JPH03274980A - 映像信号の圧縮装置 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は映像信号の圧縮装置に関するものである。

従来の技術 映像信号の圧縮方法のひとつとして、映像信号をブロッ
ク分割し直交変換符号化する方法がある。

第５図は第１の従来例である従来の映像信号の圧縮方法
を説明するためのサンプリングパターンの図であって画
素配置はマトリクス状になっている。同図において○印
は画素の位置を表わし、破線は直交変換符号化するため
のブロック境界であって、本従来例ではｌブロック内に
１６画素含んでいる。また、Ｈｌは映像信号を直交変換
するための水平方向の変換座標軸、Ｖｌは同じく垂直方
向の変換座標軸である。

以上のようにブロック分割した映像信号に対して直交変
換する場合には、互いに直交する座標軸Ｈ１およびｖｌ
に沿って変換符号化する。変換符号化された信号は座標
軸Ｈ１、■１の２次元周波数情報を表わす、その２次元
周波数情報により、元映像信号の統計的性質や視覚特性
を利用して信号の高域成分や斜め成分などの冗長な情報
を低減することにより、情報量の圧縮を行なうものであ
る。

直交変換方法には、アダマール変換や離散コサイン変換
（ＤＣＴ）などが用いられる。

次に、第６図は第２の従来例である従来の映像信号の圧
縮方法を説明するためのサンプリングパターンの図であ
って画素配置はライン間オフセットを持ったクインカン
クス状つまり非マトリクス状になっており、Ｏ印は画素
の位置を表わしている。

このような画素配置は、高品位テレビジョン信号の衛星
放送に使用予定のＭＵＳＥ信号にみられる。また、同図
面素配置は水平垂直方向の周波数帯域に対し斜め方向の
周波数帯域が半減しており、映像信号の斜め成分低減に
よる圧縮手段としてマトリクス状の元映像信号をサブサ
ンプリングした信号にも見られる。

同図において、破線は直交変換符号化するためのブロッ
ク境界であっ７．て、本従来例では１ブロツク内に１６
画素含んでいる。また、Ｈ２は映像信号を直交変換する
ための水平方向の変換座標軸、■２は同じく垂直方向の
変換座標軸である。ただし、変換座標軸ｖ２は、サンプ
リングパターンが非マトリクス状であるので一直線状に
はならない。

次に、第７図は第３の従来例である従来の映像信号の圧
縮方法を説明するためのサンプリングパターンの図であ
って画素配置は第２の従来例と同様ライン間オフセント
を持ったクインカンクス状になっている。同図において
０印は画素の位置を表わし、ｘ印は前記画素Ｏの値から
得られる補間画素である。破線は直交変換符号化するた
めのブロック境界であって、本従来例では１ブロツク内
に１６６画素１６補間画素を含んでいる。また、Ｈ３は
映像信号を直交変換するための水平方向の変換座標軸、
ｖ３は同じく垂直方向の変換座標軸である。

以上のようにブロック分割した映像信号に対して直交変
換する場合には、変換座標軸Ｈ３および■３に沿って変
換符号化する。ただし、変換座標軸ｖ３は、サンプリン
グパターンが補間画素によって非マトリクス状からマト
リクス状になっているので一直線状になる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記の第２の従来例のような方法では、
変換座標軸ｖ２が直線状でないので、変換座標軸Ｈ２と
ｖ２が直交せず、変換符号化しても変換座標軸ｖ２方向
に変換座標軸Ｈ２方向の周波数成分が含まれることにな
る。つまり、変換座標軸ｖ２方向の周波数情報内に変換
座標軸Ｈ２方向の周波数情報も加わって、効率的な映像
信号の圧縮が行えないという課題を有していた。

また、第３の従来例のような方法では、変換座標軸■２
が直線状で、かつ変換座標軸Ｈ２とｖ２が直交するが、
補間画素×を用いるために、映像信号１６６画素の領域
であっても１６補間画素を含めてブロック内では３２画
素分の映像信号として変換符号化を行なわなければなら
ない。つまり、対象画素数自体が増大し、規模の増大と
圧縮処理の非行重化をまねくという課題を有していた。

本発明ではかかる点に鑑み、非マトリクス条画素配置の
映像信号に対しても、効率的な映像信号の圧縮方法およ
びその装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 非マトリクス状画素配列の映像信号を各々がマトリクス
状画素配列となる複数の部分映像に分割する分割回路と
、前記複数の部分映像から任意の部分映像を抽出して前
記抽出されなかった部分映像の画素位置に対する補間部
分映像を求める補間回路と、前記抽出されなかった部分
映像と前記補間部分映像との差を求め差分部分映像とす
る減算回路と、前記抽出した部分映像をブロック化して
直交変換符号化する直交変換符号化回路と、前記差分部
分映像をブロック化して非線形量子化で符号化する非線
形量子化符号化回路と、前記非線形量子化符号化回路出
力の符号長を得る符号長見積回路と、前記符号長見積回
路出力により適応的に前記直交変換符号化回路出力の符
号長を割り当てる符号長割当回路とを備えた映像信号の
圧縮装置である。

作用 本発明は前記した手法により、非マトリクス状画素配置
の映像信号でも、対象の画素数が増大することなく、か
つ各ブロックがマトリクス状画素配列になるので効率的
な直交変換符号化と適応的なデータ量割当による映像信
号の圧縮ができる。

実施例 第１図は本発明の第１の実施例における映像信号の圧縮
装置のブロック図である。同図において、ｌは非マトリ
クス状の映像信号を入力信号とする入力端子、２は前記
入力信号を各々がマトリクス状画素配列となる複数の部
分映像に分割し、かつ前記複数の部分映像から任意の部
分映像Ｘと部分映像Ｙとを抽出する分割回路、３は前記
部分映像Ｘから前記部分映像Ｙの画素位置に対する補間
部分映像（Ｙ　ｘとする）を求める補間回路、４は減算
回路であって前記部分映像Ｙと前記補間部分映像ＹＸと
の差をとった差分部分映像２求める減算機能を持ってい
る。５は前記部分映像Ｘを直交変換符号化する直交変換
符号化回路、６は前記差分部分映像Ｚを非線形量子化し
て符号化する非線形量子化符号化回路、７は前記非線形
量子化符号化回路６の出力の符号長を算出する符号長見
積回路、８は前記符号長見積回路７の出力の符号長をも
とに直交変換符号化回路５の出力の符号長を適応的に割
り当てる符号長割当回路、９は結合回路であヮて前記符
号長割当回路８の出力と前記非線形量子化符号化回路６
の出力を結合して出力端子１０に本映像信号の圧縮装置
の出力信号として出力するものである。

第２図は本実施例における映像信号の圧縮装置を説明す
るためのサンプリングパターンの図である。

入力端子１への入力信号の画素配置は第２図に示すよう
にライン間オフセントを持ったクインカンクス状であっ
て非マトリクス状になっており、Ｏ印および・印は画素
の位置を表わしている。しかし、画素○のみ、また画素
・のみの画素配置は各々マトリクス状である。そこでま
ず分割回路２は、画素０、画素・の各画素群に対して各
々を部分映像とする０本実施例では画素○からなる部分
映像を部分映像Ｘとし、画素・からなる部分映像を部分
映像Ｙとする。

補間回路３は、部分映像Ｙの各画素に対してその周辺に
位置する部分映像Ｘの画素値を用いて補間値を求め、補
間部分映像ＹＸとする。（例えば、第２図の部分映像Ｙ
の画素ｙに対して、部分映像Ｘの画素ａ、ｂ、ｃ、ｄの
平均値を補間値とする。）減算回路４は、前記部分映像
Ｙより前記補間部分映像ＹＸを減じて差分部分映像Ｚと
する。

直交変換符号化回路５は、前記部分映像Ｘをｎ９ｎマト
リクス状（ｎは正整数）となるブロックに分割して直交
変換符号化を行なう、第２図に示す実線枠は前記部分映
像Ｘにおけるーブロックのブロック範囲を表わしている
。この時ブロックにおける変換座標軸は同図のＨおよび
Ｖで示すように一直線状でかつ直交している。またマト
リクスの次数ｎは４であってブロック内画素数は１６画
素である。

非線形量子化符号化回路６は、直交変換符号化回路５と
同様に前記差分部分映像Ｚをブロック範囲を行なうが、
ブロック内各画素は非線形量子化する。第２図破線枠は
前記部分映像Ｘのブロック範囲との相対的な位置関係を
示す差分部分映像Ｚのブロック範囲である。

ここで、前記差分部分映像Ｚは前記部分映像Ｘから前記
部分映像Ｙに対して補間した時の補間誤差（または予測
誤差）に相当するものであるが、この２次元周波数酸分
について説明する。

第３図は、第２図の画素配置における映像信号の伝送可
能な周波数領域を２次元的に表わしたものである。第３
図において、クインカンクス状画素配列の伝送可能領域
全体は斜め方向の周波数領域が水平垂直方向の周波数領
域に比べ半減した三角形で表わされる。しかし画素○の
み（部分映像Ｘ）、また画素・のみ（部分映像Ｙ）の画
素配列の伝送可能領域は第３図中（ア）に相当する四角
形の範囲しかない。よって各部分映像は、低域成分（ア
）だけでなく第４図（つ）に示す第３図高域成分（イ）
からの折返し成分をも含んでいる。

次に前記部分映像Ｙと補間部分映像Ｙｌの周波数成分に
ついて説明する０両部分映像とも第２図の部分映像Ｙで
示す画素配置なので、ともに第４図の低域成分（ア）と
高域折返し成分（つ）とが混在する。しかし、補間部分
映像Ｙ、の周波数成分は、同じく低域成分（ア）と高域
折返し成分（つ）とが混在する前記部分映像Ｘから前記
補間回路３によって補間処理されたものである。よって
、低域成分（ア）については前記部分映像Ｙに対し同相
となるが、高域折返し成分（つ）については逆相となる
。そのため、減算回路４により差をとった差分部分映像
Ｚの周波数成分は、前記部分映像Ｙの低域成分（ア）が
除去され高域折返し成分（つ）のみとなる。

以上の点より、差分部分映像Ｚには視覚的影響の大きい
低域成分がなく、高域成分のみで構成されているので、
大振幅な値を非線形量子化してもその視覚的影響は少な
い、さらに、各便の振幅についても確率的に微小振幅な
ものが多くなるので、その情報量も少ない。よって、回
路構成の容易な非線形量子化によって、データ量を十分
に効率よく削減できる。

符号長見積回路７は、非線形量子化された差分部分映像
Ｚの符号長を算出する。その符号長は上記の説明のよう
に十分に短いので、符号長割当回路８においては、部分
映像Ｘを直交変換符号化した符号語に十分多くのデータ
量を割り当てられる。

しかも本構成では差分部分映像Ｚの符号長により、適応
的に部分映像Ｘへのデータ量割当が行えるので、無駄の
ない圧縮処理が可能である。

以上説明したように、本実施例によればクインカンクス
状画素配列の映像信号でもマトリクス状画素配列での直
交変換符号化が行えて、しかも直交変換符号化回路５人
力の部分映像Ｘと差分部分映像２とが元映像信号と同数
の画素数なので、対象画素数が増えることなく圧縮処理
がおこなえ効率的である。さらに、差分部分映像Ｚには
部分映像Ｘに比べ低域成分がないので、直交変換によら
ず回路構成の簡単な非線形量子化による効率的で有効な
圧縮処理ができる。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、非マトリクス状画
素配置の映像信号でも、直交変換符号化する対象の各部
分映像が各々マトリクス状画素配列になり、また回路構
成の簡単な非線形量子化を適用でき、かつ効率的なデー
タ量割当による映像信号の圧縮が可能となり、その実用
的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における一実施例である映像信号の圧縮
装置のブロック図、第２図は本発明における映像信号の
圧縮装置の動作を説明するための映像信号のサンプリン
グパターン図、第３図および第４図は本発明における映
像信号の圧縮装置の動作を説明するための映像信号の伝
送可能周波数領域図、第５図、第６図、第７図は従来の
映像信号の圧縮装置を説明するための映像信号のサンプ
リングパターン図である。 ２・・・・・・分割回路、３・・・・・・補間回路、４
・・・・・・減算回路、５・・・・・・直交変換符号化
回路、６・・・・・・非線形量子化回路、７・・・・・
・符号長見積回路、８・・・・・・符号長割当回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 非マトリクス状画素配列の映像信号を入力信号とし、前
   記入力信号を各々がマトリクス状画素配列となる複数の
   部分映像に分割する分割回路と、前記複数の部分映像か
   ら任意の部分映像を抽出して前記抽出されなかった部分
   映像の画素位置に対する補間部分映像を求める補間回路
   と、前記抽出されなかった部分映像と前記補間部分映像
   との差を求め差分部分映像とする減算回路と、前記抽出
   した部分映像をブロック化して直交変換符号化する直交
   変換符号化回路と、前記差分部分映像をブロック化して
   非線形量子化で符号化する非線形量子化符号化回路と、
   前記非線形量子化符号化回路出力の符号長を得る符号長
   見積回路と、前記符号長見積回路出力により適応的に前
   記直交変換符号化回路出力の符号長を割り当てる符号長
   割当回路とを備えたことを特徴とする映像信号の圧縮装
   置。