JPS6343024B2

JPS6343024B2 -

Info

Publication number: JPS6343024B2
Application number: JP56160341A
Authority: JP
Inventors: Norio Suzuki
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1981-10-09
Filing date: 1981-10-09
Publication date: 1988-08-26
Also published as: JPS5862946A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はTV（Television）信号等の画像信号
を予測変換して求めた予測誤差信号を不等長符号
化する符号化装置に関するものである。

近年TV信号用機器のデイジタル化が進められ
ており、またVTR（Video Tape Recoder）もデ
イジタルVTRが開発されつつある。そして従来
のアナログVTRでは、ダビングをくり返すとそ
のたびにＳ／Ｎが劣化し、多くの回数のダビング
は行なえないという欠点があつた。一方デイジタ
ルVTRを用いて画像信号をPCM（Pulse Code
Modulation）信号等のデイジタル信号に変換し
てデイジタルVTRに記録するようにすれば、デ
イジタル信号ベースでダビングをくり返してもダ
ビングによる劣化は生じない。しかしアナログの
画像信号をPCM信号に変換する場合、例えば
NTSCカラーTV信号では標本化周波数は10MHz
以上で量子化は８ビツト程度の精度は必要と言わ
れているところから、PCM信号をそのままデイ
ジタルVTRに記録すると記録速度が高速でかつ
記録容量が大きいものを必要とする。そこでデイ
ジタルの画像信号を圧縮符号化してデイジタル
VTRに記録するようにすれば記録容量を減少さ
せることができる。例えば１画素当り４ビツトに
圧縮すれば記録容量を半分にできる。

画像信号を圧縮符号化する方法の中で代表的な
ものとしてDPCM（Differential Pulse Code
Modulation）が良く知られている。通常DPCM
方式は入力信号から予測信号を減算して予測誤差
信号を求め、求められた予測誤差信号を視覚特性
を利用して定めた非均一な量子化特性を有する量
子化器で量子化した後、量子化した予測誤差信号
を符号化して伝送する方法である。しかしこのよ
うな方法では復号されたデイジタルの（局部）復
号信号は量子化器による量子化雑音を含んだ信号
となり、DPCM符号器へ入力されたデイジタル
の画像信号とは一致しない。したがつてこの圧縮
符号化を用いた場合にダビングをくり返すと、い
いかえればデイジタルベースでDPCM符号化復
号化をくり返すと、量子化器によつて生ずる量子
化雑音が復号信号に重畳されることとなり、しだ
いに画質が悪くなつていく性質を持つている。

ところがTV信号用機器やVTRのデイジタル
化が一般に普及してくると、デイジタルベースで
DPCM符号化復号化を繰返す必要が生じる。し
かしTV信号と圧縮符号で記憶しているVTR信
号、或いは同様に圧縮しているVTR信号とVTR
信号を切換え的に受け、これを圧縮符号でVTR
に記録するか又は伝送路に送出するためには、そ
れらの切換えは復号化された信号の段階で行なう
必要がある。このことは切換器の前後で別々に
DPCM符号化復号化を行なう必要があることを
意味する。しかし従来の量子化器を有した圧縮符
号化方式を直列に配置すれば、前述のように画質
劣化が増大していく欠点を有している。

したがつて本発明の目的は符号化復号化を繰返
しても再成画像の画質劣化を増大させない符号化
復号化方式に用いられる、圧縮符号化を行う符号
化装置を得ようとするものである。

本発明によれば、デイジタルの画像信号とその
特性を表わすモード信号とを入力して前記画像信
号を圧縮符号化する符号化装置であつて、前処理
制御用モード信号に応じて前記デイジタルの画像
信号の情報量の制御を行なう前処理の手段と、前
処理を受けたデイジタルの画像信号と予め定めら
れた予測特性の予測信号の差をとり予測誤差信号
として出力するノンリカーシブタイプの予測変換
手段と、前記前処理制御用モード信号の情報を用
いて前記予測誤差信号を不等長符号に変換する手
段と、前記不等長符号化および復号化に必要なモ
ード信号をバツフアーメモリーに一旦蓄え圧縮デ
ータとして送り出す手段と、前記バツフアーメモ
リーに蓄えられる符号化についての情報の発生量
および前記入力したモード信号を監視して前記前
処理制御用モード信号を発生し、少なくとも前記
バツフアーメモリーがオーバーフローあるいはア
ンダーフローを生じないように構成した制御手段
とを備えた符号化装置が得られる。

更に本発明によれば、上記の発明による符号化
装置の前に、デイジタルの画像信号から過去に印
加されたと推定される前処理特性を検出しその特
性を表わすモード信号とこのモード信号に対応す
るように遅延させたデイジタルの画像信号とを出
力するモード検出の手段を付加して成る符号化装
置が得られる。

上記の圧縮符号化装置において、その前処理の
手段から出力される前処理を受けたデイジタルの
画像信号は、可逆的にいいかえると情報保存して
符号化されるため、圧縮符号化信号を復号化して
再生した信号は前処理を受けたデイジタルの画像
信号と等しい。したがつて再生されたデイジタル
の画像信号Ｖを再び符号化する場合、前処理の手
段で情報量の制限を何も加えないで、前の圧縮符
号化装置或いは前のVTRの圧縮データを作つた
圧縮符号化装置と同じ符号化特性で予測変換およ
び不等長符号化を行なうので、前の圧縮符号化装
置から出力される圧縮データと同じ信号が出力さ
れる。従つてこの圧縮データを復号化して得る画
像信号は前処理を受けたデイジタルの画像信号を
再生したことになる。

すなわち本発明の符号化装置は、前とは別の表
現を用いれば、前処理で情報量の制御を行なつて
符号化する第１の符号化モードと、再生画像信号
の特性を表わすモード信号の制御のもとに符号化
を行ない情報保存して符号化する第２の符号化モ
ードとを有している。そして通常の場合は、再生
されたデイジタルの画像信号Ｖを再び符号化する
に際して、再生されたモード信号またはモード検
出の手段で検出されたモード信号を用いて前の圧
縮符号化装置で符号化したと同じ符号化特性で画
像信号を予測変換および不等長符号化する。いい
かえると第２の符号化モードで符号化するように
制御を行なうため符号化復号化をくり返しても画
質劣化を増大しない。また通常でない場合、すな
わち入力の画像信号が切り換えられた場合やバツ
フアーメモリーがオーバーフローやアンダーフロ
ーを生じそうな場合には、前処理の手段を用いて
情報量の制御を行なつて符号化する第１の符号化
モードにする。そして前処理で情報量の制御を行
なつて情報蓄積量の制御、いいかえると初期化
（あとに詳しく説明する）を行ない、符号化を止
めることなくなめらかな画像の切換を行なうこと
ができる。また再生画像信号だけでなく、圧縮符
号化されていないPCMの原画像信号が切換えら
れて入力した場合でも、前処理の手段を用いるこ
とによつて圧縮符号化がそのまま行なえるように
なつている。

次に図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明（第１の発明）による符号化装
置を用いて構成する、画像信号を符号化復号化す
るシステムの第１の例を示すブロツク図であり、
これにより単にこの符号化装置の配置ばかりでな
く、該符号化装置自身の持つべき特性その他につ
いて予め説明しようとするものである。第１図に
おいて、切換器SW_MおよびSW_Vが共に図に示す
ように端子ａ側に接続されているとする。入力端
子１０１へ入力されたアナログの画像信号は、
Ａ／Ｄ変換器１０２でデイジタルの画像信号たと
えば８ビツトのPCM信号に変換され、前処理手
段を設けた第１の圧縮符号化装置１０３へ供給さ
れ、与えられたデータレート例えば一定の値に定
められたデータレート或いは外から制御を受けて
或る範囲で時間的に変動するデータレートに等し
くなるように圧縮符号化される。

上記の第１の圧縮符号化装置１０３は、あとに
説明する本発明による第２の圧縮符号化装置とほ
とんど同じで、制御手段からの制御信号に応じて
情報量の制御を行なう前処理の手段と、前処理を
受けたデイジタルの画像信号Ｖを可逆な論理によ
り予測誤差信号に変換する予測変換の手段と、前
記の予測誤差信号を前処理特性を表わすモード信
号Ｍの制御のもとに不等長符号に変換する手段
と、前記不等長符号および復号化に必要な同期お
よびモード信号Ｍをバツフアーメモリーに一旦蓄
え平滑化した圧縮データＣとして送り出す手段
と、前記バツフアーメモリーに蓄えられる符号化
情報の発生量を監視することによつて前処理の手
段の制御を行ない、発生する情報量の平滑化制御
を行なう制御手段とから構成されていて、その動
作の概要を述べれば、バツフアーメモリーに蓄え
られる符号化情報の発生量を監視して前処理の手
段の制御を行ない、前処理に応動させて予測誤差
信号を不等長符号化する圧縮符号化の制御を行な
うようになつている。

このような第１の圧縮符号化装置１０３から出
力された圧縮データＣは、伝送路またはデイジタ
ルVTR等の記録装置１０４を経て第１の復号化
装置１０５へ供給される。第１の復号化装置１０
５では、あとに詳しく説明するが、圧縮符号化信
号を復号化し、第１の圧縮符号化装置１０３の前
処理の手段で得られたデイジタルの画像信号Ｖ
と、前処理特性を示すモード信号Ｍとを再生す
る。再生されたデイジタルの画像信号Ｖとモード
信号Ｍは切換器SW_VとSW_Mの端子ａを通つて第
２の圧縮符号化装置１０６へ供給されて再び圧縮
符号化される。

第２の圧縮符号化装置１０６は第１の発明によ
る装置であつて、その構造は先に説明した第１の
圧縮符号化装置１０３を改良したものである。こ
の装置の構造についてはあとに図面を用いて詳し
く説明するのでここでは省略し、その動作につい
て説明すると、通常は再生されたデイジタルの画
像信号Ｖを予測変換によつて予測誤差信号に変換
し、予測誤差信号を再生されたモード信号Ｍの制
御のもとに不等長符号化し、装置内バツフアーメ
モリーで平滑化することにより再び圧縮データＣ
を得る。この場合、従来のようなバツフアーメモ
リーに蓄えられる符号化情報の発生量監視と制御
を行なわなくても、モード信号Ｍの制御のもとに
符号化を行なえば第１の圧縮符号化装置１０３と
同じ符号化ができ、圧縮データは第１の圧縮符号
化装置１０３から出力されるものと等しくなる。
そして前記の予測変換は可逆的であるので、再生
されたデイジタルの画像信号Ｖは情報保存されて
符号化される。

第２の圧縮符号化装置１０６から出力された圧
縮データは伝送路またはデイジタルVTR等の記
憶装置１０７を経て第２の復号化装置１０８へ供
給される。第２の復号化装置１０８では圧縮符号
化信号、いいかえると圧縮データ、を復号化して
第１の復号化装置１０５で復号したと同じデイジ
タルの画像信号Ｖを再生する。再生されたデイジ
タルの画像信号ＶはＤ／Ａ変換器１０９へ供給さ
れ、アナログ信号に変換されたのち出力端子１１
０から出力される。すなわち符号化復号化を繰り
返してもこの繰返しによる画質劣化は何にも生じ
ない。

次に切換器SW_MとSW_Vが図とは逆にいずれも
端子ｂに接続されている場合について説明する。
デイジタルVTR２０４にはVTR１０４又は１０
７で圧縮符号化した圧縮データが記憶されてい
る。この圧縮データは読み出されて復号化装置２
０５へ供給される。この復号化装置は１０５で示
した復号化装置と同じ構成であり、供給された圧
縮データの復号化が行なわれモード信号Ｍと画像
信号Ｖを再生する。そして再生された両信号Ｍと
Ｖは第２の圧縮符号化装置１０６へ供給され、以
下先の場合と同じように動作する。したがつてこ
の場合も符号化復号化を繰り返してもこの繰返し
による画質劣化は起らない。

次に切換器SW_MとSW_Vが同時に端子ａから端
子ｂに選択的に切り換えられた時点における状態
について説明すると、切換えが生じた時の符号化
装置１０６のバツフアーメモリーの情報蓄積量
は、切換えられた画像信号を第１の圧縮符号化装
置１０３で圧縮符号化した時におけるバツフアー
メモリーの情報蓄積量、いいかえると切換えられ
たモード信号Ｍから推定される情報蓄積量、と一
致しない。そこで一致するようにバツフアーメモ
リーの初期化を行なうため第１の符号化のモード
が選択されて前処理の手段を用いて情報量の制御
を行ない、符号化を止めることなくバツフアーメ
モリーの情報蓄積量の制御を行なう。したがつて
切換等によつて前処理での情報量の制御が行なわ
れた部分の画像信号については情報保存の符号化
は行なわない。

本発明の符号化装置１０６、詳しく言えば第１
の発明の符号化装置６は、情報量の制御が必要な
場合は第１のモードで符号化が行なわれ、そうで
ない通常の場合は第２の符号化モードでモード信
号Ｍを用いて情報保存して符号化が行なわれ、画
像信号Ｖを圧縮符号化した圧縮データを出力す
る。そしてデイジタルVTR１０７へ供給し、記
憶される。デイジタルVTR１０７に記憶された
圧縮データは、読み出されて再び編集が行なわれ
るか、或いは第２の復号化装置１０８で復号化さ
れ、Ｄ／Ａ変換器１０９でＤ／Ａ変換されてアナ
ログの画像信号が復号される。すなわち編集等に
よつて再生画像信号Ｖが切換えられた場合、前処
理の機能を備えているため、切換えが行なわれた
部分では符号化を止めることなくバツフアーメモ
リーの情報蓄積量の制御を、いいかえると情報蓄
積量のリセツトを行なうことができ、他の部分で
は情報保存して符号化を行なうことができる。こ
の情報蓄積量のリセツト動作が本発明における重
要な特徴であつて、先に説明した第１の圧縮符号
化装置１０３の動作とは全く異つている。

なお上の説明から分るように、第１の復号化装
置１０５と第２の復号化装置１０８の違いはモー
ド信号Ｍを出力するかしないかの違いである。而
もこの信号Ｍは基本となる復号回路の線路の或る
部分から取り出すことのできるものであるので、
実際には第１の復号化装置１０５に相当するもの
を２つ用意し、第２の復号化装置１０８としては
信号Ｍを出力する端子を遊ばしておけばよい。

次に上に簡単に説明したバツフアーメモリーの
初期化すなわち蓄積量の制御について詳しく説明
する。第２の圧縮符号化装置１０６は第１の圧縮
符号化装置１０３と同じ符号化を行なつて同じ圧
縮データＣを出力するが、いいかえると同じ符号
化情報量を出力するが、符号化を始める時や再生
画像信号を切換えた時のバツフアーメモリーの情
報蓄積量の初期値は何らかの方法で定めてやらな
いと不定であり、第１の圧縮符号化装置１０３の
初期値と一致させることはできない。したがつて
第２の圧縮符号化装置１０６ではバツフアーメモ
リーの情報蓄積量の初期値の制御または画像信号
の適当な部分での情報蓄積量が一致するような制
御を行なわないと、２つの圧縮符号化装置間で情
報蓄積量は一致しては変動せず、オーバーフロー
あるいはアンダーフローを生ずることがある。

上記のオーバーフローあるいはアンダーフロー
の発生を防止するためにバツフアーメモリーの情
報蓄積量の初期化を行なう方法としては、符号化
の始めあるいは適当な期間ごとに情報蓄積量のリ
セツトを行なう方法や、バツフアーメモリーがオ
ーバーフローあるいはアンダーフローを生じそう
な場合には第１の符号化モードにして前処理の手
段で情報量の制御を行ないながら符号化してオー
バーフローあるいはアンダーフローが生じないよ
うにする方法等がある。アンダーフローが生じそ
うな場合は例えばダミーの情報を付け加えるよう
にする方法もある。

情報蓄積量のリセツトの方法としては情報蓄積
量の値を伝えてリセツトを行なう方法や、モード
信号Ｍより情報蓄積量を推定してリセツトする方
法がある。本発明による符号化装置は後者のモー
ド信号Ｍを用いてリセツト行なう方式を利用した
もので、次にこれを説明する。第１の圧縮符号化
装置１０３ではバツフアーメモリーの情報蓄積量
を用いて前処理特性を定めていることより情報蓄
積量とモード信号Ｍとはある対応関係にある。し
たがつて第２の圧縮符号化装置１０６ではモード
信号Ｍから推定される情報蓄積量とバツフアーメ
モリーの情報蓄積量との違いが或る範囲を越えた
場合は第１の符号化モードに切換え、前処理の手
段を用いることにより発生する情報量の制御を行
なつて情報蓄積量が一致するよう制御し、情報蓄
積量のリセツトを行なう。なおリセツトは情報蓄
積量を完全に一致させるようにする必要はない。

第２Ａ図は本発明による符号化装置（第１図の
１０６相当）の第１の実施例の構成を示すブロツ
ク図である。本実施例は前処理手段として均一量
子化を行う量子化回路を用いた場合のものであ
る。なお前処理手段として間引処理を行なう場合
についてはあとに説明する。また説明にあたつて
は第１図を併せ参照する。

さきに説明したように、本発明の符号化装置に
よる符号化において、第２の符号化モードの場合
（通常の場合）は前処理の手段では情報量の制限
を何も行なわないが、この第２の符号化モードの
場合の前処理の仕方としては２つの方法が考えら
れる。１つの方法は前処理の手段への入力画像信
号をそのまま出力する方法で、他の方法は、前処
理として均一量子化や間引き処理が用いられる場
合、画像信号が有する特性と同じ特性の前処理を
再び加えても、情報量は何も制限されず入力と同
じ信号が得られるということを利用する方法であ
る。ここに画像信号の特性とは、画像信号が過去
において受けた前処理の特性を指している。

これから説明する本実施例の前処理の手段は、
第２の符号化モードの場合も、入力画像信号の特
性を表わすモード信号Ｍを用いて、入力画像信号
が有すると同じ均一量子化特性で入力画像信号を
量子化するように構成した量子化回路７を用いて
いる。また予測変換の手段としては、ノンリカー
シブタイプの予測符号器６４を用いている。

本発明の符号化装置１０６へ第１の復号化回路
１０５からスイツチSW_MとSW_Vを経て供給され
たデイジタルの画像信号Ｖ例えば―128〜127のレ
ベルをとる８ビツトの画像信号は、入力端子４を
経て前処理の手段の量子化回路７へ供給され、又
第１の復号化回路１０５からスイツチSW_Mを経
て供給されたデイジタルの画像信号Ｖの特性を表
わすモード信号Ｍは、入力端子５から制御回路１
３へ供給される。なおこれらの信号ＭとＶを供給
する前置の第１の復号化装置についてはあとに説
明する。

量子化回路７はあらかじめ定められた何種類か
の均一量子化の量子化特性、すなわち前処理特
性、を有し、制御回路１３からの前処理制御用モ
ード信号M″によつて選択された量子化特性に従
つて画像信号Ｖを均一量子化して前処理を受けた
デイジタルの画像信号V_Q（量子化されていること
をあらわす）を出力し、ノンリカーシブタイプの
予測符号器６４の予測器８と減算器１０とへ供給
する。

予測器８ではあらかじめ定められた予測特性に
従つて予測信号Ｐを出力し、減算器１０へ供給す
る。減算器１０では量子化回路７から送られてき
た画像信号V_Qから予測信号Ｐを減算して予測誤
差信号ｅ（＝V_Q−Ｐ）を得、不等長符号化回路１
１へ供給する。不等長符号化回路１１は前処理の
量子化特性に対応した何種類かの符号変換特性を
有し、後述の制御回路１３からのモード信号
M″の制御のもとに量子化特性に対応した符号変
換特性を選択し、選択された符号変換特性に従つ
て予測誤差信号ｅを不等長符号に変換し、不等長
符号および復号化に必要な同期およびモード信号
とからなる圧縮符号化信号Ｌをバツフアーメモリ
ー１２へ供給する。

バツフアーメモリー１２へ送られてくる圧縮符
号化信号Ｌの情報量は符号化装置１０６へ入力さ
れる画像信号Ｖに依存して時々刻々と変化する。
従つてバツフアーメモリー１２では圧縮符号化信
号Ｌを一旦記憶し伝送路の伝送速度に合うように
平滑した後、圧縮データＣとして出力端子１４か
ら記憶装置又は伝送路１０７に送り出す。一方バ
ツフアーメモリー１２ではバツフアーメモリーに
貯えられる情報蓄積量を監視しており、情報蓄積
量BOCは制御回路１３へ供給される。なお伝送
路又は記憶装置１０７に送り出された圧縮データ
Ｃは第２の復号化装置１０８に送られるが、この
装置についてはあとに説明する。

制御回路１３はバツフアーメモリー１２に蓄え
られる情報蓄積量をあらわす信号BOCと入力の
モード信号Ｍとを監視して、適当な周期で判定を
行なつて前処理制御用モード信号M″を発生し、
量子化回路７と不等長符号化回路１１へ供給す
る。以上が本発明による符号化装置１０６の動作
説明である。なお第２Ａ図で説明されてない記号
はあとで説明する。

次に前述のモード信号Ｍおよび再生画像信号Ｖ
を供給する第１の復号化装置１０５と、符号化装
置１０６で出力した圧縮符号を復号する第２の復
号化装置１０８について説明するが、これら２つ
の復号化装置は先にも述べたように実質的には同
じ回路であるので、以下同時に説明する。

第２Ｂ図は第１および第２の復号化装置１０５
と１０８の構成をあらわした図である。伝送路ま
たは記憶装置１０３，１０５から送られてきた圧
縮データＣが入力端子１５を経てバツフアーメモ
リー１７へ供給され、一旦記憶される。バツフア
ーメモリー１７は自身に貯えられている情報蓄積
量を監視していてそれに関する情報を不等長復号
化回路１８へ自発的に供給し、またこのバツフア
ーメモリー１７に一旦記憶された圧縮データＣは
不等長復号化回路１８からの要求に従つて読み出
され該回路１８に供給される。この不等長復号化
回路１８の圧縮データ読出しの要求はそれまでに
受けた圧縮データ中の同期信号やモード信号など
の制御情報と情報蓄積量に関する情報とによつて
決められる。

上記のようにして圧縮データを受けた不等長復
号化回路１８は、モード信号Ｍを抽出して予測復
号器６５中の量子化回路２１と出力端子２４とへ
供給すると共に、不等長符号の情報の復号化を行
つて次のような形で予測誤差信号を再生する。す
なわち、不等長復号化回路１８は本発明による符
号化装置１０６の不等長符号化回路１１の有する
何種類かの符号変換特性に対応した符号逆変換特
性を有し、モード信号Ｍによつて選択された符号
変換特性に従つて不等長符号の情報を符号逆変換
し、モード信号M″が表わす量子化特性の精度に
量子化された予測誤差信号e_Qを再生する。一方端
子２４に出力されたモード信号Ｍは、この復号化
装置が第１の復号化装置１０５として用いられる
ときはその出力を本発明による符号化装置へ送
り、第２の復号化装置１０８として用いられると
きは外部へ出力する必要はない。

上記のようにして再生された予測誤差信号e_Qは
予測復号器６５の加算器２０へ供給され、量子化
回路２１からの量子化された予測信号として加算
して加算器２０の出力に復号した画像信号V_Qを
出力する。再生された画像信号V_Qは、符号化装
置１０６の予測符号器６４へ供給された画像信号
V_Qに一致しており、出力端子２３と予測器２２
へ供給される。予測器２２は第２の圧縮符号化回
路１０６の予測器８と同じ機能を有し、次の予測
信号を求めて量子化回路２１へ供給する。量子化
回路２１は第２の符号化装置１０６の量子化回路
７と同じ機能を有し、モード信号Ｍによつて選択
された量子化特性に従つて予測信号を量子化し、
加算器２０へ供給する。出力端子２３に供給され
た再生画像信号V_Qは、本復号化装置が第１およ
び第２のいずれの復号化装置１０５，１０８とし
て用いられても装置出力として使用される。

上記の前処理として均一量子化を用いた場合に
おける第２の符号化モードでの符号化は次の様な
形で行なわれる。すなわち、均一量子化の前処理
を有する符号化装置で圧縮符号化された信号を復
号して再生した画像信号を本発明の符号化装置で
再び符号化する場合、再生画像信号の特性を表わ
すモード信号が８ビツト均一量子化の特性を表わ
す時は再生画像信号を予測変換して求めた予測誤
差信号を８ビツト用の符号変換特性で不等長符号
化する。モード信号が７ビツト均一量子化特性を
表わす時は予測誤差信号を７ビツト用の符号変換
特性で不等長符号化する。このようにモード信号
に従つて不等長符号化すれば前と同じ符号化が行
なえる。前処理として間引き処理を受けて再生さ
れた画像信号を再び符号化する場合は、モード信
号に従つて間引き処理されない所だけを不等長符
号化するようにする。なお第２Ｂ図のうち説明さ
れてない記号はあとで説明する。

次に第２Ａ図の本発明の符号化装置１０６の各
構成要素について説明する。

第３図は本発明の符号化装置１０６に用いられ
る量子化回路７の具体的な回路例を示す図であ
る。この回路例は２の補数で表わされた８ビツト
の画像信号Ｘ（LSB（Least Significant Bit）は
x₁で、その大きさは１である。）がモード信号
M″の制御のもとに５〜８ビツトのいずれかの均
一量子化特性で切捨ての量子化を受けて出力され
る場合について示してある。

量子化回路７に入力された８ビツトの画像信号
Ｘは、入力端子x₄〜x₈までの上位５ビツトはその
まま出力端子y₄〜y₈へ供給され、x₁，x₂およびx₃
の各ビツトは論理積回路２７，２８または２９へ
供給される。制御回路１３から供給されるモード
信号M″は３ビツトの信号で符号逆変換器２７へ
供給されて逆変換が行なわれ、QS１，QS２およ
びQS３で表わされる３ビツトの量子化選択信号
を出力する。

第４図はモード信号M″と量子化選択信号QS
１，QS２およびQS３と量子化特性の関係を表し
た図である。この図からすぐ分るように、例えば
モード信号M″が２の場合は、量子化選択信号QS
１が「０」で、QS２およびQS３が「１」とな
り、その結果量子化回路７では７ビツト情報の均
一量子化特性が選択されるようになる。

ここで第３図に戻つて、量子化選択信号QS３
は論理積回路２７，２８および２９へ、QS２は
同回路２７および２８へ、QS１は同回路２７へ
供給される。論理積回路２７，２８および２９は
各々の入力信号の論理積をとつた信号を出力し、
出力端子y₁，y₂およびy₃へ供給する。したがつて
量子化回路７の出力にはモード信号M″によつて
選択された量子化特性の精度に均一量子化された
画像信号Ｙが出力される。

第５図は本発明の第１の実施例における符号化
装置１０６予測器８の具体的な回路例を示す図で
ある。本回路例においては、標本化周波数_sがサ
ブキヤリアの周波数_scの３倍である時にNTSC
カラーTV信号を能率よく予測できる予測関数と
して２つの予測関数を定め、２つの予測関数を適
応的に切換選択して予測信号を求めるように構成
されている。

第１の予測関数P₁（ｚ）は１次元の関数であつ
て、ｚ＝exp（−j2π／_s）とすると、 P₁（ｚ）＝0.5z^-1＋z^-3−0.5z^-4 ……(1) であらわされ、又第２の予測関数P₂（ｚ）は２ラ
イン前から予測する関数であつて、 P₂（ｚ）＝z^-2H ……(2) であらわされる。但しＨは１水平走査周期のサン
プル数を示し、_s＝3_scの時Ｈ＝682.5である。選
択の方法は２つの予測関数による予測信号と局部
復号信号いいかえると予測器８への入力画像信号
（本実施例ではノンリカーシブタイプ予測符号器
を用いて情報保存符号化が行なわれているため、
局部復号信号に相当するものは予測符号器６４へ
の入力画像信号に一致する。）とを比較し、入力
画像信号に近い予測信号を出力した予測関数を次
の予測に用いるものである。

予測器８に供給された画像信号は(1)式の予測関
数の特性を有する第１の予測回路３０と、(2)式の
予測関数の特性を有する第２の予測回路３１と、
判定回路３２とへ送られる。第１の予測回路３０
から出力される第１の予測信号は切換回路３４の
端子ａおよび判定回路３２へ、第２の予測回路３
１から出力される第２の予測信号は切換回路３４
の端子ｂおよび判定回路３２へ送られる。判定回
路３２では画像信号に対してどちらの予測信号が
近いかを判定し、第１の予測信号が画像信号に近
い場合は「０」の選択信号を出力し、第２の予測
信号が近い場合は「１」の選択信号を出力する。
出力した選択信号はレジスター３３で１標本化ク
ロツクの周期遅延されたのち切換回路３４へ送ら
れ、切換回路３４では選択信号が「０」の場合は
端子ａの第１の予測信号が選択され、選択信号が
「１」の場合は端子ｂの第２の予測信号が選択さ
れて出力され、予測信号が得られる。第２の予測
回路３１は入力信号を1365の標本化クロツク周期
だけ遅延して出力する遅延回路で構成される。

第６図は第５図の第１の予測回路３０の具体的
な回路例を示す図である。第１の予測回路３０は
(1)式の関数で示される予測特性を有し、0.5の係
数を有する乗算器３５および４０と、入力信号を
１標本化周期遅延させて出力するレジスター３
６，３８，３９および４２と、減算器３７と、加
算器４１とから構成されるノンリカーシブタイプ
のデイジタルフイルターである。なお第１の復号
化装置１０５の予測器２２も同様に構成される。

次に第２Ａ図における本発明による符号化装置
１０６の不等長符号化回路１１の符号変換と、復
号化装置１０５又は１０８の不等長復号化回路１
８の符号逆変換について、第２Ａ図、第２Ｂ図そ
の他の参照して説明する。予測符号器６４へ入力
される量子化の前処理を受けた画像信号は第２Ａ
図の説明においてV_Qと名づけられているが、更
に予測器８および２２から出力される予測信号を
Ｐ、量子化回路２１で信号V_Qと同じ精度に量子
化された予測信号をP_Qとすると、量子化回路２
１で生じる量子化雑音ｑはｑ＝Ｐ−P_Q（量子化回
路２１は第３図に示すように切捨てによる量子化
となつているので量子化雑音ｑはＱで表わされる
量子化特性の量子化の精度より小さい正の値をと
る。）となる。予測符号器６４の減算器１０では
量子化された画像信号V_Qから予測信号Ｐを減算
して予測誤差信号ｅ＝V_Q−Ｐを出力して不等長
符号化回路１１へ供給する。ｑ＝Ｐ−P_Qを用い
ると予測誤差信号はｅ＝V_Q−P_Q−ｑで表わされ
る。したがつて不等長符号化回路１１で符号変換
を行なうには、まず予測誤差信号ｅ（＝V_Q−P_Q−
ｑ）を量子化された画像信号V_Qの精度と等しく
なるように量子化を行ない、量子化された予測誤
差信号e_Q＝V_Q−P_Qを得てから符号変換を行ない、
一方予測復号器６５では符号逆変換によつて再生
された予測誤差信号e_Qと量子化された予測信号P_Q
を加算して（e_Q＋P_Q＝V_Q）予測符号器６４へ入
力された画像信号V_Qと等しい画像信号を再生す
る。

上記において、予測誤差信号ｅから−ｑを除く
量子化は切上げによる量子化となる。すなわち不
等長符号化回路１１は予測誤差信号ｅを画像信号
V_Qの量子化の精度と等しくなるように切上げに
よる量子化を行なう機能とこのあと量子化された
予測誤差信号e_Qを不等長符号に符号変換する機能
とを有している。なお予測符号器６４では量子化
器を用いていないため、予測符号器６４の減算器
１０および予測復号器６５の加算器２０では桁上
げを無視してモジユロー演算を行なつても可逆な
符号化が行なえ、予測符号器６４へ入力される量
子化された画像信号と予測復号器６５で復号され
る画像信号は一致する。したがつて予測誤差信号
に対してもモジユロー演算が行なえる。

次に画像信号V_Qを８ビツトの語長とした場合
において量子化された予測誤差信号e_Qを不等長符
号に符号変換する符号変換特性の作成の仕方の一
例を示す。８ビツトの精度に量子化した予測誤差
信号e_Qの分布の統計量から256個の不等長の符号
語からなる不等長符号を１種類定め、予測誤差信
号e_Q量子化の精度、すなわち前処理の手段の量子
化回路７の量子化の精度、に対応した種類だけ予
測誤差信号を不等長符号に変換する変換特性をそ
なえておき、選択された符号変換特性で予測誤差
信号を不等長符号に変換する。量子化の精度が８
ビツトの時は−128〜127までの整数の予測誤差信
号e_Qに対して256個の符号語を割り当て、７ビツ
トの時は−128〜126までの偶数の予測誤差信号e_Q
に対して符号長が短かい方から128個の符号語を
割当て、同様に６ビツトまたは５ビツトの時には
−128〜124までの４または８の倍数の予測誤差信
号e_Qに対して64または32個の符号語を割当てるよ
うに符号変換特性を定める。

他の例としては量子化特性に従つてあらかじめ
予測誤差信号e_Qを８ビツトの時は１で、７ビツト
の時は２で、６ビツトの時は４で、５ビツドの時
は８で割算してから８ビツト用の符号変換特性で
不等長符号に変換し、復号側では８ビツト用の符
号逆変換特性の出力を量子化特性に従つて１，
２，４，又は８倍して予測誤差信号を出力する。
また他の例としては８ビツト、７ビツト、６ビツ
ト、５ビツトの量子化特性の種類に対応して各々
256個、128個、64個、32個の各符号語からなる４
種類の不等長符号を用いて不等長符号化復号化を
行なう。この様にすればハードウエアーは増加す
るが、符号化能率は上がる。なおオーバーフロー
モード用として５ビツト等長、アンダーフローモ
ード用として８ビツト等長の符号変換特性も用意
しておく。

第７図は符号化装置１０６の制御回路１３の具
体的な回路例を示す図である。バツフアーメモリ
ー回路１２からの情報蓄積量BOCはモード発生
回路３０１と検出回路３０２へ供給される。モー
ド発生回路３０１は情報蓄積量BOCを監視し、
あらかじめ定められた制御特性に従つて量子化回
路７で情報量の制御を行なうよう指示をするモー
ド信号M′を出力する。

第８図は制御回路１３の制御特性の一例を示
す。バツフアーメモリー１２の大きさは規格化し
た値で６の大きさを有するとしている。情報蓄積
量BOCが０〜１の間で非常に少ない値の場合は
モード信号M′はアンダーフローモードを示す０
の値をとる。モード信号が０の時は量子化特性は
８ビツトを選択し、符号変換特性は８ビツト等長
符号を選択する。情報蓄積量BOCが５〜６の間
の値でオーバーフローが生じそうな場合は、モー
ド信号M′はオーバーフローモードを示す５の値
をとる。モード信号が５の時は量子化特性は５ビ
ツト均一量子化を選択し（但し伝送ビツトレート
は５ビツト／画素より大きいものとする。）、符号
変換特性は５ビツト等長符号を選択する。情報蓄
積量BOCが１〜２，２〜３，３〜４，４〜５の
場合、モード信号M′は１，２，３，４，５の値
をそれぞれとり、量子化特性は８，７，６，５ビ
ツトの量子化特性をそれぞれ選択し、符号変換特
性も各々の量子化特性に対応したものを選択する
ことにする。得られたモード信号M′は切換回路
３０３の入力端子ａに供給される。

検出回路３０２は情報蓄積量BOCを監視して
おり、オーバーフローまたはアンダーフローが生
じそうな場合、すなわち１以下または５以上の場
合には切換信号Ｓを「０」とし、そうでない場合
は「１」として切換回路３０３へ供給する。

第９図はオーバーフローおよびアンダーフロー
を検出する上記の検出回路３０２の有する入出力
特性の一例を示した図である。

制御回路１３へ供給されたモード信号Ｍは切換
回路３０３の端子ｂへ送られる。切換回路３０３
では切換信号Ｓが「０」の場合は端子ａの信号す
なわちモード信号M′が選択され、「１」の場合は
端子ｂの信号すなわちモード信号Ｍが選択され、
切換回路３０３の出力にモード信号M″として出
力する。この場合モード信号M′が選択されモー
ド信号M′の制御のもとに符号化する場合が第１
の符号化モードであり、モード信号Ｍが選択され
モード信号Ｍの制御のもとに符号化する場合が第
２の符号化モードである。なおモード信号M″の
発生はあらかじめ定められた周期ごとに行なわれ
る。

第１０図は符号化装置１０６の制御回路１３の
別な具体的な回路例を示す図である。参照数字
301，302，303は第７図の各参照数字の部分と同
じ機能を有し同様の動作を行なう。本回路例はモ
ード信号Ｍを用いて情報蓄積量BOCの制御を行
ない、送受のバツフアーメモリーの情報蓄積量が
大きくずれないようにしたものである。

推定回路３０６はモード信号Ｍから送信側のバ
ツフアーメモリーの情報蓄積量の推定値、すなわ
ち推定情報蓄積量BOC′、を出力し、比較回路３
０５へ供給する。情報蓄積量の推定は第８図の特
性を用いて行なう。例えばモード信号Ｍが３の時
は推定情報蓄積量BOC′はBOCの変域の中心をと
つて3.5とする。

比較回路３０５では情報蓄積量BOCと推定情
報蓄積量BOC′とを比較し（BOC―BOC′）の値
がある値、例えば２、より大きい場合はリセツト
を行なう切換信号S″を「０」とし（BOC―
BOC′）の値がある値、例えば１、以下になるま
で「０」を保持する。他の場合は切換信号S″を
「１」とする。論理積回路３０４は切換信号S′お
よびS″の信号の論理積をとり、得られた切換信
号Ｓを切換回路３０３へ供給する。

論理積回路３０４を切換信号S′およびS″の信号
の他にさらに切換信号Ｓも入力されるように構
成し（図示せず）、通常の場合は切換信号Ｓを
「１」とし、そうではなく圧縮符号化されてない
原画像信号が入力された場合は何らかの方法、例
えばスイツチ、で切換信号Ｓを「０」に保持す
るようにすれば、本発明の符号化装置は第１図の
第１の圧縮符号化装置１０３と同じ機能となり、
原画像信号を圧縮符号化することができる。たと
えばモード信号Ｍが７に場合は、第１の符号化モ
ードで圧縮符号化するものと定めておき、モード
信号Ｍが７である場合は「０」の切換信号Ｓ
を、モード信号Ｍが７でない場合は「１」の切換
信号Ｓを出力する回路を付け加えれば、モード
信号Ｍを用いて切換制御をすることによつて、再
生画像信号の他に原画像信号も圧縮符号化できる
ようになる。

なお第１０図の制御回路１３を用いた場合、１
度モード信号M′が選択されて情報蓄積量のリセ
ツトが行なわれれば、画像信号の切換や伝送路エ
ラー等が生ずるまでリセツトは行なう必要はな
い。

第１１図は符号化装置１０６の量子化回路７の
別な構成例を示す図である。本構成例の量子化回
路は、第２の符号化モードの場合の前処理の仕方
として前処理の手段の入力信号Ｖをそのまま出力
できるように構成したものである。すなわち切換
回路７１において、第１の符号化モードの場合は
端子ａに供給されている量子化回路７で前処理を
受けた画像信号V′を選択し、第２の符号化モー
ドの場合は端子ｂに供給されている入力画像信号
Ｖを選択し、その出力として前処理を受けた画像
信号V″を出力するようになつている。なおこの
場合は制御回路として第１０図のものを使用し、
更にその論理積回路３０４の出力Ｓを回路外に取
り出せるようにしておく。以上を更に詳しく説明
すれば、制御回路１３で求められた前処理制御用
モード信号M″は量子化回路７へ供給され、論理
積回路３０４から取り出された切換信号Ｓは、切
換回路７１へ供給される。切換回路７１の端子ａ
にはモード信号M″の制御のもとに量子化回路７
で量子化された画像信号V′が供給され、端子ｂ
には入力画像信号Ｖが供給される。切換信号Ｓが
「０」の場合すなわち第１の符号化モードの場合
はモード信号M″はモード信号M′の値をとり、モ
ード信号M′の制御のもとに量子化の前処理を受
けた画像信号V′が前処理を受けた画像信号V″と
して出力される。切換信号Ｓが「１」の場合すな
わち第２の符号化モードの場合はモード信号
M″はモード信号Ｍの値をとり、画像信号Ｖが前
処理を受けた画像信号V″として出力される。

第１２Ａ図は本発明による符号化装置の第２の
実施例の構成を示すブロツク図である。本実施例
は第２Ａ図の符号化装置１０６の不等長符号化回
路１１で切上げによる量子化と符号変換の２つの
機能の中、切上げによる量子化の機能を予測符号
器６４へ含めた構成としている。この実施例の装
置に用いられている構成要素で第２Ａ図に用いら
れている構成要素と実質的に同じものには第２Ａ
図におけると同じ参照数字を付してある。

予測符号器６４中の量子化回路９は量子化回路
７と同じ機能を有し、制御回路１３からのモード
信号M″によつて量子化回路７と同じ量子化特性
を選択して、予測器８からの予測信号Ｐを量子化
して出力し減算器１０へ供給する。減算器１０は
量子化された画像信号V_Qから量子化された予測
信号P_Qを減算して量子化された予測信号e_Qを求
め、不等長符号化回路１１へ供給する。

不等長符号化回路１１は量子化特性に対応した
符号変換特性をいく種類か有し、制御回路１３か
らのモード信号M″の制御のもとに、量子化回路
７から出力される画像信号V_Qの有する量子化特
性に対応した符号変換特性を選択して、予測誤差
信号e_Qを不等長符号に変換する。

第１２Ｂ図は第１２Ａ図の本発明の符号化装置
１０６に信号ＭとＶを与える第１の復号化装置１
０５又は該符号化装置の出力を復号化する第２の
復号化装置１０８の構成をブロツクであらわした
図である。この装置に用いられている構成要素で
第２Ｂ図に用いられている構成要素と実質的に同
じものには第２Ｂ図におけると同じ参照符号を付
してある。本復号化装置が第２Ｂ図の装置と異る
ところは、量子化回路２１の位置を等価的に変え
た構成となつているところであり、機能の点につ
いては第１２Ｂ図の符号化装置についての説明か
ら容易に類推できるので、詳細な説明は省略す
る。

第１３Ａ図は本発明による符号化装置の第３の
実施例の構成をブロツクであらわした図である。
この装置が第１の実施例（第２Ａ図）の装置と異
るのは前処理手段として量子化回路７の代りに間
引補間処理回路４３を用いたことにある。他の構
成は第２Ａ図のものと同じであるから同じ参照数
字を付してある。間引処理は等価的に行なわれれ
ばよく、始めに間引きを行なつてサンプル数を減
少させて予測変換するか、または間引きする画素
だけを定めておくだけでそのまま予測変換を行な
い、不等長符号化回路１１で実際に間引きを行な
つて符号変換を行なうかする方法がある。本実施
例では後者の構成としている。

入力端子４へ供給された画像信号Ｖは間引き補
間処理回路４３へ供給され、入力端子５へ供給さ
れた画像信号の特性を表わすモード信号Ｍは制御
回路１３へ供給される。間引き補間処理回路４３
は間引きを何も行なわない特性を含めてあらかじ
め定められた何種類かの間引き特性を有し、制御
回路１３からの制御信号すなわちモード信号
M″によつて選択された間引き特性にしたがつて、
間引きされない画素と間引きされる画素を定め
る。なお次の予測符号器６４の予測器８は間引か
れる画素を含んだ近傍の画素を用いて予測を行な
う回路例となつているため、間引きされる画素の
信号はまわりの間引きされない画素の信号を用い
てあらかじめ補間される。

間引き補間処理回路４３で補間処理を受けた画
像信号V″（量子化されていない）は予測符号器６
４へ供給され、予測符号器６４では予測誤差信号
が求められ不等長符号化回路１１へ供給される。

不等長符号化回路１１はあらかじめ定められた
符号変換特性、例えば第１の実施例の不等長符号
化回路１１が有する８ビツトの量子化特性用の符
号変換特性と同じもの、を有しており、間引き補
間処理回路４３から出力される画像信号V″の間
引き特性を表わすモード信号M″の制御のもとに、
間引きされない画素に対応した予測誤差信号のみ
を符号変換特性にしたがつて不等長符号に変換
し、不等長符号と復号に必要な同期および間引き
特性を表わすモード信号M″からなる圧縮符号化
信号をバツフアーメモリー１２へ送る。

バツフアーメモリー１２では符号化情報を平滑
化して圧縮データＣとして出力端子１４から出力
するとともに、情報蓄積量BOCを制御回路１３
へ供給する。

制御回路１３はモード信号M′とバツフアーメ
モリー１２から供給される情報蓄積量BOCを用
いて間引き処理の前処理特性の切換制御を行なう
モード信号M″を出力し、発生する情報量の平滑
化制御を行なう。制御回路１３から出力されるモ
ード信号M″は間引き補間処理回路４３および不
等長符号化回路１１へ供給される。以上が符号化
装置１０６の動作説明である。

第１３Ｂ図は第１３Ａ図の本発明の符号化装置
１０６に信号ＭとＶを与える第１又は第２の復号
化回路１０５か１０８の構成をブロツクをあらわ
した図である。この装置が第２Ｂ図の装置と異る
のは量子化回路２１の代りに補間処理回路４４を
用いたものである。他の構成は第２Ｂ図のものと
実質的に同じであり、同じ参照数字を用いてい
る。

入力端子１５へ供給された圧縮データＣはバツ
フアーメモリー１７に一旦蓄えられたのち、不等
長復号化回路１８で符号逆変換特性にしたがつて
逆変換が行なわれて予測誤差信号を出力し、加算
器２０へ供給する。間引きが行なわれた画素に対
しては適当な値、例えば０の値の予測誤差信号を
出力する。加算器２０では予測器２２から送られ
てくる予測信号を予測誤差信号を加算して加算器
２０の出力に復号信号を出力し、補間処理回路４
４へ供給する。

補間処理回路４４は符号化装置の間引き補間処
理回路４３と同様の機能を有し、不等長復号化回
路１８からのモード信号によつて選択された間引
き特性に従つて間引きされた画素を、まわりの間
引きされていない画素の復号信号を用いて補間を
行ない、補間処理を行なつた復号画像信号を出力
する。補間処理を受けた復号信号は出力端子２３
および予測器２２へ供給される。又第１の復号器
１０５として用いられる場合に必要なモード信号
Ｍは不等長復号化回路１８の出力を出力端子２４
を経て取り出す。

第１４図は第１３Ａ図の符号化装置１０６の間
引き補間処理回路４３での間引き特性を表わすた
めの標本化された画素の配置を３つの場合（），
（），および（）について示す図である。標本
化周波数を_s＝3_scとした時の１フイールドの第
（ｌ―３）ラインから第ｌラインまでの画面の一
部の画素配置、間引きなしの特性を示すと、（）
における丸印の様になる。（）は第１の間引き
特性を示す図であつて、ばつ印の画素が間引かれ
る画素を示し、水平方向には３サンプルごとに、
垂直方向には１ラインおきに間引きが行なわれ、
有効なサンプル数は5/6に減少される。そして
（）は第２の間引き特性を示す図であつて、全
ラインに対して水平方向に３サンプルごとに間引
きが行なわれ有効なサンプル数は2/3に減少する。
間引きが行なわれる画素Ｙの信号の補間は（）
に示すよう間引かれない画素Ａ〜Ｅを用いて行な
う。画素Ｙの信号は次式で補間する。

Ｙ＝0.5A＋0.25B−0.5C＋0.5D＋0.25E ……(3) これをｚ関数の補間フイルターH_Y（ｚ）で示せ
ば次式のようになる。

H_Y（ｚ）＝0.5z^-1＋0.5z^-681 −0.5z^-682＋0.5z^-684＋0.25z^-1365 ……(4) 第１５図は第１３Ａ図の本発明の符号化装置１
０６の間引き補間処理回路４３の具体的な回路例
を示す図である。入力端子５１へ供給された画像
信号Ｖは切換回路５３の端子ａと補間フイルター
回路５２へ供給される。補間フイルター回路５２
は(4)式で示される補間フイルターの特性を有する
ノンリカーシブタイプのデイジタルフイルターで
構成されており、補間フイルター回路５２の出力
に補間信号を出力し切換回路５３の端子ｂへ供給
する。

入力信号５４には第１４図（）〜（）に示
す間引き特性の中から選択された間引き特性に従
つて間引き処理を行なうための制御信号M″が制
御回路１３から供給される。間引きを行なわない
場合あるいは間引きが行なわれない画素に対して
は端子ａの信号が選択され、間引きが行なわれる
画素に対しては端子ｂの信号が選択されて信号
V″として出力端子５５から出力される。なお間
引きされる画素に対する画像信号を予測器８で必
要としない場合は補間を行なう必要はない。

補間処理回路４４は間引き補間処理回路４３と
同じに構成される。

以上の説明から明らかなように前処理と可逆的
な予測変換と不等長符号化の各手段からなる第２
の圧縮符号化装置１０６を用いて符号化された圧
縮データを復号化して再生したデイジタルの画像
信号Ｖは、前処理の手段の出力信号と同じであ
る。したがつて再生したデイジタルの画像信号Ｖ
を再び符号化するのに符号化装置１０６では前処
理による制限は行なわず、前処理特性を表わすモ
ード信号Ｍを用いて第１の圧縮符号化装置と同じ
符号化特性で符号化を行なつて同じ圧縮データを
出力することができるため、第２の復号化装置で
は再び画像信号Ｖを復号でき符号化をくり返した
ことによる画質劣化は何にも生じない。

第１６図は、これまで説明した第１の符号化モ
ードにリセツト機能と圧縮符号化機能とを持たせ
た本発明の符号化装置を用いたシステムの他の例
である、デイジタルVTRの編集を行なうシステ
ムの構成を示した図である。このシステムの構成
要素で第１図のシステムにおける構成要素と同じ
ものには同じ参照数字を付してある。この第１６
図のシステムは、第１の復号化装置１０５で再生
した画像信号ＶとＡ／Ｄ変換器１０２の出力であ
る原画像信号とを切換えて符号化する場合を示し
ており、構成上からいうと圧縮モード信号発生器
１３０を用いることが第１図の場合と異なつてい
る。

第１６図において、切換回路SW_MとSW_Vがａ
接点に接続しているとき、即ち圧縮符号化された
信号を記憶しているVTR１０４から読出された
信号が符号化装置１０６に送られるときは、圧縮
符号化を表わすモードを付加したモード信号Ｍが
第１の復号化装置１０５から送られるが、切換回
路SW_MとSW_Vがｂ接点に接続しているとき、即
ち原画像信号が符号化装置に送られるときは、上
に説明した圧縮モード信号発生器１３０から圧縮
モード信号を送るようになつている。従つて第２
の符号化装置１０６は第１図の場合と同じように
動作する。このあとの動作も同様である。

次に符号化装置として、今まで説明したものと
は若干異なり、装置そのものの構成は若干複雑に
なるが、これを使用した符号化複合化システムと
しては同程度か又は有利になるような第２の発明
による符号化装置について説明する。ただ第１図
におけると同じように、その符号化装置の持つべ
き特性の説明をし易くするため、はじめにこの符
号化装置を用いた符号化復号化システムについて
説明する。

第１７図および第１８図はこれから詳細に説明
する符号化装置を用いた符号化復号化システムの
２つの例を示したもので、第１図および第１６図
のシステムにそれぞれ対応するものである。これ
らの図からすぐ分るように、画像信号Ｖの特性を
あらわすモード信号Ｍを符号化装置１１２（第１
図の１０６）に送る必要がなくなつている。これ
はこれから説明するように、符号化装置１１２内
部に画像信号Ｖの特性を検出する機能を有する構
成となつているからである。その結果いずれのシ
ステムにおいてもスイツチの構造が簡略になり、
特に第１８図のシステムでは圧縮モード信号発生
回路１３０が不要となる利点がある。

第１９図は第２の発明による符号化装置の一実
施例の構成をブロツクであらわした図である。こ
の第１９図の装置が第２Ａ図の装置と異るところ
は、前処理手段である量子化回路７の前にモード
検出回路７２を備えていて、入力画像信号Ｖから
量子化特性をあらわすモード信号M″を検出する
ようにしたものである。なおこれに関連して制御
回路１３の構成も若干変更されている。ほかの構
成要素は第２Ａ図の場合と同じであり、同じ参照
数字を付してある。

第１９図の符号化装置において、モード検出回
路７２は入力端子４から供給される画像信号Ｖを
監視し、あらかじめ定められたブロツク毎に各ブ
ロツク内の画像信号の有する量子化特性を検出し
て、量子化特性を表わすモード信号Ｍを各ブロツ
ク単位に出力して制御回路１３へ供給する。画像
信号Ｖは、制御回路１３へ供給されるブロツク毎
のモード信号と画像信号のブロツクとが対応する
ように遅延されたのち、量子化回路７へ供給され
る。これ以降は第２Ａ図の符号化装置１０６と同
様の動作を行なう。

第２０図は第１９図の符号化装置のモード検出
回路７２の具体的な回路の一例を示す図である。
本回路例は量子化特性が８ビツト、７ビツト、６
ビツト、５ビツトの均一量子化の量子化特性のい
ずれであるかを検出する回路構成となつている。
入力端子７３に入力された８ビツトの画像信号Ｘ
（ＸはX₁〜X₈のビツトを有しX₁のビツトがLSB
である）は遅延回路７７へ供給されるとともに
X₁のビツトがフリツプフロツプ７４のＳ入力へ、
同様にX₂およびX₃の各ビツトがフリツプフロツ
プ７５および８１のＳ入力へそれぞれ供給され
る。

フリツプフロツプ７４，７５および８１は
「１」（正論理でhigh level）の信号がＳまたはＲ
に入力された時セツトまたはリセツトされるフリ
ツプフロツプである。フリツプフロツプ７４，７
５および８１のＲ入力にはあらかじめ定められた
ある周期ごとにリセツト信号RSが供給される。
制御回路１３で量子化特性の切換制御がTV信号
の１水平走査ラインの周期ごとに行なわれるよう
になつていれば、リセツト信号RSもこれに同期
して出力される。

１水平走査ラインの周期の間でX₁のビツトが
「１」の値をとると、フリツプフロツプ７４はセ
ツトされ出力F₁は「１」の値をとる。同様にX₂，
X₃の各ビツトが「１」の値をとると各フリツプ
フロツプ７５，８１はセツトされ出力F₂あるい
はF₃は「１」の値をとる。リセツト信号RSが入
力されるとリセツトが行なわれ、出力F₁，F₂お
よびF₃は「０」となる。

判定回路７６ではフリツプフロツプ７４，７５
および８１から供給されるF₁，F₂およびF₃の信
号を用いて量子化特性のモードの判定を各水平走
査周期の終りで行なつて、ラインごとにモード信
号を出力する。F₁が「１」の時は８ビツトの均
一量子化特性、F₁が「０」でF₂が「１」の時は
７ビツトの均一量子化特性、F₁およびF₂が「０」
でF₃が「１」の時は６ビツトの均一量子化特性、
F₁，F₂およびF₃が「０」の時は５ビツトの均一
量子化特性と判定し、モード信号Ｍを出力して出
力端子７９へ供給する。したがつてモード信号は
入力画像信号に対して１水平走査周期遅延してい
る。

遅延回路７７は入力画像信号を１水平走査周期
遅延して出力する遅延回路、例えばシフトレジス
ター、で構成される。したがつてモード検出回路
７２の出力端子７８には遅延された画像信号が、
出力端子７９には遅延された画像信号の量子化特
性を表わすモード信号Ｍが出力される。

しかし乍ら第１８図に示すように、再生された
８ビツトの画像信号と圧縮符号化復号化処理を受
けていない８ビツトPCMの原画像信号とが切換
られて入力される場合、８ビツト均一量子化か原
画像信号であるかの区別はLSBのビツトX₁を１
水平走査周期監視するだけでは区別できない。原
画像信号であるとの判定を行なう方法の１つとし
て検出されたモード信号を何ラインかにわたつて
監視して判定を行なうようにする。これを次に説
明する。

第２１図は符号化装置１１２のモード検出回路
７２の別な具体的な回路例を示す図である。本回
路例は第２０図の回路例にも用いられていた判定
回路７６（第１の判定回路）の出力側に原画像信
号か否かの判定をする第２判定回路８０を付け加
えた構成となつている。なお他の回路は第２０図
のモード検出回路７２の回路と同じで、いずれも
同じ参照数字を付してある。

第２判定回路８０は第１の判定回路７６から１
水平走査ラインごとに供給されるモード信号をあ
らかじめ定められたライン数だけ蓄えておき、蓄
えられた各ラインのモード信号を監視することに
よつて原画像信号であるか否かの判定を行なう。
判定条件は次のことを考慮して定められる。

(1) 再生画像信号が入力の場合、情報量制御が行
なわれているので、或る時間たてば８ビツトか
ら７ビツトの量子化モードへ変るはずである。

(2) 原画像信号が入力の場合、LSBのビツトX₁
はほぼランダムに変化するので、各ラインは８
ビツトの量子化モードと判定され、８ビツトの
量子化モードが連続するはずである。

(3) 再生画像信号が入力されていてアンダーフロ
ーのモード時も８ビツトの量子化モードが連続
するが、この場合は原画像信号であると判定し
て量子化による前処理の手段を用いて再び圧縮
符号化を行なつても情報量は制限されず、情報
はいいかえると画像信号は保存される。

例えば32ラインのモード信号を監視し、すべて
が８ビツトの量子化モードの場合は、原画像信号
と判定する。原画像信号と判定した場合は、原画
像信号のモードを表わすモード信号を、そうでな
い場合は判定回路７６から供給されたモード信号
を出力する。

より確からしい判定を行なう方法として、バツ
フアーメモリーの情報蓄積量と検出されたモード
信号とを監視して原画像信号か否かの判定を行な
う方法がある。例えば原画像信号にかたよりがあ
つて（例えばX₁がいつでも「０」となるような
原画像信号）誤まつて再生画像信号と判定され、
検出モードに従つて符号化を行なつたためにバツ
フアーメモリーの情報蓄積量のリセツトが頻繁に
生ずる場合は、原画像信号であるとの判定を行な
うようにする。

以上は前処理が量子化の場合について示した
が、前処理が間引き処理の場合も符号化装置は第
１９図と同様に構成できる。

以上の説明から明らかなように、本発明の符号
化装置は前処理の手段を有しており、入力される
再生画像信号が切換られた場合等で情報蓄積量の
リセツトが必要な場合は、再生画像信号に前処理
を行なつて発生する情報量の制御を行なうことに
よつて情報蓄積量のリセツトができ、符号化を止
めることなくなめらかな画像の切換が行なうこと
ができ、そうでない場合には入力されたモード信
号あるいは検出されたモード信号の制御のもとに
情報保存して符号化を行なうことができる。また
切換によつて原画像信号が入力されても、スムー
スに切換を行なつてそのまま原画像信号を圧縮符
号化することができる。

したがつて本発明の符号化装置を用いて圧縮符
号化した圧縮データをデイジタルVTRに記録し、
読み出して復号化して再生するようにすれば、記
憶容量を少なくでき且つダビングを何回行なつて
も画質劣化が増大していかないようにすることが
できる。

なお本発明の実施例の説明においては、予測変
換の手段は可逆な論理である場合について示した
が、復号信号の誤差が小さくて視覚的あるいは客
観的に許容できる範囲であれば、完全に可逆な論
理でなくてもよい。そして予測変換の手段として
は予測符号器６４を用いて予測符号化する場合に
ついて示したがこれに限定されることはなく、予
測符号器のかわりに予測順位符号器を用い、予測
順位を示す信号を予測誤差信号として出力する予
測順位符号化でもよい。また予測誤差信号を不等
長符号に変換する手段は不等長符号化回路１１を
用いて１画素ごとに不等長符号化する場合につい
て示したが、これに限定されることはなく、複数
の画素ごとに不等長符号化してもよい。さらに予
測誤差信号を不等長符号に変換する手段として、
ランレングス符号化、ピツトプレーン符号化、レ
ベルプレーン符号化、或いはブロツク符号化等を
用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による符号化装置を用いて構成
する、画像信号を符号化復号化するシステムの第
１の例を示すブロツク図、第２Ａ図は本発明によ
る符号化装置の第１の実施例の構成を示すブロツ
ク図、第２Ｂ図は第２Ａ図の符号化装置と関連し
て用いられる復号化装置の構成をあらわすブロツ
ク図、第３図は本発明による符号化装置に用いら
れる量子化回路の具体的な回路例を示した図、第
４図は第３図の回路におけるモード信号と量子化
選択信号と量子化特性の関係を表した図、第５図
は本発明による符号化装置に用いられる予測器の
具体的な回路ブロツク図、第６図は第５図の予測
器に用いられる予測回路の具体的な回路ブロツク
図、第７図は本発明の符号化装置に用いられる制
御回路の回路ブロツク図、第８図は第７図の制御
回路の制御特性の一例を示した図、第９図は第８
図の制御回路に用いられるオーバーフローとアン
ダーフローを検出する回路の特性の一例を示した
図、第１０図は本発明による符号化回路に用いら
れる制御回路の他の例の構成を示したブロツク
図、第１１図は同じく量子化回路の他の例の構成
をブロツクであらわした図、第１２Ａ図は第１の
本発明による符号化装置の第２の実施例の構成を
示したブロツク図、第１２Ｂ図は第１２Ａ図の符
号化装置に関連して用いられる復号化装置の構成
を示すブロツク図、第１３Ａ図は本発明による符
号化装置の第３の実施例の構成のブロツク図、第
１３Ｂ図は第１３Ａ図の符号化装置と関連して用
いられる復号化装置の構成をブロツクであらわし
た図、第１４図は第１３Ａ図の符号化装置に用い
られる間引き補間処理回路の間引特性をあらわす
図、第１５図は第１３Ａ図の符号化装置の間引き
補間処理回路の構成をあらわした図、第１６図は
本発明による符号化装置を用いてデイジタル
VTRの編集を行なうシステムの例を示す図、第
１７図および第１８図は第２の発明による符号化
装置を用いた符号化復号化システムの２つの例を
あらわした図、第１９図は第２の発明による符号
化装置の一実施例の構成をあらわした図、第２０
図および第２１図は第１９図の符号化装置に用い
られるモード検出回路の２つの例を示したブロツ
ク図である。記号の説明：４は画像信号Ｖ入力端子、５はモ
ード信号Ｍ入力端子、７は量子化回路、８は予測
器、９は量子化回路、１０は減算器、１１は不等
長符号化回路、１２はバツフアーメモリー、１３
は制御回路、１４は圧縮データ出力端子、１５は
圧縮データ入力端子、１７はバツフアーメモリ
ー、１８は不等長復号化回路、２０は加算器、２
１は量子化回路、２２は予測器、２３は画像信号
出力端子、２４はモード信号出力端子、４３は間
引き補間処理回路、４４は補間処理回路、６４は
予測符号器、６５は予測復号器、７２はモード検
出回路、１０２はＡ／Ｄ変換器、１０３は第１の
圧縮符号化装置、１０４は記憶装置又は伝送路、
１０５は第１の復号化装置、１０６は第２の圧縮
符号化装置、１０７は記憶装置又は伝送路、１０
８は第２の復号化装置、１０９はＤ／Ａ変換器、
１３０は圧縮モード信号発振器、２０４はVTR、
２０５は復号化装置、SW_Mはモード信号切換器、
SW_Vは画像信号切換器をそれぞれあらわしてい
る。

Claims

【特許請求の範囲】１デイジタルの画像信号とその特性を表わすモ
ード信号とを入力して前記画像信号を圧縮符号化
する符号化装置であつて、前処理制御用モード信
号に応じて前記デイジタルの画像信号の情報量の
制御を行なう前処理の手段と、前処理を受けたデ
イジタルの画像信号と予め定められた予測特性の
予測信号の差をとり予測誤差信号として出力する
ノンリカーシブタイプの予測変換の手段と、前記
前処理制御用モード信号の情報を用いて前記予測
誤差信号を不等長符号に変換する手段と、前記不
等長符号化および復号化に必要なモード信号をバ
ツフアーメモリーに一旦蓄え圧縮データとして送
り出す手段と、前記バツフアーメモリーに蓄えら
れる符号化についての情報の発生量および前記入
力したモード信号を監視して前記前処理制御用モ
ード信号を発生し、少なくとも前記バツフアーメ
モリーがオーバーフローあるいはアンダーフロー
を生じないように構成した制御手段とを備えた符
号化装置。２デイジタルの画像信号を圧縮符号化する符号
化装置であつて、デイジタルの画像信号から過去
に印加されたと推定される前処理特性をあらかじ
め定められた時間単位に検出し、その特性を表わ
すモード信号およびこのモード信号に対応するよ
うに遅延させたデイジタルの画像信号とを出力す
るモード検出の手段と、前処理制御用モード信号
に応じて前記遅延されたデイジタルの画像信号の
情報量の制御を行なう前処理の手段と、前処理を
受けたデイジタル画像信号と予め定められた予測
特性の予測信号の差をとつて予測誤差信号として
出力するノンリカーシブタイプの予測変換の手段
と、前記前処理制御用モード信号の情報を用いて
前記予測誤差信号を不等長符号に変換する手段
と、前記不等長符号および復号に必要なモード信
号をバツフアーメモリーに一旦蓄え圧縮データと
して送り出す手段と、前記バツフアーメモリーに
蓄えられる符号化についての情報の発生量および
前記モード検出の手段で求められたモード信号を
監視して前記前処理制御用モード信号を発生し、
少なくとも前記バツフアーメモリーがオーバーフ
ローあるいはアンダーフローを生じないように構
成した制御手段とを備えた符号化装置。