JPH0730854A

JPH0730854A - 画像信号の符号化装置

Info

Publication number: JPH0730854A
Application number: JP5175111A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Hirano; 裕弘平野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-07-15
Filing date: 1993-07-15
Publication date: 1995-01-31

Abstract

(57)【要約】【構成】画像信号ＶＩは画像前処理部１で高能率符号化
のフォーマットの符号化画像信号ＶＳに変換し、画像符
号化部２でＭＰＥＧ符号化した画像符号化データＶＣを
生成する。データ時系列変換部４では復号時に符号誤り
要伝播する領域の少なくなる様な時系列の順序を入れ換
える処理を行った記録符号データＶＲを生成する。そし
て、チャネル符号化部５で誤り訂正符号等を付加した伝
送・記録データＶＴを伝送蓄積媒体６に伝送，記録す
る。【効果】従来方式に比較して、符号誤りの伝播領域を大
幅に低減できるため、圧縮効率が高く、かつ、耐エラー
特性の優れた画像信号の符号化装置が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像信号の符号化装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ディジタル化した画像信号では
情報量が膨大になり、これをそのまま伝送媒体で通信，
蓄積媒体で記憶するには、スピードやコストの面で問題
がある。そこで、画像信号の冗長性に着目し、情報量を
効率良く圧縮する高能率符号化が行われる。

【０００３】この高能率符号化では、直交変換符号化，
動き補償予測符号化，ハフマン符号化，ベクトル量子化
など種々の考案がある。そして、これら符号化の組み合
せにより、情報量を数十分の一程度に圧縮することが可
能である。例えば、蓄積メディア用動画像符号化標準Ｍ
ＰＥＧのビデオ符号化では、直交変換符号化，動き補償
フレーム間予測符号化の組み合せで、画像信号の水平，
垂直，時間方向の冗長度を除去し、毎秒数Ｍビット程度
に情報量を圧縮した画像符号化データが得られている。

【０００４】一方、高能率符号化を行った画像符号化デ
ータは、伝送，蓄積で発生するビット誤りやバースト誤
りなどの符号誤りの影響を受けやすい。特に、バースト
誤りでは、復号化処理で時間方向の領域に符号誤りの影
響が伝播するため、顕著な画質の劣化が発生する。この
ため、符号化装置では、伝送，蓄積で発生する符号誤り
に対処するため、一般には、誤り訂正符号の付加等の誤
り対策が行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の誤り訂正符号の
付加による誤り対策により、ビット誤りや短いバースト
誤りは訂正することができる。しかし、誤り訂正符号で
は訂正不能な符号誤り、例えば、長いバースト誤りなど
では、復号画像に顕著な画質劣化が発生するという問題
がある。

【０００６】本発明の目的は、誤り訂正符号等で訂正不
能な符号誤りに対しても、復号画像での画質劣化の度合
が少なく耐エラー特性の優れた画像信号の符号化装置を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、高能率符号化した画像符号化データの
順列を入れ換える時系列変換の処理で記録符号データを
生成し、この記録符号データをチャネル符号化して伝
送，蓄積する手段を採用した。

【０００８】また、高能率符号化では、符号化パラメー
タを適合的に制御する適合符号化処理の手段を採用し、
画像符号化データを一定のビットレートで符号化する。

【０００９】そして、高能率符号化は、蓄積メディア用
動画像符号化標準ＭＰＥＧに準拠したビデオ符号化を採
用した。

【００１０】

【作用】本発明の概要を、蓄積メディア用動画像符号化
標準ＭＰＥＧのビデオ符号化を例に説明する。

【００１１】図２（ａ)(ｂ）は、ＭＰＥＧの符号化シー
ケンスを示す。複数個のピクチャ画像でＧＯＰ(Group o
f Pictures）を構成し、各ピクチャ画像は、Ｉピクチャ
（フレーム内符号化フレーム），Ｐピクチャ(フレーム
間前向き予測符号化フレーム)，Ｂピクチャ（フレーム
間前後予測符号化フレーム）のいずれかのモードで符号
化する。また、ピクチャ画像は、スライス，マクロブロ
ック，ブロックの各層により階層的な構成が行われる。
そして、マクロブロックは六つのブロック（四つの輝度
信号ブロックと二つの色差信号Ｃ_B，Ｃ_Rブロック）から
成り、各ブロックは、８画素×８ラインのサイズで構成
する。

【００１２】同図（ｃ）は符号化データ構造を示す。ビ
デオシーケンス層，ＧＯＰ層，ピクチャ層，スライス
層，マクロブロック層，ブロックによる階層的な構造
で、画像符号化データのビットストリームを構成する。

【００１３】図３は、本発明における記録符号データ生
成の説明図である。同図（ａ)(ｂ）は時系列変換のシー
ケンスである。ＧＯＰを構成する各ピクチャ画像の同一
位置の領域のマクロブロックＭＢの符号化データを集め
てマクロブロックセグメント層ＭＢＳＬを構成する。ま
た、各ピクチャ画像の同一位置の領域のスライスの符号
化データを集めて、スライスセグメント層ＳＳＬを構成
する。

【００１４】図３（ｃ）は、記録符号データの構造を示
す。ビデオシーケンス層，ＧＯＰ層，スライスセグメン
ト層，マクロブロックセグメント層，マクロブロック
層，ブロックにより、階層的な構造で、記録符号データ
のビットストリームを生成する。

【００１５】本発明では、図２（ｃ）に示す符号化デー
タ構造の画像符号化データを、時系列変換の処理でその
発生の順序の入れ換えを行い、図３（ｃ）に示すデータ
構造の記録符号データを生成する。そして、この記録符
号データをチャネル符号化（例えば誤り訂正符号の付加
など）して伝送，蓄積する。

【００１６】図４は、伝送，蓄積媒体で発生した訂正不
能なバースト誤りに対して、復号化処理で伝播される符
号誤りの領域を示したものである。図４（ａ）は、画像
符号化データで送受信を行う従来方式、図４（ｂ）は時
系列変換の処理で生成する記録符号データで送受信を行
う本発明の方式による特性を示す。図中の斜線部領域は
訂正不能なバースト誤りの発生領域，ドット部領域はこ
の誤りが復号化処理で伝播される誤り伝播領域をそれぞ
れ示す。ＭＰＥＧの復号化では、まず、Ｉピクチャの画
像を復号し、これをもとにＰピクチャの画像を復号す
る。そして、復号したＩ，Ｐピクチャの画像をもとにＢ
ピクチャの画像を復号する。したがって、図４（ａ）の
従来方式では、Ｉピクチャの符号誤り領域は、本来とは
異なる誤った画像で復号され、これをもとに復号する
Ｐ，Ｂピクチャの復号画像にも符号誤りの影響が伝播
し、ＧＯＰのピクチャ画像の広範囲な領域で画質の劣化
が発生する。一方、本発明の方式では、符号誤り領域は
記録符号データのマクロブロックセグメント層で発生
し、受信側の時系列逆変換の処理で復号した画像符号化
データでは、この符号誤り領域は図４（ｂ）に示す様
に、ＧＯＰの各ピクチャ画像の同一位置のマクロブロッ
ク領域になる。したがって、この領域では、本来とは異
なる誤った画像で復号されて誤り伝播領域になる。しか
し、図４（ａ）の従来方式と比較すれば、この誤り伝播
領域が占める割合は大幅に低減することができ、画質劣
化の度合も極めて少なくできる。

【００１７】この様に、本実施例では、誤り伝播領域が
少なく、訂正不能なバースト誤りに対しても画質劣化の
度合の少ない、耐エラー特性に優れた符号化装置が実現
できる。

【００１８】

【実施例】本発明の第一の実施例を、図１に示すブロッ
ク図により説明する。

【００１９】入力画像信号ＶＩは、画像前処理部１に入
力し、フォーマット変換（例えば、インタレース走査系
の信号からフレーム信号を合成）によるピクチャ画像の
構成，ピクチャ画像のスライス，マクロブロック，ブロ
ックへの分割を行い、符号化画像信号ＶＳを生成する。

【００２０】画像符号化部２では、例えば、蓄積メディ
ア用動画像符号化標準ＭＰＥＧに準拠した高能率符号化
の処理を行い、図２（ｃ）に示したデータ構造の画像符
号化データＶＣを生成する。符号化制御部３は、符号化
処理に必要な制御信号ＣＴ，符号化パラメータＣＰをつ
くる。

【００２１】データ時系列変換部４では、図３（ａ)
(ｂ）に示した時系列変換の処理を行い、図３（ｃ）の
データ構造の記録符号データＶＲを生成する。

【００２２】チャネル符号化部５では、誤り訂正符号の
付加，パケット化など所定の信号処理を行い、伝送，記
録データＶＴを出力する。そして、伝送蓄積媒体６で
は、この信号の伝送，記録を行う。

【００２３】一方、復号化部では、伝送蓄積媒体６の出
力信号ＶＴ′をチャネル復号化部７に入力し、デパケッ
ト化，誤り訂正処理などを行って記録符号データＶＲ′
を復号する。

【００２４】データ時系列逆変換部８は、時系列の逆変
換処理を行い、図３（ｃ）のデータ構造の記録符号デー
タＶＲ′を、図２（ｃ）のデータ構造の画像符号化デー
タＶＣ′に変換する。

【００２５】画像復号化部９では、所定のＭＰＥＧ復号
化の処理を行い、符号化画像信号ＶＳ′を復号する。復
号化制御部１０では、符号化パラメータＣＰをもとに、
復号化処理に必要な制御信号ＤＴ、および、符号誤りを
含むブロックの情報ＥＣＦをつくる。

【００２６】画像後処理部１１では、情報ＥＣＦをもと
に誤り修整処理（符号誤りを含むブロックの信号を相関
の強い修整信号で置換），画像フォーマット変換の処理
を行い、復号した画像信号ＶＯを出力する。

【００２７】つぎに、本実施例における各ブロック部に
ついて説明する。

【００２８】図５は、画像前処理部１，画像後処理部１
１の第一の実施例で、コンポーネント形態の画像信号に
好適なものである。

【００２９】図５（ａ）に示す画像前処理部１は、入力
画像信号ＶＩ（輝度信号Ｙ，色差信号Ｃ_B，Ｃ_R）は、Ａ
Ｄ変換部１２で標本化してディジタルの信号に変換す
る。ピクチャ画像生成部１３では、フォーマット変換の
処理（インタレース走査系の信号の合成によるフレーム
信号の生成など）を行い、所定のピクチャ画像の信号系
列を生成する。サブ標本化部１４では、水平，垂直で標
本点をそれぞれ１／２に間引く処理を行い、図２（ａ)
(ｂ）に示した色差信号のブロックの信号系列を生成す
る。そして、多重部１５では、マクロブロック単位で輝
度信号の四つのブロックＹ０，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３、およ
び色差信号Ｃ_B，Ｃ_Rのブロックの信号を時分割に多重
し、符号化画像信号ＶＳを出力する。

【００３０】図２（ｃ）に示す画像後処理部１１では、
符号化画像信号ＶＳ′を分配部１６に入力し、輝度信号
のブロックと色差信号のブロックに分離する。標本点補
間部１７では、補間処理により間引かれた標本点の信号
を再生する。誤り修整部１８は、情報ＥＣＦにより符号
誤りを含むブロックは、相関の強い修整信号（例えば、
前フレームの信号など）で置換する誤り修整処理を行
う。画像フォーマット変換部１９では、ピクチャ画像の
復号、および画像のフォーマット逆変換処理（例えばフ
レーム信号からインタレース走査系の信号に変換）を行
う。そして、ＤＡ変換部２０でアナログ信号に変換し、
復号した画像信号ＶＯ（輝度信号Ｙ，色差信号Ｃ_B，
Ｃ_R）を出力する。

【００３１】図６は、画像前処理部１，画像後処理部１
１の第二の実施例で、コンポジット形態の画像信号に好
適なものである。

【００３２】図６（ａ）に示す画像前処理部１では、入
力画像信号ＶＩ（例えばＮＴＳＣテレビジョン信号）
は、ＡＤ変換部１２で色副搬送波ｆscの例えば四倍の周
波数で標本化し、ディジタルの信号に変換する。ＹＣ分
離部２１では、水平，垂直二次元の特性で輝度信号Ｙと
色信号Ｃを分離する。そして、色復調部２２では色副搬
送波ｆscによる同期検波を行い、色差信号Ｃ_B，Ｃ_Rを復
調する。ピクチャ画像生成部１３は、フォーマット変換
の処理を行い、所定のピクチャ画像の信号系列を生成す
る。サブ標本化部１４では、水平，垂直で標本点をそれ
ぞれ１／２に間引く処理を行い、色差信号のブロックの
信号系列を生成する。多重部１５では、マクロブロック
単位で輝度信号の四つのブロックＹ０，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ
３、および色差信号Ｃ_B，Ｃ_Rのブロックの信号を時分割
に多重し、符号化画像信号ＶＳを出力する。

【００３３】図６（ｂ）に示す画像後処理部１１では、
符号化画像信号ＶＳ′を分配部１６で輝度信号と色差信
号のブロックの信号に分離する。標本点補間部１７で
は、間引かれた標本点の信号を補間処理で再生する。誤
り修整部１８は、情報ＥＣＦにより符号誤りを含むブロ
ックは、相関の強い修整信号、例えば、前フレームの信
号などで置換する誤り修整処理を行う。画像フォーマッ
ト変換部１９では、ピクチャ画像の復号、および画像の
フォーマット逆変換処理を行い、もとの画像信号の系の
フォーマットに変換する。色変調部２３では、色差信号
Ｃ_B，Ｃ_Rを色副搬送波ｆscで振幅変調して色信号Ｃを生
成する。プロセス部２４では、輝度信号Ｙに色信号Ｃを
重畳し、所定の同期信号類，バースト信号を付加する。
そして、ＤＡ変換部２０でアナログ信号に変換し、復号
した画像信号ＶＯを出力する。

【００３４】図７は、画像符号化部２，画像復号化部９
の一実施例で、蓄積メディア用動画像符号化標準ＭＰＥ
Ｇに準拠したビデオ符号化に好適なものである。

【００３５】図７（ａ）に示す画像符号化部２では、ス
イッチ３６は、符号化モードがＩピクチャの時は端子
ｂ、Ｐ，Ｂピクチャの時は端子ａに接続して符号化処理
を行う。

【００３６】フレームメモリ部２５より読み出した符号
化画像信号ＶＳの一方は減算部２７に入力し、スイッチ
３６の出力の予測信号ＳＰとの減算を行った信号Ｓ１
（ＩピクチャではＶＳ、Ｐ，Ｂピクチャでは予測誤差信
号ＶＳ−ＳＰ）を出力する。

【００３７】ＤＣＴ演算部２８は、８行８列の離散コサ
イン変換行列による行列演算を行い、変換係数信号Ｓ２
を生成する。量子化部２９では変換係数信号の量子化を
行い、量子化信号Ｓ３を生成する。ハフマン符号化部３
０では、発生確率の高い信号には符号長の短い符号を割
り当てる可変長符号化の処理を行い、符号化信号Ｓ４を
生成する。一方、逆量子化部３２，ＩＤＣＴ演算部３３
は逆量子化処理および離散コサイン変換逆行列の行列演
算の処理を行い、信号Ｓ１′（ＩピクチャではＶＳ、
Ｐ，Ｂピクチャでは予測誤差信号ＶＳ−ＳＰに相当）を
復号する。そして、加算部３４でこの信号に予測信号を
加算し、符号化画像信号Ｓ５を復号する。ＭＣ予測信号
生成部３５では、フレームメモリ部２５の各出力信号に
対して、動きベクトル検出部２６で抽出した動きベクト
ル情報ＭＶをもとに動き補償の処理を行い、予測信号Ｓ
６をつくる。なお、この動き補償予測信号は、図２(ａ)
(ｂ)に示した様に、Ｐピクチャでは前向き予測、Ｂピク
チャでは前向き，後向き，前後平均予測のいずれかで生
成する。多重部３１では、符号化信号Ｓ４，動きベクト
ル情報ＭＶ、および復号化処理に必要な符号化パラメー
タＣＰを所定のフォーマットで時分割多重し、図２
（ｃ）に示したデータ構造の画像符号化データＶＣを出
力する。また、制御信号ＣＴは、スイッチ３６の接続，
量子化部２９，逆量子化部３２の量子化サイズ，ハフマ
ン符号部３０の符号化特性などを制御する。

【００３８】図２（ｃ）に示す画像復号化部９では、画
像符号化データＶＣ′は分離部３７に入力し、符号化信
号Ｓ４，動きベクトル情報ＭＶ，符号化パラメータＣ
Ｐ、および符号誤り領領情報ＥＦをそれぞれ分離する。
符号化信号Ｓ４は、ハフマン復号化部３８でもとの量子
化信号Ｓ３に復号し、逆量子化部３２では逆量子化処理
を行って変換係数信号Ｓ２を復号する。ＩＤＣＴ演算部
３３は離散コサイン変換逆行列による行列演算を行い、
信号Ｓ１（Ｉピクチャでは符号化画像信号ＶＳ′、Ｐ，
Ｂピクチャでは予測誤差信号ＶＳ′−ＳＰ）を復号す
る。加算部３４では予測信号ＳＰを加算して、Ｐ，Ｂピ
クチャ時の符号化画像信号を復号する。スイッチ３６
は、符号化モードがＩピクチャの時は端子ｂ、Ｐ，Ｂピ
クチャ時には端子ａに接続して、復号した符号化画像信
号ＶＳ′を出力する。一方、ＭＣ予測信号生成部３５で
は、フレームメモリ部２５の各出力信号に、動きベクト
ル情報ＭＶによる動き補償の処理を行い、予測信号ＳＰ
を生成する。また、制御信号ＤＴは、ハフマン復号化部
３８の復号化特性，逆量子化部３２の量子化サイズ，ス
イッチ３６の接続などを制御する。なお、符号化パラメ
ータＣＰ，符号誤り領域情報ＥＦは、図１に示した復号
化制御部１０に入力し、これをもとに、制御信号ＤＴ、
および符号誤りを含むブロックの情報ＥＣＦをつくる。

【００３９】つぎに、図８は、データ時系列変換部４，
データ時系列逆変換部８の一実施例を示す。いずれも、
メモリ部３９，ＷＴ制御部４０，４２およびＲＤ制御部
４１，４３の組み合せで構成する。そして、メモリ部で
の信号の書き込み，読み出しの動作を制御信号ＷＴＣ
Ｔ，ＲＤＣＴでそれぞれ制御し、図２（ｃ）のデータ構
造の画像符号化データＶＣ(ＶＣ′)と図３（ｃ）のデー
タ構造の記録符号データＶＲ(ＶＲ′)との時系列変換の
処理を実現する。

【００４０】図９は、チャネル符号化部５，チャネル復
号化部７の第一の実施例で、ISDN回線，Ｂ−ＩＳＤＮ回
線などでのパケット伝送に好適なものである。

【００４１】図９（ａ）に示すチャネル符号化部５で
は、記録符号データＶＲはブロック分割部４４に入力
し、所定のバイト数単位にデータを分割する処理を行
い、パケットのデータ部の信号を生成する。ＥＣＣ付加
部４５では、所定の誤り訂正符号の検査符号を付加す
る。マルチプレクス部４７では、パケットのヘッダ部に
所定の識別コードＩＤを付加し、パケット化した伝送・
記録データＶＴを出力する。パケット制御部４６は、パ
ケット化処理に必要な制御信号ＰＣＴ，識別コードＩＤ
などをつくる。

【００４２】図９(ｂ)に示すチャネル復号化部７では、
デパケット制御部４８で受信した伝送・記録データＶ
Ｔ′の識別コードＩＤを検出し、復号に必要な制御信号
ＰＤＴをつくる。一方、デマルチプレクス部４９では、
各パケットのデータ部の信号を分離する。ＥＣＣ訂正部
５０では誤り訂正処理を行い、データ部に含まれる符号
誤りを訂正する。なお、符号誤りの訂正が不可能な場合
には、符号誤り領域情報ＥＦを出力する。ブロック統合
部５１では、各パケットのデータ部の信号を集めて、復
号した記録符号データＶＲ′を出力する。

【００４３】図１０は、チャネル符号化部５，チャネル
復号化部７の第二の実施例で、VTR,ＶＣＲなどに記録符
号データを蓄積するに好適なものである。

【００４４】図１０（ａ）に示すチャネル符号化部５で
は、記録符号データＶＲはブロック化部５２で数十バイ
ト単位のデータでブロックを構成する。ＥＣＣ付加部５
３では、媒体で発生するビット誤りやバースト誤りの双
方に対処するための誤り訂正符号の検査符号を付加す
る。ＭＮ変換部５４では、Ｍビットの符号を直流平衡の
とれたＮビットの符号（Ｍ＜Ｎ）に変換する。ＩＤ符号
付加部５５では、ブロック毎に、同期、ブロック情報な
どからなるＩＤ符号を付加し、伝送・記録データＶＴを
出力する。記録制御部５６は、これら動作に必要な制御
信号ＲＣＴ、およびＩＤ符号をつくる。

【００４５】図１０(ｂ)に示すチャネル復号化部７で
は、受信した伝送・記録データＶＴ′はＩＤ符号検出部
５７に入力し、ＩＤ符号の検出を行う。そして、再生制
御部５８は、検出したＩＤ符号を基準にし、復号化に必
要な制御信号ＰＢＣＴをつくる。ＮＭ変換部５９では、
Ｎビットの符号をもとのＭビットの符号に変換する。Ｅ
ＣＣ訂正部６０は、検査符号をもとに符号誤りの訂正処
理を行う。そして、誤り訂正が不能な符号誤りに対して
は、符号誤り領域情報ＥＦを出力する。デブロック化部
６１では、各ブロックのデータを統合して、復号した記
録符号データＶＲ′を出力する。

【００４６】この実施例におけるＥＣＣ符号の一構成例
を図１１に示す。ビット誤り，バースト誤りの双方を効
率よく訂正する様に、内符号，外符号を二次元的に配置
する。そして、内符号ではビット誤りや短いバースト誤
りを訂正する。外符号では内符号で訂正不能な符号誤り
を訂正する。

【００４７】この様に、本発明の第一の実施例によれ
ば、圧縮効率が良く、かつ、耐エラー特性の優れた画像
信号の符号化装置を実現することができる。

【００４８】つぎに、本発明の第二の実施例について、
図１２に示すブロック図により説明する。これは、適合
符号化処理により、固定のビットレートで符号化を行う
に好適なものである。

【００４９】符号化部では、入力画像信号ＶＩを画像前
処理部１に入力し、フォーマット変換（例えばインタレ
ース走査系の信号からフレーム信号を合成）によりピク
チャ画像を構成し、スライス，マクロブロック，ブロッ
クに分割して、符号化画像信号ＶＳを生成する。

【００５０】画像符号化部２では、例えば、蓄積メディ
ア用動画像符号化標準のＭＰＥＧに準拠した高能率符号
化の処理を行い、図２（ｃ）に示したデータ構造の画像
符号化データＶＣを生成する。符号化ビット数計測部６
２では、符号化レイヤの、例えば、ＧＯＰ層単位，ピク
チャ層単位，マクロブロック層単位などで、符号化ビッ
ト数の累積値を計測し、その結果をコマンド信号ＣＭＤ
として出力する。符号化制御部３では、コマンド信号Ｃ
ＭＤの値に応じて、適合符号化処理を行う領域を設定
し、固定のビットレートで符号化を行うに必要な符号化
パラメータ（例えば、量子化サイズ，可変長符号化特性
など）の情報ＣＰ、および制御信号ＣＴをつくる。

【００５１】データ時系列変換部４は、図３（ａ)(ｂ）
に示した時系列変換の処理を行い、図３（ｃ）に示すデ
ータ構造の記録符号データＶＲを生成する。

【００５２】チャネル符号化部５は、所定の信号処理、
例えばパケット化，誤り訂正符号の付加などを行い、所
定の形態の伝送・記録データＶＴを生成し、伝送蓄積媒
体６で伝送，記録する。

【００５３】一方、復号化部では、伝送蓄積媒体６の出
力信号ＶＴ′はチャネル復号化部７に入力し、符号誤り
の訂正，デパケット化などの処理を行い、記録符号デー
タＶＲ′を復号する。

【００５４】データ時系列逆変換部８は、時系列の逆変
換処理を行い、図２（ｃ）に示したデータ構造の画像符
号化データＶＣ′を復号する。

【００５５】画像復号化部９では、ＭＰＥＧ復号化の所
定の信号処理を行い、符号化画像信号ＶＳ′を復号す
る。復号化制御部１０は、符号化パラメータ情報ＣＰを
もとに、復号化処理に必要な制御信号ＤＴをつくる。ま
た、画像符号化データＶＣ′の符号誤り領域情報をもと
に、符号誤りを含むブロックの情報ＥＣＦをつくる。

【００５６】画像後処理部１１は、情報ＥＣＦをもとに
誤り修整処理（符号誤りを含んだブロックは、相関の強
い修整信号で置換）、および画像フォーマットの変換処
理を行い、復号した画像信号Ｖ０を出力する。

【００５７】図１３は、本実施例における適合符号化処
理の概要を示す。符号化ビット数の累数値が小さい時に
は、ピクチャ画像の全領域を通常のノーマル特性の符号
化パラメータで符号化処理を行う。一方、累積値が設定
値を越える場合には、ピクチャ画像の両端部のドットで
示す適合符号化領域を設ける。そして、この領域では符
号化処理を粗い特性の符号化パラメータで行い、符号化
ビット数の低減を図る。なお、累積値が固定ビットレー
ト値に近づく程、この適合符号化領域は段階的に拡大し
て符号化処理を行い、固定ビットレートによる符号化を
実現する。なお、適合符号化領域では若干の画質劣化が
生じるが、画像信号の多くは主要場面を画面の中央部に
配置した構成図で撮像するため、この劣化は視覚的には
ほとんど気にならない。

【００５８】この様に、本発明の第二の実施例によれ
ば、圧縮効率が良く、耐エラー特性に優れ、かつ、固定
ビットレートで符号化を行う画像信号の符号化装置が実
現できる。

【００５９】つぎに、図１４に示すブロック図により、
本発明の第三の実施例を説明する。これは、ディジタル
記録方式の録画装置で符号化データの記録・再生を行う
に好適なものである。

【００６０】記録部では、入力画像信号ＶＩを画像前処
理部１に入力し、フォーマット変換（例えばインタレー
ス走査系の信号からフレーム信号を合成）でピクチャ画
像を構成し、これをスライス，マクロブロック，ブロッ
クに分割して、符号化画像信号ＶＳを生成する。

【００６１】画像符号化部２は、例えば、蓄積メディア
用動画像符号化標準のＭＰＥＧに準拠した高能率符号化
の処理を行い、図２(ｃ)に示すデータ構造の画像符号化
データＶＣを生成する。符号化ビット数計測部６２は、
符号化レイヤの例えばＧＯＰ層単位，ピクチャ層単位，
マクロブロック層単位などで、符号化ビット数の累積値
を計測し、その結果をコマンド信号ＣＭＤとして出力す
る。符号化制御部３では、コマンド信号ＣＭＤの数値に
応じて、適合符号化処理を行う領域を設定し、固定のビ
ットレートで符号化を行うに必要な符号化パラメータ
（量子化サイズ，可変長符号化特性など）の情報ＣＰ、
および制御信号ＣＴをつくる。

【００６２】チャネル分割部６３では、ピクチャ画像
を、例えば、画面上下二分割した領域に対応した画像符
号化データＶＣＡ，ＶＣＢに分割する。データ時系列変
換部４では、図３（ａ)(ｂ）に示した時系列変換の処理
を行い、図３（ｃ）のデータ構造の記録符号データＶＲ
Ａ，ＶＲＢを生成する。チャネル符号化部５は、誤り訂
正符号の付加，直流遮断の影響を避けるために直流平衡
の取れた符号に変換するＭＮ変換処理などを行い、所定
の形態の記録データＶＴＡ，ＶＴＢを生成する。そし
て、この信号を蓄積媒体６４（テープ，ディスク等）に
記録する。

【００６３】一方、再生部では、再生データＶＴＡ′，
ＶＴＢ′はチャネル復号化部７に入力し、ＮＭ変換，符
号誤りの訂正などの処理を行い、記録符号データＶＲ
Ａ′，ＶＲＢ′を復号する。データ時系列逆変換部８で
は時系列の逆変換処理を行い、図２（ｃ）に示したデー
タ構造の画像符号化データＶＣＡ′，ＶＣＢ′を復号す
る。そして、チャネル統合部６５は両者のデータを統合
して、画像符号化データＶＣ′を生成する。

【００６４】画像復号化部９では、所定のＭＰＥＧ復号
化の信号処理を行い、符号化画像信号ＶＳ′を復号す
る。復号化制御部１０は、符号化パラメータ情報ＣＰを
もとに、復号化処理に必要な制御信号ＤＴをつくる。ま
た、画像符号化データＶＣ′の符号誤り領域情報をもと
に、符号誤りを含むブロックの情報ＥＣＦを生成する。

【００６５】画像後処理部１１は、情報ＥＣＦをもとに
誤り修整処理（符号誤りを含むブロックの信号は、相関
の強い修整信号で置換）、および画像フォーマットの変
換処理を行い、復号した画像信号ＶＯを出力する。

【００６６】図１５は、本実施例におけるチャネル分
割，記録フォーマットの一例である。同図１５（ａ）は
ピクチャ画像を画面上，下に二分割したチャネル分割を
示し、チャネルＡでは画面上部、チャネルＢでは画面下
部の領域の信号を記録・再生する。図中、Ａ１，Ａ２，
…，Ｂ１，Ｂ２，…はそれぞれ図３（ａ)(ｂ）に示した
マクロブロックセグメント層ＭＢＳＬに対応する。ま
た、図３（ｃ）はテープ上の記録フォーマットを示す。
トラックＡ，トラックＢにはそれぞれチャネルＡ，チャ
ネルＢの記録データＡ１，Ａ２，…，ＡＮ，Ｂ１，Ｂ
２，…ＢＮを記録する。そして、複数トラック（同図で
は２トラック）でＧＯＰ層のデータを記録する。

【００６７】図１６は、可変速再生時における画像再生
特性図で、同図（ａ）はテープ上でのヘッドのスキャン
動作、同図（ｂ)(ｃ）は１スキャン期間で得られる再生
画像の領域を示す。

【００６８】図１６（ａ）に示す様に、ノーマル再生の
時は、ヘッドＡ，ＢはそれぞれトラックＡ，Ｂをスキャ
ンする動作で、各チャネルの信号を再生する。一方、記
録時とは異なる速度で再生を行う可変速再生では、ヘッ
ドＡ，Ｂは複数トラックをまたいでスキャン（図は二倍
速再生の例）する動作で、信号を再生する。

【００６９】図１６（ｂ)(ｃ）は、この二倍速再生時
に、ヘッドＡ，Ｂの再生信号の領域、および再生画像の
領域を示す。（ｂ）は本発明による時系列変換を行った
記録符号データの系で記録した場合、（ｃ）は従来方式
による画像符号化データの系で記録した場合である。本
発明では、マクロブロックセグメント層の形態で記録す
るため、ＧＯＰ層の各ピクチャ画像の同一位置のマクロ
ブロック領域のデータが全て再生でき、一回のスキャン
により、ピクチャ画像の半分の領域の画像を再生するこ
とができる。一方、従来方式では、ＧＯＰ層の各ピクチ
ャ画像の同一位置のマクロブロック領域のデータは間欠
的にしか再生できないため、一回のスキャンにより再生
できる画像領域も大幅に減少する。すなわち、本発明で
は、可変速再生時にも、優れた画像再生特性が実現でき
る。

【００７０】なお、本実施例における各ブロック部は第
一の実施例と同様な構成で実現できるため、説明は省略
する。

【００７１】この様に、本発明の第三の実施例によれ
ば、圧縮効率が良く、耐エラー特性に優れ、また、可変
速再生などの特殊再生でも画像再生特性の優れた、ディ
ジタル記録方式の録画装置が実現できる。

【００７２】なお、実施例の説明は、蓄積メディア用動
画像符号化標準ＭＰＥＧの場合で示した。しかし、例え
ば、ＣＣＩＴＴ勧告Ｈ．２６１に準拠したビデオ符号
化、あるいは、他の種々な高能率符号化の信号に対して
も、本発明を適用することができる。

【００７３】

【発明の効果】本発明によれば、圧縮効率が良く、耐エ
ラー特性に優れた画像信号の符号化装置が実現できる。
また、特殊再生での画像再生特性の優れた画像信号のデ
ィジタル記録方式の録画装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例のブロック図。

【図２】ＭＰＥＧビデオ符号化の説明図。

【図３】本発明による記録符号データ生成の説明図。

【図４】符号誤り伝播の特性図。

【図５】画像前処理部，後処理部の第一の実施例のブロ
ック図。

【図６】画像前処理部，後処理部の第二の実施例のブロ
ック図。

【図７】画像符号化部，復号化部の一実施例のブロック
図。

【図８】データ時系列変換部，逆変換部の一実施例のブ
ロック図。

【図９】チャネル符号化部，復号化部の第一の実施例の
ブロック図。

【図１０】チャネル符号化部，復号化部の第二の実施例
のブロック図。

【図１１】ＥＣＣ符号の説明図。

【図１２】本発明の第二の実施例のブロック図。

【図１３】第二の実施例における適合符号化処理の説明
図。

【図１４】本発明の第三の実施例のブロック図。

【図１５】第三の実施例におけるチャネル分割，記録フ
ォーマットの説明図。

【図１６】可変速再生時における画像再生の特性図。

【符号の説明】

１…画像前処理部、２…画像符号化部、３…符号化制御
部、４…データ時系列変換部、５…チャネル符号化部、
６…伝送蓄積媒体、７…チャネル復号化部、８…データ
時系列逆変換部、９…画像復号化部、１０…復号化制御
部、１１…画像後処理部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 9/808 Ｈ０４Ｎ 9/80 Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像信号を高能率符号化により情報量を圧
縮して伝送，蓄積する画像信号の符号化装置において、
高能率符号化した画像符号化データの順列を入れ換える
時系列変換の処理により伝送，蓄積の記録符号データを
生成する手段を設け、伝送，蓄積で発生するバースト誤
りが復号化処理により伝播されるエラー伝播の領域が、
記録符号データの系では画像符号化データの系に較べて
減少する様に時系列変換の処理を行うことを特徴とする
画像信号の符号化装置。
【請求項２】請求項１において、高能率符号化は、蓄積
メディア用動画像符号化標準MPEGに準拠したビデオ符号
化であり、符号化レイヤのＧＯＰ層を構成するピクチャ
画像の同一領域のマクロブロック層の画像符号化データ
を同一のセグメント層に配列する時系列変換の処理で記
録符号データを生成する画像信号の符号化装置。
【請求項３】請求項２において、符号化パラメータを適
合的に制御する適合符号化処理の手段を設け、符号化レ
イヤのＧＯＰ層単位，ピクチャ層単位，スライス層単
位，マクロブロック層単位のいずれかでは、画像符号化
データのビット数が一定数になるビデオ符号化を行う画
像信号の符号化装置。
【請求項４】請求項３項において、前記適合符号化処理
の手段は、ピクチャ画像の画像周辺部のマクロブロック
領域の画像信号に対して適用する画像信号の符号化装
置。
【請求項５】請求項１，２，３または４において、記録
符号データは、複数個のチャネルに分割して伝送，蓄積
する画像信号の符号化装置。
【請求項６】請求項１，２，３，４または５において、
ディジタル記録方式により、前記記録符号データを蓄積
媒体に記録，再生する画像信号の符号化装置。