JPH0393377A - 高能率符号化装置 - 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〕 本発明はテレビ信号の高能率符号化に係わり，特に１台
のＴＶ信号高能率符号化装置で解倣度の異なるＴＶ信号
を伝送する方式に関する．〔従来の技術〕 ＴＶ信号は広い周波数帯域を有するので，これをデイジ
タル信号に変換してそのまま仏送すると高い伝送速度が
必要となる．この速度を低減するために゛１゛ｖ信号の
冗長性を圧縮する７１’Ｖ信号＾能率符号化装置が開発
されてきた。

′ｒｖ信号の冗長性とは、主に次の２種類に大別される
． （１）画面内のＴＶ信号同士が互いに似通っていること
。特に平坦な蛎面では隣同士のＴＶ信号間の差異は極め
て小さい二とが知られる。

（２）連続するｒＩＭ面間のＴＶ信号が互いに似通って
いること，特に被写体が静止している場合には、画面間
の差異は極めて小さことが知られる。

高能率符号化装置は、これらの相関を活用し，伝送済み
の’ｌ’　Ｖ信号から、伝送しようとする’ｉ’　Ｖ信
号を予測し、その差分（予測誤差〉を高能率符号化する
ものである。

伝送すべき′ｒ■信号は，人物像等の「動画像」と書画
等の「静止画像』に大別できる．これらは統計的性質や
求められる画像品質（以降画質）が異なる．そこでＴＶ
　　ＣＯＤＥＣも動画像用と静止画像用との２種類が開
発されてきた．即ち動画像の統計的性質としては、直前
に伝送された［ｌｉＩｉ向とこれから伝送しようとする
画直との間には強い相関があることが知られる．また求
められる画質としては、空間的には比較的低い解像度が
許容されるが、動きを良く再現するために毎秒伝送する
駒数（以降フレーム周波数）は比較的多く（例えば１０
フレーム／秒）要求される。

そこで動画像用１゜Ｖ　　ＣＯＤヒＣは、（１）前画面
と曳画血との相関を活用するためにいわゆるフレーム間
予？ｌｔ！Ｉ（Ｍｔ画面のＴＶ信号を仏送する代わりに
、前画面から予測した値との差分，即ち予測誤差を伝送
）を採用する．（２）解像度は比較的低くして１蛎血毎
に発生する信号量を削減し、その代わりにフレーム周波
数を向上させる。

静止画像はことは逆の統計的性質を持ち、一般に直前の
ｍ面との間には相関が無いことが知られる。また画質は
，書画の内容を十分に伝送するために比較的高い解像度
が要求される。

そこで静止画像用高能率符号化装置は、（１）前画面と
の相関を用いない、いわゆるフレーム内予測を採用し、
伝送済みの直上の走査線や符号化している走査線の信号
から予測したイ直との差分を仏送する。

（２）１１！！ｊｉｔｌＭを伝送終了するまでの時間が
長くなることを許容して、解像度は高く設定する．以上
のように，静止画像では前画向との相関を活用できず、
かつ，解像度は高いので１画向を伝送する時間が長くな
り、受信者に心理的な負担を与える場合が多い。そこで
、例えば特開昭６０一１２７８７５　（ファクシミリ画
像の符号化方式）に開示されている以−トの方式（階躬
的符号化）が知られる。

（１）第３園に例示するように、画像信号をサブサンプ
ルしてＯで表わした画像信号のみを伍送し、（２）次に
伝送された画像信号◎から袖間操作により伍送されなか
った画像信号０，●，×ヲ予？Ｉ１１し、その予測値と
真値との差分（予測誤差）を伝送する． （３）受信側では最初のサブサンプルして伝送された画
像信号Ｏを表示することにより、概要を早期に受信者に
通知できるので受信者の心理的な負担を低減できる。

このような特徴を持つため、動画像用と静止画像用の高
能率符号化装置は別々に開発され、実用化されてきた． 〔発明が解決しようとする課題〕 動画像と静止画像とを切り換えて両方伝送する場合が実
分上多い。この時は従来は，動画像用と静止画像用の２
台の高能率符号化装置を用意し，これを切り換え高能率
符号化する必要があった．このためコストや設置向積が
増大する問題点があった． 本発明は、１台の高能率符号化装置により２ｖＪ画像と
静止蛎像のような解像度の異なる画像を伝送することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達或するために，本発明は、少なくとも１
画面分の７１’　Ｖ信号を蓄積する手段、予め定められ
た周期でとびとびに上記の蓄積された′Ｉ″Ｖ号を読み
だす（サブサンプル）手段、サブサンプルして読み出さ
れた’Ｌ’　Ｖ信号を高能率符号化する手段，１画血分
サブサンプルして読みだし、高能率符号化を行った後に
、１゛■信号をサブサンプルする位置を異ならせて読み
出し、高能率符号化する手段、とを右することを特徴と
する．〔作用〕 上記の手段により、低解像度則に設計された比較的安価
な高能率符号化装置により、低解像度の場合にはｌＩｔ
！ｉＩＩＩＩに対して一度の読み出しで高能率符号化が
完了する．品解像度の一像を伝送する場合には低解像度
で必要な口数だけ位置を異ならせながらサブサンプルし
て読み出すことにより、伍送することが可能になる． 〔実施例〕 以下、第１図を用いて本発明の実施例を説朗する．ｍに
於で、点線に囲まれた範囲のみか本発明に関わり、他の
部分は従来から知られるフレーム間予測符号化装置のブ
ロック構成である。先ず、従来の部分の全体構或を簡単
に述べる．（１）ＴＶカメラ１で撮像されたＴＶ信号は
，走査線方向に走査され、アナログ／デイジタル変換器
２によりデイジタル信号に変換されて，一時記憶メモリ
３に格納される（以降はデイジタル化されたＴＶ信号を
単純にＴＶ信号と呼ぶ）．（２）参照フレームメモリ４
に格納されている前フレームの′ｒ■信号と該一時記憶
メモリ３の’１’　Ｖ信号とは、減＃目路５により差分
が計算され，予測誤差が求めら九る．その予測誤差は量
子化園路６により量子化される． （３）量子化信号は１■変長符号化目路７によりそれの
発生頻度に対応した最適な符号語長が割り当てられる。

この符号語はバツファメモリ８により時間方向に平滑化
されて一定の速度で仏送路９に送出される． （４）上記の処理と同時に，量子化回路６により量子化
された信号は，逆量子化回路ＩＯにより逆量子化された
後に加算凹路１１により上記の前フレームのＴＶ信号に
加算され、参照フレームメモリ４に格納される．格納さ
れた信号は、後の蛎而の予測に用いられる． 次に、従来の静止蛎像高能率符号化装置の全体構成を第
２図により簡単に説明する．尚，第ｌ図と同一番号を付
記したものは同一の機能を有する。

（１）ＴＶカメラ１で撮像されたＴＶ信号は、走査線方
向に走査され、アナログ／デイジタル蛮換器２によりデ
イジタル信号に変換されて画素信号となり、一時記憶メ
モリ３に格納される．（２）予測回路１２は，遅延園路
ｌ３により遅延された該走査線内の仏送済みの信号や走
査線遅延口路１４により遅延された伝送済みの直上の走
査線の信号から予測信号を生或する。差分口路５は、該
一時記憶メモリ３の′１゜Ｖ信号と該予測値との差分を
計算する．その差分は量子化回路６により量子化される
． （３）量子化信号は可変長符号化回路７によりそれの発
生頻度に対応した最適な符号語長が割り当てられる．こ
の符号語はバツファメモリ８により時間方向に平滑化さ
れて一定の速度で伝送路９に送出される． （４）同時に量子化回路６により量子化された信号は，
逆量子化凹路１０により逆量子化された後に，加算回路
１工により上記の予測値に加負され遅延圓路１３や走査
線遅延索子１４に格納される．これらの信号は以降のＴ
Ｖ信号の予測に用いられる． 静止画像は、一般に解像度が高いので，１画曲を伝送す
るためには長時間を要し、受信者に多大の心理的負担を
与える場合が多い． そこで静止蛎像では，階層的符号化と呼ばれるド記の手
法が知られる． （１）高解像度でＴＶ信号を一時記憶メモリ３に読み込
み， （２）これを，先ず、低い解像度でサブサンプルして読
み出す．そして量子化回路６で量子化し，再変長符号化
回路７で可変長符号化された後に伝送する． （３）　（２）で量子子された信号は、逆量子化口路１
０で逆量子化された後に予測値と加算回路１ｌにより加
算され、フレームメモリ１５に格納される． （４）補間口路１６は、フレームメモリに格納されたＴ
Ｖ信号を用いて伝送されなかったＴＶ信号を補間により
予測する．その結果はスイッチ１７を通して読み出され
、（２）で伝送されなかったＴＶ信号との差分が減算回
路５で計算され高能率符号化される．以降の動作は（２
）と同一である． （５）受信側では，（２）で仏送された信号を表ボする
ことにより，受信者に’ｌ’　Ｖ信号の概要を早期に通
知できるので、受信者の心理的負担を軽減できる． 以上、従来の動画倣用と静止画像用の高能率符号化装置
の全体構成を簡単に述べた．これらの図から、動画倣用
と静止画像用島能率符号化装置は互いに類似度が高いと
言える． 次に、本発明に係わる第１図の点線内を詳しく述べる．
上記の説明では，簡単のために、一時記憶メモリ３と参
照フレームメモリ４をお互いに向じ解像度のＴＶ信号を
格納できることを仮定した．それに対して本発明では一
時記憶メモリ３は、参照フレームメモリの例えば水平／
垂直方向に各々２倍、全体では計４倍の解像度のＴＶ信
号を格納するものとする． 又、従来の一時記憶メモリや参照フレームメモリ４の水
平アドレスカウンタ２ｌと垂直アドレスカウンタ２２は
水平／垂直方向に各々０，１，２，３，・・・と１ずつ
歩進する． それに対して、本発明の一時記憶メモリ３のアドレスカ
ウンタは各々０，２，４，６，・・・と２ずつ歩進する
ものとする． この条件において、本発明では、低解像度の場合には、
スイッチ２３．２４はいずれも“０″側に接続され，加
算園路２５．２６には“Ｏ”が人力されるので，アドレ
スカウンタの値が直接一時記憶メモリ３に人力される．
従って、偶数番地のＴＶ信号のみ（第３図ではＯ）がサ
ブサンプルして読み出され，高能率符号化される． 埼解像度の場合にも最初は低解像度と同様に、スイッチ
２３．２４はいずれも“Ｏ”に接続され、偶数番地のＴ
Ｖ信号のみ（第３図ではＯ）がサブサンプルして読み出
される．読み出された信号は参照フレームメモリ４に格
納されている前フレームの１゛ｖ信号との差分を計算さ
れ、量子化回路６により量子化され，可変長符号化回路
７により符号語割当された後に伝送路９に送出される．
量子化された信号を逆量子化回路１０により逆量子化し
、参照フレームメモリ４から読み出された前フレームの
１゛ｖ信号と加算回路１１により加算し、再び参照フレ
ームメモリ４に格納してもよい。簡単のためにこの操作
を省略してもよい。

次に例えばスイッチ２３のみが“１”に接続され、水平
方向は奇数番地，垂直方向は偶数番地の゛１゛ｖ信号の
み（第３図ではＯ）がサブサンプルして読み出される．
読み出された信号は参照フレームメモリ４に格納されて
いる゛ｒ■信号との差分を計算され，量子化，符号語割
当された後に伝送路９に送出される． この操作を繰り返すことにより、一時記憶メモリ３に格
納された高解像度１゛Ｖ信号（第３図の０，０，●，×
）を全て読み出し，高能率符号化して伝送できる． ここで受信側が最初にサブサンプルして伝送された信号
を表示し、以降位置に異ならせてサブサンプルされた信
号を順次表示すると、従来の静止画像の階層的符号化と
同様に、早期に書画の概要を受信者に通知できるので、
心理的な負担を軽減できる． 尚，以トの変形例も本発明に含まれるのは明かである． （１）上記の実施例では，フレーム間符号化を前提とし
たが、フレーム間の被写体の動き量などを測定し、その
動き量及を補償した後にフレーム間予測を行う『動き補
償フレーム間予測』でも同様の結果が得られる． （２）フレーム間予測後の予測誤差信号を複数個まとめ
てブロック化し，該ブロックを直交変換した後に量子化
してもよい．またこのブロック化した予測誤差信号をベ
クトル量子化してもよい．（３）上記実施例では高解像
度と低解像度の１゛ｖ信号の解像度の比率を水平・垂直
ともに２対上としたが、この値は任意に定められる． 〔発明の効果〕 回路規模を検討すると以トの通りである．（１）本発明
によれば低解像度用の高能率符号化装置の一時記憶メモ
リ３を大Ｗｍ化し、このメモリのアドレスの制御方法を
変更することのみにより、他の部分は全く蛮更しないで
、高解像度の’Ｉ’　Ｖ信号を伝送できる．近年の半導
体メモリ技術の向上により一時記憶メモリの大′ｇ量化
は比較的容易になっている．従って回路規模の増加は小
さい． （２）「階層的符号化を用いる静止画像用高能率符号化
装置』と比較すると，階層的符号化では必須な「低解像
度で伝送した’ｉ’　ｖ信号から伝送していないＴＶ信
号を補間する補間回路１６」が、本発明では不要となる
利点が有る． 次に伝送された画像の品質や受信者の心理的負担を検討
すると次の通りである． （１）高解像度のＴＶ信号を伝送する場合、本発明でも
先ず低い解像度でＴＶ信号を伝送しているので、ＰＭ層
的符号化と同じように受信者の心理的負担を軽減できる
。

（２）動画像から静止一像へ切り替える時には、まず動
画像モードで書画の位置決め等を行い、次に静止画像モ
ードで書画を高解像度で伝送する場合が実用上多い． 本発明によると、動画像モードにより参照フレームメモ
リ４には伝送すべき画面と同一位置の′１゛ｖ信号（但
しサブサンプルして読み出されているので低解像度）が
格納されているので、静止画像モードに切り替わった時
にもこの参照フレームメモリ４との差分のみを伝送すれ
ば良い６従って静止画像のＴＶ信号を前フレームとの差
分を計算せずにそのまま伝送するよりも高能率に符号化
できる．この結果，より短い時間で静止画像を受信側に
伝送でき，受信者の心理的な負担を軽減できる。

以上の検討により，本発明は実用一ヒ効来が太きいと言
える．

【図面の簡単な説明】

第１国は，本発明の一実施例の動一像用符号化装置のブ
ロック構成図、第２図は、従来の静止画倣用符号化装置
のブロック構或図，第３図は、階層的符号化を説明する
ための，伝送する′１゛■信号の順番を示す図である． １・・・１゛ｖカメラ、２・・・アナログ／デイジタル
変換器、３・・・一時記憶メモリ、４・・・参照用フレ
ームメモリ、５・・・差分回路，６・・・量子化回路，
７・・・可変長符号化口路、８・・・バッファメモリ，
９・・・伝送路，１０・・・逆量子化一路、１１・・・
加算回路、ｌ２・・・予測口路、１３・・・遅延回路、
１４・・・走査線遅延目路、１５・・・フレームメモリ
、１６・・・補間回路、ｌ７・・・スイッチ、２ｌ・・
・水平アドレスカウンタ、２２・・・垂直アドレスカウ
ンタ、２３．２４・・・スイッチ，２５．２６・・・加
算回路．

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、少なくとも１画面分のテレビジョン入力信号（以降
   ＴＶ信号と略す）を蓄積する手段、予め定められた周期
   で上記の蓄積されたＴＶ信号をサブサンプルして読み出
   す手段、読み出されたＴＶ信号を高能率符号化する手段
   、１画面分サブサンプルして読み出し、高能率符号化を
   行つた後に、サブサンプルする位置を異ならせて再び読
   み出し、高能率符号化する手段、とを有することを特徴
   とする高能率符号化装置。