JP3659366B2

JP3659366B2 - 階層符号化装置

Info

Publication number: JP3659366B2
Application number: JP34865995A
Authority: JP
Inventors: 康弘滝嶋; 茂之酒澤; 正裕和田
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1995-12-19
Filing date: 1995-12-19
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2015-12-19
Also published as: JPH09172643A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は階層符号化装置に関し、特に、簡単な構成で、原画像信号の基礎となる符号化データと、一段または複数段の補足符号化信号とを得ることができ、蓄積伝送型映像端末等に用いて好適な階層符号化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の蓄積伝送型映像端末を用いた画像信号の伝送システムの一例を、図４のブロック図を参照して説明する。ビデオ信号５０は送信側の蓄積伝送型映像端末５１に入力する。送信側の蓄積伝送型映像端末５１は圧縮処理部５１ａによって圧縮され、ハードディスク５１ｂに蓄積される。送信処理部５１ｃはハードディスク５１ｂから圧縮されたビデオ信号を読みだし、伝送路５３の伝送レートで受信側の蓄積伝送型映像端末５２に送信する。該蓄積伝送型映像端末５２の受信処理部５２ａは受信した信号をハードディスク５２ｂに蓄積する。復号処理部５２ｃはハードディスク５２ｂからデータを読みだし復号して、再生されたビデオ信号として出力する。
【０００３】
この伝送システムによれば、前記ハードディスク５１ｂがバッファの働きをしているので、前記圧縮処理部５１ａの処理速度が伝送路５３の伝送速度より大きくても、ビデオ信号を送信側から受信側へ、格別の問題なく送信することができる。
【０００４】
また、階層符号化装置については、例えば「テレビジョン学会誌」Vol.49,No.4(1995) の第４５８（５２）頁から第４６１（５５）頁に開示されている。この刊行物には、例えば図５に示されているようなダブルループという種類の符号化器が示されている。この符号化器では、低ＳＮＲ信号は量子化器６０で粗く量子化され、低ＳＮＲのビットストリームを生成する。また、該低ＳＮＲ信号は逆量子化器６１を経て粗く量子化されたＤＣＴ係数の再生値に生成される。次に、加算器６３で、ＤＣＴ変換器６２で求められたＤＣＴ係数から該再生値を減算して、再度量子化前のＤＣＴ係数を予測する。次いで、該予測信号を量子化器６４で細かい量子化ステップを用いて量子化し、可変長符号化器６５で符号化して、エンハンスメント信号として符号化伝送する。図示されていない復号器では、前記低ＳＮＲ信号とエンハンスメント信号とを逆量子化し、これを足し込んで復号すれば、高画質の再生画像を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記蓄積伝送型映像端末を用いた図４の画像信号の伝送システムにおいては、受信側がビデオ信号を受信した後、もっと画質の良好なビデオ信号の受信を希望した場合、送信側の蓄積伝送型映像端末５１の圧縮処理部５１ａは、再度ビデオ信号５０を最初から受信側が希望する精度で圧縮処理をやり直し、前記したのと同じ手順で該圧縮処理されたデータを送信しなければならず、圧縮処理および伝送処理の無駄が大きいという問題があった。
【０００６】
また、前記の図５の符号化器は、加算器６３で、ＤＣＴ変換器６２で求められたＤＣＴ係数から粗く量子化されたＤＣＴ係数の再生値を減算して、再度量子化前のＤＣＴ係数を予測し、次いで、該予測信号を量子化器６４で細かい量子化ステップを用いて量子化する等の処理をする必要があり、構成が複雑であるという問題があった。また、受信側から要求された品質に適合した画質を第１回の伝送の後に与えることはできず、３段以上の階層化は不可能であった。
【０００７】
本発明の目的は、前記した従来装置の問題点を除去し、構成の簡単な階層符号化装置を提供することにある。また、他の目的は、ビデオ信号の圧縮処理をやり直すことなく、１回の圧縮処理で複数レベルの画質のデータを提供することのできる階層符号化装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明は、原画像信号を符号化して原画像信号の基礎となる符号化データを生成する第１符号化手段と、該第１符号化手段によって生成された符号化データを復号し、第１の復号データを出力する第１復号手段と、前記原画像信号と前記復号データとから第１の差分信号を生成する第１差分信号生成手段と、該第１の差分信号を符号化して第１の補足符号化データを生成する第２符号化手段と、該第２符号化手段によって生成された第１の補足符号化データを復号し、第２の復号データを出力する第２復号手段と、前記第１の差分信号と前記第２の復号データとから第２の差分信号を生成する第２差分信号生成手段と、該第２の差分信号を符号化して第２の補足符号化データを生成する第３符号化手段とを具備した点に特徴がある。
【０００９】
この発明によれば、原画像信号の基礎となる符号化データと、該符号化データの補足符号化信号とを生成することができる。このため、該原画像信号の基礎となる符号化データと、選択された該符号化データの補足符号化信号とを組合わせることにより、ユーザが希望する画質の符号化データあるいは符号化信号を、容易にユーザに提供することができる。本発明は、画像信号を符号化しこれを一旦蓄積した後受信側へ送信する蓄積伝送型映像端末や、画像信号の編集等を行うビデオオーサリング等に使用するとその効果は大きい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態の階層符号化装置の概要を示すブロック図である。図示されているように、階層符号化装置は、第１符号化・復号部２ａ、２ｂと、第２符号化・復号部３ａ、３ｂと、第３符号化・復号部４ａ、４ｂと、減算器７、８、９等から構成されている。原画像信号１は第１符号化部２ａにより符号化され、低レイヤの符号化データとして、伝送路に出力されるまたはハードディスク等の蓄積メディアに記憶される。第１復号部２ｂは、該低レイヤの符号化データを復号する。減算器７は原画像信号１から第１復号部２ｂの出力信号を減算する。該減算器７から出力される差分信号（以下、「補足信号」と呼ぶ）は、第１符号化部２ａによって発生した符号化誤差を表す信号である。ここに、低レイヤの符号化データとは原画像信号の基礎となるデータの符号化データであることを表している。
【００１１】
第２符号化部３ａは前記減算器７から出力された第１補足信号を入力として符号化処理を行い、第１の高レイヤの符号化データとして、伝送路またはハードディスク等の蓄積メディアに記憶される。ここに、第１の高レイヤの符号化データとは、原画像信号の符号化誤差の第１次の符号化データであることを表している。第２復号部３ｂは該第１の高レイヤの符号化データを復号する。
【００１２】
次に、減算器８は前記第１の補足信号から第２復号部３ｂの出力信号を減算する。この結果、該減算器８からは、前記第２符号化部３ａの符号化誤差を表す第２の補足信号が出力される。この第２の補足信号は第３符号化部４ａによって符号化され、第２の高レイヤの符号化データとして、伝送路に出力されるまたはハードディスク等の蓄積メディアに記憶される。以下、同様の多段符号化処理が行われる。なお、該多段符号化処理を何段階まで行うかは、システムが要求する画質精度によって決定される事項である。
【００１３】
次に、本実施形態の構成を、より具体的に説明する。前記第１符号化部２ａ、第１復号部２ｂとしては、例えばＭＰＥＧ２の符号器を用いることができる。図２は該ＭＰＥＧ２の符号器の要部を示すブロック図であり、１１は減算器、１２はＤＣＴ変換器、１３は量子化器、１４は可変長符号化器、１５はバッファであり、前記第１符号化部２ａは該ＤＣＴ変換器１２、量子化器１３および可変長符号化器１４に相当する。また、１６は逆量子化器、１７は逆ＤＣＴ変換器、１８は加算器、１９は画像メモリ、２０は動き補償予測器であり、これらの構成は前記第１の復号部２ｂに相当する。該画像メモリ１９の出力データが図１の減算器７へ送出される。この符号器は、例えば１６画素×１６画素のブロック単位で入力してくる原画像信号を順次符号化する処理を行う。なお、該ＭＰＥＧ２の符号器の動作は周知であるので、説明を省略する。
【００１４】
次に、第２符号化部３ａと第２復号部３ｂの一具体例を、図３を参照して説明する。図において、３１は前記減算器７から出力された第１の補足信号を量子化する量子化器、３２は量子化されたデータをスキャニングしランレングス処理をするスキャニング・ランレングス処理部、３３はランレングス処理されたデータを可変長符号化する可変長符号化器であり、これらは前記第２符号化部３ａを構成している。また、３６は逆量子化器であり、これは前記第２復号部３ｂを構成している。
【００１５】
量子化器３１は減算器７から入力してくる例えば１６画素×１６画素のブロックの第１の補足信号を量子化する。スキャニング・ランレングス処理部３２は量子化された前記ブロックのデータをスキャニングし、ランレングス処理を行う。例えば、連続する０データの個数とそれに続く非０データのパターンを検出する。該パターンは、可変長符号化器３３によって符号化され、第１の高レイヤ符号化データとして出力される。一方、前記量子化器３１にて量子化された第１の補足信号は該量子化の処理直後に、逆量子化器３６にて逆量子化され、前記減算器８に送られる。減算器８は、前記第１の補足信号から量子化誤差を減算した第２の補足信号を出力する。
【００１６】
図３は第２符号化部３ａと第２復号部３ｂの具体的構成を示すものであるが、前記第３、第４符号化部４ａ、５ａは該第２符号化部３ａと同構成であり、前記第３復号部４ｂは該第２復号部３ｂと同構成であるので、説明を省略する。
【００１７】
本実施形態の階層符号化装置を、蓄積伝送型映像端末や、ビデオオーサリングに使用する場合には、前記低レイヤ、第１高レイヤ、第２高レイヤ、…の符号化データは、一旦ハードディスク、マスタテープ等の蓄積メディアに格納される。そして、送信側の蓄積伝送型映像端末が例えば低レイヤの符号化データを用いて原画像信号を受信側の蓄積伝送型映像端末に送信したところ、受信側の蓄積伝送型映像端末からもっと高画質の画像信号の要求を受けたとすると、送信側の蓄積伝送型映像端末は蓄積メディアに蓄積されている例えば第１の高レイヤの符号化データを追加的に送ればよい。受信側は該第１の高レイヤの符号化データを受信すると、先に受信していた低レイヤの符号化データと今回受信した第１の高レイヤの符号化データとを合成して復号することにより、より高画質の画像を再生することができる。さらに、高画質の画像が必要な場合には、送信側は第２の高レイヤの符号化データを追加的に送信するようにすればよい。
【００１８】
また、本発明において、第１高レイヤの処理の量子化を最も細かく行えば、低レイヤと該第１高レイヤの信号の組合わせにより、量子化誤差のない（ロスレス）画像圧縮を行うことができる。第２高レイヤ以下のレイヤでの量子化等の処理は、必要に応じて、後から実行可能である。したがって、この場合、初めには、送信側には低レイヤと第１高レイヤのデータを蓄積しておき、受信側からの要求に応じて順次第２高レイヤ以下の処理を行い、データを送信するといった使用法もできる。
【００１９】
また、本実施形態により符号化された低レイヤから高レイヤまでの符号化データを、マスタテープまたはディスクに格納しておけば、これから一部を切出して編集等を行う場合に、低レイヤの符号化データと、補足データすなわち高レイヤの符号化データとを適宜組み合わせることにより、任意の画質の編集データを作成することができるようになる。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、従来装置のように、ＤＣＴ係数の再生値を減算して、再度量子化前のＤＣＴ係数を予測し、次いで、該予測信号を量子化器で細かい量子化ステップを用いて量子化する等の複雑な構成を必要としないので、構成が簡単であるという効果がある。
【００２１】
また、原画像信号の基礎となる符号化データと、該符号化データの補足符号化信号とを生成することができるので、該原画像信号の基礎となる符号化データと、選択された該符号化データの補足符号化信号とを組合わせることにより、ユーザが希望する画質の符号化データあるいは符号化信号を、容易に、ユーザに提供することができる。また、請求項３のように、前記原画像信号の基礎となる符号化データとその補足符号化信号とを、蓄積メディアに蓄積しておくことにより、原画像信号を再度符号化することなく、いつでもユーザが希望する画質に応じた符号化データを提供することができるようになる。
【００２２】
本発明は、画像信号を符号化しこれを一旦蓄積した後受信側へ送信する蓄積伝送型映像端末や、画像信号の編集等を行うビデオオーサリング等に使用するとその効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の第１符号化部・復号部の具体的構成例を示すブロック図である。
【図３】図１の第２符号化部・復号部の具体的構成例を示すブロック図である。
【図４】従来の蓄積伝送型映像端末を用いた画像信号の伝送システムの一例を示すブロック図である。
【図５】従来の階層符号化装置の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…原画像信号、２ａ…第１符号化部、２ｂ…第１復号部、３ａ…第２符号化部、３ｂ…第２復号部、４ａ…第３符号化部、４ｂ…第３復号部。

Claims

原画像信号を符号化して原画像信号の基礎となる符号化データを生成する第１符号化手段と、
該第１符号化手段によって生成された符号化データを復号し、第１の復号データを出力する第１復号手段と、
前記原画像信号と前記復号データとから第１の差分信号を生成する第１差分信号生成手段と、
該第１の差分信号を符号化して第１の補足符号化データを生成する第２符号化手段と、
該第２符号化手段によって生成された第１の補足符号化データを復号し、第２の復号データを出力する第２復号手段と、
前記第１の差分信号と前記第２の復号データとから第２の差分信号を生成する第２差分信号生成手段と、
該第２の差分信号を符号化して第２の補足符号化データを生成する第３符号化手段とを具備したことを特徴とする階層符号化装置。
請求項１記載の階層符号化装置において、
さらに、前記第３符号化手段によって生成された第２の補足符号化データを復号し、第３の復号データを生成する第３復号手段と、
前記第２の差分信号と前記第３の復号データとから第３の差分信号を生成する第３差分信号生成手段と、
該第３の差分信号を符号化して第３の補足符号化データを生成する第４符号化手段とを具備したことを特徴とする階層符号化装置。
請求項１または２記載の階層符号化装置において、
前記第１符号化手段によって得られた原画信号の基礎となる符号化データと、少なくとも前記第１、第２の補足符号化データは、蓄積メディアに蓄積されるようにしたことを特徴とする階層符号化装置。
請求項３記載の階層符号化装置において、
前記第１符号化手段によって得られた原画信号の基礎となる符号化データと、少なくとも前記第１、第２の補足符号化データのうちの所望の補足符号化データとを前記蓄積メディアから読み出す手段を具備し、
所望の画質の画像信号を再生することができるようにしたことを特徴とする階層符号化装置。
請求項１または２記載の階層符号化装置において、
前記符号化手段と前記復号手段は、ＭＰＥＧ２符号化器とＭＰＥＧ２復号器であることを特徴とする階層符号化装置。