JP3333336B2 - 符号化／復号化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル化された画
像データを実時間で符号化および復号化する符号化／復
号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＪＰＥＧ（静止画符号化の国際基準）な
どにおいては、画像の圧縮技術として離散コサイン変換
（ＤＣＴ）などの直交変換を使用した画像の符号化／復
号化方式が用いられる。そして、画像の符号化時には、
ディジタル化された映像データを直接に符号化／復号化
装置に供給して符号化を行い、復号化時には、復号化さ
れたデータをそのまま映像データとして表示するシステ
ムになっている。

【０００３】上記システムの構成を図５に示す。Ａ／Ｄ
変換器２２は、図示しないＶＴＲやカメラなどの外部か
らのアナログ映像信号をディジタル映像データに変換す
る。符号化／復号化装置２０は、符号化時には前記Ａ／
Ｄ変換器２２にてディジタル化された映像データを符号
化して外部メモリ２４へ出力し、復号化時には外部メモ
リ２４から符号データを読み出して映像データへの復号
化を行う。この復号化された映像データは、Ｄ／Ａ変換
器２３へ出力される。Ｄ／Ａ変換器２３は、符号化／復
号化装置２０からのディジタル映像データをアナログ映
像信号に変換し、このアナログ映像信号を外部のモニタ
ーなどへ出力する。

【０００４】ラインメモリ２１は、符号化時には映像デ
ータのラスターからブロックへの変換に、復号化時には
ブロックからラスターへの変換に、それぞれ用いられ
る。

【０００５】図６は、ラスター／ブロック変換を示した
概念図である。同図（ａ）に示すように、画像データ
は、ラスター順（画面の左上から順に右下）に送られて
くる。離散コサイン変換などの直交変換のためには、同
図（ｂ）に示すように、画像データを８画素×８画素の
ブロック毎のデータとする必要がある。このため、８ラ
イン分のデータをラインメモリ２１に一旦書き込み、読
出アドレスを制御して再びラインメモリ２１からデータ
を読み出すことにより８画素×８画素のブロックの画素
データを得る。

【０００６】前記符号化／復号化装置２０は、映像信号
の垂直同期信号および水平同期信号に同期して動作を行
い、映像信号の有効なデータのみを処理する。この有効
な信号期間は、図７に示すように、垂直同期信号からの
ブランキング期間と有効ライン期間、水平同期信号から
のブランキング期間と有効画素数で決定され、符号化／
復号化装置２０においては、これらのパラメータ値を内
部レジスタに設定することで行う。

【０００７】図８は、上記符号化／復号化装置２０の内
部構成を示したブロック図である。このブロック図に基
づいて、連続して画像を符号化する場合の動作を以下に
説明する。

【０００８】符号化／復号化装置２０は、符号化時にお
いて外部から符号化開始のコマンドを受けると、垂直同
期信号の立ち上がり（垂直同期信号が負理論の場合は、
立ち下がりだが、ここでは正理論の信号として立ち上が
りとする。）で内部を初期化して動作を開始する。

【０００９】ラスター／ブロック変換部２０１は、垂直
同期信号の立ち上がりからのブランキング期間ではデー
タを取り込まずに有効期間になったタイミングで前記Ａ
／Ｄ変換器２２から出力されるディジタルの映像データ
を取り込む。そして、直交変換を行うためにラインメモ
リ２１を用いて前述したようにラスターからブロックへ
の変換を行う。

【００１０】ブロック化された画素データは、符号化／
復号化部２０２へ送られる。符号化／復号化部２０２で
は、符号化処理を実行し、符号データを外部のメモリ２
４に出力する。有効領域の画像データをすべて符号化
し、この符号データを出力し終えると動作は終了する。
動作終了後、再び垂直同期信号が入力されると上記動作
を繰り返す。

【００１１】一方、復号化時には、符号化時と同様、外
部から動作開始の指示を受けると、符号化／復号化装置
２０は、垂直同期信号の立ち上がりで内部（メモリ内容
等）を初期化して動作を開始する。動作を開始すると、
符号化／復号化部２０２は、外部メモリ２４から符号デ
ータを読み出して復号化を行い、この復号化されたブロ
ックデータをラスターブロック変換部２０１に送る。ラ
スターブロック変換部２０１では、符号化時とは逆にブ
ロックデータをラインメモリ２１に一旦書き込み、読出
アドレスを制御して再びラインメモリ２１からデータを
読み出すことにより、ラスター順に画素データを出力す
る。

【００１２】出力された画素データは、画像の有効期間
に同期して出力される。そして、全ての画像データを出
力し終えると、動作を終了する。動作終了後、再び垂直
同期信号が入力されると、上記動作を繰り返す。この復
号化時には、符号化時と異なり、符号化復号化装置２０
から画像データを出力する場合には、データを出力する
前にラインメモリ２１へデータを書き込んでおく必要が
ある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】以上のようにして連続
的な符号化処理および復号化処理が行われるが、この連
続的な符号化および復号化処理を行うには、更に条件が
必要である。

【００１４】ここで、符号化時のタイミングチャートを
図９に示す。この図において有効画面とは、前記図７の
有効領域（斜線部）を表したものであり、“Ｈ”状態が
有効画面であることを示している。後述の図１０につい
ても同様である。そして、符号化時には、画像データ
は、ラインメモリ２１を経由して符号化されるため、ラ
インメモリ分（８ライン分）の遅れが生じる。

【００１５】従って、１フィールド画像の全体に対して
の符号化処理が終了するまでには、最終画像データを入
力してから８水平期間＋内部処理時間（図ではαと表記
している。）が必要となる。

【００１６】また、復号化時のタイミングチャートを図
１０に示す。復号化時には、前述したように、符号化時
と異なり、符号化復号化装置２２からデータを出力する
場合には、データを出力する前にラインメモリ２１にラ
インメモリ分（８ライン分）のデータを書き込んでおく
必要がある。

【００１７】しかしながら、ＮＴＳＣ等のＴＶ規格で
は、垂直同期信号の立ち上がり前のブランキング期間と
立ち上がり後のブランキング期間が規格化されているわ
けではないため、符号化／復号化に適したブランキング
タイミングになっていない場合がある。

【００１８】例えば、図１１に示すように、最終画像デ
ータから次の垂直同期信号までのブランキング期間が
５．５水平期間であったとすると、符号化の動作途中で
垂直同期信号が立ち上がって初期化されてしまうため、
ラインメモリ２１に格納されているデータの全てを符号
化することができず、正常に動作できなくなる。

【００１９】また、復号化時において、図１２に示すよ
うに、垂直同期信号立ち上がりからのブランキング期間
が４水平期間であったとすれば、復号化の動作が開始さ
れてから外部に復号化データを出力する前に画面の有効
領域が始まってしまう。即ち、有効領域になってもデー
タが出力されないという不都合を生じる。

【００２０】このため、従来においては、符号化／復号
化装置２０に供給する垂直同期信号として本来の垂直同
期信号とタイミングを異ならせた信号を供給し、この信
号にて符号化／復号化装置２０を動作させていた。しか
し、これでは、垂直同期信号のタイミングを変更する外
部回路が必要となり、そのハード規模が大きいことから
コスト高になる。また、この外部回路による垂直同期信
号のタイミング変更とともに、符号化／復号化装置２０
における前記内部レジスタに設定するパラメータ値の変
更も必要になり、更に、その変更は、符号化動作と復号
化動作とで各々行う必要が生じる。

【００２１】本発明は、上記の事情に鑑み、前記垂直同
期信号のタイミングを変更させるための外部回路を必要
とせず、前記内部レジスタに設定するパラメータ値の変
更も要しない符号化／復号化装置を提供することを目的
とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の符号化／復号化
装置は、上記の課題を解決するために、ディジタル化さ
れた画像データの１画面の区切りを示す第１の信号に基
づいてデジタル化された画像データの符号化及び復号化
に必要な動作を開始する符号化／復号化装置において、
ＣＰＵから与えられる遅延量情報に基づいて符号化時及
び復号化時の各々の遅延量を設定する手段と、動作開始
信号により動作を開始し前記第１の信号に基づいてパル
ス信号を発生する手段と、前記パルス信号と水平同期信
号並びに前記遅延量が入力され符号化及び復号化の動作
を初期化させる第２の信号を発生する手段と、を備え、
前記遅延量情報による遅延量分だけ遅らせて符号化及び
復号化の動作を初期化させることを特徴とする。

【００２３】また、上記の構成において、符号化時およ
び復号化時の各々の遅延量を設定するための前記外部か
らの情報として負の値が設定できるように構成されてい
てもよい。

【００２４】

【作用】上記第１の構成によれば、遅延量情報による遅
延量分だけ遅れた第２の信号によって符号化及び復号化
の動作が初期化される。従って、例えば、外部側で最終
画像データから次の第１の信号までのブランキング期間
が５．５水平期間であったとしても、符号化／復号化装
置内では８水平期間＋内部処理時間が確保されるような
第２信号が設定されることにより、符号化の動作途中で
第１の信号が立ち上がっても初期化はされず、データの
全てを符号化することができる。復号化時においても、
外部側で第１の信号の立ち上がりからのブランキング期
間が４水平期間であったとしても、符号化／復号化装置
内では８水平期間＋内部処理時間が確保されるような第
２信号を設定することにより、復号化の動作が開始され
てから外部に復号化データを出力する前に画面の有効領
域が始まるといったことを防止できる。

【００２５】従って、第１の信号のタイミングを変更さ
せる外部回路は必要ではなくなり、この外部回路よりも
小さなハードで第２信号の発生手段を構成し得ることか
らコスト低減が可能となる。そして、符号化／復号化装
置内での第１の信号から有効画面開始までのブランキン
グ期間は変化しないので、符号化／復号化装置の内部レ
ジスタに設定するパラメータ値の変更も要しないことに
なる。

【００２６】また、第２の構成によれば、符号化時およ
び復号化時の各々の遅延量を設定するための前記外部か
らの情報として負の値が設定できる。従って、外部から
符号化／復号化装置への第２信号の遅延量として桁数の
多い正の値を与えることに代えてこれと等価な桁数の小
さい負の値を与えることが可能となり、当該遅延量の設
定が容易に行えることになる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図に基づい
て説明する。

【００２８】図１は、本発明の符号化／復号化装置１０
を示す概略のブロック図である。この符号化／復号化装
置１０の周辺には、従来例で示した図５と同様の周辺回
路が配置されるが、図１では、ラインメモリ１１のみを
示している。そして、符号化／復号化装置１０には、従
来と同様に、ラスター／ブロック変換部１０１、符号化
／復号化部１０２、及びＣＰＵインターフェイス１０４
が備えられている。

【００２９】ラスター／ブロック変換部１０１、及び符
号化／復号化部１０２は、従来例で説明したように、ラ
インメモリ１１を用いてラスター／ブロック変換および
符号化／復号化処理を実行するが、後述するＳＴＡＲＴ
信号を受け取ったときには、その立ち上がりによって初
期化されるようになっている。

【００３０】上記の符号化／復号化装置１０には、タイ
ミングコントロール部１０３が設けられている。このタ
イミングコントロール部１０３には、垂直同期信号（第
１の信号）および水平同期信号が入力されるとともに、
図示しないＣＰＵから前記ＣＰＵインターフェイス１０
４を介して後述するＮ設定情報と全ライン数情報、及び
動作開始指示信号が入力されるようになっている。そし
て、タイミングコントロール部１０３は、上記の情報に
基づいてＳＴＡＲＴ信号（第２の信号）を生成し、これ
を前記のラスター／ブロック変換部１０１及び符号化／
復号化部１０２に出力する。

【００３１】図２は、上記タイミングコントロール部１
０３の内部構成を示す概略のブロック図である。

【００３２】パルス発生回路６００には、垂直同期信
号、動作開始指示信号、及びクロックが入力される。パ
ルス発生回路６００は、前記動作開始指示信号により動
作を開始し、垂直同期信号の立ち上がりを検出して前記
クロックに同期したパルスを発生し、これをＳＴＡＲＴ
信号遅延回路６０１に出力する。

【００３３】ＳＴＡＲＴ信号遅延回路６０１は、前記パ
ルス発生回路６００からのパルス及び水平同期信号を入
力するとともに、遅延量算出回路６０２からは遅延量情
報を入力し、この遅延量情報による遅延量の分だけ遅ら
せてＳＴＡＲＴ信号を出力する。例えば、遅延量算出回
路６０２から遅延量として“５”といった情報を受け取
っている場合は、水平同期信号の５パルスをカウントし
たときにＳＴＡＲＴ信号を出力する。なお、ＳＴＡＲＴ
信号遅延回路６０１はクロックを用いて、ＳＴＡＲＴ信
号をパルス化している。また、ＳＴＡＲＴ信号は、垂直
同期信号が立ち上がる毎に発生される。

【００３４】遅延量算出回路６０２は、Ｎ設定レジスタ
６０３からのＮ値情報と、全ライン数レジスタ６０４か
らの全ライン数情報とを受け取り、これらの情報に基づ
いて遅延量情報を生成する。例えば、Ｎ設定レジスタ６
０３からのＮ値情報が正の値であれば、これをそのまま
遅延量とし、Ｎ設定レジスタ６０３からのＮ値情報が負
の値であれば、全ライン数レジスタ６０４からの情報で
ある全ライン数からＮ値を減じた値を遅延量とする。

【００３５】Ｎ設定レジスタ６０３及び全ライン数レジ
スタ６０４には、内部バスを通じてＣＰＵから前記各々
の情報が転送され、格納されるようになっている。

【００３６】次に、上記構成を有する符号化／復号化装
置１０について、符号化時および復号化時の動作につい
てそれぞれ説明する。

【００３７】（符号化時）ラスター／ブロック変換部１
０１では、垂直同期信号、及び水平同期信号から有効画
面の領域の判定を行い、入力された映像データをライン
メモリ１１に８ライン分書き込んだ後、ラインメモリ１
１からブロック順にデータを読み出してラスターからブ
ロックへの変換を行う。そして、ブロック化されたデー
タを符号化／復号化部１０３へ転送する。

【００３８】符号化／復号化部１０３は、ブロック化さ
れたデータに対してＤＣＴ変換および量子化を行った後
に符号化を行い、この符号化データを外部（メモリ２
４）へ出力する。そして、１画面分の有効領域（有効画
面）のデータの符号化を終えると自動的に動作を終了す
る。その後、垂直同期信号が立ち上がると、再び同じ動
作を開始することになる。

【００３９】ここで、図３に示すように、有効画面の終
了から次の垂直同期信号までが５．５水平期間しかなか
ったとする。そして、符号化／復号化装置１０の内部の
処理時間を最大１水平期間が必要であると仮定した場
合、１フィールド画像の全体に対しての符号化処理が終
了するまでには、最終画像データを入力してから８水平
期間＋１水平期間の合計９水平期間が必要になる。

【００４０】このような仮定の下では、例えば、ＳＴＡ
ＲＴ信号の発生が垂直同期信号から５水平期間だけ遅れ
るようにＮ値を設定する。この場合、最終画像データを
入力してからＳＴＡＲＴ信号が発生するまでに、前記
５．５水平期間＋５水平期間で合計１０．５水平期間が
確保される。ＳＴＡＲＴ信号は、ラスター／ブロック変
換部１０１、及び符号化／復号化部１０２の初期化信号
となるものであり、最終画像データを入力してから１
０．５水平期間の後に初期化が行われることから、この
間に、１フィールド画像の全体に対しての符号化処理が
終了する。即ち、ラインメモリ１１に格納されているデ
ータの全てを符号化することができ、正常に動作するこ
とになる。

【００４１】（復号化時）復号化時は、外部（ＣＰＵ）
から動作開始の指示を受けると、タイミングコントロー
ル部１０３からＳＴＡＲＴ信号が出力され、このＳＴＡ
ＲＴ信号の立ち上がりでラスター／ブロック変換部１０
１および符号化／復号化部１０２が初期化され、動作を
開始する。

【００４２】即ち、符号化／復号化部１０２は、外部
（外部メモリ）に読み出し信号を出力することにより符
号データを読み出してその復号化を行い、復号化された
ブロックデータをラスター／ブロック変換部１０１に転
送する。ラスター／ブロック変換部１０１では、符号化
時とは逆にブロックデータをラインメモリ１１に一旦書
き込み、再びラインメモリ１１からデータを読み出すこ
とによりラスター順にデータを変換して出力する。出力
データは、画像の有効期間に同期して出力される。そし
て、すべての画像データを出力し終えると動作を終了す
る。動作終了後、再び垂直同期信号が入力されると、上
記動作を開始する。

【００４３】ここで、図４に示すように、垂直同期信号
の立ち上がりから有効画面の始まりまでの期間が４水平
期間しかなかったとする。そして、符号化／復号化装置
１０の内部の処理時間を最大１水平期間が必要であると
仮定した場合、垂直同期信号の立ち上がりから有効画面
の始まりまでの期間は、８水平期間＋１水平期間の合計
９水平期間が必要になる。

【００４４】このような仮定の下では、例えば、ＳＴＡ
ＲＴ信号の発生が垂直同期信号から５水平期間だけ進む
ようにＮ（Ｎ＝−５）を設定する。この場合、全ライン
数から“５”が減算された値が遅延量となるため、ＳＴ
ＡＲＴ信号が発生してから有効画面の始まりまでに、前
記４水平期間＋５水平期間で合計９水平期間が確保され
る。従って、有効画面が始まるまでに、既にラインメモ
リ１１への８ライン分のデータの書き込みが終了してい
ることになり、正常に復号化動作が行われることにな
る。

【００４５】なお、上記のごとく、Ｎ＝−５のように遅
延量として負の設定が行えるため、垂直同期信号の立ち
上がり前後の動作開始タイミングの設定が容易になる。
即ち、外部から符号化／復号化装置１０へのＳＴＡＲＴ
信号の遅延量として桁数の多い正の値を与えることに代
えてこれと等価な桁数の小さい負の値を与えることが可
能となり、当該遅延量の設定が容易に行えることにな
る。特に、走査線数の多いＨＤＴＶにおいてその利点が
大きい。

【００４６】また、本実施例では、水平同期信号をカウ
ントしてＳＴＡＲＴ信号を遅延させたが、水平同期信号
の代わりにクロックにより遅延させてもよい。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、垂直同
期信号のタイミングを変更させる外部回路は必要ではな
くなり、コスト低減が可能になるとともに、符号化／復
号化装置の内部レジスタに設定するパラメータ値の変更
も要しないことになる。また、符号化時および復号化時
の各々の遅延量を設定するための前記外部からの情報と
して負の値が設定できる構成とすることにより、遅延量
の設定が容易に行えるという効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の符号化／復号化装置を示す概略のブロ
ック図である。

【図２】本発明の符号化／復号化装置のタイミングコン
トロール部を示す概略のブロック図である。

【図３】本発明の符号化時における各種信号を示すタイ
ムチャートである。

【図４】本発明の復号化時における各種信号を示すタイ
ムチャートである。

【図５】符号化／復号化装置およびその周辺回路を示す
ブロック図である。

【図６】ラスター／ブロック変換を説明する概念図であ
る。

【図７】画面の有効領域を説明する概念図である。

【図８】従来の符号化／復号化装置を示す概略のブロッ
ク図である。

【図９】従来の符号化時において符号化が良好に行える
場合の各種信号のタイムチャートである。

【図１０】従来の復号化時において復号化が良好に行え
る場合の各種信号のタイムチャートである。

【図１１】従来の符号化時において符号化が良好に行え
ない場合の各種信号のタイムチャートである。

【図１２】従来の復号化時において復号化が良好に行え
ない場合の各種信号のタイムチャートである。

【符号の説明】

１０ 符号化／復号化装置 １０１ ラスター／ブロック変換部 １０２ 符号化／復号化部 １０３ タイミングコントロール部 １０４ ＣＰＵインターフェイス ６００ パルス発生回路 ６０１ ＳＴＡＲＴ信号遅延回路 ６０２ 遅延量算出回路 ６０３ Ｎ設定レジスタ ６０４ 全ライン数レジスタ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディジタル化された画像データの１画面
   の区切りを示す第１の信号に基づいてデジタル化された
   画像データの符号化及び復号化に必要な動作を開始する
   符号化／復号化装置において、ＣＰＵから与えられる遅
   延量情報に基づいて符号化時及び復号化時の各々の遅延
   量を設定する手段と、動作開始信号により動作を開始し
   前記第１の信号に基づいてパルス信号を発生する手段
   と、前記パルス信号と水平同期信号並びに前記遅延量が
   入力され符号化及び復号化の動作を初期化させる第２の
   信号を発生する手段と、を備え、前記遅延量情報による
   遅延量分だけ遅らせて符号化及び復号化の動作を初期化
   させることを特徴とする符号化／復号化装置。
2. 【請求項２】 符号化時および復号化時の各々の遅延量
   を設定するための前記外部からの情報として負の値が設
   定できるように構成されていることを特徴とする請求項
   １に記載の符号化／復号化装置。