JPH06216780A - 可変長符号化装置及び可変長符号復号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２種類以上の符号化信号の可変長符号及びそ
の復号を行うに際し、回路規模が少なくて済む可変長符
号化装置及び可変長符号復号化装置を実現すること。 【構成】 入力画像データの動きベクトルを検出し、予
測画像データを生成する動き補償器３と、フレーム間の
画像の差分データを生成する減算器２を設ける。動き補
償器３は画像の動きベクトルを検出し、そのデータを予
測符号化器１２により符号化する。この符号化データを
被可変長符号化変換器２０に与え、量子化器６から出力
されるフレーム信号の符号に変換する。この符号をフレ
ーム信号可変長符号化部８に入力すると、動きベクトル
の信号とフレーム信号が同一の可変長符号化テーブル８
ｂを用いて圧縮符号データに変換される。このような符
号化を行うと、ハードウェアの規模を削減でき、符号部
及び復号部の切り替え制御も容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、デジタル映像信号等の
記録時に映像信号の可変長符号化を行う可変長符号化装
置、及び映像信号の再生時に復号化を行う可変長符号復
号化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】デジタル映像信号等の信号を可変長符号
化する方式は数多く発表されている。ここではデジタル
動画を予測符号化した信号を更に可変長符号化する従来
の可変長符号化装置について説明する。

【０００３】図４はデジタル動画をフレーム間予測によ
り画像圧縮符号化を行う従来の可変長符号化装置の構成
を示すブロック図である。本図において、入力端子１は
デジタル動画の信号が入力される端子であり、第２ｎ−
１（ｎは整数）フレーム，第２ｎフレーム，第２ｎ＋１
フレーム・・・の映像信号（画像データ）が与えられ
る。１フレームの画像は複数のブロックに分割され、１
ブロックは例えば８×８画素、又は１６×１６画素によ
り構成されるものとする。これらのブロックの画像デー
タは減算器２と動き補償器３に入力される。

【０００４】動き補償器３は、第２ｎ−１フレームの画
像データと、入力端子１から入力される第２ｎフレーム
の画像データとを比較し、各フレーム間の画像の動きベ
クトルを各ブロック毎に検出し、第２ｎフレームの予測
画像データを生成するものである。減算器２は動き補償
器３から得られた予測画像データと、入力端子１を介し
て入力される第２ｎフレームの画像データとの差分デー
タを演算するものである。

【０００５】切換器４は連動する切換スイッチ４ａ，４
ｂにより構成され、切換スイッチ４ａは入力端子１の画
像データ又は減算器２の出力を切り換えるスイッチであ
る。直交変換器５は入力信号の空間軸方向の冗長度を少
なくするため、ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform)変
換等により入力信号の直交変換を行う。量子化器６は直
交変換器５で直交変換された変換係数値を量子化する回
路であり、その出力は逆量子化器７とフレーム信号可変
長符号化部８に与えられる。フレーム信号可変長符号化
部８は可変長符号器８ａと可変長符号化テーブル８ｂを
有する符号化部である。

【０００６】図５はフレーム信号に用いられる可変長符
号化テーブル８ｂの一部を示す説明図である。本図に示
すレベル（level)とは、量子化器６での出力レベルを０
〜４０に設定したときの値であり、各ブロック内の画素
値（輝度データ及び色差データ）に対応している。又ラ
ン（run)とは、同一レベルの信号が連続する長さを示す
もので、ラン長は０〜３１に分類される。各フレームの
周期は例えば１／３０秒程度であり、ブロック内におけ
る画素数は左右及び上下方向に８又は１６の場合が多
い。一般にブロック内の画像データを符号化する場合、
信号の量子化レベルとラン長の組合わせは多数存在す
る。しかし出力頻度の高い信号に対しては、可変長符号
（ＶＬＣコード）のビット長を短くしている。尚、図５
のＶＬＣコードにおける最下位ビットのＳはレベルの正
負に対応しており、正は０、負は１とする。

【０００７】このようにフレーム信号可変長符号化部８
は、量子化器６から量子化されたフレーム信号が与えら
れると、可変長符号化テーブル８ｂを参照し、１フレー
ムの画像又はフレーム間の画像の差分値のエントロピー
符号化を行い、符号化データ（ＶＬＣコード）を出力す
る。

【０００８】さて逆量子化器７は量子化器６と逆の信号
処理を施す回路であり、その出力は逆直交変換器９に与
えられる。逆直交変換器９は直交変換器５と逆の信号処
理を施す回路であり、例えば逆ＤＣＴ変換器で構成され
る。加算器１０は逆直交変換器９より各フレーム間の差
分データが与えられたとき、切換スイッチ４ｂから入力
される予測データに差分データを加算する回路である。
遅延バッファメモリ１１は加算器１０で合成された１フ
レームの画像データを記憶するフレームメモリである。

【０００９】次に、動き補償器３は、遅延バッファメモ
リ１１の各ブロックの画像データを読み出し、入力端子
１から与えられる画像データと比較し、連続するフレー
ム間のブロック画像において後続フレームの動きベクト
ルを検出する。予測符号化１２は動き補償器３の動きベ
クトルの信号を入力し、予測符号化を行う。動きベクト
ル可変長符号化部１３は予測符号化器１２から出力され
る動きベクトルの予測符号を可変長符号化する回路であ
り、可変長符号器１３ａと可変長符号化テーブル１３ｂ
により構成される。

【００１０】図６は動きベクトルに用いられる可変長符
号化テーブル１３ｂの一例を示す説明図である。本図に
示すコードとは、予測符号化器１２の出力する符号化さ
れた動きベクトルを示す数値であり、０〜±１６の値が
設定される。ＶＬＣコードにおける最下位ビットのＳは
コードの正負に対応しており、正は０、負は１とする。
このように動きベクトル可変長符号化部１３は、予測符
号化器１２から信号が与えられると、可変長符号化テー
ブル１３ｂを参照し、動きベクトルの可変長符号化デー
タ（ＶＬＣコード）を出力する。尚、フレーム信号と動
きベクトルの可変長符号化された各信号は多重化されて
図示しない蓄積記録媒体又は表示装置に送出される。

【００１１】次に可変長符号復号化装置について図７を
用いて説明する。図７は従来の可変長符号復号化装置の
構成例を示すブロック図である。本図において、フレー
ム信号復号化部１４は蓄積記録媒体に記録されたフレー
ム信号の符号化データを読み出し、復号化する回路であ
る。フレーム信号復号化部１４は復号器１４ａと復号化
テーブル１４ｂにより構成され、復号化テーブル１４ｂ
は図５と同一のＶＬＣテーブルを有している。即ち復号
器１４ａは入力された可変長の符号データを復号化テー
ブル１４ｂを参照して、フレーム信号のレベルとラン長
を復号する。

【００１２】次に動きベクトル復号化部１５は、蓄積記
録媒体に記録された動きベクトルの符号化データを読み
出し、復号化する回路である。動きベクトル復号化部１
５は、復号器１５ａと復号化テーブル１５ｂにより構成
され、復号化テーブル１５ｂは図６と同一のＶＬＣテー
ブルを有している。即ち復号器１５ａは入力された可変
長の符号データを復号化テーブル１５ｂで参照して、動
きベクトルのコードを復号する。

【００１３】逆量子化器１６は、フレーム信号復号化部
１４及び動きベクトル復号化部１５で復号した量子化信
号を逆量子化して直交変換係数を生成する。逆直交変換
器１７は、逆量子化器１６で再構成した直交変換係数を
逆直交変換して、夫々元のフレーム信号及び動きベクト
ルの信号に変換する。こうして蓄積記録媒体に記録され
た画像データは、伸長復号化され、表示装置に動画が表
示される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】このように従来例の可
変長符号化装置及び可変長符号復号化装置は、動きベク
トルとフレーム信号の２種類の被可変長符号化信号があ
り、夫々の可変長符号化及び復号化を行うために互いに
異なる信号処理が行われている。このため符号化部には
２組みの可変長符号化テーブルと可変長符号器を設けな
ければならず、復号化部にも２組の復号化テーブルと復
号器を必要となり、ハードウェアの規模が大きくなると
いう欠点があった。

【００１５】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、２種類又はそれ以上の入力信号
群の可変長符号化及びその復号化を行う場合に、ハード
ウェアの規模が少なくて済む可変長符号化装置及び可変
長符号復号化装置を実現することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、複数の信号を可変長符号化信号に変換する可変長符
号化装置であって、特定の被可変長符号化信号を除く入
力された他の信号を、特定の被可変長符号化信号に変換
する被可変長符号化信号変換器と、特定の信号の可変長
符号化に用いる可変長符号化テーブル、及び特定の信号
と被可変長符号化信号変換器で変換した被可変長符号化
信号とを可変長符号化テーブルを用いて可変長符号化信
号に変換する可変長符号器を有する可変長符号化部と、
を具備することを特徴とするものである。

【００１７】本願の請求項３の発明は、可変長符号化信
号を元の信号に復号する可変長符号復号化装置であっ
て、特定の可変長符号化信号の復号化に用いる復号化テ
ーブル、及び復号化テーブルを用いて復号時に入力され
た可変長符号化信号の復号を行う復号器を有する復号化
部と、復号化部で復号された符号化信号の少なくとも１
組の信号を元の符号化信号に変換する復号信号変換器
と、を具備することを特徴とするものである。

【００１８】

【作用】このような特徴を有する本願の請求項１の発明
によれば、被可変長符号化信号変換器は、符号時に指定
された入力信号を特定の被符号化信号に変換する。可変
長符号化部は、可変長符号化テーブルを用いて特定の被
符号化信号に加えて被可変長符号信号変換器で変換した
特定の被符号化信号を可変長符号化信号に変換する。こ
うすると複数の符号化信号を共通の可変長符号化信号に
変換することができる。

【００１９】又本願の請求項３の発明によれば、可変長
符号化信号を特定の符号化信号に変換するに際し、復号
化部は復号化テーブルを用いて復号時に入力された可変
長符号化信号の復号を行う。次に復号信号変換器は、復
号化部で復号された信号の内、指定された信号を元の信
号に変換する。こうすると共通の可変長符号化信号か
ら、異なる種類の伸長復号化されたデータを夫々再生す
ることができる。

【００２０】

【実施例】本発明の一実施例における可変長符号化装置
について図１を用いて説明する。図１は本実施例のデジ
タル動画をフレーム間予測により圧縮符号化する可変長
符号化装置の構成を示すブロック図である。本図におい
て、入力端子１，減算器２，動き補償器３，切換器４，
直交変換器５，量子化器６，逆量子化器７，可変長符号
器８ａと可変長符号化テーブル８ｂを含むフレーム信号
可変長符号化部８，逆直交変換器９，加算器１０，遅延
バッファメモリ１１，予測符号化器１２が夫々設けられ
ていることは従来例と同一であり、それらの説明は省略
する。

【００２１】さて図１に示す被可変長符号化信号変換器
２０は、予測符号化器１２から出力される動きベクトル
の信号をフレーム信号の直交変換係数値の符号に変換す
る変換器である。図２は被可変長符号化信号変換器２０
に用いられる変換テーブルの説明図である。図２におい
てコード（Code）とは、予測符号化器１２の出力する動
きベクトルの符号を示し、図６のテーブルに示すコード
と同一である。又ラン及びレベルとは、動きベクトルの
コードに対応する変換符号であり、図５のテーブルに示
すラン及びレベルと同一の符号である。このように変換
された動きベクトルの符号はフレーム信号の符号と共に
フレーム信号可変長符号化部８に与えられる。

【００２２】次に本発明の可変長符号復号化装置につい
て図３を用いて説明する。図３は本実施例の可変長符号
復号化装置の構成例を示すブロック図である。本図にお
いて、復号器１４ａと復号化テーブル１４ｂを含むフレ
ーム信号復号化部１４，逆量子化器１６，逆直交変換器
１７が夫々設けられていることは従来例と同一であり、
それらの説明は省略する。

【００２３】復号信号変換器２１は、蓄積記録媒体の信
号の復号時にフレーム信号の符号で記録された動きベク
トルの信号を、元の動きベクトルの符号に変換する変換
器である。復号信号変換器２１は、図２と同一のテーブ
ルを有している。逆量子化器１６はフレーム信号復号化
部１４及び復号信号変換器２１で復号した量子化データ
を夫々直交変換係数に逆量子化する回路であり、その出
力は逆直交変換器１７に与えられる。

【００２４】このように構成された本実施例の可変長符
号化装置及び可変長符号復号化装置の動作について説明
する。図１において入力端子１から入力された１フレー
ムの画像データは図示しないブロック化器で複数のブロ
ックに分割され、減算器２及び動き補償器３に与えられ
る。画面が切り替わった最初のフレームでは、切換スイ
ッチ４ａが入力端子１側に切換えられ、入力された画像
データは直交変換器５に与えられる。

【００２５】直交変換器５は各ブロックの画像データを
直交変換し、その変換係数を量子化器６により量子化す
る。この量子化データはフレーム信号可変長符号化部８
に与えられ、符号化される。例えば画像データの量子化
レベルが１、その信号のラン長が２であれば、図５に示
すＶＬＣテーブルを参照し、ＶＬＣコードとして「0101
S 」の符号を生成する。

【００２６】又、量子化データは逆量子化器７によって
量子化器６と逆の信号処理が施され、更に逆直交変換器
９により再び初期フレームの画像データに変換される。
このとき切換スイッチ４ｂは開放され、加算器１０には
予測データが入力されない。元に戻された画像データは
遅延バッファメモリ１１に一時格納され、次のフレーム
の予測に用いられる。

【００２７】次のフレームの画像データが入力される
と、その画像データが複数のブロックに分割され、夫々
のブロックの画像データが動き補償器３と減算器２に与
えられる。動き補償器３は遅延バッファメモリ１１に格
納された１フレーム前の復号画像データの対応する位置
を基準位置として、予め決められた探索範囲内で動きベ
クトルを調べ、現フレームの予測画像データを減算器２
に与える。そして予測符号化器１２は、動き補償器３で
得られた１フレーム前の画像の基準位置から、動きベク
トルを生成し、被可変長符号化信号変換器２０に与え
る。

【００２８】一方、減算器２は符号化しようとするブロ
ックの差分データを演算する。減算器２で得られた差分
データは切換スイッチ４ａで切換えられ、直交変換器５
に与えられる。直交変換器５は信号の空間的冗長性を除
去するためにこの差分データを直交変換する。そしてそ
の変換係数を量子化器６により量子化し、フレーム信号
可変長符号化部８に出力する。

【００２９】さて、被可変長符号化信号変換器２０は、
動きベクトルのデータとして例えばＶＬＣコードの「00
01S 」を入力すると、図６に示すようにその符号をコー
ド「−３」と判断し、図２の変換テーブルを参照して、
ラン長１，レベル１の符号に変換し、その符号をフレー
ム信号可変長符号化部８に与える。可変長符号器８ａは
図５に示すＶＬＣテーブルを参照して、動きベクトルの
ＶＬＣコードとして「011S」の符号を生成する。そして
フレーム信号可変長符号化部８は、動きベクトルのデー
タとフレーム信号の符号化データを多重化し、蓄積記録
媒体に転送する。

【００３０】尚、可変長符号化を行うフレーム信号の符
号の総数は、動きベクトルの符号の総数より多いため、
動きベクトルの符号を１対１にフレーム信号の符号に対
応させて変換できる。又変換テーブルの内容は、元の動
きベクトルのエントロピーに最も近くなるようにテーブ
ルを作成する。

【００３１】次に、蓄積記録媒体に記録された信号を読
み出し、その符号データを復号する動作について説明す
る。図３において読み出された符号データをフレーム信
号復号化部１４に与える。復号器１４ａは入力されるフ
レーム信号と動きベクトルの信号毎に復号化テーブル１
４ｂを参照する。フレーム信号の入力時にＶＬＣコード
「0101S 」が検出されると、図５と同一のテーブルを参
照し、ラン長２，レベル１の信号を復調する。又、動き
ベクトルの信号入力時にＶＬＣコード「011S」が検出さ
れると、ラン長１，レベル１の信号とみなされる。復号
信号変換器２１はこの信号を図２の変換テーブルによ
り、コード「−３」の信号に変換する。このように復号
された動きベクトルのデータと、フレーム信号のデータ
は逆量子化器１６に入力され、逆量子化の信号処理が行
われる。そして逆直交変換器１７を介して元の伸長され
た画像データに変換され、表示装置に画像が表示され
る。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数の信
号をいずれも特定の符号化信号に変換することにより、
可変長符号化及び可変長復号化のための符号器及び復号
器のハードウェアの規模を削減できる。又符号部及び復
号部の切り替え制御も容易になり、可変長符号化装置及
び可変長符号復号化装置の簡易化又は小型化が図れ、各
種機器への組み込みが一層容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における可変長符号化装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】本実施例の可変長符号化装置において、被可変
長符号化信号変換器に用いられる変換テーブルの説明図
である。

【図３】本発明の一実施例における可変長符号復号化装
置の構成を示すブロック図である。

【図４】従来例における可変長符号化装置の構成を示す
ブロック図である。

【図５】フレーム信号のＶＬＣテーブルを示す説明図で
ある。

【図６】動きベクトルのＶＬＣテーブルを示す説明図で
ある。

【図７】従来例における可変長符号復号化装置の構成を
示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 入力端子 ２ 減算器 ３ 動き補償器 ４ 切換器 ４ａ，４ｂ 切換スイッチ ５ 直交変換器 ６ 量子化器 ７ 逆量子化器 ８ フレーム信号可変長符号化部 ８ａ 可変長符号器 ８ｂ 可変長符号化テーブル ９ 逆直交変換器 １０ 加算器 １１ 遅延バッファメモリ １２ 予測符号化器 １４ フレーム信号復号化部 １４ａ 復号器 １４ｂ 復号化テーブル １６ 逆量子化器 １７ 逆直交変換器 ２０ 被可変長符号化信号変換器 ２１ 復号信号変換器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の信号を可変長符号化信号に変換す
   る可変長符号化装置であって、 特定の被可変長符号化信号を除く入力された他の信号
   を、特定の被可変長符号化信号に変換する被可変長符号
   化信号変換器と、 前記特定の信号の可変長符号化に用いる可変長符号化テ
   ーブル、及び前記特定の信号と前記被可変長符号化信号
   変換器で変換した被可変長符号化信号とを前記可変長符
   号化テーブルを用いて可変長符号化信号に変換する可変
   長符号器を有する可変長符号化部と、を具備することを
   特徴とする可変長符号化装置。
2. 【請求項２】 前記可変長符号化部は、 符号時に任意の符号化信号を特定の符号化信号に変換す
   るに際し、変換後の符号のエントロピーが最も小さくな
   るように変換するものであることを特徴とする請求項１
   記載の可変長符号化装置。
3. 【請求項３】 可変長符号化信号を元の信号に復号する
   可変長符号復号化装置であって、 特定の可変長符号化信号の復号化に用いる復号化テーブ
   ル、及び前記復号化テーブルを用いて復号時に入力され
   た可変長符号化信号の復号を行う復号器を有する復号化
   部と、 前記復号化部で復号された符号化信号の少なくとも１組
   の信号を元の符号化信号に変換する復号信号変換器と、
   を具備することを特徴とする可変長符号復号化装置。
4. 【請求項４】前記可変長符号化部は、 フレームのデジタル画像データ又はフレーム間の画像の
   差分デジタルデータを直交変換及び量子化した信号を特
   定の信号とし、フレーム間の画像データの動きベクトル
   をその他の信号として入力するものであることを特徴と
   する請求項１記載の可変長符号化装置。