JPH07212761A - 階層符号化装置及び階層復号化装置 - Google Patents

階層符号化装置及び階層復号化装置

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JPH07212761A
JPH07212761A JP318994A JP318994A JPH07212761A JP H07212761 A JPH07212761 A JP H07212761A JP 318994 A JP318994 A JP 318994A JP 318994 A JP318994 A JP 318994A JP H07212761 A JPH07212761 A JP H07212761A
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JP
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low
image signal
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JP318994A
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Inventor
Noriya Sakamoto
Katsuhito Takahashi
典哉 坂本
勝仁 高橋
Original Assignee
Toshiba Corp
株式会社東芝
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Abstract

(57)【要約】 【目的】伝送するベクトル情報の情報量を低減して伝送
効率を向上させる。 【構成】低解像度動ベクトル検出回路46からの低解像度
動ベクトルは動ベクトル補正部49において間引き率と乗
算する。これにより、低解像度動ベクトルを補正して高
解像度画像信号に対応する補正動ベクトルVsを得る。
比較器47は補正動ベクトルVsと高解像度動ベクトル検
出回路44からの高解像度動ベクトルVh1乃至Vh4とを比
較して、いずれのベクトルを用いるかを判断する。動ベ
クトル補正部49からの補正動ベクトルVsを高解像度動
ベクトルとして用いる場合には、この補正動ベクトルV
sを符号化部43に与えて動き補償予測符号化に用いる。
この場合には、ベクトル情報としては識別信号発生部51
からの識別信号を用いる。これにより、ベクトル情報の
伝送量を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】[発明の目的]

【産業上の利用分野】本発明は、階層符号化復号化装置
に関し、特に、ディジタル放送等に好適の階層符号化復
号化装置に関する。

【0002】

【従来の技術】近年、画像のディジタル処理が普及して
きている。画像の符号化にはDCT(離散コサイン変
換)を用いた高能率符号化が採用されている。更に、放
送についてもディジタル化が検討されている。ディジタ
ル方式は、受信限界において急峻なスレッショルド特性
を有し、受信状態が不良な地域においては、エラー発生
量が極めて増加して、全く受信不能となることがある。
そこで、伝送レートを無制限に高くすることなく、必要
な映像情報を受信することができるように、映像信号を
重み付けする階層符号化を採用することがある。例え
ば、1画像を解像度に応じて複数の階層に階層化し、各
階層毎に符号化を行うのである。そして、優先度が高い
階層の符号化出力については強力なエラー訂正符号を付
加し、優先度が低い階層の符号化出力は積極的に切り捨
てる。

【0003】図7及び図8はこの種の階層符号化が可能
な従来の階層符号化装置及び階層復号化装置を示すブロ
ック図である。

【0004】入力端子1を介して入力される入力画像信
号は、そのまま符号化部2に供給されると共に、ダウン
サンプル部3を介して符号化部4に供給される。符号化
部2は入力画像信号を、例えば、8×8画素のブロック
にブロック化した後2次元DCT処理する。DCT変換
係数は符号化部2において量子化されて符号量が削減さ
れる。この場合には、輝度信号及び色差信号に対するD
CT変換係数のパワー、水平及び垂直方向の周波数帯域
並びに図示しない出力バッファの占有度から判明する出
力符号量等に基づいて量子化係数を設定する適応量子化
が行われる。この量子化出力は可変長符号化部5に与え
る。可変長符号化部5は入力されたデータを例えば2次
元ハフマン符号化等の可変長符号化を施して高解像度符
号化データとしてマルチプレクサ(以下、MPXとい
う)6に出力する。なお、2次元ハフマン符号化におい
ては、量子化出力の零が連続する数(ゼロランレング
ス)と非零係数のビット数との組みのデータを符号化す
る。

【0005】高能率符号化においては、1フレーム内で
DCTによる圧縮(フレーム内圧縮)、即ち空間方向の
圧縮を行うだけでなく、フレーム間の相関を利用して時
間軸方向の冗長度を削減するフレーム間圧縮も採用した
ハイブリッドDCT符号化を用いる。フレーム間圧縮
は、一般の動画像が前後のフレームでよく似ているとい
う性質を利用して、前後のフレームの差分を求め差分値
(予測誤差)をDCT処理することによってビットレー
トを一層低減させるものである。

【0006】更に、符号化部2は、2フレーム間の動き
を示す動ベクトル7が与えられ、この動ベクトル7を用
いて動き補償を行うことにより予測誤差を低減する。図
示しない動ベクトル検出部はフレームメモリを有し、例
えば前フレームの画像を参照画像としてフレームメモリ
に記憶させ、入力画像とフレームメモリに記憶された参
照画像との間で動ベクトルを求めている。この場合に
は、動ベクトルを符号化処理単位であるマクロブロック
毎に求めるようになっている。即ち、通常、輝度信号に
対するサンプリングレートと色差信号に対するサンプリ
ングレートとは相違し、8×8画素の輝度ブロックと8
×8画素の色差ブロックとは空間的な大きさが相違す
る。このため、相互に異なる数の輝度ブロック及び色差
ブロックによって大きさが等しいマクロブロックを構成
し、このマクロブロック単位で動き補償を行うのであ
る。

【0007】符号化部2は動ベクトル7を用いて参照画
像を動き補償して動き補償予測データを作成する。符号
化部2は入力画像と動き補償予測データとの差分を予測
誤差として得る。符号化部2はこの予測誤差に対して8
×8の2次元DCT処理を行う。更に、符号化部2はD
CT変換係数に対して適応量子化を施して可変長符号化
部8に出力する。この動き補償フレーム間予測によって
符号量は一層削減される。なお、動ベクトル7は可変長
符号化部8にも与えられ、可変長符号化部8は動ベクト
ル7を可変長符号化してMPX6に出力する。

【0008】一方、ダウンサンプル部3は入力画像信号
をフィルタリングすると共に、サブサンプリングして水
平及び垂直方向に所定の割合で間引きを行う。例えば、
水平及び垂直方向のいずれにも1/2の間引きを行うも
のとすると、解像度が入力画像信号の1/4の低解像度
画像信号が作成されることになる。

【0009】低解像度画像信号は符号化部4に与える。
符号化部4は、低解像度画像信号をそのままフレーム内
圧縮すると共に、動ベクトル9を用いた動き補償フレー
ム間圧縮を行う。符号化部4からの符号化データは可変
長符号化部10に与え、可変長符号化部10は符号化データ
に可変長符号化を施して低解像度符号化データとしてM
PX6に出力する。なお、動ベクトル9は可変長符号化
部11によって可変長符号化してMPX6に供給する。M
PX6は入力されたデータを時分割多重して階層符号化
データとして出力端子12に出力する。

【0010】なお、上述したハイブリッドDCT符号化
方式は、蓄積メディア、放送及び通信の分野において適
用可能であって、MPEG(Moving Picture experts g
roup)2においても採用されている。

【0011】図8は復号化側を示すブロック図である。

【0012】入力端子21を介して入力された階層符号化
データはデマルチプレクサ(以下、DMPXという)22
に入力する。デマルチプレクサ22は階層符号化データに
含まれる高解像度符号化データ、その動ベクトルの符号
化データ、低解像度符号化データ及びその動ベクトルの
符号化データを分離して、夫々可変長復号部23乃至26に
与える。可変長復号部23乃至26は入力された符号化デー
タを可変長復号化する。可変長復号部23からは低解像度
用の動ベクトル9が復調されて復号化部27に供給され
る。可変長復号部24からの低解像度符号化データは復号
化部27に与えられ、復号化部27は、逆量子化処理及び逆
DCT処理によって画像データを復元し、動ベクトル9
を用いた動き補償を行って、低解像度再生画像として出
力端子29を介して出力する。

【0013】一方、可変長復号部25からの動ベクトル7
は復号化部28に与えられる。復号化部28は可変長復号部
26からの高解像度符号化データを、逆量子化処理及び逆
DCT処理によって画像データに復元し、動ベクトル9
を用いた動き補償を行って、高解像度再生画像として出
力端子30から出力する。

【0014】例えば、出力端子29からの低解像度再生画
像が現行TV放送であるものとすると、この低解像度再
生画像を現行TV放送用モニタに与えることにより、現
行TV放送を低解像度画像として視聴することができ
る。また、出力端子30からの高解像度再生画像がHDT
V(High-Definition TV)放送であるものとすると、
この高解像度画像をHDTV放送用のモニタに供給する
ことにより、HDTV画像を表示させることができる。

【0015】ところで、図7及び図8の例では、低解像
度再生画像と高解像度再生画像とを別の系で処理してい
るが、伝送帯域の制限を考慮して、高解像度再生画像に
ついては低解像度再生画像を利用して符号化する所謂ピ
ラミッド型階層符号化が採用されることがある。例え
ば、現行テレビジョン信号とHDTV信号とを階層符号
化するシステムが、文献1「現行TV/HDTVコンパ
チブル符号化方式の構成」(1992年電子情報通信学会春
季大会,D−355)で提案されている。このシステム
では、HDTV信号を、現行NTSC信号と、HDTV
信号と現行NTSC信号との差分信号とに階層化して符
号化する。そして、各階層の符号化出力を多重して伝送
し、受信側では、強力なエラー訂正符号を使用すること
により、少なくとも現行NTSC信号に対応する階層ま
での符号化出力は確実に復号化して、現行放送用のモニ
タに映出させる。また、HDTVに対応する高階層の符
号化出力を復号化し、高階層の復号化出力と加算するこ
とにより、HDTV用のモニタにHDTV画像を映出さ
せる。

【0016】このシステムによれば、伝送されたHDT
V放送信号から例えば据置型の受信機でHDTV映像を
映出させ、小型のポータブル受信機で現行放送画像を映
出させることができる。更に、この階層符号化方式は、
衛星ディジタル放送に適用することも検討されている。
すなわち、受信C/Nが一定レベル以上である場合には
HDTV品質で受信し、C/Nが低下した場合には標準
放送品質で受信することも可能である。

【0017】図9は文献1に記載されたこの種の階層符
号化装置を示すブロック図である。

【0018】入力端子81に入力されたHDTV信号は、
ダウンサンプル部82によってフィルタリングすると共に
サブサンプリングして、水平及び垂直方向に1/2に画
素数を削減する。ダウンサンプル部82によって作成され
た低解像度画像信号は符号化部83によって符号化して出
力端子88に出力すると共に、復号器84にも与える。出力
端子88に現れる信号は現行放送とHDTV放送の共通成
分とし伝送路に送出する。

【0019】復号器84は、符号化部83の出力を局部復号
化してアップサンプル部85に出力する。アップサンプル
部85はアップサンプリング処理によって、元の解像度の
信号に戻す。HDTV信号はダウンサンプル部82によっ
て帯域制限されているので、アップサンプル部85の出力
はHDTV信号の低域成分となる。減算器86は入力端子
81からの全帯域のHDTV信号からアップサンプル部85
の低域のHDTV信号を減算して、高域のHDTV信号
を得て符号化部87に出力する。符号化部87は減算器86の
出力を符号化して補完成分として出力端子89から伝送路
に送出する。

【0020】図10は図9に対応した階層復号化装置を
示すブロック図である。

【0021】入力端子91,92には夫々補完成分と共通成
分とが入力される。共通成分はHDTV復号器99の復号
器93に与えられて復号化される。復号器93は復号によっ
て低解像度画像信号を得てスイッチ94及びアップサンプ
ル部95に出力する。

【0022】アップサンプル部95はアップサンプリング
処理によって低解像度画像信号を元の解像度に戻す。ア
ップサンプル部95の出力は低域のHDTV信号である。
一方、補完成分は復号器96に与えられて復号される。復
号器96の出力は高域のHDTV信号である。合成回路97
は2入力を加算してHDTV信号を再生し、スイッチ94
を介してHDTV用モニタ98に出力する。これにより、
HDTV用モニタ98においてHDTV画像を視聴するこ
とができる。

【0023】なお、共通成分92を現行放送復号器101 に
与えて、復号器102 によって復号化することにより、現
行放送用モニタ103 に現行放送を表示させることもでき
る。このように、図9及び図10の例では、共通成分の
みを復号化することにより現行NTSC画像を視聴する
ことができ、共通成分と補完成分とを復号化することに
より、HDTV画像が視聴可能となる。

【0024】ところで、通常、符号化部83,87において
は、DCT処理を用いたフレーム内圧縮と共に、動き補
償フレーム間予測符号化も採用したハイブリッドDCT
符号化方式が主流である。図11は図9の階層符号化装
置においてハイブリッドDCT符号化方式を採用した従
来の階層符号化装置を示すブロック図である。

【0025】入力端子81を介して入力されたHDTV信
号は、ダウンサンプル部82においてフィルタリングされ
た後、水平及び垂直方向に1/2にサブサンプリングさ
れる。これにより、入力HDTV信号に対して解像度が
1/4の低解像度画像信号が得られる。例えば、入力H
DTV信号が水平画素数1920画素で、垂直走査線数
が1035本であるものとすると、図示しない前処理回
路によって、水平方向には3/4倍にダウンサンプリン
グし、垂直方向には上下ラインにダミーラインを付加し
て、水平画素数1440画素で、垂直走査線数960本
の画像に変換した後、ダウンサンプル部82によって水平
画素数720画素で垂直走査線数480本の低解像度画
像信号に変換する。

【0026】低解像度画像信号は、マクロブロック毎に
減算器111 及び動ベクトル検出部113 に与える。減算器
111 は、後述するように、動き補償された参照フレーム
のデータが与えられて、現フレームの低解像度画像信号
から参照フレームのデータを減算して、差分値を予測誤
差信号として符号化部112 に出力する。符号化部112は
予測誤差を2次元DCT処理し、DCT変換係数を適応
量子化して可変長符号化部114 に出力する。可変長符号
化部114 は量子化出力を可変長符号に変換して動ベクト
ル検出部113 からの低解像度動ベクトル及びヘッダ情報
等と共にバッファメモリ116 に低域画像符号化データと
して出力する。

【0027】一方、参照フレームのデータを作成するた
めに、復号化部115 は符号化部112の出力を逆量子化処
理及び逆DCT処理して復号化し加算器117 に出力す
る。加算器117 の出力はフレームメモリ118 及び動き補
償部119 を介して帰還されており、加算器117 は復号化
部115 からの現フレームの差分データに前フレームまで
の復号化出力を加算して現フレームのデータを再生して
フレームメモリ118 にローカルデコードデータとして出
力する。このローカルデコードデータはフレームメモリ
118 によって1フレーム期間遅延させて参照フレームと
して動き補償部119 及び動ベクトル検出部113 に与え
る。

【0028】動ベクトル検出部113 は現フレームの低解
像度画像信号と前フレーム(参照フレーム)の低解像度
画像信号とから低解像度画像に対応した動ベクトル(低
解像度動ベクトル)を求めて動き補償部119 及び可変長
符号化部114 に出力する。動き補償部119 は低解像度動
ベクトルを用いて参照フレームを動き補償して減算器11
1 に出力する。これにより、動き補償された参照フレー
ムのデータが減算器111 に与えられて、動き補償フレー
ム間圧縮が行われる。

【0029】一方、加算器117 からのローカルデコード
データはアップサンプル部85に与えて、アップサンプリ
ング処理によって低域のHDTV信号(水平画素数が1
440で垂直走査線数が960本)に変換する。減算器
86は入力端子81の全帯域のHDTV信号から低域HDT
V信号を減算して、高域HDTV信号を得て減算器121
及び動ベクトル検出部123 に出力する。

【0030】減算器121 、符号化部122 、復号化部125
、加算器127 、フレームメモリ128、動き補償部129 及
び動ベクトル検出部123 の構成及び作用は夫々減算器11
1 、符号化部112 、復号化部115 、加算器117 、フレー
ムメモリ118 、動き補償部119 及び動ベクトル検出部11
3 と同様である。即ち、符号化部122 からは予測誤差の
量子化出力が可変長符号化部124 に与えられる。また、
動ベクトル検出部123は高域HDTV信号の動ベクトル
(高解像度動ベクトル)を検出して可変長符号化部124
に与えている。

【0031】可変長符号化部124 は高域HDTV信号の
量子化出力を可変長符号化し、高解像度動ベクトル及び
へッダ情報等と共に、高解像度符号化データとしてバッ
ファメモリ116 に出力する。バッファメモリ116 は低解
像度符号化データと高解像度符号化データとを多重して
階層符号化データとして出力端子130 から伝送路に送出
する。

【0032】図12及び図13は図11の従来の階層符
号化装置に対応した従来の階層復号化装置を示すブロッ
ク図である。図12は図10の現行放送復号器101 に対
応したものであり、図13はHDTV復号器99に対応し
たものである。

【0033】図12において、入力端子131 を介して入
力される階層符号化データはDMPX132 に供給する。
DMPX132 は階層符号化データから低解像度符号化デ
ータ及び低解像度動ベクトルの可変長符号化出力を分離
して夫々可変長復号部133 ,134 に与える。可変長復号
部133 ,134 は入力されたデータを可変長復号する。可
変長復号部133 の出力は、復号化部135 において、逆量
子化処理及び逆DCT処理を行って、元の差分データに
戻して加算器136 に出力する。可変長符号化部134 は低
解像度動ベクトルを再生して動き補償部138 に出力す
る。

【0034】加算器136 の出力はフレームメモリ137 及
び動き補償部138 を介して帰還されており、加算器136
は現フレームの差分データと前フレームまでの復号出力
とを加算して現フレームのデータ(低解像度画像信号)
を再生する。なお、動き補償部138 は低解像度動ベクト
ルを用いてフレームメモリ137 からの前フレームデータ
を動き補償して加算器136 に与えている。加算器136 の
出力はD/A変換器139 によってアナログ信号に戻して
低解像度画像信号として図示しない現行放送用モニタに
出力する。これにより、現行放送用モニタによって低解
像度の現行放送を視聴することができる。

【0035】図13において、階層符号化データは入力
端子141 を介してDMPX142 に供給する。DMPX14
2 は階層符号化データから低解像度符号化データ、低解
像度動ベクトルの可変長符号化出力、高解像度符号化デ
ータ及び高解像度動ベクトルの可変長符号化出力を分離
して夫々可変長復号部143 乃至154 に出力する。可変長
復号部143 ,153 、可変長復号部144 ,154 、復号化部
145 ,155 、加算器146 ,156 、フレームメモリ147 ,
157 及び動き補償部148 ,158 の構成及び作用は、夫々
図12の可変長復号部133 ,可変長復号部134 、復号化
部135 、加算器136 、フレームメモリ137 及び動き補償
部138 と同様である。

【0036】即ち、加算器146 は低解像度画像信号をス
イッチ159 の端子aを介してD/A変換器160 に出力す
ると共に、アップサンプル部95にも出力する。また、加
算器156 は高解像度画像信号、即ち、高域のHDTV信
号を加算器97に出力する。アップサンプル部95は低解像
度画像信号をアップサンプリング処理することにより元
のHDTV信号の解像度に戻して、低域HDTV信号と
して加算器97に出力する。加算器97は低域HDTV信号
と高域HDTV信号とを加算してHDTV信号を再生し
てスイッチ159 の端子bに出力する。

【0037】スイッチ159 が端子aを選択することによ
り、D/A変換器160 からは低解像度画像信号(現行放
送信号)が出力され、端子bを選択することにより、高
解像度のHDTV信号が出力される。スイッチ159 は、
例えば視聴者の選択によって切換える。例えば、現行放
送が無料でHDTV放送が有料である場合において、有
料のHDTV放送を望まなければ、視聴者はスイッチ15
9 に端子aを選択させればよい。

【0038】また、低解像度画像データには強力なエラ
ー訂正符号を付加することにより、受信状態が悪い場合
でも現行放送は確実に再生可能にすることができる。こ
の場合には、通常はHDTV画像を再生し、受信状態が
不良である場合にのみ現行放送を選択する方法も考えら
れる。

【0039】ところで、符号化及び復号化において用い
るマクロブロック毎の動ベクトルについては、可変長符
号化部によって可変長符号化する際に、直前のマクロブ
ロックの動ベクトルとの差分をとり、この差分値に符号
を割当てて伝送するDPCM方式を採用することが多
い。テレビ会議用の符号化標準であるCCITTのH.
261及びMPEG1規格の符号化方式等でもこのDP
CM方式を採用している。画像信号は一般に、フレーム
内で隣接するブロックは略同様の動きをすることが多い
ことから、DPCM方式を採用することにより、伝送す
る動ベクトルの情報量を低減することができる。

【0040】上述したように、この動ベクトルを用いて
動き補償予測符号化を行うことにより、画像情報の情報
量も削減している。この場合には、予測誤差を十分に低
減させるために、動ベクトル検出の単位であるマクロブ
ロックのサイズを比較的小さく設定して、画像の細かい
動きにも迫従することができるようにした方がよい。し
かしながら、マクロブロックサイズを小さくすると、伝
送する動ベクトル数が増加してしまい、動ベクトル情報
のビットレートが高くなってしまう。

【0041】例えば、水平画素数が1920で垂直有効
画素数が960のHDTV画像において、16×16画
素単位のマクロブロックで符号化処理しようとした場合
には、マクロブロックの個数は7200個にもなってし
まう。

【0042】特に、階層符号化システムにおいては、低
解像度画像の復号化で使用する動ベクトルと、高解像度
画像の復号化で使用する動ベクトルとの2種類のベクト
ル情報を伝送しなければならず、これらの動ベクトルを
単純にDPCM方式で伝送しても、動ベクトル情報に割
当てなければならないビットレートが大きくなってしま
い、伝送効率が悪いという問題があった。

【0043】

【発明が解決しようとする課題】このように、上述した
従来の階層符号化装置及び階層復号化装置においては、
各階層の復号化処理で用いる動ベクトル情報を各階層毎
に全て伝送しなければならず、動ベクトル情報に割当て
るビットレートが極めて大きくなって伝送効率が著しく
悪化するという問題点があった。

【0044】本発明は、階層符号化において伝送する動
ベクトル情報を削減することにより伝送効率を向上させ
ることができる階層符号化装置及び階層復号化装置を提
供することを目的とする。

【0045】また、本発明は、ピラミッド型の階層符号
化及び階層復号化を行う場合でも伝送する動ベクトル情
報を削減することにより伝送効率を向上させることがで
きる階層符号化装置及び階層復号化装置を提供すること
を目的とする。

【0046】[発明の構成]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
階層符号化装置は、入力画像信号を所定の間引き率で間
引いて入力画像信号よりも低解像度の低解像度画像信号
を得る間引き手段と、前記低解像度画像信号から求めた
低解像度動ベクトルを用いて前記低解像度画像信号を動
き補償予測符号化して第1の符号化データを得る第1の
符号化手段と、前記入力画像信号に対応する高解像度動
ベクトルが与えられて前記入力画像信号を動き補償予測
符号化して第2の符号化データを得る第2の符号化手段
と、前記低解像度動ベクトルを前記間引き率に基づいて
補正して補正動ベクトルを出力する動ベクトル補正手段
と、前記補正動ベクトルと前記入力画像信号から求めた
動ベクトルとの差分を求める差分手段と、前記差分に基
づいて前記補正動ベクトルと前記入力画像信号から求め
た動ベクトルとの一方を選択して前記高解像度動ベクト
ルとして前記第2の符号化手段に与える選択手段と、前
記第2の符号化手段が用いた高解像度動ベクトルの情報
として前記補正動ベクトルが選択されたことを示す識別
信号を送出する識別信号発生手段とを具備したものであ
り、本発明の請求項2に係る階層復号化装置は、入力画
像信号を所定の間引き率で間引くことにより得られる低
解像度画像信号を低解像度動ベクトルを用いて動き補償
予測符号化することにより得る第1の符号化データと、
前記入力画像信号を高解像度動ベクトルを用いて動き補
償予測符号化することにより得る第2の符号化データ
と、前記高解像度動ベクトルとして前記入力画像信号か
ら求めた動ベクトルではなく前記低解像度動ベクトルを
補正して作成した補正動ベクトルが用いられたことを示
す識別信号とが多重された階層符号化データが与えら
れ、前記第1の符号化データを前記低解像度動ベクトル
を用いて復号して前記低解像度画像信号を得る第1の復
号化手段と、前記階層符号化データから抽出した前記低
解像度動ベクトルが与えられ前記間引き率に基づいて補
正することにより前記補正動ベクトルを再生する動ベク
トル補正手段と、前記階層符号データに前記識別信号が
含まれているか否かを判定する判定手段と、この判定手
段の判定結果に基づいて前記動ベクトル補正手段からの
補正動ベクトル又は前記階層符号化データに含まれる入
力画像信号から求めた動ベクトルとのいずれか一方を用
いて前記第2の符号化データを復号して前記入力画像信
号を再生する第2の復号化手段とを具備したものであ
り、本発明の請求項3に係る階層符号化装置は、入力画
像信号を所定の間引き率で間引いて入力画像信号よりも
低解像度の低解像度画像信号を得る間引き手段と、前記
低解像度画像信号から求めた低解像度動ベクトルを用い
て前記低解像度画像信号を動き補償予測符号化して第1
の符号化データを得る第1の符号化手段と、前記第1の
符号化手段の出力を復号化する復号化手段と、この復号
化手段の出力を補間して元の解像度に戻して入力画像信
号の低域成分を出力する補間手段と、前記入力画像信号
から前記補間手段の出力を減算することより前記入力画
像信号の高域成分を出力する減算手段と、前記入力画像
信号の高域成分に対応する高解像度動ベクトルが与えら
れて前記入力画像信号を動き補償予測符号化して第2の
符号化データを得る第2の符号化手段と、前記低解像度
動ベクトルを前記間引き率に基づいて補正して補正動ベ
クトルを出力する動ベクトル補正手段と、前記補正動ベ
クトルと前記入力画像信号の高域成分から求めた動ベク
トルとの差分を求める差分手段と、前記差分に基づいて
前記補正動ベクトルと前記入力画像信号の高域成分から
求めた動ベクトルとの一方を選択して前記高解像度動ベ
クトルとして前記第2の符号化手段に与える選択手段
と、前記第2の符号化手段が用いた高解像度動ベクトル
の情報として前記補正動ベクトルが選択されたことを示
す識別信号を送出する識別信号発生手段とを具備したも
のであり、本発明の請求項4に係る階層復号化装置は、
入力画像信号を所定の間引き率で間引くことにより得ら
れる低解像度画像信号を低解像度動ベクトルを用いて動
き補償予測符号化することにより得る第1の符号化デー
タと、前記入力画像信号の高域成分を高解像度動ベクト
ルを用いて動き補償予測符号化することにより得る第2
の符号化データと、前記高解像度動ベクトルとして前記
入力画像信号の高域成分から求めた動ベクトルではなく
前記低解像度動ベクトルを補正して作成した補正動ベク
トルが用いられたことを示す識別信号とが多重された階
層符号化データが与えられ、前記第1の符号化データを
前記低解像度動ベクトルを用いて復号して前記低解像度
画像信号を得る第1の復号化手段と、前記階層符号化デ
ータから抽出した前記低解像度動ベクトルが与えられ前
記間引き率に基づいて補正することにより前記補正動ベ
クトルを再生する動ベクトル補正手段と、前記階層符号
データに前記識別信号が含まれているか否かを判定する
判定手段と、この判定手段の判定結果に基づいて前記動
ベクトル補正手段からの補正動ベクトル又は前記階層符
号化データに含まれる入力画像信号の高域成分から求め
た動ベクトルとのいずれか一方を用いて前記第2の符号
化データを復号して前記入力画像信号の高域成分を再生
する第2の復号化手段と、前記第1の復号化手段の出力
を補間することにより元の解像度に戻して前記入力画像
信号の低域成分を出力する補間手段と、この補間手段の
出力と第2の復号化手段の出力とを加算して前記入力画
像信号を再生する加算手段とを具備したものである。

【0047】

【作用】本発明の請求項1,3において、動ベクトル補
正手段は、低解像度動ベクトルを間引き率に基づいて補
正することにより、入力画像信号又はその高域成分に対
応した補正動ベクトルを作成する。差分手段は入力画像
又はその高域成分から求めた動ベクトルと補正動ベクト
ルの差分を求め、選択手段は、差分によって入力画像信
号又はその高域成分の符号化に用いる動ベクトルを選択
する。識別信号発生手段は補正動ベクトルが用いられた
場合には動ベクトルに代えて識別信号のみを送出する。
これにより、動ベクトル情報の伝送量を低減する。

【0048】本発明の請求項2,4において、動ベクト
ル補正手段は、低解像度動ベクトルを間引き率に基づい
て補正することにより、入力画像信号又はその高域成分
に対応した補正動ベクトルを作成する。判定手段は階層
符号化データに識別信号が含まれているか否かを判定す
る。識別信号が含まれている場合には、第2の復号化手
段は動ベクトル補正手段からの補正動ベクトルを用いて
復号を行い、そうでない場合には、階層符号化データに
含まれる動ベクトルを用いて復号を行う。

【0049】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図1は本発明に係る階層符号化装置の一実
施例を示すブロック図である。

【0050】入力端子41には入力画像信号を入力する。
説明を簡略化するために、入力画像信号として水平画素
数が1440で垂直画素数が960のHDTV信号を選
択する。この入力画像信号はダウンサンプル部42、符号
化部43及び動ベクトル検出回路44に供給する。ダウンサ
ンプル部42は入力画像信号をフィルタリングすると共
に、サブサンプリングする。これにより、ダウンサンプ
ル部42は入力画像信号を例えば水平及び垂直方向に1/
2に圧縮して低解像度画像信号として出力する。この場
合には、低解像度画像信号の解像度は入力画像の解像度
の1/4となり、水平画素数は720で垂直画素数は4
80となる。即ち、低解像度画像は現行NTSC画像と
同程度の解像度である。なお、ダウンサンプル部42は間
引き率を示す間引き率情報を動ベクトル補正部49及び可
変長符号化部55に出力する。

【0051】符号化部43は、入力された入力画像(高解
像度画像)信号を、例えば、8×8画素のブロックにブ
ロック化した後2次元DCT処理する。符号化部43はD
CT変換係数を量子化して符号量を低減させる。この場
合には、輝度信号及び色差信号に対するDCT変換係数
のパワー、水平及び垂直方向の周波数帯域並びに図示し
ない出力バッファの占有度から判明する出力符号量等に
基づいて量子化係数を設定する適応量子化を行う。な
お、符号化部43は、輝度信号と色差信号のサンプリング
レートの相違から、輝度4ブロックと色差各1ブロック
の6ブロックから成る16画素×16画素のデータによ
ってマクロブロックを構成し、符号化をマクロブロック
単位で行うようになっている。

【0052】更に、符号化部43は後述するスイッチ48か
ら入力画像信号の動きに対応した高解像度動ベクトルが
与えられ、この高解像度動ベクトルを用いて動き補償予
測符号化を行うようになっている。即ち、符号化部43は
高解像度動ベクトルを用いて参照画像を動き補償して動
き補償予測データを作成する。符号化部43は入力画像信
号と動き補償予測データとの差分を予測誤差として得
る。符号化部43はこの予測誤差に対して2次元DCT処
理及び量子化処理を行うのである。符号化部43の出力は
可変長符号化部52に与える。

【0053】高解像度動ベクトル検出回路44はフレーム
メモリを有し、例えば前フレームの画像を参照画像とし
てフレームメモリに記憶させ、入力画像とフレームメモ
リに記憶された参照画像との間で高解像度動ベクトルを
求める。この場合には、高解像度動ベクトルを符号化処
理単位であるマクロブロック毎に求めるようになってい
る。本実施例においては、高解像度動ベクトル検出回路
44からの高解像度動ベクトルは直接符号化部43に与える
のではなく、比較器47に与えると共に、スイッチ48,50
の端子bに与えるようになっている。

【0054】一方、ダウンサンプル部42からの低解像度
画像信号は符号化部45及び低解像度動ベクトル検出回路
46に与える。低解像度動ベクトル検出回路46は高解像度
動ベクトル検出回路44と同様の構成であり、低解像度画
像信号のマクロブロック単位の動きを求めて低解像度動
ベクトルを符号化部45、動ベクトル補正部49及び可変長
符号化部55に出力する。符号化部45は、符号化部43と同
様の構成であり、DCT処理及び量子化処理によって、
低解像度画像信号をそのままフレーム内圧縮すると共
に、低解像度動ベクトル検出回路46からの低解像度動ベ
クトルを用いた動き補償フレーム間圧縮を行って、可変
長符号化部53に出力する。なお、符号化部45は低解像度
画像信号のマクロブロック単位で符号化を行う。

【0055】動ベクトル補正部49には、ダウンサンプル
部42から間引き率情報も与えている。動ベクトル補正部
49は、低解像度画像信号から求めた低解像度動ベクトル
を用いて入力画像(高解像度画像)信号の高解像度動ベ
クトルを推定するものである。図2は動ベクトル補正部
49を説明するための説明図である。

【0056】図2(a)に示す低解像度画像は16画素
×16画素によってマクロブロックを構成している。従
って、1画像のマクロブロック数は1350個であり、
低解像度動ベクトルの個数も1350個である。一方、
図2(b)に示すように、高解像度画像は低解像度画像
に比して空間解像度が4倍であるので、16画素×16
画素でマクロブロックを構成すると、マクロブロックの
個数も4倍の5400個となり、高解像度動ベクトルの
個数は5400個となる。図2(a)の斜線は1マクロ
ブロックを示している。この1マクロブロックの空間的
な位置に対応する高解像度画像の位置は図2(b)の斜
線部の位置である。即ち、低解像度画像の1個のマクロ
ブロックと高解像度画像の4個のマクロブロックとが対
応する。

【0057】そして、これらの対応するマクロブロック
間では画像の相関性が極めて高いと考えられ、低解像度
動ベクトルを水平及び垂直に2倍した補正動ベクトルV
sが4つの高解像度動ベクトルVh1,Vh2,Vh3,Vh4
と一致する可能性が高い。即ち、高解像度動ベクトルは
低解像度動ベクトルに間引き率を乗算することにより推
定することができる。

【0058】動ベクトル補正部49は、低解像度動ベクト
ル検出回路46からの低解像度動ベクトルに間引き率を乗
算して高解像度動ベクトルを推定して補正動ベクトルV
sとして比較器47及びスイッチ48の端子aに出力する。
この場合には、ダウンサンプル部42が水平及び垂直方向
に1/2圧縮しているので間引き率は2であり、動ベク
トル補正部49は動ベクトル検出回路46からの動ベクトル
を水平及び垂直方向に2倍して入力画像のマクロブロッ
ク単位の補正動ベクトルVsを出力する。

【0059】比較器47には高解像度動ベクトル検出回路
44が入力画像から検出した高解像度動ベクトルも入力さ
れている。図3は比較器47の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。

【0060】比較器47は、低解像度動ベクトルから求め
た補正動ベクトルVsと、この補正動ベクトルVsに対
応する位置において高解像度動ベクトル検出回路44が検
出した4つの高解像度動ベクトルVh1乃至Vh4とを絶対
値化して比較し、補正動ベクトルVsを符号化に使用す
るか否かを判定する。即ち、比較器47は図3のステップ
S1 において、ベクトルVsと4つのベクトルVh1乃至
Vh4の絶対値が全て一致しているか否かを判断し、一致
していると判断した場合にはスイッチ48,50に端子aを
選択させるための制御信号“1”を出力する。一致して
いないと判断した場合には、次のステップS2 において
補正動ベクトルVsが高解像度動ベクトルVh1乃至Vh4
のうちの3つのベクトルと一致しているか否かを判断す
る。一致している場合には絶対値の差分値が1以内であ
るか否かを判断し、1以内であれば、スイッチ48,50に
端子aを選択させるための制御信号“1”を出力する。
差分値が1以内ではないと判断した場合には、比較器47
はスイッチ48,50に端子bを選択させるための制御信号
“0”を出力する。

【0061】同様に、比較器47は、ステップS4 ,S6
において、補正動ベクトルVsと高解像度動ベクトルV
h1乃至Vh4の絶対値のうちの2つのベクトル又は1つの
ベクトルが一致していることを検出すると、ステップS
5 ,S7 において、差分値の絶対値和が2以内又は差分
値の絶対値和が3以内であるかを検出する。ステップS
5 ,S7 において差分値の絶対値和が2以内又は3以内
である場合には、比較器47は“1”を出力し、そうでな
い場合には“0”を出力する。また、補正ベクトルVs
と高解像度動ベクトルVh1乃至Vh4の絶対値が全べて一
致していない場合には、ステップS8 において差分値の
絶対値和が4以内であるかのみを判定し、4以内であれ
ば“1”を、そうでなけれは“0”を出力するようにな
っている。

【0062】比較器47は補正動ベクトルVsを高解像度
ベクトルとして使用可能であると判断した場合には、制
御信号として“1”をスイッチ48,50に出力し、そうで
ない場合には“0”を出力する。スイッチ48,50は制御
信号の“1”で端子aを選択し、“0”で端子bを選択
するようになっている。スイッチ48は制御信号に制御さ
れて、端子aに入力された動ベクトル補正部49からの補
正動ベクトルVs又は端子bに入力された高解像度動ベ
クトルを選択して高解像度動ベクトルとして符号化部43
に出力するようになっている。

【0063】スイッチ50は端子aに識別信号発生部51の
出力が与えられる。識別信号発生部51は高解像度画像信
号の符号化に低解像度動ベクトルを補正して得た補正動
ベクトルVsを用いることを示す識別信号を発生する。
スイッチ50は比較器47からの制御信号によって制御さ
れ、制御信号の“1”で端子aを選択し、“0”で端子
bを選択するようになっている。スイッチ50の出力は可
変長符号化部54に与える。

【0064】可変長符号化部52,53は、夫々符号化部4
3,45の出力を可変長符号化して高解像度符号化データ
及び低解像度符号化データとしてMPX56に出力する。
可変長符号化部55は、低解像度動ベクトル及び間引き情
報を可変長符号化してMPX56に出力し、可変長符号化
部54はスイッチ50からの高解像度動ベクトル又は識別信
号を可変長符号化してMPX56に出力する。MPX56は
入力された可変長符号化データを多重して出力端子57か
ら階層符号化データとして出力するようになっている。

【0065】次に、このように構成された実施例の動作
について説明する。

【0066】入力端子41には高解像度画像として水平画
素数1440画素で垂直ライン数が960本の入力画像
信号が入力する。この画像信号はダウンサンプル部42に
与えて、フィルタリング処理及びサブサンプリング処理
によって、水平及び垂直に1/2に間引く。これによ
り、水平画素数が720画素で垂直ライン数が480本
の低解像度画像が得られる。ダウンサンプル部42からの
低解像度画像信号は符号化部45及び低解像度動ベクトル
検出回路46に出力する。

【0067】低解像度動ベクトル検出回路46は低解像度
画像の16×16画素のマクロブロック単位で動きベク
トルを求めて低解像度動ベクトルを符号化部45及び可変
長符号化部55に出力する。符号化部45は低解像度画像信
号に対してDCT処理及び量子化処理を施す。符号化部
45は低解像度画像信号をフレーム内圧縮すると共に、低
解像度動ベクトルを用いて動き補償予測符号化を行っ
て、可変長符号化部53に出力する。

【0068】また、低解像度動ベクトルは動ベクトル補
正部49にも与える。動ベクトル補正部49は低解像度動ベ
クトルに間引き率を乗算することにより、高解像度画像
のマクロブロック単位の動ベクトルを推定する。動ベク
トル補正部49が求めた補正動ベクトルVsはスイッチ48
の端子a及び比較器47に与える。一方、高解像度動ベク
トル検出回路44は入力画像のマクロブロック単位の動ベ
クトルを検出して高解像度動ベクトルVh1乃至Vh4をス
イッチ48の端子b及び比較器47に出力している。比較器
47は、動ベクトル補正部49からの補正動ベクトルVsと
この動ベクトルVsに対応する位置の4つの高解像度動
ベクトルVh1乃至Vh4とを図3のフローに基づいて比較
して、補正動ベクトルVsを高解像度動ベクトルとして
使用することができるか否かを判定する。

【0069】一方、入力画像信号は符号化部43にも与え
て符号化する。本実施例においては、符号化部43の動き
補償予測符号化において用いる動ベクトルは比較器47よ
って制御されるスイッチ48から入力する。即ち、符号化
部43は、比較器47が動ベクトルVsが対応する4つの高
解像度動ベクトルと近似していないと判断した場合には
高解像度動ベクトル検出回路44が求めた高解像度動ベク
トルを使用し、近似したものであると判断した場合には
低解像度動ベクトルを補正して得た補正動ベクトルVs
を使用する。符号化部43は、入力画像(高解像度画像)
信号をフレーム内圧縮すると共に、入力された高解像度
動ベクトルを用いて動き補償予測符号化して可変長符号
化部52に出力する。

【0070】例えばいま、比較器47は、図3のステップ
S8 において、差分値の絶対値和が4以内でないものと
判断すると、制御信号として“0”をスイッチ48,50に
与える。スイッチ48は端子bを選択して高解像度動ベク
トル検出回路44からの高解像度動ベクトルを符号化部43
に与え、スイッチ50はこの高解像度動ベクトルを可変長
符号化部54に与える。これにより、符号化部43は高解像
度動ベクトル検出回路44からの高解像度動ベクトルを用
いて符号化を行う。

【0071】可変長符号化部52,53は夫々符号化部43,
45の出力を可変長符号化し高解像度符号化データ及び低
解像度符号化データを作成してMPX56に出力する。ま
た、可変長符号化部55は低解像度動ベクトルと間引き率
情報とを可変長符号化してMPX56に出力する。可変長
符号化部54にはスイッチ50から高解像度動ベクトル検出
回路54からの高解像度動ベクトルが与えられ、高解像度
動ベクトルは可変長符号化されてMPX56に出力され
る。

【0072】一方、比較器47は、ステップS1 ,S3 ,
S5 ,S7 ,S8 のいずれかにおいて補正動ベクトルV
sが高解像度動ベクトル検出回路44から高解像度動ベク
トルに近似したものであると判断すると、制御信号
“1”をスイッチ48,50に与える。そうすると、スイッ
チ48は端子aを選択し、動ベクトル補正部49からの補正
動ベクトルVsを符号化部43に与え、スイッチ50は識別
信号発生部51からの識別信号を可変長符号化部54に与え
る。この場合には、符号化部43は補正動ベクトルVsを
用いて動き補償予測符号化を行う。可変長符号化部54は
スイッチ50からの識別信号を可変長符号化してMPX56
に出力する。識別信号は例えば1ビットで構成すること
ができ、この場合には、高解像度動ベクトルを符号化す
る場合に比して著しく符号量を低減することができる。
MPX56は可変長符号化部52乃至55の出力を多重して出
力端子57に階層符号化データとして出力する。

【0073】このように、本実施例においては、低解像
度画像から求めた低解像度動ベクトルを動ベクトル補正
部49によって補正することにより補正動ベクトルVsを
求め、この補正動ベクトルVsと対応する高解像度動ベ
クトルVh1乃至Vh4との比較から、補正動ベクトルVs
を高解像度画像の符号化に用いることができるか否かを
判断し、用いることができると判断した場合には符号化
部43の動き補償予測符号化に用いると共に、この補正動
ベクトルVsに代えて識別信号を可変長符号化部54に与
えて可変長符号化する。即ち、復号化側では低解像度動
ベクトルから補正動ベクトルVsを再生することができ
るので、識別信号のみを伝送する。これにより、高解像
度動ベクトルを伝送する場合に比して著しく動ベクトル
情報を低減することができ、伝送効率を向上させること
ができる。符号化部43,45の符号化出力に高いビットレ
ートを割当てることができるので良好な再生画像を得る
ことができる。

【0074】図4は本発明に係る階層復号化装置の一実
施例を示すブロック図である。

【0075】入力端子61には図1の階層符号化装置から
の階層符号化データを入力する。この階層符号化データ
はDMPX61に入力される。階層符号化データには、高
解像度符号化データ、低解像度符号化データ及び低解像
度動ベクトルの可変長符号化出力、間引き率情報の可変
長符号化出力が含まれると共に、高解像度動ベクトル又
は識別信号の可変長符号化出力が含まれる。DMPX61
は階層符号化データから低解像度符号化データ及び高解
像度符号化データを分離して夫々可変長復号部64,66に
与える。また、DMPX61は階層符号化データから低解
像度動ベクトル及び間引き率情報の可変長符号化出力を
分離して可変長復号部63に出力する。また、DMPX61
は階層符号化データから高解像度動ベクトル又は識別信
号を分離して可変長復号部65に出力するようになってい
る。

【0076】可変長復号部63乃至66は夫々入力された可
変長符号化出力を可変長復号化する。可変長復号部63は
復号した間引き率情報を動ベクトル補正部67に与え、復
号した低解像度動ベクトルを動ベクトル補正部67及び復
号部68に出力する。可変長復号部64,66は復号した低解
像度画像信号及び高解像度画像信号の符号化出力を夫々
復号部68,71に出力する。可変長復号部65は復号化出力
をスイッチ70の端子bに与えると共に、識別信号判定部
69にも与える。

【0077】復号部68は、逆量子化処理及び逆DCT処
理等によって、低解像度画像信号のフレーム内圧縮デー
タを復号化すると共に、低解像度動ベクトルを用いて動
き補償予測復号化を行って元の低解像度画像信号を得て
出力端子72に低解像度再生画像として出力するようにな
っている。

【0078】本実施例においては、動ベクトル補正部67
は低解像度動ベクトルに間引き率を乗算することによ
り、符号化時に用いた補正動ベクトルVsを再生してス
イッチ70の端子aに与えるようになっている。スイッチ
70は識別信号判定部69によって制御される。識別信号判
定部69は可変長復号部68の出力に識別信号が含まれてい
るか否かを判定し、含まれている場合にはスイッチ70に
端子aを選択させ、含まれていない場合にはスイッチ70
に端子bを選択させるようになっている。

【0079】復号部71は、逆量子化処理及び逆DCT処
理等によって、高解像度画像信号のフレーム内圧縮デー
タを復号化すると共に、スイッチ70からの高解像度動ベ
クトルを用いて動き補償予測復号化を行って、元の高解
像度画像信号を再生して出力端子73に高解像度再生画像
として出力するようになっている。

【0080】次に、このように構成された実施例の動作
について説明する。

【0081】いま、符号化側で低解像度動ベクトルを補
正して得た高解像度動ベクトル(補正動ベクトル)Vs
を用いて符号化が行われた階層符号化データが入力端子
61に入力されるものとする。DMPX62は、階層符号化
データから、低解像度符号化データを分離して可変長復
号部64に与え、低解像度動ベクトルの可変長符号化出力
及び間引き率情報の可変長符号化出力を分離して可変長
復号部63に与え、高解像度符号化データを分離して可変
長復号部66に与え、識別信号の可変長符号化出力を分離
して可変長復号部65に与える。

【0082】可変長復号部63乃至66は夫々入力された可
変長符号化出力を可変長復号化する。可変長復号部64,
66は夫々復号した低解像度画像信号及び高解像度画像信
号の符号化出力を復号部68,71に出力する。復号部68は
可変長復号部63が復号した低解像度動ベクトルを用いて
動き補償予測復号化を行う。復号部68からの低解像度画
像信号は出力端子72を介して図示しない低解像度用のモ
ニタ(例えばNTSC用と同程度のモニタ)に与える。
これにより、このモニタには水平画素数が720画素で
垂直走査線数が480本の低解像度再生画像が映出され
る。

【0083】本実施例においては、可変長復号部63が復
号した低解像度動ベクトル及び間引き率情報は動ベクト
ル補正部67に与える。動ベクトル補正部67は、低解像度
動ベクトルに間引き率を乗算して、符号化側で高解像度
画像信号の符号化に用いた高解像度動ベクトルVsを再
生し、スイッチ70の端子aに与える。識別信号判定部69
は可変長復号部65の出力に識別信号が含まれることを検
出して、スイッチ70に端子aを選択させるための制御信
号を出力する。これにより、動ベクトル補正部67からの
高解像度動ベクトルVsは復号部71に供給される。

【0084】復号部71は可変長復号部66からの高解像度
画像信号の符号化出力を、高解像度動ベクトルを用いて
復号化する。即ち、復号部71は、高解像度動ベクトルV
sを空間的な位置が一致する4つのマクロブロックの復
号に用いて、高解像度画像信号を再生する。この高解像
度画像信号は出力端子73を介して図示しない高解像度用
のモニタ(例えばHDTV用のモニタ)に供給する。こ
れにより、このモニタには水平画素数が1440画素で
垂直走査線数が960本の高解像度再生画像が映出され
る。

【0085】ここで、符号化側の高解像度画像の符号化
において、入力画像信号から得た高解像度動ベクトルが
用いられているものとする。この場合には、可変長復号
部65の出力は高解像度動ベクトルである。識別信号判定
部69は可変長復号部65の出力に識別信号が含まれていな
いことを検出すると、スイッチ70に端子bを選択させ
る。これにより、復号部71には可変長復号部65からの高
解像度動ベクトルが与えられる。復号部71はこの高解像
度動ベクトルを用いて復号を行う。

【0086】このように、本実施例においては、識別信
号判定部69が可変長復号部65の出力に識別信号が含まれ
ているか否かを検出することにより、低解像度動ベクト
ルから作成した高解像度動ベクトルを用いるか伝送され
た高解像度動ベクトルを用いるか決定しており、符号化
側において、低解像度動ベクトルを補正して得た高解像
度動ベクトルVsを高解像度画像の符号化に用いた場合
でも、確実に復号化可能である。

【0087】また、例えば、現行テレビジョン放送が無
料放送であり、HDTV放送が有料放送である場合等に
おいて、視聴者の選択でHDTV用のモニタに現行NT
SC放送を再生することも容易である。

【0088】図5は本発明の他の実施例を示すブロック
図である。図5において図1及び図11と同一の構成要
素には同一符号を付してある。本実施例はピラミッド型
の階層符号化装置に適用したものである。

【0089】入力端子81には例えば水平画素数1440
画素で、垂直走査線数960本のHDTV信号を入力す
る。HDTV信号はダウンサンプル部82に与える。ダウ
ンサンプル部82はHDTV信号をフィルタリングした
後、水平及び垂直方向に1/2にサブサンプリングす
る。これにより、ダウンサンプル部82はHDTV信号を
水平画素数720画素で垂直走査線数480本の低解像
度画像信号に変換するようになっている。

【0090】ダウンサンプル部82からの低解像度画像信
号は、マクロブロック毎に減算器111 及び動ベクトル検
出部113 に与える。減算器111 は、動き補償部119 から
動き補償された参照フレームのデータが与えられて、現
フレームの低解像度画像信号から参照フレームのデータ
を減算して、差分値を予測誤差信号として符号化部112
に出力する。符号化部112 は予測誤差を2次元DCT処
理し、DCT変換係数を適応量子化して可変長符号化部
114 に出力する。

【0091】一方、参照フレームのデータを作成するた
めに、符号化部112 の出力は復号化部115 にも与え、復
号化部115 は逆量子化処理及び逆DCT処理によって元
の差分データに戻して加算器117 に出力する。加算器11
7 の出力はフレームメモリ118 及び動き補償部119 を介
して帰還されており、加算器117 は復号化部115 からの
現フレームの差分データに前フレームまでの復号化出力
を加算して現フレームのデータを再生してフレームメモ
リ118 にローカルデコードデータとして出力する。フレ
ームメモリ118 はローカルデコードデータを1フレーム
期間遅延させて参照フレームとして動き補償部119 及び
動ベクトル検出部113 に与える。

【0092】動ベクトル検出部113 はダウンサンプル部
82から現フレームの低解像度画像信号も与えられ、前フ
レーム(参照フレーム)と現フレームの低解像度画像信
号から低解像度動ベクトルを求めて動き補償部119 及び
可変長符号化部114 に出力する。動き補償部119 は低解
像度動ベクトルを用いて参照フレームを動き補償して減
算器111 に出力する。可変長符号化部114 は量子化出力
を可変長符号に変換して動ベクトル検出部113 からの低
解像度動ベクトル及びヘッダ情報等と共にバッファメモ
リ116 に低域画像符号化データとして出力する。

【0093】本実施例においては、動ベクトル検出部11
3 からの低解像度動ベクトルは動ベクトル補正部49にも
与える。動ベクトル補正部49にはダウンサンプル部82か
ら間引き率情報も与えており、動ベクトル補正部49は低
解像度動ベクトルに間引き率を乗算することにより補正
動ベクトルVsを作成して比較器47に出力するようにな
っている。可変長符号化部114 からの低解像度符号化デ
ータと間引き率情報とはバッファメモリ116 に与える。

【0094】一方、補完成分を作成するために、加算器
117 からのローカルデコードデータをアップサンプル部
85に与える。アップサンプル部85は、アップサンプリン
グ処理によって低解像度画像信号の解像度をHDTV信
号の解像度(水平画素数が1440で垂直走査線数が9
60本)に戻して減算器86に与える。これにより、アッ
プサンプル部85からは低域のHDTV信号が出力され
る。減算器86は入力端子81の全帯域のHDTV信号から
低域HDTV信号を減算して、高域HDTV信号を得て
減算器121 及び動ベクトル検出部123 に出力する。

【0095】減算器121 、符号化部122 、復号化部125
、加算器127 、フレームメモリ128、動き補償部129 及
び動ベクトル検出部123 の構成は夫々減算器111 、符号
化部112 、復号化部115 、加算器117 、フレームメモリ
118 、動き補償部119 及び動ベクトル検出部113 と同様
である。

【0096】本実施例においては、動き補償部129 には
スイッチ48が選択した高解像度動ベクトルを与える。ス
イッチ48の端子aには動ベクトル補正部49からの補正動
ベクトルVsを入力し、端子bには動ベクトル検出部12
3 からの高解像度動ベクトルを入力する。動ベクトル検
出部123 が減算器86からの高域HDTV信号から求めた
高解像度動ベクトルはスイッチ50の端子b及び比較器47
にも与える。比較器47は動ベクトル補正部49からの補正
動ベクトルVsも与えられており、補正動ベクトルVs
と動ベクトル検出部123 からの対応する4つの高解像度
動ベクトルVh1乃至Vh4とを例えば図3のフローに基づ
いて比較することにより、補正動ベクトルVsを高解像
度動ベクトルとして使用するか否かを決定する。比較器
47は、補正動ベクトルVsを用いることを決定した場合
にはスイッチ48に制御信号“1”を出力して動ベクトル
補正部49の出力を動き補償部129 に与え、そうでない場
合にはスイッチ48に制御信号“0”を与えて動ベクトル
検出部123 の出力を動き補償部129 に与える。

【0097】スイッチ50は比較器47の制御信号“1”に
よって識別信号発生部51の出力を選択し、“0”で動ベ
クトル検出部123 の出力を選択して可変長符号化部124
に与える。識別信号発生部51は補正動ベクトルVsを高
解像度動ベクトルとして使用したことを示す識別信号を
発生する。

【0098】符号化部122 は符号化部122 からの予測誤
差の量子化出力を可変長符号化すると共に、スイッチ50
からの高解像度動ベクトルを可変長符号化してヘッダ情
報等と共にバッファメモリ116 に出力する。バッファメ
モリ116 は低解像度符号化データと高解像度符号化デー
タとを多重して階層符号化データとして出力端子130か
ら伝送路に送出する。

【0099】このように構成された実施例においては、
入力端子81を介して入力されたHDTV信号は、ダウン
サンプル部82によって水平及び垂直方向に1/2にサブ
サンプルする。HDTV信号が水平1440画素で垂直
960ラインであるものとすると、ダウンサンプル部82
によって、水平画素720画素で垂直480ラインの低
解像度画像信号が得られる。

【0100】減算器111 は動き補償部119 から動き補償
された参照フレームのデータが与えられ、現フレームの
データとの差分値を予測誤差として符号化部112 に与え
る。低解像度画像信号の予測誤差は、符号化部112 によ
って符号化する。復号化部115 は符号化部112 の出力を
復号化し、加算器117 は前フレームまでの復号出力と復
号化部115 からの現フレームの予測誤差とを加算して現
フレームの低解像度画像信号を再生する。加算器117 か
らのローカルデコードデータはフレームメモリ118 によ
って1フレーム期間遅延させて参照フレームを得る。動
ベクトル検出部113 はダウンサンプル部82からの現フレ
ームの低解像度画像信号と参照フレームのデータとから
低解像度動ベクトルを求める。この低解像度動ベクトル
を用いて動き補償部119 は参照フレームを動き補償して
減算器111 に与えている。可変長符号化部114 は符号化
部112 の出力と低解像度動ベクトルを可変長符号化して
バッファメモリ116 に出力する。

【0101】加算器117 からのローカルデコードデータ
はアップサンプル部85に与えて、元の解像度にアップサ
ンプリングする。アップサンプル部85の出力はHDTV
信号の低域成分となる。減算器86は全帯域のHDTV信
号から低域HDTV信号を減算して高域HDTV信号を
得る。この高域HDTV信号は、減算器121 、符号化部
122 、復号化部125 、加算器127 、フレームメモリ128
、動き補償部129 、可変長符号化部124 及び動ベクト
ル検出部123 によって構成される符号化部に与える。こ
の符号化部の動作は低解像度画像信号を符号化した符号
化部と同様であり、HDTV信号の高域成分は動き補償
フレーム間圧縮される。

【0102】本実施例においては、ダウンサンプル部82
は動ベクトル補正部49に間引き率情報を与えている。動
ベクトル補正部49は、低解像度動ベクトルと間引き率情
報とを乗算して補正動ベクトルVsを得て、スイッチ48
の端子a及び比較器47に出力する。動ベクトル検出部12
3 は、減算器86からの高域HDTV信号とフレームメモ
リ128 からの参照フレームのデータとに基づいて高域H
DTV信号に対する動ベクトルである高解像度動ベクト
ルを求めて、スイッチ48の端子b及び比較器47に出力す
る。

【0103】比較器47は動ベクトル補正部49からの補正
動ベクトルVsと動ベクトル検出部123 からの高解像度
動ベクトルとを比較して、補正動ベクトルVsを高解像
度動ベクトルとして使用するか否かを決定する。比較器
47は、補正動ベクトルVsを使用するものと判断した場
合には、スイッチ48に端子aを選択させて動ベクトルV
sを動き補償部129 に供給すると共に、スイッチ50に端
子aを選択させて識別信号発生部51の識別信号を可変長
符号化部124 に供給する。これにより、補正動ベクトル
Vsを対応する4つのマクロブロックにおいて用いた動
き補償予測符号化が行われる。

【0104】可変長符号化部124 は符号化部122 の出力
を可変長符号化すると共に、動ベクトル情報として識別
信号を可変長符号化する。可変長符号化部124 の出力は
高解像度符号化データとしてバッファメモリ116 に与
え、バッファメモリ116 は低解像度符号化データと多重
して、出力端子130 から図示しない伝送路に階層符号化
データとして出力する。なお、バッファメモリ116 から
の階層符号化データにはマクロブロックアドレス及びマ
クロブロックの処理モードを示すブロックタイプ情報等
の付加情報も含まれれている。

【0105】一方、比較器47において補正動ベクトルV
sを高解像度動ベクトルとして使用しないものと判断し
た場合には、動ベクトル検出部123 が検出した高解像度
動ベクトルがスイッチ48を介して動き補償部129 に与え
られる。この場合には、可変長符号化部124 はこの高解
像度動ベクトルを可変長符号化する。

【0106】このように、本実施例においても図1の実
施例と同様の効果が得られる。

【0107】図6は本発明の他の実施例に係る階層復号
化装置を示すブロック図である。図6はピラミッド型の
階層復号化装置に適用したものである。

【0108】入力端子141 には図5の階層符号化装置か
らの階層符号化データを入力する。DMPX142 は階層
符号化データから低解像度符号化データ、低解像度動ベ
クトルの可変長符号化出力、高解像度符号化データ、高
解像度動ベクトルの可変長符号化出力及び間引き率情報
を分離して夫々可変長符号化部143 ,144 ,153 ,154
及び動ベクトル補正部67に与える。可変長復号部143 ,
144 ,153 ,154 は入力されたデータを可変長復号す
る。可変長復号部144 は低解像度動ベクトルを復号して
動き補償部148 に与え、可変長復号部143 は低解像度画
像信号の符号化出力を復号化部145 に出力する。

【0109】復号化部145 は、逆量子化処理及び逆DC
T処理によって、元の差分データを再生して加算器146
に出力する。加算器146 の出力はフレームメモリ147 及
び動き補償部148 を介して帰還されており、加算器146
は現フレームの差分データと前フレームまでの復号出力
とを加算して現フレームのデータ(低解像度画像信号)
を再生する。この場合には、動き補償部148 は可変長符
号化部144 からの低解像度動ベクトルを用いてフレーム
メモリ147 からの前フレームデータを動き補償して加算
器146 に与えている。加算器146 の出力はスイッチ159
の端子aに与えると共に、アップサンプル部95にも与え
る。アップサンプル部95は加算器146 からの低解像度画
像信号の解像度を元のHDTVの解像度まで戻して低域
HDTV信号を加算器97に出力する。

【0110】可変長復号部153 は高解像度画像信号の符
号化出力を復号化部155 に出力する。復号化部155 、加
算器156 、フレームメモリ157 及び動き補償部158 の構
成は夫々復号化部145 、加算器146 、フレームメモリ14
7 及び動き補償部148 と同様である。

【0111】可変長復号部154 の可変長復号出力はスイ
ッチ70の端子b及び識別信号判定部69に出力する。識別
信号判定部49は可変長復号出力に識別信号が含まれてい
るか否かを判定し、含まれていると判断した場合にはス
イッチ70に端子aを選択させ、そうでない場合にはスイ
ッチ70に端子aを選択させる。動ベクトル補正部67は可
変長復号部144 からの低解像度動ベクトルに間引き情報
を乗算して、補正動ベクトルVsを得てスイッチ70の端
子aに出力するようになっている。

【0112】加算器156 からの高解像度画像信号、即
ち、高域HDTV信号は加算器97に与える。加算器97は
アップサンプル部95からの低域HDTV信号と高域HD
TV信号との加算によってHDTV信号を再生してスイ
ッチ97の端子bに出力する。スイッチ97は例えばユーザ
ー操作に基づいて端子a,bが切換えられて、現行NT
SC信号に対応する低解像度画像信号とHDTV信号と
の一方をD/A変換器160 に出力する。D/A変換器16
0 は入力されたデータをアナログ信号に戻して出力端子
161 に出力する。

【0113】このように構成された実施例においては、
階層符号化データはDMPX142 によって低解像度符号
化データ、低解像度動ベクトルの可変長符号化出力、高
解像度符号化データ、高解像度用のベクトル情報の可変
長符号化出力及び間引き率情報を分離する。低解像度動
ベクトルは可変長復号部144 に与えて復号し、動き補償
部148 に与える。低解像度符号化データは可変長復号部
143 によって復号し、更に、復号化部145 によって復号
して差分データを加算器146 に与える。加算器146 の出
力はフレームメモリ147 によって1フレーム期間遅延さ
せて動き補償部148 に与える。動き補償部148 は低解像
度動ベクトルを用いて参照フレームのデータを動き補償
して加算器146 に与える。これにより、加算器146 は現
フレームの差分データと前フレームまでの動き補償され
た復号出力とを加算して低解像度画像信号を作成する。

【0114】本実施例においては、可変長復号部144 か
らの低解像度動ベクトルは動ベクトル補正部67にも与え
て、間引き率を乗算する。これにより、高解像度動ベク
トルVsを作成してスイッチ70の端子aに出力する。可
変長復号部154 は高解像度用のベクトル情報を可変長復
号してスイッチ70の端子b及び識別信号判定部49に出力
する。

【0115】いま、符号化側において、低解像度動ベク
トルを補正して作成した補正動ベクトルVsを用いて符
号化が行われているものとすると、可変長復号部154 の
出力には識別信号が含まれている。識別信号は判定部49
は識別信号を判定すると、スイッチ70に端子aを選択さ
せる。これにより、動ベクトル補正部67からの高解像度
動ベクトルVsが動き補償部158 に与えられる。

【0116】可変長復号部153 からの高解像度画像信号
の符号化出力は復号化部155 によって復号し、差分デー
タを加算器156 に与える。この場合には、動き補償部15
8 は低解像度動ベクトルから作成した補正動ベクトルV
sを用いて参照フレームを動き補償して加算器156 に与
える。これにより、加算器156 からは高域HDTV信号
の再生出力が加算器97に与えられる。

【0117】加算器97にはアップサンプル部95から低域
HDTV信号が与えられており、加算器97は低域HDT
V信号と高域HDTV信号とを加算してHDTV信号を
再生する。スイッチ159 は低解像度画像信号か又はHD
TV信号を選択してD/A変換器160 に与える。D/A
変換器160 は入力されたデータをアナログ信号に戻して
出力端子161 を介して図示しないモニタに出力する。

【0118】一方、符号化側において高域HDTV信号
から求めた高解像度動ベクトルを用いて符号化を行って
いる場合には、識別信号判定部49は識別信号を検出する
ことができない。この場合には、スイッチ70は端子bを
選択して、可変長復号部154からの高解像度動ベクトル
を動き補償部158 に与える。

【0119】本実施例においても図4の実施例と同様の
効果が得られることは明らかである。

【0120】なお、本発明は上記各実施例に限定される
ものではなく、例えば、低解像度動ベクトルを補正して
得た補正動ベクトルVsと高解像度動ベクトルとの比較
方法は図3のフローに限定するものではない。図3のフ
ローでは動ベクトルの差分絶対値で高解像度画像信号の
符号化に使用する動ベクトルを判定したが、判定基準の
数値等は変更可能である。また、図3のフローでは絶対
値和を判定したが、相違するベクトル同士の絶対値の差
を個別に比較して判定してもよい。また、上記実施例で
はダウンサンプリング処理によって水平及び垂直に1/
2に間引いて低解像度画像を得たが、間引き率は限定さ
れるものではない。例えば、水平及び垂直方向に1/3
に間引いてもよく、この場合には低解像度動ベクトルを
水平及び垂直に3倍することにより補正動ベクトルVs
を得る。

【0121】更に、階層化する画像は低解像度及び高解
像度の2種類に限定されず、多くの階層を伝送する符号
化方式においても本発明を適用することができることは
明らかである。本発明はその要旨を逸脱しない範囲内で
種々変形実施することが可能である。

【0122】

【発明の効果】以上説明したように請求項1,2によれ
ば、動ベクトル補正手段が低解像度動ベクトルを間引き
率に基づいて補正して補正動ベクトルを求め、この動ベ
クトルが高解像度動ベクトルとして使用可能である場合
には、識別信号発生手段が高解像度動ベクトルの情報と
して補正動ベクトルが選択されたことを示す識別信号を
送出するようになっていることから、伝送する動ベクト
ル情報を削減することができるので、伝送効率を向上さ
せることができるという効果を有し、また、請求項3,
4によれば、ピラミッド型の階層符号化及び階層復号化
を行う場合でも動ベクトル情報を削減して伝送効率を向
上させることができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明に係る階層符号化装置の一実施例を示す
ブロック図。

【図2】図1中の動ベクトル補正部を説明するための説
明図。

【図3】図1中の比較器の動作を説明するためのフロー
チャート。

【図4】本発明に係る階層復号化装置の一実施例を示す
ブロック図。

【図5】本発明の他の実施例に係る階層符号化装置を示
すブロック図。

【図6】本発明の他の実施例に係る階層復号化装置を示
すブロック図。

【図7】従来の階層符号化装置を示すブロック図。

【図8】従来の階層復号化装置を示すブロック図。

【図9】ピラミッド型の階層符号化装置を示すブロック
図。

【図10】ピラミッド型の階層復号化装置を示すブロッ
ク図。

【図11】ピラミッド型の従来の階層符号化装置を示す
ブロック図。

【図12】ピラミッド型の従来の階層復号化装置を示す
ブロック図。

【図13】ピラミッド型の従来の階層復号化装置を示す
ブロック図。

【符号の説明】

42…ダウンサンプル部、43,45…符号化部、44…高解像
度動ベクトル検出回路、46…低解像度動ベクトル検出回
路、47…比較器、48,50…スイッチ、49…動ベクトル補
正部、51…識別信号発生部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力画像信号を所定の間引き率で間引い
    て入力画像信号よりも低解像度の低解像度画像信号を得
    る間引き手段と、 前記低解像度画像信号から求めた低解像度動ベクトルを
    用いて前記低解像度画像信号を動き補償予測符号化して
    第1の符号化データを得る第1の符号化手段と、 前記入力画像信号に対応する高解像度動ベクトルが与え
    られて前記入力画像信号を動き補償予測符号化して第2
    の符号化データを得る第2の符号化手段と、 前記低解像度動ベクトルを前記間引き率に基づいて補正
    して補正動ベクトルを出力する動ベクトル補正手段と、 前記補正動ベクトルと前記入力画像信号から求めた動ベ
    クトルとの差分を求める差分手段と、 前記差分に基づいて前記補正動ベクトルと前記入力画像
    信号から求めた動ベクトルとの一方を選択して前記高解
    像度動ベクトルとして前記第2の符号化手段に与える選
    択手段と、 前記第2の符号化手段が用いた高解像度動ベクトルの情
    報として前記補正動ベクトルが選択されたことを示す識
    別信号を送出する識別信号発生手段とを具備したことを
    特徴とする階層符号化装置。
  2. 【請求項2】 入力画像信号を所定の間引き率で間引く
    ことにより得られる低解像度画像信号を低解像度動ベク
    トルを用いて動き補償予測符号化することにより得る第
    1の符号化データと、前記入力画像信号を高解像度動ベ
    クトルを用いて動き補償予測符号化することにより得る
    第2の符号化データと、前記高解像度動ベクトルとして
    前記入力画像信号から求めた動ベクトルではなく前記低
    解像度動ベクトルを補正して作成した補正動ベクトルが
    用いられたことを示す識別信号とが多重された階層符号
    化データが与えられ、前記第1の符号化データを前記低
    解像度動ベクトルを用いて復号して前記低解像度画像信
    号を得る第1の復号化手段と、 前記階層符号化データから抽出した前記低解像度動ベク
    トルが与えられ前記間引き率に基づいて補正することに
    より前記補正動ベクトルを再生する動ベクトル補正手段
    と、 前記階層符号データに前記識別信号が含まれているか否
    かを判定する判定手段と、 この判定手段の判定結果に基づいて前記動ベクトル補正
    手段からの補正動ベクトル又は前記階層符号化データに
    含まれる入力画像信号から求めた動ベクトルとのいずれ
    か一方を用いて前記第2の符号化データを復号して前記
    入力画像信号を再生する第2の復号化手段とを具備した
    ことを特徴とする階層復号化装置。
  3. 【請求項3】 入力画像信号を所定の間引き率で間引い
    て入力画像信号よりも低解像度の低解像度画像信号を得
    る間引き手段と、 前記低解像度画像信号から求めた低解像度動ベクトルを
    用いて前記低解像度画像信号を動き補償予測符号化して
    第1の符号化データを得る第1の符号化手段と、 前記第1の符号化手段の出力を復号化する復号化手段
    と、 この復号化手段の出力を補間して元の解像度に戻して入
    力画像信号の低域成分を出力する補間手段と、 前記入力画像信号から前記補間手段の出力を減算するこ
    とより前記入力画像信号の高域成分を出力する減算手段
    と、 前記入力画像信号の高域成分に対応する高解像度動ベク
    トルが与えられて前記入力画像信号を動き補償予測符号
    化して第2の符号化データを得る第2の符号化手段と、 前記低解像度動ベクトルを前記間引き率に基づいて補正
    して補正動ベクトルを出力する動ベクトル補正手段と、 前記補正動ベクトルと前記入力画像信号の高域成分から
    求めた動ベクトルとの差分を求める差分手段と、 前記差分に基づいて前記補正動ベクトルと前記入力画像
    信号の高域成分から求めた動ベクトルとの一方を選択し
    て前記高解像度動ベクトルとして前記第2の符号化手段
    に与える選択手段と、 前記第2の符号化手段が用いた高解像度動ベクトルの情
    報として前記補正動ベクトルが選択されたことを示す識
    別信号を送出する識別信号発生手段とを具備したことを
    特徴とする階層符号化装置。
  4. 【請求項4】 入力画像信号を所定の間引き率で間引く
    ことにより得られる低解像度画像信号を低解像度動ベク
    トルを用いて動き補償予測符号化することにより得る第
    1の符号化データと、前記入力画像信号の高域成分を高
    解像度動ベクトルを用いて動き補償予測符号化すること
    により得る第2の符号化データと、前記高解像度動ベク
    トルとして前記入力画像信号の高域成分から求めた動ベ
    クトルではなく前記低解像度動ベクトルを補正して作成
    した補正動ベクトルが用いられたことを示す識別信号と
    が多重された階層符号化データが与えられ、前記第1の
    符号化データを前記低解像度動ベクトルを用いて復号し
    て前記低解像度画像信号を得る第1の復号化手段と、 前記階層符号化データから抽出した前記低解像度動ベク
    トルが与えられ前記間引き率に基づいて補正することに
    より前記補正動ベクトルを再生する動ベクトル補正手段
    と、 前記階層符号データに前記識別信号が含まれているか否
    かを判定する判定手段と、 この判定手段の判定結果に基づいて前記動ベクトル補正
    手段からの補正動ベクトル又は前記階層符号化データに
    含まれる入力画像信号の高域成分から求めた動ベクトル
    とのいずれか一方を用いて前記第2の符号化データを復
    号して前記入力画像信号の高域成分を再生する第2の復
    号化手段と、 前記第1の復号化手段の出力を補間することにより元の
    解像度に戻して前記入力画像信号の低域成分を出力する
    補間手段と、 この補間手段の出力と第2の復号化手段の出力とを加算
    して前記入力画像信号を再生する加算手段とを具備した
    ことを特徴とする階層復号化装置。
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