JP3716842B2

JP3716842B2 - Data encoding apparatus, data encoding method, and program

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Publication number: JP3716842B2
Application number: JP2003081471A
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Inventors: 哲二郎近藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2005-11-16
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、データ符号化装置およびデータ符号化方法、並びにプログラムに関する。詳しくは、この発明は、ＡＤＲＣ(Adaptive Dynamic Range Coding)の符号化において、最小値側度数が最大値側度数より小さいとき、最小値側の領域における量子化ステップを他の領域の量子化ステップより大きくし、最大値側度数が最小値側度数より小さいとき、最大値側の領域における量子化ステップを他の領域の量子化ステップより大きくすることによって、１回目の符号化では全体として劣化が少なく、２回目以降の符号化で劣化が大きくなるようにしたデータ符号化装置等に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は、従来周知の画像表示システム２００の構成例を示している。この画像表示システム２００は、アナログの画像データＶanを出力する再生機２１０と、この再生機２１０から出力される画像データＶanによる画像を表示するディスプレイ２２０とから構成されている。
【０００３】
再生機２１０では、図示しない光ディスク等の記録媒体から再生された符号化された画像データを復号化部２１１で復号化し、さらに復号化されて得られたデジタルの画像データをＤ／Ａ（Digital-to-Analog）変換器２１２でアナログデータに変換することでアナログの画像データＶanが得られる。なお、ディスプレイ２２０は、例えばＣＲＴ(Cathode-Ray Tube)ディスプレイ、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)等である。
【０００４】
ところで、このような画像表示システム２００の再生機２１０より出力されるアナログの画像データＶanを利用して、デジタル的な不正コピーが行われるおそれがあった。
【０００５】
すなわち、アナログの画像データＶanはＡ／Ｄ（analog-to-digital）変換器２３１でデジタルデータＶdgに変換されて符号化部２３２に供給される。符号化部２３２では、デジタルの画像データＶdgが符号化されて、符号化された画像データＶcdが得られる。そして、この符号化された画像データＶcdは記録部２３３に供給され、光ディスク等の記録媒体に記録される。
【０００６】
従来、このようなアナログの画像データＶanを利用した不正コピーを防止するために、著作権保護がなされている場合には、アナログの画像データＶanをスクランブル処理して出力したり、あるいはアナログの画像データＶanの出力を禁止することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また従来、符号化方式の一つとしてＡＤＲＣが知られている（例えば、特許文献２参照）。このＡＤＲＣは、時空間の相関を利用しながら、画像データのレベル方向の冗長度だけを取り除き、コンシールができるように時空間の冗長度は残すようにした符号化方式である。
【０００８】
図１３は、ＡＤＲＣの符号化を行う符号化装置３００の構成例を示している。
【０００９】
入力端子３０１に入力されるデジタルの画像データＶａはブロック化回路３０２に供給される。このブロック化回路３０２では、有効画面の画像データＶａが、例えば（４×４）画素等の大きさのブロックに分割される。
【００１０】
ブロック化回路３０２でブロック化された画像データは、最大値検出回路３０３および最小値検出回路３０４に供給される。最大値検出回路３０３では、ブロック毎に、画像データの最大値ＭＡＸが検出される。最小値検出回路３０４では、ブロック毎に、画像データの最小値ＭＩＮが検出される。検出回路３０３，３０４で検出される最大値ＭＡＸ、最小値ＭＩＮは減算器３０５に供給される。この減算器３０５では、ダイナミックレンジＤＲ＝ＭＡＸ−ＭＩＮが演算される。
【００１１】
また、ブロック化回路３０２より出力される各ブロックの画像データは遅延回路３０６で時間調整された後に減算器３０７に供給される。この減算器３０７には、最小値検出回路３０４で検出される最小値ＭＩＮも供給される。この減算器３０７では、ブロック毎に、ブロックの画像データから当該ブロックの最小値ＭＩＮが減算されて最小値除去データＰＤＩが得られる。
【００１２】
減算器３０７で得られる各ブロックの最小値除去データＰＤＩは量子化回路３０８に供給される。この量子化回路３０８には、減算器３０５で求められたダイナミックレンジＤＲが供給される。この量子化回路３０８では、最小値除去データＰＤＩがダイナミックレンジＤＲに応じて決定される量子化ステップにより量子化される。すなわち、量子化回路３０８では、量子化ビット数をｎとすると、最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮとの間のダイナミックレンジＤＲが２ⁿ等分されたレベル範囲が設定され、最小値除去データＰＤＩがどのレベル範囲に属するかによって、ｎビットのコード信号が割り当てられる。
【００１３】
図１４は、量子化ビット数が３の場合を示しており、最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮとの間のダイナミックレンジＤＲが８等分されたレベル範囲が設定され、最小値除去データＰＤＩがどのレベル範囲に属するかによって、３ビットのコード信号(000)〜(111)が割り当てられる。図１４において、ｔｈ１〜ｔｈ７はレベル範囲の境界を示す閾値である。
【００１４】
図１３に戻って、量子化回路３０８で得られるコード信号ＤＴはデータ合成回路３１１に供給される。このデータ合成回路３１１には、減算器３０５で得られるダイナミックレンジＤＲが遅延回路３０９で時間調整されて供給されると共に、最小値検出回路３０４で検出される最小値ＭＩＮも遅延回路３１０で時間調整されて供給される。このデータ合成回路３１１では、ブロック毎に、最小値ＭＩＮ、ダイナミックレンジＤＲおよびブロック内の画素数分のコード信号ＤＴが合成されてブロックデータが生成される。そして、このデータ合成回路３１１で生成された各ブロックのブロックデータが、出力端子３１２に符号化された画像データＶｂとして順次出力される。
【００１５】
図１５は、上述した符号化装置３００に対応した復号化装置３２０の構成を示している。
【００１６】
入力端子３２１に入力された符号化された画像データＶｂはデータ分解回路３２２に供給され、ブロック毎に、最小値ＭＩＮ、ダイナミックレンジＤＲおよびコード信号ＤＴに分解される。
【００１７】
データ分解回路３２２より出力される各ブロックのコード信号ＤＴは、逆量子化回路３２３に供給される。この逆量子化回路３２３には、データ分解回路３２２より出力されるダイナミックレンジＤＲも供給される。逆量子化回路３２３では、各ブロックのコード信号ＤＴが、対応したブロックのダイナミックレンジＤＲに基づいて逆量子化され、最小値除去データＰＤＩ′が得られる。
【００１８】
この場合、図１４に示すように、ダイナミックレンジＤＲが量子化ビット数により等分割され、各領域の中央値Ｌ１〜Ｌ８が、各コード信号ＤＴの復号値（最小値除去データＰＤＩ′）として利用される。
【００１９】
逆量子化回路３２３で得られる各ブロックの最小値除去データＰＤＩ′は加算器３２４に供給される。この加算器３２４には、データ分解回路３２２より出力される最小値ＭＩＮも供給される。加算器３２４では、最小値除去データＰＤＩ′に最小値ＭＩＮが加算されて画像データが得られる。
【００２０】
この加算器３２４で得られる各ブロックの画像データはブロック分解回路３２５に供給される。ブロック分解回路３２５では、データの順序がラスター走査の順序に戻される。これにより、ブロック分解回路３２５からは復号化された画像データＶａ′が得られる。この画像データＶａ′は出力端子３２６に出力される。
【００２１】
上述した従来のＡＤＲＣによる符号化を行った場合、図１４に示すように、量子化前のダイナミックレンジＤＲに対して、逆量子化後のダイナミックレンジＤＲ′が小さくなることから、画像データに劣化が発生する。
【００２２】
【特許文献１】
特開２００１−２４５２７０号公報
【特許文献２】
特開昭６１−１４４９８９号公報
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献１のようにアナログの画像データＶanをスクランブル処理して出力したり、あるいはアナログの画像データＶanの出力を禁止することで、不正コピーを防止できるが、ディスプレイ２２０に正常な画像が表示されなくなるという問題が発生する。
【００２４】
また、上述した特許文献２のようにＡＤＲＣによる符号化および復号化を行うことによりダイナミックレンジが小さくなって画像データに劣化が発生するが、それほど大きな劣化ではない。
【００２５】
この発明の目的は、コピー前のデータによる出力の質を落とすことなく、良好な質を維持したままでのコピーを不可能とすることにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るデータ符号化装置は、データを符号化するデータ符号化装置において、データが入力される入力手段と、この入力手段に入力されたデータから所定範囲のデータを抽出する抽出手段と、この抽出手段で抽出されたデータの最大値および最小値を検出する最大値／最小値検出手段と、この最大値／最小値検出手段で検出された最大値および最小値から上記抽出手段で抽出されたデータのダイナミックレンジを検出するダイナミックレンジ検出手段と、抽出手段で抽出されたデータから最大値／最小値検出手段で検出された最小値を減算して最小値除去データを生成する生成手段と、抽出手段で抽出されたデータに基づいて、最大値側の所定範囲に含まれるデータの個数である最大値側度数および最小値側の所定範囲に含まれるデータの個数である最小値側度数を検出する度数検出手段と、最小値側度数が最大値側度数より小さいとき、最小値側の領域における量子化ステップを他の領域の量子化ステップより大きくし、最大値側度数が最小値側度数より小さいとき、最大値側の領域における量子化ステップを他の領域の量子化ステップより大きくすることによって、生成手段で生成された最小値除去データを量子化し、符号化データを得る符号化手段とを備えるものである。
【００２７】
また、この発明に係るデータ符号化方法は、データを符号化するデータ符号化方法において、データが入力される入力工程と、この入力されたデータから所定範囲のデータを抽出する抽出工程と、この抽出されたデータの最大値および最小値を検出する第１の検出工程と、この検出された最大値および最小値から抽出工程で抽出されたデータのダイナミックレンジを検出する第２の検出工程と、抽出されたデータから検出された最小値を減算して最小値除去データを生成する生成工程と、抽出工程で抽出されたデータに基づいて、最大値側の所定範囲に含まれるデータの個数である最大値側度数および最小値側の所定範囲に含まれるデータの個数である最小値側度数を検出する度数検出工程と、最小値側度数が最大値側度数より小さいとき、最小値側の領域における量子化ステップを他の領域の量子化ステップより大きくし、最大値側度数が最小値側度数より小さいとき、最大値側の領域における量子化ステップを他の領域の量子化ステップより大きくすることによって、生成された最小値除去データを量子化し、符号化データを得る符号化工程とを備えるものである。
【００２８】
この発明においては、入力されたデータから所定範囲、例えば４×４画素のデータが抽出される。この抽出されたデータの最大値ＭＡＸおよび最小値ＭＩＮが検出され、さらにこれら最大値ＭＡＸおよび最小値ＭＩＮからダイナミックレンジＤＲが検出される。そして、抽出されたデータから最小値ＭＩＮが減算されて最小値除去データＰＤＩが生成される。この最小値除去データＰＤＩが、ダイナミックレンジＤＲに応じて決定される量子化ステップにより量子化されて符号化データが得られる。この場合、例えばダイナミックレンジＤＲに応じて、量子化ビット数が変化するようにされる。これにより、効率のよい符号化が可能となる。
【００２９】
この場合、最大値側および最小値側の少なくとも一方の領域における量子化ステップが、他の領域の量子化ステップより大きくした状態で量子化が行われる。そのため、符号化および復号化を経ることによってダイナミックレンジが大きく低下する。これにより、コピー前のデータによる出力の質を落とすことなく、良好な質を維持したままでのコピーを不可能とすることができる。
【００３０】
例えば、抽出されたデータに基づいて、最大値側の所定範囲、例えば１０％の範囲に含まれるデータの個数である最大値側度数および最小値側の所定範囲、例えば１０％の範囲に含まれるデータの個数である最小値側度数が検出される。そして、最小値側度数が最大値側度数より小さいとき、最小値側の領域における量子化ステップが他の領域の量子化ステップより大きくされ、逆に最大値側度数が最小値側度数より小さいとき、最大値側の領域における量子化ステップが他の領域の量子化ステップより大きくされる。
【００３１】
この場合、符号化および復号化を経ることによってダイナミックレンジが大きく低下するが、１回目においては、ダイナミックレンジが大きく低下したとしてもその値が大きく変化するデータの個数は少なく全体として劣化は少ないが、２回目以降においては、ダイナミックレンジの低下に伴ってその値が変化するデータの個数が多くなり、劣化が大きくなる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態としての画像表示システム１００の構成を示している。
この画像表示システム１００は、アナログの画像データＶan1を出力する再生機１１０と、この再生機１１０から出力される画像データＶan1による画像を表示するディスプレイ１２０とを有している。
【００３３】
再生機１１０では、図示しない光ディスク等の記録媒体から再生された符号化された画像データを復号化部１１１で復号化し、さらに復号化されて得られたデジタルの画像データＶdg0をＤ／Ａ変換器１１２でアナログデータに変換することで、アナログの画像データＶan1が得られる。なお、ディスプレイ１２０は、例えばＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ等である。
【００３４】
また、この画像表示システム１００は、アナログの画像データＶan1を利用して、再び符号化処理を行い、符号化された画像データを光ディスク等の記録媒体に記録する符号化装置１３０を有している。
【００３５】
この符号化装置１３０は、再生機１１０より出力されるアナログの画像データＶan1をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器１３４と、このＡ／Ｄ変換器１３４より出力されるデジタルの画像データＶdg1を符号化する符号化部１３５を有している。この符号化部１３５では、上述した再生機１１０で光ディスク等の記録媒体から再生されて得られる符号化された画像データと同様の符号化が行われる。
【００３６】
図２は、符号化部１３５の構成を示している。
この符号化部１３５は、デジタルの画像データＶdg1を入力する入力端子１４１と、この入力端子１４１に入力された画像データＶdg1をブロック（ＡＤＲＣブロック）に分割するブロック化回路１４２とを有している。ブロック化回路１４２では、有効画面の画像データＶdg1が、図３に示すように、例えば（４×４）画素等の大きさのブロックに分割される。このブロック化回路１４２は、デジタルの画像データＶdg1から所定範囲の画像データを抽出する抽出手段を構成している。
【００３７】
また、符号化部１３５は、ブロック化回路１４２より出力される各ブロックの画像データ（４×４個の画素データからなる）の最大値ＭＡＸを検出する最大値検出回路１４３と、各ブロックの画像データから最小値ＭＩＮを検出する最小値検出回路１４４とを有している。
【００３８】
また、符号化部１３５は、最大値検出回路１４３で検出される最大値ＭＡＸから最小値検出回路１４４で検出される最小値ＭＩＮを減算して、ダイナミックレンジＤＲを得る減算器１４５と、ブロック化回路１４２より出力される各ブロックの画像データから、最小値検出回路１４４で検出される、対応するブロックの最小値ＭＩＮを減算して、最小値除去データＰＤＩを得る減算器１４７とを有している。なお、各ブロックの画像データは、時間調整用の遅延回路１４６を介して減算器１４７に供給される。
【００３９】
また、符号化部１３５は、減算器１４７で得られる最小値除去データＰＤＩを、ダイナミックレンジＤＲに応じて決定される量子化ステップにより量子化する量子化回路１４８を有している。この場合、量子化ビット数を、固定とするか、あるいはダイナミックレンジＤＲに応じて変化させる。ダイナミックレンジＤＲに応じて変化させる場合、ダイナミックレンジＤＲが大きいほど量子化ビット数が大きくされる。ダイナミックレンジＤＲに応じて量子化ビット数を変化させることで、効率のよい符号化が可能となる。
【００４０】
例えば、画像データの値が０〜２５５を取り得る場合、０≦ＤＲ≦４のとき量子化ビット数は０とされ、５≦ＤＲ≦１３のとき量子化ビット数は１とされ、１４≦ＤＲ≦３５のとき量子化ビット数は２とされ、３６≦ＤＲ≦１０３のとき量子化ビット数は３とされ、１０４≦ＤＲ≦２５５のとき量子化ビット数は４とされる。
【００４１】
量子化回路１４８では、量子化ビット数をｎとすると、最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮとの間のダイナミックレンジＤＲが２ⁿの領域（レベル範囲）に分割され、最小値除去データＰＤＩがどの領域に属するかによって、ｎビットのコード信号が割り当てられる。この場合、最大値ＭＡＸ側および最小値ＭＩＮ側の少なくとも一方の領域における量子化ステップ（領域の幅）が、他の量子化ステップよりも大きくされる。
【００４２】
本実施の形態においては、最大値ＭＡＸ側および最小値ＭＩＮ側の双方における領域における量子化ステップが、他の量子化ステップよりも大きくされる。すなわちこの場合、最大値ＭＡＸ側および最小値ＭＩＮ側の双方における領域の量子化ステップをＱＳＰとすると、量子化ビット数をｎとするとき、ＱＳＰ＞ＤＲ／２ⁿを満足するように、当該量子化ステップＱＳＰが設定される。また、このように設定された最大値ＭＡＸ側および最小値ＭＩＮ側の領域を除いた残りの範囲が（２ⁿ−２）等分されることで、残りの領域が設定される。
【００４３】
図４は、量子化ビット数が３の場合を示しており、最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮとの間のダイナミックレンジＤＲが８領域に分割される。この場合、最大値ＭＡＸ側および最小値ＭＩＮ側の双方における領域の量子化ステップＱＳＰがＱＳＰ＞ＤＲ／８を満足するように設定される。また、このように設定された最大値ＭＡＸ側および最小値ＭＩＮ側の領域を除いた残りの範囲が６等分されることで、残りの領域が設定される。この場合、最小値除去データＰＤＩがどの領域に属するかによって、３ビットのコード信号（000)〜(111)が割り当てられる。図において、ｔｈ11〜ｔｈ17は、各領域の境界を示す閾値である。
【００４４】
図２に戻って、また、符号化部１３５は、ブロック毎に、量子化回路１４８で得られたコード信号ＤＴ、減算器１４５で求められたダイナミックレンジＤＲおよび最小値検出回路１４４で検出された最小値ＭＩＮを合成してブロックデータを生成するデータ合成回路１５１と、このデータ合成回路１５１で生成された各ブロックのブロックデータを、符号化された画像データＶcdとして順次出力する出力端子１５２とを有している。なお、ダイナミックレンジＤＲおよび最小値ＭＩＮは、それぞれ時間調整用の遅延回路１４９，１５０を介して、データ合成回路１５１に供給される。
【００４５】
図２に示す符号化部１３５の動作を説明する。入力端子１４１には、デジタルの画像データＶdg1が入力される。この画像データＶdg1はブロック化回路１４２に供給される。このブロック化回路１４２では、有効画面の画像データＶdg1が、例えば（４×４）画素等の大きさのブロックに分割される。
【００４６】
ブロック化回路１４２でブロック化された画像データは、最大値検出回路１４３および最小値検出回路１４４に供給される。最大値検出回路１４３では、ブロック毎に、画像データの最大値ＭＡＸが検出される。最小値検出回路１４４では、ブロック毎に、画像データの最小値ＭＩＮが検出される。
【００４７】
最大値検出回路１４３で検出される最大値ＭＡＸおよび最小値検出回路１４４で検出される最小値ＭＩＮは減算器１４５に供給される、この減算器１４５では、ダイナミックレンジＤＲ＝ＭＡＸ−ＭＩＮが演算される。
【００４８】
また、ブロック化回路１４２より出力される各ブロックの画像データは遅延回路１４６で時間調整された後に減算器１４７に供給される。この減算器１４７には、最小値検出回路１４４で検出される最小値ＭＩＮも供給される。この減算器１４７では、ブロック毎に、ブロックの画像データから当該ブロックの最小値ＭＩＮが減算されて最小値除去データＰＤＩが得られる。
【００４９】
減算器１４７で得られる各ブロックの最小値除去データＰＤＩは量子化回路１４８に供給される。この量子化回路１４８には、減算器１４５で求められたダイナミックレンジＤＲが供給される。量子化回路１４８では、最小値除去データＰＤＩがダイナミックレンジＤＲに応じて決定される量子化ステップにより量子化される。この場合、上述したように、最大値ＭＡＸ側および最小値ＭＩＮ側の少なくとも一方の領域における量子化ステップが、他の領域の量子化ステップよりも大きくされた状態で量子化が行われる。
【００５０】
量子化回路１４８で得られるコード信号ＤＴはデータ合成回路１５１に供給される。このデータ合成回路１５１には、減算器１４５で得られるダイナミックレンジＤＲが遅延回路１４９で時間調整されて供給されると共に、最小値検出回路１４４で検出される最小値ＭＩＮも遅延回路１５０で時間調整されて供給される。このデータ合成回路１５１では、ブロック毎に、最小値ＭＩＮ、ダイナミックレンジＤＲおよびブロック内の画素数分のコード信号ＤＴが合成されてブロックデータが生成される。そして、このデータ合成回路１５１で生成された各ブロックのブロックデータが、出力端子１５２に、符号化された画像データＶcdとして順次出力される。
【００５１】
図１に戻って、また、符号化装置１３０は、符号化部１３５より出力される符号化された画像データＶcdを光ディスク等の記録媒体に記録する記録部１３６を有している。この場合、記録部１３６では、アナログの画像データＶan1に基づくコピーが行われることとなる。
【００５２】
また、符号化装置１３０は、符号化部１３５より出力される符号化された画像データＶcdを復号化する復号化部１３７と、この復号化部１３７で復号化されて得られたデジタルの画像データＶdg2をアナログデータに変換するＤ／Ａ変換器１３８と、このＤ／Ａ変換器１３８より出力されるアナログの画像データＶan2による画像を表示するディスプレイ１３９とを有している。ディスプレイ１３９は、例えばＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ等である。
【００５３】
図５は、復号化部１３７の構成を示している。
この復号化部１３７は、符号化された画像データＶcdを入力する入力端子１６１と、この入力端子１６１に入力された画像データＶcd（ブロックデータ）を、ブロック毎に、最小値ＭＩＮ、ダイナミックレンジＤＲおよびコード信号ＤＴに分解するデータ分解回路１６２とを有している。
【００５４】
また、復号化部１３７は、データ分解回路１６２より出力されるコード信号ＤＴをダイナミックレンジＤＲに基づいて逆量子化し、最小値除去データＰＤＩ′を得る逆量子化回路１６３を有している。この逆量子化回路１６３では、図４に示すように、ダイナミックレンジＤＲが、上述した符号化部１３５の量子化回路１４８と同様に、量子化ビット数をｎとすると、２ⁿの領域（レベル範囲）に分割され、各領域の中央値Ｌ11〜Ｌ18が、各コード信号ＤＴの復号値（最小値除去データＰＤＩ′）として利用される。この場合も、最大値ＭＡＸ側および最小値ＭＩＮ側の双方の領域における量子化ステップ（領域の幅）は、他の量子化ステップよりも大きくされる。
【００５５】
また、復号化部１３７は、逆量子化回路１６３で得られる各ブロックの最小値除去データＰＤＩ′に、最小値ＭＩＮを加算して画像データを得る加算器１６４と、この加算器１６４より得られる各ブロックの画像データをブロック化前の位置に戻し、復号化された画像データＶdg2を得るブロック分解回路１６５と、このブロック分解回路１６５より出力される画像データＶdg2を出力する出力端子１６６とを有している。ブロック分解回路１６５では、データの順序がラスター走査の順序に戻される。
【００５６】
図５に示す復号化部１３７の動作を説明する。符号化された画像データＶcdは入力端子１６１に入力される。この画像データＶcdはデータ分解回路１６２に供給され、ブロック毎に、最小値ＭＩＮ、ダイナミックレンジＤＲおよびコード信号ＤＴに分解される。
【００５７】
データ分解回路１６２より出力される各ブロックのコード信号ＤＴは、逆量子化回路１６３に供給される。この逆量子化回路１６３には、データ分解回路１６２より出力されるダイナミックレンジＤＲも供給される。逆量子化回路１６３では、各ブロックのコード信号ＤＴが、対応したブロックのダイナミックレンジＤＲに基づいて逆量子化され、最小値除去データＰＤＩ′が得られる。
【００５８】
逆量子化回路１６３で得られる各ブロックの最小値除去データＰＤＩ′は加算器１６４に供給される。この加算器１６４には、データ分解回路１６２より出力される最小値ＭＩＮも供給される。加算器１６４では、最小値除去データＰＤＩ′に最小値ＭＩＮが加算されて画像データが得られる。
【００５９】
この加算器１６４で得られる各ブロックの画像データはブロック分解回路１６５に供給される。ブロック分解回路１６５では、データの順序がラスター走査の順序に戻される。これにより、ブロック分解回路１６５からは復号化された画像データＶdg2が得られ、この画像データＶdg2は出力端子１６６に出力される。
【００６０】
次に、符号化装置１３０の動作を説明する。
再生機１１０より出力されるアナログの画像データＶan1はＡ／Ｄ変換器１３４に供給され、デジタルデータに変換される。このＡ／Ｄ変換器１３４より出力されるデジタルの画像データＶdg1は符号化部１３５に供給される。この符号化部１３５では、画像データＶdg1が符号化されて、符号化された画像データＶcdが得られる。この符号化部１３５では、上述したようにＡＤＲＣによる符号化が行われるが、その場合最大値ＭＡＸ側および最小値ＭＩＮ側の少なくとも一方の領域における量子化ステップが、他の領域の量子化ステップよりも大きくされた状態で量子化が行われる。
【００６１】
この符号化部１３５より出力される符号化された画像データＶcdは記録部１３６に供給される。記録部１３６では、この画像データＶcdが光ディスク等の記録媒体に記録され、アナログの画像データＶan1に基づくコピーが行われる。このように記録媒体に記録される画像データＶcdを、図５に示す復号化部１３７と同様の復号化部で復号化した場合、上述したように最大値ＭＡＸ側および最小値ＭＩＮ側の少なくとも一方の領域における量子化ステップが他の領域の量子化ステップよりも大きくされていることから、各ブロックにおけるダイナミックレンジが大きく低下する。
【００６２】
すなわち、図４に示すように、符号化における量子化前のダイナミックレンジＤＲに対して、復号化における逆量子化後のダイナミックレンジＤＲ′がかなり小さくなる。したがって、この記録媒体に記録された画像データＶcdを再生して得られる画像の画質は、再生機１１０より出力されるアナログの画像信号Ｖan1による画像に比べて大幅に劣化したものとなる。したがって、この符号化装置１３０では、良好な画質を維持したままでのコピーは不可能となる。
【００６３】
また、符号化部１３５より出力される符号化された画像データＶcdは復号化部１３７に供給されて復号化される。この復号化部１３７で復号化されて得られたデジタルの画像データＶdg2はＤ／Ａ変換器１３８でアナログの画像データＶan2に変換される。そして、Ｄ／Ａ変換器１３８より出力されるアナログの画像データＶan2がディスプレイ１３９に供給される。ディスプレイ１３９には、画像データＶan2による画像が表示される。
【００６４】
この場合、ディスプレイ１３９は、符号化された画像データＶcdによる画像をユーザがモニタするためのものである。復号化部１３７で復号化した場合、上述したように最大値ＭＡＸ側および最小値ＭＩＮ側の少なくとも一方の領域における量子化ステップが他の領域の量子化ステップよりも大きくされていることから、各ブロックにおけるダイナミックレンジが大きく低下する。ディスプレイ１３９に表示される画像の画質は、再生機１１０より出力されるアナログの画像信号Ｖan1による画像（ディスプレイ１２０に表示される）に比べて大幅に劣化したものとなる。
【００６５】
また、図１に示す画像表示システム１００の場合、符号化装置１３０で良好な画質を維持したままでのコピーを不可能とするために、再生機１１０より出力されるアナログの画像データＶan1に何等加工するものではなく、このアナログの画像データＶan1による画像の画質を落とすことはない。
【００６６】
なお、再生機１１０で記録媒体より再生される符号化された画像データが、符号化部１３５と同様に構成された符号化部で符号化されたものであって、再生機１１０の復号化部１１１が復号化部１３７と同様に構成されている場合、この符号化および復号化を経ることによって、上述した符号化部１３５と復号化部１３７における関係と同様に、各ブロックにおけるダイナミックレンジが低下することから、アナログの画像データＶan1による画像の画質は、符号化前のオリジナルの画像データによる画像の画質に比べて劣化したものとなる。
【００６７】
しかし、符号化装置１３０の符号化部１３５で符号化され、さらに復号された場合には、各ブロックのダイナミックレンジはさらに大きく低下することから、復号化後の画像データによる画像は、上述したように大幅に劣化したものとなる。
【００６８】
次に、図６を参照して、他の構成の符号化部１３５Ａについて説明する。この図６において、図２と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００６９】
この符号化部１３５Ａは、度数判定部１５３を有している。この度数判定部１５３には、ブロック化回路１４２でブロック化された画像データが供給される。また、この度数判定部１５３には、最大値検出回路１４３で検出された最大値ＭＡＸおよび最小値検出回路１４４で検出された最小値ＭＩＮが供給される。
【００７０】
度数判定部１５３は、ブロック毎に、ブロック化回路１４２から供給される画像データ（４×４の画素データからなる）に基づいて、最大値ＭＡＸ側の所定範囲、例えば１０％の範囲（MAX-DR/10〜MAX）に含まれる画素データの個数である最大値側度数Ｎmaxと、最小値ＭＩＮ側の所定範囲、例えば１０％の範囲（MIN〜MIN+DR/10）に含まれるデータの個数である最小値側度数Ｎminを検出する。
【００７１】
例えば、図７は１ブロックの画像データの例を示している。この図は、理解を容易とするため、画素データが一方向にのみ配列されてなる１次元ブロックの場合を示している。この１ブロックの画像データの場合、度数Ｎmax，Ｎminは、図８に示すようになり、Ｎmin＞Ｎmaxとなる。
【００７２】
度数判定部１５３は、さらに、上述したように検出した度数Ｎmax，Ｎminに基づいて、Ｎmax＞Ｎminのときは「０」となり、逆にＮmax＜Ｎminのときは「１」となる判定フラグＦＬＧを発生する。なお、Ｎmax＝Ｎminのとき、度数判定フラグＦＬＧは、「０」または「１」となる。
【００７３】
図９のフローチャートは、上述した度数判定部１５３における度数判定処理の一例を示している。
まず、ステップＳＴ１で、最大値ＭＡＸ側の所定範囲（MAX-DR/10〜MAX）に含まれる画素データの個数である最大値側度数Ｎmaxを求め、ステップＳＴ２で、最小値ＭＩＮ側の所定範囲（MIN〜MIN+DR/10）に含まれるデータの個数である最小値側度数Ｎminを求める。そして、ステップＳＴ３で、Ｎmax≧Ｎminであるか否かを判定する。Ｎmax≧Ｎminであるときは、ステップＳＴ４で、判定フラグＦＬＧを「０」とし、一方Ｎmax≧Ｎminでないときは、ステップＳＴ５で、判定フラグを「１」とする。
【００７４】
図６に戻って、この度数判定部１５３で発生される判定フラグＦＬＧは、量子化回路１４８Ａに供給される。この量子化回路１４８Ａには、図２に示す符号化部１３５の量子化回路１４８と同様に、減算器１４７で得られる各ブロックの最小値除去データＰＤＩと、減算器１４５で求められる各ブロックのダイナミックレンジＤＲも供給される。
【００７５】
量子化回路１４８Ａでは、ブロック毎に、最小値除去データＰＤＩが、ダイナミックレンジＤＲに応じて決定される量子化ステップにより量子化される。ここで、判定フラグＦＬＧが「０］であるときは、最小値ＭＩＮ側の領域における量子化ステップが、他の領域の量子化ステップよりも大きくされた状態で量子化が行われる。また、判定フラグＦＬＧが「１」であるときは、最大値ＭＡＸ側の領域における量子化ステップが、他の領域の量子化ステップよりも大きくされた状態で量子化が行われる。
【００７６】
図１０は、判定フラグＦＬＧが「０］、かつ量子化ビット数が３の場合を示しており、最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮとの間のダイナミックレンジＤＲが８領域に分割される。この場合、最小値ＭＩＮ側の領域の量子化ステップＱＳＰがＱＳＰ＞ＤＲ／８を満足するように設定される。
【００７７】
また、このように設定された最小値ＭＩＮ側の領域を除いた残りの範囲が７等分されることで、残りの領域が設定される。この場合、最小値除去データＰＤＩがどの領域に属するかによって、３ビットのコード信号（000)〜(111)が割り当てられる。図において、ｔｈ21〜ｔｈ27は、各領域の境界を示す閾値である。
【００７８】
なお、図示せずも、判定フラグＦＬＧが「１］、かつ量子化ビット数が３の場合は、最大値ＭＡＸ側の領域の量子化ステップＱＳＰがＱＳＰ＞ＤＲ／８を満足するように設定されると共に、この最小値ＭＩＮ側の領域を除いた残りの範囲が７等分されて残りの領域が設定される。
【００７９】
また、度数判定部１５３で発生される判定フラグＦＬＧは時間調整用の遅延回路１５４を介してデータ合成回路１５１Ａに供給される。このデータ合成回路１５１Ａには、図２に示す符号化部１３５のデータ合成回路１５１と同様に、量子化回路１４８Ａで得られるコード信号ＤＴが供給され、さらに減算器１４５で得られるダイナミックレンジＤＲが遅延回路１４９で時間調整されて供給されると共に、最小値検出回路１４４で検出される最小値ＭＩＮも遅延回路１５０で時間調整されて供給される。
【００８０】
データ合成回路１５１Ａでは、ブロック毎に、判定フラグＦＬＧ、最小値ＭＩＮ、ダイナミックレンジＤＲおよびブロック内の画素数分のコード信号ＤＴが合成されてブロックデータが生成される。そして、このデータ合成回路１５１Ａで生成された各ブロックのブロックデータが、出力端子１５２に、符号化された画像データＶcdとして順次出力される。その他は、図２に示す符号化部１３５と同様の構成、動作となる。
【００８１】
図１１は、図６に示す符号化部１３５Ａに対応した復号化部１３７Ａの構成を示している。この図１１において、図５と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００８２】
符号化された画像データＶcdは入力端子１６１に入力される。この画像データＶcdはデータ分解回路１６２Ａに供給され、ブロック毎に、判定フラグＦＬＧ、最小値ＭＩＮ、ダイナミックレンジＤＲおよびコード信号ＤＴに分解される。データ分解回路１６２Ａより出力される各ブロックのコード信号ＤＴは、逆量子化回路１６３Ａに供給される。
【００８３】
この逆量子化回路１６３Ａには、データ分解回路１６２Ａより出力されるダイナミックレンジＤＲおよび判定フラグＦＬＧも供給される。逆量子化回路１６３Ａでは、各ブロックのコード信号ＤＴが、対応したブロックのダイナミックレンジＤＲに基づいて逆量子化され、最小値除去データＰＤＩ′が得られる。
【００８４】
この逆量子化回路１６３Ａでは、図１０に示すように、ダイナミックレンジＤＲが、上述した符号化部１３５Ａの量子化回路１４８Ａと同様に、量子化ビット数をｎとすると、２ⁿの領域（レベル範囲）に分割され、各領域の中央値Ｌ21〜Ｌ28が、各コード信号ＤＴの復号値（最小値除去データＰＤＩ′）として利用される。この場合も、判定フラグＦＬＧに基づいて、最大値ＭＡＸ側または最小値ＭＩＮ側の領域における量子化ステップ（領域の幅）が、他の量子化ステップよりも大きくされる。なお、図１０の場合は、上述したように判定フラグＦＬＧが「０」の場合を示しており、最小値ＭＩＮ側の領域における量子化ステップ（領域の幅）が、他の量子化ステップよりも大きくされている。
【００８５】
逆量子化回路１６３Ａで得られる各ブロックの最小値除去データＰＤＩ′は加算器１６４に供給される。この加算器１６４で、データ分解回路１６２Ａより出力される最小値ＭＩＮが加算されて、画像データが得られる。その他は、図５に示す復号化部１３７と同様の構成、動作となる。
【００８６】
図６に示す符号化部１３５Ａの量子化回路１４８Ａでは、最小値側度数Ｎminが最大値側度数Ｎmaxより小さいときは最小値ＭＩＮ側の領域における量子化ステップが他の量子化ステップよりも大きくされた状態で量子化が行われ、また最大値側度数Ｎmaxが最小値側度数Ｎminより小さいときは、最大値ＭＡＸ側の領域における量子化ステップが他の量子化ステップよりも大きくされた状態で量子化が行われる。
【００８７】
したがって、符号化および復号化を経ることによってダイナミックレンジが大きく低下するが、１回目においては、ダイナミックレンジが大きく低下したとしてもその値が大きく変化するデータの個数は少ないため、全体として劣化は少ない。しかし、２回目以降においては、ダイナミックレンジの低下に伴ってその値が変化するデータの個数が多くなり、劣化が大きくなる。
【００８８】
ここで、再生機１１０で記録媒体より再生される符号化された画像データが、符号化部１３５Ａと同様に構成された符号化部で符号化されたものであって、再生機１１０の復号化部１１１が復号化部１３７Ａと同様に構成されている場合、この符号化および復号化を経ることによってダイナミックレンジが大きく低下するが、これが１回目であれば、ダイナミックレンジが大きく低下したとしてもその値が大きく変化するデータの個数は少なく、全体として劣化は少ない。つまり、再生機１１０より出力されるアナログの画像データＶan1による画像の画質はそれほど劣化しない。
【００８９】
しかし、この画像データＶan1を利用し、符号化部１３５Ａで符号化して記録媒体に記録し、その記録媒体から再生して復号化部１３７Ａで復号化する場合、この符号化および復号化は２回目であるので、ダイナミックレンジの低下に伴ってその値が変化するデータの個数が多くなり、劣化が大きくなる。これにより、コピー前のデータによる出力の質を落とすことなく、良好な質を維持したままでのコピーを不可能とできる。
【００９０】
なお、上述実施の形態においては、符号化装置１３０は記録部１３６およびディスプレイ１３９を有しているが、これらの一方または双方が符号化装置１３０に外付けされるものも考えられる。
【００９１】
また、上述実施の形態においては、データとして画像データを取り扱うものを示したが、この発明は音声データを取り扱うものにも同様に適用できる。音声データの場合には、表示手段としてのディスプレイの部分は、音声出力手段としてのスピーカが対応する。
【００９２】
また、上述実施の形態においては、符号化装置１３０の符号化部１３５では、ブロック毎に、ブロック内のコード信号ＤＴと共にダイナミックレンジＤＲおよび最小値ＭＩＮを付加信号としてブロックデータを生成するものを示したが、付加信号として最小値ＭＩＮおよび最大値ＭＡＸ、あるいはダイナミックレンジＤＲおよび最大値ＭＡＸを用いてもよいことは勿論である。要は、復号化の際に、ダイナミックレンジＤＲおよび最小値ＭＩＮの情報を得ることができればよい。
【００９３】
【発明の効果】
この発明に係るデータ符号化装置等によれば、ＡＤＲＣの符号化において、最小値側度数が最大値側度数より小さいとき、最小値側の領域における量子化ステップを他の領域の量子化ステップより大きくし、最大値側度数が最小値側度数より小さいとき、最大値側の領域における量子化ステップを他の領域の量子化ステップより大きくするものであり、符号化および復号化を経ることによってブロックのダイナミックレンジが大きく低下するが、１回目の符号化では全体として劣化が少なく、２回目以降の符号化で劣化が大きくなるようにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態としての画像表示システムの構成を示すブロック図である。
【図２】符号化部（ＡＤＲＣ）の構成を示すブロック図である。
【図３】ＡＤＲＣのブロック化を説明するための図である。
【図４】ＡＤＲＣの量子化、逆量子化を説明するための図である。
【図５】復号化部（ＡＤＲＣ）の構成を示すブロック図である。
【図６】符号化部（ＡＤＲＣ）の他の構成を示すブロック図である。
【図７】画像データの例を示す図である。
【図８】度数判定の処理を説明するための図である。
【図９】度数判定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】ＡＤＲＣの量子化、逆量子化を説明するための図である。
【図１１】復号化部（ＡＤＲＣ）の他の構成を示すブロック図である。
【図１２】従来の画像表示システムの構成を示すブロック図である。
【図１３】従来の符号化装置（ＡＤＲＣ）の構成を示すブロック図である。
【図１４】ＡＤＲＣの量子化、逆量子化を説明するための図である。
【図１５】従来の復号化装置（ＡＤＲＣ）の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１００・・・画像表示システム、１１０・・・再生機、１１１・・・復号化部、１１２・・・Ｄ／Ａ変換器、１２０，１３９・・・ディスプレイ、１３０・・・符号化装置、１３４・・・Ａ／Ｄ変換器、１３５，１３５Ａ・・・符号化部、１３６・・・記録部、１３７，１３７Ａ・・・復号化部、１３８・・・Ｄ／Ａ変換器、１４１・・・入力端子、１４２・・・ブロック化回路、１４３・・・最大値検出回路、１４４・・・最小値検出回路、１４５，１４７・・・減算器、１４６，１４９，１５０，１５４・・・遅延回路、１４８，１４８Ａ・・・量子化回路、１５１，１５１Ａ・・・データ合成回路、１５２・・・出力端子、１６１・・・入力端子、１６２，１６２Ａ・・・データ分解回路、１６３，１６３Ａ・・・逆量子化回路、１６４・・・加算器、１６５・・・ブロック分解回路、１６６・・・出力端子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a data encoding device, a data encoding method, and a program. Specifically, the present invention relates to ADRC (Adaptive Dynamic Range Coding) encoding, When the minimum value frequency is smaller than the maximum value frequency, the quantization step in the minimum value region is made larger than the quantization step in other regions, and when the maximum value frequency is less than the minimum value frequency, the maximum value side Make quantization steps in one region larger than quantization steps in other regions By Deterioration is small as a whole in the first encoding. Deterioration is increased in the second and subsequent encodings. data Coding It relates to the device.
[0002]
[Prior art]
FIG. 12 shows a configuration example of a conventionally known image display system 200. The image display system 200 includes a playback device 210 that outputs analog image data Van, and a display 220 that displays an image based on the image data Van output from the playback device 210.
[0003]
In the player 210, the encoded image data reproduced from a recording medium such as an optical disk (not shown) is decoded by the decoding unit 211, and the digital image data obtained by the decoding is further converted into D / A (Digital- The analog image data Van is obtained by converting into analog data by the to-analog converter 212. The display 220 is, for example, a CRT (Cathode-Ray Tube) display, an LCD (Liquid Crystal Display), or the like.
[0004]
By the way, there is a possibility that digital illegal copying is performed using the analog image data Van output from the reproducing device 210 of such an image display system 200.
[0005]
That is, analog image data Van is converted into digital data Vdg by an A / D (analog-to-digital) converter 231 and supplied to the encoding unit 232. The encoding unit 232 encodes the digital image data Vdg to obtain encoded image data Vcd. The encoded image data Vcd is supplied to the recording unit 233 and recorded on a recording medium such as an optical disk.
[0006]
Conventionally, in order to prevent illegal copying using such analog image data Van, when copyright protection is performed, the analog image data Van is scrambled and output, or an analog image is output. It has been proposed to prohibit the output of data Van (see, for example, Patent Document 1).
[0007]
Conventionally, ADRC is known as one of encoding methods (see, for example, Patent Document 2). This ADRC is a coding method in which only the redundancy in the level direction of the image data is removed and the redundancy in the space and time is left so that concealment can be performed while utilizing the correlation in the space and time.
[0008]
FIG. 13 shows a configuration example of an encoding apparatus 300 that performs ADRC encoding.
[0009]
Digital image data Va input to the input terminal 301 is supplied to the blocking circuit 302. In the blocking circuit 302, the image data Va of the effective screen is divided into blocks having a size of, for example, (4 × 4) pixels.
[0010]
The image data blocked by the blocking circuit 302 is supplied to the maximum value detection circuit 303 and the minimum value detection circuit 304. The maximum value detection circuit 303 detects the maximum value MAX of the image data for each block. The minimum value detection circuit 304 detects the minimum value MIN of the image data for each block. The maximum value MAX and the minimum value MIN detected by the detection circuits 303 and 304 are supplied to the subtractor 305. In the subtractor 305, the dynamic range DR = MAX−MIN is calculated.
[0011]
The image data of each block output from the block forming circuit 302 is supplied to the subtracter 307 after time adjustment by the delay circuit 306. The subtracter 307 is also supplied with the minimum value MIN detected by the minimum value detection circuit 304. In this subtractor 307, the minimum value MIN of the block is subtracted from the image data of the block for each block to obtain the minimum value removal data PDI.
[0012]
The minimum value removal data PDI of each block obtained by the subtracter 307 is supplied to the quantization circuit 308. The quantizing circuit 308 is supplied with the dynamic range DR obtained by the subtracter 305. In the quantization circuit 308, the minimum value removal data PDI is quantized by a quantization step determined according to the dynamic range DR. That is, in the quantization circuit 308, when the number of quantization bits is n, the dynamic range DR between the maximum value MAX and the minimum value MIN is 2 ⁿ An equally divided level range is set, and an n-bit code signal is assigned depending on which level range the minimum value removal data PDI belongs to.
[0013]
FIG. 14 shows a case where the number of quantization bits is 3, a level range in which the dynamic range DR between the maximum value MAX and the minimum value MIN is equally divided is set, and the minimum value removal data PDI is selected. Depending on whether it belongs to the level range, 3-bit code signals (000) to (111) are assigned. In FIG. 14, th1 to th7 are thresholds indicating the boundaries of the level range.
[0014]
Returning to FIG. 13, the code signal DT obtained by the quantization circuit 308 is supplied to the data synthesis circuit 311. The dynamic range DR obtained by the subtracter 305 is time-adjusted by the delay circuit 309 and supplied to the data synthesis circuit 311, and the minimum value MIN detected by the minimum value detection circuit 304 is also time-adjusted by the delay circuit 310. Supplied. In this data synthesizing circuit 311, block data is generated by synthesizing the minimum value MIN, the dynamic range DR, and the code signal DT for the number of pixels in the block for each block. Then, block data of each block generated by the data synthesis circuit 311 is sequentially output as encoded image data Vb to the output terminal 312.
[0015]
FIG. 15 illustrates a configuration of a decoding device 320 corresponding to the above-described encoding device 300.
[0016]
The encoded image data Vb input to the input terminal 321 is supplied to the data decomposition circuit 322, and is decomposed into a minimum value MIN, a dynamic range DR, and a code signal DT for each block.
[0017]
The code signal DT of each block output from the data decomposition circuit 322 is supplied to the inverse quantization circuit 323. The inverse quantization circuit 323 is also supplied with the dynamic range DR output from the data decomposition circuit 322. In the inverse quantization circuit 323, the code signal DT of each block is inversely quantized based on the dynamic range DR of the corresponding block, and the minimum value removal data PDI 'is obtained.
[0018]
In this case, as shown in FIG. 14, the dynamic range DR is equally divided by the number of quantization bits, and the median values L1 to L8 of each region are used as decoded values (minimum value removal data PDI ′) of each code signal DT. Is done.
[0019]
The minimum value removal data PDI ′ of each block obtained by the inverse quantization circuit 323 is supplied to the adder 324. The adder 324 is also supplied with the minimum value MIN output from the data decomposition circuit 322. The adder 324 adds the minimum value MIN to the minimum value removal data PDI ′ to obtain image data.
[0020]
The image data of each block obtained by the adder 324 is supplied to the block decomposition circuit 325. In the block decomposition circuit 325, the data order is returned to the raster scan order. As a result, decoded image data Va ′ is obtained from the block decomposition circuit 325. The image data Va ′ is output to the output terminal 326.
[0021]
When the above-described conventional ADRC encoding is performed, the dynamic range DR ′ after inverse quantization is smaller than the dynamic range DR before quantization as shown in FIG. Will occur.
[0022]
[Patent Document 1]
JP 2001-245270 A
[Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-144989
[0023]
[Problems to be solved by the invention]
Unauthorized copying can be prevented by scrambling the analog image data Van and outputting the analog image data Van as described above, or prohibiting the output of the analog image data Van, but a normal image is displayed on the display 220. The problem of disappearing occurs.
[0024]
Further, as described in Patent Document 2 described above, encoding and decoding by ADRC causes a reduction in dynamic range and degradation of image data, but this is not so great.
[0025]
An object of the present invention is to make it impossible to copy while maintaining a good quality without degrading the quality of the output by the data before copying.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
The data encoding apparatus according to the present invention is an input means for inputting data, an extracting means for extracting a predetermined range of data from the data input to the input means in the data encoding apparatus for encoding data, The maximum value / minimum value detection means for detecting the maximum value and the minimum value of the data extracted by the extraction means, and the extraction means extracts from the maximum value and the minimum value detected by the maximum value / minimum value detection means. Dynamic range detection means for detecting the dynamic range of the obtained data, generation means for subtracting the minimum value detected by the maximum value / minimum value detection means from the data extracted by the extraction means, and generating minimum value removal data; Based on the data extracted by the extraction means, the maximum value frequency that is the number of data included in the predetermined range on the maximum value side and the minimum frequency that is the number of data included in the predetermined range on the minimum value side are detected. When the frequency detection means to perform and the minimum value frequency is smaller than the maximum value frequency, the quantization step in the minimum value region is made larger than the quantization step in other regions, and the maximum value frequency is less than the minimum value frequency. When small, by making the quantization step in the region on the maximum side larger than the quantization step in other regions, Minimum value removal data generated by the generation means The quantity Child , Encoding means for obtaining encoded data Ru Is.
[0027]
The data encoding method according to the present invention includes an input step in which data is input, an extraction step in which a predetermined range of data is extracted from the input data, and a data encoding method for encoding data, A first detection step for detecting the maximum and minimum values of the extracted data, and extraction from the detected maximum and minimum values; Process A second detection step for detecting the dynamic range of the data extracted in step (b), a generation step for subtracting the minimum value detected from the extracted data to generate minimum value removal data, Based on the data extracted in the extraction process, the maximum value frequency that is the number of data included in the predetermined range on the maximum value side and the minimum frequency that is the number of data included in the predetermined range on the minimum value side are detected. When the frequency detection step to be performed and the minimum value frequency is smaller than the maximum value frequency, the quantization step in the minimum value region is made larger than the quantization step in other regions, and the maximum value frequency is less than the minimum value frequency. When small, by making the quantization step in the region on the maximum side larger than the quantization step in other regions, Generated minimum value removal data The quantity Child , An encoding process for obtaining encoded data Ru Is.
[0028]
In the present invention, data of a predetermined range, for example, 4 × 4 pixels is extracted from the input data. The maximum value MAX and the minimum value MIN of the extracted data are detected, and the dynamic range DR is detected from the maximum value MAX and the minimum value MIN. Then, the minimum value MIN is subtracted from the extracted data to generate minimum value removal data PDI. The minimum value removal data PDI is quantized by a quantization step determined according to the dynamic range DR to obtain encoded data. In this case, for example, the number of quantization bits is changed according to the dynamic range DR. Thereby, efficient encoding becomes possible.
[0029]
In this case, the quantization is performed in a state where the quantization step in at least one of the maximum value side and the minimum value side is larger than the quantization step in the other region. For this reason, the dynamic range is greatly reduced by performing the encoding and decoding. As a result, it is possible to make copying impossible while maintaining a good quality without degrading the quality of the output from the data before copying.
[0030]
For example, based on the extracted data, it is included in a predetermined range on the maximum value side, for example, the maximum value side frequency that is the number of data included in the range of 10% and a predetermined range on the minimum value side, for example, a range of 10%. The minimum value frequency that is the number of data is detected. When the minimum value side frequency is smaller than the maximum value side frequency, the quantization step in the minimum value side region is made larger than the quantization step in other regions, and conversely, when the maximum value side frequency is smaller than the minimum value side frequency. The quantization step in the region on the maximum value side is made larger than the quantization steps in the other regions.
[0031]
In this case, the dynamic range is greatly reduced by performing the encoding and decoding. However, in the first time, even if the dynamic range is greatly reduced, the number of data whose value is greatly changed is small and the overall deterioration is small. In the second and subsequent times, the number of data whose values change as the dynamic range decreases increases and the deterioration increases.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration of an image display system 100 as an embodiment.
The image display system 100 includes a playback device 110 that outputs analog image data Van1 and a display 120 that displays an image based on the image data Van1 output from the playback device 110.
[0033]
In the reproduction device 110, the encoded image data reproduced from a recording medium such as an optical disk (not shown) is decoded by the decoding unit 111, and the digital image data Vdg0 obtained by the decoding is further converted into a D / A converter. By converting into analog data at 112, analog image data Van1 is obtained. The display 120 is a CRT display, LCD, or the like, for example.
[0034]
The image display system 100 further includes an encoding device 130 that performs encoding processing again using the analog image data Van1 and records the encoded image data on a recording medium such as an optical disk. .
[0035]
The encoding device 130 converts an analog image data Van1 output from the playback device 110 into digital data, and digital image data Vdg1 output from the A / D converter 134. An encoding unit 135 for encoding is included. In the encoding unit 135, encoding similar to encoded image data obtained by reproducing from a recording medium such as an optical disk by the reproducing apparatus 110 described above is performed.
[0036]
FIG. 2 shows a configuration of the encoding unit 135.
The encoding unit 135 has an input terminal 141 for inputting digital image data Vdg1, and a blocking circuit 142 for dividing the image data Vdg1 input to the input terminal 141 into blocks (ADRC blocks). . In the blocking circuit 142, the image data Vdg1 of the effective screen is divided into blocks having a size of, for example, (4 × 4) pixels as shown in FIG. The blocking circuit 142 constitutes an extracting unit that extracts a predetermined range of image data from the digital image data Vdg1.
[0037]
The encoding unit 135 also includes a maximum value detection circuit 143 that detects the maximum value MAX of the image data (consisting of 4 × 4 pixel data) of each block output from the blocking circuit 142, and the image of each block. And a minimum value detection circuit 144 for detecting the minimum value MIN from the data.
[0038]
Further, the encoding unit 135 subtracts the minimum value MIN detected by the minimum value detection circuit 144 from the maximum value MAX detected by the maximum value detection circuit 143 to obtain a dynamic range DR, A subtractor 147 that subtracts the minimum value MIN of the corresponding block detected by the minimum value detection circuit 144 from the image data of each block output from the circuit 142 to obtain the minimum value removal data PDI. Yes. The image data of each block is supplied to the subtracter 147 via the time adjustment delay circuit 146.
[0039]
In addition, the encoding unit 135 includes a quantization circuit 148 that quantizes the minimum value removal data PDI obtained by the subtracter 147 by a quantization step determined according to the dynamic range DR. In this case, the number of quantization bits is fixed or changed according to the dynamic range DR. When changing according to the dynamic range DR, the larger the dynamic range DR, the larger the number of quantization bits. By changing the number of quantization bits according to the dynamic range DR, efficient encoding can be performed.
[0040]
For example, when the value of the image data can be 0 to 255, the number of quantization bits is 0 when 0 ≦ DR ≦ 4, the number of quantization bits is 1 when 5 ≦ DR ≦ 13, and 14 ≦ DR The number of quantization bits is 2 when ≦ 35, the number of quantization bits is 3 when 36 ≦ DR ≦ 103, and the number of quantization bits is 4 when 104 ≦ DR ≦ 255.
[0041]
In the quantization circuit 148, when the number of quantization bits is n, the dynamic range DR between the maximum value MAX and the minimum value MIN is 2 ⁿ N-bit code signals are assigned depending on which region the minimum value removal data PDI belongs to. In this case, the quantization step (region width) in at least one region on the maximum value MAX side and the minimum value MIN side is made larger than the other quantization steps.
[0042]
In the present embodiment, the quantization step in the region on both the maximum value MAX side and the minimum value MIN side is made larger than the other quantization steps. That is, in this case, when the quantization step of the region on both the maximum value MAX side and the minimum value MIN side is QSP, when the number of quantization bits is n, QSP> DR / 2 ⁿ The quantization step QSP is set so as to satisfy Further, the remaining range excluding the areas on the maximum value MAX side and the minimum value MIN side set in this way is (2 ⁿ -2) The remaining area is set by equally dividing.
[0043]
FIG. 4 shows a case where the number of quantization bits is 3, and the dynamic range DR between the maximum value MAX and the minimum value MIN is divided into 8 regions. In this case, the quantization step QSP of the region on both the maximum value MAX side and the minimum value MIN side is set so as to satisfy QSP> DR / 8. Further, the remaining area is set by dividing the remaining range excluding the areas on the maximum value MAX side and the minimum value MIN side set in this way into six equal parts. In this case, 3-bit code signals (000) to (111) are assigned depending on which region the minimum value removal data PDI belongs to. In the figure, th11 to th17 are threshold values indicating the boundaries of each region.
[0044]
Returning to FIG. 2, the encoding unit 135 detects the code signal DT obtained by the quantization circuit 148, the dynamic range DR obtained by the subtractor 145, and the minimum value detection circuit 144 for each block. A data synthesis circuit 151 that synthesizes the minimum value MIN to generate block data, and an output terminal 152 that sequentially outputs the block data of each block generated by the data synthesis circuit 151 as encoded image data Vcd. Have. The dynamic range DR and the minimum value MIN are supplied to the data synthesis circuit 151 via the delay circuits 149 and 150 for time adjustment, respectively.
[0045]
The operation of the encoding unit 135 shown in FIG. 2 will be described. Digital image data Vdg1 is input to the input terminal 141. The image data Vdg1 is supplied to the blocking circuit 142. In the blocking circuit 142, the image data Vdg1 of the effective screen is divided into blocks having a size of, for example, (4 × 4) pixels.
[0046]
The image data blocked by the blocking circuit 142 is supplied to the maximum value detection circuit 143 and the minimum value detection circuit 144. The maximum value detection circuit 143 detects the maximum value MAX of the image data for each block. The minimum value detection circuit 144 detects the minimum value MIN of the image data for each block.
[0047]
The maximum value MAX detected by the maximum value detection circuit 143 and the minimum value MIN detected by the minimum value detection circuit 144 are supplied to the subtractor 145. In this subtractor 145, the dynamic range DR = MAX−MIN is calculated. The
[0048]
The image data of each block output from the block forming circuit 142 is time-adjusted by the delay circuit 146 and then supplied to the subtracter 147. The subtracter 147 is also supplied with the minimum value MIN detected by the minimum value detection circuit 144. In this subtracter 147, the minimum value removal data PDI is obtained by subtracting the minimum value MIN of the block from the image data of the block for each block.
[0049]
The minimum value removal data PDI of each block obtained by the subtracter 147 is supplied to the quantization circuit 148. The quantization circuit 148 is supplied with the dynamic range DR obtained by the subtracter 145. In the quantization circuit 148, the minimum value removal data PDI is quantized by a quantization step determined according to the dynamic range DR. In this case, as described above, the quantization is performed in a state where the quantization step in at least one of the maximum value MAX side and the minimum value MIN side is larger than the quantization step in the other region.
[0050]
The code signal DT obtained by the quantization circuit 148 is supplied to the data synthesis circuit 151. The dynamic range DR obtained by the subtracter 145 is time-adjusted by the delay circuit 149, and the minimum value MIN detected by the minimum value detection circuit 144 is also time-adjusted by the delay circuit 150. Supplied. In this data synthesizing circuit 151, block data is generated by synthesizing the minimum value MIN, the dynamic range DR, and the code signal DT corresponding to the number of pixels in the block for each block. Then, block data of each block generated by the data synthesis circuit 151 is sequentially output as encoded image data Vcd to the output terminal 152.
[0051]
Returning to FIG. 1, the encoding device 130 also includes a recording unit 136 that records the encoded image data Vcd output from the encoding unit 135 on a recording medium such as an optical disk. In this case, the recording unit 136 performs copying based on the analog image data Van1.
[0052]
The encoding device 130 also decodes the encoded image data Vcd output from the encoding unit 135, and digital image data obtained by decoding by the decoding unit 137. A D / A converter 138 that converts Vdg2 into analog data, and a display 139 that displays an image based on the analog image data Van2 output from the D / A converter 138 are provided. The display 139 is, for example, a CRT display, LCD, or the like.
[0053]
FIG. 5 shows the configuration of the decoding unit 137.
The decoding unit 137 inputs an input terminal 161 for receiving the encoded image data Vcd and the image data Vcd (block data) input to the input terminal 161 for each block, with a minimum value MIN and a dynamic range DR. And a data decomposing circuit 162 for decomposing the code signal DT.
[0054]
In addition, the decoding unit 137 includes an inverse quantization circuit 163 that inversely quantizes the code signal DT output from the data decomposition circuit 162 based on the dynamic range DR to obtain minimum value removal data PDI ′. In the inverse quantization circuit 163, as shown in FIG. 4, the dynamic range DR is 2 when the number of quantization bits is n as in the quantization circuit 148 of the encoding unit 135 described above. ⁿ The median values L11 to L18 of each area are used as decoded values (minimum value removal data PDI ') of each code signal DT. Also in this case, the quantization step (region width) in both the maximum value MAX side and minimum value MIN side regions is made larger than the other quantization steps.
[0055]
Further, the decoding unit 137 adds the minimum value MIN to the minimum value removal data PDI ′ of each block obtained by the inverse quantization circuit 163 and obtains image data, and the adder 164 obtains the image data. The block decomposition circuit 165 that returns the image data of each block to the position before blocking and obtains the decoded image data Vdg2, and the output terminal 166 that outputs the image data Vdg2 output from the block decomposition circuit 165 are provided. are doing. In the block decomposition circuit 165, the data order is returned to the raster scan order.
[0056]
The operation of the decoding unit 137 shown in FIG. 5 will be described. The encoded image data Vcd is input to the input terminal 161. The image data Vcd is supplied to the data decomposition circuit 162, and is decomposed into a minimum value MIN, a dynamic range DR, and a code signal DT for each block.
[0057]
The code signal DT of each block output from the data decomposition circuit 162 is supplied to the inverse quantization circuit 163. The inverse quantization circuit 163 is also supplied with the dynamic range DR output from the data decomposition circuit 162. In the inverse quantization circuit 163, the code signal DT of each block is inversely quantized based on the dynamic range DR of the corresponding block, and the minimum value removal data PDI 'is obtained.
[0058]
The minimum value removal data PDI ′ of each block obtained by the inverse quantization circuit 163 is supplied to the adder 164. The adder 164 is also supplied with the minimum value MIN output from the data decomposition circuit 162. The adder 164 adds the minimum value MIN to the minimum value removal data PDI ′ to obtain image data.
[0059]
The image data of each block obtained by the adder 164 is supplied to the block decomposition circuit 165. In the block decomposition circuit 165, the data order is returned to the raster scan order. Thus, the decoded image data Vdg2 is obtained from the block decomposition circuit 165, and this image data Vdg2 is output to the output terminal 166.
[0060]
Next, the operation of the encoding device 130 will be described.
Analog image data Van1 output from the player 110 is supplied to the A / D converter 134 and converted into digital data. The digital image data Vdg1 output from the A / D converter 134 is supplied to the encoding unit 135. In the encoding unit 135, the image data Vdg1 is encoded, and the encoded image data Vcd is obtained. In this encoding unit 135, encoding by ADRC is performed as described above. In this case, the quantization step in at least one region on the maximum value MAX side and the minimum value MIN side is compared with the quantization step in other regions. Quantization is performed in a state where the value is also increased.
[0061]
The encoded image data Vcd output from the encoding unit 135 is supplied to the recording unit 136. In the recording unit 136, the image data Vcd is recorded on a recording medium such as an optical disk, and copying based on the analog image data Van1 is performed. When the image data Vcd recorded on the recording medium is decoded by a decoding unit similar to the decoding unit 137 shown in FIG. 5, at least one of the maximum value MAX side and the minimum value MIN side as described above. Since the quantization step in this area is larger than the quantization steps in other areas, the dynamic range in each block is greatly reduced.
[0062]
That is, as shown in FIG. 4, the dynamic range DR ′ after inverse quantization in decoding is considerably smaller than the dynamic range DR before quantization in encoding. Therefore, the image quality of the image obtained by reproducing the image data Vcd recorded on this recording medium is significantly deteriorated compared to the image based on the analog image signal Van1 output from the reproducing device 110. Therefore, the encoding device 130 cannot perform copying while maintaining good image quality.
[0063]
The encoded image data Vcd output from the encoding unit 135 is supplied to the decoding unit 137 and decoded. Digital image data Vdg2 obtained by decoding by the decoding unit 137 is converted into analog image data Van2 by a D / A converter 138. Then, analog image data Van 2 output from the D / A converter 138 is supplied to the display 139. The display 139 displays an image based on the image data Van2.
[0064]
In this case, the display 139 is for the user to monitor an image based on the encoded image data Vcd. When decoding is performed by the decoding unit 137, as described above, the quantization step in at least one region on the maximum value MAX side and the minimum value MIN side is made larger than the quantization step in the other regions. The dynamic range in the block is greatly reduced. The image quality of the image displayed on the display 139 is significantly deteriorated as compared with the image (displayed on the display 120) based on the analog image signal Van1 output from the player 110.
[0065]
Further, in the case of the image display system 100 shown in FIG. 1, the analog image data Van1 output from the playback device 110 is not changed in order to make it impossible for the encoding device 130 to copy while maintaining good image quality. It is not processed, and the image quality of the analog image data Van1 is not deteriorated.
[0066]
The encoded image data reproduced from the recording medium by the reproduction device 110 is encoded by an encoding unit configured in the same manner as the encoding unit 135, and is a decoding unit of the reproduction device 110. When 111 is configured in the same manner as the decoding unit 137, the dynamic range in each block is reduced by performing this encoding and decoding, as in the relationship between the encoding unit 135 and the decoding unit 137 described above. Therefore, the image quality of the analog image data Van1 is deteriorated compared to the image quality of the original image data before encoding.
[0067]
However, when encoded by the encoding unit 135 of the encoding device 130 and further decoded, the dynamic range of each block is further greatly reduced, so that the image based on the decoded image data is as described above. Will be significantly degraded.
[0068]
Next, an encoding unit 135A having another configuration will be described with reference to FIG. 6, parts corresponding to those in FIG. 2 are given the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0069]
The encoding unit 135A includes a frequency determination unit 153. The frequency determination unit 153 is supplied with the image data blocked by the blocking circuit 142. The frequency determination unit 153 is supplied with the maximum value MAX detected by the maximum value detection circuit 143 and the minimum value MIN detected by the minimum value detection circuit 144.
[0070]
The frequency determination unit 153, for each block, based on the image data (consisting of 4 × 4 pixel data) supplied from the blocking circuit 142, a predetermined range on the maximum value MAX side, for example, a 10% range (MAX− DR / 10 to MAX) is the number of pixel data included in the maximum value side frequency Nmax and the number of data included in a predetermined range on the minimum value MIN side, for example, a 10% range (MIN to MIN + DR / 10). The minimum value side frequency Nmin is detected.
[0071]
For example, FIG. 7 shows an example of image data of one block. This figure shows a case of a one-dimensional block in which pixel data is arranged only in one direction for easy understanding. In the case of the image data of one block, the frequencies Nmax and Nmin are as shown in FIG. 8, and Nmin> Nmax.
[0072]
Further, based on the frequencies Nmax and Nmin detected as described above, the frequency determination unit 153 sets a determination flag FLG that becomes “0” when Nmax> Nmin and conversely becomes “1” when Nmax <Nmin. appear. When Nmax = Nmin, the frequency determination flag FLG is “0” or “1”.
[0073]
The flowchart in FIG. 9 illustrates an example of the frequency determination process in the frequency determination unit 153 described above.
First, in step ST1, a maximum value frequency Nmax, which is the number of pixel data included in a predetermined range (MAX-DR / 10 to MAX) on the maximum value MAX side, is obtained, and in step ST2, a predetermined range on the minimum value MIN side. The minimum value frequency Nmin, which is the number of data included in (MIN to MIN + DR / 10), is obtained. In step ST3, it is determined whether Nmax ≧ Nmin. When Nmax ≧ Nmin, the determination flag FLG is set to “0” in step ST4. On the other hand, when Nmax ≧ Nmin is not satisfied, the determination flag is set to “1” in step ST5.
[0074]
Returning to FIG. 6, the determination flag FLG generated by the frequency determination unit 153 is supplied to the quantization circuit 148A. As in the quantization circuit 148 of the encoding unit 135 shown in FIG. 2, the quantization circuit 148A includes the minimum value removal data PDI of each block obtained by the subtractor 147 and each block obtained by the subtractor 145. A dynamic range DR is also supplied.
[0075]
In the quantization circuit 148A, for each block, the minimum value removal data PDI is quantized by a quantization step determined according to the dynamic range DR. Here, when the determination flag FLG is “0”, the quantization is performed in a state where the quantization step in the region on the minimum value MIN side is larger than the quantization step in the other region. When the flag FLG is “1”, the quantization is performed in a state where the quantization step in the region on the maximum value MAX side is larger than the quantization step in the other region.
[0076]
10 shows a case where the determination flag FLG is “0” and the number of quantization bits is 3, and the dynamic range DR between the maximum value MAX and the minimum value MIN is divided into 8 regions. The quantization step QSP in the region on the minimum value MIN side is set so as to satisfy QSP> DR / 8.
[0077]
In addition, the remaining area is set by dividing the remaining range excluding the area on the minimum value MIN side set in this way into seven equal parts. In this case, 3-bit code signals (000) to (111) are assigned depending on which region the minimum value removal data PDI belongs to. In the figure, th21 to th27 are thresholds indicating the boundaries between the regions.
[0078]
Although not shown, when the determination flag FLG is “1” and the number of quantization bits is 3, the quantization step QSP in the region on the maximum value MAX side is set so as to satisfy QSP> DR / 8. In addition, the remaining area excluding the area on the minimum value MIN side is divided into seven equal parts to set the remaining area.
[0079]
The determination flag FLG generated by the frequency determination unit 153 is supplied to the data synthesis circuit 151A via the time adjustment delay circuit 154. Similar to the data synthesis circuit 151 of the encoding unit 135 shown in FIG. 2, the data synthesis circuit 151A is supplied with the code signal DT obtained by the quantization circuit 148A, and further has a dynamic range DR obtained by the subtractor 145. The time is adjusted by the delay circuit 149 and supplied, and the minimum value MIN detected by the minimum value detection circuit 144 is also time-adjusted by the delay circuit 150 and supplied.
[0080]
In the data synthesis circuit 151A, block data is generated by synthesizing the determination flag FLG, the minimum value MIN, the dynamic range DR, and the code signal DT corresponding to the number of pixels in the block for each block. The block data of each block generated by the data synthesis circuit 151A is sequentially output as encoded image data Vcd to the output terminal 152. Other configurations and operations are the same as those of the encoding unit 135 shown in FIG.
[0081]
FIG. 11 illustrates a configuration of a decoding unit 137A corresponding to the encoding unit 135A illustrated in FIG. In FIG. 11, portions corresponding to those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0082]
The encoded image data Vcd is input to the input terminal 161. The image data Vcd is supplied to the data decomposing circuit 162A, and is decomposed into a determination flag FLG, a minimum value MIN, a dynamic range DR, and a code signal DT for each block. The code signal DT of each block output from the data decomposition circuit 162A is supplied to the inverse quantization circuit 163A.
[0083]
The inverse quantization circuit 163A is also supplied with the dynamic range DR and the determination flag FLG output from the data decomposition circuit 162A. In the inverse quantization circuit 163A, the code signal DT of each block is inversely quantized based on the dynamic range DR of the corresponding block, and the minimum value removal data PDI 'is obtained.
[0084]
In this inverse quantization circuit 163A, as shown in FIG. 10, the dynamic range DR is 2 when the number of quantization bits is n as in the quantization circuit 148A of the encoding unit 135A described above. ⁿ The median values L21 to L28 of each area are used as decoded values (minimum value removal data PDI ') of each code signal DT. Also in this case, based on the determination flag FLG, the quantization step (region width) in the region on the maximum value MAX side or the minimum value MIN side is made larger than the other quantization steps. Note that the case of FIG. 10 shows a case where the determination flag FLG is “0” as described above, and the quantization step (region width) in the region on the minimum value MIN side is more than the other quantization steps. It has been enlarged.
[0085]
The minimum value removal data PDI ′ of each block obtained by the inverse quantization circuit 163A is supplied to the adder 164. The adder 164 adds the minimum value MIN output from the data decomposition circuit 162A to obtain image data. Other configurations and operations are the same as those of the decoding unit 137 shown in FIG.
[0086]
In the quantization circuit 148A of the encoding unit 135A shown in FIG. 6, when the minimum value side frequency Nmin is smaller than the maximum value side frequency Nmax, the quantization step in the region on the minimum value MIN side is made larger than the other quantization steps. If the maximum value frequency Nmax is smaller than the minimum value frequency Nmin, the quantization step in the region on the maximum value MAX side is quantized in a state where it is larger than the other quantization steps. Is done.
[0087]
Therefore, the dynamic range is greatly reduced by performing the encoding and decoding, but in the first time, even if the dynamic range is greatly reduced, the number of data whose values greatly change is small, so that the overall deterioration is small. . However, after the second time, as the dynamic range decreases, the number of data whose values change increases and the deterioration increases.
[0088]
Here, the encoded image data reproduced from the recording medium by the reproducing device 110 is encoded by an encoding unit configured in the same manner as the encoding unit 135A, and is decoded by the reproducing device 110. When the unit 111 is configured in the same manner as the decoding unit 137A, the dynamic range is greatly reduced by this encoding and decoding. If this is the first time, even if the dynamic range is greatly reduced, The number of data whose values change greatly is small, and the deterioration as a whole is small. That is, the image quality of the analog image data Van1 output from the playback device 110 does not deteriorate so much.
[0089]
However, when the image data Van1 is used, encoded by the encoding unit 135A, recorded on a recording medium, reproduced from the recording medium, and decoded by the decoding unit 137A, the encoding and decoding are performed for the second time. Therefore, as the dynamic range decreases, the number of data whose values change increases and the deterioration increases. As a result, it is possible to make a copy while maintaining a good quality without degrading the quality of the output by the data before copying.
[0090]
In the above-described embodiment, the encoding device 130 includes the recording unit 136 and the display 139, but one or both of them may be externally attached to the encoding device 130.
[0091]
In the above-described embodiment, the image data is handled as data. However, the present invention can be similarly applied to audio data. In the case of audio data, a display portion serving as a display unit corresponds to a speaker serving as an audio output unit.
[0092]
In the above-described embodiment, the encoding unit 135 of the encoding device 130 generates block data for each block using the dynamic range DR and the minimum value MIN as an additional signal together with the code signal DT in the block. However, as an additional signal Best Of course, the small value MIN and the maximum value MAX, or the dynamic range DR and the maximum value MAX may be used. In short, it is only necessary to obtain information on the dynamic range DR and the minimum value MIN upon decoding.
[0093]
【The invention's effect】
According to the data encoding device and the like according to the present invention, in the encoding of ADRC, When the minimum value frequency is smaller than the maximum value frequency, the quantization step in the minimum value region is made larger than the quantization step in other regions, and when the maximum value frequency is less than the minimum value frequency, the maximum value side Make quantization steps in one region larger than quantization steps in other regions And the dynamic range of the block is greatly reduced through encoding and decoding. However, in the first encoding, there is little deterioration as a whole so that the deterioration becomes larger in the second and subsequent encodings. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an image display system as an embodiment.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an encoding unit (ADRC).
FIG. 3 is a diagram for explaining blocking of ADRC.
FIG. 4 is a diagram for explaining quantization and inverse quantization of ADRC.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a decoding unit (ADRC).
FIG. 6 is a block diagram illustrating another configuration of an encoding unit (ADRC).
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of image data.
FIG. 8 is a diagram for explaining a frequency determination process;
FIG. 9 is a flowchart illustrating a procedure of frequency determination processing.
FIG. 10 is a diagram for explaining quantization and inverse quantization of ADRC.
FIG. 11 is a block diagram showing another configuration of the decoding unit (ADRC).
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a conventional image display system.
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a conventional encoding device (ADRC).
FIG. 14 is a diagram for explaining quantization and inverse quantization of ADRC.
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a conventional decoding device (ADRC).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Image display system, 110 ... Reproduction machine, 111 ... Decoding part, 112 ... D / A converter, 120, 139 ... Display, 130 ... Encoding apparatus, 134 ... A / D converter, 135, 135A ... Coding unit, 136 ... Recording unit, 137, 137A ... Decoding unit, 138 ... D / A converter, 141 ... Input terminal 142 ... Blocking circuit 143 ... Maximum value detection circuit 144 ... Minimum value detection circuit 145, 147 ... Subtractor 146, 149, 150, 154 ... Delay circuit 148, 148A ... Quantization circuit, 151, 151A ... Data synthesis circuit, 152 ... Output terminal, 161 ... Input terminal, 162, 162A ... Data decomposition circuit, 163, 163A ...・ Inverse quantization circuit, 16 ... adder, 165 ... block decomposition circuit, 166 ... output terminal

Claims

In a data encoding device for encoding data,
An input means for inputting data;
Extraction means for extracting a predetermined range of data from the data input to the input means;
A maximum value / minimum value detection means for detecting the maximum value and the minimum value of the data extracted by the extraction means;
Dynamic range detection means for detecting the dynamic range of the data extracted by the extraction means from the maximum value and minimum value detected by the maximum value / minimum value detection means;
Generating means for subtracting the minimum value detected by the maximum value / minimum value detecting means from the data extracted by the extracting means to generate minimum value removal data;
Based on the data extracted by the extracting means, the maximum value frequency that is the number of data included in the predetermined range on the maximum value side and the minimum value side that is the number of data included in the predetermined range on the minimum value side A frequency detecting means for detecting the frequency;
When the minimum value side frequency is smaller than the maximum value side frequency, the quantization step in the minimum value side region is made larger than the quantization step in other regions, and the maximum value side frequency is smaller than the minimum value side frequency. when, by greater than the quantization step of the quantization step other areas in the region of the maximum value side and the minimum value removing data generated by said generating means and quantization, encoding means for obtaining encoded data data encoding apparatus, characterized by Ru with and.

The data encoding apparatus according to claim 1, wherein the encoding means changes the number of quantization bits according to the dynamic range.

Decoding means for decoding encoded data obtained by the encoding means;
The data encoding apparatus according to claim 1, further comprising digital / analog conversion means for converting digital data output from the decoding means into analog data.

The data encoding apparatus according to claim 1, further comprising recording means for recording the encoded data output from the encoding means on a recording medium.

The analog data output from the digital / analog converting means is image data,
The data encoding apparatus according to claim 3 , further comprising image display means for displaying an image based on the analog data.

The analog data output from the digital / analog converting means is audio data,
The data encoding apparatus according to claim 3 , further comprising audio output means for outputting audio based on the analog data.

In a data encoding method for encoding data,
An input process in which data is input;
An extraction step of extracting a predetermined range of data from the input data;
A first detection step of detecting a maximum value and a minimum value of the extracted data;
A second detection step of detecting a dynamic range of the data extracted in the extraction step from the detected maximum value and minimum value;
A generation step of subtracting the detected minimum value from the extracted data to generate minimum value removal data;
Based on the data extracted in the extraction step, the maximum value frequency that is the number of data included in the predetermined range on the maximum value side and the minimum value side that is the number of data included in the predetermined range on the minimum value side A frequency detection step of detecting the frequency;
When the minimum value side frequency is smaller than the maximum value side frequency, the quantization step in the minimum value side region is made larger than the quantization step in other regions, and the maximum value side frequency is smaller than the minimum value side frequency. when, by greater than the quantization step of the other regions of the quantization step in the region of the maximum value side and the minimum value removing data the generated quantization, and an encoding step of obtaining encoded data data encoding method characterized by that.

In a data encoding method for encoding data,
An input process in which data is input;
An extraction step of extracting a predetermined range of data from the input data;
A first detection step of detecting a maximum value and a minimum value of the extracted data;
A second detection step of detecting a dynamic range of the data extracted in the extraction step from the detected maximum value and minimum value;
A generation step of subtracting the detected minimum value from the extracted data to generate minimum value removal data;
Based on the data extracted in the extraction step, the maximum value frequency that is the number of data included in the predetermined range on the maximum value side and the minimum value side that is the number of data included in the predetermined range on the minimum value side A frequency detection step of detecting the frequency;
When the minimum value side frequency is smaller than the maximum value side frequency, the quantization step in the minimum value side region is made larger than the quantization step in other regions, and the maximum value side frequency is smaller than the minimum value side frequency. when, by greater than the quantization step of the other regions of the quantization step in the region of the maximum value side and the minimum value removing data the generated quantization, and an encoding step of obtaining encoded data program for executing the that data encoding method on a computer.