JPH04150283A - 高能率符号化装置及び方法 - 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、サブサンプリングによりディジタルテレビ
ジョン信号の伝送情報量を圧縮する高能率符号化装置に
関する。

〔発明の概要〕

この発明は、ディジタルテレビジョン信号の複数の画素
データがサブサンプリングにより間引き処理され、この
間引き処理後の画素データを伝送する高能率符号化装置
において、間引き画素データに関し、時間的及び空間的
に隣接する伝送画素データによる補間方法を複数種類準
備し、補間方法の夫々について、真値と補間値の差の絶
対値を演算する演算し、演算出力の最小値を検出し、検
出出力と過去の補間方法を示すデータに基づいて、今回
の補間方法を決定し、決定された補間方法を表すフラグ
信号を画素データと共に伝送するようにしたことにより
、伝送データ量の圧縮率が高いものとでき、また、受信
側で補間方法が激しく変化し、画質劣化が生じることを
防止できる。

〔従来の技術〕

ディジタルテレビジョン信号を伝送する場合、例えばデ
ィジタルテレビジョン信号を磁気テープに記録し、また
、磁気テープからディジタルテレビジョン信号を再生す
る場合、高能率符号により情報量の圧縮処理がなされる
。圧縮処理のひと−として、サンプリング周波数をサブ
サンプリングによって低下させるものが知られている。

例えはサブサンプリングにより、データを２に間引くと
共に、間引いたデータを補間する方向を示すためのフラ
グを伝送する方法が知られている。つまり送信側では、
間引き画素の上下に夫々位置するデータで補間する方法
と、間引き画素の左右に夫々位置するデータで補間する
方法との間で、誤差が小さい方の補間方法が検出され、
この補間方法を示す１ビツトのフラグが形成される。こ
のフラグが補間点の画素データに代えて伝送される。

上述の高能率符号化は、補間点の全てに対応して補間方
法を示すフラグを伝送するので、データの圧縮が不十分
であった。この問題を解決するために、本願出願人は、
特願昭５９−２６２２８１号明細書に記載されているよ
うに、複数画素の２次元的な集合であるブロック毎に、
代表フラグを形成し、代表フラグを伝送する高能率符号
化方法を提案している。ブロック内の複数画素の夫々に
関して、複数種類の補間方法の中で、最も誤差が小さく
なる補間方法を検出し、検出された補間方法に関して多
数決論理が適用され、多数である補間方法と対応する代
表フラグが形成される。この代表フラグを使用する方法
は、伝送データの圧縮率を高くすることができる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、複数の補間方法の最適なものを選択する
方式では、時間方向で補間方式かや、激に変化する場合
に、補間後の画像に視覚的な劣化が生じる問題があった
。特に、空間内の補間方式と時間方向の補間方式とが交
互に、或いは短い周期で切り換えられる時に、視覚的な
劣化が目立つ問題があった。

従って、この発明の目的は、補間方式の時間方向の急激
な変化を防止することにより、視覚的な劣化が防止され
た高能率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、ディジタルテレビジョン信号の複数の画素
データがサブサンプリングにより間引き処理され、この
間引き処理後の画素データを伝送する高能率符号化装置
において、 間引き画素データに関し、時間的及び空間的に隣接する
伝送画素データによる補間方法を複数種類準備し、補間
方法の夫々について、真値と補間値の差の絶対値を演算
する演算手段（１２〜１５）と、 演算手段（１２〜１５）の出力の最小値を検出する検出
手段（３４）と、 検出手段（３４）の出力と過去の補間方法を示すデータ
に基づいて、今回の補間方法を決定する手段（３８〜４
５）とを備え、 決定手段（３８〜４５）により決定された補間方法を表
すフラグ信号を画素データと共に伝送するようにしたこ
とを特徴とする高能率符号化装置である。

〔作用〕

時間的に連続する２フレームの夫々に属する二つの領域
により、３次元ブロックが構成される。

このブロックの画素データの半数がサブサンプリングに
より間引かれる。間引き処理される画素データは、受信
側で補間される補間点である。

補間点と時間的及び空間的に隣接する伝送される複数の
画素データを使用して、複数種類の補間がなされる。こ
の補間の夫々で得られる補間データが補間点の画素デー
タの真値と比較され、補間データと真価との間の誤差デ
ータが形成される。

誤差データが最小となる補間方法を示すフラグが形成さ
れる。このフラグの履歴が調べられ、フラグが急激に変
化しないように、伝送されるフラグが選択される。この
フラグが画素データと共に、伝送される。受信側では、
フラグを参照して補間方法が選択され、従って、誤差が
最小となり、補間方法が２、激に変化しないような補間
方法が選択される。従って、補間方法の急激な変化によ
る画質劣化を防止できる。

〔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。この実施例では、テレビジョン画面が多数の領
域に分割され、連続する２フレームに属する二つの領域
から３次元ブロックが構成され、３次元ブロックの単位
で補間方法が決定されると共に、データ量の圧縮のため
の符号化がなされる。

第２図は、この発明の一実施例における３次元ブロック
の一例を示す、第２図において、Ａｎは、ｎ番目のフレ
ームの（４ライン×８画素）の大きさの領域であり、Ａ
　ｎ　＋　１は、（ｎ＋１）番目のフレームの（４ライ
ン×８画素）の大きさの領域である。これらの二つの領
域Ａｎ及びＡｎ＋１は、二つのフレーム間で対応した位
置のものである。Ｌｌｌ及びＬ１２は、第１フイールド
のラインを示し、Ｌ２１及びＬ２２は、第２フイールド
のラインを示し、Ｌ３１及びＬ３２は、第３フイールド
のラインを示し、Ｌ４１及びＬ４２は、第４フイールド
のラインを示す、上述の領域Ａｎ及びＡｎ＋１により、
１ブロツクが構成される。また、サブサンプリングによ
り、×で示す画素が間引かれる。

第２図に示す例は、ライン毎及びフレーム毎にサブサン
プリングの位相が反転されたサンプリング構造である。

第２図に示すサンプリング構造に限らず、サブサンプリ
ングを位相をライン毎及び２フレーム毎に反転したサン
プリング位相に対しても、この発明を適用できる。この
場合では、ブロック内の二つの領域のサンプリング格子
のパターンが同一となる。

第１図は、二〇−実施例の構成を示し、１がディジタル
テレビジョン信号の入力端子である。入力テレビジラン
データは、■サンプルが例えば８ビツトに量子化された
ものである。この入力データが遅延回路２及び３の縦続
接続と、遅延回路４及び５の縦続接続とに供給される。

遅延回路４及び５の接続点には、遅延回路６及び７の縦
続接続が接続され、遅延回路７には、遅延回路８が接続
される。これらの遅延回路は、補間の対象となる注目画
素と空間的及び時間的に隣接する複数のデータを取り出
すために設けられている。遅延回路２．３，６．８は、
入力データのサンプリング周期と等しい遅延時間を有し
、遅延回路４及び５は、略々ｌフィールド期間に対応す
る遅延時間を有し、遅延回路７は、１水平時間に対応す
る遅延時間を有する。

上述の３次元ブロックのｎ番目のフレームの領域Ａｎに
含まれる各画素に関して、第３図に示すように符号を付
す。ａ、ｂ、ｃ、　　・・・ｈの画素が画素データが伝
送される画素を示し、Ａ、Ｂ。

Ｃ・・・・Ｈの画素がサブサンプリングで間引がれる画
素を示す、この領域Ａｎに含まれる各画素のデータは、
入力端子１に画素ｄのデータが供給されるタイミングに
おいて、第１図に示すように、各遅延回路の出力側に発
生する。遅延回路８の出力側には、第３図に示す前の（
ｎ−１）番目のフレームの領域Ａ　ｎ−１の注目画素り
と対応する位置の画素ｉのデータが生じる。

注目画素の周囲の画素のデータを使用して、受信側に備
えられているのと同様の複数種類例えば４種類の補間が
同時になされ、補間出力■１〜■４が形成される。

補間出力Ｉｆは、フィールド内水平補間出力であり、加
算回路９により生成される。

１１”’４（Ｃ’＋ｄ）である。

補間出力Ｉ２は、フレーム内垂直補間出力であり、加算
回路１０により生成される。

１２＝％（ｂ＋ｆ）である。

補間出力Ｉ３は、フレーム内の４点平均補間であり、加
算回路１１により生成され゛る。

Ｉ　３　＝　’Ａ　（ｂ　十ｃ　＋　ｄ　＋　ｆ　）で
ある。

加算回路９．１０及び１１は、加算動作と共に加算結果
をＡにする機能を有している。

補間出力Ｉ４は、フレーム間補間であり、前のフレーム
の注目画素りと同一の位置の画素ｉのデータで補間がさ
れる。

１４＝ｉ 上述の補間出力１１〜■４が減算回路１２，１３．１４
及び１５に夫々供給される。これらの減算回路には、注
目画素りのデータが供給され、注目画素りの真値と補間
出力との誤差（８ビツト）が算出される。減算回路１２
〜１５の出力信号が絶対値化回路１６，１７．１８及び
１９に供給される。絶対値化回路１６〜１９の出力信号
が１チヤンネルのデータにまとめられ、（８ビツト×４
＝３２ビツト）の誤差データがサンプリングスイッチ２
０の一方の入力端子ａに供給される。サンプリングスイ
ッチ２０の他方の入力端子すには、伝送画素のデータが
供給される。

サンプリングスイッチ２０は、端子２１からのサンプリ
ングパルスにより制御される。このサンプリングパルス
は、サブサンプリングの位相をライン毎及びフレーム毎
に反転させる位相を有している。従って、サンプリング
スイッチ２０の出力端子Ｃには、伝送すべきサンプリン
グ点では、８ビツトの画素データの真値が位置し、間引
かれるサンプリング点（補間点）では、絶対値に変換さ
れた３２ビツトの誤差データが位置するものとなる。

画素データと誤差データとの時分割多重化されたサンプ
リングスイッチ２０の出力信号がブロック化回路２２に
供給され、ブロックの順序に変換される。ブロック化回
路２２の出力信号が分配回路２３に供給される０分配回
路２３からは、画素データのデータ系列２４と誤差デー
タのデータ系列２５とが分離して取り出される０画素デ
ータの系列２４がＡＤＲＣエンコーダ２６に供給され、
ＡＤＲＣ（ダイナミックレンジに適応した符号）の符号
化処理を受ける。

ＡＤＲＣエンコーダ２６では、３次元ブロックの１６個
の画素データの中の最大値と最小値と最大値及び最小値
の差であるダイナミックレンジとが検出され、画素デー
タから最小値が除去され、最小値除去後のデータが８ビ
ツトより少ないビット数で量子化される。ダイナミック
レンジに応じて、例えば０〜４ビツトの可変のビット長
で量子化がされる。ＡＤＲＣエンコーダ２６からは、圧
縮されたビット長のコード信号とダイナミックレンジ、
最大値及び最小値の中の二つのデータからなる付加コー
ドとが発生する。コード信号及び付加コード２７がフレ
ーム化回路４６に供給される。

ＡＤＲＣエンコーダ２６において、圧縮率をより高くす
るために、駒落とし処理を行うようにしても良い、つま
り、３次元ブロックを構成する二つの領域が静止画像の
ために、略々同一の内容の時には、両者の平均値情報が
ブロックのデータとして伝送され、データ量が％とされ
る。

分配回路２３からの誤差データの系列２５が分配回路２
８に供給される０分配回路２８は、３２ビット並列の誤
差データを８ビツトの４個の誤差データに分割する。４
個の誤差データは、分配回路２８の最も上の出力端子か
ら順に、補間出力１１に関する誤差データ、補間出力Ｉ
２に関する誤差データ、補間出力■３に関する誤差デー
タ、補間出力１４に関する誤差データである。これらの
誤差データが集計回路２９，３０．３１及び３２に夫々
供給される。これらの集計回路２９〜３２に対して端子
３３からブロック周期のリセットパルスが供給される。

集計回路２９〜３２により、１ブロツク内の１６個の補
間点に関する誤差データが集計される。この場合、誤差
データをｎ乗和に変換し、ｎ乗和を集計する構成を使用
しても良い。

集計回路２９．３０．３１の出力信号が最小値検出回路
３４に供給され、集計回路２９．３０．３１及び３２の
出力信号が最小値検出回路３５に供給される。最小値検
出回路３４では、補間出力Ｉ４に関するものを除く他の
誤差データの集計された値の中の最小値が検出され、補
間フラグ３６が出力される。同様に、最小値検出回路３
５では、全ての誤差データの集計された値の中の最小値
が検出され、補間フラグ３７が出力される。即ち、最小
値検出回路３４及び３５は、最も誤差が小さくなる補間
方法を示す２ビツトの補間フラグ３６及び３７を生成す
る。

補間フラグの具体的な例は、下記に示すものである。

フィールド内水平補間　　　：　（００）フレーム内垂
直補間　　　　：（０１）フレーム内の４点平均値補間
：　　（１０）フレーム間補間　　　　　　：（１１）
従って、最小値検出回路３４からは、（ＯＯ）、（０１
）、（１０）の補間フラグの一つが選択的に発生し、最
小値発生回路３５からは、（００）、（０１）、（１０
）、（１１）の補間フラグの一つが選択的に発生する。

補間フラグ３６がスイッチング回路４５の入力端子Ｃに
供給される。スイッチング回路４５の他方の入力端子ｄ
には、常に（１１）の補間フラグが供給されている。ス
イッチング回路４５の出力がフレーム化回路４６に供給
され、補間フラグ３７がデコーダ３８に供給される。

デコーダ３８は、補間フラグ３７がフレーム間補間を選
択するものである（１１）の時に“１”の出力を発生し
、他の補間フラグ３７に関して“０”の出力を発生する
。デコーダ３８の出力が係数α（α〈１）を乗算する乗
算器３９を介して加算器４０に供給される。加算器４０
の出力信号がレベル比較器４１に供給されると共に、遅
延回路４３及び（１−α）の係数の乗算器４４を介して
加算器４０にフィードバックされる。この遅延回路４３
は、１ブロツク分の遅延量を有している。

レベル比較器４１には、端子４２から例えば０゜５の値
のしきい値が供給される。レベル比較器４１は、加算器
４０の出力が０．５以上の時に、“１”であり、これが
０．５より小の時に“０”である比較出力を発生する。

レベル比較器４１の比較出力により、比較出力が“０”
の時に入力端子Ｃが選択され、これが”１”の時に入力
端子ｄが選択されるように、スイッチング回路４５が制
御される。

このスイッチング回路４５に対する制御は、時間方向の
補間であるフレーム間補間と空間内補間である他の補間
とを二つのグループに分け、通常は、空間内の補間の中
の最適なものを示す補間フラグがスイッチング回路４５
を介してフレーム化回路４６に供給される。若し、レベ
ル比較器４１への入力が０．５以上の時では、スイッチ
ング回路４５がフレーム間補間を選択するフラグ（１１
）を選択する状態に切り替えられる。

フレーム化回路４６は、ＡＤＲＣエンコーダ２６の出力
信号２７とスイッチング回路４５で選択された補間フラ
グとをシリアルの送信データに変換する。フレーム化回
路４６では、同期信号の付加、エラー訂正符号の符号化
、並列／直列変換等の処理がなされる。フレーム化回路
４６の出力端子４７に送信データが取り出される。

図示せずも、受信側では、送信側と逆の順序のデータ処
理がなされる。受信データがフレーム分解回路により、
エラー訂正されると共に、コード信号及び付加コードと
補間フラグとに分解され、コード信号及び付加コードが
ＡＤＲＣデコーダに供給され、送信されたサンプル点の
画素データが復元され、復元データが補間回路に供給さ
れる。

補間回路は、４種類の補間を選択的に行う構成とされ、
受信された補間フラグにより補間の種類が選択される。

補間回路から元の画素数の復元データが得られる。

このように、この発明の一実施例では、時間的に前の補
間方式が時間方向の補間であるか又は空間内の補間であ
るかを判別し、この判別に基づいて選択する補間フラグ
を決定するので、時間方向の補間と空間内補間とがブロ
ック毎に交互に変化することを防止できる。

第４図は、この発明の他の実施例の主要部、即ち、上述
の一実施例の最小値検出回路３５に対して接続される部
分を示している。

他の実施例では、補間方法の分類を３種類に分類し、各
補間方法の履歴を調べるようにしている。

まず、デコーダ３８、係数α（α＜１）を乗算する乗算
器３９、加算器４０、レベル比較器４１．１ブロツクの
遅延回路４３、（１−α）の係数の乗算器４４は、上述
の一実施例と対応し、フレーム間補間の履歴を判定する
。レベル比較器４１の比較出力が選択信号発生回路５２
に供給される。

補間フラグ３７が供給されるゲート回路４８は、デコー
ダ３８の出力が“０”の時にオンする。従って、ゲート
回路４８からは、フレーム間補間を示すフラグ（１１）
を除く他のフラグ（００）（０１）（００）が選択的に
取り出される。ゲート回路４８の出力が最上位ビット検
出回路４９及び最下位ビット検出回路５０に夫々供給さ
れる。

フラグの最上位ビットが“ｌ”の時に“ドとなり、これ
が“０”の時に“０”となる検出信号が最上位ビット検
出回路４９から発生する。最下位ビット検出回路５０も
同様に、これが“１”の時に“１”の検出信号を発生す
る。最下位ビット検出回路５０の出力信号がゲート回路
５１に供給される。ゲート回路５１は、最上位ビット検
出回路４９の検出信号が“０“の時にオンとされる。従
って、ゲート回路５１から（０１）の時に１”である検
出信号が選択的に取り出される。

最上位ビット検出回路４９に対して、係数β（βく１）
を乗算する乗算器５９、加算器６０、レベル比較器６１
．１ブロツクの遅延回路６３、（１−β）の係数の乗算
器６４が接続されている。

このレベル比較器６１のしきい値として、端子６２から
０．５の値が供給されている。従って、レベル比較器６
１からは、補間選択フラグが（１０）（即ち、４点平均
値補間）の場合の履歴を示す信号が発生する。このレベ
ル比較器６１の比較出力が選択信号発生回路５２に供給
される。

ゲート回路５１に対しても、同様にして、係数γ（γ〈
１）を乗算する乗算器６９、加算器７０、レベル比較器
７１．１ブロツクの遅延回路７３、（１−γ）の係数の
乗算器７４が接続されている。

このレベル比較器７１のしきい値として、端子７２から
０．５の値が供給されている。従って、レベル比較器７
１からは、補間選択フラグが（０１）（即ち、フィール
ド内垂直補間）の場合の履歴を示す信号が発生する。こ
のレベル比較器７１の比較出力が選択信号発生回路５２
に供給される。

選択信号発生回路５２の出力端子５３には、各分類され
た補間方法の履歴から補間フラグを選択するための選択
信号を発生する。補間フラグを選択するためのスイッチ
ング回路が図示せずも、設けられている。

第５図は、更にこの発明の他の実施例の主要部を示す、
上述と同様に形成された補間フラグが最小値検出回路３
５に供給され、最も誤差が少ないと判定された補間方法
を示す補間フラグ３７が発生する。

この補間フラグ３７が夫々ブロック遅延量を持つ遅延回
路５５及び５６の直列接続に供給される。

補間フラグ３７と、遅延回路５５及び５６の夫々の出力
側からの補間フラグとが多数決論理回路５４に供給され
る。多数決論理回路５４は、現在と過去２回の補間フラ
グとの中で、２以上の補間フラグを選択する。若し、多
数決が成立しない時では、現在の補間フラグを選択する
。多数決論理回路５４で選択された補間フラグがフレー
ム化回路４６に供給される。

尚、この発明は、ブロック単位で補間する方式に限定さ
れず、画素単位で補間を行う方式に対しても適用できる
。この場合には、ブロック単位で誤差を集計する必要が
なく、また、過去の補間フラグを抽出するための遅延回
路として、２サンプルの遅延時間を持つものが使用され
る。

また、この発明は、ＡＤＲＣに限らず、ＤＣＴ（Ｄｉｓ
ｃｒｅｔｅ　ｃｏｓｉｎｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）等の
圧縮符号を使用することができる。しかしながら、圧縮
符号を行うことは、必ずしも必要ない。

〔発明の効果〕

この発明では、送信側で最も誤差が小さくなる補間方法
を原データを使用して決定しているので、受信データか
ら補間方法を選択するのと比較して正しく最良の補間方
法を選択できる。また、受信側に送信する補間フラグを
選択する時に、補間フラグの履歴を考慮することにより
、補間方法を時間方向で滑らかに変化させることができ
る。従って、空間内補間と時間方向の補間とがブロック
毎に変化し、画質の劣化を防止できる。

【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図はこ
の発明の一実施例のブロック構成を示す路線図、第３図
はこの発明の一実施例の動作説明に用いる路線図、第４
図はこの発明の他の実施例の主要部のブロック図、第５
図はこの発明の更に他の実施例の主要部のブロック図で
ある。 図面における主要な符号の説明 に入力端子、９，１０．１１：加算回路、１２．１３，
１４，１５：減算回路、 ２０：サンプリングスイッチ、 １９〜３２：集計回路、 ３４．３５：最小値検出回路。 代理人　弁理士　杉　浦　正　知

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ディジタルテレビジョン信号の複数の画素データがサブ
   サンプリングにより間引き処理され、この間引き処理後
   の画素データを伝送する高能率符号化装置において、 間引き画素データに関し、時間的及び空間的に隣接する
   伝送画素データによる補間方法を複数種類準備し、上記
   補間方法の夫々について、真値と補間値の差の絶対値を
   演算する演算手段と、上記演算手段の出力の最小値を検
   出する検出手段と、 上記検出手段の出力と過去の補間方法を示すデータに基
   づいて、今回の補間方法を決定する手段とを備え、 上記決定手段により決定された補間方法を表すフラグ信
   号を画素データと共に伝送するようにしたことを特徴と
   する高能率符号化装置。