JPH09294262A - 画像符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像データを図面分割し、各分割画面のデー
タを並列処理する際の画質を向上するとともに制御を簡
素化すること。 【解決手段】 入力画面を複数領域に分割し、各領域を
符号化する部分符号化器を並列に動作させ、ある部分符
号化器により符号化された領域の境界付近の符号化情報
を、隣接する他の部分符号化器へ転送する。符号化情報
を受信した部分符号化器は、境界付近の符号化の際に、
隣接する領域の符号化条件を参照できるため、不連続な
符号化を回避できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像符号化装置、
特に並列処理によりディジタル圧縮された画像を符号化
する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像データをディジタル表現して伝送ま
たは蓄積する場合、伝送または蓄積するデータ量を圧縮
するために符号化が行われる。このような符号化の方法
としては、画像情報（画像データ）の時間的または空間
的相関性を利用して冗長度を少なくする方法がある。

【０００３】一方、時間的相関性を利用して冗長度を少
なくする方法として、２画面（フレーム）の差分を符号
化したり、画像の動きを検出して、動き補償を行ったり
するものがある。また、空間的相関性を利用して冗長度
を少なくする方法として、画像を所定の大きさのブロッ
ク（例えば、縦方向、横方向とも８画素ずつ）に分け
て、ブロック内のデータを直交変換し、変換係数をスキ
ャン変換して（例えば、低周波数成分から高周波数成分
の順に並び変える）、可変長符号化を行うものがある。
ITU-Tが標準を定めた画像符号化方式H.261やH.263、ま
た、MPEG（MovingPicture Experts Group）が標準を定
めた画像符号化方式（以下、MPEGと略す）は、上記２つ
の方法を併用するものとなっている。このMPEGにはMPEG
1とMPEG2の２つがあり、MPEG1の勧告はISO/IEC11172-
2、MPEG2の勧告はISO/IEC13818-2に記載されている。本
発明はこれらのいずれにも適用可能である。

【０００４】図１５は、このような一般的な方法によ
り、符号化されたデータを生成する画像符号化装置の構
成例である。

【０００５】図１５において、１５１は符号化のフレー
ム順を入れ替えるためのリオーダ制御部、１５２は符号
化フレームと参照フレームの差分を演算する減算器、１
５３はディスクリート・コサイン・変換を行うDCT部、
１５４は量子化器、１５５はスキャン変換器、１５６は
可変長符号化部、１５７はビットストリーム出力バッフ
ァの制御を行うバッファ制御部である。また１５８は逆
量子化器、１５９は逆ディスクリート・コサイン・変換
を行う逆DCT部、１５１０は再生画像を生成する加算
器、１５１１、１５１２はそれぞれ参照画像を蓄積する
前方予測フレームメモリ、後方予測フレームメモリ、１
５１３は符号化フレームと参照画像の動き補償を行う動
き補償器、１５１４は参照画像に対する符号化フレーム
の動きを検出する動きベクトル検出器である。１５８、
１５９、１５１０、１５１１、１５１２は復号機能を有
し、符号器と復号器の整合性を確保するために符号器内
に設けるもので、局所復号器と呼ばれる。１５１５は符
号化すべきフレームに割り当てられる符号量を制御した
り、量子化のステップを制御したりする制御部である。

【０００６】次に、図１５に示した一般的な画像符号化
装置の動作について説明する。本装置はMPEGなどの種々
の画像符号化装置に適用できるが、MPEG2のハイレベル
として定められているHDTV画像を符号化する場合を例に
説明する。

【０００７】HDTV画像の１フレームは図１６のように横
１９２０画素、縦１０８０ラインから成る。これを横、
縦とも１６画素ずつに分割する。１分割の単位をマクロ
ブロックと呼ぶ（以下、MBと略す）。１枚のフレーム
は、横１２０MB、縦６８MB、全部で８１６０MBに分割さ
れる。

【０００８】一方、HDTV画像は所定のフレームの順に、
前後のフレームを参照しながら符号化される。過去のフ
レームから現在のフレームを予測する場合を前方予測、
未来のフレームから現在のフレームを予測する場合を後
方予測、過去、未来両方のフレームから現在のフレーム
を予測する場合を双方向予測という。フレーム間予測を
用いないで符号化されるフレームをイントラフレーム
（Iフレーム）、前方予測により符号化されるフレーム
を前方予測フレーム（Pフレーム）、双方向予測により
符号化されるフレームを双方向予測フレーム（Bフレー
ム）と呼ぶ。Pフレーム、Bフレーム内の予測方法はマク
ロブロック毎に決定される。

【０００９】すなわち、Pフレーム内のマクロブロック
は動き補償をしないイントラマクロブロック、または前
方予測マクロブロックとなり、Bフレーム内のマクロブ
ロックはイントラマクロブロック、または前方予測マク
ロブロック、または後方予測マクロブロック、双方向予
測マクロブロックのいずれかになる。

【００１０】さて、PフレームP0、BフレームB2、Bフレ
ームB3、IフレームI1、BフレームB5、BフレームB6、Pフ
レームP4、BフレームB8、BフレームB9、PフレームP7の
順の入力フレームを符号化する例を図１７に示す。同図
に示した矢印は予測の方向を示している。Bフレームを
符号化するためには、その両側の参照フレームが先に符
号化されていなければならない。そこで、符号化の順
は、P0、I1、B2、B3、P4、B5、B6、P7、B8、B9のように
なる。入力画像を符号化の順に並び替える操作をリオー
ダと呼ぶ。図１５のリオーダ制御部１５１はこの操作を
実行する。さらに前処理フィルタ、カラー信号のダウン
サンプリングなどの処理もリオーダ制御部１５１で行わ
れる。予測方法は、上述したようにマクロブロック毎に
決定される。

【００１１】PフレームP4内のあるマクロブロックを、I
フレームI1を参照して符号化する場合の例を図１８に示
す。P4内のあるマクロブロックともっとも似ている部分
をIフレームI1から検索して、その部分との誤差を符号
化する。それと共に、動いている量を動きベクトルとし
て符号化する。上記のもっとも似ている部分を検索する
処理を動きベクトル検出と呼び、図１５の動きベクトル
検出器１５１４にて実行される。動きベクトル検出方法
としては、画素毎の誤差の最小の部分を検出する方法が
よく知られている。また、最も似ている部分を最終的に
取り出して符号化する操作を動き補償と呼び、図１５の
動き補償器１５１３にて実行される。さらに、符号化す
るマクロブロックともっとも似ている部分との誤差は、
図１５の減算器１５２にて算出される。DCT部１５３で
は、縦８画素、横８画素の単位で直交変換がなされ、空
間周波数成分の係数を生成する。さらにこのDCT係数
は、量子化器１５４により量子化される。この操作は、
DCT係数を所定の係数で割り算して、DCT係数の表現精度
を落として情報を圧縮するものである。

【００１２】次に、スキャン変換１５５により、DCT係
数を低周波数から高周波数の順に並び替え、可変長符号
化器１５６により可変長符号化される。また、前述した
動きベクトルなどの付帯情報も可変長符号化器１５６に
より、可変長符号化される。バッファ制御部１５７で
は、このようにして得られたビットストリームは、出力
バッファに蓄積され、出力ビット量の平坦化がなされ
る。それと共に、出力バッファを監視して発生符号量を
検出し、発生符号量が多すぎる場合は、量子化精度を粗
くして発生符号量を抑圧する。このような制御は制御部
１５１５によって行われる。逆量子化器１５８では、量
子化の逆にDCT係数に所定の係数を乗ずる。逆DCT１５９
では、DCTと逆の演算により空間周波数成分の係数か
ら、実画像の誤差を再生する。得られた誤差と動き補償
後の画素とを、加算器１５１０により加算することによ
り符号化したマクロブロックが再生される。この再生デ
ータは、後のフレームの符号化に用いられる場合には、
フレームメモリ１５１１または１５１２に蓄積される。

【００１３】さて、HDTV画像のような大きな画像を符号
化するためには、膨大な処理が必要であり、これを実時
間で実行するために、処理を分散させる方法が知られて
いる。処理の分散方法には、画面分割法がある。これに
ついては、例えば、1994年テレビジョン学会年次大会予
講集171ページ『画面分割形HDTV符号化方式の諸特性』
あるいは、同予講集173ページ『HDTV画面分割符号化方
式の検討』に述べられている。画面分割の例を図２に示
す。この例ではHDTV画像を、縦３４マクロブロック、横
３０マクロブロックからなる８個の領域に分割し、各画
面を並列に符号化する。通常のTV画像は、NTSC方式の場
合、縦３０マクロブロック、横４４〜４５マクロブロッ
クであるので、図２のように分割された１画面より多く
のマクロブロックを含む。従って、NTSC方式の画像符号
化器と同等の処理能力を有する画像符号化器を８個並列
に動作させれば、HDTV画像の符号化が可能である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】一方、上述の如くHDTV
画像の如き大きな画面を8個の画面分割し、各分割画面
を独立の符号化条件で8個の符号化器で独立で並列処理
する符号化方法が、本願発明者等により検討された。し
かし、この独立で並列処理する符号化方法では、分割画
面の境界部の符号化条件が独立なるために、境界部での
画質の劣下が発生し、極端な場合では境界線が見えてし
まうと言う問題が本願発明者等により明らかとされた。

【００１５】この問題を回避するために、符号化条件の
ひとつとなる動き補償の領域を分割画面の境界の両側で
オーバーラップさせて、境界を超えて動き補償可能にす
る方法も本願発明者等により検討された。しかし、この
ようにすると、局所復号器内にオーバーラップ分のフレ
ームメモリが追加になるだけでなく、オーバーラップ分
の参照画像を２個の部分符号化器で転送し合わなくては
ならなくなり、制御が非常に複雑になると言う欠点が明
らかとされた。

【００１６】本発明は以上の様な背景によりなされたも
のであり、その目的とするところは、画像データを図面
分割し、各分割画面のデータを並列処理する際の画質を
向上するとともに制御を簡素化することの可能な画像符
号化装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の代表的実施形態は、画像データの伝送または
蓄積のデータ量を圧縮する画像符号化装置であって、画
像データから分割画面の各データを分離する分離器(SWi
n)と、上記分離器(SWin)によって分離された上記分割画
面のデータを符号化する複数の分割画面データ符号化器
(０〜７)と、上記複数の分割画面データ符号化器(０〜
７)の出力を合成することにより上記画像データの圧縮
データを生成する合成器(SWout)とを具備してなり、上
記複数の分割画面データ符号化器(０〜７)のひとつの分
割画面データ符号化器(０)から他の分割画面データ符号
化器(１)へ該ひとつの分割画面データ符号化器の符号化
情報を転送せしめ、該符号化情報に従って上記他の分割
画面データ符号化器(１)の符号化動作が制御されること
を特徴とする(図２、図３参照)。

【００１８】従って、符号化情報を受信した他の分割画
面データ符号化器(１)は、分割画面の境界付近の符号化
の際に、隣接する領域の符号化条件を参照できるため、
不連続な符号化を回避することができる。これにより、
境界部分での画質劣下を防止することが可能となる。

【００１９】本発明の具体的な実施形態は、画像データ
の同一行に存在する分割画面の各データの符号化に際し
て、上記複数の分割画面データ符号化器は異なったタイ
ミングで動作することを特徴とする(図８、図９参照)。

【００２０】かくして、ある分割画面データ符号化器
(０)がその境界部分を符号化した後に、隣接する他の分
割画面データ符号化器(１)がその境界部分を符号化でき
るようになるので、上記符号化情報の転送、参照が可能
になる。

【００２１】本発明のさらに具体的な実施形態は、上記
符号化情報は、量子化ステップ情報、動きベクトル情
報、イントラ／インター符号化情報のいずれかを含むこ
とを特徴とする。尚、このイントラ／インター符号化情
報は、フレーム間予測を用いないイントラ符号化かフレ
ーム間予測を用いるインター符号化かを示すものである
ことを特徴とする(図４、図５、図６、図７参照)。

【００２２】符号化の制御には、量子化ステップ、イン
トラ／インター符号化情報、動きベクトルが重要であ
り、転送する符号化情報にこれらを含めることは、画質
向上の観点で効果が大きい。

【００２３】本発明のその他の目的と他の特徴は、以下
の実施例から明らかとなろう。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施例によ
る画像符号化装置を、図１から図９により説明する。

【００２５】図３は、本実施例の画像符号化装置の全体
の構成を示すものである。また、図２は本画像符号化装
置により符号化する画像の分割例である。この例ではHD
TV画像を、縦３４マクロブロック、横３０マクロブロッ
クからなる８個の領域に分割している。図２の画面０〜
画面７の８個の領域は、図３の符号器０〜符号器７の８
個の部分符号化器により、並列に符号化される。画像の
入力は走査線毎に左上から右下に向けて行われる。各部
分符号化器にはそれぞれ符号化すべき領域を設定してお
き、該当する領域の画素データを選択的に取り込むよう
にする。

【００２６】画像データから分割画面の各データを分離
する分離器としての図３の画像入力部は８個のスイッチ
SWinはこれを模式的に示したものである。

【００２７】また、分割画面のデータを符号化する複数
の分割画面データ符号化器としての部分符号化器0〜7に
より部分ビットストリームが並列に生成される。

【００２８】模式的に示した図３のビットストリーム出
力部の８個のスイッチSWoutは複数の分割画面データ符
号化器の出力を合成することにより画像データの圧縮デ
ータを生成する合成器として動作する。従って、部分符
号化器0〜7からの部分ビットストリームはスイッチSWou
tにより切り替えられ、画面全体の左上から右下に向け
て送出され、画像データの圧縮データが生成される。

【００２９】図１は図３の８個の部分符号化器の各構成
を示したものである。図１において、１１は符号化のフ
レーム順を入れ替えるためのリオーダ制御部、１２は符
号化フレームと参照フレームの差分を演算する減算器、
１３はDCT部、１４は量子化器、１５はスキャン変換
器、１６は可変長符号化部、１７はビットストリーム出
力バッファの制御を行うバッファ制御部である。また１
８は逆量子化器、１９は逆DCT部、１１０は再生画像を
生成する加算器、１１１、１１２はそれぞれ参照画像を
蓄積する前方予測フレームメモリ、後方予測フレームメ
モリ、１１３は符号化フレームと参照画像の動き補償を
行う動き補償器、１１４は参照画像に対する符号化フレ
ームの動きを検出する動きベクトル検出器である。１
８、１９、１１０、１１１、１１２は復号機能を有し、
符号器と復号器の整合性を確保するために符号器内に設
けるもので、局所復号器である。１１５は符号化すべき
フレームに割り当てられる符号量を制御したり、量子化
のステップを制御したりする制御部である。さらに、１
１６は画面選択部、１１７は出力切り替え部である。

【００３０】次に、図１に示した部分符号化器の動作に
ついて説明する。分割された部分画像の符号化動作の概
要は次のようである。１１６では図２のような分割画面
から所定の部分を選択的に取り込む。リオーダ制御部１
１では入力画像を符号化の順に並び替える操作（リオー
ダ）を実行する。さらに前処理フィルタ、カラー信号の
ダウンサンプリングなどの処理も１１で行われる。符号
化はマクロブロック毎に実行される。動きベクトル検出
は、１１４にて実行される。符号化するマクロブロック
と最も似ている画像を予測フレームメモリである１１１
または１１２のいずれかから検出する。動きベクトル検
出方法としては、画素毎の誤差の最小の部分を検出する
方法がよく知られている。また、最も似ている部分を最
終的に取り出す動き補償は、１１３にて実行される。さ
らに、符号化するマクロブロックともっとも似ている部
分との誤差は、１２にて算出される。DCT１３では、縦
８画素、横８画素の単位で直交変換がなされ、空間周波
数成分の係数を生成する。さらにDCT係数は、量子化器
１４により量子化される。

【００３１】次に、スキャン変換１５により、DCT係数
を低周波数から高周波数の順に並び替え、可変長符号化
器１６により可変長符号化される。また。前述した動き
ベクトルなどの付帯情報も１６により、可変長符号化さ
れる。バッファ制御部１７では、このようにして得られ
たビットストリームは、出力バッファに蓄積され、出力
ビット量の平坦化がなされる。それと共に、出力バッフ
ァを監視して発生符号量を検出し、発生符号量が多すぎ
る場合は、量子化精度を粗くして発生符号量を抑圧す
る。このような制御は制御部１１５によって行われる。
逆量子化器１８では、量子化の逆にDCT係数に所定の係
数を乗ずる。逆DCT１９では、DCTと逆の演算により空間
周波数成分の係数から、実画像の誤差を再生する。得ら
れた誤差と動き補償後の画素とを、加算器１１０により
加算することにより符号化したマクロブロックが再生さ
れる。この再生データは、後のフレームの符号化に用い
られる場合には、フレームメモリ１１１または１１２に
蓄積される。１１７ではビットストリームの切り替え制
御が行われる。

【００３２】次に、本実施例の特徴的処理を説明する。
本実施例では、部分画面の境界付近の符号化情報が隣接
部分符号化器へ転送され、隣接部分符号化器はこの符号
化情報に従って制御される。図３において、部分符号器
０からは図２の画面０の右境界部分の符号化情報が、部
分符号器１に送られる。図３ではこの情報を破線で示し
た。同様に、部分符号器１からは図２の画面１の右境界
部分の符号化情報が、部分符号器２に送られ、部分符号
器２からは図２の画面２の右境界部分の符号化情報が、
部分符号器３に送られる。部分符号器４〜７でも同様に
符号化情報が送られる。受信した符号化情報は、図１の
破線で示したように、制御部１１５に入力される。制御
部１１５がCPUで構成される場合は、符号化情報の転送
経路として、CPUのローカルバス（各部分符号化器間の
各CPUを接続するバス）を用いることができる。

【００３３】次に、受信した符号化の情報により符号化
を制御する方法について述べる。まず、量子化ステップ
については、境界の両側で同一にすれば（たとえば、画
面１の左端のマクロブロックの量子化ステップを画面０
の右端のマクロブロックの量子化ステップに一致させる
と）、または、大きく変化させないようにすれば、画像
の不連続さが緩和される。図４では、横軸に入力した量
子化ステップ（たとえば、画面０の右端のマクロブロッ
クの量子化ステップ）をとり、これにより制御されるマ
クロブロックの量子化ステップ（画面１の左端のマクロ
ブロックの量子化ステップ）縦軸にとって、制御の例を
示した。この例では、入力した量子化ステップに所定の
変化許容量を加算または減算した範囲で、当該マクロブ
ロックの量子化ステップを決定する。図４の２本の破線
の間の範囲の量子化ステップを許容値として制御する。

【００３４】すなわち、部分符号器０の量子化ステップ
の符号化情報を部分符号器１へ転送すると、部分符号器
１の量子化ステップは部分符号器０の量子化ステップに
依存するようになる。その結果、画面０の右端のマクロ
ブロックの量子化ステップが小さい時には、画面１の左
端のマクロブロックの量子化ステップが小さくなるよう
に部分符号器１が制御されて、画面０と画面１との境界
部分の画質の劣化が防止される。

【００３５】また、フレーム間予測を用いないイントラ
符号化かフレーム間予測を用いるインター符号化かを示
すイントラ／インター符号化情報については、当該マク
ロブロックのイントラ／インター符号化の判定条件を制
御する。

【００３６】すなわち、部分符号器０がイントラ符号化
で符号化していると言うイントラ／インター符号化情報
を部分符号器１へ転送すると、部分符号器１の符号化動
作は部分符号器０のイントラ符号化動作に依存するよう
になる。その結果、画面０の右端のマクロブロックがイ
ントラ符号化で符号化されている時には、画面１の左端
のマクロブロックがイントラ符号化で符号化されなるよ
うに部分符号器１が制御されて、画面０と画面１との境
界部分の画質の劣化が防止される。

【００３７】イントラ符号化かインター符号化かの判定
方法は、符号化すべき当該マクロブロック自身の分散VA
RORと動き補償後の差分データの分散VARとを用いる。こ
れらは、次の式で表わされる。ただし、ORは符号化すべ
き当該マクロブロックの各輝度画素データ、Sは、動き
補償後の各予測画像データを表わす。また、Σは、マク
ロブロック内の輝度データに対する総和を表わす。

【００３８】VAR＝Σ((OR−S )×(OR−S )) /256 VAROR＝Σ(OR×OR) /256−((ΣOR ) /256)×((ΣOR ) /
256) すなわち、VARは各画素での輝度画素データと動き補償
後の予測画像データとの差分の二乗の総和を示し、VARO
Rは動き補償とは無関係の各画素での画像データの二乗
の総和と各画素の画像データの総和平均値の二乗との差
を示している。

【００３９】これらの大小を比較して、フレーム間のデ
ータの画像データの相関が小さくVARがVARORより大きい
ときフレーム間予測を用いないイントラ符号化とし、逆
にVARORがVARより大きいときフレーム間予測を用いるイ
ンター符号化とするものである。

【００４０】図５において、４５度の傾きの線がイント
ラ符号化かインター符号化かの判定の境界となる。原点
付近は、インター符号としている。この例は、画像符号
化方式H.261のリファレンスモデル８やMPEG1のシミュレ
ーションモデル３に述べられている。

【００４１】さて、本実施例では、部分符号器０のイン
トラ符号化かインター符号化かの符号化情報を部分符号
器１へ転送すると、部分符号器１のイントラ符号化かイ
ンター符号化かの符号化の制御は部分符号器０の符号化
情報に依存するようになる。その結果、画面０の右端の
マクロブロックの符号化がイントラ符号化の時には、画
面１の左端の符号化がイントラ符号化と成りやすいよう
に部分符号器１が制御されて、画面０と画面１との境界
部分の画質の劣化が防止される。

【００４２】すなわち図５または図６に示したように、
隣接分割画像の境界がイントラ符号であれば符号化すべ
き当該マクロブロックもイントラ符号になりやすく、隣
接分割画像の境界がインター符号であれば符号化すべき
当該マクロブロックもインター符号になりやすくなるよ
うに判定を制御する。図５では、判定境界線の傾きを変
え、図６では、所定のオフセットを設ける。

【００４３】一方、動きベクトル検出は、単独のマクロ
ブロックで決定するより、周辺のベクトルを参照しなが
ら決定したほうが、確度が高くなる。本実施例では、隣
接分割画像の境界のベクトルを参照して、符号化すべき
当該マクロブロックのベクトルもその近傍のものが選ば
れ易くする。図７に示す様に、分割画面の画面１と画面
２との境界での数マクロブロック分のベクトル（実線で
示した）を転送し、それと平行のベクトル（破線で示し
た）の近傍（矩型で示した）内のベクトルが選ばれ易く
なるように制御する。境界を超えてしまう場合は、参照
しないようにするか、ベクトル０（動きなし）が選ばれ
易くなるようにする。

【００４４】すなわち、部分符号器１の動きベクトル検
出の符号化情報を部分符号器２へ転送すると、部分符号
器２の動きベクトル検出の符号化の制御は部分符号器１
の符号化情報に依存するようになる。その結果、画面１
の右端のマクロブロックの動きベクトル検出の符号化情
報が、画面２の左端のマクロブロックの動きベクトル検
出に参照されて、動きベクトル検出の確度が高くなる。

【００４５】次に、各部分符号化器の動作タイミングを
説明する。図２において、画面０の右端の量子化ステッ
プ、イントラ／インター符号化情報、動きベクトル検出
等の符号化条件を、画面１の左端の符号化制御に用いる
ためには、画面０の右端のマクロブロックを画面１の左
端のマクロブロックより先行して符号化しなければなら
ない。本実施例では、図８に示す様に、画面０の最上ス
ライス（マクロブロック１行分）を符号化し、次に画面
０の２番目のスライスを符号化する期間に画面１の最上
スライスを符号化するように符号化器１の動作タイミン
グを符号化器０の動作タイミングより遅らせることが必
要となる。同様に、符号化器２の動作タイミングを符号
化器１の動作タイミングより遅らせ、符号化器３の動作
タイミングを符号化器２の動作タイミングより遅らせる
ことが必要となる。図８では矢印線が１スライスの符号
化を示しており、それに付した番号が符号化の順序を示
している。このように右側の部分画像を左側の部分画像
より１スライス期間遅らせて符号化すれば、符号化情報
を符号化器０から符号化器１へ、符号化器１から符号化
器２へ、符号化器２から符号化器３へそれぞれ転送する
ことが可能となる。

【００４６】図９は、各部分符号化器１〜７の符号化タ
イミングを示す図である。１画面の先頭を示すフレーム
同期信号とスライスの先頭を示すスライス同期、さらに
マクロブロックの処理の先頭を示すマクロブロック同期
信号も示した。各分割画面は３４スライスから成るが、
各部分符号化器は１スライス毎にずれたタイミングで動
作するため、部分符号化器０または４が符号化を開始
後、部分符号化器３または７が符号化を終了するまで
に、３７スライス期間（スライス同期期間１〜３７）を
要する。スライス期間の−１と０とは、それぞれフレー
ム全体の符号化前処理と、部分符号化器０と４による先
頭スライスの符号化の前処理を行う期間である。また、
各スライス期間には３０マクロブロック（マクロブロッ
ク同期期間１〜３０）が符号化されるが、その前後に３
マクロブロック期間ずつ（マクロブロック同期期間−２
〜０とマクロブロック同期期間３１〜３３）設けて、こ
の間に符号化情報の転送を行う。各部分符号化器の符号
化タイミング期間中、下向きの矢印線で示したタイミン
グで符号化情報の転送を行うものである。

【００４７】以上、本発明の第１の実施例を詳細に説明
したが、本発明のその技術思想の範囲内で種々の変形が
可能であることは言うまでもない。以下、この変形実施
例を説明する。

【００４８】以下、本発明の第２の実施例を図１０によ
り説明する。図１０は、本実施例の画像符号化装置の構
成である。第１の実施例である図３との相違は、符号化
情報を双方向にした点である。例えば、第１の実施例で
は部分符号化器０から部分符号化器１へ符号化情報を転
送するだけでであるのに対し、本実施例では部分符号化
器０と部分符号化器１との間で双方向で符号化情報を転
送する。具体的には、部分符号化器０が画面０の右端の
マクロブロックを符号化するタイミングに合わせて、部
分符号化器１が画面１の左端のマクロブロックを符号化
する。すなわち、部分符号化器１は部分符号化器０より
２９マクロブロック遅れて符号化を実行する。この様に
することにより、部分符号化器１は画面０の右端のマク
ロブロックがどのような条件で符号化されようとしてい
るのか、又部分符号化器０は画面１の左端のマクロブロ
ックがどのような条件で符号化されようとしているのか
を知ることが可能となる。この様に、境界の両側の動き
ベクトル情報、量子化ステップ情報、イントラ／インタ
ー符号化情報等を比較した後、最終的な符号化条件を決
定できる。これにより、境界部分の画質を非常に向上す
ることが可能となる。

【００４９】以下、本発明の第３の実施例を図１１によ
り説明する。図１１は、本実施例の部分符号化器の動作
タイミングを示す図である。第１の実施例である図８と
の相違は、画面上半分と画面下半分を半フレーム（３４
ＭＢ）ずらして動作させることである。このようにする
ことにより、上半画面の符号化情報を下半画面に転送可
能となり、両者の境界部分の符号化をこれにより制御す
ることにより、上半画面と下半画面の境界部分の画質を
向上できる。

【００５０】以下、本発明の第４の実施例を図１２によ
り説明する。図１２は、本実施例の部分符号化器の動作
タイミングを示す図である。第１の実施例である図８と
の相違は、画面上半分と画面下半分を半フレーム程度ず
らして動作させることである。このようにすることによ
り、上半画面の符号化情報を下半画面に転送可能とな
り、両者の境界部分の符号化をこれにより制御すること
により、上半画面と下半画面の境界部分の画質を向上で
きる。

【００５１】以下、本発明の第５の実施例を図１３、図
１４により説明する。本実施例は、本発明をNTSC画像の
符号化に適用したものである。図１３に示すように、横
７０４画素、縦４８０ラインの画像を、４分割する。部
分画像の大きさは、横２２マクロブロック、縦１５マク
ロブロックとなる。図１３の画面０〜画面３の４個の領
域は、図１４の符号器０〜符号器３の４個の部分符号化
器により、並列に符号化される。画像の入力は走査線毎
に左上から右下に向けて行われる。各部分符号化器には
それぞれ符号化すべき領域を設定しておき、該当する領
域の画素データを選択的に取り込むようにする。図１４
の画像入力部の４個のスイッチSWinはこれを模式的に示
したものである。また、各部分符号化器により並列に生
成されたビットストリームは、図１４のビットストリー
ム出力部の４個のスイッチSwoutにより切り替えられな
がら、マクロブロック毎に画面全体の左上から右下に向
けて送出される。図１４の４個の部分符号化器の構成
は、基本的には図１と同様である。本実施例では、部分
画像の大きさが第１の実施例より小さく、部分符号化器
０〜３をマイクロプロセッサにより構成することも可能
である。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、画像データを図面分割
し、各分割画面のデータを並列処理する際の画質を向上
するとともに制御を簡素化することの可能な画像符号化
装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の部分符号化器の構成図
である。

【図２】本発明の第１の実施例の符号化画像の画面分割
例を示す図である。

【図３】本発明の第１の実施例の並列符号化装置の構成
図である。

【図４】本発明の第１の実施例の量子化ステップ制御を
示す図である。

【図５】本発明の第１の実施例のイントラ／インター符
号化の判定制御の第１の例を示す図である。

【図６】本発明の第１の実施例のイントラ／インター符
号化の判定制御の第２の例を示す図である。

【図７】本発明の第１の実施例の動きベクトル制御を示
す図である。

【図８】本発明の第１の実施例の分割画面を符号化する
順序を説明する図である。

【図９】本発明の第１の実施例の分割画面を符号化する
タイミングと符号化情報の転送タイミングを説明する図
である。

【図１０】本発明の第２の実施例の並列符号化装置の構
成図である。

【図１１】本発明の第３の実施例の分割画面を符号化す
る順序を説明する図である。

【図１２】本発明の第４の実施例の分割画面を符号化す
る順序を説明する図である。

【図１３】本発明の第５の実施例の符号化画像の画面分
割例を示す図である。

【図１４】本発明の第５の実施例の並列符号化装置の構
成図である。

【図１５】従来の符号化装置の構成図である。

【図１６】HDTV画像のマクロブロック構成図である。

【図１７】予測符号化の予測方法を示す図である。

【図１８】予測符号化の動き補償方法を示す図である。

【符号の説明】

１１、１５１： リオーダ制御部 １２、１５２： 減算器 １３、１５３：DCT部 １４、１５４： 量子化器 １５、１５５： スキャン変換器 １６、１５６： 可変長符号化器 １７、１５７： バッファ制御部 １８、１５８： 逆量子化器 １９、１５９： 逆DCT部 １１０、１５１０： 加算器 １１１、１５１１： 前方予測フレームメモリ １１２、１５１２： 後方予測フレームメモリ １１３、１５１３： 動き補償部 １１４、１５１４： 動きベクトル検出部 １１５、１５１５： 符号化制御部 １１６： 画面選択部 １１７： ビットストリーム出力切り替え部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨永 憲一 東京都小平市上水本町５丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 小林 孝之 東京都渋谷区代々木四丁目36番19号 株式 会社グラフィックス・コミュニケーショ ン・ラボラトリーズ内 (72)発明者 永井 律彦 東京都渋谷区代々木四丁目36番19号 株式 会社グラフィックス・コミュニケーショ ン・ラボラトリーズ内 (72)発明者 新井 英雄 東京都渋谷区代々木四丁目36番19号 株式 会社グラフィックス・コミュニケーショ ン・ラボラトリーズ内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像データの伝送または蓄積のデータ量
   を圧縮する画像符号化装置であって、 画像データから分割画面の各データを分離する分離器
   と、 上記分離器によって分離された上記分割画面のデータを
   符号化する複数の分割画面データ符号化器と、 上記複数の分割画面データ符号化器の出力を合成するこ
   とにより上記画像データの圧縮データを生成する合成器
   とを具備してなり、 上記複数の分割画面データ符号化器のひとつの分割画面
   データ符号化器から他の分割画面データ符号化器へ該ひ
   とつの分割画面データ符号化器の符号化情報を転送せし
   め、該符号化情報に従って上記他の分割画面データ符号
   化器の符号化動作が制御されることを特徴とする画像符
   号化装置。
2. 【請求項２】 画像データの同一行に存在する分割画面
   の各データの符号化に際して、上記複数の分割画面デー
   タ符号化器は異なったタイミングで動作することを特徴
   とする請求項１に記載の画像符号化装置。
3. 【請求項３】 上記符号化情報は、量子化ステップ情報
   と、動きベクトル情報と、フレーム間予測を用いないイ
   ントラ符号化かフレーム間予測を用いるインター符号化
   かを示すイントラ／インター符号化情報との少なくとも
   いずれかを含むことを特徴とする請求項１または請求項
   ２のいずれかに記載の画像符号化装置。