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JPH06189290A - 1d/2d dctを用いた映像信号符号化装置 - Google Patents

1d/2d dctを用いた映像信号符号化装置

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JPH06189290A
JPH06189290A JP22373793A JP22373793A JPH06189290A JP H06189290 A JPH06189290 A JP H06189290A JP 22373793 A JP22373793 A JP 22373793A JP 22373793 A JP22373793 A JP 22373793A JP H06189290 A JPH06189290 A JP H06189290A
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signal
dimensional
video signal
horizontal
digital video
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JP22373793A
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Hak-Jae Park
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Daiu Denshi Kk
WiniaDaewoo Co Ltd
Original Assignee
Daiu Denshi Kk
Daewoo Electronics Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 映像信号符号化のとき、符号化効率を向上さ
せるために、適応的1D/2D DCTを用いる映像信
号符号化装置を提供する。 【構成】 本映像信号符号化装置は、ディジタル映像信
号を圧縮された形で伝送するためのもので、ディジタル
映像信号の1次元水平方向の相関性を用いて、106,
108,110で構成しディジタル映像信号を圧縮する
第1手段と、ディジタル映像信号の1次元垂直方向の相
関性を用いて、116,118,120で構成しディジ
タル映像信号を圧縮する第2手段と、ディジタル映像信
号の水平および垂直相関性を用いて、128,130で
構成しディジタル映像信号を圧縮する第3手段と、第1
手段、第2手段および第3手段に各々連結され、各手段
から発生される圧縮符号化時の圧縮エラーを比較して、
圧縮エラーを最も少く発生する手段の圧縮信号が選択さ
れるようにする比較器114とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、映像信号符号化装置に
関するもので、さらに詳しくは、結合された1D/2D
DCT圧縮技法の使用を通じて、映像信号を圧縮して
伝送しうる改善された映像信号符号化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】高画質テレビジョン(“HDTV”)お
よび映像電話機システムのような種々の電子/電気装置
では、映像信号をディジタル形で伝送することがある。
映像信号は、一般に映像“フレーム”から構成される
が、これをディジタル形で表示するときは、映像フレー
ムの各々のラインが“画素”という一連のディジタルデ
ータと規定されるので、相当な量のディジタルデータが
発生する。しかし、従来の伝送チャネルの使用可能の周
波数帯域幅は限られているので、かかるチャネルを通じ
て相当な量のディジタルデータを伝送するためには、映
像信号符号化装置を用いて映像信号を圧縮する必要があ
る。
【0003】映像信号の圧縮は、元映像の画質に大きい
影響を与えなく行われるが、その理由は、フレーム内の
画素の間に存在する相関性および隣接するフレームなど
の間に存在する相関性を用いるからである。かかる相関
は、映像信号を圧縮するという点から冗長性と見なす。
【0004】したがって、従来の大部分の映像信号符号
化装置は、冗長性を用いるか減らす概念の種々の圧縮技
法(またはコーディング方法)を用いる。この圧縮技法
は三つに分類され得る。
【0005】第1の圧縮技法は、予測方法、またはフレ
ーム間符号化として知られているが、隣接フレーム間の
冗長性を減らす概念に基づく。予測方法では、伝送され
る現在フレームの画素の輝度値が以前に伝送された以前
フレームの対応画素値と予測された後、現在フレームの
画素の輝度値と予測値との差が圧縮され、圧縮されたデ
ータが伝送される。
【0006】最近の予測方法によると、動き推定および
補償方法を用いる。この方法は、例えば、スタファン
エリクソン(Staffan Ericsson)の
「フィクスド アンド アダプティブ プリディクタズ
フォア ハイブリッド プリディクティブ/トランス
フォーム コーディング(Fixed and Ada
ptive Predictors for Hybr
id Predictive/Transform C
oding)」、アイ イー イー イー トランザク
ションズ オン コミュニケーションズ(IEEE T
ransactions on communicat
ions)、COM−33、No.12(1985年、
12月);およびニノミヤおよびオオツカ(Ninom
iyaおよびOhtsuka)の「ア モーション−コ
ンペンセイテッド インターフレーム コーディング
スキーム フォア テレビジョン ピクチュアズ(A
Motion−compensated Interf
rame Coding Scheme for Te
levision Pictures)」、アイ イー
イー イー トランザクションズ オン コミュニケ
ーションズ(IEEETransactions on
Communications)、COM−30、N
o.1(1982年、1月)に記述されている。この方
法では、一つの映像フレームが複数の細部映像(または
ブロック)に分けて処理される。細部映像の大きさの範
囲は、8 x 8から32 x 32画素までである。
動き推定により、現在フレームと以前フレーム間の物体
の動きが決定され、この動きほど以前フレームを補償す
ることによって現在フレームが予測される。
【0007】第2のコーディング方法は、フレーム内に
存在する冗長性を用いる変換技法である。空間的な相関
だけを用いるこの符号化技法は、フレーム内符号化とも
いう。かかる変換技法中の一つが2次元DCT(Dis
crete CosineTransform)であ
る。この技法は、チェンおよびプラット(Chenおよ
びPratt)の「シーン アダプティブ コーダ(S
cene Adaptive Coder)」、アイ
イー イー イー トランザクションズ オンコミュニ
ケーションズ(IEEE Transactions
on Communications)、COM−3
2、No.3(1984年、3月)に記述されており、
これは本発明で参考とされる。2次元DCTによりディ
ジタル映像信号のブロック、たとえば、8 x 8ブロ
ックが一連の変換係数データに変換される。変換係数は
ハフマン(Huffman)コーディングのような可変
長さコーディング(VLC:Variable Len
gth Coding)で処理すると、伝送されるデー
タの量を効果的に圧縮しうる。
【0008】第3の圧縮技法は、ハイブリッドコーディ
ングであって、第1および第2の技法を組み合わせたも
のである。
【0009】現在の映像信号符号化装置は、主にハイブ
リッドコーディングを用い、また、映像信号の圧縮を高
めるために、特定条件に適応しうる付加的な圧縮アルゴ
リズムを用いることもできる。
【0010】映像信号の特性を考えるばあい、映像信号
は、一般に高い2次元的相関性、すなわち、水平方向の
相関性および垂直方向の相関性を有している。しかし、
飛越し走査信号の動き補償された(motion co
mpensated)差信号および水平縞模様、垂直縞
模様などのように、一方向の相関度が非常に高く、他の
一方向の相関度が非常に低い映像信号が入力されると、
低い一側の相関度のため、2次元DCTの圧縮効果が劣
るばあいがたびたび発生する。したがって、映像信号を
変換符号化するとき、2次元DCTのみならず1次元水
平または垂直DCTも共に行って、映像信号が最適に圧
縮されるDCTを選択することが望ましい。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、適応的1D/2D DCTを用いる映像信号符
号化装置を提供するにある。
【0012】本発明の他の目的は、1D/2D DCT
選択手段を用いて1D/2D DCTの圧縮効率を向上
させ得る映像信号符号化装置を提供するにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明による映像信号符
号化装置は、ディジタル映像信号を圧縮された形で伝送
するためのもので、前記ディジタル映像信号の1次元水
平方向の相関性を用いて、前記ディジタル映像信号を圧
縮する第1手段と、前記ディジタル映像信号の1次元垂
直方向の相関性を用いて、前記ディジタル映像信号を圧
縮する第2手段と、前記ディジタル映像信号の水平およ
び垂直相関性を用いて、前記ディジタル映像信号を圧縮
する第3手段と、前記第1手段、前記第2手段および前
記第3手段に各々連結され、前記の各手段から発生され
る圧縮符号化時の圧縮エラーを比較して、圧縮エラーが
最も少量発生する手段の圧縮信号が選択されるようにす
る比較器とを含む。
【0014】
【実施例】図1は、本発明による適応的1D/2D D
CTを用いた映像信号符号化装置の実施例を示す。図1
に示した如く、ディジタル化された映像データが入力端
子100を通じて、現在フレームメモリ102へ提供さ
れる。現在フレームメモリ102で映像データはデータ
圧縮に適当な大きさのブロックに分割される。
【0015】ブロック単位のデータは、減算器104お
よび動き補償予測ブロック122へ提供される。動き補
償予測ブロック122では、以前映像フレームの映像デ
ータに基づいて、現在フレームの映像データを予測し
て、予測信号を減算器104へ提供する。減算器104
では、現在フレームの映像データ、すなわち、現在信号
から動き推定および動き補償予測ブロック122からの
予測信号を減算して、予測エラー信号を発生させる。予
測エラー信号は、後述される1次元水平方向DCT、1
次元垂直方向DCTおよび2次元DCTを用いる各々の
圧縮経路へ提供される。本実施例では、予測エラー信号
が各々の経路へ提供されるが、予測信号の減算のない現
在信号が各々の圧縮経路へ提供されることもできる。
【0016】1次元水平DCT(1H DCT)を用い
る第1圧縮経路は、第1フォーマット変換器 106、
1H DCTブロック108および第1量子化器110
を含む。予測信号は第1フォーマット変換器を通じて、
1次元水平方向のデータフォーマットに変換されたの
ち、1H DCTブロック108を通じて、第1変換係
数に変換される。第1変換係数は、第1量子化器110
を通じて量子化される。量子化された変換係数は、コー
ディング(符号化)回路112へ提供される。
【0017】1次元垂直DCT(1V DCT)を用い
る第2圧縮経路は、第2フォーマット変換器116、1
V DCTブロック118および第2量子化器120を
含む。予測信号は第2フォーマット変換器を通じて、1
次元垂直方向のデータフォーマットに変換されたのち、
IV DCTブロック118を通じて、第2変換係数に
変換される。第2変換係数は、第2量子化器120を通
じて量子化される。量子化された変換係数は、コーディ
ング回路112へ提供される。
【0018】2次元DCTを用いる第3圧縮経路は、2
次元(2D)DCTブロック128および第3量子化器
130を含む。予測信号は通常的な2次元DCTブロッ
ク128を通じて第3変換係数に変換され、第3変換係
数は第3量子化器130を通じて量子化される。量子化
された信号はコーディング回路112へ提供される。
【0019】図2は、コーディング回路112の詳しい
ブロック図である。コーディング回路112は、走査器
202、212および222、スイッチ204、208
および214、ランレングス符号器206および可変長
さ符号器210、220および230を含む。
【0020】ラインL4、L8およびL12を通じて、
各々提供される量子化された一連の変換係数は、走査器
202、212および222を通じて、所定の走査方
法、たとえば、第1走査器の垂直方向走査方法、第2走
査器の水平方向走査方法および第3走査器のジグザグ走
査方法で走査されたのち、スイッチ204を通じて、ラ
ンレングス符号器206へ提供される。ランレングス符
号器206は、走査されて入力されるゼロレベルの変換
係数をランレングス符号化して、ランレングス符号器を
スイッチ208を通じて、各々の可変長さ符号器21
0、220および230へ提供する。可変長さ符号器2
10、220および230は、ランレングス符号語の発
生頻度にしたがって、多く発生する符号語には、短い長
さの符号を、それでない符号語には、長い長さの符号を
与えることによって、可変長さ符号化を行う。
【0021】ランレングス符号語の形態は、各経路上に
相異に発生するため、各々異なる可変長さ符号器を用い
る。ランレングス符号器および可変長さ符号器は、本技
術分野で公知であるので、詳細な説明は省略する。可変
長さ符号化された信号は、スイッチ214を通じて、マ
ルチプレクサ(図示せず)へ提供する。マルチプレクサ
は、スイッチ214を通じて提供されるいずれかの圧縮
経路の圧縮信号およびその他の付加的な情報を多重化す
る。
【0022】一方、各々の圧縮経路から発生する圧縮エ
ラー、たとえば、量子化エラーを計算するためのエラー
計算および選択ブロック114が提供される。第1圧縮
経路上の量子化器110前後の信号は、ラインL2およ
びL4を通じて、第2圧縮経路上の量子化器120前後
の信号は、ラインL6およびL8を通じて、第3圧縮経
路上の量子化器130前後の信号は、ラインL10およ
びL12を通じて、各々エラー計算および選択ブロック
114へ提供される。
【0023】図2は、エラー計算および選択ブロック1
14の詳細ブロック図である。ラインL4、L8および
L12を通じて提供される、各々の量子化された信号
は、逆量子化器302、312および322を通じて逆
量子化され、各々の逆量子化された信号は、減算器30
4、314および324からラインL2、L6およびL
10を通じて提供される各々の量子化前の信号と減算さ
れる。減算された信号は、各々絶対値計算器306、3
16および326で絶対値化されたのち、各々の累算器
308、318および328で累算される。累算は一つ
のブロック単位から成り、累算された信号は、比較器3
30へ提供される。比較器330では、各圧縮経路の累
算値を比較して、圧縮経路を選択するスイッチの制御信
号を発生させて、ラインL14を通じて、各々のスイッ
チへ提供する。
【0024】図1をさらに参照すれば、動き補償予測ブ
ロック122が予測信号を発生させるために提供され
る。このブロック122は、各々の圧縮経路に対応する
逆圧縮経路(図示せず)と、スイッチ制御信号に応じて
一つの逆圧縮された信号を選択するスイッチ(図示せ
ず)および逆圧縮された信号をフレーム単位に貯蔵する
以前フレームメモリを有しており、現在フレームメモリ
の出力信号と以前フレームメモリの出力信号として動き
推定および補償を用いて予測信号を発生させる。
【0025】
【発明の効果】本発明による適応的1D/2D DCT
を用いて、映像信号を圧縮符号化することによって、伝
送されたディジタル映像信号の画質を非常に改善するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による1D/2D DCTを用いた映像
信号符号化装置のブロック図である。
【図2】図1に示された符号化回路の詳細ブロック図で
ある。
【図3】図1に示されたエラー計算および選択ブロック
の詳細回路図である。
【符号の説明】
100 入力端子 102 現在フレームメモリ 104、304、314、324 減算器 106 第1フォーマット変換器 116 第2フォーマット変換器 108、118、128 DCTブロック 110 第1量子化器 120 第2量子化器 130 第3量子化器 112 コーディング回路 114 エラー計算および選択ブロック 122 動き補償予測ブロック 202 第1走査器 212 第2走査器 222 第3走査器 204、208、214 スイッチ 206 ランレングス符号器 210 第1可変長さ符号器 220 第2可変長さ符号器 230 第3可変長さ符号器 302、312、322 逆量子化器 306、316、326 絶対値計算器 308、318、328 累算器 330 比較器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディジタル映像信号を圧縮された形で伝
    送するためのもので、前記ディジタル映像信号の1次元
    水平方向の相関性を用いて、前記ディジタル映像信号を
    圧縮する第1手段と、前記ディジタル映像信号の1次元
    垂直方向の相関性を用いて、前記ディジタル映像信号を
    圧縮する第2手段と、前記ディジタル映像信号の水平お
    よび垂直相関性を用いて、前記ディジタル映像信号を圧
    縮する第3手段と、前記第1手段、前記第2手段および
    前記第3手段に各々連結され、前記の各手段から発生さ
    れる圧縮符号化時の圧縮エラーを比較して、圧縮エラー
    が最も少量発生する手段の圧縮信号が選択されるように
    する比較器とを含む映像信号符号化装置。
  2. 【請求項2】 前記第1手段が、前記ディジタル映像信
    号の1次元水平方向の信号を一連の水平変換係数に変換
    する1次元水平変換手段と、前記一連の水平変換係数を
    量子化して水平量子化信号を提供する水平量子化手段と
    を含み、前記第2手段が、前記ディジタル映像信号の1
    次元垂直方向の信号を一連の垂直変換係数に変換する1
    次元垂直変換手段と、前記一連の垂直変換係数を量子化
    して垂直量子化信号を提供する垂直量子化手段とを含
    み、前記第3手段が、前記ディジタル映像信号の2次元
    信号を一連の変換係数に変換する2次元変換手段と、前
    記一連の2次元変換係数を量子化して、2次元量子化信
    号を提供する2次元量子化手段とを含む請求項1記載の
    装置。
  3. 【請求項3】 前記比較器が、前記第1手段の前記量子
    化手段から発生される水平量子化エラーを計算し、前記
    第2手段の前記量子化手段から発生される垂直量子化エ
    ラーを計算し、前記第3手段の前記量子化手段から発生
    される2次元量子化エラーを計算して、量子化エラーが
    最も少量発生する手段の圧縮信号が選択されるようにす
    る請求項2記載の装置。
  4. 【請求項4】 前記第1手段が、前記水平量子化信号を
    前記水平量子化信号に適当な走査技法で走査する手段
    と、走査された水平量子化信号をランレングス符号化す
    る手段と、ランレングス符号化された信号を可変長さ符
    号化する手段とをさらに含み、前記第2手段が前記垂直
    量子化信号を前記垂直量子化信号に適合な走査技法で走
    査する手段と、走査された垂直量子化信号をランレング
    ス符号化する手段と、ランレングス符号化された信号を
    可変長さ符号化する手段とをさらに含み、前記第3手段
    が前記2次元量子化信号を前記2次元量子化信号に適当
    な走査方法で走査する手段と、走査された2次元量子化
    信号をランレングス符号化する手段と、前記ランレング
    ス符号化された信号を可変長さ符号化する手段とをさら
    に含む請求項2記載の装置。
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