JPH0774651A - データ圧縮装置及び方法 - Google Patents

データ圧縮装置及び方法

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JPH0774651A
JPH0774651A JP4251541A JP25154192A JPH0774651A JP H0774651 A JPH0774651 A JP H0774651A JP 4251541 A JP4251541 A JP 4251541A JP 25154192 A JP25154192 A JP 25154192A JP H0774651 A JPH0774651 A JP H0774651A
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compression
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James Stone Jonathan
ジェームズ ストーン ジョナサン
Rajan Bhandari
バンダリ ラジャン
John Ludgate Michael
ジョン ラドゲート マイケル
Terence R Hurley
ラルフ ハーリー テレンス
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力信号からの情報損失を少なく抑制し、効
率のよいデータの圧縮を行う。 【構成】 画像情報を圧縮するにあたって、出力データ
のブロックの寸法が所定の最大寸法とほぼ等しくなるよ
うに、入力データに適用される量子化の程度を制御する
量子化器を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分分野】本発明は、データ圧縮の分野に
関し、特に入力データのブロックが、所定の最大サイズ
を有する圧縮されたデータのブロックに圧縮される形式
のデータ圧縮の分野に関する。
【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
の部分が異なるごとに情報の内容と圧縮の適合性が変化
しているので、量子化をどの程度に定めればどの程度に
圧縮が行われるかを前もって決定することは不可能であ
る。
【０００３】いくつかのシステムにおいてこのことは問
題にはならない。例えば、国際基準委員会によって現在
検討中の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
ラメータに応じて変化するある程度まで圧縮される。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、従って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】他の既知のデータ圧縮装置においては、入
力データは量子化器とエントロピ符号化器によって圧縮
され、直列伝送を目的として時間的に圧縮される。達成
される圧縮の程度をときどき平均化するために、データ
バッファを用いる。圧縮されたデータは連続的にバッフ
ァに加えられたり、これから取出されたりする。バッフ
ァが空になりすぎたり満杯になりすぎたときは、量子化
器に適用される量子化の程度が変更され、バッファに流
れるデータの平均レートが変化する。
【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磁気ト
ラックに記憶させる必要から、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
ことの必要から、圧縮されたデータの最大サイズをあら
かじめ決めておくことになる。このような場合、おさま
りうる圧縮されたデータの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
おける大抵の情報密度及び困難なブロックが決まったサ
イズのブロック内に確実に圧縮されるようにシステムの
量子化の程度を設定する。上述の解決方法は妥当なもの
であるが、入力データの大抵のブロックにとって適用さ
れる量子化の程度が高すぎ、決まったサイズのなかに圧
縮されたデータを適合させるに必要な程度に量子化を定
めたときよりも余計に情報が失われてしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、入力信号からの情報損失をできるかぎり少なく抑制
しながら、決まったサイズのブロックに収まるような圧
縮の程度を決定するようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明のひとつ
の観点によれば、入力データのブロックを所定の最大サ
イズの圧縮データのブロックに圧縮するためのデータ圧
縮装置であって、入力データに対して程度が変化する量
子化を適用し、圧縮されたデータのブロックのサイズが
所定の最大サイズと実質的に等しくなるように制御する
量子化器を具えている。
【０００９】本発明によれば、入力データ全般のブロッ
クに対する圧縮の程度の変化は、隣接するブロック間に
て大きな変化は比較的少ない。例えば入力データのブロ
ックがビデオ画像の連続するフィールドである場合は、
ビデオフィールドによって描かれる情景の中の変化、及
びビデオフィールドの情報内容の変化は比較的緩慢であ
る。その他多数の応用例においても、ブロック間の情報
内容の変化は比較的緩慢である。異なったデータストリ
ームを観察すると、高いまたは低い情報内容を分かちあ
ったデータの長い列を発見する。例えば、高い情報内容
の値のバーストの前に続くゼロまたは低い値の長い列で
ある。本発明は、この性質を認識しているのみならず、
入力データに適用される量子化の程度に対する動的制御
にこれを適用しようとするものである。
【００１０】動的制御装置の有限応答時間は、圧縮され
たデータのブロックの所定の最大サイズを超過すること
によってしばしばデータの損失が生じる。実際入力デー
タのブロック間の情報内容における変化が比較的緩慢な
ときは、動的制御装置の有限応答時間が、例えば編集時
のビデオ画像のように低い情報内容から高い情報内容へ
ときわめて唐突な変化をした場合を除いて、重大な問題
を引き起こすことはない。量子化の程度の動的制御によ
って、圧縮過程に起因する入力データからの情報の平均
損失量が減少するとともに、圧縮データのブロックのサ
イズを超過することを防止する。
【００１１】特定の量子化の程度によって実現する圧縮
の程度をモニタするための有利で単純な方法は、圧縮さ
れたデータのブロック内でビットの計数値を記憶するた
めの圧縮ビット計数器を設けることである。量子化の程
度の動的制御は、複雑さの度合を変化させながら多数の
異なる方法にて実行しうる。単純かつ効果的な制御方法
として、入力データのブロックの圧縮の終わりの時点で
この量子化器がこの入力ブロックにどのような程度の量
子化を適用し、この圧縮データのブロックのサイズを所
定の最大サイズにほぼ等しく制御できるかを決定するた
めの、圧縮ビット計数器に応答するブロック間量子化コ
ントローラを設けてもよい。
【００１２】量子化の程度と圧縮の程度との関係は単純
なものではなく、圧縮される入力データのブロックの情
報内容を含む多数の因子においてかなり変化する。この
関係を処理する単純な装置は、この入力ブロック量子化
コントローラが、圧縮ビット計数器によって記憶された
ビットの計数値とこの所定の最大サイズとの差の値を測
定し、この差を用いてデータマッピングの差の値を記憶
しているメモリを参照し、量子化の程度の対応する変化
をこの差の値を減少させることに用い、実質的にゼロに
するようなものである。
【００１３】この関係を扱う一層複雑な装置は、このブ
ロック間量子化コントローラが、圧縮ビット計数器に記
憶されたビットの計数値および現在の量子化の程度を示
す値とを用いて、メモリ内において圧縮の程度に対する
量子化の程度をマッピングしたデータの複数の組のうち
の１つから参照するとともに、このデータの組から量子
化器がどの様な量子化の程度を入力データのブロックに
適用し、圧縮データのブロックのサイズを制御し、所定
の最大サイズとほぼ等しくするかを読み取る。
【００１４】より単純な実施例では、ブロック間量子化
コントローラによって測定された量子化の程度は、この
量子化器にフィードバックされ、後続する入力データの
ブロックに適用される。より正確なブロック間制御が求
められ、かつ時間の遅れが重要な問題ではないときは、
このブロック間量子化のコントローラは各入力データの
ブロックに試験的な量子化の程度を適用する試験量子化
器を具え、圧縮ビット計数器が試験的な量子化の程度と
ともに達成された圧縮の程度を測定するように構成して
もよい。また、入力データのブロックが量子化器に受信
されるのをブロック間量子化コントローラによって決定
された量子化の程度に応じて遅延させる遅延回路を設
け、量子化器によって入力データのブロックに適用でき
るように用意することができる。
【００１５】本発明によれば、量子化器は変化する量子
化の程度を入力データのブロックに適用すると、伸張過
程のなかで非量子化の変化する程度を圧縮されたデータ
のブロックに順次適用しなければならないことが明らか
になろう。従って、発明の好適実施例は、ブロック間量
子化コントローラの制御のもとで量子化器によって圧縮
されたデータのブロックにどのような量子化の程度が適
用されるかを示したヘッダ情報を圧縮されたデータのブ
ロックに書き込む手段を含むことによって、上記のこと
を効果的に達成することができる。
【００１６】上述の中で、制御動作はブロック間単位に
て行われる。好適実施例においては、超過が発生する危
険性は、入力データの各ブロックにて量子化されるビッ
トの数を表示する所望充足表示器と、この所望充足表示
器及び圧縮ビット計数器とに反応するとともに、この量
子化器が入力データのブロック内の後続するビットにど
の程度の量子化を適用するかを決定し、圧縮されたデー
タのブロックのサイズが所定の最大サイズとほぼ等しく
なるように制御するためのブロック内量子化コントロー
ラとを設けることによって減少させることができ、これ
によって、量子化器がブロック内量子化コントローラに
よって決定された量子化の程度を入力データのブロック
内の後続するビットに適用する。
【００１７】ブロック内量子化コントローラは、上述の
ブロック間量子化コントローラとの関連において用いて
もよい。しかしながら、具体例が、さらに現在の入力デ
ータのブロックに適用する量子化の程度の平均を表す値
を記憶するアキュムレータと、入力データの各ブロック
の圧縮の終わりにてこのアキュムレータを読むととも
に、後続する入力データのブロックに適用される量子化
の基本的程度の源となるラッチとを具えることによっ
て、いっそう直接的な解決が提供される。
【００１８】動的制御が最善に行われたとしても、超過
が発生すると、圧縮されたデータブロックが所定の最大
サイズをいつ超過したかを検出するとともに、圧縮デー
タのブロックにあふれ指標を付加するあふれ検出器を設
けることによって処理を制御することができる。動的制
御装置が通常良好に機能しても、情報内容の急激な変化
が画像データのブロック間に発生すれば（例えば情景の
編集による変化など）、動的制御の有限応答時間は、デ
ータの一時的なあふれをもたらす。装置は結局は適当な
程度の量子化に戻るとしても、少なくとも一時的にはデ
ータの制御不能な損失が存在する。ブロック内制御にお
いては、装置は変化の後の最初のブロックの圧縮の間に
情報内容の変化に反応することができ、したがってあふ
れの問題は軽減される。
【００１９】あふれ検出器は、あふれ検出をモニタする
とともに、圧縮されたデータのブロックの終わりの部分
にあふれの発生を示す符号を付加することによって、こ
の問題を軽減する。これ自体ではデータの損失量は軽減
されない。しかしこのことによって、圧縮されたデータ
のブロックをあとで伸張する装置が、なにが起こったか
を認識し適切に制御された回復処理を実行することがで
きる。
【００２０】本発明は、別の種類のデータ圧縮装置に適
用することも可能であることに留意されたい。しかしな
がら、本発明は、実施例のデータ圧縮装置が入力データ
が画像データであるようなデータを処理できるデータ圧
縮装置である場合に好適である。上述したように、入力
データの隣接ブロック間情報内容の変化は比較的小さ
く、量子化レベルの動的制御は特に効果的となる。さら
に繰り返すと、本発明は、異なる種類の画像入力データ
圧縮装置に対しても適用可能である。しかしながら、２
次元空間周波数領域の中の画像入力データを周波数成分
データに周波数分離する非相関器をさらに具えた実施例
に特に適している。周波数分離は離散コサイン変換また
は帯域分割ろ波のような技法を用いて実行してもよい。
このような実施例の場合、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が再生される
画像の画質に対して特に大きな影響力を持っている。こ
のような状況では、発生が予想される超過に起因するデ
ータのなんらかの損失を制御することが重要になる。
【００２１】どのデータが超過によって失われたかに関
する制御の度合は、この圧縮ブロック内のデータの順序
を制御するためのためのシーケンサによって提供され
る。特に、このデータシーケンサがこの圧縮されたブロ
ック内のデータの順序を制御してｄｃ輝度データがａｃ
輝度データの前に現れるようにすることによって、好適
に実施される。さらに、このデータシーケンサがこの圧
縮されたブロック内のデータの順序を制御してｄｃ色デ
ータがａｃ輝度データの前に現れるようにすることによ
って、好適に実施される。
【００２２】このｄｃ輝度及びｄｃ色データは、再生さ
れる画像の画質にとっては重要であり、したがってこの
データを圧縮されたデータの各ブロックの先頭に配置す
ることによって、超過による損失の起こり易さを減少さ
せることができる。本発明をさらに発展させると、この
データシーケンサは圧縮されたブロック内のデータの順
序を制御し、ａｃ周波数成分が周波数が増加する順序に
従って出現するようにする。これは、ａｃ周波数成分デ
ータの画質に対する重要度が周波数の増加とともに減少
するという認識に基づいている。従って、もっとも重要
度の低いデータは、超過が起こったとき最初に消失する
であろう圧縮データのブロックの端部に位置することに
なる。
【００２３】高い程度の圧縮ができ、本発明の有利で単
純な具体例と結合した実施例は、さらにエントロピ符号
化器を具え、この符号化器は量子化器からのデータを圧
縮し、あふれ指標は、画像データを符号化するエントロ
ピ符号化器によって使用されない符号である。
【００２４】本発明の別の観点によると、入力データの
ブロックを圧縮して所定の最大サイズを有する圧縮デー
タのブロックを形成する方法が提供される。この方法
は、入力データのブロックに動的に変化する量子化の程
度を適用し、圧縮データのブロックのサイズが所定の最
大サイズとほぼ等しくなるようにするステップを含む。
本発明の相補的な観点としては、所定の最大サイズを有
する圧縮されたデータブロックを伸張して出力データの
ブロックを形成するデータ伸張装置であって、（１）こ
の圧縮データから圧縮データのブロックにどの程度の量
子化が適用されたかを示すヘッダ情報を読み取るための
ブロック間非量子化コントローラと、（２）この読み取
られたヘッダ情報に応じて圧縮されたデータのブロック
に、非量子化の程度を動的に変化させて適用するための
非量子化器とを具えている。
【００２５】上述してきた本発明の特徴は、本発明の装
置または方法によって処理されたデータ信号にも一貫し
て流れていることに留意されたい。これらの画像データ
信号の特徴は、本発明のデータ圧縮装置及び方法によっ
てもたらされたものである。本発明の上述のことがら、
及びその他の目的、特徴は、添付の図面を参照して説明
する以下の実施例の詳細な説明によって明かとなるであ
ろう。
【００２６】
【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の分離と圧縮を行うための装置を
示している。ビデオ信号はデジタルの形式であり、走査
される画像のピクセルをそれぞれ表すマルチビット（例
えば８ビット）のサンプルまたはワードの連続からなっ
ており、入力端１０を通じて非相関器１２に入力され
る。周波数分離されたビデオ信号は非相関器１２によっ
て量子化器１４に供給され、データシーケンサ１８を介
してエントロピ符号化器２０に供給される。ここで非相
関器１２によって供給された周波数分離されたビデオ信
号をともに圧縮し、出力端１９に圧縮された信号を形成
する。圧縮された信号は伝送され記憶される。伝送また
は記憶の後は、圧縮された信号は、非相関化、整序化、
量子化、及びエントロピ符号化において用いられたパラ
メータの逆数のパラメータをそれぞれ用いて、エントロ
ピ復号化、再整序化、逆（非）量子化及び相関化操作を
通じて伸張され、ほぼ元の形に復元される。
【００２７】非相関器１２によって実行された非相関化
の動作は、画像内で隣接するピクセルが高度に相関化さ
れ、これによって画像処理（例えばビデオ信号のフィー
ルドまたはフレームの）によって２次元空間周波数領域
の画像の異なる成分を表す周波数分離された信号部分を
形成し、これによって画像を表示するのに必要となる情
報の分量を減少させることができる、という事実に基づ
いている。特に、周波数分離された信号の部分は、画像
の異なる空間周波数成分を表す。
【００２８】整序化（配列）の操作を以下に詳しく説明
する。量子化の過程は、損失をもたらす過程であって、
人間の精神的視覚組織によって画像が十分に知覚される
にあたって、冗長であったり重要度が低いと考えられる
周波数データを破棄することによって信号の圧縮を達成
することである。この量子化器１４は２通りの方法にて
達成される圧縮を行うことができる。すなわち、量子化
器はこれに入力されるデータが割り当てられるレベルの
数を減少させるとともに、これが出力するデータ上のゼ
ロの値のサンプルの連なりの確率を高める。量子化器の
操作によって提供される信号圧縮向上のための能力はエ
ントロピ符号化器２０によって実行され、量子化器１４
によって情報内容の縮小が行われ、これによってエント
ロピ符号化器において連続的なビット（データ）レート
の縮小が可能になる。
【００２９】さらに、（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２０によっ
て提供され、ここで既知の方法にて、例えば可変長符号
化を用いて量子化器１４によって形成されたデータが、
より確率の高い（より頻繁に発生する）データの項目が
より確率の低い（発生頻度の低い）項目のよりも短い出
力を形成するように符号化される。これに関して非相関
化動作は、非相関化の前の異なる可能なレベル間と実質
的に同様であるあらゆる特定の信号レベルの発生に対す
る確率分布を変化させて、あるレベルの発生確率がその
ほかと比較してはるかに確率が高いような形態のものに
する。
【００３０】図１に示す圧縮・符号化システムまたは装
置は、非相関化の様々な形態を用いて様々な方法にて具
体化できる。ますます一般化する具体化の形態が、いわ
ゆる変換符号化を用いており、特に離散コサイン変換と
呼ばれている変換形態が用いられている。離散コサイン
変換を非相関化に用いることは、図１に示す、合同写真
専門家会議によって提案され、現在国際基準機構によっ
て検討されている圧縮装置の例のために実際設計されて
いる。非相関化の変換技法によれば、信号は量子化及び
符号化の動作に先立つ線形変換動作（非相関化）によっ
て処理される。この変換技法の欠点は、画像全体（例え
ばフィールド全体）が変換されねばならないのに、含ま
れているデータの量の観点からはこれが非実際的である
点にある。このような画像（フィールド）は、ブロック
（例えばピクセルを表す８ｘ８のもの）に分割され、そ
のおのおのが変換される。すなわち変換符号化は複雑で
あり、ブロック単位でのみ処理される。
【００３１】近年周波数領域における圧縮・符号化とし
て提案されている方法は、帯域分割符号化の方法であ
る。この方法では、図１の装置における非相関器１２
は、入力ビデオ信号を、画像の２次元周波数空間の複数
の領域の各１個における画像の空間周波数成分をそれぞ
れ含む複数の相互関係のない分割帯域に分割する空間
（２次元）帯域分割装置を含んでいる。この分割帯域
は、人間の精神的視覚組織の感受性スペクトルにおける
それぞれの位置に従って量子化器１４によって選択的に
量子化される。すなわち２次元空間周波数領域の異なる
分割帯域に画像全体のエネルギを配置することによっ
て、この場合は非相関化が行われる。帯域分割ろ波は、
変換技法によるのよりも優れた非相関化が行えると考え
られている。同様に、変換技法とは異なり、ブロック単
位の処理に限定されるものではなく、帯域分割ろ波はビ
デオ信号に直接適用することも可能である。
【００３２】図２は、入力ビデオ信号が低域通過デシメ
ーションフィルタ２２及び高域通過デシメーションフィ
ルタ２４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表す。この２つの信号
はここで図１との関連で説明したように量子化され、整
序され、エントロピ符号化される。入力信号の分割帯域
成分はあとの再生過程のために伝送され記憶される。分
割帯域成分の伝送と記憶は図２における点線２６によっ
て示してある。
【００３３】分割帯域が記録媒体から復元されたとき
は、これらは対応する適合フィルタを通過して元の周波
数成分を再生する。これらの適合フィルタは低域通過イ
ンタポレーションフィルタ３０及び高域通過インタポレ
ーションフィルタ２８である。インタポレーションフィ
ルタ２８、３０の出力は加算回路３２によって加算さ
れ、元の入力ビデオ信号を形成する。図２は入力ビデオ
信号を２個の分割帯域に分解するさまを示した図であ
る。実際は入力ビデオ信号はもっと多くの分割帯域に分
解される。図３は入力信号を８個の分割帯域成分に分解
するとともに、再結合させて出力信号を形成するさまを
示している。
【００３４】帯域分割符号化装置におけるフィルタは、
適度な遅延と重み付け係数を有する有限インパルス応答
フィルタを具え、水平および垂直の周波数分解が行える
ようになっている。分割帯域周波数分離のための異なる
フィルタの形態は既知であり、いくつかの可能なフィル
タが１９８６年６月刊行のＩＥＥＥトランザクション・
オン・アコースティックス、「会話及び信号処理」のＡ
ＳＳＰ−３４巻の４３４項から４４１項における「樹状
構造の帯域分割符号化のための正確な再構成技法」と題
する論文に記述されている。
【００３５】図４は図１における非相関器１２をいっそ
う詳しく示した図である。この非相関器は、水平フィル
タ装置４６、中間フィールドメモリ４８、転換シーケン
サ（アドレス発生器）５０、垂直フィルタ装置５２、出
力フィールドメモリ５４、及び出力シーケンサ（アドレ
ス発生器）５６を具えている。帯域分割ろ波は、個別に
実行される。このように、図４において２つの直交する
画像方向におけるろ波、すなわち水平方向（通常のビデ
オにおける画像の走査方向）及び垂直方向におけるろ波
は、水平と垂直のフィルタ装置４６及び５２によって１
次元ろ波動作によって相互に完全に独立して実行され
る。
【００３６】水平フィルタ装置４６及び垂直フィルタ装
置５２は実質的には相互に同一の構造を有する。従っ
て、水平フィルタ装置４６の構造のみを詳しく説明す
る。ろ波作用は水平及び垂直各方向にそれぞれ８個の分
割帯域を生じせしめるように作用し、８ｘ８の矩形分割
帯域アレイが形成される。６４個の分割帯域が相互に同
一の大きさとなっている。水平フィルタ装置４６は、図
３に示すように樹状すなわち階層構造になっていること
が好ましく、３段階の連続したろ波過程を構成してい
る。第１段階は低域通過フィルタ（ＬＦ）及び高域通過
フィルタ（ＨＦ）からなっていて、それぞれはデシメー
タ（図示せず）が後続している。ＬＦフィルタ、ＨＦフ
ィルタ及びデシメータはともにカドラチャーミラーフィ
ルタ（ＱＭＦ）を構成している。それぞれのフィルタは
通常の形態の有限インパルス応答フィルタでよい。使用
時は、入力デジタルビデオ信号のフィールドのラインが
サンプル単位で第１段階に適用され、ＬＦ及びＨＦそれ
ぞれによって低域ろ波及び高域ろ波される。このよう
に、ＬＦおよびＨＦが、それぞれ入力ラインの信号を低
域ろ波したものと高域ろ波したものからなる出力を形成
する。この出力は水平空間周波数レンジの上半分と下半
分におけるラインの空間周波数成分を表している。すな
わち第１段階で入力ラインを水平方向に２個の分割帯域
に分割する。デシメータはそれぞれの出力を２によって
デシメート（サブサンプル）し、デシメータ（全部）に
よって出力されるサンプルの全数は、ラインのサンプル
の全数と等しくなる。
【００３７】第２段階は第１段階のようなＱＭＦがそれ
ぞれ２個あること、及び第１段階のそれぞれのデシメー
タからの出力が２個のＱＭＦの各１個経の入力として通
過するという点を除いて、第１段階と類似した構造を持
っている。このように、第２段階は水平空間周波数レン
ジにおける４個の等しい４分の１のラインの空間周波数
内容を表す４個の出力を形成する。すなわち第２の段階
は、入力ラインが第１段階にて分割されてできた２個の
分割帯域をさらに分割し水平方向に４個の分割帯域を形
成する。第２段階の４個のデシメータは、２の率でそれ
ぞれの出力をデシメート（サブサンプル）する。これに
よって、第２段階（全体で）のデシメータから出力され
たサンプルの全体数はラインのサンプルの全体数と等し
くなる。
【００３８】第３段階は第１段階のようなＱＭＦがそれ
ぞれ４個あること、及び第２段階のそれぞれのデシメー
タからの出力が４個のＱＭＦの各１個の入力として通過
するという点を除いて、第１段階と類似した構造を持っ
ている。このように、第３段階は水平空間周波数レンジ
における８個の等しい８分の１のラインの空間周波数内
容を表す８個の出力を形成する。すなわち第３の段階
は、入力ラインが第２段階にて分割されてできた４個の
分割帯域をさらに分割し水平方向に８個の分割帯域を形
成する。第３段階の８個のデシメータは、２の率でそれ
ぞれの出力をデシメート（サブサンプル）する。これに
よって、第３段階（全体で）のデシメータから出力され
たサンプルの全体数はラインのサンプルの全体数と等し
くなる。
【００３９】第３段階の８個の出力は、水平フィルタ装
置４６からのものであるが、中間フィールドメモリ４８
を経て第１ラインのそれぞれ対応する８分割体の位置に
記憶される。水平ろ波の上述の過程は、入力デジタルビ
デオ信号のフィールドのその他のライン全部に関して繰
り返される。これによって、水平方向（のみ）に８個の
分割帯域にろ波した入力デジタルビデオ信号のフィール
ドの変形物が中間フィールドメモリ４８に記憶されるこ
とになる。中間フィールドメモリ４８に記憶されたフィ
ールドの各ラインは、もとのフィールドが表していた画
像の水平空間周波数レンジの８個の分割帯域のうちの１
個をそれぞれ表す水平空間周波数情報をそれぞれ含む８
個の部分に分割される。中間フィールドメモリ４８に記
憶された水平方向にろ波されたフィールドは、８個の列
に分割されたものと考えることができる。
【００４０】中間フィールドメモリ４８に記憶された水
平方向にろ波されたフィールドは、（転換シーケンサ５
０の制御のもとで）垂直フィルタ装置５２に供給され、
ここで水平フィルタ装置４６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５４に供給され、量子化器１４へと送られる。
メモリ５４は６４個（８ｘ８）のアレイに分割されてい
るものと考えることができ、そのおのおのに６４個の分
割帯域が記憶されている。このように、入力デジタルビ
デオ信号の連続するフィールドは帯域分割ろ波され通過
し、しかるべくろ波され、フィールド２個分の間隔の遅
延を与えられて量子化器１４に送られる。
【００４１】転換シーケンサ５０は中間フィールドメモ
リ４８のために読み出しアドレスを形成し、その内容の
垂直フィルタ装置５２への読み出しを以下のように制御
する。上述したように、中間フィールドメモリ４８に記
憶されたような信号は元のフィールドのラインを具えて
いて、おのおのは水平に８個のサブバンドに分割され
る。すなわち、中間フィールドメモリ４８に記憶されて
いるような信号は、すでに述べたように８個の列からな
ると考えることができる。中間フィールドメモリ４８に
記憶された信号が、これを水平にろ波するのに用いた同
様の構造（垂直フィルタ装置５２）のハードウエアによ
って垂直にろ波されるようにするには、これが変換され
ねばならない。すなわちこれが垂直フィルタ装置５２に
読み込まれて８本の行（列ではなしに）を構成し９０度
回転する必要がある。転換シーケンサ５０は中間フィー
ルドメモリ４８に対してこれを成し遂げるべくアドレス
する。
【００４２】水平フィルタ装置４６と垂直フィルタ装置
５２との組合せによって形成されるろ波の性質は、出力
フィールドメモリ５４に記憶されたデータが、装置の後
続する処理のための部分を通過する前に出力シーケンサ
５６によっていくらかスクランブル（ごちゃまぜに）さ
れ再整序される。
【００４３】図５は、入力ビデオ信号が水平方向及び垂
直方向において８個の周波数成分に分解された場合に形
成される様々な分割帯域成分を示している（これはデー
タが出力シーケンサ５６に供給されて再整序された後、
出力フィールドメモリ５４に記憶されたデータであると
考えることが出来る。）これら分割帯域または分割画像
のおのおのは図５のブロックのひとつによって表され
る。左上のブロックはｄｃ分割帯域を表している。ここ
は周波数が厳格にゼロである信号の一定部分を実際必ず
しも表すものではないが、水平方向にも垂直方向にも最
も低い帯域である。このｄｃ分割帯域は元の入力信号の
ｄｃ輝度情報の大部分を含むことになる。観察者によっ
て知覚される画像の残りの分割帯域の相対的重要度は変
化する。一般的にいって高周波の分割帯域は、観察者の
実際の知覚にとって重要度は低い。図５との関係におい
て、特定の分割帯域成分が表す周波数は、ブロックのア
レイにおいて下方または右側にいくに従って増加する。
特定の重要度を持ったさらに遠い帯域は、なんらかのｄ
ｃ色情報を含む帯域である。ＮＴＳＣフォーマットの信
号の場合は、２個の中央下部のブロックはこの情報を含
んでいる。
【００４４】図６は、変化していく空間周波数の画像成
分に対する人間の精神的視覚反応を示したものである。
これをみてわかるように、人間の知覚レベルは、まず上
昇し、つぎに空間周波数が増加するにつれてどんどん低
下していく。データ圧縮装置は、後続する情報の損失と
ともに、空間周波数成分が高いほど高度に量子化される
という特性を利用して再構築される画像がはなはだしく
劣化して知覚されないようにしている。
【００４５】図７は図１の量子化器１４によって図５の
異なった分割帯域に適用されうる量子化マトリクスを示
す。量子化器が動作する方法は各分割帯域ブロック内の
各値が対応する量子化値によって割算され、結果の整数
値が採用される。量子化値は、以下に一層詳しく述べる
量子化マトリクスと量子化スケーリング・ファクタ（Ｑ
ｓ）との積である。さしあたりＱｓ＝１と仮定する。こ
のように、値３０が上部左隅のｄｃ輝度分割帯域から読
み取られたとすると、この値は対応する量子化値である
６８によって除され量子化の結果としての整数値はゼロ
となる。同様に、ｄｃ輝度分割帯域から値８０が読み込
まれ、６８によって除されると結果としての整数値は１
となる。
【００４６】見てわかるように、最小の量子化値はｄｃ
輝度分割帯域の下方で右側のところで発生する。これは
人間の視覚組織がこの帯域にて最も反応が顕著だからで
ある。量子化マトリクスのための値は、どのような値が
最良の画像として知覚されるかを視覚試験によって試行
錯誤にて決定される。あるいは図６の曲線を３次元の形
態に伸張してひとつの曲面を形成することによって値を
形成する。この表面は感受性軸のまわりに図６の曲線を
９０度回転してできる軌跡となっている。分割帯域周波
数ブロックは、この表面の下側の空間周波数平面の異な
る領域に展開し、この表面のもと各周波数ブロックと表
面との間の体積を積分によって計算することによって、
相対的な量子化値を決めることができる。
【００４７】ｄｃ色情報を含んでいる分割帯域周波数成
分は、これがｄｃ色情報を含んでいない場合と比較して
はるかにゆるやかな量子化の処理を受けることに留意さ
れたい。再構築された画像の品質についてｄｃ色情報は
余り厳格に量子化されるべきではないということが重要
である。
【００４８】図８は図１のデータシーケンサ１８によっ
て形成された走査パターンを示す。ｄｃ輝度情報及びｄ
ｃ色情報の分割帯域は、分割帯域内で走査され、図１の
エントロピ符号化器２０に供給される。残りの分割帯域
からのデータは、図８に示す順序、すなわちａｃ空間周
波数が増加する順序にて分割帯域内にて走査され、エン
トロピ符号化器２０へと送られる。
【００４９】図９及び図１０は、量子化の程度をブロッ
ク間で動的に制御しながら動作するデータの圧縮装置及
びデータの伸張装置を示す。入力画像データは、上述し
たようにデータ圧縮装置内の非相関器１２、量子化器１
４、データシーケンサ１８及びエントロピ符号化器２０
を通過する。エントロピ符号化器２０はエントロピ符号
化器２０によって最終的にフォーマットするに先だって
圧縮されたデータを記憶しているフィールドメモリ６０
に接続され、システムから出力する。６４個の分割帯域
の完全なセットに由来するフィールドメモリ６０内のデ
ータは、所定の最大サイズを持った圧縮されたデータの
１個のブロックを具えている。圧縮されたデータのこれ
らのブロックは後続する復元及び伸張のために磁気テー
プの個別のトラックに記録される。すなわち後続する実
時間復元、伸張及び放送伝送のためにＲＡＭレコーダ内
に記憶されてもよい。圧縮されたデータのブロックは、
伸張過程のまえに様々な異なった方法にて処理されてよ
いことが理解されよう。
【００５０】図７との関連で説明したように、それぞれ
の分割帯域に適用される量子化の程度は量子化マトリク
スの制御に従って変化する。圧縮データ（例えば６４個
の分割帯域の集合体）のブロック全体の全体的な量子化
の程度は、量子化のスケールファクタ（Ｑｓ）に依存し
て変化する。量子化されたそれぞれのデータ値は、量子
化マトリクスおよびＱｓの値からの適当な値によって分
割される。Ｑｓが高いときは量子化の全体的な程度は増
加し、圧縮の程度が増加し、結果として生じる圧縮され
たデータのブロックは小さくなる。Ｑｓが低いときは量
子化の全体的な程度は低下し、圧縮の程度も低下し、結
果として生じる圧縮されたデータのブロックも大きくな
る。
【００５１】圧縮ビット計数器６２はフィールドメモリ
６０に供給されたビットの数を計数する。すなわち、圧
縮ビット計数器６２は、６４個の分割帯域に起因する圧
縮データのブロックサイズを測定する。入力データの各
ブロックの圧縮の結果（すなわち完全な画像）におい
て、圧縮ビット計数器６２内に記憶された値は、いまま
さに処理された入力データのブロックに適用されたＱｓ
の値とともにＰＲＯＭ６４に供給される。Ｑｓの値はＱ
ｓラッチ６６の中に記憶される。ＰＲＯＭ６４は、以下
に一層詳しく述べるように、圧縮ビット計数器６２及び
Ｑｓの現在の値に応じて新しいＱｓの値を計算する。計
算されたＱｓの新しい値は、ひとつの画像のために圧縮
されたデータのために許される所定の最大サイズと等し
い、フィールドメモリ６０内の圧縮データのブロックサ
イズを制御するようになっている。
【００５２】ＰＲＯＭ６４によって計算された新しいＱ
ｓの値は、入力データの後続するブロックの圧縮を通じ
て新しいデータを保持しているＱｓラッチ６６を更新す
ることに用いられる。Ｑｓラッチ６６によって保持され
ているＱｓの値は量子化器１４に供給され、ここで量子
化全体の程度を制御している。データに適用された量子
化の程度が変化する圧縮データの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どのような
程度の量子化が適用されたかが知らされていることが必
要である。このため、Ｑｓラッチ６６内に記憶された値
は、フィールドメモリ６０内に記憶された圧縮データの
ブロックのためのヘッダデータとして供給される。ヘッ
ダ挿入装置６７は、このヘッダデータを圧縮されたブロ
ックに付加する。このことによって、伸張装置はヘッダ
データから、各圧縮データの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のかを読み取る。
ＰＲＯＭ６４及びＱｓラッチ６６との組合せは、ブロッ
ク間量子化制御コントローラ６８と考えることができ
る。
【００５３】圧縮ビット計数器６２からの出力はあふれ
検出器７０に連続的に供給される。このあふれ検出器７
０は、即時圧縮ビット計数値をコンパイルされた圧縮デ
ータのブロックの最大所定サイズと比較するとともに、
所定の最大サイズが超過した場合はあふれ指標を出力す
る。このあふれ指標は、エントロピ符号化器２０が圧縮
データのためには通常形成しない符号を発生させるトリ
ガとなり、あふれ指標が真性の圧縮データと混同しない
ようにする。適当なコードはエントロピ符号化器の符号
表を参照することによって選択される。伸張装置はエン
トロピ復号器７４、非量子化器７６及びインタポレータ
７８を具えている。データ圧縮装置からの圧縮されたデ
ータは、すでに述べた機構のひとつをへてデータ伸張装
置に送られ、ヘッダ読み取り器８０を経てエントロピ復
号器７２及びフィールドメモリ８２によって再びフォー
マット作成が行われる。ヘッダ読み取り器８０は、圧縮
されているブロックのヘッダデータに挿入されたＱｓの
値を読み取り、これをＱｓラッチ８４内に記憶させる。
圧縮されたデータ自身はヘッダ読み取り器８０及びエン
トロピ復号器７２を介してフィールドメモリ８２に送ら
れる。
【００５４】エントロピ符号化器７２が、データストリ
ームの中にあふれ指標符号の発生を検出したときは、こ
のデータが圧縮されるときにあふれが発生したものとみ
なし、圧縮データからは決定できないすべての出力デー
タ値をフィールドメモリ８２内の所定値に設定する。例
えばすべての未確定値をゼロに設定する。Ｑｓラッチ８
４は、Ｑｓの値を圧縮されたデータの各ブロックの非量
子化の過程のときに非量子化器７６に供給する。従っ
て、圧縮されたデータの各ブロックには、圧縮過程のと
きに適用された量子化の程度と適合した伸張の程度が適
用されることになる。
【００５５】エントロピ復号化器７２、データ再整序器
７４及びインタポーレータ７８の動作は、エントロピ符
号化器２０、データシーケンサ（整序器）１８及び非相
関器１２の動作とは相補関係にある。非量子化器７６
は、量子化マトリクスからの適当な値によって圧縮され
た各データとＱｓラッチ８４からのＱｓの値とを掛け合
わせ、量子化器１４によって実行された動作と相補的な
動作を行うようにする。ヘッダ読み取り器８０及びＱｓ
ラッチ８４は、ともにブロック間非量子化コントローラ
８５を構成している。
【００５６】図１１はＰＲＯＭ６４が、入力データの異
なるブロック間でＱｓにどのような変化をつけるかを決
定するための技法を示している。ＰＲＯＭ６４は圧縮ビ
ット計数器６２からの出力を読み取り、これから既知の
圧縮データのブロックの所定の最大サイズを減じる。こ
れによって異なるデータＤが生じる。ＰＲＯＭ６４はそ
こで、図１１のグラフが表しているデータが記憶されて
いる参照表を参照する。差異値が正のときは、圧縮デー
タのブロックが大きすぎることを意味しており、ある正
の値を現在の値Ｑｓに付加して新しいＱｓの値を形成
し、つぎのデータブロックのために用いる。Ｑｓの値が
大きくなると一層圧縮される。差異値が負のときは、圧
縮データのブロックは小さすぎ、負の値を現在の値Ｑｓ
に付加する。Ｑｓの新しい値はここでＱｓラッチ６６に
供給される。この技法は、圧縮されたブロックサイズの
過不足をともに扱っている。もし適用された量子化が厳
格すぎる場合は、圧縮されたブロックは小さくなりす
ぎ、ＰＲＯＭ６４はＱｓの値を減少させる。量子化の厳
格さが不十分のときは圧縮されたブロックは大きくなり
すぎ、ＰＲＯＭ６４はＱＳの値を増加させることにな
る。このように、圧縮されたブロックのサイズが所定の
最大サイズとほぼ等しく保たれる。このことによって、
超過が起こらないようにすることができ、厳格すぎる量
子化の程度が適用されないようにできる。
【００５７】図１２はＰＲＯＭ６４が次のデータブロッ
クのためにＱｓの値を計算できるようにするための別の
技法を示している。各データブロックの圧縮が終了した
ところで、圧縮ビット計数器６２が読み出され、データ
ブロックのための圧縮の程度が決められる。この圧縮の
程度を形成したＱｓの値もＱｓラッチ６６から読み出さ
れる。ＰＲＯＭ６４は、量子化の程度と複雑さの程度が
変化している画像のために達成された圧縮の程度との関
係を表した多数の曲線Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを規定するデー
タを記憶する。ＰＲＯＭ６４は、Ｑｓ及び成立した圧縮
の程度の読み出した値を用い、どの曲線を用いるべきか
を識別する。このときＰＲＯＭ６４は圧縮されている入
力データのブロックの内容の関連する情報を構成し、量
子化の程度と圧縮の程度との適度な関係をこの関連する
情報内容に対して適用する。
【００５８】適当な曲線がどれであるかが確定したら、
所望の圧縮程度を形成する量子化の程度をこの曲線から
読み取る。ここで述べている場合は、比較的高い情報内
容から比較的低い情報内容に、表示されている画像内に
て変化があった。このような変化は、画像の列の中で編
集画面の変化のときしばしば発生するものである。この
変化の結果、変化に後続するデータの第１ブロックに対
して程度の高すぎる量子化が適用され、圧縮の程度が不
必要に高くなった。情景変化に後続する最初の画像の圧
縮が終わった時点で、新しい画像の関連情報内容が確定
し、適当な曲線が決定される。所望の圧縮比を形成する
ために必要となる量子化の程度は、この曲線から読み取
られ、Ｑｓラッチ６６に供給される。
【００５９】図１３は量子化の程度をブロック間で動的
に制御するための他の圧縮装置を示している。ブロック
間量子化コントローラ６８は、問題となっている入力デ
ータのブロックの試験的圧縮を行い、現在のＱｓの値に
はどのような程度の圧縮を行うべきかを決定する。この
決定を行った後、Ｑｓの訂正された値が発生し、入力デ
ータの同一のブロックに適用され、データ圧縮装置の出
力データ流に合流する圧縮データのブロックを形成す
る。非相関器１２からの出力は、先行するデータブロッ
クののためのＱｓ値に基づく量子化の試験的程度を適用
する試験量子化器９０に供給される。この試験量子化器
９０は、図９及び図１０との関係から説明した量子化器
１４と同様の方法にて作動する。同様に、試験データシ
ーケンサ９２及び試験エントロピ符号化器９４は、図９
及び図１０のデータシーケンサ１８及びエントロピ符号
化器２０と同様の方法にて動作し、圧縮ビット計数器９
６によって示されているように達成される真性の圧縮の
程度を測定する。試験圧縮が終了した時点で圧縮ビット
計数器からの出力がＰＲＯＭ９８に供給され、図１１又
は図１２との関連で説明した技法のひとつが実行されて
いる。
【００６０】ＰＲＯＭ９８は、訂正されたＱｓの値を先
行するＱｓラッチ１００に供給して次の試験圧縮に用い
るとともに、Ｑｓラッチ１０２に供給して現在のデータ
ブロックの圧縮に用いる。Ｑｓラッチ１０２からの出力
は量子化器１４に供給され、ここで量子化の程度全般が
制御される。非相関器１２からのデータがブロック間量
子化コントローラ６８内で試験的に圧縮されていると
き、このデータは遅延回路１０４によっても処理され、
訂正されたＱｓ値がＱｓラッチ１０２に記憶されるまで
量子化器１４へのデータブロックの到着を遅延させる作
用をする。このように、Ｑｓの訂正された値は、この訂
正に基づく同一のデータブロックに適用される。
【００６１】図９及び図１０の装置とは対照的に、この
処理の結果として、情景の変化に後続する最初の画像に
おいても訂正されたＱｓの値が受信されることが試みら
れている。すでに述べたように、あふれの検出は、圧縮
ビット計数器１０８との組合せにおいて動作するあふれ
検出器１０６によって実行され、データ流の適当なとこ
ろにあふれ指標が挿入される。Ｑｓラッチ１０２からの
出力も、圧縮データの各ブロックのためにヘッダデータ
を形成するように供給され、後続する圧縮は適用される
量子化の程度を知ったうえで実行される。図１３の実施
例とともに動作する伸張装置は、図９及び図１０に示す
それと同一である。
【００６２】図１４及び図１５はブロック内及びブロッ
ク間の量子化の程度を制御するための圧縮装置及び伸張
装置を示している。データの基本的流れは、非相関器１
２、量子化器１４、データシーケンサ１８を通じてエン
トロピ符号化器２０及びフィールドメモリ６０に至り、
さらにエントロピ復号器７２及びフィールドメモリ８２
からデータ再整序器７４、非量子化器７６およびインタ
ポレータ７８へと至っている。所望充足表示器１１０
は、フィールドメモリ６０の正しい平均充足率がなにで
あるのかをモデリングする線形的に増加する値を発生す
る。所望充足表示器１１０及び圧縮ビット計数器６２
は、各データブロックの圧縮の間じゅう減算器１１２に
供給されている。減算器１１２は、圧縮ビット計数器６
２の値に等しい出力から所望充足表示器１１０の出力を
減算したものを形成する。圧縮のあいだは、減算器１１
２はこれまで圧縮されてきたデータに対して、所望の程
度の圧縮がなされてきたかどうかを示す。減算器１１２
からの出力が正のときは、圧縮データは大きすぎること
になる。減算器１１２からの出力はＰＲＯＭ１１４に供
給される。このＰＲＯＭは、現在のデータブロック内で
どのような訂正がＱｓ値になされれば、所定の最大サイ
ズとほぼ等しいサイズの最終圧縮ブロックとなるかを決
定する。ＰＲＯＭ１１４は訂正値に対するマッピング誤
差の参照表を含んでいる。ＰＲＯＭ１１４は、残りのデ
ータブロックに対して適切な値を決定するための現在の
Ｑｓ値の供給を受けている。
【００６３】ＰＲＯＭ１１４からの出力は、このデータ
ブロック全体に適用されている平均量子化値に等しい値
を積算している平均化ユニット１１６にも供給される。
ヘッダ挿入ユニット６７は、平均化ユニット１１６を読
んで、ヘッダデータの中にどの値を書き込むべきかを決
定する。ＰＲＯＭ１４及び平均化ユニット１１６からの
出力はマルチプレクサ１１８を通して量子化器１４に送
られる。マルチプレクサは、各ブロックの圧縮の開始の
ために平均化ユニット１１６に積算されている値を選択
し、ＰＲＯＭ１１４からの出力を制御する。
【００６４】量子化器１４は、ブロック間で動的に変化
するのみならず、データブロック内でも動的に変化する
量子化の程度を適用することが分かるであろう。対応す
る伸張装置の中では、ヘッダ読み取り器１２２が伸張さ
れているデータのブロックのために平均のＱｓ値を取り
出し、これをＱｓラッチ１２４へ送って記憶させる。圧
縮ビット計数器１２６はフィールドメモリ８２に入力さ
れたビットを計数する。所望出力表示器１２８は、理想
的に発生すべき量子化器７６からのビット出力の線形に
増加する計数値を形成する。圧縮ビット計数器１２６及
び所望出力表示器１２８からの出力値は、各データブロ
ックの伸張過程を通して減算器１３０に連続的に送られ
る。
【００６５】減算器１３０は、所定のサイズを有するデ
ータブロックの出力を形成するのに必要となる量子化の
求められる程度が、現在適用されているかどうかをみる
ためにこれらの入力を用いる。上述したように、このこ
とは値を減算することによって決定される。現在の量子
化値とともにこのようにして発生した誤差値は訂正値ｑ
sを発生することに用いられる。マルチプレクサ１３４
は、ブロックの開始点のためにラッチされた値を選択
し、残りのためにＰＲＯＭ１３２からの出力を選択す
る。実行された圧縮の程度におけるデータ圧縮装置内で
発生した圧縮の所望の程度からのずれは、伸張装置に転
写される。従って、データを圧縮するのに用いられた量
子化値は、伸張過程を通じてブロック内基準で再発生す
ることができる。このように、非量子化器７６によって
適用された非量子化の程度は、量子化器１４によって適
用された量子化の程度におけるブロック内変化のあとを
追うことができる。
【００６６】圧縮装置及び伸張装置内におけるブロック
間技法の動作を図１６に示す。図１６をみると、所望の
値は一定の比率で増加することがわかる。入力ビットレ
ートは一定であるが、入力情報レートは一定である必要
はない。このように、入力データの最初の部分にて特に
高度な情報内容があるときは、圧縮は効果的ではなく、
圧縮ビット計数値の増加比率は、目的のものよりも高く
なる。圧縮のはじめの部分で、目的の点線の上方に圧縮
ビット計数値のずれによってこのことを示してある。一
方、入力データブロックの次の部分で、情報内容が特に
低い場合は、圧縮は見込みよりも一層効果的となり、圧
縮ビットレート目標値よりも下回ることになる。上述の
両者の目標値からのずれは、ブロック内量子化コントロ
ーラ１３４によって適当な訂正値を発生させることによ
って訂正される。
【００６７】図１６は所望出力表示器１２８及び圧縮ビ
ット計数器１２６の出力の変化を表している。ブロック
の最初の部分がこのように特定の情報密度をもっている
と、実行された圧縮の程度は目標値を上回り、圧縮ビッ
ト計数値の対応する増加率は見込みよりも高くなる。一
方ブロックの後半部分では、情報内容は特に低く、多数
の出力ビットが対応する少数のビットとして発生する。
このようにして、圧縮ビット計数値は、減少して目標値
を下回る。繰り返すと、両者のずれはブロック内非量子
化コントローラ１３６内の適当な訂正値の発生によって
訂正される。図１６の装置の符号化及び復号化の双方に
おける所望の値及び圧縮ビット計数値は、互いに追跡し
あう。圧縮及び伸張を通じてのブロック内での同一点に
おいて、所望値及び圧縮ビット計数値の中には同一値が
存在している。もし各側のＰＲＯＭが同一のマップを含
有していれば、これらは同一の入力を受けていることに
なるので、これらは同一の量子化因子を形成することに
なる。このように装置は量子化の過程でビットの圧縮に
用いたものと全く同一のスケールファクタ非量子化の過
程で適用する。以上本発明の実施例を図面を参照しなが
ら詳細に説明してきたが、本発明はこれらの実施例に限
定されるものではなく、請求の範囲で述べられた本発明
の要旨から逸脱することなく当業者によって様々な変更
を加えうるものである。
【００６８】
【発明の効果】本発明により、画像情報を圧縮するにあ
たって、出力データのブロックのサイズが所定の最大サ
イズとほぼ等しくなるように、動的に制御された量子化
の程度を入力データのブロックに適用するよう制御され
るので、入力信号からの情報損失が少なく抑制され、圧
縮が効率よく行われる。
【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】単純な帯域分割符号化装置の概略を示す図であ
る。
【図３】高次の帯域分割符号化装置の概略を示す図であ
る。
【図４】２次元帯域分割非相関器を示す図である。
【図５】周波数分離されたビデオ信号を示す図である。
【図６】異なる空間周波数の画像に対する人間の精神的
視覚組織の反応を示したものである。
【図７】量子化マトリクスの図である。
【図８】ａｃ空間周波数成分の分割帯域内走査の順番を
示した図である。
【図９】量子化の程度の動的制御がブロック間にて計算
される本発明データ圧縮装置を示す図である。
【図１０】量子化の程度の動的制御がブロック間にて計
算される本発明データ伸張装置を示す図である。
【図１１】ブロック間における量子化の変化を決定する
ための第１の技法を示した図である。
【図１２】ブロック間における量子化の変化を決定する
ための第２の技法を示した図である。
【図１３】量子化の程度をブロック間にて動的に制御す
るための本発明データ圧縮装置の他の例を示す図であ
る。
【図１４】量子化の程度をブロック間及びブロック内に
て動的に制御するためのデータ圧縮装置を示す図であ
る。
【図１５】量子化の程度をブロック間及びブロック内に
て動的に制御するためのデータ伸張装置を示す図であ
る。
【図１６】データ圧縮及び伸張装置の内部でのブロック
内制御技法の動作を示す図である。
【符号の説明】
１４ 量子化器 ６０、９６、１０８、１２６ 圧縮ビット計数器 ７０、１０６ あふれ検出器 ８０ ヘッダ読み取り器 ８４、１０２ Ｑｓラッチ ９０ 試験量子化器 １１０ 所望充足表示器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラジャン バンダリ イギリス国 ＲＧ21 ３ＤＲ，ハンプシャ ー，ベーーシングストーク，フェアフィー ルズ ロード 18 (72)発明者 マイケル ジョン ラドゲート イギリス国 ＧＵ35 ０ＡＳ，ハンプシャ ー，ボードン，エルム クロース 27 (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，ニューベリー，バートレミー ロード 56

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力データのブロックを所定の最大サイ
    ズを有する圧縮データのブロックに圧縮するデータ圧縮
    装置において、 動的に変化する量子化の程度を上記入力データのブロッ
    クに適用して、上記圧縮されたデータのブロックのサイ
    ズを上記所定の最大サイズと実質的に等しくなるよう制
    御するための量子化器を具えたデータ圧縮装置。
  2. 【請求項２】 圧縮されたデータのブロック内のビット
    の計数値を記憶するための圧縮ビット計数器をさらに具
    えた請求項１のデータ圧縮装置。
  3. 【請求項３】 上記圧縮ビット計数器と連動し、入力デ
    ータのブロックの圧縮の終わりにて、どの程度の量子化
    が上記入力データのブロックに適用されるべきかを決定
    して、上記圧縮されたデータのブロックのサイズを上記
    所定の最大サイズと実質的に等しくするよう制御するブ
    ロック間量子化コントローラをさらに具えた請求項２の
    データ圧縮装置。
  4. 【請求項４】 入力データのブロックの圧縮の終わりに
    て、上記ブロック間量子化コントローラが、圧縮ビット
    計数器によって記憶されたビットの計数値と上記所定の
    最大サイズとの差異値を決定し、この差異値を用いて差
    異値をマッピングするデータを記憶しているメモリを量
    子化の程度の変化に対応させて参照し、各差異値を実質
    的にゼロに減少させる請求項３のデータ圧縮装置。
  5. 【請求項５】 入力データのブロックの圧縮の終わりに
    て、上記ブロック間量子化コントローラが上記圧縮ビッ
    ト計数器によって記憶されたビットの計数値と、圧縮の
    程度に対する量子化の程度をマッピングするデータの複
    数の組の１つをメモリの中から参照して現在の量子化の
    程度を示す値とを用い、上記データの組から上記量子化
    器がどの程度の量子化を上記入力データのブロックに適
    用し、上記圧縮されたデータのブロックを上記所定の最
    大サイズと実質的に等しく制御するかを読み取る請求項
    ３のデータ圧縮装置。
  6. 【請求項６】 上記ブロック間量子化コントローラによ
    って決定された量子化の程度は、上記量子化器に帰還さ
    れ、後続する入力データのブロックに適用される請求項
    ３のデータ圧縮装置。
  7. 【請求項７】 上記ブロック間量子化コントローラは量
    子化の試験的程度を各入力データのブロックに適用する
    ための試験量子化器を具え、上記圧縮ビット計数器が上
    記量子化の試験的程度によって達成される圧縮の程度を
    測定するようになされるとともに、上記入力データのブ
    ロックが上記量子化器によって受信されるのを、上記ブ
    ロック間量子化コントローラによって決定された量子化
    の程度が上記量子化器によって上記入力データブロック
    に適用されるまで遅らせる遅延回路を具える請求項３の
    データ圧縮装置。
  8. 【請求項８】 上記ブロック間量子化コントローラの制
    御によって、上記量子化器により上記圧縮されたデータ
    のブロックにどの程度の量子化が適用されたかを示すヘ
    ッダ情報を上記圧縮されたデータのブロックに書き込む
    手段を具えた請求項３のデータ圧縮装置。
  9. 【請求項９】 各入力データブロックの量子化されたビ
    ットの数を表示する所望充足表示器と、該所望充足表示
    器及び上記圧縮ビット計数器に連動するとともに、上記
    量子化器がどの程度の量子化を後続する入力データのブ
    ロック内のビットに適用し、上記圧縮されたデータのブ
    ロックのサイズが上記所定の最大サイズに実質的に等し
    くなるよう制御するかを決定するブロック内量子化コン
    トローラとを具え、上記量子化器が、上記ブロック内量
    子化コントローラによって決定された量子化の程度を上
    記入力データのブロック内の後続するビットに適用する
    請求項２のデータ圧縮装置。
  10. 【請求項１０】 現在の入力データのブロックに適用さ
    れている量子化の平均を表示する値を記憶したアキュム
    レータと、上記入力データの各ブロックの圧縮の終わり
    にて上記アキュムレータを読み出すとともに、後続する
    入力データのブロックに適用されるべき量子化の基本的
    程度の基準を提供するラッチとをさらに具える請求項９
    のデータ圧縮装置。
  11. 【請求項１１】 圧縮されたデータのブロックが上記所
    定の最大サイズを超過したことを検出するとともに、上
    記圧縮データのブロックにあふれ指標を付加するあふれ
    指標器をさらに具えた請求項１のデータ圧縮装置。
  12. 【請求項１２】 画像入力データとともに動作する請求
    項１のデータ圧縮装置。
  13. 【請求項１３】 ２次元空間周波数領域における上記画
    像データを周波数成分データに周波数分離するための非
    相関器をさらに具えた請求項１２のデータ圧縮装置。
  14. 【請求項１４】 上記圧縮されたデータのブロック内で
    データの順序を制御するためのデータシーケンサをさら
    に具えた請求項１２のデータ圧縮装置。
  15. 【請求項１５】 上記シーケンサは、上記圧縮されたブ
    ロック内のデータの順序を制御してｄｃ輝度データがａ
    ｃ輝度データの前に現れるようにする請求項１４のデー
    タ圧縮装置。
  16. 【請求項１６】 上記シーケンサは、上記圧縮されたブ
    ロック内のデータの順序を制御してｄｃ色データがａｃ
    輝度データの前に現れるようにする請求項１４のデータ
    圧縮装置。
  17. 【請求項１７】 上記シーケンサは、上記圧縮されたブ
    ロック内のデータの順序を制御してａｃ周波数成分デー
    タが周波数の増加する方向に現れるようにする請求項１
    ４のデータ圧縮装置。
  18. 【請求項１８】 上記量子化器からのデータを圧縮する
    ためのエントロピ符号化器をさらに具えた請求項１のデ
    ータ圧縮装置。
  19. 【請求項１９】 圧縮されたデータのブロックが上記所
    定の最大サイズを超過したことを検出するとともに、上
    記圧縮データのブロックにあふれ指標を付加するあふれ
    指標器をさらに具え、上記あふれ指標は、入力データを
    符号化するのに上記エントロピ符号化器によって使用さ
    れない請求項１８のデータ圧縮装置。
  20. 【請求項２０】 入力データのブロックを所定の最大サ
    イズを有する圧縮データのブロックに圧縮するデータ圧
    縮方法において、 動的に変化する量子化の程度を上記入力データのブロッ
    クに適用して、上記圧縮されたデータのブロックのサイ
    ズを上記所定の最大サイズと実質的に等しくなるよう制
    御するデータ圧縮方法。
  21. 【請求項２１】 入力データのブロックの圧縮の終わり
    において、達成された圧縮の程度に応じて上記入力デー
    タのブロックに適用されるべき量子化の程度を決定し、
    上記圧縮されたデータのブロックのサイズを上記所定の
    最大サイズと実質的に等しくなるように制御するステッ
    プと、上記量子化の決定されたステップを入力データの
    後続するブロックに適用するステップとをさらに具えた
    請求項２０のデータ圧縮方法。
  22. 【請求項２２】 入力データの各ブロックに量子化の試
    験的程度を適用するステップと、上記量子化の試験的程
    度によって達成された圧縮の程度を測定するステップ
    と、上記試験的程度に応じて上記入力データのブロック
    に適用されるべき量子化の程度を決定し、上記圧縮され
    たデータのブロックのサイズを上記所定の最大サイズと
    実質的に等しくなるように制御するステップと、上記量
    子化の決定されたステップを入力データのブロックに適
    用するステップとをさらに具えた請求項２０のデータ圧
    縮方法。
  23. 【請求項２３】 入力データの各ブロックにおいて量子
    化されたビットの計数値を記憶するステップと、圧縮デ
    ータの各ブロック内にて圧縮されたビットの計数値を記
    憶するステップと、上記量子化されたビットの計数値及
    び圧縮されたビットの計数値に応じて上記入力データの
    ブロック内の後続するビットに適用されるべき量子化の
    程度を決定し、上記圧縮されたデータのブロックのサイ
    ズを上記所定の最大サイズと実質的に等しくなるように
    制御するステップと、上記量子化の決定されたステップ
    を入力データのブロック内の後続するビットに適用する
    ステップとをさらに具えた請求項２０のデータ圧縮方
    法。
  24. 【請求項２４】 圧縮されたデータのブロックがいつ所
    定の最大サイズを超過したかを検出するステップと、上
    記圧縮されたデータのブロックにあふれ指標を付加する
    ステップとをさらに具えた請求項２０のデータ圧縮方
    法。
  25. 【請求項２５】 所定の最大サイズを有する圧縮された
    データのブロックを伸張して出力データのブロックを形
    成するデータ伸張装置において、 （１）上記圧縮されたデータのブロックから、上記圧縮
    されたデータのブロックにどの程度の量子化が適用され
    たかを示すヘッダ情報を読み取るためのブロック間非量
    子化コントローラと、 （２）上記読み取られたヘッダ情報に応じて上記圧縮さ
    れたデータのブロックに動的に変化する非量子化の程度
    を適用するための非量子化器とを具えたデータ伸張装
    置。
  26. 【請求項２６】 伸張されたデータのブロック内のビッ
    ト計数値を記憶するための伸張ビット計数器と、出力デ
    ータの各ブロックにおいて非量子化されたビットの数を
    示すための所望充足表示器と、上記所望充足表示器及び
    伸張ビット計数器と連動し、上記非量子化器が上記圧縮
    されたデータのブロック内の後続するビットにどの程度
    の非量子化が適用されるべきかを決定し、上記圧縮され
    たデータのブロックに適用して量子化の逆作用を行うブ
    ロック間非量子化コントローラとをさらに具えた請求項
    ２５のデータ伸張装置。
  27. 【請求項２７】 圧縮されたデータのブロック内のあふ
    れ指標を検出するあふれ指標検出器と、出力データのブ
    ロック内のデータが上記入力データのブロックからは決
    定できないように所定値を設定する手段とをさらに具え
    た請求項２５のデータ伸張装置。
  28. 【請求項２８】 請求項１のデータ圧縮装置によって圧
    縮されたデータ信号。
  29. 【請求項２９】 請求項２０のデータ圧縮方法によるデ
    ータ信号の圧縮。
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