JP3153390B2 - 動画像復号化装置 - Google Patents
動画像復号化装置Info
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Description
テム等に用いられる動画像復号化装置に関するものであ
る。
(1)テレビジョン学会誌Vol.45,No.7,1
991,P16〜P18、(2)特開平4−53379
号公報、(3)特開平4−150653号公報などに開
示されるようなものがあった。上記文献(1)に開示さ
れるような、CCITT(国際電信電話諮問委員会)勧
告・H.261で規定された符号化、復号化方式に則っ
た装置が一般的に用いられる。
述べる。図2はテレビ電話、会議システムの符号器、復
号器の全体構成を示すブロック図、図3は図2の情報源
符号器の構成図、図4はそのループ内フィルタの特性
図、図5は符号化信号の多重化構成図、図6は図5のマ
クロブロック(MB)レイヤの構成図である。
示すように、情報源符号器21、ビデオ多重符号化部2
2、送信バッファ部23、伝送路符号器24、符号化制
御部25、伝送路復号器31、受信バッファ部32、ビ
デオ多重復号化部33、情報源復号器34を備えてい
る。更に、上記情報源符号器21及び情報源復号器34
は図3に示すように、変換器(DCT部)T、量子化器
Q、逆量子化部Q-1、逆変換器(IDCT部)T-1等を
備えており、pは伝送/非伝送識別フラグ、qzは量子
化特性指定、qは変換係数の量子化出力インデックス、
vは動きベクトル、fはループ内フィルタのON/OF
F信号である。
本的には、動き補償フレーム間予測された誤差信号をD
CT(Discrete Cosine Transf
orm)符号化し、これを可変長符号化する。符号化モ
ードの単位は、8×8画素の輝度信号ブロック4個と、
同じく8×8画素の2個の色差信号ブロックであり、こ
れをマクロブロック(MB)と呼ぶ。単位ブロックを比
較的大きくしたのは、低レート符号化における画素あた
りのサイド情報(符号化モード、ブロックアドレス、動
ベクトルなど)量を減らすためである。1画像フレーム
は、12のGOB(Group of Block)か
ら構成され、1GOBは33のMBから構成される(図
5及び図6参照)。
れ、その範囲は、縦横共±15画素/フレームで、精度
は整数画素である。動き補償は、ON/OFF可能であ
り、通常、動ベクトル伝送のオーバヘッドを考慮して、
予測誤差電力の減少率により選択される。また、動ベク
トルは、前ブロックとの差分値を可変長符号で伝送する
ことにより、情報量を削減している。動ベクトルの範囲
は、±15画素に制限されているため、1つの符号語で
2値を表すことができる。
に関して有効であるから、予測値にローパス特性を有す
るループ内フィルタ(図4参照)を適用することによ
り、予測効率を向上させることができる。ただし、比較
的高い符号化レートにおけるカメラのパニングのような
単純な動きに対しては、動き補償予測の精度が高いた
め、フィルタをかけない方が効率が高い。このため、ル
ープ内フィルタもON/OFF可能となっている。
レーム内符号化モード(入力ビデオ信号がそのままDC
T符号化される)も用意されている。フレーム間予測を
用いる場合、DCT係数には小さな値が多く含まれる。
このため、DCT係数はジグザグにスキャンされて量子
化された後、連続したゼロの数(ラン)と、それに続く
ゼロ以外の値(レベル)の組合せとして符号化される。
このうち発生頻度の高い組合せは、可変長符号で伝送さ
れる。また、ブロックの最後のゼロランは伝送されな
い。
内符号化の直流成分を除くすべてのDCT係数に、同一
の量子化器が適用される。符号化レートを制御するた
め、量子化器は31種類が用意されている。量子化の結
果、有意係数を持たないブロックは、無効ブロックとな
る。6ブロックすべてが無効のMBの情報は伝送せず、
次の有意なMBの先頭に、1つ前の有効MBからの距離
を示すアドレスを付加して表現する。
化され、ビット量を削減された後、ビデオマルチプレッ
クスで多重される。これは画素フレームに対応する構造
を持ち、受信側ではこれを順番に解読する。伝送ビット
誤りがあると、可変長符号となっているため、それ以後
のデータは誤りながら解読され、意味のないデータを再
生し、画像を再生できなくなってしまう。このため、G
OB単位にユニークワードであるスタートコードを挿入
し、誤りの伝搬を防いでいる。
0-6程度の伝送ビット誤りが、ほぼランダムに発生す
る。このため、誤り訂正符号を用いて、ビット誤り率を
低減させている。ここで、誤り訂正符号を用いても訂正
できなかった場合は、やはり正しく画像を再生できなく
なり、乱れてしまう。基本的にフレーム間の符号化とな
っているため、一度画像が乱れると、フレーム内符号化
モードで符号化されたブロックが送られるまで、そのブ
ロックの画像は乱れたままとなる。
くつかの提案がなされている。例えば、誤り訂正符号を
用いて、誤り訂正検出回路により、誤りであることを検
出し、その部分のデータは使用せずに、前後の正しい復
号画像フレームから、その時の画像情報を内挿し、画像
の乱れを低減する方法がある。また、受信された画像の
映像信号の水平/垂直同期信号を監視し、一定の正しい
同期信号が発生していない場合、復号化された画像を他
の画像に切換えて表示するようにするものもある。
装置では、コストを抑えるために、誤り訂正符号を用い
ない方法が認められている。つまり、誤り訂正・検出回
路を設けないで、単純にその符号を削除して、復号化す
るものである。このような装置では前者の方法は使用で
きない。
号を監視する方法では、送信側で符号化処理が間に合わ
なかった場合などは、かってにコマ落しを行うので、い
つも定期的に同期信号を見つけられるとは限らない。こ
の場合、正しく画像が再生できても同期はずれとみなさ
れて、画像が切り換えられてしまう。また、誤りをその
方法で検出できたとしても、一瞬の同期はずれで画像が
乱れた場合、同期はずれの間だけ画面が切り換えられる
が、一度画像が乱れると、基本的にフレーム間の符号化
になっているため、次にフレーム内符号化されたブロッ
クが伝送されるまでその部分は乱れたままとなる。この
ため、切り換えられていた表示画面が、もとの復号化画
像に戻っても、しばらくは乱れた画像となってしまう。
れを低減することができなかった。本発明は、上記問題
点を除去し、伝送ビット誤りによる復号画像の乱れを低
減し、良質の画像を得るとともに、低価格化を図り得る
動画像復号化装置を提供することを目的とする。
成するために、可変長符号により圧縮された画像情報を
復号化する動画像復号化装置において、特定のスタート
コードマッチング手段と、該マッチング手段に接続され
る可変長符号のエラー検出手段と、該エラー検出手段に
接続されるエラー区間推定手段と、画像メモリと、該画
像メモリと前記エラー区間推定手段に接続されるととも
に、復号化画像置換機能を有するメモリ制御手段を備
え、前記エラー検出手段によりエラーと判断された場
合、前記エラー区間推定手段からのエラー区間を示す信
号により、その部分の復号化画像データを、前もって正
しく復号化されたフレームの画像データで置換するよう
にしたものである。
号化装置において、伝送されてくるビット列を可変長復
号する際に、エラーがあったかどうかを検出するエラー
検出部8と、このエラー検出部8に接続されるエラー区
間推定部12と、画像メモリ10と、この画像メモリ1
0とエラー区間推定部12に接続される復号化画像置換
機能を有するメモリ制御部11を備え、エラー検出部8
により、エラーと判断された場合、エラー区間推定部1
2からのエラー区間を示す信号により、その部分の復号
化画像データを、前もって正しく復号化されたフレーム
の画像データで置換することにより、ビット誤りによる
復号化画像の乱れを低減する。
る。
がら詳細に説明する。図1は本発明の実施例を示す動画
像復号化装置のブロック図である。この図に示すよう
に、本発明の動画像復号化装置は、回線インタフェース
部1、多重化分離部2、バッファ部3、シフタ部4、ス
タートコードマッチング部5、可変長符号マッチング部
6、シーケンス制御部7、エラー検出部8、復号化部
9、画像メモリ10、メモリ制御部11、エラー区間推
定部12、表示部13を有している。
インタフェース部1に入力され、その出力信号S1は多
重化分離部2に入力され、音声データS2と画像データ
S3に分離される。この画像データS3は、バッファ部
3に入力され、その出力データS4はシフタ部4に入力
されている。シフタ部4の出力データS5は、スタート
コードマッチング部5と可変長符号マッチング部6に入
力されている。
ートコードマッチング信号S6は、エラー検出部8及び
メモリ制御部11へ入力されている。可変長符号マッチ
ング部6は、更に、シーケンス制御部7からテーブル切
換信号S7が入力され、符号語長信号S8をシーケンス
制御部7へ出力し、また、画像データ、量子化ステップ
サイズ、フレーム間/内モード切換信号、フィルタON
/OFF信号を含む出力信号S10を復号化部9へ出力
し、更に、マクロブロック位置、GOBナンバ信号、動
きベクトル信号を含む出力信号S11をメモリ制御部1
1へ出力する。シーケンス制御部7からはシフト信号S
9がシフタ部4へ出力される。
チング部5からのスタートコードマッチング信号S6、
シーケンス制御部7からのスタートコード予測信号S1
2が入力され、エラー検出部8はリセット信号S13
を、シーケンス制御部7へ出力し、エラー信号S14を
エラー区間推定部12へ出力する。エラー区間推定部1
2には、エラー検出部8からのエラー信号S14の他に
可変長符号マッチング部6から出力されるGOBナンバ
信号S15が入力され、エラー区間推定信号S16をメ
モリ制御部11へ出力する。
らの画像データ、量子化ステップサイズ、フレーム間/
内モード切換信号、フィルタON/OFF信号を含む出
力信号S10及び画像メモリ10からの前画面データS
17が入力され、復号画像データS18を表示部13へ
出力するとともに画像メモリ10へ出力する。また、メ
モリ制御部11には可変長符号マッチング部6からのマ
クロブロック位置、GOBナンバ信号、動きベクトル信
号を含む出力信号S11、及びエラー区間推定部12か
らのエラー区間推定信号S16が入力され、メモリ制御
信号S19を画像メモリ10へ出力する。
動作について説明する。まず、回線からの伝送データS
0は、回線インタフェース部1を通して多重化分離部2
に入力される。この多重化分離部2で画像データS3と
音声データS2に分離される。分離された画像データS
3は一度バッファ部3に蓄えられ、ここで回線側のデー
タタイミングと、復号化側のデータタイミングのズレが
吸収される。
フト信号S9によって、バッファ部3から伝送されてき
たビット列の順番で1ビットずつ読出し、シフタ部4内
のシフトレジスタに格納していく。シフトレジスタ上に
並べられたデータは、並べたデータ分のビット幅のデー
タが、スタートコードマッチング部5及び可変長符号マ
ッチング部6へ出力される。それぞれのマッチング部
5,6でマッチングをとるためには、シフタ部4のシフ
トレジスタに並べられるビット数は、最低でも符号化で
用いられる最長語長のビット数が必要となる。
4は、シフタ部4内を順番にシフトされ、1つシフトし
たら次の1ビットが読出されシフタ部4に入力されると
いう動作を行う。このシフトはシーケンス制御部7のシ
フト信号S9によって行われる。まず、シーケンス制御
部7は、画像のフレームの頭を示すピクチャスタートコ
ードを検出するために、シフト信号S9を発生する。次
に、スタートコードマッチング部5で比較され、マッチ
ングがとれない場合は、再度、シフト信号S9を発生す
る。マッチングがとれた場合は、ピクチャスタートコー
ドマッチング信号S6をエラー検出部8に送り、これに
よって、シーケンス制御部7へピクチャのリセット信号
S13が入力される。この信号によって、シーケンス制
御部7は次のシーケンスに移り、その後に続くヘッダ情
報を、可変長符号マッチング部6で比較するために、ヘ
ッダ情報のテーブル切換信号S7を出力し、符号の解読
が行われる。
の乱れを低減することと直接関係しないので詳しい説明
はしない。解読するシーケンスは予めわかっているの
で、そのフレームのヘッダ情報解読後にGOBスタート
コードが続くことがわかっており、シーケンス制御部7
はGOBスタートコード予測信号S12を、エラー検出
部8に送り、スタートコードマッチング部5からのGO
Bスタートコードマッチング信号S6と比較され、予測
通りであればエラー検出部8はエラー信号S14、ピク
チャのリセット信号S13を発生しない。これによっ
て、シーケンス制御部7は、次のGOBのヘッダ情報を
解読する制御を行う。
ードに続いてGOBナンバ4ビット、量子化ステップサ
イズ5ビット……と続く。このため、GOBスタートコ
ードを検出した後に、そのコードのビット数分シフトを
行い、次の4ビットを可変長符号マッチング部6を経由
して、メモリ制御部11及びエラー区間推定部12へ出
力される。
ナンバのビット数4ビットをシフトするように、シフタ
部4にシフト信号S9を送り、次の5ビットを量子化ス
テップサイズとして、可変長符号マッチング部6が復号
化部9へ出力する。次の拡張用データが挿入される場合
があるが、ここでは省略する。GOBのヘッダ情報の解
読が終わると、次にマクロブロックの情報の解読を行
う。マクロブロックの情報は、ほとんどが可変長符号と
なっている。更に不必要なデータは、伝送されないよう
になっている。どのデータが伝送されているかを示す情
報と、ブロックの終了を示す情報が含まれている。
アドレス、タイプ情報、量子化ステップサイズ、動きベ
クトル情報、有意ブロックパターン、ブロックデータと
いう順番で伝送される。マクロブロックアドレスは、そ
のGOB内のどの位置のマクロブロックの情報であるか
を示し、タイプ情報は、動き補償有り無し、フレーム間
/内符号化モード、フィルタON/OFF、更に、その
後に続く量子化ステップサイズ等のデータのどれが含ま
れているかを示すものである。
れたブロックの、どのブロックの画像データが伝送され
ているかを示すものである。このマクロブロック情報の
解読は、まず、シーケンス制御部7が、マクロブロック
アドレステーブルに切り換えるテーブル切換信号S7
を、可変長符号マッチング部6へ出力する。
ル内でマッチングのとれた符号の対応する値のアドレス
値を、メモリ制御部11へ出力する。更に、マッチング
のとれた符号語長信号S8を、シーケンス制御部7へ出
力する。このシーケンス制御部7は、この符号語長信号
S8を受けて、その語長ビット数分だけシフト信号S9
を発生し、シフタ部4内でデータがシフトされる。次
に、タイプ情報の解読を行う。
S7を発生し、可変長符号マッチング部6は、このテー
ブル切換信号S7により、タイプ情報用のテーブルの中
からマッチングする符号を選ぶ。もし、この符号の解読
結果が、フレーム間符号化モード、動き補償有り、フィ
ルタONで、この符号の後に続くデータが、動きベクト
ル情報、有意ブロックパターン、ブロックデータである
と解読された場合は、フレーム間符号化、フィルタON
の出力信号S10を復号化部9へ出力し、動き補償有り
の出力信号S11をメモリ制御部11へ出力する。
ーケンス情報を、シーケンス制御部7へ伝える。シーケ
ンス制御部7は、この情報に従って、シフト、テーブル
切換の動作を行っていく。可変長符号マッチング部6
は、次々にマッチングを行い、解読結果を復号化部9、
メモリ制御部11、エラー区間推定部12へ与えてい
く。
終了符号で終わっているので、その符号を検出した際、
シーケンス制御部7は、その信号を受けて、マクロブロ
ックの終わりであると判断した場合は、次の符号が次の
マクロブロックアドレスか、あるいはスキップされて、
次のGOBスタートコードが続くと推定できるから、終
了符号ビット分シフトした後、GOBスタートコード予
測信号S12をエラー検出部8に出力する。
ーケンス制御部7は、エラー検出部8からGOBのリセ
ット信号S13が与えられ、GOBのシーケンスに移
る。もし、GOBのリセット信号S13がない場合は、
マクロブロックアドレスとして、マクロブロックのシー
ケンス動作を行う。このようにして解読が続けられる。
メモリ制御部11は、可変長符号マッチング部6、スタ
ートコードマッチング部5から与えられるGOBナン
バ、マクロブロックアドレス、動きベクトル、スタート
信号から画像メモリ10内の前画面及び現画面のアドレ
スを計算して、前画面のマクロブロックの画像データを
復号化部9に与え、出力の復号化画像を現画面として、
画像メモリ10内に格納するように制御を行う。
からの符号化モード信号、フィルタON/OFF信号、
量子化ステップサイズ及び復号化前の画像データを受け
取り、逆量子化、逆DCT、フィルタ処理及び前画面と
の加算等を行い、復号化した画像データを表示部13及
び画像メモリ10へ出力する。このようにして動画像の
復号化が行われる。
ト誤りがあったとすると、可変長符号マッチング部6の
テーブルの異なった符号としてマッチングがとられるこ
とになる。可変長符号の場合、各符号でその語長が異な
るから、次の符号を解読するためのシフト量も誤ること
になり、これによって次の符号に伝送ビット誤りがなく
ても、マッチングの位置が異なるため、誤った符号と解
読され、以後この状態が続くことになる。このため、復
号化部9へは、誤ったデータが入力され、復号化画像が
乱れることになる。
部4でデータのシフト中であっても、比較動作を続ける
ようになっており、このコードは必ず発見できるように
なっている。可変長符号マッチング部6の解読が誤って
いるため、シーケンス制御部7からのGOBスタートコ
ード予測信号S12と、スタートコードマッチング部5
からのGOBスタートコードマッチング信号S6にずれ
が生じることになる。
わらず、マッチング信号を受け取った場合は、エラー信
号S14をエラー区間推定部12に出力するとともに、
GOBのリセット信号S13をシーケンス制御部7に与
え、そのシフタ部4内のデータ位置から解読を開始する
ようにする。したがって、このスタートコード以後のデ
ータは正しく解読できるようになる。
S14の直後に正しく解読されたGOBナンバを受け取
り、前回受け取ったGOBナンバから、エラー区間を推
定する。例えば、前回受け取ったGOBナンバが「2」
でエラー信号直後に受け取ったGOBナンバが「3」で
あった場合は、GOBナンバ「2」の中のどこかにビッ
ト誤りがあり、画像が乱れたことがわかる。
明なので、そのGOB内のデータをすべて誤りとして、
そのGOBナンバ「2」をメモリ制御部11に伝える。
メモリ制御部11は、エラー区間推定部12からエラー
区間を示すGOBナンバを指示された場合は、その区間
のアドレスを計算し、画像メモリ10上の前画面データ
のGOBナンバ「2」に含まれる33マクロブロックの
画像データを、現在復号化を行っている画像のデータと
して、画像メモリ10内の現画像のGOBナンバ「2」
の位置に、そのデータを転送するように制御を行う。つ
まり、誤りがあったと推定された区間の復号化画像が、
正しく復号化された前画面のデータで置き換えられる。
に高いので、その部分が前フレームのデータで置き換え
られていても、あまり目立たない。その後、次々とフレ
ーム間符号化でデータが送られてきても、あまり画像の
乱れは生じない。このようにして、ビット誤りによる画
像の乱れを低減し、符号化画像を表示することができ
る。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
よれば、特定のスタートコードマッチング手段と、可変
長符号のエラー検出手段と、エラー区間推定手段と、復
号化画像置換手段を設け、エラー検出手段によりエラー
と判断された場合は、エラー区間推定手段からのエラー
区間を示す信号により、その部分の復号化画像データを
前もって正しく復号されたフレームの画像データで置換
するように構成したので、伝送ビット誤りによる復号画
像の乱れを低減し、良質の画像を得ることができる。
した訂正、検出手段を設けなくともビット誤りによる画
像の乱れを低減することができるので、低価格化を図る
ことができる。
ック図である。
全体構成を示すブロック図である。
る。
である。
B) 6 可変長符号マッチング部 7 シーケンス制御部 8 エラー検出部 9 復号化部 10 画像メモリ 11 メモリ制御部 12 エラー区間推定部 13 表示部 S0 伝送データ S1 出力信号 S2 音声データ S3 画像データ S4,S5 出力データ S6 スタートコードマッチング信号(ピクチャ又は
GOBスタートコードマッチング信号) S7 テーブル切換信号 S8 符号語長信号 S9 シフト信号 S10 出力信号(画像データ、量子化ステップサイ
ズ、フレーム間/内モード切換信号、フィルタON/O
FF信号) S11 出力信号(マクロブロック位置、GOBナン
バ信号、動きベクトル信号) S12 スタートコード予測信号 S13 リセット信号(ピクチャ又はGOBリセット
信号) S14 エラー信号 S15 GOBナンバ信号 S16 エラー区間推定信号 S17 前画面データ S18 復号画像データ S19 メモリ制御信号
Claims (1)
- 【請求項1】 可変長符号により圧縮された画像情報を
復号化する動画像復号化装置において、 (a)特定のスタートコードマッチング手段と、 (b)該マッチング手段に接続される可変長符号のエラ
ー検出手段と、 (c)該エラー検出手段に接続されるエラー区間推定手
段と、 (d)画像メモリと、 (e)該画像メモリと前記エラー区間推定手段に接続さ
れるとともに、復号化画像置換機能を有するメモリ制御
手段を備え、 (f)前記エラー検出手段によりエラーと判断された場
合、前記エラー区間推定手段からのエラー区間を示す信
号により、その部分の復号化画像データを前もって正し
く復号化されたフレームの画像データで置換することを
特徴とする動画像復号化装置。
Priority Applications (1)
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JP16459393A JP3153390B2 (ja) | 1993-07-02 | 1993-07-02 | 動画像復号化装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP16459393A JP3153390B2 (ja) | 1993-07-02 | 1993-07-02 | 動画像復号化装置 |
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ID=15796134
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JP16459393A Expired - Fee Related JP3153390B2 (ja) | 1993-07-02 | 1993-07-02 | 動画像復号化装置 |
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1993
- 1993-07-02 JP JP16459393A patent/JP3153390B2/ja not_active Expired - Fee Related
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