JPH04343577A - データ圧縮装置及びデータ復元装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばデータの圧縮、
特に、非相関回路によって周波数分離された入力データ
のフィールドデータ圧縮等に適用して好適なデータ圧縮
装置及びデータ復元装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、サブバンド（ｓｕｂ−ｂａｎｄ）
フィルタリング処理や離散コサイン変換（ＤＣＴ）処理
の如き手法を用いた非相関処理によって入力データを周
波数領域に変換するデータ圧縮システムが提案されてい
る。周波数領域への変換は、量子化処理やエントロピー
符号化処理の如き手法を用いるとたやすくデータを得ら
れるが、そのデータは冗長を伴う。このようなデータ圧
縮を含むシステム例は、カラー静止画像符号化方式の国
際標準化作業グループ（ＪＰＥＧ）により画像データに
ついて提案され、一般的に国際標準化機構（ＩＳＯ）に
よって検討されている。

【０００３】このＪＰＥＧシステムは、画像の部分をブ
ロック毎を基準とした２次元空間周波数領域に変換する
ためにＤＣＴを用いており、異なる種々の周波数成分に
対応するデータ値からなる、非相関処理されたデータの
混合された変化を得ている。このＪＰＥＧシステムは、
パルス符号変調（ＰＣＭ）方式のエントロピー符号化を
、通過するデータの流れにおける直流成分データ値に適
用し、可変長符号方式のエントロピー符号化を、通過す
るデータの流れにおける交流成分データ値に適用してい
る。

【０００４】ＪＰＥＧシステムと対照的に、全体の画像
に対して非相関処理されたデータを種々の異なる周波数
成分値に対応する集まりに分けるデータ圧縮手法が提案
されている。このようなシステムの一例は、サブバンド
フィルタ処理で、これは非相関処理されたデータを全画
像の種々の異なる２次元空間周波数成分に対応する集ま
り｛副画像（サブピクチャー）｝に集めさめるものであ
る。

【０００５】非相関処理されたデータのフォーマットは
ＪＰＥＧシステムによって生成されたデータとは非常に
異なる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、データ圧縮
システムにおいては、信号の忠実度を保持し、且つ、圧
縮の度合を増大させることが目標とされているが、上述
の如きデータ圧縮では、圧縮の度合を大にすればする程
、データの忠実度を保持することが困難となり、圧縮デ
ータを復元した場合に元のデータに忠実なものを得られ
なくなる不都合があった。

【０００７】そこで本発明は、信号の忠実度を保持しつ
つ圧縮の度合を増大させることができ、圧縮データを復
元したときに元のデータに忠実なものを得ることのでき
るデータ圧縮装置及びデータ復元装置を提案しようとす
るものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明データ圧縮装置は
例えば図１〜図１５に示す如く、入力データを複数の周
波数成分の群に周波数分離する非相関手段１２と、非相
関手段１２に接続され、非相関手段１２からの複数の周
波数成分の群が供給されると共に、複数の周波数成分の
群を別々に圧縮するエントロピーエンコーダ２０と、エ
ントロピーエンコーダ２０で複数の周波数成分の群に対
する圧縮に用いられる複数の符号化テーブル６６とを有
し、エントロピーエンコーダ２０が周波数成分データの
群に夫々対応した符号化テーブル６６を用いることによ
って、夫々の周波数成分データの群が圧縮されるように
するために、エントロピーエンコーダ２０によって、周
波数成分データの複数の群のどれが圧縮されるかに応じ
て複数の符号化テーブル６６の内の１つが選択的に用い
られるようにしたものである。

【０００９】また本発明データ復元装置は例えば図１〜
図１６に示す如く、複数の周波数成分データの群を別々
にデコードするエントロピーデコーダ８４、８６、８８
、９０と、エントロピーデコーダ８４、８６、８８、９
０で複数の周波数成分データの群の伸長に用いられる複
数の符号化テーブル８４と、エントロピーデコーダ８４
、８６、８８、９０が周波数成分データの群の各々に対
応した符号化テーブル８４を用いることによって周波数
成分データの群の各々が圧縮されるようにするために、
複数の周波数成分データの群のどれが伸長されるかに応
じて複数の符号化テーブル８４の内のどの１つを用いる
か選択する手段と、エントロピーデコーダ８４、８６、
８８、９０に接続され、エントロピーデコーダ８４、８
６、８８、９０より複数の周波数成分データの群が供給
されると共に、複数の周波数成分データの群を結合して
出力信号にする補間手段とを有するものである。

【００１０】

【作用】上述せる本発明によれば、エントロピーエンコ
ーダ２０が周波数成分データの群に夫々対応した符号化
テーブル６６を用いることによって、夫々の周波数成分
データの群が圧縮されるようにするために、エントロピ
ーエンコーダ２０によって、周波数成分データの複数の
群のどれが圧縮されてるのかに応じて複数の符号化テー
ブル６６の内の１つが選択的に用いられるようにしたの
で、信号の忠実度を保持しつつ圧縮の度合を増大させる
ことができる。

【００１１】また上述せる本発明によれば、エントロピ
ーデコーダ８４、８６、８８、９０からの周波数成分デ
ータの群の夫々に対応した符号化テーブル８４を用いる
ことによって周波数成分データが夫々圧縮されるように
するために、複数の周波数成分データの群のどれが伸長
されるに応じて複数の符号化テーブル８４の内の１つが
選択的に用いられるようにし、エントロピーデコーダ８
４、８６、８８、９０よりの複数の周波数成分データの
群を結合して出力信号にするようにしたので、圧縮され
た信号から元の信号を忠実に復元することができる。

【００１２】

【実施例】以下に、図１〜図１６を参照して本発明デー
タ圧縮装置及びデータ復元装置の一実施例について詳細
に説明する。先ず、図１〜図１５を参照してデータ圧縮
装置の説明を行う。図１は２次元空間周波数領域におけ
る映像信号の画像内周波数分離及び圧縮を行う装置を示
している。映像信号は、連続した複数のビット（例えば
８ビット）のサンプルまたはワードを含むディジタルの
フォーマットであり、このサンプルまたはワードは走査
された画像または映像の画素に夫々相当する。このディ
ジタルフォーマットの映像信号は入力端子１０を介して
非相関回路１２に供給される。非相関回路１２により周
波数分離された映像信号は量子化回路１４に出力され、
更にデータシーケンサ１８を介してエントロピーエンコ
ーダ２０に供給される。こうして、非相関回路１２より
出力された周波数分離信号は圧縮され、この圧縮信号は
出力端子１９に供給される。

【００１３】この圧縮信号は、送信もしくは記憶された
後に、圧縮信号は圧縮時における非相関処理、シーケン
ス処理、量子化処理、エントロピー符号化処理で夫々使
用されたパラメータと逆のパラメータを用いる、エント
ロピー復号化処理、逆シーケンス処理、逆量子化処理及
び非相関処理による伸長を通じて略元の映像信号に復元
される。

【００１４】非相関回路１２で行われる非相関処理は、
画像の隣合う画素が高い相関関係を有するという事実に
基いており、ある画像（例えばビデオ信号の１フィール
ドまたは１フレーム）を処理して、２次元空間周波数領
域における画像の種々の異なる成分を表す周波数分離さ
れた信号部分を作ることにより、その画像を表すのに必
要な情報の量を圧縮することを可能にする。具体的にい
えば、上述の周波数分離された信号部分は、その画像の
種々の異なる空間周波数成分を表す。

【００１５】シーケンス処理については後に詳細に説明
する。

【００１６】量子化処理は損失のある処理であり、それ
は余分、もしくは人間の心理的視覚機能による画像に対
する十分な知覚力には殆ど重要でないと考えられるいく
つかの周波数データの多少の損失を伴う。そしてこのこ
とがいくつかの信号圧縮を可能にする。量子化回路１４
は、２つの点によって圧縮を可能とする。１つは、入力
されるデータに割り当てうるレベルの数を減らすことで
ある。そして、もう一つは出力するデータにおける“０
”値のサンプルの発生確率を増加させることである。

【００１７】量子化回路１４の処理によってより良い信
号圧縮を達成する能力は、エントロピーエンコーダ２０
における効果となり、量子化回路１４においてなされた
情報内容の圧縮がエントロピーエンコーダ２０において
必然的にビット（データ）レートリダクションが達成さ
れることを可能にする。

【００１８】より深い（損失のない）圧縮やビット（デ
ータ）リダクションがエントロピーエンコーダ２０にお
いて与えられる。このエントロピーエンコーダ２０にお
いては、周知の方法である例えばランレングス（可変長
）符号化処理を用いることによって、量子化回路１４に
より生成されたデータが次のような性質により符号化さ
れる。この性質はより予想され得る（より一層繰り返し
生じる）データ（ｉｔｅｍ　　ｏｆ　　ｄａｔａ）は予
想され得ない（繰り返し生じない）データよりも短い出
力ビットシーケンスを生成するというものである。この
点に関し、非相関処理は、特定な信号のレベルの発生の
分布確率（非相関処理を行う前は種々の考えられるレベ
ル間で略同じである）を或レベルが他のレベルよりも確
率が高くなるような形に変える効果を有する。

【００１９】図１に示す如き圧縮／符号化システムまた
は装置は、非相関処理の様々な形式を用い、様々な方法
により具体化され得る。一般的な例として、いわゆる変
換符号化処理が用いられ、特に変換の形式として離散コ
サイン変換が周知である。

【００２０】非相関処理における離散コサイン変換の使
用は図１に示されているデータ圧縮システムのバージョ
ンで、国際標準化作業グループや国際標準化機構により
一般的になされている検討により用意された基準の提案
において実際に規定されている。この非相関処理の変換
技法によれば、信号が量子化処理や復号化処理より先に
一次（線形）変換処理（非相関処理）を受ける。この変
換技法の不利益は、全画像（例えば全フィールド）が変
換されるべきであるが、これは含まれるデータの総数を
考慮すると現実的でないことである。画像（フィールド
）はこのようにブロック（例えば夫々の画素を表現する
８×８サンプル）に分割され、これらブロックが夫々変
換される。そのことは、変換符号化処理が複雑であり、
また、変換処理がブロック毎を基準としてのみ使用でき
ることを示している。

【００２１】近年、周波数領域における圧縮／符号化の
手引が提案されているが、これはサブバンド（ｓｕｂ−
ｂａｎｄ）符号化処理についてである。この手引におい
ては、図１のシステムの非相関回路１２が空間（２次元
）サブバンドフィルタ処理装置を構成し、この装置は入
力映像信号を画像の２次元周波数平面の場所の多くの内
の夫々一つにある、画像の空間周波数の内容を夫々構成
する多数の相関のないサブバンドに分割する。そしてこ
のサブバンドは、人間の心理視覚機能による感度スペク
トラムの状況に応じて、そのとき量子化回路１４によっ
て選択的に量子化される。これは、非相関処理が、この
場合、２次元空間周波数領域の種々の異なるサブバンド
に全画像のエネルギーがあることによってなされるから
である。

【００２２】サブバンドフィルタ処理は変換アプローチ
よりもより良い非相関処理を行えるものとされている。 同様に変換手法は同じではなく、ブロック毎を基準とす
る処理に限定されない。サブバンドフィルタ処理は映像
信号に直接用いられる。

【００２３】図２を参照してサブバンド符号化システム
について説明するに、入力映像信号は低域通過間引きフ
ィルタ２２及び高域通過間引きフィルタ２４を通過する
。この結果２つの出力信号は、入力信号の周波数スペク
トラムの種々の異なる部分に相当する。この２つの信号
はそのとき夫々図１に示すように量子化され、シーケン
ス処理され、エントロピー符号化される。サブバンド成
分の送信または記憶に関しては、図２における破線２６
で説明するものとする。サブバンド成分は、記録媒体か
ら再生されたときに、元の周波数成分を再生させるため
に、対応するマッチングフィルタでフィルタ処理される
。これらマッチングフィルタは低域通過補間フィルタ３
０及び高域通過補間フィルタ２８である。低域及び高域
通過補間フィルタ２８及び３０よりの出力信号は加算回
路３２によって加算され、元の入力映像信号になされる
。

【００２４】図２は入力映像信号を２つのサブバンドに
分割する場合について説明している。実際には、入力映
像信号はより多くのサブバンドに分解され得る。

【００２５】図３は入力信号を８つのサブバンド成分に
分解すること及びこれらを出力映像信号にするための再
結合を行うことについて説明している。サブバンド符号
化システムのフィルタは、水平及び垂直周波数分解する
ための重み係数や適当な遅延を有するＦＩＲ（フィニッ
ト・インパルス・レスポンス）フィルタを構成する。サ
ブバンド周波数分離を行うためのフィルタとして種々の
フィルタが周知であり、例えば１９８６年６月刊行のア
メリカ電気・電子学会（ＩＥＥＥ）のアコースティック
ス、音声と信号処理の記事中、ボリュームＡＳＳＰ−３
４、４３４頁〜４４１頁、ツリー構造のサブバンド符号
化器における正確な復号手法（Ｅｘａｃｔ　　Ｒｅｃｏ
ｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　　ｆ
ｏｒＴｒｅｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｄ　　Ｓｕｂ−Ｂａｎ
ｄ　　Ｃｏｄｅｒｓ）と題された記事にいくつかのあり
うるフィルタが記載されている。

【００２６】図４は図２の非相関回路１２をより詳細に
説明している。非相関回路１２は、水平フィルタ４６、
フィールド補間メモリ４８、置き換えシーケンサ（アド
レス発生回路）５０、垂直フィルタ５２、出力フィール
ドメモリ５４及び出力シーケンサ（アドレス発生回路）
５６により構成される。サブバンドフィルタ処理は分離
基準をもたらす。従って、図４においては、直交する二
つの画像の方向、即ち、水平方向（一般的な映像の場合
の画像走査方向）と垂直方向でのフィルタ処理は、水平
及び垂直フィルタ４６及び５２においてなされる一次元
フィルタ処理によって互いに独立、且つ、別々になされ
る。水平フィルタ４６と垂直フィルタ５２は略互いに同
じ構造となる。従って、この水平フィルタ４６の構造に
ついてのみ詳細に説明する。

【００２７】フィルタ処理は夫々水平及び垂直方向にお
いて８つのサブバンドを得ること、即ち、６４のサブバ
ンドの正方形列が生成されるものである。６４のサブバ
ンドは互いに等しい範囲を有する。水平フィルタ４６は
図３に示すように、ツリー構造よりはむしろ階層構造を
呈し、３つの連続するフィルタ段から構成される。

【００２８】第１段は低域通過フィルタ（ＬＰＦ）及び
高域通過フィルタ（ＨＰＦ）から構成され、これらは夫
々図示を省略した間引き回路の後に続く。この低域通過
フィルタ、高域通過フィルタ及び間引き回路でＱＭ（Ｑ
ｕａｄｒａｔｕｒｅ　　Ｍｉｒｒｏｒ）フィルタを構成
する。これらのフィルタは一般的な形のＦＩＲ（フィニ
ット・インパルス・レスポンス）フィルタである。使用
においては、入力ディジタル映像信号１フィールドの１
ラインが第１段の各低域及び高域通過フィルタ（図中Ｌ
Ｆ及びＨＦで示し、以下単に低域及び高域通過フィルタ
と記述する）に、夫々低域通過フィルタ及び高域通過フ
ィルタで夫々フィルタ処理を行うためにサンプル毎に加
えられる。このように、低域フィルタ及び高域フィルタ
は夫々入力ラインの低域及び高域通過フィルタ処理によ
る出力を得る。この出力は水平空間周波数の範囲の上下
半分のラインの空間周波数領域を表現している。それは
、第１段が入力ラインを水平方向の２つのサブバンドに
分割するからである。間引き回路は、夫々の出力を因数
２によって間引き処理（サブサンプル）し、これによっ
て、間引き回路により出力されたサンプルの総数が、対
象としているライン内のサンプルの総数と同数となる。

【００２９】第２段は、第１段と同様に構成されている
が、第１段のＱＭＦと同様に夫々に２つのＱＭＦがあり
、また第１段の各間引き回路からの出力は、２つのＱＭ
Ｆの夫々の入力として加えられるようになっている。 従って、第２段は、水平空間周波数領域の１／４となる
が、対象となる空間周波数成分を表現する４つの出力を
得る。そのことは、第１段において分割された２つのサ
ブバンドを、第２段が更に水平方向において４つのサブ
バンドに分割するということである。第２段目の４つの
間引き回路は夫々の出力を因数２で間引きし（サブサン
プルし）、これにより第２段の間引き回路により出力さ
れた全サンプル数は、対象ラインの全サンプル数と等し
くなる。

【００３０】第３段も第１段と同様に構成され、第１段
のＱＭＦと同様に夫々に４つのＱＭＦがあり、また、第
２段の４つの各間引き回路からの出力は、４つのＱＭＦ
の夫々の入力として加えられるようになっている。従っ
て第３段からは、水平空間周波数領域の１／８となるが
、対象ラインの空間周波数成分を表現する８つの出力を
発生する。即ち、第３段は、前段で分割された４つのサ
ブバンドを、水平方向の８つのサブバンドに分割する。 第３段の８つの間引き回路により出力された全サンプル
数は、対象ラインの全サンプルと同じになる。水平フィ
ルタ４６の第３段の８つの出力、即ち、水平フィルタ４
６の出力は中間フィールドメモリ４８に供給され、夫々
１ラインの１／８に対応した位置に記憶される。上述の
水平フィルタ処理は、入力ディジタル映像信号の他の全
フィールドに対して行われる。これは、中間フィールド
メモリ４８が、水平方向における８つのサブバンドにフ
ィルタ処理された入力ディジタル映像信号のフィールド
のバージョン（ｖｅｒｓｉｏｎ）を含むということにな
る。中間フィールドメモリ４８に記憶されたフィールド
の夫々のラインは、元のフィールドに相当する画像の水
平空間周波数分布の８つのサブバンドの夫々１つの水平
周波数情報を含む８つの部分に分割される。従って、中
間フィールドメモリ４８に記憶された水平フィルタ処理
されたフィールドは、８つの列に分割されると考えられ
る。

【００３１】中間フィールドメモリ４８に記憶された水
平フィルタ処理されたフィールドは、その後置き換えシ
ーケンサ５０の制御の元に、垂直フィルタ５２に供給さ
れる。そしてこの垂直フィルタ５２供給されたフィール
ドは、水平フィルタ４６においてなされた水平方向にお
いてフィルタ処理して８つのサブバンドを得た方法と同
じ方法を以て、垂直方向におけるフィルタ処理により８
つのサブバンドになされる。この水平及び垂直について
フィルタ処理されたフィールドは、ライン毎に出力フィ
ールドメモリ５４に供給され、更に量子化回路１４に供
給される。この出力フィールドメモリ５４は、６４（８
×８）の記憶領域に分割され、６４のサブバンドの夫々
１つが夫々に記憶される。従って、入力ディジタル映像
信号の連続するフィールドがサブバンドのフィルタ処理
を受け、２フィールドの遅延を以て量子化回路１４に供
給される。

【００３２】置き換えシーケンサ５０は次に示すように
、垂直フィルタ５２に入力されるデータの内容を読み出
すために、中間フィールドメモリ４８に対して読み出し
アドレスを発生する。夫々水平方向において８つのサブ
バンドに分割され、中間フィールドメモリ４８に記憶さ
れた信号は元のフィールドのラインを含む。このことは
、中間フィールドメモリ４８に記憶された信号が８つの
列から成ると考えられるということである。中間フィー
ルドメモリ４８に記憶された信号が水平方向のフィルタ
処理に用いられる同じ構造（垂直フィルタ５２）のハー
ドウエアにより、垂直方向においてフィルタ処理できる
ようにするには、垂直フィルタ５２に読み込まれたとき
に９０度回転される置き換えがなされなければならず、
そのためには記憶された信号が８つの列（ｒｏｗ）（ｃ
ｏｌｕｍｓとは異なる）からなるようにされる。置き換
えシーケンサ５０はこのように、中間フィールドメモリ
４８に対するアドレッシングを行う。

【００３３】水平フィルタ４６と垂直フィルタ５２の組
合せによって生じるフィルタ処理の性質は、出力フィー
ルドメモリ５４に記憶されたデータを、処理を行う他の
装置を通過させる前に、出力シーケンサ５６によってス
クランブル処理や再整理等がをすることである。

【００３４】図５は入力映像信号が水平及び垂直の何れ
の８つの周波数成分に分解された場合に生成される種々
のサブバンド成分を説明している（これは、出力シーケ
ンサ５６で再整列されてからフィールド記憶ＰＲＯＭ５
４に記憶されるデータとみなすことができる）。これら
サブバンドあるいはサブピクチャー（ｓｕｂ−ｐｉｃｔ
ｕｒｅ）は何れも図５に示すブロックの一つによって表
現される。左上部のブロックは直流サブバンドを表現し
ている。これは、実際的に、最も低い水平及び垂直周波
数の帯域にあるが、厳密には“０”の周波数である一定
位置にある信号のみを示すものではない。この直流サブ
バンドは元の入力映像信号の直流輝度情報の大多数を含
む。視聴者による画像の知覚に対する残りのサブバンド
の相対的な重要性は変化する。一般的に言えば、より高
い周波数は結果として視聴者の知覚にとってさして重要
なものではない。図５において、特定のサブバンド成分
の示す周波数は、ブロック配列の下方及び右方／下方ま
たは右方へいくにつれて高くなることを示している。

【００３５】図６は種々の異なる空間周波数の画像成分
に対する人間の心理視覚の応答性について説明している
。人間の視覚のレベルは最初に立ち上がり、この後は空
間周波数の増加と共に急激に減少することが分かるであ
ろう。この特性は、より高い空間周波数成分が多少の情
報の損失はあるものの復元される画像の精度を低下させ
ることなく、より大きな量子化を与えうるという認識の
下にデータ圧縮システムに適用される。

【００３６】図７は図１の量子化回路１４によって図５
に示したサブバンドの識別に適用される量子化マトリク
スが示されている。量子化処理の方法は、各サブバンド
ブロック内の夫々の値が、これらに対応する量子化値に
よって分割され、その結果として整数値が取り出される
方法である。従って、もし一番左上隅の直流輝度サブバ
ンドから値“３０”が読みだされた場合は、これは“６
８”に相当する量子化値により分割され、そして“０”
の量子化結果を与える整数値が取り出される。同様に、
もし“８０”の値が直流サブバンドから読まれ、これが
“６８”に相当する量子化値により分割された場合は、
結果として生じる整数値は“１”となる。

【００３７】直流輝度サブバンドの右及び下においては
最も低い量子化値が生じるということが分かる。これは
、人間の視覚機能がこれらのサブバンドに対して非常に
敏感となっているという理由からである。量子化マトリ
クスの値は、最も良好に知覚される画像を得ることので
きる値を知るために、テスト処理や、多少の誤りを伴う
主観的な視力テストによって決定される。代わりになる
ものとしては、値は図６に示す曲線を拡張して、曲面を
生成するための３次元の形にすることによって得られる
。この曲面は、感度を軸として、図６に示す曲線の位置
を９０°回転させたものである。サブバンド周波数ブロ
ックは、この表面の下の空間周波数平面の種々の異なる
部分にあり、その表面の下に統合して、その表面及び各
周波数のブロック間の容量を見いだすことにより、相対
的な量子化値が決定される。

【００３８】図７のマトリクスからの種々の異なる量子
化値は、減少した内容をより高いサブバンド成分に課す
ことを果たす。これは、より高い周波数成分がより高い
量子化値を対応して有することから生じており、これら
のより高いバンドの１つからデータ値が読みだされ、そ
のデータは整数値を取る前に対応してより大きな数で割
り算される。従って、たとえ量子化する前の情報と同じ
量の情報を夫々のサブバンドが含むとしても、より高い
周波数のサブバンドからのデータはより高い量子化マト
リクス番号に相応の量子化されたデータ値の圧縮範囲を
含む。実際においては、より高いサブバンド周波数成分
の情報内容は、量子化する前のより低いサブバンド周波
数成分よりも少ない。

【００３９】図８は図１のエントロピーエンコーダ２０
をより詳細に説明している。非相関回路１２によって非
相関処理され、量子化回路１４により量子化され、デー
タシーケンサ１８によってシーケンス処理されたデータ
は符号化スイッチ６０に供給される。この符号化スイッ
チ６０は、ランレングス符号化回路及び単一シンボル符
号化回路の何れにもデータの移動を指示するので、入力
サブバンド番号に対する感度が高い。このランレングス
符号化回路６２及びこの単一シンボル符号化回路６４の
夫々の出力はハフマン符号化回路６６に供給される。こ
のハフマン符号化回路６６は一緒に供給されるサブバン
ド番号に応じて多数の異なる符号化テーブルの１つを、
供給されたデータに与える。

【００４０】このランレングス符号化、単一シンボル符
号化及びハフマン符号化の手法は、国際標準図書番号０
−１３−１３９１３９−９、１９８０年プレンティス　
　ホール（Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−Ｈａｌｌ）社によって出
版された、Ｒ　　Ｗ　　ハミング（Ｈａｍｍｉｎｇ）著
の「符号化と情報理論（Ｃｏｄｉｎｇ　　ａｎｄ　　Ｉ
ｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　　Ｔｈｅｏｒｙ）」という本に
説明されている。ハフマン符号化は多くの事象を識別す
る手法であり、これらの事象相対周波数が解析され、適
当な長さのコードがデータの流れ内のにある相対周波数
に各事象に帰せられる。

【００４１】最も好ましい結果として生じるものとして
は、短いコードが生成されることで、最も好ましくない
結果として生じるものとしては、長いコードが生成され
ることである。この場合においては、符号化される事象
の相対的確率に一致する符号化テーブルが、データ高能
率圧縮における必然的な増加を伴って生成される。夫々
のサブバンドにおいて種々の異なる結果が生じる相対的
確率が解析され、夫々の符号化テーブルが生成される。 実際問題として、より低い周波数のサブバンドのデータ
値の特性がかなり変わるということが分かっている。し
かしながら、周波数が増大するにつれて、変動の総量は
減少する。従って実行効率の改良をなすことにより、サ
ブバンドは夫々のハフマン符号化テーブルの大きさの異
なる種々のグループに組織化される。

【００４２】図９は図１のデータシーケンサ１８をより
詳細に説明している。データシーケンサ１８の機能は、
データ値を送ることで、この値は非相関処理され、量子
化され、フィールドメモリ（図示を省略する）に記憶さ
れ、最も最適な順序でエントロピーエンコーダ２０に供
給される。データシーケンサ１８はフレーム内サブバン
ドカウンタ６８及びフレーム間サブバンドカウンタ７０
を含む。フレーム内サブバンドカウンタ６８は、“０”
から“６３”までを順次繰り返し計数する。これは圧縮
される夫々の画像の１つのシーケンスである。フレーム
内サブバンドカウンタ６８及びフレーム間サブバンドカ
ウンタ７０における夫々の歩進は、夫々のサブバンド内
のデータ値の数に等しい範囲を有する順次的な計数を完
了する。フレーム間サブバンドカウンタ６８からの出力
は、サブバンド・プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）７
２に供給される。このＲＯＭ７２は種々の異なるサブバ
ンドがエントロピーエンコーダ２０に供給されるように
、単純な順次計数によってマッピングされる。サブバン
ドＰＲＯＭ７２よりの出力は、走査スイッチ７４に供給
される。サブバンドが走査されるパターンはサブバンド
そのものに応じて様々に変化する。走査スイッチ７４は
フレーム内サブバンドカウンタ７０の出力を水平走査Ｐ
ＲＯＭ７６、垂直走査ＰＲＯＭ７８及び斜交走査ＰＲＯ
Ｍ８０の内の適切な１つに供給する。これら夫々の走査
ＰＲＯＭは、シーケンシャルなフレーム間サブバンドを
、夫々の走査パターンをなす夫々のサブバンドに対応す
る適切なシーケンスに対応させる。

【００４３】サブバンドＰＲＯＭ７２よりの出力と一般
的なアクティブ走査ＰＲＯＭよりの出力は、フィールド
記憶マップＰＲＯＭ８２に供給される。このフィールド
記憶マップメモリ８２では、データ値の保持されたフィ
ールドメモリ内での物理的アドレスのマッピングが実行
される。フィールド記憶マップＰＲＯＭ８２の出力は、
フィールドメモリのアドレッシングに用いられ、このフ
ィールドメモリにデータ値が保持され、その結果、エン
トロピーエンコーダ２０に対する供給を行うためにシー
ケンスされる。

【００４４】図１０は種々の異なるサブバンドに対する
種々の異なる走査を示している。水平周波数“０”の交
流サブバンドと、水平周波数“０”でない交流サブバン
ドは、何れも水平走査に属する。即ち、水平扇形区域の
ラスター走査（水平扇形区域走査）は、空間周波数“０
”のサブバンドの方向に対して平行である。垂直周波数
が“０”及び水平周波数が“０”でない交流サブバンド
は明確にすれば、垂直走査に属する。水平及び垂直周波
数が何れも“０”でない交流サブバンドは、斜交走査パ
ターンに属する。その理由として、これらの種々の異な
る走査パターンが特定の（特にこの）サブバンドに対し
て都合が良いからである。このサブバンドについての関
係は図１１及び図１２に示されている。

【００４５】図１１は圧縮における画像の見本を示して
いる。この画像は特に簡素であるが、水平、垂直及び斜
めの線が種々の異なるサブバンド内でどのように種々の
異なる形の空間相関を生じるかを示す。

【００４６】図１２はサブバンドが図１１の画像におけ
る相関について図解して説明されている。図１２におい
て説明されているサブバンドは、図１０において説明さ
れたサブバンドに相当する。

【００４７】直流サブバンドは、図１１の画像の直流成
分が完全な画像に対する低い解像度表現であることを示
している。直流サブバンドは、非相関画像に関する相当
量の情報を相対的に含み、直流サブバンドは、高品質に
画像を復元することにおいて特に重要なものである。

【００４８】先に述べたように、直流サブバンドは、非
相関処理された画像に関する比較的大量の情報を含み、
高品質画像の再生にとって特に重要である。この効果は
水平周波数の増大を減少させる。

【００４９】特に、水平周波数“０”のサブバンドは、
元の映像の内の水平ラインを選択し、水平及び垂直周波
数“０”のサブバンドは、元の画像より斜めのラインを
取り出す。

【００５０】もし種々の異なるサブバンドが夫々のサブ
バンドにおいて取り出される主要（特徴）点に平行に移
動する経路で走査される場合は、長いランレングスコー
ドの発生する確率は増大する。より長いランレングスコ
ードはより良い圧縮を可能にする。両方向における空間
周波数が“０”でないサブバンドは斜めラインの全てを
拾い出す斜めの走査経路が単一方向におけるこれらサブ
バンド内の斜め空間相関処理にしか利用できない点が要
注意である。要約すると、非相関処理され、量子化処理
されたデータは、エントロピーエンコーダ２０に供給さ
れ、このエントロピーエンコーダ２０においては、その
特殊なデータの特徴に適合したエントロピー符号化を受
ける。

【００５１】図１３及び図１５は本発明をなし得る圧縮
の改良状態を説明している。連続したライン（実線で示
す曲線）は、本発明を適用しない場合の夫々のサブバン
ドに対する画素毎のビットの平均値を示している。破線
は、本発明を適用した場合に達成された画素毎のビット
の平均値を示している。直流サブバンド（サブバンドピ
クチャー番号は“０”）に対する改善は殆どない。交流
サブバンドは多かれ少なかれ、達成された夫々の圧縮の
程度が夫々略２０パーセント改善されたことに相当する
。

【００５２】図１４は種々の異なるサブバンドがエント
ロピーエンコーダ２０に供給される状態を示している。 この状態は、図７の量子化値の相対的な大きさから大ざ
っぱに得られる。図１４が示すこの状態は、サブバンド
ＰＲＯＭ７２においてなされるマッピングによる効果を
生み出すものである。

【００５３】上述したが、単一のハフマン符号化テーブ
ルは、夫々のサブバンドに対して生成されるが、より高
い周波数の交流サブバンドはデータ値の特性が殆ど変わ
らないので、これらは実行効率を高めるためにグループ
化される。図１４はサブバンドがいかにして種々の異な
るグループに配列されるかについて示している。グルー
プの大きさは、交流空間周波数が増大するのと同様に増
大する。

【００５４】図１６は本発明により圧縮、符号化された
データを復元する復元装置の一実施例について示してい
る。圧縮されたデータはハフマン復号化回路８４に供給
される。このハフマン復号化回路８４はハフマン符号化
回路６６におけるのと同様の符号化テーブルを含む。夫
々種々の異なるサブバンドに使用される符号化テーブル
は、その符号化時に使用されたものと同じ符号化テーブ
ルに相当する入力サブバンド番号に応じて変えられる。 ハフマン復号化回路８４よりの出力は、デコードスイッ
チ８６に供給される。このデコードスイッチ８６は、信
号をランレングス復号化回路８８またはサブバンド数に
依存する単一シンボル復号化回路９０の何れか適切なも
のに送る。デコードされた出力は、リ・シーケンサ、逆
量子化回路及び補間回路（何れも図示を省略する）に夫
々供給される。リ・シーケンサ、逆量子化回路及び補間
回路は、対応するシーケンサ、量子化回路及び非相関回
路の逆の効果を得るために選択される。

【００５５】尚、上述の実施例は本発明の一例であり、
本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取
り得ることは勿論である。

【００５６】

【発明の効果】上述せる本発明によれば、エントロピー
エンコーダが周波数成分データの群に夫々対応した符号
化テーブルを用いることによって、夫々の周波数成分デ
ータの群が圧縮されるようにするために、エントロピー
エンコーダによって、周波数成分データの複数の群のど
れが圧縮されるかに応じて複数の符号化テーブルの内の
１つが選択的に用いられるようにしたので、信号の忠実
度を保持しつつ圧縮の度合を増大させることができる利
益がある。

【００５７】また上述せる本発明によれば、エントロピ
ーデコーダからの周波数成分データの群の夫々に対応し
た符号化テーブルを用いることによって周波数成分デー
タが夫々圧縮されるようにするために、複数の周波数成
分データの群のどれが伸長されるかに応じて複数の符号
化テーブルの内の１つが選択的に用いられるようにし、
エントロピーデコーダよりの複数の周波数成分データの
群を結合して出力信号にするようにしたので、圧縮され
た信号から元の信号を忠実に復元することができる利益
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明データ圧縮装置の一実施例を示すブロッ
ク線図である。

【図２】本発明データ圧縮装置の一実施例の説明に供す
る単一サブバンド符号化の概略図である。

【図３】本発明データ圧縮装置の一実施例の説明に供す
るサブバンド符号化システムの説明図である。

【図４】本発明データ圧縮装置の一実施例の説明に供す
る２次元サブバンド非相関回路の構成図である。

【図５】本発明データ圧縮装置の一実施例の説明に供す
る説明図である。

【図６】本発明データ圧縮装置の一実施例の説明に供す
るグラフである。

【図７】本発明データ圧縮装置の一実施例の説明に供す
る説明図である。

【図８】本発明データ圧縮装置の一実施例の説明に供す
るエントロピーエンコーダの構成図である。

【図９】本発明データ圧縮装置の一実施例の説明に供す
るデータシーケンサの構成図である。

【図１０】本発明データ圧縮装置の一実施例の説明に供
する説明図である。

【図１１】本発明データ圧縮装置の一実施例の説明に供
する説明図である。

【図１２】本発明データ圧縮装置の一実施例の説明に供
する説明図である。

【図１３】本発明データ圧縮装置の一実施例の説明に供
するグラフである。

【図１４】本発明データ圧縮装置の一実施例の説明に供
する説明図である。

【図１５】本発明データ圧縮装置の一実施例の説明に供
する説明図である。

【図１６】本発明データ復元装置の一実施例の要部を示
すブロック線図である。

【符号の説明】

１２　　非相関回路 １４　　量子化回路 １８　　データシーケンサ ２０　　エントロピーエンコーダ ６２　　ランレングス符号化回路 ６４　　単一符号符号化回路 ６６　　ハフマン符号化テーブル ８４　　ハフマン復号化テーブル ８６　　デュードスイッチ ８８　　ランレングス復号化回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　入力データを複数の周波数成分の群に
   周波数分離する非相関手段と、上記非相関手段に接続さ
   れ、上記非相関手段からの上記複数の周波数成分の群が
   供給されると共に、上記複数の周波数成分の群を別々に
   圧縮するエントロピーエンコーダと、上記エントロピー
   エンコーダで複数の周波数成分の群に対する圧縮に用い
   られる複数の符号化テーブルとを有し、上記エントロピ
   ーエンコーダが上記周波数成分データの群に夫々対応し
   た上記符号化テーブルを用いることによって、夫々の周
   波数成分データの群が圧縮されるようにするために、上
   記エントロピーエンコーダによって、上記周波数成分デ
   ータの複数の群のどれが圧縮されているかに応じて上記
   複数の符号化テーブルの内の１つが選択的に用いられる
   ようにしたことを特徴とするデータ圧縮装置。
2. 【請求項２】　　複数の周波数成分データの群を別々に
   デコードするエントロピーデコーダと、上記エントロピ
   ーデコーダで上記複数の周波数成分データの群の伸長に
   用いられる複数の符号化テーブルと、上記エントロピー
   デコーダが上記周波数成分データの群の夫々に対応した
   符号化テーブルを用いることによって周波数成分データ
   の群の各々が夫々圧縮されるようにするために、上記複
   数の周波数成分データの群のどれが伸長されるかに応じ
   て上記複数の符号化テーブルの内のどの１つを用いるか
   を選択する手段と、上記エントロピーデコーダに接続さ
   れ、上記エントロピーデコーダより複数の周波数成分デ
   ータの群が供給されると共に、上記複数の周波数成分デ
   ータの群を結合して出力信号にする補間手段とを有する
   ことを特徴とするデータ復元装置。