JP2002535935A - データを量子化する方法及び装置 - Google Patents
データを量子化する方法及び装置Info
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- 238000013139 quantization Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 10
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 10
- 101150036723 dct-6 gene Proteins 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 102100037812 Medium-wave-sensitive opsin 1 Human genes 0.000 description 1
- 102100021867 Natural resistance-associated macrophage protein 2 Human genes 0.000 description 1
- 108091006618 SLC11A2 Proteins 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】
量子化エラーが、各再生レベルの周囲に対称に分割されるような量子化器が開示されている。該量子化器は、当該量子化器が反復ループ内で動作する場合に、量子化エラーが累積するのを防止する。これは、斯様な量子化器が、なかでも、ＭＰＥＧデコーダの予測ループ内で画像データを圧縮するために用いられる場合に重要となる。該量子化器は、斯様なデコーダがエンコーダの局部予測ループから逸脱するのを防止する。
Description
【０００１】
本発明は、所与の量子化ステップサイズでデータ値を量子化する方法及び装置
に関する。
に関する。
【０００２】
データ値を量子化する既知の方法が、１９９８年８月のIEEE Transactions on
Consumer Electronics、第４４巻、第３号の“メモリ低減のための埋め込み圧
縮を伴うＭＰＥＧデコーダ”に記載されている。この文献では、量子化器を含む
データ圧縮器が、連続した画像を復号するために要する画像を効率的に記憶する
ために使用されている。反復的符号化／復号ループを含む斯様なシステムにおい
ては、量子化エラーが零の周囲で対称でないと該量子化エラーは累積される。こ
れを防止するために、上記IEEE文献の図７（右側）には、強力な量子化方式が開
示されている。
Consumer Electronics、第４４巻、第３号の“メモリ低減のための埋め込み圧
縮を伴うＭＰＥＧデコーダ”に記載されている。この文献では、量子化器を含む
データ圧縮器が、連続した画像を復号するために要する画像を効率的に記憶する
ために使用されている。反復的符号化／復号ループを含む斯様なシステムにおい
ては、量子化エラーが零の周囲で対称でないと該量子化エラーは累積される。こ
れを防止するために、上記IEEE文献の図７（右側）には、強力な量子化方式が開
示されている。
【０００３】 しかしながら、上記の強力な量子化方式は、開示された圧縮戦略の１つに対し
てののみ、即ち空間ドメインで実施されるブロック予測符号化に対してのみ、強
力のようであることが分かった。上記量子化方式は、当該画像が周波数ドメイン
で圧縮されている場合、即ち該画像に離散コサイン変換（ＤＣＴ）のような直交
変換が施され、変換係数に量子化がなされるような場合、には強力ではない。
てののみ、即ち空間ドメインで実施されるブロック予測符号化に対してのみ、強
力のようであることが分かった。上記量子化方式は、当該画像が周波数ドメイン
で圧縮されている場合、即ち該画像に離散コサイン変換（ＤＣＴ）のような直交
変換が施され、変換係数に量子化がなされるような場合、には強力ではない。
【０００４】
本発明の目的は、変換ドメインにおいても強力な量子化方式を提供することに
ある。
ある。
【０００５】 この目的は、請求項１に記載の方法及び対応する装置の請求項４により達成さ
れる。本発明の有利な実施例は、従属請求項に規定されている。
れる。本発明の有利な実施例は、従属請求項に規定されている。
【０００６】 本発明は、レベル零に対する対称性は充分ではないという認識に基づくもので
ある。量子化器は、量子化エラーが各再生レベルに対して対称である場合にＤＣ
Ｔドメインにおいて強固となる。データ値を単にステップサイズの最も近い整数
倍に丸める従来の量子化器は、奇数ステップサイズに対しては該所望の動きを呈
する。本発明は、この特徴を偶数ステップサイズに対しても提供する。偶数ステ
ップサイズ、特に２のべき乗、は低価格量子化器にしばしば使用される。何故な
ら、それは量子化処理を単純なシフト演算にするからである。
ある。量子化器は、量子化エラーが各再生レベルに対して対称である場合にＤＣ
Ｔドメインにおいて強固となる。データ値を単にステップサイズの最も近い整数
倍に丸める従来の量子化器は、奇数ステップサイズに対しては該所望の動きを呈
する。本発明は、この特徴を偶数ステップサイズに対しても提供する。偶数ステ
ップサイズ、特に２のべき乗、は低価格量子化器にしばしば使用される。何故な
ら、それは量子化処理を単純なシフト演算にするからである。
【０００７】
図１は、本発明による方法を有利に使用することができるＭＰＥＧビデオエン
コーダを示している。該エンコーダは従来周知であるので、簡単にだけ説明する
。該エンコーダは一連の画像を有するビデオ信号を入力し、これら画像の幾つか
はフレーム内符号化されるべきものであり（Ｉ画像）、他のものは予測的に符号
化されるべきものである（Ｐ及びＢ画像）。Ｉ画像は離散コサイン変換器（ＤＣ
Ｔ）１に直接供給され、該変換器は当該画像を８＊８画素のブロックに分割する
と共に各ブロックを周波数係数に変換する。これら係数は量子化器２に供給され
、量子化された係数は可変長エンコーダ３によりエントロピ符号化される。Ｐ及
びＢ画像は予測的に符号化される。このモードにおいては、動き補償された予測
画像が入力画像から減算（４）され、該差分画像にＤＣＴ及び量子化演算が施さ
れる。上記予測画像は、１つの（Ｐ）又は２つの（Ｂ）先に符号化された画像か
ら導出される。この目的のため、該エンコーダは、逆量子化器５、逆ＤＣＴ６、
加算器７、画像記憶部８及び動き補償段９を有する局部デコーダを含んでいる。
動き推定器１０は、入力画像と先に符号化された画像（又は複数の画像）との間
の動きの量を推定する。該動きを示す動きベクトルｖが動き補償段９に供給され
、可変長エンコーダ３により符号化された後、前記係数ｃと一緒に送信される。
コーダを示している。該エンコーダは従来周知であるので、簡単にだけ説明する
。該エンコーダは一連の画像を有するビデオ信号を入力し、これら画像の幾つか
はフレーム内符号化されるべきものであり（Ｉ画像）、他のものは予測的に符号
化されるべきものである（Ｐ及びＢ画像）。Ｉ画像は離散コサイン変換器（ＤＣ
Ｔ）１に直接供給され、該変換器は当該画像を８＊８画素のブロックに分割する
と共に各ブロックを周波数係数に変換する。これら係数は量子化器２に供給され
、量子化された係数は可変長エンコーダ３によりエントロピ符号化される。Ｐ及
びＢ画像は予測的に符号化される。このモードにおいては、動き補償された予測
画像が入力画像から減算（４）され、該差分画像にＤＣＴ及び量子化演算が施さ
れる。上記予測画像は、１つの（Ｐ）又は２つの（Ｂ）先に符号化された画像か
ら導出される。この目的のため、該エンコーダは、逆量子化器５、逆ＤＣＴ６、
加算器７、画像記憶部８及び動き補償段９を有する局部デコーダを含んでいる。
動き推定器１０は、入力画像と先に符号化された画像（又は複数の画像）との間
の動きの量を推定する。該動きを示す動きベクトルｖが動き補償段９に供給され
、可変長エンコーダ３により符号化された後、前記係数ｃと一緒に送信される。
【０００８】 図２は、本発明による方法を有利に使用することができるＭＰＥＧビデオデコ
ーダを示している。該デコーダは、上記の量子化された係数ｃ及び動きベクトル
ｖを取り出す可変長デコーダ１１を有している。該デコーダの残りの部分は、上
述したエンコーダの局部デコーダと同様である。即ち、該デコーダは、図１に示
す前記デコーダと同様の逆量子化器５、逆ＤＣＴ６、加算器７、画像記憶部８及
び動き補償段９を有している。
ーダを示している。該デコーダは、上記の量子化された係数ｃ及び動きベクトル
ｖを取り出す可変長デコーダ１１を有している。該デコーダの残りの部分は、上
述したエンコーダの局部デコーダと同様である。即ち、該デコーダは、図１に示
す前記デコーダと同様の逆量子化器５、逆ＤＣＴ６、加算器７、画像記憶部８及
び動き補償段９を有している。
【０００９】 本発明は、画像記憶部８における画像の記憶の１特徴に取り組む。従来技術で
開示されたように、画像は圧縮された形態で記憶されて、メモリ容量を節約する
と共に当該メモリを同一のチップ面積上に埋め込むのを可能にする。これは、“
埋め込み圧縮”とも呼ばれる。ここで、該埋め込み圧縮はＤＣＴドメインで実施
される。図１及び図２の画像記憶部８は、図３に概略示すように実施化される。
このコーデック（符号化-復号回路）はＤＣＴ８１を有し、該ＤＣＴは図１にお
けるエンコーダのＤＣＴ１よりも単純であり得る。例えば、該ＤＣＴは、４＊４
ＤＣＴで、９ビットの整数係数値を得るものとすることができる。該コーデック
は、更に、量子化器８２、エントロピエンコーダ８３、及び圧縮された画像デー
タが記憶されるメモリ８４を有している。デコーダ８５、逆量子化器８６及び逆
ＤＣＴ８７は、上記エントロピエンコーダ８３、量子化器８２及びＤＣＴ８１の
逆の動作を各々実施する。このコーデックによれば、４なる固定の圧縮係数を達
成することができる。
開示されたように、画像は圧縮された形態で記憶されて、メモリ容量を節約する
と共に当該メモリを同一のチップ面積上に埋め込むのを可能にする。これは、“
埋め込み圧縮”とも呼ばれる。ここで、該埋め込み圧縮はＤＣＴドメインで実施
される。図１及び図２の画像記憶部８は、図３に概略示すように実施化される。
このコーデック（符号化-復号回路）はＤＣＴ８１を有し、該ＤＣＴは図１にお
けるエンコーダのＤＣＴ１よりも単純であり得る。例えば、該ＤＣＴは、４＊４
ＤＣＴで、９ビットの整数係数値を得るものとすることができる。該コーデック
は、更に、量子化器８２、エントロピエンコーダ８３、及び圧縮された画像デー
タが記憶されるメモリ８４を有している。デコーダ８５、逆量子化器８６及び逆
ＤＣＴ８７は、上記エントロピエンコーダ８３、量子化器８２及びＤＣＴ８１の
逆の動作を各々実施する。このコーデックによれば、４なる固定の圧縮係数を達
成することができる。
【００１０】 図３に示す量子化器８２は、ＤＣＴ８１から前記整数係数値ｘを入力し、これ
ら係数を所与の量子化ステップサイズｑに従って各々量子化された係数ｘｑによ
り表す。逆量子化器８６は、各量子化された係数ｘｑを各ステップサイズｑで乗
算して、再生レベルｘ＝ｑ×ｘｑを生成する（図ではｘを山付きｘで表す）。上
述した予測システムにおける埋め込み圧縮の重要な点は、量子化器８２により導
入される量子化エラー（ｘ−ｘ）が累積されないことである。この目的のため、
該量子化器は、量子化エラーが常に各再生レベルの周囲に対称に分散されるよう
に、構成される。奇数ステップサイズに対しては、これは各係数をステップサイ
ズの最も近い整数倍に丸めることにより自動的に達成される。しかしながら、低
価格コーデックに使用されるステップサイズｑは、しばしば、２のべき乗、即ち
偶数である。
ら係数を所与の量子化ステップサイズｑに従って各々量子化された係数ｘｑによ
り表す。逆量子化器８６は、各量子化された係数ｘｑを各ステップサイズｑで乗
算して、再生レベルｘ＝ｑ×ｘｑを生成する（図ではｘを山付きｘで表す）。上
述した予測システムにおける埋め込み圧縮の重要な点は、量子化器８２により導
入される量子化エラー（ｘ−ｘ）が累積されないことである。この目的のため、
該量子化器は、量子化エラーが常に各再生レベルの周囲に対称に分散されるよう
に、構成される。奇数ステップサイズに対しては、これは各係数をステップサイ
ズの最も近い整数倍に丸めることにより自動的に達成される。しかしながら、低
価格コーデックに使用されるステップサイズｑは、しばしば、２のべき乗、即ち
偶数である。
【００１１】 図４は、本発明による量子化器８２の動作を説明する図である。黒の長方形の
最初の垂直方向の列は、該量子化器に供給される整数ＤＣＴ係数値を示している
。後続の各列の黒の長方形は、複数の偶数ステップサイズｑ＝２、ｑ＝４、ｑ＝
６、ｑ＝８及びｑ＝１０に対する量子化レベルｘを示している。該図が明らかに
示すように、同一の再生レベルｘに写像される（マップされる）入力値ｘは、当
該レベルの上及び下に対称に分割されている。結果として、量子化エラー（ｘ− ｘ ）も対称に分散される。例えば、図４のｑ＝４の列において、ｘ＝４に関連す
る量子化エラーは対称な範囲（−１、＋１）内にあり、ｘ＝８に関連する量子化
エラーも対称な範囲（−２、＋２）内にある。
最初の垂直方向の列は、該量子化器に供給される整数ＤＣＴ係数値を示している
。後続の各列の黒の長方形は、複数の偶数ステップサイズｑ＝２、ｑ＝４、ｑ＝
６、ｑ＝８及びｑ＝１０に対する量子化レベルｘを示している。該図が明らかに
示すように、同一の再生レベルｘに写像される（マップされる）入力値ｘは、当
該レベルの上及び下に対称に分割されている。結果として、量子化エラー（ｘ− ｘ ）も対称に分散される。例えば、図４のｑ＝４の列において、ｘ＝４に関連す
る量子化エラーは対称な範囲（−１、＋１）内にあり、ｘ＝８に関連する量子化
エラーも対称な範囲（−２、＋２）内にある。
【００１２】 図４は、小さな範囲の入力値及びステップサイズしか示していない。もっと一
般的には、該量子化器の再生レベルｘは数学的に、
般的には、該量子化器の再生レベルｘは数学的に、
【数５】 図５は量子化器８２の一実施例を概念的に示している。該量子化器はＤＣＴ８
１（図３）から４＊４の変換係数のブロック５０を入力する。各係数ｘは、量子
化マトリクス821の対応する位置に記憶されたステップサイズｑで量子化される
。比較回路822は上記係数ｘとステップサイズｑとを入力して、式１に示した条
件のどれが満たされるかを判断する。結果Ａは計算段823に供給され、該計算段
は
１（図３）から４＊４の変換係数のブロック５０を入力する。各係数ｘは、量子
化マトリクス821の対応する位置に記憶されたステップサイズｑで量子化される
。比較回路822は上記係数ｘとステップサイズｑとを入力して、式１に示した条
件のどれが満たされるかを判断する。結果Ａは計算段823に供給され、該計算段
は
【数６】 に従ってｘｑを計算する。
【００１３】 本発明は、動画ビデオ用のＭＰＥＧ又はＨ２６３規格を採用するシステムに有
効であるのみならず、静止画用のＪＰＥＧ及びデジタルビデオレコーダシステム
のような他のシステムにも有効である。本発明は特にＭＰＥＧ４に有効である。
何故なら、ＭＰＥＧ４は１つのＩ画像と２００までのＰ画像とを有するような、
エラーの累積が重要な問題となる長いＧＯＰ（画像群）を、しばしば、使用する
からである。
効であるのみならず、静止画用のＪＰＥＧ及びデジタルビデオレコーダシステム
のような他のシステムにも有効である。本発明は特にＭＰＥＧ４に有効である。
何故なら、ＭＰＥＧ４は１つのＩ画像と２００までのＰ画像とを有するような、
エラーの累積が重要な問題となる長いＧＯＰ（画像群）を、しばしば、使用する
からである。
【００１４】 要約すると、量子化エラーが各再生レベルの周囲に対称に分割されるような量
子化器が開示されている。該量子化器は、当該量子化器が反復ループ内で動作す
る場合に、量子化エラーが累積するのを防止する。これは、斯様な量子化器が、
なかでも、ＭＰＥＧデコーダの予測ループ内で画像データを圧縮するために用い
られる場合に重要となる。該量子化器は、斯様なデコーダがエンコーダの局部予
測ループから逸脱するのを防止する。
子化器が開示されている。該量子化器は、当該量子化器が反復ループ内で動作す
る場合に、量子化エラーが累積するのを防止する。これは、斯様な量子化器が、
なかでも、ＭＰＥＧデコーダの予測ループ内で画像データを圧縮するために用い
られる場合に重要となる。該量子化器は、斯様なデコーダがエンコーダの局部予
測ループから逸脱するのを防止する。
【図１】 図１は、本発明による方法が使用されるＭＰＥＧビデオエンコーダを概念的に
示す。
示す。
【図２】 図２は、本発明による方法が使用されるＭＰＥＧビデオデコーダを概念的に示
す。
す。
【図３】 図３は、図１に示すビデオエンコーダ又は図２に示すビデオデコーダに使用す
るための、本発明による量子化器を含むデータ圧縮回路を概念的に示す。
るための、本発明による量子化器を含むデータ圧縮回路を概念的に示す。
【図４】 図４は、図３に示す量子化器の動作を説明する量子化レベルの図を示す。
【図５】 図５は、図３に示す量子化器の一実施例を概念的に示す。
８…画像記憶部 ８１…ＤＣＴ ８２…量子化器 ８３…エントロピエンコーダ ８４…メモリ ８５…デコーダ ８６…逆量子化器 ８７…逆ＤＣＴ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C059 MA00 MA05 MA23 MC11 ME01 NN01 PP04 UA02 UA33 5J064 AA02 BA09 BA16 BB03 BC01 BC14 BC16
Claims (7)
- 【請求項１】 データ値ｘを所与の量子化ステップサイズｑで量子化して再
生値ｘを得る方法において、 量子化エラー（ｘ−ｘ）が、偶数のステップサイズｑに関し、各再生レベルｘ に対して対称に分散されることを特徴とする方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、前記データ値が、 【数１】 に従って量子化され、ここで、ｑは偶数であり、且つ、 【数２】 であることを特徴とする方法。
- 【請求項３】 請求項１に記載の方法において、前記ステップサイズｑが２
のべき乗であることを特徴とする方法。 - 【請求項４】 データ値ｘを、所与の量子化ステップサイズｑを用いて、量
子化された再生値ｘに量子化する量子化器において、 量子化エラー（ｘ−ｘ）が、偶数のステップサイズｑに関し、各再生レベルｘ に対して対称に分散されることを特徴とする量子化器。 - 【請求項５】 請求項４に記載の量子化器において、前記データ値が、 【数３】 に従って量子化され、ここで、ｑは偶数であり、且つ、 【数４】 であることを特徴とする量子化器。
- 【請求項６】 データを予測的に符号化するエンコーダであって、以前に符
号化されたデータを圧縮された形態で記憶する圧縮及び記憶手段を有するような
エンコーダにおいて、前記圧縮手段が請求項４に記載の量子化器を含むことを特
徴とするエンコーダ。 - 【請求項７】 予測的に符号化されたデータを復号するデコーダであって、
以前に復号されたデータを圧縮された形態で記憶する圧縮及び記憶手段を有する
ようなデコーダにおいて、前記圧縮手段が請求項４に記載の量子化器を含むこと
を特徴とするデコーダ。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP99200160.2 | 1999-01-21 | ||
| EP99200160 | 1999-01-21 | ||
| PCT/EP1999/010411 WO2000044176A1 (en) | 1999-01-21 | 1999-12-24 | Method and arrangement for quantizing data |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002535935A true JP2002535935A (ja) | 2002-10-22 |
Family
ID=8239816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000595496A Withdrawn JP2002535935A (ja) | 1999-01-21 | 1999-12-24 | データを量子化する方法及び装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6577773B1 (ja) |
| EP (1) | EP1064792A1 (ja) |
| JP (1) | JP2002535935A (ja) |
| WO (1) | WO2000044176A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1126710A1 (en) * | 2000-02-15 | 2001-08-22 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | A method and an apparatus for video mixing of bit streams |
| FI109635B (fi) * | 2001-02-01 | 2002-09-13 | Hantro Products Oy | Menetelmä ja laite videokuvan jälkikäsittelemiseksi |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0509576B1 (en) * | 1991-04-18 | 1998-01-28 | Ampex Systems Corporation | Method and apparatus for determining a quantizing factor for processes involving multiple compression/decompression of data |
| US5663763A (en) * | 1992-10-29 | 1997-09-02 | Sony Corp. | Picture signal encoding method and apparatus and picture signal decoding method and apparatus |
| US5467201A (en) * | 1994-05-31 | 1995-11-14 | Xerox Corporation | Iterative error diffusion system |
| US5790705A (en) * | 1996-09-13 | 1998-08-04 | Apple Computer, Inc. | Compression techniques for substantially lossless digital image data storage |
| WO1998038800A1 (en) * | 1997-02-25 | 1998-09-03 | British Broadcasting Corporation | Digital signal compression encoding with improved quantisation |
| JPH11196262A (ja) * | 1997-11-07 | 1999-07-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | デジタル情報埋込み・抽出装置および方法並びに当該方法を実行するためのプログラムを記録した媒体 |
-
1999
- 1999-12-24 WO PCT/EP1999/010411 patent/WO2000044176A1/en not_active Application Discontinuation
- 1999-12-24 EP EP99967016A patent/EP1064792A1/en not_active Withdrawn
- 1999-12-24 JP JP2000595496A patent/JP2002535935A/ja not_active Withdrawn
-
2000
- 2000-01-20 US US09/488,030 patent/US6577773B1/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2000044176A1 (en) | 2000-07-27 |
| EP1064792A1 (en) | 2001-01-03 |
| US6577773B1 (en) | 2003-06-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070306 |