(57)【要約】簡単な構成によって量子化時の丸め精度を動的に変化させ、有効に符号化ノイズを抑制して画質劣化を防止する。画像信号がＤＣＴされたＤＣＴ係数が量子化回路３０に入力され、量子化マトリクスにより量子化され絶対値回路３１を介して乗算器３３に供給される。レートコントロール部３９から出力された、画面全体の発生符号量に基づく量子化スケール値が逆数化されて乗算器３３に供給される。それと共に、Ｍ設定部３８で、量子化丸め精度を制御するパラメータである値Ｍが量子化スケール値に応じて設定される。加算器３４で、乗算器３３の出力に値Ｍが加算され、５ビットシフト回路３５で小数部分を切り捨てられて、丸め処理が行われる。このとき、量子化スケール値が大きくなるのに従って、量子化丸め精度がより切り捨て方向にはたらくようにされる。そのため、入力されたＤＣＴ係数は、その振幅を増大させないように量子化され、符号化ノイズが抑制される。
2002080573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定された量子化スケール値に応じて量子化閾値を設定する丸め精度設定手段と、
上記設定された量子化スケール値と上記丸め精度設定手段により設定された上記量子化閾値とに基づき画像信号を量子化する量子化手段と
を有することを特徴とする量子化装置。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載の量子化装置において、
上記丸め精度設定手段は、上記量子化スケール値が大きくなるのに従って、上記量子化閾がより切り捨てられる確率が高くなるようにすることを特徴とする量子化装置。
【請求項３】
請求の範囲第１項に記載の量子化装置において、
画像信号をブロック単位に分割するブロック分割手段と、
上記ブロック変換手段により分割された上記画像信号の各ブロックに対して変換処理を行い変換係数を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力された上記変換係数を量子化するための量子化スケール値を設定する量子化スケール値設定手段と
をさらに有し、
上記量子化手段は、上記量子化スケール値設定手段で設定された上記量子化スケール値を用いて量子化を行うようにしたことを特徴とする量子化装置。
【請求項４】
請求の範囲第１項に記載の量子化装置において、
上記量子化手段により量子化された代表値を可変長符号化する符号化手段をさらに有することを特徴とする量子化装置。
【請求項５】
設定された量子化スケール値に応じて量子化閾値を設定する丸め精度設定のステップと、
上記設定された量子化スケール値と上記丸め精度設定のステップにより設定された上記量子化閾値とに基づき画像信号を量子化する量子化のステップと
を有することを特徴とする量子化方法。
【請求項６】
画像信号を量子化する量子化方法をコンピュータ装置に実行させる量子化プログラムにおいて、
上記量子化方法は、
設定された量子化スケール値に応じて量子化閾値を設定する丸め精度設定のステップと、
上記設定された量子化スケール値と上記丸め精度設定のステップにより設定された上記量子化閾値とに基づき画像信号を量子化する量子化のステップと
を有することを特徴とする量子化プログラム。
【請求項７】
画像信号を量子化する量子化方法をコンピュータ装置に実行させる量子化プログラムが記録された記録媒体において、
上記量子化方法は、
設定された量子化スケール値に応じて量子化閾値を設定する丸め精度設定のステップと、
上記設定された量子化スケール値と上記丸め精度設定のステップにより設定された上記量子化閾値とに基づき画像信号を量子化する量子化のステップと
を有することを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、画像信号を量子化して圧縮符号化する量子化装置、量子化方法、量子化プログラムおよび記録媒体に関する。
背景技術
ディジタルＶＴＲ（Ｖｉｄｅｏ  Ｔａｐｅ  Ｒｅｃｏｒｄｅｒ）に代表されるように、ディジタルビデオ信号およびディジタルオーディオ信号を記録媒体に記録し、また、記録媒体から再生するようなデータ記録再生装置が知られている。ディジタルビデオ信号は、データ容量が膨大となるため、所定の方式で圧縮符号化されて記録媒体に記録されるのが一般的である。近年では、ＭＰＥＧ２（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ  ２）方式が圧縮符号化の標準的な方式として知られている。
ＭＰＥＧ２では、動き検出を用いた予測符号化とＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｃｏｓｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）とで得られたデータを量子化して圧縮符号化を行い、さらに、可変長符号化を用いて圧縮効率を高めている。
フレーム単位ではＤＣＴを用いた圧縮符号化が行われる。例えば、入力されたディジタルビデオ信号が所定サイズのブロック単位に分割され、その分割されたブロックに対してＤＣＴ演算が行われ、ＤＣＴ演算により得られた係数が量子化される。量子化された代表値は、可変長符号化されて圧縮符号化される。従来では、ＤＣＴ演算における量子化の際に用いられる量子化丸め精度は、例えば４捨５入、５捨６入、切り捨てなどの、予め決められたものが固定的に用られていた。
上述のように量子化の際の丸め精度を固定して量子化を行なう場合には、量子化が容易な画像と難しい画像の両方を効率良く圧縮符号化することが困難であるという問題点があった。
これに対し、量子化時の丸め精度を動的に変化させる方法としては、例えば特開平１０−３０４３６２号公報に開示されるように、ＤＣＴ係数の振幅の大きさに依存して量子化丸め精度を変化させる方法や、特開平１０−３０４３６３号公報に開示されるように、ＤＣＴ係数の周波数成分に依存して量子化丸め精度を変化させる方法が提案されている。しかし、このような方法によっても、一定の符号化ノイズによる画質劣化は免れないという問題点があった。
したがって、この発明の目的は、簡単な構成によって量子化時の丸め精度を動的に変化させ、有効に符号化ノイズを抑制でき、画質劣化を防止することが可能な量子化装置、量子化方法、量子化プログラムおよび記録媒体を提供することにある。
発明の開示
この発明は、上述した課題を解決するために、設定された量子化スケール値に応じて量子化閾値を設定する丸め精度設定手段と、設定された量子化スケール値と丸め精度設定手段により設定された量子化閾値とに基づき画像信号を量子化する量子化手段とを有することを特徴とする量子化装置である。
また、この発明は、設定された量子化スケール値に応じて量子化閾値を設定する丸め精度設定のステップと、設定された量子化スケール値と丸め精度設定のステップにより設定された量子化閾値とに基づき画像信号を量子化する量子化のステップとを有することを特徴とする量子化方法である。
また、この発明は、画像信号を量子化する量子化方法をコンピュータ装置に実行させる量子化プログラムにおいて、量子化方法は、設定された量子化スケール値に応じて量子化閾値を設定する丸め精度設定のステップと、設定された量子化スケール値と丸め精度設定のステップにより設定された量子化閾値とに基づき画像信号を量子化する量子化のステップとを有することを特徴とする量子化プログラムである。
また、この発明は、画像信号を量子化する量子化方法をコンピュータ装置に実行させる量子化プログラムが記録された記録媒体において、量子化方法は、設定された量子化スケール値に応じて量子化閾値を設定する丸め精度設定のステップと、設定された量子化スケール値と丸め精度設定のステップにより設定された量子化閾値とに基づき画像信号を量子化する量子化のステップとを有することを特徴とする記録媒体である。
上述したように、この発明は、設定された量子化スケール値に応じて設定された量子化閾値と、設定された量子化スケール値とに基づき画像信号を量子化するようにしているため、画像の性質に応じて量子化スケール値を設定することで、画像性質に応じて量子化丸め精度が制御される。
発明を実施するための最良の形態
以下、この発明の実施の一形態について説明するこの発明では、ビデオデータをブロック化してブロック毎にＤＣＴを行い、（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｃｏｓｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）により得られたＤＣＴ係数を量子化してビデオデータの圧縮符号化を行う際に、量子化スケール値、すなわち、量子化の際の割る値に応じて量子化の丸め精度を制御する。
なお、以下に説明する実施の一形態は、この発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲は、以下の説明において、特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、これらの様態に限定されないものとする。
第１図Ａおよび第１図Ｂは、この発明の実施の一形態が適用されたディジタルＶＴＲの一例の構成を示す。このディジタルＶＴＲは、ＭＰＥＧ方式により圧縮符号化されたディジタルビデオ信号を記録媒体に直接的に記録することができるようにしたものである。
先ず、このディジタルＶＴＲにおける記録系の構成および処理動作について説明する。この記録系に外部より入力される信号は、ＳＤＩ（Ｓｅｒｉａｌ  Ｄａｔａ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）信号およびＳＤＴＩ（Ｓｅｒｉａｌ  Ｄａｔａ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）信号の２種類のシリアルディジタルインターフェイス信号および制御信号である外部基準信号ＲＥＦである。
なお、ＳＤＩは、（４：２：２）コンポーネントビデオ信号とディジタルオーディオ信号と付加的データとを伝送するために、ＳＭＰＴＥによって規定されたインターフェイスである。また、ＳＤＴＩは、ディジタルビデオ信号がＭＰＥＧ方式で圧縮符号化されたストリームであるＭＰＥＧエレメンタリストリーム（以下、ＭＰＥＧ  ＥＳと称する）が伝送されるインターフェイスである。ＥＳは、４：２：２のコンポーネントであり、また、上述したように、全てＩピクチャのストリームであり、１ＧＯＰ＝１ピクチャの関係を有する。ＳＤＴＩ−ＣＰ（Ｃｏｎｔｅｎｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）のフォーマットでは、ＭＰＥＧ  ＥＳがアクセスユニットへ分離され、また、フレーム単位のパケットにパッキングされている。ＳＤＴＩ−ＣＰでは、十分な伝送帯域（クロックレートで２７ＭＨｚまたは３６ＭＨｚ、ストリームビットレートで２７０Ｍ  ｂｐｓまたは３６０Ｍ  ｂｐｓ）を使用しており、１フレーム期間で、バースト的にＥＳを送ることが可能である。
ＳＤＩにより伝送されるＳＤＩ信号は、ＳＤＩ入力部１０１に入力される。ＳＤＩ入力部１０１では、供給されたＳＤＩ信号をシリアル信号からパラレル信号に変換して出力すると共に、ＳＤＩ信号に含まれる入力の位相基準である入力同期信号を抽出し、タイミングジェネレータＴＧ１０２に出力する。
また、ＳＤＩ入力部１０１は、変換したパラレル信号からビデオ信号とオーディオ信号とを分離する。分離されたビデオ入力信号とオーディオ入力信号は、それぞれＭＰＥＧエンコーダ１０３とディレイ回路１０４に出力される。
タイミングジェネレータＴＧ１０２は、入力された外部基準信号ＲＥＦから基準同期信号を抽出する。タイミングジェネレータＴＧでは、この基準同期信号とＳＤＩ入力部１０１から供給された入力同期信号とのうち、所定に指定された基準信号に同期して、このディジタルＶＴＲで必要なタイミング信号を生成し、タイミングパルスとして各ブロックに供給する。
ＭＰＥＧエンコーダ１０３は、入力されたビデオ入力信号を、ＤＣＴ変換して係数データに変換し、係数データを量子化した後、可変長符号化する。ＭＰＥＧエンコーダ１０３から出力される可変長符号化（ＶＬＣ）データは、ＭＰＥＧ２に準拠したエレメンタリストリーム（ＥＳ）である。この出力は、記録側のマルチフォーマットコンバータ（以下、記録側ＭＦＣと称する）１０６の一方の入力端に供給される。
ディレイ回路１０４は、入力されたオーディオ入力信号を、非圧縮データのままで、ＭＰＥＧエンコーダ１０３でのビデオ信号に対する処理のディレイに合わせるためのディレイラインの働きをするものである。このディレイ回路１０４で所定に遅延されたオーディオ信号は、ＥＣＣエンコーダ１０７に出力される。これは、この実施の一形態によるディジタルＶＴＲにおいて、オーディオ信号が非圧縮信号として扱われるためである。
外部からＳＤＴＩにより伝送され供給されたＳＤＴＩ信号は、ＳＤＴＩ入力部１０５に入力される。ＳＤＴＩ信号は、ＳＤＴＩ入力部１０５で同期検出される。そして、バッファに一旦溜め込まれ、エレメンタリストリームが抜き出される。抜き出されたエレメンタリストリームは、記録側ＭＦＣ１０６の他方の入力端に供給される。同期検出されて得られた同期信号は、上述したタイミングジェネレータＴＧ１０２に供給される（図示しない）。
なお、ＳＤＴＩ入力部１０５では、さらに、入力されたＳＤＴＩ信号からディジタルオーディオ信号を抽出する。抽出されたディジタルオーディオ信号は、ＥＣＣエンコーダ１０７に供給される。
このように、この実施の一形態によるディジタルＶＴＲは、ＳＤＩ入力部１０１から入力されるベースバンドのビデオ信号と独立して、ＭＰＥＧ  ＥＳを直接的に入力することができる。
記録側ＭＦＣ回路１０６は、ストリームコンバータとセレクタとを有し、ＳＤＩ入力部１０１およびＳＤＴＩ入力部１０５から供給されたＭＰＥＧ  ＥＳのうち、何れかが選択され、選択されたＭＰＥＧ  ＥＳのＤＣＴ係数を、１マクロブロックを構成する複数のＤＣＴブロックを通して周波数成分毎にまとめ、まとめた周波数成分を低周波数成分から順に並び替える。ＭＰＥＧ  ＥＳの係数が並べ替えられたストリームを、以下、変換エレメンタリストリームと称する。このようにＭＰＥＧ  ＥＳを再配置することにより、サーチ再生時にもなるべく多くのＤＣ係数と低次のＡＣ係数を拾い、サーチ画の品位向上に貢献している。変換エレメンタリストリームは、ＥＣＣエンコーダ１０７に供給される。
ＥＣＣエンコーダ１０７は、大容量のメインメモリが接続され（図示しない）、パッキングおよびシャフリング部、オーディオ用外符号エンコーダ、ビデオ用外符号エンコーダ、内符号エンコーダ、オーディオ用シャフリング部およびビデオ用シャフリング部などを内蔵する。また、ＥＣＣエンコーダ１０９は、シンクブロック単位でＩＤを付加する回路や、同期信号を付加する回路を含む。なお、実施の第１の形態では、ビデオ信号およびオーディオ信号に対するエラー訂正符号としては、積符号が使用される。積符号は、ビデオ信号またはオーディオ信号の２次元配列の縦方向に外符号の符号化を行い、その横方向に内符号の符号化を行い、データシンボルを２重に符号化するものである。外符号および内符号としては、リードソロモンコード（Ｒｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ  ｃｏｄｅ）を使用できる。
ＥＣＣエンコーダ１０７には、ＭＦＣ回路１０６から出力された変換エレメンタリストリームが供給されると共に、ＳＤＴＩ入力部１０５およびディレイ回路１０４から出力されたオーディオ信号が供給される。ＥＣＣエンコーダ１０７では、供給された変換エレメンタリストリーム及びオーディオ信号に対してシャフリング及びエラー訂正符号化を施し、シンクブロック毎にＩＤおよび同期信号を付加し記録データとして出力する。
ＥＣＣエンコーダ１０７から出力された記録データは、記録アンプを含むイコライザＥＱ１０８で記録ＲＦ信号に変換される。記録ＲＦ信号は、回転ヘッドが所定に設けられた回転ドラム１０９に供給され、磁気テープ１１０上に記録される。回転ドラム１０９には、実際には、隣接するトラックを形成するヘッドのアジマスが互いに異なる複数の磁気ヘッドが取り付けられている。
記録データに対して必要に応じてスクランブル処理を行っても良い。また、記録時にディジタル変調を行っても良く、さらに、パーシャル・レスポンスクラス４とビタビ符号を使用しても良い。なお、イコライザ１０８は、記録側の構成と再生側の構成とを共に含む。
次に、このディジタルＶＴＲにおける再生系の構成および処理動作について説明する。再生時には、磁気テープ１１０から回転ドラム１０９で再生された再生信号が再生アンプなどを含むイコライザ１０８の再生側の構成に供給される。イコライザ１０８では、再生信号に対して、等化や波形整形などがなされる。また、ディジタル変調の復調、ビタビ復号等が必要に応じてなされる。イコライザ１０８の出力は、ＥＣＣデコーダ１１１に供給される。
ＥＣＣデコーダ１１１は、上述したＥＣＣエンコーダ１０７と逆の処理を行うもので、大容量のメインメモリと、内符号デコーダ、オーディオ用およびビデオ用それぞれのデシャフリング部ならびに外符号デコーダを含む。さらに、ＥＣＣデコーダ１１１は、ビデオ用として、デシャフリングおよびデパッキング部、データ補間部を含む。同様に、オーディオ用として、オーディオＡＵＸ分離部とデータ補間部を含む。
ＥＣＣデコーダ１１１では、再生データに対して同期検出を行い、シンクブロックの先頭に付加されている同期信号を検出してシンクブロックを切り出す。再生データは、シンクブロック毎の内符号のエラー訂正がなされ、その後、シンクブロックに対してＩＤ補間処理がなされる。ＩＤが補間された再生データは、ビデオデータとオーディオデータとに分離される。ビデオデータおよびオーディオデータは、それぞれデシャフリング処理され、記録時にシャフリングされたデータ順が元に戻される。デシャフリングされたデータは、それぞれ外符号のエラー訂正が行われる。
ＥＣＣデコーダ１１１において、エラー訂正能力を超え、訂正できないエラーがあるデータに関しては、エラーフラグがセットされる。ここで、ビデオデータのエラーに関しては、エラーを含むデータを指し示す信号ＥＲＲが出力される。
エラー訂正された再生オーディオデータは、ＳＤＴＩ出力部１１５に供給されると共に、ディレイ回路１１４で所定の遅延を与えられてＳＤＩ出力部１１６に供給される。ディレイ回路１１４は、後述するＭＰＥＧデコーダ１１３でのビデオデータの処理による遅延を吸収するために設けられる。
一方、エラー訂正されたビデオデータは、再生変換エレメンタリストリームとして再生側ＭＦＣ回路１１２に供給される。上述した信号ＥＲＲも、再生側ＭＦＣ回路１１２に供給される。再生側ＭＦＣ１１２は、上述した記録側ＭＦＣ１０６と逆の処理を行うものであって、ストリームコンバータを含む。ストリームコンバータでは、記録側のストリームコンバータと逆の処理がなされる。すなわち、ＤＣＴブロックに跨がって周波数成分毎に並べられていたＤＣＴ係数を、ＤＣＴブロック毎に並び替える。これにより、再生信号がＭＰＥＧ２に準拠したエレメンタリストリームに変換される。このとき、ＥＣＣデコーダ１１１から信号ＥＲＲが供給された場合は、対応するデータをＭＰＥＧ２に完全に準拠する信号に置き換えて出力する。
再生側ＭＦＣ回路１１２から出力されたＭＰＥＧ  ＥＳは、ＭＰＥＧデコーダ１１３およびＳＤＴＩ出力部１１５に供給される。ＭＰＥＧデコーダ１１３は、供給されたＭＰＥＧ  ＥＳを復号し、非圧縮の元のビデオ信号に戻す。すなわち、ＭＰＥＧデコーダ１１３は、供給されたＭＰＥＧ  ＥＳに対して逆量子化処理と、逆ＤＣＴ処理とを施す。復号されたビデオ信号は、ＳＤＩ出力部１１６に供給される。
上述したように、ＳＤＩ出力部１１６には、ＥＣＣデコーダ１１１でビデオデータと分離されたオーディオデータがディレイ１１４を介して供給されている。ＳＤＩ出力部１１６では、供給されたビデオデータとオーディオデータとを、ＳＤＩのフォーマットにマッピングし、ＳＤＩフォーマットのデータ構造を有するＳＤＩ信号へ変換される。このＳＤＩ信号が外部に出力される。
一方、ＳＤＴＩ出力部１１５には、上述したように、ＥＣＣデコーダ１１１でビデオデータと分離されたオーディオデータが供給されている。ＳＤＴＩ出力部１１５では、供給された、エレメンタリストリームとしてのビデオデータと、オーディオデータとをＳＤＴＩのフォーマットにマッピングし、ＳＤＴＩフォーマットのデータ構造を有するＳＤＴＩ信号へ変換されるこのＳＤＴＩ信号が外部に出力される。
なお、システムコントローラ１１７（第４図Ａおよび第４図Ｂ中では、シスコン１１７と略記）は、例えばマイクロコンピュータからなり、信号ＳＹ＿ＩＯにより各ブロックと通信を行うことにより、このディジタルＶＴＲの全体の動作を制御する。サーボ１１８は、信号ＳＹ＿ＳＶによりシステムコントローラ１１７と互いに通信を行いながら、信号ＳＶ＿ＩＯにより、磁気テープ１１０の走行制御や回転ドラム１０９の駆動制御などを行う。
第２図は、第１図のディジタルＶＴＲにおけるＭＰＥＧエンコーダ１０３の一例の構成を概略的に示す。ＭＰＥＧエンコーダ１０３は、概略的には、ブロック化回路３００、ディレイ回路３０１、ＤＣＴモード選択回路３０２、ＤＣＴ回路３０３、量子化回路３０４および可変長符号化（ＶＬＣ）回路３０５とを有する。
ＭＰＥＧエンコーダ１０３に供給されたディジタルビデオ信号は、ブロック化回路３００でラスタブロックに変換され、ＤＣＴを行うためのＤＣＴブロック単位に分割されて出力される。なお、ＤＣＴブロックは、例えば８画素×８画素のマトリクス状に構成され、１つのＤＣ成分と６３のＡＣ係数で構成されている。
ブロック化回路３００からＤＣＴブロック単位で出力されたデータは、ディレイ回路３０１で所定の遅延を与えられ、ＤＣＴ回路３０３に供給されると共に、ＤＣＴモード選択回路３０２に供給される。ＤＣＴモード選択回路３０２は、ＤＣＴ回路３０３におけるＤＣＴを、フィールド単位で行うか、フレーム単位で行うかを切り換える。ＤＣＴモード選択回路３０２から出力されたモード選択信号がＤＣＴ回路３０３に供給される。
ＤＣＴ回路３０３では、ＤＣＴモード選択回路３０２によって選択されたＤＣＴモードに基づき、ディレイ回路３０１から出力されたＤＣＴブロック単位のデータに対してＤＣＴを行い、ＤＣＴ係数を生成する。生成されたＤＣＴ係数は、量子化回路３０４に供給される。
ＤＣＴ回路３０３から出力されたＤＣＴ係数は、量子化回路３０４で量子化される。この量子化回路３０４は、量子化スケール値（ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅ）が格納された量子化スケール値レジスタを有し（図示しない）、量子化スケール値レジスタに格納された量子化スケール値を用いてＤＣＴ係数の量子化を行う。このとき、量子化演算の際の量子化丸めの精度が量子化スケール値に応じて変更され、画像の性質に応じた量子化が行われる。
量子化回路３０４の出力は、ＶＬＣ回路３０５に供給され、可変長符号化され、ＭＰＥＧ  ＥＳとされ出力される。
量子化回路３０４における処理を、より具体的に説明する。量子化回路３０４における基本的な処理は、上述した８画素×８画素からなるＤＣＴブロックを構成する各係数に、予め設定されている重み付け係数（Ｉｎｔｒａ＿Ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿Ｍａｔｒｉｘ）を用いて重み付けをした後、その係数に量子化スケール値（ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅ）に基づく除算を行ない、ＤＣＴ係数が量子化される。この量子化の際に、後述するような処理により、量子化スケール値に応じた丸め精度による丸め処理が適用される。
丸め精度について概略的に説明する。第３図は、ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅ＝１０で丸め精度が４捨５入である場合の丸め処理を示す。横軸に示す１０個毎に区切られた数値の中から、それぞれ６番目の値が代表値として選択される。例えば、５以上１４以下の数値の代表値が１０とされる。すなわち、５以上１４以下の数値が１０に丸められる。第４図は、ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅ＝１０で丸め精度が５捨６入である場合の丸め処理を示す。横軸に示す１０個毎に区切られた数値の中から、それぞれ５番目の値が代表値として選択される。例えば、６以上１５以下の数値の代表値が１０とされる。すなわち、６以上１５以下の数値が１０に丸められる。第５図は、ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅ＝１０で丸め精度が５捨６入である場合の丸め処理を示している。横軸に示す１０個毎に区切られた数値の中から、それぞれ４番目の値が代表値として選択される。例えば、７以上１６以下の数値の代表値が１０とされる。すなわち、７以上１６以下の数値が１０に丸められる。
この第３図〜第５図によれば、第３図の丸め精度よりも第５図の丸め精度の方が、より切り捨て方向に丸められているといえる。また、丸め精度は、ある値を量子化する際の切り捨て、切り上げを制御する閾値であるといえる。
量子化回路３０４では、上述した量子化スケール値に応じて丸め精度を設定して量子化が行われる。これにより、画像の性質に応じて最適な量子化が行われ、画像圧縮による画質の劣化が最小限に抑制される。すなわち、量子化スケール値は、圧縮が容易な画像では小さい値となり、圧縮が難しい画像では大きい値となる。そこで、この量子化スケール値に基づき、最適な丸め精度で量子化を行なう。
次に、上述した量子化スケール値に応じて丸め精度を変更する処理の一例の演算について説明する。この演算は、ＤＣＴ演算されたＤＣＴ係数のＡＣ係数Ｆ（ｖ，ｕ）に対し、下記の式（１）および式（２）に示す演算式を用いて量子化し、量子化されたＤＣＴ係数ＱＦ（ｖ，ｕ）を求めるものである。
2002080573.tif 000003
なお、ここで（ｖ，ｕ）は、ＤＣＴブロック内の各係数の座標を表しており、Ｗ（ｖ，ｕ）は、第６図に示すような、各係数に対する重み付け係数（Ｉｎｔｒａ＿Ｑｕａｎｔｉｚｓｅｒ＿Ｍａｔｒｉｘ）を表している。この重み付け係数は、ＭＰＥＧ２において初期値として用意されたものである。演算子「ｄｉｖ」は、小数部切り捨て除算演算を示す。式（１）および（２）における数値〔１６〕および〔３２〕は、上述した演算に用いる各数値のビットシフト（桁合わせ）のために、便宜的に用いたものである。
演算子「ｓｉｇｎ」は、以下のような場合分けを行なうことを示す。なお、ここでは、記載上の利便のために、コンピュータなどのプログラミング言語であるＣ言語的な表現を用いている。
2002080573.tif 000004
すなわち、ｗＦ（ｖ，ｕ）が０より大きい場合は、ｓｉｇｎ｛ｗＦ（ｖ，ｕ）｝を〔１〕とし、ｗＦ（ｖ，ｕ）が〔０〕の場合は、ｓｉｇｎ｛ｗＦ（ｖ，ｕ｝を〔０〕とし、ｗＦ（ｖ，ｕ）が０より小さい場合は、ｓｉｇｎ｛ｗＦ（ｖ，ｕ）｝を〔−１〕として計算される。
また、式（２）における値Ｍは、量子化スケール（ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅ）値毎に設定可能な、丸め精度を設定するためのパラメータであり、例えば次の式（３）に基づき設定される。なお、ここでは、記載上の利便のために、式（３）の記述を、コンピュータなどのプログラミング言語であるＣ言語的な表現を用いている。
2002080573.tif 000005
これによれば、ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅの値が〔１〕の場合は、値Ｍが〔１６〕、ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅの値が〔２〕の場合は、値Ｍが〔１５〕、ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅの値が〔３〕の場合は、値Ｍが〔１４〕、・・・（以下同様）・・・、とされ、ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅの値が〔７〕以上では、値Ｍが〔１０〕とされる。このようなパラメータＭの変更により、ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅに対応して丸め精度を変更する演算が実現される。すなわち、ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅ（量子化スケール）の値が小さいほど丸め精度が高くされ細かい量子化が行われ、量子化スケール値が大きくなると丸め精度が低くされ、より粗く量子化が行われることになる。このように、値Ｍにより丸め精度が設定される。
なお、上述の量子化スケール値ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅと値Ｍとの組み合わせは一例であって、この例に限定されるものではない。
以上のような演算によってＤＣＴ係数Ｆ（ｖ，ｕ）を量子化し、量子化後のＤＣＴ係数ＱＦ（ｖ，ｕ）を求める。
第７図は、上述した量子化回路３０４の一例の構成を示す。先ず、上述した式（２）を、第７図の構成に対応させるため以下に示す式（４）のように変形する。
2002080573.tif 000006
なお、実際には、上述の式（２）では、除算において小数部切り捨てが行われているので、式（４）で得られたＱＦ（ｖ，ｕ）に対して、さらにｉｎｔ｛ＱＦ（ｖ，ｕ）｝として小数部切り捨てを行う必要がある。
ＤＣＴ回路３０３から出力されたＤＣＴ係数Ｆ（ｖ，ｕ）は、量子化回路３０に供給される。量子化回路３０では、上述の式（１）に基づき、例えば上述の第６図に示される量子化マトリクスによるＤＣＴ係数Ｆ（ｖ，ｕ）の量子化が行われる。量子化の結果は、図示されない４ビットシフト回路により４ビットシフトされることで、〔１６〕が乗ぜられる。こうして得られた値ｗＦ（ｖ，ｕ）が絶対値回路３１で絶対値化され、乗算器３３の一方の入力端に供給される。
また、量子化回路３０では、計算された値ｗＦ（ｖ，ｕ）それぞれについて、〔０〕に対する大小が判断され、判断結果に基づき上述のようにして値ｓｉｇｎ｛ｗＦ（ｖ，ｕ）｝が求められる。得られた値ｓｉｇｎ｛ｗＦ（ｖ，ｕ）｝は、ディレイ回路３２に供給される。
一方、量子化回路３０４の外部の構成であるレートコントロール部３９から、量子化スケールｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅが供給される。この量子化スケールは、逆数ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）３７およびＭ設定回路３８に供給される。レートコントロール部３９は、実際の量子化に先立って、予め量子化による発生符号量を見積もり、見積もられた発生符号量に基づき、１フレームの発生符号量が一定値を越えないように量子化スケールｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅを決定するものである。
なお、逆数ＲＯＭ３７は、量子化スケールの値に対応した逆数値が予め記憶されており、量子化スケールの値を入力することにより、対応する逆数値が出力されるようになっている。
Ｍ設定回路３８では、供給された量子化スケールｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅに基づき、丸め精度を設定するパラメータである値Ｍが設定される。値Ｍは、量子化スケールｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅに応じて、上述した式（３）に基づき設定される。この例では、式（４）に従い、上述の式（３）に基づき設定された値Ｍを〔３２〕で除して用いられる。
なお、Ｍ設定回路３８に対して、ディレイ回路３２から値ｓｉｇｎ｛ｗＦ（ｖ，ｕ）｝が所定にタイミングを制御されて供給される。この値ｓｉｇｎ｛ｗＦ（ｖ，ｕ）｝により、値Ｍの符号が値ｗＦ（ｖ，ｕ）に応じて設定される。値ｓｉｇｎ｛ｗＦ（ｖ，ｕ）｝により符号が設定された値Ｍは、加算器３４の一方の入力端に供給される。
レートコントロール部３９で決定された量子化スケールｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅは、逆数ＲＯＭ３７で逆数化されて１／ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅとされ、乗算器３３の他方の入力端に供給される。乗算器３３では、一方および他方の入力端に供給された値を乗算し、値ｗＦ（ｖ，ｕ）／ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅを得る。乗算器３３の出力は、加算器３４の他方の入力端に供給される。加算器３４では、乗算器３３から出力された値ｗＦ（ｖ，ｕ）／ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅとＭ設定回路３８から供給された値Ｍとが加算される。加算器３４の出力は、５ビットシフト回路３５に供給され、５ビットシフトされて小数部が切り捨てられる。ここまでで、上述の式（４）による演算が行われたことになる。
なお、５ビットシフト回路３５により加算器３４の出力から小数部が切り捨てられることで、ＤＣＴ係数が重み付け係数で量子化された値の、値Ｍに基づく丸め精度で丸め処理された代表値が得られることになる。
５ビットシフト回路３５から出力された、パラメータＭに対応した丸め精度で量子化されたＤＣＴ係数ＱＦ（ｖ，ｕ）は、ＶＬＣ回路３０５に供給される。また、ディレイ回路３２で、上述の絶対値回路３１、乗算器３３、加算器３４および５ビットシフト回路３５による処理時間だけ遅延を与えられた値ｓｉｇｎ｛ｗＦ（ｖ，ｕ）｝がＶＬＣ回路３０５に供給される。ＤＣＴ係数ＱＦ（ｖ，ｕ）は、ＶＬＣ回路３０５で、値ｓｉｇｎ｛ｗＦ（ｖ，ｕ）｝を用いて可変長符号化される。
上述のような構成によれば、ＤＣＴ係数の振幅を増大させないように量子化することが可能となる。この結果、符号化ノイズを押さえ、特に画素シフト処理を考慮したダビング時に有効である。
画素シフト処理は、符号化された画像データを復号化し、ダビングし、再び符号化する処理を繰り返したときの画質劣化を評価する方法である。画像シフト処理では、ＤＣＴブロックの切り方を画素単位で少しずつずらしてダビングしていく際の画像劣化を評価する。画像シフト処理においては、ＤＣＴブロックの切り方を変えていくと、ＤＣＴブロックの構成要素が変わるため、ＤＣＴにより出力されたＤＣＴ係数が異なるものになる。ここで、バックサーチと称される方法を用いて、過去にある量子化スケールで量子化された画像データに対し、今回の量子化過程で発生する小数部分に基づき前回用いられた量子化スケールを推測することが可能であるが、ＤＣＴブロックの切り方を変えて符号化した場合には、このバックサーチでは過去の量子化スケール値を推測できなくなる。画像シフト処理は、このＤＣＴブロックの切り方を変えて符号化された画像データを、画像全体に対して繋げたときに、どれだけオリジナルの画像に対して差異が生じるかを測定することで、符号化による画質の劣化を評価することができるものである。
さらに、この実施の形態では、量子化スケールｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅに応じて量子化丸めの精度が制御される。一方、量子化スケールは、レートコントロール部３９での発生符号量の見積もり結果に基づく符号量制御により、圧縮が容易な画像では値が小さく、圧縮が難しい画像では値が大きく、それぞれ制御される。この実施の形態では、量子化スケール値が大きくなるのにしたがって、より切り捨て方向にはたらくように、丸め精度が制御される。すなわち、量子化スケール値が大きくなるのに従い値Ｍが小さくされ、値ＱＦ（ｖ，ｕ）の小数部の切り捨ての際に、より切り捨てられるようにはたらく。
したがって、画像の性質に応じて量子化の際の丸め精度が適切に設定され、それぞれ最適な量子化を行うことができるため、画像圧縮処理に伴う画質劣化を最小限に抑制することが可能となる。
上述した量子化回路３０４は、コンピュータ装置上のソフトウェアによっても実現可能である。式（３）のようにして設定された丸め精度のパラメータである値Ｍをメモリに保持し、上述の式（１）、式（２）および式（３）をソフトウェアにより実現することは、容易である。このソフトウェアは、例えばＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）といった記録媒体に記録されて提供され、コンピュータ装置に所定にインストールされることで、当該コンピュータ装置上において実行可能な状態とされる。なお、コンピュータ装置の構成は極めて周知であるため、説明は省略する。
なお、上述では、画像データの符号化方式として画像をブロック単位でＤＣＴして符号化するＭＰＥＧ２方式を採用しているが、これはこの例に限定されない。画像データをブロック単位で符号化する符号化方式であれば、他の符号化方式を用いることも可能である。
また、上述では、この実施の形態の適用される例として、ディジタルＶＴＲを説明しているが、これはこの例に限定されない。この実施の形態は、画像データをブロック符号化を用いて圧縮符号化する他の画像処理装置、例えば伝送のために画像データを圧縮符号化する画像伝送装置にも適用することが可能である。
以上説明したように、この実施の形態では、ＤＣＴ係数を量子化する際に、その量子化スケール値に応じて量子化丸め精度を制御している。そのため、画像の性質に応じた量子化丸め精度を用いることができ、画質の性質におうじて最適な量子化を行うことができる。
したがって、画像の性質に応じて有効に符号化ノイズを抑制でき、画像圧縮処理に伴う画質の劣化を最小限に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図Ａおよび第１図Ｂは、この発明の実施の一形態が適用されたディジタルＶＴＲの一例の構成を示すブロック図、第２図は、ＭＰＥＧエンコーダの一例の構成を概略的に示すブロック図、第３図は、ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅ＝１０で丸め精度が４捨５入である場合の丸め処理を示す略線図、第４図は、ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅ＝１０で丸め精度が５捨６入である場合の丸め処理を示す略線図、第５図は、ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅ＝１０で丸め精度が６捨７入である場合の丸め処理を示す略線図、第６図は、ＤＣＴブロック内の各係数に対する一例の重み付け係数を示す略線図、第７図は、量子化回路の一例の構成を示す略線図である。
符号の説明
３０    量子化回路
３１    絶対値回路
３３    乗算器
３４    加算器
３８    Ｍ設定回路
１０２    タイミングジェネレータＴＧ
１０３    ＭＰＥＧエンコーダ
１１７    システムコントローラ
３００    ブロック化回路
３０３    ＤＣＴ回路
３０４    量子化回路
３０５    ＶＬＣ回路
【図１Ｂ】
2002080573.tif 000007
【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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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年2月14日(2003.2.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定された量子化スケール値に応じて多段階に量子化閾値を設定する丸め精度設定手段と、
上記設定された量子化スケール値と上記丸め精度設定手段により設定された上記量子化閾値とに基づき画像信号を量子化する量子化手段と
を有することを特徴とする量子化装置。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載の量子化装置において、
上記丸め精度設定手段は、上記量子化スケール値が大きくなるのに従って、上記量子化閾値がより切り捨てられる確率が高くなるようにすることを特徴とする量子化装置。
【請求項３】
請求の範囲第１項に記載の量子化装置において、
画像信号をブロック単位に分割するブロック分割手段と、
上記ブロック変換手段により分割された上記画像信号の各ブロックに対して変換処理を行い変換係数を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力された上記変換係数を量子化するための量子化スケール値を設定する量子化スケール値設定手段と
をさらに有し、
上記量子化手段は、上記量子化スケール値設定手段で設定された上記量子化スケール値を用いて量子化を行うようにしたことを特徴とする量子化装置。
【請求項４】
請求の範囲第１項に記載の量子化装置において、
上記量子化手段により量子化された代表値を可変長符号化する符号化手段をさらに有することを特徴とする量子化装置。
【請求項５】
設定された量子化スケール値に応じて量子化閾値を設定する丸め精度設定のステップと、
上記設定された量子化スケール値と上記丸め精度設定のステップにより設定された上記量子化閾値とに基づき画像信号を量子化する量子化のステップと
を有することを特徴とする量子化方法。
【請求項６】
画像信号を量子化する量子化方法をコンピュータ装置に実行させる量子化プログラムにおいて、
上記量子化方法は、
設定された量子化スケール値に応じて多段階に量子化閾値を設定する丸め精度設定のステップと、
上記設定された量子化スケール値と上記丸め精度設定のステップにより設定された上記量子化閾値とに基づき画像信号を量子化する量子化のステップと
を有することを特徴とする量子化プログラム。
【請求項７】
画像信号を量子化する量子化方法をコンピュータ装置に実行させる量子化プログラムが記録された記録媒体において、
上記量子化方法は、
設定された量子化スケール値に応じて多段階に量子化閾値を設定する丸め精度設定のステップと、
上記設定された量子化スケール値と上記丸め精度設定のステップにより設定された上記量子化閾値とに基づき画像信号を量子化する量子化のステップと
を有する量子化プログラムが記録されたことを特徴とする記録媒体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
は、量子化が容易な画像と難しい画像の両方を効率良く圧縮符号化することが困難であるという問題点があった。
これに対し、量子化時の丸め精度を動的に変化させる方法としては、例えば特開平１０−３０４３６２号公報に開示されるように、ＤＣＴ係数の振幅の大きさに依存して量子化丸め精度を変化させる方法や、特開平１０−３０４３６３号公報に開示されるように、ＤＣＴ係数の周波数成分に依存して量子化丸め精度を変化させる方法が提案されている。しかし、このような方法によっても、一定の符号化ノイズによる画質劣化は免れないという問題点があった。
したがって、この発明の目的は、簡単な構成によって量子化時の丸め精度を動的に変化させ、有効に符号化ノイズを抑制でき、画質劣化を防止することが可能な量子化装置、量子化方法、量子化プログラムおよび記録媒体を提供することにある。
発明の開示
この発明は、上述した課題を解決するために、設定された量子化スケール値に応じて多段階に量子化閾値を設定する丸め精度設定手段と、設定された量子化スケール値と丸め精度設定手段により設定された量子化閾値とに基づき画像信号を量子化する量子化手段とを有することを特徴とする量子化装置である。
また、この発明は、設定された量子化スケール値に応じて多段階に量子化閾値を設定する丸め精度設定のステップと、設定された量子化スケール値と丸め精度設定のステップにより設定された量子化閾値とに基づき画像信号を量子化する量子化のステップとを有することを特徴とする量子化方法である。
また、この発明は、画像信号を量子化する量子化方法をコンピュータ


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
装置に実行させる量子化プログラムにおいて、量子化方法は、設定された量子化スケール値に応じて多段階に量子化閾値を設定する丸め精度設定のステップと、設定された量子化スケール値と丸め精度設定のステップにより設定された量子化閾値とに基づき画像信号を量子化する量子化のステップとを有することを特徴とする量子化プログラムである。
また、この発明は、画像信号を量子化する量子化方法をコンピュータ装置に実行させる量子化プログラムが記録された記録媒体において、量子化方法は、設定された量子化スケール値に応じて多段階に量子化閾値を設定する丸め精度設定のステップと、設定された量子化スケール値と丸め精度設定のステップにより設定された量子化閾値とに基づき画像信号を量子化する量子化のステップとを有する量子化プログラムが記録されたことを特徴とする記録媒体である。
上述したように、この発明は、設定された量子化スケール値に応じて多段階に設定された量子化閾値と、設定された量子化スケール値とに基づき画像信号を量子化するようにしているため、画像の性質に応じて量子化スケール値を設定することで、画像性質に応じて量子化丸め精度が制御される。
図面の簡単な説明
第１図Ａおよび第１図Ｂは、この発明の実施の一形態が適用されたディジタルＶＴＲの一例の構成を示すブロック図、第２図は、ＭＰＥＧエンコーダの一例の構成を概略的に示すブロック図、第３図は、ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅ＝１０で丸め精度が４捨５入である場合の丸め処理を示す略線図、第４図は、ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅ＝１０で丸め精度が５捨６入である場合の丸め処理を示す略線図、第５図は、ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅ＝１０で丸め精度が６捨７入である場合の丸め処理を示す略線図、第６図は、ＤＣＴブロック内の各係数に対する一例の重み付け係数を示す略線図、第７図


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
ＰＥＧ  ＥＳのうち、何れかが選択され、選択されたＭＰＥＧ  ＥＳのＤＣＴ係数を、１マクロブロックを構成する複数のＤＣＴブロックを通して周波数成分毎にまとめ、まとめた周波数成分を低周波数成分から順に並び替える。ＭＰＥＧ  ＥＳの係数が並べ替えられたストリームを、以下、変換エレメンタリストリームと称する。このようにＭＰＥＧ  ＥＳを再配置することにより、サーチ再生時にもなるべく多くのＤＣ係数と低次のＡＣ係数を拾い、サーチ画の品位向上に貢献している。変換エレメンタリストリームは、ＥＣＣエンコーダ１０７に供給される。
ＥＣＣエンコーダ１０７は、大容量のメインメモリが接続され（図示しない）、パッキングおよびシャフリング部、オーディオ用外符号エンコーダ、ビデオ用外符号エンコーダ、内符号エンコーダ、オーディオ用シャフリング部およびビデオ用シャフリング部などを内蔵する。また、ＥＣＣエンコーダ１０７は、シンクブロック単位でＩＤを付加する回路や、同期信号を付加する回路を含む。なお、実施の第１の形態では、ビデオ信号およびオーディオ信号に対するエラー訂正符号としては、積符号が使用される。積符号は、ビデオ信号またはオーディオ信号の２次元配列の縦方向に外符号の符号化を行い、その横方向に内符号の符号化を行い、データシンボルを２重に符号化するものである。外符号および内符号としては、リードソロモンコード（Ｒｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ  ｃｏｄｅ）を使用できる。
ＥＣＣエンコーダ１０７には、ＭＦＣ回路１０６から出力された変換エレメンタリストリームが供給されると共に、ＳＤＴＩ入力部１０５およびディレイ回路１０４から出力されたオーディオ信号が供給される。ＥＣＣエンコーダ１０７では、供給された変換エレメンタリストリーム及びオーディオ信号に対してシャフリング及びエラー訂正符号化を施し、シンクブロック毎にＩＤおよび同期信号を付加し記録データとして出力


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
る信号に置き換えて出力する。
再生側ＭＦＣ回路１１２から出力されたＭＰＥＧ  ＥＳは、ＭＰＥＧデコーダ１１３およびＳＤＴＩ出力部１１５に供給される。ＭＰＥＧデコーダ１１３は、供給されたＭＰＥＧ  ＥＳを復号し、非圧縮の元のビデオ信号に戻す。すなわち、ＭＰＥＧデコーダ１１３は、供給されたＭＰＥＧ  ＥＳに対して逆量子化処理と、逆ＤＣＴ処理とを施す。復号されたビデオ信号は、ＳＤＩ出力部１１６に供給される。
上述したように、ＳＤＩ出力部１１６には、ＥＣＣデコーダ１１１でビデオデータと分離されたオーディオデータがディレイ１１４を介して供給されている。ＳＤＩ出力部１１６では、供給されたビデオデータとオーディオデータとを、ＳＤＩのフォーマットにマッピングし、ＳＤＩフォーマットのデータ構造を有するＳＤＩ信号へ変換される。このＳＤＩ信号が外部に出力される。
一方、ＳＤＴＩ出力部１１５には、上述したように、ＥＣＣデコーダ１１１でビデオデータと分離されたオーディオデータが供給されている。ＳＤＴＩ出力部１１５では、供給された、エレメンタリストリームとしてのビデオデータと、オーディオデータとをＳＤＴＩのフォーマットにマッピングし、ＳＤＴＩフォーマットのデータ構造を有するＳＤＴＩ信号へ変換されるこのＳＤＴＩ信号が外部に出力される。
なお、システムコントローラ１１７（第１図Ａおよび第１図Ｂ中では、シスコン１１７と略記）は、例えばマイクロコンピュータからなり、信号ＳＹ＿ＩＯにより各ブロックと通信を行うことにより、このディジタルＶＴＲの全体の動作を制御する。サーボ１１８は、信号ＳＹ＿ＳＶによりシステムコントローラ１１７と互いに通信を行いながら、信号ＳＶ＿ＩＯにより、磁気テープ１１０の走行制御や回転ドラム１０９の駆動制御などを行う。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
第２図は、第１図のディジタルＶＴＲにおけるＭＰＥＧエンコーダ１０３の一例の構成を概略的に示す。ＭＰＥＧエンコーダ１０３は、概略的には、ブロック化回路３００、ディレイ回路３０１、ＤＣＴモード選択回路３０２、ＤＣＴ回路３０３、量子化回路３０４および可変長符号化（ＶＬＣ）回路３０５とを有する。
ＭＰＥＧエンコーダ１０３に供給されたディジタルビデオ信号は、ブロック化回路３００でラスタブロックに変換され、ＤＣＴを行うためのＤＣＴブロック単位に分割されて出力される。なお、ＤＣＴブロックは、例えば８画素×８ラインのマトリクス状に構成され、１つのＤＣ成分と６３のＡＣ係数で構成されている。
ブロック化回路３００からＤＣＴブロック単位で出力されたデータは、ディレイ回路３０１で所定の遅延を与えられ、ＤＣＴ回路３０３に供給されると共に、ＤＣＴモード選択回路３０２に供給される。ＤＣＴモード選択回路３０２は、ＤＣＴ回路３０３におけるＤＣＴを、フィールド単位で行うか、フレーム単位で行うかを切り換える。ＤＣＴモード選択回路３０２から出力されたモード選択信号がＤＣＴ回路３０３に供給される。
ＤＣＴ回路３０３では、ＤＣＴモード選択回路３０２によって選択されたＤＣＴモードに基づき、ディレイ回路３０１から出力されたＤＣＴブロック単位のデータに対してＤＣＴを行い、ＤＣＴ係数を生成する。生成されたＤＣＴ係数は、量子化回路３０４に供給される。
ＤＣＴ回路３０３から出力されたＤＣＴ係数は、量子化回路３０４で量子化される。この量子化回路３０４は、量子化スケール値（ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅ）が格納された量子化スケール値レジスタを有し（図示しない）、量子化スケール値レジスタに格納された量子化スケール値を用いてＤＣＴ係数の量子化を行う。このとき、量子化演算の際の量子化丸めの精度


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
が量子化スケール値に応じて変更され、画像の性質に応じた量子化が行われる。
量子化回路３０４の出力は、ＶＬＣ回路３０５に供給され、可変長符号化され、ＭＰＥＧ  ＥＳとされ出力される。
量子化回路３０４における処理を、より具体的に説明する。量子化回路３０４における基本的な処理は、上述した８画素×８ラインからなるＤＣＴブロックを構成する各係数に、予め設定されている重み付け係数（Ｉｎｔｒａ＿Ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿Ｍａｔｒｉｘ）を用いて重み付けをした後、その係数に量子化スケール値（ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅ）に基づく除算を行ない、ＤＣＴ係数が量子化される。この量子化の際に、後述するような処理により、量子化スケール値に応じた丸め精度による丸め処理が適用される。
丸め精度について概略的に説明する。第３図は、ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅ＝１０で丸め精度が４捨５入である場合の丸め処理を示す。横軸に示す１０個毎に区切られた数値の中から、それぞれ６番目の値が代表値として選択される。例えば、５以上１４以下の数値の代表値が１０とされる。すなわち、５以上１４以下の数値が１０に丸められる。第４図は、ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅ＝１０で丸め精度が５捨６入である場合の丸め処理を示す。横軸に示す１０個毎に区切られた数値の中から、それぞれ５番目の値が代表値として選択される。例えば、６以上１５以下の数値の代表値が１０とされる。すなわち、６以上１５以下の数値が１０に丸められる。第５図は、ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅ＝１０で丸め精度が６捨７入である場合の丸め処理を示している。横軸に示す１０個毎に区切られた数値の中から、それぞれ４番目の値が代表値として選択される。例えば、７以上１６以下の数値の代表値が１０とされる。すなわち、７以上１６以下の数値が１０に丸められる。
この第３図〜第５図によれば、第３図の丸め精度よりも第５図の丸め


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
ｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅ（量子化スケール）の値が小さいほど丸め精度が高くされ細かい量子化が行われ、量子化スケール値が大きくなると丸め精度が低くされ、より粗く量子化が行われることになる。このように、値Ｍにより丸め精度が設定される。
なお、上述の量子化スケール値ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅと値Ｍとの組み合わせは一例であって、この例に限定されるものではない。
以上のような演算によってＤＣＴ係数Ｆ（ｖ，ｕ）を量子化し、量子化後のＤＣＴ係数ＱＦ（ｖ，ｕ）を求める。
第７図は、上述した量子化回路３０４の一例の構成を示す。先ず、上述した式（２）を、第７図の構成に対応させるため以下に示す式（４）のように変形する。
ＱＦ（ｖ，ｕ）＝ｗＦ（ｖ，ｕ）／ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅ＋ｓｉｇｎ｛ｗＦ（ｖ，ｕ）｝×Ｍ／３２      ・・・（４）
なお、実際には、上述の式（２）では、演算子「ｄｉｖ」による除算において小数部切り捨てが行われているので、式（４）で得られたＱＦ（ｖ，ｕ）に対して、さらにｉｎｔ｛ＱＦ（ｖ，ｕ）｝として小数部切り捨てを行う必要がある。
ＤＣＴ回路３０３から出力されたＤＣＴ係数Ｆ（ｖ，ｕ）は、量子化回路３０に供給される。量子化回路３０では、上述の式（１）に基づき、例えば上述の第６図に示される量子化マトリクスによるＤＣＴ係数Ｆ（ｖ，ｕ）の量子化が行われる。量子化の結果は、図示されない４ビットシフト回路により４ビットシフトされることで、〔１６〕が乗ぜられる。こうして得られた値ｗＦ（ｖ，ｕ）が絶対値回路３１で絶対値化され、乗算器３３の一方の入力端に供給される。
また、量子化回路３０では、計算された値ｗＦ（ｖ，ｕ）それぞれについて、〔０〕に対する大小が判断され、判断結果に基づき上述のようにして値ｓｉｇｎ｛ｗＦ（ｖ，ｕ）｝が求められる。得られた値ｓｉｇｎ｛ｗＦ（ｖ，ｕ）｝は、ディレイ回


【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
３４では、乗算器３３から出力された値ｗＦ（ｖ，ｕ）／ｑｕａｎｔｉｓｅｒ＿ｓｃａｌｅとＭ設定回路３８から供給された値Ｍ／３２とが加算される。加算器３４の出力は、５ビットシフト回路３５に供給され、５ビットシフトされて小数部が切り捨てられる。ここまでで、上述の式（４）による演算が行われたことになる。
なお、５ビットシフト回路３５により加算器３４の出力から小数部が切り捨てられることで、ＤＣＴ係数が重み付け係数で量子化された値の、値Ｍに基づく丸め精度で丸め処理された代表値が得られることになる。
５ビットシフト回路３５から出力された、パラメータＭに対応した丸め精度で量子化されたＤＣＴ係数ＱＦ（ｖ，ｕ）は、ＶＬＣ回路３０５に供給される。また、ディレイ回路３２で、上述の絶対値回路３１、乗算器３３、加算器３４および５ビットシフト回路３５による処理時間だけ遅延を与えられた値ｓｉｇｎ｛ｗＦ（ｖ，ｕ）｝がＶＬＣ回路３０５に供給される。ＤＣＴ係数ＱＦ（ｖ，ｕ）は、ＶＬＣ回路３０５で、値ｓｉｇｎ｛ｗＦ（ｖ，ｕ）｝を用いて可変長符号化される。
上述のような構成によれば、ＤＣＴ係数の振幅を増大させないように量子化することが可能となる。この結果、符号化ノイズを押さえ、特に画素シフト処理を考慮したダビング時に有効である。
画素シフト処理は、符号化された画像データを復号化し、ダビングし、再び符号化する処理を繰り返したときの画質劣化を評価する方法である。画素シフト処理では、ＤＣＴブロックの切り方を画素単位で少しずつずらしてダビングしていく際の画像劣化を評価する。画素シフト処理においては、ＤＣＴブロックの切り方を変えていくと、ＤＣＴブロックの構成要素が変わるため、ＤＣＴにより出力されたＤＣＴ係数が異なるものになる。ここで、バックサーチと称される方法を用いて、過去にある量子化スケールで量子化された画像データに対し、今回の量子化過程で発


【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
な状態とされる。なお、コンピュータ装置の構成は極めて周知であるため、説明は省略する。
なお、上述では、画像データの符号化方式として画像をブロック単位でＤＣＴして符号化するＭＰＥＧ２方式を採用しているが、これはこの例に限定されない。画像データをブロック単位で符号化する符号化方式であれば、他の符号化方式を用いることも可能である。
また、上述では、この実施の形態の適用される例として、ディジタルＶＴＲを説明しているが、これはこの例に限定されない。この実施の形態は、画像データをブロック符号化を用いて圧縮符号化する他の画像処理装置、例えば伝送のために画像データを圧縮符号化する画像伝送装置にも適用することが可能である。
以上説明したように、この実施の形態では、ＤＣＴ係数を量子化する際に、その量子化スケール値に応じて量子化丸め精度を制御している。そのため、画像の性質に応じた量子化丸め精度を用いることができ、画質の性質に応じて最適な量子化を行うことができる。
したがって、画像の性質に応じて有効に符号化ノイズを抑制でき、画像圧縮処理に伴う画質の劣化を最小限に抑制することができる。




【国際調査報告】
2002080573.tif 000044
2002080573.tif 000045