JP2508483B2 - Digital image signal buffering device - Google Patents

Digital image signal buffering device

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JP2508483B2
JP2508483B2 JP12162487A JP12162487A JP2508483B2 JP 2508483 B2 JP2508483 B2 JP 2508483B2 JP 12162487 A JP12162487 A JP 12162487A JP 12162487 A JP12162487 A JP 12162487A JP 2508483 B2 JP2508483 B2 JP 2508483B2
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circuit
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bit
bits
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道雄 永井
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、可変長の符号化がされたディジタルビデ
オ信号を例えば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ディジタル画像信号のバッファリ
ング装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to the transmission rate of recorded data when a variable-length encoded digital video signal is recorded on, for example, a magnetic tape. The present invention relates to a digital image signal buffering device applied to control to a corresponding predetermined value.

〔発明の概要〕 この発明では、ダイナミックレンジに対して複数のし
きい値が設定され、複数のしきい値と対応し、互いに異
なるビット数でもって、画素データが符号化される場
合、最適な複数のしきい値が発生される。即ち、ディジ
タルビデオ信号の1フレーム期間のダイナミックレンジ
の各々の発生度数の積算値が求められ、この積算値に対
して予め用意されている複数のしきい値からなるしきい
値セットを適用した時の合計ビット数が検出され、この
合計ビット数が目標値を超えるかどうかが判別されると
共に、しきい値セットを適用した時の歪みの程度が調べ
られ、伝送路のデータレートを超えない範囲で且つ歪み
が最小となるしきい値を用いて可変長符号化がされる。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, when a plurality of thresholds are set for the dynamic range and the pixel data are coded with different numbers of bits corresponding to the plurality of thresholds, it is optimal. Multiple thresholds are generated. That is, when the integrated value of each occurrence frequency of the dynamic range of one frame period of the digital video signal is obtained, and a threshold set consisting of a plurality of threshold values prepared in advance is applied to this integrated value. The total number of bits is detected, it is determined whether the total number of bits exceeds the target value, the degree of distortion when the threshold set is applied is examined, and the range that does not exceed the data rate of the transmission line is checked. And variable length coding is performed using a threshold value that minimizes distortion.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

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用した符号化を行
う高能率符号化装置を提案している。また、特願昭60−
232789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−
268817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みが一定となるように、ダイナミッ
クレンジに応じてピット数が変化する可変長符号化方法
が提案されている。
The applicant of the present application obtains a dynamic range defined by the maximum value and the minimum value of a plurality of pixels included in a two-dimensional block as described in Japanese Patent Application No. 59-266407, and determines the dynamic range as the dynamic range. We have proposed a high-efficiency coding device that performs the applied coding. In addition, Japanese Patent Application No. 60-
As described in Japanese Patent No. 232789, there has been proposed a high-efficiency coding apparatus which performs coding adapted to a dynamic range for a three-dimensional block formed from pixels in regions included in each of a plurality of frames. Furthermore, Japanese Patent Application Sho 60-
As described in Japanese Patent No. 268817, there is proposed a variable length coding method in which the number of pits changes according to the dynamic range so that the maximum distortion generated when quantization is made constant.

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す
ることができるので、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に、1フレーム,1フィールド
等の所定量のデータを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、バッファリングの処理が必要である。バッファリン
グ処理をせずに、記録データの1フレーム或いは1フィ
ールドの長さが揃っていないと、変速再生、編集等の点
で不都合が生じる。
High efficiency code (AD
It is called RC. ) Is applicable to a digital VTR because it can significantly reduce the amount of data to be transmitted. In particular, the variable length ADRC can increase the compression rate. However, the variable length ADRC uses a fixed rate transmission line such as a digital VTR that records a predetermined amount of data such as one frame and one field as one track because the amount of transmission data varies depending on the content of the image. When doing, buffering processing is required. If the length of one frame or one field of the recorded data is not uniform without performing the buffering process, inconvenience may occur in terms of variable speed reproduction, editing and the like.

本願出願人は、特願昭61−257586号明細書に示すよう
に、可変長ADRCの場合に、1フレームのダイナミックレ
ンジの夫々の値の発生度数を求め、この発生度数を積算
して、積算度数分布表を形成し、しきい値を変えた時の
全ビット数を容易に算出できる方法を提案している。
The applicant of the present application, as shown in Japanese Patent Application No. 61-257586, finds the occurrence frequency of each value of the dynamic range of one frame in the case of variable length ADRC, integrates the occurrence frequencies, and integrates them. We have proposed a method of forming a frequency distribution table and easily calculating the total number of bits when the threshold value is changed.

第17図は、上記の出願の構成を示しており、110で示
す入力端子から符号化しようとするディジタルビデオ信
号が供給される。この入力ディジタルビデオ信号が最小
値検出回路111,最大値検出回路112及び減算回路113に供
給される。減算回路113では、画素データから最小値が
減算され、最小値除去後のデータΔVが減算回路から得
られる。この最小値除去後のデータΔVは、バッファメ
モリ114に格納される。
FIG. 17 shows the configuration of the above application, in which the digital video signal to be encoded is supplied from the input terminal indicated by 110. This input digital video signal is supplied to the minimum value detection circuit 111, the maximum value detection circuit 112 and the subtraction circuit 113. In the subtraction circuit 113, the minimum value is subtracted from the pixel data, and the data ΔV after removal of the minimum value is obtained from the subtraction circuit. The data ΔV after the removal of the minimum value is stored in the buffer memory 114.

最小値検出回路111において検出された最小値(MIN)
がバッファメモリ115に格納される。最大値検出回路112
において検出された最大値(MAX)がバッファメモリ116
に格納される。減算回路123には、最大値及び最小値が
供給され、減算回路123から最大値と最小値の差である
ダイナミックレンジDRが得られ、このダイナミックレン
ジDRが度数分布検出回路118に供給される。度数分布検
出回路118は、第19図に示すように、積算型度数分布表
を形成する。
Minimum value (MIN) detected by the minimum value detection circuit 111
Are stored in the buffer memory 115. Maximum value detection circuit 112
The maximum value (MAX) detected in the buffer memory 116
Stored in. The maximum value and the minimum value are supplied to the subtraction circuit 123, the dynamic range DR that is the difference between the maximum value and the minimum value is obtained from the subtraction circuit 123, and this dynamic range DR is supplied to the frequency distribution detection circuit 118. The frequency distribution detection circuit 118 forms an integrated type frequency distribution table as shown in FIG.

第19図は、縦軸が発生度数を示し、横軸がダイナミッ
クレンジDRを示している。ダイナミックレンジDRに対し
て、4個のしきい値TH0〜TH3のセットが適用された場合
である。これらのしきい値により分けられた各ダイナミ
ックレンジDRの範囲に含まれるブロックが各々0ビッ
ト,1ビット,2ビット,3ビット,4ビットの語長のコード信
号に符号化される。従って、しきい値のセットにより、
例えば1フレーム期間の合計ビット数が変化する。しき
い値TH3と対応する度数は、4ビットのコード信号が形
成される度数の合計であり、しいい値TH2と対応する度
数は、3ビット及び4ビットのコード信号が形成される
度数の合計であり、しきい値TH1と対応する度数は、2
ビット,3ビット及び4ビットのコード信号が形成される
度数の合計であり、しきい値TH0と対応する度数は、1
ビット,2ビット,3ビット及び4ビットのコード信号が形
成される度数の合計である。
In FIG. 19, the vertical axis represents the frequency of occurrence and the horizontal axis represents the dynamic range DR. This is a case where a set of four thresholds TH0 to TH3 is applied to the dynamic range DR. The blocks included in the range of each dynamic range DR divided by these threshold values are encoded into code signals of word lengths of 0 bit, 1 bit, 2 bits, 3 bits, and 4 bits. Therefore, with the set of thresholds,
For example, the total number of bits in one frame period changes. The frequency corresponding to the threshold value TH3 is the total frequency of forming the 4-bit code signal, and the frequency corresponding to the good value TH2 is the total frequency of forming the 3-bit and 4-bit code signals. And the frequency corresponding to the threshold TH1 is 2
It is the sum of the frequencies at which the bit, 3-bit and 4-bit code signals are formed, and the frequency corresponding to the threshold TH0 is 1.
It is the sum of the frequencies at which bit, 2 bit, 3 bit and 4 bit code signals are formed.

しきい値演算回路119には、しきい値のセットが複数
個用意されており、複数個のしきい値セットが順に積算
型度数分布表に対して適用されて、各しきい値セットの
合計ビット数が算出される。この合計ビット数が伝送路
のデータ伝送容量と比較され、データ伝送容量を超えな
いようなしきい値セットが決定される。このしきい値セ
ットがADRCエンコーダ120に供給される。
The threshold value arithmetic circuit 119 is provided with a plurality of threshold value sets, and the plurality of threshold value sets are sequentially applied to the integrated type frequency distribution table to calculate the total of each threshold value set. The number of bits is calculated. This total number of bits is compared with the data transmission capacity of the transmission line to determine a threshold set that does not exceed the data transmission capacity. This threshold set is supplied to the ADRC encoder 120.

ADRCエンコーダ120には、最小値除去後のデータと減
算回路117からのダイナミックレンジDRとが供給され
る。ADRCエンコーダ120において、ダイナミックレンジD
R及びしきい値セットを用いて量子化がされる。このADR
Cエンコーダ120からのコード信号と最小値と最大値とし
きい値セットを示すコード信号とがバッファメモリ121
に供給され、バッファメモリ121から一定のデータレー
トの出力信号が出力端子122に読み出される。
The data after the minimum value removal and the dynamic range DR from the subtraction circuit 117 are supplied to the ADRC encoder 120. Dynamic range D in ADRC encoder 120
Quantization is done using R and a threshold set. This ADR
The buffer memory 121 stores the code signal from the C encoder 120, the minimum value, the maximum value, and the code signal indicating the threshold value set.
Is output to the output terminal 122 from the buffer memory 121 at a constant data rate.

上述したバッファリング装置は、第18図に示すタイミ
ングに従って動作する。第18図は、入力データのフィー
ルド毎に反転するパルス信号を示す。入力データの1フ
レーム期間の内の有効データの期間T1において、最小値
及び最大値の検出と、最小値及び最大値のバッファメモ
リ115及び116への書き込みと、ダイナミックレンジDRの
積算と、最小値除去後のデータのバッファメモリ114へ
の書き込みとがなされる。
The buffering device described above operates according to the timing shown in FIG. FIG. 18 shows a pulse signal that is inverted for each field of input data. In the valid data period T1 of one frame period of the input data, the minimum value and the maximum value are detected, the minimum value and the maximum value are written to the buffer memories 115 and 116, the dynamic range DR is integrated, and the minimum value is calculated. The data after the removal is written to the buffer memory 114.

次の期間T1′において、最適なしきい値の演算がされ
る。次のフレーム期間において、最適しきい値を用いて
各画素のADRC符号化がされ、ADRC符号化の結果のコード
信号がバッファメモリ121に書き込まれる。これと共
に、最小値及び最大値バッファメモリ121に書き込まれ
る。そして、次のフレーム期間T3において、バッファメ
モリ121の内容が一定レートで読み出される。
In the next period T1 ', the optimum threshold value is calculated. In the next frame period, ADRC encoding of each pixel is performed using the optimum threshold value, and the code signal resulting from the ADRC encoding is written in the buffer memory 121. Along with this, it is written in the minimum and maximum value buffer memory 121. Then, in the next frame period T3, the contents of the buffer memory 121 are read out at a constant rate.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記の出願に示される発明では、3フレームにわたる
処理を行うために、必要とするメモリ容量が大きくなる
問題があった。また、発生情報量がオーバーフローしな
いようできるが、量子化歪みの点に対する考慮が払われ
ていなかった。
The invention described in the above application has a problem that the required memory capacity becomes large in order to perform the processing for three frames. Further, although the generated information amount can be prevented from overflowing, consideration has not been given to the point of quantization distortion.

従って、この発明の目的は、少ないメモリ容量で装置
を構成でき、また、1フレーム等の所定周期内の符号化
データのデータ長がオーバーフローしない範囲で、量子
化歪みを最小とするしきい値を設定することができるデ
ィジタル画像信号のバッファリング装置を提供すること
にある。
Therefore, an object of the present invention is to configure a device with a small memory capacity, and to set a threshold value that minimizes quantization distortion within a range in which the data length of encoded data within a predetermined period such as one frame does not overflow. It is an object to provide a buffering device for a digital image signal that can be set.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明では、ディジタル画像信号をブロックに分割
し、ブロック毎に最大値、最小値及びダイナミックレン
ジを検出する回路と、所定周期内のダイナミックレンジ
又はダイナミックレンジを圧縮したデータの夫々の発生
度数を集計し、ダイナミックレンジ又はダイナミックレ
ンジを圧縮したデータの発生度数を順次積算して発生度
数の積算値を発生する回路と、発生度数の積算値に対し
て複数のしきい値を設定した時の符号化コードの合計ビ
ット数が伝送路と対応する目標値を超えるかどうかを判
定する回路と、発生度数の積算値に対して複数のしきい
値を設定した時の歪みの程度を示すデータを発生する回
路と、合計ビット数が目標値を超えず、且つ歪みの程度
を小さくする複数のしきい値を発生する回路と、決定さ
れた複数のしきい値を用いて、ブロック毎のダイナミッ
クレンジで定まり、且つ元の量子化ビット数より短いビ
ット数でもって、ブロックの画素データを圧縮する符号
化回路とが備えられている。
According to the present invention, a digital image signal is divided into blocks, a circuit that detects the maximum value, the minimum value, and the dynamic range for each block, and the frequency of occurrence of each of the dynamic range within a predetermined period or the data obtained by compressing the dynamic range are aggregated. A circuit that sequentially accumulates the occurrence frequencies of the dynamic range or the data in which the dynamic range is compressed to generate an integrated value of the occurrence frequency, and encoding when multiple threshold values are set for the integrated value of the occurrence frequencies. A circuit that determines whether the total number of bits of the code exceeds a target value corresponding to the transmission path, and generates data indicating the degree of distortion when a plurality of threshold values are set for the integrated value of the occurrence frequency. A circuit that generates a plurality of thresholds whose total number of bits does not exceed a target value and reduces the degree of distortion, and a plurality of determined thresholds Used, Sadamari dynamic range of each block, and with the original in a short number of bits than the number of quantization bits, and the encoding circuit for compressing the pixel data of the block are provided.

〔作用〕[Action]

例えば1フレーム期間内のダイナミックレンジDR又は圧
縮されたダイナミックレンジDR′の発生度数が積算さ
れ、発生度数の分布に対して、予め用意されているしき
い値のセットが適用される。各しきい値のセットに関し
て、合計ビット数が算出される。また、各しきい値のセ
ットに関して、歪みの程度が調べられる。合計ビット数
が伝送路のデータレートで定まる目標値を超えない範囲
で、歪みを最小とするようなしきい値のセットが選択さ
れる。このしきい値のセットを使用して、ADRCの符号化
がなされる。
For example, the occurrence frequencies of the dynamic range DR or the compressed dynamic range DR ′ within one frame period are integrated, and a preset threshold value set is applied to the distribution of the occurrence frequencies. The total number of bits is calculated for each set of thresholds. Also, for each set of thresholds, the degree of distortion is examined. A threshold set that minimizes distortion is selected as long as the total number of bits does not exceed the target value determined by the data rate of the transmission path. The ADRC encoding is done using this set of thresholds.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例について図面を参照して説
明する。この説明は、下記の順序に従ってなされる。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. This description will be given in the following order.

a.記録側の構成 b.再生側の構成 c.全体の動作タイミング d.可変長ADRC e.しきい値発生部 a.記録側の構成 第1図は、この発明の一実施例の記録側の構成を示
す。第1図において、1で示す入力端子には、ブロック
の順序に変換されたディジタルビデオ信号が供給され
る。一例として、第2図に示すように、1ブロックが
(6ライン×6画素)の大きさとされている。1フレー
ムの画面がこのブロックを単位として分割される。第2
図において、数字の順序でもって、ディジタルビデオ信
号が入力端子1から供給される。また、ディジタルビデ
オ信号の1サンプルは、8ビットであり、サンプリング
周波数が13.5MHzとされている。
a. Configuration on recording side b. Configuration on playback side c. Overall operation timing d. Variable length ADRC e. Threshold value generating part a. Configuration on recording side FIG. 1 shows the recording side of one embodiment of the present invention. Shows the configuration of. In FIG. 1, an input terminal designated by 1 is supplied with a digital video signal converted into a block order. As an example, as shown in FIG. 2, one block has a size of (6 lines × 6 pixels). The screen of one frame is divided in units of this block. Second
In the figure, digital video signals are supplied from an input terminal 1 in the order of numbers. Further, one sample of the digital video signal is 8 bits, and the sampling frequency is 13.5 MHz.

ディジタルビデオ信号がADRCエンコーダ2に供給され
る。ADRCエンコーダ2は、最小値検出回路3と、最大値
検出回路4と、量子化回路5と、減算回路6,7とから構
成されている。最小値検出回路3は、1ブロックの画素
データの中の最小値を検出し、最大検出回路4は、1ブ
ロックの画素データの中の最大値を検出する。減算回路
6において、入力データから最小値が減算され、最小値
除去後のデータが量子化回路5に供給される。減算回路
7において、最大値から最小値が減算され、各ブロック
のダイナミックレンジDRが検出される。
The digital video signal is supplied to the ADRC encoder 2. The ADRC encoder 2 is composed of a minimum value detection circuit 3, a maximum value detection circuit 4, a quantization circuit 5, and subtraction circuits 6 and 7. The minimum value detection circuit 3 detects the minimum value in the pixel data of one block, and the maximum detection circuit 4 detects the maximum value in the pixel data of one block. In the subtraction circuit 6, the minimum value is subtracted from the input data, and the data after the removal of the minimum value is supplied to the quantization circuit 5. In the subtraction circuit 7, the minimum value is subtracted from the maximum value, and the dynamic range DR of each block is detected.

量子化回路5には、最小値除去後のデータとダイナミ
ックレンジDRが供給され、量子化回路5により、1画素
の量子化ビット数が8ビットから4ビットに圧縮された
コード信号が形成される。このコード信号がバッファリ
ング部8の並び替え回路9に供給される。並び替え回路
9の出力信号が画素データバッファ10に供給される。ま
た、ADRCエンコーダ2の最小値検出回路3からの最小値
が最小値バッファ11に供給される。更に、最小値検出回
路4からの最大値が最大値バッファ12に供給される。
The data after the minimum value removal and the dynamic range DR are supplied to the quantization circuit 5, and the quantization circuit 5 forms a code signal in which the number of quantization bits of one pixel is compressed from 8 bits to 4 bits. . This code signal is supplied to the rearrangement circuit 9 of the buffering unit 8. The output signal of the rearrangement circuit 9 is supplied to the pixel data buffer 10. Further, the minimum value from the minimum value detection circuit 3 of the ADRC encoder 2 is supplied to the minimum value buffer 11. Further, the maximum value from the minimum value detection circuit 4 is supplied to the maximum value buffer 12.

画素データバッファ10、最小値バッファ11及び最大値
バッファ12は、データを一時的に貯えるもので、バッフ
ァコントローラ17からのコントロール信号により、読み
出しタイミングが制御される。バッファ10,11,12から夫
々読み出されたデータがマルチプレクサ13に供給され、
このマルチプレクサ13の出力端子15には、出力データが
発生する。
The pixel data buffer 10, the minimum value buffer 11, and the maximum value buffer 12 temporarily store data, and the read timing is controlled by a control signal from the buffer controller 17. The data read from the buffers 10, 11 and 12 are supplied to the multiplexer 13,
Output data is generated at the output terminal 15 of the multiplexer 13.

可変長ADRCのためのしきい値は、しきい値発生部18に
より生成される。しきい値発生部18には、積算回路19が
設けられ、この積算回路19により、ダイナミックレンジ
DRの積算度数分布が求められる。積算回路19の出力信号
が合計ビット数算出回路20と歪み算出回路21に供給され
る。合計ビット数算出回路20及び歪み算出回路21の出力
信号が判定回路22に供給される。これらの合計ビット数
算出回路20,歪み算出回路21の出力信号から、判定回路2
2は、合計ビット数が伝送路のデータレートを超えず、
且つ量子化歪みが最小となるようなしきい値を決定す
る。
The threshold value for the variable length ADRC is generated by the threshold value generation unit 18. The threshold value generator 18 is provided with an integrating circuit 19, which allows the dynamic range to be increased.
The cumulative frequency distribution of DR is obtained. The output signal of the integrating circuit 19 is supplied to the total bit number calculating circuit 20 and the distortion calculating circuit 21. Output signals of the total bit number calculation circuit 20 and the distortion calculation circuit 21 are supplied to the determination circuit 22. From the output signals of these total bit number calculation circuit 20 and distortion calculation circuit 21, the determination circuit 2
2, the total number of bits does not exceed the data rate of the transmission line,
In addition, a threshold value that minimizes quantization distortion is determined.

判定回路22で決定された最適なしきい値と対応するし
きい値コードがしきい値(スレッショルド)発生回路23
に供給される。しきい値発生回路23は、例えばROMによ
り構成され、判定回路22からのしきい値コードによっ
て、4個のしきい値TH0〜TH3からなるしきい値のセット
が発生される。しきい値発生部18には、セットカウンタ
30S及びレベルカウンタ30Lが設けられている。
The threshold code corresponding to the optimum threshold value determined by the judgment circuit 22 is the threshold value generation circuit 23.
Is supplied to. The threshold value generation circuit 23 is composed of, for example, a ROM, and a threshold value set from four threshold values TH0 to TH3 is generated by a threshold code from the determination circuit 22. The threshold generator 18 includes a set counter.
A 30S and a level counter 30L are provided.

しきい値発生部18で生成されたしきい値TH0〜TH3がAD
RCエンコーダ24のレベル比較器25,26,27,28に夫々供給
される。これらのレベル比較器25〜27には、減算回路14
からのダイナミックレンジDRが供給されている。レベル
比較器25〜27の出力信号がプライオリティエンコーダ29
に供給される。
The thresholds TH0 to TH3 generated by the threshold generator 18 are AD
It is supplied to the level comparators 25, 26, 27 and 28 of the RC encoder 24, respectively. These level comparators 25-27 include a subtraction circuit 14
The dynamic range DR from is supplied. The output signals of the level comparators 25 to 27 are priority encoders 29.
Is supplied to.

レベル比較器25〜27は、ダイナミックレンジDRがしき
い値TH0〜TH3の夫々より大きい時に“1"となる出力信号
を発生する。プライオリティエンコーダ29は、レベル比
較器25〜27の出力信号から、ダイナミックレンジDRのし
きい値に対するレベル関係を判別し、量子化ビット数即
ち、語長を決定する。この語長がバッファリング部8の
語長メモリ16に記憶される。語長メモリ16に記憶されて
いる語長データに基づいてバッファコントローラ17が必
要なコントロール信号を発生する。
The level comparators 25 to 27 generate output signals which become "1" when the dynamic range DR is larger than the threshold values TH0 to TH3, respectively. The priority encoder 29 determines the level relationship with respect to the threshold value of the dynamic range DR from the output signals of the level comparators 25 to 27, and determines the quantization bit number, that is, the word length. This word length is stored in the word length memory 16 of the buffering unit 8. A buffer controller 17 generates a necessary control signal based on the word length data stored in the word length memory 16.

マルチプレクサ13の出力端子15に発生した記録データ
は、必要に応じて、エラー訂正符号の符号化、ディジタ
ル変調等の処理を受け、回転ヘッドにより磁気テープに
記録される。
The recording data generated at the output terminal 15 of the multiplexer 13 is subjected to processing such as error correction code encoding and digital modulation, if necessary, and is recorded on the magnetic tape by the rotary head.

磁気テープから回転ヘッドにより再生された再生デー
タは、ディマルチプレクサ(図示せず)により、最大
値,最小値、しきい値コードのブロック毎の付加データ
と各画素と対応するコード信号とに分解される。しきい
値コードがROMに供給され、しきい値コードと対応する
しきい値のセット(TH0〜TH3)が発生する。
The reproduction data reproduced by the rotary head from the magnetic tape is decomposed by a demultiplexer (not shown) into additional data for each block of maximum value, minimum value and threshold code and a code signal corresponding to each pixel. It The threshold code is supplied to the ROM, and a set of threshold values (TH0 to TH3) corresponding to the threshold code is generated.

b.再生側の構成 第3図は、再生側の構成を示し、第3図において31で
示す入力端子に画素毎のコード信号が供給され、32で示
す入力端子に最小値MINが供給され、33で示す入力端子
に最大値MAXが供給される。受信されたしきい値コード
に基づいて発生したしきい値TH0,TH1,TH2,TH3のセット
は、入力端子34,35,36,37に夫々供給される。これらの
しきい値がレベル比較器38,39,40,41に供給され、減算
回路42からのダイナミックレンジDRと比較される。レベ
ル比較器38〜41の出力信号がプライオリティエンコーダ
43に供給され、語長コードがプライオリティエンコーダ
43から発生する。
b. Structure on the reproducing side FIG. 3 shows the structure on the reproducing side. In FIG. 3, a code signal for each pixel is supplied to an input terminal indicated by 31 and a minimum value MIN is supplied to an input terminal indicated by 32. The maximum value MAX is supplied to the input terminal indicated by 33. The sets of thresholds TH0, TH1, TH2, TH3 generated based on the received threshold code are supplied to the input terminals 34, 35, 36, 37 respectively. These threshold values are supplied to the level comparators 38, 39, 40, 41 and compared with the dynamic range DR from the subtraction circuit 42. The output signals of the level comparators 38 to 41 are priority encoders.
43, the word length code is supplied to the priority encoder
It originates from 43.

この語長コード及び入力端子31からのコード信号が乗
算係数発生回路44に供給され、発生した乗算係数が乗算
回路45に供給される。乗算回路45により、乗算係数と減
算回路42からのダイナミックレンジDRとが乗算され、乗
算出力が加算回路46に供給される。この乗算回路45の出
力信号は、最小値除去後の復元レベルであって、乗算回
路45の出力信号に対して最小値MINが加算回路46により
加算される。加算回路46の出力信号が復元データとし
て、出力端子47に取り出される。
The word length code and the code signal from the input terminal 31 are supplied to the multiplication coefficient generation circuit 44, and the generated multiplication coefficient is supplied to the multiplication circuit 45. The multiplication circuit 45 multiplies the multiplication coefficient by the dynamic range DR from the subtraction circuit 42, and the multiplication output is supplied to the addition circuit 46. The output signal of the multiplication circuit 45 is the restoration level after removal of the minimum value, and the minimum value MIN is added to the output signal of the multiplication circuit 45 by the addition circuit 46. The output signal of the adder circuit 46 is taken out to the output terminal 47 as the restored data.

c.全体の動作タイミング この発明の一実施例では、ディジタルビデオ信号がAD
RCの符号化がされ、符号化により得られたコード信号が
画素データバッファ10に書き込まれ、また、1フレーム
期間のダイナミックレンジDRの積算型の度数分布が算出
され、次に、この度数分布から最適なしきい値が決定さ
れ、このしきい値により各ブロックの語長が求められ、
画素データバッファ10から決定された語長に変換された
コード信号が読み出される。
c. Overall Operation Timing In one embodiment of the present invention, the digital video signal is AD
The RC is coded, the code signal obtained by the coding is written in the pixel data buffer 10, the integrated frequency distribution of the dynamic range DR in one frame period is calculated, and then from this frequency distribution The optimal threshold is determined, and this threshold determines the word length of each block,
The code signal converted into the determined word length is read from the pixel data buffer 10.

第4図は、この一実施例の動作のタイミングを示すも
ので、入力ディジタルビデオ信号の1フレーム期間T1
(t0〜t1)において、ADRCエンコーダ2によって、ADRC
の符号化がされると共に、ダイナミックレンジDRが検出
される。このダイナミックレンジDRがしきい値発生部18
に供給され、ダイナミックレンジDRの積算度数分布が求
められる。また、ADRCエンコーダ2からのコード信号が
バッファリング部8の並び替え回路9を介して画素デー
タバッファ10に書き込まれる。ADRCエンコーダ2からの
最大値及び最小値が最小値バッファ11及び最大値バッフ
ァ12に夫々書き込まれる。
FIG. 4 shows the timing of the operation of this embodiment, which is one frame period T1 of the input digital video signal.
At (t0 to t1), ADRC encoder 2
And the dynamic range DR is detected. This dynamic range DR is the threshold value generator 18
And the integrated frequency distribution of the dynamic range DR is obtained. Further, the code signal from the ADRC encoder 2 is written in the pixel data buffer 10 via the rearrangement circuit 9 of the buffering unit 8. The maximum value and the minimum value from the ADRC encoder 2 are written in the minimum value buffer 11 and the maximum value buffer 12, respectively.

次のフレームの期間T2(t1〜t2)では、しきい値発生
部18において、伝送路のビットレートをオーバーせず、
且つ歪みが小さいという意味で、最適なしきい値が求め
られる。次の期間T3(t2〜t3)において、レベル比較器
25〜28とプライオリティエンコーダ29とにより、前の1
フレーム期間のデータの各ブロックの語長が求められ、
この語長が語長メモリ16に記憶される。
In the period T2 (t1 to t2) of the next frame, the threshold generation unit 18 does not exceed the bit rate of the transmission line,
In addition, an optimum threshold value is obtained in the sense that distortion is small. Level comparator during the next period T3 (t2 to t3)
25-28 and the priority encoder 29, the previous 1
The word length of each block of data in the frame period is calculated,
This word length is stored in the word length memory 16.

(t3〜t4)の1フレーム期間T4において、画素データ
バッファ10からバッファコントローラ17の制御により、
コード信号が読み出される。この場合、語長メモリ16に
記憶されている各ブロックの語長を参照して、可変長の
コード信号が読み出される。
In the one frame period T4 of (t3 to t4), the pixel data buffer 10 controls the buffer controller 17 to
The code signal is read. In this case, the variable length code signal is read by referring to the word length of each block stored in the word length memory 16.

d.可変長ADRC この一実施例における可変長ADRCは、ADRCエンコーダ
2において、4ビット固定のADRC符号化を行い、画素デ
ータバッファ10から読み出す時に、最下位ビットから順
に1ビット,2ビット,3ビット,4ビットを除去することに
より、4ビット以外の3ビット,2ビット,1ビット,0ビッ
トの語長のコード信号を形成する方式である。
d. Variable-length ADRC The variable-length ADRC in this embodiment performs ADRC encoding of fixed 4 bits in the ADRC encoder 2, and when reading from the pixel data buffer 10, 1 bit, 2 bits, 3 in order from the least significant bit. This is a method of forming a code signal having a word length of 3 bits, 2 bits, 1 bit, and 0 bits other than 4 bits by removing bits and 4 bits.

第5図は、所定のダイナミックレンジDRを上記の方式
で符号化する場合を説明するものである。ADRCエンコー
ダ2では、4ビットの量子化がされるので、ダイナミッ
クレンジDRが(24=16)分割されて、各レベル範囲の中
央のレベルが代表レベルとされる。量子化回路5では、
最小値除去後の画素データのレベルがどのレベル範囲に
属するかに応じて、(0000)〜(1111)の4ビットのコ
ード信号が割り当てられる。例えば最小値除去後の画素
データのレベルが下から3番目のレベル範囲に含まれる
時には、この画素データが(0010)のコード信号に符号
化される。量子化回路5は、ROMにより構成される。ま
た、復号時には、コード信号が代表レベルに復元され
る。
FIG. 5 illustrates a case where a predetermined dynamic range DR is encoded by the above method. Since the ADRC encoder 2 quantizes 4 bits, the dynamic range DR is divided into (2 4 = 16), and the central level of each level range is set as the representative level. In the quantization circuit 5,
4-bit code signals (0000) to (1111) are assigned according to which level range the level of the pixel data after the minimum value removal belongs. For example, when the level of pixel data after removal of the minimum value is included in the third level range from the bottom, this pixel data is encoded into a code signal of (0010). The quantization circuit 5 is composed of a ROM. Further, at the time of decoding, the code signal is restored to the representative level.

4ビットの最下位ビットを除去すると、(000)〜(1
11)の3ビットのコード信号により符号化した状態と等
価な結果が得られる。最下位ビット及び次のビットを除
去すると、(00)〜(11)の2ビットのコード信号によ
り符号化した状態と等価な結果が得られる。最下位ビッ
トから3ビットを除去すると、1ビットのコード信号に
より符号化した状態と等価な結果が得られる。4ビット
の全てを除去すると、コード信号が0ビット即ち、コー
ド信号を伝送しない状態と等価な結果が得られる。0ビ
ットの時の代表レベルは、最大値と最小値の中間のレベ
ルとなる。
If the least significant bit of 4 bits is removed, (000) to (1
A result equivalent to the state encoded by the 3-bit code signal of 11) is obtained. When the least significant bit and the next bit are removed, a result equivalent to the state encoded by the 2-bit code signal (00) to (11) is obtained. By removing 3 bits from the least significant bit, a result equivalent to the state encoded by the 1-bit code signal is obtained. If all 4 bits are removed, a result equivalent to the case where the code signal is 0 bit, that is, the code signal is not transmitted, is obtained. The representative level for 0 bit is an intermediate level between the maximum value and the minimum value.

上述の可変長符号化は、並び替え回路9及び画素デー
タバッファ10によりなされる。第6図を参照して、並び
替え回路9及び画素データバッファ10の動作を説明す
る。
The above variable length coding is performed by the rearrangement circuit 9 and the pixel data buffer 10. The operations of the rearrangement circuit 9 and the pixel data buffer 10 will be described with reference to FIG.

第6図Aは、量子化回路5から出力される4ビットの
コード信号を示す。第6図において、各ビットに付され
た符号(i−j)は、(i:ブロック内の画素の番号、i
=1〜36)(j:4ビットのビット番号、最下位ビット:j
=0、最上位ビット:j=3)である。量子化回路5の出
力データは、各画素毎に4ビットパラレルとされたデー
タである。
FIG. 6A shows a 4-bit code signal output from the quantization circuit 5. In FIG. 6, the code (i-j) attached to each bit is (i: pixel number in the block, i
= 1-36) (j: 4-bit bit number, least significant bit: j
= 0, most significant bit: j = 3). The output data of the quantization circuit 5 is 4-bit parallel data for each pixel.

並び替え回路9は、量子化回路5の出力データの中
で、同一のビット番号のビットを4ビット毎にまとめて
第6図Bに示す4ビットパラレルのデータを形成する。
並び替え回路9の出力データが画素データバッファ10に
第6図Cに示すように、アドレスのnから順に書き込ま
れる。このように、並び替え回路9によって配列が変え
られたデータを画素データバッファ10に書き込まれてお
くと、語長の制御が容易となる。つまり、1ブロックの
36個の画素と対応して、(n〜n+35)のアドレスに第
6図Cに示すように、データが書き込まれていると、語
長が4ビットのブロックの場合には、アドレスが(+
1)ずつ進められ、語長が3ビットのブロックの場合に
は、n,(n+4)・・・のアドレスがスキップされ、語
長が2ビットのブロックの場合には、n,(n+1),
(n+4),(n+5)・・・のアドレスがスキップさ
れ、語長が1ビットのブロックの場合には、n,(n+
1),(n+2),(n+4),(n+5),(n+
6)・・・のアドレスがスキップされる。語長が0ビッ
トのブロックの場合には、データの読み出しがなされな
い。
The rearrangement circuit 9 collects the bits of the same bit number in the output data of the quantization circuit 5 every 4 bits to form 4-bit parallel data shown in FIG. 6B.
The output data of the rearrangement circuit 9 is written in the pixel data buffer 10 in order from the address n, as shown in FIG. 6C. In this way, if the data whose arrangement has been changed by the rearrangement circuit 9 is written in the pixel data buffer 10, it becomes easy to control the word length. That is, one block
Corresponding to 36 pixels, as shown in FIG. 6C at the addresses (n to n + 35), if the data is written, the address becomes (+
1) step by step, n, (n + 4) ... Addresses are skipped in the case of a word length 3 bit block, and n, (n + 1), in the case of a word length 2 bit block.
If the addresses (n + 4), (n + 5) ... Are skipped and the word length is a block of 1 bit, n, (n +
1), (n + 2), (n + 4), (n + 5), (n +
6) The addresses of ... Are skipped. If the block has a word length of 0 bits, no data is read out.

画素データバッファ10と最小値バッファ11と最大値バ
ッファ12とから読み出され、マルチプレクサ13により合
成されたデータは、第7図に示すように、8ビットパラ
レルのデータとして出力される。最大値MAX及び最小値M
INは、データ中で、一定の周期Txで位置するものとされ
ている。第7図は、n番目のブロックが最下位ビットの
みが除去された3ビットのデータであり、(n+1)番
目のブロックが最小値ビットを含む3ビットが除去され
た1ビットのデータの例を示している。
The data read from the pixel data buffer 10, the minimum value buffer 11, and the maximum value buffer 12 and combined by the multiplexer 13 are output as 8-bit parallel data, as shown in FIG. Maximum value MAX and minimum value M
IN is supposed to be located in the data at a constant cycle Tx. FIG. 7 shows an example of 1-bit data in which the n-th block is 3-bit data in which only the least significant bit is removed, and the (n + 1) -th block is in which 3 bits including the minimum value bit are removed. Shows.

e.しきい値発生部 しきい値発生部18は、一例として、第8図に示す構成
とされている。積算回路19は、ダイナミックレンジDRの
各種の1フレーム期間における発生度数を算出するもの
である。この一実施例では、回路規模を小さくするため
に、ダイナミックレンジDRを圧縮したものを積算する構
成とされている。元のダイナミックレンジDRは、8ビッ
トであるため、(0〜25)の範囲のものであるが、この
ダイナミックレンジを(0〜35)の36個の種類に圧縮す
る。アナログ値で表すと、第9図に示すように、非線形
圧縮を行う。
e. Threshold Generation Unit The threshold generation unit 18 is configured as shown in FIG. 8 as an example. The integrating circuit 19 calculates the frequency of occurrence of the dynamic range DR in various one frame periods. In this embodiment, in order to reduce the circuit scale, the compression of the dynamic range DR is integrated. The original dynamic range DR is in the range of (0 to 25) because it is 8 bits, but this dynamic range is compressed into 36 types of (0 to 35). Expressed as an analog value, nonlinear compression is performed as shown in FIG.

第8図において、51で示す入力端子に、ダイナミック
レンジDRが供給され、このダイナミックレンジDRがROM5
2にアドレス入力として供給されることにより、ディジ
タル的にレベルが圧縮される。ROM52は、例えば14ビッ
トのアドレス入力を有し、アドレス信号の上位8ビット
としてダイナミックレンジDRが供給される。端子53から
供給されるROM52の下位の6ビットのアドレス信号は、
上述8ビットのアドレスが所定の値の時に、1ビットず
つインクリメントされる。
In FIG. 8, the dynamic range DR is supplied to the input terminal indicated by 51, and this dynamic range DR is
The level is digitally compressed by being supplied to 2 as an address input. The ROM 52 has, for example, a 14-bit address input, and is supplied with the dynamic range DR as the upper 8 bits of the address signal. The lower 6-bit address signal of the ROM 52 supplied from the terminal 53 is
When the 8-bit address has a predetermined value, it is incremented by 1 bit.

ROM52からは、1ビットの出力データが発生する。ROM
52は、第10図に示すように、(0〜255)のダイナミッ
クレンジDRと対応するアドレスが入力されると、(0〜
35)の36ビットの出力が1ビットずつ順に出力される。
例えば(DR=3)の場合では、第11図に示すように、最
初の3ビットが“0"で、後の33ビットが“1"とされた圧
縮されたダイナミックレンジDR′がROM52から1ビット
ずつ出力される。第11図において、CLKは、サンプルク
ロックを示し、n番目のブロックのタイミングの終わり
でそのブロックのダイナミックレンジが求まり、次の
(n+1)番目のブロックのタイミングで上記のROM52
の出力が発生する。
1-bit output data is generated from the ROM 52. ROM
As shown in FIG. 10, when the address corresponding to the dynamic range DR of (0 to 255) is input, 52 becomes (0 to
The 36-bit output of 35) is output one bit at a time.
In the case of (DR = 3), for example, as shown in FIG. 11, the compressed dynamic range DR ′ in which the first 3 bits are “0” and the latter 33 bits are “1” is read from the ROM 52 to 1 It is output bit by bit. In FIG. 11, CLK indicates a sample clock, the dynamic range of the block of the n-th block is obtained at the end of the timing, and the ROM 52 is read at the timing of the next (n + 1) -th block.
Output occurs.

ダイナミックレンジDR′は、加算回路54に供給され
る。この加算回路54の出力側には、37個のレジスタL1〜
L37が接続されている。レジスタL1〜L37は、13ビットパ
ラレルの入力/出力を有している。この13ビットは、1
フレーム内の全ブロック数を表すのに必要にして充分な
ビット数である。レジスタL1〜L36の夫々の出力がマル
チプレクサ55に供給されると共に、レジスタL37の出力
が加算回路54に帰還される。レジスタL1〜L37は、端子5
6から供給されるフレーム周期のリセットパルスによ
り、同時にリセットされる。
The dynamic range DR ′ is supplied to the adder circuit 54. The output side of the adder circuit 54 has 37 registers L1 ...
L37 is connected. The registers L1 to L37 have 13-bit parallel inputs / outputs. These 13 bits are 1
The number of bits required and sufficient to represent the total number of blocks in the frame. The outputs of the registers L1 to L36 are supplied to the multiplexer 55, and the output of the register L37 is fed back to the adder circuit 54. Registers L1 to L37 have terminals 5
It is reset at the same time by the reset pulse of the frame cycle supplied from 6.

上述のように、ROM52の36ビットのシリアル出力は、
ダイナミックレンジDRと対応するダイナミックレンジD
R′よりも大きい値のビット以後が“1"となるもので、
加算回路54において、繰り返し加算されることにより、
1フレーム期間の経過後では、レジスタL1〜L36の夫々
には、第12図に示すように、ダイナミックレンジDR′の
積算型の度数分布データが貯えられる。
As mentioned above, the 36-bit serial output of ROM52 is
Dynamic range DR and corresponding dynamic range D
After the bit with a value larger than R'becomes "1",
By repeatedly adding in the adding circuit 54,
After the elapse of one frame period, the cumulative frequency distribution data of the dynamic range DR 'is stored in each of the registers L1 to L36, as shown in FIG.

マルチプレクサ55は、1フレーム期間を経過して後に
レジスタL1〜L36の夫々に貯えられている36個の積算度
数の夫々を順に選択して、合計ビット数検出回路20及び
歪み検出回路21に出力する。合計ビット数検出回路20
は、ダイナミックレンジDR′の積算分布に対して、候補
となっているしきい値のセットを適用した時に、1フレ
ーム当たりの合計ビット数が目標とするビット数のオー
バーフーローするかしないか示すフラグを発生する。
The multiplexer 55 sequentially selects each of the 36 integrated frequencies stored in each of the registers L1 to L36 after the elapse of one frame period, and outputs them to the total bit number detection circuit 20 and the distortion detection circuit 21. . Total bit number detection circuit 20
Indicates whether the total number of bits per frame is overflowing the target number of bits when the set of candidate threshold values is applied to the cumulative distribution of the dynamic range DR ′. Generate a flag.

合計ビット数算出の方法について、第13図を参照して
説明する。最大値MAX等の付加データは、語長と異な
り、所定のビット数となるので、合計ビット数の算出で
は、無視されている。
A method of calculating the total number of bits will be described with reference to FIG. The additional data such as the maximum value MAX has a predetermined number of bits, unlike the word length, and is therefore ignored in the calculation of the total number of bits.

第13図は、横軸が圧縮されたダイナミックレンジDR′
であり、縦軸がダイナミックレンジDR′の値のブロック
の1フレーム期間内の発生度数P(DR′)である。(MI
N≦DR′≦TH1)の範囲では、コード信号が伝送されな
い。(TH0+1≦DR′≦TH1)の範囲では、1ビット量子
化がなされる。第13図において、曲線60は、1ビット量
子化がされる範囲を示している。(TH1+1≦DR′≦TH
2)の範囲では、2ビット量子化がなされる。曲線61
は、2ビット量子化がされる範囲で示している。(TH2
+1≦DR′≦TH3)の範囲では、3ビット量子化がなさ
れる。曲線62は、3ビット量子化がされる範囲を示して
いる。(TH3+1≦DR′≦MAX)の範囲では、4ビット量
子化がなされる。曲線63は、4ビット量子化がされる範
囲を示している。
FIG. 13 shows the dynamic range DR ′ with the horizontal axis compressed.
And the vertical axis is the occurrence frequency P (DR ') within one frame period of the block having the value of the dynamic range DR'. (MI
In the range of N ≦ DR ′ ≦ TH1), the code signal is not transmitted. In the range of (TH0 + 1 ≦ DR ′ ≦ TH1), 1-bit quantization is performed. In FIG. 13, a curve 60 shows a range in which 1-bit quantization is performed. (TH1 + 1≤DR'≤TH
In the range of 2), 2-bit quantization is performed. Curve 61
Indicates the range in which 2-bit quantization is performed. (TH2
In the range of + 1 ≦ DR ′ ≦ TH3), 3-bit quantization is performed. The curve 62 shows the range in which 3-bit quantization is performed. In the range of (TH3 + 1 ≦ DR ′ ≦ MAX), 4-bit quantization is performed. Curve 63 shows the range in which 4-bit quantization is performed.

第13図において、斜線が付された領域(A+B+C+
D)が合計ビット数Stである。この合計ビット数Stは、
第13図において、量子化ビット数の各々に関して斜線を
付していない領域に含まれるビット数を各々S(TH0),
S(TH1),S(TH2),S(TH3)とすると、次式で示すもの
となる。
In FIG. 13, the shaded area (A + B + C +
D) is the total number of bits St. This total number of bits St is
In FIG. 13, the number of bits included in the area not shaded for each of the quantization bit numbers is S (TH0),
If S (TH1), S (TH2), S (TH3), then the following formula is obtained.

St={S(MAX)−S(TH0)}+{S(MAX)−S(TH
0)} +{S(MAX)−S(TH0)}+{S(MAX)−S(T
H0)} =S(MAX)−{S(TH0)+S(TH1)+S(TH2)
+S(TH3)} ・・・・ 記録データの1フレーム当たりで許容されている目標
ビット数をSrとすると、 Sr≧St ・・・・ の関係が満足される必要がある。
St = {S (MAX) -S (TH0)} + {S (MAX) -S (TH
0)} + {S (MAX) -S (TH0)} + {S (MAX) -S (T
H0)} = S (MAX)-{S (TH0) + S (TH1) + S (TH2)
+ S (TH3)} ..... Let Sr be the target number of bits allowed per frame of recorded data, then the relationship of Sr ≧ St ..

式及び式から {S(TH0)+S(TH1)+S(TH2)+S(TH3)}≧4S
(MAX)−Srここで、1フレーム内のブロックの合計数
をKとすると、 4S(MAX)−Sr=4K−St ・・・・ となり、式により得られる値を一定にすることで、
記録データのオーバーフローを防止できる。
From formulas and formulas {S (TH0) + S (TH1) + S (TH2) + S (TH3)} ≧ 4S
(MAX) -Sr Here, if the total number of blocks in one frame is K, then 4S (MAX) -Sr = 4K-St ..., By making the value obtained by the equation constant,
The overflow of recorded data can be prevented.

合計ビット数検出回路20は、上述のようにして合計ビ
ット数Stを算出する。合計ビット数検出回路20は、デー
タセレクタ71とROM72と加算回路73とラッチ74とラッチ7
7とにより構成されている。ROM72は、用意されているし
きい値のセットに対応して、データセレクタ71を制御す
るコントロール信号を発生する。データ制御71の一方の
入力信号として、マルチプレクサ55の出力信号が供給さ
れ、データ制御の他方の入力信号として、“0"のデータ
(13ビットが全て“0"のデータ)が供給される。加算回
路73には、データセレクタ71の出力信号とラッチ74を介
された加算回路73の出力信号(例えば17ビット)が供給
される。加算回路73の出力信号がレベルコンパレータ75
に供給され、レベルコンパレータ75において、端子76か
らの基準ビット数Stと比較される。レベルコンパレータ
75は、式の関係が成立する時に“1"となる1ビットの
フラグを発生する。レベルコンパレータ75からの1ビッ
トのフラグがラッチ77に貯えられる。
The total bit number detection circuit 20 calculates the total bit number St as described above. The total bit number detection circuit 20 includes a data selector 71, a ROM 72, an addition circuit 73, a latch 74 and a latch 7.
It is composed of 7 and. The ROM 72 generates a control signal for controlling the data selector 71 corresponding to the set of prepared threshold values. The output signal of the multiplexer 55 is supplied as one input signal of the data control 71, and the data of "0" (data of all 13 bits being "0") is supplied as the other input signal of the data control. The output signal of the data selector 71 and the output signal (for example, 17 bits) of the addition circuit 73 via the latch 74 are supplied to the addition circuit 73. The output signal of the adder circuit 73 is the level comparator 75.
And is compared with the reference bit number St from the terminal 76 in the level comparator 75. Level comparator
The 75 generates a 1-bit flag which becomes "1" when the relation of the expressions is established. The 1-bit flag from the level comparator 75 is stored in the latch 77.

第14図は、用意されているしきい値の一つのセットに
対して合計ビット数Stを求める動作の1周期を示してい
る。第14図Aは,積算回路19からのダイナミックレンジ
DR′の積算分布を示す。また、第14図Bは、ROM72が発
生するコントロール信号を示している。このコントロー
ル信号がローレベルの特にデータセレクタ71が“0"のデ
ータを選択し、コントロール信号がハイレベルの時に、
データセレクタ71がマルチプレクサ55は出力データを選
択する。ROM72には、セットカウンタ30Cの出力信号SC及
びレベルカウンタ30Lの出力信号LCが供給され、しきい
値のセットと対応して、第14図Bに示されるコントロー
ル信号を発生する。即ち、しきい値TH0〜TH3の各々と対
応する積算度数がデータセレクタ71によって、選択され
る。
FIG. 14 shows one cycle of the operation for obtaining the total number of bits St for one set of prepared threshold values. FIG. 14A shows the dynamic range from the integrating circuit 19.
The cumulative distribution of DR 'is shown. Further, FIG. 14B shows a control signal generated by the ROM 72. When this control signal is low level, especially when the data selector 71 selects the data of “0” and the control signal is high level,
The data selector 71 selects the output data from the multiplexer 55. The output signal SC of the set counter 30C and the output signal LC of the level counter 30L are supplied to the ROM 72, and the control signal shown in FIG. 14B is generated corresponding to the setting of the threshold value. That is, the data selector 71 selects the integrated frequency corresponding to each of the thresholds TH0 to TH3.

上述の動作によって、加算回路73の出力信号が第14図
Cに示すように変化し、ダイナミックレンジDR′の最大
値の積算度数の入力が終了した時点において、レベルコ
ンパレータ75によって比較動作がなされる。ラッチ77か
らのビット数フラグが判定回路22のANDゲート102に供給
される。
By the above operation, the output signal of the adder circuit 73 changes as shown in FIG. 14C, and when the input of the integrated frequency of the maximum value of the dynamic range DR 'is completed, the level comparator 75 performs the comparison operation. . The bit number flag from the latch 77 is supplied to the AND gate 102 of the determination circuit 22.

歪み算出回路21によってなされる歪み算出について以
下に説明する。
The distortion calculation performed by the distortion calculation circuit 21 will be described below.

ブロック内の最大歪みは、ブロックの各画素に割り当
てられているビット数をBとすると、 D=DR′/2B+1 ・・・・ となる。この最大歪みDは、第5図から明らかなよう
に、語長によって異なったものとなる。語長が(0ビッ
ト,1ビット,2ビット,3ビット,4ビット)の場合には、最
大歪みDが(1/2DR′,1/4DR′,1/8DR′,1/16DR′,1/32D
R′)となる。この最大歪みは、相対値に直すと、(16D
R′,8DR′,4DR′,2DR′,DR′)となる。従って、1フレ
ーム内の最大歪みの総和Dtは、下式で表わされる。
The maximum distortion in a block is D = DR '/ 2 B + 1 ..., Where B is the number of bits assigned to each pixel of the block. As is clear from FIG. 5, the maximum distortion D varies depending on the word length. When the word length is (0 bit, 1 bit, 2 bit, 3 bit, 4 bit), the maximum distortion D is (1 / 2DR ', 1 / 4DR', 1 / 8DR ', 1 / 16DR', 1 / 32D
R ′). If this maximum distortion is converted into a relative value, (16D
R ', 8DR', 4DR ', 2DR', DR '). Therefore, the total sum Dt of the maximum distortions within one frame is expressed by the following equation.

上式において、P(DR′)は、ダイナミックレンジD
R′の発生度数を表す。従って、式は、下記の式に
変換できる。
In the above equation, P (DR ') is the dynamic range D
Indicates the frequency of occurrence of R '. Therefore, the formula can be converted into the following formula.

第15図は、最大歪みの1フレームの総和Dtの説明のた
めのグラフであり、縦軸が最大歪みを表し、横軸がダイ
ナミックレンジDR′を表す。第15図において、80は、コ
ード信号が0ビットの場合の最大歪みを示し、81は、コ
ード信号が1ビットの場合の最大歪みを示し、82は、コ
ード信号が2ビットの場合の最大歪みを示し、83は、コ
ード信号が3ビットの場合の最大歪みを示し、84は、コ
ード信号が4ビットの場合の最大歪みを示している。
FIG. 15 is a graph for explaining the sum Dt of one frame of maximum distortion, in which the vertical axis represents maximum distortion and the horizontal axis represents dynamic range DR ′. In FIG. 15, 80 is the maximum distortion when the code signal is 0 bits, 81 is the maximum distortion when the code signal is 1 bit, and 82 is the maximum distortion when the code signal is 2 bits. 83 indicates the maximum distortion when the code signal is 3 bits, and 84 indicates the maximum distortion when the code signal is 4 bits.

上述の式から明らかなように、しきい値TH0〜TH3が
定められた時の最大歪みの総和Dtは、第15図において、
斜線を付した領域の面積となる。歪み検出回路21は、
式の演算をしきい値セットの各々に関して行い、最大歪
みの総和Dtを各々算出する。
As is clear from the above formula, the total sum Dt of the maximum strains when the threshold values TH0 to TH3 are set is as shown in FIG.
It is the area of the shaded area. The distortion detection circuit 21
The calculation of the formula is performed for each of the threshold sets, and the total sum Dt of the maximum strains is calculated.

歪み検出回路21は、第8図に示すように、減算回路85
とデータセレクタ86と単純ゲート回路87とラッチ88と乗
算回路89とROM90と加算回路91とラッチ92とラッチ93と
から構成されている。加算回路85とデータセレクタ86の
一方の入力端子とにマルチプレクサ55からダイナミック
レンジDR′の積算値が供給される。
The distortion detection circuit 21, as shown in FIG.
It comprises a data selector 86, a simple gate circuit 87, a latch 88, a multiplication circuit 89, a ROM 90, an adder circuit 91, a latch 92 and a latch 93. The multiplexer 55 supplies the integrated value of the dynamic range DR ′ to the adder circuit 85 and one input terminal of the data selector 86.

データセレクタ86の他方の入力端子には、“0"データ
が供給されている。このデータセレクタ86の出力信号が
ラッチ88を介して減算回路85に供給される。ラッチ88に
より、1クロック分の遅延が発生するので、減算回路85
に二つの入力端子には、1クロック分の時間差を有する
二つのデータが供給される。即ち、第16図Aに示す発生
度数(積算値)が減算回路85の一方の入力端子に供給さ
れ、第16図Bに示す発生度数が減算回路85の他方の入力
端子に供給される。データセレクタ86は、ダイナミック
レンジDR′が0の積算度数S(0)の場合には“0"デー
タを選択するように、単純ゲート87により制御される。
“0” data is supplied to the other input terminal of the data selector 86. The output signal of the data selector 86 is supplied to the subtraction circuit 85 via the latch 88. Since the latch 88 causes a delay of one clock, the subtraction circuit 85
The two input terminals are supplied with two data having a time difference of one clock. That is, the occurrence frequency (integrated value) shown in FIG. 16A is supplied to one input terminal of the subtraction circuit 85, and the occurrence frequency shown in FIG. 16B is supplied to the other input terminal of the subtraction circuit 85. The data selector 86 is controlled by the simple gate 87 so as to select “0” data when the dynamic range DR ′ is the integrated frequency S (0) of 0.

従って、減算回路85の出力信号は、第16図Cにおい
て、P(0),P(1),…P(35)で示すように、(0
〜35)のダイナミックレンジDR′の各々の発生度数その
ものとなる。この減算回路85の出力信号が乗算回路89に
供給され、ROM90からの係数と乗算される。ROM90には、
レベルカウンタ30Lの出力信号SLとセットカウンタ30Cの
出力信号SCとが供給される。ROM90からは、しきい値がT
H0迄は、16の係数が発生し、(TH0+1)からTH1迄は、
8の係数が発生し、(TH1+1)からTH2迄は、4の係数
が発生し、(TH2+1)からTH3迄は、2の係数が発生
し、(TH3+1)から(35)迄は、1の係数が発生す
る。
Therefore, the output signal of the subtraction circuit 85 is (0, P (0), P (1), ... P (35) in FIG. 16C.
The frequency of occurrence of each of the dynamic range DR ′ of (35) to (35) is itself. The output signal of the subtraction circuit 85 is supplied to the multiplication circuit 89 and is multiplied by the coefficient from the ROM 90. In ROM90,
The output signal SL of the level counter 30L and the output signal SC of the set counter 30C are supplied. From ROM90, the threshold value is T
Up to H0, 16 coefficients are generated, and from (TH0 + 1) to TH1,
A coefficient of 8 is generated, a coefficient of 4 is generated from (TH1 + 1) to TH2, a coefficient of 2 is generated from (TH2 + 1) to TH3, and a coefficient of 1 is generated from (TH3 + 1) to (35). Occurs.

各ダイナミックレンジDR′に対応する乗算回路89の出
力信号をE0〜E35として表すと、乗算回路89の出力信号
が第16図Dに示すものとなる。この乗算回路89の出力信
号が加算回路91に供給される。加算回路91の出力信号
は、ラッチ92を介して加算回路91の他の入力信号として
帰還されている。従って、加算回路91の出力信号は、第
16図Eに示すものとなる。この加算回路91の出力信号が
ラッチ93を介して判定回路22のラッチ100及びレベルコ
ンパレータ101に供給される。
When the output signals of the multiplication circuit 89 corresponding to the respective dynamic ranges DR 'are represented as E0 to E35, the output signals of the multiplication circuit 89 are as shown in FIG. 16D. The output signal of the multiplication circuit 89 is supplied to the addition circuit 91. The output signal of the adder circuit 91 is fed back as another input signal of the adder circuit 91 via the latch 92. Therefore, the output signal of the adder circuit 91 is
16 The result is shown in FIG. The output signal of the adder circuit 91 is supplied to the latch 100 and the level comparator 101 of the determination circuit 22 via the latch 93.

ラッチ100の出力信号がレベルコンパレータ101に帰還
される。レベルコンパレータ101は、歪み検出回路21か
らの最大歪みの総和とラッチ100からの値とを比較し、
入力に対して帰還される値の方が大きい時にローレべル
となる出力信号を発生する。このレベルコンパレータ10
2の出力信号が反転されて、ANDゲート102に供給され
る。ANDゲート102の出力信号がラッチ100及びラッチ103
に供給される。これらのラッチ100及び103は、ハイレベ
ルでイネーブルされる。
The output signal of the latch 100 is fed back to the level comparator 101. The level comparator 101 compares the sum of maximum distortion from the distortion detection circuit 21 and the value from the latch 100,
When the value fed back to the input is larger, an output signal that becomes low level is generated. This level comparator 10
The output signal of 2 is inverted and supplied to the AND gate 102. The output signal of the AND gate 102 is the latch 100 and the latch 103.
Is supplied to. These latches 100 and 103 are enabled at high level.

合計ビット数はフラグは、上述のように、合計ビット
数が目標値を超えない時にハイレベルとなるフラグであ
る。最大歪みの総和が用意されているしきい値の複数の
セットについて、順次算出され、レベルコンパレータ10
1の出力信号は、合計ビット数フラグがハイレベルで、
且つ自分より前に入力された最大歪みの総和より小さい
最大歪みの総和の時にローレベルとなる。
The total bit number flag is, as described above, a high level flag when the total bit number does not exceed the target value. The sum of maximum distortion is calculated sequentially for multiple sets of thresholds for which the level comparator 10
For the output signal of 1, the total bit number flag is high level,
Further, the level becomes low when the total sum of maximum distortions is smaller than the total maximum distortions input before the user.

ラッチ103には、セットカウンタ30Cの出力信号SCが供
給されている。用意されている全てのしきい値のセット
についての合計ビット数フラグと最大歪みの総和とが入
力された段階では、ラッチ103の内容は、合計ビット数
がオーバーフローしない範囲で、最大歪みの総和が最小
のしきい値セットを示すものとなる。
The output signal SC of the set counter 30C is supplied to the latch 103. At the stage when the total bit count flag and the maximum distortion summation for all the sets of thresholds prepared are input, the content of the latch 103 is such that the maximum distortion summation is within the range in which the total bit count does not overflow. It gives the smallest set of thresholds.

上述の判定回路22からのしきい値セットを示す信号が
ROM104に供給される。ROM104には、全てのしきい値のセ
ットが格納されており、判定回路22の出力信号で指定さ
れたしきい値セットが出力として取り出される。
The signal indicating the threshold set from the above-mentioned determination circuit 22 is
It is supplied to the ROM 104. The ROM 104 stores all threshold sets, and the threshold set specified by the output signal of the determination circuit 22 is taken out as an output.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

この発明によれば、フィールド,フレーム等の所定期
間のデータ量を一定の量とすることができ、ディジタル
VTRの場合であれば、1フィールド又は1フレームを一
本のトラックとして記録することができ、変速再生、編
集等を従来の固定長の符号を使用するVTRと同様に、支
障なく行うことができる。また、この発明によれば、1
フレーム分のデータのバッファリング処理を短期間に行
うことができ、必要とするメモリ量を減少できる。更
に、この発明では、量子化歪みが小さくなるように、し
きい値を決めるので、復元画像の画質の劣化を防止する
ことができる。
According to the present invention, the data amount of a field, frame, etc. in a predetermined period can be set to a fixed amount, and
In the case of VTR, one field or one frame can be recorded as one track, and variable speed reproduction, editing, etc. can be performed without trouble as in the conventional VTR using a fixed length code. . According to the invention, 1
The buffering process of the data for the frame can be performed in a short time, and the required memory amount can be reduced. Further, according to the present invention, the threshold value is determined so that the quantization distortion becomes small, so that it is possible to prevent deterioration of the image quality of the restored image.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の一実施例における記録側の構成を示
すブロック図、第2図はこの一実施例におけるブロック
の大きさを示す略線図、第3図はこの一実施例における
再生側の構成を示すブロック図、第4図はこの一実施例
の動作説明のためのタイミングチャート、第5図はこの
一実施例の可変長ADRCの説明のための略線図、第6図は
この一実施例におけるデータ並び替え回路の動作説明の
ためのタイミングチャート、第7図はマルチプレクサの
出力データの構成を示す略線図、第8図はこの一実施例
におけるしきい値発生部の具体的構成を示すブロック
図、第9図,第10図,第12図及び第13図はこの一実施例
におけるダイナミックレンジの積算動作の説明のための
略線図、第11図はダイナミックレンジの積算動作の説明
のためのタイミングチャート、第14図は合計ビット数検
出動作の説明のためのタイミングチャート、第15図及び
第16図は最大歪みの総和の検出動作の説明のための略線
図及びタイミングチャート、第17図は先に提案されてい
るバッファリング装置の一例のブロック図、第18図及び
第19図は先に提案されているバッファリング装置の説明
のためのタイミングチャート及び略線図である。 図面における主要な符号の説明 1:入力端子、2,24:ADRCエンコーダ、8:バッファリング
部、15:出力端子、18:しきい値発生部、19:積算回路、2
0:合計ビット数検出回路、21:歪み算出回路、22:判定回
路。
FIG. 1 is a block diagram showing the structure of the recording side in one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing the size of blocks in this one embodiment, and FIG. 3 is a reproducing side in this one embodiment. FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of this embodiment, FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the variable length ADRC of this embodiment, and FIG. FIG. 7 is a timing chart for explaining the operation of the data rearrangement circuit in one embodiment, FIG. 7 is a schematic diagram showing the structure of the output data of the multiplexer, and FIG. 8 is a concrete example of the threshold value generator in this embodiment. Block diagrams showing the structure, FIGS. 9, 10, 12, and 13 are schematic diagrams for explaining the dynamic range integrating operation in this embodiment, and FIG. 11 is the dynamic range integrating operation. Timing Cha to explain FIG. 14 is a timing chart for explaining the total bit number detecting operation, FIGS. 15 and 16 are schematic diagrams and timing charts for explaining the total distortion maximum detecting operation, and FIG. FIG. 18 is a block diagram of an example of the previously proposed buffering device, and FIGS. 18 and 19 are a timing chart and a schematic diagram for explaining the previously proposed buffering device. Description of main symbols in the drawing 1: Input terminal, 2, 24: ADRC encoder, 8: Buffering section, 15: Output terminal, 18: Threshold generation section, 19: Accumulation circuit, 2
0: Total bit number detection circuit, 21: Distortion calculation circuit, 22: Judgment circuit.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ディジタル画像信号をブロックに分割し、
上記ブロック毎に最大値、最小値及びダイナミックレン
ジを検出する手段と、 所定周期内の上記ダイナミックレンジ又は上記ダイナミ
ックレンジを圧縮したデータの夫々の発生度数を集計
し、上記ダイナミックレンジ又は上記ダイナミックレン
ジを圧縮したデータの上記発生度数を順次積算して上記
発生度数の積算値を発生する手段と、 上記発生度数の積算値に対して複数のしきい値を設定し
た時の符号化コードの合計ビット数が伝送路と対応する
目標値を超えるかどうかを判定する手段と、 上記発生度数の積算値に対して上記複数のしきい値を設
定した時の歪みの程度を示すデータを発生する手段と、 上記合計ビット数が目標値を超えず、且つ上記歪みの程
度を小さくする上記複数のしきい値を発生する手段と、 上記決定された複数のしきい値を用いて、上記ブロック
毎のダイナミックレンジで定まり、且つ元の量子化ビッ
ト数より短いビット数でもって、上記ブロックの画素デ
ータを圧縮する符号化手段と を備えたことを特徴とするディジタル画像信号のバッフ
ァリング装置。
1. Dividing a digital image signal into blocks,
A means for detecting the maximum value, the minimum value, and the dynamic range for each block, and aggregating the occurrence frequency of each of the dynamic range or the data obtained by compressing the dynamic range within a predetermined period, and calculating the dynamic range or the dynamic range. Means for sequentially accumulating the occurrence frequencies of the compressed data to generate an integrated value of the occurrence frequencies, and the total number of bits of the encoded code when a plurality of thresholds are set for the integrated value of the occurrence frequencies. Means for determining whether or not exceeds a target value corresponding to the transmission path, and means for generating data indicating the degree of distortion when the plurality of threshold values are set for the integrated value of the occurrence frequency, A means for generating the plurality of thresholds, wherein the total number of bits does not exceed a target value, and the degree of the distortion is reduced; And a coding means for compressing the pixel data of the block with a bit number which is determined by the dynamic range of each block using a threshold value and which is shorter than the original quantization bit number. Image signal buffering device.
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