(57)【要約】【課題】ＤＶ方式の画像符号化においてオーバーフローの発生頻度を大幅に低減し、符号データの切り捨てによる画質の劣化を改善する。【解決手段】量子化条件選定部は、ＤＣＴ済みのデータに対して、クラス分けによるクラス番号を決定し、このクラス番号を用いて各量子化器番号に対する符号量推定を行い、並行して、クラス分けで決定したクラス番号を補正して決定したクラスアップ後のクラス番号を用いて各量子化器番号に対する符号量推定を行う。もとのクラス番号では所定の符号量以下で最も近い量子化器番号がない場合には、量子化条件選定部は即座にクラスアップ後のクラス番号による符号量推定結果に切り替えて最適な量子化器番号を選択する。【選択図】      図１
2005057498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラス番号と量子化器番号の組み合わせによりＤＣＴ変換後の画像データの量子化ステップが決定されるＤＶ方式の画像符号化装置において、
ＤＣＴ変換後の画像データのブロック毎に所定のクラス分けテーブルに従ってクラス番号を決定し決定されたクラス番号と各量子化器番号との組み合わせに対して符号化を行った場合の１ビデオセグメントの符号量を推定するとともに並行して前記決定されたクラス番号を補正したクラスアップ後のクラス番号と量子化器番号との組み合わせに対して符号化を行った場合の１ビデオセグメントの符号量を推定し、前記決定されたクラス番号での符号量推定で所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号がある場合にはこの量子化器番号と前記決定されたクラス番号を選択し、前記決定されたクラス番号での符号量推定で所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号がない場合には前記クラスアップ後のクラス番号での符号量推定で所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号と前記クラスアップ後のクラス番号とを選択し量子化ステップ情報として出力する量子化条件選定部を備えることを特徴とする画像符号化装置。
【請求項２】
前記量子化条件選定部は、
ＤＣＴ変換したデータをブロック毎に所定のクラス分けテーブルに従ってクラス番号を決定するクラス分け回路と、
前記決定されたクラス番号とＤＣＴ変換後のデータとを入力して符号量を推定し所定の符号量以下で最も近い符号量の量子化器番号があれば該量子化器番号と前記決定されたクラス番号を出力する符号量推定回路と、
前記決定されたクラス番号を所定のクラスアップテーブルに従って補正してクラスアップ後のクラス番号を決定するクラスアップ回路と、
前記クラスアップ後のクラス番号とＤＣＴ変換後のデータとを入力して符号量を推定し所定の符号量以下で最も近い符号量の量子化器番号と前記クラスアップ後のクラス番号とを出力するクラスアップ符号量推定回路と、
前記符号量推定回路における符号量推定の結果で所定の符号量以下で最も近い符号量の量子化器番号がない場合にこれを検知して符号量オーバー信号を活性化する符号量オーバー判定回路と、
前記符号量オーバー信号が非活性レベルの場合には前記符号量推定回路から入力する量子化器番号と前記決定されたクラス番号を選択し、前記符号量オーバー信号が活性レベルの場合にはクラスアップ符号量推定回路から入力する量子化器番号と前記クラスアップ後のクラス番号とを選択して量子化ステップ情報として出力するクラス番号／量子化器選択回路と、を有することを特徴とする請求項１に記載の画像符号化装置。
【請求項３】
クラス番号と量子化器番号の組み合わせによりＤＣＴ変換後の画像データの量子化ステップが決定されるＤＶ方式の画像符号化装置において、
ＤＣＴ変換後の画像データのブロック毎に所定のクラス分けテーブルに従ってクラス番号を決定し決定されたクラス番号と各量子化器番号との組み合わせに対して符号化を行った場合の１ビデオセグメントの符号量を推定することと、前記決定されたクラス番号を補正したクラスアップ後のクラス番号と量子化器番号との組み合わせに対して符号化を行った場合の１ビデオセグメントの符号量を推定することと、規格で定められた最大のクラス番号と量子化器番号との組み合わせに対して符号化を行った場合の１ビデオセグメントの符号量を推定することとを並行して実行し、前記決定されたクラス番号での符号量推定で所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号がある場合にはこの量子化器番号と前記決定されたクラス番号を選択し、前記決定されたクラス番号での符号量推定で符号量推定で所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号がなくて前記クラスアップ後のクラス番号での符号量推定で符号量推定で所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号がある場合にはこの量子化器番号と前記クラスアップ後のクラス番号とを選択し、前記決定されたクラス番号での符号量推定および前記クラスアップ後のクラス番号での符号量推定のいずれにおいても所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号がない場合には前記最大のクラス番号での符号量推定で所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号と前記最大のクラス番号とを選択し量子化ステップ情報として出力する量子化条件選定部を備えることを特徴とする画像符号化装置。
【請求項４】
前記量子化条件選定部は、
ＤＣＴ変換したデータをブロック毎に所定のクラス分けテーブルに従ってクラス番号を決定するクラス分け回路と、
前記決定されたクラス番号とＤＣＴ変換後のデータとを入力して符号量を推定し所定の符号量以下で最も近い符号量の量子化器番号があれば該量子化器番号と前記決定されたクラス番号を出力する符号量推定回路と、
前記決定されたクラス番号を所定のクラスアップテーブルに従って補正してクラスアップ後のクラス番号を決定するクラスアップ回路と、
前記クラスアップ後のクラス番号とＤＣＴ変換後のデータとを入力して符号量を推定し所定の符号量以下で最も近い符号量の量子化器番号と前記クラスアップ後のクラス番号とを出力するクラスアップ符号量推定回路と、
最大のクラス番号であるクラス番号３を固定的に出力するクラス３固定回路と、
クラス番号３とＤＣＴ変換後のデータとを入力して符号量を推定し所定の符号量以下で最も近い符号量の量子化器番号とクラス番号３とを出力するクラス３符合量推定回路と、
前記符号量推定回路における符号量推定の結果で所定の符号量以下で最も近い符号量の量子化器番号がない場合にこれを検知して第１の符号量オーバー信号を活性化し、前記クラスアップ符号量推定回路における符号量推定の結果で所定の符号量以下で最も近い符号量の量子化器番号がない場合にこれを検知して第２の符号量オーバー信号を活性化する符号量オーバー判定回路と、
前記第１の符号量オーバー信号および前記第２の符号量オーバー信号がともに非活性レベルの場合には前記符号量推定回路から入力する量子化器番号と前記決定されたクラス番号を選択し、前記第１の符号量オーバー信号が活性レベルで前記第２の符号量オーバー信号が非活性レベルの場合には前記クラスアップ符号量推定回路から入力する量子化器番号と前記クラスアップ後のクラス番号を選択し、前記第１の符号量オーバー信号および前記第２の符号量オーバー信号がともに活性レベルの場合には前記クラス３符号量推定回路から入力する量子化器番号とクラス番号３とを選択して量子化ステップ情報として出力するクラス番号／量子化器選択回路と、を有することを特徴とする請求項３に記載の画像符号化装置。
【請求項５】
前記符号量推定回路は、
ＤＣＴ変換後のブロックを入力しＤＶ規格に決められた量子化ステップの組み合わせのそれぞれに対して符号化後の符号量を算出する第１の演算部と、
算出された前記量子化ステップの組み合わせ毎の符号量をクラス番号に基づいて量子化器番号のそれぞれに対応させて選択して符号量を積算しそれぞれの量子化器番号に対して１ビデオセグメント分の符号量を算出する第２の演算部と、
１ビデオセグメント分の符号量が所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化番号を決定する第３の演算部とを備えることを特徴とする請求項２または４に記載の画像符号化装置。
【請求項６】
前記クラスアップ符号量推定回路は、
１ブロック毎にクラスアップ後のクラス番号でとりうる量子化ステップの組み合わせに対して符号量を計算する第４の演算部と、
前記クラスアップ後のクラス番号に基づいて１ブロック毎にそれぞれの量子化器番号に対応する前記量子化ステップの組み合わせを選択して符号量を積算しそれぞれの量子化器番号に対して１ビデオセグメント分の符号量を算出する第５の演算部と、
１ビデオセグメント分の符号量が所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化番号を決定する第６の演算部とを備え  
前記第４の演算部は前記第１の演算部の少なくとも一部を共用することを特徴とする請求項５に記載の画像符号化装置。
【請求項７】
クラス番号と量子化器番号の組み合わせによりＤＣＴ変換後の画像データの量子化ステップが決定されるＤＶ方式の画像データ符号化方法において、
ＤＣＴ変換後の画像データのブロック毎にクラス番号を決定するステップと、
決定されたクラス番号と各量子化器番号との組み合わせに対して符号化を行った場合の１ビデオセグメントの符号量を推定するステップと、
前記決定されたクラス番号を補正したクラスアップ後のクラス番号を決定するステップと、
前記クラスアップ後のクラス番号と量子化器番号との組み合わせに対して符号化を行った場合の１ビデオセグメントの符号量を推定するステップと、
前記決定されたクラス番号での符号量推定で所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号がある場合にこの量子化器番号と前記決定されたクラス番号とを量子化ステップ情報として選択するステップと、
前記決定されたクラス番号での符号量推定で所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号がない場合に前記クラスアップ後のクラス番号での符号量推定で所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号と前記クラスアップ後のクラス番号とを量子化ステップ情報として選択するステップと、を備えることを特徴とする符号化方法。
【請求項８】
クラス番号と量子化器番号の組み合わせによりＤＣＴ変換後の画像データの量子化ステップが決定されるＤＶ方式の画像データ符号化方法において、
ＤＣＴ変換後の画像データのブロック毎にクラス番号を決定するステップと、
決定されたクラス番号と各量子化器番号との組み合わせに対して符号化を行った場合の１ビデオセグメントの符号量を推定するステップと、
前記決定されたクラス番号を補正したクラスアップ後のクラス番号を決定するステップと、
前記クラスアップ後のクラス番号と量子化器番号との組み合わせに対して符号化を行った場合の１ビデオセグメントの符号量を推定するステップと、
規格で定められた最大のクラス番号と量子化器番号との組み合わせに対して符号化を行った場合の１ビデオセグメントの符号量を推定するステップと、
前記決定されたクラス番号での符号量推定で所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号がある場合にこの量子化器番号と前記決定されたクラス番号とを量子化ステップ情報として選択するステップと、
前記決定されたクラス番号での符号量推定で符号量推定で所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号がなくて前記クラスアップ後のクラス番号での符号量推定で符号量推定で所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号がある場合にこの量子化器番号と前記クラスアップ後のクラス番号とをとを量子化ステップ情報として選択するステップと、
前記決定されたクラス番号での符号量推定および前記クラスアップ後のクラス番号での符号量推定のいずれにおいても所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号がない場合には前記最大のクラス番号での符号量推定で所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号と前記最大のクラス番号とを量子化ステップ情報として選択するステップと、を備えることを特徴とする符号化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタル画像データの符号化技術に関し、特に、ＤＶ方式の画像符号化装置および符号化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
民生用のディジタルビデオやディジタルカメラに採用されている画像符号化規格に、フレーム間の時間的相関を利用しないで、画像データの1フレーム内の空間的相関のみを利用して圧縮（空間圧縮）するＤＶ規格がある。ＤＶ規格に基づくＤＶ方式の符号化では、符号化後の画像データはビデオ記録レートから定められる所定のビット数をオーバーしないように固定長化される。
【０００３】
図１９は、従来のＤＶ方式の画像符号化装置の構成例を示すブロック図である。同図において、ブロック化回路１は、ディジタル化された１フレームの画像データを入力し、離散コサイン変換（ＤＣＴ）の基本単位であるブロック（８×８画素）に分割し、マクロブロック（以下、ＭＢと略す）を生成する。１ＭＢは、図２に示すように、輝度４ブロックと色差２ブロックとからなる。シャッフリング回路２は、マクロブロックを１画面内から所定のルールで抜き出し、固定長のビデオセグメント（以下、ＶＳと略記する。）を生成する。ＤＣＴ回路３は、シャッフリング回路２で作成された各ＶＳを８×８画素のブロック毎にＤＣＴ変換する。ＤＣＴ変換後のデータは、図４に示すように、１個の直流成分（ＤＣ成分）と、６３個の交流成分（ＡＣ成分）で構成される。ＡＣ成分は、図中で０、１、２、３のエリア番号で示されるエリアに配置される。バッファ回路４は、ＤＣＴ変換したデータを１ＶＳ分蓄える。クラス分け回路２５は、ＤＣＴ変換後のブロック毎のデータ（ＤＤ１）に、図５に示すクラス分けテーブルにおける４種類のクラス番号の１つを割り当てる。符号量推定回路２６は、ブロック毎のデータ（ＤＤ２）に割り当てられたクラス番号ＣＬＳで可変長符号化（ＶＬＣ）した場合の符号量を推定し、図６の量子化テーブルにおいて１６種類ある量子化器番号の中から所定のビット数に収まる量子化器番号を決定し、クラス番号ＣＬＳと量子化器番号ＱＮｏとを出力する。量子化回路１１は４つの量子化ステップのセットで構成され、クラス番号ＣＬＳと量子化器番号ＱＮｏをもとに量子化を行う。１ブロック内の各係数は、図４に示すように４つのエリアに分割され、エリアによって異なる量子化ステップで量子化される。クラス毎の量子化器番号とエリア番号との対応はＤＶ規格において図６のように定められている。すなわち、ＤＶ方式の符号化では、クラス番号と量子化器番号との組み合わせにより、ブロックの各エリアに適用される量子化ステップが決定されるという構成となっている。量子化回路ＶＬＣ回路１２では、量子化されたデータを可変長符号化し、圧縮符号データを出力する。
【０００４】
ＤＶ方式では、量子化回路１１における量子化の段階で符号量が所定のビット数に収まらずオーバーフローが発生した場合にはオーバーフロー分の符号化されたデータが切り捨てられるので、再生時に高域のデータが欠如することになり再生画像に歪みが生じて画像の質が低下する。図１９の従来の画像符号化装置では、クラス分け回路２５におけるクラス番号の決定が適当になされなかった場合にオーバーフローが発生して画質が劣化することがあり、近年の高画質化要求の高まりに伴ってオーバーフローの発生防止が要求されている。
【０００５】
オーバーフロー防止の要求に応えるために、例えば特許文献１には、クラス分け条件の詳細がＤＶ規格で規定されていないことを利用してクラス分け回路内に複数のクラス分けテーブルを設け、ＶＬＣ処理が終わった後にオーバーフローの発生を検出した場合に、粗い量子化ステップのクラス分けテーブルに切り替えるように動作する技術が開示されている。この技術を用いることにより、ＶＬＣ処理後に符号量のオーバーフローを検出すると、クラス分け回路にフィードバックしてより粗い精度を持つ量子化ステップの組み合わせからなるクラス分けテーブルに切り替えるので、以後は量子化回路におけるオーバーフローの発生を防止することができる。
【０００６】
また、特許技術文献２には、選択可能なＫ個の量子化器のうちＬ個の量子化器を選択し直交変換データを第一の優先度とＬ個の量子化器を用いて符号化を行い量子化器毎に符号量を算出するＬ個の符号量算出部と、第一の優先度とは異なる第二の優先度の量子化器を用いて符号量の算出を行う符号量算出部を設け、第一の優先度の量子化器と第二の優先度の量子化器について符号量の算出を行い、優先度に従って使用する量子化器を最終的に決定する技術が開示されている。例えば第一の優先度の量子化器に特定のオフセットを加えて指定される粗い量子化精度の量子化器を第二優先度の量子化器としておくことにより、第一の優先度に属するすべての量子化器でオーバーフローが発生した場合にも、第二の優先度の量子化器でオーバーフローが発生しない量子化器があればこれを選択することによりオーバーフローの発生を予防することができる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１６５２１６号公報（図１、段落００２５〜００３２）
【０００８】
【特許文献２】特開２０００−３５０２６０号公報（図１、段落００２９〜００４８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示された技術は、ＤＶ規格に準拠しているものの、ＶＬＣ処理後にオーバーフローの発生を検出してクラス分け回路にフィードバックさせるので、オーバーフロー検出からクラス分けテーブルの切り替えまでの期間に量子化回路で処理されたデータについてはオーバーフローの発生を防止できない。
【００１０】
特許文献２に開示された技術は、多数の量子化器の中で第一優先度および第二優先度に指定した量子化器のみについて符号量を推定するだけでよく、全部の量子化器についての符号量推定を必要とせずに量子化器を選択できるので、符号化装置が多数の量子化器を備えている場合にオーバーフローが発生しない量子化器を効率よく選択できるものの、ＤＶ方式のようにクラス番号と量子化器番号との組み合わせによりブロック毎に各エリアに適用される量子化ステップを決定する方式に関しては何ら言及されていない。
【００１１】
本発明の目的は、ＤＶ方式の画像符号化においてオーバーフローの発生頻度を大幅に低減することができ、符号データの切り捨てによる画質の低下を改善した画像符号化装置および符号化方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の発明の画像符号化装置は、クラス番号と量子化器番号の組み合わせによりＤＣＴ変換後の画像データの量子化ステップが決定されるＤＶ方式の画像符号化装置において、ＤＣＴ変換後の画像データのブロック毎に所定のクラス分けテーブルに従ってクラス番号を決定し決定されたクラス番号と各量子化器番号との組み合わせに対して符号化を行った場合の１ビデオセグメントの符号量を推定するとともに並行して前記決定されたクラス番号を補正したクラスアップ後のクラス番号と量子化器番号との組み合わせに対して符号化を行った場合の１ビデオセグメントの符号量を推定し、前記決定されたクラス番号での符号量推定で所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号がある場合にはこの量子化器番号と前記決定されたクラス番号を選択し、前記決定されたクラス番号での符号量推定で所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号がない場合には前記クラスアップ後のクラス番号での符号量推定で所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号と前記クラスアップ後のクラス番号とを選択し量子化ステップ情報として出力する量子化条件選定部を備えて構成される。
【００１３】
この量子化条件選定部は、ＤＣＴ変換したデータをブロック毎に所定のクラス分けテーブルに従ってクラス番号を決定するクラス分け回路と、前記決定されたクラス番号とＤＣＴ変換後のデータとを入力して符号量を推定し所定の符号量以下で最も近い符号量の量子化器番号があれば該量子化器番号と前記決定されたクラス番号を出力する符号量推定回路と、前記決定されたクラス番号を所定のクラスアップテーブルに従って補正してクラスアップ後のクラス番号を決定するクラスアップ回路と、前記クラスアップ後のクラス番号とＤＣＴ変換後のデータとを入力して符号量を推定し所定の符号量以下で最も近い符号量の量子化器番号と前記クラスアップ後のクラス番号とを出力するクラスアップ符号量推定回路と、前記符号量推定回路における符号量推定の結果で所定の符号量以下で最も近い符号量の量子化器番号がない場合にこれを検知して符号量オーバー信号を活性化する符号量オーバー判定回路と、前記符号量オーバー信号が非活性レベルの場合には前記符号量推定回路から入力する量子化器番号と前記決定されたクラス番号を選択し、前記符号量オーバー信号が活性レベルの場合にはクラスアップ符号量推定回路から入力する量子化器番号と前記クラスアップ後のクラス番号とを選択して量子化ステップ情報として出力するクラス番号／量子化器選択回路と、を用いて構成してもよい。
【００１４】
第２の発明の画像符号化装置は、クラス番号と量子化器番号の組み合わせによりＤＣＴ変換後の画像データの量子化ステップが決定されるＤＶ方式の画像符号化装置において、ＤＣＴ変換後の画像データのブロック毎に所定のクラス分けテーブルに従ってクラス番号を決定し決定されたクラス番号と各量子化器番号との組み合わせに対して符号化を行った場合の１ビデオセグメントの符号量を推定することと、前記決定されたクラス番号を補正したクラスアップ後のクラス番号と量子化器番号との組み合わせに対して符号化を行った場合の１ビデオセグメントの符号量を推定することと、規格で定められた最大のクラス番号と量子化器番号との組み合わせに対して符号化を行った場合の１ビデオセグメントの符号量を推定することとを並行して実行し、前記決定されたクラス番号での符号量推定で所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号がある場合にはこの量子化器番号と前記決定されたクラス番号を選択し、前記決定されたクラス番号での符号量推定で符号量推定で所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号がなくて前記クラスアップ後のクラス番号での符号量推定で符号量推定で所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号がある場合にはこの量子化器番号と前記クラスアップ後のクラス番号とを選択し、前記決定されたクラス番号での符号量推定および前記クラスアップ後のクラス番号での符号量推定のいずれにおいても所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号がない場合には前記最大のクラス番号での符号量推定で所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号と前記最大のクラス番号とを選択し量子化ステップ情報として出力する量子化条件選定部を備えて構成される。
【００１５】
この量子化条件選定部は、ＤＣＴ変換したデータをブロック毎に所定のクラス分けテーブルに従ってクラス番号を決定するクラス分け回路と、前記決定されたクラス番号とＤＣＴ変換後のデータとを入力して符号量を推定し所定の符号量以下で最も近い符号量の量子化器番号があれば該量子化器番号と前記決定されたクラス番号を出力する符号量推定回路と、前記決定されたクラス番号を所定のクラスアップテーブルに従って補正してクラスアップ後のクラス番号を決定するクラスアップ回路と、前記クラスアップ後のクラス番号とＤＣＴ変換後のデータとを入力して符号量を推定し所定の符号量以下で最も近い符号量の量子化器番号と前記クラスアップ後のクラス番号とを出力するクラスアップ符号量推定回路と、最大のクラス番号であるクラス番号３を固定的に出力するクラス３固定回路と、クラス番号３とＤＣＴ変換後のデータとを入力して符号量を推定し所定の符号量以下で最も近い符号量の量子化器番号とクラス番号３とを出力するクラス３符合量推定回路と、前記符号量推定回路における符号量推定の結果で所定の符号量以下で最も近い符号量の量子化器番号がない場合にこれを検知して第１の符号量オーバー信号を活性化し、前記クラスアップ符号量推定回路における符号量推定の結果で所定の符号量以下で最も近い符号量の量子化器番号がない場合にこれを検知して第２の符号量オーバー信号を活性化する符号量オーバー判定回路と、前記第１の符号量オーバー信号および前記第２の符号量オーバー信号がともに非活性レベルの場合には前記符号量推定回路から入力する量子化器番号と前記決定されたクラス番号を選択し、前記第１の符号量オーバー信号が活性レベルで前記第２の符号量オーバー信号が非活性レベルの場合には前記クラスアップ符号量推定回路から入力する量子化器番号と前記クラスアップ後のクラス番号を選択し、前記第１の符号量オーバー信号および前記第２の符号量オーバー信号がともに活性レベルの場合には前記クラス３符号量推定回路から入力する量子化器番号とクラス番号３とを選択して量子化ステップ情報として出力するクラス番号／量子化器選択回路と、を用いて構成してもよい。
【００１６】
第３の発明の符号化方法は、クラス番号と量子化器番号の組み合わせによりＤＣＴ変換後の画像データの量子化ステップが決定されるＤＶ方式の画像データ符号化方法において、ＤＣＴ変換後の画像データのブロック毎にクラス番号を決定するステップと、決定されたクラス番号と各量子化器番号との組み合わせに対して符号化を行った場合の１ビデオセグメントの符号量を推定するステップと、前記決定されたクラス番号を補正したクラスアップ後のクラス番号を決定するステップと、前記クラスアップ後のクラス番号と量子化器番号との組み合わせに対して符号化を行った場合の１ビデオセグメントの符号量を推定するステップと、前記決定されたクラス番号での符号量推定で所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号がある場合にこの量子化器番号と前記決定されたクラス番号とを量子化ステップ情報として選択するステップと、前記決定されたクラス番号での符号量推定で所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号がない場合に前記クラスアップ後のクラス番号での符号量推定で所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号と前記クラスアップ後のクラス番号とを量子化ステップ情報として選択するステップと、を備えている。
【００１７】
第４の発明の符号化方法は、クラス番号と量子化器番号の組み合わせによりＤＣＴ変換後の画像データの量子化ステップが決定されるＤＶ方式の画像データ符号化方法において、ＤＣＴ変換後の画像データのブロック毎にクラス番号を決定するステップと、決定されたクラス番号と各量子化器番号との組み合わせに対して符号化を行った場合の１ビデオセグメントの符号量を推定するステップと、前記決定されたクラス番号を補正したクラスアップ後のクラス番号を決定するステップと、前記クラスアップ後のクラス番号と量子化器番号との組み合わせに対して符号化を行った場合の１ビデオセグメントの符号量を推定するステップと、規格で定められた最大のクラス番号と量子化器番号との組み合わせに対して符号化を行った場合の１ビデオセグメントの符号量を推定するステップと、前記決定されたクラス番号での符号量推定で所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号がある場合にこの量子化器番号と前記決定されたクラス番号とを量子化ステップ情報として選択するステップと、前記決定されたクラス番号での符号量推定で符号量推定で所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号がなくて前記クラスアップ後のクラス番号での符号量推定で符号量推定で所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号がある場合にこの量子化器番号と前記クラスアップ後のクラス番号とをとを量子化ステップ情報として選択するステップと、前記決定されたクラス番号での符号量推定および前記クラスアップ後のクラス番号での符号量推定のいずれにおいても所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号がない場合には前記最大のクラス番号での符号量推定で所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化器番号と前記最大のクラス番号とを量子化ステップ情報として選択するステップと、を備えている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、クラス分けで決定したクラス番号およびこのクラス番号を用いての各量子化器番号に対する符号量推定処理と、クラス分けで決定したクラス番号をクラスアップにより補正したクラスアップ後のクラス番号およびこのクラスアップ後のクラス番号を用いての各量子化器番号に対する符号量推定処理とを並行して行うため、クラス分けで決定したクラス番号における最も粗い量子化ステップの組み合わせを用いても符号量が所定のビット数をオーバーしてしまう場合が生じても、即座にクラスアップ後のクラス番号を用いて決定した量子化器番号を選択し最適な量子化器番号として出力するので、オーバーフローの発生を未然に防止することができる。これによりオーバーフローの発生が大幅に低減でき、符号データの切り捨てによる画質の低下を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
量子化条件選定部は、ＤＣＴ済みのデータに対して、クラス分けによるクラス番号を決定し、決定したクラス番号を用いて各量子化器番号に対する符号量推定を行い、これと並行して、クラス分けで決定したクラス番号をクラスアップにより補正してクラスアップ後のクラス番号を決定し、クラスアップ後のクラス番号を用いて各量子化器番号に対する符号量推定を行う。クラス分けで決定したクラス番号では所定の符号量以下で最も近い符号量の量子化器番号がない場合には、量子化条件選定部は即座にクラスアップ後のクラス番号による符号量推定結果に切り替えて所定の符号量以下で最も近い符号量の量子化器番号を選択する。
【実施例１】
【００２０】
図１は本発明のＤＶ方式画像符号化装置に係わる１実施例のブロック図である。図１においてブロック化回路１は、図１９の従来例におけるブロック化回路１と同様に、ディジタル化された１フレームの画像データを入力してＤＣＴの基本単位であるブロック（８×８画素）に分割する。ここで、図２（ａ）または図２（ｂ）に示すように、輝度（Ｙ０〜Ｙ３）４ブロック、色差（Ｃｒ，Ｃｂ）２ブロックの計６ブロックを１つの単位としてマクロブロック（ＭＢ）を構成し、図２（ｃ）に示すように５個のＭＢを１組としてビデオセグメント（ＶＳ）を構成する。
【００２１】
シャッフリング回路２は、図１９の従来例におけるシャッフリング回路２と同様に、規定のルールに従いＭＢ単位でシャッフリングし、情報量を均一化する。
【００２２】
ＤＣＴ回路３は、図１９の従来例におけるＤＣＴ回路３と同様に、シャッフリングにより構成された各ＶＳを、８×８画素のブロック毎にＤＣＴ変換し、画素を非相関化して圧縮しやすいデータ形式に変換する。図３（ａ）はブロックにおけるＤＣＴ変換前の輝度分布の一例を示し、そのＤＣＴ変換後の輝度分布を図３（ｂ）に示す。ＤＣＴ変換後のデータは、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、１個の直流成分（ＤＣ成分）と、６３個の交流成分（ＡＣ成分）で構成される。
【００２３】
図４（ａ）、（ｂ）において、ＤＣはＤＣ成分を表し、０、１、２、３はＡＣ成分のエリアのエリア番号を表す。ＤＶ方式では、クラス番号と量子化器番号からなる量子化ステップ情報により各エリア番号に対応する量子化ステップが決定される。ＤＣＴ変換には図４（ａ）に示す静止モード（８×８ＤＣＴモード）と図４（ｂ）に示す動きモード（２×４×８ＤＣＴモード）があり、被写体が動いているときは、垂直方向の高域成分を抑えるようにしている。
【００２４】
ＤＣＴ変換したデータＤＤ１はバッファ回路４と量子化条件選定部１００とに入力される。バッファ回路４は、図１９の従来例におけるバッファ回路４と同様に、ＤＣＴ変換したデータを１ＶＳ分蓄える。
【００２５】
量子化条件選定部１００は、クラス分け回路５と、符号量推定回路６と、クラスアップ回路７と、クラスアップ符号量推定回路８と、符号量オーバー判定回路９と、クラス番号／量子化器選択回路１０とを有して構成される。
【００２６】
クラス分け回路５は、ＤＣＴ変換したデータを８×８画素のブロック毎に、図５に示すクラス分けテーブルに従って４種類のクラス番号０、１、２、３の中から１つのクラス番号を決定する。
【００２７】
符号量推定回路６は、決定されたクラス番号ＣＬＡとＤＣＴ変換後のデータＤＤ２を入力しＶＬＣ符号化した場合の符号量を推定して所定のビット数に収まる最大の量子化器番号ＱＮＡがあればこれを出力する。すなわち、符号量推定回路６は、図６に示す量子化テーブルの決定されたクラス番号における１６種類の量子化器番号の中から所定のビット数に収まる最大の量子化器番号があればその量子化器番号に決定する。
【００２８】
量子化は４つの量子化ステップのセットで構成され１ブロック内の各係数は４つのエリアに分割され、そのエリア番号によって異なる量子化ステップで量子化される。エリア番号が大きい程粗く量子化されるが、これは、ＡＣ成分の高域係数が粗く量子化されても目立たない特性を利用している。図６の量子化テーブルに示すように、クラス番号と量子化器番号との組み合わせにより各エリアに適用される量子化ステップが決まる。なお、図６の量子化テーブルにおいて、量子化ステップ番号１はＤＣＴ変換後のデータをそのまま用いることを示し、量子化ステップ番号２は２倍の粗さのステップ（１／２の量子化器）で量子化することを示し、量子化ステップ番号４は４倍の粗さのステップ（１／４の量子化器）で量子化することを示し、量子化ステップ番号８は８倍の粗さのステップ（１／８の量子化器）で量子化することを示し、量子化ステップ番号１６は１６倍の粗さのステップ（１／１６の量子化器）で量子化することを示す。図６の量子化テーブルでは量子化器番号が同じである場合に、クラス番号３の量子化ステップ番号はクラス番号２の量子化ステップ番号よりも小さくなっているが、量子化前にイニシャルシフト（１／２）されているためであり、実質上はクラス３の方の量子化ステップが粗い。なお、図６の量子化テーブルはＤＶ規格で決められているため変更出来ない。
【００２９】
クラスアップ回路７は、クラス分け回路５によって決定したもとのクラス番号を、図１３のクラスアップテーブルに示すように、１ＶＳ単位で大きい方のクラス番号に一律に＋１してクラスアップ後のクラス番号ＣＬＢとして出力する。これにより例えばもとのクラス番号が０である場合にはクラス番号１に変更され、すなわち符号量が少なくなる方に補正される。ただしもとのクラス番号が３である場合には３が最大であるのでそのままとする。
【００３０】
クラスアップ符号量推定回路８は、クラスアップ回路７で補正したクラスアップ後のクラス番号ＣＬＢで符号量を推定し、符号量が所定のビット数をオーバーしない最大の量子化器番号ＱＮＢを決定する。
【００３１】
符号量オーバー判定回路９は、クラス分け回路５で決定されたクラス番号ＣＬＡを用いて計算された符号量が、そのクラス番号において符号量が最少となる量子化器０を選んでも、所定のビット数をオーバーするか否かを判定しオーバーしたときには符号量オーバー信号ＯＶＦを活性化する。
【００３２】
クラス番号／量子化器選択回路１０は、符号量オーバー判定回路９からの符号量オーバー信号ＯＶＦが非活性レベルの場合にはクラス分け回路５と符号量推定回路６で決定したクラス番号ＣＬＡおよび量子化器番号ＱＮＡを選択して選択クラス番号ＣＬＳおよび選択量子化器番号ＱＮｏとして出力し、符号量オーバー信号ＯＶＦが活性レベルである場合には、クラスアップ回路７とクラスアップ符号量推定回路８で決定したクラス番号ＣＬＢおよび量子化器番号ＱＮＢを選択して量子化ステップ情報（選択クラス番号ＣＬＳおよび選択量子化器番号ＱＮｏ）として出力する。
【００３３】
量子化回路１１では、バッファ回路４に蓄えられていたＤＣＴ変換後のデータを、クラス番号／量子化器選択回路１０によって決定された選択クラス番号ＣＬＳと量子化器番号ＱＮｏとを用いて量子化する。
【００３４】
ＶＬＣ回路１２では、量子化回路１１で量子化されたデータを可変長符号化し、画像の圧縮符号データを出力する。
【００３５】
ここでクラスアップ前とクラスアップ後の符号量推定を高速に行うためには、符号量推定回路６における各量子化器番号に対応する符号量の計算を並列に行って高速化し、またクラスアップ符号量推定回路７における各量子化器番号に対応する符号量の計算を並列に行って高速化することが好ましい。
【００３６】
図７に各量子化器番号に対応する符号量の計算を並列に実行する符号量推定回路６の回路の一例を示す。符号量推定回路６は、ＤＣＴ変換後のブロックを入力しＤＶ規格に決められた量子化ステップの組み合わせのそれぞれに対して符号化後の符号量を算出する第１の演算部と、算出された量子化ステップの組み合わせ毎の符号量をクラス番号に基づいて量子化器番号のそれぞれに対応させて選択して符号量を積算し、それぞれの量子化器番号に対して１ビデオセグメント分の符号量を算出する第２の演算部と、１ビデオセグメント分の符号量が所定の符号量以下で最も近い符号量となる量子化番号を決定する第３の演算部とを備える。第１の演算部は、イニシャルシフト回路６１と、量子化回路６２と、量子化振り分け回路６３と、１符号量算出回路６４とを含んで構成され、第２の演算部は、１符号量振り分け回路６６と、１ＶＳ符号量算出回路６７とを含んで構成され、第３の演算部は量子化器選択回路を含んで構成されている。
【００３７】
イニシャルシフト回路６１では、ＤＣＴ変換後のデータＤＤ２を入力し、クラス番号が０、１または２の時にはそのまま出力し、クラス番号が３の時だけ２倍の粗さ（１／２）に量子化してから出力する。量子化回路６２では、ＤＣＴ変換後のデータを、１／１（入力のまま出力）および１／２、１／４、１／８、１／１６の量子化器で量子化する。量子化振り分け回路６３では、量子化テーブルを図９に示すようにエリア番号０、１、２、３に対応する量子化ステップ番号が（１，１，１，１）〜（８，８，１６，１６）の９グループに分類し、量子化データをエリア番号で選択して出力する。１符号量算出回路６４では、符号量テーブル６５を参照し、量子化ステップ番号が（１，１，１，１）〜（８，８，１６，１６）の９グループのそれぞれに対してＶＬＣ符号化した場合の符号量がどれくらいの量になるかを算出し出力する。
【００３８】
１符号量振り分け回路６６では、量子化器番号およびクラス番号の組み合わせと量子化ステップ番号のセットとの関係を示すテーブルである図１０に示すように、量子化ステップ番号が（１，１，１，１）〜（８，８，１６，１６）の９グループ毎に求めた符号量を、量子化器番号１５〜１のそれぞれに振り分けるため、クラス分け回路５で決定されたクラス番号により選択して出力する。１ＶＳ符号量算出回路６７では、１ＶＳの間符号量を加算し、クラス分け回路５で決定されたクラス番号におけるそれぞれの量子化器番号１５〜１の符号量を求める。量子化器選択回路６８では、量子化器毎に求めた１ＶＳ期間の総符号量を、ＤＶ規格に定められた所定のビット数である３０８６ビットと比較し、これをオーバーしない最大の量子化器番号を選択して出力する。
【００３９】
クラスアップ符号量推定回路８についても図７の１符号量振り分け回路６６でクラスアップ後のクラス番号により選択するように変更すればよい。この場合、クラスアップ符号量推定回路は１符号量算出回路までを図７の符号量推定回路６の第１の演算部と共用することが可能である。または、図８に示すようにクラスアップ符号量推定回路８を構成してもよく、後に詳しく説明するが、このように構成すればさらにハードウェア量を低減することができる。なお、図８には符号量オーバー判定回路９の一構成例も示す。符号量オーバー判定回路９は、それぞれのクラス番号で量子化器番号０を用いて符号化したときの符号量が３０８６ビットを超えると推定された場合に符号量オーバー信号ＯＶＦを活性化する。
【００４０】
次に、図１を参照して本実施例の動作について説明する。自然画像と文字や図形等の人工画像が混在したディジタル化した１フレームの画像が入力し、ディジタルビデオ（ＤＶ）フォーマットの符号を出力するものとする。
【００４１】
ディジタル化された１フレームの画像データは、ブロック化回路１で、ＤＣＴの基本単位である８×８画素のブロックに分割される。
【００４２】
ブロック化したディジタル画像は、シャッフリング回路２で、ＤＶ規格で決められたルールに従いＭＢ単位でシャッフリングされ、情報量が均一化される。
【００４３】
シャッフリングにより構成された各ＶＳは、ＤＣＴ回路３で、図３に示すように８×８画素のブロック毎にＤＣＴ変換され、画素が非相関化して圧縮容易なデータ形式に変換される。ＤＣＴ変換処理は、自然画等の輪郭が少しぼやけた画像の場合は情報量が少なく、文字や図形の輪郭のはっきりしている画像の場合は情報量が多くなる特性を持っている。ＤＣＴ変換されたデータは、バッファ回路４で、１ＶＳ分蓄えられる。
【００４４】
ここまでは、図１９の従来の画像処理装置の動作と同様であるが、以下に本実施例の量子化条件選定部１００の動作についてその動作フロー図である図１１を参照して説明する。
【００４５】
図１１のステップＳ１１において、ＤＣＴ変換したデータは、クラス分け回路５で８×８画素のブロック毎に、図１２のクラス分けテーブルにしたがって０、１、２、３の４種類のクラス番号のうち一つが割り当てられる。なお、図１２のクラス分けテーブルは、図５のクラス分けテーブルの具体的一例であり、クラス分けの条件は一般的には図１２に示すようにＤＣＴ変換後のＡＣ成分の絶対値で決定するが、ＤＶ規格で決められているわけではないため、自由にクラス分けの条件を決定することが可能である。ここでは図１２のクラス分けテーブルに従ってクラス分けするものとする。
【００４６】
次に、ステップＳ１２において、クラス分け回路５で決定したクラス番号ＣＬＡを使用し、符号量推定回路６により可変長符号化（ＶＬＣ）した場合の１ＶＳ分の符号量を推定し、図６の量子化テーブルに示す１６種類ある量子化器番号に対応する符号量をそれぞれ求める。
【００４７】
次にステップＳ１３において、符号量推定回路６により推定された符号量が所定の符号量（ビット数）以下で、所定の符号量に最も近い符号量の量子化器番号があるかを判断し、あればステップＳ１４に進む。
【００４８】
量子化器番号は、小さくなるにつれて符号量が減少していくが、各係数は粗く量子化されるために誤差（量子化歪み）も増大し画質劣化につながる。量子化器番号を大きくすれば画質が向上するが符号量が増大する。また、符号量の増大が著しくなり所定のビット数をオーバーした場合には、ＡＣ係数の高域が切り捨てられるので再び画質が劣化する。よって、所定のビット数をオーバーしない最大の量子化器番号を選択することにより、最適な量子化ができるわけである。なお、所定のビット数は、１ＶＳ当たり３０８６ビットとＤＶ規格で決められている。例えば図１４に示すような特性の場合、３０８６ビットをオーバーしない最大の量子化器１０を選択すれば最もよい画質が得られることになる。
【００４９】
次にステップＳ１４では、クラス番号／量子化器選択回路１０によりステップＳ１１で決定されたクラス番号ＣＬＡとステップＳ１３で決定された量子化器番号ＱＮＡとを選択して選択クラス番号ＣＬＳおよび選択量子化器番号ＱＮｏとして量子化回路１１へ出力する。
【００５０】
ステップＳ１３において、所定の符号量（ビット数）以下で所定の符号量に最も近い符号量の量子化器番号がない場合にはステップＳ１５に進み、ステップＳ１５ではオーバーフロー通知を発生する。
【００５１】
量子化条件選定部１００では、ステップＳ１１からステップＳ１２へ進むのと並行してステップＳ１６を実行する。ステップＳ１６では、クラスアップ回路７で、クラス番号を１ＶＳ単位で一律に大きい方、即ち符号量が少なくなる方に補正するクラスアップ処理を行う。ここでは図１３に示すようにクラス番号を一律に＋１するものとする。ただし、クラス番号が３の場合は、これ以上大きいクラス番号が存在しないため３のままとなる。
【００５２】
次にステップＳ１７に進み、クラスアップ符号量推定回路８で、クラスアップ回路７で補正したクラスアップ後のクラス番号ＣＬＢを使用して符号量を推定する。ステップＳ１７は、符号量推定回路６でもとのクラス番号で各量子化器番号に対応する符号量を推定するステップＳ１２と並行して実行される。
【００５３】
次にステップＳ１８において、クラスアップ符号量推定回路８により推定された符号量が所定の符号量（ビット数）以下で、所定の符号量に最も近い符号量の量子化器番号があるかを判断し、あればステップＳ１９に進む。ステップＳ１９ではステップＳ１８で決定された量子化器番号ＱＮＢを選択する。ステップＳ１８において所定の符号量に最も近い符号量の量子化器番号がない場合にはステップＳ２０に進み、量子化番号として０を選択する。
【００５４】
オーバーフローが発生していた場合に限り、ステップＳ１９またはステップＳ２０からステップＳ２１に進み、クラス番号／量子化器選択回路１０によりステップＳ１６で決定されたクラス番号ＣＬＢとステップＳ１９またはステップＳ２０で決定された量子化器番号ＱＮＢとを選択して選択クラス番号ＣＬＳおよび選択量子化器番号ＱＮｏとして量子化回路１１へ出力する。以上で、量子化条件選定部１００の動作は終了する。
【００５５】
次に、量子化回路１１で、量子化条件選定部１００内のクラス番号／量子化器選択回路１０によって決定したクラス番号ＣＬＳおよび量子化器番号ＱＮｏにより指定される量子化ステップで、バッファ回路４に蓄えているＤＣＴ変換後のデータを量子化する。量子化されたデータは、ＶＬＣ回路１２で、可変長符号化され、画像の圧縮符号データが出力される。
【００５６】
なお、符号量推定回路６では、１６種類ある量子化器を決定しているが、符号量が最低となる量子化器０の場合でも、符号量が３０８６ビットをオーバーしてしまう場合がある。このオーバーフローは、人工画像等の情報量の多いブロックが、１ＶＳ中に多く含まれた場合に発生する。このオーバーフロー判定は、符号量オーバー判定回路９で行われる。判定した結果、３０８６ビットをオーバーしていない場合は、クラス番号／量子化器選択回路１０はクラス分け回路５で決定したクラス番号ＣＬＡと符号量推定回路６で選択した量子化器番号ＱＮＡとを選択して出力し、３０８６ビットをオーバーした場合は、クラス番号／量子化器選択回路１０はクラスアップ回路７で求めたクラス番号ＣＬＢとクラスアップ符号量推定回路８で選択した量子化器番号ＱＮＢとを選択して出力する。
【００５７】
次に、図８のクラスアップ符号量推定回路８の詳細について述べる。クラスアップ符号量推定回路８では量子化器１５〜１の符号量を全て求める必要はない。なぜなら量子化器番号が大きい方は符号量推定回路６で対応できるからである。例えば１ＶＳのクラス番号が全て０から全て３にクラスアップした極端な場合を考えてみる。図９の量子化テーブルを見ると、クラス番号が０で量子化器番号０の量子化ステップ（２，４，４，８）は、クラス番号が３で量子化器番号９の量子化ステップ（１，２，２，４）［イニシャルシフトを含めると（２，４，４，８）］の特性と一致している。これは、クラスアップ符号量推定回路８にて量子化器番号９を選んだときに、符号量推定回路６では、最悪でも量子化器番号０を選ぶことができ、かつ符号量がオーバーしないことを意味する。量子化器番号９以上のときも同様である。よって、クラスアップ符号量推定回路８でクラス番号を全て３に補正する場合は、量子化器番号８〜１の符号量を求めて量子化器番号を決定すれば良く、量子化器番号１５〜９の符号量を求める必要はない。
【００５８】
次に、クラス番号を１ＶＳ単位で一律＋１に補正する場合についても考えてみる。クラス０からクラス１に補正する場合、クラス番号が０で量子化器番号０の量子化ステップ（２，４，４，８）と、クラス番号が１で量子化器番号３の量子化ステップ（２，４，４，８）の特性は一致している。クラス番号を１から２に、または２から３に補正する場合についても同様であり、クラスアップ符号量推定回路８では、量子化器番号２または量子化器番号１だけの符号量を求め、量子化器番号を決定すれば良いことになる。
【００５９】
また、クラスアップ符号量推定回路８は符号量推定回路６の回路の一部を共用することができ、処理コストを低減することができる。このことから、クラスアップ符号量推定回路８の内部構成は図８に示す構成となる。イニシャルシフト処理及び１／８、１／１６量子化処理については、イニシャルシフト回路６１と量子化回路６２の処理結果を流用できるが、新たに１／３２の量子化処理が必要となる。これは、クラス番号２からクラス番号３への補正に対応するためである。クラス分け回路５で決定したクラス番号が２の時は、イニシャルシフト回路６１では１／２せずに出力する。この時、クラスアップ回路７ではクラス番号が２から３に補正され、クラスアップ符号量推定回路８ではクラス番号３の時のイニシャルシフト処理が必要となる。
【００６０】
しかしながら符号量推定回路６のイニシャルシフト結果をそのまま流用していたのではイニシャルシフト処理が出来ない。そこで、１／３２の量子化回路８１を設け、最初のイニシャルシフトと同等の処理を行う。１／８、１／１６、１／３２の量子化結果は、（４，４，８，８）、（４，８，８，１６）、（８，８，１６，１６）、（８，１６，１６，３２）のグループに振り分ける必要がある。量子化グループ（４，４，８，８）、（４，８，８，１６）、（８，８，１６，１６）は量子化振り分け回路６２の処理結果をそのまま流用できるため、クラス２からクラス３の補正時に量子化器番号２および１を求めるための（８，１６，１６，３２）のグループが新たに必要となり、この処理のみ量子化振り分け回路８２で行う。
【００６１】
１符合算出処理も同様に（８，１６，１６，３２）だけ求めればよく、この処理を１符合量算出回路８３で行う。このときの符号量テーブルも、符号量テーブル６５を共用すればよい。求めたグループ毎の符号量は、１符合量振り分け回路８４にて図１５に示す条件で量子化器番号２および１の符号量に振り分ける。量子化器２および１に振り分けた符号量は、１ＶＳ符号量算出回路８５にて量子化器番号２または１の符号量の算出に用いられる。求めた量子化器番号２または１の符号量は、量子化器選択回路８６で３０８６ビットと比較し、これをオーバーしない最大の量子化器番号が選択され出力される。
【００６２】
これらの処理は、図１６に示すタイミングで実行され、オーバーフローが発生している期間（ＯＶＦがハイレベルの期間）ではクラスアップ後のクラス番号ＣＬＢとクラスアップ符号量推定回路ＱＮＢとが選択されることにより、符号量オーバー発生が回避される。
【００６３】
このように、本実施例では、クラス分けで決定したクラス番号およびこのクラス番号を用いての各量子化器番号に対する符号量推定処理と、クラス分けで決定したクラス番号をクラスアップにより補正したクラスアップ後のクラス番号およびこのクラスアップ後のクラス番号を用いての各量子化器番号に対する符号量推定処理とを並行して行うため、クラス分けで決定したクラス番号における最も粗い量子化ステップの組み合わせを用いても符号量が所定のビット数をオーバーしてしまう場合が生じても、即座にクラスアップ後のクラス番号を用いて決定した量子化器番号を選択し最適な量子化器番号として出力するので、オーバーフローの発生を未然に防止することができる。これにより図１９の従来例および特許文献１に開示された従来例に比較してオーバーフローの発生が大幅に低減でき、符号データの切り捨てによる画質の低下を防止することが可能となる。
【実施例２】
【００６４】
次に第２の実施例について図面を参照して説明する。図１７は本発明のＤＶ方式画像符号化装置に係わる第２の実施例のブロック図である。図１に示した第１の実施例の画像符号化装置における量子化条件選定部１００が、図１７ではクラス３固定回路１３およびクラス３符合量推定回路１４が追加され、符号量オーバー判定回路９ａに変更された量子化条件選定部１０１に置き換わっており、他の部分は第１の実施例と同じである。
【００６５】
クラス３固定回路１３では、クラス番号を３に固定し、クラス３符合量推定回路１４では、クラス番号を３にしたときの各量子化器番号に対する符号量を推定し、量子化器番号を決定する。符号量オーバー判定回路９ａは、符号量推定回路６の推定結果から符号量オーバーしない量子化器番号ありと判定した場合には第１の符号量オーバー信号ＯＶＦ１および第２の符号量オーバー信号ＯＶＦ２の両方を不活性レベルにし、符号量推定回路６の推定結果ではすべての量子化器番号が符号量オーバーしクラスアップ符号量推定回路８の推定結果では符号量オーバーしない量子化器番号ありと判定した場合には第１の符号量オーバー信号ＯＶＦ１のみを活性化し、符号量推定回路６の推定結果およびクラスアップ符号量推定回路８の推定結果のいずれによってもすべての量子化器番号が符号量オーバーすると判定した場合には第１の符号量オーバー信号ＯＶＦ１および第２の符号量オーバー信号ＯＶＦ２の両方を活性化する。
【００６６】
変換後のデータ量が極端に大きい場合、クラスアップ回路７でクラス番号を補正し、符号量推定回路８で符号量を推定したとしても、符号量推定結果が所定の符号量をオーバーする場合がありうる。本実施例の量子化条件選定部１０１では、クラス分け回路７で決定したクラス番号を用いての各量子化器番号に対する符号量推定と、クラス分け回路７で決定したクラス番号をクラスアップしたクラスアップ後のクラス番号を用いての各量子化器番号に対する符号量推定と、クラス番号３を用いての各量子化器番号に対する符号量推定とを並列に行う。クラス番号／量子化器選択回路１０は、ＯＶＦ１，ＯＶＦ２の両方とも不活性レベルのときには符号量推定回路６からのクラス番号ＣＬＡおよび量子化器番号ＱＮＡを選択クラス番号ＣＬＳおよび選択量子化器番号ＱＮｏとして出力し、ＯＶＦ１のみが活性レベルのときにはクラスアップ符号量推定回路８からのクラス番号ＣＬＢおよび量子化器番号ＱＮＢを選択クラス番号ＣＬＳおよび選択量子化器番号ＱＮｏとして出力し、ＯＶＦ１，ＯＶＦ２の両方とも活性レベルのときにはクラス３符号量推定回路１４からのクラス番号ＣＬ３（すなわち３）および量子化器番号ＱＮ３を量子化ステップ情報（選択クラス番号ＣＬＳおよび選択量子化器番号ＱＮｏ）として出力する。
【００６７】
図１８は、第２の実施例における量子化条件選定部１０１の動作フロー図である。ステップＳ１１からステップＳ１７までは第１の実施例の動作フロー図である図１１において説明済みなので省略する。ステップＳ１８において所定の符号量（ビット数）以下で所定の符号量に最も近い量子化器番号が決定し、かつステップＳ１５でオーバーフロー通知（第１の符号量オーバー信号ＯＶＦ１ｇが活性レベル）があるときには、ステップＳ３１に進み、クラス番号／量子化器選択回路１０はクラスアップ後のクラス番号とステップＳ１８で決定された量子化器番号とを選択して出力する。
【００６８】
ステップＳ１８において所定の符号量以下で所定の符号量に最も近い量子化器番号がなかった場合にはステップＳ３２に進みオーバーフロー通知（第２の符号量オーバー信号ＯＶＦ２の活性化）がなされる。
【００６９】
一方、ステップＳ１２およびステップＳ１７と並行して実行されるステップＳ３３において、クラス番号３の各量子化器番号について１ＶＳ分の符号量算出が実行される。これは、クラス３符号量推定回路１４において行われる。
【００７０】
次に、ステップＳ３４で、所定の符号量以下で所定の符号量に最も近い符号量の量子化器番号を決定する。符号量の推定結果のすべてが所定の符号量を超える場合には最も粗い量子化器番号を示す０にする。
【００７１】
ステップＳ１５でオーバーフロー通知（第１の符号量オーバー信号ＯＶＦ１の活性化）がなされ、かつステップＳ３２でオーバーフロー通知（第２の符号量オーバー信号ＯＶＦ２の活性化）がなされている場合にはステップＳ３４からステップＳ３５に進み、クラス番号／量子化器選択回路１０はクラス番号３とステップＳ３４で決定された量子化器番号とを選択して出力する。
【００７２】
このように第２の実施例では、もとのクラス番号を用いての各量子化器番号に対する符号量推定と、クラスアップ後のクラス番号を用いての各量子化器番号に対する符号量推定と、クラス番号３を用いての各量子化器番号に対する符号量推定とを並列に行い、それぞれの符号量推定でのオーバーフロー発生具合により最適なクラス番号および量子化器番号を選択できるので、変換後のデータ量が非常に大きくクラスアップ後のクラス番号を用いても所定の符号量をオーバーするような極端な場合においてもオーバーフロー発生による画像の劣化を効率的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明のＤＶ方式画像符号化装置に係わる第１の実施例のブロック図である。
【図２】ブロック、マクロブロック、ビデオセグメントの関係を示す図である。
【図３】（ａ）はブロックにおけるＤＣＴ変換前の輝度分布の一例を示す図であり、（ｂ）はそのＤＣＴ変換後の輝度分布を示す図である。
【図４】ＤＣＴ変換後のデータのＤＣ成分およびＡＣ成分が配置されるエリアを示す図である。
【図５】クラス分けテーブルの一例である。
【図６】ＤＶ規格の量子化テーブルである。
【図７】符号量推定回路の回路図である。
【図８】クラスアップ符号量推定回路および符号量オーバー判定回路の回路図である。
【図９】量子化テーブルである。
【図１０】量子化器番号およびクラス番号の組み合わせと量子化ステップ番号のセットとの関係を示すテーブルである。
【図１１】第１の実施例における量子化条件選定部の動作フロー図である。
【図１２】クラス分けテーブルの一例である。
【図１３】クラスアップテーブルである。
【図１４】符号量と最適な量子化器番号との関係を説明する図である。
【図１５】量子化器番号およびクラスアップ後のクラス番号の組み合わせと量子化ステップ番号のセットとの関係を示すテーブルである。
【図１６】第１の実施例の画像符号化装置の動作タイミング図である。
【図１７】本発明のＤＶ方式画像符号化装置に係わる第２の実施例のブロック図である。
【図１８】第２の実施例における量子化条件選定部の動作フロー図である。
【図１９】従来のＤＶ方式画像符号化装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００７４】
１    ブロック化回路
２    シャッフリング回路
３    ＤＣＴ回路
４    バッファ回路
５    クラス分け回路
６    符号量推定回路
７    クラスアップ回路
８    クラスアップ符号量推定回路
９、９ａ    符号量オーバー判定回路
１０    クラス番号／量子化器選択回路
１１    量子化回路
１２    ＶＬＣ回路
１３    クラス３固定回路
１４    クラス３符号量推定回路
【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】
2005057498.tif 000017
【図１６】
2005057498.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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