JPH05328331A - 映像信号の符号化方式及び復号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】フレーム間符号化及び可変長符号化された映像
信号に対して、フレーム内復号化の機能だけを持った簡
単な構成のデコーダで、リフレッシュ期間のみを抽出し
て簡易的に復号できる方式を得る。 【構成】フレーム間予測符号化及び可変長符号化を用い
る映像信号の高能率符号化伝送方式において、フレーム
間予測符号化の伝送誤り伝播防止などに用いる強制的フ
レーム内符号化（リフレッシュ）が、全符号化信号中に
占めるその期間（リフレッシュ期間）を示す情報を、予
め符号化側で符号化信号内に付加して伝送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はフレーム間予測符号化、
可変長符号化を用いて映像信号をディジタル伝送する際
の映像信号の符号化方式およびその復号化装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図４は、ＣＣＩＴＴ Ｈ．２６１勧告案
に類似したフレーム間予測符号化、可変長符号化を用い
た映像信号のディジタル伝送システムにおけるエンコー
ダ（符号化装置）のブロック図を示す。まず、フレーム
間予測符号化の場合を例に挙げて説明する。

【０００３】端子１０に供給されるディジタル化された
映像信号は、動きベクトル検出回路１０２と減算回路１
０３に供給される。動きベクトル検出回路１０２はこの
映像信号と映像信号を１フレーム格納できるフレームメ
モリ１０４から供給される映像信号とを用いて、複数の
画素より形成されるブロック単位での信号比較を行い、
画像の動きを示す動きベクトル信号を検出する。検出さ
れた動きベクトル信号は動き補正回路１０５へと供給さ
れる。

【０００４】動き補正回路１０５は、この動きベクトル
信号とフレームメモリ１０４から供給される映像信号と
を用いて動き補正を行い、動き補正予測信号を減算回路
１０３とスイッチ１０６に供給する。

【０００５】減算回路１０３は前記動き補正予測信号と
入力映像信号との差分演算を行い差分信号（予測誤差信
号）を出力し、スイッチ１０７に供給する。この差分信
号はスイッチ１０７からＤＣＴ（離散コサイン変換）回
路１０８に供給されて離散コサイン変換され、ＤＣＴの
変換係数が量子化回路１０９に供給されて量子化され、
逆量子化回路１１０と可変長符号化回路１１１に供給さ
れる。可変長符号化回路１１１では量子化された信号が
可変長符号化され、出力バッファ１１２に供給される。
信号は出力バッファ１１２から一定レートで伝送信号出
力端子１１に出力される。逆量子化回路１１０では量子
化された信号が逆量子化され、逆ＤＣＴ回路１１３で逆
ＤＣＴされて加算回路１１４で動き補正信号と加算さ
れ、元の信号に戻され、フレームメモリ１０４へ供給さ
れる。

【０００６】なお、スイッチ１０６とスイッチ１０７は
連動して切り替わり、図４の状態の場合、通常のフレー
ム間予測符号化を行う。フレーム間で補正範囲を越える
ような動きがありフレーム間差分信号のレベルがしきい
値を越えているような場合や、フレーム内符号化を強制
的に行うリフレッシュ期間は、スイッチ１０６、１０７
が図４の状態と逆になり、フレーム内符号化処理モード
となる。この制御はフレーム間／フレーム内切り換え及
びリフレッシュ制御回路３０１で行っている。

【０００７】このようなフレーム間予測、可変長符号化
を用いる映像信号伝送方式では、送信された信号が伝送
路の不具合などで誤ったまま復号化を行うと、正確な映
像の再生は困難になる。さらにフレーム間の差分信号し
か伝送されないため、伝送中に誤った信号が再生された
フレーム以降には、誤りの影響が残り、正確な映像再生
に戻れないという悪影響を及ぼす。

【０００８】そこで、ある周期ごとに一定期間強制的に
フレーム間予測符号化からフレーム内符号化に切り換え
て、誤った信号が伝送され再生されても、速やかに正し
い映像再生に戻れるようにしている。この強制的にフレ
ーム内符号化に切り換えることをリフレッシュと呼び、
リフレッシュに用いるフレーム内符号化の期間のことを
リフレッシュ期間と呼ぶ。

【０００９】図５にリフレッシュ方法の一例を示す。こ
こでは１画面を４分割して、１フレーム伝送する間に画
面の４分の１がリフレッシュされ、計４フレーム伝送す
る間に画面全体がリフレッシュされるようなシステムと
なっている。

【００１０】図６には、可変長符号化信号のタイムチャ
ートを示す。可変長符号化されているために１フレーム
の期間及びリフレッシュ期間の長さはフレームごとに異
なっている。このように従来の符号化方式ではエンコー
ド側で可変長符号化されてしまうと、デコード側で全信
号を可変長復号化するまでリフレッシュ期間の存在及び
その位置を知る事はできない。従って、リフレッシュ期
間のみの簡易的な復号は不可能であった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、フレー
ム間予測符号化、可変長符号化を用いて映像信号をディ
ジタル伝送するシステムでは、リフレッシュ期間のみを
簡易的にデコードする必要性が生じても、以下のような
問題がある。即ち、エンコード側で映像信号が可変長符
号化されるため、リフレッシュを行う映像信号の期間が
予め決定されていた（図４参照）としても、全信号を可
変長復号化しない限りは、符号化信号中のリフレッシュ
期間を検出し、リフレッシュ期間のみを抽出して簡易的
にデコードすることはできない。

【００１２】そこで本発明では、エンコード側で可変長
符号化伝送信号に、可変長符号化伝送信号中でのリフレ
ッシュ期間を検出するための信号を付加することによ
り、デコード側で可変長復号化前にリフレッシュ期間を
検出し、リフレッシュ期間のみを抽出して、簡易的に映
像信号を復号できる映像信号符号化方式及び復号化装置
を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】フレーム間予測符号化、
可変長符号化を用いる映像信号伝送方式において、伝送
信号にリフレッシュ期間検出のための信号を付加する手
段を設ける。デコード側で、リフレッシュ期間を可変長
復号化以前に検出し、リフレッシュ期間のみを簡易的に
復号する手段を設ける。

【００１４】

【作用】上記の手段により、可変長復号化前にリフレッ
シュ期間を抽出し、フレーム内復号化の機能のみの簡単
な構成のデコーダで、リフレッシュ期間のみの映像信号
を簡易的に復号でき、利用範囲が拡張できる。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１はこの発明の実施例を説明するための可変
長符号化伝送信号のフォーマットである。

【００１６】図１（Ａ）は、図示したようにフレーム同
期ワードの直後にリフレッシュ期間の位置とリフレッシ
ュ期間の長さを示すアドレスを挿入し、デコード側でア
ドレスを読み取ることでリフレッシュ期間を特定できる
ようにした例である。アドレスを挿入する位置はフレー
ム同期ワードの直後に限らず、フレーム同期ワードを読
み取った時点で特定できる位置であるならばよい。アド
レス情報の具体例を以下に述べる。例えば、信号伝送レ
ートが１０Ｍｂｐｓ、エンコーダの出力バッファが１Ｍ
ｂｉｔで、１秒に３０フレームの画像を伝送するシステ
ムの場合、１フレーム期間（１／３０秒）にエンコーダ
出力バッファから出力されるビット数は １０（Mbps) ×｛１／３０（sec)｝＝０．３３（Mbit) である。

【００１７】このとき出力バッファに入力され得るビッ
ト数は、その容量分をこえることはできないから最大１
Ｍｂｉｔ。故に、最高でも約１．３３Ｍｂｉｔが１フレ
ーム期間に発生し得る符号化情報量である。従ってアド
レスに必要なビット数は、 ２²⁰＜１．３３×１０⁶ （bit)＜２²¹ であり、リフレッシュ期間のアドレスをすべて表現する
のに２１ビットが必要である。

【００１８】さらにここで、先の図５のように画面を４
分割してリフレッシュするシステムを使用すると仮定す
る。従って、リフレッシュ期間の始まる位置を記録する
のに２１ビット、長さを記録するのに最大１フレームの
場合を考えて２１ビット、エンコードされる以前の画面
で占めていた位置の記録には、画面上での状態が４通り
であることからこの２ビットを加えて、合計４４ビット
で良い。

【００１９】図１（Ｂ）、図１（Ｃ）は、リフレッシュ
期間検知用のユニークワード（ＵＷ）を挿入している他
の実施例である。図１（Ｂ）は、リフレッシュ期間の前
にＵＷを挿入している例である。デコーダ側では、ＵＷ
の直後に挿入されているリフレッシュ期間の長さを示す
符号を検知した後に、符号の直後より始まるリフレッシ
ュ期間の長さ分だけ復号化処理を行う。ＴＶ会議、ＴＶ
電話符号化標準方式であるところのＣＣＩＴＴ Ｈ．２
６１では、 0000 0000 0000 0001 0000・・・フレーム開始符号 0000 0000 0000 0001 0001・・・ＣＩＦフォーマットの
ＧＯＢ（Group of block) 開始符号（ＧＯＢ番号１） 0000 0000 0000 0001 1100・・・ＣＩＦフォーマットの
ＧＯＢ開始符号（ＧＯＢ番号１２） といった具合に、ゼロランが１５ビット連続して続き１
６ビット目に１が立つ、１６種類の２０ビットの符号語
をＵＷとして用いている。

【００２０】ここで、ＧＯＢ（Group of block) とは信
号フォーマットがＣＩＦならばフレームの１／１２、Ｑ
ＣＩＦならばフレームの１／３に相当する、信号処理単
位である。

【００２１】Ｈ．２６１に準拠するならば、上記フレー
ム開始符号、ＧＯＢ開始符号にならって、ゼロランが１
５ビット連続した後１６ビット目が１の、２０ビット符
号語をＵＷに用いる。

【００２２】この２０ビット符号語をＵＷとして用い、
リフレッシュ期間の位置を示す。この場合のリフレッシ
ュ期間の処理はＵＷを検出した後、ＵＷの直後に、リフ
レッシュ期間の長さを示す符号語を検出し、検出したリ
フレッシュ期間の長さ分、復号化処理を行う。図１
（Ａ）の場合と同様に信号レート１０Ｍｂｐｓ、エンコ
ーダの出力バッファ１Ｍｂｉｔ、１秒３０フレーム伝送
のシステムを使用すると、リフレッシュ期間のアドレス
を表示するのに必要なビット数は２１ビットであるの
で、リフレッシュ期間長検知ワードは２１ビットでよ
い。

【００２３】図１（Ｃ）は上記ＵＷをリフレッシュ期間
の前だけでなく、リフレッシュ期間の後にも配置した他
の実施例である。ＵＷを検出した直後より、リフレッシ
ュ期間の復号を開始し、リフレッシュ期間の後のＵＷを
検出したら復号を停止するように設定する。

【００２４】図２は図１のＣＣＩＴＴ Ｈ．２６１勧告
案に準拠したエンコーダに、この発明に関連した符号化
の機能を付加したものである。なお図４に示した装置と
同一部分には同一符号を付して説明は省略する。この装
置では、可変長符号化回路１１１と出力バッファ１１２
との間に、アドレスまたはユニークワード（ＵＷ）挿入
回路３００が設けられている。このアドレスまたはＵＷ
挿入回路３００は、フレーム間／フレーム内切り換え及
びリフレッシュ制御／リフレッシュ期間情報出力回路３
０２からの制御信号により制御される。

【００２５】スイッチ１０６、スイッチ１０７が図２の
状態の時、エンコーダがフレーム内符号化を行うが、こ
れらのスイッチの制御もフレーム間／フレーム内切り換
え及びリフレッシュ制御／リフレッシュ期間情報出力回
路３０２が行っている。フレーム内符号化のうち、特に
リフレッシュの場合、リフレッシュ制御情報は、アドレ
スまたはＵＷ挿入回路３００へ与えられ、そのリフレッ
シュ期間についての情報を渡し、アドレスあるいはＵＷ
を信号中に挿入するよう指示を出す。

【００２６】アドレスまたはＵＷには、前述のようにリ
フレッシュ期間が可変長符号化信号中に占める位置と期
間の長さの情報、デコードされる以前の画面で占めてい
た位置の情報が含まれており、これらはデコーダでリフ
レッシュ期間のみの簡易的復号化を行う場合に使用され
る。図３はこの発明に係わるリフレッシュ期間のみを簡
易的に復号する簡易デコーダのブロック図を示す。

【００２７】端子２０に供給された符号化伝送信号は、
バッファメモリ２０１とアドレスまたはＵＷ検出回路２
０２に供給される。アドレスまたはＵＷ検出回路２０２
は可変長符号化信号に付加されたアドレスもしくはＵＷ
を検出し、リフレッシュ期間のアドレスを読み取る。そ
してそのアドレスでバッファメモリ２０１の書き込みを
制御し、バッファメモリ２０１にはリフレッシュ期間の
みの信号が入力されるようになっている。

【００２８】また、アドレスまたはＵＷ検出回路２０２
は、抽出したリフレッシュ期間がエンコードされる前の
映像で、画面のどの位置に配されていたかという情報
を、可変長符号化信号中のアドレスまたはＵＷより読み
取り、フレームメモリ２０６への書き込みを制御する。
リフレッシュ期間のみとなった可変長符号化信号は、バ
ッファメモリ２０１より読み出され、可変長復号化回路
２０３へと供給される。

【００２９】可変長復号化回路２０３は、バッファメモ
リ２０１から送られてくる可変長復号化開始の信号を受
け、バッファメモリから信号を読み出し、可変長復号を
行う。可変長復号化された信号は逆量子化回路２０４へ
と供給される。

【００３０】逆量子化回路２０４ではあらかじめエンコ
ーダ側で定められた量子化テーブルにしたがって信号の
逆量子化を行う。逆量子化された信号は、逆ＤＣＴ回路
へと供給され、逆ＤＣＴされる。

【００３１】逆ＤＣＴされデコードされた信号は、フレ
ームメモリ２０６に供給される。フレームメモリ２０６
では、アドレスまたはＵＷ検出回路２０２による上記の
制御により、エンコード以前にそのリフレッシュ期間が
画面上で占めていた位置に相当する、フレームメモリの
メモリアドレスにデータ書き込みが行われる。

【００３２】以上のようにして、デコードされ、フレー
ムメモリ２０６に書き込まれた、リフレッシュ期間のみ
の映像信号がフレームメモリ２０６より、端子２１の映
像信号出力端子に出力される。

【００３３】図３の復号装置は、リフレッシュ期間のみ
を復号するシステムとして説明したが、通常の復号動作
モードに切り換えることもでき、この場合は、図示して
いないが、フレーム間符号化信号を復号するための、加
算回路及び動き補正回路等が不可され、アドレスまたは
ＵＷ検出回路２０２がオフされる。

【００３４】簡易復号動作モードのときの利用法として
は、各種の方法がある。例えば、チャンネル切り換え回
路と合わせた番組サーチとしても利用できる。例えば、
１つのチャンネルのリフレッシュされた信号の取り込み
を終える毎に、フレームメモリ２０６の取り込み後のア
ドレスをアクセスしないようにし、１フレーム分のデー
タが蓄積されたところで、読み出しを行うように制御す
れば良い。またこのシステムは、長時間記録ＶＴＲ等に
コマおとし程度で映像データを記録するような場合にも
有効である。また、このシステムは、ＶＴＲの記録再生
回路に組み込むことも可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、フレー
ム間符号化及び可変長符号化された映像信号に対して、
フレーム内復号化の機能だけを持った簡単な構成のデコ
ーダで、リフレッシュ期間のみを抽出して、簡易的に復
号できるため、符号化信号のモニタリングなどが簡単に
行え、産業上の効果が大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を説明するために示した符号
化伝送信号のフォーマット説明図。

【図２】この発明に関わる符号化装置の構成を示すブロ
ック図。

【図３】この発明に関わる復号化装置の構成を示すブロ
ック図。

【図４】可変長符号化システムの従来のエンコーダを示
すブロック図。

【図５】リフレッシュ方式の例を示す説明図。

【図６】従来の符号化伝送信号のフォーマットを示す説
明図。

【符号の説明】

１０…映像信号入力端子、１１…伝送信号出力端子、１
０２…動きベクトル検出回路、１０３…減算回路、１０
４…フレームメモリ、１０５…動き補正回路、１０６、
１０７…スイッチ、１０８…ＤＣＴ回路、１０９…量子
化回路、１１０…逆量子化回路、１１１…可変長符号化
回路、１１２…出力バッファ、１１３…逆ＤＣＴ回路、
１１４…加算回路、２０…伝送信号入力端子、２１…映
像信号出力端子、２０１…バッファメモリ、２０２…ア
ドレスまたはＵＷ検出回路、２０３…可変長復号化回
路、２０４…逆量子化回路、２０５…逆ＤＣＴ回路、２
０６…フレームメモリ、３００…アドレスまたはＵＷ挿
入回路、３０２…フレーム間／フレーム内切り換え及び
リフレッシュ制御／リフレッシュ期間情報出力回路。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレーム間予測符号化及び可変長符号化
   を用いる映像信号の高能率符号化伝送方式において、 フレーム間予測符号化の伝送誤り伝播防止などに用いる
   強制的フレーム内符号化（以下これをリフレッシュとす
   る）を行ない、かつ全符号化信号中に占めるリフレッシ
   ュの期間を示す情報を、予め符号化側で符号化信号内に
   付加して伝送することを特徴とする映像信号の符号化方
   式。
2. 【請求項２】 前記リフレッシュ期間を示す情報とし
   て、その位置をアドレス情報として付加することを特徴
   とする請求項１記載の映像信号符号化方式。
3. 【請求項３】 前記リフレッシュ期間を示す情報とし
   て、リフレッシュ期間の映像データの前または後ろに他
   のデータと独立に検出できる同期語（以下、ユニークワ
   ード）と前記リフレッシュ期間の映像データの長さの情
   報を付加することを特徴とする請求項１記載の映像信号
   符号化方式。
4. 【請求項４】 前記リフレッシュ期間を示す情報とし
   て、該リフレッシュ期間の映像データの前後に他のデー
   タと独立に検出できるユニークワードを付加することを
   特徴とする請求項１記載の映像信号符号化方式。
5. 【請求項５】 フレーム間予測符号化及び可変長符号化
   を用いて映像信号を高能率符号化伝送するに際して、フ
   レーム間予測符号化の伝送誤り伝播防止などに用いる強
   制的フレーム内符号化（以下これをリフレッシュとす
   る）が行われ、かつ全符号化信号中に占めるリフレッシ
   ュの期間を示す情報が、予め符号化側で符号化信号内に
   付加して伝送さてくる信号を受信し、 前記リフレッシュ期間の情報を、可変長復号化する前に
   検出し、このリフレッシュ期間の映像データのみを復号
   化する手段を有したことを特徴とする映像信号の復号化
   装置。