JPH02295287A - 画像蓄積再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は動画像を効率的に符号化して、コンパクトディ
スク（ＣＤ）等に蓄積するとともにその画像符号化デー
タを復号する際に高速順方向再生および逆方向高速再生
を可能にする画像蓄積再生方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、蓄積された画像符号化データより順方向高速再生
や逆方向高速再生を実現する方法として特開昭６３−９
５７９１がある。これは、画像信号を複数画素からなる
ブロックに分割し、ブロック単位に符号化データ量が同
じになるように可変長符号と固定長符号化を組み合せて
画像信号を符号化する技術に関するもので、高速再生し
た際にも絵の概要がわかる程度の復号画像を得ることが
出来るものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の技術においてはブロックという小領域を単位とし
て、符号化データ量が同じになるようにしなければなら
ないため、一層の効率的な符号化を図ることは難しかっ
た。また、ＣＤのようにトラック単位にランダムアクセ
スが可能な媒体に対しても、従来の技術を用いた場合に
はＣＤの回転速度を上げ、単位時間あたりのＣＤアクセ
ス回数を多くするため、ＣＤアクセスに伴う負荷が大と
なる問題があった． 本発明は、かかる従来技術の問題点にかんがみて創作さ
れたものであり、ＣＤなどの媒体に効率良く画像信号を
蓄積するとともに、回転速度を上げることなく、画品質
の良い高速順方向再生および逆方向再生を実行できる画
像蓄積再生方法を実現することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、静止画像符号化な
どで用いられている階層符号化手段と、蓄積されたデー
タの復号する位置を変更するスキップ手段を存している
。

〔作用〕

本発明にあっては、階層符号化手段によって効率的にデ
ータを蓄積する。また高速再生時には、全データのうち
スキップ手段によって概略画像をあらわす１部分のデー
タのみを復号する。概略画像は空間解像度が若干低下し
ているが、部分的に大きな劣化がないので高速再生時に
は視覚的に気にならない。したがって、通常再生で１フ
レームを復号する時間に数フレームの良好な概略画像が
再生できる。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例を示す構成図であり、図中で１
体入力端子、２は符号化装置、３は画像蓄積装置、４は
復号化装置、５は出力端子である。

第１図の動作を説明する。入力端子１より入力した画像
は符号化装置２により階層符号化され、画像蓄積装置３
に蓄積される。再生時には、画像蓄積装置３に蓄積され
た画像を復号化装置４で復号し出力端子５をとおして出
力する。

第２図は本発明の基本概念図であり、階層的フレーム内
符号化を施している場合の符号化データ列の例を示した
ものであり、各フレームの先頭データがＣＤなどの最小
読み出し単位であるトラックの先頭位置にくるようにな
っている。　フレーム内符号化データＡＩのうち概略画
像をあらわすデータａ１の部分のみ復号し、続いて次の
フレーム内符号化データＡ２のうちデータａ２の部分を
復号する。（第２図の高速順方向再生■→■→■）デー
タ読み出し速度が一定であり、スキップの時間が充分小
さいとすれば、全データＡＩを読みだすのに比べ、ごく
少量のデータであるａｌの部分のみを読みだし復号する
ため、通常再生の１フレームを復号する時間に数フレー
ムの概略画像を得ることができる。逆方向再生はａｌを
復号したのち、逆方向にスキップすれば実現できる。（
第２図の高速逆方向再生■→■→■）また、各フレーム
の符号量が一定となるように符号化すれば、次に復号を
開始する位置へスキップする操作は一定データ量をスキ
ップする操作となるため、スキップ操作が簡単に実現で
きる。

本実施例は、符号化効率を向上させるためフレーム内符
号化とフレーム間符号化を組み合せたもので、フレーム
内符号化部分のみ階層的符号化を行っている。

第３図は符号化方法を実施するための構成の実施例であ
り、図中で１は人力端子、３は画像蓄積装置、６はロー
バスフィルタ（Ｆｉｌ）、７はサブサンプル部（↓）、
８は離散コサイン変換部（ＯＣＴ）、９は量子化部（Ｑ
）、１０は可変長符号化部（ＶＬＣ）　、１　１は量子
化コントローラ、１２は逆量子化部（Ｑ−’）、１３は
逆離散コサイン変換部（ＩＤＣＴ）、１４は内挿拡大部
（ＩＮＴＰ）、１５は減算部（−）、１６は離散コサイ
ン変換部（ＤＣＴ）、ｌ７は量子化部（Ｑ）、ｌ８は可
変長符号化部（ＶＬＣ）、１９は量子化コントローラ、
２０は逆量子化部（Ｑ−’）　、２　１は逆離散コサイ
ン変換部（ＩＤＣＴ）、２２は加算部（＋）、２３はフ
レームメモリ（ＦＭ）、２４は動き補償処理部（ＭＣ）
、２５は可変長符号化部（ＶＬＣ）　、Ｓｌ　、ＳＲは
フレーム内とフレー間とを切り換える連動のスイッチで
ある。

第３図の動作を説明する。画信号は人力端子１から入力
され、フレーム内符号化時には、ローバスフィルタ６に
送られる。高周波成分を除かれた信号はサブサンプル部
７で縦横１／２にサブサンプルされ離散コサイン変換部
８で離散コサイン変換される。離散コサイン変換を用い
ることで、画信号の空間相関を除去でき効率よく符号化
することができる。変換係数は量子化部９で量子化され
可変長符号化部１０で可変長符号化された後、画像蓄積
装置３に格納される。量子化、可変長符号化においては
、各フレーム毎に符号量が一定となるように量子化コン
トローラ１ｌで量子化ステップ幅が定められ用いられる
。用いられた量子化ステップ幅は復号する際に必要であ
るため同じく符号化される。

量子化部９で量子化された信号は、逆量子化部ｌ２で復
号値に変換され、逆離散コサイン変換部１３で逆離散コ
サイン変換され、復号縮小画像となる。

該復号縮小画像は内挿拡大部１４で内挿拡大され概略復
号画像となり、減算部１５で原画像との差分が取られる
。差分画像は離散コサイン変換部１６で離散コサイン変
換された後、量子化部１７で量子化、可変長号化部１８
で可変長符号化された後、画像蓄積装置３に格納される
。その際、あらかじめ定められたデータ量となるように
量子化コントローラ１９で量子化ステップが決定され、
用いられた量子化ステップも符号化される。量子化され
た信号は逆量子化部２０で逆量子化され、復号値となり
逆離散コサイン変換部２１で逆離散コサイン変換される
ことで復号差分画像が得られる。復号差分画像は加算部
２２で概略復号画像と和がとられた復号画像となる。復
号画像は次フレームのフレーム間符号化に用いられるた
め、フレームメモリ２３に格納される。フレーム内符号
化部分を縮小画像と差分画像の符号化の二段構成（階層
的符号化）とし、まず縮小画像を符号復号化すれば、概
略画像が得られ、さらに差分画像を符号復号化すること
で再品質の向上した復号画像が得ることができる。フレ
ーム間符号化時には、フレームメモリ２３に蓄えられて
いる前フレームの復号画像と原画像との間で動き補償処
理部４で動き補償処理が行われ動き予測画像が生成され
る。

動き補償は原画像と前フレームの復号画像との間でブロ
ックマッチングにより画像の動いた方向を求め、その動
きベクトルにしたがって動き予測画像を生成するもので
、画像信号の時間軸方向の相関を除去できる。原画像と
動き予測画像は減算部１５で差分が取られ、動き差分画
像と成る。動き差分画像は離散コサイン変換部１６で離
散コサイン変換された後、量子化部１７で量子化、可変
長符号化部１８で可変長符号化される。その際、あらか
じめ定められたデータ量となるように量子化コントロー
ラ１９で量子化ステップが決定され、用いられた量子化
ステップ幅も符号化される。量子化された信号は逆量子
化部２０で逆量子化され復号値となり逆離散コサイン変
換部２ｌで逆離散コサイン変換されることで復号動き差
分画像が得られる。

復号動き差分画像は加算部２２で動き予測画像と和がと
られ復号画像となる。復号画像は次フレームのフレーム
間符号化に用いられるため、フレームメモリ２３に格納
される。動き補償処理で求められた動きベクトルは復号
器で用いるため可変長符号化部２５で可変長符号化され
た後、画像蓄積装置３に格納される。フレーム内符号化
に比べフレーム間符号化は２〜３倍の圧縮が可能である
ため、全てのフレームをフレーム内符号化するより効率
良く符号化することができる。

第４図は第３図の符号化方法で３フレームに一度フレー
ム内符号化した場合の画像符号化データを表した例であ
る。例えば、フレーム内部分でフレーム間部分の４倍の
符号量が必要であったとすると、フレーム内のデータの
うち、１／２の部分を縮小画像の符号化に割り当て、残
りを差分信号の符号化に割り当てるようにすれば、縮小
画像の符号量は３フレーム分の符号量の和の１／３とな
り、縮小画像の符号化データ部分のみを復号しスキップ
すれば、３倍速の高速再生が可能となる。

第５図に第３図の符号化方法に対応する復号化方法を実
現する構成例を示す。図中、２６は符号化データ読み取
り部（ＲＥＡＤ）　、２７は読み出しコントローラ（Ｃ
ＯＮＴ）　、２　８は可変長復号部（ＶＬＣＤ）、２９
は逆量子化部（Ｑ−’）、３０は逆離散コサイン変換部
（ＩＤＣＴ）、３１は内挿拡大部（ＩＮＴＰ）、３２は
加算部（＋）、３３はフレームメモリ　（ＦＭ）、３４
は動き補償処理部（ＭＣ）　、Ｓ３　、Ｓ４　、Ｓｓは
連動スイッチで方向ａあるいは方向ｂに連動する。

第５図の動作を説明する。符号化データ読み取り部２６
において、画像蓄積装置３に蓄積された符号化データが
読込まれる。その際、読み出しを行なうメモリアドレス
は読み出しコントローラ２７に制御され、通常再生時に
はデータ系列の順番に従って、また、高速再生時には、
各フレーム内階層的符号化部分の先頭位置にスキップし
、縮小画像に対する符号化データのみを読みだすように
制御する。符号化データ読取り部２６で読みだされたデ
ータは可変長復号部２８で復号された後、変換係数の部
分は逆量子化部２９、逆離散コサイン変換部３０で画信
号にもどされる。また、可変長復号部２８の出力のうち
、量子化ステップ幅に関する部分は逆量子化部２９に送
られ、動きベクトルに関する部分は動き補償処理部３４
に送られる。逆離散コサイン変換部３０の出力が復号縮
小画像である場合には連動スイッチｓ，　、ｓ．　、３
％はａの方向に倒され、内挿拡大部３１で拡大されフレ
ームメモリ３３にそのまま送られる。高速再生時には、
復号縮小画像を出力端子５より出力し、画像を再生する
。通常再生時には、差分画像、動き差分画像に対する符
号化データも復号し、逆離散コサイン変換部３０の出力
が復号差分画像である場合には加算部３２でフレームメ
モリ３３に蓄えられている復号縮小画像との和が求めら
れ復号画像が生成される。逆離散コサイン変換部３０の
出力が復号動き差分画像である場合には連動スイッチＳ
．　、Ｓ．　、Ｓ，はｂの方向に倒され、動き補償処理
部３４でフレームメモリ３３に蓄えられている前フレー
ムの復号画像を動きベクトルにしたがって並びかえ生成
された動き予測画像との和が求められ、これを再生画像
として出力端子５より出力する。

以上の操作を用いれば高速再生時にも部分的に画像を書
き換えていくのではなく、フレーム単位で完全な復号画
像となるため画品質が良く、さらに、フレーム内、フレ
ーム間の組み合せも可能であるため、効率の良い符号化
が可能となる。

また、本構成例では動き補償処理、離散ディスクリート
変換を用いたが、もちろんこれ以外であっても良く、た
とえば、構成を簡単にするためフレーム差分のみを取る
ようにして良いし、ディスクリート変換の代わりに他の
変換、または他の階層的符号化方式を用いても良い。さ
らには、階層的符号化方法も本構成例以外のものであっ
ても良く、たとえば、符号化する変換係数の数を変える
ことにより階層性を実現するものであっても、量子化の
精度を向上させることにより階層性を実現するもので良
い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明を用いれば効率良く画像を
符号化する事ができるとともに、ＣＤなどの回転速度を
高速に変更することなしに高速再生を実現し良好な概略
画像を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す構成図、第２図は階層的
フレーム内符号化を施している場合の符号化データ列の
例を示した図、第３図は符号化方法を実施する構成図、
第４図は第３図の符号化方法による符号化データ例、第
５図は第３図の符号化方法に対応する復号化方法を実施
する構成図である。 １・・・入力端子 ２・・・符号化装置 ３・・・画像蓄積装置 ４・・・復号化装置 ５・・・出力端子 ６・・・ローバスフィルタ ７・・・サブサンプル部 ８・・・離散コサイン変換部 ９・・・量子化部 １０・・・可変長符号化部 １ｌ・・・量子化コントローラ １２・・・逆量子化部 １３・・・逆離散コサイン変換部 １４・・・内挿拡大部 １５・・・減算部 ｌ６・・・離散コサイン変換部 ｌ７・・・量子化部 １８・・・可変長符号化部 １９・・・量子化コントローラ ２０・・・逆量子化部 ２１・・・逆離散コサイン変換部 ２２・・・加算部 ２３・・・フレームメモリ ２４・・・動き補償処理部 ２５・・・可変長符号化部 ２６・・・符号化データ読み取り部 ２７・・・読み出しコントローラ ２日・・・可変長後号部 ２９・・・逆量子化部 ３０・・・逆離散コサイン変換部 ３１・・・内挿拡大部 ３２・・・加算部 第 円 ３３・・・フレームメモリ ３４・・・動き補償処理部 （ＣＤなどのトラ・ｌク）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. フレームの符号化時にフレームを概略画像データ（縮小
   データ）と差分データで構成する階層符号化手段、符号
   化され蓄積された画像データを復号する復号化手段、再
   生（復号）時に再生（復号）位置へスキップするスキッ
   プ手段を有し、前記階層符号化手段により画像を蓄積す
   るとともに該蓄積画像を高速再生時には前記スキップ手
   段により再生するフレームの位置へ順方向あるい逆方向
   にスキップして、前記符号化手段で蓄積された概略画像
   データのみを前記復号化手段により復号化し、画像の高
   速再生および高速逆方向再生を実現することを特徴とす
   る画像蓄積再生方法。