JPH0583674A - データのシヤフリングおよびデシヤフリングを行う方法および装置 - Google Patents

データのシヤフリングおよびデシヤフリングを行う方法および装置

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 デジタルイメージデータを一定のコードブロ
ック長に圧縮する前にデータの情報内容を等化するため
のイメージデータのシャフリングを行なう。 【構成】 例えば、デジタル化したテレビジョン信号の
ようなイメージデータを圧縮あるいは圧縮解除する際
に、イメージのより複雑度の大きい領域の部分を寄り複
雑度の小さい部分と結合し、符号化されている各データ
の組の複雑度を等化するシャフリング／デシャフリング
方式。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、通信チャンネルを介し
てあるいは磁気テープレコーダまたは他の記録媒体での
記録および再生のためのデジタルデータの伝送にとって
好ましいデジタルビデオ信号の実時間圧縮に関する。よ
り詳細には、本発明はデータを一定のコードブロック長
に圧縮する前にイメージデータの情報内容を等化するた
めイメージデータのシャフリングの技術に関する。この
イメージデータは、次いで、記録媒体に記録されたり記
録媒体から再生されてもよい。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、データ圧縮の目的は可能な最
も少ないデータの転送を用いて１つの点から他の点に伝
送チャンネルを介してデジタル情報を送ることである。
換言すれば、この目的はできるだけ多く冗長データの伝
送を排除するものである。ビデオイメージは、それらの
性質として、極めて大きな冗長性を有しており、従って
データ圧縮を行うためには好ましいものである。更に、
あるイメージを表すデジタル信号は空間的にもまた時間
的にも本質的に冗長性を含んでいることが知られてい
る。送信側でイメージデータからこの冗長性の一部を除
去することによって、通信チャンネルを介して伝送され
るかあるいは記録媒体に記録されるデータの量は相当に
減少せしめられることができる。その後、イメージは受
信側で再構成されるかあるいは記録される場合には記録
装置の再生電子回路において再構成され、これは送信側
で除去した冗長性を再導入することによって行われる。
ここで、用語「イメージデータ」は、時間的に等しく隔
てられた多数のフレームからなる時間的に変化するイメ
ージの形をとることもできる２次元の空間的イメージで
表示されるべきイメージを定めるデータである。イメー
ジデータの実際の形あるいは構造は種々の周知の形態を
とることができ、この点で、本発明は２次元空間を表す
任意の形式の信号に広く適応可能であるという点に留意
されるべきである。例えば、このような信号はビデオカ
メラから与えられる運動中の画面のものであってもよ
い。
【０００３】一般的に言えば、データ圧縮には無損失圧
縮と損失圧縮の２つの分類がある。無損失圧縮は元のデ
ータを損失なしに圧縮した後に実際に再構成できるよう
にするものである。これに対して、損失データ圧縮は逆
の処理であり、圧縮されたデータにある量の歪を導入し
てしまうため、元のデータは正確には再生されなくなっ
てしまう。イメージに対して大きな圧縮因子を得るため
に、本明細書で述べられる形式の損失圧縮方法を使用す
ることが必要である。損失圧縮は再構成されたイメージ
に与えられてしまう歪の量および形式が妨害しないもで
ある限り受け入れることが可能である。しかしながら、
この「妨害」は１つの分野では許容されても他の分野で
は許容されない場合がある。例えば、Ｓ／Ｎ比が５０デ
シベルあるいはそれ以上を必要とするようなプロ用ビデ
オ分野では、元のものからほとんど区別不可能でなけれ
ばならず、つまり２または３デシベル以上の信号の劣化
があればそれは妨害的なものとなってしまう。ビデオデ
ィスプレイの監視者によって認識されてしまうためであ
る。
【０００４】デジタルビデオテープレコーダに関連して
使用するイメージ圧縮には、使用される圧縮方法に付加
的な制限を与えるいくつかの特異な要件が存在する。通
常ではない制限はビデオテープレコーダの典型的な使用
モードから生じ、つまりデータが直ちに伝送されるので
はなく後に使用するために記憶されなければならないと
いうことから生じる。例えば、テープレコーダは記録さ
れた情報の編集を可能としなければならない。実際的に
は、これは、１フィールドに対する記憶されたデータが
テープ上の整数のトラックを占めるかあるいは（特に編
集の目的のため）テープ上の予見可能な位置あるいはト
ラックでのテレビジョンフィールドのビデオデータの定
められたブロックを占めるということを意味する。これ
は１フィールドのデータが長さ的に一定でなければなら
ないという制限を与える。このような単純な制限が圧縮
方式に重大な設計上の要件を与える。ほとんどのイメー
ジはおしなべて静止しているものではないため、即ち、
情報内容の統計的な分布はイメージ内の位置の関数とし
て変化するため、変化する情報内容を有するデジタル信
号を圧縮することはそのイメージの情報内容に従ってフ
レーム対フレームあるいはフィールド対フィールドの時
間的規準で符号化データ速度を変化させてしまうことに
なる。しかしながら、編集のためには、符号化データ速
度は変化せずに一定でなければならない。編集モードに
おいては、新たな情報による記録されている情報の置換
は置換されなければならない情報の最も小さな単位（テ
レビジョン信号においては単一のフィールド）は記録さ
れたデータフォーマットの一定のデータブロック長に割
り当てられることを必要とする。これはビデオ信号の単
位がビデオ信号の等しい寸法の単位で置換されることを
可能とする。
【０００５】テレビジョン放送用のビデオテープレコー
ダはまた通常の記録／再生テープ送り速度よりも速い速
度で画像が再生されることを可能とする（シャトルの画
像）。シャトルモードの画像に関連した極めて高速の再
生速度では、各トラックのデータの一部のみが再生され
得る。このため、圧縮された記録データは画像の最も重
要な部分がこのより速い速度で再生されることができる
小さな完全なデータブロックに記憶されなければならな
いことを必要とする。
【０００６】記録の効率を最大に維持するためおよび記
録位置の走り過ぎの距離を小さくするために、元の圧縮
されない情報に関連した一定の短い期間を有する記録フ
ォーマットを用いれば最良である。これはテープから再
生されたデータストリームに対する規則的で予期された
構造を与えることによってデータフォーマットの設計を
容易にする。この規則的な構造により、あるパターンが
誤差として識別されかつ放棄され得るため、データの
「知能的」変形が可能である。
【０００７】従来、種々のデジタルビデオ圧縮の研究
は、エネルギーのコンパクト特性およびデジタル回路を
用いた構成の容易性のために、好ましい適応的符号化手
段として使用するため２次元の別個のコサイン変換（Ｔ
ＣＴ）に向けられていた。これについてＩＥＥＥ Trans
action on Computer誌 １９７４年１月号、Ｃ−２３
巻、９０−９３ページ“Discrete Cosine Transform ”
を参照されたい。ビデオイメージについての変換を行う
ために、ビデオイメージは最初に例えば１６×１６ある
いは８×８のピクセルのブロックに分割され、次いで１
組の変換係数にコサイン変換される。これら変換係数の
それぞれは２次元コサイン変換関数に対してはスカラー
加重パラメータ（即ち係数）を表す。コサイン変換域に
おいては、大きさの係数は低い周波数の項に集中せしめ
られ、上方の周波数の多くは０の値とされる。もしこれ
ら係数が整数値に粗く量子化され次いでハフマン符号化
されるならば、このイメージを表すために必要なビット
数は大きく減少せしめられる。これを効果的に行う鍵は
量子化処理である。量子化が余りにも細かければ、ハフ
マン符号器によって発生されるデータはチャンネル（あ
るいはレコーダのデータ速度を越えまた余りにも粗けれ
ば許容できない歪およびノイズを生じさせてしまう。
【０００８】必要なデータ速度のための好ましい量子化
パラメータを決定する１つの技術は出力バッファメモリ
を単純にモニタし、そのバッファでのデータの平衡状態
を維持するように量子化レベルを調節するためのフィー
ドバック方式を用いる。従って、イメージの複雑ではな
い部分においては，バッファメモリには少ないデータし
か入らず、その内容を減少し、イメージのより複雑な部
分においては、バッファ内容を増大するようにバッファ
入力データ速度は増大する。この方法はＩＥＥＥ Trans
action on Communication誌 １９８４年３月号、Com.
３２巻第３号“Scene Adaptive Coder" （Chen等著）に
記載されている。これはまた米国特許第４，３０２，７
７５号にも記載されている。しかしながら，記録処理に
おいては，バッファ充満を用いる方法は少量の情報に対
しては正確な速度制御を行わず、従って効果的で正確な
編集およびシャトルの画像を可能とはしない。従来使用
されていたビット割当て方法は、データによって定めら
れる比較的広い範囲の種々のイメージが減少されなけれ
ばならない場合に所望されるイメージ品位を生じさせな
い。
【０００９】例えば、上述した場合において、変換され
たデータ係数に対してスレッショルドレベルが与えられ
る。即ち、あるスレッショルド以下の全ての値は０であ
るものと考慮される。このスレッショルドの方法も量子
化の方法と同じものと考えられ、本明細書で使用された
用語「量子化」あるいは量子化パラメータはスレッショ
ルドレベル値、位取り因子（計数逓減率）または他の数
値処理パラメータを含むように意味される。
【００１０】一般的には、所望の出力データ速度を与え
つつ、圧縮されたビデオイメージの可視的な歪を最も少
ない状態で量子化パラメータを変化することが所望され
る。最も便利なものに変化されてもよいパラメータはデ
ータ速度が変われば変化してしまい、これはイメージの
情報内容の関数である。データ源が変わったりイメージ
がわずかな程度異なっても、これらは異なった方式によ
り最適に量子化される（その情報内容が変化するため）
再生されるイメージの品位が重要である多くのテレビジ
ョンへの適用においては歪の問題は特に重要である。更
に、このような適用のほとんどにおいては、圧縮の多数
の発生即ち多数の圧縮／伸長サイクルが顕著な劣化なし
になされなければならないことを必要とする。
【００１１】例えばビデオ信号のようなデータを圧縮し
ようとする時に生じる問題を解決するために、ビデオ信
号はビデオテープレコーダにより記録され、その場合ビ
デオデータの特定の単位は割当てられた記録データ同期
ブロック長内で適合されなければならず、なるべくはビ
デオイメージデータは逐次的にとられず、データはイメ
ージの同じ部分から継続してとられる必要がある。この
ような選択処理においては、複雑度が低いイメージの部
分が細かく量子化され、他方イメージの複雑な部分は粗
く量子化される。生じた画像は複雑度が低い部分では極
めて高品位であるが、複雑な部分は品位が小さい。
【００１２】説明の目的のため、圧縮されかつ記録ある
いは伝送されるべきイメージは海およびくっきりとした
青い空の背景に対する舟、人々および店の比較的複雑度
の大きい港の場面であるものと想定する。データがもし
逐次的にとられるならば、空あるいは海のような複雑度
の低い部分はより少ないビットで符号化され得るが、舟
および人々の場面の部分はより複雑度が大きく、イメー
ジ歪を回避するには極めて多数の符号化ビットを必要と
する。もし符号化されたデータがテープへの記録時デー
タが逐次的にとられる時に予め選択された一定の長さの
同期ブロックに合致されなければならない場合は、空お
よび海の部分は舟および人々の部分と同じ数のビット／
同期ブロックに割当てられる。しかしながら、空あるい
は海の部分は複雑度が小さいため、同期ブロックのビッ
トの小さな部分は情報を完全に符号化するために符号化
変換係数により必要とされる。同期ブロックの残りのビ
ットは０に単純に割当てられ、従って放棄される。更
に、港の場面のデータを圧縮する処理に従って、舟およ
び人々の部分に対応する複雑度の大きなデータが符号化
され、その場合歪なしにデータを符号化するには利用可
能なビットは不十分となる。即ち、最小の歪でイメージ
のより複雑な部分を適切に符号化するために必要なビッ
ト数はテープに割当てられたスペース内で適合しなくな
る。従って、イメージの複雑な部分は一定の同期ブロッ
ク長内で情報を「強いて」適合させるために粗く量子化
されなければならない。これは、より小さな複雑度の空
および海のイメージデータを含んだ一定の同期ブロック
長が各ブロック長内で極めて無駄なスペースを持つ状態
で細かく量子化される場合にも当てはまる。異なった複
雑度のイメージ部分にビットを効果的に配分するこの問
題は通常行われているようにそのイメージに対応するデ
ータを逐次的な順序で供給することにより複雑化される
ことは明白である。
【００１３】従って、プロ用のビデオレコーダと組み合
わせてデータ圧縮技術をしよとしている時には２つの対
立する要件が存在することが明らかである。一方におい
ては、ビデオレコーダの設計の観点から記録媒体上に同
期ブロックを一定のセグメントで割当てることが所望さ
れ、他方においては、効果的なデータ圧縮の観点から、
最小の歪でイメージ伝送を与えるために可視の出力フォ
ーマットを割当てることが所望される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、従って、上述した２つの明らかに対立する要件を
達成する手段を得ることである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、イメージのよ
り複雑度の大きい領域の部分をより小さい複雑度の領域
の部分と結合し、符号化されている各データの組の複雑
度を等化するシャフリング／デシャフリング技術を与え
ることによって、例えばテレビジョン信号のようなデー
タを圧縮および圧縮解除しようとする時の上述した問題
点を解決するものである。より詳細には、シャフリング
技術は、全てのデータの組が本質的に同じ量のイメージ
情報を含むように、予め選択されたイメージの部分を継
続したデータの組に組立てる。この目的のため、ビデオ
フィールドにおいて、ビデオイメージは多数の小さな幾
何学的なブロック（本明細書ではイメージブロックと名
付けられている）に分割され、この際に各イメージブロ
ックはそのイメージのそれぞれの位置からとられたビデ
オフィールドまではフレームの特定の部分を表す。イメ
ージの異なった空間的位置からとられた予め決定された
数のイメージブロックは１つの「データの組」を形成す
るように結合される。従って、それぞれが同じ数のイメ
ージブロックから形成された極めて多数のデータの組の
それぞれは、一般的に全体のビデオイメージの複雑度に
対応する複雑度を有した情報を含んでいる。これらデー
タの組のそれぞれは記録媒体上の割当てられたスペース
あるいは記録されたデータ同期ブロックに合うように圧
縮される。即ち、各符号化されたデータの組のデータビ
ット数は記録フォーマットのデータ同期ブロックの長さ
と合致する。従って、圧縮されたデータのフィールドあ
るいはフレームは一定量の記録データスペースを好まし
くとるようになり、記録されたデータが容易に再生され
かつ編集されることが可能となる。更に、ここで、記録
フォーマットのそれぞれの記録されたデータ同期ブロッ
クがより速い記録媒体速度で再生されることが可能なビ
デオフィールドあるいはフレームの特定の部分に関連す
るため、シャトル処理での画像はより簡単化される。
【００１６】より詳細には、本発明の技術はある選択さ
れたアルゴリズムによって指示されるような、画面内の
種々の空間的位置からのイメージデータの選択を与え、
これによりイメージブロックで形成された複数のデータ
の組のそれぞれに対する統計的な情報内容は、互いに、
かつ全フィールドあるいはフレームに対する平衡情報内
容と類似するようになる。従って、所望の程度の圧縮を
与えるために、結果として必要な量子化レベルは同じビ
デオイメージからとられた継続したデータの組に対する
ものと類似する傾向となる。これは、画像の複雑度の局
部的な変化にかかわらず圧縮／圧縮解除された画像の品
位を保持する。ある好適なアルゴリズムが一例として本
明細書において記載されているが、種々の他のアルゴリ
ズムが使用されてもよいことを理解すべきである。
【００１７】従って、本発明の好適実施例は、データイ
メージを例えば９２×６１の小さな幾何学的イメージブ
ロックの行列に分割し、次いで例えば好ましいメモリ並
びに選択された書込みおよび読出しアドレッシングシー
ケンスを用いて極めて多数のイメージブロックの選択さ
れた群を選択的にシャフリングする技術を与える。この
シャフリングは引き続く符号化および圧縮システムに供
給される生成されたデータストリームのイメージの複雑
度を等化する。一例として、２３個のイメージブロック
が選択されたアルゴリズムによって決定されるようにビ
デオイメージの異なった空間的位置から選択され、２３
個のイメージブロックの「データの組」が規定される。
更に、１つのデータの組の各イメージブロックはそのデ
ータの組の他のイメージブロックとは異なった量あるい
は列から選択される。あらゆるイメージブロックは１度
だけ使用される。これは、水平および垂直方向のビデオ
イメージのブロック間での最も頻繁な形式の長い範囲の
相関を遮断する傾向がある。２３個のイメージブロック
の継続したデータの組（例えば２４４個のデータの組）
は本明細書で例示したアルゴリズムおよびメモリアドレ
ッシングシーケンスを用いて組み立てられ、この際に各
データの複雑度はあらゆる他のデータの組の複雑度と極
めて密に近似する。即ち、イメージブロックの特定の選
択はビデオイメージの複雑度の最適な静的なサンプリン
グを与える。その後にその結果のデータストリームが圧
縮される際に、それぞれのデータの組は本質的に同じ量
子化パラメータを用いて圧縮され、記録媒体上で本質的
に同じ量のスペースを必要とする。
【００１８】デシャフリング処理において、記録された
データ同期ブロックは回復され、圧縮解除され、シャフ
リング回路とほぼ同様のデシャフリング回路に供給され
る。これはシャフリング回路のメモリと同様のメモリを
含んでいる。このメモリは継続したシャフリングされた
データの組を選択的に記憶し、元のイメージを表すデシ
ャフリングされたイメージブロックを供給する。従っ
て、好適実施例において、イメージデータのイメージブ
ロックは書込みアドレスに応じて逐次的なラスタ順序で
シャフリング回路のシャフリングメモリに書込まれ、選
択されたアルゴリズムに対応する読出しアドレスによっ
て指示されるように所望のシャフリングされた順序でメ
モリから読出される。デシャフリング回路において、イ
メージデータのシャフリングされたイメージブロックは
同じアルゴリズムによって決定されるようなシャフリン
グされた順序でデシャフリングメモリに書込まれる。し
かしながら、書込みおよび読出しアドレス発生器の役割
りは図４のシャフリング回路の役割りとは逆である。即
ち、デシャフリング回路の読出しアドレス発生器によっ
て発生されるメモリ位置はシャフリング回路の書込みア
ドレス発生器によってシャフリング時に発生されるもの
と同一である。デシャフリング回路の書込みアドレス発
生器によって発生されるメモリ位置はシャフリング回路
の読出しアドレス発生器によってシャフリング時に発生
されるものと同じである。従って、記憶されたイメージ
データは書込みアドレスによって供給される逐次的なラ
スタ順序でデシャフリングメモリから読出される。
【００１９】別の技術においては、書込みおよび読出し
順序はシャフリングおよびデシャフリングメモリの両者
において逆にされてもよく、それによりイメージブロッ
クはシャフリングされた順序でシャフリングメモリに書
込まれ、逐次的な順序で読出され、後の回復時に、逐次
的なラスタ順序でデシャフリングメモリに書込まれかつ
シャフリングされた順序で読出される。
【００２０】本発明は本明細書でイメージブロックの行
列にイメージデータを分割する工程を含むものとして記
載されているが、イメージデータが最初に変更され、そ
の後その結果の変換されたデータ係数が多数の「イメー
ジブロック」あるいはより正確には係数ブロックに分割
されてもよいということを理解されるべきである。即
ち、イメージデータを分割する工程はピクセルのブロッ
クではなく変換係数のブロックを定めるように行われる
ことができる。従って、用語「イメージブロック」はこ
の明細書において、ＤＣＴのような変換処理が行われる
前あるいは後にイメージデータを表すデータの極めて小
さなブロックを含むものと定義される。
【００２１】別の態様で、イメージブロックは本願明細
書で一例として記載された幾何学的なアルゴリズムによ
り選択されるのではなく、対応するアルゴリズムによっ
て指示されるような擬似ランダムの態様で選択されても
よい。上述したように、１つだけのブロックが水平また
は垂直方向の任意のブロックラインからとられてもよ
く、全てのイメージブロックはイメージを形成するよう
に使用される。更に、後に例示されるアルゴリズムの数
はそれに対応してイメージブロック選択パターンを変更
することにより変えられてもよい。
【００２２】本発明は本願明細書において、２次元即ち
ビデオの単一のフィールド、フレームあるいは群に関連
して記載され、その際にデータの組は空間的位置からと
られるブロックから形成される。しかしながら、この技
術は、異なった空間時間位置即ち時間的に継続して生じ
る異なったフィールド、フレームあるいは群からブロッ
クがとられるようなシャフリングデータに使用されても
よい。
【００２３】このシャフリング／デシャフリング技術は
また、シャフリング／デシャフリングアルゴリズムが後
の圧縮処理における継続的なデータの組のために使用さ
れる量子化因子の値と一致して適応的に選択されてもよ
い。例えば、量子化因子がそれぞれの継続したデータの
組に対して変化するような状態は各データの組の相対的
な情報内容もまた変化しているということを指示する。
これは選択されたシャフリング順序が特定のイメージに
対して最良ではないということを指示する。従って、比
較が継続した量子化因子についてなされかつ各データの
組に対する継続した量子化因子間の差が選択されたスレ
ッショルドを越えるならば、スイッチング信号がシャフ
リング回路に供給され、次のデータのフィールドに供給
されるシャフリングの順序が変化せしめられる。選択さ
れたシャフリングの順序もまた記録媒体上にオーバーヘ
ツド情報として記録され、後にシャフリング回路に供給
され、このシャフリング回路は同一のシャフリング順序
の逆のものを使用することができる。
【００２４】
【実施例】港の場面に関連して上述したように、空を描
くために必要な量は舟および人々を含んだイメージのよ
り複雑度の大きな部分を描くために必要なデータ量より
も少ない。もし一定の同期ブロック長がテレビジョンラ
スタ走査で後に回復されるようなイメージの圧縮された
継続した部分から構成されるならば、ある同期ブロック
はほとんどデータを持たず、イメージのより複雑な部分
からの同期ブロックは過度のデータを持ってしまう。こ
の状態は大きな量子化因子を使用することを必要とし、
これはイメージの複雑な部分に好ましくない歪を導入し
てしまう。他方、歪発明の技術によって最初にシャフリ
ングされるならば同じ場面はより小さな量子化因子の値
を必要とするだけであり、イメージの複雑な部分の歪は
最小となる。
【００２５】ビデオデータを圧縮するためにテレビジョ
ン放送においては変化する速度の符号化を用いることが
好ましい。しかしながら、上述したように、変化する速
度の符号化はその性質により可変の長さのデータブロッ
クを生成する。本発明は、圧縮処理において使用される
べき量子化因子の後の決定を最適化するようにビデオデ
ータの静的で統計的に平均化されたセグメントを与える
ことによってこの問題を軽減する。情報内容の統計的な
平均化は、統計的に平均化された情報の複雑度の上述し
たデータの組を与えるようにイメージの異なった空間的
位置（フィールドあるいはフレームの）からデータの小
さな部分を組立てることによって達成される。実際的に
は、ビデオデータのイメージブロックの大きさは、デー
タの組を構成するブロックがイメージのそれらの通常の
位置に関してゴチャゴチャにする即ち「シャフリング」
されるように選択される。１つの組を作るブロックは以
下に述べるようなアルゴリズムに従って選択される。量
子化因子は圧縮処理においてデータの組に与えられ、そ
の際にデータの組（好適実施例においては２４４）のそ
れぞれの１つは圧縮されるべきビデオイメージの継続し
た平均化された部分を定める。
【００２６】より明確な理解を与えるため、図１はテレ
ビジョンイメージ１１を示し、その小さな上方の左側の
隅の部分は予め決定された大きさのイメージブロック１
３に分割される。全体のイメージのイメージブロックへ
の分割は可視状態ではないが、電子的に行われる。従っ
て、イメージブロックは、本発明の記載する目的のため
のみで、点線によってイメージの小さな部分に対して表
される。イメージブロック１３のそれぞれはそれぞれの
ブロックの対応する空間的位置でのイメージ表示の特性
即ち情報内容を含んでいる。好適実施例において、ビデ
オイメージは例えばＣＣＩＲ−６０１成分カラーテレビ
ジョン規準を構成し、従ってビデオイメージはビデオ信
号の３つの成分、即ちルミナンス成分（Ｙ）および２つ
の相補的なクロミナンス成分（Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙ）に
よって定められる。それぞれのイメージブロックはイメ
ージの与えられた数のピクセルおよび対応するサンプル
で形成される。この例において、（Ｙ）ブロックは垂直
方向の４つのピクセルおよび水平方向の８つのビクセル
から成り、それによりイメージブロック１３内の図１で
表されたデータはこのような空間的位置でイメージブロ
ックのピクセルの４×８のルミナンス成分（Ｙ）のみを
定める。即ち、図１で示されたイメージブロックは
（Ｙ）成分ビデオ信号に対応するルミナンスビデオ情報
のみを含んでいる。イメージ１１が色で表示されるとし
たら、イメージブロック１３もまた（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−
Ｙ）と（Ｙ）成分との形の色情報を含むことになる。し
かしながら、本発明のシャフル／デシャフル技術は図４
および図５の回路によって表されるようにルミナンスお
よび／またはクロミナンスデータ信号を別々にあるいは
他の形式の相関データ信号を統計的に平均化するように
使用されてもよい。ルミナンスおよびクロミナンス信号
は一例でのみシャフリングされるようにかつシャフリン
グ／デシャフリング技術が用いられる好適実施例の記載
を容易にするように典型的な本願明細書において述べら
れる。
【００２７】イメージブロックのサイズはビデオイメー
ジを真に表すために変換および符号化方式に関連して好
ましく選択される。即ち、選択されたサイズは多数のイ
メージブロックのデータが相関されない程大きなもので
あってはならず、近接して位置決めされたブロックの大
きな部分間に強い相関が存在する程小さいものであって
はならない。従って、１フィールドのビデオが符号化さ
れかつ圧縮されるような記載されている特定の実施例に
おいては、ルミナンスビデオデータのイメージブロック
は垂直方向に４つのピクセルおよび水平方向に８つのピ
クセルとして示されている。１つのピクセルは全てのサ
ンプル時間でとられた連続時間のアナログビデオ波形の
ルミナンスサンプルである。従って、（Ｙ）サンプルは
イメージブロックの第１のビデオラインの頂部の左側の
隅の最初のピクセルでとられる。次のピクセルの時間
で、新たな（Ｙ）サンプルがとられ、そのようにして各
ルミナンスイメージプログラムの４つの継続したライン
のそれぞれにわたって８つのピクセルのそれぞれに対し
て逐次的にとられる。クロミナンス成分（Ｒ−Ｙ），
（Ｂ−Ｙ）がシャフリングされているような構成におい
ては、クロミナンス成分は、例えばＣＣＩＲ−６０１規
準におけるクロミナンス成分は半分の帯域幅を有するた
めルミナンスサンプル速度の半分でサンプリングされ
る。
【００２８】例えば図１のイメージの各データの組を形
成するイメージブロックは以下に述べる選択されたアル
ゴリズムに従って図４の回路によりシャフリングされ、
データの組の統計的な平均化が与えられる。逆の処理に
おいては、データの組は回復され、同じアルゴリズムに
従って図５の回路によりデシャフリングが行われる。図
２は本発明に従ってデータがシャフリングされた後に生
じるようなビデオイメージを示し、その結果のシャフリ
ングされたデータストリームが表示されている。イメー
ジブロック１３は図３に特に示されているような選択的
なパターンを与えるシャフリングアルゴリズムに従って
図１のビデオイメージ上でとられる。図２に示されるよ
うなイメージが相関解除されても、イメージブロック１
３内のピクセルは相関解除されないということを理解す
べきである。各ブロック内のピクセルはシャフリング、
圧縮、圧縮解除およびデシャフリングの処理にわたって
図１のイメージ内で同じ順序に維持される。上述したよ
うに、黒および白イメージである図１および図２は全カ
ラービデオ表示ではなくビデオ表示のルミナンス成分の
みを示す。
【００２９】アルゴリズムによって指示されるようなシ
ャフリング技術においては、１つのデータの組を形成す
るように結合された２３個のイメージブロックのそれぞ
れはそのデータの組の全ての他のイメージブロックとは
異なった列および異なった行から選択される。即ち、１
つのイメージ内のそれぞれのデータの組に対して、ただ
１つだけのイメージブロックがそのイメージの全ての列
および行の任意の１つの列および行からとられる。更
に、そのイメージの全てのイメージブロックは１回だけ
使用されなければならない。
【００３０】より詳細には、水平方向に７３６のピクセ
ルおよび垂直方向に２４４のピクセルから成る単一のビ
デオフィールドに対して、水平方向には７３６／８＝９
２のブロック（８ピクセル幅）が存在し、垂直方向には
２４４／４＝６１のブロック（４ピクセル高さ）が存在
する。尚、ＣＣＩＲ−６０１規準は水平方向に７２０の
有効なピクセルを定めているが、数値的な便宜上、７３
６の数が選択された。１つのデータの組当り２３個のブ
ロックがあるとしたら、図２のシャフリングされたイメ
ージにおいて明らかなように、ブロックの行当り９２／
２３＝４のデータの組が存在する。即ち、４つの垂直方
向に伸びる部分として図２に示されるように、２３個の
イメージブロックの４つのデータの組は各行のイメージ
ブロックを定めるようにシャフリングされた「イメー
ジ」の幅にわたって伸びる。従って、０から２４３とし
て番号付けられた４×６１＝２４４のデータの組が存在
することとなる。
【００３１】各データの組のイメージブロック１３は特
定の選択されたパターンに応じてシャフリングされ、継
続したシャフリングされたデータの組が与えられ、その
際にそれぞれのシャフリングされたデータの組は図４、
図６で示されるように後の変換および圧縮処理にわたっ
て１つの群として処理される。例えば図１の表示された
ビデオイメージの上方の左側の隅でのイメージブロック
に始まって、それぞれのシャフリングされたイメージブ
ロックのｘおよびｙ指標はｘ，ｙ＝４ｃ＋Ｖmod ４，
（１７ｃ＋２５ｖ）mod ６１のアルゴリズムによって与
えられてもよい。ここでｘは水平方向のブロック指標で
あり、ｙは垂直方向のブロック指標であり、Ｖはデータ
の組の数０，１，２……２４３であり、ｃは１つのデー
タの組内の出力イメージブロック数０，１……２２であ
り、mod ４およびmod ６１はモジュロ基数４およびモジ
ュロ基数６１である。
【００３２】この数式は（ｘ，ｙ）がブロックの指数で
あるようなデータの組の属を定める。１つのルミナンス
ブロックの属であるピクセルおよびブロックｘ，ｙに対
するシャフリングされた出力データシーケンスはピクセ
ル番号（ライン番号）＝８ｘ（４ｙ）＝８ｘ（４ｙ），
８ｘ＋１（４ｙ），……８ｘ＋７（４ｙ），８ｘ（４ｙ
＋１），８ｘ＋１（４ｙ＋１）……８ｘ＋７（４ｙ＋
３）に等しい。
【００３３】図３は上述したアルゴリズムに従ってシャ
フリングされたイメージブロックのそれぞれのデータの
組を形成するようにイメージの異なった空間的位置から
イメージブロック（図１および図２の１３）を選択する
処理を示す。この目的のため、上述の例において、イメ
ージはブロックの行（番号１０で示される）およびブロ
ックの列（番号１２で示される）に分割され、垂直方向
には９２列のイメージブロックが存在し（０から９１で
表されている）、垂直方向には６１列のイメージブロッ
クが存在する（０から６１で表されている）。上述した
ように、それぞれのルミナンスブロックは垂直方向に８
つのピクセルを含み、垂直方向には４つのピクセルを含
む。それにより、それぞれは全体で３２のピクセルのル
ミナンス成分ビデオデータを含んでいる。従って、本願
明細書の例においては、ルミナンスイメージは全体で５
６１２のイメージブロックに分割され、全体では５６１
２／２３即ち２４４のデータの組が存在する。図３は可
能な２４４のデータの組の最初の４つを形成するよう
に、アルゴリズムによって選択されたようなイメージブ
ロックの分布を示し、その際に０，１，２および３番目
のデータの組の２３個のイメージブロックが記号
（Ｘ），（０），（−），および（＋）により図３にそ
れぞれ示されている。アルゴリズムによって決定される
ように、Ｖ＝０（データの組の０の数）およびｃ＝０
（入力イメージブロックの数）であるならば、記号
（Ｘ）によって表された０番目のイメージブロックはイ
メージの上方の左側の隅から、即ち座標列０および行１
に対応するブロックからとられる。データの組０の次の
イメージブロック（Ｘ）は列４および行１７から選択さ
れる。次のイメージブロック（Ｘ）は列８および行３４
からとられ、そのようにしてイメージにわたり、２３番
目（即ち最後）のデータの組の０のイメージブロック
（Ｘ）は列８８および行８からとられる。明らかなよう
に、データの組０のそれぞれのイメージブロックは任意
の他のブロックとは異なった行列の列あるいは行からと
られる。即ち、データの組のただ１つのイメージブロッ
クは任意の１つの列あるいは行からとられる。
【００３４】次の（１）のデータの組は記号（０）によ
って示されかつ図３のイメージの異なった空間的位置か
らとられる２３個のイメージブロックを選択することに
よってアルゴリズムにより組立られる。データの組１の
０のイメージブロックは列１および行２５からとられ
る。次のイメージブロックは列５および行４２からとら
れ、そのようにして２３番目（最後）のデータの組１の
イメージブロックが列８９および行３３からとられるま
で続く。データの組の１のただ１つのイメージブロック
は任意の１つの列あるいは行からとられる。２４４個の
全てのデータの組が１フィールドのビデオデータほ定め
るように組立てられるまで、上述のアルゴリズムの式を
用いて選択処理が行われる。２４４全てのデータの組が
完了すると、元のイメージの全てのブロックがとられ、
これは省略も反復もなく行われる。１つのデータの組を
作る個々のブロックは他のものからよく分離され、各デ
ータの組にブロックが全々存在しない元のイメージの大
きな部分はないということが明らかである。
【００３５】シャフリング回路（図４）の出力において
シャフリングされた順序で連続して利用可能なイメージ
のブロックは変換および圧縮処理（図４および図６）あ
るいは圧縮処理（図７）を行う後の回路に供給される。
本願明細書で記載した特定の構成においては、２３個の
イメージブロックが集められて、１フィールドのビデオ
を定める２４４のデータの組の連続したもののそれぞれ
のデータの組が形成される。１つのデータの組の各イメ
ージブロックはその組内で順序で識別され、詳細には上
述したアルゴリズムにおいて文字ｃ＝０，１，…２２と
して識別される。
【００３６】上述したように、イメージの異なった空間
的位置からとられたイメージブロックからのデータの組
の組立ては実質的に同様の統計的平均を有するデータの
組を与え、これによりそれらデータの組に対して計算さ
れる後の量子化因子は値の狭い分布を有するようにな
る。換言すれば、シャフリングによって与えられる統計
的平均化により、データの組に対する量子化因子は互い
に類似したものとなる。これは可変速度の符号化処理が
用いられたとしてもコードのより一定の長さを与える上
での助けとなる。更に、統計的な平均化は１つのデータ
の組当りほぼ同じ情報内容を与えるため、各データの組
は記録媒体上で同一の割当てられたスペースを必要と
し、これを満足する。
【００３７】本発明のシャフリング／デシャフリング技
術を具体化する回路の実施例を示す図４および図５を参
照する。成分カラービデオ信号には実際には３つの信号
成分が存在するが、ルミナンス成分（Ｙ）が一例として
図４にシャフリング／デシャフリング回路への入力信号
として示されている。ルミナンス成分は例えば逐次的な
テレビジョンラスタ走査によって与えられるアナログイ
メージ入力信号から構成される。しかしながら、ルミナ
ンスあるいはクロミナンスビデオ信号以外の相関データ
信号が以下に述べるように本発明の技術によってシャフ
リングあるいはデシャフリングされてもよいということ
を理解すべきである。例えば、ピクセルのブロックの個
別のコサイン変換から生じる係数のブロックが入力信号
（図７）を構成してもよい。従って、シャフリング回路
に供給される入力信号あるいはデシャフリング回路から
の出力信号を構成する用語「イメージデータ」はモノク
ロカメラ、カラーカメラあるいはビデオテープレコーダ
によって与えられるような逐次的に走査されたイメージ
信号であってもよく、あるいはデータシャフリング処理
に先立って例えばイメージに対してブロック的に行われ
た個別のコサイン変換処理から与えられる変換係数のブ
ロックであってもよいということを理解すべきである。
同様に、用語「イメージブロック」はイメージを形成す
るピクセルのイメージブロックあるいはイメージの対応
するブロックを表す変換係数のイメージブロックを含む
ことを意味する。
【００３８】図４において、アナログイメージ信号の
（Ｙ）成分は８ビット（Ｙ）入力ライン１６を介してル
ミナンスチャンネル１４に供給される。クロミナンス信
号はシャフリングされなければならないならば、（Ｒ−
Ｙ）および（Ｂ−Ｙ）クロミナンス成分は２つの８ビッ
ト（Ｒ−Ｙ）および（Ｂ−Ｙ）ラインを介してクロミナ
ンスチャンネルに供給される。このクロミナンスチャン
ネルはルミナンスチャンネル１４と同様なものである
が、２つの（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）カラー成分信号を処
理するようになっており、その際にそれぞれは（Ｙ）ル
ミナンス信号の帯域幅のほぼ半分であり、従ってサンプ
リング速度、フィールドストアメモリなどが半分ですむ
ことになる。
【００３９】より詳細には、図４においては、ライン１
６での（Ｙ）イメージ信号はサンプルおよびホールド
（Ｓ／Ｈ）回路２０に供給され、ライン２２へのクロッ
クにより例えば１３．５ＭHzの速度でサンプリングされ
る。このサンプリングされた信号はライン２６を介して
アナログ対デジタル変換器（Ａ／Ｄ）２４に供給され
る。実際上、回路２０は回路２４と一体的なものとされ
る。この結果のデジタル（Ｙ）イメージデータはバス３
０を介して点線で囲まれた（ルミナンス）シャフリング
回路２８に供給される。シャフリング回路２８を出た後
に、シャフリングされたデータは８ビットバス３２を介
して変換および圧縮装置３４に供給される。この装置３
４はシャフリングされたデータの組を好ましく符号化
し、本発明のシャフリング処理によって与えられる統計
的に平均化されたデータの組に基づいて量子化処理のた
めの量子化因子を計算するための手段を含んでいる。次
いで、符号化されかつ圧縮されたデータは本願明細書に
おいてはレコーダ３６によって示されたように記録媒体
上で割当てられたデータ同期ブロックで継続したデータ
の組として記録されることができ、あるいは伝送チャン
ネル３８に供給されてもよい。後者の場合に、データは
伝送後の関連した装置によって使用するために好ましい
ビデオ信号を与えるように受信器において再構成され
る。
【００４０】本発明によってシャフリングされたデータ
を受けてこれを処理する典型的な変換および圧縮装置３
４は米国特許出願第０７／５６０，６０６号に記載され
た装置であってもよい。
【００４１】ルミナンスシャフリング回路２８は１対の
フィールドストアメモリ４０および４２を含んでおり、
これらはラスタ走査されデジタル化されたビデオイメー
ジデータを連続して受け、８ビットデジタルサンプルフ
ォーマットでシャフリングされたイメージデータを出力
する。メモリ４０，４２はまたフィールド速度で交互に
スイッチされ、従ってデータの交互のフィールドを記憶
しかつ再生する。再生されて回復したデータは上述した
アルゴリズムによって決定された所望のシャフリングさ
れたフォーマットで変換および圧縮装置３４に供給され
る。この目的のため、Ａ／Ｄ２４のデジタル化された出
力はバス３０を介してメモリ４０および４２の両者に与
えられる。それぞれのメモリ４０および４２はルミナン
ス（Ｙ）データ、詳細には交互のフィールド（Ｙ）デー
タに対する対応したフィールドストアメモリ位置を含ん
でいる。タイミング発生器４４はＲＤ／ＷＲライン４
６，４７でのそれぞれの書込みおよび読出し信号並びに
ＯＥライン４８，４９での付勢信号に応じて任意の与え
られた時間でどのメモリが付勢されるかを制御する。図
示するように、ＲＤ／ＷＲライン４６およびＯＥライン
４８はメモリ４０に接続される。ＲＤ／ＷＲおよびＯＥ
制御信号はそれぞれライン４７，４９を介してメモリ４
２に供給される前にインバータ５０によって反転され
る。従って、１つのメモリは他のメモリが読出される前
にフィールド対フィールド規準で書込まれる。１つのフ
ィールドのデータの後に、メモリ４０，４２の役割りは
反転する。タイミング発生器４４はシステム制御器（図
示せず）からタイミング発生器４４に与えられるライン
５２の垂直ブランキング信号（Ｖ同期）に応じてメモリ
制御信号を与える。
【００４２】本発明によれば、メモリ４０，４２は逐次
的なフォーマットでデータを連続して受けかつ記憶し、
フィールド対フィールド規準でシャフリングされたフォ
ーマットでデータを連続して供給するように交互に使用
される。この目的のため、書込みアドレス発生器５４は
ラスタ走査された、即ち逐次的なフォーマットでメモリ
へのデータの交互の記憶を制御し、読出しアドレス発生
器５６は所望のシャフリングされたフォーマットで現在
書込まれていないメモリのデータ出力を読出すことを制
御する。詳細には、書込みおよび読出しアドレス発生器
５４，５６はそれぞれのライン５８，６０を介してタイ
ミング発生器４４からＶ同期に関連したリセット信号を
受ける。それに応じて、アドレス発生器５４，５６は書
込みまたは読出しアドレス信号を１つあるいは他のメモ
リ４０，４２に交互に供給する。この目的のため、書込
みアドレス発生器５４の出力はメモリ４０および４２と
関連した１対のマルチプレクサ６４および６６のそれぞ
れのＡおよびＢ入力にバス６２によって供給される。書
込みアドレス発生器５４およびいずれかのマルチプレク
サ６４あるいは６６に応じて、書込みアドレスは、ビデ
オのサンプルおよびラインがイメージ内で、即ちテレビ
ジョンラスタ走査逐次的フォーマットで走査される順序
でメモリ４０あるいは４２にデータをロードする。発生
器４４によって開始せしめられかつ読出しアドレス発生
器５６によって供給される読出しアドレスはバス６８を
介してマルチプレクサ６４および６６のそれぞれのＢお
よびＡ入力に与えられる。これらの読出しアドレスは選
択されたアルゴリズムによって決定されるメモリ位置に
対応する。マルチプレクサ６４は任意の与えられた時間
で付勢される読出しあるいは書込みアドレス信号をアド
レスバス７０を介してメモリ４０に供給する。マルチプ
レクサ６６は任意の与えられた時間で付勢される読出し
あるいは書込みアドレス信号をアドレスバス４２を介し
てメモリ４２に供給する。タイミング発生器４４は，マ
ルチプレクサ６４，６６のそれぞれのＡ／Ｂ入力に結合
されたバス７４および７６を介して、読出しあるいは書
込みアドレスをＶ同期に関連して活性化するように個々
のマルチプレクサを制御する。
【００４３】読出しアドレス発生器５６は、逐次的に記
録されたイメージデータが本実施例においては上述した
アルゴリズムによって決定された必要なシャフリングさ
れたイメージブロック順序でメモリ４０，４２から読出
されるような態様でアドレスを発生する。例えば、ＣＣ
ＩＲ６０１成分カラーテレビジョン規準の場合では、ビ
デオの１つのラインに７３６のサンプルが存在し、ルミ
ナンスサンプルは位置０，１，２，３，４，……等で開
始する書込みアドレス発生器５４を介して逐次的なメモ
リ位置に記録される。Ｃ＝０（０）のデータの組の（４
×８）のイメ−ジブロックがメモリから読出されるよう
な場合においては、データに対する読出しアドレスは０
のブロックの最初のラインに対しては０，１，２，３，
４，５，６，７であり、０のイメージブロックの第２の
ラインに対しては７３６……７４３であり、０のブロッ
クの第３のラインに対しては１４７２……１４７９であ
り、第４のラインに対しては２２０８……２２１５であ
る。データの組の次のイメージブロックを読出す前にそ
れぞれのイメージブロックはメモリから完全に読出さ
れ、その際に読出されるように設定されたデータの次の
イメージブロック（および引き続く２１のイメ−ジブロ
ック）の順序はシャフリングアルゴリズムによって決定
される。メモリ４０，４２からのバス３２でのその結果
のデータストリームはコヒーレントなイメージブロック
のシャフリングされた連続したものであり、２３の継続
したシャフリングされたイメージブロックはそれぞれの
データの組を定める。上述した数はフィールド対フィー
ルド規準でイメージデータを処理する時でも同じであ
り、各アドレス位置は１バイトのデータを保持し、各ピ
クセルは８ビットで定められるということを想定してい
る。メモリから読出された次のイメージブロック（即
ち、ブロックＣ＝１）は、シャフリングアルゴリズムに
従いかつ図３に示されるように、第１のブロックから選
択的に隔てられたイメージ上で分布した位置から生じ
る。各データの組を形成するイメージブロックはイメー
ジ上で分布した幾何学的に関連した位置からとられるた
め、２３のイメージブロックのそれぞれのデータの組の
複雑度は全体のフィールドの複雑度を表す。本願明細書
で説明する本発明の構成において、シャフリングアルゴ
リズム、従ってそれが表す選択パターンはメモリアドレ
ス群の形で読出しアドレス発生器５６に含まれている。
【００４４】従って、実施例において、データが書込ま
れるメモリ手段は書込みアドレス発生器５４に応じてビ
デオイメージの対応するイメージブロックの位置に対応
する逐次的な順序でデータを記録することが明らかであ
る。読出しアドレス発生器５６は、アルゴリズムによっ
て決定されるそれに含まれた読出しアドレスに応じてビ
デオイメージのイメージブロックの実際の位置に関連し
てシャフリングされる順序でデータを回復するための手
段を含んでいる。シャフリングされたイメージはそれ自
体相関解除されるか、それぞれのイメージブロック内の
データはシャフリングされず、図２に関連して上述した
ようにブロック内で相関された状態に留まる。即ち、各
イメージブロック内のピクセルはそれらがシェファリン
グ処理される前のビデオイメージ内にあったと同じ相対
位置にある。
【００４５】メモリに対してイメージブロックが書込ま
れかつ読出される順序は反転されてもよいことを理解す
べきである。即ち、メモリ４０，４２は読出しアドレス
によって供給されるシャフリングされたメモリ位置を用
いることによってシャフリングされた順序でイメージブ
ロックでロードされてもよい。次いで、データはメモリ
位置を走査するように書込みアドレスを逐次的に用いて
読出されることができる。
【００４６】シャフリングされたイメージブロックのデ
ータの組を生成するように読出しアドレス発生器４６に
よって発生されたアドレスシーケンスを用いてフィール
ドストアメモリ４０，４２からピクセルを読出した後
に、これらデータの組は変換および圧縮装置３４にバス
３２を介して供給される。次いで、装置３４はデータを
符号化し、種々のデータ量子化処理方法の内の任意のも
のを用いてデータの組を量子化するための量子化因子を
計算する。それぞれのデータの組は全体のイメージの情
報の統計的な平均を表すために、量子化因子の値は実質
的に類似することとなり、即ち、加重係数値の分布は狭
くなる。これは圧縮処理の効率を増大する。
【００４７】図５は図４の入力バス１６に供給されるよ
うな元のアナログイメージ信号を回復するために逆シャ
フリング（即ちデシャフリング）処理を行うための回路
の実施例を示す。図示するように、このデシャフリング
回路は図４のシャフリング処理のために使用された回路
と類似している。回復されたデータはレコーダ３６のよ
うなレコーダによりあるいはバス３８（図４）のような
伝送チャンネルを介して圧縮解除および逆変換装置１０
８にバス１１０を介して供給される。装置１０８は図４
の変換および圧縮装置３４と逆の機能を行い、その結果
の圧縮解除されかつ逆変換されたデータをデシャフリン
グ回路１２８に供給する。シャフリングされたイメージ
データはバス１１２に供給され、これは図４のバス３２
でシャフリングされたイメージデータを本質的に同じも
のである。
【００４８】デシャフリング回路１２８は、書込みおよ
び読出しサイクル時に類似したフィールドストアメモリ
１４０，１４２に供給されるアドレス信号が交換される
という点で、シャフリング回路２８とは異なっている。
例えば、メモリ１４０，１４２は読出しアドレス発生器
１５６によって供給された読出しアドレス信号を使用し
て書込まれ、書込みアドレス発生器１５４によって供給
された書込みアドレス信号を用いて読出される。図４の
場合と同様に、書込みおよび読出しアドレス又はタイミ
ング発生器１４４からのリセット信号に応じて供給され
る。従って、バス１１２でのシャフリングされたデータ
を構成するシャフリングされたイメージブロックは上述
した逐次的なメモリ位置においてメモリに記憶される。
次いで、記憶されたイメージブロックはデシャフリング
メモリのメモリ位置から逐次的に回復される。出力バス
１７８でのその結果の出力データ信号は例えば図４のバ
ス３０での元のイメージデータに対応するデシャフリン
グされたイメージデータである。バス１７８でのイメー
ジデータはデジタル対アナログ変換器１８０を介してア
ナログフォーマットに変換され、出力バス１８４に元の
アナログイメージ信号を回復するように再構成フィルタ
１８２を介してろ波される。
【００４９】上述したように、クロミナンスイメージデ
ータ（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）はそれぞれのクロミナンス
チャンネルを介してルミナンスデータ（Ｙ）とは別々に
シャフリングされてもよい他の信号である。このチャン
ネルはルミナンスシャフリング回路２８と一般的に類似
するクロミナンスシャフリング回路を含んでいる。シャ
フリングされたクロミナンスデータは同様図４の装置３
４のような変換および圧縮装置に供給されてもよい。完
全な成分カラー信号が圧縮されているならば、クロミナ
ンス成分は変換および圧縮装置に供給され、この際に必
ずしも必要ではないが図４のバス３２で相補的なシャフ
リングされたルミナンスデータと同期せしめられてもよ
い。
【００５０】シャフリング／デシャフリング装置におい
て、アナログクロミナンス（Ｒ−Ｙ）および（Ｂ−Ｙ）
イメージデータはまたそれぞれのサンプルおよびホール
ド回路に供給されてもよい。それぞれの（Ｒ−Ｙ）およ
び（Ｂ−Ｙ）データストリームは６．７５ＭHz速度でサ
ンプリングされ、アナログ（Ｒ−Ｙ）および（Ｂ−Ｙ）
クロミナンス信号がアナログマルチプレクサの２つの入
力に供給される。このアナログマルチプレクサは好まし
いタイミング信号を介して６．７５ＭHz速度でスイッチ
され、交互の（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）値のカラーデータ
信号がＡ／Ｄ変換器に供給される。Ａ／Ｄ変換器はルミ
ナンスチャンネル１４のものにほぼ類似した構成の１対
のフィールドストアメモリにデジタル化された（Ｒ−
Ｙ），（Ｂ−Ｙ）クロミナンスサンプルのデータストリ
ームを供給する。しかしながら、メモリのそれぞれは、
この実施例において、（Ｒ−Ｙ）データが（Ｂ−Ｙ）デ
ータから別々に記憶されるように半分に分割されてもよ
い。これはカラーデータを逐次的にメモリに書込むこと
を容易にすると共に、シャフリングされたフォーマット
でメモリのそれぞれの部分から（Ｒ−Ｙ）および（Ｂ−
Ｙ）データを読出すことを容易にする。発生器４４のよ
うなタイミング発生器Ｒ／ＷおよびＯＥ信号をメモリに
供給する。データストリームにおいて（Ｂ−Ｙ）サンプ
ルと交互の状態になっている（Ｒ−Ｙ）サンプルはメモ
リの１つの（Ｒ−Ｙ）部分に逐次的に書込まれてもよ
く、（Ｂ−Ｙ）サンプルはメモリが付勢された時に同一
のメモリの（Ｂ−Ｙ）部分に逐次的に書込まれてもよ
い。即ち、カラー差信号のような記号をシャフリングす
る時に、クロミナンスサンプルから形成されたデータの
組はデータの組の全ての（Ｒ−Ｙ）ブロックの最初の順
序であり次にデータの組の全ての（Ｂ−Ｙ）ブロックが
続く。第２の順序においては、データの組は圧縮装置に
よって必要とされると同じデータの組の交互の（Ｒ−
Ｙ）および（Ｂ−Ｙ）によって形成される。第３の順序
においては全てのデータの組に対する全ての（Ｒ−Ｙ）
あるいは交互の（Ｂ−Ｙ）のブロックが互いに群として
回復され、その後に全てのデータの組に対する（Ｂ−
Ｙ）（あるいは交互のＲ−Ｙ）のブロックが互いに群と
して回復される。従って、明らかなように、本発明はイ
メージデータあるいは変換された係数が記憶および／ま
たは回復されるような種々の順序に適用可能である。
【００５１】いずれの実施例においてもルミナンスチャ
ンネル１４の場合と同様に、（Ｒ−Ｙ）および（Ｂ−
Ｙ）データは他のメモリが読出されている間に、フィー
ルド対フィールド規準で上述した順序のいずれかで交互
のメモリに書込まれてもよい。
【００５２】クロミナンスデータの読出しもまたアルゴ
リズムによって決定されるシャフリングパターンに従っ
てルミナンスデータの読出しの態様で行われてもよい。
しかしながら、この読出し処理は、データがメモリの
（Ｒ−Ｙ）および（Ｂ−Ｙ）部分から交互に回復される
際に、２つのクロミナンス成分（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）
の逐次的に記録されたイメージブロックのシャフリング
を与える。例えば、データの組１の（Ｒ−Ｙ）ブロック
が回復され、その後データの組１の（Ｂ−Ｙ）ブロック
が回復され、引き続いて他の（Ｒ−Ｙ）ブロックおよび
（Ｂ−Ｙ）ブロック等が回復される。この読出しはフィ
ールド対フィールド規準で１つのメモリあるいは他のメ
モリから交互に行われる。シャフリングされた（Ｒ−
Ｙ），（Ｂ−Ｙ）クロミナンスデータブロックの出力ス
トリームは、次いで図４の装置３４のような変換および
圧縮装置に供給される。
【００５３】図６は、イメージブロックの継続したデー
タの組の形のイメージデータが図４のシャフリング回路
２８のようなシャフリング手段およびチャンネル１４に
供給されるような本発明のシャフリング技術の好ましい
環境を示す。シャフリングされたデータは例えば個別の
コサイン変換回路１３１のような変換手段に供給され
る。変換係数のその結果のシャフリングされたブロック
は、継続したデータの組のための量子化因子を決定しか
つ圧縮されたイメージデータ出力を与えるように圧縮処
理を行う上述した米国特許出願第０７／５６０，６０６
号に記載されているようなデータ圧縮回路１３３に供給
される。図６の装置においては、本発明によるデータの
シャフリングはイメージを逐次的に走査することによっ
て与えられるイメージデータについて行われる。
【００５４】図７は、イメージデータが最初に例えば上
述した個別のコサイン変換回路１３１によって変換され
次いで本発明に従ってシャフリングされるような別の装
置を示す。この目的のため、変換回路１３１は変換係数
のブロックを表すイメージの継続したデータの組を図４
のシャフリング回路１４および回路２８に供給する。従
って、図７の装置において、本発明によるデータのシャ
フリングはそれが交換係数フォーマットになった後のイ
メージデータに対して行われる。図６あるいは図７の装
置のいずれにおいても、デシャフリング処理は圧縮解除
処理の後および逆の個別のコサイン変換処理の前あるい
は後に行われてもよい。
【００５５】本発明は種々の好適実施例に関して記載さ
れたが、当業者にとって明らかなように、一層の変更が
本発明の範囲内で行われ得る。例えば、このようなデー
タが好ましい媒体上に記録されるべきであるかどうかに
かかわらず、ビデオデータを圧縮する上で統計的な平均
化を与えらることが行われてもよい。その代わりに、シ
ャフリングあるいは圧縮されたデータは通信衛星伝送シ
ステムにおいて使用されてもよい。更に、実施例におい
てビデオの単一のフィールドがシャフリングされたが、
種々の量のデータが群あるいはデータの組としてシャフ
リングされてもよい。例えば１つのフレーム、複数のフ
レーム、複数の継続したフレームあるいはフィールド以
外のデータの群を定めるビデオ情報が統計的平均化処理
の長所を利用するようにシャフリングされてもよい。デ
ータのフレームをシャフリングおよび符号化する上で、
例えばそれぞれのイメージブロックが（Ｙ）ブロックに
対して（８×８）ピクセル行列のデータの２倍で形成さ
れあるいはクロミナンス（Ｒ−Ｙ）および（Ｂ−Ｙ）ブ
ロックに対するピクセル行列を対応して２倍にするよう
に種々の数値が変化される。
【００５６】上述したように、イメージブロックのマト
リックスからとられた幾何学的に選択されたブロックだ
けでなくそのマトリックスからとられた擬似ランダムに
選択されたブロックを与えるように他のアルゴリズムが
上述した特定のアルゴリズムの代わり使用されてもよ
い。イメージ内の全てのブロックが省略も反復もされず
一度だけ選択されるようにこのような擬似ランダム順序
が配列されなければならない。更に、例えば、実施例の
ような５２５本のラインとは異なった６２５本のライン
を用いるカラーテレビジョンフォーマットにおいてはア
ルゴリズムの数は異なる。
【００５７】更に、本発明はイメージの空間的即ち２次
元位置からとられたデータを選択およびシャフリングす
るように記載されたが、空間時間即ち３次元位置からと
られたデータのシャフリングにも同様適用可能である。
例えば、時間次元には冗長性が存在するため、３次元を
用いる圧縮が例えば３次元の個別のコサイン変換（ＤＣ
Ｔ）処理において使用されてもよい。このような方式に
おいて、３次元圧縮ブロック（立方体）は多フレームシ
ーケンスのいくつかのフレーム内での同じ位置から取ら
れた多数の２次元ブロックから成る。この場合におい
て、シャフリングは３次元の立方体の群からデータの組
を形成するように行われてもよい。
【００５８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、イメー
ジブロックから形成された複数のデータの組のそれぞれ
に対する統計的な情報内容が互いに類似しかつ全体のフ
ィールドあるいはフレームに対する平均的な情報内容と
類似するように画像の異なった空間的位置からのイメー
ジデータの選択を与える。イメージブロックのこの特定
の選択はビットイメージの複雑度の最適な統計的サンプ
リングを与える。その後に、その結果のデータトスリー
ムが圧縮される時に、それぞれのデータの組は本質的に
同一の量子化パラメータを用いて圧縮され、記録媒体上
の本質的に同じ量のスペースを必要とする。これは圧縮
／圧縮解除される画像の品位を画像の複雑度の局部的な
変化にかかわらず保持することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】ビデオイメージが多数のイメージブロックに分
割される態様を示すビデオイメージの図である。
【図２】図１のビデオイメージの表示で、イメージが本
発明のシャフリング技術によってシャフリング後に発生
されたデータストリームの図である。
【図３】イメージを表す継続したデータの組を形成する
ようにそれぞれのアルゴリズムによって選択されたイメ
ージブロックの分布を示す、図１のビデオイメージのよ
うなデータイメージの平面図である。
【図４】本発明のシャフリング処理を行うための一実施
例の回路のブロック図である。
【図５】本発明のデシャフリング処理を達成するための
一実施例のブロック図である。
【図６】本発明のシャフリング処理が実施される１つの
環境を示すブロック図である。
【図７】本発明のシャフリング処理に関連した他の環境
を示すブロック図である。
【符号の説明】
２８ シャフリング回路 ３４ 変換および圧縮装置 ３６ レコーダ ４０ フィールドストアメモリ ４２ フィールドストアメモリ ４４ タイミング発生器 ５４ 書込みアドレス発生器 ５６ 読出しアドレス発生器 ６４ マルチプレクサ ６６ マルチプレクサ １０８ 圧縮解除および逆変換装置 １２８ デシャフリング回路 １４０ フィールドストアメモリ １４２ フィールドストアメモリ １４４ タイミング発生器 １５４ 書込みアドレス発生器 １５６ 読出しアドレス発生器 １６４ マルチプレクサ １６６ マルチプレクサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チヤーレス・エイチ・コレマン アメリカ合衆国、カリフオルニア州 94061、レツドウツド シテイ、マデイソ ン アヴエニユー 623 (72)発明者 シドニ・デイー・ミラー アメリカ合衆国、カリフオルニア州 94041、エムテイ．ビユー、マーシイ ス トリート 113

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ビデオイメージの少なくとも一部を定め
    るデータをシャフリングする方法において、各イメージ
    ブロックが上記ビデオイメージの連続した部分の対応す
    る空間的位置と関連せしめられかつそれぞれの空間的位
    置で上記部分の１つあるいはそれ以上の特性を定めるよ
    うな多数のイメージブロックによって上記ビデオイメー
    ジを表すようにする第１のステップと、上記イメージブ
    ロックをゴチャゴチャにして統計的に平均化されたビデ
    オイメージ情報を含んだデータの組を形成し、上記ゴチ
    ャゴチャにされたイメージブロックがシャフリングされ
    たデータを定めるようにする第２のステップとからなる
    上記方法。
  2. 【請求項２】 上記第１のステップが上記ビデオイメー
    ジを上記多数のイメージブロックの選択された行列に分
    割する第３のステップを含み、上記第２のステップは上
    記ビデオイメージの異なった空間的位置からとられた選
    択されたイメージブロックで形成される複数の等しいサ
    イズのデータの組を組立てる第４のステップを含んだ請
    求項１の方法。
  3. 【請求項３】 上記第４のステップは、上記予め選択さ
    れた行列の異なった空間的位置から複数の上記イメージ
    ブロックを、ただ１つのイメージブロックが上記行列の
    イメージブロックの任意のラインから選択される状態で
    選択する第５のステップと、それぞれ複数の上記イメー
    ジブロックをイメージブロックのそれぞれのデータの組
    に群形成し、上記データの組のそれぞれが上記ビデオイ
    メージの複雑度の統計的に平均化されたサンプリングを
    含むようにする第６のステップを含んだ請求項２の方
    法。
  4. 【請求項４】 上記第３のステップはビデオイメージを
    上記イメージブロックの予め選択された複数の行および
    列に分割する第７のステップを含み、上記第４のステッ
    プはそれぞれの上記データの組を組立てる時に上記イメ
    ージブロックの任意の１つの行または列からただ１つの
    イメージブロックをとる第８のステップを含んだ請求項
    ３の方法。
  5. 【請求項５】 上記第７のステップの前に、変換係数の
    イメージブロックの形の予め選択された行列を定めるよ
    うに上記ビデオイメージを変換する第９のステップと、
    上記ビデオ情報を表す変換係数の選択されたイメージブ
    ロックで形成される複数のデータの組を組立てる第１０
    のステップとを更に含んだ請求項４の方法。
  6. 【請求項６】 上記２のステップは、イメージブロック
    の継続したデータの組を定めるように上記ビデオイメー
    ジの異なった空間的位置から予め決定された複数の上記
    イメージブロックを組立てる第１１のステップと、上記
    ビデオイメージから選択されるようなシーケンスで継続
    したデータの組を定める上記複数のイメージブロックを
    記憶する第１２のステップと、上記第１２のステップに
    おいて使用されたのとは異なったシャフリングされるシ
    ーケンスで継続したデータの組の上記記憶された複数の
    イメージブロックを再生する第１３のステップを含んだ
    請求項２の方法。
  7. 【請求項７】 上記１２および１３のステップは、１つ
    のフィールドのビデオデータを定めるデータの組の第１
    の連続の複数のイメージブロックをメモリ手段に書込む
    第１４のステップと、第２のフィールドのビデオデータ
    を定めるデータの組の第２の連続の複数のイメージブロ
    ックを上記メモリ手段に書込む第１５のステップと、デ
    ータの組の上記第２の連続を書込む間に同時に上記メモ
    リ手段からデータの組の上記第１の連続の複数のイメー
    ジブロックを読出し、その際データの組の上記第１の連
    続の複数のイメージブロックがそれらが書込まれたのと
    は異なった順序で読出されるようにする第１６のステッ
    プを含んだ請求項６の方法。
  8. 【請求項８】 イメージを定めるデータをシャフリング
    する方法において、イメージブロックの整数の等しいサ
    イズの組によって上記イメージを表すようにする第１の
    ステップと、イメージブロックのどの組も上記イメージ
    の全ての領域に含まれた情報を表す情報を含むような選
    択パターンで上記データイメージからブロックをとるこ
    とによって上記組を組立て、それによりシャフリングさ
    れたデータを定めるようにする第２のステップとからな
    る上記方法。
  9. 【請求項９】 上記第１のステップは、上記イメージを
    上記イメージブロックの列および行に電子的に分割する
    第３のステップを含み、上記第２のステップはイメージ
    ブロックの任意の１つの行および列からただ１つのイメ
    ージブロックを選択する第４のステップを含んだ請求項
    ８の方法。
  10. 【請求項１０】 上記第１のステップは、上記データイ
    メージを上記イメージブロックの選択された行列に電子
    的に分割する第５のステップを含み、上記第２のステッ
    プは上記行列のイメージブロックの任意のラインからた
    だ１つのイメージブロックを選択する第６のステップを
    含んだ請求項８の方法。
  11. 【請求項１１】 イメージを表すシャフリングされたイ
    メージブロックのデータの組のストリームとして回復さ
    れているデータをデシャフリングする方法において、シ
    ャフリングされた順序で上記シャフリングされたイメー
    ジブロックを記憶する第１のステップと、逐次的な順序
    で上記記憶されたイメージブロックを再生してデータが
    デシャフリングされるようにする第２のステップを含ん
    だ上記方法。
  12. 【請求項１２】 ビデオイメージの少なくとも一部を表
    すデータをシャフリングする装置において、上記イメー
    ジを表すデータを予め選択された複数のイメージ指示ブ
    ロックに分割する分割手段と、データイメージの異なっ
    た空間的位置から選択された上記イメージ指示ブロック
    で形成されたデータの組を、該データの組のイメージ情
    報を統計的に平均化する選択パターンに従って組立てる
    組立て手段とを含んだ上記装置。
  13. 【請求項１３】 イメージを表す上記データは、そのイ
    メージ内の複数のピクセルで形成された逐次的に走査さ
    れるイメージブロックである請求項１２の装置。
  14. 【請求項１４】 上記イメージを変換係数のイメージ指
    示ブロックに変換する手段を含み、イメージを表す上記
    データは変換係数の上記イメージ指示ブロックの連続で
    形成された請求項１２の装置。
  15. 【請求項１５】 上記組立て手段は、上記イメージ指示
    ブロックの上記データイメージの元の位置に対応する順
    序で上記データを記憶する記憶手段と、上記イメージ指
    示ブロックが上記イメージのそれらの元の位置に関して
    シャフリングされる順序で上記データを上記記憶手段か
    ら再生する手段とを含んだ請求項１２の装置。
  16. 【請求項１６】 上記組立て手段は、上記イメージ指示
    ブロックが上記イメージのそれらの元の位置に関してシ
    ャフリングされる順序で上記データを記憶する記憶手段
    と、上記記憶手段の逐次的なメモリ位置から上記データ
    を再生する手段とを含んだ請求項１２の装置。
  17. 【請求項１７】 上記分割手段は、上記イメージのそれ
    ぞれの空間的位置をそれぞれが有する多数の上記イメー
    ジ指示ブロックに上記イメージを分割するための手段を
    含み、上記組立て手段は、逐次的に走査される順序で上
    記イメージ指示ブロックを記憶する手段と、統計的に平
    均化された複雑度の継続したデータの組を与える予め決
    定されたシャフリングされた順序で上記記憶されたイメ
    ージ指示ブロックを再生する手段とを含んだ請求項１２
    の装置。
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