JPH04183187A - 情報の符号化・復号化方式 - 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１ 本発明は画像処理分野、特に、複数の静止画像、あるい
は動画像を記憶・再生する際の、処理ｆ＃報の符号化・
復号化方式に関し、さらに詳しくは、符合化・復号化の
適応処理を可能とすると共に、符号化、復号化方式に含
まれる共通部分を集約して構成の簡素化を図った情報の
符号化・復号化方式に間する、 ［従来の技術］ 画像信号を記憶するとき１画像信号の統計的性質を利用
して情報量を圧縮するために符号化部Ｆ９か用いられる
。符号化された画像信号は、記ｍ部へ転送され記憶され
る。一方、記憶された画像信号を出力する際　情報量を
圧縮される…１の画像に復元する必要があり　その復元
機能として復号化手段が存在する。ここで、符号化手段
、及び、復号化手段の各構成のうち、同一の信号処理部
分が存在するが、従来は、符号化手段、及び、復号化手
段が各々独立に存在していたため、ハード規模の面で冗
長であった。また、符号化、及び復号化動作が常時発生
しているとは限らないため、ハードウェア自体の処理能
力がオーバー・スペックとなり、能力の面においても冗
長であった。

従って、符合化、復号化処理を必要に応し随時可能とす
るという適応処理が不可能であるという基本的な問題が
あった。

また、信号処理のための消費電力が高くなる等、副次的
な問題も生していた。

〔発明が解決しようとする課２１ 画像信号を記憶するときは、上述したように、メモリを
節約するために情報を符号化して情！ｌｌｉ％を圧縮す
る符号化手段が用いられ、さらに、符号化され記憶部に
格納された画像情報を取出す際に、上述の符号化手段と
全く逆の復号化手段が用いられている。

第６図に示す従来の方式の信号の符号化・復号化手段に
ついて説明する。

まず、最初の入力画像信号を符号化部６で符号化し、復
号化部ｉ３ａで復号化しフレームメモリ１５に記憶して
おく。この符号化部６で符号化された入力画像信号はま
た、記憶部８にも記憶させてあく。

また、記憶部８の信号は読出され、復号化部１３ｂで復
号化されフレームメモリ１６に記憶されると共に出力画
像信号として出力される。（最初の入力画像信号（第１
のフレーム）を処理する場合は、フレームメモリＩ５．
１６には前の信号か格納されていないために、減算器４
、加算器５ａ、５ｂは、入力画像信号（第１のフレーム
ｊに零の信号を減算、加算することとなり、従って、フ
レームメモリ１５．１６には、最初の入力画像信号が格
納されることになる。） 次回からの１画像の記録処理モードにおいては、入力画
（象信号（現フレーＡ　）から、フレームメモリ１５に
格納されている前入力画像信号（前フレーム）を減算器
４て減算し、＄Ｉｉ、算された信号をＤＣＴ　（口１ｓ
ｃｒｅｔｅ　Ｃｏ５１ｎｅ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　）　
　（離散コサイン変換）　、　Ｖ　Ｑ　（Ｖｅｃｔｏｒ
　Ｑｕａｒ＋ｔｉｚａｔ、ｉｏｎ　ｌ（ベクトル量子化
）等の処理を行う符合化部６で符号化したうえ復号化部
１３ａで復号化し、その信号をフレームメモリ１５に格
納されている画像信号と加算器５ａで加算してフレーム
メモリ１５の内容を書換え格納すると共に、符合化部６
で符号化した信号を可変長符号化部（ＥＣＩ７を介し記
憶部８に格納するように構成されている。

画像の再生処理モードにおいては、記憶部８に記゛目さ
れている入力画像信号を読み出し、この出力信号を可変
長復号化部（ＥＤ）ｌＯを介して可変長復号化し、これ
を復号化部１３ｂにより復号化して出力する。この出力
信号と、フレームメモリ１６に格納されている前入力画
像信号（前フレーム）とを加算器５ｂで加算して出力画
像信号を得ると兵に、フレームメモリ１６の内容を出力
画像信号によって書換え格納するよう構成されている。

すなわち、従来の情報の符号化・復号化手段においては
、符号化手段と復号化手段が別間に構成されているため
に、復号化部１３ａ、１３ｂや加算器５ａ、５ｂ等は同
一の機能を有する構成部が複数の装置に組み込まれてい
た。

しかし、符号化処理と復号化処理とが同時に発生するこ
とがない場合、どちらが一方の装置部は必ずアイドル状
態にあり、ハード部に無駄があった。一方、符号化処理
と復号化処理とが同時に発生する場合には常に処理状態
にあるとは限らず。

そのため、各装置部は必ずアイドル時間が存在する。従
って、何れの場合においても、各装置部のハード能力が
オーバー・スペックとなり、ハード上の無駄が存在する
。

このため、ハード規模が必要以上に増大し、それに伴い
消費電力１発熱量が増加するにも係らず、ハード自体の
持つ処理能力を十分生かした構成ではないという問題点
が存在する。

本発明は上述の問題を解決して、装置部の冗長を排除し
ハードに無駄のないかつ、符合化・復号化の適応処理を
可能とする情報の符号化・復号化方式を提供することを
５語とするものである。

〔課題を解決するための手段Ｊ 本発明は上述の問題点を解決するもので１次の方式を採
った。すなわち。

■入力画像信号を信号処理部及び減算器を介して符号化
する符号化部と。

■符号化された信号を可変長符号化部を介して記憶する
記憶部と。

■符号化された信号を復号化して出力する復号化部と、 ■復号化された信号を加算器を介して出力画像信号とす
ると共に出力画像信号を記憶する第１及び第２のフレー
ムメモリと。

■符号化部の出力を復号化部に直接入力するか、記憶部
の出力を可変長復号化部を介して復号化部に入力するか
を切換える第１の切換部と、 ■出力画像信号を第１のフレームメモリに入力するか、
第２のフレームメモリｌコ入力するかを切換える第２の
切換部と。

■第１及び第２のフレームメモリの出力を切換え、切換
え出力を減Ｗ器及び加算器に入力する第３の切換部と。

■第１．２．３の切換部を切換制御する制御部とから成
り、 記録処理モードでは、入力画像信号から第１のフレーム
メモリの記′ｌｉ１信号を減じて差信号とし。

差信号を符号化して記憶部に記憶させると共に、差信号
をｔＭ号化した信号に第１のフレームメモリの記憶信号
を加算して第１のフレームメモリの内容を書換え、かつ
、加算信号を出力画像信号として出力し、 再生処理モードでは、シｚ憶部から読出しな１５号を可
変長復号化部及び復号化部を介し加算器で復号化信号と
第２フレームメモリの記憶信号とを加算して第２フレー
ムメモリの内容を書換えると共に出力画像信号として出
力することを特徴とする情報の符号化・復号化方式であ
る。

信号処理部に換えで、入力端子よりの入力画像信号と、
出力端子よりの出力画ｆ９信号を切換えて減算器に供給
する第４の切換部を備えてもよい。

第４の切換部と減算器との間に、入力画（を信号を処理
する信号処理部を設けてもよい６可変長杆号化部と可変
長復号イヒ部の配設位置を、それぞれ符号化部の直後及
び第２の切換部の出側としてもよい。

［作用１本発明は５第１から７Ｊ４４の信号切換部を設
けることにより、入力画像信号と出力画像信号を任意に
切換えて画像処理を行うことが可能となる。従って、 （Ｄ符合化、復号化処理が必要に応じ随時可能となった
。

■符合イし、復号イヒ部の用涌部分のハードウェアを集
約して１成の簡素化を図ることができる。これを第６図
で説明すれば、従来の復号化部１３ａ、、１３ｂ及び加
″Ｎ　器５　ａ、５ｂをそれぞれ！四の復号化部と加Ｗ
器に置換えることができる。

〔実施例］ 第１図は１本発明の第１の実施例の原理ブロック図であ
り、第２図は第１図の詳細図である１本発明の作動を第
２図により説明する５ 切換部ｌは、入力画像信号と、既に処理された出力画像
信号との何れかを選択する。前者の場合は、これから保
存しようとする画像信号に対し。

処理を行う場合に選択され、後書の場合は、−巨処理さ
れ、保存された画像信号を更に処理し、保存しようとす
る場合に選択される。

信号処理部２は１画像信号を保存するために必要な処理
を行うためのものであり、その処理内容は、システム制
御ｌ１部１２より指示されろ。

信号処理部２で処理された画像信号は、次の処理部へ引
き渡すために必要な、−時記憶を行うバッファ３に入力
される。このバッフ７３により１次処理部にて処理可能
状態に至るまでのタイミングをとることが可能となる。

また、出力するタイミング情報は、後述するメモリ制御
部９から受は取り、このタイミング情報に基づいて必要
な情報？を出力する機能を備えている。

バッファ３の出力は減算器４に入力される。減算器４は
、記憶部８で記憶するための情報量の第１の圧縮を実現
する機能を有する。すなわち、符号化画像信号量をでき
る限り少なくするｔ：め、画像フレーム間の差分情報量
を抽出するためのものであり、入力画像信号から既にフ
レームメモリ１５又は１６に記憶されている画像信号を
減算する（ただし１画像信号の最初の第１のフレームだ
けは、上述したように、フレームメモリ１５又は１６に
はそれ以前の比較する信号が格納されていないため、第
１フレームの画像信号は減算されない）、 得られた差分画像信号は圧縮符号化に通した符号化手段
を実現するための符号化部６で符号化される０例えば、
　　ＯＣＴ　（ｊｔ１敗コサイン変換）。

ＶＱ（ベクトル量子化）等の符号化手段が採られる。す
なわち、符号化部６において、差分す＃報として得られ
た空間軸信号を、離数コサイン変換を行うことにより５
周波数軸信号への変換を行う。

ここで、周ｅｉ数変換を行う理由は、空間的に均一に分
散している情報を周波数変換を行うことに、より１分散
の偏りを得るための手段として用いられている。そのほ
か１．二のような、情報分散の隔りを実現するための手
段としてベクトル量子化等、様々な信号変換手段が採ら
れる。（詳しくは５「離散コサイン変換ベクトル量子化
（Ｄ　ＣＴ　−ＶＱ）Ｊテレビジョン学会誌、Ｖｏｌ、
３９．Ｎｏ、１ＯＩＬ９８５１、ｐｐ９２０〜９２５雫
照） 可変長符号化部（ランレングス符号化部）（ＥＣ）７は
、符号化部６により変換された偏りのある情報を圧縮す
るための符号化部であって、可変長符号化による冗長圧
縮が図られろ、この可変長符号化とは零となる情報がど
の程度続くかと云うｊ＾報に変換する手法であり、零の
・１４報を間接的に出力することにより信号圧縮を図る
ことができる。

＝ｒ変長符号化部７で最終的にＩ′Ｅ縮された画像信号
のデータはｘｚｍ部８に格納されろ、記憶部８は記憶容
晴の大きさにより動画像等の大量の情報を記憶させるこ
ともできろ、各画像フレームデータの格納場所は、メモ
リ制御器９から指示される。

メモリ制御器９は、記憶部８の各データの格納場所を制
御するほか、記憶情報の出力制御も同時に行っている。

また、メモリ制御器９はト述のように、バッファ３のタ
イミングを制御片する役割も有する。このメモリ制御部
９の制御情報は、システム制御部Ｉ２から受は取る。

上記一連の制御を経て、記・１部８がら出力された画ｆ
ｗｌ信号は可変長復号化部１０に入力され、可変長符号
化部７で行った処理の逆変換を行う。

第１の切換部ｌｌは符号化部６の出力を直接復号化部１
３に入力するか、可変長ｔＨ号化部【０の出力を１ｌｔ
Ｊ号化部【３に入力するかを切換える、↑なわら、記録
処理モードと再生処理モードの切換部であり、システム
制御頬部！２により制御される。

システム制御部１２は、本システム全体の制御を１１つ
と同時に、外部からの制御ｌ要求を解釈し。

実行する。システム制御部１２は外部からの制御要求、
及びシステム１８報を出力するためのインターフェース
１８（例えば、キーボード）及び人間とのインターフェ
ース部１９１例＾ば、デイスプレィ、モニタ′４）に接
続されている。

復号化部１３は符号化部６の逆変換処理を行うための逆
変換部であり、ここでは１周波ｔｌ　６ｉ！域から、空
間領域への変換が行われ、減算器４の出力と同様な差分
信号として復元される。ただし、入力信号と全く同一信
号には復元することはできない。

１号化部！３の出力は加算器５に入力される。

加算器５では既に処理されている一つ前の画像信号に＋
Ｗ号化部１３の出力情報が力０算され、新しい画像フレ
ームｆ言号を生成されろ、ハ０算器５の出力は、出力画
像（、Ｍ号となるほか、ト述のように、次の処理のため
のソース信号ともな為画成となっている。

加算器５の出力は、切換部２０で切換えられて、フレー
ムメモリ１５または１６に入力される。

詳しく説明すると、第！のフレームメモリ１５は、−時
腹号化信号（ローカル・デコード信号）を格納するため
の２８モード用ｌフレームメモリである。記録処理モー
ドでは、各切換部１１、＋７．２０は第１図に示す位置
にスイッチされており、減′ｇＬ器４により、入力画像
信号日からフレームメモリ１５に＝ａａされている信号
Ａを減算して差信号（Ｂ−Ａ）とし、符号化部６、復号
化部１３を介し、加１［５に入力されると共に記憶部８
に記録される。加算器５では差信号（Ｂ−Ａ）とフレー
ムメモリ１５に記録されている信号Ａを加算して信号Ｂ
を出力するとと共にフレームメモリの内容を信号Ｂに書
換える。

一方、再生処理モードでは、各切換部１１．１７．２０
は、第１図の場合の反対側にスイ・ソチされる。記憶部
８に記録されている信号（Ｂ−ＡＩは、可変長符号化部
１０．１号化部１３を介し、加Ｗ器５に入力されろ、加
ｔｉｆ４５では再生モード用！フレームメモリである第
２のフレームメモリ１６に記憶されている画像信号Ａが
加算され、信号Ｂが出力され、信号Ｂが出力像信となる
と共に、第２のフレームメモリＩ６の内容が信号Ｂに書
換えられる。（以上の説明は、フレームメモリＩ５及び
１６に頭初信号Ａが記録されている場合である。） この二つのフレームメモリは、一つのメモリ内のアドレ
ス情報のみを変更することにより容易に独立の記憶部と
して実現することができる。

信号切換部Ｉ７は、記録処理モード、或は、再生処理モ
ードによりフレームメモリ１５及び１６を切換えて出力
する。

以上の一連の動作を、記録、及び、再生動作について時
間分割することにより実現することができる。

第３図は本発明の第２の実施例のプロ・ツク図であり、
第１図とは可変長符号化部７と、可変長復号化部ＩＯの
配置場所が胃なる５本実施例は可変長符合化部７の処理
が冗長となり、処理時間が多くかかるが、一応この構成
でも実現できることを示したものである。

第４図は本発明の第３の実施例のブロック図であり、第
１図との相違点は、信号処理部２が除かれている。この
実施例では、符号化・復号化による誤差の累積を評価す
ることが可能となる。

第５図は本発明の第４の実施例のブロック図であり、第
１図との相違、へは、切換部ｌ及び加算器５の出力（出
力信号）と切換部ｌとの結線が除かれている１本実施例
は、−度紀憶した情報を再び処理する必要がない場合の
構成であり、ハードウェア規模を小さくすることが可能
である。

以上、主として画像信号の処理について説明したが１本
発明は画ｆｔ　ｆ’号の処理に限定されるものではなく
、情報一般の符号化・復号イヒ処理に適用されろもので
ある。

〔発明の効果１ 本発明は次のような優れた効果を奏する、すなわち、記
録、及び、再生の信号処理機能部を一つに統合する。二
とにより。

（１）配録、再生の各機能部の処理能力に応じた処理が
実現でき、能力に無駄がない。

（２）ハードウェア規模を小さく実現することができる
。

（３）記録・再生用フレームメモリは、記録・再生の処
理がダイナミックでない場合には、記憶容量を半分にす
ることができる６ （４）一つの演！機能部で、配録、及び、再生のための
信号処理を実現することができる。

（５）配録・再生の要求処理速度に応じて、適応的に記
Ｈ処理モードと、再生処理モードとの比率を自由に設定
することができる。

等の様々な効果を得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の詳細な説明図であり、第１図
は第１の実施例のブロック図、第２図は第り図の詳細図
、第３図は第２の実施例のブロック図、第４図は第３の
実施例のブロフク図、第５図は第４の実施例のプロ・ツ
ク図、第６図は従来例のブロック図である９ 【・・−切換部（第４の）　２・−信号処理部３−・・
バッファ部　　　　４・−減算器５．５ａ、５ｂ・・・
加算器 ６・・−符号化部 ７・・・可変長符号化部　　８・・−記憶部９・・・メ
モリ制御部　　　ｌＯ・・・可変長復号化部１１−・・
切換部（第１の１１２−制御部１３、Ｌ３ａ、１３ｂ＝
−復号化部 １５．１６・・・ｌフレームメモリ １７・−・切換部（第３の） ２８．１９−・・インターフェース部 ２０・・・切換部（第２の）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　入力画像信号を信号処理部及び減算器を介して符号
   化する符号化部と、 符号化された信号を可変長符号化部を介して記憶する記
   憶部と、 符号化された信号を復号化して出力する復号化部と、 復号化された信号を加算器を介して出力画像信号とする
   と共に該出力画像信号を記憶する第１及び第２のフレー
   ムメモリと、 該符号化部の出力を該復号化部に直接入力するか、該記
   憶部の出力を可変長復号化部を介して該復号化部に入力
   するかを切換える第１の切換部と、 該出力画像信号を該第１のフレームメモリに入力するか
   、該第２のフレームメモリに入力するかを切換える第２
   の切換部と、 該第１及び第２のフレームメモリの出力を切換え、該切
   換え出力を該減算器及び該加算器に入力する第３の切換
   部と、 該第１、２、３の切換部を切換制御する制御部とから成
   り、 記録処理モードでは、入力画像信号から該第１のフレー
   ムメモリの記憶信号を減じて差信号とし、該差信号を符
   号化して該記憶部に記憶させると共に、該差信号を復号
   化した信号に該第１のフレームメモリの記憶信号を加算
   して該第１のフレームメモリの内容を書換え、かつ、該
   加算信号を出力画像信号として出力し、 再生処理モードでは、該記憶部から読出した信号を該可
   変長復号化部及び該復号化部を介し該加算器で該復号化
   信号と該第２フレームメモリの記憶信号とを加算して該
   第２フ レームメモリの内容を書換えると共に出力画像信号とし
   て出力することを特徴とする情報の符号化・復号化方式
   。 ２　該信号処理部に換えて、入力端子よりの該入力画像
   信号と、出力端子よりの該出力画像信号を切換えて該減
   算器に供給する第４の切換部を備えた請求項１記載の情
   報の符号化・復号化方式。 ３　該第４の切換部と該減算器との間に、入力画像信号
   を処理する信号処理部を設けた請求項２記載の情報の符
   号化・復号化方式。 ４　該可変長符号化部と該可変長復号化部の配設位置を
   、それぞれ該符号化部の直後及び該第２の切換部の出側
   とした請求項３記載の情報の符号化・復号化方式。