JPS63155972A - デイジタル画像信号の高能率符号化装置 - 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〕 この発明は、ディジタル画像信号の高能率符号化装置に
関する。

〔発明の概要〕

この発明では、ディジタル画像信号の複数の画素データ
から形成されるブロック毎に、最大値及び最小値を検出
し、最小値を除去した画素データをダイナミックレンジ
に応じて元の量子化ビット数より少ないビット数で符号
化するディジタル画像信号の高能率符号化装置において
、近接して位置する複数のブロックにより拡大ブロック
が形成され、拡大ブロック内に含まれる最大値及び最小
値がダイナミックレンジに応じて符号化され、最大値、
最小値、ダイナミックレンジの付加コードが圧縮され、
伝送データ量の低減がなされる。

〔従来の技術〕

ディジタル画像信号の高能率符号化方法として、１画面
を多数のブロックに分解し、各ブロックのデータに代え
て圧縮されたビット数６データを伝送する符号化方法が
知られている０例えば各ブロックの平均値及び標準偏差
を伝送する符号化方法が知られている０本願出願人は、
特願昭５９−２６６４０７号明細書に記載されているよ
うに、テレビジョン画面が多数のブロックに分割され、
各ブロックのダイナミックレンジを元の量子化ビット数
より少ないビット数で定まる個数のレベル範囲に分割し
、ブロック内の最小値が除去された画素データの属する
レベル範囲と対応するコード信号を形成する高能率符号
化装置を提案している。また、特願昭５９−２６９８６
６号明細書において、ダイナミックレンジに適応してコ
ード信号のビット長を可変する高能率符号化装置を提案
している。

上述のダイナミックレンジに適応した高能率符号化（Ａ
ＤＲＣと略称する。）は、レベル方向の圧縮であるため
、ＤＰＣＭ、サブサンプリング等に比して復号時のエラ
ーの伝播、折り返し歪等の問題が生ぜず、復元画像にお
ける過度応答が良好とできる。また、可変長符号化は、
固定長符号化に比して復元画像の質を劣化させずに、よ
り高い圧縮率を得ることができる利点がある。

第６図Ａは、可変長ＡＤＲＣを説明するもので、複数例
えば５個の連続するブロックＢｌ〜Ｂ５のビデオ信号及
びコード信号を簡単のため１次元的（例えばブロック間
で共通のライン）に表している。第６図Ａにおいて実線
が実際のビデオ信号の波形を示し、１点鎖線が各ブロッ
クの最小値ＭｌＮを示し、破線が各ブッロクの最大値Ｍ
ＡＸを示している。（ＭＡＸ−ｔＩＮ−ＤＲ）で表され
るダイナミックレンジＤＲに応じて最小値ＭＩＮを除去
した後のサンプルが０，１２．３または４ビツトのコー
ド信号ＤＴに変換される。第６図Ａでは、　（Ｂｌ：２
ビツト、Ｂ２：１ビツト、Ｂ３：４ビツト、Ｂ４：０ビ
ツト、Ｂ５：３ビツト）とコード信号ＤＴのビット数が
割り当てられる。

１ブロツクの水平方向の画素数を例えば４画素とすると
、受信側では、コード信号ＤＴが代表レベルに変換され
、この代表レベルに最小値ＭＩＮが加算されて第６図Ｂ
に示すような復元ビデオ信号が得られる。ダイナミック
レンジＤＲが極めて小さいブロックＢ４では、コード信
号ＤＴが伝送されず、最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮの
みが伝送され、受信側では、’Ｊ（ＭＡＸ＋ＭＩＮ）で
表される平均値がブロック内の全てのデータに置き替え
られる。

可変長ＡＤＲＣの符号化がされたデータは、１ブロツク
では、第７図に示すように、夫々８ビツトの最大値ＭＡ
Ｘ及び最小値ＭＩＮの付加コードの後に、１ブロツクの
コード信号が続く構成とされる。１ブロツクのコード信
号のビット数は、（ブロックのビット数×１ブロック画
素数）である。固定長ＡＤＲＣの場合では、ブロックの
ビット数が例えば４ビツトのように、一定のピント数で
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ＡＤＲＣの場合では、最大値及び最小値の付加コードが
符号全体に占める割合が比較的高い問題があった０例え
ばｌブロックが（４ライン×８画素−３２画素）の場合
では、画素データのビット数が（０，１２，３，４）ビ
ットの夫々の場合では、付加データの符号長が１６ビツ
ト一定であるため、１ブロツクの全符号長が（１６，４
８，８０，１１２，１４４）ビットとなる。従って、付
加データの占める割合が（１００，３３，２０，１４，
１１）％となる。

この発明の目的は、付加データの占める割合が低くされ
たディジタル画像信号の高能率符号化装置を提供するこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明では、ディジタル画像信号の複数の画素データ
から形成されるＡＤＲＣブロック毎に、複数の画素デー
タの第１のダイナミックレンジに応じて元の量子化ビッ
ト数より少ないビット数で複数の画素データを符号化し
てコード信号ＤＴを生成し、ＡＤＲＣブロック毎の第１
の最大値ＭＡＸ、第１の最小値ＭＩＮ及び第１のダイナ
ミックレンジＤＲの中の少なくとも２個の付加コード信
号をコード信号ＤＴと共に伝送するようにした高能率符
号化装置において、近接して位置する複数のＡＤＲＣブ
ロックＢｌｌ〜Ｂ１４により拡大ブロックを形成するブ
ロック化回路１１．１２と、拡大ブロック内のＡＤＲＣ
ブロックＢｌｌ　ＮＢ１４の夫々の第１の最大値ＭＡＸ
及び第１の最小値ＭＩＮからなるデータ中の第２の最大
値ＭＡＸ（ＭＡＸ）　、第２の最小値ｔｌＮ（ＭＩＮ）
及び第２のダイナミックレンジＤＲ（ＭＡＸ−ＭＩＮ）
を検出する回路１３．１６．２１と、　少なくとも第２
の最大値ＭＡＸ　（ＭＡＸ）　、第２の最小値ＭＩＮ（
ＭＩＮ）以外の第１の最大値ＭＡＸ及び第１の最小値Ｍ
ＩＮと第２の最大値ＭＡＸ（ＭＡＸ）及び第２の最小値
ＭＩＮ（ＭＩＮ）との夫々の差を検出し、差を第２のダ
イナミックレンジＤＲ（ＭＡＸ−ＭＩＮ）に応じたビッ
ト長で量子化する回路１５．１８．１９．２０と、回路
からのコード信号ＤＴ　（ＭＡＸ）　、ＤＴ　（ＭＩＮ
）と拡大ブロックの第２の最大値ＭＡＸ　（ＭＡＸ）、
第２の最小値ＭＩＮ（ＭＩＮ）及び第２のダイナミック
レンジＤＲ（ＭＡＸ−ＭＥＮ）の中の少なくとも２個の
データを付加コードとして含む伝送データを構成する回
路９とが備えられている。

〔作用〕

近接して位置する例えば４個のＡＤＲＣブロックＢｌｌ
〜Ｂ１４によって拡大ブロックが形成される。この拡大
ブロックに含まれる最大値ＭＡＸの中の最大値ＭＡＸ　
（ＭＡＸ）と最小値ＭＩＮの中の最小値ＭＩＮ（ＭＩＮ
）−とが検出される。また、ＭＡＸ　（ＭＡＸ）及びＭ
ＩＮ（ＭＩＮ）との差分即ち、ダイナミックレンジＤＲ
（ＭＡＸ−ＭＩＮ）が検出される。ＡＤＲＣブロックＢ
ｌｌ〜Ｂ１４に含まれる最大値ＭＡＸＬ〜ＭＡＸ４は、
ＭＡＸ　（ＭＡＸ）を除いて、ＭＡＸ　（ＭＡＸ）との
差に変換され、この差がダイナミックレンジＤＲ（ＭＡ
Ｘ−ＭＩＮ）に応じた可変のビット数でもって量子化さ
れ、コード信号ＤＴ　（ＭＡＸ）が形成される。最小値
ＭＩＮＩ〜ＭＩＮ４も同様に、ＭＩＮ（ＭＩＮ）を除い
て、ＭＩＮ（ＭＩＮ）との差に変換され、この差がダイ
ナミックレンジＤＲ（ＭＡＸ−ＭＩＮ）に応じた可変の
ビット数でもって量子化され、コード信号ＤＴ（ＭＩＮ
）が形成される。

上述のように形成されたＭＡＸ　（ＭＡＸ）、ＭｆＮ　
（ＭＩＮ）、ＤＴ　（ＭＡＸ）、ＤＴ　（ＭｌＮ）が付
加コードとして、ＡＤＲＣブロックＢ１１〜Ｂ１４のコ
ード信号ＤＴと共に伝送される。

ＡＤＲＣブロックＢｌｌ〜Ｂ１４の夫々の最大値ＭＡＸ
Ｉ〜ＭＡＸ４及びＭＩＮＩ〜ＭＩＮＡ自体を付加コード
として伝送するのと比べて圧縮率を高くすることができ
る。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第１図において、■で示す入力端子に例えばｌサンプル
が８ビツトに量子化されたディジタルビデオ信号（ディ
ジタル輝度信号）が入力される。

このディジタルビデオ信号がブロック化回路２に供給さ
れる。ブロック化回路２により、入力ディジタルビデオ
信号が符号化の単位であるＡＤＲＣブロック毎に連続す
る信号に変換される。この実施例では、ＡＤＲＣブロッ
クが第２図に示すように、（４ライン×８画素−３２画
素）の大きさとされている。

ブロック化回路２の出力信号が最大値、最小値検出回路
３に供給される。最大値、最小値検出回路３において、
ＡＤＲＣブロック毎に最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮが
検出される。これらの最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮが
減算回路４に供給され、ＡＤＲＣブロックのダイナミッ
クレンジＤＲが検出される。また、入力データが遅延回
路５を介して減算回路６に供給される。減算回路６には
、最小値ＭＩＮが供給され、入力データの各画素のデー
タから最小値ＭＩＮが減算され、減算回路６から最小値
除去後の画素データＰＤＩが得られる。

最大値、最小値検出回路３は、ＡＤＲＣブロックの３２
個の画素データの中の最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮを
夫々検出し、保持する回路構成を有する。遅延回路５は
、最大値、最小値検出回路３において生じる遅れ時間を
補償するためのものである。減算回路６からの最小値除
去後の画素データＰＤＩは、ＡＤＲＣブロック内の画素
データが共有するレベルの部分（最小値Ｍ　Ｉ　Ｎ）が
除かれたデータであって、元のレベルより小さなレベル
となる。即ち、ブロック内のビデオ信号は、２次元的相
関及び３次元的相関を有しているので、ダイナミックレ
ンジＤＲは、元のデータの値に比して小さくなり、８ビ
ツトより少ない例えば（０゜１．２．３．４）ビットの
ビット数で量子化しても量子化歪が目立たない。

ダイナミックレンジＤＲと最小値除去後の画素データＰ
ＤＩとがＡＤＲＣエンコーダ７に供給される。ＡＤＲＣ
エンコーダ７は、ダイナミックレンジＤＲに適応して、
可変のビット数でもって画素データＰＤＩを量子化する
。ＡＤＲＣエンコーダ７は、例えばＲＯＭによって構成
される。このＲＯＭには、画素データＰＤＩ　　（８ビ
ツト）をダイナミックレンジＤＲに応じて圧縮されたビ
ット数（１，２，３，４）ビットに変換するためのデー
タ変換テーブルが格納されている。ＡＤＲＣエンコーダ
７からのコード信号ＤＴがフレーム化回路９に供給され
、フレーム化回路９において後述する付加データと共に
、シリアルデータに変換される。また、フレーム化回路
９においては、誤り訂正符号化の処理と同期信号の付加
がなされる。

フレーム化回路９の出力端子１０に送信データが得られ
、この送信データがディジタル回線等の伝送路に送出さ
れる。

最大値、最小値検出回路３からの最大値ＭＡＸ及び最小
値ＭＩＮは、そのままのデータとしてコード信号ＤＴに
付加されず、圧縮化の処理を受ける。最大値ＭＡＸ及び
最小値ＭＩＮは、夫々ブロック化回路１１及び１２に供
給される。ブロック化回路１１及び１２は、第３図に示
すように、隣接する４個のＡＤＲＣブロックａｌｌ、Ｂ
１２゜Ｂ１３．Ｂ１４の集合による拡大ブロック毎のデ
ータを形成する。

ブロック化回路１１からは、ＡＤＲＣブロックＢｌｌ〜
Ｂ１４の夫々の最大値ＭＡＸＩ〜ＭＡＸ４が得られる。

ブロック化回路１２からは、ＡＤＲＣブロックの夫々の
最小値ＭＩＮＩ〜ＭＩＮ４が得られる。ブロック化回路
１１には、最大値検出回路１３及び遅延回路１４が接続
され、最大値検出回路１３によって、ＭＡＸＩ〜ＭＡＸ
４の中の最大値ＭＡＸ　（ＭＡＸ）が検出される。ブロ
ック化回路１２には、最小値検出回路１６及び遅延回路
１７が接続゛され、最小値検出回路１６によってＭＩＮ
Ｉ〜ＭＩＮ４の中の最小値ＭＩＮ（ＭＩＮ）が検出され
る。

減算回路１５では、ＭＡＸ　（ＭＡＸ）とＭＡＸ１〜Ｍ
ＡＸ４の夫々の値との差分値が算出され、この差分値が
ＡＤＲＣエンコーダ１９に供給される。また、減算回路
１８では、ＭＩＮ（ＭＩＮ）とＭＩＮＩ〜ＭＩＮ４の夫
々の値との差分値が算出され、この差分値がＡＤＲＣエ
ンコーダ２０に供給される。更に、減算回路２１によっ
て、ＭＡｘ　＜ＭＡＸ）とＭＩＮ（ＭＩＮ）との差分で
あるダイナミックレンジＤＲ（ＭＡＸ−ＭＩＮ）が算出
される。このＤＲ（ＭＡＸ−ＭＩＮ）がＡＤＲＣエンコ
ーダ１９及び２０に供給される。

ＡＤＲＣエンコーダ１９及び２０は、減算回路１５及び
１８からの差分値をＡＤＲＣ符号化し、コード信号ＤＴ
　（ＭＡＸ）及びＤＴ（ＭＩＮ）を夫々発生する。ＡＤ
ＲＣエンコーダ１９及び２０は、画素データに関しての
ＡＤＲＣエンコーダ７と同様に減算回路１５及び１８か
らの差分値データを８ビツトより少ないビット数のコー
ド信号ＤＴ　（ＭＡＸ）及びＤＴ（ＭＩＮ）に夫々変換
する。

これらのＡＤＲＣエンコーダ１９及び２０は、可逆の可
変長ＡＤＲＣの符号化を行うものである。

以上のＤＲ（ＭＡＸ−ＭＩＮ）、ＭＩＮ　（ＭＩＮ）、
ＤＴ　（ＭＡＸ）、ＤＴ　（ＭＩＮ）と拡大ブロック内
のＭＡｘ、（ＭＡＸ＞のブロック及びＭＩＮ（ｔＩＮ）
のブロックの夫々を特定するための２ビフトデータｎｌ
、ｎ２とがフレーム化回路９に供給される。フレーム化
回路９において、ＡＤＲＣエンコーダ７からのコード信
号ＤＴに対して付加される。

第４図は、出力端子１０に取り出される伝送データの構
成を示す、データ■〜［相］は、夫々下記のデータであ
る。

■：　ＤＲ（ＭＡＸ−ＭＩＮ） ■：ＭＩＮ（ＭＩＮ） ■：ｎ１．　　■：ｎ２ ■■■：ＭＡＸ　（ＭＡＸ）以外のブロックのコード信
号ＤＴ　（ＭＡＸ） ■■＠：ＭＩＮ（ＭＥＮ）以外のブロックのコード信号
ＤＴ（ＭＩＮ） ■〜［相］のコード信号のビット数としては、例えば４
ビツトが割り当てられる。

第５図を参照して最大値、最小値検出回路３からのＭＡ
Ｘ、ＭＩＨの処理について説明する。第５図は、拡大ブ
ロックに含まれるＡＤＲＣブロックＢ１１．Ｂ１２．Ｂ
１３．Ｂ１４のデータを１次元的に簡略化して示してい
る。

ＭＡＸＩ及びＭＩＮＩがＡＤＲＣブロックＢ１１の最大
値及び最小値、ＭＡＸ２及びＭＥＮ２がＡＤＲＣブロッ
クＢ１２の最大値及び最小値、ＭＡＸ３及びＭＥＮ３が
ＡＤＲＣブロックＢ１３の最大値及び最小値、ＭＡＸ４
及びＭＥＮ４がＡＤＲＣブロックＢ１４の最大値及び最
小値である。

第５図に示す例では、最大値検出回路１３によって、Ａ
ＤＲＣブロックＢ１２の最大値ＭＡＸ２がＭＡＸ　（Ｍ
ＡＸ）として検出され、最小値検出回路１６によって、
ＡＤＲＣブロックＢｌｌの最小値ＭＩＮＩがｔＩＮ（Ｍ
ＩＮ）として検出される。

従って、ｎｌが（１０）、ｎ２が（Ｏｌ）となる。

ＡＤＲＣブロックＢｌｌの（ＭＡＸ　（ＭＡＸ）−ＭＡ
ＸＩ）の差分値がＡＤＲＣエンコーダ１９によって、コ
ード信号ＤＴ　（ＭＡＸ）に符号化される。ブロックＢ
１２では、（ＭＥＮ２−ＭＩＮ（ＭＩＮ）’）の差分値
が符号化され、ブロックＢ１３では、（ＭＡＸ　（ＭＡ
Ｘ）　−ＭＡＸ３）及びＣＭＩＮ３−ＭｒＮ　（ＭＩＮ
））の差分値が夫々符号化され、ブロックＢ１４では、
（ＭＡＸ　（ＭＡＸ）−ＭＡＸ４）及びＣＭＩＮ４−Ｍ
ＩＮ　（ＭＩＮ））の差分値が夫々符号化される。

上述の符号化がなされた伝送データの再生側に設けられ
るＡＤＲＣデコーダは、付加コードから拡大ブロック内
の４個のＡＤＲＣブロックの夫々の最大値及び最小値を
復号し、次に、各ＡＤＲＣブロックのダイナミックレン
ジを検出し、更に、コード信号ＤＴの復号がなされる。

拡大ブロックに含まれるＡＤＲＣブロック数をＮとし、
（Ｎ−２’）とした場合、第４図に示される伝送データ
の付加コードの部分の１ブロツク当たりの符号長しは、
次式で表される。

（但し、Ｂは、コード信号ＤＴ　（ＭＡＸ）、ＤＴ（Ｍ
　Ｉ　Ｎ）のビット数であり、ＤＲ（ＭＡＸ−ＭＩＮ）
に応じて変化し、（２１−１≦ＤＲ（ＭＡＸ−ＭＩＮ）
＜２”　）の関係がある。

−例として、（Ｎ−２，４，８，１６）の夫々の場合に
は、符号長しくビット）が下記の表に示すものとなる。

従来のＡＤＲＣの場合では、付加コードの符号長が１６
ビツトであり、また、ビデオ信号は、空間的及び時間的
に相関を有しているので、付加コードの符号長を従来よ
り短くすることができる。

なお、ＭＡＸ　（ＭＡＸ）及びＭＩＮ（ＭＩＮ＞のＡＤ
ＲＣブロックの番号ｎ１及びｎ２に代えて、ＭＡＸ　（
ＭＡＸ）及びＭＩＮ（ＭＩＮ）のデータ自体を伝送して
も良い、また、・この発明は、固定長のＡＤＲＣ及びＡ
ＤＲＣブロックが１次元又は３次元ブロックの場合に対
しても同様に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図及び
第３ｒｆ！ＪはＡＤＲＣブロック及び拡大ブロックの一
例の説明に用いる路線図、第４図は伝送データの構成の
一例の路線図、第５図は最大値及び最小値の処理の説明
に用いる路線図、第６図は可変長ＡＤＲＣの説明に用い
る路線図、第７図は従来の可変長ＡＤＲＣにおける伝送
データの構成を示す路線図である。 図面における主要な符号の説明 １：ディジタルビデオ信号の入力端子、　２，１１．１
２ニブロック化回路、　３：最大値、最小値検出回路、
　７．１９，２０：ＡＤＲＣエンコーダ、　１０：出力
端子、　１３：最大値検出回路、　１６：最小値検出回
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ディジタル画像信号の複数の画素データから形成される
   ブロック毎に、上記複数の画素データの第１のダイナミ
   ックレンジに応じて元の量子化ビット数より少ないビッ
   ト数で上記複数の画素データを符号化してコード信号を
   生成し、上記ブロック毎の第１の最大値、第１の最小値
   及び上記第１のダイナミックレンジの中の少なくとも２
   個の付加コード信号を上記コード信号と共に伝送するよ
   うにした高能率符号化装置において、 近接して位置する複数の上記ブロックにより拡大ブロッ
   クを形成する回路と、 上記拡大ブロック内の上記ブロックの夫々の上記第１の
   最大値及び第１の最小値からなるデータ中の第２の最大
   値、第２の最小値及び第２のダイナミックレンジを検出
   する回路と、 少なくとも上記第２の最大値、上記第２の最小値以外の
   上記第１の最大値及び上記第１の最小値と上記第２の最
   大値及び上記第２の最小値との夫々の差を検出し、上記
   差を上記第２のダイナミックレンジに応じたビット長で
   量子化する回路と、上記回路からのコード信号と上記拡
   大ブロックの上記第２の最大値、第２の最小値及び第２
   のダイナミックレンジの中の少なくとも２個のデータを
   付加コードとして含む伝送データを構成する回路と を備えたことを特徴とするディジタル画像信号の高能率
   符号化装置。