JP2000092492A - アップサンプリング装置およびアップサンプリング方法 - Google Patents

アップサンプリング装置およびアップサンプリング方法

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JP2000092492A
JP2000092492A JP25854298A JP25854298A JP2000092492A JP 2000092492 A JP2000092492 A JP 2000092492A JP 25854298 A JP25854298 A JP 25854298A JP 25854298 A JP25854298 A JP 25854298A JP 2000092492 A JP2000092492 A JP 2000092492A
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discrete cosine
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inverse
upsampling
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JP25854298A
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English (en)
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Hiroaki Abe
宏昭 阿部
Takashi Kano
孝志 加納
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NEC Corp
NEC Communication Systems Ltd
Original Assignee
NEC Corp
NEC Communication Systems Ltd
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Publication date
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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Two-Way Televisions, Distribution Of Moving Picture Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 TV電話用動画符号化方式に従って符号化さ
れた動画データをMPEG2信号に変換可能なアップサ
ンプリング装置を提供する。 【解決手段】 TV電話用動画符号化方式に従って符号
化された動画データの可変長符号を復号化する可変長復
号器1と、該可変長復号化されたデータを逆量子化する
逆量子化器2と、該逆量子化されたデータを離散コサイ
ン逆変換を行う離散コサイン逆変換部3と、該離散コサ
イン逆変換された実空間データを補間してMPEG2で
規定された空間領域のデータを得るUSB4と、該補間
により得られた空間領域データを離散コサイン変換する
離散コサイン変換部5と、該離散コサイン変換されたデ
ータを量子化する量子化器6と、該量子化されたデータ
を発生頻度に応じた長さのコードに可変長符号化する可
変長符号器7とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、TV電話用動画デ
ータからMPEG2(Moving Picture coding Group-
2)信号への変換が可能なアップサンプリング装置およ
びアップサンプリング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、TV電話用動画データのMPEG
2信号への変換が可能な方式として、例えばH.263
CIFからMPEG2MP@MLへの変換が可能な方式
が実現されている。その変換方式の概略構成を図5に示
し、以下にその構成・動作を説明する。
【0003】MPEG2は、通信・放送・蓄積に使用さ
れる汎用動画符号化方式である。この方式では、空間解
像度のスケーラビリティにより大きく4つのレベル
(「LL(Low Level)」、「ML(Main Level)」、「H-1
4 (High-1440)」、「HL(HighLevel)」)に分けら
れ、また、色解像度のスケーラビリティにより大きく5
つのプロファイル(「Simple」、「Main」、「SNR(Sig
nal to Noise Ratio) Scalable」、「Spatial Scalab
le」、「High」)に分けられる。他方、H.263はT
V電話用動画符号化方式で、そのフォーマットにはCI
F(Common Intermediate format)とQCIF(Quarte
r CIF)がある。図5に示す方式は、プロファイルとレ
ベルで規定する仕様のうち、MPEG2で最も多く使用
されているMP@ML(Main Profile at Main Level)
の仕様を利用する場合の変換例である。
【0004】図5に示す変換方式では、H.263のデ
コーダ100を用いてH.263CIFのビットストリ
ームを画像データまで再生するようにし、その再生デー
タをMPEG2のエンコーダ200に入力してMPEG
2のビットストリームを得るようになっている。
【0005】デコーダ100は、可変長復号器(VLD :
Variable Length Decoder)101、逆量子化器
(Q-1)102、離散コサイン逆変換(DCT-1)部1
03、動き補償(MC : Motion Compensation)部10
4、フレームメモリ(FM)105からなる周知のH.
263のデコーダである。
【0006】このデコーダ100では、H.263CI
Fのビットストリームは解読され、可変長復号器101
によって可変長符号が復号化される。その後、符号処理
とは逆の処理として、逆量子化器102によって逆量子
化され、さらに離散コサイン逆変換部103によって周
波数空間から実空間に戻す変換である逆DCT変換が行
われて画像が復元される。動き補償されている動画デー
タの場合は、動き補償部104によって、ビットストリ
ームから解読され再構成された動きベクトルに基づいて
フレームメモリ105に予め格納されている参照画像が
読み出され、該参照画像が上記逆DCT変換の結果に加
算されることで動き補償が行われる。このようにして、
逆DCT変換され、あるいは動き補償が行われたデータ
が画像データとして出力される。
【0007】エンコーダ200は、離散コサイン変換
(DCT : Discrete Cosine Transform)部201、量子
化器(Q)202、逆量子化器(Q-1)203、離散コ
サイン逆変換(DCT-1)部204、フレームメモリ2
05、動き補償部206、可変長符号器(VLC : Variab
le Length Coder)207からなる周知のMPEG2の
エンコーダである。
【0008】このエンコーダ200では、上記デコーダ
100から出力された画像を入力画像とし、該入力画像
の現フレームの画素とフレームメモリ205に格納され
ている次フレームを予測するための参照画像の画素との
差分データが離散コサイン変換部204によってDCT
変換され、さらに量子化器202によって量子化され
る。この量子化器202で量子化されたデータは、可変
長符号器207および逆量子化器203にそれぞれ入力
される。
【0009】可変長符号器207では、量子化器202
にて量子化された差分データが、ランレングスとレベル
の組み合わせの発生頻度に応じた長さのコード(可変長
符号)に可変長符号化されて出力される。量子化器20
2で量子化されたデータは、さらに逆量子化器203で
逆量子化され、離散コサイン逆変換部204によって逆
DCT変換され量子化差分データが再生される。このデ
ータは、前フレームの予測画像に加算されて参照画像と
してフレームメモリ205に格納される。入力画像の現
フレームと前フレームの間の動き補償については、動き
補償部206が現フレームとフレームメモリ205に格
納されている参照画像を基に推定された動きベクトルと
に基づいて行う。この動きベクトル情報もDCT変換、
量子化、可変長符号化されて出力される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の方式では、H.263のデコーダとMPEG2
のエンコーダをそのまま用いる構成となっているため、
ハードウェアが大規模なものになるという問題があっ
た。
【0011】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、ハードウェアが大規模になることのない、TV電話
用動画符号化方式に従って符号化された動画データをM
PEG2信号に変換可能なアップサンプリング装置およ
びアップサンプリング方法を提供することを目的とす
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のアップサンプリング装置は、TV電話用動
画符号化方式に従って符号化された動画データをMPE
G2信号に変換可能なアップサンプリング装置であっ
て、前記動画データの可変長符号を復号化する可変長復
号手段と、前記可変長復号化された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つい
て、周波数空間から実空間に戻す離散コサイン逆変換を
行う離散コサイン逆変換手段と、前記離散コサイン逆変
換された実空間データを補間して前記MPEG2で規定
された空間領域のデータを得るアップサンプリング手段
と、前記補間により得られた空間領域データについて、
実空間から周波数空間に変換する離散コサイン変換を行
う離散コサイン変換手段と、前記離散コサイン変換され
たデータを量子化する量子化手段と、前記量子化された
データを発生頻度に応じた長さのコードに可変長符号化
する可変長符号手段と、を有することを特徴とする。
【0013】本発明のアップサンプリング方法は、TV
電話用動画符号化方式に従って符号化された動画データ
をアップサンプリングしてMPEG2信号に変換する方
法であって、前記動画データの可変長符号を復号化した
可変長復号化データを逆量子化し、該逆量子化データに
ついて、周波数空間から実空間に戻す離散コサイン逆変
換を行うようにし、前記離散コサイン逆変換された実空
間データを補間して前記MPEG2で規定された空間領
域のデータを得、該空間領域データについて、実空間か
ら周波数空間に変換する離散コサイン変換を行った後、
該離散コサイン変換されたデータを量子化し、該量子化
されたデータを発生頻度に応じた長さのコードに可変長
符号化して前記MPEG2信号を得ることを特徴とす
る。
【0014】(作用)上記のとおりの本発明において
は、TV電話用動画符号化方式に従って符号化された動
画データは、可変長復号化、逆量子化、離散コサイン逆
変換が行われた後、補間処理によってMPEG2で規定
された空間領域のデータに変換される。そして、この空
間領域のデータを、離散コサイン変換、量子化、可変長
符号化してMPEG2信号を得るようになっている。こ
の構成によれば、従来の図5に示した方式における動き
補償部104、フレームメモリ(FM)105、逆量子
化器203、離散コサイン逆変換部204、フレームメ
モリ205、動き補償部206、可変長符号器207の
部分(図5の点線で囲まれた部分)は必要なくなり、従
来のようにハードウェアが大規模になることはない。
【0015】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
【0016】本発明のアップサンプリング装置は、TV
電話用動画符号化方式に従って符号化された動画データ
をMPEG2信号に変換するものである。図1に、本発
明のアップサンプリング装置の一実施形態を示す。
【0017】図1に示すアップサンプリング回路は、
H.263CIFの動画データをMPEG2で利用でき
るようにアップサンプリングする回路であって、その構
成は、可変長復号器(VLD)1、逆量子化器(Q-1
2、離散コサイン逆変換(DCT-1)部3、アップサン
プリング部(USB:Up Sampling Box)4、離散コサ
イン変換(DCT)部5、量子化器(Q)6、可変長符
号器(VLC)7からなる。これら構成部のうち、US
B4以外は前述の図5に示したものと同様のものである
ため、ここではその説明は省略し、USB4の構成・動
作について詳細に説明する。
【0018】H.263CIFは、352画素(水平)
×288画素(垂直)サイズである。H.263CIF
とMPEG2MP@MLとの間の大きな違いは空間解像
度とベクトル値であり、これらの値を変換することによ
りH.263CIFの動画データのMPEG2MP@M
Lへのアップサンプリングが可能となる。
【0019】以下、フレーム方式としてインターレース
方式(飛び越し走査)を採用するMPEG2MP@ML
への変換について具体的に説明する。
【0020】インターレース方式の場合、1フレームは
トップフィールド(奇数フィールド)とボトムフィール
ド(偶数フィールド)からなる。H.263CIFの垂
直方向のデータはこの1フィールド分のデータ量に相当
することから、H.263CIFの垂直方向のデータを
トップ、ボトムフィールドの両方に使用することで、垂
直方向についてはMPEG2MP@MLと同等の画素数
となる。
【0021】また、H.263CIF、MPEG2MP
@MLともに1フレーム内の画像処理はブロック単位
(ブロック:8画素×8画素)で行われる。この場合の
H.263CIFの水平方向のブロック数は44で、M
PEG2MP@MLの水平方向のブロック数は90であ
る。隣接するブロックは相関が高いという性質があるこ
とから、図2に示すようにH.263CIFの水平方向
のブロックを水平方向に2倍にすることで、MPEG2
MP@MLへの水平方向の変換が可能になる。
【0022】以上の処理により、H.263CIFから
MPEG2MP@MLへの空間解像度の変換を行うこと
ができる。
【0023】一方、H.263CIFの動きベクトル値
のMPEG2MP@MLへの変換は次のようにして行う
ことができる。動きベクトル値は、水平方向、垂直方向
の2つがあり、本実施形態では空間解像度が水平、垂直
ともに2倍となっているため、単純にベクトル値を2倍
にすることでH.263CIFからMPEG2MP@M
Lへの動きベクトル値の変換を行うことができる。
【0024】本実施形態では、USB4によって上述し
た空間解像度および動きベクトル値の変換が行われる。
このUSB4は、図3に示すように、フレームメモリ1
0とベクトル変換器11からなる。フレームメモリ10
は、離散コサイン逆変換部3で逆DCT変換されて復号
化された画像データについて、その水平方向の画素数を
2倍とし、該水平方向の画素数が2倍となった画像デー
タを1つのフレームを構成するトップ、ボトムフィール
ドのそれぞれのデータとして格納する。ベクトル変換器
11は、離散コサイン逆変換部3からの動きベクトル値
を水平、垂直方向にそれぞれ2倍する。
【0025】次に、このUSB4のアップサンプリング
の動作を図4を参照して具体的に説明する。
【0026】USB4は、まず、離散コサイン逆変換部
3によって逆DCT変換されて復号化されたデータが画
像データであるのか、動きベクトルデータであるのかを
判断する(ステップS10,S11)。画像データの場
合は、前述の図2に示したように、所定のサイズ(8画
素×8画素)のブロック単位に分割された上記画像デー
タを、水平方向について各ブロック値を2個ずつ並べ
て、水平方向のブロック数を2倍にする(ステップS1
2)。そして、その水平方向が2倍となった画像データ
を、フレームを構成するトップ、ボトムフィールドのそ
れぞれのフィールドデータとして出力する(ステップS
13)。動きベクトルデータの場合は、その動きベクト
ル値を水平、垂直方向に2倍する(ステップS14)。
【0027】上記のようにしてアップサンプリングされ
たデータは、離散コサイン変換部5によってDCT変換
され、さらに量子化器6によって量子化された後、可変
長符号器7で可変長符号化されて出力される。以上の処
理により、H.263の動画データからMPEG2信号
が得られる。
【0028】なお、上述の説明では、H.263の動画
データからMPEG2信号への変換について説明した
が、H.263の動画データの他にH.261などの動
画データにも適用可能である。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように構成される本発明に
よれば、処理が複雑で、回路規模の大きな動き補償部な
ど従来必要であった構成を省くことができるので、装置
がコンパクトになるとともに、低コスト化、処理の高速
化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のアップサンプリング装置の一実施形態
を示すブロック図である。
【図2】H.263CIFからMPEG2MP@MLへ
の水平方向の変換の一例を示す図である。
【図3】図1に示したUSBの一構成を示すブロック図
である。
【図4】図1に示したUSBにおけるアップサンプリン
グ処理の手順を示すフローチャート図である。
【図5】従来のH.263CIFの動画データからMP
EG2MP@MLへの変換方式を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
1 可変長復号器 2 逆量子化器 3 離散コサイン逆変換部 4 USB 5 離散コサイン変換部 6 量子化器 7 可変長符号器 10 フレームメモリ 11 ベクトル変換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加納 孝志 東京都港区三田一丁目4番28号 日本電気 通信システム株式会社内 Fターム(参考) 5C059 KK41 LB05 LB11 MA00 MA05 MA23 MC11 ME01 NN01 NN21 PP04 SS07 UA02 UA05 UA33 UA34 UA38 5C064 AA01 AA06 AB04 AC01 AC11 AD02 AD14

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 TV電話用動画符号化方式に従って符号
    化された動画データをMPEG2信号に変換可能なアッ
    プサンプリング装置であって、 前記動画データの可変長符号を復号化する可変長復号手
    段と、 前記可変長復号化された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ついて、周波数空間から実
    空間に戻す離散コサイン逆変換を行う離散コサイン逆変
    換手段と、 前記離散コサイン逆変換された実空間データを補間して
    前記MPEG2で規定された空間領域のデータを得るア
    ップサンプリング手段と、 前記補間により得られた空間領域データについて、実空
    間から周波数空間に変換する離散コサイン変換を行う離
    散コサイン変換手段と、 前記離散コサイン変換されたデータを量子化する量子化
    手段と、 前記量子化されたデータを発生頻度に応じた長さのコー
    ドに可変長符号化する可変長符号手段と、を有すること
    を特徴とするアップサンプリング装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のアップサンプリング装
    置において、 前記動画データが動き補償されている動画データであ
    り、 前記アップサンプリング手段は、 前記離散コサイン逆変換手段にて変換され復号化された
    画像データについて、その水平方向の画素数を2倍と
    し、該水平方向の画素数が2倍となった画像データを1
    つのフレームを構成するトップ、ボトムフィールドのそ
    れぞれのデータとして格納するフレームメモリ手段と、 前記離散コサイン逆変換手段にて変換された動きベクト
    ル値を水平、垂直方向にそれぞれ2倍するベクトル変換
    手段と、を有することを特徴とするアップサンプリング
    装置。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載のアップサンプリング装
    置において、 前記離散コサイン逆変換手段が、所定サイズのブロック
    単位で変換処理を行い、 前記フレームメモリ手段が、前記ブロック単位に分割さ
    れて変換処理された画像データを、水平方向について各
    ブロックを2個ずつ並べて水平方向のブロック数を2倍
    とし、該水平方向のブロック数が2倍となった画像デー
    タを1つのフレームを構成するトップ、ボトムフィール
    ドのそれぞれのデータとして格納することを特徴とする
    アップサンプリング装置。
  4. 【請求項4】 TV電話用動画符号化方式に従って符号
    化された動画データをアップサンプリングしてMPEG
    2信号に変換する方法であって、 前記動画データの可変長符号を復号化した可変長復号化
    データを逆量子化し、該逆量子化データについて、周波
    数空間から実空間に戻す離散コサイン逆変換を行うよう
    にし、 前記離散コサイン逆変換された実空間データを補間して
    前記MPEG2で規定された空間領域のデータを得、該
    空間領域データについて、実空間から周波数空間に変換
    する離散コサイン変換を行った後、該離散コサイン変換
    されたデータを量子化し、該量子化されたデータを発生
    頻度に応じた長さのコードに可変長符号化して前記MP
    EG2信号を得ることを特徴とするアップサンプリング
    方法。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載のアップサンプリング方
    法において、 前記動画データが動き補償されている動画データであ
    り、 前記実空間データを補間してMPEG2で規定された空
    間領域のデータを得る処理は、 前記離散コサイン逆変換によって変換され復号化された
    画像データについて、その水平方向の画素数を2倍と
    し、該水平方向の画素数が2倍となった画像データを1
    つのフレームを構成するトップ、ボトムフィールドのそ
    れぞれのデータとする空間解像度変換処理と、 前記離散コサイン逆変換によって変換された動きベクト
    ル値を水平、垂直方向にそれぞれ2倍するベクトル値変
    換処理と、を含むことを特徴とするアップサンプリング
    方法。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載のアップサンプリング方
    法において、 前記離散コサイン逆変換を所定のサイズのブロック単位
    で行うようにし、 前記空間解像度変換処理が、前記ブロック単位に分割さ
    れて変換処理された画像データを、水平方向について各
    ブロック値を2個ずつ並べて、水平方向のブロック数を
    2倍とし、該水平方向のブロック数が2倍となった画像
    データを1つのフレームを構成するトップ、ボトムフィ
    ールドのそれぞれのデータとして格納する処理であるこ
    とを特徴とするアップサンプリング方法。
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