JP2718040B2 - 高能率符号化装置 - Google Patents

高能率符号化装置

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JP2718040B2 JP27272687A JP27272687A JP2718040B2 JP 2718040 B2 JP2718040 B2 JP 2718040B2 JP 27272687 A JP27272687 A JP 27272687A JP 27272687 A JP27272687 A JP 27272687A JP 2718040 B2 JP2718040 B2 JP 2718040B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、画像信号に適用される高能率符号化装
置、特に、ディジタルビデオ信号を磁気テープに記録す
る場合に、記録されるデータの伝送レートを伝送路と対
応した所定の値に制御するのに適用される高能率符号化
装置に関する。 〔発明の概要〕 この発明では、ダイナミックレンジに応じて語長が可
変の可変長符号化を行う時に、発生情報量が伝送路の伝
送容量を超えないように制御する高能率符号化装置にお
いて、静止ブロックに関しては、駒落とし処理がされる
ことを考慮し、各ダイナミックレンジの発生度数を求め
る場合、動き量を導入した3次元の度数分布が形成さ
れ、語長を定めるためのレベル方向のしきい値のみなら
ず、駒落とし処理のための動き量しきい値をも変えられ
て、発生情報量の制御がなされる。この場合、予め動画
系用のしきい値テーブルとと静止画系用のしきい値テー
ブルとが用意されており、しきい値制御過程に入る前
に、対象画が動画系か静止画系かを調べ、どちらのしき
い値テーブルを使用するかが選択されることにより、対
象画の性質に合った画質劣化の少ない高能率符号化を行
うことができる。 〔従来の技術〕 本願出願人は、特願昭59-266407号明細書に記載され
ているような、2次元ブロック内に含まれる複数画素の
最大値及び最小値の差であるダイナミックレンジを求
め、このダイナミックレンジに適応した符号化を行う高
能率符号化装置を提案している。また、特願昭60-23278
9号明細書に記載されているように、複数フレームに各
々含まれる領域の画素から形成された3次元ブロックに
関してダイナミックレンジに適応した符号化を行う高能
率符号化装置が提案されている。更に、特願昭60-26881
7号明細書に記載されているように、量子化を行った時
に生じる最大歪みが一定となるように、ダイナミックレ
ンジに応じてビット数が変化する可変長符号化方法が提
案されている。 上述のダイナミックレンジに適応した高能率符号化
(ADRCと称する)は、伝送すべきデータ量を大幅に圧縮
できるので、ディジタルVTRに適用して好適である。特
に、可変長ADRCは、圧縮率を高くすることができる。し
かし、可変長ADRCは、伝送データの量が画像の内容によ
って変動するため、所定量のデータを1トラックとして
記録するディジタルVTRのような固定レートの伝送路を
使用する時には、バッファリングの処理が必要である。 可変長ADRCのバッファリングの方式として、本願出願
人は、特願昭61-257586号明細書に記載されているよう
に、積算型のダイナミックレンジ度数分布を形成し、こ
の度数分布に対して、予め用意されているしきい値のセ
ットを適用し、所定期間例えば1フレーム期間の発生デ
ータ量を求め、発生データ量が目標値を超えないよう
に、制御するものを提案している。 第13図は、上記の出願に示された積算型の度数分布グ
ラフを示す。第13図の横軸がダイナミックレンジDRであ
り、縦軸が度数である。横軸に記入されたT1〜T4がしき
い値である。このしきい値T1〜T4により、量子化ビット
数が決定される。即ち、(最大値〜T1)の範囲のダイナ
ミックレンジDRの場合には、量子化ビット数が4ビット
とされ、(T1−1〜T2)の範囲の場合には、量子化ビッ
ト数が3ビットとされ、(T2−1〜T3)の範囲の場合に
は、量子化ビット数が2ビットとされ、(T3−1〜T4)
の範囲の場合には、量子化ビット数が1ビットとされ、
(T4−1〜最小値)の範囲の場合には、量子化ビット数
が0ビット(コード信号が伝送されない)とされる。 積算型の度数分布は、1フレーム期間内のダイナミッ
クレンジDRの度数分布を求める場合、最大値からしきい
値T1迄のダイナミックレンジDRの発生度数に対して、し
きい値(T1−1)からしきい値T2迄の発生度数を積算す
る。次のしきい値(T2−1)からしきい値T3迄の発生度
数も同様に積算する。以下、同様の処理を繰り返す。従
って、ダイナミックレンジDRが最小値の発生度数は、1
フレーム内に含まれるブロックの総数(M×N)と等し
くなる。 このように、積算型の度数分布を形成すると、しきい
値T1迄の積算度数がx1となり、しきい値T2迄の積算度数
が(x1+x2)となり、しきい値T3迄の積算度数が(x1
x2+x3)となり、しきい値T4迄の積算度数が(x1+x2
x3+x4)となる。従って、1フレーム期間の発生情報量
(合計ビット数)は、次式で示すものとなる。 4(x1−0)+3〔(x1+x2)−x1〕+2〔(x1+x2
x3)−(x1+x2)〕+1〔(x1+x2+x3+x4)−(x1
x2+x3)〕=4x1+3x2+2x3+x4 上述の発生情報量が目標値を超えないように、しきい
値T1〜T4が設定される。しきい値を変えて、最適なしき
い値を求める場合、しきい値に応じて上記のx1〜x4の値
が変えられ、各しきい値のセット毎に発生情報量の算出
がなされる。従って、一旦、積算型の度数分布表を作成
しておけば、発生情報量の算出が迅速に行うことができ
る。 上述のように、レベル方向の例えば4個のしきい値を
変えて、伝送データのレートを目標値に収束させる方式
は、駒落とし処理の場合には、そのまま適用することが
困難であった。 このような問題を解決するために、本願出願人は、特
願昭62-133924号明細書及び特願昭62-133925号明細書に
記載されているように、レベル方向のしきい値を変える
のみならず、時間方向の駒落とし処理のための動き量し
きい値をも変えて、復元画質の劣化を抑えながら伝送デ
ータのバッファリング処理を達成できる高能率符号化装
置を提案している。 〔発明が解決しようとする問題点〕 動き量しきい値を変える高能率符号化装置において、
全ての対象画に対して共通のしきい値テーブルを使用す
ることは、不都合が生じた。例えば共通のしきい値テー
ブルを使用する時には、静止画系に関して、情報量が少
ないので、動き量しきい値が小さいものとされ、レベル
方向のしきい値が大きくされていた。しかし、むしろ、
対象画が静止画系の場合には、動き量しきい値を大きく
して、駒落とし処理によるノイズ低減効果を生じさせる
と共に、動き量しきい値を大きくすることにより達成さ
れた情報量の減少の分、レベル方向のしきい値を小さく
して、画像の細部を良好に復元することのほうが好まし
い。一方、動画系の場合には、駒落とし処理がされない
ので、ノイズ低減効果がなく、動き量しきい値を大きく
すると、ジャーキネスの問題が発生するおそれがある。 従って、この発明の目的は、処理の対象画が制止画系
か動画系かを判断し、夫々に適したしきい値テーブルを
使用することにより、画質の改善が図られた高能率符号
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、ディジタル画像信号の連続する複数フィ
ールドに属する領域からなるブロック内に含まれる複数
の画素データの最大値、最小値及び上記ブロック毎のダ
イナミックレンジを求める手段と、 各ブロック内の複数の画素からブロックの動き量を検
出する手段と、 所定の動き量以下のブロックについて、複数フィール
ド間の対応画素データの平均をとり、駒落とし処理を行
う手段と、 ブロックごとのダイナミックレンジの値に対し、当該
ブロックの検出された動き量を境として動き量の小さい
領域と動き量の大きい領域に対して、互いに異なる度数
を与え、所定期間において,度数を集計し、度数分布を
求める手段と、 ブロック内の複数の画素データをそのダイナミックレ
ンジに応じて圧縮符号化する手段と、 度数分布と伝送路の伝送容量に応じて、符号化手段の
出力情報量が目標値と所定の関係となるように所定の動
き量及び符号化ビット数を設定する手段とからなり、 動き量及び符号化ビット数を設定する処理に使用され
るしきい値のセットとして、静止画用の第1のしきい値
テーブルと動画用の第2のしきい値テーブルとが用意さ
れ、 動き量及び符号化ビット数を設定する処理に先立っ
て、所定期間の静止ブロック数と動きブロック数の割合
から総合的動き量を検出し、検出した出力により、第1
及び第2のしきい値テーブルを選択し、選択されたテー
ブルを使用して動き量及び符号化ビット数を設定する処
理を行うようにしたことを特徴とする高能率符号化装置
である。 〔作用〕 この発明では、高能率符号化を行う時に、発生情報量
が伝送路の伝送容量を超えないように、制御する高能率
符号化装置において、1枚の画像が多数の3次元ブロッ
クに分割され、各ブロックに含まれる画素データの最大
値,最小値及びダイナミックレンジが求められ、また、
時間的に異なり、且つ同一のブロックに含まれる画素デ
ータから動き量(例えば最大フレーム差ΔF)が検出さ
れる。この動き量が小さい静止ブロックでは、駒落とし
処理によって発生情報量が減少される。 動き量しきい値を境として、動き量の小さい領域と動
き量の大きい領域に対して、互いに異なる度数が与えら
れる。つまり、動き量としての最大フレーム差ΔFに対
して(ΔF+1)以上に例えば(+1)の度数が与えら
れる。(0〜ΔF)の範囲に例えば(+2)の度数が与
えられる。即ち、動き判定の時に、動きブロックの扱い
になる範囲には、(+2)の度数が割り当てられ、静止
ブロックの扱いになる範囲には、(+1)の度数が割り
当てられる。この度数分布は、動き量毎に積算型の度数
分布表に変換される。 積算型の度数分布表を用いて、発生情報量が目標値を
超えないようなレベル方向のしきい値及び動き量しきい
値が決定される。このしきい値制御の過程で、静止画系
のしきい値テーブルと動画系のしきい値テーブルとが用
意される。所定期間の総合的動き量を検出した出力によ
り、二つのしきい値テーブルの選択がなされる。 決定された動き量しきい値によって駒落とし処理がな
されるかどうかが判定される。また、レベル方向のしき
い値によって、可変長の高能率符号化例えばADRCにおけ
る語長が制御される。そして、可変長ADRCによって得ら
れた符号化データが磁気テープに記録される。 この発明では、駒落とし処理を行うかどうかの判定の
基準となる動き量しきい値をも動かしているので、レベ
ル方向のしきい値の変化だけでは、達成できなかった良
好なバッファリングを行うことができる。また、静止画
系と動画系とで異なるしきい値テーブルを使用するの
で、S/N、ジャーキネス等の点で、画質が良好な符号化
を行うことが可能となる。 〔実施例〕 以下、この発明の一実施例について図面を参照し、下
記の順序に従って説明する。 a.記録側の構成 b.ADRCエンコーダ c.バッファリングの過程 d.3次元度数分布表の形成及びしきい値パターンの選択 e.3次元度数分布発生回路及びしきい値決定回路の一例 a.記録側の構成 第1図は、この発明の一実施例の記録側の構成を示
し、第1図において、1で示す入力端子には、例えば1
サンプルが8ビットに量子化されたディジタルビデオ信
号が供給される。このディジタルビデオ信号がブロック
化回路2に供給される。ブロック化回路2により、テレ
ビジョン走査の順序のデータがブロックの順序のデータ
に変換される。 ブロック化回路2では、例えば(488ライン×720画
素)の1フレームの画面が第2図に示すように、(M×
N)ブロックに細分化される。1ブロックは、例えば第
3図に示すように、(4ライン×4画素×2フレーム=
32画素)の大きさとされている。また、第4図に示すよ
うに、サンプリングパターンがサブサンプリングによ
り、フレーム間でオフセットを有するものとされてい
る。第4図において、○が伝送される画素を示し、△が
伝送されない画素を示す。このようなサンプリングパタ
ーンは、受信側で間引かれた画素の補間を行う場合、静
止領域で良好な補間を可能とする。ブロック化回路2か
らは、B11,B12,B13,・・・・BMNのブロックの順序に
変換されたディジタルビデオ信号が発生する。 ブロック化回路2の出力信号が検出回路3、遅延回路
4及び平均化回路16に供給される。平均化回路16は、1
ブロックに含まれる二つの領域の間で互いに同一位置の
画素のデータ同士を加算してから1/2にして、元の3次
元ブロックを2次元ブロックに変換する。この平均化回
路16の出力信号が検出回路17に供給される。 検出回路3は、各ブロックの最大値MAX3及び最小値MI
N3を検出すると共に、ブロックの最大フレーム差を検出
する。検出回路17は、平均化された後のブロックの最大
値MAX2、最小値MIN2を検出する。上述のように、この例
では、ブロックが2フレームに各々属する領域からなる
ので、この二つの領域の最大フレーム差ΔFが検出され
る。最大フレーム差ΔFは、1ブロックを構成する二つ
の領域の間で、同一位置の画素のデータ同士の差を求
め、この各画素の差の中の最大値の絶対値である。 検出回路3からの最大値MAX3,最小値MIN3,最大フレー
ム差ΔFと検出回路17からのMAX2、MIN2とが3次元度数
分布発生回路5に供給される。この3次元度数分布発生
回路5は、後述するように、最大フレーム差ΔFをパラ
メータとしてダイナミックレンジDR2,DR3の発生度数を
算出し、このダイナミックレンジの発生度数を積算型の
度数分布に変換するものである。 積算型の度数分布表を使用して、しきい値決定回路6
が最適なレベル方向のしきい値T1〜T4及び動き量しきい
値MTHを決定する。最適なしきい値とは、伝送データの
1フレーム当たりの合計ビット数が伝送路の伝送容量を
超えないように、符号化を行うしきい値を意味する。こ
の最適なしきい値は、動き量しきい値MTHをパラメータ
として求まる。しきい値決定回路6と関連して、ROM7が
設けられている。このROM7には、最適なしきい値を求め
るためのプログラムが格納されている。 このしきい値MTH及びT1〜T4を決定する場合には、し
きい値テーブルが使用される。しきい値テーブルは、動
画系と静止画系との夫々に関して用意されており、積算
型の度数分布表において、所定の最大フレーム差MFD0を
与えることにより、符号化の対象とする画像(2フレー
ムの画像)が静止画系か、動画系かの何れかであるか検
出され、この検出結果に応じて、しきい値テーブルの選
択がされる。しきい値テーブルには、例えば32通りのし
きい値のセット(MTH,T1〜T4)が格納されている。Pi
は、しきい値テーブルの中で選択されたしきい値セット
と対応するしきい値コードであり、Niは、しきい値セッ
ト選択信号である。 遅延回路4を介された画素データPDは、フレーム差検
出回路8に供給される。このフレーム差検出回路8は、
前述の検出回路3と同様にして、最大フレーム差ΔFを
検出する。フレーム差検出回路8からの最大フレーム差
ΔF及び画素データPDが動き判定回路9に供給される。
この動き判定回路9は、しきい値決定回路6からの動き
量しきい値MTHと最大フレーム差ΔFとを比較し、処理
しようとするブロックが動きブロックか、又は静止ブロ
ックかを判定する。 (最大フレーム差ΔF>動き量しきい値MTH)の関係
にあるブロックが動きブロックと判定され、(最大フレ
ーム差ΔF≦動き量しきい値MTH)の関係にあるブロッ
クが静止ブロックと判定される。動きブロックの画素デ
ータは、3次元ADRCエンコーダ10に供給される。また、
静止ブロックの画素データは、平均化回路11に供給され
る。この平均化回路11は、上述の平均化回路16と同様
に、1ブロックに含まれる二つの領域の間で互いに同一
位置の画素のデータ同士を加算してから1/2にして、元
の1ブロックの画素数の1/2の画素数のブロックを形成
する。このような処理は、駒落とし処理と称され、情報
量の削減効果とノイズ低減効果とが得られる。平均化回
路11の出力信号が2次元ADRCエンコーダ12に供給され
る。これらのエンコーダ10及び12には、しきい値決定回
路6からレベル方向のしきい値T1〜T4が供給されてい
る。 3次元ADRCエンコーダ10では、(4ライン×4画素×
2フレーム)の計32個の画素データの中の最大値MAX3,
最小値MIN3が検出され、(MAX3−MIN3=DR3)によりダ
イナミックレンジDR3が求められる。このブロックのダ
イナミックレンジDR3としきい値との関係から、コード
信号DT3のビット数が定まる。即ち、(MAX3≧DR3≧T1)
のブロックでは、4ビットのコード信号が形成され、
(T1−1≧DR3≧T2)のブロックでは、3ビットのコー
ド信号が形成され、(T2−1≧DR3≧T3)のブロックで
は、2ビットのコード信号が形成され、(T3−1≧DR3
≧T4)のブロックでは、1ビットのコード信号が形成さ
れ、(T4−1≧DR3≧MIN3)のブロックでは、0ビッ
ト、即ち、コード信号が伝送されない。 例えば4ビット量子化の符号化の場合には、検出され
たダイナミックレンジDR3が16(=24)分割され、画素
データの各々の最小値MIN3を除去した後のデータのレベ
ルが属する範囲に対応した4ビットのコード信号DT3が
発生される。 2次元ADRCエンコーダ12は、上述の3次元ADRCエンコ
ーダ10と同様の動作により、最大値MAX2,最小値MIN2,ダ
イナミックレンジDR2の検出がされ、コード信号DT2が形
成される。但し、符号化の対象となるのは、前段の平均
化回路11により、画素数が1/2とされたデータである。 3次元ADRCエンコーダ10の出力信号(DR2,MIN3,DT3)
と2次元ADRCエンコーダ12の出力信号(DR2,MIN2,DT2)
がセレクタ13に供給される。セレクタ13は、動き判定回
路9からの判定信号SJにより制御される。即ち、動きブ
ロックの場合には、3次元ADRCエンコーダ10の出力信号
をセレクタ13が選択し、静止ブロックの場合には、2次
元ADRCエンコーダ12の出力信号をセレクタ13が選択す
る。このセレクタ13の出力信号がフレーム化回路14に供
給される。 フレーム化回路14には、セレクタ13の出力信号の他
に、しきい値セットを指定するしきい値コードPiとしき
い値セット選択信号Niと判定コードSJが供給される。し
きい値コードPi及びしきい値セット選択信号Niは、2フ
レーム単位で変化するもので、判定コードSJは、1ブロ
ック単位で変化する。フレーム化回路14は、入力信号を
フレーム構造の記録データに変換する。フレーム化回路
14では、必要に応じて、エラー訂正符号の符号化の処理
がなされる。フレーム化回路14の出力端子15に得られた
記録データが図示せずも、記録アンプ、回転トランス等
を介して回転ヘッドに供給され、磁気テープに記録され
る。 b.ADRCエンコーダ 第5図は、3次元ADRCエンコーダ10の一例の構成を示
す。第5図において、21が入力端子を示し、この入力端
子21には、最大値検出回路22,最小値検出回路23及び遅
延回路24が接続されている。最大値検出回路22により検
出された最大値MAX3が減算回路25に供給される。最小値
検出回路23により検出された最小値MIN3が減算回路25に
供給され、この減算回路25からダイナミックレンジDR3
が得られる。 遅延回路24を介された画素データが減算回路26に供給
される。この減算回路26には、最小値MIN3が供給され、
減算回路26から最小値除去後の画素データPDIが発生す
る。この画素データPDIが量子化回路29に供給される。
ダイナミックレンジDR3は、出力端子30に取り出される
と共に、ROM27に供給される。ROM27には、端子28からし
きい値決定回路6で発生したしきい値コードPiが供給さ
れている。このROM27からは、量子化ステップΔ及びビ
ット数を示すビット数コードNbが発生する。 量子化回路29には、量子化ステップΔが供給され、最
小値除去後のデータPDIが量子化ステップΔで除算され
ることにより、コード信号DT3が形成される。このコー
ド信号DT3が出力端子33に取り出される。これらの出力
端子30,31,32,33に発生する出力信号がフレーム化回路1
4に供給される。ビット数コードNbは、フレーム化回路1
4において、有効なビットを選択するのに使用される。 c.バッファリングの過程 第6図を参照して、この一実施例におけるバッファリ
ングの過程について説明する。第6図Aに示すパルスDT
ENは、入力データの期間で“1"となり、データが存在し
ないデータ欠如期間で“0"となる信号である。入力デー
タは、ブロックの順序に変換されており、また、垂直ブ
ランキング期間及び水平ブランキング期間が除去される
ことにより、2フレーム分毎に圧縮されている。パルス
DTENが“1"の期間で、ダイナミックレンジ及び最大フレ
ーム差のデータが入力データから収集される。 パルスDTENが“0"の期間で、発生情報量に対する制御
が行われる。まず、第6図Bに示すパルスEN1が“1"の
期間で、メモリに収集されたダイナミックレンジ及び最
大フレーム差のデータの度数分布が積算型に変換され
る。 次の第6図Cに示すパルスENSが“1"の期間で、処理
の対象とするデータが静止画系か動画系かが検出される
と共に、その検出結果を示すしきい値選択信号により、
しきい値テーブルの選択がなされる。 そして、第6図Dに示すパルスEN2が“1"の期間で、
発生情報量を目標値以下に抑えるしきい値のセットが決
定される。しきい値のセットの決定は、例えば32通りの
しきい値セットが格納されたしきい値テーブルを使用
し、しきい値コードPiをP0からP31迄、順次変化させ、
各しきい値コードと対応するしきい値セットをROMから
読み出し、読み出されたしきい値セットに対して発生情
報量が算出され、この発生情報量が目標値と比較され
る。このしきい値セットの更新処理は、発生情報量が目
標値以下となる迄、繰り返される。 このしきい値のセットが決定されると、第6図Eに示
すパルスEN3が“1"の期間で、次の処理のためにメモリ
がクリアされる。決定されたしきい値のセットを使用し
たADRC符号化は、次のデータ有効期間(DRENが“1"の期
間)で実行される。 d.3次元度数分布表の作成及びしきい値パターンの選択 3次元度数分布発生回路5においてなされる3次元度
数分布表の作成について、第7図を参照して説明する。
第7図において、縦軸がダイナミックレンジを示し、横
軸が最大フレーム差ΔFを示す。ダイナミックレンジDR
3(=MAX3−MIN3)及び最大フレーム差ΔFは、検出回
路3において検出されたものであり、ダイナミックレン
ジDR2(=MAX2−MIN2)は、検出回路17において検出さ
れたものである。これらの値MAX3,MIN3,MAX2,MIN2,ΔF
は、同時に検出される。最大フレーム差ΔFは、(0〜
255)の範囲の値を取りうるが、第7図に示すように、
この例では、簡単化のために19以上の値は、全て19とし
ている。 ブロック毎に検出された一方のダイナミックレンジDR
3で指定される領域の中で、(0〜ΔF)の範囲が度数
の値として(+2)とされ、他方のダイナミックレンジ
DR2で指定される領域の中で、(ΔF+1〜19)の範囲
が度数として(+1)とされる。この(+2)及び(+
1)の値は、静止ブロックが動きブロックに対して、発
生情報量が1/2になることに対応している。この処理が
例えば1画面分のブロックに関してなされる。最大フレ
ーム差ΔFより小さい動き量しきい値MTHが与えられた
時には、動きブロックの扱いになるので、(0〜ΔF)
の範囲に(+2)の度数が割り当てられる。また、最大
フレーム差ΔFより大きい動き量しきい値MTHが与えら
れた時には、静止ブロックの扱いになり、駒落とし処理
がされるので、(ΔF+1〜19)の範囲に(+1)の度
数が割り当てられる。例えば第7図Aに示すブロックの
次のブロックが同一のダイナミックレンジDR3及びDR2を
有しており、異なる最大フレーム差ΔFを有している場
合には、第7図Aの分布表から第7図Bに示す分布表に
変化する。 全画面に渡って集計された度数表は、最大フレーム差
ΔFの値毎にダイナミックレンジの255から0に向かっ
て積算することにより、積算型の度数分布表に変換され
る。積算型へ変換するのは、発生情報量を直ぐに求める
ことを容易とするためである。第8図は、このようにし
て各最大フレーム差に関して求められた積算型の度数分
布表をグラフとして示すものである。 しきい値決定回路6は、積算型の度数分布表を用いて
最適なしきい値のセット及び動き量しきい値MTHを決定
する。この決定の方法としては、動き量しきい値MTHと
して、復元画像にジャーキネスが発生しない程度の初期
値を与えることにより、最大フレーム差ΔFが所定の積
算型度数分布表を選択し、この分布表において、しきい
値を動かすことにより、発生情報量(合計ビット数)が
目標値を超えないしきい値セットを決定する。若し、目
標値に追い込めない場合には、動き量しきい値MTHを動
かして、再び、目標値を超えないしきい値セットが探さ
れる。このしきい値セットを決定する処理がROM7に格納
されているプログラムに従ってなされる。 処理の対象とする2フレーム分のデータが静止画系か
動画系かを検出するには、第8図に示される積算型の3
次元度数分布表が使用される。第9図は、この積算型の
3次元度数分布表を第7図と同様に、平面的に示してい
る。この第9図において、(ダイナミックレンジ,最大
フレーム差)が(0,MFD0)と(0,MFD0+1)の二つ点
(アドレス)を検出基準として定める。(0,MFD0)の値
は、静止画領域に属するブロック数の総和を表し、(0,
MFD0+1)は、動画領域に属するブロック数の総和を表
す。従って、両者の何れが大きいかを検出することによ
り、対象画が静止画系と動画系との何れであるかを検出
することができる。 e.3次元度数分布発生回路及びしきい値決定回路の一例 3次元度数分布発生回路5及びしきい値決定回路6
は、一例として、第10図に示す構成とされている。この
第10図に示す回路構成は、動きブロック用のRAM46と静
止ブロック用のRAM66とが設けられている。両者を同一
メモリとして、ダイナミックレンジDR3とDR2とに対応す
る点を指定し、1ブロック区間に(+2)及び(+1)
を書き込むことが動作速度の点で困難であるために、別
のRAM46及び66を設けている。また、RAM46及び66の夫々
に対して、上位アドレスADu及びADlを与えるアドレスコ
ントローラ44及び64が設けられている。 最初に動きブロック用のRAM46に関連した構成及び動
作を説明する。第10図において、41で示す入力端子から
の最大値MAX3と、42で示す入力端子からの最小値MIN3減
算回路43に供給され、(MAX3−MIN3=DR3)で表される
動きブロックのダイナミックレンジDR3がアドレスコン
トローラ44に供給される。アドレスコントローラ44に
は、入力端子45から最大フレーム差ΔFも供給されてい
る。このRAM46は、下位アドレスとして、ダイナミック
レンジDR3と対応する(0〜255)のアドレスを有し、上
位アドレスとして、最大フレーム差と対応する(0〜1
9)のアドレスを有し、初期状態では、記憶内容が全て
クリアされる。 RAM46から読み出されたデータが出力制御機能を持つ
レジスタ53を介して加算回路47に供給され、加算回路47
の出力データがレジスタ48を介してRAM46に供給され
る。RAM46には、ダイナミックレンジDR3及び最大フレー
ム差ΔFに応じたアドレスが供給されることにより、度
数分布表が貯えられる。つまり、RAM46の出力データ
(クリア状態ではゼロデータ)がレジスタ53を介して加
算回路47に供給され、この加算回路47の出力データがレ
ジスタ48を介してRAM46の同一アドレスに書き込まれ
る。 加算回路47には、レジスタ49を介して(+2)発生回
路50の出力データが供給される。(+2)発生回路50
は、(+2)の値を出力する。この場合、アドレスコン
トローラ44により、ダイナミックレンジDR3の(0〜Δ
F)の範囲に(+2)が書き込まれる。上記のレジスタ
53と加算回路47とレジスタ48と(+2)発生回路50等に
より、RAM46に1画面(2フレーム)分のダイナミック
レンジDR3に関する度数分布表(第7図参照)が形成さ
れる。この度数分布表の形成は、パルスDTEN(第6図
A)が“1"の期間でなされる。 次に、パルスEN1(第6図B)が“1"の期間で、レジ
スタ52,53が出力可能状態とされ、レジスタ49が出力不
可能状態とされ、積算型の度数分布表の作成がなされ
る。RAM46には、最大フレーム差ΔFの0からスタート
して19までインクリメントする上位アドレスADuと最大
フレーム差ΔFの各値において255から(−1)づつデ
ィクリメントする下位アドレスADlとが供給される。 このアドレスにより、RAM46から読み出されたデータ
が加算回路47において、レジスタ52に貯えられている以
前のデータと加算される。RAM46には、加算回路47の出
力データが読み出しアドレスと同一アドレスに書き込ま
れるので、アドレスが255から0迄ディクリメントした
時点で、RAM46には、ダイナミックレンジDR3に関しての
積算型の度数分布表が貯えられる。 そして、パルスEN2が“1"の期間で、発生情報量の算
出を行うために、アドレスコントローラ44からレベル方
向のしきい値T1〜T4が下位アドレスADlとしてRAM46に順
次供給される。上位アドレスADuは、最大フレーム差Δ
Fで定まる。しきい値T1が供給されると、度数x1がRAM4
6から読み出され、加算回路56に供給される。加算回路5
6の出力信号がレジスタ57を介して加算回路56に帰還さ
れると共に、比較回路58に供給される。 しきい値T1に続いてしきい値T2がRAM46に供給され、R
AM46から(x1+x2)が読み出される。加算回路56では、
レジスタ57に貯えられていたx1と加算され、加算出力が
レジスタ57に格納される。次に、しきい値T3がRAM46に
供給されると、RAM46から(x1+x2+x3)が読み出さ
れ、加算回路56でレジスタ57に貯えられている(2x1+x
2)と加算される。更に、しきい値T4がRAM46に供給さ
れ、同様にして加算回路56でRAM46の読み出し出力とレ
ジスタ57の出力とが加算される。従って、加算回路56の
出力は、 4x1+3x2+2x3+1x4 となる。この加算回路56の出力は、上位アドレスADuと
して供給される最大フレーム差と下位アドレスADlとし
て供給されるダイナミックレンジDR3に関してのしきい
値セットT1〜T4と対応する発生情報量に他ならない。 ダイナミックレンジDR2に関しても、上述のダイナミ
ックレンジDR3に関する度数分布発生回路及びしきい値
決定回路の構成が設けられている。 即ち、RAM66と、RAM66に対するアドレスコントローラ
64が設けられる。アドレスコントローラ64には、減算回
路63からのダイナミックレンジDR2と、最大フレーム差
ΔFに対して(+1)回路65により(ΔF+1)とされ
た値とが供給される。減算回路63は、入力端子61からの
最大値MAX2と入力端子62からのMIN2とを減算する。 RAM66と関連して、加算回路67とレジスタ68,69,72,7
3,75と(+1)発生回路70とが設けられている。RAM66
に対する制御は、RAM46と同様であり、レジスタ75の出
力側でレジスタ55の出力とがワイアードORされる。従っ
て、加算回路56に供給される発生情報量は、ダイナミッ
クレンジDR3及びダイナミックレンジDR2の両者によるも
のである。 比較回路58は、上記の発生情報量が基準値(目標値)
を超える時に“0"となり、基準値を発生情報量が超えな
い時に“1"となる比較出力信号を発生する。この比較出
力信号がアドレスコントローラ44及び64に供給される。
アドレスコントローラ44は、比較出力が“1"になると、
しきい値の更新を停止し、その時のしきい値を示すしき
い値コードPiを出力端子54に発生する。 ここで、しきい値制御がなされる前に、即ち、パルス
ENS(第6図C)が“1"の期間において、静止画系と動
画系との検出がなされる。このために、検出の基準とな
る最大フレーム差MFD0及びダイナミックレンジDR0を発
生するデータ発生回路81及び82が設けられている。 データ発生回路81の出力が出力制御機能を有するレジ
スタ83を介してRAM46の上位アドレスとして供給される
と共に、+1回路85に供給される。+1回路85の出力
(MFD0+1)が出力制御機能を有するレジスタ86を介し
てRAM66の上位アドレスとして供給される。データ発生
回路82の出力が出力制御機能を有するレジスタ84を介し
てRAM46の下位アドレスとして供給されると共に、出力
制御機能を有するレジスタ87を介してRAM66の下位アド
レスとして供給される。 従って、パルスENSが“1"の期間において、これらの
データ発生回路81及び82の出力をRAM46及び66に供給す
ることにより、RAM46及び66から動画領域に属するブロ
ック数の総和Na及び静止画領域に属するブロック数の総
和Nbが得られる。これらのデータがレジスタ53及び73を
介して比較回路88に供給される。比較回路88からは、例
えば(Na≧Nb)の時に“1"となり、(Na<Nb)の時に
“0"となるしきい値セット選択信号Niが発生する。この
しきい値セット選択信号Niがレジスタ89を介して出力端
子90に取り出されると共に、アドレスコントローラ44及
び64に供給される。アドレスコントローラ44及び64は、
後述のように、しきい値セット選択信号Niにより、しき
い値テーブルの切り替えを行う。 アドレスコントローラ44及び64は、互い同様の構成を
有しているので、アドレスコントローラ44の一例につい
て第11図を参照して説明する。 第11図において、91で示す入力端子から最大フレーム
差ΔFが供給され、92で示す入力端子からダイナミック
レンジDR3が供給され、93で示す入力端子からしきい値
セット選択信号Niが供給される。最大フレーム差ΔFが
出力制御機能を有するレジスタ94を介して上位アドレス
ADuとして、出力端子95に取り出される。ダイナミック
レンジDR3が出力制御機能を有するレジスタ96を介して
下位アドレスADlとして出力端子97に取り出される。こ
れらのアドレスは、RAM46に供給される。 パルスDTENが“1"の期間でレジスタ94及び96が出力可
能状態とされ、RAM46に度数分布表が貯えられる。この
度数分布表を積算型に変換するために、アドレスカウン
タ98で形成されたアドレスが使用される。アドレスカウ
ンタ98からの上位アドレスADuがパルスEN1が“1"の期間
に出力可能状態となるレジスタ99を介して出力端子95に
取り出され、アドレスカウンタ98からの下位アドレスAD
lがパルスEN1が“1"の期間に出力可能状態となるレジス
タ100を介して出力端子97に取り出される。 更に、101,102,103,104,105は、各々ROMを示す。これ
らのROM101〜105には、しきい値テーブルが格納されて
いる。このしきい値テーブルとしては、第12図に示すよ
うに、動画系しきい値テーブルと静止画系しきい値テー
ブルとが用意されている。動き量しきい値MTHは、ROM1
01に格納されている。ROM102には、例えば32通りのレベ
ル方向のしきい値T1が格納されており、同様に32通りの
しきい値T2,T3,T4がROM103,104,105に夫々格納されてい
る。 これらのROM101〜105から読み出されたしきい値が出
力制御機能を有するレジスタ106,107,108,109,110を夫
々介して出力端子95及び97にアドレスとして取り出され
る。これらのレジスタ106〜110は、パルスEN2が“1"の
期間内で、4相のパルスにより、順次出力可能状態とさ
れる。ROM101〜105には、しきい値カウンタ111からしき
い値コードPiがアドレスとして供給される。このしきい
値カウンタ111から発生するアドレスがしきい値コードP
iが出力端子54に取り出される。 しきい値カウンタ111には、端子112から比較回路58の
出力信号が供給され、比較回路58の出力が“0"の期間で
は、所定周期で変化するアドレスがROM101〜105に供給
される。ROM101〜105からは、発生情報量が基準値以下
になる迄、即ち比較出力信号が“1"になる迄、しきい値
が順次変化される。 以上の第10図及び第11図に示す構成により、3次元度
数分布表が形成され、この度数分布表が積算型のものに
変換され、更に、最適なしきい値の決定がなされる。ま
た、アドレスコントローラ44からは、最適なしきい値を
決定する時の動き量しきい値MTHが発生され、この動き
量しきい値MTHが動き判定回路9に供給される。 第12図に示すしきい値テーブルにおいて、動画系のし
きい値テーブルは、動き量しきい値MTH及びしきい値T1
〜T4の両者共、しきい値コードPiがP0〜P31と変化する
間に、値が減少することがない(等しいか又は大きくな
る)ように設定されている。一方、静止画系のしきい値
テーブルは、部分的に、動き量しきい値MTHが大きくさ
れると共に、レベル方向のしきい値T1〜T4が小さくされ
る。これにより、駒落とし処理される領域を広げ、ノイ
ズ低減効果を生じさせると共に、細部の再現性を良好に
している。 なお、第1図においては、検出回路3と別にフレーム
差検出回路8を設けているが、検出回路3で得られた最
大フレーム差ΔFを記憶しておき、この最大フレーム差
を用いて、動き判定を行うようにしても良い。また、3
次元ADRCエンコーダ10と2次元ADRCエンコーダ12とは、
共通の回路構成とすることが出来る。 更に、この発明は、ディジタルコンポーネント信号等
のカラービデオ信号に対しても、適用でき、この場合
に、輝度信号と色差信号とで別個のしきい値テーブルが
使用される。 〔発明の効果〕 この発明は、高能率符号化の対象とする画像が静止画
系か動画系かを判別し、夫々に対して別個のしきい値テ
ーブルを使用して、発生情報量の圧縮を行うので、対象
画の性質に合った処理が可能となり、画質の劣化防止で
きる。特に、この発明では、静止画系の場合に、駒落と
し処理の範囲を広げることにより、ノイズ低減効果が生
じる。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の一実施例の記録側の構成を示すブロ
ック図、第2図,第3図及び第4図はブロックの構成の
説明のための略線図、第5図はADRCエンコーダの一例の
ブロック図、第6図はバッファリングの過程の説明のた
めのタイミングチャート、第7図、第8図及び第9図は
度数分布表の説明のための略線図、第10図及び第11図は
3次元度数分布発生回路及びしきい値決定回路の一例の
ブロック図、第12図はしきい値テーブルの説明に用いる
略線図、第13図は先に提案されているバッファリング回
路の説明のための略線図である。 図面における主要な符号の説明 1:ディジタルビデオ信号の入力端子、2:ブロック化回
路、3,17:検出回路、5:3次元度数分布発生回路、6:しき
い値決定回路、8:フレーム差検出回路、9:動き判定回
路、10:3次元ADRCエンコーダ、11,16:平均化回路、12:2
次元ADRCエンコーダ。

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.ディジタル画像信号の連続する複数フィールドに属
    する領域からなるブロック内に含まれる複数の画素デー
    タの最大値、最小値及び上記ブロック毎のダイナミック
    レンジを求める手段と、 各ブロック内の複数の画素からブロックの動き量を検出
    する手段と、 所定の動き量以下のブロックについて、複数フィールド
    間の対応画素データの平均をとり、駒落とし処理を行う
    手段と、 上記ブロックごとのダイナミックレンジの値に対し、当
    該ブロックの検出された動き量を境として動き量の小さ
    い領域と動き量の大きい領域に対して、互いに異なる度
    数を与え、所定期間において,上記度数を集計し、度数
    分布を求める手段と、 上記ブロック内の複数の画素データをそのダイナミック
    レンジに応じて圧縮符号化する手段と、 上記度数分布と伝送路の伝送容量に応じて、上記符号化
    手段の出力情報量が目標値と所定の関係となるように上
    記所定の動き量及び符号化ビット数を設定する手段とか
    らなり、 上記動き量及び符号化ビット数を設定する処理に使用さ
    れるしきい値のセットとして、静止画用の第1のしきい
    値テーブルと動画用の第2のしきい値テーブルとが用意
    され、 上記動き量及び符号化ビット数を設定する処理に先立っ
    て、上記所定期間の静止ブロック数と動きブロック数の
    割合から総合的動き量を検出し、検出した出力により、
    上記第1及び第2のしきい値テーブルを選択し、選択さ
    れたテーブルを使用して上記動き量及び符号化ビット数
    を設定する処理を行うようにしたことを特徴とする高能
    率符号化装置。
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