(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍ×Ｎ個の画素よりなる（Ｍ及びＮは、正の整数）非重複ブロックに分けられた、フレームの映像信号を符号化する映像信号符号化方法であって、
前記非重複ブロックをＰ×Ｑ個のブロックに配列する（Ｐ及びＱは、正の整数）第１過程と、
一群での前記Ｐ×Ｑ個のブロックの各々を、予め決められた変換方法を用いて、Ｍ×Ｎ個の変換係数に変換することによって、前記一群において相異なる周波数成分を表す、各々がＭ×Ｎ個の変換係数からなるＰ×Ｑ組の変換係数を発生する第２過程と、
前記Ｐ×Ｑ組の変換係数を再配列して、各々が同一の周波数成分を有する、Ｐ×Ｑ個の変換係数からなるＭ×Ｎ組の再配列変換係数を発生する第３過程と、
前記Ｍ×Ｎ組の再配列変換係数を前記一群のＰ×Ｑ個のブロックに対する符号化データとして決定する第４過程と、
前記各組の再配列係数間の差値を計算して、差値の組を発生する第５過程と、
前記差値の組に基づいて、前記群での各ブロック間の相関関係の程度がハイレベルかローレベルかを判断する第６過程と、
前記相関関係の程度がローレベルである場合、前記符号化データとして前記Ｐ×Ｑ個の量子化された変換係数を選択し、前記相関関係の程度がハイレベルである場合は、前記符号化データとして前記Ｍ×Ｎ個の再配列変換係数を選択する第７過程と、
前記符号化データに基づいて、符号化済みのデータを発生する第８過程であって、前記符号化データが前記Ｐ×Ｑ個の量子化された変換係数の組であれば、前記符号化データを量子化して前記符号化済みのデータとして、前記Ｍ×Ｎ個の再配列変換係数からの前記Ｐ×Ｑ個の量子化された変換係数を発生し、前記符号化データが前記Ｍ×Ｎ個の再配列係数の組であれば、前記Ｍ×Ｎ個の量子化組のＰ×Ｑ個の再配列係数を量子化してＭ×Ｎ個の変換係数を発生し、前記Ｍ×Ｎ個の変換係数のＰ×Ｑ個の隣接した再配列係数間の差分を計算して差分パルス符号変調（ＤＰＣＭ）符号化して、前記符号化済みのデータとして設定されるべきＭ×Ｎ個のＤＰＣＭ係数を発生する前記第８過程とを含み、
前記変換係数が、ｉ番目の組の変換係数でｊ番目の周波数成分を表すＣ（ｉ，ｊ）で表現され、
ｊ番目の組に含まれた前記Ｐ×Ｑ個の再配列変換係数Ｃ（ｉ，ｊ）が、同一のインデックスｊを有し、
ｉが、１からＩ（＝Ｐ×Ｑ）までの正の整数であり、
ｊが、１からＪ（＝Ｍ×Ｎ）までの正の整数であり、
前記差値が、次式
Ｅ（ｉ，ｊ）＝｜Ｃ（ｉ，ｊ）−Ｃ（（ｉ−１），ｊ）｜、
Ｅ（ｉ，ｊ）＝｛Ｃ（ｉ，ｊ）−Ｃ（（ｉ−１），ｊ）｝２、
Ｅ（ｉ，ｊ）＝Ｗ（ｊ）・｜Ｃ（ｉ，ｊ）−Ｃ（（ｉ−１），ｊ）｜、
及び、
Ｅ（ｉ，ｊ）＝Ｗ（ｊ）・｛Ｃ（ｉ，ｊ）−Ｃ（（ｉ−１），ｊ）｝２
ここで、Ｅ（ｉ，ｊ）：ｊ番目の組の差値のうちｉ番目の差値
Ｗ（ｊ）：重みファクター
Ｃ（０，ｊ）：ゼロ
のうちの何れか１つによって定義され、
前記第６過程が、
前記ｊ番目の組に含まれた差値の和Ｓ（ｊ）を、次式
Ｓ（ｊ）＝  Σ［ｉ＝１，Ｔ］  Ｅ（ｉ，ｊ）
ここで、Σ［ｉ＝１，Ｔ］  Ｅ（ｉ，ｊ）＝
Ｅ（１，ｊ）＋  Ｅ（２，ｊ）＋…＋  Ｅ（Ｔ，ｊ）
を用いて求められる第６−１過程と、
前記相関関係の程度ＤＥＧを次式
ＤＥＧ＝（１／Ｋ）Σ［ｊ＝１，Ｋ］Ｓ（ｊ）
ここで、Ｋ：Ｊと等しいか小さい、正の整数
を用いて決算する第６−２過程と、
前記相関関係の程度ＤＥＧを予め決められた閾値ＴＨ０と比較する第６−３過程と、
前記相関関係の程度ＤＥＧが前記予め決められた閾値ＴＨ０より小さい場合、前記相関関係の程度をハイレベルとして決め、そうでなければ、ローレベルとして決める第６−４過程とを有することを特徴とする映像信号符号化方法。
【請求項２】
Ｍ×Ｎ個の画素よりなる（Ｍ及びＮは、正の整数）非重複ブロックに分けられた、フレームの映像信号を符号化する映像信号符号化方法であって、
前記非重複ブロックをＰ×Ｑ個のブロックに配列する（Ｐ及びＱは、正の整数）第１過程と、
一群での前記Ｐ×Ｑ個のブロックの各々を、予め決められた変換方法を用いて、Ｍ×Ｎ個の変換係数に変換することによって、前記一群において相異なる周波数成分を表す、各々がＭ×Ｎ個の変換係数からなるＰ×Ｑ組の変換係数を発生する第２過程と、
前記Ｐ×Ｑ組の変換係数を再配列して、各々が同一の周波数成分を有する、Ｐ×Ｑ個の変換係数からなるＭ×Ｎ組の再配列変換係数を発生する第３過程と、
前記Ｍ×Ｎ組の再配列変換係数を前記一群のＰ×Ｑ個のブロックに対する符号化データとして決定する第４過程と、
前記各組の再配列係数間の差値を計算して、差値の組を発生する第５過程と、
前記差値の組に基づいて、前記群での各ブロック間の相関関係の程度がハイレベルかローレベルかを判断する第６過程と、
前記相関関係の程度がローレベルである場合、前記符号化データとして前記Ｐ×Ｑ個の量子化された変換係数を選択し、前記相関関係の程度がハイレベルである場合は、前記符号化データとして前記Ｍ×Ｎ個の再配列変換係数を選択する第７過程と、
前記符号化データに基づいて、符号化済みのデータを発生する第８過程であって、前記符号化データが前記Ｐ×Ｑ個の量子化された変換係数の組であれば、前記符号化データを量子化して前記符号化済みのデータとして、前記Ｍ×Ｎ個の再配列変換係数からの前記Ｐ×Ｑ個の量子化された変換係数を発生し、前記符号化データが前記Ｍ×Ｎ個の再配列係数の組であれば、前記Ｍ×Ｎ個の量子化組のＰ×Ｑ個の再配列係数を量子化してＭ×Ｎ個の変換係数を発生し、前記Ｍ×Ｎ個の変換係数のＰ×Ｑ個の隣接した再配列係数間の差分を計算して差分パルス符号変調（ＤＰＣＭ）符号化して、前記符号化済みのデータとして設定されるべきＭ×Ｎ個のＤＰＣＭ係数を発生する前記第８過程とを含み、
前記変換係数が、ｉ番目の組の変換係数でｊ番目の周波数成分を表すＣ（ｉ，ｊ）で表現され、
ｊ番目の組に含まれた前記Ｐ×Ｑ個の再配列変換係数Ｃ（ｉ，ｊ）が、同一のインデックスｊを有し、
ｉが、１からＩ（＝Ｐ×Ｑ）までの正の整数であり、
ｊが、１からＪ（＝Ｍ×Ｎ）までの正の整数であり、
前記差値が、次式
Ｅ（ｉ，ｊ）＝｜Ｃ（ｉ，ｊ）−Ｃ（（ｉ−１），ｊ）｜、
Ｅ（ｉ，ｊ）＝｛Ｃ（ｉ，ｊ）−Ｃ（（ｉ−１），ｊ）｝２、
Ｅ（ｉ，ｊ）＝Ｗ（ｊ）・｜Ｃ（ｉ，ｊ）−Ｃ（（ｉ−１），ｊ）｜、
及び、
Ｅ（ｉ，ｊ）＝Ｗ（ｊ）・｛Ｃ（ｉ，ｊ）−Ｃ（（ｉ−１），ｊ）｝２
ここで、Ｅ（ｉ，ｊ）：ｊ番目の組の差値のうちｉ番目の差値
Ｗ（ｊ）：重みファクター
Ｃ（０，ｊ）：ゼロ
のうちの何れか１つによって定義され、
前記第６過程が、
前記ｊ番目組に含まれた差値の和Ｓ（ｊ）を次式
Ｓ（ｊ）＝Σ［ｉ＝１，Ｔ］Ｅ（ｉ，ｊ）
を用いて、求める第６−５過程と、
前記和Ｓ（１）からＳ（Ｋ）の各々と、予め決められた閾値ＴＨ１とを比較する（Ｋは、Ｊ（＝Ｍ×Ｎ）未満の正の整数）第６−６過程と、
前記予め決められた閾値ＴＨ１より小さい和の個数を求める第６−７過程と、
前記和の個数が予め決められた数より大きい場合、前記相関関係の程度をハイレベルとして決め、そうでなければ、ローレベルとして決める第６−８過程とを有することを特徴とする映像信号符号化方法。
【請求項３】
前記重みファクターＷ（ｊ）が、重みファクターＷ（ｊ−１）と等しいかまたは小さいことを特徴とする請求項１若しくは２のいずれかに記載の映像信号符号化方法。
【請求項４】
Ｍ×Ｎ個の画素よりなる（Ｍ及びＮは、正の整数）非重複ブロックに分けられるフレームの映像信号を符号化する映像信号符号化方法であって、
前記非重複ブロックをＰ×Ｑ個のブロックの群に配列する（Ｐ及びＱは、正の整数）第１過程と、
一群での前記Ｐ×Ｑ個のブロックの各々を、Ｍ×Ｎ個の変換係数の組に変換することによって、前記一群においてＰ×Ｑ個の変換係数を発生する第２過程であって、前記変換係数の各々は、ｉ番目の組の変換係数でｊ番目の周波数成分に対応する変換係数を表し、より大きいインデックスｊはより大きい周波数成分を表し、ｉ＝１，．．．，Ｉ（＝Ｐ×Ｑ）であり、ｊ＝１〜Ｊ（＝Ｍ×Ｎ）である、前記第２過程と、
前記各変換係数をＰ×Ｑ個の量子化された変換係数として量子化する第３過程と、
各々がＭ×Ｎ個の変換係数からなる前記Ｐ×Ｑ個の組の変換係数を再配列して、各々が同一のインデックスｊを有する変換係数からなるＭ×Ｎ個の組の再配変換列係数を発生する第４過程と、
前記再配列変換係数の組をＭ×Ｎ個の量子化された再配列変換係数として量子化する第５過程と、
前記量子化された再配列変換係数をＤＰＣＭ符号化して、Ｍ×Ｎ個のＤＰＣＭ係数を発生する第６過程と、
前記第２過程からの前記再配列変化係数の各組に対する差値を計算して、差値の組を発生する第７過程と、
前記差値の組に基づいて、前記群で各ブロック間の相関関係の程度がハイレベルかローレベルかを判断する第８過程と、
前記相関関係の程度がハイレベルであれば、前記第６過程から得られた前記ＤＰＣＭ係数の組を、ローレベルであれば、前記量子化された変換係数の組を符号化データとして選択する第９過程とを含み、
前記ＤＰＣＭ係数が、次式
Ｄ（ｉ，ｊ）＝ＱＣ（ｉ，ｊ）−ＱＣ（（ｉ−１），ｊ）
ここで、Ｄ（ｉ，ｊ）：ｊ番目の組のＤＰＣＭ係数でｉ番目のＤＰＣＭ係数
ＱＣ（ｉ，ｊ）：ｊ番目の組のｉ番目の再配列変換係数
ＱＣ（（ｉ−１），ｊ）：ｊ番目の組の（ｉ−１）番目の再配列係数
ＱＣ（０，ｊ）：ゼロ
のように定義され、
前記差値が、次式
Ｅ（ｉ，ｊ）＝｜Ｃ（ｉ，ｊ）−Ｃ（（ｉ−１），ｊ）｜、
Ｅ（ｉ，ｊ）＝｛Ｃ（ｉ，ｊ）−Ｃ（（ｉ−１），ｊ）｝２、
Ｅ（ｉ，ｊ）＝Ｗ（ｊ）・｜Ｃ（ｉ，ｊ）−Ｃ（（ｉ−１），ｊ）｜、
及び、
Ｅ（ｉ，ｊ）＝Ｗ（ｊ）・｛Ｃ（ｉ，ｊ）−Ｃ（（ｉ−１），ｊ）｝２
ここで、Ｅ（ｉ，ｊ）：ｊ番目の組の差値のｉ番目の差値
Ｗ（ｊ）：重みファクター
Ｃ（０，ｊ）：ゼロ
のうちの何れか１つによって定義され、
前記第８過程が、
前記ｊ番目の組に含まれた差値の和Ｓ（ｊ）を次式
Ｓ（ｊ）＝  Σ［ｉ＝１，Ｔ］  Ｅ（ｉ，ｊ）
を用いて求める第８−１過程と、
前記相関関係の程度ＤＥＧを次式
ＤＥＧ＝（１／Ｋ）Σ［ｊ＝１，Ｋ］Ｓ（ｊ）
ここで、Ｋ：Ｊ以下の正の整数
を用いて計算する第８−２過程と、
前記相関関係の程度を予め決められた閾値ＴＨ０と比較する第８−３過程と、
前記相関関係の程度が前記予め決められた閾値ＴＨ０より小さい場合、前記相関関係の程度をハイレベルとして決め、そうでなければ、ローレベルとして決める第８−４過程とを有することを特徴とする映像信号符号化方法。
【請求項５】
Ｍ×Ｎ個の画素よりなる（Ｍ及びＮは、正の整数）非重複ブロックに分けられるフレームの映像信号を符号化する映像信号符号化方法であって、
前記非重複ブロックをＰ×Ｑ個のブロックの群に配列する（Ｐ及びＱは、正の整数）第１過程と、
一群での前記Ｐ×Ｑ個のブロックの各々を、Ｍ×Ｎ個の変換係数の組に変換することによって、前記一群においてＰ×Ｑ個の変換係数を発生する第２過程であって、前記変換係数の各々は、ｉ番目の組の変換係数でｊ番目の周波数成分に対応する変換係数を表し、より大きいインデックスｊはより大きい周波数成分を表し、ｉ＝１，．．．，Ｉ（＝Ｐ×Ｑ）であり、ｊ＝１〜Ｊ（＝Ｍ×Ｎ）である、前記第２過程と、
前記各変換係数をＰ×Ｑ個の量子化された変換係数として量子化する第３過程と、
各々がＭ×Ｎ個の変換係数からなる前記Ｐ×Ｑ個の組の変換係数を再配列して、各々が同一のインデックスｊを有する変換係数からなるＭ×Ｎ個の組の再配変換列係数を発生する第４過程と、
前記再配列変換係数の組をＭ×Ｎ個の量子化された再配列変換係数として量子化する第５過程と、
前記量子化された再配列変換係数をＤＰＣＭ符号化して、Ｍ×Ｎ個のＤＰＣＭ係数を発生する第６過程と、
前記第２過程からの前記再配列変化係数の各組に対する差値を計算して、差値の組を発生する第７過程と、
前記差値の組に基づいて、前記群で各ブロック間の相関関係の程度がハイレベルかローレベルかを判断する第８過程と、
前記相関関係の程度がハイレベルであれば、前記第６過程から得られた前記ＤＰＣＭ係数の組を、ローレベルであれば、前記量子化された変換係数の組を符号化データとして選択する第９過程とを含み、
前記ＤＰＣＭ係数が、次式
Ｄ（ｉ，ｊ）＝ＱＣ（ｉ，ｊ）−ＱＣ（（ｉ−１），ｊ）
ここで、Ｄ（ｉ，ｊ）：ｊ番目の組のＤＰＣＭ係数でｉ番目のＤＰＣＭ係数
ＱＣ（ｉ，ｊ）：ｊ番目の組のｉ番目の再配列変換係数
ＱＣ（（ｉ−１），ｊ）：ｊ番目の組の（ｉ−１）番目の再配列係数
ＱＣ（０，ｊ）：ゼロ
のように定義され、
前記差値が、次式
Ｅ（ｉ，ｊ）＝｜Ｃ（ｉ，ｊ）−Ｃ（（ｉ−１），ｊ）｜、
Ｅ（ｉ，ｊ）＝｛Ｃ（ｉ，ｊ）−Ｃ（（ｉ−１），ｊ）｝２、
Ｅ（ｉ，ｊ）＝Ｗ（ｊ）・｜Ｃ（ｉ，ｊ）−Ｃ（（ｉ−１），ｊ）｜、
及び、
Ｅ（ｉ，ｊ）＝Ｗ（ｊ）・｛Ｃ（ｉ，ｊ）−Ｃ（（ｉ−１），ｊ）｝２
ここで、Ｅ（ｉ，ｊ）：ｊ番目の組の差値のｉ番目の差値
Ｗ（ｊ）：重みファクター
Ｃ（０，ｊ）：ゼロ
のうちの何れか１つによって定義され、
前記第８過程が、
前記ｊ番目の組に含まれた差値の和Ｓ（ｊ）を、次式
Ｓ（ｊ）＝Σ［ｉ＝１，Ｔ］Ｅ（ｉ，ｊ）
を用いて求める第８−５過程と、
前記和Ｓ（１）からＳ（Ｋ）の各々と、予め決められた閾値ＴＨ１とを比較する（Ｋは、Ｊ（＝Ｍ×Ｎ）未満の正の整数）第８−６過程と、
前記予め決められた閾値ＴＨ１より小さい和の個数を求める第８−７過程と、
前記和の個数が予め決められた数より大きい場合、前記相関関係の程度をハイレベルとして決め、そうでなければ、ローレベルとして決める第８−８過程とを有することを特徴とする映像信号符号化方法。
【請求項６】
Ｍ×Ｎ個の画素よりなる（Ｍ及びＮは、正の整数）非重複ブロックに分けられるフレームの映像信号を符号化し、量子化スケールを前記ブロックの各々に対して割り当てる量子化スケール割り当て手段を有する映像信号符号化装置であって、
同一の量子化スケールを有するＰ×Ｑ個の隣接するブロックを一群のブロックに配列する（Ｐ及びＱは、正の整数）配列手段と、
前記一群での前記Ｐ×Ｑ個のブロックの各々のＭ×Ｎ個の変換係数を変換して、前記群においてＰ×Ｑ個の変換係数Ｃ（ｉ，ｊ）を発生する変換手段であって、前記変換係数Ｃ（ｉ，ｊ）の各々はｉ番目の組の変換係数でｊ番目の周波数成分に対応する変換係数であり、より大きいインデックスｊはより大きい周波数成分を表し、ｉ＝１，．．．，Ｉ（＝Ｐ×Ｑ）であり、ｊ＝１，．．．，Ｊ（＝Ｍ×Ｎ）である、前記変換手段と、
各々がＭ×Ｎ個の変換係数からなる前記Ｐ×Ｑ個の組を再配列して、各々がＰ×Ｑ個の同一のインデックスｊを有する変換係数からなるＭ×Ｎ個の組の再配列変換係数を発生する再配列手段と、
前記再配列変換係数の各組に対する差値を計算して差値の組を発生する差値計算手段と、
前記再配列係数の組を、Ｍ×Ｎ個の量子化された再配列係数として量子化する量子化手段と、
前記量子化された再配列変換係数をＤＰＣＭ符号化して、Ｍ×Ｎ個のＤＰＣＭ係数を発生する符号化手段と、
前記差値の組に基づいて、前記群で各ブロック間の相関関係の程度がハイレベルかローレベルかを判断する判断手段と、
前記相関関係の程度がハイレベルである場合、前記Ｍ×Ｎ個のＤＰＣＭ係数を、そうでない場合は、前記Ｐ×Ｑ個の変換係数を前記ブロックの群に対する符号化データとして選択する選択手段とを含み、
前記ＤＰＣＭ係数が、次式
Ｄ（ｉ，ｊ）＝ＱＣ（ｉ，ｊ）−ＱＣ（（ｉ−１），ｊ）
ここで、Ｄ（ｉ，ｊ）：ｊ番目の組のＤＰＣＭ係数であってｉ番目のＤＰＣＭ係数
ＱＣ（ｉ，ｊ）：ｊ番目の組のｉ番目の再配列変換係数
ＱＣ（（ｉ−１），ｊ）：ｊ番目の組の（ｉ−１）番目の量子化された再配列変換係数
ＱＣ（０，ｊ）：ゼロ
のように定義され、
前記差値が、次式
Ｅ（ｉ，ｊ）＝｜Ｃ（ｉ，ｊ）−Ｃ（（ｉ−１），ｊ）｜、
Ｅ（ｉ，ｊ）＝｛Ｃ（ｉ，ｊ）−Ｃ（（ｉ−１），ｊ）｝２、
Ｅ（ｉ，ｊ）＝Ｗ（ｊ）・｜Ｃ（ｉ，ｊ）−Ｃ（（ｉ−１），ｊ）｜、
及び
Ｅ（ｉ，ｊ）＝Ｗ（ｊ）・｛Ｃ（ｉ，ｊ）−Ｃ（（ｉ−１），ｊ）｝２
ここで、Ｅ（ｉ，ｊ）：ｊ番目の組の差値でｉ番目の差値
Ｗ（ｊ）：重みファクター
Ｃ（０，ｊ）：ゼロ
のうちの何れか１つによって定義されることができ、
前記判断手段が、
ｊ番目の組に含まれた差値の和Ｓ（ｊ）を、次式
Ｓ（ｊ）＝  Σ［ｉ＝１，Ｔ］  Ｅ（ｉ，ｊ）
を用いて求める第１差値和計算手段と、
前記相関関係の程度ＤＥＧを、次式
ＤＥＧ＝（１／Ｋ）Σ［ｊ＝１，Ｋ］Ｓ（ｊ）
ここで、Ｋ：Ｊ以下の正の整数
を用いて計算する相関関係程度計算手段と、
前記相関関係の程度を予め決められた閾値ＴＨ０と比較する第１比較手段と、
前記相関関係の程度が前記予め決められた閾値ＴＨ０より小さい場合、前記相関関係の程度をハイレベルとして決め、そうでなければ、ローレベルとして決める第１判断手段とを有することを特徴とする映像信号符号化装置。
【請求項７】
Ｍ×Ｎ個の画素よりなる（Ｍ及びＮは、正の整数）非重複ブロックに分けられるフレームの映像信号を符号化し、量子化スケールを前記ブロックの各々に対して割り当てる量子化スケール割り当て手段を有する映像信号符号化装置であって、
同一の量子化スケールを有するＰ×Ｑ個の隣接するブロックを一群のブロックに配列する（Ｐ及びＱは、正の整数）配列手段と、
前記一群での前記Ｐ×Ｑ個のブロックの各々のＭ×Ｎ個の変換係数を変換して、前記群においてＰ×Ｑ個の変換係数Ｃ（ｉ，ｊ）を発生する変換手段であって、前記変換係数Ｃ（ｉ，ｊ）の各々はｉ番目の組の変換係数でｊ番目の周波数成分に対応する変換係数であり、より大きいインデックスｊはより大きい周波数成分を表し、ｉ＝１，．．．，Ｉ（＝Ｐ×Ｑ）であり、ｊ＝１，．．．，Ｊ（＝Ｍ×Ｎ）である、前記変換手段と、
各々がＭ×Ｎ個の変換係数からなる前記Ｐ×Ｑ個の組を再配列して、各々がＰ×Ｑ個の同一のインデックスｊを有する変換係数からなるＭ×Ｎ個の組の再配列変換係数を発生する再配列手段と、
前記再配列変換係数の各組に対する差値を計算して差値の組を発生する差値計算手段と、
前記再配列係数の組を、Ｍ×Ｎ個の量子化された再配列係数として量子化する量子化手段と、
前記量子化された再配列変換係数をＤＰＣＭ符号化して、Ｍ×Ｎ個のＤＰＣＭ係数を発生する符号化手段と、
前記差値の組に基づいて、前記群で各ブロック間の相関関係の程度がハイレベルかローレベルかを判断する判断手段と、
前記相関関係の程度がハイレベルである場合、前記Ｍ×Ｎ個のＤＰＣＭ係数を、そうでない場合は、前記Ｐ×Ｑ個の変換係数を前記ブロックの群に対する符号化データとして選択する選択手段とを含み、
前記ＤＰＣＭ係数が、次式
Ｄ（ｉ，ｊ）＝ＱＣ（ｉ，ｊ）−ＱＣ（（ｉ−１），ｊ）
ここで、Ｄ（ｉ，ｊ）：ｊ番目の組のＤＰＣＭ係数であってｉ番目のＤＰＣＭ係数
ＱＣ（ｉ，ｊ）：ｊ番目の組のｉ番目の再配列変換係数
ＱＣ（（ｉ−１），ｊ）：ｊ番目の組の（ｉ−１）番目の量子化された再配列変換係数
ＱＣ（０，ｊ）：ゼロ
のように定義され、
前記差値が、次式
Ｅ（ｉ，ｊ）＝｜Ｃ（ｉ，ｊ）−Ｃ（（ｉ−１），ｊ）｜、
Ｅ（ｉ，ｊ）＝｛Ｃ（ｉ，ｊ）−Ｃ（（ｉ−１），ｊ）｝２、
Ｅ（ｉ，ｊ）＝Ｗ（ｊ）・｜Ｃ（ｉ，ｊ）−Ｃ（（ｉ−１），ｊ）｜、
及び
Ｅ（ｉ，ｊ）＝Ｗ（ｊ）・｛Ｃ（ｉ，ｊ）−Ｃ（（ｉ−１），ｊ）｝２
ここで、Ｅ（ｉ，ｊ）：ｊ番目の組の差値でｉ番目の差値
Ｗ（ｊ）：重みファクター
Ｃ（０，ｊ）：ゼロ
のうちの何れか１つによって定義されることができ、
前記判断手段が、
前記ｊ番目組に含まれた差値の和Ｓ（ｊ）を、次式
Ｓ（ｊ）＝Σ［ｉ＝１，Ｔ］  Ｅ（ｉ，ｊ）
を用いて求める第２差値和計算手段と、
前記和Ｓ（１）からＳ（Ｋ）の各々と、予め決められた閾値ＴＨ１とを比較する（Ｋは、Ｊ（＝Ｍ×Ｎ）未満の正の整数）第２比較手段と、
前記予め決められた閾値ＴＨ１より小さい和の個数を求める和個数計算手段と、
前記和の個数が予め決められた数より大きい場合、前記相関関係の程度をハイレベルとして決め、そうでなければ、ローレベルとして決める第２判断手段とを有することを特徴とする映像信号符号化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像信号符号化方法及びその装置に関し、特に、映像フレームでの画素のブロック間の相関関係を用いて、符号化の効率を向上させ得る映像信号符号化方法及び映像信号符号化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
公知のように、ディジタル映像信号の伝送はアナログ信号よりも高画質の映像を得ることができる。一連のイメージ「フレーム」からなる映像信号が、ディジタル形態に表現される場合、とりわけ、高静細度テレビジョンシステムの場合に、その伝送の際に大量のデータが必要となる。しかしながら、従来の伝送チャネル上の利用可能な周波数帯域幅は制限されているので、その制限されたチャネルを通じて大量のディジタルデータを伝送するためには、伝送すべきデータの量を圧縮及び減らす必要がある。
【０００３】
単一フレームでの幾つかの画素間、かつ隣接フレーム間にはある相関関係または冗長度が一般に存在するため、一般に、映像信号は何等の影響を受けずに圧縮され得る。従って、殆どの従来の映像信号符号化方法は、そのような冗長度を活用する多様なデータ圧縮技法を採用している。
【０００４】
そのような符号化方法の１つが、単一フレームに存在する冗長度を用いる変換技法である。
【０００５】
ディジタル映像データのブロックを一組の変換係数に変換する、直交変換技法の１つが２次元の離散的コサイン変換（ＤＣＴ）法である。
【０００６】
詳述すると、ＤＣＴ、等々のような直交変換技法では、１フレームの映像信号が同じ大きさの非重複ブロック（例えば、８×８画素のブロック）に分割される。ここで、各ブロックは空間的領域から周波数領域に変換される。その結果、１つのＤＣ係数及び複数（例えば、６３個）のＡＣ係数を有する変換係数の組が各ブロックから求められる。各組での各変換係数は、ブロックに於ける各画素の周波数成分の大きさを表し、とりわけ、各ブロックのＤＣ係数はブロックでの各画素の平均強さを表す。
【０００７】
その後、変換係数は、予め決められた量子化マトリックス及び量子化スケールに基づいて量子化される。ここで、量子化スケールは、例えば、入力映像信号のアクティビティ及び伝送バッファに格納されたデータの量に基づいて、予め決められた数（例えば、４個）のブロックを有する全てのマクロブロックに対して決定され得る。そのような量子化変換係数を、例えば、可変長符号化（ＶＬＣ）を用いる統計的符号化器にて取り扱うことによって、伝送すべきデータの量を効果的に圧縮することができる。
【０００８】
しかしながら、前述した通常の映像信号符号化方法は、映像フレームでのブロック間の相関関係を考慮せずに、ブロック内の空間的冗長度のみを用いるため符号化の効率が低下されるという不都合がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の主な目的は、映像フレームでの隣接ブロック間の空間的冗長度だけでなく、それらの相関関係を用いて、符号化の効率をより一層向上させ得る映像信号符号化方法及び映像信号符号化装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の好適実施例によれば、 Ｍ×Ｎ個の画素よりなる（Ｍ及びＮは、正の整数）非重複ブロックに分けられた、フレームの映像信号を符号化する映像信号符号化方法であって、前記非重複ブロックをＰ×Ｑ個のブロックに配列する（Ｐ及びＱは、正の整数）第１過程と、一群での前記Ｐ×Ｑ個のブロックの各々を、予め決められた変換方法を用いて、Ｍ×Ｎ個の変換係数に変換することによって、前記一群において相異なる周波数成分を表す、各々がＭ×Ｎ個の変換係数からなるＰ×Ｑ組の変換係数を発生する第２過程と、前記Ｐ×Ｑ組の変換係数を再配列して、各々が同一の周波数成分を有する、 Ｐ×Ｑ個の変換係数からなるＭ×Ｎ組の再配列変換係数を発生する第３過程と、前記Ｍ×Ｎ組の再配列変換係数を前記一群のＰ×Ｑ個のブロックに対する符号化データとして決定する第４過程とを含むことを特徴とする映像信号符号化方法が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
図１を参照すると、本発明の好適実施例に基づく、映像信号符号化装置１０のブロック図が示されている。この映像信号符号化装置１０はグループ付けブロック１２、変換ブロック１３、再配列ブロック１４、相関関係計算ブロック２０、第１量子化ブロック２２、第２量子化ブロック２４、ＤＰＣＭ（差分パルス符号変調）ブロック２６、セレクター２８及び統計的符号化器３０から構成されている。
【００１３】
最初、入力映像フレーム信号がグループ付けブロック１２に入力される。ここで、フレームは、Ｍ×Ｎ個（例えば、８×８）の画素よりなる同じ大きさの非重複ブロックに分けられ、２×２個の隣接ブロックは「マクロブロック」を構成し、Ｍ及びＮは正の整数である。グループ付けブロック１２では、ブロックはＰ×Ｑ個のブロックの群に配列される。Ｐ及びＱは各々正の整数である。本発明の好ましい実施例に於いては、Ｐ及びＱは各々２に設定されている。即ち、マクロブロックに含まれた２×２個のブロックに対応する２×２組の画素が、１つの群として配列され、各組にはＭ×Ｎ個の画素が含まれている。
【００１４】
変換ブロック１３は例えば、ＤＣＴを用いて、入力信号の画素データを空間的領域から周波数領域に変換すると共に、グループ付けブロック１２から入力された１群のＰ×Ｑ個のブロックの各々に対して、Ｍ×Ｎ個の変換係数の組を発生する。ここで、各変換係数は周波数成分の大きさを表す。
【００１５】
図２を参照すると、Ｐ×Ｑ（例えば、２×２）個の変換係数の組Ｂ１〜Ｂ４を有する変換係数の群を示した模式図が示されている。説明の便宜上、Ｍ及びＮは各々４と仮定する。従って、各変換係数の組Ｂ１〜Ｂ４は、４×４個の変換係数を備える。図面で、変換係数Ｃ（ｉ，ｊ）はｉ番目の組の変換係数のｊ番目の周波数成分を表す。ここで、ｉ＝１，２，．．．，Ｉ（＝Ｐ×Ｑ）で、ｊ＝１，２，．．．，Ｊ（＝Ｍ×Ｎ）である。また、より大きなインデックス値ｊの変換係数ほどより高い周波数成分を表す。例えば、Ｃ（１，１２）は第１の変換係数の組Ｂ１の１２番目の周波数成分に対応する変換係数を表し、Ｃ（ｉ，１）はｉ番目の変換係数の組ＢｉのＤＣ変換係数を表し、Ｃ（ｉ，１６）はｉ番目の変換係数の組Ｂｉの最も高い周波数成分のＡＣ変換係数を表し、各変換係数の組Ｂｉは変換係数Ｃ（ｉ，１）〜Ｃ（ｉ，１６）を有する。各組の変換係数は再配列ブロック１４及び第１量子化ブロック２２に供給される。
【００１６】
第１量子化ブロック２２は、通常の量子化方法を用いて、群でのＰ×Ｑ組の各組のＭ×Ｎ個の変換係数をＰ×Ｑ個の量子化された変換係数に変換する。ここで、一組の変換係数の量子化は、プリセット量子化マトリックス及びマクロブロックに対して決定された量子化スケールに基づいて行われる。その後、量子化された変換係数はセレクター２８に供給される。ここで、各組の変換係数のＤＣ係数は、入力信号がイントラモードの場合に通常のエンコーダを用いて、ＤＰＣＭ（差分パルス符号変調）符号化されることに注目されたい。
【００１７】
再配列ブロック１４では、一群でのＰ×Ｑ組の各組のＭ×Ｎ個の変換係数を再配列してＰ×Ｑ個の係数からなるＭ×Ｎ組の再配列変換係数を供給する。ここで、各組でのＰ×Ｑ個の再配列変換係数は、同一の周波数成分を有する。図３を参照すると、図２に示した変換係数の組Ｂ１〜Ｂ４から取られた同一の周波数成分を有する、Ｐ×Ｑ個の係数からなるＭ×Ｎ組の再配列変換係数が示されている。即ち、ｊ番目の組の再配列変換係数ＲＢｊは同一のインデックスｊを有する変換係数Ｃ（ｉ，ｊ）からなる。例えば、ＲＢ１は変換係数Ｃ（１，１）〜Ｃ（４，１）からなり、ＲＢ１０は変換係数Ｃ（１，１０）〜Ｃ（４，１０）からなる。Ｍ×Ｎ個の組のＰ×Ｑ個の再配列変換係数は、相関関係計算ブロック２０及び第２量子化ブロック２４の各々供給される。
【００１８】
第２量子化ブロック２４は、第１量子化ブロック２２と類似の方法で、Ｍ×Ｎ個の組の各組のＰ×Ｑ個の再配列変換係数を量子化することによって、 Ｍ×Ｎ個の再配列係数の量子化された変換係数ＱＢ１〜ＱＢｊを発生する。ここで、量子化された変換係数ＱＢｊは再配列変換係数の組ＲＢｊから得られた量子化された再配列係数を表す。その後、各群に対する量子化された再配列係数はＤＰＣＭブロック２６に供給される。このＤＰＣＭブロック２６は、通常のＤＰＣＭ技法を用いて、各量子化された再配列変換係数の隣接した再配列変換係数間の差分を計算する、即ち、Ｄ（ｉ，ｊ）＝ＱＣ（ｉ，ｊ）−ＱＣ（（ｉ−１），ｊ）として定義される一組のＤＰＣＭ係数を発生する。ここで、Ｄ（ｉ，ｊ）はｊ番目の組のＤＰＣＭ係数でｉ番目のＤＰＣＭ係数を表し、ＱＣ（ｉ，ｊ）は量子化された再配列ＱＢｊでｉ番目の量子化された再配列係数を、ＱＣ（（ｉ−１），ｊ）は量子化された再配列係数ＱＢｊで（ｉ−１）番目の量子化された再配列係数を各々表し、ＱＣ（０，ｊ）はゼロにセットされる。ＤＰＣＭブロック２６からのＭ×Ｎ個のＤＰＣＭ係数はセレクター２８に供給される。
【００１９】
相関関係計算ブロック２０は差値計算ブロック２１０と、加算ブロック２２０と、判断ブロック２３０とから構成されている。相関関係計算ブロック２０は再配列ブロック１４からの群に対する再配列係数の組に基づいて、変換係数の群に対応するＰ×Ｑ個のブロック間の相関関係を計算すると共に、選択信号をセレクター２８に発生する。
【００２０】
本発明の好ましい実施例によれば、差値計算ブロック２１０は、ＤＰＣＭブロック２６と類似な方法で、再配列係数の各組に含まれた再配列係数間の相関関係を計算すると共に、再配列係数の各組に対する一組の差値を発生する。この差値は次式のように定義され得る。
【００２１】
Ｅ（ｉ，ｊ）＝｜Ｃ（ｉ，ｊ）−Ｃ（（ｉ−１），ｊ）｜    （式１）
または、
Ｅ（ｉ，ｊ）＝｛Ｃ（ｉ，ｊ）−Ｃ（（ｉ−１），ｊ）｝2   （式２）
ここで、Ｅ（ｉ，ｊ）はｊ番目の組の差値でｉ番目の差値で、Ｃ（ｉ，ｊ）は再配列変換係数の組ＲＢｊのｉ番目の再配列変換係数で、Ｃ（（ｉ−１），ｊ）は再配列変換係数の組ＲＢｊの（ｉ−１）番目の再配列係数で、Ｃ（０，ｊ）はゼロに設定されている。
【００２２】
本発明の他の好適実施例によれば、差値は重みファクターに基づいて次式のように決定され得る。
【００２３】
Ｅ（ｉ，ｊ）＝Ｗ（ｊ）・｜Ｃ（ｉ，ｊ）−Ｃ（（ｉ−１），ｊ）｜  （式３）
または、
Ｅ（ｉ，ｊ）＝Ｗ（ｊ）・｛Ｃ（ｉ，ｊ）−Ｃ（（ｉ−１），ｊ）｝2 （式４）
ここで、Ｅ（ｉ，ｊ）、Ｃ（ｉ，ｊ）及びＣ（（ｉ−１），ｊ）は上記式（１）及び式（２）と同じ係数であり、Ｗ（ｊ）はインデックスｊの値が大きいものほどその値が小さい重みファクターである。
【００２４】
その後、計算された差値は加算ブロック２２０に供給される。この加算ブロック２２０は入力された一組の差値を加え合わせて、一組の再配列係数に対する差値の和を発生する。ｊ番目組の差値の和は次式のように定義される。
【００２５】
Ｓ（ｊ）＝Σ［ｉ＝１，Ｔ］Ｅ（ｉ，ｊ）                        （式５）
ここで、Σ［ｉ＝１，Ｔ］Ｅ（ｉ，ｊ）
＝ Ｅ（１，ｊ）＋Ｅ（２，ｊ）＋…＋ Ｅ（Ｔ，ｊ）
と定義する（以下同様）。
【００２６】
その後、一群の変換係数に対する差値の和Ｓ（１）〜Ｓ（Ｉ）は、判断ブロック２３０に供給される。この判断ブロック２３０は群での変換係数間の相関関係の程度を判断する。詳述すると、判断ブロック２３０は、以後述べられる予め決められた判断基準値に従って、加算ブロック２２０からの差値の和に基づいて、変換係数間の相関関係の程度を決定する。即ち、相関関係の程度がハイレベルであれば、判断ブロック２３０は第１選択信号を発生し、そうでないと、第２選択信号を発生する。
【００２７】
本発明の第１好適実施例によれば、相関関係の程度を決定する判断基準値に従って、相関関係の程度ＤＥＧは次式のように定義され得る。
【００２８】
ＤＥＧ＝（１／Ｊ）Σ［ｊ＝１，Ｊ］Ｓ（ｊ）                （式６）
即ち、相関関係の程度ＤＥＧは全ての差値の和Ｓ（１）〜Ｓ（Ｊ）を平均することによって求められる。本発明の第２好適実施例によれば、相関関係の程度は、より低い周波数成分に対応する選択組の差値に対する和の平均値に基づいて決定され得る。この場合、相関関係の程度は次式のように定義され得る。
【００２９】
ＤＥＧ＝（１／Ｋ）Σ［ｊ＝１，Ｋ］Ｓ（ｊ）                （式７）
ここで、Ｋは差値組の総数Ｊより小さい。本発明の第１及び第２実施例に於いて、ＤＥＧが予め決められた閾値ＴＨ０より小さい場合、相関関係の程度はハイレベルとなり、判断ブロック２３０は第１選択信号を発生し、そうでない場合には、第２選択信号を発生する。
【００３０】
本発明の第３好適実施例によれば、各和Ｓ（ｊ）、Ｓ（１）〜Ｓ（Ｊ）は予め決められた閾値ＴＨ１と比較される。ＴＨ１より小さい和Ｓ（ｊ）の数が予め決められた数Ｋ２より大きい場合、相関関係の程度はハイレベルまたは有効として決定される。同様に、第１及び第２実施例のように、相関関係の程度がハイレベルまたは有効として決定される場合、判断ブロック２３０は第１選択信号を発生し、そうでない場合には、第２選択信号を発生するこことなる。
【００３１】
判断ブロック２３０からの第１及び第２選択信号は、セレクター２８が第１量子化ブロック２２からの出力及びＤＰＣＭブロック２６からの出力のうちの何れか一方を選択するように制御するに用いられる。即ち、第１選択信号が入力される場合、セレクター２８はＤＰＣＭブロック２６からのＭ×Ｎ個のＤＰＣＭ係数を選択して、第２選択信号が入力される場合には第１量子化ブロック２２からのＰ×Ｑ個量子化された変換係数を選択する。その後、選択されたデータは統計的符号化器３０に供給される。
【００３２】
統計的符号化器３０は、セレクター２８からの選択データをラン・レングス符号化（ＲＬＣ）及び可変長符号化（ＶＬＣ）のような通常の統計的符号化方法を用いて符号化して、符号化信号を発生する。しかる後、符号化信号はその伝送のために送信器（図示せず）に送られる。
【００３３】
上記において、本発明はビデオ映像信号のみに対して適用されたが、本発明はデータのフレーム間の変位を表す差分信号にも適用されることができる。
【００３４】
更に、本発明の好適実施例に於いては、グループ付けのサイズがＰｘＱ個に設定されたが、同一の量子化スケールを有するブロックをグループ付けられることによって、変更され得る。例えば、複数のマクロブロックが同一の量子化スケールを有する場合、これらのマクロブロックは共にグループ付けられ得る。
【００３５】
更に、本発明の方法は、記録媒体に記憶された電子計算機用プログラムによって実施されるものであっても良い。
【００３６】
上記において、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明の特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の変更を加え得ることは勿論である。
【００３７】
【発明の効果】
従って、本発明によれば、映像フレームでの隣接ブロック間の空間的冗長度だけでなく、それらの相関関係を用いて、符号化の効率をより一層向上させ得る事ができる、
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の映像信号符号化装置を説明するための概略的なブロック図。
【図２】本発明に基づいて、変換係数の組Ｂ１〜Ｂ４を説明するための模式図。
【図３】本発明に基づいて、再配列係数の組ＲＢ１〜ＲＢ１６を説明するための模式図。
【符号の説明】
１０  映像信号符号化
１２  グループ付けブロック
１３  変換ブロック
１４  再配列ブロック
２０  相関関係計算ブロック
２２  量子化ブロック
２４  第２量子化ブロック
２６  ＤＰＣＭブロック
２８  セレクター
３０  統計的符号化器
２１０  差値計算ブロック
２２０  加算ブロック
２３０  判断ブロック
Ｂ１〜Ｂ４  変換係数の組
ＲＢ１〜ＲＢ１６  再配列係数の組
【図１】
0003777002.tif 000002
【図２】
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【図３】
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