JPH0324887A - ディジタル画像信号の符号化装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ディジタル画像信号のデータ量を圧縮して
回転ヘッドにより磁気テープに記録するディジタルＶＴ
Ｒに適用できるディジタル画像信号の符号化装置に関す
る． 〔発明の概要〕 この発明では、ディジタル画像信号をブロック構造のデ
ータに変換する手段と、ブロック毎に原ブロックのデー
タ量よりも少ないデータ量でディジタル画像信号を符号
化すると共に、符号化データをそのブロックの特性を表
す重要語データとその他のデータに分割する手段と、ブ
ロックの夫々の重要語データが規則的に配置され、重要
語データの間にその他のデータが順次配されるように符
号化データを並び変え、複数のブロックの並び変えられ
た符号化データからなるシンクブロックを形成する手段
と、シンクブロックの夫々におけるその他のデータの先
頭位置に対応するアドレス情報を発生し、アドレス情報
を対応するシンクブロックに付加する手段とを有するこ
とにより、受信側で符号化データの伝播エラーを断ち切
ることができる． 〔従来の技術〕 本願出願人は、特願昭５９−２６６４０７号明細書に記
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竃ツク
レンジを求め、このダイナξツ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．また、特願
昭６　０−２　３２７８９号明細書に記載されているよ
うに、複数フレームに夫々含まれる領域の画素から形成
された３次元ブロックに関してダイナξツクレンジに適
応した符号化を行う高能率符号化装置が提案されている
．更に、特願昭６０−２６８８１７号明細書に記載され
ているように、量子化を行った時に生じる最大歪みが一
定となるように、ダイナミックレンジに応じてビット数
が変化する可変長符号化方法が提案されている。

上述のダイナくツクレンジに適応した高能率符号（ＡＤ
ＲＣと称する）は、伝送すべきデータ量を大幅に圧縮で
きるので、ディジタルＶＴＲに適用して好適である。特
に、可変長ＡＤＲＣは、圧縮率を高くすることができる
。しかし、可変長ＡＤＲＣは、伝送データの量が画像の
内容によって変動するために、所定量のデータを１トラ
ックとして記録するディジタルＶＴＲのような固定レー
トの伝送路を使用する時には、バッファリングの処理が
必要である． 本願出願人は、例えば特願昭６１−２５７５８６号明細
書に記載されているように、ダイナξツクレンジの度数
分布を求め、この度数分布を積算形の分布に変換し、符
号化のしきい値を積算形の度数分布に適用して発生情報
量を求め、発生情報量が伝送レートを超えないようなし
きい値を決定するバンファリング装置を提案している。

可ｉｔ−ＭＡ　Ｄ　Ｒ　Ｃの画素コードのビット長が（
Ｏ〜４）の場合のバッファリングについて説明する．符
号化のためのしきい値をＴ１〜Ｔ４（但し、ＴＩ＞７２
＞７３＞Ｔ４）とすると、（最大値〜Ｔ１）の範囲のダ
イナミックレンジＤＲの画像ブロックに関しては、ビッ
ト長が４とされ、（Ｔ　Ｉ　−１〜Ｔ２）の範囲のダイ
ナξツクレンジＤＲの画像ブロックに関しては、ビット
長が３とされ、（Ｔ２〜１〜Ｔ３）の範囲のダイナ湾ツ
クレンジＤＲの画像ブロックに関しては、ビット長が２
とされ、（Ｔ３−１〜Ｔ４）の範囲のダイナミックレン
ジＤＲの画像ブロックに関しては、ビット長がｌとされ
、（Ｔ４−１〜最小値）のダイナ短ツクレンジＤＲの画
像ブロックに関しては、ビット長がＯ　（ｍ素コードが
伝送されない）とされる。

これらのしきい｛ＩＴＩ〜Ｔ４の組合せは、予め複数個
例えば第１番目から第３２番目までの３２個用意されて
いる．第１番目のしきい値の組が適用された場合には、
発生情報量が最大となり、第３２番目のしきい値の組が
適用された場合には、発生情報量が最小となり、第１番
目のしきい値の組から順に発生情報量が単調減少するよ
うに、しきい値の組が設定されている。各しきい値の組
は、５ビットのしきい値コードで区別される。

入力ビデオデー夕のｌフレーム期間に含まれる多数の画
像ブロックのダイナ’Ｆ　７クレンジＤＲの発生度数の
分布表が形成される。この処理は、メモリ（ＲＡＭ）の
アドレスをダイナ短ツクレンジＤＲとして、各アドレス
に書き込むデータを＋１ずつしておけば良い。度数分布
表がメモリの各アドレスの度数を積算することにより、
積算型に変換される．積算型の度数分布表に対して、上
述のしきい値の組が適用されることで、発生情報量を求
めることができる。１フレーム期間の発生情報量が伝送
路の容量を超えないように、しきい値の組が決定される
。このしきい値の組を使用して、ＡＤＲＣの符号化がな
される。

また、３次元ブロックのＡＤＲＣと駒落とし処理とを組
み合わせて情報量の一層の圧縮を図る方式が本願出ｌＩ
Ｉ′Ａ．により提案されている（特願昭６１−１５３３
３０号明細書参照）．この方式は、３次元ブロックが静
止ブロックの場合に、３次元ブロックを構威する複数の
領域の対応する位置の画素同士の平均値を形威し、この
平均値を伝送することで、画像ブロックの画素データを
Ａに圧縮するものである．駒落とし処理がされているか
どうかを示す動き検出フラグが受信（再生）側に伝送さ
れる。

３次元ＡＤＲＣと駒落とし処理とを組み合わせた高能率
符号化方式の場合でも、バッファリングを処理がなされ
る．この種のバッファリングの方式として、本願出願人
は、特願昭６２−１３３９２４号明細書、特願昭６２−
１３３９２５号明細書、特願昭６３−１８３７８１号明
細書等に記載されている方式を提案している．つまり、
上述のダイナミックレンジＤＲのレベル方向のしきい値
とブロックを駒落としするかどうかのしきい値との両者
を制御することにより、伝送情報量の制御がなされる．
この駒落としをするかどうかのしきい値は、動きしきい
値と称される． 上述のように、ＡＤＲＣとバッファリングとの組合せで
発生した出力信号は、記録される時に、フレーム化回路
により、シンクブロックが連続する記録信号の形態に変
換される．また、再生された信号は、フレーム分解回路
を介してＡＤＲＣのデコーダに供給される． 〔発明が解決しようとする課題〕 ２次元ブロックのＡＤＲＣの例では、符号化出力信号を
フレーム化する時に、重要度が高い符号（ダイナ果ツタ
レンジＤＲ，最小値ＭＩＮ）に伝播エラーが発生するこ
とを防止するために、これらの符号がシンクブロック内
の所定の位置に挿入されることが好ましい． 一方、各画像ブロックの画素コードのビット長は、しき
い値コードとダイナミックレンジＤＲとで定まる．ディ
ジタルＶＴＲの場合では、複数のトラックを跨がって回
転ヘッドが走査する高速サーチ動作が必要である．高速
サーチ時には、断続的に再生データが得られ、シンクブ
ロックの夫々に含まれる重要語データと各画素の画素コ
ードの最上位ビッ｝ＭＳＢからおおよその復元画像を得
ることを可能とするために、最上位ビットＭＳＢは、重
要度が高いデータとして扱われる．つまり、同じ画像ブ
ロックの重要度が高い符号の近傍の所定位置にＭＳＢが
まとめて配され、ダイナごツタレンジＤＲ，最小値ＭＩ
Ｎと最上位ビットＭＳＢとを使用して高速サーチ時でも
概略的な復元画像を得ることができる。

しかしながら、画素コードの第２番目の上位ビット以下
のデータは、画像ブロック毎にデータ量が変化するので
、各シンクブロックにこのデータを順に詰めて配される
．従って、ブロックの重要語データの位置とそのブロッ
クの第２番目の上位ビット以下のデータの位置とは、離
れるのが普通である。この結果、ノーマル再生時におい
て、ある画像ブロックのＤＲにエラーが発生すると、画
素コードのビット長が分からない事態が生じる．この結
果、その画像ブロックから１フレームの最後の画像ブロ
ックまでの全ての画像ブロックの各画素データに伝播エ
ラーが発生して、これらの復号が不可能となる。

従って、この発明の目的は、受信（再生）側で、画素コ
ードの伝播エラーを断ち切ることができるディジタル画
像信号の符号化装置を提供することにある． 〔課題を解決するための手段〕 この発明は、ディジタル画像信号をブロック構造のデー
タに変換するブロック化回路３と、ブロック毎に原ブロ
ックのデータ量よりも少ないデータ量でディジタル画像
信号を符号化すると共に、符号化データをそのブロック
の特性を表す重要語データデー夕とその他のデータに分
割する符号化回路５と、 ブロックの夫々の重要語データデー夕が規則的に配置さ
れ、重要語データデー夕の間にその他のデータが順次配
されるように符号化データを並び変え、複数のブロック
の並び変えられた符号化データからなるシンクブロック
を形成する回路６と、シンクブロックの夫々におけるそ
の他のデータの先頭位置に対応するアドレス情報を発生
し、アドレス情報を対応するシンクブロックに付加する
回路６と からなるディジタル画像信号の符号化装置である。

〔作用〕

可変長ＡＤＲＣのエンコーダの出力信号がシンクブロッ
クの連続するデータ系列に変換される。

シンクブロックの先頭付近に、そのシンクプロック内で
最初に位置している重要語データに付随する画素データ
の位置を示すアドレス信号が付加される．このアドレス
信号により２次元ブロックの可変長のＡＤＲＣの場合で
は、１フレーム内の全ビットの位置を区別することがで
きる．受信側では、ダイナ壽ツクレンジＤＲにエラーが
あって、画素コードのビット長が検出できない時でも、
アドレス信号から画素コードの区切りを検出できる。

従って、ダイナミックレンジＤＲにエラーがあっても、
伝播エラーが１フレーム期間の終了時まで続くことが防
止される 〔実施例〕 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する．この説明は、下記の順序に従ってなされる． ａ．記録回路 ｂ．再生回路 Ｃ．変形例 ａ．記録回路 第１図は、この発明が適用できるディジタルＶＴＲの記
録回路及び再生回路の構成を示し、第１図において、１
で示す入力端子に映像信号が供給される．２で示すＡ／
Ｄ変換器により、１サンプルが８ビットのディジタル映
像信号に変換される。

このディジタル映像信号がブロック化回路３に供給され
、テレビジッン走査の順序の信号が画像ブロックの順序
の信号に変換される。ブロック化回路３の出力信号には
、有効データ以外のデータ欠如期間が含まれる． この実施例では、第２図に示すように、１フレームの（
４ライン×４画素）の領域が１画像ブロックを構威し、
１画像ブロックには、１６個の画素が含まれる．また、
ブロック化回路３では、人力信号中のプランキング期間
が取り除かれると共に、有効データが連続するものとさ
れ、データの系列中にデータ欠如期間が形或される。１
ライン中に８５８サンプル含まれ、その内の有効データ
が７０４サンプルとされ、■フレームのライン数が５２
５ラインであり、その内の有効ライン数が４８４とされ
るので、１フレーム期間の有効データからなるブロック
数は、下記のようになる。

有効ブロック数：　（７０４　＋　４）　ｘ　（４８４
　＋　４）　−１７６Ｘ１２１　−２１．２９６／フレ
ーム第３図Ａは、１フレームの画像が２１．２９６個の
画像ブロックに分割された状態を示す， ブロック化回路３の出力信号がシャフリング回路４に供
給される．シャツリング回路゛４は、第３図Ｂに示すよ
うに、画像ブロックの単位で、■フレーム内のブロック
の位置の並び変えを行う．シャフリング処理は、メモリ
のアドレス制御でなしうる．シャフリング回路４の出力
信号がＡＤＲＣエンコーダ５に供給される。ＡＤＲＣエ
ンコーダ５では、画像ブロック毎の最大値ＭＡＸ、最小
値ＭＩＮ、両者の差である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に適応して可変長の符
号化がなされる。例えば４個のしきい値ＴＩ，Ｔ２，Ｔ
３，Ｔ４　（Ｔ４＜Ｔ３＜Ｔ２＜ＴＩ）が設定される．
画像ブロックのダイナミックレンジＤＲが（Ｏ≦ＤＲ＜
７４）の場合には、割り当てビット数がＯとされ、画像
ブロックの最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮのみが伝送さ
れる。

（Ｔ４≦ＤＲ＜７３）の時には、割り当てビット数が１
ビットとされる．（Ｔ３≦ＤＲ＜７２）の時には、割り
当てビット数が２ビットとされる．（Ｔ２≦ＤＲ＜ＴＩ
）の時には、割り当てビット数が３ビットとされる。（
ＴＩ≦ＤＲ＜２５５）の時には、割り当てビット数が４
ビッ゛トとされる．これらの４個のしきい値の組を区別
するためには、しきい値コードが使用される。

このように、０〜４ビットの可変長ＡＤＲＣの符号化を
行う場合に、ｌフレーム期間の情報量が所定値を超えな
いように、ＡＤＲＣエンコーダ５において、バッファリ
ングの処理がされる．バッファリングは、１フレーム期
間のダイナＱ　”／クレンジＤＲの発生度数を求め、こ
のダイナξツクレンジＤＲの発生度数の分布から最適な
しきい値Ｔ１〜Ｔ４を決定し、更に、次の処理に備える
ためにダイナミックレンジＤＲの度数が格納されている
メモリをクリアする一連の処理からなる．このバッファ
リングにより決定されたしきい値を使用して、可変長Ａ
ＤＲＣの符号化が実行される．従って、しきい値Ｔ１〜
Ｔ４は、ｌフレーム毎に決定される。

シャフリング回路４の出力信号は、画像ブロックの順序
に変換された１フレームの有効データからなり、ＡＤＲ
Ｃエンコーダ５では、データ有効期間に、ダイナミック
レンジＤＲの度数を収集し、上述のデータ欠如区間にお
いて、積算形の度数分布表の作或、しきい値の決定及び
メモリのクリアの処理を行う．次に、しきい値により、
可変長のＡＤＲＣ符号化を行う． ＡＤＲＣエンコーダ５の出力信号は、各画素と対応する
コード信号（画素コード）と付加的データとからなる．
付加的データには、画像ブロック毎のダイナξツクレン
ジＤＲ，最小値ＭＩＮ，フレーム毎のしきい値コードが
含まれる。１ブロックの画素数は、ｌ６であり、従って
、画素コードのデータ量は、ビット長に応じて最小で０
バイト、最大で８バイトとなる． ＡＤＲＣエンコーダ５の出力信号がフレーム化回路６に
供給され、シンクブロックが連続するフレーム構戒のデ
ータに変換される。フレーム化回路６では、シンクブロ
ックを形或するために、ＡＤＲＣエンコーダ５の出力信
号が並び変えられる．第４図は、シンクブロックの構成
を示し、第４図Ａに示すように、ｎバイトの長さのデー
タがｍ個並べられてエラー訂正符号のブロックが形威さ
れる。第４図Ｂに示すように、重要語データであるダイ
ナξツクレンジＤＲ　（１バイト）、最小値ＭＩＮ（１
バイト）、最上位ビットＭＳＢ　（２バイト）と第２番
目の上位ビット以下の画素コードＢＰＬ　（２バイト）
との計６バイトが繰り返す配列をｎバイトのデータが有
している。このｎバイトがシンクブロックのデータ部分
を構或する。１ブロックで発生する画素コードＢＰＬの
長さは、（０バイト、２バイト、４バイト、６バイト）
のいずれかであり、ＢＰＬ用のタイムスロットに最初か
ら順番に詰めて挿入される．０ビフト割り当てのブロッ
クでは、画素コードが全く発生せず、当然、ＭＳＢも生
じない。この場合には、ＭＳＢ用のタイムスロットに対
しても、画素コードＢＰＬが挿入される． また、フレーム化回路６では、第４図Ｃに示すように、
各シンクブロックの最初の付加的データ（ＤＲ，ＭＩＮ
，ＭＳＢ）に付随する第２番目の上位ビット以下の画素
コードＢＰＬの位置を示すアドレス信号（ａビット）が
付加される。ｌフレ−ム分の全シンクブロックのデータ
をビットの単位で並べ、その中で位置が固定のブロック
同期信号、ブロックＩＤ信号、ダイナξツクレンジＤＲ
、最小値ＭＩＮを除く各ビットに連続的に付されたアド
レス信号が使用される． 但し、アドレス信号としては、ｌフレーム内の２１．２
９６個の画像ブロックに対する番号とブロック内の全ビ
ット（ＭＳＢとＢＰＬ）の番号とからなるアドレスを使
用しても良い。更に、１フレーム内の全シンクブロック
を区別するためのアドレスビットとシンクブロック内の
６バイト（ＤＲ＋ＭＩＮ＋ＭＳＢ＋ＢＰＬ）に関するア
ドレスビットとこの６バイト内のビット位置に関するア
ドレスビットとの３個のアドレスを複合したアドレス信
号を使用することもできる． フレーム化回路６の出力信号がエラー訂正符号のバリテ
ィ発生回路７に供給され、例えば積符号の構戒のエラー
訂正符号の符号化がなされる．バリティ発生回路７の出
力信号がディジタル変調回路８に供給され、ディジタル
変調の処理を受ける．ディジタル変調回路８の出力信号
が並列→直列変換回路９に供給され、並列→直列変換回
路９の出力に直列データの記録信号が得られる。このパ
リティ発生回路７とディジタル変調回路８との間で図示
せずも、ブロックＩＤ信号（２バイト）とブロック同期
信号（２バイト）が付加される．第５図に示すように、
ｎバイトの長さの符号化データ（ＤＲ，ＭＩＮ，ＭＳＢ
，ＢＰＬ）がｍ個並べられた２次元配列において、その
水平方向に第１のエラー訂正符号の符号化がされ、バリ
ティＰＴＩが生威され、その垂直方向に第２のエラー訂
正符号の符号化がされ、パリティＰＴ２が生戒される．
第１のエラー訂正符号は、シンクブロック毎にエラーの
検出及び訂正を行うことができる．ブロック■Ｄ信号と
して、ｌフレーム内の画像ブロックの番号と関連したＩ
Ｄ信号、しきい値コード等が挿入される．このＩＤ信号
によりシンクブロックの最初に位置する重要語データの
画像ブロックの位置が分り、高速サーチ時に再生された
シンクブロックのＭＳＢを使用した２値画像の復元のた
めにＩＤ信号が使用される。

並列→直列変換回路９からの記録信号は、磁気テープに
回転ヘッドが接して、記録及び再生を行うテープトラン
スボー｝１０に供給され、テープ上に記録される． ｂ．再生回路 テープトランスポート１０において、テープから再生さ
れた再生信号が再生アンプ等を介して直列→並列変換回
路ｌ１に供給されることによって並列の信号とされてデ
ィジタル復調回路１２に供給され、ディジタル復調の処
理がされる．ディジタル復調回路１２の出力信号がＴＢ
Ｃ　（時間軸補正装置）１３に供給される，ＴＢＣ１３
の出力信号がエラー訂正回路１４に供給され、エラー訂
正符号により、エラーが訂正される．エラー訂正回路１
４からは、訂正後のデータ及びエラーの有無を示すエラ
ーフラグが発生する． エラー訂正回路１４の出力信号がフレーム分解回路１５
に供給される．フレーム分解回路１５により、画素コー
ドの最上位ビットＭＳＢ，！素コードの第２番目の上位
ビット以下のビットＢＰＬ，付加的データ（ダイナ湾ツ
クレンジＤＲ、最小値ＭＩＮ、しきい値コード）及びエ
ラーフラグが分離される．フレーム分解回路１５では、
ダイナξックレンジＤＲとしきい値コードとから画像ブ
ロック毎のビット長が復号され、このビット長情報、ダ
イナ壽ツクレンジＤＲ、最小値ＭＩＮ、画素コードがＡ
ＤＲＣデコーダｌ６に供給される．また、フレーム分解
回路１５では、ダイナＱ　’／クレンジＤＲ或いはしき
い値コードがエラーのために、画素コードＢＰＬの区切
りが分からなくなった時に、ａビットのアドレス信号を
参照して画素コードＢＰＬの区切りを正しいものとする
リフレッシュがなされ、エラー伝播が断ち切られる。

ＡＤＲＣデコーダｌ６では、画像ブロック毎に復号がさ
れ、各画素と対応する８ビットの復元データが得られる
。ＡＤＲＣデコーダ１６の出力信号がディシャフリング
回路１７に供給され、シャフリング操作と逆の処理によ
り、１フレーム内のブロックの配列が元に戻される．デ
ィシャフリング回路１７の出力信号がブロック分解回路
１８に供給される． ブロック分解回路１８は、画像ブロックの順序の各画素
のデータをテレビジョン信号の走査順序の信号に変換す
る。ブロック分解回路１８からは、各画素と対応して８
ビットのコード信号である画素データと、各画素のエラ
ーの有無を示すエラーフラグとが発生する。

ブロック分解回路１８から発生した画素データ及びエラ
ーフラグがエラー修整回路１９に供給される．エラー修
整回路１９では、エラーを含む画素が時間的及び空間的
に相関を持つ他の正しいデータにより補関される．エラ
ー修整回路１９の出力信号がＤ／Ａ変換器２０に供給さ
れ、アナログの映像信号が出力端子２１に取り出される
。

Ｃ．変形例 上述の実施例では、ダイナξツクレンジの情報として、
ダイナξツクレンジＤＲ及び最小値ＭＩＮを伝送してい
るが、ダイナξツクレンジＤＲ，最小値ＭＩＮ：最大値
ＭＡＸの中の任意の二つを伝送すれば良い。

この発明は、３次元ブロックのＡＤＲＣに対しても適用
できる。また、３次元ブロックのＡＤＲＣと駒落とし処
理とを組み合わせた符号化に対しても、この発明を適用
できる． また、この発明は、（４，２．２）、（４，１．１）、
　　（３，ｌ，０）等のサンプリング周波数の比を持つ
コンポーネント方式のデイジタルカラー映像信号の符号
化に対しても適用できる。

更に、この発明は、ＡＤＲＣに限らず、他の高能率符号
化例えばＤＣＴ（ディスクリートコサイン変換）に対し
ても通用できる。

〔発明の効果〕

この発明では、各シンクブロックの最初に位置する重要
語データに付随するその他のデータの位置を示すアドレ
ス信号がシンクブロック毎に付加されている。従って、
その他のデータが可変長であり、ブロック単位の区切り
が分からなくなっても、アドレス信号を参照して、エラ
ーの伝播を最大で、シンクブロックの期間に抑えること
ができ、受信（再生）側で良好な復元画像が得られる．
また、ディジタルＶＴＲの高速サーチ時には、シンクブ
ロックが全体的に得られた時に、有効な再生データとし
て扱われる．従って、アドレス信号により同一シンクブ
ロック内に第２番目の上位ビット以下のデータがあるこ
とが分かれば、高速サーチ時でも良好な復元画像が得ら
れる利点がある．

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図は画
像ブロックの一例の略線図、第３図はシャツリングの説
明に用いる路線図、第４図はシンクブロックの形成の説
明に用いる路線図、第５図はエラー訂正符号のブロック
を示す略線図である．図面における主要な符号の説明 １：アナログ映像信号の入力端子、 ５：ＡＤＲＣエンコーダ、 ６：フレーム化回路． 第１図 エラー琶丁正行号フＯ　，フ 第５図 シ　シクア口，ク 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ディジタル画像信号をブロック構造のデータに変換する
   手段と、 上記ブロック毎に原ブロックのデータ量よりも少ないデ
   ータ量で上記ディジタル画像信号を符号化すると共に、
   上記符号化データをそのブロックの特性を表す重要語デ
   ータとその他のデータに分割する手段と、 上記ブロックの夫々の上記重要語データが規則的に配置
   され、上記重要語データの間に上記その他のデータが順
   次配されるように上記符号化データを並び変え、複数の
   上記ブロックの上記並び変えられた符号化データからな
   るシンクブロックを形成する手段と、 上記シンクブロックの夫々における上記その他のデータ
   の先頭位置に対応するアドレス情報を発生し、上記アド
   レス情報を対応する上記シンクブロックに付加する手段
   と を有してなるディジタル画像信号の符号化装置。