JPH06113276A

JPH06113276A - ディジタル画像信号の受信／再生装置

Info

Publication number: JPH06113276A
Application number: JP28237692A
Authority: JP
Inventors: Tetsujiro Kondo; 哲二郎近藤; Atsuo Yada; 敦雄矢田; Masashi Uchida; 真史内田; Hideo Nakaya; 秀雄中屋
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-09-28
Filing date: 1992-09-28
Publication date: 1994-04-22
Anticipated expiration: 2017-09-24
Also published as: JP3326828B2

Abstract

(57)【要約】【目的】量子化されて伝送されるディジタル画像信号を
復号する時に、量子化誤差、ブロック歪みを減少させ
る。【構成】データメモリ４３からは、復号対象画素の符号
化データＣ５とその周辺の符号化データＣ１〜Ｃ４、Ｃ
６〜Ｃ９とが取り出される。これらの９個の符号化デー
タが補正データテーブル４４に与えられる。予めこの９
画素の符号化コードのパターンに応じて最適な復号値が
求められ、これが補正データテーブル４４に格納されて
いる。復号回路１５は、補正データテーブルからの補正
値、ダイナミックレンジＤＲおよび最小値ＭＩＮを使用
して復元レベルを形成する。この復元レベルは、従来の
代表値と異なり、より細かなレベルの表現を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ディジタル画像信号
を例えばディジタルＶＴＲによって記録／再生するのに
適用されるディジタル画像信号の受信／再生装置、特
に、量子化されたデータを復元値に変換するための復号
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタルビデオ信号を磁気テープ等の
記録媒体に記録する時には、その情報量が多いので、記
録／再生できる程度の伝送レートを達成するために、高
能率符号化によって、ディジタルビデオ信号を圧縮する
のが普通である。高能率符号化としては、ディジタルビ
デオ信号を多数の小ブロックに分割し、ブロック毎に符
号化処理を行うＡＤＲＣ、ＤＣＴ（Discrete Cosine Tr
ansform)等が知られている。

【０００３】ＡＤＲＣは、例えば特開昭６１−１４４９
８９号公報に記載されているような、２次元ブロック内
に含まれる複数画素の最大値及び最小値により規定され
るダイナミックレンジを求め、このダイナミックレンジ
に適応した符号化を行う高能率符号化である。ＤＣＴ
は、ブロックの画素をコサイン変換し、変換で得られた
係数データを再量子化し、さらに、可変長符号化するも
のである。さらに、ブロック毎の平均値と、ブロック内
の画素の平均値に対する差をベクトル量子化する符号化
方法も提案されている。

【０００４】従来のＡＤＲＣの復号は、符号化コードを
そのコードの代表値に変換し、代表値に対して最小値を
加算する処理である。図７は、一例として量子化ビット
数が２の場合の復号の様子を示す。各画素の量子化コー
ドは、００、０１、１０、１１の何れかである。これら
の量子化コードは、図７において、黒いドットで示され
る代表値に復号される。この代表値に対して、そのブロ
ックの最小値ＭＩＮが加算される。量子化コードのビッ
ト数は、固定あるいは可変である。このビット数が少な
くなるほど、復元画像が劣化する。つまり、復元画像中
にブロック構造が見えるブロック歪みが生じる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】画像信号は、局所的に
強い相関を有している。画像を小さな領域に分割して同
一のステップ幅で量子化する種類の符号化においては、
符号化データにも、この相関が保存されている。例えば
図８Ａに示すように、（３×３）画素の領域において、
中心の注目画素の値が２（１０のコード）であり、その
他のブロック内の画素のコードが１（０１のコード）の
場合には、注目画素の真値が（１．５〜２．０）の範囲
内に存在することが確率的に多い。図８Ｂに示すよう
に、注目画素の値が２であり、周辺画素の値が３の場合
には、注目画素の真値が（２．０〜２．５）の範囲内に
存在することが確率的に多い。

【０００６】従来のように、注目画素の値のみによって
は、中心の代表値に復号するしかなかった。その結果、
量子化ビット数が少ない時には、画像の劣化が目立つ問
題があった。図８に示すような局所的な相関を利用する
ことで、より細かなレベルの復号値を形成することが可
能である。

【０００７】従って、この発明の目的は、ビット数を増
大せずに、より細かな適切な復号値を形成し、これによ
って量子化誤差を低減することが可能なディジタル画像
信号の受信／再生装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、各画素が所
定のビット数で符号化された伝送データを復号するよう
にしたディジタル画像信号の受信／再生装置において、
注目画素の符号化データと複数の画素の符号化データと
で定まるパターン毎に統計的に誤差を最小とするような
補正データが格納されたメモリを有し、復号すべき注目
画素の符号化データと複数の周辺画素の符号化データと
をメモリに入力し、メモリから補正データを発生するた
めの補正データ発生回路と、補正データに基づいて注目
画素の復号データを発生するための回路とからなること
を特徴とするディジタル画像信号の受信／再生装置であ
る。

【０００９】

【作用】注目画素の符号化データと、それに対して近接
する複数の画素の符号化データとで定まるパターンのそ
れぞれに対して、適切な復号値を発生するためのマッピ
ングテーブルが用意される。このマッピングテーブルに
対して受信／再生されたデータが入力され、適切な復号
値がマッピングテーブルによって出力される。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の一実施例について説明す
る。図１は、この一実施例、すなわち、ディジタルＶＴ
Ｒの信号処理の概略的構成を示す。１で示す入力端子か
らビデオ信号が供給され、Ａ／Ｄ変換器２によって、１
サンプルが例えば８ビットにディジタル化される。この
Ａ／Ｄ変換器２の出力データがブロック化回路３に供給
される。この実施例では、ブロック化回路３では、１フ
レームの有効領域が（４×４）画素、（８×８）画素等
の大きさのブロックに分割される。

【００１１】ブロック化回路３からのブロックの順序に
走査変換されたディジタルビデオ信号がシャフリング回
路４に供給される。シャフリング回路４では、例えばブ
ロックの単位で、シャフリングがなされる。シャフリン
グは、ブロックの空間的な位置をシャッフルするもので
ある。シャフリング回路４の出力がブロック符号化回路
５に供給される。ブロック符号化回路５は、ブロック毎
に画素データを再量子化することで圧縮する。シャフリ
ング回路４がブロック符号化回路５の後に設けられるこ
ともある。

【００１２】この一実施例では、ブロック符号化とし
て、ＡＤＲＣを用いている。図２は、ブロック符号化回
路５としてのＡＤＲＣ符号化回路を示す。図２におい
て、２１で示す入力端子にＡ／Ｄ変換器２からのディジ
タル画像信号が供給され、ブロック化回路３によりブロ
ック構造に変換される。ブロック化回路３に対して、最
大値検出回路２２、最小値検出回路２３および遅延回路
２４が接続される。

【００１３】最大値検出回路２２がブロック毎に画素デ
ータの値の最大値ＭＡＸを検出し、最小値検出回路２３
がブロック毎に最小値ＭＩＮを検出する。減算回路２５
において、（ＭＡＸ−ＭＩＮ）の演算がされ、ダイナミ
ックレンジＤＲが検出される。減算回路２６において、
遅延回路２４を介された画素データから最小値ＭＩＮが
減算される。この最小値が除去された、すなわち、正規
化された画素データが量子化回路２７に供給される。量
子化回路２７では、最小値が除去された画素データがダ
イナミックレンジＤＲに適応して再量子化される。４ビ
ット固定長のＡＤＲＣの場合では、ダイナミックレンジ
ＤＲを1/16とすることによって、量子化ステップΔが得
られる。この量子化ステップΔで、最小値が除去された
ビデオデータが除算され、商を切り捨てにより整数化し
た値が量子化データＤＴとされる。ダイナミックレンジ
ＤＲ、最小値ＭＩＮおよび量子化データＤＴがブロック
符号化回路５の出力データである。

【００１４】ブロック符号化回路５の出力データがフレ
ーミング回路６に供給される。フレーミング回路６の出
力端子２８に記録データが発生する。フレーミング回路
６は、エラー訂正符号のパリティを発生するとともに、
シンクブロックが連続する構造の記録データを発生す
る。エラー訂正符号としては、例えばデータのマトリク
ス状配列の水平方向および垂直方向のそれぞれに対して
エラー訂正符号化を行う積符号を採用することができ
る。符号化データおよびパリティに対して、シンクブロ
ック同期信号およびＩＤ信号が付加される。シンクブロ
ックが連続する記録データがチャンネル符号化回路７に
供給され、直流分を低減させるためのチャンネル符号化
の処理を受ける。

【００１５】チャンネル符号化回路７の出力データがビ
ットストリームに変換され、さらに記録アンプ８を介し
て回転ヘッドＨに供給され、記録データが磁気テープＴ
上に斜めのトラックとして記録される。通常、複数の回
転ヘッドが使用されるが、簡単のために、一つのヘッド
のみが図示されている。

【００１６】磁気テープＴから回転ヘッドＨにより取り
出された再生データは、再生アンプ１１を介してチャン
ネル復号回路１２に供給され、チャンネル符号化の復号
がなされる。チャンネル復号回路１２の出力データがフ
レーム分解回路１３に供給され、記録データからの各種
のデータの分離とエラー訂正がなされる。フレーム分解
回路１３から発生する出力データには、再生データの他
にエラー訂正した後のエラーの有無を示すエラーフラグ
が含まれる。

【００１７】フレーム分解回路１３の出力データが重要
語訂正回路１４に供給される。重要語訂正回路１４は、
エラーフラグによって、エラーであることが示される重
要語（すなわち、ブロック毎のダイナミックレンジＤＲ
および最小値ＭＩＮ）を訂正するものである。重要語訂
正回路１４の出力データがブロック復号回路１５に供給
される。この復号回路１５は、エラーでない重要語を使
用してＡＤＲＣ復号を行い、また、重要語がエラーのブ
ロックに関しては、重要語訂正回路１４において、訂正
された重要語を使用してＡＤＲＣの復号を行う。重要語
訂正回路１４は、エラーを訂正できない場合に、重要語
を推定する機能を有しているのが好ましい。ブロック復
号回路１５は、後述のように、補正用のマッピングテー
ブルを参照して復号値を発生する。

【００１８】ブロック復号回路１５の復号データ、すな
わち、各画素と対応する復元データがディシャフリング
回路１６に供給される。この回路１６は、記録側のシャ
フリング回路４と相補的なもので、ブロックの空間的な
位置を元の位置に戻す処理を行う。ディシャフリング回
路１６の出力データがブロック分解回路１７に供給され
る。ブロック分解回路１７によって、データの順序がブ
ロックの順序からラスター走査の順序へ戻される。ブロ
ック分解回路１７の出力データがエラー補間回路１８に
供給される。エラー補間回路１８は、画素単位でエラー
であるデータを周辺の画素データで補間する。

【００１９】補間処理としては、例えば、空間的な補間
回路と時間方向の補間回路とが順次接続されたものを使
用できる。空間的補間回路は、エラーフラグを参照し、
補間しようとする注目画素がエラーのときに、周辺画素
でこのエラー画素を補間する。具体的には、周囲８点
（上下、左右の４点と斜めの４点）の画素のエラーフラ
グを見て、最初に水平方向の補間、次に垂直方向の補
間、さらに次に斜め方向の補間、最後に隣の画素で単に
置き換える補間の優先順序で補間を行なう。補間がなさ
れると、エラーフラグがリセットされる。この空間的補
間回路で補間できなかった画素データがこの時間方向補
間回路で補間される。時間方向補間回路は、エラーの画
素と空間的に同一位置の以前のフレームの画素データに
よって、このエラーの画素を置き換えるものである。エ
ラー補間回路１８の出力データがＤ／Ａ変換器１９に供
給され、出力端子２０には、各画素と対応し、ラスター
走査の順序の復元データが得られる。

【００２０】ブロック復号回路１５に対してこの発明が
適用される。図３は、この発明によるブロック復号回路
１５の一例である。４１で示す入力端子から再生データ
が供給され、これがフレーム分解回路１３に供給され、
ダイナミックレンジＤＲ、最小値ＭＩＮ、量子化データ
ＤＴがその出力に分離して取り出される。量子化データ
ＤＴがメモリ４３に供給される。メモリ４３の出力が補
正データテーブル４４に送られる。

【００２１】メモリ４３は、復号対象である注目画素を
中心とする例えば（３×３）画素の符号化データを同時
に出力する。この符号化データのパターンが入力される
と、補正データテーブル４４は、注目画素の最適な補正
値を出力する。補正データテーブル４４は、メモリによ
り構成され、後述のように予めトレーニングにより形成
された補正値が格納されている。このテーブル４４の読
出し出力が復号回路４５に供給される。復号回路４５に
対しては、ダイナミックレンジＤＲおよび最小値ＭＩＮ
がフレーム分解回路１３から供給される。復号回路４５
は、乗算回路および加算回路で構成され、テーブル４４
からの補正値をＦとすると、Ｆ×Δ＋ＭＩＮ＝Ｌ（ここ
で、Δ：量子化ステップ）の演算によって、復号値Ｌを
出力端子４６に発生する。復号値Ｌは、乗算出力の例え
ば小数点以下第１位までの値である。

【００２２】図４は、補正データテーブル４４を形成す
るためのトレーニング時の構成を示す。図５において、
５１には、ディジタルビデオ信号が供給され、これがＡ
ＤＲＣ符号化回路５２に供給される。入力データは、ト
レーニングのための標準的なビデオデータであるのが好
ましく、例えば種々の絵柄の静止画像からなる信号を採
用できる。ＡＤＲＣ符号化回路５２の出力が同時化回路
５３および加算回路５４に供給される。

【００２３】ＡＤＲＣ符号化回路５２の出力のうちで、
図６に示すように、（３×３）の領域の符号化データＣ
１〜Ｃ９が補正データテーブルの作成に使用される。中
心のＣ５が注目画素である。加算回路５３には、注目画
素の符号化データＣ５が供給され、同時化回路５２に
は、９個の符号化データＣ１〜Ｃ９が供給される。同時
化回路５２からメモリ５５および５６に対するアドレス
が発生する。同時化回路５２に対して供給される符号化
データは、整数化された値であり、加算回路５３に供給
される符号化データＣ５は、小数点第４位までの値であ
る。

【００２４】メモリ５５は、同時化回路５３からの周辺
画素の符号化データＣ１〜Ｃ９のパターンの出現回数、
すなわち、度数分布表を形成するためのものである。メ
モリ５５および５６は、１サイクル期間で、読出しと書
込みとを行うものである。メモリ５５の読出し出力が加
算回路５７に供給され、加算回路５７で＋１され、加算
回路５７の出力が同一のアドレスに書込まれる。従っ
て、メモリ５５の各アドレスには、そのアドレスの度数
データが蓄えられる。

【００２５】メモリ５６は、各パターンに関して注目画
素の符号化データの積算値を形成するためのものであ
る。メモリ５６の読出し出力が加算回路５４に供給され
る。加算回路５４で読出し出力と注目画素の符号化デー
タＣ５とが加算される。この加算出力がメモリ５６の同
一のアドレスに書込まれる。従って、メモリ５６の各ア
ドレスには、そのアドレスの注目画素の符号化データの
積算値が格納される。

【００２６】種々の絵柄の静止画像信号の供給が終了す
ると、すなわち、トレーニングが終了すると、メモリ５
５には、度数分布表が蓄えられ、メモリ５６には、符号
化データの積算値が蓄えられる。そして、アドレスカウ
ンタ５８からのインクリメントするアドレスがメモリ５
５および５６に対して与えられる。この読出しアドレス
によって、メモリ５５および５６の各アドレスのデータ
が読出される。メモリ５５および５６からそれぞれ読出
されたデータが割り算回路５９に供給される。割り算回
路５９は、積算されたデータを度数で割り算し、平均値
（例えば小数点以下第４位までの値）を発生する。この
平均値がメモリ６０に供給され、アドレスカウンタ５８
からのアドレスに従って、メモリ６０に書込まれる。

【００２７】このようにして、トレーニングを行った結
果、メモリ６０には、符号化データＣ１〜Ｃ９で規定さ
れるパターン毎に注目画素の符号化データＣ５の統計的
に真値に最も近い値が格納される。このメモリ６０に格
納されたテーブルが上述のように、復号回路１５におい
て使用される補正データテーブル４４である。

【００２８】図５は、上述の補正データテーブルの作成
を示すものである。図５中の符号化コードのパターンが
同時化回路５３から出力されるものである。これは、Ａ
ＤＲＣ符号化回路５２が２ビットＡＤＲＣの例である。
メモリ５６には、図５の加算値がターン毎に蓄えられ
る。出現回数は、メモリ５５に蓄えられる。割り算回路
５９により平均値、すなわち、補正データが形成され
る。実際の画像を用いてトレーニングを行うことで、補
正データの値を自動的に実際の画像に適したものとする
ことができる。

【００２９】なお、上述の実施例では、補正データテー
ブルは、予め作成したテーブルを用いるようにしている
が、実際に受信／再生され、エラーでないデータによっ
て、補正テーブルを作成および更新するような可変テー
ブルを使用しても良い。

【００３０】上述の記述では簡単のために、注目画素、
周辺画素とも、同一のＡＤＲＣブロック内にあるときを
想定して説明を行ったが、周辺画素が他のブロックに含
まれるときはその画素を一度局所的に復号して、さらに
周辺画素のダイナミックレンジＤＲおよび最小値ＭＩＮ
を用いて局所的に符号化してからデータを補正データテ
ーブル４４に送る必要がある。

【００３１】さらに、この発明は、３次元ブロックのＡ
ＤＲＣに対しても適用できる。また、固定長ＡＤＲＣに
限らず、ＤＰＣＭ、適応型ＤＰＣＭ、ブロック毎の平均
値とこの平均値に対する各画素の差分をベクトル量子化
する符号化等に対しても、この発明は適用して同様の効
果が得られる。

【００３２】

【発明の効果】この発明では、伝送されるビット数が少
なくても、復号レベルが細かいステップを持つことがで
きるので、量子化誤差、ブロック歪みを減少でき、復元
画像を良好とできる。また、この発明は、画像の局所的
相関に基づく適応復号を行うので、空間の解像度を保持
しながら、Ｓ／Ｎを改善できる。さらに、この発明は、
特別なコードを伝送する必要がなく、効率が良い利点を
有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を適用することができるディジタルＶ
ＴＲの記録／再生回路のブロック図である。

【図２】この発明を適用することができるＡＤＲＣ符号
化回路の一例の構成を示すブロック図である。

【図３】この発明が適用されたブロック復号回路の構成
の一例を示すブロック図である。

【図４】この発明の一実施例における補正データテーブ
ルを作成するためのトレーニング時の構成を示すブロッ
ク図である。

【図５】補正データテーブルを作成する時の説明のため
の略線図である。

【図６】補正データテーブルを作成する時の説明のため
の略線図である。

【符号の説明】

１５ブロック復号回路４４補正データテーブル

【手続補正書】

【提出日】平成５年３月１７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図７】ＡＤＲＣの説明に用いる略線図である。

【図８】注目画素の値と周辺画素の値との一例および他
の例を示す略線図である。

【符号の説明】１５ブロック復号回路４４補正データテーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中屋秀雄東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各画素が所定のビット数で符号化された
伝送データを復号するようにしたディジタル画像信号の
受信／再生装置において、上記注目画素の符号化データと上記複数の画素の符号化
データとで定まるパターン毎に統計的に誤差を最小とす
るような補正データが格納されたメモリを有し、復号す
べき注目画素の符号化データと複数の周辺画素の符号化
データとを上記メモリに入力し、上記メモリから補正デ
ータを発生するための補正データ発生手段と、上記補正データに基づいて上記注目画素の復号データを
発生するための手段とからなることを特徴とするディジ
タル画像信号の受信／再生装置。
【請求項２】符号化手段は、ブロック毎のダイナミッ
クレンジおよび最小値を検出し、最小値が除去された画
素データを上記ダイナミックレンジに応じて再量子化す
るＡＤＲＣ符号化手段であることを特徴とする請求項１
記載のディジタル画像信号の受信／再生装置。
【請求項３】補正データを形成する時に、標準的な画
像信号を使用し、上記画像信号の符号化コードのパター
ン毎に出力される上記注目画素の符号化値の積算値を求
め、上記積算値を出現度数で割算して、平均値を求め、
上記平均値を補正データとして使用することを特徴とす
る請求項１記載のディジタル画像信号の受信／再生装
置。