JPH09163366A - 画像符号化復号化装置および画像符号送受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高解像度画像の復号と低解像度画像の符号化を
回路を共用して行う。 【解決手段】差分／加算回路３、ＤＣＴ／逆ＤＣＴ回路
４、量子化／逆量子化回路５、可変長符号化／復号化回
路６は、符号化時は、差分、ＤＣＴ変換、量子化、可変
長符号化の処理を行い、逆量子化回路１４、逆ＤＣＴ回
路１５、加算回路１６をローカルデコードに用いて符号
化を行う。復号化時は、可変長復号化回路１３、逆量子
化回路１４、逆ＤＣＴ回路１５、加算回路１６と並列し
て可変長復号化、逆量子化、逆ＤＣＴ、加算の復号処理
を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は動画像の符号化復号
化装置およびこれを用いた符号送受信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】音声を含んだ動画像の符号化方式として
ＭＰＥＧが国際標準化され、実用化が始まっている。こ
のＭＰＥＧの画像符号化復号化方式、その応用、および
ＬＳＩの開発状況に関しては、テレビジョン学会誌第４
９巻第４号、４３５−４５４頁および５０８−５２２頁
（１９９５年４月）に詳しい。

【０００３】ＭＰＥＧには、１．５Ｍｂｐｓ程度の転送
レートの蓄積メディアを対象としたＭＰＥＧ−１規格
と、それより高画質で放送や通信をも対象とするＭＰＥ
Ｇ−２規格がある。ＭＰＥＧ−２では、想定されるアプ
リケーションに合わせていくつかのサブセットを設けて
いる。このうち、メインプロファイルメインレベルと呼
ばれるサブセットは、現行のテレビジョン方式と同等以
上の画質が得られるサブセットで、ディジタルテレビ放
送、ケーブルテレビ、ビデオオンデマンド、ディスクメ
ディア等、広い範囲で実用化が進められている。このほ
か、ＨＤＴＶに対応したメインプロファイルハイレベル
等がある。

【０００４】上述したアプリケーションはすべてデコー
ダ応用であり、デコーダＬＳＩの開発が進んでいる。こ
れに対し、エンコーダＬＳＩは、アプリケーションが少
ないことや、デコーダに比べて回路規模が大きくなるこ
とのために、デコーダＬＳＩに比べれば開発は進んでい
ない。エンコーダ応用としては、テレビ電話や、パーソ
ナルな画像通信が挙げられる。マルチメディア通信に適
したＡＴＭ（非同期通信モード）通信が普及しつつある
ので、それとともにエンコーダ応用の需要も高まってく
ると思われる。

【０００５】ＭＰＥＧの画像符号化方式は、動き補償に
よる予測符号化と、ＤＣＴ（離散コサイン変換）を基本
としている。符号化はマクロブロックと呼ばれる部分画
像を単位として行われ、動きベクトルを検出し、動きベ
クトルによって参照画像をずらせて差分を取り、ＤＣ
Ｔ、量子化を行って、可変長符号に変換する。エンコー
ダは符号化器であるが、量子化誤差の蓄積を防ぐため、
局部復号器を持って参照画像を作る必要がある。また、
動きベクトルの検出にも大きな回路規模を要する。しか
し、テレビ電話やパーソナルな画像通信は、現行のテレ
ビジョン方式同等以上の画質が要求されるデコーダ応用
に比べれば低画質でよく、ＭＰＥＧ−１でも十分であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術は、動画像
の圧縮符号化を用い、様々なデコーダ応用を実現してい
る。一方、エンコーダはデコーダより回路規模が大きく
なるが、用途を考えれば、デコーダ応用より低画質でよ
い。

【０００７】本発明の目的は、符号化と復号化で回路を
共用することにより、小さな回路規模で高解像度画像の
復号と低解像度画像の符号化を行い、より広い用途に対
応した装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明では、復号化モード時に復号処理を行う複数
の復号演算手段を設け、そのうち一つの復号演算手段は
符号化モード時には復号化モードの逆の符号化処理を行
う符号化兼復号演算手段とし、他の一つの復号演算手段
は符号化モード時には符号化中の画像の復号処理を行う
局部復号兼復号演算手段として、符号化モード時には符
号化兼復号演算手段で符号化した符号を局部復号兼復号
演算手段で復号させ、復号化モード時には全ての復号演
算手段で並列して復号処理を行わせる符号化／復号化切
り替え手段を設けた。

【０００９】また、符号化モード時には予測符号化の動
き補償に用いる動きベクトルの検出処理を行う動きベク
トル検出復号演算手段を設け、符号化／復号化切り替え
手段は符号化モード時には動きベクトル検出復号演算手
段が求めた動きベクトルを用いて動き補償を行って予測
符号化を行わせるようにした。

【００１０】符号化／復号化切り替え手段の働きによ
り、符号化モード時には局部復号兼復号演算手段によっ
て局部復号を行いながら符号化兼復号演算手段によって
低解像度画像の符号化が行われる。復号化モード時には
全ての復号演算手段を並列に用いて高解像度画像の復号
が行われる。

【００１１】また、動きベクトル検出復号演算手段によ
って、動きベクトルの検出処理も回路が兼用化される。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明による画像符号化復
号化装置の実施例を示すブロック図であって、１は画像
データ入力端子、２は動きベクトル検出回路、３は差分
／加算回路、４はＤＣＴ／逆ＤＣＴ回路、５は量子化／
逆量子化回路、６は可変長符号化／復号化回路、７は画
像圧縮符号出力端子、８は画像メモリ、９、１０は動き
補償回路、１１、１２は切り替えスイッチ、１３は可変
長復号化回路、１４は逆量子化回路、１５は逆ＤＣＴ回
路、１６は加算回路、１７は多重回路、１８は画像デー
タ出力端子、１９は符号化／復号化切り替え指令回路、
２０は画像圧縮符号入力端子である。

【００１３】本実施例は符号化モードと復号化モードの
二つの動作モードを持ち、符号化モードでは画像データ
入力端子１に画像データが入力され、画像圧縮符号出力
端子７から圧縮符号化された画像符号が出力される。一
方、復号化モードでは画像圧縮符号入力端子２０に圧縮
符号化された画像符号が入力され、画像データ出力端子
１８から復号された画像データが出力される。符号化／
復号化切り替え指令回路１９から差分／加算回路３、Ｄ
ＣＴ／逆ＤＣＴ回路４、量子化／逆量子化回路５、可変
長符号化／復号化回路６、切り替えスイッチ１１、１２
へ制御信号が供給されており、これにより符号化モード
と復号化モードの切り替えを行う。

【００１４】まず、復号化モードの動作を説明する。図
２は図１で復号化モード時に動作するブロックおよび経
路のみ示したブロック図である。同図で、可変長復号化
回路１３は入力された画像符号のハフマン符号を復号
し、ＤＣＴ係数の量子化値および動きベクトルを得る。
切り替えスイッチ１２は復号化モード時は可変長復号化
回路１３の量子化値出力を選択し、これを逆量子化回路
１４へ送る。逆量子化回路１４は量子化値から元のＤＣ
Ｔ係数値を復元し、逆ＤＣＴ回路１５は逆ＤＣＴ変換に
よりＤＣＴ係数値から画像データの差分値を復元する。
加算回路１６は動き補償回路１０の出力に差分値を加算
し、画像データ値を得る。復元された画像データは参照
画像として画像メモリ８に蓄えられる。動き補償回路１
０は画像メモリ８から読み出した参照画像に対して動き
ベクトルに基づく動き補償を行い、加算回路１６へ供給
する。切り替えスイッチ１１は復号化モード時は可変長
復号化回路１３の動きベクトル出力を選択し、この動き
ベクトルが動き補償回路１０で用いられる。

【００１５】一方、差分／加算回路３、ＤＣＴ／逆ＤＣ
Ｔ回路４、量子化／逆量子化回路５、可変長符号化／復
号化回路６は符号化／復号化切り替え指令回路１９から
の制御信号により、復号化モード時は加算回路１６、逆
ＤＣＴ回路１５、逆量子化回路１４、可変長復号化回路
１３と同じ処理を行うように設定される。入力された画
像符号は可変長符号化／復号化回路６と可変長復号化回
路１３とで分担して並列処理され、画像メモリ８には差
分／加算回路３から出力される画像データと加算回路１
６から出力される画像データが合成された参照画像が蓄
えられる。動き補償回路９は画像メモリ８から読み出し
た参照画像に対して可変長符号化／復号化回路６の動き
ベクトル出力を用いた動き補償を行い、差分／加算回路
３へ供給する。

【００１６】差分／加算回路３の出力データと加算回路
１６の出力データは多重回路１７で合成され、画像デー
タ出力端子１８から出力される。以上により、画像圧縮
符号入力端子２０から入力された画像符号が復号され、
画像データ出力端子１８から復号された画像データが出
力される。

【００１７】次に、符号化モードの動作を説明する。図
３は図１で符号化モード時に動作するブロックおよび経
路のみ示したブロック図である。同図で、差分／加算回
路３、ＤＣＴ／逆ＤＣＴ回路４、量子化／逆量子化回路
５、可変長符号化／復号化回路６は符号化／復号化切り
替え指令回路１９からの制御信号により、符号化モード
時は復号化モード時とは逆の差分、ＤＣＴ変換、量子
化、可変長符号化の各処理を行うように設定される。加
算と差分、ＤＣＴと逆ＤＣＴ、量子化と逆量子化、可変
長符号化と復号化は大部分は同じ処理であるので、モー
ドによって両者を切り替える回路にしても回路増加はほ
とんど無い。

【００１８】画像データ入力端子１から入力された画像
データは、まず、差分／加算回路３で動き補償回路１０
の出力との差分がとられる。得られた差分値はＤＣＴ／
逆ＤＣＴ回路４によってＤＣＴ係数に変換され、量子化
／逆量子化回路５によって量子化値に変換される。得ら
れた量子化値は可変長符号化／復号化回路６でハフマン
符号に変換される。

【００１９】切り替えスイッチ１２は符号化モード時は
量子化／逆量子化回路５の量子化値出力を選択する。逆
量子化回路１４、逆ＤＣＴ回路１５、加算回路１６は復
号化モード時と同じ動作で量子化値から画像データを復
元し、参照画像として画像メモリ８に蓄える。切り替え
スイッチ１１は符号化モード時は動きベクトル検出回路
２の出力を選択する。動きベクトル検出回路２は入力画
像データの動きベクトルを求める。動き補償回路１０は
この動きベクトルを用いて参照画像の動き補償を行い、
動き補償された参照画像データが差分を取るための参照
画像として差分／加算回路３へ供給される。

【００２０】動きベクトルは可変長符号化／復号化回路
６でＤＣＴ係数の量子化値と合わせて符号化され、画像
圧縮符号出力端子７から出力される。以上により、画像
データ入力端子１に入力された画像データが符号化さ
れ、画像圧縮符号出力端子７から圧縮符号化された画像
符号が出力される。復号化モード時の処理を２系統の並
列処理で行っていたのに対し、符号化モード時の処理は
１系統であるので、復号化モード時に扱う画像データの
１／２の画素数の画像データまで符号化することができ
る。

【００２１】以上のように、この実施例では、符号化と
復号化で回路を共用することにより、小さな回路規模で
高解像度画像の復号と低解像度画像の符号化を行うこと
ができる。

【００２２】実施例では復号画像の１／２の画素数の画
像データの符号化を行うことができる。実際の応用を考
えると、復号処理の対象としてはテレビ放送やケーブル
テレビで送られてくる画像符号を挙げることができる。
この用途には国際標準であるＭＰＥＧ−２符号化方式の
メインプロファイルメインレベルが画質的に適してい
る。一方、符号化処理の対象としてはテレビ電話等の双
方向通信が考えられる。こちらはＭＰＥＧ−１方式で画
質的に十分である。ＭＰＥＧ−１の画素数はＭＰＥＧ−
２メインプロファイルメインレベルの約１／４であるか
ら、本実施例はこれらの用途に十分対応できる。

【００２３】図４は復号画像の１／４の画素数の画像の
符号化を行い、動きベクトル検出処理も含めて回路を兼
用化してさらに回路規模を縮小した画像符号化復号化装
置の実施例を示すブロック図である。２１は入力インタ
フェース、２２は出力インタフェース、２３、２４、２
５、２６は演算回路、２７は符号化演算プログラム発生
回路、２８は復号化演算プログラム発生回路、２９は切
り替えスイッチ、３０はデータバスであり、画像データ
入力端子１、画像圧縮符号出力端子７、画像圧縮符号入
力端子２０、画像データ出力端子１８および符号化／復
号化切り替え指令回路１９は図１に示した実施例と同じ
ものである。同図で、演算回路２３、２４、２５、２６
は、外部からプログラムを読み込ませることによって様
々な処理を行うようにできるもので、具体的にはＣＰＵ
（中央演算処理装置）と乗算器、加算器から構成される
ＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）等である。演
算回路２３、２４、２５、２６へは切り替えスイッチ２
９からプログラムが供給される。切り替えスイッチ２９
では符号化／復号化切り替え指令回路１９からの制御信
号により、符号化モード時には符号化演算プログラム発
生回路２７の出力、復号化モード時には復号化演算プロ
グラム発生回路２８の出力が選択され、演算回路２３、
２４、２５、２６へ供給される。演算回路２３、２４、
２５、２６はデータバス３０に接続されている。入力イ
ンタフェース２１は符号化／復号化切り替え指令回路１
９からの制御信号により、符号化モード時には画像デー
タ入力端子１からの入力データ、復号化モード時には画
像圧縮符号入力端子２０からの入力符号をデータバス３
０へ供給する。出力インタフェース２２は符号化／復号
化切り替え指令回路１９からの制御信号により、符号化
モード時にはデータバス３０から圧縮画像符号を取り出
して画像圧縮符号出力端子７へ出力、復号化モード時に
はデータバス３０から復号画像データを取り出して画像
データ出力端子１８へ出力する。

【００２４】図５は図４に示した実施例の復号化モード
時における演算回路の処理内容および演算回路間の接続
を示したブロック図である。演算回路２３、２４、２
５、２６はそれぞれ単独で可変長復号、逆量子化、逆Ｄ
ＣＴ、動き補償加算の一連の復号処理を行う。入力イン
タフェース２１は入力された圧縮画像符号を四つの演算
回路に分配し、四つの演算回路で並列して復号処理が行
われる。四つの演算回路から出力される復号画像データ
が合成されて画像データ出力端子１８から出力される。

【００２５】図６は図４に示した実施例の符号化モード
時における演算回路の処理内容および演算回路間の接続
を示したブロック図である。演算回路２３と２４は動き
ベクトルの検出を分担して行う。演算回路２５は差分、
ＤＣＴ、量子化、可変長符号化の一連の符号化処理を行
う。演算回路２６は逆量子化、逆ＤＣＴ、動き補償加算
の復号処理を行う。演算回路２６へは演算回路２３およ
び２４から出力される動きベクトルの値と演算回路２５
から出力されるＤＣＴ係数の量子化値が供給され、復号
画像データが差分処理の参照画像データとして演算回路
２５へ返される。演算回路２５から出力される圧縮画像
符号が画像圧縮符号出力端子７から出力される。

【００２６】以上のように、この実施例では、復号化モ
ード時の処理が４系統の並列処理、符号化モード時の処
理が１系統であるので、ＭＰＥＧ−２メインプロファイ
ルメインレベルの復号とＭＰＥＧ−１の符号化を行うこ
とができる。そして、動きベクトルの検出を含めた符号
化処理と復号化処理で回路を共用することにより、小さ
な回路規模でＭＰＥＧ−２メインプロファイルメインレ
ベルの復号とＭＰＥＧ−１の符号化を行うことができ
る。

【００２７】図７はＨＤ（ハイデフィニション）画像の
復号とＳＤ（スタンダードデフィニション）画像の符号
化を行う画像符号化復号化装置の実施例を示すブロック
図であり、図４に示した実施例と同一の構成要素には同
一番号を付してある。ＨＤ画像はＭＰＥＧ−２のハイレ
ベルに相当する高解像度画像で、メインレベルに相当す
るＳＤ画像の約６倍の画素数がある。そこで、演算回路
３１と３２を追加し、六つの演算回路で復号の並列処理
を行う。

【００２８】図８は図７に示した実施例の復号化モード
時における演算回路の処理内容および演算回路間の接続
を示したブロック図である。入力インタフェース２１は
入力された圧縮画像符号を六つの演算回路に分配し、六
つの演算回路で並列して復号処理が行われる。

【００２９】図９は図７に示した実施例の符号化モード
時における演算回路の処理内容および演算回路間の接続
を示したブロック図である。演算回路２３、２４、２５
と２６が動きベクトルの検出を分担して行う。演算回路
３１が一連の符号化処理、３２が復号処理を行う。

【００３０】以上のように、この実施例では、動きベク
トルの検出を含めた符号化処理と復号化処理で回路を共
用することにより、小さな回路規模でＨＤ画像の復号と
ＳＤ画像の符号化を行うことができる。

【００３１】図１０は本発明の画像符号化復号化装置を
用いた画像符号送受信装置の実施例を示すブロック図で
あり、３３は画像符号化復号化回路、３４は映像信号入
力端子、３５は低解像度画像入力回路、３６は高解像度
画像出力回路、３７は映像信号出力端子、３８は切り替
えスイッチ、３９はアンテナ、４０は放送波受信回路、
４１は放送符号デコード回路、４２は通信路符号デコー
ド回路、４３は通信路符号エンコード回路、４４は通信
路符号送受信回路、４５は通信路である。画像符号化復
号化回路３３は本発明による画像符号化復号化回路であ
り、画像データ入力端子１、画像圧縮符号出力端子７、
画像圧縮符号入力端子２０、画像データ出力端子１８は
図１、図４あるいは図７に示した実施例と同一である。

【００３２】同図で、映像信号が映像信号入力端子３４
から入力され、低解像度画像入力回路３５で画像符号化
復号化回路３３で符号化のできる低解像度フォーマット
の画像データに変換される。圧縮符号化された画像符号
は通信路符号エンコード回路４３によって同期、エラー
訂正等の処理の施された通信路用の符号に変換され、通
信路符号送受信回路４４によって通信路４５へ送出され
る。

【００３３】一方、本実施例は放送されてきた画像と通
信されてきた画像の受信および復号を行う。放送されて
きた画像を復号する場合には、アンテナ３９に入来した
放送電波を放送波受信回路４０で受信し、放送符号デコ
ード回路４１が放送用の符号の中から圧縮画像符号を取
り出し、切り替えスイッチ３８がこれを選択して画像符
号化復号化回路３３へ供給し、復号が行われる。通信さ
れてきた画像を復号する場合には、通信路符号送受信回
路４４が通信路４５からの符号を受信し、通信路符号デ
コード回路４２がこの中から圧縮画像符号を取り出し、
切り替えスイッチ３８がこれを選択して画像符号化復号
化回路３３へ供給し、復号が行われる。復号された高解
像度の画像データは高解像度画像出力回路３６で映像信
号に変換され、映像信号出力端子３７から出力される。

【００３４】以上のように、この実施例では、放送ある
いは通信路により送られてくる高解像度の画像圧縮符号
の受信、復号と、低解像度画像の符号化、通信路への送
出を行うことができる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、符号化と復号化で回路
を共用することにより、小さな回路規模で高解像度画像
の復号と低解像度画像の符号化を行うことができる。さ
らに、動きベクトルの検出を含めた符号化処理と復号化
処理で回路を共用することにより、さらに小さな回路規
模で高解像度画像の復号と低解像度画像の符号化を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像符号化復号化装置の一実施例
を示すブロック図。

【図２】図１における復号化モード時の動作を示したブ
ロック図。

【図３】図１における符号化モード時の動作を示したブ
ロック図。

【図４】動きベクトル検出処理も含めて回路を兼用化し
た実施例を示すブロック図。

【図５】図４における復号化モード時の動作を示したブ
ロック図。

【図６】図４における符号化モード時の動作を示したブ
ロック図。

【図７】ＨＤ画像の復号とＳＤ画像の符号化を行う実施
例を示すブロック図。

【図８】図７における復号化モード時の動作を示したブ
ロック図。

【図９】図７における符号化モード時の動作を示したブ
ロック図。

【図１０】本発明による画像符号送受信装置の一実施例
を示すブロック図。

【符号の説明】

１…画像データ入力端子、 ２…動きベクトル検出回路、 ３…差分／加算回路、 ４…ＤＣＴ／逆ＤＣＴ回路、 ５…量子化／逆量子化回路、 ６…可変長符号化／復号化回路、 ７…画像圧縮符号出力端子、 ８…画像メモリ、 ９、１０…動き補償回路、 １１、１２…切り替えスイッチ、 １３…可変長復号化回路、 １４…逆量子化回路、 １５…逆ＤＣＴ回路、 １６…加算回路、 １７…多重回路、 １８…画像データ出力端子、 １９…符号化／復号化切り替え指令回路、 ２０…画像圧縮符号入力端子。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】符号化モードと復号化モードの二つのモー
   ドを持ち、予測符号化と量子化による動画像の圧縮符号
   化あるいは復号化を行う画像符号化復号化装置におい
   て、復号化モード時に画像の小単位毎の復号処理を行う
   複数の復号演算手段を備え、一つの復号演算手段は符号
   化モード時には復号化モードと逆の符号化処理を行う符
   号化兼復号演算手段であり、他の一つの復号演算手段は
   符号化モード時には符号化中の画像の小単位毎の復号処
   理を行う局部復号兼復号演算手段であって、符号化モー
   ド時には符号化兼復号演算手段で符号化した符号を局部
   復号兼復号演算手段で復号させ、復号化モード時には全
   ての復号演算手段で画像の小単位毎に並列して復号処理
   を行わせる符号化／復号化切り替え手段を備えているこ
   とを特徴とする画像符号化復号化装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記復号演算手段は少
   なくとも三つ備え、少なくとも一つの復号演算手段は符
   号化モード時には予測符号化の動き補償に用いる動きベ
   クトルの検出処理を行う動きベクトル検出復号演算手段
   であり、符号化／復号化切り替え手段は符号化モード時
   には動きベクトル検出復号演算手段が求めた動きベクト
   ルを用いて動き補償を行って予測符号化を行うようにす
   る画像符号化復号化装置。
3. 【請求項３】請求項１において、符号化モード時にはＭ
   ＰＥＧ１方式の符号化、復号化モード時にはＭＰＥＧ２
   方式の復号化を行う画像符号化復号化装置。
4. 【請求項４】請求項１において、符号化モード時には標
   準解像度画像の符号化、復号化モード時にはハイビジョ
   ン画像の復号化を行う画像符号化復号化装置。
5. 【請求項５】請求項１に記載の前記画像符号化復号化装
   置で符号化した符号を送出し、前記画像符号化復号化装
   置で復号できる符号を受信して復号する画像符号送受信
   装置。