WO1994009594A1

WO1994009594A1 - Encoder and decoder

Info

Publication number: WO1994009594A1
Application number: PCT/JP1993/001470
Authority: WO
Inventors: Tetsujiro Kondo; Kenji Takahashi
Original assignee: Sony Corporation
Priority date: 1992-10-15
Filing date: 1993-10-13
Publication date: 1994-04-28
Also published as: JPH06133284A; DE69323996T2; EP0618727A1; DE69323996D1; EP0618727A4; KR100359671B1; EP0618727B1

Description

明細書

発明の名称エンコーダ及びデコーダ

技術分野

本発明は、例えば情報の符号化して圧縮すると共に、圧縮情報を元の情報に戻すコーデック等に適用して好適なェンコーダ及びデコーダに関する。背景技術

従来、コ一デックと称される装置が提案されている。このコーデックは、画像データを伝送または記録する際に符号化して圧縮するためのものであり、この画像データの符号化は、 1 9 9 0年 1 2月に国際電気通信連合（ I TU) の傘下である国際電信電話諮問委員会（C C I TT) によって成立に至った映像 C O DE C (コ一ダ、デコーダ）勧告 H. 2 6 1により標準化されている。動画像符号化が適用されるのは、信号源として標準テレビジョンやハイディフィニッシヨン（ H D ) テレビジョンを用い、遠隔地への信号伝送を伴う用途として例えば放送、通信等、また、ローカルな信号処理の用途として蓄積等の分野にわたっている。この勧告 H. 2 6 1による映像フォ一マツトとして、地域（全世界）によるテレビジョン方式の違いを解決し、 C O DE C間で通信を行うことのできる共通の中間フォーマツト（C I F ： C o mm 0 n I n t e r m e d i a t e F o r m a t ) 力めげられる。この C I Fによる画像の解像度は、橫 3 5 2、縦 2 8 8 ドットである。

さて、一般にビデオコ一デックの符号化部は、入力ビデオデータを符号器で符号化し、これを多重化符号化し、更にこのデータを送信バッファに一旦蓄えた後、伝送符号器で符号化し、符号化したビット列として送信し、復号化部は伝送された符号化されたビット列のビデオデー，を伝送復号器で復号し、これを一旦受信バッファに蓄えた後、多重化復号化し、更にこのデータを復号して元のビデオ信号を得る。このように膨大な画像データを伝送する場合においては、伝送時に符号化して圧縮し、受信時に符夸化されて圧縮された画像データを復号するようにしている。従って、ビデオコーデックは画像の伝送のみならず、例えば V T Rにおいて画像データを記録するときにも用いることができる。特に、近年急速に進歩したハイディフィニッシヨンテレビジョンの方式の画像データは標準のテレビジョン方式のそれとは異なり、膨大なデータ量となるので、当然記録時に符号化して圧縮し、再生時に復号化して元の画像データを得るようにすることは記録コストを大幅にダウンさせるためにも必須の課題となっている。

このコ一デックでのテレビジョン信号の処理の 1つとして、伝送帯域を狭くする目的でもって、 1画素当たりの平均ビット数、またはサンプリング周波数を小さくするいくつかの方法が知られている。サンプリング周波数を下げる符号化方法としては、サブサンプリングにより画像データを 1 Z 2 に間引き、サブサンプリング点と、補間のときに使用するサブサンプリング点の位置、即ち、補間点の上下または左右の何れのサブサンプリング点のデ一タを使用するかを示すフラグとを伝送するものが提案されている。 1 画素当たりの平均ビット数を少なくする符号化方法の 1つとして、 D P C M ( D i f f e r e n t i a 1 P C M ) が知られている。この D P C Mは、テレビジョン信号の画素同士の相関が高く、近接する画素同士の差が小さいことに着目し、この差分信号を量子化して伝送するものである。 1画素当たりの平均ビット数を少なくする符号化方法の他のものとして、 1 フィールドの画面を微少なプロックに細分化して、プロック毎に平均値及び標準偏差と各画素毎の 1 ビッ卜の符号化コードを伝送するものがある。サブサンプリングを用いてサンプリング周波数を低減しようとする符号化方法は、サンプリング周波数が 1 Z 2 になるために、折り返し歪が発生する虞があった。また、 D P C Mは、誤りが以後の復号化に伝播する問題があった。また、ブロック単位で符号化を行う方法は、ブロック同士の境界においてブロック歪が生じる欠点か'あった。

そこで本出願人は、先に、 2次元ブロック内に含まれる複数画素の最大値及び最小値により規定されるダイナミックレンジを求め、このダイナミックレンジに適応した可変のビット長でもって、符号化を行う高能率符号化装置を,提案している（特開昭 6 1 — 1 4 4 9 8 9号公報参照）。図 6は、先に提案されているダイナミックレンジに適応した可変なビット長の符号化、即ち、ァダプティブ · ダイナミック ♦ レンジ · コーディング（ A D R C ) の説明に用いるものである。ダイナミックレンジが例えば（ 4 ライン X 4画素 = 1 6画素）からなる 2次元的なブロック毎に算出される。また、 8 ビットを 1 サンプルとする入力画素データからそのブロック内での最小のレベル（最小値）が除去される。この最小値が除去された画素データが量子化される。この量子化は、最小値が除去された画素データを代表レベルに変換する処理である。この量子化の際に生じる量子化歪の許容できる最大値（最大歪と記述する）が所定の値、例えば 4 とされる。図 6 Aは、ダイナミックレンジが（最大値 M A X と最小値 M I Nの差）が 8 の場合を示す。（D R = 8 ) の場合では、中央のレベル 4が代表レベル L ◦ とされ、（最大歪 E = 4 ) となる。つまり、（ 0 ≤ D R≤ 8 ) のときには、ダイナミックレンジの中央のレベルが代表レベルとされ、量子化されたデータを伝送する必要がない。従って、必要とされるビット長 N bが 0である。受信側では、ブロックの最小値 M I N及びダイナミックレンジから代表レベル L 0を復元値とする復号がなされる。

図 6 Bは、（D R = 1 7 ) の場合を示し、代表レベルが（ L 0 = 4 ) 、（L l = l 3 ) と夫々定められ、最大歪 Eが 4 となる。 2個の代表レベル L 0、 L 1があるので、（N b = l ) となる。 ( 9 ≤ D R≤ 1 7 ) の場合には、（N b = l ) である。最大歪 E は、ダイナミックレンジが狭い程小となる。

図 6 Cは、（D R = 3 5 ) の場合を示し、代表レベルが（ L 0 = 4 ) 、 (L 1 = 1 3 ) . ( L 2 = 2 2 ) . ( L 3 = 3 1 ) と夫々定められ、（E = 4 ) である。 4個の代表レベル L 0〜 L 3があるので、（N b = 2 ) となる。（ 1 8≤ D R≤ 3 5 ) の場合では、（N b = 2 ) とされる。（ 3 6≤ D R≤ 7 1 ) の場合では、 8個の代表レベル（ L 0〜 L 7 ) が用いられる。図 6 Dは、（ D R = 7 1 ) の場合を示し、代表レベルが（ L 0 = 4 ) 、 ( L 1 = 1 3 ) 、 (L 2 = 2 2 ) . ( L 3 = 3 1 ) . ( L 4 = 4 0 ) 、 ( L 5 = 4 9 ) 、（ L 6 = 5 8 ) 、（ L 7 = 6 7 ) と夫々定められる。 8個の代表レベル L 0〜K 7の区別のために、（N b = 3 ) とされる。（ 7 2 ≤ D R≤ 1 4 3 ) の場合では、 1 6個の代表レベル（ L 0〜 L 1 5 ) が用いられる。図 6 Eは、（ D R = 1 4 3 ) の場合を示し、代表レベルが（ L 8 = 7 6 ) 、 ( L 9 = 8 5 ) 、 ( L 1 0 = 9 4 ) . ( L 1 1 = 1 0 3 ) . ( L 1 2 = 1 1 2 ) 、 ( L 1 3 = 1 2 1 ) . ( L 1 4 = 1 3 0 ) . ( L 1 5 = 1 3 9 ) と定められる（但し、 L 0 ~ L 7 は、既に説明した値と同様である）。 1 6個の代表レベル（ L 0〜 L 1 5 ) の区別のために、 (N b = 4 ) とされる。（ 1 4 4≤ D R≤ 2 8 7 ) の場合では、 3 2個の代表レベル（ L 0 ~L 3 1 ) が用いられる。図 6 Fは、 (D R = 2 8 7 ) の場合を示し、代表レベルが（ L 1 6 = 1 4 8 ) 、 ( L 1 7 = 1 5 7 ) . ( L 1 8 = 1 6 6 ) . ( L 1 9 = 1 7 5 ) 、 · · · · ( L 2 7 = 2 4 7 ) . (L 2 8 = 2 5 6 ) . ( L 2 9 = 2 6 5 ) 、 ( L 3 0 = 2 7 4 ) . ( L 3 1 = 2 8 3 ) と定められる（但し、 L 0〜 L 1 5は、既に説明した値と同様である ) 。 3 2個の代表レベル（ L 0 ~ L 3 1 ) の区別のために、（N b = 5 ) とされる。実際には、入力画素データが 8 ビットで量子化されているので、ダイナミックレンジの最大値が 2 5 5であり、代表レベル（ L 2 8〜 L 3 1 ) に量子化されることがない。

1 プロック内のテレビジョン信号が水平及び垂直方向の 2次元方向並びに時間方向に関する 3次元的な相関を有しているので、定常部では、同一のブロックに含まれる画素データのレベルの変化幅は小さい。従って、ブロック内の画素データが共有する最小レベル M I Nを除去した後のデータ D T 1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量子化ビット数により量子化しても、量子化歪は殆ど生じない。量子化ビット数を少なくすることにより、データの伝送帯域幅を元のものより狭くすることがで含る。

ところで、上述のビット長が可変のダイナミックレンジに適応した符号化装置では、許容できる最大歪 Eが例えば 4 と定められていた。この最大歪 Eの値をより大きくすればビット長 N bがより小さくなり、圧縮率を高くすることができる。しかしながら、最大歪 Eを大きくすると、ブロック歪が発生する。そこで、本出願人は更に、ビット長 N bが決定されるときに、ダイナミックレンジに対して、最大歪を一定とせずに、人間の視覚特性にマッチングした非線形な特性で最大歪を変えることにより、ビット長 N bをより小さくするようにし、これによつてプロック歪のような復元画像の劣化を生じることなくより圧縮率を高くできるようにした高能率符号化装置を提案している（特開昭 6 2— 2 6 6 9 8 9号公報参照）。

このような V T Rの記録系を考えた A D R C方式を採用した高能率符号化装置においては、可変長符号を用いた圧縮を行つていない。この可変長符号化、例えば R u n L e n g t h L i m i t e dを用いた圧縮は、周知のように、 1つの情報がどれだけ連続するかをという情報を用いることで、情報の圧縮を行うようにした方法である。この可変長符号化を行った場合、エラーが生じたときに元のデータを復元できなくなってしまうからである。上述のように、 V T Rの記録系を考えた A D R C方式では可変長符号を用いるとエラーが生じたときに元のデータを復元できなくなるので、圧縮効率の高い可変長符号化を採用できず、圧縮率を向上できないという不都合があった。

この発明はこのような点を考慮してなされたもので、可変長符号化を採用して圧縮効率を向上させると共に、ェラ一が発生した場合でもできるだけ元のデータを復元することのできるェンコ一ダ及びデコ一ダを提案しようとするものである。発明の開示

第 1 の本発明は、画素情報を第 1の方法で符号化する第 1 の符号化手段と、この第 1の符号化手段で符号化された画素の情報を複数のビットプレーンに分割する分割手段と、この分割手段によつて分割され、生成された複数のビットプレーン毎に第 2の方法で符号化する第 2の符号化手段と、この第 2の符号化手段で符号化した画像情報に対してェラ一訂正符号を付加するェラ一訂正符号付加手段とを有するェンコ一ダである。

第 2の本発明は、上記第 1の符号化手段が用いる上記第 1 の方法を、 2次元ブロック内に含まれる複数画素の最大値及び最小値により規定されるダイナミックレンジを求め、このダイナミックレンジに適応した可変のビット長でもって符号化を行うものとしたエンコーダである。第 3の本発明は、上記第 2の符号化手段が用いる上記第 2の方法を、画素情報の連続長に対して符号化を行うものとしたェンコーダである。

第 4の発明は、上記第 2の符号化手段が用いる上記第 2の方法を、画素情報の統計的性質を利用して符号化処理するものとしたェンコ一ダである。

第 5の本発明は、上記ビットプレーンの生成を所定の数の画素で構成されるブロック毎に行うものとしたエンコーダである。第 6の本発明は、上記ビットプレーンの生成を画面単位で行うものとしたエンコーダである。

第 7の本発明は、上記ビットプレーンの生成時に、ビットシフトを行うものとしたエンコーダである。

第 8の本発明は、上記複数のビットプレーンを少なくとも M S Bで構成するプレーン、 n番目の M S Bで構成するプレーン及び L S Bで構成するプレーンとしたエンコーダである。

第 9の本発明は、上記複数のビットプレーンの内、上記 M S B で構成するプレーンを先頭にして処理を行うようにしたェンコ一ダである。

第 1 0の本発明は、上記 M S Bで構成するプレーンの M S Bを一定の規則を以て時間的または空間的に配列するようにしたェンコーダである。

第 1 1の本発明は、上記 M S Bで構成するプレーンが存在しない場合に、上記 M S Bのプレーンを全て " 0 " として上記第 2の符号化手段で符号化するようにしたエンコーダである。

第 1 2の本発明は、上記 M S Bで構成するプレーンが存在しない場合、上記 M S Bのプレーンの変わりに、少なくとも量子化の際の割当ビット数が " 0 " であることを示す情報を出力するようにしたエンコーダである。第 1 3の本発明は、少なくとも上記 M S Bで構成するプレーンと上記 L S Bで構成するプレーンの情報の並びに基いて上記第 2 の符号化手段で符号化するようにしたエンコーダである。

第 1 4の本発明は、入力された画素情報に付加されているエラ一訂正符号に基いてェラ一訂正処理を行うェラ一訂正処理手段と、このエラ一訂正処理手段からの出力に対して第 1 の方法で復号処理する第 1の復号手段と、この第 1の復号手段で復号された複数のビットプレーンの画素情報を元の情報に変換する変換手段と、この変換手段からの出力を第 2の方法で復号し、元の画像情報を得る第 2の復号手段とを有するデコーダである。

第 1 5の本発明は、上記第 1の復号手段が用いる上記第 1の方法を、画素情報の連続長に対して符号化された情報をデコ― ドするものとしたデコーダである。

第 1 6の本発明は、上記第 2の復号手段が用いる上記第 2 の方法を、 2次元ブロック内に含まれる複数画素の最大値及び最小値により規定されるダイナミックレンジを求め、このダイナミックレンジに適応した可変のビット長でもつて符号化された^報をデコ一ドするものとしたデコーダである。

第 1 7の本発明は、上記第 1 の復号手段が用いる上記第 1 の方法を、画素情報の統計的性質を利用して符号化された情報をデコ一ドするものとしたデコーダである。

第 1 8の本発明は、上記第 1 の復号手段でデコードされて得られた上記複数のビットプレーンを、ビットシフトされたものとしたデコーダである。

第 1 9の本発明は、上記第 1の復号手段でデコ一ドされて得られた上記複数のビットプレーンを、所定の数の画素で構成されるブロック毎に生成されたものとしたデコ一ダである。

第 2 0の本発明は、上記第 1の復号手段でデコ― ドされて得られた上記複数のビットプレーンを、画面単位で生成されたものとしたデコーダである。

第 2 1の本発明は、上記第 1の復号手段でデコードされて得られた複数のビットプレーンを、少なくとも M S Bで構成するプレーン、 n番目の M S Bで構成するプレーン及び L S Bで構成するプレーンとしたデコーダである。

第 2 2の本発明は、上記 M S Bで構成するプレーンに対応する符号化情報を、同一プロック内または同一画面内においては上記第 1の復号手段において最初にデコ一ドされるものとしたデコーダである。

第 2 3の本発明は、上記第 1の復号手段でデコ一ドされた上記複数のプレーンの内、 M S Bで構成するプレーンの M S Bが一定の規則を以て時間的または空間的に配列されたものとしたデコ一ダである。

第 2 4の本発明は、上記第 1の復号手段でデコ一ドされて得られた M S Bで構成するプレーンが全て " 0 " の場合に、デコ一ダ側において少なくとも量子化の際の割当ビット数が " 0 " であることを認識するようにしたデコーダである。

第 2 5の本発明は、上記第 1の復号手段でデコ一ドすべき M S Bで構成するプレーンに対応する情報がない場合に入力される少なくとも量子化の際の割当ビット数が " 0 " であることを示す情報を認識するようにしたデコーダである。

第 2 6の本発明は、上記第 1の復号手段でデコードして得られた上記複数のプレーンの内、少なくとも上記 M S Bで構成するプレーンと上記 L S Bで構成するプレーンの情報の並びに基いて上記第 2の復号手段でデコ一ドするようにしたデコーダである。図面の簡単な説明図 1 Aは本発明ェンコ一ダのー実施例を示す構成図である。図 1 Bは本発明ェンコ—ダの一実施例を示す構成図である。図 2 は本発明ェンコ一ダのー実施例の要部を示す構成図である図 3は本発明デコ一ダのー実施例の要部を示す構成図である。図 4 Aは本発明ェンコーダ及びデコ一ダのー実施例の説明に供するブロックデータの例を示す説明図である。

図 4 Bは本発明ェンコーダ及びデコ一ダの一実施例の明に供する図 4 Aに示したブロックデータを 3 ビットで示した場合の例を示す説明図である。

図 4 Cは本発明ェンコ—ダ及びデコ一ダのー実施例の説明に供する図 4 Bに示した M S Bをビットプレーンに分割した場合の例を示す説明図である。

図 4 Dは本発明ェンコ一ダ及びデコ一ダの一実施例の説明に供する図 4 Bに示した 2 n d M S Bをビットプレーンに分割した場合の例を示す説明図である。

図 4 Eは本発明ェンコーダ及びデコ一ダのー実施例の説明に供する図 4 Bに示した L S Bをビットプレーンに分割した場合の例を示す説明図である。

図 5は本発明ェンコ一ダ及びデコ一ダの一実施例の説明に供する説明図である。

図 6 Aは A D R C処理の説明に供するダイナミックレンジが " 8 " の場合を示す説明図である。

図 6 Bは A D R C処理の説明に供するダイナミックレンジが " 1 7 " の場合を示す説明図である。

図 6 Cは A D R C処理の説明に供するダイナミックレンジが " 3 5 " の場合を示す説明図である。

図 6 Dは A D R C処理の説明に供するダイナミックレンジが " 7 1 " の場合を示す説明図である。

図 6 Eは A D R C処理の説明に供するダイナミックレンジが " 1 4 3 " の場合を示す説明図である。

図 6 Fは A D R C処理の説明に供するダイナミックレンジが " 2 8 7 " の場合を示す説明図である。発明を実施するための最良の状態

図 1 Aはエンコーダを示し、この図 1 において、 1 は例えば図示しない V T Rの記録系からの、例えば 1 サンプルが 8 ビットに量子化された画像データ（ディジタルテレビジョン信号）が供給される入力端子で、この入力端子 1からの画像データは符号化回路 2に供給される。この符号化回路（ A D R C ：ァダプティブ · ダイナミック ♦ レンジ · コ一ディング回路） 2は、例えば入力端子 1を介して供給される画像データを所定単位の 2次元プロックに分割し、分割した 2次元ブロック内に含まれる複数画素の最大値及び最小値により規定されるダイナミックレンジを求め、このダイナミックレンジに適応した可変のビット長でもって符号化を行う。そして符号化を行った画像データ（以下ブロックデータと呼ぶ）を分割回路 3に供給する。

図 5 にこの符号化によって生成されたブ π ックデータの例を示す。この図 5 に示すように、 1つのブロックデータは例えばデ一タブ σ ック及び 1つのブロックの終わりを示すェンド · ォブ ♦ ブロック（ Ε〇 Β ) というコードのブロックで構成され、デ一タブロックは M S B、 2 S B、 · · · * L S Bで構成される。さて、このようなプロックデータが分割回路 3に供給されると、分割回路 3はブロックデ一タを更にビットプレーンに分割する。ここで、ビットプレーンとは、図 5で説明したように、データブロックを構成する M S B、 2 S B、 · · · · L S Bを示し、ビットプレ一ンに分割するということは、 M S B、 2 S B、 · · · ♦ L S B で夫々以下に説明する処理を行うための単位とすることである。

ここで、図 4を参照して A D R C方式で符号化処理した画像デ —タをビットプレーンに分割する方法について更に説明する。図 4 Aに、例えば A D R C方式により処理された画像データ（プロックデータ）を示す。この図 4 Aに示す各数値は例えば画像デ— タのレベルを示している。次に、図 4 Bに示すように、図 4 Aに示したブロックデータを M S B、 2 n d M S B、 L S Bの 3 ビットで示すと、 M S Bは最上位ビットであるので、十進で " 7 " 、 " 6 " 、 " 5 " 、 " 4 " のときが夫々 " 1 " となり、十進で " 3 " 、 " 2 " 、 " 1 " 、 " 0 " のときが夫々 " 0 " となり、 2 n d M S Bは 2番目のビットであるので、十進で " 7 " 、 " 6 " 並びに " 3 " 、 " 2 " のときに夫々 " 1 " となり、十進で " 5 " 、 " 4 " 並びに " 1 " 、 " 0 " のときに夫々 " 0 " となり、 L S Bは最下位ビットであるので、十進で " 7 " 、 " 5 " 、 " 3 " 、 " 1 " のときに夫々 " 1 " となり、十進で " 6 " 、 " 4 " 、 " 2 " 、 " 0 " のときに夫々 " 0 " となる。

従って、図 4 Aに示すようなレベルに対応させてビットプレーンで分割すると、 M S Bは図 4 Aにおいて、 " 4 " 、 " 5 " 、 " 6 " 、 " 7 " に対応する部分が夫々 " 1 " となり、これ以外は " 0 " 、即ち、図 4 Cに示すようになる。次に、 2 n d M S Bは図 4 Aにおいて、 " 7 " 、 " 6 " 、 " 3 " 、 " 2 " に対応する部分が夫々 " 1 " となり、これ以外は " 0 " 、即ち、図 4 Dに示すようになる。次に、 L S Bは図 4 Aにおいて " 1 " 、 " 3 " 、 " 5 " 、 " 7 " に対応する部分が夫々 " 1 " となり、これ以外は " 0 " 、即ち、図 4 Eに示すようになる。このようにして、 A D R C 方式で符号化して得たブロックデータをビットプレーンデータに分割するわけである。この分割回路 3で分割されたビットプレーンデータは、符号化回路 4に供給される。この符号化回路 4は分割回路 3 からのビットプレーンデータに対して例えばランレングス符号化、ノヽフマン符号化等の可変長符号化処理を施し、この可変長符号化処理を施したビットプレーンデータをフレーム化回路 5 に供給する。本例においては、この順序としては、ランレングス符号化処理の次にハフマン符号化処理を行うようにする。この理由としては、ランレングス符号化処理をハフマン符号化処理より先に行った方が符号化の効率が良いからである。

フレーム化回路 5は符号化回路 4からのビットプレーンデータに誤り訂正符号化の処理を施し、更に同期信号を付加して送信データ（または記録データ）を得、これを出力端子 6を介して図示しない例えば V T Rの記録系に供給する。このとき、可変長符号化された M S B ビットプレーンデータを他の 2 n d M S Bや L S Bのビットプレーンデータより先に配置すると共に、 M S Bのビットプレーンデータの位置を予め決めておき、規則的な配置で記録されるようにする。このようにした場合、エラ一伝播の影響を受けにくくすることができる。ランレングス符号化の場合、ェラ一の発生したデータ以降のデータは全て使用できなくなるので、一番対極的な流れを決定する M S Bのビットプレーンを先頭にすることで、エラ一による影響を最小限にするわけである。また、各ブロックに割り当てられる量子化ビット数を切り換える場合においても、同様の作業を行うことができるが、割当ビット数が " 0 " の場合は M S Bプレーンが存在しない。従って、この場合は M S Bプレーンを全て " 0 " としてエンコードされたデータを伝送するか、若しくは「 " 0 " ビット相当である」というデータを伝送すれば良い。また、 M S B付近のビットプレーンと L S B付近のビットプレーンとではデータの並びが異なるので、コ一ディングのパターンを例えばコ一ディングテーブルを変えることによつて切り換えた方が効率の良いコ一ディングを行うことができる。この理由として、ハフマン符号化処理やランレングス符号化処理においては、 M S Bのビットプレーンデータは対極的な流れが分かり、 L S Bのビットプレーンデータは細かく変化するからである。

従って、例えば M S Bのビットプレーンだけをコーディングし、 2 n d M S Bや L S Bのビットプレーンをコ一デイングしないようにしたり、 M S B及び 2 n d M S Bのビットプレーンをコーディングし、 L S Bのビットプレーンをコーディングしないようにしたりしても良いし、更に、ビットシフトを行うようにしても良く、このような処理によってエラ一に強くすることができる。 V T Rの記録系においては、このフレーム化回路 5からのデータに対して増幅、変調等種々の記録のための処理を施し、この後、図示しない磁気テープに傾斜トラックを形成する如く記録する。次に、図 2を参照して図 1 Aに示したエンコーダを更に詳しく説明する。この図 2 において、図 1 Aと対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。この図 2 に示すように、入力端子 1 に例えば 1 サンプルが 8 ビッ卜に量子化された画像データが入力される。この画像データがブロック化回路 1 3に供給される。 1 3 はブロック化回路で、このブロック化回路 1 3は入力された画像データを符号化の単位である 2次元ブロック毎に連続する信号に変換する。この例においては、 1 ブロックの大きさを例えば（ 4 ライン X 4画素 = 1 6画素）とする。このブロックィ匕回路 1 3で処理された画像データ（画素データ）はダイナミックレンジ（D R ) 検出回路 1 4及び加算回路 1 5に夫々供給されるこのダイナミックレンジ検出回路 1 4は、プロック化回路 1 3 からの画素データをプロック毎にダイナミックレンジ及び最小値を検出し、最小値データを加算回路 1 5及びフレーム化回路 5 に夫々供給すると共に、ダイナミックレンジをビット長決定回路 1 6及びフレーム化回路 5 に夫々供給する。

加算回路 1 5 はブロック化回路 1 3からの画素データから、ダイナミックレンジ検出回路 1 4からの最小値データを減算し、その減算結果を量子化回路 1 7に供給する。一方、ビット長決定回路 1 6は、ダイナミックレンジと対応して量子化ビット数（ビット長）を決定する。この場合、人間の視覚特性を考慮してビット長を定める。即ち、ダイナミックレンジが大きい場合では最大歪を大きくする。一例として、ビット長決定回路 1 6では、次のように、ダイナミックレンジに応じてビット長を定める。即ち、ダイナミックレンジが 0以上 1 0以下のときには、ビット長を " 0 " 、最大歪を " 5 " とし、ダイナミックレンジが 1 1以上 2 5以下のときには、ビット長を " 1 " 、最大歪を " 6 " とし、ダイナミックレンジが 2 6以上 9 9以下のときには、ビット長を " 2 " 、最大歪を " 1 2 " とし、ダイナミックレンジが 1 0 0以上 2 5 5以下のときには、ビット長を " 3 " 、最大歪を " 1 6 " とするこの決定されたビット長データは量子化回路 1 7に供給される。この量子化回路 1 7は、加算回路 1 5からの加算結果、即ち、最小値除去後の画素データに対して、ビット長決定回路 1 6からのビット長データに基いて量子化処理を施し、量子化処理を施して得たデータ、即ち、符号化コードを分割回路 3に供給する。分割回路 3は図 1 において説明したように、符号化コ一ド、即ち、ブロックデータをビットプレーンに分割し、分割して得たビットプレーンデータを符号化回路 4に供給する。符号化回路 4は図 1 において説明したように、分割回路 3からのビットプレーンデ一夕に夫々可変長符号化処理等を行い、処理したデータをフレーム化回路 5に供給する。フレーム化回路 5は、ダイナミックレンジ検出回路 1 4からのダイナミックレンジ（例えば 8 ビット）及び最小値データ（例えば 8 ビット 9 ) 、並びに符号化回路 4からのブロックデータ（符号化コード）に夫々誤り訂正符号化の処理を施すと共に、同期信号を付加して記録データ、若しくは送信データを得、出力端子 6を介して V T Rの記録系等に供給する。

次に、図 1 Bを参照して、 V T Rの記録系（データ伝送等においては、受信系）でのデコーダについて説明する。図 1 Bにおいて、 Ίは図示しない V T R等の再生系で再生された再生データが供給される入力端子で、この入力端子 7を介して再生データがフレーム分解回路 8に供給される。フレーム分解回路 8は入力端子 7を介して供給され再生データを、ダイナミックレンジ及び最小値データ、並びにブロックデータ（符号化コード）に分解すると共に、これらのデータに対して誤り訂正処理を施し、この誤り訂正処理を施したデータを復号化回路 9 に供給する。復号化回路 9 はフレーム分解回路 8からのブ口ックデータをデコードしてビットプレーンデータを得、これを変換回路 1 0 に供給する。変換回路 1 0は復号化回路 9からのビットプレーンデータに対して図 4で示した処理と逆の処理を施して、元のプロックデータを得、これを復号化回路 1 1 に供給する。復号化回路 1 1 は、変換回路 1 0からのブロックデータ、ダイナミックレンジ及び最小値デ一夕に基いて、 1 サンプルが 8 ビットに量子化された画像データ（ディジタルテレビジョン信号）を得、これを出力端子 1 2を介して図示しない例えば V T Rの再生系に供給する。

次に、図 3を参照して、図 1 Βに示したデコーダを更に詳しく説明する。この図 3において、図 1 Βと対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。この図 3において、フレーム分解回路 8のフレーム分解回路 1 8は入力端子 7を介して図示しない V T Rの再生系からの再生データをビットプレーン毎のブロックデータ（符号化コード）、最小値デ一タ、ダイナミックレンジに分離すると共に、これらのデータに対して誤り訂正処理を施した後に、プロックデータを復号化回路 9 に、ダイナミックレンジをビット長決定回路 1 9 に、最小値データを加算回路 2 0 に夫々供給する。ビット長決定回路 1 9は、エンコーダと同様にダイナミックレンジからプロック毎のビット長を判別し、ビット長データを復号化回路 1 1 に供給する。復号化回路 9 はフレーム分解回路 1 8からのビットプレーン毎のブロックデータをデコードして元のビットプレーンデータを得、このビットプレーンデータを変換回路 1 0に供給する。変換回路 1 0は復号化回路 9からのビットプレーンデータに対して図 4に示した方法と逆の処理を施して元のブロックデータを得、このブロックデータを復号化回路 1 1 に供給する。復号化回路 1 1 はエンコーダの量子化回路 1 7 の処理と逆の処理を行う。即ち、 8 ビットの最小レベル除去後のデータを代表レベルに復号し、このデータを加算回路 2 0 に供給する。加算回路 2 0は、復号化回路 1 1からのデータとフレーム分解回路 1 8からの最小値データを加算し、元の画素データを復号する。この加算回路 2 0の出力はブロック分解回路 2 1 に供給される。ブロック分解回路 2 1 は、ェンコ一ダのプロック化回路 1 3 と逆に、ブロックの順番の復号デ一タをテレビジョン信号の走査と同様の順番に変換し、変換したデータを出力端子 1 3を介して図示しない V T Rの再生系に供給する。

このように、本例においては、 A D R C方式で符号化したデータを M S B、 2 n d M S B、 · · ♦ * L S B毎のビットプレーンで分割し、これらについて夫々ランレングス符号化処理及びハフマン符号化処理を行うようにしたので、高い圧縮率を以てデータを圧縮できると共に、エラー発生時のデータの復元力の低下を最小限とすることができる。

また、データの伝送や記録の際に、 M S Bのビットプレーンデ一夕を符号化して得たプロックデータを先頭にし、しかも規則的に伝送、記録するようにしているので、エラ一に対して強いものとすることができる。

また、 M S Bのビットプレーンデータと、 L S Bのビットプレ —ンデータに対するハフマン符号化処理のパタ一ンを例えばコーディングテ一ブルの切り換え等によって変えるようにしたので、効率の良いコーディングを行うことができる。

そしてこのようなエンコーダ及びデコーダを例えば H D (ハイディフィニッシヨン） V T Rに適用した場合は、画像データの効率の良い記録及び記録データの良好な復元（再生）を行うことができる。

尚、上述の例においては、ブロック毎の可変長化を採用した場合について説明したが、全画面にわたってビットプレーン毎の可変長化を行うようにしても良い。

また、上述の例においては、 V T Rにェンコ一ダ及びデコ一ダを登載した例について説明したが、例えばテレビジョン会議システム等のデータ伝送システムに適用しても同様の効果を得ることができる。

以上のように、本例においては、画素データを符号化回路 2により A D R C方式で符号化し、この符号化回路 2で符号化されたプロックデータを分割回路 3で複数のビットプレーンに分割し、複数のビットプレーン毎に符号化回路 4によりランレングスゃハフマン符号化等の可変長符号化方法で符号化し、符号化した画像データに対してフレーム化回路 5でエラ一訂正符号を付加するようにしたので、高い圧縮率を得ることができると共に、エラ一発生時のデータの復元力の低下を最小限にすることができる。更に本例においては、符号化回路 2 において、 2次元ブロック内に含まれる複数画素の最大値及び最小値により規定されるダイナミックレンジを求め、このダイナミックレンジに適応した可変のビット長でもって符号化を行うようにしたので、上述の効果に加え、圧縮効率を向上させることができる。

更に本例においては、符号化回路 4において、画素情報の連続長に対して符号化を行うようにしたので、上述の効果に加え、更に圧縮効率を向上させることができる。

更に本例においては、符号化回路 4において、画素情報の統計的性質を利用して符号化処理するようにしたので、上述の効果に加え、エラ一の伝播を受けにくくすることができる。

更に本例においては、ビットプレーンの生成を所定の数の画素で構成されるプロック毎に行うようにしたので、上述の効果に加え、圧縮効率及び圧縮精度を向上させることができる。

更に本例においては、ビットプレーンの生成を画面単位で行う用にしたので、上述の効果に加え、圧縮率を向上させることができる。

更に本例においては、ビットプレーンの生成時に、ビットシフトを行うようにしたので、上述の効果に加え、エラー発生時のデータ復元力の低下を抑制することができる。

更に本例においては、少なくとも M S Bで構成するプレーン、 n番目の M S Bで構成するプレーン及び L S Bで構成するプレーンで複数のビットプレーンを構成するようにしたので、上述の効果に加え、圧縮効率を高めると共に、エラ一の伝播を防止することができる。

更に本例においては、複数のビットプレーンの内、 M S Bで構成するプレーンを先頭にして処理を行うようにしたので、上述の効果に加え、エラーの伝播の影響を受けにくくすることができる更に本例においては、 M S Bで構成するプレーンの M S Bを一定の規則を以て時間的または空間的に配列するようにしたので、上述の効果に加え、エラ一の伝播の影響を受けにくくすることができる。 . 更に本例においては、 M S Bで構成するプレーンが存在しない場合に、 M S Bのプレーンを全て " 0 " として符号化回路 4で符号化するようにしたので、上述の効果に加え、圧縮効率を向上させ、処理過程を簡単にすることができる。

更に本例においては、 M S Bで構成するプレーンが存在しない場合、 M S Bのプレーンの変わりに、少なくとも量子化の際の割当ビット数が " 0 " であることを示す情報を出力するようにしたので、上述の効果に加え、圧縮効率を向上させ、処理過程を簡単にすることができる。

更に本例においては、少なくとも M S Bで構成するプレーンと L S Bで構成するプレーンの情報の並びに基いて符号化回路 4で符号化するようにしたので、上述の効果に加え、エラ一に対して強くすることができる。

また本例においては、入力された画素データに付加されているエラ一訂正符号に基いてフレーム分解回路 8でエラー訂正処理を行い、この出力に対して復号化回路 9によりランレングスやハフマン符号化方式で復号処理し、復号された複数のビットプレーンデータを変換回路 1 0でブロックデータに変換し、この出力を復号化回路 1 1 により A D R C方式で復号化して元の画像データを得るようにしたので、エンコードしたデータを良好に復元することができる。

更に本例においては、復号化回路 9 において、画素情報の連続長に対して符号化された情報をデコ一ドするようにしたので、上述の効果に加え、データを良好に復元することができる。

更に本例においては、復号化回路 1 1 において、 2次元ブロック内に含まれる複数画素の最大値及び最小値により規定されるダィナミックレンジを求め、このダイナミックレンジに適応した可変のビット長でもって符号化された情報をデコードするようにしたので、上述の効果に加え、データを良好に復元することができる

更に本例においては、復号化回路 9 において、画素情報の統計的性質を利用して符号化された情報をデコ一ドするようにしたので、上述の効果に加え、エラ一発生時においても、データを良好に復元することができる。

更に本例においては、復号化回路 9でデコードされて得られた複数のビットプレーンを、ビットシフトされるようにしたので、上述の効果に加え、エラー発生時においても、データを良好に復元することができる。

更に本例においては、復号化回路 9でデコードされて得られた複数のビットプレーンを、所定の数の画素で構成されるプロック毎に生成されるようにしたので、上述の効果に加え、エラ一発生時においても、データを良好に復元することができる。

更に本例においては、復号化回路 9でデコードされて得られた複数のビットプレーンを、画面単位で生成されるようにしたので、上述の効果に加え、ヱラー発生時においても、データを良好に復元することができる。

更に本例においては、復号化回路 9でデコードされて得られた複数のビットプレーンを、少なくとも M S Bで構成するプレーン、 n審目の M S Bで構成するプレーン及び L S Bで構成するプレーンとするようにしたので、上述の効果に加え、エラー発生時においても、データを良好に復元することができる。更に本例においては、 M S Bで構成するプレーンに対応する符号化情報を、同一ブロック内または同一画面内においては第 1 の復号化回路 9において最初にデコ一ドされるようにしたので、上述の効果に加え、エラ一発生時においても、データを良好に復元することができる。

更に本例においては、復号化回路 9でデコードされた複数のプレ一ンの内、 M S Bで構成するプレーンの M S Bが一定の規則を以て時間的または空間的に配列されるようにしたので、上述の効果に加え、エラ一発生時においても、データを良好に復元することができる。

更に本例においては、復号化回路 9でデコードされて得られた M S Bで構成するプレーンが全て " 0 " の場合に、デコーダ側において少なくとも量子化の際の割当ビット数が " 0 " であることを認識するようにしたので、上述の効果に加え、データの復元処理を簡単にすることができる。

更に本例においては、復号化回路 9でデコードすべき M S Bで構成するプレーンに対応する情報がない場合に入力される少なくとも量子化の際の割当ビット数が " 0 " であることを示す情報を認識するようにしたので、上述の効果に加え、データの復元処理を簡単にすることができる。

更に本例においては、復号化回路 9でデコードして得られた複数のプレーンの内、少なくとも M S Bで構成するプレーンと L S Bで構成するプレーンの情報の並びに基いて復号化回路 1 1 でデコードするようにしたので、上述の効果に加え、エラー発生時においても、データを良好に復元することができる。

Claims

請求の範囲

画素情報を第 1の方法で符号化する第 1 の符号化手段と、この第 1の符号化手段で符号化された画素の情報を複数のビットプレーンに分割する分割手段と、

この分割手段によって分割され、生成された複数のビ.ットプレーン毎に第 2の方法で符号化する第 2の符号化手段と、この第 2の符号化手段で符号化した画像情報に対してエラ一訂正符号を付加するェラ一訂正符号付加手段とを有することを特徴とするェンコ一ダ。

上記第 1 の符号化手段が用いる上記第 1 の方法は、 2次元ブ D ック内に含まれる複数画素の最大値及び最小値により規定されるダイナミックレンジを求め、このダイナミックレンジに適応した可変のビット長でもつて符号化を行うものであることを特徴とするェンコ一ダ。

上記第 2の符号化手段が用いる上記第 2の方法は、画素情報の連続長に対して符号化を行うものであることを特徴とするエンコーダ。

上記第 2の符号化手段が用いる上記第 2の方法は、画素情報の統計的性質を利用して符号化処理するものであることを特徴とするェンコ一ダ。

上記ビットプレーンの生成は所定の数の画素で構成されるブロック毎に行うことを特徴とするエンコーダ。

上記ビットプレーンの生成は画面単位で行うことを特徴とするエンコーダ。

上記ビットプレーンの生成時に、ビットシフトを行うことを特徴とするェンコーダ。

上記複数のビットプレーンは少なくとも M S Bで構成するプレーン、 n審目の M S Bで構成するプレーン及び L S Bで構成するプレーンであることを特徴とするェンコーダ。

9 . 上記複数のビットプレーンの内、上記 M S Bで構成するプレーンを先頭にして処理を行うようにしたことを特徴とするェンコ一ダ。

1 0 . 上記 M S Bで構成するプレーンの M S Bを一定の規則を以て時間的または空間的に配列するようにしたことを特徴とするエンコーダ。

1 1 . 上記 M S Bで構成するプレーンが存在しない場合に、上記 M S Bのプレーンを全て " 0 " として上記第 2の符号化手段で符号化するようにしたことを特徴とするェンコ一ダ。

1 2 . 上記 M S Bで構成するプレーンが存在しない場合、上記 M S Bのプレーンの変わりに、少なくとも量子化の際の割当ビット数が " 0 " であることを示す情報を出力することを特徵とするエンコーダ。

1 3 . 少なくとも上記 M S Bで構成するプレーンと上記 L S Bで構成するプレーンの情報の並びに基いて上記第 2の符号化手段で符号化するようにしたことを特徴とするェンコーダ。 1 4 . 入力された画素情報に付加されているエラー訂正符号に基いてエラ一訂正処理を行うェラ一訂正処理手段と、

このエラ一訂正処理手段からの出力に対して第 1 の方法で復号処理する第 1の復号手段と、

この第 1の復号手段で復号された複数のビットプレーンの画素情報を元の情報に変換する変換手段と、

この変換手段からの出力を第 2の方法で復号し、元の画像情報を得る第 2の復号手段とを有することを特徴とするデコーダ。

1 5 . 上記第 1の復号手段が用いる上記第 1の方法は、画素情報の連続長に対して符号化された情報をデコードするものであることを特徴とするデコーダ。

1 6 . 上記第 2の復号手段が用いる上記第 2の方法は、 2次元ブ口ック内に含まれる複数画素の最大値及び最小値により規定されるダイナミックレンジを求め、このダイナミックレンジに適応した可変のビット長でもって符号化された情報をデコ

― ドするものであることを特徴とするデコーダ。

1 7 . 上記第 1 の復号手段が用いる上記第 1 の方法は、画素情報の統計的性質を利用して符号化された情報をデコ一ドするものであることを特徴とするデコ一ダ。

1 8 . 上記第 1の復号手段でデコードされて得られた上記複数のビットプレーンは、ビットシフトされたものであることを特徵とするデコーダ。

1 9 . 上記第 1の復号手段でデコードされて得られた上記複数のビットプレーンは、所定の数の画素で構成されるプロック毎に生成されたものであることを特徴とするデコーダ。

2 0 . 上記第 1 の復号手段でデコ― ドされて得られた上記複数のビットプレーンは、画面単位で生成されたものであることを特徴とするデコ一ダ。

2 1 . 上記第 1の復号手段でデコ一ドされて得られた複数のビットプレーンは、少なくとも M S Bで構成するプレーン、 n番目の M S Bで構成するプレーン及び L S Bで構成するプレ一ンであることを特徴とするデコーダ。

2 2 . 上記 M S Bで構成するプレーンに対応する符号化情報は、同一ブロック内または同一画面内においては上記第 1 の復号手段において最初にデコードされるものであることを特徴とするデコーダ。

2 3 . 上記第 1の復号手段でデコ一ドされた上記複数のプレーンの内、 M S Bで構成するプレーンの M S Bが一定の規則を以て時間的または空間的に配列されたものであることを特徴とするデコ一ダ。

4. 上記第 1の復号手段でデコードされて得られた M S Bで構成するプレーンが全て " 0 " の場合に、デコーダ側において少なくとも量子化の際の割当ビット数が " 0 " であることを認識することを特徴とするデコーダ。

5. 上記第 1の復号手段でデコ— ドすべき M S Bで構成するプレーンに対応する情報がない場合に入力される少なくとも量子化の際の割当ビット数が " 0 " であることを示す情報を認識することを特徴とするデコーダ。

6. 上記第 1の復号手段でデコ一ドして得られた上記複数のプレーンの内、少なくとも上記 M S Bで構成するプレーンと上記 L S Bで構成するプレーンの情報の並びに基いて上記第 2の復号手段でデコードするようにしたことを特徴とするデコーダ。