JP2906671B2 - ディジタルビデオ信号の高能率符号化装置およびその方法 - Google Patents
ディジタルビデオ信号の高能率符号化装置およびその方法Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、解像度が異なる二つ
の方式のディジタルビデオ信号の符号化の間で、互換性
を持つことができるディジタルビデオ信号の高能率符号
化装置およびその方法に関する。
の方式のディジタルビデオ信号の符号化の間で、互換性
を持つことができるディジタルビデオ信号の高能率符号
化装置およびその方法に関する。
【0002】
【従来の技術】テレビジョン方式として、実用化されて
いるNTSC方式のような標準方式に比して、より解像
度が高い例えばハイビジョン方式が提案され、また、こ
の方式に関してVTR、ビデオカメラ等の周辺機器の開
発研究がされている。例えばディジタルデータの形態で
高解像度のビデオ信号を記録することも提案されてい
る。現在の標準の方式でさえも、ディジタルビデオ信号
の情報量が多く、高解像度のディジタルビデオ信号の場
合には、より多くの情報量を記録/再生する必要があ
る。このために、高解像度のディジタルビデオ信号を記
録する時には、記録データ量を圧縮するための高能率符
号化を採用するのが普通である。
いるNTSC方式のような標準方式に比して、より解像
度が高い例えばハイビジョン方式が提案され、また、こ
の方式に関してVTR、ビデオカメラ等の周辺機器の開
発研究がされている。例えばディジタルデータの形態で
高解像度のビデオ信号を記録することも提案されてい
る。現在の標準の方式でさえも、ディジタルビデオ信号
の情報量が多く、高解像度のディジタルビデオ信号の場
合には、より多くの情報量を記録/再生する必要があ
る。このために、高解像度のディジタルビデオ信号を記
録する時には、記録データ量を圧縮するための高能率符
号化を採用するのが普通である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来では、高解像度の
ディジタルビデオ信号に対して適用される高能率符号化
と、標準のディジタルビデオ信号に対して適用される高
能率符号化とは、独立しており、両者の間で互換性が無
かった。しかしながら、複数の方式が混在している期間
では、ディジタルVTRの場合を考えると、高解像度用
のディジタルVTR(HD VTRと称する)で記録さ
れたテープを標準解像度用のディジタルVTR(SD
VTRと称する)で再生できることが好ましい。また、
これと逆に、SD VTRで記録されたテープをHD
VTRで再生できることが好ましい。VTRに限らず、
ディジタルビデオ信号の送受信に関しても、上述の双方
向の互換性は、符号化装置、復号装置の共通化を図り、
ハードウエアの規模を小さくする面で有効である。従っ
て、この発明の目的は、高解像度のディジタルビデオ信
号と標準の解像度のディジタルビデオ信号との間で、双
方向の互換性を有するディジタルビデオ信号の高能率符
号化装置およびその方法を提供することにある。
ディジタルビデオ信号に対して適用される高能率符号化
と、標準のディジタルビデオ信号に対して適用される高
能率符号化とは、独立しており、両者の間で互換性が無
かった。しかしながら、複数の方式が混在している期間
では、ディジタルVTRの場合を考えると、高解像度用
のディジタルVTR(HD VTRと称する)で記録さ
れたテープを標準解像度用のディジタルVTR(SD
VTRと称する)で再生できることが好ましい。また、
これと逆に、SD VTRで記録されたテープをHD
VTRで再生できることが好ましい。VTRに限らず、
ディジタルビデオ信号の送受信に関しても、上述の双方
向の互換性は、符号化装置、復号装置の共通化を図り、
ハードウエアの規模を小さくする面で有効である。従っ
て、この発明の目的は、高解像度のディジタルビデオ信
号と標準の解像度のディジタルビデオ信号との間で、双
方向の互換性を有するディジタルビデオ信号の高能率符
号化装置およびその方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、第1
の標準ビデオ信号よりも解像度の高い第2の標準ビデオ
信号が供給され、この信号をディジタル化した後に圧縮
符号化して伝送するようにしたディジタルビデオ信号の
高能率符号化装置において、ディジタルビデオ信号の第
1および第2の標準ビデオ信号の解像度の比に略等しい
N個の画素データからなるサブブロックに分割し、サブ
ブロックのそれぞれのN個の画素データを平均化する平
均化手段(3)と、M個のサブブロックからなるブロッ
クを構成し、ブロックのM個の平均化データをブロック
化してブロック符号化するブロック符号化手段(4)
と、サブブロック毎にN個の画素データと平均化データ
との差分のデータを符号化し、付加データを発生する付
加データ発生手段(12)と、ブロック符号化手段
(4)からのM個の平均化データと対応する出力をまと
めて記録媒体上に記録し、付加データ発生手段からのN
×M個の差分のデータに対応する出力を記録媒体上に記
録する手段(8)とを有してなるディジタルビデオ信号
の高能率符号化装置である。請求項3の発明は、第1の
標準ビデオ信号よりも解像度の高い第2の標準ビデオ信
号が供給され、この信号をディジタル化した後に圧縮符
号化して伝送するようにしたディジタルビデオ信号の高
能率符号化方法において、ディジタルビデオ信号の第1
および第2の標準ビデオ信号の解像度の比に略等しいN
個の画素データからなるサブブロックに分割し、サブブ
ロックのそれぞれのN個の画素データを平均化するステ
ップと、M個のサブブロックからなるブロックを構成
し、ブロックのM個の平均化データをブロック化してブ
ロック符号化するステップと、サブブロック毎にN個の
画素データと平均化データとの差分のデータを符号化
し、付加データを発生するステップと、ブロック符号化
されたM個の平均化データと対応する出力をまとめて記
録媒体上に記録し、付加データ発生手段からのN×M個
の差分のデータに対応する出力を記録媒体上に記録する
ステップとを有してなるディジタルビデオ信号の高能率
符号化方法である。
の標準ビデオ信号よりも解像度の高い第2の標準ビデオ
信号が供給され、この信号をディジタル化した後に圧縮
符号化して伝送するようにしたディジタルビデオ信号の
高能率符号化装置において、ディジタルビデオ信号の第
1および第2の標準ビデオ信号の解像度の比に略等しい
N個の画素データからなるサブブロックに分割し、サブ
ブロックのそれぞれのN個の画素データを平均化する平
均化手段(3)と、M個のサブブロックからなるブロッ
クを構成し、ブロックのM個の平均化データをブロック
化してブロック符号化するブロック符号化手段(4)
と、サブブロック毎にN個の画素データと平均化データ
との差分のデータを符号化し、付加データを発生する付
加データ発生手段(12)と、ブロック符号化手段
(4)からのM個の平均化データと対応する出力をまと
めて記録媒体上に記録し、付加データ発生手段からのN
×M個の差分のデータに対応する出力を記録媒体上に記
録する手段(8)とを有してなるディジタルビデオ信号
の高能率符号化装置である。請求項3の発明は、第1の
標準ビデオ信号よりも解像度の高い第2の標準ビデオ信
号が供給され、この信号をディジタル化した後に圧縮符
号化して伝送するようにしたディジタルビデオ信号の高
能率符号化方法において、ディジタルビデオ信号の第1
および第2の標準ビデオ信号の解像度の比に略等しいN
個の画素データからなるサブブロックに分割し、サブブ
ロックのそれぞれのN個の画素データを平均化するステ
ップと、M個のサブブロックからなるブロックを構成
し、ブロックのM個の平均化データをブロック化してブ
ロック符号化するステップと、サブブロック毎にN個の
画素データと平均化データとの差分のデータを符号化
し、付加データを発生するステップと、ブロック符号化
されたM個の平均化データと対応する出力をまとめて記
録媒体上に記録し、付加データ発生手段からのN×M個
の差分のデータに対応する出力を記録媒体上に記録する
ステップとを有してなるディジタルビデオ信号の高能率
符号化方法である。
【0005】
【作用】一例として、NTSC方式の解像度に比してハ
イビジョン方式の解像度が約4倍であるので、(N=
4)とされる。(2×2=4)のサブブロックが(4×
4)に配列された領域では、16個の平均値yが得られ
る。この平均値yがブロック符号化される。また、4個
の画素毎に付加データが形成される。そして、符号化さ
れた平均値データおよび付加データが伝送される。NT
SC方式の場合では、(4×4)のブロック毎に画素デ
ータがそのままブロック符号化される。二つの方式の間
で、発生データ量が等しくできる。SD VTRは、H
D VTRで記録されたテープの平均値情報を再生する
ことで、再生画像を得ることができる。HD VTR
は、SD VTRで記録されたテープの各画素データを
復号することで、再生画像を得ることができる。
イビジョン方式の解像度が約4倍であるので、(N=
4)とされる。(2×2=4)のサブブロックが(4×
4)に配列された領域では、16個の平均値yが得られ
る。この平均値yがブロック符号化される。また、4個
の画素毎に付加データが形成される。そして、符号化さ
れた平均値データおよび付加データが伝送される。NT
SC方式の場合では、(4×4)のブロック毎に画素デ
ータがそのままブロック符号化される。二つの方式の間
で、発生データ量が等しくできる。SD VTRは、H
D VTRで記録されたテープの平均値情報を再生する
ことで、再生画像を得ることができる。HD VTR
は、SD VTRで記録されたテープの各画素データを
復号することで、再生画像を得ることができる。
【0006】
【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。この一実施例は、高解像度のビデオ
信号例えばハイビジョン信号を回転ヘッドにより磁気テ
ープ上に記録するディジタルビデオ信号記録装置の例で
ある。
参照して説明する。この一実施例は、高解像度のビデオ
信号例えばハイビジョン信号を回転ヘッドにより磁気テ
ープ上に記録するディジタルビデオ信号記録装置の例で
ある。
【0007】図1において、1は、記録すべき高解像度
のディジタルビデオ信号の入力端子であり、このビデオ
信号は、各画素が8ビットにディジタル化されている。
2がブロック化回路を示し、ブロック化回路2により、
ラスター走査の順序の画素データが(2画素×2ライ
ン)のサブブロック構成のデータに変換される。図2に
示すように、(2画素×2ライン)のサブブロックが画
素データx11、x12、x21、x22の場合には、ブロック
化回路2からx11、x12、x21、x22の順序で、画素デ
ータが出力される。サブブロックの大きさは、高解像度
のディジタルビデオ信号と標準のディジタルビデオ信号
との解像度或いはデータ量の比に略対応している。ハイ
ビジョン信号は、現行のNTSC方式と比して、水平方
向の画素数および垂直方向のライン数が略2倍であり、
解像度では、略4倍である。従って、サブブロックが4
個の画素から構成されている。
のディジタルビデオ信号の入力端子であり、このビデオ
信号は、各画素が8ビットにディジタル化されている。
2がブロック化回路を示し、ブロック化回路2により、
ラスター走査の順序の画素データが(2画素×2ライ
ン)のサブブロック構成のデータに変換される。図2に
示すように、(2画素×2ライン)のサブブロックが画
素データx11、x12、x21、x22の場合には、ブロック
化回路2からx11、x12、x21、x22の順序で、画素デ
ータが出力される。サブブロックの大きさは、高解像度
のディジタルビデオ信号と標準のディジタルビデオ信号
との解像度或いはデータ量の比に略対応している。ハイ
ビジョン信号は、現行のNTSC方式と比して、水平方
向の画素数および垂直方向のライン数が略2倍であり、
解像度では、略4倍である。従って、サブブロックが4
個の画素から構成されている。
【0008】ブロック化回路2の出力が平均値形成回路
3、4サンプル遅延回路9および分布検出回路13にそ
れぞれ供給される。平均値形成回路3では、各サブブロ
ックの画素データの平均値yが形成される。図3に示す
ように、例えば画素データx11、x12、x21、x22と対
応する平均値y11(=x11+x12+x21+x22/4)が
形成される。他のサブブロックについても同様に平均値
y12、y13、・・・、y44が形成される。従って、図2
の(8画素×8ライン)の領域から図3の(4×4=1
6)個の平均値が形成される。この平均値のデータがA
DRCエンコーダ4およびラッチ11に供給される。
3、4サンプル遅延回路9および分布検出回路13にそ
れぞれ供給される。平均値形成回路3では、各サブブロ
ックの画素データの平均値yが形成される。図3に示す
ように、例えば画素データx11、x12、x21、x22と対
応する平均値y11(=x11+x12+x21+x22/4)が
形成される。他のサブブロックについても同様に平均値
y12、y13、・・・、y44が形成される。従って、図2
の(8画素×8ライン)の領域から図3の(4×4=1
6)個の平均値が形成される。この平均値のデータがA
DRCエンコーダ4およびラッチ11に供給される。
【0009】入力端子5には、入力ディジタルビデオ信
号と同期したサンプリング周波数のクロックが供給さ
れ、このクロックが分周回路6に供給され、1/4 の周波
数のクロックが形成される。この分周回路6からのクロ
ックが平均値形成回路3、ラッチ11およびADRCエ
ンコーダ4に供給され、これらの回路がこの分周クロッ
クと同期して動作する。ラッチ11には、各サブブロッ
クの平均値が順次取り込まれる。
号と同期したサンプリング周波数のクロックが供給さ
れ、このクロックが分周回路6に供給され、1/4 の周波
数のクロックが形成される。この分周回路6からのクロ
ックが平均値形成回路3、ラッチ11およびADRCエ
ンコーダ4に供給され、これらの回路がこの分周クロッ
クと同期して動作する。ラッチ11には、各サブブロッ
クの平均値が順次取り込まれる。
【0010】ADRC符号化は、本願出願人の提案によ
るもので、ADRCブロック内の画素データの最大値M
AXとその最小値MINとの差であるダイナミックレン
ジDRに適応した符号化である。この例では、図3の
(4×4)の平均値データをADRCブロックとしてい
る。ADRCエンコーダ4では、平均値y11からy44の
中の最大値MAXおよび最小値MINが検出され、(M
AX−MIN=DR)によりダイナミックレンジDRが
演算され、このダイナミックレンジDRに適応して各平
均値が例えば4ビット長のコード信号に量子化される。
量子化は、(DR/24 )で求められた量子化ステップ
で平均値データを割算し、その商を整数化する処理であ
る。ADRCエンコーダ4で生成されるコード信号のビ
ット数としては、4ビットに限られず、また、可変長の
ビット数のコード信号を形成しても良い。
るもので、ADRCブロック内の画素データの最大値M
AXとその最小値MINとの差であるダイナミックレン
ジDRに適応した符号化である。この例では、図3の
(4×4)の平均値データをADRCブロックとしてい
る。ADRCエンコーダ4では、平均値y11からy44の
中の最大値MAXおよび最小値MINが検出され、(M
AX−MIN=DR)によりダイナミックレンジDRが
演算され、このダイナミックレンジDRに適応して各平
均値が例えば4ビット長のコード信号に量子化される。
量子化は、(DR/24 )で求められた量子化ステップ
で平均値データを割算し、その商を整数化する処理であ
る。ADRCエンコーダ4で生成されるコード信号のビ
ット数としては、4ビットに限られず、また、可変長の
ビット数のコード信号を形成しても良い。
【0011】ADRCエンコーダ4からの平均値データ
の符号化出力がレート変換回路7に供給される。レート
変換回路7には、入力端子5からのクロックが供給さ
れ、平均値データの符号化出力のデータレートが元のレ
ート、即ち、高解像度のディジタルビデオ信号のサンプ
リングレートに変換される。レート変換回路7の出力信
号がフレーム化回路8に供給される。
の符号化出力がレート変換回路7に供給される。レート
変換回路7には、入力端子5からのクロックが供給さ
れ、平均値データの符号化出力のデータレートが元のレ
ート、即ち、高解像度のディジタルビデオ信号のサンプ
リングレートに変換される。レート変換回路7の出力信
号がフレーム化回路8に供給される。
【0012】4サンプル遅延回路9は、平均値yが形成
される迄、入力ビデオ信号を遅延させる。この遅延回路
9の出力が減算回路10に供給される。減算回路10に
は、ラッチ11からの平均値データが供給される。従っ
て、減算回路10では、各サブブロックに関して、画素
データと平均値データとの差が検出される。この差のデ
ータが付加情報発生回路12に供給される。付加情報発
生回路12には、分布検出回路13からの検出信号と入
力端子5からのクロックとが供給される。分布検出回路
13は、各サブブロックのレベル分布に対応した検出信
号を発生する。この検出信号と減算回路10の出力信号
と必要に応じて許容誤差情報とから付加情報が生成され
る。この付加情報は、差信号Δと、各画素データと対応
する2ビットの信号とである。
される迄、入力ビデオ信号を遅延させる。この遅延回路
9の出力が減算回路10に供給される。減算回路10に
は、ラッチ11からの平均値データが供給される。従っ
て、減算回路10では、各サブブロックに関して、画素
データと平均値データとの差が検出される。この差のデ
ータが付加情報発生回路12に供給される。付加情報発
生回路12には、分布検出回路13からの検出信号と入
力端子5からのクロックとが供給される。分布検出回路
13は、各サブブロックのレベル分布に対応した検出信
号を発生する。この検出信号と減算回路10の出力信号
と必要に応じて許容誤差情報とから付加情報が生成され
る。この付加情報は、差信号Δと、各画素データと対応
する2ビットの信号とである。
【0013】図4は、付加情報の生成の概略を示すもの
で、サブブロックの画素データが2ビットの付加コード
でそれぞれ表現される。付加コードが(01の2ビッ
ト:1の値)の時には、そのブロックの平均値yに差Δ
を加算したy+Δが復号され、付加コードが(00:
0)の時には、そのブロックの平均値yが復号され、付
加コードが(10:−1)の時には、そのブロックの平
均値yから差Δを減算したy−Δが復号され、付加コー
ドが(11:−2)の時には、その他の場合として復号
がされる。
で、サブブロックの画素データが2ビットの付加コード
でそれぞれ表現される。付加コードが(01の2ビッ
ト:1の値)の時には、そのブロックの平均値yに差Δ
を加算したy+Δが復号され、付加コードが(00:
0)の時には、そのブロックの平均値yが復号され、付
加コードが(10:−1)の時には、そのブロックの平
均値yから差Δを減算したy−Δが復号され、付加コー
ドが(11:−2)の時には、その他の場合として復号
がされる。
【0014】分布検出回路13は、図5で破線で囲んで
示すように、同時化回路20とパターン検出回路21と
から構成され、同時化回路20には、入力端子22から
ブロック化回路2の出力信号が供給される。同時化回路
20は、サブブロックの画素データ例えばx11、x13、
x21、x22を並列的にパターン検出回路21に供給す
る。パターン検出回路21は、この4個の画素データの
分布のパターンを検出し、検出信号Pdを発生する。こ
の検出信号Pdが付加情報発生回路12に供給される。
パターン検出回路21および付加情報発生回路12に
は、入力端子23から許容誤差情報が供給され、許容で
きる誤差の範囲が設定される。付加情報発生回路12
は、入力端子24からの差信号、検出信号Pdおよび許
容誤差情報を使用して、サブブロック毎に付加データを
形成し、この付加データが出力端子25に取り出され
る。
示すように、同時化回路20とパターン検出回路21と
から構成され、同時化回路20には、入力端子22から
ブロック化回路2の出力信号が供給される。同時化回路
20は、サブブロックの画素データ例えばx11、x13、
x21、x22を並列的にパターン検出回路21に供給す
る。パターン検出回路21は、この4個の画素データの
分布のパターンを検出し、検出信号Pdを発生する。こ
の検出信号Pdが付加情報発生回路12に供給される。
パターン検出回路21および付加情報発生回路12に
は、入力端子23から許容誤差情報が供給され、許容で
きる誤差の範囲が設定される。付加情報発生回路12
は、入力端子24からの差信号、検出信号Pdおよび許
容誤差情報を使用して、サブブロック毎に付加データを
形成し、この付加データが出力端子25に取り出され
る。
【0015】パターン検出回路21によりなされるパタ
ーン検出について、図6、図7、図8および図9を参照
して説明する。これらの図において、横軸がサブブロッ
ク内の画素データのレベルIで、縦軸が発生度数Fであ
る。このグラフで表現される度数の分布がm個(m≦
4)の代表レベルに分類される。図6は、(m=1)、
即ち、一つの代表レベルで表現できる時を示す。この場
合の4個の画素データに対して、0の値、即ち(00)
の2ビットが割り当てられる。このコード信号(00)
の復元値x´´(0)は、平均値yである。
ーン検出について、図6、図7、図8および図9を参照
して説明する。これらの図において、横軸がサブブロッ
ク内の画素データのレベルIで、縦軸が発生度数Fであ
る。このグラフで表現される度数の分布がm個(m≦
4)の代表レベルに分類される。図6は、(m=1)、
即ち、一つの代表レベルで表現できる時を示す。この場
合の4個の画素データに対して、0の値、即ち(00)
の2ビットが割り当てられる。このコード信号(00)
の復元値x´´(0)は、平均値yである。
【0016】図7は、(m=2)の場合を示し、この場
合では、値±1と値−2とを使用して付加データが形成
される。図7の左側のグラフで表現される分布は、y+
Δのレベルの度数がそうでないレベルの度数lより多い
ものである。この第1の例では、より多い度数のレベル
の画素データに対して、1の値、即ち(01)の2ビッ
トが割り当てられ、他方に対して、−2の値、即ち(1
1)の2ビットが割り当てられる。(01)の復元値x
´´(1)がy+Δであり、(11)の復元値は、下記
の式で表されるものである。 x´´(−2)=(4×y−(4−l)×x´´(1))÷l =y+((4−l)÷l)×Δ
合では、値±1と値−2とを使用して付加データが形成
される。図7の左側のグラフで表現される分布は、y+
Δのレベルの度数がそうでないレベルの度数lより多い
ものである。この第1の例では、より多い度数のレベル
の画素データに対して、1の値、即ち(01)の2ビッ
トが割り当てられ、他方に対して、−2の値、即ち(1
1)の2ビットが割り当てられる。(01)の復元値x
´´(1)がy+Δであり、(11)の復元値は、下記
の式で表されるものである。 x´´(−2)=(4×y−(4−l)×x´´(1))÷l =y+((4−l)÷l)×Δ
【0017】図7の中央のグラフで表現される分布は、
y+Δのレベルの度数とy−Δのレベルの度数の二つが
存在している。この第2の例では、一方の度数のレベル
の画素データに対して、1の値、即ち(01)の2ビッ
トが割り当てられ、他方に対して、−1の値、即ち(1
0)の2ビットが割り当てられる。(01)の復元値x
´´(1)がy+Δであり、(10)の復元値x´´
(−1)がy−Δである。
y+Δのレベルの度数とy−Δのレベルの度数の二つが
存在している。この第2の例では、一方の度数のレベル
の画素データに対して、1の値、即ち(01)の2ビッ
トが割り当てられ、他方に対して、−1の値、即ち(1
0)の2ビットが割り当てられる。(01)の復元値x
´´(1)がy+Δであり、(10)の復元値x´´
(−1)がy−Δである。
【0018】図7の右側のグラフで表現される分布は、
平均値yとの差−Δのレベルの度数が差−Δでないレベ
ルの度数lより多いものである。この第3の例では、よ
り多い度数のレベルの画素データに対して、−1の値、
即ち(10)の2ビットが割り当てられ、他方に対し
て、−2の値、即ち(11)の2ビットが割り当てられ
る。(01)の復元値x´´(−1)がy−Δであり、
(11)の復元値x´´(−2)が上述と同様に演算さ
れる。
平均値yとの差−Δのレベルの度数が差−Δでないレベ
ルの度数lより多いものである。この第3の例では、よ
り多い度数のレベルの画素データに対して、−1の値、
即ち(10)の2ビットが割り当てられ、他方に対し
て、−2の値、即ち(11)の2ビットが割り当てられ
る。(01)の復元値x´´(−1)がy−Δであり、
(11)の復元値x´´(−2)が上述と同様に演算さ
れる。
【0019】図8は、(m=3)の場合を示す。図8の
左側のグラフで表現される分布は、平均値yの度数が最
も多く、次に多いのが平均値yとの差+Δのレベルの度
数であり、そして、これら以外のレベルの度数が最も少
ないものである。この第1の例では、平均値yの画素デ
ータに対して(00)の2ビットが割り当てられ、y+
Δの画素データに対して(01)の2ビットが割り当て
られ、他のレベルの画素データに対して、(11)の2
ビットが割り当てられる。y+Δの代わりに、y−Δの
レベルの度数が2番目に多い時も同様の取扱がなされ
る。即ち、(m=3)の第1の例は、3個の内の1個が
(00)で表現できる場合である。復元値x´´(−
2)は、図7の場合と同様に演算できる。
左側のグラフで表現される分布は、平均値yの度数が最
も多く、次に多いのが平均値yとの差+Δのレベルの度
数であり、そして、これら以外のレベルの度数が最も少
ないものである。この第1の例では、平均値yの画素デ
ータに対して(00)の2ビットが割り当てられ、y+
Δの画素データに対して(01)の2ビットが割り当て
られ、他のレベルの画素データに対して、(11)の2
ビットが割り当てられる。y+Δの代わりに、y−Δの
レベルの度数が2番目に多い時も同様の取扱がなされ
る。即ち、(m=3)の第1の例は、3個の内の1個が
(00)で表現できる場合である。復元値x´´(−
2)は、図7の場合と同様に演算できる。
【0020】図8の右側のグラフで表現される分布は、
3個の内の2個が(1:01)および(−1:10)で
表現できる場合である。即ち、y+Δ或いはy−Δの度
数がこれら以外のレベルの度数より多い場合である。こ
の第2の例では、y+Δの画素データに対して(01)
の2ビットが割り当てられ、y−Δの画素データに対し
て(10)の2ビットが割り当てられ、他のレベルの画
素データに対して、(11)の2ビットが割り当てられ
る。復号値x´´(−2)は、図8のように、各度数を
l1、l2およびl3とする時に、次式で演算される。 x´´(−2)=(4×y−l2×(y−Δ)−l3×(y+Δ))÷l1 =y+(l2/l1)×Δ−(l3/l1)×Δ (m=3)で図8に示す場合以外(第3の例)は、従来
の符号化と同様に、実際の分布を無視して量子化を行
い、(0:00)(1:01)(−1:10)の2ビッ
トを形成する。但し、この場合の(00)のコードは、
平均値ではなく、中央値を意味する。サブブロックが4
画素からなるこの例では、図8の各レベルの度数がそれ
ぞれ1となる。
3個の内の2個が(1:01)および(−1:10)で
表現できる場合である。即ち、y+Δ或いはy−Δの度
数がこれら以外のレベルの度数より多い場合である。こ
の第2の例では、y+Δの画素データに対して(01)
の2ビットが割り当てられ、y−Δの画素データに対し
て(10)の2ビットが割り当てられ、他のレベルの画
素データに対して、(11)の2ビットが割り当てられ
る。復号値x´´(−2)は、図8のように、各度数を
l1、l2およびl3とする時に、次式で演算される。 x´´(−2)=(4×y−l2×(y−Δ)−l3×(y+Δ))÷l1 =y+(l2/l1)×Δ−(l3/l1)×Δ (m=3)で図8に示す場合以外(第3の例)は、従来
の符号化と同様に、実際の分布を無視して量子化を行
い、(0:00)(1:01)(−1:10)の2ビッ
トを形成する。但し、この場合の(00)のコードは、
平均値ではなく、中央値を意味する。サブブロックが4
画素からなるこの例では、図8の各レベルの度数がそれ
ぞれ1となる。
【0021】図9は、(m=4)の場合を示す。図9
は、4個のレベルの内の3個が0および±1で表現でき
る時を表している。この図9のグラフで表現される分布
は、平均値yの度数が最も多く、次に多いのがy+Δの
レベルの度数とy−Δのレベルの度数とであり、これら
以外のレベルの度数が最も少ないものである。この第1
の例では、平均値yの画素データに対して(00)の2
ビットが割り当てられ、y+Δの画素データに対して
(01)の2ビットが割り当てられ、y−Δの画素デー
タに対して(10)の2ビットが割り当てられ、他のレ
ベルの画素データに対して、(11)の2ビットが割り
当てられる。復号値x´´(−2)は、図9のように、
各度数をl1、l2、l3およびl4とする時に、次式
で演算される。 x´´(−2)= ((4×y−l2×(y−Δ)−l3×(y)−l4×(y+Δ))÷l1 =y+(l2/l1)×Δ−(l4/l1)×Δ (m=4)で図9に示す場合以外(第2の例)は、従来
の符号化と同様に、実際の分布を無視して量子化を行
い、(0:00)(1:01)(−1:10)の2ビッ
トを形成する。但し、この場合の(00)のコードは、
平均値ではなく、中央値を意味する。サブブロックが4
画素からなるこの例では、図9の各レベルの度数がそれ
ぞれ1となる。
は、4個のレベルの内の3個が0および±1で表現でき
る時を表している。この図9のグラフで表現される分布
は、平均値yの度数が最も多く、次に多いのがy+Δの
レベルの度数とy−Δのレベルの度数とであり、これら
以外のレベルの度数が最も少ないものである。この第1
の例では、平均値yの画素データに対して(00)の2
ビットが割り当てられ、y+Δの画素データに対して
(01)の2ビットが割り当てられ、y−Δの画素デー
タに対して(10)の2ビットが割り当てられ、他のレ
ベルの画素データに対して、(11)の2ビットが割り
当てられる。復号値x´´(−2)は、図9のように、
各度数をl1、l2、l3およびl4とする時に、次式
で演算される。 x´´(−2)= ((4×y−l2×(y−Δ)−l3×(y)−l4×(y+Δ))÷l1 =y+(l2/l1)×Δ−(l4/l1)×Δ (m=4)で図9に示す場合以外(第2の例)は、従来
の符号化と同様に、実際の分布を無視して量子化を行
い、(0:00)(1:01)(−1:10)の2ビッ
トを形成する。但し、この場合の(00)のコードは、
平均値ではなく、中央値を意味する。サブブロックが4
画素からなるこの例では、図9の各レベルの度数がそれ
ぞれ1となる。
【0021】この実施例のように、(2×2)のような
小さなサブブロックの場合では、(m=1)および(m
=2)のいずれかの場合に該当することが殆どであり、
(m=3)或いは(m=4)の他の場合に該当すること
は少ない。また、再生側では、そのサブブロック内の他
の2ビットの情報から(11)の2ビットが割り当てら
れた画素データを復号する演算式が決定される。
小さなサブブロックの場合では、(m=1)および(m
=2)のいずれかの場合に該当することが殆どであり、
(m=3)或いは(m=4)の他の場合に該当すること
は少ない。また、再生側では、そのサブブロック内の他
の2ビットの情報から(11)の2ビットが割り当てら
れた画素データを復号する演算式が決定される。
【0022】上述のように、(m=1)の場合、(m=
2)で3個の場合、(m=3)の3個の場合、(m=
4)の2個の場合を識別できる検出信号Pdが分布検出
回路13から発生し、この検出信号Pdと減算回路10
からの差の情報とを使用して付加情報発生回路12が差
情報Δおよび各画素と対応する2ビットのデータを発生
する。例えば分布検出回路13の出力が(m=2)で第
2の場合(図7の中央の分布)を示す時には、減算回路
10の出力Δの正の極性に応答して(01)の2ビット
が発生し、その負に応答して(11)の2ビットが形成
される。これらの付加データがフレーム化回路8に供給
される。
2)で3個の場合、(m=3)の3個の場合、(m=
4)の2個の場合を識別できる検出信号Pdが分布検出
回路13から発生し、この検出信号Pdと減算回路10
からの差の情報とを使用して付加情報発生回路12が差
情報Δおよび各画素と対応する2ビットのデータを発生
する。例えば分布検出回路13の出力が(m=2)で第
2の場合(図7の中央の分布)を示す時には、減算回路
10の出力Δの正の極性に応答して(01)の2ビット
が発生し、その負に応答して(11)の2ビットが形成
される。これらの付加データがフレーム化回路8に供給
される。
【0023】上述のように、(m=1)の場合、(m=
2)の第3の例の場合、(m=3)の第3の例の場合、
(m=4)の第2の例の場合を識別できる検出信号Pd
が分布検出回路13から発生し、この検出信号Pdと減
算回路10からの差の情報とを使用して付加情報発生回
路12が差情報Δおよび各画素と対応する2ビットのデ
ータを発生する。例えば分布検出回路13の出力が(m
=2)の第2の例の場合(図7の中央の分布)を示す時
には、減算回路10の出力Δの正の極性に応答して(0
1)の2ビットが発生し、その負に応答して(11)の
2ビットが形成される。これらの付加データがフレーム
化回路8に供給される。
2)の第3の例の場合、(m=3)の第3の例の場合、
(m=4)の第2の例の場合を識別できる検出信号Pd
が分布検出回路13から発生し、この検出信号Pdと減
算回路10からの差の情報とを使用して付加情報発生回
路12が差情報Δおよび各画素と対応する2ビットのデ
ータを発生する。例えば分布検出回路13の出力が(m
=2)の第2の例の場合(図7の中央の分布)を示す時
には、減算回路10の出力Δの正の極性に応答して(0
1)の2ビットが発生し、その負に応答して(11)の
2ビットが形成される。これらの付加データがフレーム
化回路8に供給される。
【0024】平均値y11、・・・、y44からなる(4×
4)のADRCブロックを符号化した時に、その最小値
MIN(8ビット)およびダイナミックレンジDR(8
ビット)と、各平均値と対応するコード信号(4ビッ
ト)y11´、・・・・、y44´とが順に並べられる。次
に、x11、x12、x21、x22からなるサブブロックに関
する付加データ、即ち、差データΔ(8ビットの画素デ
ータ間の差を表現するために7ビットが必要である。)
および各2ビットのコード信号x11´´〜x22´´が配
置される。従って、一つのサブブロックに関して合計1
5ビット(=7+2×4)の付加データが発生し、16
個のサブブロックの付加データの合計で、240ビット
である。以下、順次各サブブロックの付加データが並べ
られ、最後にx77、x78、x87、x88のサブブロックの
付加データが位置する。
4)のADRCブロックを符号化した時に、その最小値
MIN(8ビット)およびダイナミックレンジDR(8
ビット)と、各平均値と対応するコード信号(4ビッ
ト)y11´、・・・・、y44´とが順に並べられる。次
に、x11、x12、x21、x22からなるサブブロックに関
する付加データ、即ち、差データΔ(8ビットの画素デ
ータ間の差を表現するために7ビットが必要である。)
および各2ビットのコード信号x11´´〜x22´´が配
置される。従って、一つのサブブロックに関して合計1
5ビット(=7+2×4)の付加データが発生し、16
個のサブブロックの付加データの合計で、240ビット
である。以下、順次各サブブロックの付加データが並べ
られ、最後にx77、x78、x87、x88のサブブロックの
付加データが位置する。
【0025】フレーム化回路8の上述の出力信号が分配
回路14に供給され、4チャネルの記録信号に分割され
る。第1のチャネル(チャネルAと称する)の記録信号
が記録回路15Aに供給され、記録回路15Aの出力信
号が回転ヘッドHAに供給される。第1のチャネルと同
様に、第2、第3および第4のチャネル(チャネルB、
チャネルCおよびチャネルD)の記録信号が記録回路1
5B、15Cおよび15Dをそれぞれ介して回転ヘッド
HB、HCおよびHDに供給される。記録回路15A〜
15Dは、ディジタル変調回路および記録アンプから構
成されている。チャネルAの記録信号は、図10Aの記
録データ中の平均値に関する符号化信号(MINおよび
DRと、コード信号y11´、・・・・、y44´)のみで
ある。付加データがチャネルB、CおよびDにそれぞれ
分配される。
回路14に供給され、4チャネルの記録信号に分割され
る。第1のチャネル(チャネルAと称する)の記録信号
が記録回路15Aに供給され、記録回路15Aの出力信
号が回転ヘッドHAに供給される。第1のチャネルと同
様に、第2、第3および第4のチャネル(チャネルB、
チャネルCおよびチャネルD)の記録信号が記録回路1
5B、15Cおよび15Dをそれぞれ介して回転ヘッド
HB、HCおよびHDに供給される。記録回路15A〜
15Dは、ディジタル変調回路および記録アンプから構
成されている。チャネルAの記録信号は、図10Aの記
録データ中の平均値に関する符号化信号(MINおよび
DRと、コード信号y11´、・・・・、y44´)のみで
ある。付加データがチャネルB、CおよびDにそれぞれ
分配される。
【0026】回転ヘッドの機構部の一例を図11に示
す。所定の周波数で回転するドラム31に回転ヘッドH
A1、HB1、HC1、HD1が近接して設けられ、こ
れらと180°の角間隔で回転ヘッドHA2、HB2、
HC2、HD2が近接して設けられる。ドラム31の周
面に180°よりやや大きい巻付け角で磁気テープTP
が斜めに巻き付けられる。磁気テープTPが一定の速度
で送られる。従って、磁気テープTPには、図12に示
すように、回転ヘッドHA1、HB1、HC1、HD1
により形成される4本のトラックTA1、TB1、TC
1、TD1と、回転ヘッドHA2、HB2、HC2、H
D2により形成される4本のトラックTA2、TB2、
TC2、TD2とが交互に位置するトラックパターンが
形成される。トラックTA1およびTA2には、前述の
ように、平均値の符号化出力のみからなるチャネルAの
記録信号が記録される。
す。所定の周波数で回転するドラム31に回転ヘッドH
A1、HB1、HC1、HD1が近接して設けられ、こ
れらと180°の角間隔で回転ヘッドHA2、HB2、
HC2、HD2が近接して設けられる。ドラム31の周
面に180°よりやや大きい巻付け角で磁気テープTP
が斜めに巻き付けられる。磁気テープTPが一定の速度
で送られる。従って、磁気テープTPには、図12に示
すように、回転ヘッドHA1、HB1、HC1、HD1
により形成される4本のトラックTA1、TB1、TC
1、TD1と、回転ヘッドHA2、HB2、HC2、H
D2により形成される4本のトラックTA2、TB2、
TC2、TD2とが交互に位置するトラックパターンが
形成される。トラックTA1およびTA2には、前述の
ように、平均値の符号化出力のみからなるチャネルAの
記録信号が記録される。
【0027】この一実施例は、高解像度のビデオ信号を
記録するためのHD VTRであるが、標準の解像度の
ビデオ信号を記録するためのSD VTRによっても上
述のように記録された磁気テープTPを再生できる。S
D VTRは、図13に示すように、180°の間隔で
回転ドラム上に設けられた一対の回転ヘッドHA11お
よびHA12を有する。磁気テープTPを各ヘッドが交
互に走査する。
記録するためのHD VTRであるが、標準の解像度の
ビデオ信号を記録するためのSD VTRによっても上
述のように記録された磁気テープTPを再生できる。S
D VTRは、図13に示すように、180°の間隔で
回転ドラム上に設けられた一対の回転ヘッドHA11お
よびHA12を有する。磁気テープTPを各ヘッドが交
互に走査する。
【0028】HD VTRによって、図12のトラック
パターンが形成された磁気テープTPを4倍の速度で送
り、SD VTRにより再生すると、図12で破線で示
すように、4本のトラックを跨がる走査軌跡TA11お
よびTA12が交互に形成される。回転ヘッドHA11
およびHA12の走査位置を圧電素子により変位させる
ことにより、トラックTA1、TA2とそれぞれ走査軌
跡TA11、TA12が一致するように制御される。従
って、SD VTRは、平均値に関する符号化信号をA
DRC復号することで、平均値により形成される再生画
像(高解像度ビデオ信号の1/4の解像度)を得ること
ができる。
パターンが形成された磁気テープTPを4倍の速度で送
り、SD VTRにより再生すると、図12で破線で示
すように、4本のトラックを跨がる走査軌跡TA11お
よびTA12が交互に形成される。回転ヘッドHA11
およびHA12の走査位置を圧電素子により変位させる
ことにより、トラックTA1、TA2とそれぞれ走査軌
跡TA11、TA12が一致するように制御される。従
って、SD VTRは、平均値に関する符号化信号をA
DRC復号することで、平均値により形成される再生画
像(高解像度ビデオ信号の1/4の解像度)を得ること
ができる。
【0029】また、上述と逆にSD VTRで記録され
たテープをHD VTRが再生することができる。この
意味で、双方向性の互換性を達成できる。SD VTR
の記録回路は、差分符号化を使用せずに、ADRCによ
り画像データを圧縮する。図2および図3で破線で示す
ように、SD VTRでは、(4×4=16画素)をA
DRCブロックとする4ビット固定長の符号化がなされ
る。図2の領域から4個のADRCブロックが形成され
るので、図10Bに示す記録データが形成される。例え
ばx11、x12、・・・・、x43、x44が含まれるADR
Cブロックと対応する記録データは、最小値MIN、ダ
イナミックレンジDRおよびコード信号x11´、x12
´、・・・・、x43´、x44´とからなる。この記録デ
ータが回転ヘッドHA1或いは回転ヘッドHA2により
磁気テープTPに記録される。
たテープをHD VTRが再生することができる。この
意味で、双方向性の互換性を達成できる。SD VTR
の記録回路は、差分符号化を使用せずに、ADRCによ
り画像データを圧縮する。図2および図3で破線で示す
ように、SD VTRでは、(4×4=16画素)をA
DRCブロックとする4ビット固定長の符号化がなされ
る。図2の領域から4個のADRCブロックが形成され
るので、図10Bに示す記録データが形成される。例え
ばx11、x12、・・・・、x43、x44が含まれるADR
Cブロックと対応する記録データは、最小値MIN、ダ
イナミックレンジDRおよびコード信号x11´、x12
´、・・・・、x43´、x44´とからなる。この記録デ
ータが回転ヘッドHA1或いは回転ヘッドHA2により
磁気テープTPに記録される。
【0030】この図10Bに示す記録データが記録され
た磁気テープをHD VTRで再生する時には、磁気テ
ープの走行速度が通常の1/4倍に下げられる。このテ
ープ速度の違いで生じるトラッキングのずれは、圧電素
子により補正される。HDVTRの回転ヘッドの中で、
回転ヘッドHA1およびHA2の出力、即ちチャネルA
の再生信号のみが有効な再生データとして扱われ、他の
チャネルの再生データが0とされる。この再生データの
処理は、HD VTRの再生回路に設けられているAD
RCのデコーダで行うことができる。このようにして、
HDVTRは、SD VTRで再生した時と同じ解像度
であって、高解像度ビデオ信号と同じ画素数の再生画像
を得ることができる。
た磁気テープをHD VTRで再生する時には、磁気テ
ープの走行速度が通常の1/4倍に下げられる。このテ
ープ速度の違いで生じるトラッキングのずれは、圧電素
子により補正される。HDVTRの回転ヘッドの中で、
回転ヘッドHA1およびHA2の出力、即ちチャネルA
の再生信号のみが有効な再生データとして扱われ、他の
チャネルの再生データが0とされる。この再生データの
処理は、HD VTRの再生回路に設けられているAD
RCのデコーダで行うことができる。このようにして、
HDVTRは、SD VTRで再生した時と同じ解像度
であって、高解像度ビデオ信号と同じ画素数の再生画像
を得ることができる。
【0031】上述の一実施例では、−2の値が割り当て
られた画素の復号のために、4個の画素の付加データを
各2ビット伝送している。しかしなから、平均値データ
をADRC符号化して伝送しているので、4画素のうち
の所定の位置の画素を除く3画素の付加データを伝送す
れば良い場合もある。例えば平均値との差が極めて小と
考えて、各2ビットを割り当て、(3×2)ビットを与
えれば、充分である可能性もある。このようにして、更
にデータ量を圧縮することができる。
られた画素の復号のために、4個の画素の付加データを
各2ビット伝送している。しかしなから、平均値データ
をADRC符号化して伝送しているので、4画素のうち
の所定の位置の画素を除く3画素の付加データを伝送す
れば良い場合もある。例えば平均値との差が極めて小と
考えて、各2ビットを割り当て、(3×2)ビットを与
えれば、充分である可能性もある。このようにして、更
にデータ量を圧縮することができる。
【0032】上述の一実施例では、−2の値が割り当て
られた画素の復号のために、4個の画素の付加データを
各2ビット伝送している。しかしながら、平均値データ
をADRC符号化して伝送しているので、4画素のうち
の所定の位置の画素を除く3画素の付加データを伝送す
れば良い場合もある。例えば平均値との差が極めて小と
考えて、各2ビットを割り当て、(3×2)ビットを与
えれば、充分である可能性もある。このようにして、更
にデータ量を圧縮することができる。
られた画素の復号のために、4個の画素の付加データを
各2ビット伝送している。しかしながら、平均値データ
をADRC符号化して伝送しているので、4画素のうち
の所定の位置の画素を除く3画素の付加データを伝送す
れば良い場合もある。例えば平均値との差が極めて小と
考えて、各2ビットを割り当て、(3×2)ビットを与
えれば、充分である可能性もある。このようにして、更
にデータ量を圧縮することができる。
【図1】この発明の一実施例のブロック図である。
【図2】処理すべき画像の一部を示す略線図である。
【図3】処理すべき画像の一部の平均値を示す略線図で
ある。
ある。
【図4】付加情報の生成および復元値を説明する略線図
である。
である。
【図5】分布検出回路および付加情報発生回路のより具
体的な構成を示すブロック図である。
体的な構成を示すブロック図である。
【図6】度数分布の第1の例を示す略線図である。
【図7】度数分布の第2の例を示す略線図である。
【図8】度数分布の第3の例を示す略線図である。
【図9】度数分布の第4の例を示す略線図である。
【図10】記録データの構成を示す略線図である。
【図11】高解像度のビデオ信号のためのVTRの回転
ヘッドの配置を示す略線図である。
ヘッドの配置を示す略線図である。
【図12】テープ上の記録パターンを示す略線図であ
る。
る。
【図13】標準解像度のビデオ信号のためのVTRの回
転ヘッドの配置を示す略線図である。
転ヘッドの配置を示す略線図である。
3 平均値形成回路 4 ADRCエンコーダ 8 フレーム化回路 10 減算回路 12 付加情報発生回路 13 分布検出回路 21 パターン検出回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04N 11/04 H04N 5/92 H
Claims (4)
- 【請求項1】 第1の標準ビデオ信号よりも解像度の高
い第2の標準ビデオ信号が供給され、この信号をディジ
タル化した後に圧縮符号化して伝送するようにしたディ
ジタルビデオ信号の高能率符号化装置において、 上記ディジタルビデオ信号の上記第1および第2の標準
ビデオ信号の解像度の比に略等しいN個の画素データか
らなるサブブロックに分割し、上記サブブロックのそれ
ぞれのN個の画素データを平均化する平均化手段と、M個の上記サブブロックからなるブロックを構成し、上
記ブロックのM個の 平均化データをブロック化してブロ
ック符号化するブロック符号化手段と、上記サブブロック毎に 上記N個の画素データと上記平均
化データとの差分のデータを符号化し、付加データを発
生する付加データ発生手段と、 上記ブロック符号化手段からの上記M個の平均化データ
と対応する出力をまとめて記録媒体上に記録し、上記付
加データ発生手段からのN×M個の上記差分のデータに
対応する出力を上記記録媒体上に記録する手段とを有し
てなるディジタルビデオ信号の高能率符号化装置。 - 【請求項2】 上記付加データ発生手段は、上記N個の
画素データの内でN−1個の画素データについての付加
データを発生するようにした請求項1に記載のディジタ
ルビデオ信号の高能率符号化装置。 - 【請求項3】 第1の標準ビデオ信号よりも解像度の高
い第2の標準ビデオ信号が供給され、この信号をディジ
タル化した後に圧縮符号化して伝送するようにしたディ
ジタルビデオ信号の高能率符号化方法において、 上記ディジタルビデオ信号の上記第1および第2の標準
ビデオ信号の解像度の比に略等しいN個の画素データか
らなるサブブロックに分割し、上記サブブロックのそれ
ぞれのN個の画素データを平均化するステップと、M個の上記サブブロックからなるブロックを構成し、上
記ブロックのM個の 平均化データをブロック化してブロ
ック符号化するステップと、上記サブブロック毎に 上記N個の画素データと上記平均
化データとの差分のデータを符号化し、付加データを発
生するステップと、 上記ブロック符号化された上記M個の平均化データと対
応する出力をまとめて 記録媒体上に記録し、上記付加デ
ータ発生手段からのN×M個の上記差分のデータに対応
する出力を上記記録媒体上に記録するステップとを有し
てなるディジタルビデオ信号の高能率符号化方法。 - 【請求項4】 上記付加データを発生するステップは、
上記N個の画素データの内でN−1個の画素データにつ
いての付加データを発生するようにした請求項3に記載
のディジタルビデオ信号の高能率符号化方法。
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