JPH04369988A

JPH04369988A - 高能率符号化装置

Info

Publication number: JPH04369988A
Application number: JP3146452A
Authority: JP
Inventors: Kenji Shiroshita; 賢司城下; Takashi Ito; 俊伊藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-06-19
Filing date: 1991-06-19
Publication date: 1992-12-22
Anticipated expiration: 2012-06-11
Also published as: JP2620163B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、映像信号を圧縮して符
号化する高能率符号化装置に関し、特に、映像信号をブ
ロック化し、各ブロックの伝送順序を変えて高能率符号
化する高能率符号化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来のディジタルビデオテープ
レコーダ（ディジタルＶＴＲ）の一例を示す構成図であ
る。図において２０は入力される映像信号をディジタル
信号に変換するＡ／Ｄ変換器であり、Ａ／Ｄ変換器２０
はディジタル化した映像信号を映像データ圧縮回路２１
へ出力する。映像データ圧縮回路２１は、映像信号を圧
縮処理し、圧縮された可変長映像データをエラー訂正エ
ンコーダ２２へ出力する。エラー訂正エンコーダ２２は
この可変長映像データにエラー訂正符号を付加し、付加
後のデータを変調回路２３へ出力する。変調回路２３は
入力されたデータを記録用に変調する。変調されたデー
タは、記録アンプ２４にて増幅された後、磁気ヘッド２
５により磁気テープ２６に記録される。図５において２
７〜３２は復号化側の構成部材を示している。磁気テー
プ２６に記録されたデータは磁気ヘッド２５により読み
取られ、再生アンプにより増幅された後、復調回路２８
に入力される。復調回路２８は元のデータに復調し、更
にエラー訂正デコーダ２９はエラー訂正を行って、エラ
ー訂正後のデータを映像データ伸長回路３０へ出力する
。映像データ伸長回路３０は入力されるデータを伸長し
、伸長後のデータを映像信号復元回路３１へ出力する。映像信号復元回路３１は、欠落信号の補完等を行って元
のディジタル映像信号をＤ／Ａ変換器３２へ出力する。Ｄ／Ａ変換器３２はアナログ信号に変換して元の映像信
号を出力する。

【０００３】図６は、図５における映像データ圧縮回路
２１の内部構成図であり、図中１はディジタル映像信号
を複数の周波数帯域に分割した後、複数の画素毎にブロ
ック化する直交ミラーフィルタ（ＱＭＦ）である。ＱＭ
Ｆ１は帯域分割されブロック化された信号（サブバンド
ブロック）をシャフリング回路２へ出力する。シャフリ
ング回路２は、各サブバンドブロックの順序をランダム
に並び変えた後、ＤＣＴ回路３へ出力する。ＤＣＴ回路
３は各サブバンドブロックにＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ
　Ｃｏｓｉｎｅ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　：離散的コサイ
ン変換）を施して変換係数を得、この変換係数をバッフ
アメモリ３３へ出力する。バッフアメモリ３３は変換係
数を収納し、必要に応じて量子化回路４へ読み出される
。量子化回路４は変換係数を、量子化パラメータ設定回
路５により設定される量子化パラメータに従って量子化
し、量子化データを可変長符号化回路６へ出力する。可
変長符号化回路６は、例えばハフマンワードを用いて可
変長符号化を行い、可変長映像データを出力する。また
、ＤＣＴ回路３にて得られる変換係数は量子化回路３４
へも出力される。量子化回路３４は変換係数を量子化す
る。符号長検出回路３５は、量子化回路３４から出力さ
れる量子化データに基づいて可変長映像データの符号長
を検出し、量子化パラメータの適否を判断し、量子化回
路４及び量子化パラメータ設定回路５を制御する。

【０００４】図７は、図６における可変長符号化回路６
の内部構成図である。可変長符号化回路６は、映像デー
タを取り込むラッチ回路９と、映像データを可変長符号
化する可変長符号エンコーダ１１と、映像データが〔０
〕か非

〔０〕かを判定する０検出回路１０と、０データ
数を計数する０カウンタ１２と、各ブロックの映像デー
タ伝送終了を検出するブロック終了検出回路１３と、可
変長符号エンコーダ１１からの可変長符号映像データを
セットするシフトレジスタ１５と、シフトレジスタ１５
からのデータ出力のためのシフトクロックを発生するシ
フトクロック発生回路１６と、シフトレジスタ１５及び
シフトクロック発生回路１６を制御すべく両者に制御信
号を出力する可変長符号出力制御回路１４とから構成さ
れている。

【０００５】次に、動作について説明する。映像信号は
、Ａ／Ｄ変換器２０に入力されてディジタル映像信号に
変換され、ＱＭＦ１，ＤＣＴ回路３，量子化回路４，可
変長符号化回路６等から構成される映像データ圧縮回路
２１により例えば１／７〜１／１４に圧縮された可変長
映像データに変換され、エラー訂正エンコーダ２２でエ
ラー訂正符号等が付加された後、変調回路２３，　記録
アンプ２４，　磁気ヘッド２５を経由して磁気テープ２
６に記録される。また、磁気テープ２６に記録されたデ
ータは磁気ヘッド２５，　再生アンプ２７，　復調回路
２８で再生された後、エラー訂正デコーダ２９でエラー
訂正され、映像データ伸長回路３０と映像信号復元回路
３１とによりデータ伸長と欠落信号の補完等がなされて
元のディジタル映像信号に復元され、Ｄ／Ａ変換器３２
により映像信号として出力される。

【０００６】次に、映像データ圧縮回路２１の動作につ
いて説明する。ディジタル映像信号は、ＱＭＦ１におい
て水平及び垂直方向に対して周波数成分が高低に分けら
れ、図８に示すような４つの帯域信号（サブバンド信号
）に変換される。なお、ディジタル映像信号の輝度信号
（Ｙ）の水平７０４　画素，垂直２４０　画素及び色信
号（ＣＢ，ＣＲ）の水平３５２　画素，垂直２４０　画
素が、サンプリング周波数１３．５ＭＨｚ　における有
効画面（１フィールド）に相当している。そして、帯域
分割された輝度信号は水平１６画素，垂直８画素を１単
位として複数のブロックに分割され、帯域分割された色
信号は水平８画素，垂直８画素を１単位として複数のブ
ロックに分割される。従って、帯域分割された各信号は
、図９に示すように、水平２２ブロック，垂直１５ブロ
ックの計３３０　ブロックに分割される。帯域分割され
ブロック化された信号（サブバンドブロック）は、シャ
フリング回路２においてランダムに並べ換えられ、ＤＣ
Ｔ回路３により信号電力の集中化がなされ、量子化回路
４により有効データ長の変更がなされる。なお、有効デ
ータ長は長い程より微細な信号を伝送することができる
が、伝送すべき情報量も大きくなるので、量子化パラメ
ータ設定回路５においてＱＭＦ１，ＤＣＴ回路３の出力
に基づき映像の性質，情報量を予測して量子化のパラメ
ータを決定し、量子化回路４を制御している。量子化回
路４では有効データ長の短縮，データの切捨てが行われ
、更に可変長符号化回路６により可変長符号化（例えば
ハフマンコーディング）が行われ、データ量が圧縮され
た可変長映像データが得られる。

【０００７】次に、可変長符号化回路６の動作について
説明する。量子化後の映像データはデータ伝送クロック
信号（ＣＬＣＫ）に従ってラッチ回路９に取り込まれ、
０検出回路１０により

〔０〕か〔非０〕かが判定され、
非０の場合には０検出回路１０から可変長符号エンコー
ダ１１へエンコード指令信号（Ｄ─ＳＥＴ）が出力され
る。０の場合は０カウンタ１２でカウントされ、次に非
０の映像データが入力されるまでの０データ数（ＲＵＮ
）として積算され、ＲＵＮは０カウンタ１２から可変長
符号エンコーダ１１へ出力される。可変長符号エンコー
ダ１１はＤ─ＳＥＴが入力された時の非０のデータ（Ｌ
ＥＶＥＬ）とＲＵＮとに応じて表１に示すようなコード
表から可変長符号（ＶＬＣ）を選択し、これをシフトレ
ジスタ１５へ出力する。また、この際の付号長（ＬＥＮ
）はシフトクロック発生回路１６へ出力される。例えば
、映像データが１１ｂｉｔで０，０，１の場合であった
とすればＲＵＮ＝２，ＬＥＶＥＬ＝１であるので、「１
１０１００」なる付号長６ｂｉｔの可変長符号が選択さ
れ、情報量が３３ｂｉｔから６ｂｉｔに圧縮されること
になる。また、各ブロックにおける可変長符号化の開始
と終了とは、ブロック終了検出回路１３から出力される
ブロック終了信号（Ｂ─ＥＮＤ）により制御される。可
変長符号出力制御回路１４はＤ─ＳＥＴとＢ─ＥＮＤと
を制御入力としてシフトレジスタ１５とシフトクロック
発生回路１６の制御信号を出力する。可変長符号はシフ
トレジスタ１５にセットされ、符号長はシフトクロック
発生回路１６にセットされ、シフトクロック発生回路１
６からのシフトクロックに従って、可変長符号が直列の
可変長映像データとしてシフトレジスタ１５から出力さ
れる。

【０００８】

【表１】

【０００９】この可変長映像データは磁気テープ２６の
記録トラックに配分され記録される。図１０は、、３３
０　ブロックが１６本の記録トラックに配分された例を
示している。図１０に示すように、各記録トラックには
２０または２１個のブロックが割り当てられているが、
データの圧縮が不十分であると記録トラックにデータが
入りきらずオーバーフローする場合がある。このような
場合には、ブロック単位のデータの欠落が生じ、局部的
な画質劣化が生じることがある。また、必要以上のデー
タの圧縮は映像情報の必要以上の欠落を意味するので全
体的な画質劣化が生ずる。いずれにしても不適正なデー
タの圧縮は画質劣化の原因となるので、ＤＣＴ回路３の
出力を一旦バッファメモリ３３に蓄えておくと共に量子
化回路３４で一旦量子化を行い、符号長検出回路３５で
可変長映像データの符号長を検出し、量子化パラメータ
の適否の判断を行い、量子化回路４と量子化パラメータ
設定回路５との補正を行うことで適性なデータの圧縮を
実現している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、量子化
パラメータの補正はあくまでも予測であり必ずしもオー
バーフローしないというものではなくオーバーフロー発
生時には可変長符号化が完結していない不完全なデータ
を復号して画質劣化を招くことがある。また、補正を大
きくし過ぎると量子化条件の急変による画質の変化が生
じて画質劣化を招くことになる。いずれにしても視覚的
に目立ち易い画質劣化が生じる可能性がある。更に、オ
ーバーフロー防止用のバッファメモリ３３，　量子化回
路３４及び符号長検出回路を別に設けているので、装置
構成が大嵩であるという難点もある。

【００１１】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、オーバーフローが発生するような場合には、可
変長映像データに警告符号を付加することにより、オー
バーフロー発生時の処理を簡単にでき、装置構成の小型
化を可能とする高能率符号化装置を提供することを１つ
の目的とする。また、中央部のブロック，周縁部のブロ
ックの順に量子化，符号化することにより、オーバーフ
ロー発生時に、中央部のブロックのデータを必ず伝送で
き、画質劣化を視覚的に目立ちにくくできる高能率符号
化装置を提供することを他の目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る高能率符
号化装置は、可変長符号化されたデータの量を検知し、
所定量を越える場合には、越えることを示す警告符号を
符号化データに付加するか、及び／または量子化回路に
おける量子化条件を設定する手段を制御して量子化条件
を変更させるように構成したことを特徴とする。

【００１３】第２発明に係る高能率符号化装置は、第１
発明に加えて、ブロック化されたブロックを少なくとも
中央部と周縁部との２グループに区分けし、中央部にグ
ループ分けされたブロックを量子化，符号化した後に、
周縁部にグループ分けされたブロックを量子化，符号化
するように構成したことを特徴とする。

【００１４】

【作用】第１発明では、各ブロックの信号を量子化，符
号化して得られる符号化データが所定量を越える場合に
は、この符号化データに警告符号を付加するか、量子化
条件を制御する。警告符号を付加しておくと、オーバー
フロー発生時においても、符号化が完結していないブロ
ックの判別は容易であり、不完全なデータを復号するこ
とに伴う画質劣化は少ない。また、量子化条件を制御す
ることにより、次のブロックに対するデータ圧縮を適正
に行える。

【００１５】第２発明では、映像データを中央部から周
縁部の順に量子化，符号化するので、オーバーフロー発
生時においても、画質劣化を画面周縁部に限定できて、
画質劣化が視覚的に目立たない。

【００１６】

【実施例】以下、本発明をその実施例に基づき具体的に
説明する。

【００１７】本発明に係る高能率符号化装置の全体構成
は、図５に示す従来の装置と同様であるので、その説明
は省略する。図１は、本発明の全体構成における映像デ
ータ圧縮回路２の内部構成図であり、図において図６と
同番号を付した部分は同一部材を示すので、これらの説
明は省略する。図中７は、可変長符号化回路６にて可変
長符号化されたデータ量に基づいて、すべての可変長映
像データが磁気テープの記録トラック内に収容できるか
否か、つまりオーバーフローが発生するか否かを検出し
、オーバーフローが発生する場合には、可変長映像デー
タにその旨を示す警告符号を付加すると共に、量子化パ
ラメータ設定回路５を制御するオーバーフロー検出回路
である。

【００１８】また図２は、本発明の全体構成における可
変長符号化回路６とオーバーフロー検出回路７との関係
を示す図であり、図において図７と同番号を付した部分
は同一部材を示すので、これらの説明は省略する。可変
長符号エンコーダ１１からオーバーフロー検出回路７へ
符号長（ＬＥＮ）が出力され、オーバーフロー検出回路
７は、この入力値に基づいてオーバーフローの発生の有
無を検出し、オーバーフローが発生する場合にはシフト
レジスタ１５から出力される可変長映像データに警告符
号が付加されるように可変長符号出力制御回路１４を制
御する。

【００１９】次に、動作について説明する。ディジタル
映像信号はＱＭＦ１において図８に示すような４つの帯
域信号（サブバンド信号）に変換され、また、帯域分割
された各信号は図９に示すように３３０　個のサブバン
ドブロックに分割される。これらのサブバンドブロック
を図３に示すように画面中央のＡ領域（２５〜４２，　
４６〜６５，……，２６６〜２８５，　２８９〜３０６
　）と、画面左右端のＢ領域（２３，２４，４５，６７
，……，２４３，２６５，２８７，２８８；４３，４４
，６６，８８，……，２６４，２８６，３０７，３０８
）と、画面上下端のＣ領域（１〜２２，３０９〜３３０
　）　とに区分けし、各領域毎にシャフリング回路２に
おいてサブバンドブロックをランダムに並べ換えること
により、サブバンドブロックのグループ分けとシャフリ
ングとを行える。このようにすることにより、図４に示
すように３３０　個のサブバンドブロックが１６本の記
録トラックに配分される。

【００２０】ＤＣＴ回路３により信号電力の集中化がな
され、量子化回路４では量子化パラメータ設定回路５に
おいて映像の性質，情報量の予測から得られた量子化の
パラメータに基づき有効データ長の短縮，データの切捨
てが行われ、更に可変長符号化回路６により可変長符号
化が行われ、データ量が圧縮された可変長映像データが
得られる。オーバーフロー検出回路７は可変長符号化回
路６から出力される可変長映像データが記録トラックの
中に入りきるか否かを監視し、オーバーフローが発生す
ることが予測または確認できた段階で可変長符号化回路
６を制御し、可変長映像データにデータ量過大による符
号化及びデータ伝送打切りを示す警告符号を付加する。更に、量子化パラメータ設定回路５を制御して次のデー
タ圧縮を適性に行うように動作する。

【００２１】次に、可変長符号化回路６とオーバーフロ
ー検出回路７との動作について説明する。図２における
９〜１６の動作は図７に示す従来の装置と同様であるの
で説明を省略する。可変長符号エンコーダ１１から出力
される可変長符号の符号長はオーバーフロー検出回路７
において記録トラック単位で積算され、符号長の積算値
が所定値を越える可能性があるか否かが監視される。即
ち、オーバーフロー検出回路７は、当該記録トラックの
データが全て可変長符号化回路６に取り込まれたことを
示すデータ終了信号（Ｄ−ＥＮＤ）が入力されるまでに
記録トラックのデータ容量Ｍｂｉｔを使い切るか否かを
検出する。更に詳しく説明すれば、記録トラックのデー
タ容量がＭｂｉｔであり、ブロックの終了を示すブロッ
ク終了符号が「１１１１１１０１１１０　」（１１ｂｉ
ｔ）、警告符号が「１１１１１１０１１１１　」（１１
ｂｉｔ）の場合、Ｄ−ＥＮＤが入力された時点で符号長
の積算値が（Ｍ−１１）ｂｉｔより多ければオーバーフ
ローを生じることになる。従って、（Ｍ−１１）ｂｉｔ
を使用した時点でＤ−ＥＮＤが入力されていなければ、
オーバーフロー検出回路７はオーバーフロー信号ＯＶＥ
Ｒを可変長エンコーダ１１と可変長符号出力制御回路１
４とに送り、可変長映像データへの警告符号の付加が行
われる。一方、（Ｍ−１１）ｂｉｔを使用した時点でＤ
−ＥＮＤが入力されればブロック終了符号が付加される
。

【００２２】

【発明の効果】以上の如く第１発明の高能率符号化装置
では、データの圧縮が不十分でオーバーフローが生じる
ような場合には、可変長映像データに警告符号が付加さ
れるので、可変長符号化が完結していないブロックの検
出が容易にできるので不完全なデータを復号することに
よる画質劣化がなくなる。従って、可変長符号長を監視
しながら量子化条件を再設定して記録トラック内に完全
に納める機能が不必要であり、従来装置に比べてその構
成の小型化が可能である。

【００２３】第２発明では、画面中央部のブロック，画
面周縁部のブロックの順に量子化，符号化を行うので、
オーバーフローが生じても、可変長符号化がなされず信
号が伝送されないブロックは画面周縁部のブロックに限
定されるので、画質劣化が生じても視覚的に目立ちにく
くなるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高能率符号化装置における映像データ
圧縮回路の構成図である。

【図２】本発明の高能率符号化装置における可変長符号
化回路の構成図である。

【図３】本発明の高能率符号化装置における画面のブロ
ック分割の一例を示す図である。

【図４】本発明の高能率符号化装置によるディジタルＶ
ＴＲの記録トラックとブロックの割付けとを示す図であ
る。

【図５】ディジタルＶＴＲの構成図である。

【図６】従来の高能率符号化装置における映像データ圧
縮回路の構成図である。

【図７】従来の高能率符号化装置における可変長符号化
回路の構成図である。

【図８】映像データの構成を説明するための図である。

【図９】画面のブロック分割を説明するための図である
。

【図１０】従来の高能率符号化装置によるディジタルＶ
ＴＲの記録トラックとブロックの割付けとを示す図であ
る。

【符号の説明】

２　　シャフリング回路３　　ＤＣＴ回路４　　量子化回路５　　量子化パラメータ設定回路６　　可変長符号化回路７　　オーバーフロー検出回路１０　　０検出回路１１　　可変長符号エンコーダ１２　　０カウンタ１３　　ブロック終了検出回路１４　　可変長符号出力制御回路１５　　シフトレジスタ１６　　シフトクロック発生回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　ディジタル化された映像信号を圧縮し
て符号化する高能率符号化装置において、前記映像信号
の複数の画素毎にブロックを構成する手段と、構成され
た各ブロックに直交変換を施して変換係数を得る手段と
、変換係数を量子化する量子化手段と、量子化後のデー
タを符号化して符号化データを出力する符号化手段と、
前記量子化手段における量子化条件を設定する量子化条
件設定手段と、前記符号化手段から出力される符号化デ
ータのデータ量が所定量を越えるか否かを検出し、越え
る場合にはこの符号化データに警告符号を付加するか及
び／または前記量子化条件を変更すべく前記量子化条件
設定手段を制御する手段とを備えたことを特徴とする高
能率符号化装置。
【請求項２】　　ディジタル化された映像信号を圧縮し
て符号化する高能率符号化装置において、前記映像信号
の複数の画素毎にブロックを構成する手段と、構成され
た各ブロックを少なくとも画面周縁部と画面中央部との
２グループに区分けし各グループ内で独立的にシャフリ
ングを行う手段と、構成された各ブロックに直交変換を
施して変換係数を得る手段と、変換係数を量子化する量
子化手段と、画面中央部のグループに区分けした各ブロ
ック，画面周縁部のグループに区分けした各ブロックの
順に量子化後のデータを符号化して符号化データを出力
する符号化手段と、前記量子化手段における量子化条件
を設定する量子化条件設定手段と、前記符号化手段から
の符号化データのデータ量が所定量を越えるか否かを検
知し、越える場合にはこの符号化データに警告符号を付
加するか及び／または前記量子化条件を変更すべく前記
量子化条件設定手段を制御する手段とを備えたことを特
徴とする高能率符号化装置。