JP2004080682A

JP2004080682A - 動画像データ符号化装置および動画像データ復号装置ならびにそれらの方法

Info

Publication number: JP2004080682A
Application number: JP2002241607A
Authority: JP
Inventors: Shunichiro Nonaka; 野中　俊一郎
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-08-22
Filing date: 2002-08-22
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【目的】比較的処理の少ない動画像データの符号化を行う。
【構成】動画を構成する一駒の画像データが２画素×２画素のブロックに分けられる。ブロックごとにアダマール変換が行われ，アダマール変換係数が得られる。動きがあるブロックのアダマール変換係数について予測符号化が行われる。予測符号化は動きがあるアダマール変換係数について行われるので，処理量が少ない。また，アダマール変換は加減算処理で済むので処理量がさらに少なくなる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【技術分野】
この発明は，動画像データ符号化装置および動画像データ復号装置ならびにそれらの方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】
動画の符号化／復号方法には，ＭＰＥＧ−１（ｍｏｖｉｎｇ　ｐｉｃｔｕｒｅ　ｅｘｐｅｒｔｓ　ｇｒｏｕｐｐｈａｓｅ　１），ＭＰＥＧ−４などにもとづくものがある。これらの符号化／復号方法においては，離散コサイン変換，動き補償予測などの演算が利用されている。これらの演算は，比較的演算量が多い。このために，比較的簡単な機器構成が要求される携帯電話，ＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌ　ｄｉｇｉｔａｌ　ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）などには馴染みにくい。
【０００３】
【発明の開示】
この発明は，演算量が少ない圧縮を目的とする。
【０００４】
第１の発明による動画像データ符号化装置は，動画を構成する１駒の画像を表す画像データを複数のブロックに分けるブロック分割手段，上記ブロック分割手段によって分けられた複数のブロックの画像データに，加減算処理にもとづく直交変換符号化を行う直交変換手段，前駒の画像との間に動きがあるかどうかを，上記ブロック分割手段によって分けられた複数のブロックごとに検出する動き検出手段，および上記直交変換手段により直交変換符号化された画像データのうち，上記動き検出手段により動きがあると検出されたブロックに対応する画像データを符号化する符号化手段を備えていることを特徴とする。
【０００５】
第１の発明は，上記動画像データ符号化装置に適した方法も提供している。すなわち，この方法は，動画を構成する１駒の画像を表す画像データを複数のブロックに分け，分けられた複数のブロックの画像データに，加減算処理にもとづく直交変換符号化を行い，前駒の画像との間に動きがあるかどうかを，分けられた複数のブロックごとに検出し，直交変換符号化された画像データのうち，動きがあると検出されたブロックに対応する画像データを符号化するものである。
【０００６】
第１の発明によると，１駒の画像を表す画像データが複数のブロックに分けられ，加減算処理にもとづく直交変換符号化が行われる。また，前駒との間に動きがあるかどうかが複数のブロックごとに検出される。直交変換符号化された画像データのうち，動きがあると検出されたブロックに対応する画像データが符号化される。
【０００７】
第１の発明によると，直交変換符号化は，加減算処理にもとづくもの（たとえば，アダマール変換，ハール変換など）が用いられるから，比較的演算量が少なくなる。また，符号化処理は，前駒との間で動き検出があったものについて行われるから，さらに演算量が少なくなる。演算量が少なくとも比較的画質の良い符号化処理が実現される。
【０００８】
上記ブロック分割手段は，たとえば，１つのブロックが２画素×２画素からなる複数のブロックに分けるものである。
【０００９】
上記直交変換手段により直交変換符号化された画像データのうち，上記動き検出手段により動きがあると検出されたブロックに対応する画像データを量子化する量子化手段をさらに備えてもよい。この場合，上記符号化手段は，上記量子化手段により量子化された画像データを符号化するものとなろう。
【００１０】
量子化によりさらに帯域に応じた細かな符号量制御が可能となり，画質が向上する。
【００１１】
上記符号化手段は，上記直交変換手段により直交変換符号化された画像データのうち，上記動き検出手段により動きがあると検出されたブロックに対応する画像データを予測符号化するものでもよい。
【００１２】
第２の発明は，上記動画像データ符号化装置（方法）により符号化された画像データを復号するものである。
【００１３】
第２の発明による動画像データ復号装置は，動画を構成する１駒の画像を表す複数のブロックごとに前駒の画像との間に動きがあるかどうかを示す動きデータと動きがあるブロックの画像データとして符号化されているデータとを入力する入力手段，上記入力手段から入力した上記動きデータにもとづいて上記符号化データのうち，動きのあるブロックに対応する符号化データを検出する動き符号化データ検出手段，および上記動き符号化データ検出手段により検出された動き符号化データを復号する復号手段を備えていることを特徴とする。
【００１４】
第２の発明は，上記動画像データ復号装置に適した方法も提供している。すなわち，この方法は，動画を構成する１駒の画像を表す複数のブロックごとに前駒の画像との間に動きがあるかどうかを示す動きデータと動きがあるブロックの画像データとして符号化されているデータとを入力し，入力した上記動きデータにもとづいて上記符号化データのうち，動きのあるブロックに対応する符号化データを検出し，検出された動き符号化データを復号するものである。
【００１５】
第２の発明によると，上記動きデータと上記符号化データとが入力される。入力した動きデータにもとづいて上記符号化データのうち，動きのあるブロックに対応する符号化データが検出され，検出された符号化データが復号される。符号化された画像データを，少ない演算量で復号できる。
【００１６】
【実施例の説明】
図１は，この発明の実施例を示すもので，動画像データ符号化装置の電気的構成の一部を示すブロック図，図２は，動画を構成する複数の画像を示している。
【００１７】
図２に示すように，動画像データ符号化装置には，１／３０秒周期（１／１５秒周期，１／６０秒周期など１／３０秒周期でなくともよい）でそれぞれが１駒の画像Ｆ（ｎ−２），Ｆ（ｎ−１），Ｆ（ｎ），Ｆ（ｎ＋１），Ｆ（ｎ＋２）などを構成する画像データが入力する。画像Ｆ（ｎ）を示す画像データ動画像データ符号化装置に入力しているものとする。
【００１８】
一駒分の画像データは，入力インターフェイス１を介して動画像データ符号化装置に入力する。入力インターフェイス１から出力された画像データは，ヘッダ作成回路２に入力する。ヘッダ作成回路２において，一駒分の画像データについてのヘッダ情報（たとえば，一駒分の画像データ量を示すデータを含む）を示すデータが作成される。作成されたヘッダ情報データは，出力インターフェイス９に与えられる。画像データは，ヘッダ作成回路２から出力され，アダマール変換回路３に入力する。
【００１９】
図３は，画像の一部を示している。
【００２０】
アダマール変換回路３において，入力した一駒分の画像データが水平方向２画素，垂直方向２画素からなる多数のブロックＢｒに分けられる。多数のブロックＢｒに分けられた画像データが図１に示すアダマール変換回路３において，ブロックＢｒごとにアダマール変換が行われ，アダマール変換係数が出力される。
【００２１】
アダマール変換回路３から出力されたアダマール変換係数は動き検出回路４に与えられる。現在入力している駒（Ｆ（ｎ））のブロックＢｒと前駒（Ｆ（ｎ＋１））の対応するブロックＢｒとの間に動きがあるかどうかが検出される。具体的には，現在の駒のブロックＢｒのアダマール変換係数と前駒の対応するブロックＢｒのアダマール変換係数との重み付き誤差二重和が算出される。算出された和が所定のしきい値以上であれば，動きがあるとしてブロックＢｒに対応して「１」が動きデータとされる。算出された和が所定のしきい値未満であれば，動きが無いとしてブロックＢｒに対応して「０」が動きデータとされる。動きデータの検出処理は，一駒分の画像データについてすべてのブロックＢｒについて行われる。
【００２２】
一駒分のすべてのブロックＢｒについて動きデータの検出が行われると，検出された動きデータは，動きデータ符号化回路５に与えられる。動きデータ符号化回路５において，動きデータが可逆符号化される。可逆符号化された動きデータも出力インターフェイス９に与えられる。
【００２３】
また，アダマール変換係数は，動き検出回路４および動きデータ符号化回路５を単に通過し，予測符号化回路６にも入力する。予測符号化回路６において，当該ブロックＢｒ以前に符号化済みのアダマール変換係数を用いて，動きが検出されたブロックＢｒに対応するアダマール変換係数の予測が行われ，その予測値との誤差（予測誤差）が算出される。予測誤差を表すデータは，量子化回路７に与えられ，量子化される。量子化された予測誤差データは，適応的エントロピー符号化回路８に入力し，すでに符号化済みのアダマール変換係数に応じて適応的に変化する符号化パラメータを用いて，エントロピー符号化が行われる。エントロピー符号化により得られた可変長符号データが出力インターフェイス９に与えられる。
【００２４】
出力インターフェイス９に与えられたヘッダ情報データ，符号化された動きデータおよび可変長符号データが動画像データ符号化装置から出力される。これらのヘッダ情報データ等は，記録媒体に記録されてもよいし，送信されるものでもよい。一駒分の画像データについて符号化処理が終了すると，次の駒の画像データについて符号化処理が実行される。
【００２５】
アダマール変換はコサイン変換等と異なり，加減算処理で実行できるので，演算量が少なくて済む。また，動き検出が行われ，動きが検出されたブロックの画像データについて予測符号化等が行われるので，さらに演算量が少なくなる。演算量が少なくて動画像データを符号化できるので，この実施例による動画像データ符号化装置は処理能力が低い装置に適用させることができるようになる。
【００２６】
図４は，符号化処理手順を示すフローチャートである。
【００２７】
一駒分の画像データが入力すると，ヘッダ情報が作成される（ステップ１１）。
【００２８】
つづいて，一駒分の画像データが２画素×２画素のブロックに分けられ，アダマール変換が行われる（ステップ１２）。現在入力している駒の画像と前駒の画像との間に動きがあるかどうかがブロックごとに検出される（ステップ１３）。動きの有無に応じて，上述したように「０」または「１」の動きデータが得られる。得られた動きデータが符号化される（ステップ１４）。
【００２９】
動きがあるブロックについては（ステップ１５でＹＥＳ），アダマール変換により得られたアダマール変換係数が予測符号化される（ステップ１６）。予測符号化されたアダマール変換係数が量子化され（ステップ１７），適応的エントロピー符号化が行われる（ステップ１８）。動きが無いブロックについては（ステップ１５でＮＯ），ステップ１６以下の処理がスキップされるのはいうまでもない。
【００３０】
図５は，上述のようにして符号化されたデータを復号する動画像データ復号装置の電気的構成の一部を示すブロック図である。
【００３１】
動画像データ復号装置から出力されたヘッダ情報データ，動きデータおよび可変長符号データは，入力インターフェイス２１から動画像データ復号装置に入力する。入力インターフェイス２１から出力されたヘッダ情報データ，動きデータおよび可変長符号データは，ヘッダ解析回路２２に入力する。ヘッダ解析回路２２において，入力したヘッダ情報データにもとづいて，ヘッダ情報が解析される（たとえば，入力すべきデータ量が検出される）。
【００３２】
動きデータおよび符号化データは，動きデータ復号回路２３に入力する。動きデータ復号回路２３において，符号化された動きデータが復号される。復号された動きデータは，メモリ２４および適応的エントロピー復号回路２５に入力する。
【００３３】
メモリ２４には，前駒の符号化データが格納されている。動きデータが，動きが無いブロックであることを示しているとメモリ２４から前駒の対応するブロックの符号化データが読み出され，適応的エントロピー復号回路２５に入力する。
【００３４】
適応的エントロピー復号回路２５には，動きデータ復号回路２３から，可変長符号データも入力している（可変長符号データはメモリ２４にも与えられ，記憶されるのはいうまでもない）。適応的エントロピー復号回路２５において，動きデータが動きが無いことを示している場合には，動きデータ復号回路２３から出力された符号化データについて適応的エントロピー復号が行われる。動きデータが動きがあることを示している場合には，メモリ２４から出力された符号化データについて適応的エントロピー復号が行われる。適応的エントロピー復号においては，すでに復号済みのアダマール変換係数に応じて適応的に変化する復号かパラメータを用いてエントロピー復号が行われるのはいうまでもない。
【００３５】
復号により得られたアダマール変換係数が逆量子化回路２６において逆量子化され，予測誤差が算出される。算出差された予測誤差を表すデータが予測復号回路２７において，すでに復号済みのアダマール変換係数を用いてアダマール変換係数の予測が行われる。予測値と予測誤差との差分が計算され，アダマール変換係数が算出される（予測復号）される。アダマール変換係数が逆アダマール変換回路２８に与えられ，２画素×２画素ごとの画像データが得られる。
【００３６】
以上の処理が１駒分の符号化データごとに行われる。
【００３７】
図６は，復号処理手順を示すフローチャートである。
【００３８】
上述したように，一駒分のヘッダ情報，動きデータおよび符号化データが入力され，ヘッダ情報が解析される（ステップ３１）。つづいて動きデータが復号される（ステップ３２）。動きがあるブロックの符号化データであれば（ステップ３３でＹＥＳ），適応的エントロピー復号が行われる（ステップ３５）。動きが無い場合には（ステップ３３でＮＯ），前駒の符号化データのうち対応するブロックの符号化データが読み取られ（ステップ３４），適応的エントロピー復号が行われる（ステップ３５）。
【００３９】
適応的エントロピー復号により，アダマール変換係数が得られると逆量子化が行われる（ステップ３６）。逆量子化により得られたアダマール変換係数について予測復号が行われる（ステップ３７）。予測符号化が行われると，逆アダマール変換が行われ，上述したように２画素×２画素の画像データが得られる（ステップ３８）。
【００４０】
上述した実施例においては，ハードウエアを用いて各処理が行われているが，ソフトウエアを用いて行うようにしてもよいのはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】動画像データ符号化装置の電気的構成の一部を示すブロック図である。
【図２】動画を構成する画像を示している。
【図３】画像の一部を示している。
【図４】動画像データの符号化処理手順を示すフローチャートである。
【図５】動画像データ復号装置の電気的構成の一部を示すブロック図である。
【図６】動画像データの復号処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
３　アダマール変換回路
４　動き検出回路
５　動きデータ符号化回路
６　予測符号化回路
７　量子化回路
８　適応的エントロピー符号化回路
２２　ヘッダ解析回路
２３　動きデータ復号回路
２４　メモリ
２５　適応的エントロピー復号回路
２６　逆量子化回路
２７　予測復号回路
２８　逆アダマール変換回路

Claims

動画を構成する１駒の画像を表す画像データを複数のブロックに分けるブロック分割手段，
上記ブロック分割手段によって分けられた複数のブロックの画像データに，加減算処理にもとづく直交変換符号化を行う直交変換手段，
前駒の画像との間に動きがあるかどうかを，上記ブロック分割手段によって分けられた複数のブロックごとに検出する動き検出手段，および
上記直交変換手段により直交変換符号化された画像データのうち，上記動き検出手段により動きがあると検出されたブロックに対応する画像データを符号化する符号化手段，
を備えた動画像データ符号化装置。
上記ブロック分割手段は，１つのブロックが２画素×２画素からなる複数のブロックに分けるものである，請求項１に記載の動画像データ符号化装置。
上記直交変換手段により直交変換符号化された画像データのうち，上記動き検出手段により動きがあると検出されたブロックに対応する画像データを量子化する量子化手段をさらに備え，
上記符号化手段は，上記量子化手段により量子化された画像データを符号化するものである，
請求項１に記載の動画像データ符号化装置。
上記符号化手段は，上記直交変換手段により直交変換符号化された画像データのうち，上記動き検出手段により動きがあると検出されたブロックに対応する画像データを予測符号化するものである，請求項１に記載の動画像データ符号化装置。
動画を構成する１駒の画像を表す複数のブロックごとに前駒の画像との間に動きがあるかどうかを示す動きデータと動きがあるブロックの画像データとして符号化されているデータとを入力する入力手段，
上記入力手段から入力した上記動きデータにもとづいて上記符号化データのうち，動きのあるブロックに対応する符号化データを検出する動き符号化データ検出手段，および
上記動き符号化データ検出手段により検出された動き符号化データを復号する復号手段，
を備えた動画像データ復号装置。
動画を構成する１駒の画像を表す画像データを複数のブロックに分け，
分けられた複数のブロックの画像データに，加減算処理にもとづく直交変換符号化を行い，
前駒の画像との間に動きがあるかどうかを，分けられた複数のブロックごとに検出し，
直交変換符号化された画像データのうち，動きがあると検出されたブロックに対応する画像データを符号化する，
動画像データ符号化方法。
動画を構成する１駒の画像を表す複数のブロックごとに前駒の画像との間に動きがあるかどうかを示す動きデータと動きがあるブロックの画像データとして符号化されているデータとを入力し，
入力した上記動きデータにもとづいて上記符号化データのうち，動きのあるブロックに対応する符号化データを検出し，
検出された動き符号化データを復号する，
動画像データ復号方法。