JP2871714B2 - 予測性静止画像エンコーダ・デコーダ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、符号化すべき画像を表す入力データから、
画像メモリの内容を減算するための減算器を有しその特
性カーブが可変である量子化器を有し、該量子化器に
は、前記減算器の出力信号が供給されるように構成さ
れ、更に、出力バッファを有し、該出力バッファから
は、符号化された画像データが読出され、そして一定の
ビットレートで伝送され、それにより、量子化器の出力
信号も画像メモリに供給されるように構成されている予
測性静止画像エンコーダに関する。

西独特許出願公開第3613343号公報から公知のビデオ
信号用のハイブリツドエンコーダではビデオ画像のデー
タが前処理ユニツトにより同じ大きさのデータブロツク
に細分化される。各データブロツクは64の画素を有する
１つの正方形画像セクシヨンのデータを含む。而して、
１つのデータブロツクは１つのビデオ画像の第１の８つ
のラインの第１の８つの画素のクロミナンス値から成り
得る。前処理ユニツトにより、各データブロツクにも、
標識ないしマーキング、すなわち、１つのビデオ画像内
のブロツクの位置を表わす標識が割付けられる。同じ標
識を有する順次連続するビデオ画像のデータブロツクは
相相応するデータブロツクと称される。各データブロツ
クは減算器により、先行ビデオ画像の相応のデータブロ
ツクと比較される。先行ビデオ画像の相応のデータブロ
ツクは第１画像メモリの出力側に現われる。減算器によ
り得られる差ブロツクは第１演算ユニツトにおいてマト
リクス変換（当該データブロツクは正方形数マトリクス
のように処理される）処理を受ける。この変換は帰還経
路にて第２演算ユニツトにより解消（戻し変換）され、
再生された差ブロツクが、加算器の第１メカ側に供給さ
れる。加算器の第２入力側は第１画像メモリの出力側に
接続され、一方、この加算器の出力側は第１画像メモリ
のデータ入力側に接続されている。

公知エンコーダの主目的はビデオデータ源から到来す
るビデオデータを、できるだけわずかな情報損失で、可
及的に小さなビツトレートの信号に符号変換することに
ある。この過程の際、２つのコーデイング方式、−従つ
て、ハイブリツド−エンコーダの名称が付される−が用
いられる:1つはフレーム間相関方式、すなわち時間的に
順次連続するビデオ画像（この名称はフレーム画像及び
フイールド（部分）画像に対して使用される）間の相関
（ブロツクの差形成による）が用いられる方式； フレーム内相関方式、すなわち、ビデオ画像内でのビデ
オデータの相関が（マトリクス変換による）用いられる
方式。

公知装置は特に、所謂動き画像の伝送に設計されてい
る、即ち画像ごとに異なるデータを含むビデオ画像列の
伝送に設計されている。それというのは表示される（描
かれる）対象物が、ビデオカメラに対して相対的に動く
からである。伝送ビツトレートを減少するため、−例え
ば2Mbit/s−に減少するため、上述の前処理ユニツトは
ビデオカメラから供給されるビデオ画像のアンダーサン
プリングするための装置も有している。これらビデオ画
像は556本のライン（行）と、720のコラム（列）とを有
する、すなわち400320の画素から成る。アンダーサンプ
リングによれば、画素数は元来の（もとの）画素数のた
んに1/4に過ぎない。それにより、ビデオカメラから供
給されるビデオ画像の品質低下が伴なう。

発明の目的 本発明の目的ないし課題とするところは公知の動き画
像エンコーダから出発して、−伝送ビツトレートに無関
係に−ビデオカメラから到来する静止画像を大した品質
低下なしで伝送し得る冒頭に述べた形式の静止画像エン
コーダを提供することにある。

発明の構成 上記課題は下記の構成要件により解決される、すなわ
ち、 冒頭に述べた予測性静止画像エンコーダにおいて、 フレームメモリを有し、該フレームメモリ中には伝送さ
るべき静止画像のすべての画素のデータが記憶されてお
り、それにより、画像メモリの出力が前記減算器の１つ
の入力側に供給されるように構成され、 選択ユニットを有し、該選択ユニットは、前記フレー
ムメモリから、符号化及び伝送されるべき全画像の所定
の部分画像を順次読出し、これを、前記減算器の１つの
入力側に入力供給、読み込むように構成されており、 それにより、前記減算器は、それの他方の入力側にて
前記画像メモリから全画像の各後続する所定の部分画像
に対する予測値を受け取るように構成されており、 量子化器に接続されている選択回路を有し、該選択回
路は、量子化器の量子化特性カーブを調整するように構
成されており、ここで、最初の全画像の符号化動作の後
に量子化器の量子化特性カーブが、最初の全画像の量子
化度に比して、より一層精細な量子化度に変更されるよ
うに構成されているのである。請求項１の構成要件によ
っては、静止画像の符号化は、粗い量子化でスタート
し、ステップごとに量子化を強める（微細化する）。静
止画像の分解能は、画像のすべての領域において同じで
あるので、静止画像を大した品質低下なしで伝送し得、
また、更なる効果の側面によれば、符号化プロセスが最
適化され、静止画像は、一層短時間のうちに最大の分解
能に到達するのである。

本発明の実施例によれば、第１フレームメモリ中に記
憶された静止画像の部分画像のみが画像メモリ中に記憶
され得る場合に対して、第１選別ないし選択ユニツトを
設け、該第１選別ないし選択ユニツトは第１のフレーム
メモリから、全画像の所定の部分画像を、符号化及び伝
送のため所定の順序で読出し、更に、第２選別ないし選
択ユニツトを設け該第２選別ユニツトは部分画像の予測
値を画像メモリから読出し、第２フレームメモリ中に書
込み、このメモリから、後続の部分画像の予測値を画像
メモリ中に伝送するのである。

実施例 次に実施例を用いて本発明を説明する。

図示のエンコーダでは静止画像、即ち、撮像された被
写体がカメラＫに対して相対的に静止している画像が、
各コマ毎に、556本のライン（行）と、720のコラム
（列）とにより撮像され、すべて400320の画素のデータ
が、フレームメモリV1中に記憶される。このフレームメ
モリV1からは選別（選択）装置SE1を用いてフレームの
所定の部分画像がブロツクごとに読出される、即ち、上
記の所定部分としては夫々画像全体の1/4が読出され
る。当然部分画像が読出される順序は所定のものであ
る。本例の場合においては通常直交座標系の４象限が通
し番号付けされる順序が用いられている。

各1/4（四分）画像が、ブロツクごとに、静止画像エ
ンコーダの別の構成ユニツトを用いて、符号化され、即
ち、減算器SRと、変換ユニツトＦと、量子化器Ｑと、バ
ツフアメモリＰから成る出力バツフアと、マルチプレク
サMUXと、逆変換ユニツトIFと、加算器ADと、画像メモ
リBSとを用いて符号化され、一定のビツトレートの線路
信号に処理される。

第１の四分（1/4）画像の伝送前に、画像メモリBS
（それの容量は本例の場合精確に1/4画像に十分なもの
である）は消去されている。従つて、画像メモリBSの出
力側Ａから減算器SRに供給される予測値は零のみから成
る。従つて減算器SRの出力側には選別ユニツトSE1から
伝送された不変のブロツクが現われる。これらブロツク
は変換ユニツトＦに供給される。このユニツトＦはそれ
らブロツクについて而状のフーリエ変換を行ない（西独
特許出願公開公報第3613343号参照）、変換されたブロ
ツクを量子化器Ｑに伝送する。四分像の最初の伝送の際
選択回路ASは量子化器Ｑを制御し、その際、可能な最も
粗い量子化に相応する量子化特性カーブで動作するよう
に当該制御をなす。次いで、変換され、量子化されたブ
ロツクが、バツフアメモリＰ中に書込まれ、異なつた速
度でそこから読出され、マルチプレクサMUXを介して他
の所謂副次（附随）情報−例えば量子化器Ｑの調整状態
を表わす情報と共に一定ビツトレートの線路信号にまと
められる。

量子化された信号は逆変換ユニツトIFにも供給されこ
のユニツトにより上記ユニツトＦの作用が解消（無効
化）される。同様のことが、減算器SRと、加算器AD（ほ
かの詳細のため西独特許出願公開第3613343号公報参
照）と、帰還経路中に示されていないユニツトと、量子
化器Ｑとについて成立つ。

画像メモリBSの入力側Ｅを介して書込まれ出力側Ａに
て読出されるブロツクは四分画像の第２（２番目）の伝
送のための予測値である。第１の四分画像が伝送される
と、メモリBS中に記憶された予測値が、別の選別ユニツ
トSE2により別のフレームメモリV2中に伝送され、第２
の四分画像の予測値がフレームメモリV2から画像メモリ
BS中に伝送される。そこでそれと並列的に選択ユニツト
SE1はフレームメモリV1から第２の四分画像のブロツク
を読出す。

すべての４つの四分画像が１度伝送されると、フレー
ムメモリV1中に記憶された画像の次の伝送が再び四分画
像ごとに、但し、比較的に細かい量子化特性カーブで行
なわれる。要するに、受信側では符号化プロセスに相応
して静止画像は四分画像ごとに構成され、新たな伝送の
度ごとに、−比較的に細かい量子化のため−比較的に良
好な画像品質が得られる。伝送が最も細かい量子化特性
カーブで行なわれた後、又は受信器が、受信側での十分
な品質のため伝送を自発的に中断した後、静止画像の伝
送が終了される。

四分画像の符号化の際バツフアメモリＰがオーバーフ
ローしそうになると、−動き画像における伝送に相応し
て−符号化プロセスが中断され、而して、同じ四分画像
の符号化が、1/10秒（画像（コマ）繰返周波数の逆数）
の後継続される（但し、先行の伝送の際の符号化が中断
された個所にて）。

受信側では次のように容量が十分である限りは公知の
ハイブリツド−デコーダ（西独特許出願公開第3613343
号公報参照）にて静止画像の伝送のため何らの変化ない
し変更も行なわれるべきでない即ち画像メモリBSの容量
がここで使用されている意味でフレームの記憶に十分で
あり限り当該の変化は行なわれるべきでない。そうでな
い場合にはデコーダはエンコーダと類似のように変化さ
るべきである。このことを第２図を用いて説明する。

伝送された信号は復号化前（デコーデイング前）に、
入力バツフア（これはデマルチプレクサDEMUXとバツフ
アメモリPEとから成る）中に読込まれる。デマルチプレ
クサDEMUXにより付随情報が、伝送された全情報から分
離される。例えば送信側量子化器の調整状態（を表わす
情報）が分離される。上記附随情報はユニツトIQに供給
されこのユニツトによつては送信側量子化器Ｑの作用が
解消（無効化）される（上記ユニツトがその入力データ
から、送信側量子化器Ｑの入力データと同じ表示内容を
有する数を形成する限りにおいて）。

上記ユニツトIQには逆変換ユニツトIFEがつづいてお
り、この逆変換ユニツトは送信側ユニツトIFと同じ作用
を有する。逆変換の後伝送されたデータが加算器ADEの
入力側に供給される。この加算器の出力側は受信側画像
メモリBSEの入力側に接続されている。この画像メモリ
の出力側は加算器ADEの他方の入力側に接続されてい
る。伝送されたフレームは四分画像ごとにメモリBSE中
に記憶される。四分画像の伝送が終了されると、構造ユ
ニツトSE3により、当該四分画像のデータが受信側フレ
ームメモリV3中に書込まれ、同時に、後続の四分画像の
それまで伝送されたデータがフレームメモリV3から画像
メモリBES中に転送される。伝送されたデータは受信器
にはフレームメモリV3にて画像スクリーン上にて可視化
のために用いられ得る。

発明の効果 本発明によればビデオカメラから到来する静止画像を
大した品質低下なしで伝送し得る予測性静止画像エンコ
ーダ・デコーダを実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による静止画像−エンコーダの基本接続
図、第２図は本発明の静止画像デコーダの基本接続図で
ある。 Ｋ……カメラ、V1……フレームメモリ、SE1……選択装
置、Ｆ……変換ユニツト、Ｑ……量子化器

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】符号化すべき画像を表す入力データから、
   画像メモリの内容を減算するための減算器（SR）を有
   し、その特性カーブが可変である量子化器（Ｑ）を有
   し、該量子化器には、前記減算器（SR）の出力信号が供
   給されるように構成され、更に、出力バッファ（Ｐ、MU
   X）を有し、該出力バッファからは、符号化された画像
   データが読出され、そして一定のビットレートで伝送さ
   れ、それにより、量子化器の出力信号も画像メモリ（B
   S）に供給されるように構成されている予測性静止画像
   エンコーダにおいて フレームメモリ（V1）を有し、該フレームメモリ中には
   伝送さるべき静止画像のすべての画素のデータが記憶さ
   れており、それにより、画像メモリ（V1）の出力が前記
   減算器（SR）の１つの入力側に供給されるように構成さ
   れ、 選択ユニット（SE1）を有し、該選択ユニット（SE1）
   は、前記フレームメモリ（V1）から、符号化及び伝送さ
   れるべき全画像の所定の部分画像を順次読出し、これ
   を、前記減算器（SR）の一方の入力側に入力供給、読み
   込むように構成されており、 それにより、前記減算器（SR）は、それの他方の入力側
   にて前記画像メモリ（BS）から全画像の各後続する所定
   の部分画像に対する予測値を受け取るように構成されて
   おり、 量子化器（Ｑ）に接続されている選択回路（AS）を有
   し、該選択回路（AS）は、量子化器（Ｑ）の量子化特性
   カーブを調整するように構成されており、ここで、最初
   の全画像の符号化動作の後に量子化器（Ｑ）の量子化特
   性カーブが、最初の全画像の量子化度に比して、より一
   層精細な量子化度に変更されるように構成されているこ
   とを特徴とする予測性静止画像エンコーダ。
2. 【請求項２】前記フレームメモリ（V1）中に記憶された
   静止画像の部分画像のみが画像メモリ（BS）中に記憶さ
   れ得る場合に対して、第１選別ないし選択ユニット（SE
   1）を設け、該第１選別ないし選択ユニットは前記フレ
   ームメモリ（V1）から、全画像の所定の部分画像を、符
   号化及び伝送のため所定の順序で読出し、更に、第２選
   別ないし選択ユニット（SE2）を設け該第２選別ユニッ
   トは部分画像の予測値を画像メモリ（BS）から読出し、
   第２フレームメモリ（V2）中に書込み、このメモリか
   ら、後続の部分画像の予測値を画像メモリ（BS）中に伝
   送する請求項１記載のエンコーダ。
3. 【請求項３】静止画像デコーダであって、入力バッファ
   （DEMUX、PE）と、逆変換ユニット（IFE）を有し、該逆
   変換ユニットの出力側は、加算器（ADE）の第１入力側
   に接続され、画像メモリ（BSE）を有し、該画像メモリ
   の出力側は、加算器の第２入力側に接続されており、画
   像メモリ（BSE）の入力側は、加算器（ADE）の出力側に
   接続されている当該デコーダにおいて、第３の選別ない
   し選択ユニット（SE3）を設け、該ユニットは伝送され
   た部分画像を、受信側画像メモリ（BSE）から読出し、
   第３のフレームメモリ（V3）中に書込み、この第３のフ
   レームメモリから、後続部分画像の既に伝送されたデー
   タを前記画像メモリ（BSE）中に伝送することを特徴と
   する静止画像デコーダ。