JP3343132B2 - ディジタル映像信号の符号化装置および復号化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ブロック符号化
を使用するディジタル映像信号の符号化装置および復号
化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル映像信号の符号化方法とし
て、伝送帯域を狭くする目的でもって、１画素当たりの
平均ビット数又はサンプリング周波数を小さくするいく
つかの高能率符号化方法が知られている。本願出願人
は、特開昭６１−１４４９８９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。

【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）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（４ライン×４画素＝１６画素）からなる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ＭＩＮ）が除
去される。この最小値除去後の画素データが再量子化さ
れる。この再量子化は、元の量子化ビット数より少ない
ビット数例えば２ビットと対応する４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。

【０００４】このＡＤＲＣは、空間的に限定されたブロ
ック内の画素データが相関を有することを利用し、画素
データ間の共通の成分である最小値（最大値も可）を除
去して、各画素データの値をレベル方向に圧縮し、従っ
て、元のビット数より少ないビット数により再量子化を
行うことを可能とするものである。

【０００５】上述のＡＤＲＣにおいて、１フレームの画
面をブロックに細分化する時に、その一つの方法は、図
４Ａに示すように、水平方向および垂直方向のいずれの
方向でも、隣接する画素データが他のブロックの画素デ
ータとなるように、ブロックを構成するものである。図
における丸印およびＸ印は、それぞれ所定のサンプリン
グ周波数でディジタル化された１画素データを示し、水
平方向の画素間隔がサンプリング周期と対応し、垂直方
向の画素間隔が水平走査線間隔と対応している。丸印の
１６個の画素データｄ１１〜ｄ４４により、１ブロック
が構成され、１６個のＸ印の画素Ｄ１１〜Ｄ４４により
他の１ブロックが構成される。各ブロックがブロック符
号化例えば上述のＡＤＲＣで符号化される。

【０００６】図４Ａに示す方法で、ブロックを構成して
いるので、若し、丸印あるいはＸ印のブロックのデータ
が伝送時のエラーにより復元できない場合に、他方のブ
ロックの復元データにより受信側で修整可能とするため
である。例えばｄ２１で示す画素データを符号化して伝
送した時に、エラーが発生すると、受信側では、その周
囲の他のブロックの画素データＤ１１、Ｄ２１、Ｄ３１
およびＤ２２の復元値を使用して、すなわち、これらの
平均値によって空間的に画素データｄ２１の値を補間す
ることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図４Ｂは、ブロックを
構成する時の他の方法を示すものである。図４Ｂに示す
ものは、空間的に近接している画素同士で１ブロックを
構成するものである。図４Ｂのブロック構成は、上述の
図４Ａのブロック構成と比して、補間の点で不利であ
る。しかしながら、図４Ａのブロック構成と比して、同
一ブロックを構成する画素の空間的な距離が近く、従っ
て、ブロック符号化した時に、圧縮の効率が良く、ある
いは符号化に伴う歪みを小さくできる利点がある。上述
のように、従来技術で考えられていた図４Ａおよび図４
Ｂに示されるブロック構成は、一長一短があった。

【０００８】従って、この発明の目的は、空間的な相関
が弱められないとともに、エラー画素データを良好に修
整できるディジタル映像信号の符号化装置および復号化
装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１の発
明は、ディジタル映像信号を複数の画素データからなる
ブロックデータに変換するブロック化手段と、復号時の
エラー画素修復の際に利用される画素の空間的相関を弱
めることのないように、ブロックが、互いに隙間無く配
置されたデータにより構成され、各ブロック毎に、ブロ
ック内のデータの配列を連続するデータが空間的により
離間する方向になるようにブロック内で変換する変換手
段と、ブロックデータ内の所定個数のデータに対してエ
ラー訂正符号を付加するエラー訂正符号化手段とを備え
ることを特徴とするディジタル映像信号の符号化装置で
ある。請求項２の発明は、ディジタル映像信号を複数の
画素データからなるブロックデータとし、復号時のエラ
ー画素修復の際に利用される画素の空間的相関を弱める
ことのないように、ブロックが、互いに隙間無く配置さ
れたデータにより構成され、各ブロック毎に、ブロック
内のデータの配列を連続するデータが空間的により離間
する方向になるようにブロック内で変換してなる符号化
データを復号する復号化装置において、符号化データに
対して、ブロック内における所定個数のデータ毎にエラ
ー処理を行い、エラーである際に、所定個数のデータ毎
にエラーフラグを付加するエラーフラグ付加手段と、エ
ラーフラグ付加手段から出力されたブロックデータ内の
配列を連続するように変換する変換手段と、変換手段か
ら出力されたブロックデータのうち、エラーフラグが付
加されたブロックデータに対してエラー修整するエラー
修整手段とを備えることを特徴とするディジタル映像信
号の復号化装置である。

【００１０】

【作用】ブロック化回路２では、同じブロックを構成す
る画素データが空間的に密に配置されたブロック構成を
有するデータが形成される。このブロック毎にブロック
符号化がなされる。この符号化データが配列変換回路４
により、連続するデータが空間的に離れるような順序と
されてから、エラー訂正符号化がなされる。従って、伝
送あるいは記録／再生のプロセスにおいて、エラーが発
生した時に、このエラーを空間的に近いデータでもって
修整できる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明を例えばディジタルＶＴＲに
適用した一実施例について、図面を参照して説明する。
第１図は、この一実施例の記録側の構成を示し、１で示
す入力端子に、１サンプルが８ビットにディジタル化さ
れたディジタルビデオデータが供給される。ビデオデー
タは、ブロック化回路２で、走査線の順序からブロック
の順序にデータの配列が変換される。１フレーム或いは
１フィールドの画面が図３で示すように、（４×４＝１
６画素）のブロックに細分化される。図３において、丸
印の１６個の画素データにより１ブロックが構成され、
Ｘ印の１６個の画素データにより他の１ブロックが構成
される。

【００１２】ブロック化回路２の出力信号がブロック符
号化回路３に供給される。ブロック符号化回路３は、例
えば先に述べたＡＤＲＣエンコーダである。ＡＤＲＣエ
ンコーダの場合には、ブロック毎にその最大値ＭＡＸと
最小値ＭＩＮとが検出され、（ＭＡＸ−ＭＩＮ＝ＤＲ）
のダイナミックレンジＤＲが検出され、ダイナミックレ
ンジＤＲに適応して各画素データが再量子化される。す
なわち、ダイナミックレンジＤＲの1/16の量子化ステッ
プΔによって、最小値ＭＩＮが除去されたビデオデータ
が再量子化される。この再量子化によって、元のビット
数（８ビット）より少ないビット数例えば４ビットのコ
ード信号ＤＴが得られる。ダイナミックレンジＤＲ、最
小値ＭＩＮ及びコード信号ＤＴが符号化出力として、ブ
ロック符号化回路３から得られる。ここで、ブロック符
号化としては、ＡＤＲＣに限定されるものではない。例
えばＤＣＴ（Discrete Cosine Transform)を使用しても
良い。

【００１３】ブロック符号化回路３の符号化出力が配列
変換回路４に供給される。配列変換回路４は、例えばＲ
ＡＭで構成され、その書き込み動作および読み出し動作
を制御するためのメモリ制御回路５が設けられている。
配列変換回路４は、ブロック内でコード信号ＤＴの順序
を変更する。すなわち、ブロック化回路３から出力され
る時には、図４Ｂ中の参照符号を使用すると、ｄ１１、
ｄ１２、ｄ１３、・・・、ｄ２１、ｄ２２、・・・、ｄ
３１、・・・、ｄ４３、ｄ４４の順序を１６個の画素が
有している。配列変換回路４からは、図３で参照数字で
示す順序でコード信号ＤＴが出力される。つまり、ｄ１
１、ｄ２２、ｄ１３、ｄ２４、ｄ３１、ｄ４２、ｄ３
３、ｄ４４、ｄ２１、ｄ１２、ｄ２３、ｄ１４、ｄ４
１、ｄ３２、ｄ４３、ｄ３４の順序でコード信号ＤＴが
伝送される。Ｘ印で示すブロックを始めとする他のブロ
ックに関しても、同様の配列変換がなされる。この配列
変換は、ブロック内のものであり、符号化出力のうちの
ブロック単位のデータ（例えばＡＤＲＣにおけるＤＲ、
ＭＩＮ）は、配列変換の対象とする必要がない。但し、
ブロック単位のシャフリングを行っても良い。

【００１４】配列変換回路４の出力データがエラー訂正
符号化回路６に供給され、エラー訂正符号化の処理を受
ける。エラー訂正符号化回路６では、ＡＤＲＣの場合、
付加的コード（ＤＲ、ＭＩＮ）とコード信号ＤＴの夫々
に対するエラー訂正符号の符号化がなされる。然も、コ
ード信号ＤＴに関しては、そのブロック内の画素数より
も小さい個数例えば８個の時間的に連続するデータをか
たまりとして、エラー訂正符号化がなされる。この８個
のデータは、１ブロック内に含まれる１６個のデータの
半分である。勿論、エラー検出あるいはエラー訂正の符
号化のかたまりを構成する数は、８に限定されない。

【００１５】エラー訂正符号化回路６の出力データがフ
レーム化回路７に供給される。フレーム化回路７では、
ダイナミックレンジＤＲ、最小値ＭＩＮ及びコード信号
ＤＴがバイトシリアルに配列され、同期信号が付加され
た伝送データが形成される。このフレーム化回路７の出
力データが記録回路８に供給され、ディジタル変調等の
処理がされる。記録回路８からの記録信号が回転ヘッド
９に供給され、図示せず磁気テープ上に斜めのトラック
として順次記録される。順次磁気テープを走査する複数
の回転ヘッド９を設けたり、マルチトラックを形成する
等を採用しても良い。

【００１６】図２は上述のように記録されたデータを再
生するための再生系の構成を示す。回転ヘッド９により
磁気テープから再生された再生信号がディジタル復調等
を含む再生回路１１を介してフレーム分解回路１２に供
給される。フレーム分解回路１２では、ＡＤＲＣの場合
では、ダイナミックレンジＤＲ、最小値ＭＩＮ、コード
信号ＤＴがそれぞれ分離される。フレーム分解回路１２
の出力信号がエラー訂正回路１３に供給される。エラー
訂正回路１３では、付加的データ（ＤＲおよびＭＩＮ）
とコード信号ＤＴとに関して、それぞれエラー検出およ
びエラー訂正がなされる。

【００１７】上述のように、コード信号ＤＴについて
は、時間的に連続する８個のデータ毎にエラー検出およ
びエラー訂正の処理がなされる。エラー訂正できない場
合には、この８個のデータの全てに対して、エラーがあ
ることを示すエラーフラグがセットされる。このエラー
フラグを有するエラー訂正回路１３の出力信号が配列変
換回路１４に供給される。

【００１８】配列変換回路１４は、記録系（図１）の配
列変換回路４の処理と逆方向に、データ配列を変更す
る。配列変換回路１４によると、図３の参照数字で示す
順序（１、２、３、・・・、１６）である符号化データ
ＤＴがラスター走査と類似の順序である（１、１０、
３、１２、９、２、・・・・・、１５、８）に変換され
る。エラーフラグも、この配列変換の処理を受ける。配
列変換回路１４がＲＡＭで構成されているので、メモリ
制御回路１５が設けられている。

【００１９】エラーフラグを有するコード信号ＤＴと付
加的データ（ＤＲ、ＭＩＮ）が配列変換回路１４からエ
ラー修整回路１６に供給される。エラー修整回路１６で
は、エラーフラグにより訂正できなかったコード信号が
修整される。エラー検出およびエラー訂正は、８個のコ
ード信号ＤＴ毎になされ、エラーフラグがこの８個のデ
ータ毎にまとめて形成される。従って、あるブロックに
含まれる１６個の画素と対応する１６個のコード信号Ｄ
Ｔの中で、８個のコード信号ＤＴがエラーである時に
は、他の８個のコード信号ＤＴによってこれらのエラー
データが修整される。

【００２０】一例として、図３において、例えば１番目
から８番目のコード信号がエラーであり、残りの９番目
から１６番目のコード信号が正しい時には、エラーであ
る各コード信号が正しいコード信号で補間される。図４
Ｂで使用した参照符号を使用してより具体的に説明する
と、画素データｄ２２と対応するエラーであるコード信
号は、その周囲の画素データｄ１２、ｄ２１、ｄ３２、
ｄ２３とそれぞれ対応する正しいコード信号の平均値で
もって置き換えられる。ブロック内の周辺画素データの
場合には、周囲に２個あるいは３個の正しいデータしか
存在しないが、４個のデータを仮定して同様の補間がな
される。例えばｄ１１の場合には、その上の位置にｄ２
１があり、その左の位置にｄ１２があるものと仮定して
補間演算がなされる。若し、ブロック内の全画素と対応
するコード信号がエラーであるならば、ブロックを単位
とする修整がなされる。さらに、付加的データに関する
修整もエラー修整回路１６においてなされる。

【００２１】エラー修整回路１６の出力データがブロッ
ク復号化回路１７に供給され、ブロック符号の復号処理
がなされる。ＡＤＲＣの場合には、ダイナミックレンジ
ＤＲおよびコード信号ＤＴから最小値除去後の復元値が
復号され、それに対して最小値ＭＩＮが加算される。ブ
ロック復号化回路１７からブロック分解回路１８に復号
データが供給される。ブロック分解回路１８は、ブロッ
クの順序の復号データをラスタ走査の順序に変換する。
従って、出力端子１９に再生ディジタルビデオ信号が取
り出される。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ブロック符号化の単位であるブロックが空間的に密
に位置する複数の画素データで構成されるので、符号化
の効率を向上でき、符号化の歪みを減少できる。また、
エラーデータを修整するのに、空間的に近接したデータ
を利用できるので、良好な修整を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の記録系の構成を示すブロ
ック図である。

【図２】この発明の一実施例の再生系の構成を示すブロ
ック図である。

【図３】この発明の一実施例における配列変換を説明す
るための略線図である。

【図４】ブロックの構成の一例および他の例を示す略線
図である。

【符号の説明】

２ ブロック化回路 ３ ブロック符号化回路 ４ 配列変換回路 ６ エラー訂正符号化回路

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディジタル映像信号を複数の画素データ
   からなるブロックデータに変換するブロック化手段と、 復号時のエラー画素修復の際に利用される画素の空間的
   相関を弱めることのないように、ブロックが、互いに隙
   間無く配置されたデータにより構成され、各ブロック毎
   に、ブロック内のデータの配列を連続するデータが空間
   的により離間する方向になるように上記ブロック内で変
   換する変換手段と、上記ブロックデータ内の所定個数のデータに対してエラ
   ー訂正符号を付加するエラー訂正符号化手段 とを備える
   ことを特徴とするディジタル映像信号の符号化装置。
2. 【請求項２】 ディジタル映像信号を複数の画素データ
   からなるブロックデータとし、復号時のエラー画素修復
   の際に利用される画素の空間的相関を弱めることのない
   ように、ブロックが、互いに隙間無く配置されたデータ
   により構成され、各ブロック毎に、ブロック内のデータ
   の配列を連続するデータが空間的により離間する方向に
   なるように上記ブロック内で変換してなる符号化データ
   を復号する復号化装置において、 上記符号化データに対して、上記ブロック内における所
   定個数のデータ毎にエラー処理を行い、エラーである際
   に、上記所定個数のデータ毎にエラーフラグを付加する
   エラーフラグ付加手段と、 上記エラーフラグ付加手段から出力されたブロックデー
   タ内の配列を連続するように変換する変換手段と、 上記変換手段から出力されたブロックデータのうち、上
   記エラーフラグが付加されたブロックデータに対してエ
   ラー修整するエラー修整手段とを備えることを特徴とす
   るディジタル映像信号の復号化装置。