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JPH08116448A - 画像信号の符号化装置及び復号装置 - Google Patents

画像信号の符号化装置及び復号装置

Info

Publication number
JPH08116448A
JPH08116448A JP24812394A JP24812394A JPH08116448A JP H08116448 A JPH08116448 A JP H08116448A JP 24812394 A JP24812394 A JP 24812394A JP 24812394 A JP24812394 A JP 24812394A JP H08116448 A JPH08116448 A JP H08116448A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coefficient
quantized
transform
coefficients
code data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP24812394A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuhiro Suzuki
一弘 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP24812394A priority Critical patent/JPH08116448A/ja
Publication of JPH08116448A publication Critical patent/JPH08116448A/ja
Priority to US08/887,941 priority patent/US5832128A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/60—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
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    • H04N19/13—Adaptive entropy coding, e.g. adaptive variable length coding [AVLC] or context adaptive binary arithmetic coding [CABAC]
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 符号データの入出力先である伝送路、蓄積デ
バイスの入出力速度の上限によらず、安定した速度での
画像の符号化、復号が実現できる画像信号の符号化復号
装置を提供すること。 【構成】 ブロック部分割手段１と、直交変換手段２
と、量子化手段３と、可変長符号化手段とを備えた画像
信号の符号化装置において、量子化係数を互いに素なる
複数の部分集合に分割する帯域分割手段４と、量子化係
数の部分集合ごとに可変長符号化して部分集合ごとの符
号データを得る複数の可変長符号化手段５ａ，５ｂ，５
ｃと、部分集合ごとの符号データを個別に記憶または伝
送する複数の記憶または伝送手段６ａ，６ｂ，６ｃとを
備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は画像信号の符号化復号装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】階調画像、カラー画像を効率的に符号化
する手法は、これまでに種々考案されている。符号化方
式には、原画像と同一の画像を再現できる可逆符号化
と、情報損失を伴うために復号画像が原画像と一致しな
い非可逆符号化があり、一般に、非可逆符号化の方が高
い圧縮率が得られる。直交変換符号化方式は、非可逆符
号化方式の代表的なものである。
【０００３】以下、直交変換符号化方式の概要について
説明する。
【０００４】直交変換符号化方式は、画像を画素の矩形
領域である画素ブロックに分割し、画素ブロックごとに
直交変換を施して周波数領域の信号に変換して符号化す
る。人物、風景等の自然画像と呼ばれる画像では画素値
の自己相関性が高いため、直交変換後の信号電力のほと
んどが低域の係数に集中する。この性質を利用して、直
交変換後に低域の係数は精度を高く量子化して多くのビ
ットを割当て、高域の係数は粗く量子化してビット数を
削減することで、全体として圧縮の効果を得ている。
【０００５】直交変換符号化方式は、階調再現性が高
く、写真領域を高い圧縮率で符号化できる。しかし、文
字などのエッジの多く含まれる画像に適用した場合に
は、高域の係数にまで電力が分布するために、符号化効
率の低化や高域係数の切捨てによる画質劣化が発生する
ことが知られている。
【０００６】また、直交変換符号化方式では、画素ブロ
ックの内容に依存して変換後の信号電力の分布が変動す
ることや、可変長符号化の際の符号表のミスマッチとい
った理由から、画素ブロックごとの符号量が常に変動す
る性質をもっている。
【０００７】図５に示すブロック図に従い、従来技術の
構成について説明する。図において、１００は、画像信
号中から、ｍ×ｎ画素（ｍ，ｎは正整数）の画素ブロッ
クを分割するブロック分割部、１０１は、前記画素ブロ
ックに対して離散コサイン変換（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃ
ｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ，以下ＤＣＴと記す）
を施して変換係数を出力するＤＣＴ変換部、１０２は前
記変換係数を所定の量子化特性で量子化して量子化係数
を出力する量子化部、１０３は量子化特性を設定する量
子化テーブル、１０４は前記量子化係数マトリクス内を
ジグザグに走査して並べかえるスキャン変換部、１０５
は、ジグザグ走査順にならべられた量子化係数の組合せ
にたいして可変長符号を割当てる可変長符号化部、１０
６は可変長符号を登録する符号テーブル、１０７は、前
記可変長符号を出力順に蓄積するバッファ、１０８は伝
送路または蓄積部から構成される。
【０００８】以下、図５に基づいて従来例の動作につい
て説明する。
【０００９】はじめにブロック分割部１００において、
画像信号からｍ×ｎ画素（ｍ，ｎは正整数）の画素ブロ
ックが分割される。図６（ａ）は、８×８の画素ブロッ
クであり、以下このサイズを例に説明する。
【００１０】ＤＣＴ変換符号化部１０１では、分割され
た画素ブロックごとに、変換符号化方式の一つである離
散コサイン変換（ＤＣＴ）方式による符号化が行われ
る。なお、ＤＣＴによる直交変換符号化については、Ｗ
ａｌｌａｃｅ：”Ｔｈｅ ＪＰＥＧ Ｓｔｉｌｌ Ｐｉ
ｃｔｕｒｅ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒ
ｄ”，Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ
ＡＣＭ（Ａｐｒｉｌ，１９９１）に開示される方式が知
られている。
【００１１】以下、ＤＣＴ変換符号化部１０１の動作に
ついて詳細に説明する。
【００１２】ＤＣＴ変換部１０１には、入力される８×
８画素の矩形領域の画素ブロックに対してＤＣＴ変換が
施される。８次の２次元ＤＣＴの変換は、（１）式で与
えられ、逆変換は（２）式となる。
【００１３】
【数１】 ここで、
【数２】 である。
【００１４】また、ｆ（ｉ，ｊ）は、画素ブロックの各
要素を表し、ｉ，ｊは要素の位置を表す。Ｆ（ｕ，ｖ）
は、変換係数の各要素を表し、ｕ，ｖは要素の位置を表
す。Ｃ（ｗ）はＣ（ｕ）或いはＣ（ｖ）を表す。
【００１５】図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す画素ブロ
ックに（１）式で示される８次の２次元ＤＣＴ変換を行
って得られる変換係数である。図７に示すように変換係
数のマトリクスの最も左上に位置する要素は、画素ブロ
ックの平均輝度に相当することから直流係数と呼ばれ
る。直流係数以外の要素は、交流係数と呼ばれる。
【００１６】また、交流係数は、図７に示すように右側
の列ほど水平方向の高い周波数成分に対応し、また、下
の行ほど垂直方向の高い周波数成分に対応する。マトリ
クスの最も右下の要素が水平、垂直方向とも最高の周波
数成分に対応している。
【００１７】ＤＣＴ変換部１０１から出力された変換係
数は、量子化部１０２において量子化され、量子化係数
として出力される。量子化は、変換係数の各要素を、量
子化マトリクスの対応する要素で除して商を求める処理
であり、次式で定義される。
【００１８】 FQ (u,v)=(F(u,v)+(Q(u,v)/2))/Q(u,v) (F(u,v)≧0) (4) FQ (u,v)=(F(u,v)-(Q(u,v)/2))/Q(u,v) (F(u,v)＜0) (5) ここで、Ｆ（ｕ，ｖ），Ｑ（ｕ，ｖ）及びＦQ （ｕ，
ｖ）は、それぞれ変換係数、量子化マトリクス及び量子
化係数の各要素を表す。ｕ，ｖは要素の位置を表す。
【００１９】図６（ｃ）は、各周波数成分の視覚特性を
考慮して決定された量子化マトリクスの一例である。自
然画像の場合は、信号電力は低域の係数に集中するた
め、図６（ｃ）に示すように、低周波成分に対応する係
数の量子化には小さな値を設定して精度の良い量子化を
行い、高周波成分に対応する係数は大きな値で粗く量子
化するのが一般的である。
【００２０】図６（ｄ）は、図６（ｂ）に示す変換係数
を図６（ｃ）の量子化マトリクスで線形量子化して得ら
れた量子化係数である。
【００２１】量子化係数は、スキャン変換部１０４にお
いて、図８に示すマトリクスの０〜６３の数字の順にジ
グザグに走査して一次元化される。
【００２２】可変長符号化部１０５では、一次元化され
た量子化係数がハフマン符号化される。直流成分と交流
成分は、それぞれが個別に符号化される。符号化に使用
されるハフマン符号は、符号テーブル１０６に登録され
る。
【００２３】以下、直流係数の符号化について説明す
る。直流係数の場合は、ひとつ前のブロックの直流係数
との差分を求め、図９に従ってグループ番号を決定す
る。この時のグループ番号がハフマン符号化される。ま
た、差分がグループ内のどの数値に対応するかを示すた
めにグループ番号と同じビット数の付加ビットが追加さ
れる。
【００２４】例えば、図６（ｄ）の量子化係数におい
て、一つ前のブロックの直流成分が１４であったとする
と、前ブロックとの直流成分の差分は、１６−１４＝＋
２となる。図９よりこの場合のグループ番号は２である
ことがわかり、図１０に示す直流成分の符号表から、グ
ループ番号２に対応する２進符号’０１１’が符号とな
る。さらにグループ番号２に属する−３，−２，２，３
の４つの値を識別するために２ビットの情報が付加され
る。２の場合には’１０’が付加されることになる。
【００２５】続いて交流係数の符号化について説明す
る。
【００２６】交流係数は、図８のマトリクスの１〜６３
の数字の順に符号化される。この順番で値が０でない係
数（有効係数）が出現するまでのゼロ係数（無効係数）
の連続する長さ（ゼロラン）をカウントする。有効係数
が出現すると、図１１に示すように、係数の値に応じて
グループ番号が決定される。また、交流係数がグループ
内のどの値をとるかを示す付加ビットも決定される。
【００２７】交流係数の符号表では、以上に述べたゼロ
ランと、それに続く有効係数のグループ番号の組合せに
対してハフマン符号が割当てられる。図１２は、ゼロラ
ンと有効係数のグループ番号による（０，０）〜（１
５，１５）の２５６通りの組合せを示す図である。それ
ぞれの組合せに対して図１３に示すような２進符号が与
えられる。
【００２８】以上のように、交流係数は、ゼロランと、
それに続く有効係数のグループ番号の組合せ、さらに有
効係数がグループ内のどの数値に対応するかを示す付加
ビットで符号化される。ブロック内の全有効係数を処理
するまで、以上の動作を継続する。また、ブロック内の
残りの交流係数がすべてゼロであることがわかれば、そ
の時点でＥＯＢ（ブロック終端符号）を符号化して１ブ
ロックの処理を完結することができる。
【００２９】図１４は、以上の手順にしたがって、図６
（ｄ）の量子化係数を符号化した例を示すものである。
また、図１５は符号として出力されるビット列を示すも
のである。画素あたり８ビット、ブロックあたり８×８
画素の全５１２ビットの情報が、６３ビットに圧縮され
ている。
【００３０】復号の際には、上述したのと逆の手順でハ
フマン復号を行い、図６（ｄ）の量子化係数を再現す
る。続いて、各量子化係数に図６（ｃ）の量子化マトリ
クスの対応する要素を乗ずることによって、図６（ｅ）
の逆量子化係数を得る。さらに、逆量子化係数に（２）
式の逆ＤＣＴ変換を施すことによって、図６（ｆ）の復
号画素ブロックを得ることができる。
【００３１】以上の処理により、画像情報を変換符号化
方式により符号化、復号することができる。変換符号化
方式による符号データのサイズは、画素ブロックの内容
に依存して変動する。
【００３２】可変長符号化部１０５から出力された符号
データは、可変長符号バッファ１０７に蓄積される。
【００３３】以上の構成、及び動作に基づいて画像信号
は、変換符号化方式によって符号化、復号される。
【００３４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、変換符
号化方式によって画像信号を符号化した場合には、画素
ブロックごとの内容に応じて符号量が変動し、画素ブロ
ックが文字などのエッジや、印刷原稿の網点のような高
周波成分を含む場合には、符号化効率が低下するという
性質を持っていた。このため、変換符号化方式を実際の
画像処理装置に適用する上では以下のような問題があっ
た。
【００３５】通常、符号データの入出力される速度は、
伝送路の速度、蓄積デバイスの入出力速度に対応する上
限値で制限される。
【００３６】このため、符号化の際には、符号化効率が
低下すると、一定速度で入力される画素ブロックに対す
る符号データの出力が増大することになり、符号データ
の発生量が前記上限値を越える場合には、画素ブロック
の入力停止、あるいは画素ブロックの入力速度を低下さ
せる必要があった。
【００３７】また、復号の際には、圧縮率が低下する
と、一定の復号画素ブロックを生成するのに必要な符号
データ量が増大するため、復号器により多くの符号デー
タを供給する必要がある。転送する符号データ量が、上
記上限値を越える場合には、画素ブロックの一定速度で
の復号に間に合わなくなり、復号画素ブロックの出力停
止、あるいは復号画素ブロックの出力遅延が発生するこ
とになる。
【００３８】これらの問題点は、具体的には以下のよう
な状況で発生することが知られている。
【００３９】１−１． 文字領域、または網点領域を含
む原稿をスキャナ入力し、これを逐次符号化して記憶デ
バイスに蓄積する場合、文字領域ではエッジの存在によ
って発生符号量が増大するために記憶デバイスの入力速
度が問題となる。
【００４０】１−２． 記憶デバイスに蓄積された符号
データを復号し、復号画像を逐次印字装置でプリントす
る場合には一定の復号速度が求められる。例えばゼログ
ラフィ方式の印字装置では、画像信号を変調したレーザ
ビームで一定速度で回転する感材上に静電潜像を形成す
るために、画像信号は常に一定のクロックに同期して入
力される必要があり、画像の復号速度の変動に合わせて
画像クロックを変更したり停止することはできない。
【００４１】２−１． カメラ等で入力されたデジタル
動画像のフレーム信号、またはフレーム信号の差分信号
を逐次符号化し、記憶デバイスに蓄積する場合には、被
写体の動きが大きかったり、シーンチェンジが発生する
と符号量が増大するため記憶デバイスの入力速度が問題
となる。
【００４２】２−２． あらかじめ記憶デバイスに蓄積
されたデジタル動画像の符号データを読み出し、画像信
号を復号する場合、一定の復号画素レートを満たせない
場合には、コマ落としが発生し、品質の低下を招くこと
になる。
【００４３】一方、入力データ値の分散が大きくなった
場合になった場合でも高いデータ圧縮効果が得られるよ
うにすることを目的として、映像情報データを離散コサ
イン変換等により符号化するに際して、変換後のデータ
を、「直流＋交流低域」成分と、「交流高域」成分の二
つに分けて、それぞれ専用の符号器で符号化する映像情
報圧縮符号化装置が、特開平５−２３６４５０号公報に
記載されている。
【００４４】しかしながら、同公報に記載の符号化装置
においては、符号化効率の向上を目的とするため、分割
された帯域毎に最適な符号表を用意する必要があり、ま
た、それぞれの符号表を記憶するためのメモリが増加す
るという問題があった。また、同一の帯域を複数の異な
る符号化器で符号化したのち、符号量に応じて何れの出
力符号を選択するかを決定し、識別情報を付加して出力
していたために、高速化の観点から余分な処理が発生し
ていた。
【００４５】したがって、本発明では、上述した問題点
に鑑み、符号用メモリを増加することなく、符号データ
の入出力先である伝送路、蓄積デバイスの入出力速度の
上限によらず、安定した速度での画像の符号化、復号が
実現できる画像信号の符号化復号装置を提供することを
目的としている。
【００４６】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の発明においては、画像信号をＭ×Ｎ画素（Ｍ，Ｎは正
整数）の矩形領域である画素ブロックに分割するブロッ
ク分割手段と、前記画素ブロックに対して直交変換を施
して変換係数を求める直交変換手段と、前記変換係数を
所定の量子化特性で量子化して量子化係数を得る量子化
手段と、前記量子化係数を可変長符号化して符号データ
を得る可変長符号化手段とを備えた画像信号の符号化装
置において、前記量子化係数を互いに素なる複数の部分
集合に分割する帯域分割手段と、前記量子化係数の部分
集合ごとに可変長符号化して部分集合ごとの符号データ
を得る複数の可変長符号化手段と、前記部分集合ごとの
符号データを個別に記憶または伝送する複数の記憶また
は伝送手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００４７】また、本発明の請求項２に記載の発明にお
いては、画像信号をＭ×Ｎ画素（Ｍ，Ｎは正整数）の矩
形領域である画素ブロックに分割するブロック分割手段
と、前記画素ブロックに対して直交変換を施して変換係
数を求める直交変換手段と、前記変換係数を所定の量子
化特性で量子化して量子化係数を得る量子化手段と、前
記量子化係数を可変長符号化して符号データを得る可変
長符号化手段とを備えた画像信号の符号化装置におい
て、前記変換係数を互いに素なる複数の部分集合に分割
する帯域分割手段と、前記変換係数の部分集合ごとに量
子化して部分集合ごとの量子化係数を得る複数の量子化
手段と、前記部分集合ごとの量子化係数を可変長符号化
して部分集合ごとの符号データを得る複数の可変長符号
化手段と、前記部分集合ごとの符号データを個別に記憶
または伝送する複数の記憶または伝送手段とを備えたこ
とを特徴とするものである。
【００４８】さらに、本発明の請求項３に記載の発明に
おいては、請求項１、または請求項２のいずれか１項に
記載の画像信号の符号化装置において、前記変換係数、
または、前記量子化係数を互いに素なる複数の部分集合
に分割する際に、前記変換係数、または、前記量子化係
数のマトリクス内を、低域から高域にかけてジグザグに
走査することによって得られる１次元系列の位置によっ
て分割の境界を設定することを特徴とする。
【００４９】また、本発明の請求項４に記載の発明にお
いては、符号データを記憶または伝送する記憶または伝
送手段と、前記符号データを可変長復号して量子化係数
を得る可変長復号手段と、前記量子化係数を逆量子化し
て変換係数を得る逆量子化手段と、前記変換係数を逆直
交変換して復号画素ブロックを得る逆直交変換手段と、
前記復号画素ブロックを合成して復号画像信号を生成す
るブロック合成手段とを備えた画像信号の復号装置にお
いて、前記部分集合ごとの符号データを個別に記憶また
は伝送する記憶または伝送手段と、前記部分集合ごとの
符号データを個別に可変長復号して部分集合ごとの量子
化係数を得る複数の可変長復号手段と、前記部分集合ご
との量子化係数を合成して１ブロック分の量子化係数を
得る帯域合成手段とを備えたことを特徴とするものであ
る。
【００５０】さらに、本発明の請求項５に記載の発明に
おいては、符号データを記憶または伝送する記憶または
伝送手段と、前記符号データを可変長復号して量子化係
数を得る可変長復号手段と、前記量子化係数を逆量子化
して変換係数を得る逆量子化手段と、前記変換係数を逆
直交変換して復号画素ブロックを得る逆直交変換手段
と、前記復号画素ブロックを合成して復号画像信号を生
成するブロック合成手段とを備えた画像信号の復号装置
において、前記部分集合ごとの符号データを個別に記憶
または伝送する記憶または伝送手段と、前記部分集合ご
との符号データを個別に可変長復号して部分集合ごとの
量子化係数を得る複数の可変長復号手段と、前記部分集
合ごとの量子化係数を個別に逆量子化して部分集合ごと
の変換係数を得る複数の逆量子化手段と、前記部分集合
ごとの変換係数を合成して１ブロック分の変換係数を得
る帯域合成手段とを備えたことを特徴とするものであ
る。
【００５１】
【作用】画像信号からブロック分割手段によって、Ｍ×
Ｎ画素（Ｍ，Ｎは正整数）の画素ブロックを分割し、直
交変換を施して変換係数を得る。この変換係数を量子化
手段によって量子化することで情報を削減して量子化係
数が得られる。量子化係数は、複数の部分集合に分割さ
れ、複数の可変長符号化手段によって部分集合ごとの符
号データに個別に符号化されるので、処理を高速化する
ことができる。また、部分集合ごとの符号データは、全
量子化係数を可変長符号化した符号データに比べて小さ
いため、個別の記憶または伝送手段による記憶または伝
送に要する時間を低減することができる。
【００５２】符号データを蓄積した、または、伝送する
記憶または伝送手段より、部分集合ごとのの符号データ
を得て、複数の可変長復号手段によって部分集合ごとの
量子化係数を復号する。符号データの読み出し動作、ま
たは伝送動作、及び、可変長復号動作が並列して行われ
ることになるので、処理が高速になる。上記手順で得ら
れた量子化係数を逆量子化して変換係数を得たのち、逆
直交変換を施して復号画素ブロックを得ることができ
る。復号画素ブロックを合成することで復号画像信号が
再現される。可変長復号処理以降の処理速度は変動しな
いので、上記並列動作により、安定した復号速度が得ら
れる。
【００５３】
【実施例】図１（ａ）は、本発明の符号化方式の原理を
説明する図である。図に従って構成を説明する。
【００５４】図において、１は、画像信号からＭ×Ｎ画
素（Ｍ，Ｎは正整数）の矩形領域から成る画素ブロック
を分割するブロック分割手段、２は、前記画素ブロック
に直交変換を施して変換係数を得る直交変換手段、３
は、前記変換係数を量子化し、量子化係数を出力する量
子化手段、４は、前記変換係数を複数の帯域に分割する
帯域分割手段、５ａ，５ｂ，５ｃは、帯域ごとに分割さ
れたそれぞれの量子化係数を可変長符号化して符号デー
タを出力する可変長符号化手段、６ａ，６ｂ，６ｃは前
記符号データを蓄積、または、伝送する記憶／伝送手段
である。
【００５５】以下、図１（ａ）に基づいて符号化動作に
ついて説明する。
【００５６】従来の変換符号化方式と同様に、画像信号
は、ブロック分割手段１によってＭ×Ｎ画素の画素ブロ
ックに分割される。画素ブロックは、直交変換手段２に
よって直交変換が施され、周波数空間の情報である変換
係数に変換される。
【００５７】変換係数は、量子化手段３によって所定の
量子化特性で量子化され、量子化係数として出力され
る。
【００５８】量子化係数は、帯域分割手段４において、
所定の順序によって１次元系列に並べかえられる。さら
に、量子化係数は、１次元系列中に予め設定された位置
によって複数の部分集合（帯域）に分割される。これら
の帯域への分割は、帯域同士が互いに重なり合いを持た
ない、すなわち、複数の帯域に属する量子化係数がない
ように、互いに素となるように行なわれる。
【００５９】図２は、８×８画素ブロックに直交変換、
及び量子化を施して得られる８×８の量子化係数と、こ
れを１次元系列化する順番、および、互いに素な帯域へ
の分割について説明する図である。図中の０から６３の
数字は、この量子化係数を１次元化するときの走査順を
示す。図中の太線は、帯域の分割位置として“２０”、
“４８”が与えられたときに量子化係数が分割される境
界を示す。図中の境界線により、走査順序で０〜２０ま
での量子化係数（帯域１）と、２１〜４８の量子化係数
（帯域２）、および４９〜６３の量子化係数（帯域３）
に分割することができる。
【００６０】帯域分割手段４によって分割された量子化
係数は、可変長符号化手段５ａ，５ｂにおいて個別に可
変長符号化される。なお、図２の帯域１に属する量子化
係数を可変長符号化する場合には、従来方式と同様に
“０”の位置の量子化係数には直流成分の符号化が適用
され、“１〜２０”の量子化係数には交流成分の符号化
が適用される。また、帯域２、帯域３の場合には、それ
ぞれ“２１〜４８”、“４９〜６３”の量子化係数に対
して交流成分の符号化が適用される。いずれの帯域にお
いても、最終係数位置までの係数値がすべてゼロである
場合には、ＥＯＢ（ブロック終端符号）を符号化して、
当該帯域の符号化動作を完了するものとする。
【００６１】以上の手順により、帯域ごとに符号化され
た符号データは、個別に記憶／伝送手段６ａ，６ｂ，６
ｃで蓄積、または、伝送される。
【００６２】図１（ｂ）は、本発明の復号方式の原理を
説明する図である。以下、図に従って構成を説明する。
【００６３】図において、１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、
記憶／伝送手段６ａ，６ｂ，６ｃに蓄積または、伝送さ
れた帯域ごとの符号データを復号して符号化の際の量子
化係数を帯域ごとに再構成する可変長復号手段、１０
は、前記帯域ごとの量子化係数を合成して画素ブロック
に対応する量子化係数を出力する帯域合成手段、９は、
前記量子化係数を逆量子化して帯域ごとの変換係数を得
る逆量子化手段、８は前記変換係数に逆直交変換を施し
て復号画素ブロックを生成する逆直交変換手段、７は復
号画素ブロックを合成して、復号画像を再構成するブロ
ック合成手段である。
【００６４】図１（ｂ）に基づいて復号動作について説
明する。
【００６５】図１（ｂ）において、記憶／伝送手段６
ａ，６ｂ，６ｃには、本発明の符号化方式による帯域ご
との符号データが個別に蓄積、または、伝送され、可変
長復号手段１１ａ，１１ｂ，１１ｃによって復号され、
帯域ごとの量子化係数が再構成される。帯域合成手段１
０では、符号化の際の帯域分割と逆の手順によって１ブ
ロック分の量子化係数を合成する。量子化係数は、逆量
子化手段９によって逆量子化され、変換係数が再現され
る。変換係数は、逆直交変換手段８において逆直交変換
を施され、復号された画素ブロックは、ブロック合成手
段７において合成され、復号画像が再現される。
【００６６】以上の構成、および、動作により、画像信
号を符号化復号することができる。
【００６７】なお、以上では、分割する帯域数を３とし
て説明したが、本発明ではこれに限定するものではな
く、２分割、または３分割以上の分割数も可能である。
【００６８】また、図１（ａ）における、量子化手段３
によって量子化された量子化係数に対し、帯域分割手段
４で帯域分割を行っているが、量子化手段３と帯域分割
手段４を入れ替えることも可能である。すなわち、直交
変換手段２の出力する変換係数に対して帯域分割を施し
たのち、帯域ごとの変換係数を個別に量子化する複数の
量子化手段３を備えることによっても本発明による効果
が得られる。
【００６９】図１（ｂ）の復号方式においても、同様に
逆量子化手段９と帯域合成手段１０の接続関係を入れ替
えることができる。その場合、可変長復号手段１１ａ，
１１ｂ，１１ｃによって可変長復号された帯域ごとの量
子化係数に対応する複数の逆量子化手段９を備え、帯域
ごとに逆量子化を行って得られる帯域ごとの変換係数
が、帯域合成手段１０によって合成され、変換係数が得
られる。
【００７０】実施例１ 図３に基づいて本発明の実施例の構成について説明す
る。なお、以下では８×８画素の画素ブロックを処理の
単位として説明するが、本発明はこれに限定するもので
はない。
【００７１】図３（ａ）は本発明の符号化方式の実施例
の構成図である。図において、１００は画像信号より８
×８画素の矩形領域を画素ブロックとして分割するブロ
ック分割部、１０１は前記画素ブロックに対して２次元
のＤＣＴ変換を施して変換係数を得るＤＣＴ変換部、１
０２は、前記変換係数を量子化して帯域ごとの量子化係
数を出力する量子化部、１０３は前記変換係数を線形量
子化するための量子化特性を量子化マトリクスとして設
定した量子化テーブル、１０９は前記量子化係数を１次
元の系列に並べ換え替えるとともに、所定の係数位置を
境界として変換係数を２つの帯域に分割するスキャン分
割部、１０５ａ，１０５ｂは前記帯域ごとの量子化係数
を所定の手順にしたがって個別に可変長符号化し帯域ご
との符号データとして出力する可変長符号化部、１０６
は可変長符号化部１０５ａ，１０５ｂが使用する可変長
符号を登録した符号テーブル、１０７ａ，１０７ｂは前
記帯域ごとの符号データを蓄積する符号バッファ、１０
８ａ，１０８ｂは前記符号バッファ内の符号データを伝
送するための伝送路、または、前記符号バッファ内の符
号データを蓄積するための蓄積部である。
【００７２】なお、図中、図５の構成と対応する部には
同一番号を付している。
【００７３】図４は図３（ａ）におけるスキャン分割部
１０９の構成を示す図である。以下、図に基づいて構成
を説明する。
【００７４】図において、７０は入力される量子化係数
を蓄積する係数バッファ、７１は係数バッファ７０より
読み出される量子化係数のアドレスを生成するアドレス
生成部、７２は係数バッファ７０から読み出された量子
化係数の出力先を切り替えるセレクタ、７３はアドレス
生成部７１の出力するアドレス情報に基づいてセレクタ
７２への切り替え指示を出力する切り替え判定部、７４
ａ，７４ｂは１次元系列に走査された量子化係数を蓄積
する１次元係数バッファ、である。
【００７５】以下、図３（ａ）に基づいて符号化動作に
ついて説明する。
【００７６】ブロック分割部１００、ＤＣＴ変換部１０
１、量子化部１０２の動作については、従来技術の項で
説明したので省略する。
【００７７】図４に基づいてスキャン分割部１０９の動
作について説明する。
【００７８】量子化部１０２から出力された量子化係数
は、まず係数バッファ７０に蓄積され、アドレス生成部
７１から出力される係数読み出しアドレスに対応する量
子化係数がセレクタ７２に出力される。アドレス生成部
７１から出力される係数読み出しアドレスは、例えば、
図２に示すように、変換係数マトリクス内をジグザグに
走査する順序に対応するものである。また、この係数読
み出しアドレスは、切り替え判定部７３にも入力され
る。切り替え判定部７３では、入力される係数読み出し
アドレスが、ジグザグ走査順に対応づけて設定された境
界位置より前であるか後であるかを判定して、セレクタ
７２への切り替え指示を出力する。例えば、図２の量子
化係数マトリクスにおいて、ジグザグ走査順の３５番目
が境界位置となっている場合、切り替え判定部７３で
は、係数バッファ７０より読み出される量子化係数がジ
グザグ走査の順番で０〜３５の場合と３６〜６３の場合
を判定して切り替え指示を出力する。
【００７９】セレクタ７２においては、切り替え判定部
７３の切り替え指示に基づいて、係数バッファ７０より
読み出されるジグザグ走査順０〜３５の量子化係数を１
次元係数バッファ７４ａに、ジグザグ走査順３６〜６３
の量子化係数を１次元係数バッファ７４ｂに切り替えて
出力する。
【００８０】１次元係数バッファ７４ａ，７４ｂに蓄積
された量子化係数は、可変長符号化部１０５ａ，１０５
ｂで個別に可変長符号化される。但し、ジグザグ走査順
０の量子化係数は、可変長符号化部１０５ａにおいて、
直流の符号化が適用されるものとする。可変長符号化動
作については、既に従来技術の項、および本発明の原理
の部分で説明したので省略する。
【００８１】符号バッファ１０７ａ，１０７ｂ、伝送路
または蓄積部１０８ａ，１０８ｂについても、同様の理
由で説明を省略する。
【００８２】以上の構成、および動作によって画像信号
を符号化することができる。
【００８３】図３（ｂ）は、は本発明の復号方式の実施
例の構成図である。図において、２０８ａ，２０８ｂは
伝送路または蓄積部、２０７ａ，２０７ｂは帯域ごとの
符号データを蓄積する符号バッファ、１０５ａ，１０５
ｂは帯域ごとの符号データを復号する可変長復号部、１
０６は可変長復号のための符号表を設定する符号テーブ
ル、２０９は帯域ごとに復号された１次元の量子化係数
を走査変換するとともに合成して１ブロック分の量子化
係数を生成するスキャン合成部、２０２は前記量子化係
数に逆量子化を施して変換係数を再現する逆量子化部、
１０３は逆量子化特性を設定した逆量子化テーブル、２
０１は前記変換係数をＩＤＣＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ ＤＣ
Ｔ）変換して復号画素ブロックを出力するＩＤＣＴ変換
部、２００は復号画素ブロックを合成して復号画像信号
を構成するブロック合成部、である。
【００８４】以下、図３（ｂ）に基づいて動作について
説明する。
【００８５】本発明の符号化方式の実施例によって生成
された帯域ごとの符号データは、伝送路または蓄積部１
０８ａ，１０８ｂより読み出され、符号バッファ１０７
ａ，１０７ｂに蓄積される。さらに、可変長復号手段１
０５ａ，１０５ｂによって復号され、帯域ごとの量子化
係数が復元される。復号テーブル２０６には、符号化の
際に符号テーブル１０６に設定された符号に対応する符
号表が設定される。
【００８６】帯域ごとの量子化係数は、スキャン合成部
２０９で再合成され、さらに１次元のデータ系列から、
１ブロック分の量子化係数マトリクスに走査変換され
る。
【００８７】量子化係数は、その後逆量子化部２０２に
おいて、符号化の際に量子化テーブル１０３に設定され
た量子化特性に対応する量子化特性で逆量子化が施さ
れ、変換係数が生成される。
【００８８】変換係数は、ＩＤＣＴ変換部２０１におい
てＤＣＴの逆変換処理が施され、復号画素ブロックが再
生される。復号画素ブロックは、ブロック合成部２００
において合成され、復号画像信号が再現される。
【００８９】以上の構成、及び動作により、本発明の符
号化方式によって生成された符号データを復号し、画像
信号を再現することができる。
【００９０】なお、本実施例においては、直交変換とし
てＤＣＴ変換を例にとって説明したが、本発明はこれに
限定するものではなく、アダマール変換、スラント変換
等の他の直交変換方式を利用することも可能である。
【００９１】スキャン分割部１０９においては、変換係
数を１次元化するのにジグザグスキャン順を用いている
が、他の走査順であっても構わない。また、係数の分類
も２組に限定するものではない。
【００９２】また、図３（ａ）に示す本発明の符号化方
式の実施例においては、量子化部１０２によって量子化
された量子化係数に対し、スキャン分割部１０９で帯域
分割を行っているが、量子化部１０２とスキャン分割部
１０９を入れ替えることも可能である。すなわち、ＤＣ
Ｔ変換部１０１の出力する変換係数に対して帯域分割を
施したのち、帯域ごとの変換係数を個別に量子化して
も、本発明による効果が得られる。
【００９３】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明では、
直交変換符号化方式における速度変動の要因である可変
長符号化部、可変長復号部を並列化し、符号データの入
出力を分散させたので、符号データの入出力速度を低減
することができる。
【００９４】これにより、伝送速度の遅い伝送路や、入
出力速度の遅い蓄積装置によっても安定して符号データ
の入出力が可能となり、高域係数の多く発生する画素ブ
ロックが連続しても画像信号の入出力を停止したり、ま
た、入出力速度を低下させることなく符号化、復号動作
が可能となる。
【００９５】また、並列化の数を増減することにより、
さまざまな伝送路や、蓄積装置の場合に対応できること
になるので、システム構成の柔軟性を向上することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の原理説明図である。
【図２】 帯域分割を説明する図である。
【図３】 本発明の実施例の構成図である。
【図４】 スキャン分割部の構成図を示す図である。
【図５】 従来技術の構成図である。
【図６】 ＤＣＴ変換と量子化の例を示す図である。
【図７】 変換係数を示す図である。
【図８】 ジグザグスキャンによる１次元化の説明図で
ある。
【図９】 直流係数のグループ化を示す図である。
【図１０】 直流係数のハフマン符号表を示す図であ
る。
【図１１】 交流係数のグループ化を示す図である。
【図１２】 交流係数の２次元ハフマン符号化を示す図
である。
【図１３】 交流係数のハフマン符号表（一部抜粋）を
示す図である。
【図１４】 図６（ｃ）の量子化係数の符号化例を示す
図である。
【図１５】 出力されるビット列を示す図である。
【符号の説明】
１…ブロック分割手段、２…直交変換手段、３…量子化
手段、４…帯域分割手段、５ａ，５ｂ，５ｃ…可変長符
号化手段、６ａ，６ｂ，６ｃ…記憶／伝送手段、７…ブ
ロック合成手段、８…逆直交変換手段、９…逆量子化手
段、１０…帯域合成手段、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…可
変長復号手段、７０…係数バッファ、７１…アドレス生
成部、７２…セレクタ、７３…切り替え判定部、７４
ａ，７４ｂ…１次元係数バッファ、１００…ブロック分
割部、１０１…ＤＣＴ変換部、１０２…量子化部、１０
３…量子化テーブル、１０４…ジグザグスキャン変換
部、１０５，１０５ａ，１０５ｂ…可変長符号化部、１
０６…符号テーブル、１０７，１０７ａ，１０７ｂ…符
号バッファ、１０８，１０８ａ，１０８ｂ…伝送路また
は蓄積部、１０９…スキャン分割部、２００…ブロック
合成部、２０１…ＩＤＣＴ変換部、２０２…逆量子化
部、２０３…逆量子化テーブル、２０４…逆ジグザグ変
換部、２０５ａ，２０５ｂ…可変長復号部、２０６…復
号テーブル、２０７ａ，２０７ｂ…符号バッファ、２０
９…スキャン合成部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０３Ｍ 7/40 9382−5Ｋ Ｈ０４Ｎ 7/30

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】画像信号をＭ×Ｎ画素（Ｍ，Ｎは正整数）
    の矩形領域である画素ブロックに分割するブロック分割
    手段と、前記画素ブロックに対して直交変換を施して変
    換係数を求める直交変換手段と、前記変換係数を所定の
    量子化特性で量子化して量子化係数を得る量子化手段
    と、前記量子化係数を可変長符号化して符号データを得
    る可変長符号化手段とを備えた画像信号の符号化装置に
    おいて、 前記量子化係数を互いに素なる複数の部分集合に分割す
    る帯域分割手段と、 前記量子化係数の部分集合ごとに可変長符号化して部分
    集合ごとの符号データを得る複数の可変長符号化手段
    と、 前記部分集合ごとの符号データを個別に記憶または伝送
    する複数の記憶または伝送手段とを備えたことを特徴と
    する画像信号の符号化装置。
  2. 【請求項２】画像信号をＭ×Ｎ画素（Ｍ，Ｎは正整数）
    の矩形領域である画素ブロックに分割するブロック分割
    手段と、前記画素ブロックに対して直交変換を施して変
    換係数を求める直交変換手段と、前記変換係数を所定の
    量子化特性で量子化して量子化係数を得る量子化手段
    と、前記量子化係数を可変長符号化して符号データを得
    る可変長符号化手段とを備えた画像信号の符号化装置に
    おいて、 前記変換係数を互いに素なる複数の部分集合に分割する
    帯域分割手段と、 前記変換係数の部分集合ごとに量子化して部分集合ごと
    の量子化係数を得る複数の量子化手段と、 前記部分集合ごとの量子化係数を可変長符号化して部分
    集合ごとの符号データを得る複数の可変長符号化手段
    と、 前記部分集合ごとの符号データを個別に記憶または伝送
    する複数の記憶または伝送手段とを備えたことを特徴と
    する画像信号の符号化装置。
  3. 【請求項３】前記変換係数、または、前記量子化係数を
    互いに素なる複数の部分集合に分割する際に、前記変換
    係数、または、前記量子化係数のマトリクス内を、低域
    から高域にかけてジグザグに走査することによって得ら
    れる１次元系列の位置によって分割の境界を設定するこ
    とを特徴とする請求項１、または、請求項２に記載の画
    像信号の符号化装置。
  4. 【請求項４】符号データを記憶または伝送する記憶また
    は伝送手段と、前記符号データを可変長復号して量子化
    係数を得る可変長復号手段と、前記量子化係数を逆量子
    化して変換係数を得る逆量子化手段と、前記変換係数を
    逆直交変換して復号画素ブロックを得る逆直交変換手段
    と、前記復号画素ブロックを合成して復号画像信号を生
    成するブロック合成手段とを備えた画像信号の復号装置
    において、 前記部分集合ごとの符号データを個別に記憶または伝送
    する記憶または伝送手段と、 前記部分集合ごとの符号データを個別に可変長復号して
    部分集合ごとの量子化係数を得る複数の可変長復号手段
    と、 前記部分集合ごとの量子化係数を合成して１ブロック分
    の量子化係数を得る帯域合成手段とを備えたことを特徴
    とする画像信号の復号装置。
  5. 【請求項５】符号データを記憶または伝送する記憶また
    は伝送手段と、前記符号データを可変長復号して量子化
    係数を得る可変長復号手段と、前記量子化係数を逆量子
    化して変換係数を得る逆量子化手段と、前記変換係数を
    逆直交変換して復号画素ブロックを得る逆直交変換手段
    と、前記復号画素ブロックを合成して復号画像信号を生
    成するブロック合成手段とを備えた画像信号の復号装置
    において、 前記部分集合ごとの符号データを個別に記憶または伝送
    する記憶または手段と、 前記部分集合ごとの符号データを個別に可変長復号して
    部分集合ごとの量子化係数を得る複数の可変長復号手段
    と、 前記部分集合ごとの量子化係数を個別に逆量子化して部
    分集合ごとの変換係数を得る複数の逆量子化手段と、 前記部分集合ごとの変換係数を合成して１ブロック分の
    変換係数を得る帯域合成手段とを備えたことを特徴とす
    る画像信号の復号装置。
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