JP2608699B2 - 直交変換装置 - Google Patents

直交変換装置

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JP2608699B2
JP2608699B2 JP60143914A JP14391485A JP2608699B2 JP 2608699 B2 JP2608699 B2 JP 2608699B2 JP 60143914 A JP60143914 A JP 60143914A JP 14391485 A JP14391485 A JP 14391485A JP 2608699 B2 JP2608699 B2 JP 2608699B2
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達郎 重里
章 池谷
長寿郎 山光
章文 井手
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は画像情報や音声情報を高能率符号化する際に
用いる直交変換装置に関するものである。
(従来の技術) 画像情報や音声情報などの多量のディジタル情報を伝
送する場合に、その情報の冗長度を除去して伝送の効率
を改善する符号化を高能率符号化と呼ぶ。高能率符号化
法としては直交変換法とDPCM(差分符号化法)が良く知
られている。直交変換法は元の情報を適当な大きさのブ
ロックに分割し、各ブロックを直交変換してそれによっ
て得られる直交成分を伝送する方法である。ここでは直
交変換の1つで装置化が容易なアダマール変換を用いて
説明する。
まず隣接する情報の標本を8個ずつのブロックに分割
し、その1つを とする時に次のような変換をほどこして直交成分 を得ることをアダマール変換と呼ぶ。
ただし は次の行列で表され、この行列をアダマール行列と言
う。
また直交成分 を次のように逆変換することにより、元の情報 を得ることができる。
一般に画像情報や音声情報などでは直交変換後の各直
交成分 のエネルギーには大きな差が現われる。このため大きな
エネルギーを持つ直交成分に対しては多くのビット数を
割り当て、小さなエネルギーを持つ直交成分に対しては
少ないビット数を割り当てることにより、全体としての
ビット数を少なくすることが可能となる。
一方、DPCMは、隣接する標本の標本値から伝送する標
本の標本値を予測し、その予測値と実際の標本値との差
を伝送する方法である。一般に隣接する標本間には大き
な相関であるため、伝送される予測誤差は小さな値とな
り圧縮が可能となる。しかしDPCMでは、伝送路で誤りが
生じると、その誤りが予測器によって伝搬されるため非
常に大きな画質の劣化を招くことになる。このため誤り
率の高い伝送路には適さない。
これに対して直交変換法は、伝送路で生起した誤りが
直交変換のブロック内にしか影響をおよぼさないため、
高密度磁気記録や、無線通信など誤り率の高い伝送路に
も利用できる。
(発明が解決しようとする問題点) 第7図(a)に画像情報の標本値のようすを示す。第
7図(a)の標本値は、時刻Tにおいて非常に大きな値
に急峻に変化している。このような画像を直交変換した
場合には特定の直交成分に非常に大きなエネルギーが集
中するため大きな歪が生じる。この結果、逆変換によっ
て歪がブロック内の全ての標本に分散されるため第7図
(b)のように大きな歪が現れる。特に第7図(b)の
番号1で示している所には大きなピーク値が出現してい
るため、視覚上著しく画質を劣化させることになる。こ
のように隣接する標本間で急峻な変化が有る画像に直交
変換を用いた場合、視覚上画質の大きな劣化を招くこと
になる。
これに対してDPCMでは、このような急峻な変化部分に
おいても、その歪が変化部分に集中するため視覚上画質
の劣化が小さい。このため高品質な画像の伝送にはDPCM
の方が適しているとされている。
以上のように、直交変換法は誤り率が大きな伝送路に
おいてはDPCMより優れているが、視覚上の画質において
はDPCMに劣っている。本発明はかかる点に鑑み、標本値
の急峻な変化部分における劣化がDPCMのように視覚上め
だたない高画質な直交変換装置を提供することを目的と
する。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、画像情報や音声情報の隣接する標本値を集
めて直交変換する直交変換手段の前段、又は、画像情報
や音声情報の隣接する標本値を集めて直交変換して伝送
されたデータを受信して、逆直交変換する逆直交変換手
段の後段の何れか一方に、現標本値に対して隣接する標
本値を演算して得られる演算結果と現標本値との差分値
が所定値より大きいと出力を抑圧するフィルタリング手
段を設けて、標本間の急峻な変化を抑圧するものであ
る。
(作用) 本発明によれば、情報量が多くて視覚上の画質劣化が
著しい標本間の急峻な変化部分の標本値のみを符号化時
又は再生時の何れかにフィルタリング手段で滑らかに変
化させて出力し、情報量が少なくて視覚上の画質劣化が
少ない標本間の緩やかな変化部分の標本値はフィルタを
かけずにそのまま出力することにより、直交変換による
画質の歪が大幅に改善できる。
(実施例1) 第1図に本発明のフィルタリング手段の一実施例を示
す。第1図の2はこの装置の入力部分、3はD型フリッ
プフロップ、4は減算器、5は読み出し専用メモリ(RO
M)、6は加算器、7は出力部分である。
まずROM5の内容を次に示す。ただし、AdはROMのアド
レスを表し、R(Ad)はアドレスAdが選択された時のRO
Mの出力を表す。またLは自然数で第1図に示すフィル
タの特性を決定する定数である。
Ad−Lの場合はR(Ad)=−L (1) −L<Ad<Lの場合はR(Ad)=Ad (2) LAdの場合はR(Ad)=L (3) 次にこの装置の動作を説明する。ある時刻tにおいて
入力部分2から入力される標本値をSt、D型フリップフ
ロップ3の内容をDtとすると、入力された標本値Stは、
減算器4においてSt-Dtとなる。減算器4の出力はその
ままROM5のアドレスを表すため、ROM5の出力は式
(1),(2),(3)より次のようになる。
St-Dt−Lの場合、−L (4) −L<St-Dt<Lの場合、St-Dt (5) LSt-Dtの場合、L (6) 次にROM5の出力とD型フリップフロップ3の出力Dtが
加算器6で加算され、その結果は式(4),(5),
(6)より次のようになる。
St-Dt−Lの場合、Dt-L (7) −L<St-Dt<Lの場合、St (8) LSt-Dtの場合、Dt+L (9) 加算器6の出力は、出力部分7と、D型フリップフロ
ップ3へ入力される。
従って式(8)よりStとDtの差がL以下の場合、出力
部分7、およびD型フリップフロップ3には、元の標本
値Stが入力され、Dt+1=Stとなる。
このため標本間の変化が小さい場合には(前の標本値
との差がL以下の場合)、常に入力された標本値がその
まま出力される。
逆に標本間の変化が大きい場合には(前の標本値との
差がLを超える場合)、前の標本値との差をLに制限す
る作用がある。
第1図の装置に第7図の(a)の標本値を入力した結
果を第2図の(a)に示す。また第1図の装置の出力を
直交変換して高能率符号化した後、逆変換して得られる
標本値を第2図(b)に示す。第2図(b)より、第7
図(b)にあったような歪のピーク値が抑圧されている
ことがわかる。このように歪が標本値の変化点に集中
し、しかも連続する標本値の変化がなめらかな場合、視
覚上歪がめだたないため、画質の大きな改善となる。
また、第1図のフィルタリング手段は式(8)のよう
に標本間の変化の小さい所では元の標本値をそのまま出
力するため、フィルタリングによる画像の解像度の劣化
がほとんど発生しない。
以上のように第1図のフィルタリング手段によるフィ
ルタリングを直交変換の前に実行することにより、視覚
上画質の大きな改善が得られる。また第1図の装置は装
置化が簡単であり、しかも遅延時間が小さく実時間処理
が可能である。
更に第1図のフィルタリング手段によるフィルタリン
グを直交変換の前のかわりに、逆変換の後に実行するこ
とによっても同様の効果が得られる。また第1図のROM5
の特性を式(1),(2),(3)から第3図に示すよ
うな非線形な特性に変えることも可能である。
(実施例2) 画像情報の標本は第4図に示すように2次元的な連続
性を持つため、高能率符号化において2次元直交変換を
用いることがある。ここではこのような2次元直交変換
に利用するフィルタリング手段の一例を示す。
第5図は、第4図に示された標本値(Si-1,j-1,…,
Si,j+1)がフィルタリングされるようすを説明するため
の説明図である。第5図の(S′i-1,j-1,S′i-1,j+1,
S′i,j-1)はすでにフィルタリングされた標本値を示
し、(Si,j,Si,j+1)は元の標本値を示す。また第5図
の8はこれからフィルタリングされる標本値であり、9
および10は標本値8のフィルタリングに用いるフィルタ
リングされた標本値である。
次に第6図はフィルタリングを実行する装置であり、
11,12,13は第5図の標本値8,9,10の入力部分、14,15は
乗算器、16はROM、17,18は加算器、19は減算器、20は標
本値S′i,jの出力部分である。
まずこの装置では、入力部分12および13から入力され
た標本値S′i-1,j,S′i,j-1を乗算器14および15でそれ
ぞれα倍、(1−α)倍する。乗算器14および15の出力
は加算器17で加算される。一方入力部分11から入力され
る標本値Si,jは、減算器19において加算器17の結果を減
算される。減算器19の出力はROM16のアドレス部分に入
力され、これによるROM16の出力と加算器17の出力が加
算器18で加算されて出力部分20へ出力される。
ここでROM16の内容を実施例1で用いた式(1),
(2),(3)で表されるものや、第3図に示したもの
とすると、第6図の装置の出力S′i,jは次式で表され
る。
S′i,j=R(Si,j−αS′i-1,j‐(1−α)S′
i,j-1) +αS′i-1,j+(1−α)S′i,j-1 (10) Si,j−αS′i-1,j‐(1−α)S′i,j-1が大きくない
場合には、 R(Si,j−αS′i-1,j‐(1−α)S′i,j-1) =Si,j−αS′i-1,j‐(1−α)S′i,j-1 (11) が成り立つため、式(10)よりS′i,j=Si,jが成立
し、フィルタリングによる画像の解像度の劣化が起こら
ない。また、標本値が垂直方向または水平方向に大きく
変化する場合には、このフィルタを直交変換の前または
逆変換後に接続することにより視覚上画質の大きな改善
が成される。
以上2つの実施例を用いて本発明の装置を説明した
が、本発明のフィルタリング手段は3次元以上にも適用
可能である。またフィルタリング手段の構成も実施例以
外に、もっと多数の標本を同時に利用する方法や、アナ
ログフィルタを用いる方法も可能である。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、情報量が多く
て視覚上の画質劣化が著しい標本間の急峻な変化部分の
標本値のみを符号化時又は再生時の何れかにフィルタリ
ング手段で滑らかに変化させて出力し、情報量が少なく
て視覚上の画質劣化が少ない標本間の緩やかな変化部分
の標本値はフィルタをかけずにそのまま出力することに
より、直交変換による画質の歪が大幅に改善できるとい
う効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のフィルタ部分の回路図、第
2図は同実施例の動作波形図、第3図は同実施例に用い
るROMの特性図、第4図は画像の標本の配置図、第5図
はもう1つの実施例のフィルタリングの説明図、第6図
は同実施例のフィルタ部分の回路図、第7図は従来例の
動作波形図である。 3……D型フリップフロップ、4……減算器、5……RO
M、6……加算器、14,15……乗算器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山光 長寿郎 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (72)発明者 井手 章文 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭48−89668(JP,A)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画像情報や音声情報の隣接する標本値を集
    めて直交変換する直交変換手段の前段に、現標本値に対
    して隣接する標本値を演算して得られる演算結果と前記
    現標本値との差分値が所定値より大きいと出力を抑圧す
    るフィルタリング手段を設けて、標本間の急峻な変化を
    抑圧することを特徴とする直交変換装置。
  2. 【請求項2】前記フィルタリング手段は、フィルタの特
    性を決定するデータを格納する読出専用メモリと、出力
    値を一時記憶するD型フリップフロップと、入力された
    標本値から前記D型フリップフロップの出力を減算する
    減算器と、前記読出専用メモリの出力と前記D型フリッ
    プフロップの出力を加算する加算器とを具備しているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の直交変
    換装置。
  3. 【請求項3】前記フィルタリング手段は、入力した標本
    値(Si,j)に隣接する既にフィルタリングされた標本値
    (Si-1,j,Si,j-1)のそれぞれに一定の係数を乗算する
    乗算器と、それ等の乗算器の出力を加算する加算器とを
    具備していることを特徴とする特許請求の範囲第(1)
    項記載の直交変換装置。
  4. 【請求項4】画像情報や音声情報の隣接する標本値を集
    めて直交変換して伝送されたデータを受信して、逆直交
    変換する逆直交変換手段の後段に、現標本値に対して隣
    接する標本値を演算して得られる演算結果と前記現標本
    値との差分値が所定値より大きいと出力を抑圧するフィ
    ルタリング手段を設けて、標本間の急峻な変化を抑圧す
    ることを特徴とする直交変換装置。
  5. 【請求項5】前記フィルタリング手段は、フィルタの特
    性を決定するデータを格納する読出専用メモリと、出力
    値を一時記憶するD型フリップフロップと、入力された
    標本値から前記D型フリップフロップの出力を減算する
    減算器と、前記読出専用メモリの出力と前記D型フリッ
    プフロップの出力を加算する加算器とを具備しているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第(4)項記載の直交変
    換装置。
  6. 【請求項6】前記フィルタリング手段は、入力した標本
    値(Si,j)に隣接する既にフィルタリングされた標本値
    (Si-1,j,Si,j-1)のそれぞれに一定の係数を乗算する
    乗算器と、それ等の乗算器の出力を加算する加算器とを
    具備していることを特徴とする特許請求の範囲第(4)
    項記載の直交変換装置。
  7. 【請求項7】画像情報や音声情報の隣接する標本値を集
    めて直交変換する直交変換手段の前段、又は、画像情報
    や音声情報の隣接する標本値を集めて直交変換して伝送
    されたデータを受信して、逆直交変換する逆直交変換手
    段の後段の何れか一方に、現標本値に対して隣接する標
    本値を演算して得られる演算結果と前記現標本値との差
    分値が所定値より大きいと出力を抑圧するフィルタリン
    グ手段を設けて、標本間の急峻な変化を抑圧することを
    特徴とする直交変換装置。
JP60143914A 1985-07-02 1985-07-02 直交変換装置 Expired - Lifetime JP2608699B2 (ja)

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EP86305072A EP0207774B1 (en) 1985-07-02 1986-06-30 Block encoder
DE8686305072T DE3684047D1 (de) 1985-07-02 1986-06-30 Vorrichtung zur blockkodierung.
KR1019860005309A KR910001469B1 (ko) 1985-07-02 1986-07-01 블록부호화장치
US06/880,992 US4691329A (en) 1985-07-02 1986-07-01 Block encoder

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JPS626539A JPS626539A (ja) 1987-01-13
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JPS626539A (ja) 1987-01-13

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