JP3259428B2 - ディジタル画像信号のコンシール装置及び方法 - Google Patents
ディジタル画像信号のコンシール装置及び方法Info
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Description
信号を、例えば高能率符号化を用いるディジタルVTR
によって記録/再生するのに適用されるディジタル画像
信号のコンシール装置及び方法に関する。
記録媒体に記録するときは、その情報量が多いので、高
能率符号化によって、ディジタルビデオ信号を圧縮する
手法が一般的になりつつある。高能率符号化としては、
ADRC(Adapitve Dynamic Range Coding )などがあ
る。
89号広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である。
ンジDR及び最小値MINの重要語と呼ばれるデータ
と、各画素の量子化データで構成される。重要語と称さ
れるのは、それがエラーデータとなると、ブロック全体
の画素にエラーが伝播するからである。量子化データの
エラーに関しては、ADRCが画像の空間方向の圧縮を
行っていないため、伝送時にデータにエラーが発生した
場合、エラーの影響が他の画素の復元データに伝播しな
い。そのため、エラーの発生した画素の周辺の画素デー
タを用いて補間することによって、エラーを目立たなく
することができる、という特徴を有している。このよう
な補間処理をコンシールと称する。
単位のコンシールの方式は、エラーの発生した画素を、
その周辺の画素の平均値で置き換えたり、またはその周
辺の画素値そのもので置き換えたりするものであった。
そのため、エラーの発生した画素において解像度の劣化
が発生する問題があった。
も、実際には復号値が真の復号値とかけ離れた値を取る
ことによって、ダビングを繰り返す、マルチダビング時
にその影響により、復元画像の画質が劣化する場合があ
った。
/低減することができる高性能なディジタル画像信号の
コンシール装置及び方法を提供しようとするものであ
る。
化されたディジタル画像信号中の画素データのエラーを
修正するためのコンシール装置において、ディジタル画
像信号中の画素データ毎のエラーの有無を示すエラーフ
ラグを取得するエラーフラグ取得手段と、エラーフラグ
に対応する画素データに関して、その画素データの復号
値の取り得る全ての候補値を取得する候補値取得手段
と、全ての候補値のそれぞれと周辺の画素の復号値との
相関を検出し、検出結果に基づいて、候補値取得手段で
取得された候補値の中から、真の画素値に近い可能性の
大きい値を選択的に出力するエラー修正手段とからなる
ディジタル画像信号のコンシール装置である。請求項8
の発明は、符号化されたディジタル画像信号中の画素デ
ータのエラーを修正するためのコンシール方法におい
て、ディジタル画像信号中の画素データ毎のエラーの有
無を示すエラーフラグを取得するステップと、エラーフ
ラグに対応する画素データに関して、その画素データの
復号値の取り得る全ての候補値を取得するステップと、
全ての候補値のそれぞれと周辺の画素の復号値との相関
を検出し、検出結果に基づいて、取得された候補値の中
から、真の画素値に近い可能性の大きい値を選択的に出
力するエラー修正ステップとからなるディジタル画像信
号のコンシール方法である。
とするためのエラーフラグが形成れる。その結果、エラ
ー修正回路では、エラーのある画素の画素値の候補とし
て複数のデータを用意することができる。この中には、
必ず真の画素値が含まれている。それらのデータの中か
ら、周辺の復号値との相関を用いることにより、出力す
る画素値を決定する。
DRCを用いたディジタルVTRに適用した場合の実施
例について説明する。
タルVTRの信号処理の概略的構成を示す。まず、この
発明の記録側の装置について説明する。入力端子1から
ビデオ信号が供給され、A/D変換器2によって、1サ
ンプルが例えば8ビットにディジタル化される。このA
/D変換器2の出力データがブロック化回路3に供給さ
れる。この実施例では、ブロック化回路3によって、1
フレームの有効領域が例えば(8×8)画素の大きさの
ブロックに分解される。
走査変換されたディジタルビデオ信号がシャフリング回
路4に供給される。シャフリング回路4では、例えばブ
ロック単位で、シャフリングがなされる。シャフリング
は、ブロック内の空間位置をシャッフルするものであ
る。シャフリング回路4の出力信号がブロック符号化回
路5に供給される。ブロック符号化回路5は、ブロック
毎に画素データをADRCによって圧縮符号化する。シ
ャフリング回路4が、ブロック符号化回路5の後に設け
られることもある。
て、固定長ADRCを用いている。ブロック符号化回路
5では、各ブロックのダイナミックレンジDRと最小値
MINとが検出され、最小値が除去されたビデオデータ
が量子化ステップで再量子化される。この場合の量子化
ビット数は例えば4ビットに固定であるので、量子化ス
テップはダイナミックレンジDRに適応したものとな
る。
は、ダイナミックレンジDRを1/16とすることによ
って、量子化ステップΔが得られる。この量子化ステッ
プΔで、最小値が除去されたビデオデータが除算され、
商を切り捨てにより整数化した値が量子化データとされ
る。ダイナミックレンジDR、最小値MIN、及び量子
化データがブロック符号化回路5の出力データである。
ング回路6に供給される。フレーミング回路6は、エラ
ー訂正符号のパリティを発生するとともに、同期ブロッ
クが連続する構造の記録データを発生する。エラー訂正
符号としては、例えばデータマトリクス状配列の水平方
向及び垂直方向のそれぞれに対してエラー訂正符号化を
行う積符号を用いる。符号化データ及びパリティに対し
て、シンクブロック同期信号及びID信号が付加され
る。
ブロック構成の一例を示す。同期ブロックの先頭に同期
信号(SYNC)が位置し、その後に制御用のID信号
が挿入される。同期ブロックのデータ領域には、ダイナ
ミックレンジDR、最小値MIN、各画素と対応する量
子化データが配置される。
べられることによって、2次元配列が構成される。図2
においては、破線は、ひとつの同期ブロックを示してい
る。この2次元配列の横(行)方向と縦(列)方向のそ
れぞれに対して、エラー訂正符号化がなされる。横方向
のデータから形成された冗長データが内符号パリティで
あり、縦方向のデータから形成された冗長データが外符
号パリティである。このエラー訂正符号化は、所謂積符
号である。
例を図3に示す。これは1同期ブロック内に1つのAD
RCブロックから発生した符号化出力が格納されている
例である。上述のように、この例では、量子化データは
4ビット固定長としているので、1つのADRCブロッ
クから(4×8×8=32バイト=128ビット)の6
4個の量子化データが発生する。この量子化データの最
上位ビットをMSB、上位から2番目のビットを2nd
MSB、上位から3番目のビットを3rdMSB、最下
位ビットをLSBとしたとき、ブロック内の量子化デー
タは、MSB、2ndMSB、3rdMSB、LSB
(以降、各プレーンと呼ぶ)毎にまとめられて、配置さ
れる。
検出の単位の1バイト内には、ADRCブロック内の空
間的に離れた画素の量子化データが含まれるように、配
置される。すなわち、各プレーン内での配置は、例えば
図4に示すパターンとなされる。図4中のブロック内で
の数字は、図5に示す画像の空間内での画素の位置を示
す。図4中のブロックの下の数字は、各プレーン毎のバ
イト番号である。一例として、第1バイト内に含まれる
画素番号(56、39、22、5、52、35、18、
1)の量子化データのMSBが図3中のMSBの区間内
へ先頭に配置される。図4に示すように、ブロック内の
画素の位置を元の配置から変更することにより、データ
再生時にあるバイトにエラーが発生しても、復号したと
き隣接画素に同時にエラーが発生する可能性を低くでき
る。
影を付けて示すように、ある1バイト(この場合は3バ
イト目)にエラーが発生しているが、復号したときにエ
ラーとなるのは、図7中の影を付けて示す画素のみで、
エラーの発生した画素と隣接する8画素については、エ
ラーが発生しないのでコンシールが行いやすい。
路6からの同期ブロックが連続する記録データがチャン
ネル符号化回路7に供給され、直流成分を低減するため
のチャンネル符号化の処理を受ける。チャンネル符号化
回路7の出力データがビットストリームに変換され、さ
らに記録アンプ8を介して回転ヘッドHに供給され、記
録データが磁気テープT上に斜めのトラックとして記録
される。通常、2個以上の回転ヘッドが使用されるが、
簡単のために、1個のヘッドのみが図示されている。
の構成について説明する。磁気テープTから回転ヘッド
Hにより取り出された再生データは、再生アンプ11を
介してチャンネル復号回路12に供給され、チャンネル
符号化の復号がなされる。チャンネル復号回路12の出
力データがフレーム分解回路13に供給される。
単位にエラー訂正符号の復号を行うことによってバイト
単位でエラー訂正がなされる。エラー訂正によっても復
元できなかったデータには、バイト単位でエラーフラグ
が立てられ、エラーのないデータと区別される。続い
て、記録データからの各種データの分離がなされる。ダ
イナミックレンジDR、最小値MINに関しては、デー
タ(8ビット)とエラーフラグ(1ビット)がフレーム
分解回路13から出力される。量子化データに関して
は、データ(4ビット)の他に、各プレーンのエラーの
有無を示す4ビットのエラーフラグが出力される。
いて説明する。図8で、エラーフラグと記されているの
が、バイト単位で立てられたエラーフラグである。ただ
し、0がエラーなし、1がエラーあり、を表すものとす
る。量子化データと記されているのが、図3中の量子化
データに対応する。ただし、量子化データに付されてい
る数字は、実際のデータでなく、図5の画素の空間位置
に対応するアドレスである。
図8に示すものであったとき、量子化データ(9、2
6、43・・・64)のMSBにエラーがあり、量子化
データ(1、18、35・・・56)の2ndMSBに
エラーがあり、量子化データ(41、58、11・・・
32)、及び量子化データ(57、10、27・・・4
8)の3rdMSBにエラーがあり、量子化データ(4
9、2、19・・・40)のLSBにエラーがあること
が判る。
応している4ビットのエラーフラグに変換する。例え
ば、2ndMSBにだけエラーがある場合は、エラーフ
ラグは0100、MSBとLSBにエラーがある場合
は、1001とされる。1つのブロックに関して発生し
た符号化出力データとエラーフラグの一例を図9に示
す。ここで、データとエラーフラグの数字はいずれも2
進数表示である。
ロック当たり、ダイナミックレンジDR、最小値MIN
がそれぞれデータ8ビット、エラーフラグ1ビットで、
量子化データが各画素当たりデータ4ビット、エラーフ
ラグ4ビットとなる。フレーム分解回路13の出力デー
タがブロック復号回路14に供給される。
値Liを発生する。例えばADRC復号の場合、量子化
コードのビット数を4ビットとするときに、復号値Li
は次式で表される。 Li=〔(DR/(24 )×xi+MIN+0.5〕 =〔Δ×xi+MIN+0.5〕 ただし、xiは量子化コード信号の値、Δは量子化ステ
ップ、〔〕はガウス信号である。上式の〔〕内の演算を
例えばROMで実現し、最小値MINの加算を行う構成
をブロック復号回路14が有している。
に関しては、復号を行わず、量子化データとエラーフラ
グをそのまま出力する。また、通常のADRCの復号の
場合、これ以降はダイナミックレンジDR、最小値MI
Nの伝送を行わないが、この発明においては引続き出力
する。
シャフリング回路15に供給される。このデ・シャフリ
ング回路15は、記録側のシャフリング回路4と相補的
なもので、ブロックの空間的な位置を元の位置に戻す処
理を行う。デ・シャフリング回路15の出力データがブ
ロック分解回路16に供給される。ブロック分解回路1
6によって、データの順序がブロックの順序からラスタ
ー走査の順序へ戻される。
であるデータを周辺の画素データを用いてコンシールを
行う。この発明のコンシールの動作についてここで説明
する。処理の流れを図11に示す。
のエラーは、データのエラーフラグが0でないことによ
って検出される。エラーフラグが0でない場合は、上述
のようにデータには復号データではなく、量子化データ
がそのまま入っている。今、画素Xにエラーがあり、そ
の量子化コードが2進数で0110、エラーフラグが同
じく1000、であったとする。この4ビットエラーフ
ラグから、エラーのあるビットはMSBのみであること
が分かる。従って、画素Xの真の量子化コードは、01
10、もしくは1110のいずれかに限られる。ステッ
プ20では、このように、画素Xのとりうる全ての量子
化データを算出する。
て復号データを求め、復号値の候補を作成する(ステッ
プ21)。例えば画素Xの属するブロックのダイナミッ
クレンジDRが129、最小値MINが35、とする
と、画素Xの真の復号値は上述の復号処理の式により、
83、若しくは148ということになる。
素Bの復号データの平均値を求める(ステップ22)。
ここで、図10に示す様に、画素Xの両隣の画素を画素
A、画素Bとする。今、画素Aと画素Bの復号データが
両方とも91であったとき、その平均値は91である。
次に、全ての復号データと平均値との差分を求める(ス
テップ23)。この例では、91−83=8、148−
91=57である。
を生じさせる復号データを画素Xの復号データとして出
力する(ステップ24)。この例では、画像の水平方向
の相関から画素Xの真の復号値は83である可能性が高
い。そこで、この83を画素Xの復号値として出力す
る。
用する画素を両隣の2点としたが、もちろん上下左右の
4点、隣接する8点などを使用しても良い。エラー修正
回路17の出力データがD/A変換器18に供給され、
出力端子19には、各画素と対応し、ラスター走査の順
の復元データが得られる。
ビット毎にエラーフラグを立てることが可能となり、復
号データの候補をごく少数に限定することができ、その
中から注目画素と周辺画素との空間的な相関を用いて復
号データを決定する、ディジタル画像信号のコンシール
装置である。
に対して1ビットのエラーフラグしか用意しないため、
復号データの候補をごく少数に限るということが出来な
い。そのため、実行できるコンシールも空間的、時間的
に周辺の画素の平均値で補間したり、周辺の画素で置き
換えたりするものであって、基本的にエラーの発生した
画素を目立たないようにするという考えであった。
データを含む少数の候補の中から出力する復号データを
選択するので、真の復号データそのものを復元できる可
能性も高く、従って、従来方式では、コンシールした部
分では解像度が劣化することが多かったが、この発明の
方式では、元の解像度が保持される可能性が高い。
ーについてのコンシールを行う必要は必ずしもない。例
えば復号データの値の小さな誤差にしかならない、LS
Bについてのフラグを無視しても良い。
ィジタルVTRについて行ったが、この発明はそれに限
られるのもでなく、圧縮を伴わないディジタルVTRに
ついても適用可能である。
に適用される場合のみでなく、種々の伝送路を用いる場
合にも適用可能である。
ば、エラーが発生した量子化データの復号に関しても、
真の復号値、そのものが得られる可能性が大きいため、
例えばディジタルVTRにこの発明を適用したとき、再
生データにエラーが発生したときでも、この発明の手法
を用いることにより、良好な再生画像を得ることが出来
る。
/再生の構成例を示すブロック図である。
例の略線図である。
ータ構成を示す略線図である。
示す例である。
である。
Claims (8)
- 【請求項1】 符号化されたディジタル画像信号中の画
素データのエラーを修正するためのコンシール装置にお
いて、 上記ディジタル画像信号中の画素データ毎のエラーの有
無を示すエラーフラグを取得するエラーフラグ取得手段
と、 上記エラーフラグに対応する画素データに関して、その
画素データの復号値の取り得る全ての候補値を取得する
候補値取得手段と、上記全ての候補値のそれぞれと 周辺の画素の復号値との
相関を検出し、検出結果に基づいて、上記候補値取得手
段で取得された候補値の中から、真の画素値に近い可能
性の大きい値を選択的に出力するエラー修正手段とから
なるディジタル画像信号のコンシール装置。 - 【請求項2】 上記符号化されたディジタル画像信号
は、空間方向の圧縮を含まない符号化方式で符号化され
ていることを特徴とする請求項1に記載のコンシール装
置。 - 【請求項3】 上記エラーフラグ取得手段は、上記エラ
ーフラグとして、上記画素データのビットプレーン中、
少なくともMSB(最上位ビット)を含む上位の複数ビ
ットのエラーの有無を示すフラグを形成することによっ
て、上記画素データ中のエラーデータのビット毎にエラ
ーの有無の判別を可能とすることを特徴とする請求項1
に記載のコンシール装置。 - 【請求項4】 上記上位の複数ビットのエラーの有無を
示すエラーフラグは、複数画素データの上記複数ビット
のそれぞれがまとめて配置されるとともに、エラー検出
の単位内に空間的に離れた位置の画素データの上記複数
ビットのそれぞれが含まれるように配置された伝送デー
タから発生した、上記エラー検出の結果から形成される
ことを特徴とする請求項3に記載のコンシール装置。 - 【請求項5】 上記エラー修正手段は、周辺の画素値と
して、水平方向において注目画素と隣接する二つの画素
値を用いることを特徴とする請求項1に記載のコンシー
ル装置。 - 【請求項6】 上記エラー修正手段は、候補値と周辺の
各画素値との差の絶対値が最小のものを選択することを
特徴とする請求項1に記載のコンシール装置。 - 【請求項7】 上記符号化されたディジタル画像信号
は、画素データ毎に符号化されていることを特徴とする
請求項1のコンシール装置。 - 【請求項8】 符号化されたディジタル画像信号中の画
素データのエラーを修正するためのコンシール方法にお
いて、 上記ディジタル画像信号中の画素データ毎のエラーの有
無を示すエラーフラグを取得するステップと、 上記エラーフラグに対応する画素データに関して、その
画素データの復号値の取り得る全ての候補値を取得する
ステップと、上記全ての候補値のそれぞれと 周辺の画素の復号値との
相関を検出し、検出結果に基づいて、上記取得された候
補値の中から、真の画素値に近い可能性の大きい値を選
択的に出力するエラー修正ステップとからなるディジタ
ル画像信号のコンシール方法。
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Family
ID=13965088
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP8923593A Expired - Lifetime JP3259428B2 (ja) | 1993-03-24 | 1993-03-24 | ディジタル画像信号のコンシール装置及び方法 |
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