JP2000270322A - 動画像符号化装置及び動画像符号化方法 - Google Patents
動画像符号化装置及び動画像符号化方法Info
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Abstract
置及び動画像符号化方法に関し、伝送エラーによる受信
復号再生画質の劣化を回避する。 【解決手段】 制御部4による制御に従ってフレームメ
モリ1から動画像の1画面を複数のブロックに分割して
符号化処理するDCT演算部5と量子化部6と可変長符
号化部7と送出制御部8とを含む符号化処理部2を有
し、1画面の大きさ又はブロックの大きさを切替えて符
号化処理した符号化データの複数ブロックをグループと
してヘッダを付加し、複数のヘッダに分割する1画面の
大きさ又はブロックの大きさを示すブロック分割情報を
送出制御部8に於いて挿入し、バッファメモリ3を介し
て送出する。
Description
且つ復号再生画質の劣化を防止した動画像符号化装置及
び動画像符号化方法に関する。動画像の伝送や蓄積に於
いては、動画像データを圧縮符号化するもので、再生画
質を劣化することなく、高圧縮率が得られる符号化手段
が必要である。又伝送誤りに対する耐性が大きいことも
必要である。本発明は、このような要望に対応する動画
像符号化装置及び符号化方法に関する。
例えば、ITU−T(InternationalTelecommunicati
onUnion−Telecommunication Standardization S
ector )のH.263等が知られている。これは動画像
ハイブリッド符号化方式と称されている。又このITU
−TのH.263については、AnnexK,Anne
xQ,AnnexP等が知られている。
明図であり、352×288画素のCIF(Common I
ntermediate Format )の入力画像41を、アクティビ
ティが小の場合、即ち、シーンチェンジや動きの激しい
画像でない場合、16×16画素のマクロブロックMB
に分割した画像42とする。この場合、横22個、縦1
8個のマクロブロックMBに分割されることになる。そ
して、このマクロブロックMB対応に動き補償等を含め
た符号化が行われる。
ンチェンジや動きの激しい画像の場合、大量の情報が発
生するから、16×16画素のブロックMBより大きい
ブロック、例えば、32×32画素のマクロブロックM
Bに分割した画像43とする。この場合、縦11個、横
9個のマクロブロックMBに分割されることになる。そ
して、半分の個数としたマクロブロックMB対応に動き
補償等を含めた符号化が行われる。
画素のマクロブロック毎に行うものであり、その予測誤
差を16×16画素に対応したダウンサンプリングを行
い、縮小された予測誤差に対して、DCT演算,量子
化,可変長符号化を行うもので、静止背景部分は高解像
度を保持したままで、動領域のみ解像度を低下させて符
号化することが可能となる。そして、それぞれのブロッ
ク分割情報を含めて伝送することにより、受信側の35
2×288画素のCIF復号再生画像44は、送信側の
入力画像41を復元したものとなる。
明図であり、352×288画素のCIFの入力画像5
1を、アクティビティが小の場合、AnnexQと同様
に、16×16画素のマクロブロックMBに分割した画
像52として符号化する。又アクティビティが大の場
合、入力画像51を縮小して176×144画素のQC
IFの画像53とし、且つ16×16画素の同一の大き
さのマクロブロックMBに分割して符号化する。この場
合、前画像と今回の画像とのサイズが異なるものである
から、予測画像は、サイズを合わせる処理を行って求め
ることになる。又受信側では、CIFかQCIFかの情
報を基に復号再生して、352×288画素のCIF復
号再生画像54を得ることができる。
を符号化する際に、効率良く符号化できるか否かの尺
度)が小さい時は、高解像度で符号化し、アクティビテ
ィが大きい時は、発生情報量が多くなって符号化処理が
困難な状態となる可能性が非常に大きいので、入力画像
を分割するブロックを大きくするか、又は入力画像を縮
小することにより、低解像度で符号化する。
造との説明図であり、(A)はフレーム(t)に於い
て、アクティビティが大きいことにより、入力画像を縮
小又は大きいブロックで分割した場合のQCIF相当の
画像を示し、この場合、縦9個、横11個のマクロブロ
ックに分割されることになる。そこで、1マクロブロッ
クライン毎にマクロブロックの符号化データをグループ
化してGOB(GroupOf Block)とする。この場合、
縦9個に分割されているから、ブロックスキャン方向に
沿ってグループ化することにより、9個のブロックグル
ープデータGOB0〜GOB8が得られる。
H,GOB0,GOBH,GOB1,GOBH,GOB
1,・・・GOBH,GOB8となり、PHはピクチャ
ヘッダ、GOBHはブロックグループヘッダを示す。即
ち、最初のブロックグループデータGOB0の先頭にピ
クチャヘッダPHを付加し、他のブロックグループデー
タGOB1〜GOB8の先頭にブロックグループヘッダ
GOBHを付加する。
に於いて、アクティビティが小さいことにより、CIF
相当の入力画像について、縦18個、横22個のマクロ
ブロックに分割し、マクロブロックライン毎に18個の
ブロックグループデータGOB0〜GOB17する。こ
の場合、ビットストリーム構造は、PH,GOB0,G
OBH,GOB1,・・・GOBH,GOB17として
示すものとなる。
クチャヘッダPHを示す。このピクチャヘッダPHは、
同期語(Picture Start Code )と画像サイズ,符
号化モード等を含むものである。又(b)はブロックグ
ループヘッダGOBHを示し、その先頭に同期語(GO
B/Slice Start Code )があり、その次に画像中
の位置の情報を含むものである。
ム、(d)は受信側の受信ビットストリームを示す。又
(e)はH.263のブロックグループヘッダGOBH
を示し、GBSCはユニークな同期語であり、コードは
“0000 0000 0000 0000 1”、G
Nは5ビット構成のブロックグループ(GOB)番号、
GFIDはブロックグループ(GOB)のID番号、G
QUANTは現ブロックグループ(GOB)の量子化器
のデフォルト値、MBDはブロックグループデータを示
す。
ムを正常に受信した場合は、そのピクチャヘッダPHの
画像サイズや符号化モード等の情報を認識できるから、
1画面を構成するマクロブロックラインについて復号し
て再生画像を表示することができる。しかし、伝送エラ
ーが図示のように発生して、受信側ではピクチャヘッダ
PHを正常に受信できない場合、画像サイズや符号化モ
ード等の情報を認識できないので、画像の分割数未確定
として示すように、ピクチャヘッダPH以降の1画面を
構成するマクロブロックライン数を認識することができ
ない。このような場合には、復号再生画像は誤ったもの
となる。
に於いても、動画像を高能率符号化して伝送することが
可能であり、例えば、IMT−2000として実用化が
進められている移動通信システムに於いては、最大2M
bpsの伝送を可能としている。従って、動画像を符号
化することにより、携帯端末装置に対しても容易に動画
像情報を伝送することが可能となる。しかし、無線周波
数帯として数GHz帯を使用するものであるから、無線
伝送路はフェージング等による不安定性を有し、且つノ
イズの混入する機会も多いものである。
な伝送エラーが発生する可能性が多くなり、ピクチャヘ
ッダPHの伝送エラーにより受信復号再生画質が著しく
劣化することになる。例えば、図9の(A)を送信側の
マクロブロックに分割して符号化する画像とし、(B)
を受信側のマクロブロック対応に復号化した画像とする
と、フレーム(t)のCIFの送信側の画像を正しく受
信側に伝送できた場合は、CIFの復号再生画像を得る
ことができる。
ティビティ大により、マクロブロックを大きくして分割
した場合、又はQCIF画像とした場合、伝送エラーに
よりピクチャヘッダPHの画像サイズ情報等を受信側で
認識できないと、受信側では(B)の下方に示すよう
に、縮小された画像が復号される。即ち、32×32画
素のマクロブロックを、16×16画素のマクロブロッ
クと見做し、又はQCIF画像をCIF画像と見做して
復号することになるから、拡大することなく復号され
て、(B)の下方に示す復号再生画像となり、再生画質
の著しい劣化が生じる問題がある。本発明は、解像度や
画像の大きさを適応的に切替えて符号化する場合の伝送
エラーに対して、受信復号再生画質の劣化を最小限に抑
えることを目的とする。
置は、(1)入力画像の1画面を複数のブロックに分割
して符号化処理し、この符号化処理による発生情報量の
増加を回避するように、1画面の大きさ又はブロックの
大きさを切替え、且つブロックの符号化データの複数個
をグループとし、各グループの先頭に、それぞれ同期語
を有するヘッダを付加して送出する符号化処理部2を含
む動画像符号化装置であって、1画面の大きさ又はブロ
ックの大きさを示すブロック分割情報を、複数のヘッダ
の同期語の後に挿入する構成を有するものである。この
ブロック分割情報を、複数グループの先頭から連続する
所定数のグループのヘッダに挿入する。又このブロック
分割情報を挿入したか否かを示す符号を付加することが
できる。又ブロック分割情報のエラー検出,訂正符号を
付加することができる。
力画像の1画面を複数のブロックに分割して符号化処理
し、この符号化処理による発生情報量の増加を回避する
ように、1画面の大きさ又はブロックの大きさを切替
え、且つブロックの符号化データの複数個をグループと
し、各グループの先頭に、それぞれ同期語を有するヘッ
ダを付加して送出する符号化方法であって、1画面の大
きさ又はブロックの大きさを示すブロック分割情報を、
複数のヘッダの同期語の後に挿入して送出する過程を含
むものである。又この分割情報を、1画面を構成する複
数のグループの中の先頭から連続する所定数のグループ
のヘッダに挿入することができる。
応的に変更して符号化処理し、複数のブロックをグルー
プとして、各グループの先頭にヘッダを付加し、このヘ
ッダの符号化データの先頭位置を示すマクロブロックア
ドレスの前に、ブロック分割情報を挿入して送出する過
程を含むことができる。又ブロック分割情報についての
エラー検出符号又はエラー訂正符号を生成して、ブロッ
ク分割情報の後に付加する過程を含むことができる。又
同期語とヘッダ内に配置されるブロック分割情報との間
に、符号化する画像のブロックの分割方法によって長さ
が依存しない長さの符号のみの挿入を許容する過程を含
むことができる。
図であり、1はフレームメモリ、2は符号化処理部、3
はバッファメモリ、4は制御部、5はDCT演算部、6
は量子化部、7は可変長符号化部、8は送出制御部を示
す。テレビカメラ(図示せず)等からの入力画像をフレ
ームメモリ1に一旦格納し、制御部4の制御に従って読
出して符号化処理部2に入力する。
化部6,可変長符号化部7,送出制御部8等の機能を含
むもので、DSP(ディジタル・シグナル・プロセッ
サ)等の演算機能によって各部の機能を実現することも
可能である。又入力画像を複数のマクロブロックに分割
し、マクロブロック対応に動きベクトルの導出,予測誤
差の算出を行い、DCT演算部5により離散コサイン変
換処理を行い、量子化部6により変換係数の量子化処理
を行い、可変長符号化部7により量子化出力の可変長符
号化処理を行い、送出制御部8により、ピクチャヘッダ
及びブロックグループヘッダをブロックグループデータ
に付加したビットストリーム構造としてバッファメモリ
3に入力し、このバッファメモリ3から伝送速度に従っ
て一定速度で読出して送信する。
測誤差やバッファメモリ3に於けるデータ量等を基に判
定し、CIF画像とQCIF画像との切替えや、分割マ
クロブロックの大小の切替えを行い、その情報を含め
て、送出制御部8により、ピクチャヘッダに画像サイズ
や符号化モード等のブロック分割情報又は解像度情報を
付加すると共に、ブロックグループヘッダにも付加す
る。それにより、図8に示すように、ピクチャヘッダP
Hの伝送エラーにより、画像サイズや符号化モード等の
情報を認識できない場合でも、次のブロックグループヘ
ッダを正しく受信識別できれば、このピクチャヘッダP
Hが付加されたビットストリームについて正しく復号す
ることが可能となる。又動画像復号装置は、前述の処理
機能の逆の処理を行う構成で、受信復号処理が可能とな
る。
ットの説明図であり、(A)はブロックグループヘッダ
にブロック分割情報を付加する場合を示し、GBSC,
GN,GFID,GQAUNT,MBDは、図8の
(e)に示す場合と同じ同期語,ブロックグループ(G
OB)番号,ブロックグループ(GOB)ID番号,現
ブロックグループ(GOB)の量子化器のデフォルト値
をそれぞれ示す。又SF(Souce Format )は、画像
サイズを示すフォーマット情報であり、又RRU(Red
uced Resolution Update )は、H.263のAnn
exQに於ける解像度を示すRRUモードが有効か否か
を示すビットである。
8により、総てのブロックグループヘッダに対して、ピ
クチャヘッダに於いて定義されている画像サイズを示す
SFビットと、解像度を示すRRUモードが有効か否か
を示すRRUビットとを含むブロック分割情報をブロッ
クグループ番号GNの後に付加する。この場合、無線回
線状態の劣化が大きく、伝送エラーによりピクチャヘッ
ダを含む複数のブロックグループヘッダの受信識別が困
難となった場合でも、受信識別可能のブロックグループ
ヘッダがあれば、画像サイズを識別することができる。
従って、このブロックグループヘッダの後続のブロック
グループデータMBDの正しい復号が可能となる。
ッダではなく、その中の所定数、例えば、ブロックグル
ープ番号GN=0〜GN=8の中のGN=1〜GN=3
に、前述のSFビットとRRUビットとを付加した場合
を示す。なお、ピクチャヘッダのPSC(Picture S
tart Code )は同期語を示す。
クグループデータMBDの中の先頭から連続する4個の
ブロックグループデータMBDに、SFビットとRRU
ビットとを含むブロック分割情報を付加した場合を示
す。従って、ピクチャヘッダを含めてブロックグループ
番号GN2まで、バースト的な伝送エラーによりSFビ
ットとRRUビットとを認識できないとしても、次のブ
ロックグループ番号GN3のブロックグループヘッダの
SFビットとRRUビットとを認識できれば、ブロック
グループ番号GN3以降のブロックグループデータMB
Dを正しく復号することが可能となる。又ブロック分割
情報を、予め設定した複数のブロックグループ番号GN
のヘッダに付加することもできる。
の先頭に付加するピクチャヘッダPHとブロックグルー
プヘッダとの総てにブロック分割情報を付加すると、伝
送効率に影響を及ぼす場合、図2の(B)に示すよう
に、一部のブロックグループヘッダにブロック分割情報
を付加すれば、伝送効率に及ぼす影響を小さくし、且つ
伝送エラーによる受信側の復号再生画質の劣化を回避す
ることができる。
ーマットの説明図であり、(A)はH.263 Ann
exKで定義されている伝送フォーマットを示し、SS
Cはスライススタートコード、SEPB1はスライスス
タートコードがユニークであることを保証するビット
(常に“1”)、MBAはマクロブロックアドレス、S
EPB2はスライススタートコードがユニークであるこ
とを保証するビット(常に“1”)、SQUANTは現
スライスの量子化器のデフォルト値、GFIDはスライ
スID番号、SEPB3はスライススタートコードがユ
ニークであることを保証するビット(常に“1”)、M
BDはブロックデータを示す。
分割するマクロブロックの大きさを前述のように16×
16画素又は32×32画素のように1画面については
固定したものではなく、そのマクロブロックのラスタス
キャン方向に、任意の大きさとすることを許容したもの
である。従って、アクティビティ小の場合のマクロブロ
ックを長くすることができる。そこで、ブロックグルー
プヘッダに相当するスライスヘッダには、そのスライス
の先頭のマクロブロックアドレスMBAを付加してい
る。又1画面に対応する先頭のブロックグループデータ
には、ピクチャヘッダが付加されて伝送される。
した本発明の実施の形態を示し、スライススタートコー
ドSSCの直後のSEPB1ビットを前述の場合と同様
に、“1”とした場合は、分割情報なしとするもので、
その場合は、(A)に示すスライスヘッダと同一の構成
となる。又“01”とした場合は分割情報ありとして、
ブロック分割に関連する画像サイズを示すSFビット
と、RRUモードの有効か否かを示すRRUビットと、
エラーチェックコードCRCと、固定符号としての
“1”とを付加する。即ち、スライススタートコードS
SCとマクロブロックアドレスMBAとの間に、“0
1”,SF,RRU,CRC,“1”からなるブロック
分割情報を挿入するものである。
ク分割情報のSF,RRUのエラーチェックを行う為の
ものであり、例えば、生成多項式が、X4 +X3 +X2
+1で表されるものを使用することができる。又BCH
符号のようなエラー訂正符号を用いることも可能であ
る。エラー訂正符号は冗長度が大きくなるが、伝送エラ
ーの大きい場合には、エラー訂正機能によって正しい受
信処理が可能となる。
ック分割に関連したフィールド長を有するものである。
従って、受信側ではブロック分割情報を認識できない場
合、マクロブロックアドレスMBAを誤った長さで認識
する可能性があり、その場合は、画像符号化データが可
変長であることから、総ての復号が誤ったものとなり、
復号再生画像は全く認識できないものとなる。
り認識できない場合に、前述のような復号再生画質劣化
の問題が生じる。そこで、図3の(B)に示すように、
マクロブロックアドレスMBAの前に、ブロック分割情
報を付加するものである。このブロック分割情報も、総
てのスライススタートコードSSCの後に付加すること
も可能であり、又ピクチャヘッダの後の連続した複数個
又は予め設定した位置のスライススタートコードSSC
の後に付加することも可能である。
とのビットストリームの概要を示すものであり、PSC
はピクチャヘッダの同期語、GBSC/SSCはブロッ
クグループ又はスライスの同期語を示す。同期語(ピク
チャスタートコード)PSCと画像サイズ,符号化モー
ド等を含むピクチャ符号化情報とからなるピクチャヘッ
ダが、伝送エラーによって受信側では検出不可能となっ
た場合、送信側では、同期語GBSC/SSCの後に、
(B)の分割情報ありの場合のように、ブロック分割情
報を付加することにより、これを正常に受信して認識で
きた場合、このブロック分割情報を基に、それ以降を正
常に復号することができる。
ロックアドレスMBAの前に付加することが必要であ
る。即ち、マクロブロックアドレスMBAは、ブロック
分割に関連してフィールド長が異なるから、これに影響
を受けないように、マクロブロックアドレスMBAの前
に付加されているブロック分割情報を認識することによ
って、マクロブロックアドレスMBAのフィールド長を
識別できるから、このブロック分割情報とマクロブロッ
クアドレスMBAとを正しく認識できれば、それ以降の
復号処理を正常に行うことができる。又同期語とヘッダ
内に付加する前述のブロック分割情報との間に、画像の
ブロック分割方法には依存しない長さの符号の挿入のみ
を許容し(なお、挿入しない場合を含む)、ブロック分
割情報の抽出を確実にすることができる。
トであり、先ず現在の画像を符号化する解像度を決定し
(1)、分割情報挿入回数Ninsを決定する(2)。
この分割情報の挿入回数Ninsは、GOB/Slic
e(マクロブロック/スライス)ヘッダの中に分割情報
を何個挿入するかの回数を示すものである。そして、ヘ
ッダへの分割情報の挿入回数Ninsをカウントするカ
ウンタCNT=0とする(3)。
ダを符号化し(4)、決定された解像度によりブロック
を符号化し(5)、GOBスタートコードGBSC或い
はSliceスタートコードSSCを符号化し(6)、
CNT=CNT+1、即ち、カウンタをインクリメント
とする(7)。そして、CNT≦Ninsか否かを判定
し(8)、カウンタのカウント値CNTが挿入回数Ni
ns以下の場合は、分割情報(SF/RRU)を挿入す
る(9)。
sの場合、又はステップ(9)の後に、GOBヘッダの
共通部分GFID,GQUANT或いはSliceヘッ
ダの共通部分MBA,SETPB2,SQUANT,S
EPB3,GFIDを挿入する(10)。そして、決定
された解像度でブロックを符号化し(11)、1ピクチ
ャ(1画面)の終了か否かを判定し、終了時は、ステッ
プ(1)に移行して次のピクチャ(画面)の符号化を開
始し、又終了でない場合は、ステップ(6)に移行し、
順次次のステップ(7)〜(12)を実行する。
た複数のブロックグループヘッダ或いはスライスヘッダ
に挿入することにより、受信側では、伝送エラーが発生
した場合でも、分割情報を受信識別した後は、正常な復
号が可能となる。又本発明は、前述の各実施の形態にの
み限定されるものではなく、種々付加変更することが可
能である。
の1画面を複数ブロックに分割して符号化処理し、複数
ブロックをグループとしたブロックグループの符号化デ
ータの先頭に付加するピクチャヘッダPHと任意数のブ
ロックグループヘッダとに、ブロック分割情報を挿入す
るものである。それによって、伝送エラーによるピクチ
ャヘッダの受信識別不可能の場合でも、途中のブロック
グループヘッダを正常に受信識別できた場合は、それ以
降の符号化データを正常に復号することが可能となる。
従って、伝送エラーが大きくなる可能性の高い無線回線
を介して動画像の符号化データを伝送する場合でも、受
信側の復号再生画質の劣化を回避することができる利点
がある。
図である。
説明図である。
る。
る。
図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 入力画像の1画面を複数のブロックに分
割して符号化処理し、該符号化処理による発生情報量の
増加を回避するように前記1画面の大きさ又は前記ブロ
ックの大きさを切替え、且つ前記ブロックの符号化デー
タの複数個をグループとし、該グループの先頭に、それ
ぞれ同期語を有するヘッダを付加して送出する符号化処
理部を含む動画像符号化装置に於いて、 前記1画面の大きさ又は前記ブロックの大きさを示すブ
ロック分割情報を、複数の前記ヘッダの同期語の後に挿
入する構成を有することを特徴とする動画像符号化装
置。 - 【請求項2】 前記1画面を構成する複数のグループの
中の先頭から連続する所定数のグループのヘッダに、前
記ブロック分割情報を挿入する構成を有することを特徴
とする請求項1記載の動画像符号化装置。 - 【請求項3】 前記ブロック分割情報の挿入か否かを示
す符号を、前記ヘッダの同期語の後に付加する構成を有
することを特徴とする請求項1記載の動画像符号化装
置。 - 【請求項4】 前記ブロック分割情報に対するエラー検
出符号又はエラー訂正符号を付加する構成を有すること
を特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の動画像
符号化装置。 - 【請求項5】 入力画像の1画面を複数のブロックに分
割して符号化処理し、該符号化処理による発生情報量の
増加を回避するように前記1画面の大きさ又は前記ブロ
ックの大きさを切替え、且つ前記ブロックの符号化デー
タの複数個をグループとし、該グループの先頭に、それ
ぞれ同期語を有するヘッダを付加して送出する符号化方
法に於いて、 前記1画面の大きさ又は前記ブロックの大きさを示すブ
ロック分割情報を、複数の前記ヘッダの同期語の後に挿
入して送出する過程を含むことを特徴とする動画像符号
化方法。 - 【請求項6】 前記1画面を構成する複数のグループの
中の先頭から連続する所定数のグループのヘッダに、前
記ブロック分割情報を挿入して送出する過程を含むこと
を特徴とする請求項5記載の動画像符号化方法。 - 【請求項7】 前記1画面を複数に分割するブロック長
を適応的に変更して符号化処理し、複数のブロックをグ
ループとして、各グループの先頭にヘッダを付加し、該
ヘッダの符号化データの先頭位置を示すマクロブロック
アドレスの前に、前記ブロック分割情報を挿入して送出
する過程を含むことを特徴とする請求項5又は6記載の
動画像符号化方法。 - 【請求項8】 前記ブロック分割情報についてのエラー
検出符号又はエラー訂正符号を生成して、該ブロック分
割情報の後に付加する過程を含むことを特徴とする請求
項5乃至7の何れか1項記載の動画像符号化方法。 - 【請求項9】 前記同期語とヘッダ内に配置される前記
ブロック分割情報との間に、符号化する画像のブロック
の分割方法によって長さが依存しない長さの符号のみの
挿入を許容する過程を含むことを特徴とする請求項5乃
至8の何れか1項記載の動画像符号化方法。
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