JPH02504692A - 変換による一連の画像のエンコードおよびデコード適応方法及びその装置 - Google Patents
変換による一連の画像のエンコードおよびデコード適応方法及びその装置Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
変換による一連の画像のエンコードお
よびデコード適応方法及びその装置
本発明は変換により一連の画像をエンコードそしてデコードするアダプティブ方
法およびそれを実施するための装置に関する。この方法の目的は画像がディジタ
ル化されているときに伝送あるいは記憶されるべき情報の量を減少させることで
ある。これは例えばディジタルビデオ伝送系またはディジタルビデオレコーダに
応用出来る。
余弦またはフーリエまたはハダマードまたはノ\−ルまたはカールーネルーレー
フェ形の2次元変換を用いてディジタル化された画像をエンコードすることは周
知である。そのようなエンコードは、夫々が輝度または色差値であるディジタル
値を表わす画素ブロックに夫々の画像を分割し、そのブロックの変換係数となる
値のマトリクスを得るべく各ブロックに変換を施し、例えば/翫フマンコードを
用いてこれら変換係数をエンコードされた形で伝送することよりなる。一方デコ
ードは変換係数を得るべくハフマンコードワードをデコードし、画素ブロックに
対応する変換係数にエンコードの場合とは逆の2次元変換を加えることにより各
画素を表わすディジタル値を回復することよりなる。実際に用いられる変換は例
えば余弦変換のような高速アルゴリズムのある変換である。
フランス特許出願第2575351に示されるエンコードおよびデコード方法は
各画像を画素ブロックに分割し、変換係数ブロックを得るために輝度値ブロック
で表わされる各ブロックに余弦変換を行い、各ブロックについてそれが表わすシ
ーンの動きが大きいか小さいかを決定し、動きが大きいときにはそのブロックの
変換係数値をあるいは動きが小さいときには前の画像内の同様のブロックの係数
に関してこれら係数の値の差を伝送し、イントラ画像エンコードおよびインター
画像エンコードの2つの形式の内、各ブロックについて用いられた形式を示す情
報を伝送することよりなる。係数または係数の差はハフマンコードワードの形で
伝送される。
この方法によればデコードは逆変換を行う前に動きの少いシーンを表わす各ブロ
ックの変換係数の値を、前の画像内の同様のブロックの係数値にその係数の夫々
の差を加えることにより決定することを含む。
この方法によればエンコードは更に画像の高空間周波数に対応する係数または係
数差について、低空間周波に対応する係数または係数差に大きい重みをつけるよ
うにして係数または係数差値に重みづけを行い、そして重みづけした係数または
係数差をリニアスケールで定量化することよりなる。この定量化ステップは伝送
されるべき情報の量により可変である。これは1つのブロックの係数のすべであ
るいは変換係数差のすべてに問題のブロックの前にエンコードされた画素ブロッ
クについて伝送されるべき情報の量により可変である同じ定量化係数を乗算しそ
してその結果のすべてのみを保持することと等価である。
伝送されるべき情報は一定の速度での伝送を可能にするバッファメモリに記憶さ
れる。調整装置が、バッファメモリにデータが入りつつあるときは連続的に削減
しそしてバッファから出ているときは連続的に増加する定量化係数値を出す。
勿論このデコードは更に夫々の伝送される係数または係数差の値にエンコードに
用いられた重みづけ係数の逆に等しい係数を乗算しそしてそれにエンコードに用
いた定量化係数の逆に等しい係数を乗算することを含む。
一連の画像が動きの大きいシーンを表わす場合には伝送されるべき情報の量は大
きく、従って定量化係数は、伝送されるべき変換係数または変換係数差値の振幅
を小さくするため小さくなる。更に、重みづけ係数は、画像の高空間周波に対応
する本質的な情報の犠牲を少くしつつ画像の情報を伝送するために画像の低空間
周波に対応する変換係数により大きい重みを与える。
一連の画像が動きの少いあるいは静止したシーンを表わすときの各ブロックのエ
ンコードはそれら次々となる画像間の相関を調べるためインク画像形のものとな
る。
画像から画像へと、同様のブロックの変換係数の差値は減少しそして伝送される
べき情報量は減少する傾向となる。この調整は定量化係数を増加するように行わ
れる。
他方まだ伝送されていない情報は、画像の低空間周波に対しては、それが重みづ
けされそれ故伝送されているからもはや関係を有しない。まだ伝送されていない
情報は画像の高空間周波にのみ関係し、この画像は次に大量の情報をもって伝送
される。数面像に対応する時間インターバル後に静止シーンを表わす情報のすべ
てが伝送されそして非常に忠実なそのシーンの再生を可能にする。
カラーテレビジョン画像のエンコードとデコードについては上述の従来技術では
輝度信号と2つの色差信号に対応する3つのディジタル値列を並列に処理するこ
とを示唆している。
この周知の方法は2つの欠点を有する。すなわちこれら3つのディジタル値列の
並列処理により、3個のバッファメモリが必要であり、それらメモリは伝送チャ
ンネルのデータ速度は一定であるから一定の比をもつデータ速度でエンコードさ
れた情報を回復しなければならない。
ここで、輝度信号および2つの色差信号に対応する情報データ速度は、色の飽和
が極めて変化しうるちのであり、白、灰色および黒のみを含む画像の場合には0
にもなりうるちのであるから著しく可変の比をもつことになる。
これら3つの情報データ速度間に一定の比を与えるため特表平?−504692
(4)
に、実際には伝送される情報量を不必要に増加させ、あるいは色差に対応する情
報の部分が犠牲になるのであり、これは再生の忠実度に大きく影響する。
他の欠点はこの方法において用いられる調整によるものである。同一の画像にお
いてインター画像エンコードによりコード化された一連のブロックがある場合に
、伝送されるべき情報量が小さいとこの調整により定量化係数が増大し、バッフ
ァメモリの書込みが保持されることになる。分離したブロックまたはいくつかの
ブロックがイントラ画像エンコードによりコード化されるべきときにはそれらが
動きのある限られた領域に対応するから突然に大量の情報を伝送しなければなら
なくなる。バッファメモリが実際に満杯となっていると調整は伝送されるべき情
報の大部分を犠牲にする、すなわちバッファメモリが飽和すると定量化係数が急
激に減少する。そのような場合にはインター画像エンコードによりコード化され
た画素ブロックは、イントラ画像エンコードによりコード化された隣接ブロック
が中程度の忠実度で再生されるに対し高い忠実度で再生される。この品質の差は
これら2つの形のブロックが同−画素内に隣接するため非常に目につきやすくな
る。
本発明の目的は従来の方法のこれら欠点を解決することである。本発明の目的は
、特に同一のバッフ7メモリに輝度値と2つの色差信号値に対応する、伝送され
るべき情報を記憶し、そしてこれら3つの形の信号に対応する変換係数または変
換係数の差について一つの定数を除き重みづけ係数と同じ定量化係数を用いるこ
とからなる。
他の観点によれば本発明の方法は画像の低空間周波に対応する情報により大きい
重みを与えることに加えて伝送されるべき情報の量により可変の重みづけ係数を
用いて、バッファメモリの書込みが増加して最大になるとき画像の高空間周波に
対応する情報に与えられる重みを更に減少させることよりなる。
他の観点によれば、定量化係数はバッフ7メモリの書込速度の関数として可変で
あるが固定の書込しきい値に対応する不連続性を有し、このしきい値より低く且
つ、書込がこのしきい値より大となるとき増加するようにする。
本発明の方法は夫々輝度値ブロック、青色差値ブロックおよび赤色差値ブロック
で表わされる画素ブロックに夫々画像を分割し、問題とする値ブロックの変換係
数ブロックを得るために夫々の値ブロックに2次元変換を行い、問題のブロック
について伝送されるべき情報量を最少にするためにエンコードされている画像の
前の画像における同様の変換係数の値に対し、各値ブロックにつきそのブロック
の変換係数値またはそれら変換係数値の差を伝送することよりなるイントラ画像
またはインター画像エンコード段階と、この変換係数と変換係数の差とが伝送さ
れる前にそれらに画像の低空間周波に有効な玉みづけ係数を乗算すると共にそれ
らに伝送されるべき情報量の関数として可変である定量化係数を乗算する段階と
、各ブロッ′りについて変換係数の夫々の伝送値または変換係数差の夫々の伝送
値にエンコード段階で用いられた童みづけ係数の逆数に等しい係数およびエンコ
ード段階で用いられた定量化係数の逆数に等しい係数を乗算し、変換係数の夫々
の差値に問題のブロックと同様のブロックにおける問題の係数と同様であってデ
コードされている画像の前の画像に属する変換係数値を加算し、夫々の変換係数
に、デコードされた画像の一部を表わす値ブロックを得るべくエンコードに適用
された変換の逆である変換を行うデコード段階と、からなり、伝送情報のデータ
速度を調整する段階と、同一のバッファメモリに上記3つの形式の値ブロックに
対応する伝送されるべき情報を記憶する段階と、上記変換係数と上記3つの形式
のブロックの変換係数の差に、定乗算係数の適用を除き同じ可変重みづけ係数と
同じ可変定量化係数を乗算する段階と、を特徴とする。
第1図は本発明の方法の一実施例における画素ブロックの変換係数または変換係
数差の走査順を示す図、第2図は重みづけを示すグラフ、第3図は定量化を示す
グラフ、第4図、第5図、第6図は伝送情報のデータ速度の調整を示す図、第7
図、第8図は本方法の変更例を示す図、第9図はエンコーダおよびデコーダの同
期化信号を示す図、第10図、第11図はエンコーダの一実施例のブロック図、
第12図、第13図はデコーダのブロック図である。
一実施例においては一連の画像は一連のカラーテレビジョンフレームにより構成
され、サンプリングされそしてディジタル化される。各画素は輝度値、赤色差値
および青色差値で表わされ、夫々の値は8ビツトである。輝度は10.125M
Hzでサンプリングされ、夫々の色差信号は5.0625MHzでサンプリング
される。エンコードされた情報のデータ速度は一定であってIOMビット/秒の
輝度である。
コード化されるべき各テレビジョン画像はテレビジョンカメラにより従来通りに
解析される2つのインターレースフレームからなる。各フレームは別々にコード
化される。
この例では使用される変換は余弦変換である。これは16X16輝度値ブロック
、16X8赤色差値ブロック、16×8青色差値ブロックに加えられる。他の2
次元変換も本発明の方法の実施に使用しうる。この変換はこれら3種のブロック
の夫々に並列に行われる。これが夫々の値ブロックについて問題のブロックの変
換係数値マトリクスを与える。変換係数ブロックは変換されるべきブロックのそ
れと同じ寸法を有する。変換係数は実数である。
輝度値f (i、 j)の変換係数は次式で計算される。
但し c (u)= /(yl u−0のときC(u)=1
u40のとき色差値f’ (to 3)の変換係数は次式による。
但し、l+3はコード化されるべき値ブロックにおける行および列インデクスで
あり、UとVはこれら係数のブロックにおける変換係数の行および列インデクス
である。第1列にあって第1行の変換係数は変換係数ブロックの係数値の平均の
2倍である。その値は常に正である。
この値は、この変換係数における僅から誤差が隣接する画素ブロック間に大きな
可視的な差をもたらすから出来るだけ高い精度でコード化されねばならない。
変換ブロックの他の係数はUとVが増加すると増加する画像の空間周波数に対応
する。UとVが最大のとき変換係数は一般に0である。ここでは変換係数ブロッ
クの係数は、第1図に示されてu2+v2の値の増加に対応する走査順序に従っ
て考慮される。変換係数の走査路は、それらの静的特性により、コード化される
べき画像のタイプについての圧縮比を最適にするように選ばれる。
本発明のこの実施例はコード化される値のタイプ、すなわち輝度値、青色差値お
よび赤色差値の夫々についてインター画像エンコードおよびイントラ画像エンコ
ードを並列に行うことを含む。インター画像エンコードはコード化されている画
像の前の画像における問題のブロックと同様のブロックの変換係数に関し、問題
の画素ブロックの変換係数間の差を計算することからなる。イントラ画像エンコ
ードはそのブロックの変換係数値を直接に使用することからなる。次に両方にお
いて、このエンコード方法は重みづけ、定量化およびハフマンエンコードを行う
。
一般に、動きのある画像の一部を表わすブロックのイントラ画像エンコードはイ
ンター画像二ンコードより多量の情報を必要とする。逆に画像の静止部分を表わ
すブロックのインター画像エンコードは一般にイントラ画像エンコードより情報
量が少い。エンコードの形式の選択はコード化されるべき信号の3つの形式につ
いて共通である。この実施例ではエンコードの形式の選択はコード化されるべき
ディジタル値の同じブロックについて両方の場合に必要な情報の量を夫々正確に
決定する。各情報量は重みづけ、定量化およびハフマンエンコードにより供給さ
れるコード化されたデータのビット数により計算される。この方法では次に最少
の情報量を必要とするエンコードにより供給されるデータを伝送する。
この重みづけは画素ブロックの特定の変換係数をコード化する情報の抑圧がデコ
ードされた画像に著しい劣化を生じさせないようにすることを可能にする。画像
の低空間周波に対応する係数は高空間周波に対応する係数よりも情報の抑圧に対
し敏感である。重みづけは低空間周波に対応する係数が優勢となるようにするも
のである。
これは1つのブロックの変換係数または変換係数の差に、輝度については次式で
与えられる重みづけ係数を乗算することにより行われる。
但しUとVは重みづけの行われる変換係数または変換係数の差の列と行のインデ
クスであり、Rはブロックの大きさと画像のサンプリング周波数によりきまる実
数であってブロックの大きさが16X16でサンプリング周波数が10.125
MHzのとき1.4となるものであり、Norは次式で与えられるRによりきま
る一定のパラメータであって、
2×162
サンプリング周波数が10.125MHzのとき0.42となるものであり、P
onは重みづけの度合を限定する可変パラメータである。その値は画素を表わす
3種の信号に対応する、伝送されるべきコード化情報を記憶するバッファメモリ
の書込によりきまる。この情報はコード化されている画素ブロックの前のブロッ
クに関係する情報である。問題のビット数は非ゼロ値のハフマンエンコード、ゼ
ロ値のシーケンスにょるエンコードおよびデータ分離ワードのそう人後に得られ
るものである。
重みづけの度合はバッファメモリの書込みに対し作用するようにその書込みの増
加関数である。
この実施例ではバッフ7メモリの容量は64にバイトである。パラメータPon
の値および画像の低および高空間周波間に得られる重みづけ比は次表で与えられ
る。
64−48kb 18 548−40kb 18
.5 4.540−32kb 19 432
−24kb 20 3.524−16kb 22
B16−8kb 24 2.58
−Okb 27 2色差信号についての変換係数ま
たは変換係数の差の値は次式で与えられる係数で重みづけされる。
但し、R′は色差信号についてはブロックのサイズとサンプリング周波数とによ
りきまる実数であってサイズ16×8、サンプリング周波数5.0625MHz
については0.7である。N or’ は次式で与えられる実数であってサンプ
リング周波数が5.0625MHzのとき0.59である。
X162
重みづけ係数Pch(υ、V)も、伝送されるコード化情報のデータ速度の調整
プロセスにおいて寄与するように可変のPonによるバッファの書込みの関数で
ある。この重みづけ係数はインター画像エンコードによりコード化されたデータ
およびイントラ画像エンコードによりコード化されたものについて同一である。
この調整方法では更に1つのブロックの変換係数または変換係数の差に、コード
化されているブロックの前のブロックに対応するコード化されたデータを含むバ
ッファメモリの書込みの関数である定量化係数を乗算する。
定量化操作はイントラ画像エンコードにより得られた変換係数と重みづけ後にイ
ンター画像エンコードにより得られる変換係数の差とについて並列に行われる。
与えられた画素ブロックについて輝度に対応する変換係数のすべておよび変換係
数の差のすべてに同一の定量化係数値が乗算される。2つの色差信号に対応する
変換係数および変換係数差のすべてに定乗算係数を加えることを除き輝度に対応
するものと同一の値を有する重みづけ係数が乗算される。この定数は余弦変換の
計算中に導入される定乗算因子の補償のため1,41とされており、これは輝度
と色差についての場合と同様にサイズの差によりブロック毎に僅かに異なってい
る。
定量化係数はしきい値より低いバッファメモリの書込みEbについて一定であり
、Ebがこのしきい値を越えると指数関数的に減少する。この例ではバッファメ
モリの容量は64000ビツトであるから、書込しきい値は56000ビツトと
なる。輝度については定量化係数は次式で表わされる。
Eb>56000ビツトのとき。
N 1tos 、、 1、 Ebく56000ビツトのとき。
色差信号については定量化係数は次式で与えられる。
但し定数NorとNor’ は前述した値を何する。
変換係数または変換係数の差はそれらを最も近い整数値にするために重みづけと
定量化の後に整理される。
第2図はバッファメモリの書込Ebの関数として輝度についての画像の高および
低空間周波数に与えられる重みづけ係数の比を示すグラフである。これは書込み
が0から64キロビツトに変る間に段階的に増加する。
第3図は書込Ebの関数としての輝度に対応する定量化係数NILIIのグラフ
である。これから定員化係数は書込み値の殆どについて一定であり、その最大値
に近づくと急激に減少することがわかる。本発明においては定量化係数と書込み
間の関係はそれ故従来用いられたものとは全く異なり、連続的に変化する。従来
の定量化係数は水平レベルのようなものは含まず、書込みの関数として規則的に
減少する。
第4.5.6図は3個の連続する画像が静止シーンを表わす場合のこの調整プロ
セスを例示している。これら各図では実際に伝送される情報量が垂直軸に、これ
ら画像の夫々の変換係数または変換係数差のランクが水平軸に夫々プロットされ
ており、このランクは第1図の走査路によりきまる。問題とする情報の量は重み
づけ、定量化およびハフマンエンコード後に得られるものである。
しかしながら、第1変換係数に対応する情報量、すなわちi、 j −0はデ
ータ速度の調整を行わないから第4〜6図には示していない。第1係数は重みづ
けされず、回復された画像のブロック間の可視的な不連続性を避けるために標準
化されない。それ放気4〜6図は他の変換係数または変換係数差にのみ対応する
情報量を示す。
これら3つの画像の内の第1画像はその前の画像とは異なるものとする。第1画
像の変換係数はそれ故、低ランクの変換係数に特に分布する、大量の情報を必要
とするイントラ画像エンコードですべてコード化される。更に、重みづけは低ラ
ンクの係数を大きくする効果をaする。そして最後に高ランクの特定の係数が最
も近い整数値にする過程でOにされる。すべては+0.5と−0,5にしきい値
があるかのごとくに生じる。そのため、第4図では高ランクの係数は任意の情報
量によっては伝送されない。特に、高ランクの多くの係数は絶対値で0.5より
小さいからOにされる。0とされる係数または係数差値の数はバッフ7メモリの
大量の書込みにより生じる定量化係数の減少があると増加する。それ故定二化と
組合されたしきい値の効果は高空間周波に対応する情報を抑圧する傾向にある。
第5図は第1画像と同じであってそれに続く第2画像に対応する。第2画像の変
換係数はそれ数理論的には第1画像についてのものと全く同じである。これらは
第1および第2画像間の相関をとるためにインター画像エンコードでコード化さ
れる。インター画像エンコードは、N1画像がコード化されそしてその間および
デコード段階で同一の値を減算するためにデコード化された後にその画像の変換
係数と第2画像の変換係数の差を計算することにより行われる。
重みづけおよび定量化操作は情報を抑圧し、そしてそれ故コード化前の変換係数
とデコードに先立つコード化後の変換係数の非0差を生じさせるコード化誤差を
生じさせる。それ故、第1画像についてコード化されモして復号化された係数と
第2画像についてコード化されるであろう係数との間に非0差がある。これらの
差は特に重みづけ係数と定量化係数が画像毎に変化することによるものである。
ji!5図は重みづけされ、定量化されそしてハフマンエンコードされた係数の
差に対応する情報量を示す。これらの差により構成される情報量はいくつかの理
由で第1画像の変換係数値に対応する情報量より小さくなる。まず、第1および
第2画像は同じであるから係数の差は低い値をもつ。従って、この情報量はまず
平均周波数と高周波数、すなわち平均ランクと高ランクに対応するのであり、そ
の理由はjii1画像のエンコード中に行われる重みづけと定量化が平均ランク
と高ランクに対応する情報を犠牲にしているからである。この情報は第2の記憶
された画像に詳細を加えうるようにする。第2画像のブロックのすべてのエンコ
ードが第1画像との相関を用いたインター画像エンコードであると、伝送される
べき情報の量は減少してバッファメモリを空にし、そして:A愁プロセスにより
定量化係数の増加とその一定値1での維持が生じる。
定量化係数の増加は変換係数の差の大きさを増大させ、そしてそれ数平均および
高ランクの係数について伝送されるべき情報量が増大しそしてそのためバッファ
メモリの書込みが生じる。しかしながら、定量化係数のレベリングはこの傾向を
低下させる。更に、伝送されるべき情報は、低空間周波に対応する情報が第1画
像のエンコード中、高度に伝送されているから平均および高空間周波に特に対応
する。重みづけはバッフ7メモリが満杯になるとき高周波に対し序々に作用する
。それ故、童みづけそれ自体も第2画像について伝送される情報の量を減少させ
ようとする。最後にこの量は第1画像について伝送されるものより小さい。
前の2画像と同じ第3の画像のエンコードもインター画像エンコードで行われそ
して第1、第2画像のエンコード中に伝送されえなかった高空間周波に対応する
情報を伝送するだけでよい。この情報は微細な部分を回復された第3画像に付加
しうるようにする。かくして、一連の静止画像があるときは、回復される画像の
忠実度が非常に高いものとなる。
第6図は係数のランクの関数として第3画像について伝送されるべき情報の量を
示す。この情報量は特に非常に高い空間周波数に対応するものであり、そしてこ
れは一般に、バッフ7メモリが空になりはじめても重みづけが非常に高い空間周
波数に対し著しく作用するから、第1画像および第2画像のエンコードについて
伝送されるべき情報量に対し小さい。定量化と重みづけの度合は調整が書込みを
一定レベルに維持しようとはせず、各インター画像エンコード中の書込みを減少
させようとするように選ばれる。
一般的には各画像は静止領域と動作領域からなる。動きのある領域にあるブロッ
クはバッファメモリを飽和させる傾向のあるインター画像エンコードを必要とす
る。
重みづけと定量化の度合はメモリがこれらブロックに対応する情報で飽和しない
ように選ばれる。重みづけは、メモリの書込が減少するときに高い空間周波に対
応する係数または係数差に対しそれが低い度合で作用するようにバッファメモリ
の書込みの関数である。しかしながら重みづけの度合は、大量の情報の伝送を生
じさせるイントラ画像エンコードによりコード化されるブロックのエンコードに
ついての容量を与えるためにインター画像エンコードでコード化される一連のブ
ロックがあるときバッファメモリが空のままとなるようになる。
このように、1以上の連続するブロックをイントラ画像エンコードでコード化す
べきときはバッファメモリは飽和は近づかず、その結果定量化係数は、イントラ
画像エンコードでコード化されるべきブロックが入るときバッファメモリ容量の
オーバシュートを避けるために急激には増大されることはない。急激な定量化係
数の変化を特表乎:2−5o46s)2(8)
避けるためにこの調整プロセスは同一画像においてブロック毎の画像の再生品質
を急激に劣化させない。これによりインター画像エンコードでコード化されたブ
ロックと同一画像でこれらブロックに接近しイントラ画像エンコードでコード化
されたブロックとの間に可視の再生品質のコントラストが生じなくなる。
本発明の方法は輝度および色差信号に対応する変換係数または変換係数の差に、
一定の乗算因子の適用とは別に同一の重みづけ係数と同一の定量化係数を乗算さ
せるからこれら3種の信号は同一ブロック内の同一品質でコード化され、そして
伝送されるべき情報は共通のバッファメモリに記憶しうる。共通のバッファメモ
リでのこの記憶により3種の信号に対応する情報量間に任意の比をもってコード
化された情報を伝送しうろことになる。これら3種の信号について伝送される情
報量間に1つの与えられる比がないことにより、同等の忠実度をもって画像の圧
縮率に重要な利点を得ることが出来る。
事実、2つの色差信号について伝送されるべき情報の量は画像により表わされる
シーンにより著しく変化しうる。画像が著しく飽和していない色を有するときは
色差信号について伝送されるべき情報の童は小さい。この場合には、3個の独立
したバッファメモリを用い3種の信号について伝送される情報量間に一定の比を
用いるようになった3種の信号について別々の調整を行う従来の方法とは異なり
、共通の調整により色差信号についての情報量を減少させた伝送が可能となる。
バッファメモリの書込Ebは問題とするブロックのコード化の開始前に知られて
いなければならない。これは問題のブロックの前のすべてのブロックに対応する
コード化された情報を考慮しなければならない。これは問題のブロックに先行す
るすべてのブロックについて伝送されるべき情報量を加算し、そしてこの和から
、伝送チャンネルのデータ速度と問題のブロックに先行するブロックをコード化
する情報の伝送のスタートと終りとの間の時間との積をとって計算される伝送情
報量を減算することにより計算される。
定量化後に、各ブロックの第1係数およびO値を除き変換係数または変換係数の
差の夫々の値が/1フマンコードによりコード化される。1ブロツクの変換係数
または変換係数の差は第1図により、増加するu2+v2に対応する走査順で次
々に考慮される。0である係数または係数の差はハフマンコードでコード化され
る長さのシーケンスをもってコード化される。選ばれる走査順は1つのブロック
の係数または係数差列が常に0値の長いシーケンスで終了するようにするもので
ある。i、jが0である各ブロックの第1係数または係数の第1差はl\フマン
エンコードを行わずに伝送される。
データ速度の低下を最適なものとするためにハフマンエンコードは8程の異なる
ツリーに従って行われる。すなわち、
A1.輝度信号に対応する、一連の0に続く変換係数変換係数のコード化。
A3.輝度信号に対応する、一連のOに続く変換係数の差のコード化。
A4.輝度信号に対応する、一連のOを前にもたない変換係数の差のコード化。
A5.色差信号のいずれかに対応し、一連の0に続く変換係数のコード化。
A6.色差信号のいずれかに対応し、一連の0を前にもたない変換係数のコード
化。
A7.色差信号のいずれかに対応し、一連の0に続(変換係数差のコード化。
A8.色差信号のいずれかに対応し、一連のOを前にもたない変換係数差のコー
ド化。
しかしながら、圧縮率に成る劣化は生じるが同一のコード化ツリーA5とA7、
同一のコード化ツリーA4とA6とA8を用いることが出来る。これらエンコー
ドツリーはバッキングビットとデータ分離ワードである特別のイベントをもコー
ド化するものである点にも注目すべきである。
0でなく前に一連の0を有さない係数または係数差のコード化および非Oであり
前に一連の0を有する係数または係数差のコード化用の2つの異なるツリーを用
いることにより、1つのコード化ツリーをこれら2つのケースに用いる従来の方
法に対し10%程度伝送されるべき情報量が減少する。この減少の理由は次の通
りである。
まず、一方では0のシーケンスをそして他方では係数または非0係数差をコード
化するためには互いに区別しうるプレフィックスをつけた2つの別々のツリーが
必要であるが、この場合には1つのシーケンスとしてコード化されることになる
から2つの連続する0シーケンスはない。従って、1つのOシーケンス後に非0
である係数または係数差が存在する。これは伝送されるべきでない既知の情報で
ある。上記の2つのツリーの使用により伝送されるべき情報の量を減少させるべ
くこの情報の冗長度を検討することが出来る。
この実施例では係数のコード化のために用いられるハフマンコードは−63と+
63の間のダイナミックレンジを有する。係数差のコード化に用いられるものの
ダイナミックレンジは−31と+31の間である。オーバーシュートの場合には
少くとも1個のオーパージニートプレフィックスが加えられる。0モジユロ+6
4とOモジユロ−64の値を区別するために2つの独立したコードワードが加え
られる。+64と−64の倍数は以降の説明では夫々0+と〇−で示してあり、
これらはいくつかのオーバーシュートプレフィックスを用いてコード化される。
各ブロックにおける最後の0シーケンスはコード化されず、各ブロックに対応す
るコード化データはインターブロック同期化ワードで分離される。各ブロックの
第1係数または第1係数差の値は9ビツトで表わされる。
8本のハフマンツリーは次の条件を満足する。
−コードワードのすべてが16ビツトより短い長さを有する。
一連つて、コードワードの有効な結合は1連のOとなってはならない。
一コードワードは例外して5以上の0とならないかぎり終了出来ない。
一ワード“ooooo”が正確な使用のため保存される。
一コードワードは4以上の0で始まることは出来ない。
−色差信号に対応するエンコードツリーのみが同期化ワードを含む。
エンコードツリーA1は195個のイベントをコード化する。非0係数は129
個の考えられるイベントまでを可能にするのであり、これらは値−63,・・・
、−1゜1、・・・、+63、係数に関係するオーバーシュートプレフィックス
、+64の倍数であってO十とされる値、−64の倍数でありて〇−とされる値
である。
−0シーケンスは65の考えられるイベントまでを可能にし、これらは長さ値1
.・・・、63と、0シーケンスに関係したオーパージニートプレフィックスと
0シーケンスに関連した0値Opである。
−バッキングにより特定のイベントが構成される。
このツリーA1が満足しなければならない条件は次の通りである。イベントO+
を“ooooo”でフード化しなければならない。コードワードは少くとも3個
の0以内で終了しなければならない。係数用のオーバーシュートプレフィックス
は1で終らねばならない。
ツリーA2は129のイベントをコード化する。すなわち値−63,・・・、
−1,1,・・・63、係数に関係するオーパージニートプレフィックス、+6
4の倍数であり0+で示される値、−64の倍数であってOで示される値である
。このツリーは次の条件を満足しなければならない。すなわち、最短のコードワ
ードが2ビツトであって“OO′で構成されること。禁止イベントはない。
ツリーA3は195のイベントをコード化しそして次の特性を有する。
一非O係数が129のイベントを可能にする。すなわち、値−63,・・・、−
1,1,・・・、63と、係数に関係するオーパージニートプレフィックスと、
+64の倍数と−64の倍数である。
−〇シーケンスは65のイベントを可能にする。すなわち値1.・・・、63と
Oシーケンスに関係するオーバーシュートプレフィックスと0シーケンスに関係
する値Opである。
一バッキングにより特定のイベントを構成する。
このツリー八3は次の条件を満さねばならない。すなわち、+64の倍数が“o
o o o o”でコード化されること、コードワードは4個以上のOで終了
しないこと、0シーケンスの長さについてのコードワードの長さは3ビツトより
大であること、係数に関係するプレフィックスは1で終ること。
ツリーA4は65のイベントをコード化し、それらは非0係数値−31,・・・
、 −1,1,・・・、31と、係数に関係するオーバーシュートプレフィック
スと、+31の倍数と、−31の倍数である。このツリーは次の条件を満さねば
ならない。すなわち最短のコードワードは1ビツトであってOであること。禁止
イベントはない。
ツリーA5は131のイベントをコード化しそして次の特性ををする。すなわち
、値−31,・・・、−1,1゜・・・31で構成される係数についての65イ
ベント、係数0+、0−に関係するオーパージニートプレフィックス、Oシーケ
ンスについての65のイベント、値1.・・・。
63.0シーケンスおよび0の長さに関連したオーバーシュートプレフィックス
、イントラブロック同期化ワードにより構成される特定のイベントである。この
ツリーは次の条件を満さねばならない。すなわち、値0+はoooooでコード
化されること、0シーケンスは4以上のOで終らないこと、0シーケンスの長さ
は3より大であること、そして係数に関係するオーバーシュートプレフィックス
のコードは1で終ること。
イントラブロック同期化ワードにより特定のイベントを構成する。
ツリー八6は65のイベントをコード化しそしてそれはツリーA4と同じである
。
ツリーA7は131のイベントをフード化し、それはツリーA5と同じである。
ツリーA8は65のイベントをコード化し、それはツリーA5と同じである。
本発明の方法のオプションとして、コード化される画素ブロックのカテゴリであ
るパラメータの重みづけ係数と定量化係数の機能を与えることである。このパラ
メータはこの画素ブロックの再生の困難度を表わす。実験によれば、最悪の再生
ブロックは、問題とするブロックに隣接する少くとも1つの画素ブロックの上に
伸びる比較的均一な暗部を含み、両者の境界が比較的長くこの暗部を通るという
ことを特徴とする。そのような場合には暗部は境界のいずれかの側において異な
ってコード化され、それにより画像のブロック化が見えてしまうことになる。
特にこれは粒状のノイズが同じように再生されず二の暗部に特に見えることなる
からである。
一実施例においては本方法は画素ブロックを、ブロック間の境界を明らかにしな
いでそれらを再生する際の困難度に従って8つのカテゴリ1−8に分類する。更
に夫々の16X16画素ブロックを4X4画素サブブロックに分割し、このサブ
ブロックの夫々において輝度の平均値を計算する。実際には1つのブロックの周
辺部にあるサブブロックのみを考える。
第7図は12個のサブブロックからなるブロックの例であり、夫々のサブブロッ
クについて平均輝度が計算される。その部分をハツチングで示しである。本方法
は次に画素ブロックの周辺にあって2つの隣接するサブブロックをカバーする長
方形の領域の平均輝度を計算する。
これら領域は部分的に重なっている。第7図ではこれらサブブロックは上左隅の
ものから時計方向に番号を付し 。
である。第8図ではこれら領域は上左隅から時計方向に。
番号を付しである。例えば領域N011はサブブロックNo、2とNo、1をカ
バーし、領域N002はサブブロックNo、2とNo、3をカバーする。一つの
領域の平均輝度はその領域に入る2つのサブブロックの平均輝度の和の半分であ
る。この平均輝度値は次式により計算される。
L(領域No、i) −1/2 (L (ブロックNo、j) +L(ブロック
No、(++1)) ・・・・・・(9)但し1−1−12であり、L(ブロ
ックNo、i)とL(ブロックNo、 (++1))はブロックNo、iとブ
ロックNo、 (++1)における平均輝度値である。
本発明は更に最小平均輝度値を有する領域を決定する。
この最小平均輝度値はL winで示されそして問題のブロックのコード化の困
難度を決定する。次に問題の領域を、この最小平均輝度値と7個のしきい値との
比較により困難度8つのカテゴリーに分類し、このカテゴリーにより重みづけ係
数と定量化係数を決定する。
重みづけと定量化の係数の精度は、ブロックのコード化の困難度が大となるから
、すなわち決定された最小輝度が低くなるから減少する。ブロックを8つのカテ
ゴリーに分けることにより、コード化の困難度が増大するときの重みづけおよび
定量化の精度を序々に低下させることが出来るようになる。
本発明の方法における他のオプションとしては差動的なインター画像エンコード
方法に関連した伝ばん誤差に対する保護である。一連の画像の同様のブロック、
すなわちその一連の画像における夫々の画像において同一の位置を有するブロッ
クをインター画像エンコードでコード化する場合には第1ブロツクの誤差がそれ
に続く同様のブロックのすべてにおいてくり返される。そのような誤りが検出出
来ればその正しくないブロックに含まれる画像の前の画像における同様の画素ブ
ロックにより二の正しくないブロックのすべてを置きかえることが出来る。
この例では画像は2個の別々にコード化されたフレームからなるから、同様のブ
ロックは問題のフレームの前であって同じパリティを有するフレームの画素ブロ
ックである。しかしながら、この修正方法は完全な画像を回復せず、その結果、
例えば30画像に対応する一定の最大インターバルをもって、与えられた位置を
有する各ブロックについてイントラ画像エンコードを重ねることによりこの伝ば
ん誤差を制限する必要がある。イントラ画像エンコードがランダムにあるいは同
期的に重ねられるとすると、データ速度のコストが著しく増加する。
本発明の方法は情報データ速度を僅かに増加させるだけでこの伝ばん誤差を制限
しうるようにする。これは、与えられたブロックについてインター画像エンコー
ドとイントラ画像エンコードのコストの差が第1しきい値よ ゛り小さいかあ
るいは与えられたブロックが、(i、j)を1画像におけるブロックの位置を示
す座標とに、第2の固定しきい値より大きい多数の画像N(i、j)についての
イントラ画像エンコードによりコード化されていないとき、イントラ画像エンコ
ードを重ねることからなる第1の目安を含んでいる。第1しきい値は与えられた
ブロックがイントラ画像エンコードによりコード化されたから画像の数の関数5
(N (i、 j) )となる。これは、相対コスト差が一定であっても、
成る時間の終りでイントラ画像エンコードが生じるように、増加関数とする。
エンコードコストの差はイントラ画像エンコードを用いてのブロックのコード化
に必要なビット数とインター画像エンコードを用いてブロックをコード化するに
必要なビット数の差をとり、この差をインター画像エンコードを用いたブロック
のコード化に必要なビット数で割ることにより計算される。関数f (N (i
、 j) )はA・N(i、j)またはA−N2 (i、j)の関数とするこ
とが出来、Aは強制が遅くともインター画像エンコードでコード化される50フ
レーム後に生じるように選ばれた定数である。実際にはインター画像エンコード
により与えられたブロックがコード化される期間内の画像の数を制限しうるよう
にする第2の目安をつくる必要がある。この第2の目安は、与えられたブロック
がインター画像エンコードでコード化されている間の画像の数を、例えば50フ
レームに、従ってヨーロッパテレビジョンスタンダードで1秒に対応する第2の
しきい値50との比較である。
成る場合には、これら目安は同一画像について多数回のイントラ画像エンコード
の実施を必要とする。伝送されるべき情報量の急増を避けるためにはイントラ画
像エンコードの実施を時間的にスタガー状にする必要がある。
このため、本方法は更に第3のしきい値より大きいインターバルで分離された連
続するブロックについてのみイントラ画像のエンコードを行う。例えばこれはN
1を各フレームにおいて変化し全体としてOから3の間の値としてNiモジニロ
4に等しい問題のフレームにおける数のブロックについてのみ実施を可能にする
ようにしてもよい。この例では任意のブロックは最大でNO+4フレームのイン
ターバルでイントラ画像エンコードによりコード化される。
本発明のエンコード方法は更に非同期チャンネルを介しての伝送後に画像のサン
プリング周波数を回復可能にする同期化情報と共にコード化データを送信するこ
とを含む。そして更に伝送チャンネルを介して連続的に伝送される種々のコード
化データの性質を囲復しうるようにするセパレータを伝送することを含む。
画像サンプリングのビデオ周波数を回復するために2種の同期化パターンがコー
ド化データとそれらのセパレータとは別に伝送され、その間これらコード化デー
タの伝送を凍結する。1つの同期化パターンは各偶数フレームのコード化データ
の前に25Hzの周波数で伝送され、そしてライン同期化パターンが15625
Hzで伝送されて速度サンプリング周波数に対しクロックを与える。
これら2つの同期化パターンはコード化データに対しては固定位置を持たずそし
て第9図には示していない。
これら2つの同期化パターンは最も近い1ビツトに対して決定される与えられた
数のビットで分離されるからこれらがデータのつながりによってイミテートされ
得ないようにする必要はない。このために与えられる回数の連続するパターンの
存在のチェックからなる学習プロセスによりこれらはデータから区別されうるよ
うになる。
コード化データのセパレータを第9図に示す。2フレームに対応するこのコード
化データはこの例では8回くり返される画像セパレータの後となる。各画像セパ
レータは15個のOと1個の1からなる16ビツトプレフイツクスからなり、そ
してくり返しにおけるセパレータのランクを与える3ビツト2進ワードを含む。
実際にはくり返し回数は伝送チャンネルにおけるエラーレートの関数として選ば
れる。このプレフィックスはハフマンコードワードおよびインターブロックセパ
レータワードの適当なつながりではイミテートしえない2進ワードである。
画像セパレータのくり返しによりこれらは分離されたエラーおよびエラーの小さ
いパケットから保護されうる。
画像セパレータの検出は、それが数回なされそして画像セパレータの正確な位置
が夫々のセパレータのランクをコード化する3ビツトにより知られるときにのみ
有効とされる。
ブロックN081に対応するコード化データは画像セパレータが8回くり返され
た後に伝送される。次にインターブロックセパレータがブロックN002のコー
ド化データの前に伝送される。インターブロックセパレータは10個の0と1個
の1からなる11ビツトラジカル、ブロックモジニロ4のランクを表わす2ビツ
ト2進ワード、およびこのブロックのランクの和モジニロ4およびインターブロ
ックセパレータに続くブロック内のコード化されたイベントの数を表わす2ビツ
ト2進ワードからなる。このように構成されるラジカルは8本の゛ハフマンエン
コードツリーに属するコードワードの正当なつながりによりイミテートしうる。
このため、エンコードツリーは最大で4個の0で始まり、最大で5個のOで終る
コードワードを含む。0のみを含むコードワードは、それがくり返されるとイン
ターブロックセパレータとなるから禁止される。
第9図の下部は1つのブロックについてのコード化データのフォーマットを示す
。これは、ブロックのカテゴリを表わす3ビツト2進ワード、赤色差信号のエン
コードの形式、すなわちインター画像またはイントラ画像を示す1ビツト、ビッ
ト数の可変のデータ、ハフマンコードワードで構成されるイントラブロックセパ
レータ、青色差信号用のコード化データのエンコード形式を示す1個のインター
イントラビット、ハフマンコードワードで構成されるイントラブロックセパレー
タ、輝度信号コード化データ用のエンコード形式を示す1ビツトおよび輝度信号
のコード化データからなる。
画像セパレータはそれらのパリティを考慮した無視しうる冗長度を生じさせる。
イントラブロックセパレータは、各ブロックの最後のOシーケンスはコード化さ
れないから重要である。これらは保護されずそれ故冗長度を生じさせない。他方
、インターブロックセパレータには冗長度がある。従来の技術によればインター
ブロックセパレータは輝度信号のインター画像およびイントラ画像エンコードツ
リーに属し、その長さは5ビツトである。
この実施例で用いられるものは15ビツトであり、10ビツトの冗長度がある。
更に色差信号のハフマンエンコードツリーは従来と比較してハフマンコードの平
均長を増加させる値0+をコード化するための5個の連続する0からなる逆ワー
ドを含む。インターブロックセパレータにおける情報の冗長度は伝送される情報
全体の少くとも1%と予測される。この冗長度は低いがインターブロックセパレ
ータのエラーに対する保護を著しく改善させる。
インターブロックセパレータの正確な検出は、フード化データの1ビツトの損失
によりエンコードに対するデコードの同期が総体的に失われそして1つの画像が
失われるから、重要である。
インターブロックセパレータが正しくない場合にはブロックのランク、モジュロ
4を表わす2進ワードでデコードとエンコードを再同期させることが出来る。
インターブロックセパレータのレベルで1ブロツク内のエラーを検出する方法は
少くとも4種ある。すなわち、−任意の正常なブロックに含まれる2個のイント
ラブロックセパレータが検出される前にインターブロックセパレータを検出する
。
一ブロックとイベント数モジュロ4の和のランクを表わす2ビツトワードにより
与えられる前のブロックのデータの終了に対応しない開始を有するインターブロ
ックセパレータの検出。
−1だけ増加された前のブロックのランクに等しくないブロックランク、モジュ
ロ4の検出。
−ブロックランクと受けたイベント数の和に等しくないブロックランクとイベン
ト数の和、モジュロ4の検出。
1つのブロックの受は入れはこれら条件のいずれも生じないときにのみ有効であ
る。経験によれば、ブロックのランク、モジュロ4およびインターブロックセパ
レータ内で伝送されるブロックランクとイベント数の和、モジュロ4の使用はブ
ロックに影響するエラーの大部分を検出可能にする。
ブロックが正しくないものとして検出されると、本方法ではデコードされている
フレームの直前のフレーム内の同様のブロックとそれを入れ換えることによりそ
れをマスクする。インターブロックセパレータ内の独立したエラーはそれに先行
するブロックおよびそれに続くブロックのマスクを行う。その理由は第1の終了
と第2のスタートが正確に確認しえないからである。
最も問題となるエラーの形式は、ブロックのランクがモジュロ4で伝送されるた
めにデコードとエンコードの再同期化が不可能であるため、少くとも4つの連続
するブロックに影響するエラーパケットにより構成されるものである。同−画像
内の以降のブロックのすべてがシフトされる。次の画像のスタート時にのみ同期
化が再び得られる。更に、このエラーはインター画像エンコードでコード化され
るブロック内の以降の画像に伝ばんする。
ブロックのランクを表わすワードおよびブロックのランクとイベント数の和を表
わすワードのモジュロを増加することによりインターブロックセパレータのエラ
ーに対する抵抗を大とすることが出来る。
第10図は本発明の方法を実施するためのエンコード装置の一実施例のブロック
図である。この例は入力端子1、フレームメモリ2、第1ブロツクメモリ3、第
2ブロツクメモリ4、ブロック分類回路5、輝度エンコード装置6、色差エンコ
ード装置7、定量化係数と重みづけ係数を計算する装wt8、メモリ9、ハフマ
ンエンコーダ/セパレータ発生装置10、シーケンサ11、シフトレジスタ12
、画像同期化/ライン同期化発生器13、メモリ9と装置10とレジスタ12か
らなるバッフ7メモリの書込みを計算する装置14、伝送情報量の計算装置15
、および10Mb/秒の一定データ速度を有する非同期伝送チャンネルに接続す
る出力端子19から成る。
入力端子1は輝度値Y1赤色差値DR,青色差値DBを3ビツト2進ワードの形
で並列に受ける。各3ビツトは一つの画素を表わす。問題とする一連の画像は従
来のテレビジョン画像であり、各画像は2つのインクレースされたフレームから
成るが、これら2つのフレームは別々にコード化される。輝度信号は10.12
5MHzでサンプリングされ、夫々の色差信号は5.06MHzでサンプリング
される。エンコーダ6と7は並列に動作する。エンコーダ6は2つの輝度値をコ
ード化するがエンコーダ7は赤色差値と青色差値をコード化する。
フレームメモリ2のデータ入力は入力端子1に接続する。このメモリ2の読取お
よび書込制御入力は図示しない接続によりシーケンサ11の出力に接続する。シ
ーケンサ11は値Y、、DR%DBの記憶を制御する。メモリ2のデータ出力は
ブロックメモリ3,4のデータ入力に接続する。メモリ3.4の制御入力は図示
しない接続によりシーケンサ11の出力に接続する。シーケンサ11は16X1
6画素からなるブロックを表わす16X16輝度値のメモリ2からの読取とメモ
リ3への書込を制御する。これはまた同時に同じ画素ブロックを表わす8X16
W色差値と8×16赤色差値のメモリ4への書込およびメモリ2からの読取を制
御する。
ブロックメモリ3のデータ出力は装f!6の入力端子20と分類装fif5の入
力とに接続する。ブロックメモリ4のデータ出力は装置7の入力に接続する。装
置7の他の入力と装置6の入力端子21は装置8の出力に接続する。装置8は伝
送チャンネルに伝送されるコード化情報のデータ速度を調整するために計算され
る定量化係数と重みづけ係数を出力する。装置8は分類装置5の出力に接続する
第1人力と計算装置14の出力に接続する第2人力を有する。装置14は装置1
5の出力に接続する第1人力と、装置6の出力端子22に接続する第2人力と、
装置7の第1出力に接続する第3人力を有する。
メモリ9は装置6の出力端子23と装置7の第2出力に接続する第1データ入力
と、装置6の出力端子24と装置7の第3出力に接続する第2データ人力と、シ
ーケンサ11の出力に接続する第3データ入力とを有する。
メモリ9の機能はそのチャンネルに送られるコード化情報のデータ速度の調整を
可能にするために輝度値または色差値を表わす余弦変換係数または余弦変換係数
差の値または0シーケンスの長さを記憶する。メモリ9の第1データ入力に入る
データは変換係数または変換係数差または0シーケンスの長さである。メモリ9
の第2データ入力に入るデータは、エンコードの形、すなわちインター画像また
はイントラ画像、およびデータの形、すなわち輝度値または赤色差値または青色
差値であって0でない係数または係数差および0の連続するシーケンスの長さを
表わすものに対応するデータを示すために第1データ入力に加えられるデータに
対応するインジケータである。
メモリ9の第3データに入るデータも、第1人力に入り、ブロックのスタートま
たはブロック内であることを示す、輝度スタートデータまたは赤色差スタートデ
ータ、青色差スタートデータに対応する。これら2つのインジケータは輝度また
は色差を表わすデータと同時にメモリ9に記憶されそして8つのハフマンツリー
によるデータのエンコードおよびインターブロックセパレータ、イントラブロッ
クセパレータおよびインター画像セパレータの供給のために装置10とハフマン
エンコーダ/セパレータ発生器とを制御するためのインストラクションを構成す
る。メモリ9はデータと対応するインストラクションとを供給するために装f!
flOの2つの人力に夫々接続する2個の出力を有する。
メモリ9は図示しない接続によりシーケンサ11の出力に夫々接続する読取およ
び書込み制御人力を有する。
シーケンサ11は装置10がデータをコード化してチャンネルに伝送するときそ
のデータおよび対応するインストラクションの読取を順次制御する。装置1oは
シーケンサ11に図示しない接続によってその動作の適用性を指示する。
装置10はシフトレジスタ12の並列入力に接続する出力を有する。レジスタ1
2はエンコーダの出力端子16に接続する出力と、チャンネルでの伝送周波数を
限定するクロック信号HCの入る制御入力とを有している。
画像同期化/ライン同期化発生器13は画像周波数およびライン周波数で同期化
パターンを供給するために出力端子14に接続する出力も有している。発生器1
3はシーケンサ11により制御される。同期化パターンの伝送はコード化データ
とそれらのセパレータの伝送とは全く無関係にこれらコード化データの伝送を周
期的に凍結させて行われる。これらパターンはデコード後に、チャンネル周波数
に対し非同期である画像とラインの周波数の回復を可能にする。
装置10はシーケンサと読取専用メモリにより構成される。これらのメモリはメ
モリ9からのデータからのトランスコーディングを可能にし、このトランスコー
ディングはデータの形の関数であり、このデータの形はそれらに関連したインス
トラクションで指示されるシーケンサはこれらインストラクションにより制御さ
れてトランスコード化されるべきデータに適しt;ハフマンコードに対応する読
取専用メモリを選択する。シーケンサはまたインターブロックセパレータ、イン
トラブロックセパレータおよび画像セパレータを構成する2進ワードを供給する
。このシーケンサは各画像セパレータのランク、各ブロックのランク、モジュロ
4と各ブロックのランクとこのブロックでコード化されるイベントの数の和、モ
ジュロ4を決定してこれら値を前述の方法によりセパレータに含めるためのカウ
ンタからなる。
シーケンサ11はこのコード化装置の要素のすべてにクロック信号を送り、そし
て16X16画素ブロックの処理に対応するペリオドをもって装置6.7に特定
の制御信号を供給する。画素を表わす値はライン抑圧およびフレーム抑圧に対応
するストップ時間インターバルをもってフレームメモリ2に記憶される。しかし
これら代表値は個分低い速度でメモリ2がら再び読まれる。この読みはライン抑
圧とフレーム抑圧の時間インターバルを考慮せずに規則的な周波数で行われる。
装置10の出力はシフトレジスタ12の並列入力に接続してそれにコード化デー
タまはたセパレータに対応する2進ワードを供給する。シフトレジスタ12はこ
の2進ワードのビットを、問題のチャンネルにおける伝送周波数に対応するクロ
ックHCの効果により出力端子19に次々と伝送される。
装置8は輝度エンコーダ6と色差エンコーダ7についてと同じである重みづけ係
数を出し、そして乗算係数の付加を除き装置6,7についてと同じ定量係数を出
す。
これら2つの係数は輝度に対応する伝送されるべき情報および色差に対応する伝
送されるべき情報のデータ速度について共通の調整を行う。メモリ9は、装置1
0を制御するインストラクションを構成する、これら異なる形の情報を確認しう
るようにするインジケータと共にこれら両方の情報を記憶する。
メモリ9はハフマンエンコーダ10の上流に配置されるから、チャンネル上のビ
ットの流れの調整は係数または係数差の大きさをそれらのハフマンエンコーダに
よるコード化の前に可変の重みづけおよび定量化して行われる。大きさの減少は
ハフマンエンコーダの出力におけるビット数の減少で表わされる。メモリ9、装
置10およびレジスタ12の代りに2進データを直列に記憶しそしてチャンネル
にそれらを直列に出すバッファメモリのみを用いてすべてのことが行いうる。装
置14はメモリ9の書込み量ではなくこのバッファメモリの書込み二を計算する
。バッファメモリの書込量は問題の時点で伝送されるべく残っているハフマンコ
ードの形の2進情報の量に等しい。メモリ9の書込量とバッフ7メモリのそれと
の間には数学的な関係はない。従って、メモリ9の容量はハフマンコードの平均
長さを考慮して選ばれる。この例では平均長は2ビツトである。メモリ9は夫々
1つのデータと1つのインストラクションからなる32にワードの容量を有し、
これは前記のバッファメモリの容量64にビットに対応する。
装置15はチャンネルに送られる情報量の値を装置14に出す。装置6.7は夫
々の係数または係数差のコード化コストを装置14に与える。装置14はバッフ
7メモリの書込量の値を累積しそれから伝送量を減算する。
次にこれは計算装置8に書込量を与え、この計算装置が定量化と重みづけの困難
度を装置5で決定されるブロックのカテゴリの関数として変調することにより式
(3)−(8)に従って定量化係数と重みづけ係数を決定する。
計算装置t15はチャンネルでの伝送周波数を示すところの既知ではあるが画像
のサンプリング周波数に対し非同期であるクロック信号HCから伝送されるビッ
トの数を決定する。低周波に対する高周波の重みづけの比は第2図の値に対応す
る。輝度定量化係数はバッファメモリのOから56kbf:での書込量について
は一定の値を有しそして、56kbから64Kbまで変化する書込量については
指数関数的に減少する。
この装置はその入力と出力間に各画素ブロックの周辺領域における平均輝度を計
算する装置16と、各ブロックでの最小輝度を決定する装置17およびブロック
のカテゴリを決定する装置18を直列に有する。
装置5は第7.8図について述べたように各ブロックの周辺における4X8画素
からなる12個のサブブロックにおける平均輝度を計算し、次に夫々4×8画素
の12個の領域の平均輝度を計算する。装置1.7は装置16で計算された平均
値の内の最小値を決定する。装置18はこの平均値を7個のしきい値と比較し、
そしてそれから、Oと7の間で変化出来る値を有し、このブロックのエンコード
とデコードの困難度を表わすブロックのカテゴリ番号を構成する2道ワードをと
り出す。装置5は図示しない接続によりシーケンサ11によりて制御される。装
置5はハードワイヤド回路あるいはマクイロブロセサとプログラムメモリの組合
せの形でつくることが出来る。いずれの場合も本発明の範囲内である。
第11図は輝度エンコーダ6のブロック図である。装置7は全く同様のブロック
図で表わされる。この実施例では装置6はサイズ16X16のブロックにわたる
2次元余弦変換を計算する装置43を有し、この装置43は1つの画像ブロック
に対応する輝度値を次々に受けるため、入力端子20に接続する入力を有する。
この2次元変換はビョンQジ・リーアルゴリズムを用いた2つの1次元変換に対
応する2段階で計算される。装riL43は例えばフランス特許出S第2581
463号によりつくることが出来る。
ニンコーダ6は更に輝度値ブロックの変換係数とこれら輝度値を前のフレームに
おける同様のブロックの変換係数との差を並列に計算しつるようにする手段を含
む。
これは係数および変換係数の差について並列に玉みづけと定量化操作および0シ
ーケンスのエンコードを行う。
装置43で計算される変換係数は重みづけ装置45、定量化装置46および0シ
ーケンスのコード他用装置47により次々に処理される。装置47はコード化デ
ータと、供給されるデータの形式、すなわち変換係数の値または0シーケンスの
長さを示すインジケータを夫々供給する第1および第2出力を有する。これら出
力は、イントラ画像エンコードによりコード化される画素ブロック用のデータと
対応するインジケータを記憶するメモリ52の2つの入力に夫々接続する。メモ
リ52はマルチプレクサ51の入力a1とa2に夫々接続する2つのデータ出力
を有し、それにデータワードとインジケータワードを夫々供給する。
装置6も装置43の出力に接続して変換係数値を受ける第1人力および直前にコ
ード化されたフレームにおいて処理されるものと同様のブロックの変換係数値を
記憶するメモリ42の出力に接続する第2人力を存する減算器44からなる。減
算器44はそれ故変換係数と前のフレームの同様の変換係数との差を計算する。
この差は次に重みづけ装置48、定量化装置49およびOシーケンスのコード他
用装置50により順次処理される。装置50は変換係数の差またはOシーケンス
の長さて構成されるコード化データを供給すると共にこのデータ形式にこれら2
つの出力はインター画像エンコードでコード化される画素ブロック用のデータと
対応するインジケータを記憶するブロックメモリ53のデータ入力に夫々接続す
る。メモリ53はマルチプレクサ5〕の入力b〕とb2に夫々接続してデータワ
ードとインジケータワードをそれに供給する2つのデータ出力を有し、このイン
ジケータワードが装置10の制御のためのインストラクションを構成する。
マルチプレクサ51はエンコードの形式を選択するための装置39の出力に接続
する制御入力を有する。これはまた装置6の出力端子23と24に夫々接続して
インストラクションと、変換係数値または変換係数差値またはOシーケンスの長
さを夫々供給する2つの出力を有する。2ii!f39からの制御信号の値によ
り、マルチプレクサ51は行われるべきエンコードがイントラ画像形かインター
画像形かによって入力a1と82を夫々その2つ接続する。
重みづけ装置45と48および定量化装置46と49は装置60入力端子21に
接続する制御入力を付し、輝度値の変換係数および変換係数差に加えられる重み
づけ係数と定量化係数を夫々表わす2進ワードを夫々受ける。
入力端子21は重みづけ係数の逆数と定量化係数の逆数を計算する装置f34の
入力に接続する。
装fii6は更に変換係数に対応する0シーケンスのデコードのための装置31
を有し、この装置31は装置47の出力に夫々接続する2つの入力と、装置47
の第2出力からのインジケータの値により装置47の第1出力からの非0変換係
数または0シーケンスを出す出力を有する。装置31からの0または非0変換係
数は逆走量化装置32と逆重みづけ装置33により順次処理されそしてマルチプ
レクサ34の第1人力に与えられる。
装R6は更に変換係数差に対応する0シーケンスをデコードするための装置35
を有し、これは変換係数差または0シーケンスの長さから構成されるデータおよ
びこれらデータの形を示すインジケータを夫々受ける2つの入力を有する。装置
35は非0変換係数差をそのまま伝送すると共に0値シーケンスを供給して0変
換係数差シーケンスを回復する。これら変換係数差値は装置35の出力から出、
そして逆走量化装置36と°逆歪みづけ装置37により順次処理されてマルチプ
レクサ34の第2人力に与えられる。
逆重みづけ装置33と37および逆走量化装置32と36は装置30の出力に接
続する制御入力を有し、装置30により計算された、処理中のブロックの輝度値
に対応する逆重みづけ係数と逆走量化係数を夫々受けるようになっている。マル
チプレクサ34の出力はエンコードの形式を選択する装置39の出力に接続する
制御入力に供給される2進信号値によりその第1人力または第2人力に接続する
。マチルブクレサ34の出力は直前に処理された画素ブロックのすべての変換係
数値を記憶するメモリ41のデータ入力に接続する。
メモリ41のデータ出力は処理されている画素ブロックと同様の前のフレームの
ブロックの変換係数のみを記憶するメモリ42のデータ入力に接続する。メモリ
41と42の書込および読取制御入力は図示しない回路によりシーケンサ11の
出力に接続する。メモリ42のデータ出力は減算器44のji2人力に接続して
それに、装置43で計算された変換係数の順序に対応する、例えば第1図のジグ
ザグ形である順序で同様のブロックの変換係数を与える。メモリ42と41は1
フレームの遅延を与えるディジタル遅延線として作用する。
装置6は更にイントラ画像エンコードのコストを計算する装置38と、それと同
一の画素プロ゛ツクについてのインター画像エンコードのコストを計算する装置
40を有する。装置38の2つの入力は装置47の2つの出力に夫々接続し、そ
の出力はエンコード形式選択装置39の入力に接続する。装置4002人力はエ
ンコード装置50の2つの出力に夫々接続し、その出力は装置39の他の入力に
接続する。装置38と40はインターブロック、イントラブロックおよびインタ
ー画像セパレータおよび夫々の変換係数、変換係数差およびOシーケンスのコー
ド化に用いられたハフマンコードワードを考慮してエンコードのコストを計算す
る。選択装置39はそれ故イントラ画像エンコードおよびインター画像エンコー
ドによるコード化コストを示す2つの2進ワードを同時に受ける。
装置39は最低コストはどちらかを決定しそして原則的にこのコストに対応する
エンコードの形式を選択する。
しかしながらイントラ画像エンコードを重ねることも出来る。装置39の第1出
力はマルチプレクサ34と51の制御入力に接続してイントラ画像エンコードま
たはインター画像エンコードを制御し、第2出力は出力端子22に接続してブロ
ックのエンコードのコストを出す。
このコストはバッファメモリの書込量の計算に用いられる。
エンコードコストの比較と成る場合にイントラ画像エンコードを行うために、装
置39はマイクロプロセサと、本方法の実施に対応するプログラムを含む読取専
用メモリとで構成出来る。
この実施の方法は3つの目安からなる。第1の目安はイントラ画像エンコードと
インター画像エンコードのコストの差を計算し、この差をインター画像エンコー
ドコストで割り、そしてその結果を第1の可変しきい値と比較するものである。
第1のしきい値は座標(i、 j)を有し且つ最後に座標(i、 j)のブ
ロックがイントラ画像エンコードでコード化されたときからインター画像工ンコ
ードでコード化されているブロックの数N(i、j)を計数することより計算さ
れる。そして次にN(i、j)を定数で割ったものの関数を計算する。この関数
は例えばN2 (i、j)とすることが出来る。
第2図の目安は数N(i、j)を例えば30である第2しきい値NOと比較する
ことである。エンコードはN(i、j)が30を越えるとイントラ画像エンコー
ドとなる。
この強制動作を時間的にスタガー状とするための第3の目安は問題のフレームに
おいては値N1モジュロ4に等しい数のブロックについての実施を許すことであ
る。
値N1は各フレームについて変わる0から3までの整数である。
マイクロプロセサ用のこの計算プログラムの作成は当業者には容易である。
第12図は画像デコーダの一実施例のブロック図である。この例は伝送チャンネ
ルに接続する入力端子57と、ハフマンデコーダ58と、−組の同期化レジスタ
59と、メモリ60と、輝度をデコードする手段80と、色差13号をデコード
する手段81と、チャンネル周波数の回復のための装置64と、インターブロッ
クセパレータを検出する装置65と、インター画像セパレータを検出する装置6
6と画像同期化パターンを検出するための装置67と、ライン同期化パターンを
検出する装置68と、ビデオ信号周波のクロック69と、バッファメモリの書込
アドレスのカウンタ70と、1つのブロックのコストのカウンタ71と、1つの
ブロックのパラメータを記憶するメモリ72と、バッファメモリの読取アドレス
のカウンタ73と、逆走量化係数および逆重みづけ係数を計算する装置74と、
初期書込量カウンタ90と、メモリ60とデコーダ58とレジスタ59とからな
るバッファメモリの書込量を計算する装置91と、受けたビット数のカウンタ9
2と、カテゴリデコーダ93と、シーケンサ94と、パラメータメモリの書込ア
ドレスのカウンタ95と、パラメータメモリの読取アドレスのカウンタ96と、
輝度値Y1赤色差値DRおよび青色差値DBを夫々出す出力端子83−85と、
からなる。
装置67と68は入力端子57に接続する人力とクロック69の入力に接続する
出力を有する。クロック69は輝度値およびデコーダにより回復される色差値の
周波数を決定するクロック信号HVを与える。
シーケンサ94はビデオクロック信号と同期してデコーダの要素のすべてに制御
信号を与える。便宜上、このブロック図はビデオクロック信号の−っの形式HV
のみを示しているが、輝度信号のサンプリング周波数の分数である周波数を有す
るいくつかのビデオクロック信号がある。これらクロック信号の発生は当業者に
は容易である。
装置64の入力は入力端子57に接続し、出力はチャンネルに伝送されるビット
周波数に対応するクロック信号HCを出す。このクロック信号は受信した各ブロ
ックに対応するビット数を計数するためにブロックのコストを計数するカウンタ
71のクロック入力に加えられる。
ハフマンデコーダ58の入力は入力端子57により伝送チャンネルに接続して1
0Mb/秒の低周波で一連の2進値を受けるのであり、この2進値列は前述のよ
うなエンコーダにより伝送される。これはまたクロック信号HCを受けるクロッ
ク人力と、装置65の第1出力に接続する同期化人力を有する。装置65は各ブ
ロックのコード化データの伝送のスタート時にデコーダ58を再び初期化する信
号を供給する。デコーダ58は前のイベントに対応するコードワードを正しくデ
コードしていれば1つのイベントに対応するコードワードのみをデコードする。
伝送エラーの場合にはハフマンデコーダは次のインターブロックセパレータの検
出まで同期化されない。
装置65の1つの入力は入力端子57に接続して伝送されたビットを受けると共
に、他の入力はデコーダ68(s i c)の出力に接続してデコーダ58が1
つのイベントをデコードする毎に論理信号を受けるようになっている。
装置65の機能はラジカルを構成するパターンにより各インターブロックセパレ
ータを確認しそしてラジカルに続く2つの2進ワードにより伝送エラーの無いこ
とをチェックすることである。このため、装置65はインターブロックセパレー
タ内で伝送されたブロックのランク、モジュロ4と前に受けたセパレータの数に
より計数されたブロックのランクを比較する。更に装置65は受けたコードワー
ドの数、すなわち前のブロック内のイベントの数をブロックのランクとイベンス
の数の和の値、モジュロ4を前に検出したイベントの数と前に検出されたブロッ
クの数から計算された和、モジュロ4と比較スルコとによりチェックする。イン
ターブロックセパレータはこれら2つの条件をチェックする2つの他のインター
ブロックセパレータに先行するときこの装置65により有効と判断される。
これら3つのチェックの内の1つが否定的結果となると、装置65の¥42出力
が、マスクされるべきブロックの数を示す2進ワードN B Mで構成されるマ
スキングコマンドをメモリ72の第1人力に与える。このエラー検・出と正しく
ないブロックのマスク処理の組合せにより正しくない伝送が殆どの場合に修正さ
れる。
一般に、チャンネルのタイプに適用されるエラー修正装置はエンコーダの出力端
子19とデコーダの入力端子57の間に間そうされる。これら装置は従来のもの
であり、図示していない。これらは伝送ビットの小さい冗長度によりエラーの小
さいパケットの修正をiJ能にする。
インターブロックセパレータ検出装置65により行われるチェックは残っている
エラーの検出を可能にする。このエラーはブロックの輝度または色を誤らせるの
みならずインターブロックセパレータが二23&されないときにはブロック全体
の位置に影響するから回復された画像にとって厳しいものである。各インターブ
ロックセパレータのランクとデコードされたイベントの数のチェックによりブロ
ックの数N B F、1の正確に計算をマスクしうるようになり、従って画像の
回復はこれらブロックが不正確な位置で回復される場合よりも著しく高い品質を
もたらす。
装置65の第1出力はブロックのコストの計数用カウンタ71の0リセツト入力
と、メモリ72の書込アドレスのカウンタ95のクロック入力と、図示しないリ
ンクによりシーケンサ94の入力とに接続する。
インターブロックセパレータが有効であれば装置65の第1出力の2進信号はハ
フマンデコーダ58を再初期化し、カウンタ71を0にリセットし、カウンタ9
5を1単位増加させそして、シーケンサ94を、それがメモリ72に有効とされ
たブロックのパラメータの書込みをコマンドするように初期化する。メモリ72
に書込まれるパラメータはメモリ60へのブロックのコード化データの第1ワー
ドの書込みアドレスADBと、このブロックのコスト、すなわちこれらデータを
囲む2つのインターブロックセパレータ間のビット数CBと、マスクされるべき
ブロックの数であってマスクされるべきブロックがないとき0となる数に等しい
MBN値である。これら3つのパラメータはカウンタ70の出力カウンタ71の
出力およびインターブロックセパレータ検出装置65の第3出力から夫々出され
る。これら3つの出力は夫々メモリ72の3つのデータ入力に接続する。メモリ
72はこれら3つのパラメータの値を回復するための第1、第2、第3データ出
力を有する。これはまた図示しないリンクによりシーケンサ94の出力に接続す
る読取および書込制御入力を有する。
インターブロックセパレータが有効とれさると、シーケンサ94はそのセパレー
タに続くブロックのパラメータを記憶するためにメモリ72への書込みを制御す
る。
書込アドレスカウンタ95はメモリ72の書込アドレス入力に接続する出力を有
し、インターブロックセパレータが有効となる毎にパラメータ用の書込アドレス
をそれに供給する。1以上のインターブロックセパレータが有効とされない場合
には1セツトのパラメータがいくつがのブロックのデータ用メモリ72に書込ま
れ、すべてが1つのブロックに対応したデータのごとくに生じるからである。こ
れらデータは正しくないときバッファメモリ60に記憶されそしてメモリ60か
ら読取られるが、これらは画像の再生には用いられない。カウンタ95は画像同
期化検出装置67の出力に接続する0リセツト入力を有し、各画像のスタート時
に0へのリセットを行う。
書込アドレスカウンタ70の出力はバッフ7メモリ60の書込アドレス入力にも
接続する。読取アドレスカウンタ73を加算させる入力はメモリ72の第1デー
タ出力に接続してブロックアドレスADBのスタートを受は入れ、そしてバッフ
ァメモリ60の読取アドレス人力に接続する出力を有する。カウンタ70はビデ
オクロック信号HVを受けるクロック入力と装置67の出力に接続するゼロリセ
ット入力を有する。装置67の出力はバッファメモリの読取アドレスカウンタ7
3の0リセツト入力に接続する。カウンタ73は図示しないリンクによりシーケ
ンサ94の出力に接続するクロック入力を有する。
メモリ72の第2出力はバッファメモリの書込量を計算する装置91の入力に接
続してそれにブロックのコス)CBを与える。メモリ72の第3出力はシーケン
サ94の入力と、マスクされるべきブロック数の値NBMを与える手段80.8
1の入力端子86に接続する。
ハフマンデコーダはレジスタ59の2つの人力に夫々接続する第1、第2出力を
有し、このレジスタはハフマンデコーダ58がチャンネルクロック周波HCで動
作する間にコード化データのビデオクロックHVとの同期を可能にするから同期
化レジスタである。デコーダ58は第3出力を有し、これからエンコード選択2
進信号が手段80と81の入力端子75に出力される。同期化レジスタ59の2
つの出力は夫々コード化データの形を示す2進インストラクシヨンワードとに対
応するバッファメモリ60の2つのデータ入力に接続する。バッファメモ1J6
0は手段80と81の入力端子77と76に夫々接続する第1、第2出力を有し
、それらにコード化データと2進インストラクシヨンワードを供給する。
メモリ60は更に図示しないリンクによりシーケンサ94の2つの出力に接続す
る書込クロック入力と読取りロック入力を有する。インターブロックセパレータ
が有効とされると、シーケンサ94はメモリ60への、メモリ72に記憶された
唯一のブロックのスタートアドレスADBに続くカウンタ70からの一連のアド
レスに少くとも1ブロツクに対応するコード化データの書込みをコマンドする。
メモリ60のコード化データの読取のためにシーケンサ94は各ブロックまたは
各ブロック群について次のコマンドを出す(エラーが検出されているとする)−
メモリ72からの、そのブロックのスタートに対応するアドレスADBの読取。
一読取アドレスカウンタ73へのこのアドレスの書込。
−バッファメモリ60から、カラタン73により読取7FI/ス入力に与えられ
ているアドレスADBの読取。
−力ウンタ73の内容の一連の増加。
−バッフ7メモリ60から、カウンタ73により与えられるアドレスの一連の読
取。
メモリ60はハフマンデコーダ58の下流にあるから、すべてが、デコーダ58
とメモリ60の代りにあたかもチャンネルにより伝送される2進データを直列に
記憶しそしてそれらを直列に回復するバッファメモリがあるごとくに生じる。計
算装置91は、メモリ60はハフマンデコーダからの2進ワードを含むからメモ
リ70の書込量には数学的には関係しないこのバッファメモリの書込量を計算す
る。バッファメモリの書込量は問題の時点でデコードされるべく残されているハ
フマンコード形の2進情報の量に等しい。メモリ60の容量はエンコーダのメモ
リ9と同じであり、すべての場合それで充分である。
この例では夫々データとインストラクションからなる32にワードである。
定量化係数と重みづけ係数を計算する装置74は手段80と81の入力端子78
と79に夫々接続する2つの出力およびカテゴリデコーダ93の出力と計算装置
9]の出力とに夫々接続する2つの入力を有する。装置91はメモリ72の2進
ワードCBを出す第2データ出力に接続する第1人力と初期書込量カウンタ90
の値OCIを出す出力に接続する第2人力と、受信ビット数NCANALを出す
カウンタ72の出力に接続する第3人力と、画像同期化検出装置67の出力に接
続する第4人力、すなわちOリセット入力を有する。
カウンタ90はビデオクロツタ信号HVを受けるクロック入力、インター画像セ
パレータ検出装置66の出力に接続するストップ入力、装置67の出力に接続す
る0リセツト入力を有する。カウンタ90は画像同期化パターンが検出された時
点とインター画像セパレータが検出された時点間にチャンネルからバッファメモ
リに入るビット数を計数する。その結果は各画像のスタート時のバッファメモリ
の初期書込量OCIの値となる。
受信ビット数カウンタ92は入力端子57に接続する入力とシーケンサ94の出
力に接続する入力を有する。
カウンタ92は、チャンネルが非同期であるからブロックのスタート時には予め
正確には知られていないからバッフアメそりに入るビットの数を正確に測定する
。カウンタ92は原則的には各ブロックの受入れスタート時にシーケンサ94か
らの信号によりOにリセットされるが、シーケンサ94は、2進ワ一ドNBMが
0でないとき、すなわちマスクされるべきブロックが少くとも1個あるときには
1回以上のOリセットをスキップする。例えば、マスクされるべきブロックが2
個あればシーケンサ94は第2のマスクされるブロックの終りにカウンタ92の
0リセツトをコマンドする。
カテゴリデコーダ93はカテゴリを表わしそして各インターブロックセパレータ
の直後にある2進ワードをデコードするために入力端子57に接続する入力を有
する。
これはこの2進ワードを計算装置74に供給し、この装置74がそれを前述のエ
ンコーダにおけると同様に定量化係数と逆重みづけ係数を計算するために用いる
。
逆定量化係数と逆重みづけ係数の計算袋fai74は装置30と同様に動作する
が、更に式(3) =(8)で得られる定量化係数の逆数および重みづけ係数の
逆数の計算を行う。
これらの式において、エンコーダのバッファメモリの書込量はその量より小さい
定数に等しい値と置き換えられる。これら2つのバッファメモリの書込量の和は
、エンコーダとデコーダにおける調整が正しく行われるとき1つの定数になり、
この調整の結果により各コード化データが、エンコーダのバッファメモリに入る
時点をデコーダのバッファメモリを出る時点間に、チャンネルのデータ速度は一
定であるから一定の遅延が生じる。二の遅延は2つの書込量の和の定数に対応す
る。
この定数は、装置67がフード化データ流からは独立して伝送される画像同期化
パターンを検出する時点と装置66が装置58の入力に入るコード化データのイ
ンター画像セパレータを検出する時点の間に装置58に入るビット数を計数する
初期書込量カウンタ90により、デコーダのバッファメモリの初期書込=ocI
を測定することにより決定される。これら2つのバッフ7メモリの書込量の相補
性を維持することにより、逆重みづけ係数と逆定量化係数をデコーダで正確に計
算しうるようになる。バッファメモリの書込量を表わす情報は伝送チャンネルに
は送られず、従ってこの情報はエラーにより影響を受けない。
第13図は輝度デコーダ80の詳細を示す。手段81は同様のブロック図を有し
そして赤色差信号と青色差信号をデコードするために交互に用いられる。手段8
0は逆走量化装置101、逆重みづけ装置102、夫々2人力および1出力を有
する3個のマルチプレクサ103−105、変換係数ブロックを記憶するメモリ
106、加算器107、シーケンサ108、同様の係数を記憶するレジスタ10
9、現在のフレームの前のフレームの同様の係数ブロックを記憶するメモリ11
0.0シーケンスをデコードする装置111、フレームルメそり112.2次元
逆余弦変換を計算する装置113、を有する。
装置101はバッファメモリ66からのコード化データを受ける入力端子77に
接続するデータ入力と、装置74により計算される逆定量化係数の値を受ける入
力端子78に接続する制御入力と、を有する。装2101の出力は装置102の
入力に接続する。装置102は装置74により計算される逆重みづけ係数を受け
る入力端子79に接続する入力と、マルチプレクサ103の第1人力に接続する
出力を有する。マルチレクサ103は0を連続的に受ける第2人力と、装置11
1の出力に接続する制御入力に加えられる2進信号の値により第1人力または第
2人力に接続する出力を有する。
装置111は手段80の入力端子77と78に夫々接続する第1および第2人力
に夫々加えられるデータとインストラクションから0シーケンスをデコードする
。マチルブレクサ103の出力はそれ故係数または係数差である。これはマルチ
プレクサ104の第1人力と加算器1.07の第1人力に接続する。加算器10
7の第2人力はレジスタ109の出力に接続され、このレジスタはそれにデコー
ドされておりそしてデコードされている画像の前の画像に生じる係数と同様の変
換係数値を出す。
それ放論算器107の出力は、その第1人力が変換係数を受けるとき変換係数値
を出す。この出力はマルチプレクサ104の第2人力に接続する。マルチプレク
サ104は入力端子75に接続する制御人力を白゛シ、インター画像デコードま
たはイントラ画像デコードを選択する制御ビットを受けるようになっており、そ
してマチルブレクサ105の第1人力に接続する出力をHする。マルチプレクサ
105の第2人力はレジスタ】09の出力に接続してデコードされている係数と
同様の係数の値を受けるようになっている。マルチプレクサ105の制御入力は
シーケンサ108の出力に接続してマスキング制御信号を受ける。このマスキン
グ信号がマルチプレクサ105に入ると、マルチプレクサ105はマルチプレク
サ104からの変換係数値ではなくレジスタ109からの同様の係数値を伝送す
る。
マルチプレクサ105の出力はメモリ106のデータ入力に接続する。メモリレ
106はシーケンサ108の出力に夫々接続する書込および読取制御人力を有し
、シーケンサ108はメモリ106に1つのブロックのすべての変換係数を、そ
れら係数の逆余弦変換をコマンドする前に記憶する命令を出す。シーケンサ10
8はビデオクロック信号HVを受ける入力と、入力端子76に接続してデコード
されるべきデータの形によりインストラクションを受ける入力と、入力端子86
に接続してマスクされるべきブロックの数N B Mを受ける入力とを有する。
NBM−0のときシーケンサ108はマスキングを命令しない。N B Mが0
より大であればシーケンサ108は示されたブロックの数をマスクする命令を出
す。
メモリ110はメモリ106のデータ出力に接続するデータ人力を有し、1つの
フレームのデコードにより生じる変換係数ブロックのすべて記憶してその次のフ
レームの変換係数と同様の係数を供給しつるようにする。メモリ110はレジス
タ109のデータ人力に接続するデータ出力とシーケンサ108の出力に接続す
る読取および書込制御入力を有する。
メモリ106のデータ出力は計算装置113の入力にも接続する。装置113は
シーケンサ108の出力に接続する0リセット人力と画像メモリ112のデータ
入力に接続する出力を有する。フレームメモリ112はシーケンサ108の出力
に接続する読取および書込制御入力およびデコーダの出力端子108に接続する
データ出力を有し、一連の輝度値Yを出すようになっている。フレームメモリ1
12は1つのフレームの輝度値を従来の走査順に回復する機能を有し、装置11
3はそのフレーム内のブロックの分割順にデコードされた輝度値を出す。
装置113の構成は従来のものであり、フランス特許出願第2581463号に
示されるものを用いてもよい。
イ′l数2ン2
(正数2;2
FIG、7
国際調査報告
−−−−ムーーー峠輻 pcτ/FR88100649国際調査報告
:R8800649
SA 2szc。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.夫々輝度値ブロック、青色差値ブロックおよび赤色差値ブロックで表わされ る画素ブロックに夫々の画像を分割し、問題とする値ブロックの変換係数ブロッ クを得るために夫々の値ブロックに2次元変換を与え、問題のブロックについて 伝送されるべき情報量を最少にするために、エンコードされている画像の前の画 像における同様の変換係数の値に対し、各値ブロックにつきそのブロックの変換 係数値またはそれら変換係数値の差を伝送することよりなるイントラ面像または インター画像エンコード段階と、この変換係数と変換係数の差とが伝送される前 にそれらに画像の低空間周波数に有効な重みづけ係数を乗算すると共にそれらに 伝送されるべき情報量の関数として可変である定量化係数を乗算する段階と、各 ブロックについて変換係数の夫々の伝送値または変換係数差の夫々の伝送値にエ ンコード段階で用いられた重みづけ係数の逆数に等しい係数およびエンコード段 階で用いられた定量化係数の逆数に等しい係数を乗算し、変換係数の夫々の差値 に問題のブロックと同様のブロックにおける問題の係数と同様であってデコード されている画像の前の画像に属する変換係数値を加算し、夫々の変換係数に、デ コードされた画像の一部を表わす値ブロックを得るべくエンコードに適用された 変換の逆である変換を与えるデコード段階と、から成り、伝送情報のデータ速度 を調整する段階と、同一のバッファメモリに上記3つの形式の値ブロックに対応 する伝送されるべき情報を記憶する段階と、上記変換係数と上記3つの形式のブ ロックの変換係数の差に、定乗算係数の適用を除き同じ可変重みづけ係数と同じ 可変定量化係数を乗算する段階と、を特徴とする、変換による一連の画像のエン コードおよびデコード適応方法。 2.前記重みづけ係数は、伝送されるべき情報量が減少するとき高空間周波数に 対応する係数に与えられる重みを減少させるために伝送されるべき情報量の関数 として可変であることを特徴とする請求項1記載の方法。 3.各画素ブロックの周辺にある複数の領域における平均輝度を計算する段階、 各ブロックについてこれら平均値から最小値を決定する段階、を更に含み、そし て各ブロックの重みづけ係数と定量化係数がこのようにして決定された最小輝度 の関数として可変であることを特徴とする請求項2記載の方法。 4.予定の走査順序に従って次々に考濾される変換係数または変換係数差のノン ゼロ値をそれらの伝送前にハフマンコードによりエンコードする段階、ハフマン コードによりエンコードされる長さを有するシーケンス毎に、最終シーケンスを 除き変換係数または変換係数差のゼロ値をエンコードする段階を更に含み、更に 輝度値と色差値の夫々について、係数の走査順に少くとも1個のゼロ値を前に有 さない係数のノンゼロ値と、係数差の走査順に少くとも1個のゼロ値を前に有さ ない係数差のノンゼロ値と、係数差の走査順に少くとも1個のゼロ値を前に有さ ない係数のノンゼロ値と、係数差の走査順に少くとも1個のゼロ値を前に有さな い係数差のノンゼロ値とについて4種のハフマンコードを用いることを特徴とす る請求項1記載の方法。 5.伝ぱんエラーを制限するために或るブロックについてのインター画像エンコ ードよりもエンコードコストが高くなってもそれらブロックについてイントラ画 像エンコードを重畳させる段階を含み、インター画像エンコードのコストとイン トラ画像エンコードのコストの相対差が第1しきい値より小であるときあるいは 与えられたブロックが第2の固定しきい値より大きい多数の画像N(i,j)に ついてのイントラ画像エンコードによりエンコードされていないとき、上記与え られたブロックについてイントラ画像エンコードを重畳させることを特徴とする 請求項1記載の方法。 6.前記第1しきい値は可変であり、問題のブロックはイントラ画像エンコード によりコード化されたから画像N(i,j)の数の関数として減少することを特 徴とする請求項5記載の方法。 7.重畳されたイントラ画像エンコードを時間時にスタガー状とするために、第 3固定しきい値より長いインターバルをもって分離されたブロックについてのみ イントラ画像エンコードを重畳することを特徴とする請求項5記載の方法。 8.2つの前後する画像に対応するエンコードされたデータ間に、夫々エンコー ドデータの正当な連鎖によってはイミテートしえない固定パターンからなる複数 の画像セパレータワードと問題のセパレータのランクを固定数のモジュロで表わ す2進ワードをそう入する段階を特徴とする請求項1記載の方法。 9.2つの前後する画像に対応するエンコードされたデータ間に、エンコードさ れたデータの正当な連鎖によってはイミテートしえない固定パターンからなる2 進インターブロックセパレータワードと、次のブロックのランクを固定数のモジ ュロで表わす2進ワードと、上記次のブロックのランクとそのブロックのエンコ ードされたデータにより固定数のモジュロで表わされるイベント数との和を表わ す2進ワードをそう入する段階を特徴とする請求項1記載の方法。 10.夫々の輝度値ブロックおよび色差値ブロックについて変換係数または変換 係数の差のブロックを計算しそしてこれら係数または係数の差を、そのブロック での変換係数または変換係数の差のランクの関数である重みづけ係数および伝送 されるべき情報量の関数である、1つのブロックの係数または係数差のすべてに ついて同一の定量化係数で乗算するためのエンコード手段(6,7)と、伝送さ れるべき情報量を調整する手段と、を含み、この調整手段が輝度値と色差値に対 応する伝送されるべきデータ用の共通なメモリ(9)と、輝度および色差につい て乗算定数の適用以外は同一の定量化係数値と重みづけ係数値を夫々計算する手 段(38,40,8,14,15)とからなることを特徴とする、夫々輝度値、 赤色差値および青色差値で表わされる画素からなる一連の画像を変換することに よりエンコードするための、請求項1記載の方法を実施するための装置。 11.前記定量化係数値を計算する手段(6,7,8,14,15)は変換係数 のエンコードおよびそれらの差のコストを決定する手段(38,40)と、伝送 される情報の量を計算する手段(15)と、伝送情報の量およびエンコードコス トから伝送されるべき情報の量を計算する手段(14)と、伝送されるべき情報 量から定量化係数と重みづけ係数を決定するための計算手段(8)とからなるこ とを特徴とする請求項10記載の装置。 12.前記定量化係数と重みづけ係数を供給するための計算手段は更に各画素ブ ロックを表わす一連の輝度値からこの画素ブロックの周辺にある複数の領域にわ たる平均輝度を計算する第1手段(16)と、各画素ブロックについて上記第1 手段(16)により計算された輝度の平均値からその最小値を計算する第2手段 (17)、この最小値を複数の予定のしきい値と比較してその比較の結果により そのブロックを1つのカテゴリにふり分けそしてこのようにして決定されたカテ ゴリにより重みづけ係数と定量化係数を出す第3手段(18,8)とを含むこと を特徴とする請求項11記載の装置。 13.デコードされるべきデータを記憶する手段(60,70−73,95,9 6)と、各ブロックの係数または係数差を逆重みづけ係数および逆定量化係数で 乗算し、各変換係数差から変換係数を計算しそして変換係数ブロックから色差値 の夫々について輝度値ブロックを計算するデコード手段(74,80,81,9 0−93)とを含み、上記記憶手段は輝度値と色差値に対応するデコードされる べきデータについての共通のメモリ(60)ガらなることおよび上記デコード手 段は輝度および色差について乗算定数の適用以外は同じである定量化係数値と重 みづけ係数値を夫々計算する手段(90−93,74)からなることを特徴とす る、夫々輝度値、赤色差値および青色差値で表わされる画素からなる一連の画像 を変換することによりエンコードするための、請求項1記載の方法を実施するた めの装置。 14.前記定量化係数値と重みづけ係数値を計算する手段(90−93,74) は請求項13記載の装置に入る情報の量を計算する手段(92)と、この装置に 入る情報量とバッファメモリ(60)から読取られた情報の量からまだデコード されていない情報の量を計算する手段(90,91)と、まだデコードされてい ない情報の量から逆定量化係数値と逆蓮みづけ係数値を計算する手段(74)か らなることを特徴とする請求項2記載の方法を実施するための請求項13記載の 装置。 15.前記定量化係数値と重みづけ係数値を計算する手段(90−93,74) は更に各画素ブロックに対応するエンコードされたデータを伴う、ブロックのエ ンコードの困難度を表わす2進ワードをデコードするデコーダ(93)を含むこ と、および上記手段(90−93,74)はこの2進ワードの値の関数としてこ れら係数の値を計算することを特徴とする、請求項4記載の方法を実施するため の請求項13記載の装置。
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