JPH09294268A

JPH09294268A - 画像符号化装置

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Publication number: JPH09294268A
Application number: JP10802996A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Okada; 豊岡田; Kenichi Tominaga; 憲一冨永; Takayuki Kobayashi; 孝之小林; Norihiko Nagai; 律彦永井; Ryuji Saito; 隆二西塔; Hideo Arai; 英雄新井
Original assignee: GRAPHICS COMMUN LAB KK; Hitachi Ltd
Current assignee: GRAPHICS COMMUN LAB KK; Hitachi Ltd
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 1997-11-11
Anticipated expiration: 2016-04-26
Also published as: JP3141149B2

Abstract

(57)【要約】【課題】分割画面のデータを複数個の符号化器により
並列処理して符号化して圧縮データを出力する際に、簡
単な制御によってビットストリームとして正確に出力す
る画像符号化装置を提供すること。【解決手段】符号化器(０〜７)のひとつの符号化器
(０)の検出制御部(９７)が一時記憶部(９６)へ境界識別
コードが転送されたことを検出し、この符号化器(０)の
第１行目の圧縮データ出力の後、直ちに第２行目の圧縮
データ出力を行わせるのではなく、第１行目の圧縮デー
タ出力の後は圧縮データ出力動作を停止させるととも
に、隣接する右の分割画面の画像データの符号化・圧縮
データ出力を行う符号化器(１)の第１行目の圧縮データ
出力を開始させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像符号化装置、
特に並列処理によりディジタル圧縮された画像を符号化
する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像データをディジタル表現して伝送ま
たは蓄積する場合、伝送または蓄積するデータ量を削減
するために符号化が行われる。このような符号化の方法
としては、画像情報（画像データ）の時間的または空間
的相関性を利用して冗長度を少なくする方法がある。

【０００３】一方、時間的相関性を利用して冗長度を少
なくする方法として、２画面（フレーム）の差分を符号
化したり、画像の動きを検出して、動き補償を行ったり
するものがある。また、空間的相関性して冗長度を少な
くを利用する方法として、画像を所定の大きさのブロッ
ク（例えば、縦方向、横方向とも８画素ずつ）に分け
て、ブロック内のデータを直交変換し、変換係数をスキ
ャン変換し（例えば、低周波数成分から高周波数成分の
順に並び変える）、可変長符号化を行うものがある。IT
U-Tが標準を定めた画像符号化方式H.261やH.263、ま
た、MPEG（Moving Picture Experts Group）が標準を定
めた画像符号化方式（以下、MPEGと略す）は、上記２つ
の方法を併用するものとなっている。このMPEGにはMPEG
1とMPEG2の２つがあり、MPEG1の勧告はISO/IEC11172-
2、MPEG2の勧告はISO/IEC13818-2に記載されている。本
発明はこれらのいずれにも適用可能である。

【０００４】図１７は、このような一般的な方法によ
り、符号化されたデータを生成する画像符号化装置の構
成例である。

【０００５】図１７において、１７１は符号化のフレー
ム順を入れ替えるためのリオーダ制御部、１７２は符号
化フレームと参照フレームの差分を演算する減算器、１
７３はディスクリート・コサイン・変換を行うＤＣＴ
部、１７４は量子化器、１７５はスキャン変換器、１７
６は可変長符号化部、１７７はビットストリーム出力バ
ッファの制御を行うバッファ制御部である。また１７８
は逆量子化器、１７９は逆ディスクリート・コサイン・
変換を行う逆DCT部、１７１０は再生画像を生成する加
算器、１７１１、１７１２はそれぞれ参照画像を蓄積す
る前方予測フレームメモリ、後方予測フレームメモリ、
１７１３は符号化フレームと参照画像の動き補償を行う
動き補償器、１７１４は参照画像に対する符号化フレー
ムの動きを検出する動きベクトル検出器である。１７
８、１７９、１７１０、１７１１、１７１２は復号機能
を有し、符号器と復号器の整合性を確保するために符号
器内に設けるもので、局所復号器と呼ばれる。１７１５
は符号化すべきフレームに割り当てられる符号量を制御
したり、量子化のステップを制御したりする制御部であ
る。

【０００６】次に、図１７に示した一般的な画像符号化
装置の動作について説明する。本発明はMPEGなどの種々
の画像符号化装置に適用できるが、MPEG2のハイレベル
として定められているHDTV画像を符号化する場合を例に
説明する。

【０００７】HDTV画像の１フレームは図１８のように横
１９２０画素、縦１０８０ラインから成る。これを横、
縦とも１６画素ずつに分割する。１分割の単位をマクロ
ブロックと呼ぶ（以下、MBと略す）。１枚のフレーム
は、横１２０MB、縦６８MB、全部で８１６０MBに分割さ
れる。

【０００８】一方、HDTV画像は所定のフレームの順に、
前後のフレームを参照しながら符号化される。過去のフ
レームから現在のフレームを予測する場合を前方予測、
未来のフレームから現在のフレームを予測する場合を後
方予測、過去、未来両方のフレームから現在のフレーム
を予測する場合を双方向予測という。フレーム間予測を
用いないで符号化されるフレームをイントラフレーム
（Iフレーム）、前方予測により符号化されるフレーム
を前方予測フレーム（Pフレーム）、双方向予測により
符号化されるフレームを双方向予測フレーム（Bフレー
ム）と呼ぶ。Pフレーム、Bフレーム内の予測方法はマク
ロブロック毎に決定される。

【０００９】すなわち、Pフレーム内のマクロブロック
は動き補償をしないイントラマクロブロック、または前
方予測マクロブロックとなり、Bフレーム内のマクロブ
ロックはイントラマクロブロック、または前方予測マク
ロブロック、または後方予測マクロブロック、双方向予
測マクロブロックのいずれかになる。

【００１０】さて、PフレームP0、BフレームB2、Bフレ
ームB3、IフレームI1、BフレームB5、BフレームB6、Pフ
レームP4、BフレームB8、BフレームB9、PフレームP7の
順の入力フレームを符号化する例を図１９に示す。同図
に示した矢印は予測の方向を示している。Bフレームを
符号化するためには、その両側の参照フレームが先に符
号化されていなければならない。そこで、符号化の順
は、P0、I1、B2、B3、P4、B5、B6、P7、B8、B9のように
なる。入力画像を符号化の順に並び替える操作をリオー
ダと呼ぶ。図１７のリオーダ制御部１７１はこの操作を
実行する。さらに前処理フィルタ、カラー信号のダウン
サンプリングなどの処理も１７１で行われる。予測方法
は上述したようにマクロブロック毎に決定される。

【００１１】符号化するマクロブロックと似ている画像
を参照フレームから探して、両者の誤差を符号化する。
それと共に、動いている量を動きベクトルとして符号化
する。上記のもっとも似ている部分を検索する処理を動
きベクトル検出と呼び、図１７の１７１４にて実行され
る。動きベクトル検出方法としては、画素毎の誤差の最
小の部分を検出する方法がよく知られている。また、も
っとも似ている部分を最終的に取り出して符号化する操
作を動き補償と呼び、図１７の１７１３にて実行され
る。さらに、符号化するマクロブロックともっとも似て
いる部分との誤差は、図１７の１７２にて算出される。
DCT１７３では、縦８画素、横８画素の単位で直交変換
がなされ、空間周波数成分の係数を生成する。さらにDC
T係数は、量子化器１７４により量子化される。この操
作は、DCT係数を所定の係数で割り算して、DCT係数の表
現精度を落として情報を圧縮するものである。次に、ス
キャン変換１７５により、DCT係数を低周波数から高周
波数の順に並び替え、可変長符号化器１７６により可変
長符号化される。また。前述した動きベクトルなどの付
帯情報も１７６により、可変長符号化される。

【００１２】バッファ制御部１７７では、このようにし
て得られたビットストリームは、出力バッファに蓄積さ
れ、出力ビット量の平坦化がなされる。それと共に、出
力バッファを監視して発生符号量を検出し、発生符号量
が多すぎる場合は、量子化精度を粗くして発生符号量を
抑圧する。このような制御は制御部１７１５によって行
われる。逆量子化器１７８では、量子化の逆にDCT係数
に所定の係数を乗ずる。逆DCT１７９では、DCTと逆の演
算により空間周波数成分の係数から、実画像の誤差を再
生する。得られた誤差と動き補償後の画素とを、加算器
１７１０により加算することにより符号化したマクロブ
ロックが再生される。この再生データは、後のフレーム
の符号化に用いられる場合には、フレームメモリ１７１
１または１７１２に蓄積される。

【００１３】さて、HDTV画像のような大きな画像を符号
化するためには、膨大な処理が必要であり、これを実時
間で実行するために、処理を分散させる方法が知られて
いる。処理の分散方法には、画面分割法がある。これに
ついては、例えば、1994年テレビジョン学会年次大会予
講集171ページ『画面分割形HDTV符号化方式の諸特性』
あるいは、同予講集173ページ『HDTV画面分割符号化方
式の検討』に述べられている。画面分割の例を図２に示
す。この例ではHDTV画像を、縦３４マクロブロック、横
３０マクロブロックからなる８個の領域に分割し、各画
面を並列に符号化する。通常のTV画像は、NTSC方式の場
合、縦３０マクロブロック、横４４〜４５マクロブロッ
クであるので、図２のように分割された１画面より多く
のマクロブロックを含む。従って、NTSC方式の画像符号
化器と同等の処理能力を有する画像符号化器を８個並列
に動作させれば、HDTV画像の符号化が可能である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】一方、上述の如くHDTV
画像の如き大きな画面を８個に画面分割し、各分割画面
を８個の符号化器からなる画像符号化装置で並列処理す
る符号化方法が本発明者等により検討された。この８個
の符号化器は、大きな画面を図２に示すように行方向に
４つに分割し、列方向に２つに分割した分割画面のデー
タを並列処理で符号化する場合を考える。

【００１５】従って、このような並列処理の画像符号化
装置は全体として、大きな画面の同一行に存在する分割
画面のデータの符号化を複数の符号化器により並列に符
号化した後に、大きな画面の同一マクロブロック行の符
号化圧縮データをビットストリームとして出力する必要
が有る。

【００１６】また、大きな画面の第１マクロブロック行
目の画像データの符号化の終了後は、当然、次の第２マ
クロブロック行目の画像データの符号化の復号化が行わ
れる必要が有る。しかし、図２に示すように分割された
分割画面を符号化するに際して、４つの符号化器のそれ
ぞれは行方向に４つに分割された各分割画面の内部の画
像データに関して第１マクロブロック行目の符号化・圧
縮データ出力の後、直ちに第２マクロブロック行目の符
号化・圧縮データ出力を行おうとする。

【００１７】しかし、並列処理の画像符号化装置全体と
しては上記の如く大きな画面の同一マクロブロック行の
符号化圧縮データをビットストリームとして出力する必
要が有るので、行方向に４つに分割された分割画面に対
応する４つの符号化器は各分割画面の第１マクロブロッ
ク行目の圧縮データ出力を大きな画面の一番左から一番
右へ順次出力し、その後各分割画面の第２マクロブロッ
ク行目の圧縮データ出力を大きな画面の一番左から一番
右へ順次出力するように制御される必要が有る。すなわ
ち、図２に示した一番左上の分割画面の画像データの符
号化・圧縮データ出力を行う符号化器について着目する
と、第１マクロブロック行目の圧縮データ出力の後、直
ちに第２マクロブロック行目の圧縮データ出力を行わせ
るのではなく、第１マクロブロック行目の圧縮データ出
力の後は動作を停止させて、隣接する右の分割画面の画
像データの符号化・圧縮データ出力を行う符号化器の第
１マクロブロック行目の圧縮データ出力を行わせる必要
がある。このようにして、図２に示した一番右側の分割
画面の画像データの符号化・圧縮データ出力を行う符号
化器からの第１マクロブロック行目の圧縮データ出力の
完了の後に、図２に示した一番左上の分割画面の画像デ
ータの符号化・圧縮データ出力を行う符号化器は第２マ
クロブロック行目の圧縮データ出力を開始することがで
きる。

【００１８】以上のように大きな画面を複数個に画面分
割し、各分割画面を複数個の符号化器からなる画像符号
化装置で並列処理するためには、複数の符号化器の同一
マクロブロック行の圧縮データ出力は上記の如く制御さ
れなければならない。

【００１９】以上の様に各符号化器の圧縮データのビッ
トストリーム出力を所定の順序で切り替えるため、各符
号化器の発生する各圧縮データの発生符号量をＣＰＵな
どで集中監視して、出力を切り変える方法も本発明者等
により検討された。

【００２０】しかし、この方法では、圧縮データの発生
符号量を記憶しなければならず、制御が複雑になるとい
う欠点も明らかとされた。

【００２１】本発明は以上の様な背景によりなされたも
のであり、その目的とするところは、画像データの図面
分割により得られる各分割画面のデータを複数個の符号
化器により並列処理して符号化して圧縮データを出力す
る際に、簡単な制御によって分割前の画像データの同一
行の符号化圧縮データを最終ビットストリームとして正
確に出力することの可能な画像符号化装置器を提供する
ことにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の代表的実施形態は、画像データの伝送または
蓄積のデータ量を圧縮する画像符号化装置であって、画
像データから分割画面の各データを分離する分離器(SWi
n)と、上記分離器(SWin)によって分離された上記分割画
面のデータを符号化する複数の分割画面データ符号化器
(０〜７)と、上記複数の分割画面データ符号化器(０〜
７)の出力を合成することにより上記画像データの圧縮
データを生成する合成器(SWout)とを具備してなり、上
記分離器(SWin)が上記画像データを同一行で複数個に分
割した上記分割画面の各データを上記複数の分割画面デ
ータ符号化器(０〜７)に供給することにより、上記複数
の分割画面データ符号化器(０〜７)は上記分割画面の圧
縮データを生成し、上記複数の分割画面データ符号化器
(０〜７)から出力される上記分割画面の圧縮データに対
して、上記複数の分割画面データ符号化器(０〜７)が上
記分割画面の境界を示す境界識別コードを付加せしめる
如く動作し、上記複数の分割画面データ符号化器(０〜
７)の少なくともひとつの符号化器は、上記分割画面の
上記圧縮データを格納するバッファメモリ(９５)と、該
バッファメモリ(９５)から読み出されるデータを一時記
憶する一時記憶部(９６)と、上記一時記憶部(９６)から
のデータを出力して上記合成器(SWout)として動作する
出力部(９８)と、上記バッファメモリ(９４)から上記一
時記憶部(９６)へ上記境界識別コードが転送されたこと
を検出して該検出結果により上記出力部(９８)の動作を
制御する検出制御部(９７)とを有してなり、上記複数の
分割画面データ符号化器(０〜７)の上記ひとつの分割画
面データ符号化器(３)の上記検出制御部(９７)が上記一
時記憶部(９６)へ上記境界識別コードが転送されたこと
を検出した際には、該検出結果によって上記出力部(９
８)からのデータ出力を停止せしめ、さらに該検出結果
によって上記複数の分割画面データ符号化器(０〜７)の
他のひとつの分割画面データ符号化器(０)の上記出力部
(９８)からのデータ出力を開始せしめることを特徴とす
る(図２、図３、図９、図１０参照)。

【００２３】本発明の具体的な実施形態は、上記複数の
分割画面データ符号化器(０〜７)の各符号化器は、上記
分割画面の上記圧縮データを格納するバッファメモリ
(９５)と、該バッファメモリ(９５)から読み出されるデ
ータを一時記憶する一時記憶部(９６)と、上記一時記憶
部(９６)からのデータを出力して上記合成器(SWout)と
して動作する出力部(９８)と、上記バッファメモリ(９
４)から上記一時記憶部(９６)へ上記境界識別コードが
転送されたことを検出して該検出結果により上記出力部
(９８)の動作を制御する検出制御部(９７)とを有するこ
とを特徴とする。

【００２４】本発明の他の具体的な実施形態は、上記複
数の分割画面データ符号化器(０〜７)の各符号化器は、
動きベクトル検出器(１１４)と、動き補償器(１１３)
と、ディスクリート・コサイン変換部(１３)と、量子化
器(１４)と、可変長符号化部(１６)とを少なくとも有す
ることにより上記分割画面の圧縮データを生成すること
を特徴とする(図１参照)。

【００２５】一般に、画像データ全体の画質によって、
画像データの同一行の符号化圧縮データを得るための符
号化時間も異なり、符号化前の画像データの同一行に対
応する可変長符号化後の符号化圧縮データ長も異なるも
のである。

【００２６】しかし、上述の如き本発明の実施形態によ
れば、符号化圧縮データのデータ長とほとんど無関係
に、分割画面データ符号化器(０〜７)のひとつの分割画
面データ符号化器(０)の検出制御部(９７)が一時記憶部
(９６)へ境界識別コードが転送されたことを検出するこ
とにより、このひとつの分割画面データ復号化器(０)の
第１行目の圧縮データ出力の後、直ちに第２行目の圧縮
データ出力を行わせるのではなく、第１行目の圧縮デー
タ出力の後は圧縮データ出力動作を停止させるととも
に、隣接する右の分割画面の画像データの符号化・圧縮
データ出力を行う分割画面符号化器(１)の第１行目の圧
縮データ出力を開始させることができる。

【００２７】このようにして、図面分割により得られる
各分割画面のデータを複数個の符号化器により並列処理
して符号化して圧縮データを出力する際に、簡単な制御
によって分割前の画像データの同一行の符号化圧縮デー
タを最終ビットストリームとして正確に出力できる画像
符号化装置を提供することが可能となる。

【００２８】本発明のより具体的な実施形態は、上記境
界識別コードはＭＰＥＧ２のストリームとして勧告され
ているピクチャデータのスライススタートコードである
ことを特徴とする(図５参照)。

【００２９】本発明のその他の目的と特徴は、以下の実
施例から明らかとなろう。

【００３０】

【発明の実施の形態】以上の説明で本発明の基本的特徴
は明らかであるが、以下に本発明を実施するための好適
な実施形態を詳細に説明する。

【００３１】以下、本発明の第１の実施例を図１から図
１２により説明する。

【００３２】図３は、本実施例の画像符号化装置の全体
の構成を示すものである。また、図２は本画像符号化装
置により符号化する画像の分割例である。この例ではHD
TV画像を、縦３４マクロブロック、横３０マクロブロッ
クからなる８個の領域に分割している。図２の画面０〜
画面７の８個の領域は、図３の符号器０〜符号器７の８
個の部分符号化器により、並列に符号化される。画像の
入力は走査線毎に左上から右下に向けて行われる。各部
分符号化器にはそれぞれ符号化すべき領域を設定してお
き、該当する領域の画素データを選択的に取り込むよう
にする。

【００３３】画像データから分割画面の各データを分離
する分離器としての図３の画像入力部の８個のスイッチ
SWinはこれを模式的に示したものである。

【００３４】また、分割画面のデータを符号化する複数
の分割画面データ符号化器としての各部分符号化器０〜
７により部分ビットストリームが並列に生成される。

【００３５】模式的に示した図３のビットストリーム出
力部の８個のスイッチSWoutは複数の分割画面データ符
号化器の出力を合成することにより画像データの圧縮デ
ータを生成する合成器として動作する。従って、部分符
号化器０〜７からの部分ビットストリームはスイッチSW
outにより切り替えられ、画面全体の左上から右下に向
けて送出され、画像データの圧縮データが生成される。

【００３６】図１は図３の８個の部分符号化器の各構成
を示したものである。図１において、１１は符号化のフ
レーム順を入れ替えるためのリオーダ制御部、１２は符
号化フレームと参照フレームの差分を演算する減算器、
１３はDCT部、１４は量子化器、１５はスキャン変換
器、１６は可変長符号化部、１７はビットストリーム出
力バッファの制御を行うバッファ制御部である。また１
８は逆量子化器、１９は逆DCT部、１１０は再生画像を
生成する加算器、１１１、１１２はそれぞれ参照画像を
蓄積する前方予測フレームメモリ、後方予測フレームメ
モリ、１１３は符号化フレームと参照画像の動き補償を
行う動き補償器、１１４は参照画像に対する符号化フレ
ームの動きを検出する動きベクトル検出器である。１
８、１９、１１０、１１１、１１２は復号機能を有し、
符号器と復号器の整合性を確保するために符号器内に設
けるもので、局所復号器である。１１５は符号化すべき
フレームに割り当てられる符号量を制御したり、量子化
のステップを制御したりする制御部である。さらに、１
１６は画面選択部、１１７は出力切り替え部である。

【００３７】次に、図１に示した部分符号化器の動作に
ついて説明する。分割された部分画像の符号化動作の概
要は次のようである。１１６では図２のような分割画面
から所定の部分を選択的に取り込む。リオーダ制御部１
１では入力画像を符号化の順に並び替える操作（リオー
ダ）を実行する。さらに前処理フィルタ、カラー信号の
ダウンサンプリングなどの処理も１１で行われる。符号
化はマクロブロック毎に実行される。動きベクトル検出
は、１１４にて実行される。符号化するマクロブロック
と最も似ている画像を予測フレームメモリである１１１
または１１２のいずれかから検出する。動きベクトル検
出方法としては、画素毎の誤差の最小の部分を検出する
方法がよく知られている。また、もっとも似ている部分
を最終的に取り出す動き補償は、１１３にて実行され
る。さらに、符号化するマクロブロックともっとも似て
いる部分との誤差は、１２にて算出される。DCT１３で
は、縦８画素、横８画素の単位で直交変換がなされ、空
間周波数成分の係数を生成する。さらにDCT係数は、量
子化器１４により量子化される。次に、スキャン変換１
５により、DCT係数を低周波数から高周波数の順に並び
替え、可変長符号化器１６により可変長符号化される。
また。前述した動きベクトルなどの付帯情報も１６によ
り、可変長符号化される。バッファ制御部１７では、こ
のようにして得られたビットストリームは、出力バッフ
ァに蓄積され、出力ビット量の平坦化がなされる。それ
と共に、出力バッファを監視して発生符号量を検出し、
発生符号量が多すぎる場合は、量子化精度を粗くして発
生符号量を抑圧する。このような制御は制御部１１５に
よって行われる。逆量子化器１８では、量子化の逆にDC
T係数に所定の係数を乗ずる。逆DCT１９では、DCTと逆
の演算により空間周波数成分の係数から、実画像の誤差
を再生する。得られた誤差と動き補償後の画素とを、加
算器１１０により加算することにより符号化したマクロ
ブロックが再生される。この再生データは、後のフレー
ムの符号化に用いられる場合には、フレームメモリ１１
１または１１２に蓄積される。１１７ではビットストリ
ームの切り替え制御が行われる。

【００３８】図３の画像符号化装置のスイッチSwoutか
ら出力される最終ビットストリームの構成を図４に示
す。これはMPEG2のストリームとして勧告されているも
のに従っているものである。まず、シーケンスヘッダ４
０１と呼ばれるストリーム全体関するデータ（画像サイ
ズなど）が送られる。続いて、シーケンス・エクステン
ション４０２、エクステンション＆ユーザデータ４０３
が送られる。さらに、GOP（グループオブピクチャ）ヘ
ッダ４０４が送られる。これは、Iフレームから始めら
れ、ランダムアクセスを可能にするためのヘッダであ
る。続いてエクステンション＆ユーザデータ４０５が送
られる。次に、ピクチャヘッダ４０６でフレーム毎の符
号化情報が送られる。次に、ピクチャエクステンション
４０７でフレーム毎の符号化情報の追加が送られる。さ
らに、エクステンション＆ユーザデータ４０８が送られ
る。次に、ピクチャデータ４０９が送られる。

【００３９】ピクチャデータ４０９の内容は符号化され
た画像のデータであり、詳細は図５のようである。１つ
のフレームはマクロブロックの集合であるスライスに分
割される。この実施例では、各部分画像の横１行のマク
ロブロックの集合を１スライスとする。図２の分割で
は、各部分画像は３４スライスから構成される。まず、
スライスの先頭を示すスライススタートコード５０１が
送られる。スライススタートコード５０１は、スタート
コードと識別子からなり、識別子部分で垂直方向のスラ
イス位置を知らせる。スライススタートコード５０１に
続いて、このスライスの基準となる量子化条件であるク
オンタイザスケールコード５０２が送られる。さらに種
々の情報が続き、マクロブロックの情報５０３が送られ
る。マクロブロックの情報５０３としては、まず、マク
ロブロックアドレスインクレメント５０３０と呼ばれる
画面全体の左端からの位置を示す情報が送られる。これ
に、予測方法などを示すマクロブロックモード５０３１
などが送られ、ブロックのデータが送られる。各マクロ
ブロック毎のデータが送られ、最後のマクロブロック情
報に続いて、０スタッフィング５０４を送る。０スタッ
フィング５０４は、スタートコードをバイトアラインさ
せる（バイト単位で揃える）ために、必要に応じて挿入
される。

【００４０】次に、本実施例の特徴的処理を説明する。
まず、ヘッダ情報の生成について述べる。図６は、図３
の様に動作する８個の部分符号化器が生成するヘッダ情
報をまとめたものである。図４におけるシーケンスヘッ
ダ４０１からピクチャエクステンション４０７に続くエ
クステンション＆ユーザ情報４０８までの全てのヘッダ
情報を部分符号化器０が生成する。符号化器１から符号
化器７はこのようなヘッダ情報を生成せず、ピクチャデ
ータ４０９のみを生成する。つぎに、各符号化器の生成
するピクチャデータについて述べる。ピクチャデータに
は各スライスの画面上での位置を示すための、スライス
スタートコードとマクロブロックアドレスインクレメン
トが含まれる。スライススタートコード中の識別子部分
では垂直方向のスライス位置を知らせるので、画面上半
分を符号化する符号化器０から符号化器３の識別子が１
〜３４、画面下半分を符号化する符号化器４から符号化
器７の識別子が３５〜６８である。また、各スライスの
先頭のマクロブロックアドレスインクレメントは、画面
全体の左端からの位置を示すので、符号化器０と４では
１、符号化器１と５では３１、符号化器２と６では６
１、符号化器３と７では９１である。シーケンスの最後
を示すシーケンスエンドコードは符号化器０により生成
する。

【００４１】各符号化器の符号化する部分画面は３４ス
ライスであり、これらを送出する順序を図７、図８によ
り説明する。スライスの送出順序は画面左上から右方向
に走査し、順に下のスライスを走査し、画面右下で終わ
る。したがって、図７の矢印線に付した番号順に送出さ
れる。図８は横軸に時間をとって、各符号化器の送出順
を示したものである。最初に符号化器０がこの画面に付
随するヘッダ情報を送出し、続いてスライス１を送出
し、次に符号化器１がスライス２を送出し、次に符号化
器２がスライス３を送出し、次に符号化器３がスライス
４を送出し、次に符号化器０に戻って同様な送出が繰り
返される。スライス１３６まで送出されると、次に符号
化器４がスライス１３７を送出する。同様に画面下半分
が送出され、スライス２７２で１つの画面のピクチャデ
ータの送出を完了し、次の画面のデータを送出するため
に、符号化器０に戻る。

【００４２】以上のような、スライス毎の送出の切り替
え方法を説明する。例として、スライス４からスライス
５の切り替えを説明する。図９において、９４はメモリ
制御部、９５はバッファメモリであり、これらは符号化
器３のバッファ制御部９０（図１の１７）に含まれる。
９６はバイト単位のシフトレジスタで６バイトを記憶す
る。スタートコード識別部９７はシフトレジスタ９６か
ら４バイト分のデータを受けて、スタートコードを識別
する。９９は出力制御部、９８はトライステート出力バ
ッファである。９６、９７、９８、９９は、符号化器３
の出力切り替え部９１（図１の１１７）に含まれる。９
２及び９３は９０、９１と同様の機能を有し、符号化器
０に含まれる。さて、符号化器３がスライス４のデータ
を送出中であるとする。データはバッファメモリ９５に
記憶されており、９５から読み出されたデータは９４を
経て、９６に転送される。バッファメモリのワード幅を
１６ビット（２バイト）とし、２バイトずつ９６に転送
されるとする。１つのスライスは図５の様に構成され、
最後に０スタッフィングを挿入できるので、全てのスラ
イスを２バイトの整数倍にすることが可能である。スラ
イス４の最後のバイトのデータをデータB、その前のバ
イトのデータをデータAとすると、スライス４の送出完
了直前に９６の内容が図９の様になる。３バイトのコー
ド００１はスライスのスタートコードである。符号化器
３自身がスライス４の次に送出するスライスはスライス
８なのでスライススタートコードの識別子８(第２マク
ロブロック行であることを示す識別値)が９６に入力さ
れる。したがって、図９のようにスタートコードが９６
の後ろ４バイトに入ったとき、スライスの切り替え時点
と認識できる。９７により９６の後ろ４バイトを調べ、
スタートコードであれば、９９に切り替え信号を送る。
９９はデータAとデータBを送出後、９８をオープンとす
るよう制御する。また、９９はデータBを送出後、９４
と９６に対して転送停止信号を送り、シフトレジスタの
転送を停止させる。さらに、データBを出力中に切り替
え制御信号SW1を符号化器０に送り、次のバイトから符
号化器０のデータ送出を開始させる。符号化器０はスラ
イス５)のスタートコード(第２マクロブロック行である
ことを示す識別値)に続き、先頭データであるデータC、
データDの送出を開始する。以上の説明をタイミングチ
ャートで示すと図１０のようになる。

【００４３】次に、スライス１３６からスライス１３７
の切り替えを説明する。図９において、スライス１３６
の送出中に９６内にスライススタートコード４(第１マ
クロブロック行であることを示す識別値)が検出された
とき、部分画面３の右下に達したと認識できる。９９は
切り替え制御信号SW２を符号化器４に送り、次のバイト
から符号化器４のデータ送出を開始させる。図１１にこ
のタイミングチャートを示した。

【００４４】以上のように、切り替え制御信号SW1は水
平方向の切り替え制御信号として、切り替え制御信号SW
２は垂直方向の切り替え制御信号として作用する。図１
２は各符号化器間のSW1とSW2の結線を示したものであ
る。符号化器７から符号化器０にもSW2が結線される。

【００４５】以下、本発明の第２の実施例を図１３によ
り説明する。第１の実施例では各符号化器は各部分画像
の最後をスライススタートコードの識別値により検出し
た。本実施例では、符号化器０のみが部分画像の最後を
検出し、それを符号化器１にSW2信号により転送し、符
号化器１はさらにそれを符号化器２にSW2信号により転
送し、同様にSW2により部分画像の最後を転送する。本
実施例では符号化器０のみに左上の領域を処理すること
を設定した上で動作させ、他の符号化器は画面のどの領
域を処理するかを設定する必要がない。

【００４６】以下、本発明の第３の実施例を図１４、図
１５により説明する。本実施例は、本発明をNTSC画像の
符号化に適用したものである。図１４に示すように、横
７０４画素、縦４８０ラインの画像を、４分割する。部
分画像の大きさは、横２２マクロブロック、縦１５マク
ロブロックとなる。図１４の画面０〜画面３の４個の領
域は、図１５の符号器０〜符号器３の４個の部分符号化
器により、並列に符号化される。画像の入力は走査線毎
に左上から右下に向けて行われる。各部分符号化器には
それぞれ符号化すべき領域を設定しておき、該当する領
域の画素データを選択的に取り込むようにする。図１５
の画像入力部の４個のスイッチはこれを模式的に示した
ものである。また、各部分符号化器により並列に生成さ
れたビットストリームは、図１５のビットストリーム出
力部のスイッチ制御信号により切り替えられながら、ス
ライス毎に画面全体の左上から右下に向けて送出され
る。第１の実施例と同様、切り替え制御信号SW1は水平
方向の切り替え制御信号として、切り替え制御信号SW２
は垂直方向の切り替え制御信号として作用する。図１５
の４個の部分符号化器の構成は、基本的には図１と同様
である。本実施例では、部分画像の大きさが第１の実施
例より小さく、部分符号化器をプロセッサにより構成す
ることも可能である。

【００４７】以下、本発明の第４の実施例を図１６によ
り説明する。本実施例も第３の実施例と同様、NTSC画像
の符号化に適用したものである。各符号化器の各部分画
面の最後を、第２の実施例と同様、SW2により転送す
る。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、画像データの図面分割
により得られる各分割画面のデータを複数個の符号化器
により並列処理して符号化して圧縮データを出力する際
に、簡単な制御によって分割前の画像データの同一行の
符号化圧縮データを最終ビットストリームとして正確に
出力することの可能な画像符号化装置器を提供すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の部分符号化器の構成図
である。

【図２】本発明の第１の実施例の符号化画像の画面分割
例を示す図である。

【図３】本発明の第１の実施例の並列符号化装置の構成
図である。

【図４】ビットストリーム全体の構成図である。

【図５】ビットストリーム中のスライスの構成図であ
る。

【図６】本発明の第１の実施例のヘッダ情報およびスラ
イス情報の出力分担を示す図である。

【図７】本発明の第１の実施例のスライスの出力順を示
す図である。

【図８】本発明の第１の実施例の符号化器の出力タイミ
ングを説明する図である。

【図９】本発明の第１の実施例のビットストリーム切り
替え制御を説明する図である。

【図１０】本発明の第１の実施例の水平方向の切り替え
タイミングを説明する図である。

【図１１】本発明の第１の実施例の垂直方向の切り替え
タイミングを説明する図である。

【図１２】本発明の第１の実施例の出力制御信号の結線
図である。

【図１３】本発明の第２の実施例の出力制御信号の結線
図である。

【図１４】本発明の第３の実施例の符号化画像の画面分
割例を示す図である。

【図１５】本発明の第３の実施例の出力制御信号の結線
図である。

【図１６】本発明の第４の実施例の出力制御信号の結線
図である。

【図１７】従来の符号化装置の構成図である。

【図１８】HDTV画像のマクロブロック構成図である。

【図１９】予測符号化の予測方法を示す図である。

【符号の説明】

１１、１７１：リオーダ制御部１２、１７２：減算器１３、１７３：DCT部１４、１７４：量子化器１５、１７５：スキャン変換器１６、１７６：可変長符号化器１７、１７７：バッファ制御部１８、１７８：逆量子化器１９、１７９：逆DCT部１１０、１７１０：加算器１１１、１７１１：前方予測フレームメモリ１１２、１７１２：後方予測フレームメモリ１１３、１７１３：動き補償部１１４、１７１４：動きベクトル検出部１１５、１７１５：符号化制御部１１６：画面選択部１１７：ビットストリーム出力切り替え部９０、９２：バッファ制御部の部分図９１、９３：出力切り替え部の部分図９４：メモリ制御部９５：バッファメモリ９６：バイト単位のシフトレジスタ９７：スタートコード識別部９８：出力バッファ９９：出力制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者冨永憲一東京都小平市上水本町５丁目20番１号株式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者小林孝之東京都渋谷区代々木四丁目36番19号株式会社グラフィックス・コミュニケーション・ラボラトリーズ内 (72)発明者永井律彦東京都渋谷区代々木四丁目36番19号株式会社グラフィックス・コミュニケーション・ラボラトリーズ内 (72)発明者西塔隆二東京都渋谷区代々木四丁目36番19号株式会社グラフィックス・コミュニケーション・ラボラトリーズ内 (72)発明者新井英雄東京都渋谷区代々木四丁目36番19号株式会社グラフィックス・コミュニケーション・ラボラトリーズ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像データの伝送または蓄積のデータ量
を圧縮する画像符号化装置であって、画像データから分割画面の各データを分離する分離器
と、上記分離器によって分離された上記分割画面のデータを
符号化する複数の分割画面データ符号化器と、上記複数の分割画面データ符号化器の出力を合成するこ
とにより上記画像データの圧縮データを生成する合成器
とを具備してなり、上記分離器が上記画像データを同一行で複数個に分割し
た上記分割画面の各データを上記複数の分割画面データ
符号化器に供給することにより、上記複数の分割画面デ
ータ符号化器は上記分割画面の圧縮データを生成し、上記複数の分割画面データ符号化器から出力される上記
分割画面の圧縮データに対して、上記複数の分割画面デ
ータ符号化器が上記分割画面の境界を示す境界識別コー
ドを付加せしめる如く動作し、上記複数の分割画面データ符号化器の少なくともひとつ
の符号化器は、上記分割画面の上記圧縮データを格納す
るバッファメモリと、該バッファメモリから読み出され
るデータを一時記憶する一時記憶部と、上記一時記憶部
からのデータを出力して上記合成器として動作する出力
部と、上記バッファメモリから上記一時記憶部へ上記境
界識別コードが転送されたことを検出して該検出結果に
より上記出力部の動作を制御する検出制御部とを有して
なり、上記複数の分割画面データ符号化器の上記ひとつの分割
画面データ符号化器の上記検出制御部が上記一時記憶部
へ上記境界識別コードが転送されたことを検出した際に
は、該検出結果によって上記出力部からのデータ出力を
停止せしめ、さらに該検出結果によって上記複数の分割
画面データ符号化器の他のひとつの分割画面データ符号
化器の上記出力部からのデータ出力を開始せしめること
を特徴とする画像符号化装置。
【請求項２】上記複数の分割画面データ符号化器の各
符号化器は、上記分割画面の上記圧縮データを格納する
バッファメモリと、該バッファメモリから読み出される
データを一時記憶する一時記憶部と、上記一時記憶部か
らのデータを出力して上記合成器として動作する出力部
と、上記バッファメモリから上記一時記憶部へ上記境界
識別コードが転送されたことを検出して該検出結果によ
り上記出力部の動作を制御する検出制御部とを有するこ
とを特徴とする請求項１に記載の画像符号化装置。
【請求項３】上記複数の分割画面データ符号化器の各
符号化器は、動きベクトル検出器と、動き補償器と、デ
ィスクリート・コサイン変換部と、量子化器と、可変長
符号化部とを少なくとも有することにより上記分割画面
の圧縮データを生成することを特徴とする請求項１また
は請求項２のいずれかに記載の画像符号化装置。
【請求項４】上記境界識別コードはＭＰＥＧ２のスト
リームとして勧告されているピクチャデータのスライス
スタートコードであることを特徴とする請求項１から請
求項３までのいずれかに記載の画像符号化装置。