JPH04287588A - 動画像通信における画像符号化方式および画像復号化方式 - Google Patents

動画像通信における画像符号化方式および画像復号化方式

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JPH04287588A
JPH04287588A JP3052732A JP5273291A JPH04287588A JP H04287588 A JPH04287588 A JP H04287588A JP 3052732 A JP3052732 A JP 3052732A JP 5273291 A JP5273291 A JP 5273291A JP H04287588 A JPH04287588 A JP H04287588A
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circuit
code string
code
subframe
signal
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Application number
JP3052732A
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Inventor
Naoki Kitahara
尚樹 北原
Mitsuo Tsujikado
辻角 光夫
Yutaka Ueda
豊 植田
Kenichiro Hosoda
細田 賢一郎
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は動画像通信方式、より具
体的には動画像符号化復号化方式に関する。
【0002】
【従来の技術】通信方式の一つとして、パケット通信の
一種であるATM通信方式というものがある。これは、
伝送符号を所定の大きさに分割し、それぞれに宛先、内
容を示す符号(ヘッダ)を付与してパケット(セル)と
してまとめ、ネットワーク上でこのセルをやりとりする
ことによって通信を行なうものである。ATM(Asy
nchronous Transfer Mode:非
同期転送モード)通信方式は、音声、画像、データの通
信処理を一元的かつ大量に扱うことができるため、次世
代の通信方式として注目されている。しかしながら、こ
のようなATM通信方式にも欠点がある。それは、ネッ
トワークの混雑によって、セルの総数がネットワークの
処理能力を越えるような場合、セル廃棄と呼ばれる現象
が起きることである。セル廃棄が起きると、画像通信の
場合であれば、画像の一部が欠損するなど画像品質の劣
化がおこる。
【0003】そこで、画像を符号化してATM通信方式
により画像情報を伝送する場合、このセル廃棄を考慮し
た画像符号化方式が検討されている。たとえば岸本、北
見、入江による「ATM網におけるハイビジョン信号の
パケット廃棄補償法」、電子情報通信学会技術研究報告
、CS88−84、第88巻、第335号、第53〜6
0頁には、このような従来技術における画像符号化方式
が示されている。すなわちこの文献では、テレビジョン
信号を図10に示した機能ブロックによりDCT符号化
を行ない、図11(a)、図11(b)および図11(
c)に示した手順でパケット化して伝送するDCT符号
化方式が開示されている。
【0004】図10に示されている符号化器の各部の働
きを以下に示す。
【0005】DCT変換はフィールド面上の8×8画素
のデータを1ブロックとして処理する。DCT変換部は
、これへの入力としてフィールド内/フィールド間/動
き補償フレーム間信号の内、最もパワーの小さいものを
選択し、ブロック単位にモード切り替えを行う。
【0006】量子化部は予めブロック内の各画素に対す
る量子化器(特性)を割りつけた6種類の量子化器セッ
トから適応的に1セットを選択する構成である。各量子
化レベルに対する符号コードは不等長(可変長)符号を
使用し、さらにジグザグスキャン方式により零量子化レ
ベルの連続部分に対してはランレングスコードを用いて
符号化している。
【0007】符号化器の出力は図11(a)のように多
重化する。
【0008】この信号をセル化する方法として、以下の
ような方式が提案されている。
【0009】まず、図11(a)に示すように入力した
信号をXバイト毎の一定長のブロックに分割する。次に
、図11(b)に示すように映像信号の到着ターミナル
・アドレスとパケット・シーケンス番号を付与する。更
に、図11(c)に示すようにランダム誤り訂正符号の
チェック・シンボルを付与し、伝送すべき1パケットを
作成する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来技術では、情報の始まりを示す信号(同期信号)
を、8×8画素などのブロック毎に挿入していない。そ
のため、セル廃棄や他のエラーにより一旦信号の復号が
できなくなると、不等長符号の性質により、以降の信号
も復号ができなくなる。従ってセル廃棄による画質劣化
が顕著になるという問題点があった。
【0011】本発明はこのような従来技術の欠点を解消
し、セル廃棄に引き続いて起こる復号不能状態から速や
かに抜け出して復号を再開できるとともに、セル廃棄な
どにより復号できない画面上の部分が広範囲にわたらず
画質劣化感を軽減できる動画像通信における画像符号化
方式および画像復号化方式を提供することを目的とする
【0012】
【課題を解決するための手段および作用】本発明は上述
の課題を解決するために、1つあるいは複数に帯域分割
された動画像信号を符号化する動画像通信における画像
復号化方式は、符号化する画像信号1フレームを所定の
サブフレームに分割し、サブフレームを所定のブロック
に分割し、ブロック毎に符号化を行ない画像情報やブロ
ックのサイド情報の符号列を作成し、ブロック毎の符号
列をサブフレームにわたって集め、ユニークワード、各
ブロック毎の符号列の長さ、サブフレームのサイド情報
を付加してサブフレームの符号列を形成し、サブフレー
ムの符号列をフレームにわたって集め、ユニークワード
、フレームのサイド情報を付加してフレームの符号列を
作成し、符号列を一定の符号長で分割してヘッダーを付
加することにより送信情報の組み立てを行なう。
【0013】本発明によればまた、上記記載の方式によ
り組み立てられた送信情報を受信し、送信情報のヘッダ
ーを除去して得られた符号列の中からフレームのユニー
クワードを捜して、フレームの符号列の開始点をみつけ
てフレームのサイド情報を復号し、サブフレームのユニ
ークワードを捜してサブフレームの符号列を作成し、各
ブロック毎の符号列の長さ、サブフレームのサイド情報
を復号してブロック符号列を作成してブロック毎に復号
を行う。
【0014】
【実施例】次に添付図面を参照して本発明による動画像
通信における画像符号化方式および画像復号化方式の実
施例を詳細に説明する。
【0015】図1を参照すると本発明による動画像通信
における画像符号化方式が適用される符号化器側の実施
例を示す機能ブロックが示されている。同図に示された
符号化器側は、TVカメラ10より送られてきた映像信
号をセルとして組み立て、回線100を介して受信側の
復号化器側に送る機能を有する装置である。本実施例に
おける符号化器側および復号化器側はATM通信ネット
ワークなどの通信網を介して互いに接続されている。
【0016】TVカメラ10は被写体の光の濃淡分布を
電気信号に変換する。カメラ10は、A/D変換器12
に接続され、この変換器12にアナログ画像信号を送る
。A/D変換器12は、入力したアナログ画像信号を所
定の画素に標本化することによってディジタル画像信号
に変換する変換器である。変換器12は、分析フィルタ
(QMF)14に接続され、変換したディジタル画像信
号をこのフィルタ14に出力する。分析フィルタ14は
、入力したディジタル画像信号を所定の帯域別に分割す
るフィルタである。すなわち分析フィルタ14は、入力
したディジタル画像信号をbb帯域信号、bh帯域信号
、hb帯域信号およびhh帯域信号に分割し、これら帯
域信号を対応する符号化器(COD)16a〜16dに
送る。
【0017】符号化器16a〜16dは、所定の帯域の
ディジタル画像信号をフレーム間予測符号化方式によっ
て符号化する符号化器である。符号化器16a〜16d
はそれぞれ、対応する参照符号(a〜d)の可変長符号
化器(VLC)18およびサイド情報符号化器(SIC
)20に接続されている。可変長符号化器18は、符号
化器16から予測残差信号を入力し、この信号をラング
レス符号化およびハフマン符号化し、この符号化した符
号と符号長を接続されているセル組立回路22に送る。 また、サイド情報符号化器20は、符号化器16から動
きベクトルおよび量子化パラメータなどのサイド情報を
入力し、これら情報を符号化してその符号と符号長を接
続されているセル組立回路22に送る。セル組立回路2
2は、符号化器18および20から入力した信号を一定
長の情報ブロックであるセルに組み立てる回路である。 セル組立回路22は、セルの組み立てを行なう際に、送
信先やシーケンス番号などを含む同期信号を付加する。 セル組立回路22はまた、たとえばユーザからの申告な
どに基づいて優先セルを決定する。セル組立回路22は
、セルとして組み立てた映像信号を回線100を介して
送信先に向けて送信する。
【0018】図2には動画像通信における画像復号化方
式を適用した復号器側の実施例を示す機能ブロック図が
示されている。復号化器側は、符号化器側でセル化され
た映像信号を復元して画像モニタに送る装置であり、回
線102を介して通信ネットワークに接続されている。 セル分解回路30は、回線102を介して受信したセル
を、各帯域の予測残差信号の可変長符号とサイド情報に
分離する回路である。セル分解回路30は、可変長復号
化器(VLD)32a〜32dおよびサイド情報復号化
器(SID)34a〜34dに接続されている。各可変
長復号化器32はそれぞれ所定の帯域の予測残差信号の
可変長符号を、また各サイド情報復号化器34はそれぞ
れ所定の帯域のサイド情報をセル分解回路30より受信
する。これら復号化器32、34は、受信した信号の復
号化を行なう復号化器であり、対応する参照符号(a〜
d)の復号化器(DEC)36a〜36dに接続されて
いる。復号化器36はそれぞれ、復号化器32および3
4より入力した帯域分割された画像信号を、フレーム間
予測を用いて再生する。各符号化器36は合成フィルタ
38に接続されている。合成フィルタ(QMF ̄1)3
8は、各帯域別に再生された画像信号を入力し、これら
を合成するフィルタである。合成フィルタ38はD/A
変換器40に接続されている。D/A変換器40はディ
ジタル信号である再生画像信号をアナログ信号に変換す
る変換器である。変換器40は画像モニタ42に接続さ
れ、この画像モニタ42にアナログ画像信号を送る。画
像モニタ42よりTVカメラ10で撮像された映像信号
が再生される。
【0019】図3には図1に示した符号化器16の詳細
を示す機能ブロック図が示されている。本実施例の符号
化器16は、動き補償フレーム間予測符号化器によって
構成されている。すなわち符号化器16は、加算器16
0、DCT変換器162、量子化器(Q)164、逆量
子化器(Q ̄1)168、DCT逆変換器170、加算
器172、リーケージ(Leak)回路174、フレー
ムメモリ(FM)176および動きベクトル検出器(M
V)178により構成されている。
【0020】入力端子200は、分析フィルタ14に接
続され、これより帯域分割された画像信号を入力する入
力端子である。入力端子200は、加算器160および
動きベクトル検出器178に接続されている。加算器1
60は、フレームメモリ176の出力側にも接続され、
入力端子200からの画像信号とフレームメモリ176
の画像信号との差分をとり、予測残差信号を求める加算
器である。加算器160の出力側はDCT変換器162
に接続されている。DCT変換器162は、加算器16
0から予測残差信号を入力し、この信号をたとえば8×
8の処理ブロックでDCTを行なう変換器である。変換
器162は、量子化器164に接続され、変換係数をこ
れに出力する。量子化器164は、変換器162からの
変換係数を、各係数に応じた最適の量子化パラメータに
より量子化、符号化する。量子化器164は、予測残差
出力端子206および逆量子化器168に接続され、こ
れらに量子化されたDCT変換係数が送られる。量子化
器164はまた、逆量子化器168および出力端子20
4に接続され、これらに量子化パラメータを出力する。
【0021】逆量子化器168は、この量子化パラメー
タを用いて量子化器164からのDCT符号を逆量子化
値に再生する。逆量子化器168は、DCT逆変換器1
70に接続され、これに再生した逆量子化値を送る。逆
変換器170は、逆量子化器168によって再生された
変換係数を再生残差信号に逆変換する変換器である。逆
変換器170は、加算器172に接続され、これに再生
残差信号を送る。加算器172は、フレームメモリ17
6の出力側にも接続され、このメモリ176からの画像
信号と逆変換器170からの再生残差信号とを加算し、
加算した信号を局部復号化画像信号として接続されてい
るリーケージ回路174に送る。リーケージ回路174
は、入力した局部復号化信号にリーク係数を乗算する回
路である。このリーケージによって過去のフレームの影
響を少しずつ捨て去ることができ、セル廃棄が生じても
画像品質の自動的な回復が可能になる。リーケージ回路
174はフレームメモリ176に接続されている。フレ
ームメモリ176は、リーケージ回路174から入力し
た信号を次のフレームの予測信号として記憶する記憶回
路である。フレームメモリ176は、動きベクトル検出
器178に接続され、これにフレーム単位で記憶してい
る画像信号を送る。動きベクトル検出器178は動きベ
クトルを検出する検出器である。すなわち動きベクトル
検出器178は、フレームメモリ176からの画像信号
と入力端子200からの画像信号とを入力し、この間で
たとえば16×16の処理ブロックを用いてブロックマ
ッチングを行なうことにより動きベクトルを検出する。 なお、出力端子204および208はサイド情報符号化
器20に、出力端子206は可変長符号化器18にそれ
ぞれ接続されている。
【0022】図4には本実施例におけるセル組立回路2
2の機能ブロック図が示されている。セル組立回路22
を説明するにあたって本実施例におけるセル構成の基本
的考えと、説明に用いている用語の定義を以下に示す。
【0023】画像情報を束ねる最小の単位をマクロブロ
ックとする。マクロブロックとは、帯域信号において、
1フレームを構成する輝度信号(Y)と2つの色差信号
(R−Y,B−Y)のそれぞれについて、例えば16×
16画素のブロックに等分割して、画面上で同じ位置の
3つのブロックをまとめたものである。マクロブロック
の符号を集めて1帯域別サブフレーム分の符号を、1帯
域別サブフレーム分の符号を全帯域集めて1サブフレー
ム分の符号を、サブフレームの符号を1フレーム分集め
て1フレーム分の符号を構成するものとし、1帯域別サ
ブフレーム分、1サブフレーム分、1フレーム分の符号
の先頭には、同期用の信号としてそのことを示すユニー
クな符号列(集合的にユニークワードと称する。また、
ユニークワードのそれぞれをBBID,GOBID,F
RIDと称する。)を置く。ユニークな符号列とは、符
号列中にこれと同じシーケンスがこの用途以外には現れ
ないような符号列のことである。また、1つのマクロブ
ロックに属する符号長の積算値(MBDN)を同期用の
信号として帯域別サブフレーム毎にまとめる。図7には
サブフレームの形成を示す説明図が、また図8には帯域
別サブフレームの符号構成が、さらに図9には1フレー
ム分の符号構成がそれぞれ示されている。こうしてでき
る符号列を一定長で分割し、それぞれにヘッダーを付加
してセルを作る。
【0024】図4に戻って、セル組立回路22は、符号
長積算器220a〜220d、帯域別サブフレーム組立
回路222a〜222d、帯域信号多重化回路(MUX
)224およびヘッダー付加回路226により構成され
ている。符号長積算器220a〜220dは、可変長符
号化器18a〜18dとサイド情報符号化器20a〜2
0dが出力した符号長、すなわち予測残差符号長とサイ
ド情報符号長を積算して、マクロブロック毎の符号長(
MBDN)を求める積算器である。符号長積算器220
は、対応する参照符号(a〜d)の帯域別サブフレーム
組立回路222a〜222bに接続され、この組立回路
へMBDNを出力する。
【0025】帯域別サブフレーム組立回路222a〜2
22dはそれぞれ、可変長符号化器18a〜18dの予
測残差符号、サイド情報符号化器20a〜20dのサイ
ド情報および符号長積算器220a〜220dの積算値
出力を入力し、図8に示すような符号列に組み上げる組
立回路である。図8に示されているように帯域別サブフ
レームは、その先頭部に各帯域信号の先頭を示すユニー
クワード(BBID)やマクロブロック毎の符号シーケ
ンスの長さを示すMBDNが付加され、その後ろに該当
する符号化器18とサイド情報符号化器20の出力が並
べられている。各帯域別サブフレーム組立回路222は
、適当なマクロブロック数(例えば24個)を1帯域別
サブフレームとしてMUX224へ出力する。
【0026】MUX224は、各帯域の帯域別サブフレ
ーム組立回路222a〜222dからの入力を図9に示
すような符号列に組み上げて出力する多重化回路である
。すなわちMUX224は、各帯域の帯域別サブフレー
ム組立回路222a〜222dからの入力を順次つなげ
て出力することにより多重化を行なう。ただしフレーム
の変わり目やサブフレームの変わり目では、そのことを
示すユニークワード(FRIDまたはGOBID)と当
該の1フレームまたは1サブフレームのサイド情報(符
号化パラメータ)を出力する。MUX224はヘッダー
付加回路226に接続されている。
【0027】ヘッダー付加回路226はMUX224か
らの入力を決められた符号長毎に区切り、ヘッダーを付
加してセル化し、優先セルか否かを決定する回路である
。ヘッダー付加回路226は、同期用信号等復号時にエ
ラーから回復するために重要な信号を含むセルを優先セ
ルとする。
【0028】図5にはセル分解回路30の実施例を示す
機能ブロック図が示されている。セル分解回路30は、
ヘッダー分離回路300、多重信号分離回路(DEMU
X)302および帯域別サブフレーム分解回路304a
〜304dから構成されている。
【0029】ヘッダー分離回路300は、回線102に
接続され、通信ネットワークから伝送されてきたセルの
ヘッダーを取り除く回路である。分離回路300は、D
EMUX302に接続され、これへヘッダーを取り除い
たセルの情報を出力する。DEMUX302は入力した
情報を帯域別に分離する回路である。すなわちDEMU
X302は、まず入力した符号列中からFRID,GO
BIDを捜して、帯域別サブフレーム分解回路304a
〜304dのフレーム、サブフレームでの同期をとる。 続いて符号列をBBIDを用いて分割し、接続されてい
る帯域別サブフレーム分解回路304a〜304dへと
振り分ける。
【0030】帯域別サブフレーム分解回路304は、M
BDNを用いて帯域別サブフレームの符号列中からマク
ロブロックの符号列を取り出す分解回路である。帯域別
サブフレーム分解回路304a〜304dはそれぞれ、
予測残差の符号を可変長符号化器32a〜32dへ、サ
イド情報の符号をサイド情報復号化器34a〜34dへ
出力する。
【0031】図6には可変長復号化器32の実施例を示
す機能ブロック図が示されている。可変長復号化器32
は、逆量子化器(Q ̄1)320、DCT逆変換器(D
CT ̄1)322、加算器324、リーケージ(Lea
k)回路326およびフレームメモリ(FM)328に
より構成されている。逆量子化器320は、復号化器入
力端子350から予測残差信号の符号を入力し、これを
量子化パラメータ入力端子352から得たパラメータを
用いてDCT符号を逆量子化値に再生する。逆量子化器
320は、DCT逆変換器(DCT ̄1)322に接続
され、逆量子化値に再生したDCT符号をこれへ出力す
る。DCT逆変換器322は、再生された変換係数を再
生残差信号に逆変換する逆変換器である。DCT逆変換
器322は、加算器324に接続され、再生残差信号を
これに送る。加算器324はまた、動きベクトル入力端
子354からの動きベクトルに基づいた予測信号が記憶
されているフレームメモリ(FM)328に接続されて
いる。 加算器324は、再生残差信号を動きベクトルに基づい
た予測信号を加えて再生画像信号とし、復号化器出力端
子356から出力する。また、加算器324の出力はリ
ーケージ回路326にも入力され、符号化器と同じよう
にリーケージを付加されて、フレームメモリ328に次
のフレームの予測信号として記憶される。
【0032】なお、本実施例は本発明を説明するもので
あり、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく
、種々の変形が可能である。すなわち、例えば本実施例
では入力画像信号を複数の帯域に分けて各帯域で符号化
、復号化を行っているが、これを変形して分析、合成フ
ィルタを取り除き、符号化器、復号化器を1つずつとし
、画像信号をそのまま入力してもよい。また、本実施例
では動画像信号を4つの帯域に分割したが、本発明はと
くにこのように限定されるものではない。
【0033】
【発明の効果】このように本発明によれば、ユニークワ
ードやMBDNという同期用の信号を用いることにより
、セル廃棄に引き続いて起こる復号不能状態から速やか
に抜け出し、復号を再開できる。また、同期用の信号を
集中させる符号構成をとり、優先セルを同期用の信号を
含むセルとしたため、優先パケット割合が低くなり、そ
れによるネットワークへの負担が少ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による画像通信における画像符号化方式
の一実施例を示す機能ブロック図、
【図2】本発明による画像通信方式における画像復号化
方式の一実施例を示す機能ブロック図、
【図3】図1に
示した符号化器の詳細を示す機能ブロック図、
【図4】図1に示したセル組立回路の詳細を示す機能ブ
ロック図、
【図5】図2に示したセル分解回路の詳細を示す機能ブ
ロック図、
【図6】図2に示した可変長復号化器の詳細を示す機能
ブロック図、
【図7】図4に示したセル組立回路の組み立て動作を説
明する説明図、
【図8】図4に示したセル組立回路における帯域別サブ
フレームの符号化構成を示した符号構成図、
【図9】図
4に示したセル組立回路における1フレーム分の符号化
構成を示した符号構成図、
【図10】従来技術におけるDCT符号化器の機能ブロ
ック図、
【図11】図10に示した従来技術におけるパケット化
を説明する説明図である。
【符号の説明】
10                    TVカ
メラ12                    A
/D変換器14                  
  分析フィルタ16a〜16d          
符号化器18a〜18d          可変長符
号化器20a〜20d          サイド情報
符号化器22                   
 セル組立回路30                
    セル分解回路32a〜32d        
  可変長復号化器34a〜34d         
 サイド情報復号化器36a〜36d        
  復号化器38                 
   合成フィルタ40              
      D/A変換器42           
         画像モニタ160,172,324
  加算器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  1つあるいは複数に帯域分割された動
    画像信号を符号化する動画像通信における画像符号化方
    式において、該方式は、符号化する画像信号1フレーム
    を所定のサブフレームに分割し、該サブフレームを所定
    のブロックに分割し、該ブロック毎に符号化を行ない画
    像情報や該ブロックのサイド情報の符号列を作成し、前
    記ブロック毎の符号列をサブフレームにわたって集め、
    ユニークワード、各ブロック毎の符号列の長さ、サブフ
    レームのサイド情報を付加してサブフレームの符号列を
    形成し、該サブフレームの符号列をフレームにわたって
    集め、ユニークワード、フレームのサイド情報を付加し
    てフレームの符号列を作成し、該符号列を一定の符号長
    で分割してヘッダーを付加することにより送信情報の組
    み立てを行うことを特徴とする動画像通信における画像
    符号化方式。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の画像符号化方式において
    、ユニークワードを検出し、ユニークワードと各ブロッ
    ク毎の符号列の長さを含む送信情報を優先送信情報とす
    ることを特徴とする動画像パケット通信方式。
  3. 【請求項3】  1つあるいは複数に帯域分割されて符
    号化された動画像信号を受信し、該信号を復号する動画
    像通信における画像復号化方式において、該方式は、請
    求項1に記載の方式により組み立てられて伝送された送
    信情報を受信し、該送信情報のヘッダーを除去して得ら
    れた符号列の中からフレームのユニークワードを捜して
    、該フレームの符号列の開始点をみつけてフレームのサ
    イド情報を復号し、前記サブフレームのユニークワード
    を捜してサブフレームの符号列を作成し、前記各ブロッ
    ク毎の符号列の長さ、サブフレームのサイド情報を復号
    してブロック符号列を作成してブロック毎に復号を行う
    ことを特徴とする動画像通信における画像復号化方式。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5929913A (en) * 1993-10-28 1999-07-27 Matsushita Electrical Industrial Co., Ltd Motion vector detector and video coder
CN112584158A (zh) * 2019-09-30 2021-03-30 复旦大学 视频质量增强方法和系统

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5929913A (en) * 1993-10-28 1999-07-27 Matsushita Electrical Industrial Co., Ltd Motion vector detector and video coder
CN112584158A (zh) * 2019-09-30 2021-03-30 复旦大学 视频质量增强方法和系统

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