JP3316573B2 - 符号化装置及び復号化装置 - Google Patents
符号化装置及び復号化装置Info
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Description
映像信号を符号化する符号化装置、及び記録媒体に記録
された符号化データを復号化する復号化装置に関する。
ジョン信号のような動画の映像信号を、低ビットレート
で伝送する場合、離散コサイン変換(DCT)を利用す
ることが一般的になってきており、例えば、国際標準化
機関(略称ISO)のMPEG(Moving Picture Exper
ts Group)で1990年9月に固めた勧告案にもDCT
が採用されている。MPEGでは、さらに可変長符号化
の一種であるハフマン符号化を利用することも考えてお
り、DCTと可変長符号化とを併用して情報量を圧縮
し、伝送することにしている。
の誤りが発生すると、その誤りがDCTのブロックをま
たがって波及してしまうこともある。通常は、誤り訂正
符号が付加されているのでこのような誤りはまず問題な
く発生しないのであるが、例えば、ディジタルVTRの
ように、バースト誤りが比較的頻繁に発生するような伝
送路の場合、誤り訂正能力を越えるバースト誤りが発生
することがあり、このとき、誤り伝播がブロックを越え
てしまうという問題があった。以下、図を示してその例
を具体的に説明する。
と復号化装置との構成を示すブロック図である。符号化
装置は、各ブロックにDCTを施すDCT回路101
と、DCT回路101からの変換係数を量子化する量子
化器102と、量子化器102の出力をハフマン符号化
するハフマン符号化回路103とを有する。また、復号
化装置は、入力されるデータをハフマン復号化するハフ
マン復号化回路104と、ハフマン復号化回路104の
出力を逆量子化する逆量子化器105と、逆量子化器1
05の出力に逆DCTを施す逆DCT回路106とを有
する。
ば8×8画素のブロッキングを行い、DCT回路101
において変換した結果が図2のように並んでいるとし、
これを図3に示したようにジグザグにスキャンしてラン
レングス符号化を行う。例えば、図4のような具体的な
データ例の場合、ランレングス符号化を行うと図5左の
ようなデータに変換される。これを図6に示したハフマ
ン符号化テーブルでハフマン符号化すると、図5右側に
示したように、符号長が様々な符号に変換される。通
常、ブロックの終了後、EOB(End of Block)と称さ
れるブロックの区切りを表わすデータが付加される。
さ)0,値(非0の値)16の10111010のデー
タ中に、1ビットの誤りが発生して11111010と
なった場合、どのように復号化されるかを考える。ま
ず、このデータより前のデータについては、正常に復号
化されていることは確かであるから考えなくて良い。こ
の11111010のデータは、図6に示したハフマン
符号化テーブルでは、11,11,1010に分解され
る。11はラン長が0で値が1のものであるので、もと
のデータとは異なったものになってしまう。さらに、1
010というデータは、ハフマン符号化テーブルにはな
いので、次のデータである101110111のうちか
ら順に1010に付加して復号化する。すると、101
0101110111の最初の10101が、図6のハ
フマン符号化テーブルでは、ラン長0,値5に復号化さ
れる。
のうち、01110が図6では、ラン長0,値7に復号
化される。残った111は、最初の11がラン長0,値
1に復号され、最後に残った1は、ハフマン符号化テー
ブルにはなく、次のデータである10110111をう
しろにくっつけて110110111として復号化処理
を行い、まず、最初の11がラン長0,値1、次に01
101がラン長5,値1に復号化される。以上の処理に
よって、復号化データは、図7のようになってしまい、
EOBの情報がなくなってしまう。
切れ目としており、この情報がなくなってしまうと、E
OBに続く隣のブロックのデータまで、現在処理中のブ
ロックのデータと考えて復号化してしまう。すなわち、
上述の復号化処理で復号化したデータ(図7)は、8×
8のブロックに直すと図8に示したような状態になって
しまい、両者に大きな違いが生じる。しかも、図8に示
した空白の部分には、次のブロックのデータが入り込ん
でしまう。このため、次のブロックのデータまで誤って
復号化してしまい、誤りがブロック内にとどまらず、多
大な影響を及ぼすことになる。
ードソロモンと呼ばれる誤り訂正の符号構成を示したも
のである。mバイト×nビットのデータに対し、まず、
タテ方向にCn ×mバイトの誤り訂正符号を付加し、さ
らにヨコ方向にCm ×(n+Cn )バイトの誤り訂正符
号を付加して2重の誤り訂正がかけられるようにして符
号化データを伝送する。
す。図10のm+Cm バイトの符号を単位にしてそれを
(n+Cn )×8回繰り返すのが最も単純な伝送法であ
る(1バイトは8ビット)。ここでCm バイトの誤り訂
正符号をC1パリティ、Cn行の誤り訂正符号をC2パ
リティと称す。通常さらに、1ビット単位の伝送となる
ことが通常のディジタル伝送系であるので、バイト単位
に変換するために同期をとるためのシンクデータ(以下
SYNCと称す)と図9のうちの上から第何行目か(縦
方向のどの位置のものか)を表わすアイデンティティデ
ータ及びそれらのパリティデータ(以下それらをまとめ
てIDデータと称す)とをm+Cm バイトに付加し伝送
する。また、図10に示したように(n+Cn )×8サ
イクル全体の前に、復号系のPLLの引き込みを良くす
るためにプリアンブルと呼ぶこともある同期エリアを付
加して伝送することもある。
に多量のデータ(特に映像データ)を記録するものとし
て、ヘリカルスキャン方式レコーダがある。図11はそ
のテープパターンの一例である。図11に示したように
テープ走行方向に対して斜めのトラックパターンが形成
されており、この方式は、テープの走行方向に対して平
行に記録する場合より面記録密度を比較的容易に向上さ
せることができ非常に有効な方法である。しかし、図1
1からもわかるように、各トラック間での時間的な連続
性は、ミクロな意味では実現が難しく、例えば民生用途
のVTR等では、この各トラック間のつなぎ目は、映像
信号中の垂直ブランキング期間と呼ばれるダメージを受
けても影響が少ない部分にあてられたりしている。つま
り、このような2重の誤り訂正は、このようなVTR用
途の場合、1トラック内で閉じてトラック間をまたぐこ
とがない誤り訂正符号のブロックサイズにとることが普
通である。
タ変換する手段の1つに可変長符号化と呼ばれる手段が
ある。これを図12で説明する。図12に示したA〜F
はシンボルと称されるもので、圧縮されるべきデータの
状態を表わす。ランレングス符号化を組み合わせる場合
は、0ラン長がシンボルとなるし、多階調の映像信号の
場合は、値そのものがシンボルとなるし、映像信号の高
能率符号化では、直交変換とランレングス符号化と値そ
のものとを組み合わせてシンボルとする場合もある。各
シンボルはその発生頻度に応じて符号が割り当てられて
いる。図12ではAからFにかけて、その発生頻度が低
くなっているような場合の一例である。Aの符号長は1
ビットであるのに対し、Fの符号長は5ビットとなって
おり、発生頻度が高いほど短い符号長の符号が割り当て
られる。このようにすれば、全体の符号長は短くなり、
能率良く符号化ができる。通常良く用いられる可変長符
号化はハフマン符号を用いたものである。このようにし
て符号化した可変長符号化データに誤り訂正符号を付加
する符号化装置のブロック図を図13に示す。
行うコード変換器111と、図9に示したm×nバイト
の容量を貯えるバッファメモリ112と、C1パリテ
ィ,C2パリティの誤り訂正符号を付加する誤り訂正符
号化器113とを有する。動作としては、例えば図12
に示したような符号化テーブルを用いROM等によりコ
ード変換を行い、1誤り訂正符号単位の容量のバッファ
メモリ112にコード変換後のデータを貯え、バッファ
メモリ112の出力に誤り訂正符号化器113により誤
り訂正用の符号を付加して伝送路に送出する。
送媒体として使用する場合、下記のような問題があっ
た。
ーダの早送り等のトリックプレーの状態のヘッドトレー
スの軌跡を示したものである。図14においてL,Rの
表示は、隣接トラックのクロストーク成分を排除する目
的のアジマス記録の方向を表わしたもので、Lアジマス
とRアジマスとはトラック長手方向と直交する軸に対し
て対称になっている。LアジマスのトラックはRアジマ
スのヘッドでは再生できないし、Rアジマスのトラック
はLアジマスのヘッドでは再生できない。図14は、テ
ープ送り速度を通常走行の8倍にあげて高速再生を行っ
た場合のヘッドトレース軌跡をテープパターン上に表現
したものである。このヘッドのアジマスがLアジマスで
あったとするとRアジマストラックは再生不能であるの
で、図14の斜線部のみヘッド再生出力が得られる。こ
の出力を図15に示す。図15に示したように高速再生
時、満足できる出力は、ある一定期間だけに限られてお
り、その期間の中にC1ブロックが1つ以上含まれてい
なければC1方向の誤り訂正でさえかけることができ
ず、通常C1ブロックは1つ以上含まれている。このよ
うなトリックプレーの場合、2重積の符号であるにもか
かわらず、1つの方向の誤り訂正しかできずトリックプ
レー時の復号化も通常C1を1単位として行われる。こ
の時、例えば図16に示したデータが記録されていて、
点線の部分より前は、逆アジマストレース時であり復号
化できず点線の部分以降を復号化すると仮定すると、点
線の部分から図12の符号化テーブルを用いて復号化す
ると、本来のF,AというシンボルがDというシンボル
に化けて復号化されてしまうという問題がある。例えば
映像信号を符号化する場合、図3に示したように周波数
領域へのDCT変換を施し、矢印に示したようにランレ
ングスコーディングを行って可変長符号化を施す。この
ような符号化の場合、シンボル化けの問題は異なる周波
数領域へのデータ化けになってしまい、全く異質の画像
に変化してしまう。また、音声信号の高能率符号化等に
多く用いられるサブバンド符号化では、図17(A)の
ような信号を、周波数分割されるべくサブバンドフィル
タに通され、図17(B)のように帯域分割されて符号
化されてしまうので、復号シンボルの化けは全く異なる
帯域のデータに変化してしまうという問題があり、高能
率符号化と誤り訂正のブロック化との問題は、テープ媒
体の伝送系において特にトリックプレー等で重大な問題
をかかえている。
テープ等の記録媒体にそのまま記録すると、データ量は
膨大であって、一般的には記録媒体に記録できる限界の
データ量を超えてしまう。従って、ディジタルの映像信
号をテープ等に記録する場合には、データ量がその限界
を超えないように、映像信号を圧縮する必要があり、従
来から高能率符号化装置を用いて映像信号の圧縮が行わ
れている。
方式は、例えばIE86−100(電子通信学会画像工
学研究会技術報告)に開示された「動き補償コサイン変
換符号化における符号化ループ内フィルタの一検討」等
の中に示されているような動き補償コサイン変換符号化
方式である。この方式を実施する符号化装置のブロック
図を図18に示す。図18において、124はDCT回
路、125は逆DCT回路、126はフレームメモリ、
128は動きベクトル抽出器、122は減算器、127
は加算器、123,129はスイッチである。
素の2次元DCTが通常良く用いられるため、DCT回
路124には8×8にブロッキングされたデータが順次
入力されることを想定している。スイッチ123が上側
に接続されているときは入力データがそのままDCT処
理される。一方、逆特性を有する逆DCT回路125を
経て、入力信号とほぼ同じ信号が得られてフレームメモ
リ126に記憶される。ただしこのときはスイッチ12
9は右側に接続される。次のフレームではスイッチ12
3は下側、スイッチ129は左側に接続される。そし
て、まず、現フレームの信号と前フレームの信号とが動
きベクトル抽出器128に入力され、画像が動いている
部分の動きベクトルが抽出され、フレームメモリ126
からその動き分シフトして前フレームの信号が読み出さ
れる。この信号と現フレームの信号とが減算器122に
入力され、引き算されてスイッチ123を経てDCT回
路124にてDCT処理が施され、図3に示したように
ジグザグにスキャンして符号化される。一方この信号と
逆DCT回路125にて逆特性を得、動き分シフトした
前フレームの信号とが加算器127にて加算され、入力
信号と同じ信号にされてフレームメモリ126に貯えら
れる。このように、フレーム間方向では動き補償差分処
理、フレーム内では2次元DCTを行うことによって、
非常に効率よく符号化される。
場合の発生符号量の一例を図19に示す。図19の横軸
はフレームナンバーを表わしており破線で示してあるフ
レームは、図18のスイッチ123が上側、スイッチ1
29が右側に接続されたフレームである(イントラフレ
ームと称す)。それ以外は、スイッチ123及びスイッ
チ129が逆に接続されたフレームである(インターフ
レームと称す)。図19のようにインターフレームとイ
ントラフレームとでは、大きく符号量が異なる。また、
図11に示すような通常のヘリカルスキャン方式の記録
パターンでは、各フィールドで1トラックを生成し、1
トラックの長さは固定であるので符号量が各フレームで
大きく異なる場合、大きな不具合が生じる。すなわち、
イントラフレームの符号量にあわせてトラックの長さを
割り当てると、インターフレームでのトラックの長さは
余分を生じ、その逆では、イントラフレームのトラック
長に不足分が生じる。これを解決するためには、イント
ラフレームの生起する割合をあらかじめ決めておき、何
トラック(イントラフレームが生起するスパンのフレー
ム数のトラック)かで固定の長さになるようにして、各
トラックに割り当てるという方法も考えられるが、この
ようにするとフレーム毎の編集作業をしたい場合に、ト
ラックの途中から書き換えるという必要が生じ、その実
現には、非常に精密で高価な機構系部品と制御系回路と
が必要となる。また、それらが仮に実現できたとしても
図20に示したように、両方向からの予測をして符号化
しているような処理が通常であり、図20のF3以後、
別の動画を挿入するような編集作業をする際、図21の
F’3,F’4におきかえると図21に×印で示したと
ころの予測は使用できず、F1,F2は編集する必要が
ないにもかかわらず、F1,F2を復号化し、新たにF
1,F2,F’3,F’4としてから再符号化する必要
があり、フレーム単位の編集作業には不向きである。ま
た、カメラ入力等では、入力信号のS/Nが非常に劣悪
な場合も想定されるが、S/Nが悪い信号のときには動
きベクトル抽出器128で誤検出等があり、符号量が急
にふえたりするという問題がある。
タ内に誤りが発生しても、その誤りの波及をブロック内
にとどめることができる符号化装置を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、トリックプレーの如き、間欠
的なデータ伝送系において復号化時の誤りをなくすこと
ができる符号化装置及び復号化装置を提供することにあ
る。本発明の更に他の目的は、1フレーム単位での編集
作業が容易であり、なおかつ入力信号のS/Nが悪い場
合でもノイズによる符号量の増大を防止できる符号化装
置及び復号化装置を提供することにある。
可変長符号化時に符号量をカウントし、C1ブロックの
最初の無視ビット数を計算し、その情報を時間軸多重し
て誤り訂正符号を付加するか、または、可変長符号化時
に符号量をカウントし、C1ブロックの最初の無視ビッ
ト数を計算し、誤り訂正符号を付加した後にその情報を
時間軸多重する。無視ビット数情報を時間軸多重するの
で、この無視ビット数情報が復号化時に利用可能とな
る。
多重された無視ビット数情報に基づき、C1方向に誤り
訂正復号化されたデータのうち先頭の数ビットを可変長
復号化器に送出せずに残りを可変長復号化器に送るよう
なモードを設ける。先頭の数ビットを無視して可変長復
号化を行うので、復号化時にシンボル化けすることを防
止できる。
例の構成を示すブロック図である。図22(A)に示さ
れた符号化装置は、ブロック化された映像信号にDCT
を施すDCT回路1と、DCT回路1の出力を量子化す
る量子化器2と、ハフマン符号化テーブルに従って量子
化器2の出力を符号化するハフマン符号化回路3と、ハ
フマン符号化回路3からの出力を一時貯えるバッファ4
と、ハフマン符号化回路3からの出力に基づいて発生し
たデータ長をカウントする発生データ長カウンタ5と、
バッファ4からの出力と発生データ長カウンタ5からの
出力とを切り換えるスイッチ6とを有する。また、図2
2(B)に示された復号化装置は、ハフマン符号化テー
ブルに従って入力データを復号化するハフマン復号化回
路7と、入力データからそのデータ長を確認するデータ
長確認回路8と、ハフマン復号化回路7の出力を逆量子
化する逆量子化器9と、逆量子化器9の出力に逆DCT
を施す逆DCT回路10とを有する。
る。映像信号は、例えば、(水平方向8画素)×(垂直
方向8画素)でブロック化され、DCT回路1に入力さ
れる。DCT回路1の出力は、量子化器2に入力されて
量子化される。この量子化器2は、画像の状態によって
適応的に量子化するものでも良い。次に、量子化された
データは、ハフマン符号化回路3に入力され、まず、図
3に示すようにジグザグにスキャンされ、ランレングス
符号化される。次に、ラン長と値との2次元のデータ
を、図6に示したようなハフマン符号化テーブルに照ら
して符号長が一定でない符号化が施されてハフマン符号
化回路3から出力される。
8×8画素のブロック内でどれだけのデータ長が発生し
たかをカウントする。これは、例えば、図6のデータ長
をROM等でテーブル化しておき、ハフマン符号化する
と同時に、そのデータの発生長を出力して、それを累積
加算するという構成で容易に実現できる。バッファ4
は、単にデータを貯えておくだけであり、スイッチ6に
は、ハフマン符号化したデータとその発生データ長を表
わす情報とが供給される。
表わす情報がスイッチ6によって選択され、次に、可変
長符号化されたデータが選択されると、受信側(復号化
装置側)は、その時分割多重されたデータのうち、ま
ず、そのブロックのデータ長がわかることになる。その
ため、たとえ可変長符号化されたデータ中に誤りが発生
してEOBコードが失われるような場合でも、データ長
の最後のところにEOBコードがあるのは確実であるの
で、そのデータ長の情報からEOBコードの位置を割り
だすことができる。すなわち、このような符号化装置で
はEOBが失われることがない。
動作を説明する。データ長確認回路8は、データ長を表
わす上述の情報を認識し、EOBコードの位置を検索す
る回路であり、ハフマン復号化回路7がEOBコードを
消失してしまうことがないように監視する回路であり、
具体的には、例えば、図23のように構成されている。
データ長確認回路8は、入力データ長をカウントするカ
ウンタ12と、受信した上述のデータ長の情報を格納す
るRAM13とを有し、入力データ長がデータ長を表わ
す上述の情報と一致したとき、ハフマン復号化が終わら
なくても中断させるフラグを立てる。ハフマン復号化回
路7は、そのフラグでハフマン復号化処理を中断すれば
良い。
EOBコードから逆にさかのぼって復号化するプロセス
を行えばよい。なお、データ長の情報は、可変長データ
に対して極めて短いため、データ長の情報が誤る可能性
は非常に低い。また、図24のように、データ長確認回
路8を構成すると、EOBコードの実データと2重にチ
ェックされることになる。
ても可変長で伝送しても良く、またEOBコードのおお
まかな位置がわかれば、データ長確認回路8でEOBコ
ードの位置を検索することは可能であるので、そのデー
タ長を表わす情報は、おおまかな情報(例えば、最下位
ビットを省略するなど)でも良いことはいうまでもな
い。但し、おおまかな情報しか伝送されない場合は、E
OBコードを検索するのに時間がかかるので、図25に
示すように、受信データを一度バッファ11へ貯える構
成にしなければならない。
てDCTについて具体的に述べ、可変長符号化について
はハフマン符号化について述べたが、それ以外のブロッ
ク変換符号化,可変長符号化法でも良いことはいうまで
もない。また、上記実施例では、可変長符号化法として
EOBコードを伝送するものについて述べたが、本実施
例によれば、データ長の情報が伝送されるためEOBを
伝送する必要がなくなるので省略することも可能になる
という効果もある。また、図22の実施例では、発生デ
ータ長の情報と可変長符号化データとを、時間的に分割
してシリアルに多重するためにスイッチ6を用いたが、
バッファ4のある固定アドレスにデータ長情報を書き込
み、シリアルに読みだすようにしても良いことはいうま
でもない。
ける符号化装置の構成を示すブロック図である。図26
において符号化装置は、所定の符号化テーブルに従って
コード変換を行うコード変換器16と、発生した可変長
符号化データの符号長を検出する符号長検出器17と、
コード変換器16の出力を貯えるバッファメモリ18
と、符号長検出器17の出力に基づいて無視ビット数デ
ータを作成する無視ビット数データ作成回路14と、バ
ッファメモリ18からの出力と無視ビット数データ作成
回路14からの出力とを切り換えるスイッチ22と、ス
イッチ22の出力に誤り訂正符号を付加する誤り訂正符
号化器23とを有する。また、無視ビット数データ作成
回路14は、符号長検出器17からの出力を累積加算す
る累積加算器19と、累積加算器19の出力と外部から
入力される定数Cとのうちの小さい方を出力する最小値
回路(以下MINと称す)20と、累積加算器19の出
力からMIN20の出力を減算する減算器21とから構
成されている。
ータは、ハフマン符号のように発生頻度が高くなるほど
符号長が短くなるように設計された符号化テーブルに従
ってコード変換を行うコード変換器16によって可変長
符号化され、バッファメモリ18に貯えられると共に、
符号長検出器17によって発生した可変長符号化の符号
長が検出され、その符号長が累積加算器19で累積加算
されてMIN20に通される。MIN20に入力される
定数Cとしては、例えばC1パリティの付加単位である
mバイトすなわち、m×8ビットから、無視ビット数デ
ータ作成回路14によって作成されるデータのビット数
(可変長符号化の1シンボル当りの符号長は30ビット
よりは少ないのが普通なので、通常5ビット程度あれば
無視ビット数データを作成できる)を引いた値が与えら
れている。C=m×8−5累積加算器19の値がこのC
よりも大きな値をとるとMIN20の出力はCを選択す
る。そして減算器21の出力はm×8−5−Cとなるの
で、次のC1ブロックにあふれたデータビット数と等し
くなる。この値を次のC1ブロックの先頭の5ビットの
間はスイッチ22で選択して時分割多重することによっ
て図27に示されたデータ並びにすることができる。こ
のとき、スイッチ22で無視ビット数データを選択して
いる間は、バッファメモリ18の読み出しを行わないよ
うに制御されている。そして、次のC1ブロックに移っ
たとき累積加算器19は、初期動作を行う。その初期値
は、m×8−5−Cの値とすれば良い。
は図26に限定されたものである必要は全くなく、例え
ば、累積加算結果をCで割って余りを求めるような演算
でも良いことはいうまでもない。また、無視ビット数デ
ータとして前のC1ブロックに配置された符号のビット
数を求めても良い。
22の有無についても同様である。上述のような動作を
するだけならバッファメモリ18はmバイトあれば最低
限の動作は可能であり、m×nバイトのデータに誤り訂
正符号を付加するためのデータ蓄積機能は、誤り訂正符
号化器23にもたせれば良いが、例えば、減算器21の
出力である無視ビット数データを貯える領域をバッファ
メモリ18に設けて書き込んでも同様の事を実現できる
し、減算器21の出力である無視ビット数データを貯え
るメモリを別途設けてバッファメモリ18との読み出し
制御によっても同様である。そのような構成をとるなら
ばバッファメモリ18はm×nバイトの容量をもってい
る方が都合が良い。
mバイト中のデータとしてもっている必要はなく、図2
9の中のIDデータエリアに所持していても良い。この
ようにmバイトのデータの外に無視ビット数データを時
間軸多重するための符号化装置の構成を図28に示す。
図28において、24はスイッチ、25はメモリであ
る。
図26の動作と同じであるので、異なるところのみ説明
を加える。MIN20の片方の入力値は、図26では
(m×8−5)であったが、図28ではm×8となる。
なぜなら、無視ビット数データをmバイトの外にもつの
でmバイトのデータは目一杯使用可能である。このため
図28においてC’=m×8となる。また、減算器21
の出力は誤り訂正符号を付加した後に時分割多重するた
め一度メモリに貯える必要性が高くなる。メモリ25は
そのためのメモリであり、スイッチ24にてメモリ25
に貯えられたデータと誤り訂正符号化器23の出力とが
切り換えられる構成となっている。ただし、スイッチ2
4が一方とつながっているとき他方は、必ず出力(読み
出し)を止めている必要がある。このように動作する回
路から出力されるデータは、図29に示すようになって
いる。
タ,SYNCデータを付加して記憶していても良いこと
はいうまでもなく、そうでない場合は、他のどこかにI
Dデータ,SYNCデータを付加するブロックが存在す
る。また、図28は、IDデータに無視ビット数データ
を多重したが、例えばIEEE Transactions on Info
rmation Theoryの1976年, No.4,P462 〜P468に記載の
「New Classes of BinaryCodes Constructed on the Ba
sis of Concatenated Codes and Product Codes」に開
示された重畳符号等の技術を使ってC1パリティの中に
多重する方法をとっても良い。また、上述の可変長符号
化は固定長にエスケープするようなモードをもった可変
長符号でも良いことはいうまでもない。
符号化装置で符号化してテープ等の伝送媒体を経た符号
化データを復号化する際に使用する第3実施例の復号化
装置の構成を示すブロック図である。テープ媒体のよう
な伝送系では、再生のみの製品というものが存在し得る
ので、復号化装置を使った製品も存在し得る。図30に
示される復号化装置は、誤り訂正復号化を行う誤り訂正
復号化器29と、mバイトのデータ中からある特定の位
置にある無視ビット数データをとり込む無視ビット数デ
ータ認識回路26と、無視ビット数データ認識回路26
からの制御信号によりオン/オフが制御されるスイッチ
27と、スイッチ27の出力をコード逆変換するコード
逆変換器28とを有する。
過した信号(テープレコーダでは再生出力)は誤り訂正
復号化器29にて、伝送路のS/Nの劣悪さが原因で生
じた誤りが訂正され、正しいデータとなって出力され
る。テープレコーダ等において特殊な高速再生等がなさ
れる場合は、C1ブロック単位での復号化を行うと都合
が良いが、C1ブロック単位で誤り訂正復号化を行った
後、何ビット分のデータを無視して可変長復号化するか
をコントロールするための制御信号が無視ビット数デー
タ認識回路26からスイッチ27に送られ、コード逆変
換器28への入力が制御される。第2実施例における説
明では、無視ビット数データを5ビットとったため、無
視ビット数をkビットとすると、k+5ビット分のデー
タをコード逆変換しないようにスイッチ27をオフすれ
ば良い。また、コード逆変換器28はスイッチ27がオ
ンになってから可変長復号化動作を行えば良い。なお、
コード逆変換器28が、復号化禁止マスク動作をするこ
とができるようにすれば、マスク動作をするビットのフ
ラグをk+5ビット分立てれば良く、その際は、スイッ
チ27はなくても誤った動作をすることがない。このよ
うな構成にすれば、例えば図16の点線以降の3ビット
は、可変長復号化されず、4ビット目から正しい復号化
が行えるようになるので、シンボル化けといった問題は
生じない。
成例をとった場合には、無視ビット数データ認識回路2
6の入力は、誤り訂正復号化器29の前からとり出した
信号で良い。
化のみを行う場合について説明したが、固定長符号化と
可変長符号化とを組み合わせたような符号化でも、可変
長符号化手法を複数使用した符号化でも良く、また誤り
訂正符号も二重リードソロモン符号をとりあげたが、ブ
ロック単位で長さが可変でない固定長データに対する誤
り訂正符号なら何でも良く、例えばBCH符号,クロス
インターリーブ符号、ある程度符号長が可変なトレリス
符号化等の符号化でも良いことはいうまでもない。また
実施例ではC1ブロックに1つ無視ビット数データを付
加することとしたが、誤り訂正ブロックサイズを小さく
とった場合m×nバイトに1つの無視ビット数データを
付加するだけでも良い。可変長符号化手法を(固定長符
号化手法も含めて)複数使用するような場合は符号化器
で無視ビット数データ及びその手法を表わす情報を付加
して符号化し、復号化装置側でその情報を認識して(固
定長復号化も含めて)可変長復号化する復号化器で復号
化すれば良い。その最も簡単な例は、あるケース(例え
ば統計的な意味での出現頻度に偏りがなくなった場合)
では固定長符号化器を使い、そうでない場合には可変長
符号化器を使って符号化するかまたは可変長符号化テー
ブルをいくつか使用して符号化する。また、その他のヘ
ッダ情報があれば、それと多重するのも良い。
ける符号化装置の構成を示すブロック図であり、図31
において第2実施例を示す図26と同番号を付した部分
は同一部分を示す。図31において、15は、累積加算
器19と、累積加算器19からの出力と外部から入力さ
れる定数C’とを比較するコンパレータ30とからなる
特殊コード挿入可否判定回路であり、32はコード変換
器16からの出力を一時的に貯える退避用バッファであ
り、31は特殊コード挿入可否判定回路15(コンパレ
ータ30)からの制御信号によりオン/オフがコントロ
ールされるスイッチである。
ータはコード変換器16によって可変長符号化され、一
時的に退避用バッファ32に記憶される。一方、符号長
検出器17によって、発生した変換コードの符号長を検
出し、累積加算器19にて発生した符号長を累積加算し
て、発生したトータル符号長を計数し、累積加算器19
の出力と定数C’とをコンパレータ30にて比較し、累
積加算器19の出力が定数C’を超えないかどうかを判
定する。もし、累積加算器19の出力が定数C’を超え
た場合、スイッチ31に制御信号を送り、そのあふれる
原因となった可変長符号の1シンボルがバッファメモリ
18に送出されないようにスイッチ31をオフすると、
同時に、あふれる原因となった可変長符号の1シンボル
の1つ前のシンボルを読み出した後、退避用バッファ3
2の読み出しをストップする。バッファメモリ18は、
m×nバイトのデータを書き込める容量を有しており、
m×nバイトのデータを誤り訂正符号化器23に送出が
完了するたびにオール0のデータに初期化される。通常
バッファメモリ18はDRAM等で構成し、m×nバイ
トのメモリを2つ有して、読み出し用で使うメモリと書
き込み用で使うメモリとを選択的に切り換えるように構
成するので、この切り換えのときに、メモリ切換動作以
後書き込み側に割り当てられたメモリは、データを書き
込む前にオール0のデータに初期化すると良い。以上の
ような動作では、可変長符号化データがmバイトの境界
をまたぐようになった場合を検出して、その原因となる
1シンボル分の可変長符号は次のmバイトにまわされる
ようになり、余白には0が挿入されたことと等価にな
る。つまり、その符号化装置の出力のデータは、図32
に示したようなパターンになる。図32では0001と
いう可変長符号化データがコード変換された後のシンボ
ルが3ビット以上だった場合、00という2ビットの0
が挿入された形となっている。もちろん、その3ビット
以上だったというシンボルに相当する可変長符号は次の
mバイトのデータ作成時に退避用バッファ32から読み
出され、そのmバイトのデータの先頭に配置される。
を余白に挿入したが、これには、符号化テーブル作成時
に、少し工夫を要する。すなわち、オール0に相当する
シンボルが実際には存在しないように符号化テーブルを
作成するという工夫である。このことを図33で説明す
る。図33は、図12と同じシンボルを可変長符号化す
るための可変長符号化テーブルを示している。図12で
はFというシンボルに00000を割り当てているが図
33ではダミーデータと称しているシンボルを1個増加
し、オール0となるシンボルをダミーデータに割り当て
ている。このような可変長符号化テーブルに基づいて可
変長符号化を施すことが、第4実施例の前提となる。こ
のオール0という特殊なダミーデータを可変長符号化テ
ーブルに盛り込んであるが必ずしもオール0でなくても
オール1のデータがダミーデータとなるように図12の
2進木表現の枝変換を行っても良いし、すべてが同じ値
でなくても、そのダミーデータが割り当てられた符号の
先頭から任意ビットをとりだしてきてそれが他シンボル
で同じビット数のいかなる符号とも絶対に一致しないよ
うな符号であれば、どのような値でも良い。なおダミー
データがオール1のときは、上述の初期化動作時にm×
nバイト分すべてに1のデータを書き込めば良い。
装置の動作について説明する。特殊再生時のように極め
て特殊な場合は、このような符号化装置ではmバイトの
先頭が必ず可変長符号の先頭ビットとなっているため使
用可能なC1ブロックでは可変長復号化の開始をmバイ
ト毎に設定するようにすれば良い。なぜならmバイトの
後尾部分の特殊符号については、あてはまるシンボルが
存在しないからである。具体的に述べると、図32にお
いては00という最後の2ビットのデータはあてはまる
シンボルが存在しないし、次のmバイトの先頭は、別の
シンボルの可変長符号化の先頭であることが保障されて
いるため、この2ビットの00というデータを廃棄すれ
ば良い。すなわち、mバイトの境界であることを認識し
て最後に可変長復号化が成功しなかったデータを廃棄す
るデータ廃棄回路を設ければ復号化できる。またこのデ
ータ廃棄回路は、コード逆変換器の逆変換禁止ビットマ
スクを生成する回路として実現される。このデータ廃棄
回路が仮りに存在しなかったならば、連続したC1ブロ
ックを復号化する場合、前のC1ブロックの特殊データ
が廃棄されずにコード逆変換器に残存しており、このデ
ータと次のC1ブロックの先頭のデータとで別のシンボ
ルのデータに化けるといった問題が新たに生じる。例え
ば00という最後尾の2ビットのデータが廃棄されずに
残存したまま、例えば次のシンボルがAであるような可
変長符号である1があった場合、コード逆変換器にて0
01というデータに対してコード逆変換が成立し、シン
ボルCとなってシンボル化けとなってしまう。以上のよ
うな復号化装置は、後述する第6実施例の一例となるも
のである。
る符号化装置の構成を示すブロック図であり、図中前述
の実施例の符号化装置と同番号を付した部分は、同一ま
たは相当部分を示す。
変長符号化され退避用バッファ32に一時的に記憶され
る。一方、符号長検出器17によって発生符号長を検出
し、累積加算器19によって累積加算により計数された
発生符号長がコンパレータ30に入力される。コンパレ
ータ30は、発生符号長とある定数C’とを比較し、発
生符号長がある定数C’を超えると退避用バッファ32
に再送要求のフラグを立てる。コンパレータ30から再
送要求のフラグが入力されると、退避用バッファ32か
らその可変長符号が符号の先頭からもう一度読み出され
る。具体的に例をあげて説明する。例えば、図32で0
001(シンボルD)というデータの後のデータはmバ
イト長で固定長に制御されるので残り2ビット分の余裕
がある。その次にコード変換されるシンボルがEであっ
た場合を考えるとEの先頭ビットから2ビット分、すな
わち00001のコードのうち最初の2ビットである0
0がシンボルDの0001の後に付加される。この直後
再送要求をしなければ、シンボルEの00001のうち
残りの3ビットである001が次のmバイトのC1ブロ
ックの先頭に配置されることになるが、00001のコ
ードのうちの最初の2ビットである00が付加されC1
ブロックが一杯になったことをコンパレータ30が検出
して再送要求のフラグが立てられるため、退避用バッフ
ァ32はシンボルEの00001のデータが次のC1ブ
ロックでまたふたたび先頭ビットから読み出されるよう
に動作する。つまりC1ブロックの余白ビットにはシン
ボルEの先頭2ビットが配置され、次のC1ブロックに
はシンボルEの先頭から5ビット分が配置されることに
なり、先頭2ビットはこのような例では重複している
が、C1ブロックの先頭では可変長符号の先頭が保証さ
れている。
る復号化装置の構成を示すブロック図である。図35に
おいて、34は誤り訂正復号化器29からの出力に基づ
き復号化が成立するか否かを判定するコード逆変換可否
判定回路、35は誤り訂正復号化器29の出力を貯える
バッファ、36はコード逆変換可否判定回路34の制御
によりオン/オフがコントロールされるスイッチであ
る。
理は、第4実施例における符号化装置に相対する復号化
装置の基本原理と同じであるのでその説明は省略する。
図35の入力は、符号化装置で符号化されたデータを伝
送媒体に通した信号である。図35の入力信号は誤り訂
正復号化器29により伝送路で生じた誤りを検出、訂正
され、最小mバイト単位の符号となってコード逆変換可
否判定回路34及びバッファ35に出力され、バッファ
35には一時的に貯えられる。一方、コード逆変換可否
判定回路34では、mバイトのデータの先頭1ビットず
つを監視して可変長復号(コード逆変換)が成立するか
どうかが判定され、成立すると判定された場合、スイッ
チ36をオンにしバッファ35から成立する可変長符号
を読み出して、各シンボル毎逐次にコード逆変換器28
で可変長復号化する。第4及び第5実施例の符号化装置
は、mバイトの後尾の処理手法は異なるが、いずれも後
尾で可変長復号化が成立しないままmバイトのデータの
処理が終了した場合、データ廃棄を行えば良い。この第
6実施例では、可変長復号化が成立しない間はスイッチ
36がオフ状態になっており、コード逆変換器28に可
変長符号が送られることはないので、mバイトのデータ
の処理が終了したり、スイッチ36がオフのままmバイ
トのデータをすべて初期化して次のmバイトのデータを
貯えるという動作をする。このようにすれば、上述のデ
ータ廃棄回路と同等の動作が可能となる。
作成する場合から工夫して作成し、特殊コードを余白に
挿入し、第5実施例は、何もそのような操作はせず次の
C1ブロックで操作するように符号化したが、第6実施
例における復号化装置により、シンボル化の問題なく復
合化が可能となる。なお、この復号化は、トリックプレ
ーの時のみならず通常伝送時も同様の動作を行う必要が
ある。
る符号化装置の構成を示すブロック図である。図36に
おいて、37はコード変換器16に特殊なデータが入力
された場合にのみオンとなるスイッチ、39はコード変
換器16の出力を貯える第1バッファメモリ,40はス
イッチ37を介して入力されるデータを貯える第2バッ
ファメモリ、38は第1バッファメモリ39,第2バッ
ファメモリ40の出力を切り換えるスイッチである。
号は、コード変換器16により可変長符号化され第1バ
ッファメモリ39に貯えられる一方、特殊なデータが符
号化されるときにはスイッチ37はオンされてその特殊
なデータは第2バッファメモリ40に貯えられる。スイ
ッチ38は通常は上側(第1バッファメモリ39側)に
接続されているが、m×nバイトのうちある特定の位置
になったときに下側(第2バッファメモリ40側)に接
続されて第2バッファメモリ40の読み出しがスタート
し、ある固定データ長だけ第2バッファメモリ40の内
容が時分割多重されて誤り訂正符号化器23に供給され
る。当然第2バッファメモリ40が読み出されるのはス
イッチ38が下側に接続されている間であり、その間第
1バッファメモリ39の読み出しはストップされてい
る。スイッチ38の接続が変わった時には、バッファメ
モリ39の読み出しはストップしたアドレスからスター
トし、第2バッファメモリ40の読み出しはストップす
るよう動作する。
合にオンするかについて具体的に例をあげて説明する。
映像信号を符号化する場合はDCTを施し、DCT係数
を可変長符号化することが普通であるが、通常DCT係
数の低次シーケンスほど重要な意味をもつため、低次シ
ーケンスだけで画像の大雑把な認識は可能である。スイ
ッチ37はこのような場合低次シーケンスの符号化結果
のみ送出するようにオンするような動作を行えば、低次
シーケンスのデータは、時間軸多重状態で2度書きする
ようなイメージとなる。極端な場合、低次シーケンスは
DC成分だけでも良く、DC成分だけでもシーンの理解
ぐらいは可能であるのでDC成分のみが2度書きされ
る。伝送容量を鑑みれば、この2度書きされるデータは
少ないほど都合が良いので、DC成分のうち上位数ビッ
トのみを符号化しても良い。ただし、このような場合
は、コード変換を行う前の固定長符号をスイッチ37に
接続する構成にすれば良い。また、NTSC,PAL方
式のような走査形態の場合1フレーム内の奇数フィール
ドと偶数フィールドとは似かよった信号であるため、D
C成分のフィールド間和を求める演算手段を設けても良
いし、DCTブロックを4ブロックまとめてDC成分の
平均値を求める演算手段を設けて、それらの演算結果を
第2バッファメモリ40に貯えても良い。例えば、DC
Tブロックを4ブロックまとめてDC成分を平均し、フ
ィールド間和を求めて5ビットに丸めて第2バッファメ
モリ40に貯えれば、全データ(誤り訂正符号を除く)
の3%程度の符号量で、画像の根幹のデータは存在でき
る。このデータを図14の斜線部に位置するように時間
軸多重すれば、ある一定の高速再生で、この根幹データ
を得ることが可能である。計算では20倍速程度の超高
速再生までは、このデータを再生することが可能なよう
にデータを配置することが可能である。またこの2度書
きデータは必ずしもすべてのフレームについて書かれて
いる必要はなく、何十フレームかの間のある1フレーム
のみの符号化結果を第2バッファメモリ40に貯えてお
いてその何十フレームかの間に相当する時間に、少しず
つスイッチ38で時間軸多重するようにスイッチングし
ても、超高速再生時にデータを再生できるように配置で
きる。さらに何十フレーム中の1フレームのみのDC成
分よりは高次であるがある程度の低次シーケンスまでを
符号化するような、上述の例を適当に組み合わせたよう
なことでも良い。
に説明したが、訂正できない誤りが生じた場合、その2
度書きされたデータをもとに補間するような誤りデータ
の補間作業に使用しても良いことはいうまでもなく、例
えば、DC成分のデータを使用する等の方法を使っても
良い。
る復号化装置の特徴部分の構成を示すブロック図であ
り、図37において、41は入力されるDC成分のみに
逆DCTを施す逆DCT回路、42はブロックの境界を
目立たなくするオーバーラップ平滑化回路である。
装置と異なるところは、超高速再生等の動作状態になっ
た場合、2度書きされたデータのみから画像を復号化す
るようなモードを有しているところであり、符号化時に
どのようなデータが2度書きされていたかによって少し
アプローチ手法が異なる。例えば上述の第7実施例の符
号化装置においてDC成分のみが2度書きされている場
合、DCTブロック1つ(あるいは4つ)に1つしかデ
ータが存在しないため、DCTブロックの境界を明確に
検知でき、このブロックの境界の形状が長方形であるこ
とから、かえって画像のシーン認識にとって邪魔になっ
たりする。それを軽減するための回路が図37である。
逆DCT回路41によりDC成分のみに逆DCTを施
し、図38(A)に示したようなブロック状の画像を得
る。図38(A)では、ブロックEを中心とした8ブロ
ックA〜Jを示してある。このブロックEのサイズは、
DCTの各ブロックのデータが2度書きされている場合
はDCTブロックサイズ(通常8×8画素)と一致する
し、4DCTブロックのDC平均値が付されている場合
は4DCTブロックサイズと一致する。このようなブロ
ック状の再生画面となるデータを得たのち、オーバーラ
ップ平滑化回路42にてブロックの境界を目立たなくし
て、超高速再生画面としてTVモニタに出力される基礎
データが得られる。
作を説明する。図38(A)における各ブロックA〜J
の復号化データは例えば自分のブロックより面積で4
倍、長さで2倍に自分を中心に押し広げられたブロック
であると考える。そのようにするとすきまなく配置され
た図38(A)の9つのブロックは重なり合って、図3
8(B)のようにブロックがオーバーラップしてしまう
ことになる。図38(B)のA’は図38(A)のAが
押し広げられたブロックであり、B’はB、C’はC、
D’はD、E’はEがそれぞれ押し広げられたブロック
であることを示している。そのようにしておいて、例え
ばブロックE(点線で図38(B)に示す)の斜線部の
値をどのようにすればブロック境界を目立たなくするこ
とができるかを示す。図38(B)の斜線部のうちブロ
ックEの中心に近い部分は、図38(A)のブロックE
をそのまま通過させ、ブロックEの境界に近い部分はブ
ロックEのデータを半減させ、他ブロックからのオーバ
ーラップ分と加算するようにして平均化する。具体的に
は、E’のブロックに正弦関数等の窓関数をかけ、オー
バーラップ分のデータと加算する。このときに注意して
おかなければならないことは、オーバーラップ分を加算
したとき、ダイナミックレンジが広がらないようにする
ことである。つまり、1以下の値をもつ関数をかけて加
算した結果が、1以上になってしまうことを防ぐように
しなければならない。また、オーバーラップ平滑を行う
以外の平滑化手段として、図39(A)に示したような
隣接したブロックのDCT係数から自分のDCT係数を
補間するようにして逆DCTを施すようにしても同様な
効果が得られる。例えばDC成分のみから次の高次シー
ケンスを補間するための例を以下に示す。例えば、Eブ
ロックのC21成分(図39(B)に図示)は、Bブロッ
クのDC成分からHブロックのDC成分を減算して、あ
る係数ρをかければ良いし、C12成分はDブロックのD
C成分からFブロックのDC成分を減算してある係数ρ
をかければ良い。これはDCTの基底関数を考えるとこ
のような補間がうまくいくことが理解できる。
る復号化装置の構成を示すブロック図である。図40に
おいて43は、各C1ブロックが有効であるか否かを判
定するC1ブロックの有効判定回路である。
の実施例における符号化装置は固定長のデータに対して
誤り訂正符号を付加するので、誤り訂正ブロックの単位
で誤りがなければシンボル化けなく可変長復号化でき
る。ところが、例えば映像信号の符号化のようにブロッ
ク化して可変長符号化する場合、EOBコードが存在す
ることが常であり、このようなコードが復号化されない
限り、逆DCTを施すべきDCT係数はそろわない。例
えばC1ブロックで誤りが発生していたことがC1ブロ
ックの有効判定回路43で検出された場合、EOBコー
ドまで到達しないことがある。このような場合、残りの
シーケンシに0を挿入して逆DCTを施して、再生画像
を得る。このようにすると最後のブロックはとりあえず
復号化されることになり、しかも高次シーケンスは0を
代入することで、異常なデータに復号化されることを防
止できる。
おける復号化装置の構成を示すブロック図である。図4
1において44はC1ブロックの有効判定回路43の制
御によりオン/オフがコントロールされるスイッチ、4
5はコード逆変換器28の出力を貯えるバッファであ
る。
作は上述の第9実施例と非常に良く似ている。C1ブロ
ック有効判定回路43にて後続のC1ブロックに訂正し
きれない誤りがあると判定された場合で、かつ、EOB
コードに到達できなかった場合、バッファ45に貯えて
いたそのEOBコードが欠けたDCTブロックのDCT
係数はスイッチ44のオフ動作により廃棄される。この
結果、異常な復号化結果を招くことを回避することがで
きる。
可変長符号がm×nバイトのデータが連続で再生される
ことを前提としているような具体例であったが、m×n
バイトのデータのうち、ある固定の位置の情報は別のデ
ータが入れられているような第2実施例または第7実施
例における符号化装置のような場合、そのようなデータ
は、逆DCT回路に接続する必要がなく、その位置での
スイッチング動作によりオフするよう構成しても良いこ
とはいうまでもない。
リードソロモンの誤り訂正では得られたm×nバイトの
データをシャフリングして誤り訂正符号化することが通
常であるが、C1単位の誤り訂正をするような場合が存
在し、そのデータが可変長符号化であるような場合は、
データシャフリングは無秩序に行わない方が良い。更
に、上述の実施例では、極めて限定された符号化手法を
扱っているが、前述のとおり、誤り訂正符号は固定長の
データに対して付加するものなら他の符号で良いし、可
変長符号はハフマン符号化以外の例えばファノの符号等
でも良く、DCTは他の直交変換でも良いことは言うま
でもない。またシャフリングについても可変長符号の秩
序をくずすことがないように例えばEOBを1つの単位
としたシャフリングをかけても特に問題はないし、また
映像信号のブロックの位置を示す情報などを時間軸多重
しても良い。
おける符号化装置の構成を示すブロック図である。図4
2において、51,52は入力信号を1フィールド分だ
け遅延して出力するフィールドメモリ、55は現在の入
力信号とフィールドメモリ51の出力(1フィールド遅
延した信号)とを加算する加算器、56は現在の入力信
号とフィールドメモリ51の出力との差を演算する減算
器、54は加算器55の出力とフィールドメモリ52の
出力とを切り換えるスイッチ、53はDCTを施すDC
T回路である。
ールドメモリ51に貯えられ1フィールド分遅延され
る。加算器55は、1フィールド分の時間差がある信号
の和を求める。一方減算器56は1フィールド分の時間
差がある信号の差を求め、フィールドメモリ52に供給
され加算器55の出力より1フィールド分遅延されて読
み出される。スイッチ54は1フィールド毎に、加算器
55の出力とフィールドメモリ52の出力とを切り換
え、1フィールド毎にフィールド間和とフィールド間差
が切り換えられてDCT回路53に入力される。フィー
ルド間和とフィールド間差との各成分は、DCT回路5
3によりDCT処理が施され符号化される。
演算をするだけなので、フレーム間演算は生じることが
なく1フレーム単位に編集作業が容易である。すなわち
図20のF3以降にF3′,F4′を挿入する際に、F
1,F2を再符号化する必要がない。
動作をする復号化装置の構成を示しており、57は逆D
CT回路、58,59はフィールドメモリ、61は加算
器、62は減算器、60はスイッチである。なお、この
復号化装置の動作は上述の符号化装置の動作と全く逆で
あるので説明は省略する。
1実施例の符号化装置の優れている点について述べる。
図44は、現行のTVで最も良く使われている走査方法
であり、インターレース走査と呼ばれている。これは1
フレームを奇数フィールドと偶数フィールドとに分けて
構成されており、それぞれ少しずつずれて走査される。
時間的には奇数フィールドが伝送されてから偶数フィー
ルドが伝送されるため、1フレーム内には、ほとんど同
じ信号の2つのフィールドが存在している。奇数フィー
ルドと偶数フィールドとで異なる信号となるのは、画像
の垂直解像度が高い場合と、動いている画像の動いてい
る部分と、ノイズ成分との3つの場合である。第11実
施例では、フィールド間和を求めるので、画面の垂直解
像度が低い部分または動きが少ない部分またはノイズが
平坦化された信号が、フィールド間和として出力され符
号化される。このように、フィールド間和は周波数分布
として低周波部分に集中するので、DCT処理を施すと
符号化の効率はフィールド間和をとらない場合よりも高
くなっている場合が多い。またフィールド間差は動画で
ない場合、ほとんど0となってしまうので、符号化効率
が良い。
〜図48によって説明する。図45(A)は、ステップ
状の信号が次のフィールドで動いてしまったことで生じ
た各フィールドの様子を示している。これをTV画面上
で見た状態を図45(B)に示す。このように動きが生
じるとTV画面で細かく観察するとギザギザになったよ
うになっており、これが目の残像効果により動きとなっ
て知覚できる。このような信号のデータを数字で表わし
たのが図46である。これをそのままフレーム内でブロ
ッキングして2次元DCTを施すと図47に示したよう
になり、これにそのまま逆DCTを施すとMSE(2乗
誤差の総和の平方根)は12.5となる。しかし、これをフ
ィールド間和とフィールド間差とを求めた後に2次元D
CTを施すと図48に示した数値となり、これにこのま
ま逆DCTを施すとMSEは8.9となり、フィールド間
和,差をとった後にDCTを施した方がS/Nが良いこ
とがわかる。また、DCT結果の数値を比べると、0の
数が占める割合はフィールド間和,差をとった方が圧倒
的に多いことがわかる。これは、ランレングスコーディ
ング時に非常に有利であり、エントロピーが低いことを
示しており、発生符号量は、図48の場合の方が少ない
ことを示している。図48では、8×8のテーブルが2
つありデータ量が一見増加しているように見えている
が、フィールド間和とフィールド間差とは、フィールド
毎に選択的に出力されており、実際の画素数は増加して
いないため、実質的にエントロピーの減少分だけ発生符
号量が少なくなる。このように動いている部分でも発生
符号量が減少する場合が多く、第11実施例による方法
は非常に効率が良い方法であるといえる。
ィールド間差とがフィールド毎に選択されている場合を
例にとり説明したが、DCTのブロック毎あるいは数ブ
ロック毎に選択的に出力しても良いことはいうまでもな
い。また、直交変換は必ずしもDCTの必要はなくK−
L変換等他の直交変換でも同様の効果を奏する。
9に示す構成(入力される映像信号のS/Nの悪さを検
知する回路)とを組み合わせて、フィールド間差の量子
化レベルをコントロールした例が、第12実施例であ
る。図49において、63は帯域制限を行うハイパスフ
ィルタ(以下HPF)、64は入力される信号の絶対値
をとる絶対値回路、65は振幅制限を行うリミッタ、6
6は累積加算演算を行う累積加算器、67は量子化ビッ
ト数を制御する制御信号を図42に示す符号化装置に出
力する量子化制御信号作成回路である。
で映像信号のS/Nの悪さを検知して、図42の符号化
の際の量子化ビット数を変化させる。ノイズは一般に小
振幅信号であるので量子化ビット数が粗くなると量子化
ノイズに埋もれてしまい符号化の際にノイズにより符号
量が増大するということがなくなってしまう。量子化ビ
ット数が粗くなると一般には符号量が少なくなるので、
ノイズによる符号量の増加に対して非常に有効である。
図49の入力は、フィールド間差の信号でも映像信号で
もどちらでも良く、その入力信号をHPF63に通し、
低周波成分による影響を取除き、累積加算をとるとノイ
ズが大きいほど値が大きくなるように絶対値回路64に
より入力信号の絶対値を求める。もともと振幅が大きい
高周波の映像信号による誤検出を防止するためにリミッ
タ65を通過させて振幅制限を行った後、累積加算器6
6にてある一定の時間累積加算演算を行う。累積加算器
66での演算値を参照し、その演算値が所定値異常にな
れば量子化ビット数を粗くするような制御信号を量子化
制御信号作成回路67にて作成し、この制御信号を図4
2の符号化装置に送る。
信号の量子化ビット数を粗くすることにより符号量の増
大を防ぐように説明したが、実際にはこのような手段の
他に、フィールド間差の高周波成分を抽出し、振幅制限
をした後、もとのフィールド間差と減算するといういわ
ゆるノイズリダクションを行ってから符号化するという
ように構成しても良いことは言うまでもない。
DCT回路53の前で量子化する量子化ビット数を制御
する場合でも、DCT回路53の後でDCT係数を量子
化制御する場合でも同様な効果を奏する。
ルド間和,差を求めた後にDCTを施して符号化するこ
とは符号化効率の観点から見ても有利な場合が非常に多
い。しかし、垂直解像度が高い静止画またはフィールド
間でシーンチェンジが生じるような場合、必ずしも上述
の符号化が有利であるとは限らない。このような場合に
対応して適応的に符号化のためのブロッキングを変化さ
せ、それぞれの場合にもっとも適したブロッキングを選
択することが、符号化効率にとって最適化された状態と
えいる。このような内容を実現した符号化装置が第13
実施例である。図50(A),(B)はこの第13実施
例の符号化装置の構成を示している。この第13実施例
の一例の構成を示す図50(A)において、68はフィ
ールド間和・差ブロッキング回路、69はフレーム内ブ
ロッキング回路、70はフィールド内ブロッキング回
路、71は各ブロッキング回路68,69,70からの
出力に基づき発生符号量を予測して比較する発生符号量
予測及び比較器、72は各ブロッキング回路68,6
9,70からの出力を切り換えるスイッチ、73はDC
Tを施すDCT回路である。また、この第13実施例の
他の構成を示す図50(B)において、74はフィール
ド間和・差ブロッキング回路、75はフレーム内ブロッ
キング回路、76はフィールド内ブロッキング回路、7
7はDCTを施すDCT回路、78は各DCT回路77
からの出力に基づき発生符号量を比較する発生符号量比
較器、79は各DCT回路77からの出力を切り換える
スイッチである。図50(A)は、DCT回路73を共
有して、ブロッキング状態をスイッチ72で切り換える
という実施例であり、図50(B)は、DCT回路77
の出力をスイッチ79で切り換えるという実施例であ
る。両実施例とも符号量が小さくなるように切り換えを
行うので、符号化効率は常に最適となる。この切り換え
基準は様々な実施例が考えられ、ここでは、発生符号量
予測及び比較器71と、発生符号量比較器78としてブ
ロック図中に示した。その具体的な実施例は、例えば、
発生符号量予測では、そのブロック中にエッジとトラン
ジェントとが共存しているような場合を検出すれば良
く、HPFとLPFとの組合せで判断可能である。ま
た、発生符号量比較器78では、例えば、0になるDC
T係数の個数が最も多いものを選択する等の方法が考え
られる。
状態を切り換えるようにしているが、そのうちの2状態
のみの切り換えにしても良いことはいうまでもない。
忠実度の符号化・復号化のためのフィールド間和,差後
のDCT処理前での量子化ビット数の割り振り方につい
て示した実施例である。図51にその例を示す。図51
において奇数フィールドのある画素の値とそれに対応す
る偶数フィールドとの値がそれぞれ120 ,121 (8ビッ
トのデータであるので0〜255 の値)であるとする。フ
ィールド間和を求めた場合241 、フィールド間差は120
−121 =−1である。このとき、フィールド間和のデー
タのダイナミックレンジは0〜511 の9ビット、フィー
ルド間差のデータのダイナミックレンジは−255 〜255
の9ビットである。さらに、フィールド間和の最下位ビ
ットを切り捨てて(丸めて)8ビットにすると、フィー
ルド間和は120 となり、フィールド間差はそのまま9ビ
ットにしておいてDCTを施し符号化する。仮に符号化
部、復号化部で誤差が発生しないとすると復号化部出力
はフィールド間和120 、フィールド間差は−1となる。
フィールド間和の最下位ビットの下に1ビット0を付加
すると240 という数字になる。これは符号化時の241 と
いう数字と1の誤差を生じており、このままでは、低忠
実度な復号化結果となってしまう。
で奇数フィールドか偶数フィールドのデータのうちどち
らかが奇数であることを示しており、しかも、フィール
ド間差が−1というデータであるため偶数フィールドの
方が1大きなデータであることが判明する。そのような
データは120 と121 との1つの組合せしか存在しない。
例えば、119 と120 との組合せはフィールド間和を8ビ
ット化すると119 になってしまうし、121 と122 との組
合せはフィールド間和を8ビット化すると121になって
しまう。すなわち、8ビット化フィールド間和をa,9
ビットフィールド間差をbとすると、図52に示された
ようなまとめられた演算を行って入力信号のデータが忠
実度良く復号化される。
ビット少なく量子化する例について説明したが、その逆
にフィールド間差の方を1ビット少なく量子化しても図
52のように1対1対応のフィールドデータが得られる
ことはいうまでもない。このようにどちらか一方を1ビ
ット削っても高忠実度の復号化結果が得られるため、高
いS/Nの符号化が可能である。またこれは、高忠実な
符号化なら直交変換にたよる必要もないことはいうまで
もない。
おける符号化装置の構成を示すブロック図であり、この
第15実施例は、映像信号を帯域分割した後にフィール
ド間和,差をとって符号化する。図53の81,82,
83,84はQMF(直交ミラーフィルタ)バンク等を
利用した帯域分割・間引きフィルタ、85は各フィルタ
81〜84の出力を切り換えるスイッチであり、他の構
成は図42に示した第11実施例と同じであるので同一
部分には同一符号を付してその説明は省略する。LLバ
ンドフィルタ81は、水平,垂直共に低周波帯域の信号
を抽出し、LHバンドフィルタ82は、水平は低域,垂
直は高域の信号を抽出し、HLバンドフィルタ83は、
水平は高域,垂直は低域の信号を抽出し、HHバンドフ
ィルタ84は、水平,垂直共に高周波帯域の信号を抽出
する。各フィルタ81〜84は間引きによるエリアジン
グを合成時に打ち消すような特徴があり、帯域分割して
符号化するには非常に都合が良い。
ィルタ81〜84により2次元画像に帯域分割を施し、
フィールド間和,差をとってDCT回路53に通すこと
により符号化する。この際、例えば人間の視覚情報処理
の特性を使うことで視感上の劣化を目立たせることなく
さらに符号化効率を上げることができる。すなわち、人
間の目は、高周波成分のダイナミックレンジが小さく、
量子化レベルを粗くしても検知できない。このことを使
うと、QMFによって分けられた高域成分はDCTを施
して粗く量子化しても、ほとんど劣化を検知できなくな
るということであり、このことにより、見かけ上の劣化
をほとんど検知できないので、量子化レベルを粗くした
ことによる符号量の減少が期待できるため有効である。
さらに、高域成分のフィールド間差の成分は、かなり量
子化レベルを粗くしても、その劣化はほとんど検知でき
ない。すなわち、第15実施例では、QMFを使って高
域成分のフィールド間差の成分の符号化を大雑把にする
ことにより、視感上の特性を保持したまま符号量の減少
を促すということである。
ロックの最初の無視ビット数データを時間軸多重するよ
うに構成したので、復号化時にこの無視ビット数データ
を容易に認識できるという効果がある。
ビット数データを認識し、可変長符号化しないデータを
無視して復号化するようにしたので、復号化時にシンボ
ル化けすることを防止できるという効果がある。
すブロック図である。
行うためのジグザグスキャン順序を示す図である。
ン符号化テーブルでハフマン符号化を行ったデータを示
す図である。
す図である。
復号化データを示す図である。
ータを示す図である。
る。
プパターンを示す図である。
図である。
である。
図である。
再生したときの再生エンベロープの一例を示す図であ
る。
ある。
示した図である。
である。
図である。
る。
ある。
復号化装置の構成を示すブロック図である。
ク図である。
ロック図である。
示すブロック図である。
ック図である。
符号構成を示す図である。
ブロック図である。
の符号構成を示す図である。
ック図である。
ック図である。
符号構成を示す図である。
ーブルを示す図である。
ック図である。
ック図である。
ック図である。
を示すブロック図である。
である。
ック図である。
ロック図である。
ロック図である。
置の構成を示すブロック図である。
る。
一例を示す図である。
一例を示す図である。
一例を示す図である。
成を示すブロック図である。
ロック図である。
るアルゴリズムを示す図である。
ある。
ロック図である。
号化器、24 スイッチ、25 メモリ、26 無視ビ
ット数データ認識回路、27 スイッチ、28 コード
逆変換器、29 誤り訂正復号化器。
Claims (2)
- 【請求項1】 可変長符号化と誤り訂正符号化とによっ
てディジタルデータを符号化する符号化装置において、
ディジタルデータを可変長符号化データに変換する手段
と、該可変長符号化データが含まれるデータ列を所定の
長さで区切って誤り訂正符号を付加する手段と、誤り訂
正符号化の際の区切りの後から前記可変長符号化データ
の先頭ビットまでのビット数に関する情報である無視ビ
ット数データを求める手段と、求められた無視ビット数
データを前記可変長符号化データに時間軸多重する手段
とを備えたことを特徴とする符号化装置。 - 【請求項2】 請求項1で変換されたた可変長符号化デ
ータに対して伝送路において生じた誤りを検出・訂正す
る手段と、前記データ列から前記無視ビット数データを
抽出する手段と、抽出された無視ビット数データに基づ
いて前記データ列の一部のみを逆変換して復号化する手
段とを備えたことを特徴とする復号化装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001142270A JP3316573B2 (ja) | 1991-04-10 | 2001-05-11 | 符号化装置及び復号化装置 |
Applications Claiming Priority (7)
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---|---|---|---|
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JP4948392A JPH05252055A (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 符号化装置および復号化装置 |
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JP5146692 | 1992-03-10 | ||
JP3-77686 | 1992-03-10 | ||
JP4-51466 | 1992-03-10 | ||
JP2001142270A JP3316573B2 (ja) | 1991-04-10 | 2001-05-11 | 符号化装置及び復号化装置 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP50752092A Division JP3215952B2 (ja) | 1991-04-10 | 1992-04-07 | 符号化装置及び復号化装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2002026739A JP2002026739A (ja) | 2002-01-25 |
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JP2001142270A Expired - Lifetime JP3316573B2 (ja) | 1991-04-10 | 2001-05-11 | 符号化装置及び復号化装置 |
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-
2001
- 2001-05-11 JP JP2001142270A patent/JP3316573B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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