JP3225667B2 - ディジタル信号の量子化器 - Google Patents
ディジタル信号の量子化器Info
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- JP3225667B2 JP3225667B2 JP1950493A JP1950493A JP3225667B2 JP 3225667 B2 JP3225667 B2 JP 3225667B2 JP 1950493 A JP1950493 A JP 1950493A JP 1950493 A JP1950493 A JP 1950493A JP 3225667 B2 JP3225667 B2 JP 3225667B2
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- bits
- block
- data
- quantizer
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- Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばディジタルビ
デオ信号をＡＤＲＣ符号化するのに使用される量子化器
に関する。
デオ信号をＡＤＲＣ符号化するのに使用される量子化器
に関する。
【０００２】
【従来の技術】本願出願人は、特開昭６１−１４４９８
９号公報に記載されているような、２次元ブロック内に
含まれる複数画素の最大値及び最小値により規定される
ダイナミックレンジを求め、このダイナミックレンジに
適応した符号化を行う高能率符号化装置を提案してい
る。また、特開昭６２−９２６２０号公報に記載されて
いるように、複数フレームに夫々含まれる領域の画素か
ら形成された３次元ブロックに関してダイナミックレン
ジに適応した符号化を行う高能率符号化装置が提案され
ている。更に、特開昭６２−１２８６２１号公報に記載
されているように、量子化を行った時に生じる最大歪が
一定となるようなダイナミックレンジに応じてビット数
が変換する可変長符号化方法が提案されている。
９号公報に記載されているような、２次元ブロック内に
含まれる複数画素の最大値及び最小値により規定される
ダイナミックレンジを求め、このダイナミックレンジに
適応した符号化を行う高能率符号化装置を提案してい
る。また、特開昭６２−９２６２０号公報に記載されて
いるように、複数フレームに夫々含まれる領域の画素か
ら形成された３次元ブロックに関してダイナミックレン
ジに適応した符号化を行う高能率符号化装置が提案され
ている。更に、特開昭６２−１２８６２１号公報に記載
されているように、量子化を行った時に生じる最大歪が
一定となるようなダイナミックレンジに応じてビット数
が変換する可変長符号化方法が提案されている。
【０００３】先に提案されているダイナミックレンジに
適応した符号化方法（ＡＤＲＣと称する）では、ダイナ
ミックレンジＤＲ（最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮの差）
が例えば（８ライン×８画素＝６４画素）からなるディ
ジタルビデオ信号の２次元的なブロック毎に算出され
る。また、入力画素データからそのブロック内で最小の
レベル（最小値）が除去される。この最小値除去後の画
素データが量子化される。
適応した符号化方法（ＡＤＲＣと称する）では、ダイナ
ミックレンジＤＲ（最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮの差）
が例えば（８ライン×８画素＝６４画素）からなるディ
ジタルビデオ信号の２次元的なブロック毎に算出され
る。また、入力画素データからそのブロック内で最小の
レベル（最小値）が除去される。この最小値除去後の画
素データが量子化される。
【０００４】この量子化は、元の量子化ビット数（例え
ば８ビット）より少ないビット数例えば４ビットと対応
する２16個のレベル範囲に検出されたダイナミックレン
ジＤＲを分割し、ブロック内の各画素データが属するレ
ベル範囲を検出し、このレベル範囲を示すコード信号を
発生する処理である。
ば８ビット）より少ないビット数例えば４ビットと対応
する２16個のレベル範囲に検出されたダイナミックレン
ジＤＲを分割し、ブロック内の各画素データが属するレ
ベル範囲を検出し、このレベル範囲を示すコード信号を
発生する処理である。
【０００５】量子化ビット数が４ビットの場合では、ブ
ロックのダイナミックレンジＤＲが１６個のレベル範囲
に分割されている。最小のレベル範囲に含まれる画素デ
ータが（００００）と符号化され、その上のレベル範囲
に含まれる画素データが（０００１）と符号化され、以
下、各レベル範囲に対応して４ビットのコードに符号化
され、最大のレベル範囲に含まれる画素データが（１１
１１）と符号化される。従って、各画素の例えば８ビッ
トのデータが４ビットに圧縮されて伝送される。受信側
では、受信されたコード信号が代表レベルに復元され
る。この代表レベルは、例えば１６個のレベル範囲の夫
々の中央のレベルである。
ロックのダイナミックレンジＤＲが１６個のレベル範囲
に分割されている。最小のレベル範囲に含まれる画素デ
ータが（００００）と符号化され、その上のレベル範囲
に含まれる画素データが（０００１）と符号化され、以
下、各レベル範囲に対応して４ビットのコードに符号化
され、最大のレベル範囲に含まれる画素データが（１１
１１）と符号化される。従って、各画素の例えば８ビッ
トのデータが４ビットに圧縮されて伝送される。受信側
では、受信されたコード信号が代表レベルに復元され
る。この代表レベルは、例えば１６個のレベル範囲の夫
々の中央のレベルである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のＡＤＲＣでは、
一般的にブロックの大きさを（Ｍ画素×Ｎライン）と
し、各画素がｋビットに符号化されるものとすると、１
ブロック当りで、Ｍ×Ｎ×ｋ（ビット）のデータ（但
し、ダイナミックレンジＤＲおよび最小値ＭＩＮを除
く）が発生する。元のデータ量が圧縮されることに相違
ないが、より発生データ量を減少できることが好まし
い。
一般的にブロックの大きさを（Ｍ画素×Ｎライン）と
し、各画素がｋビットに符号化されるものとすると、１
ブロック当りで、Ｍ×Ｎ×ｋ（ビット）のデータ（但
し、ダイナミックレンジＤＲおよび最小値ＭＩＮを除
く）が発生する。元のデータ量が圧縮されることに相違
ないが、より発生データ量を減少できることが好まし
い。
【０００７】従って、この発明の目的は、従来の量子化
に比してデータ表現の効率を図り、必要な伝送データ量
を低減することができる量子化器を提供することにあ
る。
に比してデータ表現の効率を図り、必要な伝送データ量
を低減することができる量子化器を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ブロ
ック化された入力データを量子化する量子化器におい
て、ブロック内のダイナミックレンジに基づいて、ブロ
ック毎に量子化ビット数を定め、量子化ビット数で、入
力データの量子化を行う量子化手段と、ブロックを分割
してなる特定領域毎に、特定領域内の上記量子化された
データに基づいて、必要量子化ビット数を決定する決定
手段と、特定領域毎に伝送量子化ビット数を決定された
上記必要量子化ビット数へ変更するための変更手段とを
有する量子化器である。
ック化された入力データを量子化する量子化器におい
て、ブロック内のダイナミックレンジに基づいて、ブロ
ック毎に量子化ビット数を定め、量子化ビット数で、入
力データの量子化を行う量子化手段と、ブロックを分割
してなる特定領域毎に、特定領域内の上記量子化された
データに基づいて、必要量子化ビット数を決定する決定
手段と、特定領域毎に伝送量子化ビット数を決定された
上記必要量子化ビット数へ変更するための変更手段とを
有する量子化器である。
【０００９】
【作用】ブロック毎に量子化ビット数が規定されてい
る。このブロックを分割してなる特定領域内では、空間
的相関がブロックより強くなる。従って、この特定領域
では、必要量子化ビット数をブロックのものより少なく
することが可能である。必要量子化ビット数を各特定領
域において検出し、この検出結果に基づいてコード信号
の不必要なビットを削減できる。その結果、伝送データ
量を低減することができる。然も、画質、音質を低下さ
せることがない。
る。このブロックを分割してなる特定領域内では、空間
的相関がブロックより強くなる。従って、この特定領域
では、必要量子化ビット数をブロックのものより少なく
することが可能である。必要量子化ビット数を各特定領
域において検出し、この検出結果に基づいてコード信号
の不必要なビットを削減できる。その結果、伝送データ
量を低減することができる。然も、画質、音質を低下さ
せることがない。
【００１０】
【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。図１において、１で示す入力端子にデ
ィジタル情報信号例えばディジタルビデオ信号が供給さ
れる。このディジタルビデオ信号は、１サンプルが８ビ
ットにディジタル化されるとともに、ラスター走査の順
序からブロックの順序にデータの配列が変換されたもの
である。１ブロックは、１フレーム或いは１フィールド
の画面が細分化された結果の図２Ａに示す（Ｍ画素×Ｎ
ライン）の２次元領域である。
照して説明する。図１において、１で示す入力端子にデ
ィジタル情報信号例えばディジタルビデオ信号が供給さ
れる。このディジタルビデオ信号は、１サンプルが８ビ
ットにディジタル化されるとともに、ラスター走査の順
序からブロックの順序にデータの配列が変換されたもの
である。１ブロックは、１フレーム或いは１フィールド
の画面が細分化された結果の図２Ａに示す（Ｍ画素×Ｎ
ライン）の２次元領域である。
【００１１】入力ディジタルビデオ信号が最大値検出回
路２、最小値検出回路３および遅延回路４に供給され
る。検出回路２および３は、各ブロックの最大値ＭＡＸ
と最小値ＭＩＮとをそれぞれ検出する。遅延回路４は、
最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮを検出する時間、データ
を遅延させる。減算回路５で（ＭＡＸ−ＭＩＮ）の演算
がされ、減算回路５からそのブロックのダイナミックレ
ンジＤＲが得られる。
路２、最小値検出回路３および遅延回路４に供給され
る。検出回路２および３は、各ブロックの最大値ＭＡＸ
と最小値ＭＩＮとをそれぞれ検出する。遅延回路４は、
最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮを検出する時間、データ
を遅延させる。減算回路５で（ＭＡＸ−ＭＩＮ）の演算
がされ、減算回路５からそのブロックのダイナミックレ
ンジＤＲが得られる。
【００１２】ダイナミックレンジＤＲが量子化ステップ
幅（Δ）発生回路６に供給される。量子化ビット数を４
ビットとすると、ダイナミックレンジＤＲが1/２4 とさ
れることによって、量子化ステップΔが形成される。減
算回路７では、遅延回路４からのビデオデータから最小
値ＭＩＮが減算され、減算回路７から最小値が除去され
たビデオデータが得られる。
幅（Δ）発生回路６に供給される。量子化ビット数を４
ビットとすると、ダイナミックレンジＤＲが1/２4 とさ
れることによって、量子化ステップΔが形成される。減
算回路７では、遅延回路４からのビデオデータから最小
値ＭＩＮが減算され、減算回路７から最小値が除去され
たビデオデータが得られる。
【００１３】減算回路７の出力データ及び量子化ステッ
プ幅Δが量子化回路８に供給される。量子化回路８から
元のビット数（８ビット）より少ないビット数（この例
では４ビット）のコード信号ＤＴが得られる。量子化回
路８は、ダイナミックレンジＤＲに適応した量子化を行
う。つまり、ダイナミックレンジＤＲを（２4 ＝１６）
等分した量子化ステップ幅Δで、最小値が除去されたビ
デオデータが除算され、商を切り捨てで整数化した値が
コード信号ＤＴとされる。量子化回路８は、除算回路或
いはＲＯＭで構成できる。以上の符号化は、先に提案さ
れているＡＤＲＣ符号化と同様のものである。
プ幅Δが量子化回路８に供給される。量子化回路８から
元のビット数（８ビット）より少ないビット数（この例
では４ビット）のコード信号ＤＴが得られる。量子化回
路８は、ダイナミックレンジＤＲに適応した量子化を行
う。つまり、ダイナミックレンジＤＲを（２4 ＝１６）
等分した量子化ステップ幅Δで、最小値が除去されたビ
デオデータが除算され、商を切り捨てで整数化した値が
コード信号ＤＴとされる。量子化回路８は、除算回路或
いはＲＯＭで構成できる。以上の符号化は、先に提案さ
れているＡＤＲＣ符号化と同様のものである。
【００１４】量子化回路８からのコード信号ＤＴがコー
ド化回路９およびデータ変換回路１０に供給される。こ
れらの回路は、ブロックをさらに分割した小領域毎に必
要ビット数データのみ伝送するために設けられている。
例えば図２Ｂに示すように、Ｍ×Ｎのブロックを４分割
した結果のｍ×ｎの小領域（サブブロックと称する）を
形成する。
ド化回路９およびデータ変換回路１０に供給される。こ
れらの回路は、ブロックをさらに分割した小領域毎に必
要ビット数データのみ伝送するために設けられている。
例えば図２Ｂに示すように、Ｍ×Ｎのブロックを４分割
した結果のｍ×ｎの小領域（サブブロックと称する）を
形成する。
【００１５】例えば（Ｍ＝Ｎ＝８）とされ、（ｍ＝ｎ＝
４）とされる。簡単のために、１次元ブロックを考える
と、図２Ｃにその一例を示すように、量子化回路８の出
力が分布する。ここで、破線で区切られたサブブロック
では、隣接データの相関が強いために各サブブロックの
ダイナミックレンジは、ｄｒ０、ｄｒ１となり、ｄｒ１
のサブブロックではブロックのダイナミックレンジＤＲ
より小さいものとなる。従って、このサブブロックで
は、量子化ビット数がもとのｋビットより少なくて良
い。この実施例では、量子化に不必要なビットを最上位
ビットから削除するので、図２Ｃの例では、２個のサブ
ブロックの内で、ブロックの最大値ＭＡＸを含まないサ
ブブロックのコード信号のビット数をより減少できる。
４）とされる。簡単のために、１次元ブロックを考える
と、図２Ｃにその一例を示すように、量子化回路８の出
力が分布する。ここで、破線で区切られたサブブロック
では、隣接データの相関が強いために各サブブロックの
ダイナミックレンジは、ｄｒ０、ｄｒ１となり、ｄｒ１
のサブブロックではブロックのダイナミックレンジＤＲ
より小さいものとなる。従って、このサブブロックで
は、量子化ビット数がもとのｋビットより少なくて良
い。この実施例では、量子化に不必要なビットを最上位
ビットから削除するので、図２Ｃの例では、２個のサブ
ブロックの内で、ブロックの最大値ＭＡＸを含まないサ
ブブロックのコード信号のビット数をより減少できる。
【００１６】すなわち、各画素データを４ビット固定長
に圧縮する、４ビットＡＤＲＣでは、４、３、２、１、
０ビットの合計５状態が存在する。１ビットおよび０ビ
ットを同一表現すると、４状態となり、２ビットで表現
できる。従って、あるサブブロックに関して、（４ビッ
ト×ｍ×ｎ）必要であったデータ量は、必要ビット数が
１ビットの場合では、（１ビット×ｍ×ｎ＋２）に減少
できる。上述の例では、サブブロックの６４ビットのデ
ータ量を１８ビットに減少することができる。勿論、量
子化に必要なビット数が４ビットの場合には、データ量
が２ビット増えるが、サブブロック内では、隣接データ
の相関が一般的に強いので、データ量の削減が可能であ
る。
に圧縮する、４ビットＡＤＲＣでは、４、３、２、１、
０ビットの合計５状態が存在する。１ビットおよび０ビ
ットを同一表現すると、４状態となり、２ビットで表現
できる。従って、あるサブブロックに関して、（４ビッ
ト×ｍ×ｎ）必要であったデータ量は、必要ビット数が
１ビットの場合では、（１ビット×ｍ×ｎ＋２）に減少
できる。上述の例では、サブブロックの６４ビットのデ
ータ量を１８ビットに減少することができる。勿論、量
子化に必要なビット数が４ビットの場合には、データ量
が２ビット増えるが、サブブロック内では、隣接データ
の相関が一般的に強いので、データ量の削減が可能であ
る。
【００１７】図１におけるコード化回路９は、サブブロ
ックの必要ビット数を表す２ビットのフラグを生成する
ためのもので、このフラグが出力端子１２に取り出され
ると共に、データ変換回路１０に供給される。例えばサ
ブブロック内のコード信号の最大値を検出することによ
って、必要ビット数が４状態の何れかを決定でき、その
結果の２ビットのフラグが生成される。データ変換回路
１０では、フラグに応答したビット数をコード信号ＤＴ
から削除し、必要ビット数のコード信号に変換する。こ
のビット数の削減は、ＭＳＢから下位に向かってなされ
る。
ックの必要ビット数を表す２ビットのフラグを生成する
ためのもので、このフラグが出力端子１２に取り出され
ると共に、データ変換回路１０に供給される。例えばサ
ブブロック内のコード信号の最大値を検出することによ
って、必要ビット数が４状態の何れかを決定でき、その
結果の２ビットのフラグが生成される。データ変換回路
１０では、フラグに応答したビット数をコード信号ＤＴ
から削除し、必要ビット数のコード信号に変換する。こ
のビット数の削減は、ＭＳＢから下位に向かってなされ
る。
【００１８】出力端子１１には、ダイナミックレンジＤ
Ｒが取り出され、コード化回路９からの必要ビット数を
示すフラグが出力端子１２に取り出され、データ変換回
路１０の出力コードが出力端子１３に取り出され、ブロ
ックの最小値ＭＩＮが出力端子１４に取り出される。こ
れらの符号化出力が図示しないが、フレーム化回路に供
給される。フレーム回路は、符号化出力に対して同期信
号の付加、エラー訂正符号の符号化処理がなされる。フ
レーム化回路から取り出された伝送データは、例えば回
転ヘッドによって磁気テープに記録される。
Ｒが取り出され、コード化回路９からの必要ビット数を
示すフラグが出力端子１２に取り出され、データ変換回
路１０の出力コードが出力端子１３に取り出され、ブロ
ックの最小値ＭＩＮが出力端子１４に取り出される。こ
れらの符号化出力が図示しないが、フレーム化回路に供
給される。フレーム回路は、符号化出力に対して同期信
号の付加、エラー訂正符号の符号化処理がなされる。フ
レーム化回路から取り出された伝送データは、例えば回
転ヘッドによって磁気テープに記録される。
【００１９】なお、受信（または再生）側は、図示され
てないが、フラグからコード信号を４ビット一定のもの
に変換し、この変換後のコード信号を先に提案されてい
るＡＤＲＣの復号と同様の方法で復号する。
てないが、フラグからコード信号を４ビット一定のもの
に変換し、この変換後のコード信号を先に提案されてい
るＡＤＲＣの復号と同様の方法で復号する。
【００２０】以上の説明では、固定長ＡＤＲＣに対して
この発明を適用しているが、この発明は、可変長ＡＤＲ
Ｃに対しても適用することができる。また、この発明
は、ＤＣＴとＡＤＲＣとを組み合わせたハイブリッド符
号に対しても適用できる。さらに、各サブブロックの必
要量子化ビット数は、サブブロックの標準偏差等から決
定しても良い。よりさらに、この発明は、ディジタルビ
デオ信号に限らずディジタルオーディオ信号の符号化に
対しても適用することができる。
この発明を適用しているが、この発明は、可変長ＡＤＲ
Ｃに対しても適用することができる。また、この発明
は、ＤＣＴとＡＤＲＣとを組み合わせたハイブリッド符
号に対しても適用できる。さらに、各サブブロックの必
要量子化ビット数は、サブブロックの標準偏差等から決
定しても良い。よりさらに、この発明は、ディジタルビ
デオ信号に限らずディジタルオーディオ信号の符号化に
対しても適用することができる。
【００２１】
【発明の効果】この発明によれば、ブロック毎に量子化
ビット数が定まる符号化において、符号化出力の必要伝
送データ量を低減できる。また、データ表現を効率化し
ているので、画像データならば画質を向上でき、オーデ
ィオデータならば音質を向上することができる。
ビット数が定まる符号化において、符号化出力の必要伝
送データ量を低減できる。また、データ表現を効率化し
ているので、画像データならば画質を向上でき、オーデ
ィオデータならば音質を向上することができる。
【図１】この発明の一実施例のブロック図である。
【図２】この発明におけるサブブロックの分割の一例と
コード信号の値の一例を示す略線図である。
コード信号の値の一例を示す略線図である。
８ 量子化回路 ９ 必要量子化ビット数を示すフラグを生成するコード
化回路 １０ 不必要なビットを削減するためのデータ変換回路
化回路 １０ 不必要なビットを削減するためのデータ変換回路
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−302534（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−144989（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−92620（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−114177（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−158989（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−214987（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−189089（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03M 7/50 H04N 7/24
Claims (4)
- 【請求項１】 ブロック化された入力データを量子化す
る量子化器において、ブロック内のダイナミックレンジに基づいて、上記ブロ
ック毎に量子化ビット数を定め、上記量子化ビット数
で、入力データの量子化を行う量子化手段と、 上 記ブロックを分割してなる特定領域毎に、上記特定領
域内の上記量子化されたデータに基づいて、必要量子化
ビット数を決定する決定手段と、 上記特定領域毎に伝送量子化ビット数を決定された上記
必要量子化ビット数へ変更するための変更手段とを有す
る量子化器。 - 【請求項２】 請求項１記載の量子化器であって、 上記決定手段は、さらに上記必要量子化ビット数をコー
ド化することを特徴とする量子化器。 - 【請求項３】 請求項２記載の量子化器であって、 上記決定手段は、上記特定領域の量子化結果の最大値か
ら上記必要量子化ビット数を決定することを特徴とする
量子化器。 - 【請求項４】 請求項１記載の量子化器であって、 上記変更手段は、最上位ビットから下位に向かう順序で
不必要なビットを削除するものであることを特徴とする
量子化器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1950493A JP3225667B2 (ja) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | ディジタル信号の量子化器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1950493A JP3225667B2 (ja) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | ディジタル信号の量子化器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06216783A JPH06216783A (ja) | 1994-08-05 |
| JP3225667B2 true JP3225667B2 (ja) | 2001-11-05 |
Family
ID=12001209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1950493A Expired - Lifetime JP3225667B2 (ja) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | ディジタル信号の量子化器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3225667B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4337911B2 (ja) * | 2007-05-24 | 2009-09-30 | ソニー株式会社 | 撮像装置、撮像回路、および撮像方法 |
| JP5173867B2 (ja) * | 2008-05-13 | 2013-04-03 | キヤノン株式会社 | 画像符号化装置及び画像復号装置、並びにそれらの制御方法 |
-
1993
- 1993-01-12 JP JP1950493A patent/JP3225667B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06216783A (ja) | 1994-08-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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