JP2001333436A

JP2001333436A - 映像信号符号化装置、映像信号符号化方法

Info

Publication number: JP2001333436A
Application number: JP2001074379A
Authority: JP
Inventors: Yuji Fujiwara; 裕士藤原; Shoichi Nishino; 正一西野; Mitsuhiro Miyashita; 充弘宮下
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2001-11-30
Anticipated expiration: 2021-03-15
Also published as: JP3703728B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来行っていた、入力サンプリングならびに
マクロブロック構造を変更することにより、同一信号を
互いに符号化レートが異なる２つの圧縮モードにより圧
縮する方式では、マクロブロック内のＤＣＴブロック数
も変わるために、ハードウェアは両方のパターンを扱え
るような設計をする必要があり、回路規模が増加してい
た。【解決手段】映像信号の輝度信号および色差信号を、
複数のサブマクロブロックを有するマクロブロック単位
に分割し、符号化レートが互いに異なる複数の圧縮モー
ドのいずれかを使用して、前記マクロブロックのデータ
を符号化する符号化手段を少なくとも備え、前記マクロ
ブロック内におけるサブマクロブロックの総数は、前記
複数の圧縮モードのいずれを用いた場合でも、同一であ
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、映像信号を符号化
する映像信号符号化装置、映像信号符号化方法等に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】デジタル映像信号を記録する映像信号記
録装置において、ＳＤＴＶ信号を記録するモードには、
標準モードと長時間記録するための高圧縮モードの２種
類がある。両モードは、ＨＤＤｉｇｉｔａｌＶＣＲ
ＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅのＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ
ｓｏｆＣｏｎｓｕｍｅｒ−ＵｓｅＤｉｇｉｔａｌ
ＶＣＲｓで規格化されており、標準モードはＰａｒｔ
２、高圧縮モードはＰａｒｔ６に記載されている。

【０００３】図３は従来例における圧縮方法を説明する
ための説明図であり、以下図３を用いて説明する。水平
画素数７２０、有効ライン数４８０の輝度信号（Ｙ）と
水平画素数３６０、有効ライン数４８０の２つの色差信
号（Ｃｒ，Ｃｂ）から構成される１フレーム分の入力映
像信号に対して、標準、高圧縮の各圧縮モードでは、以
下の手順でレート変換ならびにブロック化を行う。

【０００４】まず、標準モードにおいては、入力された
ＣｒとＣｂを水平に１／２に間引くことによりレート変
換して、サンプル数を水平１８０画素、垂直４８０ライ
ンとする。次に、画面上で水平８画素、垂直８ラインか
らなるＤＣＴブロックを基本として、画面上で同じ位置
にある４個のＹのＤＣＴブロックとＣｒとＣｂのＤＣＴ
ブロックからマクロブロックを構成し、入力映像信号を
１３５０個のマクロブロックに分割する。ここで、標準
モードのマクロブロックとして、図には水平方向に４個
のＹのＤＣＴブロックからなるパターンを示している
が、一番右のマクロブロックの構成は若干変わる。これ
については、発明の本質には関連しないので省略する。

【０００５】次に、高圧縮モードを説明する。高圧縮モ
ードでは、入力されるＹを３／４に間引き、ＣｒとＣｂ
を水平１／２、垂直１／２に間引いてレート変換する。
これにより、Ｙは、水平５４０画素、垂直４８０ライ
ン、ＣｒとＣｂは、水平１８０画素、垂直２４０ライン
となる。次に、画面上で同じ位置にある６個のＹのＤＣ
ＴブロックとＣｒとＣｂのＤＣＴブロックからマクロブ
ロックを構成し、入力信号を６７５個のマクロブロック
に分割する。ここで高圧縮モードの場合も標準モード同
様で、図に示すマクロブロックと一番右のマクロブロッ
クの構成は異なる。

【０００６】標準、高圧縮のいずれの圧縮モードにおい
ても、上記のように作成したマクロブロックは、画面上
で互いに離れた位置にある５個集めて符号化単位を形成
して圧縮する。この圧縮は、１マクロブロックあたりの
平均圧縮データ量が、付加情報と合わせて７７バイト、
つまり符号化単位あたり３８５バイトとなるように行
う。ただし、符号化単位を形成する５個のマクロブロッ
クが有するそれぞれの画像データは互いに異なるので、
それぞれのマクロブロックの有する圧縮データ量は、互
いに同一であるとは限らない。

【０００７】次に、符号化した１マクロブロックを、予
めＤＣＴブロック単位でデータを配置する領域が初期値
として決められているシンクブロックと呼ばれる７７バ
イトのブロックと対応させて、圧縮したデータを配置し
ていくことにより圧縮データを作成する。このとき、１
マクロブロックのＤＣＴブロックの個数と１シンクブロ
ックのＤＣＴブロックの個数は同じであり、マクロブロ
ックのＤＣＴブロックとシンクブロックのＤＣＴブロッ
クとは、１対１で対応している。

【０００８】図３では、標準モード時に輝度信号のＤＣ
Ｔブロックに１４バイト、色差信号のＤＣＴブロックに
１０バイト、高圧縮モード時に輝度信号のＤＣＴブロッ
クに１０バイト、色差信号のＤＣＴブロックに８バイト
を初期値として割り当てている。

【０００９】各マクロブロックの各ＤＣＴブロックの圧
縮されたデータは、まず、対応する各シンクブロックの
対応するＤＣＴブロックの所定の領域に配置し、次にＤ
ＣＴブロックにデータが配置しきれない（データがあふ
れた）場合は、同一のシンクブロック内の、データの配
置に余裕のある他のＤＣＴブロックの領域に、配置しき
れないデータの配置を行う。

【００１０】さらに、余裕のあるＤＣＴブロックがない
場合は、同一符号化単位内で、データの配置に余裕のあ
る他のシンクブロックのＤＣＴブロックの領域に、配置
しきれないデータを配置する。

【００１１】このように符号化した結果、標準モードで
は１６６Ｍｂｐｓの入力映像信号を、レート変換により
１２４Ｍｂｐｓに変換し、それを２５Ｍｂｐｓに圧縮す
るのでレート変換後の信号に対する圧縮率は１／５とな
る。一方の高圧縮モードでは、入力映像信号をレート変
換により８３Ｍｂｐｓに変換し、それを１２．５Ｍｂｐ
ｓに圧縮するので、レート変換後の信号に対する圧縮率
は１／６．６となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、この
ような映像信号符号化装置においては、入力サンプリン
グならびにマクロブロック構造を変更することにより、
同一信号を２つのモードで圧縮することが実現できる。

【００１３】しかしながら、上記従来例では、マクロブ
ロック内の全ＤＣＴブロック数は、標準では６個である
のに対し、高圧縮では８個と、それぞれの圧縮モード毎
に異なっている。

【００１４】したがって、映像信号符号化装置のハード
ウェアは両方のパターンを扱えるような設計をする必要
があり、回路規模が増加していた。

【００１５】また、上記従来例においては、復号化され
た映像信号において、色の劣化が目立つために青色より
も赤色の圧縮率が低くなるように設定することが多い。
つまり、青色より赤色のデータの方が発生符号量が増加
してしまう。これは特に高速再生時の画質を劣化させる
要因となってしまっていた。

【００１６】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
のであり、圧縮モードの種類によらず、回路規模を増加
させる必要のない映像信号符号化装置、映像信号符号化
方法等を得ることを目的とする。

【００１７】また、本発明は、高速再生時においても、
画質の劣化を防ぐ映像信号符号化装置、映像信号符号化
方法等を得ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の本発明（請求項１に対応）は、映像信号の
輝度信号および色差信号を、複数のサブマクロブロック
を有するマクロブロック単位に分割し、符号化レートが
互いに異なる複数の圧縮モードのいずれかを使用して、
前記マクロブロックのデータを符号化する符号化手段を
少なくとも備えた映像信号符号化装置であって、前記マ
クロブロック内におけるサブマクロブロックの総数は、
前記複数の圧縮モードのいずれを用いた場合でも、同一
である映像信号符号化装置である。

【００１９】また、第２の本発明（請求項２に対応）
は、前記マクロブロック内にて、前記輝度信号のサブマ
クロブロックと、前記色差信号のサブマクロブロックと
の割合は、前記圧縮モード毎に異なっている上記本発明
である。

【００２０】また、第３の本発明（請求項３に対応）
は、映像信号の輝度信号および色差信号を、複数のサブ
マクロブロックを有するマクロブロック単位に分割し、
該マクロブロック内のデータを符号化する符号化手段
と、前記符号化されたデータを、所定の初期符号量が割
り当てられた所定数のサブシンクブロックを持つシンク
ブロックに配置する配置手段とを少なくとも備えた映像
信号符号化装置であって、前記配置手段は、前記シンク
ブロックの各前記サブシンクブロックに対する前記所定
の初期符号量の割り当てを、赤色の前記色差信号の前記
サブシンクブロックと、青色の前記色差信号の前記サブ
シンクブロックとで異なるようにする映像信号符号化装
置である。

【００２１】また、第４の本発明（請求項４に対応）
は、前記シンクブロックの各前記サブシンクブロックに
対する前記所定の初期符号量の割り当ては、赤色の前記
色差信号の前記サブシンクブロックに対するもののほう
が、青色の前記色差信号の前記サブシンクブロックに対
するものより多くなるように設定される上記本発明であ
る。

【００２２】また、第５の本発明（請求項５に対応）
は、前記シンクブロックの各前記サブシンクブロックに
対する前記所定の初期符号量の割り当ては、赤色の前記
色差信号の前記サブシンクブロックに対するものが、前
記輝度信号の前記サブシンクブロックに対するものと等
しくなるように設定される上記本発明である。

【００２３】また、第６の本発明（請求項６に対応）
は、前記シンクブロックの各前記サブシンクブロックに
対する前記所定の初期符号量の割り当ては、前記輝度信
号のサブシンクブロックと、赤色の前記色差信号の前記
サブシンクブロックと、青色の前記色差信号の前記サブ
シンクブロックとの間で、その比率が５：５：４となる
ように設定される上記本発明である。

【００２４】また、第７の本発明（請求項７に対応）
は、前記圧縮モードの種類に応じて、前記映像信号に適
用する帯域制限を伴うレート変換の種類を切り替えるレ
ート変換手段をさらに備え、前記符号化手段は、全ての
前記圧縮モードにおいて、レート変換された前記映像信
号の圧縮率を等しくしている上記本発明である。

【００２５】また、第８の本発明（請求項８に対応）
は、映像信号の輝度信号および色差信号を、複数のサブ
マクロブロックを有するマクロブロック単位に分割し、
符号化レートが互いに異なる複数の圧縮モードのいずれ
かを使用して、前記マクロブロックのデータを符号化す
る符号化ステップを少なくとも備えた映像信号符号化方
法であって、前記マクロブロック内におけるサブマクロ
ブロックの総数は、前記複数の圧縮モードに共通して同
一である映像信号符号化方法である。

【００２６】また、第９の本発明（請求項９に対応）
は、前記マクロブロック内にて、前記輝度信号のサブマ
クロブロックと、前記色差信号のサブマクロブロックと
の割合は、前記圧縮モード毎に異なっている上記本発明
である。

【００２７】また、第１０の本発明（請求項１０に対
応）は、映像信号の輝度信号および色差信号を、複数の
サブマクロブロックを有するマクロブロック単位に分割
し、該マクロブロックのデータを符号化する符号化ステ
ップと、前記符号化されたデータを、所定の初期符号量
が割り当てられた所定数のサブシンクブロックを持つシ
ンクブロックに配置する配置ステップとを少なくとも備
えた映像信号符号化方法であって、前記配置ステップに
て、前記シンクブロックの各前記サブシンクブロックに
対する前記所定の初期符号量の割り当てを、赤色の前記
色差信号の前記サブシンクブロックと、青色の前記色差
信号の前記サブシンクブロックとで異なるようにする映
像信号符号化方法である。

【００２８】また、第１１の本発明（請求項１１に対
応）は、前記シンクブロックの各前記サブシンクブロッ
クに対する前記所定の初期符号量の割り当ては、赤色の
前記色差信号の前記サブシンクブロックに対するものの
ほうが、青色の前記色差信号の前記サブシンクブロック
に対するものより多くなるように設定する上記本発明で
ある。

【００２９】また、第１２の本発明（請求項１２に対
応）は、前記シンクブロックの各前記サブシンクブロッ
クに対する前記所定の初期符号量の割り当ては、赤色の
前記色差信号の前記サブシンクブロックに対するもの
が、前記輝度信号の前記サブシンクブロックに対するも
のと等しくなるように設定する上記本発明である。

【００３０】また、第１３の本発明（請求項１３に対
応）は、前記シンクブロックの各前記サブシンクブロッ
クに対する前記所定の初期符号量の割り当ては、前記輝
度信号の前記サブシンクブロックと、赤色の前記色差信
号の前記サブシンクブロックと、青色の前記色差信号の
前記サブシンクブロックとの間で、その比率が５：５：
４となるように設定する上記本発明である。

【００３１】また、第１４の本発明（請求項１４に対
応）は、前記圧縮モードの種類に応じて、前記映像信号
に適用する帯域制限を伴うレート変換の種類を切り替え
るレート変換ステップをさらに備え、前記符号化ステッ
プは、全ての前記圧縮モードにおいて、レート変換され
た前記映像信号の圧縮率を等しくする上記本発明であ
る。

【００３２】また、第１５の本発明（請求項１５に対
応）は、第１の本発明の映像信号符号化装置の、映像信
号の輝度信号および色差信号を、複数のサブマクロブロ
ックを有するマクロブロック単位に分割し、符号化レー
トが互いに異なる複数の圧縮モードのいずれかを使用し
て、前記マクロブロックのデータを符号化する符号化手
段としてコンピュータを機能させるためのプログラムで
ある。

【００３３】また、第１６の本発明（請求項１６に対
応）は、第３の本発明の映像信号符号化装置の、映像信
号の輝度信号および色差信号を、複数のサブマクロブロ
ックを有するマクロブロック単位に分割し、該マクロブ
ロック内のデータを符号化する符号化手段と、前記符号
化されたデータを、所定の初期符号量が割り当てられた
所定数のサブシンクブロックを持つシンクブロックに配
置する配置手段との全部または一部としてコンピュータ
を機能させるためのプログラムである。

【００３４】以上のような本発明の映像信号符号化方法
は、入力映像信号を、標準圧縮モードまたは標準圧縮モ
ードより低い圧縮レートに圧縮する高圧縮モードの何れ
かの圧縮モードで圧縮する映像信号符号化方法であっ
て、入力映像信号の圧縮に用いる圧縮の最小単位である
ブロック複数個からなるマクロブロックを、マクロブロ
ック内のブロックの数を一定とし、マクロブロック内の
輝度信号のブロックと色差信号のブロックの割合を、圧
縮モードにより切り替えて構成することを特徴とする。
これにより、圧縮モードが異なりマクロブロックの構成
が異なっても、マクロブロック内のＤＣＴブロックの数
は同じなので、回路規模の増大無しで、両モードを扱う
ことが可能となる。

【００３５】また、他の本発明の映像信号符号化方法
は、入力映像信号をマクロブロックに分割し、マクロブ
ロックを圧縮して所定フォーマットの圧縮ブロックを作
成する映像信号符号化方法であって、マクロブロックを
構成する圧縮の最小単位であるブロックに対して、圧縮
ブロック内で設定する初期符号量割り当てを、入力映像
信号の赤色と青色の２種類の色差信号で変えることを特
徴とする。

【００３６】これにより、青色に比べて発生符号量が増
加する傾向の多い赤色の信号を圧縮ブロック内に多く配
置することが可能となり、高速再生時の画質を改善でき
る。

【００３７】また、他の本発明の映像信号符号化方法
は、入力映像信号を、標準圧縮モードまたは標準圧縮モ
ードより低い圧縮レートに圧縮する高圧縮モードの何れ
かの圧縮モードで圧縮する映像信号符号化方法であっ
て、圧縮モードに従い入力映像信号に適用する帯域制限
を伴うレート変換方法を切り替え、レート変換した入力
映像信号の圧縮に用いる圧縮の最小単位であるブロック
を圧縮モードに関わらず同数集めてマクロブロックを構
成し、レート変換した映像信号の圧縮率を圧縮モード全
てで同じとすることを特徴とする。

【００３８】また、他の発明の映像信号符号化装置は、
入力映像信号に対する圧縮を、標準圧縮モードもしくは
標準圧縮モードより低い圧縮レートに圧縮する高圧縮モ
ードで行うかのモード情報を設定するモード設定手段
と、モード情報に従い、入力映像信号に対する帯域制限
を伴うレート変換方法を変えるレート変換手段と、モー
ド情報に従い、レート変換された入力映像信号を、圧縮
の最小単位であるブロック複数個からなるマクロブロッ
クに分割してシャフリングするシャフリング手段と、ブ
ロックを離散コサイン変換する直交変換手段と、直交変
換したブロックを量子化する量子化手段と、量子化した
ブロックを可変長符号化する可変長符号化手段と、可変
長符号化したブロックをマクロブロック単位で付加情報
と合わせて圧縮ブロックを作成する圧縮データ作成手段
とを備え、シャフリング手段におけるマクロブロック
が、所定数のブロックからなり、輝度信号の前記ブロッ
クと色差信号の前記ブロックの割合をモード情報により
切り替えることを特徴とする。

【００３９】また、他の本発明の映像信号符号化装置
は、入力映像信号を圧縮の最小単位であるブロック複数
個からなるマクロブロックに分割してシャフリングする
シャフリング手段と、ブロックを離散コサイン変換する
直交変換手段と、直交変換したブロックを量子化する量
子化手段と、量子化したブロックを可変長符号化する可
変長符号化手段と、可変長符号化したブロックを前記マ
クロブロック単位で付加情報と合わせて圧縮ブロックを
作成する圧縮ブロック作成手段とを備え、圧縮ブロック
作成手段が、マクロブロックを構成するブロックに対し
て圧縮ブロック内で設定する初期符号量割り当てを、入
力映像信号の赤色と青色の２種類の色差信号で変えるこ
とを特徴とする。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して説明する。

【００４１】（実施の形態１）以下、本発明の実施の形
態１を図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形
態１の映像信号符号化方法を説明するための説明図であ
る。本実施の形態も、従来技術と同様、標準モードと高
圧縮モードの２つの圧縮モードを有する。

【００４２】はじめに、入力映像信号として、１フレー
ム分である、水平画素数１９２０、有効ライン数１０８
０の輝度信号（以下Ｙ）と水平画素数９６０、有効ライ
ン数１０８０の２つの色差信号（以下それぞれＣｒ，Ｃ
ｂ）が入力されるものとする。この入力信号に対する標
準モードにおける圧縮方法を先ず説明する。

【００４３】標準モードでは、入力信号のＹ，Ｃｒ，Ｃ
ｂの全てを、水平方向において２／３にレート変換す
る。これにより、入力映像信号は、水平画素数１２８
０、有効ライン数１０８０のＹと、水平画素数６４０、
有効ライン数１０８０のＣｒ，Ｃｂとにそれぞれ変換さ
れる。

【００４４】ここで、画面上で水平８画素、垂直８ライ
ンからなるＤＣＴブロックを基本とするサブマクロブロ
ックとして、画面上で同じ位置にある４個のＹのＤＣＴ
ブロックと２個のＣｒのＤＣＴブロックと２個のＣｂの
ＤＣＴブロック、合計８個のＤＣＴブロック（以下、マ
クロブロックのＤＣＴブロックはサブマクロブロックの
意味でも用いる）からマクロブロック（４Ｙ＋２Ｃｒ＋
２Ｃｂ）を構成することにより、入力映像信号をマクロ
ブロックに分割する。

【００４５】ここで、入力映像信号の上から１０７２ラ
インについては、マクロブロック内のＹのＤＣＴブロッ
ク並びを水平２個×垂直２個、Ｃｒ，ＣｂのＤＣＴブロ
ック並びを水平１個×垂直２個とする。

【００４６】上記の操作により、水平方向に８０個、垂
直方向に６７個、合計５３６０個のマクロブロックが得
られる。一方、残りの８ラインの部分については、マク
ロブロック内のＹのＤＣＴブロック並びを水平４個×垂
直１個とし、Ｃｒ、ＣｂのＤＣＴブロック並びを水平２
個×垂直１個とする。これにより、水平方向に４０個、
垂直方向に１個、合計４０個のマクロブロックを構成す
る。

【００４７】以上の操作により、標準モードにおいて
は、１フレーム分の入力映像信号を、５４００個のマク
ロブロックに分割できたことになる。

【００４８】次に高圧縮モードにおける圧縮モードにつ
いて説明する。高圧縮モードにおいては、輝度信号Ｙ
は、入力画素を水平のみ１／２にレート変換し、色差信
号Ｃｒ、Ｃｂは、水平は１／３に、垂直は１／２にそれ
ぞれレート変換する。画面上で同じ位置にある６個のＹ
のＤＣＴブロックとＣｒとＣｂのＤＣＴブロック、合計
８個のＤＣＴブロックからマクロブロック（６Ｙ＋Ｃｒ
＋Ｃｂ）を構成することにより、入力映像信号をマクロ
ブロックに分割する。

【００４９】ここで、入力映像信号の上から１０７２ラ
インについては、マクロブロック内のＹのＤＣＴブロッ
ク並びを水平３個×垂直２個とする。これにより、水平
方向に４０個、垂直方向に６７個、合計２６８０個のマ
クロブロックを構成する。

【００５０】一方、残りの８ラインの部分については、
マクロブロック内のＹのＤＣＴブロック並びを水平６個
×垂直１個とし、Ｃｒ、Ｃｂについては、水平１６画
素、垂直８ラインのデータを水平８画素、垂直８ライン
のデータに並べ替えてＤＣＴブロックを構成する。これ
により、水平方向に２０個、垂直方向に１個、合計２０
個のマクロブロックを構成する。

【００５１】以上の操作により、高圧縮モードにおいて
は、１フレーム分の入力映像信号を２７００個のマクロ
ブロックに分割できたことになる。

【００５２】次に、標準モードおよび高圧縮モードのい
ずれにおいても、分割したマクロブロックは、従来例同
様、画面上で互いに離れた位置にある５個を集めて符号
化単位を形成する。このとき１マクロブロックあたり、
付加情報と合わせて７７バイト、つまり符号化単位あた
り３８５バイトとなるように符号化を行う。

【００５３】次に、符号化した１マクロブロックを、所
定の初期符号量がそれぞれ割り当てられた複数の、ＤＣ
Ｔブロックを基本とするサブシンクブロックを持つ７７
バイトの１シンクブロックに対応させて、このシンクブ
ロック内にデータを配置していくことにより圧縮データ
を作成する。このとき、１つのマクロブロックのサブマ
クロブロックの数と、このマクロブロックと対応する１
つのシンクブロックのサブシンクブロックの数とは同一
であり、１つのマクロブロックのサブマクロブロック
と、１つのシンクブロックのサブシンクブロックとはそ
れぞれ対応している。

【００５４】また、シンクブロック内へのデータ配置
は、従来の技術と同様、以下のように行われる。まずマ
クロブロック内の各サブマクロブロックの符号化したデ
ータを、対応する所定のサブシンクブロック内に可能な
限り配置する。次に、所定のサブシンクブロックにデー
タが配置しきれなかった（データがあふれた）場合は、
その配置できなかったデータを、サブマクロブロックの
データを配置しても、なお空きのある他のサブシンクブ
ロックに配置する。

【００５５】ここで、本実施の形態においては、マクロ
ブロック内のＤＣＴブロック数は、標準モードおよび高
圧縮モードのいずれとも、Ｙ、Ｃｒ、Ｃｂの合計が同じ
であるので、圧縮データを記録するシンクブロック内の
構造は同じと見なすことができる。これにより、通常・
高圧縮のどちらのモードにおいても、シンクブロックフ
ォーマットを共用することが出来て、回路設計を簡単に
することが出来る。

【００５６】また、従来例で説明したが、通常、シンク
ブロック内における各ＤＣＴブロック（以下、シンクブ
ロックのＤＣＴブロックはサブシンクブロックの意味で
も用いる）への領域割り当ては、ＹがＣｒ，Ｃｂより大
きくなるように設定しているのに対し、本実施の形態の
標準モードでは、色差信号の２個のＣｒのＤＣＴブロッ
クに対して、Ｙと同じ大きさの領域を割り当てるように
して、ＣｒのＤＣＴブロックへの領域割り当てが、Ｃｂ
のＤＣＴブロックへの領域割り当てよりも大きくなるよ
うにしている。また、１シンクブロック内のＹのＤＣＴ
ブロック、ＣｒのＤＣＴブロック、ＣｂのＤＣＴブロッ
クにそれぞれ割り当てる符号量の比率は、Ｙ：Ｃｒ：Ｃ
ｂ＝５：５：４となっている。これは、これまで説明し
た、高圧縮モードとの共用を実現するためであるが、そ
れ以外にも効果がある。その点について説明する。

【００５７】Ｃｒに対して大きな領域を割り当てること
により、当然のことながら同一シンクブロック内により
多くのＣｒのデータを記録することが可能となる。適応
量子化を伴う圧縮においては、色の劣化が目立つために
青色よりも赤色の圧縮率が低くなるように設定すること
が多い。つまり、青色より赤色のデータの方が発生符号
量が増加する傾向がある。

【００５８】これに対して先述のように、Ｃｒに対して
Ｃｂより多くの領域を割り当て多くのデータを割り当て
ることにより、同一シンクブロックのデータしか再生す
ることが出来ない高速再生時の画質を、Ｃｒ、Ｃｂを均
等に記録する場合より改善することが出来る。

【００５９】この効果は、シンクブロック内の領域割り
当てに対応して発生するものであり、本実施の形態のよ
うに２種類のモードを持つ場合以外、例えば単一のモー
ドのみを有する映像信号符号化方法において実現して
も、同じ効果が得られる。

【００６０】要するに、本発明の映像符号化方法は、シ
ンクブロック内で、Ｃｒのサブシンクブロックに対し、
Ｃｂのサブシンクブロックに割り当てる符号量より多い
符号量を割り当てれば、圧縮する信号の種類やデータ
量、もしくはサンプリング周波数の如何に関わらず同じ
効果を得ることが出来る。

【００６１】以上のように符号化した結果、標準モード
では９９５Ｍｂｐｓの入力映像信号を、レート変換によ
り６６４Ｍｂｐｓに変換し、それを１００Ｍｂｐｓに圧
縮するのでレート変換後の信号に対する圧縮率は１／
６．６となる。一方の高圧縮モードでは、入力映像信号
をレート変換により３３２Ｍｂｐｓに変換し、それを５
０Ｍｂｐｓに圧縮するので、レート変換後の信号に対す
る圧縮率は１／６．６となる。つまり、レート変換後の
圧縮率は、両モードにおいて同じとなる。

【００６２】以上説明したように、本発明の映像信号符
号化方法は、入力映像信号を異なる２つのモードで圧縮
するのにマクロブロック内のＤＣＴブロック数は同じ
で、輝度信号と色差信号のＤＣＴブロックの割合を変え
ることにより、回路規模の増大無しで、両圧縮モードを
扱うことが可能となる。

【００６３】なお、本実施の形態で説明したマクロブロ
ックの構成は一例であり、マクロブロックを構成するサ
ブマクロブロックの個数や、その内部での輝度信号、色
差信号のそれぞれのサブマクロブロックの割合は他の値
をとるようにしてもよい。

【００６４】また、入力信号のサンプリング周波数や、
レート変換の割合、記録レート、シンクブロック内の領
域割り当て（例えば７７ｂｉｔｅ中の７６ｂｉｔｅをど
う配置するか、等）、および符号化単位を形成するマク
ロブロックの個数に関して、この実施の形態で示した以
外でも本発明の効果は実現できる。要は、記録するマク
ロブロック内のＤＣＴブロック数を一定にするように、
それぞれの圧縮率を考慮したマクロブロック構成を決
め、そのマクロブロック構造を所定の圧縮レートで実現
するためのレート変換割合を決めてやればよい。

【００６５】（実施の形態２）以下、本発明の実施の形
態２を図面を用いて説明する。本発明の実施の形態２
は、実施の形態１の映像信号符号化方法を実現するため
の映像信号符号化装置の一例である。

【００６６】図２は、本発明の第２の映像信号符号化装
置の実施例を説明するための図であり、図において、２
０１は映像信号を入力する入力端子、２０２は符号化す
る圧縮モードを設定する圧縮モード設定器、２０３は入
力映像信号を帯域制限を伴うレート変換を行うフィル
タ、２０４は入力信号をシャフリングするシャフリング
器、２０５は入力信号を離散コサイン変換する直交変換
器、２０６は入力信号を量子化する量子化器、２０７は
入力信号を可変長符号化する可変長符号化器、２０８は
入力信号をシンクブロックにデータ配置するフォーマッ
ト化器である。なお、フィルタ２０３は本発明のレート
変換手段の一例、圧縮モード設定器２０２、シャフリン
グ器２０４，直交変換器２０５，量子化器２０６，可変
長符号化器２０７は、本発明の符号化手段の一例であ
り、フォーマット化器２０７は、本発明の配置手段の一
例である。

【００６７】以上の構成における、本実施の形態による
映像信号符号化装置の動作を説明する。

【００６８】先ず最初に、圧縮モード設定器２０２で符
号化する圧縮モードを設定して、その情報をモード情報
としてフィルタ２０３、シャフリング器２０４、量子化
器２０６に出力する。フィルタ２０３では、入力された
モード情報に従い、入力端子２０１より入力された映像
信号に帯域制限を伴うレート変換を行って、シャフリン
グ器２０４へ出力する、ここでのレート変換は実施の形
態１で説明したような変換を行う。

【００６９】次に、シャフリング器２０４では、入力信
号を各モードのマクロブロックに分割した後、各モード
で予め決まっているパターンに基づき、画面上で互いに
離れた位置にある５個のマクロブロックから符号化単位
を形成して出力する。直交変換器２０５、量子化器２０
６、可変長符号化器２０７では、入力された符号化単位
にそれぞれ、直交変換、量子化、可変長符号化を適用す
ることにより符号化して、フォーマット化器２０８に入
力する。

【００７０】ここで、量子化器２０６にモード情報が入
力されているのは、画質を向上させるための適応量子化
を、各モードで最良とするために切り替えるためであ
る。フォーマット化器２０８は、入力された符号化され
た映像信号を付加情報とともに所定のシンクブロック内
に配置する。ここで、シンクブロックフォーマットは共
通となっているので、モード情報を入力する必要が無
い。

【００７１】以上説明したように、圧縮モード設定器２
０２で設定した圧縮モードに従い、フィルタ２０３、シ
ャフリング器２０４で、各圧縮モードに対応したマクロ
ブロックに分割することにより、実施の形態１と同じ効
果を装置で実現できる。

【００７２】なお、モード情報をフォーマット化器２０
８に入力して、シンクブロックの固定位置に記録する付
加情報を変更して記録することも可能である。この場
合、記録する情報を、圧縮モードにより選択する機能が
追加されるだけなので、回路量的には殆ど増加しない。

【００７３】また、本実施の形態においても、実施の形
態１で説明したように、シンクブロック内の領域割り当
てを、青色に比べて赤色のサブシンクブロックが多く記
録されるように設定することにより、高速再生時の画質
を改善することが可能となる。本実施の形態において
も、シンクブロック内のＹのＤＣＴブロック、ＣｒのＤ
ＣＴブロック、ＣｂのＤＣＴブロックにそれぞれ割り当
てる符号量の比率は、実施の形態１と同様、Ｙ：Ｃｒ：
Ｃｂ＝５：５：４であるとしたが、実施の形態２におい
ても、この効果は、シンクブロック内の領域割り当てに
対応して発生するものであり、本実施の形態のように２
種類のモードを持つ場合以外、例えばモード設定などが
不要な１種類のモードだけで動作する映像信号符号化装
置でも同じ効果が得られる。要は、シンクブロック内で
赤色の色差信号Ｃｒのサブシンクブロックに対し、青色
の色差信号Ｃｒのサブシンクブロックに割り当てた符号
量よりもより多い符号量を割り当てれば、圧縮する信号
やサンプリングに関わらず同じ効果を得ることが出来
る。

【００７４】なお、上記の各実施の形態において、入力
映像信号は、標準モードと高圧縮モードとの２つのモー
ドのいずれかを用いて符号化されるものとして説明を行
ったが、本発明の映像信号符号化装置または映像信号符
号化方法は、入力される映像信号を、３つ以上のモード
にて符号化してもよい。

【００７５】また、上記の各実施の形態において、サブ
マクロブロックおよびサブシンクブロックは、ＤＣＴブ
ロック単位であったが、本発明の映像信号符号化装置お
よび映像信号符号化方法は、ＤＣＴブロックの代わり
に、他の所定数の水平画素および垂直ライン数からなる
ブロックを単位としても良い。さらに、符号化の方式
は、ＤＣＴ変換や、ＷＡＶＥＬＥＴ変換であってもよ
い。

【００７６】また、上記の各実施の形態においては、１
つのマクロブロックのサブマクロブロックの数と、１つ
のシンクブロックのサブシンクブロックの数とは同一で
あり、１つのマクロブロックのサブマクロブロックと、
１つのシンクブロックのサブシンクブロックとが対応
（１対１対応）しているものであるとしたが、マクロブ
ロック内のサブマクロブロックの個数と、そのマクロブ
ロックに対応するシンクブロック内のサブシンクブロッ
クの個数とは異なっていてもよい。すなわち、サブマク
ロブロックとサブシンクブロックとの対応は、ｍ対ｎ対
応（ｍ、ｎは任意の自然数）に拡張することができる。

【００７７】すなわち、ｍ個のサブマクロブロックに対
しｎ個のサブシンクブロックを対応づける場合は、ｍ個
のサブマクロブロックに１つの仮想サブマクロブロック
を対応づけ、ｎ個分のサブシンクブロックに１つの仮想
サブシンクブロックを対応づける。

【００７８】上記の操作により、１つの仮想サブマクロ
ブロックと、１つの仮想サブシンクブロックとの対応は
１対１対応となるので、上記の各実施の形態におけるサ
ブマクロブロックとサブシンクブロックとの対応を、仮
想サブマクロブロックと仮想サブシンクブロックとの対
応に置き換えることにより、各実施の形態の動作と同様
にして、ｍ対ｎ対応においても、圧縮データの配置を行
うことができる。ただし、シンクブロック内のサブシン
クブロックの数は、各圧縮モードに共通して同一とし
て、各圧縮モードにて共通のシンクブロックフォーマッ
トを用いるようにするのが望ましい。

【００７９】また、本発明は、上述した本発明の映像信
号符号化装置の全部または一部の手段の機能をコンピュ
ータにより実行させるためのプログラムであって、コン
ピュータと協働して動作するプログラムである。

【００８０】なお、本発明の一部の手段は、それらの複
数の手段の内の、幾つかの手段を意味し、あるいは、一
つの手段の内の、一部の機能を意味するものである。

【００８１】また、本発明のプログラムを記録した、コ
ンピュータに読みとり可能な記録媒体も本発明に含まれ
る。

【００８２】また、本発明のプログラムの一利用形態
は、コンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録
され、コンピュータと協働して動作する態様であっても
良い。

【００８３】また、本発明のプログラムの一利用形態
は、伝送媒体中を伝送し、コンピュータにより読みとら
れ、コンピュータと協働して動作する態様であっても良
い。

【００８４】記録媒体としては、ＲＯＭ等が含まれ、伝
送媒体としては、光ファイバー、インターネット等の伝
送機構、光・電波・音波等が含まれる。

【００８５】また、上述した本発明のコンピュータは、
ＣＰＵ等の純然たるハードウェアに限らず、ファームウ
ェアや、ＯＳ、更に周辺機器を含むものであっても良
い。

【００８６】また、本発明の構成は、ソフトウェア的に
実現しても良いし、ハードウェア的に実現しても良い。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、本発明によれば、入力映像信号を、符号化レートの
異なる複数のモードのいずれかを用いて圧縮する際に、
全ての圧縮モードを用いる場合でマクロブロック内のサ
ブマクロブロック数を同じとするか、さらに輝度信号と
色差信号のサブマクロブロックの割合を変えることによ
り、圧縮モードが異なっても、マクロブロック内のサブ
マクロブロックの数は同じなので、回路規模の増大無し
で、上記全ての圧縮モードを扱うことが可能となる。

【００８８】また、本発明によれば、高速再生時に高品
質な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１を説明するための説明図

【図２】本発明の実施の形態２を説明するためのブロッ
ク図

【図３】従来例を説明するための説明図

【符号の説明】

２０１入力端子２０２圧縮モード設定器２０３フィルタ２０４シャフリング器２０５直交変換器２０６量子化器２０７可変長符号化器２０８フォーマット化器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】映像信号の輝度信号および色差信号を、
複数のサブマクロブロックを有するマクロブロック単位
に分割し、符号化レートが互いに異なる複数の圧縮モー
ドのいずれかを使用して、前記マクロブロックのデータ
を符号化する符号化手段を少なくとも備えた映像信号符
号化装置であって、前記マクロブロック内におけるサブマクロブロックの総
数は、前記複数の圧縮モードのいずれを用いた場合で
も、同一である映像信号符号化装置。
【請求項２】前記マクロブロック内にて、前記輝度信
号のサブマクロブロックと、前記色差信号のサブマクロ
ブロックとの割合は、前記圧縮モード毎に異なっている
請求項１に記載の映像信号符号化装置。
【請求項３】映像信号の輝度信号および色差信号を、
複数のサブマクロブロックを有するマクロブロック単位
に分割し、該マクロブロック内のデータを符号化する符
号化手段と、前記符号化されたデータを、所定の初期符号量が割り当
てられた所定数のサブシンクブロックを持つシンクブロ
ックに配置する配置手段とを少なくとも備えた映像信号
符号化装置であって、前記配置手段は、前記シンクブロックの各前記サブシン
クブロックに対する前記所定の初期符号量の割り当て
を、赤色の前記色差信号の前記サブシンクブロックと、
青色の前記色差信号の前記サブシンクブロックとで異な
るようにする映像信号符号化装置。
【請求項４】前記シンクブロックの各前記サブシンク
ブロックに対する前記所定の初期符号量の割り当ては、
赤色の前記色差信号の前記サブシンクブロックに対する
もののほうが、青色の前記色差信号の前記サブシンクブ
ロックに対するものより多くなるように設定される請求
項３に記載の映像信号符号化装置。
【請求項５】前記シンクブロックの各前記サブシンク
ブロックに対する前記所定の初期符号量の割り当ては、
赤色の前記色差信号の前記サブシンクブロックに対する
ものが、前記輝度信号の前記サブシンクブロックに対す
るものと等しくなるように設定される請求項３に記載の
映像信号符号化装置。
【請求項６】前記シンクブロックの各前記サブシンク
ブロックに対する前記所定の初期符号量の割り当ては、
前記輝度信号のサブシンクブロックと、赤色の前記色差
信号の前記サブシンクブロックと、青色の前記色差信号
の前記サブシンクブロックとの間で、その比率が５：
５：４となるように設定される請求項３に記載の映像信
号符号化装置。
【請求項７】前記圧縮モードの種類に応じて、前記映
像信号に適用する帯域制限を伴うレート変換の種類を切
り替えるレート変換手段をさらに備え、前記符号化手段は、全ての前記圧縮モードにおいて、レ
ート変換された前記映像信号の圧縮率を等しくしている
請求項１から６のいずれかに記載の映像信号符号化装
置。
【請求項８】映像信号の輝度信号および色差信号を、
複数のサブマクロブロックを有するマクロブロック単位
に分割し、符号化レートが互いに異なる複数の圧縮モー
ドのいずれかを使用して、前記マクロブロックのデータ
を符号化する符号化ステップを少なくとも備えた映像信
号符号化方法であって、前記マクロブロック内におけるサブマクロブロックの総
数は、前記複数の圧縮モードに共通して同一である映像
信号符号化方法。
【請求項９】前記マクロブロック内にて、前記輝度信
号のサブマクロブロックと、前記色差信号のサブマクロ
ブロックとの割合は、前記圧縮モード毎に異なっている
請求項８に記載の映像信号符号化方法。
【請求項１０】映像信号の輝度信号および色差信号
を、複数のサブマクロブロックを有するマクロブロック
単位に分割し、該マクロブロックのデータを符号化する
符号化ステップと、前記符号化されたデータを、所定の初期符号量が割り当
てられた所定数のサブシンクブロックを持つシンクブロ
ックに配置する配置ステップとを少なくとも備えた映像
信号符号化方法であって、前記配置ステップにて、前記シンクブロックの各前記サ
ブシンクブロックに対する前記所定の初期符号量の割り
当てを、赤色の前記色差信号の前記サブシンクブロック
と、青色の前記色差信号の前記サブシンクブロックとで
異なるようにする映像信号符号化方法。
【請求項１１】前記シンクブロックの各前記サブシン
クブロックに対する前記所定の初期符号量の割り当て
は、赤色の前記色差信号の前記サブシンクブロックに対
するもののほうが、青色の前記色差信号の前記サブシン
クブロックに対するものより多くなるように設定する請
求項１０に記載の映像信号符号化方法。
【請求項１２】前記シンクブロックの各前記サブシン
クブロックに対する前記所定の初期符号量の割り当て
は、赤色の前記色差信号の前記サブシンクブロックに対
するものが、前記輝度信号の前記サブシンクブロックに
対するものと等しくなるように設定する請求項１０に記
載の映像信号符号化方法。
【請求項１３】前記シンクブロックの各前記サブシン
クブロックに対する前記所定の初期符号量の割り当て
は、前記輝度信号の前記サブシンクブロックと、赤色の
前記色差信号の前記サブシンクブロックと、青色の前記
色差信号の前記サブシンクブロックとの間で、その比率
が５：５：４となるように設定する請求項１０に記載の
映像信号符号化方法。
【請求項１４】前記圧縮モードの種類に応じて、前記
映像信号に適用する帯域制限を伴うレート変換の種類を
切り替えるレート変換ステップをさらに備え、前記符号化ステップは、全ての前記圧縮モードにおい
て、レート変換された前記映像信号の圧縮率を等しくす
る請求項８から１３のいずれかに記載の映像信号符号化
方法。
【請求項１５】請求項１に記載の本発明の映像信号符
号化装置の、映像信号の輝度信号および色差信号を、複
数のサブマクロブロックを有するマクロブロック単位に
分割し、符号化レートが互いに異なる複数の圧縮モード
のいずれかを使用して、前記マクロブロックのデータを
符号化する符号化手段としてコンピュータを機能させる
ためのプログラム。
【請求項１６】請求項３に記載の本発明の映像信号符
号化装置の、映像信号の輝度信号および色差信号を、複
数のサブマクロブロックを有するマクロブロック単位に
分割し、該マクロブロック内のデータを符号化する符号
化手段と、前記符号化されたデータを、所定の初期符号
量が割り当てられた所定数のサブシンクブロックを持つ
シンクブロックに配置する配置手段との全部または一部
としてコンピュータを機能させるためのプログラム。