特許 6727900 符号化装置、復号装置、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6727900

(24)【登録日】2020年7月3日

(45)【発行日】2020年7月22日

(54)【発明の名称】符号化装置、復号装置、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H04N 19/61 20140101AFI20200713BHJP

【ＦＩ】

   H04N19/61

【請求項の数】12

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-83987(P2016-83987)

(22)【出願日】2016年4月19日

(65)【公開番号】特開2017-195478(P2017-195478A)

(43)【公開日】2017年10月26日

【審査請求日】2019年2月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004352

【氏名又は名称】日本放送協会

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】100161148

【弁理士】

【氏名又は名称】福尾 誠

(72)【発明者】

【氏名】根本 慎平

(72)【発明者】

【氏名】松尾 康孝

(72)【発明者】

【氏名】境田 慎一

(72)【発明者】

【氏名】神田 菊文

【審査官】 坂東 大五郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１１７１９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１９７５７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｎ １９／００−１９／９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力画像を符号化する符号化装置であって、
入力画像を複数のブロックに分割してブロック画像を生成するブロック分割部と、
前記ブロック画像を予測した予測ブロック画像を生成する予測部と、
前記ブロック画像と前記予測ブロック画像との差を示す残差ブロック画像に対して変換処理を行い、ブロックごとの変換係数を算出する変換部と、
前記ブロックごとの変換係数と、該変換係数を近似する近似曲面との差分値である変換係数差分値を求める近似曲面減算部と、
前記変換係数差分値を量子化ステップで除算して量子化することによりブロックごとの量子化係数を生成する量子化部と、
前記量子化係数、及び前記予測ブロック画像の予測に必要な予測情報のエントロピー符号化を行ってビットストリームを出力するエントロピー符号化部と、
を備えることを特徴とする符号化装置。

【請求項2】

前記近似曲面は、前記ブロックの基準成分の量子化係数及び量子化ステップを用いて生成されることを特徴とする、請求項１に記載の符号化装置。

【請求項3】

前記基準成分は、直流成分、又は前記ブロック内で量子化係数の絶対値が最も大きい成分であることを特徴とする、請求項２に記載の符号化装置。

【請求項4】

前記近似曲面は、近似曲面の絶対値の減衰度合いを表す減衰係数、及び近似曲面の振動度合いを表す位相係数を用いて生成されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の符号化装置。

【請求項5】

前記近似曲面は、近似曲面の絶対値の減衰度合いを表す減衰係数、及び近似曲面の振動度合いを表す位相係数を用いて生成され、前記減衰係数及び前記位相係数により、前記減衰度合い及び前記振動度合いがそれぞれ前記基準成分からの距離のみに依存するように設定されるか、あるいは、前記減衰度合い及び前記振動度合いがそれぞれ前記基準成分を中心として水平方向及び垂直方向に個別に設定されることを特徴とする、請求項２又は３に記載の符号化装置。

【請求項6】

変換係数と該変換係数を近似する近似曲面との差分である変換係数差分値の量子化係数を符号化したビットストリームを復号する復号装置であって、
前記ビットストリームを復号して、前記変換係数差分値の量子化係数、及びブロック画像の予測に必要な予測情報を取得するエントロピー復号部と、
前記変換係数差分値の量子化係数に量子化ステップを乗算してブロックごとの変換係数差分値を復元する逆量子化部と、
前記変換係数差分値に前記近似曲面を加算して変換係数を復元する変換係数復元部と、
前記変換係数に対して逆変換を行って残差ブロック画像を復元する逆変換部と、
前記予測情報に従って前記ブロック画像を予測した予測ブロック画像を生成する予測部と、
前記残差ブロック画像及び前記予測ブロック画像を加算して復号ブロック画像を生成する加算部と、
を備えることを特徴とする復号装置。

【請求項7】

前記近似曲面は、前記ブロックの基準成分の量子化係数及び量子化ステップを用いて生成されることを特徴とする、請求項６に記載の復号装置。

【請求項8】

前記基準成分は、直流成分、又は前記ブロック内で量子化係数の絶対値が最も大きい成分であることを特徴とする、請求項７に記載の復号装置。

【請求項9】

前記近似曲面は、近似曲面の絶対値の減衰度合いを表す減衰係数と、近似曲面の振動度合いを表す位相係数とを用いて生成されることを特徴とする、請求項６から８のいずれか一項に記載の復号装置。

【請求項10】

前記近似曲面は、近似曲面の絶対値の減衰度合いを表す減衰係数と、近似曲面の振動度合いを表す位相係数とを用いて生成され、前記減衰係数及び前記位相係数により、前記減衰度合い及び前記振動度合いがそれぞれ前記基準成分からの距離のみに依存するように設定されるか、あるいは、前記減衰度合い及び前記振動度合いがそれぞれ前記基準成分を中心として水平方向及び垂直方向に個別に設定されることを特徴とする、請求項７又は８に記載の復号装置。

【請求項11】

コンピュータを、請求項１から５のいずれか一項に記載の符号化装置として機能させるためのプログラム。

【請求項12】

コンピュータを、請求項６から１０のいずれか一項に記載の復号装置として機能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、近似曲面を用いて画像を符号化する符号化装置、符号化されたデータを復号する復号装置、及びこれらのプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、画像（静止画像又は動画像）や音声を伝送又は保存する際のデータ量を圧縮するために、符号化方式の研究が行われている。近年、映像符号化技術では８Ｋ−ＳＨＶに代表されるような超高解像度映像の普及も進んでおり、膨大なデータ量の動画像を放送波やＩＰ網で伝送するための手法として、ＩＴＵ−Ｔ Ｈ．２６４／ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣや、ＩＴＵ−Ｔ Ｈ．２６５／ＭＰＥＧ−Ｈ ＨＥＶＣなどの符号化方式が知られている。これらの高圧縮符号化方式では、ブロック分割、直交変換、量子化、エントロピー符号化、イントラ予測、動き補償予測などの要素技術を組み合わせて高効率化を実現している（例えば、非特許文献１参照）。

【0003】

上述した従来の符号化方式では、直交変換によって低域側にエネルギー集中させると同時に重み付け量子化を行っており、視覚的に目立たない高周波成分に対しては粗い量子化を施し、信号成分上で重要な低周波成分に対しては細かい量子化を施すことで、視覚特性を考慮した圧縮処理を行っている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】大久保榮監修、「インプレス標準教科書シリーズ Ｈ．２６５／ＨＥＶＣ教科書」、株式会社インプレスジャパン、２０１３年１０月２１日

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、従来の符号化方式では、予測残差が多い場合、変換係数の絶対値が大きくなり、それに伴って量子化処理後の量子化係数の絶対値も大きく残ってしまう。そのため、符号化後のデータ量が増加するという課題があった。

【0006】

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、量子化係数の絶対値を減少させ、符号化効率を改善することが可能な符号化装置、復号装置、及びプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、本発明に係る符号化装置は、入力画像を符号化する符号化装置であって、入力画像を複数のブロックに分割してブロック画像を生成するブロック分割部と、前記ブロック画像を予測した予測ブロック画像を生成する予測部と、前記ブロック画像と前記予測ブロック画像との差を示す残差ブロック画像に対して変換処理を行い、ブロックごとの変換係数を算出する変換部と、前記ブロックごとの変換係数と、該変換係数を近似する近似曲面との差分値である変換係数差分値を求める近似曲面減算部と、前記変換係数差分値を量子化ステップで除算して量子化することによりブロックごとの量子化係数を生成する量子化部と、前記量子化係数、及び前記予測ブロック画像の予測に必要な予測情報のエントロピー符号化を行ってビットストリームを出力するエントロピー符号化部と、を備えることを特徴とする。

【0008】

さらに、本発明に係る符号化装置において、前記近似曲面は、前記ブロックの基準成分の量子化係数及び量子化ステップを用いて生成されることを特徴とする。

【0009】

さらに、本発明に係る符号化装置において、前記基準成分は、直流成分、又は前記ブロック内で量子化係数の絶対値が最も大きい成分であることを特徴とする。

【0010】

さらに、本発明に係る符号化装置において、前記近似曲面は、近似曲面の絶対値の減衰度合いを表す減衰係数、及び近似曲面の振動度合いを表す位相係数を用いて生成されることを特徴とする。

【0011】

さらに、本発明に係る符号化装置において、前記近似曲面は、近似曲面の絶対値の減衰度合いを表す減衰係数、及び近似曲面の振動度合いを表す位相係数を用いて生成され、前記減衰係数及び前記位相係数により、前記減衰度合い及び前記振動度合いがそれぞれ前記基準成分からの距離のみに依存するように設定されるか、あるいは、前記減衰度合い及び前記振動度合いがそれぞれ前記基準成分を中心として水平方向及び垂直方向に個別に設定されることを特徴とする。

【0012】

また、上記課題を解決するため、本発明に係る復号装置は、変換係数と該変換係数を近似する近似曲面との差分である変換係数差分値の量子化係数を符号化したビットストリームを復号する復号装置であって、前記ビットストリームを復号して、前記変換係数差分値の量子化係数、及びブロック画像の予測に必要な予測情報を取得するエントロピー復号部と、前記変換係数差分値の量子化係数に量子化ステップを乗算してブロックごとの変換係数差分値を復元する逆量子化部と、前記変換係数差分値に前記近似曲面を加算して変換係数を復元する変換係数復元部と、前記変換係数に対して逆変換を行って残差ブロック画像を復元する逆変換部と、前記予測情報に従って前記ブロック画像を予測した予測ブロック画像を生成する予測部と、前記残差ブロック画像及び前記予測ブロック画像を加算して復号ブロック画像を生成する加算部と、を備えることを特徴とする。

【0013】

さらに、本発明に係る復号装置において、前記近似曲面は、前記ブロックの基準成分の量子化係数及び量子化ステップを用いて生成されることを特徴とする。

【0014】

さらに、本発明に係る復号装置において、前記基準成分は、直流成分、又は前記ブロック内で量子化係数の絶対値が最も大きい成分であることを特徴とする。

【0015】

さらに、本発明に係る復号装置において、前記近似曲面は、近似曲面の絶対値の減衰度合いを表す減衰係数と、近似曲面の振動度合いを表す位相係数とを用いて生成されることを特徴とする。

【0016】

さらに、本発明に係る復号装置において、前記近似曲面は、近似曲面の絶対値の減衰度合いを表す減衰係数と、近似曲面の振動度合いを表す位相係数とを用いて生成され、前記減衰係数及び前記位相係数により、前記減衰度合い及び前記振動度合いがそれぞれ前記基準成分からの距離のみに依存するように設定されるか、あるいは、前記減衰度合い及び前記振動度合いがそれぞれ前記基準成分を中心として水平方向及び垂直方向に個別に設定されることを特徴とする。

【0017】

また、上記課題を解決するため、本発明に係るプログラムは、コンピュータを、上記符号化装置として機能させることを特徴とする。

【0018】

また、上記課題を解決するため、本発明に係るプログラムは、コンピュータを、上記復号装置として機能させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、量子化係数の絶対値を減少させ、符号化効率を改善することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施形態に係る符号化装置の構成例を示すブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る符号化装置における近似曲面減算部の構成例を示すブロック図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る符号化装置における近似曲面減算部による近似曲面の第１の例を示す図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る符号化装置における近似曲面減算部による近似曲面の第２の例を示す図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る符号化装置における近似曲面減算部による近似曲面の第３の例を示す図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る符号化装置における近似曲面減算部による近似曲面の第４の例を示す図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る符号化装置により生成される量子化係数の従来との比較例を示す図である。

【図8】本発明の一実施形態に係る復号装置の構成例を示すブロック図である。

【図9】本発明の一実施形態に係る復号装置における変換係数復元部の構成例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の一実施形態について、符号化装置について説明した後、復号装置について説明する。

【0022】

（符号化装置）
本発明の一実施形態に係る符号化装置について、以下に説明する。図１に、本発明の一実施形態に係る符号化装置の構成例を示す。図１に示す符号化装置１は、ブロック分割部１１と、減算部１２と、変換部１３と、近似曲面減算部１４と、量子化部１５と、逆量子化部１６と、第１加算部１７と、逆変換部１８と、第２加算部１９と、記憶部２０と、予測部２１と、エントロピー符号化部２２とを備える。

【0023】

ブロック分割部１１は、入力画像を複数のブロックに分割し、ブロック画像を減算部１２及び予測部２１に出力する。ブロックのサイズは可変サイズであってもよく、例えば３２×３２画素、１６×１６画素、８×８画素、又は４×４画素とする。

【0024】

減算部１２は、ブロック分割部１１から入力されたブロック画像の各画素値から、後述する予測部２１から入力された予測ブロック画像の各画素値を減算して、ブロック画像と予測ブロック画像との差を示す残差ブロック画像を生成し、変換部１３に出力する。

【0025】

変換部１３は、減算部１２から入力された残差ブロック画像に対して直交変換などの変換処理を行って二次元変換処理された変換係数を算出し、ブロックごとの変換係数を近似曲面減算部１４に出力する。また、ブロック内の１つの成分(要素)を基準成分とし、基準成分の変換係数を量子化部１５に出力する。なお、変換部１３は直交変換以外の変換を行ってもよい。

【0026】

近似曲面減算部１４は、変換部１３から入力されたブロックごとの変換係数を曲面近似した近似曲面を生成し、近似曲面の成分（要素）ごとの値を第１加算部１７に出力する。また、変換係数と近似曲面の成分（要素）ごとの差分値である変換係数差分値を量子化部１５に出力する。近似曲面減算部１４の詳細については後述する。

【0027】

量子化部１５は、近似曲面減算部１４から入力されたブロックごとの変換係数差分値を量子化ステップで除算して量子化することにより量子化係数を生成し、逆量子化部１６及びエントロピー符号化部２２に出力する。ただし、視覚的な画質調整に用いる量子化重み付け係数も量子化ステップに含まれるものとする。

【0028】

また、量子化部１５は、変換部１３から入力された変換係数のうち、基準成分の変換係数を量子化ステップで除算して基準成分の量子化係数を生成し、基準成分の変換係数及び量子化係数を量子化情報として近似曲面減算部１４に出力する。

【0029】

逆量子化部１６は、量子化部１５から入力された量子化係数に対して、量子化ステップを乗ずることによりブロックごとの変換係数差分値を復元し、第１加算部１７に出力する。

【0030】

第１加算部１７は、逆量子化部１６から入力された変換係数差分値に、近似曲面減算部１４から入力された近似曲面の値を加算してブロックごとの変換係数を復元し、逆変換部１８に出力する。

【0031】

逆変換部１８は、第１加算部１７から入力された変換係数に対して、変換部１３で行った変換の逆変換を行って残差ブロック画像を復元し、第２加算部１９に出力する。例えば、変換部１３が離散コサイン変換を行った場合には、逆変換部１８は逆離散コサイン変換を行う。

【0032】

第２加算部１９は、逆変換部１８から入力された残差ブロック画像と、予測部２１から入力された予測ブロック画像の各画素値とを加算し、その結果を復号ブロック画像として記憶部２０に出力する。

【0033】

記憶部２０は、第２加算部１９から入力された復号ブロック画像を記憶するメモリである。

【0034】

予測部２１は、記憶部２０に記憶された復号済みの復号画像を参照して、対象ブロック内の画素値を予測して予測ブロック画像を生成し、減算部１２及び第２加算部１９に出力する。また、予測ブロック画像の生成に必要な情報である予測情報（動きベクトルやイントラ予測モード）をエントロピー符号化部２２に出力する。

【0035】

エントロピー符号化部２２は、量子化部１５から入力された量子化係数、及び予測部２１から入力された予測情報に対してエントロピー符号化を行い、データ圧縮を行ってビットストリームを生成し、符号化装置１の外部に出力する。エントロピー符号化は、０次指数ゴロム符号やＣＡＢＡＣ（Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding；コンテキスト適応型２値算術符号）など、任意のエントロピー符号化方式を用いることができる。

【0036】

（近似曲面減算部）
つぎに、近似曲面減算部１４の詳細について説明する。図２に、近似曲面減算部１４の構成例を示す。図２に示す近似曲面減算部１４は、近似曲面生成部１４１と、変換係数差分値生成部１４２とを備える。

【0037】

近似曲面生成部１４１は、量子化部１５から入力された量子化情報に基づき、ブロックごとに変換係数を曲面近似する近似曲面を生成し、近似曲面の各成分の値を変換係数差分値生成部１４２及び第１加算部１７に出力する。

【0038】

ここで、量子化情報は、各ブロックの基準成分の量子化係数及び量子化ステップを示す情報である。基準成分は、符号化側と復号側であらかじめ決められた成分（例えば、直流成分）としてもよい。あるいは、基準成分を量子化係数の絶対値が最も大きい成分としてブロックごとに決めてもよい。量子化係数の絶対値を基準成分決定の根拠にする場合には、復号可能とするために、基準成分以外の成分の量子化係数の絶対値が基準成分の量子化係数の絶対値以上になることがないように近似曲面を生成することが必須になる。

【0039】

近似曲面生成部１４１は、近似曲面を数式で決定するものとする。近似曲面の数式の例を、式（１）に示す。

【0040】

【数1】

【0041】

ここで、ｘはブロック内の水平周波数成分方向の座標の値であり、ｙはブロック内の垂直周波数成分方向の座標の値である。基準成分（ｉ，ｊ）は直流成分（０，０）を基準として水平方向ｉ番目、垂直方向ｊ番目の座標を表す。Ｃ_ｉｊは基準成分（ｉ，ｊ）における量子化係数及び量子化ステップから生成した変換係数であり、正負どちらも取り得る。例えば、Ｃ_ｉｊは基準成分（ｉ，ｊ）における量子化係数及び量子化ステップの乗算値である。

【0042】

αは近似曲面における減衰係数であり、βは近似曲面における位相係数を表す。係数α，βの値はブロックのサイズや予測種別によって変えてもよい。減衰係数αは近似曲面の絶対値の減衰度合いを表しており、値が大きくなるほど減衰も大きくなる。また、位相係数βは単調に減衰するときは０であり、値が大きくなるほど近似曲面は振動しながら減衰する。式（１）により生成される近似曲面は、減衰係数αにより減衰度合いが基準成分（ｉ，ｊ）からの距離のみに依存するように設定され、位相係数βにより振動度合いが基準成分（ｉ，ｊ）からの距離のみに依存するように設定される。

【0043】

また、式（２）に、減衰係数及び位相係数を水平方向及び垂直方向で個別に設定可能とする近似曲面の数式の例を示す。

【0044】

【数2】

【0045】

このとき、α_ｘ，α_ｙはそれぞれ水平方向、垂直方向の減衰係数となり、β_ｘ，β_ｙはそれぞれ水平方向、垂直方向の位相係数となる。式（２）により生成される近似曲面は、減衰係数α_ｘ，α_ｙにより減衰度合いが基準成分（ｉ，ｊ）を中心として水平方向及び垂直方向に個別に設定され、位相係数β_ｘ，β_ｙにより振動度合いが基準成分（ｉ，ｊ）を中心として水平方向及び垂直方向に個別に設定される。したがって、より方向性の偏りをもった近似曲面を生成することができるが、式（１）に比べて符号化する係数情報が増えるためにデータ量が増加する。

【0046】

近似曲面の減衰係数及び位相係数はあらかじめ符号化側・復号側で一意に決めておいてもよい。この場合には、近似曲面の生成に用いた係数を示す近似曲面係数情報を復号側に出力する必要が無く、データ量を削減することができる。また、複数の減衰係数及び位相係数の組み合わせを用いて複数の近似曲面を生成した場合には、例えば、エントロピー符号化部２２にて、試行した減衰係数及び位相係数の組み合わせごとに、符号化データ情報量と復号画像の歪み量を用いたコスト計算を行い、客観指標となるコスト値を算出して比較し、最適な減衰係数及び位相係数を決定する。そして、該減衰係数及び位相係数を示す近似曲面係数情報をエントロピー符号化部２２に出力する。

【0047】

図３から図６に、ブロック画像のサイズが４×４画素の場合の変換係数及びその近似曲面の例を示す。図３（ａ）に示す変換係数は、直流成分が最も大きな絶対値を持ち、他の成分もおおよそが正側に偏っている。図３（ａ）の変換係数を近似する近似曲面は、式（１）を用い、基準成分を直流成分とし、減衰係数α＝１、位相係数β＝０とした場合、図３（ｂ）の左側に示すように単調減衰する曲面となる。図３（ｂ）の右側は、近似曲面の各成分の値を示している。

【0048】

図４（ａ）に示す変換係数は、直流成分が最も大きな絶対値を持ち、他の成分は正負に分散している。図４（ａ）の変換係数を近似する近似曲面は、式（１）を用い、基準成分を直流成分とし、減衰係数α＝２、位相係数β＝１とした場合、図４（ｂ）の左側に示すように振動減衰する曲面となる。図４（ｂ）の右側は、近似曲面の各成分の値を示している。

【0049】

図５（ａ）に示す変換係数は、直流成分以外の成分が最も大きな絶対値を持ち、他の成分はこの成分を中心として方向性のない分散の仕方をしている。図５（ａ）の変換係数を近似する近似曲面は、式（１）を用い、基準成分を量子化係数の絶対値が最も大きい成分とし、減衰係数α＝０．５、位相係数β＝０．７５とした場合、図５（ｂ）の左側に示すような振動減衰する曲面となる。図５（ｂ）の右側は、近似曲面の各成分の値を示している。

【0050】

図６（ａ）に示す変換係数は、直流成分以外の成分が最も大きな絶対値を持ち、他の成分はこの成分を中心として水平方向と垂直方向で偏りのある分散の仕方をしている。図６（ａ）の変換係数を近似する近似曲面は、式（２）を用い、基準成分を量子化係数の絶対値が最も大きい成分とし、水平方向の減衰係数α_ｘ＝２、垂直方向の減衰係数α_ｙ＝１，水平方向の位相係数β_ｘ＝０、垂直方向の位相係数β_ｙ＝１とした場合、図６（ｂ）の左側に示すような振動減衰する曲面となる。図６（ｂ）の右側は、近似曲面の各成分の値を示している。

【0051】

変換係数差分値生成部１４２は、ブロックの成分ごとに、各変換係数から、近似曲面生成部１４１により生成された近似曲面の値を減算し、その結果の変換係数差分値を量子化部１５に出力する。復号側では変換係数差分値の量子化係数と近似曲面係数情報が得られるので、成分ごとに変換係数差分値と近似曲面の値を加算することで、ブロック全体の変換係数が得られる。ただし、基準成分として利用した変換係数だけは復号側でも近似曲面生成時に使用するため、変換係数差分値生成部１４２による減算を行わないものとする。

【0052】

なお、上述した符号化装置１として機能させるためにコンピュータを好適に用いることができ、そのようなコンピュータは、符号化装置１の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを該コンピュータの記憶部に格納しておき、該コンピュータのＣＰＵによってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。なお、このプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に記録可能である。

【0053】

上述したように、符号化装置１及びそのプログラムは、ブロックごとの変換係数の各成分と、該変換係数を近似する近似曲面の各成分との差分である変換係数差分値を求め、変換係数差分値の量子化係数をエントロピー符号化する。そのため、量子化係数の絶対値が少なくなり零付近に偏らせることができ、すなわち有意係数（非ゼロ係数）の数を減らすことができ、符号化効率を高めることが可能となる。

【0054】

ここで例として、図３に示した例における単調減衰の近似曲面を利用して量子化係数を求めたときの、従来法により生成される量子化係数を図７（ａ）に示し、本発明に係る符号化装置１により生成される量子化係数を図７（ｂ）に示す。図７から、本発明によれば、量子化係数の絶対値が小さくなり、非零係数の数が減っている様子が分かる。なお、直流成分の量子化係数については、従来法と本発明による手法とで同一の値となり、図７ではともに６である。

【0055】

また、一般的なブロックの変換係数は、統計的には低周波数成分の絶対値が大きく、高周波数成分の絶対値が小さくなる。しかし変換係数は正負が混在するため、単純に低域側から高域側へスキャンしても、その統計的特性の利用が難しい。そこで、符号化装置１は、減衰パターンの異なる近似曲面を複数通り作成し、近似曲面との残差の変換係数が最も少なくなるものを選択してブロックごとに最適化処理を行うようにしてもよい。これにより、大域的には絶対値の統計性を追従しながら、正負のランダム性にも対応するような近似曲面を作成でき、更に符号化劣化を改善することができるようになる。

【0056】

（復号装置）
つぎに、本発明の一実施形態に係る復号装置について説明する。図８に、本発明の一実施形態に係る復号装置の構成例を示す。図８に示す復号装置２は、エントロピー復号部３１と、逆量子化部３２と、変換係数復元部３３と、逆変換部３４と、加算部３５と、記憶部３６と、予測部３７とを備える。

【0057】

復号装置２は、符号化装置１により符号化されたビットストリームを復号する。すなわち、変換係数と該変換係数を近似する近似曲面との差分である変換係数差分値の量子化係数を符号化したビットストリームを復号する。

【0058】

エントロピー復号部３１は、符号化装置１のエントロピー符号化部２２と対をなし、エントロピー符号化部２２で符号化されたビットストリームを復号し、変換係数差分値の量子化係数、及びブロック画像の予測処理に必要な情報である予測情報を取得する。そして、量子化係数を逆量子化部３２に出力し、予測情報を予測部３７に出力する。また、符号化装置１から近似曲面係数情報を受信した場合には、近似曲面係数情報を復号し、変換係数復元部３３に出力する。

【0059】

逆量子化部３２は、エントロピー復号部３１から入力された変換係数差分値の量子化係数に量子化ステップを乗算してブロックごとの変換係数差分値を復元し、変換係数復元部３３に出力する。量子化ステップは符号化装置１から取得してもよいし、予め符号化装置１と共通の量子化テーブルを有していてもよい。

【0060】

変換係数復元部３３は、符号化装置１によりにより生成された近似曲面を生成し、逆量子化部３２から入力された変換係数差分値に近似曲面の値を成分ごとに加算して、二次元に配列してブロックごとの変換係数を復元し、逆変換部３４に出力する。変換係数復元部３３の詳細については後述する。

【0061】

逆変換部３４は、変換係数復元部３３から入力された変換係数に対して逆変換を行って残差ブロック画像を復元し、加算部３５に出力する。逆変換は符号化装置１の逆変換部１８と同じ処理である。

【0062】

加算部３５は、逆変換部３４から入力された残差ブロック画像と、予測部３７から入力された予測ブロック画像の各画素値とを加算し、その結果を復号ブロック画像として記憶部３６、及び復号装置２の外部に出力する。

【0063】

記憶部３６は、加算部３５から入力された復号ブロック画像を記憶するメモリである。

【0064】

予測部３７は、記憶部３６に記憶された復号済みの復号ブロック画像を参照し、エントロピー復号部３１から入力された予測情報に従って予測処理を行って予測ブロック画像を生成し、加算部３５に出力する。

【0065】

（変換係数復元部）
つぎに、変換係数復元部３３の詳細について説明する。図９に、変換係数復元部３３の構成例を示す。図９に示す例では、変換係数復元部３３は、近似曲面生成部３３１と、近似曲面加算部３３２とを備える。

【0066】

近似曲面生成部３３１は、あらかじめ符号化側・復号側で一意に決められている近似曲面を生成する。あるいは、近似曲面生成部３３１は、エントロピー復号部３１から近似曲面係数情報が入力される場合には、近似曲面係数情報に基づいて近似曲面を生成し、近似曲面加算部３３２に出力する。近似曲面は、例えば上述したように、変換係数の基準成分の量子化係数及び量子化ステップと、近似曲面の絶対値の減衰度合いを表す減衰係数と、近似曲面の振動度合いを表す位相係数とを用いて、例えば式（１）又は（２）により生成される。すなわち、近似曲面生成部３３１は、符号化装置１の近似曲面生成部１４１と同一の近似曲面を生成する。

【0067】

近似曲面加算部３３２は、近似曲面生成部３３１から入力された近似曲面に変換係数差分値を加算して変換係数を復元し、逆変換部３４に出力する。

【0068】

なお、上述した復号装置２として機能させるためにコンピュータを好適に用いることができ、そのようなコンピュータは、復号装置２の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを該コンピュータの記憶部に格納しておき、該コンピュータのＣＰＵによってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。なお、このプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に記録可能である。

【0069】

上述したように、復号装置２及びそのプログラムは、変換係数と該変換係数を近似する近似曲面との差分である変換係数差分値の量子化係数を符号化したビットストリームを復号し、変換係数差分値に近似曲面を加算した変換係数を復元する。変換係数差分値の量子化係数は絶対値が少なく、有意係数（非ゼロ係数）の数を減らすことができるため、符号化効率を高めることが可能となる。

【0070】

上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施形態の構成図に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。

【符号の説明】

【0071】

１ 符号化装置
２ 復号装置
１１ ブロック分割部
１２ 減算部
１３ 変換部
１４ 近似曲面減算部
１５ 量子化部
１６ 逆量子化部
１７ 第１加算部
１８ 逆変換部
１９ 第２加算部
２０ 記憶部
２１ 予測部
２２ エントロピー符号化部
３１ エントロピー復号部
３２ 逆量子化部
３３ 変換係数復元部
３４ 逆変換部
３５ 加算部
３６ 記憶部
３７ 予測部
１４１ 近似曲面生成部
１４２ 変換係数差分値生成部
３３１ 近似曲面生成部
３３２ 近似曲面加算部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】