JP2005124241A - Reencoding apparatus and method, decoding apparatus and method, encoding apparatus and method, and transmission apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、データ圧縮伸長を伴うディジタル信号を送信、受信及び送受信するディジタル信号送信、受信及び送受信装置に関する。 The present invention relates to a digital signal transmission, reception, and transmission / reception apparatus that transmits, receives, and transmits / receives a digital signal accompanied by data compression / decompression.
一般的に、画像データは大量であり、これをそのまま伝送すると広い帯域を必要とし、記憶すると多くの記憶容量が必要になる。特に、動画像のデータ量は、膨大であるので、伝送帯域及び記憶容量をたくさん必要とする。このため、近年では、画像データの圧縮、すなわちディジタル画像の符号化技術が考えられてきた。 Generally, there is a large amount of image data. If this data is transmitted as it is, a wide band is required, and if it is stored, a large storage capacity is required. In particular, since the amount of moving image data is enormous, a large transmission bandwidth and storage capacity are required. For this reason, in recent years, compression of image data, that is, a digital image encoding technique has been considered.
動画像データの圧縮には、蓄積メディア動画像符号化の国際標準会議MPEG(Moving Picture Expert Groupの略)が標準化した符号化技術が使われている。この符号化技術を以下では単にMPEGとして説明を続ける。このMPEGは、離散コサイン変換DCT(Discrete Cosine Transform)、動き補償MC(Motion Compensation)、Bピクチャといった技術からなる。 For compression of moving image data, an encoding technique standardized by MPEG (abbreviation of Moving Picture Expert Group) of the international standard conference for moving image encoding of storage media is used. This encoding technique will be described below simply as MPEG. This MPEG consists of technologies such as discrete cosine transform DCT (Discrete Cosine Transform), motion compensation MC (Motion Compensation), and B picture.
MPEGは、フレーム内(intra-frame、イントラフレーム)で符号化されたフレームであるIピクチャと、過去のフレームを順方向に使って符号化されたPピクチャと、過去と未来の双方向のフレームを使って符号化されたBピクチャにより符号化フレームを構成する。ここで、PピクチャとBピクチャは、フレーム間(inter-frame、インターフレーム)で符号化されたフレームである。 MPEG is an I picture that is a frame encoded within a frame (intra-frame), a P picture that is encoded using a past frame in the forward direction, and a bidirectional frame between the past and the future. A coded frame is composed of B pictures that are coded using. Here, the P picture and the B picture are frames encoded between frames (inter-frame).
このような符号化は、入力画像をN×Nのマクロブロックに分割し、動きベクトルをブロック毎に用意して、その動きベクトルと入力画像との差分を符号化するものである。図12の(A)の(m−1)フレームの以前の再生画像(予測画像)であるIピクチャを図12の(B)に示すように動きベクトルVM分ずらして差分を作り符号化する。 In such encoding, an input image is divided into N × N macroblocks, a motion vector is prepared for each block, and a difference between the motion vector and the input image is encoded. Encoding make a difference by shifting the motion vector V M content as shown FIG. 12 of (A) a (m-1) I-picture which is earlier reproduced image frame (predictive picture) in FIG. 12 (B) .
ここで、エンコーダとデコーダよりなるコーデックを連続して行う場合、例えばディジタルビデオテープレコーダでダビングを繰り返すような場合、例えばフレーム間で符号化されるBピクチャとフレーム内で符号化されるIピクチャの位相関係が、前段と次段で同じであれば、コーデックの回数が重なっても画質の劣化は起きない。すなわち、インターフレーム、イントラフレーム混在の形でデータ圧縮を実現するようなディジタル映像機器同士の接続では、圧縮し符号化された機器特有のデータフォーマットで受渡しする閉じた系の場合には、自らのヘッダなどにこれらの位相情報を記録し伝送すればコーデックの回数が重なっても画質の劣化が無い。 Here, when a codec consisting of an encoder and a decoder is continuously performed, for example, when dubbing is repeated with a digital video tape recorder, for example, between a B picture encoded between frames and an I picture encoded within a frame. If the phase relationship is the same in the previous stage and the next stage, the image quality does not deteriorate even if the number of codecs overlaps. In other words, in the connection between digital video equipment that realizes data compression in the form of mixed interframe and intraframe, in the case of a closed system that delivers data in a data format specific to the equipment that has been compressed and encoded, If these phase information is recorded and transmitted in a header or the like, the image quality is not deteriorated even if the number of codecs overlaps.
ところで、最近、ディジタル映像機器の接続では、シリアルディジタルインターフェース(Serial Digital Interface、SDIという。)を使用し映像データをインターフェースするのが標準になりつつある。このため、インターフレーム、イントラフレーム混在の形で映像信号をデータ圧縮するような映像機器同士の接続において、SDIでインターフェースされた圧縮映像データからいわゆる4:2:2コンポーネント符号化方式であるCCIR.Rec601等の既存の映像フォーマットの形式にコーデックを繰り返すような場合を考慮すると、上述したような位相情報を伝える方法がとられていないので、位相が守られない接続、編集によって位相が不連続になる接続などに対応することができず、コーデックを繰り返す度に画質劣化が発生していた。すなわち、例えばSDIによってインターフェースされた映像信号について、インターフレームとイントラフレームの位相が毎回交番するような場合には、その位相情報を伝える方法がとられていないと、その都度無視できない画質劣化が発生してしまっていた。 Recently, for connection of digital video equipment, it has become a standard to interface video data using a serial digital interface (referred to as SDI). For this reason, in a connection between video devices that compress data of video signals in a mixed inter-frame and intra-frame format, CCIR.com, which is a so-called 4: 2: 2 component encoding system, is generated from compressed video data interfaced by SDI. Considering the case where the codec is repeated in the format of the existing video format such as Rec601, the method for transmitting the phase information as described above is not used, so the phase is not discontinuous by connection and editing. Image quality degradation occurred each time the codec was repeated. That is, for example, when the phase of an inter frame and an intra frame alternates for a video signal interfaced by SDI, image quality degradation that cannot be ignored occurs unless there is a method for transmitting the phase information. I was doing it.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、インターフェースされた映像データの復号化信号と共に、該映像データのインターフレームとイントラフレームの位相関係を示す位相情報を送信し、コーデックの際に画質の劣化を損なわせないディジタル信号送信装置の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and transmits phase information indicating a phase relationship between an inter frame and an intra frame of the video data together with a decoded signal of the interfaced video data. An object of the present invention is to provide a digital signal transmitting apparatus that does not impair the deterioration of image quality.
また、本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、インターフェースされた復号化映像データと該映像データのインターフレームとイントラフレームの位相関係を受信し、コーデックの際に画質の劣化を損なわせないディジタル信号受信装置の提供を目的とする。 In addition, the present invention has been made in view of the above circumstances, and receives interfaced decoded video data and the phase relationship between interframes and intraframes of the video data, and impairs image quality degradation during codec. An object of the present invention is to provide a digital signal receiving apparatus that does not.
また、本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、コーデックの際に画質の劣化を損なわせないディジタル信号送受信装置の提供を目的とする。 Another object of the present invention is to provide a digital signal transmission / reception apparatus that does not impair image quality degradation during codec.
本発明に係るディジタル信号送信装置は、グループ化されたブロック内におけるフレーム内復号化信号とフレーム間復号化信号の位相関係を示す位相情報を、該ブロック内の各復号化信号と共に送信することにより上記課題を解決する。 The digital signal transmitting apparatus according to the present invention transmits phase information indicating a phase relationship between an intra-frame decoded signal and an inter-frame decoded signal in a grouped block together with each decoded signal in the block. Solve the above problems.
この場合、上記位相情報は、フレーム内復号化信号とフレーム間復号化信号との距離又はフレーム内復号化信号間の距離を示す情報であってもよい。 In this case, the phase information may be information indicating the distance between the intra-frame decoded signal and the inter-frame decoded signal or the distance between the intra-frame decoded signals.
また、本発明に係るディジタル信号受信装置は、グループ化されたブロック内におけるフレーム内復号化信号とフレーム間復号化信号の位相関係を示す位相情報を検出し、該位相情報に応じて上記ブロック内の各復号化信号の順番と同じ順番となるようにフレーム内符号化信号とフレーム間符号化信号を得ることにより上記課題を解決する。 Further, the digital signal receiving apparatus according to the present invention detects phase information indicating a phase relationship between the intra-frame decoded signal and the inter-frame decoded signal in the grouped block, and the intra-block internal signal is detected according to the phase information. The above-mentioned problem is solved by obtaining an intra-frame encoded signal and an inter-frame encoded signal so as to be in the same order as the order of each decoded signal.
この場合、上記位相情報は、フレーム内復号化信号とフレーム間復号化信号との距離又はフレーム内復号化信号間の距離を示す情報であってもよい。 In this case, the phase information may be information indicating the distance between the intra-frame decoded signal and the inter-frame decoded signal or the distance between the intra-frame decoded signals.
また、本発明に係るディジタル信号送受信装置は、グループ化されたブロック内におけるフレーム内復号化信号とフレーム間復号化信号の位相情報を検出し、該位相情報に応じて上記ブロック内復号化信号の順番と同じ順番となるようにフレーム内符号化信号とフレーム間復号化信号を得ると共に、該フレーム内符号化信号とフレーム間符号化信号を復号化し、フレーム内復号化信号とフレーム間復号化信号の位相情報と共にグループ化されたブロック単位で送信することにより上記課題を解決する。 In addition, the digital signal transmitting / receiving apparatus according to the present invention detects phase information of the intra-frame decoded signal and the inter-frame decoded signal in the grouped block, and the intra-block decoded signal is detected according to the phase information. An intra-frame encoded signal and an inter-frame decoded signal are obtained in the same order as the order, the intra-frame encoded signal and the inter-frame encoded signal are decoded, and the intra-frame decoded signal and the inter-frame decoded signal are decoded. The above-mentioned problem is solved by transmitting in block units grouped together with the phase information.
この場合、上記位相情報は、フレーム内復号化信号とフレーム間復号化信号との距離又はフレーム内復号化信号間の距離を示す情報であってもよい。 In this case, the phase information may be information indicating the distance between the intra-frame decoded signal and the inter-frame decoded signal or the distance between the intra-frame decoded signals.
グループ化されたブロック内におけるフレーム内復号化信号とフレーム間復号化信号が、これらの位相関係を示す位相情報と共に送信されてくれば、受信側は該位相情報に基づいて、上記ブロック内復号化信号の順番と同じ順番となるようにフレーム内符号化信号とフレーム間符号化信号を得ることができる。このため、ディジタル信号送信、受信及び送受信装置は、コーデックの際に画質の劣化を損なわせない。 If the intra-frame decoded signal and the inter-frame decoded signal in the grouped block are transmitted together with the phase information indicating these phase relationships, the receiving side performs the intra-block decoding based on the phase information. Intraframe encoded signals and interframe encoded signals can be obtained in the same order as the signal order. For this reason, digital signal transmission, reception, and transmission / reception devices do not impair image quality degradation during codec.
本発明に係るディジタイル信号送信装置は、グループ化されたブロック内におけるフレーム内復号化信号とフレーム間復号化信号の位相関係を示す位相情報を、該ブロック内の各復号化信号と共に送信するので、コーデックの際に画質の劣化を損なわせない。 The digital signal transmitting apparatus according to the present invention transmits phase information indicating the phase relationship between the intra-frame decoded signal and the inter-frame decoded signal in the grouped block together with each decoded signal in the block. Does not impair image quality degradation during codec.
本発明に係るディジタル信号受信装置は、グループ化されたブロック内におけるフレーム内復号化信号とフレーム間復号化信号の位相関係を示す位相情報を検出し、該位相情報に応じて上記ブロック内の各復号化信号の順番と同じ順番となるようにフレーム内符号化信号とフレーム間符号化信号を得るので、コーデックの際に画質の劣化を損なわせない。 The digital signal receiving apparatus according to the present invention detects phase information indicating a phase relationship between an intra-frame decoded signal and an inter-frame decoded signal in a grouped block, and each of the blocks in the block according to the phase information. Since the intra-frame encoded signal and the inter-frame encoded signal are obtained in the same order as the order of the decoded signals, the deterioration of the image quality is not impaired during the codec.
本発明に係るディジタル信号送受信装置は、グループ化されたブロック内におけるフレーム内復号化信号とフレーム間復号化信号の位相情報を検出し、該位相情報に応じて上記ブロック内復号化信号の順番と同じ順番となるようにフレーム内符号化信号とフレーム間復号化信号を得ると共に、該フレーム内符号化信号とフレーム間符号化信号を復号化し、フレーム内復号化信号とフレーム間復号化信号の位相情報と共にグループ化されたブロック単位で送信するので、コーデック処理の際に画質の劣化を損なわせず、コーデック処理の繰り返しを品質を保って行うことができる。 The digital signal transmitting / receiving apparatus according to the present invention detects the phase information of the intra-frame decoded signal and the inter-frame decoded signal in the grouped block, and determines the order of the intra-block decoded signal according to the phase information. The intra-frame encoded signal and the inter-frame decoded signal are obtained in the same order, the intra-frame encoded signal and the inter-frame encoded signal are decoded, and the phases of the intra-frame decoded signal and the inter-frame decoded signal are decoded. Since transmission is performed in units of blocks grouped together with information, it is possible to repeat codec processing while maintaining quality, without impairing image quality degradation during codec processing.
以下、本発明に係るディジタル信号送信、受信及び送受信装置の実施例を説明する。この実施例は、蓄積メディア動画像符号化の国際標準会議MPEG(Moving Picture Expert Groupの略)が標準化した符号化技術により圧縮されたディジタルビデオデータを送受信するディジタルビデオデータ送受信装置である。 Embodiments of a digital signal transmission, reception and transmission / reception apparatus according to the present invention will be described below. This embodiment is a digital video data transmission / reception apparatus that transmits / receives digital video data compressed by an encoding technique standardized by MPEG (abbreviation of Moving Picture Expert Group) of an international standard conference for moving image encoding of storage media.
このディジタルビデオデータ送受信装置は、フレーム内(intra-frame、イントラフレーム)で符号化されたフレームであるIピクチャと、過去のフレームを順方向に使って符号化されたPピクチャと、過去と未来の双方向のフレームを使って符号化されたBピクチャにより構成された符号化フレームを使ってディジタルビデオデータを送受信する。特に、Iピクチャは、離散コサイン変換DCT(Discrete Cosine Transform)による変換符号化で、Bピクチャは、動き補償MC(Motion Compensation)+DCTによる予測符号化+変換符号化で得られる。 This digital video data transmission / reception apparatus includes an I picture that is a frame encoded within an intra-frame, a P picture that is encoded using a past frame in the forward direction, a past and a future. Digital video data is transmitted / received using an encoded frame composed of B pictures encoded using bidirectional frames. In particular, the I picture is obtained by transform coding by discrete cosine transform DCT (Discrete Cosine Transform), and the B picture is obtained by motion compensation MC (Motion Compensation) + predictive coding by DCT + transform coding.
このディジタルビデオデータ送受信装置は、図1に示すエンコーダ10と図2に示すデコーダ30からなっており、エンコード処理とデコード処理のコーデック処理をエンコーダ10とデコーダ30で行っている。ここで、エンコーダ10は、受信装置に相当し、グループ化されたブロック内におけるフレーム内復号化信号とフレーム間復号化信号の位相関係を示す位相情報を検出し、該位相情報に応じて上記ブロック内の各復号化信号の順番と同じ順番となるようにフレーム内符号化信号とフレーム間符号化信号を得る。また、デコーダ30は、送信装置に相当し、グループ化されたブロック内におけるフレーム内復号化信号とフレーム間復号化信号の位相関係を示す位相情報を、該ブロック内の各復号化信号と共に送信する。
This digital video data transmission / reception apparatus includes the encoder 10 shown in FIG. 1 and the
なお、以下の説明では、このディジタルビデオデータ送受信装置がシリアルディジタルインターフェース(Serial Digital Interface、SDIという。)を使用し多段に接続されているとして説明を進める。 In the following description, the digital video data transmitting / receiving apparatus is described as being connected in multiple stages using a serial digital interface (referred to as SDI).
先ず、エンコーダ10には、SDIによってインターフェースされた映像入力が供給される。この映像入力は、前段のディジタルビデオデータ送受信装置のデコーダによってデコーダされた映像データである。前段のディジタルビデオデータ送受信装置のエンコーダでは、Iピクチャ、Pピクチャ及びBピクチャを符号化データとして出力している。ここで、Iピクチャ、Pピクチャ及びBピクチャは、所定の順番で配列され、映像データの符号化の単位となるグループオブピクチャ(Group of Pictures:GOP)を構成している。一方、デコーダでは、Iピクチャ、Pピクチャ及びBピクチャよりなるGOPをデコード処理している。 First, video input interfaced by SDI is supplied to the encoder 10. This video input is video data decoded by the decoder of the preceding digital video data transmitting / receiving apparatus. The encoder of the digital video data transmitting / receiving apparatus in the previous stage outputs I picture, P picture, and B picture as encoded data. Here, the I picture, the P picture, and the B picture are arranged in a predetermined order, and constitute a group of pictures (GOP) that is a unit for encoding video data. On the other hand, the decoder decodes a GOP composed of an I picture, a P picture, and a B picture.
そして、前段のディジタルビデオデータ送受信装置にSDIを介して接続された後段のディジタルビデオデータ送受信装置のエンコーダ10は、前段のデコーダでデコード処理されたIピクチャ、Pピクチャ及びBピクチャよりなるGOPを再度エンコード処理する。 Then, the encoder 10 of the succeeding digital video data transmitting / receiving device connected to the preceding digital video data transmitting / receiving device via the SDI again performs the GOP consisting of the I picture, P picture, and B picture decoded by the preceding decoder. Encoding process.
上記映像データは、位相情報検出回路11及び減算器13及びスイッチ14の被選択端子bに供給される。位相情報検出回路11は、この映像データから該映像データのイントラフレームとインターフレームの位相関係を示す後述する位相情報を検出する。この位相情報検出回路11で検出された位相情報は、制御回路12に供給される。この制御回路12は、上記位相情報に応じてスイッチ14、23及び26の切り換えを制御する。
The video data is supplied to the phase
減算器13は、上記映像データから後述する動き補償MC(Motion Compensation)成分を減算し、スイッチ14の被選択端子cに供給する。このスイッチ14は、被選択端子bに供給された上記映像データと被選択端子cに供給された上記減算出力とを制御回路12の制御に応じ選択端子aで切り換えてDCT回路15に供給する。
The
DCT回路15は、スイッチ14の切り換え出力を離散コサイン変換することで、フレーム内の画像の変化具合いにより符号量を減少し、該DCT変換出力を量子化回路16に供給する。量子化回路16は、DCT変換出力を小さい値で表現することで符号量を減らし、該出力である量子化出力を可変長符号化回路17及び逆量子化回路19に供給する。
The
可変長符号化回路17は、量子化回路16により減らされた符号量をさらに減らすため、出現度の高い符号に短い符号を割り当て、全体としての符号量をさらに減らす。この可変長符号化回路17の可変長符号化出力は、ECCエンコーダ18に供給されてエラー訂正処理され、該エンコーダ10の符号化出力となる。
In order to further reduce the amount of code reduced by the
一方、逆量子化回路19は、量子化回路16で符号量が減らされた量子化出力を逆量子化し、該逆量子化出力を逆DCT(図中にはIDCTと示す。)回路20に供給する。この逆DCT回路20は、上記逆量子化出力を逆離散コサイン変換し、該逆DCT出力を加算器21に供給する。
On the other hand, the
加算器21は、この逆DCT出力にスイッチ22を介してMC成分を加算し、スイッチ23の選択端子aに供給する。このスイッチ23が制御回路12の制御により選択端子aを被選択端子bに切り換えると加算器21の加算出力は、フレームメモリ24に供給される。
The
フレームメモリ24は、加算器21の加算出力を1フレーム分記憶する。このフレームメモリ24の1フレーム分の記憶データは、後ろ向き予測動き補償回路25での後向き予測動き補償処理に用いられる。この後ろ向き予測動き補償回路25は、1フレーム分の記憶データに後向きの動き補償処理を施し、該後向き動き補償出力をスイッチ26の被選択端子bに供給する。フレームメモリ24に記憶された1フレーム分の記憶データは、さらにフレームメモリ28に記憶される。このフレームメモリ28に記憶された記憶データは、合計2フレーム分遅延され、前向き予測動き補償回路27に供給される。この前向き予測動き補償回路27は、2フレーム分遅延された遅延出力に前向きの動き補償処理を施し、該前向き動き補償出力をスイッチ26の被選択端子cに供給する。
The
スイッチ26は、制御回路12の制御により選択端子aを被選択端子b又は被選択端子cに切り換えることで、後向き予測による動き補償信号又は前向き予測による動き補償信号を減算器13に供給する。
The
例えば、このエンコーダ10に入力された映像データが復号化されたIピクチャであることが判明していれば、このエンコーダ10は差分をとらずDCT回路15、量子化回路16、可変長符号化17及びECCエンコーダ18を介して該復号化されたIピクチャをエンコード処理する。
For example, if it is determined that the video data input to the encoder 10 is a decoded I picture, the encoder 10 does not take the difference and the
また、例えば、このエンコーダ10に入力された映像データが復号化されたPピクチャであることが判明していれば、このエンコーダ10は予測画像(差分をとる基準となる画像)として、入力で時間的に前に位置しすでに復号化されたIピクチャ又はPピクチャを用い、再度Pピクチャをエンコード処理する。 Also, for example, if the video data input to the encoder 10 is found to be a decoded P picture, the encoder 10 inputs time as an estimated image (an image serving as a reference for obtaining a difference). In other words, the P picture is encoded again using the I picture or the P picture that has been previously positioned and has been decoded.
また、例えば、このエンコーダ10に入力された映像データが復号化されたBピクチャであることが判明していれば、このエンコーダ10は予測画像として時間的に前に位置しすでに復号化されたIピクチャ又はPピクチャ、時間的に後ろに位置するすでに復号化されたIピクチャ又はPピクチャ、及びその両方から作られた補間画像の3種類を用い、再度Bピクチャをエンコード処理する。 Further, for example, if it is found that the video data input to the encoder 10 is a decoded B picture, the encoder 10 is positioned in front as a predicted image and is already decoded. The B picture is encoded again using three kinds of pictures or P pictures, an already decoded I picture or P picture located behind in time, and an interpolated image made from both.
ここで、位相情報検出回路11は、前段のデコーダのデコード処理時に付加される位相情報を検出している。この位相情報は、例えばIピクチャ、Pピクチャ及びBピクチャがGOP内でどの位置に配列されているかを示す信号であればよい。すなわち、この位相情報は、GOPがどのように構成されているかを示す情報である。例えば、位相情報としては、IピクチャとPピクチャ又はPピクチャとPピクチャとの距離(1フレームを単位として何フレーム分離れているかにより示す。)Mと、IピクチャとIピクチャとの距離Nが考えられる。例えば、図3の(A)に示すGOPはM=3、N=9であり、図3の(B)に示すGOPはM=2、N=2である。また、例えば、位相情報としては、GOPがどのように区切られているかを示す信号でもよい。さらにまた、位相情報としては、Iピクチャ、Pピクチャ及びBピクチャであることをそれぞれフレーム毎に示すような信号でもよい。
Here, the phase
この位相情報は、映像信号の劣化を防ぐためにあるので、偶数ライン及び奇数ラインのアクティブビデオ以前に位置することが必要である。このため、この位相情報は、少なくともディジタルフィールドブランキングにほぼ等しい垂直ブランキング内に挿入する必要がある。さらに、この位相情報は、映像スイッチングポイント以降に乗せることが必要となる。したがって、この位相情報は、例えば、図4の(A)に示すように偶数及び奇数ラインの垂直ブランキング内の補助(Ancillary、以下ANCという。)エリア内の、図4の(B)に示すDIDエリアに書き込まれるのが好ましい。ここで、DIDはデータIDのことである。また、ANCエリアは、EAVとSAVの間に設けられた補助データ用のエリアである。EAVはエンドオブアクティブビデオ(End of Active Video)のことであり、SAVはスタートオブアクティブビデオ(Start of Active Video)のことである。また、ADFエリアはANCデータフラグ記録エリアである。また、DBNエリアはANCデータのユニット番号が記録されたエリアである。また、DCエリアはANCデータのワード数を示すエリアである。ANCデータエリアは、最大255ワードのANCデータを記録できる。そして、SAVの前のCSエリアは、DID〜ANCデータのチェックサムが示されるエリアである。 Since this phase information is for preventing deterioration of the video signal, it is necessary to be positioned before the active video of the even-numbered line and the odd-numbered line. For this reason, this phase information must be inserted into vertical blanking that is at least approximately equal to digital field blanking. Furthermore, it is necessary to place this phase information after the video switching point. Therefore, this phase information is shown in FIG. 4B, for example, in an auxiliary (Ancillary, hereinafter referred to as ANC) area in the vertical blanking of even and odd lines as shown in FIG. It is preferably written in the DID area. Here, DID is a data ID. The ANC area is an auxiliary data area provided between the EAV and the SAV. EAV stands for End of Active Video, and SAV stands for Start of Active Video. The ADF area is an ANC data flag recording area. The DBN area is an area where the unit number of ANC data is recorded. The DC area is an area indicating the number of words of ANC data. The ANC data area can record up to 255 words of ANC data. The CS area before SAV is an area in which a checksum of DID to ANC data is indicated.
この位相情報検出回路11が上記位相情報を検出すると、その位相情報に基づいて制御回路12は、スイッチ14、23及び26の切り換えを制御し、前段のディジタルビデオデータ送受信装置のデコーダでのデコード処理に同期させたエンコード処理をエンコーダ10に行わせることができる。
When the phase
次に、このディジタルビデオデータ送受信装置のデコーダ30には、エンコーダ10によって符号化されたIピクチャ、Pピクチャ及びBピクチャの符号化入力が供給される。
Next, the encoded input of the I picture, P picture and B picture encoded by the encoder 10 is supplied to the
図2において、変換復号化系31を構成するECCデコーダ32は、供給された符号化入力にエラー訂正処理を施し、該ECCデコード出力を可変長復号化回路33、制御回路38及びSDIエンコーダ37に供給する。可変長復号化回路33は、ECCデコーダ出力に可変長復号化処理を施し、該復号化出力を逆量子化回路34に供給する。逆量子化回路34は、上記復号化出力に逆量子化処理を施し、該逆量子化出力を逆DCT回路35に供給する。逆DCT回路35は、上記逆量子化出力に逆DCT処理を施し、該逆DCT出力をスイッチ36の被選択端子b及び加算器39に供給する。
In FIG. 2, the
加算器39は、逆DCT回路35の逆DCT出力に後述する動き補償MC成分を加算し、該加算出力をスイッチ36の被選択端子cに供給する。このスイッチ36は、被選択端子bに供給された逆DCT出力と被選択端子cに供給された上記加算出力とを制御回路38の制御に応じて選択端子aで切り換えてSDIエンコーダ37及びフレームメモリ42に供給する。
The
SDIエンコーダ37は、ECCデコーダ32から供給されるECCデコード出力に応じてスイッチ36の出力をシリアルディジタルインターフェース用にエンコード処理し、復号化された映像データを出力する。この際、このSDIエンコーダ37は、上記位相情報を図4を用いて説明したように上記映像データに付加する。
The
フレームメモリ42は、スイッチ36の切り換え出力を1フレーム分記憶する。このフレームメモリ42の1フレーム分の記憶データは、前向き予測動き補償回路41での前向き予測動き補償処理に用いられる。この前向き予測動き補償回路41は、1フレーム分の記憶データに前向きの動き補償処理を施し、該前向き動き補償出力をスイッチ40の被選択端子bに供給する。フレームメモリ42に記憶された記憶データは、さらにフレームメモリ43に記憶される。このフレームメモリ43に記憶された記憶データは、合計2フレーム分遅延され、後ろ向き予測動き補償回路44に供給される。この後ろ向き動き補償回路44は、2フレーム分遅延された遅延出力に後ろ向きの動き補償を施し、該後ろ向き動き補償出力をスイッチ40の被選択端子cに供給する。
The
スイッチ40は、制御回路38の制御により選択端子aを被選択端子b又は被選択端子cに切り換えることで、前向き予測による動き補償信号又は後ろ向き予測による動き補償信号を加算器39に供給する。
The
以下に、このディジタルビデオデータ送受信装置が上記位相情報に応じて行うエンコード処理とデコード処理を説明する。このディジタルビデオデータ送受信装置のエンコーダ10が、前段のディジタルビデオデータ送受信装置のデコーダのSDIエンコーダが上記ANCエリアに挿入した位相情報を、位相情報検出回路11で検出し、該検出位相情報に応じてイントラフレームとインターフレームをエンコード処理するのは、前段のディジタルビデオデータ送受信装置のイントラフレームに関する処理とインターフレームに関する処理との関係を崩すことなく、すなわちGOPを崩すことなく処理を進めるためである。
Hereinafter, an encoding process and a decoding process performed by the digital video data transmitting / receiving apparatus according to the phase information will be described. The encoder 10 of this digital video data transmitter / receiver detects the phase information inserted into the ANC area by the SDI encoder of the decoder of the preceding digital video data transmitter / receiver by the phase
このような関係、すなわち前段のディジタルビデオデータ送受信装置と後段のディジタルビデオデータ装置装置でGOPを崩すことなくコーデック処理を進めると、1回目を除く2回目以降のコーデック処理での信号劣化が無くなる。例えば、ディジタルビデオデータ送受信装置を図5のように接続する場合を考慮する。この図5において、ディジタルビデオデータ送受信装置51、59及び64は、イントラフレームによる符号化画像であるIピクチャと、インターフレームによる符号化画像であるBピクチャとの位相関係を各装置内で守りながらコーデック処理を進めている。ここで、IピクチャはDCTによる変換符号化で、BピクチャはMC+DCTによる変換符号化により得られる。また、該当するフレームに対して、時間的に前の動き補償フレームで差分をとるときを前方予測、時間的に後ろの動き補償フレームで差分をとるときを後方予測、両方でとるときを両方向予測という。
If the codec processing is advanced without damaging the GOP in the above-described relationship, that is, the preceding digital video data transmitting / receiving device and the succeeding digital video data device, the signal deterioration in the second and subsequent codec processing except the first time is eliminated. For example, consider a case where digital video data transmitting / receiving devices are connected as shown in FIG. In FIG. 5, digital video data transmission /
ディジタルビデオデータ送受信装置51、59及び64は、予測符号の差分信号を生成するとき、各装置内において図中DCT-Q-IDCTと記された変換符号化回路(以下、DCT-Q-IDCT回路という。)での変換符号化処理の後の画像であるIピクチャを使っている。このような場合をローカルデコーダ有りとする。また、各ディジタルビデオデータ送受信装置51、59及び64においては、3フレーム完結であるからフレーム並びはIBI・・・である。つまり、3フレームでBピクチャを作っている。
When the digital video data transmission /
例えば、ディジタルビデオデータ送受信装置51には、入力映像信号f0が供給されている。入力映像信号f0は、本来、1本のSDIインターフェースでディジタルビデオデータ送受信装置51に供給されるが、ここでは説明の都合上3本の線を用いて説明する。この3本の線は、時間的にずれて入力するフレーム画像を同時に示すために使っている。この3本の線のうちの先ず1本目(シリアルインターフェースでいうと一番最初の入力データ)の入力映像信号をf0(1)とし、以下f0(2)、f0(3)とする。同様に、ディジタルビデオデータ送受信装置51の出力(ディジタルビデオデータ送受信装置59の入力であるが、以下では前段に接続されたディジタルビデオデータ送受信装置の出力とする。)をf1(1)、f1(2)及びf1(3)、ディジタルビデオデータ送受信装置59の出力をf2(1)、f2(2)及びf2(3)、ディジタル送受装置64の出力をf3(1)、f3(2)及びf3(3)とする。
For example, the input video signal f 0 is supplied to the digital video data transmitter /
また、例えば、ディジタルビデオデータ送受信装置51の内部では、コーデック処理をエンコーダとデコーダによってそれぞれ行わせているが、DCT-Q-IDCT回路52、DCT-Q-IDCT回路55及びDCT-Q-IDCT回路58の各再量子化回路Qがエンコード処理とデコード処理を分ける部分となる。この再量子化回路Qの量子化ステップと、IDCT回路の出力丸めが信号に歪を与え、画像歪の原因を作る。
Also, for example, inside the digital video data transmitter /
但し、変換符号化回路であるDCT-Q-IDCT回路で、常に信号歪が起こるわけではなく、単純に変換の繰り返しを行うとき、目的の精度を満足する演算精度をこの系に与えれば1回目を除く2回目以降のコーデック処理での信号劣化はない。 However, in the DCT-Q-IDCT circuit that is a transform coding circuit, signal distortion does not always occur. When the transform is simply repeated, the first time if the calculation accuracy satisfying the target accuracy is given to this system. There is no signal degradation in the second and subsequent codec processes except for.
例えば、ディジタルビデオデータ送受信装置51の内部でのコーデック処理を考慮する。先ず、入力映像信号f0(1)及びf0(3)をDCT-Q-IDCT回路52及び58で変換符号した変換出力を動き補償(図中MCという。)回路53及び57で動き補償し、該2つのMC出力を入力映像信号f0(2)から減算器54で減算する。次に、この減算器54の減算出力をDCT-Q-IDCT回路55で変換符号化する。そして、DCT-Q-IDCT回路55の変換出力にMC回路53及び57の2つのMC出力を加算器56で加算する。すると、加算器56は、Bピクチャを出力する。すなわち、このディジタルビデオデータ送受信装置51は、デコード出力f1(2)としてBピクチャを出力する。ここで、デコード出力f1(1)及びf1(3)は、1回目の変換符号化処理を行うDCT-Q-IDCT回路52及び58において、再量子化部Q及びIDCT部が発生する信号歪を受けたIピクチャとなる。
For example, codec processing inside the digital video data transmitting / receiving
ここで、Iピクチャが単純に繰り返される場合には、2回目以降に信号の劣化が生じないのであるから、ディジタルビデオデータ送受信装置59のMC回路60及び61の出力も変化がない。したがって、1回目のDCT-Q-IDCT回路55の変換出力と、Bピクチャを復元して得た画像からMC出力を減じて得られた減算器62の減算出力は、同一のものである。これがDCT-Q-IDCT回路63の入力となるのであるから、Bピクチャもまた2回目以降の信号劣化がなくなる。
Here, when the I picture is simply repeated, signal degradation does not occur after the second time, so the outputs of the
次に、ディジタルビデオデータ送受信装置を図6のように接続する場合を考慮する。この図6においても、ディジタルビデオデータ送受信装置71、81及び86は、イントラフレームによる符号化画像であるIピクチャと、インターフレームによる符号化画像であるBピクチャとの位相関係を各装置内で守りながらコーデック処理を進めている。なお、ディジタルビデオデータ送受信装置71、81及び86は、予測符号の差分信号を生成するとき、各装置内において変換符号化前の入力信号によって予測符号化の差分を作っている。このような場合をローカルデコーダ無しとする。
Next, consider the case where the digital video data transmitting / receiving apparatus is connected as shown in FIG. Also in FIG. 6, the digital video data transmitting / receiving
例えば、ディジタルビデオデータ送受信装置71の内部でのコーデック処理を考慮する。先ず、入力映像信号f0(1)及びf0(3)をDCT-Q-IDCT回路72及び80に供給する前にMC回路73及び78で動き補償し、該2つのMC出力を入力映像信号f0(2)から減算器75で減算する。次に、この減算器75の減算出力をDCT-Q-IDCT回路76で変換符号化する。そして、DCT-Q-IDCT回路76の変換出力にMC回路74及び79の2つのMC出力を加算器77で加算する。すると、加算器77は、Bピクチャを出力する。ここで、MC回路74及び79は、DCT-Q-IDCT回路72及び80の変換出力をMC補償している。すなわち、このディジタルビデオデータ送受信装置71は、デコード出力f1(2)としてBピクチャを出力する。ここで、デコード出力f1(1)及びf1(3)は、1回目の変換符号化処理を行うDCT-Q-IDCT回路72及び80において、再量子化部Q及びIDCT部が発生する信号歪を受けたIピクチャとなる。
For example, codec processing inside the digital video data transmitting / receiving
ここで、Iピクチャが単純に繰り返される場合には、2回目以降に信号の劣化が生じないのであるから、ディジタルビデオデータ送受信装置81のMC回路82及び83の出力も変化がなく、MC回路74及び79の出力と等しくなる。したがって、全く同じものを減算器84でデコード出力f1(2)であるBピクチャから減算することになるので、DCT-Q-IDCT回路76の変換出力とDCT-Q-IDCT回路85の変換出力は等しくなる。したがって、Iピクチャの劣化無しの条件と同じになり、この場合もBピクチャは2回目以降の劣化を生じさせない。
Here, when the I picture is simply repeated, signal degradation does not occur after the second time, so the outputs of the
例えば、図5に示したローカルデコーダが有る場合において、GOP内のIBIの位相が崩れない状態でコーデックを繰り返した場合には、図7に示すように、映像信号を初めてコーデックした処理の後には信号劣化が生じない。この図7では、信号劣化の尺度を縦軸に示すS/Nで示している。また、横軸にはコーデックの回数を示している。ただし、この図7のように、S/Nが一定となるのは、量子化器を含んだ直交変換器が出力精度を満たすように設計されているときである。それ以外では、演算精度により緩やかに右下がりとなる。 For example, in the case where the local decoder shown in FIG. 5 is provided, when the codec is repeated in a state where the phase of the IBI in the GOP is not broken, as shown in FIG. No signal degradation occurs. In FIG. 7, the scale of signal degradation is indicated by S / N indicated on the vertical axis. The horizontal axis indicates the number of codecs. However, as shown in FIG. 7, the S / N is constant when the orthogonal transformer including the quantizer is designed to satisfy the output accuracy. Other than that, it falls slowly to the right depending on the calculation accuracy.
なお、以下では、コーデック処理毎にGOP内の位相が崩れた場合を想定して、IピクチャとBピクチャが交番するような場合について説明する。 In the following, a case where the I picture and the B picture alternate will be described on the assumption that the phase in the GOP is lost for each codec process.
例えば、図8に示すような場合、すなわち、ディジタルビデオデータ送受信装置91、92、93及び94がSDIインターフェースで接続され、コーデック処理を繰り返す場合を考慮する。
For example, consider the case shown in FIG. 8, that is, the case where the digital video data transmission /
ディジタルビデオデータ送受信装置91には、入力映像信号f0が供給されている。入力映像信号f0は、本来、1本のSDIインターフェースでディジタルビデオデータ送受信装置91に供給されるが、ここでは説明の都合上5本の線を用いて説明する。この5本の線は、時間的にずれて入力するフレーム画像を同時に示すために使っている。この5本の線のうちの先ず1本目(シリアルインターフェースでいうと一番最初の入力データ)の入力映像信号をf0(1)とし、以下f0(2)、f0(3)、f0(4)、f0(5)とする。同様に、ディジタルビデオデータ送受信装置91の出力(ディジタルビデオデータ送受信装置92の入力であるが、以下では前段に接続されたディジタルビデオデータ送受信装置の出力とする。)をf1(1)、f1(2)、f1(3)、f1(4)及びf1(5)とする。同様に、ディジタルビデオデータ送受信装置92の出力をf2(1)、f2(2)、f2(3)、f2(4)及びf2(5)とする。ディジタルビデオデータ送受信装置93の出力をf3(1)、f3(2)、f3(3)、f3(4)及びf3(5)とする。同様に、ディジタルビデオデータ送受信装置94の出力をf4(1)、f4(2)、f4(3)、f4(4)及びf4(5)とする。また、この図8は、ローカルデコーダ有りの場合を示している。
An input video signal f 0 is supplied to the digital video data transmitter /
この図8に示したような場合、各ディジタルビデオデータ送受信装置間では、イントラフレームにより符号化されたIピクチャと、インターフレームにより符号化されたBピクチャやPピクチャの位相関係をコーデック処理毎に交番させているので、図5に示したような関係が成立せず、コーデック処理の回数を重ねる度に図9の特性図に示すように信号の劣化が生じることになる。この図9においては、信号の劣化の様子をS/Nの変化として示している。 In the case shown in FIG. 8, between each digital video data transmitting / receiving apparatus, the phase relationship between an I picture encoded by an intra frame and a B picture or a P picture encoded by an inter frame is set for each codec process. Since they are alternated, the relationship as shown in FIG. 5 is not established, and signal degradation occurs as shown in the characteristic diagram of FIG. 9 each time the number of codec processes is repeated. In FIG. 9, the state of signal degradation is shown as a change in S / N.
また、図10には、ローカルデコーダが無い場合のディジタルビデオデータ送受信装置95、96、97及び98の位相関係が崩れた場合を想定した接続を示す。
FIG. 10 shows connections assuming a case where the phase relationship between the digital video data transmission /
この場合においても、各ディジタルビデオデータ送受信装置では、イントラフレームにより符号化されたIピクチャと、インターフレームにより符号化されたBピクチャやPピクチャの位相関係をコーデック処理毎に交番させているので、図5に示したような関係が成立せず、コーデック処理の回数を重ねる度に図11の特性図に示すように信号の劣化が生じることになる。 Even in this case, in each digital video data transmitting / receiving apparatus, the phase relationship between the I picture encoded by the intra frame and the B picture or P picture encoded by the inter frame is alternated for each codec process. The relationship as shown in FIG. 5 is not established, and signal degradation occurs as shown in the characteristic diagram of FIG. 11 every time the number of codec processes is repeated.
このようにコーデック処理毎にGOP内のIピクチャ、Pピクチャ、Bピクチャの位相関係が交番することによる画質の劣化の発生を抑えるため、本発明の実施例のディジタルビデオデータ送受信装置では、上述したように位相情報検出回路11によって位相情報を検出し、該検出位相情報に応じて制御回路12がスイッチ14、23及び26を制御して、コーデック処理を行っている。
As described above, in order to suppress the occurrence of image quality deterioration due to the alternating phase relationship of the I picture, P picture, and B picture in the GOP for each codec process, the digital video data transmitting / receiving apparatus according to the embodiment of the present invention is described above. Thus, the phase information is detected by the phase
なお、本発明に係るディジタル信号送信、受信及び送受信装置は、上記実施例にのみ限定されるものではなく、例えば他の動画圧縮復号化を繰り返すコーデック処理を行う送受信装置に適用されてもよい。 The digital signal transmission, reception, and transmission / reception apparatus according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be applied to a transmission / reception apparatus that performs codec processing that repeats other video compression / decoding, for example.
また、上記位相情報は、例えばANCデータとして予備の情報を提供するものであるから、各装置間でコーデックの種類が異なる場合は、無視してもよいしあるいは一部利用してもよい。 Further, since the phase information provides spare information as, for example, ANC data, if the type of codec is different between devices, it may be ignored or partially used.
本発明に係るディジタイル信号送信装置の実施の形態によれば、グループ化されたブロック内におけるフレーム内復号化信号とフレーム間復号化信号の位相関係を示す位相情報を、該ブロック内の各復号化信号と共に送信するので、コーデックの際に画質の劣化を損なわせない。 According to the embodiment of the digital signal transmitting apparatus according to the present invention, the phase information indicating the phase relationship between the intra-frame decoded signal and the inter-frame decoded signal in the grouped block is obtained from each decoding in the block. Since it is transmitted together with the signal, the deterioration of the image quality is not impaired during the codec.
本発明に係るディジタル信号受信装置の実施の形態によれば、グループ化されたブロック内におけるフレーム内復号化信号とフレーム間復号化信号の位相関係を示す位相情報を検出し、該位相情報に応じて上記ブロック内の各復号化信号の順番と同じ順番となるようにフレーム内符号化信号とフレーム間符号化信号を得るので、コーデックの際に画質の劣化を損なわせない。 According to the embodiment of the digital signal receiving apparatus of the present invention, phase information indicating the phase relationship between the intra-frame decoded signal and the inter-frame decoded signal in the grouped block is detected, and the phase information is Thus, since the intra-frame encoded signal and the inter-frame encoded signal are obtained in the same order as the order of the decoded signals in the block, the deterioration of the image quality is not impaired during the codec.
本発明に係るディジタル信号送受信装置の実施の形態によれば、グループ化されたブロック内におけるフレーム内復号化信号とフレーム間復号化信号の位相情報を検出し、該位相情報に応じて上記ブロック内復号化信号の順番と同じ順番となるようにフレーム内符号化信号とフレーム間復号化信号を得ると共に、該フレーム内符号化信号とフレーム間符号化信号を復号化し、フレーム内復号化信号とフレーム間復号化信号の位相情報と共にグループ化されたブロック単位で送信するので、コーデック処理の際に画質の劣化を損なわせず、コーデック処理の繰り返しを品質を保って行うことができる。 According to the embodiment of the digital signal transmitting / receiving apparatus of the present invention, the phase information of the intra-frame decoded signal and the inter-frame decoded signal in the grouped block is detected, and the intra-block decoded signal is detected according to the phase information. An intra-frame encoded signal and an inter-frame decoded signal are obtained in the same order as the order of the decoded signal, and the intra-frame encoded signal and the inter-frame encoded signal are decoded, and the intra-frame decoded signal and the frame are decoded. Since transmission is performed in units of blocks grouped together with the phase information of the inter-decoded signal, it is possible to repeat codec processing while maintaining quality, without impairing image quality degradation during codec processing.
11 位相情報検出回路、 12 制御回路、 15 離散コサイン変換回路、 16 量子化回路、 17 可変長符号化回路、 18 エラー訂正処理回路、 19 逆量子化回路、 20 逆DCT回路、 24,28 フレームメモリ、 25 後ろ向き予測動き補償回路、 27 前向き予測動き補償回路
11 phase information detection circuit, 12 control circuit, 15 discrete cosine transform circuit, 16 quantization circuit, 17 variable length coding circuit, 18 error correction processing circuit, 19 inverse quantization circuit, 20 inverse DCT circuit, 24, 28
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