JP2529709B2 - 影像表示方法と装置 - Google Patents

影像表示方法と装置

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JP2529709B2
JP2529709B2 JP62328165A JP32816587A JP2529709B2 JP 2529709 B2 JP2529709 B2 JP 2529709B2 JP 62328165 A JP62328165 A JP 62328165A JP 32816587 A JP32816587 A JP 32816587A JP 2529709 B2 JP2529709 B2 JP 2529709B2
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    • H04N1/64—Systems for the transmission or the storage of the colour picture signal; Details therefor, e.g. coding or decoding means therefor
    • H04N1/646—Transmitting or storing colour television type signals, e.g. PAL, Lab; Their conversion into additive or subtractive colour signals or vice versa therefor

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は影像表示に関連し、さらに特定すると、適
当な蓄積媒体上に記録できるディジタルデータに影像の
画素情報が符号化される影像符号化方法に関連してい
る。本発明はそのような符号化方法を遂行する装置およ
び符号化されたディジタルデータを使用するデータ表示
装置にもまた関連している。
典型的な電子的影像表示装置において、CRT（陰極線
管）のスクリーンあるいは他の表示デバイスに表示され
る影像は個別の画素で構成され、その各々はクロミナン
スおよび輝度画素成分値（pixel component value）で
画素を規定する各ディジタル符号によって表わされてい
る。これらのディジタル符号の各々は表示メモリに蓄積
され、これは表示デバイスを駆動するビデオ信号を生成
するために使用されているディジタル符号を読出すよう
表示デバイスの動作と同期して周期的にアドレスされて
いる。上のタイプの電子影像表示装置によって生成され
た表示はビデオマップ表示と名付けられ、かつ例えば36
0×280画素の解像度を有している。この装置は多数の影
像の画素情報が蓄積されている背景メモリを含むことが
できる。表示された影像が新しい影像によって置換され
る場合、新しい影像の画素情報は新しい影像の画素成分
値を表わす各ディジタル符号として表示メモリ中で利用
可能にされる。画像情報は画素成分値を表わす実際の各
ディジタル符号として背景メモリ中に蓄積できるので，
新しい影像のディジタル符号は背景メモリから読出すこ
とができ、かつ以前に表示された影像のディジタル符号
の代りに表示メモリ中に直接書込まれる。
新しい影像のディジタル符号に対してこの読取り／書
込み動作に取られた時間は背景メモリの動作速度（すな
わちデータアクセスの速度）になかんずく依存してい
る。背景メモリが読取り専用メモリ（CD ROM）として役
割を演じる光学的記録媒体（すなわちコンパクトディス
ク）のようなマスメモリである場合、その動作速度はあ
る種の適用に対し低過ぎるであろう。特に、上のタイプ
の影像表示装置のユーザーが新しい影像による表示影像
を置換するために約１秒の遅延を許容することは実験的
に決められている。もし遅延が著しく長いと、装置の使
用は審美的に受入れられなくなる。それ故、表示されて
いる影像を変化するために背景メモリから表示メモリに
転送できる画像情報の量は制限されるようになる。
そのような制限は大量の画素情報を要求する高められ
た（enhanced）解像度の表示に対して問題を課すことが
見出されている。CD ROMは必要な蓄積容量を容易に与え
ることができるが、しかしこの画素情報を充分早くアク
セスすることは困難であると証明されている。一例とし
て、前述のような360×280画素マトリクスを用いる標準
解像度影像表示に対して、表示メモリにCD ROMからの画
素成分値を表わすディジタル符号を負荷するためにとら
れた時間はユーザー受容性（user acceptability）のマ
ージン上にあると考えられている。しかし、意図されて
いる720×560マトリクスに用いる（すなわち画素の４倍
数［quadruple number〕を有する）高められた解像度の
影像表示に対して、画素成分値を表わすジィジタル符号
の負荷は４倍も長くかゝり、これは受入れられない。
高められた解像度の影像表示を与えるために蓄積が要
求されているディジタルデータの量を圧縮するように複
数の画素の少なくとも１つの画素成分値を符号化するも
っと効果的な形態を与える目的で、出願人の先願英国特
許出願第8609078号は次のようなステップからなる影像
符号化方法を記載している。すなわち、 （ａ）こゝでｍとｎが整数であるｍ×ｎ画素成分値の第
１マトリクスとして画素情報を得ること、 （ｂ）第１マトリクスの画素成分値と比較して低解像度
影像に関連するｍ×ｎ画素成分値の第２マトリクスを生
成するために、第１マトリクスのこれらの画素成分値を
低域フィルタリング（low−passfiltering）すること、 （ｃ）ｍ×ｎ差値（difference value）の第３マトリク
スを生成するために第１マトリクスから第２マトリクス
を画素毎に（pixel−by−pixel）減算し、この差値は第
１マトリクスの画素成分値と比較して圧縮された（redu
ced）画素対画素相関（pixel−to−pixel correlatio
n）を有すること、 （ｄ）蓄積媒体上の蓄積するディジタルデータの第１の
組に差値の上記の第３マトリクスを符号化すること、 （ｅ）こゝでａとｂがそれぞれｍとｎの因数である圧縮
された密度のm/a×n/b画素成分値の第４マトリクスを生
成するために画素成分値の上記の第２マトリクスをサブ
サンプリングすること、および （ｆ）蓄積媒体上に蓄積するディジタルデータの第２の
組に画素成分値の上記の第４マトリクスを符号化するこ
と、 を具えている。
元の画素情報を復元する（restitute）ために上の符
号化方法によって得られたディジタルデータを復号する
相補的方法（complementary method）は前述の特許出願
にまた記載されており、それは以下のステップ、すなわ
ち （ｇ）差値の第３マトリクスを再構成する（recon−sti
tute）ために差値を表わすディジタルデータの第１の組
を復号すること、 （ｈ）画素値の第４マトリクスを再構成するために圧縮
された密度の画素成分値を表わすディジタルデータの第
２の組を復号すること、 （ｉ）画素成分値の上記の第２マトリクスを復元するた
めに画素成分値の上記の第４マトリクスを補間フィルタ
リング（interpolation filtering）すること、 （ｊ）上記の第１マトリクスを復元するために、再構成
された第３マトリクスを復元された第２マトリクスを画
素毎に加算し、その画素成分値が元の画素情報を表して
いること、 を具えている。
従って、要約すると、出願人の前述の特許出願は高解
像度影像が圧縮された画素密度の低解像度影像として符
号化される方法を記載している。追加の符号化は画素圧
縮（pixrl reduction）の前に高解像度影像と低解像度
影像間の差を表わす余分の（extra）データを生成して
いる。復号に基いて、元の高解像度影像に近似する影像
の表示を回復するように、この余分のデータは復元され
た低解像度影像を表わすデータと引続いて結合される。
添付図面の第１図と第２図はそれぞれ従前の符号化方
法と復号方法の線図を表わしている。
第１図に表わされた符号化方法の線図は、低域フィル
タリングステップ１、サブサンプリングスナップ２、差
ステップ（difference step）３、第１符号化ステップ
４、および第２符号化ステップ５を示している。影像を
表わす複数の画素の少なくとも１つの成分値の画像情報
は低域フィルタリングステップ１と差ステップ３に印加
されている。この画素情報は実例として720×560画素成
分値（HI）の第１マトリクスMIを具えていると仮定され
ている。この画素情報は標準625ラインカメラ解像度と
スタジオ品質の双方より良く、かつ完全解像度（full r
esolutuion）で関連影像を表示する高精細度テレビジョ
ンスクリーンを要求する高められた解像度の表示に関連
している。
低域フィルタリングステップ１は、第１マトリクスM1
の画素成分値と比較して低解像度影像に関連する720×5
60画素成分値（LO）の第２マトリクスM2を生成するよう
低域フィルタリングを実行する。合成ディジタルデータ
（resultant digital data）RDD1の第１の組への第１符
号化ステップ４によって符号化される720×560差値（D
I）の第３マトリクスM3を生成するために、差ステップ
３は第１マトリクスM1から第２マトリクスM2を画素毎に
減算する。圧縮された画素密度の360×280画素成分値
（NO）の第４マトリクスM4を生成するために、サブサン
プリングステップ２は水平的および垂直的の双方で第２
マトリクスM2の各第２画素成分値をとる。この第４マト
リクスM4によって表わされた画素情報は標準解像度表示
に関連している。第２符号化ステップ５は合成ディジタ
ルデータRDD2の第２の組に第４マトリクスM4の画素成分
値を符号化する。マトリクスM1からM4の画素成分値は通
常のパルス符号変調（PCM）データであり得る。データR
DD1の組はマトリクスM3のPCMデータを量子化しかつラン
レングス符号化する結果であり得、そしてデータRDD2の
組はマトリクスM4のRCMデータのデルタ符号化の結果で
あり得る。ディジタルデータRDD1とRDD2の２つの組は適
当な蓄積媒体SM上の蓄積に利用できる。
第２図に表わされた復号方法の線図は、第１復号ステ
ップ６、第２復号ステップ７、補間フィルタリングステ
ップ８、おび加算ステップ９を示している。
蓄積媒体SMから読取られたディジタルデータRDD1の第
１の組は、720×560差値（DI）の再構成されたマトリク
スM3′を生成する復号ステップ７に印加される。蓄積媒
体SMから読取られたディジタルデータRDD2の第２の組は
復号ステップ６によって復号され，そして360×280画素
成分値（NO）の再構成された第４マトリクスM4′として
補間フィルタリングステップ８に印加される。補間フィ
ルタリングステップ８は720×560画素成分値（LO）の復
元第２マトリクスM2′を生成する。２つのマトリクスM
2′とM3′は720×560画素成分値（HI）の復元第１マト
リクスM1′を生成する加算ステップ９に印加される。こ
の復元第１マトリクスM1′は元の影像の高解像度表示に
関連して使用できる合成画素情報（resultant pixel ln
formation）を構成している。再構成された第４マトリ
クスM4′は元の影像の標準（低）解像度表示に関連して
使用することができる。
これらの従前の符号化方法と復号化方法に対して、復
号方法は第２のフィルタされたマトリクスM2の実際の画
素成分値を利用できないが、復元第２マトリクスM2′の
復号されかつ補間された対応画素成分値のみを使用でき
るから、元の第１マトリクスM1に対応する復元第１マト
リクスM1′を生成するために、復元第２マトリクスM2′
が差値の再構成されたマトリクスM3′に加えられる場
合、複号方法に正確さの損失が存在することが見出され
ている。
本発明の目的は相補復号方法におけるこの制限を回避
する改良された復号化方法を与えることである。
本発明によると、影像を形成する複数の画素の少なく
とも１つの画素成分値の画素情報が適当な蓄積媒体上に
記録できるディジタルデータに符号化される影像復号化
方法は、次にステップ、すなわち （ｉ）ｍとｎが整数であるｍ×ｎ画素成分値の第１マト
リクスとして上記の画素情報を得ること、 （ii）第１マトリクスの画素成分値と比較して低解像度
影像に関連するｍ×ｎの画素成分値の第２マトリクスを
生成するために第１マトリクスのこれらの画素成分値を
低域フィルタリングすること、 （iii）ａとｂとがそれぞれｍとｎの因数である圧縮さ
れた密度のm/a×n/b画素成分値の第４マトリクスを生成
するために画素成分値の上記の第２マトリクスをサブサ
ンプリングすること、 （iv）蓄積媒体上に蓄積するディジタルデータの第２の
組に画素成分値の上記の第４マトリクスを符号化するこ
と、 を具え、上記の方法がさらに （ｖ）画素成分値の第４マトリクスを再構成するために
圧縮された密度の画素成分値を表わすディジタルデータ
の第２の組を符号化すること、 （vi）画素成分値の上記の第２マトリクスを復元するた
めに画素成分値の上記の再構成された第４マトリクスを
補間フィルタリングすること、 （vii）ｍ×ｎ差値の第３マトリクスを生成するために
第１マトリクスから復元第２マトリクスを画素毎に減算
すること、および （viii）蓄積媒体上に蓄積するディジタル データの第
１の組に差値の上記の第３マトリクスを符号化するこ
と、 の各ステップを具えることを特徴としている。
この改良された符号化方法によって、差値の第３マト
リクスを生成するために第１マトリクスから減算される
第２マトリクスは、元の画素情報を回復するために上に
述べられた相補復号方法の再構成された第３マトリクス
に加えられる復元第２マトリクスに実質的に同一である
復元第２マトリクスである。従って、回復された元の画
素情報は引続く符号化と補間誤りに無関係にされる。と
言うのはこれらの誤りは符号化方法にまた導入されるか
らである。その結果、回復された元の画素情報は差値の
第３マトリクスの符号化から生じる誤りのみを受ける。
上のステップ（ｉ）から（viii）による符号化方法は
蓄積媒体へのステップ（iv）と（viii）によって生成さ
れたディジタルデータを記録する別のステップ（ix）を
含むことができる。
符号化方法の遂行において、ステップ（ii）の第１マ
トリクスの画素成分値の低域フィルタリング、およびス
テップ（iii）の第２マトリクスの画素成分値のサブサ
ンプリングは水平的および垂直的の双方で因数２によっ
て行うことができる。このことは標準（低）解像度表示
の画素情報に直接関連して使用される次の復号方法の画
素成分値の再構成された第４マトリクスを可能にする。
本発明の実行において、データ圧縮に関連する考慮は
出願人の前述の特許出願で論議されたものと同じであ
る。
本発明による符号化方法において、ディジタルデータ
の第１の組への差値の符号化は、零を含む小さい数の量
子化された値へのこれらの差値の量子化、およびランレ
ングス符号を用いて量子化された値の符号化よりなるこ
とが好ましい。使用される量子化レベルはディジタルデ
ータの第１の組の一部分をまた形成している。これらの
レベルは特定の影像に最も良く整合するように選ぶこと
ができる。代案として、量子化レベルの一定の組が使用
され、それは影像源の範囲に最適化されている。もちろ
んそのような量子化は回復された元の画素情報が受ける
誤りを惹起する。
別のデータ圧縮はステップ（iv）によって処理された
ように蓄積されたディジタルデータの第２の組に画素成
分値の第４マトリクスを符号化することで実現できる。
この別の圧縮は、自然影像が相関を有し、典型的にはゆ
るやかな境界遷移を有するという事実に基いている。こ
のことは、有界帯域幅の絶対符号化よりもむしろデルタ
符号化が、画像品質を維持しながら圧縮の著しい改善を
与えることができることを意味している。
従って、本発明による符号化方法において、ディジタ
ルデータの第２の組への第４マトリクスの画素成分値の
符号化はこれらの画素成分値のデルタ符号化からなるこ
とが好ましい。
もちろん明白なことであるが、符号化方法がこれらの
符号化技術を用いる場合に、次の復号方法は相補復号技
術を含むであろう。
本発明による符号化装置は、 ｍとｎが整数であるｍ×ｎ画素成分値の第１マトリク
スとして影像を形成する複数の画素の少なくとも１つの
画素成分値の画素情報を得る手段、 第１マトリクスの画素成分値と比較して低解像度影像
に関連するｍ×ｎ画素成分値の第２マトリクスを生成す
るために第１マトリクスのこれらの画素成分値を低域フ
ィルタリングする手段、 ａとｂがそれぞれｍとｎの因数である圧縮された密度
のm/a×n/b画素成分値の第４マトリクスを生成するため
に画素成分値の上記の第２マトリクスをサブサンプリン
グする手段、 蓄積媒体上に蓄積するディジタルデータの第２の組に
画素成分値の上記の第４マトリクスを符号化する手段、 画素成分値の第４マトリクスを再構成するためにディ
ジタルデータの第２の組を符号化する手段、 画素成分値の上記の第２マトリクスを復元するために
画素成分値の上記の再構成された第４マトリクスを補間
フィルタリングする手段、 ｍ×ｎ差値の第３マトリクスを生成するために第１マ
トリクスから復元第２マトリクスを画素毎に減算する手
段、 蓄積媒体上に蓄積するディジタルデータの第１の組に
差値の上記の第３マトリクスを符号化する手段、 を具えている。
符号化装置は蓄積媒体上に合成ディジタルデータを記
録する別の装置を含むことができる。
符号化装置において、第１マトリクスの画素成分値を
低域フィルタリングする手段および第２マトリクスの画
素成分値をサブサンプリングする手段は水平的および垂
直的の双方で因数２によって共にフィルタリングするこ
とができる。
符号化装置は、ディジタルデータへの差値の符号化が
零を含む少ない数の量子化値にこれらの差値を量子化
し、かつランレングス符号を用いて量子化された値を符
号化することからなっている別の装置を含むことができ
る。
符号化装置は、ディジタルデータへの第４マトリクス
の画素成分値の符号化がこれらの画素成分値のデルタ符
号化を含んでいるなお別の装置を含むことができる。
本発明をさらに充分理解するために、添付図面を参照
して実例によって説明する。
図面を参照すると、第３図に示された本発明による符
号化方法を表わす線図は、低域フィルタリングステップ
１、サブサンプリングステップ２、差ステップ３、第１
符号化ステップ４、および第２符号化ステップ５を示し
ている。影像を表わす複数の画素の少なくとも１つの成
分値の画素情報は低域フィルタリングステップ１および
差ステップ３に印加される。この画素情報は例示された
実例によると720×560画素成分値（HI）の第１マトリク
スM1を具えるものと仮定されている。この画素情報は、
標準625ラインカメラ解像度とスタジオ品質の双方より
良く、かつ完全解像度で関連影像を表示する高精細度テ
レビジョンスクリーンを要求する高められた解像度表示
に関連している。
低域フィルタリングステップ１は、第１マトリクスM1
の画素成分値と比較して低解像度影像に関連する720×5
60画素成分値（LO）の第２マトリクスM2を生成するため
に低域フィルタリングを実行する。これまで説明された
符号化方法は、第１図に表わされた従前の符号化方法に
対応し、かつ２つの符号化方法の同一ステップは便宜上
同じ参照番号が与えられている。この符号化方法では、
差ステップ３で使用されているのは第２マトリクスM2で
はなく、その代りに以下に説明される態様で導かれる復
元第２マトリクスM2′である。合成ディジタルデータRD
D1の第１の組に、第１符号化ステップ４によって符号化
される720×560差値（DI）の第３マトリクスM3を生成す
るために、差ステップ３は第１マトリクスM1から復元第
２マトリクスM2′を画素毎に減算する。圧縮された画素
密度の360×280画素成分値（NO）の第４マトリクスM4を
生成するために、水平的および垂直的の双方で、サブサ
ンプリングステップ２は第２マトリクスM2の各第２画素
成分値をとる。この第４マトリクスM4によって表わされ
た画素情報は標準解像度表示に関している。第２符号化
ステップ５は合成ディジタルデータRDD2の第２の組に第
４マトリクスM4の画素成分値を符号化する。ディジタル
データRDD1とRDD2の２つの組は適当な蓄積媒体SM上の蓄
積に利用できる。
復元第２マトリクスM2′を導くために、ディジタルデ
ータRDD2の第２の組は符号化ステップ５に相補である複
号ステップ６′に印加され、かつ複号された第４マトリ
クスM4′を生成する。この複号された第４マトリクスM
4′はマトリクスM2′として補間によって第２マトリク
スM2を復元する補間フィルタリングステップ８′に印加
される。
補間フィルタリングステップ８′は第２図の複号方法
で用いられた補間フィルタリングステップ８と同一であ
り、同様に、復号ステップ６′は第２図の復号方法で用
いられた復号ステップ６と同一である。その結果、本発
明による符号化方法において、差ステップ３は、低解像
度影像に関連する画素成分値の第２マトリクスとして、
復号方法の加算ステップで引続き使用される復元マトリ
クスに同一である復元マトリクスを用いて実行される。
従って、前にも述べたように、復号方法によって回復さ
れるマトリクスM1′の元の画素情報は、復号ステップ６
と復号方法の補間フィルタリングステップ８によって導
入されたどんな誤りとも無関係にされている。このよう
な，マトリクスM1′の回復された元の画素情報は差値の
第３マトリクスM3の符号化から由来する誤りのみを受け
る。
すべてのマトリクスM1,M2,M2′,M3,M4の画素成分値は
通常のパルス符号変調（RCM）データであり得る。第１
符号化ステップ４は量子化およびランレングス符号化を
実行でき、第２符号化ステップ５はデルタ符号化を実行
できる。
第４図に示された符号化装置はスクリーン11の影像サ
ンプルを生成するビデオカメラ10を具えている。カメラ
10は720×560個別画素値のマトリクスM1に画素情報とし
て影像サンプルを生成する。これらの画素値の各々はYU
V符号化を用いて３×８ビットPCM符号によって表わされ
た３成分値があり、こゝでＹは画素の輝度成分であり、
ＵとＶは２つのクロミナンス成分である。マトリクスM1
（および符号化装置中の他のマトリクスの各々）は従っ
て各画素成分値Y,U,Vに関連する３つの個別サブサンプ
リングからなっている。この符号化は256色の深さで８
ビットである非圧縮自然画像を与え、従って画像毎に３
×８ビットによる約1210Kの８ビットバイト蓄積容量が
完全スクリーン画像（full−screen picture）に必要と
される。符号化装置は画像品質の重大な劣化無しに、こ
の蓄積容量のかなりの節約となるデータ圧縮を達成す
る。
YUV信号符号はこれらの信号符号をフィルタする低域
通過フィルタ12に印加される。その結果はYUV符号化を
用いて３×８ビットPCM符号によって表わされている720
×560個別画素値のマトリクスM2の低解像度画素情報で
ある。
フィルタ12からＹ′Ｕ′Ｖ′信号符号はサブサンプリ
ングフィルタ13に印加され、このフィルタ13はYUV符号
化を用いて３×８ビットPCM符号によって表わされる360
×280画素値のマトリクスのM4に低解像度画素情報を生
成するために水平的および垂直的の双方でマトリクスM2
の各第２画素値をフィルタアウトするよう動作可能にさ
れている。フィルタ13からのＹＵＶ信号符号はデ
ルタPCM（DPCM）符号器14に印加されている。その結果
の信号符号Yr,Ur,Vrは蓄積媒体15上に蓄積されているデ
ィジタルデータの第１の組を構成している。
符号器14からの結果としての信号符号Yr,Ur,Vrは、DP
CM復号器でありかつY1，U1，V1信号符号によって
表わされたように360×280画素値の第２のマトリクスM
4′を生成するために動作可能である復号器15にまた印
加される。これらの信号符号はY1′，U1′，V1′信号符
号によって表わされたように720×560画素値の復元マト
リクスM2′を生成するため動作可能である補間フィルタ
17に印加される。これらの後者の信号符号は差回路（di
fference circnit）18に印加される。差回路18はまたカ
メラ10からのYUV信号符号をそれに印加し、かつマトリ
クスM1の画素値からマトリクスM2′の画素値を画素毎に
減算するよう動作可能である。その結果はYUV符号化を
用いて３×８ビットPCM符号によってなお表わされてい
る720×560画素差値のマトリクスM3である。差回路18か
らのＹ″Ｕ″Ｖ″信号符号は量子化・ランレングス符号
器19に印加され、こゝでそれらは零を含む少ない数の量
子化された値に量子化され、かつ結果としての量子化さ
れた値はランレングス符号化されている。結果としての
信号符号はYd,Ud,Vdは蓄積媒体15上に蓄積されているデ
ィジタルデータの第２の組を構成している。
蓄積媒体15はディジタルデータの永久蓄積を与える読
取り専用メモリとして役立つ光学的記録担体（すなわち
コンパクトディスク）である。ディジタルデータはコン
パクトディスクの蓄積要件と両立させるために蓄積に先
立って（示されていない適当な再フォーマティングによ
り）再フォーマットされよう。この再フォーマティング
は既知の技術であり、かつ蓄積されたディジタルデータ
の誤り検出・訂正を実行するために、例えばリード／ソ
ロモン符号（Reed/Solomon code）を用いてブロック型
および／または畳込みタイプ符号化（block−type and/
or covolution−type coding）を含むことができる。英
国特許出願第8507248号はそのような符号化技術の一例
を与えている。
議論を完全にするために、第２図の復号方法を実行す
る復号装置が第５図に示されている。この符号化装置は
表示すべき影像に対して、蓄積媒体15からディジタルデ
ータの２つの組の各１つを（このディジタルデータの逆
再フォーマティング〔de−reformatting〕に続いて）受
信する２つの復号器20と21を具えている。復号器20はDP
CM復号器であり、かつ第４図の符号化装置の符号器14に
よって生成されたような合成Yr,Ur,Vr信号符号を表わす
ディジタルデータの組を受信する。復号器20からの出力
はY1，U1，V1一信号符号によって表わされたよう
な360×280画素値の複号されたマトリクスM4′である。
これらの信号符号はY1′，U1′，V1′によって表わされ
たような720×560画素値の復元マトリクスM2′を生成す
るよう動作可能である補間フィルタ22に印加される。こ
れらの後者の信号は加算回路23に印加される。
復号器21は逆量子化（de−quantization）・ランレン
グス復号器であり、かつ第４図の符号化装置の符号器19
によって生成されたような合成差符号Yd,Ud,Vdを表わす
ディジタルデータの組を受信する。復号器21からの出力
はY1″,U1″,V1″信号符号によって表わされたような画
素差値の復元マトリクスM3′である。これらの信号符号
はまた加算回路23に印加され、それから生じる出力はY
1,U1,V1信号符号によって表わされたような720×560画
素値の復元マトリクスM1′である。
第５図には復号装置が具体化されているデータ表示装
置の表示メモリ24が示されている。この表示メモリ24は
DPCM形式で表示される影像の画素を表わすディジタル符
号を要求するものと仮定されている。従って、結合回路
23の出力におけるY1,U1,V1信号符号は符号器25で符号化
されたDPCM符号であり、そして合成DPCM符号は720×560
画素の高解像度表示の画素情報として表示メモリ24に書
込まれる。360×280画素の標準解像度表示のDPCM符号は
表示メモリ24に書込むために蓄積媒体15から直接利用可
能であり、それは合成Yr,Ur,Vr信号符号である。
論文「コンパクト影像符号としてのラプラシアン・ピ
ラミッド（The Laplacian Pyramid as a Compact Image
Code）」、アイトリプルイー・トランズアクション・
オン・コミュニケーション（IEEE Transaction on Comm
unication）、第COM−31巻、第４号、1983年４月は本発
明に関連する影像符号化技術の論理的背景を与えてい
る。
刊行物「フィリップス・テクニカル・レビュー（Phil
ips Technical Review）」、第40巻、1982年、第６号は
コンパクトディスクについての４つの論文を記載してい
る。
第４図の符号化装置において、画像成分値Y,U,Vは同
等に符号化されているものと仮定されている。しかし、
画像内容の規定においてクロミナンス成分U,Vは輝度成
分Ｙよりもずっと関連が少ないから、実際上これらのク
ロミナンス成分U,Vは輝度成分Ｙがサンプルされるサン
プリング速度の半分で水平にサンプルされる。その結
果、クロミナンス成分U,Vのマトリクスは輝度成分Ｙの
マトリクスと比べて半分の水平解像度を有するであろ
う。別の代案として、成分Ｙに対して圧縮されたサンプ
リングを持つかあるいは持たないクロミナス成分U,Vは
デルタ符号化のみを用いて蓄積媒体上に（リフォーマテ
ィングのあとで）直接蓄積でき、かつ輝度成分Ｙのみが
圧縮された密度の低解像度Ｙ値のマトリクスと、高解像
度Ｙ値と完全密度の低解像度Ｙ値との間の差を表わす値
のマトリクスの結合として符号化される。
第６図に示された影像表示装置は、表示デバイス26、
表示発生器（display generator）27、プロセッサ28、
マスメモリデバイス29、プログラムメモリ30、表示メモ
リ31、ユーザーインターフェース装置32,33および第５
図に示された形の復号装置を含む符号化・復号デバイス
（code−decode device）34を具えている。表示デバイ
ス26は適当なカラーテレビジョンモニタであり、これは
表示発生器27からの受信R,G,Bビデオ信号に接続されて
いる。これらのR,G,Bビデオ信号はそれぞれ３つのディ
ジタル対アナログ変換器35,36,37によって表示発生器27
中に生成されている。表示発生器27はまたYUV−RGBマト
リクス変換器38を含み、これはYUV値を表わしている復
号されたディジタルデータに対応し、かつ変換器35,36,
37を駆動するRGB値を表わしているディジタル信号を生
成するためにバス39をわたって表示メモリ31から受信さ
れている。表示発生器27中の表示タイマ40は接続41をわ
たってテレビジョンモニタ26のライン同期信号LSとフィ
ールド同期信号FSを与える。タイマ40はまた接続42をわ
たって表示メモリ31からディジタルデータの読出しを制
御するタイミング信号Ｔを与える。
表示メモリ31はランダムアクセスメモリであって、こ
れは少なくとも１つの表示影像のディジタルデータをDP
CM形式で蓄積する容量を有している。DPCM復号器43は表
示発生器27へのその印加に先立って表示メモリ31から読
出されたディジタルデータを復号する。結合されたアド
レス／データバス44は表示発生器27と表示メモリ31をプ
ロセッサ28に相互接続する。少なくとも部分的にランダ
ムアクセスメモリであるプログラムメモリ30はアドレス
／データバス44にまた接続されている。プログラムメモ
リ30はプロセッサ28の「ハウスキーピング（house−kee
ping）」動作を制御する固定プログラムデータを含んで
いる。ユーザーインターフェース装置はキーボードデー
タエントリデバイス32とグラヒックスタブレット33を具
えている。プロセッサ28は例えばジグネティクスのS680
00μＰである商用のマイクロプロセッサであり得る。
マスメモリデバイス29はコンパクトディスクデバイス
であり、かつアドレス／データバス44に接続されてい
る。プロセッサ28の制御の下でデバイス29から接続され
るディジタルデータは、デバイス34により逆リフォーマ
ットされ、復号され、かつデバイス43によってDPCM形式
に復号され、そして表示メモリ31に書込まれる。
この開示の解釈から、他の変形は当業者にとって明ら
かであろう。そのような変形はそれ自身すでに知られて
おり、かつここですでに説明された特徴の代りにあるい
はそれに追加して使用される他の特徴を含むであろう。
たとえこの出願で特徴の特定の組せによってクレームが
公式化されていても、本出願の開示の範囲は明示的にあ
るいは暗黙的にあるいはその一般化ないし修正のいずれ
かでここに開示された特徴の新しい形態あるいは新しい
組合せを含むことを理解すべきであり、それはどのクレ
ームで現在のクレームされているのと同じ発明に関連し
ているかどうか、あるいは本発明と同じ技術的問題のい
くつかないし全部を軽減しようかどうかにかゝわらずそ
うである。それにより、新しいクレームがそのような特
徴および／または本出願の実行の間あるいはそれから導
かれた別の任意の出願のそのような特徴の組合せに公式
化されることを出願人は指摘する。
（要約） 表示するための影像を表す画素情報がデータ圧縮を用
いて符号化されている。このデータ圧縮は高解像度画素
値の第１マトリクスとして画素情報を得ること、差値の
第３マトリクスを生成するために、第１マトリクスを低
減フィルタリングすることによって生成された低解像度
画素値から構成された第２マトリクスをこの第１マトリ
クスから減算すること、密度の少ない低解像度画素値の
第４マトリクスを生成するために第２マトリクスをサブ
サンプリングすること、および第3,4マトリクスを符号
化することからなっている。相補的復号は復号された第
４マトリクスの補間フィルタリングにより第２マトリク
スを復元し、かつ復号された第３マトリクスと復元第２
マトリクスを結合することからなっている。復号方法の
正確さの損失は、完全画素密度に補間されるまえに、差
値の第３マトリクスを生成するために第１マトリクスか
ら減算される復元第２マトリクスをこの符号化方法が形
成する間に第４マトリクスを符号化し、ついで復号する
ことによって減少されている。このようにして、復元第
４マトリクスのどんなサブサンプリングと補間誤りも符
号化方法と復号方法の双方で起こり、従って、相殺され
る。第３図はこれらの符号化を含む符号化方法と復号ス
テップを例示している。
【図面の簡単な説明】
第１図は従前の符号化方法を線図的に表し、 第２図は従前の復号方法を線図的に表し、 第３図は本発明による符号化方法を線図的に表し、 第４図は第３図の符号化方法を用いる符号化装置を線図
的に示し、 第５図は第２図の従前の復号方法を用いる復号装置を線
図的に示し、 第６図は本発明による符号化方法によって生成されたデ
ィジタルデータを使用する影像表示装置を線図的に示し
ている。 １……低減フィルタリングステック ２……サブサンプリングステップ ３……差ステップ、４……第１符号化ステップ ５……第２符号化ステップ ６……第１復号ステップ、６′……復号ステップ ７……第２復号ステップ 8,8′……補間フィルタリングステップ ９……加算ステップ、10……ビデオカメラ 11……スクリーン 12……低域通過フィルタ 13……サブサンプリングフィルタ 14……DPCM符号器、15……蓄積媒体 16……復号器、17……補間フィルタ 18……差回路 19……量子化・ランレングス符号器 20,21……復号器、22……補間フィルタ 23……加算回路あるいは結合回路 24……表示メモリ、25……符号器 26……表示デバイスあるいはテレビジョンモニタ 27……表示発生器、28……プロセッサ 29……マスメモリデバイス 30……プログラムメモリ 31……表示メモリ 32……データエントリデバイスあるいはユーザーインタ
ーフェース装置 33……グラヒックスタブレットあるいはユーザーインタ
ーフェース装置 34……符号化・復号デバイス 35,36,37……D/A変換器 38……マトリクス変換器、39……バス 40……表示タイマ、41,42……接続 43……DPCM復号器 44……結合アドレス／データバス

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】適当な蓄積媒体上に記録できるディジタル
    データに影像を形成する複数の画素の少なくとも１つの
    画素成分値の画素情報が符号化される影像符号化方法で
    あって、 （ｉ）ｍとｎが整数であるｍ×ｎ画素成分値の第１マト
    リクスとして上記の画素情報を得ること、 （ii）第１マトリクスの画素成分値と比較して低解像度
    影像に関連するｍ×ｎ画素成分値の第２マトリクスを生
    成するために第１マトリクスのこれらの画素成分値を低
    域通過フィルタリングすること、 （iii）ａとｂがそれぞれｍとｎの因数である圧縮され
    た密度の（m/a）×（n/b）画素成分値の第４マトリクス
    を生成するために画素成分値の上記第２マトリクスをサ
    ブサンプリングすること、および （iv）蓄積媒体上に蓄積するディジタルデータの第２の
    組に画素成分値の上記の第４マトリクスを符号化するこ
    と、 の各ステップを具える影像符号化方法において、 （ｖ）画素成分値の第４マトリクスを再構成するために
    圧縮された密度の画素成分値を表すディジタルデータの
    第２の組を復号すること、 （vi）画素成分値の上記の第２マトリクスを復元するた
    めに画素成分値の上記の第４マトリクスを補間フィルタ
    リングすること、 （vii）ｍ×ｎ差値の第３マトリクスを生成するために
    第１マトリクスから復元第２マトリクスを画素毎に減算
    すること、および （viii）蓄積媒体上に蓄積するディジタルデータの第１
    の組に差値の上記の第３マトリクスを符号化すること、 の各ステップをさらに具えることを特徴とする影像符号
    化方法。
  2. 【請求項２】ステップ（iv）とステップ（viii）によっ
    て生成されたディジタルデータを蓄積媒体上に記録する
    別のステップ（ix）を含むことを特徴とする特許請求の
    範囲第１項に記載の影像符号化方法。
  3. 【請求項３】ステップ（iii）の第２マトリクスの画素
    成分値のサブサンプリングは、水平的および垂直的の双
    方で、すなわちマトリクスの行および列の双方でマトリ
    クスの構成エレメント数を1/2にすることを特徴とする
    特許請求の範囲第１項もしくは第２項に記載の影像符号
    化方法。
  4. 【請求項４】ディジタルデータの第１の組に差値を符号
    化することが零を含む小さい数の量子化された値にこれ
    らの差値を量子化し、かつランレングス符号を用いて量
    子化された値を符号化することからなることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１つに
    記載の影像符号化方法。
  5. 【請求項５】ディジタルデータの第２の組に第４マトリ
    クスの画素成分値を符号化することがこれらの画素成分
    値をデルタ符号化することからなることを特徴とする特
    許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１つに記載
    の影像符号化方法。
  6. 【請求項６】Ｙが画素の輝度成分でありかつＵとＶが２
    つのクロミナンス成分であるとき、YUV符号化で使用す
    るために、これらの３つの画素成分値が各第１マトリク
    スの上記の画像情報として利用可能でありかつ別々に符
    号化されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
    ないし第５項のいずれか１つに記載の影像符号化方法。
  7. 【請求項７】２つのクロミナンス成分値の各々の第１マ
    トリクスが輝度成分値の第１マトリクスの水平解像度の
    半分を有することを特徴とする特許請求の範囲第６項に
    記載の影像符号化方法。
  8. 【請求項８】Ｙが画素の輝度成分でありかつＵとＶが２
    つのクロミナンス成分であるとき、YUV符号化で使用す
    るために、輝度成分値のみが上記の画像情報でありかつ
    符号化され、２つのクロミナンス成分値が蓄積媒体上の
    蓄積に直接利用可能であることを特徴とする特許請求の
    範囲第１項ないし第５項のいずれか１つに記載の影像符
    号化方法。
  9. 【請求項９】適当な蓄積媒体上に記録できるディジタル
    データに影像を形成する複数の画素の少なくとも１つの
    画素成分値の画素情報が符号化される符号化装置におい
    て、 ｍとｎが整数であるｍ×ｎ画素成分値の第１マトリクス
    として上記の画素情報を得る手段、 第１マトリクスの画素成分値と比較して低解像度影像に
    関連するｍ×ｎ画素成分値の第２のマトリクスを生成す
    るために第１マトリクスのこれらの画素成分値を低域通
    過フィルタリングする手段、 ａとｂがそれぞれｍとｎの因数である圧縮された密度の
    （m/a）×（n/b）画素成分値の第４マトリクスを生成す
    るために画素成分値の上記の第２マトリクスをサブサン
    プリングする手段、 蓄積媒体上に蓄積するディジタルデータの第２の組に画
    素成分値の上記の第４マトリクスを符号化する手段、 画素成分値の第４マトリクスを再構成するためにディジ
    タルデータの第２の組を復号する手段、 画素成分値の上記の第２マトリクスを復元するために画
    素成分値の上記の再構成された第４マトリクスを補間フ
    ィルタリングする手段、 ｍ×ｎ差値の第３マトリクスを生成するために第１マト
    リクスから復元第２マトリクスを画素毎に減算する手
    段、および 蓄積媒体上に蓄積するディジタルデータの第１の組に差
    値の上記の第３マトリクスを符号化する手段、 を具えることを特徴とする符号化装置。
  10. 【請求項１０】上記のサブサンプリング手段は、水平的
    および垂直的の双方で、すなわちマトリクスの行および
    列の双方でマトリクスの構成エレメント数を1/2として
    フィルタリングを実行することを特徴とする特許請求の
    範囲第９項に記載の符号化装置。
  11. 【請求項１１】差値の上記のマトリクスを符号化する手
    段が零を含む小さい数の量子化された値にこれらの差値
    を量子化し、かつランレングス符号を用いて量子化され
    た値を符号化することを特徴とする特許請求の範囲第９
    項もしくは第10項に記載の符号化装置。
  12. 【請求項１２】第４マトリクスの画素成分値を符号化す
    る手段がこれらの画素成分値をデルタ符号化することを
    特徴とする特許請求の繊維第９項ないし第11項のいずれ
    か１つに記載の符号化装置。
  13. 【請求項１３】ディジタルデータの上記の第１および第
    ２の組が記録されている蓄積媒体を含むことを特徴とす
    る特許請求の範囲第９項ないし第12項のいずれか１つに
    記載の符号化装置。
  14. 【請求項１４】上記の記録媒体が光学的記録担体および
    関連光的読み取りデバイスであることを特徴とする特許
    請求の範囲第13項に記載の符号化装置。
  15. 【請求項１５】Ｙが画素の輝度成分でありかつＵとＶが
    ２つのクロミナンス成分であるとき、YUV符号化で使用
    するために、すべてのこれらの画素成分値が各第１マト
    リクスから出発して別々に符号化されていることを特徴
    とする特許請求の範囲第９項ないし第14項のいずれか１
    つに記載の符号化装置。
  16. 【請求項１６】２つのクロミナンス成分値の各々の第１
    マトリクスが輝度成分値の第１マトリクスの水平解像度
    の半分を有することを特徴とする特許請求の範囲第15項
    に記載の符号化装置。
  17. 【請求項１７】Ｙが画素の輝度成分でありかつＵとＶが
    ２つのクロミナンス成分であるとき、YUV符号化で使用
    するために、輝度成分値のみが上記の画像情報でありか
    つ符号化され、２つのクロミナンス成分値が蓄積媒体上
    の蓄積に直列利用可能であることを特徴とする特許請求
    の範囲第９項ないし第14項のいずれか１つに記載の符号
    化装置。
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