JPH09505698A

JPH09505698A - 反復誤差データコーディング方法を使用するビデオ圧縮

Info

Publication number: JPH09505698A
Application number: JP7509296A
Authority: JP
Inventors: タイワイザン
Original assignee: エンヴィステックインコーポレイテッド
Priority date: 1993-09-14
Filing date: 1994-09-13
Publication date: 1997-06-03
Also published as: CA2171727A1; AU703576B2; CN1112045C; SG47746A1; EP0719489A4; CA2171727C; EP0719489A1; US5610657A; WO1995008244A1; CN1130970A; AU7686194A; US5812195A

Abstract

(57)【要約】データを蓄積し、伝送するための適応システム（１０）及び方法は、主として大量のデータ、特にビデオデータを帯域制限された伝送チャネルを通して蓄積し、伝送するために使用される。システム（１０）のビデオコーダ（２００）は入力画像から減算される予測ビデオ信号を使用して、所定の寸法の画像ブロックが大きい予測誤差を有している処理領域を限定する。予測画像は、誤差が所定のしきい値以下に減少するまで大きい誤差画像ブロックを繰り返し処理することによって連続的に改善される。総合システム効率を改善するために、異なる処理繰り返し及び画像ブロック、異なる圧縮技術を使用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】反復誤差データコーディング方法を使用するビデオ圧縮発明の分野本発明はデータ伝送及び蓄積システム及び方法に関する。詳述すれば、本発明は二次元デジタル画像、これらの画像の時間シーケンス、及び帯域制限されたチャネルを通してのこれらのデータの伝送及び蓄積を圧縮する適応システム及び方法に関する。発明の背景テレビジョン、静止画像及び他のビデオ信号をデジタル伝送し、蓄積するためのシステムは、対応するアナログシステムよりも遥かに良好な性能を呈することが分かっている。デジタル伝送及び蓄積技術に固有な長所は、主として、普通のアナログシステムにおけるよりも遥かに雑音、電子成分の歪み、及び他の歪みを受け難い２進形状で情報が伝送され、蓄積されることから得られる。更に、ビデオ信号をデジタル形状で表現すると雑音低減技術及び最新の信号処理アルゴリズムを使用することが可能になるが、これらは普通のアナログ信号で動作させる場合には実現が困難であるか、または不可能である。またデジタル信号で表現し、処理すると、電子回路または伝送媒体には無関係にシステム出力信号を正確に再現することが可能になる。従って、オーディオ産業においてアナログレコードがデジタルコンパクトディスクに殆ど置換されたように、近い将来には現存するアナログシステムはデジタルビデオシステムに置換されることが予測される。しかしながら、デジタル伝送技術の長所は、遥かに広い必要周波数帯域幅を使用してのみ達成されるものである。これは特に、莫大な量のデータを屡々実時間で処理して蓄積しなければならないような高品位テレビジョン（“ＨＤＴＶ”）及び最近のマルチメディアシステムの場合に然りである。近い将来には情報蓄積及び交換に関する要望が更に早いペースで増大するものと考えられる。この要望は、使用可能な伝送チャネル及び電子回路に物理的な制約があるために、大量のデータを実時間で取得し、処理し、そして蓄積するという技術的に重大な問題を提起する。別の重要な問題は、使用可能な伝送チャネルを通してのビデオ信号の伝送、及び隣接周波数源からの干渉の防止である。現在、デジタルデータを伝送するための最も一般的で安価な手段は公衆電話機回路網である。しかしながら、この回路網はビデオ伝送に必要な周波数範囲よりも遥かに低い音声周波数範囲のアナログ信号を受信し、経路を再指定し、そして伝送するように設計されている。この使用可能な回路網の物理的制約が、達成可能な信号伝送速度に重大な制約を課し、そしてそのことが現在では電話機回路網をデジタル信号、及び特に運動ビデオ信号を取り扱うという一般的な目的には適していないものにしている。これらの問題の複雑さを説明するために、ビデオ（もしくはテレビジョン）会議、ケーブルＴＶ及びＣＤ−ＲＯＭに使用されているような最近のビデオ伝送及び蓄積システムを考えよう。これらのシステムのための標準共通インタフェースフォーマット（ＣＩＦ）分解能標準は、352 画素／ライン×288 画素／フレーム及び８ビット／画素を有する輝度チャネルと、輝度チャネルの半分の分解能、即ち176画素／ライン×144 画素／フレーム及び８ビット／画素を有する２つのクロミナンスチャネル（青チャネル（Ｃｂ）及び赤チャネル（Ｃｒ））とを要求している。完全動画化には、更に30 フレーム／秒のピクチャ伝送速度をも使用する。これは約36.5 Ｍビット／秒の生ビデオデータ転送速度に相当する。一例として、良品質の28,800 ビット／秒のモデムを使用し、電話回線を通して１秒分の生ビデオデータを伝送するには21 分を要する。また別の例として、650 Ｍバイトの容量と、150 kバイト／秒のデータ転送速度とを有するＣＤ−ＲＯＭは、約２分20秒分の非圧縮ビデオデータを蓄積するに過ぎない。更に、単一のビデオフレームを表示するには１秒を要するから、明らかに動画画像処理にとっては遅過ぎる。従って実際のデジタルビデオ伝送及び蓄積の目的のためには、冗長情報を排除することによって伝送及び蓄積すべきデータの量を減少させる必要がある。また単位時間当たりの処理されるデータの量を最大にするようにシステムを設計することも望ましい。この件に関して最も有望なアプローチの１つはデジタル化されたデータの信号圧縮であり、これは出力信号の質を目立つ程劣化させずに、処理すべき情報の量を大幅に減少させることができる。一般的には如何なる信号圧縮も、元の信号内に余分な情報が存在することに着目しており、このような情報を除去すれば蓄積もしくは伝送すべきデータの量を減少させることができる。この余分な情報は、意図された受信者に対して２つに大別される。第１の分類は統計的冗長度として知られるものであり、これは主としてデータの類似性、相関及び予測可能性に関連付けられる。理論的には、この統計的冗長度は、情報を失わうことなくデータから除去することができる。余分な情報の第２の分類は主観的冗長度として知られるものであり、これは主として、観測者（人）に劣化したことを気付かれずに除去できるデータ特性に関係がある。典型的な例は、人の目によって知覚できない程早く発生する動画内の瞬間的なディテールの除去である。統計的冗長度とは異なって主観的冗長度の除去は典型的には非可逆的であるので、元のデータを完全に回復することはできない。両信号冗長度を活用する圧縮及びコーディング技術は公知である。一般的に言えば、これらは予測コーディング、変換コーディング、及び補間コーディングに分類することができる。これらは１つの技術、または別の技術の特色を組合わせているので、数多くの技術がこれらの分類には入らないかも知れない。ビデオ画像のシーケンスの伝送及び蓄積を含む応用にこの時間的信号冗長度を活用する特別な技術が開発されている。利用可能な方法が多様であることに鑑みて、及びこの方向における研究及び商業努力を統一するために、従来から種々の信号圧縮標準が提唱されている。現在では画像圧縮に関する３つの主要な国際標準が存在している。即ち、ＪＰＥＧ標準、Ｐｘ６４、及びＭＰＥＧ標準である。これら３つの標準は画像圧縮の異なる面を扱っている。ＪＰＥＧ標準は、主として静止画像の圧縮を指向するものであるが、完全動画にも使用されている。ＪＰＥＧ標準は、離散余弦変換（ＤＣＴ）及びハフマン（ Huffman）型ビット圧縮技術の組合わせを推奨している。ＪＰＥＧ技術は、典型的には、受容できるモノクローム画像に対しては約10：１の圧縮比を発生し、カラー画像に対しては約20：１の圧縮比を発生する。Ｐｘ６４は、Ｈ．261 で表されたビデオ、及びＧ．711 及びＧ．728 で表されたオーディオを双方向伝送するための一連の標準の共通名である。Ｈ．261 標準は200：１までの極めて高いデータ圧縮比の使用を要求する。Ｐｘ６４標準は、ビデオ電話及びビデオ会議応用のために企図されたものである。これらのシステムは極めて高い圧縮比を可能にするが、一般に空間分解能が制限され（ビデオ電話の場合で、約100×100画素／フレーム）、運動表現は貧弱（ビデオ電話の場合で、約３−10 フレーム／秒）である。その結果、これらの画像のディテールは殆ど表示されない。更にその名前が暗示しているように、Ｐｘ６４標準は交換統合サービスデジタル回路網（ＩＳＤＮ）のような高速電話回線における64 ｋビット／秒の倍数のデジタル伝送速度でしか動作しない。これは、標準アナログ電話回線のような帯域が制限された伝送媒体には適せず、そのような伝送媒体上では十分に動作しない。多くの点でＨ．261 に類似しているＭＰＥＧ標準は、ＣＤ−ＲＯＭまたはケーブルＴＶのような媒体を通して完全動画を分配することを目指している。典型的には、ＭＰＥＧの圧縮率はＨ．261 の圧縮率よりも低い。インテルの“デジタルビデオ相互作用（ＤＶＩ）圧縮の実時間ビデオ（ＲＴＶ）バージョン”のような他の圧縮計画では、約 150：１の圧縮比が得られるに過ぎない。一方、上述した完全動画例に戻って、同一の高速モデムを使用して電話回線を通して伝送するには、約 1270：１のデータ圧縮比が必要であることが分かる。当分野に精通していれば、従来の技術を使用してこのような圧縮比を達成することは極めて困難であることが明白である。明らかなように、ビデオ信号伝送及び蓄積に伴う技術的問題は複雑であり、典型的にには特定応用に対して適応され、最適化された特別の技術が必要である。多くの特殊化された解決法が種々の特許明細書に開示されている。例えば、米国特許第 5,046,122号には２進画像データを圧縮するシステムが開示されている。米国特許第 5,121,216号には静止画像のコーディングのための適応変換アルゴリズムが開示されている。米国特許第 5,086,488号、5,051,840 号、第 5,109,451 号、第 5,126,962号には画像データのための異なる直交変換コーディングシステムが開示されている。他の従来のシステムは画像の分割（セグメンテーション）方法、画像輪郭のコーディング等に集中している。それらの例は、米国特許第 5 ,091,976号、第 5,109,438号、第 5,086,489号、第 5,058,186号、第 5,115,479 号に開示されている。異なる信号を圧縮するための他のデジタル技術が現在開発中である。それらの例は、フラクタル（米国特許第 5,065,447号）及びウェーブレット（wavelet）のような最新の数学的モデルの使用を含む。観測者（人）が意図された受信者である場合には、情報圧縮に起因する誤差の知覚的効果を減少させるために、システムは精神物理学的情報を使用する。現在、全ての異なる応用に対して単一の圧縮技術では成功しないという意見がある。その理由は、デジタル圧縮及びコーディングシステムの動作がシーンに高度に依存するからである。従って効率的なコーディングシステムは、達成可能な圧縮比を最大にして観測者（人）に対する知覚可能な効果を最小にするように、応用特定条件に適応し、画像または画像シーケンスの異なる部分に対して異なる技術を適用できるようにすべきである。現在までに、画像の異なる部分に異なる技術を適用して特殊化された処理の長所を最適に活用する幾つかの適応システムが提唱されている。一例は米国特許第 5,121,216号であり、この特許では静止入力画像を複数のブロックに分割し、各ブロックを直交的に変換する。次にブロック属性を計算してしきい値情報及び量子化パラメタを決定し、“多忙な”画像ブロックを比較的“静かな”画像ブロックから分離し、各場合における知覚誤差の差を使用して伝送されるデータの合計量を減少させる。しかしながら、この技術の使用は静止画像の蓄積及び伝送に限られる。米国特許第 5,091,782号はデジタルビデオの連続するブロックを適応的に圧縮するための装置及び方法を開示している。そのデータ圧縮方法は、ブロック毎に異なるデータフォーマットの異なる圧縮アルゴリズムを使用することによって最適化されている。この方法は飛び越し走査型テレビジョン信号伝送に使用するのに特に適しており、ビデオフレームをシステム特定の偶数フィールド及び奇数フィールドに分離することによって装置はフレームフォーマット及びフィールドフォーマットで提示される個々のデータブロックを並列に処理することができる。各フォーマット内の圧縮誤差を評価し、より小さい誤差を発生するフォーマットを、圧縮された画像情報を表すものとして選択する。この提唱された方法は、信号圧縮をスピードアップする並列処理を可能にしてはいるが、処理される各ブロック毎に計算されたデータのほぼ半分が捨てられる点が非効率的である。更にこの方法によれば、誤差が、システム仕様よりも大きい処理領域における画像の質を増分的に増加させることはできない。従って、従来の技術の欠陥を避けることによって、異なる型の画像及び画像シーケンスを特殊処理する長所を組合わせた圧縮システムを提供することが有利である。また、異なる入力フォーマットのビデオ信号を圧縮することができ、運動表現を殆ど劣化させずに再構成することが可能なシステムを提供することも有利である。更に、異なる技術を組合わせて異なる考え得る条件の下でピーク性能を得ることによって、デジタルデータの圧縮を最適化する汎用圧縮システムを提供することも望ましい。本発明の概要従って、本発明の目的は高圧縮率でデジタルビデオ信号を伝送し、蓄積する新規な装置及び方法を提供することである。本発明の別の目的は、標準電話回線のような帯域制限された伝送媒体を通して完全動画、ビデオ電話信号、静止画像、音声、ＦＡＸ及び他の情報のデータ伝送を可能にする新規な圧縮装置を提供することである。本発明の更に別の目的は、標準電話回線のような帯域制限された伝送媒体を通して良品質実時間ビデオ会議システムを提供することである。本発明の別の目的は、標準アナログ電話回線のような帯域制限された伝送媒体を通して良品質完全動画伝送を提供することである。本発明の別の目的は、良品質完全動画データを低ビットレートでデジタル蓄積媒体へ供給することである。本発明の別の目的は、高度に圧縮されたデジタル画像の静止画像蓄積をメモリ内へ供給することである。動画を高予測効率及び極めて高い情報圧縮比をもってコーディングするハイブリッドコーディングシステムを提供することも本発明の目的である。本発明の別の目的は、従来技術のコーディングシステムの欠陥及び制約を打破することによって、動画を圧縮し、エンコードする新規な、そして改良されたハイブリッドコーディングシステムを提供することである。これらの、及び他の目的は、本発明の１つの面において、ビデオ信号源からのデータを最適に圧縮する装置を提供することによって達成される。好ましい実施例によればビデオ信号源からの入力画像は第１のデータ経路において圧縮され、第１の被圧縮画像信号にされる。次いで被圧縮信号から誤差測度が求められる。この測度は圧縮された画像の個々の画像領域またはブロック内の誤差信号に対応する。誤差測度が所定のしきい値よりも大きい画像ブロックは、ある伝送速度または画像の質基準に合致させるために圧縮誤差を減少させるべき処理領域を限定する。処理領域内の圧縮誤差は、その処理領域内に画像誤差ブロックを形成させることによって減少される。これらの誤差ブロックは、少なくとも１つの別のデータ経路を使用して多分並列に圧縮され、少なくとも１つの被圧縮ブロック誤差信号が作られる。また本発明の圧縮装置は被圧縮画像信号と被圧縮ブロック誤差信号とを組合わせ、伝送及び蓄積に適した複合被圧縮画像信号をも作る。この複合信号の圧縮誤差はその処理領域内において再評価され、もし必要ならば新しい誤差ブロックが形成されて新しい複合被圧縮信号が作られる。このプロセスは元の画像の全ての画像ブロック内の計算された誤差測度が所定のしきい値以下に減少するまで繰り返される。本発明の別の面においては、画像圧縮装置は、ビデオフレームのシーケンスに対応するデジタル化されたビデオ信号を受信する手段を備えている。少なくとも１つの先行ビデオフレームから入手したデータから現ビデオフレームが予測される。次いでこの予測された画素データが現ビデオフレーム画素データから減算されて予測された誤差画素データが求められ、この予測された誤差画素データが入力画像として使用される。この入力画像は画像ブロックに細分され、各ブロック毎に誤差測度が評価される。誤差測度が所定のしきい値より大きい画像ブロックは運動検出器及び解析器へ入力されて運動ベクトルデータが決定され、この運動ベクトルデータは複合被圧縮画像信号の対応する個々のブロックについてエンコードされる。圧縮装置の誤差評価手段は、被圧縮画像信号から参照画像を復元し、それと実際の入力画像とを比較することによって画素ドメイン内で動作させることが好ましい。画像ブロック内の各画素の絶対誤差の合計、または代替として平均自乗された誤差合計を使用して、所定のしきい値と比較すべきブロック誤差測度を計算する。代替として誤差評価手段は、量子化された被圧縮変換係数と完全精密変換係数とを比較することによって変換ドメイン内で動作させることもできる。本発明の別の面では、画像伝送システムの一部としてデコーダ装置が設けられている。デコーダは、第１のデータ経路において圧縮された画素データのブロック、及び少なくとも１つの別のデータ経路において圧縮された画素データの誤差ブロックで伝送された被圧縮ビデオ信号を受信する。また装置は、画素データの各特定ブロック毎に使用された特定圧縮データ経路を決定し、受信したブロックを対応する圧縮解除経路を使用してデコードする。次いで、圧縮解除されたビデオ信号はデコードされた画素データブロックを組合わせることによって回復される。ビデオ画像フレームのシーケンスが伝送される場合には、デコーダ装置は受信した画素データのブロックに付随する運動ベクトルデータを検索することもできる。先行ビデオフレームを表すデータがメモリ内に蓄積されているので、検索された運動ベクトルデータ及び蓄積されたデータからの予測信号を組合わせて現ビデオフレームを復元することができる。本発明の好ましい実施例によれば、画像伝送システムの各データ圧縮経路及びそれに対応する圧縮解除経路は、画像データブロックの圧縮及び圧縮解除のために別々のアルゴリズムを使用することができる。少なくとも１つのデータ圧縮経路を、直交データ変換から得られた変換係数のアレイの各画像ブロック毎の計算に対応させることが好ましい。画像データを圧縮する効率が極めて高い二次元離散余弦変換をこの場合使用することが好ましい。画像データから冗長度を排除するために、フーリエ（Fourier）変換、アダマール（Hadamard）変換、ハール（H aar）変換、余弦変換、もしくは統計的に最適なカルーネン・レーベ（Karhunen -Loeve :ＫＬ）変換のような他のデータ圧縮変換も使用することもできる。本発明の圧縮装置は、音響信号をエンコードする手段、及び処理すべき入力信号の型を指示する機能選択手段をも含むことができる。更に、飛び越し走査されたデジタルビデオ信号を使用する場合には、各ビデオフレームに最も適切な圧縮経路を選択するために、入力信号を、フレームに、もしくはフィールド処理フォーマットに、もしくは両方にフォーマットすることができる。本発明の適応ビデオ圧縮システムは、デジタルビデオデータを 1000：１以上の比で圧縮することが可能であり、画像シーケンスの質は良好であり、そして静的画像の伝送は理論的には無損失である。図面の簡単な説明本発明の上述した目的及び他の目的、特色、及び長所は、以下の添付図面に基づく詳細な説明から明白になるであろう。図１は、本発明のデジタルビデオ伝送及び蓄積システムの一実施例の概要ブロック線図である。図２Ａ、Ｂは、本発明の適応ビデオ圧縮エンコーダのブロック線図である。図３は、本発明の適応ビデオ圧縮デコーダのブロック線図である。図４Ａ、Ｂは、本発明の一実施例によるプロセッサの内部アーキテクチャを示す図である。好ましい実施例の詳細な説明本発明は、図１の特定実施例に示すようなデータをデジタル伝送及び蓄積するための多能システムに関する。図１の伝送及び蓄積システム１０は、静止画像情報及び完全動画情報、音声、ＦＡＸ及び他の型のデータの伝送及び効率的な蓄積を含む種々の信号処理タスクを扱うことができる。本システムの主目的は、大量のデータを電話回線のような帯域制限された伝送媒体を通して効率的に伝送し、それを高圧縮率で蓄積することである。ビデオ情報は、このようなシステム内で処理される極めて大量のデータブロックからなっているから、以下にビデオ情報の圧縮及び伝送に関してのみ説明する。しかしながら、本発明の概念の根底をなしている原理は、他の型のデータの処理にも同じように適用されることを明確に理解されたい。図１に示すように本発明の伝送及び蓄積システム１０は、以下に詳述する主プロセッサ１００を備えている。更にシステム１０は、画像、音響、ＦＡＸ、データファイル、及び他の型のデータのような入力信号を受信する手段をも備えている。例えば、入力手段は、カメラ及びイメージングスキャナのような画像入力デバイス１０１、マイクロホンのような音響入力デバイス１０２、及びハードディスクのようなメモリユニット１０５を備えている。伝送及び蓄積システム１０は、特定メモリアドレス位置に入力データをデータ特定フォーマットで記憶するための蓄積ユニット１０６をも備えている。例えばビデオ情報は被圧縮ビデオ画像のフレームまたはフィールドとして関連アドレス位置に記憶される。蓄積ユニット１０６は、データを記憶し、検索するための磁気ハードディスク、磁気フロッピーディスク、磁気テープ、光ディスク、及び他のデバイスからなることができる。公知のように、全ての場合、異なる源からの入力データにはラベルを付けて素早く検索できるようにする。本発明の伝達及び蓄積システム１０は、他のユーザシステムもしくはデータ源との双方向通信リンクを確立する通信手段をも備えている。例えば、通信手段は高速モデム１０７として示されており、また図には示されていないが、主としてビデオ画像である信号を送受するためのデジタル通信ユニット、ワイヤレス送信ユニットもしくは他のデバイスをも備えている。以下に説明するように、殆どの場合データは圧縮された形状で伝達される。本発明のシステム１０は、ビデオ画像を表示し、音響を再生し、他のデータを出力する出力手段をも備えている。図１に示すように、出力手段は典型的に、静止画像もしくは動画及びデータを見るための陰極線管表示装置及び／または液晶デバイス１０３、スピーカ及びイヤホンのようなオーディオユニット１０４、好ましくはカラーイメージングプリンタであるプリンタ１０９、ハードディスクのようなメモリユニット１０５、その他を含む。プリンタ１０９は、表示装置１０３上に表示されたピクチャのハードコピーを生成でき、またメモリユニット１０５内に記憶されているデータ及び制御装置１０８からの制御情報をプリントアウトできることが好ましい。システム１０の動作及び特定機能は、表示装置上に表示された機能メニューから選択するためのキーボード、またはキー及び他の手段（例えばタッチスクリーン及び“マウス”）を含む制御パネルによって使用中に制御される。本発明のデジタル伝送及び蓄積システム１０の核心は、ビデオ画像、音声データ、テキストファイル、及び他のデータのような複数の異なるデータ型及びフォーマットを処理できるプロセッサ１００である。プロセッサ１００は制御ユニットを備え、典型的にはビデオ、音響及び他の情報を処理するデジタル信号プロセッサユニット、マイクロプロセッサユニット、混合デジタル信号プロセッサ及びマイクロプロセッサユニットまたは他の応用特定デバイスを有している。プロセッサ1００は、システムの入力デバイス（１０１、１０２）、ビデオ、オーディオ及び一般デジタル出力デバイス（１０３、１０４、１０９）、メモリユニット１０５、データ蓄積ユニット１０６、モデム１０７、及び機能制御装置１０８に機能的に接続されている。プロセッサ１００の内部アーキテクチャの個々のブロック及び要素の詳細に関しては以下に説明する。動作中、プロセッサ１００は制御装置１０８によって指定された入力デバイス１０１、１０２及びメモリユニット１０５から入力データを受信する。入力信号の型に依存して、入力データは適切なデータ伝送フォーマットに圧縮され、エンコードされ、そして多重化される。処理されたデータは圧縮された形状で蓄積ユニット１０６に蓄積され、モデム１０７へ伝送される。プロセッサ１００は蓄積ユニット１０６及びモデム１０７からエンコードされた被圧縮情報を受信機端に受信し、受信した情報を多重化解除し、デコードする。回復されたデータは、特定のデータ型に従って表示装置１０３、オーディオユニット１０４、及びメモリユニット１０５へ出力される。以下の説明は、特にデジタルビデオ信号の処理、伝送及び蓄積に関する。入力信号が静止画像であるのか、ビデオ・音声画像シーケンスであるのか、または完全動画信号フレームであるのかには無関係に、画像データは画素もしくは“ピクセル”と呼ばれる画像内の特定位置に対応するデジタルデータのシーケンスによって限定される。ビデオ信号の単一のフレームを限定するのでさえ大量のデータが必要になる。高品位テレビジョン（ＨＤＴＶ）は、各ビデオフレームを作るのにかなり多くのデータを必要とする。特にＨＤＴＶ応用におけるこのように大量のデータを管理するためにデータは圧縮しなければならない。前述したように、特定の処理領域または伝送中の画像シーケンスに依存して、異なるデータフォーマッティング及び／または圧縮技術が、他のフォーマッティング及び／または圧縮技術よりも異なる倍数だけ効率的である可能性がある。例えば、一般に精細な運動領域にはビデオデータのフィールド処理が好ましい。また一般に、運動が殆どないか、または全くない場合にはフレーム処理の方が良好に動作する。信号振幅の変化が比較的小さい画像部分に関しては、線形直交変換が情報伝送要求を大幅に減少させることが分かっている。本発明は、処理される画像の個々のブロックに対して異なる処理技術に適切に切り替え、伝送されるデータの運動を斟酌して運動補償することによってデジタルビデオデータの圧縮を最適化するシステムを提供する。図２のＡ及びＢは、本発明のプロセッサ１００の一部である適応ビデオ圧縮エンコーダのブロック線図である。図２Ａに示すように、標準のデジタル化されたビデオ信号は、上述した入力ビデオ源の何れかから入力される。デジタル化されたビデオ信号の処理は公知であり、詳細な説明は省略する。画像源に依存して、複数の分離したデジタル化信号を画像信号の種々の成分の処理のために供給することができる。これは、例えばカラーテレビジョン伝送の場合には、分離した輝度信号及びクロミナンス信号を含むことができる。本発明によれば、これらの個々の信号を公知のように並列に別々に処理し、後段において組合わせることができる。図面を明瞭にするために、図２のＡ及びＢには１つの入力信号に対応する１つの信号エンコーディングチャネル、即ち例としてユーザ（人）にとって最も重要な情報であるビデオ信号の輝度部分だけを示してある。ビデオ画像源からのデジタル化された入力信号は前処理及びフレームメモリ２０１へ入力される。前処理メモリ２０１の機能は入力ビデオ信号を基準化（スケール）し、濾波し、そしてフォーマットすること、及びフォーマットされた信号をさらなる処理のために記憶することである。図２Ａに示すように、画像信号はフレームフォーマットで記憶することが好ましい。しかしながら、次のビデオフレームが入力されるまで入力信号を記憶するために、特にフィールド蓄積フォーマットのような他のフォーマットを使用することもできる。本発明の適応ビデオ圧縮エンコーダ２００は現入力画像を操作して、画像の異なるブロック間に存在し得る空間的情報冗長度、及び連続する画像フレーム内に含まれる情報間の時間的冗長度を除去する。この目的のために、エンコーダ２００は予測画像をピクチャメモリ２１４内に形成し、減算器２０２においてそれをメモリ２０１内に記憶されている元の画像から減算する。減算器２０２の出力には誤差画像が形成される。この誤差画像は、典型的には伝送すべき画素振幅値のダイナミックレンジが減少されており、従って所望の信号圧縮を可能にする。減算器２０２の出力の誤差画像は、さらなる処理のために誤差メモリ及び解析器２０３へ送られる。本発明によれば、減算器２０２及び誤差解析器２０３の動作は所定の寸法の画像領域またはブロックに関して限定されており、入力画像の処理領域において遂行される。入力画像フレームは複数の画像ブロックに分割され、処理領域は概念的に、誤差画像信号の振幅の測度が所定のしきい値よりも大きい画像ブロックの集合として限定される。従って、現フレームのコーディング領域とも呼ばれる処理領域は、フレーム全体程度に大きくするか、または単一の画像ブロック程度に小さくすることができる。処理領域は、コンピュータアクセス及びさらなる処理のために全て適切にラベル付けされている接続された、または切り離された画像ブロックの集合からなることができる。本発明によれば、エンコーダ２００は、全ての画像ブロックの誤差測度が所定のしきい値以下に減少するまで、現画像フレームの処理領域を繰り返して操作する。従って特定の入力画像フレームに対して、コーディングプロセスを完了させるエンコーダの繰り返し数は異なることがあり得る。典型的には、電話回線伝送の場合、満足すべき結果を得るのに約５乃至８回の繰り返しを行う。各繰り返し段階において新しい予測画像がピクチャメモリ２１４内に形成され、現処理領域は減算器２０２の出力における誤差測度が大きい画像ブロックの対応する集合として再限定される。次に、誤差解析器２０３内において処理領域は、その処理領域内の全ての画像ブロックを包含するように決定された異なる寸法の誤差画像ブロックに細分される。各ブロックを処理する場合、及び各繰り返しの後には、異なる圧縮技術が適用される可能性が高い。数学的は、提唱する減算器２０２の動作は以下のように表すことができる。ここに、ＩＮ_i,jはブロック２０１内の前処理段におけるデジタル化された入力ビデオ信号のｉ番目の行、ｊ番目の列の画素であり、ＰＥ_i,j ^tはメモリ２１４内の予測画像の対応画素であり、ＥＰＲ_i,j ^tは誤差メモリ２０３内に記憶された誤差デジタルの得られた画素である。予測データ及び誤差データの上添字ｔは現フレームに対する処理のｔ番目の繰り返しを表している。第１のフレーム及び第１の繰り返し（ｔ＝１）においては、処理領域はコーディング領域（ＣＲ）に一致するから、計算はフレーム全体（ＦＲ）に対して遂行される。爾後の繰り返しにおいては、誤差画像の計算は上述したように限定された処理領域に対してのみ遂行される。従って｛ＦＲ｝はそのフレーム領域内の画素の集合であり、｛ＣＲ^t- ¹ ｝はｔ−１番目の処理繰り返し時の現フレームのコーディング領域内の画素の集合であり、そして｛ＣＲ^t-1｝⊆｛ＦＲ｝である。所与の繰り返しにおいて誤差画像が計算されると、誤差解析器２０３はその処理領域の個々のブロックの誤差測度を計算する。１つの可能性のある測度は、ある画像ブロックの誤差信号の絶対値の合計として定義されるものである。この誤差の測度は以下のようにして計算される。ここに、ＢＥＲＲ_k,l ^tはｔ番目の処理繰り返し時の誤差データのｋ番目の行、１番目の列の画像ブロックであり、Ｉ及びＪは画像ブロックの水平及び垂直寸法であり、｛ＦＲ_k,l｝、｛ＣＲ_k,l ^t-1｝はそれぞれフレーム領域（ＦＲ）及びコーディング領域（ＣＲ^t-1）のｋ番目の行、１番目の列の画像ブロック内の画素の集合を表している。明らかに、画像ブロックの画素はそのフレーム及びコーディング領域内の画素の集合の部分集合である。（｛ＦＲ_k,l｝⊆｛ＦＲ｝、｛ＣＲ_k,l ^t-1｝⊆｛ＣＲ^t-1｝）最後に｛ＢＦＲ｝はそのフレーム領域内のブロック要素の部分集合であり、｛ＢＦＲ^t-1｝はｔ−１番目の繰り返し時の現フレームのコーディング領域内のブロック要素の部分集合である。上述した表現式は、新しいフレームが入力される度に、減算器２０２が先ず入力画像全体に作用することを表している。爾後の繰り返しにおいては、ブロック誤差測度ＢＥＲＲ_k,lが所定のしきい値よりも大きい画像ブロックの集合によって処理領域が決定される。各繰り返し時の処理領域を決定するために使用される基準の例を以下のように表すことができる。ここに、｛ＢＦＲ^t-1｝はｔ−１番目の処理繰り返し時の現フレームの処理領域内のブロック要素の集合、｛ＰＲ^t｝はｔ番目の処理繰り返し時の現フレームの処理領域内の画素要素の集合である。ＥＴ^tはｔ番目の処理繰り返し時の誤差しきい値であって、予め指定された画像の質要求及び所望の伝送速度によって決定されるものである。誤差しきい値ＥＴ^tは多重化コーダ２１０の出力及び予め設定された伝送速度要求に応答して係数解析器２１１によって調整される。画像ブロックの寸法は、特定の応用に依存して４×４または８×８画素に選択することが好ましい。即ち、入力画像がより多くのディテールを含んでいるか、または受信者端において元により近い画像を再構成することがユーザにとって重要である場合には、より小さいサイズのブロックを使用することが望ましい。一方、もし入力画像が比較的均一な強度であり、特定の応用が高レベルのディテールを要求しないのであれば、入力画像ブロックをより大きく選択することができる。誤差測度がしきい値ＥＴ^tよりも大きいブロックの集合が決定されると、誤差解析器２０３内の限定された処理領域が運動推定器２０４及び運動解析器２０５へ入力され、可能性のある運動補償が先行フレームに対して決定される。運動補償は本発明のシステム内に供給されて補償効率を向上させる。現フレームの第１の処理繰り返し（ｔ＝１）においては、処理領域内の画像ブロックはデジタル的に変換され、先行フレーム内の画像の対応ブロック領域と比較されてそのブロック誤差が画像要素の時間的なシフトによるものか否かが決定される。もし時間的なシフトによるものであれば、現フレームを復元するには運動シフトベクトル及び予測フレームの座標で十分であるから、新しい画像ブロックを独立して伝送もしくは蓄積する必要はない。運動推定ブロックの動作は以下のように例示することができる。ここに、ＭＶは先行フレーム内の許容できる方向性運動シフトベクトル｛ＭＳ｝の集合について画像ブロックの最小誤差測度を計算することによって決定される運動ベクトルである。ＭＴは公知のようにして定義できる運動しきい値基準である。指標Ｉ、Ｊは画像ブロックの寸法を表し、一方ｘ、ｙはそれぞれ画素の数で表された画像ブロックの水平及び垂直シフトを表している。ある選択された運動ベクトルの誤差測度が所定の運動しきい値ＭＴよりも小さいことを運動解析器２０５が決定したものとすれば、対応するベクトルが多重化コーダ２１０と、運動補間器２１５とへ送られる。多重化コーダ２１０からの出力は、伝送または蓄積のためにバッファ２１２へ送られる。一方、補間器２１５は受信した運動ベクトルを使用してピクチャメモリ２１４内に記憶されている画像を変更する。推定器２０４において計算されたどの運動ベクトルの誤差測度もしきい値ＭＴより小さくなければ、運動解析器２０５は非運動補償モードを指示する。このモードでは、ケースセレクタ２４０及び２４１が閉じる。ケースセレクタ２４０及び２４１は、ｔ＞１の場合にも閉じる。次の段階では、少なくとも２つの処理モードの一方が誤差測度の大きい画像ブロックを処理するような決定がなされる。図２Ａに示す本発明の好ましい実施例では、フレーム間処理モード及びフレーム内処理モードと呼ばれるモード間で決定がなされる。もし（１もしくは複数の）先行フレームからの現フレームの予測から実現すべきコーディング利得が存在するならば、フレーム間処理モードが選択される。このモードでは、エンコーダは誤差メモリ２０３内のブロック誤差信号に作用する。見かけの予想ゲインが対応する領域を直接符号化することによって得られたものに満たない場合には、フレーム内処理モードが選ばれる。フレーム内処理モードでは、エンコーダがフレーム・メモリ２０１からの信号に作用する。処理領域の或る特定のブロックのためのフレーム間処理モードとフレーム内処理モードの決定は、本発明のシステムでは、アナライザ２０８、プロトコル・セレクタ２０９において行われる。この目的のために、アナライザ２０３において演算される予想ブロック・エラー測度はアナライザ２０８において減算器２０７の出力から演算される同様のブロック・エラー測度と比較される。減算器２０７は現在のフレーム・メモリ２０１から入力を受け、イメージ・ブロック内の各画素値から対応するブロックの平均信号振幅を減算する。この平均信号振幅は次いでブロック手段２０６で演算される。エラー・アナライザ２０３、減算器２０７からのブロック・エラー測度はフレーム間／フレーム内アナライザ２０８に送られ、そこにおいて、対応するイメージ・ブロックがフレーム間処理モードあるいはフレーム内処理モードのいずれで処理されるべきかを決定する。数学的には、各処理領域イメージ・ブロックにおける平均信号値Ｍの演算は次のように書くことができる：ここで、M_k,lは処理領域のｋ番目の行と１番目の列の平均値であり、残りの量は先に定義してある。減算器２０７では、イメージ・ブロックの平均値が実際の画素値から引かれる：そして、ブロック・エラー測度BMERRが次のようにして得られる：フレーム間処理モードを使うかフレーム内処理モードを使うかの決定は、次の判定基準に従ってアナライザ２０８で行われる。ここで、ブロック・エラー測度BERR_k,l ^tおよびBMERR_k,lは、エラーのｋ番目の行、１番目の列のイメージ・ブロックおよび入力フレーム・データについて先に定義してある。決定MODE_k,lは対応するイメージ・ブロックについて決定された状況である。もしアナライザ２０８が所定のブロックについてフレーム内処理モードを決定したならば、処理領域における記憶されたフレーム・データがセレクタ２４２によって選ばれ、プロセスがプロトコル・セレクタ２０９に移行する。フレーム間処理モードが選択された場合には、処理されるべき入力データがエラー・メモリ２０３の処理領域における記憶されたエラー・データから取り出され、プロトコル・セレクタ２０９に送られる。アナライザ２０８でのモード選択に続いて、プロトコル・セレクタ２０９は先に決定されている処理領域を一組の符号化用ブロックでカバーするための最適なプロトコルを決定する。セレクタ２０９によって決定されるような符号化用ブロックは単一列の連結されたイメージ・ブロックに対応するものであってもよく、このケースは単一ブロック・プロトコルと定義される。プロトコル・セレクタ２０９は、また、処理領域内の一組の不連続のイメージ・ブロックもカバーし、この場合、組み合わせブロック・プロトコルと定義される。一般に、プロトコル・セレクタ２０９は、各処理の反復で、処理領域内のイメージ・ブロックの構成から対応する符号化用ブロックの形状を決定することによってそれに順応して符号化用ブロックの形状を特定する。以下の数式は符号化用領域の決定を行うのに用いられるものである：である。ここで、E_N ^t、・・・、E₂ ^t、E₁ ^tはｔ番目の処理反復でのエラー閾値判定基準であり、BS_jはｊ番目のブロックのサイズであり、他の量は先に定義してある。演算上の考慮から、符号化用ブロックの形状は正方形であると好ましいが、他の符号化用ブロック形状も使用し得る。プロトコル・セレクタ２０９で最適プロトコルを決定した後、処理領域ビデオ・データが符号化用ブロックの、変換範囲係数への線形変換を用いて圧縮される。システム全体の圧縮比を高めるために、本発明と一緒に幾つかの周知の直交変換を用いることができる。その１つの変換として、特に適応性量子化スキームの前にイメージ・データ・ブロックを符号化する非常に効率的な方法として知られている離散的コサイン変換（DCT）がある。このDCTは、線形変換であり、等しいサイズの画素データ・ブロックを発生し、各画素が初期ブロックの入力画素の線形組み合わせであるデータ・ブロックの行列操作として達成することができる。種々の線形変換は、変換済み画素値を定める線形組み合わせで用いられる係数の組によって区別される。DCTで用いられる特定の組の係数は、統計的に最適な組であろうと思われるものにかなり近い性質を有し、実際の用途では非常に有効であることがわかっている。DCTの非常に近い最適性は、得られるデータ圧縮度が達成し得る理論的最低値に非常に近いということを意味する。本発明のＮ個の変換ブロック２１６、２２０、２２４、２２８、２３２、２４６で使用すると好ましい二次元（２Ｄ）ＤＣＴをイメージ符号化システムで特に効率が良いと示してきた。各変換ブロックは種々の処理ブロックの１つに対応しており、個別に実行することができる。説明の目的で、個々の変換ブロックについて選定されるブロックサイズは、変換ブロック２１６については４×４、ブロック２２０については８×８、ブロック２２４については１６×１６、ブロック２２８については３２×３２、ブロック２３２については６４×６４、ブロック２４６については１２８×１２８とすることができる。他のブロックサイズおよび変換ブロック形態も必要なときにはいつでも適用できる。これらの変換すべてについて代表的なのは、信号のエネルギが特定の空間周波数成分に集中させられるということである。したがって、伝送されるべきデータは、多数のビットを大量のエネルギを持つ空間周波数成分に割り当て、それに相応して、少数のビットを少量のエネルギを持つ空間周波数成分に割り当てることによってかなり低減することができる。ブロック２０９での最適プロトコルの選定に続いて、処理領域内の種々のサイズの符号化用ブロックを変換アレイ２１６ −２４６へ並列に送り、さらに処理を行うことができる。個々の変換演算は、急速変換アルゴリズムを用いて、好ましくは、演算速度の高いハードウェアにおいて行われる。エンコーダ２００の変換ブロックの数Ｎおよび各ブランチについてのセレクト・ブロックサイズB_siは、プロセッサ１００の演算能力、ビデオフレームのサイズ、所望圧縮率、特定の用途のためのイメージ劣化要件に依存して設定する。変換ブロック２１６−２４６のいずれかにおいて演算される変換係数は、対応する量子化器２１７、２２１、２２５、２２９、２３３、２４７によって適応状態で量子化される。量子化器２１７−２４７のステップサイズは変換率に応じて係数予測器２１１によって調節することができる。特に、変換ブロック２１２が、特別のフラグで示すように、ほぼ満杯のときには、係数予測器２１１は量子化器のステップサイズを増大させ、符号化に必要なビット数を減らすことになる。あるいは、現行フレームの処理領域が比較的小さくて、伝送するのに必要な付加的な係数が少なくてもよい場合には、量子化器ブロックのステップサイズが減少して画像の質を向上させることになる。変換／量子化器ブロックの出力での変換係数は多重符号器２１０に送られる。この多重符号器は量子化された係数およびモーションベクトル・シーケンスにおける情報冗長度を低下させるのに用いられる。特に、多重符号器２１０は、Huff man符号化、算術符号化のようなエントロピ符号化を行って伝送すべきビットの数を減らすことができる。エントロピ、Huffman符号化の原理はこの技術分野では周知であり、たとえば、N.S．JayantおよびPeter Nollの著した「Digital Cod ing of Waveforms: Principles and applications to Speech and Video」に見出すことができる。この文献の対応する章をここに参考資料として援用する。多重符号器２１０は、さらに、イメージ・ブロック・アドレス、ブロック処理モード、量子化された変換係数、モーション・ベクトルその他の制御情報ならびに同時に用いられる可能性のあるサウンド、データ圧縮ソースからの入力も符号化、多重化する。多重符号器２１０の出力の符号化されたビットはバッファ２１２に送られ、伝送または記憶される。量子化器２１７−２４７の出力は、さらに、次の処理反復のために画像メモリ２１４に予想イメージを形成するのに用いられる。この目的のために、量子化されたデータは、まず、逆量子化ブロック２１８、２２２、２２６、２３０、２３４または２４８によって回復させられ、逆変換ブロック２１９、２２３、２２７、２３１、２３５または２４９の空間領域に逆変換される。処理されたブロック・アドレスは、適切なブロック・アドレスで加算器２１３によって記憶された画像に加算され、画像メモリ２１４に格納される。メモリ２１４内の新しい予想イメージが次に減算器２０２に送られ、ここで、次の処理反復が開始する。エンコーダ２００の動作は、多重符号器２１０からの符号化されたデータの流れが量子化器２１７−２４７のステップサイズおよびプロトコル・セレクタ２０９のプロトコル判定基準を制御することによってほぼ一定のビット率に維持されるという点で完全に適応している。閾値パラメータは、伝送バッファ２１２の現状況と或る特定の伝送媒体についての達成可能な伝送率に依存する。動作時に符号化率を調節するのに用いられる閾値の実際の値は統計依存度を用いて分析的あるいは経験的に決定することができる。第３図は本発明の適応性ビデオ・デコンプレッション・デコーダの概略ブロック図である。このデコーダは、実際に、エンコーダの逆であり、第３図のデコーダ・ブロックのたいていのモジュールは第２Ａ図、第２Ｂ図のエンコーダのブロック図にもあり、以下にあまり詳細には説明しない。作動に際して、第３図に示すように、エンコーダ３００は、ブロック・アドレス、ブロック処理モード、量子化された変換係数、量子化パラメータ、モーションベクトル、他の制御データを復号し、デマルチプレクスする。モーションベクトルはモーション捕間回路３０２に送られて画像メモリ３０３内の記憶されたイメージを修正する。変換係数を表している量子化されたデータは逆量子化器３０５、３０７、３０９、３１１、３１３、３１４、３１５によって回復させられる。これに続いて、ブロック処理モードに依存してブロック３０６、３０８、３１０、３１２、３１４または３１６内で空間領域に逆変換され、次いで、加算器３０１によって画像メモリ３０２の記憶されたイメージに加算される。記憶されたビデオデータは、次に、後処理３０４へ送られ、ビデオ信号を基準化、濾波、フォーマットして標準ビデオ出力を得る。第４Ａ図、第４Ｂ図は第１図に示すプロセッサ１００の特殊な実施例の概略ブロック図である。図示したように、プロセッサ１００は、マイクロプロセッサ部４００と、ディジタル信号プロセッサ部４１０と、ディジタルアレイ信号処理部４２０と、イメージ処理部４３０と、高速バス４７０と、ＭＣバス４６０とを包含する。マイクロプロセッサ部４００はＰＣタイプのコンピュータのための基礎的電子機器を提供し、ディジタル信号プロセッサ４１０およびアレイ信号プロセッサ４２０はリアルタイム・ディジタル信号処理のための処理パワーを与える。イメージ・プロセッサ４３０はフル機能イメージ・グラバを包含し、ディスプレイ処理に適している。プロセッサ部４００、４１０、４２０、４３０は高速バス４７０を経由して連絡している。マイクロプロセッサ部４００は、キャッシュ・コントローラ４０３を備えたマイクロプロセッサ４０６を包含する。キャッシュ・コントローラ４０３は、マイクロプロセッサ４０６がキャッシュメモリにアクセスしつつあるときに同時にメモリ４０５に転送を行うバス間コントローラ４０４に含まれる、直接メモリアクセス（DMA）を支援することができる４方向セット連合キャッシュであると好ましい。マイクロプロセッサ４０６には、標準のマス・コプロセッサ４０７が接続してある。バス間コントローラ４０４はマイクロプロセッサ４０６の動作を支援するのに必要な論理回路を包含し、この論理回路は割り込みコントローラ、タイマ、DMA コントローラ、リアルタイム・クロックその他を包含する。コアの論理回路に加えて、バス間コントローラ４０４はＭＣバス４６０を支援する。プロセッサ１００のマイクロプロセッサ部４００のための高速バス・コントローラ４０１がマイクロプロセッサ・バス４０８に接続してあり、このバスはメモリ４０５、バス間コントローラ４０４およびキャッシュ・コントローラ４０３のメモリ側を連結している。高速バス・コントローラ４０１は、マイクロプロセッサ４０６がキャッシュ４０３から実行し続けている間、キャッシュ・コントローラ４０３からのバスを要求して受け取る。マイクロプロセッサ・バス４０８にはインタフェース・コントローラ４０２が接続している。標準あるいは非標準のインタフェースを使用できる。たとえば、 SCSI記憶ディスク１０６のためのSCSIコントローラ４０２として用いられる。ディジタル信号処理部４１０はDSP I/Oへのインタフェースを含む完全ＤＳＰ処理システムを与える。ディジタル信号プロセッサ部４１０は、ディジタル信号プロセッサ４１２、メモリ４１１、I/Oインタフェース４１３、高速バス・コントローラ４１５、ＤＳＰバス４１４を包含する。I/Oインタフェース４１３は拡張可能I/OインタフェースとシリアルI/Oインタフェースとを包含する。ディジタル・アレイ・プロセッサ部４２０の主要部分はディジタル・アレイ信号プロセッサ４２２である。信号プロセッサ４２２は、ＤＣＴ変換動作、ブロック算術動作のような特殊な変換動作を行うことができる。各特殊機能は、ディジタル信号プロセッサ４２２によって使用するためにメモリ４２１からデータを選ぶためにアドレス発生器４２３で発生したアドレス・パターンを必要とする。プログラム・コントローラ４２４が必要な指示コードをアレイ・プロセッサ４２２に出力する。メモリ４２１は、３種のメモリ、すなわち、データメモリ、係数メモリ、獲得メモリを包含する。各データメモリ・ユニットは、作動時にデータがディジタル信号プロセッサ４２２を通って繰り返し移動するときにデータ用の一時記憶領域として用いられる。係数メモリ・ユニットは、三角関数、ウィンドウ化係数、フィルタ応答係数のような係数を記憶する。獲得メモリ・ユニットは、高速コントローラ４２５、４３３からの入力データを、それが処理用のシステムにロードされるまで保持する。処理されたデータは、次いで、獲得メモリ・ユニットに戻され、そこにおいて、高速バス・コントローラ４２５によってアクセスされる。アドレス発生器４２３は一連のアドレスを使用されているすべてのメモリに供給する。各組のメモリ・ユニットはアレイにアドレスを出力する隣接のアドレス発生器に接続している。したがって、アドレス発生器４２３は３種類のアドレス発生器、すなわち、データ、係数、獲得用のアドレス発生器を包含する。イメージ・プロセッサ部４３０は、イメージ・プロセッサ４３１、VRAM４３２、高速バス・コントローラ４３３を包含する。カメラ１０１からの入力ビデオはイメージ・プロセッサ４３１によってディジタル化され、復号され、次に、VRAM ４３２に格納され、高速バス・コントローラ４３３へ送られる。高速バス・コントローラ４３３から受け取った複合データのデコンプレスされたディジタル・ビデオ・データはVRAM４３２に送られ、イメージ・プロセッサ４３１によってアナログ・ビデオ信号に変換され、このアナログ・ビデオ信号がディスプレイ１０３に送られる。ＭＣバス４６０は処理指示も制御できるコントローラ４６１を経由してプロセッサ1００に通じるI/Oチャンネルとなる。マイクロプロセッサ部４００はI/Oチャンネルのためのフルセットの信号を与える。たいていのI/O装置、たとえば、モデム１０７、マイクロフォン増幅器１０２、オーディオ増幅器１０４、キーボード１０８、ハードディスク１０５、プリンタ１０９、標準RS-232インタフェース４８０がＭＣバス４６０に接続してある。最後に、高速バス４７０が高速通信接続バス・コントローラ４０１、４１５、４２５、４８２を与える。容易に理解して貰えると思うが、第４Ａ図、第４Ｂ図のブロック図に示し、第２Ａ図、第２Ｂ図、第３図に関連して説明したプロセッサ・アーキテクチャは単なる説明のためのものであり、システム全体の性能を改善するために種々の変形例を用い得る。たとえば、メモリ・ユニット１０５を記憶ユニット１０６内に物理的に含めてもよいし、サウンド、ファイル圧縮技術をプロセッサ１００およびサウンド入力、ファイル用メモリ・ユニットに適用してもよい。さらに、本発明のエンコーダを処理モードを２種だけ利用し、変換符号化技術を使用するものとして示したが、他のモード、符号化技術も使用できる。特に、インターレース式ＴＶ信号の伝送のために、入力信号をフレームまたはフィールド・フォーマットのいずれで処理するかを決定することができる。両フォーマットは同時に適用してもよいし、より小さいエラー測度になるものを用いてさらに処理を行ってもよい。さらに、他の公知の符号化技術、たとえば、ブロック切り捨て、ベクトル量子化、サブバンド、階層、捕間符号化、これらの組み合わせも使用できる。この場合、第２、３図に示したように量子化器と一緒にＤＣＴ変換ブロック、逆変換ブロックの代わりにあるいはそれらに加えて、適用された符号化技術に相当する適切な機能ブロックを用いてもよい。重要な概念は、或る特定の状況圧縮、符号化技術に最良の状態で適用しながら各処理反復に続いて入力イメージ内の処理領域を再定義するということである。当然、プロセッサ１００は並列プロセッサとして実施してシステムの処理測度を高めることができる。したがって、本発明が好ましい実施例の説明に限定されず、以下の請求の範囲によって定義される発明概念の精神内で他の変形例、代替例も含むことは容易に理解することができよう。

Claims

【特許請求の範囲】１．ビデオ信号ソースからのデータを圧縮する装置であって、第１データ経路において信号ソースからの入力イメージを圧縮して第１の圧縮イメージ信号を得る手段と；圧縮イメージ信号を入力イメージと比較する手段と；この比較手段から入力を受け取ってエラー測度の所定閾値に関して評価を行う手段と；この評価手段に応答してエラー測度が所定閾値よりも大きいイメージ・エラー領域を形成する手段と；少なくとも１つの別のデータ経路において前記イメージ・エラー領域を圧縮して少なくとも１つの圧縮済み領域エラー信号を得る手段と；前記第１の圧縮済みイメージ信号と前記少なくとも１つの圧縮済み領域エラー信号とを合成して複合圧縮済みイメージ信号を得る手段とを包含することを特徴とする圧縮装置。２．請求の範囲第１項の圧縮装置において、さらに、圧縮済みイメージ信号を所定寸法のイメージ領域に分割する手段を包含し、イメージ領域を比較手段に供給することを特徴とする圧縮装置。３．請求の範囲第２項の圧縮装置において、エラー測度が各イメージ領域について評価され、エラー測度を有するイメージ領域のセットが所定閾値よりも大きいときにイメージ・エラー領域が処理領域に一致することを特徴とする圧縮装置。４．請求の範囲第３項の圧縮装置において、さらに、評価手段の出力をモニターして所定閾値よりも大きいエラー測度を持つ大きなエラー・イメージ領域の存在を示す手段と、前記モニター手段から入力を受け取り、大きなエラー・イメージ領域の存在が示された場合には比較手段に前記複合圧縮済み信号を供給する手段とを包含することを特徴とする圧縮装置。５．請求の範囲第４項の圧縮装置において、前記第１圧縮済みイメージ信号と前記少なくとも１つの圧縮済み領域エラー信号の合成が処理領域内で行われることを特徴とする圧縮装置。６．請求の範囲第４項の圧縮装置において、さらに、一連のビデオ・フレームを定める画素データを包含するディジタル化されたビデオ信号を受け取る手段と；少なくとも１つの先行のビデオ・フレームから得た画素データから現行ビデオ・フレームを予想する手段と；予想された画素データを対応する現行ビデオ・フレーム画素データから減算して予想エラー画素データを得る手段と；前記予想エラー画素データを入力イメージとして、前記第１データ経路において入力イメージを圧縮する前記手段へ与える手段とを包含することを特徴とする圧縮装置。７．請求の範囲第６項の圧縮装置において、さらに、ビデオ・ソースの入力信号をフォーマットする手段を包含することを特徴とする圧縮装置。８．請求の範囲第７項の圧縮装置において、フォーマット手段が入力イメージを１つのフレームと１つのフィールド・フォーマットに格納することができることを特徴とする圧縮装置。９．請求の範囲第８項の圧縮装置において、少なくとも１つのデータ経路がフレーム・フォーマットでビデオ信号を処理するようになっており、少なくとも１つのデータ経路がフィールド・フォーマットでビデオ信号を処理するようになっていることを特徴とする圧縮装置。１０．請求の範囲第６項の圧縮装置において、さらに、前記第１の圧縮済みイメージ信号の少なくとも１つのイメージ領域を前記予想手段の発生したモーション・ベクトル・データと共に符号化する手段を包含することを特徴とする圧縮装置。１１．請求の範囲第１０項の圧縮装置において、さらに、各圧縮済みイメージ信号および各圧縮済み領域エラー信号を信号が発生した経路を示すデータと共に符号化する手段を包含することを特徴とする圧縮装置。１２．請求の範囲第１１項の圧縮装置において、さらに、前記複合圧縮済みイメージ信号から圧縮済みのディジタル・ビデオ・データ・ストリームを得る手段を包含することを特徴とする圧縮装置。１３．請求の範囲第３項の圧縮装置において、各イメージ領域が矩形の形状を有し、その水平方向、垂直方向寸法が２つのパワーとなるように選定されることを特徴とする圧縮装置。１４．請求の範囲第１３項の圧縮装置において、水平方向、垂直方向のイメージ領域寸法が同一であり、４に等しくなるように選定することを特徴とする圧縮装置。１５．請求の範囲第４項の圧縮装置において、さらに、複合圧縮済み信号のデータ量をモニターする制御手段と；この制御手段に応答してエラー評価手段に供給された所定の閾値を適応演算して入力イメージの所望圧縮率を調節する閾値演算手段とを包含することを特徴とする圧縮装置。１６．請求の範囲第３項の圧縮装置において、前記形成手段が、処理領域内のイメージ領域を処理領域を完全にカバーするように整形されたエラー領域に合成する手段を包含することを特徴とする圧縮装置。１７．請求の範囲第１６項の圧縮装置において、イメージ・エラー領域を圧縮する前記手段が別のデータ経路においてエラー領域を並列処理するようになっていることを特徴とする圧縮装置。１８．請求の範囲第３項の圧縮装置において、イメージ領域におけるエラー測度が、入力イメージの対応する領域の画素値と圧縮済みイメージ信号領域からのデコンプレスされた信号の画素値の差の平均絶対エラーとして演算されることを特徴とする圧縮装置。１９．請求の範囲第３項の圧縮装置において、個々のブロックのエラー測度が、入力イメージの対応するブロックの画素値と圧縮済みイメージ信号ブロックからのデコンプレスされた信号の画素値の差の平均平方エラーとして演算されることを特徴とする圧縮装置。２０．請求の範囲第１２項の装置から圧縮済みビデオ信号を複合するレシーバであって、各圧縮済み信号から符号化用データを検出して信号が発生したデータ経路を識別する手段と；この検出手段に応答して、信号が発生したデータ経路に対応するデコンプレッション・データ経路において各圧縮済み信号を処理する手段とを包含することを特徴とするレシーバ。２１．イメージ伝送・記憶システムのデコーダ装置であって、第１データ経路において圧縮された画素データのブロックにおいて伝送された圧縮済みディジタル・ビデオ信号と、少なくとも１つの別のデータ経路において圧縮された画素データのエラー・ブロックとを受信する手段と；この受信手段に接続してあって、画素データの各特定のブロックについて特別の圧縮データ経路を決定する手段と；この決定手段に応答して、所定の圧縮経路に対応するデコンプレッション経路において受信済みのブロックを符号化する手段と；この符号化手段に応答して、符号化された画素データ・ブロックを合成して非圧縮ビデオ信号を復活させる手段とを包含することを特徴とするデコーダ装置。２２．請求の範囲第２１項のデコーダ装置において、さらに、現行のビデオ・フレームを表す受信した画素データ・ブロックに添付されたモーション・ベクトル・データを検索する手段と；先のビデオ・フレームを表すデータを記憶する手段と；検索されたモーション・ベクトル・データと記憶されたデータから予想信号を演算する手段と；前記予想信号を現行ビデオ・フレームの受信ブロックに加える手段とを包含することを特徴とするデコーダ装置。２３．請求の範囲第２１項によるイメージ伝送・記憶システムにおいて、各データの圧縮経路および対応するデコンプレッション経路がイメージ・データ・ブロックの圧縮、デコンプレッションのための個別のアルゴリズムを使用することを特徴とするイメージ伝送・記憶システム。２４．請求の範囲第２１項によるイメージ伝送・記憶システムにおいて、少なくとも１つの圧縮済み信号が変換係数のアレイを包含し、対応するデコンプレッション経路が前記変換係数を逆変換する手段を包含することを特徴とするイメージ伝送・記憶システム。２５．請求の範囲第２４項のシステムにおいて、使用される圧縮アルゴリズムが二次元の離散コサイン変換であり、デコンプレッション・アルゴリズムが二次元の逆離散コサイン変換であることを特徴とするシステム。２６．請求の範囲第２４項のシステムにおいて、個々の圧縮、デコンプレッション経路が処理されたデータ・ブロックのサイズで異なることを特徴とするシステム。２７．ディジタル・データのブロックの圧縮を最適化する方法であって、ａ）第１データ経路においてディジタル・データ・ブロックを圧縮して第１の圧縮済み信号を得る段階と；ｂ）圧縮済み信号のエラーを所定の閾値に関して評価する段階と；ｃ）データ・ブロックに対応するエラー・データ・ブロックを所定の閾値よりも大きいと評価されたエラーで形成する段階と；ｄ）別のデータ経路において前記エラー・データ・ブロックを圧縮して圧縮済みエラー信号を得る段階と；ｅ）前記第１圧縮済み信号と前記圧縮済みエラー信号を合成して複合圧縮済み信号を得る段階と；ｆ）複合圧縮済み信号のデータ・ブロックが所定閾値よりも大きいエラー信号を持たないと評価されるまで段階ｂ−ｅを行う段階とを包含することを特徴とする方法。２８．請求の範囲第２７項の方法において、形成段階（ｃ）が、データ・ブロックをエラー・データ・ブロックに合成してエラーが所定閾値よりも大きいと評価される領域を完全にカバーする段階を包含することを特徴とする方法。２９．請求の範囲第２７項の方法において、さらに、各圧縮済みデータ信号と各圧縮済みエラー信号を信号が発生した経路を示すデータと共に符号化する段階を包含することを特徴とする方法。３０．請求の範囲第２９項の複合圧縮済み信号を復号する方法であって、ａ）各圧縮済み信号からの符号化用データを検出して信号が発生したデータ経路を識別する段階と；ｂ）検出された符号化用データに応答して、信号が発生したデータ経路に対応するデコンプレッション・データ経路において各圧縮済み信号を処理する段階とを包含することを特徴とする方法。３１．請求の範囲第３０項の方法において、各データ圧縮経路および対応するデコンプレッション経路がデータ・ブロックの圧縮、デコンプレッションを行う個別のアルゴリズムを使用することを特徴とする方法。