JP2861175B2 - 高能率符号化装置及び符号化方法 - Google Patents

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等の画像デ
ータの１画素当たりのビット数を圧縮するための高能率
符号化装置及び符号化方法に関する。

〔発明の概要〕

この発明は、ディジタル画像信号の２次元ブロック又
は時間的に連続するＮフレームの夫々に属するＮ個の領
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
大値及び最小値を求めると共に、最大値及び最小値から
ブロック毎の原ダイナミックレンジを検出する回路と、
原ダイナミックレンジに基づいて所定期間における発生
情報量を演算し、発生情報量が所定データ量以内におさ
まるように、各ブロックの第１の割り当てビット数を設
定するためのしきい値を制御し、各ブロックの第１の割
り当てビット数をしきい値と各ブロックの原ダイナミッ
クレンジとを比較した比較出力で設定する手段と、原ダ
イナミックレンジを第１の割り当てビット数と対応する
複数のレベル範囲に分割した時の最大のレベル範囲及び
最小のレベル範囲に夫々含まれる入力画像データを抽出
し、最大のレベル範囲に含まれる入力画像データの第１
の平均値及び最小のレベル範囲に含まれる入力画像デー
タの第２の平均値を形成する回路と、第１の平均値及び
第２の平均値から修整されたダイナミックレンジを算出
し、入力画像信号から第２の平均値を減算し、減算出力
を第２の割り当てビット数と修整されたダイナミックレ
ンジに応じて符号化する符号化回路と、修整されたダイ
ナミックレンジに基づいて所定期間における発生情報量
を演算し、発生情報量が所定データ量以内におさまるよ
うに、各ブロックの第２の割り当てビット数を設定する
ためのしきい値を制御し、符号化回路における各ブロッ
クの第２の割り当てビット数をしきい値と修整されたダ
イナミックレンジとを比較した比較出力で設定する回路
とを備え、修整されたダイナミックレンジと関連する情
報、符号化回路の出力コードを伝送するようにしたもの
で、 リンギング、インパルスノイズによるブロック歪の発
生を防止できると共に、可変長ADRCにより発生する情報
量の制御を正しく行うことができる。

〔従来の技術〕

ビデオ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高能率符号化方法
が知られている。

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
最大値及び最小値により規定され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−
232789号明細書に記載されているように、複数フレーム
に夫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−
268817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が一定となるようなダイナミックレ
ンジに応じてビット数が変換する可変長符号化方法が提
案されている。

第７図は、先に提案されているダイナミックレンジに
適応した符号化方法（ADRCと称する）の説明に用いるも
のである。ダイナミックレンジDR（最大値MAXと最小値M
INの差）が例えば（８ライン×８画素＝64画素）からな
る２次元的なブロック毎に算出される。また、入力画素
データからそのブロック内で最小のレベル（最小値）が
除去される。この最小値除去後の画素データが代表レベ
ルに変換される。この量子化は、元の量子化ビット数よ
り少ないビット数例えば２ビットと対応する４個のレベ
ル範囲A0〜A3に検出されたダイナミックレンジDRを分割
し、ブロック内の各画素データが属するレベルを範囲を
検出し、このレベル範囲を示すコード信号を発生する処
理である。

第７図では、ブロックのダイナミックレンジDRが４個
のレベル範囲A0〜A3に分割されている。最小のレベル範
囲A0に含まれる画素データが（00）と符号化され、レベ
ル範囲A1に含まれる画素データが（01）と符号化され、
レベル範囲A2に含まれる画素データが（10）と符号化さ
れ、最大のレベル範囲A3に含まれる画素データが（11）
と符号化される。従って、各画素の８ビットのデータが
２ビットに圧縮されて伝送される。

受信側では、受信されたコード信号が代表レベルL0〜
L3に復元される。この代表レベルL0〜L3は、レベル範囲
A0〜A3の夫々の中央のレベルである。

上述のダイナミックレンジに適応した符号化方法は、
リンギング、インパルス性の雑音によってブロック歪が
発生する問題があった。第８図はブロック歪の発生を説
明するための図である。第８図では、説明の簡単のた
め、１次元ブロック即ち、水平方向の所定数のサンプル
により形成されたブロックについてのデータの変化がア
ナログ波形として表されており、受信側の復元値が破線
で示されている。

ビデオカメラの撮像出力には、第８図に示すように、
レベル変化が急峻なエッジ付近で小レベルのリンギング
が発生していることが多い。このリンギングが含まれる
ブロックでは、リンギングのピーク値が最大値MAX1とし
て検出され、最小値MIN1とで決定されるダイナミックレ
ンジDR1に適応して符号化がされる。次のブロックで
は、リンギングが集束しているために、最大値がMAX2で
示すように下がり、最小値MIN2及び最大値MAX2で定まる
ダイナミックレンジDR2に適応して符号化がされる。従
って、これらの二つのブロック間で輝度レベルの差が生
じ、ブロック歪が発生する。インパルス性の雑音の場合
にも同様の理由でブロック歪が発生する。上述のブロッ
ク歪の輝度レベルの差は小さいが、ある程度の面積を持
つので、視覚的に目立つ問題があった。

上述のリンギング、インパルス性のノイズによるブロ
ック歪の発生の問題を解決するために、本願出願人は、
特願昭61−202118号明細書に記載されているように、ブ
ロック構造に変換された入力データに対し前処理を行う
方式を提案している。即ち、ダイナミックレンジをADRC
の量子化ビット数で等分した時の最大レベル範囲（第７
図におけるA3）に含まれる入力データの値の平均値MA
X′と、最小のレベル範囲（第７図におけるA0）に含ま
れる入力データの平均値MIN′とを検出し、第９図に示
すように、これらの平均値MAX′と平均値MIN′とを夫々
復元レベルL3及びL0とするように量子化がされる。第７
図に示すように、代表レベルL0〜L3が最大値MAX及び最
小値MINを含まず、各レベル範囲の中央値とされる量子
化は、ノンエッジマッチングと称され、第９図に示すよ
うに、平均値MAX′及びMIN′を含む量子化は、エッジマ
ッチングと称される。

上述のノンエッジマッチングで前処理して、エッジマ
ッチングで量子化するADRCは、第８図において、リンギ
ングが含まれているブロックでも、最大値がリンギング
のピークではなく、平均値MAX′に変えられ、同様に最
小値がMIN′に変えられる。このMAX′及びMIN′で定ま
る修整されたダイナミックレンジDR′の中でエッジマッ
チングの量子化がされるので、復元レベルが隣接ブロッ
クの復元レベルと差が少なくなり、ブロック歪の発生が
防止される。

上述のダイナミックレンジに適応したADRC符号化は、
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VT
R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とされる。

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、累積型のダイナミックレンジの度数分布を形成し、
この度数分布に対して、予め用意されている割り当てビ
ット数を定めるためのしきい値を適用し、所定期間例え
ば１フレーム期間の発生情報量を求め、発生情報量が目
標値を超えないように、制御するものを提案している。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のように、ノンエッジマッチング量子化で前処理
を行い、次に、エッジマッチングで量子化を行うADRCに
対して、可変長ADRCを適用した場合、割り当てビット数
を設定するのに使用される原ダイナミックレンジDRと、
この割り当てビット数で符号化を行う時に使用され、受
信側に伝送される修整されたダイナミックレンジDR′と
が異なるために、エンコーダ側とデコーダ側との不整合
の問題が生じた。

即ち、発生情報量を制御するために、ダイナミックレ
ンジDRの所定期間例えば１フレーム期間の度数分布表が
形成され、この度数分布表が累積度数分布表に変換さ
れ、累積度数分布表に対してT1、T2、T3、T4（T1＜T2＜
T3＜T4）のしきい値が適用される。（DR＜T1）の場合に
は、割り当てビット数ｎが０とされ（即ち、コード信号
が伝送されず）、（T1≦DR＜T2）の場合には、（ｎ＝
１）とされ、（T2≦DR＜T3）の場合には、（ｎ＝２）と
され、（T3≦DR＜T4）の場合には、（ｎ＝３）とされ、
（T4≦DR）の場合には、（ｎ＝４）とされる。

前述のように、（MAX′−MIN′＝DR′）とされ、この
修整されたダイナミックレンジDR′に基づいて、量子化
がされ、ダイナミックレンジDR′が伝送される。あるブ
ロックのダイナミックレンジに関して、（T2≦DR＜T3）
及び（T2≦DR′＜T3）の関係が成立していれば、エンコ
ーダ側では、（ｎ＝２）とされ、デコーダ側でも（ｎ＝
２）となり、問題が生じない。しかし、（DR＞DR′）で
あるので、（T1≦DR′＜T2）の場合には、デコータ側で
は、（ｎ＝１）と誤って判断し、正しいデコード動作が
されない問題が生じる。

この問題の解決するために、本願出願人は、不整合が
発生することを示す付加コードを伝送する方法（特願平
１−189888号参照）を提案している。この方式では、付
加コードを伝送するために、伝送データの圧縮が不充分
となるおそれがある。

また、原ダイナミックレンジDRを見て、バッファリン
グの処理を行うことで、しきい値T1〜T4を決定し、この
しきい値T1〜T4と原ダイナミックレンジDRとで最大値及
び最小値からの所定のレベル範囲を決定し、また、修整
されたダイナミックレンジDR′としきい値T1〜T4とから
符号化のための割り当てビット数を決定する方法（特願
平１−189889号参照）を提案している。この方法では、
原ダイナミックレンジDRに基づいてバッファリングがさ
れるので、必要以上にデータ量の圧縮がされ、伝送レー
トに無駄が生じるおそれがあった。

更に、原ダイナミックレンジDRを最大割り当てビット
数に基づいて最大値及び最小値からの所定のレベル範囲
を決定し、また、修整されたダイナミックレンジDR′に
よりバッファリングの処理を行うことで、しきい値T1〜
T4を決定し、このしきい値と修整されたダイナミックレ
ンジDR′により符号化を行う方法（特願平１−189886号
参照）を提案している。この方法では、修整されたダイ
ナミックレンジDR′を形成するのに、最大の割り当てビ
ット数を常に使用しているので、ダイナミックレンジDR
が小さいブロックでは、所定のレベル範囲がかなり狭い
ものとなり、ノンエッジマッチング量子化とエッジマッ
チング量子化のハイブリッド構成の利点が充分に発揮さ
れないおそれがあった。

従って、この発明の目的は、原ダイナミックレンジDR
に基づいてなされたバッファリングの処理で決定された
しきい値と原ダイナミックレンジDRとを比較することに
よりレベル範囲の設定を行い、修整されたダイナミック
レンジDR′に基づいてなされたバッファリング処理で決
定されたしきい値と修整されたダイナミックレンジDR′
とを比較することで決定された割り当てビット数により
量子化を行うことで、エンコーダ側とデコーダ側との不
整合の発生を防止した高能率符号化装置及び符号化方法
を提供することにある。

また、この発明の他の目的は、付加コードを伝送する
必要がなく、また、伝送レートに無駄が生ぜず、更に、
ハイブリッド量子化の利点が充分に発揮できる高能率符
号化装置及び符号化方法を提供することにある。

〔課題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２次元ブロック又
は時間的に連続するＮフレームの夫々に属するＮ個の領
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MAX及び最小値MINを求めると共に、最大値MAX及び
最小値MINからブロック毎の原ダイナミックレンジDRを
検出する最大値、最小値検出回路３と、 原ダイナミックレンジDRに基づいて所定期間における
発生情報量を演算し、発生情報量が所定データ量以内に
おさまるように、各ブロックの第１の割り当てビット数
ｎを設定するためのしきい値T1〜T4を制御し、各ブロッ
クの第１の割り当てビット数ｎをしきい値T1〜T4と各ブ
ロックの原ダイナミックレンジDRとを比較した比較出力
で設定する手段16、18、19と、 原ダイナミックレンジDRを第１の割り当てビット数ｎ
と対応する複数のレベル範囲に分割した時の最大のレベ
ル範囲及び最小のレベル範囲に夫々含まれる入力画像デ
ータを抽出し、最大のレベル範囲に含まれる入力画像デ
ータの第１の平均値MAX′及び最小のレベル範囲に含ま
れる入力画像データの第２の平均値MIN′を形成する回
路５、６、７、８、10、11、12、13と、 第１の平均値MAX′及び第２の平均値MIN′から修整さ
れたダイナミックレンジDR′を算出し、入力画像信号か
ら平均値MIN′を減算し、減算出力を第２の割り当てビ
ット数ｎ′と修整されたダイナミックレンジDR′に応じ
て符号化する符号化回路23と、 修整されたダイナミックレンジDR′に基づいて所定期
間における発生情報量を演算し、発生情報量が所定デー
タ量以内におさまるように、各ブロックの第２の割り当
てビット数ｎ′を設定するためのしきい値T1′〜T4′を
制御し、符号化回路23における各ブロックの第２の割り
当てビット数ｎ′をしきい値T1′〜T4′と各ブロックの
修整されたダイナミックレンジDR′とを比較した比較出
力で設定する手段24、25、26とを備え、 修整されたダイナミックレンジDR′と関連する情報、
符号化回路23の出力コードを伝送するものである。ま
た、この発明は、このように、高能率符号化を行うよう
にした符号化方法である。

〔作用〕

テレビジョン信号は、水平方向、垂直方向並びに時間
方向に関する３次元的な相関を有しているので、定常部
では、同一のブロックに含まれる画素データのレベルの
変化幅が小さい。従って、ブロック内の画素データが共
有する最小レベルを除去した後のデータを元の量子化ビ
ット数より少ない量子化ビット数により量子化しても、
量子化歪は、殆ど生じない。

また、最大値MAXとMAXから所定レベル低い値で規定さ
れる最大レベル範囲及び最小値MINとMINから所定レベル
高い値で規定される最小レベル範囲に夫々含まれる画素
データの平均値MAX′及びMIN′を検出し、この平均値を
新たに最大値及び最小値としてエッジマッチングの量子
化を行うことにより、リンギング、インパルス雑音等に
よりブロック歪が発生することが防止される。

第１の割り当てビット数ｎと対応する最大のレベル範
囲及び最小のレベル範囲を設定するために、バッファリ
ング回路16が設けられている。バッファリング回路16
は、原ダイナミックレンジDRに基づいてしきい値T1〜T4
を決定し、このしきい値T1〜T4と原ダイナミックレンジ
DRとから第１の割り当てビット数ｎを決定する。従っ
て、ブロックのダイナミックレンジDRに適応してビット
数ｎが定まる。

発生情報量の演算と、発生情報量を所定量以下とする
ためのしきい値T1′〜T4′の設定は、修整されたダイナ
ミックレンジDR′に基づいてバッファリング回路26でな
される。この設定されたしきい値と修整されたダイナミ
ックレンジDR′とを比較した比較出力により、符号化回
路23の第２の割り当てビット数ｎ′が決定されるので、
エンコーダ側とデコーダ側との間で不整合が生じること
を防止できる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例について図面を参照して説明
する。この説明は、下記の順序に従ってなされる。

a.送信側の構成 b.受信側の構成 c.バッファリング回路 d.変形例 a.送信側の構成 第１図は、この発明の送信側（記録側）の構成を全体
として示すものである。１で示す入力端子に例えば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
（ディジタル輝度信号）が入力される。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、入力ディジタルビデオ信号
が符号化の単位である２次元ブロック毎に連続する信号
に変換される。この実施例では、１ブロックが第２図に
示すように、（８ライン×８画素＝64画素）の大きさと
されている。ブロック化回路２の出力信号が最大値、最
小値検出回路３及び遅延回路４に供給される。最大値、
最小値検出回路３は、ブロック毎に最小値MIN、最大値M
AXを検出する。遅延回路４は、最大値及び最小値が検出
されるのに要する時間、入力データを遅延させる。遅延
回路４からの画素データが比較回路５及び比較回路６に
供給される。

最大値、最小値検出回路３からの最大値MAXが減算回
路７に供給され、最小値MINが加算回路８に供給され
る。これらの減算回路７及び加算回路８には、ビットシ
フト回路９から可変長でノンエッジマッチング量子化を
した場合の１量子化ステップ幅の値Δが供給される。ビ
ットシフト回路９は、第１の割り当てビット数がｎの時
に、（DR/2ⁿ）の割算を行うように、ダイナミックレン
ジDRをｎビットシフトする構成とされている。減算回路
７からは、（MAX−Δ）のしきい値が得られ、加算回路
８からは、（MIN＋Δ）のしきい値が得られる。これら
の減算回路７及び加算回路８からのしきい値が比較回路
５及び６に夫々供給される。

比較回路５の出力信号がANDゲート10に供給され、比
較回路６の出力信号がANDゲート11に供給される。ANDゲ
ート10及び11には、遅延回路４からの入力データが供給
される。比較回路５の出力信号は、入力データがしきい
値より大きい時にハイレベルとなり、従って、ANDゲー
ト10の出力端子には、（MAX〜MAX−Δ）の最大レベル範
囲に含まれる入力データの画素データが抽出される。比
較回路６の出力信号は、入力データがしきい値より小さ
い時にハイレベルとなり、従って、ANDゲート11の出力
端子には、（MIN〜MIN＋Δ）の最小レベル範囲に含まれ
る入力データの画素データが抽出される。

ANDゲート10の出力信号が平均化回路12に供給され、A
NDゲート11の出力信号が平均化回路13に供給される。こ
れらの平均化回路12及び13は、ブロック毎に平均値を算
出するもので、端子14からブロック周期のリセット信号
が平均化回路12及び13に供給されている。平均化回路12
からは、（MAX〜MAX−Δ）の最大レベル範囲に属する画
素データの平均値MAX′が得られ、平均化回路13から
は、（MIN〜MIN＋Δ）の最小レベル範囲に属する画素デ
ータの平均値MIN′が得られる。平均値MAX′から平均値
MIN′が減算回路15で減算され、減算回路15から修整さ
れたダイナミックレンジDR′が得られる。

上述の第１の割り当てビット数ｎをブロック毎に最適
なものとするために、16で示すバッファリング回路が設
けられている。このバッファリング回路16は、原ダイナ
ミックレンジDRに基づいて発生情報量を所定値にするた
めのしきい値T1〜T4を決定する。バッファリング回路16
では、しきい値の組（T1、T2、T3、T4）が複数例えば32
組用意されており、これらのしきい値の組がパラメータ
コードPi（ｉ＝0,1,2,・・,31）により区別される。パ
ラメータコードPiの番号ｉが大きくなるに従って、発生
情報量が単調に減少するように、設定されている。但
し、発生情報量が減少するに従って復元画像の画質が劣
化する。

バッファリング回路16からのしきい値T1〜T4と減算回
路17からのダイナミックレンジDRとが供給される比較回
路18では、ブロックのダイナミックレンジDRと各しきい
値とが夫々比較され、比較出力がビット数決定回路19に
供給され、そのブロックの割り当てビット数ｎが決定さ
れる。ビットシフト回路９は、この割り当てビット数ｎ
に応じてダイナミックレンジDRをシフトする。

また、平均値MIN′が減算回路20に供給され、遅延回
路21を介された入力データから平均値MIN′が減算回路2
0において減算され、最小値除去後のデータPD1が形成さ
れる。遅延回路22を介されたデータPD1及び修整された
ダイナミックレンジDR′が量子化回路23に供給される。
この実施例では、量子化のための第２の割り当てビット
数ｎ′が０ビット（コード信号を伝送しない）、１ビッ
ト、２ビット、３ビット、４ビットの何れかとされる可
変長のADRCであって、エッジマッチング量子化がなされ
る。第２の割り当てビット数ｎ′は、ブロック毎にビッ
ト数決定回路24において決定され、ビット数ｎ′のデー
タが量子化回路23に供給される。

ビット数決定回路24には、比較回路25の出力信号が供
給される。比較回路25には、減算回路15からの修整され
たダイナミックレンジDR′とバッファリング回路26から
のしきい値T1′〜T4′（T1′＜T2′＜T3′＜T4′）とが
供給される。ダイナミックレンジDR′としきい値T1′〜
T4′との大きさの関係に基づいて、割り当てビット数ｎ
が決定される。

バッファリング回路26は、前述のバッファリング回路
16と同様のバッファリングを行う。即ち、（DR′＜T
1′）のブロックは、コード信号が伝送されず、ダイナ
ミックレンジDR′及び平均値MIN′のみが伝送され、（T
1′≦DR′＜T2′）のブロックは、（ｎ′＝１）とさ
れ、（T2′≦DR′＜T3′）のブロックは、（ｎ′＝２）
とされ、（T3′≦DR′＜T4′）のブロックは、（ｎ′＝
３）とされ、（DR′≧T4′）のブロックは、（ｎ′＝
４）とされる。このように決定された割り当てビット数
ｎ′と修整されたダイナミックレンジDR′とが量子化回
路23に供給される。量子化回路23では、ダイナミックレ
ンジDR′と割り当てビット数ｎ′とを用いて最小値除去
後のデータPDIがエッジマッチングの量子化によりコー
ド信号DTに変換される。量子化回路23は、例えばROMで
構成されている。

かかる可変長ADRCでは、しきい値T1′〜T4′を変える
ことで、発生情報量を制御すること（所謂バッファリン
グ）ができる。従って、１フィールド或いは１フレーム
当たりの発生情報量を所定値にすることができるしきい
値T1′〜T4′がバッファリング回路26で決定される。

遅延回路27及び28を夫々介して修整されたダイナミッ
クレンジDR′、平均値MIN′がフレーム化回路29に供給
され、また、コード信号DT及びしきい値の組を示すパラ
メータコードPi′がフレーム化回路29に供給される。フ
レーム化回路29の出力端子30には、シリアルデータに変
換された伝送データが取り出される。フレーム化回路29
では、必要に応じてエラー訂正符号の符号化が施される
と共に、同期信号が付加される。

b.受信側の構成 第３図は、受信（又は再生）側の構成を示す。入力端
子31からの受信データは、フレーム分解回路32に供給さ
れる。フレーム分解回路32により、コード信号DTと付加
コードDR′、MIN′、Pi′とが分離されると共に、エラ
ー訂正処理がなされる。

コード信号DT、ダイナミックレンジDR′及びパラメー
タコードPi′が復号化回路33に供給される。復号化回路
33では、パラメータコードPi′で示されるしきい値の組
が発生し、しきい値の組が復号化回路33内の比較回路で
ダイナミックレンジDR′と比較されることで、割り当て
ビット数ｎ′が求められる。この割り当てビット数ｎ′
とダイナミックレンジDR′とコード信号DTとからエッジ
マッチングの復号がなされ、コード信号DTが代表レベル
に復号される。

また、平均値MIN′が加算回路34に供給される。加算
回路34には、復号化回路33の出力信号が供給され、加算
回路34の出力信号がブロック分解回路35に供給される。
ブロック分解回路35は、送信側のブロック化回路２と逆
に、ブロックの順番の復元データをテレビジョン信号の
走査と同様の順番に変換するための回路である。ブロッ
ク分解回路35の出力端子36に復号されたビデオ信号が得
られる。

c.バッファリング回路 第４図は、バッファリング回路16の一例を示す。バッ
ファリング回路16には、度数分布表及び累積度数分布表
を作成するために、41で示すメモリ（RAM）が設けら
れ、このメモリ41に対してマルチプレクサ42を介してア
ドレスが供給される。マルチプレクサ42の一方の入力と
して入力端子43からダイナミックレンジDRが供給され、
その他方の入力としてアドレス発生回路50からのアドレ
スが供給される。メモリ41には、加算回路44の出力信号
が入力され、メモリ41の出力データとマルチプレクサ45
の出力とが加算回路44で加算される。

加算回路44の出力がレジスタ46に供給され、レジスタ
46の出力がマルチプレクサ45及び比較回路47に供給され
る。マルチプレクサ45には、レジスタ46の出力の他に０
及び＋１が供給されている。発生情報量の演算動作がさ
れると、レジスタ46の出力に例えば１フレーム期間に発
生する情報量Aiが求められる。

比較回路47では、発生情報量Aiと端子48からの目標値
Ｑとが比較され、比較回路47の出力信号がパラメータコ
ード発生回路49及びレジスタ51に供給される。パラメー
タコード発生回路49からのパラメータコードPiがアドレ
ス発生回路50及びレジスタ51に供給される。レジスタ51
に取り込まれたパラメータコードPiがROM52に供給され
る。ROM52は、アドレスとして入力されたパラメータコ
ードPiと対応するしきい値の組（T1i、T2i、T3i、T4i）
を発生する。このしきい値は、前述のように、比較回路
18に供給される。

第５図は、バッファリング回路16の動作を示すフロー
チャートである。最初のステップ61で、メモリ41、レジ
スタ46がゼロクリアされる。メモリ41のゼロクリアのた
めに、マルチプレクサ42がアドレス発生回路50で発生し
たアドレスを選択し、加算回路44の出力が常に０とされ
る。アドレスは、（0,1,2,・・・・,255）と変化し、メ
モリ41の全てのアドレスに０データが書き込まれる。

次のステップ62で、メモリ41にバッファリングのされ
る単位期間である１フレームのダイナミックレンジDRの
度数分布表が作成される。マルチプレクサ42は、端子43
からのダイナミックレンジDRを選択し、マルチプレクサ
45が＋１を選択する。従って、１フレーム期間が終了し
た時、ダイナミックレンジDRと対応するメモリ41の各ア
ドレスに、各DRの発生度数が記憶される。このメモリ41
の度数分布表は、第６図Ａに示すように、DRを横軸と
し、度数を縦軸とするものである。

次に、度数分布表が累積度数分布表に変換される（ス
テップ63）。累積度数分布表を作成する時には、マルチ
プレクサ42がアドレス発生回路50からのアドレスを選択
し、マルチプレクサ45がレジスタ46の出力を選択する。
アドレスが255から０に向かって順次ディクレメントす
る。メモリ41の読み出し出力が加算回路44に供給され、
加算回路44でレジスタ46の内容と加算される。加算回路
44の出力がメモリ41の読み出しアドレスと同一のアドレ
スに書き込まれると共に、レジスタ46の内容が加算回路
44の出力に更新される。メモリ41のアドレスが255とさ
れる初期状態では、レジスタ46がゼロクリアされてい
る。メモリ41の全アドレスに関して、度数が累積がされ
た時に、メモリ41には、第６図Ｂに示す累積度数分布表
が作成される。

この累積度数分布表に対してしきい値の組（T1i、T2
i、T3i、T4i）が適用された時の発生情報量Aiが演算さ
れる（ステップ64）。発生情報量Aiの演算時には、マル
チプレクサ42がアドレス発生回路50の出力を選択し、マ
ルチプレクサ45がレジスタ46の出力を選択する。パラメ
ータコード発生回路49は、P0からP31に向かって順次変
化するパラメータコードを発生する。パラメータコード
Piがアドレス発生回路50に供給され、（T1i、T2i、T3
i、T4i）の各しきい値と対応するアドレスが順次発生す
る。各しきい値と対応するアドレスから読み出された値
が加算回路44とレジスタ46とで累算される。この累積値
がパラメータコードPiで指定されるしきい値の組が適用
された時の発生情報量Aiと対応している。つまり、第６
図Ｂに示す累積度数分布表において、しきい値T1、T2、
T3、T4と夫々対応するアドレスから読み出された値A1、
A2、A3、A4の合計値（A1＋A2＋A3＋A4）に対して、ブロ
ック内の画素数（64）を乗じた値は、発生情報量（ビッ
ト数）である。但し、画素数は、一定であるため、第４
図に示されるバッファリング回路21では、64の乗算処理
を省略している。

この発生情報量Aiが目標値Ｑと比較される（ステップ
65）。（Ai≦Ｑ）が成立する時に発生する比較回路47の
出力がパラメータコード発生回路49及びレジスタ51に供
給され、パラメータコードPiのインクリメントが停止さ
れると共に、そのパラメータコードPiがレジスタ51に取
り込まれる。レジスタ51からのパラメータコードPiとRO
M52で発生したしきい値の組とが出力される（ステップ6
6）。

比較回路47における判定のステップ65で、（Ai≦Ｑ）
が成立しない時には、パラメータコードPiが次のものPi
＋１に変更され、Pi＋１に対応するアドレスがアドレス
発生回路50から発生する。上述と同様に発生情報量Ai＋
１が演算され、比較回路47で目標値Ｑと比較される。
（Ai≦Ｑ）が成立するまで、上述の動作が繰り返され
る。

バッファリング回路26も、上述のバッファエング回路
16と同様の構成である。但し、バッファリング回路16で
は、修整されたダイナミックレンジDR′に基づいて発生
情報量の演算がされる。また、決定されたしきい値T1′
〜T4′と対応するパラメータコードPi′がフレーム化回
路29に対して出力される。

d.変形例 以上の説明では、コード信号DTとダイナミックレンジ
DR′と平均値MIN′とを送信している。しかし、付加コ
ードとしてダイナミックレンジDR′の代わりに平均値MA
X′または量子化ステップ幅を伝送しても良い。

〔発明の効果〕

この発明に依れば、リンギング、インパルス性のノイ
ズ等を含むブロックにおけるブロック歪の発生を防止で
きる。この発明では、可変長ADRCにより効率良く符号化
を行うことができ、発生情報量の制御と量子化とに使用
されるダイナミックレンジが異なるために、割り当てビ
ット数がエンコーダ側とデコーダ側とで異なる不整合を
防止することができる。また、この発明は、付加コード
を必要とせず、データ圧縮が不充分になるおそれがな
い。更に、この発明は、伝送レートを有効に利用でき
る。より更に、この発明は、ブロックのダイナミックレ
ンジDRに応じた最大のレベル範囲及び最小のレベル範囲
を設定できるので、ハイブリッド符号化が効果的になさ
れる。

【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図はブ
ロックの一例の略線図、第３図は受信側の構成の一例を
示すブロック図、第４図はバッファリング回路の一例の
ブロック図、第５図及び第６図はバッファリング回路の
説明に用いるフローチャート及び略線図、第７図、第８
図及び第９図は量子化動作及びブロック歪の発生の説明
に用いる略線図である。 図面における主要な符号の説明 1:入力端子、3:最大値、最小値検出回路、7:減算回路、
8:加算回路、9:ビットシフト回路、12、13:平均化回
路、16:バッファリング回路、23:量子化回路、24:量子
化回路に対する割り当てビット数を発生するビット数決
定回路、26:バッファリング回路、29:フレーム化回路、
30:出力端子。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディジタル画像信号の２次元ブロック又は
   時間的に連続するＮフレームの夫々に属するＮ個の領域
   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
   値及び最小値を求めると共に、上記最大値及び上記最小
   値から上記ブロック毎の原ダイナミックレンジを検出す
   る手段と、 上記原ダイナミックレンジに基づいて所定期間における
   発生情報量を演算し、上記発生情報量が所定データ量以
   内におさまるように、各ブロックの第１の割り当てビッ
   ト数を設定するためのしきい値を制御し、各ブロックの
   上記第１の割り当てビット数を上記しきい値と各ブロッ
   クの上記原ダイナミックレンジとを比較した比較出力で
   設定する手段と、 上記原ダイナミックレンジを上記第１の割り当てビット
   数と対応する複数のレベル範囲に分割した時の最大のレ
   ベル範囲及び最小のレベル範囲に夫々含まれる入力画像
   データを抽出し、上記最大のレベル範囲に含まれる入力
   画像データの第１の平均値及び上記最小のレベル範囲に
   含まれる入力画像データの第２の平均値を形成する手段
   と、 上記第１の平均値及び上記第２の平均値から修整された
   ダイナミックレンジを算出し、上記入力画像信号から上
   記第２の平均値を減算し、上記減算出力を第２の割り当
   てビット数と上記修整されたダイナミックレンジに応じ
   て符号化する符号化手段と、 上記修整されたダイナミックレンジに基づいて所定期間
   における発生情報量を演算し、上記発生情報量が所定デ
   ータ量以内におさまるように、各ブロックの上記第２の
   割り当てビット数を設定するためのしきい値を制御し、
   上記符号化手段における各ブロックの上記第２の割り当
   てビット数を上記しきい値と各ブロックの上記修整され
   たダイナミックレンジとを比較した比較出力で設定する
   手段とを備え、 上記修整されたダイナミックレンジと関連する情報、上
   記符号化手段の出力コードを伝送するようにしたことを
   特徴とする高能率符号化装置。
2. 【請求項２】ディジタル画像信号の２次元ブロック又は
   時間的に連続するＮフレームの夫々に属するＮ個の領域
   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
   値及び最小値を求めると共に、上記最大値及び上記最小
   値から上記ブロック毎の原ダイナミックレンジを検出す
   るステップと、 上記原ダイナミックレンジに基づいて所定期間における
   発生情報量を演算し、上記発生情報量が所定データ量以
   内におさまるように、各ブロックの第１の割り当てビッ
   ト数を設定するためのしきい値を制御し、各ブロックの
   上記第１の割り当てビット数を上記しきい値と各ブロッ
   クの上記原ダイナミックレンジとを比較した比較出力で
   設定するステップと、 上記原ダイナミックレンジを上記第１の割り当てビット
   数と対応する複数のレベル範囲に分割した時の最大のレ
   ベル範囲及び最小のレベル範囲に夫々含まれる入力画像
   データを抽出し、上記最大のレベル範囲に含まれる入力
   画像データの第１の平均値及び上記最小のレベル範囲に
   含まれる入力画像データの第２の平均値を形成するステ
   ップと、 上記第１の平均値及び上記第２の平均値から修整された
   ダイナミックレンジを算出し、上記入力画像信号から上
   記第２の平均値を減算し、上記減算出力を第２の割り当
   てビット数と上記修整されたダイナミックレンジに応じ
   て符号化する符号化のステップと、 上記修整されたダイナミックレンジに基づいて所定期間
   における発生情報量を演算し、上記発生情報量が所定デ
   ータ量以内におさまるように、各ブロックの上記第２の
   割り当てビット数を設定するためのしきい値を制御し、
   上記符号化のステップにおける各ブロックの上記第２の
   割り当てビット数を上記しきい値と各ブロックの上記修
   整されたダイナミックレンジとを比較した比較出力で設
   定するステップとを含み、 上記修整されたダイナミックレンジと関連する情報、上
   記符号化のステップで生成された出力コードを伝送する
   ようにしたことを特徴とする高能率符号化方法。