JPS6187487A - 画像信号の符号変換方法 - Google Patents

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１面像信号の符号化技術に四する。

（従来技術とその問題点） 画像信号の中でもとくに代表的な＠両像信号であるテレ
ビジョン信号の場合などでは、画面間の相関すなわちフ
レーム間相関が高く、これを利用して冗長塵を経減する
ことにより伝送時において大巾な情報量の低減すなわち
圧縮が可能である。

フレーム間相関の利用の仕方でもっとも簡単なものはフ
レーム間予測符号化と呼ばれる方式で画面内に含まれる
動き部分が少なければ少ないほど大巾な圧’ｖイ６が実
現される。反面、動きが大きく（面積、速度）なると大
巾な圧縮は期待でさなくなる。

これに対して、動きが含まれていても動き部分について
はその動きの速さと方向をあられす＋Ｉｌベクトルを利
用して動きに対して常に最適な予抑ｊを適応的に実現す
る励き複償フレーム間予側符号化を用いると動きを含ん
でいても大巾な圧縮が可能となる。この例としては二宮
らによる舖文［動き稍正フレーム間符号化方式」（−子
通信学会論文誌ｖｏ１．　Ｊ　６３−１１Ｌ％１１　、
昭、テロ５５年１１月、ｐｐＨ４０）が挙げられる。こ
のようにして得られる高能率の予測符号化の結果である
予測誤差や動ベクトル、さらには予測符号化に３いて用
いらイｔた符号化パラメータ、水平や垂直の同期１ｇ号
などをできるだけ少ない符号−酸で表現する符号変換に
おいては、ハフマン符号などの不等長符号が用いられる
ことが多い。

この符号化パラメータは】走査線毎に変更されることは
必ずしも行なわれず、通常はＮ−１目仕ＫＮ≧１）、ブ
ことえばＮ　＝　ｓ　ｎｉ−位でｉＱ　：；される。し
たがって符号量や臭の区切りとしてはＮ走査線毎が具合
が良い。１ｉｉ単な符号変換の俳略例を第１図のＢで示
す部分に示す。垂ｉ！’！、あるいは水平同門がン（に
米ることを示す回シー抄二Ｆ号（たとえば８ビツトの苓
）とぞの次にＸ定食線の水平同期を代表するライン同・
期、そして符号化モード信号、以下動ベクトル符号とこ
の符号化モード信号を用いて予測符号化した時の予測誤
差が符号変換されて、Ｎ走査線についての符号変換が終
了する。ここで、同期符号、ライン同期、符号化モード
信号を表現Ｃるのに各８ビット計２４ビット割当てるも
のとする。すなわち、定食線がＭ不の画像信号系を想定
するとき、１国面当り２４ＸＭ／Ｎ（ビット）必要であ
る。

Ｍ二５２５、Ｎ＝８とすると、１５７５ビツトとなる。

毎秒３０画面表示される系では、１５７５Ｘ　３０　’
３４７　（ｋｂ　／　ｓ　）に達する。これは常時発生
ずる固定分である。すなわち、動ベクトルと予測誤差が
いずれもすべて零で無視し得るほどに少ない場合にも、
この４７ｋｂ／ｓの情＠量が発生することになる。仮に
、伝送に用いる通信路の伝送速度が１．５　Ｍｂ　／　
ｓとするとこれは４７／１５００Ｌ：１／３０で差程大
きくはないが、もっと低い伝送速度を想定し、たとえば
５００ｋｂ／ｓと吹場合には４７１５００′：：１／１
０となり、かなりの割合を占めることになる。したがっ
て低伝送速度において画像信号を伝送するときには、動
ベクトルと予測誤差が同じ符号化モードのもとで、Ｎ走
査線毎に祿り返し同じの場合、所要符号肴の少ない符号
変換方式が必要となってくる。

（発明の目的） 本発明は、画像信号の低速度伝送にも適した符号変換方
式を実現することを目的とする。

（発明の構成） 本発明によれば、画像信号のＮｕ数）走査線単位で符号
化パラメータをＡＷし、該符号化パラメータをＪｌ：Ｉ
いて前記画像信号を符号化する画１宋信号の符号変換方
法において、前記Ｎ走査線単位の符号化結果が連続する
場合には、連続する回数を符号化することを特徴とする
画像信号の符号変換方法が得られる。

（発明の原理） 第１図を参照して本発明の原理について説明する。第１
図のＢで示す符号の組合せは前述のとうり従来からも用
いられる方式であるが、同期符号、ライン同期、符号化
モード信号をいつも固定的に符号変換し伝送すると無駄
となる場合がある。ある符号化モード信号のもとに以後
のＩＬＩｂベクトルと予測誤差が一定のｉｔり返し、一
般的にはＮ走査線展の繰り返しで表現できる場合には、
各Ｎ走査線毎に改めて符号変換を行なうのは冗長である
。この場合には最初に第１図のＢのように符号変換を行
なった後は、その後の操り返しの回数を表わす符号を発
生させておけば、符号変換前の各信号の状態に復号でき
る。とくに動ベクトルと予測誤差がすべて零の完全静止
を衣わす場合には、符号化モード信号の一部、たとえば
１ビツトを元金状態か否かを指定するための符号として
用意しておくと便利である。第１図の人はこの場合を示
している。すなわち、同期符号、ライン同期の後の符号
化モード信号内の１ビツトで完全静止の状態を符号変換
した旨を表わしておいて、符号化モード信号の次にその
状態がｍ　Ｘ　Ｎ走査様継続することを示す繰り返し回
数ｍを符号変換して付加（図中のラン長）する。こうす
ると復号に際してはこの時の符号化モード信号が表わす
符号化パラメータの下で該当するｍ　Ｘ　Ｎ走査課にお
ける勤ベクトルと予測誤差が零であることか再現できる
。この時の符号量は該当する走査線当りでは、ｍを表現
するのに８ビツト必要として、（８Ｘ４）／（ｍＸＮ）
ビットとなる。Ｎ＝８とすると４　／　ｍビット／走査
縁である。もし、１画面全部にわたって完全守止の場合
にＣま、ｍとして５２５／８弁６５を表わせば良いので
依然として８ビツトで済むので同じく８×４（ビット／
画面）で済む。従来の方法による１５７５ビツト／　１
ｉｉｉ面と比較すると３２／１５７５句１／４９となり
、同じ１画面が元金静止状態を表現するのに極めて少な
い符号量で済むことになる。

本発明による符号変換を行なった時、完全静止の部分は
第１図のＡ、完全静止でない部分は第１図のＢで表わさ
れ、通常は両者が入り混じった形で画像信号が符号変換
されることになる。

ここで例として述べた完全１静止状慄は符号化時の情報
の発生が過大となった時に１ｉｆｌ’Ｍ用いられる代表
的な手法であるフィールド繰り返しや符号化停止の場合
に実際に出現する状態であり、伝送速度が低い時や激し
いＱｐｒを含む画像ではとくにその発生する頻度は大き
くなる。全画面が元金静止状態すなわち１画面について
符号化停止の時には、第１図のＡのライン同期の代りに
画面の始まりを表わすフレーム同期を挿入し、前述の６
５を表わすｍを繰り返し回数として符号変換すると１画
面全体の符号量１ゑが実行されることになる。

（実施例） 以下、第２．３．４図を参照しつつ本兄明の実施例につ
いて詳細に説明する。

第２図において、入力された画１家信号はＭｘｏｏ。

を介してベクトル検出回路１０と予ｍ１１１符号化回路
２０へ供給される。ベクトル検出回路１０では画面内に
ある動きの速さと方向すなわち動ベクトルを検出しこれ
を線２０００を介して予＋ｉｌ符号化回路２０と不等長
符号化回路３０へ供給する。予測符号化回路２０では動
ベクトルが示す動きに応じてフレーム間の遅廷時間を適
応的に変化し予測信号を発生し、これを用いて予測符号
化を行ない、予測誤差信号は線２０３０を介して不等長
符号化回路３０へ供給される。この予測誤差信号は汎常
は量子化と呼ばれる取り得る出力レベル数を制限する処
理を受けており、さらに本発明の場合にはこの量子化の
特性は複数種用意されており嶽４０００を介して供給さ
れる符号化制御信号に従っていずれか一種が違択され使
用される。またこの符号化制御信号は画素や走査線の間
引き、フレームあるいはフィールドの繰り返し、などの
制御も指示する情報を含んでおり、Ｎ走査線単位で変化
する。

この符号化制御信号は不等長符号化回路３０に２いて内
蔵するバッファメモリ（第３図の３０４）の充足状態を
モニタすることにより符号化制御回路４０が発生する。

線４０００を介して供給される符号化制御信号も不等長
符号化回路３０において符号変換される。予測符号化回
路２０は必ずしも動ベクトル対応した予測信号を発生す
る機能を備えている必要はなく、たとえば固定的に１フ
レーム前の画素を用いて予測するいわゆるフレーム間予
測でも構わない。また、予測符号化に限らず一アダマー
ル変換、コサイン変換などの直交変換を開いた変換符号
化回路に置換しても一向にさしつかえなく、また予測符
号化で得られた予測誤差信号に対して直交変換を適用し
ても良い。この時には、得られた変換係数に対して量子
化を行ない、線２０３０を介して不等長符号化回路３０
へ供給する。

不等長符号化回路３０では、入力される符号化制御信号
、予測誤差信号（あるいは変換係数）、および動ベクト
ルの符号変換を行ない、伝送路３０００へ転送するに当
って情報の発生連間と伝送速度との間の速度整合を行な
う。速度整合用のバッファメモリ（第３図３０４）の光
足状ｒ、ｉＪ４は緑３０４０を介して符号化ｉ！＋ｄ　
（＋−１回Ｍ３４０へ供、給される。以上は符号化＞Ｑ
　ｉｑ側の説明である）ｔｓ、つぎに復号化裟［筺１１
ｉｌｌの説明をする。

伝送路３０００を介して供伶される符号変ハ良された符
号はまず不等長符号化回路５０において符号逆変換され
、符号化制御信号、予測誤差信号または変換係数）およ
び動ベクトルに分離され、それぞれ内５０６１，５０６
２．５０６３を介して出力される。これらの３・１ｇ号
を用いて予測復号化両塔６０は予測符号化回路２０の逆
操作により画１′ス信号を復号・Ｊ４生し、線６０００
を介して出力する。

直交逆変僕が用いられている時には勿５、眠予；ｖト１
号化回路６０は直交逆変ミ夷する機能とｉｉｌ俣される
。

つぎに第３図（Ａ）、（Ｂ）を用いて不等長符号化回路
３０および不等長復号化回路５０について詳細にμ兄明
する。

第３図（Ａ）に不等長符号化回路３０を示す。

線４０００を介して符号化１ｔｉｌＪ　ｉ坤侶号がＭ符
号化回路３００およびｅ符号化回路３０２へ供給される
。Ｍ符号化回路３００の動作は後で詳しく説明するが、
この符号変換出力を線３０３４を介してマルチプレクサ
（ＭＰＸ）３０３へ供給すると同時に、この符号変換が
終了したことを５３０３１を介してＶ符号化回路３０１
に示す。ついでＶ符号化回路３０１においては線２００
０を介して供給される勅ベクトルの符号変換が行なわれ
、線３１３３を介してマルチプレクサ３０３へ供給され
ると同時に、この符号変換が終了したことを線３１３２
を介してｅ符号化回路３０２へ示す。ここでＮ走査線内
にある動ベクトルはまとめて符号変換され第１図Ｂに示
すように符号化モードの後に並べられる。ｅ符号化回路
３０２では、線２０３０を介して供給される予測誤差信
号（あるいは変換係数）は符号化モード信号に従って符
号変換され、昧３２３３を介してマルチプレクサ３０３
に供給されると同時に、この符号変換が終了したことを
線３２３０を介してＭ符号化回路３００に示す。マルチ
プレクサ３０３は、第１図のＡに示すライン同期、符号
化モード信号およびラン長の３信号、あるいは第１図Ｂ
に示すライン同期、符号化モード信号、動ベクトル符号
および予＄１１　、′Ｐ４差符号の４信号、のように多
重化する。多重化された信号はバッファメモリ３０４へ
供給され、速度整合がなされた後、伝送路３０００へ出
力される。バッファメモリ３０４の充足状報（メモリ容
獣の使用されているｉｉ：１１合を示す）はＡ’Ｊ　３
０４０を介して符号化制御回路４０へ供給される。

第３図（Ｂ）に不等長イ！号化回路５０を示す。

伝送路３０００を介して供給される変換された符号は−
たんバッファメモリ５０３で速１．ｊｆ　９合が行なわ
れた後にＭ復号化１「１路５００、■復号化回路５０１
、およびｅ復号化回路５０２に供給される。Ｍ復号化回
路５００ではライン同１１、行方化モードの復号３よび
Ｎ走査線単位で同じ符号置部が何回、：Ｉ’、Ｊり返さ
れたかを表わす符号がもしあればこれの復号を行なう。

繰り返し回数を含む場合には（第１図のＡ参照）、復号
された符号化モード信号を＝ｓｏ６１を介して出力する
と同１辱に、伽５０５０を介して■復号化回路５０１お
よびｅ復号化回路５０２へ復号された繰り返し回数だけ
同一の復号化績果を繰り返して出力することを指示する
。この−例としては、符号化を停止させる、いわゆるス
トップがある。この時には、肋ベクトルおよび予測誤差
信号のいずれも零で表わされていることが多く、この符
号化停止期間には零を出力すればよい。指定された回数
の繰り返しが終了し、つぎのライン同期と符号化モード
の復号が終了すると（第１図のＢ参照）、Ｍ復号化回路
５００は腺５０５１を介してＶ復号化、′Ｐｌ路５０１
に動ベクトルの゛復号開始を指示する。Ｖ復号化回路５
０１は動ベクトルの復号を行ない１１　ｓ　０６３を介
して出力する。この出力が終了すると［５１５２を介し
て　７ｉ号化回路５０２に対して予測誤差信号の復号開
始を指示する。復号された予測誤差信号は線５０６２を
介して出力される。Ｖ復号化回路５０１　七ｅ榎号化回
路５０２のいずれもＭ復号化回路５００の制御迎に従っ
て同一出力を繰り返すことが可能なように構成する必要
があるが、前述のように通常はゼロが出力できるように
構成される。

ｅ復号化回路５０２において予測誤差信号の復号化力旬
（了すると、４１５２５０を介して終了を伝える。

つぎに第４図囚、（Ｂ）を参照してＭ符号化回路３００
およびＭ　’ｉ＞Ｊ号化回路５００について詳細に説明
する。

第４図（４）にＭ符号北回：４ｒ　３００を示す。

線４０００を介して供給される符号化モード信号はモー
ド符号化回路３１０、＞７４２．’、’、’を器３１２
および遅延回路３１１へ同時に供給される。モード符号
化回路３１０は入力された符号化モード信号をライン同
期を付加して符号変換し多重化回路３１７へ供給する。

減算器３１２においては遅延回路３１１に８いてＮ走査
線時１団遅延した符号比モード信号との弄をとり、零検
出回路３１３において零検出を行なう。すなわち、一致
を調べる。零検出回路３１３は零を検出するとｍ　１３
１４　を介してはラン計数回路３Ｊ４における計数値を
１だけ増加するよう指示し、腺、　１３１６を介しては
零がｅａしているか否かを制御回路３１６へ伝えろ◎ラ
ン言１数回昌３１４は７ｑ　１６１４を介して供給され
る計数のｊ：」姶／絡了命令に従って漢り返すべ缶回叙
の計数を実行し、終了命令を受けると計数結果をラン符
号北回１″）３１５へ供給する。ラン符号化回路３１５
は、入力された計数哨果を符号変ど）し、多重化回路３
１７へ供矯する。制御回路３１６はこのランの計数と多
重化を制御する。１ｘｓ１６を介しでぶあるいは非零な
ろ７．Ｗ号を受は取るが、非零から零へ七；“３移した
時に線１６１４を介してラン計数回路３１４に計数開始
を指示し、零から非′４へ遷プした時に計数終了を指示
する。また線１６１７を介してラフの計数中はモード符
号化回＝＋ａｉｏの出力は多重化せず、またランの計数
の７終了後にのみラン符号北回＠３１５の出力を多重化
するように多重化回路３１７を制御する。また、ランの
、ｊｉ故が行なわれた橋台にはつぎのモード符号の出力
の後に、ランの計数が行なわれない場合にはモード符号
の出力の度に、１３０３１を介して勤ベクトルの符号化
の開始をＶ符号化回路３０１に指示する。ラン計数中は
Ｖ符号化回路３０１の出カバ無く、これは零なる出力に
対応している。

ｅ符号化回路３０２についてもランの計数中はＶ符号化
回路３０１より動ベクトルの符号変→竺の終了が示され
ないため、出力は無く、これも才た零なる出力に対応す
る。制御回路３１６の動作の再１哨はｅ符号化回路３０
２より線３２３０を介して供給される予測誤差信号の符
号変換の終了を示す信号による。このようにして多重化
されたライン同期と符号化モード信号、あるいはライン
同期、符号化モード信号および烏り返し回数を表わす符
号は線３０３４を介してマルチプレクサ３０３へ供給さ
机る。

第４図（Ｂ）にＭ復号化回路５０を示す。

線５０３０を介して供給されたバクファメモＩＪ５０３
の出力は、モード復号化回路５１０とラン復号化回路５
１１に供給される。モード復号化回路５１０はライン同
期、符号化モード信号を復号し、復号桔襞を４１０１３
を介して保持回路５１３へ供給する。符号化モード信号
の後に繰り返し回数を示す符号がある時には、ラン復号
化回路５１１はこれを復号化後に線１１１２を介して制
御回路５１２へ供給すると同時に、線５１１０を介して
保持回路５１３へは復号化したばかりの符号化モード信
号を保持することを指示し、さらにゲート回路５］４に
対しては皆り返し回数を指示する信号を発生させる。制
御回路５１２は、供給された繰り返し回数に相当する時
間を計数し、この時間が経過した時にｑ５１２０を介し
て、保持回路５１３へは保持の終了を、ゲート回路５１
４へは繰り返しを指示する信号を停止するよう指示を発
する。また、この詩操り遅しが落丁したこ七を紳１２１
０を介してモードα骨化回路５１０に伝ヌ、符号化モー
ド信号の僕号化を４６行するように指示する。

符号化モード信号の後に終り返しを示す情報が無い時に
はラン根号化回路５１１からは保持回路５１３、ゲート
回路５１４へはとくに信号は出さず、制御回路５１２へ
は１Ｆ１１１２を介して符号化モード信号の程号化終了
を伝える。そ］７て、この時にはＶ復号化回路５０１に
対して動ベクトルの復号の開始を線５０５１を介して指
示する。制・　御回路５１２の動作はｅ符号化ｉｕｉ路
５０２より線５２５０を介して供給ぎれる予イ、１ｉｊ
誤垂信号の（，５量化終了を示す信号により開始’８ｊ
ｔ１．．　緑５０５１を介しての■復号北回Ｋ　５０１
に対する動ベクトルの復号化鰯始の指示にて−たん終了
する。ゲート回路５１４からは［４５０５０を介して繰
り返し１ｄ号が出力されるか１．１°、みり返しを示す
情報力号太い時には不活性なイＭ号とぎＪＬ、■仮号化
凸路５０１、ｅ復号化回路５０２に対し′Ｃ何ら影・ｉ
）を４λない。

繰り返しを示す悄°報がある吋にはこの信号は・ｉ′−
１ＬＩＥとなり、ｈ、■述の例によれば、■畿づ北回１
・ｔ′ｒ５０ｉとｅ復号化回路５０２の出力はいす“れ
も香とす・Ｓよう指示する。

（発明の効果） 本発明を用いると、同一の符号化−力が、′、、′ｉ！
り返し現わイムるとさ、逐−符一号化を味・つ返Ｊ−：
丈りに、その繰り返しの回数を１守号化するため、所要
の、１′ｆ号量は少なくて（ｉみ、非常（で低い伝送速
度に°Ｃ誦像信号を符号化・伝送する時に本来の画像部
分の符号化にその分だけ余分に伝送速度の割当てが可能
となり結果として画質の向上につながる。したがって、
本発明を実用に供すると、伝送速度が低くなればなるほ
ど、その効果が大きくなってくる。

また本発明は例にとった予測符号化方式に限らず、直交
変換に対しても同様に適用できるため、その適用可能な
範囲は広く、本発明を実用に供するとその効果はきわめ
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、第４図は本発明の詳細な説明するブロ
ック図である。 図中、 １０はベクトル検出回路、２０は予測符号化回路、３０
は不等長符号化回路、４０は符号化制御回路、５０は不
等長復号化回路、６０は予測復号化回路、３００はＭ符
号化回路、３０１はＶ符号化回路、３０２はｅ符号化回
路、３０３はマルチプレクサ（ＭＰＸ）、３０４はバッ
ファメモリ、５０３はバッファメモリ、５００はＭ復号
化回路、５０１は■復号化回路、５０２はｅイ躾号化！
Ｏ１路、である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、画像信号のＮ（整数）走査線単位で符号化パラメー
   タを選択し、該符号化パラメータを用いて前記画像信号
   を符号化する画像信号の符号変換方法において、前記Ｎ
   走査線単位の符号化結果が連続する場合には、連続する
   回数を符号化することを特徴とする画像信号の符号変換
   方法。