JPH06225268A - 画像サイズ可変符号化復号化装置 - Google Patents
画像サイズ可変符号化復号化装置Info
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- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Television Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 飛び越し走査画像を効率的にダウンサンプリ
ングとアップサンプリングする方法を提供し、階層符号
化方式に適用するときに符号化の入出力遅延や、入力画
像を格納するためのフレームメモリを削減する。 【構成】 第一の飛び越し走査画像を順次走査画像に変
換しサンプリングし直して、第二の飛び越し走査画像に
変換する方法において、同じフレームを構成するフィー
ルド１とフィールド２に対し、フィールド１を順次走査
に変換する時には、フィールド１とフィールド２のみを
用いてフィールド１のライン間を補間し、また、フィー
ルド２を順次走査に変換する時にも、同じフィールド１
とフィールド２のみを用いてフィールド２のライン間を
補間する。
ングとアップサンプリングする方法を提供し、階層符号
化方式に適用するときに符号化の入出力遅延や、入力画
像を格納するためのフレームメモリを削減する。 【構成】 第一の飛び越し走査画像を順次走査画像に変
換しサンプリングし直して、第二の飛び越し走査画像に
変換する方法において、同じフレームを構成するフィー
ルド１とフィールド２に対し、フィールド１を順次走査
に変換する時には、フィールド１とフィールド２のみを
用いてフィールド１のライン間を補間し、また、フィー
ルド２を順次走査に変換する時にも、同じフィールド１
とフィールド２のみを用いてフィールド２のライン間を
補間する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、デジタル画像データを
圧縮符号化する符号化装置、および復号化する際に圧縮
前の画像と異なる画像サイズで再生できる複号化装置に
関するものである。
圧縮符号化する符号化装置、および復号化する際に圧縮
前の画像と異なる画像サイズで再生できる複号化装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】デジタルＨＤＴＶ画像の符号化に関する
検討が進められている。その中で機能要求として、現行
テレビやワイドテレビとＨＤＴＶの符号化方式との互換
性や、画像サイズを可変にするスケーラビリティを図る
ことが求められている。互換性やスケーラビリティを実
現するには、階層（ピラミッド）符号化方式がある。
検討が進められている。その中で機能要求として、現行
テレビやワイドテレビとＨＤＴＶの符号化方式との互換
性や、画像サイズを可変にするスケーラビリティを図る
ことが求められている。互換性やスケーラビリティを実
現するには、階層（ピラミッド）符号化方式がある。
【０００３】階層符号化方式の構成を図５と図６に示
す。図５は符号化装置である。入力画像をＨＤＴＶ画像
とし、入力端子２６から入力する。入力ＨＤＴＶ画像
を、ダウンサンプリング器２２で現行テレビまたは現行
テレビに準ずる中間方式にフォーマット変換を施し、第
二の符号化器２３に入力する。またフレーム間の冗長信
号を削除するために、第二のローカル復号化器２４で復
号化された前のフレームの信号を動き補償して第二の符
号化器２３に入力し、予測信号として用いる。このよう
な予測信号を以下フレーム間予測信号と呼ぶ。第二符号
化器２３では、現行テレビ信号とフレーム間予測信号と
の差分をとり、残差を符号化する。符号化された信号を
出力端子２８に出力すると同時に、第二のローカル復号
化器２４にて復号化する。復号化された画像を次のフレ
ームの符号化のために第二の符号化器２３にフィードバ
ックする。また、アップサンプリング器２５にて復号化
された現行テレビ画像をアップサンプリングして第一の
符号化器２０に入力する。このアップサンプリングされ
た画像はＨＤＴＶ画像の予測信号の一つとして用いら
れ、これを以下空間予測信号とよぶ。
す。図５は符号化装置である。入力画像をＨＤＴＶ画像
とし、入力端子２６から入力する。入力ＨＤＴＶ画像
を、ダウンサンプリング器２２で現行テレビまたは現行
テレビに準ずる中間方式にフォーマット変換を施し、第
二の符号化器２３に入力する。またフレーム間の冗長信
号を削除するために、第二のローカル復号化器２４で復
号化された前のフレームの信号を動き補償して第二の符
号化器２３に入力し、予測信号として用いる。このよう
な予測信号を以下フレーム間予測信号と呼ぶ。第二符号
化器２３では、現行テレビ信号とフレーム間予測信号と
の差分をとり、残差を符号化する。符号化された信号を
出力端子２８に出力すると同時に、第二のローカル復号
化器２４にて復号化する。復号化された画像を次のフレ
ームの符号化のために第二の符号化器２３にフィードバ
ックする。また、アップサンプリング器２５にて復号化
された現行テレビ画像をアップサンプリングして第一の
符号化器２０に入力する。このアップサンプリングされ
た画像はＨＤＴＶ画像の予測信号の一つとして用いら
れ、これを以下空間予測信号とよぶ。
【０００４】一方、入力ＨＤＴＶ画像を第一の符号化器
２０に入力する。また、時間と空間の冗長度を削減する
ために、第一のローカル復号化器２１からのフレーム間
予測信号とアップサンプリング器２５からの空間予測信
号とを第一の符号化器２０に入力する。第一の符号化器
２０では、所定の評価関数のもとでフレーム間予測信号
または空間予測信号または両者の重み付き平均のいずれ
かを選択し予測信号として、入力ＨＤＴＶ画像との残差
をとり符号化して出力端子２７に出力する。同時に、第
一のローカル復号化器２１にて復号化する。復号化され
た画像を次のフレームの符号化のために第一の符号化器
２０にフィードバックする。出力端子２７と２８の出力
データを多重化して伝送もしくは蓄積する。
２０に入力する。また、時間と空間の冗長度を削減する
ために、第一のローカル復号化器２１からのフレーム間
予測信号とアップサンプリング器２５からの空間予測信
号とを第一の符号化器２０に入力する。第一の符号化器
２０では、所定の評価関数のもとでフレーム間予測信号
または空間予測信号または両者の重み付き平均のいずれ
かを選択し予測信号として、入力ＨＤＴＶ画像との残差
をとり符号化して出力端子２７に出力する。同時に、第
一のローカル復号化器２１にて復号化する。復号化され
た画像を次のフレームの符号化のために第一の符号化器
２０にフィードバックする。出力端子２７と２８の出力
データを多重化して伝送もしくは蓄積する。
【０００５】次に図６の復号化装置について説明する。
まず多重化されたデータをＨＤＴＶ画像の符号化された
データと現行テレビの符号化されたデータに分離する。
現行テレビデータを入力端子３２から入力し、第一の復
号化器３４で復号化し、現行テレビ画像に復元して出力
するとともに、アップサンプリング器３６にてアップサ
ンプリングする。これは上述の空間予測信号である。Ｈ
ＤＴＶデータと空間予測信号とを第二の復号化器３５に
入力し復号化して、ＨＤＴＶ画像に復元して出力する。
まず多重化されたデータをＨＤＴＶ画像の符号化された
データと現行テレビの符号化されたデータに分離する。
現行テレビデータを入力端子３２から入力し、第一の復
号化器３４で復号化し、現行テレビ画像に復元して出力
するとともに、アップサンプリング器３６にてアップサ
ンプリングする。これは上述の空間予測信号である。Ｈ
ＤＴＶデータと空間予測信号とを第二の復号化器３５に
入力し復号化して、ＨＤＴＶ画像に復元して出力する。
【０００６】次にフレーム間予測信号を用いる符号化方
式について説明する。フレームとフレームとの間には相
関が高く、冗長度があるので、符号化の対象となるフレ
ームの信号と時間的に過去ないし未来の動き補償した予
測信号との差分をとり冗長度を削減する。図８はフレー
ム間予測方法の一例を示す。同図（ａ）は画像の入力順
序を示す。この順序は画像表示の時の順序と同じであ
る。矢印で示すようにフレーム３の信号はフレーム０か
ら予測する。また、フレーム１の信号はフレーム０また
はフレーム３または両者の平均から予測できる。フレー
ム２はフレーム１と同様である。予測信号はローカル復
号化器で再生された信号を用いるためにフレーム３を符
号化してからでないとフレーム１と２を符号化できない
ことになる。従って符号化の順序は図８（ｂ）に示すよ
うになる。再生側では、符号化の順序で復号化するので
復号化の順序も同図（ｂ）のようになる。画像を表示す
るときにもとの順序に並べ直さなければならない。符号
化の順序と画像表示の順序とは異なることに注意された
い。
式について説明する。フレームとフレームとの間には相
関が高く、冗長度があるので、符号化の対象となるフレ
ームの信号と時間的に過去ないし未来の動き補償した予
測信号との差分をとり冗長度を削減する。図８はフレー
ム間予測方法の一例を示す。同図（ａ）は画像の入力順
序を示す。この順序は画像表示の時の順序と同じであ
る。矢印で示すようにフレーム３の信号はフレーム０か
ら予測する。また、フレーム１の信号はフレーム０また
はフレーム３または両者の平均から予測できる。フレー
ム２はフレーム１と同様である。予測信号はローカル復
号化器で再生された信号を用いるためにフレーム３を符
号化してからでないとフレーム１と２を符号化できない
ことになる。従って符号化の順序は図８（ｂ）に示すよ
うになる。再生側では、符号化の順序で復号化するので
復号化の順序も同図（ｂ）のようになる。画像を表示す
るときにもとの順序に並べ直さなければならない。符号
化の順序と画像表示の順序とは異なることに注意された
い。
【０００７】次に飛び越し走査の変換方法について述べ
る。ＨＤＴＶと現行テレビはともに飛び越し走査画像で
あるため、飛び越し走査画像間の変換が必要である。Ｈ
ＤＴＶ画像のフィールド１とフィールド２を別々にロー
パスフィルタに通してダウンサンプリングすることによ
って現行テレビのフィールド１とフィールド２に変換す
る（場合によってアスペクト変換も必要であるがここで
は省略する）。これは最も簡単な方法であるが得られる
画像の解像度が劣化し斜めエッジが動いた場合、のこぎ
り波状のエラーが生じてしまう。
る。ＨＤＴＶと現行テレビはともに飛び越し走査画像で
あるため、飛び越し走査画像間の変換が必要である。Ｈ
ＤＴＶ画像のフィールド１とフィールド２を別々にロー
パスフィルタに通してダウンサンプリングすることによ
って現行テレビのフィールド１とフィールド２に変換す
る（場合によってアスペクト変換も必要であるがここで
は省略する）。これは最も簡単な方法であるが得られる
画像の解像度が劣化し斜めエッジが動いた場合、のこぎ
り波状のエラーが生じてしまう。
【０００８】解像度と画質を改善するために、フィール
ド１と２を各々順次走査に変換してからローパスフィル
タに通しダウンサンプリングする方法がある。飛び越し
走査から順次走査への変換は多く提案されている。図９
ではフィールド内で補間を行う。×はフィールド１の画
素、○はフィールド２の画素、●は補間する画素を示
す。例えば画素１ｅをつくるとき画素１ａ、１ｂ、１
ｃ、１ｄなどを用いる。図１０ではフィールド内の上下
の画素と１フィールド前の画素を用いて補間する。この
方法を用いると静止に近い画像の垂直解像度が向上す
る。しかし動きの大きな部分では１フィールド前の画素
の相関が小さく離れた値の画素が使われてしまうので図
９のようなフィールド内で補間したほうがよい。そこで
一般的にフィールド内、フィールド間の画素間差分で動
きの有無を検出して適応的な補間を行う。図１１では、
前のフィールドに加えて後のフィールドの画素も用いて
補間する。すなわち三つのフィールドを用いて補間を行
う。例えば、画素１ｅをつくるために画素１ｂ、１ｃ、
２ｂ、３ｂを用いる。このように高解像度の変換画像を
得るために、画像表示順序において前もしくは後のフィ
ールドを用いて補間を行う（このような変換方式は例え
ば、特開平４−３５４８５号公報に記載されてい
る。）。
ド１と２を各々順次走査に変換してからローパスフィル
タに通しダウンサンプリングする方法がある。飛び越し
走査から順次走査への変換は多く提案されている。図９
ではフィールド内で補間を行う。×はフィールド１の画
素、○はフィールド２の画素、●は補間する画素を示
す。例えば画素１ｅをつくるとき画素１ａ、１ｂ、１
ｃ、１ｄなどを用いる。図１０ではフィールド内の上下
の画素と１フィールド前の画素を用いて補間する。この
方法を用いると静止に近い画像の垂直解像度が向上す
る。しかし動きの大きな部分では１フィールド前の画素
の相関が小さく離れた値の画素が使われてしまうので図
９のようなフィールド内で補間したほうがよい。そこで
一般的にフィールド内、フィールド間の画素間差分で動
きの有無を検出して適応的な補間を行う。図１１では、
前のフィールドに加えて後のフィールドの画素も用いて
補間する。すなわち三つのフィールドを用いて補間を行
う。例えば、画素１ｅをつくるために画素１ｂ、１ｃ、
２ｂ、３ｂを用いる。このように高解像度の変換画像を
得るために、画像表示順序において前もしくは後のフィ
ールドを用いて補間を行う（このような変換方式は例え
ば、特開平４−３５４８５号公報に記載されてい
る。）。
【０００９】ＨＤＴＶ画像から現行テレビ画像の変換に
ついて述べたが、逆に現行テレビ画像をＨＤＴＶ画像に
変換する時も同様に、上述の方法を用いて補間を行い、
必要があればフィールド２の位相をシフトして、ＨＤＴ
Ｖの飛び越し走査画像をつくることができる。以上、Ｈ
ＤＴＶと現行テレビを例として説明したが、ＨＤＴＶと
任意の下位解像度の画像や、現行テレビとその下位解像
度の画像との間でも同様に階層符号化ができる。以下で
は全てＨＤＴＶと現行テレビを例として説明する。な
お、簡単のために二層の階層符号化復号化方式について
説明したが、二層以上の場合でも同様である。
ついて述べたが、逆に現行テレビ画像をＨＤＴＶ画像に
変換する時も同様に、上述の方法を用いて補間を行い、
必要があればフィールド２の位相をシフトして、ＨＤＴ
Ｖの飛び越し走査画像をつくることができる。以上、Ｈ
ＤＴＶと現行テレビを例として説明したが、ＨＤＴＶと
任意の下位解像度の画像や、現行テレビとその下位解像
度の画像との間でも同様に階層符号化ができる。以下で
は全てＨＤＴＶと現行テレビを例として説明する。な
お、簡単のために二層の階層符号化復号化方式について
説明したが、二層以上の場合でも同様である。
【００１０】上述した階層符号化の他に、受信側で再生
した画像のサイズを変えることもある。図７を用いて説
明する。この例では、送信側でフレーム間予測を用い、
画像をブロック化し、各ブロックを周波数変換（例えば
コサイン変換）し量子化した場合を考える。すなわち、
符号化と復号化の順序は図８（ｂ）と同じである。受信
側では符号化された画像データを入力端子４０から入力
し、逆変換器４１（例えば逆コサイン変換）にて逆変換
し、逆量子化器４２にて逆量子化してブロック化された
画像の残差を得る。このブロック化された画像の残差を
画像サイズ変換器４３にてダウンサンプリングまたはア
ップサンプリングし、加算器４４にてフレームメモリ４
５に格納された過去の再生画と加算して出力する。この
ように再生された画像は送信側の入力画像と異なるサイ
ズの画像をつくることができる。画像サイズ変換器４３
では飛び越し走査画像の変換を行う。画像サイズを小さ
くするときには、逆量子化された画像ブロックのフィー
ルド１とフィールド２を別々にローパスフィルタに通し
てダウンサンプリングする。画像サイズを大きくすると
きにはフィールド内にある上下のラインの画素を用いて
補間しアップサンプリングする。
した画像のサイズを変えることもある。図７を用いて説
明する。この例では、送信側でフレーム間予測を用い、
画像をブロック化し、各ブロックを周波数変換（例えば
コサイン変換）し量子化した場合を考える。すなわち、
符号化と復号化の順序は図８（ｂ）と同じである。受信
側では符号化された画像データを入力端子４０から入力
し、逆変換器４１（例えば逆コサイン変換）にて逆変換
し、逆量子化器４２にて逆量子化してブロック化された
画像の残差を得る。このブロック化された画像の残差を
画像サイズ変換器４３にてダウンサンプリングまたはア
ップサンプリングし、加算器４４にてフレームメモリ４
５に格納された過去の再生画と加算して出力する。この
ように再生された画像は送信側の入力画像と異なるサイ
ズの画像をつくることができる。画像サイズ変換器４３
では飛び越し走査画像の変換を行う。画像サイズを小さ
くするときには、逆量子化された画像ブロックのフィー
ルド１とフィールド２を別々にローパスフィルタに通し
てダウンサンプリングする。画像サイズを大きくすると
きにはフィールド内にある上下のラインの画素を用いて
補間しアップサンプリングする。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】以上に述べたように、
飛び越し画像変換の順序は画像表示順序であるが、フレ
ーム間予測を用いた階層符号化の符号化順序はそれと異
なる。
飛び越し画像変換の順序は画像表示順序であるが、フレ
ーム間予測を用いた階層符号化の符号化順序はそれと異
なる。
【００１２】図１２は符号化の順序を示す。同図ＡはＨ
ＤＴＶ入力画像の順序で各フレームはフィールド１、ｆ
１とフィールド２、ｆ２とからなる。同図Ｂはダウンサ
ンプリングの順序で、ここでは前フィールドを用いた飛
び越し走査変換の場合を示す。したがってフレーム１の
フィールド１をダウンサンプリングするときにはフレー
ム１のフィールド１とフレーム０のフィールド２を用い
ることになる。同図Ｃは現行テレビの符号化順序を示
す。この順序は図８（ｂ）と同じである。
ＤＴＶ入力画像の順序で各フレームはフィールド１、ｆ
１とフィールド２、ｆ２とからなる。同図Ｂはダウンサ
ンプリングの順序で、ここでは前フィールドを用いた飛
び越し走査変換の場合を示す。したがってフレーム１の
フィールド１をダウンサンプリングするときにはフレー
ム１のフィールド１とフレーム０のフィールド２を用い
ることになる。同図Ｃは現行テレビの符号化順序を示
す。この順序は図８（ｂ）と同じである。
【００１３】図１２のＤはローカル復号化器で再生され
た現行テレビ画像をアップサンプリングする順序であ
る。ダウンサンプリング時と同じように、前のフィール
ドが用いられる。すなわちフレーム３のフィールド１を
アップサンプリングするにはフレーム２のフィールド１
が必要であるが、同図Ｃに示すようにフレーム２はフレ
ーム３の後に符号化されるので、フレーム３のアップサ
ンプリングはフレーム２を符号化した後になる。
た現行テレビ画像をアップサンプリングする順序であ
る。ダウンサンプリング時と同じように、前のフィール
ドが用いられる。すなわちフレーム３のフィールド１を
アップサンプリングするにはフレーム２のフィールド１
が必要であるが、同図Ｃに示すようにフレーム２はフレ
ーム３の後に符号化されるので、フレーム３のアップサ
ンプリングはフレーム２を符号化した後になる。
【００１４】同図ＥはＨＤＴＶ画像の符号化順序で、フ
レーム間予測符号化であるため順序は同図Ｃと同じであ
る。アップサンプリングした画像を空間予測信号として
用いるので、例えばＨＤＴＶのフレーム３の符号化は、
現行テレビのフレーム３をアップサンプリングしてから
でないと符号化できない。したがって、ＨＤＴＶ画像の
入力とその符号化データの出力との間では６フレームの
遅延が生じる。また、同図ＡとＥを見ると、同図Ｅのフ
レーム３を符号化するときに同図Ａのフレーム７（ＨＤ
ＴＶ原画像）が入力される。フレーム０の符号化は終了
したので、このフレーム７をフレーム０を格納していた
フレームメモリに格納することができる。ところがフレ
ーム１から６はまだ符号化されていないのでそれぞれの
フレームメモリに格納しておかなければならない。した
がって、入力画像を格納するためのフレームメモリは７
つ必要となる。
レーム間予測符号化であるため順序は同図Ｃと同じであ
る。アップサンプリングした画像を空間予測信号として
用いるので、例えばＨＤＴＶのフレーム３の符号化は、
現行テレビのフレーム３をアップサンプリングしてから
でないと符号化できない。したがって、ＨＤＴＶ画像の
入力とその符号化データの出力との間では６フレームの
遅延が生じる。また、同図ＡとＥを見ると、同図Ｅのフ
レーム３を符号化するときに同図Ａのフレーム７（ＨＤ
ＴＶ原画像）が入力される。フレーム０の符号化は終了
したので、このフレーム７をフレーム０を格納していた
フレームメモリに格納することができる。ところがフレ
ーム１から６はまだ符号化されていないのでそれぞれの
フレームメモリに格納しておかなければならない。した
がって、入力画像を格納するためのフレームメモリは７
つ必要となる。
【００１５】また同図ＤとＥを見ると、図Ｄでアップサ
ンプリングしたフレーム１と２とを格納するためのフレ
ームメモリが必要である。なぜなら、フレーム１と２は
フレーム３の符号化の後に用いられるからである。
ンプリングしたフレーム１と２とを格納するためのフレ
ームメモリが必要である。なぜなら、フレーム１と２は
フレーム３の符号化の後に用いられるからである。
【００１６】このような飛び越し走査画像変換方法を用
いると、図１２に示すように入力と出力との間では６つ
のフレームの遅延がかかり、入力画像を格納するための
フレームメモリは７つも必要になる。特にＨＤＴＶ画像
の場合、画像サイズが大きいためフレームメモリのサイ
ズも大きくなるので、入力画像のためのフレームメモリ
を削減しなければならない。
いると、図１２に示すように入力と出力との間では６つ
のフレームの遅延がかかり、入力画像を格納するための
フレームメモリは７つも必要になる。特にＨＤＴＶ画像
の場合、画像サイズが大きいためフレームメモリのサイ
ズも大きくなるので、入力画像のためのフレームメモリ
を削減しなければならない。
【００１７】また、受信側で再生した画像のサイズを変
えるときに、フィールド内のダウンサンプリングまたは
補間を用いると画像の解像度が劣化し動いている斜めエ
ッジにのこぎり波状のエラーが生じてしまう。画質を改
善するために、前のフィールド、または前後のフィール
ドを用いて飛び越し走査から順次走査へ変換してサンプ
リングし直す方法は考えられるが、ここでは採用できな
い。なぜなら、復号化の順序と画像表示順序とは異なる
からである。例えば、フレーム３のブロックを復号化し
サイズ変換するときにフレーム２のフィールド２が必要
となるが、フレーム２はフレーム３の後にくるのでまだ
復号化されていない。したがって、他のフレームを用い
て受信側での画像サイズ変換は不可能である。
えるときに、フィールド内のダウンサンプリングまたは
補間を用いると画像の解像度が劣化し動いている斜めエ
ッジにのこぎり波状のエラーが生じてしまう。画質を改
善するために、前のフィールド、または前後のフィール
ドを用いて飛び越し走査から順次走査へ変換してサンプ
リングし直す方法は考えられるが、ここでは採用できな
い。なぜなら、復号化の順序と画像表示順序とは異なる
からである。例えば、フレーム３のブロックを復号化し
サイズ変換するときにフレーム２のフィールド２が必要
となるが、フレーム２はフレーム３の後にくるのでまだ
復号化されていない。したがって、他のフレームを用い
て受信側での画像サイズ変換は不可能である。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上述の問題点を解決する
ために、本発明においては次のような飛び越し走査変換
方法を用いる。従来の技術と同じように、各フィールド
を順次走査に変換してからサンプリングし直す。但し、
同じフレームを構成するフィールド１とフィールド２に
対し、フィールド１を順次走査に変換する時には、フィ
ールド１とフィールド２のみを用いてフィールド１のラ
イン間を補間し、また、フィールド２を順次走査に変換
する時には、フィールド２とフィールド１のみを用いて
フィールド２のライン間を補間する。すなわち、フィー
ルド１と２のライン間を補間するときには同じフレーム
を構成する二つのフィールドのみを用いるが、他のフレ
ームを構成するフィールドを用いない特徴がある。ダウ
ンサンプリングするときに補間したフィールド１と２と
を必要なサイズまで間引きし、アップサンプリングする
ときに補間したフィールド１と２との位相がずれないよ
うにサンプリングし直す。この飛び越し画像変換を従来
のフレーム間予測階層符号化に適用し画像サイズを変換
する。また受信側で再生画像のサイズを変えるときにも
採用する。
ために、本発明においては次のような飛び越し走査変換
方法を用いる。従来の技術と同じように、各フィールド
を順次走査に変換してからサンプリングし直す。但し、
同じフレームを構成するフィールド１とフィールド２に
対し、フィールド１を順次走査に変換する時には、フィ
ールド１とフィールド２のみを用いてフィールド１のラ
イン間を補間し、また、フィールド２を順次走査に変換
する時には、フィールド２とフィールド１のみを用いて
フィールド２のライン間を補間する。すなわち、フィー
ルド１と２のライン間を補間するときには同じフレーム
を構成する二つのフィールドのみを用いるが、他のフレ
ームを構成するフィールドを用いない特徴がある。ダウ
ンサンプリングするときに補間したフィールド１と２と
を必要なサイズまで間引きし、アップサンプリングする
ときに補間したフィールド１と２との位相がずれないよ
うにサンプリングし直す。この飛び越し画像変換を従来
のフレーム間予測階層符号化に適用し画像サイズを変換
する。また受信側で再生画像のサイズを変えるときにも
採用する。
【００１９】
【作用】本発明の飛び越し走査の変換はフィールド内と
フィールド間の画素を用いて補間するので、変換後の画
像の垂直解像度を保つことができる。但し他のフレーム
を利用しないで、フレーム内に閉じるので、フレーム間
予測階層符号化方式に適用するときに符号化の入出力遅
延や、入力画像を格納するためのフレームメモリを削減
することができる。受信側で画像サイズを変えるときに
も用いられ、しかも解像度の高い画像が得られる。
フィールド間の画素を用いて補間するので、変換後の画
像の垂直解像度を保つことができる。但し他のフレーム
を利用しないで、フレーム内に閉じるので、フレーム間
予測階層符号化方式に適用するときに符号化の入出力遅
延や、入力画像を格納するためのフレームメモリを削減
することができる。受信側で画像サイズを変えるときに
も用いられ、しかも解像度の高い画像が得られる。
【００２０】
【実施例】図１を用いてフィールド１のライン補間を説
明する。同図のフィールド１とフィールド２とは同じフ
レームを構成するフィールドである。補間点１ｅをつく
るときには、例えば画素１ｂ、１ｃ、２ａ、２ｂ、２ｃ
を用いて、 １ｅ＝ｗ１×１ｂ＋ｗ２×１ｃ＋ｗ３×２ａ＋ｗ４×２ｂ＋ｗ５×２ｃ で求めることができる。ここにｗ１〜ｗ５は所望の特性
をもつフィルタの係数で、例えば、ｗ１＝ｗ２＝０．
５、ｗ３＝ｗ５＝−０．２５、ｗ４＝０．５。
明する。同図のフィールド１とフィールド２とは同じフ
レームを構成するフィールドである。補間点１ｅをつく
るときには、例えば画素１ｂ、１ｃ、２ａ、２ｂ、２ｃ
を用いて、 １ｅ＝ｗ１×１ｂ＋ｗ２×１ｃ＋ｗ３×２ａ＋ｗ４×２ｂ＋ｗ５×２ｃ で求めることができる。ここにｗ１〜ｗ５は所望の特性
をもつフィルタの係数で、例えば、ｗ１＝ｗ２＝０．
５、ｗ３＝ｗ５＝−０．２５、ｗ４＝０．５。
【００２１】次に図２を用いてフィールド２のライン補
間を説明する。図１と同じようにフィールド１とフィー
ルド２とは同じフレームを構成するフィールドである。
補間点２ｅは、 ２ｅ＝ｗ１×２ｂ＋ｗ２×２ｃ＋ｗ３×１ｂ＋ｗ４×１ｃ＋ｗ５×１ｄ で求めることができる。ｗ１〜ｗ５は上記の数値と同じ
ものでもよいし、異なる特性のフィルタ係数でもよい。
係数の個数を増やして特性のより優れているフィルタを
用いることも可能である。このように、フィールドの補
間、すなわち飛び越し走査から順次走査へ変換するとき
に同じフレームを構成するフィールド１とフィールド２
だけを用いて行う。なお、動きの有無を検出し、適応的
にフィールド内のラインを用いて補間をし、または同じ
フレームを構成する他方のフィールドの画素で補間する
こともできる。例えば、動きが無いもしくは非常に小さ
いときには１ｅ＝２ｂ，２ｅ＝１ｃとし、動きが大きい
ときには１ｅ＝ｗ１×１ｂ＋ｗ２×１ｃ、２ｅ＝ｗ１×
２ｂ＋ｗ２×２ｃにすることができる。
間を説明する。図１と同じようにフィールド１とフィー
ルド２とは同じフレームを構成するフィールドである。
補間点２ｅは、 ２ｅ＝ｗ１×２ｂ＋ｗ２×２ｃ＋ｗ３×１ｂ＋ｗ４×１ｃ＋ｗ５×１ｄ で求めることができる。ｗ１〜ｗ５は上記の数値と同じ
ものでもよいし、異なる特性のフィルタ係数でもよい。
係数の個数を増やして特性のより優れているフィルタを
用いることも可能である。このように、フィールドの補
間、すなわち飛び越し走査から順次走査へ変換するとき
に同じフレームを構成するフィールド１とフィールド２
だけを用いて行う。なお、動きの有無を検出し、適応的
にフィールド内のラインを用いて補間をし、または同じ
フレームを構成する他方のフィールドの画素で補間する
こともできる。例えば、動きが無いもしくは非常に小さ
いときには１ｅ＝２ｂ，２ｅ＝１ｃとし、動きが大きい
ときには１ｅ＝ｗ１×１ｂ＋ｗ２×１ｃ、２ｅ＝ｗ１×
２ｂ＋ｗ２×２ｃにすることができる。
【００２２】図３は本発明の飛び越し走査変換法を用い
たダウンサンプリング器を示す。１フレームの画像を入
力端子１０から入力する。フィールド１補間器１２で図
１と同じ方法でフィールド１を補間し、フィールド２補
間器１３で図２と同じ方法でフィールド２を補間する。
補間したフィールド１とフィールド２のそれぞれをロー
パスフィルタ１４ａと１４ｂに通してから４：１の間引
きをする。但しローパスフィルタの特性は折り返しがな
いように設計しなければならない。間引きしたフィール
ド１とフィールド２を合成器１６にて合成し、フレーム
サイズが１／４の画像を出力する。なお、入力はブロッ
ク化された画像でもよい。
たダウンサンプリング器を示す。１フレームの画像を入
力端子１０から入力する。フィールド１補間器１２で図
１と同じ方法でフィールド１を補間し、フィールド２補
間器１３で図２と同じ方法でフィールド２を補間する。
補間したフィールド１とフィールド２のそれぞれをロー
パスフィルタ１４ａと１４ｂに通してから４：１の間引
きをする。但しローパスフィルタの特性は折り返しがな
いように設計しなければならない。間引きしたフィール
ド１とフィールド２を合成器１６にて合成し、フレーム
サイズが１／４の画像を出力する。なお、入力はブロッ
ク化された画像でもよい。
【００２３】図４は本発明の飛び越し走査変換法を用い
たアップサンプリング器を示す。１フレームの画像を入
力端子１０から入力する。フィールド１補間器１２で図
１と同じ方法でフィールド１を補間し、フィールド２補
間器１３で図２と同じ方法でフィールド２を補間する。
補間したフィールド１とフィールド２の位相がずれない
ように、フィールド２をラインシフタ１７に入力して走
査線の位置をシフトする。次いで、フィールド１とフィ
ールド２を合成器１６で合成し、フレームサイズが４倍
の画像を出力する。なお、入力はブロック化された画像
でもよい。
たアップサンプリング器を示す。１フレームの画像を入
力端子１０から入力する。フィールド１補間器１２で図
１と同じ方法でフィールド１を補間し、フィールド２補
間器１３で図２と同じ方法でフィールド２を補間する。
補間したフィールド１とフィールド２の位相がずれない
ように、フィールド２をラインシフタ１７に入力して走
査線の位置をシフトする。次いで、フィールド１とフィ
ールド２を合成器１６で合成し、フレームサイズが４倍
の画像を出力する。なお、入力はブロック化された画像
でもよい。
【００２４】本発明の飛び越し走査変換法をフレーム間
予測階層符号化に適用した場合の実施例を説明する。符
号化装置の構成は図５と同じであるが、ダウンサンプリ
ング器２２の構成は図３、アップサンプリング器２５は
図４の構成を用いる。復号化器の構成は図６と同じであ
るが、アップサンプリング器３６は図４の構成を用い
る。符号化及び復号化については従来の技術の項目で説
明した通りである。ここでは符号化の順序について説明
する。
予測階層符号化に適用した場合の実施例を説明する。符
号化装置の構成は図５と同じであるが、ダウンサンプリ
ング器２２の構成は図３、アップサンプリング器２５は
図４の構成を用いる。復号化器の構成は図６と同じであ
るが、アップサンプリング器３６は図４の構成を用い
る。符号化及び復号化については従来の技術の項目で説
明した通りである。ここでは符号化の順序について説明
する。
【００２５】図１３は本発明の飛び越し走査変換法を用
いた時のフレーム間予測階層符号化の順序を示す。同図
Ａ、Ｂ、Ｃは図１２Ａ、Ｂ、Ｃと同じである。Ｄでは同
じフレームを構成するフィールドだけでアップサンプリ
ングするので、図５の第二のローカル復号化器２４で再
生された現行テレビの画像または画像ブロックを直接に
アップサンプリングして第一の符号化器に送ることがで
きる。従って、入出力の遅延は３フレームまで短縮でき
る。また、同図ＡとＥを見ると、同図Ｅのフレーム３を
符号化するときに同図Ａのフレーム４（ＨＤＴＶ原画
像）が入力される。フレーム０の符号化は終了したの
で、このフレーム４をフレーム０を格納していたフレー
ムメモリに格納することができる。したがって入力画像
を格納するためのフレームメモリは４つで十分である。
さらに、アップサンプリングした画像を直接に第一の符
号化器に送ることができるので、それを格納するための
フレームメモリは必要としない。
いた時のフレーム間予測階層符号化の順序を示す。同図
Ａ、Ｂ、Ｃは図１２Ａ、Ｂ、Ｃと同じである。Ｄでは同
じフレームを構成するフィールドだけでアップサンプリ
ングするので、図５の第二のローカル復号化器２４で再
生された現行テレビの画像または画像ブロックを直接に
アップサンプリングして第一の符号化器に送ることがで
きる。従って、入出力の遅延は３フレームまで短縮でき
る。また、同図ＡとＥを見ると、同図Ｅのフレーム３を
符号化するときに同図Ａのフレーム４（ＨＤＴＶ原画
像）が入力される。フレーム０の符号化は終了したの
で、このフレーム４をフレーム０を格納していたフレー
ムメモリに格納することができる。したがって入力画像
を格納するためのフレームメモリは４つで十分である。
さらに、アップサンプリングした画像を直接に第一の符
号化器に送ることができるので、それを格納するための
フレームメモリは必要としない。
【００２６】本発明の飛び越し走査変換法を用いて、受
信側で画像サイズを変える実施例について説明する。復
号化装置は図７と同じ構成で、従来の技術の項目で説明
した通りである。画像サイズ変換器４３の入力は逆量子
化された残差信号のブロックである。再生画像サイズを
１／４にするときには図３の画像サイズ変換器を用い、
再生画像サイズを４倍にするときには図４の画像サイズ
変換器を用いる。画像サイズ変換器４３では、他のフレ
ームを必要としないので直接に画像サイズを変えること
ができる。また、フィールド１とフィールド２とが互い
に補うので垂直解像度の高い画像が得られる。
信側で画像サイズを変える実施例について説明する。復
号化装置は図７と同じ構成で、従来の技術の項目で説明
した通りである。画像サイズ変換器４３の入力は逆量子
化された残差信号のブロックである。再生画像サイズを
１／４にするときには図３の画像サイズ変換器を用い、
再生画像サイズを４倍にするときには図４の画像サイズ
変換器を用いる。画像サイズ変換器４３では、他のフレ
ームを必要としないので直接に画像サイズを変えること
ができる。また、フィールド１とフィールド２とが互い
に補うので垂直解像度の高い画像が得られる。
【００２７】
【発明の効果】本発明の飛び越し走査の変換は、フィー
ルド内とフィールド間の画素を用いて補間するので、変
換後の画像の垂直解像度を保つことができる。但し、他
のフレームを利用しないで、フレーム内に閉じるので、
フレーム間予測階層符号化方式に適用するときに符号化
の入出力遅延や、入力画像を格納するためのフレームメ
モリを削減することができる。受信側で画像サイズを変
えるときに用いることにより、解像度の高い画像が得ら
れる。
ルド内とフィールド間の画素を用いて補間するので、変
換後の画像の垂直解像度を保つことができる。但し、他
のフレームを利用しないで、フレーム内に閉じるので、
フレーム間予測階層符号化方式に適用するときに符号化
の入出力遅延や、入力画像を格納するためのフレームメ
モリを削減することができる。受信側で画像サイズを変
えるときに用いることにより、解像度の高い画像が得ら
れる。
【図１】本発明のフィールド１の飛び越し走査変換を示
す図
す図
【図２】本発明のフィールド２の飛び越し走査変換を示
す図
す図
【図３】本発明の飛び越し走査変換を用いた一実施例に
おけるダウンサンプリング器の構成図
おけるダウンサンプリング器の構成図
【図４】本発明の飛び越し走査変換を用いた一実施例に
おけるアップサンプリング器の構成図
おけるアップサンプリング器の構成図
【図５】二層階層符号化装置の構成図
【図６】二層階層復号化装置の構成図
【図７】画像サイズを可変する復号化装置の構成図
【図８】フレーム間予測符号化方式の符号化復号化の順
序の例を示す図
序の例を示す図
【図９】フィールド内にある上下のラインを用いて飛び
越し走査を順次走査へ変換する例を示す図
越し走査を順次走査へ変換する例を示す図
【図１０】１フィールド前の画素を用いて飛び越し走査
を順次走査へ変換する例を示す図
を順次走査へ変換する例を示す図
【図１１】前後にあるフィールドの画素を用いて飛び越
し走査を順次走査へ変換する例を示す図
し走査を順次走査へ変換する例を示す図
【図１２】前フィールドを含めた飛び越し走査変換を用
いた階層符号化の符号化順序を示す図
いた階層符号化の符号化順序を示す図
【図１３】本発明の飛び越し走査変換を用いた階層符号
化の符号化順序を示す図
化の符号化順序を示す図
１２ フィールド１補間器 １３ フィールド２補間器 １４ ローパスフィルタ １５ 間引き器 １６ フィールド１とフィールド２の合成器
Claims (4)
- 【請求項１】第一の飛び越し走査画像を順次走査画像に
変換し、前記順次走査画像をサンプリングし直して、第
二の飛び越し走査画像に変換する方法において、 同じフレームを構成する第１のフィールドと第２のフィ
ールドに対し、前記第１のフィールドを順次走査に変換
する時には、前記第１のフィールドと第２のフィールド
のみを用いて前記第１のフィールドのライン間を補間
し、また、前記第２のフィールドを順次走査に変換する
時には、前記第２のフィールドと第１のフィールドのみ
を用いて前記第２のフィールドのライン間を補間するこ
とを特徴とする飛び越し走査画像の変換方法。 - 【請求項２】第一の符号化器と第一のローカル復号化器
とダウンサンプリング器と第二の符号化器と第二のロー
カル復号化器とアップサンプリング器とから構成し、 第一の飛び越し走査画像を入力し、前記ダウンサンプリ
ング器にて第二の飛び越し走査画像に変換し、前記第二
の飛び越し走査画像と前記第二のローカル復号化器の出
力とを前記第二の符号化器に入力して符号化を行い、符
号化された第二の飛び越し走査画像を出力するとともに
前記第二のローカル復号化器にて復号化し、この復号化
された第二の飛び越し走査画像を前記第二の符号化器に
フィードバックするとともに、前記アップサンプリング
器に入力しアップサンプリングして第三の飛び越し走査
画像に変換し、 前記第一の飛び越し走査画像と前記第三の飛び越し走査
画像と前記第一のローカル復号化器の出力とを第一の符
号化器に入力して符号化を行い、符号化された第一の飛
び越し走査画像を出力するとともに前記第一のローカル
復号化器にて復号化し、復号化された第一の飛び越し走
査画像を前記第一の符号化器にフィードバックする符号
化装置において、 前記第一の飛び越し走査画像を前記第二の飛び越し走査
画像に変換するときに、また前記第二の飛び越し走査画
像を前記第三の飛び越し走査画像に変換するときに、請
求項１記載の飛び越し走査画像の変換方法を用いること
を特徴とする符号化装置。 - 【請求項３】第一の復号化器とアップサンプリング器と
第二の復号化器とから構成し、 第一の符号化された画像データを前記第一の復号化器に
入力して復号化し、第一の飛び越し走査画像に復元して
出力するとともに、前記アップサンプリング器にて第二
の飛び越し走査画像に変換し、 第二の符号化された画像データと前記第二の飛び越し走
査画像とを前記第二の復号化器に入力して復号化し、第
三の飛び越し走査画像に復元して出力する復号化装置に
おいて、 前記第一の飛び越し走査画像を前記第二の飛び越し走査
画像に変換するときに請求項１記載の飛び越し走査画像
の変換方法を用いることを特徴とする復号化装置。 - 【請求項４】周波数領域のデータを空間領域のデータに
変換する逆変換器と逆量子化器とリサンプリング器と加
算器とフレームメモリとから構成し、 符号化された画像データを入力し、前記逆変換器にて逆
変換し、さらに前記逆量子化器にて逆量子化して、前記
リサンプリング器にて画像サイズを変換し、前記加算器
にて、前記フレームメモリからの画像と加算し出力する
とともに、前記フレームメモリにフィードバックする復
号化器において、 前記リサンプリング器での画像サイズ変換は請求項１記
載の飛び越し走査画像の変換方法を用いることを特徴と
する復号化装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP896993A JP2962083B2 (ja) | 1993-01-22 | 1993-01-22 | 解像度変換方法、解像度変換装置、画像符号化装置、画像復号化装置 |
| DE1994623798 DE69423798T2 (de) | 1993-01-22 | 1994-01-17 | Vorrichtungungen und Verfahren zur skalierbaren Kodierung und Dekodierung von Videosignalen |
| EP19940300306 EP0608092B1 (en) | 1993-01-22 | 1994-01-17 | Apparatuses and methods for scalable encoding and decoding of video signalss |
| US08/185,244 US5446498A (en) | 1993-01-22 | 1994-01-24 | Scaling interlaced images for encoding and decoding of digital video signals of multiple scanning standards |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP896993A JP2962083B2 (ja) | 1993-01-22 | 1993-01-22 | 解像度変換方法、解像度変換装置、画像符号化装置、画像復号化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06225268A true JPH06225268A (ja) | 1994-08-12 |
| JP2962083B2 JP2962083B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=11707517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP896993A Expired - Fee Related JP2962083B2 (ja) | 1993-01-22 | 1993-01-22 | 解像度変換方法、解像度変換装置、画像符号化装置、画像復号化装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5446498A (ja) |
| EP (1) | EP0608092B1 (ja) |
| JP (1) | JP2962083B2 (ja) |
| DE (1) | DE69423798T2 (ja) |
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| US9741097B2 (en) | 2015-01-22 | 2017-08-22 | Samsung Display Co., Ltd. | Image processing device |
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