JPH1022836A

JPH1022836A - ビット丸め装置

Info

Publication number: JPH1022836A
Application number: JP19145196A
Authority: JP
Inventors: Mitsugi Kobayashi; 貢小林; Yoshinori Suzuki; 義則鈴木
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-07-02
Filing date: 1996-07-02
Publication date: 1998-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】時間的または空間的相関性を利用したデータ
圧縮処理の圧縮効率を劣化させることなく、データ圧縮
処理の前に、入力データのビット系列に依存しない入力
データのビット丸めを行うことができるようにする。【解決手段】ビット丸め処理部１５は、擬乱数発生部
１４によって発生される擬乱数に基づいて、入力データ
のビット系列に依存しない入力データのビット丸めを行
い、ビット丸め処理部１５の出力データに対して、圧縮
部１６によって、時間的または空間的相関性を利用した
データ圧縮処理が行われる。擬乱数発生部１４は、タイ
ミング発生部１９，２０からの初期化パルスによって、
各フレームの先頭データがビット丸め処理部１５に入力
されるタイミングで初期化される。従って、擬乱数の系
列は、全てのフレームで常に同じになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、時間的または空間
的相関性を利用したデータ圧縮処理の前に、データのビ
ット丸めを行うビット丸め装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ディジタルデータの処理を行う
システムの入力ビット幅に対して、処理の対象となるデ
ータのビット幅が大きい場合、なんらかの方法でビット
丸めが行われる。ビット丸めの方法としては、次の２つ
の方法がある。第１の方法は、入力ビット系列に依存し
たビット丸め（切り捨て、切り上げ、四捨五入等）であ
り、第２の方法は、入力ビット系列に依存しないビット
丸め（白色雑音法、ディザ法等）である。一般に、第２
の方法の方が視覚上または聴覚上良好な結果を示すこと
が多い。

【０００３】一方、近年の情報圧縮技術の進歩により、
ＭＰＥＧ（Moving Picture ExpertsGroup）規格等に代
表される時間的または空間的相関性を積極的に利用した
情報圧縮方法が幅広く用いられるようになってきた。時
間的相関性を利用した圧縮方法にはフレーム間予測符号
化等、空間的相関性を利用した圧縮方法にはＤＣＴ（離
散コサイン変換）等があり、ＭＰＥＧ規格では両者を併
用している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な相関性を利用した圧縮処理を行う前に入力データのビ
ット丸めを行う場合において、上述の第２の方法である
ビット系列に依存しないビット丸めを使用する場合に
は、次のような問題点があった。すなわち、入力データ
が静止画像データの場合、ビット系列に依存しないビッ
ト丸め、例えば白色雑音法によるビット丸めを行うと、
丸めの結果として静止画像ではなくなってしまい、後段
の圧縮処理において効果的な圧縮を行うことができなく
なるという問題点である。

【０００５】以下、この問題点について図面を参照して
詳しく説明する。図６は、入力データに対して圧縮処理
を含む処理を行う従来のシステムの一例を示したもので
ある。このシステムは、入力アナログ信号をアナログ−
ディジタル（以下、Ａ／Ｄと記す。）変換するＡ／Ｄ変
換器２０１と、このＡ／Ｄ変換器２０１の出力データに
対してダウンサンプリング等のフィルタ処理を行うフィ
ルタ処理部２０２と、このフィルタ処理部２０２の出力
データに対してビット丸め処理を行うビット丸め処理部
２０３と、このビット丸め処理部２０３の出力データに
対して時間的または空間的相関性を利用した圧縮符号化
を行う圧縮部２０４とを備えている。

【０００６】図６において、フィルタ処理部２０２の出
力データＹのビット幅をｙとしたとき、圧縮部２０４に
対する入力データのビット幅が、ｙよりも小さいｘの場
合には、ビット丸め処理部２０３において、何らかの方
法でビット丸めが行われる。前述のように、ビット丸め
の方法には２つの方法があるが、第２の方法である入力
ビット系列に依存しないビット丸めの方が視覚上または
聴覚上良好な結果を示すことが多い。特に、入力ビット
系列が量子化ステップに対して緩やかに変化している場
合等には、例えば四捨五入等のビット丸めを行うと出力
データが階段状に変化してしまうのに対して、白色雑音
法を用いたビット丸めを行うと、各サンプル点では不規
則なビット系列になるが、例えば画面全体を評価の対象
とした場合には、出力データの階段状の変化が緩和さ
れ、視覚上の効果が大きい。

【０００７】このように白色雑音法等の入力ビット系列
に依存しないビット丸めによれば、視覚上の改善が見ら
れるが、そのビット丸めの結果のデータが、時間的また
は空間的相関性を利用した圧縮符号化を行う圧縮部２０
４に入力される場合には問題が生じる。具体的には、例
えばＡ／Ｄ変換部２０１に静止画像データが入力された
場合、ビット丸め処理部２０３で例えば白色雑音法によ
りビット丸めを行うと、フレーム毎に白色雑音の発生系
列が異なるために、ビット丸めにより静止画像が動画像
に変わってしまうという問題である。その結果、圧縮部
２０４における圧縮の際に、時間的または空間的相関性
を充分に利用することができなくなり、効果的な圧縮を
行うことができなくなってしまう。

【０００８】ここで、一例として、図６に示したシステ
ムにおいて、入力信号が６２５ライン，５０フィールド
の映像信号である場合を例にとり、静止画像データに対
して、入力ビット系列に依存しないビット丸めを行うと
静止画像ではなくなってしまうことを具体的に示す。

【０００９】まず、以下の３つのことを仮定する。第１
の仮定は、図６におけるビット丸め処理部２０３におけ
るビット丸め方法として白色雑音法を用いることであ
る。この方法では、一般に白色雑音として擬乱数を用
い、擬乱数としては高次のＭ系列を用いることが多い。
ここでは、１２次のＭ系列（原始多項式ｘ¹¹＋ｘ¹⁰＋ｘ
⁷＋ｘ⁵＋１）を用いることとする。１２次のＭ系列に
よる擬乱数は、図７に示すようなＭ系列発生器によって
発生させることができる。このＭ系列発生器は、システ
ムクロックに従って動作する１２ビットのシフトレジス
タ２０５と、このシフトレジスタ２０５の所定のビット
の出力データを用いた演算によりシフトレジスタ２０５
に対する入力データを生成するフィードバックゲート２
０６とを備えている。シフトレジスタ２０５の各ビット
毎の出力データを、入力側より順にＡ０〜Ａ１１とする
と、フィードバックゲート２０６は、Ａ５＾Ａ７＾Ａ１
０＾Ａ１１（ただし、“＾”は排他的論理和を表す。）
を演算し、その結果をシフトレジスタ２０５に入力する
ようになっている。このＭ系列発生器では、シフトレジ
スタ２０５の１２ビットの出力が１２次のＭ系列による
擬乱数となる。１２次のＭ系列の発生周期は、２¹²−１
＝４０９５である。また、このＭ系列の場合、初期値は
１２’ｈＦＦＦ（ただし、“１２’ｈ”は、１２ビット
のデータを１６進数で表していることを示す。）であ
り、以下、ＦＦＣ，ＦＦ８，ＦＦ０，ＦＥ０，ＦＣ０，
Ｆ８１，Ｆ０３，Ｅ０６，Ｃ０Ｃ，８１８，０３１，…
と続き、０００を除く００１からＦＦＦまでの４０９５
通りの出力が、１周期中でそれぞれ１回ずつ出現する。

【００１０】第２の仮定は、ビット丸めの方法として、
以下のような方法を用いることである。まず、図６に示
したシステムにおいて、入力アナログ信号をＡ／Ｄ変換
器２０１によってＡ／Ｄ変換し、フィルタ処理部２０２
によってディジタルフィルタ処理を行い、結果として２
０ビットの出力データＹが得られるものとする。ビット
丸め処理部２０３では、出力データＹの下位１２ビット
を丸め、８ビットの出力データＸを出力するものとす
る。つまり、フィルタ処理部２０２の出力データＹのビ
ット幅ｙ＝２０、圧縮部２０４に対する入力データのビ
ット幅ｘ＝８の場合である。

【００１１】図８は、ビット丸め処理部２０３の動作す
なわちビット丸めの方法を示す流れ図である。この動作
では、まず、図７に示したＭ系列発生器によって１２次
のＭ系列による擬乱数Ａを発生する（ステップＳ２１
１）。次に、入力データＹの下位（ｙ−ｘ）ビット（＝
１２ビット）が１２ビットの擬乱数Ａ以上か否かを判断
する（ステップＳ２１２）。データＹの下位（ｙ−ｘ）
ビットが擬乱数Ａ以上の場合（ステップＳ２１２；Ｙ）
は、データＹの上位ｘビット（＝８ビット）に対して＋
１の演算を行い（ステップＳ２１３）、演算後のデータ
Ｙの上位ｘビットをビット丸めの結果の出力データＸと
して出力し（ステップＳ２１４）、動作を終了する。一
方、データＹの下位（ｙ−ｘ）ビットが擬乱数Ａよりも
小さい場合（ステップＳ２１２；Ｎ）は、データＹの上
位ｘビットをそのままビット丸めの結果の出力データＸ
として出力し（ステップＳ２１４）、動作を終了する。
なお、図８に示した動作は、１つのデータについて示し
たものであり、時系列的に入力される各データに対して
同様の動作が繰り返し実行される。

【００１２】第３の仮定は圧縮部２０４において時間的
または空間的相関性を利用した圧縮を行う際の相関性を
利用するデータの単位をフレーム単位とすることであ
る。

【００１３】以上の３つの仮定の下で、６２５ライン，
５０フィールドの静止画像データに対してビット丸めを
行うと静止画像ではなくなってしまうことを、以下で説
明する。まず、６２５ライン，５０フィールドの画像デ
ータにおける１フレームのクロック数を計算する。２７
ＭＨｚのシステムクロックの場合、１ラインのクロック
数は１７２８である。１フレーム内には６２５ラインあ
るので、１フレーム内のクロックサンプル数は、１７２
８×６２５＝１０８００００クロックとなる。一方、前
述のように１２次のＭ系列の発生周期は４０９５であ
る。つまり、４０９５クロックを１周期として同一の系
列を発生する。ここで、６２５ライン，５０フィールド
の画像データの１フレーム内のクロックサンプル数と１
２次のＭ系列の発生周期との関係を調べてみる。１０８
００００／４０９５を演算すると、２６３．７３…とな
り、割り切れない。従って、隣接する２つのフレーム
Ｎ，Ｎ＋１間では、フレーム内のＭ系列による擬乱数の
系列は異なったものとなる。例えば、フレームの先頭デ
ータを例にとると、Ｎフレームの先頭データに対するＭ
系列による擬乱数の値が１２’ｈＦＦＦ（初期値）とな
る場合、Ｎ＋１フレームの先頭データに対するＭ系列に
よる擬乱数の値は、１０８００００ｍｏｄ４０９５＝３
０１５（ただし、“ｍｏｄ”は剰余演算を表す。）よ
り、３０１５クロック数だけ位相のずれた１２’ｈＤ５
Ｅとなる。一方、静止画像の場合、Ｎフレームの先頭デ
ータが例えば２０’ｈ８０Ｅ００（ただし、“２０’
ｈ”は、２０ビットのデータを１６進数で表しているこ
とを示す。）であるときには、Ｎ＋１フレームの先頭デ
ータも２０’ｈ８０Ｅ００となる。

【００１４】このように、入力データＹの下位１２ビッ
トが、ＮフレームとＮ＋１フレームの各先頭データで共
に１２’ｈＥ００と同じであるにもかかわらず、ビット
丸めを行う際のＭ系列による擬乱数の値が、Ｎフレーム
とＮ＋１フレームの各先頭データに対してそれぞれ１
２’ｈＦＦＦと１２’ｈＤ５Ｅと異なっているので、Ｎ
フレームとＮ＋１フレームとではビット丸めの結果も異
なる。すなわち、Ｎフレームの先頭データ１２’ｈＥ０
０とこれに対する擬乱数の値１２’ｈＦＦＦとを比較す
ると、１２’ｈＥ００＜１２’ｈＦＦＦとなり、データ
Ｙの上位８ビットに対して＋１の処理は行われない。一
方、Ｎ＋１フレームの先頭データ１２’ｈＥ００とこれ
に対する擬乱数の値１２’ｈＤ５Ｅとを比較すると、１
２’ｈＥ００＞１２’ｈＤ５Ｅとなり、データＹの上位
８ビットに対して＋１の処理が行われる。その結果、Ｎ
フレームとＮ＋１フレームの各先頭データに対するビッ
ト丸めの結果のデータは、それぞれ８’ｈ８０，８’ｈ
８１（ただし、“８’ｈ”は、８ビットのデータを１６
進数で表していることを示す。）となる。この結果は、
明からに、静止画像データに対してビット丸めを行った
ことが原因で、静止画像が動画像に変わってしまったこ
とを表している。ここまでは、ＮフレームとＮ＋１フレ
ームの各先頭データについてのみ考えてきたが、Ｍ系列
の発生位相がフレームの位相と合っていないことから、
フレーム内の全てのデータについて同様のことが言える
のは明らかである。

【００１５】図６における圧縮部２０４による時間的ま
たは空間的相関性を利用した圧縮符号化では、本来、相
関性の高い静止画像データに対しては圧縮効率が高い。
しかしながら、上述のように、ビット丸めによって静止
画像が動画像に変わってしまうと、圧縮部２０４では、
ビット丸め以前は静止画像であるにもかかわらず動画像
として圧縮符号化を行うことになり、圧縮効率が劣化し
てしまうという問題点がある。なお、以上、静止画像の
場合について説明してきたが、上記問題点は、画面全体
のうちの一部に動きがあり、他の部分は静止状態である
動画像の場合にも当てはまる。すなわち、ビット丸めの
結果、動画像のうち静止状態である部分について圧縮効
率が劣化してしまう。

【００１６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、時間的または空間的相関性を利用し
たデータ圧縮処理の圧縮効率を劣化させることなく、デ
ータ圧縮処理の前に、入力データのビット系列に依存し
ない入力データのビット丸めを行うことができるように
したビット丸め装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明のビット丸め装置
は、時間的または空間的相関性を利用したデータ圧縮処
理の前に、入力データのビット丸めを行うビット丸め装
置であって、データ圧縮処理において相関性を利用する
入力データの単位毎に同じ数値系列となるように、各入
力データ毎に各入力データのビット系列に依存しない数
値を発生する数値発生手段と、各入力データ毎に、数値
発生手段によって発生された数値に基づいて、入力デー
タのビット系列に依存しないビット丸めを行うビット丸
め処理手段とを備えたものである。

【００１８】このビット丸め装置では、数値発生手段に
よって、データ圧縮処理において相関性を利用する入力
データの単位毎に同じ数値系列となるように、各入力デ
ータ毎に各入力データのビット系列に依存しない数値が
発生され、この数値に基づいて、ビット丸め処理手段に
よって、入力データのビット系列に依存しないビット丸
めが行われる。入力データのビット系列に依存しない数
値は、データ圧縮処理において相関性を利用する入力デ
ータの単位毎に同じ系列となるため、データ圧縮処理に
おいて相関性を利用する入力データの単位毎に同じデー
タが繰り返される部分については、ビット丸めの結果も
同じになり、データ圧縮処理の圧縮効率が劣化すること
がない。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００２０】図１は本発明の一実施の形態に係るビット
丸め装置を含むシステムの構成を示すブロック図であ
る。このシステムは、画像データを圧縮して記録あるい
は送信するシステムである。このシステムは、入力アナ
ログ画像信号Ｓ₁をアナログ−ディジタル（以下、Ａ／
Ｄと記す。）変換するＡ／Ｄ変換器１１と、このＡ／Ｄ
変換器１１の出力データに対してダウンサンプリング等
のディジタルフィルタ処理を行うフィルタ処理部１２
と、入力ディジタル画像信号Ｓ₂に対してダウンサンプ
リング等のディジタルフィルタ処理を行うフィルタ処理
部１３とを備えている。図１に示したシステムは、更
に、所定の初期値で始まり所定の周期を有する擬乱数系
列に従って、フィルタ処理部１２またはフィルタ処理部
１３の各出力データ毎に、そのデータのビット系列に依
存しない数値としての擬乱数を発生すると共に、初期化
パルスが入力されたときには初期値から順に擬乱数の発
生を開始する擬乱数発生部１４と、この擬乱数発生部１
４によって発生された擬乱数に基づいて、フィルタ処理
部１２またはフィルタ処理部１３の出力データに対し
て、そのデータのビット系列に依存しないビット丸め処
理を行うビット丸め処理部１５と、このビット丸め処理
部１５の出力データに対して時間的または空間的相関性
を利用した圧縮符号化を行う圧縮部１６と、この圧縮部
１６の出力データを磁気テープ，ハードディスク，光デ
ィスク等の記録メディアに記録する記録部１７と、圧縮
部１６の出力データをＬＡＮ（ローカル・エリア・ネッ
トワーク），衛星等の通信メディアに対して送信する送
信部１８と、入力アナログ画像信号Ｓ₁に基づいて擬乱
数発生部１４を初期化するための初期化パルスを発生す
るタイミング発生部１９と、入力ディジタル画像信号Ｓ
₂に基づいて擬乱数発生部１４を初期化するための初期
化パルスを発生するタイミング発生部２０とを備えてい
る。ここで、擬乱数発生部１４、ビット丸め処理部１５
およびタイミング発生部１９，２０が本実施の形態に係
るビット丸め装置を構成する。擬乱数発生部１４は本発
明における擬乱数発生手段に対応し、タイミング発生部
１９，２０は本発明における初期化手段に対応し、ビッ
ト丸め処理部１５は本発明におけるビット丸め処理手段
に対応する。

【００２１】タイミング発生部１９，２０は、それぞ
れ、圧縮部１６において相関性を利用するデータの単位
毎に、擬乱数発生部１４によって発生される擬乱数系列
が同じ系列となるように、初期化パルスを発生し、擬乱
数発生部１４に送る。例えば、圧縮部１６において相関
性を利用するデータの単位がフレーム単位である場合に
は、タイミング発生部１９は、例えば、入力アナログ画
像信号Ｓ₁における垂直同期信号を判別して、１フレー
ムの先頭のデータがフィルタ処理部１２よりビット丸め
処理部１５に入力されるタイミングで初期化パルスを発
生する。一方、タイミング発生部２０は、例えば、入力
ディジタル画像信号Ｓ₂に含まれるヘッダ情報中のライ
ン番号を示すデータを判別して、１フレームの先頭のデ
ータがフィルタ処理部１３よりビット丸め処理部１５に
入力されるタイミングで初期化パルスを発生する。

【００２２】次に、図１に示したシステムの動作につい
て説明する。このシステムでは、入力アナログ画像信号
Ｓ₁が入力されるときには、入力アナログ画像信号Ｓ₁
は、Ａ／Ｄ変換部１１でディジタルデータに変換され、
このデータに対してフィルタ処理部１２でフィルタ処理
が行われ、フィルタ処理後のデータがビット丸め処理部
１５に入力される。ここで、ビット丸め処理部１５の入
力データＹのビット幅をｙ、ビット丸め処理部１５の出
力データ（圧縮部１６の入力データ）Ｘのビット幅をｙ
よりも小さいｘとする。ビット丸め処理部１５は、擬乱
数発生部１４によって発生される擬乱数に基づいて、デ
ータＹの下位（ｙ−ｘ）ビットを丸め、結果としてｘビ
ットのデータＸを出力する。図３は、ビット丸め処理部
１５の入力データＹ、出力データＸおよびビット丸めを
行う部分の関係を示したものである。圧縮部１６は、ビ
ット丸め処理部１５の出力データＸに対して時間的また
は空間的相関性を利用した圧縮符号化を行う。圧縮後の
データは、記録部１７によって記録メディアに記録され
たり、送信部１８によって通信メディアに対して送信さ
れたりする。タイミング発生部１９は、１フレームの先
頭のデータがフィルタ処理部１２よりビット丸め処理部
１５に入力されるタイミングで初期化パルスを発生し、
擬乱数発生部１４に送る。

【００２３】図１に示したシステムに対して、入力ディ
ジタル画像信号Ｓ₂が入力されるときには、入力ディジ
タル画像信号Ｓ₂に対してフィルタ処理部１３でフィル
タ処理が行われ、フィルタ処理後のデータがビット丸め
処理部１５に入力される。タイミング発生部２０は、１
フレームの先頭のデータがフィルタ処理部１３よりビッ
ト丸め処理部１５に入力されるタイミングで初期化パル
スを発生し、擬乱数発生部１４に送る。その他の動作
は、入力アナログ画像信号Ｓ₁が入力されるときと同様
である。

【００２４】本実施の形態では、ビット丸め処理部１５
において、擬乱数発生部１４によって発生された擬乱数
に基づいて、例えば白色雑音法により、入力データのビ
ット系列に依存しないビット丸めが行われる。ここで、
擬乱数発生部１４によって発生される擬乱数の系列は、
圧縮部１６において相関性を利用するデータの単位毎に
同じ系列となる。従って、ビット丸め処理部１５の入力
データが静止画像データの場合には、ビット丸め処理部
１５におけるビット丸めの結果も同じになり、ビット丸
め処理部１５の出力データも静止画像データとなり、圧
縮部１６における圧縮効率が劣化することがない。

【００２５】次に、本実施の形態に係るビット丸め装置
の動作を具体的に説明する。

【００２６】まず、以下の３つのことを仮定する。第１
の仮定は、ビット丸め方法として白色雑音法を用いるこ
とである。ここでは、白色雑音として１２次のＭ系列
（原始多項式ｘ¹¹＋ｘ¹⁰＋ｘ⁷＋ｘ⁵＋１）を用いるこ
ととする。この場合、１２次のＭ系列による擬乱数を発
生させる擬乱数発生部１４は、例えば、図２に示すよう
に構成することができる。この擬乱数発生部１４は、シ
ステムクロックに従って動作する１２ビットのシフトレ
ジスタ３１と、このシフトレジスタ３１の所定のビット
の出力データを用いた演算によりシフトレジスタ３１に
対する入力データを生成するフィードバックゲート３２
とを備えている。シフトレジスタ３１の各ビット毎の出
力データを、入力側より順にＡ０〜Ａ１１とすると、フ
ィードバックゲート３２は、Ａ５＾Ａ７＾Ａ１０＾Ａ１
１（ただし、“＾”は排他的論理和を表す。）を演算
し、その結果をシフトレジスタ３１に入力するようにな
っている。シフトレジスタ３１の１２ビットの出力が１
２次のＭ系列による擬乱数となる。シフトレジスタ３１
は、タイミング発生部１９またはタイミング発生部２０
からの初期化パルスＰによって初期化され、初期値１
２’ｈＦＦＦから擬乱数の発生を開始するようになって
いる。この擬乱数発生部１４による１２次のＭ系列の発
生周期は、２¹²−１＝４０９５である。また、この擬乱
数発生部１４では、初期値１２’ｈＦＦＦから始まり、
ＦＦＣ，ＦＦ８，ＦＦ０，ＦＥ０，ＦＣ０，Ｆ８１，Ｆ
０３，Ｅ０６，Ｃ０Ｃ，８１８，０３１，…と続き、０
００を除く００１からＦＦＦまでの４０９５通りの出力
が、１周期中でそれぞれ１回ずつ出現する。

【００２７】第２の仮定は、ビット丸めの方法として、
以下のような方法を用いることである。まず、図１に示
したシステムにおいて、フィルタ処理部１２またはフィ
ルタ処理部１３の出力データのビット幅が２０ビットで
あり、ビット丸め処理部１５では、この２０ビットのデ
ータの下位１２ビットを丸め、８ビットのデータを出力
するものとする。つまり、図３に示したように、ビット
丸め処理部１５の入力データＹのビット幅ｙ＝２０、出
力データＸのビット幅ｘ＝８の場合である。ビット丸め
の方法は、入力データＹの下位１２ビットと擬乱数発生
部１４によって発生される１２ビットの擬乱数とを比較
し、入力データＹの下位１２ビットが擬乱数以上である
場合には入力データＹの上位８ビットに対して＋１の演
算を行って出力し、入力データＹの下位１２ビットが擬
乱数よりも小さい場合には入力データＹの上位８ビット
をそのまま出力するというものである。

【００２８】第３の仮定は、圧縮部１６において時間的
または空間的相関性を利用した圧縮を行う際の相関性を
利用するデータの単位をフレーム単位とすることであ
る。従って、この場合、擬乱数発生部１４内のシフトレ
ジスタ３１は、フレーム単位で、タイミング発生部１９
またはタイミング発生部２０からの初期化パルスによっ
て初期化され、初期値１２’ｈＦＦＦから擬乱数の発生
を開始する。初期化するタイミングは、例えば各フレー
ムの先頭データがビット丸め処理部１５に入力されるタ
イミングとする。従って、擬乱数の系列は、全てのフレ
ームで常に同じになる。具体的には、各フレームで、先
頭データから順に、１２’ｈＦＦＦ，ＦＦＣ，ＦＦ８，
ＦＦ０，ＦＥ０，ＦＣ０，Ｆ８１，Ｆ０３，Ｅ０６，Ｃ
０Ｃ，８１８，０３１，…となる。

【００２９】図４は、以上の３つの仮定の下において、
本実施の形態に係るビット丸め装置の動作を示す流れ図
である。この動作では、まず、図２に示した擬乱数発生
部１４によって１２次のＭ系列による擬乱数Ａを発生す
る（ステップＳ１０１）。次に、入力データＹの下位
（ｙ−ｘ）ビット（＝１２ビット）が１２ビットの擬乱
数Ａ以上か否かを判断する（ステップＳ１０２）。デー
タＹの下位（ｙ−ｘ）ビットが擬乱数Ａ以上の場合（ス
テップＳ１０２；Ｙ）は、データＹの上位ｘビット（＝
８ビット）に対して＋１の演算を行い（ステップＳ１０
３）、演算後のデータＹの上位ｘビットをビット丸めの
結果の出力データＸとして出力し（ステップＳ１０
４）、動作を終了する。一方、データＹの下位（ｙ−
ｘ）ビットが擬乱数Ａよりも小さい場合（ステップＳ１
０２；Ｎ）は、データＹの上位ｘビットをそのままビッ
ト丸めの結果の出力データＸとして出力し（ステップＳ
１０４）、動作を終了する。なお、図４に示した動作
は、１つのデータについて示したものであり、時系列的
に入力される各データに対して同様の動作が繰り返し実
行される。

【００３０】図５は、図４におけるステップＳ１０１の
動作を示す流れ図である。この動作では、まず、タイミ
ング発生部１９，２０によってフレームの先頭データか
否かを判断する（ステップＳ１１１）。フレームの先頭
データである場合（Ｙ）は、タイミング発生部１９，２
０は、１フレームの先頭のデータがフィルタ処理部１
２，１３よりビット丸め処理部１５に入力されるタイミ
ングで初期化パルスを発生し、擬乱数発生部１４に送っ
て、擬乱数発生部１４内のシフトレジスタ３１を初期化
する（ステップＳ１１２）。これにより、シフトレジス
タ３１の出力は初期値となる。次に、シフトレジスタ３
１の出力を擬乱数Ａとしてビット丸め処理部１５に出力
し（ステップＳ１１３）、図４に示した動作にリターン
する。一方、フレームの先頭データではない場合（ステ
ップＳ１１１；Ｎ）は、シフトレジスタ３１を初期化す
ることなく、シフトレジスタ３１の出力を擬乱数Ａとし
てビット丸め処理部１５に出力し（ステップＳ１１
３）、図４に示した動作にリターンする。

【００３１】次に、本実施の形態に係るビット丸め装置
によれば、ビット丸め処理部１５の入力データが静止画
像データの場合にはビット丸め処理部１５の出力データ
も静止画像データとなることを、上記３つの仮定の下で
具体例を挙げて説明する。ここでは、図１における入力
信号Ｓ₁，Ｓ₂が６２５ライン，５０フィールドの静止
画像データであるとする。まず、６２５ライン，５０フ
ィールドの画像データにおける１フレームのクロック数
を計算する。２７ＭＨｚのシステムクロックの場合、１
ラインのクロック数は１７２８である。１フレーム内に
は６２５ラインあるので、１フレーム内のクロックサン
プル数は、１７２８×６２５＝１０８００００クロック
となる。一方、前述のように１２次のＭ系列の発生周期
は４０９５である。つまり、４０９５クロックを１周期
として同一の系列を発生する。ここで、６２５ライン，
５０フィールドの画像データの１フレーム内のクロック
サンプル数と１２次のＭ系列の発生周期との関係を調べ
てみる。１０８００００／４０９５を演算すると、２６
３．７３…となり、割り切れない。従って、シフトレジ
スタ３１をフレーム単位で初期化しない場合には、隣接
する２つのフレームＮ，Ｎ＋１間では、フレーム内のＭ
系列による擬乱数の系列は異なったものとなる。例え
ば、フレームの先頭データを例にとると、Ｎフレームの
先頭データに対するＭ系列による擬乱数の値が１２’ｈ
ＦＦＦ（初期値）となる場合、Ｎ＋１フレームの先頭デ
ータに対するＭ系列による擬乱数の値は、１０８０００
０ｍｏｄ４０９５＝３０１５より、３０１５クロック数
だけ位相のずれた１２’ｈＤ５Ｅとなる。

【００３２】しかしながら、本実施の形態では、各フレ
ームの先頭データがビット丸め処理部１５に入力される
タイミングでシフトレジスタ３１を初期化するので、い
ずれのフレームでも先頭データに対する擬乱数の値は１
２’ｈＦＦＦ（初期値）となる。

【００３３】一方、静止画像の場合、Ｎフレームの先頭
データが例えば２０’ｈ８０Ｅ００であるときには、Ｎ
＋１フレームの先頭データも２０’ｈ８０Ｅ００とな
る。

【００３４】このように、ビット丸め処理部１５の入力
データＹの下位１２ビットが、ＮフレームとＮ＋１フレ
ームの各先頭データで共に１２’ｈＥ００と同じであ
り、且つ、ビット丸めを行うためのＭ系列による擬乱数
の値も、ＮフレームとＮ＋１フレームの各先頭データに
対してそれぞれ１２’ｈＦＦＦと同じになるので、Ｎフ
レームとＮ＋１フレームの各先頭データでビット丸めの
結果も同じになる。すなわち、ＮフレームとＮ＋１フレ
ームのいずれの場合も、先頭データ１２’ｈＥ００とこ
れに対する擬乱数の値１２’ｈＦＦＦとを比較すると、
１２’ｈＥ００＜１２’ｈＦＦＦとなり、入力データＹ
の上位８ビットに対して＋１の処理は行われない。従っ
て、ＮフレームとＮ＋１フレームの各先頭データに対す
るビット丸めの結果のデータは、共に８’ｈ８０とな
る。この結果は、明からに、静止画像データに対してビ
ット丸めを行っても静止画像データが出力されることを
表している。ここまでは、ＮフレームとＮ＋１フレーム
の各先頭データについてのみ考えてきたが、Ｍ系列によ
る擬乱数の発生位相がフレームの位相と合っていること
から、フレーム内の全てのデータについて同様のことが
言えるのは明らかである。

【００３５】図１における圧縮部１６による時間的また
は空間的相関性を利用した圧縮符号化では、相関性の高
い静止画像データに対しては圧縮効率が高い。従って、
本実施の形態に係るビット丸め装置によれば、ビット丸
めを行う前に静止画像である場合にはビット丸めを行っ
た後も静止画像のままであるため、圧縮部１６において
静止画像のまま、すなわち相関性が高いまま圧縮符号化
を行うことができ、圧縮効率が劣化することがない。

【００３６】なお、本実施の形態では、擬乱数の系列
は、全てのフレームで常に同じになるので、フレーム間
では白色雑音とは言えないが、フレーム内では充分に白
色雑音とみなすことができ、白色雑音による視覚上の改
善効果を得ることができる。

【００３７】以上説明したように、本実施の形態に係る
ビット丸め装置によれば、白色雑音を用いて視覚上優れ
たビット丸めを行いながら、静止画像入力時に、時間的
または空間的相関性を利用したデータ圧縮処理の圧縮効
率を劣化させることがなくなる。なお、以上の効果は、
静止画像の場合に限らず、画面全体のうちの一部に動き
があり、他の部分は静止状態である動画像の場合でも同
様である。すなわち、動画像のうち静止状態である部分
については、ビット丸めによって圧縮効率が劣化するこ
とがない。

【００３８】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ず、例えば、圧縮部１６において時間的または空間的相
関性を利用した圧縮を行う際の相関性を利用するデータ
の単位は、フレーム単位に限らず、フィールド単位、ラ
イン単位等でも良い。

【００３９】また、上記実施の形態では、ビット丸め処
理部１５の入力データＹのビット幅をｙ＝２０ビット、
ビット丸め処理部１５の出力データＸのビット幅をｘ＝
８ビット、擬乱数のビット幅を１２ビットとして、ビッ
ト丸め処理前後のビット幅の差分値（ｙ−ｘ）と擬乱数
のビット幅とを一致させたが、ビット丸め処理前後のビ
ット幅の差分値（ｙ−ｘ）と発生させる擬乱数のビット
幅は、必ずしも一致させる必要はない。例えば、擬乱数
のビット幅を（ｙ−ｘ）ビットよりも幅の広いｚ（＞
（ｙ−ｘ））ビットとして擬乱数を発生させ、ビット丸
め処理の際には、発生させた擬乱数のｚビットの中から
（ｙ−ｘ）ビット分を抜き出して、ビット丸め処理に用
いるようにしても良い。この場合には、擬乱数の周期
は、２^z−１（＞２^(y-x)−１）となり、ビット幅が
（ｙ−ｘ）の擬乱数に比べてよりランダム性のある擬乱
数を得ることができ、視覚上または聴覚上優れたビット
丸め処理が可能となる。

【００４０】ここで、ビット丸め処理前後のビット幅の
差分値（ｙ−ｘ）と発生させる擬乱数のビット幅を一致
させない方が効果的である一例を挙げる。ビット丸め処
理として良く行われる例として、１０ビットのビデオ信
号を８ビットのビデオ信号に丸める場合がある。このと
き、ビット丸め処理前後のビット幅の差分値（ｙ−ｘ）
は、１０−８＝２ビットとなるので、２ビットのＭ系列
の擬乱数を発生させようとしても、周期が２²−１＝３
となり、ランダム性が得られない。このような場合に
は、例えば１２ビットのＭ系列の擬乱数（周期は２¹²−
１＝４０９５）を発生させ、その１２ビットのうちの下
位２ビットを抜き出してビット丸め処理に使用する（例
えば、１２ビットのＭ系列の擬乱数の下位２ビットをビ
ット丸め処理前の１０ビットのビデオ信号の下位２ビッ
トと比較する）ことが考えられる。このとき、１２ビッ
トのＭ系列の擬乱数の下位２ビットも、周期が４０９５
になる。この２ビットの各数値毎の発生頻度は、００が
１０２３回、０１が１０２４回、１０が１０２４回、１
１が１０２４回となる。ここで、００が他に比べて発生
頻度が１回少ないのは、１２ビットのＭ系列の擬乱数に
おいて１２’ｈ０００が発生しないからである。このよ
うに、１２ビットのＭ系列の擬乱数の下位２ビットは、
各数値毎の発生頻度は１０２３または１０２４となる
が、必ず４０９５の周期を持つようになる。従って、ビ
ット丸め処理に使用する擬乱数として、十分ランダム性
のある擬乱数を得ることができる。

【００４１】また、ビット丸めの方法は、上記実施の形
態で挙げた例に限らず、例えば、入力データＹの下位
（ｙ−ｘ）ビットと擬乱数Ａとを比較せずに、擬乱数Ａ
が所定値以上であれば入力データＹの上位ｘビットに対
して＋１の演算を行って出力し、擬乱数Ａが所定値より
も小さければ入力データＹの上位ｘビットをそのまま出
力するといった方法でも良い。

【００４２】また、入力データのビット系列に依存しな
い数値を発生する数値発生手段としては、図２に示した
ようにシフトレジスタ３１を用いて擬乱数を発生するも
のに限らず、例えば、擬乱数等、入力データのビット系
列に依存しない数値の系列を予めメモリに記憶してお
き、圧縮部１６において時間的または空間的相関性を利
用した圧縮を行う際の相関性を利用するデータの単位毎
に同じ系列の数値をビット丸め処理部１５に与えるよう
に、メモリから数値を読み出すように構成したものでも
良い。

【００４３】また、本発明は、入力データが画像データ
の場合に限らず、音声データに対して時間的相関性を利
用したデータ圧縮処理を行う場合に、データ圧縮処理の
前に音声データのビット丸めを行う場合にも適用するこ
とができる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明のビット丸め
装置によれば、数値発生手段によって、データ圧縮処理
において相関性を利用する入力データの単位毎に同じ数
値系列となるように、各入力データ毎に各入力データの
ビット系列に依存しない数値を発生し、この数値に基づ
いて、ビット丸め処理手段によって、入力データのビッ
ト系列に依存しないビット丸めを行うようにしたので、
時間的または空間的相関性を利用したデータ圧縮処理の
圧縮効率を劣化させることなく、データ圧縮処理の前
に、入力データのビット系列に依存しない入力データの
ビット丸めを行うことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るビット丸め装置を
含むシステムの構成を示すブロック図である。

【図２】図１における擬乱数発生部の構成の一例を示す
ブロック図である。

【図３】図１におけるビット丸め処理部の入力データ、
出力データおよびビット丸めを行う部分の関係を示す説
明図である。

【図４】本発明の一実施の形態に係るビット丸め装置の
動作を示す流れ図である。

【図５】図４において擬乱数を発生するステップの動作
を示す流れ図である。

【図６】入力データに対して圧縮処理を含む処理を行う
従来のシステムの一例を示すブロック図である。

【図７】図６におけるビット丸め処理部内のＭ系列発生
器の構成を示すブロック図である。

【図８】図６におけるビット丸め処理部の動作を示す流
れ図である。

【符号の説明】

１４…擬乱数発生部、１５…ビット丸め処理部、１６…
圧縮部、１９，２０…タイミング発生部、３１…シフト
レジスタ、３２…フィードバックゲート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】時間的または空間的相関性を利用したデ
ータ圧縮処理の前に、入力データのビット丸めを行うビ
ット丸め装置であって、前記データ圧縮処理において相関性を利用する入力デー
タの単位毎に同じ数値系列となるように、各入力データ
毎に各入力データのビット系列に依存しない数値を発生
する数値発生手段と、各入力データ毎に、前記数値発生手段によって発生され
た数値に基づいて、入力データのビット系列に依存しな
いビット丸めを行うビット丸め処理手段とを備えたこと
を特徴とするビット丸め装置。
【請求項２】前記数値発生手段は、所定の初期値で始
まり所定の周期を有する擬乱数系列に従って各入力デー
タ毎に前記数値としての擬乱数を発生すると共に、初期
化されたときに前記初期値から順に擬乱数の発生を開始
する擬乱数発生手段と、前記データ圧縮処理において相
関性を利用する入力データの単位毎に前記擬乱数発生手
段を初期化する初期化手段とを有することを特徴とする
請求項１記載のビット丸め装置。