JP2603274B2 - 符号化装置 - Google Patents

符号化装置

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JP2603274B2 JP27634787A JP27634787A JP2603274B2 JP 2603274 B2 JP2603274 B2 JP 2603274B2 JP 27634787 A JP27634787 A JP 27634787A JP 27634787 A JP27634787 A JP 27634787A JP 2603274 B2 JP2603274 B2 JP 2603274B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、符号化装置に関し、特にカラービデオ信号
を取り扱う符号化装置に関するものである。
〔従来の技術〕
ビデオ信号の様に時間的に相関性を有する信号をデジ
タル伝送する際の符号化方法として、周知の差分PCM符
号化(以下DPCMと称す)等の予測符号化が知られてい
る。例えばテレビジヨン信号の如き情報量の多い信号を
伝送する場合、伝送路に適合した伝送ビツトレートにま
でビツトレートを低下せしめる必要があるが、その1つ
の手法として予測符号化を用いることが考えられる。
ところが伝送レートが極めて高い場合、予測符号化処
理も高速化せねばならないが、この処理の高速化にも限
界がある。そこで、標本化されたビデオデータを複数の
DPCM符号器に各画素毎に順次循環的に供給し、DPCM処理
速度を複数分の1に低下せしめる手法が提案されてい
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら上述の手法では、各符号器に於いてある
画素の予測値を算出するのに、直前に入力されたデー
タ、即ち、隣接画素のデータを利用していない。例え
ば、ラスター伝送されたビデオデータを一次元DPCM符号
化する場合、画面上で水平方向に複数画素離れた画素で
予測値を生成するため予測誤差が大きくなる。これは、
ある画素の予測値の生成に用いる画素と、その画素との
相関性が低下するからである。
一般に、データ量の削減の為差分データは非線形量子
化されるが、予測誤差が大きいと非線形量子化されたデ
ータの代表値と真の値との差が大きくなり、伝送される
画像データは劣化してしまう。
また、カラービデオ信号をDPCM符号化しようとした場
合、視覚上目立たないことから色信号のサンプリング周
波数を輝度信号のサンプリング周波数より低く設定する
のが一般的であるが、この場合DPCM符号化回路及び駆動
用のクロツク回路が輝度信号用と色信号用とで別途必要
となる。
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、画質を劣化させ
ることなく、符号器内の処理速度を低下させ、かつ回路
構成の簡略化、低コスト化を図ることのできる符号化シ
ステムを提供することを目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
斯かる目的下において、本発明の符号化装置において
は、データ量の比がn:1(nは2以上の整数)である輝
度信号と色信号を入力し、前記輝度信号を画面上で所定
方向に隣接するサンプルを含む所定量のサンプルを単位
としてn倍に時間軸伸長して得たn系統の信号と、前記
色信号とを、前記所定方向に隣接するサンプル間の相関
を利用する同一構成の(n+1)個の符号化回路に並列
に入力する構成としたものである。
〔作 用〕
上述の如く構成することにより、各符号化回路、特に
輝度信号用のn個の符号化回路に於いて、符号化コード
の生成に極めて相関の高い近接画素のデータを用いるこ
とができ、符号化効率を高くすることができる。また、
輝度信号用符号化回路の処理速度は1つの符号化回路で
符号化する場合の1/nとすることができ、サンプリング
周波数の極めて高いビデオ信号であっても処理すること
が可能となる。更に色信号用の符号化回路と輝度信号用
の符号化回路を処理速度が等しく共通の構成を有する符
号回路で構成でき、かつこれらの符号化回路の駆動用ク
ロツクを共用することができるので回路構成の簡略化、
低コスト化が図れる。
〔実施例〕
以下、本発明をカラービデオ信号のDPCM符号化装置に
適用した実施例について説明する。
第1図は本発明の一実施例としての装置の符号部の構
成を示す図、第2図は第1図各部の処理タイミングを説
明するためのタイミングチヤートである。第1図中10は
輝度信号が入力される端子、9は入力された輝度信号を
所定周波数FSでサンプリングして数ビツトのデジタルデ
ータとするアナログ−デジタル(A/D)変換器である。
このA/D変換器9から出力されるデータは、データ分配
器2にて3系統に分配される。データ分配器2は入力さ
れたデータを1水平走査線(H)分毎にラインメモリ3,
4,5に順次循環的に供給する。第2図(a)は分配器2
に入力されているデータを模式的に示しており、Yは輝
度信号であること、符番は水平走査線番号を示す。また
第2図(c),(d),(e)はラインメモリ3,4,5へ
の入力データを夫々示し、斜線はデータ入力がないこと
を示し、符番は水平走査線番号である。
ラインメモリ3,4,5は夫々入力されたデータの時間軸
を3倍に伸長して出力するためのもので、1H分のデータ
をとり込み、入力データの3H分の期間でデータ読出を行
う。ラインメモリ3,4,5のデータ出力タイミングは第2
図(f),(g),(h)に示す様に、3H分のデータが
同時に並列して出力される様設定されている。ラインメ
モリ3,4,5から読出されたデータの伝送レートは入力さ
れたデータの伝送レートの1/3になっており、これらの
データはDPCM符号器6,7,8に並列に入力される。DPCM符
号器6,7,8は周知の処理を行い、差分データをラインメ
モリ11,12,13に並列に供給する。ここでDPCM符号器6,7,
8の符号化に要する処理時間は1Hの期間に対して充分短
いものとする。ラインメモリ11,12,13は差分データを取
り込み、1H分単位で時間圧縮して出力する。この読出タ
イミングは入力データの1H期間毎に各メモリ11,12,13が
順次1H分のデータを出力する様設定されている。
一方、16,17には10に入力された輝度信号に同期して
2種類の色差信号CN,CWが入力されており、線順次化回
路18に入力される。線順次化回路18は周知の手法で1H期
間毎にCN,CWを交互に出力し、A/D変換器19はこの線順次
色差信号を標本化周波数FS/3で標本化し、A/D変換器9
との出力する輝度信号データと同じ量子化ビツト数のデ
ジタルデータとして出力する。
このA/D変換器19の出力タイミングを第2図(b)に
模式的に示す。図中Cは色信号を示す。従ってC1がCN
らC3,C5,C7もCNであり、C2,C4,C6,C8はCWである。ライ
ンメモリ20はA/D変換器19の出力を3Hの期間遅延して、
第2図(i)に示すタイミングで出力する。ここでライ
ンメモリ20の容量はラインメモリ3,4,5と同様量である
が線順次色信号の単位時間当りのサンプル数が輝度信号
のサンプル数の1/3であるため3Hに期間遅延できる。こ
の時、このラインメモリ20の出力するデータは、ライン
メモリ3,4,5の出力するデータと量子化ビツト数,出力
タイミング及び単位時間当りのサンプル数が全て等しく
なっている。従ってこのラインメモリ20の出力データが
入力されるDPCM符号器21はDPCM符号器6,7,8と全く同一
の構成とすることができ、かつ駆動用のクロックも共通
のものが使える。
DPCM符号器21の出力データはラインメモリ22に第2図
(i)のタイミング供給され、その3H分をとり込み、時
間軸圧縮して第2図(k)に示すタイミングで出力す
る。即ち、各1H期間の最後の1/4Hの期間に1H分ずつ出力
する。他方、ラインメモリ11,12,13からは各1H期間の最
初の3/4Hの期間に1H分ずつ出力されており(第2図
(j)に示す)、データ多重回路14で、これらラインメ
モリ11,12,13,22の出力データを多重し、第2図(l)
に示す如きタイミングで端子15から各種伝送路へ送出さ
れる。
上述の如き符号化装置にあっては、各DPCM符号器6,7,
8に入力されるデータの伝送レートはA/D変換器9の出力
データの1/3になっており、全体としてDPCM符号器6,7,8
の夫々の処理速度の3倍の速度でDPCM符号を行うことが
できる。また、各DPCM符号器には各水平走査線について
全画素のデータが順次入力されるので、隣接画素間の相
関を利用した符号化を行うことができ、予測値を生成す
るに際し、予測誤差を大ならしめることはない。
また、DPCM符号器6,7,8及び21は全く同一の構成とで
きるため、輝度信号用と色信号用とで別の符号器を用意
する必要がないため回路の低コスト化を図ることがで
き、また各DPCM符号器6,7,8,21は共通クロツクで動作す
ることになるので回路構成を簡略化できる。
第3図は第1図の符号部に対応する復号部の構成を示
す図であり、端子40には伝送路を介して第1図の符号器
から送出されたデータが入力される。データ分配器60は
これらのデータをその1H分毎にラインメモリ23,24,25,2
9に時分割で供給する。ラインメモリ23,24,25は入力差
分データの3/4H分の期間に入力された1H分の差分データ
を1H分単位で夫々時間軸伸長して3H分の期間で出力する
構成となっており、ラインメモリ3,4,5と同様にそれら
を同時に出力するものとする。DPCM復号器26,27,28はラ
インメモリ23,24,25の出力を受けて、輝度信号のDPCM復
号を行い、復号されたデータをラインメモリ31,32,33に
供給する。ラインメモリ31,32,33は夫々入力差分データ
の3H分の期間に入力された1H分の復号データを1H分単位
で1/3に時間軸圧縮する。ラインメモリ31,32,33は1H分
の復号データを順次出力して、データ多重回路34に入力
し、これらは再び線順次に多重されてD/A変換器35に入
力されアナログ化された後、端子36より輝度信号として
出力される。
一方、データ分配器29からは線順次色差信号に係る差
分データが、1/4H分の期間に1Hの期間毎に1H分ずつ出力
されるが、ラインメモリ29はこれを1H分単位で4倍に時
間伸長してDPCM復号器30に入力する。DPCM復号器30で復
号されたデータはラインメモリ37で3Hの期間遅延された
後、D/A変換器38に供給され、アナログ線順次色差信号
に戻される。D/A変換器38から出力された線順次色差信
号は周知の同時化回路でCN,CWについて画面の垂直方向
方向にライン補間を行うことにより同時化され、端子6
1,62より2種類の色差信号として出力される。
上述の復号系に於いても輝度信号については各DPCM復
号器の処理速度の3倍の速度で処理することができ、か
つ各復号器26,27,28,30の構成を全く同じにすることが
できる。また、これらの復号器は同一のクロツクで動作
させることができる。
次に、上述の如き実施例の装置に適用できるDPCM符号
器の構成について例示説明する。第4図及び第5図は夫
々第1図のDPCM符号器6,7,8の具体例を示す図である。
第4図に於いて41はPCMデータが入力される端子、42
は予測値と入力値との差分値を演算する演算器、43は演
算器42の出力を量子化特性Qを以って非線形量子化し、
ビツト数を削減する量子化器であり、非線形量子化器43
の出力するデータはこの符号器の出力として端子48から
出力される。44は量子化特性Qと逆の特性Q-1を有し、
量子化器43の出力値に対する代表値を設定する回路、45
は上記代表値と前画素の予測値とを加算して局部復号値
を得る加算器である。46は予測係数Pを乗ずる係数器で
あり、この係数器47の出力は遅延回路47で一画素分の期
間遅延されて新たな予測値とされ演算器42,加算器45に
供給される。この符号化器を用いたシステムに対しての
み適用可能なものではなく、画像の時間方向の相関性を
も用いる符号器を用いたシステムにも適用可能であり、
この種の符号器の一例が第5図に示されている。
第5図に於いて、第4図と同様の構成要素については
同一番号を付し、説明は省略する。加算器45で得た局部
復号値は係数器46で予測係数を乗ぜられた後、一画素分
の遅延器47及び1フレーム分の遅延器51に入力される。
これらの遅延器47,51の出力は、係数器52,53にて係数を
乗ぜられた後、加算器54で加算されて予測値が得られ
る。
係数器52,53の係数(k)及び(1−k)は、画像の
時間方向の相関性の大小を検出する動き検出回路55で決
定される。即ち、時間方向の相関性が大きい程kの値は
小さくなる。この動き検出回路55の構成としても様々な
構成が考えられ各種提案されているが、本発明には直接
関係ないので具体的構成については省略する。
尚、画像の垂直方向の相関性を利用する符号器を用い
るシステムについても本発明を適用することが可能であ
る。尚、予測に用いる画素として注目画素の直前の走査
線の画素を用いる場合には第1図のDPCM符号器6,7,8間
でデータの授受を行うことにより本発明の装置が適用で
きる。
DPCM復号器の構成についてはDPCM復号器と対をなす構
成とするのは勿論である。
尚、上記実施例では、輝度信号と線順次色差信号とを
取扱い、その標本化周波数の比を3:1とした場合の例に
ついて説明したが、輝度信号と2種類の色差信号を別途
標本化する構成とすることも可能である。また、標本化
周波数の比についても、一般にn(≧2):1とすること
が可能で、例ば輝度信号と2種類の色差信号を4:1:1の
比の標本化周波数で標本化したデータを取扱う場合、輝
度信号データについては4系統の並列処理を行い、2種
類の色差信号用の符号化回路を含めて計6個の同一の予
測符号化回路を用意することによって実現できるもので
ある。
〔発明の効果〕
以上説明した様に本発明の装置によれば、画質を低下
させることなく、符号化回路内の処理速度を低下させる
ことができ、かつ回路の簡略化及び低コスト化を実現で
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例としての装置の符号部の構成
を示す図、 第2図は第1図各部の処理タイミングを説明するための
タイミングチヤート、 第3図は第1図の符号部に対応する復号部の構成を示す
図、 第4図及び第5図は夫々第1図の符号化器の具体例を示
す図である。 図中2はデータ分配器、3,4,5は夫々時間軸伸長用ライ
ンメモリ、20は遅延用ラインメモリ、6,7,8,21は夫々DP
CM符号器、11,12,13は夫々時間軸圧縮用ラインメモリで
ある。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】データ量の比がn:1(nは2以上の整数)
    である輝度信号と色信号を入力し、 前記輝度信号を画面上で所定方向に隣接するサンプルを
    含む所定量のサンプルを単位としてn倍に時間軸伸長し
    て得たn系統の信号と、前記色信号とを、前記所定方向
    に隣接するサンプル間の相関を利用する同一構成の(n
    +1)個の符号化回路に並列に入力することを特徴とす
    る符号化装置。
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