JPH0622292A - ディジタル画像信号の伝送装置 - Google Patents

ディジタル画像信号の伝送装置

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JPH0622292A
JPH0622292A JP19622092A JP19622092A JPH0622292A JP H0622292 A JPH0622292 A JP H0622292A JP 19622092 A JP19622092 A JP 19622092A JP 19622092 A JP19622092 A JP 19622092A JP H0622292 A JPH0622292 A JP H0622292A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ブロック毎にアクティビィティをクラス分け
し、このアクティビィティクラスに応じた量子化を行う
ことができる。 【構成】ＤＣＴで発生した交流分の係数データがアクテ
ィビィティ検出回路８に供給される。１ブロックの係数
データの中で、エッジ情報がある時に発生するエリアを
除く比較的高域の係数データがしきい値ＴＨ１と比較さ
れる。１ブロック当りのしきい値ＴＨ１以上の係数デー
タの個数ＮＨがカウンタ２７で計数される。その計数値
ＮＨが比較回路２９、３０、３１でそれぞれしきい値Ｔ
Ｈ３、ＴＨ４、ＴＨ５と比較され、その比較結果がロジ
ック３３に供給され、ロジック３３からアクティビィテ
ィクラスを示すコードＡＴが発生する。このアクティビ
ィティクラスに応じて量子化ステップの組が調整され、
アクティビィティが高いときには、量子化が粗くされ、
これが低いときには、量子化が細かくされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、直交変換例えばコサ
イン変換を使用するディジタル画像信号の伝送装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ディジタルビデオ信号を例えば回転ヘッ
ドにより磁気テープに記録するディジタルＶＴＲが知ら
れている。ディジタルビデオ信号の情報量が多いので、
その伝送データ量を圧縮するための高能率符号化が採用
されることが多い。種々の高能率符号化の中でも、ＤＣ
Ｔ（Discrete Cosine Transform)の実用化が進んでい
る。
【０００３】ＤＣＴは、１フレームの画像を例えば（８
×８）のブロック構造に変換し、このブロックを直交変
換の一種であるコサイン変換処理するものである。その
結果、（８×８）の係数データが発生する。このような
係数データは、ランレングス符号、ハフマン符号等の可
変長符号化の処理を受けてから伝送される。伝送時に
は、再生側でのデータ処理を容易とするために、符号化
出力であるコード信号を一定長のシンクブロックのデー
タエリア内に挿入し、コード信号に対して同期信号、Ｉ
Ｄ信号が付加されたシンクブロックを構成するフレーム
化がなされる。
【０００４】ディジタルＶＴＲのように、１トラックに
記録されるデータ量を所定のものに制御する必要がある
システムでは、係数データのデータ量を量子化によって
目標値以下に制御するバッファリングがなされる。すな
わち、所定期間で発生した係数データを量子化ステップ
で割算する場合、この量子化ステップの大きさによっ
て、所定期間の発生データ量が目標値以下に抑えられ
る。このデータ量制御、すなわち、バッファリング処理
は、好ましくは、係数データの振幅の分布の傾向、およ
び再生画像に画質に与える影響を考慮して適応的になさ
れる。
【０００５】すなわち、係数データの中で、高域係数に
対しては、量子化ステップが大きく、低域係数に対して
は、量子化ステップが小さくされる。それでも、高域成
分が多く含まれるブロックでは、量子化ステップが大き
い粗い量子化がなされ、量子化歪みが増大し、画質が劣
化する。この問題を解決する一つの方法として、高域係
数の量子化時には、切捨ての丸め処理を用い、低域係数
の量子化時には、四捨五入の丸め処理を行う方法が提案
されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この方法は、ブロック
の絵柄を考慮している点では、再生画質の劣化をある程
度防止できる効果を生じる。しかしながら、切捨て処理
によって、ＳＮ比を低下させる欠点があった。一般的
に、係数データの高域成分が多い細かな絵柄のブロック
は、粗く量子化を行っても、その劣化が分かり難い。
【０００７】従って、この発明の一つの目的は、絵柄の
細かさを示すアクティビィティを検出し、アクティビィ
ティに応じてブロックの量子化ステップ制御するように
したディジタル画像信号の伝送装置を提供することにあ
る。
【０００８】アクティビィティを検出する時に、画像の
エッジ情報が含まれる場合がある。これを絵柄が細か
い、すなわち、アクティビィティが高いものと判定し、
量子化を粗くすると、復元画像の解像度の劣化が目立つ
問題がある。
【０００９】従って、この発明の他の目的は、アクティ
ビィティを検出する時に、エッジ情報を含むブロック
は、アクティビィティが低いものとして検出することが
できるディジタル画像信号の伝送装置を提供することに
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明は、ディジタル
画像信号を直交変換および可変長符号により符号化し、
符号化出力を伝送するようにしたディジタル画像信号の
伝送装置において、ディジタル画像信号を所定のブロッ
ク構造に変換するためのブロック化回路と、ブロック化
回路と結合され、ディジタル画像信号のブロック毎に直
交変換を行うための直交変換回路と、直交変換回路から
の交流分のデータが供給され、ブロック毎のアクティビ
ィティを検出する回路であって、交流分のデータの比較
的高域の複数のデータの絶対値を複数のしきい値と比較
することで、アクティビィティをクラス分けするように
した回路と、直交変換回路からのデータを量子化するた
めの回路と、量子化回路と結合され、アクティビィティ
のクラスに適応して量子化ステップを制御するための制
御回路と、量子化回路の出力が供給される可変長符号化
回路とからなるディジタル画像信号の伝送装置である。
【００１１】また、この発明は、アクティビィティを検
出するための回路が交流分のデータの比較的高域の複数
のデータの絶対値を複数のしきい値と比較することで、
アクティビィティをクラス分けし、また、全ての交流分
のデータの絶対値と複数のしきい値よりも充分大きなし
きい値とを比較し、大きなしきい値を超えるものは、最
もアクティビィティが高いクラスとするように構成され
ている。
【００１２】さらに、量子化回路は、量子化ステップの
幅が互いに異なる複数の量子化ステップから制御回路に
よって選択されたもので直交変換回路の出力を量子化
し、アクティビィティのクラスに応答して量子化ステッ
プが変更される。
【００１３】よりさらに、制御回路は、直交変換回路の
各出力のブロック配列の位置に応じて、量子化ステップ
を変更する、エリア制御を行い、さらに、色信号に関し
て、アクティビィティのクラスに応答してエリア制御が
変更される。
【００１４】
【作用】係数データを複数のしきい値と比較して、アク
ティビィティのクラス分けを行う時に、そのブロックの
全係数データを用いずに、エッジ情報が含まれる時に発
生し易いものを除外する。これによって、エッジ情報を
含むブロックは、アクティビィティが低いと判定され、
量子化が細かくされる。
【００１５】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図１は、ディジタルＶＴＲの記録側に
設けられるビデオデータの処理回路の構成を示す。図１
において、１で示す入力端子には、ディジタル化された
ビデオデータが供給される。このビデオデータがブロッ
ク化回路２に供給される。ブロック化回路２では、イン
ターレス走査の順序のビデオデータが例えば（８×８）
のＤＣＴブロックの構造のデータに変換される。すなわ
ち、時間的に連続する第１および第２フィールドの空間
的に同一位置の（４×８）のブロックを二つ組み合わせ
て（８×８）のブロックが形成される。（８×８）のブ
ロックでは、奇数番目のライン上の画素データが第１フ
ィールドに含まれるものであり、偶数番目のライン上の
画素データが第２フィールドに含まれるものである。
【００１６】ブロック化回路２の出力がシャフリング回
路３に供給される。シャフリング回路３では、ドロップ
アウト、テープの傷、ヘッドクロッグ等によって、エラ
ーが集中し、画質の劣化が目立つのを防止するように、
１フレーム内で、複数のマクロブロックを単位として、
空間的な位置を元のものと異ならせる処理、すなわち、
シャフリングがなされる。この例では、シャフリング単
位とバッファリング単位とを等しく、５マクロブロック
としている。シャフリング回路３の出力がＤＣＴ（コサ
イン変換）回路４および動き検出回路５に供給される。
ＤＣＴ回路４からは（８×８）の係数データ（すなわ
ち、直流分ＤＣ、交流分ＡＣの係数データ）が発生す
る。このＤＣＴ回路４は、後述のように、動きブロック
については、（８×８）のブロックに含まれる（４×
８）のブロックに関してフィールド内ＤＣＴを行うよう
に切り替えられる。
【００１７】マクロブロックは、ＤＣＴブロック当りの
（８×８）の係数データを複数ブロック集めたものであ
る。例えば５２５／６０システムのコンポーネント方式
の（Ｙ：Ｕ：Ｖ＝４：１：１）のビデオデータの場合に
は、図２Ａに示すように、１フレーム内の同一位置の、
４個のＹブロックと１個のＵブロックと１個のＶブロッ
クとの計６ブロックが１マクロブロックを構成する。サ
ンプリング周波数が４ｆsc（ｆsc：カラーサブキャリア
周波数）の場合では、１フレームの画像が（９１０サン
プル×５２５ライン）であり、その内の有効データが
（７２０サンプル×４８０ライン）とされる。上述のコ
ンポーネント方式の場合には、１フレームの全ブロック
数は、（７２０×６／４）×４８０÷（８×８）＝８１
００として求められる。従って、８１００÷６＝１３５
０が１フレーム内のマクロブロックの個数である。
【００１８】６２５／５０システムのコンポーネント方
式の（Ｙ：Ｕ：Ｖ＝４：２：０）のビデオデータの場合
には、図２Ｂに示すように、１フレーム内の同一位置
の、４個のＹブロックと１個のＵブロックと１個のＶブ
ロックとの計６ブロックが１マクロブロックを構成す
る。
【００１９】ＤＣＴ回路４で発生した（８×８）の係数
データの内の直流分ＤＣが圧縮されずに後段の回路に伝
送され、その内の６３個の交流分がバッファ６を介して
量子化回路７に供給される。交流分の係数データは、図
３に示すように、ジグザク走査の順で次数が低い交流分
からこれが高いものに向かって順に伝送される。また、
この交流分の係数データがアクティビィティ検出回路８
およびデータ量見積り器９にも供給される。バッファ６
は、見積り器９で適切な量子化番号ＱＮｏが決定される
のに必要な時間と対応する遅延量を有している。見積り
器９からの量子化番号ＱＮｏは、量子化回路７に供給さ
れるとともに、後段に伝送される。
【００２０】上述のＤＣＴ回路４からの係数データの発
生は、フレーム内のＤＣＴ変換の場合であって、若し、
動き検出回路５によって、動きがあると検出されると、
フィールド内のＤＣＴの処理が選択される。すなわち、
時間的に連続する第１および第２フィールド内の同一位
置の（４×８）の二つのブロック毎に、ＤＣＴを行うの
がフィールド内ＤＣＴである。若し、そのブロックに関
してフィールド間で動きがあると動き検出回路５が検出
すると、この検出に応答してフレーム内ＤＣＴからフィ
ールド内ＤＣＴに変更される。動き検出回路５は、（８
×８）のブロックの画像データをアダマール変換した時
の垂直方向の係数データに基づいて静止／動きの判定を
ブロック毎に行う。動き検出としては、他にフィールド
差の絶対値に基づいて行うものでも良い。
【００２１】フィールド内ＤＣＴの場合では、第１フィ
ールドに関しての（４×８）の係数データと、第２フィ
ールドに関しての（４×８）の係数データとが発生し、
これらは、図４に示すように、上下に位置する（８×
８）の配列として扱われる。第１フィールドの係数デー
タの中には、直流成分ＤＣ１が含まれる。第２フィール
ドにも、同様に直流成分ＤＣ２が含まれる。これらの各
フィールドの係数データを別個に扱うと、フレーム内Ｄ
ＣＴとフィールド内ＤＣＴとで、以降の処理を別個にせ
ざるを得ない。その結果、ハードウエアの規模の増加等
の問題が生じる。そこで、この実施例では、第２フィー
ルドの直流成分ＤＣ２に代えて、差分直流成分ΔＤＣ２
（＝ＤＣ１−ＤＣ２）を伝送する。動き検出回路５から
の検出信号（動きフラグ）Ｍがデータ量見積り器９に供
されるとともに、後段に伝送される。この動きがある時
の処理については、後でより詳細に説明する。
【００２２】量子化回路７では、係数データ内の交流分
が量子化される。すなわち、適切な量子化ステップで交
流分の係数データが割算され、その商が整数化される。
この量子化ステップが見積り器９からの量子化番号ＱＮ
ｏによって決定される。ディジタルＶＴＲの場合では、
編集等の処理が１フィールドあるいは１フレーム単位で
なされるので、１フィールドあるいは１フレーム当りの
発生データ量が目標値以下となる必要がある。ＤＣＴお
よび可変長符号化で発生するデータ量は、符号化の対象
の絵柄によって変化するので、１フィールドあるいは１
フレーム期間より短いバッファリング単位の発生データ
量を目標値以下とするためのバッファリング処理がなさ
れる。バッファリング単位を短くするのは、バッファリ
ングのためのメモリ容量を低減するなど、バッファリン
グ回路の簡略化のためである。この例では、５マクロブ
ロック（＝３０ＤＣＴブロック）がバッファリング単位
とされている。
【００２３】また、アクティビィティ検出回路８は、後
述のように、ＤＣＴブロックの単位で、絵柄の細かさを
調べ、そのＤＣＴブロックのアクティビィティを４段階
にクラス分けし、そのクラスを示す２ビットのアクティ
ビィティコードＡＴを発生する。検出結果が見積り器９
に供給され、アクティビィティコードＡＴが後段に伝送
される。
【００２４】量子化回路７の出力が可変長符号化回路１
１に供給され、ランレングス符号化、ハフマン符号化等
がなされる。例えば係数データの“０”の連続数である
ランレングスと係数データの値とをＲＯＭ内に格納され
たハフマンテーブルに与え、可変長コード（符号化出
力）を発生する２次元ハフマン符号化が採用される。可
変長符号化回路１１からのコード信号が後段に供給され
る。
【００２５】見積り器９と関連して、可変長符号化回路
１１で参照されるのと同一のハフマンテーブル１２が設
けられている。このハフマンテーブル１２は、可変長符
号化した時の出力コードのビット数データを発生する。
見積り器９で最適な量子化ステップの組が判定され、そ
の判定出力がセレクタ１０に供給される。セレクタ１０
は、量子化回路７がこの量子化ステップの組で係数デー
タを量子化するように制御する。これとともに、量子化
ステップの組を識別するための量子化番号ＱＮｏが後段
に伝送される。
【００２６】図示せずも、上述の処理で発生したデータ
（直流分データ、可変長符号化出力、量子化番号ＱＮ
ｏ、動きフラグＭ、アクティビィティコードＡＴ）が後
段のフレーム化回路において、エラー訂正符号化の処理
と記録データのフレーム構造への変換の処理がなされ
る。フレーム化回路からは、シンクブロック構成のデー
タが現れる。記録データは、チャンネル符号化回路、記
録アンプを介して２個の回転ヘッドに供給され、磁気テ
ープ上に記録される。
【００２７】図５は、この一実施例における１シンクブ
ロックのデータ配列を示す。１シンクブロックの長さ
は、例えば９０バイトである。シンクブロックの先頭に
ブロック同期信号ＳＹＮＣ（２バイト）が位置し、その
後に、ＩＤ信号が位置する。このＩＤ信号は、２バイト
のＩＤ信号（ＩＤ０、ＩＤ１）およびＩＤ信号に対する
パリティＩＤＰ（１バイト）からなる。残りの８５バイ
トの内の７７バイトがデータエリアであって、最後の８
バイトが積符号の内符号のパリティである。データエリ
アの先頭に、量子化ステップを識別するための１バイト
の量子化番号ＱＮｏおよび補助コードＡＵＸが位置す
る。その後の７５バイトがデータ（可変長コードあるい
は外符号化のパリティ）である。
【００２８】１シンクブロックには、１マクロブロック
（ＹＹＹＹ、Ｕ、Ｖ）に関するコード信号および各ＤＣ
Ｔブロックに関してのアクティビィティコードＡＴおよ
び動きフラグＭが挿入される。動きフラグＭは、ＤＣＴ
ブロック毎に検出された動きの有無を示す１ビットのフ
ラグである。
【００２９】７５バイトのエリアがそれぞれがｄ（例え
ば１８バイト）の長さの４個のエリアと、端数の先頭の
エリアとに分割される。このｄ毎に、１マクロブロック
の４個のＤＣＴブロックで発生した直流成分（９ビッ
ト）を配置し、その後に、動きフラグＭおよびアクティ
ビィティコードＡＴを配置する。ｄの長さの各エリアが
ａ（例えば１２バイト）およびｄ／２（６バイト）のエ
リアにそれぞれ分割される。この結果、８個のエリアが
形成される。
【００３０】先頭のエリアが固定のＡＣ−Ｈエリアとさ
れる。直流分を含む次のａの長さのエリアがＹのＡＣ−
Ｌエリアとされ、ａ／２の長さのエリアが固定ＡＣ−Ｈ
エリアとされる。次のｄの長さのエリアには、ＹのＡＣ
−Ｌエリアと、Ｃ（例えばＵ）の直流分、動きフラグ
Ｍ、アクティビィティコードＡＴ、ＡＣ−Ｌのためのエ
リアとが含まれる。さらに、次のｄの長さのエリアがＹ
のＡＣ−Ｌエリア、固定ＡＣ−Ｈエリアとされ、最後の
ｄの長さのエリアがＹのＡＣ−Ｌエリアと、Ｃ（例えば
Ｖ）の直流分、動きフラグＭ、アクティビィティコード
ＡＴ、ＡＣ−Ｌのためのエリアとされる。各ＡＣ−Ｌエ
リアからはみ出したＡＣ−Ｈ成分が先頭のＡＣ−Ｈエリ
アから順に詰め込まれる。ＡＣ−Ｌエリア内に空きエリ
ア、すなわち、可変ＡＣエリアが存在すれば、ここに
も、はみ出したＡＣ−Ｈ成分が詰められる。
【００３１】ＩＤ信号は、フレームＩＤ、フォーマット
識別ビット、記録データの種類を示す２ビット、シンク
ブロックアドレス、パリティバイトＩＤＰを含む。フレ
ームＩＤは、フレーム毎に反転する。識別ビットは、こ
の実施例のディジタルＶＴＲ用のフォーマットとそれ以
外のフォーマット、例えばデータ記憶装置のフォーマッ
トとを識別する。これが“１”の時は、ディジタルＶＴ
Ｒ用のフォーマットを意味し、これが“０”の時は、他
のフォーマットを意味する。記録データ識別ビットは、
記録データの種類（ビデオ、オーディオ等）を表す。さ
らに、シンクブロックアドレスは、１フレームのデータ
を含み、複数本のトラックに分割して記録される全シン
クブロックに対して、通番で符されたアドレスである。
【００３２】さらに、データエリア内の補助コードＡＵ
Ｘも、一種のＩＤ信号であって、ビデオ信号の放送形
式、オーディオのモード等の情報が有している。データ
エリア内に量子化番号ＱＮｏ、補助コードＡＵＸを記録
しているのは、ＩＤ信号のエラー訂正符号よりも、デー
タエリア内のデータに関するエラー訂正符号の方がより
訂正能力が高いからである。
【００３３】量子化回路７では、前述のように、係数デ
ータが量子化ステップで割算され、その商が整数に丸め
られる。係数データの絶対値をＣとし、量子化ステップ
の値をＤとすると、丸め後の値Ｑ(C) は、次式で表され
る。 Ｑ(C) ＝ INT〔｛Ｃ＋（Ｄ／２）｝／Ｄ〕 量子化ステップが１６の場合の処理を図６Ａに示す。
【００３４】この丸め処理は、一般的なもので、数学的
には、量子化歪みを全体的に一番小さくすることができ
る。しかしながら、視覚的効果を考慮すると、必ずしも
上述の丸め処理が最良と言えない場合がある。この実施
例では、量子化時に、高域の係数データが粗く量子化さ
れるようにされている。通常、高域の成分は、小さな値
であるので、上述の丸めによって、量子化後では、高域
成分の値が全て０となる。このことは、後段の可変長符
号化の効率を増加させる。
【００３５】ところが、絵柄によっては、大きな高域係
数が現れる場合もあり、例えば係数の値の８は、図６Ａ
から分かるように、１６の値に丸められる。これは、高
域係数を増幅することと等価で、視覚上、ノイズとな
り、画質を劣化させる。この問題を改善するために、図
６Ｂに示すような丸め処理が好ましい。
【００３６】この処理は、後述のエリア番号が＜４の場
合、すなわち、低域の係数に関しては、上述と同様の Ｑ(C) ＝ INT〔｛Ｃ＋（Ｄ／２）｝／Ｄ〕 の丸めを行う。エリア番号が≧４の高域係数の場合で
は、次の処理を行う。Ｄ＜８ならば、 Ｑ(C) ）＝ INT〔｛Ｃ＋（Ｄ／２）｝／Ｄ〕 それ以外（Ｄ≧８）の場合（図６Ｂが一例） Ｑ(C) ）＝ INT〔｛Ｃ＋ INT（Ｄ／３）｝／Ｄ〕
【００３７】このように、量子化ステップの値が８より
小さい場合は、通常の丸めを行い、これが８以上の場合
は、変則的な丸めを行う。これによって、ＳＮ比を保ち
つつ、視覚上のノイズを低減することができる。
【００３８】量子化回路７において、最適な量子化を行
うのに、アクティビィティ検出がなされる。図７は、ア
クティビィティ検出回路８の一例を示す。入力端子２１
には、交流分の係数データが順に供給される。この入力
データがスキャン回路２２および絶対値化回路２４に供
給される。スキャン回路２２は、図８Ａにおいてドット
領域として示すような高域側の２５個の係数データを選
択的に絶対値化回路２３に対して出力する。絶対値化回
路２４には、図８Ｂに示すように、直流成分以外の全て
の係数データが供給される。
【００３９】絶対値化回路２３、２４で絶対値に変換さ
れた係数データが比較回路２５、２６にそれぞれ供給さ
れる。比較回路２５、２６には、しきい値ＴＨ１および
ＴＨ２がそれぞれ供給される。係数データがＴＨ１以上
の時に、比較回路２５から発生する比較出力によって、
カウンタ２７がイネーブルされる。係数データがしきい
値ＴＨ２以上の時に、比較回路２６から発生する比較出
力がフリップフロップ２８にラッチされる。一例とし
て、ＴＨ１＝４、ＴＨ２＝２３５とされる。カウンタ２
７およびフリップフロップ２８は、ＤＣＴブロック毎に
クリアされる。
【００４０】カウンタ２７のカウント値ＮＨが比較回路
２９、３０、３１に供給される。比較回路２９、３０、
３１には、しきい値ＴＨ３、ＴＨ４、ＴＨ５がそれぞれ
供給される。一例として、ＴＨ３＝１、ＴＨ４＝５、Ｔ
Ｈ５＝１０とされている。比較回路２９、３０、３１
は、カウント値ＮＨが対応するしきい値以上の時に、ハ
イレベルとなる比較出力を発生する。比較回路２９およ
び３０の出力がロジック３３に供給され、比較回路３１
の出力がＯＲゲート３２に供給される。
【００４１】ＯＲゲート３２の他方の入力として、フリ
ップフロップ２８からの比較出力ＮＦが供給される。Ｏ
Ｒゲート３２の出力がロジック３３に供給される。ロジ
ック３３は、入力信号からＤＣＴブロックのアクティビ
ィティのクラスを示すアクティビィティコードＡＴを出
力端子３４に発生する。
【００４２】この例では、図９に示すように、アクティ
ビィティのクラス分けがなされる。すなわち、 ＮＨ＝０、クラス０（ＡＴ＝００） ＮＨ≧１、クラス１（ＡＴ＝０１） ＮＨ≧５、クラス２（ＡＴ＝１０） ＮＨ≧10、またはＮＦ＝１、 クラス３（ＡＴ＝１１）
【００４３】クラス０が最もアクティビィティが低く、
１、２、３と順にアクティビィティが高い。ＮＦ＝１に
よって、ＴＨ２以上の大きな係数データが粗く量子化さ
れる（クラス３が適用される）。これは、可変長符号化
のハフマンテーブルに規定されている値の範囲内に係数
データの値を抑えるためになされる。
【００４４】アクティビィティ検出は、各ＤＣＴブロッ
クの絵柄の細かさを検出することである。視覚上、細か
い絵柄（アクティビィティが高い）ブロックは、多少、
量子化ステップが粗くても、歪みが目立たない。一方、
平坦な絵柄（アクティビィティが低い）ブロックは、粗
く量子化すると、歪みが目立ち易い。従って、その総ビ
ット数が所定値以下に制御されるバッファリング単位
（３０ＤＣＴブロック）内で、アクティビィティが高い
ブロックに対する量子化は、粗いものとし、アクティビ
ィティが低いブロックに対する量子化は、細かいものと
することは、有効である。
【００４５】アクティビィティが高いブロックを粗く量
子化しても、歪みが目立たないと述べたが、そのブロッ
クがエッジ情報を含む時には、これが成り立たない。む
しろ、エッジ情報に対しては、細かな量子化が好まし
い。ブロック内で全体的に細かな絵柄を含むもののみを
アクティビィティが高いと判定した方が好ましい。この
点を考慮して、アクティビィティ検出のために用いる係
数データを図８Ａに示すようなパターンでもって、高域
のものに限定している。
【００４６】すなわち、図１０Ａに示すように、垂直方
向のエッジが含まれるブロックをＤＣＴ変換すると、第
１行のみに係数データが生じる。従って、第１行の係数
データは、アクティビィティ検出の対象から除外され
る。また、図１０Ｂに示すように、水平方向のエッジが
含まれるブロックでは、第１列のみに係数データが発生
する。従って、第１列の係数データは、アクティビィテ
ィ検出の対象から除外される。また、垂直方向のエッジ
を含む画像に多少の動きがあって、フレーム内ＤＣＴが
された時には、図１０Ｃに示すように、垂直方向の高周
波成分が増加し、左下コーナの係数データの値が大きく
なる。この動きの影響を軽減するために、この部分が除
外される。以上の結果、図８Ａに示す検出対象範囲が設
定される。なお、ロジック３３に動きフラグＭが供給さ
れ、動き検出回路５によって検出された動きブロック
は、一義的にクラス０と分類される。
【００４７】データ量見積り器９は、バッファリング単
位（５マクロブロック）の発生データ量を目標値以下と
することができ、且つなるべく小さい値の量子化ステッ
プを決定する。この見積り器９では、アクティビィティ
のクラスに応じた量子化を行い、さらに、ブロック内の
エリアを例えば８分割し、各エリアに応じた量子化を行
う。図１１は、この見積り器９の一例を示している。図
１１の説明に先立ち、アクティビィティおよびエリアを
考慮した量子化について説明する。
【００４８】図１２は、係数データのエリア分割を示
す。各係数データに対して付された０〜７の各数字がエ
リア番号を表す。このエリア番号が大きくなるにつれ
て、係数データが高域側のものになるように、エリア番
号が規定される。エリア分割を行うのは、係数データを
量子化する時に、高域の係数データほど、量子化を粗く
しても、復元画像の質の劣化が少ない点に基づいてい
る。
【００４９】図１３は、この例の量子化テーブルであ
る。図１３でＳＱは、２の平方根の近似値（＝１＋1/4
＋1/8 ＋1/32）を表す。ここでは、０〜１５の量子化番
号ＱＮｏで識別される１６種類の量子化ステップの組が
用意されている。各組は、０〜７の各エリアに対応する
量子化ステップからなる。例えば量子化番号ＱＮｏ＝０
の量子化ステップの組は、（１，１，１，ＳＱ，２，２
×ＳＱ，４，４×ＳＱ）である。図１３に示す量子化テ
ーブルは、量子化番号ＱＮｏが増加するに伴って、量子
化ステップが大きくなる変化を有している。言い換える
と、量子化番号ＱＮｏが増加すると、量子化が粗いもの
へ変化する。全ての量子化ステップが２のべき乗で表現
されているので、これらの量子化ステップで係数データ
を割算する回路として簡単なものを使用できる。
【００５０】図１４は、アクティビィティを考慮した量
子化と、輝度データおよび色データの相違を考慮した量
子化とを説明する。アクティビィティ検出回路８の前述
のようなクラス分けによって、アクティビィティクラス
の０、１、２、３の何れかに各ＤＣＴブロックが分類さ
れている。一つの量子化番号がｑに設定された時に、ア
クティビィティクラスに従って量子化番号の調整がなさ
れる。アクティビィティがより高いクラス２および３で
は、量子化番号がｑ＋１、ｑ＋２に変更され、アクティ
ビィティがより低いクラス０では、量子化番号がｑ−１
に変更される。その結果、アクティビィティの高低に応
じて量子化ステップを制御できる。この調整時に、量子
化番号が負になったり、あるいはこれが１６以上になる
場合には、量子化番号が０あるいは１５にクリップされ
る。
【００５１】一般的に、輝度信号に比して色信号の解像
度の劣化は、目立たないので、色信号の周波数特性を低
下させて、それによって生じた余裕を輝度信号に振り向
ける処理がエリアシフトである。輝度（Ｙ）信号に関し
ては、エリアシフトが利用できない（図１４中でＮ／Ａ
で示す）。色信号（Ｕ、Ｖ）に関して、アクティビィテ
ィクラスに適応してエリアシフトがなされる。図１４中
のエリアシフトの数字は、元のエリア番号に対して加算
される値である。７を超える加算結果は、７にクリップ
される。
【００５２】図１１に示す見積り器９において、４０1
〜４０n がそれぞれ図１３に示す量子化テーブルを備え
る量子化回路である。ｎは、量子化テーブル内の量子化
ステップの組の数（この例では、ｎ＝１６）と対応して
いる。これらの量子化回路４０1 〜４０n は、コントロ
ーラ４１によって、量子化動作がそれぞれ制御される。
コントローラ４１には、アクティビィティ検出回路８か
らのアクティビィティコードＡＴおよび動きフラグＭが
供給される。量子化回路４０1 〜４０n の出力データが
スキャン回路４２1 〜４２n に供給される。スキャン回
路は、量子化回路の出力の順序を動きフラグＭに応答し
て切り替える。
【００５３】スキャン回路４２1 〜４２n の出力が可変
長符号化回路４３1 〜４３n に供給される。可変長符号
化回路がハフマンテーブル１２を参照して、例えば２次
元ハフマン符号化を行う。このハフマンテーブル１２
は、本線信号に対する可変長符号化回路１１で用いられ
るのと同一であるが、データ量のみを求めるために、出
力ビット数が分かるテーブルである。可変長符号化回路
の符号化出力がバッファ４４1 〜４４n に供給される。
これらのバッファは、５マクロブロック毎にリセットさ
れ、５マクロブロックに関してのデータ量を累算する。
【００５４】バッファで得られた累算データが判定回路
４５に供給され、５マクロブロックで発生するデータ量
が所定値以下となる量子化回路が決定される。この出力
端子４６に発生する判定出力がセレクタ１０（図１参
照）に供給され、セレクタ１０が量子化回路７の量子化
ステップの組を指定する。これとともに、量子化番号Ｑ
Ｎｏが出力される。見積り器９としては、図１１に示す
構成に限られず、異なる量子化ステップで順次量子化を
行う方式等、種々の構成のものを採用できる。
【００５５】見積り器９の量子化回路４０1 〜４０n に
対しては、スイッチ回路４７を介された係数データが供
給される。スイッチ回路４７の入力端子ａには、交流分
の係数データが供給され、他方の入力端子ｂには、減算
回路４８の出力データが供給される。スイッチ回路４７
は、制御信号ＣＴで制御される。減算回路４８には、現
フィールドの直流分ＤＣ２が供給され、遅延回路４９か
らの前フィールドの直流分ＤＣ１が減算される。この減
算回路４８から差分直流データΔＤＣ２が発生する。動
きブロックのために、フィールド内ＤＣＴがなされる時
に、第２フィールドの直流分ＤＣ２の代わりに差分直流
データΔＤＣ２をスイッチ回路４７が選択する（図４参
照）。
【００５６】フィールド内ＤＣＴにおいて、差分直流デ
ータを形成する一つの目的は、値を小さくして係数デー
タが粗く量子化されるのを防止することにある。他の目
的は、値を小さくすることによって、量子化歪みの影響
を少なくすることである。フィールド間で、シーンチェ
ンジが発生した場合を除き、フィールド相関が存在する
ので、殆どの場合、差分直流データΔＤＣ２の値は、０
に近い極めて小さな値であり、これらの目的を達成でき
る。
【００５７】量子化回路４０1 〜４０n が各量子化ステ
ップの組に関しての量子化を担当する。コントローラ４
１は、図１４に示され、上述した適応量子化を行うよう
に、量子化回路４０1 〜４０n を制御する。コントロー
ラ４１は、アクティビィティコードＡＴ（２ビット）を
受け取って、量子化番号ＱＮｏの調整を行う。係数デー
タの順序が分かっているので、１ブロック内の係数デー
タの時系列中の位置に応じてエリア規定がなされる。ま
た、動きブロックの場合には、フィールド内ＤＣＴがさ
れているので、係数データの分布がフレーム内ＤＣＴと
異なっている。従って、エリア規定を図１２に示すフレ
ーム内ＤＣＴとは異なる、図１５に示すものに変更す
る。コントローラ４１が動きフラグＭを受け取ること
で、図１５に示すエリア規定が可能である。さらに、輝
度信号と色信号とが時系列中の位置で分かっているの
で、色信号に対するエリアシフトの制御を行うことがで
きる。
【００５８】スキャン回路４２1 〜４２n は、フレーム
内ＤＣＴの場合に、図３に示すジグザクスキャンでもっ
て、係数データを順次出力する。この出力順序を動きブ
ロックの係数データに適用すると、０−ランの長さ（ラ
ンレングス）が短くなる等、後段の可変長符号化の効率
の低下を招く。そこで、動きブロックの場合には、図１
６に示される番号の順序でスキャン回路が係数データを
出力する。
【００５９】上述の動きブロックに関してなされるエリ
ア規定およびデータ順序の変更は、図１では、簡単のた
めに示されていないが、本線信号に関しても同様になさ
れる。また、この実施例と異なり、ＤＣＴ回路４の後段
にインターレス化回路を設け、ここで、フィールド内Ｄ
ＣＴで得られた係数データをインターレス走査と同様の
順序に変換するする処理を行うようにしても良い。この
方法によって、それ以降の処理を静止ブロックか、動き
ブロックであるかを区別しないで行うことができ、制御
および回路を簡単とできる。
【００６０】以上の実施例は、ディジタルビデオ信号を
磁気テープに記録するディジタルＶＴＲの例である。し
かしながら、テープ以外のディスク等の媒体を使用する
場合にも、この発明を適用できる。
【００６１】
【発明の効果】この発明によれば、バッファリング単位
の中で、各ブロックの絵柄に適応して量子化ステップを
制御することができる。従って、絵柄が細かいブロック
に関して高域の係数データが多くなり、そのブロックの
量子化が粗くなることを防止できる。また、エッジ情報
が含まれるブロックは、アクティビィティが低いものと
して検出され、エッジ情報が量子化で失われることを防
止できる。さらに、エリア制御を行う量子化において、
色信号に関しては、アクティビィティに応じてエリアを
シフトすることにより、画質の劣化を抑えながら、圧縮
の効率を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明が適用されたディジタルＶＴＲの記録
データ処理回路のブロック図である。
【図２】マクロブロックの説明に用いる略線図である。
【図３】ＤＣＴ係数データの出力順序の一例を示す略線
図である。
【図４】フィールド内ＤＣＴの処理を示す略線図であ
る。
【図５】記録データのシンクブロックの構成を示す略線
図である。
【図６】量子化における丸め処理の説明のための略線図
である。
【図７】アクティビィティ検出回路の一例のブロック図
である。
【図８】アクティビィティ検出エリアを示す略線図であ
る。
【図９】アクティビィティ検出の説明のための略線図で
ある。
【図１０】ＤＣＴで発生する係数の説明のための略線図
である。
【図１１】見積り器の一例のブロック図である。
【図１２】エリア規定の一例の略線図である。
【図１３】量子化テーブルの一例の略線図である。
【図１４】適応量子化を説明するための略線図である。
【図１５】動きブロックのエリア規定を説明するための
略線図である。
【図１６】動きブロックの係数データの出力順序を説明
するための略線図である。
【符号の説明】
４ ＤＣＴ回路 ５ 動き検出回路 ７ 量子化回路 ８ アクティビィティ検出回路 ９ 見積り器

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ディジタル画像信号を直交変換および可
    変長符号により符号化し、上記符号化出力を伝送するよ
    うにしたディジタル画像信号の伝送装置において、 上記ディジタル画像信号を所定のブロック構造に変換す
    るためのブロック化手段と、 上記ブロック化手段と結合され、上記ディジタル画像信
    号のブロック毎に直交変換を行うための直交変換手段
    と、 上記直交変換手段からの交流分のデータが供給され、上
    記ブロック毎のアクティビィティを検出する手段であっ
    て、上記交流分のデータの比較的高域の複数のデータの
    絶対値を複数のしきい値と比較することで、アクティビ
    ィティをクラス分けするようにした手段と、 上記直交変換手段からのデータを量子化するための手段
    と、 上記量子化手段と結合され、上記アクティビィティのク
    ラスに適応して量子化ステップを制御するための制御手
    段と、 上記量子化手段の出力が供給される可変長符号化手段と
    からなるディジタル画像信号の伝送装置。
  2. 【請求項２】 ディジタル画像信号を直交変換および可
    変長符号により符号化し、上記符号化出力を伝送するよ
    うにしたディジタル画像信号の伝送装置において、 上記ディジタル画像信号を所定のブロック構造に変換す
    るためのブロック化手段と、 上記ブロック化手段と結合され、上記ディジタル画像信
    号のブロック毎に直交変換を行うための直交変換手段
    と、 上記直交変換手段からの交流分のデータが供給され、上
    記ブロック毎のアクティビィティを検出する手段であっ
    て、上記交流分のデータの比較的高域の複数のデータの
    絶対値を複数のしきい値と比較することで、アクティビ
    ィティをクラス分けし、また、全ての上記交流分のデー
    タの絶対値と上記複数のしきい値よりも充分大きなしき
    い値とを比較し、上記大きなしきい値を超えるものは、
    最もアクティビィティが高いクラスとするための手段
    と、 所定期間の伝送データ量が所定値以下になるように、上
    記直交変換手段からのデータを量子化するための手段
    と、 上記量子化手段と結合され、上記アクティビィティのク
    ラスに適応して量子化ステップを制御するための制御手
    段と、 上記量子化手段の出力が供給される可変長符号化手段と
    からなるディジタル画像信号の伝送装置。
  3. 【請求項３】 請求項１あるいは請求項２記載のディジ
    タル画像信号の伝送装置であって、 上記量子化手段は、量子化ステップの幅が互いに異なる
    複数の量子化ステップから上記制御手段によって選択さ
    れたもので上記直交変換手段の出力を量子化し、上記ア
    クティビィティのクラスに応答して上記量子化ステップ
    が変更されることを特徴とするディジタル画像信号の伝
    送装置。
  4. 【請求項４】 請求項１あるいは請求項２記載のディジ
    タル画像信号の伝送装置であって、 上記制御手段は、上記直交変換手段の各出力のブロック
    配列の位置に応じて、上記量子化ステップを変更する、
    エリア制御を行い、さらに、色信号に関して、上記アク
    ティビィティのクラスに応答して上記エリア制御が変更
    されることを特徴とするディジタル画像信号の伝送装
    置。
  5. 【請求項５】 請求項１あるいは請求項２記載のディジ
    タル画像信号の伝送装置であって、 上記量子化手段は、上記直交変換手段の出力のしきい値
    に対する大小関係に応じて丸め処理が変更されることを
    特徴とするディジタル画像信号の伝送装置。
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