JPH06290551A - 直交変換符号化データの伝送方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直交変換符号化で発生した係数データを伝送
する時に、エラー発生の影響を低減する。 【構成】 ８×８の画像ブロックがＤＣＴ変換されるこ
とによって、８×８の係数データが発生する。この係数
データの直流成分が伝送単位ブロックの先頭の第１の領
域に配置される。交流成分の係数データの中で、重要度
が高い係数データＡＣ１〜ＡＣ５は、伝送単位ブロック
内の第１の領域以外の第２の領域内に配置される。すな
わち、この第２の領域が５個の第３の領域に分割され、
第３の領域にＡＣ１〜ＡＣ５がそれぞれ配置される。第
３の領域の長さは、可変長符号化で発生するコードの最
大長に等しく設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、直交変換符号化と、
そして可変長符号化により生じた直交変換符号化データ
の伝送方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル画像データのデータ伝送量を
圧縮する場合に、２次元コサイン変換（Discrete Cosin
e Transform ：以下ＤＣＴという）などの直交変換を用
いる符号化方法が従来から提案されている。

【０００３】ＤＣＴによる符号化方式は、１フレームの
テレビジョン信号を水平方向のｎ画素×垂直方向のｍ画
素からなる複数個の小ブロックに分割し、各ブロックに
対してＤＣＴを施し、その結果得られた直流成分の係数
データと、複数個の交流成分の係数データを各交流成分
の出現確率に応じてビット長の異なるエントロピー符
号、例えばハフマンコードに変換して伝送する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
にして圧縮した画像データをディジタルＶＴＲに記録す
ることが考えられるが、このディジタルＶＴＲでは、高
速サーチ動作において、出来るだけ良好な再生画像が得
られることが好ましい。

【０００５】この高速サーチ時には、回転ヘッドが複数
の記録トラックに跨って走査するため再生データは断続
的にしか得られない。ところが、ハフマンコードなどの
エントロピー符号はビット長が可変長で、しかも、発生
するハフマンコードは連続的に記録されている。従っ
て、断続的にしか再生データが得られない高速サーチ時
には、ハフマンコードの復号化が困難になる。

【０００６】また、ビット長が可変のハフマンコードを
連続的に記録しているため、１つのコード中でビットエ
ラーが発生した場合、その影響がそれ以降のコードにも
伝播して、コード識別が出来なくなり、エラーの発生し
たコードによっては、エラーの伝播が該当ブロックにと
どまらず他のブロックまで及ぶ可能性がある。

【０００７】以上の問題点を解決する手段として、直流
成分を定められた位置に固定長で記録する、という手段
は既に一般的となっているが、交流成分の取扱方として
提唱されているものに、重要度の高い交流成分の係数デ
ータをあらかじめ定められた個数だけ、定められた位置
に、固定長記録するというものがある。

【０００８】しかしながら、この手法にはデータを固定
長化するため符号化効率が劣化する欠点があり、また、
実際にはそれほど多くの交流成分を記録することが出来
ないため、高速サーチ時にもエラー発生時にもそれほど
良好な画像が得られない欠点があった。

【０００９】また、本願出願人の提案にかかる特開昭４
−３２２５９１号公報には、重要度の高い交流成分の係
数データを、あらかじめ定められた個数だけ、定められ
た位置に、可変長記録するものが開示されている。

【００１０】この手法は、発生情報量が一切増大しない
という利点はあるが、上記の手法と同様に、多くの交流
成分を記録することが出来ないため、高速サーチ時にも
エラー発生時にもそれほど良好な画像が得られない問題
点があった。

【００１１】さらに、交流成分の係数データを重要度の
高いほうから順に、定められた量だけ定められた位置
に、配置記録するという手法も可能である。この手法
は、発生情報量が一切増大せず、多くの交流成分を記録
することが出来るため、高速サーチ時にもエラー発生時
にも非常に良好な画像が得られる。

【００１２】しかしながら、重要度の高い交流成分デー
タにおいてエラーが発生した場合は、それ以降の交流成
分データすべての切り出しが不可能のなるため、そのブ
ロックのコンシールが極めて困難であり、良好な復元画
像を得るのは難しい、という問題点がある。

【００１３】この発明の目的は、以上の問題点を解決し
た直交変換符号化データの伝送方法を提供することにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明は、複数の画素
からなるブロックを単位として直交変換して得られた係
数データを可変長符号化して伝送する方法であって、係
数データのうちの直流成分の係数データを伝送単位ブロ
ック内の定められた第１の領域に配置する第１のステッ
プと、係数データのうちの交流成分の係数データの内で
比較的重要度が高い係数データを伝送単位ブロックの第
２の領域に配置するとともに、より重要度の高い複数の
交流成分の係数データを第２の領域内の独立に設けられ
た第３の領域に配置するステップと、交流成分の係数デ
ータの内の残りの係数データを伝送単位ブロック内の空
き領域に配置する第３のステップとからなることを特徴
とする直交変換符号化データの伝送方法である。

【００１５】

【作用】所定伝送単位毎に係数データのうちの直流成分
と、交流成分の係数データが重要度の高いほうから順
に、定められた量（個数ではなく）だけ、定められた位
置に配置されて伝送（例えば記録）されていて、しか
も、重要度の高いいくつかの交流成分の係数データに関
しては、それぞれ独立の位置に配置されている。この結
果、例えばディジタルＶＴＲの高速サーチ時において
は、これらの係数データを抽出でき、復号化できる。ま
た、これらの係数データは、定められた位置に配置され
ているので、エラーの影響を受けずに復号化できる。そ
して、これらの係数データは、ブロック単位の画像デー
タ内の重要な成分であって、これらを復号できれば、良
好な復元画像が得られ、高速サーチ時やエラーが生じた
ときの復元画像の画質が向上する。

【００１６】特に、重要度の高いいくつかの交流成分の
係数データに関しては、独立の領域に記録されているの
で、前のデータのエラーに関係なく独立にデータを切り
出すことが出来る。従って、従来よりも多くのデータを
切り出すことが出来るので、コンシールが容易になり復
元画像の画質が向上する。

【００１７】

【実施例】以下、この発明による高能率符号化データの
伝送方法を、ディジタルＶＴＲの記録系に適用した場合
の実施例を、図を参照しながら説明する。

【００１８】図１は、ディジタルＶＴＲの記録系の一実
施例を示すものである。すなわち、入力端子１１を通じ
て入力されたラスター走査形式の画像信号は、Ａ／Ｄコ
ンバータ１２に供給され、１画素サンプルが例えば８ビ
ットのディジタル画像信号に変換される。このディジタ
ル画像信号はブロック化回路１３に供給される。

【００１９】このブロック化回路１３は、１フレーム分
のディジタル画像信号を記録できる容量のメモリを有
し、例えば、（水平方向の８画素）×（垂直方向の８画
素（ライン））からなる領域を１画像ブロックとして、
１フレーム（１画面分）のディジタル画像信号が複数個
の画像ブロックに分割される。この場合、１画像ブロッ
クには６４画素サンプルが含まれる。

【００２０】また、このブロック化回路１３では、入力
画像信号中のデータが存在しないブランキング期間が取
り除かれると共に、有効データが連続するものとされ、
データ系列中にデータ欠如期間が形成される。

【００２１】ブロック化回路１３からの各画像ブロック
のデータは、シャッフリング回路１４に供給される。シ
ャッフリング回路１４では、画像ブロックの単位で、１
フレーム内のすべての画像ブロックが、１フレーム中で
所定の規則に従って並び換えられる処理がなされる。こ
のシャッフリング処理は、メモリのアドレス制御で実行
される。

【００２２】シャッフリング回路１４の出力信号は、符
号化部２０のＤＣＴ変換回路２１に供給される。このＤ
ＣＴ変換回路２１では、画像ブロック毎にＤＣＴ変換処
理がなされ、このＤＣＴ変換回路２１からは、複数個
の、例えばブロックサイズに対応する８×８の係数デー
タが得られる。係数データは、図２Ａに示すように、直
流成分の係数データＤＣと、複数個の交流成分の係数デ
ータＡＣｉ（ｉ＝１〜６３）とからなる。

【００２３】ＤＣＴ変換回路２１からの係数データはブ
ロック走査回路２２に供給され、このブロック走査回路
２２から、各ブロック毎の係数データが、図２Ｂに示す
ように、直流成分ＤＣから交流成分の周波数的に高い方
向に向かってジグザグ走査する状態で出力される。図２
Ｂにおいて、０、１、２、・・・と記載した数値は出力
される順番を示している。一般にＤＣＴ係数において
は、低周波成分の方が高周波成分よりも視覚的に重要で
あり、このブロック走査回路２２において、交流成分係
数が重要度の高い順に並び換えられる。

【００２４】ブロック走査回路２２からの係数データ
は、再量子化回路２３に供給される。この再量子化回路
２３では、係数データがバッファコントロール回路２７
からの量子化ステップ幅で量子化される。

【００２５】再量子化回路２３の出力信号は、可変長符
号化回路２５に供給される。この可変長符号化回路２５
は、例えばハフマン符号のような可変長符号により係数
データの交流分を符号化する。可変長符号化回路２５の
出力データがバッファメモリ２６に供給される。バッフ
ァメモリ２６は、係数データが所定の伝送レート、すな
わち、この例のディジタルＶＴＲの場合であれば、テー
プ記録再生変換系の伝送レートを越えないように、レー
ト変換するために設けられている。すなわち、このバッ
ファメモリ２６の入力側のデータレートは可変である
が、出力側のデータレートがほぼ一定となる。

【００２６】また、このバッファメモリ２６において、
伝送データ量の変動が検出され、検出出力がバッファコ
ントロール回路２７に供給される。バッファコントロー
ル回路２７は、再量子化回路２３の量子化ステップ幅を
制御し、可変長符号化回路２５において出力される伝送
されるデータが所定のデータ量となるよう制御する。例
えば伝送データ量が多過ぎる時には、量子化ステップ幅
が大きくされ、伝送データ量が減少される。なお、この
例のようなフィードバック制御に限らず、再量子化回路
２３の量子化ステップ幅を制御して、所定期間の発生デ
ータ量を制御するフィードフォワード形式のバッファリ
ング処理を行うようにしても良い。

【００２７】バッファメモリ２６からの出力信号は、フ
レーム化回路２８に供給され、所定のデータ量毎にシン
クブロックが構成され、このシンクブロックが連続する
フレーム構成のデータ配列に係数データが並び換えられ
る。この発明は、このフレーム化回路２８でなされる処
理に特徴を有する。

【００２８】図３はシンクブロックＳＢの構成の一例を
示す。シンクブロックＳＢは複数個の伝送単位ブロック
ＢＬから形成される。この伝送単位ブロックＢＬは、こ
の例では、図４に示すように１７バイト（＝１３６ビッ
ト）で構成され、量子化ステップ幅を表すしきい値ＴＨ
と、直流成分の係数データＤＣ、交流成分の係数データ
ＡＣがこの伝送単位ブロックＢＬの定められた位置、す
なわち、第１の領域に配置される。

【００２９】図４の例では、しきい値ＴＨに６ビット、
直流成分の係数データＤＣに１０ビットが割り当てられ
る。また、交流成分の係数データＡＣのための第２の領
域としては、１５バイト（＝１２０バイト）が割り当て
られている。さらに、交流成分用の第２の領域は、使用
されるハフマンコードの中で最長のものと等しい長さの
第３の領域に分割されている。図４の例では、使用され
るハフマンコードが最長２４ビット（＝３バイト）とし
て、交流成分用の第２の領域が３バイト毎に５分割さ
れ、交流成分ＡＣ１〜ＡＣ５用の第３の領域とされてい
る。

【００３０】以下、図５〜図７を使用して、この発明の
特徴とするデータ伝送方法、すなわち、フレーム化回路
２８でなされる処理について説明する。以下の例は、１
シンクブロック内に２伝送単位ブロックが含まれ、この
１シンクブロック単位でバッファリングが行われている
例である。

【００３１】固定長データであるしきい値および直流成
分データは、それぞれの伝送単位ブロックＢＬの定めら
れた第１の領域、例えば先頭の２バイトの区間に配置さ
れる。伝送単位ブロックＢＬの他の領域が交流成分の係
数データ用の第２の領域である。

【００３２】比較的重要度の高い交流成分データ（この
場合ＡＣ１〜ＡＣ５）に関しては、予め用意されている
第３の領域のそれぞれに配置される。各領域は前述の様
に、使用される最長のハフマンコード分、用意されてい
るので、ＡＣ１〜ＡＣ５の各係数データは、必ず用意さ
れた領域内に配置できる。この様子を図５に示す。しか
しながら、各領域の長さをこの最大長よりやや短くして
も良い。さらに、第３の領域は、互いに等しい長さの必
要はなく、ＡＣ１に対する領域をＡＣ５に対する領域の
長さよりも長くするように、重要度に応じて異ならせて
も良い。

【００３３】重要度の低い交流成分データ（この場合は
ＡＣ６〜）に関しては、重要度の高い交流成分データが
記録された後、伝送単位ブロックＢＬ内の空いている領
域に順次先詰めされて挿入され配置される。この様子を
図６に示す。

【００３４】バッファリングは各伝送単位ブロック単位
では行われていないため、全ての交流成分データを配置
できない伝送単位ブロックが発生することがある。図６
の列では、伝送単位ブロック２において容量が不足し、
ＡＣ２４の一部とＥＯＢが配置できていない。

【００３５】以上の手順により、配置できなかったデー
タは、バッファリング単位（この例ではシンクブロック
に等しい）で見て、余っている領域に順次先詰めされて
挿入され配置される。この様子を図７に示す。先ほど、
配置できなかった、伝送単位ブロック２のＡＣ２４の一
部とＥＯＢが、伝送単位ブロック１の空き領域に配置さ
れている。データ配置処理のフローチャートを図８に示
す。

【００３６】図８に示すように、第１のステップでは、
しきい値および直流成分の係数データが伝送単位ブロッ
ク内の定められた第１の領域に配置される。次の第２の
ステップでは、交流分の係数データの中の重要度が比較
的高いデータ、上述の例では、ＡＣ１〜ＡＣ５が交流成
分用の第２の領域の定められた第３の領域に配置され
る。第３のステップでは、伝送単位ブロック内の空き領
域に対して、残りの交流成分の係数データが詰め込まれ
る。

【００３７】第２のステップと第３のステップの間に、
すべてのデータの配置を終了したかどうかの判定のステ
ップが存在する。第３のステップが終わった時点で、ま
だ、その伝送単位ブロックに詰め込めなかったデータが
ある時には、シンクブロックの全体に生じた空き領域
に、未配置の交流成分の係数データが詰め込まれる。こ
のようにしてフレーム化の処理が終了する。

【００３８】図１に戻って説明すると、フレーム化回路
２８の出力信号は、パリティ発生回路１５に供給され
て、例えば積符号構成のエラー訂正用符号の符号化がな
され、そのパリティデータが生成付加される。このパリ
ティデータが付加された圧縮画像データが、ディジタル
変調回路１６に供給されて、ディジタル変調がなされ
る。そして、ディジタル変調回路１６の出力信号が並列
一直列変換回路１７に供給され、直列データの記録信号
とされる。並列一直列変換回路１７からの直列の記録信
号は、回転ヘッドによりテープに例えば１フレームのデ
ータ当り４本の斜めトラックとして磁気記録される。

【００３９】なお、図示しないが、パリティ発生回路１
５とディジタル変調回路１６との間で、ブロック識別信
号ＩＤ（例えば２バイト）と、ブロック同期信号ＳＹＮ
Ｃ（例えば２バイト）が付加される。このブロック識別
信号ＩＤによりシンクブロックＳＢの所定の領域に配置
されているしきい値ＴＨ、直流成分の係数データＤＣ、
交流成分の係数データＡＣの位置が判る。

【００４０】以上のように、係数データのうちの直流成
分、および交流成分が重要な順に定められた領域に記録
されており、特に重要度の高い交流成分については独立
の領域に記録されているので、高速サーチ時に、再生デ
ータが断続的にしか得られなくても、これらの直流成分
および重要な交流成分の係数データを抽出することがで
き、これらの係数データを復号化することにより良好な
復元画像を得ることが出来る。

【００４１】また、ノーマル再生時、訂正できないエラ
ーが発生すると、従来はあるビットエラーが他のブロッ
クまで伝播して再生画像が非常に劣化してしまうことが
あった。例えば、ブロック終端コードＥＯＢにエラーが
発生した場合である。これに対して、この発明において
は、あるブロックにおいて発生したエラーは、他のブロ
ックの直流成分および重要な交流成分の係数データの切
り出しにはなんら関与しない。従って、上記の従来に対
してエラーに強くなり、画質が改善された再生画像を得
ることが出来る。

【００４２】さらに、従来の可変長記録による手法で
は、重要度の高い交流成分係数にエラーが生じた場合、
それ以降のデータは切り出し不可能であった。例えば、
ＡＣ１にエラーが生じた場合、ＡＣ２、ＡＣ３、ＡＣ
４、ＡＣ５、・・・はデータ切り出しが出来なかった。
これに対して、この発明においては、ＡＣ１にエラーが
あった場合でも、独立領域に記録されている係数は、エ
ラー伝播の影響を受けることなく切り出せる（今回の説
明例では、ＡＣ２〜ＡＣ５は切り出せる）。従って、従
来の手法によるよりも非常にコンシールがしやすく結果
的に良好な再生画像を得ることができる。

【００４３】この発明のポイントは、交流成分の係数デ
ータを定められた領域に容量的に可能な限り記録する、
さらに、最も重要度の高いいくつかの交流成分の係数デ
ータについては、独立の領域に記録される、というとこ
ろである。

【００４４】既に提案されている、重要度の高い交流成
分の係数データをあらかじめ定められた個数だけ、定め
られた位置に、固定長記録するという方式やまた、本願
発明者らが以前提案した重要度の高い交流成分の係数デ
ータを、あらかじめ定められた個数だけ、定められた位
置に、可変長記録するという方式は、記録する交流成分
の係数データの数をそれほど多くない個数に限っていた
ため、これらの固定記録領域だけのデータによる復号の
みではそれほど良好な復元画像を得ることが出来ない。

【００４５】また、本願発明者らが最近提案した、交流
成分の係数データを定められた領域に容量的に可能な限
り記録する、という方式は、上記の問題点の多くを解決
しているが、重要度の高い交流成分データにエラーが発
生した場合、同一ブロックのそれ以降の交流成分データ
は切りだし不可能になってしまい、そのブロックに関し
ては良好な復元画像を得ることは困難である、という問
題点は残っていた。

【００４６】これに対し、この発明の手法によれば交流
成分の係数データＡＣには、該当ブロックの交流成分の
係数データが記録される。あるブロックの交流成分の係
数データの量が、交流成分の係数データＡＣの領域より
小さいときは、そのブロックのデータはすべて固定領域
部分に記録されるから高速サーチ時、エラー時共に本来
の復元画像そのままの画像を得ることが出来る。また、
あるブロックの交流成分の係数データの量が、交流成分
の係数データＡＣの領域より大きいときは、そのブロッ
クのデータの一部は固定記録領域に記録されないことに
なるが、この場合でも一般に上記の提案手法よりも多く
の交流成分の係数データが固定記録領域に記録されるこ
とになるため、従来の手法よりも良好な復元画像を得る
ことが出来る。

【００４７】また、上記の重要度の高い交流成分の係数
データをあらかじめ定められた個数だけ、定められた位
置に、固定長記録するという方式では一般にこのフォー
マットを取ることによって情報量が増大するが、この発
明の方式では一切の情報量の増大は発生しない。

【００４８】さらに、最も重要度の高い係数データに関
しては、独立の領域に記録されているため、他のデータ
に発生したエラーの伝播の影響を受けることなくデータ
の抽出が行うことができ、そのため、最も重要度の高い
係数データにエラーが発生したブロックに関しても、従
来よりも良好な復元画像が得られる。

【００４９】なお、説明はＤＣＴについて行ったが、こ
の発明はＤＣＴに限られるものでなく、直交変換符号化
一般について適用可能である。

【００５０】また、説明は、簡単のため１次元ハフマン
を使用した場合のみで行ったが、２次元ハフマンを使用
した場合も全く同様に適用可能である。

【００５１】なお、この発明はディジタルＶＴＲに適用
される場合のみでなく、種々の伝送路を用いる場合にも
適用可能である。

【００５２】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明によれ
ば、重要な情報は、定められた位置に配置して伝送され
るので、例えばディジタルＶＴＲにこの発明を適用した
とき、高速サーチ時に、再生データが断続的にしか得ら
れなくとも、これら重要なデータを抽出することがで
き、これらの係数データを復号化することにより、良好
な再生画像を得ることが出来る。

【００５３】また、ノーマル再生時、訂正できないエラ
ーが発生すると、あるブロックに発生したエラーが他の
ブロックにまで致命的な影響を与えることがあったが、
この発明においては、定められた領域に多くの情報が記
録されているので、そのような場合にも、重要な係数デ
ータは抽出することができ、エラーがあっても画質の向
上した再生画像を得ることが出来、耐エラー性が向上す
る。

【００５４】さらに、最も重要度の高い係数データに関
しては、独立の領域に記録されているため、他のデータ
に発生したエラーの伝播の影響を受けることなくデータ
の抽出が行うことができ、そのため、最も重要度の高い
係数データにエラーが発生したブロックに関しても、従
来よりも良好な復元画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による伝送方法を実施するためのディ
ジタルＶＴＲの構成例を示すブロック図である。

【図２】ＤＣＴ変換出力の係数データを説明するための
略線図である。

【図３】記録するシンクブロックの構成例を示す略線図
である。

【図４】伝送データの要部のデータ配列の一部を示す略
線図である。

【図５】この発明のフレーム化動作の一例を説明するた
めの図である。

【図６】この発明のフレーム化動作の一例を説明するた
めの図である。

【図７】この発明のフレーム化動作の一例を説明するた
めの図である。

【図８】この発明のフレーム化動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【符号の説明】

２１ ＤＣＴ変換回路 ２３ 再量子化回路 ２５ 可変長符号化回路 ２８ フレーム化回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の画素からなるブロックを単位とし
   て直交変換して得られた係数データを可変長符号化して
   伝送する方法であって、 上記係数データのうちの直流成分の係数データを伝送単
   位ブロック内の定められた第１の領域に配置する第１の
   ステップと、 上記係数データのうちの交流成分の係数データの内で比
   較的重要度が高い係数データを上記伝送単位ブロックの
   第２の領域に配置するとともに、より重要度の高い複数
   の交流成分の係数データを上記第２の領域内の独立に設
   けられた第３の領域に配置するステップと、 上記交流成分の係数データの内の残りの係数データを上
   記伝送単位ブロック内の空き領域に配置する第３のステ
   ップとからなることを特徴とする直交変換符号化データ
   の伝送方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のデータ伝送方法であっ
   て、上記第３の領域の長さが上記可変長符号化で発生す
   るコードの最大長と等しく設定されたことを特徴とする
   データ伝送方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載のデータ伝送方法であっ
   て、上記第３の領域の長さが上記可変長符号化で発生す
   るコードの最大長よりやや短いものに設定されたことを
   特徴とするデータ伝送方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載のデータ伝送方法であっ
   て、上記第３の領域の長さが重要度が高いものほど長い
   ものに設定されたことを特徴とするデータ伝送方法。