JPS63267083A

JPS63267083A - 映像信号の予測符号化装置

Info

Publication number: JPS63267083A
Application number: JP62102224A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yokota; 博史横田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-04-24
Filing date: 1987-04-24
Publication date: 1988-11-04

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、映像信号の予測符号化装置に関するもので
ある。

従来の技術近年、ディジタル技術の進歩によって、映像信号もディ
ジタル化されて処理・伝送がなされる様になってきてい
る。

以下、ＮＴＳＣ方式の映像信号のディジタル化について
説明する。ＮＴＳＣ方式の映像の信号帯域は約４．２Ｍ
Ｈｚであるためナイキストのサンプリング定理を考慮す
ると、８．５ＭＨｚ以上の周波数でサンプリングする必
要がある。このサンプリングされた映像信号は、アナロ
グ・ディジタル変換（Ａ／Ｄ変換）される、仮にサンプ
リング周波数を１０ＭＨｚ、１サンプル当りの量子化数
を８ビツトとすると、ディジタル化された映像信号の情
報量は８０Ｍｂｉｔ／ｓになる。この様に、ディジタル
化した信号を伝送する場合アナログ映像信号の約２０倍
もの帯域を必要とする。　　　。

従って、ディジタル化された映像信号を伝送しようとす
るときには、情報量を減少させて伝送帯域を圧縮するこ
とが重要となってくる。ディジタル化された映像信号を
高能率に符号化する装置として、信号を予測符号化する
装置（ＤＰＣＭ装置）がよく知られている。

第５図は従来のＤＰＣＭ装置のブロック図を示すもので
ある。１は映像信号の入力端子、２は１より入力した映
像信号をディジタル化するアナログ・ディジタル変換器
（以下、Ａ／Ｄ変換器と記す）、３はディジタル化した
映像信号Ｘと予測信号Ｘ′との減算を行って予測誤差信
号Ｅ　（＝Ｘ−Ｘ°）を出力する減算器、４は予測誤差
信号Ｅを量子化して量子化信号Ｙを出力する量子化器、
５は量子化信号Ｙを入力し伝送路符号りに変換する符号
化器、６は伝送路符号りを本装置から送出する出力端子
、７は量子化信号Ｙと予測信号Ｘ゛とを加算して復号信
号２を出力する加算器、８は復号信号Ｚを用いて予測信
号Ｘ′を作り出す予測器である。

次に動作について説明する。入り端子１に入力した映像
信号はＡ／Ｄ変換器にてサンプリング周波数でサンプリ
ングされてディジタル信号Ｘになる。減算器３ではディ
ジタル映像信号Ｘから予測信号Ｘ゛を減算して、予測誤
差信号Ｅ　（＝Ｘ−Ｘ°）を得る。予測誤差信号Ｅは量
子化器４によって量子化されて量子化信号Ｙになる。量
子化信号Ｙは符号化器５によって伝送路符号りに変換さ
れて出力端子６より出力される。また、量子化信号Ｙと
予測信号Ｘ°とが加算器７により加算されて復号信号Ｚ
を得て、その復号信号Ｚを用いて予測器８は予測信号Ｘ
′を作る。ここで新しく得られた予測信号Ｘ°は、次の
サンプリング時刻に得られるディジタル映像信号Ｘと以
上のループの動作を繰り返す。

第６図は、予測に用いる画素の位置関係と予測関数の例
を示すものである。Ｘが予測しようとしている画素であ
る０画素ａｎ（ｎ＝１．２．３）はＸと同一ライン（現
ライン）の画素信号、画素ｂｎ（ｎ＝−１、Ｏｌｌ、２
．３）は前ラインの画素信号である。Ｘの周辺の画素を
用いた予測関数は同図の様に表すことができ、予測器８
では、前ラインや現ラインの画素の持つ情報を用いて予
測関数を計算して予測信号Ｘ゛を得ている。

以上のようにＤＰＣＭ装置は、過去に出現した映像信号
を用いて現在の画素を予測し、その予測値と現在の画素
の値との差である予測誤差信号を量子化・符号化をする
ことによって帯域を圧縮するものである。

発明が解決しようとする問題点しかしながら以上のような構成では、次に挙げるような
問題点を有している。すなわち、第５図においてディジ
タル映像信号Ｘは、減算器３、量子化器４、加算器７、
予測器８を経て予測信号Ｘ°を得ている。この予測信号
Ｘ゛は次サンプリング点でのディジタル映像信号Ｘの予
測値であるから、予測ループの処理時間は、サンプリン
グ周期よりも短くなくてはならない。

例えば、サンプリング周波数が１０ＭＨｚの時は１００
ｎｓｅｃ以内にループ処理を終えなくてはならない、こ
のループ内には、量子化器４の量子化特性や予測器の予
測関数を画像の性質に応じて適応的に変化させる複雑な
処理を行うことが考えられ、そのためには超高速に動作
する回路素子が必要になっていた。

しかし、複雑な処理を行うためには高集積をしなくては
ならないにもかかわらず、ＥＣＬやＴＴＬ等め高速に動
作する素子は発熱が太き（ＩＣ化に適さない、また、こ
れらの素子は、高価であるという問題点もある。また、
ループ内の処理が複雑すぎて高速素子でも処理時間が間
に合わず実時間処理が難しい場合もあった。

本発明はかかる点に鑑み、低速の回路素子□を用いるこ
とによって安価で低消費電力で、なおかつ小型の映像信
号の予測符号化装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段本発明は、映像画面を複数の領域に分け、各領域では隣
接する領域と一定のライン間隔を持って予測符号化する
回路と、各領域で予測した予測誤差をメモリに蓄え、読
み出す回路を備えた映像信号の予測符号化装置である。

作用本発明は前記した構成により、各領域で並行して予測符
号化ができるため、予測符号化器のループ処理速度が映
像信号のサンプリング周波数よりも速くなくて済み、低
速の回路素子を用いても複雑な処理をすることができる
。

実施例第１図は本発明の一実施例における予測符号化装置のブ
ロック図を示すものである。第１図において、１は映像
信号の入力端子、２は１より入力した映像信号をディジ
タル化するＡ／Ｄ変換器、５は量子化された予測誤差が
蓄えられている予測誤差メモリ１２のデータを伝送路符
号りに変換する符号化器、６は伝送路符号りを本装置か
ら送出する出力端子、９はＡ／Ｄ変換器２より出力され
たディジタル化された映像信号を蓄える映像メモリ、Ｉ
ＯＡ、ＩＯＢ、ｉｏｃは予測符号化器、１１は復号映像
メモリ、１２は予測誤差メモリであり、１から８は従来
技術の項で示した第５図の番号と対応している。

以上のように構成された本実施例の予測符号化装置につ
いて、以下その動作を説明する。入力端子１に入ってき
た映像信号はＡ／Ｄ変換器２によってサンプリング周波
数でサンプリングされてディジタル化される。ディジタ
ル化された映像信号はいったん映像メモリ９に蓄えられ
る。

第２図は本実施例における映像画面の区分けの仕方を示
す、映像画面を走査線方向と垂直な３つの領域に分けた
例である。領域はＡ、Ｂ、Ｃがらなり、各領域の大きさ
は等しい、また、各領域の中の数字は、処理の順番であ
り同じ数字のラインは同時刻に処理をする。予測符号化
器１０Ａは領域Ａを、予測符号化器１０Ｂは領域Ｂを、
予測符号化器１０Ｃは領域Ｃを映像メモリの各領域に相
当する番地から映像信号を入力して処理する。予測符号
化器１０Ａ、ＩＯＢ、ＩＯＣは従来の技術で述べた第５
図の減算器３、量子化器４、加算器７、予測器８を合わ
せた機能を持つ、予測符号化器で復号した復号映像信号
２はいったん復号映像メモリ１１に蓄えられる。また各
予測符号化器はこの復号メモリ１１の内容を用いて予測
をする。

予測符号化器の出力である量子化信号Ｙは予測誤差メモ
リ１２に蓄えられる。予測誤差メモリ１２の内容は符号
化器５によって伝送路符号に変換された後に伝送路に出
力端子６より送出される。予測誤差メモリ１２と符号化
器５の順序は逆であっても差し支えない。

全体的な信号の流れは以上の通りであるが、次に各領域
での予測器の動作について説明する。予測符号化するに
際して用いる予測関数は、第６図に示す、同図に示す例
では、予測画素Ｘと同一ラインの画素ａｎ（ｎ＝ｔ、２
．３）や前ラインの画素ｂｎ（ｎ＝−ｉ、Ｏｌｌ、２．
３）のデータを用いてＸを予測する。すなわち、予測符
号化器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃで予測する場合には、上
記画素ａ、、ｂｎの復号データが必要になる。以下の説
明では、第６図の中でも最も広い範囲の画素データを必
要とする予測関数Ｅを用いることにする。

第２図において、Ａ、Ｂ、Ｃは各領域を示す。

１．２．３１０．は処理をする順序であり、時間１には
１の領域を、時間２には２の領域を、時間ＮにはＮの領
域を処理し、処理は左から右方向に進むものとし、領域
の幅は１ラインとする。また、領域Ａのうち時間１の時
に処理する領域を領域Ａ１と名付ける。他の領域も同様
に名付けるとする。

時間１には本予測符号化装置は、領域ＡＬＬか処理をし
ない、領域Ａ１は前ラインを持たないから、例えば予測
関数Ｅのｂ７をゼロにして現ラインの信号だけを用いて
予測信号を計算する。

時間２では領域Ａ２とＢ２を処理する。領域Ａ２では前
ラインの信号として領域Ａ１で処理した復号信号を復号
映像メモリ１１より読み込み処理をする。領域Ｂ２では
領域Ａ１と同様に現ラインのデータだけを用いて予測す
る。

次に時間３での処理を詳しく述べる。第３図に領域Ｂ３
とその周辺を示す０時間３の開始時には、同図に示す様
に画素ｂｎ（ｎ＝ｔ、２．３）は領域Ａｌ、画素ａｎ（
ｎ＝ｔ、２．３）は領域Ａ２、画素ｂ−凰は領域Ｂ２の
画素である。各画素の復号データは時間３以前に復号映
像メモリに書き込まれているので、予測符号化器１０Ｂ
は復号映像メ羊りからデータを読み出して予測信号を計
算することができる。また時間３の最後は第４図に示す
ように、画素ｂｎ（ｎ＝１．２．３）は領域Ｂ２、画素
ａｎ（ｎ＝１．２．３）は領域Ｂ３、画素ｂ−，は領域
Ｃ３の画素である。領域Ｂ２の画素は時間２の間に予測
し、領域Ｂ３、Ｃ３に属す画素も既に予測している。よ
って、符号化映像メモリからデータを読み出して予測符
号化器１０Ｂは同様に予測処理を行うことができる。領
域Ａ３、Ｃ３もそれぞれＡ２、Ｂ２と同様に予測処理が
できる。

時間４以降にっても同様に各領域で隣接する領域との関
係を保ちながら動作することによって、予測処理をする
ことができる。

以上のように本実施例によれば、隣接する領域で予測処
理をするラインをずらせば、領域の境界でも連続した予
測をすることができる。ここで伝送路へ送出する信号は
予測誤差メモリより読み出すから、伝送路上では従来の
技術上′述べた予測符号化装置の信号と何ら変わりはな
い、すなわち、画面を３領域に区分してそれぞれ並行し
て予測処理をすることができるから、従来のように１つ
の予測器で予測を行う場合の予測処理ループの速度の３
分の１の速度の予測器でも予測符号化ができる。

また本実施例では、１画面を走査線方向に垂直な３領域
に区分することを選んだが、領域の数や方向を変えても
何ら差し支えない、さらに、回路素子の速度によって領
域の数を決定したり、予測関数の種類によって隣接領域
での予測ラインの間隔を変えたり、処理開始の時刻を各
領域で変えたりすることも可能である。また画像の伝送
装置で説明したが、画像の記録装置等においても、同様
な構成で予測符号化ができるのは明らかである。

発明の詳細な説明した様に、本発明によれば、予測符号化処理速度
が従来の装置では間に合わない場合でも並列処理をする
ことによって対処できる。また、並列処理をすることに
よって時間的余裕ができ、低速動作の回路素子でも回路
が実現できたり、より複雑で高度な演算を必要とする予
測関数を用いることも可能となり、高薬積が実現でき低
消費電力で動作するＣＭＯＳ素子を用いたＬＳＩに適す
る。０ＭＯ８のＬＳＩを用いることにより、低消費電力
、小型の予測符号化装置を実現することができ、そめ実
用効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の映像信号の予測符号化装置
のブロック図、第２図、第３図、第４図は同実施例にお
ける画面領域の説明図、第５図は１・・・映像入力端子
、２・・・Ａ／Ｄ変換器、３・・・減算器、４・・・量
子化器、５・・・符号化器、６・・・出力端子、７・・
・加算器、８予測器、９・・・映像メモリ、１０Ａ、１
０Ｂ、１０Ｃ・・・予測符号化器、１１・・・復号映像
メモリ、１２・・・予測誤差メモリ。代理人の氏名弁理土中尾敏男　ほか１名第１図第２図第３図第４図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

映像信号のフィールド或はフレームを複数の領域に分け
、入力映像信号を各領域に対応する画像メモリに蓄える
回路と、前記それぞれの領域において隣接する領域と一
定ライン間隔の時間差を持って予測符号化動作をする予
測回路と、前記予測回路で予測された信号を用いて復号
化した復号映像信号データを復号映像メモリに蓄える回
路と、各領域で予測した予測誤差を予測誤差メモリに蓄
える回路と、予測誤差メモリの内容を読みだす回路を備
えることを特徴とする映像信号の予測符号化装置。