JP3539910B2 - 画像信号符号化装置及び符号化方法並びに画像信号復号化装置及び復号化方法 - Google Patents
画像信号符号化装置及び符号化方法並びに画像信号復号化装置及び復号化方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動画像信号を符号化する画像信号符号化装置及び符号化方法並びに符号化された動画像信号を復号化する画像信号復号化装置及び復号化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動画像をディジタル化して記録および伝送する場合、そのデータ量が膨大となるためにデータの符号化（圧縮）が行なわれる。代表的な符号化方式としては、ＭＰＥＧ(Moving Picture Expert Group)１がある。ＭＰＥＧ１とは、ＩＳＯ（国際標準化機構）とＩＥＣ（国際電気標準会議）のＪＴＣ（Joint TechnicalCommittee）１のＳＣ（Sub Committee）２９のＷＧ（Working Group）１１において進行してきた動画像符号化方式の通称である。ＭＰＥＧ１では、動き補償予測符号化とＤＣＴ（Discrete Cosine Transform）符号化を組み合わせたハイブリッド(Hybrid)方式が採用されている。
【０００３】
動き補償予測符号化は、画像信号の時間軸方向の相関を利用した方法であり、すでに復号再生されてわかっている画像信号から、現在入力された画像を予測し、上記復号再生されてわかっている画像信号を信号の動きに合わせ移動し、その時の動き情報（動き予測ベクトル）とその時の予測誤差を伝送することで、符号化に必要な情報量を圧縮する方法である。 ＭＰＥＧ１では、１画像（ピクチャ）を小ブロック（ＭＢ，マクロブロックと呼ばれ、１６ライン×１６画素で構成される）に分割し、その小ブロック単位で動き補償予測符号化を行なう。
【０００４】
この時の動き補償予測誤差信号をＤＣＴ変換する。ＤＣＴ符号化は、画像信号の持つ画像内の２次元相関性を利用して、ある特定の周波数成分に信号電力を集中させ、この集中分布した係数のみを符号化することで情報量の圧縮を可能とする。ＭＰＥＧ１では、ＤＣＴを８ライン×８画素から構成されるブロック単位にかける。
【０００５】
図７に、ＭＰＥＧ１の４：２：０フォーマットのコンポーネント信号でのＭＢとブロックの関係を示す。ＭＰＥＧ１では、画像のフォーマットが４：２：０フォーマットのコンポーネント信号である為、ＭＢは、左右及び上下に隣あった４つの輝度ブロックと、画像上では同じ位置にあたるＣb ，Ｃr それぞれの色差ブロックの全部で６つのブロックで構成される。伝送の順はＹ0,Ｙ1,Ｙ2,Ｙ3,Ｃb,Ｃrである。
【０００６】
ＭＰＥＧ１では、このＭＢ層の動き補償予測誤差信号を伝送する場合に、そのＭＢ内の６つのブロックが伝送すべき非零のＤＣＴ係数を持つかどうかを表すＣＢＰ(Coded Block Pattern)と呼ばれる可変長符号(ＶＬＣ，Variable LengthCode)をＭＢ層のヘッダーに付加して伝送する。ＣＢＰは、ＭＢ中の６つのブロックが１つでも非零の係数をもてば存在する。
【０００７】
図８に、この時のＭＰＥＧ１でのＣＢＰのＶＬＣのテーブルを示す。（Ｙ0,Ｙ1,Ｙ2,Ｙ3,Ｃb,Ｃr）のブロック順に、それぞれのブロックについて非零係数あり'１'，なし'０'として、ＭＳＢ(Most Significant Bit)から並べて２進数表示としたときの値をＣＢＰ値とし、それぞれの値に対応するＶＬＣコードを与えている。復号化においては、ＶＬＣを図８より、２進数表示に変換し、ＭＳＢより（Ｙ0,Ｙ1,Ｙ2,Ｙ3,Ｃb,Ｃr）の順に見て"１"となるブロックに非零係数があることになる。
【０００８】
例えば、最も短い"１１１"のＶＬＣコードは、Ｙ0,Ｙ1,Ｙ2,Ｙ3のブロックにだけ非零の係数が存在することを表す（Ｃb,Ｃrのブロックには、非零の係数は存在しない）。ＭＰＥＧ１での４：２：０フォーマットのコンポーネント信号の為のＣＢＰのＶＬＣテーブル構成は、色差信号ブロック(Cb, Crブロック)に非零係数が存在しない場合に短いＶＬＣが割り当てられている。
【０００９】
尚、このＶＬＣテーブルにおいて、ｂは、それ以前の数字が２進数であることを表し、括弧内の数字は、２進数で表されたコードを１０進数で表現したものである。
【００１０】
近年、ＭＰＥＧ１の後を受けたＭＰＥＧ２において、符号化する画像信号を４：２：０フォーマットのコンポーネント信号だけでなく、４：２：２フォーマットのコンポーネント信号や４：４：４フォーマットのコンポーネント信号まで対象とする方式が検討されている。特に、４：２：２フォーマットのコンポーネント信号は、ＣＣＩＲ（国際無線通信諮問委員会）のRecommendation601（Ｒｅｃ．６０１）として広く知られているフォーマットであり、放送局などで使用される画像信号の記録フォーマットとして広く用いられていることもあり、ＭＰＥＧ２での動向が注目されている。
【００１１】
図９および図１０に、４：２：２および４：４：４フォーマットのコンポーネント信号のそれぞれの場合でのＭＢとブロックの関係を示す。４：２：２フォーマットのコンポーネント信号では、ＭＢは、左右及び上下に隣あった４つの輝度ブロックと、画像上では同じ位置にあたるＣb0, Ｃb1, Ｃr0, Ｃr1それぞれの色差ブロックの全部で８つのブロックで構成される。伝送の順はＹ0,Ｙ1,Ｙ2,Ｙ3,Ｃb0,Ｃr0,Ｃb1,Ｃr1である。
【００１２】
４：４：４フォーマットのコンポーネント信号では、ＭＢは、左右及び上下に隣あった４つの輝度ブロックと、画像上では同じ位置にあたるＣb0,Ｃb1,Ｃb2,Ｃb3,Ｃr0,Ｃr1,Ｃr2,Ｃr3それぞれの色差ブロックの全部で１２個のブロックで構成される。伝送の順はＹ0,Ｙ1,Ｙ2,Ｙ3, Ｃb0,Ｃr0, Ｃb1,Ｃr1, Ｃb2,Ｃr2, Ｃb3,Ｃr3 である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
４：２：０および４：２：２および４：４：４フォーマットのコンポーネント信号を符号化し、それに対応して復号化する上での問題点の１つとして、上述したＣＢＰの取扱いがある。これは、ＭＢ内に含まれるブロック数がそれぞれのフォーマット間で異なるためであり、従来あるＭＰＥＧ１での４：２：０フォーマットのコンポーネント信号用のＶＬＣテーブル（図８）を４：２：２および４：４：４フォーマットのコンポーネント信号では使用できないという問題である。
【００１４】
上記の問題を解決するために、４：２：０および４：２：２および４：４：４フォーマットのコンポーネント画像信号の為の符号化効率が良く、且つその符号化および復号化装置が簡単であるＣＢＰ(Coded Block Pattern)コードの符号化技術が求められている。
【００１５】
また、一般に、コンポーネント画像信号をハイブリッド符号化方法により符号化すると、マクロブロック内の動き補償予測誤差信号は、輝度信号ブロック（Ｙブロック）にのみ非零係数が存在し、色差信号ブロック（Ｃb,Ｃr ブロック）には非零係数が存在しない場合が多い。
【００１６】
このため、より効率的にＣＢＰ符号を符号化及び復号化するには、上記の性質を上手く利用する必要がある。
【００１７】
そこで、本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、４：２：０および４：２：２および４：４：４フォーマットのコンポーネント画像信号の為のＣＢＰの符号化および復号化技術を提供することを目的とする。
【００１８】
そこで、本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、４：２：０および４：２：２および４：４：４フォーマットのコンポーネント画像信号の為のＣＢＰの効率的な符号化を行った場合の復号化を可能とする、画像信号復号化方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述したような実情に鑑みて提案されたものであり、入力信号を符号化する画像信号符号化装置において、上記入力画像信号の１画面を複数の画素からなるマクロブロックに分割し、この各マクロブロックを単位として圧縮処理のための所定の変換を行い変換係数を出力する圧縮手段と、上記変換係数を可変長符号化する可変長符号化手段とを備え、上記可変長符号化手段は、上記マクロブロックを更に分割した小ブロックの何れに非零の変換係数が存在するかを表すためのＣＢＰ符号のうち、輝度信号ブロックに対応するＣＢＰ符号を第１のＶＬＣテーブルで可変長符号化して第１のＶＬＣコードを出力し、上記ＣＢＰ符号のうち、色差信号ブロックに対応するＣＢＰ符号を第２のＶＬＣテーブルで可変長符号化して第２のＶＬＣコードを出力し、上記第１のＶＬＣコード及び第２のＶＬＣコードを上記マクロブロックのヘッダに付加する。
また、本発明は、入力画像信号を符号化する画像信号符号化方法において、上記入力画像信号の１画面を複数の画素からなるマクロブロックに分割し、この各マクロブロックを単位として圧縮処理のための所定の変換を行い変換係数を出力する圧縮ステップと、上記変換係数を可変長符号化する可変長符号化ステップとからなり、上記可変長符号化ステップは、上記マクロブロックを更に分割した小ブロックの何れに非零の変換係数が存在するかを表すためのＣＢＰ符号のうち、輝度信号ブロックに対応するＣＢＰ符号を第１のＶＬＣテーブルで可変長符号化して第１のＶＬＣコードを出力し、上記ＣＢＰ符号のうち、色差信号ブロックに対応するＣＢＰ符号を第２のＶＬＣテーブルで可変長符号化して第２のＶＬＣコードを出力し、上記第１のＶＬＣコード及び第２のＶＬＣコードを上記マクロブロックのヘッダに付加する。
【００２０】
更に、本発明は、１画面を複数に分割して構成されたマクロブロック単位で符号化処理された符号化信号を復号する画像信号復号化装置において、上記符号化信号を逆可変長符号化して変換係数を出力する逆可変長符号化手段と、上記変換係数の伸張を行う伸張手段とを備え、上記逆可変長符号化手段は、上記マクロブロックを更に分割した小ブロックの何れに非零の変換係数が存在するかを表すためのＣＢＰ符号のうち、輝度信号ブロックに対応するＣＢＰ符号が可変長符号化された第１のＶＬＣコード、及び色差信号ブロックに対応するＣＢＰ符号が可変長符号化された第２のＶＬＣコードを上記マクロブロックのヘッダより抽出し、上記第１のＶＬＣコードを第１のＶＬＣテーブルで逆可変長符号化を行い、輝度信号ブロックに対応するＣＢＰ符号を出力し、上記第２のＶＬＣコードを第２のＶＬＣテーブルで逆可変長符号化を行い、色差信号ブロックに対応するＣＢＰ符号を出力する。
更にまた、本発明は、１画面を複数に分割して構成されたマクロブロック単位で符号化処理された符号化信号を復号する画像信号復号化方法において、上記符号化信号を逆可変長符号化して変換係数を出力する逆可変長符号化ステップと、上記変換係数の伸張を行う伸張ステップとを備え、上記逆可変長符号化ステップは、上記マクロブロックを更に分割した小ブロックの何れに非零の変換係数が存在するかを表すためのＣＢＰ符号のうち、輝度信号ブロックに対応するＣＢＰ符号が可変長符号化された第１のＶＬＣコード、及び色差信号ブロックに対応するＣＢＰ符号が可変長符号化された第２のＶＬＣコードを上記マクロブロックのヘッダより抽出し、上記第１のＶＬＣコードを第１のＶＬＣテーブルで逆可変長符号化を行い、輝度信号ブロックに対応するＣＢＰ符号を出力し、上記第２のＶＬＣコードを第２のＶＬＣテーブルで逆可変長符号化を行い、色差信号ブロックに対応するＣＢＰ符号を出力する。
【００２１】
すなわち、本発明に対応する符号化の際には、輝度信号ブロック用と色差信号ブロック用の性質の異なったＣＢＰのＶＬＣテーブルを用意し、マクロブロック内の輝度信号と色差信号のブロックのＣＢＰを、それぞれのＶＬＣテーブルを参照して符号化が行われている。
【００２２】
この時、符号化および復号化方法を簡単化するために、コンポーネント画像信号の４：２：０，４：２：２，４：４：４のフォーマットに関係なく、輝度信号ブロック用と色差信号ブロック用のＣＢＰのＶＬＣテーブル、逆ＶＬＣテーブルを共有する。
【００２３】
本発明の復号化方法によれば、４：２：０，４：２：２，４：４：４フォーマットのそれぞれのコンポーネント画像信号において、マクロブロック内の輝度信号ブロックは同じ構成であるので、輝度信号ブロック用のＣＢＰは、コンポーネント画像信号のフォーマットに関係なく共有できる。このため、ＣＢＰ符号のＶＬＣテーブル、逆ＶＬＣテーブルを小さくすることができ、回路規模を小さくできる。
【００２４】
また、色差信号ブロック用のＣＢＰのＶＬＣテーブル、逆ＶＬＣテーブルを４：２：０と４：２：２フォーマットで共有することにより、ＣＢＰ値の可変長符号化および復号化においては、これら２つのフォーマットの違いを区別してテーブルを用いる必要がなくなり、効率的に処理できる。尚、４：４：４フォーマットの場合には、色差信号用のＣＢＰのＶＬＣ、逆ＶＬＣを２回、適用し、効率的に処理している。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
先ず、本発明の画像信号復号化方法及び装置の説明の前に、先に行われる符号化のための画像信号符号化装置として、ＣＢＰ符号の符号化手段をもった動画像符号化装置の一実施の形態を、図１に基づいて説明する。
【００２７】
本符号化装置では、入力された画像を図２に示したようなＭＰＥＧ１でのデータ構造に基づいて符号化を行なう。それぞれのデータ層について以下に簡単に説明する。
【００２８】
１．ブロック層
ブロックは、輝度または色差の隣あった例えば８ライン×８画素から構成される。例えば、ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform）はこの単位で実行される。
【００２９】
２．ＭＢ（マクロブロック）層
ＭＢのブロック構成は、図７，図９，図１０に示した通りである。 動き補償モードに何を用いるか、予測誤差を送らなくても良いかなどは、この単位で判断される。
【００３０】
３．スライス層
画像の走査順に連なる１つまたは複数のマクロブロックで構成される。スライスの頭では、最初のマクロブロックは画像内での位置を示すデータを持っており、エラーが起こった場合でも復帰できるように考えられている。そのためスライスの長さ、始まる位置は任意で、伝送路のエラー状態によって変えられるようになっている。
【００３１】
４．ピクチヤ層
ピクチヤつまり１枚１枚の画像は、少なくとも１つまたは複数のスライスから構成される。そして符号化される方式にしたがって、Ｉピクチヤ、Ｐピクチヤ、Ｂピクチヤに分類される。
【００３２】
５．ＧＯＰ層
ＧＯＰは、１又は複数枚のＩピクチヤと０又は複数枚の非Ｉピクチヤから構成される。
【００３３】
６．ビデオシーケンス層
ビデオシーケンスは、画像サイズ、画像レート等が同じ１または複数のＧＯＰから構成される。
【００３４】
本符号化装置の基本的な動作を制御するための情報は、メモリ１８に記憶されている。これらは、画枠サイズ，符号化情報の出力ビットレート，動き予測補償方法などである。これらの情報は、Ｓ２５として出力される。
【００３５】
符号化される動画像は、画像入力端子１０より入力される。入力された画像信号はフィールドメモリ群１１へ供給される。フィールドメモリ群１１からは、現在符号化対象のマクロブロック信号Ｓ１が、ハイブリッド符号化器１２に供給される。
【００３６】
ハイブリッド符号化器１２では、動画像の高能率符号化方式として代表的なものである動き補償予測符号化とＤＣＴ（Discrete Cosine Transform）等の変換符号化を組み合わせたハイブリッド(hybrid)符号化を行なう。その構成については、本発明の主眼とするところに影響を与えないので、ここでは説明を省略する。
【００３７】
ハイブリッド符号化器１２から出力されるＭＢ層の動き補償予測誤差信号Ｓ２は、ＶＬＣ器（可変長符号化器）１３にてハフマン符号などに可変長符号化される。このとき、そのＭＢ内のブロックが伝送すべき非零のＤＣＴ係数を持つかどうかを表すＣＢＰ(Coded Block Pattern)と呼ばれる可変長符号をＭＢ層のヘッダーに付加して伝送する。ＣＢＰは、ＭＢ中のブロックが１つでも非零の係数をもてば伝送される。ＣＢＰは、動き補償予測誤差信号Ｓ２の入力を受けて、ＣＢＰ構成器１６にて構成される。ＣＢＰ構成器１６において、ＣＢＰは輝度信号ブロックでの値と色差信号ブロックでのＣＢＰ値に分けて求められる。
【００３８】
ＭＢの輝度信号ブロックの構成は、４：２：０，４：２：２，４：４：４フォーマットのそれぞれのコンポーネント画像信号において、すべて同じであり、ＣＢＰは（Ｙ0,Ｙ1,Ｙ2,Ｙ3)のブロック順に、それぞれのブロックについて非零係数あり'１'，なし'０'として、ＭＳＢ(Most Significant Bit)から並べて４ビットの２進数表示としたときの値をＣＢＰ値とする。
【００３９】
ＭＢの色差信号ブロックの構成は、４：２：０，４：２：２，４：４：４フォーマットのそれぞれのコンポーネント画像信号において、すべて異なるが、ここでは輝度信号ブロックの場合と同様にして、色差信号ブロックのＣＢＰを４ビットの２進数コードを単位として表す。すわわち、４：２：０フォーマットでは、（Cb,Cr,*,*）として４ビットコード化する。ここで"＊"は、Don't Care、即ち、任意のコードで良いことを意味するものである。４：２：２フォーマットでは、(Cb0,Cr0,Cb1,Cr1)として４ビットコード化する。４：４：４フォーマットでは、(Cb0,Cr0,Cb1,Cr1)と(Cb2,Cr2, Cb3,Cr3)の２つの４ビットコードを構成する。
【００４０】
このようにして求まった輝度信号ブロックのＣＢＰと色差信号ブロックのＣＢＰ値に対してＶＬＣ器１３にて各々ＶＬＣをあてはめる。この時の可変長符号テーブルを図３，図４に示す。図３は、輝度信号ブロック用のＣＢＰのＶＬＣテーブルを示し、図４は、色差信号ブロック用のＣＢＰのＶＬＣテーブル（(c0,c1,c2,c3)＝(cb0,cr0,cb1,cr1)or(cb2,cr2,cb3,cr3)）を示している。ここでは、コンポーネント画像信号の４：２：０，４：２：２，４：４：４のフォーマットに関係なく、輝度信号ブロック用と色差信号ブロック用のＣＢＰのＶＬＣテーブルを共有する。そのためＣＢＰのＶＬＣ化においてＶＬＣ器１３は、４：２：０，４：２：２フォーマット間でフォーマットの違いを区別する必要がない。なお、４：４：４フォーマットの場合には、色差信号用のＣＢＰのＶＬＣを２回、適用する。２回適用するか否かは、入力画像信号のフォーマットによって判定する。尚、前記テーブルにおいて、括弧内の数字は２進数で表されたコードを１０進数で表現したものである。
【００４１】
ここで注意として、輝度信号ブロックのＣＢＰのＶＬＣ"００００００"と色差信号ブロックのＣＢＰのＶＬＣ"０"の組合せは無意味であるので、そのパターンの発生は禁止することが望ましい。
【００４２】
上記の例では、符号化器の簡単性を優先させたが、４：２：０フォーマットでのＣＢＰ符号化効率を最優先させるならば、図５のような４：２：０フォーマット専用での色差信号ブロック用のＣＢＰのＶＬＣテーブルを用意する。図４のテーブルは、４：２：２と４：４：４フォーマットに対して用いるようにする。以上のようにして、ＣＢＰを構成し、それらをＶＬＣ化する。
【００４３】
ＶＬＣ器１３から出力される可変長符号は、バッファメモリ１４に蓄積された後、出力端子１５からビットストリームが一定の伝送レートで送出される。
【００４４】
次に、上述の動画像符号化装置に対応する動画像復号化装置について図６に基づいて説明する。
【００４５】
入力端子５０より入力されたビットストリーム信号は、バッファメモリ５１に蓄積された後、そこから、逆ＶＬＣ器５２に供給される。
【００４６】
符号化装置の説明で述べたようにビットストリームは、６つの層（レイヤー）、すなわちビデオシーケンス，ＧＯＰ，ピクチャ，スライス，マクロブロック，ブロックの各層から構成される。ビデオシーケンス，ＧＯＰ，ピクチャ，スライスの層は、それぞれの層の先頭にそれらが始まることを示すスタートコードが受信され、その後に画像の復号化を制御するヘッダー情報が受信される。逆ＶＬＣ器５２は、それぞれのスタートコードを受信すると、それぞれの層のヘッダー情報を復号化し、得られた画像復号化のための制御情報をメモリ２０１に記憶する。これらの情報は、Ｓ１０４として出力される。
【００４７】
逆ＶＬＣ器から供給されるＭＢ層の動き補償予測誤差信号Ｓ８０は、ハイブリッド復号化器５３に供給される。ハイブリッド復号化器５３では、動画像の高能率符号化方式として代表的なものである動き補償と逆ＤＣＴ（Invers DiscreteCosine Transform）等の変換符号化を組み合わせたハイブリッド(hybrid)復号化を行なう。その構成については、本発明の主眼とするところに影響を与えないので、ここでは説明を省略する。
【００４８】
このとき、そのＭＢ内のどこのブロックが非零のＤＣＴ係数を持つかどうかを表すＣＢＰのＶＬＣが、ＭＢ層のヘッダーで受信される。ＣＢＰは、輝度信号ブロック用と色差ブロック用に独立して、ＣＢＰ復号器５４により図３と図４のテーブルを参照して復号される。
【００４９】
ＭＢの輝度信号ブロックの構成は、４：２：０，４：２：２，４：４：４フォーマットのそれぞれのコンポーネント画像信号において、すべて同じであり、ＣＢＰは（Ｙ0,Ｙ1,Ｙ2,Ｙ3)のブロック順に見て"１"となるブロックに非零係数があることになる。
【００５０】
ＭＢの色差信号ブロックの構成は、４：２：０，４：２：２，４：４：４フォーマットのそれぞれのコンポーネント画像信号において、すべて異なるが、ここでは輝度信号ブロックの場合と同様にして色差信号ブロックのＣＢＰは４ビットの２進数コードを単位として得られる。すわわち、４：２：０フォーマットでは、（Cb,Cr,*,*）として４ビットコードが復号される。ここで"＊"は、Don't Care、即ち、任意のコードである。
【００５１】
４：２：２フォーマットでは、(Cb0,Cr0,Cb1,Cr1)として４ビットコード復号される。４：４：４フォーマットでは、(Cb0,Cr0,Cb1,Cr1)と(Cb2,Cr2,Cb3,Cr3)の２つの４ビットコードが復号される。ＣＢＰは、先頭ビットから見て"１"となるブロックに非零係数があることになる。
【００５２】
この方法によれば、コンポーネント画像信号の４：２：０，４：２：２，４：４：４のフォーマットに関係なく、輝度信号ブロック用と色差信号ブロック用のＣＢＰのＶＬＣテーブルを共有することができる。そのため、ＣＢＰの復号化において逆ＶＬＣ器５２は、４：２：０，４：２：２フォーマット間で、これら２つのフォーマットの違いを区別する必要がない。なお、４：４：４フォーマットの場合には、色差信号用のＣＢＰの逆ＶＬＣを２回連続して、適用する。
【００５３】
なお、符号化器側において、４：２：０の色差信号ブロック用のＣＢＰ値をＶＬＣ化する際に、図５のＶＬＣテーブルを使用した場合は、逆ＶＬＣ器でもそれに対応する。この場合、図４のテーブルは、４：２：２と４：４：４フォーマットの色差信号ブロックに対して用いるようにする。以上のようにして、ＣＢＰは復号される。
【００５４】
ＣＢＰに基づいて、復号されたマクロブロック層のデータＳ８１は、端子５５から出力される。以上のようにして、ビットストリームデータから画像データを復元する。
【００５５】
【発明の効果】
以上の方法により、４：２：０および４：２：２および４：４：４フォーマットのコンポーネント画像信号の為のＣＢＰ値が符号化されて伝送されてきたとき、それを効率良く復号化することが可能となる。
【００５６】
４：２：０，４：２：２，４：４：４フォーマットのそれぞれのコンポーネント画像信号において、マクロブロック内の輝度信号ブロックは同じ構成であるので、輝度信号ブロック用のＣＢＰは、コンポーネント画像信号のフォーマットに関係なく共有できる。
【００５７】
色差信号ブロック用のＣＢＰのＶＬＣテーブル、逆ＶＬＣテーブルを４：２：０と４：２：２フォーマットで共有することにより、ＣＢＰ値の可変長符号化の復号化においては、これら２つのフォーマットの違いを区別する必要がなくなる。
【００５８】
ＣＢＰの逆可変長テーブルのサイズが、ＭＰＥＧ１に比べて６４エントリーから３２エントリーに減少する。また、可変長符号の最大ビット長もＭＰＥＧ１に比べて９ビット幅から７ビット幅へ減少する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態でのエンコーダーのブロック図である。
【図２】ＭＰＥＧ１でのデータ構造を表す図である。
【図３】本実施の形態での輝度信号ブロック用のＣＢＰのＶＬＣテーブルである。
【図４】本実施の形態での色差信号ブロック用のＣＢＰのＶＬＣテーブルである。
【図５】４：２：０フォーマット専用の色差信号ブロック用のＣＢＰのＶＬＣテーブルである。
【図６】本実施の形態でのデコーダーのブロック図である。
【図７】４：２：０フォーマット信号でのＭＢのブロック構成を表す図である。
【図８】ＭＰＥＧ１でのＣＢＰのＶＬＣテーブルである。
【図９】４：２：２フォーマット信号でのＭＢのブロック構成を表す図である。
【図１０】４：４：４フォーマット信号でのＭＢのブロック構成を表す図である。
【符号の説明】
１１ フィールドメモリ群、 １２ ハイブリッド符号化器、 １３ ＶＬＣ器（可変長符号化器）、 １４ バッファメモリ、 １６ ＣＢＰ構成器、 メモリ、 ５１ バッファメモリ、 ５２ 逆ＶＬＣ器、 ハイブリッド復号化器、 ２０１ メモリ
【発明の属する技術分野】
本発明は、動画像信号を符号化する画像信号符号化装置及び符号化方法並びに符号化された動画像信号を復号化する画像信号復号化装置及び復号化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動画像をディジタル化して記録および伝送する場合、そのデータ量が膨大となるためにデータの符号化（圧縮）が行なわれる。代表的な符号化方式としては、ＭＰＥＧ(Moving Picture Expert Group)１がある。ＭＰＥＧ１とは、ＩＳＯ（国際標準化機構）とＩＥＣ（国際電気標準会議）のＪＴＣ（Joint TechnicalCommittee）１のＳＣ（Sub Committee）２９のＷＧ（Working Group）１１において進行してきた動画像符号化方式の通称である。ＭＰＥＧ１では、動き補償予測符号化とＤＣＴ（Discrete Cosine Transform）符号化を組み合わせたハイブリッド(Hybrid)方式が採用されている。
【０００３】
動き補償予測符号化は、画像信号の時間軸方向の相関を利用した方法であり、すでに復号再生されてわかっている画像信号から、現在入力された画像を予測し、上記復号再生されてわかっている画像信号を信号の動きに合わせ移動し、その時の動き情報（動き予測ベクトル）とその時の予測誤差を伝送することで、符号化に必要な情報量を圧縮する方法である。 ＭＰＥＧ１では、１画像（ピクチャ）を小ブロック（ＭＢ，マクロブロックと呼ばれ、１６ライン×１６画素で構成される）に分割し、その小ブロック単位で動き補償予測符号化を行なう。
【０００４】
この時の動き補償予測誤差信号をＤＣＴ変換する。ＤＣＴ符号化は、画像信号の持つ画像内の２次元相関性を利用して、ある特定の周波数成分に信号電力を集中させ、この集中分布した係数のみを符号化することで情報量の圧縮を可能とする。ＭＰＥＧ１では、ＤＣＴを８ライン×８画素から構成されるブロック単位にかける。
【０００５】
図７に、ＭＰＥＧ１の４：２：０フォーマットのコンポーネント信号でのＭＢとブロックの関係を示す。ＭＰＥＧ１では、画像のフォーマットが４：２：０フォーマットのコンポーネント信号である為、ＭＢは、左右及び上下に隣あった４つの輝度ブロックと、画像上では同じ位置にあたるＣb ，Ｃr それぞれの色差ブロックの全部で６つのブロックで構成される。伝送の順はＹ0,Ｙ1,Ｙ2,Ｙ3,Ｃb,Ｃrである。
【０００６】
ＭＰＥＧ１では、このＭＢ層の動き補償予測誤差信号を伝送する場合に、そのＭＢ内の６つのブロックが伝送すべき非零のＤＣＴ係数を持つかどうかを表すＣＢＰ(Coded Block Pattern)と呼ばれる可変長符号(ＶＬＣ，Variable LengthCode)をＭＢ層のヘッダーに付加して伝送する。ＣＢＰは、ＭＢ中の６つのブロックが１つでも非零の係数をもてば存在する。
【０００７】
図８に、この時のＭＰＥＧ１でのＣＢＰのＶＬＣのテーブルを示す。（Ｙ0,Ｙ1,Ｙ2,Ｙ3,Ｃb,Ｃr）のブロック順に、それぞれのブロックについて非零係数あり'１'，なし'０'として、ＭＳＢ(Most Significant Bit)から並べて２進数表示としたときの値をＣＢＰ値とし、それぞれの値に対応するＶＬＣコードを与えている。復号化においては、ＶＬＣを図８より、２進数表示に変換し、ＭＳＢより（Ｙ0,Ｙ1,Ｙ2,Ｙ3,Ｃb,Ｃr）の順に見て"１"となるブロックに非零係数があることになる。
【０００８】
例えば、最も短い"１１１"のＶＬＣコードは、Ｙ0,Ｙ1,Ｙ2,Ｙ3のブロックにだけ非零の係数が存在することを表す（Ｃb,Ｃrのブロックには、非零の係数は存在しない）。ＭＰＥＧ１での４：２：０フォーマットのコンポーネント信号の為のＣＢＰのＶＬＣテーブル構成は、色差信号ブロック(Cb, Crブロック)に非零係数が存在しない場合に短いＶＬＣが割り当てられている。
【０００９】
尚、このＶＬＣテーブルにおいて、ｂは、それ以前の数字が２進数であることを表し、括弧内の数字は、２進数で表されたコードを１０進数で表現したものである。
【００１０】
近年、ＭＰＥＧ１の後を受けたＭＰＥＧ２において、符号化する画像信号を４：２：０フォーマットのコンポーネント信号だけでなく、４：２：２フォーマットのコンポーネント信号や４：４：４フォーマットのコンポーネント信号まで対象とする方式が検討されている。特に、４：２：２フォーマットのコンポーネント信号は、ＣＣＩＲ（国際無線通信諮問委員会）のRecommendation601（Ｒｅｃ．６０１）として広く知られているフォーマットであり、放送局などで使用される画像信号の記録フォーマットとして広く用いられていることもあり、ＭＰＥＧ２での動向が注目されている。
【００１１】
図９および図１０に、４：２：２および４：４：４フォーマットのコンポーネント信号のそれぞれの場合でのＭＢとブロックの関係を示す。４：２：２フォーマットのコンポーネント信号では、ＭＢは、左右及び上下に隣あった４つの輝度ブロックと、画像上では同じ位置にあたるＣb0, Ｃb1, Ｃr0, Ｃr1それぞれの色差ブロックの全部で８つのブロックで構成される。伝送の順はＹ0,Ｙ1,Ｙ2,Ｙ3,Ｃb0,Ｃr0,Ｃb1,Ｃr1である。
【００１２】
４：４：４フォーマットのコンポーネント信号では、ＭＢは、左右及び上下に隣あった４つの輝度ブロックと、画像上では同じ位置にあたるＣb0,Ｃb1,Ｃb2,Ｃb3,Ｃr0,Ｃr1,Ｃr2,Ｃr3それぞれの色差ブロックの全部で１２個のブロックで構成される。伝送の順はＹ0,Ｙ1,Ｙ2,Ｙ3, Ｃb0,Ｃr0, Ｃb1,Ｃr1, Ｃb2,Ｃr2, Ｃb3,Ｃr3 である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
４：２：０および４：２：２および４：４：４フォーマットのコンポーネント信号を符号化し、それに対応して復号化する上での問題点の１つとして、上述したＣＢＰの取扱いがある。これは、ＭＢ内に含まれるブロック数がそれぞれのフォーマット間で異なるためであり、従来あるＭＰＥＧ１での４：２：０フォーマットのコンポーネント信号用のＶＬＣテーブル（図８）を４：２：２および４：４：４フォーマットのコンポーネント信号では使用できないという問題である。
【００１４】
上記の問題を解決するために、４：２：０および４：２：２および４：４：４フォーマットのコンポーネント画像信号の為の符号化効率が良く、且つその符号化および復号化装置が簡単であるＣＢＰ(Coded Block Pattern)コードの符号化技術が求められている。
【００１５】
また、一般に、コンポーネント画像信号をハイブリッド符号化方法により符号化すると、マクロブロック内の動き補償予測誤差信号は、輝度信号ブロック（Ｙブロック）にのみ非零係数が存在し、色差信号ブロック（Ｃb,Ｃr ブロック）には非零係数が存在しない場合が多い。
【００１６】
このため、より効率的にＣＢＰ符号を符号化及び復号化するには、上記の性質を上手く利用する必要がある。
【００１７】
そこで、本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、４：２：０および４：２：２および４：４：４フォーマットのコンポーネント画像信号の為のＣＢＰの符号化および復号化技術を提供することを目的とする。
【００１８】
そこで、本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、４：２：０および４：２：２および４：４：４フォーマットのコンポーネント画像信号の為のＣＢＰの効率的な符号化を行った場合の復号化を可能とする、画像信号復号化方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述したような実情に鑑みて提案されたものであり、入力信号を符号化する画像信号符号化装置において、上記入力画像信号の１画面を複数の画素からなるマクロブロックに分割し、この各マクロブロックを単位として圧縮処理のための所定の変換を行い変換係数を出力する圧縮手段と、上記変換係数を可変長符号化する可変長符号化手段とを備え、上記可変長符号化手段は、上記マクロブロックを更に分割した小ブロックの何れに非零の変換係数が存在するかを表すためのＣＢＰ符号のうち、輝度信号ブロックに対応するＣＢＰ符号を第１のＶＬＣテーブルで可変長符号化して第１のＶＬＣコードを出力し、上記ＣＢＰ符号のうち、色差信号ブロックに対応するＣＢＰ符号を第２のＶＬＣテーブルで可変長符号化して第２のＶＬＣコードを出力し、上記第１のＶＬＣコード及び第２のＶＬＣコードを上記マクロブロックのヘッダに付加する。
また、本発明は、入力画像信号を符号化する画像信号符号化方法において、上記入力画像信号の１画面を複数の画素からなるマクロブロックに分割し、この各マクロブロックを単位として圧縮処理のための所定の変換を行い変換係数を出力する圧縮ステップと、上記変換係数を可変長符号化する可変長符号化ステップとからなり、上記可変長符号化ステップは、上記マクロブロックを更に分割した小ブロックの何れに非零の変換係数が存在するかを表すためのＣＢＰ符号のうち、輝度信号ブロックに対応するＣＢＰ符号を第１のＶＬＣテーブルで可変長符号化して第１のＶＬＣコードを出力し、上記ＣＢＰ符号のうち、色差信号ブロックに対応するＣＢＰ符号を第２のＶＬＣテーブルで可変長符号化して第２のＶＬＣコードを出力し、上記第１のＶＬＣコード及び第２のＶＬＣコードを上記マクロブロックのヘッダに付加する。
【００２０】
更に、本発明は、１画面を複数に分割して構成されたマクロブロック単位で符号化処理された符号化信号を復号する画像信号復号化装置において、上記符号化信号を逆可変長符号化して変換係数を出力する逆可変長符号化手段と、上記変換係数の伸張を行う伸張手段とを備え、上記逆可変長符号化手段は、上記マクロブロックを更に分割した小ブロックの何れに非零の変換係数が存在するかを表すためのＣＢＰ符号のうち、輝度信号ブロックに対応するＣＢＰ符号が可変長符号化された第１のＶＬＣコード、及び色差信号ブロックに対応するＣＢＰ符号が可変長符号化された第２のＶＬＣコードを上記マクロブロックのヘッダより抽出し、上記第１のＶＬＣコードを第１のＶＬＣテーブルで逆可変長符号化を行い、輝度信号ブロックに対応するＣＢＰ符号を出力し、上記第２のＶＬＣコードを第２のＶＬＣテーブルで逆可変長符号化を行い、色差信号ブロックに対応するＣＢＰ符号を出力する。
更にまた、本発明は、１画面を複数に分割して構成されたマクロブロック単位で符号化処理された符号化信号を復号する画像信号復号化方法において、上記符号化信号を逆可変長符号化して変換係数を出力する逆可変長符号化ステップと、上記変換係数の伸張を行う伸張ステップとを備え、上記逆可変長符号化ステップは、上記マクロブロックを更に分割した小ブロックの何れに非零の変換係数が存在するかを表すためのＣＢＰ符号のうち、輝度信号ブロックに対応するＣＢＰ符号が可変長符号化された第１のＶＬＣコード、及び色差信号ブロックに対応するＣＢＰ符号が可変長符号化された第２のＶＬＣコードを上記マクロブロックのヘッダより抽出し、上記第１のＶＬＣコードを第１のＶＬＣテーブルで逆可変長符号化を行い、輝度信号ブロックに対応するＣＢＰ符号を出力し、上記第２のＶＬＣコードを第２のＶＬＣテーブルで逆可変長符号化を行い、色差信号ブロックに対応するＣＢＰ符号を出力する。
【００２１】
すなわち、本発明に対応する符号化の際には、輝度信号ブロック用と色差信号ブロック用の性質の異なったＣＢＰのＶＬＣテーブルを用意し、マクロブロック内の輝度信号と色差信号のブロックのＣＢＰを、それぞれのＶＬＣテーブルを参照して符号化が行われている。
【００２２】
この時、符号化および復号化方法を簡単化するために、コンポーネント画像信号の４：２：０，４：２：２，４：４：４のフォーマットに関係なく、輝度信号ブロック用と色差信号ブロック用のＣＢＰのＶＬＣテーブル、逆ＶＬＣテーブルを共有する。
【００２３】
本発明の復号化方法によれば、４：２：０，４：２：２，４：４：４フォーマットのそれぞれのコンポーネント画像信号において、マクロブロック内の輝度信号ブロックは同じ構成であるので、輝度信号ブロック用のＣＢＰは、コンポーネント画像信号のフォーマットに関係なく共有できる。このため、ＣＢＰ符号のＶＬＣテーブル、逆ＶＬＣテーブルを小さくすることができ、回路規模を小さくできる。
【００２４】
また、色差信号ブロック用のＣＢＰのＶＬＣテーブル、逆ＶＬＣテーブルを４：２：０と４：２：２フォーマットで共有することにより、ＣＢＰ値の可変長符号化および復号化においては、これら２つのフォーマットの違いを区別してテーブルを用いる必要がなくなり、効率的に処理できる。尚、４：４：４フォーマットの場合には、色差信号用のＣＢＰのＶＬＣ、逆ＶＬＣを２回、適用し、効率的に処理している。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
先ず、本発明の画像信号復号化方法及び装置の説明の前に、先に行われる符号化のための画像信号符号化装置として、ＣＢＰ符号の符号化手段をもった動画像符号化装置の一実施の形態を、図１に基づいて説明する。
【００２７】
本符号化装置では、入力された画像を図２に示したようなＭＰＥＧ１でのデータ構造に基づいて符号化を行なう。それぞれのデータ層について以下に簡単に説明する。
【００２８】
１．ブロック層
ブロックは、輝度または色差の隣あった例えば８ライン×８画素から構成される。例えば、ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform）はこの単位で実行される。
【００２９】
２．ＭＢ（マクロブロック）層
ＭＢのブロック構成は、図７，図９，図１０に示した通りである。 動き補償モードに何を用いるか、予測誤差を送らなくても良いかなどは、この単位で判断される。
【００３０】
３．スライス層
画像の走査順に連なる１つまたは複数のマクロブロックで構成される。スライスの頭では、最初のマクロブロックは画像内での位置を示すデータを持っており、エラーが起こった場合でも復帰できるように考えられている。そのためスライスの長さ、始まる位置は任意で、伝送路のエラー状態によって変えられるようになっている。
【００３１】
４．ピクチヤ層
ピクチヤつまり１枚１枚の画像は、少なくとも１つまたは複数のスライスから構成される。そして符号化される方式にしたがって、Ｉピクチヤ、Ｐピクチヤ、Ｂピクチヤに分類される。
【００３２】
５．ＧＯＰ層
ＧＯＰは、１又は複数枚のＩピクチヤと０又は複数枚の非Ｉピクチヤから構成される。
【００３３】
６．ビデオシーケンス層
ビデオシーケンスは、画像サイズ、画像レート等が同じ１または複数のＧＯＰから構成される。
【００３４】
本符号化装置の基本的な動作を制御するための情報は、メモリ１８に記憶されている。これらは、画枠サイズ，符号化情報の出力ビットレート，動き予測補償方法などである。これらの情報は、Ｓ２５として出力される。
【００３５】
符号化される動画像は、画像入力端子１０より入力される。入力された画像信号はフィールドメモリ群１１へ供給される。フィールドメモリ群１１からは、現在符号化対象のマクロブロック信号Ｓ１が、ハイブリッド符号化器１２に供給される。
【００３６】
ハイブリッド符号化器１２では、動画像の高能率符号化方式として代表的なものである動き補償予測符号化とＤＣＴ（Discrete Cosine Transform）等の変換符号化を組み合わせたハイブリッド(hybrid)符号化を行なう。その構成については、本発明の主眼とするところに影響を与えないので、ここでは説明を省略する。
【００３７】
ハイブリッド符号化器１２から出力されるＭＢ層の動き補償予測誤差信号Ｓ２は、ＶＬＣ器（可変長符号化器）１３にてハフマン符号などに可変長符号化される。このとき、そのＭＢ内のブロックが伝送すべき非零のＤＣＴ係数を持つかどうかを表すＣＢＰ(Coded Block Pattern)と呼ばれる可変長符号をＭＢ層のヘッダーに付加して伝送する。ＣＢＰは、ＭＢ中のブロックが１つでも非零の係数をもてば伝送される。ＣＢＰは、動き補償予測誤差信号Ｓ２の入力を受けて、ＣＢＰ構成器１６にて構成される。ＣＢＰ構成器１６において、ＣＢＰは輝度信号ブロックでの値と色差信号ブロックでのＣＢＰ値に分けて求められる。
【００３８】
ＭＢの輝度信号ブロックの構成は、４：２：０，４：２：２，４：４：４フォーマットのそれぞれのコンポーネント画像信号において、すべて同じであり、ＣＢＰは（Ｙ0,Ｙ1,Ｙ2,Ｙ3)のブロック順に、それぞれのブロックについて非零係数あり'１'，なし'０'として、ＭＳＢ(Most Significant Bit)から並べて４ビットの２進数表示としたときの値をＣＢＰ値とする。
【００３９】
ＭＢの色差信号ブロックの構成は、４：２：０，４：２：２，４：４：４フォーマットのそれぞれのコンポーネント画像信号において、すべて異なるが、ここでは輝度信号ブロックの場合と同様にして、色差信号ブロックのＣＢＰを４ビットの２進数コードを単位として表す。すわわち、４：２：０フォーマットでは、（Cb,Cr,*,*）として４ビットコード化する。ここで"＊"は、Don't Care、即ち、任意のコードで良いことを意味するものである。４：２：２フォーマットでは、(Cb0,Cr0,Cb1,Cr1)として４ビットコード化する。４：４：４フォーマットでは、(Cb0,Cr0,Cb1,Cr1)と(Cb2,Cr2, Cb3,Cr3)の２つの４ビットコードを構成する。
【００４０】
このようにして求まった輝度信号ブロックのＣＢＰと色差信号ブロックのＣＢＰ値に対してＶＬＣ器１３にて各々ＶＬＣをあてはめる。この時の可変長符号テーブルを図３，図４に示す。図３は、輝度信号ブロック用のＣＢＰのＶＬＣテーブルを示し、図４は、色差信号ブロック用のＣＢＰのＶＬＣテーブル（(c0,c1,c2,c3)＝(cb0,cr0,cb1,cr1)or(cb2,cr2,cb3,cr3)）を示している。ここでは、コンポーネント画像信号の４：２：０，４：２：２，４：４：４のフォーマットに関係なく、輝度信号ブロック用と色差信号ブロック用のＣＢＰのＶＬＣテーブルを共有する。そのためＣＢＰのＶＬＣ化においてＶＬＣ器１３は、４：２：０，４：２：２フォーマット間でフォーマットの違いを区別する必要がない。なお、４：４：４フォーマットの場合には、色差信号用のＣＢＰのＶＬＣを２回、適用する。２回適用するか否かは、入力画像信号のフォーマットによって判定する。尚、前記テーブルにおいて、括弧内の数字は２進数で表されたコードを１０進数で表現したものである。
【００４１】
ここで注意として、輝度信号ブロックのＣＢＰのＶＬＣ"００００００"と色差信号ブロックのＣＢＰのＶＬＣ"０"の組合せは無意味であるので、そのパターンの発生は禁止することが望ましい。
【００４２】
上記の例では、符号化器の簡単性を優先させたが、４：２：０フォーマットでのＣＢＰ符号化効率を最優先させるならば、図５のような４：２：０フォーマット専用での色差信号ブロック用のＣＢＰのＶＬＣテーブルを用意する。図４のテーブルは、４：２：２と４：４：４フォーマットに対して用いるようにする。以上のようにして、ＣＢＰを構成し、それらをＶＬＣ化する。
【００４３】
ＶＬＣ器１３から出力される可変長符号は、バッファメモリ１４に蓄積された後、出力端子１５からビットストリームが一定の伝送レートで送出される。
【００４４】
次に、上述の動画像符号化装置に対応する動画像復号化装置について図６に基づいて説明する。
【００４５】
入力端子５０より入力されたビットストリーム信号は、バッファメモリ５１に蓄積された後、そこから、逆ＶＬＣ器５２に供給される。
【００４６】
符号化装置の説明で述べたようにビットストリームは、６つの層（レイヤー）、すなわちビデオシーケンス，ＧＯＰ，ピクチャ，スライス，マクロブロック，ブロックの各層から構成される。ビデオシーケンス，ＧＯＰ，ピクチャ，スライスの層は、それぞれの層の先頭にそれらが始まることを示すスタートコードが受信され、その後に画像の復号化を制御するヘッダー情報が受信される。逆ＶＬＣ器５２は、それぞれのスタートコードを受信すると、それぞれの層のヘッダー情報を復号化し、得られた画像復号化のための制御情報をメモリ２０１に記憶する。これらの情報は、Ｓ１０４として出力される。
【００４７】
逆ＶＬＣ器から供給されるＭＢ層の動き補償予測誤差信号Ｓ８０は、ハイブリッド復号化器５３に供給される。ハイブリッド復号化器５３では、動画像の高能率符号化方式として代表的なものである動き補償と逆ＤＣＴ（Invers DiscreteCosine Transform）等の変換符号化を組み合わせたハイブリッド(hybrid)復号化を行なう。その構成については、本発明の主眼とするところに影響を与えないので、ここでは説明を省略する。
【００４８】
このとき、そのＭＢ内のどこのブロックが非零のＤＣＴ係数を持つかどうかを表すＣＢＰのＶＬＣが、ＭＢ層のヘッダーで受信される。ＣＢＰは、輝度信号ブロック用と色差ブロック用に独立して、ＣＢＰ復号器５４により図３と図４のテーブルを参照して復号される。
【００４９】
ＭＢの輝度信号ブロックの構成は、４：２：０，４：２：２，４：４：４フォーマットのそれぞれのコンポーネント画像信号において、すべて同じであり、ＣＢＰは（Ｙ0,Ｙ1,Ｙ2,Ｙ3)のブロック順に見て"１"となるブロックに非零係数があることになる。
【００５０】
ＭＢの色差信号ブロックの構成は、４：２：０，４：２：２，４：４：４フォーマットのそれぞれのコンポーネント画像信号において、すべて異なるが、ここでは輝度信号ブロックの場合と同様にして色差信号ブロックのＣＢＰは４ビットの２進数コードを単位として得られる。すわわち、４：２：０フォーマットでは、（Cb,Cr,*,*）として４ビットコードが復号される。ここで"＊"は、Don't Care、即ち、任意のコードである。
【００５１】
４：２：２フォーマットでは、(Cb0,Cr0,Cb1,Cr1)として４ビットコード復号される。４：４：４フォーマットでは、(Cb0,Cr0,Cb1,Cr1)と(Cb2,Cr2,Cb3,Cr3)の２つの４ビットコードが復号される。ＣＢＰは、先頭ビットから見て"１"となるブロックに非零係数があることになる。
【００５２】
この方法によれば、コンポーネント画像信号の４：２：０，４：２：２，４：４：４のフォーマットに関係なく、輝度信号ブロック用と色差信号ブロック用のＣＢＰのＶＬＣテーブルを共有することができる。そのため、ＣＢＰの復号化において逆ＶＬＣ器５２は、４：２：０，４：２：２フォーマット間で、これら２つのフォーマットの違いを区別する必要がない。なお、４：４：４フォーマットの場合には、色差信号用のＣＢＰの逆ＶＬＣを２回連続して、適用する。
【００５３】
なお、符号化器側において、４：２：０の色差信号ブロック用のＣＢＰ値をＶＬＣ化する際に、図５のＶＬＣテーブルを使用した場合は、逆ＶＬＣ器でもそれに対応する。この場合、図４のテーブルは、４：２：２と４：４：４フォーマットの色差信号ブロックに対して用いるようにする。以上のようにして、ＣＢＰは復号される。
【００５４】
ＣＢＰに基づいて、復号されたマクロブロック層のデータＳ８１は、端子５５から出力される。以上のようにして、ビットストリームデータから画像データを復元する。
【００５５】
【発明の効果】
以上の方法により、４：２：０および４：２：２および４：４：４フォーマットのコンポーネント画像信号の為のＣＢＰ値が符号化されて伝送されてきたとき、それを効率良く復号化することが可能となる。
【００５６】
４：２：０，４：２：２，４：４：４フォーマットのそれぞれのコンポーネント画像信号において、マクロブロック内の輝度信号ブロックは同じ構成であるので、輝度信号ブロック用のＣＢＰは、コンポーネント画像信号のフォーマットに関係なく共有できる。
【００５７】
色差信号ブロック用のＣＢＰのＶＬＣテーブル、逆ＶＬＣテーブルを４：２：０と４：２：２フォーマットで共有することにより、ＣＢＰ値の可変長符号化の復号化においては、これら２つのフォーマットの違いを区別する必要がなくなる。
【００５８】
ＣＢＰの逆可変長テーブルのサイズが、ＭＰＥＧ１に比べて６４エントリーから３２エントリーに減少する。また、可変長符号の最大ビット長もＭＰＥＧ１に比べて９ビット幅から７ビット幅へ減少する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態でのエンコーダーのブロック図である。
【図２】ＭＰＥＧ１でのデータ構造を表す図である。
【図３】本実施の形態での輝度信号ブロック用のＣＢＰのＶＬＣテーブルである。
【図４】本実施の形態での色差信号ブロック用のＣＢＰのＶＬＣテーブルである。
【図５】４：２：０フォーマット専用の色差信号ブロック用のＣＢＰのＶＬＣテーブルである。
【図６】本実施の形態でのデコーダーのブロック図である。
【図７】４：２：０フォーマット信号でのＭＢのブロック構成を表す図である。
【図８】ＭＰＥＧ１でのＣＢＰのＶＬＣテーブルである。
【図９】４：２：２フォーマット信号でのＭＢのブロック構成を表す図である。
【図１０】４：４：４フォーマット信号でのＭＢのブロック構成を表す図である。
【符号の説明】
１１ フィールドメモリ群、 １２ ハイブリッド符号化器、 １３ ＶＬＣ器（可変長符号化器）、 １４ バッファメモリ、 １６ ＣＢＰ構成器、 メモリ、 ５１ バッファメモリ、 ５２ 逆ＶＬＣ器、 ハイブリッド復号化器、 ２０１ メモリ
Claims (4)
- 入力信号を符号化する画像信号符号化装置において、
上記入力画像信号の１画面を複数の画素からなるマクロブロックに分割し、この各マクロブロックを単位として圧縮処理のための所定の変換を行い変換係数を出力する圧縮手段と、
上記変換係数を可変長符号化する可変長符号化手段とを備え、
上記可変長符号化手段は、
上記マクロブロックを更に分割した小ブロックの何れに非零の変換係数が存在するかを表すためのＣＢＰ符号のうち、輝度信号ブロックに対応するＣＢＰ符号を第１のＶＬＣテーブルで可変長符号化して第１のＶＬＣコードを出力し、
上記ＣＢＰ符号のうち、色差信号ブロックに対応するＣＢＰ符号を第２のＶＬＣテーブルで可変長符号化して第２のＶＬＣコードを出力し、
上記第１のＶＬＣコード及び第２のＶＬＣコードを上記マクロブロックのヘッダに付加する
ことを特徴とする画像信号符号化装置。 - １画面を複数に分割して構成されたマクロブロック単位で符号化処理された符号化信号を復号する画像信号復号化装置において、
上記符号化信号を逆可変長符号化して変換係数を出力する逆可変長符号化手段と、
上記変換係数の伸張を行う伸張手段とを備え、
上記逆可変長符号化手段は、
上記マクロブロックを更に分割した小ブロックの何れに非零の変換係数が存在するかを表すためのＣＢＰ符号のうち、輝度信号ブロックに対応するＣＢＰ符号が可変長符号化された第１のＶＬＣコード、及び色差信号ブロックに対応するＣＢＰ符号が可変長符号化された第２のＶＬＣコードを上記マクロブロックのヘッダより抽出し、
上記第１のＶＬＣコードを第１のＶＬＣテーブルで逆可変長符号化を行い、輝度信号ブロックに対応するＣＢＰ符号を出力し、
上記第２のＶＬＣコードを第２のＶＬＣテーブルで逆可変長符号化を行い、色差信号ブロックに対応するＣＢＰ符号を出力する
ことを特徴とする画像信号復号化装置。 - 入力画像信号を符号化する画像信号符号化方法において、
上記入力画像信号の１画面を複数の画素からなるマクロブロックに分割し、この各マクロブロックを単位として圧縮処理のための所定の変換を行い変換係数を出力する圧縮ステップと、
上記変換係数を可変長符号化する可変長符号化ステップとからなり、
上記可変長符号化ステップは、
上記マクロブロックを更に分割した小ブロックの何れに非零の変換係数が存在するかを表すためのＣＢＰ符号のうち、輝度信号ブロックに対応するＣＢＰ符号を第１のＶＬＣテーブルで可変長符号化して第１のＶＬＣコードを出力し、
上記ＣＢＰ符号のうち、色差信号ブロックに対応するＣＢＰ符号を第２のＶＬＣテーブルで可変長符号化して第２のＶＬＣコードを出力し、
上記第１のＶＬＣコード及び第２のＶＬＣコードを上記マクロブロックのヘッダに付加する
ことを特徴とする画像信号符号化方法。 - １画面を複数に分割して構成されたマクロブロック単位で符号化処理された符号化信号を復号する画像信号復号化方法において、
上記符号化信号を逆可変長符号化して変換係数を出力する逆可変長符号化ステップと、
上記変換係数の伸張を行う伸張ステップとを備え、
上記逆可変長符号化ステップは、
上記マクロブロックを更に分割した小ブロックの何れに非零の変換係数が存在するかを表すためのＣＢＰ符号のうち、輝度信号ブロックに対応するＣＢＰ符号が可変長符号化された第１のＶＬＣコード、及び色差信号ブロックに対応するＣＢＰ符号が可変長符号化された第２のＶＬＣコードを上記マクロブロックのヘッダより抽出し、
上記第１のＶＬＣコードを第１のＶＬＣテーブルで逆可変長符号化を行い、輝度信号ブロックに対応するＣＢＰ符号を出力し、
上記第２のＶＬＣコードを第２のＶＬＣテーブルで逆可変長符号化を行い、色差信号ブロックに対応するＣＢＰ符号を出力する
ことを特徴とする画像信号復号化方法。
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