JP3590994B2 - 量子化出力の情報量制御装置および方法 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
この発明は、例えばディジタルビデオ信号をADRC符号化するのに使用される量子化器と関連して設けられ、この量子化から出力される発生情報量を制御するための情報量制御装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
本願出願人は、特開昭61−144989号公報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、特開昭62−92620号公報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、特開昭62−128621号公報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化する可変長符号化方法が提案されている。
【0003】
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)では、ダイナミックレンジDR(最大値MAXと最小値MINの差)が例えば(8ライン×8画素=64画素)からなるディジタルビデオ信号の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量子化される。
【0004】
この量子化は、元の量子化ビット数(例えば8ビット)より少ないビット数例えば4ビットと対応する216個のレベル範囲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。
【0005】
量子化ビット数が4ビットの場合では、ブロックのダイナミックレンジDRが16個のレベル範囲に分割されている。最小のレベル範囲に含まれる画素データが(0000)と符号化され、その上のレベル範囲に含まれる画素データが(0001)と符号化され、以下、各レベル範囲に対応して4ビットのコードに符号化され、最大のレベル範囲に含まれる画素データが(1111)と符号化される。従って、各画素の例えば8ビットのデータが4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に復元される。この代表レベルは、例えば16個のレベル範囲の夫々の中央のレベルである。
【0006】
上述のADRCでは、一般的にブロックの大きさを(M画素×Nライン)とし、各画素がkビットに符号化されるものとすると、1ブロック当りで、M×N×k(ビット)のデータ(但し、ダイナミックレンジDRおよび最小値MINを除く)が発生する。元のデータ量が圧縮されるにしても、発生データ量をより減少できることが好ましい。
【0007】
そこで、本願発明者は、従来の量子化に比してデータ表現の効率を図り、必要な伝送データ量を低減することができる量子化器を提案している(特願平5−19504号)。この量子化器は、ブロック毎に選択される量子化ステップ幅に基づいてそのブロック内のディジタル信号を量子化する量子化器であって、
量子化結果に関し、ブロックを分割してなる領域毎に必要量子化ビット数を決定し、この必要量子化ビット数をコード化するための回路と、
領域毎に伝送量子化ビット数を変更するための回路とからなる。
【0008】
この量子化器では、ブロック毎に量子化ビット数が規定されている。このブロックを分割してなる領域内では、空間的相関がブロックより強くなる。従って、この領域では、必要量子化ビット数をブロックのものより少なくすることが可能である。必要量子化ビット数を各領域において検出し、この検出結果に基づいてコード信号の不必要なビットを削減できる。その結果、伝送データ量を低減することができる。然も、画質、音質を低下させることがない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ブロック毎に適切な量子化ビット数を決定し、従って、量子化ビット数が変化する可変長符号化に対して、上述の先に提案されている量子化を適用した場合には、量子化出力のデータの量が変化する。量子化データを通信路を介して伝送する時には、通信路の伝送容量の制約があり、また、ディジタルVTRの記録/再生過程等では、編集その他のビデオ信号の処理のために、ビデオ信号の1フィールドあるいは1フレームのデータ量が一定であることが要請される。このような情報量制御の一方式として、本願出願人は、既にフィードホワード形のもの(特開昭62−12861号公報)を提案している。
【0010】
従って、この発明の目的は、上述のような領域の量子化値の表現ビット数をより少なくし、必要なビット数を伝送する量子化と関連して、発生データ量を一定あるいは所定値より少ないものに制御するための情報量制御装置および方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ブロック毎に画素の最大値および最小値の差である第1のダイナミックレンジDRを検出すると共に、ブロックを分割してなる複数の画素からなるサブブロック毎にサブブロックの画素の最大値およびブロックの最小値の差である第2のダイナミックレンジdrを検出する検出手段と、
第1のダイナミックレンジDRと複数のしきい値との大小関係に基づいてブロック毎の第1の量子化ビット数Aが決定され、第1の量子化ビット数Aによって、そのブロック内のディジタル信号を量子化し、各画素に対応するコード信号からなる量子化出力を発生する量子化手段と、
量子化手段の出力に関して、第1の量子化ビット数Aの範囲内でサブブロック毎に必要な第2の量子化ビット数a(a=0,1,2,・・・,またはA)を決定し、第2の量子化ビット数aを指示するフラグを発生するフラグ発生手段と、
量子化手段の出力からフラグで示される第2の量子化ビット数a以外の不要なビットを削除し、第2の量子化ビット数aのコード信号を出力するデータ変換手段とを有し、
第1のダイナミックレンジDR、最大値および最小値の内の2つのデータと、フラグと、コード信号とを伝送する量子化装置に対する情報量制御装置であって、
第1の方向が第1のダイナミックレンジDRの値の変化とされ、第2の方向が第2のダイナミックレンジdrの値の変化とされ、所定期間の第1のダイナミックレンジDRおよび第2のダイナミックレンジdrの発生度数の分布が登録されると共に、第2のダイナミックレンジの発生度数の登録が第2の量子化ビット数aによる重み付けがなされた度数分布テーブルが第1の量子化ビット数Aの0以外の値のそれぞれについて作成され、
第1の方向において登録されている度数を積算すると共に、第2の方向において登録されている度数を積算することによって、作成された度数分布テーブルを積算型度数分布テーブルにそれぞれ変更し、
複数の積算型度数分布テーブルに対して複数のしきい値をそれぞれ与えることによって、複数のしきい値に対応する発生情報量を求め、
求められた発生情報量と目標値を比較し、発生情報量が目標値以下で、且つ発生情報量が目標値に最も近い複数のしきい値を決定するようにした量子化出力の情報量制御装置である。
また、この発明は、第1のダイナミックレンジDR、最大値および最小値の内の2つのデータと、フラグと、コード信号とを伝送する量子化装置に対する情報量制御方法であって、
第1の方向が第1のダイナミックレンジDRの値の変化とされ、第2の方向が第2のダイナミックレンジdrの値の変化とされ、所定期間の第1のダイナミックレンジDRおよび第2のダイナミックレンジdrの発生度数の分布が登録されると共に、第2のダイナミックレンジの発生度数の登録が第2の量子化ビット数aによる重み付けがなされた度数分布テーブルを第1の量子化ビット数Aの0以外の値のそれぞれについて作成するステップと、
第1の方向において登録されている度数を積算すると共に、第2の方向において登録されている度数を積算することによって、作成された度数分布テーブルを積算型度数分布テーブルに変更するステップと、
複数の積算型度数分布テーブルに対して複数のしきい値をそれぞれ与えることによって、複数のしきい値に対応する発生情報量を求めるステップと、
求められた発生情報量と目標値を比較し、発生情報量が目標値以下で、且つ発生情報量が目標値に最も近い複数のしきい値を決定するステップとからなる情報量制御方法である。
【0012】
【作用】
ブロック毎の第1のダイナミックレンジの複数のしきい値との関係によって、ブロックの量子化ビット数が規定される。ブロック内の領域の量子化ビット数は、領域の第2のダイナミックレンジによって規定される。しきい値を可変することによって、量子化出力の発生情報量を制御することができる。第1および第2のダイナミックレンジの発生度数が登録されると共に、第2のダイナミックレンジの発生度数が重み付けされる。このテーブルに対して複数のしきい値を適用することによって、複数のしきい値に対応する発生情報量を計算することができる。この発生情報量が目標値以下とできるしきい値が決定される。決定されたしきい値によって、量子化が実際になされる。
【0013】
【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。この発明が適用される量子化器の一例を図1に示す。図1において、1で示す入力端子にディジタル情報信号例えば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は、1サンプルが8ビットにディジタル化されるとともに、ラスター走査の順序からブロックの順序にデータの配列が変換されたものである。1ブロックは、1フレーム或いは1フィールドの画面が細分化された結果の図2Aに示す(M画素×Nライン)の2次元領域である。
【0014】
入力ディジタルビデオ信号が最大値検出回路2、最小値検出回路3および遅延回路4に供給される。検出回路2および3は、各ブロックの最大値MAXと最小値MINとをそれぞれ検出する。遅延回路4は、最大値MAX及び最小値MINを検出する時間、データを遅延させる。減算回路5で(MAX−MIN)の演算がされ、減算回路5からそのブロックのダイナミックレンジDR(第1のダイナミックレンジ)が得られる。
【0015】
ダイナミックレンジDRが量子化ステップ幅(Δ)発生回路6に供給される。量子化ビット数を例えば4ビットとすると、ダイナミックレンジDRが1/24 とされることによって、量子化ステップΔが形成される。減算回路7では、遅延回路4からのビデオデータから最小値MINが減算され、減算回路7から最小値が除去されたビデオデータが得られる。
【0016】
減算回路7の出力データ及び量子化ステップ幅Δが量子化回路8に供給される。量子化回路8から元のビット数(8ビット)より少ないビット数(この例では4ビット)のコード信号DTが得られる。量子化回路8は、ダイナミックレンジDRに適応した量子化を行う。つまり、ダイナミックレンジDRを(24 =16)等分した量子化ステップ幅Δで、最小値が除去されたビデオデータが除算され、商を切り捨てで整数化した値がコード信号DTとされる。量子化回路8は、除算回路或いはROMで構成できる。以上の符号化は、先に提案されているADRC符号化と同様のものである。
【0017】
量子化回路8からのコード信号DTがコード化回路9およびデータ変換回路10に供給される。これらの回路は、ブロックをさらに分割した小領域毎に必要ビット数を決定し、必要ビット数のデータのみを伝送するために設けられている。例えば図2Bに示すように、M×Nのブロックを16等分した結果のm×nの小領域(サブブロックと称する)SB0〜SB15を形成する。
【0018】
例えば(M=N=16)とされ、(m=n=4)とされる。簡単のために、1次元ブロックを考えると、図2Cにその一例を示すように、画素データが分布する。ここで、破線で区切られたサブブロック内では、隣接データの相関が強いために、ブロック内の最小値MINに対する各サブブロックの画素の最大値の差である、各サブブロックのダイナミックレンジdr(第2のダイナミックレンジ)は、dr0、dr1、dr2、dr3となり、最大値MAXが含むサブブロックSB1以外のもののダイナミックレンジdrがブロックのダイナミックレンジDRより小さいものとなる。その結果、量子化ビット数をもとのkビットより少なくすることが可能となる。この実施例では、量子化に不必要なビットを最上位ビットから最下位ビットに向かって順に削除する。
【0019】
一例として、各画素データを4ビット固定長に圧縮する、4ビットADRCでは、4、3、2、1、0ビットの合計5状態が存在する。1ビットおよび0ビットを同一表現すると、4状態となり、2ビットで必要量子化ビット数を表現できる。従って、あるサブブロックに関して、(4ビット×m×n)必要であったデータ量は、必要量子化ビット数が1ビットの場合では、(1ビット×m×n+2)に減少できる。上述の例では、サブブロックの64ビットのデータ量を18ビットに減少することができる。勿論、量子化に必要なビット数が4ビットの場合には、データ量が2ビット増えるが、サブブロック内では、隣接データの相関が一般的に強いので、データ量の削減が可能である。
【0020】
図1におけるコード化回路9は、サブブロックの必要ビット数を表す2ビットのフラグを生成するためのもので、このフラグが出力端子12に取り出されると共に、データ変換回路10に供給される。例えばサブブロック内の最大値を検出することによって、必要ビット数が4状態の何れかを決定でき、その結果の2ビットのフラグが生成される。データ変換回路10では、フラグに応答したビット数をコード信号DTから削除し、必要ビット数のコード信号に変換する。このビット数の削減は、MSB(最上位ビット)から下位ビットに向けてなされる。
【0021】
出力端子11には、ダイナミックレンジDRが取り出され、コード化回路9からの必要ビット数を示すフラグが出力端子12に取り出され、データ変換回路10の出力コードが出力端子13に取り出され、ブロックの最小値MINが出力端子14に取り出される。これらの符号化出力が図示しないが、フレーム化回路に供給される。フレーム回路は、符号化出力に対して同期信号の付加、エラー訂正符号の符号化処理がなされる。フレーム化回路から取り出された伝送データは、例えば回転ヘッドによって磁気テープに記録される。
【0022】
なお、受信(または再生)側は、図示されてないが、フラグにより指示される数の`0’ のビットを各コード信号の上位側に付加し、それによってコード信号を4ビット一定のものに変換し、この変換後のコード信号を先に提案されているADRCの復号と同様の方法で復号する。
【0023】
このように、ブロック毎に量子化ビット数が定まる符号化において、符号化出力の必要伝送データ量を低減できる。また、データ表現を効率化しているので、画像データならば画質を向上でき、オーディオデータならば音質を向上することができる。
【0024】
次に、上述の量子化器を可変長ADRCに対して適用した時に、発生データ量を所定値以下に制御する情報量制御(以下、バッファリングと称する)について説明する。可変長ADRCは、各画素の割当てビット数をブロックのダイナミックレンジDRに応じたもの、例えば0、1、2、3、または4ビットの何れかとするものである。1ブロック内の割当てビット数は同一である。ダイナミックレンジDRとしきい値T1〜T4(T1<T2<T3<T4)との大きさの関係に基づいて、割当てビット数xが決定される。
【0025】
可変長ADRCは、ダイナミックレンジDRが小さいブロックでは、割当てビット数xを少なくし、ダイナミックレンジDRが大きいブロックでは、割当てビット数xを多くすることで、効率の良い符号化を行うことができる。即ち、(DR<T1)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および最小値MINのみが伝送され、(T1≦DR<T2)のブロックは、(x=1)とされ、(T2≦DR<T3)のブロックは、(x=2)とされ、(T3≦DR<T4)のブロックは、(x=3)とされ、(DR≧T4)のブロックは、(x=4)とされる。
【0026】
かかる可変長ADRCでは、しきい値T1〜T4を変えることで、バッファリングを行なうことができる。従って、1フィールド或いは1フレームまたはより短い期間で発生する情報量を所定値にすることが要求される伝送路例えばディジタルVTRに対しても、可変長ADRCを適用できる。
【0027】
図3は、この発明によるバッファリング回路の一部を示す。このバッファリング回路は、所定期間(ビデオ信号の場合の1フレーム、1フィールド、またはそれより短い一定期間)に量子化回路から出力されるデータ量を目標値以下で、且つ最大の量に制御するものである。可変長ADRCの場合では、用意されている複数のしきい値の組を順に適用して発生しうるデータ量を計算し、上述の条件を満たすデータ量を発生するしきい値が決定される。このように決定されたしきい値は、所定期間でなされる可変長ADRCにおいて使用される。
【0028】
すなわち、所定期間内のブロックのダイナミックレンジDRと決定されたしきい値とからブロック毎に量子化ビット数が決定され、決定された量子化ビット数とダイナミックレンジDRから量子化ステップ幅が決定される。そして、量子化ステップ幅によってADRCがなされ、符号化出力に対して上述のように、サブブロック毎のビット数圧縮処理がなされる。図3および図7の構成は、上述の処理におけるしきい値を決定するための処理と関連するものである。
【0029】
図3において、21で示す入力端子に、ブロックのデータの順序とされた入力ディジタルビデオ信号が供給される。ダイナミックレンジ検出回路22が各ブロックのダイナミックレンジDRを検出し、ダイナミックレンジ検出回路23が各サブブロックのダイナミックレンジdrを検出する。これらのDRおよびdrは、それぞれ8ビットのコードである。24a〜24dは、RAMで構成されたテーブルであって、各テーブルは、ブロックの量子化ビット数(1,2,3または4)とそれぞれ対応している。0ビットの場合では、コード信号が伝送されないので、これを考慮する必要がない。テーブル24a〜24dに対するアドレスとして、ダイナミックレンジDRおよびdrが供給される。
【0030】
図4に示すように、テーブル24a〜24dは、水平方向のアドレス(DR=0〜255)と垂直方向のアドレス(dr=0〜255)とによって、書込み/読出し位置が規定される。テーブル24a〜24dには、度数が登録される。ここで、度数は、所定期間に発生するDRおよびdrの個数であり、サブブロック毎の必要量子化ビット数に対応して重み付けがされる。この登録の結果、DRおよびdrを水平および垂直方向とする、2次元の度数分布表がテーブル24a〜24d内に作成される。
【0031】
テーブル24a〜24dの読出しデータが加算器25a〜25dにそれぞれ供給され、ROM26a〜26dの読出し出力と加算される。これらのROM26a〜26dに対するアドレスは、テーブル24a〜24dのアドレスと共通である。加算器25a〜25dの出力がテーブル24a〜24dの同一アドレスに対して書込まれる。この動作を所定期間、繰り返すことによって、テーブル24a〜24d内には、所定期間の度数分布表が作成される。
【0032】
ROM26a〜26dは、サブブロックの量子化ビット数に応じた重み付け処理のためのものである。すなわち、上述の量子化器では、ダイナミックレンジDRおよびdrの関係によって、サブブロックの量子化ビット数が変化する。例えば、ブロックの量子化ビット数が4ビットの場合には、サブブロックの量子化ビット数が0,1,2,3,または4ビットに変化しうる。このサブブロックの量子化ビット数に応じた値をROM26dが出力する。
【0033】
テーブル例えばテーブル24dへの登録についてより具体的に説明する。DR=31とすると、drが16以上の場合には、量子化ビット数が4ビットであるので、そのDRおよびdrで指示される座標(位置)に4を登録する。若し、drが8以上16未満であれば、その座標に3を登録する。drが4以上8未満の場合では、その座標に2を登録する。drが2以上4未満の場合では、その座標に1を登録する。drが0または1の場合には、何も登録しない(テーブル24a〜24dは、初期クリアされている)。ブロックの他の量子化ビット数のテーブルについても同様の処理によって度数分布表が作成される。
【0034】
度数分布表の作成後に、DRの軸の方向に、最大値(255)から最小値(0)に向かって登録値を積算し、それからdrの軸の方向に、最大値(255)から最小値(0)に向かって登録値を積算する。このようにして、積算形の度数分布表がテーブル24a〜24d内に作成される。
【0035】
積算形度数分布表を作成することによって、あるしきい値の組に対して発生するデータ量の算出がより簡単となることを説明する。理解の簡単のために、ブロックのダイナミックレンジDRのみの度数分布および積算形度数分布について説明する。1フレーム等の所定期間のダイナミックレンジDRの度数が図5Aに示すものとする。図5Aにおいて、横軸が0〜255までのDRであり、縦軸が度数(ブロック数単位)である。DRの軸に対してT1〜T4のしきい値を適用した時に、各範囲(割当て量子化ビット数と対応する)に含まれるブロック数がN0〜N4で表されている。
【0036】
この度数分布において、DRの大きい方から小さい方へ各度数を積算することによって作成される積算形度数分布を図5Bに示す。しきい値T1〜T4のそれぞれにおける積算度数をS1〜S4とすると、発生データ量Iは、次式で表される。
I=S1+S2+S3+S4=(N1+N2+N3+N4)+(N2+N3+N4)+(N3+N4)+N4=N1+2N2+3N3+4N4
また、各割当て量子化ビット数に対するブロック数も、簡単に求めることができる。例えば1ビットの量子化ビット数が割当てられるブロック総数は、S2−S1=N1と求めることができる。
【0037】
このように求められた発生データ量Iと目標値Itとを比較することによって、そのしきい値が適切かどうかを判断できる。そして、しきい値を変化させることによって、目標値It以下で、且つ最大である発生データ量Iを生じさせるしきい値T1〜T4を最適しきい値として決定する。この最適しきい値によって、実際に伝送される量子化出力が生成される。実際には、個々のしきい値を制御することは、複雑であり、図6に示すように、4個のしきい値T1〜T4を一組とし、複数(p)の組を用意し、最適なしきい値の組を決定する。このしきい値の組は、例えばN=0のしきい値の組が最も発生データ量を多くするもので、Nが大きくなるに従って発生データ量が単調に減少するように設定されたものである。復元画像の品質の点では、N=0のしきい値の組を使用した場合が最良である。上述のように、積算形度数分布表を一旦作成しておけば、しきい値の組のそれぞれと対応する発生データ量の算出を迅速とできる。
【0038】
この一実施例では、上述したように、サブブロック単位で必要量子化ビット数を決定しているので、このサブブロック単位の処理を考慮したバッファリング処理が必要とされる。バッファリング回路の発生データ量の計算としきい値を決定するための構成を図7に示す。テーブル24a〜24dには、しきい値テーブル(ROMで構成される)27からしきい値の組が供給される。しきい値テーブル27には、図6に示すような複数のしきい値の組が格納されている。最初にN=0のしきい値の組が読出される。テーブル24a、24b、24cに対しては、二つのしきい値が順次供給される。
【0039】
テーブル24aには、最初にしきい値T1が供給され、次にしきい値T2が供給される。図5Bの例であれば、積算度数S1が読出され、次にS2が読出される。テーブル24aの出力がレジスタ28aおよび減算器29aに供給される。減算器29aには、レジスタ28aの出力が供給される。減算器29aは、S1−S2を計算し、減算器29aの出力がレジスタ30aに取り込まれる。この減算出力は、割当てビット数が1ビットのブロックに関して、そのデータ量を表している。
【0040】
テーブル24bに対して、最初にしきい値T2が供給され、次にしきい値T3が供給される。レジスタ28bおよび減算器29bによって、レジスタ30bには、割当てビット数が2ビットのブロックのデータ量が格納される。テーブル24cに対しては、しきい値T3およびT4が順次供給され、レジスタ28cおよび減算器29cにより、割当てビット数が3ビットのブロックのデータ量が求められ、これがレジスタ30cに格納される。テーブル24dに対しては、しきい値T4が供給され、レジスタ30dに割当てビット数が4ビットのブロックのデータ量が格納される。
【0041】
レジスタ30a、30b、30cおよび30dの内容が加算器31、32および33により加算され、加算器33から所定期間の発生データ量Iが得られる。この発生データ量Iが比較判定回路34に供給され、目標データ量Itと比較される。比較判定回路34の判定結果がしきい値テーブル27およびレジスタ35に供給される。しきい値テーブル27は、I>Itの場合では、しきい値の組を次の組に進めるためにアドレスがインクリメントされる。また、レジスタ35は、I≦Itの場合を示す比較判定回路34の出力によって、しきい値の組T1〜T4を取り込む。このように決定されたしきい値T1〜T4が出力端子36に取り出される。この決定されたしきい値T1〜T4が所定期間のデータの量子化のために使用される。
【0042】
テーブル24a〜24dに積算形の度数分布表が作成された後でなされる、発生データ量Iの計算について、図8を参照してより詳細に説明する。図8Aが1ビットテーブルを示し、図8B、図8Cおよび図8Dがそれぞれ2ビットテーブル、3ビットテーブルおよび4ビットテーブルをそれぞれ示す。これらのテーブルに適用されるしきい値T1〜T4の一例が図8に示されている。また、各しきい値に対して記載されている1,2,3,4の数字は、サブブロックの量子化ビット数を表し、矢印で示す範囲のダイナミックレンジdrに対して量子化ビット数が規定される。
【0043】
図8Aの1ビットテーブルでは、しきい値T2の座標のデータd1と、しきい値T1の座標のデータd0とを読み取り、減算器29aによって、d0−d1を演算し、1ビット量子化のブロックに関する発生データ量I1を計算する。図8Bの2ビットテーブルにおいて、しきい値T2およびT3の座標のデータd2およびd3をそれぞれ読み取り、減算器29bによって、d2−d3を演算し、2ビット量子化のブロックに関する発生データ量I2を計算する。同様に、図8Cの3ビットテーブルにおいて、しきい値T3およびT4の座標のデータd4およびd5を読み取り、減算器29cによって、d4−d5を演算し、3ビット量子化のブロックに関する発生データ量I3を計算する。さらに、図8Dの4ビットテーブルにおいて、しきい値T4の座標のデータd6を読み取る。これは、4ビット量子化のブロックに関する発生データ量I4である。これらの発生データ量I1〜I4を加算することによって、しきい値T1〜T4に関する発生データ量Iが計算される。
【0044】
すなわち、この発明において、適応量子化される部分の発生情報量Iは、
I=P・(I1+I2+I3+I4)+2・Q・K
である。但し、Pは、サブブロック内の画素数であり、Qは、ブロック内のサブブロックの数であり、Kは、所定期間(バッファリング期間)内のブロック数である。また、2・Q・Kは、各サブブロックの必要ビット数を指示するフラグを伝送するために発生するデータ量である。
【0045】
最終的な発生データ量は、上式のIに対して付加コードのデータ量を加えたものである。例えばADRCの場合では、ブロック毎にダイナミックレンジ情報を伝送する必要があり、これが付加コードのデータ量となる。しかしながら、付加コードのデータ量は、固定であり、可変のデータ量は、上式で計算されるので、バッファリング処理を行なうことができる。
【0046】
図9は、この発明によるバッファリング処理の方法を説明するフローチャートである。最初にブロックの割当てビット数毎に、ダイナミックレンジDRおよびdrを軸とする度数分布表が作成される(ステップ41)。次に、各度数分布表が積算形度数分布表に変換される(ステップ42)。次のステップ43で、しきい値発生テーブルのしきい値番号Nが0に設定される。
【0047】
そして、ステップ44において、このしきい値の組を積算形度数分布表に適用することによって、発生データ量Iが計算される。この発生データ量Iと目標データ量Itとがステップ45において比較される。I>Itならば、ステップ46に処理が移り、しきい値番号NがN+1とされる。そして、再び発生データ量Iが計算され、これが目標データ量Itと比較される。この処理がI≦Itとなるまで、繰り返され、制御結果(すなわち、決定されたしきい値番号N)が設定される。これによりバッファリング処理が終了する。
【0048】
【発明の効果】
この発明における量子化器は、ブロック毎に量子化ビット数が定まる符号化において、符号化出力の必要伝送データ量を低減できる。この量子化器を使用する可変長量子化の場合において、発生データ量を目標値以下に制御することができる。従って、ディジタルVTRのような伝送路に対してこの発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明を適用できる量子化器の一例のブロック図である。
【図2】量子化器におけるサブブロックの分割の一例とコード信号の値の一例を示す略線図である。
【図3】この発明の一実施例の一部のブロック図である。
【図4】この発明の一実施例における2次元テーブルの説明に用いる略線図である。
【図5】この発明の一実施例における度数分布表および積算形度数分布表の説明に用いる略線図である。
【図6】この発明の一実施例におけるしきい値発生用のテーブルの説明のための略線図である。
【図7】この発明の一実施例の他の部分のブロック図である。
【図8】この発明の一実施例の情報量制御の説明に用いる略線図である。
【図9】この発明の一実施例の情報量制御の説明に用いるフローチャートである。
【符号の説明】
1 ディジタルビデオ信号の入力端子
6 量子化ステップ幅発生回路
9 必要量子化ビット数を示すフラグを生成するコード化回路
10 不必要なビットを削減するためのデータ変換回路
Claims (3)
- ブロック毎に画素の最大値および最小値の差である第1のダイナミックレンジDRを検出すると共に、上記ブロックを分割してなる複数の画素からなるサブブロック毎にサブブロックの画素の最大値および上記ブロックの最小値の差である第2のダイナミックレンジdrを検出する検出手段と、
上記第1のダイナミックレンジDRと複数のしきい値との大小関係に基づいてブロック毎の第1の量子化ビット数Aが決定され、上記第1の量子化ビット数Aによって、そのブロック内のディジタル信号を量子化し、各画素に対応するコード信号からなる量子化出力を発生する量子化手段と、
上記量子化手段の出力に関して、上記第1の量子化ビット数Aの範囲内でサブブロック毎に必要な第2の量子化ビット数a(a=0,1,2,・・・,またはA)を決定し、上記第2の量子化ビット数aを指示するフラグを発生するフラグ発生手段と、
上記量子化手段の出力から上記フラグで示される上記第2の量子化ビット数a以外の不要なビットを削除し、上記第2の量子化ビット数aのコード信号を出力するデータ変換手段とを有し、
上記第1のダイナミックレンジDR、上記最大値および上記最小値の内の2つのデータと、上記フラグと、上記コード信号とを伝送する量子化装置に対する情報量制御装置であって、
第1の方向が上記第1のダイナミックレンジDRの値の変化とされ、第2の方向が上記第2のダイナミックレンジdrの値の変化とされ、所定期間の上記第1のダイナミックレンジDRおよび上記第2のダイナミックレンジdrの発生度数の分布が登録されると共に、上記第2のダイナミックレンジの発生度数の登録が上記第2の量子化ビット数aによる重み付けがなされた度数分布テーブルが上記第1の量子化ビット数Aの0以外の値のそれぞれについて作成され、
上記第1の方向において登録されている度数を積算すると共に、上記第2の方向において登録されている度数を積算することによって、上記作成された度数分布テーブルを積算型度数分布テーブルにそれぞれ変更し、
複数の上記積算型度数分布テーブルに対して上記複数のしきい値をそれぞれ与えることによって、上記複数のしきい値に対応する発生情報量を求め、
求められた上記発生情報量と目標値を比較し、上記発生情報量が上記目標値以下で、且つ上記発生情報量が上記目標値に最も近い上記複数のしきい値を決定するようにした量子化出力の情報量制御装置。 - 請求項1記載の情報量制御装置において、
上記複数のしきい値からなる組を複数有するしきい値発生手段を有し、上記複数の組は、発生情報量が単調に変化する順に出力され、
出力されたしきい値の組の各しきい値を複数の上記積算型度数分布テーブルに与えることによって、発生情報量を計算することを特徴とする情報量制御装置。 - ブロック毎に画素の最大値および最小値の差である第1のダイナミックレンジDRを検出すると共に、上記ブロックを分割してなる複数の画素からなるサブブロック毎にサブブロックの画素の最大値および上記ブロックの最小値の差である第2のダイナミックレンジdrを検出する検出手段と、
上記第1のダイナミックレンジDRと複数のしきい値との大小関係に基づいてブロック毎の第1の量子化ビット数Aが決定され、上記第1の量子化ビット数Aによって、そのブロック内のディジタル信号を量子化し、各画素に対応するコード信号からなる量子化出力を発生する量子化手段と、
上記量子化手段の出力に関して、上記第1の量子化ビット数Aの範囲内でサブブロック毎に必要な第2の量子化ビット数a(a=0,1,2,・・・,またはA)を決定し、上記第2の量子化ビット数aを指示するフラグを発生するフラグ発生手段と、
上記量子化手段の出力から上記フラグで示される上記第2の量子化ビット数a以外の不要なビットを削除し、上記第2の量子化ビット数aのコード信号を出力するデータ変換手 段とを有し、
上記第1のダイナミックレンジDR、上記最大値および上記最小値の内の2つのデータと、上記フラグと、上記コード信号とを伝送する量子化装置に対する情報量制御方法であって、
第1の方向が上記第1のダイナミックレンジDRの値の変化とされ、第2の方向が上記第2のダイナミックレンジdrの値の変化とされ、所定期間の上記第1のダイナミックレンジDRおよび上記第2のダイナミックレンジdrの発生度数の分布が登録されると共に、上記第2のダイナミックレンジの発生度数の登録が上記第2の量子化ビット数aによる重み付けがなされた度数分布テーブルを上記第1の量子化ビット数Aの0以外の値のそれぞれについて作成するステップと、
上記第1の方向において登録されている度数を積算すると共に、上記第2の方向において登録されている度数を積算することによって、上記作成された度数分布テーブルを積算型度数分布テーブルに変更するステップと、
複数の上記積算型度数分布テーブルに対して上記複数のしきい値をそれぞれ与えることによって、上記複数のしきい値に対応する発生情報量を求めるステップと、
求められた上記発生情報量と目標値を比較し、上記発生情報量が上記目標値以下で、且つ上記発生情報量が上記目標値に最も近い上記複数のしきい値を決定するステップとからなる情報量制御方法。
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