JP4212127B2 - 符号化装置、復号装置および再符号化装置ならびに符号化方法、復号方法および再符号化方法 - Google Patents
符号化装置、復号装置および再符号化装置ならびに符号化方法、復号方法および再符号化方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像信号の有効領域の一部を圧縮符号化する符号化装置および符号化方法に関する。また、本発明は、画像信号の有効領域の一部を圧縮符号化することにより得られた符号化データ信号を復号化する復号装置および復号方法に関する。さらに、本発明は、画像信号の有効領域の一部を圧縮符号化することにより得られた符号化データ信号を復号化するとともに、この復号化により得られた画像信号を再符号化する再符号化装置および再符号化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、画像、音声、データといった各種情報を統合的に扱うマルチメディアが実用化されつつある。このマルチメディアを実現するためには、画像信号を圧縮符号化する圧縮符号化方式が必要になる。この圧縮符号化方式としては、通常、ＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）２規格の圧縮符号化方式が用いられる。
【０００３】
このＭＰＥＧ２規格の圧縮符号化方式は、ＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、離散コサイン変換）符号化、動き補償符号化、可変長符号化等を併用することにより、画像信号を高効率に圧縮符号化するようになっている。
【０００４】
ここで、ＤＣＴ符号化とは、画像の統計的性質に適合する圧縮符号化方式である。また、動き補償符号化とは、前後するフレーム画像間での時間的な相関関係を利用する圧縮符号化方式である。さらに、可変長符号化とは、エントロピー符号化とも呼ばれ、出現確率が高い値ほど短い符号を、出現確率の低い値ほど長い符号を割り当てることにより情報量を圧縮する圧縮符号化方式である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＤＣＴ符号化および動き補償符号化は、画像信号をｎ×ｍ（ｎ，ｍは２以上の整数）画素の四角形の画素ブロックに分割して圧縮符号化する方式である。したがって、これらの圧縮符号化方式により圧縮符号化される領域の大きさは、画素ブロックの大きさの整数倍に限られる。その結果、これらの圧縮符号化方式により符号化される領域は、画像信号の有効領域の一部となる場合がある。
【０００６】
例えば、ＭＰＥＧ−２規格の圧縮圧縮化方式により、ＩＴＵ−Ｒ Ｒｅｃ．６０１の５２５ライン相当の画像信号を圧縮符号化する場合の最大符号化領域の大きさは、水平方向７２０画素、垂直方向４８０ラインで規定される大きさである。一方、ＩＴＵ−Ｒ Ｒｅｃ．６０１の画像信号の有効領域の大きさは、水平方向７２０画素、垂直方向５０５ラインで規定される大きさである。したがって、ＭＰＥＧ−２規格の圧縮符号化方式によりＩＴＵ−Ｒ Ｒｅｃ．６０１の画像信号を圧縮符号化する場合は、垂直方向の５０５ライン分の有効領域のうち、４８０ライン分の領域しか圧縮符号化されないことになる。
【０００７】
この場合、垂直方向の５０５ライン分の有効領域のうち、どこの４８０ライン分の領域を圧縮符号化するかは、符号化側に委ねられている。また、復号化された４８０ライン分の領域を５０５ライン分の有効領域のどこに割り当てるかは、復号化側に委ねられている。したがって、符号化側の処理位置と復号化側の処理位置とが異なると、符号化領域と割当て領域とがずれるという問題が生じる。その結果、符号化された画像（符号化領域の画像）の位置が符号化前と復号化後とでずれてしまう。
【０００８】
図７は、符号化された画像の位置が符号化前と復号化後とでずれる場合の一例を示す図である。図中、左側は、符号化領域（斜線を付す領域）の位置を示し、右側は、割当て領域（斜線を付す領域）の位置を示す。図には、符号化領域として画像の有効領域の下端から４８０ライン分の領域を設定し、割当て領域として画像の有効領域の上端から４８０ライン分の領域を設定する場合を示す。このような構成では、符号化された画像の位置は、符号化前と復号化後とでは２５ライン分ずれる。
【０００９】
また、符号化領域と割当て領域とが異なると、符号化器と復号化器とからなる符号化・復号化システムを複数カスケード接続した場合、符号化と復号化とを繰り返すたびに有効画像領域が狭められるという問題が生じる。
【００１０】
図８は、有効画像領域が狭められる場合の一例を示す図である。図には、図７に示すような符号化領域を有する符号化器と割当て領域を有する復号化器とからなる符号化・復号化システムを４段カスケード接続した場合を示す。図において、斜線を付す部分は、有効画像を示し、黒く塗り潰した部分は、無効データ領域を示す。ここで、無効データ領域とは、画像の有効領域と符号化領域（割当て領域）との大きさの違いにより、無効データ信号（例えば、黒を表示する黒データ信号）が挿入される領域である。図示のごとく、符号化と復号化とを繰り返すと、無効データ領域が徐々に大きくなり、有効画像領域が徐々に小さくなる。
【００１１】
なお、有効画像領域が狭められる問題は、各符号化・復号化システム内の符号化領域と割当て領域とが同じ場合であって、隣接する２つの符号化・復号化システム間で、前段システムの割当て領域と後段システムの符号化領域とが異なる場合も生じる。
【００１２】
図９は、各符号化・復号化システム内の符号化領域と割当て領域とが同じであるにもかかわらず、前段の符号化・復号化システムの割当て領域と後段の符号化・復号化システムの符号化領域とが異なるために有効画像領域が狭められる場合の一例を示す図である。図には、前段の符号化・復号化システムの符号化領域と割当て領域は、画像の有効領域の下方に設定され、後段の符号化・復号化システムの符号化領域と割当て領域は、画像の有効領域の上方に設定される場合を示す。このような構成によれば、後段の符号化・復号化システムで、前段の符号化・復号化システムの割当て領域とは異なる領域が圧縮符号化されるため、有効画像領域が狭められる。
【００１３】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、符号化・復号化システム内における符号化領域と割当て領域とを一致させることができるとともに、前段の符号化・復号化システムの割当て領域と後段の符号化・復号化システムの符号化領域とを一致させることができる符号化装置、復号装置および再符号化装置ならびに符号化方法、復号方法および再符号化方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、符号化側では、画像データから、この画像データにおける有効画像領域のどの領域に部分画像データを割り当てたかを示す割り当て領域情報を取得し、画像データを符号化処理して符号化ストリームを生成し、取得された割り当て領域情報を利用して符号化処理するように符号化処理を制御するとともに、画像データにおける有効画像領域のどの領域を符号化処理したかを示す符号化領域情報を符号化ストリームに挿入するように符号化ステップの符号化処理を制御し、復号化側では、符号化ストリームから、画像データにおける有効画像領域のうちどの領域を符号化処理したかを示す符号化領域情報を取得し、この符号化ストリームを復号処理して画像データを生成し、取得された符号化領域情報を利用して復号処理するように復号処理を制御するとともに、画像データにおける有効画像領域のどの領域に部分画像データを割り当てたかを示す割り当て領域情報を画像データに挿入するように復号処理を制御するようにしたものである。
【００１５】
このような構成においては、符号化側から復号化側に対して、符号化領域情報が挿入された符号化ストリームが供給される。この復号化側に供給された符号化ストリームは、復号処理がなされた後、画像データの有効画像領域のうち符号化領域情報により示される領域に割り当てられる。これにより、１つの符号化・復号化システム内で、符号化領域と復号化領域とを一致させることができる。
【００１６】
また、本発明は、復号化側では、符号化ストリームから、画像データにおける有効画像領域のうちどの領域を符号化処理したかを示す符号化領域情報を取得し、この符号化ストリームを復号処理して画像データを生成し、取得された符号化領域情報を利用して復号処理するように復号処理を制御するとともに、画像データにおける有効画像領域のどの領域に部分画像データを割り当てたかを示す割り当て領域情報を画像データに挿入するように復号処理を制御し、符号化側では、画像データから、この画像データにおける有効画像領域のどの領域に部分画像データを割り当てたかを示す割り当て領域情報を取得し、画像データを符号化処理して符号化ストリームを生成し、取得された割り当て領域情報を利用して符号化処理するように符号化処理を制御するとともに、画像データにおける有効画像領域のどの領域を符号化処理したかを示す符号化領域情報を符号化ストリームに挿入するように符号化ステップの符号化処理を制御するようにしたものである。
【００１７】
このような構成においては、前段の符号化・復号化システムの復号化側から後段の符号化・復号化システムの符号化側に対して、割り当て領域情報が挿入された画像データが供給される。この符号化側に供給された画像データは、有効画像領域のうち割り当て領域情報によって示される割り当て領域が符号化される。これにより、前段の符号化・復号化システムの割り当て領域と後段の符号化・復号化システムの符号化領域とを一致させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る符号化・復号化システムを構成する符号化装置の一実施の形態の構成を示すブロック図であり、図２は、同じく復号化装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【００２０】
図１に示す符号化装置は、画像信号が入力される入力端子１１と、この画像信号から割当て領域表示情報を検出する割当て領域表示情報検出器１２と、この割当て領域表示情報検出器１２の検出出力に基づいて、オン、オフが制御されるスイッチ１３と、このスイッチ１３を介して与えられる画像信号を圧縮符号化する符号化器１４と、この符号化器１４から出力される符号化データ信号、すなわち、ビットストリーム信号に対して、割当て領域表示情報検出器１２の検出出力を符号化領域表示情報として挿入する加算器１５と、この加算器１５の加算出力が供給される出力端子１６とを有する。
【００２１】
図２に示す復号化装置は、圧縮符号化により得られたされたビットストリーム信号が入力される入力端子２１と、このビットストリーム信号から符号化領域表示情報を検出する符号化領域表示情報検出器２２と、上記ビットストリーム信号を復号化する復号化器２３と、無効データ信号が供給される入力端子２４と、符号化領域表示情報検出器２２の検出出力に基づいて、復号化器２３から出力される復号化データ信号と入力端子２４に供給される無効データ信号のいずれか一方を選択する切替えスイッチ２５と、この切替えスイッチ２５の選択出力に対して、符号化領域表示情報検出器２２の検出出力を割当て領域表示情報として挿入する加算器２６と、この加算器２６の加算出力が供給される出力端子２７とを有する。
【００２２】
上記構成において、動作を説明する。なお、以下の説明では、図１に示す符号化装置と図２に示す復号化装置とからなる符号化・復号化システムが、カスケード接続された３つ以上の符号化・復号化システムのうち、初段のシステムと最終段のシステムとの間にあるシステムであるものとして説明する。
【００２３】
まず、図１に示す符号化装置の動作を説明する。図１において、入力端子１１には、前段の符号化・復号化システム（図示せず）から出力される画像信号が供給される。この画像信号には、割当て領域表示情報が挿入されている。ここで、割当て領域表示情報とは、前段の符号化・復号化システムにおいて、復号化データ信号を画像信号の有効領域のどの部分に割り当てたかを示す情報である。
【００２４】
この画像信号は、割当て領域表示情報検出器１２とスイッチ１３とに供給される。割当て領域表示情報検出器１２は、入力信号から割当て領域表示情報を検出する。この検出出力は、スイッチ１３に制御信号として供給されるとともに、加算器１５に符号化領域表示情報として供給される。
【００２５】
スイッチ１３は、割当て領域表示情報検出器１２で検出された割当て領域表示情報によって示される割当て領域の期間は、オン状態となり、そのほかの期間は、オフ状態になる。これにより、入力端子１１に供給される画像信号は、割当て領域の期間だけ符号化器１４に供給され、そのほかの期間は供給されない。符号化器１４は、入力信号をＭＰＥＧ２規格に従って圧縮符号化する。その結果、画像信号は、有効領域のうち割当て領域だけ圧縮符号化される。
【００２６】
この圧縮符号化により得られたビットストリーム信号は、加算器１５に供給される。加算器１５は、このビットストリーム信号に対して、割当て領域表示情報検出器１２で検出された割当て領域表示情報を符号化領域表示情報として挿入する。ここで、符号化領域表示情報とは、画像信号の有効領域のうち符号化された領域を示す情報である。符号化領域表示情報が挿入されたビットストリーム信号は出力端子１６に供給される。この出力端子１６に供給されたビットストリーム信号は、図２に示す復号化装置に供給される。以上が図１に示す符号化装置の動作である。
【００２７】
次に、図２に示す復号化装置の復号化動作を説明する。図２において、入力端子２１には、図１の符号化装置から出力されるビットストリーム信号が供給される。このビットストリーム信号は、符号化領域表示情報検出器２２と復号化器２３とに供給される。
【００２８】
符号化領域表示情報検出器２２は、入力されるビットストリーム信号から符号化領域表示情報を検出する。この検出出力は、切替えスイッチ２４に制御信号として供給されるとともに、加算器２５に割当て領域表示情報として供給される。復号化器２３は、入力されるビットストリーム信号をＭＥＰＧ２規格に従って復号化する。この復号化により得られた復号化データ信号は、切替えスイッチ２５に供給される。この切替えスイッチ２５には、さらに、入力端子２４に供給される無効データ信号が供給される。
【００２９】
この切替えスイッチ２５は、符号化領域表示情報検出器２２により検出された符号化領域表示情報によって示される符号化領域の期間は、復号化器２３から出力される復号化データ信号を選択し、そのほかの期間は、入力端子２４に供給される無効データ信号を選択する。これにより、有効領域のうちの符号化領域に復号化データ信号が割り当てられた画像信号が得られる。この画像信号は加算器２６に供給される。
【００３０】
この加算器２６は、切替えスイッチ２４から供給される画像信号に対して、符号化領域表示情報検出器２２により検出された符号化領域表示情報を割合て領域表示情報として挿入する。この割当て領域表示情報が挿入された画像信号は、出力端子２７に供給される。この出力端子２７に供給された画像信号は、次段の符号化・復号化システムの符号化装置に供給される。以上が、図２に示す復号化装置の動作である。
【００３１】
なお、図１に示す符号化装置が初段の符号化・復号化システムの符号化装置である場合は、割当て領域表示情報検出器１２の代りに、予め定めた符号化領域を示す符号化領域表示情報を発生する符号化領域表示情報発生器を設けなければならないことがある。これは、このような場合は、符号化装置に対して、割当て領域表示情報が挿入されていない画像信号が入力されることがあるからである。このような場合、スイッチ１３は、符号化領域表示情報発生器から出力される符号化領域表示情報に従ってオン、オフを制御される。また、加算器１５は、画像信号に対してこの符号化領域表示情報を挿入する。
【００３２】
なお、このような処理は、割当て領域表示情報検出器１２に対して、割当て領域表示情報が検出されない場合に、予め定めた符号化領域を示す符号化領域表示情報を発生する機能を設けることによっても実現することができる。このようにすれば、すべての段の符号化・復号化システムにおいて、同じ符号化装置を用いることができる利点が得られる。
【００３３】
また、図２に示す復号化装置が最終段の符号化・復号化システムの復号化装置である場合は、加算器２６は必ずしも必要ではない。これは、このような場合は、復号化装置から出力される画像信号がその後再び圧縮符号化されるとは限らないからである。但し、このような場合であっても、画像信号に対して割当て領域表示情報を挿入しても何ら問題がない。むしろ、挿入するようにした方がすべての段の符号化・復号化システムにおいて、同じ復号化装置を用いることができるので都合がよい。
【００３４】
なお、以上の点は、１つの符号化・復号化システムを単独で用いる場合についてもいえる。
【００３５】
図３は、上述した画像信号のフォーマットの一例を示す図である。図には、例えば、シルアルディジタルデータインタフェース（ＳＤＤＩ）フォーマットと呼ばれる信号フォーマットを示す。
【００３６】
図示の画像信号は、セパレータ部と、タイプ部と、ワードカウント部と、１ＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐ ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒｅ）部とを有する。１ＧＯＰ部は、ダミー部と、第１フレーム部と、第２フレーム部と、エンドコード部とを有する。第１フレーム部は、フレームヘッダ部と、システム部と、第１フィールドのビデオインデックス部と、第２フィールドのビデオインデックス部と、画像データ部とを有する。第２フレーム部も、図には示さないが、第１フレーム部と同じようなフォーマットを有する。
【００３７】
上述した割当て領域表示情報は、例えば、ビデオインデックス部に挿入されている。この場合、この割当て領域表示情報は、第１，第２フィールドのビデオインデックス部のどちらか一方あるいは両方に挿入されている。
【００３８】
また、この割当て領域表示情報は、例えば、最初のＧＯＰのビデオインデックス部にだけ挿入されている。言い換えれば、この割当て領域表示情報は、画像信号に１回だけ挿入されている。これは、１つの画像信号では、割当て領域が固定されているからである。但し、この場合、割当て領域表示情報を一定周期（例えば、１０秒周期）で挿入するようにしてもよいことは勿論である。このようにすれば、あるタイミングで割当て領域表示情報の検出に失敗した場合でも、次のタイミングで割当て領域表示情報を検出することができるので、割当て領域表示情報の検出精度を高めることができる。
【００３９】
図４は、ビットストリーム信号のフォーマットを示す図である。図示のごとく、ビットストリーム信号は、ＳＨ（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｈｅａｄｅｒ、シーケンスヘッダ）部と、ＧＯＰ部とを有する。ＳＨ部には、ユーザデータ領域が設けられている。
【００４０】
上述した符号化領域表示情報は、例えば、ユーザデータ領域に挿入されている。この場合も、符号化領域表示情報は、１回だけ挿入してもよいし、一定の周期で繰り返し挿入してもよい。
【００４１】
図５は、図１に示す符号化器１４の具体的構成の一例を示すブロック図である。図示の符号化器１４は、差分回路１０１と、ＤＣＴ回路１０２と、量子化回路１０４と、逆量子化回路１０４と、逆ＤＣＴ回路１０５と、加算回路１０６と、フレームメモリ１０７と、動き検出回路１０８と、動き補償回路１０９と、可変長符号化回路１１０とを有する。
【００４２】
図６は、図２に示す復号化器２３の具体的構成の一例を示すブロック図である。図示の符号化器２３は、可変長復号化回路２０１と、逆量子化回路２０２と、逆ＤＣＴ回路２０３と、加算回路２０４と、フレームメモリ２０５とを有する。
【００４３】
上記構成において、動作を説明する。まず、図５に示す符号化器１４の動作を説明する。図示の符号化器１４は、図１のスイッチ１３から出力される動画像データを表す画像信号Ｓ１をＤＣＴ符号化、動き補償符号化、可変長符号化を併用して圧縮符号化するようになっている。
【００４４】
すなわち、スイッチ１３から出力される画像信号Ｓ１は、差分回路１０１を介してＤＣＴ回路１０２に供給されるとともに、動き検出回路１０３に供給される。ＤＣＴ回路１０２は、画像信号Ｓ１で示される動画像データ内の各フレーム画像を複数の画素ブロックに分割するとともに、各ブロックごとに離散コサイン変換を施す。ＤＣＴ回路１０２は、この離散コサイン変換により得られた係数を変換信号Ｓ２として量子化回路１０３に送出する。
【００４５】
量子化回路１０３は、変換信号Ｓ２を量子化することによって情報の丸め処理を施して量子化信号Ｓ３を生成する。すなわち、ＤＣＴ回路１０２による変換処理によって生成された変換信号Ｓ２においては、画像信号Ｓ１で表される動画像データの画素値を示す係数が低周波成分側に偏っている。このため、量子化回路１０３は、変換信号Ｓ２内の各係数を所定の除数で除算して余りを丸め処理することにより、低周波成分側に偏った画素値以外の高周波成分を取り除く。これにより、情報圧縮がなされて量子化信号Ｓ３が生成される。量子化回路１０３は、このようにして得られた量子化信号Ｓ３を逆量子化回路１０４と可変長符号化回路１１０とに送出する。
【００４６】
このように符号化器１４は、画像信号Ｓ１に対して、離散コサイン変換と量子化処理とを施すことにより、ＤＣＴ符号化を用いて情報圧縮した量子化信号Ｓ３を得ている。
【００４７】
また、符号化器１４は、逆量子化回路１０４以降の回路によって量子化信号Ｓ３に対して動き補償符号化処理を施している。すなわち、逆量子化回路１０４は、量子化信号Ｓ３を逆量子化処理することにより、量子化前の変換信号Ｓ２とほぼ同じデータからなる変換信号Ｓ４を生成する。また、逆ＤＣＴ回路１０５は、この変換信号Ｓ４を逆離散コサイン変換することによって画像信号Ｓ５を生成する。
【００４８】
具体的には、逆量子化回路１０５は、量子化回路１０３で施した処理と逆の手順で量子化信号Ｓ３を処理することにより、変換信号Ｓ４を生成する。また、逆ＤＣＴ回路１０７は、ＤＣＴ回路１０２で施した処理と逆の手順で、変換信号Ｓ４を処理することにより、画像信号Ｓ５を生成する。
【００４９】
すなわち、逆量子化回路１０４は、量子化信号Ｓ３に、量子化の際に除算で用いた除数を乗数として乗算することにより、変換信号Ｓ４を生成する。また、逆ＤＣＴ回路１０５は、変換信号Ｓ４に逆離散コサイン変換を施すことにより、画像信号Ｓ５を生成する。符号化器１４は、このような変換処理によって、画像信号Ｓ１をほぼ復元したと言えるデータ内容からなる画像信号Ｓ５を得ている。
【００５０】
逆ＤＣＴ回路１０５で生成された画像信号Ｓ５は、加算器１０６を介してフレームメモリ１０７に与えられる。フレームメモリ１０７は、入力される画像信号Ｓ５で示される各フレーム画像を記憶して動き検出回路１０８と動き補償回路１０９にそれぞれ供給する。
【００５１】
動き検出回路１０８は、上述した画像信号Ｓ１で示されるフレーム画像とフレームメモリ１０７から与えられる画像信号Ｓ５で示されるフレーム画像とを複数の画素ブロック（マクロブロック）に分割して比較し、動きベクトルを有する領域を検出する。そして、この検出結果を検出信号Ｓ６として動き補償回路１０９に送出する。
【００５２】
動き補償回路１０９は、フレームメモリ１０７から与えられる画像信号Ｓ５で示されるフレーム画像を検出信号Ｓ６に基づいて動き補正することにより、検出した動きベクトル量だけ画像内の動き物体をシフトさせた画像信号Ｓ７を生成して送出する。送出された画像信号Ｓ７は、加算回路１０６にフィードバックされて以前のフレーム画像の画像信号に加えられる。この加算出力は、フレームメモリ１０７に記憶される。これにより、フレームメモリ１０７の内容が更新される。
【００５３】
一方、画像信号Ｓ７は、差分回路１０１に与えられる。差分回路１０１は、以前のフレーム画像と原フレーム画像との動き部分の差分領域を抽出し、抽出部分の画素データのみを後段の回路に送出する。
【００５４】
このように符号化器１４は、各フレーム画像間の動きベクトルを検出して、原フレーム画像との差分でなる差分データのみを抽出するようになっている。これにより、基準となる原フレーム画像以降のフレーム画像では、差分部分のみを用いて画像信号を復元し得る画像データを得ることができ、より効率の良い情報圧縮を施すことができる。
【００５５】
こうしてＤＣＴ符号化および動き補償符号化を用いることによって得られた量子化信号Ｓ３は、可変長符号化回路１１０に供給される。可変長符号化回路１１０は、量子化信号Ｓ３を形成する各符号に対して、可変長符号化処理を施すことにより、さらに情報圧縮を行うようになっている。すなわち、可変長符号化回路１１０は、入力される量子化信号Ｓ３で表されるＤＣＴ係数や動きベクトル値等に対して、出現確率の高いもの程短い符号を割り当てるようにして符号を割り当てる。これにより、情報圧縮を施したデータ信号（符号化データ信号、ビットストリーム信号）Ｓ８が得られる。
【００５６】
符号化器１４は、このような可変長符号化処理を施すことにより、出力するデータ信号Ｓ８をより情報圧縮している。かくして、符号化器１４は、ＤＣＴ符号化、動き補償符号化および可変長符号化を用いることにより、入力される画像信号Ｓ１に高効率な情報圧縮を施して出力データ信号Ｓ８を生成する。以上が、図５に示す符号化器１４の動作である。
【００５７】
次に、図６に示す復号化器２３の動作を説明する。上記のようにして得られたデータ信号Ｓ８は、復号化器２３で画像信号Ｓ１とほぼ同じデータ内容からなる画像信号Ｓ１２に復号化される。
【００５８】
すなわち、図６に示す復号化器２３においては、データ信号Ｓ８は可変長復号化回路２０１に入力される。この可変長復号化回路２０１は、可変長符号化されているデータ信号Ｓ８を復号化して固定長符号からなる量子化信号Ｓ９を生成し、この量子化信号Ｓ９を逆量子化回路２０２に送出する。
【００５９】
逆量子化回路２０２は、量子化信号Ｓ９を逆量子化して変換信号Ｓ１０を生成し、この変換信号Ｓ１０を逆ＤＣＴ回路２０３に送出する。この逆ＤＣＴ回路２０３は、変換信号Ｓ１０に対して逆離散コサイン変換を施して画像信号Ｓ１１を生成する。こうして得られた画像信号Ｓ１１において、フレーム内のみで符号化されている動画像データは、加算回路２０４を介してそのまま出力される。
【００６０】
なお、ここで、加算回路２０４から出力される画像信号Ｓ１２は、フレームメモリ２０５に記憶される。フレーム間相関を用いて現フレーム画像との差分部分のみが符号化されている動画象データは、フレームメモリ２０５に記憶された以前のフレーム画像のデータに加えられる。これにより、１フレームの画像データとして出力画像を得ることができる。
【００６１】
かくして復号化器２３は、画像信号Ｓ１とほぼ同じデータ内容でなる画像信号Ｓ１２を復号することができる。以上が、復号化器２３の動作である。
【００６２】
以上詳述した本実施の形態によれば、符号化側では、画像信号の有効領域の一部を圧縮符号化することによって得られた符号化データ信号に対して、その符号化領域を示す符号化領域表示情報を挿入し、復号化側では、符号化データ信号を復号化することにより得られた復号化データ信号を画像信号の有効領域のうち符号化領域表示情報によって示される符号化領域に割り当てるようにしたので、１つの符号化・復号化システム内で、符号化領域と復号化領域とを一致させることができる。
【００６３】
また、本実施の形態によれば、復号側では、有効領域の一部に復号化データ信号信号が割り当てられた画像信号に対して、その割当て領域を示す割当て領域表示情報を挿入し、符号化側では、画像信号の有効領域のうち割当て領域表示情報によって示される割当て領域を圧縮符号化するようにしたので、前段の符号化・復号化システムの割当て領域と後段の符号化・復号化システムの符号化領域とを一致させることができる。
【００６４】
以上から、本実施の形態によれば、符号化された画像の符号化前の位置と復号化後の位置とを一致させることができる。また、複数の符号化・復号化システムをカスケード接続する場合において、符号化と復号化とを繰り返すたびに有効画像領域が狭められることを防止することができる。さらに、複数の符号化・復号化システムをカスケード接続する場合において、すべての段の符号化領域と割当て領域とを一致させることができるので、符号化による画質の劣化を最小限に抑えることができる。
【００６５】
以上、本発明の一実施の形態を詳細に説明したが、本発明は、上述したような実施の形態に限定されるものではない。
【００６６】
例えば、先の実施の形態では、符号化領域表示情報を符号化データ信号に挿入する場合、ユーザデータ領域に挿入する場合を説明した。しかしながら、本発明は、符号化領域表示情報を挿入可能な領域ならユーザデータ領域以外の領域に挿入するようにしてもよい。
【００６７】
また、先の実施の形態では、割当て領域表示情報を画像信号に挿入する場合、ビデオインデックス部に挿入する場合を説明した。しかしながら、本発明は、割当て領域表示情報を挿入可能な領域ならビデオインデックス部以外の領域に挿入するようにしてもよい。
【００６８】
また、先の実施の形態では、本発明を、画像信号をｍ×ｎ画素の画素ブロックに分割して圧縮符号化する符号化・復号化システムに適用する場合を説明した。しかしながら、本発明は、画像信号の有効領域の一部を圧縮符号化する符号化・復号化システム一般に適用することができる。したがって、本発明は、画像信号を画素ブロックに分割しなくても、何らかの理由で画像信号の有効領域の一部のみを圧縮符号化する符号化・復号化システムにも適用することができる。
【００６９】
このほかにも、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々様々変形実施可能なことは勿論である。
【００７０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、符号化側では、画像データの有効画像領域の一部を符号化することによって得られた符号化ストリームに対して、その符号化領域を示す符号化領域情報を挿入し、復号化側では、符号化ストリームを復号化することにより得られた部分画像データを画像データの有効画像領域のうち符号化領域情報によって示される符号化領域に割り当てるようにしたので、１つの符号化・復号化システム内で、符号化領域と復号化領域とを一致させることができる。
【００７１】
また、本発明によれば、復号化側では、有効画像領域の一部に部分画像データが割り当てられた画像データに対して、その割り当て領域を示す割り当て領域情報を挿入し、符号化側では、画像データの有効画像領域のうち割り当て領域情報によって示される割り当て領域を符号化するようにしたので、前段の符号化・復号化システムの割り当て領域と後段の符号化・復号化システムの符号化領域とを一致させることができる。
【００７２】
以上から、本発明によれば、符号化された画像の符号化前の位置と復号化後の位置とを一致させることができる。また、複数の符号化・復号化システムをカスケード接続する場合において、符号化と復号化とを繰り返すたびに有効画像領域が狭められることを防止することができる。さらに、複数の符号化・復号化システムをカスケード接続する場合において、すべての段の符号化領域と割り当て領域とを一致させることができるので、符号化による画質の劣化を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る符号化装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る復号化装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図３】割込み領域表示情報の挿入領域を説明するための図である。
【図４】符号化領域表示情報の挿入領域を説明するための図である。
【図５】符号化装置に含まれる符号化器の構成を示すブロック図である。
【図６】復号化装置に含まれる復号化器の構成を示すブロック図である。
【図７】従来の問題を説明するための図である。
【図８】従来の問題を説明するための図である。
【図９】従来の問題を説明するための図である。
【符号の説明】
１１，２１，２４…入力端子、１２…割当て領域表示情報検出器、１３…スイッチ、１４…符号化器、１５…加算器、１６，２７…出力端子、２２…符号化領域表示情報検出器、２３…復号化器、２５…切替えスイッチ、２６…加算器、１０１…差分回路、１０２…ＤＣＴ回路、１０３…量子化回路、１０４…逆量子化回路、１０５…逆ＤＣＴ回路、１０６，２０４…加算回路、１０７，２０５…フレームメモリ、１０８…動き検出回路、１０９…動き補償回路、２０１…可変長復号化回路、２０２…逆量子化回路、２０３…逆ＤＣＴ回路。
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像信号の有効領域の一部を圧縮符号化する符号化装置および符号化方法に関する。また、本発明は、画像信号の有効領域の一部を圧縮符号化することにより得られた符号化データ信号を復号化する復号装置および復号方法に関する。さらに、本発明は、画像信号の有効領域の一部を圧縮符号化することにより得られた符号化データ信号を復号化するとともに、この復号化により得られた画像信号を再符号化する再符号化装置および再符号化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、画像、音声、データといった各種情報を統合的に扱うマルチメディアが実用化されつつある。このマルチメディアを実現するためには、画像信号を圧縮符号化する圧縮符号化方式が必要になる。この圧縮符号化方式としては、通常、ＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）２規格の圧縮符号化方式が用いられる。
【０００３】
このＭＰＥＧ２規格の圧縮符号化方式は、ＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、離散コサイン変換）符号化、動き補償符号化、可変長符号化等を併用することにより、画像信号を高効率に圧縮符号化するようになっている。
【０００４】
ここで、ＤＣＴ符号化とは、画像の統計的性質に適合する圧縮符号化方式である。また、動き補償符号化とは、前後するフレーム画像間での時間的な相関関係を利用する圧縮符号化方式である。さらに、可変長符号化とは、エントロピー符号化とも呼ばれ、出現確率が高い値ほど短い符号を、出現確率の低い値ほど長い符号を割り当てることにより情報量を圧縮する圧縮符号化方式である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＤＣＴ符号化および動き補償符号化は、画像信号をｎ×ｍ（ｎ，ｍは２以上の整数）画素の四角形の画素ブロックに分割して圧縮符号化する方式である。したがって、これらの圧縮符号化方式により圧縮符号化される領域の大きさは、画素ブロックの大きさの整数倍に限られる。その結果、これらの圧縮符号化方式により符号化される領域は、画像信号の有効領域の一部となる場合がある。
【０００６】
例えば、ＭＰＥＧ−２規格の圧縮圧縮化方式により、ＩＴＵ−Ｒ Ｒｅｃ．６０１の５２５ライン相当の画像信号を圧縮符号化する場合の最大符号化領域の大きさは、水平方向７２０画素、垂直方向４８０ラインで規定される大きさである。一方、ＩＴＵ−Ｒ Ｒｅｃ．６０１の画像信号の有効領域の大きさは、水平方向７２０画素、垂直方向５０５ラインで規定される大きさである。したがって、ＭＰＥＧ−２規格の圧縮符号化方式によりＩＴＵ−Ｒ Ｒｅｃ．６０１の画像信号を圧縮符号化する場合は、垂直方向の５０５ライン分の有効領域のうち、４８０ライン分の領域しか圧縮符号化されないことになる。
【０００７】
この場合、垂直方向の５０５ライン分の有効領域のうち、どこの４８０ライン分の領域を圧縮符号化するかは、符号化側に委ねられている。また、復号化された４８０ライン分の領域を５０５ライン分の有効領域のどこに割り当てるかは、復号化側に委ねられている。したがって、符号化側の処理位置と復号化側の処理位置とが異なると、符号化領域と割当て領域とがずれるという問題が生じる。その結果、符号化された画像（符号化領域の画像）の位置が符号化前と復号化後とでずれてしまう。
【０００８】
図７は、符号化された画像の位置が符号化前と復号化後とでずれる場合の一例を示す図である。図中、左側は、符号化領域（斜線を付す領域）の位置を示し、右側は、割当て領域（斜線を付す領域）の位置を示す。図には、符号化領域として画像の有効領域の下端から４８０ライン分の領域を設定し、割当て領域として画像の有効領域の上端から４８０ライン分の領域を設定する場合を示す。このような構成では、符号化された画像の位置は、符号化前と復号化後とでは２５ライン分ずれる。
【０００９】
また、符号化領域と割当て領域とが異なると、符号化器と復号化器とからなる符号化・復号化システムを複数カスケード接続した場合、符号化と復号化とを繰り返すたびに有効画像領域が狭められるという問題が生じる。
【００１０】
図８は、有効画像領域が狭められる場合の一例を示す図である。図には、図７に示すような符号化領域を有する符号化器と割当て領域を有する復号化器とからなる符号化・復号化システムを４段カスケード接続した場合を示す。図において、斜線を付す部分は、有効画像を示し、黒く塗り潰した部分は、無効データ領域を示す。ここで、無効データ領域とは、画像の有効領域と符号化領域（割当て領域）との大きさの違いにより、無効データ信号（例えば、黒を表示する黒データ信号）が挿入される領域である。図示のごとく、符号化と復号化とを繰り返すと、無効データ領域が徐々に大きくなり、有効画像領域が徐々に小さくなる。
【００１１】
なお、有効画像領域が狭められる問題は、各符号化・復号化システム内の符号化領域と割当て領域とが同じ場合であって、隣接する２つの符号化・復号化システム間で、前段システムの割当て領域と後段システムの符号化領域とが異なる場合も生じる。
【００１２】
図９は、各符号化・復号化システム内の符号化領域と割当て領域とが同じであるにもかかわらず、前段の符号化・復号化システムの割当て領域と後段の符号化・復号化システムの符号化領域とが異なるために有効画像領域が狭められる場合の一例を示す図である。図には、前段の符号化・復号化システムの符号化領域と割当て領域は、画像の有効領域の下方に設定され、後段の符号化・復号化システムの符号化領域と割当て領域は、画像の有効領域の上方に設定される場合を示す。このような構成によれば、後段の符号化・復号化システムで、前段の符号化・復号化システムの割当て領域とは異なる領域が圧縮符号化されるため、有効画像領域が狭められる。
【００１３】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、符号化・復号化システム内における符号化領域と割当て領域とを一致させることができるとともに、前段の符号化・復号化システムの割当て領域と後段の符号化・復号化システムの符号化領域とを一致させることができる符号化装置、復号装置および再符号化装置ならびに符号化方法、復号方法および再符号化方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、符号化側では、画像データから、この画像データにおける有効画像領域のどの領域に部分画像データを割り当てたかを示す割り当て領域情報を取得し、画像データを符号化処理して符号化ストリームを生成し、取得された割り当て領域情報を利用して符号化処理するように符号化処理を制御するとともに、画像データにおける有効画像領域のどの領域を符号化処理したかを示す符号化領域情報を符号化ストリームに挿入するように符号化ステップの符号化処理を制御し、復号化側では、符号化ストリームから、画像データにおける有効画像領域のうちどの領域を符号化処理したかを示す符号化領域情報を取得し、この符号化ストリームを復号処理して画像データを生成し、取得された符号化領域情報を利用して復号処理するように復号処理を制御するとともに、画像データにおける有効画像領域のどの領域に部分画像データを割り当てたかを示す割り当て領域情報を画像データに挿入するように復号処理を制御するようにしたものである。
【００１５】
このような構成においては、符号化側から復号化側に対して、符号化領域情報が挿入された符号化ストリームが供給される。この復号化側に供給された符号化ストリームは、復号処理がなされた後、画像データの有効画像領域のうち符号化領域情報により示される領域に割り当てられる。これにより、１つの符号化・復号化システム内で、符号化領域と復号化領域とを一致させることができる。
【００１６】
また、本発明は、復号化側では、符号化ストリームから、画像データにおける有効画像領域のうちどの領域を符号化処理したかを示す符号化領域情報を取得し、この符号化ストリームを復号処理して画像データを生成し、取得された符号化領域情報を利用して復号処理するように復号処理を制御するとともに、画像データにおける有効画像領域のどの領域に部分画像データを割り当てたかを示す割り当て領域情報を画像データに挿入するように復号処理を制御し、符号化側では、画像データから、この画像データにおける有効画像領域のどの領域に部分画像データを割り当てたかを示す割り当て領域情報を取得し、画像データを符号化処理して符号化ストリームを生成し、取得された割り当て領域情報を利用して符号化処理するように符号化処理を制御するとともに、画像データにおける有効画像領域のどの領域を符号化処理したかを示す符号化領域情報を符号化ストリームに挿入するように符号化ステップの符号化処理を制御するようにしたものである。
【００１７】
このような構成においては、前段の符号化・復号化システムの復号化側から後段の符号化・復号化システムの符号化側に対して、割り当て領域情報が挿入された画像データが供給される。この符号化側に供給された画像データは、有効画像領域のうち割り当て領域情報によって示される割り当て領域が符号化される。これにより、前段の符号化・復号化システムの割り当て領域と後段の符号化・復号化システムの符号化領域とを一致させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る符号化・復号化システムを構成する符号化装置の一実施の形態の構成を示すブロック図であり、図２は、同じく復号化装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【００２０】
図１に示す符号化装置は、画像信号が入力される入力端子１１と、この画像信号から割当て領域表示情報を検出する割当て領域表示情報検出器１２と、この割当て領域表示情報検出器１２の検出出力に基づいて、オン、オフが制御されるスイッチ１３と、このスイッチ１３を介して与えられる画像信号を圧縮符号化する符号化器１４と、この符号化器１４から出力される符号化データ信号、すなわち、ビットストリーム信号に対して、割当て領域表示情報検出器１２の検出出力を符号化領域表示情報として挿入する加算器１５と、この加算器１５の加算出力が供給される出力端子１６とを有する。
【００２１】
図２に示す復号化装置は、圧縮符号化により得られたされたビットストリーム信号が入力される入力端子２１と、このビットストリーム信号から符号化領域表示情報を検出する符号化領域表示情報検出器２２と、上記ビットストリーム信号を復号化する復号化器２３と、無効データ信号が供給される入力端子２４と、符号化領域表示情報検出器２２の検出出力に基づいて、復号化器２３から出力される復号化データ信号と入力端子２４に供給される無効データ信号のいずれか一方を選択する切替えスイッチ２５と、この切替えスイッチ２５の選択出力に対して、符号化領域表示情報検出器２２の検出出力を割当て領域表示情報として挿入する加算器２６と、この加算器２６の加算出力が供給される出力端子２７とを有する。
【００２２】
上記構成において、動作を説明する。なお、以下の説明では、図１に示す符号化装置と図２に示す復号化装置とからなる符号化・復号化システムが、カスケード接続された３つ以上の符号化・復号化システムのうち、初段のシステムと最終段のシステムとの間にあるシステムであるものとして説明する。
【００２３】
まず、図１に示す符号化装置の動作を説明する。図１において、入力端子１１には、前段の符号化・復号化システム（図示せず）から出力される画像信号が供給される。この画像信号には、割当て領域表示情報が挿入されている。ここで、割当て領域表示情報とは、前段の符号化・復号化システムにおいて、復号化データ信号を画像信号の有効領域のどの部分に割り当てたかを示す情報である。
【００２４】
この画像信号は、割当て領域表示情報検出器１２とスイッチ１３とに供給される。割当て領域表示情報検出器１２は、入力信号から割当て領域表示情報を検出する。この検出出力は、スイッチ１３に制御信号として供給されるとともに、加算器１５に符号化領域表示情報として供給される。
【００２５】
スイッチ１３は、割当て領域表示情報検出器１２で検出された割当て領域表示情報によって示される割当て領域の期間は、オン状態となり、そのほかの期間は、オフ状態になる。これにより、入力端子１１に供給される画像信号は、割当て領域の期間だけ符号化器１４に供給され、そのほかの期間は供給されない。符号化器１４は、入力信号をＭＰＥＧ２規格に従って圧縮符号化する。その結果、画像信号は、有効領域のうち割当て領域だけ圧縮符号化される。
【００２６】
この圧縮符号化により得られたビットストリーム信号は、加算器１５に供給される。加算器１５は、このビットストリーム信号に対して、割当て領域表示情報検出器１２で検出された割当て領域表示情報を符号化領域表示情報として挿入する。ここで、符号化領域表示情報とは、画像信号の有効領域のうち符号化された領域を示す情報である。符号化領域表示情報が挿入されたビットストリーム信号は出力端子１６に供給される。この出力端子１６に供給されたビットストリーム信号は、図２に示す復号化装置に供給される。以上が図１に示す符号化装置の動作である。
【００２７】
次に、図２に示す復号化装置の復号化動作を説明する。図２において、入力端子２１には、図１の符号化装置から出力されるビットストリーム信号が供給される。このビットストリーム信号は、符号化領域表示情報検出器２２と復号化器２３とに供給される。
【００２８】
符号化領域表示情報検出器２２は、入力されるビットストリーム信号から符号化領域表示情報を検出する。この検出出力は、切替えスイッチ２４に制御信号として供給されるとともに、加算器２５に割当て領域表示情報として供給される。復号化器２３は、入力されるビットストリーム信号をＭＥＰＧ２規格に従って復号化する。この復号化により得られた復号化データ信号は、切替えスイッチ２５に供給される。この切替えスイッチ２５には、さらに、入力端子２４に供給される無効データ信号が供給される。
【００２９】
この切替えスイッチ２５は、符号化領域表示情報検出器２２により検出された符号化領域表示情報によって示される符号化領域の期間は、復号化器２３から出力される復号化データ信号を選択し、そのほかの期間は、入力端子２４に供給される無効データ信号を選択する。これにより、有効領域のうちの符号化領域に復号化データ信号が割り当てられた画像信号が得られる。この画像信号は加算器２６に供給される。
【００３０】
この加算器２６は、切替えスイッチ２４から供給される画像信号に対して、符号化領域表示情報検出器２２により検出された符号化領域表示情報を割合て領域表示情報として挿入する。この割当て領域表示情報が挿入された画像信号は、出力端子２７に供給される。この出力端子２７に供給された画像信号は、次段の符号化・復号化システムの符号化装置に供給される。以上が、図２に示す復号化装置の動作である。
【００３１】
なお、図１に示す符号化装置が初段の符号化・復号化システムの符号化装置である場合は、割当て領域表示情報検出器１２の代りに、予め定めた符号化領域を示す符号化領域表示情報を発生する符号化領域表示情報発生器を設けなければならないことがある。これは、このような場合は、符号化装置に対して、割当て領域表示情報が挿入されていない画像信号が入力されることがあるからである。このような場合、スイッチ１３は、符号化領域表示情報発生器から出力される符号化領域表示情報に従ってオン、オフを制御される。また、加算器１５は、画像信号に対してこの符号化領域表示情報を挿入する。
【００３２】
なお、このような処理は、割当て領域表示情報検出器１２に対して、割当て領域表示情報が検出されない場合に、予め定めた符号化領域を示す符号化領域表示情報を発生する機能を設けることによっても実現することができる。このようにすれば、すべての段の符号化・復号化システムにおいて、同じ符号化装置を用いることができる利点が得られる。
【００３３】
また、図２に示す復号化装置が最終段の符号化・復号化システムの復号化装置である場合は、加算器２６は必ずしも必要ではない。これは、このような場合は、復号化装置から出力される画像信号がその後再び圧縮符号化されるとは限らないからである。但し、このような場合であっても、画像信号に対して割当て領域表示情報を挿入しても何ら問題がない。むしろ、挿入するようにした方がすべての段の符号化・復号化システムにおいて、同じ復号化装置を用いることができるので都合がよい。
【００３４】
なお、以上の点は、１つの符号化・復号化システムを単独で用いる場合についてもいえる。
【００３５】
図３は、上述した画像信号のフォーマットの一例を示す図である。図には、例えば、シルアルディジタルデータインタフェース（ＳＤＤＩ）フォーマットと呼ばれる信号フォーマットを示す。
【００３６】
図示の画像信号は、セパレータ部と、タイプ部と、ワードカウント部と、１ＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐ ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒｅ）部とを有する。１ＧＯＰ部は、ダミー部と、第１フレーム部と、第２フレーム部と、エンドコード部とを有する。第１フレーム部は、フレームヘッダ部と、システム部と、第１フィールドのビデオインデックス部と、第２フィールドのビデオインデックス部と、画像データ部とを有する。第２フレーム部も、図には示さないが、第１フレーム部と同じようなフォーマットを有する。
【００３７】
上述した割当て領域表示情報は、例えば、ビデオインデックス部に挿入されている。この場合、この割当て領域表示情報は、第１，第２フィールドのビデオインデックス部のどちらか一方あるいは両方に挿入されている。
【００３８】
また、この割当て領域表示情報は、例えば、最初のＧＯＰのビデオインデックス部にだけ挿入されている。言い換えれば、この割当て領域表示情報は、画像信号に１回だけ挿入されている。これは、１つの画像信号では、割当て領域が固定されているからである。但し、この場合、割当て領域表示情報を一定周期（例えば、１０秒周期）で挿入するようにしてもよいことは勿論である。このようにすれば、あるタイミングで割当て領域表示情報の検出に失敗した場合でも、次のタイミングで割当て領域表示情報を検出することができるので、割当て領域表示情報の検出精度を高めることができる。
【００３９】
図４は、ビットストリーム信号のフォーマットを示す図である。図示のごとく、ビットストリーム信号は、ＳＨ（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｈｅａｄｅｒ、シーケンスヘッダ）部と、ＧＯＰ部とを有する。ＳＨ部には、ユーザデータ領域が設けられている。
【００４０】
上述した符号化領域表示情報は、例えば、ユーザデータ領域に挿入されている。この場合も、符号化領域表示情報は、１回だけ挿入してもよいし、一定の周期で繰り返し挿入してもよい。
【００４１】
図５は、図１に示す符号化器１４の具体的構成の一例を示すブロック図である。図示の符号化器１４は、差分回路１０１と、ＤＣＴ回路１０２と、量子化回路１０４と、逆量子化回路１０４と、逆ＤＣＴ回路１０５と、加算回路１０６と、フレームメモリ１０７と、動き検出回路１０８と、動き補償回路１０９と、可変長符号化回路１１０とを有する。
【００４２】
図６は、図２に示す復号化器２３の具体的構成の一例を示すブロック図である。図示の符号化器２３は、可変長復号化回路２０１と、逆量子化回路２０２と、逆ＤＣＴ回路２０３と、加算回路２０４と、フレームメモリ２０５とを有する。
【００４３】
上記構成において、動作を説明する。まず、図５に示す符号化器１４の動作を説明する。図示の符号化器１４は、図１のスイッチ１３から出力される動画像データを表す画像信号Ｓ１をＤＣＴ符号化、動き補償符号化、可変長符号化を併用して圧縮符号化するようになっている。
【００４４】
すなわち、スイッチ１３から出力される画像信号Ｓ１は、差分回路１０１を介してＤＣＴ回路１０２に供給されるとともに、動き検出回路１０３に供給される。ＤＣＴ回路１０２は、画像信号Ｓ１で示される動画像データ内の各フレーム画像を複数の画素ブロックに分割するとともに、各ブロックごとに離散コサイン変換を施す。ＤＣＴ回路１０２は、この離散コサイン変換により得られた係数を変換信号Ｓ２として量子化回路１０３に送出する。
【００４５】
量子化回路１０３は、変換信号Ｓ２を量子化することによって情報の丸め処理を施して量子化信号Ｓ３を生成する。すなわち、ＤＣＴ回路１０２による変換処理によって生成された変換信号Ｓ２においては、画像信号Ｓ１で表される動画像データの画素値を示す係数が低周波成分側に偏っている。このため、量子化回路１０３は、変換信号Ｓ２内の各係数を所定の除数で除算して余りを丸め処理することにより、低周波成分側に偏った画素値以外の高周波成分を取り除く。これにより、情報圧縮がなされて量子化信号Ｓ３が生成される。量子化回路１０３は、このようにして得られた量子化信号Ｓ３を逆量子化回路１０４と可変長符号化回路１１０とに送出する。
【００４６】
このように符号化器１４は、画像信号Ｓ１に対して、離散コサイン変換と量子化処理とを施すことにより、ＤＣＴ符号化を用いて情報圧縮した量子化信号Ｓ３を得ている。
【００４７】
また、符号化器１４は、逆量子化回路１０４以降の回路によって量子化信号Ｓ３に対して動き補償符号化処理を施している。すなわち、逆量子化回路１０４は、量子化信号Ｓ３を逆量子化処理することにより、量子化前の変換信号Ｓ２とほぼ同じデータからなる変換信号Ｓ４を生成する。また、逆ＤＣＴ回路１０５は、この変換信号Ｓ４を逆離散コサイン変換することによって画像信号Ｓ５を生成する。
【００４８】
具体的には、逆量子化回路１０５は、量子化回路１０３で施した処理と逆の手順で量子化信号Ｓ３を処理することにより、変換信号Ｓ４を生成する。また、逆ＤＣＴ回路１０７は、ＤＣＴ回路１０２で施した処理と逆の手順で、変換信号Ｓ４を処理することにより、画像信号Ｓ５を生成する。
【００４９】
すなわち、逆量子化回路１０４は、量子化信号Ｓ３に、量子化の際に除算で用いた除数を乗数として乗算することにより、変換信号Ｓ４を生成する。また、逆ＤＣＴ回路１０５は、変換信号Ｓ４に逆離散コサイン変換を施すことにより、画像信号Ｓ５を生成する。符号化器１４は、このような変換処理によって、画像信号Ｓ１をほぼ復元したと言えるデータ内容からなる画像信号Ｓ５を得ている。
【００５０】
逆ＤＣＴ回路１０５で生成された画像信号Ｓ５は、加算器１０６を介してフレームメモリ１０７に与えられる。フレームメモリ１０７は、入力される画像信号Ｓ５で示される各フレーム画像を記憶して動き検出回路１０８と動き補償回路１０９にそれぞれ供給する。
【００５１】
動き検出回路１０８は、上述した画像信号Ｓ１で示されるフレーム画像とフレームメモリ１０７から与えられる画像信号Ｓ５で示されるフレーム画像とを複数の画素ブロック（マクロブロック）に分割して比較し、動きベクトルを有する領域を検出する。そして、この検出結果を検出信号Ｓ６として動き補償回路１０９に送出する。
【００５２】
動き補償回路１０９は、フレームメモリ１０７から与えられる画像信号Ｓ５で示されるフレーム画像を検出信号Ｓ６に基づいて動き補正することにより、検出した動きベクトル量だけ画像内の動き物体をシフトさせた画像信号Ｓ７を生成して送出する。送出された画像信号Ｓ７は、加算回路１０６にフィードバックされて以前のフレーム画像の画像信号に加えられる。この加算出力は、フレームメモリ１０７に記憶される。これにより、フレームメモリ１０７の内容が更新される。
【００５３】
一方、画像信号Ｓ７は、差分回路１０１に与えられる。差分回路１０１は、以前のフレーム画像と原フレーム画像との動き部分の差分領域を抽出し、抽出部分の画素データのみを後段の回路に送出する。
【００５４】
このように符号化器１４は、各フレーム画像間の動きベクトルを検出して、原フレーム画像との差分でなる差分データのみを抽出するようになっている。これにより、基準となる原フレーム画像以降のフレーム画像では、差分部分のみを用いて画像信号を復元し得る画像データを得ることができ、より効率の良い情報圧縮を施すことができる。
【００５５】
こうしてＤＣＴ符号化および動き補償符号化を用いることによって得られた量子化信号Ｓ３は、可変長符号化回路１１０に供給される。可変長符号化回路１１０は、量子化信号Ｓ３を形成する各符号に対して、可変長符号化処理を施すことにより、さらに情報圧縮を行うようになっている。すなわち、可変長符号化回路１１０は、入力される量子化信号Ｓ３で表されるＤＣＴ係数や動きベクトル値等に対して、出現確率の高いもの程短い符号を割り当てるようにして符号を割り当てる。これにより、情報圧縮を施したデータ信号（符号化データ信号、ビットストリーム信号）Ｓ８が得られる。
【００５６】
符号化器１４は、このような可変長符号化処理を施すことにより、出力するデータ信号Ｓ８をより情報圧縮している。かくして、符号化器１４は、ＤＣＴ符号化、動き補償符号化および可変長符号化を用いることにより、入力される画像信号Ｓ１に高効率な情報圧縮を施して出力データ信号Ｓ８を生成する。以上が、図５に示す符号化器１４の動作である。
【００５７】
次に、図６に示す復号化器２３の動作を説明する。上記のようにして得られたデータ信号Ｓ８は、復号化器２３で画像信号Ｓ１とほぼ同じデータ内容からなる画像信号Ｓ１２に復号化される。
【００５８】
すなわち、図６に示す復号化器２３においては、データ信号Ｓ８は可変長復号化回路２０１に入力される。この可変長復号化回路２０１は、可変長符号化されているデータ信号Ｓ８を復号化して固定長符号からなる量子化信号Ｓ９を生成し、この量子化信号Ｓ９を逆量子化回路２０２に送出する。
【００５９】
逆量子化回路２０２は、量子化信号Ｓ９を逆量子化して変換信号Ｓ１０を生成し、この変換信号Ｓ１０を逆ＤＣＴ回路２０３に送出する。この逆ＤＣＴ回路２０３は、変換信号Ｓ１０に対して逆離散コサイン変換を施して画像信号Ｓ１１を生成する。こうして得られた画像信号Ｓ１１において、フレーム内のみで符号化されている動画像データは、加算回路２０４を介してそのまま出力される。
【００６０】
なお、ここで、加算回路２０４から出力される画像信号Ｓ１２は、フレームメモリ２０５に記憶される。フレーム間相関を用いて現フレーム画像との差分部分のみが符号化されている動画象データは、フレームメモリ２０５に記憶された以前のフレーム画像のデータに加えられる。これにより、１フレームの画像データとして出力画像を得ることができる。
【００６１】
かくして復号化器２３は、画像信号Ｓ１とほぼ同じデータ内容でなる画像信号Ｓ１２を復号することができる。以上が、復号化器２３の動作である。
【００６２】
以上詳述した本実施の形態によれば、符号化側では、画像信号の有効領域の一部を圧縮符号化することによって得られた符号化データ信号に対して、その符号化領域を示す符号化領域表示情報を挿入し、復号化側では、符号化データ信号を復号化することにより得られた復号化データ信号を画像信号の有効領域のうち符号化領域表示情報によって示される符号化領域に割り当てるようにしたので、１つの符号化・復号化システム内で、符号化領域と復号化領域とを一致させることができる。
【００６３】
また、本実施の形態によれば、復号側では、有効領域の一部に復号化データ信号信号が割り当てられた画像信号に対して、その割当て領域を示す割当て領域表示情報を挿入し、符号化側では、画像信号の有効領域のうち割当て領域表示情報によって示される割当て領域を圧縮符号化するようにしたので、前段の符号化・復号化システムの割当て領域と後段の符号化・復号化システムの符号化領域とを一致させることができる。
【００６４】
以上から、本実施の形態によれば、符号化された画像の符号化前の位置と復号化後の位置とを一致させることができる。また、複数の符号化・復号化システムをカスケード接続する場合において、符号化と復号化とを繰り返すたびに有効画像領域が狭められることを防止することができる。さらに、複数の符号化・復号化システムをカスケード接続する場合において、すべての段の符号化領域と割当て領域とを一致させることができるので、符号化による画質の劣化を最小限に抑えることができる。
【００６５】
以上、本発明の一実施の形態を詳細に説明したが、本発明は、上述したような実施の形態に限定されるものではない。
【００６６】
例えば、先の実施の形態では、符号化領域表示情報を符号化データ信号に挿入する場合、ユーザデータ領域に挿入する場合を説明した。しかしながら、本発明は、符号化領域表示情報を挿入可能な領域ならユーザデータ領域以外の領域に挿入するようにしてもよい。
【００６７】
また、先の実施の形態では、割当て領域表示情報を画像信号に挿入する場合、ビデオインデックス部に挿入する場合を説明した。しかしながら、本発明は、割当て領域表示情報を挿入可能な領域ならビデオインデックス部以外の領域に挿入するようにしてもよい。
【００６８】
また、先の実施の形態では、本発明を、画像信号をｍ×ｎ画素の画素ブロックに分割して圧縮符号化する符号化・復号化システムに適用する場合を説明した。しかしながら、本発明は、画像信号の有効領域の一部を圧縮符号化する符号化・復号化システム一般に適用することができる。したがって、本発明は、画像信号を画素ブロックに分割しなくても、何らかの理由で画像信号の有効領域の一部のみを圧縮符号化する符号化・復号化システムにも適用することができる。
【００６９】
このほかにも、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々様々変形実施可能なことは勿論である。
【００７０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、符号化側では、画像データの有効画像領域の一部を符号化することによって得られた符号化ストリームに対して、その符号化領域を示す符号化領域情報を挿入し、復号化側では、符号化ストリームを復号化することにより得られた部分画像データを画像データの有効画像領域のうち符号化領域情報によって示される符号化領域に割り当てるようにしたので、１つの符号化・復号化システム内で、符号化領域と復号化領域とを一致させることができる。
【００７１】
また、本発明によれば、復号化側では、有効画像領域の一部に部分画像データが割り当てられた画像データに対して、その割り当て領域を示す割り当て領域情報を挿入し、符号化側では、画像データの有効画像領域のうち割り当て領域情報によって示される割り当て領域を符号化するようにしたので、前段の符号化・復号化システムの割り当て領域と後段の符号化・復号化システムの符号化領域とを一致させることができる。
【００７２】
以上から、本発明によれば、符号化された画像の符号化前の位置と復号化後の位置とを一致させることができる。また、複数の符号化・復号化システムをカスケード接続する場合において、符号化と復号化とを繰り返すたびに有効画像領域が狭められることを防止することができる。さらに、複数の符号化・復号化システムをカスケード接続する場合において、すべての段の符号化領域と割り当て領域とを一致させることができるので、符号化による画質の劣化を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る符号化装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る復号化装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図３】割込み領域表示情報の挿入領域を説明するための図である。
【図４】符号化領域表示情報の挿入領域を説明するための図である。
【図５】符号化装置に含まれる符号化器の構成を示すブロック図である。
【図６】復号化装置に含まれる復号化器の構成を示すブロック図である。
【図７】従来の問題を説明するための図である。
【図８】従来の問題を説明するための図である。
【図９】従来の問題を説明するための図である。
【符号の説明】
１１，２１，２４…入力端子、１２…割当て領域表示情報検出器、１３…スイッチ、１４…符号化器、１５…加算器、１６，２７…出力端子、２２…符号化領域表示情報検出器、２３…復号化器、２５…切替えスイッチ、２６…加算器、１０１…差分回路、１０２…ＤＣＴ回路、１０３…量子化回路、１０４…逆量子化回路、１０５…逆ＤＣＴ回路、１０６，２０４…加算回路、１０７，２０５…フレームメモリ、１０８…動き検出回路、１０９…動き補償回路、２０１…可変長復号化回路、２０２…逆量子化回路、２０３…逆ＤＣＴ回路。
Claims (10)
- 部分画像データを含む画像データを符号化処理する符号化装置において、
前記画像データから、前記画像データにおける有効画像領域のどの領域に前記部分画像データを割り当てたかを示す割り当て領域情報を取得する割り当て領域情報取得手段と、
前記画像データを符号化処理して符号化ストリームを生成する符号化手段と、
前記割り当て領域情報取得手段により取得された前記割り当て領域情報を利用して符号化処理するように前記符号化手段を制御するとともに、前記画像データにおける有効画像領域のどの領域を符号化処理したかを示す符号化領域情報を前記符号化ストリームに挿入するように前記符号化手段を制御する符号化制御手段と
を備えたことを特徴とする符号化装置。 - 前記符号化制御手段は、前記割り当て領域情報を参照して、前記割り当て領域情報に対応する期間では、前記割り当て領域情報の示す前記部分画像データを前記符号化手段に供給する
ことを特徴とする請求項１に記載の符号化装置。 - 部分画像データを含む画像データを符号化処理して得られる符号化ストリームを復号処理する復号装置において、
前記符号化ストリームから、前記画像データにおける有効画像領域のうちどの領域を符号化処理したかを示す符号化領域情報を取得する符号化領域情報取得手段と、
前記符号化ストリームを復号処理して画像データを生成する復号手段と、
前記符号化領域情報取得手段により取得された前記符号化領域情報を利用して復号処理するように前記復号手段を制御するとともに、前記画像データにおける有効画像領域のどの領域に前記部分画像データを割り当てたかを示す割り当て領域情報を前記画像データに挿入するように前記復号手段を制御する復号制御手段と
を備えたことを特徴とする復号装置。 - 前記復号制御手段は、前記符号化領域情報を参照して、前記符号化領域情報に対応する期間では、前記符号化領域情報の示す部分符号化ストリームを復号処理して部分画像データを出力すると共に、前記符号化領域情報に対応する期間以外では無効データ信号を出力するように、前記復号手段を制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の復号装置。 - 部分画像データを含む画像データを符号化処理して得られる符号化ストリームを再符号化処理する再符号化装置において、
前記符号化ストリームから、前記画像データにおける有効画像領域のうちどの領域を符号化処理したかを示す符号化領域情報を取得する符号化領域情報取得手段と、
前記符号化ストリームを復号処理して画像データを生成する復号手段と、
前記符号化領域情報取得手段により取得された前記符号化領域情報を利用して復号処理するように前記復号手段を制御するとともに、前記画像データにおける有効画像領域のどの領域に前記部分画像データを割り当てたかを示す割り当て領域情報を前記画像データに挿入するように前記復号手段を制御する復号制御手段と、
前記復号手段により生成された前記画像データから、前記割り当て領域情報を取得する割り当て領域情報取得手段と、
前記復号手段により生成された前記画像データを再符号化処理して再符号化ストリームを生成する再符号化手段と、
前記割り当て領域情報取得手段により取得された前記割り当て領域情報を利用して再符号化処理するように前記再符号化手段を制御するとともに、前記画像データにおける有効画像領域のどの領域を再符号化処理したかを示す再符号化領域情報を前記再符号化ストリームに挿入するように前記再符号化手段を制御する再符号化制御手段と
を備えたことを特徴とする再符号化装置。 - 部分画像データを含む画像データを符号化処理する符号化方法において、
前記画像データから、前記画像データにおける有効画像領域のどの領域に前記部分画像データを割り当てたかを示す割り当て領域情報を取得する割り当て領域情報取得ステップと、
前記画像データを符号化処理して符号化ストリームを生成する符号化ステップと、
前記割り当て領域情報取得ステップにより取得された前記割り当て領域情報を利用して符号化処理するように前記符号化ステップを制御するとともに、前記画像データにおける有効画像領域のどの領域を符号化処理したかを示す符号化領域情報を前記符号化ストリームに挿入するように前記符号化ステップの符号化処理を制御する符号化制御ステップと
を含むことを特徴とする符号化方法。 - 前記符号化制御ステップでは、前記割り当て領域情報を参照して、前記割り当て領域情報に対応する期間では、前記割り当て領域情報の示す前記部分画像データを前記符号化ステップの符号化処理に供給する
ことを特徴とする請求項６に記載の符号化方法。 - 部分画像データを含む画像データを符号化処理して得られる符号化ストリームを復号処理する復号方法において、
前記符号化ストリームから、前記画像データにおける有効画像領域のうちどの領域を符号化処理したかを示す符号化領域情報を取得する符号化領域情報取得ステップと、
前記符号化ストリームを復号処理して画像データを生成する復号ステップと、
前記符号化領域情報取得ステップにより取得された前記符号化領域情報を利用して復号処理するように前記復号ステップを制御するとともに、前記画像データにおける有効画像領域のどの領域に前記部分画像データを割り当てたかを示す割り当て領域情報を前記画像データに挿入するように前記復号ステップの復号処理を制御する復号制御ステップと
を含むことを特徴とする復号方法。 - 前記復号制御ステップでは、前記符号化領域情報を参照して、前記符号化領域情報に対応する期間では、前記符号化領域情報の示す部分符号化ストリームを復号処理して部分画像データを出力すると共に、前記符号化領域情報に対応する期間以外では無効データ信号を出力するように、前記復号ステップの復号処理を制御する
ことを特徴とする請求項８に記載の復号方法。 - 部分画像データを含む画像データを符号化処理して得られる符号化ストリームを再符号化処理する再符号化方法において、
前記符号化ストリームから、前記画像データにおける有効画像領域のうちどの領域を符号化処理したかを示す符号化領域情報を取得する符号化領域情報取得ステップと、
前記符号化ストリームを復号処理して画像データを生成する復号ステップと、
前記符号化領域情報取得ステップにより取得された前記符号化領域情報を利用して復号処理するように前記復号ステップを制御するとともに、前記画像データにおける有効画像領域のどの領域に前記部分画像データを割り当てたかを示す割り当て領域情報を前記画像データに挿入するように前記復号ステップの復号処理を制御する復号制御ステップと、
前記復号ステップにより生成された前記画像データから、前記割り当て領域情報を取得する割り当て領域情報取得ステップと、
前記復号ステップにより生成された前記画像データを再符号化処理して再符号化ストリームを生成する再符号化ステップと、
前記割り当て領域情報取得ステップにより取得された前記割り当て領域情報を利用して再符号化処理するように前記再符号化ステップを制御するとともに、前記画像データにおける有効画像領域のどの領域を再符号化処理したかを示す再符号化領域情報を前記再符号化ストリームに挿入するように前記再符号化ステップの再符号化処理を制御する再符号化制御ステップと
を含むことを特徴とする再符号化方法。
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| JP28260996A JP4212127B2 (ja) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | 符号化装置、復号装置および再符号化装置ならびに符号化方法、復号方法および再符号化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28260996A JP4212127B2 (ja) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | 符号化装置、復号装置および再符号化装置ならびに符号化方法、復号方法および再符号化方法 |
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1996
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| JPH10136357A (ja) | 1998-05-22 |
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