンジ外信号として各画素のレンジ
境界から越えた値をブロック毎に求める。このレンジ外
信号はオーバフローの時には正の値、アンダーフローの
場合には負の値となる。そして、レンジ内にあると判定
される画素の場合には、レンジ外信号は0の値とする。
このようにして求められた1ブロック64画素からなる
レンジ外信号は直交変換器16と制御判定器17とに供
給される。
The range determiner 15 first compares the input signal X with the temporary local decoded signal Y to determine whether the local decoded signal Y exceeds the dynamic range. For comparison, a 9-bit subtracter (not shown) subtracts the temporary local decoded signal Y from the input signal X to obtain a noise signal. When the noise signal N is larger than half the dynamic range, the temporary local decoded signal Y overflows or underflows the 8-bit dynamic range due to the influence of quantization noise, and a correct local decoded signal is not obtained. Then, a value exceeding the range boundary of each pixel is obtained for each block as an out-of-range signal. The out-of-range signal has a positive value in the case of overflow and a negative value in the case of underflow. If the pixel is determined to be within the range, the out-of-range signal has a value of 0.
The out-of-range signal consisting of 64 pixels in one block thus obtained is supplied to the orthogonal transformer 16 and the control decision unit 17.

【0028】直交変換器16は、直交変換器2と同一の
変換特性を有し、レンジ外信号をブロック毎に直交変換
して変換係数を求めて制御判定器17へ供給する。制御
判定器17では、まず、量子化器10から出力された仮
の量子化出力Qが選択されるように制御を行う。始めの
比較判定において、制御判定器17に供給されるレンジ
外信号が1ブロック全て0の場合には、制御判定器17
は出力SW18へ制御信号を送り、選択器11から出力
されている仮の量子化出力Qを最終選択された量子化出
力として出力するようにする。
The orthogonal transformer 16 has the same conversion characteristic as that of the orthogonal transformer 2, and orthogonally transforms the out-of-range signal block by block to obtain a transform coefficient and supplies it to the control decision unit 17. The control determiner 17 first performs control so that the temporary quantized output Q output from the quantizer 10 is selected. In the first comparison judgment, when the out-of-range signal supplied to the control judgment unit 17 is all 0 in one block, the control judgment unit 17
Sends a control signal to the output SW 18 to output the temporary quantized output Q output from the selector 11 as the finally selected quantized output.

【0029】レンジ外信号が0ではない場合には、レン
ジ外信号の変換係数が一番大きい変換係数に対応する仮
量子化出力のレベルとして量子化出力Q+ 又はQ- を選
択するように選択器11に制御信号を送る。この結果、
新たに出力された仮の量子化出力に対して上述の比較判
定制御の処理を繰り返す。
When the out-of-range signal is not 0, the quantization output Q + or Q is selected as the level of the temporary quantization output corresponding to the conversion coefficient having the largest out-of-range signal conversion coefficient. A control signal is sent to the container 11. As a result,
The above-described comparison determination control process is repeated for the newly output temporary quantized output.

【0030】第2回目以降は、レンジ信号が1ブロック
全て0になるまで、この比較・判定・制御処理が繰り返
される。
From the second time onward, this comparison / judgment / control process is repeated until the range signal becomes 0 for all blocks.

【0031】変換係数に器づく量子化出力の制御手法と
して、直流成分の変換係数のみによって量子化適応制御
を行う手法について説明する。
As a method of controlling the quantized output based on the transform coefficient, a method of performing the quantized adaptive control only by the transform coefficient of the DC component will be described.

【0032】変換係数の量子化雑音Nt を逆直交変換し
た量子化雑音N(f(x,y))は、後述する数1によって与
えられ、変換係数量子化雑音Nt (F(u,v))に1/8の
係数が掛かった値となる。これよって、オーバフローす
る時には、変換係数の直流成分の量子化レベルを1つ下
げ、アンダーフローする時には、量子化レベルを1つ上
げる制御を行う。
Quantization noise N (f (x, y)) obtained by inverse orthogonal transforming the quantization noise Nt of the transform coefficient is given by the equation 1 described later, and transform coefficient quantization noise Nt (F (u, v) ) Is multiplied by a coefficient of 1/8. Therefore, when overflow occurs, the quantization level of the DC component of the transform coefficient is decreased by one, and when underflow occurs, the quantization level is increased by one.

【0033】レンジ外信号の大きさが小さい時には、直
流成分の補正のみで複雑な判定をおこなって簡単にレン
ジを越えないように補正することもできる。振幅が大き
い時には、1/8の係数が掛かっているため、1つのレ
ベルの変動では補正が効かなくなり、2つ以上のレベル
の補正が必要になる場合もある。しかし、直流分の量子
化雑音はブロック歪みとして目に付きやすくなるため、
振幅が大きい場合には、交流成分の変換係数も含めた仮
の量子化出力の量子化レベルの選択制御が必要である。
When the magnitude of the out-of-range signal is small, it is possible to make a complicated determination by only correcting the DC component and make a correction so as not to exceed the range easily. When the amplitude is large, the coefficient of ⅛ is applied, so that the correction may not be effective for the fluctuation of one level, and the correction of two or more levels may be necessary. However, since the quantization noise of the DC component is easily noticeable as block distortion,
When the amplitude is large, it is necessary to perform selective control of the quantization level of the temporary quantized output including the conversion coefficient of the AC component.

【0034】出力SW18は選択器11から供給される
量子化出力を出力し、符号変換器4と逆直交変換器5と
に供給する。符号変換器4は量子化出力の各レベルを伝
送用符号にブロック毎に符号変換して他の情報とともに
多重して伝送路に送り出す。逆直交変換器5は直交変換
器2の逆変換特性を有し、量子化出力を逆変換して量子
化された予測誤差信号Eq を得て加算器6へ供給する。
The output SW 18 outputs the quantized output supplied from the selector 11, and supplies it to the code converter 4 and the inverse orthogonal converter 5. The code converter 4 code-converts each level of the quantized output into a transmission code for each block, multiplexes it with other information, and sends out to the transmission line. The inverse orthogonal transformer 5 has the inverse transform characteristic of the orthogonal transformer 2, and inversely transforms the quantized output to obtain the quantized prediction error signal Eq and supplies it to the adder 6.

【0035】加算器6は8ビットのダイナミックレンジ
を有し、量子化された予測誤差信号Eq と予測変換係数
Pとをモジュロー加算して8ビットの局部復号信号Yを
得て予測器7へ供給する。予測器7は予測特性に従って
局部復号信号Yから次の予測信号Pをブロック毎に求め
て出力し、減算器1、加算器6、及び加算器13に供給
する。
The adder 6 has a dynamic range of 8 bits, and modulo-adds the quantized prediction error signal Eq and the prediction transform coefficient P to obtain an 8-bit locally decoded signal Y and supplies it to the predictor 7. To do. The predictor 7 obtains the next predicted signal P for each block from the locally decoded signal Y according to the prediction characteristic, outputs the block, and supplies it to the subtractor 1, the adder 6, and the adder 13.

【0036】予測器7は動き補償予測を行う機能を有
し、ブロック毎に次の入力ブロックに対してマッチング
法で最適な動きベクトルを求めて、動き補正した予測信
号Pを出力する。動きベクトルは量子化出力信号ととと
もに符号化されて受信側に送られる。
The predictor 7 has a function of performing motion compensation prediction, finds an optimum motion vector for the next input block for each block by a matching method, and outputs a motion-corrected prediction signal P. The motion vector is encoded together with the quantized output signal and sent to the receiving side.

【0037】次に直交変換器1及び16と逆直交変換器
5及び12の特性について説明する。
Next, the characteristics of the orthogonal transformers 1 and 16 and the inverse orthogonal transformers 5 and 12 will be described.

【0038】直交変換器における8行8列のDCT変換
では、8×8の1次元の変換に分離可能な2次元離散コ
サイン変換を行う。8行8列の1ブロックの信号をf
(x,y)(X11〜X88に相当)、8行8列の変換出力
係数をF(u,v) (Xt 11〜Xt 88に相当)とする
と、変換出力F(u,v) はTTC標準JT−H261に示
される数1で与えられるものを用いる。
In the DCT transform of 8 rows and 8 columns in the orthogonal transformer, a two-dimensional discrete cosine transform that can be separated into an 8 × 8 one-dimensional transform is performed. The signal of 1 block of 8 rows and 8 columns is f
(x, y) (corresponding to X11 to X88) and the conversion output coefficient of 8 rows and 8 columns is F (u, v) (corresponding to Xt11 to Xt88), the conversion output F (u, v) is TTC. The one given by the number 1 shown in the standard JT-H261 is used.

【0039】[0039]

【数1】 なお、変換されるブロックに対して、x=0はブロック
の左端、y=0はブロックの上端にそれぞれ対応する。
[Equation 1] For the converted block, x = 0 corresponds to the left end of the block, and y = 0 corresponds to the upper end of the block.

【0040】一方、逆直交変換器が有する逆変換特性は
数2の様になる。
On the other hand, the inverse transform characteristic of the inverse orthogonal transformer is as shown in Equation 2.

【0041】[0041]

【数2】 この変換を行うと、変換係数Fは3ビット分ダイナミッ
クレンジが広がった信号となる。つまり、信号fが8ビ
ットの場合、変換係数Fは11ビットのダイナミックレ
ンジとなる。
[Equation 2] When this conversion is performed, the conversion coefficient F becomes a signal whose dynamic range is expanded by 3 bits. That is, when the signal f has 8 bits, the conversion coefficient F has a dynamic range of 11 bits.

【0042】従来の差分符号化では、8ビットの入力信
号Xから8ビットの予測信号Pを減算して求めた差分信
号Eは9ビットであるので、9ビットの差分信号を直交
変換した変換係数は12ビットのダイナミックレンジと
なる。言い替えると、従来例では、差分変換係数は12
ビットのダイナミックレンジとなり、この変換係数を量
子化するには量子化特性は12ビットのダイナミックレ
ンジが必要である。
In the conventional differential encoding, since the difference signal E obtained by subtracting the 8-bit prediction signal P from the 8-bit input signal X is 9 bits, the transform coefficient obtained by orthogonally transforming the 9-bit difference signal is obtained. Has a dynamic range of 12 bits. In other words, in the conventional example, the difference conversion coefficient is 12
It has a dynamic range of bits, and the quantization characteristic requires a dynamic range of 12 bits in order to quantize this transform coefficient.

【0043】一方、本発明では、8ビットの入力信号X
から8ビットの予測信号Pをビットのモジュロー演算で
減算して8ビットの差分信号(予測誤差信号)を求め
る。8ビットの差分信号を直交変換した変換係数は11
ビットの変換係数となり、量子化器10は11ビットの
ダイナミックレンジの変換係数の信号を量子化すればよ
く、量子化特性のダイナミックレンジは従来に比べて半
分の(1ビット少ない)11ビットのレンジですむこと
になる。
On the other hand, in the present invention, the 8-bit input signal X
Then, the 8-bit prediction signal P is subtracted by a bit modulo operation to obtain an 8-bit difference signal (prediction error signal). The transformation coefficient obtained by orthogonally transforming the 8-bit difference signal is 11
It becomes a bit conversion coefficient, and the quantizer 10 quantizes the signal of the conversion coefficient of the 11-bit dynamic range, and the dynamic range of the quantization characteristic is half (one bit less) the 11-bit range than the conventional one. You can do it.

【0044】次に、レンジ判定器の動作に付いて説明す
る。
Next, the operation of the range determiner will be described.

【0045】予測符号化においては、入力信号をX、局
部復号信号をY、量子化雑音をNとすると、Y=X×N
の関係がある。本発明では、予測誤差信号を入力信号
(n=8ビット)と同一のダイナミックレンジのモジュ
ロー演算器で求め、局部復号信号も同一のダイナミック
レンジのモジュロー加算で求めている。このため、局部
復号信号はYm =MOD(X+N,n(nビットを法と
する値)で表され、−2**(n−1)〜2**(n−
1)−1の範囲の値となる。
In predictive coding, Y = X × N, where X is the input signal, Y is the locally decoded signal, and N is the quantization noise.
Have a relationship. In the present invention, the prediction error signal is obtained by the modulo arithmetic unit having the same dynamic range as that of the input signal (n = 8 bits), and the locally decoded signal is also obtained by the modulo addition of the same dynamic range. Therefore, the locally decoded signal is represented by Ym = MOD (X + N, n (value modulo n bits), and -2 ** (n-1) to 2 ** (n-
The value is in the range of 1) -1.

【0046】従って、例えば、Xがレンジの上限値T=
2**(n−1)−1に近い値の場合、量子化雑音Nが
XT−Xより大きいと、局部復号信号Y=X+Nはオー
バフローしてダイナミックレンジを越えてしまい、実際
の局部復号信号の値Ym はYm =MOD(X+N,n)
=X+N−2**nとなって、下限B=−2**(n−
1)に近い負の値となる。
Therefore, for example, X is the upper limit value of the range T =
For a value close to 2 ** (n-1) -1, if the quantization noise N is larger than XT-X, the locally decoded signal Y = X + N overflows and exceeds the dynamic range, and the actual locally decoded signal is obtained. The value Ym of is Ym = MOD (X + N, n)
= X + N-2 ** n, and the lower limit B = -2 ** (n-
It is a negative value close to 1).

【0047】量子化雑音Nによってアンダーフローが生
じた場合も、同様にして下限に近い入力信号に対して量
子化雑音の影響によってオーバフローした局部復号信号
は上限に近い値をとることになる。
When an underflow is caused by the quantization noise N, similarly, the locally decoded signal that overflows due to the influence of the quantization noise with respect to the input signal close to the lower limit takes a value close to the upper limit.

【0048】オーバフローかアンダーフローかの判定
は、入力信号Xから局部復号信号Ymを減算した雑音N
から判定できる。量子化器の量子化雑音は通常2**
(n−1)の半分より小さく設定されるので、 X−Ym > 2**(n−1)の場合オーバフロー X−Ym <−2**(n−1)の場合アンダーフロー その他の場合はレンジ内で正しい局部復号信号が得られ
ている。
The judgment of overflow or underflow is made by subtracting the local decoded signal Ym from the input signal X and noise N.
It can be judged from. Quantizer noise is usually 2 **
Since it is set smaller than half of (n-1), overflow occurs in the case of X-Ym> 2 ** (n-1), underflow occurs in the case of X-Ym <-2 ** (n-1), and otherwise. The correct local decoded signal is obtained within the range.

【0049】簡単な判定は、n+1ビットの減算値(X
−Ym )の上位2ビットをみて判定する。上位2ビット
が“01”ならばオーバフロー、“10”ならばアンダ
ーフロー、その他の“11”又は“00”の場合には正
しい局部復号信号となる。
A simple decision is to make a subtraction value (X
-Ym) is judged by looking at the upper 2 bits. If the upper 2 bits are "01", an overflow occurs, if "10", an underflow occurs, and in the other cases, "11" or "00", a correct local decoded signal is obtained.

【0050】前述のように、レンジ判定器15は信号の
レンジを比較判定し、レンジ外信号を求めて出力する。
量子化雑音の影響によりダイナミックレンジを越えた局
部復号信号について、レンジを越える信号に影響を与え
ている変換係数を求める。そして、その変換係数の量子
化出力が有する量子化雑音の影響によって局部復号信号
がダイナミックレンジを越えないようにするため、選択
された量子化レベルの替わりにそのレベルより1つ上又
は1つ下の量子化レベルを選んで出力するようにする。
As described above, the range determiner 15 compares and determines the ranges of the signals and obtains and outputs the out-of-range signal.
For a locally decoded signal that exceeds the dynamic range due to the influence of quantization noise, the transform coefficient that affects the signal that exceeds the range is obtained. Then, in order to prevent the locally decoded signal from exceeding the dynamic range due to the influence of the quantization noise of the quantized output of the transform coefficient, instead of the selected quantization level, one level above or one level below that level is used. Select and output the quantization level of.

【0051】レンジを越えない信号は0、レンジを越え
る信号は越えた値を信号値として、レンジ外の信号を示
すレンジ外信号をブロック毎に求める。レンジ外信号は
オーバフローの場合はに正の値、アンダーフローの場合
には負の値となる。
A signal that does not exceed the range is set to 0, and a signal that exceeds the range is set to a value that exceeds the range, and an out-of-range signal indicating an out-of-range signal is obtained for each block. The out-of-range signal has a positive value in the case of overflow and a negative value in the case of underflow.

【0052】次に、制御判定器の動作の一例について説
明する。
Next, an example of the operation of the control determiner will be described.

【0053】1ブロックの局部復号信号の中で、ダイナ
ミックを越える場合、どの変換係数の量子化雑音の影響
が大きいかを判定する。ダイナミックレンジを越えた部
分の信号を示すレンジ外信号をブロックごとに直交変換
して変換係数を求める。求められた変換係数のうち振幅
の一番大きいものを求める。
When the local decoded signal of one block exceeds the dynamic, it is determined which transform coefficient has a large influence of the quantization noise. An out-of-range signal indicating a signal of a portion exceeding the dynamic range is orthogonally transformed for each block to obtain a transform coefficient. Of the obtained conversion coefficients, the one with the largest amplitude is obtained.

【0054】オーバフローの場合、振幅の一番大きい変
換係数が正の値の時には、その変換係数に対応する仮の
量子化出力の替わりに1つ下の量子化レベルを選択出力
するに制御し、負の値の時には、その変換係数に対応す
る仮の量子化出力の替わりに1つ上の量子化レベルを選
択するように制御する。
In the case of overflow, when the transform coefficient having the largest amplitude is a positive value, the quantization level one level below is controlled to be selectively output instead of the temporary quantization output corresponding to the transform coefficient. When the value is negative, control is performed such that the next higher quantization level is selected instead of the temporary quantization output corresponding to the transform coefficient.

【0055】アンダーフローの場合、振幅の一番大きい
変換係数が正の値の時には、その変換係数に対応する仮
の量子化出力の替わりに1つ上の量子化レベルを選択出
力するように制御し、負の値の時には、その変換係数に
対応する仮の量子化出力の替わりに1つ下の量子化レベ
ルを選択するように制御する。
In the case of underflow, when the transform coefficient with the largest amplitude has a positive value, control is performed so that the next higher quantization level is selectively output instead of the temporary quantization output corresponding to that transform coefficient. However, when the value is negative, control is performed so that the next lower quantization level is selected instead of the temporary quantization output corresponding to the transform coefficient.

【0056】制御判定器の動作の他の例について説明す
る。
Another example of the operation of the control determiner will be described.

【0057】1ブロックの局部復号信号の中でダイナミ
ックレンジを越える場合、どの変換係数の量子化雑音の
影響が大きいかを判定する。ダイナミックレンジを越え
た部分の信号を示すレンジ外信号をブロックごとに直交
変換して変換係数を求める。求められた変換係数のう
ち、振幅の一番大きいものを求める。
When the dynamic range of the locally decoded signal of one block exceeds the dynamic range, it is determined which transform coefficient has a large influence of quantization noise. An out-of-range signal indicating a signal of a portion exceeding the dynamic range is orthogonally transformed for each block to obtain a transform coefficient. Among the obtained conversion coefficients, the one with the largest amplitude is obtained.

【0058】オーバフローが生じている場合、正の変換
係数で振幅が一番大きい変換係数を探す。その変換係数
に対応する仮の量子化出力の替わりに1つ下の量子化レ
ベルを選択出力するように制御する。
When an overflow occurs, a positive conversion coefficient having the largest amplitude is searched for. Instead of the provisional quantization output corresponding to the transform coefficient, the next lower quantization level is selectively output.

【0059】正の変換係数に限定したのは、変換係数が
負の値の時に、その変換係数に対応する仮の量子化出力
の替わりに1つ上のレベルを選択するように制御する
と、変換係数の量子化雑音は正の値が加算されることに
なり、直流に近い成分については、画素に対して量子化
雑音がさらに正の方向に加算されることになり、場合に
よってはオーバフローを防ぐことができなくなるためで
ある。
The limitation to the positive transform coefficient is that when the transform coefficient has a negative value, if the control is performed so that the next higher level is selected instead of the temporary quantized output corresponding to the transform coefficient, A positive value will be added to the quantization noise of the coefficient, and for a component close to DC, the quantization noise will be added to the pixel in the further positive direction, and in some cases, overflow is prevented. This is because it will not be possible.

【0060】アンダーフローが生じている場合、正の変
換係数で振幅が一番大きい変換係数を探す。その変換係
数に対応する仮の量子化出力の替わりに1つ上の量子化
レベルを選択出力するように制御する。正の変換係数に
限定したのは、変換係数が負の値の時に、その変換係数
に対応する仮の量子化出力の替わりに1つ下のレベルを
選択するように制御すると、変換係数の量子化雑音は負
の値が加算されることになり、直流に近い成分について
は、画素に対して量子化雑音がさらに負の方向に加算さ
れるなって、場合によってはアンダーフローを防ぐこと
ができなくなるためである。
When underflow occurs, a conversion coefficient having the largest amplitude among positive conversion coefficients is searched for. Control is performed so that the next higher quantization level is selectively output instead of the temporary quantization output corresponding to the transform coefficient. The limitation to the positive transform coefficient is that when the transform coefficient has a negative value, when the control is performed so that the next lower level is selected instead of the temporary quantized output corresponding to the transform coefficient, As for the quantization noise, a negative value is added, and for a component close to DC, the quantization noise is added to the pixel in a more negative direction, and underflow can be prevented in some cases. Because it will disappear.

【0061】図2を参照して、本発明による第2の例に
ついて説明する。
A second example according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0062】図1に示す例では、適応量子化器3で仮の
局部復号信号を求めるのに対して、この例では、予測誤
差信号から量子化された予測誤差信号Eq を減算して量
子化雑音Nを求める構成となっている(図示の例におい
て、図1に示す例と同一の構成要素については同一の参
照番号を付す)。
In the example shown in FIG. 1, the adaptive quantizer 3 obtains a temporary local decoded signal, whereas in this example, the quantized prediction error signal Eq is subtracted from the prediction error signal and quantized. The configuration is such that the noise N is obtained (in the illustrated example, the same components as those in the example shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals).

【0063】減算器21は予測誤差信号から量子化され
た予測誤差信号を減算して量子化雑音Nを求め、レンジ
判定器22へ供給する。レンジ判定器22では、8ビッ
トの加算器で入力信号Xと量子化雑音Nを加算すると、
仮の局部復号信号Yが求められる。
The subtracter 21 subtracts the quantized prediction error signal from the prediction error signal to obtain the quantization noise N, and supplies it to the range determiner 22. In the range determiner 22, when the input signal X and the quantization noise N are added by the 8-bit adder,
A provisional local decoded signal Y is obtained.

【0064】ダイナミックレンジを越えたか否かの比較
判定は、9ビットの加算器で入力信号Xと量子化雑音N
とを加算して9ビットの出力の上位2ビットを見ると、
仮の局部復号信号がダイナミックレンジを越えているか
否かの判定が行える。つまり、入力信号X(−128〜
127)に量子化雑音Nが加算されて、8ビットのダイ
ナミックレンジを越えると、オーバフロー又はアンダー
フローが発生することなり、上位の2ビットが“01”
の場合(128以上)はオーバフローを生じており、
“10”の場合(−129以下)はアンダーフローが発
生していることになる。
The comparison judgment as to whether the dynamic range is exceeded or not is made by using a 9-bit adder with the input signal X and the quantization noise N.
When adding and and looking at the upper 2 bits of the 9-bit output,
It is possible to determine whether the temporary local decoded signal exceeds the dynamic range. That is, the input signal X (-128 to
If the quantization noise N is added to 127) and the dynamic range of 8 bits is exceeded, overflow or underflow will occur, and the upper 2 bits will be “01”.
In case of (128 or more), overflow has occurred,
In the case of "10" (-129 or less), underflow has occurred.

【0065】図3を参照して、適応量子化器の別の具体
例について説明する。
Another specific example of the adaptive quantizer will be described with reference to FIG.

【0066】図示の例において、図1に示す適応量子化
器と同一の構成要素については同一の参照番号を付す。
図示の例では、判定制御器32は、レンジ外信号の変換
係数の他に、量子化器10で変換係数に加えられる量子
化雑音Nt の大きさを考慮して制御を行う。
In the illustrated example, the same components as those of the adaptive quantizer shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.
In the illustrated example, the determination controller 32 performs control in consideration of the magnitude of the quantization noise Nt added to the transform coefficient by the quantizer 10 in addition to the transform coefficient of the out-of-range signal.

【0067】減算器31は直交変換器2から供給される
変換係数から量子化された変換係数を減算して量子化雑
音を求め判定制御器32へ供給する。判定制御器32
は、レンジ外信号の変換係数と変換係数の量子化雑音N
t との情報に基づいて量子化ステップの選択制御を行
う。64種類の変換係数について、両者の積の値が大き
いものの係数による量子化雑音が仮の局部復号信号のオ
ーバフロー又はアンダーフローに大きく影響していると
判定して、該当する変換係数の仮の量子化出力の変わり
に1つ上又は1つ下の量子化レベルを選択するように制
御する。
The subtractor 31 subtracts the quantized transform coefficient from the transform coefficient supplied from the orthogonal transformer 2 to obtain quantization noise and supplies it to the decision controller 32. Judgment controller 32
Is the transform coefficient of the out-of-range signal and the quantization noise N of the transform coefficient.
The quantization step selection control is performed based on the information of t. For 64 types of transform coefficients, it is determined that the quantization noise due to the coefficient of the two products has a large effect on the overflow or underflow of the temporary local decoded signal, and the temporary quantum of the corresponding transform coefficient is determined. Control is performed so as to select a quantization level one level up or one level down instead of the quantization output.

【0068】なお、ROM(読み出し専用メモリ)に予
め該当する量子化雑音を書き込んで置けば、ROMだけ
で減算器は不要で、量子化器のROMと共用すれば、H
/W構成が簡単になる。
If the corresponding quantization noise is written beforehand in the ROM (read-only memory), the ROM alone does not require the subtractor, and if it is shared with the ROM of the quantizer, it becomes H.
/ W configuration becomes simple.

【0069】図4を参照して、適応量子化器のさらに別
の具体例について説明する。
Still another specific example of the adaptive quantizer will be described with reference to FIG.

【0070】図示の例は、図3に示す構成とほぼ同様で
あるがせ、この例では、減算器31において、直交変換
器2から供給される変換係数から選択器11から出力さ
れた仮の量子化出力を減算して量子化雑音を求める。選
択器11で、制御信号によって替わりの仮の量子化レベ
ルが選択された時には、仮の量子化出力が変わってく
る。図示の例の構成にすれば、選択された仮の量子化出
力が得られて正確な変換係数量子化雑音が得られる。
Although the illustrated example is almost the same as the configuration shown in FIG. 3, in this example, in the subtractor 31, the temporary coefficient output from the selector 11 from the transform coefficient supplied from the orthogonal transformer 2 is used. The quantization output is subtracted to obtain the quantization noise. When the selector 11 selects an alternative temporary quantization level according to the control signal, the temporary quantization output changes. With the configuration of the illustrated example, the selected temporary quantized output is obtained, and accurate transform coefficient quantization noise is obtained.

【0071】量子化特性は、各変換係数で別々のものを
準備しても良いが、制御が複雑になる。例えば、フレー
ム内符号化用の直流成分用量子化特性とそれ以外の変換
係数に分ける手法もある。そして、所定の範囲(マクロ
ブロック)においては同一の量子化特性を適用する。
Although different quantization characteristics may be prepared for each transform coefficient, the control becomes complicated. For example, there is a method of dividing the DC component quantization characteristic for intra-frame encoding and other transform coefficients. Then, the same quantization characteristic is applied in a predetermined range (macroblock).

【0072】その他の手法として次の手法が用いられ
る。高域成分は、変換係数の成分が小さくなり、視覚的
に粗くして量子化して目立たなくして、変換係数に応じ
て予めビットシフト等でゲインを上げてから同一の量子
化特性で量子化する。これによって、等価的に高域成分
の変換係数は粗く量子化する。
The following method is used as another method. In the high frequency component, the component of the transform coefficient becomes small, so that it is visually coarse and quantized to make it inconspicuous, and the gain is increased in advance by bit shifting etc. according to the transform coefficient, and then quantized with the same quantization characteristic. . This equivalently coarsely quantizes the transform coefficients of the high frequency components.

【0073】各量子化レベル可変長符号化(エントロピ
ー符号化)する場合には、各レベルの発生頻度に応じた
可変長符号が用いられると、レベル数が多くなっても効
率的な符号化が可能であるが、量子化レベル数の制限
は、シーンチェインジで情報が多く発生して情報の発生
が多すぎる時に効率的な符号化を行うのに必要となる。
When each quantization level variable length coding (entropy coding) is performed, if a variable length code corresponding to the frequency of occurrence of each level is used, efficient coding can be performed even if the number of levels increases. Although possible, the limitation of the number of quantization levels is necessary for efficient coding when a large amount of information is generated in the scene chain and too much information is generated.

【0074】[0074]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
量子化器のダイナミックレンジが従来に比べて1ビット
少ない半分の量子化特性を用いて直交変換の変換係数を
量子化することができるため、量子化出力を符号化する
ビット数が少なくでき、効率的な符号化伝送が行えると
いう効果がある。
As described above, according to the present invention,
Since the transform coefficient of the orthogonal transform can be quantized by using the half of the quantization characteristic that the dynamic range of the quantizer is 1 bit smaller than the conventional one, it is possible to reduce the number of bits for coding the quantized output, and to improve the efficiency. There is an effect that general coded transmission can be performed.

【0075】さらに、本発明では、予測符号化方式の予
測差分信号を直交変換して変換係数を量子化し符号化伝
送する際、少ないビット数で量子化特性のダイナミック
レンジを改善でき、過渡応答特性を良好にすることがで
きる。
Further, according to the present invention, when the prediction difference signal of the predictive coding method is orthogonally transformed and the transform coefficient is quantized and coded and transmitted, the dynamic range of the quantization characteristic can be improved with a small number of bits, and the transient response characteristic can be improved. Can be good.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による直交変換符号化用適応量子化方式
の第1の例を説明するためのブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram for explaining a first example of an adaptive quantization method for orthogonal transform coding according to the present invention.

【図2】本発明による直交変換符号化用適応量子化方式
の第2の例を説明するためのブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a second example of an adaptive quantization method for orthogonal transform coding according to the present invention.

【図3】図1に示す適応量子化器の別の例を示すブロッ
ク図である。
FIG. 3 is a block diagram showing another example of the adaptive quantizer shown in FIG. 1.

【図4】図1に示す適応量子化器のさらに別の例を示す
ブロック図である。
4 is a block diagram showing still another example of the adaptive quantizer shown in FIG. 1. FIG.

【図5】従来のフレーム間予測直交変換符号化を説明す
るためのブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram for explaining conventional inter-frame prediction orthogonal transform coding.

【図6】従来の適応量子化を用いたDPCM(予測符号
化)を説明するためのブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram for explaining DPCM (predictive coding) using conventional adaptive quantization.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,21 減算器 2 直交変換器 3 適応量子化器 4 符号変換器 7 予測器 10 量子化器 11 選択器 12,5 逆直交変換器 13,6 加算器 15,22 レンジ判定器 16 直交変換器 17,32 制御判定器 18 出力SW 1,21 Subtractor 2 Orthogonal transformer 3 Adaptive quantizer 4 Code converter 7 Predictor 10 Quantizer 11 selector 12.5 Inverse orthogonal transformer 13,6 adder 15,22 Range judgment device 16 Orthogonal transformer 17,32 Control decision device 18 Output SW

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03M 7/38 H04N 7/32 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H03M 7/38 H04N 7/32

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 入力信号と同一のダイナミックレンジの
予測誤差信号をブロック毎に直交変換して得られた変換
係数を量子化して符号化する際、前記変換係数をブロッ
ク毎に量子化して仮の量子化出力を得て該仮の量子化出
力を逆直交変換して得られる量子化予測誤差信号に応じ
て仮の局部復号信号を求め該仮の局部復号信号と前記入
力信号と比較して前記仮の局部復号信号が前記ダイナミ
ックレンジを越えていると前記ダイナミックレンジを越
えた信号を直交変換した変換信号に応じて前記変換係数
を適合的に量子化して量子化出力として出力する出力手
段を有し、前記出力手段は前記量子化予測誤差信号と前
記仮の量子化出力に基づいて得られた予測信号と前記ダ
イナミックレンジでモジュロー加算して前記仮の局部復
号信号を得るようにしたことを特徴とする直交変換符号
化用適応量子化方式。
1. The same dynamic range as the input signal
Transform obtained by orthogonal transforming the prediction error signal for each block
When the coefficient is quantized and encoded, the transform coefficient is blocked.
Quantization is performed for each
Depending on the quantized prediction error signal obtained by inverse orthogonal transform of the force
To obtain a temporary local decoded signal and the temporary local decoded signal
The temporary local decoded signal compared to the dynamic signal.
If the dynamic range is exceeded, the dynamic range will be exceeded.
The conversion coefficient obtained by orthogonally converting the obtained signal
Output method that adaptively quantizes and outputs as quantized output
A stage, said output means and said quantized prediction error signal
The prediction signal obtained based on the temporary quantized output and the
Modular addition in the dynamic range and the temporary local restoration
Orthogonal transform code characterized by obtaining the signal
Adaptive quantization method for optimization.
【請求項2】 入力信号と同一のダイナミックレンジの
予測誤差信号をブロック毎に直交変換して得られた変換
係数を量子化して符号化する際、前記変換係数をブロッ
ク毎に量子化して仮の量子化出力を得て該仮の量子化出
力を逆直交変換して得られる量子化予測誤差信号に応じ
て仮の局部復号信号を求め該仮の局部復号信号と前記入
力信号と比較して前記仮の局部復号信号が前記ダイナミ
ックレンジを越えていると前記ダイナミックレンジを越
えた信号を直交変換した変換信号に応じて前記変換係数
を適合的に量子化して量子化出力として出力する出力手
段を有し、前記出力手段は前記予測誤差信号から前記量
子化予測誤差信号を減算して量子化雑音を求め該量子化
雑音に前記入力信号を加算して前記仮の局部復号信号を
得るようにしたことを特徴とする直交変換符号化用適応
量子化方式。
2. The same dynamic range as the input signal
Transform obtained by orthogonal transforming the prediction error signal for each block
When the coefficient is quantized and encoded, the transform coefficient is blocked.
Quantization is performed for each
Depending on the quantized prediction error signal obtained by inverse orthogonal transform of the force
To obtain a temporary local decoded signal and the temporary local decoded signal
The temporary local decoded signal compared to the dynamic signal.
If the dynamic range is exceeded, the dynamic range will be exceeded.
The conversion coefficient obtained by orthogonally converting the obtained signal
Output method that adaptively quantizes and outputs as quantized output
The output means has a step from the prediction error signal.
Quantization noise is obtained by subtracting the child prediction error signal
The temporary local decoded signal is obtained by adding the input signal to noise.
Adaptation for orthogonal transform coding characterized by being obtained
Quantization method.
【請求項3】 入力信号と同一のダイナミックレンジの
予測誤差信号をブロック毎に直交変換して得られた変換
係数を量子化して符号化する際、前記変換係数をブロッ
ク毎に量子化して仮の量子化出力を得て該仮の量子化出
力を逆直交変換して得られる量子化予測誤差信号に応じ
て仮の局部復号信号を求め該仮の局部復号信号と前記入
力信号と比較して前記仮の局部復号信号が前記ダイナミ
ックレンジを越えていると前記ダイナミックレンジを越
えた信号を直交変換した変換信号に応じて前記変換係数
を適合的に量子化して量子化出力として出力する出力
段を有し、前記出力手段は、前記量子化予測誤差信号に
応じて前記仮の局部復号信号を得て前記入力信号と前記
仮の局部復号信号とを比較して前記仮の局部復号信号が
前記ダイナミックレンジを越えている場合には該仮の量
子化出力の代わりに該仮の量子化出力の隣の量子化レベ
ルを替わりの仮量子化出力として出力する第1の手段
と、該第1の手段を繰り返し実行して前記仮の局部復号
信号が前記ダイナミックレンジを越えない仮の量子化出
力を得る第2の手段とを有することを特徴とする直交変
換符号化用適応量子化方式。
3. The same dynamic range as the input signal
Transform obtained by orthogonal transforming the prediction error signal for each block
When the coefficient is quantized and encoded, the transform coefficient is blocked.
Quantization is performed for each
Depending on the quantized prediction error signal obtained by inverse orthogonal transform of the force
To obtain a temporary local decoded signal and the temporary local decoded signal
The temporary local decoded signal compared to the dynamic signal.
If the dynamic range is exceeded, the dynamic range will be exceeded.
The conversion coefficient obtained by orthogonally converting the obtained signal
The adaptively quantizes output hands to output as the quantization output
And outputting the quantized prediction error signal to the quantized prediction error signal.
Accordingly, the temporary local decoded signal is obtained and the input signal and the
The temporary local decoded signal is compared by comparing with the temporary local decoded signal.
If the dynamic range is exceeded, the temporary amount
The quantization level next to the temporary quantized output is used instead of the childized output.
Means for outputting the temporary quantized output as an alternative
And repeatedly executing the first means to perform the temporary local decoding.
Temporary quantized output where the signal does not exceed the dynamic range
An orthogonal transformation characterized in that it has a second means for obtaining a force.
Adaptive quantization method for transcoding.
【請求項4】 入力信号と同一のダイナミックレンジの
予測誤差信号をブロック毎に直交変換して得られた変換
係数を量子化して符号化する際、前記変換係数をブロッ
ク毎に量子化して仮の量子化出力を得て該仮の量子化出
力を逆直交変換して得られる量子化予測誤差信号に応じ
て仮の局部復号信号を求め該仮の局部復号信号と前記入
力信号と比較して前記仮の局部復号信号が前記ダイナミ
ックレンジを越えていると前記ダイナミックレンジを越
えた信号を直交変換した変換信号に応じて前記変換係数
を適合的に量子化して量子化出力として出力する出力手
段を有し、前記仮の量子化出力を逆直交変換した信号か
ら前記仮の局部復号信号を得て前記入力信号と前記仮の
局部復号信号とを比較して仮の局部復号信号がダイナミ
ックレンジを越えている場合には前記ダイナミックレン
ジを越えた信号を直交変換した変換係信号と及び前記仮
の量子化出力が発生する量子化雑音に応じて前記仮の量
子化出力の替わりに該仮の量子化出力の隣の量子化レベ
ルを替わりの仮量子化出力として出力する第1の手段
と、該第1の手段を繰り返し行って前記仮の局部復号信
号が前記ダイナミックレンジを越えない仮の量子化出力
を得る第2の手段とを有することを特徴とする直交変換
符号化用適応量子化方式。
4. The same dynamic range as the input signal
Transform obtained by orthogonal transforming the prediction error signal for each block
When the coefficient is quantized and encoded, the transform coefficient is blocked.
Quantization is performed for each
Depending on the quantized prediction error signal obtained by inverse orthogonal transform of the force
To obtain a temporary local decoded signal and the temporary local decoded signal
The temporary local decoded signal compared to the dynamic signal.
If the dynamic range is exceeded, the dynamic range will be exceeded.
The conversion coefficient obtained by orthogonally converting the obtained signal
Output method that adaptively quantizes and outputs as quantized output
A signal obtained by performing inverse orthogonal transform on the temporary quantized output
From the temporary local decoded signal to obtain the input signal and the temporary
Compared with the local decoded signal, the temporary local decoded signal is
If the dynamic range is exceeded, the dynamic range
A signal that has undergone orthogonal transformation of a signal that exceeds
The tentative amount according to the quantization noise generated by the quantization output of
Instead of the child output, the quantization level next to the temporary quantization output
Means for outputting the temporary quantized output as an alternative
And repeating the first means to repeat the temporary local decoding signal.
Signal is a temporary quantized output that does not exceed the dynamic range
And a second means for obtaining
Adaptive quantization method for encoding.
【請求項5】 入力信号と同一のダイナミックレンジの
予測誤差信号をブロック毎に直交変換して得られた変換
係数を量子化して符号化する際、前記ダイナミックレン
ジで前記入力信号から予測信号をモジュロー減算して前
記予測誤差信号を得る第1の手段と、前記予測誤差信号
をブロック毎に直交変換して前記変換係数を出力する第
2の手段と、予め定められた量子化特性に応じて前記変
換係数をブロック毎に量子化して仮の量子化出力を得る
とともに前記仮の量子化出力を逆直交変換して得られる
変換信号を用いて仮の局部復号信号を得て前記入力信
と前記仮の局部復号信号と比較して前記仮の局部復号信
号が前記ダイナミックレンジを越えていると前記ダイナ
ミックレンジを越えた部分の信号を直交変換して得られ
た変換信号に応じて選択制御を行った結果選択された変
換係数に対応する仮の量子化出力の替わりに1つ上又は
1つ下の量子化レベルを替わりの仮量子化出力として出
力し前記仮の局部復号信号が前記ダイナミックレンジ内
に納まるまで前記選択制御を行って量子化出力を得る第
3の手段と、前記量子化出力を伝送路符号に変換する符
号変換手段と、前記量子化出力を逆直交変換して量子化
予測誤差信号を得る第4の手段と、前記予測信号と前記
量子化予測誤差信号とをモジュロー演算で加算して局部
復号信号を得る第5の手段と、前記局部復号信号に応じ
て前記予測信号を得る第5の手段とを備えることを特徴
とする直交変換符号化用適応量子化方式。
5. The same dynamic range as the input signal
Transform obtained by orthogonal transforming the prediction error signal for each block
When the coefficients are quantized and encoded, the dynamic range
The modulo subtraction of the predicted signal from the input signal
First means for obtaining a prediction error signal, and the prediction error signal
Is orthogonally transformed for each block and the transform coefficient is output.
2 means and the above-mentioned change according to a predetermined quantization characteristic.
Quantize the substitution coefficient block by block to obtain a temporary quantized output.
Together with the temporary quantized output obtained by inverse orthogonal transform
Said input signal to obtain a local decoded signal of the provisional using the conversion signal
And the temporary local decoded signal as compared with the temporary local decoded signal.
If the number exceeds the dynamic range,
It is obtained by orthogonally transforming the signal of the part exceeding the Mick range.
Selected variable as a result of performing selection control according to the converted signal
Instead of the temporary quantized output corresponding to the replacement coefficient,
Outputs the next lower quantization level as an alternative temporary quantization output.
The temporary local decoded signal is within the dynamic range.
To obtain the quantized output by performing the selection control until
And means for converting the quantized output into a transmission line code.
Signal conversion means and quantization by performing inverse orthogonal transform on the quantized output
Fourth means for obtaining a prediction error signal, the prediction signal and the
Quantized prediction error signal is added locally by modulo operation
A fifth means for obtaining a decoded signal, and
And a fifth means for obtaining the predicted signal.
An adaptive quantization method for orthogonal transform coding.
【請求項6】 請求項5に記載された直交変換符号化用
適応量子化方式において、前記第3の手段は前記選択制
御の際前記変換信号に加えて該変換信号の量子化雑音の
大きさを表す情報を用いるようにしたことを特徴とする
直交変換符号化用適応量子化方式。
6. The adaptive quantizing method for orthogonal transform coding according to claim 5 , wherein the third means, in addition to the transform signal in the selection control, has a magnitude of quantization noise of the transform signal. An adaptive quantization method for orthogonal transform coding, which is characterized in that information representing is used.
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