JP3756029B2 - 動画像信号の符号化／復号化方法及び符号化／復号化装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビ電話、テレビ会議などに利用する、ディジタル動画像信号の符号化／復号化方法と、それを実施する装置とに関し、特に、受信ストリームに含まれる同期語を的確に識別して、良好な復号動画像が得られるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタル動画像信号の符号化及び復号化の規格として、１９９３年３月にＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｈ．２６１が勧告され、この規格に準拠して符号化／復号化を行なう装置が製品化されている。
【０００３】
従来のこの装置は、符号化側には、図５に示すように、入力したディジタル動画像信号から時間的、空間的な冗長性を除いて、入力信号を発生頻度に偏りがある信号の列に変換する情報源符号化手段501と、情報源符号化手段501から出力された信号を可変長符号列に変換する可変長符号化手段502と、この可変長符号列の先頭にピクチャーの開始を表わす同期語を付加する同期語付加手段503とを備えている。
【０００４】
一方、復号化側には、図７に示すように、入力したビットストリームから同期語を検出して、入力ビットストリームの出力を開始する同期語検出手段701と、可変長符号列を復号する可変長復号手段702と、１ピクチャー分の可変長符号に引き続いて同期語が出現するかどうかを識別し「同期外れ」の有無を判定する同期語評価手段703と、同期外れの無い符号列を復号する情報源復号手段704とを備えている。
【０００５】
この装置の符号化側では、情報源符号化手段501が、入力されたＰ番目のピクチャーのディジタル動画像信号から時間的、空間的な冗長性を除去して、この信号を発生頻度に偏りがある記号の列に変換する。次いで、可変長符号化手段502が、前記記号のうち発生頻度が高いものには短い符号を、発生頻度が低いものには長い符号を割り当てることにより可変長符号列に変換する。さらに同期語付加手段503は、この可変長符号列の先頭にピクチャーの開始を表わす２０ビットの同期語‘０００００００００００００００１００００’を付与し、Ｐ番目のピクチャーに対応するビットストリームとして出力する。以下、Ｐ＋１、Ｐ＋２、‥、Ｐ＋ｎ番目のピクチャーについても、同様の方法でビットストリームに変換する。
【０００６】
一般に、各ピクチャーのビットストリーム長は、可変長符号化されているために、互いに異なる。また、可変長符号化手段502は、同期語と同じビットパターンの符号列を生成しないよう構成されている。
【０００７】
図６は、入力ディジタル動画像信号と、これをＨ．２６１の方法で符号化したときの出力ビットストリームとを示している。
【０００８】
一方、Ｈ．２６１の復号方法を採る復号化側では、図８に示す手順でビットストリームの復号を行なう。
【０００９】
ステップ１：まず、同期語検出手段701は、入力したビットストリームをサーチし、
ステップ２：Ｐ番目のピクチャーの開始を表す２０ビットの同期語の検出に成功したときは、「同期確立」と見て、入力する可変長符号列の出力を開始する。ステップ３：可変長復号手段702は、出力された可変長符号列を１ピクチャー分可変長復号し、記号列を出力する。
【００１０】
ステップ４：同期語評価手段703は、同期語検出手段701の出力を監視しながら、１ピクチャー分の可変長符号に引き続く２０ビットが同期語であるかどうかを評価し、それが同期語であれば「同期確立中」と見て、可変長復号手段702から入力した記号列をそのまま出力し、
ステップ５：情報源復号手段704は、この記号列を情報源復号し、Ｐ番目のピクチャーとして出力する。
【００１１】
ステップ６：ビットストリームが終了していなければ、終了するまで、ステップ３〜ステップ６の手順を繰り返し、Ｐ＋１、Ｐ＋２、‥、Ｐ＋ｎ番目のピクチャーを順次出力する。
【００１２】
また、ステップ４において、同期語評価手段703は、１ピクチャー分の可変長符号に引き続く２０ビットが同期語でなければ、「同期外れ」と見て、可変長復号手段702から出力された記号列を次に送ることをせずに、同期語検出手段701を制御して再び入力ビットストリームから同期語を検出させる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のディジタル動画像信号の符号化方法では、出力されたビットストリームの伝送または蓄積時にビット誤りが発生すると、ビットストリームの一部に、ピクチャーの開始を表わす同期語と同じビットパターンが発生する可能性がある。この場合、従来のディジタル動画像信号の復号方法では、ビット誤りによって発生した偽同期語に基づいて同期確立が行なわれる、という問題点がある。
【００１４】
また、ビットストリーム中の同期語にビット誤りが発生した場合には、同期外れと判定されて少なくとも１ピクチャーが情報源復号されなくなる、という問題点がある。
【００１５】
本発明は、こうした従来の問題点を解決するものであり、ビットストリームでのビット誤りの発生により同期確立を誤ったり、また、同期語でのビット誤りの発生により、ピクチャー情報を復号せずに無駄にしてしまう、という事態が少ないディジタル動画像信号の符号化／復号化方法及びそれを実施する装置を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では、ディジタル動画像信号の符号化に際して、１ピクチャーのビットストリームのビット長を表わすレングス情報などの情報を、符号長Ｎビットのブロック符号により誤り訂正符号化し、このブロック符号をＳビットの同期語と各ピクチャーの可変長符号列との間に挿入してビットストリームを形成している。復号に際しては、検出された同期語の後のＮビットを誤り訂正復号し、誤りが無ければ、検出された同期語が正しいものとして同期を確立し、誤りが有れば、同期語の検出をやり直す。
【００１７】
また、誤りの無いレングス情報が得られたときは、ビットストリーム上で同期語の位置にあるＳビットを同期語のビットパターンと比較し、それらの間の差異が所定ビット数以下であれば、Ｓビットを同期語として扱うことにより、同期語にビット誤りが含まれる場合の同期外れを抑えている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、各ピクチャーのディジタル動画像信号を可変長符号化し、各ピクチャーの可変長符号列のそれぞれがＳビットの同期語の後に続くようにビットストリームを形成し、復号時には、入力ビットストリームから前記同期語を検出して同期を確立し、各ピクチャーの可変長符号列の復号結果を同期確立を確認しながら出力する動画像信号の符号化／復号化方法において、ビットストリーム上で、各同期語の後に各ピクチャーの可変長符号列のビット長を表すレングス情報を誤り訂正符号化したＮビットのブロック符号が続き、このブロック符号の後に各ピクチャーの可変長符号列が続くように符号化し、復号に際して、同期語が検出されたとき、その同期語に続くＮビットを誤り訂正復号し、この誤り訂正復号により誤りが検出されたときは同期語の再検出を行い、この誤り訂正復号により誤りが検出されなかったときは、レングス情報の示すビット長のビットストリームに続くＳビットが同期語のビットパターンと予め定めたビット数より少ない数だけ異なっていても、前記Ｓビットを同期語とみなして、前記Ｎビットの後に続く各ピクチャーの可変長符号列の復号結果を出力するようにしたものであり、同期語にビット誤りが発生した場合でも、信頼性の高いレングス情報を利用して同期語の推定を行ない、同期外れになるケースを減らしている。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、入力するビットストリームから同期語を検出して同期を確立する同期語検出手段と、各ピクチャーの可変長符号化された動画像信号を可変長復号する可変長復号化手段と、各ピクチャーの動画像信号の後に続く同期語を識別し、同期確立中であることを確認して、復号された各ピクチャーの動画像信号を出力する同期語評価手段とを具備する動画像信号の復号化装置において、Ｓビットの各同期語の後に、後続する各ピクチャーの可変長符号列のビット長を表すレングス情報を誤り訂正符号化したＮビットのブロック符号が続き、このブロック符号の後に各ピクチャーの可変長符号列が続くビットストリームが入力し、このビットストリームの各同期語に続くＮビットを誤り訂正復号する誤り訂正復号手段を設け、誤り訂正復号手段が誤り訂正復号により誤りを発見したとき、同期語検出手段が同期語の再検出を行い、誤り訂正復号手段が誤り訂正復号により誤りを発見しなかったとき、同期語評価手段が、レングス情報の示すビット長のビットストリームに続くＳビットと同期語のビットパターンとを比較し、その異なるビット数が予め定めたビット数より少ない場合に、Ｓビットを同期語とみなして復号された各ピクチャーの動画像信号を出力するように構成したものであり、同期語に誤りビットが含まれる場合でも、同期語として推定することにより、同期外れを減らしている。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２１】
本発明の符号化／復号化方法を実施する装置は、符号化側には、図１に示すように、入力したディジタル動画像信号から時間的、空間的な冗長性を除いて、入力信号を発生頻度に偏りがある信号の列に変換する情報源符号化手段101と、情報源符号化手段101から出力された信号を可変長符号列に変換する可変長符号化手段102と、各ピクチャーの可変長符号列全体の長さをカウントし、その値をレングス情報として出力するビット数カウント手段103と、レングス情報をブロック符号により誤り訂正符号化する誤り訂正符号化手段104と、各ピクチャーの可変長符号列の先頭に誤り訂正符号化したレングス情報を付加してフレームを構成するフレーム構成手段105と、このフレームの先頭に同期語を付与してビットストリームとして出力する同期語付加手段106とを備えている。
【００２２】
一方、復号化側には、図３に示すように、入力するビットストリームから同期語を検出して、入力ビットストリームの出力を開始する同期語検出手段301と、レングス情報の誤り訂正復号を行なう誤り訂正復号手段302と、レングス情報が与えられるごとに、そのレングス長（１ピクチャー分）の可変長符号を復号する可変長復号手段303と、１ピクチャー分の可変長符号に引き続く符号列を同期語のビットパターンと比較評価して同期外れの有無を判定する同期語評価手段304と、同期外れの無い符号列を復号する情報源復号手段305とを備えている。
【００２３】
この装置の符号化側では、まず、情報源符号化手段101が、入力されたディジタル動画像信号のＰ番目のピクチャーの時間的、空間的な冗長性を除去し、発生頻度に偏りがある記号の列に変換する。次いで、可変長符号化手段102が、この記号のうち、発生頻度の高いものには短い符号を、発生頻度の低いものには長い符号を割り当てることにより、可変長符号列に変換する。
【００２４】
ビット数カウント手段103は、可変長符号化手段102から出力されるＰ番目のピクチャーの可変長符号列全体の長さをカウントし、その値をレングス情報として出力する。このとき、レングス情報を、例えば、レングス情報長Ｋ＝２０ビットによって表す。
【００２５】
誤り訂正符号化手段104は、この２０ビットのレングス情報に対して、ブロック符号による誤り訂正符号化を行なう。誤り訂正符号には、例えばリードソロモン符号ＲＳ（１５、５）を用いる。これは符号長Ｎ＝６０ビット、その内の情報長が２０ビットの符号であり、連続２０ビットまでのバースト誤り訂正が可能である。
【００２６】
フレーム構成手段105は、Ｐ番目のピクチャーの可変長符号列の先頭に、このレングス情報を誤り訂正符号化したブロック符号を付加して、フレームを構成する。同期語付加手段106は、このフレームの先頭にピクチャーの開始を表わすＳビットの同期語、例えば２０ビットの‘０００００００００００００００１００００’を付与し、Ｐ番目のピクチャーに対応するビットストリームとして出力する。
【００２７】
図２には、本発明の動画像信号の符号化方法によって出力されるＰ番目のピクチャーに対応するビットストリームを示している。
【００２８】
一方、復号化側では、図４に示す手順でビットストリームの復号を行なう。
【００２９】
ステップ11：同期語検出手段301は、入力されたビットストリームからピクチャーの開始を表す２０ビットの同期語をサーチし、
ステップ12：同期語の検出に成功したときは、引き続くビットストリームを出力する。
【００３０】
ステップ13：誤り訂正復号手段302は、同期語に続くＮ＝６０ビットの誤り訂正符号ＲＳ（１５、５）の復号を行ない、
ステップ14：誤り訂正復号の結果、誤りが検出されたときは、この同期語は偽同期語と判断し、同期語検出手段301を制御して再び入力ビットストリームから同期語を検出させる。一方、誤りが検出されなかったときは、
ステップ15：誤り訂正復号手段302は、この同期語により「同期確立」されたものと判断し、誤り訂正復号で得られたＫ＝２０ビットのレングス情報を可変長復号手段303と同期語評価手段304とに伝える。
【００３１】
ステップ16：可変長復号手段303は、このレングス情報で示されるビット長の可変長符号を１ピクチャー分として可変長復号し、１ピクチャー分の記号列を出力する。
【００３２】
ステップ17：同期語評価手段304は、誤り訂正復号手段302から出力されるビットストリームを監視し、１ピクチャー分の可変長符号に引き続く２０ビットと同期語とをビット単位で比較評価し、異なるビット数が、予め設定した値Ｈ、例えばＨ＝３ビット、より少なければ「同期確立中」として、可変長復号手段303から入力した記号列をそのまま出力し、異なるビット数が３ビット以上であれば「同期外れ」として、この記号列は出力せずに、同期語検出手段301を制御して再び入力ビットストリームから同期語を検出させる。
【００３３】
ステップ18：情報源復号手段305は、同期語評価手段304から出力された記号列を情報源復号し、Ｐ番目のピクチャーとして出力する。
【００３４】
ステップ19：ビットストリームが終了するまで、ステップ13〜ステップ19の手順を繰返し、Ｐ＋１、Ｐ＋２、‥、Ｐ＋ｎ番目のピクチャーを順次出力する。
【００３５】
このように、この符号化方法では、１ピクチャーのビットストリームの先頭にＳビットの同期語とＮビットのブロック符号化したレングス情報とを付加しているため、復号に際して、同期語の検出の適否をブロック符号の誤り訂正復号結果に基づいてチェックすることができる。検出された同期語がビットストリームの伝送時または蓄積時のビット誤りから生じた偽の同期語である場合には、それに引き続くＮビットの誤り訂正復号において、誤りが検出される確率が高いから、偽同期語に基づく同期確立を阻止することができる。
【００３６】
なお、この場合、ブロック符号化する情報としては、レングス情報以外の情報を用いることも可能である。
【００３７】
また、この復号方法では、レングス情報の示すビット長のビットストリームに続いて出力されるＳビットを同期語のビットパターンと比較し、所定数以下のビット誤りしか含まれていないときには、そのＳビットを同期語と見なして、動画像信号の復号を続けている。こうした措置は、誤り訂正された信頼性の高いレングス情報を用いることにより可能となる。
【００３８】
その結果、復号されずに廃棄されるピクチャーの数を減らすことができ、鮮明な画像の再生が可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の動画像信号の符号化／復号化方法では、伝送や蓄積の際に、ビットストリームにビット誤りが発生した場合でも、偽同期語によって誤った同期が確立されることを防ぐことができる。
【００４０】
また、同期語にビット誤りが含まれる場合でも、同期外れを抑えて、復号されないピクチャー数を減らすことが可能となり、良好な復号動画像を得ることができる。
【００４１】
また、本発明の動画像信号の符号化／復号化装置は、こうした符号化／復号化方法の実施を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の動画像信号の符号化方法を実施する符号化装置の一形態を示すブロック図、
【図２】前記符号化方法により符号化されたビットストリームを示す図、
【図３】本発明の動画像信号の復号方法を実施する復号化装置の一形態を示すブロック図、
【図４】本発明の動画像信号の復号方法の一実施形態を示す流れ図、
【図５】従来の動画像信号の符号化方法を実施する装置の構成を示すブロック図、
【図６】従来の動画像信号の符号化方法で符号化されたビットストリームと入力ディジタル動画像信号とを示す図、
【図７】従来の動画像信号の復号方法を実施する装置の構成を示すブロック図、
【図８】従来の動画像信号の復号方法を示す流れ図である。
【符号の説明】
101、501 情報源符号化手段
102、502 可変長符号化手段
103 ビット数カウント手段
104 誤り訂正符号化手段
105 フレーム構成手段
106、503 同期語付加手段
301、701 同期語検出手段
302 誤り訂正復号手段
303、702 可変長復号手段
304、703 同期語評価手段
305、704 情報源復号手段

Claims (2)

1. 各ピクチャーのディジタル動画像信号を可変長符号化し、各ピクチャーの可変長符号列のそれぞれがＳビットの同期語の後に続くようにビットストリームを形成し、復号時には、入力ビットストリームから前記同期語を検出して同期を確立し、各ピクチャーの可変長符号列の復号結果を同期確立を確認しながら出力する動画像信号の符号化／復号化方法において、
   前記ビットストリーム上で、前記各同期語の後に前記各ピクチャーの可変長符号列のビット長を表すレングス情報を誤り訂正符号化したＮビットのブロック符号が続き、前記ブロック符号の後に前記各ピクチャーの可変長符号列が続くように符号化し、
   復号に際して、前記同期語が検出されたとき、前記同期語に続くＮビットを誤り訂正復号し、前記誤り訂正復号により誤りが検出されたときは同期語の再検出を行い、前記誤り訂正復号により誤りが検出されなかったときは、前記レングス情報の示すビット長のビットストリームに続くＳビットが同期語のビットパターンと予め定めたビット数より少ない数だけ異なっていても、前記Ｓビットを前記同期語とみなして、前記Ｎビットの後に続く各ピクチャーの可変長符号列の復号結果を出力することを特徴とする動画像信号の符号化／復号化方法。
2. 入力するビットストリームから同期語を検出して同期を確立する同期語検出手段と、各ピクチャーの可変長符号化された動画像信号を可変長復号する可変長復号化手段と、各ピクチャーの動画像信号の後に続く同期語を識別し、同期確立中であることを確認して、復号された各ピクチャーの動画像信号を出力する同期語評価手段とを具備する動画像信号の復号化装置において、
   Ｓビットの各同期語の後に、後続する各ピクチャーの可変長符号列のビット長を表すレングス情報を誤り訂正符号化したＮビットのブロック符号が続き、前記ブロック符号の後に前記各ピクチャーの可変長符号列が続くビットストリームが入力し、
   このビットストリームの前記各同期語に続くＮビットを誤り訂正復号する誤り訂正復号手段を備え、
   前記誤り訂正復号手段が前記誤り訂正復号により誤りを発見したとき、前記同期語検出手段が前記同期語の再検出を行い、前記誤り訂正復号手段が前記誤り訂正復号により誤りを発見しなかったとき、前記同期語評価手段が、前記レングス情報の示すビット長のビットストリームに続くＳビットと前記同期語のビットパターンとを比較し、その異なるビット数が予め定めたビット数より少ない場合に、前記Ｓビットを前記同期語とみなして復号された各ピクチャーの動画像信号を出力することを特徴とする動画像信号の復号化装置。

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