JP2620163B2

JP2620163B2 - 高能率符号化装置

Info

Publication number: JP2620163B2
Application number: JP14645291A
Authority: JP
Inventors: 賢司城下; 俊伊藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-06-19
Filing date: 1991-06-19
Publication date: 1997-06-11
Anticipated expiration: 2012-06-11
Also published as: JPH04369988A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、映像信号を圧縮して符
号化する高能率符号化装置に関し、特に、映像信号をブ
ロック化し、各ブロックの伝送順序を変えて高能率符号
化する高能率符号化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来のディジタルビデオテープ
レコーダ（ディジタルＶＴＲ）の一例を示す構成図であ
る。図において20は入力される映像信号をディジタル信
号に変換するＡ／Ｄ変換器であり、Ａ／Ｄ変換器20はデ
ィジタル化した映像信号を映像データ圧縮回路21へ出力
する。映像データ圧縮回路21は、映像信号を圧縮処理
し、圧縮された可変長映像データをエラー訂正エンコー
ダ22へ出力する。エラー訂正エンコーダ22はこの可変長
映像データにエラー訂正符号を付加し、付加後のデータ
を変調回路23へ出力する。変調回路23は入力されたデー
タを記録用に変調する。変調されたデータは、記録アン
プ24にて増幅された後、磁気ヘッド25により磁気テープ
26に記録される。図５において27〜32は復号化側の構成
部材を示している。磁気テープ26に記録されたデータは
磁気ヘッド25により読み取られ、再生アンプ27により増
幅された後、復調回路28に入力される。復調回路28は元
のデータに復調し、更にエラー訂正デコーダ29はエラー
訂正を行って、エラー訂正後のデータを映像データ伸長
回路30へ出力する。映像データ伸長回路30は入力される
データを伸長し、伸長後のデータを映像信号復元回路31
へ出力する。映像信号復元回路31は、欠落信号の補完等
を行って元のディジタル映像信号をＤ／Ａ変換器32へ出
力する。Ｄ／Ａ変換器32はアナログ信号に変換して元の
映像信号を出力する。

【０００３】図６は、図５における映像データ圧縮回路
21の内部構成図であり、図中１はディジタル映像信号を
複数の周波数帯域に分割した後、複数の画素毎にブロッ
ク化する直交ミラーフィルタ（ＱＭＦ）である。ＱＭＦ
１は帯域分割されブロック化された信号（サブバンドブ
ロック）をシャフリング回路２へ出力する。シャフリン
グ回路２は、各サブバンドブロックの順序をランダムに
並び変えた後、ＤＣＴ回路３へ出力する。ＤＣＴ回路３
は各サブバンドブロックにＤＣＴ（Discrete Cosine Tr
ansform ：離散的コサイン変換）を施して変換係数を
得、この変換係数をバッフアメモリ33へ出力する。バッ
フアメモリ33は変換係数を収納し、必要に応じて量子化
回路４へ読み出される。量子化回路４は変換係数を、量
子化パラメータ設定回路５により設定される量子化パラ
メータに従って量子化し、量子化データを可変長符号化
回路６へ出力する。可変長符号化回路６は、例えばハフ
マンコードを用いて可変長符号化を行い、可変長映像デ
ータを出力する。また、ＤＣＴ回路３にて得られる変換
係数は量子化回路34へも出力される。量子化回路34は変
換係数を量子化する。符号長検出回路35は、量子化回路
34から出力される量子化データに基づいて可変長映像デ
ータの符号長を検出し、量子化パラメータの適否を判断
し、量子化回路４及び量子化パラメータ設定回路５を制
御する。

【０００４】図７は、図６における可変長符号化回路６
の内部構成図である。可変長符号化回路６は、映像デー
タを取り込むラッチ回路９と、映像データを可変長符号
化する可変長符号エンコーダ11と、映像データが

〔０〕
か非

〔０〕かを判定する０検出回路10と、０データ数を
計数する０カウンタ12と、各ブロックの映像データ伝送
終了を検出するブロック終了検出回路13と、可変長符号
エンコーダ11からの可変長符号映像データをセットする
シフトレジスタ15と、シフトレジスタ15からのデータ出
力のためのシフトクロックを発生するシフトクロック発
生回路16と、シフトレジスタ15及びシフトクロック発生
回路16を制御すべく両者に制御信号を出力する可変長符
号出力制御回路14とから構成されている。

【０００５】次に、動作について説明する。映像信号
は、Ａ／Ｄ変換器20に入力されてディジタル映像信号に
変換され、ＱＭＦ１，ＤＣＴ回路３，量子化回路４，可
変長符号化回路６等から構成される映像データ圧縮回路
21により例えば１／７〜１／14に圧縮された可変長映像
データに変換され、エラー訂正エンコーダ22でエラー訂
正符号等が付加された後、変調回路23, 記録アンプ24,
磁気ヘッド25を経由して磁気テープ26に記録される。ま
た、磁気テープ26に記録されたデータは磁気ヘッド25,
再生アンプ27, 復調回路28で再生された後、エラー訂正
デコーダ29でエラー訂正され、映像データ伸長回路30と
映像信号復元回路31とによりデータ伸長と欠落信号の補
完等がなされて元のディジタル映像信号に復元され、Ｄ
／Ａ変換器32により映像信号として出力される。

【０００６】次に、映像データ圧縮回路21の動作につい
て説明する。ディジタル映像信号は、ＱＭＦ１において
水平及び垂直方向に対して周波数成分が高低に分けら
れ、図８に示すような４つの帯域信号（サブバンド信
号）に変換される。なお、ディジタル映像信号の輝度信
号（Ｙ）の水平704 画素，垂直240 画素及び色信号（Ｃ
Ｂ，ＣＲ）の水平352 画素，垂直240 画素が、サンプリ
ング周波数13.5MHz における有効画面（１フィールド）
に相当している。そして、帯域分割された輝度信号は水
平16画素，垂直８画素を１単位として複数のブロックに
分割され、帯域分割された色信号は水平８画素，垂直８
画素を１単位として複数のブロックに分割される。従っ
て、帯域分割された各信号は、図９に示すように、水平
22ブロック，垂直15ブロックの計330 ブロックに分割さ
れる。帯域分割されブロック化された信号（サブバンド
ブロック）は、シャフリング回路２においてランダムに
並べ換えられ、ＤＣＴ回路３により信号電力の集中化が
なされ、量子化回路４により有効データ長の変更がなさ
れる。なお、有効データ長は長い程より微細な信号を伝
送することができるが、伝送すべき情報量も大きくなる
ので、量子化パラメータ設定回路５においてＱＭＦ１，
ＤＣＴ回路３の出力に基づき映像の性質，情報量を予測
して量子化のパラメータを決定し、量子化回路４を制御
している。量子化回路４では有効データ長の短縮，デー
タの切捨てが行われ、更に可変長符号化回路６により可
変長符号化（例えばハフマンコーディング）が行われ、
データ量が圧縮された可変長映像データが得られる。

【０００７】次に、可変長符号化回路６の動作について
説明する。量子化後の映像データはデータ伝送クロック
信号（ＣＬＣＫ）に従ってラッチ回路９に取り込まれ、
０検出回路10により

〔０〕か〔非０〕かが判定され、非
０の場合には０検出回路10から可変長符号エンコーダ11
へエンコード指令信号（Ｄ─ＳＥＴ）が出力される。０
の場合は０カウンタ12でカウントされ、次に非０の映像
データが入力されるまでの０データ数（ＲＵＮ）として
積算され、ＲＵＮは０カウンタ12から可変長符号エンコ
ーダ11へ出力される。可変長符号エンコーダ11はＤ─Ｓ
ＥＴが入力された時の非０のデータ（ＬＥＶＥＬ）とＲ
ＵＮとに応じて表１に示すようなコード表から可変長符
号（ＶＬＣ）を選択し、これをシフトレジスタ15へ出力
する。また、この際の付号長（ＬＥＮ）はシフトクロッ
ク発生回路16へ出力される。例えば、映像データが11ｂ
ｉｔで０，０，１の場合であったとすればＲＵＮ＝２，
ＬＥＶＥＬ＝１であるので、「110100」なる付号長６ｂ
ｉｔの可変長符号が選択され、情報量が33ｂｉｔから６
ｂｉｔに圧縮されることになる。また、各ブロックにお
ける可変長符号化の開始と終了とは、ブロック終了検出
回路13から出力されるブロック終了信号（Ｂ─ＥＮＤ）
により制御される。可変長符号出力制御回路14はＤ─Ｓ
ＥＴとＢ─ＥＮＤとを制御入力としてシフトレジスタ15
とシフトクロック発生回路16の制御信号を出力する。可
変長符号はシフトレジスタ15にセットされ、符号長はシ
フトクロック発生回路16にセットされ、シフトクロック
発生回路16からのシフトクロックに従って、可変長符号
が直列の可変長映像データとしてシフトレジスタ15から
出力される。

【０００８】

【表１】

【０００９】この可変長映像データは磁気テープ26の記
録トラックに配分され記録される。図10は、330 ブロッ
クが16本の記録トラックに配分された例を示している。
図10に示すように、各記録トラックには20または21個の
ブロックが割り当てられているが、データの圧縮が不十
分であると記録トラックにデータが入りきらずオーバー
フローする場合がある。このような場合には、ブロック
単位のデータの欠落が生じ、局部的な画質劣化が生じる
ことがある。また、必要以上のデータの圧縮は映像情報
の必要以上の欠落を意味するので全体的な画質劣化が生
ずる。いずれにしても不適正なデータの圧縮は画質劣化
の原因となるので、ＤＣＴ回路３の出力を一旦バッファ
メモリ33に蓄えておくと共に量子化回路34で一旦量子化
を行い、符号長検出回路35で可変長映像データの符号長
を検出し、量子化パラメータの適否の判断を行い、量子
化回路４と量子化パラメータ設定回路５との補正を行う
ことで適性なデータの圧縮を実現している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、量子化
パラメータの補正はあくまでも予測であり必ずしもオー
バーフローしないというものではなくオーバーフロー発
生時には可変長符号化が完結していない不完全なデータ
を復号して画質劣化を招くことがある。また、補正を大
きくし過ぎると量子化条件の急変による画質の変化が生
じて画質劣化を招くことになる。いずれにしても視覚的
に目立ち易い画質劣化が生じる可能性がある。更に、オ
ーバーフロー防止用のバッファメモリ33, 量子化回路34
及び符号長検出回路35を別に設けているので、装置構成
が大嵩であるという難点もある。

【００１１】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、オーバーフローが発生するような場合には、可
変長映像データに警告符号を付加することにより、オー
バーフロー発生時の処理を簡単にでき、装置構成の小型
化を可能とする高能率符号化装置を提供することを１つ
の目的とする。また、中央部のブロック，周縁部のブロ
ックの順に量子化，符号化することにより、オーバーフ
ロー発生時に、中央部のブロックのデータを必ず伝送で
き、画質劣化を視覚的に目立ちにくくできる高能率符号
化装置を提供することを他の目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る高能率符
号化装置は、可変長符号化されたデータの量を検知し、
所定量を越える場合には、越えることを示す警告符号を
符号化データに付加するように構成したことを特徴とす
る。

【００１３】第２発明に係る高能率符号化装置は、第１
発明に加えて、ブロック化されたブロックを少なくとも
中央部と周縁部との２グループに区分けし、中央部にグ
ループ分けされたブロックを量子化，符号化した後に、
周縁部にグループ分けされたブロックを量子化，符号化
するように構成したことを特徴とする。

【００１４】

【作用】第１発明では、各ブロックの信号を量子化，符
号化して得られる符号化データが所定量を越える場合に
は、この符号化データに警告符号を付加する。警告符号
を付加しておくと、オーバーフロー発生時においても、
符号化が完結していないブロックの判別は容易であり、
不完全なデータを復号することに伴う画質劣化は少な
い。

【００１５】第２発明では、映像データを中央部から周
縁部の順に量子化，符号化するので、オーバーフロー発
生時においても、画質劣化を画面周縁部に限定できて、
画質劣化が視覚的に目立たない。

【００１６】

【実施例】以下、本発明をその実施例に基づき具体的に
説明する。

【００１７】本発明に係る高能率符号化装置の全体構成
は、図５に示す従来の装置と同様であるので、その説明
は省略する。図１は、本発明の全体構成における映像デ
ータ圧縮回路２の内部構成図であり、図において図６と
同番号を付した部分は同一部材を示すので、これらの説
明は省略する。図中７は、可変長符号化回路６にて可変
長符号化されたデータ量に基づいて、すべての可変長映
像データが磁気テープの記録トラック内に収容できるか
否か、つまりオーバーフローが発生するか否かを検出
し、オーバーフローが発生する場合には、可変長映像デ
ータにその旨を示す警告符号を付加すると共に、量子化
パラメータ設定回路５を制御するオーバーフロー検出回
路である。

【００１８】また図２は、本発明の全体構成における可
変長符号化回路６とオーバーフロー検出回路７との関係
を示す図であり、図において図７と同番号を付した部分
は同一部材を示すので、これらの説明は省略する。可変
長符号エンコーダ11からオーバーフロー検出回路７へ符
号長（ＬＥＮ）が出力され、オーバーフロー検出回路７
は、この入力値に基づいてオーバーフローの発生の有無
を検出し、オーバーフローが発生する場合にはシフトレ
ジスタ15から出力される可変長映像データに警告符号が
付加されるように可変長符号出力制御回路14を制御す
る。

【００１９】次に、動作について説明する。ディジタル
映像信号はＱＭＦ１において図８に示すような４つの帯
域信号（サブバンド信号）に変換され、また、帯域分割
された各信号は図９に示すように330 個のサブバンドブ
ロックに分割される。これらのサブバンドブロックを図
３に示すように画面中央のＡ領域（25〜42, 46〜65,…
…,266〜285, 289〜306 ）と、画面左右端のＢ領域（2
3,24,45,67,……,243,265,287,288；43,44,66,88,……,
264,286,307,308）と、画面上下端のＣ領域（１〜22,30
9〜330 ) とに区分けし、各領域毎にシャフリング回路
２においてサブバンドブロックをランダムに並べ換える
ことにより、サブバンドブロックのグループ分けとシャ
フリングとを行える。このようにすることにより、図４
に示すように330 個のサブバンドブロックが16本の記録
トラックに配分される。

【００２０】ＤＣＴ回路３により信号電力の集中化がな
され、量子化回路４では量子化パラメータ設定回路５に
おいて映像の性質，情報量の予測から得られた量子化の
パラメータに基づき有効データ長の短縮，データの切捨
てが行われ、更に可変長符号化回路６により可変長符号
化が行われ、データ量が圧縮された可変長映像データが
得られる。オーバーフロー検出回路７は可変長符号化回
路６から出力される可変長映像データが記録トラックの
中に入りきるか否かを監視し、オーバーフローが発生す
ることが予測または確認できた段階で可変長符号化回路
６を制御し、可変長映像データにデータ量過大による符
号化及びデータ伝送打切りを示す警告符号を付加する。
更に、量子化パラメータ設定回路５を制御して次のデー
タ圧縮を適性に行うように動作する。

【００２１】次に、可変長符号化回路６とオーバーフロ
ー検出回路７との動作について説明する。図２における
９〜16の動作は図７に示す従来の装置と同様であるので
説明を省略する。可変長符号エンコーダ11から出力され
る可変長符号の符号長はオーバーフロー検出回路７にお
いて記録トラック単位で積算され、符号長の積算値が所
定値を越える可能性があるか否かが監視される。即ち、
オーバーフロー検出回路７は、当該記録トラックのデー
タが全て可変長符号化回路６に取り込まれたことを示す
データ終了信号（Ｄ−ＥＮＤ）が入力されるまでに記録
トラックのデータ容量Ｍｂｉｔを使い切るか否かを検出
する。更に詳しく説明すれば、記録トラックのデータ容
量がＭｂｉｔであり、ブロックの終了を示すブロック終
了符号が「11111101110 」（11ｂｉｔ）、警告符号が
「11111101111 」（11ｂｉｔ）の場合、Ｄ−ＥＮＤが入
力された時点で符号長の積算値が（Ｍ−11）ｂｉｔより
多ければオーバーフローを生じることになる。従って、
（Ｍ−11）ｂｉｔを使用した時点でＤ−ＥＮＤが入力さ
れていなければ、オーバーフロー検出回路７はオーバー
フロー信号ＯＶＥＲを可変長エンコーダ11と可変長符号
出力制御回路14とに送り、可変長映像データへの警告符
号の付加が行われる。一方、（Ｍ−11）ｂｉｔを使用し
た時点でＤ−ＥＮＤが入力されればブロック終了符号が
付加される。

【００２２】

【発明の効果】以上の如く第１発明の高能率符号化装置
では、データの圧縮が不十分でオーバーフローが生じる
ような場合には、可変長映像データに警告符号が付加さ
れるので、可変長符号化が完結していないブロックの検
出が容易にできるので不完全なデータを復号することに
よる画質劣化がなくなる。従って、可変長符号長を監視
しながら量子化条件を再設定して記録トラック内に完全
に納める機能が不必要であり、従来装置に比べてその構
成の小型化が可能である。

【００２３】第２発明では、画面中央部のブロック，画
面周縁部のブロックの順に量子化，符号化を行うので、
オーバーフローが生じても、可変長符号化がなされず信
号が伝送されないブロックは画面周縁部のブロックに限
定されるので、画質劣化が生じても視覚的に目立ちにく
くなるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高能率符号化装置における映像データ
圧縮回路の構成図である。

【図２】本発明の高能率符号化装置における可変長符号
化回路の構成図である。

【図３】本発明の高能率符号化装置における画面のブロ
ック分割の一例を示す図である。

【図４】本発明の高能率符号化装置によるディジタルＶ
ＴＲの記録トラックとブロックの割付けの一例とを示す
図である。

【図５】ディジタルＶＴＲの構成図である。

【図６】従来の高能率符号化装置における映像データ圧
縮回路の構成図である。

【図７】従来の高能率符号化装置における可変長符号化
回路の構成図である。

【図８】映像データの構成を説明するための図である。

【図９】画面のブロック分割を説明するための図であ
る。

【図１０】従来の高能率符号化装置によるディジタルＶ
ＴＲの記録トラックとブロックの割付けとを示す図であ
る。

【符号の説明】

２シャフリング回路３ＤＣＴ回路４量子化回路５量子化パラメータ設定回路６可変長符号化回路７オーバーフロー検出回路 10 ０検出回路 11 可変長符号エンコーダ 12 ０カウンタ 13 ブロック終了検出回路 14 可変長符号出力制御回路 15 シフトレジスタ 16 シフトクロック発生回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ディジタル化された映像信号を圧縮して
符号化する高能率符号化装置において、前記映像信号の
複数の画素毎にブロックを構成する手段と、構成された
各ブロックに直交変換を施して変換係数を得る手段と、
変換係数を量子化する量子化手段と、量子化後のデータ
を符号化して符号化データを出力する符号化手段と、前
記量子化手段における量子化条件を設定する量子化条件
設定手段と、前記符号化手段から出力される符号化デー
タのデータ量が所定量を越えるか否かを検出し、越える
場合にはこの符号化データに警告符号を付加する手段と
を備えたことを特徴とする高能率符号化装置。
【請求項２】ディジタル化された映像信号を圧縮して
符号化する高能率符号化装置において、前記映像信号の
複数の画素毎にブロックを構成する手段と、構成された
各ブロックを少なくとも画面周縁部と画面中央部との２
グループに区分けし各グループ内で独立的にシャフリン
グを行う手段と、構成された各ブロックに直交変換を施
して変換係数を得る手段と、変換係数を量子化する量子
化手段と、画面中央部のグループに区分けした各ブロッ
ク，画面周縁部のグループに区分けした各ブロックの順
に量子化後のデータを符号化して符号化データを出力す
る符号化手段と、前記量子化手段における量子化条件を
設定する量子化条件設定手段と、前記符号化手段からの
符号化データのデータ量が所定量を越えるか否かを検知
し、越える場合にはこの符号化データに警告符号を付加
する手段とを備えたことを特徴とする高能率符号化装
置。