JP2000030047A - 符号化装置とその方法および復号化装置とその方法 - Google Patents

符号化装置とその方法および復号化装置とその方法

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JP2000030047A JP20035398A JP20035398A JP2000030047A JP 2000030047 A JP2000030047 A JP 2000030047A JP 20035398 A JP20035398 A JP 20035398A JP 20035398 A JP20035398 A JP 20035398A JP 2000030047 A JP2000030047 A JP 2000030047A
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    • H04N19/91Entropy coding, e.g. variable length coding [VLC] or arithmetic coding

Abstract

(57)【要約】 【課題】MPEG符号化および復号化を、並列処理シス
テムを用いて高速に行う。 【解決手段】第1〜第3のプロセッサに対して各々処理
対象のマクロブロックを指示し、そのマクロブロックの
符号化、可変長符号化、局所復号化の全ての処理を、そ
のプロセッサにおいて行う。この時、可変長符号化につ
いては、前のマクロブロックに対する可変長符号化が終
了したことを確認してから行う。通常であれば、いずれ
か特定のプロセッサで逐次処理していた可変長符号化処
理を、各プロセッサにおいて行うことができ、また符号
化処理および局所復号化処理も、全てのプロセッサで行
うことができるので、負荷が分散され、全体として効率
が向上し、処理速度が速くなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばMPEG
(Moving Picture coding Experts Groupによる高品質動
画符号化方式) のような、ビデオデータやオーディオデ
ータなどのデータを、可変長データからなるビットスト
リームに変換する符号化方式およびその復号化方式に関
し、特に、並列処理によりその符号化および復号化を高
速に行う符号化装置とその方法および復号化装置とその
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、広く用いられている画像の標準的
符号化および復号化方式である、MPEG方式(MPE
G1およびMPEG2)について説明する。図14は、
MPEGにおける、画像データの構造を示す図である。
図14に示すように、MPEGの画像データは階層構造
に構成されている。各階層は、上位から順に、ビデオ・
シーケンス(以降、単にシーケンスと言う)、グループ
・オブ・ピクチャ(GOP)、ピクチャ、スライス、マ
クロブロック、ブロックとなっている。MPEG符号化
では、画像データはこの階層構造に基づいて順次符号化
され、ビットストリームに変換される。
【0003】図15に、MPEG符号化されたデータの
ビットストリームの構造を示す。図15のビットストリ
ームでは、各ピクチャはj個のスライスからなり、各ス
ライスはi個のマクロブロックからなる。また、図14
に示した階層のうちブロック以外は符号化モードなどが
格納されたヘッダを持つ。したがって、ビットストリー
ムの構成をビデオ・シーケンスの先頭から列挙すると、
シーケンス・ヘッダ(SEQH)151、GOP・ヘッ
ダ(GOPH)152、ピクチャ・ヘッダ(PH)15
3、スライス・ヘッダ(SH)154、マクロブロック
・ヘッダ(MH)155、マクロブロック0の圧縮デー
タ(MB0)156、マクロブロック・ヘッダ(MH)
157、マクロブロック1の圧縮データ(MB1)15
8・・・となる。なお、ビットストリームに含まれるマ
クロブロックの圧縮データのサイズは可変長であり、画
像の性質などによって変動する。また、MPEG復号化
では、このビットストリームが順次復号化され、図14
の階層構造に基づいて画像が再構成される。
【0004】次に、MPEGによる符号化処理および復
号化処理を行うための、処理装置の構成、処理アルゴリ
ズムおよび処理の流れについて具体的に説明する。ま
ず、符号化処理について説明する。図16は、MPEG
符号化を行うための一般的な処理装置の構成を示すブロ
ック図である。図16に示す符号化装置160は、動き
ベクトル検出部(ME)161、減算器162、離散コ
サイン変換部(FDCT)163、量子化部164、可
変長符号化部(VLC)165,逆量子化部(IQ)1
66、逆離散コサイン変換部(IDCT)167、加算
器168、動き補償部(MC)169およびエンコード
制御部170を有する。
【0005】このような構成の符号化装置160におい
ては、入力された画像データの符号化モードがP(Pred
ictive coded)ピクチャまたはB(Bidirectionally pr
edictive coded)ピクチャの場合には、動きベクトル検
出部161でマクロブロック単位に動き補償予測が行わ
れ、減算器162で予測誤差が検出され、その予測誤差
に対して、離散コサイン変換部163でDCTを行って
DCT係数が求められる。また、符号化モードがI(In
tra coded )ピクチャの場合には、画素値がそのまま離
散コサイン変換部163に入力されてDCTが行われ、
DCT係数が求められる。
【0006】求められたDCT係数が、量子化部164
で量子化され、可変長符号化部165で動きベクトルや
符号化モード情報とともに可変長符号化されることによ
り、符号化ビットストリームが生成される。また、量子
化部164で生成された量子化データは、逆量子化部1
66で逆量子化され、逆離散コサイン変換部167でI
DCTされて元の予測誤差に復元され、加算器168で
参照画像に加算され、動き補償部169において参照画
像が生成される。なお、エンコード制御部170は、こ
れら符号化装置160の各部の動作を制御する。
【0007】このような符号化処理は、一般に、動きベ
クトル検出部161における動きベクトル検出処理から
量子化部164における量子化処理までの符号化処理、
ビットストリームを生成する可変長符号化部165、お
よび、逆量子化部166における逆量子化処理から動き
補償部169における動き補償処理までの局所復号化処
理の、3つの処理部に大別される。
【0008】次に、このような符号化処理を行い、図1
5に示したような構造の符号化ビットストリームを生成
するための処理の流れについて、図17を参照して説明
する。図17は、MPEG符号化を行ってビットストリ
ームを生成する処理の流れを示すフローチャートであ
る。符号化処理を開始したら(ステップS180)、シ
ーケンス・ヘッダを生成し(ステップS181)、GO
P・ヘッダを生成し(ステップS182)、ピクチャ・
ヘッダを生成し(ステップS183)、スライス・ヘッ
ダを生成する(ステップS184)。
【0009】各階層のヘッダの生成が終了したら、マク
ロブロック符号化を行い(ステップS185)、マクロ
ブロック可変長符号化を行い(ステップS186)、マ
クロブロック局所符号化を行う(ステップS187)。
そして、スライス内の全てのマクロブロックについて符
号化処理が終了したら、次のスライスの処理に移る(ス
テップS188)。以下同様に、1つのピクチャの全て
の処理が終了したら、次のピクチャの処理に移り(ステ
ップS189)、1GOPの全ての処理が終了したら、
次のGOPの処理に移る(ステップS190)。そし
て、これらの処理を、シーケンスが終了するまで繰り返
したら(ステップS181)、処理を終了する(ステッ
プS192)。
【0010】また、このような符号化処理を、たとえば
DSP(デジタル・シグナル・プロセッサ)などの演算
処理装置により逐次処理する場合の、タイムチャートを
図18に示す。図18に示すように、演算処理装置にお
いては、図16に示したフローチャートの各処理を、各
マクロブロックごとに順に行うことになる。なお、図1
8において、処理MBx−ENCは、第(x+1)番目
のマクロブロックxのデータに対する符号化処理を示
し、処理MBx−VLCは、第(x+1)番目のマクロ
ブロックxのデータに対する可変長符号化処理を示し、
処理MBx−DECは、第(x+1)番目のマクロブロ
ックxのデータに対する局所符号化処理を示す。
【0011】次に、復号化処理について説明する。図1
9は、MEPG復号化を行うための一般的な処理装置の
構成を示すブロック図である。図19に示す復号化装置
200は、可変長復号化部(VLD)201、逆量子化
部(IQ)202、逆離散コサイン変換部(IDCT)
203、加算器204、動き補償部(MC)205およ
びデコード制御部206を有する。
【0012】このような構成の復号化装置200におい
ては、入力された符号化データのビットストリームは、
可変長復号化部201で復号化され、マクロブロックご
との符号化モード、動きベクトル、量子化情報および量
子化DCT係数が分離される。復号化された量子化DC
T係数は、逆量子化部202で逆量子化されてDCT係
数に復元され、逆離散コサイン変換部203によりID
CTされて画素空間データに変換される。
【0013】そして、そのブロックが動き補償予測モー
ドの場合には、加算器204で動き補償予測されたブロ
ックデータが加算されて元のデータが復元され出力され
る。また、動き補償部205では、復号された画像に基
づいて、動き補償予測を行い、加算器204において加
算されるデータを生成しておく。なお、第1の可変長復
号化部(VLD)206は、これら復号化装置200の
各部の動作を制御する。
【0014】なお、このような復号化処理は、一般に、
ビットストリームを解読する可変長復号化部201にお
ける可変長復号化処理と、逆量子化部202における逆
量子化から動き補償部205における動き補償処理まで
の復号化処理の、2つの処理部に大別される。
【0015】次に、このような符号化処理を行い、図1
5に示したような構造の符号化ビットストリームを復号
するための処理の流れについて、図20を参照して説明
する。図20は、MPEG復号化を行って元の画像デー
タを生成する処理の流れを示すフローチャートである。
復号化処理を開始したら(ステップS210)、シーケ
ンス・ヘッダを復号化し(ステップS211)、GOP
・ヘッダを復号化し(ステップS212)、ピクチャ・
ヘッダを復号化し(ステップS213)、スライス・ヘ
ッダを復号化する(ステップS214)。
【0016】各階層のヘッダの復号化が終了したら、マ
クロブロック可変長復号化を行い(ステップS21
5)、マクロブロックの復号化処理を行う(ステップS
216)。そして、スライス内の全てのマクロブロック
について復号化処理が終了したら、次のスライスの処理
に移る(ステップS217)。以下同様に、1ピクチャ
の全ての処理が終了したら、次のピクチャの処理に移り
(ステップS218)、1GOPの全ての処理が終了し
たら、次のGOPの処理に移る(ステップS219)。
そして、これらの処理を、シーケンスが終了するまで繰
り返したら(ステップS220)、処理を終了する(ス
テップS221)。
【0017】また、このような復号化処理を、たとえば
DSP(デジタル・シグナル・プロセッサ)などの演算
処理装置により逐次処理する場合の、タイムチャートを
図21に示す。図21に示すように、演算処理装置にお
いては、図20に示したフローチャートの各処理を、各
スライスごとに、また、各スライス内では各マクロブロ
ックごとに順に行うことになる。なお、図18におい
て、処理SH−VLDは、スライス・ヘッダ復号化処理
を示し、MBx−VLDは、第(x+1)番目のマクロ
ブロックxの符号化データに対する可変長復号化処理を
示し、処理MBx−DECは、第(x+1)番目のマク
ロブロックxの符号化データに対する復号化処理を示
す。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
画像などのデータの符号化および復号化を、複数の演算
処理装置を有する並列処理装置により効率よく高速に行
いたいという要望がある。しかしながら、これまでの並
列処理装置および並列処理方法では、種々の問題があり
十分に効率よく高速な処理が行えなかった。具体的に
は、まず、前述した符号化処理および復号化処理を並列
処理により効率よく行おうとした場合、どの工程をどの
ように複数の演算処理装置に振り分ければよいか、決定
するのが難しいという問題がある。
【0019】また、このような符号化処理および復号化
処理においては、可変長データを処理対象としているた
め、この可変長符号化処理および可変長復号化処理につ
いてはデータ処理の順番として逐次処理を行わざるを得
ない。そのため、この逐次処理部分の実行時に並列処理
が中断されたり、また、この逐次処理部分がネックとな
って処理速度が制限されたりする場合がある。また、各
演算処理装置における処理の実行時間が等しければ負荷
が均等になり効率よい処理が行えるが、各工程の処理時
間は異なるために、各演算処理装置の負荷は不均等にな
り、効率よい処理が行えないという問題も生じる。
【0020】また、このような並列処理方法では、たと
えば前述した画像データの場合には1つのビデオセグメ
ントであるような、1つのデータに対する処理を複数の
演算処理装置で分割して行っているため、データの授受
に伴う同期や通信の制御を行う必要があり、装置の構成
や制御方法などが複雑になるという問題もある。さら
に、各演算処理装置で行う処理が異なるため、個々の演
算処理装置に対して処理プログラムを用意し、また、個
々の演算処理装置に対して別個に処理の制御を行わなけ
ればならず、一層装置の構成や制御方法などが複雑にな
るという問題もある。
【0021】したがって、本発明の目的は、複数の演算
処理装置を有し、たとえば画像データなどの符号化処理
および復号化処理を高速に行うことができ、構成が簡単
な、符号化装置および復号化装置を提供することにあ
る。また、本発明の他の目的は、任意の構成の並列処理
装置に適用可能であり、たとえば画像データなどの符号
化処理および復号化処理を高速に行うことができる符号
化方法および復号化方法を提供することにある。
【0022】
【課題を解決するための手段】したがって、本発明の符
号化装置は、複数の要素データを有する所定のデータを
符号化する符号化装置であって、前記所定のデータを分
割して得られる所定の複数の部分データごとに、所定の
方式による符号化を行う複数の符号化手段であって、各
々並行して前記符号化を行う複数の前記符号化手段と、
前記複数の符号化手段に対応して設けられ、対応する前
記符号化手段において符号化された前記部分データごと
の符号化データを可変長符号化する複数の可変長符号化
手段であって、前記所定のデータ上の当該部分データの
位置に基づく所定の順番で、前記複数の符号化手段にお
いて符号化された複数の前記部分データごとの符号化デ
ータを順に可変長符号化する複数の可変長符号化手段と
を有する。
【0023】また、本発明の符号化方法は、複数の要素
データを有する所定のデータを符号化する符号化方法で
あって、前記所定のデータを所定の複数の部分データに
分割し、前記分割された複数の部分データを、複数の信
号処理装置上に設けられた複数の符号化手段に順次振り
分け、前記複数の符号化手段において、各々前記振り分
けられた部分データを所定の方式に基づいて符号化し、
前記複数の符号化手段において符号化された符号化デー
タ各々を、前記所定のデータ上の当該部分データの位置
に基づく所定の順番で、当該符号化データが符号化され
た符号化手段と同一の前記信号処理装置上に設けられた
可変長符号化手段において順次可変長符号化し、前記可
変長符号化手段において前記可変長符号化が終了した前
記信号処理装置の前記符号化手段に対して、順次前記部
分データを振り分ける。
【0024】また、本発明の復号化装置は、複数の要素
データを有する所定のデータが、所定の部分データごと
に所定の方式により符号化され、さらに可変長符号化さ
れて順に配置された符号化データを復号化する復号化装
置であって、前記符号化データより、前記可変長符号化
された前記所定の部分データごとの符号化データを、順
に可変長復号化する複数の可変長復号化手段と、前記複
数の可変長復号化手段に対応して設けられ、対応する前
記可変長復号化手段において可変長復号化された前記部
分データごとの符号化データを復号化する複数の復号化
手段であって、各々並行して前記復号化を行う複数の前
記復号化手段とを有し、前記可変長復号化手段は、当該
可変長復号化手段に対応して設けられている前記復号化
手段における復号化処理が終了するごとに、前記符号化
データより次の前記部分データの符号化データを可変長
復号化する。
【0025】また、本発明の復号化方法は、複数の画素
データを有する画像データが、マクロブロックごとに符
号化され、さらに可変長符号化された符号化画像データ
を復号化する装置であって、前記複数の可変長復号化手
段の各々は、当該可変長復号化手段に対応して設けられ
ている前記復号化手段における前記復号化処理が終了す
るごとに、前記符号化画像データの次の復号化対象のマ
クロブロックの符号化データを可変長復号化し、前記復
号化手段の各々は、対応する前記可変長復号化手段にお
いて可変長復号化された前記マクロブロックごとの符号
化データを復号化する。
【0026】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
1〜図13を参照して説明する。本実施の形態において
は、複数のプロセッサにより並列処理を行い、MPEG
2により動画像の符号化および復号化を行う、画像符号
化/復号化装置を例示して本発明を説明する。
【0027】なお、MPEG符号化および復号化の並列
処理を行う際の処理単位としては、図14に示した各階
層のいずれか、あるいは画素が考えられるが、本実施の
形態においては、マクロブロックを並列処理単位として
選択した場合について説明する。マクロブロックを並列
処理単位とした場合、1スライス内においては符号化処
理、局所復号化処理および復号化処理は並列実行できる
が、可変長符号化処理および可変長復号化処理について
は逐次実行する必要がある。これは、可変長符号化処理
および可変長復号化処理ではマクロブロックの圧縮デー
タが可変長であり、ビットストリーム上におけるマクロ
ブロックの圧縮データの先頭位置が、直前のマクロブロ
ックの可変長符号化処理または可変長復号化処理が完了
するまで決定しないためである。なお、この制約は、ス
ライスを並列処理単位にした場合も同様である。
【0028】第1の画像符号化/復号化装置 まず、並列処理により前述したような画像の符号化およ
び復号化を行う、これまでの画像符号化/復号化装置に
ついて説明する。図1は、その画像符号化/復号化装置
の並列処理部の構成を示す概略ブロック図である。図1
に示すように、画像符号化/復号化装置の並列処理部9
は、n個のプロセッサ2-1〜2-n、メモリ3および結合
網4を有する。
【0029】まず、この並列処理部9の構成について説
明する。n個のプロセッサ2-1〜2-nは、各々独立して
所定の演算処理を行うプロセッサである。各プロセッサ
-i(i=1〜n)は、実行する演算処理プログラムが
格納されるプログラムROMまたはプログラムRAM、
演算に係わるデータなどを記憶するRAMを有してい
る。そして、プロセッサ2-iは、このプログラムROM
またはプログラムRAMに予め記憶されているプログラ
ムに従って所定の動作を行う。
【0030】なお、本実施の形態においてはn=3、す
なわち、並列処理部9は3つのn個のプロセッサ2-1
-3を有するものとする。また、以下の説明では、各プ
ロセッサ2-1〜2-nについて、画像データの符号化およ
び復号化に関する処理についてのみ述べるが、これと並
行して、いずれか1つのプロセッサ2-i(i=1〜n)
において、あるいは、n個のプロセッサ2-1〜2-n各々
において、並列処理部9全体の動作を制御するための処
理も行われる。そして、この制御動作により、各プロセ
ッサ2-1〜2-nが協働して、また同期して、以下に説明
するような動作をするものである。
【0031】メモリ3は、n個のプロセッサ2-1〜2-n
の共有メモリである。メモリ3には、処理対象の画像デ
ータや処理結果のデータが記憶され、n個のプロセッサ
-1〜2-nにより適宜データの読み出しおよび書き込み
が行われる。結合網4は、n個のプロセッサ2-1〜2-n
が協働して動作するように、また、n個のプロセッサ2
-1〜2-nがメモリ3を適宜参照するように、n個のプロ
セッサ2-1〜2-nおよびメモリ3を相互に接続する接続
部である。
【0032】次に、このような構成の並列処理部9にお
いて、前述したような動画像の符号化処理を行う場合
の、各プロセッサ2-i(i=1〜3)における処理、お
よび、並列処理部9の動作について説明する。まず、各
プロセッサ2-iにおける処理について説明する。並列処
理部9においては、各マクロブロックの可変長符号化処
理を1つのプロセッサ(以降、このプロセッサを親プロ
セッサと言う。)に固定して割り当てて逐次実行させ、
符号化処理および局所復号化処理をその他のプロセッサ
(以降、このプロセッサを子プロセッサと言う。)に割
り当てて、並列実行を行う。図1に示す並列処理部9に
おいては、第1のプロセッサ2-1を親プロセッサ、第2
および第3のプロセッサ2-2,2-3を子プロセッサとす
る。
【0033】まず、親プロセッサである第1のプロセッ
サ2-1は、図2のフローチャートに示すような処理を行
う。すなわち、符号化処理を開始したら(ステップS1
0)、シーケンス・ヘッダを生成し(ステップS1
1)、GOP・ヘッダを生成し(ステップS12)、ピ
クチャ・ヘッダを生成し(ステップS13)、スライス
・ヘッダを生成する(ステップS14)。スライス・ヘ
ッダの生成が終了したら、親プロセッサは子プロセッサ
を起動し(ステップS15)、子プロセッサにおける符
号化処理の終了待ち状態に入る(ステップS16)。
【0034】子プロセッサにおけるマクロブロックの符
号化処理が終了したら(ステップS16)、そのマクロ
ブロックの可変長符号化処理を始める(ステップS1
7)。なお、この可変長符号化処理は、前述したような
制約により逐次実行しなくてはならない。したがって、
たとえマクロブロック1の符号化処理の方がマクロブロ
ック0の符号化処理よりも先に終了したとしても、プロ
セッサ0は必ずマクロブロック0の可変長符号化処理を
先に行う。
【0035】親プロセッサは、スライス内の全ての処理
が終了するまで、この手順を繰り返し(ステップS1
8)、スライス内の全ての処理が終了したら、子プロセ
ッサにおける全ての処理が終了するまで待つ(ステップ
S19)。以下同様に、1ピクチャの全ての処理が終了
したら、次のピクチャの処理に移り(ステップS2
0)、1GOPの全てのピクチャの処理が終了したら、
次のGOPの処理に移る(ステップS21)。そして、
これらの処理を、シーケンスが終了するまで繰り返した
ら(ステップS22)、処理を終了する(ステップS2
3)。
【0036】次に、子プロセッサである第2および第3
のプロセッサ2-2,2-3は、図3のフローチャートに示
すような処理を行う。すなわち、親プロセッサにおける
ステップS15の処理で起動され符号化処理を開始した
ら(ステップS30)、まず、処理すべきマクロブロッ
クの番号を取得し(ステップS31)、そのマクロブロ
ックの符号化処理を行う(ステップS32)。符号化処
理が終了したら、親プロセッサにおける可変長符号化処
理の終了を待ち(ステップS33)、可変長符号化処理
が終了したら、局所復号化処理を行う(ステップS3
4)。スライス内の全ての処理が終了するまで、この手
順を繰り返し(ステップS35)、スライス内の全ての
処理が終了したら(ステップS35)、子プロセッサの
処理は終了する(ステップS36)。
【0037】なお、これらの親プロセッサおよび子プロ
セッサの各処理を行うプログラムは、各プロセッサ2-i
に対して設けられたプログラムROMまたはプログラム
RAMに予め記憶しておく。そして、このプログラムに
従って各プロセッサ2-iが動作することにより、実際に
これらの処理が行われる。
【0038】次に、動画像の符号化処理を行う場合の、
並列処理部9の動作について、図4を参照して説明す
る。図4は、3個のプロセッサ2-1〜2-3における符号
化処理の状態を示すタイムチャートである。なお、図4
において、処理MBx−ENCは、第(x+1)のマク
ロブロックxに対する符号化処理(図3におけるステッ
プS32)を示し、処理MBx−DECは、第(x+
1)のビデオセグメントxに対する局所復号化処理(図
3におけるステップS34)を示し、処理MBx−VL
Cは、第(x+1)のビデオセグメントxに対する可変
長符号化処理(図2における、ステップS17)を示
す。
【0039】図4に示すように、符号化処理を開始した
ら、まず、第2のプロセッサ2-2および第3のプロセッ
サ2-3においてマクロブロック0およびマクロブロック
1の符号化処理MB0−ENC,MB1−ENCが行わ
れる。第2のプロセッサ2-2におけるマクロブロック0
の符号化処理MB0−ENCが終了したら、その符号化
されたデータに対して第1のプロセッサ2-1において可
変長符号化処理MB0−VLCが行われる。第1のプロ
セッサ2-1でマクロブロック0の可変長符号化処理MB
0−VLCを行っている間に、第3のプロセッサ2-3
おけるマクロブロック1の符号化処理MB1−ENCは
終了するので、第1のプロセッサ2-1は、引き続きマク
ロブロック1の符号化データに対する可変長符号化処理
MB1−VLCを行う。
【0040】一方、第2のプロセッサ2-2においては、
第1のプロセッサ2-1においてマクロブロック0に対す
る可変長符号化処理MB0−VLCが終了したら、その
データに対する局所復号化処理MB0−DECを行う。
そして、この局所復号化処理MB0−DECが終了した
ら、次のマクロブロック2に対する符号化処理MB2−
ENCを行う。第3のプロセッサ2-3においても、同様
に、第1のプロセッサ2-1においてマクロブロック1に
対する可変長符号化処理MB1−VLCが終了したら、
そのデータに対する局所復号化処理MB0−DECを行
う。そして、この局所復号化処理MB0−DECが終了
したら、次のマクロブロック3に対する符号化処理MB
3−ENCを行う。
【0041】以下、同様に、第1のプロセッサ2-1にお
いては、第2のプロセッサ2-2または第3のプロセッサ
-3において、次に処理すべきマクロブロックの符号化
処理MBx−ENCが終了したら、その符号化されたデ
ータの復号化処理MBx−VLCを順に行う。また、第
2のプロセッサ2-2および第3のプロセッサ2-3におい
ては、第1のプロセッサ2-1において可変長符号化処理
MBx−VLCが終了したら、そのマクロブロックに対
する局所符号化処理MBx−DECを行い、その処理終
了後、引き続き、次のマクロブロックx+1に対する符
号化処理MBx−ENCを行う。
【0042】なお、可変長符号化処理は、テーブル変換
により固定長データから可変長データを生成するフェー
ズと可変長データをまとめてビットストリームを生成す
るフェーズとに分けることができる。この2つのフェー
ズとも逐次実行してもよいし、後半フェーズだけ逐次実
行して前半フェーズは並列実行しても構わない。ただ
し、後者の方式では前半フェーズと後半フェ−ズ間にバ
ッファメモリが必要となる。
【0043】次に、並列処理部9において、前述したよ
うな動画像の復号化処理を行う場合の、各プロセッサ2
-i(i=1〜3)における処理、および、並列処理部9
の動作について説明する。まず、各プロセッサ2-iにお
ける処理について説明する。並列処理部9においては、
各マクロブロックの可変長復号化処理を1つのプロセッ
サ(以降、このプロセッサを親プロセッサと言う。)に
固定して割り当てて逐次実行させ、復号化処理をその他
のプロセッサ(以降、このプロセッサを子プロセッサと
言う。)に割り当てて、並列実行を行う。図1に示す並
列処理部9においては、第1のプロセッサ2-1を親プロ
セッサ、第2および第3のプロセッサ2-2,2-3を子プ
ロセッサとする。
【0044】まず、親プロセッサである第1のプロセッ
サ2-1は、図5のフローチャートに示すような処理を行
う。すなわち、復号化処理を開始したら(ステップS4
0)、シーケンス・ヘッダを復号化し(ステップS4
1)、GOP・ヘッダを復号化し(ステップS42)、
ピクチャ・ヘッダを復号化し(ステップS43)、スラ
イス・ヘッダを復号化する(ステップS44)。スライ
ス・ヘッダの復号化が終了したら、親プロセッサは子プ
ロセッサを起動し(ステップS45)、マクロブロック
に対して可変長復号化処理を行う(ステップS46)。
親プロセッサは、スライス内の全てのマクロブロックに
対してこの処理が終了するまで、この可変長復号化処理
(ステップS46)を繰り返し行う。
【0045】スライス内の全てのマクロブロックに対す
る可変長復号化処理が終了したら、子プロセッサにおけ
る全ての処理が終了するまで待ち(ステップS48)、
子プロセッサにおける処理が終了したら(ステップS4
8)、次のピクチャに対する処理に移る(ステップS4
9)。1GOPの全てのピクチャの処理が終了したら
(ステップS49)、次のGOPの処理に移り(ステッ
プS50)、全てのGOPの処理が終了したら(ステッ
プS50)、次のシーケンスの処理に移る(ステップS
51)。そして、これらの処理を、全てのシーケンスが
終了するまで繰り返したら(ステップS51)、処理を
終了する(ステップS52)。
【0046】次に、子プロセッサである第2および第3
のプロセッサ2-2,2-3は、図6のフローチャートに示
すような処理を行う。すなわち、親プロセッサにおける
ステップS45の処理で起動され復号化処理を開始した
ら(ステップS60)、まず、処理すべきマクロブロッ
クの番号を取得し(ステップS61)、親プロセッサの
ステップS46における当該マクロブロックの可変長復
号化処理の終了を待つ(ステップS62)。そして、可
変長復号化処理が終了したら、そのデータを用いてマク
ロブロックの復号化処理を行う(ステップS63)。そ
して、スライス内の全てのマクロブロックの処理が終了
するまで、この手順を繰り返し(ステップS64)、ス
ライス内の全ての処理が終了したら(ステップS6
4)、子プロセッサの処理は終了する(ステップS6
5)。
【0047】なお、これらの親プロセッサおよび子プロ
セッサの各処理を行うプログラムは、各プロセッサ2-i
に対して設けられたプログラムROMまたはプログラム
RAMに予め記憶しておく。そして、このプログラムに
従って各プロセッサ2-iが動作することにより、実際に
これらの処理が行われる。また、可変長復号化処理でス
ライスを並列処理単位とした場合、可変長復号化処理を
することなしに、ビットストリーム上の次のスライスの
先頭を見つけることができる。これは、スライスの先頭
に置かれるスライス・スタートコードをスキャンして探
すことにより可能になる。したがって、このスキャン処
理のみを逐次的に行い、可変長復号化処理を含めた他の
処理を並列に行う処理方法も可能である。
【0048】次に、動画像の復号化処理を行う場合の、
並列処理部9の動作について、図7を参照して説明す
る。図7は、3個のプロセッサ2-1〜2-3における復号
化処理の状態を示すタイムチャートである。なお、図7
において、処理MBx−VLDは、第(x+1)のマク
ロブロックxに対する可変長復号化処理(図5における
ステップS46)を示し、処理MBx−DECは、第
(x+1)のビデオセグメントxに対する復号化処理
(図6におけるステップS63)を示す。
【0049】図7に示すように、復号化処理を開始した
ら、第1のプロセッサ2-1においては、マクロブロック
0より、順次可変長復号化処理を行う。第2のプロセッ
サ2-2においては、第1のプロセッサ2-1において、マ
クロブロック0の可変長復号化処理が終了したら、この
データに対して復号化処理MB0−DECを行う。ま
た、第3のプロセッサ2-3においては、その次のマクロ
ブロック1の可変長復号化処理が第1のプロセッサ2-1
において終了したら、このデータに対して福愚押下処理
MB1−DECを行う。以後、第2のプロセッサ2-2
たは第3のプロセッサ2-3の、復号化処理の終了した方
のプロセッサが、第1のプロセッサ2-1で可変長復号化
された次のマクロブロックのデータを取り込んで、符号
化処理を行う。
【0050】このように、第1の画像符号化/復号化装
置においては、符号化処理および復号化処理の処理工程
を、各々、並列処理が可能な工程と、並列処理が不可能
で逐次処理が必要な可変長符号化/復号化に係わる工程
に分割し、逐次処理が必要な工程は親プロセッサに振り
分け、並列処理が可能な工程は子プロセッサに振り分
け、符号化処理および復号化処理を行うようにしてい
る。したがって、順次入力されるデータは、これら3個
のプロセッサ2-1〜2-3で順次処理され、所望の圧縮符
号化データへ、または、復元された画像データへ変換さ
れる。そして、このように、並列処理により画像の符号
化処理および復号化処理を行うことにより、通常の、1
つのプロセッサにより処理を行う場合に比べて高速に処
理を行うことができる。
【0051】第2の画像符号化/復号化装置 しかしながら、第1の画像符号化/復号化装置において
は、逐次処理部分(可変長符号化処理および可変長復号
化処理)を、特定のプロセッサ(第1のプロセッサ
-1)に固定して割り当てて逐次実行させていたため、
3個のプロセッサ2-1〜2-3間で負荷が不均等になると
いう問題を見い出した。このような場合、逐次処理部分
と並列処理部分の実行時間の比が、逐次処理部分を実行
するプロセッサと並列処理部分を実行するプロセッサ台
数の比に比例していれば負荷は均等になるが、そうでな
ければ各プロセッサの負荷が不均等になり、性能低下を
引き起こす。
【0052】たとえば、図4に示したMPEG符号化の
並列処理においては、可変長符号化処理の負荷が比較的
軽いため、特に第1のプロセッサ2-1に遊びが頻繁に生
じている。これはプロセッサ台数が2台の並列計算機シ
ステムでは、さらに顕著になる。また、図7に示したM
PEG復号化の並列処理においても、可変長復号化処理
の負荷が比較的軽いため、第1のプロセッサ2-1は1ス
ライス分の可変長復号化処理が終了した時点で、第2の
プロセッサ2-2および第3のプロセッサ2-3における全
ての復号化処理が終了するまでの間、遊ぶことになる。
【0053】さらに、第1の画像符号化/復号化装置に
おいては、各プロセッサで実行する処理が異なるため、
各プロセッサを別々に制御したり、同期をとってデータ
の授受や通信を行う必要があり、制御が複雑化するとい
う問題も生じている。
【0054】そこで、そのような問題を解決し、より一
層高速に画像の符号化処理および復号化処理が行え、さ
らに構成や制御方法なども簡単にすることのできる、本
発明に係わる画像符号化/復号化装置について、第2の
画像符号化/復号化装置として説明する。
【0055】第2の画像符号化/復号化装置のハードウ
ェア構成は、前述した第1の画像符号化/復号化装置と
同一である。すなわち、その並列処理部1は、図1に示
したような構成であり、n個のプロセッサ2-1〜2-n
メモリ3および結合網4を有する。なお、これらの各構
成部は、各々ハードウェア構成が第1の画像符号化/復
号化装置の並列処理部9の場合と同一なので、同一の符
号を用いて説明する。また、n個のプロセッサ2-1〜2
-n〜結合網4の機能および構成も、前述した第1の画像
符号化/復号化装置の並列処理部9の場合と同じなので
その説明を省略する。また、第2の画像符号化/復号化
装置の並列処理部1の場合も、プロセッサ2の個数nは
3である。
【0056】このような第1の画像符号化/復号化装置
の並列処理部9と同じハードウェア構成の第2の画像符
号化/復号化装置の並列処理部1であるが、動画像の符
号化処理および復号化処理の処理方法および各プロセッ
サ2-i(i=1〜3)の動作などは、第1の画像符号化
/復号化装置と異なる。すなわち、3個のプロセッサ2
-1〜2-3に対して設けられているプログラムROMまた
はプログラムRAMに記憶されるプログラムが第1の画
像符号化/復号化装置の場合とは異なり、これにより第
2の画像符号化/復号化装置の並列処理部1は全体とし
て第1の画像符号化/復号化装置の並列処理部9とは異
なる処理を行う。
【0057】そして、第2の画像符号化/復号化装置に
おいては、前記課題を解決するために、並列処理部分の
みならず逐次処理部分も各プロセッサに分担して実行さ
せるようにしている。符号化に関して、第2の画像符号
化/復号化装置の並列処理部1においては、各マクロブ
ロックの可変長符号化処理を各プロセッサが分担して逐
次的に行う。したがって、各プロセッサは、担当するマ
クロブロックについて、符号化処理、可変長符号化処
理、局所復号化処理の全てを行う。この際、あるマクロ
ブロックの可変長符号化処理を始める時点で、前のマク
ロブロックの可変長符号化処理が終了していない場合に
限り、その可変長符号化処理の終了を待つ。また、復号
化に関して、第2の画像符号化/復号化装置の並列処理
部1においては、各マクロブロックの可変長復号化処理
をも各プロセッサが分担して逐次的に行う。したがっ
て、各プロセッサは、担当するマクロブロックについ
て、可変長復号化処理、復号化処理の両方を行う。この
際、あるマクロブロックの可変長復号化処理が終了して
いない場合に限り、その可変長復号化処理の終了を待
つ。
【0058】以下、第2の画像符号化/復号化装置の並
列処理部1において、動画像の符号化処理および復号化
処理を行う場合の各プロセッサ2-i(i=1〜3)にお
ける処理、および、並列処理部1の動作について説明す
る。
【0059】まず、符号化処理を行う場合の、各プロセ
ッサ2-iにおける処理について説明する。第2の画像符
号化/復号化装置の並列処理部1においては、前述した
第1の画像符号化/復号化装置と同様に、1つの親プロ
セッサとその他のプロセッサを予め決定し、各々で異な
る所定の処理を行わせる。しかしながら、この親プロセ
ッサと子プロセッサにおける処理の違いは、親プロセッ
サにおいてヘッダの生成と子プロセッサの起動を行う点
のみであり、実際の符号化処理に係わる符号化処理、可
変長符号化処理および局所復号化処理は、親プロセッサ
および子プロセッサの両方で同様の手順により行う。す
なわち、親プロセッサと子プロセッサは、一応、異なる
処理手順で処理を行うものの、符号化の際の主な処理部
は同一の手順で行われるものである。
【0060】以下、各プロセッサの処理について説明す
る。まず、親プロセッサである第1のプロセッサ2
-1は、図8のフローチャートに示すような処理を行う。
すなわち、符号化処理を開始したら(ステップS7
0)、シーケンス・ヘッダを生成し(ステップS7
1)、GOP・ヘッダを生成し(ステップS72)、ピ
クチャ・ヘッダを生成し(ステップS73)、スライス
・ヘッダを生成する(ステップS74)。そして、スラ
イス・ヘッダの生成が終了したら、親プロセッサは子プ
ロセッサを起動する(ステップS75)。
【0061】子プロセッサの起動が終了したら、親プロ
セッサは、子プロセッサと同様の符号化に係わる処理を
行う。すなわち、まず、処理すべきマクロブロックの番
号を取得し(ステップS76)、そのマクロブロックの
符号化処理を行う(ステップS77)。次に、前のマク
ロブロックの可変長符号化処理が終了するのを確認して
(ステップS78)、可変長符号化処理を行い(ステッ
プS79)、さらに、局所復号化処理を行う(ステップ
S80)。
【0062】このような手順を、スライス内の全ての処
理が終了するまで繰り返し(ステップS81)、スライ
ス内の全ての処理が終了したら、子プロセッサにおける
全ての処理が終了するまで待つ(ステップS82)。そ
して、1ピクチャの全ての処理が終了したら、次のピク
チャの処理に移り(ステップS83)、1GOPの全て
のピクチャの処理が終了したら、次のGOPの処理に移
る(ステップS84)。そして、これらの処理を、シー
ケンスが終了するまで繰り返したら(ステップS8
5)、処理を終了する(ステップS86)。
【0063】次に、子プロセッサである第2および第3
のプロセッサ2-2,2-3は、図9のフローチャートに示
すような処理を行う。すなわち、親プロセッサにおける
ステップS75の処理で起動され符号化処理を開始した
ら(ステップS90)、まず、処理すべきマクロブロッ
クの番号を取得し(ステップS91)、そのマクロブロ
ックの符号化処理を行う(ステップS92)。次に、前
のマクロブロックの可変長符号化処理が終了するのを確
認して(ステップS93)、可変長符号化処理を行い
(ステップS94)、さらに、局所復号化処理を行う
(ステップS95)。このような手順を、スライス内の
全ての処理が終了するまで繰り返し(ステップS9
6)、スライス内の全ての処理が終了したら、子プロセ
ッサにおける処理を終了する(ステップS97)。
【0064】次に、このような処理手順で3個のプロセ
ッサ2-1〜2-3が動作して符号化処理を行う場合の、並
列処理部1の動作について、図10を参照して説明す
る。図10は、3個のプロセッサ2-1〜2-3における符
号化処理の状態を示すタイムチャートである。なお、図
10における各処理を示す標記は、図4に示した標記と
同一であるので説明を省略する。
【0065】図示のごとく、符号化処理を開始したら、
3個のプロセッサ2-1〜2-3で、各々、マクロブロック
0、マクロブロック1およびマクロブロック2の符号化
処理MB0−ENC,MB1−ENC,MB2−ENC
を開始する。そして、第1のプロセッサ2-1において
は、符号化処理MB0−ENCが終了したら、引き続き
そのマクロブロック0の可変長符号化処理MB0−VL
Cを行い、さらに、マクロブロック0の局所復号化処理
MB0−DECを行う。また、マクロブロック0の局所
復号化処理MB0−DECが終了したら、次のマクロブ
ロック、すなわち、マクロブロック3に対する処理を符
号化処理MB3−ENCから開始する。
【0066】一方、第2のプロセッサ2-2は、マクロブ
ロック1の符号化処理MB1−ENCが終了した時点で
は、まだ前のマクロブロック0の可変長符号化処理MB
0−VLCが第1のプロセッサ2-1で行われているの
で、この可変長符号化処理の終了を待ち、これが終了し
たらマクロブロック1の可変長符号化処理MB1−VL
Cを開始する。そして、その可変長符号化処理MB1−
VLCが終了したら、そのマクロブロック1の局所復号
化処理MB1−DECを行う。また、そのマクロブロッ
ク1の局所復号化処理MB1−DECが終了したら、次
のマクロブロック4に対する符号化処理MB4−ENC
を開始する。
【0067】また、第3のプロセッサ2-3においても、
マクロブロック2の符号化処理MB2−ENCが終了し
た時点ではまだ前のマクロブロック0およびマクロブロ
ック1の可変長符号化処理MB0−VLCおよびMB1
−VLCが終了していないので、これらの処理の終了を
待つ。そして、マクロブロック0およびマクロブロック
1の可変長符号化処理が終了したら、マクロブロック2
の可変長符号化処理MB2−VLCを行う。そして、そ
の可変長符号化処理MB2−VLCが終了したら、その
マクロブロック2の局所復号化処理MB2−DECを行
う。また、そのマクロブロック2の局所復号化処理MB
2−DECが終了したら、次のマクロブロック5に対す
る符号化処理MB5−ENCを開始する。
【0068】このようにして、各プロセッサ2-1〜2-3
においては、順次処理対象のマクロブロックxを選択し
て、そのマクロブロックxに対する符号化処理MBx−
ENC、可変長符号化処理MBx−VLCおよび局所復
号化処理MBx−DECを行う。このように処理を行う
ことで、可変長符号化処理MBx−VLCのみは、前の
マクロブロックx−1に対する可変長符号化処理MB
(x−1)−VLCが終了していない場合には処理の開
始を待機させられるが、その他の箇所は全く並行して処
理を行うことができる。
【0069】そして、その可変長符号化処理MBx−V
LCにおいても、処理の開始時こそ、図10に示すよう
に、各プロセッサ2-1〜2-3で同時に符号化処理が開始
されるため、可変長符号化処理の開始の要求が重なり、
プロセッサ2-2,2-3に遊びが生じているが、その後
は、必然的に各プロセッサにおける処理工程がずれるこ
とになり、このような遊びが生じ難くなる。図10に示
す例においても、第3のプロセッサ2-3におけるマクロ
ブロック5の可変長符号化処理MB5−VLCがわずか
に待たされているのみで、その他には、全く遊びが生じ
ていない。
【0070】次に、第2の画像符号化/復号化装置にお
いて復号化処理を行う場合の、各プロセッサ2-iにおけ
る処理について説明する。復号化処理の場合も、前述し
た第1の画像符号化/復号化装置と同様に、1つの親プ
ロセッサとその他のプロセッサを予め決定し、各々で異
なる所定の処理を行わせる。しかしながら、この親プロ
セッサは、ヘッダの復号化と子プロセッサの起動を行う
点のみが子プロセッサの処理と異なるものであり、実際
の復号化処理に係わる可変長復号化処理および復号化処
理は、親プロセッサおよび子プロセッサの両方で同様の
手順により行う。すなわち、親プロセッサと子プロセッ
サは、一応、異なる処理手順で処理を行うものの、復号
化の際の主な処理部は同一の手順で行われるものであ
る。
【0071】以下、各プロセッサの処理について説明す
る。まず、親プロセッサである第1のプロセッサ2
-1は、図11のフローチャートに示すような処理を行
う。すなわち、復号化処理を開始したら(ステップS1
00)、シーケンス・ヘッダを復号化し(ステップS1
01)、GOP・ヘッダを復号化し(ステップS10
2)、ピクチャ・ヘッダを復号化し(ステップS10
3)、スライス・ヘッダを復号化する(ステップS10
4)。そして、スライス・ヘッダの復号化が終了した
ら、親プロセッサは子プロセッサを起動する(ステップ
S105)。
【0072】子プロセッサの起動が終了したら、親プロ
セッサは、子プロセッサと同様の復号化に係わる処理を
行う。すなわち、まず、処理すべきマクロブロックの番
号を取得し(ステップS106)、前のマクロブロック
の可変長復号化処理が終了していることを確認して(ス
テップS107)、そのマクロブロックの可変長復号化
処理を行う(ステップS108)。そして、可変長復号
化処理が終了したら、そのマクロブロックの復号化処理
を行う(ステップS109)。
【0073】このような手順を、スライス内の全ての処
理が終了するまで繰り返し(ステップS110)、スラ
イス内の全ての処理が終了したら、子プロセッサにおけ
る全ての処理が終了するまで待つ(ステップS11
1)。そして、1ピクチャの全ての処理が終了したら、
次のピクチャの処理に移り(ステップS112)、1G
OPの全てのピクチャの処理が終了したら、次のGOP
の処理に移る(ステップS113)。そして、これらの
処理を、シーケンスが終了するまで繰り返したら(ステ
ップS114)、処理を終了する(ステップS11
5)。
【0074】次に、子プロセッサである第2および第3
のプロセッサ2-2,2-3は、図12のフローチャートに
示すような処理を行う。すなわち、親プロセッサにおけ
るステップS105の処理で起動され復号化処理を開始
したら(ステップS120)、まず、処理すべきマクロ
ブロックの番号を取得し(ステップS121)、前のマ
クロブロックの可変長復号化処理が終了していることを
確認して(ステップS122)、そのマクロブロックの
可変長復号化処理を行う(ステップS123)。次に、
可変長復号化処理が終了したら、そのマクロブロックの
復号化処理を行う(ステップS124)。このような手
順を、スライス内の全ての処理が終了するまで繰り返し
(ステップS125)、スライス内の全ての処理が終了
したら、子プロセッサにおける処理を終了する(ステッ
プS126)。
【0075】次に、このような処理手順で3個のプロセ
ッサ2-1〜2-3が動作して復号化処理を行う場合の、並
列処理部1の動作について、図13を参照して説明す
る。図13は、3個のプロセッサ2-1〜2-3における復
号化処理の状態を示すタイムチャートである。なお、図
13における各処理を示す標記は、図7に示した標記と
同一であるので説明を省略する。
【0076】図示のごとく、復号化処理を開始したら、
まず、第1のプロセッサ2-1で最小のマクロブロック0
の可変長復号化処理MB0−VLDを行う。第2のプロ
セッサ2-2は、マクロブロック1に対する処理を行うも
のであるが、可変長復号化処理については、マクロブロ
ックごとに順に行う必要があるので、第1のプロセッサ
-1におけるマクロブロック0の可変長復号化処理MB
0−VLDが終了するのを待って、マクロブロック1の
可変長復号化処理MB1−VLDを行う。第3のプロセ
ッサ2-3も同様に、第1のプロセッサ2-1におけるマク
ロブロック0に対する可変長復号化処理MB0−VL
D、および、第2のプロセッサ2-2におけるマクロブロ
ック1に対する可変長復号化処理MB1−VLDが終了
するのを待って、マクロブロック2の可変長復号化処理
MB2−VLDを行う。
【0077】マクロブロック0に対する可変長符号化処
理MB0−VLDが終了した第1のプロセッサ2-1にお
いては、引き続きそのマクロブロック0に対する復号化
処理MB0−DECを行う。そして、その復号化処理M
B0−DECが終了したら、次のマクロブロック3に対
する処理を開始する。しかし、この時に、図13に示す
ように、前のマクロブロック2に対する可変長符号化処
理MB2−VLDが終了していなければ、これを待っ
て、マクロブロック3に対する可変長復号化処理MB3
−VLDを開始する。
【0078】以後、同様に、各各プロセッサ2-1〜2-3
においては、順次処理対象のマクロブロックxを選択し
て、そのマクロブロックxに対する可変長復号化処理M
Bx−VLDおよび復号化処理MBx−DECを行う。
このように処理を行うことで、可変長復号化処理MBx
−VLDは、前のマクロブロックx−1に対する可変長
復号化処理MB(x−1)−VLDが終了していない場
合には処理の開始を待機させられるが、その他の箇所は
全く並行して処理を行うことができる。
【0079】そして、その可変長復号化処理MBx−V
LDにおいても、処理の開始時こそ、図13に示すよう
に、各プロセッサ2-1〜2-3で同時に復号化処理が開始
されるため、第2のプロセッサ2-2および第3のプロセ
ッサ2-3が待機させられており、処理に遊びが生じてい
るが、その後は、必然的に各プロセッサにおける処理工
程がずれることになり、このような遊びが生じ難くな
る。図13に示す例においても、第1のプロセッサ2-1
におけるマクロブロック3の可変長復号化処理MB3−
VLDがわずかに待たされているのみで、その他には、
全く遊びが生じていない。
【0080】このように、第2の画像符号化/復号化装
置においては、MPEG符号化処理および復号化処理を
行う際に、並列処理可能な符号化処理部分、局所復号化
処理部分および復号化処理部分のみならず、逐次処理す
る必要のある可変長符号化処理部分および可変長復号化
処理部分も、各プロセッサにおいて分散処理するように
している。したがって、この逐次処理部分の負荷をも、
各プロセッサに均等に分散することができ、図10およ
び図13に示したように、第1の画像符号化/復号化装
置と比較してプロセッサの遊び時間を大幅に少なくする
ことができる。そして、その結果、全体の符号化および
復号化の処理速度を大幅に向上させることができる。な
お、これはプロセッサ台数が2台の並列計算機システム
では、さらに顕著になる。
【0081】また、第2の画像符号化/復号化装置の並
列処理部1においては、複数のプロセッサ2-1〜2-n
各々において、振り分けられた処理対象のマクロブロッ
クについての一連の符号化処理、一連の復号化処理を一
貫して行っている。そのため、各プロセッサ間の同期を
とったり、データ通信などの負荷を少なくすることがで
きる。また、その結果、処理時間の全てを符号化および
復号化処理にあてることができる。結果的に、各プロセ
ッサにおける負荷も実質的に均等になり、効率よく、ま
た高速に符号化処理および復号化処理が行える。また、
全てのプロセッサを、実質的に同一の制御、処理手順で
動作させることができるので、装置構成が簡単になる。
さらに本発明は、プロセッサ台数に依存しないスケーラ
ブルな並列処理方式のため、様々な構成の並列計算機シ
ステムに適用できる。
【0082】なお、本発明は、本実施の形態にのみ限ら
れるものではなく、任意好適な種々の改変が可能であ
る。たとえば、前述した実施の形態の並列処理部におい
て、親プロセッサは必ず1台であるが、子プロセッサの
台数に制約はなく、何台でもよい。また、子プロセッサ
が取得するマクロブロック番号は、オペレーティング・
システムが動的に決定する場合もあれば、コンパイラや
ハードウェアによって、静的に一意に決まっている場合
もあり、任意の方法により決定してよい。
【0083】また、各プロセッサで実行されるプログラ
ムは、ROMに予め記憶して画像符号化/復号化装置の
並列処理部に具備されるような構成でもよいし、ハード
ディスク、CD−ROMなどの記憶媒体上に格納してお
き、実行時にプログラムRAMなどに読み込んで参照さ
れるような構成でもよい。
【0084】また、本実施の形態においては、本発明に
係わる処理装置として、図1に示したように、共有メモ
リ型の並列計算機システムを例示したが、装置構成はこ
れに限られるものではない。共有メモリを有しておら
ず、いわゆるメッセージ通信によりデータの転送などを
行うメッセージ通信型並列計算機システムであってもよ
い。また、本実施の形態のような、各プロセッサが緊密
に連結された並列計算機システムでなくとも、各々が独
立した計算機装置であり、それらが任意の通信手段によ
り接続されて協働して所望の処理を行うように構成され
たようなシステムであってもよい。すなわち、計算機装
置の実際の構成は、任意に決定してよい。
【0085】また、前述した画像符号化/復号化装置の
並列処理部は、プログラムに従って所定の動作を行うプ
ロセッサを複数有し、それらが並列に動作して所望の処
理を行うような構成であったが、専用のハードウェアに
より構成され並列に動作する複数の処理部を有するよう
な構成であってもよい。たとえば、MPEGの符号化/
復号化専用回路、画像コーデック用DSP、メディアプ
ロセッサなどの、可変長符号化/復号化処理のための専
用回路などにも適用可能である。
【0086】また、本実施の形態においては、符号化お
よび復号化の際に行う変換方式としてDCTを用いた。
しかし、この変換方式は任意の直交変換方式を用いてよ
い。たとえば、高速フーリエ変換(FFT)や離散フー
リエ変換(DFT)などのフーリエ変換、アダマール変
換、K−L変換などの、任意の変換を用いてよい。ま
た、本発明は、本実施の形態において例示した動画像の
符号化処理および復号化処理についてのみ適用可能なも
のではない。たとえば、音声データやテキストデータの
符号化および復号化など、任意のデータの符号化および
復号化に適用可能である。
【0087】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の符号化装
置および復号化装置によれば、たとえば画像データなど
の符号化および復号化を行う際に、複数の演算処理装置
の各々に均等かつ効率よく負荷を配分することができ、
また、演算処理装置間における同期をとるための通信や
データ通信を少なくすることができる。その結果、その
ような符号化および復号化を高速に行うことができ、ま
た、制御方法や装置構成などを簡単にすることができ
る。
【0088】また、本発明の符号化方法および復号化方
法によれば、たとえば画像データなどの符号化および復
号化を複数の演算処理装置を用いた並列処理により行う
際に、各演算処理装置に均等かつ効率よく負荷を配分す
ることができる。また、各演算処理装置間で同期をとる
ための通信やデータ通信を少なくすることができる。そ
の結果、簡単な制御で、そのような符号化および復号化
を高速に行うことができる。また、本発明の符号化方法
および復号化方法は、その負荷の配分の方法が演算処理
装置の個数などその並列処理装置の構成に依存しない、
スケーラブルな方法のため、様々な構成の並列処理装置
に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明に係わる画像符号化/復号化装
置の並列処理部の構成を示す概略ブロック図である。
【図2】図2は、図1に示した並列処理部の親プロセッ
サ(第1のプロセッサ)において、これまでの並列処理
方法により画像の符号化を行う場合の処理を示すフロー
チャートである。
【図3】図3は、図1に示した並列処理部の子プロセッ
サ(第2〜第nのプロセッサ)において、これまでの並
列処理方法により画像の符号化を行う場合の処理を示す
フローチャートである。
【図4】図4は、図1に示した並列処理部において、こ
れまでの並列処理方法により画像の符号化を行う場合
の、各プロセッサにおける処理の状態を示すタイムチャ
ートである。
【図5】図5は、図1に示した並列処理部の親プロセッ
サ(第1のプロセッサ)において、これまでの並列処理
方法により画像の復号化を行う場合の処理を示すフロー
チャートである。
【図6】図6は、図1に示した並列処理部の子プロセッ
サ(第2〜第nのプロセッサ)において、これまでの並
列処理方法により画像の復号化を行う場合の処理を示す
フローチャートである。
【図7】図7は、図1に示した並列処理部において、こ
れまでの並列処理方法により画像の復号化を行う場合
の、各プロセッサにおける処理の状態を示すタイムチャ
ートである。
【図8】図8は、図1に示した並列処理部の親プロセッ
サ(第1のプロセッサ)において、本発明に係わる並列
処理方法により画像の符号化を行う場合の処理を示すフ
ローチャートである。
【図9】図9は、図1に示した並列処理部の子プロセッ
サ(第2〜第nのプロセッサ)において、本発明に係わ
る並列処理方法により画像の符号化を行う場合の処理を
示すフローチャートである。
【図10】図10は、図1に示した並列処理部におい
て、本発明に係わる並列処理方法により画像の符号化を
行う場合の、各プロセッサにおける処理の状態を示すタ
イムチャートである。
【図11】図11は、図1に示した並列処理部の親プロ
セッサ(第1のプロセッサ)において、本発明に係わる
並列処理方法により画像の復号化を行う場合の処理を示
すフローチャートである。
【図12】図12は、図1に示した並列処理部の子プロ
セッサ(第2〜第nのプロセッサ)において、本発明に
係わる並列処理方法により画像の復号化を行う場合の処
理を示すフローチャートである。
【図13】図13は、図1に示した並列処理部におい
て、本発明に係わる並列処理方法により画像の復号化を
行う場合の、各プロセッサにおける処理の状態を示すタ
イムチャートである。
【図14】図14は、MPEG符号化における画像デー
タの構造を示す図である。
【図15】図15は、MPEG符号化された画像データ
ビットストリームの構造を示す図である。
【図16】図16は、MPEG符号化を行うための処理
装置の構成を示すブロック図である。
【図17】図17は、MPEG符号化を行って図15に
示したようなビットストリームを生成する処理の流れを
示すフローチャートである。
【図18】図18は、逐次処理によりMPEG符号化を
行う場合の処理装置の動作を示すタイムチャートであ
る。
【図19】図19は、MPEG復号化を行うための処理
装置の構成を示すブロック図である。
【図20】図20は、MPEG復号化を行って図15に
示したようなビットストリームを生成する処理の流れを
示すフローチャートである。
【図21】図21は、逐次処理によりMPEG復号化を
行う場合の処理装置の動作を示すタイムチャートであ
る。
【符号の説明】
1,9…画像符号化/復号化装置の並列処理部、2…プ
ロセッサ、3…メモリ、4…結合網、160…符号化装
置、161…動きベクトル検出部、162…減算器、1
63…離散コサイン変換部、164…量子化部、165
…可変長符号化部、166…逆量子化部、167…逆離
散コサイン変換部、168…加算器、169…動き補償
部、170…エンコード制御部、200…復号化装置、
201…可変長復号化部、202…逆量子化部、203
…逆離散コサイン変換部、204…加算器、205…動
き補償部、206…デコード制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5B057 CA12 CA16 CB12 CB16 CB19 CC02 CG02 CG03 CG05 CH04 CH08 5C059 KK13 MA00 MA05 MA21 MA22 MA23 MC11 ME01 NN01 PP05 PP06 PP07 PP16 SS26 UA02 UA05 UA33 UA34 UA38 5C078 BA35 BA54 BA57 BA59 CA31 DA01 DA02 5J064 AA03 BA09 BA13 BA15 BA16 BC01 BC02 BC08 BC16 BC29 BD01

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】並行に動作可能な複数の信号処理装置を有
    し、複数の要素データを有する所定のデータを符号化す
    る符号化装置であって、当該信号処理装置の各々は、 前記所定のデータを分割して得られる所定の複数の部分
    データの各部分データごとに、所定の方式による符号化
    を行う符号化手段と、 同一の信号処理装置の前記符号化手段で符号化された前
    記部分データごとの符号化データを、前記複数の信号処
    理装置の各符号化手段において各々符号化された前記部
    分データごとの符号化データが、前記所定のデータ上の
    当該部分データの位置に基づいて順に可変長符号化され
    るように、可変長符号化する可変長符号化手段とを有す
    る符号化装置。
  2. 【請求項2】前記所定のデータは、複数の画素データを
    有する画像データであって、 前記複数の信号処理装置の各符号化手段は、前記画像デ
    ータを分割して得られる所定の複数の画像ブロックの各
    画像ブロックごとに、前記符号化を行い、 前記複数の信号処理装置の各可変長符号化手段は、前記
    複数の符号化手段において符号化された複数の前記画像
    ブロックごとの符号化データを、前記画像データ上の当
    該画像ブロックの配置に基づく所定の順番で可変長符号
    化する請求項1に記載の符号化装置。
  3. 【請求項3】前記複数の信号処理装置の各符号化手段
    は、 前記画像データを分割して得られるマクロブロックごと
    に、必要に応じて、参照画像を参照して動き補償予測を
    行う動き補償予測手段と、 前記動き補償予測の結果の画素データまたは元の画素デ
    ータに対して、所定の変換処理を行う変換処理手段と、 前記変換処理が行われた前記マクロブロックごとのデー
    タを量子化する量子化手段と、 前記量子化された前記マクロブロックごとのデータを復
    号化し、前記動き補償予測手段に供する参照画像を生成
    する局所復号化手段とを有する請求項2に記載の符号化
    装置。
  4. 【請求項4】前記各符号化手段の前記変換処理手段は、
    離散コサイン変換(DCT)、フーリエ変換、アダマー
    ル変換、K−L変換のいずれかを含む直交変換を含む処
    理を行う請求項3に記載の符号化装置。
  5. 【請求項5】複数の要素データを有する所定のデータを
    符号化する符号化方法であって、 前記所定のデータを所定の複数の部分データに分割し、 前記分割された複数の部分データを、複数の信号処理装
    置上に設けられた複数の符号化手段に順次振り分け、 前記複数の符号化手段において、各々前記振り分けられ
    た部分データを所定の方式に基づいて符号化し、 前記複数の符号化手段において符号化された符号化デー
    タ各々を、前記所定のデータ上の当該部分データの位置
    に基づく所定の順番で、当該符号化データが符号化され
    た符号化手段と同一の前記信号処理装置上に設けられた
    可変長符号化手段において順次可変長符号化し、 前記可変長符号化手段において前記可変長符号化が終了
    した前記信号処理装置の前記符号化手段に対して、新た
    な前記部分データを順次振り分ける符号化方法。
  6. 【請求項6】並行に動作可能な複数の信号処理装置を有
    し、複数の要素データを有する所定のデータが、所定の
    部分データごとに所定の方式により符号化され、さらに
    可変長符号化されて順に配置された符号化データを復号
    化する復号化装置であって、 前記符号化データより、前記所定の部分データごとの符
    号化データを可変長復号化する可変長復号化手段であっ
    て、前記複数の信号処理装置の各可変長復号化手段にお
    いて前記符号化データに順に配置されている前記部分デ
    ータごとの符号化データが順に可変長復号化されるよう
    に、前記可変長復号化を行う可変長復号化手段と、 同一の信号処理装置の前記可変長復号化手段において可
    変長復号化された前記部分データごとの符号化データを
    復号化する復号化手段とを有する復号化装置。
  7. 【請求項7】複数の画素データを有する画像データが、
    マクロブロックごとに符号化され、さらに可変長符号化
    された符号化画像データを復号化する装置であって、 前記複数の信号処理装置の各可変長復号化手段は、同一
    の前記信号処理装置の前記復号化手段における前記復号
    化処理が終了するごとに、前記符号化画像データの次の
    復号化対象のマクロブロックの符号化データを可変長復
    号化し、 前記複数の信号処理装置の各復号化手段は、前記可変長
    復号化手段において可変長復号化された前記マクロブロ
    ックごとの符号化データを復号化する請求項6に記載の
    復号化装置。
  8. 【請求項8】前記符号化画像データに順に配置されてい
    る前記マクロブロックごとの符号化データを、前記複数
    の信号処理装置の前記可変長復号化手段に順に振り分け
    る振り分け手段をさらに有し、 前記複数の信号処理装置の各可変長復号化手段は、前記
    符号化画像データ中において、前記振り分けられたマク
    ロブロックの前に配置されているマクロブロックに対す
    る前記可変長復号化処理が終了した後に、当該振り分け
    られたマクロブロックに対する前記可変長復号化処理を
    行う請求項7に記載の復号化装置。
  9. 【請求項9】前記複数の信号処理装置の各復号化手段
    は、 前記符号化データを可変長復号化して得られるマクロブ
    ロックごとのデータを逆量子化する逆量子化手段と、 前記逆量子化されたデータに対して、所定の変換処理の
    逆変換処理を行う逆変換処理手段と、 前記逆変換処理が行われた前記マクロブロックごとのデ
    ータに基づいて、必要に応じて、参照画像を参照して元
    の画素データを生成する画素データ生成手段と、 前記逆変換処理が行われた前記マクロブロックごとのデ
    ータ、または、前記必要に応じて生成されたデータに基
    づいて、動き補償処理を行い、前記参照画像を生成する
    動き補償処理手段とを有する請求項8に記載の復号化装
    置。
  10. 【請求項10】前記複数の復号化手段各々の前記逆変換
    処理手段は、離散コサイン変換(DCT)、フーリエ変
    換、アダマール変換、K−L変換のいずれかを含む直交
    変換符号化の逆変換処理を行う請求項9記載の復号化装
    置。
  11. 【請求項11】複数の画素データを有する画像データ
    が、マクロブロックごとに符号化され、さらに可変長符
    号化された符号化画像データを復号化する方法であっ
    て、 前記符号化画像データ中に順に配置されている前記マク
    ロブロックごとの符号化データを、複数の信号処理装置
    に、処理対象の符号化データとして順に振り分け、 前記複数の信号処理装置の各々に設けられた可変長復号
    化手段は、各々、前記振り分けられた処理対象のマクロ
    ブロックより、前記符号化画像データ中で前に配置され
    ているマクロブロックに対する可変長符号化処理が終了
    した後、当該振り分けられたマクロブロックの前記符号
    化データの可変長復号化処理を行い、 前記複数の信号処理装置の各々に設けられている復号化
    手段において、各々、同一の信号処理装置上の前記可変
    長復号化手段において可変長復号化された前記マクロブ
    ロックごとの符号化データを復号化し、 前記復号化手段における復号化処理が終了した前記信号
    処理装置に対して、次の復号化対象の新たなマクロブロ
    ックの符号化データを振り分ける復号化方法。
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