JPH0746139A

JPH0746139A - 信号処理装置及びその応用

Info

Publication number: JPH0746139A
Application number: JP5324466A
Authority: JP
Inventors: Jonathan J Stone; ジェイムスストーンジョナサン; Terence R Hurley; ラルフハーリーテレンス
Original assignee: Sony United Kingdom Ltd
Current assignee: Sony Europe BV United Kingdom Branch
Priority date: 1992-12-22
Filing date: 1993-12-22
Publication date: 1995-02-14
Also published as: US5613091A; GB9226698D0; GB2274038B; GB2274038A

Abstract

(57)【要約】【目的】元の画像における部分による情報密度の不均
一があっても、分割画像からサンプリングされた信号の
レベルでの情報密度の不均一を緩和し、圧縮符号化及び
復号化の過程で用いられるフィールドメモリ等の記憶素
子の記憶領域を効率よく利用できるようにする。【構成】個々の分割帯域がデータサンプルのアレイを
含む複数の分割帯域から成る入力データブロックを圧縮
して圧縮データブロックとする圧縮手段と、この分割帯
域を所定順序にてアクセスするとともに、各分割帯域の
サンプルが所定の疑似ランダム順序にてアクセスされる
ように分割帯域のサンプルにアクセスし、圧縮手段に供
給するシーケンス手段とを具え、分割帯域のサンプルの
連続してアクセスされるアレイにおける位置が、この分
割帯域内で分散するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、信号処理装置に関し、
特に入力データのブロックを圧縮して圧縮データブロッ
クを形成するデータ圧縮を行い、更に入力データが画像
情報である場合に画像処理装置として機能する信号処理
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】既知の圧縮装置の中には量子化器が用い
られていて、圧縮過程の一部としてデータから情報を選
択的に除去している。量子化の程度が高くなればなるほ
ど圧縮の程度も高くなる。一般的にいって、入力データ
の部分が異なれば、そこの情報内容も変化し、これに適
する圧縮の程度も変化するので、量子化をどの程度に定
めてどの程度の圧縮を行えばよいかを前もって決定する
ことは不可能である。

【０００３】幾つかのシステムにおいては、このことは
余り問題にならない。例えば、合同写真専門家会議によ
って提案されたデータ圧縮装置において、画像データ
は、量子化器とエントロピ符号化器を用いて、特定の画
像及び用いられているパラメータに応じてある程度まで
圧縮の程度を変化させることができる。圧縮された画像
データは、非実時間処理に供され、表示されるので、圧
縮の程度の変化が特に問題を引き起こすことはなかっ
た。

【０００４】別の既知のデータ圧縮装置では、入力デー
タは、量子化器及びエントロピ符号化器によって圧縮さ
れ、直列的な伝送を目的として時間的に圧縮される。デ
ータ緩衝器（バッファ）は、達成する圧縮の程度を平均
化するためにときどき用いられる。圧縮データをこの緩
衝器に対して連続的に加え、そして取出す。緩衝器が空
になりすぎたとき或るいは満杯になったときは、量子化
器によって適用されている量子化度を変更し、この緩衝
器に流入する平均データ速度を変化させる。

【０００５】上述の場合とは対照的に、達成される圧縮
の程度を変化させる問題は、入力データを所定の最大サ
イズのブロックに圧縮するときに重大となる。圧縮され
たデータの各ブロックを最大容量が決まっている固体メ
モリまたは磁気トラックに記録する必要から、あるいは
圧縮されたデータの各ブロックの処理を決まった最大回
数行いながら圧縮されたデータブロックを実時間伝送シ
ステムに用いる必要から、圧縮したときのデータの最大
サイズを予め決めておく必要がある。このような場合、
収容可能な圧縮データブロックの最大サイズには融通性
がない。決まったサイズのブロックに適合させるために
データが圧縮されすぎたときは、データがあふれて制御
しきれないデータの損失が生じることになる。

【０００６】このことを防止するために、入力データに
おける最も情報密度が高く困難なブロックを除いてすべ
ての入力データが、この固定ブロックサイズに圧縮され
て確実に収容されるようにシステムの量子化度を設定す
ればよい。上述の解決方法は安全ではあるが、入力デー
タの殆どのブロックにとって適用される量子化の程度が
高すぎ、決まったサイズの中に圧縮されたデータを収め
るのに必要な程度の量子化しか行わなかったときと比較
して余計に情報が失われてしまう。

【０００７】入力情報からの情報損失をできる限り抑制
して所要の圧縮程度を与えることが、データ圧縮装置の
当初からの目標である。

【０００８】本出願人により１９９１年９月１９に出願
された英国特許ＧＢ９１１９９８５．１号（特願平４−
２５１５４１号が対応）には、入力データブロックを所
定の最大サイズとなっている圧縮データブロックに圧縮
するデータ圧縮装置の様々な例が説明されており、この
データ圧縮装置は、量子化度を動的に変化させてこれを
入力データブロックに適用する量子化器を具え、圧縮デ
ータブロックのサイズを所定の最大サイズにほぼ等しく
なるように制御している。

【０００９】適用された量子化度を示すヘッダ情報を圧
縮データブロックの中に含ませ、後続する圧縮復号過程
にて正しい程度の逆量子化が圧縮データブロックに適用
されるようにする。

【００１０】英国特許ＧＢ９１１９９８５．１号で説明
されている装置では、入力データのブロックについて達
成すべき圧縮度の変化は、一般的にいって隣接するブロ
ックでは比較的小さいことが認識されている。例えば、
入力データのブロックがビデオ画像の連続フィールドで
ある場合、ビデオフィールドによって描かれる情景及び
ビデオフィールドにおける情報内容の変化は比較的緩慢
である。その他の多数の例にても、ブロック間では情報
内容の変化は比較的ゆるやかである。異なるデータスト
リームを観察すると、高い又は低い情報内容を共有する
データが長く続いており、例えばゼロ又は低い値が長く
続いた後高い情報内容の値が急激に現れることがわか
る。英国特許ＧＢ９１１９９８５．１号で説明している
装置では、上記のことがらを利用して、入力データに適
用される量子化度に対して動的制御を適用している。量
子化度の動的制御によって、圧縮に起因する入力データ
からの平均的情報損失量を減少させることができるとと
もに、圧縮データのブロックサイズにおけるオーバーラ
ン（量が超過すること）を防止することができる。

【００１１】量子化度と圧縮度との関係は単純ではな
く、圧縮される入力データブロックの情報内容を含む多
数のファクタに応じてかなり変化する。量子化度を動的
に変化させるための様々な方法は、英国特許ＧＢ９１１
９９８５．１号に説明されている。

【００１２】１つの試みとして、ブロック間量子化制御
器（すなわち、ブロック間の圧縮を制御するブロック量
子化制御器）が圧縮ビット計数器を用い、圧縮データブ
ロックの中にビット計数値を記憶させる。これによっ
て、入力データブロックの圧縮端部において、量子化器
がどの量子化度を次の入力データブロックに適用すれ
ば、次の圧縮データブロックのサイズを所定の最大サイ
ズとほぼ等しくできるかを決定する。ブロック間量子化
制御器は、圧縮ビット計数器によって記憶されているビ
ット計数値と、所定の最大サイズとの差値を測定し、こ
の差値を、差値を対応する量子化度の変化にマッピング
したデータを記憶しているメモリを参照することに用
い、各差値をほぼゼロにするようにしている。

【００１３】この関係を処理するための代替的な手法
は、ブロック間量子化制御器が圧縮ビット計数器によっ
て記憶されたビット計数値及び現在の量子化度を示す値
とを用い、メモリから量子化度を圧縮度に対してマッピ
ングする複数のデータの組の１つを参照し、このデータ
の組から、量子化器がどの程度の量子化度を入力データ
ブロックに適用すべきかを読み取り、圧縮データブロッ
クのサイズを制御して所定の最大サイズにほぼ等しくす
るものである。

【００１４】英国特許ＧＢ９１１９９８５．１号では、
ブロック間量子化制御器によって決定された量子化度
を、量子化器に直接帰還し、後続の入力データブロック
に適用することが説明されている。いっそう正確なブロ
ック間制御が要求され、時間遅延が重大な問題ではない
場合についての別な例も説明されている。ここでは、ブ
ロック間量子化制御器が試験量子化器を含み、試験的量
子化度を入力データブロックに適用している。圧縮ビッ
ト計数器は、試験的量子化度で達成される圧縮度を測定
する。遅延回路を設け、ブロック間量子化制御器によっ
て決定される量子化度が、この量子化器によってこの入
力データブロックに適用できるようになるまで、入力デ
ータブロックが量子化器に受信されるタイミングを遅延
させている。

【００１５】英国特許９１１９９８５．１号の更に別の
実施例では、更に各入力データブロックの量子化された
ビット数を表示する所望充足表示器と、この所望充足表
示器に応答するブロック間量子化制御器（すなわち、ブ
ロック内の量子化度を動的に変化させる量子化制御器）
とを設け、オーバーランが発生する危険を更に小さくし
ている。圧縮ビット計数器は、どのような量子化度が入
力データブロック内の後続ビットに適用されるべきかを
決定するのに用いられ、圧縮データブロックのサイズが
所定の最大サイズにほぼ等しくなるように制御する。量
子化器は、ブロック内量子化制御器によって決定された
量子化度を入力データブロックの後続ビットに適用す
る。

【００１６】ブロック内量子化を、ブロック間量子化と
関連させて用いることができる。英国特許ＧＢ９１１９
９８５．１号では、積算器が現在の入力データブロック
に適用される平均量子化度を表す値を記憶するととも
に、ラッチが、各入力データブロックの圧縮端にてこの
積算器を読み、後続する入力データブロックに適用され
る基本量子化度のソース（信号源）として作用する例が
説明されている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】英国特許出願ＧＢ９１
１９９８５．１号に説明されている動的ブロック内制御
器は、大抵の場合良好に機能する。しかしながら、圧縮
すべきデータブロックのブロック全体にわたる詳細度
が、均一でないときに問題が発生する。一例として、圧
縮すべきデータブロックが、上半分にて（例えば空のよ
うに）比較的詳細度が低く、下半分にて（例えば地上の
ように）比較的詳細な画像となっている場合を考察す
る。このような場合、ブロック間量子化器は、上の画像
領域では所望のレベルよりも高いレベルの量子化を適用
し、また下の画像領域では所望のレベルよりも低いレベ
ルの量子化を適用してしまう傾向があり、この結果画像
の下部では画像情報の詳細が消失する。

【００１８】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明の第１の
観点によると、個々のサブブロックがデータサンプルの
アレイを含む複数のサブブロックから成る入力データブ
ロックを圧縮して圧縮データブロックを形成する圧縮手
段と、サブブロックを所定第１順序にてアクセスすると
ともに、各サブブロックのサンプルが所定の疑似ランダ
ム順序にてアクセスされるようにサブブロックのサンプ
ルにアクセスし、圧縮手段にデータサンプルを供給する
シーケンス手段とを具え、サブブロックのサンプルの、
順にアクセスされるアレイにおける位置が、当該分割帯
域内にて分散するようにしたデータ圧縮装置が提供され
る。

【００１９】サブブロック全体にわたって順番に採取す
るサンプルの位置を分散させることによって、ブロック
全体にわたって適用される量子化ファクタが、入力ブロ
ックのデータサンプルの情報密度を予め知らずに行う場
合と比較していっそう理想に近い状態にすることができ
る。

【００２０】シーケンス手段は、サブブロック１個あた
りのデータサンプル数に等しい回数だけ、上記第１順序
にて上記サブブロックを順にアクセスし、サブブロック
に対するアクセス順路１回につき各サブブロックから１
つのデータサンプルが選択され、各回のアクセス順路で
の各サブブロックから選択されるデータサンプルの位置
は、疑似ランダム順序に従うようにする。あるいは、シ
ーケンス手段は、第１順序にてサブブロックをアクセス
し、１つのサブブロック内のすべてのデータサンプルが
疑似ランダム順序に従って選択されてから、次のサブブ
ロックを第１順序に従ってアクセスするように構成して
もよい。

【００２１】シーケンス手段は、Ｎをサブブロック１個
あたりのデータサンプル数として、Ｎ個の連続する計数
値を発生する計数器と、１つのサブブロック内のデータ
サンプルにアクセスするための疑似ランダム順序に従っ
て、連続する計数値に対してマッピング関係を与えるマ
ッピング手段とを具えることが好ましい。このようにす
ることによって、サブブロックのデータサンプルをラン
ダムにアクセスすることが直ちに実施できる。

【００２２】分割帯域間の走査のためには、シーケンス
手段は、単位サブブロック内のデータサンプル数に等し
い回数だけ第１順序に従って順にサブブロックにアクセ
スし、１回のアクセス順路を終了するごとに計数値をイ
ンクリメントする。分割帯域内走査のためには、シーケ
ンス手段は、第１順序に従ってサブブロックを順にアク
セスし、計数器はサブブロック１個ごとにＮ回インクリ
メントする。

【００２３】マッピング手段は参照表とし、当該参照表
への入力を上記計数器の出力に接続し、計数器から出力
される計数値が、疑似ランダム順序での位置に対応する
サブブロック内のデータサンプル位置を決定する参照表
の位置をアドレスすることが好ましい。

【００２４】量子化ファクタのサブブロック内での自動
的調整は、動的に変化する量子化度を入力データサンプ
ルに適用し、圧縮データブロックのサイズを所定サイズ
とほぼ等しくなるように制御する量子化器によって行う
ようにする。

【００２５】圧縮データブロックを記憶することに記憶
手段を用い、圧縮データブロックのために上記記憶手段
に書き込まれるビットを計数するために圧縮ビット計数
器を設けてもよい。量子化器を制御するためには、各入
力ブロックに対して量子化ビット数の表示を行う所望充
足表示器と、所望充足表示器及び上記圧縮ビット計数器
とに応答し、上記量子化器が上記入力ブロックの後続ビ
ットにどの程度の量子化を適用するべきかを決定し、上
記圧縮データのブロックサイズを所望サイズとほぼ等し
くなるように制御する量子化制御器とを設け、量子化器
が上記量子化制御器によって決定された量子化度を、上
記入力ブロックの上記後続ビットに適用する。

【００２６】現在の入力ブロックに適用される平均量子
化度を表す値を記憶する累算器と、各入力ブロックの圧
縮終了点にて上記累算器を読みだし、後続する入力ブロ
ックに適用すべき基本量子化度の出力源として作用する
手段とを設けてもよい。

【００２７】当該ブロックに適用される基本量子化度を
決定する情報を含む圧縮データブロックのためのヘッダ
を発生する手段を設けることが好ましい。

【００２８】本発明は異なる種類のデータ圧縮装置とし
ても適用可能であることがわかる。特にこのデータ圧縮
装置は、入力データが画像入力データであるような実施
例のとき特に好適である。上述したように、入力データ
の隣接ブロック間の情報内容の変化は比較的少なく、量
子化度の動的変化が特に有効となる。従って、本発明は
これに限定されるわけではないが、特にビデオ画像を処
理する場合に好適であり、このとき入力ブロックは入力
画像となる。

【００２９】更に、本発明は別の種類の画像入力データ
圧縮装置に適用可能であるが、画像入力データを２次元
空間周波数領域にて周波数成分データに周波数分離する
ための非相関器を更に具えた実施例においていっそう好
適である。周波数分離は、離散コサイン変換または分割
帯域ろ波のような技法を用いて行う。このような実施例
では、圧縮データと画像データとの関係は複雑であり圧
縮データのある部分は、再生された画質に多大な影響を
及ぼす。このような場合、オーバーランに起因するあら
ゆるデータ損失を制御することが特に重要となる。

【００３０】従って、本発明では、上述のデータ処理シ
ステムを具えた画像処理装置が提供され、入力ブロック
は非相関化された入力画像であり、各サブブロックは非
相関化された分割画像から成り、画像処理システムは入
力画像を非相関化して複数の非相関化分割画像から成る
非相関化画像を形成する手段を具える。

【００３１】本発明の第２の観点は、圧縮データサンプ
ルのブロックを伸張して、データサンプルのアレイを含
む複数のサブブロックから成るデータサンプルの出力ブ
ロックを形成するデータ伸張手段と、サブブロックを所
定第１順序にてアドレスしつつ、伸張手段からのデータ
サンプルを記憶するための記憶位置をアドレスし、更に
各サブブロック内のデータサンプルが所定の疑似ランダ
ム順序にてアドレスされるようにする再順序手段とを具
え、１つのサブブロックのサンプルのアレイにて順にア
ドレスされる位置を、当該サブブロック全体にわたって
分散させた信号処理装置である。

【００３２】

【実施例】図１は、２次元空間周波数領域におけるビデ
オ信号の画像内周波数分離と圧縮の作用を行うための圧
縮処理装置の概略を示すブロック図である。それぞれが
走査画像各のピクセルを表す多数ビット（例えば８ビッ
ト）のサンプル又はワードの連なりからなるデジタル形
式の画像信号が、入力端１０を介して非相関器１２に印
加される。周波数分離されたビデオ信号は、非相関器１
２からデータ順序器（シーケンサ）１４を介して圧縮符
号化器１６に供給され、ここで非相関器１２から供給さ
れた周波数分離された画像信号を圧縮し、出力端１８に
圧縮信号を出力する。この圧縮信号は、特定の応用例に
おける要求に応じて伝送されたり記憶されたりする。

【００３３】図２は、圧縮信号が伝送され或いは記憶さ
れた後、これを伸張（圧縮復号）するための伸張処理装
置の概略を示す図である。この圧縮信号は、圧縮復号、
再順序化及び補間操作によって伸張することにより、概
ね元の形に復元される。圧縮信号は入力端２０から圧縮
復号器２に入力され、更に再順序器２４を介して補間器
２６に送られ、ここから復元された画像信号を出力端２
８に出力する。圧縮復号化、再順序化及び補間の過程で
は、圧縮過程において、非相関化、順序化及び圧縮符号
化にて用いられたパラメータの逆数がそれぞれ用いられ
る。

【００３４】図１に示す圧縮処理装置の様々な構成要素
の構成及び動作を以下に詳しく説明する。非相関器１２
によって行われる非相関化動作は、画像の隣接ピクセル
には高度な相関関係があるという事実に基づいており、
これによって、画像（例えば画像信号のフィールド又は
フレーム）を処理し、２次元空間周波数領域での異なる
画像成分を表す周波数分離された信号部分を形成し、こ
れによって画像形成に必要な情報量を縮小することがで
きる。特に、周波数分離された信号部分は画像の異なる
空間周波数成分を表している。

【００３５】様々な非相関技法が非相関器１２において
適用できる。非相関化の１つの好適技法として、いわゆ
る変換符号化があり、特に離散コサイン変換が挙げられ
る。非相関化に離散コサイン変換を適用することは、合
同写真専門家会議によって提唱された標準の中で述べら
れた圧縮装置の例の中で提案されている。非相関化の変
換技法によれば、信号は量子化と符号化とに先だって線
形変換（非相関化）の処理を受ける。

【００３６】この実施例では、帯域分割符号化に基づい
た非相関化の試みを採用している。従って、図１の装置
における非相関器２０は空間（２次元）帯域分割ろ波装
置を具え、入力ビデオ信号を相関化されていない複数の
分割帯域（サブバンド）に分割し、画像の２次元周波数
平面の複数のエリアのうちの１つに関連した画像内容の
周波数を含ませている。非相関化は画像全体のエネルギ
を２次元周波数空間領域の異なる分割帯域に置き換える
ことによって達成される。帯域分割ろ波は、変換技法に
よるよりは良好な非相関化が行えると考えられている。

【００３７】図３は、入力ビデオ信号が入力端ＩＮから
低域デシメーション（間引き）フィルタ３２及び高域デ
シメーションフィルタ３４を通過する帯域分割符号化装
置を示したものである。結果として生ずる２つの出力信
号は、入力信号の周波数スペクトルの異なる部分を示
す。この２つの信号は図４の点線３６によって示される
部分にて記憶または伝送のための処理が更に行われる。
分割帯域成分が記憶装置から復元されまたは伝送された
後で、これらの成分は、補間器４０の中にある対応する
適合化フィルタを通過し、元の周波数成分を再生させ
る。これらの適合化フィルタは、低域通過インタポレー
ション（補間）フィルタ４２及び高域通過インタポレー
ションフィルタ４４である。インタポレーションフィル
タ４２、４４の出力は加算回路４６によって加算され、
出力端ＯＵＴに元の画像信号を出力する。図３は、入力
ビデオ信号を２個の分割帯域に分解する過程を示す。実
際は入力ビデオ信号はより多くの分割帯域成分に分解さ
れる。

【００３８】図４は入力信号を非相関器３０にて８個の
分割帯域成分に分解し、これに続いて補間器４０にて出
力ビデオ信号を再構築する。ＬＦは低域通過デシメーシ
ョンまたは補間フィルタ（点線３６のそれぞれ適当な右
または左とする）を示し、ＨＦは高域通過デシメーショ
ンまたは補間フィルタ（点線３６のそれぞれ適当な右ま
たは左とする）を示す。

【００３９】図５は画像サンプルを処理するための従来
の非相関器１２の例を示す。この非相関器１２は水平フ
ィルタ装置５０、中間フィールドメモリ５２、転換順序
器（アドレス発生器）５４、垂直フィルタ装置５６及び
出力フィールドメモリ５８を具える。帯域分割ろ波は分
割された状態で個別に行う。このように、図５におい
て、水平及び垂直のフィルタ装置５０及び５６によっ
て、２つの直交する画像方向、すなわち水平方向（従来
のビデオでの画像の走査方向）と垂直方向に全体的に相
互に独立にかつ個別に各々の１次元フィルタ動作によっ
てフィルタをかける。

【００４０】水平フィルタ装置５０及び垂直フィルタ装
置５６は相互にほぼ同一の構成でよく、すなわち図４の
点線３６の左側に示すような３つの連続したフィルタ装
置を具えた樹状構造もしくは階層構造でよい。以下に非
相関器１２の動作の概要を説明する。動作においては水
平フィルタ装置５０が入力ビデオフィールドのピクセル
をラインごとに、そして各ライン内ではピクセルごとに
処理する。水平フィルタ装置５０の第３段階の８個の出
力によるデータ出力の連続するラインは中間フィールド
メモリ５２に供給され、これらのラインの対応する各１
／８の部分に記憶される。これによって中間フィールド
メモリ５２には、水平方向（のみ）に８個の分割帯域に
ろ波されて形成された入力デジタルビデオ信号の１つの
形態が記憶される。中間フィールドメモリ５２に記憶さ
れたフィールドの各ラインは、それぞれが、元のフィー
ルドが表している画像の水平空間周波数範囲の８個の分
割帯域のうちの各１つに含まれる水平空間周波数情報を
含む８個の部分に分割される。従って、中間フィールド
メモリ５２に記憶される水平方向にろ波されたフィール
ドは８個の縦列に分割されるものと考えられる。

【００４１】中間フィールドメモリ５２に記憶された水
平方向にろ波されたフィールドは（転換順序器５４の制
御のもとで）垂直フィルタに供給され、ここで水平フィ
ルタ装置５０によって水平方向に８個の分割帯域にろ波
されたのと同様な方法によって、垂直方向に８個の分割
帯域にろ波される。水平方向及び垂直方向にろ波された
フィールドは、ライン単位で出力フィールドメモリ５８
に供給される。該メモリ５８は６４個（８×８）のアレ
イに分割されるものと考えることができ、その各々に６
４個の分割帯域が記憶されている。各分割帯域に関連す
るデータは分割画像（sub-picture, sub-image）と呼ば
れる。このように、入力ビデオ信号の各フィールドに関
して６４個の分割画像が作られる。

【００４２】図６は、各分割帯域に関する６４個の分割
画像のアレイを示す。このアレイの上及び左にそれぞれ
記す矢印は、低域及び高域の周波数フィルタの組によっ
て繰り返しデシメートすることによる分割帯域の周波数
の増加方向を示す。この例では、（Ｉ）が水平及び垂直
方向の周波数が最も低いＤＣ分割帯域を表し、この分割
帯域が元の入力ビデオ信号のＤＣ輝度情報の大部分を含
む。ＡＣ分割帯域の特定の１個（Ｅ）がエッジデータを
含むＡＣ分割帯域と関係する）が表す周波数は、ブロッ
クのアレイの下方及び右側へ行くに従って増加してい
る。ＤＣ色情報は、ＮＴＳＣフォーマットのビデオ信号
に適用されるこの例では、（Ｃ）とラベル付けされた分
割帯域に含まれる。

【００４３】水平フィルタ装置５０と垂直フィルタ５６
との組合せによって形成されるろ波の性質上、出力フィ
ールドメモリ５８に記憶されたデータは、低域通過及び
高域通過フィルタの組によって行われる周波数変換の結
果としていくらかスクランブル（ごちゃまぜ）される。
再順序器１４はデータを「再順序」し（すなわち再度順
序を整え）てから、フィールドメモリ５８の選択的なア
ドレスによるこれ以降の処理に供される。

【００４４】図７はＡＣ空間周波数成分の分割帯域を走
査する順序を示す。このように、分割帯域は１、２、
３、４・・・のような順序に従ってアクセスされる。し
かしながら、分割帯域内の個別なサンプルへのアクセス
も制御することが必要である。

【００４５】図８は、例えば英国特許出願ＧＢ９１１９
９８５．１号に説明されている装置における図７のＡＣ
空間周波数分割帯域成分の以前に提案された走査におけ
るサンプルの走査順序を詳しく示したものである。ＤＣ
輝度情報及びＤＣ色情報の分割帯域は、分割帯域内にて
走査され、図１の圧縮符号化器１６に供給される。残り
の分割帯域からのデータは分割帯域間にて走査され、図
７に示すような順序で（すなわち、ＡＣ空間周波数が増
加する順序）圧縮符号化器１６に供給される。いいかえ
ると、図７に示す基本的な走査パターンは複数の順路に
て行われ、各順路で１個のサンプルがアクセスされ、こ
れによって分割帯域当りのサンプル数Ｎと等しいＮ本の
順路を回ることによってすべてのサンプルがアクセスさ
れる。

【００４６】すでに提案している分割帯域間走査には、
最初の経路として、各分割帯域における小さい数字
「１」が示す左上端のサンプルにアクセスし、大きい数
字１、２、３、４等が示す順序にて走査することが含ま
れる。２番目の順路では、各分割帯域の小さい数字
「２」で示される右隣のサンプルが大きな数字１、２、
３、４等で示される順番に従って走査される。３番目の
順路では、各分割帯域の小さい数字「２」で示される右
隣のサンプルが大きな数字１、２、３、４等で示される
順番に従って走査される。この過程が、各分割帯域の第
１の横列にある各サンプルから順番に第２横列、第３横
列、それ以降の横列というようにアクセスされ、すべて
のサンプルがアクセスが完了するまで続行する。

【００４７】更に１つの分割帯域のすべてのサンプルの
アクセスが完了してから、次の分割帯域のサンプルのア
クセスを開始することも提案している。再び図８に戻っ
て説明すると、このことは大きな数字「１」で示す最初
の分割帯域内のサンプルのアクセスが終了してから大き
な数字「２」で示す分割帯域のサンプルのアクセスを行
い、次に大きな数字「３」で示す分割帯域へ、というよ
うに進行する。各分割帯域において、小さい数字１、
２、３によって示す各分割帯域の第１横列の最初の３個
のサンプルによって表されるように、横列単位でサンプ
ルをアクセスし、更に各横列内にて縦列単位にてアクセ
スする。

【００４８】ところで、すでに提案したような分割帯域
間及び分割帯域内の両方の走査では、分割帯域のサンプ
ルは、従来のラスタ方式の走査パタンに相当する上方か
ら下方への系統的アクセス方式にてアクセスされてい
る。このような走査パターンは、実施しやすくまたビデ
オデータの従来のアクセス方式に対応しているため、採
用されてきた。

【００４９】図９は、これまでに提案されてきた分割帯
域間及び分割帯域内走査を行うための順序器１４の考え
られる論理構造の概略を示すブロック図である。図９に
示す順序器１４は、第１及び第２計数器６０及び６２を
具える。分割帯域走査計数器６０は、図７に示す順序で
連続する分割帯域の走査を制御することに用いられる。
計数器６０の出力は、分割帯域走査参照表６４をアドレ
スし、図７に示す順序にて連続する分割帯域と同一のも
のが連続的に記憶されるための場所を指定するのに用い
られる。後続する分割帯域の識別指標がアドレス論理回
路６６に供給される。サンプル走査計数器６２は、分割
帯域のサンプルを順序立てるための連続する計数値を発
生する。サンプル走査計数器６０の出力はアドレス論理
回路６６にも供給される。アドレス論理回路６６は、分
割帯域走査参照表６４及びサンプル走査計数器６２の出
力を用いて、分割帯域走査参照表６４及びサンプル走査
計数器６２の出力によってそれぞれ表されている論理的
分割帯域とサンプルアドレスとを、非相関器１２のフィ
ールドメモリ５８内のサンプルをアドレスするための物
理的なアドレスにマッピングし、適当な順序にてサンプ
ルデータを取り出す。マッピング動作は、アドレス論理
回路６６の中の参照表によって行われる。

【００５０】分割帯域間走査を採用するときは、分割帯
域走査計数器６０は走査クロック（図示せず）によって
アクセスされるサンプル１個ごとに１回インクリメント
され、これに伴ってサンプル走査計数器が１回の順路に
付き１回インクリメントされる（すなわち、分割帯域走
査計数器がＡＣ分割帯域の数に等しい回数だけインクリ
メントされた後に行われる）。分割帯域内走査を採用す
るときは、サンプル走査計数器６２は走査クロック（図
示せず）によってアクセスされるサンプルごとに１回イ
ンクリメントされ、これに伴って分割帯域走査計数器が
１個の分割帯域に付き１回インクリメントされる（すな
わち、サンプル走査計数器が分割帯域内のサンプル数に
等しい回数だけインクリメントされた後に行われる）。

【００５１】順序器によってアクセスされたデータが時
分割多重方式によって順路６９に従って圧縮符号化器１
６に供給され、ここで更に処理される。順序器は更に出
力端６８から圧縮符号化器１６に、現在出力フィールド
メモリ５８から出力されている各サンプルが関係してい
る分割画像または分割帯域を示す信号を供給する。

【００５２】図１０は、図１の圧縮符号化器１６の例を
示すブロック図であり、量子化器７０、エントロピ符号
化器７２及びヘッダ挿入器７４を含む。図１０はまた、
量子化制御器７６の部品を示し、これが、量子化器７０
によって行われる量子化度のブロック内及びブロック間
制御の両方を行う。

【００５３】データの基本的な流れは、量子化器７０か
らエントロピ符号化器７２へ向かい、このエントロピ符
号化器にはフィールドメモリ（ＦＳ）７３が設けられ、
これにより、ヘッダ挿入器７４によって最終的なフォー
マッティングが行われる前に圧縮データを記憶する。そ
のデータは、出力端１８を介して記録又は送信される。

【００５４】６４個の分割帯域の１つの組からのフィー
ルドメモリ７３のデータは、所定の最大サイズをもった
圧縮データの１ブロックとなっていると考えられる。こ
れらの圧縮データのブロックは、後の復元及び伸張過程
のために磁気テープに個別のトラックとして記録される
か、あるいは後続する実時間の復元、伸張及び放送のた
めにＲＡＭレコーダに記憶してもよい。圧縮データのブ
ロックは、伸張（圧縮復号）の前に様々な異なる方法に
よって処理されてもよい。

【００５５】量子化器７０によって行われる量子化動作
は、冗長と考えられる或る周波数のデータ、または人間
の精神的視覚組織が画像を十分に知覚するに当たって重
要度が低いと考えられる情報を故意に廃棄する過程を含
むため、更にそれ自身なんらかの信号を圧縮するため、
損失を伴う動作である。量子化器７０は２つの方法によ
り圧縮の達成が可能となる。すなわち、量子化器に入力
されるデータに割当が可能なレベルの数を縮小するこ
と、及び量子化器から出力されるデータにおける値がゼ
ロのサンプルの連なりの確率を高めることである。量子
化器を動作させることによって達成できる良好な信号圧
縮の可能性は、エントロピ符号化器７２内にて効力ある
ものとなり、それは、量子化器７０内で達成された情報
内容の縮小が、エントロピ符号化器によって達成された
結果としてもたらされるビット（データ）レートの縮小
を可能とするという点にある。

【００５６】更に（損失のない）圧縮及びビット（デー
タ）レート縮小がエントロピ符号化器７２によって行わ
れる。エントロピ符号化器は、例えばランレングス符号
化及びハフマン符号化の組合せなど既知の方法を用いて
実施可能である。このように、量子化器１４によって形
成されるデータは、一層ありそうな（つまり一層頻繁に
起こる）データ項目が、余りありそうでない（つまり比
較的頻繁に起こらない）データ項目よりも短い出力ビッ
トシーケンスを形成するように符号化される。この点に
関して、非相関化動作が特定の信号レベル、すなわち非
相関化の前の異なる可能なレベル間にほぼ等しいレベル
に対する発生頻度の分布を、他のレベルよりもあるレベ
ルの発生頻度がはるかに高くなるような形式の発生頻度
の分布に変える作用をすることに注意されたい。

【００５７】図１１は、量子化器７０によって図６の異
なる分割画像または分割帯域に適用することが可能な量
子化マトリクスを示す。量子化器の動作方法は、各分割
帯域内の各値が対応する量子化値によって分割され、更
に結果の整数値を取るというものである。用いる量子化
値は、量子化マトリクスに並べられたもの及び以下に詳
しく述べる量子化スケール（圧縮）ファクタ（Ｑs）に
よって決まる係数によって決定される。ここでＱs＝１
であるものと仮定する。この場合、仮に３０という値が
左上端のＤＣ輝度分割帯域から読みだされると、この値
が対応する量子化値６８によって除され、その整数値が
取られると結果はゼロとなる。同様にＤＣ分割帯域から
８０という値が読みだされ、これが６８で除されると、
その結果の整数は１になる。

【００５８】最も低い量子化値は、ＤＣ輝度分割帯域の
すぐ下の右側に発生することがわかる。これは人間の視
覚組織がこの分割帯域に対して最も敏感であるためであ
る。量子化マトリクスの値は、どの値がもっとも良好な
知覚画像を形成するかを調べる主観的な試行錯誤の処理
を経て決定されてもよい。

【００５９】図１１の量子化マトリクスは量子化器７０
の参照表（図示せず）に記憶される。特定の分割帯域に
対する個別の量子化値は、順序器１４のアドレス論理回
路６６の出力端６８から出力される各サンプルの分割帯
域識別指標を用いて量子化器によってアクセスされる。
このように、各分割帯域に適用される量子化の程度は量
子化マトリクスの制御のもとに変化する。

【００６０】量子化の程度は量子化スケールファクタ
（Ｑs）に応じて更に変化する。量子化スケールファク
タＱsの値は量子化器７０の中の複数の量子化マトリク
ス（図示せず）の１つを選択することに用いられ、量子
化マトリクスの各々はそれぞれの分割帯域に対して６４
個の量子化値を含む。量子化スケールファクタが高くな
ればなるほど、対応する量子化マトリクスの量子化値も
高くなる。好適実施例では量子化スケールファクタは０
から１０２３の範囲で変化する（すなわち１０２４個の
量子化マトリクスと対応する）。従って、Ｑsが高いと
きは、全体的な量子化の程度は高まり、圧縮の程度も高
まり、その結果圧縮データのブロックは小さくなる。Ｑ
sが低いときは、全体的な量子化の程度は低下し、圧縮
の程度も低下し、その結果圧縮のブロックは大きくな
る。

【００６１】量子化制御論理回路７６は、量子化スケー
ルファクタＱsを動的に変化させる。量子化スケールフ
ァクタは、連続的に変化させてもよいが、ブロック内で
所定の回数（例えば３２回）変化させることが好まし
い。

【００６２】所望充足表示器７８は、フィールドメモリ
７３の正確な平均充足率をモデリングする（表す）、線
形に増加する値を発生する。圧縮ビット計数器８０は、
フィールドメモリ７３に供給されたビットの数を、エン
トロピ符号化器７２からのデータに応じて現在のデータ
ブロック（すなわち、現在の画像）に関して計数する。
言いかえると、圧縮ビット計数器８０は、６４個の分割
帯域から成るデータブロックの圧縮過程にて圧縮データ
ブロックの現在の大きさを測定する。所望充足表示器７
８及び圧縮ビット計数器８０からの出力は、各データブ
ロックの圧縮の間、減算器８２に供給される。減算器８
２は、圧縮ビット計数器８０の値から所望充足表示器７
８の出力値を減算した値を出力する。圧縮の間、減算器
８２は、これまで処理されたデータに関して所望の圧縮
の程度が達成されたかどうかを表示する。減算器８２か
らの出力が正であれば、圧縮データの量が大きすぎるこ
とを示している。

【００６３】減算器８２からの出力はＰＲＯＭ８４に供
給される。ＰＲＯＭ８４は、現在のデータブロックの内
部でどのような値Ｑsを付加して所望の最大サイズにほ
ぼ等しい最終的圧縮ブロックを形成するかを決定する。
ＰＲＯＭ８４は訂正値に対してエラーをマッピングした
参照表を具えている。ＰＲＯＭ８４は、データブロック
の残りに対する適切値を算出する基になるＱsの現在値
の供給を受ける。減算器８２及びＰＲＯＭ８４は、スケ
ールファクタＱs発生器８３を構成する。

【００６４】ＰＲＯＭ８４からの出力はＱｓ平均化回路
８６に供給され、該回路８６は、そのデータブロック全
体に適用される平均量子化値に等しい値を積算する。ヘ
ッダ挿入器７４は、データブロックを処理した後Ｑｓ平
均化回路８６を読み、次のデータブロックのヘッダデー
タ内にどのような値を書き込むべきかを決定する。

【００６５】可変量子化度を適用された圧縮データブロ
ックを伸張するときは、伸張装置はそのデータブロック
に実際に適用された量子化度を把握していなければなら
ないことに注意する必要がある。このため、ヘッダ挿入
器はＱs平均化データに応じてヘッダデータを作成し、
圧縮データブロックに関するヘッダデータを作成する。
こうすることによって、伸張装置が、ヘッダデータか
ら、圧縮データブロックにどのような量子化スケーリン
グファクタが適用されたかを読み取ることができ、これ
がこのブロックを伸張するため基本量子化ファクタＱs
として用いられる。

【００６６】ＰＲＯＭ８４及びＱｓ平均化回路８６から
の出力は、並直列変換器８８を経て量子化器７０に送ら
れる。並直列変換器８８は、平均化回路８６にて算出さ
れた値を各ブロックの圧縮開始のために選択し、ＰＲＯ
Ｍ８４からの出力に対する制御値を供給する。量子化器
７０は、データブロック間にて動的に変化するばかりで
なく、データブロック内でも動的に変化する量子化度を
適用していることに注意する必要がある。

【００６７】図１２は、図１０に示す圧縮符号化器によ
って圧縮されたデータを伸張するのに用いられ、図２の
伸張装置の中で用いられる相補的圧縮復号器２２を示
す。圧縮復号器２２は、ヘッダ読み取り器９０、フィー
ルドメモリ（ＦＳ）９６を具えるエントロピ復号器９
８、逆量子化器１０２及び逆量子化制御器１１０を具え
る。

【００６８】圧縮復号器においては、ヘッダ読み取り器
９０が、伸張されているデータブロックに関する平均値
Ｑsを復元し、これをＱsラッチ９２に送り記憶させる。
圧縮ビット計数器９４は、エントロピ復号器９８のフィ
ールドメモリ９６から読み出されたビットを計数する。
所望出力表示器１００は、観念的には逆量子化器１０２
から発生する出力ビット計数値の線形増加を模倣する出
力を形成する。圧縮ビット計数器９４及び所望出力表示
器１００からの出力値は、各データブロックが伸張され
ている間、減算器１０４に供給される。

【００６９】減算器１０４はこれらの出力を用いて、適
当なサイズとなる出力データブロックを形成するのに必
要となる逆量子化度が現在適用されているかどうかを調
べる。これは、それらの値を減算して決めることができ
る。現在の量子化値とともにこのようにして発生する誤
差値は、正しいＱs値を形成するのに用いられる。訂正
された値は、圧縮符号化器においてブロック当たりの回
数（例えば３２）に等しい数だけ形成される。並直列変
換器１０８は、ブロックの開始点に対してラッチされた
値を選択し、残りに対してＰＲＯＭ１０６からの出力を
選択する。減算器１０４及びＰＲＯＭ１０６がともに訂
正Ｑs値発生器１０５を形成する。Ｑs値は逆量子化器１
０２の中の適当な逆量子化マトリクス（図示せず）を選
択するのに用いられる。このマトリクス内の個別な量子
化値は、再順序器２４（図１３）からの出力端１２０か
ら供給される信号に応じて各分割帯域に対して選択す
る。

【００７０】データ圧縮装置内で発生する所望圧縮度か
らの達成された圧縮度の偏差は、伸張装置においてもそ
のまま反映される。従って、データ圧縮に用いられた量
子化値は、伸張過程の間ブロック内ベースにて再発生さ
れる。このようにすれば、逆量子化器１０２によって適
用される逆量子化度は、量子化器７０によって適用され
た量子化度の中のブロック内の変化に追随することが可
能である。

【００７１】圧縮復号器２２の出力は、再順序器２４
（図１３）の制御のもとに補間器２６（図１４）の第１
フィールドメモリ１２４に記憶される。

【００７２】再順序器２４は順序器１４とほぼ同一な方
法によって実施される。図１３は再順序器２４の概略ブ
ロック図である。分割帯域走査計数器１１２及び分割帯
域走査参照表１１６は、順序器１４の分割帯域走査計数
器６０及び分割帯域走査参照表６４と対応し、フィール
ドメモリ１２４に記憶されるデータが対応する連続する
分割帯域を決定する。サンプル走査計数器１１４は、順
序器１４のサンプル走査計数器６２と対応し、分割帯域
のサンプルを通して順序化のための連続した計数値を発
生する。アドレス論理回路１１８は順序器１４のアドレ
ス論理回路６６と対応し、分割帯域走査参照表１１６及
びサンプル走査計数器１１４の出力を用いて、分割帯域
走査参照表１１６及びサンプル走査計数器１１４の出力
によって表される論理上の分割帯域及びサンプルアドレ
スを、伸張されたサンプル値を記憶するためのフィール
ドメモリ１２４における物理的なアドレスにマッピング
する。物理的アドレスはアドレス論理回路１１８から出
力端１１９に出力される。フィールドメモリ１２４に記
憶されるデータは圧縮復号器２２から順路１２１を経て
供給される。再順序器２４は、現在の記憶のためのサン
プルが関係している分割帯域を表す信号を出力端１２０
から圧縮復号器に送る。出力端１２０からの信号は、各
分割帯域のための適当な逆量子化値を圧縮復号器内の逆
量子化参照表から選択するのに用いる。

【００７３】図１４は非相関器１２と相補的な関係にあ
る補間器２６の例を示す図である。補間器２６は、非相
関器１２と構造において、また第１フィールドメモリ１
２４、垂直フィールドステージ１２６、中間フィールド
メモリ１２８、転換順序器１３０及び水平フィルタステ
ージ１４０の動作において類似する。垂直及び水平の各
フィルタ段は、図４の点線３６の右側の樹状構造のよう
に実施される。復元され伸張された補間ビデオ信号は、
出力端２８から出力される。

【００７４】図１５は、圧縮符号化器１６内のブロック
内技法の動作を示す。本図は、直線ＤＶとしての所望充
足表示器７８の出力及びこれに対応する圧縮ビット計数
器８０の圧縮ビット計数値ＣＢＣの変化の例を示す。図
１５において、所望値（ＤＶ）は、一定の比率にて増加
していることがわかる。入力ビット比率（レート）は一
定であるが、入力情報比率は必ずしも一定ではない。こ
こでは、ブロックの最初の部分は特に情報密度は高くな
く（例えば画像の上部の青い空に対応する）、このため
達成される圧縮度は所与の量子化ファクタＱsの目標値
を上回り、圧縮ビット計数値の対応する増加率は期待よ
りも下回る。これに反してブロックの後部分では情報密
度は逆に高く（例えば画像の下部の前景に対応する）、
所与の量子化ファクタＱsに対してより多数の圧縮ビッ
トが発生する。このように、圧縮ビット計数値は所望の
目標値を上回って増加する。

【００７５】図１０の圧縮符号化装置及び図１２の圧縮
復号装置の図１５に示すような所望値と圧縮ビット計数
値とは、相互に追随しあう。ブロック全体を通して圧縮
及び伸張のいずれかのときの同一点において、所望値及
び圧縮ビット計数値における同一値が存在する。それぞ
れの側のＰＲＯＭ８４及び１０６が同一のマッピングを
形成していれば、これらに同一の入力値が供給されてい
るので、同一の量子化ファクタが形成される。このよう
に、このシステムは量子化のときにビットを圧縮するの
に用いたのと全く同一のスケールファクタを逆量子化の
ときにも適用することになる。

【００７６】しかしながら、図１０の圧縮符号化器及び
図１２の圧縮復号器によって達成される量子化の変化に
よって、含まれるべき情報を変化させることができるの
であるが、前景の細部を表現するのに用いられればよい
はずの、ブロック内の不要な多数のビットが画像上部の
この領域（例えば空）を表すのに費やされてしまう。不
都合にも、どのような画像も情報内容という点からは均
一な分布をもっているわけではない。例えば典型的な風
景では、画像の上部の情報密度は、下部のそれよりも低
い。言い換えると、先に提案した分割帯域の分割帯域内
走査が上から下へとラスタ方式にて行われるときは、画
像全体にわたって均衡のとれた圧縮が行われないことが
しばしば起こる。

【００７７】本発明は、図１０及び図１２で説明した圧
縮符号化器及び復号化器の利点を保ちながら、上記の問
題を解決するものである。

【００７８】本発明による圧縮処理装置では、先に提案
し、また図８を参照して説明したラスタ方式の走査順序
は、分割帯域内でアクセスされるサンプルの順番が分割
帯域内で分散したものにとって代わられる。このこと
は、疑似ランダム・マッピングを図９のサンプル走査計
数器６２の出力に適用することによって達成できる。

【００７９】分割帯域内で順番にアクセスされるサンプ
ルの位置がこの分割帯域内に分布するような疑似ランダ
ムまたはその他を用いると、ブロック全体にわたる量子
化ファクタＱsそのブロックの平均値からの偏差が、従
来より行われているサンプルの走査方法の場合よりも小
さくなり、量子化動作の結果としての情報損失が減少す
る。

【００８０】図１６は、本発明のサンプルの走査順序の
例を示す。既に述べたように、ＤＣ輝度情報及びＤＣ色
情報分割帯域は、分割帯域内で走査され、図１の圧縮符
号化器１６に供給され、残りの分割帯域からのデータは
分割帯域間で走査され、図７に示す順序（すなわちＡＣ
空間周波数が増加する順序）に従って圧縮符号化器に送
られる。言い換えると、図７の基本的な走査パタンは、
各経路でサンプルにアクセスしながら複数の経路に沿っ
て行われ、これによって分割画像ごとのサンプル数に等
しい複数の経路が、すべてのサンプルをアクセスするの
に必要となる。

【００８１】ところで、最初の順路では、図１６に示す
各分割画像内の小さい数字「１」を付したサンプルを、
大きい数字１、２、３、４・・・で示す順番に従ってア
クセスする。第２の順路では、図１６に示す各分割画像
の小さい数字「２」を付したサンプルを、大きい数字
１、２、３、４・・・で示す順番に従ってアクセスす
る。第３の順路では、図１６に示す各分割画像の小さい
数字「３」を付したサンプルを同様な順番に従ってアク
セスする。このプロセスを、疑似ランダム順序に従って
分割帯域内でアクセスされるサンプルについて、すべて
のサンプルのアクセスが終了するまで続ける。図１６に
示すように、連続するサンプルは、分割画像内全体にわ
たって分散した位置から採取されることに注意された
い。この順番は、元のデータを復元できるように、デー
タブロックを伸張する際に同一な順序を発生するのに必
要であるので、全くのランダムでは有り得ない。これ
は、例えば実際にアドレスを発生する疑似ランダム数発
生器を用いて、あるいは、参照表の疑似ランダム順序に
従って数値を記憶させておき計数器の計数値を用いてこ
の疑似ランダム数を含む参照表の位置を順番にアクセス
して発生する。

【００８２】図１７は、本発明の例として、図１の圧縮
処理装置における順序器の代わりに順序器１４′を採用
したものの例を示す。図１７に示す順序器１４′は第１
及び第２計数器６０および６２を具える。分割帯域計数
器６０は、図７に示す順序に従って分割帯域の走査順序
を制御するのに用いる。計数器６０の出力は、図７に示
す順序の連続した分割帯域に相当するものが記憶されて
いる連続した記憶位置の分割帯域走査参照表６４をアド
レスするのに用いる。サンプル走査計数器６２は、分割
帯域のサンプルを順序化するための連続した計数値を発
生する。サンプル走査計数器６０の出力を直接アドレス
論理回路６６に印加しないで、この計数器の出力を、疑
似ランダムな順序で分割帯域のすべてのサンプルをアク
セスするためのアドレス可能な連続的な位置を決める疑
似ランダム順序を記憶するサンプル走査参照表６５に供
給する。このサンプル走査参照表６５は、サンプル走査
計数器６２からの計数値の疑似ランダム・マッピングを
与える。サンプル走査参照表６５からの連続した出力値
を、アドレス論理回路６６に印加する。アドレス論理回
路６６は、分割帯域走査参照表６４及びサンプル走査参
照表６５の出力を用い、非相関器１２のフィールドメモ
リ５８をアクセスするためのアドレスを発生し、所望の
疑似ランダムな順序でサンプルデータを取出す。

【００８３】データブロックの各分割帯域に対しこれと
同一な疑似ランダム順序を用いることによって、サンプ
ル走査参照表６５には比較的小さな参照表しか必要でな
くなるようにし、発明の実施を容易にすることが望まし
い。更に非相関化された分割帯域におけるのと同じよう
に、分割帯域内の対応する位置における情報が、元の画
像の同じ領域と関連し、各分割帯域内の対応する分割帯
域位置を選択することによって、ランレングス符号化の
効率を高めるこができる。

【００８４】分割帯域間走査を用いるときは、分割帯域
走査計数器６０は、サンプルがアクセスされるごとに１
回走査クロック（図示せず）によってインクリメントさ
れ、サンプル走査計数器は、順路を１回めぐるごとに
（すなわち、ＡＣ分割帯域の数に等しい回数だけ分割帯
域走査計数器がインクリメントされた後に）１回インク
リメントされる。

【００８５】順序器１４′は、サンプルをアクセスする
ごとに走査クロック（図示せず）によってサンプル走査
計数器６２をインクリメントし、更に分割帯域ごとに
（すなわち、分割帯域当たりのサンプル数に等しい回数
だけサンプル走査計数器６２がクロックされた後に）分
割帯域走査計数器６０をインクリメントする。

【００８６】順序器１４′によってアクセスされたデー
タは時分割多重方式によって経路６９を経て圧縮符号化
器１６に供給され、更に処理される。順序器は更に、出
力６８から圧縮符号化器１６に、出力フィールドメモリ
５８から現在出力されている各サンプルが関係している
分割画像（分割帯域）を示す信号を出力する。

【００８７】本発明による圧縮処理装置のそのほかの構
成要素は、図１、３から７及び１０を参照して説明した
態様または構造でよい。

【００８８】同様に本発明による伸張処理装置について
も、図１８に示す態様及び構造の再順序器２４′を具え
た、図２から７、１２及び１４を参照して一般的に説明
した形態及び構造でよい。図１８に示す再順序器２４′
は、一般的には図１３に示す再順序器２４が対応する
が、付加されているサンプル走査参照表１１７は、図１
７に示す順序器１４′のサンプル走査参照表６５に対応
する。再順序器２４′のサンプル走査参照表１１７は、
順序器１４′のサンプル走査参照表６５と同一であり、
伸張過程では走査順序は圧縮過程で適用される走査順序
と整合する。再順序器２４′の動作は、計数器１１２及
び１１４のクロック動作を適当に制御することによって
分割帯域内及び分割帯域間で走査をする際の順序器１
４′の動作と対応するものであることに注意されたい。
分割帯域内及び分割帯域間の走査での順序器１４及び１
４′の動作は詳細に上述したとおりなので、この説明は
ここでは省略する。

【００８９】以上、いっそう効果的に圧縮を行う圧縮伸
張装置の例を説明してきた。添付の図面を参照しながら
本発明の実施例を詳細に説明してきたが、本発明はこれ
らの特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求
の範囲に定める本発明の要旨から逸脱しない範囲にて当
業者によって様々な変形、変更が可能である。

【００９０】例えばエラーの影響を受け易い圧縮データ
を記憶することに記憶媒体を用いるような応用例に本発
明を適用したいときは、エラー訂正技法を用いればよ
い。例えば、圧縮処理装置のヘッダ処理装置を既知の方
法にて導入し、圧縮データのブロックにエラー訂正デー
タを付加して記憶させる。対応する伸張処理装置のヘッ
ダ読み取り器を既知の方法にて導入し、記憶されている
エラー訂正情報に基づきエラー訂正を試みてもよい。ま
たエラー隠ぺい技法を用いてもよい。

【００９１】更に本発明は、複合ビデオ画像の処理に関
連して説明してきたが、本発明は成分ごとに分割された
画像データを処理するための画像処理システムに適用し
てもよい。このような装置の場合、当業者によって理解
されるように、図１及び図２の装置の構成要素を２つ設
け、色データ及び輝度データを個別に処理できるように
ようにする必要がある。

【００９２】更に、本発明を画像データを圧縮伸張する
装置に関連して説明したが、本発明は、その他のデータ
の圧縮伸張にも適用可能である。

【００９３】

【発明の効果】本発明によれば、分割帯域内または分割
帯域間にてサンプルを疑似ランダム的に走査して圧縮及
び伸張を行うようにしたので、元の画像において部分に
よる情報密度の不均一があっても、分割画像からサンプ
リングされた信号のレベルでは情報密度の不均一が緩和
されるので、圧縮符号化及び復号の過程での効率が向上
し、情報損失も減少する。更に、この過程で用いられる
フィールドメモリ等の記憶素子の記憶領域が効率よく利
用されるようになり、復元される画像の解像度の向上が
可能となるとともに、装置全体の小型化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】データ圧縮装置の概略を示す図である。

【図２】相補的なデータ伸張装置の概略を示す図であ
る。

【図３】単純な帯域分割符号化装置の概略を示す図であ
る。

【図４】高次の帯域分割符号化装置の概略を示す図であ
る。

【図５】２次元帯域分割非相関器を示す図である。

【図６】周波数分割されたビデオ信号を示す図である。

【図７】ＡＣ空間周波数成分の分割帯域走査順序を示す
図である。

【図８】図７に示すＡＣ空間周波数分割帯域成分のサン
プル走査順序の詳細を示す図である。

【図９】図８に示すＡＣ空間周波数成分を走査するため
の順序器を概略を示す図である。

【図１０】ブロック内及びブロック間の量子化度を制御
するための圧縮符号化器の概略を示すブロック図であ
る。

【図１１】量子化マトリクスを示す図である。

【図１２】ブロック内及びブロック間の量子化度を制御
するための圧縮復号化器の概略を示すブロック図であ
る。

【図１３】図９に示す順序器と相補的関係にある再順序
器の概略を示す図である。

【図１４】２次元帯域分割補間器の概略を示す図であ
る。

【図１５】図１１の圧縮符号化器内のブロック内制御技
法の動作を示す図である。

【図１６】本発明によるサンプルの走査順序を詳細に示
す図である。

【図１７】図１３に示すようなＡＣ空間周波数成分を走
査するための順序器の例の概略を示す図である。

【図１８】図１７の順序器と相補関係にある再順序器の
例の概略を示す図である。

【符号の説明】

１２非相関器１４順序器（シーケンス手段）１６圧縮符号化器（データ圧縮手段）２２圧縮復号器２４，２４′ 再順序器２６補間器６０，６２，１１２，１１４計数器６４，６５，１１６，１１７参照表６６，１１８アドレス論理回路（６４，６５，１１６，１１７，６６，１１８マッピ
ング手段）７０量子化器７４ヘッダ挿入器７６量子化制御器７８所望充足表示器８０，９４圧縮ビット計数器８４，１０６ＰＲＯＭ（記憶手段）９２ラッチ１００所望出力表示器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 7/30 (72)発明者テレンスラルフハーリーイギリス国ＲＧ14 ６ＬＡバークシャー，ニューバリー，バートレミーロード 56

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】個々のサブブロックがデータサンプルの
アレイを含む複数のサブブロックから成るデータサンプ
ルの入力ブロックを圧縮して圧縮データブロックを形成
する圧縮手段と、該圧縮手段に上記入力ブロックのデータサンプルを送る
ために、上記サブブロックを所定第１順序にてアクセス
するとともに、各サブブロック内のデータサンプルを所
定の疑似ランダム順序にてアクセスするように、上記入
力ブロックのデータサンプルにアクセスするシーケンス
手段とを具え、上記サブブロックのサンプルの、順にアクセスされるア
レイにおける位置が、上記サブブロック内にて分散する
ようにしたことを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】上記シーケンス手段は、上記サブブロッ
ク当たりのデータサンプル数に等しい回数だけ上記第１
順序にて上記サブブロックを順序アクセスし、１回のア
クセス順路でサブブロック当たり１つのデータサンプル
が選択され、各サブブロックから上記連続した順路で選
択されるデータサンプルの位置は、上記疑似ランダム順
序に従って決定される請求項１の装置。
【請求項３】上記シーケンス手段は、上記第１順序に
てサブブロックをアクセスし、１つのサブブロック内の
すべてのデータサンプルが上記疑似ランダム順序に従っ
て選択されてから、次のサブブロックが上記第１順序に
従ってアクセスされる請求項１の装置。
【請求項４】上記シーケンス手段は、Ｎをサブブロッ
ク当たりのデータサンプル数として、Ｎ個の連続する計
数値を発生する計数器と、１つのサブブロック内のデー
タサンプルにアクセスするための上記疑似ランダム順序
に従って、連続する計数値に対してマッピング関係を与
えるマッピング手段とを具える請求項１の装置。
【請求項５】上記シーケンス手段は、サブブロック当
たりのデータサンプル数に等しい回数だけ上記第１順序
に従って順にサブブロックにアクセスし、１回のアクセ
ス順路を終了するごとに上記計数値をインクリメントす
る請求項４の装置。
【請求項６】上記シーケンス手段は、上記第１順序に
従ってサブブロックをアクセスし、上記計数器は上記サ
ブブロックごとにＮ回インクリメントされる請求項５の
装置。
【請求項７】上記マッピング手段は参照表であり、当
該参照表への入力は、上記計数器の出力に接続され、上
記計数器から出力される計数値が、上記疑似ランダム順
序での位置に対応する上記サブブロック内のデータサン
プル位置を決定する参照表の位置をアドレスする請求項
４の装置。
【請求項８】上記圧縮手段は、動的に変化する量子化
度を入力データサンプルに適用し、上記圧縮データブロ
ックのサイズを所定サイズとほぼ等しくなるように制御
する量子化器を具える請求項１の装置。
【請求項９】圧縮データブロックを記憶するための記
憶手段と、圧縮データブロックのために上記記憶手段に
書き込まれるビットを計数するための圧縮ビット計数器
とを具える請求項８の装置。
【請求項１０】各入力ブロックに対して量子化ビット
数の表示を行う所望充足表示器と、上記所望充足表示器及び上記圧縮ビット計数器とに応答
し、上記量子化器が上記入力ブロックの後続ビットにど
の程度の量子化を適用するべきかを決定し、上記圧縮デ
ータのブロックサイズを所定サイズとほぼ等しくなるよ
うに制御する量子化制御器とを具え、上記量子化器が上記量子化制御器によって決定された量
子化度を、上記入力ブロックの当該後続ビットに適用す
る請求項９の装置。
【請求項１１】現在の入力ブロックに適用される平均
量子化度を表す値を記憶する累算器と、各入力ブロックの圧縮終了点にて上記積算器を読みだ
し、後続する入力ブロックに適用すべき基本量子化度の
出力源として作用するラッチとを更に具えた請求項１０
の装置。
【請求項１２】当該ブロックに適用される基本量子化
度を決定する情報を含む、圧縮データブロックのための
ヘッダを発生する手段を具えた請求項１１の装置。
【請求項１３】請求項１の信号処理装置を具え、上記
入力ブロックが入力画像情報から成る画像処理装置。
【請求項１４】入力画像を非相関化し、非相関化され
た複数の分割画像から成る非相関化画像を発生する手段
と、請求項１のデータ圧縮装置とを具え、上記入力ブロ
ックを非相関化された入力画像とし、各サブブロックが
非相関化された分割画像とする画像処理装置。
【請求項１５】圧縮データサンプルのブロックを伸張
して、データサンプルのアレイを含む複数のサブブロッ
クから成るデータサンプルの出力ブロックを形成するデ
ータ伸張手段と、上記サブブロックを所定第１順序にてアドレスしつつ上
記伸張手段からのデータサンプルを記憶するための記憶
位置をアドレスし、更に各サブブロック内のデータサン
プルが所定の疑似ランダム順序にてアドレスされるよう
にする再順序手段とを具え、１つのサブブロックの上記サンプルのアレイにて順次ア
ドレスされる位置を、当該サブブロック全体にわたって
分散させた信号処理装置。
【請求項１６】圧縮データサンプルのブロックを伸張
して、データサンプルのアレイを含む複数のサブブロッ
クから成るデータサンプルの出力ブロックを形成するデ
ータ伸張手段と、上記サブブロックを所定第１順序にてアドレスしつつ上
記伸張手段からのデータサンプルを記憶するための記憶
位置をアドレスし、更に各サブブロック内の入力データ
サンプルが所定の疑似ランダム順序にてアドレスされる
ようにする再順序手段とを具え、１つのサブブロックの上記サンプルのアレイにて順次ア
ドレスされる位置を、当該サブブロック全体にわたって
分散させた請求項１の装置。
【請求項１７】上記再順序手段は、上記サブブロック
１個あたりのデータサンプル数に等しい回数だけ、上記
第１順序にて上記サブブロックを順にアドレスし、サブ
ブロックに対するアクセス順路１回につき当該サブブロ
ックから１つのデータサンプルがアドレスされ、各回の
アクセス順路での各サブブロック内にてアドレスされる
データサンプルの位置は、上記疑似ランダム順序に従っ
て決定される請求項１５の装置。
【請求項１８】上記再順序手段は、上記第１順序にて
サブブロックを順にアドレスし、１つのサブブロック内
のすべてのデータサンプルが上記疑似ランダム順序に従
ってアドレスされてから、次のサブブロックが上記第１
順序に従ってアドレスされる請求項１５の装置。
【請求項１９】上記再順序手段は、Ｎをサブブロック
１個あたりのデータサンプル数として、Ｎ個の連続する
計数値を発生する再順序計数器と、１つのサブブロック
内のデータサンプルにアクセスするための１つの疑似ラ
ンダム順序に従って、連続する計数値に対してマッピン
グ関係を与えるマッピング手段とを具える請求項１５の
装置。
【請求項２０】上記再順序手段は、１個のサブブロッ
ク内のデータサンプル数に等しい回数だけ上記第１順序
に従ってサブブロックをアドレスし、該サブブロックに
対する１回のアクセス順路を終了するごとに上記再順序
計数器の計数値をインクリメントする請求項４の装置。
【請求項２１】上記再順序手段は、上記第１順序に従
ってサブブロックをアドレスし、上記再順序器の計数器
は、上記サブブロック１個ごとにＮ回インクリメントさ
れる請求項２０の装置。
【請求項２２】上記再順序手段のマッピング手段は、
再順序参照表であり、上記再順序参照表への入力は上記
再順序計数器の出力端に接続され、上記再順序計数器か
らの計数出力は、上記疑似ランダム順序に従って決まる
位置に対応する上記サブブロック内のデータサンプル位
置を決定する再順序参照表の位置をアドレスする請求項
１９の装置。
【請求項２３】上記伸張手段は、動的に変化する逆量
子化度を圧縮データのブロックに適用し、データサンプ
ルのブロックを形成する量子化器を具える請求項１５の
装置。
【請求項２４】圧縮データブロックを記憶するための
記憶手段と、圧縮データブロックのために上記記憶手段
から読み出すビットを計数する圧縮ビット計数器とを具
える請求項２３の装置。
【請求項２５】各圧縮データブロックに対して逆量子
化ビット数の表示を行う所望出力表示器と、上記所望充足表示器及び上記圧縮ビット計数器とに応答
し、上記量子化器が上記圧縮データブロックの後続ビッ
トにどの程度の量子化を適用するべきかを決定し、上記
データサンプルのブロックを再形成する逆量子化制御器
とを具え、上記逆量子化器が上記逆量子化制御器によって決定され
た逆量子化度を、上記圧縮データブロックの上記後続ビ
ットに適用する請求項２４の装置。
【請求項２６】現在の圧縮データブロックのヘッダか
ら、当該圧縮データブロックを形成するために適用され
た基本量子化度を表す値を抽出する手段と、上記現在の
圧縮データブロックに対する基本量子化度を表す値を記
憶するための量子化ファクタラッチとを更に具える請求
項２４の装置。
【請求項２７】請求項１５の装置を具え、出力ブロッ
クが画像情報から成る画像処理装置。
【請求項２８】請求項１５の装置を具え、上記出力ブ
ロックは非相関化された出力画像であり、各サブブロッ
クは、非相関化された分割画像から成り、上記画像処理
装置は上記非相関化した出力画像を補間し、１つの出力
画像を形成する手段を具える画像処理装置。
【請求項２９】上記再順序手段は、上記サブブロック
１個あたりのデータサンプル数に等しい回数だけ、上記
第１順序にて上記サブブロックを順にアドレスし、サブ
ブロックに対するアクセス順路１回につき当該サブブロ
ックから１つのデータサンプルがアドレスされ、各回の
アクセス順路での各サブブロック内にてアドレスされる
データサンプルの位置は、上記疑似ランダム順序に従う
請求項１６の装置。
【請求項３０】上記再順序手段は、上記第１順序にて
サブブロックをアドレスし、１つのサブブロック内のす
べてのデータサンプルが上記疑似ランダム順序に従って
アドレスされてから、次のサブブロックが上記第１順序
に従ってアドレスされる請求項１６の装置。
【請求項３１】上記再順序手段は、Ｎをサブブロック
１個あたりのデータサンプル数として、Ｎ個の連続する
計数値を発生する再順序計数器と、１つのサブブロック
内のデータサンプルにアクセスするための１つの疑似ラ
ンダム順序に従って、連続する計数値に対してマッピン
グ関係を与えるマッピング手段とを具える請求項１６の
装置。
【請求項３２】上記再順序手段は、サブブロック１個
の内のデータサンプル数に等しい回数だけ上記第１順序
に従って順にサブブロックをアドレスし、１回のアクセ
ス順路を終了するごとに上記再順序計数器の計数値をイ
ンクリメントする請求項３１の装置。
【請求項３３】上記再順序手段は上記第１順序に従っ
て順にサブブロックをアドレスし、上記再順序器の計数
器は上記サブブロック１個ごとにＮ回インクリメントさ
れる請求項３２の装置。
【請求項３４】上記再順序手段のマッピング手段は、
再順序器の参照表であり、当該参照表への入力端は上記
再順序計数器の出力端に接続され、上記再順序計数器か
らの計数出力は上記疑似ランダム順序に従って決まる位
置に対応する上記サブブロック内のデータサンプル位置
を決定する再順序参照表の位置をアドレスする請求項３
１の装置。
【請求項３５】上記伸張手段は動的に変化する逆量子
化度を圧縮データのブロックに適用し、データサンプル
のブロックを形成する量子化器を具える請求項１６の装
置。
【請求項３６】圧縮データブロックを記憶するための
記憶手段と、圧縮データブロックのために上記記憶手段
から読み出すビットを計数する圧縮ビット計数器とを具
える請求項３５の装置。
【請求項３７】各圧縮データブロックに対して逆量子
化ビット数の表示を行う所望出力表示器と、上記所望充足表示器及び上記圧縮ビット計数器とに応答
し、上記量子化器が上記圧縮データブロックの後続ビッ
トにどの程度の量子化を適用するべきかを決定し、上記
データサンプルのブロックを再形成する逆量子化制御器
とを具え、上記逆量子化器が上記逆量子化制御器によって決定され
た逆量子化度を、上記圧縮データブロックの上記後続ビ
ットに適用する請求項３６の装置。
【請求項３８】現在の圧縮データブロックのヘッダか
ら、当該圧縮データブロックを形成するために適用され
た基本量子化度を表す値を抽出する手段と、上記現在の
圧縮データブロックに対する基本量子化度を表す値を記
憶するための量子化ファクタラッチとを更に具える請求
項３６の装置。
【請求項３９】請求項１６の装置を具え、出力ブロッ
クが画像情報から成る画像処理装置。
【請求項４０】請求項１６の装置を具え、上記出力ブ
ロックは非相関化された出力画像であり、各サブブロッ
クは、非相関化された分割画像から成り、上記画像処理
装置は上記非相関化した出力画像を補間し、１つの出力
画像を形成する手段を具える画像処理装置。