(57)【要約】【課題】発生符号量の増加を抑制しつつフィルムグレインの再現性を向上させる。【解決手段】入力画像信号１１５と予測信号との差を示す予測残差信号を直交変換して第１直交変換係数を出力する直交変換部１０７と；直交変換係数を量子化して第２直交変換係数を出力する、デッドゾーン幅が制御可能な量子化部１１０と；第１直交変換係数の周波数が低くなるに従ってデッドゾーン幅が小さくなるように量子化部１１０を制御する制御部１０９と；第２直交変換係数を符号化する符号化部１１４と；を具備する。【選択図】      図１
2008177916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像信号と予測信号との差を示す予測残差信号を直交変換して第１直交変換係数を出力する直交変換部と、
前記直交変換係数を量子化して第２直交変換係数を出力する、デッドゾーン幅が制御可能な量子化部と、
前記第１直交変換係数の周波数が低くなるに従って前記デッドゾーン幅が小さくなるように前記量子化部を制御する制御部と、
前記第２直交変換係数を符号化する符号化部と
を具備することを特徴とする画像符号化装置。
【請求項２】
前記入力画像の画素ブロック毎の平均輝度を算出する平均輝度算出部を更に具備し、前記制御部は前記平均輝度が大きいほど前記デッドゾーン幅が大きな値となるように前記量子化部を制御することを特徴とする請求項１記載の画像符号化装置。
【請求項３】
前記入力画像信号の画素ブロック毎のアクティビティを算出するアクティビティ算出部を更に具備し、前記制御部は前記アクティビティが大きいほど前記デッドゾーン幅が大きな値となるように前記量子化部を制御することを特徴とする請求項１または２いずれか１項記載の画像符号化装置。
【請求項４】
前記符号化部の発生符号量に基づいて量子化パラメータを算出する量子化パラメータ算出部を更に具備し、前記制御部は前記量子化パラメータが大きいほど前記デッドゾーン幅が大きな値となるように前記量子化部を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の画像符号化装置。
【請求項５】
入力画像信号と予測信号との差を示す予測残差信号を直交変換して第１直交変換係数を出力する直交変換部と、
前記直交変換係数を量子化して非零係数及び零係数を含む第２直交変換係数を出力する、デッドゾーン幅が少なくとも第１のデッドゾーン幅とこれより小さな第２のデッドゾーン幅とに制御可能な量子化部と、
前記第１のデッドゾーン幅における前記非零係数の数が閾値未満であれば、前記零係数に対応する第１直交変換係数を前記第２のデッドゾーン幅で再度量子化するように前記量子化部を制御する制御部と、
前記第２直交変換係数を符号化する符号化部と
を具備することを特徴とする画像符号化装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記非零係数の数が前記閾値以上になるか、全ての前記零係数に対応する第１直交変換係数に対する量子化が終了するまで前記零係数に対応する第１直交変換係数を周波数の低い順に前記第２のデッドゾーン幅で量子化するように前記量子化部を制御することを特徴とする請求項５記載の画像符号化装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記零係数に対応する第１直交変換係数の周波数が低くなるに従って前記第２のデッドゾーン幅を小さくすることを特徴とする請求項５または６記載の画像符号化装置。
【請求項８】
前記入力画像の画素ブロックの平均輝度を算出する平均輝度算出部を更に具備し、前記制御部は前記平均輝度が大きいほど前記閾値を小さくすることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項記載の画像符号化装置。
【請求項９】
前記入力画像の画素ブロックのアクティビティを算出するアクティビティ算出部を更に具備し、前記制御部は前記アクティビティが大きいほど前記閾値を小さくすることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項記載の画像符号化装置。
【請求項１０】
前記符号化部の発生符号量に基づいて量子化パラメータを算出する量子化パラメータ算出部を更に具備し、前記制御部は前記量子化パラメータが大きいほど前記閾値を小さくすることを特徴とする請求項５乃至９のいずれか１項記載の画像符号化装置。
【請求項１１】
第３の実施形態：アクティビティに応じて第２のデッドゾーン幅制御
前記入力画像の画素ブロックのアクティビティを算出するアクティビティ算出部を更に具備し、前記制御部は前記アクティビティが大きいほど前記第２のデッドゾーン幅が大きな値となるように前記量子化部を制御することを特徴とする請求項５記載の画像符号化装置。
【請求項１２】
前記入力画像の画素ブロックの平均輝度を算出する平均輝度算出部を更に具備し、前記制御部は前記平均輝度が大きいほど前記第２のデッドゾーン幅が大きな値となるように前記量子化部を制御することを特徴とする請求項５記載の画像符号化装置。
【請求項１３】
第３の実施形態：量子化パラメータに応じて第２のデッドゾーン幅制御
前記符号化部から取得した符号量情報に基づいて量子化パラメータを算出する量子化パラメータ算出部を更に具備し、前記制御部は前記量子化パラメータが大きいほど前記第２のデッドゾーン幅が大きな値となるように前記量子化部を制御することを特徴とする請求項５記載の画像符号化装置。
【請求項１４】
入力画像信号と予測信号との差を示す予測残差信号を直交変換して第１直交変換係数を出力する直交変換ステップと、
前記直交変換係数を量子化して第２直交変換係数を出力する、デッドゾーン幅が制御可能な量子化ステップと、
前記第１直交変換係数の周波数が低くなるに従って前記デッドゾーン幅が小さくなるように前記量子化ステップを制御する制御ステップと、
前記第２直交変換係数を符号化する符号化ステップと
を具備することを特徴とする画像符号化方法。
【請求項１５】
請求項５に対応する方法
入力画像信号と予測信号との差を示す予測残差信号を直交変換して第１直交変換係数を出力する直交変換ステップと、
前記直交変換係数を量子化して非零係数及び零係数を含む第２直交変換係数を出力する、デッドゾーン幅が少なくとも第１のデッドゾーン幅とこれより小さな第２のデッドゾーン幅とに制御可能な量子化ステップと、
前記第１のデッドゾーン幅における前記非零係数の数が閾値未満であれば、前記零係数に対応する第１直交変換係数を前記第２のデッドゾーン幅で再度量子化するように前記量子化ステップを制御する制御ステップと、
前記第２直交変換係数を符号化する符号化ステップと
を具備することを特徴とする画像符号化方法。
【請求項１６】
入力画像信号と予測信号との差を示す予測残差信号を直交変換して第１直交変換係数を出力する直交変換手段と、
前記直交変換係数を量子化して第２直交変換係数を出力する、デッドゾーン幅が制御可能な量子化手段と、
前記第１直交変換係数の周波数が低くなるに従って前記デッドゾーン幅が小さくなるように前記量子化手段を制御する制御手段と、
前記第２直交変換係数を符号化する符号化手段と
を具備する画像符号化装置としてコンピュータを機能させるための画像符号化プログラム。
【請求項１７】
入力画像信号と予測信号との差を示す予測残差信号を直交変換して第１直交変換係数を出力する直交変換部と、
前記直交変換係数を量子化して非零係数及び零係数を含む第２直交変換係数を出力する、デッドゾーン幅が少なくとも第１のデッドゾーン幅とこれより小さな第２のデッドゾーン幅とに制御可能な量子化部と、
前記第１のデッドゾーン幅における前記非零係数の数が閾値未満であれば、前記零係数に対応する第１直交変換係数を前記第２のデッドゾーン幅で再度量子化するように前記量子化部を制御する制御部と、
前記第２直交変換係数を符号化する符号化部と
を具備する画像符号化装置としてコンピュータを機能させるための画像符号化プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画質の低下を抑制しつつ、微小なノイズ成分の再現性を向上可能な画像符号化装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＰＥＧやＨ．２６４といった動画像の符号化方式においては、入力画像信号と予測信号との差を示す予測残差信号を直交変換して得られる直交変換係数を量子化し、量子化後の直交変換係数に対してエントロピー符号化を行うことによって符号化データを生成する。この場合、直交変換係数を量子化する際のデッドゾーン幅を小さくすることにより、映画フィルムの映像を符号化する場合に損なわれやすいフィルムグレイン（フィルム素材に見られる粒状のノイズ）の再現性が向上することが知られている。しかしながら、デッドゾーン幅を小さくすると発生符号量が増加する。これに対してビットレートを一定に制御するために量子化ステップ幅を大きくすると、画質が低下する。
【０００３】
特許文献１では、人間の視覚特性上フィルムグレインが知覚されやすいアクティビティの小さい平坦な領域で、かつ量子化ステップ幅が小さな領域においてのみデッドゾーン幅を小さくする手法が開示されている。この手法によれば、一律にデッドゾーン幅を小さくする場合に比べて発生符号量の増加を抑制しつつ、フィルムグレインの再現性が向上する。
【特許文献１】特開２００６−６７３０２号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フィルムグレイン成分は、主に低〜中周波数帯域に含まれる。しかしながら、特許文献１記載の手法では全ての周波数成分の直交変換係数に対して一律にデッドゾーン幅を制御するため、フィルムグレイン成分が相対的に少ない高い周波数帯域においてもデッドゾーン幅が小さくなることにより発生符号量が増大し、結果的に画質を低下させる可能性がある。
【０００５】
本発明は、発生符号量の増加を抑制しつつフィルムグレインの再現性を向上させることが可能な画像符号化装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る画像符号化装置は、入力画像信号と予測信号との差を示す予測残差信号を直交変換して第１直交変換係数を出力する直交変換部と；前記直交変換係数を量子化して第２直交変換係数を出力する、デッドゾーン幅が制御可能な量子化部と；前記第１直交変換係数の周波数が低くなるに従って前記デッドゾーン幅が小さくなるように前記量子化部を制御する制御部と；前記第２直交変換係数を符号化する符号化部と；を具備する。
【０００７】
本発明の他の態様に係る画像符号化装置は、入力画像信号と予測信号との差を示す予測残差信号を直交変換して第１直交変換係数を出力する直交変換部と；前記直交変換係数を量子化して非零係数及び零係数を含む第２直交変換係数を出力する、デッドゾーン幅が少なくとも第１のデッドゾーン幅とこれより小さな第２のデッドゾーン幅とに制御可能な量子化部と；前記第１のデッドゾーン幅における前記非零係数の数が閾値未満であれば、前記零係数に対応する第１直交変換係数を前記第２のデッドゾーン幅で再度量子化するように前記量子化部を制御する制御部と；前記第２直交変換係数を符号化する符号化部と；を具備する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば直交変換係数の周波数が低くなるにつれて、より小さなデッドゾーン幅で量子化したり、非零係数の個数に関して閾値を設けたりすることにより、発生符号量の増加を抑制しつつフィルムグレインの再現性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。  
（第１の実施形態）  
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る画像符号化装置１０１は、動き補償パラメータ決定部１０２、イントラ予測部１０３、インター予測部１０４、モード決定部１０５、参照フレームメモリ１０６、直交変換部１０７、予測復号化部１０８、量子化制御部１０９、量子化部１１０、逆量子化部１１１、逆直交変換部１１２、レート制御部１１３、及びエントロピー符号化部１１４を有する。符号化すべき入力画像信号１１５は動きパラメータ決定部１０２、イントラ予測部１０３、インター予測部１０４及び量子化制御部１０９に入力される。
【００１０】
動き補償パラメータ決定部１０２は、参照フレームメモリ１０６からマクロブロック毎に参照画像信号１１６を読み出し、入力画像信号１１５と参照画像信号１１６から最適な動き補償パラメータを決定する。ここで、動き補償パラメータとしては、動きベクトル、動き補償予測ブロックの形状、及び参照フレームの選択方法などがある。
【００１１】
イントラ予測部１０３は、入力画像信号１１５を取得すると共に、参照フレームメモリ１０６から現フレーム内の符号化済み領域の局部復号画像に相当する参照画像信号１１６を読み出して、イントラ予測（フレーム内予測）を行う。イントラ予測部１０３は、さらにイントラ予測により得られる予測信号と入力画像信号１１５との差分である予測残差信号を輝度信号及び色差信号の夫々について生成する。
【００１２】
インター予測部１０４は、動き補償パラメータ決定部１０２が決定した最適な動き補償パラメータを用いた動き補償処理、及び参照画像信号１１６に対する重み係数の乗算及びオフセットの加算を含むフレーム間の振幅補償処理などを行って、（インター）予測信号を生成する。インター予測部１０４は、さらにインター予測により得られる予測信号と入力画像信号１１５との差分である予測残差信号を輝度信号及び色差信号の夫々について生成する。
【００１３】
モード決定部１０５は、最適な符号化モードを決定すると共に、決定した符号化モードに対応する予測残差信号を直交変換部１０７に転送する。即ち、モード決定部１０５はイントラ予測部１０３により得られる１以上の予測信号候補及びインター予測部１０４により得られる１以上の予測信号候補を取得するか、またはイントラ予測部１０３により得られる２以上の予測信号候補を取得し、これらの予測信号候補に対応する符号化コストを計算し、例えば最小の符号化コストを与える予測信号候補に対応する符号化モードを最適な符号化モードとして決定する。
【００１４】
直交変換部１０７は、モード決定部１０５が決定した最適な符号化モードにおける予測残差信号に対して直交変換処理を行う。
【００１５】
量子化部１１０は、量子化制御部１０９から量子化制御パラメータ１１７を取得し、量子化制御パラメータ１１７に従って、直交変換部１０７が変換した直交変換係数に対して量子化処理を行う。
【００１６】
エントロピー符号化部１１４は、量子化部１１０によって量子化された直交変換係数に対して可変長符号化または算術符号化などのエントロピー符号化を行い、符号化データ１１９を外部に出力する。エントロピー符号化部１１４は、更に動き補償パラメータ決定部１０２により決定された動きベクトルなどの動き補償パラメータ及びモード決定部１０５より決定された符号化モードを示すモード情報（これらを総称してサイド情報という）に対しても符号化を行い、サイド情報の符号化結果を符号化データ１１９に付加して出力する。
【００１７】
量子化部１１０によって量子化された直交変換係数は、逆量子化部１１１、逆直交変換部１１２及び予測復号化部１０８によって局部復号化処理が行われ、局部復号画像が生成される。局部復号画像は、参照フレームメモリ１０６に参照画像として保存される。局部復号画像を参照画像として保存する前にデブロッキングフィルタを通過させることにより、ブロック歪を低減させてもよい。
【００１８】
レート制御部１１３は、エントロピー符号化部１１４におけるマクロブロック単位の発生符号量を示す符号量情報を取得し、符号量情報に基づいて量子化部１１０による量子化処理のフィードバック制御を行うべく、マクロブロック単位に、量子化ステップ幅などの量子化パラメータ１１８を決定し、量子化制御部１０９へと出力する。
【００１９】
量子化制御部１０９は、量子化部１１０による量子化処理を制御するため、図２に示すように平均輝度算出部１２０、アクティビティ算出部１２１及びデッドゾーン算出部１２２を有する。
【００２０】
平均輝度算出部１２０は、入力画像信号１１５についてマクロブロック毎に平均輝度１２３を算出する。具体的には、平均輝度算出部１２０は例えばマクロブロック内輝度信号の平均値、またはマクロブロックを更にいくつかに分割した小ブロック毎に小ブロック内輝度信号の平均値を算出したときの最大値及び最小値などに基づいて平均輝度１２３を算出する。
【００２１】
アクティビティ算出部１２１は、入力画像信号１１５についてマクロブロック毎にアクティビティ１２４を算出する。具体的には、アクティビティ算出部１２１は、例えばマクロブロック内信号の分散値、またはマクロブロック内信号の平均値とマクロブロック内の各信号値との絶対値差分和を算出し、これらをアクティビティ１２４とする。
【００２２】
尚、これら平均輝度算出部１２０及びアクティビティ算出部１２１は、必ずしもマクロブロックに限定せずともよく、直交変換を行うブロック、スライス、またはピクチャ毎に平均輝度１２３及びアクティビティ１２４を算出してもよい。
【００２３】
デッドゾーン算出部１２２は、直交変換係数の周波数、平均輝度１２３、アクティビティ１２４及び量子化パラメータ１１８に基づいて、デッドゾーン制御パラメータ１２５を決定する。量子化制御部１０９は、このデッドゾーン制御パラメータ１２５及び量子化パラメータ１１８を含む量子化制御パラメータ１１７を量子化部１１０へと出力する。
【００２４】
次に、図３及び図４を用いてデッドゾーンについて説明する。図３及び図４は、それぞれデッドゾーン制御パラメータｚの値が小さいとき及び大きいときのデッドゾーン幅を示しており、横軸は量子化部１１０による量子化前の入力信号値、縦軸は量子化後の出力信号値である。量子化後の出力信号値が０となるような入力信号値の範囲をデッドゾーンと呼ぶ。図３及び図４中の黒丸は逆量子化部１１１による逆量子化後の出力信号値（量子化代表点）を、Qstepは量子化ステップ幅を、ｚはデッドゾーン制御パラメータを夫々示している。図３及び図４に示すように、デッドゾーン制御パラメータｚの値が大きくなるほどデッドゾーン幅は小さくなる。図４のようにデッドゾーン幅が小さくなると、量子化後の出力信号値が０となる可能性が低くなり、フィルムグレインのような微小なノイズ成分や高精細なテクスチャの再現性を高めることが可能となる。
【００２５】
量子化部１１０は、例えば数式（１）に示すような量子化処理を行う。  
【数１】
2008177916.tif 000003
【００２６】
ここで、Ciは量子化前の入力信号値を、Ciqは量子化後の出力信号を、Oqpは量子化丸めオフセットを、Qstepは量子化ステップ幅を夫々示している。Oqpが０の場合は切り捨て処理となり、Qstep／２の場合は四捨五入処理となる。また、ｚはデッドゾーン制御パラメータを示しており、量子化前の入力信号値Ciの絶対値が（１−ｚ）＊Qstep以下の場合に、量子化後の出力信号値Ciqを０とする。
【００２７】
次に、図５に示すフローチャートを用いて、量子化制御部１０９の動作について説明する。  
まず、平均輝度算出部１２０及びアクティビティ算出部１２１によって入力画像信号１１５の平均輝度１２３及びアクティビティ１２４を夫々算出する（ステップ２０１）。
【００２８】
次に、デッドゾーン算出部１２２により平均輝度１２３、アクティビティ１２４、及び量子化パラメータ１１８に基づいてデッドゾーン制御パラメータｚを求める（ステップ２０２）。具体的には、デッドゾーン算出部１２２は例えば平均輝度１２３、アクティビティ１２４、及び量子化パラメータ１１８から、それぞれ図６、図７及び図８のグラフに示す特性を有する関数またはテーブルを参照して適切なデッドゾーン制御パラメータを導出する。図６、図７及び図８において、縦軸はデッドゾーン制御パラメータｚY，ｚact及びｚQPを示しており、ｚmin及びｚmaxはｚY，ｚact及びｚQPの最小値及び最大値を示している。
【００２９】
図６に示すグラフは、平均輝度Ｙが増加するに従って、デッドゾーン制御パラメータｚYが単調に減少する特性を有する。
【００３０】
図７に示すグラフは、アクティビティactが増加するに従って、デッドゾーン制御パラメータｚactが単調に減少する特性を有する。ここで、ｚactの値はアクティビティactから直接的に求めずともよく、例えばアクティビティactに基づいて算出された評価値を用いて求めてもよい。例えば、画面内の平均アクティビティを基準としたときの相対的なアクティビティが大きいほどｚactの値が小さくなる特性を持つ関数やテーブルを用いて、ｚactの値を求めても良い。
【００３１】
図８に示すグラフは、量子化パラメータQPが増加するに従って、デッドゾーン制御パラメータｚQPが単調に減少する特性を有する。
【００３２】
次に、ステップ２０２で算出したｚY，ｚact及びｚQPの値の最小値をｚmとして、直交変換係数毎にデッドゾーン制御パラメータｚの値を図９のグラフに示す特性を有する関数もしくはテーブルによって決定する（ステップ２０３）。図９に示すように、直交変換係数の位置が（０，０）に近いほど周波数が低く、より大きなデッドゾーン制御パラメータｚが割り当てられる。最も周波数の低い直交変換係数に対するデッドゾーン制御パラメータの値はｚmとなる。一方、最も周波数の高い直交変換係数に対するデッドゾーン制御パラメータの値はｚminとなる。
【００３３】
図９における各直交変換係数の位置（ｉ，ｊ）に対応するｚijの導出は、例えば数式（２）に従う。  
【数２】
2008177916.tif 000004
【００３４】
ここで、ｆ（ｉ，ｊ）は、図９のグラフに示すような、ｉ及びｊの値が０から離れるに従ってデッドゾーン制御パラメータｚが減少する特性を有する関数またはテーブルを示している。
【００３５】
次に、ステップ２０３で決定したｚをデッドゾーン制御パラメータ１２５とし、量子化パラメータ１１８と併せて量子化制御パラメータ１１７として量子化部１１０に出力する。量子化部１１０は、量子化制御パラメータ１１７を用いて直交変換係数を量子化し（ステップ２０４）、処理を終了する。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態に係る画像符号化装置では、フィルムグレインは主に低〜中周波数帯域に含まれることに着目して、直交変換係数の周波数が低くなるに従って、デッドゾーン幅が小さくなるようにしている。従って、全ての周波数成分の直交変換係数に対して一律にデッドゾーン幅を制御する特許文献１の手法のようにフィルムグレイン成分が相対的に少ない高い周波数帯域においては必要以上にデッドゾーン幅を小さくしないため、発生符号量の増加を抑制できる。
【００３７】
また、本実施形態では更にアクティビティ、平均輝度あるいは量子化パラメータが大きくなるに従って、デッドゾーン幅が大きくなるようにしている。従ってフィルムグレインのような原画像が本来持つ微小なノイズ成分の再現性を人間が知覚しやすいアクティビティ、平均輝度あるいは量子化パラメータの大きい部分において十分に維持することが可能となる。
【００３８】
（第２の実施形態）  
図１０は、本発明の第２の実施形態における量子化制御部１０９を示している。図１０では、図２の量子化制御部１０９のデッドゾーン算出部１２２が閾値算出部１２６に置き換えられている。
【００３９】
以下、図１１のフローチャートを用いて図１０の量子化制御部１０９の動作について説明する。  
まず、図５のステップ２０１と同様に、平均輝度算出部１２０及びアクティビティ算出部１２１により入力画像信号１１５について平均輝度１２３及びアクティビティ１２４を夫々算出する（ステップ３０１）。
【００４０】
次に、閾値算出部１２６により平均輝度１２３、アクティビティ１２４及び量子化パラメータ１１８に基づいて閾値ｔmを求める（ステップ３０２）。具体的には、閾値算出部１２６は例えば平均輝度１２３、アクティビティ１２４、及び量子化パラメータ１１８から、図１２、図１３及び図１４のグラフに示す特性を有する関数またはテーブルを参照して、適切な閾値ｔを導出する。尚、図１２、図１３及び図１４において、縦軸は閾値ｔY，ｔact及びｔQを示しており、ｔmin及びｔmaxはｔY，ｔact及びｔQの最小値及び最大値を示している。
【００４１】
図１２に示すグラフは、平均輝度Ｙが増加するに従って、閾値ｔYが単調に減少する特性を有する。
【００４２】
また、図１３に示すグラフは、アクティビティactが増加するに従って、閾値ｔactが単調に減少する特性を有する。ここで、ｔactの値はアクティビティactから直接的に求めずともよく、例えばアクティビティactに基づいて算出された評価値を用いて求めてもよい。例えば、画面内の平均アクティビティを基準としたときの相対的なアクティビティが大きいほど閾値ｔactの値が小さくなる特性を持つ関数やテーブルを用いて、閾値ｔactの値を求めても良い。
【００４３】
図１４に示すグラフは、量子化パラメータQPが増加するに従って、閾値ｔQPが単調に減少する特性を有する。
【００４４】
これら導出した閾値ｔY，ｔact及びｔQPの値の最小値をｔmとし、閾値ｔmを閾値１２７として、量子化パラメータ１１８と併せて量子化制御パラメータ１１７として量子化部１１０へと出力する。
【００４５】
次に、量子化部１１０は所定のデッドゾーン制御パラメータｚ1と、量子化パラメータ１１８とによって決定されるデッドゾーン幅で全ての直交変換係数を量子化する（ステップ３０３）。
【００４６】
次に、ステップ３０３における量子化後の出力信号値が０とならなかった直交変換係数（非零係数）の数ｎが閾値ｔm以上であるか否かを判定する（ステップ３０４）。数ｎが閾値ｔm未満であればステップ３０５へと進み、数ｎが閾値ｔm以上であれば量子化部１１０は量子化処理を終了する。
【００４７】
ステップ３０５では、周波数の低い直交変換係数から順に、量子化後の出力信号値が０となった直交変換係数（零係数）の量子化前の入力信号値を、ｚ1よりも大きな所定のデッドゾーン制御パラメータｚ2及び量子化パラメータ１１８によって決定されるデッドゾーン幅で再度量子化する。
【００４８】
次に、数ｎがｔm未満、かつ量子化対象となる零係数が存在するか否かを判定する（ステップ３０６）。数ｎがｔm未満、かつ量子化対象となる零係数が存在すれば、ステップ３０５へと戻り、より周波数の高い零係数に対して上記処理を行う。一方、数ｎがｔm以上、または量子化対象となる零係数が存在しなければ量子化部１１０は量子化処理を終了する。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態に係る画像符号化装置は、非零係数の数がアクティビティ、平均輝度及び量子化パラメータを用いて決定された閾値に満たない場合は、零係数をより小さなデッドゾーン幅で量子化するようにしている。故に、原画像が本来持つ微小なノイズ成分（フィルムグレインなど）の再現性を人間が知覚しやすい部分において維持することが可能となる。また、ノイズ成分の再現性を維持したまま、発生符号量の増加を抑制することが可能となる。
【００５０】
（第３の実施形態）  
図１５は、本発明の第３の実施形態における量子化制御部１０９を示している。図１５では、図２の量子化制御部１０９のデッドゾーン算出部１２２に、さらに閾値算出部１２６を組み合わせている。
【００５１】
以下、図１６のフローチャートを用いて量子化制御部１０９の動作について説明する。  
まず、図５のステップ２０１及び図１１の３０１と同様に、平均輝度算出部１２０及びアクティビティ算出部１２１により入力画像信号１１５について平均輝度１２３及びアクティビティ１２４を夫々算出する（ステップ４０１）。
【００５２】
次に、図５のステップ２０２と同様に、デッドゾーン算出部１２２により平均輝度１２３、アクティビティ１２４、及び量子化パラメータ１１８に基づいてデッドゾーン制御パラメータｚを求める（ステップ４０２）。
【００５３】
次に、図５のステップ２０３と同様に、ステップ４０２で算出したｚY，ｚact、及びｚQPの値の最小値をｚmとして、直交変換係数毎に、デッドゾーン制御パラメータｚの値を図９のグラフに示す特性を有する関数もしくはテーブルによって決定する（ステップ４０３）。
【００５４】
次に、図１１のステップ３０２と同様に、閾値算出部１２６により平均輝度１２３、アクティビティ１２４、及び量子化パラメータ１１８に基づいて閾値ｔmを求める（ステップ４０４）。
【００５５】
次に、量子化部１１０は、ｚmin以下の所定のデッドゾーン制御パラメータｚ0と、量子化パラメータ１１８とによって決定されるデッドゾーン幅で全ての直交変換係数を量子化する（ステップ４０５）。
【００５６】
次に、ステップ４０５における非零係数の数ｎが閾値ｔm以上であるか否かを判定する（ステップ４０６）。数ｎが閾値ｔm未満であればステップ４０７へと進み、数ｎが閾値ｔm以上であれば量子化部１１０は量子化処理を終了する。
【００５７】
ステップ４０７では、周波数の低い直交変換係数から順に、零係数の量子化前の入力信号値を、ステップ４０３で直交変換係数毎に決定したデッドゾーン制御パラメータｚ及び量子化パラメータ１１８によって決定されるデッドゾーン幅で再度量子化する。
【００５８】
次に、数ｎがｔm未満、かつ量子化対象となる零係数が存在するか否かを判定する（ステップ４０８）。数ｎがｔm未満、かつ量子化対象となる零係数が存在すれば、ステップ４０７へと戻り、より周波数の高い零係数に対して上記処理を行う。一方、数ｎがｔm以上、または量子化対象となる零係数が存在しなければ量子化部１１０は量子化処理を終了する。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態に係る画像符号化装置は、直交変換係数の周波数が低くなるに従って、デッドゾーン幅が小さくなるようにしている。また、アクティビティ、平均輝度及び量子化パラメータが大きくなるに従って、デッドゾーン幅が大きくなるようにしている。更に、非零係数の数が、アクティビティ、平均輝度及び量子化パラメータを用いて決定された閾値に満たない場合は、零係数をより小さなデッドゾーン幅で量子化するようにしている。故に、原画像が本来持つ微小なノイズ成分（フィルムグレインなど）の再現性を人間が知覚しやすい部分において維持することが可能となる。また、ノイズ成分の再現性を維持したまま、発生符号量の増加を抑制することが可能となる。
【００６０】
上記各実施形態に係る画像符号化装置１０１は、例えば汎用コンピュータ装置を基本ハードウエアとして用いることにより実現可能である。即ち、動き補償パラメータ決定部１０２、イントラ予測部１０３、インター予測部１０４、モード決定部１０５、直交変換部１０７、予測復号化部１０８、量子化制御部１０９、量子化部１１０、逆量子化部１１１、逆直交変換部１１２、レート制御部１１３、及びエントロピー符号化部１１４は、当該コンピュータ装置に搭載させたプロセッサに所定のプログラムを実行させることにより実現することができる。
【００６１】
また、参照フレームメモリ１０６は、当該コンピュータ装置に内蔵あるいは外付けされたメモリまたはハードディスク、またはＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ，ＤＶＤ−Ｒなどの記憶媒体を適宜利用して実現できる。このとき、画像符号化装置１０１は、コンピュータ装置にこのプログラムを予めインストールすることで実現してもよいし、ＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶して、あるいはネットワークを介してこのプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータに適宜インストールすることで実現してもよい。
【００６２】
なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像符号化装置を示すブロック図。
【図２】図１の量子化制御部１０９を示すブロック図。
【図３】相対的に小さなデッドゾーン制御パラメータとデッドゾーンの関係の一例を示すグラフ図。
【図４】相対的に大きなデッドゾーン制御パラメータとデッドゾーンの関係の一例を示すグラフ図。
【図５】図１の量子化制御部１０９の動作を示すフローチャート。
【図６】平均輝度とデッドゾーン制御パラメータの関係の一例を示すグラフ図。
【図７】アクティビティとデッドゾーン制御パラメータの関係の一例を示すグラフ図。
【図８】量子化パラメータとデッドゾーン制御パラメータの関係の一例を示すグラフ図。
【図９】直交変換係数の係数位置とデッドゾーン制御パラメータの関係の一例を示すグラフ図。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る量子化制御部１０９を示すブロック図。
【図１１】図１０の量子化制御部１０９の動作を示すフローチャート。
【図１２】平均輝度と閾値の関係の一例を示すグラフ図。
【図１３】アクティビティと閾値の関係の一例を示すグラフ図。
【図１４】量子化パラメータと閾値の関係の一例を示すグラフ図。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係る量子化制御部１０９を示すブロック図。
【図１６】図１５の量子化制御部１０９の動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００６４】
１０１・・・画像符号化装置
１０２・・・動きパラメータ決定部
１０３・・・イントラ予測部
１０４・・・インター予測部
１０５・・・モード決定部
１０６・・・参照フレームメモリ
１０７・・・直交変換部
１０８・・・予測復号化部
１０９・・・量子化制御部
１１０・・・量子化部
１１１・・・逆量子化部
１１２・・・逆直交変換部
１１３・・・レート制御部
１１４・・・エントロピー符号化部
１２０・・・平均輝度算出部
１２１・・・アクティビティ算出部
１２２・・・デッドゾーン算出部
１２６・・・閾値算出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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