JPH0241936B2

JPH0241936B2 -

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Publication number: JPH0241936B2
Application number: JP56157328A
Authority: JP
Priority date: 1981-10-02
Filing date: 1981-10-02
Publication date: 1990-09-20
Also published as: JPS5859640A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はTV（Television）信号等の画像信号
を予測変換して求めた予測誤差信号を不等長符号
化する符号化復号化装置に関する。TV信号用機
器のデイジタル化が進められておりVTR（Video
Tape Recoder）もデイジタルVTRが開発され
つつある。従来のアナログVTRではダビングを
くり返すとそのたびにＳ／Ｎが劣化し、多くの回
数のダビングは行なえないという欠点があつた。
一方デイジタルVTRを用いて画像信号をPCM
（Pulse Code Modulation）信号等のデイジタル
信号に変換してデイジタルVTRに記録するよう
にすればデイジタル信号ベースでダビングをくり
返してもダビングによる劣化は生じない。しかし
アナログの画像信号をPCM信号に変換する場合、
例えばNTSCカラーTV信号では標本化周波数は
10MHz以上で量子化は８ビツト程度の精度は必要
と言われており、PCM信号をそのままデイジタ
ルVTRに記録すると記録速度が高速でかつ記録
容量が大きくなつてしまう。そこでデイジタルの
画像信号を圧縮符号化してデイジタルVTRに記
録するようにすれば記録容量を減少させることが
できる。例えば１画素当り４ビツトに圧縮すれば
記録容量を半分にできる。

画像信号を圧縮符号化する方法の中で代表的な
ものとしてDPCM（Differential Pulse Code
Modulation）が良く知られている。通常DPCM
方式は入力信号から予測信号を減算して予測誤差
信号を求め、予測誤差信号を視覚特性を利用して
定めた非均一な量子化特性を有する量子化器で量
子化した後、量子化した予測誤差信号を符号化し
て伝送する方法である。このため復号されたデイ
ジタルの（局部）復号信号は量子化器による量子
化雑音を含んだ信号となりDPCM符号器へ入力
されたデイジタルの画像信号とは一致しない。し
たがつてこの圧縮符号化を用いた場合ダビングを
くり返すと、いいかえるとデイジタルベースで
DPCM符号化復号化くり返すと、量子化器によ
つて生ずる量子化雑音が復号信号に重畳されてい
き、しだいに画質は悪くなつていく。このように
従来の量子化器を有した圧縮符号化方式では復号
化して再生した信号は入力信号と一致せず符号化
復号化によつて画質劣化が増大していくという欠
点があつた。

本発明の目的は符号化復号化をくり返しても再
出画像の画質劣化を増大させない符号化復号化装
置を提供することにある。

本発明の符号化復号化装置は画像信号を圧縮符
号化し、これを復号再生する符号化復号化装置に
おいて、制御手段からの制御信号（前処理特性を
表わすモード信号Ｍ）に応じて情報量の制御を行
なう前処理の手段と、前処理を受けたデイジタル
の画像信号Ｖを可逆な論理により予測誤差信号に
変換する予測変換の手段と、前記予測誤差信号を
前処理特性を表わすモード信号Ｍの制御のもとに
不等長符号に変換する手段と、前記不等長符号お
よび復号化に必要な同期およびモード信号Ｍをバ
ツフアーメモリーに一旦蓄え平滑化した圧縮デー
タＣとして送り出す手段と、前記バツフアーメモ
リーに蓄えられる符号化情報の発生量を監視する
ことによつて前処理の手段の制御を行ない発生す
る情報量の平滑化制御を行なう制御手段とから構
成される第１の圧縮符号化装置と、圧縮データＣ
を復号化し前記デイジタルの画像信号Ｖと前記処
理特性を示すモード信号Ｍとを再生する第１の復
号化装置と、前記再生されたデイジタルの画像信
号Ｖを再び圧縮符号化復号化するに際し前記画像
信号Ｖを予測誤差信号に変換し予測誤差信号を前
記モード信号Ｍの制御のもとに不等長符号化しバ
ツフアーメモリーで平滑化することにより再び前
記圧縮データＣを得る第２の圧縮符号化装置と、
圧縮データＣから画像信号Ｖを再生する第２の復
号化装置とから構成される。第１の圧縮符号化装
置の前処理の手段から出力される前処理を受けた
デイジタルの画像信号Ｖは可逆的にいいかえると
情報保存符号化されるため、圧縮符号化信号を復
号化して再生した信号は前処理を受けたデイジタ
ルの画像信号Ｖと等しい。したがつて再生された
デイジタルの画像信号Ｖを再び符号化する場合、
前処理の手段を加えないで第１圧縮符号化装置と
同じ符号化特性で予測変換および不等長符号化を
行なえば第１の圧縮符号化装置から出力される圧
縮データと同じ信号が出力されるためこの信号を
復号化すれば前処理を受けたデイジタルの画像信
号Ｖを再生できる。すなわち本発明の符号化復号
化装置によれば圧縮符号化復号化して再生された
デイジタルの画像信号Ｖを第２の圧縮符号化装置
で再び符号化するに際し、前処理特性を表わすモ
ード信号Ｍを用いて、第１の圧縮符号化装置を符
号化したと同じ符号化特性で画像信号Ｖを予測変
換および不等長符号化するように制御を行なうた
め符号化復号化をくり返しても画質劣化は増大し
ないようにできる。

前処理の方法としては均一量子化や間引き処理
またはフイルター処理やこれらを組み合せたもの
がある。第１の圧縮符号化装置の前処理として均
一量子化を用いた場合例えば８ビツトまたは７ビ
ツトの均一量子化の前処理を行なつて符号化復号
化して再生した画像信号Ｖを第２の圧縮符号化装
置で再び符号化する場合、モード信号Ｍを用いて
８ビツトの均一量子化特性で処理された所は８ビ
ツト用の、７ビツトで処理された所は７ビツト用
の符号変換特性で不等長符号化するように指示す
れば第１の圧縮符号化装置と同じ符号化が行なえ
る。前処理として間引き処理を受けて再生された
画像を再び符号化する場合はモード信号を用いて
間引き処理されない所だけを不等長符号化する。

以下本発明について図面を用いて詳細に説明す
る。

第１図は本発明の第１の実施例の構成を示すブ
ロツク図である。入力端子１０１へ入力されたア
ナログの画像信号はＡ／Ｄ変換器１０２でデイジ
タルの画像信号、例えばPCM信号、に変換され
て第１の圧縮符号化装置１０３へ供給される。第
１の圧縮符号化装置１０３は制御手段からの制市
信号に応じて情報量の制御を行なう前処理の手段
と、前処理を受けたデイジタルの画像信号Ｖを可
逆な論理により予測誤差信号に変換する予測変換
の手段と、前記予測誤差信号を前記前処理の手段
の特性を示すモード信号Ｍの制御のもとに不等長
符号に変換する手段と、前記不等長符号および復
号化に必要な同期およびモード信号Ｍをバツフア
ーメモリーに一旦蓄え平滑化した圧縮データＣと
して送り出す手段と、前記バツフアーメモリーに
蓄えられる符号化情報の発生量を監視することに
よつて前処理の制御を行ない発生する情報量の平
滑化制御を行なう制御手段とから構成され、入力
画像信号を与えられたデーターレートに等しくな
るように圧縮符号化して出力する圧縮符号化信号
のデータレートは一定の値に定められる場合や外
から制御を受けてある範囲内で時間的に変動する
場合もある。圧縮データＣは伝送路またはデイジ
タルVTR等の記憶装置１０４を経て第１の復号
化装置１０５へ供給される。第１の復号化装置１
０５では圧縮符号化信号を復号化し、第１の圧縮
符号化装置１０３の前処理の手段で得られたデイ
ジタルの画像信号Ｖと前処理特性を示すモード信
号Ｍとを再生する。再生されたデイジタルの画像
信号Ｖとモード信号Ｍは第２の圧縮符号化装置１
０６へ供給され再び圧縮符号化される。第２の圧
縮符号化装置１０６では再生されたデイジタルの
画像信号Ｖを予測変換によつて予測誤差信号に変
換し、予測誤差信号を再生されたモード信号Ｍの
制御のもとに不等長符号化しバツフアーメモリー
で平滑化することにより再び圧縮データＣを得
る。バツフアーメモリーに蓄えられる符号化情報
の発生量を監視して制御を行なわなくてもモード
信号Ｍの制御のもとに符号化を行なえば第１の圧
縮符号化装置１０３と同じ符号化ができ、圧縮デ
ーターは第１の圧縮符号化装置１０３から出力さ
れるものと等しくなる。予測変換は可逆的である
ので再生されたデイジタルの画像信号Ｖは情報保
存されて符号化される。

第２の圧縮符号化装置１０６より出力された圧
縮データは伝送路またはデイジタルVTR等の記
憶装置１０７を経て第２の復号化装置１０８へ供
給される。第２の復号化装置１０８では圧縮復号
化信号いいかえると圧縮データを復号化して第１
復号化装置１０５で復号したと同じデイジタルの
画像信号Ｖを再生する。再生されたデイジタルの
画像信号ＶはＤ／Ａ変換器１０９へ供給されアナ
ログ信号に変換されたのち出力端子１１０より出
力される。すなわち符号化復号化をくり返しても
くり返したことによる画質劣化は何にも生じな
い。

また第２の圧縮符号化装置１０６から出力され
る圧縮データをデイジタルVTRの記憶装置１０
７に一旦記録したのち読み出して第１の復号化装
置１０５へ供給するようにした場合、第１の復号
化装置で圧縮データを復号化して再生したデイジ
タルの画像信号Ｖと前処理特性を示すモード信号
Ｍとを第２の圧縮符号化装置１０６に供給し再び
符号化してもモード信号Ｍによつて同じ符号化が
行なえるため画質劣化は生じない。すなわち符号
化復号化を何回くり返しても画質劣化は生じな
い。

デイジタルVTRの記憶装置１０４と第１の復
号化装置１０５とをもう１組用意していずれかの
第１の復号化装置１０５から再生されて出力され
る画像信号Ｖとモード信号Ｍを選択して第２の圧
縮符号化装置１０６に供給し再び符号化し、圧縮
データＣをデイジタルVTの記憶装置１０７に記
録するようにすればデイジタルVTRによる編集
が画質劣化なしに行なえる。

第１の圧縮符号化装置１０３と第２の圧縮符号
化装置１０６の違いは第１の圧縮符号化装置１０
３は前処理の手段を有しバツフアーメモリーに蓄
えられる符号化情報の発生量と監視して前処理の
手段の制御を行ない前処理に応動させて予測誤差
信号を不等長符号化を行なうが、一方の圧縮符号
化装置１０６は前処理の手段を有せず前処理特性
を表わすモード信号Ｍの制御のもとに予測誤差信
号を不等長符号化を行なう点が異なる。第１の復
号化装置１０５と第２の復号化装置１０８の違い
は前処理特性を表わすモード信号Ｍを出力するか
しないかの違いである。したがつて第１の圧縮符
号化装置に第２の圧縮符号化を行なう制御モード
を付け加えれば、モード切換情報に従がつて第１
の圧縮符号化モードと第２の圧縮符号化を切換て
符号化すれば両方の機能を有した符号化装置が構
成される。

第１の圧縮符号化モードと第２の圧縮符号化モ
ードを有した符号化装置を第２の圧縮符号化装置
１０６のかわりに用いれば、再生画像信号を符号
化するデーターレート、すなわち圧縮データのデ
ータレート、が以前に符号化されたデータレート
に一致する場合は第２の圧縮符号化モードで符号
化し、不足する場合は第１の圧縮符号化モードで
符号化を行なうようにすることができる。符号化
モードの切換はモード切換信号によつて行なうほ
か、モード信号の中にデーターレートを示す情報
を付け加えておき、この情報を用いて切換判定を
行なう方法もある。

次にバツフアーメモリーの初期化について説明
する。

第２の圧縮符号化装置１０６は第１の圧縮符号
化装置１０３と同じ符号化を行なつて同じ圧縮デ
ータを出力するが、いいかえると同じ符号化情報
量を出力するが、符号化を始める時のバツフアー
メモリーの情報蓄積量の初期値は何らかの方法で
定めてやらないと不定であり、第１の圧縮符号化
装置１０３の初期値と一致しない。したがつて第
２の圧縮符号化装置１０６ではバツフアーメモリ
ーの情報蓄積量の初期値の制御または画像信号の
適当な部分での情報蓄積量が一致するような制御
を行なわないと２つ圧縮符号化装置間で情報蓄積
量は一致しては変動せずオーバーフローあるいは
アンダーフローを生ずることがある。これをふせ
ぐためにバツフアーメモリーの情報蓄積量の初期
化を行なう方法として符号化の始めあるいは適当
な期間ごとに情報窒積量のリセツトを行なう方法
の他に間接的な方法としてバツフアーメモリー容
量を大きくする方法や、第２の圧縮符号化装置１
０６に前処理をもうけバツフアーメモリーがオー
バーフローを生じそうな場合はモード信号Ｍにし
たがつて符号化するのをやめ、前処理の手段で情
報量の制御を行ない発生する情報量の平滑化制御
を行なつてオーバーフローが生じないようにする
方法等がある。アンダーフローが生じそうな場合
はダミーの情報を付け加えるようにする。情報蓄
積量のリセツトの方法としては強制的にある値に
リセツトするか、情報蓄積量の値を伝えてリセツ
トするか、モード信号Ｍにより情報蓄積量を推定
してリセツトするか、あるいは符号化装置へ入力
する再生画像信号を制限して符号化情報量をおさ
えてバツフアーメモリーの情報蓄積量の初期化を
行なう方法がある。モード信号Ｍを用いる初期化
の方法について述べる、第１の圧縮符号化装置１
０３ではバツフアーメモリーの情報蓄積量を用い
て前処理特性を定めていることにより情報蓄積量
とモード信号Ｍとはある対応関係にある。したが
つて第２の圧縮符号化装置１０６ではモード信号
Ｍから推定される情報蓄積量とバツフアーメモリ
ーの情報蓄積量との違がある範囲を越えた場合
は、ダミー信号を発生させるかあるいは符号化情
報の発生を停止するかして情報蓄積量が一致する
よう制御する。第２図ａおよびｂは本発明の第１
の実施例の第１の圧縮符号化装置１０３と第１の
符号化装置１０５と第２の圧縮符号化装置１０６
と第２の復号化装置の構成の一例を示すブロツク
図である。本実施例は前処理の手段として均一量
子化を行なう量子化回路をもうけ、バツフアーメ
モリーの初期化はモード信号Ｍを用いて行なう場
合について示してある。

Ａ／Ｄ変換器１０２でデイジタルの信号に変換
された画像信号Ｘ、例えば−128〜127のレベル値
をとる８ビツトのPCM信号、は第１の圧縮符号
化装置１０３の入力端子４を経て前処理の手段の
量子化回路７へ供給される。量子化回路７はあら
かじめ定められた何種類かの均一量子化特性、す
なわち前処理特性、を有し、制御回路１３からの
制御信号によつて選択された量子化特性に従がつ
て画像信号Ｘを量子化して前処理を受けたデイジ
タルの画像信号Ｖを出力しノンリカーシブタイプ
の予測付号器６４の減算器１０と予測器８へ供給
する。予測器８ではあらかじめ定められた予測特
性に従がつて予測信号を出力し減算器１０へ供給
する。減算器１０では量子化回路７から出力され
た画像信号Ｖから予測信号を減算して予測誤差信
号を得、不等長符号化回路１１へ供給する。不等
長符号化回路１１は予測符号器６４へ入力する画
像信号Ｖが有する量子化の精度に対応した、した
がつて前処理の量子化特性に対応した、何種類か
の符号変換特性を有し、制御信号によつて量子化
特性に対応した符号変換特性を選択し選択された
符号変換特性に従がつて予測誤差信号を不等長符
号に変換し、不等長符号および復号化に必要な同
期および前処理特性、したがつて量子化特性を、
表わすモード信号Ｍとからなる圧縮符号化信号を
バツフアーメモリー１２へ供給する。バツフアー
メモリー１２へ送られてくる圧縮符号化信号の情
報量は第１の圧縮符号化装置１０３へ入力される
画像信号に依存して時々刻々変化する。従がつて
バツフアーメモリー１２では不等長符号化回路１
１から送られてくる時々刻々変化する圧縮符号化
信号を一旦記憶し、伝送路の伝送速度に合うよう
に平滑した後圧縮データＣとして出力端子１４よ
り伝送路に送り出す。伝送路としては実際の伝送
路やデイジタルVTR等の記憶装置に書込むこと
も含まれる。バツフアーメモリー１２ではバツフ
アーメモリーに貯えられている情報蓄積量を監視
しており情報蓄積量は制御回路１３へ供給され
る。

制御回路１３はバツフアーメモリー１２から供
給される情報蓄積量を用いて適当な周期ごとに前
処理特性の切換制御を行なう。情報蓄積量が少な
い場合は発生する情報量が多くなつてもかまわな
いのでより細かい量子化特性を選択するように判
定し情報蓄積量が多い場合は発生する情報量を減
少するためより粗い量子化特性を選択するよう判
定する。判定結果にもとずいて前処理特性すなわ
ち量子化特性を選択切換する制御信号を量子化回
路７へ、選択した量子化特性に対応した符号変換
特性を選択する制御信号を不等長符号化回路１１
へ供給する。以上が第１の圧縮符号化装置１０３
の動作説明である。

第１の復号化装置１０５においては第１の圧縮
符号化装置１０３から伝送路を経て送られて来た
圧縮データＣが入力端子１５からバツフアーメモ
リー７へ供給されて一旦記憶される。バツフアー
メモリー１７ではバツフアーメモリーに貯えられ
ている情報蓄積量を監視しており情報蓄積量は制
御回路１９へ供給される。一旦記憶された圧縮符
号化信号のデータは不等長復号化回路１８からの
要求にしたがつて読み出され不等長復号化回路１
８へ供給される。不等長復号化回路１８では圧縮
符号化信号の中の同期やモード信号Ｍ等の制御情
報を制御回路１９へ供給し、不等長符号の情報は
不等長復号化回路１８で復号化する。制御回路１
９はバツフアーメモリー１７から供給される情報
蓄積量と不等長復号化回路１８より供給される制
御情報を用いて符号化情報の読み出しの制御と量
子化特性に対応した符号逆変換特性を選択する制
御信号を不等長復号化回路１８へ供給し、量子化
特性を切換える制御信号を量子化回路２１へ供給
し、出力端子２３より出力される再生されたデイ
ジタル画像信号Ｖに対応した量子化特性を表わす
モード信号Ｍを出力端子２４の供給する。

不等長復号化回路１８は第１の圧縮符号化装置
１０３の不等長符号化回路１１の有する符号変換
特性に対応した符号逆変換特性を有し、制御回路
１９からの制御信号で選択された符号変換特性に
従がつて不等長符号の情報を符号逆変換し、第１
の圧縮符号化装置１０３の予測符号器６４から不
等長符号化回路１１へ供給した予測誤差信号を予
測符号器６４へ入力した画像信号を有する量子化
の精度に、したがつてモード信号Ｍが表わす量子
化特性で、量子化した信号に等しい予測誤差信
号、いいかえると量子化された予測誤差信号e_Q、
を再生する。再生された予測誤差信号e_Qは予測復
号器６５の加算器２０へ供給される。量子化回路
２１からは再生された予測誤差信号と等しい精度
に量子化された予測信号が加算器２０へ供給さ
れ、加算器２０では予測信号と予測誤差信号とを
加算して、加算器２０出力に復号した画像信号を
出力する。再生された画像信号は第１の圧縮符号
化装置１０３の予測符号器６４へ供給された画像
信号と等しい精度を有する信号すなわち予測符号
器６４へ供給された画像信号Ｖに一致する信号と
なる。再生されたデイジタルの画像信号Ｖは出力
端子２３と予測器２２へ供給される。予測器２２
は第１の圧縮符号化装置１０３の予測器８と同じ
機能を有し予測特性に従がつて再生された画像信
号Ｖより次の予測信号を得て出力し量子化回路２
１へ供給する。量子化回路２１は第１の圧縮符号
化装置１０３の前処理用の量子化回路７と同じ機
能を有し、制御信号によつて選択された量子化特
性に従がつて予測信号を量子化し、不等長復号化
回路１８より出力される予測誤差信号と等しい精
度に量子化された予測信号を出力して加算器へ供
給する。

以上が第１の復号化装置１０５の動作説明であ
る。

第２図ｂの第２圧縮符号化装置１０６は第２図
ａの第１の圧縮符号化装置１０３と比べて前処理
用の量子化回路を持たなくモード信号Ｍを用いて
制御を行なう点が異なる。第２図ｂの第２の復号
化１０８は第２図ａの第１の復号化装置１０５と
まつたく同じでただモード信号を出力する端子を
もたない点が異なる。

第２図ｂの参照数字４，８，１０，６４，１
１，１２，１４，１５，１７，１８，１９，２
０，２１，２２，２３および６５は第２図ａの各
参照数字の部分と同じ機能を有し同様の動作を行
なう。第１の復号化装置１０５より送られてきた
再生された画像信号Ｖは第２の圧縮符号化装置１
０６の入力端子４に、モード信号Ｍは入力端子５
に供給される。入力端子４へ供給された画像信号
Ｖは第１の圧縮符号化装置１０３の量子化回路７
による前処理を受けた画像信号Ｖと等しく、第１
の圧縮符号化装置１０３と同じように予測符号器
６４へ供給して予測変換を行なつて予測誤差信号
を出力し不等長符号化回路１１へ供給する。

入力端子５へ供給されたモード信号Ｍは制御回
路１３へ供給される。制御回路１３は、バツフア
ーメモリー１２から供給される情報蓄積量とモー
ド信号Ｍを用いて不等長符号化回路１１の制御を
行なう。通常の場合はモード信号Ｍに従がつてモ
ード信号Ｍが表わす量子化特性に対応した符号変
換特性を選択して不等長符号化を行なうよう制御
する。この場合不等長符号化回路１１では第１の
圧縮符号化装置１０３で符号化されたと同じ符号
化が行なわれる。情報蓄積量がモード信号Ｍから
推定される推定情報蓄積量と比較してある範囲よ
り大きく異なる場合はバツフアーメモリーの初期
化を行なう制御をする。情報蓄積量が少ない場合
はダミー情報を発生するように不等長符号化回路
１１に制御信号を送り、情報蓄積量が多い場合は
圧縮符号化情報の発生を停止するよう制御信号を
送る。一度初期化が行なわれたのちは伝送路エラ
ー等で情報蓄積量がずれないかぎり初期化は行な
われず、モード信号Ｍに従がつて通常の制御がな
される。

不等長符号化回路１１では制御回路１３からの
制御信号に従がつて予測誤差信号を不等長符号化
し、圧縮符号化信号を出力してバツフアーメモリ
ー１２に供給する。バツフアーメモリー１２は圧
縮符号化信号を一旦蓄え平滑化した圧縮データＣ
として出力し、出力端子１４へ供給するとともに
バツフアーメモリー１２の情報蓄積量を制御回路
１３へ供給する。第２の圧縮符号化装置１０６よ
り出力される圧縮データＣは第１の圧縮符号化装
置１０３から出力されるものと等しい。以上が第
２の圧縮符号化装置１０６の動作説明である。

第２の復号化装置１０８は第１の復号化装置１
０５と同様の動作を行なうので説明ははぶく。第
２の復号化装置１０８はモード信号Ｍを出力しな
いので制御回路１９からモード信号が出力されな
い。

第３図は本発明の第１の実施例における第１の
圧縮符号化装置１０３の量子化回路７の具体的な
回路例を示す図である。この回路例は２の補数で
表わされた８ビツトの画像信号Ｘ（LSB（Least
Significant Bit）はx₁でその大きさは１であ
る。）が量子化の制御信号に従がつて６〜８ビツ
トの画像信号Ｖの切り捨てによつて量子化されて
出力される場合について示してある。量子化回路
７に入力された８ビツトの画像信号Ｘは入力端子
x₃〜x₈までの上位の６ビツトはそのまま出力端子
y₃〜y₈へ供給され、x₁およびx₂のビツトは各々論
理積回路２９または２８へ供給される。制御回路
１３から供給される量子化の制御信号QCは２ビ
ツトの信号で符号逆変換器２７へ供給されて逆変
換が行なわれQS1とQS2で示される２ビツトの量
子化選択信号を出力する。制御信号QCが１の時
は量子化選択信号QS1が「０」でQS2が「１」と
なり、制御信号QCが２の時は量子化選択信号
QS2が「０」でQS1が「１」となり、制御信号
QCが０の時は量子化選択信号QS1およびQS2は
ともに「１」となる。量子化選択信号QS1は論理
積回路２９へ供給され量子化選択信号QS2は論理
積回路２８および２９へ供給される。論理積回路
２８および２９は各々の入力信号の論理積をとつ
た信号を出力し、出力端子y₂とy₁への供給する。
したがつて量子化回路２１の出力には量子化制御
信号QCが０の時には８ビツトの精度に、QCが１
の時には７ビツトの精度にQCが２の時には６ビ
ツトの精度に均一量子化された画像信号Ｙが出力
される。

第１の復号化装置１０５および第２の復号化装
置１０８の量子化回路２１も同様に構成される。

第４図は本発明の第１の実施例における第１の
圧縮符号化装置１０３の予測器８の具体的な回路
例を示す図である。本回路例においては標本化周
波数sがサブキヤリアscの３倍である時に
NTSCカラーTV信号を能率よく予測できる予測
関数として２つの予測関数を定め、２つの予測関
数を適応的に切換選択して予測信号を求めるよう
に構成されている。

第１の予測関数P₁（Ｚ）は１次元の関数で次式
のＺ関数（Ｚ＝e^-j2〓^/ ^s）で示される。

P₁（Ｚ）＝0.5Z^-1＋Z^-3−0.5Z^-4 (1) 第２の予測関数P₂（Ｚ）は２ライン前から予測
する関数で次式のＺ関数で示される。

P₂（Ｚ）＝Z^-2H (2) 但しＨは１水平走査周期のサンプル数を示しs
＝3scの時Ｈ＝682.5である。

選択の方法は２つの予測関数による予測信号と
局部復号信号いいかえると予測器８への入力画像
信号（本実施例ではノンリカーシブタイプ予測符
号器を用いて情報保存符号化が行なわれているた
め局部復号信号に相当するものは予測符号器６４
への入力画像信号に一致する。）を比較し入力画
像信号に近い予測信号を出力した予測関数を次の
予測に用いるものである。

予測器８へ供給れた画像信号は(1)式の予測関数
の特性を有する第１の予測回路３０と(2)式の予測
関数の特性を有する第２の予測回路３１と判定回
路３２へ送られる。第１の予測回路３０から出力
される第１の予測信号は切換回路３４の端子ａお
よび判定回路３２へ、第２の予測回路３１から出
力される第２の予測信号は切換回路３４の端子ｂ
および判定回路３２へ送られる。判定回路３２で
は画像信号に対してどちらの予測信号が近かを判
定し、第１の予測信号に近い場合は「０」の選択
信号を出力し、第２の予測信号が近い場合は
「１」の選択信号を出力する。選択信号はレジス
ター３３で１標本化クロツクの周期遅延されたの
ち切換回路３４へ送られ、切換回路３４では選択
信号が「０」の場合は端子ａの第１の予測信号が
選択され、選択信号が「１」の場合は端子ｂの第
２の予測信号が選択されて出力され予測信号が得
られる。第２の予測回路３１は入力信号を1365の
標本化クロツク周期だけ遅延して出力する遅延回
路で構成される。

第５図は第４図の第１の予測回路３０の具体的
な回路例を示す図である。第１の予測回路３０は
(1)式の関数で示される予測特性を有し、0.5の係
数を有する乗算器３５および４０と入力信号を１
標本化周期遅延させて出力するレジスター３６，
３８，３９および４２と減算器３７と加算器４１
とから構成されるノンリカーシブタイプのデイジ
タルフイルターである。

第１の復号化装置１０５と第２の圧縮符号化装
置１０６および第２の復号化装置１０８の予測器
８または２２も同様に構成される。

次に第２図ａの不等長符号化回路１１の符号変
換と不等長復号化回路８の符号逆変換について説
明する。予測符号器６４へ入力される量子化の前
処理を受けた画像信号をV_Q（Ｑは量子化特性の種
類を表わす）、予測器８および２２から出力され
る予測信号をＰ、量子化回路２１でV_Qと同じ精
度に量子化された予測信号をP_Qとすると、量子
化回路２１で生じる量子化雑音ｑはｑ＝Ｐ−P_Q
（量子化回路２１は第３図に示すように切り捨て
による量子化となつているのでｑはＱで表わされ
る量子化特性の量子化の精度により小さい正の値
をとる。）となる。予測符号器６４の減算器１０
では量子化された画像信号V_Qから予測信号Ｐを
減算して予測誤差信号ｅ＝V_Q−Ｐを出力して不
等長符号化回路１１へ供給する。ｑ＝Ｐ−P_Qを
用いると予測誤差信号はｅ＝V_Q−P_Q−ｑで表わ
される。

したがつて符号変換を行なうにはまず予測誤差
信号ｅ（＝V_Q−P_Q−ｑ）を量子化された画像信号
V_Qの精度と等しくなるように量子化を行ない量
子化された予測誤差信号e_Q＝V_Q−P_Qを得てから
符号変換を行ない、一方予測復号器６５では符号
逆変換によつて再生された予測誤差信号e_Qと量子
化された予測信号P_Qを加算して（e_Q＋P_Q＝V_Q）
予測符号器６４へ入力された画像信号V_Qと等し
い画像信号を再生する。予測誤差信号ｅから−ｑ
を除く量子化は切上げによる量子化となる。すな
わち不等長符号化回路１１は予測誤差信号ｅを画
像信号V_Qの量子化の精度と等しくなるように切
上げによる量子化を行なつたのち量子化された予
測誤差信号e_Qを不等長符号の符号変換する機能か
らなる。なお予測符号器６４では量子化器を用い
ていないため予測符号器６４の減算器１０および
予測復号器６５の加算器２０では桁上げを無視し
てモジユロー演算を行なつても可逆な符号化が行
なえ、予測符号器６４へ入力される量子化された
画像信号と予測復号器６５で復号される画像信号
は一致する。したがつて予測誤差信号に対しても
モジユロー演算が行なえる。画像信号V_Qが８ビ
ツトの誤長とした場合の量子化された予測誤差信
号e_Qを不等長符号に符号変換する符号変換特性の
作成の仕方の一例を示す。８ビツトの精度に量子
化した予測誤差信号e_Qの分布の統計量より256個
の不等長の符号語からなる不等長符号を１種類定
め、予測誤差信号e_Qの量子化の精度、すなわち前
処理の手段の量子化回路７の量子化特性、に対応
した種類だけ各々の予測誤差信号を前記不等長符
号に変換する変換特性をそなえておき、選択され
た符号変換特性で予測誤差信号を不等長符号に変
換する。すなわち量子化の精度が８ビツトの時は
−128〜127までの整数の予測誤差信号e_Qに対して
256個の符号語を割り当て、７ビツトの時は−128
〜126までの偶数の予測誤差信号e_Qに対して符号
長が短かい方から128個の符号語を割当て、同様
に６ビツトの時には−128〜124までの４の倍数の
予測差信号e_Qに対して64個の符号語を割当てるよ
うに符号変換特性を定める。

他の例としては量子化特性に従がつてあらかじ
め予測誤差信号e_Qを８ビツトの時は１で、７ビツ
トの時は２で、６ビツトの時は４で割算してから
８ビツト用の符号変換特性で不等長符号に変換
し、復号側では８ビツト用の符号逆変換特性の出
力を量子化特性に従がつて１又は２又は４倍にし
て予測誤差信号e_Qを出力する。また他の例として
は８ビツト、７ビツト、６ビツトの量子化特性の
種類に対応して各々256個、128個、64個の各符号
語からなる３種類の不等長符号を用いて不等長符
号化復号化を行なう。

第６図ａは本発明の第１の実施例の第１の圧縮
符号化装置１０３の構成の他の例を示すブロツク
図である。本実施例は第２図ａの第１の圧縮符号
化装置１０３の不等長符号化回路１１で仕上げに
よる量子化と符号変換の２つの機能の中、切上げ
による量子化の機能を予測符号器６４へ含めた構
成としている。

参照数字４，７，８，１０，６４，１２，１３
および１４は第２図ａあるいはｂの各参照数字の
部分と同じ機能を有し同様の動作を行なう。量子
化回路９は量子化回路７と同じ機能を有し制御回
路１３からの制御信号によつて量子化回路７と同
じ量子化特性を選択して予測器８からの予測信号
を量子化して出力し減算器１０へ供給する。減算
器１０は量子化された画像信号V_Qから量子化さ
れた予測信号P_Qを減算して量子化された予測信
号e_Qを求めて不等長符号化回路１１へ供給する。
不等長符号化回路１１は量子化特性に対応した符
号変換特性をいく種類か有し、制御回路１３から
の制御信号に従がい量子化回路７で選択された量
子化特性に対応した符号変換特性を選択して予測
誤差信号e_Qを不等長符号に変換する。第２の圧縮
符号化装置も同じような構成にできる。

第６図ｂは本発明の第１の実施例第１の復号化
装置１０５の構成の他の例を示すブロツク図であ
る。本実施例は第２図ａの第１の復号化装置１０
５の量子化回路２１の位置を等価的に変えた構成
となつている。

参照数字１５，１６，１７，１８，１９，２
０，２１，２２，２３，２４および６５は第２図
ａの各参照数字の部分と同じ機能を有し同様の動
作を行なう。

第７図は本発明の第１の実施例において前処理
の手段として間引き処理を用いた場合の第１の圧
縮符号化装置１０３と第１の復号化装置１０５の
構成の一例を示すブロツク図である。間引き処理
は等価的に行なわれればよく始めに間引きを行な
つてサンプル数を減少させて予測変換するか、ま
たは間引きする画素だけを定めておくだけでその
まま予測変換を行ない不等長符号化回路１１で実
際に間引きを行なつて符号変換を行なう方法があ
る。本実施例では後者の構成としている。

参照数字４，８，１０，１２，１３，１４，１
５，１６，１７，１９，２０，２２，２３，２
４，６４および６５は第２図ａの各参照数字の部
分と同び機能を有し同様の動作を行なう。

Ａ／Ｄ変換器１０２より第１の圧縮符号化装置
１０３の入力端子４へ供給された画像信号は間引
き補処理回路４３へ供給される。間引き補間処理
回路４３はあらかじめ定められた何種類かの間引
き特性を有し、制御回路１３からの制御信号によ
つて選択された間引き特性にしたがつて間引きさ
れない画素と間引きされる画素を定める。なお次
の予測符号器６４の予測器８は間引かれる画素を
含んだ近傍の画素を用いて予測を行なう回路例と
なつているため間引きされる画素の信号はまわり
の間引きされない画素の信号を用いてあらかじめ
補間される。間引き補間処理回路４３で補間処理
を受けた画像信号は予測符号器６４へ供給され、
予測符号器６４では予測誤差信号が求められ不等
長符号化回路１１へ供給される。不等長符号化回
路１１はあらかじめ定められた符号変換特性、例
えば第２の実施例の不等長符号化回路１１を有す
る８ビツトの量子化特性用の符号変換特性と同じ
もの、を有し間引き補間処理回路４３で選択され
た間引き特性に応動して間引きされない画素に対
応した予測誤差信号のみを符号変換特性にしたが
つて不等長符号に変換し、不等長符号と復号に必
要な同期および間引き特性を表わすモード信号Ｍ
からなる圧縮符号化信号をバツフアーメモリー１
２へ送る。バツフアーメモリー１２では符号化情
報を平滑化して圧縮データＣとして出力端子１４
より出力するとともに情報蓄積量を制御回路１３
へ供給する。制御回路１３はバツフアーメモリー
１２から供給される情報蓄積量を用いて間引き処
理の前処理特性の切換制御を行ない発生する情報
量の平滑化制御を行なう。

制御回路１３から出力される制御信号は間引き
補間処理回路４３および不等長符号化回路１１へ
供給される。以上が第１の圧縮符号化装置１０３
の動作説明である。

第１の復号化装置１６においては圧縮符号化装
置１０３から与えられたデーターレートで送られ
てくる圧縮データＣが入力端子１５へ供給され
る。入力端子１５へ供給された圧縮データＣはバ
ツフアーメモリー１７に一旦蓄えられたのち不等
長復号化回路１８で符号逆変換特性にしたがつて
逆変換が行なわれて予測誤差信号を出力し加算器
２０へ供給する。間引きが行なわれた画素に対し
ては適当な値、例えば０の値の予測誤差信号を出
力する。加算器２０では予測器２２より送られて
くる予測信号と予測誤差信号を加算して加算器２
０の出力に復号信号を出力し補間処理回路４４へ
供給する。補間処理回路４４は間引き補間処理回
路４３と同様の機能を有し制御信号によつて選択
された間引き特性に従がつて間引きされた画素を
まわりの間引きされていない画素の復号信号を用
いて補間を行ない補間処理を行なつた復号画像信
号を出力する。補間処理を受けた復号信号は出力
端子２３および予測器２２へ供給される。

制御回路１９はバツフアーメモリー１７から供
給される情報蓄積量と不等長復号化回路１８より
供給される制御情態とを用いて、符号化情報読み
出しの制御と間引き特性に対応させて符号逆変換
を行なう制御信号を不等長復号化回路１８へ供給
し、間引き特性に対応した補間処理を行なう制御
信号を補間処理回路４４へ供給し、前処理の特性
したがつて間引き特性を示すモード信号Ｍを出力
端子２４へ供給する。以上が第１の復号化装置１
０５の動作説明である。

第２の圧縮符号化装置１０６および第２の復号
化装置も同じ様に構成できる。

第８図ａ〜ｃは第７図の第１の圧縮符号化装置
の補間処理回路４３での間引き特性を表わすため
の標本化された画素の配置を示す図である。標本
化周波数をs＝3scとした時の１フイールドの第
（ｌ−３）ラインから第ｌラインまでの画面の一
部の画素配置、間引きなしの特性、を示すと第８
図ａで示す〇印の様になる。第８図ｂは第１の間
引き特性を示す図である。×印の画素が間引かれ
る画素を示し、水平方向には３サンプルごとに、
垂直方向には１ラインおきに間引きが行なわれ有
効なサンプル数は5/6に減少される。

第８図ｃは第２の間引き特性を示す図である。
全ラインに対して水平方向に３サンプルごとに間
引きが行なわれ有効なサンプル数は2/3に減少す
る。間引きが行なわれる画素Ｙの信号の補間は第
８図ｃに示すように間引かれない画素Ａ〜Ｅを用
いて行なう。画素Ｙの信号は次式で補間する。

Ｙ＝0.5A＋0.25B−0.5C＋0.5D＋0.25E (3) Ｚ関数の補間フイルターHy（Ｚ）で示せば次式
のようになる。

Hy(Z)＝0.5Z^-1＋0.5Z^-681−0.5Z^-682 ＋0.5Z^-684＋0.25^-1365 (4) 第９図は第７図の第１の圧縮符号化装置１０３
の間引き補間処理回路４３の具体的な回路例を示
す図である。間引き補間処理回路４３の入力端子
５１へ供給された画像信号は切換回路５３の端子
ａと補間フイルター回路５２へ供給される。補間
フイルター回路５２は(4)式で示される補間フイル
ターの特性を有するノンリカーシブタイプのデイ
ジタルフイルターで構成されており補間フイルタ
ー回路５２の出力に補間信号を出力し切換回路５
３の端子ｂへ供給する。入力信号５４には第８図
ａ〜ｃに示す間引き特性の中から選択された間引
き特性に従がつて間引き処理を行なうために制御
信号が制御回路１３より供給される。間引きが行
なわれない画素に対しては端子ａの信号が選択さ
れ、間引きが行なわれる画素に対しては端子ｂの
信号が選択されて出力端子５５より出力される。
なお間引きされる画素に対する画像信号を予測器
８で必要としない場合は補間を行なう必要はな
い。補間処理回路４４は間引き補間処理回路４３
と同じに構成される。

以上の説明から明らかなように前処理と可逆的
な予測変換と不等長符号化の各手段からなる第１
の圧縮符号化装置を用いて符号化された圧縮デー
ターを復号化して再生したデイジタルの画像信号
Ｖは前処理の手段の出力信号と同じである。した
がつて再生画像信号Ｖを再び符号化するのに第２
の圧縮符号装置１０６では前処理は行なわず、前
処理特性を表わすモード信号Ｍを用いて第１の圧
縮符号化装置と同じ符号化特性で符号化を行なつ
て同じ圧縮データを出力するため、第２の復号化
装置１０８では再び画像信号Ｖを復号でき符号化
をくり返したことによる画質劣化は何にも生じな
い。したがつて本発明の符号化復号化装置を用い
ればくり返して符号化が行なえるため本発明の符
号化復号化装置で符号化して出力した圧縮データ
ＣをデイジタルVTRに記録するようにすればダ
ビングを何回行なつても画質劣化が増大していか
ないようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の構成を示すブ
ロツク図、第２図ａおよびｂは本発明の第１の実
施例の第１の圧縮符号化装置１０３と第１の復号
化装置１０５と第２の圧縮符号化装置１０６およ
び第２の復号化装置１０８の構成の一例を示すブ
ロツク図、第３図は量子化回路７の具体的な構成
の一例を示す図、第４図は予測器８の具体的な構
成の一例を示す図、第５図は第１の予測回路３０
の具体的な構成の一例を示す図、第６図ａおよび
ｂは第１の圧縮符号化装置１０３と第１の復号化
装置１０５の構成の他の一例を示すブロツク図、
第７図は本発明の第１の実施例の第１の圧縮符号
化装置１０３および第１の復号化装置１０５の構
成の別な例を示すブロツク図、第８図は間引き特
性を示す図、第９図は間引き補間処理回路４３の
具体的な構成の一例を示す図である。１０１，４，５，１５，５１および５４は入力
端子、１１０，１４，２３，２４および５５は出
力端子、１０２はＡ／Ｄ変換器、１０３は第１の
圧縮符号化装置、１０４および１０８は記憶装置
または伝送路、１０５は第１の復号化装置、１０
６は第２の圧縮符号化装置、１０８は第２の復号
化装置、１０９はＤ／Ａ変換器、７，９および２
１は量子化回路、６４は予測符号器、８および２
２は予測器、１０は減算器、１１は不等長符号化
回路、１２および１７はバツフアーメモリー、１
３および１９は制御回路、１８は不等長復号化回
路、６５は予測復号器、２０は加算器、２７は符
号逆変換器、２８および２９は論理積回路、３０
は第１の予測回路、３１は第２の予測回路、３２
は判定回路、３３はレジスター、３４は切換回
路、３５および４０は乗算器、３６，３８，３９
および４２はレジスター、３７は減算器、４１は
加算器、４３は間引き補間処理回路、４４は補間
処理回路、５２は補間フイルター回路、５３は切
換回路である。

Claims

【特許請求の範囲】

１画像信号を圧縮符号化し、これを復号再生す
る符号化復号化装置において、制御手段からの制
御信号に応じて情報量の制御を行なう前処理の手
段と、前処理を受けたデイジタルの画像信号を可
逆な論理により予測誤差信号に変換する予測変換
の手段と、前記制御信号の制御のもとに不等長符
号に変換する手段と、前記不等長符号および復号
化に必要な同期および制御信号をバツフアーメモ
リーに一旦蓄え平滑化した圧縮データとして送り
出す手段と、前記バツフアーメモリーに蓄えられ
る符号化情報の発生量を監視することによつて前
処理の手段の制御を行ない発生する情報量の平滑
化制御を行なう制御手段とから構成される第１の
圧縮符号化装置と、前記圧縮データを復号化し前
記デイジタルの画像信号と前記制御信号とを再生
する第１の復号化装置と、前記再生されたデイジ
タルの画像信号を再び圧縮符号化復号化するに際
し前記画像信号を予測誤差信号に変換し予測誤差
信号を前記制御信号の制御のもとに不等長符号化
しバツフアーメモリーで平滑化することにより再
び前記圧縮データを得る第２の圧縮符号化装置
と、前記圧縮データから前記画像信号を再生する
第２の復号化装置を用い、符号化復号化を繰返す
過程で元の情報が保存されるように構成したこと
を特徴とする符号化復号化装置。