JPS61294586A - Conversion coding and decoding device for picture signal - Google Patents
Conversion coding and decoding device for picture signalInfo
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- JPS61294586A JPS61294586A JP60135601A JP13560185A JPS61294586A JP S61294586 A JPS61294586 A JP S61294586A JP 60135601 A JP60135601 A JP 60135601A JP 13560185 A JP13560185 A JP 13560185A JP S61294586 A JPS61294586 A JP S61294586A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は画像信号の符号化に関する。[Detailed description of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to encoding of image signals.
(従来の技術)
変換符号化、どくに直交変換を用いた符号化は画像信号
の冗長性を大巾に除去でき能率が高いことが知られてい
る。しかしながら、変換を行うための演算が膨大なため
、各種の高速演算法が提案されるほどである。フーリエ
変換の場合を例にとるとクーリーとチューキイ(Coo
ley and Tukey)による高速フーリエ変換
(FFT)やライノブ−ラード(Winograd)に
よるFFTが良く知られている。画像信号の符号化にお
いてはその実部を用いるコサイン変換が用いられること
が多いが、これに対しても高速演算法が考案されている
。たとえば、ウエン・シラン・チェノ(Wen−Hsi
ung Chen)他による論文[アファーストコンビ
ュテイショナルアルゴリズムフォーザディスクリートコ
サイントランスフォーム](A Fast Compu
tational Algorithm for th
eDiscrete Co51ne Transfor
m”、 IEEE Transactions onC
ommunications、 vol、 C0M−2
5,No、9. September1977 )に高
速離散コサイン変換の算法が述べられている。(Prior Art) Transform coding, particularly coding using orthogonal transform, is known to be highly efficient as it can largely remove redundancy in image signals. However, the amount of calculation required to perform the conversion is so large that various high-speed calculation methods have been proposed. Taking the case of Fourier transform as an example, Cooley and Tukey (Coo
Fast Fourier transform (FFT) by Ley and Tukey and FFT by Winograd are well known. In encoding image signals, cosine transformation using the real part of the image signal is often used, and high-speed calculation methods have been devised for this as well. For example, Wen-Hsi
[A Fast Computational Algorithm for the Discrete Cosine Transform] (A Fast Computational Algorithm for the Discrete Cosine Transform)
tional Algorithm for th
eDiscrete Co51ne Transfer
m”, IEEE Transactions onC
communications, vol, C0M-2
5, No, 9. September 1977) describes a fast discrete cosine transform algorithm.
(発明が解決しようする問題点)
これらの高速算法は、いずれにせよ全ての変換係数を求
めるための算法であるため、画像の低ビツトレート符号
化において頻繁に行われる微小な値をもつ変換係数の切
捨てにより特定の値(通常はゼロ)となることが多い場
合には無駄な演算をしていることになる。また、高速演
算法を用いても所要演算法は依然として多く、これをノ
h−ドウエアにて実現すると相当複雑でかつ大きなもの
となる。本発明は変換に要する演算を大幅に減らしハー
ドウェア化が容易な変換符号化・復号化装置を提供する
ことを目的とする。(Problem to be Solved by the Invention) These high-speed calculation methods are methods for calculating all transform coefficients, so they cannot be used to calculate transform coefficients with small values, which are frequently performed in low bit rate encoding of images. If truncation often results in a specific value (usually zero), this means that the calculation is wasted. Further, even if a high-speed calculation method is used, there are still many calculation methods required, and if this is implemented using hardware, it will be considerably complicated and large. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a transform encoding/decoding device that can significantly reduce the calculations required for transform and can be easily implemented in hardware.
(問題点を解決するための手段)
本発明によれば、複数個の画素からなるブロックを構成
する手段、該ブロック内に含まれる画素に対してあらか
じめ定められた次数のシーケンシのみを用いて直交変換
し変換係数を得、該シーケンシに対応しない変換係数に
ついてはあらかじめ定められた特定の値を与える直交変
換手段、該直交変換手段の出力を量子化する手段、該量
子化手段の出力を符号変換する手段、からなる画像信号
の変換符号化装置が得られる。また、本発明によれば、
符号逆変換を行う手段、該符号逆変換手段により得られ
る変換係数に対し符号化時に用いられた次数のシーケン
シを用いて直交逆変換する手段、からなる画像信号の変
換復号化装置が得られる。さらに本発明によれば、符号
変換された画像信号に対し、あらかじめ定められたシー
ケンシにより得られる変換係数以外をあらかじめ定めら
れた特定の値に置換することができる符号逆変換手段、
該符号逆変換手段により得られる変換係数に対して、適
用された直交変換に対応する逆変換を実行する直交逆変
換手段、からなる画像信号の変換復号化装置が得られる
。(Means for Solving the Problem) According to the present invention, means for configuring a block consisting of a plurality of pixels, orthogonalization using only a sequence of a predetermined order for the pixels included in the block. orthogonal transformation means for converting to obtain transformation coefficients and giving predetermined specific values to transformation coefficients that do not correspond to the sequence; means for quantizing the output of the orthogonal transformation means; and code conversion for the output of the quantization means. There is obtained an image signal transform encoding device comprising means for. Further, according to the present invention,
An image signal conversion/decoding device is obtained, which includes means for performing code inverse transformation, and means for performing orthogonal inverse transformation on the transform coefficients obtained by the code inverse transformation using the sequence of the order used at the time of encoding. Furthermore, according to the present invention, code inverse conversion means is capable of replacing conversion coefficients other than those obtained by a predetermined sequence with predetermined specific values for a code-converted image signal;
An image signal transformation/decoding device is obtained, which includes an orthogonal inverse transform means that performs an inverse transform corresponding to the applied orthogonal transform on the transform coefficients obtained by the code inverse transform means.
(作用)
任意の2次元変換(C)を用いてNライン×N画素毎に
ブロック化された画像(X)を変換した結果をFとする
時、FとXの関係は一般に
F:c、x−cT
で表わされる。Fは2次元の変換係数行列(以下変換係
数と略記する。)である。通常の符号化ではこのFは量
子化されて取り得る値に制限を受ける。また、この量子
化した結果を伝送する場合にはとくにゼロが多いと情報
量が少なくなり都合が良い。(Function) When F is the result of converting an image (X) divided into blocks of N lines x N pixels using an arbitrary two-dimensional transformation (C), the relationship between F and X is generally F:c, It is expressed as x-cT. F is a two-dimensional transformation coefficient matrix (hereinafter abbreviated as transformation coefficient). In normal encoding, this F is quantized and is limited in its possible values. Furthermore, when transmitting this quantized result, it is especially convenient if there are many zeros, since the amount of information will be reduced.
変換係数Fは、画像自身のもつスペクトル特性を周波数
に対応付ける時、低周波領域にエネルギーが集中し、高
周波領域のエネルギーは小さいのが普通であり、この高
域成分を表わす変換係数の値は小さく量子化によりゼロ
となることが多い。この高域成分に対応する係数は、複
雑な柄をもつ画面を変換した場合にのみ大きくなること
がある。When the spectral characteristics of the image itself are mapped to frequencies, the transformation coefficient F is usually such that energy is concentrated in the low frequency region and energy in the high frequency region is small, so the value of the transformation coefficient representing this high frequency component is small. It often becomes zero due to quantization. The coefficient corresponding to this high-frequency component may become large only when converting a screen with a complicated pattern.
したがって、複雑な柄の画像が入力された時に高域成分
に対応する係数がゼロとなった時の、逆変換後の再生画
像の若干のボケを許容するとこの高域成分に対応する係
数を得るに必要な演算は省略することができる。たとえ
ば、第1図に例として示すように変換係数Fの左上隅(
DC成分に相当)を含むnXnの領域(斜線部)に含ま
れる低域成分のみ符号化すれば良いものとするとNライ
ン×N画素のブロックからなる画像(X)に対して変換
マトリックスCは斜線で示した部分以外は全てゼロとす
ることができる。CTはマトリックスCの転置である。Therefore, when an image with a complex pattern is input and the coefficient corresponding to the high frequency component becomes zero, by allowing a slight blur in the reproduced image after inverse transformation, the coefficient corresponding to this high frequency component can be obtained. The calculations required for this can be omitted. For example, as shown in FIG.
If we assume that it is only necessary to encode the low-frequency components included in the nXn area (hatched area) containing (corresponding to the DC component), then the transformation matrix C for the image (X) consisting of a block of N lines x N pixels is the shaded area. All parts other than those shown can be set to zero. CT is the transpose of matrix C.
すなわち、第1図に示すようにC,X−CTなる行列演
算を行った結果は左辺のFの斜線部以外はすべてゼロと
なる。この時のX−CTの演算数、たとえば乗算数はC
の斜線部に含まれたものだけで済むため、nXNX8回
である。したがってC−X、CTの演算に現われる乗算
数は2nXNXN回である。・全ての係数ご算出するも
のと仮定すると、C−X−CTの演算には2N3の乗算
が含まれることになる。That is, as shown in FIG. 1, the result of the matrix operation C,X-CT is zero except for the shaded part of F on the left side. The number of operations of X-CT at this time, for example, the number of multiplications is C
Since only those included in the shaded area are required, the number of times is nXNX8. Therefore, the number of multiplications appearing in the calculations of C-X and CT is 2nXNXN times. - Assuming that all coefficients are calculated, the C-X-CT calculation will include 2N3 multiplication.
また、信号の変換を実行するに際してはたとえばフーリ
エ変換におけるFFTのように、高速演算が適用される
ことが多い。変換として16次の離散コサイン変換(D
CT)を用いた時の、チェ2(W、H,Chen。Furthermore, when converting signals, high-speed calculations, such as FFT in Fourier transform, are often applied. The 16th order discrete cosine transform (D
CT) when using Che 2 (W, H, Chen.
V、S、Patent 4.385.363. May
24.1983)による高速DCT算法の例を第2図
に示す。XO〜X15は一次元の入力信号で、Fo−F
15は一次元のDCTにより得られる係数を表わす。第
2図に示されている計算は、たとえば第1図における変
換マトリックスCを画像Xの中の任意の1行に対して適
用した場合を示す。したがってX、CTの演算において
は、第2図の例をN回にわたり順次具なる画像Xの行に
適用することになる。CTにおいて、左側のn列のみゼ
ロでない場合には第2図における演算結果F15からF
nまでの変換結果は結果として全てゼロにされるため計
算する必要がない。V.S.Patent 4.385.363. May
24.1983) is shown in FIG. 2. XO to X15 are one-dimensional input signals, Fo-F
15 represents coefficients obtained by one-dimensional DCT. The calculation shown in FIG. 2 shows the case where, for example, the transformation matrix C in FIG. 1 is applied to an arbitrary row in the image X. Therefore, in the calculation of X and CT, the example shown in FIG. 2 is applied to rows of the image X sequentially N times. In CT, if only the n columns on the left are not zero, the calculation results F15 to F in FIG.
The conversion results up to n are all set to zero, so there is no need to calculate them.
F15からFnまでの演算にのみ用いられている乗算は
第2図によると、n=4として合計24回になり、F1
5からFoまでの全てを計算した時の乗算数(48)の
172となる。すなわち、チェ2による高速算法を用い
た時で画像Xの各行に対する計算ではn=4すなわちn
/N = 1/4の時に乗算数は1/2となる。高速算
法を用いずに直接計算すると2nX N2/2N3=n
/N = 1/4となる。以上はx−CTの演算につい
て説明したが、C・X、CTについても同様に高速算法
を用いると1/2、直接計算すると1/4となる。他の
例として、n=8のときには高速算法では乗算数は、1
6回だけ減少できるので(48−16)/48 : 2
/3となる。直接計算すると8116=112となる。According to Figure 2, the multiplications used only in the calculations from F15 to Fn are 24 times in total when n = 4, and F1
When calculating everything from 5 to Fo, the number of multiplications (48) is 172. That is, when using the high-speed algorithm according to Che 2, the calculation for each row of image X is n=4, that is, n
When /N = 1/4, the number of multiplications becomes 1/2. If you calculate directly without using high-speed arithmetic, 2nX N2/2N3=n
/N = 1/4. The above has explained the calculation of x-CT, but similarly, if high-speed calculation is used for C. As another example, when n=8, the number of multiplications in the fast algorithm is 1
Since it can be reduced only 6 times, (48-16)/48: 2
/3. Direct calculation yields 8116=112.
この演算回数の減少は、変換回路を構成する場合には使
用する乗算器の数の減少に対応する。This reduction in the number of operations corresponds to a reduction in the number of multipliers used when constructing a conversion circuit.
(実施例)
以下図面を参照しながら実施例について詳しく説明する
。第3図に本発明に関る符号化・復号化装置の全体ブロ
ック図に示す。図において、画像信号は線1000を介
して走査変換回路10に入力され、ブロック化される。(Example) Examples will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 3 shows an overall block diagram of an encoding/decoding apparatus according to the present invention. In the figure, the image signal is input to the scan conversion circuit 10 via line 1000 and is divided into blocks.
ブロックの大きさは一般的にはNxNの正方形でかつN
は2のべき乗がよく用いられる。このブロック化された
画像信号は線2000を介して直交変換回路20へ供給
され、NXNの直交変換をうける。この時、第1図に示
したように左上隅のnXnの係数を得るに必要な計算の
み実行される。The size of the block is generally NxN square and N
is often a power of 2. This blocked image signal is supplied to the orthogonal transform circuit 20 via a line 2000 and undergoes NXN orthogonal transform. At this time, only the calculations necessary to obtain the nXn coefficients in the upper left corner are performed as shown in FIG.
この直交変換回路20については後に詳述する。直交変
換回路20の出力である変換係数は線3000を介して
、量子化器30へ供給され、量子化される。この時、左
上隅のnXnの変換係数以外は常にゼロとなっている。This orthogonal transform circuit 20 will be explained in detail later. The transform coefficients that are the output of the orthogonal transform circuit 20 are supplied to a quantizer 30 via a line 3000 and are quantized. At this time, the coefficients other than the nXn conversion coefficient at the upper left corner are always zero.
量子化された変換係数は線4000を介して符号変換回
路40に供給され、たとえばハフマン符号のような能率
の良い符号で表現される。符号変換回路40については
後に詳述する。符号変換された変換係数は線5000を
介して受信側の符号逆変換回路50に供給される。線5
000は、伝送システムにおいては伝送路であり、記録
・再生システムにおいては記録媒体である。この符号逆
変換回路50についても後に詳述する。符号逆変換され
た変換係数は線6000を介して直交逆変換回路60に
おいて直交逆変換され、時間領域の画像信号に復元され
る。この復元された画像信号は線7000を介し、走査
逆変換回路70に供給され、ここでブロック化されてい
る信号は元の時系列に従った画像信号に走査逆変換され
る。そして、受信側における復号された画像信号として
線8000を介して出力される。The quantized transform coefficients are supplied to the code conversion circuit 40 via line 4000 and are represented by an efficient code such as a Huffman code. The code conversion circuit 40 will be described in detail later. The code-converted transform coefficients are supplied via line 5000 to the code inverse conversion circuit 50 on the receiving side. line 5
000 is a transmission line in a transmission system, and is a recording medium in a recording/reproducing system. This code inversion circuit 50 will also be described in detail later. The transform coefficients subjected to sign inverse transformation are orthogonally inversely transformed in an orthogonal inverse transform circuit 60 via a line 6000, and restored to a time domain image signal. This restored image signal is supplied to a scanning and inverse conversion circuit 70 via a line 7000, where the blocked signal is scanned and inversely converted to an image signal according to the original time series. Then, it is output via line 8000 as a decoded image signal on the receiving side.
つぎに、第4図及び第5図を参照しながら、直交変換回
路20の構成について説明する。簡単のため、X、CT
の演算においてXの第1,2行(各々Xg、 X2jと
する。ただし1≦j≦Nとする。)とCT(j行、i列
にある要素をCjiと略記する)との演算について説明
する。ある時刻においてシフトレジスタa(SRaと略
記)210にXll〜XINなるXの第1行の画像信号
が格納されているものとする。ここで5Ra210は画
素信号を1サンプルづつ直列にシフトし、Nサンプルづ
つ並列に出力可能な構成になっているものとする。この
Nサンプルの画像信号は線2100を介して並列にスイ
ッチ220に供給される。スイッチ220では、5Ra
210からの画像信号が選択され、線2030を介して
積和回路230に供給される。積和回路230において
は、係数メモリ240から線4030を介して並列に供
給されるポj列の係数と画像信号Xとの間で積和演算、
たとえばXの第1行とCTの第1列の場合には
ΣX17 ’ C7+・
J謀1
を実行し、その結果を線3050を介してバッファメモ
リ250へ供給する。第4図の例ではΣ・5・c。Next, the configuration of the orthogonal transform circuit 20 will be explained with reference to FIGS. 4 and 5. For simplicity, X, CT
In the operation, explain the operation between the first and second rows of do. It is assumed that the image signals of the first row of X, Xll to XIN, are stored in the shift register a (abbreviated as SRa) 210 at a certain time. Here, it is assumed that the 5Ra 210 has a configuration capable of serially shifting the pixel signal one sample at a time and outputting N samples in parallel. The N samples of image signals are provided in parallel to switch 220 via line 2100. In the switch 220, 5Ra
The image signal from 210 is selected and provided to the sum-of-products circuit 230 via line 2030. In the product-sum circuit 230, a product-sum operation is performed between the coefficients of the column J and the image signal X, which are supplied in parallel from the coefficient memory 240 via the line 4030.
For example, in the case of the first row of X and the first column of CT, ΣX17'C7+·J1 is executed and the result is supplied to the buffer memory 250 via line 3050. In the example of Fig. 4, it is Σ・5・c.
J婁1
などのN個の積和計算(正確にはN個の積と(N−1)
個の和)が一度に並列に実行される場合を例にとってい
る。このXの第1行についてCTの第2列から第n列ま
での積和演算が続けて実行されるが、この間にXの第2
行の画像信号がシフトレジスタb(SRbと略記)21
1に線2000を介して供給され直列にシフトされた後
に線2110を介してNサンプル並列出力をする。そし
て、Xの第1行についての演算が終了すると、スイッチ
220は5Rb211の出力を選択し、Xの第1行に対
するのと同様の積和演算を行い演算結果を線3050を
介して出力する。こうして得られる画像信号XのX、C
Tによる変換結果は−たんバッファメモリ250に格納
され、つぎに行われるC・(X−CT)の演算時に線5
060を介して出力される。このバッファメモリ250
は、X−CTの演算結果が、1〜Nの順序の各列につい
てまず行方向に実行されて得られるものであれば、いわ
ゆるfirst−in first−outメモリで実
現できるが、もし反対に1〜Nの順序の各行についてま
ず列方向に実行されて得られる場合には入力データと出
力データの関係が2次元マトリックスの転置関係になる
ようにして読みだされる。いわば、走査線を変換する機
能をもったメモリで実現される。Calculation of N products and sums such as J 1 (to be exact, N products and (N-1)
We take as an example the case where the sum of the numbers is executed in parallel at once. The product-sum operation from the second column to the nth column of CT is continuously executed for the first row of
The image signal of the row is transferred to shift register b (abbreviated as SRb) 21
1 via line 2000 and serially shifted to output N samples in parallel via line 2110. When the calculation for the first row of X is completed, the switch 220 selects the output of 5Rb 211, performs the same product-sum calculation as for the first row of X, and outputs the calculation result via the line 3050. X, C of the image signal X obtained in this way
The conversion result by T is stored in the -tan buffer memory 250, and the line 5 is stored in the -tan buffer memory 250 when the calculation of C.
060. This buffer memory 250
can be realized with a so-called first-in first-out memory if the result of the X-CT operation is obtained by first performing it in the row direction for each column in the order of 1 to N. For each row in the order of ~N, when the data is first executed in the column direction, the input data and output data are read out so that the relationship is a transposed relationship of a two-dimensional matrix. In other words, it is realized by a memory that has the function of converting scanning lines.
このバッファメモリ250の出力は線5060を介して
シフトレジスタc(SRcと略記)260またはシフト
レジスタd(SRd)261のいずれかに供給され、直
列シフトがなされる。5Rc260と5Rd261は5
Ra210と5Rb211の関係と同一の動作を行う。The output of this buffer memory 250 is supplied via line 5060 to either shift register c (abbreviated as SRc) 260 or shift register d (SRd) 261 for serial shifting. 5Rc260 and 5Rd261 are 5
The same operation as the relationship between Ra210 and 5Rb211 is performed.
すなわち5Rc260が入力および直列シフトで用いら
れている時には5Rd261はNデータを線2160を
介して並列出力し、逆に5Rd261が入力直列シフト
で用いられている時には5Rc260はNデータを線2
600を介して並列出力することになる。スイッチ27
0はこの2系統のNデータの並列出力を選択し、線70
80を介して積和回路280へ供給する。積和回路28
0の動作は先の積和回路230と同一で、X、CTの演
算結果と係数メモリ290より線9080を介して供給
される係数C1jとのN個の積和演算を行う。こうして
得られた変換係数Fは、線3000を介して量子化器3
0へ供給される。That is, when 5Rc 260 is used for input and serial shift, 5Rd 261 outputs N data in parallel on line 2160, and conversely, when 5Rd 261 is used for input serial shift, 5Rc 260 outputs N data on line 2.
600 for parallel output. switch 27
0 selects the parallel output of these two systems of N data, and the line 70
80 to the product-sum circuit 280. Product-sum circuit 28
The operation of 0 is the same as that of the product-sum circuit 230 described above, and performs N product-sum calculations between the calculation results of X and CT and the coefficient C1j supplied from the coefficient memory 290 via the line 9080. The transform coefficient F thus obtained is sent to the quantizer 3 via a line 3000.
0.
次に第5図を用いて、係数メモリ240の構成と動作に
ついて説明する。簡単のために第1図におけるn=4と
して説明するが、4以外でも勿論以下の説明は当てはま
る。メモリA242にはCjl(j=1〜N)が、メモ
リB243にはCj2、メモリC244にはCj3、メ
モリD245にはCj4、がそれぞれ格納されている。Next, the configuration and operation of the coefficient memory 240 will be explained using FIG. For simplicity, the explanation will be made assuming that n=4 in FIG. 1, but the following explanation is of course applicable to cases other than 4. Memory A242 stores Cjl (j=1 to N), memory B243 stores Cj2, memory C244 stores Cj3, and memory D245 stores Cj4.
X、CTの演算において、まず第1行、第1列目の演算
を行う時には、メモリA242がセレクタ241により
選択され、線4241および線4030を介してN個の
係数Cjl(j=1〜N)が出力され、xlj(j=1
〜N)と積和演算がなされる。以下同様に、たとえば第
1行、第2列目の演算を行う時にはメモリB243が選
択され線4341と4030を介してN個の係数が出力
される。この係数メモリA−Dにおいては、加算あるい
は減算のみを実行する場合には該当する係数を+1ある
いは−1とすれば良いということは明らかである。In the calculation of ) is output, and xlj (j=1
~N) and a product-sum operation is performed. Similarly, when performing calculations on the first row and second column, for example, memory B 243 is selected and N coefficients are output via lines 4341 and 4030. It is clear that in the coefficient memories A-D, when only addition or subtraction is to be performed, the corresponding coefficient may be set to +1 or -1.
つぎに、第6図及び7図を参照して前述のチェ7による
高速アルゴリズムに対して本発明を適用した場合の実施
例について説明する。Next, with reference to FIGS. 6 and 7, an embodiment will be described in which the present invention is applied to the high-speed algorithm based on Che 7 described above.
走査変換されてブロック化された画像信号は線2000
を介してまずバソファ810に供給される。このノ5ツ
ファ810は第4図中の5Ra210.5Rb211お
よびスイッチ220からなっており、Nデータを並列出
力し、次の演算器a820に供給する。演算器a820
〜演算器e824と演算器a’ 840〜演算器e’
844の各演算器はすべて第7図に示す基本構成で実現
することができる。すなわち、入力信号(N並列)を分
配801により振り分けて出力し、これに対して係数器
803より供給される係数(最大で2N並列)を乗算器
802において乗じ、その結果は加算器804において
加算され、1段分の演算が終了する。これを、第2図を
用いて説明する。第1段においては、入力データX。〜
X1.(N=16とする)の並びかえを分配器801に
おいて行い、加算に対しては+1、減算に対しては−1
なる係数を与えて乗算および加算を行うことばより処理
が終了する。この分配器801はNデータの並列入力に
対し、並び換えた後に最大で2Nデータの並列出力が可
能であることが必要である。また乗算器802は最大で
2N並列の乗算が実行可能とする。同様に加算器804
も最大でN並列の加算が可能なものとする。第2図を実
現するための構成としては、第1゜2.4段については
分配器801の分配規則を変更するだけで、第7図の乗
算器がそれぞれ演算器a820、演算器b821、演算
器d823として使用できる。この時の係数は+1か−
1のみでよい。第3段については、第2図中に示すよう
に係数としては+1.−1. +C4゜−C4,+C8
,−C8,+84を係数器803に用意しておく。第5
段も同様である。とくに第5段においてn=4とする場
合には第8図に示すようにF4〜F15の出力は固定的
にゼロにされるため、これを計算するのに必要な積、和
は不要である。The scan-converted and blocked image signal is a line 2000.
It is first supplied to the bath sofa 810 via. 5Ra210.5Rb211 and switch 220 shown in FIG. 4 output N data in parallel and supply it to the next arithmetic unit a820. Arithmetic unit a820
~Arithmetic unit e824 and arithmetic unit a' 840~Arithmetic unit e'
All of the 844 arithmetic units can be realized with the basic configuration shown in FIG. That is, the input signal (N parallel) is distributed and outputted by the distribution 801, multiplied by the coefficient (maximum 2N parallel) supplied from the coefficient multiplier 803 in the multiplier 802, and the result is added in the adder 804. The calculation for one stage is completed. This will be explained using FIG. 2. In the first stage, input data X. ~
X1. (N=16) is rearranged in the distributor 801, +1 for addition and -1 for subtraction.
The process ends by giving a coefficient and performing multiplication and addition. This distributor 801 is required to be able to output up to 2N data in parallel after rearranging the parallel input of N data. Furthermore, the multiplier 802 is capable of performing 2N parallel multiplications at maximum. Similarly adder 804
It is also assumed that N parallel additions can be performed at maximum. In order to realize the configuration shown in FIG. 2, by simply changing the distribution rule of the distributor 801 for the 1st 2.4th stage, the multipliers in FIG. Can be used as a device d823. The coefficient at this time is +1 or -
Only 1 is enough. Regarding the third stage, as shown in FIG. 2, the coefficient is +1. -1. +C4゜-C4, +C8
, -C8, +84 are prepared in the coefficient unit 803. Fifth
The same goes for the steps. In particular, when n=4 in the fifth stage, the outputs of F4 to F15 are fixedly set to zero as shown in Figure 8, so the products and sums necessary to calculate this are unnecessary. .
したがって、第6図と第8図とを対比させると演算器a
820〜演算器e824は第1〜5段目の各演算を実行
することになる。バッファ830はこうして得られるF
o−F15(F4〜Ft5はゼロ)の計16(N=16
の場合)の係数を−たん記憶し、中間結果としてNデー
タ並列に演算器a’ 840に供給する。以下、演算器
a’ 840〜演算器e’ 844の動作は第8図に従
い、かつ演算器a820〜演算器e824と同一で、演
算器e’ 844より出力されるデータが2次元の直交
変換を行った時の最終的な変換結果である。この係数は
N並列で出力されるため、バッファ850においては並
列−直列変換を行い係数を1個づつ順に線3000を介
して出力し、量子化器30に供給する。直交変換が省略
された変換係数に対しては特定の値たとえばゼロを出力
すればよい。Therefore, when comparing FIG. 6 and FIG. 8, arithmetic unit a
The arithmetic units 820 to e824 execute the first to fifth stage calculations. The buffer 830 is thus obtained
o-F15 (F4 to Ft5 are zero), total 16 (N=16
(in the case of ) is temporarily stored and supplied to the arithmetic unit a' 840 in N data in parallel as an intermediate result. Hereinafter, the operations of arithmetic units a' 840 to arithmetic units e' 844 are in accordance with FIG. 8, and are the same as those of arithmetic units a820 to e824. This is the final conversion result. Since these coefficients are output in N parallel, the buffer 850 performs parallel-to-serial conversion and outputs the coefficients one by one via the line 3000 and supplies them to the quantizer 30. For transform coefficients for which orthogonal transform has been omitted, a specific value, for example zero, may be output.
本発明の近似的な直交変換に対する直交逆変換としては
、近似していない逆変換と近似した逆変換のいずれも適
用可能である。近似していない逆変換は通常の場合と同
じである。近似した逆変換も、近似した直交変換を実行
する第4図あるいは第6図における係数を逆変換用に置
換するだけでよく、直交変換時に演算されない係数に対
応する逆変換マトリックス内の要素は特定の値たとえば
ゼロにしておいて、実効的に演算を省略できる。As the orthogonal inverse transform for the approximate orthogonal transform of the present invention, both non-approximate inverse transform and approximate inverse transform can be applied. The non-approximate inverse transformation is the same as the usual case. Approximate inverse transformation can also be performed by simply replacing the coefficients in Figures 4 or 6 that perform the approximate orthogonal transformation, and the elements in the inverse transformation matrix that correspond to the coefficients that are not calculated during orthogonal transformation must be specified. By setting the value of , for example, to zero, the calculation can be effectively omitted.
つぎに第9図及び10図を参照してこの不等長符号への
表現方法とその復号方法について説明する。Next, with reference to FIGS. 9 and 10, a method of representing this into an unequal length code and a method of decoding it will be explained.
第9図に、符号変換回路40の構成例を示す、1個づつ
直列に出力される変換係数(量子化後)は線4000を
介して係数符号器410とゼロ検出器420へ同時に供
給される。係数符号器410は、多数の画像信号に対し
て統計的に求めた係数の分布より得られるハフマン符号
などの高能率符号をゼロでない入力変換係数に対応付け
て出力する符号変換を行い、多重化器471に供給する
。ゼロ検出器420は入力変換係数がゼロであるか否か
を判定し、その結果を線4200を介してラン長計数器
430と多重化器470に供給する。ラン長計数430
は、線4200を介して供給される信号がゼロを検出し
ていることを示している時には、そのゼロの連続する数
を計数し、計数結果を線4344を介してラン長符号器
440に供給する。FIG. 9 shows an example of the configuration of the code conversion circuit 40. Transform coefficients (after quantization) that are serially output one by one are simultaneously supplied to a coefficient encoder 410 and a zero detector 420 via a line 4000. . The coefficient encoder 410 performs code conversion that outputs a high-efficiency code such as a Huffman code obtained from the distribution of coefficients statistically determined for a large number of image signals, in association with non-zero input conversion coefficients, and performs multiplexing. 471. Zero detector 420 determines whether the input transform coefficients are zero and provides the result to run length counter 430 and multiplexer 470 via line 4200. Run length count 430
counts the number of consecutive zeros when the signal provided on line 4200 indicates that it has detected a zero, and provides the result of the count to run length encoder 440 on line 4344. do.
制御回路450はこの符号変換の実行制御する機能を有
し、画像信号の水平・垂直同期信号の存在位置の指定お
よび、これの符号変換結果の選択を線4500を介して
同期信号符号器460と多重化器470に供給する。ラ
ン長符号器440は、線4344を介して供給するラン
長を符号に変換して多重化器470へと出力する。この
ラン長を表わす符号とゼロでない係数を表わす符号は互
いに区別できることが必要であることは言うまでもない
。同期信号符号器460は、同期信号が存在する時これ
を表わす符号を多重化器470に出力する。多重化器4
70は、供給する3種の符号を多重化して線5000を
介して出力するが、その選択は線4200と4500を
介してそれぞれ供給される、入力された係数がゼロか否
かを表わす信号、同期信号の存在を表わす信号に従う、
すなわち、同期信号が存在する時には同期信号を表わす
符号、係数がゼロでない時には係数の符号変換結果(係
数符号器410の出力)、そしてゼロの時にはラン長の
符号変換結果がそれぞれ選択され多重化される。The control circuit 450 has a function of controlling the execution of this code conversion, and specifies the position of the horizontal and vertical synchronization signals of the image signal and selects the code conversion result thereof with the synchronization signal encoder 460 via a line 4500. A multiplexer 470 is provided. Run length encoder 440 converts the run length supplied via line 4344 into a code and outputs the code to multiplexer 470 . It goes without saying that the code representing the run length and the code representing non-zero coefficients must be distinguishable from each other. The synchronization signal encoder 460 outputs a code representing the presence of the synchronization signal to the multiplexer 470. Multiplexer 4
70 multiplexes the three types of codes to be supplied and outputs them via line 5000, the selection of which is determined by a signal indicating whether the input coefficient is zero or not, which is supplied via lines 4200 and 4500, respectively; following a signal indicating the presence of a synchronization signal,
That is, when a synchronization signal exists, a code representing the synchronization signal, when the coefficient is not zero, the code conversion result of the coefficient (output of the coefficient encoder 410), and when it is zero, the code conversion result of the run length are selected and multiplexed. Ru.
なお、ゼロなる係数が多数連続し、その後に同期信号が
来る場合にはこの最後のラン長は符号化しなくても復号
時には正しく復号することが出来るので省略することが
可能である。この蒔には制御回路450より線4543
を介して同期信号の発生をラン長計数器430に知らせ
、その計数値をリセットする。また、多重化5470に
対してはさらに最後のラン長を表わす符号は無視するよ
うに線4500を介して指令する。Note that if a large number of consecutive zero coefficients are followed by a synchronization signal, this last run length can be omitted because it can be correctly decoded during decoding even if it is not encoded. For this sowing, control circuit 450 stranded wire 4543
The run length counter 430 is notified of the occurrence of the synchronization signal via the run length counter 430, and its count value is reset. Multiplexer 5470 is also instructed via line 4500 to ignore the code representing the last run length.
つぎに、符号逆変換回路50の構成について第10図を
参照して説明する。Next, the configuration of the sign inversion circuit 50 will be explained with reference to FIG. 10.
線5000を介して供給された符号変換された変換係数
は係数復号器510、ラン長復号器540、同期信号復
号器560に供給される。係数復号器510はゼロでな
い係数の符号逆変換を行い、その結果を線5157を介
してスイッチ570へ、また逆変換中であることを示す
信号を線5155を介して制御回路550へそれぞれ供
給する。ラン長復号器540はゼロなる変換係数が連続
する長さくラン長)を表わす符号を逆変換し、その長さ
に応じてゼロなス槓号を発生し線5457を介してスイ
ッチ570に供給すると同時に、線5455を介してラ
ン長を復号している最中であることを示す信号を線54
55を介して、それぞれ供給する。同期信号復号器56
0は符号化された同期信号の存在を検出し、その結果を
制御回路550に伝える。The transcoded transform coefficients provided via line 5000 are provided to coefficient decoder 510, run length decoder 540, and synchronization signal decoder 560. Coefficient decoder 510 performs sign inversion of non-zero coefficients and provides the result to switch 570 via line 5157 and a signal indicating that inversion is in progress to control circuit 550 via line 5155. . The run length decoder 540 inversely transforms the code representing a run length (length of continuous zero transform coefficients), generates a zero run code according to the length, and supplies it to the switch 570 via a line 5457. At the same time, a signal is sent to line 54 to indicate that the run length is being decoded via line 5455.
55, respectively. Synchronization signal decoder 56
0 detects the presence of the encoded synchronization signal and communicates the result to control circuit 550.
制御回路550は、これら同期信号を表わす信号、線5
155、5455をそれぞれ介して供給される信号を用
いてスイッチ570の選択を制御する。また同期信号の
直前にあるランが符号変換されなかった場合には、最後
のゼロでない係数のつぎから同期信号が発生する直前ま
での時間はスイッチ570がゼロを出力するように指令
するが、この指令およびスイッチ570での選択は線5
557を介して行われる。Control circuit 550 receives signals representing these synchronization signals, line 5.
155 and 5455, respectively, are used to control the selection of switch 570. In addition, if the run immediately before the synchronization signal is not code-converted, the switch 570 commands to output zero for the time from the last non-zero coefficient until just before the synchronization signal is generated. Command and selection with switch 570 is line 5
557.
つぎに第11図及び12図を参照して本発明の変換復号
化装置の他の例について説明する。Next, another example of the conversion/decoding device of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 and 12.
本例においては線5000を介して供給される符号変換
された変換係数は通常と同じく全てのシーケンシについ
て演算を行う直交変換によって得られたものであるとす
る。すなわち、第12図に示す変換係数配置を含みNx
Nの変換係数が供給されているものとする。この時、本
復号化装置は第12図の左上部のnXnの変換係数(斜
線部)についてのみの近似的直交逆変換を適用する。In this example, it is assumed that the code-converted transform coefficients supplied via the line 5000 are obtained by orthogonal transform that performs calculations on all sequences as usual. That is, Nx includes the transform coefficient arrangement shown in FIG.
Assume that N conversion coefficients are supplied. At this time, the present decoding apparatus applies approximate orthogonal inverse transform only to the nXn transform coefficients (shaded area) at the upper left of FIG.
本復号化装置における係数復号器510、ラン長復号器
540、同期信号復号器560、スイッチ570の動作
は第10図の場合と同じであるので説明を省略する。制
御回路550は、スイッチ570の選択制御については
第10図の制御回路550と同じであるが、他に符号逆
変換されスイッチ回路570から出力された変換係数に
対し、第12図の斜線部分以外の変換係数をあらかじめ
定められた特定の値(たとえばゼロ)に置換するように
ゲート回路580に指示する機能が追加されている。ゲ
ート回路580は線5558を介して供給されるこの指
示信号に従って、第12図の斜線部内に含まれる変換係
数に対しては入力を叩出力とし、斜線部以外の変換係数
に対しては前述のとうり、たとえばゼロを出力する。こ
のようにすると、変換符号化装置において完全な、ある
いは近似的な直交変換のいずれが用いられていても、交
信性のある変換復号化装置が実現される。The operations of the coefficient decoder 510, run length decoder 540, synchronization signal decoder 560, and switch 570 in this decoding apparatus are the same as in the case of FIG. 10, and therefore the description thereof will be omitted. The control circuit 550 is the same as the control circuit 550 in FIG. 10 regarding the selection control of the switch 570, but in addition, the control circuit 550 controls the conversion coefficients other than the shaded portion in FIG. A function has been added to instruct the gate circuit 580 to replace the conversion coefficient of , with a specific predetermined value (eg, zero). In accordance with this instruction signal supplied via line 5558, the gate circuit 580 outputs the input for the conversion coefficients included in the shaded area in FIG. For example, it outputs zero. In this way, a communicative transform decoding device can be realized regardless of whether a complete or approximate orthogonal transform is used in the transform encoding device.
(発明の効果)
本発明を実用に供すると、符号化能率は高いがこれを実
現するのに複雑なハードウェア、あるいは多数の加算、
乗算が必要な直交変換が大巾に簡略化できるようになる
。また、符号化装置における簡略化された直交変換の適
用の有無に拘らず受信可能な変換復号化装置が実現でき
るなど本発明を実用に供するとその効果きわめて大きい
。(Effects of the Invention) When the present invention is put to practical use, although the encoding efficiency is high, it requires complicated hardware or a large number of additions to realize this.
Orthogonal transformations that require multiplication can be greatly simplified. Moreover, if the present invention is put to practical use, the effects will be extremely large, such as realizing a transform/decoder that can receive data regardless of whether or not simplified orthogonal transform is applied in the encoder.
第1図は本発明の詳細な説明する図、第2図は離散コサ
イン変換の高速算法の1例を示す図、第3図。
第4図、第5図、第6図、第7図、第9図、第10図は
本発明に関る符号化・復号化装置の実施例を示す図、第
8図は本発明に関る離散コサイン変換の高速算法の1例
を示す図、第11図、第12図は変換復号化装置の他の
実施例を示す図である。
図において、
10は走査変換回路、20は直交変換回路、30は量子
化器、40は符号変換回路、50は符号逆変換回路、6
0は直交逆変換回路、70は走査逆変換回路、である。
CII ” 11
忰
な−
吟
享 q 図FIG. 1 is a diagram for explaining the present invention in detail, FIG. 2 is a diagram showing an example of a high-speed calculation method of discrete cosine transform, and FIG. 3 is a diagram for explaining the present invention in detail. 4, 5, 6, 7, 9, and 10 are diagrams showing embodiments of the encoding/decoding apparatus according to the present invention, and FIG. 8 is a diagram showing an embodiment of the encoding/decoding apparatus according to the present invention. FIG. 11 and FIG. 12 are diagrams showing other embodiments of the transform decoding device. In the figure, 10 is a scan conversion circuit, 20 is an orthogonal conversion circuit, 30 is a quantizer, 40 is a code conversion circuit, 50 is a code inverse conversion circuit, and 6
0 is an orthogonal inverse transform circuit, and 70 is a scanning inverse transform circuit. CII ” 11 - Ginkyo q Diagram
Claims (1)
るブロックを構成する手段、該ブロック内に含まれる画
素に対してあらかじめ定められた次数のシーケンシのみ
を用いて直交交換し変換係数を得、該シーケンシに対応
しない変換係数についてはあらかじめ定められた特定の
値を与える直交変換手段、該直交変換手段の出力を量子
化する手段、該量子化手段の出力を符号変換する手段、
とを具備することを特徴とする画像信号の変換符号化装
置。 2、複数の画素からなるブロック毎にあらかじめ定めら
れた次数のシーケンシを用いて直交変換され、得られた
変換係数に対し符号変換された画像信号の変換復号化に
当り、符号逆変換を行う手段、該符号逆変換手段により
得られる変換係数に対し符号化時に用いられた次数のシ
ーケンシを用いて直交逆変換する手段、を具備すること
を特徴とする画像信号の変換復号化装置。 3、複数の画素からなるブロック毎に直交変換され、得
られた変換係数に対し符号変換された画像信号の変換復
号化に当り、符号変換された画像信号に対し、あらかじ
め定められたシーケンシにより得られる変換係数以外を
あらかじめ定められた特定の値に置換することができる
符号逆変換手段、該符号逆変換手段により得られる変換
係数に対して、適用された直交変換に対応する逆変換を
実行する直交逆変換手段を、具備することを特徴とする
画像信号の変換復号化装置。[Claims] 1. In converting and encoding an image signal, means for configuring a block consisting of a plurality of pixels, using only a predetermined order sequence for the pixels included in the block. orthogonal transformation means for obtaining transform coefficients by orthogonal exchange and giving predetermined specific values for transform coefficients that do not correspond to the sequence; means for quantizing the output of the orthogonal transformation means; and encoding for the output of the quantization means. means of converting;
An image signal conversion encoding device comprising: 2. Means for performing orthogonal transformation using a sequence of a predetermined order for each block consisting of a plurality of pixels, and performing inverse code transformation when converting and decoding the code-transformed image signal for the obtained transform coefficients. , means for performing orthogonal inverse transform on the transform coefficients obtained by the code inverse transform means using a sequence of the order used at the time of encoding. 3. When performing orthogonal transformation for each block consisting of a plurality of pixels, and converting and decoding the code-transformed image signal using the resulting transform coefficients, the code-converted image signal is A sign inverse transform means capable of replacing transform coefficients other than the specified values with predetermined specific values, and performs an inverse transform corresponding to the applied orthogonal transform on the transform coefficients obtained by the sign inverse transform means. An image signal transformation/decoding device, comprising: orthogonal inverse transformation means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60135601A JPS61294586A (en) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | Conversion coding and decoding device for picture signal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60135601A JPS61294586A (en) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | Conversion coding and decoding device for picture signal |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61294586A true JPS61294586A (en) | 1986-12-25 |
Family
ID=15155624
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60135601A Pending JPS61294586A (en) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | Conversion coding and decoding device for picture signal |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61294586A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1993021731A1 (en) * | 1992-04-13 | 1993-10-28 | Sony Corporation | Image reproducing apparatus |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59132291A (en) * | 1982-10-14 | 1984-07-30 | ブリティシュ・テレコミュニケーションズ・パブリック・リミテッド・カンパニ | Metod and device for digitally processing image |
-
1985
- 1985-06-21 JP JP60135601A patent/JPS61294586A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS59132291A (en) * | 1982-10-14 | 1984-07-30 | ブリティシュ・テレコミュニケーションズ・パブリック・リミテッド・カンパニ | Metod and device for digitally processing image |
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US5519503A (en) * | 1992-04-13 | 1996-05-21 | Sony Corporation | Picture reproducing apparatus |
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