JPH07336692A - デジタル伝送システムの誤り訂正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、伝送される映像情報をより最適に
圧縮する階層誤り訂正方式であって、重要な映像情報に
ついてはスレッシュホールドＣ／Ｎ以下でも再生するこ
とを可能とし得るデジタル伝送システムの誤り訂正装置
を提供することを目的としている。 【構成】デジタル映像信号を、所定のブロック単位でフ
レーム内符号化またはフレーム間予測符号化して複数の
階層構造からなる可変長符号に変換し、この可変長符号
を固定長にパケット化し、このパケットを多重化してフ
レームを構成するデジタル伝送システムにおいて、各階
層のヘッダ情報やフレーム内符号化ブロックに対して誤
り訂正能力の高い第１の誤り訂正符号を付加し、フレー
ム間予測符号化ブロックに対して誤り訂正能力の低い第
２の誤り訂正符号を付加するように構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、デジタル化された映
像信号に圧縮符号化処理を施して伝送するデジタル伝送
システムに係り、特にその誤り訂正装置の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、動画に対応した映像信号
をデジタル化して伝送するシステムにあっては、映像信
号に圧縮符号化処理を施すために、従来より種々の符号
化方式が提案されてきている。そして、最近では、現状
のアナログ伝送方式による表示画面以上の高解像度が得
られる標準的な符号化方式として、ＭＰＥＧ（Moving P
icture Experts Group）２方式が一般化される状況にな
ってきている。

【０００３】図３は、伝送路による誤り率が比較的大き
い衛星回線等で採用されている連接符号化方式を用いた
送信システムの構成を示している。すなわち、入力端子
１１に供給された映像信号は、映像に適応して動き補償
の有／無や、フレーム内符号化信号／フレーム間予測符
号化信号か、フレームＤＣＴ（離散コサイン変換）／フ
ィールドＤＣＴか等を、マクロブロック単位で選択され
た後、ソースコーディング回路１２で可変長符号化処理
が施される。

【０００４】このソースコーディング回路１２で可変長
符号化された映像信号は、外符号化回路１３に供給され
て固定長Ｎバイトにパケット化された後、多重化回路１
４に供給されて固定長のフレーム構成に変換される。こ
のとき、他の情報（例えば音声や他のチャンネルの映像
信号等）も同一のキャリアで伝送する場合には、外符号
化回路１３のパケットヘッダに情報識別ビットを設け、
多重化回路１４により情報量に応じてパケットの最大個
数を設定し、その個数情報をソースコーディング回路１
２の出力バッファに帰還することにより画像圧縮におけ
る量子化レベルを制限して、映像信号の情報量を加減す
ることで伝送を実施している。

【０００５】そして、多重化回路１４でフレーム構成と
なされた映像信号は、インターリーブ回路１５に供給さ
れてインターリーブ処理が施された後、内符号化回路１
６に供給されて伝送路に適した固定の拘束長及び符号化
率で畳み込み符号化処理が施される。その後、この内符
号化回路１６で畳み込み符号化処理が施された映像信号
は、変調回路１７に供給されて例えばＰＳＫ（Phase Sh
ift Keying）等のデジタル変調処理が施されて、出力端
子１８を介して図示しない伝送路に送出されるようにな
る。

【０００６】図４（ａ）〜（ｅ）及び（ｆ）は、このよ
うな連接符号化方式により伝送される１チャンネルの映
像情報のビットストリーム構成及びフレーム構成を示し
ている。一般に、ＭＰＥＧでは、映像信号は様々な符号
化処理レベルに応じて５層の階層構造を持ち、ＧＯＰ
（グループ・オブ・ピクチャーズ）層と、ピクチャー層
と、スライス層と、マクロブロック層と、ブロック層
（８×８画素ＤＣＴブロック）とからなる可変長符号と
なる。

【０００７】すなわち、上記ソースコーディング回路１
２から出力されたＧＯＰ層は、図４（ａ）に示すよう
に、ヘッダＨG と、フレーム内符号化されたＩピクチャ
ーと、前後フレーム間予測符号化されたＢピクチャー
と、前フレーム間予測符号化されたＰピクチャーとから
構成されており、リフレッシュの必要性から通常１０ピ
クチャー以下で構成されている。図４（ａ）では、映像
のフレーム順にＩ１〜Ｂ１〜Ｂ２〜Ｐ１〜Ｂ３……のビ
ットストリームとしているが、送出順序は予測順に同期
してＩ１〜Ｐ１〜Ｂ１〜Ｂ２〜Ｐ２……となる。

【０００８】そして、ピクチャー層は、図４（ｂ）に示
すように、ヘッダＨP と、３０個のスライスＳ１〜Ｓ３
０とから構成され、スライス層は、図４（ｃ）に示すよ
うに、ヘッダＨS と、４５個のマクロブロックＭ１〜Ｍ
４５とから構成されている。ここで、マクロブロック層
は、図４（ｄ）に示すように、ヘッダＨMBと、輝度符号
Ｙの４ＤＣＴブロックと、色差符号Ｃｒ，Ｃｂの１ＤＣ
Ｔブロックとから構成され、マクロブロック単位で動き
補償の有／無や、フレーム内符号化信号／フレーム間予
測符号化信号、フレームＤＣＴ／フィールドＤＣＴ、量
子化スケール等を決定されるため、マクロブロックタイ
プ制御ビットがヘッダＨMBに割り当てられている。

【０００９】このように可変長符号化された映像データ
は、外符号化回路１３により、図４（ｅ）に示すよう
に、送出順にデータの種類等を識別するヘッダＨR を備
えた固定のＮバイトパケットに構成される。なお、図４
（ｅ）において、斜線で示す部分が誤り訂正用のチェッ
クバイトであり、チェックバイトのデータ量をＮ−Ｋと
すると、誤り訂正能力は（Ｎ−Ｋ）／２となる。そし
て、このＮバイトパケットデータは、多重化回路１４に
より、図４（ｆ）に示すようなフレーム構成となされ
る。このフレーム構成において、データの大きさによっ
ては、例えばマクロブロックＭ３，Ｍ６のように２つの
パケットに分離されることもある。

【００１０】しかしながら、上記のような従来の誤り訂
正方式では、ブロック符号及び畳み込み符号共に固定の
誤り訂正能力であるため、伝送可能な情報ビットは伝送
系の帯域により一義的に決定され、映像によっては圧縮
度が大き過ぎて解像度が低下するという問題が生じるこ
とになる。また、伝送された映像信号を受信する側にと
っては、スレッシュホールドＣ／Ｎまでは受信Ｃ／Ｎに
関係なく同程度の画質の映像を見ることができるが、ス
レッシュホールドＣ／Ｎ以下になると急激に画質が劣化
するという不都合が生じる。このため、スレッシュホー
ルド近くのＣ／Ｎで受信している視聴者にとっては、全
ての情報を急激に失うことになり、緊急放送等を考慮す
ると大きな問題となる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、誤り訂
正能力を一定にし、伝送帯域から与えられる情報量に対
応するように映像の量子化レベルのみを制御する従来の
誤り訂正方式では、映像にとっては最適な圧縮率になっ
ていない場合があるとともに、スレッシュホールド以下
のＣ／Ｎでは急激に画質が劣化するという問題を有して
いる。

【００１２】そこで、この発明は上記事情を考慮してな
されたもので、伝送される映像情報をより最適に圧縮す
る階層誤り訂正方式であって、重要な映像情報について
はスレッシュホールドＣ／Ｎ以下でも再生することを可
能とし得る極めて良好なデジタル伝送システムの誤り訂
正装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明に係るデジタル
伝送システムの誤り訂正装置は、デジタル化された映像
信号に対して、所定のブロック単位でフレーム内符号化
処理及びフレーム間予測符号化処理を選択的に施して複
数の階層構造からなる可変長符号に変換し、この可変長
符号化された映像信号を固定長にパケット化し、このパ
ケットを多重化することでフレームを構成するデジタル
伝送システムを対象としている。そして、各階層のヘッ
ダ情報やフレーム内符号化処理されたブロックに対して
誤り訂正能力の高い第１の誤り訂正符号を付加し、フレ
ーム間予測符号化処理されたブロックに対して誤り訂正
能力の低い第２の誤り訂正符号を付加するように構成し
たものである。

【００１４】

【作用】上記のような構成によれば、受信Ｃ／Ｎが大き
いときには全ての符号を再生でき、特に画像符号の大半
を占めるフレーム間予測符号化処理されたブロックの情
報量が増加しているため、画質を向上させることができ
る。また、受信Ｃ／Ｎが小さいときにはヘッダ情報とフ
レーム内符号化処理されたブロックしか再生されない
が、フレーム内符号化処理されたブロックで補間した画
像の再生は可能であるため、従来のスレッシュホールド
以下のＣ／Ｎで急激に画質が劣化することを防止するこ
とができる。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して詳細に説明する。図１において、図３と同一部分
には同一符号を付して示している。すなわち、上記ソー
スコーディング回路１２で可変長符号化処理が施された
映像信号のビットストリームは、外符号化回路１９に供
給されて、ヘッダやマクロブロックタイプが識別され、
その識別結果に基づいて、マクロブロック単位で映像の
重要度に応じて設定された３通りの誤り訂正符号が選択
的に付加された後、固定長Ｎバイトにパケット化されて
多重化回路２０に出力される。

【００１６】この多重化回路２０は、外符号化回路１９
から出力されるパケットが所定の個数になると固定長の
フレームを構成し、インターリーブ回路１５に出力する
とともに、所要のマクロブロック数及びフレーム内の不
整合損失が小さくなるようにソースコーディング回路１
２の量子化レベルを調整している。

【００１７】図２（ａ）〜（ｅ）及び（ｆ）は、１チャ
ンネルの映像情報のビットストリーム構成及びフレーム
構成を示している。すなわち、上記ソースコーディング
回路１２から出力されたＧＯＰ層，ピクチャ層，スライ
ス層及びマクロブロック層は、それぞれ図２（ａ）〜
（ｄ）に示すように、先に図４（ａ）〜（ｄ）に示した
ものと同様な構成となっている。

【００１８】ここで、外符号化回路１９では、Ｉピクチ
ャマクロブロック及びヘッダと、Ｐピクチャの動き補償
無しでフレーム内符号マクロブロックと、Ｂピクチャの
動き補償無しでフレーム内符号マクロブロックとに対し
ては、図２（ｅ）の（ｅ１），（ｅ３），（ｅ６）に示
すように、データ量の多いＮ−Ｋ１バイトのチェックバ
イト（図２に斜線で示す）を付加し、強力な誤り訂正能
力を持たせるようにしている。このチェックバイトは、
例えばリードソロモン（ＲＳ）符号で構成されている。

【００１９】また、Ｐピクチャの動き補償有りでフレー
ム間予測符号マクロブロックに対しては、図２（ｅ）の
（ｅ２）に示すように、従来と同様なＮ−Ｋ２バイトの
チェックバイトを付加し、従来と同程度の誤り訂正能力
を持たせるようにしている。さらに、Ｐピクチャの動き
補償無しでフレーム間予測符号マクロブロックと、Ｂピ
クチャの動き補償有りでフレーム間予測符号マクロブロ
ックと、Ｂピクチャの動き補償無しでフレーム間予測符
号マクロブロックとに対しては、図２（ｅ）の（ｅ
４），（ｅ５），（ｅ７）に示すように、従来よりデー
タ量の少ないＮ−Ｋ３バイトのチェックバイトを付加
し、誤り訂正能力を従来より緩和して情報量を増大させ
るようにしている。

【００２０】そして、外符号化回路１９から出力される
Ｎバイトパケットデータは、多重化回路２０により、図
２（ｆ）に示すようなフレーム構成となされる。フレー
ム構成を、フレーム間予測符号マクロブロックが多いＰ
１ピクチャで時系列的に説明すると、Ｐ１ピクチャのヘ
ッダＨP と、その下の階層であるスライスＳ１０のヘッ
ダＨS とは、共にＮ−Ｋ１なるチェックバイトのパケッ
トとし、マクロブロックＭ１０は動き補償有りでフレー
ム間予測符号マクロブロックであるため、Ｎ−Ｋ２なる
チェックバイトのパケットとし、マクロブロックＭ１１
はフレーム内符号マクロブロックであるためヘッダＨS
と同一のパケットとし、マクロブロックＭ１２は動き補
償無しでフレーム間予測符号マクロブロックであるた
め、Ｎ−Ｋ３なるチェックバイトのパケットとしてい
る。

【００２１】このように、順次３種類のパケットを満た
していき、ｍ個のパケットで所要のマクロブロック数を
構成できるように、ソースコーディング回路１２の量子
化レベルが調整される。フレーム内のパケットの種類は
画像によって変化するため、パケットの種類別個数や誤
り訂正能力等の情報をフレーム制御ヘッダＨFFに挿入す
るようにしている。また、フレーム構成において、従来
と同様に、マクロブロックはフレーム間に分割せずフレ
ーム内で処理するため、フレーム期間内に誤り訂正能力
に応じた画像を再生することができる。

【００２２】したがって、上記実施例のような構成によ
れば、受信Ｃ／Ｎが大きいときには全ての符号を再生で
きるので、動画像符号の大半を占めるフレーム間予測符
号マクロブロックの情報量が増加しているため、画質を
向上させることができる。また、受信Ｃ／Ｎが小さいと
きにはヘッダとフレーム内符号マクロブロックしか再生
されないが、フレーム内符号マクロブロックで補間した
画像の再生は可能であり、最悪でもＩピクチャは再生す
ることができるため、従来のスレッシュホールド以下の
Ｃ／Ｎで急激に画質が劣化することを防止することがで
きる。なお、この発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形し
て実施することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
伝送される映像情報をより最適に圧縮する階層誤り訂正
方式であって、重要な映像情報についてはスレッシュホ
ールドＣ／Ｎ以下でも再生することを可能とし得る極め
て良好なデジタル伝送システムの誤り訂正装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るデジタル伝送システムの誤り訂
正装置の一実施例を示すブロック構成図。

【図２】同実施例におけるビットストリーム構成及びフ
レーム構成を説明するために示す図。

【図３】従来の連接符号化方式を用いた送信システムを
示すブロック構成図。

【図４】同従来システムにおけるビットストリーム構成
及びフレーム構成を説明するために示す図。

【符号の説明】

１１…入力端子、１２…ソースコーディング回路、１３
…外符号化回路、１４…多重化回路、１５…インターリ
ーブ回路、１６…内符号化回路、１７…変調回路、１８
…出力端子、１９…外符号化回路、２０…多重化回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 デジタル化された映像信号に対して、所
   定のブロック単位でフレーム内符号化処理及びフレーム
   間予測符号化処理を選択的に施して複数の階層構造から
   なる可変長符号に変換し、この可変長符号化された映像
   信号を固定長にパケット化し、このパケットを多重化す
   ることでフレームを構成するデジタル伝送システムにお
   いて、前記各階層のヘッダ情報や前記フレーム内符号化
   処理されたブロックに対して誤り訂正能力の高い第１の
   誤り訂正符号を付加し、前記フレーム間予測符号化処理
   されたブロックに対して誤り訂正能力の低い第２の誤り
   訂正符号を付加するように構成してなることを特徴とす
   るデジタル伝送システムの誤り訂正装置。
2. 【請求項２】 前記誤り訂正能力の高さを示すデータ
   を、前記フレームのヘッダ情報に加えることを特徴とす
   る請求項１記載のデジタル伝送システムの誤り訂正装
   置。
3. 【請求項３】 デジタル化された映像信号に対して、所
   定のブロック単位でフレーム内符号化処理及びフレーム
   間予測符号化処理を選択的に施して複数の階層構造から
   なる可変長符号に変換し、この可変長符号化された映像
   信号を固定長にパケット化し、このパケットを多重化す
   ることでフレームを構成するデジタル伝送システムの誤
   り訂正方法において、前記各階層のヘッダ情報や前記フ
   レーム内符号化処理されたブロックに対して誤り訂正能
   力の高い第１の誤り訂正符号を付加し、前記フレーム間
   予測符号化処理されたブロックに対して誤り訂正能力の
   低い第２の誤り訂正符号を付加するように構成してなる
   ことを特徴とするデジタル伝送システムの誤り訂正方
   法。