JPH0937243A - 動画像符号化装置及び復号装置 - Google Patents

動画像符号化装置及び復号装置

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JPH0937243A
JPH0937243A JP18405495A JP18405495A JPH0937243A JP H0937243 A JPH0937243 A JP H0937243A JP 18405495 A JP18405495 A JP 18405495A JP 18405495 A JP18405495 A JP 18405495A JP H0937243 A JPH0937243 A JP H0937243A
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Yoshihiro Hori
Mayumi Niwa
Mineki Taoka
真裕美 丹羽
吉宏 堀
峰樹 田岡
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Sanyo Electric Co Ltd
三洋電機株式会社
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 画像圧縮技術による符号・復号時の画質の向
上を図る。 【解決手段】 入力される動画像の画素を間引いて圧縮
符号化を行う。そして、復号時に間引いた画素を補間
(内挿)する。これにより、圧縮率を高め、且つ画質の
劣化の少ない符号化が実現できる。更に、これを選択的
に実施できるようにして、利便性を高めた。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、動画像の圧縮符号
化及び復号に関する。

【0002】

【従来の技術】動画像の圧縮符号化としては、周知のMP
EG(ISO/IEC11172(MPEG1)、ISO/IEC13818(MPEG2))に代表
される如く、DCT(DiscreteCosineTransform)及び量子化
を用いて圧縮符号化が行われている。ところで、人間の
視覚特性は、高周波側に対して鈍感である。

【0003】このため、例えば、MPEG1では、入力画像
データの高周波成分を半分にして、大幅に画質をぼやか
した後に、画素を間引くことにより、データ量を効率的
に削減している。

【0004】そして復号側では復号して得られた画像デ
ータを内挿補間し、画像を復元している。この方法で
は、水平方向の周波数成分が半分に減衰するため、画質
は劣化するが、圧縮効率の割りには画質劣化の程度は小
さい。

【0005】

【発明が解決しようとする課題】このように、圧縮効率
と画質レベルとは、相反する。本発明は、このような問
題に鑑みて為されたものであって、間引き処理により画
像の圧縮効率を向上させるとともに、これを、選択設定
可能とするものである。

【0006】

【課題を解決するための手段】本発明は、入力ディジタ
ル画像データの符号化を行い第1の符号列を生成する第
1の圧縮符号化手段(13)と、前記入力ディジタル画
像データに対して間引処理を施して伝送画素数を削減
し、符号化を行い、第2の符号列を生成する第2の符号
生成手段(11,13)と、前記第1の符号列または前
記第2の符号列の生成を選択する選択手段(12)とを
備えることを特徴とする。

【0007】本発明は、入力ディジタル画像データに対
して間引を行い伝送画素数を削減する間引手段(11)
と、前記入力ディジタル画像データと前記間引手段(1
1)の出力である画素数の少ない画像データのいずれか
を選択する選択手段(12)と、この選択手段(12)
の出力を符号化する符号化手段(13)とを備えること
を特徴とする。

【0008】本発明は、前記選択手段(12)の選択モ
ードを符号化して、前記符号列の所定の位置に挿入する
モード情報付加手段(14,15)を備えることを特徴
とする。本発明は、前記符号化手段(13)とは動き補
償を伴い、複数の画像データを一組として管理する符号
化を行うものであって、前記モード情報付加手段(1
4,15)は、前記管理画像データ周期毎に少なくとも
一度は符号化した圧縮モードを挿入することを特徴とす
る。

【0009】本発明は、前記間引手段とはサブサンプリ
ングによる間引処理であることを特徴とする。本発明
は、前記間引手段とは時間方向でのコマ落としによる間
引処理であることを特徴とする。本発明は、少なくても
2つの異なるモードに対応した符号列を入力とし、動画
像を再生する動画像復号装置において、 前記符号列か
ら画像データを復元し第1の再生画像とする第1の再生
手段(21)と、前記符号列から画像データを復元し、
復元画像データに補間処理を施し第2の再生画像とする
第2の生成手段(21,22)と、前記モードに従って
前記第1の再生画像または前記第2の再生画像のいずれ
かを選択して出力する選択手段(23)とを備えること
を特徴とする。

【0010】本発明は、少なくても2つの異なるモード
に対応した符号列を入力とし、動画像を再生する動画像
復号装置において、前記符号列から画像データを復元す
る復号手段(21)と、この復元された画像データを入
力として補間処理を行う補間手段(22)と、前記モー
ドに従って前記復号手段(21)の出力または前記補間
手段(22)の出力のいずれかを選択して出力する選択
手段(23)とを備えることを特徴とする。

【0011】本発明は、符号列に符号化され挿入された
前記モードを示す情報を分離して復号するモード情報分
離手段(24)を備えることを特徴とする。 [作用]本発明では、2つのモード(通常モードと高圧
縮モード)備え、このモードに応じて、符号化時の間引
き処理の有無、及び、復号時の補間処理の有無を制御す
る。

【0012】

【実施の形態】図1を参照しつつ、本発明の第1実施例
を説明する。図1は、動画像符号化装置の構成図であ
る。11は、間引手段である。この間引手段11は、間
引処理によって伝送画素を削減する。なお、必要に応じ
て間引による折り返しなどの妨害を除去することを目的
とした帯域制限フィルタを備えている。

【0013】12は、選択手段である。選択手段12
は、入力画像データ又は、入力画像データを間引いた伝
送画素データを選択的に出力する。この選択手段12
は、圧縮モードに応じて切り換え制御される。圧縮モー
ドが、通常モードである時には入力画像データを出力す
る。圧縮モードが、高圧縮モードである時には間引手段
11により伝送画素数が削減された画像データを出力す
る。

【0014】13は、圧縮符号化手段である。圧縮符号
化手段13は、選択手段12によって選択された画像デ
ータを入力として、符号化を行い符号化列を出力する。
この圧縮符号化手段13は、ディタル動画像を予め定め
られたデータ量に圧縮して符号化列を生成する。例え
ば、MPEG、MPEG2、Motion JPEG,H261などの直交変換と
量子化による圧縮符号化方式や、直交変換を用いず、直
接画素値を画素値のダイナミックレンジに対応して量子
化ステップを変化させて符号量を削減するといった量子
化による圧縮符号化手段などの、符号化後の符号量を削
減して一定の伝送レートの符号列を作成する符号化でも
良い。

【0015】つまり、圧縮符号化手段13は、入力した
画像データに対し、入力したデータ量より少ない所定の
データ量でかつ復号可能な符号列を出力する。尚、圧縮
符号化手段13は、入力ディジタル画像データの符号化
を行い第1の符号列を生成する第1の圧縮符号化手段
(13)を形成している。また、間引手段11と選択手
段13は、入力ディジタル画像データに対して間引処理
を施して伝送画素数を削減し、符号化を行い、第2の符
号列を生成する第2の符号生成手段(11,13)を形
成している。

【0016】選択手段12は、この第1の符号列または
第2の符号列の生成を選択している。まず、間引手段1
1の間引処理について、説明する。間引手段11は、前
述の如く、間引処理によって伝送画素を削減する手段で
あって、間引により発生する折り返し歪を除去する帯域
制限フィルタを備えている。

【0017】間引処理は、例えば、図7に示すようなフ
ィールド内サブサンプリングによる間引方法がある。フ
ィールドF1、F2、F3は時間的に連続する3つのフ
ィールドを、ブロックB1、B2、B3はフィールドF
1、F2、F3の空間的に同一位置の領域から(3×
3)の領域を切り出したもので、「×」は間引による非
伝送画素を示している。

【0018】各フィールド毎に5の目格子状の同一パタ
ーンで伝送画素を1/2に削減することが可能であり、
再生時に補間することで比較的高い解像度を持つ再生画
像が得られる。図8は、別の間引パターンの例である。
インタレース方式の画像(現行のTV放送、NTSC、
PALなど)では2つのフィールド(奇フィールドと偶
フィールド)の垂直位置が異なるため、2フィールドに
よって構成されたフレーム面において5の目格子状のサ
ブサンプリングによる間引を行う例である。

【0019】フィールドG1、G2、G3、G4は、時
間的に連続する4つのフィールドを示す。また、ブロッ
クC1は、連続する2つのフィールドG1、G2から、
ブロックC2は連続する2つのフィールドG3、G4か
ら構成される各フレームから空間的に同一位置の(3×
3)の領域を切り出したもので、偶フィールドにおける
伝送画素を□として示している。また、奇フィールドに
おける伝送画素を○として示している。また、非伝送画
素を×として示している。

【0020】このように各フレーム毎に5の目格子状の
同一パターンで伝送画素を1/2に削減する。また、例
えばMPEG2のようなインタレース信号をフレーム単
位で符号化する手法を備える方式では、間引を行った同
一の画面単位で符号化が行うことが可能となり、間引に
よる画質劣化が少ない。

【0021】図9は、フレーム単位でのサブサンプルに
よる間引の例である。フレーム単位で伝送画素の位相を
交互に設定することで、4フィールドで全ての位置の画
素を伝送することを可能としている。4フィールドによ
る内挿補間により再生を行えば静止領域での解像度が優
れるが動画領域ではボケが生じる。

【0022】以上、サブサンプリングによる間引手法に
ついて説明した。尚、本願は、いづれの間引手段にも限
定するものではなく、水平または垂直方向でのサンプリ
ング周波数の変更による伝送画素の削減、コマ落とし等
の時間方向での伝送画素の削減など、伝送画素数の削減
を目的としたあらゆる間引手段を用いることが可能であ
る。

【0023】また、上記説明では、間引き処理により、
伝送画素が1/2に削減されると記したが、画素の削減
比率を限定するものではない。つまり、間引によって伝
送画素数を減少させるものであればいかなる比率であっ
てもよい。

【0024】図1の動作を説明する。入力画像データ
は、間引手段11に入力され間引処理で伝送画素を例え
ば1/2に削減される。選択手段12は、外部より指定さ
れた圧縮モードに従って、入力画像データまたは前記間
引手段11の出力である伝送画素数の少ない画像データ
のいずれかを選択出力する。つまり、選択手段12は、
圧縮モードが通常モード時には入力画像データを選択出
力する。選択手段12は、圧縮モードが高圧縮モード時
には前記間引手段11による伝送画素数が削減された画
像データを選択して出力する。

【0025】圧縮符号化手段13は、選択手段12によ
って選択された画像データを入力とし、圧縮モードに従
って所定のデータ量になるよう制御を行い符号列を出力
する。この時、高圧縮モードでは通常モードの1/2ある
いは1/3と言った少ないデータ量になるように制御す
る。再生画質が良好な間引手段を用いれば、劣化の少な
い高圧縮モードが可能となる。

【0026】図2を参照しつつ、本発明の第2実施例を
説明する。図2は、動画像符号化装置である。図2にお
いて、図1と同一部分には同一符号を付して重複説明を
省略する。この第2実施例は、図1の第1実施例に対し
て、モード情報符号化手段14と付加手段15を加えた
ものである。

【0027】モード情報符号化手段14は、前記圧縮モ
ードに対応した特定の符号列を発生させる。付加手段1
5は、前記モード情報符号化手段14からの符号列を、
圧縮符号化手段13の出力の特定位置に挿入する。付加
手段15は、例えば、圧縮符号化手段13をMPEG1また
はMPEG2による符号化であるとすれば、各種ヘッダ情報
の中に存在するユーザデータ領域内に圧縮モードを示す
付加符号を挿入している。また、MPEG2などの複数の画
像を一つのグループ(GOP)として符号化をおこなう
圧縮符号化方式においては、GOP単位での再生が補償
できる点から、圧縮モードの切換の最小単位はGOP単
位とし、少なくとも1GOPに一度は前記圧縮モードを
示す付加符号を挿入する。

【0028】尚、モード情報符号化手段14と付加手段
15とは、選択手段(12)の選択モードを符号化し
て、前記符号列の所定の位置に挿入するモード情報付加
手段(14,15)を形成している。このように、第2
実施例では、圧縮モードを示す符号列を画像データの符
号列内に付加している。

【0029】尚、通常モードにおける圧縮モードを示す
符号は挿入しても挿入しなくとも問題とならないため、
高圧縮モード時のみ高圧縮モードである旨を示す符号を
付加することも例外ではない。また、MPEG2を例として
圧縮モードの切換え単位を上述したが、再生可能な単位
であればいかなる時に圧縮モードを切り換えてもかまわ
ない。

【0030】更に、MPEG2を例として圧縮モードを示す
符号列を挿入する位置及び周期に関して上述したが、分
離可能でかつ再生に支障のない位置及び周期であればい
かなる位置及び周期であっても良い。

【0031】図3を参照しつつ、本発明の第3実施例を
説明する。図3は、動画像復号装置の構成図である。こ
の第3実施例は、第1実施例で符号化されたデータを元
の動画に戻す装置である。21は、復号手段である。復
号手段21は入力された符号列から、伝送画素データを
生成する。

【0032】22は、補間手段である。補間手段22
は、圧縮モードが高圧縮モードであれば非伝送画素デー
タを補間処理によって算出し、所定の位置に配置する。
これによって、通常モードにおける復号手段21の出力
と同一画面サイズをもつ画像データとなる。23は、出
力選択手段である。出力選択手段23は、同時に与えら
れる圧縮モードにしたがって、通常モードでは復号手段
21の出力を選択して再生画像データとして出力する。
又、高圧縮モードでは補間手段22の出力を選択して再
生画像データとして出力する。

【0033】尚、この第3実施例では、出力選択手段2
3を補間手段22の後段に設けた。しかし、例えば、通
常モードでは入力信号をそのまま通過させ、高圧縮モー
ド時には補間を行う補間手段を利用すれば、この出力選
択手段23と補間手段22とを一体とできる。この第3
実施例の復号手段21は、入力された符号列から画像デ
ータを復元し第1の再生画像とする第1の再生手段(2
1)を形成している。

【0034】復号手段21と補間手段22とは、入力さ
れた符号列から画像データを復元し、この復元画像デー
タに補間処理を施し第2の再生画像とする第2の生成手
段(21,22)を形成している。そして、出力選択手
段23は、モードに従って前記第1の再生画像または前
記第2の再生画像のいずれかを選択して出力する選択手
段(23)を形成している。

【0035】図4を参照しつつ、本発明の第4実施例を
説明する。図4は、動画像復号装置の構成図である。こ
の第4実施例は、第2実施例で符号化されたデータを元
の動画に戻す装置である。この第4実施例では、圧縮モ
ードを示す符号列を画像データの符号列内に付加した符
号列を復号する。

【0036】つまり、この第4実施例では、第3実施例
の動画像符号化装置に符号分離手段24を更に備える。
符号分離手段24は、入力された符号列の中から圧縮モ
ードを示す符号列を分離し、圧縮モード信号を必要とす
る全てのブロックに分配する。

【0037】図5を参照しつつ、本発明の第5実施例を
説明する。図5は、動画像記録装置の構成図である。こ
の第5実施例は、第1実施例の動画像符号装置を用いて
動画像記録装置を構成している。ここでは、圧縮モード
が動画像を録画する記録時間に関係するため記録モード
と呼ぶ。

【0038】即ち、前記通常モードが標準モードに対応
する。そして、前記高圧縮モードが長時間記録モードに
対応する。動画像符号化装置30から出力された符号列
は、多重手段31において記録モード信号を多重される
と同時に、記録媒体33にて適した信号フォーマットに
変換される。

【0039】そして、録媒体書き込み手段32を介して
記録媒体33に書き込まれる。多重手段31における録
画モード信号との多重は画像データの符号列の特定の位
置に挿入されるものではなく、記録媒体33に記録する
信号形式に従って指示された場所に多重されるものであ
る。尚、記録媒体において各データに対する記録モード
を記録して管理するためのデータ領域が存在するような
記録媒体であれば、同一の記録媒体の前記データ領域に
モード情報を記録するようにしてもよい。

【0040】図6を参照しつつ、本発明の第6実施例を
説明する。図5は、動画像記録装置の構成図である。こ
の第6実施例は、第2実施例の動画像符号装置を用いて
動画像記録装置を構成している。録画モード信号は、す
でに符号化され動画像復号装置34の出力である符号列
の中に挿入されている。

【0041】従って、記録媒体書き込み手段35が符号
列を記録媒体に適した信号フォーマットに変換した後、
記録媒体33に書き込む。

【0042】

【発明の効果】本発明によれば、符号化時に、モードに
応じて間引き処理を選択的に行うことが可能となるの
で、圧縮率を高め、且つ、画質の劣化の少ない符号化の
利便性が高まる。また、この様にして符号化された符号
列を的確に復号することが出来る。

【0043】

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明の第1実施例の動画像符号化装置の構成
図である。

【図2】第2実施例の動画像符号化装置の構成図であ
る。

【図3】第3実施例の動画像復号装置の構成図である。

【図4】第4実施例の動画像復号装置の構成図である。

【図5】第5実施例を示す図である。

【図6】第6実施例を示す図である。

【図7】間引手段を説明するための図である。

【図8】間引手段を説明するための図である。

【図9】間引手段を説明するための図である。

【符号の説明】

11 間引手段、 12 選択手段、 13 圧縮符号化手段(符号化手段)、 14 モード情報符号化手段(モード情報付加手段)、 15 付加手段(モード情報付加手段)、 21 復号手段、 22 補間手段、 23 出力選択手段(選択手段)、 24 符号分離手段(モード情報分離手段)、、 30 動画像符号化装置、 31 多重手段、 32 記録媒体書き込み手段、 33 記録媒体、 34 動画像符号化装置、 35 記録媒体書き込み手段。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力ディジタル画像データの符号化を行
    い第1の符号列を生成する第1の圧縮符号化手段(1
    3)と、 前記入力ディジタル画像データに対して間引処理を施し
    て伝送画素数を削減し、符号化を行い、第2の符号列を
    生成する第2の符号生成手段(11,13)と、 前記第1の符号列または前記第2の符号列の生成を選択
    する選択手段(12)とを備えることを特徴とする動画
    像符号化装置。
  2. 【請求項2】 入力ディジタル画像データに対して間引
    を行い伝送画素数を削減する間引手段(11)と、 前記入力ディジタル画像データと前記間引手段(11)
    の出力である画素数の少ない画像データのいずれかを選
    択する選択手段(12)と、 この選択手段(12)の出力を符号化する符号化手段
    (13)とを備えることを特徴とする動画像符号化装
    置。
  3. 【請求項3】 前記選択手段(12)の選択モードを符
    号化して、前記符号列の所定の位置に挿入するモード情
    報付加手段(14,15)を備えることを特徴とする請
    求項1または請求項2に記載の動画像符号化装置。
  4. 【請求項4】 前記符号化手段(13)とは動き補償を
    伴い、複数の画像データを一組として管理する符号化を
    行うものであって、 前記モード情報付加手段(14,15)は、前記管理画
    像データ周期毎に少なくとも一度は符号化した圧縮モー
    ドを挿入することを特徴とする請求項3に記載の動画像
    符号化装置。
  5. 【請求項5】 前記間引手段とはサブサンプリングによ
    る間引処理であることを特徴とする請求項1または請求
    項2に記載の動画像符号化装置。
  6. 【請求項6】 前記間引手段とは時間方向でのコマ落と
    しによる間引処理であることを特徴とする請求項1また
    は請求項2に記載の動画像符号化装置。
  7. 【請求項7】 少なくても2つの異なるモードに対応し
    た符号列を入力とし、動画像を再生する動画像復号装置
    において、 前記符号列から画像データを復元し第1の再生画像とす
    る第1の再生手段(21)と、 前記符号列から画像データを復元し、復元画像データに
    補間処理を施し第2の再生画像とする第2の生成手段
    (21,22)と、 前記モードに従って前記第1の再生画像または前記第2
    の再生画像のいずれかを選択して出力する選択手段(2
    3)とを備えることを特徴とする動画像復号装置。
  8. 【請求項8】 2つの異なるモードに対応した符号列を
    入力とし、動画像を再生する動画像復号装置において、 前記符号列から画像データを復元する復号手段(21)
    と、 この復元された画像データを入力として補間処理を行う
    補間手段(22)と、 前記モードに従って前記復号手段(21)の出力または
    前記補間手段(22)の出力のいずれかを選択して出力
    する選択手段(23)とを備えることを特徴とする動画
    像復号装置。
  9. 【請求項9】 符号列に符号化され挿入された前記モー
    ドを示す情報を分離して復号するモード情報分離手段
    (24)を備えることを特徴とする請求項7または請求
    項8に記載の動画像復号装置。
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