JP2864500B2 - 情報量制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば可変長符号化がされたディジタル
ビデオ信号を磁気テープに記録する場合に、記録される
データの伝送レートを伝送路と対応した所定の値に制御
するのに適用される情報量制御回路及び制御方法に関す
る。

〔従来の技術〕

本願出願人は、特願昭59-266407号明細書に記載され
ているような、２次元ブロック内に含まれる複数画素の
最大値及び最小値により規定されるダイナミックレンジ
を求め、このダイナミックレンジに適応した符号化を行
う高能率符号化装置を提案している。また、特願昭60-2
32789号明細書に記載されているように、複数フレーム
に夫々含まれる領域の画素から形成された３次元ブロッ
クに関してダイナミックレンジに適応した符号化を行う
高能率符号化装置が提案されている。更に、特願昭60-2
68817号明細書に記載されているように、量子化を行っ
た時に生じる最大歪が一定となるようなダイナミックレ
ンジに応じてビット数が変化する可変長符号化方法が提
案されている。

上述のダイナミックレンジに適応した高能率符号（AD
RCと称する）は、伝送すべきデータ量を大幅に圧縮でき
るので、ディジタルVTRに適用して好適である。特に、
可変長ADRCは、圧縮率を高くすることができる。しか
し、可変長ADRCは、伝送データの量が画像の内容によっ
て変動するため、所定量のデータを１トラックとして記
録するディジタルVTRのような固定レートの伝送路を使
用する時には、記録情報量を制御するバッファリングの
処理が必要である。

従来では、可変長の符号化回路の出力データが情報制
限回路に供給され、情報制限回路の出力データがバッフ
ァメモリに供給され、バッファメモリにおいては、伝送
データのデータ量が監視され、伝送路の伝送レートを伝
送データが超えないように制御するための制御信号が情
報量制限回路に対してバッファメモリから帰還され、発
生情報量が制御されていた。

従来のバッファリングは、帰還量に対する感度を上げ
過ぎると、目標値付近で発振し、逆に感度を下げ過ぎる
と、収束に時間がかかる問題が生じる。収束に時間がか
かる時には、バッファメモリの容量を増やす必要があ
る。このように、従来のバッファリング処理は、実用に
当たっては、相当のノウハウが必要な欠点があった。

この問題を解決するために、本願出願人は、特願昭61
-257586号明細書に記載されているように、フィードフ
ォワード形のバッファリング装置であって、積算形の度
数分布表を使用するものを提案している。

このバッファリング装置は、ブロック内のダイナミッ
クレンジの度数分布を積算形のものに変更し、度数分布
に対して、割り当てビット数を規定するために、ブロッ
ク内のダイナミックレンジに対する複数のしきい値を適
用し、その結果分る発生情報量が目標値以下となるよう
に、しきい値を可変するものである。

このバッファリング装置に依れば、発生情報量の算出
を迅速且つ容易に行うことにより、バッファリングの収
束時間を短縮化できる。

発生情報量が目標値以下となるように、しきい値を動
かす場合、動かし方が経験的で難しく、しきい値をあま
り大きくすると、ブロック歪みのような復元画像の劣化
が見える問題があった。即ち、割り当てビット数毎に劣
化が認知されるしきい値の限界が存在していて、例えば
０ビット割り当てのしきい値が或るレベル以上となる
と、ブロック歪みが見えて来る。発生情報量を抑えるあ
まり、しきい値を大きくすると、ブロック歪み等の劣化
が認知されることになる。

この問題を解決するために、各ビット割り当てのしき
い値には、これ以上大きくできない限界があることに注
目し、許容限界迄のしきい値の値でもって、発生情報量
を目標値以下に抑えることができる情報量制御装置が本
願出願人により提案されている（特願昭63-31608号明細
書参照）。即ち、しきい値が許容限界値に達した後に
は、しきい値が許容限界値に固定された状態で、伝送デ
ータのレベルが圧縮され、情報量の低減が図られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の方式では、先にビット割り当てのしきい値を許
容限界まで変化させた後に、圧縮係数を制御するので、
シーンチェンジ、大きな動き等が画面内にある時には、
しきい値が許容限界に固定されることが多く、復元画像
の画質が充分に良好とならない問題があった。

従って、この発明の目的は、レベル圧縮の圧縮比を制
御することで、ある程度発生情報量を低減した後に、ビ
ット割り当てのしきい値を制御することにより、しきい
値が許容限界値となる場合を減少することができ、復元
画像の画質を良好とできる情報量制御回路及び制御方法
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、データの各値の所定周期内の発生度数を
集計する度数集計手段と、 データに関連した信号に対し、係数α（α≦１）を乗
算する圧縮手段と、 圧縮手段によりデータに関連した信号が圧縮されたと
きのデータ量をデータの各値に対する複数のしきい値と
度数集計手段の出力に基づいて演算する第１の演算手段
と、 第１の演算手段の出力が第１の目標値を超えないよう
に、係数αの値を決定する係数決定手段と、 データの各値に対する複数のしきい値を設定するしき
い値設定手段と、 しきい値設定手段からのしきい値を（1/α）倍する第
２の演算と、 第２の演算手段からのしきい値と度数集計手段の出力
とに基づいてデータ量を演算する第３の演算手段と、 第３の演算手段の出力が第１の目標値より大きい第２
の目標値を超えないように、しきい値設定手段を制御し
て設定しきい値を決定する制御手段と、 圧縮手段からのデータに関連した信号をしきい値設定
手段からの設定しきい値に基づいて処理する処理手段
と、 を備えたことを特徴とする情報量制御回路である。

また、この発明は、データの各値の所定周期内の発生
度数を集計する工程と、 データに関連した信号に対し、係数α（α≦１）を乗
算する工程と、 係数αが乗算されたデータに関連した信号のデータ量
をデータの各値に対する複数のしきい値と集計された発
生度数に基づいて演算する第１の演算工程と、 第１の演算工程の出力が第１の目標値を超えないよう
に、係数αの値を決定する工程と、 データの各値に対する複数のしきい値を設定する工程
と、 設定された複数のしきい値を（1/α）倍する第２の演
算工程と、 第２の演算工程からのしきい値と集計された発生度数
とに基づいてデータ量を演算する第３の演算工程と、 第３の演算工程の出力が第１の目標値より大きい第２
の目標値を超えないように、複数のしきい値を設定する
工程と、 係数αが乗算されたデータに関連した信号を設定され
たしきい値に基づいて処理する工程と を備えたことを特徴とする情報量制御方法である。

〔作用〕

データ例えばダイナミックレンジの複数のしきい値に
よって分けられた範囲毎に度数の総和が求められ、この
度数の総和に重み（ビット数）が乗じられることによ
り、各範囲の発生情報量が算出され、この複数の範囲の
発生情報量が加算されて全発生情報量が算出される。従
って、しきい値を変える毎に一連の演算が必要とされ
る。しかし、発生度数の積算表が形成されていれば、し
きい値を変えた場合でも、しきい値と対応する度数が直
ぐに分かり、夫々の度数にビット数を乗じることによ
り、ただちに発生情報量を知ることができる。従って、
バッファリング処理の収束時間を短縮化でき、また、ハ
ードウエァを簡単と出来る。

この発明では、信号レベルを圧縮することにより、し
きい値に基づく発生情報量の制御と別の発生情報量の制
御がなされる。一例として、復元画像の劣化が認知され
る限界のしきい値（限界値）が設定され、限界値より小
さい所定のしきい値における発生情報量が目標値と比較
される。この比較出力に基づいて入力データのレベルの
圧縮係数αが求められる。発生情報量が目標値以下であ
るときは、（α＝１）とされ、発生情報量が目標値を超
えたときには、（α＜１）とされる。従って、発生情報
量が目標値を超えるときは、入力レベルを圧縮すること
により、発生情報量が減少される。

この圧縮された入力信号について目標値（伝送レー
ト）を超えない例えば最大値となるしきい値が求めら
れ、このしきい値を使用して信号処理がされる。以上に
より、しきい値を限界しきい値まで大きくしなくても、
発生情報量を減少させることができ、復元画像の劣化が
防止される。

即ち、入力レベルをα（α＜１）倍することにより、
圧縮すれば、ダイナミックレンジの度数分布を０の側に
近づけることができ、しきい値を限界値以上にしなくと
も、発生情報量を減少させることができる。この圧縮係
数αは、所定周期毎に決定される。

〔実施例〕

この発明が適用されたディジタルVTRについて図面を
参照して詳細に説明する。この説明は、下記の項目に従
ってなされる。

a.送信側及び受信側の構成 b.可変長量子化とバッファリング c.しきい値決定回路 d.変形例 なお、ディジタルVTRの場合では、送信側が記録側に
対応し、受信側が再生側に対応する。

a.送信側及び受信側の構成 第１図において、１で示す入力端子にアナログビデオ
信号が供給され、このビデオ信号がA/D変換器２に供給
され、A/D変換器２から例えば１サンプルが８ビットに
量子化されたディジタルビデオ信号が得られる。ディジ
タルビデオ信号がブロック化回路３に供給される。

ブロック化回路３により、入力ディジタルビデオ信号
が符号化の単位である２次元ブロック毎に連続する信号
に変換される。ブロック化回路３では、例えば（488ラ
イン×720画素）の１フレームの画面が多数のブロック
に細分化される。１ブロックは、例えば第２図に示すよ
うに、（４ライン×４画素）の大きさとされている。ブ
ロック化回路３からは、ブロックの順序に変換されたデ
ィジタルビデオ信号が発生する。

ブロック化回路３の出力信号が最大値MAXをブロック
毎に検出する最大値検出回路４、最小値MINをブロック
毎に検出する最小値検出回路５及び遅延回路６に供給さ
れる。検出された最大値MAX及び最小値MINが減算回路７
に供給され、最大値MAX及び最小値MINの差であるダイナ
ミックレンジDRが減算回路７から得られる。遅延回路６
は、最大値MAX及び最小値MINを検出するために必要な時
間及び後述する圧縮係数αを決定する時間、データを遅
延させる。

遅延回路６からのビデオデータが圧縮回路14に供給さ
れる。この圧縮回路14には、後述するしきい値決定回路
９からアドレスコードPiが供給され、アドレスコードPi
に対応する圧縮係数α（≦１）が乗じられた出力信号が
圧縮回路14から得られる。圧縮回路14は、例えば入力デ
ータ及び圧縮係数αがアドレスとして供給されるROMに
より構成されている。

しきい値決定回路９からのアドレスコードPiがオフセ
ット値発生回路16に供給される。このオフセット値発生
回路16からは、圧縮係数αに応じたオフセット値が発生
する。このオフセット値発生回路16は、圧縮係数αと対
応するアドレスコードPiがアドレスとして供給されるRO
Mにより構成される。

圧縮回路14の出力信号とオフセット値発生回路16の出
力信号とが加算回路15に供給され、加算回路15からオフ
セット値が付加されたデータが発生する。オフセット値
の付加は、圧縮回路14の出力側に限らず、後述の最小値
検出回路18の出力側で行うことが可能である。

加算回路15の出力信号が最大値MAXをブロック毎に検
出する最大値検出回路17,最小値MINをブロック毎に検出
する最小値検出回路18及び遅延回路19に供給される。検
出された最大値MAX及び最小値MINが減算回路20に供給さ
れ、最大値MAX及び最小値MINの差であるダイナミックレ
ンジDRが減算回路20から得られる。遅延回路19は、最大
値MAX及び最小値MINを検出するために必要な時間、圧縮
回路14の出力データを遅延させる。

遅延回路19の出力信号から最小値MINが減算回路21に
おいて減算され、減算回路21からは、最小値除去後のデ
ータPDIが得られる。最小値除去後のデータPDIが符号化
回路22に供給される。また、符号化回路22には、しきい
値決定回路９からのアドレスコードPi及び減算回路20か
らのダイナミックレンジDRが供給されている。

符号化回路22は、データPDIを量子化する可変長のADR
C符号化を行う。即ち、符号化回路22では、ブロック内
の画素データが共有する最小値MINが除去された画素デ
ータPDIが量子化幅Δｉで除算した時の値に対応するコ
ード信号DTが形成される。この符号化回路22には、アド
レスコードPiからしきい値を発生するしきい値テーブル
が含まれている。

ビデオ信号は、２次元的相関及び３次元的相関を有し
ているので、ブロック内のダイナミックレンジDRは、元
のデータの値に比して小さくなり、８ビットより少ない
０ビット,1ビット,2ビット,3ビット又は４ビットのビッ
ト数でデータを量子化しても、量子化歪が目立たない。
符号化回路22は、アドレスコードPiからしきい値を発生
するためのしきい値テーブルが格納されたROMと画素デ
ータPDI,ダイナミックレンジDR及び上述のしきい値から
コード信号DTを発生するROMとで構成される。

ディジタルVTRでは、記録されるデータの伝送レート
が一定であるため、伝送データ量を制限しないと、一部
のデータを記録できなかったり、必要以上に圧縮率を高
くして再生画像の質が劣化したりする。そこで、バッフ
ァリング処理がなされ、最適な可変長符号化がなされ
る。

減算回路７により検出されたブロック毎のダイナミッ
クレンジDRが度数分布発生回路８に供給され、積算形の
度数分布表が形成される。この度数分布表がしきい値決
定回路９に端子10を通じて供給される。しきい値決定回
路９には、端子11及び12から例えば１フレーム周期のリ
セット信号及び発生情報量の目標値が供給される。しき
い値決定回路９では、伝送データのレートが一定となる
ように、圧縮係数αが求められると共に、しきい値T1,T
2,T3,T4が求められる。圧縮係数αが出力端子13から出
力され、しきい値と対応するアドレスコードPiが端子25
から出力される。

しきい値決定回路９からのアドレスコードPiとダイナ
ミックレンジDR及び最小値MINと符号化回路22からのコ
ード信号DTとがフレーム化回路23に供給される。フレー
ム化回路23は、可変長データとしてのコード信号DT及び
固定長データとしての付加コードPi,DR,MINにエラー訂
正用の符号化を施したり、同期信号の付加を行う。フレ
ーム化回路23の出力端子24に送信データが得られる。２
フレームのデータに関して１個のアドレスコードPiが伝
送され、１ブロック毎にDR,MINのデータが伝送され、１
画素毎にコード信号DTが伝送される。

受信されたデータは、第３図において31で示す入力端
子に供給され、フレーム分解回路32により、アドレスコ
ードPi、ダイナミックレンジDR、コード信号DT、最小値
MINの夫々に分解される。フレーム分解回路32からのア
ドレスコードPi、ダイナミックレンジDR、コード信号DT
が復号化回路33に供給される。

復号化回路33は、ADRCエンコーダの符号化回路20と逆
にコード信号DTを復元レベルに変換する。この復号化回
路33は、例えばROMにより構成されている。復号化回路3
3からの復元レベル加算回路34に供給され、遅延回路35
を介された最小値MINが復元レベルに加算される。加算
回路34からの復元データがブロック分解回路36に供給さ
れる。ブロック分解回路36の出力端子にテレビジョン信
号と同様の順序の出力データが得られる。この復元され
た信号がD/A変換器37に供給され、出力端子38に再生さ
れたアナログビデオ信号が取り出される。

b.可変長量子化とバッファリング 第５図は、符号化回路22においてなされる可変長量子
化を説明するものである。以下の説明において、T1,T2,
T3,T4が夫々割り当てビット数を決定するしきい値で、
ダイナミックレンジDRに対するものである。これらのし
きい値は、（T4＜T3＜T2＜T1）の関係とされている。

ダイナミックレンジDR（＝MAX-MIN）が（DR＝T4-1）
の時には、第５図Ａに示すように、最大値MAXと最小値M
INのみが伝送され、受信側では、両者の中間のレベルL0
が復元レベルとされる。従って、第５図Ａに示すよう
に、ダイナミックレンジDRが（T4-1）の時には、量子化
幅がΔ０となる。ダイナミックレンジDRが（０≦DR≦T4
-1）の場合には、割り当てビット数が０ビットである。

第５図Ｂは、ダイナミックレンジDRが（T3-1）の場合
を示す、ダイナミックレンジDRが（T4≦DR≦T3-1）の時
には、割り当てビット数が１ビットとされる。従って検
出されたダイナミックレンジDRが２つのレベル範囲に分
割され、ブロック最小値除去後の画素データPDIが属す
るレベル範囲が量子化幅Δ１を用いて求められ、レベル
範囲と対応する“0"又は“1"の一方のコード信号が割り
当てられ、復元レベルがL0又はL1とされる。

第５図に示される可変長符号化は、ダイナミックレン
ジが大きくなるほど、量子化幅Δｉが（Δ０＜Δ１＜Δ
２＜Δ３＜Δ４）と大きくされる非直線量子化が行われ
る。非直線量子化は、量子化歪が目立ち易いダイナミッ
クレンジが小さいブロックでは、最大歪を小さくし、逆
に、ダイナミックレンジが大きいブロックでは、最大歪
を大きくするもので、圧縮率がより高くされる。

ダイナミックレンジDRが（T2-1）の場合には、第５図
Ｃに示すように、検出されたダイナミックレンジDRが４
個のレベル範囲に分割され、レベル範囲の夫々に対し
て、２ビット（00）（01）（10）（11）が割り当てら
れ、各レベル範囲の中央のレベルが復元レベルL0,L1,L
2,L3とされる。従って、量子化幅Δ２を用いてデータPD
Iの属するレベル範囲が求められる。ダイナミックレン
ジDRが（T3≦DR≦T2-1）の場合では、割り当てビット数
が２ビットとされる。

また、ダイナミックレンジDRが（T1-1）の場合では、
第５図Ｄに示すように、検出されたダイナミックレンジ
DRが８個のレベル範囲に分割され、レベル範囲の夫々に
対して、３ビット（000）（001）・・・（111）に割り
当てられ、各レベル範囲の中央のレベルが復元レベルL
0,L1・・・L7とされる。従って量子化幅がΔ３となる。
ダイナミックレンジDRが（T2≦DR≦T1-1）の場合では、
割り当てビット数が３ビットとされる。

更に、ダイナミックレンジが最大の255の場合には、
第５図Ｅに示すように、検出されたダイナミックレンジ
DRが16個のレベル範囲に分割され、レベル範囲の夫々に
対して、４ビット（0000）（0001）・・・（1111）が割
り当てられ、各レベル範囲の中央のレベルが復元レベル
L0,L1・・・L15とされる。従って、量子化幅がΔ４とな
る。ダイナミックレンジDRが（T1≦DR＜256）の場合で
は、割り当てビット数が４ビットとされる。

第６図は、（０〜255）の範囲のダイナミックレンジD
Rを横軸とし、発生度数を縦軸とした度数分布の一例で
ある。x₁,x₂,x₃,x₄,x₅の夫々は、前述のように、しきい
値T1〜T4によって分けられたダイナミックレンジDRの五
個の範囲に含まれるブロック数を表している。（T4-1）
以下のダイナミックレンジDRを持つブロックは、０ビッ
トが割り当てられるので、ブロック数x₅は、発生情報量
に寄与しない。従って、発生情報量は、 ４x₁＋３x₂＋２x₃＋x₄ で求まる。この発生情報量が目標値と比較され、発生情
報量が目標値を超える時には、より大きいしきい値のセ
ットが適用され、同様にして発生情報量が算出される。
上式の演算を行うには、設定されたしきい値のセット毎
に各範囲で度数分布の和を求め、この和に割り当てビッ
ト数を乗じて加算する処理が必要である。しかしなが
ら、しきい値のセットを変更する都度、上記の処理を行
うと、最適なしきい値のセットが求まる迄に時間がかか
る問題が生じる。

この一実施例では、度数分布発生回路８において、第
６図に示す度数分布が求められ、次に、第６図に示す度
数分布が第７図に示す積算型の度数分布に変換される。
積算型の度数分布に変換することにより、異なるしきい
値のセットと対応する発生情報量がより高速に算出で
き、従って、最適なしきい値のセットが得られる迄の収
束時間が短縮される。

第７図から理解されるように、ダイナミックレンジDR
が最大の発生度数からスタートして、より小さいダイナ
ミックレンジDRの発生度数が順次積算されて積算型の度
数分布グラフが得られる。従って、しきい値T1迄の積算
度数がx₁となり、しきい値T2迄の積算度数が（x₁＋x₂）
となり、しきい値T3迄の積算度数が（x₁＋x₂＋x₃）とな
り、しきい値T4迄の積算度数が（x₁＋x₂＋x₃＋x₄）とな
る。

しきい値T1〜T4に対する発生情報量は、４（x₁−０）
＋３〔（x₁＋x₂）−x₁〕＋２〔（x₁＋x₂＋x₃）−（x₁＋
x₂）〕＋１〔（x₁＋x₂＋x₃＋x₄）−（x₁＋x₂＋x₃）＝４
x₁＋３x₂＋２x₃＋１x₄ と求まる。第７図に示される積算型の度数分布グラフ
（積算型度数分布表）を一旦、作成すれば、しきい値の
セットを更新した時に、四個の数の和により直ちに発生
情報量を求めることができる。

この一実施例では、圧縮回路14が設けられ、この圧縮
回路14により、入力レベルがα倍される。このことは、
第８図に示すように、最大値MAX及び最小値MINも圧縮さ
れることになり、ダイナミックレンジDRもα倍に圧縮さ
れ、第６図において、ダイナミックレンジDRの分布が０
の方へ動くことを意味する。従って、αを小さくすれ
ば、発生情報量をより少ないものに制御することができ
る。

信号レベルの全体がα倍されるので、（α＜１）の
時、復元画像の輝度が低下することなる。従って、画像
の動き部分が増え、情報量が増大した時に、急に輝度が
低下する問題が生じる。

この実施例では、圧縮係数αに応じたオフセット値が
データに付加されるので、第９図に示すように、信号の
レベルが全体的に上昇する。従って、復元画像の輝度の
低下が抑えられ、上述の問題の発生が防止される。ま
た、オフセット値は、αの値が小さいほど、従って、圧
縮率が大きいほど大きな値とされ、画像の全体の輝度が
低下する問題が効果的に抑えられる。

各しきい値の限界値は、各しきい値を徐々に大きくし
た時に、復元画像の劣化が認知される直前の値であり、
かかる限界値は、シミュレーション等により予め設定す
ることができる。圧縮係数αの値は、入力データにより
異なっているので、しきい値決定回路９において、決定
される。即ち、所定しきい値のときにおいて、発生情報
量が目標値以下にならない時に、最適な圧縮係数αを求
めるために、しきい値のセットT1〜T4が同時に（1/α）
倍とされて、発生情報量が求められる。

c.しきい値決定回路 第４図は、しきい値決定回路９の一例を示す。第４図
において、41は、圧縮係数αのテーブルが格納されたRO
Mを示す。ROM41には、アドレスカウンタ42からアドレス
コードAiが供給される。アドレスカウンタ42には、端子
11から１フレーム周期のリセット信号が供給される。

ROM41に格納されている係数αのテーブルの一例を第1
0図に示す。係数αの値の視覚上の限界値は、復元画像
を見て視覚上、ブロック歪み等の問題が目立たない値と
される。第10図の例では、係数αの限界値は、0.70であ
る。

43は、割り当てビットのしきい値の限界値よりも小さ
い所定のしきい値セットを発生するしきい値発生回路で
ある。このしきい値発生回路43からの所定しきい値は、
係数αを、限界値よりもゆるやかなしきい値において決
定するためのものである。しきい値発生回路43からの所
定しきい値のセットは、これを（1/α）倍する演算回路
44を介して情報量演算回路45に供給される。演算回路44
には、ROM41からの係数αが供給される。

情報量演算回路45には、端子10から積算型の度数分布
表が供給されている。前述のように、演算回路44からの
（1/α）倍された所定しきい値セットと対応する発生情
報量がこの情報量演算回路45により求められる。入力デ
ータをα倍に圧縮したときの発生情報量は、しきい値を
（1/α）倍することで求められる。発生情報量は、比較
回路46に供給される。比較回路46には、端子12からの送
信データの伝送レートの最大値である第１の目標値M1か
ら減算回路47で一定値Ｋが減算された第２の目標値M2が
供給されている。

比較回路46の出力信号がアドレスカウンタ42にクロッ
クとして供給され、発生情報量が目標値M2より大きい時
に発生する比較回路46の出力信号でアドレスカウンタ42
がインクリメントされる。発生情報量が目標値M2以下に
なる時には、インクリメントが停止される。第10図に示
すように、係数αの初期値は、１である。従って、所定
しきい値のときの発生情報量が目標値M2より少ない時
は、常に（α＝１）である。所定しきい値の時の発生情
報量が目標値M2より大きくなると、係数αは、発生情報
量が目標値M2より小さくなるように、（α＝0.70）まで
順次小さくされる。

以上により、ROM41から発生する係数αが決定され
る。この係数αは、出力端子13から圧縮回路14、オフセ
ット値発生回路16に供給される。従って、所定しきい値
のセットでの発生情報量が目標値M2より大きく、（α＜
１）とされる時に、入力データのレベルがこの圧縮係数
αで圧縮される。そして、オフセット値発生回路16から
は、その係数αに応じたオフセット値が発生し、圧縮回
路14の出力信号に加算される。オフセット値は、レベル
圧縮され、輝度が全体的に低下することを補正する。

圧縮係数αが決定された後に、ビット割り当てのしき
い値が決定される。

第４図において、51は、ビット割り当てのしきい値テ
ーブルが格納されたROMを示す。ROM51には、アドレスカ
ウンタ52からアドレスコードPiが供給される。アドレス
カウンタ52には、端子11から１フレーム毎にリセット信
号が供給される。アドレスカウンタ52から発生したアド
レスコードPiが出力端子25に取り出され、符号化回路22
及びフレーム化回路23に供給される。

ROM51に格納されているしきい値テーブルの一例を第1
1図に示す。ROM51は、アドレスコードとして（P0〜P3
1）を有し、例えば（P51）の時のしきい値（T4＝l0,T3
＝1,T2＝l2,T1＝l3）が限界値とされている。このし
きい値T1〜T4の変化の仕方や大きさは、画質を見ながら
設定される。最初のアドレスコードP0のしきい値は、非
常に小さい値とされている。また、発生情報量を算出す
る場合に、アドレスコードをP31に向かって順次変化さ
せた時に、発生情報量が単調減少するようにされてい
る。

ROM51から読み出されたしきい値テーブルのセットが
（1/α）倍演算回路53に供給され、各しきい値T1,T2,T
3,T4が（1/α）倍される。この（1/α）倍されたしきい
値のセットが情報量演算回路54に供給される。情報量演
算回路54には、端子10から積算型の度数分布表が供給さ
れている。前述と同様にして、演算回路53からのしきい
値セットと対応する発生情報量が情報量演算回路54によ
り求められる。求められた発生情報量が比較回路55に供
給される。比較回路55には、端子12から目標値M1が供給
されている。比較回路55の出力信号がアドレスカウンタ
52にクロックとして供給され、発生情報量が目標値より
大きい時に発生する比較回路55の出力信号により、アド
レスカウンタ52がインクリメントされる。発生情報量が
目標値以下になる時には、インクリメントが停止され
る。

上述のしきい値決定回路９の情報量演算回路54では、
積算型の度数分布表を用いて、しきい値テーブルのしき
い値のセットに対する発生情報量、即ち、選択されたし
きい値のセットを適用してADRC符号化を行った場合のコ
ード信号DTの全ビット数が算出される。この場合、量子
化歪が最小となるしきい値のセット（アドレスコードP0
で指定されるしきい値のセット）から発生情報量の算出
がスタートされる。

求められた発生情報量と目標値M1とが比較回路55で比
較される。目標値M1は、送信データの伝送レートの最大
値であり、例えば（２ビット/1画素）である。発生情報
量が目標値以下の場合に当該しきい値のセットを用いて
ADRCの量子化がされる。このため、発生情報量が目標値
以下になる時のアドレスコードPiが出力端子25から符号
化回路22に供給される。若し、発生情報量が目標値を超
える場合には、アドレスカウンタ52がインクリメントさ
れ、しきい値のセットの更新がされ、次に、発生情報量
を少なくできる新たなしきい値のセットに関して、上述
と同様の処理が繰り返される。そして、発生情報量が目
標値M1以下になった時のしきい値セットを用いて符号化
回路22でADRCの符号化がされる。

以上のように、発生情報量が多い時、入力レベルが圧
縮されるので、発生情報量が目標値以下に制御される。
このとき、圧縮係数αは、限界値より小さい所定のしき
い値セットの場合の発生情報量が所定の目標値M2を超え
ない値として決定される。ADRCの量子化は、この圧縮係
数αで圧縮されて入力データに対して、目標値M1（伝送
レート）を超えない最大値のしきい値セットを用いて行
われる。このしきい値のセットは、先に圧縮係数αによ
り発生情報量をある程度少なくしているので、限界値に
なることが少なくなる。従って、復元画像でブロック歪
みや、エッジビジネス等の視覚的劣化が軽減される。

また、圧縮回路14でレベル圧縮がされるために、全体
の信号レベルが低下するが、圧縮比に応じたオフセット
値が加算されるので、復元画像では、輝度の低下が補正
される。

なお、コード信号DT以外にダイナミックレンジDR、最
小値MIN、アドレスコードPi及び誤り訂正コードの冗長
コードが伝送されるが、これらのデータは、固定長であ
るため、伝送データのレートを検査する際に、目標値に
オフセットを持たせることで無視することができる。

d.変形例 この発明は、３次元ブロックのADRCに対しても適用で
きる。３次元ブロックが例えば２フレームに夫々属する
２個の２次元領域で構成される場合、１ブロック内の画
素数が２倍となる。また、３次元ブロックのADRCでは、
圧縮率を高くする目的で、２個の２次元領域の間で動き
の有無を判定し、動きが有る時には、２個の２次元領域
の画素データ即ち、ブロック内の全画素データの符号化
を行い、動きが無い時には、１個の２次元領域の画素デ
ータを符号化する処理がなされる。従って、発生情報量
が静止部と動画部とで（1:2）となる。

また、この発明は、上述の３次元ブロックのバッファ
リングにおいて、ブロック毎の最大フレーム差情報も加
味する場合にも適用でき、圧縮率を高くするためにサブ
サンプリングを行ってからADRCを行う場合にも適用でき
る。

更に、アドレスコードPiを出力する代わりに、しきい
値T4〜T1の値自体を出力するようにしても良い。

より更に、この発明は、高能率符号化方法と併用した
バッファリングに限らず、伝送データ量を一定に抑える
目的に広く使用できる。

〔発明の効果〕

この発明では、発生情報量が多くなる時に、入力デー
タのレベルを圧縮してから符号化等の処理を行うので、
復元画質でブロック歪み等の劣化が目につくことを防止
することができる。また、この発明では、しきい値の限
界値より小さい所定のしきい値を与えた条件で圧縮係数
αを定めた後に、ビット割り当てのためのしきい値を定
めるので、（α＜１）の場合でも、しきい値が限界値と
なることを少なくでき、ブロック歪み等の劣化が復元画
像に発生することを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の送信側の構成を示すブロ
ック図、第２図はブロックの説明のための略線図、第３
図は受信側のブロック図、第４図はしきい値決定回路の
一例のブロック図、第５図は可変長量子化の説明のため
の略線図、第６図及び第７図は度数分布表の説明のため
のブロック図、第８図はレベル圧縮の説明のための略線
図、第９図はオフセット値付加の説明のための略線図、
第10図は圧縮係数αに関するテーブルの一例の略線図、
第11図は符号化に使用されるしきい値テーブルの一例の
略線図である。 図面における主要な符号の説明 1:アナログビデオ信号の入力端子、3:ブロック化回路、
4,17:最大値検出回路、5,18:最小値検出回路、7,20,21:
減算回路、22:符号化回路、9:しきい値決定回路、41:圧
縮係数αのテーブルが格納されたROM、51:しきい値テー
ブルが格納されたROM、42,52:アドレスカウンタ、44,5
3:（1/α）倍演算回路、45,54:情報量演算回路、46,55:
比較回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H03M 7/30 H04N 5/00 H04N 7/00 G11B 20/10

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】データの各値の所定周期内の発生度数を集
   計する度数集計手段と、 上記データに関連した信号に対し、係数α（α≦１）を
   乗算する圧縮手段と、 上記圧縮手段により上記データに関連した信号が圧縮さ
   れたときのデータ量を上記データの各値に対する複数の
   しきい値と上記度数集計手段の出力に基づいて演算する
   第１の演算手段と、 上記第１の演算手段の出力が第１の目標値を超えないよ
   うに、上記係数αの値を決定する係数決定手段と、 上記データの各値に対する複数のしきい値を設定するし
   きい値設定手段と、 上記しきい値設定手段からのしきい値を（1/α）倍する
   第２の演算と、 上記第２の演算手段からのしきい値と上記度数集計手段
   の出力とに基づいてデータ量を演算する第３の演算手段
   と、 上記第３の演算手段の出力が上記第１の目標値より大き
   い第２の目標値を超えないように、上記しきい値設定手
   段を制御して設定しきい値を決定する制御手段と、 上記圧縮手段からのデータに関連した信号を上記しきい
   値設定手段からの設定しきい値に基づいて処理する処理
   手段と を備えたことを特徴とする情報量制御回路。
2. 【請求項２】請求項１において、 上記処理手段が符号化手段であることを特徴とする情報
   量制御回路。
3. 【請求項３】データの各値の所定周期内の発生度数を集
   計する工程と、 上記データに関連した信号に対し、係数α（α≦１）を
   乗算する工程と、 上記係数αが乗算されたデータに関連した信号のデータ
   量を上記データの各値に対する複数のしきい値と上記集
   計された発生度数に基づいて演算する第１の演算工程
   と、 上記第１の演算工程の出力が第１の目標値を超えないよ
   うに、上記係数αの値を決定する工程と、 上記データの各値に対する複数のしきい値を設定する工
   程と、 上記設定された複数のしきい値を（1/α）倍する第２の
   演算工程と、 上記第２の演算工程からのしきい値と上記集計された発
   生度数とに基づいてデータ量を演算する第３の演算工程
   と、 上記第３の演算工程の出力が上記第１の目標値より大き
   い第２の目標値を超えないように、上記複数のしきい値
   を設定する工程と、 上記係数αが乗算されたデータに関連した信号を上記設
   定されたしきい値に基づいて処理する工程と を備えたことを特徴とする情報量制御方法。
4. 【請求項４】請求項３において、 上記係数αが乗算されたデータに関連した信号を上記設
   定したしきい値に基づいて符号化する工程を備えること
   を特徴とする情報量制御方法。