JP3687458B2 - Compression decoding method and compression decoding apparatus - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧縮復号化方法及び圧縮復号化装置に係り、特にコンポーネントビデオ信号のフォーマットを変更して高画質に圧縮符号化し、またこれを圧縮復号化し得る圧縮復号化方法及び圧縮復号化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
2種類の色差信号の各標本化周波数を、それぞれ輝度信号のそれの1/2とした4:2:2コンポーネント符号化方式のディジタル動画像信号(以下、4:2:2画像信号という)を、2種類の色差信号の各標本化周波数は、それぞれ輝度信号のそれの1/2であるが、線順次で色差信号を伝送する4:2:0コンポーネント符号化方式のディジタル動画像信号(以下、4:2:0画像信号という)へ仕様変換し、4:2:0画像信号と動画像の圧縮符号化に必要な付加情報をデータ圧縮部へ転送する場合に、バスライン制御を複雑化させない画像圧縮符号化装置が、従来より知られている(特開平8−46519号公報)。
【0003】
この従来の画像圧縮符号化装置では、公知のD1フォーマットでの記録再生を行うD1−VTRにより再生された4:2:2画像信号を仕様変換回路で4:2:0画像信号へ変換した後、フレームメモリに書き込む一方、付加情報検出部に供給して動画像の圧縮符号化に必要となる付加情報(動きベクトル情報や動き補償予測に必要となるモード判定情報)を検出する。マルチプレクサは、上記のフレームメモリからの4:2:0画像信号を奇数フィールドと偶数フィールドで交互に出力するが、奇数フィールドでは輝度信号画素と色差信号画素とが1画素毎に交互に配列され、偶数フィールドでは輝度信号と付加情報検出部からの付加情報とが1画素毎に交互に配列されたデータ列として取り出してデータ圧縮部へ転送する。データ圧縮部ではデマルチプレクサで4:2:0画像信号と付加情報を分離し、付加情報を用いて4:2:0画像信号を圧縮符号化する。
【0004】
この従来の画像圧縮符号化装置では4:2:2画像信号フォーマットを4:2:0に変換した場合の、一画面の色差信号画素データが半分に減少した部分を効果的に利用して、MPEGなどの4:2:0画像を圧縮符号化する際に必要なパラメータ情報を多重化している。
【0005】
次に、ここで使用されている圧縮方式MPEGについて説明する。MPEGは1988年、ISO/IEC JTC1/SC2(国際標準化機構/国際電気標準化会合同技術委員会1/専門部会2、現在のSC29)に設立された動画像符号化標準を検討する組織の名称(Moving Picture Experts Group)の略称である。MPEG1(MPEGフェーズ1)は1.5Mbps程度の蓄積メディアを対象とした標準で、静止画符号化を目的としたJPEGと、サービス統合ディジタル網(ISDN)のテレビ会議やテレビ電話の低転送レート用の動画像圧縮を目的としたH.261(CCITT SGXV、現在のITU−T SG15で標準化)の基本的な技術を受け継ぎ、蓄積メディア用に新しい技術を導入したものである。これらは1993年8月、ISO/IEC 11172として成立している。MPEG2(MPEGフェ−ズ2)は、通信や放送などの多様なアプリケーションに対応できるように、汎用標準を目的として、1994年11月ISO/IEC 13818、H.262として成立している。
【0006】
MPEGの入力画像のフォーマットは、MPEG1とMPEG2のMP@MLという一般的に使用されているプロファイルでは基本的に4:2:0である。 ITU−R勧告601で規定されている4:2:2コンポーネントフォーマットは、画面上に模式的に表した場合、図14(A)に白四角で示す輝度信号の画素に対し、黒丸で示す色差信号の画素が水平方向において1/2倍になっているのに対し、上記のMPEG2の4:2:0コンポーネントフォーマットは、図14(B)に示すように、白四角で示す輝度信号の画素に対し、黒丸で示す色差信号の画素が垂直方向及び水平方向のそれぞれにおいて1/2倍になっている。なお、図14において、画素位置は位相を示している。
【0007】
また、MPEG1の4:2:0コンポーネントフォーマットは、4:2:2コンポーネントフォーマットに対して、図14(C)に示すように、白四角で示す輝度信号の画素に対し、黒丸で示す色差信号の画素が垂直方向及び水平方向のそれぞれにおいて1/2倍になっている点はMPEG2の4:2:0コンポーネントフォーマットと同様であるが、MPEG2の4:2:0コンポーネントフォーマットとは色差信号の画素位置(位相)が異なる。
【0008】
いずれにしても4:2:0コンポーネント信号は、4:2:2コンポーネント信号に対して垂直解像度が半分になり、ディジタルデータの色の画素数も半分になっていることに変わりはない。周知のように、人間の目は輝度に比べて、色の解像度の認識力が小さいという実験結果に基づいて、MPEG符号化の入力時点で色差信号の画素数を間引いているのである。
【0009】
MPEGの符号化部分は幾つかの技術を組み合わせて作成されている。図15はMPEGによる画像圧縮符号化装置の一例のブロック図を示す。同図において、入力画像は動き補償予測器1で復号化され、この動き補償予測画像と入力画像の差分を減算回路2でとることで時間冗長部分を削減する。予測の方向は、過去、未来、両方からの3モード存在する。また、これらは16画素×16画素のMB(マクロブロック)ごとに切り替えて使用できる。予測方向は入力画像に与えられたピクチャタイプによって決定される。ピクチャタイプはPピクチャとBピクチャとIピクチャがある。過去からの予測と、予測をしないでそのMBを独立で符号化する2モード存在するのがPピクチャである。また、未来からの予測、過去からの予測、両方からの予測、独立で符号化する4モード存在するのがBピクチャである。そして全てのMBが独立で符号化するのがIピクチャである。
【0010】
動き補償(MC:Motion Compensation)は、動き領域をMBごとにパターンマッチングを行ってハーフペル精度で動きベクトルを検出し、動き分だけシフトしてから予測する。動きベクトルは水平方向と垂直方向が存在し、何処からの予測かを示すMCモードと共に、MBの付加情報として伝送される。Iピクチャから次のIピクチャの前のピクチャまでをGOP(Group Of Picture)といい、蓄積メディアなどで使用される場合には、一般に約15ピクチャ程度が使用される。
【0011】
減算回路2より取り出された差分画像信号は、DCT器3において直交変換が行われる。離散コサイン変換(DCT:Discrete Cosine Transform)とは余弦関数を積分核とした積分変換を有限空間への離散変換する直交変換である。MPEGではMBを4分割した8×8のDCTブロックに対して、2次元DCTを行う。一般にビデオ信号は低域成分が多く高域成分が少ないため、DCTを行うと係数が低域に集中する。
【0012】
DCTされた画像データ(DCT係数)は、量子化器4で量子化が行われる。この量子化は量子化マトリックスという8×8の2次元周波数を視覚特性で重み付けした値と、その全体をスカラー倍する量子化スケールという値で乗算した値を量子化値として、DCT係数をその量子化値で除算する。デコーダで逆量子化するときは量子化値で乗算することにより、元のDCT係数に近似している値を得ることになる。
【0013】
量子化されたデータはVLC器5で可変長符号化される。量子化された値のうち直流(DC)成分は予測符号化の一つであるDPCM(Differencial Pulse Code Modulation)を使用する。また交流(AC)成分は低域から高域にジクザグスキャンを行い、ゼロのラン長および有効係数値を1つの事象とし、出現確率の高いものから符号長の短い符号を割り当てていくハフマン符号化が行われる。可変長符号化されたデータは一時バッファ6に蓄えられ、所定の転送レートで符号化データとして出力される。
【0014】
また、その出力されるデータのマクロブロック毎の発生符号量は、符号量制御器7に供給され、目標符号量に対する発生符号量との誤差符号量を量子化器4にフイードバックして量子化スケールを調整することで符号量制御される。量子化された画像データは逆量子化器8にて逆量子化、逆DCT器9にて逆DCTされた後、加算回路10を通して画像メモリ11に一時蓄えられたのち、動き補償予測器1において、差分画像を計算するためのリファレンスの復号化画像として使用される。動き補償予測器1の出力信号は減算回路2と加算回路10に入力される。
【0015】
バッファ6より出力される符号化ビットストリームは、ビデオの場合1ピクチャごとに可変長の符号量をもっている。これはMPEGがDCT、量子化、ハフマン符号化という情報変換を用いている理由と同時に、画質向上のためにピクチャごとに配分する符号量は適応的に変更する必要性がある。動き補償予測を行っているので、あるときは入力画像そのままを符号化し、あるときは予測画像の差分である差分画像を符号化するなど符号化画像自体のエントロピーも大きく変化するためである。この場合多くはその画像のエントロピー比率に配分しつつ、バッファの制限を守りながら符号量制御される。このバッファの制限は、復号装置側のバッファがオーバーフローもアンダーフローも発生しないように符号化することであり、MPEGでVBV(Video Buffering Verifier)として規定されている。
【0016】
図16はMPEGにより圧縮符号化された符号化データの復号化装置の一例のブロック図を示す。同図において、MPEGにより圧縮符号化された符号化データは、VLD器15で可変長復号されてから逆量子化器16で量子化幅と乗算されることにより、元のDCT係数に近似した値とされた後、逆DCT器17に供給されて逆DCTされることにより局部復号化される。
【0017】
また、逆量子化器16より取り出された動きベクトルと予測モードは、動き補償予測器18に画像メモリ20よりの復号化データと共に供給され、これより動き補償予測化した画像データを出力させる。加算器19は逆DCT器17からのデータと動き補償予測器18よりの動き補償予測化した画像データとを加算することにより、符号化装置に入力された画像データと等価な画像データを復号し、復号化データとして画像メモリ20に供給する一方、外部へ出力する。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
図15に示した従来のMPEG方式に準拠した画像圧縮符号化装置では、前述したように、4:2:0フォーマットで圧縮符号化される。一方、家庭用ディジタルVTRの代表的なものにDVC(Digital Video Cassette)がある。DVCはMPEGとは違った圧縮方式であり、現行方式用のSD規格とHDTV用のHD規格とがあり、SD方式では、入力画像フォーマットがNTSCにおいては4:1:1コンポーネントフォーマットとなっている。4:1:1コンポーネントフォーマットは、4:2:2コンポーネントフォーマットに対して、図14(D)に示すように、白四角で示す輝度信号の画素に対し、黒丸で示す色差信号の画素が水平方向において1/2倍(入力画像の1/4倍)になっていて、垂直方向は同じである。
【0019】
ここで、4:2:2画像信号がDVCに記録され、さらにDVCから出力されてMPEG符号化を用いているアプリケーションにコピーする場合を考える。DVCにより符号化された画像データを復号すると、DVCフォーマットが4:1:1である理由から、色差信号の画素間隔は輝度信号の画素間隔に対して、水平方向に1/4になっている。この信号を4:2:0フォーマットのMPEG符号化で再度符号化する場合、4:1:1画像信号の垂直方向をさらに1/2にしてしまい、画素数は4:2:0画像信号と同じ色差信号画素数が存在しているにもかかわらず、4:1:0画像信号と同じ色差信号帯域、すなわち、色差信号の画素数は輝度信号の画素数に対して、水平方向に1/4に、垂直方向は1/2となった信号フォーマットと等価となってしまう。
【0020】
これは4:2:2画像信号の画素数概念図を図17(A)に、4:2:0画像信号の画素数概念図を同図(B)に、4:1:1画像信号の画素数概念図を同図(C)に示すと、4:1:1画像信号をMPEG符号化装置で再度符号化した画像信号は、4:2:2画像信号に比べて、4:1:1画像信号と4:2:0画像信号の色差信号(Cb,Cr)の水平、垂直双方の悪い条件を持ちあわせた、図17(D)に示すような4:1:0画像信号の画素数しか持っていない画像と、同じ帯域になっていることを意味する。このように、従来は色差信号フォーマットの違ったフォーマットの符号化を行うことで、色差信号の劣化を顕著にしてしまうことが問題である。
【0021】
なお、特開平8−46519号公報に記載されている従来の画像圧縮符号化装置は、4:2:2画像信号フォーマットを4:2:0画像信号フォーマットに変換した場合の、一画面の色差信号画素データが半分に減少した部分を効果的に利用して、MPEGなどの4:2:0画像信号を圧縮符号化する際に必要なパラメータ情報を多重化することで、システムとして必要な付加情報をデータ圧縮部へ転送する場合に、バスライン制御を複雑化させないなどの効果はあるものの、この従来装置では、画像の色差信号の劣化を軽減するための手段に関しては何ら開示されていない。
【0022】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、コンポーネントフォーマットを変更して圧縮符号化した場合の画像符号化データの色差信号の劣化を軽減し得る圧縮符号化方法、圧縮復号化方法、圧縮符号化装置及び圧縮復号化装置を提供することを目的とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の圧縮復号化方法は、4:1:1のコンポーネントフォーマットの入力画像信号を一画面に表示したとき、各ライン毎に4画素周期で水平方向に配置される入力画像信号中の色差信号の画素のうち、隣接する4ラインを一組としたとき、各組において2番目又は3番目のライン上の色差信号の画素は、右へ2画素、かつ、垂直方向に1又は2画素上の位置にシフトし、4番目のライン上の色差信号の画素は、右へ2画素、かつ、垂直方向に1又は2画素上の位置にシフトすることにより、4:2:0のコンポーネントフォーマットの画像信号中の色差信号が一画面上で表示される画素位置と等価な画素位置へシフトされた画素置き換えを行う第1のステップと、画素置き換えされた画像信号を4:2:0のコンポーネントフォーマットで圧縮符号化する符号化装置により圧縮符号化を行う第2のステップと、圧縮符号化された画像信号を4:2:0のコンポーネントフォーマットで復号化する復号化装置により復号化して復号信号を得る第3のステップと、復号信号を一画面に表示したとき、復号信号中の水平方向に2画素周期で配置される色差信号の画素に対して、第1のステップによる画素シフトとは逆の画素シフトを行うことにより、4:1:1コンポーネントフォーマットの入力画像信号中の色差信号が一画面上で表示される画素位置と同じ画素位置で表示させる画素置き換えを行う第4のステップとを含むことを特徴とする。
【0024】
また、本発明の圧縮復号化方法は、上記の目的を達成するため、4:1:1のコンポーネントフォーマットの入力画像信号を一画面に表示したとき、水平方向8画素及び垂直方向4画素の隣接する計32画素を一組としたとき、各ライン毎に4画素周期で水平方向に配置され、かつ、各組毎に8つある入力画像信号中の色差信号の画素のうち、垂直方向に隣接する4つの色差信号の画素については、2番目又は3番目のライン上にある色差信号の画素は、右へ2画素、かつ、垂直方向に1又は2画素上の位置にシフトし、4番目のライン上にある色差信号の画素は、右へ2画素、かつ、垂直方向に1又は2画素上の位置にシフトし、垂直方向に隣接する残りの4つの画素については、1番目のライン上にある色差信号の画素と3番目又は2番目のライン上にある色差信号の画素は右へ2画素それぞれシフトし、かつ、シフト後の色差信号の画素位置に2番目又は3番目のライン上と4番目のライン上にある色差信号の画素をそれぞれ垂直方向にシフトすることを各組毎に行うことにより、4:2:0のコンポーネントフォーマットの画像信号中の色差信号が一画面上で表示される画素位置と等価な画素位置へシフトされた画素置き換えを行う第1のステップと、画素置き換えされた画像信号を4:2:0のコンポーネントフォーマットで圧縮符号化する符号化装置により圧縮符号化を行う第2のステップと、圧縮符号化された画像信号を4:2:0のコンポーネントフォーマットで復号化する復号化装置により復号化して復号信号を得る第3のステップと、復号信号を一画面に表示したとき、復号信号中の水平方向に2画素周期で配置される色差信号の画素に対して、第1のステップによる画素シフトとは逆の画素シフトを行うことにより、4:1:1コンポーネントフォーマットの入力画像信号中の色差信号が一画面上で表示される画素位置と同じ画素位置で表示させる画素置き換えを行う第4のステップとを含むことを特徴とする。
【0031】
更に、上記の目的を達成するため、本発明の圧縮復号化装置は、4:1:1のコンポーネントフォーマットの入力画像信号を一画面に表示したとき、各ライン毎に4画素周期で水平方向に配置される入力画像信号中の色差信号の画素のうち、隣接する4ラインを一組としたとき、各組において2番目又は3番目のライン上の色差信号の画素は、右へ2画素、かつ、垂直方向に1又は2画素上の位置にシフトし、4番目のライン上の色差信号の画素は、右へ2画素、かつ、垂直方向に1又は2画素上の位置にシフトすることにより、4:2:0のコンポーネントフォーマットの画像信号中の色差信号が一画面上で表示される画素位置と等価な画素位置へシフトされた画素置き換えを行う第1の画素置き換え器と、第1の画素置き換え器で画素置き換えが行われた画像信号を、4:2:0のコンポーネントフォーマットで圧縮符号化する符号化装置と、符号化装置で圧縮符号化された圧縮符号化画像信号を受け、4:2:0のコンポーネントフォーマットで復号化して復号信号を出力する復号化器と、復号信号を一画面に表示したとき、復号信号中の水平方向に2画素周期で配置される色差信号の画素に対して、第1のステップによる画素シフトとは逆の画素シフトを行うことにより、4:1:1コンポーネントフォーマットの入力画像信号中の色差信号が一画面上で表示される画素位置と同じ画素位置で表示させる画素置き換えをして、符号化装置に入力された画像信号と同じ画像信号を出力する第2の画素置き換え器とを有することを特徴とする。
【0032】
更に、上記の目的を達成するため、本発明の圧縮復号化装置は、4:1:1のコンポーネントフォーマットの入力画像信号を一画面に表示したとき、水平方向8画素及び垂直方向4画素の隣接する計32画素を一組としたとき、各ライン毎に4画素周期で水平方向に配置され、かつ、各組毎に8つある入力画像信号中の色差信号の画素のうち、垂直方向に隣接する4つの色差信号の画素については、2番目又は3番目のライン上にある色差信号の画素は、右へ2画素、かつ、垂直方向に1又は2画素上の位置にシフトし、4番目のライン上にある色差信号の画素は、右へ2画素、かつ、垂直方向に1又は2画素上の位置にシフトし、垂直方向に隣接する残りの4つの画素については、1番目のライン上にある色差信号の画素と3番目又は2番目のライン上にある色差信号の画素は右へ2画素それぞれシフトし、かつ、シフト後の色差信号の画素位置に2番目又は3番目のライン上と4番目のライン上にある色差信号の画素をそれぞれ垂直方向にシフトすることを各組毎に行うことにより、4:2:0のコンポーネントフォーマットの画像信号中の色差信号が一画面上で表示される画素位置と等価な画素位置へシフトされた画素置き換えを行う第1の画素置き換え器と、第1の画素置き換え器で画素置き換えが行われた画像信号を、4:2:0のコンポーネントフォーマットで圧縮符号化する符号化装置と、符号化装置で圧縮符号化された圧縮符号化画像信号を受け、4:2:0のコンポーネントフォーマットで復号化して復号信号を出力する復号化器と、復号信号を一画面に表示したとき、復号信号中の水平方向に2画素周期で配置される色差信号の画素に対して、第1のステップによる画素シフトとは逆の画素シフトを行うことにより、4:1:1コンポーネントフォーマットの入力画像信号中の色差信号が一画面上で表示される画素位置と同じ画素位置で表示させる画素置き換えをして、符号化装置に入力された画像信号と同じ画像信号を出力する第2の画素置き換え器とを有することを特徴とする。
【0035】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図面と共に説明する。まず、図17を用いて本発明の概念を説明する。図17の画素数概念図では、面積が一画面当たりの画素数を示しており、4:2:2(コンポーネントフォーマット)画像信号では、図17(A)に示すように、一画面の色差信号Cb及びCrの各画素数が輝度信号Yの画素数と比較して、水平方向に対して1/2になっていて垂直方向は同じである。また、4:2:0画像信号では、図17(B)に示すように、一画面の色差信号Cb、Crの各画素数が輝度信号Yの画素数と比較して水平方向に対して1/2、垂直方向にも1/2となっている。
【0036】
また、4:1:1画像信号では、図17(C)に示すように、一画面の色差信号Cb、Crの各画素数が輝度信号Yの画素数と比較して、水平方向に対して1/4となっていて垂直方向は同じである。更に、4:1:0画像信号では、図17(D)に示すように、一画面の色差信号Cb、Crの各画素数が輝度信号Yの画素数と比較して水平方向に対して1/4、垂直方向にも1/4となっている。
【0037】
従って、図17(B)及び(C)から分かるように、4:2:0画像信号と4:1:1画像信号の色差信号(Cb、Cr)の画素数(面積)はそれぞれ等しい。本実施の形態はこのことに着目して、画素の置き換えを行い、4:1:1コンポーネントフォーマットの色差信号を、あたかも4:2:0コンポーネントフォーマットの色差信号であったかのようにして変換するようにしたものである。
【0038】
すなわち、前述したように、もとの圧縮符号化画像データが4:1:1コンポーネントフォーマットの画像信号であって、それを4:2:0コンポーネントフォーマットの画像信号にする場合、単純に変換すると、4:1:1画像信号の色差信号の垂直方向の画素数をさらに1/2にしてしまい、画素数は4:2:0画像信号と同じ色差信号画素数が存在しているにもかかわらず、4:1:0画像信号と同じ、2つの色差信号の各画素数は輝度信号の画素数に対して、水平方向に1/4に、垂直方向は1/2となった信号フォーマットと等価となってしまう。
【0039】
そこで、この実施の形態では、これを避けるために、画素の置き換えを行い、4:1:1画像信号中の色差信号をあたかも4:2:0画像信号中の色差信号であったかのようにして変換する。これは実際の画像の位相を無視したやり方であるが、出力する場合に必ずこの逆変換を行えば位相は戻る。また、圧縮を伴うので、符号化劣化が波及する可能性もあるが、劣化を最小限に抑えるべく、符号化レートを高くしてやることで、十分回避できる。
【0040】
例えば、DVCが約25Mbpsで4:1:1コンポーネントフォーマットであるので、この出力圧縮符号化画像データを4:2:0コンポーネントフォーマットのMPEG2圧縮を用いたDVDで約8Mbpsなどで記録する場合、本実施の形態を使用しなければどんなに符号化レートを高くして符号化しても、フォーマット上4:1:0コンポーネントフォーマットの帯域となり、垂直方向の解像度が約半分になってしまう。また、動画の場合にはフィールド処理を行って、フィールドで垂直方向の画素数を半分にするために、動画帯域での垂直解像度特性は1/4になってしまう。しかし、本発明を用いることにより、一般的な画像であれば、MPEG2圧縮で符号化レート8Mbpsでは符号化劣化は殆ど発生しない。従って、本発明の画素の置き換えを逆の手順で戻すことにより、4:1:1画像信号の垂直方向解像度を保ったまま、復号化することが可能となる。
【0041】
次に、4:1:1コンポーネントフォーマットの色差信号を4:2:0コンポーネントフォーマットの色差信号に変換する方法(以下、これを「色差信号411/420画素置き換え方法」という)について、具体的に説明する。色差信号411/420画素置き換え方法は、大きく分けて、フレームピクチャ内で置き換える方法とフィールドピクチャ内で置き換える方法の2種類がある。
【0042】
図1(A)及び(B)は本発明になる画像圧縮符号化方法の第1及び第2の実施の形態の説明図で、いずれもフィールドピクチャ内での色差信号411/420画素置き換え方法を示す。図1(A)及び(B)は、いずれも4:1:1画像信号の画面上での画素位置を示しており、白四角が輝度信号の画素、黒丸が色差信号の画素を示し、灰色の丸印が輝度信号のみが存在する画素位置に置き換えられた後の色差信号の画素を示す。実際の4:1:1画像信号は、画面上には例えば360画素(水平方向に0から359)×480ライン(垂直方向に0から479)存在しているところを、図1では8画素×8ラインの部分を表わしている(後述の図2も同様)。
【0043】
図1(A)の色差信号画素置き換え方法は、0からカウントした画素番号が4で割り切れるときであってライン番号が4で割って2余る、第1フィールドの画素位置の色差信号の画素は、右へ2画素分、上へ2画素分シフトするように置き換え、また、画素番号が4で割り切れるときであって、ライン番号が4で割って3余る、第2フィールドの画素位置の色差信号の画素は、右へ2画素分、上へ2画素分シフトする方法である(ただし、画素番号0は4で割り切れるものとする)。
【0044】
従って、例えば第1フィールドの画素番号0で垂直方向3番目(ライン番号2)の色差信号は、図1(A)に矢印21で示すように、画素番号が4で割り切れ、かつ、ライン番号が4で割って2余る画素位置にあるので、右へ2画素分、上へ2画素分シフトされて画素番号2、ライン番号0の画素位置にシフトされる。同様に、例えば第2フィールドの画素番号0で垂直方向4番目(ライン番号3)の色差信号は、図1(A)に矢印22で示すように、画素番号が4で割り切れ、かつ、ライン番号が4で割って3余る画素位置にあるので、右へ2画素分、上へ2画素分シフトされて画素番号2、ライン番号1の画素位置にシフトされる。
【0045】
この画素置き換え方法によって、4:1:1画像信号の、4で割り切れる画素番号で、4で割ったときに2又は3余るライン番号に存在する色差信号の各画素は、すべて4で割り切れるか4で割ったときに1余るライン番号の、色差信号が存在しない画素位置にシフトされることとなり、結果として4:2:0画像信号の色差信号の画素位置と等価な画素配列に置き換えられる。
【0046】
また、図1(B)の色差信号画素置き換え方法は、0からカウントした画素番号が8で割り切れるときであってライン番号が4で割って2余る、第1フィールドの画素位置にある色差信号の画素は、右へ2画素分、上へ2画素分シフトするように置き換え、また、画素番号が8で割ったときに4余り、ライン番号が4で割り切れる、第1フィールドの画素位置にある色差信号の画素は、右ヘ2画素分シフトし、次に、2つ下の画素をカレントの位置へ(上へ)2画素分シフトする。また、画素番号が8で割りきれるときであって、ライン番号が4で割って3余る、第2フィールドの画素位置にある色差信号の画素は、右へ2画素分、上へ2画素分シフトする。また、画素番号が8で割ったときに4余り、ライン番号が4で割って1余る、第2フィールドの画素位置にある色差信号の画素は、右ヘ2画素分シフトし、次に、2つ下の画素をカレントの位置へ(上へ)2画素分シフトする方法である(ただし、0は4で割り切れるものとする)。
【0047】
従って、例えば画素番号4で垂直方向1番目(ライン番号0)の色差信号は、画素番号が8で割り切れ、かつ、ライン番号が4で割り切れる、第1フィールドの画素位置にあるので、図1(B)に矢印23で示すように、右ヘ2画素分シフトされて本来、色差信号画素が存在しない画素番号6でライン番号0の位置に置き換えられ、続いて、画素番号4、ライン番号0の画素の2つ下の画素番号4、ライン番号2の第1フィールドの色差信号の画素を、図1(B)に矢印24で示すようにシフトして、色差信号画素が存在しなくなったカレントの位置の画素番号4、ライン番号0の画素位置にシフトする。また、画素番号が8で割り切れ、かつ、ライン番号が4で割って2又は3余る位置にある色差信号画素は、図1(A)と同様にしてシフトされる。この画素置き換え方法によって、図1(B)に示すように、4:1:1画像信号が4:2:0画像信号の色差信号の画素位置と等価な画素配列に置き換えられる。
【0048】
図2(A)及び(B)は本発明になる画像圧縮符号化方法の第3及び第4の実施の形態の説明図で、いずれもフレームピクチャ内での色差信号411/420画素置き換え方法を示す。図2(A)及び(B)は、いずれも4:1:1画像信号の画面上での画素位置を示しており、白四角が輝度信号の画素、黒丸が色差信号の画素を示し、灰色の丸印が色差信号の画素が存在しない画素位置に置き換えられた色差信号の画素を示す。
【0049】
図2(A)の色差信号画素置き換え方法は、0からカウントした画素番号が4で割り切れるときであってライン番号が2で割って1又は3余る画素位置にある色差信号の画素は、右へ2画素分、上へ1画素分シフトするように置き換える方法である(ただし、画素番号0は4で割り切れるものとする)。従って、例えば画素番号0で垂直方向2番目(ライン番号1)の色差信号は、図2(A)に矢印26で示すように、画素番号が4で割り切れ、かつ、ライン番号が2で割って1余る画素位置にあるので、右へ2画素分、上へ1画素分シフトされて画素番号2、ライン番号0の画素位置にシフトされる。同様に、例えば画素番号0で垂直方向4番目(ライン番号3)の色差信号は、図2(A)に矢印27で示すように、画素番号が4で割り切れ、かつ、ライン番号が2で割って1余る画素位置にあるので、右へ2画素分、上へ1画素分シフトされて画素番号2、ライン番号2の画素位置にシフトされる。
【0050】
この画素置き換え方法によって、4で割り切れる画素番号で、4で割ったときに1又は3余るライン番号に存在する色差信号の各画素は、すべて4で割ったときに2余る画素番号で、2で割り切れるライン番号の、色差信号が存在しない画素位置にシフトされることとなり、結果として4:2:0画像信号の色差信号の画素位置と等価な画素配列となる。
【0051】
また、図2(B)の色差信号画素置き換え方法は、0からカウントした画素番号が8で割り切れる画素位置にあり、ライン番号が4で割ったときに1又は3余る画素位置にある色差信号の画素は、右へ2画素分、上へ1画素分シフトするように置き換え、また、画素番号が8で割ったときに4余り、ライン番号が2で割り切れる画素位置にある色差信号の画素は、右ヘ2画素分シフトし、次に、1つ下の画素をカレントの位置へ(上へ)1画素分シフトする方法である(ただし、0は8で割り切れるものとする)。
【0052】
従って、例えば画素番号4で垂直方向1番目(ライン番号0)の色差信号は、画素番号が8で割って4余り、かつ、ライン番号が2で割り切れる画素位置にあるので、図2(B)に矢印28で示すように、右ヘ2画素分シフトされて本来、色差信号画素が存在しない画素番号6でライン番号0の位置に置き換えられ、続いて、画素番号4、ライン番号0の画素の1つ下の画素番号4、ライン番号1の色差信号の画素を、図2(B)に矢印29で示すようにシフトして、色差信号画素が存在しなくなったカレントの位置の画素番号4、ライン番号0の画素位置にシフトする。また、画素番号が8で割り切れ、かつ、ライン番号が2で割って1余る位置にある色差信号画素は、図2(A)と同様にしてシフトされる。この画素置き換え方法によって、図2(B)に示すように、4:1:1画像信号の色差信号が、4:2:0画像信号の色差信号の画素位置と等価な画素配列となる。
【0053】
次に、4:2:0コンポーネントフォーマットの色差信号を4:1:1コンポーネントフォーマットの色差信号に変換する方法(以下、これを「色差信号420/411画素置き換え方法」という)について、具体的に説明する。色差信号420/411画素置き換え方法は、上記の色差信号411/420画素置き換え方法の逆の操作を行うものであり、この方法も大きく分けて、フレームピクチャ内で置き換える方法とフィールドピクチャ内で置き換える方法の2種類がある。
【0054】
図3(A)及び(B)は本発明になる画像圧縮復号化方法の第1及び第2の実施の形態の説明図で、いずれもフィールドピクチャ内での色差信号420/411画素置き換え方法を示す。図3(A)及び(B)は、いずれも4:2:0画像信号の画面上での画素位置を示しており、白四角が輝度信号の画素、黒丸が色差信号の画素を示し、灰色の丸印が置き換え後の色差信号の画素を示す。実際の4:2:0画像信号は、画面上には例えば360画素(水平方向に0から359)×480ライン(垂直方向に0から479)存在しているところを、図3では4画素×8ラインの部分を表わしている(後述の図4も同様)。
【0055】
図3(A)の色差信号画素置き換え方法は、0からカウントした画素番号が4で割って2余るときであって、ライン番号が4で割り切れる第1フィールドの色差信号の画素は、左へ2画素分、下へ2画素分シフトするように置き換え、また、画素番号が4で割って2余るときであって、ライン番号が4で割って1余るときは、左へ2画素分、下へ2画素分シフトする方法である(ただし、画素番号0は4で割り切れるものとする)。
【0056】
従って、例えば画素番号2で垂直方向1番目(ライン番号0)の色差信号は、画素番号が4で割って2余り、かつ、ライン番号が4で割り切れる画素位置にあるので、図3(A)に矢印31で示すように、左へ2画素分、下へ2画素分シフトされて画素番号0、ライン番号2の画素位置にシフトされる。同様に、例えば画素番号2で垂直方向2番目(ライン番号1)の色差信号は、図3(A)に矢印32で示すように、画素番号が4で割って2余り、かつ、ライン番号が4で割って1余る画素位置にあるので、左へ2画素分、下へ2画素分シフトされて画素番号0、ライン番号3の画素位置にシフトされる。この画素置き換え方法によって、図1(A)の方法によって置き換えられた4:2:0画像信号の色差信号が、4:1:1画像信号の色差信号の画素位置と等価な画素配列に置き換えられる。
【0057】
また、図3(B)の色差信号画素置き換え方法は、0からカウントした画素番号が8で割って2余るときであってライン番号が4で割り切れるときには、左へ2画素分、下へ2画素分シフトするように置き換え、また、画素番号が8で割って4余るときであって、ライン番号が4で割り切れるときは、下ヘ2画素分シフトし、次に、2つ右の画素をカレントの位置へ(左へ)1画素分シフトする。また、画素番号が8で割って2余るときであって、ライン番号が4で割って1余るときには、左へ2画素分、下へ2画素分シフトする。また、画素番号が8で割って4余るときであって、ライン番号が4で割って1余るときは、下ヘ2画素分シフトし、次に、2つ右の画素をカレントの位置へ(左へ)2画素分シフトする方法である(ただし、0は4で割り切れるものとする)。
【0058】
従って、例えば画素番号4で垂直方向1番目(ライン番号0)の色差信号は、画素番号が8で割って4余り、かつ、ライン番号が4で割り切れる画素位置にあるので、図3(B)に矢印33で示すように、下ヘ2画素分シフトされて本来、色差信号画素が存在しない画素番号4でライン番号2の位置に置き換えられ、続いて、画素番号4、ライン番号0の画素の2つ右の画素番号6、ライン番号0の色差信号の画素を、図3(B)に矢印34で示すようにシフトして、色差信号画素が存在しなくなったカレントの位置の画素番号4、ライン番号0の画素位置にシフトする。また、画素番号が8で割って2余り、かつ、ライン番号が4で割り切れるか、1余る位置にある色差信号画素は、図3(A)と同様にしてシフトされる。この画素置き換え方法によって、図1(B)の方法によって画素が置き換えられた4:2:0画像信号の色差信号が、図3(B)に示すように、4:1:1画像信号の色差信号の画素位置と等価な画素配列に置き換えられる。
【0059】
図4(A)及び(B)は本発明になる画像圧縮復号化方法の第3及び第4の実施の形態の説明図で、いずれもフレームピクチャ内での色差信号420/411画素置き換え方法を示す。図4(A)及び(B)は、いずれも4:2:0画像信号の画面上での画素位置を示しており、白四角が輝度信号の画素、黒丸が色差信号の画素を示し、灰色の丸印が置き換え後の色差信号の画素を示す。
【0060】
図4(A)の色差信号画素置き換え方法は、0からカウントした画素番号が4で割って2余るときであって、ライン番号が2で割り切れるときには、左へ2画素分、下へ1画素分シフトするように置き換える方法である(ただし、画素番号0は2で割り切れるものとする)。
【0061】
従って、例えば画素番号2で垂直方向1番目(ライン番号0)の色差信号は、画素番号が4で割って2余り、かつ、ライン番号が2で割り切れる画素位置にあるので、図4(A)に矢印36で示すように、左へ2画素分、下へ1画素分シフトされて画素番号0、ライン番号1の画素位置にシフトされる。同様に、例えば画素番号2で垂直方向3番目(ライン番号2)の色差信号は、画素番号が4で割って2余り、かつ、ライン番号が2で割り切れる画素位置にあるので、図4(A)に矢印37で示すように、左へ2画素分、下へ1画素分シフトされて画素番号0、ライン番号3の画素位置にシフトされる。この画素置き換え方法によって、図2(A)の方法により画素が置き換えられた4:2:0画像信号の色差信号が、4:1:1画像信号の色差信号の画素位置と等価な画素配列に置き換えられる。
【0062】
また、図4(B)の色差信号画素置き換え方法は、0からカウントした画素番号が8で割って2余るときであって、ライン番号が2で割り切れるときには、左へ2画素分、下へ1画素分シフトするように置き換え、また、画素番号が8で割って4余るときであって、ライン番号が2で割り切れるときは、下ヘ1画素分シフトし、次に、2つ右の画素をカレントの位置へ(左へ)2画素分シフトする方法である(ただし、0は2で割り切れるものとする)。
【0063】
従って、例えば画素番号4で垂直方向1番目(ライン番号0)の色差信号は、画素番号が8で割って4余り、かつ、ライン番号が2で割り切れる画素位置にあるので、図4(B)に矢印38で示すように、下ヘ1画素分シフトされて本来、色差信号画素が存在しない画素番号4でライン番号1の位置に置き換えられ、続いて、画素番号4、ライン番号0の画素の2つ右の画素番号6、ライン番号0の色差信号の画素を、図4(B)に矢印39で示すようにシフトして、色差信号画素が存在しなくなったカレントの位置の画素番号4、ライン番号0の画素位置にシフトする。また、画素番号が8で割って2余り、かつ、ライン番号が2で割り切れる位置にある色差信号画素は、図4(A)と同様にしてシフトされる。この画素置き換え方法によって、図2(B)の方法によって画素が置き換えられた4:2:0画像信号の色差信号が、図4(B)に示すように、4:1:1画像信号の色差信号の画素位置と等価な画素配列となる。
【0064】
なお、上記の説明では、便宜上、画像圧縮符号化では色差信号411/420画素置き換えをし、画像圧縮復号化では色差信号420/411画素置き換えをするものとして説明したが、その逆(つまり、画像圧縮復号化で色差信号411/420画素置き換え、画像圧縮符号化で色差信号420/411画素置き換え)としてもよいことは勿論である。
【0065】
次に、本発明になる圧縮符号化装置及び圧縮復号化装置の各実施の形態について、図面と共に説明する。図5は本発明になる圧縮符号化装置の第1の実施の形態のブロック図を示す。同図において、4:1:1画像信号は、色差信号411/420フォーマット変換器41と、色差信号411/420画素置き換え器42にそれぞれ入力される。
【0066】
色差信号411/420フォーマット変換器41は、入力された4:1:1画像信号の水平方向をオーバーサンプリングして水平画素数を2倍にする。また垂直方向には帯域を1/2にするフィルタリングを施してから、サンプリング数を半分にする。色差信号411/420画素置き換え器42は、前記図1(A)及び(B)、図2(A)及び(B)と共に説明した色差信号411/420画素置き換え方法のうち、いずれか任意に設定した、あるいは予め定められた一つの方法により色差信号411/420画素置き換えをする。
【0067】
この色差信号411/420画素置き換え器42は、例えば入力された4:1:1画像信号から色差信号を分離してメモリにアドレス制御器の制御の下に順次に書き込み、前記図1、図2と共に説明した色差信号411/420画素置き換え方法を実現するようなアドレス順で、メモリから記憶色差信号データを読み出して再度メモリに書き込み、その後そのメモリから読み出した色差信号データを入力4:1:1画像信号から分離した輝度信号データに合成して出力する構成である。
【0068】
色差信号411/420フォーマット変換器41と、色差信号411/420画素置き換え器42の各出力画像信号は、スイッチ回路(S/W)44にそれぞれ供給され、ここでユーザーインターフェース43からのスイッチング信号により、ユーザーにより指定された方の方式の画像信号が選択される。この場合、後述する本発明の復号化装置を使用して復号する場合には、色差信号411/420画素置き換え器42からの等価的に4:2:0コンポーネントフォーマットとされた、4:2:0画像信号が選択されるように、S/W44が切り替えられる。これに対し、本発明による画素置き換え手段を有しない既存の復号化装置で圧縮符号化したディジタル信号を復号させる場合は、色差信号411/420フォーマット変換器41から取り出された、帯域的に4:1:0コンポーネントフォーマットとされた画像信号が選択されるように、S/W44が切り替えられる。
【0069】
S/W44により選択された画像信号はMPEG符号化器45に入力され、4:2:0コンポーネントフォーマットのMPEG方式に準拠した圧縮符号化がなされる。このMPEG符号化器45は、図15に示した公知の構成である。このMPEG符号化器45の入力画像信号は、本来は4:1:1コンポーネントフォーマットであるが、色差信号411/420画素置き換え器42で画素置き換えがなされている場合は、色差信号に関してはあたかも4:2:0コンポーネントフォーマットの色差信号であったかのように変換されているので、従来のように符号化によって4:1:0画像信号のようになることはなく、4:2:0画像信号として取り出される。MPEG符号化器45により符号化されて取り出されたビットストリームは、バッファメモリ及びフォーマッタ46に供給される。
【0070】
一方、同期制御部47は所定の期間のタイマを持ち、同期信号発生器48に所定の期間ごとにトリガー信号を出力する。この所定の期間は例えばNTSC方式画像信号の1フレーム期間である1/29.97秒などに選定される。同期信号発生部48は、同期制御部47からのトリガー信号の入力を検出すると、最初のMPEGのシンタックスで映像音声とは関係ないデータを埋め込むことのできるエリアとして設定されている、user_dataなどの所定のエリア内で本実施の形態の識別コードの存在を示す、予め一意に識別可能な固定パターンの同期信号を発生する。
【0071】
例えば、MPEG1のビデオストリームピクチャレイヤは、図12に示すように定められていて、スライスレイヤの手前で、ユーザデータスタートコード(user_data_start_code)を送った後に、ユーザデータ(user_data)を8ビット単位で伝送することができるような仕組みが定義されている。また、MPEG2などのトランスポートストリームのシステムレイヤにも、図13に示すように、トランスポート・プライベート・データ・フラグ(transport_pivate_data_flag)に1を立てると、プライベートデータ(private_data)が存在することを明示でき、データ長もトランスポートパケットをはみ出さないという制限のもとで、トランスポート・プライベート・データ・レングス(transport_private_data_length)に設定したデータ長のプライベートデータ(private_data)を送信することができるように定められている。
【0072】
これ以外にも、MPEGシステムでユーザ固有のデータを伝送する方法は、ストリームid(stream_id)にプライベートストリーム(private_stream)を設定して専用のパケットを宣言することで送信するなど、仕組みは幾つか定義されており、本実施の形態で同期信号や識別コードを符号化データに多重して伝送する目的においては、それらのどの仕組みを用いても構わない。
【0073】
ここでは、MPEG1ビデオのuser_dataを用いるものとすると、user_data_start_codeはスライスレイヤの手前で0x000001B2と定義されている。そのコードを送った後にユーザデータエリア内で後述する識別コードの存在を示す、予め一意に識別可能な同期信号を送信する。この同期信号は、MPEG規格とは別に定めた値(例えば、0x0f0f0f0f2428fdaa)に設定されており、この同期信号の後に後述する識別コードが多重されている位置を復号化装置側に特定させる目的を持つ。具体的には、上記の同期信号の発生タイミングは、バッファメモリ及びフォーマッタ46に、MPEG符号化器45から入力されるMPEGのストリームを観測しながら、所定のuser_dataエリアを特定し、その後にuser_data_start_codeを発生し、user_dataエリアであることを宣言してからとなる。
【0074】
図5に示す同期信号発生部48は、また同期信号を発生したことを示す信号を識別コード発生部49に出力する。識別コード発生部49は、同期信号の後のタイミングで、バッファメモリ及びフォーマッタ46の入力画像信号が色差信号411/420フォーマット変換器41で処理されたものなのか、色差信号411/420画素置き換え器42で処理されたものなのかを示す値の識別コードを発生して、バッファメモリ及びフォーマッタ46に供給する。
【0075】
識別コードの値は、ユーザインタフェース43から同期信号発生部48を介して入力される信号に基づいて定められ、例えば識別コードとして1バイトを用意して、0x01であれば色差信号411/420画素置き換え器42で処理されたことを示し、0x00であれば色差信号411/420フォーマット変換器41で処理されたことを示す。バッファメモリ及びフォーマッタ46は、記録媒体51のフォーマットに準じたデータ配置を行った圧縮符号化画像データや同期信号及び識別コードからなるディジタル信号をデータ記録部50に出力し、これにより、磁気テープ、光ディスクその他の記録媒体51に記録させる。
【0076】
なお、色差信号411/420画素置き換え器42が、図1及び図2と共に示した4種類の色差信号411/420画素置き換え方法のうち、2種類以上の色差信号411/420画素置き換え方法を選択できる構成である場合は、どの種類の色差信号411/420画素置き換え方法を用いたかを示す情報も識別コードに含める。
【0077】
次に、本発明を実現するための好適な復号化装置例について説明する。図6は本発明になる圧縮復号化装置の第1の実施の形態のブロック図を示す。同図において、図5の画像圧縮符号化装置により記録された記録媒体51から読み出されたディジタル信号は、バッファメモリ52に一時蓄積された後、同期信号検出部53、識別コード検出部54及びMPEG復号化器55にそれぞれ供給される。同期信号検出部53は、MPEGのストリームを観測しながら、所定のuser_dataエリアを特定し、その後にuser_data_start_codeを検出して、user_dataエリアであることを確認した後で、固定パターンの同期信号を検出する。
【0078】
識別コード検出部54は、同期信号を検出した時点で同期信号検出部53から出力されるトリガー信号を受け、同期信号に同期して所定エリアに多重されている識別コードを再生ディジタル信号中から検出し、色差信号生成方法判定部56に送信する。色差信号生成方法判定部56は、再生ディジタル信号が図5の色差信号411/420フォーマット変換器41で処理されたものなのか、色差信号411/420画素置き換え器42で処理されたものなのかを入力識別コードから判定し、その判定結果に応じてスイッチ回路(S/W)57をスイッチング制御すると共に、その判定結果を色差信号出力フォーマット変換器59に供給する。
【0079】
すなわち、色差信号生成方法判定部56は、色差信号411/420画素置き換え器42で処理されたと判定した場合には、図16に示した公知の構成のMPEG復号化器55により復号化された画像データを、色差信号420/411画素置き換え器58へ供給し、また、色差信号411/420フォーマット変換器41で処理されたと判定した場合には、MPEG復号化器55により復号化された画像データを直接、色差信号出力フォーマット変換器59に供給するように、スイッチ回路(S/W)57をスイッチング制御する。
【0080】
色差信号420/411画素置き換え器58は、前記図3(A)及び(B)、図4(A)及び(B)と共に説明した色差信号420/411画素置き換え方法のうち、記録媒体51に記録された画像信号で採用された色差信号411/420画素置き換え方法に対応した、所定の一つの方法により色差信号420/411画素置き換えをして、圧縮符号化装置に入力された元の画像信号と同じ4:1:1画像信号に戻されて出力する。
【0081】
すなわち、図5の圧縮符号化装置の色差信号411/420画素置き換え器42により、4:1:1画像信号の色差信号については、4:2:0画像信号の色差信号配列と等価的にされ、4:1:1画像信号中の色差信号をあたかも4:2:0画像信号中の色差信号であったかのようにして、MPEG符号化器45で符号化した信号の復号信号がMPEG復号化器55から出力される場合は、その復号信号の色差信号に関しては本来の画像の位相とは異なっているので、色差信号411/420画素置き換え器42で行った色差信号411/420画素置き換え方法と逆の色差信号420/411画素置き換えをして、色差信号の位相を元に戻す必要がある。
【0082】
そのため、色差信号411/420画素置き換え器42で図1(A)の色差信号411/420画素置き換え方法を行った場合は、色差信号420/411画素置き換え器58は、図3(A)の色差信号420/411画素置き換え方法を行う必要があり、同様に、色差信号411/420画素置き換え方法が図1(B)、図2(A)、図2(B)の場合は、それぞれ対応する図3(B)、図4(A)、図4(B)に示した色差信号411/420画素置き換え方法を行う必要がある。
【0083】
色差信号出力フォーマット変換器59は、色差信号生成方法判定部56からの判定結果に基づいて、色差信号420/411画素置き換え器58により圧縮符号化装置に入力された画像信号と同じ4:1:1画像信号に戻された画像信号が入力されたと検出したときは、その4:1:1画像信号を水平方向に2倍のオーバーサンプルをして4:2:2画像信号に変換して出力する。一方、色差信号出力フォーマット変換器59は、色差信号生成方法判定部56からの判定結果に基づいて、MPEG復号化器55から出力された画像信号がそのまま入力されたと検出したときは、その画像信号を垂直方向に2倍にオーバーサンプルして出力する。
【0084】
従って、色差信号出力フォーマット変換器59にMPEG復号化器55からスイッチ回路57を通して直接に入力される画像信号が、4:2:0画像信号であれば4:2:2画像信号として色差信号出力フォーマット変換器59から出力され、他方、4:1:1画像信号をMPEG符号化した信号をMPEG復号化器55で復号した4:1:0画像信号であれば、4:1:0画像信号のまま出力されることとなる。
【0085】
次に、本発明装置の第2の実施の形態について説明する。図7は本発明になる圧縮符号化装置の第2の実施の形態のブロック図を示す。同図中、図5と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。上記の第1の実施の形態では、画面全体においてフレームピクチャ内での色差信号画素の置き換え、又はフィールドピクチャ内での色差信号画素の置き換えを固定的に行うこととして説明したが、この実施の形態では、フレーム/フィールド相関判定部61を用いて自動で切り替えるようにしたものである。
【0086】
すなわち、4:1:1画像信号は図7のフレーム/フィールド相関判定部61に供給され、ここで所定のエリアごとにフレーム/フィールド相関の判定が行われ、フィールドの相関が大きいとの判定結果が得られた場合は、図1(A)、(B)のようにフィールドピクチャ内で色差信号の画素を置き換え、フレーム相関が大きいとの判定結果が得られた場合は、図2(A)、(B)のようにフレームピクチャ内で色差信号の画素を置き換えるように、色差信号411/420画素書き換え器42を判定結果に応じて制御して、4:2:0画像信号に変換させる。
【0087】
また、フレーム/フィールド相関判定部61からの判定結果が識別コード発生部62に供給され、フィールドピクチャ内で色差信号の画素を置き換えたか、フレームピクチャ内で色差信号の画素を置き換えたかを識別コードの中のもう1ビットを用いて指定する。
【0088】
フレーム/フィールド相関判定部61による相関判定は、例えば図18の特定エリア81の画像データ内において、82で示すように1ラインの画像データと1ライン下の画像データとの第1の差分和(上下の2つの画素間の差の値を1ライン分の画素について加算した値)を計算し、同様に83で示すように2ライン下の画素との第2の差分和を計算し、どちらか差分和の小さかったほうが相関が大きいと判定する方法が考えられる。図18では第1の差分和がフレーム相関の大きさを示しており、第2の差分和がフィールド相関の大きさを示している。
【0089】
図8は本発明になる圧縮符号化装置の第3の実施の形態のブロック図を示す。同図中、図5、図7と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。この実施の形態は、図7の第2の実施の形態におけるフレーム/フィールド相関判定部61の判定結果を識別コード発生部62(49)ではなく、MPEG符号化器64に供給し、MPEGで用いられているマクロブロック(16画素×16ライン)に、フレーム/フィールド相関判定結果を用いるようにしたものである。MPEG符号化器64は、このフレーム/フィールド判断結果を受け、図15に示したDCT器3が入力結果に基づいてフレーム/フィールドのどちらかで行い、また、動き補償予測器1がフレーム/フィールドのどちらかの動き補償予測を行う。
【0090】
これにより、この実施の形態では、マクロブロック単位でフレームもしくはフィールド相関の大小を判断している判断結果に、あわせて色差信号画素の置き換え方法をフレームもしくはフィールド内のピクチャで行うことで、置き換え後のピクチャの垂直方向の相関が高くなり、MPEG圧縮の符号化効率が高まる。従って、同じ符号化レ−トで符号化した場合、相対的に高画質で符号化することが可能となる。
【0091】
判定結果は図19に示したMPEG2のビデオシンタックスのマクロブロックレイヤであるDCTをフレーム/フィールドのどちらで行ったかを示すモード(MPEG2のビデオ符号化シンタックスにおけるdct_type1ビット 0のときがフレーム、1のときがフィールド)、あるいはフレーム/フィールドの動き補償モード(MPEG2のビデオ符号化シンタックスにおけるFrame_motion_type2ビットが01のときがフィールド、10のときがフレーム)をリンクして使うことで、あえて送信しなくても済む。
【0092】
図9は本発明になる圧縮復号化装置の第2の実施の形態のブロック図を示す。同図中、図6と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。この第2の実施の形態は、図8に示した圧縮符号化装置に対応した実施の形態で、バッファメモリ52からの再生ディジタル信号がMPEG復号化器68に供給されて、復号化されると共に、その際のDCTモード信号が色差信号420/411画素置き換え器69に供給される。
【0093】
色差信号420/411画素置き換え器69は、DCTモードがフィールドモードの場合、フィールドの相関が大きく、入力画像信号はフィールドピクチャ内で色差信号411/420画素書き換えが行われていると考えられるので、図3(A)又は同図(B)に示したようにフィールドピクチャ内で色差信号420/411画素置き換えを行い、DCTモードがフレームモードの場合は、フレームの相関が大きく、フレームピクチャ内で色差信号411/420画素書き換えが行われていると考えられるので、図4(A)又は同図(B)に示したようにフレームピクチャ内で色差信号420/411画素置き換えを行う。
【0094】
図10は本発明になる圧縮符号化装置の第4の実施の形態のブロック図を示す。同図中、図5と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。この実施の形態は、4:2:0画像信号中の色差信号を4:1:1画像信号に置き換えて符号化する構成としたものである。すなわち、図10において、4:2:0画像信号は、色差信号420/411フォーマット変換器71及び色差信号420/411画素置き換え器72にそれぞれ供給される。
【0095】
色差信号420/411フォーマット変換器71は、入力された4:2:0画像信号の水平画素数を半分にし、垂直方向には2倍にオーバーサンプルする。色差信号420/411画素置き換え器72は、前記図3(A)及び(B)、図4(A)及び(B)と共に説明した色差信号420/411画素置き換え方法のうち、いずれか任意に設定した、又は予め定められた一つの方法により色差信号420/411画素置き換えをする。
【0096】
色差信号420/411フォーマット変換器71と、色差信号420/411画素置き換え器72の各出力画像信号は、スイッチ回路(S/W)44にそれぞれ供給され、ここでユーザーインターフェース43からのスイッチング信号により、ユーザーにより指定された方の方式の画像信号が選択される。スイッチ回路44により選択された4:1:1画像信号は、DVC符号化器73に供給され、ここでDVC規格に準拠した4:1:1コンポーネントフォーマットでの符号化が行われた後、バッファメモリ及びフォーマッタ74に供給される。この実施の形態では、MPEGデータをDVCフォーマットとして符号化したときに、4:2:0コンポーネントフォーマットと同じ水平方向の帯域特性を保持して再生することができる。
【0097】
図11は本発明になる圧縮復号化装置の第3の実施の形態のブロック図を示す。同図中、図6と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。この第3の実施の形態は、図10に示した圧縮符号化装置に対応した実施の形態で、バッファメモリ52から取り出された4:1:1画像信号をDVC復号化器76で復号化した後スイッチ回路57に供給される。
【0098】
色差信号411/420画素置き換え器77は、スイッチ回路57から入力された4:1:1画像信号を、前記図1(A)、(B)及び図2(A)及び(B)と共に説明した色差信号411/420画素置き換え方法のうち、符号化装置側に対応した一つの方法により色差信号411/420画素置き換えを行う。
【0099】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第2のコンポーネントフォーマットの入力画像信号が、DVCなど4:1:1コンポーネントフォーマットであり、これをMPEGのような4:2:0コンポーネントフォーマットに再符号化し直す場合、等価的に4:1:0の信号の画素数しか持っていない画像と同じ帯域になってしまうことなく、MPEG出力画像信号の帯域を4:1:1コンポーネントフォーマットと同じ垂直方向の帯域特性をほとんど保持して再生することができる。
【0100】
また、本発明によれば、MPEGなど4:2:0コンポーネントフォーマットを変更して4:1:1コンポーネントフォーマットのDVC符号化を用いているアプリケーションに符号化し直す場合、等価的に4:1:0画像信号の画素数しか持っていない画像と同じ帯域になってしまうことなく、DVC出力画像信号の帯域を4:2:0コンポーネントフォーマットと同じ水平方向の帯域特性を保持して再生することができる。
【0101】
更に、本発明によれば、フレーム相関とフィールド相関のうち、相関の大きな方のピクチャ内での色差信号の画素置き換えを行うようにしているため、圧縮符号化効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像圧縮符号化方法の第1及び第2の実施の形態における色差信号画素置き換え方法の説明図である。
【図2】 本発明の画像圧縮符号化方法の第3及び第4の実施の形態における色差信号画素置き換え方法の説明図である。
【図3】 本発明の画像圧縮復号化方法の第1及び第2の実施の形態における色差信号画素置き換え方法の説明図である。
【図4】 本発明の画像圧縮復号化方法の第3及び第4の実施の形態における色差信号画素置き換え方法の説明図である。
【図5】 本発明の圧縮符号化装置の第1の実施の形態のブロック図である。
【図6】 本発明の圧縮復号化装置の第1の実施の形態のブロック図である。
【図7】 本発明の圧縮符号化装置の第2の実施の形態のブロック図である。
【図8】 本発明の圧縮符号化装置の第3の実施の形態のブロック図である。
【図9】 本発明の圧縮復号化装置の第2の実施の形態のブロック図である。
【図10】 本発明の圧縮符号化装置の第4の実施の形態のブロック図である。
【図11】 本発明の圧縮復号化装置の第3の実施の形態のブロック図である。
【図12】MPEG1ビデオストリームピクチャレイヤの一部を示す表である。
【図13】MPEG2トランスポートストリームのシステムレイヤの一部を示す表である。
【図14】4:2:2画像信号、MPEG2の画像信号、MPEG1の画像信号及び4:1:1画像信号の輝度信号と色差信号の各画素位置を説明する図である。
【図15】 MPEG符号化器の一例のブロック図である。
【図16】 MPEG復号化器の一例のブロック図である。
【図17】 4:2:2画像信号、4:2:0画像信号、4:1:1画像信号及び4:1:0画像信号の各画素数概念図である。
【図18】 フレーム相関とフィード相関の判定の説明図である。
【図19】 MPEG2のビデオシンタックスのマクロブロックレイヤを示す図である。
【符号の説明】
41 色差信号411/420フォーマット変換器
42 色差信号411/420画素置き換え器
43 ユーザーインタフェース
44、57 スイッチ回路(S/W)
45、64 MPEG符号化器
46、74 バッファメモリ及びフォーマッタ
47 同期制御部
48 同期信号発生部
49、62 識別コード発生部
50 データ記録部
51 記録媒体
52 バッファメモリ
53 同期信号検出部
54 識別コード検出部
55、68 MPEG復号化器
56 色差信号生成方法判別部
58 色差信号420/411画素置き換え器
59、78 色差信号出力フォーマット変換器
61 フレーム/フィールド相関判定部
71 色差信号420/411フォーマット変換器
72 色差信号420/411画素置き換え器
73 DVC符号化器
77 色差信号411/420画素置き換え器
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present inventioncompressionDecryptionMethod andIn particular, the present invention relates to a compression / decoding device, and in particular, can change the format of a component video signal to perform compression encoding with high image quality, and can also perform compression decodingcompressionDecryptionMethod andAnd a compression decoding apparatus.
[0002]
[Prior art]
A digital video signal (hereinafter referred to as 4: 2: 2 image signal) of a 4: 2: 2 component encoding method in which each sampling frequency of the two types of color difference signals is ½ that of the luminance signal. Each sampling frequency of the two types of color difference signals is ½ that of the luminance signal, but a digital moving image signal (hereinafter referred to as 4: 2: 0 component coding system) that transmits the color difference signals in a line sequential manner. (4: 2: 0 image signal), and the bus line control is complicated when transferring the 4: 2: 0 image signal and additional information necessary for compression encoding of the moving image to the data compression unit. An image compression / encoding apparatus that does not allow this has been known (Japanese Patent Laid-Open No. 8-46519).
[0003]
In this conventional image compression coding apparatus, a 4: 2: 2 image signal reproduced by a D1-VTR that performs recording and reproduction in a known D1 format is converted into a 4: 2: 0 image signal by a specification conversion circuit. While being written in the frame memory, it is supplied to the additional information detection unit to detect additional information (motion vector information and mode determination information necessary for motion compensation prediction) necessary for compression encoding of a moving image. The multiplexer outputs the 4: 2: 0 image signal from the frame memory alternately in the odd field and the even field, and in the odd field, the luminance signal pixel and the color difference signal pixel are alternately arranged for each pixel, In the even field, the luminance signal and the additional information from the additional information detection unit are taken out as a data string alternately arranged for each pixel and transferred to the data compression unit. In the data compression unit, the 4: 2: 0 image signal and the additional information are separated by the demultiplexer, and the 4: 2: 0 image signal is compression-coded using the additional information.
[0004]
In this conventional image compression coding apparatus, when the 4: 2: 2 image signal format is converted to 4: 2: 0, the portion where the color difference signal pixel data of one screen is reduced by half is effectively used. Parameter information necessary for compression encoding of 4: 2: 0 images such as MPEG is multiplexed.
[0005]
Next, the compression method MPEG used here will be described. MPEG is the name of an organization that examines video coding standards established in 1988 by ISO / IEC JTC1 / SC2 (International Organization for Standardization / International Electrotechnical Standards Meeting Technical Committee 1 / Technical Committee 2, current SC29) ( It is an abbreviation for “Moving Picture Experts Group”. MPEG1 (MPEG Phase 1) is a standard for storage media of about 1.5 Mbps, and is used for low-transfer rates for video conferencing and video telephony for JPEG and service integrated digital network (ISDN) for the purpose of still image coding. H. for video compression. It inherits the basic technology of H.261 (CCITT SGXV, standardized by the current ITU-T SG15), and introduces a new technology for storage media. These were established in August 1993 as ISO / IEC 11172. MPEG2 (MPEG Phase 2) is an ISO / IEC 13818, November 1994 H.264 standard for the purpose of general-purpose standards so as to be compatible with various applications such as communication and broadcasting. It is established as 262.
[0006]
The format of the MPEG input image is basically 4: 2: 0 in the generally used profile of MP @ ML of MPEG1 and MPEG2. When the 4: 2: 2 component format defined in the ITU-R recommendation 601 is schematically represented on the screen, the color difference indicated by a black circle with respect to the pixel of the luminance signal indicated by the white square in FIG. While the pixel of the signal is halved in the horizontal direction, the 4: 2: 0 component format of MPEG2 described above is a pixel of the luminance signal indicated by a white square as shown in FIG. On the other hand, the color difference signal pixels indicated by black circles are halved in each of the vertical and horizontal directions. In FIG. 14, the pixel position indicates the phase.
[0007]
Further, the 4: 2: 0 component format of MPEG1 is a color difference signal indicated by a black circle with respect to a pixel of a luminance signal indicated by a white square, as shown in FIG. 14C, in contrast to the 4: 2: 2 component format. Is the same as the MPEG2 4: 2: 0 component format in that the pixels are ½ times in the vertical and horizontal directions, but the MPEG2 4: 2: 0 component format is the color difference signal. Pixel position (phase) is different.
[0008]
In any case, the 4: 2: 0 component signal has the same vertical resolution as that of the 4: 2: 2 component signal, and the number of pixels of the color of the digital data is also halved. As is well known, the human eye thins out the number of pixels of the color difference signal at the time of input of MPEG coding based on the experimental result that the recognition ability of the color resolution is smaller than the luminance.
[0009]
The encoded part of MPEG is created by combining several technologies. FIG. 15 is a block diagram showing an example of an MPEG image compression encoding apparatus. In the figure, the input image is decoded by the motion compensated predictor 1, and the time redundant portion is reduced by taking the difference between the motion compensated predicted image and the input image by the subtraction circuit 2. There are three modes of prediction from the past and the future. These can be switched and used for each 16 pixels × 16 pixels MB (macroblock). The prediction direction is determined by the picture type given to the input image. There are P picture, B picture, and I picture. There are two modes in which the prediction from the past and the MB are independently encoded without prediction, and the P picture is present. In addition, there are four modes in which prediction from the future, prediction from the past, prediction from both, and four modes independently encoded exist. It is the I picture that all MBs are encoded independently.
[0010]
In motion compensation (MC), a motion vector is pattern-matched for each MB to detect a motion vector with half-pel accuracy, and is predicted after shifting by the amount of motion. The motion vector has a horizontal direction and a vertical direction, and is transmitted as additional information of the MB together with the MC mode indicating where the prediction is from. A group from an I picture to a picture before the next I picture is called a GOP (Group Of Picture), and when it is used in a storage medium or the like, generally about 15 pictures are used.
[0011]
The differential image signal extracted from the subtraction circuit 2 is subjected to orthogonal transformation in the DCT unit 3. Discrete cosine transform (DCT) is an orthogonal transform that discretely transforms an integral transform with a cosine function as an integral kernel into a finite space. In MPEG, two-dimensional DCT is performed on an 8 × 8 DCT block obtained by dividing MB into four. In general, a video signal has many low-frequency components and few high-frequency components. Therefore, when DCT is performed, coefficients are concentrated in a low frequency.
[0012]
The quantized image data is subjected to quantization by the quantizer 4. This quantization is based on a value obtained by multiplying a value obtained by weighting an 8 × 8 two-dimensional frequency called a quantization matrix with a visual characteristic and a value called a quantization scale for multiplying the whole by a scalar, and using a quantized value as a DCT coefficient. Divide by the digitized value. When inverse quantization is performed by the decoder, a value approximating the original DCT coefficient is obtained by multiplying by the quantized value.
[0013]
The quantized data is variable length encoded by the VLC unit 5. Of the quantized values, the direct current (DC) component uses DPCM (Differencial Pulse Code Modulation) which is one of predictive coding. Also, AC (AC) components are zigzag scanned from low to high, with zero run length and effective coefficient value as one event, and Huffman coding that assigns codes with a short code length from those with high appearance probability Is done. The variable-length encoded data is stored in the temporary buffer 6 and output as encoded data at a predetermined transfer rate.
[0014]
The generated code amount for each macroblock of the output data is supplied to the code amount controller 7, and the error code amount of the generated code amount with respect to the target code amount is fed back to the quantizer 4 to quantize the scale. The amount of code is controlled by adjusting. The quantized image data is inversely quantized by the inverse quantizer 8, inversely DCTed by the inverse DCT device 9, and then temporarily stored in the image memory 11 through the adder circuit 10, and then in the motion compensated predictor 1. , Used as a reference decoded image for calculating a difference image. The output signal of the motion compensation predictor 1 is input to the subtraction circuit 2 and the addition circuit 10.
[0015]
In the case of video, the encoded bit stream output from the buffer 6 has a variable amount of code for each picture. This is because MPEG uses information conversion such as DCT, quantization, and Huffman coding, and at the same time, it is necessary to adaptively change the code amount allocated to each picture in order to improve image quality. This is because the motion compensated prediction is performed, so that the entropy of the encoded image itself changes greatly, such as encoding the input image as it is in some cases and encoding a difference image that is the difference between the predicted images in some cases. In this case, in many cases, the code amount is controlled while allocating the entropy ratio of the image and keeping the limitation of the buffer. The limitation of this buffer is to encode the buffer on the decoding device side so that neither overflow nor underflow occurs, and it is specified as VBV (Video Buffering Verifier) in MPEG.
[0016]
FIG. 16 is a block diagram showing an example of an apparatus for decoding encoded data compressed and encoded by MPEG. In the figure, encoded data compressed and encoded by MPEG is subjected to variable length decoding by a VLD unit 15 and then multiplied by a quantization width by an inverse quantizer 16 to obtain a value approximating the original DCT coefficient. Then, the signal is supplied to the inverse DCT unit 17 and subjected to inverse DCT to be locally decoded.
[0017]
Also, the motion vector and the prediction mode extracted from the inverse quantizer 16 are supplied to the motion compensation predictor 18 together with the decoded data from the image memory 20, and thereby output the image data subjected to motion compensation prediction. The adder 19 decodes image data equivalent to the image data input to the encoding device by adding the data from the inverse DCT device 17 and the image data subjected to motion compensation prediction from the motion compensation predictor 18. The decoded data is supplied to the image memory 20 and output to the outside.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
In the image compression coding apparatus compliant with the conventional MPEG system shown in FIG. 15, as described above, compression coding is performed in the 4: 2: 0 format. On the other hand, DVC (Digital Video Cassette) is a typical home digital VTR. DVC is a compression method different from MPEG, and has an SD standard for the current method and an HD standard for HDTV. In the SD method, the input image format is a 4: 1: 1 component format in NTSC. . In the 4: 1: 1 component format, the pixel of the color difference signal indicated by the black circle is horizontal with respect to the pixel of the luminance signal indicated by the white square as shown in FIG. The direction is ½ times (¼ times the input image), and the vertical direction is the same.
[0019]
Here, consider a case where a 4: 2: 2 image signal is recorded in a DVC, and further output from the DVC and copied to an application using MPEG coding. When image data encoded by DVC is decoded, the pixel interval of the color difference signal is ¼ in the horizontal direction with respect to the pixel interval of the luminance signal because the DVC format is 4: 1: 1. . When this signal is encoded again with the 4: 2: 0 format MPEG encoding, the vertical direction of the 4: 1: 1 image signal is further halved, and the number of pixels is 4: 2: 0 image signal. Despite the presence of the same number of color difference signal pixels, the same color difference signal band as that of the 4: 1: 0 image signal, that is, the number of pixels of the color difference signal is 1 / H in the horizontal direction with respect to the number of pixels of the luminance signal. 4, the vertical direction is equivalent to a signal format of ½.
[0020]
FIG. 17A shows a conceptual diagram of the number of pixels of a 4: 2: 2 image signal, and FIG. 17B shows a conceptual diagram of the number of pixels of a 4: 2: 0 image signal. When the conceptual diagram of the number of pixels is shown in FIG. 5C, the image signal obtained by re-encoding the 4: 1: 1 image signal with the MPEG encoding device is 4: 1: compared with the 4: 2: 2 image signal. The pixel of the 4: 1: 0 image signal as shown in FIG. 17D, which has both horizontal and vertical bad conditions of the color difference signals (Cb, Cr) of one image signal and 4: 2: 0 image signal. It means that it is in the same band as an image that has only a number. As described above, there is a problem in that the deterioration of the color difference signal becomes significant by encoding the format having a different color difference signal format.
[0021]
Note that the conventional image compression coding apparatus described in JP-A-8-46519 discloses a color difference of one screen when a 4: 2: 2 image signal format is converted to a 4: 2: 0 image signal format. By effectively using the portion where the signal pixel data has been reduced by half, the parameter information necessary for compression encoding of 4: 2: 0 image signals such as MPEG is multiplexed, thereby adding the necessary amount as a system. Although there is an effect of not complicating the bus line control when transferring information to the data compression unit, this conventional apparatus does not disclose any means for reducing the deterioration of the color difference signal of the image.
[0022]
The present invention has been made in view of the above points. A compression encoding method, a compression decoding method, and a compression code that can reduce deterioration of a color difference signal of image encoded data when compression encoding is performed by changing a component format. An object of the present invention is to provide an encoding device and a compression decoding device.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the present inventionIn the compression decoding method, when an input image signal in a component format of 4: 1: 1 is displayed on one screen, the pixels of the color difference signal in the input image signal arranged in the horizontal direction in a 4-pixel cycle for each line. Among them, when four adjacent lines are taken as one set, the pixels of the color difference signal on the second or third line in each set are shifted to the right by 2 pixels and vertically to a position on 1 or 2 pixels. Then, the pixel of the color difference signal on the fourth line is shifted to the position of 2 pixels to the right and 1 or 2 pixels in the vertical direction, so that the image signal in the 4: 2: 0 component format image signal A first step of performing pixel replacement in which the color difference signal is shifted to a pixel position equivalent to a pixel position displayed on one screen, and the pixel-replaced image signal is compressed in a component format of 4: 2: 0. A second step of performing compression encoding by the encoding device to be encoded, and a third step of obtaining a decoded signal by decoding the compression-encoded image signal by a decoding device that decodes the image signal in a 4: 2: 0 component format And when the decoded signal is displayed on one screen, the pixel shift opposite to the pixel shift in the first step is applied to the pixels of the color difference signal arranged in the horizontal direction in the decoded signal in a two-pixel cycle. And a fourth step of performing pixel replacement in which the color difference signal in the input image signal of the 4: 1: 1 component format is displayed at the same pixel position as the pixel position displayed on one screen.It is characterized by that.
[0024]
  In addition, the present inventionCompression decoding methodIn order to achieve the above purpose,When an input image signal of a component format of 4: 1: 1 is displayed on one screen, when a total of 32 adjacent pixels of 8 pixels in the horizontal direction and 4 pixels in the vertical direction are combined as a set, a cycle of 4 pixels for each line. Among the chrominance signal pixels in the input image signal that are arranged in the horizontal direction and there are eight for each set, four chrominance signal pixels adjacent in the vertical direction are on the second or third line. Pixels of a certain color difference signal are shifted to the right by two pixels and a position one or two pixels in the vertical direction, and pixels of the color difference signal on the fourth line are two pixels to the right and vertical. For the remaining four pixels adjacent to each other in the vertical direction, the color difference signal pixels on the first line and the color difference signal on the third or second line are shifted. Pixels are shifted 2 pixels to the right In addition, by shifting each color difference signal pixel on the second or third line and the fourth line in the vertical direction to the pixel position of the color difference signal after the shift in each vertical direction, A first step of performing pixel replacement in which a color difference signal in an image signal of a component format of 2: 0 is shifted to a pixel position equivalent to a pixel position displayed on one screen, and the image signal after pixel replacement Second step of performing compression encoding by an encoding device that performs compression encoding in a 4: 2: 0 component format, and decoding for decoding a compression-encoded image signal in a 4: 2: 0 component format A third step of obtaining a decoded signal by decoding by the apparatus, and a color difference arranged in a two-pixel cycle in the horizontal direction in the decoded signal when the decoded signal is displayed on one screen The pixel position where the color difference signal in the input image signal in the 4: 1: 1 component format is displayed on one screen by performing the pixel shift opposite to the pixel shift in the first step for the pixels of the signal No. 1 And a fourth step of performing pixel replacement to be displayed at the same pixel position.
[0031]
  Furthermore, in order to achieve the above object, the compression decoding apparatus of the present invention includes:When an input image signal of a component format of 4: 1: 1 is displayed on one screen, four adjacent lines among the pixels of the color difference signal in the input image signal arranged in a horizontal direction with a period of four pixels for each line. , The pixels of the color difference signal on the second or third line in each set are shifted to the position two pixels to the right and one or two pixels vertically, and the fourth line The pixel of the upper color difference signal is shifted to the position two pixels to the right and one or two pixels in the vertical direction, so that the color difference signal in the image signal of the 4: 2: 0 component format is on one screen. A first pixel replacer that performs pixel replacement shifted to a pixel position equivalent to the pixel position displayed in (1) and an image signal that has undergone pixel replacement by the first pixel replacer are 4: 2: 0. Component An encoding device that compresses and encodes with a mat; a decoder that receives a compressed encoded image signal that has been compressed and encoded by the encoding device, decodes the signal in a 4: 2: 0 component format, and outputs a decoded signal; When the decoded signal is displayed on one screen, by performing a pixel shift opposite to the pixel shift by the first step on the pixels of the color difference signal arranged in the horizontal direction in the decoded signal in a two-pixel cycle, The same image as the image signal input to the encoding device by performing pixel replacement in which the color difference signal in the input image signal in the 4: 1: 1 component format is displayed at the same pixel position as the pixel position displayed on one screen. And a second pixel replacement unit that outputs a signal.
[0032]
  Furthermore, in order to achieve the above object, the compression decoding apparatus of the present invention includes:When an input image signal of a component format of 4: 1: 1 is displayed on one screen, when a total of 32 adjacent pixels of 8 pixels in the horizontal direction and 4 pixels in the vertical direction are combined as a set, a cycle of 4 pixels for each line. Among the chrominance signal pixels in the input image signal that are arranged in the horizontal direction and there are eight for each set, four chrominance signal pixels adjacent in the vertical direction are on the second or third line. Pixels of a certain color difference signal are shifted to the right by two pixels and a position one or two pixels in the vertical direction, and pixels of the color difference signal on the fourth line are two pixels to the right and vertical. For the remaining four pixels adjacent to each other in the vertical direction, the color difference signal pixels on the first line and the color difference signal on the third or second line are shifted. Pixels are shifted 2 pixels to the right In addition, by shifting each color difference signal pixel on the second or third line and the fourth line in the vertical direction to the pixel position of the color difference signal after the shift in each vertical direction, A first pixel replacement unit that performs pixel replacement in which a color difference signal in an image signal of a component format of 2: 0 is shifted to a pixel position equivalent to a pixel position displayed on one screen, and a first pixel replacement An image signal that has been subjected to pixel replacement by the encoder in a 4: 2: 0 component format, and a compression-coded image signal that has been compression-encoded by the encoder. : A decoder that decodes in a component format of 0 and outputs a decoded signal, and a color difference signal arranged in a two-pixel cycle in the horizontal direction in the decoded signal when the decoded signal is displayed on one screen The pixel position at which the color difference signal in the input image signal of the 4: 1: 1 component format is displayed on one screen is obtained by performing a pixel shift opposite to the pixel shift in the first step on And a second pixel replacement unit that performs pixel replacement to be displayed at the same pixel position and outputs the same image signal as the image signal input to the encoding device.
[0035]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the concept of the present invention will be described with reference to FIG. In the conceptual diagram of the number of pixels in FIG. 17, the area indicates the number of pixels per screen. In the 4: 2: 2 (component format) image signal, as shown in FIG. Compared with the number of pixels of the luminance signal Y, the number of pixels of Cb and Cr is ½ with respect to the horizontal direction, and the vertical direction is the same. In the 4: 2: 0 image signal, the number of pixels of the color difference signals Cb and Cr on one screen is 1 in the horizontal direction compared to the number of pixels of the luminance signal Y, as shown in FIG. / 2 and 1/2 in the vertical direction.
[0036]
In the 4: 1: 1 image signal, the number of pixels of the color difference signals Cb and Cr on one screen is compared with the number of pixels of the luminance signal Y as shown in FIG. It is 1/4 and the vertical direction is the same. Furthermore, in the 4: 1: 0 image signal, the number of pixels of the color difference signals Cb and Cr in one screen is 1 in the horizontal direction as compared with the number of pixels of the luminance signal Y, as shown in FIG. / 4 and 1/4 in the vertical direction.
[0037]
Accordingly, as can be seen from FIGS. 17B and 17C, the number of pixels (area) of the color difference signals (Cb, Cr) of the 4: 2: 0 image signal and the 4: 1: 1 image signal are equal. In this embodiment, paying attention to this, pixel replacement is performed so that the color difference signal of the 4: 1: 1 component format is converted as if it was a color difference signal of the 4: 2: 0 component format. It is a thing.
[0038]
That is, as described above, when the original compression-encoded image data is an image signal having a 4: 1: 1 component format and is converted into an image signal having a 4: 2: 0 component format, Although the number of pixels in the vertical direction of the color difference signal of the 4: 1: 1: 1 image signal is further halved and the number of pixels is the same as that of the 4: 2: 0 image signal, the number of pixels is the same. As in the case of the 4: 1: 0 image signal, the signal format is such that the number of pixels of the two color difference signals is 1/4 in the horizontal direction and 1/2 in the vertical direction with respect to the number of pixels of the luminance signal. It becomes equivalent.
[0039]
Therefore, in this embodiment, in order to avoid this, the pixel is replaced, and the color difference signal in the 4: 1: 1 image signal is as if it was the color difference signal in the 4: 2: 0 image signal. Convert. This is a method in which the phase of the actual image is ignored, but the phase returns if this inverse transformation is always performed when outputting. In addition, since compression is involved, there is a possibility that encoding degradation will spread, but it can be sufficiently avoided by increasing the encoding rate in order to minimize degradation.
[0040]
For example, since the DVC is about 25 Mbps and the 4: 1: 1 component format, when this output compression encoded image data is recorded on the DVD using the MPEG2 compression of the 4: 2: 0 component format at about 8 Mbps, etc. If the embodiment is not used, no matter how high the encoding rate is encoded, the band of the 4: 1: 0 component format is used in the format, and the vertical resolution becomes about half. In the case of a moving image, field processing is performed to halve the number of pixels in the vertical direction in the field, so that the vertical resolution characteristic in the moving image band becomes ¼. However, by using the present invention, for a general image, encoding deterioration hardly occurs at an encoding rate of 8 Mbps with MPEG2 compression. Therefore, it is possible to perform decoding while maintaining the vertical resolution of the 4: 1: 1 image signal by returning the pixel replacement of the present invention in the reverse procedure.
[0041]
Next, a method for converting a color difference signal in the 4: 1: 1 component format into a color difference signal in the 4: 2: 0 component format (hereinafter referred to as “color difference signal 411/420 pixel replacement method”) is specifically described. explain. The color difference signal 411/420 pixel replacement method is roughly divided into two types: a method of replacing within a frame picture and a method of replacing within a field picture.
[0042]
FIGS. 1A and 1B are explanatory diagrams of the first and second embodiments of the image compression coding method according to the present invention, both of which are methods for replacing the color difference signal 411/420 pixels in the field picture. Show. FIGS. 1A and 1B both show pixel positions on the screen of a 4: 1: 1 image signal, white squares indicate luminance signal pixels, black circles indicate color difference signal pixels, and gray. These circles indicate the pixels of the color difference signal after being replaced with pixel positions where only the luminance signal exists. The actual 4: 1: 1 image signal is, for example, 360 pixels (0 to 359 in the horizontal direction) × 480 lines (0 to 479 in the vertical direction) on the screen. This represents a portion of 8 lines (the same applies to FIG. 2 described later).
[0043]
In the color difference signal pixel replacement method of FIG. 1A, when the pixel number counted from 0 is divisible by 4, and the line number is divided by 4, the pixel of the color difference signal at the pixel position in the first field is 2 When the pixel number is divisible by 4 and the line number is divided by 4, the remainder of the color difference signal at the pixel position in the second field is shifted by 2 pixels to the right and 2 pixels upward. The pixels are shifted by two pixels to the right and two pixels upward (however, pixel number 0 is divisible by 4).
[0044]
Therefore, for example, the pixel number 0 in the first field and the third color difference signal in the vertical direction (line number 2) are divisible by 4 as indicated by the arrow 21 in FIG. Since there are two remaining pixel positions divided by 4, it is shifted by two pixels to the right and two pixels upward and shifted to the pixel position of pixel number 2 and line number 0. Similarly, for example, the pixel number 0 in the second field and the fourth color difference signal in the vertical direction (line number 3) are divisible by 4 as indicated by the arrow 22 in FIG. Divide by 4 and there are three remaining pixel positions, so it is shifted to the right by 2 pixels and up by 2 pixels, and shifted to the pixel position of pixel number 2 and line number 1.
[0045]
With this pixel replacement method, the pixel numbers that are divisible by 4 in the 4: 1: 1 image signal are all divisible by 4 for each pixel of the color difference signal that is present in 2 or 3 remaining line numbers when divided by 4. As a result, the pixel position is shifted to the pixel position of the remaining line number where no color difference signal exists, and as a result, it is replaced with a pixel arrangement equivalent to the pixel position of the color difference signal of the 4: 2: 0 image signal.
[0046]
Further, the color difference signal pixel replacement method of FIG. 1 (B) is the case where the pixel number counted from 0 is divisible by 8, and the line number is divided by 4 to leave 2 and the color difference signal at the pixel position in the first field is left. The pixel is replaced so that it is shifted 2 pixels to the right and 2 pixels upward, and when the pixel number is divided by 8, the remainder is 4 and the line number is divisible by 4. The color difference at the pixel position in the first field The pixel of the signal is shifted to the right by two pixels, and then the two pixels below are shifted by two pixels to the current position (up). Also, when the pixel number is divisible by 8 and the line number is divided by 4 and the remainder is 3, the pixel of the color difference signal at the pixel position in the second field is shifted by 2 pixels to the right and by 2 pixels upward To do. Further, the pixel of the color difference signal at the pixel position of the second field, which is four remainders when the pixel number is divided by 8, and one remainder when the line number is divided by 4, is shifted by two pixels to the right, and then 2 This is a method of shifting the next lower pixel to the current position (upward) by 2 pixels (provided that 0 is divisible by 4).
[0047]
Accordingly, for example, the first color difference signal in the vertical direction (line number 0) at pixel number 4 is at the pixel position in the first field where the pixel number is divisible by 8 and the line number is divisible by 4. B) is shifted to the right by two pixels as indicated by an arrow 23 and is replaced with the position of line number 0 by pixel number 6 where no chrominance signal pixel originally exists, and subsequently, pixel number 4 and line number 0 The pixel of the chrominance signal in the first field of pixel number 4 and line number 2 two pixels below is shifted as indicated by the arrow 24 in FIG. 1B, and the current chrominance signal pixel no longer exists. Shift to the pixel position of pixel number 4 and line number 0 of the position. In addition, the color difference signal pixels whose pixel number is divisible by 8 and whose line number is divided by 4 or remaining 2 or 3 are shifted in the same manner as in FIG. By this pixel replacement method, as shown in FIG. 1B, the 4: 1: 1 image signal is replaced with a pixel array equivalent to the pixel position of the color difference signal of the 4: 2: 0 image signal.
[0048]
FIGS. 2A and 2B are explanatory diagrams of the third and fourth embodiments of the image compression coding method according to the present invention, both of which are chrominance signal 411/420 pixel replacement methods in a frame picture. Show. FIGS. 2A and 2B both show the pixel positions of the 4: 1: 1 image signal on the screen. The white squares indicate the luminance signal pixels, the black circles indicate the color difference signal pixels, and gray. These circles indicate the pixels of the color difference signal replaced with the pixel positions where the pixels of the color difference signal do not exist.
[0049]
In the color difference signal pixel replacement method of FIG. 2A, when the pixel number counted from 0 is divisible by 4, the line number is divided by 2, and the pixel of the color difference signal at the 1 or 3 remaining pixel position moves to the right. In this method, the pixel is shifted by 2 pixels and shifted upward by 1 pixel (however, pixel number 0 is divisible by 4). Accordingly, for example, the second color difference signal in the vertical direction (line number 1) at pixel number 0 is divided by 4 and divided by 2 as indicated by an arrow 26 in FIG. Since there is one more pixel position, it is shifted by two pixels to the right and one pixel upward and shifted to the pixel position of pixel number 2 and line number 0. Similarly, for example, the pixel number 0 and the fourth color difference signal (line number 3) in the vertical direction are divisible by 4 and the line number is divided by 2, as indicated by an arrow 27 in FIG. Therefore, the pixel position is shifted by two pixels to the right and one pixel upward, and shifted to the pixel position of pixel number 2 and line number 2.
[0050]
With this pixel replacement method, each pixel of the color difference signal existing in the line number that is 1 or 3 remaining when divided by 4 is divided by 4, and each pixel of the color difference signal that is present in the remaining line number when divided by 4 is 2 remaining pixel numbers that are 2 The line number that can be divided is shifted to a pixel position where no color difference signal exists, and as a result, a pixel arrangement equivalent to the pixel position of the color difference signal of the 4: 2: 0 image signal is obtained.
[0051]
Further, the color difference signal pixel replacement method in FIG. 2B is a pixel position where the pixel number counted from 0 is at a pixel position divisible by 8, and when the line number is divided by 4, the color difference signal at the remaining pixel position is 1 or 3. The pixel is replaced so that it is shifted by 2 pixels to the right and by 1 pixel upward, and when the pixel number is divided by 8, there are 4 more pixels of the color difference signal at the pixel position where the line number is divisible by 2. This is a method of shifting right by two pixels and then shifting the next lower pixel to the current position (up) by one pixel (provided that 0 is divisible by 8).
[0052]
Therefore, for example, the first color difference signal in the vertical direction (line number 0) at pixel number 4 is at a pixel position where the pixel number is divided by 8 and there are four remainders, and the line number is divisible by 2. Therefore, FIG. As shown by an arrow 28, the pixel is shifted by 2 pixels to the right and is replaced with the position of line number 0 by pixel number 6 where no chrominance signal pixel originally exists, and subsequently, the pixels of pixel number 4 and line number 0 are changed. The pixel of the color difference signal of the pixel number 4 and the line number 1 that is one lower is shifted as indicated by an arrow 29 in FIG. 2B, and the pixel number 4 of the current position where the color difference signal pixel no longer exists, Shift to the pixel position of line number 0. In addition, the color difference signal pixels at the pixel number divisible by 8 and the line number divided by 2 and remaining one are shifted in the same manner as in FIG. With this pixel replacement method, as shown in FIG. 2B, the color difference signal of the 4: 1: 1 image signal becomes a pixel array equivalent to the pixel position of the color difference signal of the 4: 2: 0 image signal.
[0053]
Next, a method of converting a color difference signal of 4: 2: 0 component format into a color difference signal of 4: 1: 1 component format (hereinafter referred to as “color difference signal 420/411 pixel replacement method”) is specifically described. explain. The chrominance signal 420/411 pixel replacement method performs the reverse operation of the chrominance signal 411/420 pixel replacement method. This method is also broadly divided into a method of replacing within a frame picture and a method of replacing within a field picture. There are two types.
[0054]
FIGS. 3A and 3B are explanatory diagrams of the first and second embodiments of the image compression decoding method according to the present invention, both of which are methods for replacing the color difference signal 420/411 pixel in the field picture. Show. 3 (A) and 3 (B) both show pixel positions of the 4: 2: 0 image signal on the screen, white squares indicate luminance signal pixels, black circles indicate color difference signal pixels, and gray Indicates a pixel of the color difference signal after replacement. The actual 4: 2: 0 image signal has 360 pixels (0 to 359 in the horizontal direction) × 480 lines (0 to 479 in the vertical direction), for example, on the screen. This represents an 8-line portion (the same applies to FIG. 4 described later).
[0055]
The color difference signal pixel replacement method of FIG. 3A is when the pixel number counted from 0 is divided by 4 and left by two, and the pixel of the color difference signal in the first field whose line number is divisible by 4 is 2 to the left. When the pixel number is divided by 4 and left by 2 and the line number is divided by 4 and left by 1 and left by 2 pixels, the pixel number is shifted down by 2 pixels and down. This is a method of shifting by two pixels (however, pixel number 0 is divisible by 4).
[0056]
Therefore, for example, the first color difference signal in the vertical direction (line number 0) at pixel number 2 is at a pixel position where the pixel number is divided by 4 and the remainder is 2 and the line number is divisible by 4. FIG. As indicated by an arrow 31, the pixel is shifted to the left by two pixels and downward by two pixels to be shifted to the pixel position of pixel number 0 and line number 2. Similarly, for example, the color difference signal of pixel number 2 in the second vertical direction (line number 1) has a pixel number divided by 4 to give two remainders as shown by an arrow 32 in FIG. Since it is at the remaining pixel position divided by 4, it is shifted by 2 pixels to the left and by 2 pixels downward and shifted to the pixel position of pixel number 0 and line number 3. With this pixel replacement method, the color difference signal of the 4: 2: 0 image signal replaced by the method of FIG. 1A is replaced with a pixel array equivalent to the pixel position of the color difference signal of the 4: 1: 1 image signal. .
[0057]
3B, when the pixel number counted from 0 is divided by 8 and 2 is left, and the line number is divisible by 4, 2 pixels to the left and 2 pixels to the bottom. When the pixel number is divided by 8 and left to be 4 and the line number is divisible by 4, it is shifted down by 2 pixels, and then the pixel on the 2 right is the current Shift one pixel to the position (to the left). Further, when the pixel number is divided by 8 and 2 is left, and when the line number is divided by 4 and 1 is left, the pixel is shifted to the left by 2 pixels and down by 2 pixels. Also, when the pixel number is divided by 8 and there are four remainders, and when the line number is divided by 4 and one remainder, the lower pixel is shifted by 2 pixels, and then the pixel on the right is moved to the current position ( (To the left) This is a method of shifting by two pixels (provided that 0 is divisible by 4).
[0058]
Therefore, for example, the first color difference signal in the vertical direction (line number 0) at pixel number 4 is at a pixel position where the pixel number is divided by 8 and left by 4 and the line number is divisible by 4, so FIG. As indicated by an arrow 33, the pixel is shifted by 2 pixels to the lower position and replaced with the position of line number 2 by pixel number 4 where no color difference signal pixel originally exists, and subsequently, the pixels of pixel number 4 and line number 0 are changed. The pixel of the chrominance signal of pixel number 6 and line number 0 to the right two is shifted as shown by the arrow 34 in FIG. 3B, and the pixel number 4 at the current position where the chrominance signal pixel no longer exists, Shift to the pixel position of line number 0. Further, the chrominance signal pixel whose pixel number is divided by 8 to be 2 and the line number is divisible by 4 or is left is shifted in the same manner as in FIG. By this pixel replacement method, the color difference signal of the 4: 2: 0 image signal in which the pixel is replaced by the method of FIG. 1B is changed to the color difference of the 4: 1: 1 image signal as shown in FIG. It is replaced with a pixel array equivalent to the pixel position of the signal.
[0059]
FIGS. 4A and 4B are explanatory diagrams of the third and fourth embodiments of the image compression decoding method according to the present invention, both of which are the color difference signal 420/411 pixel replacement methods in the frame picture. Show. 4A and 4B show the pixel positions of the 4: 2: 0 image signal on the screen, and the white squares indicate the pixels of the luminance signal, the black circles indicate the pixels of the color difference signal, and gray Indicates a pixel of the color difference signal after replacement.
[0060]
The color difference signal pixel replacement method in FIG. 4A is when the pixel number counted from 0 is divided by 4 and left by 2 and when the line number is divisible by 2, 2 pixels to the left and 1 pixel to the bottom. This is a method of replacement so as to shift (however, pixel number 0 is divisible by 2).
[0061]
Accordingly, for example, the first color difference signal in the vertical direction (line number 0) at pixel number 2 is at a pixel position where the pixel number is divided by 4 and the remainder is 2 and the line number is divisible by 2, so that FIG. As indicated by an arrow 36, the pixel position is shifted to the left by two pixels and shifted downward by one pixel to be shifted to the pixel position of pixel number 0 and line number 1. Similarly, for example, the color difference signal of pixel number 2 in the third vertical direction (line number 2) is at a pixel position where the pixel number is divided by 4 and the remainder is 2 and the line number is divisible by 2. FIG. ) Is shifted to the left by two pixels and downward by one pixel, and is shifted to the pixel position of pixel number 0 and line number 3. By this pixel replacement method, the color difference signal of the 4: 2: 0 image signal in which the pixel is replaced by the method of FIG. 2A becomes a pixel array equivalent to the pixel position of the color difference signal of the 4: 1: 1 image signal. Replaced.
[0062]
Also, the color difference signal pixel replacement method of FIG. 4B is when the pixel number counted from 0 is divided by 8 and 2 is left, and when the line number is divisible by 2, 2 pixels to the left and 1 to the bottom. If the pixel number is divided by 8 and the remainder is 4 and the line number is divisible by 2, the pixel number is shifted to the bottom by one pixel, and then the pixel on the two right is This is a method of shifting two pixels to the current position (to the left) (provided that 0 is divisible by 2).
[0063]
Therefore, for example, the color difference signal of pixel number 4 in the first vertical direction (line number 0) is at a pixel position where the pixel number is divided by 8 to be 4 and the line number is divisible by 2, so that FIG. As indicated by an arrow 38, the pixel is shifted by one pixel to the bottom and replaced with the position of line number 1 by pixel number 4 where no color difference signal pixel originally exists, and subsequently, the pixels of pixel number 4 and line number 0 are replaced. The pixel of the chrominance signal with pixel number 6 and line number 0 two right is shifted as indicated by the arrow 39 in FIG. 4B, and the pixel number 4 at the current position where the chrominance signal pixel no longer exists, Shift to the pixel position of line number 0. Further, the color difference signal pixels at the positions where the pixel number is divided by 8 to be two and the line number is divisible by 2 are shifted in the same manner as in FIG. By this pixel replacement method, the color difference signal of the 4: 2: 0 image signal in which the pixel is replaced by the method of FIG. 2B is changed to the color difference of the 4: 1: 1 image signal as shown in FIG. 4B. The pixel arrangement is equivalent to the pixel position of the signal.
[0064]
In the above description, for the sake of convenience, it has been described that the color difference signal 411/420 pixel replacement is performed in the image compression encoding and the color difference signal 420/411 pixel replacement is performed in the image compression decoding. Of course, the color difference signal 411/420 pixels may be replaced by compression decoding, and the color difference signal 420/411 pixels may be replaced by image compression encoding.
[0065]
Next, embodiments of the compression encoding apparatus and compression decoding apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 shows a block diagram of a first embodiment of a compression coding apparatus according to the present invention. In the figure, the 4: 1: 1 image signal is input to the color difference signal 411/420 format converter 41 and the color difference signal 411/420 pixel replacement unit 42, respectively.
[0066]
The color difference signal 411/420 format converter 41 oversamples the horizontal direction of the input 4: 1: 1 image signal to double the number of horizontal pixels. In addition, in the vertical direction, filtering is performed to halve the band, and then the number of sampling is halved. The chrominance signal 411/420 pixel replacement unit 42 is set to any one of the chrominance signal 411/420 pixel replacement methods described in conjunction with FIGS. 1 (A) and 1 (B) and FIGS. 2 (A) and 2 (B). Alternatively, the color difference signal 411/420 pixels are replaced by a predetermined method.
[0067]
The color difference signal 411/420 pixel replacement unit 42 separates the color difference signal from, for example, the input 4: 1: 1 image signal, and sequentially writes it into the memory under the control of the address controller. The stored color difference signal data is read from the memory and written again in the memory in the order of addresses so as to realize the color difference signal 411/420 pixel replacement method described above, and the color difference signal data read from the memory is input 4: 1: 1. The luminance signal data separated from the image signal is combined and output.
[0068]
The output image signals of the color difference signal 411/420 format converter 41 and the color difference signal 411/420 pixel replacer 42 are supplied to a switch circuit (S / W) 44, respectively, where a switching signal from the user interface 43 is used. The image signal of the method specified by the user is selected. In this case, when decoding using the decoding apparatus of the present invention described later, the 4: 2: 0 component format equivalent from the color difference signal 411/420 pixel replacer 42 is set to 4: 2: The S / W 44 is switched so that the 0 image signal is selected. On the other hand, when a digital signal compressed and encoded by an existing decoding apparatus that does not have a pixel replacement unit according to the present invention is decoded, a 4: 4 band extracted from the chrominance signal 411/420 format converter 41 is used. The S / W 44 is switched so that an image signal in the 1: 0 component format is selected.
[0069]
The image signal selected by the S / W 44 is input to the MPEG encoder 45, and is compressed and encoded in accordance with the 4: 2: 0 component format MPEG system. The MPEG encoder 45 has a known configuration shown in FIG. The input image signal of the MPEG encoder 45 is originally in a 4: 1: 1 component format. However, when the pixel replacement is performed by the color difference signal 411/420 pixel replacer 42, it is as if the color difference signal is 4. : 2: 0 component format color difference signal is converted as if it were a 4: 2: 0 image signal by encoding as in the prior art. It is taken out. The bit stream encoded and extracted by the MPEG encoder 45 is supplied to the buffer memory and formatter 46.
[0070]
On the other hand, the synchronization control unit 47 has a timer for a predetermined period, and outputs a trigger signal to the synchronization signal generator 48 every predetermined period. This predetermined period is selected, for example, 1 / 29.97 seconds, which is one frame period of the NTSC image signal. When the synchronization signal generation unit 48 detects the input of the trigger signal from the synchronization control unit 47, the synchronization signal generation unit 48 is set as an area where data unrelated to video and audio can be embedded in the first MPEG syntax, such as user_data. A fixed pattern synchronization signal that can be uniquely identified in advance and that indicates the presence of the identification code of the present embodiment in a predetermined area is generated.
[0071]
For example, the video stream picture layer of MPEG1 is defined as shown in FIG. 12, and after transmitting a user data start code (user_data_start_code) before the slice layer, user data (user_data) is transmitted in units of 8 bits. A mechanism that can do this is defined. Also, in the transport stream system layer such as MPEG2, as shown in FIG. 13, when the transport private data flag (transport_private_data_flag) is set to 1, it can be clearly indicated that private data (private_data) exists. The private data (private_data) of the data length set in the transport private data length (transport_private_data_length) can be transmitted under the restriction that the data length also does not protrude from the transport packet. ing.
[0072]
In addition to this, there are several mechanisms for transmitting user-specific data in the MPEG system, such as transmitting by declaring a dedicated packet by setting a private stream (private_stream) in the stream id (stream_id). In the present embodiment, any mechanism may be used for the purpose of multiplexing and transmitting the synchronization signal and the identification code to the encoded data.
[0073]
Here, assuming that user_data of MPEG1 video is used, user_data_start_code is defined as 0x000001B2 before the slice layer. After the code is sent, a synchronization signal uniquely identifiable in advance indicating the presence of an identification code to be described later is transmitted in the user data area. This synchronization signal is set to a value (for example, 0x0f0f0f0f2428fdaa) determined separately from the MPEG standard, and has the purpose of allowing the decoding device side to specify the position where an identification code described later is multiplexed after this synchronization signal. . Specifically, the generation timing of the synchronization signal is determined by observing the MPEG stream input from the MPEG encoder 45 to the buffer memory and the formatter 46 while specifying a predetermined user_data area, and then setting user_data_start_code. It occurs after declaring that it is a user_data area.
[0074]
The synchronization signal generator 48 shown in FIG. 5 also outputs a signal indicating that a synchronization signal has been generated to the identification code generator 49. The identification code generator 49 determines whether the input image signal of the buffer memory and the formatter 46 is processed by the color difference signal 411/420 format converter 41 at the timing after the synchronization signal, or the color difference signal 411/420 pixel replacement unit. An identification code having a value indicating whether it has been processed in 42 is generated and supplied to the buffer memory and formatter 46.
[0075]
The value of the identification code is determined based on a signal input from the user interface 43 via the synchronization signal generator 48. For example, 1 byte is prepared as an identification code, and if 0x01, the color difference signal 411/420 pixel replacement is performed. 0x00 indicates that the color difference signal 411/420 format converter 41 has processed. The buffer memory and formatter 46 outputs to the data recording unit 50 the compressed encoded image data in which data is arranged in accordance with the format of the recording medium 51, and the digital signal composed of the synchronization signal and the identification code. Recording is performed on an optical disk or other recording medium 51.
[0076]
The color difference signal 411/420 pixel replacement unit 42 can select two or more types of color difference signal 411/420 pixel replacement methods from among the four types of color difference signal 411/420 pixel replacement methods shown in FIG. 1 and FIG. In the case of the configuration, information indicating which type of color difference signal 411/420 pixel replacement method is used is also included in the identification code.
[0077]
Next, a preferred decoding apparatus example for realizing the present invention will be described. FIG. 6 shows a block diagram of the first embodiment of the compression decoding apparatus according to the present invention. In the figure, a digital signal read from the recording medium 51 recorded by the image compression encoding apparatus of FIG. 5 is temporarily stored in the buffer memory 52, and then a synchronization signal detection unit 53, an identification code detection unit 54, and Each is supplied to the MPEG decoder 55. The synchronization signal detection unit 53 identifies a predetermined user_data area while observing the MPEG stream, detects the user_data_start_code after that, and confirms the user_data area, and then detects a fixed pattern synchronization signal. .
[0078]
The identification code detection unit 54 receives the trigger signal output from the synchronization signal detection unit 53 when the synchronization signal is detected, and detects the identification code multiplexed in a predetermined area in synchronization with the synchronization signal from the reproduced digital signal. And transmitted to the color difference signal generation method determination unit 56. The color difference signal generation method determination unit 56 determines whether the reproduced digital signal is processed by the color difference signal 411/420 format converter 41 or the color difference signal 411/420 pixel replacer 42 in FIG. Judgment is made from the input identification code, and switching control of the switch circuit (S / W) 57 is performed according to the judgment result, and the judgment result is supplied to the color difference signal output format converter 59.
[0079]
That is, if the color difference signal generation method determination unit 56 determines that the color difference signal 411/420 pixel replacement unit 42 has processed the image, the image decoded by the MPEG decoder 55 having a known configuration shown in FIG. When the data is supplied to the color difference signal 420/411 pixel replacement unit 58 and is determined to have been processed by the color difference signal 411/420 format converter 41, the image data decoded by the MPEG decoder 55 is converted into the image data. The switching circuit (S / W) 57 is subjected to switching control so as to be directly supplied to the color difference signal output format converter 59.
[0080]
The color difference signal 420/411 pixel replacement unit 58 records on the recording medium 51 in the color difference signal 420/411 pixel replacement method described in conjunction with FIGS. 3 (A) and 3 (B) and FIGS. 4 (A) and 4 (B). The color difference signal 420/411 pixel replacement is performed by a predetermined method corresponding to the color difference signal 411/420 pixel replacement method employed in the received image signal, and the original image signal input to the compression encoding device Returned to the same 4: 1: 1 image signal and output.
[0081]
That is, the color difference signal 411/420 pixel replacer 42 of the compression encoding device of FIG. 5 makes the color difference signal of the 4: 1: 1 image signal equivalent to the color difference signal array of the 4: 2: 0 image signal. The decoded signal of the signal encoded by the MPEG encoder 45 is converted into an MPEG decoder as if the color difference signal in the 4: 1: 1 image signal was a color difference signal in the 4: 2: 0 image signal. In the case of the output from 55, the color difference signal of the decoded signal is different from the phase of the original image, so that it is opposite to the color difference signal 411/420 pixel replacement method performed by the color difference signal 411/420 pixel replacer 42. It is necessary to replace the color difference signal 420/411 pixels and restore the phase of the color difference signal.
[0082]
Therefore, when the color difference signal 411/420 pixel replacement unit 42 performs the color difference signal 411/420 pixel replacement method shown in FIG. 1A, the color difference signal 420/411 pixel replacement unit 58 uses the color difference signal shown in FIG. It is necessary to perform the signal 420/411 pixel replacement method. Similarly, when the color difference signal 411/420 pixel replacement method is shown in FIG. 1B, FIG. 2A, and FIG. 3 (B), FIG. 4 (A), and FIG. 4 (B) need to perform the color difference signal 411/420 pixel replacement method.
[0083]
The color difference signal output format converter 59 is based on the determination result from the color difference signal generation method determination unit 56, which is the same as the image signal input to the compression encoding device by the color difference signal 420/411 pixel replacement unit 4: 1: When it is detected that the image signal returned to one image signal has been input, the 4: 1: 1 image signal is oversampled twice in the horizontal direction and converted into a 4: 2: 2 image signal and output. To do. On the other hand, when the color difference signal output format converter 59 detects that the image signal output from the MPEG decoder 55 is input as it is based on the determination result from the color difference signal generation method determination unit 56, the image signal Is oversampled twice in the vertical direction and output.
[0084]
Therefore, if the image signal directly input from the MPEG decoder 55 through the switch circuit 57 to the color difference signal output format converter 59 is a 4: 2: 0 image signal, the color difference signal is output as a 4: 2: 2 image signal. If the 4: 1: 0 image signal is output from the format converter 59 and is a 4: 1: 0 image signal obtained by decoding an MPEG encoded signal of the 4: 1: 1 image signal by the MPEG decoder 55, the 4: 1: 0 image signal. Will be output as is.
[0085]
Next, a second embodiment of the device of the present invention will be described. FIG. 7 shows a block diagram of a second embodiment of the compression coding apparatus according to the present invention. In the figure, the same components as those in FIG. In the first embodiment described above, it has been described that the replacement of the color difference signal pixels in the frame picture or the replacement of the color difference signal pixels in the field picture is fixedly performed in the entire screen. Then, the frame / field correlation determination unit 61 is used to switch automatically.
[0086]
That is, the 4: 1: 1 image signal is supplied to the frame / field correlation determination unit 61 in FIG. 7, where the frame / field correlation is determined for each predetermined area, and the determination result that the field correlation is large 1 is obtained, the pixels of the color difference signal are replaced in the field picture as shown in FIGS. 1A and 1B, and when the determination result that the frame correlation is large is obtained, FIG. As shown in (B), the color difference signal 411/420 pixel rewriter 42 is controlled in accordance with the determination result so as to replace the pixel of the color difference signal in the frame picture, and is converted into a 4: 2: 0 image signal.
[0087]
Also, the determination result from the frame / field correlation determining unit 61 is supplied to the identification code generating unit 62, and whether the pixel of the chrominance signal is replaced in the field picture or whether the pixel of the chrominance signal is replaced in the frame picture. It is specified using the other bit inside.
[0088]
The correlation determination by the frame / field correlation determination unit 61 is performed by, for example, a first difference sum (1) between the image data of one line and the image data of one line below, as indicated by 82 in the image data of the specific area 81 in FIG. (The value obtained by adding the difference values between the upper and lower pixels for one line of pixels), and similarly calculating the second difference sum with the pixels below the two lines as indicated by 83. A method of determining that the correlation is larger when the difference sum is smaller is conceivable. In FIG. 18, the first difference sum indicates the magnitude of the frame correlation, and the second difference sum indicates the magnitude of the field correlation.
[0089]
FIG. 8 shows a block diagram of a third embodiment of a compression coding apparatus according to the present invention. In the figure, the same components as those in FIGS. 5 and 7 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In this embodiment, the determination result of the frame / field correlation determining unit 61 in the second embodiment of FIG. 7 is supplied to the MPEG encoder 64 instead of the identification code generating unit 62 (49) and used in MPEG. A frame / field correlation determination result is used for a macroblock (16 pixels × 16 lines). The MPEG encoder 64 receives this frame / field determination result, and the DCT unit 3 shown in FIG. 15 performs either of the frame / field based on the input result, and the motion compensation predictor 1 performs the frame / field determination. Either motion compensation prediction is performed.
[0090]
Thus, in this embodiment, after the replacement, the replacement method of the color difference signal pixels is performed on the picture in the frame or field in accordance with the determination result of determining the magnitude of the frame or field correlation in units of macroblocks. This increases the vertical correlation of the pictures and increases the encoding efficiency of MPEG compression. Accordingly, when encoding is performed at the same encoding rate, it is possible to encode with relatively high image quality.
[0091]
The determination result is a mode indicating whether the DCT which is the macroblock layer of the MPEG2 video syntax shown in FIG. 19 is performed in a frame / field (dct_type1 bit 0 in the MPEG2 video coding syntax is a frame, 1 ) Is a field), or frame / field motion compensation mode (the frame_motion_type2 bit in the MPEG2 video coding syntax is a field when the bit is 01, and a frame is when the frame is 10). You can do it.
[0092]
FIG. 9 shows a block diagram of a second embodiment of the compression decoding apparatus according to the present invention. In the figure, the same components as those in FIG. This second embodiment is an embodiment corresponding to the compression encoding apparatus shown in FIG. 8, and the reproduced digital signal from the buffer memory 52 is supplied to the MPEG decoder 68 for decoding. The DCT mode signal at that time is supplied to the color difference signal 420/411 pixel replacement unit 69.
[0093]
When the DCT mode is the field mode, the chrominance signal 420/411 pixel replacer 69 has a large field correlation, and the input image signal is considered to have undergone chrominance signal 411/420 pixel rewriting within the field picture. As shown in FIG. 3 (A) or FIG. 3 (B), when the color difference signal 420/411 pixel replacement is performed in the field picture and the DCT mode is the frame mode, the frame correlation is large, and the color difference in the frame picture Since it is considered that the signal 411/420 pixel rewriting is performed, the color difference signal 420/411 pixel replacement is performed in the frame picture as shown in FIG. 4 (A) or FIG. 4 (B).
[0094]
FIG. 10 shows a block diagram of a fourth embodiment of a compression coding apparatus according to the present invention. In the figure, the same components as those in FIG. In this embodiment, the color difference signal in the 4: 2: 0 image signal is replaced with the 4: 1: 1 image signal and encoded. That is, in FIG. 10, the 4: 2: 0 image signal is supplied to the color difference signal 420/411 format converter 71 and the color difference signal 420/411 pixel replacement unit 72, respectively.
[0095]
The chrominance signal 420/411 format converter 71 halves the number of horizontal pixels of the input 4: 2: 0 image signal and oversamples it twice in the vertical direction. The chrominance signal 420/411 pixel replacement unit 72 is arbitrarily set from among the chrominance signal 420/411 pixel replacement methods described in conjunction with FIGS. 3 (A) and 3 (B) and FIGS. 4 (A) and 4 (B). The color difference signal 420/411 pixel replacement is performed by a predetermined method.
[0096]
The output image signals of the color difference signal 420/411 format converter 71 and the color difference signal 420/411 pixel replacer 72 are supplied to a switch circuit (S / W) 44, respectively, where the output image signals are supplied by switching signals from the user interface 43. The image signal of the method specified by the user is selected. The 4: 1: 1 image signal selected by the switch circuit 44 is supplied to the DVC encoder 73, where it is encoded in a 4: 1: 1 component format compliant with the DVC standard, and then buffered. Supplied to memory and formatter 74. In this embodiment, when MPEG data is encoded as a DVC format, it can be reproduced while retaining the same horizontal band characteristics as the 4: 2: 0 component format.
[0097]
FIG. 11 shows a block diagram of a third embodiment of the compression decoding apparatus according to the present invention. In the figure, the same components as those in FIG. This third embodiment is an embodiment corresponding to the compression encoding apparatus shown in FIG. 10, and a 4: 1: 1 image signal taken out from the buffer memory 52 is decoded by the DVC decoder 76. It is supplied to the rear switch circuit 57.
[0098]
The color difference signal 411/420 pixel replacement unit 77 explained the 4: 1: 1 image signal input from the switch circuit 57 together with FIGS. 1A, 1B, 2A, and 2B. Of the color difference signal 411/420 pixel replacement methods, the color difference signal 411/420 pixel replacement is performed by one method corresponding to the encoding apparatus side.
[0099]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the input image signal in the second component format is a 4: 1: 1 component format such as DVC, and this is re-converted into a 4: 2: 0 component format such as MPEG. When re-encoding, the bandwidth of the MPEG output image signal is the same as that of the 4: 1: 1 component format without equivalently having the same bandwidth as the image having only the 4: 1: 0 signal pixel count. It is possible to reproduce while maintaining almost the band characteristics of the direction.
[0100]
Further, according to the present invention, when the 4: 2: 0 component format such as MPEG is changed and re-encoded to an application using the DVC encoding of the 4: 1: 1 component format, it is equivalently 4: 1: The DVC output image signal can be reproduced while maintaining the same horizontal band characteristics as the 4: 2: 0 component format without becoming the same band as the image having only the number of pixels of the 0 image signal. it can.
[0101]
Furthermore, according to the present invention, since pixel replacement of the color difference signal is performed in a picture having a larger correlation between frame correlation and field correlation, compression coding efficiency can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a chrominance signal pixel replacement method in first and second embodiments of an image compression encoding method according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a chrominance signal pixel replacement method in the third and fourth embodiments of the image compression encoding method of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a chrominance signal pixel replacement method in the first and second embodiments of the image compression decoding method of the present invention;
FIG. 4 is an explanatory diagram of color difference signal pixel replacement methods in the third and fourth embodiments of the image compression decoding method of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram of a first embodiment of a compression encoding apparatus of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram of a first embodiment of a compression decoding apparatus of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram of a second embodiment of the compression encoding apparatus of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram of a third embodiment of the compression encoding apparatus of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram of a second embodiment of the compression decoding apparatus of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram of a fourth embodiment of the compression encoding apparatus of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram of a third embodiment of the compression decoding apparatus of the present invention.
FIG. 12 is a table showing a part of an MPEG1 video stream picture layer.
FIG. 13 is a table showing a part of the system layer of an MPEG2 transport stream.
FIG. 14 is a diagram illustrating pixel positions of a luminance signal and a color difference signal of a 4: 2: 2 image signal, an MPEG2 image signal, an MPEG1 image signal, and a 4: 1: 1 image signal.
FIG. 15 is a block diagram of an example of an MPEG encoder.
FIG. 16 is a block diagram of an example of an MPEG decoder.
FIG. 17 is a conceptual diagram of the number of pixels of a 4: 2: 2 image signal, a 4: 2: 0 image signal, a 4: 1: 1 image signal, and a 4: 1: 0 image signal.
FIG. 18 is an explanatory diagram of determination of frame correlation and feed correlation.
FIG. 19 is a diagram illustrating a macroblock layer of MPEG2 video syntax.
[Explanation of symbols]
41 Color difference signal 411/420 format converter
42 color difference signal 411/420 pixel replacer
43 User interface
44, 57 Switch circuit (S / W)
45, 64 MPEG encoder
46, 74 Buffer memory and formatter
47 Synchronization control unit
48 Sync signal generator
49, 62 Identification code generator
50 Data recording part
51 recording media
52 Buffer memory
53 Sync signal detector
54 Identification code detector
55, 68 MPEG decoder
56 Color Difference Signal Generation Method Discrimination Unit
58 Color Difference Signal 420/411 Pixel Replacer
59, 78 Color difference signal output format converter
61 Frame / field correlation determination unit
71 Color difference signal 420/411 format converter
72 Color Difference Signal 420/411 Pixel Replacer
73 DVC encoder
77 Color Difference Signal 411/420 Pixel Replacer

Claims (5)

4:1:1のコンポーネントフォーマットの入力画像信号を一画面に表示したとき、各ライン毎に4画素周期で水平方向に配置される前記入力画像信号中の色差信号の画素のうち、隣接する4ラインを一組としたとき、各組において2番目又は3番目のライン上の前記色差信号の画素は、右へ2画素、かつ、垂直方向に1又は2画素上の位置にシフトし、4番目のライン上の前記色差信号の画素は、右へ2画素、かつ、垂直方向に1又は2画素上の位置にシフトすることにより、4:2:0のコンポーネントフォーマットの画像信号中の色差信号が一画面上で表示される画素位置と等価な画素位置へシフトされた画素置き換えを行う第1のステップと、When an input image signal of a component format of 4: 1: 1 is displayed on one screen, 4 adjacent pixels among the pixels of the color difference signal in the input image signal arranged in the horizontal direction in a 4-pixel cycle for each line. When the line is a set, the pixels of the color difference signal on the second or third line in each set are shifted to the right by 2 pixels and vertically to a position on 1 or 2 pixels. By shifting the pixels of the color difference signal on the line of 2 to the right and the position of 1 or 2 pixels in the vertical direction, the color difference signal in the image signal of the 4: 2: 0 component format is obtained. A first step of performing pixel replacement shifted to a pixel position equivalent to a pixel position displayed on one screen;
前記画素置き換えされた画像信号を4:2:0のコンポーネントフォーマットで圧縮符号化する符号化装置により圧縮符号化を行う第2のステップと、  A second step of performing compression encoding by an encoding device that compresses and encodes the pixel-replaced image signal in a 4: 2: 0 component format;
前記圧縮符号化された画像信号を前記4:2:0のコンポーネントフォーマットで復号化する復号化装置により復号化して復号信号を得る第3のステップと、  A third step of decoding the compression-coded image signal by a decoding device that decodes the image signal in the 4: 2: 0 component format to obtain a decoded signal;
前記復号信号を一画面に表示したとき、該復号信号中の水平方向に2画素周期で配置される色差信号の画素に対して、前記第1のステップによる画素シフトとは逆の画素シフトを行うことにより、前記4:1:1コンポーネントフォーマットの入力画像信号中の色差信号が一画面上で表示される画素位置と同じ画素位置で表示させる画素置き換えを行う第4のステップと  When the decoded signal is displayed on one screen, a pixel shift opposite to the pixel shift in the first step is performed on the pixels of the color difference signal arranged in the horizontal direction in the decoded signal at a cycle of two pixels. A fourth step of performing pixel replacement in which the color difference signal in the input image signal of the 4: 1: 1 component format is displayed at the same pixel position as the pixel position displayed on one screen;
を含むことを特徴とする圧縮復号化方法。  The compression decoding method characterized by including this.
4:1:1のコンポーネントフォーマットの入力画像信号を一画面に表示したとき、水平方向8画素及び垂直方向4画素の隣接する計32画素を一組としたとき、各ライン毎に4画素周期で水平方向に配置され、かつ、各組毎に8つある前記入力画像信号中の色差信号の画素のうち、垂直方向に隣接する4つの色差信号の画素については、2番目又は3番目のライン上にある前記色差信号の画素は、右へ2画素、かつ、垂直方向に1又は2画素上の位置にシフトし、4番目のライン上にある色差信号の画素は、右へ2画素、かつ、垂直方向に1又は2画素上の位置にシフトし、垂直方向に隣接する残りの4つの画素については、1番目のライン上にある色差信号の画素と3番目又は2番目のライン上にある色差信号の画素は右へ2画素それぞれシフトし、かつ、シフト後の色差信号の画素位置に2番目又は3番目のライン上と4番目のライン上にある色差信号の画素をそれぞれ垂直方向にシフトすることを各組毎に行うことにより、4:2:0のコンポーネントフォーマットの画像信号中の色差信号が一画面上で表示される画素位置と等価な画素位置へシフトされた画素置き換えを行う第1のステップと、When an input image signal of a component format of 4: 1: 1 is displayed on one screen, when a total of 32 adjacent pixels of 8 pixels in the horizontal direction and 4 pixels in the vertical direction are combined as a set, a cycle of 4 pixels for each line. Among the color difference signal pixels in the input image signal that are arranged in the horizontal direction and there are eight for each set, the four color difference signal pixels adjacent in the vertical direction are on the second or third line. The pixel of the chrominance signal at 2 is shifted to the right by 2 pixels and the position of 1 or 2 pixels in the vertical direction, the pixel of the chrominance signal on the fourth line is 2 pixels to the right, and For the remaining four pixels that are vertically shifted to a position on one or two pixels and that are adjacent in the vertical direction, the color difference signal pixel on the first line and the color difference on the third or second line Signal pixels are 2 pixels to the right By shifting each pixel of the color difference signal on the second or third line and the fourth line in the vertical direction to the pixel position of the color difference signal after the shift and for each set. A first step of performing pixel replacement in which a color difference signal in an image signal of a 4: 2: 0 component format is shifted to a pixel position equivalent to a pixel position displayed on one screen;
前記画素置き換えされた画像信号を4:2:0のコンポーネントフォーマットで圧縮符号化する符号化装置により圧縮符号化を行う第2のステップと、  A second step of performing compression encoding by an encoding device that compresses and encodes the pixel-replaced image signal in a 4: 2: 0 component format;
前記圧縮符号化された画像信号を前記4:2:0のコンポーネントフォーマットで復号化する復号化装置により復号化して復号信号を得る第3のステップと、  A third step of decoding the compression-coded image signal by a decoding device that decodes the image signal in the 4: 2: 0 component format to obtain a decoded signal;
前記復号信号を一画面に表示したとき、該復号信号中の水平方向に2画素周期で配置される色差信号の画素に対して、前記第1のステップによる画素シフトとは逆の画素シフトを行うことにより、前記4:1:1コンポーネントフォーマットの入力画像信号中の色差信号が一画面上で表示される画素位置と同じ画素位置で表示させる画素置き換えを行う第4のステップと  When the decoded signal is displayed on one screen, a pixel shift opposite to the pixel shift in the first step is performed on the pixels of the color difference signal arranged in the horizontal direction in the decoded signal at a cycle of two pixels. A fourth step of performing pixel replacement in which the color difference signal in the input image signal of the 4: 1: 1 component format is displayed at the same pixel position as the pixel position displayed on one screen;
を含むことを特徴とする圧縮復号化方法。  The compression decoding method characterized by including this.
4:1:1のコンポーネントフォーマットの入力画像信号を一画面に表示したとき、各ライン毎に4画素周期で水平方向に配置される前記入力画像信号中の色差信号の画素のうち、隣接する4ラインを一組としたとき、各組において2番目又は3番目のライン上の前記色差信号の画素は、右へ2画素、かつ、垂直方向に1又は2画素上の位置にシフトし、4番目のライン上の前記色差信号の画素は、右へ2画素、かつ、垂直方向に1又は2画素When an input image signal of a component format of 4: 1: 1 is displayed on one screen, 4 adjacent pixels among the pixels of the color difference signal in the input image signal arranged in the horizontal direction in a 4-pixel cycle for each line. When the line is a set, the pixels of the color difference signal on the second or third line in each set are shifted to the right by 2 pixels and vertically to a position on 1 or 2 pixels. The pixel of the color difference signal on the line is 2 pixels to the right and 1 or 2 pixels in the vertical direction 上の位置にシフトすることにより、4:2:0のコンポーネントフォーマットの画像信号中の色差信号が一画面上で表示される画素位置と等価な画素位置へシフトされた画素置き換えを行う第1の画素置き換え器と、By shifting to the upper position, the first pixel replacement is performed in which the color difference signal in the 4: 2: 0 component format image signal is shifted to a pixel position equivalent to the pixel position displayed on one screen. A pixel replacer;
前記第1の画素置き換え器で画素置き換えが行われた画像信号を、前記4:2:0のコンポーネントフォーマットで圧縮符号化する符号化装置と、  An encoding device that compresses and encodes an image signal that has undergone pixel replacement by the first pixel replacer in the 4: 2: 0 component format;
前記符号化装置で圧縮符号化された圧縮符号化画像信号を受け、前記4:2:0のコンポーネントフォーマットで復号化して復号信号を出力する復号化器と、  A decoder that receives a compression-encoded image signal that has been compression-encoded by the encoding device, decodes it in the 4: 2: 0 component format, and outputs a decoded signal;
前記復号信号を一画面に表示したとき、該復号信号中の水平方向に2画素周期で配置される色差信号の画素に対して、前記第1のステップによる画素シフトとは逆の画素シフトを行うことにより、前記4:1:1コンポーネントフォーマットの入力画像信号中の色差信号が一画面上で表示される画素位置と同じ画素位置で表示させる画素置き換えをして、前記符号化装置に入力された画像信号と同じ画像信号を出力する第2の画素置き換え器と  When the decoded signal is displayed on one screen, a pixel shift opposite to the pixel shift in the first step is performed on the pixels of the color difference signal arranged in the horizontal direction in the decoded signal at a cycle of two pixels. Thus, the color difference signal in the input image signal of the 4: 1: 1 component format is displayed at the same pixel position as the pixel position displayed on one screen, and is input to the encoding device. A second pixel replacer for outputting the same image signal as the image signal;
を有することを特徴とする圧縮復号化装置。  The compression decoding apparatus characterized by having.
4:1:1のコンポーネントフォーマットの入力画像信号を一画面に表示したとき、水平方向8画素及び垂直方向4画素の隣接する計32画素を一組としたとき、各ライン毎に4画素周期で水平方向に配置され、かつ、各組毎に8つある前記入力画像信号中の色差信号の画素のうち、垂直方向に隣接する4つの色差信号の画素については、2番目又は3番目のライン上にある前記色差信号の画素は、右へ2画素、かつ、垂直方向に1又は2画素上の位置にシフトし、4番目のライン上にある色差信号の画素は、右へ2画素、かつ、垂直方向に1又は2画素上の位置にシフトし、垂直方向に隣接する残りの4つの画素については、1番目のライン上にある色差信号の画素と3番目又は2番目のライン上にある色差信号の画素は右へ2画素それぞれシフトし、かつ、シフト後の色差信号の画素位置に2番目又は3番目のライン上と4番目のライン上にある色差信号の画素をそれぞれ垂直方向にシフトすることを各組毎に行うことにより、4:2:0のコンポーネントフォーマットの画像信号中の色差信号が一画面上で表示される画素位置と等価な画素位置へシフトされた画素置き換えを行う第1の画素置き換え器と、  When an input image signal of a component format of 4: 1: 1 is displayed on one screen, when a total of 32 adjacent pixels of 8 pixels in the horizontal direction and 4 pixels in the vertical direction are combined as a set, a cycle of 4 pixels for each line. Among the color difference signal pixels in the input image signal that are arranged in the horizontal direction and there are eight for each set, the four color difference signal pixels adjacent in the vertical direction are on the second or third line. The pixel of the chrominance signal at 2 is shifted to the right by 2 pixels and the position of 1 or 2 pixels in the vertical direction, the pixel of the chrominance signal on the fourth line is 2 pixels to the right, and For the remaining four pixels that are vertically shifted to a position on one or two pixels and that are adjacent in the vertical direction, the color difference signal pixel on the first line and the color difference on the third or second line Signal pixels are 2 pixels to the right By shifting each pixel of the color difference signal on the second or third line and the fourth line in the vertical direction to the pixel position of the color difference signal after the shift and for each set. A first pixel replacer that performs pixel replacement in which a color difference signal in an image signal in a 4: 2: 0 component format is shifted to a pixel position equivalent to a pixel position displayed on one screen;
前記第1の画素置き換え器で画素置き換えが行われた画像信号を、前記4:2:0のコンポーネントフォーマットで圧縮符号化する符号化装置と、  An encoding device that compresses and encodes an image signal that has undergone pixel replacement by the first pixel replacer in the 4: 2: 0 component format;
前記符号化装置で圧縮符号化された圧縮符号化画像信号を受け、前記4:2:0のコンポーネントフォーマットで復号化して復号信号を出力する復号化器と、  A decoder that receives a compression-encoded image signal that has been compression-encoded by the encoding device, decodes it in the 4: 2: 0 component format, and outputs a decoded signal;
前記復号信号を一画面に表示したとき、該復号信号中の水平方向に2画素周期で配置される色差信号の画素に対して、前記第1のステップによる画素シフトとは逆の画素シフトを行うことにより、前記4:1:1コンポーネントフォーマットの入力画像信号中の色差信号が一画面上で表示される画素位置と同じ画素位置で表示させる画素置き換えをして、前記符号化装置に入力された画像信号と同じ画像信号を出力する第2の画素置き換え器と  When the decoded signal is displayed on one screen, a pixel shift opposite to the pixel shift in the first step is performed on the pixels of the color difference signal arranged in the horizontal direction in the decoded signal at a cycle of two pixels. Thus, the color difference signal in the input image signal of the 4: 1: 1 component format is displayed at the same pixel position as the pixel position displayed on one screen, and is input to the encoding device. A second pixel replacer for outputting the same image signal as the image signal;
を有することを特徴とする圧縮復号化装置。  The compression decoding apparatus characterized by having.
前記第1の画素置き換え器は、前記4:1:1のコンポーネントフォーマットの入力画像信号から色差信号を分離して第1のメモリに順次に書き込む第1の色差信号記憶手段と、前記入力画像信号を画面に表示したときの各画素のうち、前記入力画像信号中の色差信号の画素の位置が、4:2:0のコンポーネントフォーマットの画像信号中の色差信号が画面上で表示される画素位置と等価な画素位置へシフトされる読み出しアドレス順で前記第1の色差信号記憶手段から色差信号を読み出す第1の読み出し手段と、前記4:1:1のコンポーネントフォーマットの入力画像信号から輝度信号を分離して、その輝度信号と前記第1の読み出し手段により読み出された色差信号とを合成する第1の合成手段とからなり、The first pixel replacement unit includes a first color difference signal storage unit that separates a color difference signal from the input image signal of the 4: 1: 1 component format and sequentially writes the difference signal into a first memory; and the input image signal Among the pixels when the image is displayed on the screen, the position of the color difference signal pixel in the input image signal is the pixel position where the color difference signal in the 4: 2: 0 component format image signal is displayed on the screen A luminance signal from the input image signal in the 4: 1: 1 component format, and a first readout means for reading out the color difference signal from the first color difference signal storage means in the order of read addresses shifted to the pixel position equivalent to A first combining unit that separates and combines the luminance signal and the color difference signal read by the first reading unit;
前記第2の画素置き換え器は、前記復号信号から色差信号を分離して第2のメモリに順次に書き込む第2の色差信号記憶手段と、前記前記復号信号を画面に表示したときの各画素のうち、該復号信号中の色差信号の画素の位置が、前記4:1:1コンポーネントフォ  The second pixel replacer includes: a second color difference signal storage unit that separates a color difference signal from the decoded signal and sequentially writes it in a second memory; and each pixel when the decoded signal is displayed on a screen. Among them, the position of the pixel of the color difference signal in the decoded signal is the 4: 1: 1 component format. ーマットの入力画像信号中の色差信号が画面上で表示される画素位置と同じ画素位置へシフトされる読み出しアドレス順で前記第2の色差信号記憶手段から色差信号を読み出す第2の読み出し手段と、前記復号信号から輝度信号を分離して、その輝度信号と前記第2の読み出し手段により読み出された色差信号とを合成する第2の合成手段とからなることを特徴とする請求項3又は4記載の圧縮復号化装置。Second reading means for reading out the color difference signals from the second color difference signal storage means in the order of read addresses in which the color difference signals in the input image signal of the mat are shifted to the same pixel positions as the pixel positions displayed on the screen; 5. A second synthesizing unit for separating a luminance signal from the decoded signal and synthesizing the luminance signal and the color difference signal read by the second reading unit. The compression decoding apparatus as described.
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