JP3029195B2 - 画像伝送装置及びその方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、画像データを伝送
する画像伝送装置及びその方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、例えば情報圧縮伝送方式において
時間軸軸変換帯域圧縮方式（Time Axis Transformation
以下ＴＡＴと記す）が発表されているが、このＴＡＴ方
式は情報信号の帯域圧縮を行う場合において、情報信号
の粗密が場所により異なることを利用して情報信号を圧
縮し伝送する方式である。 【０００３】図２は一次元的な信号の処理においてＴＡ
Ｔ方式を用いた場合の原理を示したものである。 【０００４】図２において、まず、原信号は点線にて示
す如く所定の情報量毎に分割し、分割されたグループ毎
に情報が粗であるか密であるかを判別する。そして、密
と判断されたグループにおいては原信号をサンプリング
して得たデータの全てを伝送データとして伝送し、粗と
判断されたグループに於いては全てのデータ中の一部の
みを伝送データとし、他を間引きデータとして伝送しな
いものとする。なお、図の○印で示したものが伝送され
るデータ（伝送データ）で×印で示したものが伝送され
ないデータ（間引きデータ）である。 【０００５】これら○印で示された伝送データを一定間
隔で伝送することにより、単位時間当りに伝送されるデ
ータの数は減少し、伝送情報の帯域が圧縮される。 【０００６】以上の様にして伝送されたデータは復号時
に伝送されなかった間引きデータを伝送された伝送デー
タを用いて近似的に復元し補間データ（図中の○印）を
得る。なお、この補間データは情報が粗な部分に対応し
ており、間引きデータに極めて近似されたデータとして
復元される為、全てのデータを伝送した場合に比べ実質
的な情報量が変化せず、情報信号の伝送帯域については
大幅に圧縮されたことになる。 【０００７】この時、各グループにおいて全てのデータ
を伝送するか、データの一部を伝送するかの判定は原信
号の詳細さを調べて決定され、この判定情報は伝送モー
ド情報信号として同時に伝送される。 【０００８】また、画像情報信号の場合は、水平方向の
サンプリング間隔だけでなく、垂直方向のサンプリング
間隔を変え、二次元的に処理する様にすることにより、
画像情報の伝送帯域を圧縮することが出来る。 【０００９】画像情報信号の様な二次元的に信号を処理
する場合には一画面をｍ×ｎ個の画素毎のグループに分
割し、各グループに対して画像の粗密の状態を判別す
る。そして、密と判断されたグループにおいては全ての
画素より得られるデータを伝送データとして伝送し、粗
と判断されたグループにおいては該画素のうちの一部の
画素より得られるデータを伝送データとして伝送し、残
りの画素のデータについては間引きデータとして伝送し
ないものとする。 【００１０】ここで、全画素より得られるデータを伝送
する場合をＥモード、一部の画素についてのデータのみ
を伝送する場合をＣモードと呼ぶとすると、各伝送モー
ドにおいてデータが伝送される画素と伝送されない画素
との関係は図３に示した様になる。 【００１１】図３は４×４個の画素グループにおけるＥ
モードとＣモードのデータが伝送される画素を示したも
ので、（ａ）はＥモード、（ｂ）はＣモードを示してい
る。 【００１２】伝送する画像情報の一画面を画面の左上よ
り右下に順に４×４個の画素グループに分割して行き、
各グループ毎に画像の粗密に応じて、上記の様な２種の
伝送モードを選択し、選択された伝送モードに応じて伝
送する。 【００１３】図４は上記の方法によりＮＴＳＣ方式のテ
レビ画面をコンポーネント復調し、時分割多重したテレ
ビ画面のうちの１フィールド分の画面を４×４個の画素
グループ毎に分割し、各グループに対して図３に示した
Ｅモード及びＣモードの伝送モードを割当てた図であ
る。なお、○印はデータが伝送される画素、×印はデー
タが伝送されない画素である。 【００１４】この様にして伝送される画素のデータを一
定の間隔で伝送することにより伝送帯域が圧縮され伝送
されることになる。 【００１５】なお、伝送されない画素のデータについて
は復号時に近傍の伝送された画素のデータを用いて近似
的に復元される為、全てのデータを伝送した場合に比べ
実質的な情報量が変化せず、情報信号の伝送帯域につい
ては大幅に圧縮されたことになる。また、上述の様な情
報圧縮伝送方式を用いて情報の伝送を行った場合、特に
記録媒体等に記録し、これを再生する場合には伝送モー
ドが異なる情報が記録媒体上に記録されているため該モ
ード情報を誤って検出した場合には原信号を復元するこ
とが出来なくなってしまうが、この点を解決すべく、基
本画素群と追加画素群を所定量毎に分離して伝送すると
いう方法が提案されている。ここで基本画素というのは
ＥモードおよびＣモードの両者において伝送される画素
を、追加画素とはＥモードのみにおいて伝送される画素
のことを示す。 【００１６】この方法によれば、モード情報を誤って検
出した場合においても、分離伝送した基本画素群の情報
信号のみを取りだし、追加画素を補間することで情報信
号の復元が可能となる。 【００１７】 【発明が解決しようとする課題】従来例において、さら
に高圧縮率を得る場合には、ＥモードとＣモードの配分
比を、追加画素が少なくなる方向つまりＣモードを多く
する方向に変更する必要がある。 【００１８】しかしながら、Ｅモードで伝送する情報が
少なくなればなる程、画像情報信号の場合は画質劣化が
大きくなるという問題点を有する。 【００１９】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、画像データの質的な劣化を増大せずに、伝送
される画像データを復元に適した状態にて適応的に符号
化して伝送することのできる画像伝送装置及びその方法
を提供することを目的とする。 【００２０】 【課題を解決するための手段】本発明の画像伝送装置
は、画像データを入力する入力手段と、前記入力手段に
よって入力された画像データを複数画素から成るブロッ
クに分割する分割手段と、前記分割手段により分割され
た各ブロックの画像データを、前記ブロック内の基本情
報を表し、前記ブロックによらず固定のビット数となる
第１の符号化データと、前記ブロック内の基本情報以外
の情報を表し、前記ブロックに応じて可変のビット数と
なる第２の符号化データとに符号化する符号化手段と、
所定データ量の前記画像データを伝送する際の符号量が
所定範囲となるように、前記第２の符号化データの伝送
を制御する制御手段とを有することを特徴とする。ま
た、本発明の画像伝送方法は、画像データを入力し、前
記入力された画像データを複数画素から成るブロックに
分割し、前記分割された各ブロックの画像データを、前
記ブロック内の基本情報を表し、前記ブロックによらず
固定のビット数となる第１の符号化データと、前記ブロ
ック内の基本情報以外の情報を表し、前記ブロックに応
じて可変のビット数となる第２の符号化データとに符号
化し、所定データ量の前記画像データを伝送する際の符
号量が所定範囲となるように、前記第２の符号化データ
の伝送を制御することを特徴とする。 【００２１】 【００２２】 【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に基づき説
明する。 【００２３】ここでは、本発明の一実施例として本発明
をＶＴＲに適用した場合を例として説明する。また、こ
こで扱う情報信号はＮＴＳＣ方式のテレビジョン信号を
コンポーネント復調して時分割多重した信号とし、１フ
ィールドのテレビ画面を複数の画素グループに分割する
際、その４×４個の画素グループにより構成するものと
する。そして、前記画素グループは図５に示すように１
個の基本画素と３個の追加画素から成る、サブ画素グル
ープより構成される。 【００２４】図１は本発明をＶＴＲの記録系に適用した
場合の概略構成を示す図である。 【００２５】図１に示す実施例では、Ｅモードで伝送を
行う場合は、基本画素データを直接所定の量子化ビット
数（例えば８ビット）に符号化して伝送し、追加画素デ
ータについては、各サブ画素グループの基本画素との差
分値を可変長符号化する差分符号化を行う事により得た
データとして伝送する。また、Ｃモードで伝送を行う場
合は帯域制限を行った基本画素データをＥモードの基本
画素データと同様に伝送する。 【００２６】図１において入力された１フィールド分の
アナログ・ビデオ信号はディジタル・アナログ（Ａ／
Ｄ）変換器１によってディジタル・ビデオ信号に変換さ
れ、Ｅモードのディジタル・ビデオ信号としてスイッチ
２、プリフィルタ３、ブロック歪演算回路１８に供給さ
れる。 【００２７】プリフィルタ３は入力されたＥモードのデ
ィジタル・ビデオ信号の高周波成分を除去する二次元的
なローパスフィルタで、該ディジタル・ビデオ信号を平
均化するものである。そして該プリフィルタ３により平
均化された図３（ａ）に示す様なＥモードのディジタル
・ビデオ信号は間引き回路５で図３（ｂ）に示す様に１
／４画素分のＣモードのディジタル・ビデオ信号に間引
く処理が行われるものである。なお、間引き回路５にお
いて処理されたＣモードのディジタル・ビデオ信号は第
４メモリ６に記憶されると共にブロック歪演算回路１８
に供給される。 【００２８】前記スイッチ２において図中のＧ側に接続
された時は、該ディジタル・ビデオ信号はスイッチ９に
供給される。そして該スイッチ９では図中のＩ側に接続
された時は、入力信号が第１メモリ１１に供給され、図
中のＨ側に接続された時は、遅延回路１５により遅延さ
れたサブ画素グループの基本画素に対応するディジタル
・ビデオ信号と、入力された追加画素に対応するディジ
タル・ビデオ信号との差分信号が減算器２７より出力さ
れ符号器１６において、可変長符号化され、第２メモリ
１０に供給される。 【００２９】また、前記スイッチ２において、図中のＦ
側に接続された時には、該ディジタル・ビデオ信号は減
算器２８において第１メモリ１１に保持されているサブ
画素グループの基本画素に対応するディジタル・ビデオ
信号と差分演算され、差分信号が前記減算器１８により
出力される。そして、該差分信号は符号器１７におい
て、可変長符号化され、第３メモリ８に供給される。 【００３０】ここで符号器１６，１７は、入力差分信号
が、例えばモード判定の閾値付近にある場合は４ビッ
ト、他の場合は８ビット以上で符号化するものであり、
Ｅモードとして出現頻度の高い追加画素に対応する差分
信号が、短い符号に変換される。これにより差分信号の
平均符号長を短くする事が出来る。 【００３１】なお、スイッチ２，９のスイッチ動作は同
期信号発生回路７より発生される各種同期信号により制
御されている。該同期信号発生回路７からは１ライン分
の入力ビデオ信号の入力タイミングに同期した水平同期
信号がスイッチ２に、１画素分の入力ビデオ信号の入力
タイミングに同期した画素同期信号がスイッチ９に入力
される。 【００３２】スイッチ２，９の動作により図３（ａ）に
示した様なＥモードのディジタル・ビデオ信号は図６に
おいて◎，△，▽印で示す様に４×４個の画素グループ
を分割し、第１メモリ11には◎印の画素に対応する信号
が記憶され、第２メモリ１０には△印の画素の基本画素
との差分値を可変長符号化した信号が記憶され、第３メ
モリ８には▽印の画素の基本画素との差分値を可変長符
号化した信号が記憶されることになる。 【００３３】ブロック歪演算回路１８にはＥモードとＣ
モードのディジタル・ビデオ信号が入力されており、Ｃ
モードのディジタル・ビデオ信号に対しては、補間処理
を行った後、１グループ毎にＥモードのディジタル・ビ
デオ信号による画像信号と補間処理Ｃモードのディジタ
ル・ビデオ信号による画像信号とを比較して、その誤差
情報を演算し、該誤差情報をブロック歪値として符号長
メモリ１９及び歪メモリ２０に供給する。 【００３４】符号長メモリ１９では該ブロック歪値を持
つ画素グループの追加画素すべての符号長を総和し、符
号長情報を各ブロック歪値毎に記憶しておく。 【００３５】モード設定回路４では、設定されるブロッ
ク歪閾値よりブロック歪値が大きい場合にはＥモード
で、小さい場合にはＣモードで伝送される様該グループ
に伝送モードの割当てを行うモード情報信号を発生す
る。つまり、このモード情報信号は１フィールドの画面
上の密な部分のグループにはＥモード、粗の部分のグル
ープにはＣモードのモード情報信号が対応する様に発生
される。 【００３６】ここで閾値の設定も前記モード設定回路４
において以下のように行う。１フィールド単位で各ブロ
ック歪値ごとに算出されている符号長情報信号を符号長
メモリ１９より入力し、ブロック歪値の大きいものから
順次符号長情報信号を加算し、該符号長の総和が、所定
量（例えば、追加画素に対応する信号の記録領域の大き
さ）を越えない範囲において上述の様な符号長情報信号
の加算動作をくり返し、動作終了後ブロック歪値を用い
て閾値を設定する。これにより追加画素の記録可能範囲
内において入力ビデオ信号がなるべく多くＥモードにて
伝送される様な閾値が設定される。 【００３７】この様にモード設定回路４において発生さ
れたモード情報信号はモードメモリ１２に記憶される。 【００３８】図７は上述の様にして設定されたモード情
報信号の画面上の配置例を示したもので、この様に配置
されたモード情報信号に応じて伝送されるべき画素の画
面上の配置は図８に示す様になる。 【００３９】しかしながら、前述の様に実際に伝送され
るのは図９に示す様な画面の各グループの基本画素全部
と図１０に示す様なＥモードと設定されたグループの追
加画素の情報で、基本画素の情報は第１メモリ１１及び
第４メモリ６に記憶され、追加画素の差分情報は第３メ
モリ８、第２メモリ１０に分割されて記憶されているの
で、これらメモリに記憶されている情報を該モード情報
に応じて図１１に示す様な形で出力される。 【００４０】以下、第１メモリ１１、第２メモリ１０、
第３メモリ８、第４メモリ６の読み出し動作について説
明する。 【００４１】該モード判定回路４において発生されたモ
ード情報はモードメモリ１２に記憶されている為、メモ
リ制御回路１３によりモードメモリ１２から記憶されて
いるモード情報信号を読み出す。読み出されたモード情
報信号はメモリ制御回路１３、アドレス演算回路１４、
スイッチ２１に供給される。 【００４２】メモリ制御回路１３は入力されるモード情
報信号に応じて第１メモリ１１からＥモード時の基本画
素情報信号、第４メモリ６からＣモード時の基本画素情
報信号をスイッチ２１に供給し、やはりモード情報信号
に応じてスイッチ動作を行い図９に示した様な基本画素
情報信号をスイッチ２３に供給する。 【００４３】また、アドレス演算回路１４では入力され
たモード情報信号に応じて第３メモリ８、第２メモリ１
０の読み出しアドレスを演算し、該２つのメモリからの
データの出力を制御するもので、特に該モード情報信号
においてＥモードが指定された時には出力すべき画素デ
ータのアドレスを演算して出力し、またＣモードの時は
所定量の画素データを読み飛ばす様にアドレスを変化さ
せる様にするもので、この様にアドレス演算回路１４に
より読み出された画素データはスイッチ２２に供給され
る。 【００４４】スイッチ２２は前記同期信号発生回路７か
ら発生される水平同期信号に同期して１ライン毎に切換
わるスイッチでこのスイッチ動作によりスイッチ２２の
出力は図１０に示した様な追加画素情報信号となり、ス
イッチ２３に供給される。 【００４５】スイッチ２３は前記同期信号発生回路７よ
り発生される同期信号に同期して０．５フィールド毎に
切換わるスイッチで、このスイッチ動作により出力され
る信号は図１１に示す様に基本画素データと追加画素デ
ータが分離され時系列で出力され、ディジタル・アナロ
グ（Ｄ／Ａ）変換器２４に供給され、再びアナログ信号
に変換されてからローパスフィルタ（ＬＰＦ）２５を介
して帯域制限された後、該モード情報信号と共に記録部
２６において記録される。 【００４６】以上の様に画像情報信号は分割された全グ
ループについて基本画素の固定長符号化情報信号とＥモ
ードに設定されたグループの追加画素の可変長符号化差
分情報信号とに分割された上で伝送される為、伝送情報
信号を質的劣化を抑え圧縮する事が出来、また、復号時
にはモード情報信号が誤った場合でも少なくとも基本画
素の情報信号により復号することが可能となる。 【００４７】図１２は本発明をＶＴＲの再生系に適用し
た場合の概略構成を示す図である。以下図１２を用いて
再生時の動作について説明する。 【００４８】図１２においてシステムコントローラ４２
において再生動作が選択されると再生部２９で再生され
た画素情報信号、モード情報信号はそれぞれＡ／Ｄ変換
器３０、メモリ制御回路３４に入力される。 【００４９】画素情報信号はＡ／Ｄ変換器３０によりア
ナログ信号からディジタル信号に変換されスイッチ３１
に入力される。スイッチ３１には再生部２９において発
生される１／２フィールド期間に同期した同期信号が入
力されており、このスイッチ３１により図１１の様に記
録されている該ディジタルの画素情報信号を基本画素と
追加画素の情報信号とに分離し、それぞれを基本画素メ
モリ３２と追加画素メモリ３３とに記憶する。該スイッ
チ３１の切換え動作は該同期信号に同期して１／２フィ
ールド期間毎に図中のＬ側からＭ側へ切換わる。 【００５０】一方、再生されたモード情報信号はメモリ
制御回路３４に入力され、メモリ制御回路３４では入力
されたモード情報信号に応じて基本画素メモリ３２及び
追加画素メモリ３３からおのおの記憶されている画素情
報信号を読み出す。 【００５１】なお、基本画素メモリ３２に記憶されてい
る基本画素情報にはＥモードのものとＣモードのものと
がある。そこで、スイッチ３５によってＣモードの基本
画素情報はＣモード補間回路３６において伝送されなか
った画素情報を伝送された画素情報を用いて補間してか
ら、Ｅモードの基本画素情報はそのままフィールドメモ
リ３５に記憶する。 【００５２】つまり、スイッチ３５には再生されたモー
ド情報信号が入力されており、該モード情報に応じてＣ
モードの場合には図中のＣ側へ、またＥモードの場合に
は図中のＥ側へ接続される様に制御される。 【００５３】また、基本画素メモリ３２より読み出され
たＥモードの基本画素情報は遅延回路３８にも供給され
ており、該遅延回路３８にて遅延された後、加算器３９
に供給される。該加算器３９のもう一方の入力には追加
画素メモリ３３から読み出され、復号器４０にて可変長
符号から固定長符号に復号された差分画素情報が供給さ
れており、これら２つの入力情報が加算器３９により加
算され、Ｅモードの追加画素情報が復元されて前記フィ
ールドメモリ３７に記憶される。 【００５４】以上の様に１フィールド分の画素情報信号
がフィールドメモリ３７に記憶された後、メモリ制御回
路３４からの制御信号によりフィールドメモリ３７に記
憶されている画素情報信号が画像情報信号として読み出
されＤ／Ａ変換器４１においてアナログのビデオ信号に
変換された後に出力される。 【００５５】尚、本実施例中では追加画素データについ
ては各サブ画素グループの基本画素との差分値を可変長
符号化する様にしたが、追加画素データ同志の差分値を
可変長符号化する様にしても良い。 【００５６】また、可変長符号化の方法は上記の方法以
外に例えばランレングス符号化等を行えば良いが、これ
に限るものではない。 【００５７】また、本実施例中ではＶＴＲを例に説明し
て来たが、本発明では情報信号を伝送するものであれば
適用することが可能で、例えばディスク装置や伝送装置
等にも適用出来る。 【００５８】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば、画像劣
化を防止しながら所定データ量の画像データを伝送する
際の符号量が所定範囲となるように符号化データを伝送
することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施例として本発明をＶＴＲの記録
系に適用した場合の概略構成図である。 【図２】一次元的な信号の処理においてＴＡＴ方式を用
いた場合の原理図である。 【図３】（ａ）は４×４個の画素グループにおけるＥモ
ードの伝送される画素パターン、（ｂ）はＣモードの伝
送される画素パターンを示した図である。 【図４】ＮＴＳＣ方式のテレビ信号をコンポーネント復
調して時分割多重した信号の１フィールドのテレビ画面
を４×４個の画素グループに分割し、各グループに対し
てＥモードおよびＣモードの伝送モードを割当てた場合
を示した図である。 【図５】４×４個の画素グループを構成する２×２個の
サブ画素グループを示した図である。 【図６】図１において４×４個の各画素と、該各画素情
報を記憶するメモリとの対応を示す図である。 【図７】モード情報信号の画面上の配置例を示した図で
ある。 【図８】図７のように配置したモード情報信号に応じて
伝送されるべき画素の画面上の配置を示した図である。 【図９】画面上の画素において、基本画素の配置を示し
た図である。 【図１０】画面上の画素において、追加画素の配置を示
した図である。 【図１１】基本画素と追加画素の情報信号の伝送形態を
示した図である。 【図１２】図１の再生系の概略構成を示す図である。 【符号の説明】 ２，９，２１，２２，２３，３１，３５ スイッチ ５ ３／４間引き回路 ６，８，１０，１１ メモリ ４ モード判定回路 １２ モードメモリ １３，３４ メモリ制御回路 １５，３８ 遅延回路 １６，１７ 符号器 １８ ブロック歪演算回路 ５ ３／４間引き回路 １９ 符号長メモリ ４ モード判定回路 ２０ 歪メモリ ２６ 記録部 ２７，２８ 減算器 ２９ 再生部 ３２ 基本画素メモリ ３３ 追加画素メモリ ３６ 補間回路 ３７ フィールドメモリ ３９ 加算器 ４０ 復号器 ４２ システムコントローラ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 7/24

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．画像データを入力する入力手段と、 前記入力手段によって入力された画像データを複数画素
   から成るブロックに分割する分割手段と、 前記分割手段により分割された各ブロックの画像データ
   を、前記ブロック内の基本情報を表し、前記ブロックに
   よらず固定のビット数となる第１の符号化データと、前
   記ブロック内の基本情報以外の情報を表し、前記ブロッ
   クに応じて可変のビット数となる第２の符号化データと
   に符号化する符号化手段と、 所定データ量の前記画像データを伝送する際の符号量が
   所定範囲となるように、前記第２の符号化データの伝送
   を制御する制御手段とを有することを特徴とする画像伝
   送装置。 ２．画像データを入力し、 前記入力された画像データを複数画素から成るブロック
   に分割し、 前記分割された各ブロックの画像データを、前記ブロッ
   ク内の基本情報を表し、前記ブロックによらず固定のビ
   ット数となる第１の符号化データと、前記ブロック内の
   基本情報以外の情報を表し、前記ブロックに応じて可変
   のビット数となる第２の符号化データとに符号化し、 所定データ量の前記画像データを伝送する際の符号量が
   所定範囲となるように、前記第２の符号化データの伝送
   を制御することを特徴とする画像伝送方法。