JP2001186524A - ビデオ信号復号装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所定の画像圧縮方式で圧縮されたビデオスト
リーム信号を受けて、高速高分解能の復号を可能とする
ビデオ信号復号装置を提供する。 【解決手段】 ビデオ信号復号装置１０００は、復号部
１２００と動き補償部１４００とを含む。復号部１２０
０は、複数の復号処理プロセッサ１２００．１〜１２０
０．ｍによる並列処理を行なう。各復号処理プロセッサ
１２００．１〜１２００．ｍは、入力段にスライスごと
に復号処理を行なうか否かを判別する復号判別部１２１
０と、対応する復号処理を行なう復号処理部１２２０
と、出力段に復号処理部１２２０からの出力を受け、水
平方向の１ライン分の１６画素分のデータを動き補償部
１４００に送出するためにデータを並べ替える並べ替え
処理部１２３０とを含む。復号処理出力バッファ１３０
０は復号されたデータを１つのピクチャデータにまとめ
て、動き補償部１４００に送出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、画像データに対
する所定の符号圧縮処理に関し、特に、ＭＰＥＧ２（Mo
tion Picture coding Expert Group 2）などにより符号
圧縮処理されたビデオストリーム信号を復号して、デジ
タルビデオ信号を生成するビデオ信号復号装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＭＰＥＧ２ビデオストリーム信号を復号
するためのＭＰＥＧ２ビデオ信号復号装置は、ビデオス
トリーム信号からマクロブロックとよばれるデータの処
理単位ごとに、差分データ、マクロブロック情報を算出
し、これらの情報と予めフレームバッファに蓄積してお
いた復号済みの画像データとを用いて、動き補償処理を
行なう。これらの処理により、最終的なデジタルビデオ
信号を作成して、表示装置に送出していた。これらの処
理は、すべて１つのプロセッサで行なわれるか、あるい
は処理内容によっては、プロセッサを分けてシーケンシ
ャルに行なわれていた。

【０００３】図８を参照して、ＭＰＥＧ２方式による従
来のビデオ信号復号装置２０００は、ＭＰＥＧ２ビデオ
ストリーム信号を受けて復号処理を行なうための復号処
理部２０１０と、復号処理部２０１０からの出力を受け
て、動き補償を行い、デジタルビデオ信号を出力するた
めの動き補償処理部２０２０とを含む。

【０００４】復号処理部２０１０は、ＭＰＥＧ２ビデオ
ストリーム信号を受けて、可変長符号復号処理を行なう
ための可変長符号デコード部２１００と、可変長符号デ
コード部２１００からの出力を受けて逆量子化処理を行
なうための逆量子化部２２００と、逆量子化部２２００
からの出力を受けて逆離散コサイン変換を行なうための
逆離散コサイン変換部２３００とを含む。

【０００５】動き補償処理部１０２０は、逆離散コサイ
ン変換部２３００からの出力と前に作成した画像データ
とを用いて動き補償処理を行ない、デジタルビデオ信号
を出力するための動き補償部２４００と、このデジタル
ビデオ信号をフレーム単位で格納保持するためのフレー
ムバッファ２５００とを含む。

【０００６】すなわち、ビデオ信号復号装置２０００
は、入力信号として、ＭＰＥＧ２ビデオストリーム信号
を受け、最終的にデジタルビデオ信号に変換して出力す
る。入力信号であるＭＰＥＧ２ビデオストリーム信号
は、ビデオディスクのようなメディアまたはハードディ
スク装置のようなデータ蓄積デバイスからのデジタルデ
ータ入力である場合や、衛星デジタル放送やデジタルケ
ーブルテレビ等の放送メディアからのデジタル放送信号
入力である場合などがある。

【０００７】最終的に出力されたデジタルビデオ信号
は、用途によってＤ／Ａ（Digital／Analog）変換され
て、アナログのテレビ画面に出力されたり、ＲＧＢ変換
されてパソコン（パーソナルコンピュータ）のモニタに
出力されたりする。

【０００８】入力されたビデオストリーム信号は、１６
×１６画素のマクロブロック単位で、可変長符号デコー
ド処理、逆量子化、逆離散コサイン変換、動き補償とい
った処理を経て、最終的な画像データとなり、デジタル
ビデオ信号として出力される。

【０００９】このとき、復号処理部２０１０における逆
離散コサイン変換などは、８×８画素のブロック単位で
行われ、８×８画素の輝度信号ブロックＹ０、Ｙ１、Ｙ
２、Ｙ３、８×８画素の色差信号ブロックＣｂ、Ｃｒが
逆離散コサイン変換部２３００から出力される。動き補
償処理部２０２０における動き補償処理は、フレーム単
位で、予めフレームバッファ２５００に蓄積しておいた
復号済みの画像データを用いて行われる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前述したようなＭＰＥ
Ｇ２ビデオストリーム信号をデコードする場合、復号処
理部２０１０も動き補償部２０２０もまとめて１つのプ
ロセッサで処理するのが一般的である。家庭用のテレビ
で再生される程度の映像であれば、１台のプロセッサで
復号を行なうものが存在する。

【００１１】しかしながら、近年、たとえば業務用のビ
デオ装置等においては、時間的および空間的に、より高
分解能なビデオ信号の符号化／復号化が求められてお
り、１つのプロセッサでは処理時間が間に合わない場合
が生じてきている。

【００１２】また、動き補償部２４００においては、動
き補償処理はフレーム単位で行われるが、動き補償処理
において用いる動き補償ベクトルはマクロブロック単位
で与えられる。同一マクロブロック内では同一のベクト
ルであり、同一ラインに属する水平方向のデータをまと
めて処理することが効率的である。

【００１３】しかしながら、逆離散コサイン変換部２３
００からの出力は、８×８画素のブロック単位であるた
め、動き補償回路では、同一ラインに属する水平方向の
１６画素分のデータを８画素ずつ２回に分けて読出す必
要がある。

【００１４】また、動き補償処理は、輝度信号Ｙと色差
信号Ｃｂと色差信号Ｃｒとについて行なう必要があり、
輝度信号Ｙ用と色差信号Ｃｂ用と色差信号Ｃｒ用のメモ
リを用意する必要があった。

【００１５】この発明は、前述のような問題点を解決す
るためになされたものであって、その目的は、時間的お
よび空間的により高分解能なビデオ信号を高速な信号レ
ートで復号化し、メモリの実装数を減らすことが可能な
ビデオ信号復号装置を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
係るビデオ信号復号装置は、ビデオストリーム信号を、
復号手段にて復号処理し、動き補償手段にて動き補償処
理して、デジタルビデオ信号に変換するためのビデオ信
号復号装置であって、デジタルビデオ信号により構成さ
れる画像に対応するビデオストリーム信号を復号処理す
るための復号手段と、復号手段の出力は、画像を空間的
に分割した複数個のマクロブロックに分割されてマクロ
ブロック毎に順次に出力され、複数個のマクロブロック
の各々は、さらに複数個のデータブロックに分割されて
データブロック毎に順次に出力され、複数個のデータブ
ロックはさらに、各々が所定方向の複数画素の並びから
なる複数ラインに分割されてライン毎に順次に出力さ
れ、動き補償手段に接続されたメモリと、復号手段から
の出力を受けて、画像上で連続する画素を含むラインが
連続したアドレスに格納されるように復号手段から出力
されたデータを並び替えてメモリに格納するための並び
替え手段と、並べ替え手段からメモリに格納されたデー
タを受取り、画像に相当するビデオストリーム信号に対
して動き補償処理を行なうための動き補償手段とを含
む。

【００１７】請求項１に記載の発明によると、復号手段
は、デジタルビデオ信号により構成される画像に対応す
るビデオストリーム信号を復号処理し、その復号処理さ
れた信号は、画像を空間的に分割した複数個のマクロブ
ロックに分割されてマクロブロック毎に順次に出力さ
れ、複数個のマクロブロックの各々は、さらに複数個の
データブロックに分割されてデータブロック毎に順次に
出力され、複数個のデータブロックはさらに、各々が所
定方向の複数画素の並びからなる複数ラインに分割され
てライン毎に順次に出力される。動き補償手段は、復号
手段からの出力を受けて、画像上で連続する画素を含む
ラインが連続したアドレスに格納されるように復号手段
から出力されたデータを並び替えてメモリに格納する。
動き補償手段は、並べ替え手段からメモリに格納された
データを受取り、画像に相当するビデオストリーム信号
に対して動き補償処理を行なう。これにより、動き補償
手段は、並べ替え手段が並べ替えたデータを読出す。動
き補償手段が読出したデータは、画像の水平方向に連続
した、たとえば１６画素分のデータであるため、動き補
償手段は、効率的にデータを読出すことができ、動き補
償処理をすることができる。その結果、時間的および空
間的により高分解能なビデオ信号を高速な信号レートで
復号化することが可能なビデオ信号復号装置を提供する
ことができる。

【００１８】請求項２に記載の発明に係るビデオ信号復
号装置は、請求項１に記載の発明の構成に加えて、並べ
替え手段は、復号手段による復号処理と並行して、メモ
リの格納アドレスを計算するためのアドレス計算手段を
さらに含む。

【００１９】請求項２に記載の発明によると、アドレス
計算手段は、復号手段による復号処理と並行して、メモ
リの格納アドレスを計算する。これにより、復号処理中
に、画像の水平方向に連続したデータ（たとえば１６画
素分のデータ）を動き補償手段が読出せるメモリのアド
レスを計算できる。その結果、時間的および空間的によ
り高分解能なビデオ信号を高速な信号レートで復号化す
ることが可能なビデオ信号復号装置を提供することがで
きる。

【００２０】請求項３に記載の発明に係るビデオ信号復
号装置は、請求項１または２に記載の発明の構成に加え
て、復号手段は、デジタルビデオ信号により構成される
画像に対応したビデオストリーム信号を、空間的に画像
を分割したことに相当する分割ビデオストリーム信号の
うち、対応する分割ビデオストリーム信号をそれぞれ受
けて並列に復号処理するための複数の分割復号手段を含
み、並べ替え手段は、複数の分割復号手段からの出力を
それぞれ受けて、動き補償手段が必要とする順序で動き
補償手段へデータを受渡せるように、復号手段から出力
されたデータを並べ替えてメモリに格納するための複数
の分割並べ替え手段を含む。

【００２１】請求項３に記載の発明によると、分割復号
手段は、対応する分割ビデオストリーム信号をそれぞれ
受けて並列に復号処理する。分割並べ替え手段は、複数
の分割復号手段からの出力をそれぞれ受けて、動き補償
手段が必要とする順序で動き補償手段へデータを受渡せ
るように、復号手段から出力されたデータを並べ替えて
メモリに格納する。これにより、復号処理および並べ替
え処理の双方を並列に（たとえばスライスごとに）処理
できる。その結果、時間的および空間的により高分解能
なビデオ信号を高速な信号レートで復号化することが可
能なビデオ信号復号装置を提供することができる。

【００２２】請求項４に記載の発明に係るビデオ信号復
号装置は、請求項３に記載の発明の構成に加えて、分割
ビデオストリーム信号は、対応する分割された画像の符
号化する前の画像とその所定時間前の参照画像とに対応
する差分データと、動き補償手段が参照する参照画像の
参照位置の絶対アドレスとを含み、複数の分割復号手段
の各々は、分割ビデオストリーム信号から差分データと
絶対アドレスとを分離するための手段を含み、動き補償
手段は、参照画像データを格納し、参照位置の絶対アド
レスに応じて、対応するデータを出力する画像メモリ
と、差分データと画像メモリから出力されたデータとを
受けて、差分データと対応するデータとを加算すること
により動き補償処理を行なうための動き補償計算手段と
を含む。

【００２３】請求項４に記載の発明によると、分割復号
手段は、分割ビデオストリーム信号から差分データと絶
対アドレスとを分離する。動き補償手段は、差分データ
と画像メモリから出力されたデータとから動き補償処理
を行なう。これにより、分割復号手段で動き補償処理に
先だって参照画像の絶対アドレスを算出できる。動き補
償部では、参照画像の絶対アドレスを算出する複雑な計
算を行なわずに、機械的に参照アドレスと差分データを
もとに、動き補償処理をすることができる。その結果、
時間的および空間的により高分解能なビデオ信号を高速
な信号レートで復号化することが可能なビデオ信号復号
装置を提供することができる。

【００２４】請求項５に記載の発明に係るビデオ信号復
号装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明の構成
に加えて、ビデオストリーム信号は、ＭＰＥＧ２ビデオ
ストリーム信号である。

【００２５】請求項５に記載の発明によると、ＭＰＥＧ
２ビデオストリーム信号を、高速な信号レートで復号化
することが可能なビデオ信号復号装置を提供することが
できる。

【００２６】請求項６に記載の発明に係るビデオ信号復
号装置は、請求項５に記載の発明の構成に加えて、デジ
タル信号は、輝度情報と第１の色差情報と第２の色差情
報とを含み、復号手段は、第１の色差情報および第２の
色差情報を１つのメモリの異なるバンクに格納するため
の色差ブロック格納手段をさらに含む。

【００２７】請求項６に記載の発明によると、色差ブロ
ック格納手段は、第１の色差情報および第２の色差情報
をメモリの異なるバンクに格納する。これにより、たと
えば、輝度情報Ｙ、第１の色差情報Ｃｂおよび第２の色
差情報Ｃｒが、４：２：２の成分比率である場合におい
て、８×１６画素の第１の色差情報Ｃｂおよび８×１６
画素の第１の色差情報Ｃｂをメモリの異なるバンクに格
納できる。このようにすると、１６×１６画素の輝度デ
ータブロックと１６×１６画素の色差データブロックと
を同じ構成の２つのメモリに記憶させることができる。
その結果、メモリの実装数を減らすことと、および輝度
データと色差データとを同時に読出すこととが可能なビ
デオ信号復号装置を提供することができる。

【００２８】請求項７に記載の発明に係るビデオ信号復
号装置は、請求項６に記載の発明の構成に加えて、デジ
タル信号の輝度情報、第１の色差情報および第２の色差
情報が、４：２：０の成分比率である場合において、色
差ブロック格納手段は、第１の色差情報および第２の色
差情報を、各々縦方向に２倍に伸長し、第１の色差情報
および第２の色差情報とをメモリの異なるバンクに格納
するための手段を含む。

【００２９】請求項７に記載の発明によると、色差ブロ
ック格納手段は、第１の色差情報および第２の色差情報
を縦方向に伸長して、メモリの異なるバンクに格納す
る。これにより、輝度情報Ｙ、第１の色差情報Ｃｂおよ
び第２の色差情報Ｃｒが、４：２：０の成分比率である
場合において、８×８画素の第１の色差情報Ｃｂおよび
８×８画素の第２の色差情報Ｃｒを各々縦方向に２倍に
伸長して２つの８×１６画素のデータにして、これらを
メモリの異なるバンクに格納できる。このようにする
と、１６×１６画素の輝度信号ブロックと、１６×１６
画素の色差信号ブロックとを、同じ構成にしてメモリに
記憶できる。その結果、メモリの実装数を減らすこと
と、および輝度データと色差データとを同時に読出すこ
ととが可能なビデオ信号復号装置を提供することができ
る。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一
の部品には同一の符号を付してある。それらの名称およ
び機能も同一である。したがって、それらについての詳
細な説明の繰返しは適宜省略する。

【００３１】［全体構成］図１を参照して、本発明の実
施の形態に係るビデオ信号復号装置１０００は、ＭＰＥ
Ｇ２ビデオストリーム信号が入力される入力部１１００
と、入力部１１００からの出力をｍ個（ｍ：自然数）の
並列なストリームデータに分割し、並列的に復号処理す
るための復号部１２００と、復号部１２００から出力さ
れるデータをバッファ処理する復号処理出力バッファ１
３００と、復号処理出力バッファ１３００から出力され
たデータに基づいて動き補償処理を行ない、デジタルビ
デオ信号を出力するための動き補償部１４００とを含
む。

【００３２】入力バッファ部１１００は、シリアルに与
えられるＭＰＥＧ２ビデオストリーム信号を受けて、そ
れぞれバッファ処理した後に、複合部１２００へ出力す
るための入力バッファ１１００．１〜１１００．ｍを含
む。

【００３３】復号部１２００は、入力バッファ１１０
０．１〜１１００．ｍからそれぞれ出力されるバッファ
処理された後のＭＰＥＧ２ビデオストリーム信号を受け
て、ビデオストリーム信号のうち、それぞれに対応する
マクロブロックデータを選択的に復号処理をするため
の、ｍ個の復号処理プロセッサ１２００．１〜１２０
０．ｍとを含む。

【００３４】復号処理プロセッサ１２００．１〜１２０
０．ｍの各々は、対応する入力バッファ１１００．１〜
１１００．ｍのうちの１つから与えられるビデオストリ
ーム信号が、自身が復号処理を行なうマクロブロックデ
ータであるかを検出するための復号判定部１２１０と、
復号判定部１２１０の出力を受けて、復号処理を行ない
差分データなどの復号データを出力するための復号処理
部１２２０と、復号処理部１２２０から出力された復号
データを、動き補償部１４００が画像の水平方向に沿っ
て動き補償できるようにデータを並べ替えてメモリに書
込む処理を行なうための並べ替え処理部１２３０とを含
む。

【００３５】図２を参照して、並べ替え処理部１２３０
は、復号処理プロセッサ１２２０からのデータを記憶す
るためのメモリ１２３４と、メモリ１２３４にアドレス
を指定するためのアドレス指定回路１２３６とを含む。
アドレス指定回路１２３６には、１マクロブロックごと
に入力される同期信号ｓｙｎｃとアドレス指定回路１２
３６を制御するプロセッサのクロックＣＬＫとが入力さ
れる。アドレス指定回路１２３６は、同期信号ｓｙｎｃ
などに基づいて、メモリ１２３４のアドレスを指定す
る。

【００３６】図１を参照して、復号処理出力バッファ１
３００は、各復号処理プロセッサ１２００．１〜１２０
０．ｍから並列的に入力される復号処理後のデータを、
１つのピクチャデータにまとめ、これを動き補償部１４
００中の動き補償プロセッサ１４１０に出力する。

【００３７】動き補償部１４００は、動き補償プロセッ
サ１４１０とフレームバッファ１４２０とを含む。フレ
ームバッファ１４２０には、復号処理プロセッサが復号
処理して、動き補償プロセッサ１４１０が動き補償処理
した、フレームごとの復号処理後のデータが順次格納さ
れる。動き補償プロセッサ１４１０は、このフレームバ
ッファ１４２０中に格納された所定時間前のデータと、
復号処理部１２００により復号処理されて復号処理出力
バッファ１３００から出力されるデータとに基づいて、
動き補償処理を行なう。

【００３８】また、本発明の実施の形態に係るビデオ信
号復号装置１０００は、復号部１２００から出力された
データに基づいて、後述するマクロブロックごとのコマ
ンドを算出するコマンド算出回路１２４０と、参照画像
の絶対アドレス（参照アドレスＲＡＤ）などを算出する
参照アドレス算出回路１２５０とを含む。

【００３９】コマンド算出回路１２４０は、復号処理プ
ロセッサ１２００．１〜１２００．ｍの各々の復号処理
部１２２０から出力される復号処理中のマクロブロック
に対応した予測タイプ等のマクロブロックに共通の情報
を、マクロブロックごとのコマンドとして、動き補償プ
ロセッサ１４１０に出力する。参照アドレス算出回路１
２５０は、コマンド算出回路１２４０の動作と並行し
て、動き補償処理において参照するべき参照アドレスＲ
ＡＤをマクロブロックのラインごとに算出して、フレー
ムバッファ１４２０に出力する。

【００４０】フレームバッファ１４２０は、参照アドレ
ス算出回路１２５０から出力される参照アドレスに基づ
いて、いずれかのバンクから参照アドレスＲＡＤに対応
した参照画像データを、動き補償プロセッサ１４１０に
出力する。動き補償プロセッサ１４１０は、フレームバ
ッファ１４２０から出力される参照画像データと、復号
処理出力バッファ１３００から出力されるデータとに基
づいて、動き補償処理を行なう。

【００４１】すなわち、ＭＰＥＧ２のビデオストリーム
信号に対して、復号部１２００の復号処理プロセッサ１
２００．１〜１２００．ｍが、マクロブロックごとに復
号処理して、差分データとマクロブロック情報とを得
る。差分データは、復号処理出力バッファ１３００を介
して動き補償プロセッサ１４１０に対して出力される。
コマンド算出回路１２４０および参照アドレス算出部１
２５０は、マクロブロック情報からコマンドおよび参照
アドレスを算出して、それぞれ動き補償プロセッサ１４
１０およびフレームバッファ１４２０に出力する。これ
により、ＭＰＥＧ２ビデオストリーム信号がデジタルビ
デオ信号に復号処理される。以下、本発明の実施の形態
に係るビデオ信号復号装置１０００の各部について、さ
らに詳しく説明する。

【００４２】［復号処理部１２００］復号部１２００で
並列処理を行なうために、前述のとおり、可変長デコー
ド、逆量子化等の復号処理を行なう復号処理部１２２０
の前段に、復号処理を行なうか否かを判定する復号判定
部１２１０が設けられる。

【００４３】ＭＰＥＧ２ビデオストリーム信号は、個々
の復号処理プロセッサ１２００．ｍの前段に設けられた
入力バッファ１１００．ｍに同時に入力される。この入
力バッファ１１００．ｍへ入力される段階においては、
ビデオストリーム信号は分割されておらず、すべての復
号処理プロセッサ１２００．１〜１２００．ｍに同じビ
デオストリーム信号が同時に入力される。

【００４４】以下に、このようなビデオストリームの分
割処理を説明する前に、ＭＰＥＧ２ビデオストリームの
構造について説明する。ＭＰＥＧ２規格の復号処理は、
１６×１６画素のマクロブロック単位で行なわれる。つ
まり、たとえば、横６４０画素、縦４８０画素の画像デ
ータは、横４０個、縦３０個のマクロブロックに分割さ
れ、最も左上のマクロブロックから順番に復号処理され
て、右下のマクロブロックの復号処理が終わると、１画
面分の画像データができ上がる。

【００４５】図３を参照して、ＭＰＥＧ２ビデオストリ
ーム信号は、ＧＯＰ（Group of Picture）の集合体であ
り、ＧＯＰはピクチャの集合体である。ピクチャは、１
枚の画像のデータであり、前述の例では４０×３０個の
マクロブロックの集合体である。

【００４６】ピクチャは、さらに、スライスという単位
に分割される。スライスは、いくつかのマクロブロック
の集合体であるが、ＭＰＥＧ２規格の取決めとして、１
つのスライスが２行にわたることがないようにされる。
つまり、横１列が４０個のマクロブロックからなる場
合、この１列４０個についてはいくつのスライスにも分
割することが可能であるが、次の１列からは必ず別のス
ライスにならなければならない。

【００４７】個々のマクロブロックは、絶対的な位置情
報を持たないが、各スライスの先頭に挿入されているス
ライスヘッダＳＨには、個々のスライスが１画面上のど
の垂直位置に含まれているマクロブロックの集合体なの
かを示すためのヘッダ情報が含まれている。すなわち、
スライスヘッダＳＨに基づいて、その後に続くマクロブ
ロックの垂直位置を知ることができる。

【００４８】このような構造を有するＭＰＥＧ２ビデオ
ストリーム信号の復号処理は、前述のとおり、復号部１
２００と動き補償部１４００とに分離して実行し、さら
に復号部１２００を複数の復号処理プロセッサ１２０
０．１〜１２００．ｍで並列に実行するものである。

【００４９】復号処理部の並列化に関しては、スライス
ヘッダＳＨに基づいて１画面の画像データを空間的に分
割し、分割した各々の画像領域に異なった復号処理プロ
セッサ１２００．１〜１２００．ｍを割当てることによ
って実現させる。すなわち、スライスごとに復号処理プ
ロセッサ１２００．１〜１２００．ｍが割当てられる。

【００５０】図１および図３を参照して、ビデオストリ
ーム信号は、図３の構造に従って、ビデオ信号復号装置
１０００に入力される。復号処理プロセッサ１２００．
１〜１２００．ｍの各々は、まずシーケンスヘッダを検
出し、続いてピクチャヘッダ、スライスヘッダＳＨの順
に検出する。

【００５１】スライスヘッダＳＨが検出されると、復号
処理プロセッサ１２００．ｍの各々は、そのスライスの
復号処理を行なうか否かの判断を行なって、処理を行な
わない場合は、次のスライスヘッダＳＨが見つかるまで
入力バッファ内のデータを無視することになる。

【００５２】このようにすると、１スライスヘッダを検
出するごとに異なるプロセッサが復号処理を行なうこと
が可能になる。具体的には、第１番目のスライスに含ま
れるデータは、復号処理プロセッサ１２００．１によ
り、第２番目のスライスに含まれるデータは、復号処理
プロセッサ１２００．２により、第ｍ番目のスライスに
含まれるデータは、復号処理プロセッサ１２００．ｍに
より、第ｍ＋１番目のスライスに含まれるデータは、復
号処理プロセッサ１２００．１により復号処理が行われ
る。

【００５３】スライスの単位をどのように決めるかは、
符号化装置により定められるものであるが、たとえば符
号化装置が１つのスライスにだいたい同程度の情報量が
含まれるような形で、スライスの単位を動的に決めてい
るような場合には、この方法を用いれば、復号装置の方
で、各プロセッサが均一な仕事量で並列に復号処理を行
なうことが可能である。

【００５４】復号処理プロセッサ１２００．１〜１２０
０．ｍが各スライスごとに復号処理したデータは、並べ
替え処理部１２３０にて所定の順序に並べ替えられ、メ
モリに記憶される。前述のとおり、復号処理における逆
離散コサイン変換においては８×８画素のブロック単位
で処理され、ブロックごとに復号処理部１２２０から復
号データが出力される。一方、動き補償プロセッサ１４
１０が行なう動き補償処理は、１６×１６の画素のマク
ロブロックごとに行われる。このように、ある水平方向
の１ラインの１６画素分のデータは別々のブロックに２
分割されて、復号処理プロセッサ１２２０から出力され
る。

【００５５】図４を参照して、デジタル信号の輝度デー
タＹ：色差データＣｂ：色差データＣｒが、４：２：２
の成分比率である場合、時間ｔの経過に従い、復号処理
部１２２０から、８×８画素のデータブロックＹ０、Ｙ
１、Ｙ２、Ｙ３、Ｃｂ０、Ｃｂ１、Ｃｒ０、Ｃｒ１の順
序で出力される。データブロックの細部は、たとえばデ
ータブロックＹ０であれば、１６×１６画素のマクロブ
ロックの第１番目の水平位置に相当するＹ０−０から第
８番目の水平位置に相当するＹ０−７を含む。なお、１
ライン分のデータＹ０−０等は、８ビットのデータ８個
を含む。

【００５６】図４を参照して、水平方向の第１ラインの
１６画素分の輝度データが、Ｙ０−０とＹ１−０の１６
データであり、輝度データが、Ｃｂ０−０とＣｒ０−０
の１６データである（斜線部分）。

【００５７】並べ替え処理部１２３０は、前述のように
復号処理部１２２０から出力されるデータを、以下のよ
うに処理する。

【００５８】図５を参照して、メモリ１２３４は、輝度
データＹ０およびＹ２を格納するバンク０と、輝度デー
タＹ１およびＹ３を格納するバンク１と、色差データＣ
ｂを格納するバンク２と、色差データＣｒを格納するバ
ンク３とを含む。なお、図６において＜＞内に示す数字
は、復号処理部１２２０からのデータの出力順序であ
る。また、丸数字は、動き補償プロセッサ１４１０への
送出順序である。

【００５９】図６を参照して、並べ替え処理部１２３０
における並べ替え処理で実行されるプログラムは以下の
ような制御構造を有する。

【００６０】ステップ１００（以下、ステップをＳと略
す）にて、復号処理プロセッサ１２００．ｍは、メモリ
１２３６をリフレッシュする。Ｓ１１２にて、復号処理
プロセッサ１２００．ｍは、復号処理部１２２０から出
力されたデータが輝度データＹであるか色差データＣで
あるかを判断する。復号処理部１２２０から出力された
データが輝度データＹである場合には（Ｓ１１２にて
Ｙ）、処理はＳ１１４へ移される。一方、受け取った信
号が色差データＣである場合には（Ｓ１１２にてＣ）、
処理はＳ１３４へ移される。

【００６１】Ｓ１１４にて、復号処理プロセッサ１２０
０．ｍは、復号処理部１２２０からの出力された輝度デ
ータＹが、輝度データＹ０または輝度データＹ２である
か、いずれでもないかを判断する。復号処理部１２２０
から出力された輝度データＹが、輝度データＹ０または
輝度データＹ２である場合には（Ｓ１１４にてＹＥ
Ｓ）、処理はＳ１１６へ移される。一方、出力された輝
度データＹが、輝度データＹ０および輝度データＹ２の
いずれでもない場合には（Ｓ１１４にてＮＯ）、処理は
Ｓ１１８へ移される。

【００６２】Ｓ１１６にて、メモリ１２３４におけるバ
ンクは０に設定され、Ｓ１１８にて、メモリ１２３４に
おけるバンクは１に設定される。

【００６３】Ｓ１２０にて、復号処理プロセッサ１２０
０．ｍは、復号処理部１２２０から出力された輝度デー
タＹが、輝度データＹ０または輝度データＹ１である
か、いずれでもないかを判断する。復号処理部１２２０
から出力された輝度データＹが輝度データＹ０または輝
度データＹ１である場合には（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、
処理はＳ１２２へ移される。一方、出力された輝度デー
タＹが輝度データＹ０および輝度データＹ１のいずれで
もない場合には（Ｓ１２０にてＮＯ）、処理はＳ１２４
へ移される。

【００６４】Ｓ１２２にて、メモリ１２３４におけるア
ドレスは００〜０７に設定され、Ｓ１２４にて、メモリ
１２３４におけるアドレスは０８〜１５に設定される。

【００６５】Ｓ１３４にて、復号処理プロセッサ１２０
０．ｍは、復号処理部１２２０から出力された色差デー
タＣが、色差データＣｂであるか、色差データＣｒであ
るかを判断する。復号処理部１２２０から出力された色
差データＣが色差データＣｂである場合には（Ｓ１３４
にてＹＥＳ）、処理はＳ１３６へ移される。一方、出力
された色差データＣが色差データＣｒである場合には
（Ｓ１３４にてＮＯ）、処理はＳ１３８へ移される。

【００６６】Ｓ１３６にて、メモリ１２３４におけるバ
ンクは２に設定され、Ｓ１１８にて、メモリ１２３４に
おけるバンクは３に設定される。

【００６７】Ｓ１４０にて、復号処理プロセッサ１２０
０．ｍは、復号処理部１２２０から出力された色差デー
タＣが色差データＣｂ０または色差データＣｒ０である
か、いずれでもないかを判断する。復号処理部１２２０
から出力された色差データＣが色差データＣｂ０または
色差データＣｒである場合には（Ｓ１４２０にてＹＥ
Ｓ）、処理はＳ１２２へ移される。一方、出力された色
差データＣが色差データＣｂ０および色差データＣｒ０
のいずれでもない場合には（Ｓ１４０にてＮＯ）、処理
はＳ１４４へ移される。

【００６８】Ｓ１４２にて、メモリ１２３４におけるア
ドレスは００〜０７に設定され、Ｓ１４４にて、メモリ
１２３４におけるアドレスは０８〜１５に設定される。

【００６９】Ｓ１２２、Ｓ１２４，Ｓ１４２およびＳ１
４４におけるアドレス設定後、Ｓ１４８にて、復号処理
プロセッサ１２００．ｍは、メモリ１２３４にデータを
書込む。

【００７０】このような処理が、アドレス指定回路１２
３６にクロック信号ＣＬＫが入力されるごとに行われ
る。

【００７１】Ｓ１５２にて、復号処理プロセッサ１２０
０．ｍは、アドレス指定回路１２３６に同期信号ｓｙｎ
ｃが入力されたか否かを判断する。同期信号ｓｙｎｃが
入力されると（Ｓ１５２にてＹＥＳ）、処理はＳ１５４
へ移される。一方、同期信号ｓｙｎｃが入力されないと
（Ｓ１５２にてＮＯ）、処理はＳ１５６へ移される。

【００７２】Ｓ１５４にて、復号処理プロセッサ１２０
０．ｍは、復号処理出力バッファ１３００へデータを送
出する。この場合、上位アドレス００から順に、各バン
クに格納されたデータを送出する。その後、処理はＳ１
００へ戻され、メモリリフレッシュされた（Ｓ１００）
後に、次のマクロブロックデータが並べ替え処理され
る。

【００７３】Ｓ１５６にて、復号処理プロセッサ１２０
０．ｍは、データが終了したか否かを判断する。データ
が終了であると判断されると（Ｓ１５６にてＹＥＳ）、
処理は終了する。一方、データが終了でないと判断され
ると（Ｓ１５６にてＮＯ）、処理はＳ１５２へ戻され
る。

【００７４】以上のような構造およびフローチャートに
基づき、復号処理プロセッサ１２００．ｍは、並べ替え
処理に関して以下のように動作する。

【００７５】復号処理部１２２０から出力されたデータ
が輝度データＹ０であれば（Ｓ１１２にてＹ、Ｓ１１４
にてＹＥＳ、Ｓ１２０にてＹＥＳ）、輝度データＹ０
を、バンク０のアドレス００〜０７に格納する。図５を
参照して、この輝度データＹ０は、＜０１＞〜＜０８＞
に示す番号の順で格納される。

【００７６】復号処理部１２２０から出力されたデータ
が輝度データＹ１であれば（Ｓ１１２にてＹ、Ｓ１１４
にてＮＯ、Ｓ１２０にてＹＥＳ）、輝度データＹ１を、
バンク１のアドレス００〜０７に格納する。図５を参照
して、この輝度データＹ０は、＜０９＞〜＜１６＞に示
す番号の順で格納される。

【００７７】復号処理部１２２０から出力されたデータ
が色差データＣｂ０であれば（Ｓ１１２にてＣ、Ｓ１３
４にてｂ、Ｓ１４０にてＹＥＳ）、色差データＣｂ０
を、バンク２のアドレス００〜０７に格納する。図５を
参照して、この色差データＣｂ０は、＜３３＞〜＜４０
＞に示す番号の順で格納される。

【００７８】復号処理部１２２０から出力されたデータ
が色差データＣｒ０であれば（Ｓ１１２にてＣ、Ｓ１３
４にてｒ、Ｓ１４０にてＹＥＳ）、色差データＣｒ０
を、バンク３のアドレス００〜０７に格納する。図５を
参照して、この色差データＣｂ０は、＜４９＞〜＜５６
＞に示す番号の順で格納される。

【００７９】さらに、輝度データＹ２およびＹ３、色度
データＣｂ１およびＣｒ１も並べ替えて、メモリ１２３
４に格納する。その結果、図５に示すように、バンク０
〜バンク３のアドレス００〜１５に、データが格納され
る。

【００８０】全体の並べ替え処理が終了すると、図７を
参照して、各々８×８画素のＹ０、Ｙ１、Ｙ２およびＹ
３ブロックを含む１６×１６画素の輝度ブロックと、各
々８×８画素のＣｂ０、Ｃｂ１、Ｃｒ０およびＣｒ１ブ
ロックを含む１６×１６画素の色差ブロックとが構成さ
れる。

【００８１】図５に示すように格納されたデータは、丸
数字に示す順序で、復号処理出力データバッファ１３０
０に送出される（Ｓ１５４）。１のアドレスを指定する
だけで、水平方向１ライン分の輝度データＹ０、輝度デ
ータＹ１、色差データＣｂ０および色差データＣｒ０、
または、輝度データＹ２、輝度データＹ３、色差データ
Ｃｂ１および色差データＣｒ１が、復号処理出力データ
バッファ１３００に送出される。

【００８２】なお、復号処理部１２２０からの出力デー
タバスを輝度データと色差データとの２本にして、輝度
データと色差データとを同時にメモリに書き込んでも良
い。また、前述した並べ替えプロセッサが行なうアドレ
ス指定処理を、復号処理と並行して処理することもでき
る。

【００８３】なお、復号部１２００におけるメモリ１２
３４において、輝度データＹ、色差データＣｂおよびＣ
ｒのデータが１６×１６画素の２つのメモリに集約され
るため、メモリ実装数を減少できる。また、同じ構成の
メモリを使用できるため、周辺回路等を共通な構成にで
きる。また、このメモリ１２３４における集約された構
成に対応して動き補償部１４００の記憶部が構成される
ため、動き補償部１４００のメモリ実装数を減少でき
る。

【００８４】復号処理で並列に処理された各スライスの
データは、一旦復号処理出力バッファ１３００におい
て、１枚のピクチャにまとめられ、動き補償処理部１４
００に転送される。

【００８５】［動き補償部１４００］前述の通り、動き
補償部１４００は、動き補償プロセッサ１４１０とフレ
ームバッファ１４２０とを含み、動き補償プロセッサ１
４１０は、フレームバッファ１４２０に格納されたピク
チャデータを参照しながら、最終的なデジタルビデオ信
号を生成する。このとき、動き補償プロセッサ１４１０
は、各マクロブロックのデータに対して、マクロブロッ
クごとに与えられる動きベクトル情報に基づいて、フレ
ームバッファ１４２０に格納されたピクチャデータの１
６×１６画素のデータを参照する。

【００８６】動きベクトルは、現在復号処理を行なって
いるマクロブロックの位置からの水平方向、垂直方向各
々の相対位置であり、動きベクトルから参照すべき範囲
の絶対的な位置を算出するためには、参照元のブロック
の絶対位置が必要となる。また、動きベクトルを用いて
処理する予測方法には、前方向と後方向と双方向の予測
があり、予測タイプには、大きく分けてフレーム予測と
フィールド予測とがあるため、１つのマクロブロックに
対応する動きベクトルには複数の種類がある。そのた
め、どの動きベクトルであるのかを示す情報も必要とな
る。

【００８７】このように動き補償部１４００がデジタル
ビデオ信号を出力するためには、差分データの他に、前
述のような参照元のブロックの絶対位置、予測タイプの
種類、ブロック位置、動きベクトル等のマクロブロック
情報ＭＢＩが必要である。

【００８８】さらに、フレームバッファ１４２０には、
動き補償部１４００が複数の画像を参照する関係から、
通常複数のピクチャが各バンクごとに蓄積されている。
このため、参照アドレスＲＡＤを算出する際に、参照画
像がフレームバッファ１４２０中のどのバンクに蓄積さ
れているのかという情報も必要になる。通常は、動き補
償部１４００が、各差分データに対して、参照すべき画
像の絶対位置の計算を行なう。しかし、マクロブロック
情報ＭＢＩはマクロブロックごとに独立した情報である
ため、本発明のように１枚の画像を空間的に分割して並
列処理するような場合には、これらの計算も復号部１２
００で計算した方が、処理効率が向上する。すなわち、
復号部１２００において参照画像の絶対アドレスを算出
すれば、動き補償部１４００においては複雑な計算を行
なわずに、機械的に参照アドレスＲＡＤと差分データを
もとに、デジタルビデオ信号を出力することが可能にな
る。

【００８９】そこで、本発明の実施の形態に係るビデオ
信号復号装置１０００は、動きベクトル等を算出するコ
マンド算出回路１２４０と、参照アドレスを算出する参
照アドレス算出回路１２５０とを含み、コマンド算出回
路１２４０は、参照アドレスとは別に、コマンドＣＭＤ
を動き補償プロセッサ１４１０に送出する。

【００９０】たとえば、コマンドＣＭＤは、その第０ビ
ット目にはフレーム予測／フィールド予測のいずれであ
るかを示すデータが格納され、第２ビットには後方向参
照の有無を示すデータを含み、第３ビットには前方向参
照の有無を示すデータなどを含む。

【００９１】このようなコマンドデータは、参照アドレ
スとともにラインごとにコマンドが送出される構成でも
よいが、コマンドＣＭＤに含まれる情報はマクロのブロ
ック内では不変の情報であるため、マクロブロックごと
に１回送出する構成であってもよい。

【００９２】マクロブロック情報のうち、動きベクトル
とブロック位置から算出できるのは、そのマクロブロッ
クが参照すべき領域の左上の画素の絶対位置である。

【００９３】フレーム予測の場合は、この位置は１つだ
け算出され、残りの画素はそこからの相対位置で算出さ
れる。また、フィールド予測の場合は左上の絶対位置は
奇数フィールドと偶数フィールドで異なっており、残り
の画素は各々のフィールドの左上からの相対位置で算出
される。

【００９４】したがって、復号処理部１２２０からのデ
ータをもとに参照アドレス算出回路１２５０は、左上の
画素の参照アドレスだけを任意に計算して動き補償部１
４００に出力してもよい。ただし、フレーム予測とフィ
ールド予測とでは左上以外の画素の参照アドレスが異な
るため、左上以外の画素の参照アドレスも出力した方が
動き補償部１４００の処理の負担は減少する。

【００９５】このとき、すべての画素の参照アドレスを
送出してもよいが、各々のラインの参照アドレスは連続
していることがわかっているため、ラインごとの参照ア
ドレスを送出するのが最も効率的である。また、マクロ
ブロック情報が算出できる参照アドレスは、参照画像の
左上を起点とした絶対アドレスであるが、フレームバッ
ファ１４２０のどの位置に参照画像が格納されているか
という情報（たとえば、バンク情報およびバンク内の位
置情報）も含めて計算して、フレームバッファ内の絶対
アドレスを出力した方がより効率的である。

【００９６】以上のように、動き補償部１４００は、復
号処理出力バッファ１３００から差分データを、コマン
ド算出回路１２４０からコマンドＣＭＤを、参照アドレ
ス算出回路から参照アドレスＲＡＤを受取り、フレーム
バッファ内の参照画像を用いてデジタル信号を算出す
る。

【００９７】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係るＭＰＥＧ２ビデオ
信号復号装置１０００の構成を示すブロック図である。

【図２】 ＭＰＥＧ２ビデオ信号復号装置１０００の並
べ替え処理部の構成を示すブロック図である。

【図３】 ＭＰＥＧ２ビデオストリームの構造を示した
図である。

【図４】 復号処理プロセッサから出力されるデータの
構成を示す説明図である。

【図５】 ＭＰＥＧ２ビデオ信号復号装置１０００の並
べ替え処理部のメモリ構成を示す図（その１）である。

【図６】 並べ替え処理部の並べ替え処理の制御の手順
を示すフローチャートである。

【図７】 ＭＰＥＧ２ビデオ信号復号装置１０００の並
べ替え処理部のメモリ構成を示す図（その２）である。

【図８】 従来のＭＰＥＧ２ビデオ信号復号装置２００
０の構成を示す概略ブロック図である。

【符号の説明】

１１００ 入力部、１１００．１〜１１００．ｍ 入力
バッファ、１２００復号プロセッサ部、１２００．１〜
１２００．ｍ 復号処理プロセッサ、１２４０ コマン
ド算出回路、１２５０ 参照アドレス算出回路、１３０
０ 復号処理出力バッファ、１４００ 動き補償部、１
４１０ 動き補償プロセッサ、１４２０ フレームバッ
ファ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ビデオストリーム信号を、復号手段にて
   復号処理し、動き補償手段にて動き補償処理して、デジ
   タルビデオ信号に変換するためのビデオ信号復号装置で
   あって、 前記デジタルビデオ信号により構成される画像に対応す
   るビデオストリーム信号を復号処理するための復号手段
   と、前記復号手段の出力は、前記画像を空間的に分割し
   た複数個のマクロブロックに分割されてマクロブロック
   毎に順次に出力され、前記複数個のマクロブロックの各
   々は、さらに複数個のデータブロックに分割されてデー
   タブロック毎に順次に出力され、前記複数個のデータブ
   ロックはさらに、各々が所定方向の複数画素の並びから
   なる複数ラインに分割されてライン毎に順次に出力さ
   れ、 前記動き補償手段に接続されたメモリと、 前記復号手段からの出力を受けて、前記画像上で連続す
   る画素を含むラインが連続したアドレスに格納されるよ
   うに前記復号手段から出力されたデータを並び替えて前
   記メモリに格納するための並び替え手段と、 前記並べ替え手段から前記メモリに格納されたデータを
   受取り、前記画像に相当するビデオストリーム信号に対
   して動き補償処理を行なうための動き補償手段とを含
   む、ビデオ信号復号装置。
2. 【請求項２】 前記並べ替え手段は、 前記復号手段による復号処理と並行して、前記メモリの
   格納アドレスを計算するためのアドレス計算手段をさら
   に含む、請求項１に記載のビデオ信号復号装置。
3. 【請求項３】 前記復号手段は、前記デジタルビデオ信
   号により構成される画像に対応した前記ビデオストリー
   ム信号を、空間的に前記画像を分割したことに相当する
   分割ビデオストリーム信号のうち、対応する分割ビデオ
   ストリーム信号をそれぞれ受けて並列に復号処理するた
   めの複数の分割復号手段を含み、 前記並べ替え手段は、前記複数の分割復号手段からの出
   力をそれぞれ受けて、前記動き補償手段が必要とする順
   序で前記動き補償手段へデータを受渡せるように、前記
   復号手段から出力されたデータを並べ替えてメモリに格
   納するための複数の分割並べ替え手段を含む、請求項１
   または２に記載のビデオ信号復号装置。
4. 【請求項４】 前記分割ビデオストリーム信号は、対応
   する分割された画像の符号化する前の画像とその所定時
   間前の参照画像とに対応する差分データと、前記動き補
   償手段が参照する前記参照画像の参照位置の絶対アドレ
   スとを含み、 前記複数の分割復号手段の各々は、 前記分割ビデオストリーム信号から前記差分データと前
   記絶対アドレスとを分離するための手段を含み、 前記動き補償手段は、 参照画像データを格納し、前記参照位置の絶対アドレス
   に応じて、対応するデータを出力する画像メモリと、 前記差分データと前記画像メモリから出力されたデータ
   とを受けて、前記差分データと前記対応するデータとを
   加算することにより動き補償処理を行なうための動き補
   償計算手段とを含む、請求項３に記載のビデオ信号復号
   装置。
5. 【請求項５】 前記ビデオストリーム信号は、ＭＰＥＧ
   ２ビデオストリーム信号である、請求項１〜４のいずれ
   かに記載のビデオ信号復号装置。
6. 【請求項６】 前記デジタル信号は、輝度情報と第１の
   色差情報と第２の色差情報とを含み、 前記復号手段は、前記第１の色差情報および第２の色差
   情報を１つのメモリの異なるバンクに格納するための色
   差ブロック格納手段をさらに含む、請求項５に記載のビ
   デオ信号復号装置。
7. 【請求項７】 前記デジタル信号の輝度情報、第１の色
   差情報および第２の色差情報が、４：２：０の成分比率
   である場合において、 前記色差ブロック格納手段は、前記第１の色差情報およ
   び第２の色差情報を、各々縦方向に２倍に伸長し、前記
   第１の色差情報および第２の色差情報とを１つのメモリ
   の異なるバンクに格納するための手段を含む、請求項６
   に記載のビデオ信号復号装置。