JPH03112283A

JPH03112283A - 画像信号の符号化方式

Info

Publication number: JPH03112283A
Application number: JP1251138A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Moriyama; 義明守山; Satomi Kobayashi; 聡実小林
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1989-09-26
Filing date: 1989-09-26
Publication date: 1991-05-13
Also published as: US5151791A

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】技術分野本発明は、画像信号の符号化方式に関し、特にいわゆる
高能率画像符号化方式に関する。

背景技術１画素（標本値）当りの平均ビット数を低減してデータ
圧縮を行なういわゆる高能率画像符号化方式として、Ｄ
ＰＣＭ、準瞬時圧伸ＤＰＣＭ、ＡＤＰＣＭ等の予測符号
化方式が知られている。

−膜内な画像においては互いに隣接する画素間の相関が
高く、例えば映像信号のサンプリングを行なって順次得
られた複数のサンプル値のうちの連続する２つの差は小
さな値となる。予測符号化方式においては、このような
統計的性質を利用し、現在の画素の値と、過去の画素の
値を用いて現在の画素の値を予測して得られる予測値と
の予測誤差を求め、これを符号化する。

第７図は、ＤＰＣＭによる符号器を示すブロック図であ
る。同図において、映像信号のサンプリングを行なって
順次得られるサンプル値に応じた画素データＸｙ１は、
減算回路１に供給され、予４ｐ１回路５の出力を減じら
れる。減算回路１の出力は予測誤差となり、量子化回路
２に供給される。量子化回路２は、予測誤差を量子化し
て得られる量子化代表値を表わす符号を生成する構成と
なっている。この量子化回路２の出力は、出力端子０Ｕ
Ｔ１に供給されると同時に代表値発生回路３に供給され
る。代表値発生回路３は、入力された符号に対応する量
子化代表値（以下代表値という）を表わすデータを発生
する構成となっている。この代表値発生回路３の出力は
、加算回路４に供給され予測回路５の出力と加算される
。加算回路４の出力は、復号値として予測回路５に供給
される。予測回路５は、例えば−次元予測を行なう構成
となっており、符号化すべき現画素データＸｎの予測値
として加算回路４の出力を１サンプル遅延したものを減
算回路１と加算回路４へ出力する。

以上の如きＤＰＣＭによる符号器においては、量子化回
路２及び代表値発生回路３の特性が符号化された映像信
号を復号化したとき得られる画像の画質に与える影響は
大きい。例えば、量子化回路２の最小代表値が大である
場合は、最小代表値と同一の変化幅で振動するいわゆる
グラニュラ−雑音が大となり、また、量子化回路２の最
大代表値が小の場合は、復号された映像信号が原映像信
号の立ち上がりの急な部分に追従することができず、い
わゆる勾配過負荷と称される現象が生じる。

そこで、量子化回路２及び代表値発生回路３の特性を画
像の性質に適合させて切り換える方式である準瞬時圧伸
ＤＰＣＭ、ＡＤＰＣＭ等が考案されたのである。

準瞬時圧伸ＤＰＣＭにおいては、画素データ群のブロッ
ク化を行ない、各ブロック内の予測誤差のダイナミック
レンジを予め計算し、ブロック毎に量子化回路２及び代
表値発生回路３の特性を切り換え制御する。

また、ＡＤＰＣＭにおいては、画素毎に量子化回路２及
び代表値発生回路３の特性を切り換え制御する。すなわ
ち、ＡＤＰＣＭは、例えば量子化回路２として、ダイナ
ミックレンジの異なる複数の量子化器を有し、これら複
数の量子化器のうちのレンジ制御データｒによって指定
された１つによって入力データの量子化を行なうように
した回路を設け、レンジ制御データｒを１つ前に符号化
された画素の代表値に応じて画素毎に生成するという方
式である。

以上の如きＡＤＰＣＭにおいては、原時点での画素の予
測誤差のみによって次の時点の画素に対する量子化器を
決定しているので、必ずしも画素毎に最適な量子化器が
選択されるとは限らず、符号化された画像信号の原画像
信号に対する誤差が大になることがあるという欠点があ
った。また、ＡＤＰＣＭにおいては、原画像信号のエツ
ジ部（立ち上がり部又は立ち下がり部）における最初の
画素が低ダイナミツクレンジの量子化器における上位の
代表値に対応する符号に変換されたのちに次の画素に対
する量子化器のダイナミックレンジが上昇するので、原
画像信号の変化に対する追従が遅れ、勾配過負荷が生じ
るという欠点もあった。

発明の概要［発明の目的］本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであって、
原画像信号との誤差が少なくかつ原画像信号のレベル変
化に対する追従の遅れのない符号化された画像信号を得
ることができる画像信号７の符号化方式を提供すること
を目的とする。

［発明の構成］本発明による画像信号の符号化方式は、符号化しようと
する現画素の量子化特性が、少くとも１つの符号化済み
の隣接画素の量子化特性及び符号化出力によって制御さ
れ、現画素と現画素の予測値との差分を前記量子化特性
で量子化して符号化する予測符号化方式であって、前記
現画素を符号化する際に、次の時点以降に符号化される
画素でその量子化特性が前記現画素の符号化出力によっ
て制御の影響を受ける画素の少くとも１つを先見画素と
し、前記現画素の複数の符号語と前記先見画素の各画素
における複数の符号語との全ての組み合せの中で、前記
現画素の量子化誤差と前記先見画素の各量子化誤差で定
まる誤差評価値が最小になる組み合わせにおける現画素
の符号語を符号化出力とすることを特徴としている。

［発明の作用］かかる構成の画像信号の符号化方式によれば、原画像信
号のダイナミックレンジの変化に対応して遅延なく最適
な量子化特性と代表値が選択され、原画像信号との誤差
が少なくかつ原画像信号のレベル変化に対する追従の遅
れのない符号化出力が形成される。

実施例以下、本発明の実施例について第１図乃至第６図を参照
して詳細に説明する。

尚、説明を容易にするため、本実施例では１つ前の画像
データの復号値を予測値とする一次元予測を予測方法と
して用いるものとする。

第１図において、ディジタル化された映像信号及びこの
ディジタル化された映像信号に同期したクロックパルス
ａが入力端子ＩＮＩ、ＩＮ２に供給される。ディジタル
化された映像信号は、バッファメモリ１１に供給される
。このディジタル化された映像信号は、例えば輝度信号
または色差信号をＮＴＳＣ方式の色副搬送波の４倍の周
波数のサンプリングパルスによって標本化し、得られた
標本値を８ビツトのデータに変換して得られる信号であ
り、ＮＴＳＣ方式の映像信号によって形成される画像の
各画素の画素データに対応している。

バッファメモリー１は、例えば２フレ一ム期間の映像信
号に対応する画素データを格納し得る記憶容量を有し、
メモリコントローラー２によってアドレス制御等がなさ
れる。メモリコントローラ１２は、クロックパルスａに
よって画素データが入力された順に順次バッファメモリ
１１に書き込まれると共に１画面を所定個数の画素から
なる複数のブロックに分割して形成されたブロック毎に
各ブロックに含まれる画素の画素データが所定の順序で
順次読み出されるように制御する構成となっている。

バッファメモリ１１から読み出された画素データは、Ｉ
ＤＩ最大検出回路１３に供給されると共に遅延回路１４
によって１ブロック分の画像データを読み出すのに要す
る時間だけ遅延されたのちレジスタ２１とレジスタ２２
に供給される。ＩＤ１最大検出回路１３は、１ブロック
分の画素データが供給される間に各画素データと直前に
供給された画素データ間の差すなわち差分値の絶対値を
計算し、得られた値の最大値を検出して該最大値を表わ
すデータを出力する構成となっている。このＩＤＩ最大
検出回路１３の出力データは、最大レンジ設定回路１６
に供給される。最大レンジ設定回路１６は、ＩＤＩ最大
検出回路１３の出力デ０ −夕によって第２図に示す如きレンジ０からレンジ７の
１０種類の量子化特性のうちレンジ０．５とレンジ１．
５を除く８種類の中から差分値の絶対値の最大値以上で
、最小のダイナミックレンジを有する量子化特性を選択
し、最大レンジ設定データｒ＋ａｘとして出力するよう
に構成されている。

第２図（田において、レンジ０．レンジ０．５゜レンジ
１．レンジ１．５．レンジ２．レンジ３゜レンジ４１　
レンジ５．レンジ６、レンジ７とそれぞれ称される１０
種類の量子化特性の各々の特性が示されている。第２図
（ａ）においては、各量子化特性は全てミツドトレッド
型の特性であり、各量子化特性のダイナミックレンジを
７分割して得られる各予測誤差範囲とそれに対応する代
表値が示されている。これらの量子化特性は、ローカル
エンコーダ群２４において、各画素の予測誤差の量子化
にも用いられ、３ビツトの符号によって各量子化特性の
個々の代表値に８通りの符号語の１つが割り当てられる
。この３ビット符号が量子化された予測誤差の符号化出
力となる。尚、これら１１０種類の量子化特性には急激に変化する入カデタに対応
するために特殊な符号語１１１が設けられており、第２
図（ωの右端の欄にはこの特殊な符号語の代表値が示さ
れている。

このように量子化特性をミツドトレッド型にすることに
より、ダイナミックレンジを正負対称に分割しつつ余分
な１つの符号語をレンジ制御の１」的に利用することが
できる。

最大レンジ設定データｒ＋ｍｘは、出力端子ＯＵＴ＋と
レンジデータ発生回路３２及びローカルエンコーダ群２
４に供給される。遅延回路１４からの画素データＸ。は
、レジスタ２１．．２２に供給される。レジスタ２１に
は、タイミングパルス発生回路１７から初期レンジ設定
パルスｐ１が供給される。タイミングパルス発生回路１
７は、メモリ１１から読み出される画素データに同期し
たタイミングパルスＣを出力する一方バッファメモリ１
１から順次読み出されて遅延回路１４によって遅延され
た各ブロックの最初のデータに同期して初期レンジ設定
パルスｐｌを出力し、各ブロックの最２後のデータに同期して最終サンプルパルスｐＥを出力す
る。

タイミングパルス発生回路１７から出力された初期レン
ジ設定パルスｐ１によってレジスタ２１には１ブロツク
の先頭画素データＸＯが保持される。このレジスタ２１
に保持された先頭画素データＸＱは、出力端子０ＵＴ２
に（ｌ給される。また、レジスタ２２にはタイミングパ
ルス発生回路１７からタイミングパルスＣが供給されて
いる。このタイミングパルスＣによって各画素データが
レジスタ２２に順次保持される。レジスタ２２の出力デ
ータは、レジスタ２３に供給されている。このレジスタ
２３にもタイミングパルスＣが供給されている。従って
、レジスタ２２．２３にはそれぞれ１ブロツク期間だけ
異なるタイミングで遅延回路１４から供給された画素デ
ータＸ　Ｃ＋　　Ｘ　ｔ＋＋が保持される。

ここで、添字＜−＋　ｔ＋ＨＩｔｉブロック内の画素の
順番を表わし、ｔ−０，１，・・・・・・Ｎ−１である
。尚、ＸＮはブロック外の画素となり任意の値を取り得
３る。

これらレジスタ２２．２３の出力データは、ローカルエ
ンコーダ群２４に供給される。ローカルエンコーダ群２
４は、８個のローカルエンコーダＬＯ，Ｌ＋、・・・Ｌ
ｊ・・・Ｌ７からなっており、これらローカルエンコー
タＬ　ｏ　、Ｌ　ｌ＋　・・・Ｌｊ・・・Ｌ７の各々に
はレジスタ２２．２３の出力データがｌＪ（給される。

ローカルエンコーダＬＯ−Ｌ７の各々には、更にセレク
タ２５、レジスタ２７の各出力データ並びに最大レンジ
設定データｒ猷、初期レンジ設定パルスｐ１及び最終サ
ンプルパルスｐＥが供給される。

ローカルエンコーダＬｏ、Ｌ１１　・・・Ｌｊ・・・Ｌ
７の各々は、レンジ０〜レンジ７の１０種類の量子化特
性のうちのレジスタ２７の出力データによって表わされ
ている１つにおける１番１」（ｊ＝０゜１、・・・・・
・７）の代表値と符号化しようとする画素（原画素）ｘ
ｔの予測値との和からなる現画素のＸｔとの差である量
子化誤差の二乗を二乗誤差４（・ｔｊ）２として計算し、かつ次に符号化する画ｄ素（欠測素）Ｘｔ＋＋に対する予測値ｘ　ｔ＋＋を欠測
素Ｘｔ＋、から差し引いて予測誤差を得たのちこの予測
誤差をレンジ０〜レンジ７から選択した１０種類の量子
化特性のうちのｊとｒ６によって決まるものによって量
子化して量子化代表値を求め、この量子化代表値と予測
誤差との差によって求めた量子化誤差の二乗を二乗誤差
（・４’＋１）２として計算し、誤差評価値（・２）２
と（・Ｌ’＋＋　）・との和を表わすデータを出力する
構成となっている。

これらローカルエンコーダＬｏ、Ｌ、、　　・・・Ｌｊ
・・・Ｌｊの各々から出力された誤差評価値（ε。）２
＋（ε２．）２は、最小値検出回路３０、ｊに供給される。最小値検出回路３０は、ローカルエンコ
ーダＬＯ，Ｌ＋、・・・Ｌｊ・・・Ｌｊの各々から出力
された誤差評価値（・八２＋　（ε４’＋＋）　２の最
小値が得られる代表値を示す符号を出力する。

この符号出力は初期レンジ設定パルスｐ１がロー５カルエンコーダ群２４に供給されているときには初期レ
ンジデータｒ１を表わし、それ以外のときは代表値の符
号化出力系列’Ｉｎとなる。最小値検出回路３０から出
力される「１とＹｎは、セレクタ３１．レンジデータ発
生回路３２及び出力端子０ＵＴ３に供給される。

尚、第２図（ａｌの量子化特性は、ｒｎｍとｒ１以外の
各画素の量子化特性としては、０．０．０５．　１゜・
・・・・・７の１０通り取り得るが、ｒｍｘとｒｌにつ
いては前記の説明かられかるように、取り得るのは０、
　１．　２・・・・・・７の８通りである。

また、ＯＵＴ　＋のｒｔｍｘと０ＵＴ２のｘ（、と０Ｕ
Ｔ３のｒｌ及びｙｎは、図示されていない後段のの変調
器によって時分割多重とディジタル変調や同期信号の付
加が施された後、送信あるいは記録媒体へ記録される。

セレクタ３１にはローカルエンコーダ”Ｏ＋Ｌ＋、・・
・Ｌｊ・・・Ｌｊの各々から出力された復号値ＸＬ　ｒ
　ｘｔｌ・・・＋Ｘｔ・・・＋Ｘ４の各々を表わすブタ
が供給されている。セレクタ３１は、最小値６検出回路３０の符号出力によって復号鎖交？。

＾　１ｘｔｌ　・・・＋Ｘｔ・・・＋Ｘｔの各々を表わすデー
タのうちの１つを選択的に出力する構成となっている。

このセレクタ３１の出力データは、レジスタ３３に供給
される。レジスタ３３は、タイミングパルスＣによって
セレクタ３１の出力データを保持して出力する構成とな
っている。このレジスタ３３の出力データは、セレクタ
２５に供給される。

セレクタ２５は、初期レンジ設定パルスｐｌが供給され
ているときは、レジスタ２１に保持されている先頭画素
データＸｏを出力し、それ以外のときはレジスタ３３の
出力データを出力する。この出力データは現画素Ｘｔに
対する予測値ｘｒとして用いられる。

また、レンジデータ発生回路３２は、初期レンジ設定パ
ルスｐｌが供給されているときは、最小値検出回路３０
から出力された初期レンジデータｒ１をそのまま出力し
、それ以後はレジスタ２７７から出力されたレンジ制御データ’ｔ＋最大レンジ設定
データｒＩＩＩＩＸと最小値検出回路３０から出力され
た符号ＹＬで表わされた現画素の代表値とによって欠測
素のレンジ制御データｒ　ｔ＋＋を生成するように構成
されている。

レジスタ２７はレンジデータ発生回路３２の出力をタイ
ミングパルスＣによって・保持し、レンジ制御データｒ
ｔとして出力する。

第２図中）は、欠測素のレンジ制御データｒ　Ｌ＋＋の
生成規則の一例を示している。符号Ｖ’Ｌは現画素Ｘｔ
の代表値を示しており、この値とｒｔとによってｒ　ｔ
＋１が定まる。ｒｗとｒｍｘより４段階下の最小レンジ
設定データｒｕｎがあらかじめ定められており、レンジ
制御データ「荀がｒｍ以上となる場合はｒｗｍに、「１
ｎ以下になる場合はｒ　１ｌｌｌｎに、それぞれ置き換
えられる。また、第２図中）の生成規則は、ＶＬをｊで
置き換えて後述するレンジ制御データ発生回路４２ｊに
も適用される。

第３図は、ローカルエンコーダＬＯ，Ｌ＋、　・・・Ｌ
ｊ・・・Ｌｊの各々の構成を示すブロック図であり、８レジスタ２７の出力データであるレンジ制御データｒｔ
は、代表値発生回路４１ｊ及びレンジ制御データ発生回
路４２ｊに供給される。これら代表値発生回路４１ｊ及
びレンジ制御データ発生回路４２ｊには初期レンジ設定
パルスｐ１が供給される。代表値発生回路４１ｊは、初
期レンジ設定パルスｐ１が供給されているときはＯを出
力し、それ以外のときはレンジ０〜レンジ７のうちのレ
ンジ制御データｒｔによって指定された１つにおけるｊ
番目の代表値を発生するように構成されている。

代表値発生回路４１ｊから出力された代表値は、加算回
路４３ｊに供給されて予測値ｘｔと加算されて復号値５
２２が形成される。加算回路４３ｊの出力である復号値
５２２は、セレクタ３１に□供給されると同時に減算回
路４４ｊ、４５ｊに供給される。減算回路４４ｊにおい
ては、現画素データＸｔから復号値、ｊが差し引かれる
。この減算回路４４ｊの出力データは現画素ｘ４の量子
化誤差９であり、二乗回路４６ｊに供給されて二乗され、二乗誤
差データ（５７）２として出力される。

−次元予測では復号値、ｊは欠測素の予測値ｘ　Ｌｎと
なり、減算回路４５ｊにおいて欠測素データｘ４や、か
ら予測値Ｘ　ｂｌが差し引かれて予測誤差が形成される
。この減算回路４５ｊの出力データは、量子化代表値発
生回路４７ｊ及び減算回路４８ｊにｆ供給される。

一方、レンジ制御データ発生回路４２ｊには、更に最大
レンジ設定データ「謹が供給される。レンジ制御データ
発生回路４２ｊは、初期レンジ設定パルスｐ１が供給さ
れているときはレンジ０〜レンジ７のうちのレンジ０．
５及びレンジ１．５を除く８種類の量子化特性のうちの
ダイナミックレンジの狭いパターンから数えてｊ番目の
量子化特性を示すデータを生成し、それ以外のときはレ
ンジ０〜レンジ７の１０種類の量子化特性のうちでレン
ジ制御データｒｔとｊ番目の代表値によって決まる欠測
素Ｘ　ｔ＋＋の量子化特性をデータを生成０するように構成されている。このレンジ制御データ発生
回路４２ｊの出力データは、量子化代表値発生回路４７
ｊに供給される。量子化代表値発生回路４７ｊは、レン
ジ制御データ発生回路４２ｊの出力データによって表わ
されている量子化特性によって減算回路４５ｊから出力
される予測誤差を量子化して予測誤差に最も近い代表値
を表わすデータを発生する構成となっている。この量子
化代表値発生回路４７ｊの出力データは、減算回路４８
ｊに供給される。減算回路４８ｊにおいては、減算回路
４５ｊの出力データである予測誤差から量子化代表値発
生回路４７ｊの出力データである代表値が差し引かれる
。この減算回路４８ｊの出力データは、二乗回路４９ｊ
に供給されて二乗され、二乗誤差データｃｇ７）　２と
して出力きれる。尚、二乗回路４９ｊには最終サンプル
パルスｐＥが供給され、二乗回路４９ｊは、この最終サ
ンプルパルスｐＥが供給されているときは計算結果をリ
セットして“０”を出力するように構１成されている。

二乗回路４９ｊから出力された二乗誤差データ（ε４：
＋）”は、加算回路５０ｊに供給されて二乗回路４６ｊ
から出力された二乗誤差データ（εへ２と加算され、最
小値検出回路３０に供給される。

以上の構成において、第４図に示す如く連続する３つの
画素点の画素データｘｔ−１＋　　ＸＬ　ｒ　　Ｘ（、
＋１がバッファメモリー１から読み出されて遅延回路１
４を経てレジスタ２２に供給されると、画素データｘｔ
がローカルエンコーダＬＯ，Ｌ、、・・・Ｌｊ・・・Ｌ
ｌに供給されたとき、ローカルエンコーダしＯｒ　Ｌｌ
　＋　・・・Ｌｊ・・・Ｌｌの各々においてはセレクタ
２５の出力データＸｔとレジスタ２７の出力データであ
るレンジ制御データＨによって表わされている量子化特
性における８通りの各代表値を表わすデータとを加算し
て得られる復号値５２２゜へ１　　　　Ａｊ　　　ＡｊＸＣｒ　・・・Ｘｔ＋　・・・ｘｔの各々が生成される
。この２のち、現画素データＸｔから復号値”Ｃ＋”Ｃ＋・・・
父２．・・・父ｒの各々が差し引かれて、得られた量子
化誤差が二乗される。これによって現画素データｘｔを
予測符合してレンジ制御データ「ｔによって表わされて
いる量子化特性における各代表値を量子化した予測誤差
としたときの二乗誤差データ（εｔ）２．　　（εｊ）
２．・・・（ε２）２．・・・（εｌ）２が得られる。

また、それと同時にローカルエンコーダＬＯ。

Ｌ＋＋　・・・Ｌｊ・・・Ｌｊの各々においては復号鎖
交？。

父↓、・・・父２．・・・５２この各々は、欠測素デー
タｘ　ｔ＋＋の予測値Ｘ４＋１として扱われ、欠測素デ
ータＸ　ｔｎから予測値Ｘｔ＋１．が差し引かれ、８個
の予測誤差が生成される。こののち、得られた８個の予
測誤差の各々をｒｔとｊとによって決まる８個の量子化
特性の各々によって量子化して８個の代表値が生成され
る。

３第２図中）かられかるように、これらの８個の量子化特
性の中には同一なものが存在し、また、これらの代表値
は、８個の量子化特性の各々において、８通りの代表値
のうち予測誤差との誤差が最も小さいものが１つずつ選
択されたものである。

８個の予測誤差の各々から対応する８個の代表値の各々
が差し引かれ、得られた量子化誤差が二乗されて、欠測
素データＸ　Ｌ＋＋の予測誤差をｒｔとｊによって決ま
る量子化特性で量子化したときの二乗誤差データ（εｔ
＋＋）２．（ε荀）２．・・・（ε２υ２．・・・（ε
荀）２が生成される。

これら二乗誤差データ（εｔ）２．（εε）２（ε２）
２．・・・（εｔ）２の各々と（εｔ＋＋　）　”（ε
Ｌ。１）２．・・・（ε２θ２．・・・（εｔ。１）２
の各々との和が誤差評価値として最小値検出回路３０に
供給され、これら８個の誤差評価値のうちの最小の１つ
に対応する代表値を表わす符号語が現画素データＸｔに
対応する符号Ｙｌとして出力される。

４この結果、レンジ制御データｒｔによって表わされてい
る量子化特性における各代表値を表わす８つの現画素の
符号語と、その各々に対応した８個の欠測素の量子化特
性の各々における各代表値を表わす８つの欠測素の符号
語との６４通りの組み合せのうちの各符号語に対応した
各画素の復号値と原画値との差に応じた誤差評価値が最
小の１つが選択され、選択された組み合せにおける符号
語が現画素データＸｔに対応する符号化出力となる。従
って、原画像信号のダイナミックレンジの変化に対応し
て遅延なく最適な量子化特性と代表値が選択されるので
符号化された画像信号の原画像信号に対する誤差を小さ
くすることができることとなる。

また、各量子化特性には急激に変化する入力データに対
応する特殊な符号語が設けられており、この特殊な符号
語の代表値は０になっており、かつこの特殊な符号語が
現画素の符号となるときは欠測素の符号は１０個の量子
化特性のうちの最大レンジ設定データｒｗｇによって示
された１つにお５ける代表値を表わす。このため、原画像信号が第５図に
破線で示す如く立ち上がりエツジが急峻である場合は、
現画素データＸｔの予測誤差が特殊な符号語に符号化さ
れ、かつ欠測素Ｘ　Ｌ＋＋の予測誤差が最大レンジ設定
データＺａによって表わされる量子化特性によって符号
化され得ることとなり、現画素ｘｔに対する復号値５２
ｔと欠測索ｘ　Ｌ＋＋に対する復号値５２　ｔ＋１間の
差を十分大にすることが可能となって急峻なエツジに対
する追従性が良好なのである。

尚、欠測素の符号語は量子化誤差を評価するためだけに
用いられ、欠測索Ｘ　ｔ＋ｌのデータ初号化出力となら
ず棄却される。欠測素データＸ　ｔ＋１の符号化は、こ
れを現画素データとしてｔ４１＋　Ｃ＋２をそれぞれＬ
　＋　４＋１と置き換えて前記と同様に行われる。

現画素データＸｔの符号化出力Ｖｔが定まると、次のタ
イミングパルスＣによって第１図の各部の信号は以下の
ようになる。レジスタ３３にはセレクタ３１から出力さ
れた確定した復号値Ｒ６が保持され、セレクタ２５を介
して欠測素Ｘ　ｔ＋１の予測６ｄＸ　ｔ＋＋としてローカルエンコーダ群２４に入力され
る。レンジデータ発生回路３２はｒｔとｙｔとｒ獣とに
よづて欠測素ｘ　ｔｎのレンジ設定データｒ　Ｌ＋１を
第２図面の生成規則によって生成し、レジスタ２７に保
持された後、ローカルエンコーダ群２４に入力される。

また、レジスタ２２とレジスタ２３からはそれぞれＸｔ
ｎとＸｔ＋２がローカルエンコーダ群２４に入力される
。この状態で前記のＸｔの符号化と同様にしてＸｔ＋１
の符号化が行なわれ、ｎ帰化出力Ｙ　Ｌ＋＋が得られる
。以後同様にＸｔ＋２゜Ｘｔ＋３．・・・・・・ＸＮ−
１と順に符号化されるが、ブロック内の最終画素ＸＮ−
１の符号化においてはレジスタ２３の出力は任意であり
、最終サンプルパルスｐＥによって各ローカルエンコー
ダ内の二乗回路４９ｊの出力は０とされているので、最
終画素Ｘ・−１の二乗誤差（・Ｎ’−１）　２が最小に
なるように代表値が決定される。また、初期レンジデー
タｒ１を決定するときは、各ローカルエンコーダおいて
初期レンジ設定パルスｐ１によって７　　Ａｊｘｔ−ｘｔ−ｘｔ＝ｘｏとなり、二乗回路４６ｊの出力
は０となる。このときレンジ制御データ発生出力４２ｊ
はｊ番目の量子化特性を量子化代表値発生回路４７ｊに
指定してｘｌの予測誤差を量子化し、二乗回路４９ｊに
よってＸｌの量子化誤差の二乗が計算され、この値が加
算回路５０ｊから出力される。したがって、０，１．・
・・ｊ・・・７の８個の量子化特性のうち、ｘｌを？〕
号化するときの量子化誤差が最小となる量子化特性が最
小値検出回路３０によって決定され、これがｒｌとして
出力される。

第６図は、デコーダを示すブロック図である。

受信あるいは記録媒体より再生された符号化された画像
信号は、デコーダの前段に置かれた復調器によって復調
され、多重化された各データの分離及び各種タイミング
信号の発生などがｉｉわれ、これらがデコーダの入力端
子ＩＮ３〜ＩＮ７に供給される。同図において、初期設
定パルスｐ２は、初期レンジデータｒ１がＩＮＴ４に入
力されてい８る期間中を示す信号であり、タイミングパルスｐ３はＹ
ｎに同期したパルスである。最大レンジ設定データｒａ
ｍは、入力端子ＩＮ３を介してレンジデータ発生回路６
１に供給される。また、初期レンジデータｒ１と符号Ｖ
ｎは、入力端子１Ｎ４を介してレンジデータ発生回路６
１に供給される。

レンジデータ発生回路６１は、入力端子ＩＮ５を介して
初期設定パルスｐ２が入力されているときは初期レンジ
データｒ１を出力し、それ以外ではｒａｔとｙ。とレジ
スタ６２の出力で決まるレンジ制御データを発生する。

レジスタ６２は、入力端子ＩＮｙを介して供給されるタ
イミングパルスｐ３によってレンジデータ発生回路６１
から順次出力されるレンジ制御データを保持するように
構成されている。また、符号Ｖｎは、代表値発生回路６
３にも供給される。

代表値発生回路６３は、レジスタ６２の出力データによ
って示されている量子化特性において符号ｙ。に対応し
た代表値を発生する構成となっている。この代表値発生
回路６３の出力である代表９値は、加算回路６４に供給されてレジスタ６８から出力
される予測値と加算される。この加算回路６４の出力デ
ータは、復号値Ｒｎとして切換スイッチ６５の一方の入
力端子に供給される。切換スイッチ６５の他方の入力端
子には入力端子ＩＮ５を介して先頭画素データＸＱが供
給される。切換スイッチ６５の制御入力端子にはＲＳフ
リップフロップ６６のＱ出力が供給されている。ＲＳフ
リップフロップ６６のセット入力端子には初期設定パル
スｐ２が供給され、リセット入力端子にはタイミングパ
ルスｐ３が供給される。切換スイッチ６５は、制御入力
が高レベルのときは先頭画素データｘｏを選択的に出力
し、かつ制御人力が低レベルのときは復号鎖交。を選択
的に出力するように構成されている。

従って、切換スイッチ６５からは各ブロックの画素デー
タの復号処理の開始時に先頭画素データｘｏが出力され
たのち符号Ｖｎと共に供給されるタイミングパルスｐ３
によって復号鎖交。が出力されるようになる。この切換
スイッチ６５の出力０は、レジスタ６８及びバッファメモリ６９に供給される
。レジスタ６８は、初期設定パルスｐ２及びタイミング
パルスｐ３を入力とする論理和ゲート７０の出力パルス
ｐ４によって切換スイッチ６５の出力データを一次元予
測における予測値として保持する構成となっている。

バッファメモリ６９は、符号器におけるバッファメモリ
１１と同様に例えば２フレ一ム期間の映像信号に対応す
る画素データを格納し得る記憶容量を有し、メモリコン
トローラ１２と同様に構成されたメモリコントローラ７
１によってアドレス制御等がなされる。このバッファメ
モリ６９から復号された画像信号が出力されて出力端子
０ＵＴ７に供給される。

以上の構成において、入力端子ＩＮ４．ＩＮ５゜ＩＮ６
からそれぞれ初期レンジデータ”Ｉ＋先頭画素デデーＸ
Ｏ＋初期設定パルスｐ２が供給されると、レンジデータ
発生回路６１は初期レンジデータｒ１を出力して、これ
がレジスタ６２に保持される。また先頭画素データｘＯ
はバッフアメ１モリ６９に記憶されると同時に欠測素ｘ１の予測値Ｘ１
としてレジスタ６８に保持される。次に入力端子ＩＮ４
より画素ｘ１に対応する符号ｙ１が入力されると、代表
値発生回路６３は初期レンジデータｒ１に対応した量子
化特性と符号ｙ１とで決まる代表値を発生し、加算器６
４で代表値と予測値ｘ１とが加算されて復号鎖交１が得
られる。

復号鎖交１はバッファメモリ６９に記憶されると共にさ
らに、次の画素ｘ２の予測値ｘ２としてレジスタ６８に
保持される。このとき、レンジデータ発生回路６１はレ
ジスタ６２の出力である初期レンジデータｒ１と最大レ
ンジ設定データｒ＋ｍｘとで決まるレンジデータｒ２を
発生し、レンジデータｒ２は画素ｘ２の、量子化特性を
示すデータとしてレジスタ６２に保持される。以後同様
に画素Ｘ２＋ｘ３・・・・・・ＸＮ−１の複合が行われ
、これらの復号値がバッファメモリ６９に記憶される。

バッファメモリ６９に記憶された先頭画素データＸ。と
復号２値Ｒ１，ｘ２．・・・・・・父、は順次読み出されて出
力端子０ＵＴ７から出力される。

上記実施例では、各量子化特性に代表値が０で欠測素の
レンジ設定データをｒｉｖとする符号語を設けたが、欠
測素のレンジ設定データをｒ陣とし互いに異なる代表値
を有する複数の符号語を設けてもよい。こうすると、欠
測素の量子化特性をｒ無にしつつも現画素の代表値が複
数の値から選択可能となるので量子化誤差をさらに小さ
くできる。

また、このような量子化特性制御用の特殊な符号語とし
て、欠測素のレンジ設定データをｒＩＩＩＩＸではなく
他の値とする符号語を設けてもよい。

上記実施例における各量子化特性はミツドトレッド型で
あったが、Ｎビット符号の余った１つの符号語を量子化
特性制御用とする意思外については、ミツドライザ型で
も本発明は適用できる。また、上記実施例では各量子化
特性における符号長と符号語数は全て同じであったが、
これを可変としてもよい。例えば、ダイナミックレンジ
の大きな量子化特性では符号長を長くして符号語数を増
３やすことによって、代表値の間隔を狭くして量子化誤差
をより小さくできるとともに量子化特性の制御もより細
かく行えるようになる。

上記実施例では誤差の評価値として２つの量子化誤差の
二乗和を用いたが、例えば絶対値和や絶対値の最大値な
ど他の値を誤差評価値としてもよい。

尚、本発明は予測方法に限定されるものではなく、上記
実施例においては、各画素データの予測値は一次元予測
によって得られるとしたが、各画素データの予測値を二
次元予測あるいは三次元予測によって得るようにした場
合も本発明を適用することができる。

また、上記実施例では、現画素と欠測素だけを用いて、
これらの符号語の全ての組み合せの中で誤差評価値を最
小にする組み合わせにおける現画素の符号語を符号化出
力としが、現画素以降に符号化される欠測素も含めた複
数の画素を先見画素として、現画素と複数の先見画素の
符号語の全ての組み合わせの中で、現画素と先見画素と
で決ま４る誤差評価値を最小にする組み合わせにおける現画素の
符号語を符号化出力としてもよい。先見画素数を増加す
ると画像全体としてより量子化誤差が減少する。しかし
回路規模は先見画素数の増加につれて増数的に増大する
。

発明の効果以上詳述した如く本発明による画像信号の符号化方式に
おいては、現画素を符号化する際に、次の時点以降に符
号化される画素でその量子化特性が原画素の符号化出力
によって制御の影響を受ける画素の少なくとも１つを先
見画素とし、現画素の複数の符号語と先見画素の各画素
における複数の符号語との全ての組み合わせの中で、現
画素の量子化誤差と先見画素の各量子化誤差で定まる誤
差評価値が最小になる組み合わせにおける現画素の符号
語を符号化出力としている。

従って、本発明による画像信号の符号化方式においては
、原画像信号のダイナミックレンジの変化に対応して遅
延なく最適な量子化特性と代表値が選択されることとな
り、原画像信号との誤差が５少なくかつ原画像信号のレベル変化に対する追従の遅れ
のない符号化出力が得られるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による７：）号器を示すブロック図、
第２図（ω、山）は、量子化特性とレンジ制御データ生
成規則を示す図、第３図は、ローカルエンコーダを示す
ブロック図、第４図及び第５図は、第１図の装置の作用
を示す図、第６図は、第１図の装置によって符号化され
たデータを復号処理する復号器を示すブロック図、第７
図は、ＤＰＣＭの符号器を示す図である。主要部分の符号の説明１６・・・・・・最大レンジ設定回路３０・・・・・・最小値検出回路３１・・・・・・セレクタ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）符号化しようとする現画素の量子化特性が、少く
とも１つの符号化済みの隣接画素の量子化特性及び符号
化出力によって制御され、現画素と現画素の予測値との
差分を前記量子化特性で量子化して符号化する予測符号
化方式であって、前記現画素を符号化する際に、次の時
点以降に符号化される画素でその量子化特性が前記現画
素の符号化出力によって制御の影響を受ける画素の少く
とも１つを先見画素とし、前記現画素の複数の符号語と
前記先見画素の各画素における複数の符号語との全ての
組み合せの中で、前記現画素の量子化誤差と前記先見画
素の各量子化誤差で定まる誤差評価値が最小になる組み
合わせにおける現画素の符号語を符号化出力とすること
を特徴とする画像信号の符号化方式。
（２）前記量子化特性は、前記量子化特性のダイナミッ
クレンジを互いに重複がないように分割した領域の各々
に対して割り当てられた第１の符号と、前記分割とは無
関係に設定された領域に割り当てられた第２の符号とを
有し、前記第１の符号と前記第２の符号とで、隣接した
未符号化画素の量子化特性の制御規則が異なることを特
徴とする請求項１記載の画像信号の符号化方式。
（３）前記第２の符号は、前記隣接した未符号化画素の
量子化特性をあらかじめ定められた最大のダイナミック
レンジを有する量子化特性としかつ対応する量子化代表
値が０である符号語を有することを特徴とする請求項２
記載の画像信号の符号化方式。
（４）前記第１の符号または前記第２の符号に属する他
の符号語のいずれかに対して、対応する量子化代表値は
互いに異なりかつ前記隣接した未符号化画素の量子化特
性は互いに等しくなる符号語が、少くとも１つ前記第２
の符号に存在することを特徴とする請求項２記載の画像
信号の符号化方式。
（５）Ｎを２以上の整数として、前記量子化特性はダイ
ナミックレンジが２＾Ｎ−１の領域に分割されたミッド
トレッド型とし、前記第１の符号は２Ｎ−１の符号語を
有するＮビットの符号であり、前記第１の符号に割り当
てられていない１つのＮビットの符号語を前記第２の符
号に割り当てることを特徴とする請求項２記載の画像信
号の符号化方式。