JPS63135080A - 符号化装置 - 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〕 本発明はテレビジョン信号等の画像情報信号を符号化す
る装置に関し、特に、画像信号の特徴を利用して当該画
像信号を符号化する符号化装置に関する。

〔従来の技術〕

従来から知られている予測符号化方式を具現化した装置
として、例えばデジタルＶＴＲなどが知られている。そ
して、この種の装置では、情報量の多い画像信号などを
ｔｎ磁気テープの記録媒体に記録するために、画像情報
の相関性を利用して画像データの伝送帯域の圧縮化を図
ることにより記録を行っている。

また、通常の磁気記録装置では、非常に低い周波数や直
流成分の記録・再生を行うことは困難である。これを、
デジタルＶＴＲの記録・再生原理に基づいて詳述すると
、次のとおりである。

磁気テープに対する記録・再生は回転シリンダに取り付
けられた数個の磁気ヘッドを介して行われているが、通
常用いられている磁気ヘッドは磁束の経時変化分（＠分
値）を電圧に変換して記録あるいはこれを逆変換するこ
とにより再生しているので、直流分ないし低周波数成分
の信号は再生されにくいことになる。しかも、磁気ヘッ
ドは常に高速回転しているので、磁気ヘッドへの記録信
号供給および磁気ヘッドからの再生信号受信は前記回転
シリンダに取り付けうたロータリートランス等を介して
行われており、前記ロータリートランスにおいても前記
磁気ヘッドと同様に直流成分ないし低周波数成分の信号
を伝送することがほとんどできないという特性があり、
したがって、信号の直流成分は伝送されないことになる
。

そこで、帯域圧縮された画像データについてはそのまま
記録することなく、疑似ランダムパターンを用いてスク
ランブル化し、直流成分を抑圧するインターリーブＮＲ
ＺＩ変調方式等を用いて記録・再生がなされている。し
かし、この場合にも、スクランブルされた画像データに
は僅かながらも直流成分が含まれているので、かかる前
記磁気ヘッドやロータリートランス等の直流成分の伝送
が不可能な伝送系においては、直流成分あるいは低い周
波数成分の記録パターンを再生する際に検出誤りが数多
く生じることになる。このような誤り率の増加は、その
結果として、画質の劣化を招来するという不都合を生ず
る。

また、種々のＤＣフリーの記録変調方式を用いて変調を
行った後に記録を行う方法も知られているが、例えば８
−１０ブロック符号化など直流成分を持たない変換方式
では冗長度が増して伝送ビットレートが増大してしまう
ため、高密度記録を達成し難いという欠点がある。しか
も、このような変調方式を実現するためには複雑な処理
が必要とされ、ハードウェアの量も増加するという欠点
がある。

かかる問題点の解決のために、すでに本願出願人によっ
て、出現類度の高い「代表差分値」はど、ＣＤＳ（Ｃｏ
ｒｄｗｏｒｄ　　ＤｉｇｉｔａＩ　　Ｓｕｍ）値の小さ
いものを割り当てるようにして、全体の（変調信号）の
ＤＳＶ（ｄｉｇｉｔａｌ　　Ｓｕｍ　　Ｖａｌｕｅ）を
抑制することができる予測符号化器が提案されている。

以下、図面を参照しながらこの予測符号化器を説明する
。

第６図は上述の予測符号化器の回路構成図である。ここ
で、１１は入力画像信号Ｄｉから予測値信号Ｐを差し引
いて予測誤差信号Ｅを送出する減算器、１２は予測誤差
信号Ｅを導入して後述する出力データ信号Ｄｏ（例えば
４ビツト）を得るための量子化器、１３は量子化器１２
に対して逆特性を有する代表値設定器、１４は予測器１
５からの出力信号を代表値信号Ｒと加え合わせ同予測器
１５の入力側に帰還させることによって積分機能を実行
するための加算器、１６は代表値設定器１３と加算器１
４と予測器１５とから成り、予測値信号Ｐを送出する局
部復号器である。

次に、量子化器１２の入出力特性を第１表を用いて説明
する。すなわち、次に示す第１表は、予測誤差信号Ｅの
レベルと出力データ信号Ｄｏのビット構成との関係を表
わす表である。

第１表 なお、第１表に示したＣＤＳは、出力データ信号Ｄｏに
おけるビットパターンの各ビットにおけるレベル「１」
を「＋１」とし、レベル「０」を「−１」としたときに
、単−符号内における各ビットの総和を表わす。従って
、「１」の数の和と「０」の数の和がそれぞれ等しいと
きには、ＣＤＳは雫となる。

予測誤差信号Ｅに関しては、第７図に示すように、画像
情報の相関性に基づき“０°′付近に大きな頻度分布を
持つという統計的性質が知られている。そこで本予測符
号化器では、予測誤差信号Ｅの値が小さな範囲に対して
はＣＤＳの絶対値が小さくなるように符号を割り当て、
他方、予測誤差信号Ｅの大きなところでは、ＣＤＳの絶
対値が大きくなるような符号を割り当てる。

また、予測誤差信号Ｅは“０”を中心に対称に分布して
いるので、第１表に示すように、出力データ信号Ｄｏに
おけるビットパターンについては、絶対値が等しい予測
誤差信号同士のビットパターンを反転配置しである。か
かるビットパターンの反転配置について更に詳述すると
次のとおりである。

例えば、予測誤差が“＋３”のときには出力ビツトパタ
ーンが１１０１”であるのに対し、予測誤差が”−３”
のときには、その上位ビットないし下位ビットの配置を
逆にして“１ｏ１１”とする。同時に、予測誤差“＋６
”に相当する“’００１０”に対して、予測誤差″−６
″では０１００”とする。ただし、本例における予測誤
差の最大値である“＋７”および−７”に対しては、夫
々”１１１１”及び”００００”を割りあてる。また、
予測誤差が零の場合には、”０１１０”のばか“１００
１”を割り当てることも可能である。

このように、予測誤差信号Ｅの出現頻度が高いＥ＝Ｏ付
近に対してＣＤＳの絶対値が小さなビットパターンを割
り当てることにより、直流成分の少ない出力データ信号
ＤＯが得られる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の様な予測符号化器では予測誤差の出現頻度に着目
して、ＤＳＶを抑制した符号化信号を形成する事により
低周波数成分の抑圧が可能となるが、例えば高品位テレ
ビジョン信号等の様にサンプリング・レートの高い画像
信号を処理する為には、更に総和的な伝送帯域の圧縮の
為、より高能率な符号化を達成し、また、伝送誤り率を
下げる為に低周波成分をより効果的に抑圧しなければな
らない。

本発明は上記問題を解決し、簡単な構成により画像信号
を符号化すると共に画像信号の低周波数成分を効果的に
抑圧する事が出来る符号化装置を提供する事を目的とす
る。

（問題点を解決するための手段〕 本発明の符号化装置は画像信号における隣接サンプル点
間の差分値信号を符号化し、符号化データを出力する符
号化手段と、該符号化手段から出力される複数の符号化
データを不連続に抽出し、抽出された複数の符号化デー
タを出力する出力手段と、該出力手段から出力された複
数の符号化データを、当該複数の符号化データの組合せ
に応じた該複数の符号、化データと同数ビットの直流お
よび低周波成分の少ない変換データに変換する変換手段
とを具えたものである。

〔作用〕

上述の構成により、不連続に抽出された複数の符号化デ
ータを出力する事により組合せに応じて、該複数の符号
化データを冗長ビットを付加しないで、直流及び低周波
成分の少ない信号に変換する事が出来る。

〔実施例〕

以下、本発明を本発明の一実施例を用いて説明する。

第１図は本発明を適用した符号化装置の一実施例である
。

第１図に示すように入力端子１００に人力されるアナロ
グの映像信号をＡ／Ｄ変換器１０１でにビットのデジタ
ルデータに変換する。このデジタルデータはＤＰＣＭ回
路１０２に入力され隣接画素間の差分演算が行われ、差
分値出力が得られる。ＤＰＣＭ回路への入力データは加
算器２００へ入力される。この加算器２００のもう一方
の反転入力端子には、予測器２０４より出力された１サ
ンプル前の出力画像データが予測画素データとして入力
される。

加算器２００では、現サンプルの画像データと前サンプ
ルの画像データとの差分が演算されてにビットの差分デ
ータとして出力される。この加算器２００からのにビッ
トの差分データは、量子化器２０１に人力され、そ９で
画像信号の特徴を用いた非線形量子化が行われる。

具体的には前述した予測符号化器（第６図参照）におけ
る非線形量子化器でも良い。もちろんその他の一般的な
非線形量子化器でも良い。

この非線形量子化により、βビットの差分データはβビ
ット（Ｉｌ≦ｋ）の差分データに変換される。

この量子化器２０１より出力されるβビットの差分デー
タは２系統に分かれ一方は遅延回路１０３に供給され、
もう一方は代表値設定器２０２に供給されて予測値形成
に利用される。

代表値設定器２０２は量子器２０１と逆の変換操作を行
う。これらの変換の様子を第３図を用いて説明する。

まず本実施例における量子化は、量子化器２０１によっ
てＸ軸上の入力されたにビットの差分データａを変換関
数特性Ｔに従い、１ビツトの差分データａ。へ変換する
。これにより非線形量子化が実現される。この時点で量
子化誤差が発生するが、この量子化誤差が蓄積されない
ようにするために前記量子化器２０１と逆の変換操作を
行う代表値設定器２０２を設けて、復号されたにビット
の復号差分データを得ている。この復号差分データに基
づき後述する加算器２０３．予測器２０４により形成さ
れる量子化誤差を含んだ前サンプルの出力画像データを
用いて次のサンプルデータとの差分値を加算器２００に
て算出しているので、前記量子化誤差は蓄積しない。

ここで、上記の動作を具体的に説明する。

今、量子化器２０１よりにビットの差分データｂが出力
されると代表値設定器２０２においては、第３図のｙ軸
上のｂより変換関数特性Ｔに従い、Ｘ軸上のｂｏをにビ
ットの復号差分データとして出力する。これは量子化と
全く逆の操作である。

予測器２０４は、簡単のために１サンプル期間分の遅延
回路とすると、１サンプル前の出力画像データが加算器
２０３の一方の入力端子に供給される。そこで、加算器
２０３のもう一方の入力端子には、先に述べた復号差分
データが供給されているので、加算器２０３の出力端子
には、現サンプルの出力画像データを復号したものと同
じ情報のデータが得られる。そして、加算器２０３の出
力端子からのデータは予測器２０４により１サンプル期
間分遅延されて加算器２００の反転入力端子に供給され
る。

このようにして、サンプル毎に差分値が求められるが、
これをサンプル点の関係で示すと、第４図ａのようにな
る。なお、第４図において、走査線上の画像情報をサン
プリングして画像サンプルデータを得る場合にそれぞれ
の差分値を６（ｉ、ｊ）（現在）、ε（ｔ、ｊ＋ｔ）（
１サンプル期間後）、ε（ｉ−１，ｊ）（１ライン期間
前）、・・・というように表示する。

次に第１図の量子化器２０１からのｌビット単位で差分
データを入力する遅延回路１０３について説明する。遅
延回路１０３はｌビット単位に連続して入力される差分
データを遅延する事により不連続に抽出し、不連続に抽
出された差分データをＭサンプル分づつまとめてＮビッ
トのデータとして出力する（詳細は後述する）ために、
第２図に示す通りに１サンプル分の差分データを各々遅
延するための遅延回路素子３００〜３０３をＭ−１設置
列接続して遅延回路１０３を構成する。この遅延回路１
０３の各出力端子ｄｉ””ｄｉ（□１．より順次例えば
１水平走査期間分づつ遅延されたＭ個の差分データが出
力されると、これら出力された差分データはＮ−Ｎ変換
器１０４においてＮ−Ｎ変換される。なお、Ｎ−Ｎ変換
器１０４にはＡ／Ｄ変換器１０１の動作を制御している
クロック信号発生器１０６からのクロック信号に同期し
てタイミング信号発生器１０５により発生されたタイミ
ング信号が供給されており、Ｎ−Ｎ変換器１０４は該タ
イミング信号発生器１０５からのタイミング信号に基づ
いてＮ−Ｎ変換処理を行う事により、Ｎ−Ｎ変換器１０
４からは、Ｎ　（＝１・Ｍ）ビットの出力データが得ら
れる。

このＮ−Ｎ変換は前述（第６図、第８図）の予測符号化
器における非線形量子化で活かしきれなかった画像情報
の特性を更に活かしＮビットのデータを直流および低周
波成分の極めて少ないＮビットの符号列に変換する様に
処理するものである。

また、本実施例の様に垂直方向に連続する差分サンプル
データを組み合わせとして用いた場合には第５図の斜線
部分の様に差分サンプルデータ間の相関性の為に斜め４
５度方向に分布が片寄る。この場合には更に出現頻度が
集中する。

つまり、この領域にＣＤＳの絶対値の小さな符号を割当
てる事により、ＣＤＳの絶対値の小さな符号が発生し易
くなり、低域周波数成分の抑圧に効果的な符号化を行う
事が可能となる。

また、前記領域において符号の割当てを行う際に出現頻
度の高いものからＣＤＳの絶対値の小さな符号を順次割
り当てる様にすれば一層効果的な符号化を行う事が出来
る。

尚、このＮ−Ｎ変換器１０４はＮ　（＝２ｕ）ビットの
入力データに対応する同数ビットの出力変換データを保
持するメモリーを用いる事により実現する事ができる。

かくして、Ｎ−Ｎ変換器１０４からはＤＳＶが効率的に
制御され、低周波数成分が充分に抑圧された冗長ビット
の無い符号化データ列を得る事ができる。

本実施例においては、ＤＰＣＭを前値予測としたが、本
発明はこれに限定されるものではない。

また、符号化の際に画面上で垂直方向に連続な２つの差
分データを１つの変換符号に変換したが、垂直方向以外
の相関の強いもの、例えば前フィールドあるいは前フレ
ームの差分サンプルデータと現フィールドあるいは現フ
レームの差分サンプルデータとを組合わせて一単位とし
たり、また２つ以上の差分サンプルデータを組合わせ一
単位にしたりする事によっても直流及び低周波数成分の
抑圧効果を向上させる事が出来る。

〔発明の効果〕

以上説明して来た様に本発明によれば簡単な構成により
、画像信号を直流及び低周波数成分の抑圧された符号に
変換する事が出来る符号化装置を提供する事が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した予測符号化器の一実施例を示
すブロック図、 第２図は第１図における遅延回路の構成図、第３図は非
線形量子化特性および代表値設定特性を示す図、 第４図ａ、ｂはサンプル点と差分サンプルデータとその
組合せの関係を示す図、 第５図は差分サンプルデータの組み合せの出願頻度分布
を示す分布図、 第６図は従来の予測符号器の一例を示すブロック図、 第７図は予測誤差信号の出願頻度分布を示す図である。 １０３　−−−−−一遅延回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 画像信号における隣接サンプル点間の差分値信号を符号
   化し、符号化データを出力する符号化手段と、 該符号化手段から出力される複数の符号化 データを不連続に抽出し、抽出された複数の符号化デー
   タを出力する出力手段と、 該出力手段から出力された複数の符号化データを、当該
   複数の符号化データの組合わせに応じた該複数の符号化
   データと同数ビットの直流および低周波成分の少ない変
   換データに変換する変換手段とを具えたことを特徴とす
   る符号化装置。