JP2002369032A - フレームシンクロナイザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 双方のアドレス差やクロック位相差を算出す
るには、加算器、減算器や比較器等を用意する必要があ
るため、回路規模が大きくなる課題があった。 【解決手段】 フラグのフラグ値を参照して画像信号を
書き込むフレームメモリを決定し、そのフレームメモリ
に画像信号を書き込んで、当該フレームメモリに対応す
るフラグのフラグ値を更新する一方、フラグのフラグ値
を参照して画像信号を読み出すフレームメモリを決定
し、そのフレームメモリから画像信号を読み出して、当
該フレームメモリに対応するフラグのフラグ値を更新す
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、フレームメモリ
に対する画像データの書き込みと読み出しを非同期に実
施するフレームシンクロナイザに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】動画像圧縮技術として広く適用されてい
るＭＰＥＧ２（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐ
ｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ ２）方式は、動き補償予測符号
化と離散コサイン変換（ＤＣＴ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃ
ｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）符号化及び可変長符
号化を組み合わせたハイブリッド符号化方式である。動
き予測方式は３種類あり、フレーム内符号化を行うイン
トラ符号化フレーム（以下、Ｉピクチャと称する）、時
間的に前方向のフレームとの間で動き予測を行ってその
差分をとり、動き予測の情報と差分値を送ることによっ
てデータを圧縮する前方向予測符号化フレーム（以下、
Ｐピクチャと称する）及び時間的に前方向、後方向、も
しくは両方向のいずれかのフレーム間で予測を行い、デ
ータを圧縮する両方向予測符号化フレーム（以下、Ｂピ
クチャと称する）である。これらの動き予測方式を用い
て、Ｉピクチャを先頭とするＧＯＰというピクチャ群を
制御し、それを周期的に繰り返し符号化を行うのが一般
的である。

【０００３】図６は例えばＧＯＰのピクチャ枚数（以
下、Ｎ値と称する）を１５、ＩピクチャとＰピクチャ、
もしくは、ＰピクチャとＰピクチャの間隔（以下、Ｍ値
と称する）を３とするときの構成例である。図６のよう
に、１ＧＯＰは１枚のＩピクチャ、４枚のＰピクチャ及
び１０枚のＢピクチャから構成される。このとき、Ｂピ
クチャは時間的に前方向と後方向のＩまたはＰピクチャ
を用いてフレーム間予測を行うため、入力ピクチャ順か
ら符号化ピクチャ順への並べ替えが行われる。このた
め、入力画像をフレームメモリに入力ピクチャ順に一旦
書き込んだ後、符号化ピクチャ順にフレームメモリから
読み出して符号化を行う。図７はフレームメモリを６面
持った場合の書き込み及び読み出し面の動きを示してい
る。

【０００４】このような動画像符号化システムにおい
て、入力画像のフレーム同期信号と符号化のフレーム同
期信号が非同期の場合や、入力信号がスイッチャ等によ
って切り替えられ、入力信号の同期に揺らぎが発生した
場合等には、この非同期性を吸収して符号化部へ継続的
に信号を入力する必要がある。

【０００５】そこで、従来はフレームメモリへの書き込
み及び読み出しタイミングの位相差を監視し、追い越し
が生じた場合には、書き込みまたは読み出し面を制御す
る。あるいは、書き込み動作を禁止する等によってフレ
ームシンクロナイズ機能を実現し、連続したピクチャデ
ータを入力している。

【０００６】図８は例えば特開平２−１９２３６７号公
報に示された従来のフレームシンクロナイザを示す構成
図であり、図において、３１は画像信号を格納するフレ
ームメモリ、３２は書き込み信号制御器、３３は書き込
み信号生成器、３４は読み出し信号生成器、３５は書き
込み禁止制御器、３６は書き込みクロック生成器、３７
は書き込み同期信号生成器、３８は読み出しクロック生
成器、３９は読み出し同期信号生成器である。

【０００７】次に動作について説明する。書き込み同期
信号生成器３７は、符号化画像信号を入力すると、その
符号化画像信号を監視して書き込み同期信号を生成す
る。書き込み信号生成器３３は、書き込み同期信号生成
器３７が書き込み同期信号を生成すると書き込みアドレ
スを生成し、書き込みクロック生成器３６により生成さ
れる書き込みクロックに同期して、当該書き込みアドレ
スを含む書き込み信号を書き込み信号制御器３２に出力
する。書き込み信号制御器３２は、書き込み信号生成器
３３から書き込み信号を受けると、その書き込み信号に
したがってフレームメモリ３１内の指定されたアドレス
へ符号化画像信号の書き込みを行う。

【０００８】一方、読み出し同期信号生成器３９は、参
照同期信号を監視して読み出し同期信号を生成する。読
み出し信号生成器３４は、読み出し同期信号生成器３９
が読み出し同期信号を生成すると読み出しアドレスを生
成し、読み出しクロック生成器３８により生成される読
み出しクロックに同期して、当該読み出しアドレスを含
む読み出し信号をフレームメモリ３１に出力し、フレー
ムメモリ３１内の指定アドレスから符号化画像信号の読
み出しを行う。

【０００９】ここで、書き込み信号制御器３２が書き込
み指示を行うときのクロックと、読み出し信号生成器３
４が読み出し指示を行うときのクロックは、互いに独立
している。そこで、書き込み禁止制御器３５が、書き込
み信号生成器３３及び読み出し信号生成器３４から出力
される書き込みアドレス及び読み出しアドレスを連続的
に入力し、フレームメモリ３１における双方のアドレス
の差を求める。

【００１０】また、書き込みクロック生成器３６及び読
み出しクロック生成器３８の出力から書き込みクロック
と読み出しクロックの差を求め、このクロック差と上記
アドレス差から追い越しが発生するラインを求め、この
ラインに対する書き込み動作が指示されたときには、書
き込みを禁止するよう書き込み信号制御器３２に書き込
み禁止信号を出力する。書き込み信号制御器３２は、書
き込み禁止信号が供給されている間は、フレームメモリ
３１への書き込みを禁止するような制御を行う。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来のフレームシンク
ロナイザは以上のように構成されているので、書き込み
禁止制御器３５が双方のアドレス差やクロック位相差を
算出すれば、書き込みまたは読み出しの追い越しを防止
することができるが、双方のアドレス差やクロック位相
差を算出するには、加算器、減算器や比較器等を用意す
る必要があるため、回路規模が大きくなる課題があっ
た。

【００１２】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、回路規模の増大を招くことなく、
書き込みまたは読み出しの追い越しを防止することがで
きるフレームシンクロナイザを得ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明に係るフレーム
シンクロナイザは、フラグのフラグ値を参照して画像デ
ータを書き込むフレームメモリを決定し、そのフレーム
メモリに画像データを書き込んで、当該フレームメモリ
に対応するフラグのフラグ値を更新する書き込み制御手
段と、フラグのフラグ値を参照して画像データを読み出
すフレームメモリを決定し、そのフレームメモリから画
像データを読み出して、当該フレームメモリに対応する
フラグのフラグ値を更新する読み出し制御手段とを設け
たものである。

【００１４】この発明に係るフレームシンクロナイザ
は、書き込み対象のフレームメモリを更新する際、書き
込み対象のフレームメモリに対応するフラグのフラグ値
が画像データの読み出し未完了を示す場合、前フレーム
の画像データを書き込んだフレームメモリを書き込み対
象に変更するようにしたものである。

【００１５】この発明に係るフレームシンクロナイザ
は、読み出し対象のフレームメモリを更新する際、読み
出し対象のフレームメモリに対応するフラグのフラグ値
が画像データの書き込み未完了を示す場合、前回画像デ
ータを読み出したフレームメモリを読み出し対象に変更
するようにしたものである。

【００１６】この発明に係るフレームシンクロナイザ
は、ＩピクチャとＰピクチャ、または、ＰピクチャとＰ
ピクチャの間隔を示すＭ値にしたがって符号化順を決定
して読み出し対象のフレームメモリを更新するようにし
たものである。

【００１７】この発明に係るフレームシンクロナイザ
は、画像データの特徴を抽出し、その特徴に合わせてＭ
値を変更するようにしたものである。

【００１８】この発明に係るフレームシンクロナイザ
は、画像データの特徴としてフレーム間差分絶対値和を
抽出するようにしたものである。

【００１９】この発明に係るフレームシンクロナイザ
は、画像データの特徴として画像データフレームの平均
値を抽出するようにしたものである。

【００２０】この発明に係るフレームシンクロナイザ
は、画像データの特徴として画像データフレームの分散
値を抽出するようにしたものである。

【００２１】この発明に係るフレームシンクロナイザ
は、前フレームの動きベクトルの大きさを用いてＭ値を
変更するようにしたものである。

【００２２】この発明に係るフレームシンクロナイザ
は、前フレームの動きベクトルの評価値を用いてＭ値を
変更するようにしたものである。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１によるフ
レームシンクロナイザを示す構成図であり、図におい
て、１１は入力した画像信号を格納する６面のフレーム
メモリ群、１２は各フレームメモリとそれぞれ対応付け
られたフラグを有するフラグ回路、１３は各フレームメ
モリに対する画像信号の書き込みを指示する書き込み制
御部、１４は各フレームメモリからの画像信号の読み出
しを指示する読み出し制御部である。

【００２４】１５は書き込みクロックを生成する書き込
みクロック生成部、１６は書き込み同期信号を生成する
書き込み同期信号生成部、１７は読み出しクロックを生
成する読み出しクロック生成部、１８は読み出し同期信
号を生成する読み出し同期信号生成部、１９は任意のフ
レームメモリから読み出された有効な画像信号を選択し
て出力するセレクタ、２０はセレクタ１９から出力され
た画像信号を符号化する符号化部である。なお、書き込
み制御部１３、書き込みクロック生成部１５及び書き込
み同期信号生成部１６から書き込み制御手段が構成さ
れ、読み出し制御部１４、読み出しクロック生成部１７
及び読み出し同期信号生成部１８から読み出し制御手段
が構成されている。

【００２５】次に動作について説明する。書き込み同期
信号生成部１６は、画像信号を入力すると、その画像信
号を監視し、１フレーム毎に書き込み同期信号を生成す
る。書き込み制御部１３は、書き込み同期信号生成部１
６から書き込み同期信号を受ける毎に、書き込み対象の
フレームメモリを更新する。即ち、書き込み同期信号を
受ける毎に、書き込みフレーム面の値を１インクリメン
トする（図１の例では、＃０〜＃５のフレームメモリが
あるので、書き込みフレーム面の値が“０”から“５”
になるまでインクリメントを繰り返し、“５”になると
次のタイミングで“０”にリセットする）。

【００２６】そして、書き込み制御部１３は、書き込み
フレーム面の値を１インクリメントすると、書き込みフ
レーム面の値を有するフレームメモリに係るフラグ回路
１２のフラグを参照する。例えば、書き込みフレーム面
の値が“３”であれば、＃３のフレームメモリに対応す
るフラグを参照する。そのフラグのフラグ値が“０”で
あれば、当該フレームメモリを画像信号の書き込み対象
に決定し、１フレーム前に書き込みを終了したフレーム
メモリに対応するフラグを“１”に更新する。

【００２７】しかし、そのフラグのフラグ値が“１”で
あれば、当該フレームメモリからの画像信号の読み出し
が未完了であると判断し、１フレーム前の画像信号を書
き込んだフレームメモリを書き込み対象に変更し、１フ
レーム前のデータに上書きを行うこととする。このよう
にして、書き込み対象のフレームメモリを決定すると、
１フレーム分の画像信号を書き込むための制御信号を生
成し、当該フレームメモリ対して画像信号の書き込みを
行う。

【００２８】一方、読み出し同期信号生成部１８は、符
号化クロックと符号化同期信号を入力して読み出し同期
信号を生成する。読み出し制御部１４は、例えば、Ｉピ
クチャとＰピクチャ、または、ＰピクチャとＰピクチャ
の間隔を示すＭ値にしたがって符号化順を決定して読み
出しフレーム面の値を計算する。

【００２９】そして、読み出し制御部１４は、読み出し
フレーム面の値を有するフレームメモリに係るフラグ回
路１２のフラグを参照する。例えば、読み出しフレーム
面の値が“２”であれば、＃２のフレームメモリに対応
するフラグを参照する。そのフラグのフラグ値が“１”
であれば、当該フレームメモリを画像信号の読み出し対
象に決定し、１フレーム前に読み出しを終了したフレー
ムメモリに対応するフラグを“０”に更新する。

【００３０】しかし、そのフラグのフラグ値が“０”で
あれば、当該フレームメモリに対する画像信号の書き込
みが未完了であると判断し、前回画像データを読み出し
たフレームメモリを読み出し対象に変更する。即ち、Ｍ
値にしたがって入力順で考えたときに同じフレームが繰
り返されるようなアクセス面を決定し、同じフレームの
データを２回読み出すこととする。このようにして、読
み出し対象のフレームメモリを決定すると、１フレーム
分の画像信号を読み出すための制御信号を生成し、当該
フレームメモリから画像信号の読み出しを行う。なお、
フレームメモリから読み出された画像信号はセレクタ１
９を介して符号化部２０に出力され、符号化部２０によ
り符号化される。

【００３１】なお、図２は書き込みタイミングが読み出
しタイミングを追い越した場合におけるフレームメモリ
アクセス面の動き例を示す説明図である。図３は読み出
しタイミングが書き込みタイミングを追い越した場合に
おけるフレームメモリアクセス面の動き例を示す説明図
である。

【００３２】以上で明らかなように、この実施の形態１
によれば、フラグのフラグ値を参照して画像信号を書き
込むフレームメモリを決定し、そのフレームメモリに画
像信号を書き込んで、当該フレームメモリに対応するフ
ラグのフラグ値を更新する一方、フラグのフラグ値を参
照して画像信号を読み出すフレームメモリを決定し、そ
のフレームメモリから画像信号を読み出して、当該フレ
ームメモリに対応するフラグのフラグ値を更新するよう
に構成したので、回路規模の増大を招くことなく、書き
込みまたは読み出しの追い越しを防止することができる
効果を奏する。

【００３３】実施の形態２．図４はこの発明の実施の形
態２によるフレームシンクロナイザを示す構成図であ
り、図において、図１と同一符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。２１は画像信号の特徴を示
すフレーム間差分絶対値和を抽出する画像特徴抽出部、
２２は画像特徴抽出部２１により抽出されたフレーム間
差分絶対値和に基づいてＭ値を変更するプロセッサであ
る。なお、画像特徴抽出部２１及びプロセッサ２２は読
み出し制御手段を構成している。

【００３４】次に動作について説明する。上記実施の形
態１では、読み出し制御部１４が参照するＭ値の変更に
ついては特に言及していないが、画像信号の特徴を示す
フレーム間差分絶対値和に基づいてＭ値を変更するよう
にしてもよい。例えば、フレーム間差分絶対値和が所定
値より大きい場合、動きが大きいので、Ｍ値を小さくす
れば、予測精度を高めることができる。これにより、符
号化画像の高画質化を実現することができる効果を奏す
る。

【００３５】実施の形態３．上記実施の形態２では、画
像信号の特徴としてフレーム間差分絶対値和を抽出する
ものについて示したが、画像信号の特徴として画像信号
フレームの平均値や分散値を抽出するようにしてもよ
く、上記実施の形態２と同様の効果を奏することができ
る。

【００３６】実施の形態４．上記実施の形態２では、画
像信号の特徴に合わせてＭ値を変更するものについて示
したが、図５に示すように、符号化部２０により前フレ
ームの動き検出結果として得られる動きベクトルの大き
さや評価値を用いてＭ値を変更するようにしてもよい。
これにより、符号化画像の高画質化を実現することがで
きる効果を奏する。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、フラ
グのフラグ値を参照して画像データを書き込むフレーム
メモリを決定し、そのフレームメモリに画像データを書
き込んで、当該フレームメモリに対応するフラグのフラ
グ値を更新する書き込み制御手段と、フラグのフラグ値
を参照して画像データを読み出すフレームメモリを決定
し、そのフレームメモリから画像データを読み出して、
当該フレームメモリに対応するフラグのフラグ値を更新
する読み出し制御手段とを設けるように構成したので、
回路規模の増大を招くことなく、書き込みまたは読み出
しの追い越しを防止することができる効果がある。

【００３８】この発明によれば、書き込み対象のフレー
ムメモリを更新する際、書き込み対象のフレームメモリ
に対応するフラグのフラグ値が画像データの読み出し未
完了を示す場合、前フレームの画像データを書き込んだ
フレームメモリを書き込み対象に変更するように構成し
たので、書き込みの追い越しを防止することができる効
果がある。

【００３９】この発明によれば、読み出し対象のフレー
ムメモリを更新する際、読み出し対象のフレームメモリ
に対応するフラグのフラグ値が画像データの書き込み未
完了を示す場合、前回画像データを読み出したフレーム
メモリを読み出し対象に変更するように構成したので、
読み出しの追い越しを防止することができる効果があ
る。

【００４０】この発明によれば、ＩピクチャとＰピクチ
ャ、または、ＰピクチャとＰピクチャの間隔を示すＭ値
にしたがって符号化順を決定して読み出し対象のフレー
ムメモリを更新するように構成したので、符号化順に画
像データを読み出すことができる効果がある。

【００４１】この発明によれば、画像データの特徴を抽
出し、その特徴に合わせてＭ値を変更するように構成し
たので、符号化画像の高画質化を実現することができる
効果がある。

【００４２】この発明によれば、画像データの特徴とし
てフレーム間差分絶対値和を抽出するように構成したの
で、画像データに見合うＭ値を設定することができる効
果がある。

【００４３】この発明によれば、画像データの特徴とし
て画像データフレームの平均値を抽出するように構成し
たので、画像データに見合うＭ値を設定することができ
る効果がある。

【００４４】この発明によれば、画像データの特徴とし
て画像データフレームの分散値を抽出するように構成し
たので、画像データに見合うＭ値を設定することができ
る効果がある。

【００４５】この発明によれば、前フレームの動きベク
トルの大きさを用いてＭ値を変更するように構成したの
で、符号化画像の高画質化を実現することができる効果
がある。

【００４６】この発明によれば、前フレームの動きベク
トルの評価値を用いてＭ値を変更するように構成したの
で、符号化画像の高画質化を実現することができる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１によるフレームシン
クロナイザを示す構成図である。

【図２】 書き込みタイミングが読み出しタイミングを
追い越した場合におけるフレームメモリアクセス面の動
き例を示す説明図である。

【図３】 読み出しタイミングが書き込みタイミングを
追い越した場合におけるフレームメモリアクセス面の動
き例を示す説明図である。

【図４】 この発明の実施の形態２によるフレームシン
クロナイザを示す構成図である。

【図５】 この発明の実施の形態４によるフレームシン
クロナイザを示す構成図である。

【図６】 例えばＧＯＰのピクチャ枚数を１５、Ｉピク
チャとＰピクチャ、もしくは、ＰピクチャとＰピクチャ
との間隔を３とするときの構成例を示す説明図である。

【図７】 フレームメモリを６面持った場合の書き込み
及び読み出し面の動きを示す説明図である。

【図８】 従来のフレームシンクロナイザを示す構成図
である。

【符号の説明】

１１ フレームメモリ群、１２ フラグ回路、１３ 書
き込み制御部（書き込み制御手段）、１４ 読み出し制
御部（読み出し制御手段）、１５ 書き込みクロック生
成部（書き込み制御手段）、１６ 書き込み同期信号生
成部（書き込み制御手段）、１７ 読み出しクロック生
成部（読み出し制御手段）、１８ 読み出し同期信号生
成部（読み出し制御手段）、１９ セレクタ、２０ 符
号化部、２１ 画像特徴抽出部（読み出し制御手段）、
２２ プロセッサ（読み出し制御手段）。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像データを格納する複数のフレームメ
   モリと、上記複数のフレームメモリとそれぞれ対応付け
   られた複数のフラグと、上記フラグのフラグ値を参照し
   て画像データを書き込むフレームメモリを決定し、その
   フレームメモリに画像データを書き込んで、当該フレー
   ムメモリに対応するフラグのフラグ値を更新する書き込
   み制御手段と、上記フラグのフラグ値を参照して画像デ
   ータを読み出すフレームメモリを決定し、そのフレーム
   メモリから画像データを読み出して、当該フレームメモ
   リに対応するフラグのフラグ値を更新する読み出し制御
   手段とを備えたフレームシンクロナイザ。
2. 【請求項２】 書き込み制御手段は、書き込み対象のフ
   レームメモリを更新する際、書き込み対象のフレームメ
   モリに対応するフラグのフラグ値が画像データの読み出
   し未完了を示す場合、前フレームの画像データを書き込
   んだフレームメモリを書き込み対象に変更することを特
   徴とする請求項１記載のフレームシンクロナイザ。
3. 【請求項３】 読み出し制御手段は、読み出し対象のフ
   レームメモリを更新する際、読み出し対象のフレームメ
   モリに対応するフラグのフラグ値が画像データの書き込
   み未完了を示す場合、前回画像データを読み出したフレ
   ームメモリを読み出し対象に変更することを特徴とする
   請求項１記載のフレームシンクロナイザ。
4. 【請求項４】 読み出し制御手段は、ＩピクチャとＰピ
   クチャ、または、ＰピクチャとＰピクチャの間隔を示す
   Ｍ値にしたがって符号化順を決定して読み出し対象のフ
   レームメモリを更新することを特徴とする請求項３記載
   のフレームシンクロナイザ。
5. 【請求項５】 読み出し制御手段は、画像データの特徴
   を抽出し、その特徴に合わせてＭ値を変更することを特
   徴とする請求項４記載のフレームシンクロナイザ。
6. 【請求項６】 読み出し制御手段は、画像データの特徴
   としてフレーム間差分絶対値和を抽出することを特徴と
   する請求項５記載のフレームシンクロナイザ。
7. 【請求項７】 読み出し制御手段は、画像データの特徴
   として画像データフレームの平均値を抽出することを特
   徴とする請求項５記載のフレームシンクロナイザ。
8. 【請求項８】 読み出し制御手段は、画像データの特徴
   として画像データフレームの分散値を抽出することを特
   徴とする請求項５記載のフレームシンクロナイザ。
9. 【請求項９】 読み出し制御手段は、前フレームの動き
   ベクトルの大きさを用いてＭ値を変更することを特徴と
   する請求項４記載のフレームシンクロナイザ。
10. 【請求項１０】 読み出し制御手段は、前フレームの動
    きベクトルの評価値を用いてＭ値を変更することを特徴
    とする請求項４記載のフレームシンクロナイザ。