JP2862232B2 - 情報伝送システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は情報伝送システムに関し、特に伝送する情報
を所定量毎に分割して得た情報グループ毎に伝送する情
報密度を切換えて伝送するシステムに関するものであ
る。 〈従来の技術〉 情報を伝送する場合、いかに伝送する情報量を少なく
して原情報を忠実に再現できる様にするかということが
常にテーマとされ、そのために多種多様な伝送方式が従
来より提案されている。 上述のテーマに対してサンプリング密度、即ち伝送す
る情報密度を適宜変化させる適応形可変密度サンプリン
グ方式がある。この方式の一例として既に発表されてい
る時間軸変換帯域圧縮方式（以下TAT;Time Axis Transf
orm）について以下簡単に説明する。 第５図はTATの基本的な考え方を説明するための図で
ある。原信号は点線にて示す毎く所定の期間（所定の情
報量）毎に分割され、分割されたグループ毎に含まれる
情報が粗であるか密であるかを判別する。そして密と判
断されたグループについては原信号をサンプリングして
得たデータの全てを伝送データとして伝送し、粗と判断
されたブロツクについては全てのデータ中一部のみを伝
送データとし、他を間引データとして伝送しないものと
する。 上述の如き考え方によって単位時間当りに伝送される
データ数は減少することになり、伝送信号の帯域圧縮が
可能となる。この様にして伝送されたデータは受信側に
於いて、間引データに対応するデータの形成に用いられ
る。即ち伝送されてきたデータを用いて間引データに近
似する補間データを演算する。この補間データは情報が
粗な部分に対応しているので間引データに極めて近似し
たデータとなる。そのため全てのデータを伝送した場合
に比べて復元した信号の原信号に対する忠実性について
はほとんど変化させず、伝送帯域については大幅に圧縮
できる。即ち伝送する情報量を減少させることができ
る。 一方、各ブロツクについて、全てのサンプリングデー
タを伝送するか、データの一部を伝送するかの判定は原
信号の詳細さを調べて行い、この判定情報も伝送モード
情報として何らかの形で同時に伝送する。 さて、上述の如き考え方を画像情報の伝送に対して適
用することを考える。画像情報が二次元的な拡がりを持
ち、水平垂直両方向に相関性を有するものであるから、
水平方向のサンプリング間隔だけでなく垂直方向のサン
プリング間隔も可変とすれば、より効果的な伝送が可能
となる。この考え方を以下２次元TATと称し、以下これ
について簡単に説明する。尚、この２次元TATについて
の考え方は既に本出願人に係る特願昭60−148112号等に
て開示している。 第６図は２次元TATに於けるデータ伝送パターンを示
す図である。２次元TATに於いては１つの画面をｍ×ｎ
の画素によりなる画素ブロツクに分割し、この画素ブロ
ツク毎に伝送データの密度を変化せしめるものである。
第６図に於いては画素ブロツクが４×４の画素を有する
ものとし、２種類の伝送モードを示している。 図中○は伝送画素、×は間引画素を夫々示している。
Ｅは図示の如く全画素データを伝送するパターンを示し
ており、Ｃは全画素データ中一部のみを伝送するパター
ンを示している。以下、これらの伝送パターンによる伝
送モードを夫々Ｅモード、Ｃモードと称する。図より明
らかな如くＣモードはＥモードに対して1/4の情報密度
で伝送を行うことが分かる。 Ｃモードで伝送された画素ブロツクの間引画素につい
ては、受信側に於いて伝送された画素データ中それに近
接する画素データを用いて補間画素データを形成し、原
画面を復元する。 以下、この様な２次元TATによる伝送を実現するため
の構成について説明する。第７図は２次元TATによる伝
送システムの送信側の概略構成例を示す図である。第７
図に示す例ではデジタル伝送系を例にとって説明してい
る。 入力されたビデオ信号はアナログデジタル変換器（A/
D）１で全画素についてサンプリングされ、全画素デー
タを発生する。この全画素データが間引回路２に供給さ
れると、帯域制限を行った後、第６図のＣモードパター
ンに対応する間引きが行われ、Ｃモードデータを得る。
このＣモードデータは補間回路３に供給され、間引画素
に対応する補間画素データが演算される。 この補間画素データはA/D1より出力される全画素デー
タと共にモード判別回路４に供給され、各画素ブロツク
についてＣモードで伝送するかＥモードで伝送するかが
決定される。モード判別回路４ではA/D1より出力される
画素データと補間画素データとの差を演算し、各画素ブ
ロツク毎にこの差の合計（以下ブロツク歪と称す）を演
算しこれを１フイールド分、メモリに蓄えておく。 そして次のフイールドのデータが入力されるまでの間
に、全ての画素ブロツクのブロツク歪の分布を求める。
ここでＣモードで伝送する画素ブロツク数と、Ｅモード
で伝送する画素ブロツク数との比は常に一定とする必要
がある。例えばＣモードで伝送する画素ブロツクを全体
の2/3、Ｅモードで伝送する画素ブロツクを全体の1/3に
設定すれば、全体として伝送するデータ数（圧縮率）は
（2/3×1/4＋1/3×１＝）1/2となる。そこで全画素ブロ
ツクのブロツク歪の分布により、どの程度のブロツク歪
を境にＣモード、Ｅモードの分配を行うかを決定するた
めの歪閾値を求めておく。 そして次のフイールドのビデオ信号が入力されるタイ
ミングで蓄えられたブロツク歪を順次読出し、歪閾値と
比較して伝送モードを決定する。読出されたブロツク歪
が歪閾値と一致した場合には、前述の如き所定の割合に
Ｃモードで伝送される画素ブロツクと、Ｅモードで伝送
される画素ブロツクとの比が一致する様伝送モードが決
定される。 上述の如くして得たモード判別信号はスイッチ７へ供
給され、Ｅモードデータ用のバツフア52、Ｃモードデー
タ用のバツフア６から択一的に画素データが読出され
る。このスイツチ７の出力データは伝送データとして伝
送路へ出力される。またモード判別信号もバツフア９を
介してモード情報として伝送路へ出力される。 第８図は２次元TAT伝送システムの受信側の概略構成
例を示す図である。伝送路を介して入力される前述の処
理の施されたデジタルビデオ信号はＣモード補間回路11
に供給され、Ｃモードによる間引画素データに対応する
補間データが演算される。 一方、伝送されたモード情報はスイッチ12を制御し、
モード情報がＥモードを示す時はＥ側に接続し、Ｃモー
ドを示す図はＣ側に接続する。これによってＥモードデ
ータ、Ｃモードデータ及び補間画素データを含む全画素
データがフレームメモリ13に格納されていく、フレーム
メモリ13からは例えばテレビジヨン信号に準拠した順序
で全画素データが読出され、デジタルアナログ変換器
（D/A）14をして出力される。 上述の如く２次元TATの伝送システムに於いては、極
めて効果的に画像情報を伝送できる。 〈発明の解決しようとする問題点〉 上述の２次元TATの伝送システムに於いては帯域を1/2
程度に圧縮することが可能であるが、近年注目されつつ
ある所謂高品位テレビジヨン信号を伝送しようという場
合、単位時間当りの情報量が現行のNTSC方式によるテレ
ビジヨン信号に比べて５倍程度にまで増大する。従って
データ量を更に減少させなければ磁気記録再生系等の伝
送路では伝送することが不可能であった。 本発明は上述の如き背景下に於いて、従来の可変密度
サンプリング方式により更に伝送情報を減少させること
のできる情報伝送システム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〉 上述の目的下において、本発明は、伝送する１画面分
の画像情報を所定画素毎に分割して得た各情報グルーの
画像情報を伝送する情報伝送システムであって、前記各
情報グループ中の、代表となる一つ又は複数の画素のデ
ータを符号化して得た代表データのみを前記各情報グル
ープの画像情報として出力する第１の伝送手段と、前記
各情報グループ中において、上記代表データから得られ
るデータと、上記一つ又は複数の画素以外のデータとの
差分値を所定の量子化ステップで量子化して得た付加デ
ータ及び前記代表データを前記各情報グループの画像情
報として出力する第２の伝送手段と、上記第１の伝送手
段より出力される画像情報を用いて復元した画像情報と
オリジナルの画像情報との間の上記情報グループ毎の差
に応じて第１の伝送手段又は第２の伝送手段の出力を上
記情報グループ毎に選択的に出力する出力手段とを備
え、上記第１の伝送手段及び第２の伝送手段より出力さ
れる画像情報を１画面内に混在させて伝送するととも
に、上記付加データの量子化ビット数を上記代表データ
の量子化ビット数よりも少なくしたことを特徴とする情
報伝送システム、を提供するものである。 〈作用〉 上述の如き構成によれば可変密度の標本化にて得られ
る伝送情報量の削減効果の上に更に予測差分符号化によ
る情報量の削減効果が、伝送する情報の原信号に対する
忠実性を殆ど劣化されることなく得られ、極めて伝送効
率の良い情報伝送が行える様になった。 〈実施例〉 以下、本発明の一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伝送システムの送
信側の概略構成を示す図であり、図中第７図と同様の構
成要素については同一番号を付し、説明を省略する。 第１図に示す伝送システムにおいては、Ｅモードで伝
送を行なう場合の基本画素データ及びＣモードで伝送を
行なう場合の基本画素データには通常の量子化ビット数
を与え、Ｅモードで伝送を行なう場合の追加画素デー
タ、即ち基本画素データ以外の画素データには通常の量
子化ビット数よりも少ないビット数で伝送するものであ
る。ここでは追加画素データは基本画素データとの差分
値を非線形量子化して得たデータとして伝送する。 フイールドメモリ25、26には夫々Ｅモードデータ、Ｃ
モードデータが格納されているが、Ｅモードデータは更
に予測差分符号器27を介した後にスイツチ７に導かれて
いる。 第２図は第１図に於ける符号器27の具体的な構成を示
す図である。 符号器27に対してフイールドメモリ25から入力された
Ｅモードデータはスイツチ37に供給される。スイツチ37
のスチツチングタイミングは基本画素データが入力され
ている時にはＡ側、追加画素データが入力されている時
にＢ側に夫々接続される様に制御される。この様にして
基本画素データは基本画素バツフアメモリ38に、追加画
素データは追加画素バツフアメモリ39に夫々書込まれて
いく。 ここで基本画素バツフアメモリ38の出力データはスイ
ツチ回路41の一方の入力となると共に、差分符号器40に
も供給されている。追加画素バツフアメモリ39の出力デ
ータもまたDPCM符号器40に供給される。差分符号器40で
は第６図に示した如き格子状の全画素データ中、正方形
状に配された４つの画素データの基本画素データと追加
画素データとの差を演算した後これらを非線形量子化し
てビツト数を減少される。例えば各画素データを８ビツ
トのデータとすると、差分符号器40の出力データを４ビ
ツト程度に減少させる。差分符号器40の出力はスイツチ
回路41の他方の入力となり、該回路41は基本画素バツフ
アメモリ38より読み出される８ビツトの基本画素データ
と差分符号器40より読み出される４ビツトの差分追加画
素データとを順次出力する。 尚、受信側については上述と逆の処理を行うだけであ
るので詳しい説明を省略する。 次に各部のデータ処理タイミングについて説明する。
第３図は第１図に於けるフイールドメモリ25、26に格納
されているデータのアドレス番号を模式的に示す図であ
る。図中ｉは４×４の小ブロツクの番号を示し、第３図
（ａ）に示す如く、小ブロツク番号がｉの小ブロツク内
のＥモードデータについては左上の画素即ち基本画素の
アドレス番号をＥ（i,1）、右上、左下、右下の画素の
アドレス番号を夫々Ｅ（i,2）、Ｅ（i,3）、Ｅ（i,4）
とする。また小ブロツク番号がｉのＣモードデータのア
ドレス番号はＣ（ｉ）とする。 第４図は第１図、第２図に示す各メモリのデータの授
受の動作を示すフローチャートである。ｊは小ブロツク
番号でｊ＝０より開始し、まずその小ブロツクのモード
情報により、該小ブロツクがＣモードで伝送される小ブ
ロツクがＥモードで伝送される小ブロツクかを判定す
る。 Ｅモードと判定された場合はまず第２図に於けるスイ
ツチ37をＡ側に接続した後、アドレス番号Ｅ（j,1）の
基本画素データを基本画素バツフアメモリ38に書込み、
スイツチ41をＣ側にスイツチ７をＥ側に夫々接続する。
次にスイツチ37をＢ側に接続した側、アドレス番号Ｅ
（j,2）の追加画素データを追加画素バツフアメモリ39
に書込む。そして差分符号器40でＥ（j,2）の追加画素
データとＥ（j,1）の基本画素データの差に係る差分デ
ータが演算され、スイツチ41をＤ側に接続する。更にＥ
（j,3）、Ｅ（j,4）の追加画素データが順次メモリ30に
書込まれ、夫々に対応する差分データが演算されて後、
ｊ＝ｊ＋１とされ次の小ブロツクの処理に移行する。 伝送しようとする小ブロツクがＣモードと判定された
場合にはＣモードフイールドメモリＣ（ｊ）を読み出し
て、スイツチ７をＣ側に接続して後、次の小ブロツクの
処理に移行する。 これらのタイミングは例えばスイツチ７より１つのデ
ータが常に同じ間隔で出力される様に各メモリの書込、
読出タイミングが制御される。 上述の如く構成することにより、伝送データ量は（1/
3×5/8）＋（2/3×1/4）＝9/24となり、37％程度のデー
タ圧縮が可能となった。 尚、上述の実施例に於いて予測差分符号化の方法とし
ては（４×４）の小ブロツク内に於ける基本画素データ
と各追加画素データの差のデータを非線形量子化する方
法をとったが、予測差分符号化の方法としてはこれに限
られたものではない。例えば、（４×４）の小ブロツク
内の右上の追加画素データについては左右に位置する２
つの基本画素データの平均値との差のデータを用い、左
下の追加画素データについては上下に位置する２つの基
本画素データの平均値との差のデータを用い、更に右下
に追加画素データについては四方に位置する基本画素デ
ータの平均値との差のデータを用いる様に構成すること
も可能である。また、Ｅモードに於いてＣモードデータ
と該Ｃモードデータと各画素データとの差のデータとを
伝送することも可能である。 また、上述の実施例に於いては各画素ブロツクをＣモ
ード、Ｅモードのいずれかで伝送する構成としたが、画
像の時間的な相関性を用いて、伝送する画面については
データ伝送を行わない画素ブロツクを設けることも可能
である。このことについての詳細は本出願人の出願に係
る特願昭60−230510号等にて開示している。 更に、上述の実施例に於いては伝送する情報をビデオ
信号としたが、時間軸上で何らかの相関性を有する他の
情報、例えばオーデイオ信号を伝送する場合にも本発明
を適用可能である。 〈発明の効果〉 以上説明した様に本発明によれば、従来の可変密度サ
ンプリング方式により情報を伝送する場合より更に伝送
する情報量を減少させることのできる情報伝送システム
を得ることができ、これに伴って単位時間当りの情報量
の多い情報を比較的狭帯域の伝送路で伝送することが可
能になった。 また、本発明によればいずれの伝送手段にて伝送され
る各情報グループにも代表データを含めて伝送するとと
もに上記第１の伝送手段及び第２の伝送手段によるデー
タを混在させて伝送するため、一部の情報ブロックに伝
送誤りがあった場合でも最低限の各情報グループの復元
を行なうことができるとともにこの伝送誤りを目立たな
くすることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例としての伝送システムの送信
側の概略構成を示す図、 第２図は第１図に於ける符号器の具体的な構成例を示す
図、 第３図は第１図に於けるフイールドメモリに格納されて
いるデータのアドレス番号を模式的に示す図、 第４図は第１図、第２図に示す各メモリのデータの授受
の動作を示すフローチヤート、 第５図は従来よりの可変密度サンプリングによる情報伝
送について説明するための図、 第６図は２次元TATに於けるデータ伝送パターンを示す
図、 第７図は２次元TATによる伝送システムの送信側の概略
構成を示す図、 第８図は２次元TAT伝送システムの受信側の概略構成例
を示す図である。 図中２は間引き回路、４はモード判別回路、７はスイツ
チ、38は基本画素バツフアメモリ、39は追加画素バツフ
アメモリ、40は差分符号器である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樫田 素一 川崎市高津区下野毛770番地 キヤノン 株式会社玉川事業所内 (72)発明者 下郡山 信 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 阿部 直人 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 山下 伸逸 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭52−38813（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−79651（ＪＰ，Ａ) 「テレビジョン学会技術報告（Ｖｏ ｌ．８，Ｎｏ．２）」1984．４ ｐ．47 −54 「画像のディジタル信号処理」日刊工 業新聞社 ｐ．146−147

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．伝送する１画面分の画像情報を所定画素毎に分割し
   て得た各情報グループの画像情報を伝送する情報伝送シ
   ステムであって、前記各情報グループ中の、代表となる
   一つ又は複数の画素のデータを符号化して得た代表デー
   タのみを前記各情報グループの画像情報として出力する
   第１の伝送手段と、前記各情報グループ中において、上
   記代表データから得られるデータと、上記一つ又は複数
   の画素以外のデータとの差分値を所定の量子化ステップ
   で量子化して得た付加データ及び前記代表データを前記
   多情報グループの画像情報として出力する第２の伝送手
   段と、上記第１の伝送手段より出力される画像情報を用
   いて復元した画像情報とオリジナルの画像情報との間の
   上記情報グループ毎の差に応じて第１の伝送手段又は第
   ２の伝送手段の出力を上記情報グループ毎に選択的に出
   力する出力手段とを備え、上記第１の伝送手段及び第２
   の伝送手段より出力される画像情報を１画面内に混在さ
   せて伝送するとともに、上記付加データの量子化ビット
   数を上記代表データの量子化ビット数よりも少なくした
   ことを特徴とする情報伝送システム。