JPH02501182A - 信号コーディング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 信号コーディング 本発明は信号コーディング、特にそれに限定されるものではないが調節補充コー ディングを使用するビデオ信号のコーディングに関し、情報は前のフレームに関 して変化した画素のフレームの成分に関してのみ送信され、送信されたデータは 蓄積された画像のバージョンを更新するために受像器で使用される。

本発明の観点によると、シーケンスにおける連続した値の間の最高の相関関係を 有する複数の可能なシーケンスの値の１つを選択し、出力にこれらの値の表示を 与えることを含む１ｍの値をコーディングする方法が提供され、いくつかの表示 は適切な値と選択されたシーケンスにおける少なくともすぐ前の値に基づく予想 との間の差である。

その方法は別の形態の信号に適用ＷＪ能であるが、特にビデオコーディングにお ける適用を見出すものである。したがって、本発明の別の観点は画像領域または 複数の個別の領域のそれぞれに対してシーケンスにおける連続した成分の間の最 高の相関関係を有する領域内の画像成分の複数の可能なシーケンスの１つを選択 し、出力にこれらの成分の表示を与えることを含む画像をコーディングする方法 を提供することであり、いくつかの表示は適切な成分の値と選択されたシーケン スにおける少なくともすぐ前の値に基づく予想との間の差である。

一般に、表示は選択されたシーケンスに対応する順序で送信される。もっともこ れは本質的に重要ではない。

シーケンスの選択は異なるシーケンスを評価することによって実行されるが、あ る状態において初めのコーディングステップから適切な選択を結論することが可 能である。したがって、本発明のさらに別の観点は複数の画像のブロックのそれ ぞれに対して以下を含む画像をコーディングする方法を提供することである。

（ｉ）対応した成分が予め定められた基準にしたがって２つの画像間で変化した と考えられるかどうかをそれぞれ示す値のマトリクスを形成するためにブロック の画像成分を前にコード化された画像の対応したブロン・りのものと比較し、（ ｉＩ）それぞれがブロックの領域を変化したらしいと識別する予め定められた組 のこのようなマトリクスの１つにマトリクスを整合し、 （ｉｆｆ）識別された領域内のこれらの成分を出力するために、その成分と１つ 以上前にコード化されたブロックの成分から得られたその成分に対する予想値と の間の差としてコード化された少なくともいくつかの成分と、識別された領域の 方位によって決定される成分のコーディングのシーケンスとをコーディングする 。

本発明はまたその方法を実行するコーディング装置に関する。

本発明のいくつかの実施例が添付図面を参照して説明される。

第１図は本発明によるコーグの可能な１形態のブロック図である。

第２図は移動マトリクスを示す。

第３図はあるベクトルの量子化（ＶＱ）形状を示す。

第４図、第５図および第６図は可能な走査パスを示す。

第７図は、第１図の装置において使用されてもよい移動デコーダの変化を示すブ ロック図である。

第１図は調節補充ビデオコーグを示し、（デジタル形状であると仮定された）ビ デオ信号が人力１に供給される。画像の現在のフレームは、変化または移動検出 器２において局部デコーダ３の出力と比較される。局部デコーダは、速隔デコー ダによって生成されたものと同一の“前のフレーム”出力を生成する。比較の目 的は、変化したそれらの画像の部分を区別することであるため、それらの部分に 関する情報だけがデコーダに送られ、蓄積されたフレームの表示を更新する必要 がある。

信号はブロック単位ベースで処理され、８×８ブロツクが成する。典型的なマツ プは第２図に示されており、変化された画素（ピクセル）に対応したブロックの 成分が影付けで示されている。

実際には、変化された成分だけに関する情報の伝送は重要なアドレスオーバーヘ ッドに関連し、したがって典型的に１２８である標準型（いくつかが第３図に示 されている））の限定された数の１つにビットマツプを整合することが好ましい 。変化された画素に情報を伝送することを失敗するよりも不変の画素に情報を伝 送することか好ましいので、選択された形はビットマツプの影付きの成分をカバ ーする影付きの領域を有する最小のもの（すなわち最小数の影付きの成分を有す る）である。

このプロセスはベクトルの量子化（ＶＱ）と呼ばれ、第１図のベクトル量子化器 ４として示される。それはブロックに対して選択された形を識別するＶＱ数を伝 送し、画素に関する情報は選択された形に応じて変化されると考えられる。出力 データは結合され、出力６に送られる前にバッファ５においてバッファされる。

通常このようなシステムにおけるように、バッファは（画像内容がコーディング に依存しているために）データが生成される速度で変化を円滑に行うために使用 され、バッファが一杯の状態は（例えば、変化検出器のしきい値を変化すること によって）発生速度を制御するために使用される。

画素をコーディングするために成う）間の差動コーディングが使用される。差動 コーディングの目的は、伝送される必要があるデータの量を減少するために連続 した成分間における相関作用を有効に利用することである。このコーグにおいて 画素の伝送シーケンスの変化は許されており、その目的は成分間の相関作用を最 大にする複数の許容されるシーケンスの１つを選択することであり、作動コーデ ィングは予想値としてシーケンス中の直前の成分を（例外なく別の成分の使用を 通じて）使用することが理解される。もちろんデコーダは、どのシーケンスが選 択されたかを通知されなければならない。

データが伝送される順番が選択されたシーケンスに実際的に一致する必要はない （もちろんそれは便利であるカリことを留意すべきである。差動コーディングに 使用される予想値が選択されたシーケンス中の前の成分であるか、もしくは少な くともそれに関連することが重要である。

原理的には、（例えば、差動値の２乗の合＃１′を計算することによって）異な る可能なシーケンスと最高の相関を有するアドレスとを試験することができる。

しかしながら、この例におけるようにベクトルの量子化が使用される場合には、 ＶＱの形状からシーケンスに示唆することができる−これが計算を減少し、ＶＱ 数はシーケンスをデコーダに示すことができる。

例えば、第３図（ｇ）に示された形を考える。“変化された”画素は全てブロッ クの左端部にあり、したがってこれらが画像において水平に移動する垂直端部に 一致する高い可能性がある。例えば第４図に示されるように、垂直掃引により画 素を得ると、水平走査によるよりも良好な画素間相関が生じると予想され、した がってこのシーケンスは差動コーディングに対して選択される。

特定の方位を持たないブロック（例えば第３図ｂ）、または多数の変化された画 素を有するブロックに対して、異なるコーディング方法を採用することが好まし い。（第１図のユニット８によって実行される）コーディングスキムの一例がさ らに詳細に説明される。

１、小さいＶＱ形に対して、典型的に２４より少ない画素（８Ｘ８ブロツクの最 大はもちろん６４である）を含むもの：ＶＱ形における第１の画素の実際値が最 初に伝送される。

ＶＱ形の後続する画素値はＶＱ形において前に伝送された成分と現在の成分との 間の量子化された予想エラーを使用してエラー信号の形状で伝送される。これら の量子化された値はコード化され伝送される。ＶＱ形における全ての画素が伝送 されるため、小さいＶＱ形に対して伝送された値の数はＶＱ数において潜在的な ものである。画素が伝送される順序はまたＶＱ数において潜在的なものである。

垂直の方位を有する形は第４図に示された順序で伝送される。水平の方位を有す るＶＱ形は第５図に示された順序で伝送され、特定の方位を持たないＶＱ形は第 ６図に示されたらせん状のフォーマットで伝送される。可変長のコーディングが 既知の方法で伝送された値に使用されてもよい。

２、それより大きいＶＱ形に対して、典型的に２４より大きい“変化された”画 素を含むものが（上記で概説されたものからの異なる理由により）形成される。

最初と最後の“変化された°画素間に最小数の“変化されて°いない画素を有す る（許容シーケンスの限定された数の）走査順序が選択され、前方および後方不 変画素は伝送されない。この場合に伝送される情報はＶＱコードであり、走査ク ラスコードがシーケンス、伝送されるべき第１の画素のアドレス、伝送されるべ き画素の数および（前のように１つの絶対値が差動値によって後続されるときに 伝送される）実際の画素のデータを識別する。

３、任意に（図面には示されていない）、ある大きいＶＱ形は大きい動作期間中 にデータ比をさらに減少するためにサブサンプルされた成分であり得る。サブサ ンプルは第７図に示されるような一定の近点形フォーマット上で実行されてもよ く、その使用はあるＶＱ数の使用によってデコーダに暗示される。クラスコード 、伝送されるべき第１の画素のアドレスおよび伝送されるべき画素の数は前記の ように送られる。

近点形グリッド上に存在し、（ＡＢＳＸＹによって行なわれる）走査の開始と走 査における最後の成分との間に位置する成分だけがサブサンプルされる。デコー ダはサブサンプル画素の値を補間するために周辺の伝送された成分を使用する。

以下の規則が使用される。画素Ａ、　Ｂ、　ＣおよびＤの最大および最小値が発 見され廃棄される。サブサンプル値として挿入された値は単なる残り２つの画素 の平均である。

典型的なコーディングフォーマツ！・が以下に示される。

ＰＨ画像データ　ＰＨ画像データ　ＰＨ等・・・ＰＨは以下の構造を有する画像 ヘッダである。

ＰＳＣＢＳ　ＴＲ ＰＳＣは２１ビツトの特ｈ°ワードである画像開始コードである。

ＢＳは画像のトップのときにサンプルされ、６ビツトで最初にＭＳＢと表された エンコーダバッファ状態である。

ＴＲは、単にモジュロ８形態でＰＨのシーケンスを表す３ビツト数（最初にＭＳ Ｂ）である画像の一時的な基糸である。

画像はブロックのグループ（ＧＯＢ）に分割され、それぞれ各４４の輝度ブロッ ク、２２色度（Ｒ−Ｙ）ブロックの１ラインおよび２２色度（Ｂ−Ｙ）ブロック の１ラインからなると考えられる。

画像データは以下の方法で構成される ＧＢＳＣＧＮ　ＧＯＢ　データ ＧＢＳＣは１６ビツトワードのブロック開始コードのグループである。

ＧＮはグループ各号である。これはグループのユニットにおけるブロックの現在 のグループの垂直空間位置を示す５ビツト数である。ＧＮは最初にＭＳＢに伝送 され、両区のトップに範囲１、および画像の最後に１８を有する。対応するＧＮ Ｓを伴う１８のＧＢＳＣは全て伝送される。

ＧＯＢデータは以下の構造を有する。

ＢＡ　ＰＣＭ　ＶＱ定走査ＡＢＳＸＹ ＴＯＴＶＬＣＶＬＣ，ＶＬＣ，ＶＬＣ，等ＢＡ　ＰＣＭ　ＶＱ走査クラス 選択クラスフィールド等、等・・・ ＢＡはＧＯＢ内のブロックアドレスである。それは可変長のコードワードであり 、このブロックと前に伝送されたブロックの間で伝送されないブロックのランの 長さである。

ＧＯＢにおける第１の伝送ブロックの場合には、ＢＡは絶対アドレスを生じる。

ＰＣＭはＶＱ形内でコード化された第１の画素のｐｃｈｉ値である。これはブロ ック間におけるエラー拡大を防止するように機能する。

ＶＱは移動領域に対してＶＱ値を表す６ビツトワードである。

走査クラスは、あるＶＱ数に対して発生する（すなわちあるＶＱ数がその存在を 暗示する）２ビツトの選択フィールドである。その目的は画素走査バスが大きい ＶＱ形に対して示されることを可能にすることである。

ＡＢＳＸＹは、ＶＱ形内において第１の変化された画素のアドレスを与える６ビ ツトの選択フィールドである。これは大きいＶＱ形でのみ使用され、その存在は ある前のＶＱ数を使用することによって暗示される。

ＴＯＴＶＬＣは、あるＶＱ数に対して発生する（すなわちあるＶＱ数がその存在 を暗示する）６ビツトの選択フィールドである。それは後続するＶＬＣフィール ドに存在するＶＬＣコードの数を示す。

ＶＬＣは、予想として前に伝送された成分を使用して現在の成分の予想エラーを 与える可変長ワードである。ＶＬＣ値の数は、ＶＱ形中の画素の数によって、ま たは現われたときにＴＯＴＶＬＣを使用することによって決定される。

注意：選択フィールドは、特有のブロックのＶＱ数に応じて全て現れるか、もし くは全て現れないかのいずれかである。

コーディングユニット８の構造は第８図に示されている。

入来する画素データは再シーケンス蓄積装置８１によって受取られ、ここでデー タはそれらが到着した順序で蓄積され、選択されたＶＱ形によって決定されたデ ータは、その形に必要とされる順序でアドレス発生２″ｉ８２の制御の下に読出 される。

第１の伝送された成分に対するデータＰＣＭはライン８３を介して直接的にユニ ットの出力に送られ、連続する成分に対しては出力が切替えスイッチを介して１ 成分遅延８５および減算器８６を含む差動コーグから得られる。

大きいＶＱ形に関しては、伝送シーケンスはさらに変化されるが、差動コーディ ングは使用されない場合にそれが呼び出されるーもちろんスイッチ８４は差動コ ーグ８５．８Ｇをバイパスするその上方位置のままである。

変化または移動検出器２は原理的に通常使用されている任意のものである。しか しながら好ましい形態は第８図に示されるものである。

ブロック１０は前にコード化された画像（局部デコーダ９によってデコードされ た）を新しい入来画像と比較する検査表を含むＦ　ＲＯＭである。画素・画素、 フレーム対フレーム差（ｄ）のモジュロは非線形表示に従う：ここでｋは一定の １０に現在設定されており、ｇは一定の０．９に現在設定されている。

これは小さい画素フレーム差（雑音）を減少するのに効果的であり、一方大きい フレーム差は不変である。したがって、これらの修正されたフレーム差は１５よ りも大きい全ての値を値１５に収集し、（第８図においてｆ’（Ｉａ−ｂｌ）と して示されている）　１５よりも小さい値を不変のまま残すことによって上端を 切られて４つのビットにされる。ブロック１ｏにおける検査表はまた修正された フレーム差の大きさがいくつかのしきい値Ｔ　（Ｔは典型的に５に設定される） よりも大きいかどうかを示す信号を発生する。この信号はアンドゲート２２の方 向に送られる。

したがって、４ビツト修正フレーム差はブロック２０で成分遅延１１．１２．１ ３および１４、乗算器（Ｆ　ＲＯＭ検査器＞　１５．１８゜１７、１８および１ ９、および加算器を含むトランスバーサルフィルタを通過される。乗算器の値ア ルファ１，２，３．４および５は典型的な値ｘ４．ｘ８．ｘ１２．ｘ８．ｘ４を 有する。

重み付けされた修正フレーム差の合計は比較器２１においてしきい値と比較され る。このしきい値は、コーグチャンネルバッファが満配になったときに移動画素 の数を減少する方法によりコーグチャンネルバッファの満配度に応じて変化され る。

現在は以下の式が使用される： しきい（直Ｇ　ＣＢ）　−８［１０＋（Ｂ）／３］ここで、バッファ状態Ｂは０ と６３との間の数であり、バッファに含まれるデータのにビットの数を示す。

重み付けされた修正フレーム差がＧ　（Ｂ）よりも大きく、かつ前方供給パスし きい値条件が満足される場合に、変化された画素は画素・画素に基づいてアンド ゲート２２によって信号にされる。前方供給パスを含む理由は、トランスバーサ ルフィルタ機構が大きいフレーム差に隣接した画素にしきい髄Ｇ　（Ｂ）を越え させる効果があるフレーム差を拡散する傾向があるためである。画素が重要なフ レーム差を有していたかどうかを確定する簡単なチェックは、トランスバーサル フィルタの前に変化された画素が本当に変化した点だけで発生するように限定す る。

ベクトル量子化器４は既知の装置であり得る。イギリス特許ｍ８Ｂ２７７８７号 明細書に記載されている可能性がある。

簡単であるが不完全な別の方法は、４つの“古い”成分のオア関数として各“新 しい”成分を生成することによって４×４マトリクスに８×８マトリクスを変換 することである；これは、調査表をアドレスするために一適切なＶＱ数が蓄積さ れる６４にバイト読出し専用メモリの形状で使用されることができる大きさく１ Ｇ）までマトリクスにおける成分の数を減少する。

第１０図は、上記に記載されたコーグと共に使用されるデコーダのブロック図で ある。入来データは最初にデータが処理される不規則速度にそれらが受信される 速度をバッファするように機能するバッファ８０に供給される。データは開始コ ード（ＰＳＣ，ＧＢＳＣ）を認識する制御ユニット３２の制御の下にデマルチプ レクサ３１によってデマルチプレクスされる。

可変長コードはＶＬＣデコーダ３３においてデコードされ、加算器３４および遅 延３５を含む差動デコーダを介してビデオフレーム蓄積装置３６のデータ入力へ 通過する。第１の絶対画素値ＰＣＭはスイッチ３７を介して遅延ラインをリセッ トするように切換えられる。

ブロックアドレスＢＡおよびコードＶＱおよびＶＱ選択性がある場合には、これ らの種々のものによって示される伝送シーケンスにしたがって蓄積装置３６のデ ータ人力に供給された各成分値の画素座標（したがって蓄積装置３６中のアドレ ス）を計算するように書込みアドレス発生器３８によって使用されるため、これ らの値は“受信された°画像を更新するために蓄積装置３Ｇの適切な位置に入れ られる。画像成分データは出力ビデオ信号を生成するために読出しアドレス発生 器３９の制御の下で連続的に読出される。

この装置は、データの元のシーケンスが発生器３８からのアドレスのシーケンス を制御することによって効果的に回復されるように書込みのためにランダムなア ドレスを実行することができる蓄積装置３６を具備している。もちろんその代わ りとして、データはコーグにおいて使用される蓄積装置８１（第８図）のような 再シーケンス蓄積を用いて“取出される”ことができる。

第１図に示された局部デコーダ９は、バッファ３０およびデマルチプレクサ３１ ．３２が必要ないことを除いて第１０図に示されたものと同一の構造を有しても よい。

国際調査報告 ＋１１６Ｍ＃ｌｌｅ＋ｔａｌ　ａｅｅ−ｔ＋ｓｗｓ　Ｎ・　ＰＣＴ／ＧＢ　８Ｂ １００７０９国際調査報告 ・　ＧＢ　８８００７０９ ＳＡ　２４１１６

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像領域またはその複数の個別領域の各々のためにシーケンスにおける連 続する成分間の最高の相関を有する頭域内の画像成分の複数の可能なシーケンス の１つを選択し、出力にこれら成分の表示を供給することを含み、いくつかの表 示が適切な成分の値と、選択されたシーケンスにおける少なくともすぐ前の成分 の値に基づいた予想値との間の差である画像コード化方法。
2. （２）画像の複数のブロックのそれぞれに対して、（ｉ）対応した成分が予め定 められた基準にしたがって２つの画像間で変化したと考えられるかどうかをそれ ぞれ示す値のマトリクスを形成するためにブロックの画像成分を前にコード化さ れた画像の対応したブロックのものと比較し、（ｉｉ）それぞれがブロックの領 域を変化したらしいと識別する予め定められた紐のこのようなマトリクスの１つ にマトリクスを整合し、 （ｉｉｉ）識別された領域内のこれらの成分を出力するために、その成分と１つ 以上前にコード化されたブロックの成分から得られたその成分に対する予想値と の間の差として少なくともいくつかの成分がコード化され、成分のコーディング のシーケンスが識別された領域の方位によって決定される画像コード化方法。
3. （３）領域が一般的に垂直に延長している細長い形態である場合、コードシーケ ンスは垂直掃引による領域の走査によって限定され、領域が一般的に水平に延長 している細長い形態である場合、コードシーケンスは水平掃引による領域の走査 によって限定される請求項２記載の画像コード化方法。
4. （４）表示は選択されたシーケンスにおける出力である請求項１，２または３の いずれか１項記載の画像コード化方法。
5. （５）シーケンスにおける連続する成分間の最高の相関を有する領域内の画像成 分の複数の可能なシーケンスの１つを選択する画像領域またはその複数の個別領 域の各々のための動作可能な手段と、これら成分の表示をコード化する手段とを 含み、いくつかの表示が適切な成分の値と、選択されたシーケンスにおける少な くともすぐ前の成分の値に基づいた予想値との間の差である画像コード化装置。
6. （６）（ｉ）複数の画像の各ブロックに対して、対応した成分が予め定められた 基準にしたがって２つの画像間で変化したと考えられるかどうかを示す値のマト リクスを形成するためにブロックの画像成分を前にコード化された画像の対応し たブロックのものと比較する手段と、 （ｉｉ）それぞれがブロックの領域を変化したらしいと識別する予め定められた 紐のこのようなマトリクスの１つにマトリクスを整合する手段と、 （ｉｉｉ）識別された領域内のこれらの成分を出力するための手段とを備え、そ の成分と１つ以上前にコード化されたプロツクの成分から得られたその成分に対 する予想値との間の差として少なくともいくつかの成分がコード化され、成分の コーディングのシーケンスが識別された領域の方位によって決定される画像コー ド化装置。
7. （７）領域が一般的に垂直に延長している細長い形態である場合、コードシーケ ンスは垂直掃引による領域の走査によって限定され、領域が一般的に水平に延長 している細長い形態である場合、コードシーケンスは水平掃引による領域の走査 によって限定される請求項６記載の装置。
8. （８）コード化手段は選択されたシーケンスにおける差を出力するように調節さ れている請求項５，６または７のいずれか１項記載の装置。
9. （９）比較手段は、ビデオ信号の現在のフレームと信号の前のフレームの各画像 成分間の差を表す第１の変化信号を形成する手段と、 考慮中の画像成分に関して形成された第１の変化信号と空間的に隣接した画像成 分との重み付けされた合計を形成し、合計をしきい値と比較するフィルタ手段と 、ビデオ信号の現在のフレームと信号の前のフレームの各画像成分間の差を表す 第２の変化信号を形成し、第２の変化信号をしきい値と比較する手段と、両しき い値が越される場合にだけ画像成分に対して変化表示を出力するように動作する 如く構成された手段とを含む請求項６，７または８のいずれか１項記載の装置。
10. （１０）ビデオ信号の現在のフレームと信号の前のフレームの各画像成分間の差 を表す第１の変化信号を形成する手段と、考慮中の画像成分に関して形成された 第１の変化信号と空間的に隣接したが画像成分との重み付けされた合計を形成し 、合計をしきい値と比較するフィルタ手段と、ビデオ信号の現在のフレームと信 号の前のフレームの各画像成分間の差を表す第２の変化信号を形成し、第２の変 化信号をしきい値と比較する手段と、両しきい値が越される場合にだけ画像成分 に対して変化表示を出力するように動作する如く構成された手段とを含むビデオ 移動検出器。
11. （１１）シーケンスにおいて連続する値間で最高の相関を有する値の複数の可能 なシーケンスの１つを選択し、出力にそれらの値の表示を供給することを含み、 いくつかの表示が適切な成分の値と、選択されたシーケンスにおける少なくとも すぐ前の成分の値に基づいた予想値との間の差である１組の値をコード化する方 法。
12. （１２）差動値を受信し、その絶対値を計算する手段と、絶対値のシーケンスを 変化するために選択されたシーケンスを表す受信されたコードに使用の際に応答 する再シーケンス手段とを含む請求項１，２，３，または４の方法を使用してエ ンコードされた信号をデコードするデコーダ。