JP3271585B2 - 動画像復号装置 - Google Patents

動画像復号装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、動画像復号装置に
関し、特に符号化された動画像を復号する際のフレーム
メモリ容量を削減可能とした動画像復号装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の動画像復号装置は、フレ
ームメモリ容量削減のための方法として用いられてい
る。従来の動画像復号装置として、例えば特開平9−2
61635号公報には、参照画像の記憶と復号画像の並
び替えに必要なフレームメモリ容量を削減するための構
成として、復号した画像を圧縮するデータ圧縮回路と、
圧縮データを伸長するデータ伸長回路を備えた構成が開
示されている。また特開平9−247673公報には、
復号された動画像データのデータ量を削減するデータ量
削減手段で削減した動画像データをフレームメモリに蓄
積しフレームメモリから読み出されたデータのデータ量
をデータ量復元手段で復元する構成が提案されている。
【0003】また例えば特開平10−4550号公報に
は、適応画素差分符号化を用いてメモリ低減を図る装置
が提案されている。同公報記載の装置では、直交変換を
用いて圧縮されたn×m画素の各ブロックの変動を推定
し、適応画素差分符号化に従って、各ブロックの第一の
画素をpビットで符号化し、変動の推定値をn×hビッ
トで符号化し、さらに第一の画素に続く他の各画素とブ
ロックの全ての画素との平均値との間の差分をp−kビ
ットで符号化し圧縮を行っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平10−4550号公報等に提案されている従来のフ
レームメモリ容量削減を目的とした動画像復号装置で
は、効率的なメモリアクセスが実現できない、という問
題点を有している。
【0005】その理由は、上記した動画像復号装置のメ
モリ圧縮伸長部においては、メモリのアクセス幅につい
て何ら考慮されていないためである。
【0006】したがって、本発明は、上記問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的は、圧縮操作により
画像の復号時に必要となるフレームメモリの容量を削減
するとともに、メモリ内容の圧縮伸長処理の高速化を達
成し、さらには高品質な画像を復号する動画像復号装置
を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明の動画像復号装置は、フレーム間予測方式を用い
て作成された圧縮ストリームを入力とした動画像復号装
置において、復号された画像信号をメモリに格納する際
に圧縮する圧縮手段と、前記メモリに格納された圧縮画
像信号を伸長する伸長手段と、前記圧縮手段における圧
縮時の量子化を制御する量子化手段と、単一または複数
のメモリ圧縮処理単位あるいはメモリ圧縮処理の制御単
位ごとの情報量が、前記メモリのアクセス単位のビット
数に適合するように、前記量子化制御手段の制御を行う
アクセス幅制御手段と、を備える。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する。本発明の動画像復号装置は、その好ましい実施の
形態において、復号した画像信号に対して、メモリ圧縮
器(図1の105)で圧縮を行い、フレームメモリ(図
1の106)に格納する。フレームメモリ(図1の10
6)の占有量から、単一または複数のメモリ圧縮処理単
位あるいはメモリ圧縮処理の制御単位ごとの符号化デー
タビット数が、メモリアクセス単位のビット数を超える
場合、もしくは不足する場合には、メモリアクセス幅制
御部(図1の110)が、メモリアクセス単位のビット
数以下に適合するような制御を、量子化器制御部(図1
の109)に対して行う。
【0009】まず本発明の原理について説明する。復号
された画像信号は様々な方式の圧縮方式を用いて圧縮が
行われる。しかし、圧縮操作により割り当てられる圧縮
処理単位あたりの符号化データビット数は圧縮率から割
り当てられたものであり、メモリアクセス単位のビット
数を考慮したものではない。
【0010】メモリアクセス単位のビット数をM1ビッ
ト、圧縮率から割り当てられた圧縮処理単位の符号化デ
ータビット数を、それぞれN1、N2、N3、…Nnと
し、M1<N1+N2+…+Nnであるものとする。こ
の場合、nブロックの符号化データを、1回のアクセス
で抽出することができない。そこで、N1+N2+…+
Nnから割り当てられたビット数をN1+N2+…+N
n−M1以上減らすことで、割り当てビットをM1以下
とすることができ、このため、1回のアクセスで符号化
データを取り出すことができる。
【0011】図2に、nブロックとしてn=3の例を示
す。N1+N2+N3ビットから、M2(M2=(N1
+N2+N3)−M1)ビット以上差し引き割り当てビ
ットをM1以下にすることができる。
【0012】一方、図3に示すように、メモリアクセス
単位のビット数M1よりも割り当てビットが少なく、フ
レームメモリの容量がある場合は符号化データのビット
数割り当てを増やすこともできる。
【0013】本発明は、かかる原理に基づき、メモリア
クセス幅制御部(図1の110)が、フレームメモリの
アクセス幅の制御を量子化制御部に対して行う。
【0014】本発明の実施の形態においては、メモリ圧
縮器およびメモリ伸長器は、画素差分予測符号化方式に
従いそれぞれ圧縮及び伸長を行う構成としてもよい。
【0015】本発明の実施の形態においては、アクセス
幅制御部からのアクセス幅情報に基づき、単一または複
数のメモリ圧縮処理単位あるいはメモリ圧縮処理の制御
単位ごとの発生情報量がメモリアクセス単位のビット数
をこえる場合、量子化特性の異なる複数の量子化器及び
量子化テーブルを用意しておき、アクセス幅に適合する
ような量子化器を選択して量子化制御を行う。この場
合、量子化特性の異なる複数の量子化器で一つの量子化
テーブルを共有するように構成してもよい。すなわち、
求められる量子化特性(分解能等)に応じて一つの量子
化テーブルの参照間隔を可変させることで、一つの量子
化テーブルを共有しながら異なった量子化特性を得るこ
とができる。
【0016】また本発明の実施の形態においては、メモ
リ圧縮器およびメモリ伸長器は、直交変換符号化方式に
従いそれぞれ圧縮及び伸長を行うようにしてもよい。
【0017】さらに本発明の実施の形態においては、ア
クセス幅制御部は、圧縮ストリームに含まれる情報を用
いて、量子化制御部にアクセス幅制御を行うようにして
もよい。以下実施例に即して詳細に説明する。
【0018】
【実施例】本発明の第一の実施例を、図面を参照して詳
細に説明する。図1は、本発明の一実施例の構成を示す
図である。
【0019】図1を参照すると、本実施例は、可変長復
号器101、逆量子化器102、逆離散コサイン変換器
(Inverse DCT)103、加算器104、動き補償部1
08、及びメモリ圧縮伸長部11を備えて構成されてい
る。メモリ圧縮伸長部11は、メモリ圧縮器105、フ
レームメモリ106、メモリ伸長器107、量子化器制
御部109,及びメモリ幅制御部110を備えて構成さ
れている。
【0020】ISOIS13818-2(MPEG-2VIDEO)等の方式に
より符号化された圧縮動画像ストリームが入力として可
変長復号器101に供給される。
【0021】可変長復号器101は、可変長復号を実行
し、その結果を逆量子化器102に供給する。
【0022】逆量子化器102は、逆量子化を実行し、
その結果を逆離散コサイン変換器103に供給する。
【0023】逆離散コサイン変換器103は、変換係数
を画像信号に変換し、その結果を加算器104に供給す
る。
【0024】加算器104は、逆離散コサイン変換器1
03から供給される画像信号と動き補償部108から供
給される予測画像信号の加算を実行し、その結果をメモ
リ圧縮伸長部11に供給する。
【0025】メモリ圧縮伸長部11は、復号された画像
信号に対して、圧縮、伸長操作を行い、動き補償部10
8に供給する。
【0026】動き補償部108は、可変長復号器101
から供給される動きベクトルとメモリ圧縮伸長部11か
ら供給される画像信号から動き補償を行い、予測画像信
号を加算器104に供給する。
【0027】メモリ圧縮伸長部11のメモリ圧縮器10
5は、加算器104から供給される画像信号に対して圧
縮を行い、フレームメモリ106に格納する。
【0028】メモリ伸長器107は、圧縮された画像信
号をフレームメモリ106から抽出、伸長を行い、動き
補償部108に供給する。
【0029】量子化制御部109は、メモリ圧縮器10
5、メモリ伸長器107に対して、画像信号に対する量
子化の制御を行う。
【0030】アクセス幅制御部110は、フレームメモ
リ106の情報を用いて、単一または複数のメモリ圧縮
処理単位、あるいはメモリ圧縮処理の制御単位、ごとの
情報量が、メモリアクセス単位のビット数以下に適合す
るような制御を、量子化制御部109に対して行う。
【0031】メモリ圧縮器、メモリ伸長器での圧縮符号
化としては、例えば画素差分符号化、適応画素差分符号
化、DCT変換、アダマール変換、ウェーブレット変換
などが用いられる。
【0032】図4は、本発明の一実施例における、メモ
リ圧縮器105、メモリ伸長器107を、画素差分符号
化で構成した場合のメモリ圧縮伸長部11の構成の一例
を示す図である。図1のメモリ圧縮器105、メモリ伸
長器107は、図4のメモリ圧縮器21、メモリ伸長器
23に対応する。
【0033】図4を参照すると、メモリ圧縮器21は、
減算器201、量子化器202、等長符号化器203、
逆量子化器204、加算器205、及び予測器206を
備えて構成される。メモリ伸長部23は、等長復号器2
07、逆量子化器208、加算器209、及び予測器2
10を備えて構成されている。
【0034】圧縮を行う画像信号が入力として減算器2
01に供給され、減算器201は、この入力信号と予測
器206から供給される予測値との減算を行い、予測誤
差を量子化器202に供給する。
【0035】量子化器202は、量子化制御部24の制
御に従い、予測誤差の量子化を行い、等長符号化器20
3及び逆量子化器204に供給する。
【0036】等長符号化器203は、量子化値を符号化
しフレームメモリ22へ格納する。逆量子化器204、
加算器205、予測器206においては、逆量子化、局
所復号を行い、予測器206の出力を減算器201に供
給する。
【0037】メモリアクセス幅制御部25は、フレーム
メモリ22の占有率から圧縮率を考慮しメモリアクセス
単位のビット数に適合するようなビット割り当て制御を
量子化制御部24に対して行う。
【0038】量子化制御部24は、メモリアクセス幅情
報を加えた量子化制御を行い、単一または複数のメモリ
圧縮処理単位あるいはメモリ圧縮処理の制御単位ごとの
発生情報量がメモリアクセス単位のビット数以下とする
制御を量子化器202に対して行う。
【0039】この実施例において、圧縮処理単位を固定
とすると、単一または複数のm×nの画素のブッロクが
圧縮処理単位となる。
【0040】メモリ伸長器23は、フレームメモリ22
の圧縮された画像信号を入力として、伸長、逆量子化を
経て、圧縮された画像信号の伸長を行い、画像信号を出
力する。
【0041】次にメモリアクセス幅制御の一つの実現例
を説明する。予測誤差の量子化には固定圧縮率の量子化
器が一つ用いられている。このような場合では、単一ま
たは複数のメモリ圧縮処理単位あるいはメモリ圧縮処理
の制御単位ごとの発生情報量がメモリアクセス単位のビ
ット数をこえる場合、複数の量子化器を用意し、アクセ
ス幅に適合するような制御を行う。この例の場合、フレ
ームメモリの占有量は固定とすることが可能であるた
め、フレームメモリからの情報は必要ない。なお、量子
化特性の異なる複数の量子化器で一つの量子化テーブル
を共有するように構成してもよい。
【0042】一方、直交変換などの場合には、単一また
は複数のメモリ圧縮処理単位あるいはメモリ圧縮処理の
制御単位ごとの発生情報量を固定とすることが困難であ
る。このような場合には、フレームメモリ占有量を使う
と都合がよい。
【0043】次に、本発明の第二の実施例について説明
する。前記第一の実施例ではアクセス幅制御部110
は、アクセスメモリ幅、フレームメモリの占有量を用い
て量子化器制御部109に対して制御を行っていた。
【0044】図5は、本発明の第二の実施例の構成を示
す図である。図5を参照すると、本発明の第二の実施例
では、アクセス幅制御部110は、逆量子化器102か
らの情報を入力し、量子化制御部109に対して、圧縮
ストリームに含まれる情報を加えた制御、すなわち量子
化時の情報を加えた制御を行っている。このため、圧縮
ストリームの情報や画像上の位置関係などを考慮するこ
とにより、画質を向上させるような情報量の割り当てを
可能としている。
【0045】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば下
記記載の効果を奏する。
【0046】本発明の第1の効果は、メモリ内容の圧縮
伸長処理を高速に処理することができる、ということで
ある。
【0047】その理由は、本発明においては、メモリア
クセス単位のビット数以下となる量子化制御を行うた
め、伸長に必要な圧縮された画像信号へのメモリアクセ
ス回数が減少する、ためである。
【0048】本発明の第2の効果は、圧縮ストリームに
含まれる情報を用いて情報量の割り当て制御を行うこと
により、画素の誤差を抑え、画質を向上させることがで
きる、ということである。
【0049】その理由は、本発明においては、圧縮スト
リームの情報や画像上の位置関係などを考慮することに
より、画質を向上させるような情報量の割り当てが可能
となるためである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例の動画像復号装置の構成
を示すブロック図である。
【図2】本発明の原理を説明するための図であり、アク
セスビット幅と量子化データの幅を示す図である。
【図3】本発明の原理を説明するための図であり、アク
セスビット幅と量子化データの幅を示す図である。
【図4】本発明の第一の実施例におけるメモリ圧縮伸長
部の構成を示す図である。
【図5】本発明の第二の実施例の構成を示すブロック図
である。
【符号の説明】
11 メモリ圧縮伸長部 21 メモリ圧縮器 22 フレームメモリ 23 メモリ伸長器 24 量子化制御部 25 メモリアクセス幅制御部 101 可変長復号器 102 逆量子化器 103 逆離散コサイン変換器 104 加算器 105 メモリ圧縮器 106 フレームメモリ 107 メモリ伸長器 108 動き補償部 109 量子化器制御部 110 メモリアクセス幅制御部 201 減算器 202 量子化器 203 等長符号器 204 逆量子化器 205 加算器 206 予測器 207 等長復号器 208 逆量子化器 209 加算器 210 予測器
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 7/24 - 7/68 H04N 5/91 - 5/95

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フレーム間予測方式を用いて作成された圧
    縮ストリームを入力とする動画像復号装置において、 復号された画像信号をアクセス単位毎に記憶手段に格納
    する際に圧縮する圧縮手段と、 前記記憶手段に格納された圧縮画像信号を前記アクセス
    単位毎に伸長する伸長手段と、 前記圧縮手段における圧縮時の量子化を制御する量子化
    制御手段と、一または複数の圧縮処理単位あるいは圧縮処理の制御単
    位ごとの符号化ビット数が、前記記憶手段のアクセス単
    位のビット数を超える場合もしくは不足する場合に、前
    記記憶手段のアクセス単位のビット数に適合するよう
    に、前記量子化制御手段の制御を行う アクセス幅制御手
    段と、 を備えたことを特徴とする動画像復号装置。
  2. 【請求項2】前記圧縮手段および伸長手段が、画素差分
    予測符号化方式に従いそれぞれ圧縮及び伸長を行うこと
    を特徴とする請求項記載の動画像復号装置。
  3. 【請求項3】複数の量子化特性テーブルを備えることを
    特徴とする請求項1又は2記載の動画像復号装置。
  4. 【請求項4】複数の量子化器で量子化特性テーブルを共
    有することを特徴とする請求項1又は2記載の動画像復
    号装置。
  5. 【請求項5】前記圧縮手段および伸長手段が、直交変換
    符号化方式に従いそれぞれ圧縮及び伸長を行うことを特
    徴とする請求項1記載の動画像復号装置。
  6. 【請求項6】前記アクセス幅制御手段が、圧縮ストリー
    ムに含まれる情報を用いて制御を行うことを特徴とする
    請求項1乃至6のいずれか一に記載の動画像復号装置。
  7. 【請求項7】フレーム間予測方式を用いて符号化された
    圧縮ストリームを入力とする動画像復号装置において、 復号された画像信号を圧縮する圧縮手段と、 前記圧縮手段で圧縮された画像信号をアクセス単位毎に
    格納する記憶手段と、 前記記憶手段に格納された圧縮画像信号を前記アクセス
    単位毎に読み出し、読み出された圧縮画像信号を伸長す
    る伸長手段と、 前記圧縮手段における圧縮時の量子化を制御する量子化
    制御手段と、 前記記憶手段の前記アクセス単位のビット数に適合する
    ようなビット割り当て制御を、前記量子化制御手段に対
    して行う前記アクセス幅制御手段と、を備え、 前記量子化制御手段は、前記アクセス幅制御手段から
    の、前記記憶手段のアクセス単位に適合させる制御情報
    であるアクセス幅情報に基づき、一または複数の圧縮処
    理単位、もしくは圧縮処理の制御単位ごとの発生情報量
    が、前記記憶手段のアクセス単位のビット数を超える場
    合もしくは不足する場合に、前記記憶手段のアクセス単
    位のビット数以下となるように、前記圧縮手段での量子
    化を制御する、ことを特徴とする動画像復号装置。
  8. 【請求項8】前記アクセス幅制御手段が、前記記憶手段
    のメモリ占有量から、前記記憶手段のアクセス単位のビ
    ット数に適合するようなビット割り当て制御を、前記量
    子化制御手段に対して行うことを特徴とする請求項
    載の動画像復号装置。
  9. 【請求項9】前記アクセス幅制御手段が、圧縮ストリー
    ムに含まれる情報を用いて制御を行うことを特徴とする
    請求項7又は8記載の動画像復号装置。
  10. 【請求項10】前記アクセス幅制御手段が、前記記憶手
    段のアクセス単位のビット数に対して、圧縮処理単位の
    符号化データの割り当てビット数が、前記記憶手段のア
    クセス単位のビット数を超える場合又は前記記憶手段の
    アクセス単位のビット数に満たない場合に、前記圧縮処
    理単位の符号化データの割り当てビット数から所定ビッ
    ト数減らすか、または増やすことで、前記記憶手段のア
    クセス単位のビット数以下となるような制御を前記量子
    化制御手段に対して行うことにより、前記記憶手段へ1
    回のアクセスで符号化データを取出し可能としたことを
    特徴とする請求項記載の動画像復号装置。
  11. 【請求項11】前記圧縮手段が、前記量子化制御手段の
    制御のもと、前記復号された画像信号を量子化する量子
    化器の量子化特性を制御する、ことを特徴とする請求項
    記載の動画像復号装置。
  12. 【請求項12】量子化特性の互いに異なる複数の量子化
    器を備え、該複数の量子化器が量子化特性テーブルを共
    有することを特徴とする請求項12記載の動画像復号装
    置。
  13. 【請求項13】前記圧縮手段が、減算器、量子化器、符
    号化器、逆量子化器、加算器、及び予測器を備え、 前記復号された画像信号と前記予測器からの予測値とを
    前記減算器で減算してなる予測誤差を前記量子化器に供
    給し、 前記量子化器は、前記量子化制御手段の制御のもと、前
    記予測誤差を量子化して前記符号化器及び前記逆量子化
    器に供給し、 前記符号化器は前記量子化器の出力を符号化して前記記
    憶手段に出力し、前記逆量子化器、前記加算器及び前記
    予測器にて逆量子化及び局所復号を行う、ことを特徴と
    する、請求項記載の動画像復号装置。
  14. 【請求項14】前記記憶手段がフレームメモリであるこ
    とを特徴とする請求項1乃至13のいずれか一に記載の
    動画像復号装置。
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