JPH01185087A - Image encoder - Google Patents

Image encoder

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JPH01185087A
JPH01185087A JP63008411A JP841188A JPH01185087A JP H01185087 A JPH01185087 A JP H01185087A JP 63008411 A JP63008411 A JP 63008411A JP 841188 A JP841188 A JP 841188A JP H01185087 A JPH01185087 A JP H01185087A
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Abstract

PURPOSE:To obtain a more satisfactory picture quality even in the same transmission rate as the case where a vector quantization is not used by adding to the vector quantization to a prediction encoding. CONSTITUTION:At the time of executing a transmission by k-bits per 1 picture element, quantizers 50A and 50B quantize the difference signals of inputs by (k+1)-bits or above for the vector quantization in a following stage. Data quantized by the quantizers 50A and 50B are impressed to vector quantizer 52, vector-quantized to 2k-bits (k-bits per 1 picture element) there, and outputted from an output terminal 30 to a communication line. In such a way, at the time of executing the encoding by, for example, k-bits per 1 picture element, the quantizers 50A and 50B execute the quantizations by (k+1)-bits per 1 picture element first, and the quantization is executed to 2 bits (k-bits per 1 picture element) by the vector quantizer 52. Thus, the picture quality can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は画像符号化装置に関し、より具体的には、予測
符号化方式を用いた符号化装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an image encoding device, and more specifically to an encoding device using a predictive encoding method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

予測符号化(以後、DPCMと呼ぶ)は、過去の符号化
サンプル値から次の符号化サンプル値の予測値を得て、
当該予測値と実際のサンプル値との差(誤差信号)を符
号化して伝送する方式であり、サンプル値間に強い相関
があるほど、情報圧縮率を高くでき、画像信号や音声信
号の伝送・記録などに多く利用されている。
Predictive coding (hereinafter referred to as DPCM) obtains the predicted value of the next coded sample value from the past coded sample value,
This method encodes and transmits the difference (error signal) between the predicted value and the actual sample value, and the stronger the correlation between the sample values, the higher the information compression rate, which makes it easier to transmit and transmit image and audio signals. It is often used for recording purposes.

ところが伝送レートが極めて高い場合、予測符号化処理
も高速化させなければならないが、高速化にも限界があ
る。そこで、標本化されたビデオ・データを複数のDP
CM符号器に各画素毎に順次循環的に供給し、計測処理
速度を複数骨の1に低下させる手法が提案されている。
However, when the transmission rate is extremely high, predictive encoding processing must also be made faster, but there is a limit to how fast it can be done. Therefore, the sampled video data is
A method has been proposed in which each pixel is sequentially and cyclically supplied to a CM encoder and the measurement processing speed is reduced to one of a plurality of bones.

しかしながら、この手法では、各符号器において成る画
素の予測値を算出するのに、直前に入力されたデータ、
即ち隣接画素のデータを利用しない。従って、例えば、
ラスターに伝送されたビデオ・データを一次元DP口符
号化する場合、画面上での水平方向に複数画素離れた画
素で予測値を生成するので、予測誤差が大きくなる。こ
れは、成る画素と、その画素の予測値の生成に用いる画
素との間の相関性が低下するからである。
However, in this method, in order to calculate the predicted value of a pixel in each encoder, the data input immediately before,
That is, data of adjacent pixels is not used. Therefore, for example,
When raster-transmitted video data is one-dimensionally encoded, prediction errors are large because predicted values are generated using pixels spaced apart by a plurality of pixels in the horizontal direction on the screen. This is because the correlation between the pixel and the pixel used to generate the predicted value of that pixel decreases.

一般に、データ量の削減のために差分データは非線形量
子化されるが、予測誤差が大きいと、非線形量子化され
たデータの代表値と真価との差が大きくなり、伝送され
る画像データが劣化してしまう。そこで、本出願人は、
予測符号化処理の並列化を所定期間を1単位として行う
ことを別の特許出願(特願昭62−272282号)で
提案した。以下、この処理について簡単に説明する。
Generally, differential data is nonlinearly quantized to reduce the amount of data, but if the prediction error is large, the difference between the representative value of the nonlinearly quantized data and the true value becomes large, and the transmitted image data deteriorates. Resulting in. Therefore, the applicant
Another patent application (Japanese Patent Application No. 62-272282) proposed that parallelization of predictive encoding processing be performed in units of a predetermined period. This process will be briefly explained below.

第3図はDPCMの高速処理のために1ライン毎に並列
処理化した符号化器(又は送信器)の構成ブロック図を
示す。入力端子10から入力されたディジタル信号は、
ライン(水平走査線)毎に接点a、bに切り換えられる
スイッチ12により、ライン・メモリ14A、14Bに
書き込まれる。この場合には、入力信号を2分割してい
るので、時間軸はメモリ14A、14B上で2倍に伸長
される。つまり、n分割の場合には0倍されることにな
る。メモリ14A、14Bで2倍に伸長された各データ
は、減算器16A、16Bで後述する予測値を減算され
、減算器16A、16Bの出力する差分値は量子化器1
8A、18Bに入力される。
FIG. 3 shows a block diagram of the configuration of an encoder (or transmitter) that performs parallel processing on a line-by-line basis for high-speed DPCM processing. The digital signal input from the input terminal 10 is
The data is written into the line memories 14A and 14B by a switch 12 that is switched to contacts a and b for each line (horizontal scanning line). In this case, since the input signal is divided into two, the time axis is expanded twice on the memories 14A and 14B. In other words, in the case of n division, it is multiplied by 0. Each data expanded twice in the memories 14A and 14B is subtracted by a predicted value, which will be described later, in subtracters 16A and 16B.
It is input to 8A and 18B.

量子化器18A、18Bは入力値を、1画素当たりにビ
ットのデータに量子化して出力する。
The quantizers 18A and 18B quantize the input value into data of bits per pixel and output the data.

逆量子化器20A、20Bは、量子化器18A。The inverse quantizers 20A and 20B are the quantizer 18A.

18Bの量子化データから差分値(実際にはその代表値
)を復号する。加算器22A、22Bは逆量子化器20
A、20Bからの差分代表値に予測値を加算して入力信
号を復元し、予測器24A。
The difference value (actually, its representative value) is decoded from the 18B quantized data. Adders 22A and 22B are inverse quantizers 20
The predictor 24A restores the input signal by adding the predicted value to the representative difference values from A and 20B.

24Bは、加算器22A、22Bにより復元された人力
信号から次の画素値を予測し、予測値として次の口PC
Mサイクルで減算器16A、16B及び加算器22A、
22Bに印加する。この動作ループにより、順次、予測
符号化が行われる。これをDPC旧レープと呼ぶ。
24B predicts the next pixel value from the human input signal restored by the adders 22A and 22B, and uses the next pixel value as the predicted value.
subtracters 16A, 16B and adder 22A in M cycles;
22B. Predictive encoding is performed sequentially through this operation loop. This is called DPC old rape.

並列処理された叶CMの出力(量子化器18A。Output of leaf CM processed in parallel (quantizer 18A).

18Bの出力)はそれぞれ、ライン・メモリ26A、2
6Bに書き込まれ、ライン・メモリ14A。
18B) are respectively line memories 26A, 2
6B and line memory 14A.

14Bで2倍に伸長された時間軸を元に戻すために、こ
こで172に時間軸圧縮される。その後、スイッチ28
をa、b接点の順に選択接続することにより、入力端子
10での入力順に出力端子30からDPCM化データが
出力される。
In order to restore the time axis that was doubled in 14B, the time axis is compressed to 172 here. Then switch 28
By selectively connecting the a and b contacts in the order of the a and b contacts, DPCM data is output from the output terminal 30 in the order of input at the input terminal 10.

第4図は第3図に対応する受信側(復号側)の構成ブロ
ック図を示す。入力端子32には符号化された信号が人
力され、この符号化信号は、符号化側と同様に、ライン
毎に切り換わるスイッチ33により、a、b接点で交互
にライン・メモリ34A、34Bに書き込まれる。ライ
ン・メモリ34A、34Bでは時間軸が2倍に伸長され
る。 DPI逆量子化器36A、36Bは、DPCM符
号から復号して差分代表値を出力する。加算器38A、
38Bは、当該差分代表値に後述する予測値を加算し、
元の値を復元する。予測器40A、40Bは、加算器3
8A、38Bの出力から次の画素の予測値を計算し、次
の口PCMサイクルで加算器38A。
FIG. 4 shows a block diagram of the configuration of the receiving side (decoding side) corresponding to FIG. 3. An encoded signal is manually input to the input terminal 32, and this encoded signal is sent to the line memories 34A and 34B alternately at the a and b contacts by a switch 33 that switches for each line, similar to the encoding side. written. In the line memories 34A and 34B, the time axis is expanded twice. The DPI dequantizers 36A and 36B decode the DPCM code and output a representative difference value. adder 38A,
38B adds a predicted value, which will be described later, to the representative difference value,
Restore the original value. The predictors 40A and 40B are adders 3
The predicted value of the next pixel is calculated from the outputs of 8A and 38B, and the adder 38A calculates the predicted value of the next pixel from the outputs of 8A and 38B.

38Bに帰還する。この一連の動作をDPCM復号サイ
クルと呼ぶ。
Return to 38B. This series of operations is called a DPCM decoding cycle.

このように並列処理された復号信号は、ライン・メモリ
42A、42Bで時間軸を1/2倍に圧縮され、スイッ
チ44によりライン交互に出力端子46から出力される
The time axis of the decoded signals processed in parallel is compressed to 1/2 in the line memories 42A and 42B, and the lines are output from the output terminal 46 alternately by the switch 44.

上述の構成によれば、予測誤差を太き(することなく、
高速の予測符号化処理を行うことが可能になる。
According to the above configuration, the prediction error is thickened (without
It becomes possible to perform high-speed predictive encoding processing.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

一次元予測符号化のみの場合、その画質は量子化レベル
数でほぼ決定され、更に画質を改善したい場合には、二
次元、三次元などの高次の予測符号化を採用すればよい
が、そのための予測回路が必要となり、回路規模が膨大
なものとなる。
In the case of only one-dimensional predictive encoding, the image quality is almost determined by the number of quantization levels, and if you want to further improve the image quality, you can use higher-order predictive encoding such as two-dimensional or three-dimensional. A prediction circuit is required for this purpose, and the circuit scale becomes enormous.

そこで本発明は、回路規模を増すことなく高画質化を図
りうる画像符号化装置を提示することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide an image encoding device that can achieve high image quality without increasing the circuit scale.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明に係る画像符号化装置は、画像の標本値を予測符
号化する予測符号化手段と、当該予測符号化手段による
予測符号をベクトル量子化するベクトル量子化手段とを
具備することを特徴とする。
The image encoding device according to the present invention is characterized by comprising predictive encoding means for predictively encoding sample values of an image, and vector quantizing means for vector quantizing the predictive code by the predictive encoding means. do.

〔作用〕[Effect]

相関の強い複数の画素についてベクトル量子化を行うと
、高圧縮率でありながら、高画質を達成できる。従って
、相関の強い予測符号にベクトル量子化を行うことによ
り、同じ伝送レートでも高画質化を図りうるようになる
By performing vector quantization on a plurality of highly correlated pixels, high image quality can be achieved while maintaining a high compression ratio. Therefore, by performing vector quantization on highly correlated predictive codes, it is possible to achieve higher image quality even at the same transmission rate.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は、−次元予測符号化装置に本発明を適用した実
施例の送信系の構成ブロック図を示す。
FIG. 1 shows a configuration block diagram of a transmission system of an embodiment in which the present invention is applied to a -dimensional predictive encoding device.

第3図と同じ構成要素には同じ符号を付しである。The same components as in FIG. 3 are given the same reference numerals.

入力端子10に入力された信号は、スイッチ12により
、ライン毎にライン・メモリ48A、48Bに書き込ま
れる。ライン・メモリ48A又は同48Bでは、ベクト
ル量子化のために、画面上で上下に位置する画素が同じ
タイミングとなるように時間軸の調整又は伸長が行われ
る。ライン・メモリ48A、48Bの出力はそれぞれ、
加算器16A、16Bにより差分信号とされ、量子化器
50A、50Bに印加される。1画素当たりにビットで
伝送したい場合、量子化器50A、50Bは、後段での
ベクトル量子化のために入力の差分信号を(k+1)ビ
ット以上で量子化する。量子化器50A及び同50Bで
量子化されたデータはベクトル量子化器52に印加され
、そこで2にビット(1画素当たりにビット)にベクト
ル量子化され、出力端子30から通信路に出力される。
The signal input to the input terminal 10 is written to the line memories 48A, 48B line by line by the switch 12. In the line memory 48A or 48B, for vector quantization, the time axis is adjusted or expanded so that pixels located above and below on the screen have the same timing. The outputs of line memories 48A and 48B are respectively
The adders 16A and 16B convert the signal into a difference signal, which is applied to the quantizers 50A and 50B. When it is desired to transmit bits per pixel, the quantizers 50A and 50B quantize the input difference signal to (k+1) bits or more for vector quantization in the subsequent stage. The data quantized by the quantizers 50A and 50B is applied to the vector quantizer 52, where it is vector quantized into 2 bits (bits per pixel) and output from the output terminal 30 to the communication path. .

ベクトル量子化器52の出力は逆ベクトル量子化器54
にも印加される。逆ベクトル量子化器54はベクトル量
子化データをDPCM符号化データに復号し、DPCM
逆量子化器56A、56Bに印加する。DPCM逆量子
化器56A、56Bは差分代表値を算出し、加算器22
A、22Bに印加する。加算器22A、22B及び予測
器24A、24Bにより次の画素の予測値が決定される
The output of the vector quantizer 52 is sent to the inverse vector quantizer 54
is also applied. The inverse vector quantizer 54 decodes the vector quantized data into DPCM encoded data, and
It is applied to inverse quantizers 56A and 56B. The DPCM dequantizers 56A and 56B calculate the difference representative value, and the adder 22
A, 22B. Adders 22A, 22B and predictors 24A, 24B determine the predicted value of the next pixel.

例えば、1画素当たりにビットで符号化する場合、第3
図の従来の符号化装置では、量子化器18A、18Bが
1画素当たりにビットで量子化するのに対し、本実施例
では、量子化器50A、50Bは1画素当たり(k+1
)ビット以上で先ず量子化し、ベクトル量子化器52で
2にビット(1画素当たりにビット)に量子化するので
、画質を向上させうる。
For example, when encoding with bits per pixel, the third
In the conventional encoding device shown in the figure, the quantizers 18A and 18B quantize bits per pixel, whereas in this embodiment, the quantizers 50A and 50B quantize bits per pixel (k+1
) bits or more, and the vector quantizer 52 quantizes the image into 2 bits (bits per pixel), thereby improving image quality.

第2図は、第1図の送信符号を復号する復号系の構成ブ
ロック図を示す。第4図と同じ構成要素には同じ符号を
付した。入力端子32に入力された符号化データは逆ベ
クトル量子化器60でDPCM符号に復号される。即ち
、逆ベクトル量子化器60は第1図の逆ベクトル量子化
器54と同じ作用をする。逆ベクトル量子化器60で復
号されたDPCM符号は、逆量子化器62A、62で差
分代表値に復号され、以後、加算器38A、38B及び
予測器40A、40Bにより従来例と同様の復号処理が
行われる。このようにして復号された信号は、ライン・
メモリ64A、64Bに書き込まれる。
FIG. 2 shows a block diagram of a decoding system that decodes the transmission code shown in FIG. 1. The same components as in FIG. 4 are given the same reference numerals. The encoded data input to the input terminal 32 is decoded into a DPCM code by the inverse vector quantizer 60. That is, inverse vector quantizer 60 functions in the same way as inverse vector quantizer 54 of FIG. The DPCM code decoded by the inverse vector quantizer 60 is decoded into a differential representative value by the inverse quantizers 62A and 62, and then the adders 38A and 38B and the predictors 40A and 40B perform decoding processing similar to the conventional example. will be held. The signal decoded in this way is
The data is written to memories 64A and 64B.

ライン・メモリ64A、64Bでは、符号化装置側(第
1図のライン・メモリ48A、48B)で行われた時間
軸調節を元に戻す処理が行われ、ライン・メモリ42A
、42Bの出力はスイッチ44によりライン毎に出力端
子46に供給される。
In the line memories 64A and 64B, processing is performed to restore the time axis adjustment made on the encoding device side (line memories 48A and 48B in FIG. 1), and the line memories 42A and 64B
, 42B are supplied line by line to an output terminal 46 by a switch 44.

出力端子46では、復号された信号が得られる。At the output terminal 46 the decoded signal is obtained.

上記説明では、−次元予測符号化を例にとったが、本発
明はこれに限らず、二次元などの高次予測符号化の場合
にも適用できるものである。また、2系統の予測符号化
手段を有する場合を例にとったが、3個以上の予測符号
化手段を有する場合でもよく、更には、1系統の予測符
号化手段を持ち、その出力をメモリに一時収容してベク
トル量子化するようにしてもよい。
In the above description, -dimensional predictive coding was taken as an example, but the present invention is not limited to this, but can also be applied to high-order predictive coding such as two-dimensional coding. In addition, although the case where two systems of predictive encoding means are used is taken as an example, it is also possible to have three or more predictive encoding means. Alternatively, vector quantization may be performed by temporarily storing the data in .

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれ
ば、予測符号化にベクトル量子化を付加することにより
、ベクトル量子化を使用しない場合と同じ伝送レートで
も、より良好な画質が得られる。また、符号化側及び復
号側において、時間軸の圧縮・伸長用のライン・メモリ
を設けなくて済む。
As can be easily understood from the above explanation, according to the present invention, by adding vector quantization to predictive coding, better image quality can be obtained at the same transmission rate as when vector quantization is not used. . Furthermore, there is no need to provide a line memory for compression/expansion of the time axis on the encoding side and the decoding side.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例の送信側の構成ブロック図、
第2図はその受信側の構成ブロック図、第3図は並列処
理を行う送信装置の構成ブロック図、第4図は並列処理
を行う受信装置の構成ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of the configuration of the transmitting side according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration block diagram of the receiving side, FIG. 3 is a configuration block diagram of a transmitting device that performs parallel processing, and FIG. 4 is a configuration block diagram of a receiving device that performs parallel processing.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 画像の標本値を予測符号化する予測符号化手段と、当該
予測符号化手段による予測符号をベクトル量子化するベ
クトル量子化手段とを具備することを特徴とする画像符
号化装置。
An image encoding device comprising: predictive encoding means for predictively encoding sample values of an image; and vector quantizing means for vector quantizing the predictive code by the predictive encoding means.
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JPS6055790A (en) * 1983-09-06 1985-04-01 Mitsubishi Electric Corp Inter-frame coding device of vector quantization type
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