JPH04234282A - フィ−ドフォワ−ド量子化推定器を使用するデ−タ圧縮 - Google Patents

フィ−ドフォワ−ド量子化推定器を使用するデ−タ圧縮

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JPH04234282A
JPH04234282A JP3207160A JP20716091A JPH04234282A JP H04234282 A JPH04234282 A JP H04234282A JP 3207160 A JP3207160 A JP 3207160A JP 20716091 A JP20716091 A JP 20716091A JP H04234282 A JPH04234282 A JP H04234282A
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シドニー・ディー・ミラー
Peter Smidth
ペーター・シュミット
Charles H Coleman
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、適応コ−ディングと、
通信チャンネルを通る送信に適したデジタル信号のリア
ルタイムコンプレッション、あるいは、磁気テ−プレコ
−ダ−または他のレコーディング媒質の録音再生に適し
たデジタル信号のリアルタイムコンプレッションに関す
る。特に本発明は、録音した場合に多くの圧縮されたデ
−タがレコ−ディング媒質上に割当られた空間でストア
されることができるように可変な量子化パラメ−タ−を
推定するためのフィ−ドワ−ド技術に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、デ−タコンプレッションの目的
は、できるだけ少ない量の情報転送を使用して転送チャ
ンネルを通って一つのポイントから別のポイントまでに
デジタル通信を送ることである。言い換えれば、その目
的は不必要な情報の転送を除去することである。ビデオ
イメ−ジは、その本来の特性から非常に多くの冗長性を
含んでいるので、デ−タコンプレッションに対する良い
候補である。イメ−ジのストレ−トフォアワ−ドデジタ
ル表現は、空間的意味と時間的意味の両方に多くの同じ
冗長性を必然的に含む。転送器のイメ−ジデ−タからの
冗長の部分を除去することによって、通信チャンネル上
に転送されるか、あるいは記憶媒質に録音された多くの
デ−タが、実質的に減少される。そのイメ−ジはその後
、冗長性を再び取り入れることによってレシ−バ−、あ
るいは記録された場合にはレコ−ダ−再生エレクトロニ
クスに再構成されることができる。(ここに使用される
ような表現“イメ−ジデ−タ”は、ディスプレイされる
べきイメ−ジを規定するデ−タを意味している)。
【0003】非常に一般的な見方から、デ−タコンプレ
ッションには、非損失コンプレッションと損失コンプレ
ッションの二つの種類がある。名前が意味するように、
非損失コンプレッションによれば、オリジナルデ−タは
任意の情報の損失なしで圧縮された後に正確に再構成さ
れる。それに対して、損失デ−タコンプレッションは、
オリジナルデ−タが正確に再生されないように、圧縮さ
れたデ−タにある量の歪を導入する不可逆プロセスであ
る。イメ−ジの大きいコンプレッションファクタ−を得
るためには、ここに説明されたタイプの損失コンプレッ
ション方法を使用することが必要である。損失コンプレ
ッションは、再構成されたイメ−ジに生成された歪の量
とタイプが好ましくなくない限り、受諾可能な代替物で
ある。例えば、S/Nが一般に57dBあるいは、それ
以上である専門的なビデオ産業では、圧縮されたイメ−
ジはオリジナルとほとんど区別がつかないにちがいない
。例えば、2又は3dB以上の信号減衰は、ビデオディ
スプレイの視聴者に気付かれるので好ましくない。
【0004】デジタルビデオテ−プレコ−ダ−と関連し
て使用されるイメ−ジコンプレッションは、使用された
任意のコンプレッション方法に付加の制約を負わすいく
つかのユニ−クな要求を有する。異常な制約が、ビデオ
テ−プレコ−ダ−の使用の代表的モ−ドから生じ、デ−
タがすぐに転送されるよりむしろその後の使用のために
ストアされなければならないという事実から生じる。例
えば、テ−プレコ−ダ−は、録音された情報の編集を許
さなければならない。実際に、このことは、一つのフィ
−ルドにストアされたデ−タはテ−プの整数個のトラッ
クを占め、あるいは、テ−プの予測可能な位置あるいは
トラックに、テレビフィ−ルドのようなビデオデ−タの
規定されたブロックを占めることを意味する。これは、
デ−タフィ−ルドあるいはデ−タブロックの長さが一定
であるという制約から生じる。そのような表面上簡単な
条件は、任意のコンプレッション機構に厳格な設計要求
をもたらす。大部分のイメ−ジは不均一な確率密度関数
を統計的に有するため、変化する情報内容を有するデジ
タル信号への自明解は、エンコ−ドされたデ−タレ−ト
が時間的基礎のイメ−ジによりフレ−ムバイフレ−ム、
あるいは、フィ−ルドバイフィ−ルドを基礎として変化
できるようにすることであろう。しかし、要求を編集す
るために、エンコ−ド化されたデ−タレ−トは、可変で
あるよりむしろ固定されなければならない。
【0005】テレビ放送への応用に対するビデオテ−プ
では、画像が普通の録音/再生テ−プ搬送スピ−ド(シ
ャトル中の画像のように)より速いスピ−ドで再生成さ
れるようにしなければならない。非常に速い再生スピ−
ド(普通シャトルモ−ドの画像と呼ばれている)におい
ては、それぞれのトラック上の小部分のデ−タだけが再
生される。これによれば、画像の部分が再生される小さ
い完全パケットに圧縮された録音デ−タがスタオされる
ことが要求される。また、レコ−ダ−での編集特徴によ
れば、余分の抑制が圧縮方法に求められる。編集モ−ド
では、録音情報は、新しい情報によって置き換えられる
。その新しい情報は、置き換えられるべき情報の最小単
位(これは、テレビ信号では単一フィ−ルドである)が
録音されたデ−タフォ−マットの固定空間に配当される
ことを要求する。これにより、ビデオ信号の任意の単位
がビデオ信号の等しいサイズの単位と置き換えられる。 レコ−ディングでの最大効果を保持し、レコ−ドオ−バ
−ランに対するギャップを最小にするためには、オリジ
ナルの伸長された情報に関連して一定の短期間を有する
レコ−ドフォ−マットを使用することが最良である。こ
のことは、テ−プから再生されたデ−タストリ−ムに規
則的な、かつ、予期された構成を与えることによって、
デ−タデフォ−マッタ−の設計を簡単化する。この標準
構成により、デ−タの“巧妙な”デフォ−マッティング
が可能となる。その理由は、正確なパタ−ンがエラ−と
して確認され、無視されるからである。
【0006】従来から、さまざまなデジタルビデオコン
プレッション研究は、そのエネルギ−コンパクション特
性とデジタル回路での実行の相対的な容易さにより、好
ましい適応コ−ディング手段として使用するための2次
元ディスクリ−トコサイン変換(DCT)に最近焦点し
ぼられた。(“ディスクリ−トコサイン変換”IEEE
  Transaction  on  Comput
ers、vol.C−23、ペ−ジ90−93、197
4年1月を参照)ビデオイメ−ジの変換を達成するため
に、イメ−ジは最初に画素のブロック(例えば16×1
6あるいは8×8)に分けられ、コサインは、一組の変
換係数にコサイン変換される。それぞれの変換係数は、
二次元コサイン変換基礎関数に対するスカラ−重みパラ
メ−タ−(すなわち、係数)を表わしている。コサイン
変換された領域では、振幅係数は、多くの上部周波数が
ゼロ値であるように下部周波数項に集結される。もし、
係数が積分値に粗く量子化され、その後ハフマン(Hu
ffman)コ−ド化されるとしたら、イメ−ジを表現
するのに必要とされるビット数は非常に大きく減少され
る。 この概要を効率よく作るキ−ファクタ−は量子化プロセ
スである。もし、量子化があまりにも細かいと、ハフマ
ンコ−ダ−によって生成されたデ−タは、チャネル(あ
るいはレコ−ダ−)のデ−タレ−トを越えてしまう。一
方、量子化が粗すぎると、受け入れがたい歪/ノイズを
生じる。要求されたデ−タレ−トの適当な量子化パラメ
−タ−を決定するための一つの技術では、出力バッファ
−メモリを単純にモニタし、フィ−ドバック概要を使用
して、バッファ−のデ−タの平衡状態を維持するために
量子化レベルを調整する。この方法は、IEEE  T
ransaction  on  Communica
tions、Vol.Com.32、NO3(1984
年3月)に載ったチャン他の“シ−ンアダプティブコ−
ダ−(Scene  Adaptive  Coder
)”の論文に説明されている。それはまた、アメリカ特
許No.4,302,775にも説明される。しかし、
バッファ−充満を利用する方法は、効率のよい正確な編
集と画像をシャトル内で可能とするろくおんに対する少
ない量の情報上の正確な比率制御には役に立たない。過
去に利用されたようなビット配分方法は、減少されるべ
きデ−タによって規定された比較的広範囲の異なったイ
メ−ジがある場合に望ましいイメ−ジの品質を生成しな
い。
【0007】以上説明されるようないくつかの実例では
、しきい値レベルは、変換されたデ−タ係数に適用され
る。すなわち、あるしきい値以下のすべての値は、ゼロ
であると考えられる。このしきい値はまた、しばしば量
子化であると考えられ、ここに使用されるように、“量
子化”あるいは量子化パラメ−タ−を適用する術語は、
しきい値レベル値、計数逓減率あるいは他の数字処理パ
ラメ−タ−を適用することを含んでいることを意味する
【0008】望ましい出力デ−タ率を提供しながら、圧
縮されたビデオイメ−ジの目に見える歪みにおいて最も
小さい増加を生成するために、量子化パラメ−タ−を可
変することが一般的に望ましい。最良の利点に変化され
るパラメ−タ−は、イメ−ジ情報量の関数であるデ−タ
レ−トが変化するにつれて変化する。異なったデ−タ源
と少ない度合の異なったイメ−ジは、情報量が変化する
ので、異なった戦略によって最適に量子化される。その
歪み問題は、再生されたイメ−ジ品質が重要な多くのテ
レビ応用において特に深刻である。また、コンプレッシ
ョンの多重生成、すなわち、多重コンプレッション/拡
張サイクルが顕著な劣化なしになされることが、ほとん
どのそのような応用にとって必要である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】リアルタイムで動作で
き、磁気テ−プレコ−ダ−あるいは、他のレコ−ディン
グ媒体の録音と再生に適したデ−タコンプレッション法
を提供することが本発明の一般の目的である。
【0010】可変量子化パラメ−タ−を推定するための
フィ−ドフォワ−ド技術を使用する適応なイメ−ジコ−
ディングの装置と方法を提供することが本発明のもう一
つの目的である。
【0011】オリジナル入力デ−タが、デ−タコンプレ
ッション処理なしで可能なレコ−ディング媒体(磁気的
に、光学的に、あるいは電気的に)の固定空間より小さ
い固定空間でストアされることができるように、エンコ
−ドされコンプレスされたデ−タをスケ−リングするた
めの量子化パラメ−タ−Qを推定する反復的なプロセス
を提供することが本発明の別の目的である。
【0012】
【課題を解決するための手段と作用】本発明は、出力デ
−タチャネルのより少ないデ−タ比率Doutにデジタ
ル入力信号のデ−タ比率Dinを減少させるためのデ−
タコンプレッション技術に関する。このデ−タコンプレ
ッション技術は、そのようなデ−タをエンコ−ドするた
めの1以上の量子化パラメ−タ−Qを推定するために、
変換されたデ−タのフィ−ドフォワ−ディングを利用す
る。最も望ましくは、量子化されるべきまさに同じデ−
タが、それに適用されるべき量子化パラメ−タ−の値を
推定するために使用される。推定プロセスは、多数回繰
り返され、それぞれの推定を通して更新試験値Qtが検
出され、それを次の推定に対する新しい試験値Qt+1
として使用する。初期試験値Qiは、デ−タフィ−ドフ
ォワ−ディング技術によって選択され、その技術により
その値が望まれる最終量子化パラメ−タ−の範囲内であ
ることが確かめられる。従って、量子化されるデ−タが
エンコ−ドされる場合に、出力デ−タ比率が望ましい出
力比率と非常にマッチすることを保証する最終量子化パ
ラメ−タ−を提供するように推定プロセスは収束する。
【0013】量子化されるべきデ−タのフィ−ドフォワ
−ドにより、量子化パラメ−タ−は最適に近い値に計算
される。以下に説明される好ましい実施例では、そのよ
うなデ−タは、情報チャネルを通って転換するためのエ
ンコ−ダ−を通って連続的に送られる前に量子化される
。この関係では、量子化するパラメ−タ−の推定値は、
リアルタイム、すなわち、本質的にオリジナルデ−タが
生成されるときに決定される。それはリアルタイムスピ
−ドで動作するので、非リアルタイムスピ−ドのコンピ
ュ−タ−によって達成されることができる。
【0014】特に、ビデオイメ−ジに対応するデ−タソ
−スに関して、4、2、2ルミナンス及びクロミナンス
のような空間領域(時間ベ−ス)信号は、所定のデ−タ
ブロック(例えば4×8画素)で空間周波数領域信号、
すなわち、ディスクリ−ト周波数係数を表わしているデ
ィスクリ−ト系の数値に変換される。
【0015】以上の概念は、方法と装置の両方で実施さ
れる。本発明は、好ましい実施例の以下の詳細の説明か
ら明らかになる他の特徴と利点を含む。
【0016】
【実施例】説明されるべき本発明の好ましい実施例は、
エンコ−ドデ−タがフォ−マットされたユニットであり
、それぞれのユニットがそのようなデジタルデ−タに対
してフォ−マットする一般のテ−プに配当された空間と
して同じ長さである様な方法でデ−タコンプレッション
を提供するために特別に設計される。この関係では、ビ
デオレコ−ディングテ−プのフォ−マットが、イメ−ジ
の細区分を再生できるように設計される。本発明の好ま
しい実施例は、そのフォ−マット内のデ−タ録音を容易
にし、それによってイメ−ジフィ−ルドの部分の認知可
能な再構成ができ、さらにシャトル内にピクチャ−を可
能とする。要するに、録音されるべきビット数は、録音
テ−プのフォ−マット空間によって要求された数と同じ
である。
【0017】図1の目的は、一般的に参照符号11によ
って参照される本発明の好ましい実施例の機能的な動作
の総合理解を容易にすることである。図1で叙述された
要素の個々のセクションの詳細は、図2他に示される。
【0018】図1を参照すると、入力デジタルビデオ信
号1は、デ−タチャンネルを通して圧縮され、転送され
るべき(あるいは、レコ−ディング装置に録音され、再
生されるべき)イメ−ジデ−タを表わしており、その後
デジタル信号2のように伸長され、出力される。この特
定の実施例では、ビデオ信号1と2はCCIR601標
準フォ−マット、すなわち、ルミナンスデ−タとクロミ
ナンスデ−タの二つのコンポ−ネントである。そのよう
な信号は、コンプレッション処理の間に空間周波数領域
信号に変換される空間(時間)領域信号である。
【0019】ブロックシャフッラ−10は、ルミナンス
デ−タとクロミナンスデ−タを受け、所定のデ−タブロ
ック(4×8ピクセル配列での)にそのデ−タを分け、
それぞれのビデオのフィ−ルド内にデ−タブロックを再
配置する。そのようなデ−タのシャフッリングは、1次
あるいは、2次元ベ−スのいずれかでなされることがで
きる。基本的に、それは、デ−タコンプレッションプロ
セスの性能をさらに増加する、ビデオイメ−ジの情報内
容をより均等に分配することを援助する。これは、ビデ
オの1フィ−ルド内のデ−タの統計が大きく異なる場合
に特に重要である。再配置されたビデオデ−タは次に、
2次元ディスクリ−トコサイン変換(DCT)回路15
によって空間周波数領域信号に変換される。DCTは、
シャッフルされたパタ−ンのそれぞれのデ−タブロック
を、変換デ−タ係数、すなわち、周波数項のスカラ−係
数を表わしている等価なデ−タブロックに変換する。変
換されたデ−タ係数は、8デ−タセット長であるように
規定された量だけディレ−ユニット20で時間遅延され
る。(それぞれの“デ−タセット”は23のデ−タブロ
ックである)すなわち、8デ−タセットは、ビデオの8
水平ラインの活性部分に等価である。デ−タの新しいフ
ィ−ルドの始動において、垂直帰線消去間隔の後、デ−
タの第一ブロックは、ディレ−ユニット20に入力され
、フィ−ドフォワ−ドパス18を介して、ビットカウン
タ−パイプライン25にスイッチされる。量子化推定器
9に新しいビデオフィ−ルドの第一少数デ−タブロック
を供給することによって、そのフィ−ルドに存在する残
りのデ−タブロックに対して初期トライアル量子化パラ
メ−タ−Qtを設定することができる。これは、量子化
パラメ−タ−Qfの最終値を決定することを援助する。
【0020】ビットカウンタ−パイプライン25は、量
子化パラメ−タ−Qを決定する反復プロセスを通過する
。第一デ−タセットに対して、推定器9は反復的に試験
量子化パラメ−タ−Qtを選び、エンコ−ダ−ユニット
45によって生成されるビット数を決定し、またそれは
、計算されたビット数をその時間周期の望ましいビット
数(3600)と比較する。違いは何であろうと、Qt
の新しい推定は、アルゴリズム分割法と名付けられたも
のに基づいて選ばれる。量子化推定器9での次のステ−
ジは、更新された量子化パラメ−タ−Qtを使用するだ
けで、再び同じ機能を達成する。このプロセスは、最終
の量子化パラメ−タ−Qfが生成されるまで(好ましい
実施例では4回)続けられる。この点において、スイッ
チ17は、ディレ−20の出力を推定器9に接続する。 推定器9はそれぞれのデ−タセットに対して再び量子化
パラメ−タ−推定プロセスを始動する。しかし、Qの任
意の値を使用する代わりに、初期試験量子化パラメ−タ
−Qtが、初期量子化パラメ−タ−として使用される。 この初期試験量子化パラメ−タ−Qtを使用する正味の
効果は、推定器9における反復ステ−ジの最小数で収束
プロセスをスピ−ドアップすることである。最終量子化
パラメ−タ−Qfは、通路37に生成され、そこで最終
量子化パラメ−タ−Qfは、関連したデ−タセットを量
子化するためにエンコ−ダ−45によって使用される。 それぞれの量子化されたデ−タセットはエンコ−ドされ
、それぞれのエンコ−ドされたデ−タセットに対して同
期ワ−ド、エラ−修正、内部チェックサムと、Qfの値
のログを加えるチャネルフォ−マッタ−46に送られる
【0021】転送されたデ−タは、受信され(または、
レコ−ダ−で再生され)、そのデ−タを圧縮されたデ−
タパスと量子化パラメ−タ−Qfパスに分けるデフォ−
マッタ−50に供給される。デコ−ダ−55は、そのデ
−タをデコ−ドし、それぞれのデ−タセットに対するQ
fの値を使用して、量子化されたデ−タをそれらの“オ
リジナル”レベルに伸長する。デコ−ダ−55の出力に
おける信号は、変換されたデ−タ係数を表わしているの
で、逆変換ユニット60は、DCTユニット15によっ
てなされるDCTプロセスを逆さにさかのぼる。そして
、ブロックデシャッフラ−65は、12aと12bに最
初に表われた同じフォ−マットでデ−タブロックを再配
置する。
【0022】推定器でのステ−ジ数が、多くの物、例え
ば、推定アルゴリズム、ソ−スのエントロピ−の範囲及
び許容可能な歪みの程度に依存することに注意すべきで
ある。本発明の特定の実施では、推定器9に四つのステ
−ジがある。上記されたように、量子化パラメ−タ−Q
fに対する最終値を決定することを支援する初期試験量
子化パラメ−タ−Qtの決定なしで、推定器9は、最適
な動作に対して要求された精度を得るためにいくつかの
ステ−ジより長いことを必要とする。逆にもし、入力デ
−タソ−スが垂直帰線消去期間を有しなかった場合には
、初期フィ−ドフォワ−ドパス18及び関連付けられた
ディレ−ユニット20は、初期推定プロセスの間にデ−
タの損失なしで使用されることができない。しかし、基
礎的なプロセスは、確率密度関数を提供するように機能
し、高い自己相関関数に適度なマルコブ(Markov
)プロセスとして特徴付けることができる。
【0023】図2を参照すると、図1の回路のエンコ−
ディング部分は、さらに詳細に示されており、類似のコ
ンポ−ネントは、同じ番号が付されている。ルミナンス
イメ−ジブロックデ−タは、前述の8ビットバスを介し
てDCT回路15に供給され、特にその中のDCTユニ
ット14に供給される。クロミナンスイメ−ジブロック
デ−タは、DCT回路15内の類似のDCTユニット1
6に8ビットバス13を介して供給される。DCTユニ
ット14、16は、13.5MHzクロックによってク
ロックされ、そこでDCTユニット14は、ルミナンス
、あるいは、Yコンポ−ネントの4×8画素ブロックに
二次元ディスクリ−トコサイン変換をなす一方、DCT
ユニット16は、関連したクロミナンスコンポ−ネント
R−Y、B−Yの一対の4×4画素ブロックに二次元デ
ィスクリートコサイン変換を同期して行なう。ルミナン
スデ−タのブロックは、DCTユニット14に書き込ま
れ、R−Y、B−Yクロミナンスデ−タの対応する二つ
の4×4ブロックは、関連した4×8ルミナンスブロッ
クと同期してDCTユニット16に書き込まれる。DC
Tユニット14、16は、好ましくはトンプソン集積回
路モデルTV3200を有している。代表的な変換装置
とその動作は、前述の論文“ディスクリ−トコサイン変
換”に説明されている。
【0024】DCT回路15によって供給されたディス
クリ−トコサイン変換係数は、それらがテ−プに録音さ
れる命令べき順序でデ−タストリ−ムに配置されること
が好ましい。しかし、図1のブロックシャッフラ−10
を介してDCTユニット14、16に供給されるビデオ
デ−タは、最初にビデオフィ−ルド上をラスタ−スキャ
ンされた。従って、その数値はフルフィ−ルドラスタ−
スキャンタイムオ−ダ−(full  field  
raster  scan  time  order
)である。 ブロックシャッフラ−10は、そのイメ−ジの物理的ブ
ロックに対応するタイムオ−ダ−にそのデ−タを再配置
し、さらにそのイメ−ジのブロックのもとのシ−ケンス
とは異なる順序でブロックを選ぶことによってそのデ−
タを混合する。従って、割り当てられた長さのデ−タ同
期ブロックでテ−プあるいは、レコ−ディング媒体にエ
ンコ−ドされ、録音されるべき順序に、デ−タセットを
構成するデ−タブロックを再配置することが望ましい。
【0025】結局、変換されたルミナンスデ−タとクロ
ミナンスデ−タR−Y、B−Yの二つのコンポ−ネント
は、積分RAM19としてここに叙述されるランダムア
クセスメモリ(RAM)のルミナンスとクロミナンスを
スイッチしたバンクに、バス12a、12bを介して供
給される。その積分RAM19は、引き続きマルチプレ
クサ21に結合される。RAM19は、交互に書き込ま
れ、読み取られる二つのバンクからなる。そしてそのデ
−タは、一つのメモリバンクに書き込まれることができ
る。そのデ−タは、そのデ−タがエンコ−ドされるべき
順序及び配当レングスのデ−タ同期ブロックとしてテ−
プに録音されるべき順序と同じ順序で変換されたデ−タ
係数のストリ−ムを供給する順序で他のバンクから選択
的に読み出しされる。RAM19は、一対のバス48上
の係数書込みアドレス(WR  ADDR)と係数読取
りアドレス(RD  ADDR)信号によってロ−ドさ
れ、読み取られる。マルチプレキサ21は、バス49を
介して係数多重化信号(COEFF  MUX)の制御
のもとにあり、その信号は、ルミナンスとクロミナンス
係数の多重化を順序付けられたデ−タストリ−ムに指示
する。
【0026】変換されたデ−タ係数は、DCT回路15
からの12ビットワ−ドのシリアルストリ−ムとしてバ
ス13を介してNステ−ジディレ−20の入力に供給さ
れると共に電気スイッチ17の入力に延びているフィ−
ドフォワ−ドバス18にも供給される。Nステ−ジディ
レ−は、一連のシフトレジスタ−あるいは、RAMから
形成されることができる。DCT回路15からのデ−タ
ストリ−ムは、それぞれのブロックのそれぞれの画素に
対する一つの変換係数を含む。すなわち、ユニットに供
給されたルミナンスとクロミナンスデ−タブロックにサ
ンプルされた値があるように、DCTユニット14、1
6のデ−タストリ−ムには同じ数の係数がある。Nステ
−ジディレ−20は、パイプライン25ディレ−を通し
て一つの完全デ−タセットをクロックするために要求さ
れる合計ディレ−に等しいタイムディレ−を提供し、デ
−タセットは、活性ビデオの一つの水平線の多数のクロ
ックピリオドに対応する。すなわち、Nステ−ジディレ
−20のディレ−は、さらに以下に説明されるように、
最終量子化パラメ−タ−に対する値の決定の間に、ビッ
トカウンタ−パイプライン25のさまざまなステ−ジに
よってなされる推定反復数に対応する。実例だけの方法
によってここに説明される実施では、四つのステ−ジが
、推定するプロセスの四つの反復を行なう。
【0027】本発明によると、それぞれの垂直帰線消去
期間の間に変換されたデ−タ係数をフォワ−ドフィ−デ
ィングするための手段が設けられ、それによって、残り
のフィ−ルドに使用されるべき粗い最終量子化パラメ−
タ−Qfcの値が、推定される。図1のブロックシャッ
フラ−の例によって記述されるように、基礎となるデ−
タは、例えばデ−タを再配置することによって、フィ−
ルドを通って選択されることが初期試推定のこの初期決
定にとって、好ましい。結局、垂直帰線消去期間(例え
ば、Nステ−ジディレ−20の出力に見られるような垂
直帰線消去期間の間)に続いてフィ−ルドの変換された
デ−タ係数の第一デ−タセットが、選択的にディレ−さ
れるべきNステ−ジディレ−20に送られ、同時にフィ
−ドフォワ−ドバス18とスイッチ手段17を介してN
ステ−ジディレ−20の周りにバイパスされる。フィ−
ドフォワ−ド技術によれば、DCT回路15によって供
給された変換デ−タを最適に量子化するために使用され
ることができる量子化パラメ−タ−を決定できる。シャ
ッフラ−10によって導かれたシャッフルされたデ−タ
を与えると、本フィ−ドフォワ−ド方法は、任意の量子
化パラメ−タ−推定器9に供給される第一デ−タセット
に任意の“粗い量子化パラメ−タ−”を量子化パラメ−
タ−推定器9に供給される第一デ−タセットに供給し、
それによって、パラメ−タ−の値は、粗い推定量9を通
って第一デ−タセットの第一通路に繰り返し精製される
。“粗い試験量子化パラメ−タ−”(Qtc)は、パイ
プライン25のそれぞれのステ−ジで計算され、“荒い
最終量子化パラメ−タ−”(Qfc)は、フィ−ドフォ
ワ−ドされる第一デ−タセットの第一通路の端に提供さ
れる。この荒い最終量子化パラメ−タ−Qfcは、前に
述べた初期試験量子化パラメ−タ−Qtと同じ値である
。その初期試験量子化パラメ−タ−Qtは、推定器9を
通る第一デ−タセットの二番目のパスのみならず、全体
フィ−ルドの活性ビデオ期間の間に現われるすべての次
のデ−タセットに対する初期量子化値として使用される
。フィ−ドフォワ−ド方法は、四つの繰り返しを通して
生成された量子化パラメ−タ−を提供するので、活性ビ
デオ期間の間に供給されたデ−タセットは、それぞれの
ステ−ジで“試験量子化パラメ−タ−Qtを使用する推
定器9を通る唯一のパスを必要とし、その結果、前述し
た適切な“最終量子化パラメ−タ−”Qfに到達する。
【0028】従って前述されたように、第一デ−タセッ
トが量子化パラメ−タ−推定器9を通ってフィ−ドフォ
ワ−ドされた直後、同じ第一デ−タセットは、Nステ−
ジディレ−20から読み取られ、第一デ−タセットのた
めの“最終量子化パラメ−タ−”Qfを導くためにパイ
プライン25を2回過ぎる。従って、活性ビデオ期間の
デ−タセットは、各最終量子化パラメ−タ−を導くため
に、パイプライン25を一度だけ通過される必要がある
。叙述したように、スイッチ17は、ディレ−システム
の垂直同期信号(Vsync)の立ち上がりエッジによ
ってイネ−ブル状態にされる。フィ−ドフォワ−ドパス
18とNステ−ジディレ−20の動作は、図2−4に関
して以下にさらに説明される。
【0029】フィ−ドフォワ−ドパス18とディレ−2
0のいずれかの変換デ−タ係数は、ビットカウンタ−パ
イプライン25とパラメ−タ−計算器40で作られる量
子化パラメ−タ−推定器に12ビットバス22を介して
供給される。量子化パラメ−タ−推定器は、圧縮度合を
与える最終量子化パラメ−タ−を導く。その圧縮度合は
、デ−タがハフマンエンコ−ダ−45に供給される場合
に、固有ビット数を供給して、テ−プに録音されるべき
各デ−タブロックの配当空間を満たす。すなわち、23
ブロックのデ−タセットはそれぞれ、それぞれのデ−タ
セットに対するデ−タ同期ブロック空間の形成でテ−プ
にそれらを配当された類似の空間を有している。例の方
法によって、それぞれのデ−タセットはテ−プに録音さ
れた一つのデ−タブロックとして3600ビット、ある
いは450バイトを配当される。3600ビットは、テ
−プに録音されたデ−タブロックの情報部分を構成し、
付加の空間は、同期ワ−ド、オ−バ−ヘッド等に対して
許される。
【0030】従って、量子化パラメ−タ−推定器9は、
二つの並行デ−タパスを含んでいる。一つのパスは、変
換されたデ−タ係数が一連のディレ−を通り過ぎ、結局
はエンコ−ダ−45でエンコ−ドされるディレ−パスで
ある。もう一つのパスは、ビットカウンタ−24、30
等とパラメ−タ−計算器40とを含む。それらは一緒に
なって、試験量子化パラメ−タ−を生成し、改良ための
手段を提供し、最終量子化パラメ−タ−を与える。最終
量子化パラメ−タ−は、ディスクリ−トコサイン変換係
数が圧縮され、コ−ド化される場合に、テ−プの各デ−
タブロックに録音するために配当されたビット数を与え
る。
【0031】結局、変換されたデ−タ係数は、スイッチ
手段17からバス22を介して第一“ビットカウント”
ディレ−23に12ビットサンプルとして供給と共に、
12ビットバス26を介して第一ビットカウンタ−回路
24にも供給される。“計算”ディレ−27は、ビット
カウントディレ−23と結合される。ビットカウントデ
ィレ−23は、デ−タセットのビットをカウントするた
めにビットカウンタ−24にかかる時間を有する時間遅
延同一基準を提供する。計算ディレ−27は、誘導され
た試験量子化パラメ−タ−がテ−プの配当空間にシ−ケ
ンスにエンコ−ドされたデ−タを録音できるのに必要な
圧縮を提供するかどうかを決定する計算をなすためのパ
ラメ−タ−計算器40にかかる時間を有する時間ディレ
−同一基準を提供する。例えば、ディレ−通路でのビッ
トカウントディレ−と計算ディレ−のそれぞれは、活性
ビデオと少量のクロックサイクルの一つの水平線のディ
レ−を有している。ディレ−23と27とビットカウン
タ−回路24は、ビットカウンタ−パイプライン25の
第一ステ−ジを含んでいる。第二ディレ−ステ−ジはま
た、ビットカウントディレ−28、計算ディレ−29と
、バス31を介して第一ステ−ジの計算ディレ−27か
らデ−タストリ−ムを受信するために結合された第二ビ
ットカウンタ−30とを含む。第二ステ−ジは、図2の
点線によって示された連続した第三と第四の同一ステ−
ジ(Nステ−ジとして示されているが図示されていない
)に結合されている。四つのステ−ジは、例としてのみ
、ここで本発明の実施と説明に使用される。Nステ−ジ
の出力は、バス32を介してエンコ−ダ−45に供給さ
れる。エンコ−ダ−45出力は、(図示されてない)関
連したビデオテ−プレコ−ダ−を介してテ−プに録音す
るために正確にフォ−マットされ、コンプレスされ、エ
ンコ−ドされたデ−タを供給するレコ−ドフォ−マッタ
−回路46に結合される。代わりに、デ−タは、適切な
転送装置、あるいは、レコ−ディング装置と媒体の他の
タイプに供給されてもよい。
【0032】パラメ−タ−計算器40は、バス34を介
してステ−ジ2のビットカウンタ−30からのビットカ
ウント信号を受信すると共に、ステ−ジ1のビットカウ
ンタ−24からバス33を介してビットカウント信号を
受信する。引き続き、パラメ−タ−計算器40は、以下
にさらに説明されるように、シ−ケンシャル計算を介し
て導かれた試験パラメ−タ−をバス35を介してビット
カウンタ−24とバス36を介してビットカウンタ−3
0に供給する。パラメ−タ−計算器40はまた、後続の
第三、第四等のステ−ジに同様に結合される。ビットカ
ウンタ−25の複数のステ−ジを介して最終量子化パラ
メ−タ−を提供するために要求された最終改良をなすた
めに、パラメ−タ−計算器40は、バス37を介してエ
ンコ−ダ−45に最終量子化パラメ−タ−Qtを供給す
る。
【0033】タイミング信号ジェネレ−タ58は、ライ
ン50と52にシステム水平同期信号とシステム垂直同
期信号(Hsync、Vsync)を供給され、デ−タ
の水平と垂直空間位置と時間位置とを確認する。それに
応答して、ジェネレ−タ−58は、デ−タコンプレッシ
ョン装置のさまざまなコンポ−ネント動作を可能にし、
同期させるためのさまざまなタイミング信号とクロック
を提供する。従って、ジェネレ−タ58は、係数WR 
 ADDRと係数RD  ADDR信号をバス48を介
してRAM19へ供給し、COEFF  MUX信号を
バス49を介してマルチプレクサ21へ提供する。加え
て、ジェネレ−タ−58は、ライン53、54を介して
タイミング信号H  FLAGとV  FLAGにそれ
ぞれ関連したHsyncとVsyncをパラメ−タ−計
算器40に供給し、パラメ−タ−計算器40のビットカ
ウントを読み込み及び書き込み動作をパイプライン25
を通るデ−タの通過と同期させる。ジェネレ−タ−58
はまた、バス56と57に係数クロック(COEFF 
 CLK)信号とデ−タセットの最終係数(LAST 
 COEFF)信号を生成する。これらの信号は、図3
にさらに説明されるようにNステ−ジのビットカウンタ
−回路24、30等によって使用される。
【0034】実際に、各ディレ−ステ−ジのビットカウ
ントディレ−と計算ディレ−は、予め選択されたレング
スの組み合わされたディレ−であるが、説明を明確にす
るためにここでは別々に解釈された。前述したように、
ビットカウントディレ−は、ビットカウンタ−24を介
してビットをカウントし、パラメ−タ−計算器40にそ
のカウントを供給するプロセスカウンティングビットに
よって生じるディレ−を補う。計算ディレ−は、ビット
数が大きすぎないか、あるいは、小さすぎないか、又は
推定プロセスの各ステ−ジに対する連続的な量子化パラ
メ−タ−の値はどうかを決定するための計算を実行しな
がら、パラメ−タ−計算器40によって生じたディレ−
を補う。
【0035】図4は、量子化パラメ−タ−推定器9のタ
イミング図を表わしている。図4は、ビデオフィ−ルド
の間の二つの異なった時間における変換された係数の連
続したデ−タセットの波形を表わしている。図の左半分
は、活性ビデオ期間の間の波形を表わしており、右半分
は、垂直帰線消去期間の間の波形を表わしている。デ−
タセットは、それぞれのステ−ジでそれぞれのビットカ
ウントと計算ディレ−によって1Hディレ−されている
ので、交互にフェ−ズA(φA)とフェ−ズB(φB)
を記されている。垂直帰線消去期間の終りに、H  F
LAGとV  FLAG信号(各図4(F)と図4(G
))は、HsyncとVsync信号からタイミングジ
ェネレ−タ−58を介して生成される。パラメ−タ−計
算器40は、H  Flag信号を読み取り、適当なビ
ットカウンタ−に量子化パラメ−タ−をロ−ドする(図
4(D))。パイプライン25のビットカウンタ−は、
情報を擬似エンコ−ドし、パラメ−タ−計算器40によ
って供給された試験量子化パラメ−タ−を使用して、量
子化後(図4(B))にデ−タセットに対する合計ビッ
ト数をカウントする。パラメ−タ−計算器40はその後
、各ビットカウントバスを介して供給されたビットカウ
ントを読み取り(図4(C))、試験量子化パラメ−タ
−Qtを使用するコンプレッションでエンコ−ダ−から
発生するビット数が大きすぎるかあるいは小さすぎるか
どうかを決定するための計算を実行する。もし、ビット
数が誤りだとしたら、計算器40はまた、前の試験量子
化パラメ−タ−の改良を行い(図4(E))、それを各
試パラメ−タ−バスを介して次のビットカウンタ−ステ
−ジに供給する(図4(D))。連続したビットカウン
トと試験パラメ−タ−生成は、パラメ−タ−計算器40
と共同してビットカウンタ−パイプライン25のNステ
−ジのディレ−パスとビットカウンタ−を通して続けら
れる。ビットカウンタ−が作動しており、パラメ−タ−
計算器40が試験量子化パラメ−タ−を決定している時
間の間に、バス22を介して供給されるデ−タ係数は、
ディレ−パスを通過させられる。ビットカウントと計算
プロセスの終わりにおいて、連続するディレ−デ−タセ
ットは、バス37のパラメ−タ−計算器40を介してパ
ス70に供給された各最終量子化パラメ−タ−と同期し
てバス32を介してエンコ−ダ−45に供給される。
【0036】加えて、最終量子化パラメ−タ−Qfは、
log2表示でレコ−ドフォ−マッタ−回路46に供給
される。フォ−マッタ−は、レコ−ダ−、あるいは、転
送装置に供給されるフォ−マットされたデ−タストリ−
ムのそれぞれのデ−タセットの関連する同期ブロックに
それを挿入する。従って、パラメ−タ−Qfは、レコ−
ディング媒体にそれ自体で非常に有効にストアされる。
【0037】前に叙述したように、さらに十分に量子化
パラメ−タ−推定器9の動作を説明するために、スイッ
チ17は、ディレ−をバイパスするパスを提供するため
に、ディレ−デ−タセットがディレ−20に入力するち
ょうど前にフィ−ドフォワ−ドバス18にスイッチされ
る。前のフィ−ルドに対するすべてのイメ−ジデ−タの
ダウンストリ−ムパイプラインディレ−を通過後までは
、スイッチ17がディレ−20をバイパスするように活
性化しないことに注目すべきである。第一デ−タセット
は、パイプライン25の第一ステ−ジ、特にビットカウ
ンタ−24に直接供給される。この時、パラメ−タ−計
算器40は、バス35を介してビットカウンタ−に前記
の任意の粗量子化パラメ−タ−をロ−ドする。粗量子化
パラメ−タ−は、計算器40のメモリにストアされ続け
、(1/2)Log232、あるいは2.5である。 ビットカウンタ−24は、粗量子化パラメ−タ−を使用
して生成されたビットをカウントし、ビットが少なすぎ
るか多き過ぎるかどうかを決定するバス33を介して計
算器40にそのカウントを供給する。計算器40は、バ
ス36を介して第二ステ−ジのビットカウンタ−30に
粗試験量子化パラメ−タ−Qtcを提供する。ビットカ
ウンタ−30はまた、バス31を介してデ−タ係数を受
信する。ビットは、再びカウントされ、他の粗試験量子
化パラメ−タ−が、計算され、そのプロセスは、フィ−
ドフォワ−ドされた第一デ−タセットの粗試験量子化パ
ラメ−タ−Qtcが計算されるまで、四つのステ−ジを
通って続けられる。スイッチ17は、その出力に同じ第
一デ−タセットを含むNステ−ジディレ−20にスイッ
チされる。従って、第一デ−タセットは再びビットカウ
ンタ−パイプライン25に供給され、第一デ−タセット
の第一パスの端に提供される粗い最終量子化パラメ−タ
−Qtcに対応する初期試験量子化パラメ−タ−Qtは
、ビットカウンタ−24に供給され、第一デ−タセット
は、1秒当り四つのステ−ジを通過される。最終量子化
パラメ−タ−Qfは、八つの改良が、パラメ−タ−計算
器40を介してなされた後、提供される。初期試験量子
化パラメ−タ−Qtは、計算器40にストアされ、ビデ
オの全体フィ−ルドの活性ビデオ期間のそれぞれデ−タ
セットに対する第一パラメ−タ−としてその後使用され
る。
【0038】ここで説明された実施例の、パラメ−タ−
計算器40は、例えばテキサスインスツルメンツ株式会
社によって製造されたマイクロプロセッサのTMS32
020ファミリ−を利用できるようなデジタル信号処理
マイクロプロセッサであってもよい。試験量子化パラメ
−タ−を与えるために、計算器40は、log2の計数
逓減率を、一つのデ−タセットの変換係数の擬似量子化
に一般に対応するビットカウンタ−24と30における
スケ−リング及びラウンディングオフ処理に与える。従
って、量子化パラメ−タ−推定器9は、変換されたデ−
タ係数の数値の相互の計数値で多重化を行ない、その後
その結果を最も近い整数値にラウンドオフする。図1に
示された回路のデコ−ダ−部分を介するように録音され
た情報を検索するために、デ−タ値は、2QF倍される
。ここでQfはレコ−ドフォ−マッタ−回路46を介し
てそれぞれのデ−タセットに以前に挿入された最終量子
化パラメ−タ−Qfに対応する数である。
【0039】フィ−ドフォワ−ド推定に対する任意の粗
量子化パラメ−タ−の選択は、試験パラメ−タ−推定計
算を行なうために使用されるアルゴリズムの本質に大き
く依存する。任意の特定の実施のための最適アルゴリズ
ムは、コ−ディングの後、正確なビット数を与える量子
化パラメ−タ−セットに到達するために最も少ない反復
を要求するものである。ここで説明される実施例では、
アルゴリズムは、量子化スケ−リングファクタ−パラメ
−タ−だけをコントロ−ルする2分割方法である。この
アルゴリズムは、エラ−の大きさを使用せず、サインと
ゼロテストのみ使用される。その結果は、数値上では安
定していることである。信号量子化及びコンプレッショ
ンモ−ドに対して、線形補間回路が同様に機能できる。
【0040】この2分割方法では、量子化ステップは対
数的意味において等間隔に隔離されている。すなわち、
連続した量子化スケ−リングファクタ−ステップは、固
定された比率である。従って、量子化スケ−リングファ
クタ−の対数は、計算、例えばパラメ−タ−計算器40
によって使用される。乗算を加算に、平方根を1/2に
置き換えることによって、マイクロプロセッサのアルゴ
リズムの実行を簡単にする。その真数は、ビットカウン
タ−の検索表81におけるようなプログラム可能なメモ
リのルックアップテ−ブルとして簡単に実行することが
できる。さらに、等間隔により、量子化値の全範囲上に
一定のS/N比ステップが許される。
【0041】粗量子化パラメ−タ−は、スケ−リングフ
ァクタ−値の範囲でのセンタ−値、すなわち、幾何学的
として見積られる。所定の反復に対する間隔長は、その
総和である。
【0042】(Qmax−Qmin)/2Nここで、Q
maxは、最大スケ−リングファクタ−値のlogであ
り、Qminは、最小スケ−リングファクタ−値のlo
gであり、Nは、反復数、すなわち、ステ−ジ数である
。(1、2…の値を仮定できる。)もし、パラメ−タ−
計算器40によって決定されるような、量子化後、デ−
タをコ−ディングして生じるビット数のエラ−が正(あ
まりにも大きいビット)であるとしたら、次の推定は、
前の値に現在の間隔寸法を加えたものである。もしエラ
−が、負(あまりにも少ないビット)だとしたら、次の
推定は、前の値から現在の間隔寸法を引いたものである
。もちろん、エラ−がないなら、きめられた推定は、正
確な量子化パラメ−タ−である。
【0043】以下は、量子化スケ−リングファクタ−の
値を決定するためにここに使用される2分割アルゴリズ
ムの応用を示す。量子化に対する次の試験値を決定する
ための基礎的な式は、 log  vct=log  vpt+[(log  
spi)]/2・サイン(ビットエラ−)である。ここ
で、 vctは、電流試験値であり、 vptは、前の試験値であり、 spiは、前の間隔サイズであり、
【0044】
【表1】 である。対数のベ−ス(底)は、2のような任意の便利
な値であってもよい。適切なベ−スは、計算の数値精度
を最大化する。以下は、第一試験値を示しながら量子化
パラメ−タ−Qの値の範囲を示している。
【0045】   Qtの第一試験値=(log232)/2=2.5
=32の幾何学平均。
【0046】初期間隔長=2.5
【0047】
【表2】 第二試験値=前試験値−(log2{前の間隔})/2
、あるいは、=(2.5−2.5/2=1.25)
【0
048】
【表3】 第二ビットカウント結果後のQの範囲があまりにも多く
のビットである→(カウントされたビット−要求された
ビットの)サインは、以下に示されるように正である。 Qの大きい値への2分割がなされる。
【0049】フィ−ルドを規定しているすべてのデ−タ
は、同じデ−タパイプライン25を通過するので、後者
はまた、帰線消去期間の間に供給されるデ−タだけでな
く、以下のデ−タに対するディレ−パルを提供する。要
するに、同じフィ−ルドの続くデ−タがパイプライン2
5を一度のみ通過する間に、フィ−ドフォワ−ドプロセ
スに使用されているサンプルの初期デ−タセットは、パ
イプラインを二度通過する。しかし説明されたように、
それは帰線消去の間に誘発された第一デ−タセットの最
初の通過の間に得られた値であり、それは全フィ−ルド
の連続デ−タセットに対する初期試験量子化パラメ−タ
−として使用される。しかし、もし望むなら、前のフィ
−ルドのデ−タセットのための推定されたパラメ−タ−
は、続くフィ−ルドのデ−タセットのためのパラメ−タ
−の推定における初期試験値として使用されることがで
きる。
【0050】確かに望ましいビット数を生じるパラメ−
タ−セットを生成することはいつも可能でないことを思
い出すべきである。これに対する一つの理由は、量子化
パラメ−タ−自身が量子化されることである。従って、
テ−プフォ−マットの予め選択された空間にストアされ
るより多くのコ−ドビットを生成する問題を避けるため
に、コ−ディング後の要求されたビット数は、パラメ−
タ−計算器40でわずかに減少され、従って、エラ−が
フォ−マットに対して非常に少ないビットの方向に偏ら
れる。このバイアスは、−1%のオ−ダ−である。
【0051】図3は、ビットカウンタ−パイプライン2
5のビットカウンタ−の実施例の付加的詳細を例として
示している。同じコンポ−ネントは、図に同じ番号付け
られている。ビットカウンタ−は、それらがハフマンコ
−ドワ−ドを生成しないことを除いては、ハフマンエン
コ−ダ−45の方法で実行する。図3では、変換された
デ−タ係数は、デジタルマルチプライヤ/加算器80に
12ビットバス22を介して供給される。デジタルマル
チプライヤ/加算器80は、バス35、36を介して図
2のパラメ−タ−計算器40によって供給された試験量
子化パラメ−タ−の1/真数をデ−タ係数に乗算する。 試験量子化パラメ−タ−は最初に、対数スケ−リングフ
ァクタ−索引テ−ブル(LUT)81に供給され、その
テ−ブルは引き続き、12ビットバスを介してマルチプ
ライヤ/加算器80に乗算項を供給する。パラメ−タ−
計算器40は、量子化パラメ−タ−の対数を扱うので、
対数スケ−リングファクタ−索引テ−ブル81は、マル
チプライヤ/加算器80による使用のために対応する算
術スケ−リング項を提供する。マルチプライヤは、パラ
メ−タ−計算器40からの試験量子化パラメ−タ−を表
わしている索引テ−ブル81を介して導かれた値によっ
て、バス22を介して供給されるデ−タ係数を量子化す
る。マルチプライヤ/加算器81の加算器は、最も近い
整数にスケ−ルされた値のまるみ(ラウンディング)を
提供する。
【0052】得られたスケ−ルされ、ラウンドされたデ
−タ係数は、ハフマン(Huffman)コ−ドワ−ド
レングス索引テ−ブル82に10ビットバスを介して供
給され、テ−ブル82は、バス35、36を介して供給
された量子化パラメ−タ−の値を与えるデ−タセットの
それぞれの値をエンコ−ドするために受け入れるビット
数を決定する。従って、ハフマンコ−ドワ−ドレングス
索引テ−ブル82は、二つの出力を供給する。第一出力
は、マルチプレクサ84のA入力に供給されたハフマン
コ−ドワ−ドレングス信号であり、第二出力は、ゼロラ
ンレングスカウンタ−83に供給されるゼロ振幅信号(
ZERO  AMP)である。ゼロランレングスカウン
タ−83は、ランレングスコ−ドワ−ドレングル索引テ
−ブル85に結合され、その出力はマルチプレクサ84
のB入力に供給される。ハフマン索引テ−ブル82から
のゼロ振幅出力はまた、ステ−トマシ−ンと係数カウン
タ−86に供給され、それは引き続き、セレクトA/B
信号とゼロ出力信号をマルチプレクサ84へ供給し、ブ
ロック終結(EOB)信号を索引テ−ブル85へ供給さ
れる。マルチプレクサ84は、ステ−トマシ−ン86か
らのセレクトA/Bとゼロ出力信号によってコントロ−
ルされて、ハフマンコ−ドワ−ドレングス信号とランレ
ングスコ−ドワ−ドレングス信号の選ばれた入力から作
られた多重出力信号をアキュムレ−タ−87に供給する
。アキュムレ−タ−87からの出力は、図2の第一と第
二ディレ−ステ−ジのバス33、34によって例示され
るように、図2のパラメ−タ−計算器40にビットカウ
ント信号を供給するラッチ88によってラッチされる。
【0053】図2の説明のシステムタイミングジェネレ
−タ−58は、図3に示されたビットカウンタ−のさま
ざまなコンポ−ネントの動作を同期させるために、例え
ば27MHzの係数率でCOEFF  CLK信号をゼ
ロランレングスカウンタ−83と、ステ−トマシ−ンと
係数カウンタ−86と、アキュムレ−タ−87にライン
56を介して供給する。LAST  COEFF信号は
、ライン57を介してタイミングジェネレ−タ−89に
よってラッチ88に供給され、全体のデ−タセットのア
キュムレ−ションの端において、ビットカウント信号を
ラッチするために使用される。
【0054】動作では、ステ−トマシ−ンと係数カウン
タ−86に二つの主な状態がある。第一は、ハフマン索
引テ−ブル82からのゼロ振幅信号がゼロの場合、すな
わち、ゼロラン状態であり一方、第二は信号が非ゼロで
あり、ハフマンコ−ダ−がゼロラン状態ではない場合で
ある。
【0055】第一の主状態に関しては、ゼロラン状態は
二つの状態のもとで終了される;第一は、非ゼロ値がラ
ンを終わる場合であり、第二は、索引テ−ブル82にコ
−ドへの最終係数が遭遇された場合である。第一状態で
は、ステ−トマシ−ンはゼロを受信し、マルチプレキサ
84にアキュムレ−タ−87へゼロを出力するようにさ
せる。非ゼロ値がランを終了する場合、ゼロランレング
スに対するコ−ドワ−ドレングスと、ランを終了した値
に対応するコ−ドワ−ドのレングスの和がマルチプレク
サ84を介してアキュムレ−タ−に加算される。第二状
態では、コ−ドへの最終係数は、デ−タセットの23番
目の項であり、すなわち、デ−タセットのブロック終結
(EOB)係数である。コ−ドへの最終係数が遭遇する
場合、EOBコ−ドワ−ドは、実際のランレングスのコ
−ドワ−ドより短いならば使用される。他の方法では、
ゼロランレングスコ−ドワ−ドは、ライン92のEOB
信号に応答して、ランレングスコ−ドワ−ドレングス索
引テ−ブル85を介してアキュムレ−タ−87に供給さ
れる。
【0056】第二の主な状態に関しては、その項は、非
ゼロであるため、対応するハフマンコ−ドワ−ドは、出
力信号として入力Aを選択するマルチプレクサ84に供
給される。その信号は、アキュムレ−タ−87でアキュ
ムレ−トされ、アキュムレ−タ−87は、デ−タセット
の終わりにおいて、もし量子化パラメ−タ−が供給され
、かつ、デ−タストリ−ムがテ−ブルを使用してエンコ
−ドされる場合、ビットストリ−ムをコ−ドするために
要求された合計ビット数を含む。この結果は、ラッチさ
れ、圧縮されたデ−タをパラメ−タ−計算器40(図2
)が都合よくアクセスできるようにするため、ラッチ8
8によっていくつかのクロックサイクル間に保持される
。デ−タをラッチするとすぐ、新しいデ−タセットのカ
ウントが量子化パラメ−タ−推定器9を介してスタ−ト
される。
【0057】本発明は、特定の実施例によってここに説
明されたが、さまざまな代わりの構成とコンポ−ネント
が考えられることが理解される。示すと、ここに使用さ
れた2分割アルゴリズムにさまざまな代替物がある。特
に、Qを決定するのに使用されたアルゴリズムが同じイ
メ−ジのコンプレッションの連続生成で同じ値に到達す
ることが望ましい。その方法では、イメ−ジ品質が最初
を越えたコンプレッションの生成で減退しない。前に圧
縮されなかったイメ−ジに対する小さい反復数に収束す
るQの値を決定するためのさまざまなアルゴリズムがあ
る。前に圧縮されたイメ−ジの場合に急速に収束し、数
字的にしっかりしたアルゴリズムは少ない。2分割アル
ゴリズムは、非常に数字的に安定していることが利点で
ある。それは効率を犠牲にしてこの安定を達成する。す
なわち、収束するために多くの反復を要求する。
【0058】従って、一つの選択は、速く収束する方法
を使用して、正確な値に近付き、その後最終結果に到達
するために分割方法を使用することである。一般には、
第一の方法は、次の試験値を決定するためにエラ−の大
きさとサインの両方を使用すべきである。そのような選
択の一つは、レ−トエラ−と次の値に対する現在値の比
率の間の固定された関係を仮定する。それは簡単なテ−
ブル検索で実行可能である。レ−トエラ−が所定値より
少ない場合、分割法は最終値に到達するために使用され
る。
【0059】また代わりに、本発明によって考え出され
た別のエンコ−ディング方法がある。すなわち、(量子
化ステップ後)デ−タのエントロピ−に長さにおいて比
例するコ−ドを使用して、デ−タをエンコ−ドする任意
の方法は、ハフマンコ−ドの代わりに使用されることが
できる。ハフマンコ−ドは、実施が比較的簡単という利
点を有しているが、利用できるいくつかの他のコ−ディ
ング方法は、タンスタ−ルコ−ディング(Tunsta
ll  coding)、算術コ−ディング、レンプル
ジブコ−ディング(Lemple−Ziv  codi
ng)等である。
【0060】同様に、本発明は垂直帰線消去期間の間に
供給されるフィ−ドフォワ−ド構成別の変形例を提出す
る。もし、ビデオの一つのフィ−ルド内のデ−タの統計
が、デ−タセットの間で大きく異なっているとしたら、
第一デ−タセットに対する推定値はフィ−ルドの続くデ
−タセットにおける分割に対する良い開始値である必要
性は必ずしもない。従って、本発明は、ここに示された
四つのステ−ジよりもさらに多くのステ−ジを有するビ
ットカウンタ−パイプラインの使用をほのめかしている
。すなわち、それぞれのデ−タセット量子化パラメ−タ
−値は、自主的に計算される。
【0061】変換されたデ−タ係数を提供するためにこ
こに示されたディスクリ−トコサイン変換は、イメ−ジ
の典型的な均一確率質量関数を有効にエンコ−ドされる
一組の関連されていない非均一確率質量関数に変換する
ために使用されることができる多くの変換方法の一つで
ある。従って、ここで使用されることができるいくつか
の他の有益な変換は、ハダマ−ド(Hadamard)
、スラント(Slant)、ハ−テリ−(Hartel
y)等である。
【0062】本発明は、リアルタイムシステムとしてこ
こに説明されているが、それは、例えば単一の画像のよ
うな圧縮されるコンピュ−タ−フィ−ルドに使用される
非リアルタイムシステムに等しく応用できる。
【0063】量子化パラメ−タ−の値を計算するために
使用される多くの可能アルゴリズムがある。任意の特定
実施に対し適切なアルゴリズムは、コ−ディング後、正
確なビット数を提供する一組の量子化パラメ−タ−に到
達するために最も少ない反復を要求するものである。本
発明の一実施では、量子化ステップサイズパラメ−タ−
のみをコントロ−ルする分割方法が利用される。このア
ルゴリズムは、エラ−の大きさを使用し、サインテスト
とゼロテストのみが使用される。結果として、それは数
字的に安定している。
【0064】分割方法では、量子化ステップは対数的に
等間隔である。すなわち、連続量子化ステップが固定さ
れた比率にある。従って、量子化ステップサイズの対数
が計算される。これは、乗算を加算に、平方根を1/2
に置き換えることによって、マイクロプロセッサでのア
ルゴリズムの実行を簡単にする。真数はプログラム可能
なメモリに検索テ−ブルとして簡単に搭載される。さら
に、等間隔によって、量子化値の全範囲にわたってノイ
ズ比率ステップに一定信号を与えることができる。
【0065】最初の試験量子化ステップサイズ推定は、
対数的な意味で量子化ステップサイズの範囲の中央値と
して選ばれる。所定反復に対する間隔レングスは、全体
で(Qmax−Qmin)/2  exp  Nである
。ここで、Qmaxは最大の量子化ステップサイズの対
数であり、Qminは最小量子化ステップサイズの対数
であり、Nは、反復数である。それは値1、2、...
をとる。
【0066】もしパラメ−タ−計算器21によって決定
されたように量子化後、デ−タをコ−ディングことから
生じるビット数でのエラ−が正(多くのビット)である
場合、次の推定は前の値に間隔を加えたものである。も
しエラ−が負(少数のビット)である場合、次の推定は
前の値から現在の間隔サイズを引いた値である。もちろ
んエラ−がない場合、決定された推定は正確な量子化パ
ラメ−タ−である。
【0067】前述したように、二つのルックアヘッドパ
スがある。フィ−ルドの間に使用された初期パラメ−タ
−推定は、前に説明されたルックアヘッドパス18の使
用に基づいて計算されることが思い出される。粗推定の
この初期決定にとって、基づいているデ−タが、例えば
前述べられた関連出願で説明されたアプロ−チによりス
クランブルされることによって、フィ−ルド全体から選
ばれることが好ましい。
【0068】望ましいビット数を正確に生じる一組のパ
ラメ−タ−を生成することは常に可能とは限らないこと
を思い起こすべきである。これに対する一つの理由は、
量子化パラメ−タ−自身が量子化されることである。テ
−プフォ−マットの空間がストアできるよりももっと多
くのビットコ−ドを生成する問題を避けるために、コ−
ディング後の要求されたビット数は、パラメ−タ−推定
器でわずかに減少され、その結果、エラ−はフォ−マッ
トに対する少ないビットの方向にバイアスされる。この
バイアスは、−0.1%のオ−ダ−である。
【0069】本発明は、好ましい実施例とその特定実施
との関連で説明されたが、さまざまな変形と変更が本発
明から逸脱しないでなされることは当業者に理解される
であろう。
【0070】
【発明の効果】可変量子化推定プロセスの技術利点の一
つは、それがデ−タコンプレッションシステムで使用さ
れる場合、推定プロセスが、望ましい所定の出力圧縮デ
−タ比率に一致した最良のS/Nに対して量子化レベル
最高数を選択することである。これは、デ−タが磁気テ
−プのような記憶媒体上に録音されている場合、エンコ
−ドされたデ−タは、それに対して設けられた空間に適
するだけでなく、そのプロセスはデコ−ドされたデ−タ
に対する最良のS/Nを形成するために最も高い可能な
量子化レベル数を選択する。
【0071】加えて、コンプレッションとさまざまな量
子化推定プロセスが、リアルタイム動作で設計されてい
るので、磁気テ−プレコ−ダ−あるいは他のレコ−ディ
ング媒体に、レコ−ディングと再生に対するデジタル信
号をコンプレッションできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における簡単化された機能的な
ブロックダイアグラムである。
【図2】図1に示された本発明の実施例のさらに詳細に
示された電気的で機能的なブロックダイアグラムである
【図3】図2に示されたビットカウンタ−のさらに詳細
に示された電気的で機能的なブロックダイアグラムであ
る。
【図4】図2に示された本発明の実施例の詳細なタイミ
ング図である。
【符号の説明】
10…ブロックシャッフラ−、12a、b…ライン、1
3…ライン、15…DCT、20…ディレ−、25…ビ
ットCTRパイプライン、40…パラメ−タ計算器、4
5…エンコ−ダ−、46…フォ−マッタ−、50…デフ
ォマッタ−、55…デコ−ダ−、60…逆変換、65…
ブロックデシャッフラ−。

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  エンコ−ドされた出力信号として変換
    に対するデ−タ比率Dinを有するデジタルビデオ信号
    を準備する方法において、チャネル上に転送されるべき
    前記エンコ−ドされた出力信号は、デ−タ比率Dinよ
    り小さいデ−タ比率容量Doutを有していて、前記方
    法は、 (a)変換係数の所定グル−プにフォ−マットされた空
    間周波数領域デジタル信号にビデオ信号を変換するステ
    ップと、 (b)量子化された係数を生成するために量子化パラメ
    −タ−Qfにより整数値に変換係数の前記所定グル−プ
    を量子化するステップと、 (c)デ−タ比率Doutを有する前記出力信号を生成
    するために前記量子化された係数をエンコ−ドするステ
    ップと、 (d)ステップ(b)の前に、変換係数のそれぞれの所
    定グル−プに対する量子化パラメ−タ−Qfを選択する
    ステップであって、前記量子化パラメ−タ−Qfは、エ
    ンコ−ドされた出力信号を生成するために選ばれ、前記
    エンコ−ドされた出力信号は、望ましいデ−タ比率Do
    utに対応するエンコ−ドされたビット数を有し、かつ
    前記量子化ステップにそれぞれの選ばれた量子化パラメ
    −タ−Qfをフィ−ドするステップとを含むことを特徴
    とするデジタルビデオ信号を準備する方法。
  2. 【請求項2】  前記選択ステップはさらに、(e)前
    記変換ステップに続いて、第一所定時間だけ前記変換係
    数を遅延するステップと、 (f)前記変換係数を遅延しながら、試験量子化パラメ
    −タ−Qtを選択し、Qtが量子化パラメ−タ−Qfと
    して使用された場合に、前記第一所定期間の間に前記エ
    ンコ−ドステップによって生成されるエンコ−ドされた
    ビット数をカウントするステップと、 (g)エンコ−ドされたビットの前記カウント数とデ−
    タ比率Doutに対応するビット数の差を決定するステ
    ップと、 (h)もし、前記差が0である場合、前記ステップ(b
    )における前記試験量子化パラメ−タ−Qtを前記量子
    化パラメ−タ−Qfとして使用のために供給するステッ
    プと、 (i)もし、前記差が0より大きい場合、前記差を減少
    させるために、前記試験量子化パラメ−タ−Qtに対し
    て更新された値を計算し、N>1としたときステップ(
    e)ないし(i)をN回繰り返すステップとを含むこと
    を特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】  前記変換ステップ(a)はさらに、デ
    ィスクリ−トコサイン変換を使用して、前記ビデオ信号
    を変換するステップを含むことを特徴とする請求項2に
    記載の方法。
  4. 【請求項4】  前記デジタルビデオ信号のそれぞれの
    フィ−ルドの開始時に、 (j)前記第一遅延ステップより先に、(N)(前記第
    一所定期間)に等しい第二所定期間だけ変換係数の前記
    グル−プを遅延し、また同じセットの変換係数にステッ
    プ(e)ないし(i)をN回実行するステップと、(k
    )(j)のN番目の選択ステップで選ばれた量子化パラ
    メ−タ−Qtを、前記デジタルビデオ信号の特定フィ−
    ルドに関するすべての連続する試験量子化パラメ−タ−
    Qtのための第一選択ステップに対する試験量子化パラ
    メ−タ−Qtとして供給するステップとを含むことを特
    徴とする請求項3に記載の方法。
  5. 【請求項5】  前記エンコ−ドステップ(c)はさら
    に、所望のデ−タ比率を有する出力信号を作るために、
    可変レングスコ−ディングを使用して、前記量子化され
    た係数をエンコ−ドするステップを含むこと特徴とする
    請求項4に記載の方法。
  6. 【請求項6】  前記ステップのそれぞれは、リアルタ
    イムでなされることを特徴とする請求項5に記載の方法
  7. 【請求項7】  (k)前記エンコ−ドステップ(c)
    の後に、前記エンコ−ドされた出力信号を前記チャネル
    のフォ−マットにフォ−マットするステップと、(l)
    前記量子化パラメ−タ−Qfが関連するそれぞれのエン
    コ−ドされた量子化係数のグル−プを有する前記量子化
    パラメ−タ−Qfに前記フォ−マットされ、エンコ−ド
    された出力信号を挿入するステップとをさらに含むこと
    を特徴とする請求項6に記載の方法。
  8. 【請求項8】  a)デ−タ信号を変換係数の所定グル
    −プにフォ−マットされた空間周波数領域信号に変換す
    るための手段と、 b)変換係数の前記所定グル−プの少なくとも一つを使
    用して、前記変換係数を量子化するための数字処理パラ
    メ−タ−の値を推定する手段と、 c)前記推定を続いて前記変換係数に供給するための手
    段とを含むことを特徴とするビデオイメ−ジを規定する
    デ−タ信号を圧縮するための装置。
  9. 【請求項9】  前記推定を供給するための前記手段が
    、前記推定を決定するために使用される前記デ−タのま
    さに同じ部分に同じ推定を供給するために適合されるこ
    とを特徴とする請求項8に記載の装置。
  10. 【請求項10】  前記推定を供給するために前記手段
    がまた、リアルタイムでそれを行なうことを特徴とする
    請求項9に記載の装置。
  11. 【請求項11】  エンコ−ドされた出力信号として変
    換に対するデ−タ比率Dinを有するデジタル信号を準
    備する方法であって、チャネル上に転送されるべき前記
    エンコ−ドされた出力信号は、デ−タ比率Dinより小
    さいデ−タ比率容量Doutを有し、前記方法は、(a
    )ビデオ信号を変換係数の所定グル−プにフォ−マット
    された空間周波数領域デジタル信号に変換するステップ
    と、 (b)量子化された係数を生成するために量子化パラメ
    −タ−Qfにより整数値に変換係数の前記所定グル−プ
    を量子化するステップと、 (c)デ−タ比率Doutを有する前記出力信号を生成
    するために前記量子化された係数をエンコ−ドするステ
    ップと、 (d)ステップ(b)より先に、変換係数のそれぞれの
    所定グル−プに対する量子化パラメ−タ−Qfを選択す
    るステップであって、前記量子化パラメ−タ−Qfはエ
    ンコ−ドされた出力信号を生成するために選択され、前
    記エンコ−ドされた出力信号は所望のデ−タ比率Dou
    tに対応するエンコ−ドされたビット数を有し、かつ前
    記量子化ステップにそれぞれの選ばれた量子化パラメ−
    タ−Qfをフィ−ドするステップとを含むことを特徴と
    するデジタルビデオ信号を準備する方法。
  12. 【請求項12】  シリアルデ−タが、シ−ケンシャル
    な活性と非活性表示発生を規定するビデオデ−タコンプ
    レッションシステムにおいて、 a)前記デ−タを遅延するための手段と、b)活性発生
    を規定するデ−タをサンプルするための手段と、 c)非活性発生を規定するデ−タの遅延の間に前記サン
    プルされたデ−タを使用して、前記活性発生を規定する
    デ−タに供給されるべき数字処理パラメ−タ−に対する
    初期試験値を計算する手段とを有することを特徴とする
    ビデオデ−タコンプレッションシステム。
  13. 【請求項13】  前記サンプリング手段は、前記非活
    性発生のすぐ後の活性発生を規定するデ−タをサンプル
    することを特徴とする請求項12に記載のビデオデ−タ
    コンプレッションシステム。
  14. 【請求項14】  シ−ケンシャルな活動と非活動イメ
    −ジ表示発生を規定するイメ−ジデ−タに対するコンプ
    レッションシステムにおいて、 a)チャネルを通ってシ−ケンスに前記デ−タを通過す
    るための手段と、 b)非活性表示発生を規定する前記デ−タの部分がチャ
    ネル内にある時間の間、活性表示発生を規定する前記デ
    −タの部分をフィ−ドフォワ−ドするための手段と、c
    )前記デ−タ部分を使用して、活性表示発生を規定する
    デ−タに供給されるべき数字処理パラメ−タ−の値を推
    定するための手段とを有することを特徴とするコンプレ
    ッションシステム。
  15. 【請求項15】  前記デ−タの部分をフィ−ドフォワ
    −ドするための前記手段は、非活性表示発生を規定する
    同じ部分が前記チャネルを通る間に、前記デ−タを遅延
    する手段と、前記時間の間に前記非活動表示発生のすぐ
    に後の活性表示発生を規定するデ−タをサンプルするた
    めの手段とを有することを特徴とする請求項14に記載
    のデ−タコンプレッションシステム。
  16. 【請求項16】  デ−タに供給されるべき数字処理パ
    ラメ−タ−の複数の連続する推定値を計算するために前
    記デ−タを使用するステップを含み、前記値のそれぞれ
    は、前の推定から計算された値が初期試験値として使用
    されるように推定されることを特徴とするデ−タ処理方
    法。
JP3207160A 1990-07-31 1991-07-25 フィ−ドフォワ−ド量子化推定器を使用するデ−タ圧縮 Pending JPH04234282A (ja)

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US560606 1990-07-31
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