JP2000023160A - 可変解像度ｍｐｅｇデコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 復号処理の後のフィルタリング処理をするこ
となく、出力画像の解像度を容易に変更できる可変解像
度ＭＰＥＧデコーダを提供すること。 【解決手段】 ＤＣＴ係数制御手段１０８により、解像
度に応じた周波数特性を得るために必要なＤＣＴ係数を
選択し、選択されたＤＣＴ係数のみを用いて逆ＤＣＴ変
換手段１０３で逆ＤＣＴ変換を行う。こうすると、出力
画像に帯域制限を施して解像度を変更することができ
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、圧縮されたディジ
タル動画像の符号化信号を復号するとき、出力画像の解
像度及び画素サイズを容易に変更できる可変解像度ＭＰ
ＥＧデコーダに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＤＶＤの普及、及びディジタル放
送の開始に伴い、パーソナルコンピュータ上でディジタ
ル動画像を再生する機能が要望されている。一方、パー
ソナルコンピュータのモニタ解像度は、使用するグラフ
ィックカード及びその設定により多岐に渡る。また再生
画像を、拡大縮小可能なウィンドウ上に描画する場合も
ある。このような背景のもとでは、動画像を復号する際
に、ディジタル動画像の解像度を任意に変更できる可変
解像度ＭＰＥＧデコード技術が必須となっている。

【０００３】以下に従来の可変解像度ＭＰＥＧデコーダ
について説明する。図６は従来の可変解像度ＭＰＥＧデ
コーダの構成例を示すブロック図である。図６におい
て、可変解像度ＭＰＥＧデコーダには、逆ハフマン復号
化手段２０１、逆量子化手段２０２、逆ＤＣＴ変換手段
２０３、加算手段２０４、蓄積手段２０５、動き補償手
段２０６、スイッチ手段２０７、ＦＩＲ型の低域濾波フ
ィルタ２０８が設けられている。

【０００４】このような構成の可変解像度ＭＰＥＧデコ
ーダの動作について説明する。まず、ハフマン符号化さ
れた映像信号のビット・ストリームが入力されると、逆
ハフマン復号化手段２０１は入力信号を逆ハフマン復号
化し、ＤＣＴ係数と量子化テーブルと動きベクトルとを
出力する。逆量子化手段２０２は得られたＤＣＴ係数に
対して量子化テーブルを用いて定数倍する。次に逆ＤＣ
Ｔ変換手段２０３は、定数倍されたＤＣＴ係数に対して
逆ＤＣＴ変換を行い、画像信号を出力する。ここで得ら
れた画像信号は、Ｉピクチャの場合、スイッチ手段２０
７を経由して低域濾波フィルタ２０８及び蓄積手段２０
５に入力される。

【０００５】一方、逆ＤＣＴ変換手段２０３で得られた
画像信号がＰ、Ｂピクチャの場合は加算手段２０４の加
算信号として用いられる。加算手段２０４は、動き補償
手段２０６で生成された予測信号との加算を行い、スイ
ッチ手段２０７を経由して低域濾波フィルタ２０８及び
蓄積手段２０５に画像信号を出力する。動き補償手段２
０６は、蓄積手段２０５に蓄積した画像信号と逆ハフマ
ン復号化手段２０１で復号された動きベクトルとを用
い、動き補償を行い、予測信号を生成する。最後に低域
濾波フィルタ２０８は、スイッチ手段２０７を経由して
入力された画像信号に対して、所定の解像度になるよう
にフィルタリング処理を施す。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、復号処理を行った後に、解像度を任意の値
に変換するため、復号画像に対して帯域制限を行う低域
濾波フィルタが必須となり、信号の処理量が増大すると
いう問題点を有していた。

【０００７】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、復号処理の後に低域濾波フィ
ルタ処理を必要とせず、簡単な構成で出力画像の解像度
及び画素サイズを変更することのできる可変解像度ＭＰ
ＥＧデコーダを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、ディジタル動画像信号をハフマン符号化したビット
・ストリームを入力信号とし、解像度を変化させてデコ
ードする可変解像度ＭＰＥＧデコーダであって、前記ビ
ット・ストリームを逆ハフマン復号化し、フレーム種
別、ＤＣＴ係数、量子化テーブル、動きベクトルを含む
情報を取得する逆ハフマン復号化手段と、前記逆ハフマ
ン復号化手段で得られたＤＣＴ係数を逆量子化する逆量
子化手段と、前記逆量子化手段の出力を逆ＤＣＴ変換す
る逆ＤＣＴ変換手段と、前記逆量子化手段と前記逆ＤＣ
Ｔ変換手段とに対して、1 ブロック当たりｎ×ｎ個のＤ
ＣＴ係数のうち、所望の解像度に応じたＤＣＴ係数を用
いて夫々の処理を行うように制御するＤＣＴ係数制御手
段と、出力画像信号を所定の時間蓄積する蓄積手段と、
前記蓄積手段及び前記逆ハフマン復号化手段の信号から
動き補償を行い、予測信号を生成する動き補償手段と、
前記逆ＤＣＴ変換手段の出力と前記動き補償手段の出力
を加算する加算手段と、前記逆ＤＣＴ変換手段の出力と
前記加算手段の出力のいずれかを、フレーム種別に基づ
いて選択し、出力画像信号を得るスイッチ手段と、を具
備し、前記逆ハフマン復号化手段で取得されたｎ×ｎの
ＤＣＴ係数のうち、低域側のＤＣＴ係数のみを用いて逆
ＤＣＴ変換を行うことにより、出力画像に対して帯域制
限を行い、解像度を変更することを特徴とするものであ
る。

【０００９】本願の請求項２の発明は、請求項１の可変
解像度ＭＰＥＧデコーダにおいて、出力画像の画素サイ
ズを設定し、前記逆ＤＣＴ変換手段と前記ＤＣＴ係数制
御手段と前記動き補償手段とに対して画素サイズ情報を
出力する画素サイズ制御手段と、前記画素サイズ制御手
段の出力情報、及び前記逆ハフマン復号化手段の出力を
受け、画素サイズに応じて動きベクトルを変換し、変換
した動きベクトルを前記動き補償手段に出力する動きベ
クトル変換手段と、を更に具備し、前記逆ＤＣＴ変換手
段は、出力画像の画素サイズ及び解像度に対応した周波
数特性となるＤＣＴ係数のみを用い、且つ前記画素サイ
ズ制御手段で設定した画素サイズに応じた画素数の出力
を得るように逆ＤＣＴ変換を行うことにより、出力画像
に対して帯域制限を行い、解像度及び画素サイズを変更
することを特徴とするものである。

【００１０】このような構成によれば、ＤＣＴ係数制御
手段で所望の周波数特性を得るために解像度に応じてＤ
ＣＴ係数を選択し、選択されたＤＣＴ係数のみを用いて
逆ＤＣＴ変換手段で逆ＤＣＴ変換を行う。そしてＤＣＴ
係数を画素データ値に変換すると共に、出力画像に対し
て帯域制限を行うことにより、出力画像の解像度を変更
する。

【００１１】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）本発明の実施の
形態１における可変解像度ＭＰＥＧデコーダについて図
面を参照しながら説明する。図１は本実施の形態による
可変解像度ＭＰＥＧデコーダの構成を示すブロック図で
ある。本図において逆ハフマン復号化手段１０１は、入
力されたビット・ストリームを逆ハフマン復号化し、フ
レーム種別、ＤＣＴ係数、量子化テーブル、動きベクト
ルを含む情報を取得するものである。逆量子化手段１０
２は逆ハフマン復号化手段１０１から得られたＤＣＴ係
数を、同じく逆ハフマン復号化手段１０１から得られた
量子化テーブルを用いて定数倍するものである。逆ＤＣ
Ｔ変換手段１０３は、逆量子化手段１０２で得られた所
定のＤＣＴ係数を用いて逆ＤＣＴ変換を行うものであ
る。加算手段１０４は、逆ＤＣＴ変換手段１０３の出力
がＰ、Ｂピクチャの場合、動き補償手段１０６で生成さ
れた予測信号と加算して出力画像を生成するものであ
る。

【００１２】蓄積手段１０５は、スイッチ手段１０７か
ら得られた出力画像信号を所定の時間蓄積するものであ
る。動き補償手段１０６は、蓄積手段１０５から入力さ
れた画像信号と、逆ハフマン復号化手段１０１から得ら
れた動きベクトルとにより動き補償を行い、予測信号を
生成して加算手段１０４に出力するものである。スイッ
チ手段１０７は、逆ＤＣＴ変換手段１０３の出力と、加
算手段１０４の出力を、Ｉ，Ｐ，Ｂのフレーム種別に応
じて切り換え、出力画像を出力するものである。ＤＣＴ
係数制御手段１０８は、要求された出力画像の解像度に
応じて所望のＤＣＴ係数を選択し、逆量子化手段１０２
及び逆ＤＣＴ変換手段１０３で用いられるＤＣＴ係数を
制御するものである。

【００１３】このように構成された可変解像度ＭＰＥＧ
デコーダの動作について、図１〜図４を用いて説明す
る。図２は、ｎ×ｎサイズ、例えば８×８サイズの２次
元のＤＣＴ係数の配置を示したものである。ＤＣＴ係数
制御手段１０８において、図２の○で表した低域３×３
ブロック領域のＤＣＴ係数のみが、逆量子化手段１０２
及び逆ＤＣＴ変換手段１０３で用いられるように制御す
る。

【００１４】さて、ビット・ストリームが逆ハフマン復
号化手段１０１に入力されると、逆ハフマン復号化が行
われ、ＤＣＴ係数と量子化テーブルと動きベクトルとが
復号される。このうち図２の○で表したＤＣＴ係数のみ
が、逆量子化手段１０２において量子化テーブルに応じ
て定数倍される。それ以外の×で表したＤＣＴ係数は、
０に置換されるか、又は逆ＤＣＴ変換手段１０３に出力
されない。次に、逆量子化されたＤＣＴ係数は、逆ＤＣ
Ｔ変換手段１０３において、次に示す（１）式及び
（２）式に基づいて逆ＤＣＴ変換される。そして、各周
波数成分からＩピクチャの場合は１フレームの画素値に
変換され、Ｐ、Ｂピクチャの場合は画素差分値に変換さ
れる。

【数１】

【数２】 ここで、ｆ（ｊ，ｋ）は変換画素値を示し、ｊ、ｋはＤ
ＣＴブロックにおける水平・垂直位置を示し、それぞれ
０〜７までの正の整数値をとる。また、Ｆ（ｕ，ｖ）は
ＤＣＴ係数である。

【００１５】このようにして変換された画素値はスイッ
チ手段１０７を経由して出力画像信号として出力され、
また、画素差分値は加算手段１０４において、動き補償
手段１０６で生成された予測値と加算された後、スイッ
チ手段１０７を経由して出力画像信号として出力され
る。

【００１６】ここで、図２に示されるＤＣＴ係数のみを
用いて逆ＤＣＴ変換する理由を説明する。図３及び図４
は８×８サイズの各ＤＣＴ係数の基底ベクトルが持つ１
次元の周波数特性をフーリエ変換により求めたものを示
したものである。図３に示すようにＤＣＴ係数のＤＣ成
分は、角周波数ωにおいて、π／４に０点が入るロー・
パス・フィルタの特性を持つ。ＤＣＴ係数のＡＣ成分は
高次になるに応じて、高域成分を濾波するバンド・パス
・フィルタの特性を持つことになる。ここで、０次、１
次、２次までのＤＣＴ係数、つまり図２における○で表
した低域３×３ブロック領域のＤＣＴ係数のみを用いて
逆ＤＣＴ変換を行うと、水平・垂直夫々２分の１ナイキ
スト以下の周波数成分が濾波された特性に近い出力画像
信号が得られることになる。従って復号処理の後、従来
例のような低域濾波フィルタリング処理を行う必要が無
くなる。

【００１７】以上のように本実施の形態によれば、復号
処理の後に低域濾波フィルタを必要とすることなく、簡
単な構成で出力画像の解像度を変更することができる。

【００１８】（実施の形態２）次に、本発明の実施の形
態２における可変解像度ＭＰＥＧデコーダについて図５
を参照しながら説明する。本実施の形態の可変解像度Ｍ
ＰＥＧデコーダは、図５に示すように、実施の形態１の
構成に対して出力画像の画素サイズを設定する画素サイ
ズ制御手段５１０を設けたことを特徴とする。図１と同
一ブロックは同一の符号を付け、説明を省略する。この
画素サイズ制御手段５１０は、動き補償手段１０６、Ｄ
ＣＴ係数制御手段１０８、動きベクトル変換手段５０９
に対して画素サイズ情報を出力する。動きベクトル変換
手段５０９は、逆ハフマン復号化手段１０１から動きベ
クトルを入力し、画素サイズ制御手段５１０から画素サ
イズ情報を入力し、出力画素サイズに応じた動きベクト
ルを生成する。

【００１９】今、画素サイズ制御手段５１０において、
出力画素サイズを本来の画素サイズに対して水平・垂直
のサイズを夫々１／２倍と設定したとする。この画素サ
イズ情報は、動き補償手段１０６、ＤＣＴ係数制御手段
１０８、動きベクトル変換手段５０９に出力される。Ｄ
ＣＴ係数制御手段１０８では、水平・垂直方向が１／２
倍の画素サイズ情報を受けると、低域３×３ブロック領
域のＤＣＴ係数を用いるように、逆量子化手段１０２及
び逆ＤＣＴ変換手段１０３を制御する。逆量子化手段１
０２では、実施の形態１と同じ処理が行われ、２分の１
ナイキスト以下の周波数成分を濾波する特性が得られ
る。

【００２０】逆ＤＣＴ変換手段１０３では、（１）式及
び（２）式で示される演算処理に基づいて逆ＤＣＴ変換
を行う。その際、ＤＣＴブロックにおける水平・垂直位
置を示すｊ、ｋは、画素サイズをａ倍する場合、（３）
式に示されるｇ（ａ）の値をとる。例えばａ＝１／２と
すると、ｊ、ｋの値は夫々０，２，４，６の偶数値をと
る。

【数３】

【００２１】一方、動きベクトル変換手段５０９では、
画素サイズ制御手段５１０から画素サイズが水平・垂直
方向で１／２倍の情報を受けると、逆ハフマン復号化手
段１０１から入力された動きベクトルの大きさを、水平
・垂直方向について１／２倍に変換して動き補償手段１
０６に出力する。動き補償手段１０６では、動きベクト
ル変換手段５０９で変換された新たな動きベクトルを基
に、水平・垂直方向について１／２倍のサイズの予測信
号を作成し、加算手段１０４に出力する。加算手段１０
４及びスイッチ手段１０７では、実施の形態１と同様に
して出力画像を出力する。

【００２２】逆ＤＣＴ変換手段１０３は、低域３×３ブ
ロック領域のＤＣＴ係数のみを用い、且つ、水平・垂直
位置を示すｊ、ｋを（３）式で示される値にし、逆ＤＣ
Ｔ変換することにより、帯域制限とダウン・サンプリン
グを同時に行う。

【００２３】以上のように本実施の形態によれば、復号
処理の後に低域濾波フィルタおよびダウン・サンプラー
を必要とすることなく、簡単な構成で出力画像の解像度
及び画素サイズを変更することができる。

【００２４】なお、実施の形態１では、低域３×３ブロ
ック領域のＤＣＴ係数のみを用いたが、それ以外の領域
のＤＣＴ係数を用いてもよい。また、実施の形態２にお
いて、画素サイズを水平・垂直について１／２倍とした
が、それ以外の比率でも構わない。ただし、その場合、
最適な周波数特性が得られるように、使用するＤＣＴ係
数を選択しなければならない。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、所望の周
波数特性を得るために必要なＤＣＴ係数を選択し、選択
されたＤＣＴ係数のみを用いて逆ＤＣＴ変換を行うこと
により、低域濾波フィルタ処理をすることなく、出力画
像の解像度又は画素サイズを変更することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における可変解像度ＭＰ
ＥＧデコーダの構成図である。

【図２】ＭＰＥＧデコーダで用いられるＤＣＴ係数の配
置図である。

【図３】ＭＰＥＧデコーダで用いられる８×８サイズの
ＤＣＴ係数の基底ベクトルの１次元周波数特性を示す説
明図（その１）である。

【図４】ＭＰＥＧデコーダで用いられる８×８サイズの
ＤＣＴ係数の基底ベクトルの１次元周波数特性を示す説
明図（その２）である。

【図５】本発明の実施の形態２における可変解像度ＭＰ
ＥＧデコーダの構成図である。

【図６】従来例の可変解像度ＭＰＥＧデコーダの構成図
である。

【符号の説明】

１０１ 逆ハフマン復号化手段 １０２ 逆量子化手段 １０３ 逆ＤＣＴ変換手段 １０４ 加算手段 １０５ 蓄積手段 １０６ 動き補償手段 １０７ スイッチ手段 １０８ ＤＣＴ係数制御手段 ５０９ 動きベクトル変換手段 ５１０ 画素サイズ制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C059 KK38 MA00 MA05 MA23 MC14 MC22 ME02 NN21 PP05 PP06 PP07 SS26 TA49 TA62 TB04 TC01 UA05 UA34

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディジタル動画像信号をハフマン符号化
   したビット・ストリームを入力信号とし、解像度を変化
   させてデコードする可変解像度ＭＰＥＧデコーダであっ
   て、 前記ビット・ストリームを逆ハフマン復号化し、フレー
   ム種別、ＤＣＴ係数、量子化テーブル、動きベクトルを
   含む情報を取得する逆ハフマン復号化手段と、 前記逆ハフマン復号化手段で得られたＤＣＴ係数を逆量
   子化する逆量子化手段と、 前記逆量子化手段の出力を逆ＤＣＴ変換する逆ＤＣＴ変
   換手段と、 前記逆量子化手段と前記逆ＤＣＴ変換手段とに対して、
   1 ブロック当たりｎ×ｎ個のＤＣＴ係数のうち、所望の
   解像度に応じたＤＣＴ係数を用いて夫々の処理を行うよ
   うに制御するＤＣＴ係数制御手段と、 出力画像信号を所定の時間蓄積する蓄積手段と、 前記蓄積手段及び前記逆ハフマン復号化手段の信号から
   動き補償を行い、予測信号を生成する動き補償手段と、 前記逆ＤＣＴ変換手段の出力と前記動き補償手段の出力
   を加算する加算手段と、 前記逆ＤＣＴ変換手段の出力と前記加算手段の出力のい
   ずれかを、フレーム種別に基づいて選択し、出力画像信
   号を得るスイッチ手段と、を具備し、 前記逆ハフマン復号化手段で取得されたｎ×ｎのＤＣＴ
   係数のうち、低域側のＤＣＴ係数のみを用いて逆ＤＣＴ
   変換を行うことにより、出力画像に対して帯域制限を行
   い、解像度を変更することを特徴とする可変解像度ＭＰ
   ＥＧデコーダ。
2. 【請求項２】 出力画像の画素サイズを設定し、前記逆
   ＤＣＴ変換手段と前記ＤＣＴ係数制御手段と前記動き補
   償手段とに対して画素サイズ情報を出力する画素サイズ
   制御手段と、 前記画素サイズ制御手段の出力情報、及び前記逆ハフマ
   ン復号化手段の出力を受け、画素サイズに応じて動きベ
   クトルを変換し、変換した動きベクトルを前記動き補償
   手段に出力する動きベクトル変換手段と、を更に具備
   し、 前記逆ＤＣＴ変換手段は、出力画像の画素サイズ及び解
   像度に対応した周波数特性となるＤＣＴ係数のみを用
   い、且つ前記画素サイズ制御手段で設定した画素サイズ
   に応じた画素数の出力を得るように逆ＤＣＴ変換を行う
   ことにより、出力画像に対して帯域制限を行い、解像度
   及び画素サイズを変更することを特徴とする請求項１記
   載の可変解像度ＭＰＥＧデコーダ。