(57)【要約】【課題】  圧縮効率を低下させることなく回路規模を小さくすること、及び柔軟にＡＣ成分の予測を行うブロックを選択することができる画像符号化装置、画像符号化方法及びそのプログラムを提供する。【解決手段】  選択器１１５は、バッファ１０４から読み出された量子化係数と、量子化器１１３から出力される予測係数とバッファ１０４から読み出される量子化係数との差分値とのいずれか一方を選択信号に応じてブロック単位で選択的に出力する。ゼロ判定器１０６は、バッファ１０５から読み出した処理対象ブロックの周辺に隣接したブロックの逆量子化係数に対してゼロか否かを判定する。ゼロ判定器１０７は、バッファ１０５から読み出した処理対象ブロックの逆量子化係数に対してゼロか否かを判定する。ゼロ判定器１０６及び１０７の判定結果に基づいて、減算器１１２から選択信号が出力される。【選択図】  図１
2005176237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブロック単位に分割した画像データに直交変換を施した直交変換係数を入力とする画像符号化装置であって、
前記直交変換係数に対してブロック単位で量子化処理を行うことで量子化係数を出力する第１の量子化手段と、
前記第１の量子化手段から出力される前記量子化係数を格納する第１の記憶手段と、
前記第１の量子化手段から出力される前記量子化係数に対して逆量子化処理を行うことで逆量子化係数を出力する逆量子化手段と、
前記逆量子化手段から出力される前記逆量子化係数を格納する第２の記憶手段と、
前記第２の記憶手段からブロック単位で逆量子化係数を読み出し、再度量子化処理を行うことで予測係数を出力する第２の量子化手段と、
前記第１の量子化手段が出力する前記量子化係数または前記第１の記憶手段から読み出された前記量子化係数と、前記第２の量子化手段から出力される前記予測係数と前記第１の量子化係数との差分値とのいずれか一方を選択信号に応じてブロック単位で選択的に出力する選択手段と、
前記選択信号を出力する選択信号出力手段と
を具備し、
前記選択信号出力手段は、
前記第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの周辺に隣接したブロックの逆量子化係数に対して無意係数か否かを判定する第１の係数判定手段と、
前記第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの逆量子化係数に対して無意係数か否かを判定する第２の係数判定手段と、
前記第１の係数判定手段及び前記第２の係数判定手段の結果に基づいて、無意係数の数が減少するか否かを判断し、その判断に応じて前記選択信号を出力する選択信号出力手段と
から構成されることを特徴とする画像符号化装置。
【請求項２】
ブロック単位に分割した画像データに直交変換を施した直交変換係数を入力とする画像符号化装置であって、
前記直交変換係数に対してブロック単位で量子化処理を行うことで量子化係数を出力する第１の量子化手段と、
前記第１の量子化手段から出力される前記量子化係数を格納する第１の記憶手段と、
前記第１の量子化手段から出力される前記量子化係数に対して逆量子化処理を行うことで逆量子化係数を出力する逆量子化手段と、
前記逆量子化手段から出力される前記逆量子化係数を格納する第２の記憶手段と、
前記第２の記憶手段からブロック単位で逆量子化係数を読み出し、再度量子化処理を行うことで予測係数を出力する第２の量子化手段と、
前記第１の量子化手段が出力する前記量子化係数または前記第１の記憶手段から読み出された前記量子化係数と、前記第２の量子化手段から出力される前記予測係数と前記第１の量子化係数との差分値とのいずれか一方を選択信号に応じてブロック単位で選択的に出力する選択手段と、
前記選択信号を出力する選択信号出力手段と
を具備し、
前記選択信号出力手段は、
前記第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの逆量子化係数と、前記第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの周辺に隣接したブロックの逆量子化係数との符号が一致するか否かを判定する符号判定手段と、
前記符号判定手段の結果に応じて前記選択信号を出力する選択信号出力手段と
から構成されることを特徴とする画像符号化装置。
【請求項３】
ブロック単位に分割した画像データに直交変換を施した直交変換係数を入力とする画像符号化装置であって、
前記直交変換係数に対してブロック単位で量子化処理を行うことで量子化係数を出力する第１の量子化手段と、
前記第１の量子化手段から出力される前記量子化係数を格納する第１の記憶手段と、
前記第１の量子化手段から出力される前記量子化係数に対して逆量子化処理を行うことで逆量子化係数を出力する逆量子化手段と、
前記逆量子化手段から出力される前記逆量子化係数を格納する第２の記憶手段と、
前記第２の記憶手段からブロック単位で逆量子化係数を読み出し、再度量子化処理を行うことで予測係数を出力する第２の量子化手段と、
前記第１の量子化手段が出力する前記量子化係数または前記第１の記憶手段から読み出された前記量子化係数と、前記第２の量子化手段から出力される前記予測係数と前記第１の量子化係数との差分値とのいずれか一方を選択信号に応じてブロック単位で選択的に出力する選択手段と、
前記選択信号を出力する選択信号出力手段と
を具備し、
前記選択信号出力手段は、
前記第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの周辺に隣接したブロックの逆量子化係数に対して無意係数か否かを判定する第１の係数判定手段と、
前記第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの逆量子化係数に対して無意係数か否かを判定する第２の係数判定手段と、
前記第１の係数判定手段及び前記第２の係数判定手段の結果に基づいて、無意係数の数が減少するか否かを判定する第３の係数判定手段と、
前記第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの逆量子化係数と、前記第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの周辺に隣接したブロックの逆量子化係数との符号が一致するか否かを判定する符号判定手段と、
前記第３の係数判断手段及び前記符号判定手段の結果に応じて前記選択信号を出力する選択信号出力手段と
から構成されることを特徴とする画像符号化装置。
【請求項４】
前記第１の量子化手段はブロック単位で量子化処理を行い、前記第２の量子化手段は、前記第２の記憶手段からブロック単位で読み出して再度量子化を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像符号化装置。
【請求項５】
前記第１の量子化手段及び第２の量子化手段の量子化処理を時分割で同一の量子化手段にて行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像符号化装置。
【請求項６】
前記選択手段は、前記第１の記憶手段から読み出された前記量子化係数と無意係数の差分値を出力するか、前記第２の量子化手段から出力される前記予測係数と前記第１の量子化係数との差分値を出力するかのいずれか一方を選択信号に応じてブロック単位で選択的に出力する構成であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像符号化装置。
【請求項７】
前記選択手段は、前記第１の記憶手段から読み出された前記量子化係数と第２の量子化手段が出力する無意係数を量子化した係数との差分値を出力するか、前記第２の量子化手段から出力される前記予測係数と前記第１の量子化係数との差分値を出力するかのいずれか一方を選択信号に応じてブロック単位で選択的に出力する構成であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像符号化装置。
【請求項８】
前記選択信号出力手段が前記ブロック別に出力する前記選択信号を用いて、前記第２の記憶手段に記憶された処理対象ブロックの周辺に隣接した複数ブロックの逆量子化係数から、予測すべきブロックの逆量子化係数を選択して第２の量子化手段へ入力するブロック選択手段を更に具備することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像符号化装置。
【請求項９】
ブロック単位に分割した画像データに直交変換を施した直交変換係数を入力とする画像符号化装置を用いた画像符号化方法であって、
前記直交変換係数に対してブロック単位で量子化処理を行うことで量子化係数を出力する第１の量子化ステップと、
前記第１の量子化ステップで出力される前記量子化係数に対して逆量子化処理を行うことで逆量子化係数を出力する逆量子化ステップと、
前記逆量子化ステップで出力される前記逆量子化係数を格納する第２の記憶手段からブロック単位で逆量子化係数を読み出し、再度量子化処理を行うことで予測係数を出力する第２の量子化ステップと、
前記第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの周辺に隣接したブロックの逆量子化係数に対して無意係数か否かを判定する第１の係数判定ステップと、
前記第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの逆量子化係数に対して無意係数か否かを判定する第２の係数判定ステップと、
前記第１の係数判定ステップ及び前記第２の係数判定ステップの結果に基づいて、無意係数の数が減少するか否かを判断し、その判断に応じて選択信号を出力する選択信号出力ステップと、
前記第１の量子化ステップで出力する前記量子化係数または前記第１の量子化ステップで出力される前記量子化係数を格納する第１の記憶手段から読み出された前記量子化係数と、前記第２の量子化ステップで出力される前記予測係数と前記第１の量子化係数との差分値とのいずれか一方を前記選択信号出力ステップで出力される前記選択信号に応じてブロック単位で選択的に出力する選択ステップと
を有することを特徴とする画像符号化方法。
【請求項１０】
ブロック単位に分割した画像データに直交変換を施した直交変換係数を入力とする画像符号化装置を用いた画像符号化方法であって、
前記直交変換係数に対してブロック単位で量子化処理を行うことで量子化係数を出力する第１の量子化ステップと、
前記第１の量子化ステップで出力される前記量子化係数に対して逆量子化処理を行うことで逆量子化係数を出力する逆量子化ステップと、
前記逆量子化ステップで出力される前記逆量子化係数を格納する第２の記憶手段からブロック単位で逆量子化係数を読み出し、再度量子化処理を行うことで予測係数を出力する第２の量子化ステップと、
前記第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの逆量子化係数と、前記第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの周辺に隣接したブロックの逆量子化係数との符号が一致するか否かを判定する符号判定ステップと、
前記符号判定ステップの結果に応じて選択信号を出力する選択信号出力ステップと、
前記第１の量子化ステップで出力する前記量子化係数または前記第１の量子化ステップで出力される前記量子化係数を格納する第１の記憶手段から読み出された前記量子化係数と、前記第２の量子化ステップで出力される前記予測係数と前記第１の量子化係数との差分値とのいずれか一方を前記選択信号出力ステップで出力される前記選択信号に応じてブロック単位で選択的に出力する選択ステップと
を有することを特徴とする画像符号化方法。
【請求項１１】
ブロック単位に分割した画像データに直交変換を施した直交変換係数を入力とする画像符号化装置を用いた画像符号化方法であって、
前記直交変換係数に対してブロック単位で量子化処理を行うことで量子化係数を出力する第１の量子化ステップと、
前記第１の量子化ステップで出力される前記量子化係数に対して逆量子化処理を行うことで逆量子化係数を出力する逆量子化ステップと、
前記逆量子化ステップで出力される前記逆量子化係数を格納する第２の記憶手段からブロック単位で逆量子化係数を読み出し、再度量子化処理を行うことで予測係数を出力する第２の量子化ステップと、
前記第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの周辺に隣接したブロックの逆量子化係数に対して無意係数か否かを判定する第１の係数判定ステップと、
前記第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの逆量子化係数に対して無意係数か否かを判定する第２の係数判定ステップと、
前記第１の係数判定ステップ及び前記第２の係数判定ステップの結果に基づいて、無意係数の数が減少するか否かを判定する第３の係数判定ステップと、
前記第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの逆量子化係数と、前記第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの周辺に隣接したブロックの逆量子化係数との符号が一致するか否かを判定する符号判定ステップと、
前記第３の係数判断ステップ及び前記符号判定ステップの結果に応じて選択信号を出力する選択信号出力ステップと、
前記第１の量子化ステップで出力する前記量子化係数または前記第１の量子化ステップで出力される前記量子化係数を格納する第１の記憶手段から読み出された前記量子化係数と、前記第２の量子化ステップで出力される前記予測係数と前記第１の量子化係数との差分値とのいずれか一方を前記選択信号出力ステップで出力される前記選択信号に応じてブロック単位で選択的に出力する選択ステップと
を有することを特徴とする画像符号化方法。
【請求項１２】
請求項１０〜１１のいずれか１項に記載の画像符号化方法のステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静止画像データ又は動画像データを周波数成分に変換して量子化し可変長符号化する画像符号化装置、画像符号化方法及びそのプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタル画像の有効な利用のためには効率的に記録や伝送する必要があり、画像データの圧縮符号化は必須の技術となっている。また、画像データを圧縮する方法として、画像符号化の標準符号化方式であるＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ  ＰｈｏｔｏｇｒａＰｈｉｃ  ＥｘＰｅｒｔｓ  ＧｒｏｕＰ）やＭＰＥＧ（Ｍｏｔｉｏｎ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  ＥｘＰｅｒｔｓ  ＧｒｏｕＰ）に利用されているように、圧縮対象となる画像データについてブロック分割して、動き補償を用いた画像間予測によって差分信号を生成し、該ブロック単位に離散コサイン変換（本明細書においては、以下ＤＣＴと呼ぶ）等の直交変換を用いて直流成分（本明細書においては、以下ＤＣ成分と呼ぶ）と交流成分（本明細書においては、以下ＡＣ成分と呼ぶ）とで構成された直交変換係数に変換してエントロピー符号する方式が良く知られている。
【０００３】
上述した符号化を行う際、直交変換係数（本明細書においては、以下ＤＣＴ係数と呼ぶ）に対して符号量を減らすために量子化を行う。この際、人間の視覚特性として敏感な低周波成分については小さい量子化テーブル値を用いて量子化し、鈍感な高周波成分については大きな量子化テーブル値で量子化を行うことによって、視覚的な劣化が少なく効率的に量子化を行い、量子化されたＤＣＴ係数（本明細書においては、以下量子化係数と呼ぶ）を得る方式が良く知られている。また、出力される画像の符号量を一定の範囲に収めるために、符号量等により変化する量子化スケール値を用いて量子化テーブル値と共に量子化することが一般的に用いられている。
【０００４】
具体例としてＭＰＥＧ−４ビデオ動画像標準符号化方式においては、画面内符号化（イントラ符号化）時に、符号量を削減するためにＤＣ成分及びＡＣ成分の一部の量子化係数値を予測する処理（本明細書においては、以下それぞれＤＣ予測、ＡＣ予測と呼ぶ）が定められており、以下のように行う。
【０００５】
ＤＣ成分の予測値は、処理対象となるブロックの周辺のブロックより適応的に選択する。図７に、処理対象となるブロックＸとその周辺のブロックＡ、Ｂ、及びＣの位置関係を示す。図７において、各升目の一つ一つはブロック内におけるＤＣＴ係数を表す。また、黒で塗りつぶされた升目はＤＣ成分を表す。また、ブロックＸは処理対象となる当該ブロック、ブロックＡ、Ｂ、及びＣはそれぞれその周辺のブロックを表す。ここで、ブロックＡ、Ｂ、Ｃにおける逆量子化されたＤＣ成分をそれぞれＦA［０］、ＦB［０］、ＦC［０］で表すと、ブロックＸにおけるＤＣ成分に対する予測値ＦP［０］は、周辺のＤＣ成分と当該ブロックとのＤＣ成分の差分の絶対値を比較することにより以下のように決定される。
【０００６】
｜ＦA［０］−ＦB［０］｜＜｜ＦB［０］−ＦC［０］｜が成り立つ場合には、
ＦP（０）＝ＦC［０］  であり、
上記の不等式が成り立たない場合には、
ＦP［０］＝ＦA［０］  とする。
上記のようにして周辺のブロックから予測すべきブロックを決定し、ブロックＸにおけるＤＣ成分の予測値を決定する。決定された予測係数値ＦP［０］を用いて、ブロックＸのＤＣ成分についての予測誤差ＰＱＦX［０］は以下の式により求める。
ＰＱＦX［０］＝ＱＦX［０］−ＦP［０］／ｄｃ＿ｓｃａｌｅｒ
【０００７】
ここで、ＱＦX［０］はブロックＸの量子化されたＤＣ成分、ｄｃ＿ｓｃａｌｅｒはブロックＸの量子化値を表す。予測に用いる係数は、量子化の際に使用した量子化値を用いて逆量子化して、さらに処理対象となるブロックＸにおいて用いられる量子化値で量子化することで予測ブロックと当該ブロックの量子化値の差を補償している。
【０００８】
ＭＰＥＧ−４においてＡＣ予測は、ＤＣ予測によって決定されたブロックを予測すべきブロックとして予測を行う。量子化された直交変換係数、または当該ブロックの量子化スケール値によって逆量子化された直交変換係数の内、ＤＣ予測及びＡＣ予測の対象となる係数（ＦX［ｉ］（ｉ＝０〜１４））は予測を行うためにバッファに保存される。ブロック内の各係数の位置関係を図８に示す。
【０００９】
ＤＣ予測においてブロックＡのＤＣ成分を予測値に用いた場合は、図７のブロックＡの斜線で示した部分、すなわちブロックＡの垂直第一列のＡＣ成分（ＦA［ｉ］（ｉ＝８〜１４））を予測値として用いる。ＤＣ予測においてブロックＣのＤＣ成分を予測値に用いた場合は、図７のブロックＣの斜線で示した部分、すなわちブロックＣの水平第一行のＡＣ成分（ＦＣ［ｉ］（ｉ＝１〜７））を予測値として用いる。該予測値を用いて、ブロックＸの予測誤差は以下のように求める。まず、ＤＣ予測においてブロックＡのＤＣ成分を予測値に用いた場合のブロックＸの予測誤差ＰＱＦX［ｉ］（ｉ＝８〜１４）は、以下の式により求める。
ＰＱＦX［ｉ］＝ＱＦX［ｉ］−（ＱＦA［ｉ］×ＱＰA）／ＱＰX
ここで、ＱＦX［ｉ］（ｉ＝８〜１４）はブロックＸの垂直第一列の量子化されたＡＣ成分、ＱＦA［ｉ］（ｉ＝８〜１４）はブロックＡの垂直第一列の量子化されたＡＣ成分、ＱＰAはブロックＡの量子化の際に用いられた量子化スケール値、ＱＰXはブロックＸの量子化に用いる量子化スケール値を表す。
【００１０】
次に、ＤＣ予測においてブロックＣのＤＣ成分を予測値に用いた場合のブロックＸの予測誤差ＰＱＦX［ｉ］（ｉ＝１〜７）は、以下の式により求める。
ＰＱＦX［ｉ］＝ＱＦX［ｉ］−（ＱＦC［ｉ］×ＱＰC）／ＱＰX
ここで、ＱＦX［ｉ］（ｉ＝１〜７）はブロックＸの水平第一行の量子化されたＡＣ成分、ＱＦC［ｉ］（ｉ＝１〜７）はブロックＣの水平第一行の量子化されたＡＣ成分、ＱＰCはブロックＣの量子化の際に用いられた量子化スケール値を表す。
【００１１】
ＤＣ予測と同様に、予測値に用いる係数値は、量子化スケール値の相違を補償するために量子化の際に使用した量子化スケール値を用いて逆量子化して、さらに処理対象となるブロックＸにおいて用いられる量子化スケール値で量子化し直す。
【００１２】
ここでＡＣ成分の予測誤差が予測前のＡＣ成分より値が大きく、逆に符号量が増加してしまう場合もあるので、可変長符号化に対する出力ＰＱＦX［ｉ］はＱＦX［ｉ］かＰＱＦX［ｉ］のいずれかとなる。このどちらを選択するか、すなわち予測を行うか否かの判断について、例えば以下に示す画像予測復号化方法及び画像予測符号化装置（本明細書においては、以下従来例とする）が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この判断はマクロブロック単位で行われる。ここでは予測すべきブロックを図７におけるブロックＣに決定したものとする。
Ｓ１［ｉ］＝ａｂｓ（ＱＦX［ｉ］）          （ｉ＝１〜７）
Ｓ２［ｉ］＝ａｂｓ（ＰＱＦX［ｉ］）        （ｉ＝１〜７）
＝ａｂｓ（ＱＦX［ｉ］−（ＱＦC［ｉ］×ＱＰC）／ＱＰX）
（ｉ＝１〜７）
Ｓ＝Σ（Ｓ１［ｉ］−Ｓ２［ｉ］）            （ｉ＝１〜７）
【００１３】
ここでＳ１が予測を行わない場合の量子化係数の絶対値、Ｓ２がＡＣ予測後の量子化係数の絶対値を表している。ＳはＳ１とＳ２を比較するために差分をとったものである。このＳについて７つの係数毎の総和、及びマクロブロック分の総和を計算して結果が正になるならば予測を行うというように判断を行っている。
【００１４】
このような符号化方式を実現する装置における従来技術を、図９を用いて説明する。図９は、従来技術における画像符号化装置の例を示すブロック図である。図９に示されるように従来技術における画像符号化装置は、減算器９０１、直交変換（ＤＣＴ）器９０２、量子化器９０３、バッファ９０４、バッファ９０５、減算器９０６、絶対値化器９０７、絶対値化器９０８、減算器９０９、加算器９１０、量子化器９１１、乗算器９１２、予測誤差生成器９１３、選択器９１４、スキャン処理器９１５、エントロピー符号化器９１６、逆量子化器９１７、逆直交変換器（逆ＤＣＴ）９１８、加算器９１９、バッファ９２０、及び動き検出器及び動き補償器９２１を含む構成である。
【００１５】
図９において、画面内の情報のみで符号化を行うフレーム内符号化においては、減算器９０１では処理が実行されずにＤＣＴ９０２へ画像データが出力される。一方、時間的に異なるフレームからの予測を行うフレーム間予測符号化においては、動き検出器及び動き補償器９２１から出力される動き検出画像データを入力画像データから減算して、減算結果の画像データをＤＣＴ９０２へ出力する。
【００１６】
ＤＣＴ９０２は、ブロック分割された入力データに対し、該ブロック単位にＤＣＴ変換を施し、ＤＣＴ係数を量子化器９０３へ出力する。量子化器９０３は、ブロック内の位置に対応する量子化テーブル値と当該ブロックの量子化スケール値を用いてＤＣＴ係数を量子化し、全ての量子化係数をバッファ９０４へ記憶すると同時に、ＤＣ／ＡＣ予測の対象となる量子化係数（ＤＣ成分及び図７の斜線部分）に関してはバッファ９０５へも記憶する。バッファ９０５に記憶された当該ブロック及び予測すべきブロックの量子化係数を用いて、前記ＡＣ予測の判断を行う。
【００１７】
ここで前述したようにＡＣ予測に用いる予測すべきブロックはＤＣ予測で用いたブロックを用いると定められている。減算器９０６はバッファ９０５より読み出された当該ブロックの量子化係数及び予測すべきブロックの量子化係数を比較するために差分を計算する。絶対値化器９０７は当該ブロックの量子化係数の絶対値（予測前の係数の絶対値）を出力する。絶対値化器９０８は当該ブロックの量子化係数と予測すべきブロックの量子化係数との予測誤差を絶対値化したもの（予測後の係数の絶対値）を出力する。
【００１８】
減算器９０９は、予測前後の量子化係数の絶対値を比較するために絶対値化器９０７及び９０８の出力の差分を計算している。加算器９１０は減算器９０９の比較結果について、ブロック内の７つの係数分（ＱＦX［１］〜ＱＦX［７］）の総和、及びマクロブロック内のブロック（輝度成分、色素成分）分の総和を計算するための加算を行っている。加算器９１０の出力である総和が正であればＡＣ予測を行うと決定し、選択器９１４への選択信号として１を出力する。逆に総和が負であればＡＣ予測を行わないとして選択信号としてゼロを出力する。
【００１９】
量子化器９１１は、マクロブロック間の量子化スケール値の相違を補償するために当該ブロックの量子化スケール値と、予測すべきブロックが量子化された量子化スケール値の比を出力する。乗算器９１２は、バッファ９０５より読み出された予測すべきブロックの量子化係数と量子化器９１１の出力を乗算し、予測係数として予測誤差生成器９１３へ出力する。予測誤差生成器９１３は、乗算器９１２から出力された予測係数とバッファ９０４から読み出した当該ブロックの量子化係数を用いて当該ブロックの量子化係数の予測（差分）を行い、予測誤差を出力する。
【００２０】
選択器９１４は加算器９１０からの選択信号が１ならば予測誤差生成器９１３から出力される予測誤差を出力し、選択信号がゼロならばバッファ９０４から読み出した当該ブロックの量子化係数を出力する。スキャン処理器９１５は選択器９１４の出力に対してジグザグスキャン、垂直スキャン及び水平スキャンのいずれかのスキャン処理を行う。エントロピー符号化器９１５はスキャン処理器９１４の出力をエントロピー符号化し、符号として出力する。逆量子化器９１７、逆ＤＣＴ９１８は当該ブロックの量子化係数をローカルに復号し、動き検出器及び動き補償器９２１から出力された予測値と加算器９１９によって加算することにより、ローカルで復号された画像データを出力し、バッファ９２０に記憶する。動き検出器及び動き補償器９２１はバッファ９２０に記憶された参照画像から現在のフレームについての動きベクトルの検出、補償を行う。
【００２１】
【特許文献１】特許第３３４３５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、図９に示すような従来の構成においては、ＡＣ予測の選択において実際に差分を計算し予測後の値を計算するために、ビット幅の多い絶対値化を行う回路や加算器が多く必要となり、また当該ブロックと予測すべきブロックの量子化スケール値の比を計算するための量子化器、乗算器が必要となるので、回路規模が大きくなってしまうという問題がある。
また、ＡＣ予測の対象となるブロックはＤＣ予測に用いたブロックと同じブロックから予測すると拘束されており、ＤＣ予測で用いたブロックと違うブロックを用いて予測をした方が、より圧縮効率が向上するような場合にもそのような選択はできないという問題がある。
【００２３】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、圧縮効率を低下させることなく回路規模を小さくすること、及び柔軟にＡＣ成分の予測を行うブロックを選択することができる画像符号化装置、画像符号化方法及びそのプログラム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】
【００２４】
この発明は、上述した課題を解決すべくなされたもので、本発明による画像符号化装置においては、ブロック単位に分割した画像データに直交変換を施した直交変換係数を入力とする画像符号化装置であって、直交変換係数に対してブロック単位で量子化処理を行うことで量子化係数を出力する第１の量子化手段と、第１の量子化手段から出力される量子化係数を格納する第１の記憶手段と、第１の量子化手段から出力される量子化係数に対して逆量子化処理を行うことで逆量子化係数を出力する逆量子化手段と、逆量子化手段から出力される逆量子化係数を格納する第２の記憶手段と、第２の記憶手段からブロック単位で逆量子化係数を読み出し、再度量子化処理を行うことで予測係数を出力する第２の量子化手段と、第１の量子化手段が出力する量子化係数または第１の記憶手段から読み出された量子化係数と、第２の量子化手段から出力される予測係数と第１の量子化係数との差分値とのいずれか一方を選択信号に応じてブロック単位で選択的に出力する選択手段と、選択信号を出力する選択信号出力手段とを具備し、選択信号出力手段は、第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの周辺に隣接したブロックの逆量子化係数に対して無意係数か否かを判定する第１の係数判定手段と、第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの逆量子化係数に対して無意係数か否かを判定する第２の係数判定手段と、第１の係数判定手段及び第２の係数判定手段の結果に基づいて、無意係数の数が減少するか否かを判断し、その判断に応じて選択信号を出力する選択信号出力手段とから構成されることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明による画像符号化装置においては、ブロック単位に分割した画像データに直交変換を施した直交変換係数を入力とする画像符号化装置であって、直交変換係数に対してブロック単位で量子化処理を行うことで量子化係数を出力する第１の量子化手段と、第１の量子化手段から出力される量子化係数を格納する第１の記憶手段と、第１の量子化手段から出力される量子化係数に対して逆量子化処理を行うことで逆量子化係数を出力する逆量子化手段と、逆量子化手段から出力される逆量子化係数を格納する第２の記憶手段と、第２の記憶手段からブロック単位で逆量子化係数を読み出し、再度量子化処理を行うことで予測係数を出力する第２の量子化手段と、第１の量子化手段が出力する量子化係数または第１の記憶手段から読み出された量子化係数と、第２の量子化手段から出力される予測係数と第１の量子化係数との差分値とのいずれか一方を選択信号に応じてブロック単位で選択的に出力する選択手段と、選択信号を出力する選択信号出力手段とを具備し、選択信号出力手段は、第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの逆量子化係数と、第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの周辺に隣接したブロックの逆量子化係数との符号が一致するか否かを判定する符号判定手段と、符号判定手段の結果に応じて選択信号を出力する選択信号出力手段とから構成されることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明による画像符号化装置においては、ブロック単位に分割した画像データに直交変換を施した直交変換係数を入力とする画像符号化装置であって、直交変換係数に対してブロック単位で量子化処理を行うことで量子化係数を出力する第１の量子化手段と、第１の量子化手段から出力される量子化係数を格納する第１の記憶手段と、第１の量子化手段から出力される量子化係数に対して逆量子化処理を行うことで逆量子化係数を出力する逆量子化手段と、逆量子化手段から出力される逆量子化係数を格納する第２の記憶手段と、第２の記憶手段からブロック単位で逆量子化係数を読み出し、再度量子化処理を行うことで予測係数を出力する第２の量子化手段と、第１の量子化手段が出力する量子化係数または第１の記憶手段から読み出された量子化係数と、第２の量子化手段から出力される予測係数と第１の量子化係数との差分値とのいずれか一方を選択信号に応じてブロック単位で選択的に出力する選択手段と、選択信号を出力する選択信号出力手段とを具備し、選択信号出力手段は、第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの周辺に隣接したブロックの逆量子化係数に対して無意係数か否かを判定する第１の係数判定手段と、第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの逆量子化係数に対して無意係数か否かを判定する第２の係数判定手段と、第１の係数判定手段及び第２の係数判定手段の結果に基づいて、無意係数の数が減少するか否かを判定する第３の係数判定手段と、第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの逆量子化係数と、第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの周辺に隣接したブロックの逆量子化係数との符号が一致するか否かを判定する符号判定手段と、第３の係数判断手段及び符号判定手段の結果に応じて選択信号を出力する選択信号出力手段とから構成されることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明による画像符号化方法においては、ブロック単位に分割した画像データに直交変換を施した直交変換係数を入力とする画像符号化装置を用いた画像符号化方法であって、直交変換係数に対してブロック単位で量子化処理を行うことで量子化係数を出力する第１の量子化ステップと、第１の量子化ステップで出力される量子化係数に対して逆量子化処理を行うことで逆量子化係数を出力する逆量子化ステップと、逆量子化ステップで出力される逆量子化係数を格納する第２の記憶手段からブロック単位で逆量子化係数を読み出し、再度量子化処理を行うことで予測係数を出力する第２の量子化ステップと、第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの周辺に隣接したブロックの逆量子化係数に対して無意係数か否かを判定する第１の係数判定ステップと、第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの逆量子化係数に対して無意係数か否かを判定する第２の係数判定ステップと、第１の係数判定ステップ及び第２の係数判定ステップの結果に基づいて、無意係数の数が減少するか否かを判断し、その判断に応じて選択信号を出力する選択信号出力ステップと、第１の量子化ステップで出力する量子化係数または第１の量子化ステップで出力される量子化係数を格納する第１の記憶手段から読み出された量子化係数と、第２の量子化ステップで出力される予測係数と第１の量子化係数との差分値とのいずれか一方を選択信号出力ステップで出力される選択信号に応じてブロック単位で選択的に出力する選択ステップとを有することを特徴とする。
【００２８】
また、本発明による画像符号化方法においては、ブロック単位に分割した画像データに直交変換を施した直交変換係数を入力とする画像符号化装置を用いた画像符号化方法であって、直交変換係数に対してブロック単位で量子化処理を行うことで量子化係数を出力する第１の量子化ステップと、第１の量子化ステップで出力される量子化係数に対して逆量子化処理を行うことで逆量子化係数を出力する逆量子化ステップと、逆量子化ステップで出力される逆量子化係数を格納する第２の記憶手段からブロック単位で逆量子化係数を読み出し、再度量子化処理を行うことで予測係数を出力する第２の量子化ステップと、第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの逆量子化係数と、第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの周辺に隣接したブロックの逆量子化係数との符号が一致するか否かを判定する符号判定ステップと、符号判定ステップの結果に応じて選択信号を出力する選択信号出力ステップと、第１の量子化ステップで出力する量子化係数または第１の量子化ステップで出力される量子化係数を格納する第１の記憶手段から読み出された量子化係数と、第２の量子化ステップで出力される予測係数と第１の量子化係数との差分値とのいずれか一方を選択信号出力ステップで出力される選択信号に応じてブロック単位で選択的に出力する選択ステップとを有することを特徴とする。
【００２９】
また、本発明による画像符号化方法においては、ブロック単位に分割した画像データに直交変換を施した直交変換係数を入力とする画像符号化装置を用いた画像符号化方法であって、直交変換係数に対してブロック単位で量子化処理を行うことで量子化係数を出力する第１の量子化ステップと、第１の量子化ステップで出力される量子化係数に対して逆量子化処理を行うことで逆量子化係数を出力する逆量子化ステップと、逆量子化ステップで出力される逆量子化係数を格納する第２の記憶手段からブロック単位で逆量子化係数を読み出し、再度量子化処理を行うことで予測係数を出力する第２の量子化ステップと、第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの周辺に隣接したブロックの逆量子化係数に対して無意係数か否かを判定する第１の係数判定ステップと、第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの逆量子化係数に対して無意係数か否かを判定する第２の係数判定ステップと、第１の係数判定ステップ及び第２の係数判定ステップの結果に基づいて、無意係数の数が減少するか否かを判定する第３の係数判定ステップと、第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの逆量子化係数と、第２の記憶手段から読み出した処理対象ブロックの周辺に隣接したブロックの逆量子化係数との符号が一致するか否かを判定する符号判定ステップと、第３の係数判断ステップ及び符号判定ステップの結果に応じて選択信号を出力する選択信号出力ステップと、第１の量子化ステップで出力する量子化係数または第１の量子化ステップで出力される量子化係数を格納する第１の記憶手段から読み出された量子化係数と、第２の量子化ステップで出力される予測係数と第１の量子化係数との差分値とのいずれか一方を選択信号出力ステップで出力される選択信号に応じてブロック単位で選択的に出力する選択ステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明による画像符号化装置、画像符号化方法及びそのプログラムは、処理対象ブロックの周辺に隣接したブロックの逆量子化係数に対して無意係数（ゼロ）か否かを判定し、処理対象ブロックの逆量子化係数に対して無意係数（ゼロ）か否かを判定し、それらの結果に基づいて、無意係数（ゼロ）の数が減少するか否かの判定や、処理対象ブロックの逆量子化係数と、処理対象ブロックの周辺に隣接したブロックの逆量子化係数との符号が一致するか否かを判定に応じて、ＡＣ予測の処理を行うか否かを判断することで、圧縮効率を低下させることなく回路規模を小さくすること、及び柔軟にＡＣ成分の予測を行うブロックを選択することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態の画像符号化装置において、可変長符号化処理ブロックに対する出力ＰＱＦX［ｉ］としてＱＦX［ｉ］とＰＱＦX［ｉ］とのどちらを選択するかを制御する選択信号（ＡＣ予測判断信号）を生成する方法に特徴がある。具体的には、量子化係数がゼロとなる個数と位置を評価項目として以下のように決定を行っている。このＡＣ予測判断はマクロブロック単位で行われる。ここでは予測すべきブロックを図７におけるブロックＣに決定したものとする。
Ｓ１［ｉ］＝  ｋ  ｉｆ  Ｆ’X［ｉ］＝０  and  Ｆ’C［ｉ］≠０  （ｉ＝１〜７）
＝  ０  ｅｌｓｅ                    （ｉ＝１〜７）
Ｓ  ＝  Σ（Ｓ１［ｉ］）                      （ｉ＝１〜７）
ここでｋは定数、Ｆ’X［ｉ］は当該ブロックの逆量子化係数、Ｆ’C［ｉ］はブロックＣ（予測すべきブロック）の逆量子化係数、ｄは閾値を表している。このＳ１［ｉ］について７つの係数分、及びマクロブロック分の総和を計算して、結果が閾値ｄ（定数）以下ならばＡＣ予測を行う（選択信号オン）というように判断を行っている。
【００３２】
次に、本発明の第１の実施形態である画像符号化装置の概略構成について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態である画像符号化装置の概略構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態における画像符号化装置は、減算器１０１、直交変換（ＤＣＴ）器１０２、量子化器１０３、バッファ１０４、バッファ１０５、ゼロ判定器１０６、ゼロ判定器１０７、論理否定演算器１０９、論理積演算器１０９、選択器１１０、加算器１１１、減算器１１２、量子化器１１３、予測誤差生成器１１４、選択器１１５、スキャン処理１１６、エントロピー符号化器１１７、逆量子化器１１８、逆直交変換器（逆ＤＣＴ）１１９、加算器１２０、バッファ１２１及び動き検出及び動き補償器１２２を含む。
【００３３】
図１において減算器１０１は画面内の情報のみで符号化を行うフレーム内符号化においては減算処理が実行されずにＤＣＴ１０２へ画像データが出力される。一方、時間的に異なるフレームからの予測を行うフレーム間予測符号化においては、入力画像データから動き検出器及び動き補償器から出力される動き検出画像データを減算して、減算結果の画像データをＤＣＴ１０２へ出力する。
【００３４】
ＤＣＴ１０２は、ブロック分割された入力データに対し、該ブロック単位にＤＣＴ変換を施し、ＤＣＴ係数を量子化器１０３へ出力する。量子化器１０３は、ブロック内の位置に対応する量子化テーブル値と当該ブロックの量子化スケール値を用いてＤＣＴ係数を量子化し、全ての量子化係数をバッファ１０４へ記憶し、同時に逆量子化器１１８に出力する。逆量子化器１１８においては当該ブロックの量子化スケール値を用いて当該ブロックの量子化係数の逆量子化が行われ、逆量子化係数を逆ＤＣＴ１１９へ出力し、同時にＤＣ／ＡＣ予測の対象となる逆量子化係数（ＤＣ成分及び図７の斜線部分）をバッファ１０５に記憶する。
【００３５】
ゼロ判断器１０６、１０７は当該ブロックの逆量子化係数、および予測すべきブロックの逆量子化係数がゼロか否かの判定を行っている。論理否定演算器１０８及び論理積演算器１０９を用いることで、当該ブロックの逆量子化係数がゼロであり、かつ、予測すべきブロックの逆量子化係数がゼロでない場合のみに、選択器１１０へ選択信号として１を出力し、それ以外の場合には選択器１１０へゼロを出力する。
【００３６】
選択器１１０においては論理積演算器１０９から出力された選択信号が１の場合にはＡＣ予測出力としてｋ（定数）を出力し、それ以外の場合にはゼロを出力する。ここで逆量子化係数のブロック内の位置に応じてｋを変化させることによりゼロが減少する係数の位置に重みをつけることが可能となる。ｋの値は符号量に影響するが、最適な値はエントロピー符号化で用いるハフマンテーブル等に依存するので経験的に値を決定する。
【００３７】
加算器１１１は、ブロック内の７つの係数分、及びマクロブロック内のブロック（輝度成分、色素成分）分のＡＣ予測出力の総和を計算する。加算器１１１から出力される総和に対して減算器１１２は、閾値を減算し、結果が正であれば選択器への選択信号として１（ＡＣ予測を行う）を出力し、結果が負であるならばゼロ（ＡＣ予測を行わない）を出力する。
【００３８】
量子化器１１３は、バッファ１０５から予測すべきブロックの逆量子化係数を読み出し、当該ブロックの量子化スケール値により量子化を行い、予測係数として予測誤差生成器１１４に出力する。尚、量子化器１０３と量子化器１１３は処理を時分割することにより、回路を共有化した構成にすることが可能である。予測誤差生成器１１４は、量子化器１１３から出力された予測係数を用いて当該ブロックの量子化係数の予測（差分）を行い、予測誤差を出力する。
【００３９】
選択器１１５は、加算器１１１から出力された選択信号が１であるならば予測誤差生成器１１４から出力された予測誤差を出力し、選択信号がゼロであるならばバッファ１０４から読み出した当該ブロックの量子化係数を出力する。スキャン処理器１１６は選択器１１５の出力に対してジグザグスキャン、垂直スキャン及び水平スキャンのいずれかのスキャン処理を行う。エントロピー符号化器１１７は、スキャン処理器１１６の出力をエントロピー符号化し、符号として出力する。
【００４０】
また、逆ＤＣＴ１１９の出力は、予測誤差をローカルに復号し、動き検出及び動き補償器１２２から出力された予測値と加算器１２０によって加算することによりローカルで復号された画像データをバッファ１２１に記憶する。
【００４１】
以上に示したように、図９に示した従来の画像符号化装置に比べて、図１の画像符号化装置は、図９において回路規模の大きい乗算器９１２、絶対値化器９０７、９０８や加算器９１０を省略することができているので、回路規模を縮小することができている。また、図１の画像符号化装置は、ＡＣ予測判断に逆量子化係数を利用しているが、逆量子化の前後で係数の符号は変化せず、かつゼロか否かも変化しないので逆量子化係数を利用して行った本実施形態におけるＡＣ予測判断は、従来の量子化係数を利用して行うＡＣ予測判断と結果が等価になる。すなわち、本実施形態における画像符号化装置は、従来と比べて圧縮効率を低下させることなく回路規模を小さくすることができる。
【００４２】
［第２の実施形態］
本発明における第２の実施形態の画像符号化装置において、可変長符号化処理ブロック（図２のエントロピー符号化器２１３）に対する出力ＰＱＦX［ｉ］としてＱＦX［ｉ］とＰＱＦX［ｉ］とのどちらを選択するか制御する選択信号（ＡＣ予測判断信号）を生成する方法に特徴がある。具体的には、量子化係数の絶対値を評価項目として以下のように決定を行っている。このＡＣ予測判断はマクロブロック単位で行われる。ここでは予測すべきブロックを図７におけるブロックＣに決定したものとする。
Ｓ１［ｉ］＝１  ｉｆ  ｓｉｇｎ（Ｆ’X［ｉ］）＝ｓｉｇｎ（Ｆ’C［ｉ］）
（ｉ＝１〜７）
＝−１  ｉｆ  ｓｉｇｎ（Ｆ’X［ｉ］）≠ｓｉｇｎ（Ｆ’C［ｉ］）
（ｉ＝１〜７）
Ｓ  ＝  Σ（Ｓ１［ｉ］）                                  （ｉ＝１〜７）
ここでｓｉｇｎ（Ｆ’X［ｉ］）は、当該ブロックの逆量子化係数Ｆ’X［ｉ］の符号、ｓｉｇｎ（Ｆ’C［ｉ］）は予測すべきブロックの逆量子化係数Ｆ’C［ｉ］の符号を表している。このＳについて７つの係数毎の総和、及びマクロブロック分の総和を計算して結果が正になるならば予測を行うというように判断を行っている。
【００４３】
次に、本発明の第２の実施形態である画像符号化装置の概略構成について説明する。図２は、本発明の第２の実施形態である画像符号化装置の概略構成を示す図である。図２に示すように本実施形態における画像符号化装置は、減算器２０１、直交変換（ＤＣＴ）器２０２、量子化器２０３、バッファ２０４、バッファ２０５、符号一致判定器２０６、選択器２０７、加算器２０８、量子化器２０９、予測誤差生成器２１０、選択器２１１、スキャン処理２１２、エントロピー符号化器２１３、逆量子化器２１４、逆直交変換器（逆ＤＣＴ）２１５、加算器２１６、バッファ２１７、及び動き検出及び動き補償器２１８を含む。
【００４４】
図２において符号一致判定器２０６、選択器２０７以外のブロックは、図１に示した第１の実施形態と同様のブロックであり、説明を省略する。符号一致判定器２０６は、バッファ２０５から読み出された当該ブロックの逆量子化係数と予測すべきブロックの逆量子化係数の符号が一致しているか否かの判定を行う。すなわち、符号一致判定器２０６は、予測を行った場合に量子化係数の絶対値が増加するか否かの判定を行う。ここで、符号が一致する（量子化係数の絶対値が減少する）と判定した場合には、符号一致判定器２０６は、選択器２０７への出力信号として１を出力する。また、一致していない（量子化係数の絶対値が増加する）と判定した場合には、符号一致判定器２０６は、選択器２０７へゼロを出力する。
【００４５】
選択器２０７は、符号一致判定器２０６から出力された選択信号が１の場合には当該係数のＡＣ予測出力として１を出力し、ゼロの場合には−１を出力する。加算器２０８においてブロック内の７つの係数分、及びマクロブロック内のブロック（輝度成分、色素成分）分の総和を計算し、結果が正であれば選択器２１１への選択信号として１（ＡＣ予測を行う）を出力し、結果が負であるならば選択器２１１への選択信号としてゼロ（ＡＣ予測を行わない）を出力する。
【００４６】
以上に示したように、図２に示す本実施形態の画像符号化装置は、図９に示す従来の画像符号化装置と比べて、図９において回路規模の大きい乗算器９１２、絶対値化器９０７、９０８及び加算器９１０を省略することができているので、回路規模を縮小することができる。また、図２の画像符号化装置は、ＡＣ予測判断に逆量子化係数を利用しているが、逆量子化の前後で係数の符号は変化せず、かつゼロか否かも変化しないので逆量子化係数を利用して行った本実施形態におけるＡＣ予測判断は、従来の量子化係数を利用して行うＡＣ予測判断と結果が等価になる。すなわち、本実施形態における画像符号化装置は、従来と比べて圧縮効率を低下させることなく回路規模を小さくすることができる。
【００４７】
［第３、第４、第５の実施形態に共通の構成］
本発明における第３、第４、第５の実施形態の画像符号化装置において、可変長符号化処理ブロックに対する出力ＰＱＦX［ｉ］としてＱＦX［ｉ］とＰＱＦX［ｉ］とのどちらを選択するか制御する選択信号（ＡＣ予測判断信号）を生成する方法に特徴がある。具体的には、以下に示す式に応じたＡＣ予測判断を行っている。このＡＣ予測判断はマクロブロック単位で行われる。ここでは予測すべきブロックを図７におけるブロックＣに決定したものとする。
Ｓ１［ｉ］＝  ｋ  ｉｆ  Ｆ’X［ｉ］＝０  and  Ｆ’C［ｉ］≠０  （ｉ＝１〜７）
＝  ０  ｅｌｓｅ                    （ｉ＝１〜７）
Ｓ２［ｉ］＝１  ｉｆ  ｓｉｇｎ（Ｆ’X［ｉ］）＝ｓｉｇｎ（Ｆ’C［ｉ］）
（ｉ＝１〜７）
＝−１  ｉｆ  ｓｉｇｎ（Ｆ’X［ｉ］）≠ｓｉｇｎ（Ｆ’C［ｉ］）
（ｉ＝１〜７）
Ｓ  ＝  Σ（Ｓ２［ｉ］−Ｓ１［ｉ］）                      （ｉ＝１〜７）
【００４８】
上記式においてｋは定数を示し、Ｆ’X［ｉ］、Ｆ’C［ｉ］はそれぞれ当該ブロックの逆量子化係数、予測すべきブロックの逆量子化係数を示し、ｓｉｇｎ（Ｆ’X［ｉ］）、ｓｉｇｎ（Ｆ’C［ｉ］）はそれぞれＦ’X［ｉ］、Ｆ’C［ｉ］の符号を示している。Ｓ１［ｉ］がゼロの減少の判定結果を示しており、Ｓ２［ｉ］が絶対値の増減の判定結果を示している。ＳはＳ１とＳ２を比較するために差分をとったものである。このＳについて７つの係数分の総和、及びマクロブロック内のブロック（輝度成分、色素成分）分の総和を計算して結果が正になるならばＡＣ予測を行うと判断する。
【００４９】
本発明の第３、第４、第５の実施形態に共通の上述した式を実現するＡＣ予測判断器について説明する。図３は、本発明の第３、第４、第５の実施形態に共通のＡＣ予測判断器の概略構成を示すブロック図である。図３に示されるようにＡＣ予測判断器は、ゼロ判定器３０１、ゼロ判定器３０２、論理否定演算器３０３、論理積演算器３０４、選択器３０５、符号一致判定器３０６、選択器３０７、比較手段３０８、加算器３０９を含む構成である。
【００５０】
第一のゼロ判定器３０１は、当該ブロックの逆量子化係数がゼロであるか否かを判定する。第二のゼロ判定器３０２は、予測すべきブロックの逆量子化係数がゼロであるか否かを判定する。ここで、当該ブロックの逆量子化係数がゼロであり、予測すべきブロックの逆量子化係数がゼロでない場合にはＡＣ予測を行う、すなわち差分を取ることによりゼロの数が減少することとなる。具体的には、論理演算器３０３、３０４を用いることで第一のゼロ判定器３０１の出力がゼロ（量子化係数がゼロ）であり、かつ第二のゼロ判定器３０２の出力が１（量子化係数がゼロでない）である場合に論理演算器３０４が出力する選択信号が１となる。その他の場合においては、選択信号はゼロとなる。また、選択器３０５はこの選択信号が１ならばｋ（定数）を出力し、選択信号がゼロならばゼロを出力する。
【００５１】
ここで逆量子化係数のブロック内の位置に応じてｋを変化させることによりゼロが減少する係数の位置に重みをつけることが可能となる。ｋの値は符号量に影響するが、最適な値はエントロピー符号化で用いるハフマンテーブル等に依存するので経験的に値を決定する。
【００５２】
符号一致判定器３０６は、当該ブロックの逆量子化係数と予測すべきブロックの逆量子化係数の符号が一致しているかどうかを判定する。符号が一致している場合にはＡＣ予測により量子化係数の絶対値が減少するので、選択器３０７への選択信号として１を出力する。符号が一致していない場合にはＡＣ予測により量子化係数の絶対値は増加するので、選択器３０７への選択信号としてゼロを出力する。
【００５３】
選択器３０７は、符号一致判定器３０６から出力された選択信号が１ならば１を出力し、選択信号がゼロならば−１を出力する。比較手段３０８は選択器３０５と選択器３０７との差分を計算する。比較手段３０８の出力について加算器３０９で７つの係数分、及びマクロブロック内のブロック（輝度成分、色素成分）分の総和を計算して、結果が正になるならばＡＣ予測を行うとして選択信号として１を出力する。総和演算の結果が負ならばＡＣ予測を行わないとして選択信号としてゼロを出力する。
【００５４】
図３のＡＣ予測判断器は、ＡＣ予測判断に逆量子化係数を利用しているが、逆量子化の前後で係数の符号は変化せず、かつゼロか否かも変化しないので逆量子化係数を利用して行う第３、第４、第５の実施形態に共通のＡＣ予測判断器によるＡＣ予測判断は、従来の量子化係数を利用して行うＡＣ予測判断と結果が等価になる。
【００５５】
以上に示したように、図３のＡＣ予測判断器においては、量子化係数の絶対値、量子化係数がゼロとなる係数の数、及び量子化係数がゼロの係数のブロック内における位置を、逆量子化係数を基に求めて、圧縮効率向上のための評価項目とする。すなわち、その後の処理として、スキャン処理及びランレングス符号化を実行するにあたり、量子化係数がゼロとなる係数が多くなればなるほど、また連続すればするほど符号量が減少するので、量子化係数におけるゼロが増加するよう評価項目に応じてＡＣ予測判断を行う。また、その後の処理として、エントロピー符号化を行う場合には、量子化係数の絶対値が大きくなるに従い、符号長が長くなり、符号量が増加するので、量子化係数の絶対値が小さくなるよう評価項目に応じてＡＣ予測判断を行う。
【００５６】
量子化係数のゼロの個数と位置を評価項目とする処理について更に説明する。量子化係数がゼロとなる係数の数がＡＣ予測により減少するか否かを判定するために、当該ブロックの量子化係数がゼロであるか否か、及び予測すべきブロックの量子化係数がゼロであるか否かの判定を行う。当該ブロックの量子化係数がゼロ（無意係数）であり、予測すべきブロックの係数がゼロでない（有意係数）場合には予測、すなわち差分を取ることによりゼロの数が減少することとなる（予測前の係数がゼロであったのに対し、予測後はゼロで無くなる）。ここでゼロが減少した係数の位置に重みを付けることにより、判断結果にゼロの係数の位置を反映させることが可能となる。
【００５７】
また、量子化係数の絶対値を評価項目とする処理について更に説明する。ＡＣ予測の判断に絶対値の評価を反映させるために、予測により量子化係数の絶対値が増加するか否かを判定する。ここでは当該ブロックの量子化係数と予測すべきブロックの量子化係数の符号を比較し、符号が一致していれば予測により係数の絶対値が減少すると判断する。図３に示したＡＣ予測判断器は、以上に示した２つの評価項目の両方についての結果を用いてＡＣ予測を行うか否かの判断を行う。
【００５８】
［第３の実施形態］
次に、図３のＡＣ予測判断器を用いた本発明の第３の実施形態について説明する。
図４は、本発明における第３の実施形態における画像符号化装置の概略構成を示すブロック図である。図４に示されるように本実施形態における画像符号化装置は、減算器４０１、直交変換（ＤＣＴ）器４０２、量子化器４０３、バッファ４０４、バッファ４０５、ＡＣ予測判断器４０６、量子化器４０７、選択器４０８、減算器４０９、スキャン処理４１０、エントロピー符号化器４１１、逆量子化器４１２、逆直交変換器（逆ＤＣＴ）４１３、加算器４１４、バッファ４１５及び、動き検出及び動き補償器４１６を含む構成である。
【００５９】
尚、図４のＡＣ予測判断器４０６は、図３に示したＡＣ予測判断器と同様の構成である。また、図４に示す本実施形態における画像符号化装置において、ＡＣ予測判断器４０６、選択器４０８及び、減算器４０９の構成以外の構成は、図１に示した第１の実施形態における画像符号化装置の構成と同様であるので説明を省略する。
【００６０】
ＡＣ予測判断器４０６は、バッファ４０５から当該ブロックの逆量子化係数と予測すべきブロックの逆量子化係数を読み出し、選択器４０８に選択信号を出力する。量子化器４０７は、バッファ４０５から予測すべきブロックの逆量子化係数を読み出して再度量子化を行い、結果を予測係数として選択器４０８へ出力する。尚、量子化器４０７はＤＣＴ係数を量子化する量子化器４０３と処理を時分割することにより回路を共有化することが可能である。
【００６１】
選択器４０８はＡＣ予測判断器４０６から出力された選択信号が１ならばＡＣ予測を行うとして量子化器４０７から出力された予測誤差を出力し、選択信号がゼロならばＡＣ予測を行わないとしてゼロを出力する。減算器４０９はバッファ４０４から読み出した量子化係数と選択器４０８の出力との差分を計算し、スキャン処理器４１０へ出力する。その他のブロックについては第一の実施形態と同じ動作を行うので、説明を省略する。
【００６２】
以上に示すように、図４に示す本実施形態の画像符号化装置は、図９に示す従来の画像符号化装置と比べて、図９において回路規模の大きい乗算器９１２、絶対値化器９０７、９０８及び加算器９１０を省略することができているので、回路規模を縮小することができる。また、図４の画像符号化装置は、ＡＣ予測判断に逆量子化係数を利用しているが、逆量子化の前後で係数の符号は変化せず、かつゼロか否かも変化しないので逆量子化係数を利用して行った本実施形態におけるＡＣ予測判断は、従来の量子化係数を利用して行うＡＣ予測判断と結果が等価になる。すなわち、本実施形態における画像符号化装置は、従来と比べて圧縮効率を低下させることなく回路規模を小さくすることができる。
【００６３】
［第４の実施形態］
次に、図３のＡＣ予測判断器を用いた本発明の第４の実施形態について説明する。
図５は、本発明における第４の実施形態における画像符号化装置の概略構成を示すブロック図である。図５に示されるように本実施形態における画像符号化装置は、減算器５０１、直交変換（ＤＣＴ）器５０２、量子化器５０３、バッファ５０４、バッファ５０５、ＡＣ予測判断器５０６、選択器５０７、量子化器５０８、減算器５０９、スキャン処理５１０、エントロピー符号化器５１１、逆量子化器５１２、逆直交変換器（逆ＤＣＴ）５１３、加算器５１５、バッファ５１５及び、動き検出及び動き補償器５１６を含む構成である。
【００６４】
尚、図５のＡＣ予測判断器４０６は、図３に示したＡＣ予測判断器と同様の構成である。また、図５に示す本実施形態における画像符号化装置において、ＡＣ予測判断器５０６、選択器５０７、量子化器５０８及び、減算器５０９の構成以外の構成は、図１に示した第１の実施形態における画像符号化装置の構成と同様であるので説明を省略する。
【００６５】
ＡＣ予測判断器５０６は、バッファ５０５から当該ブロックの逆量子化係数と予測すべきブロックの逆量子化係数を読み出し、選択器５０７に選択信号を出力する。選択器５０７は、ＡＣ予測器５０６からの出力される選択信号が１ならばＡＣ予測を行うとしてバッファ５０５から読み出した予測すべきブロックの逆量子化係数を出力し、選択信号がゼロならばＡＣ予測を行わないとしてゼロを出力する。量子化器５０８は、選択器５０７からの出力を量子化し、減算器５０９に出力する。尚、量子化器５０８はＤＣＴ係数を量子化する量子化器５０３と処理を時分割することにより回路を共有化することが可能である。
【００６６】
減算器５０９は、バッファ５０４から読み出した当該ブロックの量子化係数と量子化器５０８の出力との差分を計算し、スキャン処理器５１０へ出力する。その他のブロックについては第一の実施形態と同じ動作を行うので、説明を省略する。
【００６７】
以上に示すように、図５に示す本実施形態の画像符号化装置は、図９に示す従来の画像符号化装置と比べて、図９において回路規模の大きい乗算器９１２、絶対値化器９０７、９０８及び加算器９１０を省略することができているので、回路規模を縮小することができる。また、図５の画像符号化装置は、ＡＣ予測判断に逆量子化係数を利用しているが、逆量子化の前後で係数の符号は変化せず、かつゼロか否かも変化しないので逆量子化係数を利用して行った本実施形態におけるＡＣ予測判断は、従来の量子化係数を利用して行うＡＣ予測判断と結果が等価になる。すなわち、本実施形態における画像符号化装置は、従来と比べて圧縮効率を低下させることなく回路規模を小さくすることができる。
【００６８】
［第５の実施形態］
次に、図３のＡＣ予測判断器を用いた本発明の第５の実施形態について説明する。
図６は、本発明における第５の実施形態における画像符号化装置の概略構成を示すブロック図である。図６に示されるように本実施形態における画像符号化装置は、減算器６０１、直交変換（ＤＣＴ）器６０２、量子化器６０３、バッファ６０４、バッファ６０５、ＡＣ予測判断器６０６、ＡＣ予測判断器６０７、比較器６０８、選択器６０９、量子化器６１０、減算器６１１、スキャン処理６１２、エントロピー符号化器６１３、逆量子化器６１４、逆直交変換器（逆ＤＣＴ）６１５、加算器６１６、バッファ６１７及び、動き検出及び動き補償器６１８を含む構成である。
【００６９】
尚、図６のＡＣ予測判断器４０６は、図３に示したＡＣ予測判断器と同様の構成である。また、図６に示す本実施形態における画像符号化装置において、ＡＣ予測判断器６０６、６０７、比較器６０８、選択器６０９、量子化器６１０及び、減算器６１１の構成以外の構成は、図１に示した第１の実施形態における画像符号化装置の構成と同様であるので説明を省略する。
【００７０】
ＡＣ予測判断器６０６は、バッファ６０５から図７におけるブロックＡの第一列の逆量子化係数、及び当該ブロックの第一列の逆量子化係数を読み出す。ＡＣ予測判断器６０７は、バッファ６０５から図７におけるブロックＣの第一行の逆量子化係数、及び当該ブロックの第一行の逆量子化係数を読み出す。比較器６０９は、ブロックＡについてのＡＣ予測判断器６０６の出力とブロックＣについてのＡＣ予測判断器６０７の出力とを比較し、少なくとも片方が正であれば、ＡＣ予測判断器６０６、６０７の出力が大きい方のブロックを予測すべきブロックとして選択するような選択信号を選択器６０９に出力する。具体的には、比較器６０８は、選択器６０９がバッファ６０５からブロックＡの逆量子化係数とブロックＣの逆量子化係数のどちらを読み出せばよいかを定める選択信号を出力する。これにより、出力が大きい方のブロックを予測すべきブロックとしてＡＣ予測を行う対象とすることができる。
【００７１】
また、比較器６０８における比較結果で、ＡＣ予測判断器６０６、６０７の出力が両方とも負である場合には選択器６０９がゼロを出力する（ＡＣ予測を行わない）ように選択信号を選択器６０９に出力する。選択器６０９は比較器６０８からの選択信号を用いて、バッファ６０５から読み出したブロックＡの逆量子化係数、又はブロックＣの逆量子化係数、又はゼロのいずれかを量子化器６１０に出力する。量子化器６１０は選択器からの出力を量子化し、結果を減算器６１１に出力する。その他のブロックについては第一の実施形態と同じ動作を行うので、説明を省略する。
【００７２】
以上に示すように、図６に示す本実施形態の画像符号化装置は、図９に示す従来の画像符号化装置と比べて、図９において回路規模の大きい乗算器９１２、絶対値化器９０７、９０８及び加算器９１０を省略することができているので、回路規模を縮小することができる。また、図６の画像符号化装置は、ＡＣ予測判断に逆量子化係数を利用しているが、逆量子化の前後で係数の符号は変化せず、かつゼロか否かも変化しないので逆量子化係数を利用して行った本実施形態におけるＡＣ予測判断は、従来の量子化係数を利用して行うＡＣ予測判断と結果が等価になる。すなわち、本実施形態における画像符号化装置は、従来と比べて圧縮効率を低下させることなく回路規模を小さくすることができる。また、図６に示した画像符号化装置は、比較器６０８、選択器６０９及び量子化器６１０の構成により、周辺の隣接するブロックから当該ブロックの量子化係数を予測すべきブロックを適応的に選択し、予測を行うのに最適な（最も符号量を減らすことができる）ブロックを適応的に選択することができる。
【００７３】
尚、上述した実施形態における画像符号化装置の各ブロックの処理機能を実現する為のプログラムをメモリより読み出して中央処理装置（ＣＰＵ）が実行することによりその機能を実現させてもよいし、各処理の全部または一部の機能を専用のハードウェアにより実現してもよい。
【００７４】
また、上述したメモリは、光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリや、ＣＤ−ＲＯＭ等の読み出しのみが可能な記録媒体、ＲＡＭ以外の揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせによるコンピュータ読み取り、書き込み可能な記録媒体より構成されてもよい。
【００７５】
また、上述した画像符号化装置において各種処理を行う機能を実現する為のプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各処理を行っても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【００７６】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
【００７７】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現する為のものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【００７８】
また、上記のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体等のプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１の実施形態である画像符号化装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態である画像符号化装置の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の第３、第４、第５の実施形態に共通のＡＣ予測判断器の概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明における第３の実施形態における画像符号化装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】本発明における第４の実施形態における画像符号化装置の概略構成を示すブロック図である。
【図６】本発明における第５の実施形態における画像符号化装置の概略構成を示すブロック図である。
【図７】処理対象となるブロックＸとその周辺のブロックＡ、Ｂ、及びＣの位置関係を示す図である。
【図８】ブロック内の各係数の位置関係を示す図である。
【図９】従来技術の実施形態である画像符号化装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０１、１１２、２０１、３０８、４０１、４０９、５０１、５０９、６０１、６１１、９０１、９０６、９０９    減算器
１０２、２０２、４０２、５０２、６０２、９０２    ＤＣＴ変換器
１０３、１１３、２０３、２０９、４０３、４０７、５０３、５０８、６０３、６１０、９０３、９１１    量子化器
１０４、１０５、１２１、２０４、２０５、２１７、４０４、４０５、４１５、５０４，５０５、５１５、６０４、６０５、６１７、９０４、９０５、９２０    バッファ
１０６、１０７、３０１、３０２    ゼロ判定器
１０８、３０３    論理否定演算器
１０９、３０４    論理積演算器
１１０、１１５、２０７、２１１、３０５、３０７、４０８、５０７、６０９、９１４    選択器
１１１、１２０、２０８、２１６、３０９、４１４、５１４、６１６、９１０、９１９    加算器
１１４、２１０、９１３    予測誤差生成器
１１６、２１２、４１０、５１０、６１２、９１５    スキャン処理器
１１７、２１３、４１１、５１１、６１３、９１６    エントロピー符号化器
１１８、２１４、４１２、５１２、６１４、９１７    逆量子化器
１１９、２１５、４１３、５１３、６１５、９１８    逆ＤＣＴ変換器
１２２、２１８、４１６、５１６、６１８、９２１    動き検出器及び動き補償器
３０６    符号一致判定器
６０８    比較器
９０７、９０８    絶対値化器
９１２    乗算器
【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】
2005176237.tif 000008
【図７】
2005176237.tif 000009
【図８】
2005176237.tif 000010
【図９】
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