JPH07288804A - 画像信号の再符号化装置 - Google Patents

画像信号の再符号化装置

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JPH07288804A
JPH07288804A JP10176594A JP10176594A JPH07288804A JP H07288804 A JPH07288804 A JP H07288804A JP 10176594 A JP10176594 A JP 10176594A JP 10176594 A JP10176594 A JP 10176594A JP H07288804 A JPH07288804 A JP H07288804A
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image signal
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JP10176594A
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Masahiro Wada
正裕 和田
Shigeyuki Sakasawa
茂之 酒澤
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KDDI Corp
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Kokusai Denshin Denwa KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 再符号化に伴う画質劣化を防止でき、かつ再
符号化時の画質を自由に選ぶことができる画像信号の再
符号化装置を提供すること。 【構成】 復号化器21は前記伝送データのブロック情
報を復号化し、映像信号を再生する。符号化補助情報抽
出器22は前記伝送データから符号化補助情報であるマ
クロブロック情報(符号化モード選択情報B、動きベク
トル情報A)を取出す。符号化補助情報復号器23は前
記マクロブロック情報を復号化する。まず、量子化ビッ
ト設定器25によって用途に応じた画像品質に対応する
量子化ビット数が設定される。再符号化器24の動作が
開始されると、前記符号化補助情報復号器23から動き
ベクトル情報Aと符号化モード選択情報Bが入力してく
る。再符号化器24は復号化された映像信号X2 を前記
マクロブロック情報A、Bに従って再符号化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は画像信号の再符号化装
置に関し、特に、放送、通信等の分野で使用される画像
のディジタル伝送において、一旦符号化された画像信号
を、用途に応じた画像品質の符号化信号に再変換する画
像信号の再符号化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の画像信号の再符号化技術は、大き
く2つに分けることができる。第1の従来技術は、ディ
ジタル化され、高能率符号化された画像信号を一旦完全
に復号化し、この復号化信号を全く新たな入力画像とみ
なして高能率符号化を行う技術である。この技術は、最
初の高能率符号化に用いられた装置に関係なく再符号化
を行うことができるので、再符号化装置の設計における
自由度が非常に大きいという利点を有している。
【0003】第2の従来技術は、符号化時に、予め低品
質部分と高品質部分とに分けて符号化しておき、復号時
に低品質部分のみを取出すことによって画像品質の変換
を行うという技術である。この技術は、再符号化時に新
たな劣化を全く引き起こさずに画像品質の変換を行うこ
とができるという利点、さらに、再符号化装置に要求さ
れる信号処理が符号化処理を含まないことから、装置の
実現が容易であるという利点を有している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来技術には、次のような問題点がある。前記の第1
の従来技術には、再符号化において、たとえ同じ情報速
度に再符号化したとしても、画質の劣化が生じるという
問題がある。例えば、最初の符号化が離散コサイン変換
(DCT)を用いて行われたものである場合、ある周波
数成分が削られたり劣化したりするが、再符号化時にサ
ブバンド符号化等のDCTとは異なる符号化方式で符号
化を行うと、周波数成分の切分け方が異なるために、新
たな異なる周波数成分が劣化し、再符号化後の画質は低
下する。
【0005】また、最初の符号化と再符号化とを同一の
符号化方式(例えば、動き補償+DCT符号化方式)で
行った場合でも、再符号化時には、一旦原画像データよ
りは劣化した復号化画像データを用いて再度の(動き補
償+DCT)符号化が行われることになるから、結果的
には、再符号化後の符号化信号の画質は最初の符号化信
号の画質に比べて低下する。
【0006】第2の従来技術では、予め低品質部と高品
質部とに分けて符号化されているため、再符号化時の画
質を自由に選ぶことができないという問題がある。
【0007】本発明の目的は、前記した従来技術の問題
点を除去し、再符号化に伴う画質劣化を防止でき、かつ
再符号化時の画質を自由に選ぶことができる画像信号の
再符号化装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、一度符号化された画像のディジタル系
列を復号化し、これを再度高能率符号化する画像信号の
再符号化装置において、前記符号化された画像のディジ
タル系列から、符号化パラメータを抽出する手段と、該
抽出されたパラメータを用いて、再符号化する手段とを
具備した点に特徴がある。
【0009】
【作用】本発明によれば、一旦符号化された画像のディ
ジタル系列から、符号化パラメータが抽出される。そし
て、再符号化手段はこの符号化パラメータを用いて再符
号化を行うので、符号化時の内部状態を再符号化時に再
現することができ、不必要な情報を発生させることな
く、再符号化することができる。この結果、画質劣化を
起こすことなく再符号化することができる。
【0010】
【実施例】以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説
明する。本発明の一実施例として、MPEG2のビデオ
符号化装置に本発明を適用した場合について説明する。
【0011】まず、図5を参照して、MPEG2符号化
装置の構成を説明する。MPEG2符号化装置は図示さ
れているように、(動き補償+DCT)に基づく方式に
より符号化を行う装置である。
【0012】図5において、1は減算器であり、例えば
8画素×8ラインの映像信号X1 と予測画面Y1 の差分
を求めて差分画面Z1 を生成する。2は離散コサイン変
換(DCT)等を行う変換器、3は量子化器である。4
は量子化された信号を逆量子化する逆量子化器、5は逆
離散コサイン変換(IDCT)等を行う逆変換器、6は
加算器であり、該加算器6から局所復号信号が出力され
る。7は動き推定器であり、前記局所復号信号を1フレ
ーム分蓄え、次のフレームを復号化するときに、新しい
フレームの信号と比較されることにより、ブロック毎に
フレーム間での動きベクトルAを作成する。動きベクト
ルAとは、新しいフレームのブロックが参照フレームに
対して縦横それぞれに動いた画素数を示すものである。
該動きベクトル情報Aは伝送情報の一つとして、後段の
回路へ出力される。8は該動き推定器7の結果を基にし
て、参照フレームから新しいフレームの信号を予測し、
前記予測画面Y1 を生成する。
【0013】また、9はフレーム内符号化モード/フレ
ーム間予測符号化モード切替器(以下、I符号化モード
/P符号化モード切替器と呼ぶ)、10はスイッチング
手段、11は制御装置である。該制御装置11は前記I
符号化モード/P符号化モード切替器9およびスイッチ
ング手段10の動作を制御する。具体的には、制御装置
11は、I符号化モードの時には、切替器9が端子9
a、スイッチング手段10が端子10aを選択し、P符
号化モードの時には、切替器9が端子9b、スイッチン
グ手段10が端子10bを選択するように制御する。ま
た、該制御装置11は、符号化モード選択情報Bを出力
する。
【0014】12は可変長符号化器であり、前記量子化
器3によってディジタル化された信号の冗長分を除去し
た符号化情報Cを生成する。
【0015】図6は、前記の構成のMPEG2符号化装
置から出力される伝送情報の構成を示す図である。図6
は、左から右へ時間が経過する毎に伝送されるデータを
示したものである。
【0016】最初に伝送されるのがシーケンススタート
符号で、この中に、画面のサイズや符号化速度等が記述
される。次に伝送されるのが、フレームスタート符号で
あり、次に伝送されるのが、マクロブロック情報であ
る。このマクロブロック情報は、符号化の最小単位であ
るブロックをいくつかまとめた単位で、前記符号化モー
ド選択情報Bや動きベクトル情報A等を含んでいる。次
に伝送されるのが、最も小さい単位のブロック情報であ
り、輝度信号や色差信号を符号化した結果を含んでい
る。1フレームの画像信号の符号化伝送情報の中には、
前記マクロブロック情報は1あるいは複数個含まれてい
る。
【0017】次に、前記MPEG2符号化装置から出力
された伝送データを復号化し、さらに用途に応じた画像
品質の符号化信号に再変換する画像信号の再符号化装置
の一実施例を、図面を参照して説明する。
【0018】図1は本実施例の再符号化器とその周辺の
回路を示す図であり、21は前記伝送データのブロック
情報を復号化し、映像信号を再生する復号化器である。
この復号化器21は前記伝送情報に従って、符号化され
ている画像情報を忠実に復号化する。22は前記伝送デ
ータから符号化補助情報であるマクロブロック情報(符
号化モード選択情報Bおよび動きベクトル情報A)を取
出す符号化補助情報抽出器、23は前記マクロブロック
情報を復号化する符号化補助情報復号器、24は前記復
号化された映像信号を前記マクロブロック情報に従って
再符号化する再符号化器、25は該再符号化器24の量
子化器のビット数を設定する量子化ビット数設定器であ
る。なお、該量子化ビット数設定器25によって量子化
ビット数を少なくすると、再符号化情報の情報量が少な
くなる半面、その質は低下する。逆に、量子化ビット数
を多くすると、再符号化情報の情報量が多くなる半面、
その質は向上する。
【0019】次に、前記再符号化器24の一具体例の構
成を、図2を参照して説明する。図において、31は減
算器、32は離散コサイン変換(DCT)等を行う変換
器、33は量子化器、34は量子化された信号を逆量子
化する逆量子化器である。該量子化器33および逆量子
化器34は前記量子化ビット数設定器25から量子化の
ビット数を設定される。また、35は逆離散コサイン変
換(IDCT)等を行う逆変換器、36は加算器であ
り、該加算器6から局所復号信号が出力される。37は
動き補償器であり、前記符号化補助情報復号器23から
の動きベクトル情報M2 に従って参照フレームから新し
いフレームの信号を予測し、予測画面Y2を生成する。
【0020】さらに、38はI符号化モード/P符号化
モード切替器、39はスイッチング手段であり、これら
の手段の接続は前記符号化補助情報復号器23からの符
号化モード選択情報Bに基づいて制御される。具体的に
は、符号化モード選択情報BがI符号化モードの時に
は、切替器38は38aを、スイッチング手段39は3
9aを選択する。一方、符号化モード選択情報BがP符
号化モードの時には、切替器38は38bを、スイッチ
ング手段39は39bを選択する。40は前記量子化器
33によって量子化された情報から冗長分を除去した再
符号化情報を生成する可変長符号化器である。
【0021】次に、この実施例の動作を説明する。ま
ず、量子化ビット設定器25によって用途に応じた画像
品質に対応する量子化ビット数が設定される。再符号化
の動作が開始されると、前記符号化補助情報復号器23
から動きベクトル情報Aと符号化モード選択情報Bが入
力してくる。この結果、動き補償器37は動きベクトル
情報Aに基づいて参照フレームから新しいフレームの信
号を予測し、予測画面Y2 を生成する。また、前記切替
器38とスイッチング手段39は符号化モード選択情報
Bに基づいて、接続する端子を選択する。
【0022】したがって、本実施例によれば、例えば量
子化器33と逆量子化器34のビット数が図5の量子化
器3と逆量子化器4のビット数と同じであるとすれば、
図5のMPEG2符号化装置と同一の符号化を行うこと
ができる。また、量子化器33と逆量子化器34のビッ
ト数を、図5の量子化器3と逆量子化器4のビット数よ
り少なくした場合には、当然再符号化情報の画像品質は
低下するが、その低下の割合は、図5のMPEG2符号
化装置からの動きベクトル情報Aと符号化モード選択情
報Bとを用いずに再符号化する装置に比べて、大幅に小
さくすることができる。
【0023】次に、本発明の第2実施例について、図3
を参照して説明する。図において、51は一旦復号化さ
れた画像データを1フレーム分蓄積するフレームメモ
リ、52、53は減算器、54は図2のI符号化モード
/P符号化モード切替器38と同様の切替器、55はD
CT等の変換器、56は量子化器、57は逆量子化器、
58は逆変換器、59、60は加算器、61は前記スイ
ッチング手段39と同様のスイッチ、62はフレームメ
モリ、63、64は第1、第2の動き補償器である。ま
た、65、66、67はそれぞれ第1、第2、第3の絶
対値和計算器、68は比較器、69は制御器、70はス
イッチである。
【0024】次に、本実施例の動作を、図4のフローチ
ャートを参照して説明する。まず、ステップS1におい
て、スイッチ70をオフにし、ステップS2にて、フレ
ームメモリ51に復号化された現在のフレームの画像デ
ータが格納される。次に、ステップS3にて、画像デー
タを直接符号化するモード(イントラモード)で符号化
する場合のデータ量を演算する。すなわち、第1の絶対
値和計算器65は1ブロックのデータ(例えば、8画素
×8ライン)に対して平均値除去後の絶対値和(=α)
を求める。
【0025】次いで、ステップS4にて、切替器54を
54bに接続し、スイッチ61を61bに接続する。ま
た、第1の動き補償器63に、図1の符号化補助情報復
号器23から取出した動きベクトル情報Aを入力する。
ステップS5では、予測誤差信号を符号化するモード
(インターモード)で符号化する場合のデータ量を演算
する。すなわち、第2の絶対値和計算器66にて、1ブ
ロックのデータに対して動き誤差量の絶対値和(=β)
を求める。
【0026】次に、ステップS6にて、切替器54を5
4cに接続し、スイッチ61を61cに接続する。ま
た、第1の動き補償器63に、図示されていない動き推
定器から求めた動きベクトル情報Bを入力する。ステッ
プS7では、第3の絶対値和計算器67にて、1ブロッ
クのデータに対して動き誤差量の絶対値和(=γ)を求
める。
【0027】ステップS8では、比較器68にて、前記
絶対値和α、max(0,β−10)およびγの中から
最小のものを選択する。ここに、max(0,β−1
0)は、0と(β−10)のうちの大きい方を選択する
ことを意味する。このβ−10の−10は一例であり、
これに限定されず、−15、−20等であってもよい。
なお、(β−10)とβの値を小さくしているのは、符
号化歪の影響を受けていない動きベクトル情報Aを選択
されやすくするためである。
【0028】ステップS9では、スイッチ70をオンに
し、ステップS10で、制御器69は、比較器68の出
力に基づいて、切替器54、61の接続端子を選択す
る。例えば、max(0,β−10)が最小の時は、切
替器54は端子54bを選択し、スイッチ61は端子6
1bを選択する。そして、量子化ビット数設定器25で
設定されたビット数で量子化を行う。ステップS11で
この量子化が終了したと判断されると、ステップS12
に進んで、フレームメモリ51に再符号化すべき画像デ
ータがまだあるか否かの判断がなされる。この判断が肯
定の場合には、前記ステップS1に戻り、前記の動作が
繰返し実行される。一方、ステップS12の判断が肯定
になると、前記再符号化処理が終了する。
【0029】以上のように、本実施例によれば、イント
ラモード、参照動きベクトル情報Aを用いたインターモ
ードおよび新規に求めた動きベクトル情報Bを用いたイ
ンターモードの中からデータ量の少ない方を選ぶことが
できる。また、本実施例によれば、前記符号化補助情報
であるマクロブロック情報(符号化モード選択情報Bお
よび動きベクトル情報A)が伝送の途中で失われた場合
に代替の符号化ができるというメリットがある。
【0030】
【発明の効果】請求項1〜5の発明によれば、再符号化
時の符号化パラメータを最初の符号化時のパラメータを
用いて行うようにしているので、再符号化後の符号化信
号の画質は最初の符号化信号の画質に比べて大して劣化
しないという効果がある。例えば、図7に示されている
ように、要求のあった品質がMであった場合、本発明に
よればデータ量n0 で達成できるのに対して、従来例で
はデータ量n1 (n0 <n1 )を要することになり、例
えばこの再符号化された画像データを伝送する場合、伝
送料金が安価になるというメリットがある。
【0031】また、請求項3の発明によれば、符号化補
助情報が伝送の途中で失われた場合に代替の符号化がで
きるというメリットがある。
【0032】また、請求項4の発明によれば、量子化ビ
ット数を任意に設定することにより、所望の画質の再符
号化を容易に行えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例の概略のブロック図であ
る。
【図2】 図1の再符号化器の一具体例を示すブロック
図である。
【図3】 本発明の第2実施例のブロック図である。
【図4】 第2実施例の動作を示すフローチャートであ
る。
【図5】 従来の符号化器の一例を示すブロック図であ
る。
【図6】 MPEG2の符号化伝送情報系列を示す図で
ある。
【図7】 本発明と従来例との効果の違いを示す図であ
る。
【符号の説明】
21…復号化器、22…符号化補助情報抽出器、23…
符号化補助情報復号器、24…再符号化器、25…量子
化ビット数設定器。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一度符号化された画像のディジタル系列
    を復号化し、これを再度高能率符号化する画像信号の再
    符号化装置において、 前記符号化された画像のディジタル系列から、符号化パ
    ラメータを抽出する手段と、 該抽出されたパラメータを用いて、再符号化する手段と
    を具備したことを特徴とする画像信号の再符号化装置。
  2. 【請求項2】 請求項1の画像信号の再符号化装置にお
    いて、 前記再符号化手段は、前記符号化パラメータと同一また
    はこれに近いパラメータを用いて再符号化するようにし
    たことを特徴とする画像信号の再符号化装置。
  3. 【請求項3】 一度符号化された画像のディジタル系列
    を復号化し、これを再度高能率符号化する画像信号の再
    符号化装置において、 前記符号化された画像のディジタル系列から、符号化パ
    ラメータを抽出する手段と、 前記一度復号化された画像データを、イントラモード、
    前記抽出された符号化パラメータを用いて行うインター
    モードおよび新規に求めた動きベクトル情報を用いたイ
    ンターモードから一つを選択して再符号化する手段とを
    具備したことを特徴とする画像信号の再符号化装置。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載された画
    像信号の再符号化装置において、 量子化ビット数を任意に設定できる量子化ビット数設定
    器を具備し、 任意のデータ量で再符号化できるようにしたことを特徴
    とする画像信号の再符号化装置。
  5. 【請求項5】 請求項1〜3のいずれかに記載された画
    像信号の再符号化装置において、 圧縮符号化された画像のディジタル系列が、MPEG2
    の符号化伝送情報系列に準拠した系列をとっていること
    を特徴とする画像信号の再符号化装置。
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