JP3164971B2 - 画像再生装置 - Google Patents
画像再生装置Info
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Television Signal Processing For Recording (AREA)
- Color Television Systems (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Description
下、DCTという)をベースとした符号化方式(JPE
GやMPEGなど)で圧縮符号化された画像符号を再生
する装置に関する。
ードディスクなどの記録媒体に記録する場合、そのデー
タ量は巨大なものとなるため通常は圧縮符号化して記録
される。
いDCTをベースとした符号化方式があるが、これはJ
PEG(Joint Photographic Ex
pert Group)やMPEG(Moving P
ictures Expert Group)などの国
際標準である符号化方式で採用されている。
よる画像符号の再生についてMPEGを例として画面を
参照して説明する。図1はMPEGに準拠した画像符号
の再生を説明する図である。図1では符号を読み込ん
で、ヘッダ解析手段1で符号の種別などを解析する。M
PEGではフレーム内符号であるIピクチャと、前方向
のみのフレーム間符号であるPピクチャと、前後の双方
向のフレーム間符号であるBピクチャの3種類に分かれ
ている。
圧縮された可変長のハフマン符号を復号して、逆量子化
手段3で逆量子化して、IDCT(逆DCT)手段4で
逆DCT処理によりブロックの画素の値を算出して、ビ
デオメモリ10に伸張した画像を書き込んで表示する。
復号して、逆量子化手段3で逆量子化して、IDCT
(逆DCT)手段4で逆DCT処理によりブロックの差
分を算出して、前予測手段7により前フレーム部5に格
納された前フレームの動き補償したブロックに差分を加
算して、ビデオメモリ10に伸張した画像を書き込んで
表示する。
復号して、逆量子化手段3で逆量子化して、IDCT
(逆DCT)手段4で逆DCT処理によりブロックの差
分を算出して、両予測手段8または後予測手段9により
前フレーム部5に格納された前フレームの動き補償した
ブロックと後フレーム部6に格納された後フレームの動
き補償したブロックに差分を加算して、ビデオメモリ1
0に伸張した画像を書き込んで表示する。
いた再生機であればどの装置でもMPEGの符号を再生
することができる。しかし、逆DCTや復号化手段など
の処理にはCPUの負担が大きいので、高速なCPUで
なければ高速再生はできない。例えば、JPEGやMP
EGなどの再生機で15フレーム/秒の処理を行うには
1フレームの再生処理は約66ミリ秒で行う必要があ
る。もし、ハフマン符号を復号するのに20ミリ秒かか
り、逆量子化するのに10ミリ秒かかり、逆DCTに3
0ミリ秒かかり、表示に20ミリ秒かかると全体の処理
時間が80ミリ秒かかるので、1フレームの画像を再生
するのに14ミリ秒遅れる。
符号化時に画像を縮小して伸張時に拡大する方法や高周
波成分を0と見なして逆DCTの算出時間を短縮する方
法が考えられる。しかし、そのような符号方式では画像
の高周波数成分が削除されるために再生画像はボケたも
のになり画質の劣化が大きくなる。
特開昭62−198269がある。この方式では高周波
成分を減らした符号を伸張時に非鮮鋭マスク処理を行う
ことで高周波成分を強調して、画質的に原画像により近
い画像を再生している。
は、非鮮鋭マスク処理に時間がかかるので高速に再生で
きない問題点がある。
同種の画像を用いて原画と再生画像の差分を求めて、伸
張後にその差分の分布に従った信号値分布を有するノイ
ズ信号を発生して、再生画像にそのノイズ信号をランダ
ムに加えて画像を再構成している。
は、数種類の画像からノイズ信号を作成する必要があ
り、数種類のノイズ信号を発生するために再生機の構成
が複雑になる問題点がある。
ックを周波数別にサブブロックに分けて、それぞれ独立
してベクトル量子化した符号を、周波数の低域部から高
域部へと順次に伸張して、次第に鮮明になるように再生
している。
は、画像が鮮明になるのに時間がかかるので高速に再生
できない問題点がある。
号化された画像から各ブロック毎の絵柄の細かさや各ブ
ロック毎のエッジの位置と方向及び急峻さやブロック毎
の直交変換を施した場合における絶対値が所定のしきい
値以上の直交変換係数の発生位置と方向を知り、それに
適した復号化や量子化や直交変換係数のスキャン方法を
切り換えて再生している。
部を変える画像圧縮では国際標準の符号化方式と互換性
が取れなくなるために、専用の再生機が必要となる問題
点がある。
は再生機のCPUに負担をかけずに簡単な構成によっ
て、DCTをベースとした符号を画質劣化を抑えて再生
できるようにした画像再生装置や画像再生方式を提供す
ることにある。
小ブロックに分割して、各ブロック毎に離散コサイン変
換を行い、該変換結果を量子化して、高能率符号化され
たフレーム内符号と、画像を小ブロックに分割して、各
ブロック毎に現フレームとその前後のフレームで最も差
分が小さくなるようなブロックを検索して動き補償を行
い、現フレームのブロックと動き補償されたフレームの
ブロックで差分を取り、その差分ブロックに離散コサイ
ン変換を行い、該変換結果を量子化して、高能率符号化
されたフレーム間符号で圧縮符号化された動画像を再生
する画像再生装置において、符号を解析して原画素と伸
張画素の差分符号が付加情報として追加されているか否
かを判定する手段を備え、前記差分符号を高能率符号化
された符号の構成におけるユーザデータとしてその符号
長が4ビット単位の可変長符号で構成したことを特徴と
する画像再生装置が得られる。
画素の差分符号を用いてフレーム内符号の画像と差分を
加算する手段を備えていることを特徴とする画像再生装
置が得られる。
画素の差分符号を用いてフレーム間符号の画像と差分を
加算する手段を備えていることを特徴とする画像再生装
置が得られる。
小して、その縮小画像を小ブロックに分割して、各ブロ
ック毎に離散コサイン変換を行い、該変換結果を量子化
して、高能率符号化されたフレーム内符号と、縮小画像
を小ブロックに分割して、各ブロック毎に現フレームと
その前後のフレームで最も差分が小さくなるようなブロ
ックを検索して動き補償を行い、現フレームのブロック
と動き補償されたフレームのブロックで差分を取り、そ
の差分ブロックに離散コサイン変換を行い、該変換結果
を量子化して、高能率符号化されたフレーム間符号で圧
縮符号化された動画像を拡大して再生する画像再生装置
において、符号を解析して原画素と拡大した伸張画素の
差分符号が付加情報として追加されているか否かを判定
する手段を備え、前記差分符号を高能率符号化された符
号の構成におけるユーザデータとしてその符号長が4ビ
ット単位の可変長符号で構成したことを特徴とする画像
再生装置が得られる。
画素の差分符号を用いて拡大したフレーム内符号の画像
と差分を加算する手段を備えていることを特徴とする画
像再生装置が得られる。
画素の差分符号を用いて拡大したフレーム間符号の画像
と差分を加算する手段を備えていることを特徴とする画
像再生装置が得られる。
決するために、以下に示す手段のいずれかを有してい
る。
情報として追加されているか判定する手段 (2)画素の差分符号を用いてフレーム内符号の画像に
差分を加算する手段 (3)画素の差分符号を用いてフレーム間符号の画像に
差分を加算する手段 (4)原画素と拡大した伸張画素の差分符号が付加情報
として追加されているか判定する手段 (5)画素の差分符号を用いてフレーム内符号の画像に
差分を加算して画像を拡大する手段 (6)画素の差分符号を用いてフレーム間符号の画像に
差分を加算して画像を拡大する手段 また、上記(1)〜(6)の手段を組み合わせることも
可能である。
ずに画質劣化を抑えて再生できる。また、国際標準であ
る符号化方式に準拠しているので、国際標準の再生機で
あれば、画質は変化するがどの再生機でも画像を再生で
きる。
を参照して説明する。図2は本発明の一実施例を示す画
像再生装置のブロック図である。図2の画像再生装置は
ヘッダ解析手段11と復号化手段12と逆量子化手段1
3とIDCT(逆DCT)手段14と前フレーム部15
と後フレーム部16と前予測手段17と両予測手段18
と後予測手段19とビデオメモリ20と付加情報読取手
段21と付加情報復号手段22と画像合成手段23から
構成される。本実施例の画像再生装置は、符号を読み込
んでヘッダ解析手段11によりヘッダ解析を行う。その
時、付加情報があるかどうか判断して、そうである場合
は高画質再生を行う。
前方向のみのフレーム間符号であるPピクチャと、前後
の双方向のフレーム間符号であるBピクチャの3種類の
符号を伸張する。
して、逆量子化手段13で逆量子化して、IDCT(逆
DCT)手段14で逆DCT処理によりブロックの画素
の値を算出して、ビデオメモリ20に伸張した画像を書
き込んで表示する。
で復号して、逆量子化手段13で逆量子化して、IDC
T(逆DCT)手段14で逆DCT処理によりブロック
の差分を算出して、前予測手段17により前フレーム部
15に格納された前フレームの動き補償したブロックに
差分を加算して、ビデオメモリ20に伸張した画像を書
き込んで表示する。
で復号して、逆量子化手段13で逆量子化して、IDC
T(逆DCT)手段14で逆DCT処理によりブロック
の差分を算出して、両予測手段18または後予測手段1
9により前フレーム部15に格納された前フレームの動
き補償したブロックと後フレーム部16に格納された後
フレームの動き補償したブロックに差分を加算して、ビ
デオメモリ20に伸張した画像を書き込んで表示する。
1で付加情報を読み取って、付加情報復号手段22で差
分符号を復号して、画像合成手段23で差分とIDCT
(逆DCT)手段14からの画像データを合成して、ビ
デオメモリ20に合成した画像を書き込んで表示する。
ーマットの階層図を示す。MPEGの符号は図3に示す
ようにいくつかの階層構造となっている。一番上の階層
がビデオ・シーケンスであり、複数のGOP(Grou
p of Picture)から構成される。GOPは
複数のピクチャから構成され、1つのピクチャが1枚の
画像を示している。ピクチャは任意の領域に分割された
複数のスライスから構成される。スライスは左から右
へ、及び上から下への順序で並んだ複数のマクロブロッ
クから構成される。マクロブロックは16×16ドット
のブロックを更に8×8ドットのブロックに分割した輝
度成分(Y1,Y2,Y3,Y4)と輝度成分に一致す
る領域の8×8ドットのブロックの色差成分(Cb,C
r)の6個のブロックから構成される。8×8ドットの
ブロックが符号化の最小単位となる。
ーマットの構成図を示す。MPEGの符号は図4に示す
ように各階層毎に(1)シーケンスヘッダと、(2)G
OP(Group of Picture)ヘッダと、
(3)ピクチャヘッダと、(4)スライスヘッダと、
(5)マクロブロックヘッダと、(6)ブロックの符号
とから構成される。
(11)に示すようにユーザが自由に定義できるユーザ
データの領域があり、その領域に付加情報を追加したこ
とを示すフラグを格納する。そのユーザデータは(1
2)付加情報が追加された符号であることを示す識別子
“Custom”と、(13)付加情報のフラグと(1
4)差分符号で構成される。付加情報のフラグは、伸
張時に拡大することを示すビットと、Iピクチャの差
分符号が追加されていることを示すビットと、Pピク
チャの差分符号が追加されていることを示すビットと、
Bピクチャの差分符号が追加されていることを示すビ
ットで構成される。
追加したが、シーケンスヘッダ、GOP(Group
of Picture)ヘッダ、ピクチャヘッダ、スラ
イスヘッダのいずれかのヘッダの拡張領域として定義さ
れているユーザデータ、または拡張データに追加しても
良い。
する。
を説明する図である。図5では2×2画素の画像を縦2
倍、横2倍に拡大する場合の例を示している。図5の
(A)はDCTをベースとした符号を伸張した後の2×
2画素の各画素の値を示し、(B)は付加情報の差分符
号を復号した後の差分の値を示し、(C)は1画素を4
つの画素に変換する処理を示し、(D)は縦2倍、横2
倍に拡大後の4×4画素の各画素の値を示している。付
加情報の差分は原画像とその原画像を1/4に間引いて
DCTをベースとした符号化方式により圧縮した符号を
伸張した画像の差分である。図5の例では(A)から1
つの画素を取り出して、(B)から4つの差分を取り出
して、(C)のように画素と差分を加算して4つの画素
に変換して、縦2倍、横2倍に拡大した画像(D)の対
応する領域に書き込んでいる。
式により圧縮した画像と原画の差分を加算することによ
り、画質劣化を抑えることができる。
上)の画素は以下の式に示す計算により変換される。
上の整数倍でも良い。
算する処理を説明する図である。図6では2×2画素の
画像を再生する場合の例を示している。図6の(A)F
DCTをベスとした符号を伸張した後の2×2画素の各
画素の値を示し、(B)は付加情報の差分符号を復号し
た後の差分の値を示し、(C)は1画素を変換する処理
を示し、(D)は変換後の2×2画素の各画素の値を示
している。付加情報の差分は原画像とその原画像をDC
Tをベースとした符号化方式により圧縮した符号を伸張
した画像の差分である。図6の例では(A)から1つの
画素を取り出して、(B)から1つの差分を取り出し
て、(C)のように画素と差分を加算して1つの画素に
変換して、画像(D)の対応する領域に書き込んでい
る。
式により圧縮した画像と原画の差分を加算することによ
り、画質劣化を抑えることができる。
す計算により変換される。
図7ではピクチャヘッダから付加情報の識別子を読み込
んで(ステップ31)、識別子が“Custom”であ
るかどうか判定して(ステップ32)、そうでない場合
は付加情報無しと判断して処理を終了する(ステップ3
4)。そうである場合は付加情報のフラグを読み込む
(ステップ33)。
に示すように差分符号は4ビット単位の符号から構成さ
れる。差分符号には識別子と4個の差分(d1,d2,
d3,d4)があり、識別子の値によって4個の差分の
ビット数が決められている。識別子が0の場合は差分値
が4ビット以下であることを示し、識別子が1の場合は
差分値が4ビット超過であることを示し、識別子が2の
場合は差分値が4ビット以下で4画素とも同じ値である
ことを示し、識別子が3の場合は差分値が4ビット超過
で4画素とも同じ値であることを示し、識別子が4の場
合はd1とd2のみが4ビット以下であることを示し、
識別子が5の場合はd2とd3のみが4ビット以下であ
ることを示し、識別子が6の場合はd3とd4のみが4
ビット以下であることを示す。
ャートを示す。図9では差分符号を4ビット読み込んで
(ステップ41)、識別子によって処理を分ける(ステ
ップ42)。識別子が0の場合は4ビット読み込んで差
分(d1)にして(ステップ43)、次の4ビット読み
込んで差分(d2)にして(ステップ44)、次の4ビ
ット読み込んで差分(d3)にして(ステップ45)、
次の4ビット読み込んで差分(d4)にする(ステップ
46)。また、識別子が1の場合は8ビット読み込んで
差分(d1)にして(ステップ47)、次の8ビット読
み込んで差分(d2)にして(ステップ48)、次の8
ビット読み込んで差分(d3)にして(ステップ4
9)、次の8ビット読み込んで差分(d4)にする(ス
テップ50)。また、識別子が2の場合は4ビット読み
込んで4個の差分(d1,d2,d3,d4)にする
(ステップ51)。また、識別子が3の場合は8ビット
読み込んで4個の差分(d1,d2,d3,d4)にす
る(ステップ52)。また、識別子が4の場合は4ビッ
ト読み込んで差分(d1)にして(ステップ53)、次
の4ビット読み込んで差分(d2)にして(ステップ5
4)、次の8ビット読み込んで差分(d3)にして(ス
テップ55)、次の8ビット読み込んで差分(d4)に
する(ステップ56)。また、識別子が5の場合は8ビ
ット読み込んで差分(d1)にして(ステップ57)、
次の4ビット読み込んで差分(d2)にして(ステップ
58)、次の4ビット読み込んで差分(d3)にして
(ステップ59)、次の8ビット読み込んで差分(d
4)にする(ステップ60)。また、識別子が6の場合
は8ビット読み込んで差分(d1)にして(ステップ6
1)、次の8ビット読み込んで差分(d2)にして(ス
テップ62)、次の4ビット読み込んで差分(d3)に
して(ステップ63)、次の4ビット読み込んで差分
(d4)にする(ステップ64)。次に差分符号が終了
したかどうかを判断して(ステップ65)、そうでない
場合はステップ41へ戻り、そうである場合は処理を終
了する。
算する画像合成手段のフローチャートを示す。図10で
は変数yに0を代入して(ステップ71)、変数xに0
を代入する(ステップ72)。
8ブロックの画像から1個の画素(P1)を取り出す
(ステップ73)。このとき取り出す画素の位置を以下
に示す。
はIピクチャの場合は復号化手段12で復号して、逆量
子化手段13で逆量子化して、逆DCT14で逆DCT
処理によりブロックの画素の値を算出した画像であり、
Pピクチャの場合は復号化手段12で復号して、逆量子
化手段13で逆量子化して、IDCT手段14で逆DC
T処理によりブロックの差分を算出して、前予測手段1
7により前フレーム部15に格納された前フレームの動
き補償したブロックに差分を加算した画像であり、Bピ
クチャの場合は復号化手段12で復号して、逆量子化手
段13で逆量子化して、IDCT手段14で逆DCT処
理によりブロックの差分を算出して、両予測手段18ま
たは後予測手段19により前フレーム部15に格納され
た前フレームの動き補償したブロックと後フレーム部1
6に格納された後フレームの動き補償したブロックに差
分を加算した画像である。
差分(d1,d2,d3,d4)を取り出す(ステップ
74)。
(Q1,Q2,Q3,Q4)を算出する(ステップ7
5)。このときの算出は以下に示す式で計算される。
(ステップ76)。このとき書き込む画素の位置を以下
に示す。
8より大きいかどうか判断して(ステップ78)、そう
でない場合はステップ72に戻る。そうである場合は変
数yに1を加算して(ステップ79)、変数yが8より
大きいかどうか判断して(ステップ80)、そうでない
場合はステップ73に戻る。そうである場合は処理を終
了する。
デオメモリに書き込んでいるが、メモリやハードディス
クなどのデータを蓄積できる他の媒体でも良い。
算する画像合成手段のフローチャートを示す。図11で
は変数yに0を代入して(ステップ91)、変数xに0
を代入する(ステップ92)。
8ブロックの画像から4個の画素(P1,P2,P3,
P4)を取り出す(ステップ93)。このとき取り出す
画素の位置を以下に示す。
力される画像はIピクチャの場合は復号化手段12で復
号して、逆量子化手段13で逆量子化して、IDCT
(逆DCT)手段14で逆DCT処理によりブロックの
画素の値を算出した画像であり、Pピクチャの場合は復
号化手段12で復号して、逆量子化手段13で逆量子化
して、IDCT(逆DCT)手段14で逆DCT処理に
よりブロックの差分を算出して、前予測手段17により
前フレーム部15に格納された前フレームの動き補償し
たブロックに差分を加算した画像であり、Bピクチャの
場合は復号化手段12で復号して、逆量子化手段13で
逆量子化して、IDCT(逆DCT)手段14で逆DC
T処理によりブロックの差分を算出して、両予測手段1
8または後予測手段19により前フレーム部15に格納
された前フレームの動き補償したブロックと後フレーム
部16に格納された後フレームの動き補償したブロック
に差分を加算した画像である。
差分(d1,d2,d3,d4)を取り出す(ステップ
94)。
Q3,Q4)を算出する(ステップ95)。このときの
算出は以下に示す式で計算される。
ップ96)。このとき書き込む画素の位置を以下に示
す。
8より大きいかどうか判断して(ステップ98)、そう
でない場合はステップ92に戻る。そうである場合は変
数yに1を加算して(ステップ99)、変数yが8より
大きいかどうか判断して(ステップ100)、そうでな
い場合はステップ93に戻る。そうである場合は処理を
終了する。
デオメモリに書き込んでいるが、メモリやハードディス
クなどのデータを蓄積できる他の媒体でも良い。
CPUに負担をかけずに画質劣化を抑えて再生できる。
また、国際標準である符号化方式に準拠しているので、
国際標準の再生機であれば、画質は変化するがどの再生
機でも画像を再生できる。
ある。
る図である。
明する図である。
である。
である。
を示すフローチャートである。
動作を示すフローチャートである。
Claims (6)
- 【請求項1】 画像を小ブロックに分割して、各ブロッ
ク毎に離散コサイン変換を行い、該変換結果を量子化し
て、高能率符号化されたフレーム内符号と、画像を小ブ
ロックに分割して、各ブロック毎に現フレームとその前
後のフレームで最も差分が小さくなるようなブロックを
検索して動き補償を行い、現フレームのブロックと動き
補償されたフレームのブロックで差分を取り、その差分
ブロックに離散コサイン変換を行い、該変換結果を量子
化して、高能率符号化されたフレーム間符号で圧縮符号
化された動画像を再生する画像再生装置において、 符号を解析して原画素と伸張画素の差分符号が付加情報
として追加されているか否かを判定する手段を備え、前
記差分符号を高能率符号化された符号の構成におけるユ
ーザデータとしてその符号長が4ビット単位の可変長符
号で構成したことを特徴とする画像再生装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の画像再生装置において、
更に、追加された画素の差分符号を用いてフレーム内符
号の画像と差分を加算する手段を備えていることを特徴
とする画像再生装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の画像再生装置において、
更に、追加された画素の差分符号を用いてフレーム間符
号の画像と差分を加算する手段を備えていることを特徴
とする画像再生装置。 - 【請求項4】 画像を間引いて縮小して、その縮小画像
を小ブロックに分割して、各ブロック毎に離散コサイン
変換を行い、該変換結果を量子化して、高能率符号化さ
れたフレーム内符号と、縮小画像を小ブロックに分割し
て、各ブロック毎に現フレームとその前後のフレームで
最も差分が小さくなるようなブロックを検索して動き補
償を行い、現フレームのブロックと動き補償されたフレ
ームのブロックで差分を取り、その差分ブロックに離散
コサイン変換を行い、該変換結果を量子化して、高能率
符号化されたフレーム間符号で圧縮符号化された動画像
を拡大して再生する画像再生装置において、 符号を解析して原画素と拡大した伸張画素の差分符号が
付加情報として追加されているか否かを判定する手段を
備え、前記差分符号を高能率符号化された符号の構成に
おけるユーザデータとしてその符号長が4ビット単位の
可変長符号で構成したことを特徴とする画像再生装置。 - 【請求項5】請求項4記載の画像再生装置において、更
に、追加された画素の差分符号を用いて拡大したフレー
ム内符号の画像と差分を加算する手段を備えていること
を特徴とする画像再生装置。 - 【請求項6】請求項4記載の画像再生装置において、更
に、追加された画素の差分符号を用いて拡大したフレー
ム間符号の画像と差分を加算する手段を備えていること
を特徴とする画像再生装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP16414194A JP3164971B2 (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | 画像再生装置 |
US08/626,391 US5915043A (en) | 1994-07-15 | 1996-03-29 | Image reproducing apparatus |
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JP16414194A Expired - Lifetime JP3164971B2 (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | 画像再生装置 |
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