JPH0779434A - ディジタル画像信号の受信/再生装置 - Google Patents
ディジタル画像信号の受信/再生装置Info
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- JPH0779434A JPH0779434A JP24589793A JP24589793A JPH0779434A JP H0779434 A JPH0779434 A JP H0779434A JP 24589793 A JP24589793 A JP 24589793A JP 24589793 A JP24589793 A JP 24589793A JP H0779434 A JPH0779434 A JP H0779434A
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Abstract
を使用することにより効率よく復号画像を生成できる。 【構成】 係数復号化回路32では、符号化係数データ
DTとしきい値THに従い係数データCDが復号され
る。量子化回路33では、供給された係数データCDに
対して量子化を施し、量子化データQDを生成する。補
正データテーブル34は、供給された量子化データQD
のパターンに対応した係数データCDの補正を行い、補
正係数データNDをデータ変換回路35へ供給する。デ
ータ変換回路35は、符号化係数データDTとしきい値
THに従い、補正係数データNDのクリッピングを施
す、この補正係数データNDをIDCT回路38へ供給
する。IDCT回路38は、DC成分、係数データCD
および補正係数データNDが夫々供給され、IDCTを
施した後、復号画像データとして出力する。
Description
を例えばディジタルVTRによって記録/再生するのに
適用されるディジタル画像信号の受信/再生装置、特
に、量子化されたデータを復元値へ変換するための復号
装置に関する。
記録媒体へ記録するときには、記録する情報量が多いの
で、高能率符号化によって、ディジタルビデオ信号を圧
縮し、記録/再生できる程度の伝送レートを達成するの
が普通である。ディジタルビデオ信号を圧縮する高能率
符号化としては、ディジタルビデオ信号を多数の小ブロ
ックに分割し、ブロック毎に処理を行うADRC、DC
T(Discrete Cosine Transform)等が知られている。
ン変換を施し、そのコサイン変換により得られた係数デ
ータを再量子化する。さらに、再量子化された係数デー
タに対して可変長符号化するものである。この可変長符
号化には、ハフマン符号等のエントロピー符号化が用い
られることが多い。よって、画像データは直交変換され
ることにより、低周波から高周波までの多数の周波数デ
ータに分割される。
施す場合、人間の視覚特性を考慮した上で重要である低
周波データに関しては、細かく量子化を施し、人間の視
覚特性を考慮した上で重要度の低い高周波のデータに関
しては、粗く量子化を施すことで、高画質を保持し、し
かも効率が良い圧縮が実現できるという特長を有してい
る。このような適応的量子化が係数データの再量子化回
路においてなされる。さらに、再量子化の際の量子化ス
テップ幅を可変することによって、符号化データ量を制
御でき、出力データレートを一定とするバッファリング
処理が可能である。
分毎の、量子化データをそのコードの代表値へ変換し、
それらの成分に対して逆DCT(IDCT:Inverse DC
T )を施すことにより、再生データを得る。この代表値
へ変換する時には、符号化時の量子化ステップ幅が使用
される。適応的量子化を行っているときは、符号化時の
量子化ステップ幅を復号側で知る必要があるため、この
量子化ステップ幅が伝送される。この伝送情報をしきい
値THと称する。図6から図10は、一例としてDCT
の各周波数成分の係数の符号化、復号の様子を示す。画
像データを図6に示す。この画像データに対してDCT
の処理を施し、各周波数成分毎の係数データを得ること
ができる。この係数データを図7に示す。係数データが
求められた後、量子化が行われる。
波数成分の係数データを、図11に示すように、低周波
領域と高周波領域の2つに分け、低周波領域の係数デー
タは`4' で割り、高周波領域の係数データは `8' で
割る。この除算により算出されたデータの夫々の小数デ
ータ部を切り捨てることで量子化するものとする。これ
らの量子化ステップの `4' および `8' あるいはこれ
を指示する情報がしきい値THとして伝送される。図7
に示す係数データに対して量子化が施された一例を、図
8に示す。一般的に量子化データは、ハフマン符号等の
エントロピー符号化が施されるが、ここでは簡単のた
め、省略する。
号から、通常のコードへ復号された量子化データ、例え
ば、図8に示す量子化データが係数データへ復号され
る。符号化側では、係数データを `4' で除算し、小数
データ部を切り捨てる量子化処理が施されていることが
しきい値THから判るので、低周波領域の量子化データ
を4倍し、高周波領域の量子化データを8倍することに
よって、夫々係数データを得る。図8に示す量子化デー
タを係数データに変換したものを、図9に示す。復号画
像は、図9に示すような係数データに対してIDCTを
施すことにより、得られる。図9に示す係数データに対
してIDCTを施したものを、図10に示す。このID
CTの処理が終了し、再生コードを得ることで復号が終
了する。
等の直交変換を用いた圧縮において、人間の視覚特性を
考慮した符号化を行うことにより、高画質を保持し、高
効率の圧縮が実現できるという特長がある。しかしなが
ら、圧縮率を高くするために、各係数データに対する量
子化を粗くすると、原画像に対する復元画像の誤差が増
大し、復元画像が劣化する。その歪みは、画像のボケ、
エッジ部の所謂モスキートノイズ、またブロック歪みと
いった形で出現し、大きな問題となっている。
を有している。小さな領域に分割して同一のステップ幅
で量子化を施し、その量子化データを符号化データとし
て扱う方法においては、画像データと同様に、符号化デ
ータも相関を有している。これと同様に、直交変換され
た後の画像データと周辺の係数データも相関を有してい
る。
復号において、周辺成分の係数データを用いることなく
行っていた。そのため、圧縮率が高い場合、画像の劣化
が目立つ問題があった。係数データ間の局所的な相関を
利用することで、係数データにおける復号の精度を向上
させ、画像劣化を低減させた復号画像を作成することが
可能である。
を用いた符号化において、情報量を増大させることな
く、より細かな適切な復号係数データを形成し、これに
よって量子化誤差を低減することが可能なディジタル画
像信号の受信/再生装置を提供することである。
の各成分の係数データを符号化し、伝送データを復号す
るようにしたディジタル画像信号の受信/再生装置にお
いて、同一ブロックの注目係数データと複数の成分の係
数データとで定まるパターン毎に統計的に誤差が最小と
なるような予測係数データが予め格納されたメモリを有
し、復号すべき注目係数データと複数の成分の係数デー
タをメモリへ入力し、メモリから注目係数データと対応
する補正係数データを発生するための補正係数データ発
生手段と、補正係数データに基づいて、逆変換を行うこ
とにより復号データを発生するための手段とからなるこ
とを特徴とするディジタル画像信号の受信/再生装置で
ある。
数の成分の係数の符号化データを用いて、適切な復号係
数を発生するためのフィルタの係数が格納されたマッピ
ングテーブルが用意されている。このマッピングテーブ
ルに対して受信/再生された係数データが入力され、適
切な復号係数が出力され、それをIDCTすることで、
従来よりも、適切な復号データが得られる。
る。図1は、この一実施例、すなわち、ディジタルVT
Rの信号処理の概略的構成を示す。1で示す入力端子か
らビデオ信号が供給され、A/D変換器2によって1サ
ンプルが、例えば8ビットのディジタル処理が施され
る。このA/D変換器2の出力データがブロック化回路
3へ供給される。この実施例では、ブロック化回路3で
は、1フレームの有効領域が(4×4)画素、(8×
8)画素等の大きさのブロックに分割される。
走査変換されたディジタルビデオ信号がシャフリング回
路4へ供給される。シャフリング回路4では、例えばブ
ロック単位でシャフリングするものである。シャフリン
グ回路4の出力がブロック符号化回路5へ供給される。
ブロック符号化回路5は、ブロック毎に画素データを再
量子化することで圧縮する。ここで、シャフリング回路
4がブロック符号化回路5の後に設けられることもあ
る。
5では、例えば(8×8)ブロックに分割された入力信
号に対してDCT処理を施す。その結果、(8×8)ブ
ロックに分割された入力信号からは、63個の交流成分
の係数データと、1個の直流成分の係数データを得るこ
とが出来る。この交流成分の係数データは、再量子化さ
れる。再量子化の方法として、この実施例では、一例と
して、しきい値THにより示される低域・高域の夫々の
量子化ステップ幅で除算され、小数点以下の切り捨てを
施す方法が用いられている。再量子化が施された複数個
の交流成分の係数データは、出現確率に応じてビット長
の異なる可変長符号化、すなわちエントロピー符号が施
され、ブロック符号化回路5から出力する。また、直流
成分の係数データは、再量子化およびエントロピー符号
を施さずにブロック符号化回路5から出力する。
ーミング回路6へ供給される。フレーミング回路6から
記録データが発生する。フレーミング回路6は、エラー
訂正符号のパリティを発生するとともに、シンクブロッ
クが連続する構造の記録データを発生する。エラー訂正
符号としては、例えばデータのマトリクス状配列の水平
方向および垂直方向のそれぞれに対してエラー訂正符号
化を行う積符号を採用することができる。シンクブロッ
クは、符号化データおよびパリティに対して、シンクブ
ロック同期信号およびID信号が付加される。シンクブ
ロックが連続する記録データがチャンネル符号化回路7
へ供給され、チャンネル符号化回路7では、供給された
記録データの直流成分を低減させるためのチャンネル符
号化の処理を受ける。
ットストリームへ変換され、さらに記録アンプ8を介し
て回転ヘッドHへ供給され、記録データが磁気テープT
上に斜めのトラックとして記録される。通常、複数の回
転ヘッドが使用されるが、簡単のために、一つのヘッド
のみが図示される。
出された再生データは、再生アンプ11を介してチャン
ネル復号化回路12へ供給され、チャンネル符号化の復
号が施される。チャンネル復号化回路12の出力データ
がフレーム分解回路13へ供給され、記録データからの
各種のデータの分離とエラー訂正の処理が夫々施され
る。フレーム分解回路13から発生する出力データに
は、再生データの他にエラー訂正した後、エラーの有無
を示すエラーフラグが含まれる。
ック復号化回路15へ供給される。さらに、ブロック復
号化回路15は、後述のように、補正用のマッピングテ
ーブルを参照して復号係数を発生し、それにIDCTを
施すことにより、復号値を発生するようになされてい
る。
なわち、各画素と対応する復元データがディシャフリン
グ回路16へ供給される。このディシャフリング回路1
6は、記録側のシャフリング回路4と相補的なもので、
ブロックの空間的な位置を元の位置へ戻す処理を行う。
ディシャフリング回路16の出力データがブロック分解
回路17へ供給される。ブロック分解回路17では、デ
ータの順序がラスター走査の順序へ戻される。ブロック
分解回路17の出力データがエラー補間回路18へ供給
される。エラー補間回路18は、画素単位でエラー検出
を行い。エラーとして検出された画素データを周辺の画
素データで補間する。
ち、2次元方向の補間回路と時間方向の補間回路が順次
接続されたものを使用できる。エラー補間回路18の出
力データがD/A変換器19へ供給され、出力端子20
には、各画素と対応し、ラスター走査の順序の復元デー
タが得られる。
の発明が適用される。図2は、この発明によるブロック
復号化回路15の一例である。31で示す入力端子から
再生データが供給され、この再生データがフレーム分解
回路13へ供給される。フレーム分解回路13では、符
号化係数データDTおよびしきい値THが供給された再
生データから分離して夫々取り出される。フレーム分解
回路13から取り出されたデータは、係数復号化回路3
2へ夫々供給され、符号化係数データDTはエントロピ
ー符号の復号がされた後、しきい値THで示される低域
・高域の夫々の量子化ステップ幅を乗じることで代表値
変換を行い、各成分の係数データCDが復号される。各
成分の係数データCDのうち、重要度の高い成分の係数
データが量子化回路33へ供給され、その他の成分の係
数データがメモリ36へ供給される。この一例では、重
要度の高い成分のデータは、図3に示すような低次のも
のから始まる5成分(係数データCD1〜CD5)とす
る。ここで、メモリ36は供給された係数データを保持
し、一定時間遅延した後、メモリ36からIDCT回路
38へ出力する。
成分の係数データの量子化を行う。この量子化は、重要
度の高い成分の係数データのパターン数を減少させるた
めのものである。DCTの処理を施すことにより得られ
る係数は、 `0' を中心に強い集中の傾向を示す特徴が
あるので、例えば、図4に示すような非線形の量子化を
行う。これにより、(−255〜+255)の存在範囲
の係数データに対して、DCTの処理を施した場合、量
子化後のデータは(−8〜+8)の範囲に圧縮される。
係数データCD1〜CD5に対してこのような量子化を
施したデータを、量子化データQD1〜QD5とする。
量子化回路33から、係数データCD1〜CD5、およ
び、量子化データQD1〜QD5が、補正データテーブ
ル34へ夫々供給される。
D1〜CD5の補正値を発生する。また、補正データテ
ーブル34は、メモリにより構成され、後述のように予
めトレーニングにより形成されたフィルタ係数が格納さ
れている。量子化データQD1〜QD5のパターンが量
子化回路33から補正データテーブル34へ供給される
と、補正データテーブル34では、量子化データQD1
〜QD5のパターンに対応した係数データCD1〜CD
5の補正を行うためのフィルタ係数を夫々読み出し、読
み出されたフィルタ係数と係数データCD1〜CD5を
夫々乗じて、補正係数データND1〜ND5を算出す
る。量子化データQD1〜QD5のパターンにおける、
補正係数データND1を得るためのフィルタ係数を(a
1,a2,a3,a4,a5)とすると、補正係数デー
タND1は、下記に示す(1)式により得られる。
のフィルタ係数を(b1,b2,b3,b4,b5)と
すると、補正係数データND2は、下記に示す(2)式
により得られる。
ついて、補正データを求める場合、量子化データQD1
〜QD5の一つのパターン毎に、5組のフィルタ係数が
格納されている。補正データテーブル34からは、補正
係数データND1〜ND5が演算される。その演算され
た補正係数データND1〜ND5は、補正データテーブ
ル34からデータ変換回路35へ供給される。
ND1〜ND5のクリッピングを行う。係数復号化回路
32を介してフレーム分解回路13から、供給された符
号化係数データDTおよびしきい値THに従い、データ
変換回路35では、各成分の補正係数データの本来の存
在範囲を算出する。例えば、符号化係数データDTを`
3' として、しきい値THを `4' とすると、3×4=
12となる。ここで、しきい値THは量子化ステップと
同意となることから、符号化係数データDTが`3' の
場合、符号化係数データDTの本来の値は、12以上1
6未満の範囲に存在する。この範囲を存在範囲と称す
る。
ND5の値を比較して、補正係数データND1〜ND5
の夫々の値が夫々の本来の存在範囲に含まれない場合、
存在範囲に含まれる係数データの中から一番近い値に補
正係数データが置き換えることにより、クリッピングが
行われる。例えば、補正係数データND1の存在範囲が
12以上16未満の場合、補正係数データND1が1
1.6となり存在範囲に含まれないとき、この補正係数
データND1は11.6から12へクリッピングされ
る。データ変換回路35の出力は、IDCT回路38へ
供給される。また、IDCT回路38は、データ変換回
路35の出力とメモリ36の出力が夫々供給され、直流
成分が端子37からIDCT回路38へ供給される。
係数データをIDCTの処理を施し、画像データへ復号
する。復号画像データは、出力端子39へ供給される。
るためのトレーニング時のブロック図の一例を示す。図
5において、入力端子41には、ディジタルビデオ信号
が入力され、その入力されたディジタルビデオ信号はブ
ロック化回路42へ供給される。ブロック化回路42に
おいてブロック化が施されたディジタルビデオ信号はブ
ロック化回路42から、DCT符号化回路43へ供給さ
れ、DCT符号化回路43においてDCT符号化が行わ
れる。この入力データは、トレーニングのための標準的
なディジタルビデオ信号であるのが好ましい。
ィジタルビデオ信号に対して量子化を施した後の符号化
コードDTとしきい値TH、ならびに量子化を施す前の
各成分の係数データRDを夫々出力する。係数復号化回
路44では、DCT符号化回路43から符号化コードD
Tおよびしきい値THが夫々供給される。供給された符
号化コードDTは、しきい値THに従い復号を施すこと
により、係数データCDを生成し、この係数復号化回路
44は、係数復号化回路32と同一の処理を施すブロッ
クである。係数復号化回路44で生成された係数データ
CDは量子化回路45へ供給される。量子化回路45
は、量子化回路33と同一の処理を施すブロックであ
り、重要度の高い5成分の係数データの量子化を施す。
この量子化回路45は、重要度の高い成分の係数データ
のパターン数を減少させる。
された各成分の係数データのパターンをそのままクラス
とする方法である。しかし、この手法では、パターン数
が膨大なものとなり、非常に大容量のROMが必要とな
る。そこで、重要度の高い成分を選択し、量子化を施す
ことにより、効果的なクラス数の削減を行う。
QD1〜QD5とDCT符号化回路43の出力である量
子化を施す前の係数データRD1〜RD5、および係数
復号化回路44の出力である係数データCD1〜CD5
が、正規方程式加算回路46へ夫々供給される。
て、用いられる正規方程式について説明する。上述の係
数データCD1〜CD5、量子化を施す前の係数データ
RD1〜RD5を用いて、量子化データQD1〜QD5
のパターンにより定められるクラス毎に係数w1,・・・
, wn によるnタップの線形推定式を下記に(3)式と
して示す。
る。また、この手法では、量子化を施す前の係数データ
RD1〜RD5の夫々の補正を行うので、実際には、こ
れらの係数データRD1〜RD5の夫々について式を設
定しなければならない。
ータに対して行う。データ数がmの場合、(3)式に従
って、
決まらないので、誤差ベクトルEの要素を
する係数を求める。
で、(6)式のwi による偏微分係数を求める。
求めればよいから、
呼ばれている。正規方程式加算回路46は、この正規方
程式の加算を行う。すべてのトレーニングデータの入力
が終了した後、正規方程式加算回路46は、予測係数決
定回路47へ正規方程式データを出力する。予測係数決
定回路47は、正規方程式を掃き出し法などの一般的な
行列解法を用いて、wi について解き、予測係数を算出
する。予測係数決定回路47は、算出された予測係数を
メモリ48へ書き込む。
メモリ48には、量子化係数データQD1〜QD5で規
定されるパターン毎に、注目係数データRD1(および
RD2〜RD5)を推定するための、統計的にもっとも
真値に近い予測係数が格納される。このメモリ48に格
納されたテーブルが、上述のブロック復号化回路15に
おいて使用される補正データテーブル34である。ここ
で、求められれた各wi は上述のフィルタ係数(a1,
a2,a3,a4,a5)等として、復号時に用いられ
る。
の成分のデータから、その5つの成分のデータを推定す
る方式としたが、この組合せに限られるものではない。
測係数が格納されるとしているが、重心法により求めら
れた代表値をメモリ48へ格納する場合等を用いること
も可能である。
が少なくとも、重要度の高い成分の係数において多くの
復号レベルを取り得るので、量子化誤差、ブロック歪み
を減少させることが出来、復元画像を良好と出来る。ま
た、この発明は一切の伝送情報の増加がなく、効率的な
利点を有する。
TRの記録/再生回路のブロック図である。
を示すブロック図である。
の略線図である。
ルを作成するためのトレーニング時の構成を示すブロッ
ク図である。
の略線図である。
である。
である。
である。
である。
図である。
ための略線図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 直交変換後の各成分の係数データを符号
化し、伝送データを復号するようにしたディジタル画像
信号の受信/再生装置において、 同一ブロックの注目係数データと複数の成分の係数デー
タとで定まるパターン毎に統計的に誤差が最小となるよ
うな予測係数データが予め格納されたメモリを有し、復
号すべき上記注目係数データと上記複数の成分の係数デ
ータを上記メモリへ入力し、上記メモリから上記注目係
数データと対応する補正係数データを発生するための補
正係数データ発生手段と、 上記補正係数データに基づいて、逆変換を行うことによ
り復号データを発生するための手段とからなることを特
徴とするディジタル画像信号の受信/再生装置。 - 【請求項2】 直交変換後の各成分の係数データを符号
化し、伝送データを復号するようにしたディジタル画像
信号の受信/再生装置において、 同一ブロックの注目係数データと複数の成分の係数デー
タとで定まるパターン毎に統計的に誤差が最小となるよ
うな予測係数データが予め格納されたメモリを有し、復
号すべき上記注目係数データと上記複数の成分の係数デ
ータを上記メモリへ入力し、上記メモリから上記注目係
数データと対応する補正係数データを発生するための補
正係数データ発生手段と、 上記補正係数データに基づいて逆変換を行うことにより
復号データを発生するための手段とからなり、 1ブロックの低次の係数データに対してのみ補正を施す
ようにしたことを特徴とするディジタル画像信号の受信
/再生装置。 - 【請求項3】 請求項1に記載のディジタル画像信号の
受信/再生装置において、 上記メモリに格納される上記予測係数データは、注目係
数データと複数の成分の係数データと夫々非線形量子化
した結果のデータに基づいて分類されているようにした
ディジタル画像信号の受信/再生装置。 - 【請求項4】 請求項1に記載のディジタル画像信号の
受信/再生装置において、 上記補正係数データ発生手段からの上記補正係数データ
が、その存在範囲に収まらない場合、上記補正係数デー
タに対してクリッピングを施すためのクリッピング手段
を具備することを特徴としたディジタル画像信号の受信
/再生装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24589793A JP3271098B2 (ja) | 1993-09-06 | 1993-09-06 | ディジタル画像信号復号装置および方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24589793A JP3271098B2 (ja) | 1993-09-06 | 1993-09-06 | ディジタル画像信号復号装置および方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0779434A true JPH0779434A (ja) | 1995-03-20 |
JP3271098B2 JP3271098B2 (ja) | 2002-04-02 |
Family
ID=17140450
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24589793A Expired - Lifetime JP3271098B2 (ja) | 1993-09-06 | 1993-09-06 | ディジタル画像信号復号装置および方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3271098B2 (ja) |
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- 1993-09-06 JP JP24589793A patent/JP3271098B2/ja not_active Expired - Lifetime
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