JPS61144990A - テレビジヨン信号の高能率符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ディジタルテレビジョン信号のフィールド
内の処理による高能率符号化装置に関する。

〔従来の技術〕

フィールド内の処理によるテレビジョン信号の符号化方
法として、伝送帯域を狭くする目的でもって、１画素当
たりの平均ビット数又はサンプリング周波数を小さくす
るいくつかの方法が知られている。

サンプリング周波数を下げる符号化方法としては、サブ
サンプリングにより画像データを１７２に間引き、サブ
サンプリング点と、補間の時に使用するサブサンプリン
グ点の位置を示す（即ち補間点の上下又は左右の何れの
サブサンプリング点のデータを使用するかを示す）フラ
ッグとを伝送するものが提案されている。

１画素当たりの平均ビット数を少なくする符号化方法の
ひとつとして、Ｄ　Ｐ　ＣＭ　（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉ
ａｌＰＣＭ　”）が知られている。ＤＰＣＭは、テレビ
ジョン信号の画素同士の相関が高（、近接する画素同士
の差が小さいことに着目し、この差分信号を量子化して
伝送するものである。

１画素当たりの平均ビット数を少なくする符号化方法の
他のものとして、１フイールドの画面を微小なブロック
に細分化して、ブロック毎に代表点の画素及びブロック
内のデータのレベル分布の偏差を伝送するものがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

サブサンプリングを用いてサンプリング周波数を低減し
ようとする符号化方法は、サンプリング周波数が１７２
になるために、折り返し歪が発生するおそれがあった。

ＤＰＣＭは、符号化誤りが以後の符号化に伝播する問題
点があった。

ブロック単位で符号化を行う方法は、ブロック同士の境
界においてブロック歪が生じる欠点があった。

この発明の目的は、上述の従来の技術が有する折り返し
歪の発生、誤りの伝播、ブロック歪の発生等の問題点が
生じない高能率符号化装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、１フイールド内の１次元ブロックに含まれ
る複数の画素に関して、ダイナミックレンジ（最大レベ
ルと最小レベルの差）と最小レベルとを求め、圧縮され
た量子化ビット故によりダイナミックレンジを均等に分
割し、ブロック内の各画素を最も近いレベルのコードに
符号化するものである。

この発明では、ディジタルテレビジョン信号の１次元ブ
ロック内に含まれる複数の画素データの最大値ＭＡＸを
求める手段１０．１２及びその最小値ＭＩＮを求める手
段１１．１３と、最小値を上記複数の画素データの値か
ら減算し、最小値除去後の入力データＤＴＩを形成する
手段４と、 最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮからブロック毎のダイナ
ミックレンジＤＲを検出するそ段１４と、検出されたダ
イナミックレンジＤＲ内で最小値除去後の入力データＤ
ＴＩを元の量子化ビット数より少ない所定の量子化ビッ
ト数で符号化する手段５と、 ダイナミックレンジＤＲ１最大値ＭＡＸ、最小値ＭＩＮ
の内の少なくとも、２個の付加コードと符号化コードＤ
Ｔを伝送する手段と、 からなることを特徴とするテレビジョン信号の高能率符
号化装置である。

〔作用〕

テレビジョン信号は、水平方向の相関を有しているので
、１ブロツク内に含まれる画素データは、定常部では、
レベル差即ちダイナミックレンジが小さい。従って、１
ブロツク内の画素データが共有する最小レベルを除去し
た後、この最小レベル除去後のデータＤＴＩを元の量子
化ビット数より少ない量子化ビット数により量子化して
も、量子化歪が殆ど生じない。量子化ビット数を小さく
することにより、データの伝送帯域を狭くすることがで
きる。

〔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。第１図において、１は、ディジタルテレビジョン
信号が８ビツトパラレルで入力すれる入力端子を示す。

入力ディジタルテレビジョン信号は、遅延回路３を介し
て減算回路４に供給される。

２は、入力ディジタルテレビジョン信号と同期するサン
プリングクロックが供給される入力端子を示す。このサ
ンプリングクロックがカウンタ９、レジスタ１０及び１
１にクロックパルスとして供給される。カウンタ９は、
１６進のカウンタであり、その出力に１６個の画素デー
タ毎にブロッククロックが発生する。このブロッククロ
ックがレジスタ１０及び１１に初期設定のためのパルス
として供給される。また、ラッチ１５及び１６にラッチ
パルスとして供給される。

レジスタ１０及び１１は、８ビツトのパラレルデータが
入力及び出力できるものである。一方のレジスタ１０の
出力データが選択回路１２の一方の入力端子に供給され
、他方のレジスタ１１の出力データが選択回路１３の一
方の入力端子に供給される。これらの選択回路１２及び
１３の他方の入力端子には、入力ディジタルテレビジョ
ン信号が供給されている。

選択回路１２は、２個の入力データの内の大きいレベル
のものを選択して出力するディジタルのレベル比較回路
の構成である。選択回路１３は、２個の入力データの内
の小さいレベルのものを選択して出力するディジタルの
レベル比較回路の構成である。選択回路１２の出力ディ
ジタルが減算回路１４の一方の入力端子に供給されると
共に、レジスタ１０の入力端子に供給される。選択回路
１３の出力ディジタルが減算回路１４の他方の入力端子
に供給されると共に、レジスタ１１の入力端子に供給さ
れる。

この一実施例では、１ブロツクが第２図に示すように、
同一ラインの連続する１６個の画素データにより構成さ
れている。各ブロックの最初にカウンタ９からのブロッ
ククロックが発生して、レジスタ１０及び１１の初期設
定がなされる。レジスタ１０には、初期値として全て０
゛のビットのコードがロードされ、レジスタ１１には、
初期値として全て“１゛のビットのコードがロードされ
る。

１ブロツクの先頭の画素データが選択回路１２及び１３
により選択されてレジスタ１０及び１１に貯えられる。

次の画素データとレジスタ１０及び１１に貯えられてい
る画素データとが比較され、両者の内でよりレベルの大
きい方のデータが選択回路１２から出力され、両者の内
でよりレベルの小さい方のデータが選択回路１３から出
力される。

以下、１ブロフク内で順次レベルの比較が行われ、１６
個の画素データの中の最大レベルのものが選択面＃１２
の出力端子に取り出され、１６個の画素データの中の最
小レベルＭＩＮのものが選択回路１３の出力端子に取り
出される。

減算回路１４では、（最大レベル−最小レベル）の演算
がなされ、減算回路１４の出力端子にそのブロックのダ
イナミックレンジＤＲが検出される。減算回路１４から
出力されるダイナミックレンジＤＲがラッチ１５に貯え
られ、選択回路１３から出力される最小レベルＭＩＮが
ランチ１６に貯えられる。ラッチ１５に貯えられたダイ
ナミックレンジＤＲが出力端子６に取り出されると共に
、エンコーダブロック５に供給される。ラッチ１６に貯
えられた最小レベルＭＩＮが出力端子７に取り出される
と共に、減算回路４の他方の入力端子に供給される。

減算回路４には、遅延回路３からの画素データＰＤが供
給されている。従って、減算回路４の出力端子には、最
小レベルＭ　Ｉ　Ｎが除去されたデータＤＴＩが発生す
る。このデータＤＴＩがエンコーダブロック５に供給さ
れる。エンコーダブロック５は、後述のように、ダイナ
ミックレンジＤＲを元の量子化ビット数より少ない量子
化ビット数例えば４ビツトにより等しく１６個のレベル
範囲に分割し、最小レベル除去後のデータＤＴＩがどの
レベル範囲に属するかを判定する。このように特定され
たレベル範囲と対応する４ビツトの符号化コードＤＴが
エンコーダブロック５の出力端子８に取り出される。

以上のように、第１図に示すエンコーダの出力端子６及
び７には、付加データとしてのダイナミックレンジＤＲ
及び最小レベルＭＩＮが得られ、出力端子８には、４ビ
ツトに圧縮された符号化コードが得られる。

元のディジタルテレビジョン信号の１ブロツクは、（１
６Ｘ’８ビツト＝１２８ビツト）である。

この一実施例は、■ブロックが（１６Ｘ４ビツト＋１６
＝８０ビツト）となり、伝送するビット数を低減するこ
とができる。図示せずも、符号化コードＤＴ及び付加デ
ータＤＲ，ＭＩＮは、エラー訂正符号の符号化の処理を
され、シリアルデータとして送信（或いは記録媒体に記
録）される。

送信データの形態のいくつかの例を第３図に示す。第３
図Ａは、最小レベルＭＩＮ、ダイナミックレンジＤＲ及
び符号化コードからなる６４ビツトのデータ部分の夫々
に独立のエラー訂正符号の符号化を施して、各エラー訂
正符号のパリティを付加して伝送するものである。第３
図Ｂは、最小レベルＭＩＮ及びダイナミックレンジＤＲ
の夫々に独立のエラー訂正符号の符号化を施して、各エ
ラー訂正符号のパリティを付加したものである。

第３図Ｃは、最小レベルＭＩＮ及びダイナミ・ツクレン
ジＤＲの両者に共通のエラー訂正符号の符号化を施して
、そのパリティを付加したものである。

符号化コ二ドＤＴの量子化ビット数は、冗長度を抑圧す
るには、少ない程良い。しかし、量子化歪を増大させな
いためには、余り量子化ビット数を少なくしてはならな
い。テレビジョン信号は、１ブロツク内の各画素は、相
関を有しているので、定常部分では、ダイナミックレン
ジＤＲがあまり大きくはならず、最大、値としては、１
２８位を考えれば充分である。

第４図に示すように、量子化ビット数が８ビツトの場合
のテレビジョン信号のレベルは、（０〜２５５）の２５
６通りあり得る。しかし、物体の輪郭等の過渡部を除く
定常部では、１ブロツクの画素のレベルの・分布は、第
４図に示すように、かなり狭いレベルの範囲に集中して
いる。従って、この一実施例のように、符号化コードの
ビット数を４ビツトとすれば、量子化歪が太き（なるこ
とを防止できる。

即ち、ダイナミックレンジＤＲは、最悪の場合に１２８
となる。この場合でも、量子化ビット数が４ビツトの時
には、分割のレベルの単位が８となり、量子化歪が４と
なる。この程度の量子化歪は、視覚上は識別できない。

一方、過渡部では、変化幅が太き（なるが、この発明で
は、ダイナミックレンジＤＲが適応的に定まるので、過
渡部での応答の低下が発生しない。

第５図は、上述のエンコーダブロック５の一例の構成を
示す。但し、説明を簡単とするため、量子化ビット数を
４ビツトでなく、２ビツトとし、ダイナミックレンジを
４分割している。

第５図において、２１は、ダイナミックレンジＤＲの供
給される入力端子を示し、２２は、最小レベル除去後の
データＤＴＩの供給される入力端子を示す。ダイナミッ
クレンジＤＲは、割算器２３　（２ビツトシフトするビ
ットシフタにより構成される。）により１／４のレベル
とされる。

この割算器２３の出力が乗算器２４及び２５に供給され
る。乗算器２４により３倍とされた出力がレベル比較器
２６の一方の入力端子に供給される。乗算器２５により
２倍とされた出力がレベル比較器２７の一方の入力端子
に供給される。割算器２３の出力がレベル比較器２８の
一方の入力端子に供給される。これらのレベル比較器２
６，２７．２８の夫々の他方の入力端子には、最小レベ
ル除去後のデータＤＴＩが供給される。

レベル比較器２６，２７．２８の夫々の出力をＣＩ、Ｃ
２，Ｃ３とすると、データＤＴＩのレベルに応じてこれ
らの出力Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ば、次のように変化する。

（１）　　（３／４）　ＤＲ≦ＤＴＩ≦ＤＲの時ＣＩ＝
’ｌ’　、Ｃ２＝“１“、Ｃ３＝“１“（２）　　（２
／４）　ＤＲ≦ＤＴ　Ｉ　＜（３／４）　ＤＲの時Ｃ１
＝’０’　、Ｃ２＝’ｌ’　、Ｃ３＝“１”（３）　　
（１／４）　ＤＲ≦Ｄ　Ｔ　Ｉ　＜　（２／４）　　Ｄ
　Ｒの時ＣＩ＝’０’　　、Ｃ２＝’Ｏ’　　、Ｃ３＝
“１゛（４）Ｏ≦ＤＴ　Ｔ　＜（１／４）　ＤＲの時Ｃ
Ｉ＝’Ｏ”　、Ｃ２＝“Ｏ’、Ｃ３＝“０゜上記のレベ
ル比較器２６，２７．２８の出力Ｃ１、Ｃ２，Ｃ３がプ
ライオリティエンコーダ２９に供給される。プライオリ
ティエンコーダ２９により、出力端子８に２ビツトの符
号化コードＤＴが得られる。プライオリティエンコーダ
２９は、上記の（１）の場合に、（１１）の符号化コー
ドを発生し、上記の（２）の場合に、（１０）の符号化
コードを発生し、上記の（３）の場合に、（０１）の符
号化コードを発生し、上記の（４）の場合に、（００）
の符号化コードを発生する。

１ブロツク内の最小レベルを含む画素データＰＤは、第
６図に示すように、最小レベルＭ　Ｉ　Ｎから最大レベ
ルＭＡＸ迄のダイナミックレンジＤＲ内に属している。

割算器２３は、このダイナミックレンジＤＲを４分割す
る。最小レベルの除去後のデータＤＴＩが分割されたレ
ベル範囲の何れに属するかが比較器２６，２７．２８に
より判定され、そのレベル範囲と対応する２ピントの符
号化コードに変換される。

第７図は、エンコーダブロック５の他の構成例を示す。

入力端子２１からのダイナミックレンジＤＲが割算器３
１により、１／４のレベルとされる。

この割算器３１の出力信号がディジタルの割算器３０に
分母入力として供給される。入力端子２２からの最小レ
ベル除去後のデータＤＴＩが割算器３０に分子入力とし
て供給される。この割算器３０の出力に２ビツトの符号
化コードＤＴが取り出される。割算器３０は、小数点以
下の端数を切り捨てた値と対応する２ビツトの出力を符
号化コードとして発生する。　　　− 更に、図示せずも、エンコーダブロック５は、最小レベ
ル除去後のディジタルＤＴＩ及びダイナミックレンジＤ
Ｒの計１６ビツトがアドレスとして供給されるＲＯＭに
より構成しても良い。

この一実施例では、第６図から明らかなように、ダイナ
ミックレンジを量子化ビット数により等分割し、各領域
の中央値Ｌｌ、Ｌ２．Ｌ３を復号時の値として利用して
いる。この符号化方法は、量子化歪を小さくできる。

一方、最小レベルＭＩＮ及び最大レベルＭＡＸの夫々の
レベルを有する画素データが１ブロツク内に必ず存在し
ている。従って、誤差がＯの符号化コードを多くするに
は、第８図に示すように、ダイナミックレンジＤＲを（
２”−１）（但し、ｍは、量子化ビット数）に分割し、
最小レベルＭＩＮを代表レベルＬＯとし、最大レベルＭ
ＡＸを代表レベルＬ３としても良い。

第９図は、受信（又は再往）側の構成を示す。

入力端子４１からの受信データは、データ分離回路４２
に供給される。データ分離回路４２により、符号化コー
ドと付加コードとが分離される。付加コード即ち最小レ
ベルＭＩＮ及びダイナミックレンジＤＲは、エラー訂正
符号のエラー訂正回路４３に供給され、伝送エラーの訂
正がなされる。エラー訂正回路４３には、エラー修整回
路４４が接続されている。エラー修整回路４４では、エ
ラー訂正回路４３からのエラーフラッグに基づいて訂正
できなかった付加コードの修整（補間）が行われる。

°エラー修整回路４４から出力される付加コードと遅延
回路４７によりタイミングが合わされた符号化コードＤ
Ｔとがデコーダ４５に供給される。

デコーダ４５により符号化コードＤＴの復号がなされ、
デコーダ４６の出力端子４６に元の画素データＰＤが取
り出される。デコーダ４６は、各８ビツトの付加コード
ＤＲ，ＭＩＮと４ビツトの符号化コードＤＴとから８ビ
ツトの画素データＰＤを復号するものである。

デコーダ４５は、第１０図に示す構成とされる。

第１０図において、４８．４９及び５０で夫々示す入力
端子からの符号化コードＤＴ、ダイナミックレンジＤＲ
及び最小レベルＭＩＮがラッチ５１゜５２．５３の夫々
にに貯えられる。ラッチ５１及び５２には、１ブロツク
のダイナミックレンジＤＲ及び最小レベルＭＩＮが保持
される。

ラッチ５１からの符号化コードＤＴ及びラッチ５２から
のダイナミックレンジＤＲがデコーダブロック５４に供
給される。デコーダブロック５４により、最小レベル除
去後のデータＤＴＩが復号される。このデータＤＴＩと
ラッチ５３からの最小レベルＭＩＮとが加算器５５によ
り加算され、加算器５５の出力端子５６に画素データＰ
Ｄが取り出される。デコーダブロック５４は、符号化コ
ードＤＴと対応する代表値を復元するものである。

第１１図は、デコーダブロック５４の一例の構成を示す
。但し、第１１図及び後述の第１２図に夫々示すデコー
ダブロックは、説明の簡単のため、符号化コードの量子
化ビット数を２ビツトとしている。第１１図ののデコー
ダブロックは、第５図に示すエンコーダブロックと対応
する構成のものである。

入力端子６１からのダイナミックレンジＤＲが割算器６
３　（２ビツトのビットシフタにより構成される。）に
より１／４とされ、乗算器６４及び６５に供給される。

乗算器６４は、割算器６３の出力を３倍とし、乗算器６
５は、割算器６３の出力を２倍とする。これらの乗算器
６４及び６５の出力と割算器６３の出力と８ピントが全
て“０゛のコートトカセレクタ６６に供給される。セレ
クタ６６は、入力端子６２からの符号化コードＤＴに応
じて４個の入力の何れかを選択して出力する。

符号化コードＤＴが（００）の時、零のコードをセレク
タ６６が選択する。符号化コードＤＴが（０１）の時、
割算器６３の出力（１／４ＤＲ）をセレクタ６６が選択
する。符号化コードＤＴが（１０）の時、乗算器６５の
出力（２／４ＤＲ）をセレクタ６６が選択する。符号化
コードＤＴが（１。

１）の時、乗算器６４の出力（３／４ＤＲ）をセレクタ
６６が選択する。このセレクタ６６の出力が加算器６８
に供給される。加算器６８には、割算器６３の出力を割
算器６７により１／２としたデータが供給される。従っ
て、加算器６８の出力端子６９に最小レベル除去後のデ
ータＤＴＩが得られる。

第１２図は、デコーダブロック５４の他の例を示す。こ
の第１２図に示す他の例は、第７図に示すエンコーダブ
ロックと対応する構成のものである。

第１２図において、７１は、割算器７０からの（１／４
ＤＲ）の値と入力端子６２からの符号化コードＤＴとを
乗算するディジタルの乗算器である。

この乗算器７１の乗算出力と割算器７２からの（１／２
ＤＲ）のデータとが加算器７３に供給される。

この加算器７３の出力端子６９に最小レベル除去後のデ
ータＤＴＩが取り出される。

尚、以上の説明では、符号化コードＤＴとダイナミック
レンジＤＲと最小レベルＭＩＮとの３者を送信している
。しかし、付加コードとして最小レベルＭＩＮ及び最大
レベルＭＡＸを伝送しても良く、又はダイナミックレン
ジＤＲ及び最小レベルＭＩＮを伝送しても良い。

〔発明の効果〕

この発明に依れば、伝送するデータの量を元のデータの
量に比して減少でき、伝送帯域を狭くすることができる
。また、この発明は、画素データの変化幅が小さい定常
部では、受信データから元の画素データを略々完全に復
元することができ、画質の劣下が殆どない利点がある。

更に、この発明では、ダイナミックレンジがブロック毎
に対応して定まるので、変化幅が大きいエツジ等の過渡
部での応答が良いものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図は符
号化の処理の単位であるブロックの説明に用いる路線図
、第３図は伝送データの構成の複数の例の説明に用いる
路線図、第４図はｌブロック内の画素データのレベル分
布の説明に用いる路線図、第５図はエンコーダブロック
の一例のブロック図、第６図はエンコーダブロックの説
明に用いる路線図、第７図はエンコーダブロックの他の
例のブロック図、第８図はエンコーダブロックの他の符
号化方法の説明のための路線図、第９図は受信側の構成
を示すブロック図、第１０図はデコーダのブロック図、
第１１図はデコーダブロックの一例のブロック図、第１
２図はデコーダブロックの他の例のブロック図である。 １：ディジタルテレビジョン信号の入力端子、２：サン
プリングクロックの入力端子、５：エンコーダブロック
、６：ダイナミンクレンジＤＲの出力端子、７：最小レ
ベルＭＩＮの出力端子、８：符号化コードＤＴの出力端
子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ディジタルテレビジョン信号の１次元ブロック内に含ま
   れる複数の画素データの最大値及び上記複数の画素デー
   タの最小値を求める手段と、上記最小値を上記複数の画
   素データの値から減算し、最小値除去後の入力データを
   形成する手段と、 上記最大値及び上記最小値から上記ブロック毎のダイナ
   ミックレンジを検出する手段と、 上記検出されたダイナミックレンジ内で上記最小値除去
   後の入力データを元の量子化ビット数より少ない所定の
   量子化ビット数で符号化する手段と、 上記ダイナミックレンジ、上記最大値、上記最小値の内
   の少なくとも、２個の付加コードと上記符号化された符
   号化コードを伝送する手段と、からなることを特徴とす
   るテレビジョン信号の高能率符号化装置。