JPS6171768A - 画像信号の符号化および復号化装置 - Google Patents

画像信号の符号化および復号化装置

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JPS6171768A
JPS6171768A JP19410984A JP19410984A JPS6171768A JP S6171768 A JPS6171768 A JP S6171768A JP 19410984 A JP19410984 A JP 19410984A JP 19410984 A JP19410984 A JP 19410984A JP S6171768 A JPS6171768 A JP S6171768A
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zero
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Toshio Koga
古閑 敏夫
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は画像信号の符号化に関する。
(従来技術とその問題点) 画像の符号化の目的は一般に伝送や記憶媒体に言ピ録す
る時の所要情報量を減少せしめる、いわゆる圧縮である
ことが多い。このために、(1)甘ず画像信号内にある
冗長度をできるだけ除去し7、(2)ついで冗長度が大
略除去された信号をできるだけ少ない符号量で表現する
、ことが行なわれる。(1)の処理には、画面内や画面
間の相関を用いて予測を行なう予測符号化や画面的相関
を用いて直交関数により信号を変換する直交変換などの
符号化がある。(2)の方法としては、(1)で得られ
た信号の振巾分布より求められるハフマン符号化などが
代表的である。
圧縮効果を高めるためには(1)の符号化処理において
得られる信号のとり得るレベルを制限する量子化や、清
掻する画素データを用いて容易に内挿できる場合には、
その画素の間引き、などがよく用いられるが、この技術
については、ジエー、シー、キャンディ(J、C0Ca
ndy )らによる“トランスミツティング テレビジ
冒ン アス クラスタ単位 オプ フレーム−トウーフ
レーム ディファレンシズ″(Transmittin
g Te1evisionas  C1usters 
 of  Frame−to−FrameDiffer
ences 、  BSTJ、 vol、50. A6
.July−August 1971. pp、 18
89−1917. )等に記載されている。
この時、従来手法によれば、たとえばある走査線上の画
素データに対して間引きが実行されると、その走査線上
の符号化された画素データにさらにこの走査線では間引
きが実行されたことを示す情報を付加せねばならない。
この情報量は1走査線について1回付加するだけ欧らば
無視し得る程度に少ないと考えられるが、1走査線上の
あちこちたとえば振巾が零でない符号化出力信号の連な
り(クラスタ)毎に間引きの実行あるいは不実行がなさ
れる場合にはその度に間引きの有無を符号化しなければ
ならず情報量の増大を招き符号化能率の使丁をきたすこ
とになる。あるいはこの間引きの有無を表わす情報を別
途符号化してやる必要がある。この畦には別途符号化回
路を増す必要がある。
同様に量子化を行なう時の特性にしても、2種用いると
するとき、このクラスタ毎に任意にいずれかを選択する
と、やはり同じ問題が発生する。
(発明の目的) 本発明は2種の信号処理のいずねかがクラスタ単位に週
択される時、いすわが用いられたかを本来符号化される
べき処理されたデータの中に各クラスタ毎に符号化し、
しかも情報量の増加をほとんど伴なわない符号化装賦お
よび復号化装置を提供することにある。
(発明の構成) 本発明によれば、冗長度1.B減により得られる零でな
い振巾の連なり(クラスタ)に対して2釉の信号処理手
法の中の一方を基本動作モードとし他方を該クラスタ毎
に選択的に適用する信号処理により得ちれる零に集中す
る統計的仲買を持った画像信号の符号化において、該画
像信号に含1れる冗長度を低減し零あるいけ零でない振
巾値を出力する手段、該零なる振巾値を1サンプル毎に
示す符号Voを出力する第1の符号化手段、前記零なる
(辰巾値の連なり(ラン)の長さくN)より1あるいは
2だけ短い符号すなわちL(N−1)あるいはL(N−
2)を出力する第2の符号化手段、前記クラスター)乙
前記ランへの遷移および前記基本動作モードへの復帰を
示しかつそれ自身零振巾を示す符号Vo’を出力する第
3の符号化手段、前記クラスタに含まれる振巾を符号化
する第4の符号化手段、前記2種の信号処理手法の一に
前UeL(N−2)とVoの組合せを、他方に前記L(
N−1)を各各対応付け、前記第2の符号化手段より符
号L(N−2)が出力された時に符号Voを出力するよ
うに第1の符号化手段に指示を送る手段、とを具備する
ことを特徴とする画像信号の符号化装曾が得られる。
まだ本発明によれば、前記クラスタに含まれている零で
ない振巾を示す符号を復号する第1の復号化手段、前記
クラスタから前記ランへの遭移および前記基本動作モー
ドへの復帰を示しかつそれ自身雰振巾を示す符号(Vo
’)を復号する第2の復号化手段、該Vo“より始まる
前記ランの長さ(N)より1または2だけ短い長さを表
わす符号をL(N−1)またはL(N−2)復号する第
3の復号化手段、該L (N、−2)と前記零なる振巾
を表わす符号が組合せて使用されているか否かにより前
記2種の信号処理手法のいずれが使用されたかを前記ク
ラスタ毎に判定する手段、該判定手段により判定された
信号処理手法を示す情報に従って前記第1、第2、第3
の復号化手段の出力を用いて冗長度の低減に使用した方
法の逆の操作を行ない画像信号を再生する手段、とを具
備することを特徴とする画像信号の復号化装置が得られ
る。
(発明の原理) 前述の(1)の符号化により得られる冗長度がほとんど
除去された信号の符号化方法について第1図を用いて説
明する。サンプル時刻1〜18の間に零でない画素デー
タの連なシであるクラスタが画素時刻4〜7(第1)と
13〜16(第2)の2箇所に発生したとする。後者の
クラスタは時刻15に零々る信号を含んでいるが、前記
文献にもあるとうり、零なる信号の両隣りの信号がいず
れも零でない場合には零を形式的に零と見なさないブリ
ッジングと呼ぶ操作が行々われることが多いため、ここ
でもブリッジングを行なう。ただし1fil中にも示す
とうり信号値はやはり零であり、これを(零/非零)で
表示している。この画素データに対して図中(間引き)
で示すように第1のクラスタに対してのみ間引きが実行
されるとする。この結果残った符号化すべき画素データ
の符号例を(符号化)の箇所に示す。
零レベルを衣わす符号としては1画素のみ零を表わす符
号Vo、零でない画素データから零に遭移しだことを表
わす符号vo’、零の連なり(ラン)の長さ的)を表わ
す符号L(N)の3種を用いるものとする。この時、た
とえばサンプル時刻3(T、と略記する。以下も同様と
する。)まで零でない画素データが連なっているがT4
 において第1のクラスタがあること、このクラスタは
間引きが適用されていることより、ランの最後をVoK
置換する。
この時、ランの長さは最後のvoへの置換により1だけ
短くなる。T、では零でない画素データの振巾はeで記
述されている符号で表わされるが、T、T7の画素デー
タけ2:1の間引きの場合には符号化されない。T、で
は符号化が行なわれる。
ここでこのeは零でない値を符号化するという一般的意
味であり、特定の値に割当てられた符号を意味しない。
Tsでは零であり次のランが始する米 が、非零より零へ遷移したのでここではvOが用いられ
る。そしてこの棟はランの長さ4を辰わす符号L(4)
が用いられT、〜T、、’)では零であるこトラ示す。
T+s〜T+8は第2のクラスタが生起しているが、こ
れは間引きが行なわれていないので各画素データの振巾
が順次e、e、Vo、eと出力される。このVoはラン
の最後の画素データでも無く、クラスタの直後でも無い
ので単に1画素データが零であることを示す。プロ7ジ
ングにより第2のクラスタに含まれている。’I’S?
でハ非零から零への9メ移があるのでvO※が用いられ
、その後にはランの長さを表わすL(・・)がつづく。
こうして得られた符号列(b(=)、vo、e、e。
Vo’、  L(’II、  e、  e、  Vb 
 、  e、  Vo”、  L(す)は復号化に際し
ては、まず(L(・)、 Vo )と&5cいているの
でこれ以後に符号化されているクラスタでは間引きがな
されていることがわかり、間引きの規則(偶奇サンプル
のいずれを間引くかなど)が符膏化および咎号化では当
然一致しているものとすると、(e、x、e、x)が得
られる。(x)は間引かね、た画素データに対応する画
素位置を示もここでVo  があるため零を出力し、次
はランが符号化されでいることがわかる。L(4)を復
号化し指定ざ引た長さ7どけ零(この場合4画素時刻)
を出力し続ける。ランが終ると次にはVOでlx < 
(e)があるので、このクラスタでは間引きが実行され
ていないことがわかるため、ここでは順次間引きのない
復号化が行なわれ(e + e ? V o + e 
)が得う※ れる。次にばVQ  があるので零レベルが出力され、
その次にはランがあることがわかる。
以上詳細に述べたように、(符号化)データの中にはク
ラスタ単位で(間引き)を表わす信号が含まれて卦す、
かつ与えられた符号化データを順に見ていくと、復号も
順にできるため非常に簡潔な符号化方式となっている。
また、以上の説明に用いた人力信号としての画素データ
は予測符号化における量子化された予測誤差信号あるい
は直交変換における量子化された変換係数のいずれであ
っても構わない。また間引きされるクラスタを表わすの
にLの後にVoを続けた場合を例にとって説明したが、
VoO代りに長さ1〃るラン長を表わす符号L (1)
を用いることも勿論できる。丁なわち第1図の画素時刻
3においてVoをL(1)とvfさ換えても本発明は依
然有効である。
(実施例) 以下、第2.3図を参照しながら本発明の実施例につい
て説明する。
画像信号Fi線1000を介して画像符号化回路100
へ供給され、ここで予測符号化あるいは直交変換により
符号化される。この出力は量子化により取り得るしくル
数が制限されている。予m11j符号化の例としては前
述のジェー・シー・キャンディらが用いたフレーム間予
測が使用できる。直交変換の例としてはウェン・ラン・
チェノ(Wen−Hs iung  Chen )他に
よる論文“アダプティブコーディング オブ モノクロ
ーム アンド 力ラーイメージズ(Adaptive 
 Coding  ofMonochrorne   
and  Co!or   Images )、Tra
nsactions   on   Communic
ations、vol、  COM−25、Al  l
 、November1977などが挙げられる。フレ
ーム間予測の場合には量子化された予測誤差が、直交変
換の場合には量子化された変換係数が、12000を介
して不等長符号化回路200へ供給される。クラスタ単
位で指定これる間引きの適用/非適用を示す信号は線1
400を介して不等長符号化回路200へ供給され、前
記の予測誤差あるいは変換係数の圧縮符号化がなさ台る
。圧縮された符号群は線3000を介して、この符号群
の入力速度と伝送路4000におけふ伝送速度との間で
速度整合を行なうバッファメモリ300に供給される。
また復号化に関しては受信側において、伝送路4000
を介して供給される圧縮された符号群は伝送速度と復号
化速度との間の速度整合をとるバッファメモIJ 50
0に−たん格納さ名、線5qooを介して不等長符号化
回路600へ供給される。ここで伸長された)H1引き
の適用/非適用を示す信号は線2300を、前記の予測
誤差あるいは変換係数は線6000を介して、いずれも
画像復号化回路700に供給される。4号された画イ象
信号はD 7000を介しで出力さfll、復号化処理
は完了すふ。つぎにシ、3図1を用いて画像符号化回路
100.画像復号化回路700について動作を詳しく計
5明すZ・。
第3図(A)に画像符号化回路100の詳糸゛1フロッ
ク図を示す、線1000を介し、て入力された面: i
t信号は、フレームメモリ106より供給され2−予測
信号と3F、賃:器1(jlにおいて差がとられる。こ
の差すなわち予測誤差は素子化回路102において3子
化され遅延回路107および判定回部5103へ同時に
供給される。判定回路103Vt−おいては、別に紳1
000を介して供給さね、ている入力画1)゛信号を用
いてレベル変化の比較的少ない玲・1分については間引
き適用を町とし、そうでない部分については不可とする
が、この時実庁に間引きが行々わわるのは閃:子化され
た予測誤差が零でないものの連なり(クラスタ)に対し
てである。すなhも、間引きが可である部分にあるクラ
スタについて間引きを可とし、これを示す間引き信号(
第1図中の(間引き))をi?11400を介して不等
長符号化回路200に出力すると同時に内挿回路105
へも供給する。このクラスタの形成、および間引きの可
否の判定には一般には大略−走査線を必要とするのでこ
の遅延と等しい時間だけ遅延回路107は予測誤差を遅
延口Pr108は予測信号を夫々遅延させる。遅延回路
107で遅延をうけた予測誤差は!ζ2000を介して
加算器104に供給されると同時に不等長符号化回路2
00へも出力される◇加算器104では、遅延回路10
8より供給される遅延した予測信号と、との予測誤差信
号とから第1の局部復号信号を発生し内挿回路105へ
供給する。この第1の局部復号信号は間引きが行なわれ
るクラスタについてもイりなかも間引きがなかったかの
ようにして復号を行なっているため、間引かれたすなわ
ち、符号化されない画素データについての内挿を必要と
する。す力わち内挿回路105では間引きが行なわれた
クラスタ内の符舛化されない画素データについては近隣
の符号化された画素データに対する第1の局部復号信号
を用いて内挿し、それ以外の符号化された画素データに
対する第1の局部復列信号については入力をそのまま第
2の局部復号信号としてフレームメモリ106へ出力す
る。フレームメモリ106は画像信号のおよそ1画面を
記憶する容量をもつ。
減算器101と量子化器102、加算器104の路10
8のいずれを組み合せても合計遅延時間は1画面時間で
ある。つぎに第3図(B)に示す画像復号化回路700
について動作を説明する。
線6000を介して供給される不等長復号化回路600
により伸長された予測誤差は加算器701においてフレ
ームメモIJ 703から供給される予測信号と加算さ
れ、第1の復号信号を発生する。
この第1の復号信号は内挿回路702に供給される。線
2300を介して不等長復号化回路600から供給され
る間引き信号を用いて、内挿回路702は送信側の画像
符号化回路100内の内挿回路105と同一の動作圧よ
り第2の復号信号を発生する。この氾2の復号信号は線
7000を介して復号信号として出力すると同時にフレ
ームメモリ703へ供給される。このフレームメモリ7
03はおよそ一画面記憶できるが、加算器701の遅延
が無いものとすると内挿回路702とフレームメモリ7
03との遅延時間の和は丁度一画面時間である。つぎに
第4図ケ参照して不等長符号化回路200と不等長復号
化回路600の動作を説明する。
第4図囚に不等長符号化回路200を示す。線2000
を介して入力される予測誤差は零検出回路10とe符号
化回路11へ供給される。零検出回路10はこの予測誤
差が零であるか否かを検出したとえば第1図の(零/非
零)のように結果をラン長計数回路12に供給する。ラ
ン長計数回路12は、供給される(零/非零)の信号よ
り零の連なりすなわちランの先頭と最後の検出と、ラン
の長さを計数する。ランの先頭、最後およびラン長の計
数結果は線1213,1200.および1215を介し
て夫々Vo“符号化回路13、Vo符号化回路14とe
符号化回路11、およびL符号化回路15に供給される
。なお、ランク計数回路12に線1400を介して供給
される間引き信号が間引きの実行が可であることを示し
ている場合にはランの最後においてラン長の長さをまた
け減らしてL符号化回路15に出力すると同時にvO符
号化回路14より符号Voを出力するようにタイミング
、A−ルスが供給される。符号vOが出力された次のサ
ンプル時刻からe符号化回路11は各予測誤差に対する
符号を出力する。e符号化回路11はクラスタに対する
符号化回路である。ランの先頭来 が検出され、それが知らされるとVo  符号化回路1
3は符号V o ’を出力する。間引きが行なわれない
場合には、Vo符号化回路14はパリ作しないが、これ
は線1400を介して供給されるl”4回1き信号によ
り制御される。e符号化回路11、vO“符号化回路1
3、VO符号化回路14、L符号化回路15の各出力は
多重化回路16により多重化され、この多重化された符
号群は線3000を介してバッファメモリ300へ供給
される。
F 41’21T3)に不等長復号化回路600を示す
。線5000を介して入力されb多重化された符号群は
C復号化回路21、Vo’検出回路22、L復号化回路
23へ供給される。この符号群の中にVo”が見つかる
とV o ’検出回路221線2324を介してゲート
回路24に対して出力を零にするように指示するととも
に、Lm号化回路23に対しては、次にラン長を表わす
符号があるのでこれを復号化するより@2223を介し
て指示する。L復号化回路23はまず復号してラン長を
知ると、そのランが示すサンプル時割分だけゲート回路
24に対し出力を零にするように紳2324を介して指
示する。さらにこのラン長を表わす符号の次に符号Vo
があった場合には次の符号から始まるクラスタには間引
きが適用されているのでラン長に相当するサンプル時割
分だけ出力を零にした直後の1サンプル時刻も出力を零
にするようゲ°−ト回路24に指示し、次のサンプル時
刻からは間引きが実行されるので間引き信号をONにす
る。同時に#2321を介してC復号化回路21に対し
て予測誤差の復号を開始するよう指示する。この復号信
号の出力は12124によりゲート回路24へ供給され
る。間引き信号は線2300を介してC復号化回路21
へ供給すると同時に画像復号化回路700へも出力され
る。ランに対しては零が挿入されているφ号化された画
素データはfl 6000を介して画像復号化回路7(
)Oへ出力される。
以上のHy明では、画素データとして予測誤差を例にと
って説明したが、直交変換係数を量子化したものであっ
ても構わない。すなわち、変換係数が前述のチェノの論
文などのように閾値処理や正規化をうけた場合には直流
成分に近い成分に比較的大きな振巾値が現われ、高い空
間周波数に相当する成分では大半が零となることが多い
のでこれに対しても本発明が適用できる。
また、以上の実雄例の変形として、ラン符号りの次に間
引き時にのみVoを使用することを止めてラン符号の次
に必ずたとえば1ビツトのモード符号を付加し、次に続
くクラスタの勿I退に甲いるあるパラメータの0N−O
FFiだけ281のパラメータの切換え情報とすること
も勿論容易である。
この時にはランが終了した時点でたとえばVo符号化回
路14により線1400の状態を1ビツトで符号化し出
力すれば良り0復号化に当っては、L復号化回路23に
おいてラン符号りの後の1ビツトを見て、その結果を線
2300を介して出力すれば良い。また間引きが適用さ
れたクラスタを表わす時にばLとvoで表現する例につ
いて説明したが、この場合のVoの代りとしてラン長が
1であることを表わす符号L(1)を用いることもでき
る。すなわち、第4図囚のVo符号化回路14がら符号
L(1)が出力できるようにする。これに対して復号に
際しては第4図CB)のL復号化回路23においてラン
長を示す符号にL(1)が続いている場合には後のクラ
スタには間引きが適用していると判断する。
(発明の効果) 本発明を用いると、ある符号化パラメータのON・OF
F制御や2種のパラメータの切換などの符号化制御をク
ラスタ単位に実行でき、画像の局所的性質に対する適応
的な符号化制御が可能となるのみならず、この符号化制
御状態を示す情報の符号化に当ってはクラスタの直前に
振巾を表わす符号に含ませることができまた画素データ
の入力時系列に従ってその符号化ができ、さらに本発明
の適用てよって不等長符号に変更を行なう必要かなくし
たがってハードウェア構成も増加しないなど、本発明を
実用に供するとその効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の詳細な説明する図、 第2図、第3図囚、(B)、第4図囚、(B)は本発明
の詳細な説明する図、である。図中、100は画像符号
化回路、200は不等長符号化回路、300と500は
バッファメモリ、600は不等長復号化回路、700は
画像復号化回路、101は減算器、102は量子化回路
、103は判定回路、104と701は加計器、105
と702は内挿回路、106と703はフレームメモリ
、1、07と108は遅延回路、10は零検出回路、1
1はe符号化回路、12にラン長計数回路、13はvO
”符号化回路、14はVo符号化回路、15はL符号化
回路、16は多重化回路、21はe復号化回路、22は
Vo”検出回路、23はL復号化回路、24はゲ゛−ト
回路、である。 第 3 図 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、冗長度低減により得られる零でない振巾の連なり(
    クラスタ)に対して2種の信号処理手法の中の一方を基
    本動作モードとしこれと他方を該クラスタ毎に選択的に
    適用する信号処理により得られる零に集中する統計的性
    質を持った画像信号の符号化において、該画像信号に含
    まれる冗長度を低減し零あるいは零でない振巾値を出力
    する手段、該零なる振巾値を1サンプル毎に示す符号V
    oを出力する第1の符号化手段、前記零なる振巾値の連
    なり(ラン)の長さ(N)より1あるいは2だけ短い符
    号すなわちL(N−1)あるいはL(N−2)を出力す
    る第2の符号化手段、前記クラスタから前記ランへの遷
    移および前記基本動作モードへの復帰を示しかつそれ自
    身零振巾を示す符号Vo^*を出力する第3の符号化手
    段、前記クラスタに含まれる振巾を符号化する第4の符
    号化手段、前記2種の信号処理手法の一に前記L(N−
    2)とVoの組合せを、他方に前記L(N−1)を各々
    対応付け、前記第2の符号化手段より符号L(N−2)
    が出力された時に符号Voを出力するように第1の符号
    化手段に指示を送る手段、とを具備することを特徴とす
    る画像信号の符号化装置。 2、冗長度低減により得られる零に集中する統計的性質
    をもった画像信号であって、零でない振巾の連なり(ク
    ラスタ)に対して2種の信号処理手法の中の一方を基本
    動作モードとし、他方を該クラスタ毎に選択的に適用し
    たことを、零なる振巾の連なり(ラン)の長さNの表現
    方法を2種用いて前記クラスタ毎に表現した符号より画
    像信号を復号するにあたり、前記クラスタに含まれてい
    る零でない振巾を示す符号を復号する第1の復号化手段
    、前記クラスタから前記ランへの遷移および前記基本動
    作モードへの復帰を示しかつそれ自身零振巾を示す符号
    (Vo^*)を復号する第2の復号化手段、該Vo^*
    より始まる前記ランの長さ(N)より1または2だけ短
    い長さを表わす符号をL(N−1)またはL(N−2)
    復号する第3の復号化手段、該L(N−2)と前記零な
    る振巾を表わす符号が組合せて使用されているか否かに
    より前記2種の信号処理手法のいずれが使用されたかを
    前記クラスタ毎に判定する手段、該判定手段により判定
    された信号処理手法を示す情報に従って前記第1、第2
    、第3の復号化手段の出力を用いて冗長度の低減に使用
    した方法の逆の操作を行ない画像信号を再生する手段、
    とを具備することを特徴とする画像信号の復号化装置。
JP19410984A 1984-09-17 1984-09-17 画像信号の符号化および復号化装置 Pending JPS6171768A (ja)

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JP19410984A JPS6171768A (ja) 1984-09-17 1984-09-17 画像信号の符号化および復号化装置
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