JP3147669B2

JP3147669B2 - 画像圧縮符号化装置

Info

Publication number: JP3147669B2
Application number: JP19769894A
Authority: JP
Inventors: 裕史中川; 高水新原
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1994-07-29
Filing date: 1994-07-29
Publication date: 2001-03-19
Anticipated expiration: 2016-03-19
Also published as: JPH0846519A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像圧縮符号化装置に係
り、特にＤ1-ＶＴＲ等のディジタル動画像信号である４
２２画像信号を４２０画像信号へ仕様変換して圧縮符号
化する場合に適用され、バスライン処理を複雑化させる
ことなく動画像の圧縮符号化に必要とされる付加情報を
データ圧縮部へ転送するための改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＶＴＲの分野においても本格的なディジ
タル化時代を向かえつつあり、既に実用機としてＤ1-Ｖ
ＴＲ等が開発されているが、その信号の符号化規格は１
９８２年のＣＣＩＲ勧告６０１に準拠した４:２:２コン
ポーネント符号化方式に統一されている。

【０００３】その統一規格では、それぞれ８ビットで構
成されている輝度信号(Ｙ信号)と各色差信号(Ｒ-Ｙ信号
とＢ-Ｙ信号)の標本化周波数を４:２:２とした符号化画
像信号(通称「４２２画像信号」)によることとされてお
り、ＮＴＳＣ(National Televison System Committee)
方式では水平走査線５２５本の内の４８６本がフレーム
画像を構成するため、図３に示すように、４２２画像信
号は奇数フィールドと偶数フィールドの各ラインは共に
[Ｃb,Ｙ,Ｃr,Ｙ](但し、Ｃb;Ｂ-Ｙ信号,Ｃr;Ｒ-Ｙ信号)
の繰返しによる１４４０画素分のデータ列となってい
る。そして、４２２画像信号を各信号別の画像として捉
えると、図４に示すように、輝度信号の画像は７２０画
素×４８６ライン、各色差信号の画像は水平走査方向に
サブサンプリングされた３６０画素×４８６ラインとな
る。

【０００４】一方、動画像符号化に際しては、最も一般
的な符号化画像信号として通称４２０画像信号が使用さ
れることが多い。この４２０画像信号は前記の４２２画
像信号における色差信号を垂直方向にサブサンプリング
したものであり、図５に示すように、各色差信号の画像
が垂直方向に関して４２２画像信号の１／２となる。そ
して、４２２画像信号と４２０画像信号の奇数フィール
ドと偶数フィールドはそれぞれ図６に示されるデータ列
になっている。即ち、４２０画像信号についてみると、
その奇数フィールドは４２２画像信号と同形式のデータ
列になるが、偶数フィールドが輝度信号のみを１画素間
隔で挿入した形式のデータ列になっている。

【０００５】次に、図７はＤ1-ＶＴＲのディジタル動画
像信号を圧縮符号化する装置のブロック回路図を示す。
同図において、50はＤ１-ＶＴＲ、51は動きベクトル情
報や動き補償予測に必要となるモード判定情報を検出す
る付加情報検出部、52はデータ圧縮部を示し、Ｄ１-Ｖ
ＴＲ50から出力される動画像信号は付加情報検出部51と
データ圧縮部52へ出力されるが、付加情報検出部51では
前記の各付加情報が検出され、データ圧縮部52がその付
加情報を用いて画像信号の圧縮符号化を行う。

【０００６】その場合、Ｄ１-ＶＴＲ50から出力される
動画像信号は４２２画像信号[Ｄ(422)]であるが、付加
情報検出部51では、先ず内蔵の仕様変換回路53によって
４２２画像信号の偶数フィールドのデータ列から色差信
号(Ｃb,Ｃr)をサブサンプリングして４２０画像信号[Ｆ
(420)]へ仕様変換した後にフレームメモリ54に展開す
る。そして、動きベクトル検出回路55がフレームメモリ
54の４２０画像信号を解析することにより動きベクトル
情報Ａvを検出し、更にその動きベクトル情報Ａvを用い
てモード判定回路56が動き補償予測のためのモード判定
(モード判定情報:Ａm)を行い、それらの情報を付加情報
Ａ(＝Ａv＋Ａm)として出力させる。また、データ圧縮部
52に対してはＤ１-ＶＴＲ50から４２２画像信号が入力
されていると共に付加情報検出部51から前記の付加情報
Ａが入力されているが、４２２画像信号は内蔵の仕様変
換回路57で４２０画像信号へ変換されてフレームメモリ
58に展開され、圧縮符号化回路59がその４２０画像信号
を読出しながら付加情報Ａを用いて動画像信号の圧縮符
号化を実行し、その圧縮後の４２０画像符号化信号Ｆc
(420)を出力させる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記の圧縮
符号化装置では、データ圧縮部52に対しては４２０画像
信号用のバスラインと付加情報Ａ用のバスラインが独立
に入力されており、２系統のバスラインについてそれぞ
れデータ転送に係る同期制御等を行う必要があるため、
バスライン制御が複雑化するという問題がある。また、
動画像のデータ圧縮では、付加情報の作成過程を多段化
して各段で付加情報を更新し、最終的に更新された付加
情報を用いて圧縮符号化を実行させる場合があるが、各
段の処理で付加情報を別系統のバスラインで取扱うと更
にバスライン制御の複雑化を招くことになる。

【０００８】そこで、本発明は、４２０画像信号では図
６に示すようにその偶数フィールドのデータ列の輝度信
号間に１画素分のブランクがあることに着目して、デー
タ圧縮部に対して１系統のバスラインを接続するだけで
４２０画像信号と付加情報を転送でき、またデータ圧縮
部でも１系統のバスラインで転送しながら処理を行える
回路構成を提供し、それによって前記の不利・不具合を
解消させることを目的として創作された。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、ＣＣＩＲ
勧告６０１に基づく４:２:２コンポーネント符号化方式
で符号化したディジタル動画像信号(４２２画像信号)
を、奇数フィールドが４２２画像信号と同様のデータ列
であり、偶数フィールドが輝度信号のみを１画素間隔で
挿入したデータ列となったディジタル動画像信号(４２
０画像信号)へ仕様変換し、前記４２０画像信号から動
画像の圧縮符号化に必要とされる付加情報を検出し、そ
の付加情報を用いてデータ圧縮部が前記４２０画像信号
を圧縮符号化する画像圧縮符号化装置において、仕様変
換された前記４２０画像信号を記憶する第１記憶手段
と、前記第１記憶手段から前記４２０画像信号を読出し
ながらその偶数フィールドデータ列の輝度信号間に前記
付加情報を挿入して前記データ圧縮部へ転送する第１信
号多重化手段を設け、一方、前記データ圧縮部が前記第
１信号多重化手段から転送される信号の偶数フィールド
データ列から前記付加情報を分離する第１信号分離手段
を具備し、分離した前記付加情報を用いて前記付加情報
を分離した後の前記４２０画像信号を圧縮符号化するこ
とを特徴とした画像圧縮符号化装置に係る。

【００１０】第２の発明は、第１の発明において、デー
タ圧縮部が、４２０画像信号と付加情報の多重化信号か
らそれらの信号を分離する第２信号分離手段と、その第
２信号分離手段が分離した前記４２０画像信号を記憶す
る第２記憶手段と、前記第２信号分離手段が分離した前
記４２０画像信号を前記第２信号分離手段が分離した前
記付加情報を用いて仮に圧縮符号化し、その圧縮符号化
された画像信号に基づいて前記付加情報を更新する付加
情報更新手段と、前記第２記憶手段から前記４２０画像
信号を読出しながらその偶数フィールドデータ列の輝度
信号間に前記付加情報更新手段で更新された付加情報を
挿入する第２信号多重化手段とからなる前置処理部を１
段又は複数段具備すると共に、その最終段の前置処理部
から得られる多重化信号から前記４２０画像信号と更新
後の付加情報を分離する第３信号分離手段と、その第３
信号分離手段が分離した前記４２０画像信号を記憶する
第３記憶手段と、前記第３信号分離手段が分離した付加
情報を用いて前記第３記憶手段が記憶した前記４２０画
像信号を圧縮符号化する圧縮符号化手段を具備した画像
圧縮符号化装置に係る。

【００１１】

【作用】第１の発明では、４２２画像信号から仕様変換
された４２０画像信号を第１記憶手段へ記憶させ、第１
信号多重化手段が第１記憶手段から４２０画像信号を読
出しながら、その偶数フィールドデータ列の輝度信号間
に存在する１画素分のブランクに動画像の圧縮符号化に
必要とされる付加情報を挿入する。従って、４２０画像
信号と付加情報を多重化させて１系統のバスラインでデ
ータ圧縮部へ転送することが可能になる。

【００１２】一方、データ圧縮部は多重化された信号を
受けることになるため、第１信号分離手段で４２０画像
信号と付加情報を分離する。即ち、多重化された信号の
偶数フィールドデータ列に挿入された付加情報を分離
し、４２０画像信号と付加情報を復元する。そして、デ
ータ圧縮部の内部で分離後の付加情報を用いて４２０画
像信号の圧縮符号化を実行する。

【００１３】第２の発明は、データ圧縮部が多段構成に
なっている場合の構成に係る。この発明では、データ圧
縮部に第２信号分離手段と第２記憶手段と付加情報更新
手段と第２信号多重化手段とからなる前置処理部が１段
又は複数段設けられており、各段で付加情報を更新し、
最終段の前置処理部から得られた付加情報を用いて符号
化圧縮が実行される。尚、ここに「更新」とは前段で得ら
れた付加情報に新たな付加情報を追加する場合も含む。

【００１４】その場合、各段の前置処理部では、第２信
号分離手段で分離した４２０画像信号と付加情報を用い
て付加情報更新手段が付加情報の更新処理を行い、第２
信号多重化手段で第２記憶手段の４２０画像信号と更新
後の付加情報を多重化して次段の前置処理部へ転送する
ため、各前置処理部の間及び最終段の前置処理部から主
処理部(第３信号分離手段と第３記憶手段と圧縮符号化
手段)への信号転送を１系統のバスライン制御で行え
る。従って、バスライン制御を複雑化させずにデータ圧
縮部を多段化することができ、より有効で正確な付加情
報を用いてデータ圧縮を行うことが可能になる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の画像圧縮符号化装置の実施例
を図１及び図２を用いて詳細に説明する。先ず、図１は
Ｄ1-ＶＴＲ50のディジタル動画像信号の圧縮符号化装置
を示すブロック回路図であり、機能別ブロックでみる
と、仕様変換回路1と、付加情報検出部2と、フレームメ
モリ3と、マルチプレクサ4と、データ圧縮部5とから構
成されている。ここに、仕様変換回路1は図７の装置で
用いた仕様変換回路53,57と同様の機能を有したもので
あるが、図７では付加情報検出部51とデータ圧縮部52が
それぞれ独自に内蔵しているのに対し、この実施例装置
では単一の仕様変換回路1がＤ1-ＶＴＲ50から出力され
た４２２画像信号を４２０画像信号へ変換して付加情報
検出部2とフレームメモリ3へ転送するようになってお
り、付加情報検出部2とデータ圧縮部5は仕様変換回路を
内蔵していない。尚、付加情報検出部2におけるフレー
ムメモリ54と動きベクトル検出部55とモード判定回路56
からなる回路構成は図７の場合と同様であり、付加情報
Ａ(＝Ａv＋Ａm)の検出動作も同様であることから、ここ
ではその説明を省略する。

【００１６】本実施例装置の特徴は、仕様変換回路1
によって仕様変換された後の４２０画像信号が書込まれ
るフレームメモリ3が設けられており、マルチプレクサ4
がフレームメモリ3から４２０画像信号を読出しながら
付加情報検出部2で検出される付加情報Ａを多重化して
データ圧縮部5へ転送する点、及びデータ圧縮部5が２
段の前置処理部11,12と圧縮符号化を実行する主処理部1
3からなり、各処理部11,12,13間でのデータ転送が１系
統のバスラインで行われる点にある。

【００１７】次に、本実施例装置の動作を図２の信号タ
イミングチャートを用いて説明する。先ず、Ｄ1-ＶＴ
Ｒ50から図２(Ａ)のタイミングで４２２画像信号の各フ
ィールドデータ列が交互に出力され、仕様変換回路1に
おいてその偶数フィールドの色差信号がサブサンプリン
グされて図２(Ｂ)のタイミング(入力から１フレーム分
遅延したタイミング)で４２０画像信号の各フィールド
データ列が交互に出力される。

【００１８】そして、仕様変換回路1から出力された４
２０画像信号はフレームメモリ3と付加情報検出回路2が
内蔵したフレームメモリ54に書込まれ、付加情報検出回
路2側では動きベクトル検出回路55とモード判定回路56
によって付加情報Ａを検出するが、マルチプレクサ4は
フレームメモリ3から図２(Ｃ)のタイミング(書込みから
４フレーム分遅延したタイミング)で４２０画像信号を
読出すと共に付加情報検出回路2が検出した付加情報Ａ
を４２０画像信号の偶数フィールドに１画素間隔で構成
されているブランクに挿入する。より具体的には、付加
情報検出回路2では４２０画像信号のフレームを(Ｍ×
Ｎ)画素で構成されたブロックに分割し、図２(Ｄ)に示
すようにそのブロック単位での付加情報Ａbi(ｉ;ブロッ
ク番号)を出力させており、一方、マルチプレクサ4では
そのブロック単位の付加情報Ａbiを１画素分に相当する
８ビット単位に分割し、その分割された８ビットの付加
情報Ａを図２(Ｃ)に示される４２０画像信号の偶数フィ
ールドのブランクに挿入する。

【００１９】その結果、マルチプレクサ4は、図２(Ｅ)
に示すタイミング(フレームメモリ3からの読出しから１
フレーム分遅延したタイミング)で奇数フィールドと偶
数フィールドのデータ列を交互に出力させるが、奇数フ
ィールドは[Ｃb,Ｙ,Ｃr,Ｙ]の繰返しからなる１４４０
画素分のデータ列に、偶数フィールドは輝度信号間に前
記の付加情報Ａが挿入された[Ａ,Ｙ,Ａ,Ｙ]の繰返しか
らなる１４４０画素分のデータ列になっており、４２０
画像信号に付加情報が多重化された信号としてデータ圧
縮部5へ出力されることになる。

【００２０】一方、マルチプレクサ4から前記の多重化
信号が入力されたデータ圧縮部5では、先ず前置処理部1
1で付加情報の更新を実行する。この前置処理部11は、
デマルチプレクサ21aで４２０画像信号と付加情報Ａを
分離し、その分離した４２０画像信号を各フレームメモ
リ22a,23aに書込み、圧縮符号化回路24aが分離された付
加情報Ａを用いてフレームメモリ23aに書込まれた４２
０画像信号を仮に圧縮符号化し、その圧縮符号化された
画像信号に基づいて付加情報更新部25aが新たな付加情
報Ａ1を作成する。例えば、圧縮符号化信号のビット・カ
ウント等を行い、レート制御を行うための量子化サイズ
等を求め、そのデータを前記の付加情報Ａに組込んで新
たな付加情報Ａ1を作成する。そして、マルチプレクサ2
6aがフレームメモリ22aから４２０画像信号を読出しな
がら、その奇数フィールドのデータ列はそのままスルー
させ、偶数フィールドについてはその輝度信号間に更新
後の付加情報Ａ1を挿入することによって４２０画像信
号と付加情報Ａ1を多重化し、その多重化信号[F(420)＊
Ａ1]をバスラインを介して次段の前置処理部12へ転送す
る。

【００２１】次に、２段目の前置処理部12も１段目の前
置処理部11と同様の回路構成と機能を有しており、転送
された多重化信号[F(420)＊Ａ1]を分離して更新した付
加情報Ａ2を作成し、その付加情報Ａ2を４２０画像信号
に多重化して主処理部13へ転送する。即ち、動きベクト
ル情報Ａvとモード判定情報Ａmと共に前記２段の前置処
理で正確に求められた量子化サイズ情報等を含んだ付加
情報Ａ2を作成し、その付加情報Ａ2を４２０画像信号の
偶数フィールドの輝度信号間に挿入した多重化信号[F(4
20)＊Ａ2]をバスラインを介して主処理部13へ転送す
る。

【００２２】そして、多重化信号[F(420)＊Ａ2]の転送
を受けた主処理部13では、デマルチプレクサ27で４２０
画像信号と付加情報Ａ2を分離し、その分離後の４２０
画像信号は一旦フレームメモリ28に書込まれ、圧縮符号
化回路29がフレームメモリ28から４２０画像信号を読出
しながら分離された付加情報Ａ2を用いてその画像信号
を圧縮処理する。その結果、付加情報Ａ2の動きベクト
ル情報Ａvとモード判定情報Ａmを用いて４２０画像信号
を圧縮する際に、２段の前置処理で得られた正確な量子
化サイズ情報等を用いたより的確なレート制御が行える
ことになるが、上記のように２段の前置処理部11,12と
主処理部13は１系統のバスラインで接続されているた
め、各処理部11,12,13の間のバスライン制御が極めて容
易になる。特に、各処理部11,12,13がＩＣユニットとし
て構成されるような場合に、付加情報の転送用に別系統
のバスラインを構成させる必要がなく、前記のバスライ
ン制御の容易化と併せて接続回路の簡素化を図れるとい
う利点がある。

【００２３】

【発明の効果】本発明の画像圧縮符号化装置は、以上の
構成を有していることにより、次のような効果を奏す
る。請求項１の発明は、ディジタル動画像信号である４
２２画像信号を４２０画像信号へ仕様変換して圧縮符号
化する場合に、４２０画像信号における偶数フィールド
のデータ列の輝度信号間に１画素分のブランクがあるこ
とを利用し、そのブランクに動画像の圧縮符号化に必要
とされる付加情報を挿入してデータ圧縮部へ転送するよ
うにしているため、データ圧縮部に対しては１系統のバ
スラインだけで４２０画像信号と付加情報が転送でき、
バスライン処理を簡単にすると共に回路構成の簡素化を
実現する。また、付加情報の転送に時間的な損失がない
ため、動画像の実時間処理を容易にする。請求項２の発
明は、データ圧縮部が１段又は複数段の前置処理部と最
終的にデータ圧縮を実行する主処理部からなる多段方式
を採用する場合に、請求項１の発明と同様の効果を実現
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像圧縮符号化装置の実施例に係るブ
ロック回路図である。

【図２】実施例装置の動作状態におけるＤ１-ＶＴＲの
出力(Ａ)と仕様変換回路の出力(Ｂ)とフレームメモリか
らの出力(Ｃ)と付加情報検出回路の出力(Ｄ)とマルチプ
レクサの出力(Ｅ)を示す信号タイミングチャートであ
る。

【図３】ＣＣＩＲ勧告６０１に基づくディジタル動画像
信号(４２２画像信号)のフォーマット図である。

【図４】４２２画像信号における各信号別の画像を示す
図である。

【図５】４２０画像信号における各信号別の画像を示す
図である。

【図６】４２２画像信号と４２０画像信号における奇数
フィールドと偶数フィールドのデータ列を示す図であ
る。

【図７】従来の画像圧縮符号化装置のブロック回路図で
ある。

【符号の説明】

1,53,57…仕様変換回路、2,51…付加情報検出部、3,22
a,22b,23a,23b,28,54,58…フレームメモリ、4,26a,26b
…マルチプレクサ、5,52…データ圧縮部、11,12…前置
処理部、13…主処理部、21a,21b,27…デマルチプレク
サ、24a,24b,29,59…圧縮符号化回路、25a,25b…付加情
報更新部、50…Ｄ１-ＶＴＲ、55…動きベクトル検出回
路、56…モード判定回路、Ａ,Ａ1,Ａ2…付加情報、Ａm
…モード判定情報、Ａv…動きベクトル情報、Ｄ(422)…
４２２画像信号、Ｆ(420)…４２０画像信号、Ｆc(420)
…符号化圧縮された４２０画像信号。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−140590（ＪＰ，Ａ) 特開平２−70126（ＪＰ，Ａ) 特開平２−234586（ＪＰ，Ａ) 特開平３−252287（ＪＰ，Ａ) 特開平４−337989（ＪＰ，Ａ) 特開平６−152431（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03M 7/30

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ＣＣＩＲ(Comite Consultatif des Radi
o-Communications)勧告６０１に基づく４:２:２コンポ
ーネント符号化方式で符号化したディジタル動画像信号
(以下「４２２画像信号」という)を、奇数フィールドが４
２２画像信号と同様のデータ列であり、偶数フィールド
が輝度信号のみを１画素間隔で挿入したデータ列となっ
たディジタル動画像信号(以下「４２０画像信号」という)
へ仕様変換し、前記４２０画像信号から動画像の圧縮符
号化に必要とされる付加情報を検出し、その付加情報を
用いてデータ圧縮部が前記４２０画像信号を圧縮符号化
する画像圧縮符号化装置において、仕様変換された前記
４２０画像信号を記憶する第１記憶手段と、前記第１記
憶手段から前記４２０画像信号を読出しながらその偶数
フィールドデータ列の輝度信号間に前記付加情報を挿入
して前記データ圧縮部へ転送する第１信号多重化手段を
設け、一方、前記データ圧縮部が前記第１信号多重化手
段から転送される信号の偶数フィールドデータ列から前
記付加情報を分離する第１信号分離手段を具備し、分離
した前記付加情報を用いて前記付加情報を分離した後の
前記４２０画像信号を圧縮符号化することを特徴とした
画像圧縮符号化装置。
【請求項２】データ圧縮部が、４２０画像信号と付加
情報の多重化信号からそれらの信号を分離する第２信号
分離手段と、その第２信号分離手段が分離した前記４２
０画像信号を記憶する第２記憶手段と、前記第２信号分
離手段が分離した前記４２０画像信号を前記第２信号分
離手段が分離した前記付加情報を用いて仮に圧縮符号化
し、その圧縮符号化された画像信号に基づいて前記付加
情報を更新する付加情報更新手段と、前記第２記憶手段
から前記４２０画像信号を読出しながらその偶数フィー
ルドデータ列の輝度信号間に前記付加情報更新手段で更
新された付加情報を挿入する第２信号多重化手段とから
なる前置処理部を１段又は複数段具備すると共に、その
最終段の前置処理部から得られる多重化信号から前記４
２０画像信号と更新後の付加情報を分離する第３信号分
離手段と、その第３信号分離手段が分離した前記４２０
画像信号を記憶する第３記憶手段と、前記第３信号分離
手段が分離した付加情報を用いて前記第３記憶手段が記
憶した前記４２０画像信号を圧縮符号化する圧縮符号化
手段を具備した請求項１の画像圧縮符号化装置。