JP2864725B2

JP2864725B2 - 画像信号の高能率符号化装置

Info

Publication number: JP2864725B2
Application number: JP31557890A
Authority: JP
Inventors: 雄一小島
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1990-11-20
Filing date: 1990-11-20
Publication date: 1999-03-08
Anticipated expiration: 2014-03-08
Also published as: KR920011273A; US5159448A; JPH04185188A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、画像信号の高能率符号装置、特に、予測
符号化方法を用いる高能率符号化装置に関する。

〔発明の概要〕

この発明は、複数画素からなるラインの複数で構成さ
れた画面をＭ個の領域に分割し、各領域毎の画像信号が
それぞれ供給され、出力信号をそれぞれ発生する第１か
ら第Ｍの予測回路を設け、第１の予測回路は、自ら発生
する予測値と初期値とを選択する回路を有し、第１の予
測回路以外の他の予測回路は、自らが発生する予測値
と、空間的に隣接し、時間的に前の分割領域を処理する
ための予測回路が発生する他の予測値とを選択する回路
を有し、分割領域間の境界に際も近い画素データの処理
のタイミングで、他の予測回路が選択回路を介して他の
予測値を選択するもので、高いレイトの画像信号を符号
化することができる。

〔従来の技術〕

ディジタル画像信号のビットレイトを下げるための高
能率符号化の一つとして、予測符号化が知られている。
第５図は、その代表的なものを示している。第５図で、
31が送信側（エンコーダ）、32が受信側（デコーダ）、
33が両者の間に設けられたディジタル回線、磁気記録再
生の過程等の伝送路である。

入力端子34からのディジタル画像信号と局部復号器か
らの予測値とが減算回路35に供給され、減算回路35から
の差信号が非線形量子化回路36に供給される。局部復号
器は、代表値回路37と、加算回路38と、１サンプル遅延
回路39とで構成される。非線形量子化回路36と代表値回
路37とは、逆の特性を有し、ROMで構成されるのが普通
である。

伝送路33を介された非線形量子化回路31の出力データ
が受信側32の代表値回路41に供給され、量子化コードが
代表値に復号される。この代表値が加算回路42に供給さ
れ、１サンプル遅延回路43を介された加算回路42の出力
信号と加算される。加算回路42の出力信号が復号出力と
して出力端子44に取り出される。

かかる高能率符号化装置は、サンプリング密度が高い
時に、予測効率が高く、有利な方式である。しかしなが
ら、直前の画素の局部復号値を用いるので、動作速度の
点で問題がある。つまり、減算回路35、非線形量子化回
路36、代表値回路37、加算回路38の総遅延量が入力デー
タの１タイムスロット内に入らねばならない。例えばハ
イビジョン信号のような高いビットレイトの画像信号の
処理に対しては、第５図の従来の構成は、不向きであ
る。

かかる問題を解決するための一つの方策が「HDTV信号
のフレーム内／フレーム間適応外挿内挿予測符号化」
（電子情報通信学会論文誌′87/1 Vol.J70−BNo.1,p96
−104）に記載されている。これは、五の目格子（Quinc
unx）になるように、画素を二つのグループG1、G2に分
け、G1画素については、フレーム内予測、フレーム間予
測ともに既に符号化復号化済のG1画素のみを用いた外挿
予測を行い、G2画素については、フレーム間予測は、前
フレームの符号化復号化済のG2画素を用いた外挿予測を
行うが、フレーム内予測についてはG1画素による内挿予
測を行う。この方法は、G1画素については、フレーム内
外挿予測において直前画素を用いないので、処理時間を
緩和でき、また、G2画素については、フレーム内内挿予
測においてG1画素のみを用いているので、フィードバッ
クループが不要で、処理時間の問題が解消できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上述の論文に記載のものは、フレーム内予測
の場合の画素間隔が元のものの２倍に拡がり、相関が低
下する。その結果、予測効率が低下する問題がある。特
に、精細な絵柄の場合で予測効率を上げると、最悪画質
の点で問題がある。

更に、画面を複数に分割し、分割された画面毎に、並
列に予測符号化を行い、処理速度を向上させる予測符号
化方法が考えられる。

この方法では、分割領域毎に初期値を伝送する必要が
ある問題のみならず、その初期値の部分のみが例外的な
処理となるために、領域の境界が復元画像中に目につく
難点がある。

従って、この発明の目的は、上述の問題を解決でき、
動作速度の速い画像信号の高能率符号化装置を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、複数画素からなるラインの複数で構成さ
れた画面をＭ個の領域に分割し、各領域毎の画像信号が
それぞれ供給され、出力信号をそれぞれ発生する第１か
ら第Ｍの予測回路（6a・・・・6d）を設け、第１の予測回路（6a）は、自ら発生する予測値と初期
値とを選択する手段S1aを有し、第１の予測回路（6a）
以外の他の予測回路（6b・・・・6d）は、自らが発生す
る予測値と、空間的に隣接し、時間的に前の分割領域を
処理するための予測回路（6a・・・・6c）が発生する他
の予測値とを選択する手段S1b、S1c、S1dを有し、分割領域間の境界に最も近い画素データの処理のタイ
ミングで、他の予測回路（6b・・・・6d）が選択手段S1
b、S1c、S1dを介して他の予測値を選択するようにした
ことを特徴とする画像信号の高能率符号化装置である。

〔作用〕

画面をＭ個の領域に分割し、各領域毎に予測符号化を
行うので、元のデータの1/Mのレイトのデータを符号化
すれば良い。従って、高いレイトの画像信号を符号化す
ることができる。また、分割領域の境界の部分で、隣の
領域の前の画素データの予測値を使用しているので、復
号画像中で境界が目につく問題を生じない。

〔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。第１図において、１が送信側（エンコー
ダ）、２が受信側（デコーダ）、３が両者の間に設けら
れたディジタル回線、磁気記録再生の過程等の伝送路で
ある。

入力端子４からのディジタル画像信号例えばディジタ
ルビデオ信号が並びかえ回路５に供給される。並びかえ
回路５により、例えば１フィールド或いは１フレームの
画面がＭ分割される。この一実施例は、（Ｍ＝２）の例
である。各分割領域のデータが並びかえ回路５の出力端
子5aおよび5bにそれぞれ現れる。

並びかえ回路５の一方の出力端子5aに対して予測符号
器6aが接続され、その他方の出力端子5bに対して予測符
号器6bが接続される。

予測符号器6aでは、端子5aからのデータと局部復号器
からの予測値とが減算回路7aに供給され、減算回路7aで
データから局部復号信号が減算される。減算回路7aから
の差信号が非線形量子化回路8aに供給される。局部復号
器は、代表値回路9aと、加算回路10aと、１サンプル遅
延回路11aと、スイッチ回路S1aとで構成される。非線形
量子化回路36と代表値回路37とは、逆の特性を有する。

スイッチ回路S1aの一方の入力端子ａに１サンプル遅
延回路11aが供給され、その他方の入力端子ｂに初期値
例えばゼロデータが供給される。スイッチ回路S1aの出
力端子が減算回路7aおよび加算回路10aにそれぞれ供給
される。

並びかえ回路５の他方の出力端子5bに接続された予測
符号器6bも上述の予測符号器6aと同様の構成を有してい
る。しかしながら、スイッチ回路S1bの他方の入力端子
ｂは、予測符号器6aの１サンプル遅延回路11aの出力端
子と接続されている。

上述の予測符号器6aおよび6bの符号化出力が並びかえ
回路12の入力端子12aおよび12bにそれぞれ供給される。
並びかえ回路12は、分割領域のそれぞれの符号化出力を
ラスター走査の順の１個のデータ系列に変換する。即
ち、並びかえ回路５と逆の走査変換を行う。

並びかえ回路12の出力信号が伝送路３に送出され、伝
送路３を介されたデータが受信側２の並びかえ回路21に
供給される。並びかえ回路21は、送信側の並びかえ回路
５と同様に、１フィールド或いは１フレームの符号化デ
ータを二つの領域と対応する符号化出力に変換する。

並びかえ回路21の一方の出力端子21aに取り出された
受信データが予測復号器22aの代表値回路23aに供給さ
れ、その他方の出力端子21bに取り出された受信データ
が予測復号器22bの代表値回路23bに供給される。

代表値回路23aにより、量子化コードが代表値に復号
される。この代表値が加算回路24aに供給され、１サン
プル遅延回路25aおよびスイッチ回路S2aを介された加算
回路24aの出力信号と加算される。加算回路24aの出力信
号が復号出力として並びかえ回路26の一方の入力端子26
aに供給される。

スイッチ回路S2aの入力端子ａに１サンプル遅延回路2
5aの出力が供給され、その他方の入力端子ｂにゼロデー
タが供給される。

並びかえ回路21の出力端子21bと接続された予測復号
器22bは、上述の予測復号器22aと同様の構成を有する。
但し、予測復号器22bのスイッチ回路S2bの他方の入力端
子ｂと予測復号器22aの１サンプル遅延回路25aの出力端
子とが接続される。

上述のこの発明の一実施例において、並びかえ回路
５、12、21および26は、メモリにより構成されており、
また、１画面を２分割した領域毎のデータ系列を発生で
きると共に、入力ディジタルビデオ信号の系列をそのま
ま一方の出力端子に発生できる機能を有している。この
ような切り替えのために、図示せずも、並びかえ回路
５、12、21および26に対してモード切り替え信号が供給
される。これにより、この発明の特徴とする分割処理モ
ードに加えて入力ディジタルビデオ信号のデータレイト
がさほど高くない時に、連続処理モードが可能とされて
いる。

説明の簡単のために、第２図に示すように、４ライン
で、各ラインが８画素からなる画面を例に並びかえの処
理を説明する。

第２図において、実線で示す順序がラスター走査の順
序である。連続処理のモードでは、このラスター走査の
順序のデータ系列が並びかえ回路５の出力端子5aに発生
し、第３図Ａに示すように、予測符号器6aによって連続
処理がなされる。ｔは、１サンプリング周期である。従
って、受信側でも、予測復号器22aのみが使用されて復
号がなされる。この連続処理のモードでは、予測符号器
6aのスイッチ回路S1aは、例えば各ラインの先頭の画素
（11、21、31および41）のタイミングで初期値としてゼ
ロデータを選択する。予測復号器22aのスイッチ回路S2a
は、送信側からの上述の初期値のタイミングでゼロデー
タを選択する。勿論、連続処理モードにおいて、予測符
号器6bおよび予測復号器22bのみを使用しても良い。

分割処理のモードでは、送信側の並びかえ回路５或い
は受信側の並びかえ回路21は、画面を２個の領域に分割
し、各領域内の画素データを第２図において、破線で示
す順序で出力する。第２図に示す番号を各画素データに
付した時に、並びかえ回路５の出力端子5aからは、（1
1、12、13、14、21、22、・・・、43、44）の順序で画
素データが出力される。並びかえ回路５の出力端子5bか
らは、（15、16、17、18、25、26、・・・、47、48）の
順序で画素データが出力される。これらの並びかえ回路
５からの二つのデータ系列は、画素データの周期が元の
ｔの２倍の2tである。

この分割処理のモードでは、予測符号器6aのスイッチ
回路S1aは、例えば各ラインの先頭の画素（11、21、31
および41）のタイミングで初期値としてゼロデータを選
択し、予測符号器6bのスイッチ回路S1bは、分割領域の
先頭の画素（15、25、35および45）のタイミングで、予
測符号器6aの１サンプル遅延回路11aの出力の局部復号
出力を予測値として選択する。予測復号器22aおよび22b
のスイッチ回路S2aは、送信側からの上述の初期値のタ
イミングでゼロデータを選択し、予測復号器22bのスイ
ッチ回路S2bは、上述のスイッチ回路S1bと同一のタイミ
ングで、１サンプル遅延回路25aの出力の復号データを
選択する。

従って、第３図Ｂに示すように、予測符号器6aおよび
6bが2tの周期の画素データを順次予測符号化する。第２
図に向かって右側の領域の符号化処理は、左側の領域の
符号化処理に対して1/2ラインに含まれる画素数（ここ
では４画素）だけ遅れている。上述のように、予測符号
器6bが符号化しようとする右側の領域の先頭の初期値と
して、予測符号器6aにより既に求められている画素デー
タ（14、24、34、44）と対応する局部復号出力を選択し
ている。従って、分割処理であっても、連続処理と等価
の処理を行うことが可能である。この予測符号器6a、6b
と同様に、予測復号器22a、22bが復号処理を行うので、
復号出力の中で、領域の境界が目につく問題を回避でき
る。

上述の一実施例では、１フィールド或いは１フレーム
の画面を２分割しているが、分割数がこれに限定される
ものではない。例えば４分割処理の場合の送信側（エン
コーダ）の一例を第４図に示す。

第４図では、並びかえ回路５から導出された４個の出
力端子5a、5b、5c、5dのそれぞれには、１画面を水平方
向に４分割した各領域の画素データの系列が発生する。
出力端子5a、5b、5c、5dのそれぞれには、予測符号器6
a、6b、6c、6dが接続されている。各予測符号器は、上
述の一実施例と同様のものである。

画面の最も左側に位置する領域、即ち、ラインの先頭
の画素データを処理する予測符号器6aのスイッチ回路S1
aは、初期値としてゼロデータを選択する。第２番目の
領域の処理を行う予測符号器6bのスイッチ回路S1bの入
力端子ｂは、予測符号器6aの１サンプル遅延回路11aの
出力端子と接続される。第３番目の領域の処理を行う予
測符号器6cのスイッチ回路S1cの入力端子ｂは、予測符
号器6bの１サンプル遅延回路11bの出力端子と接続され
る。最も右側の領域の処理を行う予測符号器6dのスイッ
チ回路S1dの入力端子ｂは、予測符号器6cの１サンプル
遅延回路11cの出力端子と接続される。

このように、各ラインの先頭の画素を含む領域を処理
する予測符号器6aを除く他の予測符号器6b、6c、6dは、
自ら発生する予測値と、空間的に隣接し、時間的に前の
領域の処理を行う他の予測符号器が発生する他の予測値
とを切り替えて使用する。

〔発明の効果〕

この発明は、ハイビジョン信号のような高いレイトの
画像信号を予測符号化することができる利点がある。こ
の発明は、直前の画素データを使用して予測を行ってい
るので、予測効率が高く、また、分割領域の境界が復号
画像中に目につく問題を回避できる利点がある。

【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図およ
び第３図はこの発明の一実施例の動作説明に用いる略線
図、第４図はこの発明の他の実施例のブロック図、第５
図は従来の構成の一例を示すブロック図である。図面における主要な符号の説明 1:送信側（エンコーダ） 2:受信側（デコーダ） 3:伝送路５、12、21、26:並びかえ回路 6a、6b、6c、6d:予測符号器 22a、22b、22c、22d:予測復号器 S1a〜S1d、S2a〜S2d:スイッチ回路

───────────────────────────────────────────────────── 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

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数画素からなるラインの複数で構成され
た画面をＭ個の領域に分割し、各領域毎の画像信号がそ
れぞれ供給され、出力信号をそれぞれ発生する第１から
第Ｍの予測回路を設け、上記第１の予測回路は、自ら発生する予測値と初期値と
を選択する手段を有し、上記第１の予測回路以外の他の
上記予測回路は、自らが発生する予測値と、空間的に隣
接し、時間的に前の分割領域を処理するための予測回路
が発生する他の予測値とを選択する手段を有し、上記分割領域間の境界に最も近い画素データの処理のタ
イミングで、上記他の予測回路が上記選択手段を介して
上記他の予測値を選択するようにしたことを特徴とする
画像信号の高能率符号化装置。