JP2862233B2 - 情報伝送システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は情報伝送システムに関し、特に伝送する情報
を所定量毎に分割して得た情報グループ毎に伝送する情
報密度を切換えて伝送するシステムに関するのである。 〈従来の技術〉 情報を伝送する場合、いかに伝送する情報量を少なく
して原情報を忠実に再現できる様にするかということが
常にテーマとされ、そのために多種多様な伝送方式が従
来より提案されている。 上述のテーマに対してサンプリング密度、即ち伝送す
る情報密度を適宜変化させる適応形可変密度サンプリン
グ方式がある。この方式の一例として既に発表されてい
る時間軸変換帯域圧縮方式（以下TAT;Time Axis Transf
orm）について以下簡単に説明する。 第５図はTATの基本的な考え方を説明するための図で
ある。原信号は点線にて示す如く所定の期間（所定の情
報量）毎に分割され、分割されたグループ毎に含まれる
情報が粗であるか密であるかを判別する。そして密と判
断されたグループについては原信号をサンプリングして
得たデータの全てを伝送データとして伝送し、粗と判断
されたブロツクについては全てのデータ中一部のみを伝
送データとし、他を間引データとして伝送しないものと
する。 上述の如き考え方によって単位時間当りに伝送される
データ数は減少することになり、伝送信号の帯域圧縮が
可能となる。この様にして伝送されたデータは受信側に
おいて、間引データに対応するデータの形成に用いられ
る。即ち伝送されてきたデータを用いて間引データに近
似する補間データを演算する。この補間データは情報が
粗な部分に対応しているので間引データに極めて近似し
たデータとなる。そのため全てのデータを伝送した場合
に比べて復元した信号の原信号に対する忠実性について
はほとんど変化させず、伝送帯域については大幅に圧縮
できる。即ち伝送する情報量を減少させることができ
る。 一方、各ブロツクについて、全てのサンプリングデー
タを伝送するか、データの一部を伝送するかの判定は原
信号の詳細さを調べて行い、この判定情報も伝送モード
情報として何らかの形で同時に伝送する。 さて、上述の如き考え方を画像情報の伝送に対して適
用することを考える。画像情報が二次元的な拡がりを持
ち、水平垂直両方向に相関性を有するものであるから、
水平方向のサンプリング間隔だけでなく垂直方向のサン
プリング間隔も可変とすれば、より効果的な伝送が可能
となる。この考え方を以下２次元TATと称し、以下これ
について簡単に説明する。尚、この２次元TATについて
の考え方は既に本出願人に係る特願昭60−148112号等に
て開示している。 第６図は２次元TATにおけるデータ伝送パターンを示
す図である。２次元TATにおいては１つの画面をｍ×ｎ
の画素よりなる画素ブロツクに分割し、この画素ブロツ
ク毎に伝送データの密度を変化せしめるものである。第
６図においては画素ブロツクが４×４の画素を有するも
のとし、２種類の伝送モードを示している。 図中○は伝送画素、×は間引画素を夫々示している。
Ｅは図示の如く全画素データを伝送するパターンを示し
ており、Ｃは全画素データ中一部のみを伝送するパター
ンを示している。以下、これらの伝送パターンによる伝
送モードを夫々Ｅモード、Ｃモードと称する。図より明
らかな如くＣモードはＥモードに対して1/4の情報密度
で伝送を行うことが分かる。 Ｃモードで伝送された画素ブロツクの間引画素につい
ては、受信側において伝送された画素データ中それに近
接する画素データを用いて補間画素データを形成し、原
画面を復元する。 以下、この様な２次元TATによる伝送を実現するため
の構成について説明する。第７図は２次元TATによる伝
送システムの送信側の概略構成例を示す図である。第７
図に示す例ではデジタル伝送系を例にとって説明してい
る。 入力されたビデオ信号はアナログデジタル変換器（A/
D）１で全画素についてサンプリングされ、全画素デー
タを発生する。この全画素データが間引回路２に供給さ
れると、帯域制限を行った後、第６図のＣモードパター
ンに対応する間引が行われ、Ｃモードデータを得る。こ
のＣモードデータは補間回路３に供給され、間引画素に
対応する補間画素データが演算される。 この補間画素データはA/D1より出力される全画素デー
タと共にモード判別回路４に供給され、各画素ブロツク
についてＣモードで伝送するかＥモードで伝送するかが
決定される。モード判別回路４ではA/D1より出力される
画素データと補間画素データとの差を演算し、各画素ブ
ロツク毎にこの差の合計（以下ブロツク歪と称す）を演
算しこれを１フイールド分、メモリに蓄えておく。 そして次のフイールドのデータが入力されるまでの間
に、全ての画素ブロツクのブロツク歪の分布を求める。
ここでＣモードで伝送する画素ブロツク数と、Ｅモード
で伝送する画素ブロツク数とＥモードで伝送する画素ブ
ロック数との比は常に一定とする必要がある。例えばＣ
モードで伝送する画素ブロツクを全体の2/3、Ｅモード
で伝送する画素ブロツクを全体の1/3に設定すれば、全
体として伝送するデータ数（圧縮率）は（2/3×1/4＋1/
3×１＝）1/2となる。そこで全画素ブロツクのブロツク
歪の分布により、どの程度のブロツク歪を境にＣモー
ド、Ｅモードの分配を行うかを決定するための歪閾値を
求めておく。 そして次のフイールドのビデオ信号が入力されるタイ
ミングで蓄えられたブロツク歪を順次読出し、歪閾値と
比較して伝送モードを決定する。読出されたブロツク歪
が歪閾値と一致した場合には、前述の如き所定の割合に
Ｃモードで伝送される画素ブロツクと、Ｅモードで伝送
される画素ブロツクとの比が一致する様伝送モードが決
定される。 上述の如くして得たモード判別信号はスイッチ７へ供
給され、Ｅモードデータ用のバツフア52、Ｃモードデー
タ用のバツフア６から択一的に画素データが読出され
る。このスイツチ７の出力データは伝送データとして伝
送路へ出力される。またモード判別信号もバツフア９を
介してモード情報として伝送路へ出力される。 第８図は２次元TAT伝送システムの受信側の概略構成
例を示す図である。伝送路を介して入力される前述の処
理の施されたデジタルビデオ信号はＣモード補間回路11
に供給され、Ｃモードによる間引画素データに対応する
補間データが演算される。 一方、伝送されたモード情報はスイッチ12を制御し、
モード情報がＥモードを示す時はＥ側に接続し、Ｃモー
ドを示す時はＣ側に接続する。これによってＥモードデ
ータ、Ｃモードデータ及び補間画素データを含む全画素
データがフレームメモリ13に格納されていく。フレーム
メモリ13からは例えばテレビジヨン信号に準拠した順序
で全画素データが読出され、デジタルアナログ変換器
（D/A）14をして出力される。 上述の如く２次元TATの伝送システムにおいては、極
めて効果的に画像情報を伝送できる。 〈発明の解決しようとする問題点〉 上述の２次元TATの伝送システムにおいては帯域を1/2
程度に圧縮することが可能であるが、近年注目されつつ
ある所謂高品位テレビジヨン信号を伝送しようという場
合、単位時間当りの情報量が現行のNTSC方式によるテレ
ビジヨン信号に比べて５倍程度にまで増大する。従って
データ量を更に減少させなければ磁気記録再生系等の伝
送路では伝送することが不可能であった。 本発明は上述の如き背景下において、従来の可変密度
サンプリング方式により更に伝送情報を減少させること
のでき、かつ伝送情報の原情報に対する忠実度を殆ど損
うことのない情報伝送システム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〉 上述の目的下において、本発明は、伝送する１画面分
の画像情報を所定画素毎に分割して得た各情報グループ
の画像情報を伝送する情報伝送システムであって、前記
各情報グループ中の、代表となる一つ又は複数の画素の
データを符号化して得た代表データのみを前記各情報グ
ループの画像情報として出力する第１の伝送手段と、前
記各情報グループ中において、上記代表データから得ら
れるデータと、上記一つ又は複数画素以外のデータとの
差分値を所定の量子化ステップで量子化して得た付加デ
ータ及び前記代表データを前記各情報グループの画像情
報として量子化ステップに係るデータと共に出力する第
２の伝送手段と、上記第１の伝送手段より出力される画
像情報を用いて復元した画像情報とオリジナルの画像情
報との間の上記情報グループ毎の差に応じて第１の伝送
手段又は第２の伝送手段の出力を上記情報グループ毎に
選択的に出力する出力手段とを備え、上記第１の伝送手
段及び第２の伝送手段より出力される画像情報を１画面
内に混在させて伝送するとともに、上記付加データの量
子化ビット数を上記代表データの量子化ビット数よりも
少なくしたことを特徴とする情報伝送システム、を提供
するものである。 〈作用〉 上述の如き構成によれば可変密度の標本化にて得られ
る伝送情報量ノ削減効果の上に更に付加データの伝送ビ
ツト数を減らすことができ、かつ非線形の量子化を行う
必要がないため量子化誤差の最大値を小さくすることが
できるため伝送する情報の原信号に対する忠実性を殆ど
劣化されることなく得られ、極めて伝送効率の良い情報
伝送が行える様になった。 〈実施例〉 以下、本発明の一実施例について説明する。 第１図は本発明の一実施例としての伝送システムの送
信側の概略構成を示す図であり、図中第７図と同様の構
成要素については同一番号を付し、説明を省略する。 第１図に示す伝送システムにおいては、Ｅモードで伝
送を行う場合には帯域制限を行っていないＣモードデー
タ（基本画素データ）には通常の量子化ビツト数を与
え、基本画素データ以外の画素（追加画素）データはそ
れより少ない量子化ビツト数で伝送しようというもので
ある。ここでは追加画素データは基本画素データとの差
分値を適応的に定められた量子化ステツプで量子化して
得たデータとして伝送する。 フイールドメモリ25、26には夫々Ｅモードデータ、Ｃ
モードデータが格納されているが、Ｅモードデータは更
に予測差分符号器27を介した後にスイツチ７に導かれて
いる。 第２図は第１図における符号器27の具体的な構成を示
す図である。 符号器27に対してフイールドメモリ25から入力された
Ｅモードデータはスイツチ45に供給される。ここで各デ
ータのアドレス番号を規定しておく。第３図は第１図に
おけるフイールドメモリ25,26に格納されているデータ
のアドレス番号を模式的に示す図である。図中ｉは４×
４の小ブロツクの番号を示し、第３図（ａ）に示す如
く、小ブロツク番号がｉの小ブロツク内のＥモードデー
タについては左上の画素即ち基本画素のアドレス番号を
Ｅ（i,1）、右上、左下、右下の画素のアドレス番号を
夫々Ｅ（i,2）、Ｅ（i,3）、Ｅ（i,4）とする。また小
ブロツク番号がｉのＣモードデータのアドレス番号はＣ
（ｉ）とする。 スイツチ45はアドレス番号Ｅ（i,1）の基本画素デー
タを基本画素バツフアメモリ38に、アドレス番号Ｅ（i,
2）,E（i,3）,E（i,4）の追加画素データを夫々追加画
素バツフアメモリ42,43,44に格納できる様にスイツチン
グを行う。 量子化レンジ決定回路47では１つの小ブロツク内のＥ
（i,1）〜Ｅ（i,4）までのアドレス番号の４つの画素デ
ータを用いて、基本画素データと追加画素データとの差
を夫々計算し、これらのピーク値もしくは平均値を用い
て、ピーク値や平均値が大きければ量子化ステツプを大
きくする様、DPCM符号器40の量子化ステツプを決定す
る。 今、符号器27に入力されるＥモードデータを８ビツ
ト、符号器27から出力しようとする差分追加画素データ
を４ビツトする。２つのＥモードデータの差は９ビツト
データとなり、この９ビツトから連続する４ビツトを抽
出する場合には６つのパターンがあり、最大６種類の量
子化ステツプが選択できる。ここで設定できる量子化の
ステツプの種類が多ければより良好な画像が伝送できる
が、量子化ステツプを示すレンジデータのビツト数が増
加するので、設定できる量子化ステツプの数は伝送した
い画面に応じて決定すれば良い。 スイツチ46は順次メモリ25内でＥ（i,2）,E（i,3）,E
（i,4）のアドレス番号を持つ追加画素データを順次DPC
M符号器40に供給する。DPCM符号器40では決定回路47で
決定された量子化ステツプで、各小ブロツク内の基本画
素データと追加画素データの差のデータを量子化し、ス
イツチ41のＩ側端子に供給する。スイツチ41は基本画素
データと、追加画素データに対応し適応的に量子化ステ
ツプが定められたDPCMデータとをＥモードデータとして
択一的に出力する。また量子化ビツトレンジ決定回路47
より出力されるレンジビツトデータは別途伝送するもの
とする。 第４図は第１図及び第２図における上述の動作を説明
するためのフローチヤートである。ｊは小ブロツク番号
でｊ＝０より開始し、まずその小ブロツクのモード情報
により、該小ブロツクがＣモードで伝送される小ブロツ
クがＥモードで伝送される小ブロツクかを判定する。 Ｅモードと判定された場合はまず第２図におけるスイ
ツチ45を端子Ａ側に接続した後、アドレス番号Ｅ（j,
1）の基本画素データをアクセスして基本画素バツフア
メモリ（BM）38に書込む。次にスイツチ45を端子Ｂ側に
接続した後、アドレス番号Ｅ（j,2）を追加画素データ
をアクセスして追加画素BM42に書込む。更にスイツチ45
を端子Ｃに接続し、アドレス番号Ｅ（j,3）の追加画素
データをアクセスして追加画素BM43に、スイツチ45を端
子Ｄに接続し、アドレス番号Ｅ（j,4）の追加画素デー
タをアクセスして追加画素BM44に夫々書込む。 そして量子化レンジ決定回路47で量子化レンジを決定
した後スイツチ41をＨ側、スイツチ７をＥ側に接続して
アドレス番号Ｅ（j,1）の基本画素データを出力する。
次にスイツチ46をＥ端子に接続してアドレス番号Ｅ（j,
2）の追加画素データに対応するDPCMデータ△（j,2）を
計算する。そしてスイツチ41をＩ側に接続して、スイツ
チ７より△（i,2）を出力する。次にスイツチ46をＦ端
子に接続してアドレス番号Ｅ（j,3）の追加画素データ
に対応するDPCMデータ△（j,3）を計算して出力し、最
後にスイツチ46をＧ端子に接続してアドレス番号Ｅ（j,
4）の追加画素データに対応するDPCMデータ△（j,4）を
計算して出力して、ｊ＝ｊ＋１とされ次の小ブロツクの
処理に移行する。 伝送しようとする小ブロツクがＣモードと判定された
場合にはＣモードフイールドメモリＣ（ｊ）を読み出し
て、スイツチ７をＣ側に接続して後、次の小ブロツクの
処理に移行する。 これらのタイミングは例えばスイツチ７より１つのデ
ータが常に同じ間隔で出力される様に各メモリの書込、
読出タイミングが制御される。 ここで量子化ステツプの種類を４種類とし、レンジデ
ータを１つの小ブロツクについて２ビツトとすればデー
タの圧縮率は（1/3×11/16）＋（2/3×1/4）＝19/48と
なり、40％程度のデータ圧縮が可能となった。しかも従
来の可変密度サンプリングを行う場合と殆ど画質が変化
しないものである。 尚、上述の実施例において予測差分符号化の方法とし
ては（４×４）の小ブロツク内における基本画素データ
と各追加画素データの差のデータを非線形量子化する方
法をとったが、予測差分符号化の方法としてはこれに限
られたものでない。例えば、（４×４）の小ブロツク内
の右上の追加画素データについては左右に位置する２つ
の基本画素データの平均値との差のデータを用い、左下
の追加画素データについては上下に位置する２つの基本
画素データの平均値との差のデータを用い、更に右下の
追加画素データについては四方に位置する基本画素デー
タの平均値との差のデータを用いる様に構成することも
可能である。また、ＥモードにおいてＣモードデータと
該Ｃモードデータと各画素データとの差のデータとを伝
送することも可能である。 また、上述の実施例においては各画素ブロツクをＣモ
ード、Ｅモードのいずれかで伝送する構成としたが、画
像の時間的な相関性を用いて、伝送する画面については
データ伝送を行わない画素ブロツクを設けることも可能
である。このことについての詳細は本出願人の出願に係
る特願昭60−230510号等にて開示している。 更に、上述の実施例においては伝送する情報をビデオ
信号としたが、時間軸上で何らかの相関性を有する他の
情報、例えばオーデイオ信号を伝送する場合にも本発明
を適用可能である。 〈発明の効果〉 以上説明した様に本発明によれば、従来の可変密度サ
ンプリング方式により情報を伝送する場合に比べて原信
号対する忠実性を劣化させることなく更に伝送する情報
量を減少させることのできる情報伝送システムを得るこ
とでき、これに伴って単位時間当りの情報量の多い情報
を比較的狭帯域の伝送路で良好に伝送することが可能に
なった。 また、本発明によればいずれの伝送手段にて伝送され
る各情報グループにも代表データを含めて伝送するとと
もに上記第１の伝送手段及び第２の伝送手段によるデー
タを混在させて伝送するため、一部の情報ブロツクに伝
送誤りがあった場合でも最低限の各情報グループの復元
を行なうことができるとともにこの伝送誤りを目立たな
くすることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例としての伝送システムの送信
側の概略構成を示す図、 第２図は第１図における符号器の具体的な構成例を示す
図、 第３図は第１図におけるフイールドメモリに格納されて
いるデータのアドレス番号を模式的に示す図、 第４図は第１図、第２図に示す各メモリのデータの授受
の動作を示すフローチヤート、 第５図は従来よりの可変密度サンプリングによる情報伝
送について説明するための図、 第６図は２次元TATにおけるデータ伝送パターンを示す
図、 第７図は２次元TATによる伝送システムの送信側の概略
構成を示す図、 第８図は２次元TAT伝送システムの受信側の概略構成例
を示す図である。 図中２は間引き回路、４はモード判別回路、７はスイツ
チ、38は基本画素バツフアメモリ、42,43,44は夫々追加
画素バツフアメモリ、40はDPCM符号器、47は量子化レン
ジ決定回路である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樫田 素一 川崎市高津区下野毛770番地 キヤノン 株式会社玉川事業所内 (72)発明者 下郡山 信 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 阿部 直人 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 山下 伸逸 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭52−38813（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−79651（ＪＰ，Ａ) 「テレビジョン学会技術報告（Ｖｏ ｌ．８，Ｎｏ．２）」1984．４ ｐ．47 −54 「画像のディジタル信号処理」日刊工 業新聞社 ｐ．146−147

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．伝送する１画面分の画像情報を所定画素毎に分割し
   て得た各情報グループの画像情報を伝送する情報伝送シ
   ステムであって、前記各情報グループ中の、代表となる
   一つ又は複数の画素のデータを符号化して得た代表デー
   タのみを前記各情報グループの画像情報として出力する
   第１の伝送手段と、前記各情報グループ中において、上
   記代表データから得られるデータと、上記一つ又は複数
   の画素以外のデータとの差分値を所定の量子化ステップ
   で量子化して得た付加データ及び前記代表データを前記
   各情報グループの画像情報として量子化ステップに係る
   データと共に出力する第２の伝送手段と、上記第１の伝
   送手段より出力される画像情報を用いて復元した画像情
   報とオリジナルの画像情報との間の上記情報グループ毎
   の差に応じて第１の伝送手段又は第２の伝送手段の出力
   を上記情報グループ毎に選択的に出力する出力手段とを
   備え、上記第１の伝送手段及び第２の伝送手段より出力
   される画像情報を１画面内に混在させて伝送するととも
   に、上記付加データの量子化ビット数を上記代表データ
   の量子化ビット数よりも少なくしたことを特徴とする情
   報伝送システム。