JP2855617B2 - 高能率符号化装置及び符号化方法 - Google Patents

高能率符号化装置及び符号化方法

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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、サブサンプリングによりディジタルテレ
ビジョン信号の伝送情報量を圧縮する高能率符号化装置
及び符号化方法に関する。
〔従来の技術〕
ディジタルテレビジョン信号を伝送する場合、例えば
ディジタルテレビジョン信号を磁気テープに記録し、ま
た、磁気テープからディジタルテレビジョン信号を再生
する場合、高能率符号により情報量の圧縮処理がなされ
る。圧縮処理のひとつとして、サンプリング周波数をサ
ブサンプリングによって低下させるものが知られてい
る。例えばサブサンプリングにより、データを1/2に間
引くと共に、間引いたデータを補間する方向を示すため
のフラグを伝送する方法が知られている。つまり、送信
側では、間引き画素の上下に夫々位置するデータで補間
する方法と、間引き画素の左右に夫々位置するデータで
補間する方法との間で、誤差が小さい方の補間方法が検
出され、この補間方法を示す1ビットのフラグが形成さ
れる。このフラグが補間点の画素データに代えて伝送さ
れる。
上述の高能率符号化は、補間点の全てに対応して補間
方法を示すフラグを伝送するので、データの圧縮が不十
分であった。この問題を解決するために、本願出願人
は、特開昭61−140289号公報に記載されているように、
複数画素の2次元的な集合であるブロック毎に、代表フ
ラグを形成し、代表フラグを伝送する高能率符号化方法
を提案している。ブロック内の複数画素の夫々に関し
て、複数種類の補間方法の中で、最も誤差が小さくなる
補間方法を検出し、検出された補間方法に関して多数決
論理が適用され、多数である補間方法と対応する代表フ
ラグが形成される。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述の明細書に記載された方法は、ブロック毎の代表
フラグを伝送するので、伝送データの圧縮率を高くする
ことができる。しかしながら、多数決論理の場合、一つ
或いは少数の補間点での誤差が極めて大きい補間方法で
あっても、多数であれば、その補間方法が採用されるた
めに、受信側では、一部の補間点の補間誤差が非常に大
きくなり、復元画質中にノイズが目立つ問題があった。
従って、この発明の目的は、多数決論理により代表フ
ラグを形成することにより生じる上述の問題が解決され
た高能率符号化装置及び符号化方法を提供することにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
この発明は、連続するフレームからなるディジタルテ
レビジョン信号の複数のフレームにまたがる3次元ブロ
ック内に含まれる複数の画素データが所定の間隔でサブ
サンプリングにより間引き処理され、この間引き処理後
の残りの伝送画素データを伝送画像信号として伝送する
高能率符号化装置において、 各ブロック毎に、そのブロック内の間引き画素データ
の夫々に対して、時間的および空間的に隣接する伝送画
素データによる複数種類の補間方法を用いて各補間方法
毎の補間値を求め、真値と補間値との差の絶対値を演算
する演算手段と、 各ブロック毎に補間方法毎の差の絶対値を集計する手
段と、 各ブロック毎に集計手段の出力に基づいて、最も集計
値が小さい補間方法を検出する手段と、 各ブロック毎に検出された補間方法を表すフラグ信号
と間引き処理後の伝送画素データを伝送する伝送手段と を具備することを特徴とする高能率符号化装置であ
る。また、この発明は、このようにブロック毎の補間方
法を表すフラグ信号を間引き処理後の伝送画素データと
共に伝送するようにした符号化方法である。
〔作用〕
時間的に連続する2フレームの夫々に属する二つの領
域により、3次元ブロックが構成される。このブロック
の画素データの半数がサブサンプリングにより間引かれ
る。間引き処理される画素データは、受信側で補間され
る補間点である。
補間点と時間的及び空間的に隣接する伝送される複数
の画素データを使用して、複数種類の補間がなされる。
この補間の夫々で得られる補間データが補間点の画素デ
ータの真値と比較され、補間データと真値との間の誤差
データが形成される。誤差データがブロック毎に集計さ
れ、集計値が算出される。この集計値が最小となる補間
方法を示すフラグが形成される。このフラグがブロック
毎に発生し、送信画素データと共に、伝送される。受信
側では、フラグを参照して補間方法が選択され、従っ
て、誤差が最小となる補間方法が選択される。
誤差の集計値の最小のものを検出するので、一つ或い
は少数の画素に関して補間誤差が極めて大きくなるよう
な補間方法が設定されることが防止される。従って、復
元画像中に目立つノイズが発生することを防止できる。
〔実施例〕
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。この実施例では、テレビジョン画面が多数の
領域に分割され、連続する2フレームに属する二つの領
域から3次元ブロックが構成され、3次元ブロックの単
位で補間方法が決定されると共に、データ量の圧縮のた
めの符号化がなされる。
第2図は、3次元ブロックの一例を示す。第2図にお
いて、Anは、n番目のフレームの(4ライン×8画素)
の大きさの領域であり、An+1は、(n+1)番目のフ
レームの(4ライン×8画素)の大きさの領域である。
これらの二つの領域An及びAn+1は、二つのフレーム間
で対応した位置のものである。L11及びL12は、第1フィ
ールドのラインを示し、L21及びL22は、第2フィールド
のラインを示し、L31及びL32は、第3フィールドのライ
ンを示し、L41及びL42は、第4フィールドのラインを示
す。上述の領域An及びAn+1により、1ブロックが構成
される。また、サブサンプリングにより、×で示す画素
が間引かれる。第2図に示す例では、ライン毎及びフレ
ーム毎にサブサンプリングの位相が反転されている。
第2図に示すサンプリング位相に限らず、サブサンプ
リングを位相をライン毎及び2フレーム毎に反転したサ
ンプリング位相に対しても、この発明を適用できる。こ
の場合では、ブロック内の二つの領域のサンプリング格
子のパターンが同一となる。
第1図は、この一実施例の構成を示し、1がディジタ
ルテレビジョン信号の入力端子である。入力テレビジョ
ンデータは、1サンプルが例えば8ビットに量子化され
たものである。この入力データが遅延回路2及び3の縦
続接続と、遅延回路4及び5の縦続接続とに供給され
る。遅延回路4及び5の接続点には、遅延回路6及び7
の縦続接続が接続され、遅延回路7には、遅延回路8が
接続される。これらの遅延時間は、補間の対象となる注
目画素と空間的及び時間的に隣接する複数のデータを取
り出すために設けられている。遅延回路2,3,6,8は、入
力データのサンプリング周期と等しい遅延時間を有し、
遅延回路4及び5は、略々1フィールド期間に対応する
遅延時間を有し、遅延回路7は、1水平時間に対応する
遅延時間を有する。
上述の3次元ブロックのn番目のフレームの領域Anに
含まれる各画素に関して、第3図に示すように符号を付
す。a,b,c,・・・hの画素が画素データが伝送される画
素を示し、A,B,C,・・・Hの画素がサブサンプリングで
間引かれる画素を示す。この領域Anに含まれる各画素の
データは、入力端子1に画素dのデータが供給されるタ
イミングにおいて、第1図に示すように、各遅延回路の
出力側に発生する。遅延回路8の出力側には、第3図に
示す前の(n−1)番目のフレームの領域An−1の注目
画素Dと対応する位置の画素iのデータが生じる。
注目画素の周囲の画素のデータを使用して、受信側に
備えられているのと同様の複数種類例えば4種類の補間
が同時になされ、補間出力I1〜I4が形成される。
補間出力I1は、フィールド内水平補間出力であり、加
算回路9により生成される。
I1=1/2(c+d)である。
補間出力12は、フレーム内垂直補間出力でり、加算回
路10により生成される。
I2=1/2(b+f)である。
補間出力13は、フレーム内の4点平均補間であり、加
算回路11により生成される。
I3=1/4(b+c+d+f)である。
加算回路9,10及び11は、加算動作と共に、加算結果を
1/2にする機能を有している。
補間出力I4は、フレーム間補間であり、前のフレーム
の注目画素Dと同一の位置の画素iのデータで補間がさ
れる。
I4=i 上述の補間出力I1〜I4が減算回路12,13,14及び15に夫
々供給される。これらの減算回路には、注目画素Dのデ
ータが供給され、注目画素Dの真値と補間出力との誤差
が算出される。減算回路12〜15の出力信号が絶対値化回
路16,17,18及び19に供給される。絶対値化回路16〜19の
出力信号が1チャンネルのデータにまとめられ、(8ビ
ット×4=32ビット)の誤差データがサンプリングスイ
ッチ20の一方の入力端子aに供給される。サンプリング
スイッチ20の他方の入力端子bには、伝送画素のデータ
が供給される。
サンプリングスイッチ20は、端子21からのサンプリン
グパルスにより制御される。このサンプリングパルス
は、サブサンプリングの位相をライン毎及びフレーム毎
に反転させる位相を有している。従って、サンプリング
スイッチ20の出力端子cには、伝送すべきサンプリング
点では、8ビットの画素データの真値が位置し、間引か
れるサンプリング点(補間点)では、絶対値に変換され
た32ビットの誤差データが位置するものとなる。
画素データと誤差データとの時分割多重化されたサン
プリングスイッチ20の出力信号がブロック化回路22に供
給され、ブロックの順序に変換される。ブロック化回路
22の出力信号が分配回路23に供給される。分配回路23か
らは、画素データのデータ系列24と誤差データのデータ
系列25とが分離して取り出される。画素データの系列24
がADRCエンコーダ26に供給され、ADRC(ダイナミックレ
ンジに適応した符号)の符号化処理を受ける。
ADRCエンコーダ26では、3次元ブロックの16個の画素
データの中の最大値と最小値と最大値及び最小値の差で
あるダイナミックレンジとが検出され、画素データから
最小値が除去され、最小値除去後のデータが8ビットよ
り少ないビット数で量子化される。ダイナミックレンジ
に応じて、例えば0〜4ビットの可変のビット長で量子
化がされる。ADRCエンコーダ26からは、低減されたビッ
ト長のコード信号とダイナミックレンジ、最大値及び最
小値の中の二つのデータからなる付加コードとが発生す
る。コード信号及び付加コード27がフレーム化回路36に
供給される。
ADRCエンコーダ26において、圧縮率をより高くするた
めに、駒落とし処理を行うようにしても良い。つまり、
3次元ブロックを構成する二つの領域が静止画像のため
に、略々同一の内容の時には、両者の平均値情報がブロ
ックのデータとして伝送され、データ量が1/2とされ
る。
分配回路23からの誤差データの系列25が分配回路28に
供給される。分配回路28は、32ビット並列の誤差データ
を8ビットの4個の誤差データに分割する。4個の誤差
データが集計回路29,30,31及び32に夫々供給される。こ
れらの集計回路29〜32に対して端子33からブロック周期
のリセットパルスが供給される。集計回路29〜32によ
り、1ブロック内の16個の補間点に関する誤差データが
集計される。この場合、誤差データをn乗和に変換し、
n乗和を集計する構成を使用できる。
集計回路29〜32の出力信号が最小値検出回路34に供給
される。最小値検出回路34では、誤差データの集計され
た値の中の最小値が検出され、補間選択フラグ35が出力
される。即ち、最も誤差が小さくなる補間方法を示す2
ビットの補間選択フラグ35が生成される。一例として、
フィールド内水平補間を選択する時には、(00)の補間
選択フラグ35が発生し、フレーム内垂直補間を選択する
時には、(01)の補間選択フラグ35が発生し、フレーム
内の4点平均値補間を選択する時には、(10)の補間選
択フラグ35が発生し、フレーム間補間を選択する時に
は、(11)の補間選択フラグ35が発生する。この補間選
択フラグ35がフレーム化回路36に供給される。
フレーム化回路36は、ADRCエンコーダ26の出力信号27
と補間選択フラグ35とをシリアルの送信データに変換す
る。フレーム化回路36では、同期信号の付加、エラー訂
正符号の符号化、並列/直列変換等の処理がなされる。
フレーム化回路36の出力端子37に送信データが取り出さ
れる。
図示せずも、受信側では、送信側と逆の順序のデータ
処理がなされる。受信データがフレーム分解回路によ
り、エラー訂正されると共に、コード信号及び付加コー
ドと補間選択フラグとに分解され、コード信号及び付加
コードがADRCデコーダに供給され、送信されたサンプル
点の画素データが復元され、復元データが補間回路に供
給される。補間回路は、4種類の補間を選択的に行う構
成とされ、補間選択フラグにより補間の種類が選択され
る。補間回路から元の画素数の復元データが得られる。
ADRCに限らず、DCT(ディスクリート・コサイン変
換)等の圧縮符号を使用することができる。しかしなが
ら、圧縮符号を行うことは、必ずしも必要ない。
〔発明の効果〕
この発明では、送信側で最も誤差が小さくなる補間方
法を原データを使用して決定しているので、受信データ
から補間方法を選択するのと比較して正しく最良の補間
方法を選択できる。また、多数決論理で補間方法を決定
する時には、一部の補間点でかなり大きな誤差が生じう
る問題がある。しかし、この発明では、誤差の集計値が
最小の補間方法を選択するので、上述のように、一部の
補間点でかなり大きな誤差が発生することを防止でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例のブロック図、第2図はこ
の発明の一実施例のブロック構成を示す略線図、第3図
はこの発明の一実施例の動作説明に用いる略線図であ
る。 図面における主要な符号の説明 1:入力端子、9,10,11:加算回路、12,13,14,15:減算回
路、20:サンプリングスイッチ、19〜32:集計回路、34:
最小値検出回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04N 7/24 - 7/68 H04N 1/41 - 1/419

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】連続するフレームからなるディジタルテレ
    ビジョン信号の複数のフレームにまたがる3次元ブロッ
    ク内に含まれる複数の画素データが所定の間隔でサブサ
    ンプリングにより間引き処理され、この間引き処理後の
    残りの伝送画素データを伝送画像信号として伝送する高
    能率符号化装置において、 各ブロック毎に、そのブロック内の間引き画素データの
    夫々に対して、時間的および空間的に隣接する伝送画素
    データによる複数種類の補間方法を用いて各補間方法毎
    の補間値を求め、真値と上記補間値との差の絶対値を演
    算する演算手段と、 各ブロック毎に上記補間方法毎の上記差の絶対値を集計
    する手段と、 各ブロック毎に上記集計手段の出力に基づいて、最も集
    計値が小さい補間方法を検出する手段と、 各ブロック毎に上記検出された補間方法を表すフラグ信
    号と間引き処理後の伝送画素データを伝送する伝送手段
    と を具備することを特徴とする高能率符号化装置。
  2. 【請求項2】連続するフレームからなるディジタルテレ
    ビジョン信号の複数のフレームにまたがる3次元ブロッ
    ク内に含まれる複数の画素データが所定の間隔でサブサ
    ンプリングにより間引き処理され、その間引き処理後の
    残りの伝送画素データを伝送画像信号として伝送する高
    能率符号化装置において、 各ブロック毎に、そのブロック内の間引き画素データの
    夫々に対して、時間的および空間的に隣接する伝送画素
    データによる複数種類の補間方法を用いて各補間方法毎
    の補間値を求め、真値と上記補間値との差の絶対値を演
    算するステップと、 各ブロック毎に上記補間方法毎の上記差の絶対値を集計
    するステップと、 各ブロック毎に上記集計手
    段の出力に基づいて、最も集計値が小さい補間方法を検
    出するステップと、 各ブロック毎に上記検出された補間方法を表すフラグ信
    号と間引き処理後の伝送画素データを伝送するステップ
    と からなることを特徴とする高能率符号化方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS61140289A (ja) * 1984-12-12 1986-06-27 Sony Corp テレビジヨン信号の高能率符号化方法
JPH07121111B2 (ja) * 1986-06-30 1995-12-20 ソニー株式会社 高能率符号の復号装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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電子通信学会技術研究報告 86[248] IE86−70 p.15−20(1986.11.27)

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