(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データを符号化するデータ符号化装置において、
データが入力される入力手段と、
上記入力手段に入力されたデータから所定範囲のデータを抽出する抽出手段と、
上記抽出手段で抽出されたデータの最大値および最小値を検出する最大値／最小値検出手段と、
上記最大値／最小値検出手段で検出された最大値および最小値から上記抽出手段で抽出されたデータのダイナミックレンジを検出するダイナミックレンジ検出手段と、
上記抽出手段で抽出されたデータから上記最大値／最小値検出手段で検出された最小値を減算して最小値除去データを生成する生成手段と、
上記抽出手段で抽出されたデータに基づいて、上記最大値側の所定範囲に含まれるデータの個数である最大値側度数および上記最小値側の所定範囲に含まれるデータの個数である最小値側度数を検出する度数検出手段と、
上記最小値側度数が上記最大値側度数より小さいとき、上記最小値側の領域における量子化ステップを他の領域の量子化ステップより大きくし、上記最大値側度数が上記最小値側度数より小さいとき、上記最大値側の領域における量子化ステップを他の領域の量子化ステップより大きくすることによって、上記生成手段で生成された最小値除去データを量子化し、符号化データを得る符号化手段と
を備えることを特徴とするデータ符号化装置。
【請求項２】
上記符号化手段は、上記ダイナミックレンジに応じて、量子化ビット数を変化させる
ことを特徴とする請求項１に記載のデータ符号化装置。
【請求項３】
上記符号化手段で得られる符号化データを復号化する復号化手段と、
上記復号化手段から出力されるデジタルデータをアナログデータに変換するデジタル・アナログ変換手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載のデータ符号化装置。
【請求項４】
上記符号化手段から出力される符号化データを記録媒体に記録する記録手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載のデータ符号化装置。
【請求項５】
上記デジタル・アナログ変換手段から出力されるアナログデータは画像データであって、
該アナログデータによる画像を表示する画像表示手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項３に記載のデータ符号化装置。
【請求項６】
上記デジタル・アナログ変換手段から出力されるアナログデータは音声データであって、
該アナログデータによる音声を出力する音声出力手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項３に記載のデータ符号化装置。
【請求項７】
データを符号化するデータ符号化方法において、
データが入力される入力工程と、
上記入力されたデータから所定範囲のデータを抽出する抽出工程と、
上記抽出されたデータの最大値および最小値を検出する第１の検出工程と、
上記検出された最大値および最小値から上記抽出工程で抽出されたデータのダイナミックレンジを検出する第２の検出工程と、
上記抽出されたデータから上記検出された最小値を減算して最小値除去データを生成する生成工程と、
上記抽出工程で抽出されたデータに基づいて、上記最大値側の所定範囲に含まれるデータの個数である最大値側度数および上記最小値側の所定範囲に含まれるデータの個数である最小値側度数を検出する度数検出工程と、
上記最小値側度数が上記最大値側度数より小さいとき、上記最小値側の領域における量子化ステップを他の領域の量子化ステップより大きくし、上記最大値側度数が上記最小値側度数より小さいとき、上記最大値側の領域における量子化ステップを他の領域の量子化ステップより大きくすることによって、上記生成された最小値除去データを量子化し、符号化データを得る符号化工程と
を備えることを特徴とするデータ符号化方法。
【請求項８】
データを符号化するデータ符号化方法において、
データが入力される入力工程と、
上記入力されたデータから所定範囲のデータを抽出する抽出工程と、
上記抽出されたデータの最大値および最小値を検出する第１の検出工程と、
上記検出された最大値および最小値から上記抽出工程で抽出されたデータのダイナミックレンジを検出する第２の検出工程と、
上記抽出されたデータから上記検出された最小値を減算して最小値除去データを生成する生成工程と、
上記抽出工程で抽出されたデータに基づいて、上記最大値側の所定範囲に含まれるデータの個数である最大値側度数および上記最小値側の所定範囲に含まれるデータの個数である最小値側度数を検出する度数検出工程と、
上記最小値側度数が上記最大値側度数より小さいとき、上記最小値側の領域における量子化ステップを他の領域の量子化ステップより大きくし、上記最大値側度数が上記最小値側度数より小さいとき、上記最大値側の領域における量子化ステップを他の領域の量子化ステップより大きくすることによって、上記生成された最小値除去データを量子化し、符号化データを得る符号化工程と
を備えるデータ符号化方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、データ符号化装置およびデータ符号化方法、並びにプログラムに関する。詳しくは、この発明は、ＡＤＲＣ(Adaptive Dynamic Range Coding)の符号化において、最小値側度数が最大値側度数より小さいとき、最小値側の領域における量子化ステップを他の領域の量子化ステップより大きくし、最大値側度数が最小値側度数より小さいとき、最大値側の領域における量子化ステップを他の領域の量子化ステップより大きくすることによって、１回目の符号化では全体として劣化が少なく、２回目以降の符号化で劣化が大きくなるようにしたデータ符号化装置等に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は、従来周知の画像表示システム２００の構成例を示している。この画像表示システム２００は、アナログの画像データＶanを出力する再生機２１０と、この再生機２１０から出力される画像データＶanによる画像を表示するディスプレイ２２０とから構成されている。
【０００３】
再生機２１０では、図示しない光ディスク等の記録媒体から再生された符号化された画像データを復号化部２１１で復号化し、さらに復号化されて得られたデジタルの画像データをＤ／Ａ（Digital-to-Analog）変換器２１２でアナログデータに変換することでアナログの画像データＶanが得られる。なお、ディスプレイ２２０は、例えばＣＲＴ(Cathode-Ray Tube)ディスプレイ、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)等である。
【０００４】
ところで、このような画像表示システム２００の再生機２１０より出力されるアナログの画像データＶanを利用して、デジタル的な不正コピーが行われるおそれがあった。
【０００５】
すなわち、アナログの画像データＶanはＡ／Ｄ（analog-to-digital）変換器２３１でデジタルデータＶdgに変換されて符号化部２３２に供給される。符号化部２３２では、デジタルの画像データＶdgが符号化されて、符号化された画像データＶcdが得られる。そして、この符号化された画像データＶcdは記録部２３３に供給され、光ディスク等の記録媒体に記録される。
【０００６】
従来、このようなアナログの画像データＶanを利用した不正コピーを防止するために、著作権保護がなされている場合には、アナログの画像データＶanをスクランブル処理して出力したり、あるいはアナログの画像データＶanの出力を禁止することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また従来、符号化方式の一つとしてＡＤＲＣが知られている（例えば、特許文献２参照）。このＡＤＲＣは、時空間の相関を利用しながら、画像データのレベル方向の冗長度だけを取り除き、コンシールができるように時空間の冗長度は残すようにした符号化方式である。
【０００８】
図１３は、ＡＤＲＣの符号化を行う符号化装置３００の構成例を示している。
【０００９】
入力端子３０１に入力されるデジタルの画像データＶａはブロック化回路３０２に供給される。このブロック化回路３０２では、有効画面の画像データＶａが、例えば（４×４）画素等の大きさのブロックに分割される。
【００１０】
ブロック化回路３０２でブロック化された画像データは、最大値検出回路３０３および最小値検出回路３０４に供給される。最大値検出回路３０３では、ブロック毎に、画像データの最大値ＭＡＸが検出される。最小値検出回路３０４では、ブロック毎に、画像データの最小値ＭＩＮが検出される。検出回路３０３，３０４で検出される最大値ＭＡＸ、最小値ＭＩＮは減算器３０５に供給される。この減算器３０５では、ダイナミックレンジＤＲ＝ＭＡＸ−ＭＩＮが演算される。
【００１１】
また、ブロック化回路３０２より出力される各ブロックの画像データは遅延回路３０６で時間調整された後に減算器３０７に供給される。この減算器３０７には、最小値検出回路３０４で検出される最小値ＭＩＮも供給される。この減算器３０７では、ブロック毎に、ブロックの画像データから当該ブロックの最小値ＭＩＮが減算されて最小値除去データＰＤＩが得られる。
【００１２】
減算器３０７で得られる各ブロックの最小値除去データＰＤＩは量子化回路３０８に供給される。この量子化回路３０８には、減算器３０５で求められたダイナミックレンジＤＲが供給される。この量子化回路３０８では、最小値除去データＰＤＩがダイナミックレンジＤＲに応じて決定される量子化ステップにより量子化される。すなわち、量子化回路３０８では、量子化ビット数をｎとすると、最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮとの間のダイナミックレンジＤＲが２n等分されたレベル範囲が設定され、最小値除去データＰＤＩがどのレベル範囲に属するかによって、ｎビットのコード信号が割り当てられる。
【００１３】
図１４は、量子化ビット数が３の場合を示しており、最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮとの間のダイナミックレンジＤＲが８等分されたレベル範囲が設定され、最小値除去データＰＤＩがどのレベル範囲に属するかによって、３ビットのコード信号(000)〜(111)が割り当てられる。図１４において、ｔｈ１〜ｔｈ７はレベル範囲の境界を示す閾値である。
【００１４】
図１３に戻って、量子化回路３０８で得られるコード信号ＤＴはデータ合成回路３１１に供給される。このデータ合成回路３１１には、減算器３０５で得られるダイナミックレンジＤＲが遅延回路３０９で時間調整されて供給されると共に、最小値検出回路３０４で検出される最小値ＭＩＮも遅延回路３１０で時間調整されて供給される。このデータ合成回路３１１では、ブロック毎に、最小値ＭＩＮ、ダイナミックレンジＤＲおよびブロック内の画素数分のコード信号ＤＴが合成されてブロックデータが生成される。そして、このデータ合成回路３１１で生成された各ブロックのブロックデータが、出力端子３１２に符号化された画像データＶｂとして順次出力される。
【００１５】
図１５は、上述した符号化装置３００に対応した復号化装置３２０の構成を示している。
【００１６】
入力端子３２１に入力された符号化された画像データＶｂはデータ分解回路３２２に供給され、ブロック毎に、最小値ＭＩＮ、ダイナミックレンジＤＲおよびコード信号ＤＴに分解される。
【００１７】
データ分解回路３２２より出力される各ブロックのコード信号ＤＴは、逆量子化回路３２３に供給される。この逆量子化回路３２３には、データ分解回路３２２より出力されるダイナミックレンジＤＲも供給される。逆量子化回路３２３では、各ブロックのコード信号ＤＴが、対応したブロックのダイナミックレンジＤＲに基づいて逆量子化され、最小値除去データＰＤＩ′が得られる。
【００１８】
この場合、図１４に示すように、ダイナミックレンジＤＲが量子化ビット数により等分割され、各領域の中央値Ｌ１〜Ｌ８が、各コード信号ＤＴの復号値（最小値除去データＰＤＩ′）として利用される。
【００１９】
逆量子化回路３２３で得られる各ブロックの最小値除去データＰＤＩ′は加算器３２４に供給される。この加算器３２４には、データ分解回路３２２より出力される最小値ＭＩＮも供給される。加算器３２４では、最小値除去データＰＤＩ′に最小値ＭＩＮが加算されて画像データが得られる。
【００２０】
この加算器３２４で得られる各ブロックの画像データはブロック分解回路３２５に供給される。ブロック分解回路３２５では、データの順序がラスター走査の順序に戻される。これにより、ブロック分解回路３２５からは復号化された画像データＶａ′が得られる。この画像データＶａ′は出力端子３２６に出力される。
【００２１】
上述した従来のＡＤＲＣによる符号化を行った場合、図１４に示すように、量子化前のダイナミックレンジＤＲに対して、逆量子化後のダイナミックレンジＤＲ′が小さくなることから、画像データに劣化が発生する。
【００２２】
【特許文献１】
特開２００１−２４５２７０号公報
【特許文献２】
特開昭６１−１４４９８９号公報
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献１のようにアナログの画像データＶanをスクランブル処理して出力したり、あるいはアナログの画像データＶanの出力を禁止することで、不正コピーを防止できるが、ディスプレイ２２０に正常な画像が表示されなくなるという問題が発生する。
【００２４】
また、上述した特許文献２のようにＡＤＲＣによる符号化および復号化を行うことによりダイナミックレンジが小さくなって画像データに劣化が発生するが、それほど大きな劣化ではない。
【００２５】
この発明の目的は、コピー前のデータによる出力の質を落とすことなく、良好な質を維持したままでのコピーを不可能とすることにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るデータ符号化装置は、データを符号化するデータ符号化装置において、データが入力される入力手段と、この入力手段に入力されたデータから所定範囲のデータを抽出する抽出手段と、この抽出手段で抽出されたデータの最大値および最小値を検出する最大値／最小値検出手段と、この最大値／最小値検出手段で検出された最大値および最小値から上記抽出手段で抽出されたデータのダイナミックレンジを検出するダイナミックレンジ検出手段と、抽出手段で抽出されたデータから最大値／最小値検出手段で検出された最小値を減算して最小値除去データを生成する生成手段と、抽出手段で抽出されたデータに基づいて、最大値側の所定範囲に含まれるデータの個数である最大値側度数および最小値側の所定範囲に含まれるデータの個数である最小値側度数を検出する度数検出手段と、最小値側度数が最大値側度数より小さいとき、最小値側の領域における量子化ステップを他の領域の量子化ステップより大きくし、最大値側度数が最小値側度数より小さいとき、最大値側の領域における量子化ステップを他の領域の量子化ステップより大きくすることによって、生成手段で生成された最小値除去データを量子化し、符号化データを得る符号化手段とを備えるものである。
【００２７】
また、この発明に係るデータ符号化方法は、データを符号化するデータ符号化方法において、データが入力される入力工程と、この入力されたデータから所定範囲のデータを抽出する抽出工程と、この抽出されたデータの最大値および最小値を検出する第１の検出工程と、この検出された最大値および最小値から抽出工程で抽出されたデータのダイナミックレンジを検出する第２の検出工程と、抽出されたデータから検出された最小値を減算して最小値除去データを生成する生成工程と、抽出工程で抽出されたデータに基づいて、最大値側の所定範囲に含まれるデータの個数である最大値側度数および最小値側の所定範囲に含まれるデータの個数である最小値側度数を検出する度数検出工程と、最小値側度数が最大値側度数より小さいとき、最小値側の領域における量子化ステップを他の領域の量子化ステップより大きくし、最大値側度数が最小値側度数より小さいとき、最大値側の領域における量子化ステップを他の領域の量子化ステップより大きくすることによって、生成された最小値除去データを量子化し、符号化データを得る符号化工程とを備えるものである。
【００２８】
この発明においては、入力されたデータから所定範囲、例えば４×４画素のデータが抽出される。この抽出されたデータの最大値ＭＡＸおよび最小値ＭＩＮが検出され、さらにこれら最大値ＭＡＸおよび最小値ＭＩＮからダイナミックレンジＤＲが検出される。そして、抽出されたデータから最小値ＭＩＮが減算されて最小値除去データＰＤＩが生成される。この最小値除去データＰＤＩが、ダイナミックレンジＤＲに応じて決定される量子化ステップにより量子化されて符号化データが得られる。この場合、例えばダイナミックレンジＤＲに応じて、量子化ビット数が変化するようにされる。これにより、効率のよい符号化が可能となる。
【００２９】
この場合、最大値側および最小値側の少なくとも一方の領域における量子化ステップが、他の領域の量子化ステップより大きくした状態で量子化が行われる。そのため、符号化および復号化を経ることによってダイナミックレンジが大きく低下する。これにより、コピー前のデータによる出力の質を落とすことなく、良好な質を維持したままでのコピーを不可能とすることができる。
【００３０】
例えば、抽出されたデータに基づいて、最大値側の所定範囲、例えば１０％の範囲に含まれるデータの個数である最大値側度数および最小値側の所定範囲、例えば１０％の範囲に含まれるデータの個数である最小値側度数が検出される。そして、最小値側度数が最大値側度数より小さいとき、最小値側の領域における量子化ステップが他の領域の量子化ステップより大きくされ、逆に最大値側度数が最小値側度数より小さいとき、最大値側の領域における量子化ステップが他の領域の量子化ステップより大きくされる。
【００３１】
この場合、符号化および復号化を経ることによってダイナミックレンジが大きく低下するが、１回目においては、ダイナミックレンジが大きく低下したとしてもその値が大きく変化するデータの個数は少なく全体として劣化は少ないが、２回目以降においては、ダイナミックレンジの低下に伴ってその値が変化するデータの個数が多くなり、劣化が大きくなる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態としての画像表示システム１００の構成を示している。
この画像表示システム１００は、アナログの画像データＶan1を出力する再生機１１０と、この再生機１１０から出力される画像データＶan1による画像を表示するディスプレイ１２０とを有している。
【００３３】
再生機１１０では、図示しない光ディスク等の記録媒体から再生された符号化された画像データを復号化部１１１で復号化し、さらに復号化されて得られたデジタルの画像データＶdg0をＤ／Ａ変換器１１２でアナログデータに変換することで、アナログの画像データＶan1が得られる。なお、ディスプレイ１２０は、例えばＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ等である。
【００３４】
また、この画像表示システム１００は、アナログの画像データＶan1を利用して、再び符号化処理を行い、符号化された画像データを光ディスク等の記録媒体に記録する符号化装置１３０を有している。
【００３５】
この符号化装置１３０は、再生機１１０より出力されるアナログの画像データＶan1をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器１３４と、このＡ／Ｄ変換器１３４より出力されるデジタルの画像データＶdg1を符号化する符号化部１３５を有している。この符号化部１３５では、上述した再生機１１０で光ディスク等の記録媒体から再生されて得られる符号化された画像データと同様の符号化が行われる。
【００３６】
図２は、符号化部１３５の構成を示している。
この符号化部１３５は、デジタルの画像データＶdg1を入力する入力端子１４１と、この入力端子１４１に入力された画像データＶdg1をブロック（ＡＤＲＣブロック）に分割するブロック化回路１４２とを有している。ブロック化回路１４２では、有効画面の画像データＶdg1が、図３に示すように、例えば（４×４）画素等の大きさのブロックに分割される。このブロック化回路１４２は、デジタルの画像データＶdg1から所定範囲の画像データを抽出する抽出手段を構成している。
【００３７】
また、符号化部１３５は、ブロック化回路１４２より出力される各ブロックの画像データ（４×４個の画素データからなる）の最大値ＭＡＸを検出する最大値検出回路１４３と、各ブロックの画像データから最小値ＭＩＮを検出する最小値検出回路１４４とを有している。
【００３８】
また、符号化部１３５は、最大値検出回路１４３で検出される最大値ＭＡＸから最小値検出回路１４４で検出される最小値ＭＩＮを減算して、ダイナミックレンジＤＲを得る減算器１４５と、ブロック化回路１４２より出力される各ブロックの画像データから、最小値検出回路１４４で検出される、対応するブロックの最小値ＭＩＮを減算して、最小値除去データＰＤＩを得る減算器１４７とを有している。なお、各ブロックの画像データは、時間調整用の遅延回路１４６を介して減算器１４７に供給される。
【００３９】
また、符号化部１３５は、減算器１４７で得られる最小値除去データＰＤＩを、ダイナミックレンジＤＲに応じて決定される量子化ステップにより量子化する量子化回路１４８を有している。この場合、量子化ビット数を、固定とするか、あるいはダイナミックレンジＤＲに応じて変化させる。ダイナミックレンジＤＲに応じて変化させる場合、ダイナミックレンジＤＲが大きいほど量子化ビット数が大きくされる。ダイナミックレンジＤＲに応じて量子化ビット数を変化させることで、効率のよい符号化が可能となる。
【００４０】
例えば、画像データの値が０〜２５５を取り得る場合、０≦ＤＲ≦４のとき量子化ビット数は０とされ、５≦ＤＲ≦１３のとき量子化ビット数は１とされ、１４≦ＤＲ≦３５のとき量子化ビット数は２とされ、３６≦ＤＲ≦１０３のとき量子化ビット数は３とされ、１０４≦ＤＲ≦２５５のとき量子化ビット数は４とされる。
【００４１】
量子化回路１４８では、量子化ビット数をｎとすると、最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮとの間のダイナミックレンジＤＲが２nの領域（レベル範囲）に分割され、最小値除去データＰＤＩがどの領域に属するかによって、ｎビットのコード信号が割り当てられる。この場合、最大値ＭＡＸ側および最小値ＭＩＮ側の少なくとも一方の領域における量子化ステップ（領域の幅）が、他の量子化ステップよりも大きくされる。
【００４２】
本実施の形態においては、最大値ＭＡＸ側および最小値ＭＩＮ側の双方における領域における量子化ステップが、他の量子化ステップよりも大きくされる。すなわちこの場合、最大値ＭＡＸ側および最小値ＭＩＮ側の双方における領域の量子化ステップをＱＳＰとすると、量子化ビット数をｎとするとき、ＱＳＰ＞ＤＲ／２nを満足するように、当該量子化ステップＱＳＰが設定される。また、このように設定された最大値ＭＡＸ側および最小値ＭＩＮ側の領域を除いた残りの範囲が（２n−２）等分されることで、残りの領域が設定される。
【００４３】
図４は、量子化ビット数が３の場合を示しており、最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮとの間のダイナミックレンジＤＲが８領域に分割される。この場合、最大値ＭＡＸ側および最小値ＭＩＮ側の双方における領域の量子化ステップＱＳＰがＱＳＰ＞ＤＲ／８を満足するように設定される。また、このように設定された最大値ＭＡＸ側および最小値ＭＩＮ側の領域を除いた残りの範囲が６等分されることで、残りの領域が設定される。この場合、最小値除去データＰＤＩがどの領域に属するかによって、３ビットのコード信号（000)〜(111)が割り当てられる。図において、ｔｈ11〜ｔｈ17は、各領域の境界を示す閾値である。
【００４４】
図２に戻って、また、符号化部１３５は、ブロック毎に、量子化回路１４８で得られたコード信号ＤＴ、減算器１４５で求められたダイナミックレンジＤＲおよび最小値検出回路１４４で検出された最小値ＭＩＮを合成してブロックデータを生成するデータ合成回路１５１と、このデータ合成回路１５１で生成された各ブロックのブロックデータを、符号化された画像データＶcdとして順次出力する出力端子１５２とを有している。なお、ダイナミックレンジＤＲおよび最小値ＭＩＮは、それぞれ時間調整用の遅延回路１４９，１５０を介して、データ合成回路１５１に供給される。
【００４５】
図２に示す符号化部１３５の動作を説明する。入力端子１４１には、デジタルの画像データＶdg1が入力される。この画像データＶdg1はブロック化回路１４２に供給される。このブロック化回路１４２では、有効画面の画像データＶdg1が、例えば（４×４）画素等の大きさのブロックに分割される。
【００４６】
ブロック化回路１４２でブロック化された画像データは、最大値検出回路１４３および最小値検出回路１４４に供給される。最大値検出回路１４３では、ブロック毎に、画像データの最大値ＭＡＸが検出される。最小値検出回路１４４では、ブロック毎に、画像データの最小値ＭＩＮが検出される。
【００４７】
最大値検出回路１４３で検出される最大値ＭＡＸおよび最小値検出回路１４４で検出される最小値ＭＩＮは減算器１４５に供給される、この減算器１４５では、ダイナミックレンジＤＲ＝ＭＡＸ−ＭＩＮが演算される。
【００４８】
また、ブロック化回路１４２より出力される各ブロックの画像データは遅延回路１４６で時間調整された後に減算器１４７に供給される。この減算器１４７には、最小値検出回路１４４で検出される最小値ＭＩＮも供給される。この減算器１４７では、ブロック毎に、ブロックの画像データから当該ブロックの最小値ＭＩＮが減算されて最小値除去データＰＤＩが得られる。
【００４９】
減算器１４７で得られる各ブロックの最小値除去データＰＤＩは量子化回路１４８に供給される。この量子化回路１４８には、減算器１４５で求められたダイナミックレンジＤＲが供給される。量子化回路１４８では、最小値除去データＰＤＩがダイナミックレンジＤＲに応じて決定される量子化ステップにより量子化される。この場合、上述したように、最大値ＭＡＸ側および最小値ＭＩＮ側の少なくとも一方の領域における量子化ステップが、他の領域の量子化ステップよりも大きくされた状態で量子化が行われる。
【００５０】
量子化回路１４８で得られるコード信号ＤＴはデータ合成回路１５１に供給される。このデータ合成回路１５１には、減算器１４５で得られるダイナミックレンジＤＲが遅延回路１４９で時間調整されて供給されると共に、最小値検出回路１４４で検出される最小値ＭＩＮも遅延回路１５０で時間調整されて供給される。このデータ合成回路１５１では、ブロック毎に、最小値ＭＩＮ、ダイナミックレンジＤＲおよびブロック内の画素数分のコード信号ＤＴが合成されてブロックデータが生成される。そして、このデータ合成回路１５１で生成された各ブロックのブロックデータが、出力端子１５２に、符号化された画像データＶcdとして順次出力される。
【００５１】
図１に戻って、また、符号化装置１３０は、符号化部１３５より出力される符号化された画像データＶcdを光ディスク等の記録媒体に記録する記録部１３６を有している。この場合、記録部１３６では、アナログの画像データＶan1に基づくコピーが行われることとなる。
【００５２】
また、符号化装置１３０は、符号化部１３５より出力される符号化された画像データＶcdを復号化する復号化部１３７と、この復号化部１３７で復号化されて得られたデジタルの画像データＶdg2をアナログデータに変換するＤ／Ａ変換器１３８と、このＤ／Ａ変換器１３８より出力されるアナログの画像データＶan2による画像を表示するディスプレイ１３９とを有している。ディスプレイ１３９は、例えばＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ等である。
【００５３】
図５は、復号化部１３７の構成を示している。
この復号化部１３７は、符号化された画像データＶcdを入力する入力端子１６１と、この入力端子１６１に入力された画像データＶcd（ブロックデータ）を、ブロック毎に、最小値ＭＩＮ、ダイナミックレンジＤＲおよびコード信号ＤＴに分解するデータ分解回路１６２とを有している。
【００５４】
また、復号化部１３７は、データ分解回路１６２より出力されるコード信号ＤＴをダイナミックレンジＤＲに基づいて逆量子化し、最小値除去データＰＤＩ′を得る逆量子化回路１６３を有している。この逆量子化回路１６３では、図４に示すように、ダイナミックレンジＤＲが、上述した符号化部１３５の量子化回路１４８と同様に、量子化ビット数をｎとすると、２nの領域（レベル範囲）に分割され、各領域の中央値Ｌ11〜Ｌ18が、各コード信号ＤＴの復号値（最小値除去データＰＤＩ′）として利用される。この場合も、最大値ＭＡＸ側および最小値ＭＩＮ側の双方の領域における量子化ステップ（領域の幅）は、他の量子化ステップよりも大きくされる。
【００５５】
また、復号化部１３７は、逆量子化回路１６３で得られる各ブロックの最小値除去データＰＤＩ′に、最小値ＭＩＮを加算して画像データを得る加算器１６４と、この加算器１６４より得られる各ブロックの画像データをブロック化前の位置に戻し、復号化された画像データＶdg2を得るブロック分解回路１６５と、このブロック分解回路１６５より出力される画像データＶdg2を出力する出力端子１６６とを有している。ブロック分解回路１６５では、データの順序がラスター走査の順序に戻される。
【００５６】
図５に示す復号化部１３７の動作を説明する。符号化された画像データＶcdは入力端子１６１に入力される。この画像データＶcdはデータ分解回路１６２に供給され、ブロック毎に、最小値ＭＩＮ、ダイナミックレンジＤＲおよびコード信号ＤＴに分解される。
【００５７】
データ分解回路１６２より出力される各ブロックのコード信号ＤＴは、逆量子化回路１６３に供給される。この逆量子化回路１６３には、データ分解回路１６２より出力されるダイナミックレンジＤＲも供給される。逆量子化回路１６３では、各ブロックのコード信号ＤＴが、対応したブロックのダイナミックレンジＤＲに基づいて逆量子化され、最小値除去データＰＤＩ′が得られる。
【００５８】
逆量子化回路１６３で得られる各ブロックの最小値除去データＰＤＩ′は加算器１６４に供給される。この加算器１６４には、データ分解回路１６２より出力される最小値ＭＩＮも供給される。加算器１６４では、最小値除去データＰＤＩ′に最小値ＭＩＮが加算されて画像データが得られる。
【００５９】
この加算器１６４で得られる各ブロックの画像データはブロック分解回路１６５に供給される。ブロック分解回路１６５では、データの順序がラスター走査の順序に戻される。これにより、ブロック分解回路１６５からは復号化された画像データＶdg2が得られ、この画像データＶdg2は出力端子１６６に出力される。
【００６０】
次に、符号化装置１３０の動作を説明する。
再生機１１０より出力されるアナログの画像データＶan1はＡ／Ｄ変換器１３４に供給され、デジタルデータに変換される。このＡ／Ｄ変換器１３４より出力されるデジタルの画像データＶdg1は符号化部１３５に供給される。この符号化部１３５では、画像データＶdg1が符号化されて、符号化された画像データＶcdが得られる。この符号化部１３５では、上述したようにＡＤＲＣによる符号化が行われるが、その場合最大値ＭＡＸ側および最小値ＭＩＮ側の少なくとも一方の領域における量子化ステップが、他の領域の量子化ステップよりも大きくされた状態で量子化が行われる。
【００６１】
この符号化部１３５より出力される符号化された画像データＶcdは記録部１３６に供給される。記録部１３６では、この画像データＶcdが光ディスク等の記録媒体に記録され、アナログの画像データＶan1に基づくコピーが行われる。このように記録媒体に記録される画像データＶcdを、図５に示す復号化部１３７と同様の復号化部で復号化した場合、上述したように最大値ＭＡＸ側および最小値ＭＩＮ側の少なくとも一方の領域における量子化ステップが他の領域の量子化ステップよりも大きくされていることから、各ブロックにおけるダイナミックレンジが大きく低下する。
【００６２】
すなわち、図４に示すように、符号化における量子化前のダイナミックレンジＤＲに対して、復号化における逆量子化後のダイナミックレンジＤＲ′がかなり小さくなる。したがって、この記録媒体に記録された画像データＶcdを再生して得られる画像の画質は、再生機１１０より出力されるアナログの画像信号Ｖan1による画像に比べて大幅に劣化したものとなる。したがって、この符号化装置１３０では、良好な画質を維持したままでのコピーは不可能となる。
【００６３】
また、符号化部１３５より出力される符号化された画像データＶcdは復号化部１３７に供給されて復号化される。この復号化部１３７で復号化されて得られたデジタルの画像データＶdg2はＤ／Ａ変換器１３８でアナログの画像データＶan2に変換される。そして、Ｄ／Ａ変換器１３８より出力されるアナログの画像データＶan2がディスプレイ１３９に供給される。ディスプレイ１３９には、画像データＶan2による画像が表示される。
【００６４】
この場合、ディスプレイ１３９は、符号化された画像データＶcdによる画像をユーザがモニタするためのものである。復号化部１３７で復号化した場合、上述したように最大値ＭＡＸ側および最小値ＭＩＮ側の少なくとも一方の領域における量子化ステップが他の領域の量子化ステップよりも大きくされていることから、各ブロックにおけるダイナミックレンジが大きく低下する。ディスプレイ１３９に表示される画像の画質は、再生機１１０より出力されるアナログの画像信号Ｖan1による画像（ディスプレイ１２０に表示される）に比べて大幅に劣化したものとなる。
【００６５】
また、図１に示す画像表示システム１００の場合、符号化装置１３０で良好な画質を維持したままでのコピーを不可能とするために、再生機１１０より出力されるアナログの画像データＶan1に何等加工するものではなく、このアナログの画像データＶan1による画像の画質を落とすことはない。
【００６６】
なお、再生機１１０で記録媒体より再生される符号化された画像データが、符号化部１３５と同様に構成された符号化部で符号化されたものであって、再生機１１０の復号化部１１１が復号化部１３７と同様に構成されている場合、この符号化および復号化を経ることによって、上述した符号化部１３５と復号化部１３７における関係と同様に、各ブロックにおけるダイナミックレンジが低下することから、アナログの画像データＶan1による画像の画質は、符号化前のオリジナルの画像データによる画像の画質に比べて劣化したものとなる。
【００６７】
しかし、符号化装置１３０の符号化部１３５で符号化され、さらに復号された場合には、各ブロックのダイナミックレンジはさらに大きく低下することから、復号化後の画像データによる画像は、上述したように大幅に劣化したものとなる。
【００６８】
次に、図６を参照して、他の構成の符号化部１３５Ａについて説明する。この図６において、図２と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００６９】
この符号化部１３５Ａは、度数判定部１５３を有している。この度数判定部１５３には、ブロック化回路１４２でブロック化された画像データが供給される。また、この度数判定部１５３には、最大値検出回路１４３で検出された最大値ＭＡＸおよび最小値検出回路１４４で検出された最小値ＭＩＮが供給される。
【００７０】
度数判定部１５３は、ブロック毎に、ブロック化回路１４２から供給される画像データ（４×４の画素データからなる）に基づいて、最大値ＭＡＸ側の所定範囲、例えば１０％の範囲（MAX-DR/10〜MAX）に含まれる画素データの個数である最大値側度数Ｎmaxと、最小値ＭＩＮ側の所定範囲、例えば１０％の範囲（MIN〜MIN+DR/10）に含まれるデータの個数である最小値側度数Ｎminを検出する。
【００７１】
例えば、図７は１ブロックの画像データの例を示している。この図は、理解を容易とするため、画素データが一方向にのみ配列されてなる１次元ブロックの場合を示している。この１ブロックの画像データの場合、度数Ｎmax，Ｎminは、図８に示すようになり、Ｎmin＞Ｎmaxとなる。
【００７２】
度数判定部１５３は、さらに、上述したように検出した度数Ｎmax，Ｎminに基づいて、Ｎmax＞Ｎminのときは「０」となり、逆にＮmax＜Ｎminのときは「１」となる判定フラグＦＬＧを発生する。なお、Ｎmax＝Ｎminのとき、度数判定フラグＦＬＧは、「０」または「１」となる。
【００７３】
図９のフローチャートは、上述した度数判定部１５３における度数判定処理の一例を示している。
まず、ステップＳＴ１で、最大値ＭＡＸ側の所定範囲（MAX-DR/10〜MAX）に含まれる画素データの個数である最大値側度数Ｎmaxを求め、ステップＳＴ２で、最小値ＭＩＮ側の所定範囲（MIN〜MIN+DR/10）に含まれるデータの個数である最小値側度数Ｎminを求める。そして、ステップＳＴ３で、Ｎmax≧Ｎminであるか否かを判定する。Ｎmax≧Ｎminであるときは、ステップＳＴ４で、判定フラグＦＬＧを「０」とし、一方Ｎmax≧Ｎminでないときは、ステップＳＴ５で、判定フラグを「１」とする。
【００７４】
図６に戻って、この度数判定部１５３で発生される判定フラグＦＬＧは、量子化回路１４８Ａに供給される。この量子化回路１４８Ａには、図２に示す符号化部１３５の量子化回路１４８と同様に、減算器１４７で得られる各ブロックの最小値除去データＰＤＩと、減算器１４５で求められる各ブロックのダイナミックレンジＤＲも供給される。
【００７５】
量子化回路１４８Ａでは、ブロック毎に、最小値除去データＰＤＩが、ダイナミックレンジＤＲに応じて決定される量子化ステップにより量子化される。ここで、判定フラグＦＬＧが「０］であるときは、最小値ＭＩＮ側の領域における量子化ステップが、他の領域の量子化ステップよりも大きくされた状態で量子化が行われる。また、判定フラグＦＬＧが「１」であるときは、最大値ＭＡＸ側の領域における量子化ステップが、他の領域の量子化ステップよりも大きくされた状態で量子化が行われる。
【００７６】
図１０は、判定フラグＦＬＧが「０］、かつ量子化ビット数が３の場合を示しており、最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮとの間のダイナミックレンジＤＲが８領域に分割される。この場合、最小値ＭＩＮ側の領域の量子化ステップＱＳＰがＱＳＰ＞ＤＲ／８を満足するように設定される。
【００７７】
また、このように設定された最小値ＭＩＮ側の領域を除いた残りの範囲が７等分されることで、残りの領域が設定される。この場合、最小値除去データＰＤＩがどの領域に属するかによって、３ビットのコード信号（000)〜(111)が割り当てられる。図において、ｔｈ21〜ｔｈ27は、各領域の境界を示す閾値である。
【００７８】
なお、図示せずも、判定フラグＦＬＧが「１］、かつ量子化ビット数が３の場合は、最大値ＭＡＸ側の領域の量子化ステップＱＳＰがＱＳＰ＞ＤＲ／８を満足するように設定されると共に、この最小値ＭＩＮ側の領域を除いた残りの範囲が７等分されて残りの領域が設定される。
【００７９】
また、度数判定部１５３で発生される判定フラグＦＬＧは時間調整用の遅延回路１５４を介してデータ合成回路１５１Ａに供給される。このデータ合成回路１５１Ａには、図２に示す符号化部１３５のデータ合成回路１５１と同様に、量子化回路１４８Ａで得られるコード信号ＤＴが供給され、さらに減算器１４５で得られるダイナミックレンジＤＲが遅延回路１４９で時間調整されて供給されると共に、最小値検出回路１４４で検出される最小値ＭＩＮも遅延回路１５０で時間調整されて供給される。
【００８０】
データ合成回路１５１Ａでは、ブロック毎に、判定フラグＦＬＧ、最小値ＭＩＮ、ダイナミックレンジＤＲおよびブロック内の画素数分のコード信号ＤＴが合成されてブロックデータが生成される。そして、このデータ合成回路１５１Ａで生成された各ブロックのブロックデータが、出力端子１５２に、符号化された画像データＶcdとして順次出力される。その他は、図２に示す符号化部１３５と同様の構成、動作となる。
【００８１】
図１１は、図６に示す符号化部１３５Ａに対応した復号化部１３７Ａの構成を示している。この図１１において、図５と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００８２】
符号化された画像データＶcdは入力端子１６１に入力される。この画像データＶcdはデータ分解回路１６２Ａに供給され、ブロック毎に、判定フラグＦＬＧ、最小値ＭＩＮ、ダイナミックレンジＤＲおよびコード信号ＤＴに分解される。データ分解回路１６２Ａより出力される各ブロックのコード信号ＤＴは、逆量子化回路１６３Ａに供給される。
【００８３】
この逆量子化回路１６３Ａには、データ分解回路１６２Ａより出力されるダイナミックレンジＤＲおよび判定フラグＦＬＧも供給される。逆量子化回路１６３Ａでは、各ブロックのコード信号ＤＴが、対応したブロックのダイナミックレンジＤＲに基づいて逆量子化され、最小値除去データＰＤＩ′が得られる。
【００８４】
この逆量子化回路１６３Ａでは、図１０に示すように、ダイナミックレンジＤＲが、上述した符号化部１３５Ａの量子化回路１４８Ａと同様に、量子化ビット数をｎとすると、２nの領域（レベル範囲）に分割され、各領域の中央値Ｌ21〜Ｌ28が、各コード信号ＤＴの復号値（最小値除去データＰＤＩ′）として利用される。この場合も、判定フラグＦＬＧに基づいて、最大値ＭＡＸ側または最小値ＭＩＮ側の領域における量子化ステップ（領域の幅）が、他の量子化ステップよりも大きくされる。なお、図１０の場合は、上述したように判定フラグＦＬＧが「０」の場合を示しており、最小値ＭＩＮ側の領域における量子化ステップ（領域の幅）が、他の量子化ステップよりも大きくされている。
【００８５】
逆量子化回路１６３Ａで得られる各ブロックの最小値除去データＰＤＩ′は加算器１６４に供給される。この加算器１６４で、データ分解回路１６２Ａより出力される最小値ＭＩＮが加算されて、画像データが得られる。その他は、図５に示す復号化部１３７と同様の構成、動作となる。
【００８６】
図６に示す符号化部１３５Ａの量子化回路１４８Ａでは、最小値側度数Ｎminが最大値側度数Ｎmaxより小さいときは最小値ＭＩＮ側の領域における量子化ステップが他の量子化ステップよりも大きくされた状態で量子化が行われ、また最大値側度数Ｎmaxが最小値側度数Ｎminより小さいときは、最大値ＭＡＸ側の領域における量子化ステップが他の量子化ステップよりも大きくされた状態で量子化が行われる。
【００８７】
したがって、符号化および復号化を経ることによってダイナミックレンジが大きく低下するが、１回目においては、ダイナミックレンジが大きく低下したとしてもその値が大きく変化するデータの個数は少ないため、全体として劣化は少ない。しかし、２回目以降においては、ダイナミックレンジの低下に伴ってその値が変化するデータの個数が多くなり、劣化が大きくなる。
【００８８】
ここで、再生機１１０で記録媒体より再生される符号化された画像データが、符号化部１３５Ａと同様に構成された符号化部で符号化されたものであって、再生機１１０の復号化部１１１が復号化部１３７Ａと同様に構成されている場合、この符号化および復号化を経ることによってダイナミックレンジが大きく低下するが、これが１回目であれば、ダイナミックレンジが大きく低下したとしてもその値が大きく変化するデータの個数は少なく、全体として劣化は少ない。つまり、再生機１１０より出力されるアナログの画像データＶan1による画像の画質はそれほど劣化しない。
【００８９】
しかし、この画像データＶan1を利用し、符号化部１３５Ａで符号化して記録媒体に記録し、その記録媒体から再生して復号化部１３７Ａで復号化する場合、この符号化および復号化は２回目であるので、ダイナミックレンジの低下に伴ってその値が変化するデータの個数が多くなり、劣化が大きくなる。これにより、コピー前のデータによる出力の質を落とすことなく、良好な質を維持したままでのコピーを不可能とできる。
【００９０】
なお、上述実施の形態においては、符号化装置１３０は記録部１３６およびディスプレイ１３９を有しているが、これらの一方または双方が符号化装置１３０に外付けされるものも考えられる。
【００９１】
また、上述実施の形態においては、データとして画像データを取り扱うものを示したが、この発明は音声データを取り扱うものにも同様に適用できる。音声データの場合には、表示手段としてのディスプレイの部分は、音声出力手段としてのスピーカが対応する。
【００９２】
また、上述実施の形態においては、符号化装置１３０の符号化部１３５では、ブロック毎に、ブロック内のコード信号ＤＴと共にダイナミックレンジＤＲおよび最小値ＭＩＮを付加信号としてブロックデータを生成するものを示したが、付加信号として最小値ＭＩＮおよび最大値ＭＡＸ、あるいはダイナミックレンジＤＲおよび最大値ＭＡＸを用いてもよいことは勿論である。要は、復号化の際に、ダイナミックレンジＤＲおよび最小値ＭＩＮの情報を得ることができればよい。
【００９３】
【発明の効果】
この発明に係るデータ符号化装置等によれば、ＡＤＲＣの符号化において、最小値側度数が最大値側度数より小さいとき、最小値側の領域における量子化ステップを他の領域の量子化ステップより大きくし、最大値側度数が最小値側度数より小さいとき、最大値側の領域における量子化ステップを他の領域の量子化ステップより大きくするものであり、符号化および復号化を経ることによってブロックのダイナミックレンジが大きく低下するが、１回目の符号化では全体として劣化が少なく、２回目以降の符号化で劣化が大きくなるようにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態としての画像表示システムの構成を示すブロック図である。
【図２】符号化部（ＡＤＲＣ）の構成を示すブロック図である。
【図３】ＡＤＲＣのブロック化を説明するための図である。
【図４】ＡＤＲＣの量子化、逆量子化を説明するための図である。
【図５】復号化部（ＡＤＲＣ）の構成を示すブロック図である。
【図６】符号化部（ＡＤＲＣ）の他の構成を示すブロック図である。
【図７】画像データの例を示す図である。
【図８】度数判定の処理を説明するための図である。
【図９】度数判定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】ＡＤＲＣの量子化、逆量子化を説明するための図である。
【図１１】復号化部（ＡＤＲＣ）の他の構成を示すブロック図である。
【図１２】従来の画像表示システムの構成を示すブロック図である。
【図１３】従来の符号化装置（ＡＤＲＣ）の構成を示すブロック図である。
【図１４】ＡＤＲＣの量子化、逆量子化を説明するための図である。
【図１５】従来の復号化装置（ＡＤＲＣ）の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１００・・・画像表示システム、１１０・・・再生機、１１１・・・復号化部、１１２・・・Ｄ／Ａ変換器、１２０，１３９・・・ディスプレイ、１３０・・・符号化装置、１３４・・・Ａ／Ｄ変換器、１３５，１３５Ａ・・・符号化部、１３６・・・記録部、１３７，１３７Ａ・・・復号化部、１３８・・・Ｄ／Ａ変換器、１４１・・・入力端子、１４２・・・ブロック化回路、１４３・・・最大値検出回路、１４４・・・最小値検出回路、１４５，１４７・・・減算器、１４６，１４９，１５０，１５４・・・遅延回路、１４８，１４８Ａ・・・量子化回路、１５１，１５１Ａ・・・データ合成回路、１５２・・・出力端子、１６１・・・入力端子、１６２，１６２Ａ・・・データ分解回路、１６３，１６３Ａ・・・逆量子化回路、１６４・・・加算器、１６５・・・ブロック分解回路、１６６・・・出力端子
【図１】
0003716842.tif 000002
【図２】
0003716842.tif 000003
【図３】
0003716842.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003716842.tif 000006
【図６】
0003716842.tif 000007
【図７】
0003716842.tif 000008
【図８】
0003716842.tif 000009
【図９】
0003716842.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
0003716842.tif 000012
【図１２】
0003716842.tif 000013
【図１３】
0003716842.tif 000014
【図１４】
0003716842.tif 000015
【図１５】
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