JPS6240915B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は商用テレビジヨンやテレビ電話のよう
な画像信号に対し画面中の隣接する画素間に存在
する強い相関を利用して高能率符号化を行なう予
測符号化方式に関するものである。 現在の標準的なテレビジヨンは１秒間に30枚送
られるフレームと呼ばれる画面より成り立つてお
り、さらに各フレームはそれぞれ１走査線ごとに
飛び越し走査が行なわれている関係から連続する
２フイードより成り立つている。また画面を構成
している要素を“画素”と呼ぶが、ここではデイ
ジタル処理を念頭においているので標本化された
１サンプルと画素と呼ぶことにする。従つてこの
場合には各画素の画面内での位置は信号をデイジ
タル化する為のサンプリング周波数に依存するこ
とになる。 はじめに従来からあるフイールド間予測符号化
と呼ばれる符号化方式の例（特願昭51−19599号
参照）について説明する。第１図はその為の各画
素１，５，６の位置関係を示す為のものである。
今、標本化周波数は水平走査周波数の整数倍にと
つてあるので、各画素は格子状に、また飛び越し
走査の関係で前フイールド中のラインは現フイー
ルド中の現走査ラインの上下の間に並んでいるこ
とになる。このとき画素２は現在の画素１を同一
ライン上左隣りに位置する画素、画素３，４は同
一フイールド内の２ライン上のライン中でそれぞ
れ画素１，２の真上に位置する画素、画素５，６
は一つ前のフイールドの下のライン中でそれぞれ
画素１，２の真下に位置している。この時すぐ近
くに位置するいくつかの画素についてはその標本
値の間に互いに強い相関があると考えられるの
で、画素１の標本値X₁の予測値_１をまわりの
画素の標本値を用いて _１＝3/4X₂＋X₅−3/4X₆ ……(1) として作り、この予測値_１と真の値X₁との差 Ｏ_X＝X₁−_１ ……(2) を予測誤差とし、これを量子化して符号化を行な
うことにより所要伝送ビツト数を少なくて済ませ
るように高能率符号化を行なうことが出来る。こ
れが従来からあるフイールド間予測符号化であ
る。なお、本説明では画素２，５，６の値を用い
て予測値を作成する例を示したが、同一フイール
ド中の画素を用い予測値_１を作る他のフイール
ド内予測符号化方式も可能である。また、この従
来のフイールド内予測符号化（特願昭51−19600
号参照）は、第１図中の画素２と同一フイールド
の２ライン上に位置する画素３，４の標本値を用
い画素１の予測値_１を_１ ＝3/4X₂＋X₃−3/4X₄ ……(3) として作り、フイールド間予測符号化と同様に予
測値と真の値との差を差分量子化することにより
高能率符号化を行なう方式である。なお、フイー
ルド間符号化においても、そのフイールド内符号
化と同様に他の前フイールド中の画素を用いたフ
イールド間符号化方式も可能である。 フイールド間予測符号化は静止している画面に
対しては画素値X₁，X₂と画素値X₅，X₆が画面中
の近い位置の標本値に対応するので互いに相関が
高く、従つて高い符号化効率をあげることが出来
るが、反面動いている画面に対しては１フイール
ド期間（１／30秒）に画面が動いた分だけ点１，
２と点５，６は離れた画面中の位置に対応する分
だけ相関が低くなり、従つて動画面に対しては符
号化効率を低下させることになる。一方、フイー
ルド内予測符号化は静止時においてはイールド間
符号化ほど高い符号化効率を上げられない反面、
動画に対しても画素１，２と画素３，４に対応す
る画面の位置関係は不変であり、しかも、動画面
に対してはテレビカメラの蓄積効果により画面の
解像度がおち、従つてその分画素間相関が高くな
ることにより、多少の符号化効率の上昇を期待す
ることも出来るという特性を持つている。 以上の様な特徴を持つたフイールド間及びフイ
ルド内予測符号化であるが、フイールド間符号化
においては動画時の符号化効率の低下の為、フイ
ールド内符号化においては静止画時の符号化効率
の不足によりいずれも平均して高い符号化効率を
示す符号化装置を単一の予測符号化だけで実現す
ることは不可能であつた。 その為、静止している画面に対しても動いてい
る画面に対しても安定した符号化効率を実現する
方式として適応予測化方式（特願昭53−21465号
参照）が用いられる。 同先願方式は、例えば第１図に示すあるフイー
ルド中の画素１を予測するのに同一ライン上にあ
る左隣りの画素２と２つ上のライン中にある２つ
の画素３，４の様に同一フールド中にある画素の
標本値及び前記画素１，２の一つ下のライン上に
位置し前フイールド中にある画素例えば５，６の
標本値を用いる予測符号化方式である。同発明に
おいてはフイールド内予測符号化及ぼフイールド
間予測符号化で作成された再生値を比較し、その
両者の内より真の画素値に近い方の再生値を与
え、た符号化を該入力信号の符号化部として採用
することにより、静止している画面では主として
フイールド間符号化の高い付号化効率を、動いて
いる画面に対してはフイールド内容化による安定
した符号化効率を利用する事が可能となる。 しかしながら、同方式では以下に述べる様な複
雑な適応制御を行なう為に機器構成が非常に複雑
になるという欠点を有している。 なお、以下の説明では、標本化周波数_spは水
平走査周波数_Hの半分の整数倍、つまり _sp＝ｎ／２_H ……(4) （ｎ：整数、例えばｎ＝1365） としｎが偶数の場合には標本点が縦り並びｎが奇
数の場合には１走査ごとに標本点が1/2標本間隔
ずつずれる様にするか、或いはPALE方式と呼ば
れる様にｎが奇数の場合でも、各１水平走査ごと
に標本点を半位相ずつずらすことより各標本点を
縦に並べる方式をとることとする。 次に、従来用いられている予測符号化を説明
し、これがNTSC方式の複合カラーテレジジヨン
信号に対して有効であることをフイールド内予測
符化の１例を用いて説明する。フイールド内符号
化部においつては現在の画素値X₁を予測値_１
を作成する為に同一フイールド中の画素値X₂，
X₃，X₄用いた。_１ ＝3/4X₂＋X₃−3/4X₄ ……(5) で表わされる予測関数を用いている。標準テレビ
ジヨン方式におけるNTSCカラーテルビジヨン信
号はカメラの三原色出力信号から合成された明る
さを表わす輝度信号Ｙと二つの色度信号及びＱ
の３つの信号成分の複合信号を形をしてる。従つ
て、NTSC信号の画素X₁の値は X₁＝Y₁＋I₁cosα＋Q₁sinα ……(6) （ただし位相＝２π・〓_sc・ｔ＋33゜）_sc ：NTSCカラー副搬送周波数 の様に表わすことができる。更に水平走査周波に
対しカラー副搬送波は一ラインごとに半位相ずつ
ずれてゆくので、上方の２ライン上に位置する画
素X₃は結局一位相ずれ X₃＝Y₃＋I₃cosα＋Q₃sinα ……(7) またこれら画素１，３と同一ライン中にあつて
左隣りに位置する画素２及び４は X₂＝Y₂＋I₂cos（α−Δα）＋Q₂sin（α−Δα）
(8) X₄＝Y₄＋I₄cos（α−Δα）＋Q₄sin（α−Δα）
(9) （ただしΔα＝２π・_sp・Δｔ Δｔ＝１／_ｓｐ、_sp：標本化周波数） と表わされる。よつて、真の画素値と予測値との
予測誤差O₁は O₁＝X₁−_１ ＝｛Y₁＋I₁cosα＋Q₁sinα｝ −３／４｛Y₂＋I₂cos（α−Δα） ＋Q₂sin（α−Δα） −｛Y₃＋I₃cosα＋
Q₃sinα｝ ＋３／４｛Y₄＋I₄cos（α−Δα） ＋Q₄sin（α−Δα） ＝｛Y₁−3/4Y₂−Y₃＋3/4Y₄｝ ＋（I₁−I₃）cosα＋（Q₁−Q₃）sinα −3/4（I₂−L₄）cos（α−Δα） −3/4（Q₂−Q₄）sin（α−Δα） となる。ここに｛ ｝で囲われた第１項は単色信
号に対する予測誤差と等価、Y₁〜Y₄の値は互い
に近い値であるので第１項全体としては零に近い
値となる。更に第２項以降については一般に色度
成分はその周波数帯域がせまく近くの画素間では
強い相関があると考えられるので I₁−I₃≒Ｏ ……(11) Q₁−Q₃≒Ｏ ……(12) I₂−I₄≒Ｏ ……（13） Q₂−Q₄≒Ｏ ……（14） となり、かつこれらに絶対値１以下の正弦値また
は余弦値が掛つていることからこれらも零に近い
値になると考えられる。従つて、全体としても予
測誤差は零に近い値になると考えられる。フイー
ルド内差分量子化符号化部においてはこうして作
成された予測値_１と真の値X₁との差をとるこ
とによ予測誤差O₁の計算し、これに対し量子化
を行つた値Z₁として Z₁−X₁−_１＋ΔO₁ ……（15） （ただしΔO₁：量子化誤差） を作りこれを伝送路に送り出してやる。従つて
式において予測誤差値が零に近い時は差分信号を
表わすのに必要な所要ビツト数が少なくてすみ、
NTSC複号信号に対して高能率符号化を行なうこ
とが可能である。 一方受信側ではこれまでに再生された画素２〜
４の再生値X₂′〜X₄′を用い、X₁の予測値を₁ ′＝3/4X₂′＋X₃′−3/4X₄′ ……（16） として作り、これと先に伝送路より受信した差分
量子化値Z₁を用いX₁の再生値X₁′を Ｘ＝₁′＋Z₁＝₁′＋X₁−_１＋ΔO₁ ＝X₁＋（′−_１）＋ΔO₁ ……（17） として作りテレビ信号を再生する。 なお、これら受信側での再生値X₁′〜X₄′は画素
値X₁〜X₄に近い値ではある厳密い言えば多少異
なつて値である。従つて送信側における予測値
_１と受信側における予測値₁′との間の誤差が生
じ、これが累積されて画質を劣化させる恐れがあ
る。そこでこれをさける為に送信側においても受
信側での再生値X₁′〜X₄′を作り、これを基に予測
値₁′を作ることとする。従つて厳密に言えば式
(5)は式（16）と表わされる式（15）（17）はそ
れぞれ O₁₂＝X₁−₁′ ……（18） Z₁₂＝X₁−₁′＋ΔO₁₂ ……（19） X₁′＝X₁＋ΔO₁₂ ……（20） と表わされる。ただし以降の説明においては特に
支障をきたす場合以外は記述の簡易化の為再生値
を表わすサフイツクスは省略することとする。 以上（16）式により予測値を作りそれを基に
（18）〜（20）式の操作により再生値を作ること
により高能率符号化を行なうのがフイード内差量
子化符号化部である。該符号化部により例えば８
画素１ブロツク当りの所要伝送ビツトを比較する
と、いま入力信号が１画素当り９ビツトの信号と
するとなんら高能率符号化を行なわない場合、所
要伝送ビツト数は９×８＝72ビツト／ブロツクで
あるのに対し、差分量子化符号化を行なうことに
より伝送される値は式（19）で表わされる差分量
子化値のみで、これは小さな誤差振幅は３ビツト
又大きな誤差振幅は６ビツト、平均すると約3.2
ビツト／画素程度の信号で表わさらるので、結果
として所要伝送ビツト数は3.2×８＝25.6ビツ
ト／ブロツクで良いことになる。以上の様にして
該符号化部によつて高能率符号化を実現出ること
が分る。 差分量子化符号化部においては予測値を作り
（式（16））、予測誤差値の差分量子化を行ない
（式（19））これを用いて再生値を作つていた（式
（20））。しかし予測が良く当たる様は部分、例え
ば平坦な壁の様な部分では差分量子化された予測
誤差値がほとんど零に近い値となることも多い。 従つてその様な部分では差分量子化値を受信側
に送らず送受双方で共に差分値零として復号した
としても真の信号値と再生値との間の誤差はあま
り大きくならないですむことになる。従つてその
時の再生値は X₁′＝₁′ ……（21） で与えられる。以後この場合の符号化を前記差分
量子化符号化と区別する意味で「予測符号化」と
呼ぶことにする。（一般には前記差分量子化符号
化も予測符号化の一種とみなされる。）なお、こ
の時の再生値X₁′（式（21））と差分量子化符号化
時の再生値X₁′（式（20））とは異なつた値であ
る。従つて、両者を区別する為に以後フイールド
内予測符号化による再生値をX₁₁ X₁₁＝₁′ ……（22） フイールド内差分量子化符号化による再生値を
X₁₂ X₁₂＝₁′＋（X₁−₁′＋ΔO₁₂）＝X₁＋ΔO₁₂
（23） と表わすことにする。従つて、式（23）中の再生
信号からの予測値X₁′と式（23）中のそれとはそ
れぞれ 式(22)→_１＝3/4X₂₁＋X₃₁−3/4X₄₁ ＝₁₁ （24） 式(23)→₁′＝3/4X₂₂＋X₃₂−3/4X₄₂ ＝₁₂ （25） のことであり、以降、両者を区別する為に式
（24）の予測値を₁₁、式（25）の予測値を₁₂と
表わすこととする。 以上に述べられたごとく、フイールド内予測符
号化においては本符号化を用いたということを指
示する表示ビツトを受信側に送るだけでTV信号
を再生することが出来るので、非常に高い符号化
効率を実現することが出来る。 今、例えば予測符号化が用いられる確率をＰ、
従つて差分量子が選ばれる確率を１−Ｐとし、符
号化を指示する情報の所要ビツト数をｂ、差分量
子化率の平均ビツト数を3.2とすると所要伝送ビ
ツト数は Ｐ・ｂ＋（１−Ｐ）（ｂ＋3.2）＝ｂ＋（１−Ｐ）×
3.2 （26） となり、例えば８画素１ブロツクとし、１ブロツ
ク毎にどちらの符号化を用いているかの指示を１
ビツトずつ送ることとし（ｂ＝1/8）Ｐ＝0.15で
あるとすると８画素分の画素を再生する為に必要
な所要ビツト数は約22.8ビツト／ブロツクとな
り、先の差分量子化のみの場合の25.6ビツト／ブ
ロツクより更に高い符号化効率を実現出来ること
が分る。 従つてフイールド間予測符号化部の予測値₁₃
及び再生値X₁₃は₁₃ ＝3/4X₂₃＋X₅₃−3/4X₆₃ ……（27） X₁₃＝₁₃ ……（28） で与えられ、同じくフイールド間差分量子化部の
予測値、量子化値及び再生値は₁₄ ＝3/4X₂₄＋X₅₄−3/4X₆₄ ……（29） Z₁₄＝X₁−₁₄＋ΔO₁₄ ……（30） X₁₄＝X₁＋ΔO₁₄ （31） で与えられる。 一般にフイールド間予測（式（27）、（29））に
おいては静止している画面に対しては予測がよく
当るが、動いている画面に対しては予測はずれて
しまい、従つて差分量子化符号化の所要ビツト数
で表わすと、例えば静止画では平均約3.05ビツト
程度で差分値を送れる反面、動画に対しては3.5
〜4.0ビツトというように多くの伝送ビツトを必
要とし、平均してみるとあまり高い符号化効率を
実現出来ない欠点がある。一方、フイールド内符
号化では静止画動画の間での極端な符号化効率の
変動がないが、つねに例えば平均約3.2ビツト程
度の符号化効率しか実現出来ない。そこでフイー
ルド間符号化、フイールド内符号化のいずれかの
うちからよく予測の当つている方を選んで予測値
を作成することにすれば、例えば静止画ではフイ
ールド間符号化、動画ではフイールド内符号化を
用いるということにより、平均して高い符号化効
率を実現することが可能となる。従つて、この時
の差分量子化所要平均ビツト数を3.1とし、フイ
ールド間かフイールド内かを指示する信号をａビ
ツトとすると式（26）より所要伝送ビツト数は ａ＋ｂ＋（１−Ｐ）×3.1 ……（35） となる。例えば、８画素１ブロツクでフイールド
内かフイールド間かの指示及び予測符号化か差分
量子かの指示をするとし（ａ＝1/8・ｂ＝1/8）予
測がよくあたる分だけ予測符号化が選ばれる割り
合が増加するはずなのでＰ＝0.2と仮定して計算
すると、１ブロツク（８画素）を送る為に必要な
所要ビツト数は約21.8ビツト／ブロツクとなる。
従つて、フイールド内符号化とフイールド間符号
化とを組み合わせることにり、静止要に対しても
動画に対しても平均して高い符号化効率を上げる
符号化方式が実現出来ることがわかる。 式（32）においても示されるごとく、フイール
ド内か否か、差分量子化ありかなしかを指示する
のに必要なビツト数ａ＋ｂは小さければ小さいほ
ど高い符号化効率を実現することが出来る。以下
に述べるのはこの必要伝送ビツト数を少なくする
為の従来からある前記適応符号化方式において特
徴とする制御部である。 フイールド内符号化を用いるかフイールド間符
号化を用いるか、予測符号化を用いるか差分量子
化を用いるかは次の様にして決められる。まず、
フイールド内及びフイールド間の予測符号化にお
いて再生値と真の値との差の絶対値を８画素１ブ
ロツク分加算し、ブロツク予測誤差値を として作成し、両者を比較しブロツク予測誤差値
の小さい方を予測符号化部の符号化方式として選
ぶことにする。次に選ばれた方の符号化のブロツ
ク誤差値、例えば今フイールド間符号化が選ばれ
た場合には、BO₃をある定められた閾値Ｔ_Hと比
較し BO₃＜Ｔ_H ……（35） の場合には予測符号化を用い BO₃Ｔ_H ……（36） の場合には差分量子化を用いることとする。更に
差分量子化符号化を用いる場合には、前記予測符
号化において選択された符号化に対応する方の差
分量子化、例えばフイールド間予測符号化が選ば
れた場合にはそれに対応するフイールド間差分量
子化を選択する様にする方法が考えられるが、こ
こでは更に高い符号化効率を実現する為にフイー
ルド内及びフイールド間量子化符号化における再
生値と真の画素値との差のブロツク誤差値 を作成し、両者を比較しブロツク予測誤差値の小
さい方を差分量子符号化部の符号化方式として選
ぶことにする。なお、以上のようにしてブロツク
単位で用いる符号化方式が定まると選択された符
号化方式の画素再生値、例えばＸ_i、（ｉ＝１〜
８）を記憶部に書き込み、以後の予測値作成に用
いることにする。従つて前記式（24）（25）（27）
（29）、中のX₃₁、X₄₁とX₃₂、X₄₂及びX₅₃、X₆₃と
X₅₄、X₆₄とは同じ値である。 しかしながら、以上述べた従来からある適応予
測符号化方式の適応制御方法においては、フイー
ルド内、フイールド間の予測符号化及び差分量子
化における各再生値Ｘ_i1，Ｘ_i2，Ｘ_i3，Ｘ_i4が必要
となる。従つて、常に４種の再生値を得る為に４
通りの符号化装置を並置しなければならない。し
かも、現ブロツクの最終画素、例えば第８画素が
入つてから、次のブロツクの第１画素が入るまで
の間に、使用符号化の選択と選ばれた方法による
符号化とを行なわねばならない。従つて、この方
法では動作速度の高い回路素子を必要とし、符号
化装置の構成も複雑となる。 本発明は、上述した従来技術の欠点を解決する
ためになされたもので、動作速度の速い回路素を
必要とせず、符号化装置の構成を簡単化すること
ができるテレビジヨン信号の適応予測符号化方式
を提供することを目的とする。 本発明は、フイールド内およびフイールド間予
測値を求めるのに最新入力画素の直前にある画素
については再生値の代わりに真値を用い、求めら
れた両予測値から予測誤差値を作成しその大小関
係を比較してフイールド内またはフイールド間予
測値のいずか一方を選択すると共の選択された予
測値と予め定まる閾値とを比較して差分量子化有
りまたは無しの判定を行つてから符号化装置で符
号化することを特徴とするものである。 まず、本発明の原理について説明する。 今、フイールド内予測値₁₁（式（24））及び
フイールド間予測値₁₃（式（27））において、
同一ライン中の直前の画素の再生値X₂₁，X₂₃の代
わりに、入力信号の真の画素値X₂を用いて予測
値 _{t 11}， _{t 13}を作成する。 _{t 11}＝3/4X₂＋X₃₁−3/4X₄₁ ……（24−ａ） _{t 13}＝3/4X₂＋X₅₈−3/4X₆₃ ……（27−ａ） この真の画素値を用いた予測値 _{t 11}、 _{t 13}と
真の画素値との差の絶対値を例えば８画素１ブロ
ツク分加算し、真値によるブロツク予測誤差値を として得る。両者の真値によるブロツク予測誤差
値の大小を比較し、小さい方を符号化方式として
選ぶことにする。次に、選ばれた方の符号化のブ
ロツク誤差値、例えば今フイールド間符号化が選
ばれた場合には、 _tBO₃をある定められた閾値Ｔ
_Hと比較し _tBO₃＜Ｔ_H ……（35−ａ） の場合には予測符号化を用い _tBO₃Ｔ_H ……（36−ａ） の場合には、差分量子化を用いることとする。 本発明においては、符号化方式を選択する為に
左隣の画素２の再生値X₂₁、X₂₃は用いていない。
従つて、符号化方式の判定と符号化とを同時に行
なう必要はなく各ブロツクがどの符号化方式を用
いるかを選択し終えた後、十分余裕を持つて符号
化にとりかかることが出来る。これにより、前述
の方法の場合の様に、短時間で判定を下す為に、
高速の回路素子を必要とすることはない。しか
も、フイールド内又はフイールド間予測と、差分
量子化あり又はなしの各符号化方法の再生値の内
の一つだけを各ブロツクごとに作ればよいので、
各符号化で共用できる部分については共通化し、
符号化装置の構成を簡略化することが出来る。な
お、本方法では符号化された再生値での誤差の大
小の判断を行なつていないので、符号化された後
での誤差値は前記従来からの適応制御方式より多
少多くなり、従つて画質劣化の程度も僅かに大き
い。 次に、符号化された信号を一定速度で伝送路に
送り出す為の本発明におけるバツフアメモリ制御
について説明する。一般に符号化しようとする画
面の図柄が細かい場合には、差分量子化符号化部
の選ばれる割合が増え、かつ差分量子化でも大き
な誤差振幅つまり６ビツト差分量子化の割合が増
え、従つて平均ビツト数も増大してしまう。一方
伝送路に送り出す信号の速度は一定でなければな
らないので、伝送路に送り出す差分量子化信号を
一たんバツフアメモリに蓄積し一定速度で伝送部
上に送り出すこととする。そこでバツフアメモリ
の蓄積量に応じて閾値THの値をかえ、これによ
り差分量子化符号化部と予測符号化部の選択割合
を変えて全体として常に一定の伝送信号を発生す
るようコントロールすることにする。 なお、今までの説明においては本発明の予測関
数として式（24）（27）を用いたが、予測関数と
してはこれら以外の関数を用いることも可能であ
り例えば第１図中の画素２〜１４を用いた第１表
の様な関数も考えられる。

【表】 なお、第１表でX₂は真の画素値、他は全て再
生値である。 以上が本発明において特徴とする適応的予測符
号化方式によるTV信号の高能率符号化の原理で
ある。 次に本発明による適応的予測符号化を用いた高
能率符号化方式の具体例について説明する。 第２図は本発明の実施例であり、真の画素値を
用いて予測符号化方式を選択する適応符号化方式
の送信側ブロツクダイヤグラムである。１はフイ
ールド内予測部、２はフイールド間予測部、３は
フイールド内予測符号化部、４はフイールド間予
測符号化部、５はほぼ１フイールドのテレビ信号
を蓄えておける記憶部、６，７は８画素分以上の
テレビ信号を蓄えておける補助記憶部である。８
は各ブロツク毎にフイールド内予測符号化からフ
イールド間差分量子化までの４つの符号化のうち
より適当な予測符号化を一つ選択する制御部、９
は差分量子化値の可変長符号化と前記制御部８に
よつて選択された符号化部を指示する信号の付加
を行なう伝送路符号化部、１０は伝送信号を一定
速度で伝送路に送出する為のバツフアメモリ部で
ある。 このうち１〜４及び８は本発明において特徴と
する符号化部及び制御部である。その詳細を以下
に説明する。 第３図はフイールド内予測部１の１例である。
図中５０２，５０３はそれぞれ画素３，４の再生
値X₃，X₄の入力端子であり、それぞれ記憶部５
より供給される。図中５０６は入力画素信号の真
値である。従つて、１画素遅延レジスタ１５の出
力５０６１には画素２の真値X₂が出力される。
図中１１及び１２は係数演算回路で、それぞれ3/
４及び−3/4の掛算をシフトレジスタと加算及び減
算回路を用いて行なう部分である。１３及び１４
は加算回路であり、これにより最新の画素の予測
値 _{t 11}が _{t 11}＝3/4X₂＋X₃−3/4X₄ （39a） により作成される。以上の様にして作られる予測
値は１０２として制御部８に送られる フイールド間予測部２は、第３図のフイールド
内予測部１と同様の構成例で、入力端子５０２，
５０３に画素５，６の再生値X₅′，X₆′が記憶部５
から供給され、同様にフイールド間予測値 _{t 13}
が作成される。 次に、本発明において特徴とする制御部８につ
いて説明する。第４図は本発明による制御部８の
構造例を説明する為の図である。図中５０８は現
在の最新の画素値X₁の入力端子、１０２，２０
２はそれぞれフイールド内予測部１、フイールド
間予測部２で作られた画素予測値 _{t 11}， _{t 13}の
入力端子である。また１００２はバツフア部１０
より送られてくるバツフア蓄積量に応じた閾値
THの入力端子である。８１，８２は真の画素値
X₁と予測値 _{t 11}， _{t 13}の差をとる減算回路、８
３，８４はその差の絶対値をとる絶対値回路であ
る。従つて、８３，８４の出力はそれぞれ｜X₁
− _{t 11}｜、｜X₁− _{t 13}｜となる。８５，８６は
加算回路、８８，８９は１画素分の遅延回路、８
７，８８は加算回路８５，８６の零クリアの為の
スイツチである。まず、ブロツクの先頭では、８
７，８８のスイツチはオフとなる。従つて、加算
回路８５，８６の入力は｜X₁− _{t 11}｜〜｜X₁−
_{t 13}｜の各予測誤差絶対値のみとなる。同一ブロ
ツク中の２画素目からはスイツチ８７，８８はオ
ンとなり、従つて遅延回路８８，８９により１画
素前の画素の予測誤差値が加算回路８５，８６に
加わることとなる。よつて、各出力８１０，８１
１には１ブロツク８画素分終了後には、

【式】のブロツク予測 値が出力される。８１２は比較回路でフイールド
内予測部１とフイールド間予測部２のブロツク予
測誤差値８１０，８１１の大小を比較し、制御信
号８０１を作る。又、合わせてスイツチ８１４を
切り替えてフイールド内予測部１又はフイールド
間予測部２のブロツク誤差値８１０，８１１の内
小さい方を出力８１５として次の比較回路８１６
に送る。比較回路８１６では予測部のブロツク誤
差値の内の小さい出力８１５とバツフア部の蓄積
量に応じた閾値THを比較し、その大小により予
測符号化か差分量子化符号化かを選択する制御信
号８０２を作成する。 第５図は本発明に用いる、フイールド内予測符
号化部３の構成成例を説明する為の図である。図
中５０１〜５０３は要素２〜４の再生値X₂′〜
X₄′の入力端子である。また、３１，３２の係数
演算回路、３３，３４の加算回路はそれぞれ第３
図中の対応する部分と全く同様の働きをする回路
である。３５は１画素分の遅延を行なうレジスタ
であり、従つてこの遅延回路３５の後では本予測
符号化部によつて再生された一画素前の画素の再
生値X₂₁が与えられる。スイツチ３６は再生値と
してX₂又はX₂₁のいずれかを選択する為のもの
で、８画素１ブロツクとした時の最初の１画素で
はスイツチ３６をａ側に残りの７画素ではｂ側に
切りかえる。スイツチ３１０は、制御部８におけ
る差分量子化有り又は無しを指示する信号の入力
端子８０２に入力される指示信号より制御され
る。差分量子化ありの場合にはスイツチ３１０は
ａ側に、なしの場合にはｂ側に切りかえられる。
まず、第１の状態である差分量子化無しの場合に
は、スイツチ３１０がｂ側に接続され、その時の
予測値₁₁は１画素遅延レジスタ３５から最新の
入力画素X₁の直前の画素X₂の再生値X₂₁が選択さ
れて係数演算回路３１を通り、再生値X₃′及び
X₄′と加算回路で加算されて出力３０６に予測値
₁₁を得ることができる。従つて、端子３０１に
は画素１の予測符号化による予測値₁₂が作成さ
れる。一方、第２の状態である差分量子化有りの
場合には、スイツチ３１０がａ側に切替えられ
（この時の出力３０６を上述のｂ側に接続されて
いるとき（₁₁）と単に区別するために₁₂（＝
₁₁）とする減算回路３７により３０１には予測誤
差値 O₁＝X₁−₁₂ ……（40b） が作成され、これが量子化回路３８により量子化
され３０４には差分量子化値 Z₁＝X₁−₁₂＋ΔO₁ ……（41b） が送出される。スイツチ３１０がａ側にたおれて
いるので、加算回路３９により、この３０４の差
分量子化値Z₁と予測値₁₂が加えられ、差分量子
化ありの再生値 X₁₂＝X₁＋ΔO₁ ……（42b） が３０５に作成される。更に再生値X₁₁は３０１
から記憶部５に蓄積される。又、差分量子化値Z₁
は３０２から伝送符号化部９に送られる。 なお、第２図のフイールド間予測符号化部４は
第５図フイールド内予測符号化部３と同様に構成
で入力端子５０２，５０３に画素５，６の再生値
X₅′，X₆′が記憶部５より供給され、同様にしてフ
イールド間の予測値₁₄を得ることができる。 第６図は本発明に用いる記憶部５の１例を説明
する為の図である。図中３０１，４０１はそれぞ
れフイールド内予測符号化部３、フイールド間予
測符号化部４からの再生信号である。本記憶部５
においては、スイツチ５５を用い２つの符号化部
による再生値のうちの一つを制御部８からのフイ
ールド内符号化又はフイールド間符号化部を指示
する信号８０１により選択し、５１以降のレジス
タに蓄積してゆく。 ５１〜５４は、４つのレジスタで各レジスタに
より与えられる遅延時間を第２表のように設定て
おく。

【表】 これによりレジスタ５１〜５４の出力端５０２
〜５０５には点２〜６の画素再生値X₂〜X₆が読
み出されてくる。 第７図は本発明における伝送信号符号化部９の
１例である。図中３０２及び４０２は符号化部３
及び４よりの差分量子化値である。又、８０１〜
８０２は前記制御部８により作成されたフイール
ド内又はフイールド間の選択および差分量子化あ
り又はなしを指示する信号である。９１は差分量
子化値３０２，４０２のうちよりフイールド内又
はフイールド間のいずれかを選択する為のスイツ
チ、９２は差分量子化ありかなしかを選択するス
イツチである。 ９３，９４は符号変換回路である。第５図中の
量子化回路３８により、正負あわせて１３レベル
の量子化を行なつているが、符号変換回路９３に
おいて、このうち零近傍の７レベルを３ビツト、
残り６レベルを６ビツトの伝送符号に変換する。
又、符号変換部９４においては、フイールド内か
フイールド間か差分量子化ありかなしかを１ブロ
ツク２ビツトの伝送符号に変換する。これらの変
換回路９３，９４は読出専用メモリを用いて実現
される。 第８図は本発明におけるバツフアメモリ部１０
の１例である。伝送路符号に変換された差分信号
とブロツク信号は９０１，９０２として入力され
バツフアメモリ１０１，１０２に書き込まれる。
またその時同時に入力された伝送信号のビツト数
だけ計数回路１０４に加算を行なう。スイツチ１
０３はブロツク信号、差分信号の順に選択するこ
とにより、データを１ライン分のブロツク信号１
ライン分の差分信号の順に読み出すことを可能に
する為に用いられる。伝送信号は１００１として
一定速度で読み出され伝送路に送出される一方、
送信ビツト数１０８を計数回路１０４に送り読み
出したビツト数だけ計数値を減少させる。従つ
て、計数回路１０４により現時点におけるバツフ
アメモリ中に蓄積されている。ビツト数が明らか
となる。この蓄積ビツト数を読出専用メモリを用
いて作られている閾値変換回路１０５に送り現時
点のバツフア蓄積量に応じて閾値THを作り端点
１００２に送出する。 以上、本発明による真の画素値を用いて予測符
号化方式を選択する適応符号化方式の送信側ブロ
ツクの構成例を説明した。 第９図は真の画素値を用いて予測符号化方式を
選択する本発明の適応符号化方式の伝送信号を受
信する受信側ブロツク図である。図中１０ａは、
第２図の送信側ブロツク図中１０に対応したバル
ツフアメモリ部で、伝送路上を一定速度で伝送さ
れてきたブロツク表示信号及び差分信号１００１
を受信し、バツフアメモリに蓄積しテレビ信号の
復号用同期信号に合わせて、それぞれブロツク表
示信号、差分信号を９０１，９０２として読み出
す部分である。９ａは送信側ブロツク内の９に対
応した伝送信号復号部である。差分信号を表わす
伝送信号９０１と、ブロツク表示信号を表わす伝
送信号９０２はこの復号化部９ａにおいて復号さ
れフイールド内及びフイールド間差分信号値３０
２，４０２と制御信号８０１，８０２に変換され
る。制御部８ａは送信側ブロツク図内の８に対応
した部分で差分量子化あり又はなしの指示信号８
０２ａを復号化部３ａ，４ａに、フイールド内予
測又はフイールド間予測の別の指示信号８０１ａ
を記憶部５ａに供給する。３ａ，４ａは送信側ブ
ロツク図内の３，４に対応した復号部であり、３
ａはフイルド内予測符号化復号部、４ａはフイー
ルド間予測符号化復号部である。これ各復号部は
記憶部５ａより読み出された近傍の画素再生値と
差分量子化値を用い、現在の画素の再生値X₁₁，
X₁₃を復号する。記憶部５ａは送信側ブロツク図
中５に対応と、これら再生値X₁₁，X₁₃の内より制
御信号１２０１を用いて送信側で選択された現在
の画素値５０７を選出しこれを本受信側復号装置
の出力信号とするとともにメモリに蓄積し以降の
復号操作における予測値の作成に用いてゆく。 以上が本発明における受信側のブロツク図であ
る。各部の構成は送信側の対応する各部に類似し
ているので構成法の説明は省略することとする。 以上、本発明は、あるフイールド中の画素を予
測するのに同一フイールド中の画素値を用いて予
測値を作るフイールド内予測部と、同一フイール
ド中だけでなく前フイールド中の画素値をも用い
て予測値を作るフイールド間予測部を有し、両予
測部で作成された予測値と真の画素値との差を８
画素１ブロツク単位で比較して最適な符号化部を
選択し、選ばれたフイールド内又はフイールド間
の予測部で作られた予測値と真の値との差が定め
られた閾値未満の場合にはその予測値を真の画素
値の代りとし、差が閾値以上の場合には更に真の
値と予測値との差を差分量子化して受信側に送る
と共にこの差分量子化値を用いて画素再生値をつ
くるフイールド内予測符号化部及びフイールド間
予測符号化部を有するものであり、特に予測値を
作る場合に直前画素X₂の再生値を用いずに真の
値で作成するため高速の回路素子が不要となり、
かつ上述の予測値で最適な予測符号化を判定した
のち必要な符号化回路を用いるようにしているた
め、前記先願のものより簡易な構成を有するテレ
ビジヨン信号の適応的予測符号化方式を実現する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の予測符号化方式を説明する為の
各画素の位置関係を示す図、第２図は本発明の真
の画素値を用いて予測符号化方式に選択する適応
符号化方式の実施例を示す送信側ブロツク図、第
３図は第２図の実施例におけるフイールド内予測
を行なう部分の具体例を示すブロツク図、第４図
は第２図の実施例における制御部の具体例を示す
ブロツク図、第５図は第２図の実施例におけるフ
イールド内予測符号化を行なう部分の具体例を示
すブロツク図、第６図は第２図の実施例における
記憶部の具体例を示すブロツク図、第７図は第２
図の実施例における伝送符号化部の具体例を示す
図、第８図は第２図の実施例におけるバツフアメ
モリ部の具体例を示すブロツク図、第９図は本発
明により伝送された伝送信号の復号を行なう為の
受信側の１例を示すブロツク図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力されるテレビジヨン信号を常時少なくと
   も１フイールドと１画素分蓄積しておくだけの容
   量を有する記憶部と、 前記テレビジヨン信号の最新の入力画素の値
   X₁が入力された時直前の入力画素の真の画素値
   X₂と前記記憶部より読み出した前記最新の入力
   画素と同一フイールド中にある画素の再生値とを
   用い前記最新の入力画素の予測値 _{t 11}を作成す
   るフイールド内予測部と、 前記最新の入力画素の値X₁が入力されたとき
   直前の入力画素の真の画素値X₂と前記記憶部よ
   り読み出した前記最新の入力画素と同一フイール
   ド及び直前のフイールド中にある画素の再生値と
   を用い前記最新の入力画素の予測値 _{t 13}を作成
   するフイールド間予測部と、 前記両予測部においてそれぞれ作成された予測
   値 _{t 11}， _{t 13}と真の画素値X₁との差を比較し
   て誤差の小さい方を示す選択信号を出力し更に真
   の画素値X₁と前記予測値 _{t 11}， _{t 13}との差の
   うち小さい方の差の絶対値｜X₁− _{t 1i}｜（ただ
   し、ｉ＝１又は３）が予め定められた閾値TH未
   満である第１の状態か又はその閾値THを越える
   第２の状態かをとる指示信号を出す適応制御部
   と、 前記最新の画素の値X₁が入力されたとき該画
   素と同一フイールド中にある画素の再生値を前記
   記憶部より読み出し前記最新の入力画素の予測値
   ₁₂を作成し前記適応制御部の前記指示信号が前
   記第１の状態の場合には前記予測値₁₁を最新の
   画素値X₁の再生値X₁₁として符号化し前記適応制
   御部の前記指示信号が前記第２の状態の場合には
   予測値₁₂と最新の画素値X₁との差を量子化して
   差分量子化値Z₁₂を作成して最新の画素の再生値
   X₁₂をX₁₂＝₁₂＋Z₁₂として作成して符号化するフ
   イールド内予測符号化部と、 前記最新の画素の値X₁が入力された時該信号
   と同一フイールド及び直前のフイールド中にある
   画素の再生値を前記記憶部から読み出し前記最新
   の入力画素の予測値₁₃を作成し前記適応制御部
   の前記指示信号が前記第１の状態の場合には前記
   予測値₁₃を最新の画素値X₁の再生値X₁₃として
   符号化し前記適応制御部の前記指示信号が前記第
   ２の状態の場合には予測値₁₄と最新の画素値と
   の差を量子化して差分量子化値Z₁₄を作成して最
   新の画素の再生値X₁₄をX₁₄＝₁₄＋Z₁₄として作成
   して符号化するフイールド間予測符号化部と、 前記適応制御部からの選択信号が示す予測値を
   与えた前記フイールド内予測部又は前記フイール
   ド間予測部に対応する前記フイールド内予測符号
   化部又は前記フイールド間予測符号化部の再生値
   X₁₁又はX₁₃を以後の符号化に用いるために前記記
   憶部に記憶せしめる手段と、 前記適応制御部からの前記指示信号が第２の状
   態のときは前記差分量子化値Z₁₂又はZ₁₄を伝送符
   号に変換する伝送信号符号化部と、 該伝送信号符号化部で得られた伝送符号をバツ
   フアメモリを介して伝送路に送出するとともに該
   バツフアメモリ中のデータの蓄積量に応じて前記
   差分量子化ありかなしかを選択するための閾値
   THを送出情報量を一定に保つように変更させる
   バツフアコントロール部 とを備えたテレビジヨン信号の適応予測符号化方
   式。