JPH1013858A - 画像符号化方法、画像復号方法、及び画像信号記録媒体 - Google Patents
画像符号化方法、画像復号方法、及び画像信号記録媒体Info
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- JPH1013858A JPH1013858A JP16715096A JP16715096A JPH1013858A JP H1013858 A JPH1013858 A JP H1013858A JP 16715096 A JP16715096 A JP 16715096A JP 16715096 A JP16715096 A JP 16715096A JP H1013858 A JPH1013858 A JP H1013858A
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- H04N5/913—Television signal processing therefor for scrambling ; for copy protection
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- H04N9/804—Transformation of the television signal for recording, e.g. modulation, frequency changing; Inverse transformation for playback involving pulse code modulation of the colour picture signal components
- H04N9/8042—Transformation of the television signal for recording, e.g. modulation, frequency changing; Inverse transformation for playback involving pulse code modulation of the colour picture signal components involving data reduction
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- Two-Way Televisions, Distribution Of Moving Picture Or The Like (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
- Television Systems (AREA)
- Processing Of Color Television Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＭＰＥＧ方式の符号化画像の画質を劣化させ
ず、また、ＭＰＥＧ規格をそのまま使用したスクランブ
ルをかける。 【解決手段】 輝度信号と色差信号とよりなるデジタル
画像信号をＭＰＥＧ符号化方法により符号化信号を形成
する際に、色差信号に所定の位相角を与え、スクランブ
ルし、このスクランブルされた画像信号をＭＰＥＧ符号
化し、位相角を識別するための信号を発生し、少なくと
も上記ＭＰＥＧ符号化された画像信号と、位相角を識別
するための信号とを多重化して出力する。方式に変更を
加えずに、スクランブルがかけられる。
ず、また、ＭＰＥＧ規格をそのまま使用したスクランブ
ルをかける。 【解決手段】 輝度信号と色差信号とよりなるデジタル
画像信号をＭＰＥＧ符号化方法により符号化信号を形成
する際に、色差信号に所定の位相角を与え、スクランブ
ルし、このスクランブルされた画像信号をＭＰＥＧ符号
化し、位相角を識別するための信号を発生し、少なくと
も上記ＭＰＥＧ符号化された画像信号と、位相角を識別
するための信号とを多重化して出力する。方式に変更を
加えずに、スクランブルがかけられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像符号化方法、
画像符号化装置及び画像記録媒体に関し、特に、光ディ
スク、磁気ディスク、磁気テープ等の画像記録媒体に動
画の映像信号を蓄積用符号化して記録するシステムや、
伝送路を介して動画の映像信号を伝送するシステム等に
おいて使用される画像符号化方法、画像符号化装置及び
画像記録媒体に関するものである。
画像符号化装置及び画像記録媒体に関し、特に、光ディ
スク、磁気ディスク、磁気テープ等の画像記録媒体に動
画の映像信号を蓄積用符号化して記録するシステムや、
伝送路を介して動画の映像信号を伝送するシステム等に
おいて使用される画像符号化方法、画像符号化装置及び
画像記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】画像データを光磁気ディスクや磁気テー
プ等にデジタル的に記録する場合、あるいは所定の伝送
媒体を介して伝送する場合、データを符号化し、圧縮し
て、データ量を減少するようにしている。
プ等にデジタル的に記録する場合、あるいは所定の伝送
媒体を介して伝送する場合、データを符号化し、圧縮し
て、データ量を減少するようにしている。
【０００３】ここで、符号化規格としていわゆるＭＰＥ
Ｇ（Moving Picture Image CodingExperts Group ）の
符号化規格を用いる場合について説明する。
Ｇ（Moving Picture Image CodingExperts Group ）の
符号化規格を用いる場合について説明する。
【０００４】このＭＰＥＧ方式による符号化において
は、一つのビデオシーケンスはＧＯＰ（フレーム群）、
例えば１５フレーム単位に分割されており、各フレーム
は、予測方式によって次の３種類に分類される。すなわ
ち、 Ｉピクチャ：（フレーム内あるいはイントラ符号化画
像：Intra-coded picture ）、フレーム内符号化画像、 Ｐピクチャ：（順方向予測あるいは前方予測符号化画
像：Predictive-coded picture）、過去及び未来のＰピ
クチャまたはＩピクチャから動き予測を行なうフレーム
の画像、 Ｂピクチャ：（双方向予測あるいは両方向予測符号化画
像：Bidirectionallypredictive coded picture）、過
去及び未来のＰピクチャまたはＩピクチャから動き予測
を行なうフレームの画像、である。
は、一つのビデオシーケンスはＧＯＰ（フレーム群）、
例えば１５フレーム単位に分割されており、各フレーム
は、予測方式によって次の３種類に分類される。すなわ
ち、 Ｉピクチャ：（フレーム内あるいはイントラ符号化画
像：Intra-coded picture ）、フレーム内符号化画像、 Ｐピクチャ：（順方向予測あるいは前方予測符号化画
像：Predictive-coded picture）、過去及び未来のＰピ
クチャまたはＩピクチャから動き予測を行なうフレーム
の画像、 Ｂピクチャ：（双方向予測あるいは両方向予測符号化画
像：Bidirectionallypredictive coded picture）、過
去及び未来のＰピクチャまたはＩピクチャから動き予測
を行なうフレームの画像、である。
【０００５】このようないわゆるＭＰＥＧ方式の圧縮方
法においては、イントラ符号化、前方向予測符号化、後
方向予測符号化、両方向予測符号化のいずれかの予測モ
ードで各フレームの画像をマクロブロック単位で予測
し、予測誤差を符号化して伝送するようにしている。基
本的に予測誤差のみが伝送されるため、各フレームの画
像データをそのまま伝送する場合に比べて、データ量を
圧縮することができる。
法においては、イントラ符号化、前方向予測符号化、後
方向予測符号化、両方向予測符号化のいずれかの予測モ
ードで各フレームの画像をマクロブロック単位で予測
し、予測誤差を符号化して伝送するようにしている。基
本的に予測誤差のみが伝送されるため、各フレームの画
像データをそのまま伝送する場合に比べて、データ量を
圧縮することができる。
【０００６】図９はこれら３種類の画像の関係を示し、
図９ＡはＩピクチャとＰピクチャとの参照関係を示す。
図中、格子模様の画像はＩピクチャを示し、斜め模様の
画像はＰピクチャを示す。さらに図９ＢはＢピクチャと
Ｉピクチャ／Ｐピクチャとの参照関係を示す。これら所
定数のピクチャにより、グループオブピクチャと呼ばれ
る１群の画像列を形成する。
図９ＡはＩピクチャとＰピクチャとの参照関係を示す。
図中、格子模様の画像はＩピクチャを示し、斜め模様の
画像はＰピクチャを示す。さらに図９ＢはＢピクチャと
Ｉピクチャ／Ｐピクチャとの参照関係を示す。これら所
定数のピクチャにより、グループオブピクチャと呼ばれ
る１群の画像列を形成する。
【０００７】図１０は各ピクチャの構造を示す。各ピク
チャ（フレーム）は水平方向に分割される複数のスライ
スと呼ばれる単位よりなる。更に各スライスは所定数の
マクロブロックよりなり、各マクロブロックは、８画素
×８画素のブロック４つからなる輝度データと、８画素
×８画素のブロック１つずつの色差データよりなる。
チャ（フレーム）は水平方向に分割される複数のスライ
スと呼ばれる単位よりなる。更に各スライスは所定数の
マクロブロックよりなり、各マクロブロックは、８画素
×８画素のブロック４つからなる輝度データと、８画素
×８画素のブロック１つずつの色差データよりなる。
【０００８】ところで、有料テレビシステムでは、契約
者以外の者の視聴を制限するために、スクランブルを行
っている。このスクランブルとは、契約者の受信設備に
電子的なキイ（Ｋｅｙ）を与ておき、例えば放送信号に
は、所定周期で白黒が反転する等のブランキング期間に
仕掛けがしてあり、このキイにより、正常画像を得るよ
うなシステムである。
者以外の者の視聴を制限するために、スクランブルを行
っている。このスクランブルとは、契約者の受信設備に
電子的なキイ（Ｋｅｙ）を与ておき、例えば放送信号に
は、所定周期で白黒が反転する等のブランキング期間に
仕掛けがしてあり、このキイにより、正常画像を得るよ
うなシステムである。
【０００９】他のスクランブル方法として、バーストの
位相をランダムに反転させることが知られている。例え
ば、特開昭60-109,390号公報にその技術が開示されてい
る。この技術によれば、スクランブルがかかった状態で
は、形状は識別できるものの、色差が次々と変化するた
め極めて見苦しい画像となる。また、スクランブルによ
る画像の劣化は無いため、スクランブルを解いた状態で
は、高品質な画像が伝送できる。さらに、デイスク等の
記録媒体においても、同様のスクランブルが要求されて
いる。即ち、デジタル信号で記録されたビデオデイスク
は、コピーを繰り返しても画質が劣化しないため、不法
コピーが大量に出回る可能性がある。
位相をランダムに反転させることが知られている。例え
ば、特開昭60-109,390号公報にその技術が開示されてい
る。この技術によれば、スクランブルがかかった状態で
は、形状は識別できるものの、色差が次々と変化するた
め極めて見苦しい画像となる。また、スクランブルによ
る画像の劣化は無いため、スクランブルを解いた状態で
は、高品質な画像が伝送できる。さらに、デイスク等の
記録媒体においても、同様のスクランブルが要求されて
いる。即ち、デジタル信号で記録されたビデオデイスク
は、コピーを繰り返しても画質が劣化しないため、不法
コピーが大量に出回る可能性がある。
【００１０】さらに、スクランブルを解くためのキイの
取扱に関しては、例えば公開キイ方式が知られている。
この公開キイ方式は、例えば米国特許4,200,770 号の特
許の他、多数の刊行物があり、周知の技術であるため詳
細な説明は割愛する。この公開キイ方式を使用すること
により、正規のデイスクのみ再生が可能となる仕組みを
採用することが検討されている。
取扱に関しては、例えば公開キイ方式が知られている。
この公開キイ方式は、例えば米国特許4,200,770 号の特
許の他、多数の刊行物があり、周知の技術であるため詳
細な説明は割愛する。この公開キイ方式を使用すること
により、正規のデイスクのみ再生が可能となる仕組みを
採用することが検討されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】さて、スクランブルを
行う場合、特にＭＰＥＧ方式を使用するものにおいて、
従来は適切なものが無かった。例えば、前述のバースト
の位相をランダムに反転させるものは、効果的ではある
が、ＭＰＥＧ方式ではブランキング期間が無いため、直
ちに実施することはできない。そこで、ＭＰＥＧ方式で
もバーストの位相をランダムに反転させるのと同様の効
果のあるスクランブル方式が望まれていた。
行う場合、特にＭＰＥＧ方式を使用するものにおいて、
従来は適切なものが無かった。例えば、前述のバースト
の位相をランダムに反転させるものは、効果的ではある
が、ＭＰＥＧ方式ではブランキング期間が無いため、直
ちに実施することはできない。そこで、ＭＰＥＧ方式で
もバーストの位相をランダムに反転させるのと同様の効
果のあるスクランブル方式が望まれていた。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するために、ＭＰＥＧエンコーダの入力画像信号
について、その色差信号に位相角を順次与え、この位相
がずれた状態でＭＰＥＧエンコーダに入力画像信号とし
て供給する。またその位相をずらしたこと、又は位相角
を識別するための信号は、ＭＰＥＧエンコーダから出力
される符号化データと共に、例えばデイスクでは、同一
デイスクの異なる領域に書いておく。
を解決するために、ＭＰＥＧエンコーダの入力画像信号
について、その色差信号に位相角を順次与え、この位相
がずれた状態でＭＰＥＧエンコーダに入力画像信号とし
て供給する。またその位相をずらしたこと、又は位相角
を識別するための信号は、ＭＰＥＧエンコーダから出力
される符号化データと共に、例えばデイスクでは、同一
デイスクの異なる領域に書いておく。
【００１２】復号側では、再生信号より識別するための
信号を求め、この信号から色差信号の位相ずれを検出
し、ＭＰＥＧデコーダからの復号信号の色差の位相ずれ
を補正して、スクランブルを解除する。本発明は、既存
のＭＰＥＧ方式を変更せずにスクランブルができる。
信号を求め、この信号から色差信号の位相ずれを検出
し、ＭＰＥＧデコーダからの復号信号の色差の位相ずれ
を補正して、スクランブルを解除する。本発明は、既存
のＭＰＥＧ方式を変更せずにスクランブルができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像符号化方
法、画像符号化装置及び画像記録媒体のいくつかの好ま
しい実施の形態について図面を参照しながら説明する。
法、画像符号化装置及び画像記録媒体のいくつかの好ま
しい実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】前述したように、ＭＰＥＧ方式ではマクロ
ブロックは、輝度Ｙと色差Ｃb 、Ｃr とよりなり、夫々
が最適化され、同時にかつ独立して符号化される。そこ
で本発明では、符号化前の色差信号に前処理を行う。
ブロックは、輝度Ｙと色差Ｃb 、Ｃr とよりなり、夫々
が最適化され、同時にかつ独立して符号化される。そこ
で本発明では、符号化前の色差信号に前処理を行う。
【００１５】図１は本発明の概念を説明するための図で
ある。図中、点線と黒丸は或る搬送色信号とそのベクト
ルを示す。この図において、ベクトル(a,b) は、Ｃb
（Ｂ−Ｙ）軸上のベクトルa とＣr （Ｒ−Ｙ）軸上のベ
クトルb との合成ベクトルとして表される。これに対し
てベクトル(x,y) は、ベクトル(a,b) を所定角度ｚで回
転させた状態を示す。両者の関係は、式１に示される。 ｘ＝ｃｏｓ（ｚ）×ａ−ｓｉｎ（ｚ）×ｂ ｙ＝ｓｉｎ（ｚ）×ａ＋ｃｏｓ（ｚ）×ｂ ・・・（１）
ある。図中、点線と黒丸は或る搬送色信号とそのベクト
ルを示す。この図において、ベクトル(a,b) は、Ｃb
（Ｂ−Ｙ）軸上のベクトルa とＣr （Ｒ−Ｙ）軸上のベ
クトルb との合成ベクトルとして表される。これに対し
てベクトル(x,y) は、ベクトル(a,b) を所定角度ｚで回
転させた状態を示す。両者の関係は、式１に示される。 ｘ＝ｃｏｓ（ｚ）×ａ−ｓｉｎ（ｚ）×ｂ ｙ＝ｓｉｎ（ｚ）×ａ＋ｃｏｓ（ｚ）×ｂ ・・・（１）
【００１６】この図で明らかなように、ベクトル(a,b)
を所定角度ｚで回転することによりベクトル(x,y) と
し、本来の色差信号とは異なる色差信号に変換して符号
化すると、復号側で位相角が判らなければ、色差信号は
ベクトル(x,y) として復号される。その結果、色誤差が
発生する。
を所定角度ｚで回転することによりベクトル(x,y) と
し、本来の色差信号とは異なる色差信号に変換して符号
化すると、復号側で位相角が判らなければ、色差信号は
ベクトル(x,y) として復号される。その結果、色誤差が
発生する。
【００１７】しかしながら、復号側でも位相角ｚが判れ
ば、復号した色差信号を座標軸変換してベクトル(a,b)
とすれば、元の色差信号が得られる。本発明ではこの原
理を利用して、入力画像信号の色差信号を所定角度にて
座標軸変換する。この位相角ｚを、ＧＯＰ単位やピクチ
ャ単位にて順次ランダムに変更していく。この位相角ｚ
の変化列を符号化し、キイ（Ｋｅｙ）とする。
ば、復号した色差信号を座標軸変換してベクトル(a,b)
とすれば、元の色差信号が得られる。本発明ではこの原
理を利用して、入力画像信号の色差信号を所定角度にて
座標軸変換する。この位相角ｚを、ＧＯＰ単位やピクチ
ャ単位にて順次ランダムに変更していく。この位相角ｚ
の変化列を符号化し、キイ（Ｋｅｙ）とする。
【００１８】図２は、ＧＯＰにおけるこの位相角ｚの例
を示す。この位相角をＧＯＰ内でどのように変化させる
かについては、以下の様な例が考えられる。
を示す。この位相角をＧＯＰ内でどのように変化させる
かについては、以下の様な例が考えられる。
【００１９】第１の例 ＧＯＰ（Closed GOP) に含まれる全てのフレームの色差
信号を、Ｃｒ／Ｃｂ平面のベクトルとみなして、初期設
定された位相角z(回転角) に従って、各ピクチャの色差
信号を一様に回転させる。例えば、位相角=0.5に設定す
ると、位相角の変化列は0.5/0.5/0.5/0.5/0.5/0.5/0.5/
0.5/0.5/0.5/0.5/0.5/0.5/0.5/0.5---となる。従って、
位相角0.5 を符号1 で表せば、この位相角変化は1111 1
111 1111 111--- と表すことができる。これがＫＥＹ信
号となる。第１の例では、各Closed GOP毎に色が変化し
た画像とすることで、スクランブルとしている。Closed
GOP間では、予測処理はしないので第１のスクランブル
ではスクランブルをしない場合に比べても符号化効率は
低下しない。またこの例では、送り側と受け側が位相角
を任意に取り決めておくことにより、ＫＥＹ信号を伝送
しなくとも、復号することができる。一方、位相角の変
化が単調なので、第三者に簡単にスクランブルを解読さ
れる可能性がある。
信号を、Ｃｒ／Ｃｂ平面のベクトルとみなして、初期設
定された位相角z(回転角) に従って、各ピクチャの色差
信号を一様に回転させる。例えば、位相角=0.5に設定す
ると、位相角の変化列は0.5/0.5/0.5/0.5/0.5/0.5/0.5/
0.5/0.5/0.5/0.5/0.5/0.5/0.5/0.5---となる。従って、
位相角0.5 を符号1 で表せば、この位相角変化は1111 1
111 1111 111--- と表すことができる。これがＫＥＹ信
号となる。第１の例では、各Closed GOP毎に色が変化し
た画像とすることで、スクランブルとしている。Closed
GOP間では、予測処理はしないので第１のスクランブル
ではスクランブルをしない場合に比べても符号化効率は
低下しない。またこの例では、送り側と受け側が位相角
を任意に取り決めておくことにより、ＫＥＹ信号を伝送
しなくとも、復号することができる。一方、位相角の変
化が単調なので、第三者に簡単にスクランブルを解読さ
れる可能性がある。
【００２０】第２の例 ＧＯＰ（Closed GOP) の表示順で、先頭のフレームの色
差信号をＣｒ／Ｃｂ平面のベクトルとみなして、初期さ
れた位相角z(回転角) に従って回転させ、さらに次のフ
レームからは、フレーム毎にランダムに位相角を増減さ
せる。即ち、ｔ番目の位相角は、z(t)=z(t-1)+（増減
分）と表すことができる。ここで、初期位相角を+1.0、
増減分を例えば、0.0, +/-0.5, +/-1.0, +/-1.5に設定
し、位相角の変化列を、+1.0/+0.0/+1.5/+1.0/-0.5/-0.
5/+0.5/+1.0/-1.0/+0.5/-1.5/+0.5/+1.0/+0.5/-0.5---
とする。
差信号をＣｒ／Ｃｂ平面のベクトルとみなして、初期さ
れた位相角z(回転角) に従って回転させ、さらに次のフ
レームからは、フレーム毎にランダムに位相角を増減さ
せる。即ち、ｔ番目の位相角は、z(t)=z(t-1)+（増減
分）と表すことができる。ここで、初期位相角を+1.0、
増減分を例えば、0.0, +/-0.5, +/-1.0, +/-1.5に設定
し、位相角の変化列を、+1.0/+0.0/+1.5/+1.0/-0.5/-0.
5/+0.5/+1.0/-1.0/+0.5/-1.5/+0.5/+1.0/+0.5/-0.5---
とする。
【００２１】この位相角（+/-0.5, +/-1.0, +/-1.5）の
種別は３ビットで示すことができる。従って、0.0 を00
0,+0.5を001,-0.5を101,+1.0を010,-1.0を110,+1.5を01
1,-1.5を111 と表すと、第２の例のＫＥＹ信号は、010
000 011 010 101 101 001 010 110 001 111 001 010 00
1 101-- と表すことができる。この第２の例では、各フ
レーム毎に色が増減分の大きさに応じたスピードで変化
していく。このことでスクランブルとする。ただし、位
相角の変化（増減分）が大きいほど、予測効率は低下す
るので、スクランブル効果と予測効率とのバランスを考
慮しなければならない。
種別は３ビットで示すことができる。従って、0.0 を00
0,+0.5を001,-0.5を101,+1.0を010,-1.0を110,+1.5を01
1,-1.5を111 と表すと、第２の例のＫＥＹ信号は、010
000 011 010 101 101 001 010 110 001 111 001 010 00
1 101-- と表すことができる。この第２の例では、各フ
レーム毎に色が増減分の大きさに応じたスピードで変化
していく。このことでスクランブルとする。ただし、位
相角の変化（増減分）が大きいほど、予測効率は低下す
るので、スクランブル効果と予測効率とのバランスを考
慮しなければならない。
【００２２】第３の例 第２の例のようにフレーム毎にランダムに位相角を増減
させるが、その増減を各フレームのピクチャタイプに合
わせて調節する。例えば図３に示すように、Ｂピクチャ
では、それをはさむ両側のＩ又はＰピクチャの位相角
（回転角）の中間値になるように設定する。これは、Ｂ
ピクチャの符号化の際には両方向予測モードを用いるこ
とが多く、そのモードでは、参照画像である両側のＩ又
はＰピクチャの画素の平均値が予測値となるので、位相
角を中間値とすることで近似的にその予測値を位相角の
中間値に近づけることができる。この設定により、Ｂピ
クチャの予測効率が向上する。
させるが、その増減を各フレームのピクチャタイプに合
わせて調節する。例えば図３に示すように、Ｂピクチャ
では、それをはさむ両側のＩ又はＰピクチャの位相角
（回転角）の中間値になるように設定する。これは、Ｂ
ピクチャの符号化の際には両方向予測モードを用いるこ
とが多く、そのモードでは、参照画像である両側のＩ又
はＰピクチャの画素の平均値が予測値となるので、位相
角を中間値とすることで近似的にその予測値を位相角の
中間値に近づけることができる。この設定により、Ｂピ
クチャの予測効率が向上する。
【００２３】第４の例 色差信号（Ｃｒ，Ｃｂ）を回転することによって、Ｉピ
クチャの符号化効率は影響を受けないが、予測を行うＰ
ピクチャ，Ｂピクチャでは符号化効率が低下する。別の
言い方をすれば、予測を重ねるに従って、スクランブル
による符号化効率の低下が起こる。このため、ＧＯＰ全
体を通して効率の低下をなるべく小さくするために、位
相角（回転角）の変化分を調節する。例えば、図２のＧ
ＯＰを例にすると、以下の例が考えられる。
クチャの符号化効率は影響を受けないが、予測を行うＰ
ピクチャ，Ｂピクチャでは符号化効率が低下する。別の
言い方をすれば、予測を重ねるに従って、スクランブル
による符号化効率の低下が起こる。このため、ＧＯＰ全
体を通して効率の低下をなるべく小さくするために、位
相角（回転角）の変化分を調節する。例えば、図２のＧ
ＯＰを例にすると、以下の例が考えられる。
【００２４】（ｉ）一様に位相を増加させる場合 位相角の種類を２種類(0.0/0.5) とすると、この種別は
１ビットで示すことができる。即ち、１ピクチャ毎に位
相角を変更しても、１ビットのオーバーヘッドで済む。
例えば、最初のＢピクチャでエンコードされるピクチャ
に、位相角ｚ=0.5を与え、次のピクチャから 0.0/0.5/
0.5/0.0/0.5/0.5/0.0/0.5/0.5/0.0/0.5/0.5/0.0/0.5---
と角度を与えて行く。尚、ここで、位相角の変化は直
前のピクチャとの相対位相差を示している。この時の位
相角の変化とピクチャとの関係は、図４に示す。従っ
て、0.0 を0 、0.5 を1 とすれば、この角度変化は1011
0110 1101 101-と表すことができ、これがＫＥＹ信号
となる。なお、例えば前半の8 ビットを1バイトとして
表現できる。
１ビットで示すことができる。即ち、１ピクチャ毎に位
相角を変更しても、１ビットのオーバーヘッドで済む。
例えば、最初のＢピクチャでエンコードされるピクチャ
に、位相角ｚ=0.5を与え、次のピクチャから 0.0/0.5/
0.5/0.0/0.5/0.5/0.0/0.5/0.5/0.0/0.5/0.5/0.0/0.5---
と角度を与えて行く。尚、ここで、位相角の変化は直
前のピクチャとの相対位相差を示している。この時の位
相角の変化とピクチャとの関係は、図４に示す。従っ
て、0.0 を0 、0.5 を1 とすれば、この角度変化は1011
0110 1101 101-と表すことができ、これがＫＥＹ信号
となる。なお、例えば前半の8 ビットを1バイトとして
表現できる。
【００２５】（ｉｉ）Ｉピクチャからの距離に応じて変
化分を調節する場合 Ｉピクチャからの距離が小さい場合には、増減分を大き
くし、予測が重なるに従って増減分を比較的小さくす
る。ここでは、位相角の種類を４種類(0.0/0.5/1.0/1.
5) とする。この種別は２ビットで示すことができ、１
ピクチャ毎に位相角を変更しても、２ビットのオーバー
ヘッドで済む。これも最初の例と同様に、位相角z を順
次ランダムに変更して行く。1.5/0.0/1.5/1.0/0.0/1.0/
1.0/0.0/1.0/0.5/0.0/0.5/0.5/0.0/0.5-- と角度を与え
て行く。従って、0.0 を00、0.5 を01、1.0 を10、1.5
を11とすれば、この角度変化は1100 1110 0010 1000 10
01 0001 0100 01-- と表すことができ、これがＫＥＹ信
号となる。この時の位相角の変化とピクチャとの関係
は、図５に示す。この図から明らかなように、ＧＯＰの
最初のＩピクチャでは位相角を大きくし、このＩピクチ
ャから離れるにつれて、位相角を小さくする。このこと
により、単にランダムに設定したものに比較して、Ｐ／
Ｂピクチャの符号化効率が、改善する。
化分を調節する場合 Ｉピクチャからの距離が小さい場合には、増減分を大き
くし、予測が重なるに従って増減分を比較的小さくす
る。ここでは、位相角の種類を４種類(0.0/0.5/1.0/1.
5) とする。この種別は２ビットで示すことができ、１
ピクチャ毎に位相角を変更しても、２ビットのオーバー
ヘッドで済む。これも最初の例と同様に、位相角z を順
次ランダムに変更して行く。1.5/0.0/1.5/1.0/0.0/1.0/
1.0/0.0/1.0/0.5/0.0/0.5/0.5/0.0/0.5-- と角度を与え
て行く。従って、0.0 を00、0.5 を01、1.0 を10、1.5
を11とすれば、この角度変化は1100 1110 0010 1000 10
01 0001 0100 01-- と表すことができ、これがＫＥＹ信
号となる。この時の位相角の変化とピクチャとの関係
は、図５に示す。この図から明らかなように、ＧＯＰの
最初のＩピクチャでは位相角を大きくし、このＩピクチ
ャから離れるにつれて、位相角を小さくする。このこと
により、単にランダムに設定したものに比較して、Ｐ／
Ｂピクチャの符号化効率が、改善する。
【００２６】以上説明した例では、位相角の増減が一方
向で説明したものもあるが、増加・減少はどのような組
み合わせであってもよい。また、画像のシーケンスが図
６に示すような場合、前のＧＯＰのフレームからの予測
がないClosed GOPでは、位相角の変化を一端、リセット
するようにしてもよい。この場合には、ＫＥＹ信号発生
に際して、Closed GOPのフラグが必要となる。
向で説明したものもあるが、増加・減少はどのような組
み合わせであってもよい。また、画像のシーケンスが図
６に示すような場合、前のＧＯＰのフレームからの予測
がないClosed GOPでは、位相角の変化を一端、リセット
するようにしてもよい。この場合には、ＫＥＹ信号発生
に際して、Closed GOPのフラグが必要となる。
【００２７】続いて、本発明を実現するための回路構成
について説明する。図７は、本発明に係る画像符号化方
法の基本的な動作を説明するための符号化器１の構成図
である。この画像符号化方法は、入力画像信号に対し
て、ＭＰＥＧ方式により画像符号化を行うものに適用し
たものである。図７において、端子１０からは輝度信号
Ｙと色差信号Ｃｒ／Ｃｂが混合した形で画像信号が入力
される。Ｙ／Ｃ分離器１１で入力画像の輝度信号と色差
信号が分離される。
について説明する。図７は、本発明に係る画像符号化方
法の基本的な動作を説明するための符号化器１の構成図
である。この画像符号化方法は、入力画像信号に対し
て、ＭＰＥＧ方式により画像符号化を行うものに適用し
たものである。図７において、端子１０からは輝度信号
Ｙと色差信号Ｃｒ／Ｃｂが混合した形で画像信号が入力
される。Ｙ／Ｃ分離器１１で入力画像の輝度信号と色差
信号が分離される。
【００２８】一方、位相角発生器１４においては、ＭＰ
ＥＧ符号化器１６から入力されたＧＯＰフラグに基づい
て、ＧＯＰを構成する、例えば１５枚の各ピクチャにつ
いて位相角z を発生し、前述した１ＧＯＰ内の位相角の
変化をＫＥＹ発生器に供給する。ＭＰＥＧにおいてはＧ
ＯＰのピクチャの構成は予め決められているので、ここ
ではＧＯＰフラグに基づいて位相角z を発生したが、ピ
クチャフラグに基づいて位相角z を発生してもよい。
ＥＧ符号化器１６から入力されたＧＯＰフラグに基づい
て、ＧＯＰを構成する、例えば１５枚の各ピクチャにつ
いて位相角z を発生し、前述した１ＧＯＰ内の位相角の
変化をＫＥＹ発生器に供給する。ＭＰＥＧにおいてはＧ
ＯＰのピクチャの構成は予め決められているので、ここ
ではＧＯＰフラグに基づいて位相角z を発生したが、ピ
クチャフラグに基づいて位相角z を発生してもよい。
【００２９】ＫＥＹ発生器１５においては、位相角発生
器１４で得られた位相角の変化を前述の様な符号列で表
し、ＫＥＹ信号を生成する。生成されたＫＥＹ信号は、
後述するマルチプレクサ１７に供給される。
器１４で得られた位相角の変化を前述の様な符号列で表
し、ＫＥＹ信号を生成する。生成されたＫＥＹ信号は、
後述するマルチプレクサ１７に供給される。
【００３０】色差位相変調器においては、前述の位相角
発生器で得られた位相角の変化情報に基づいて色差信号
Ｃｒ／Ｃｂが位相変調される。この位相変調された色差
信号とＹ／Ｃ分離器１１で得られた輝度信号は、Ｙ／Ｃ
合成器１３において合成され、ＭＰＥＧ符号化器１６に
供給される。なお、Ｙ／Ｃ合成器１３における輝度信号
と色差信号との合成は、図示はしないが、色差位相変調
器における遅延を考慮して行われる。
発生器で得られた位相角の変化情報に基づいて色差信号
Ｃｒ／Ｃｂが位相変調される。この位相変調された色差
信号とＹ／Ｃ分離器１１で得られた輝度信号は、Ｙ／Ｃ
合成器１３において合成され、ＭＰＥＧ符号化器１６に
供給される。なお、Ｙ／Ｃ合成器１３における輝度信号
と色差信号との合成は、図示はしないが、色差位相変調
器における遅延を考慮して行われる。
【００３１】ＭＰＥＧ符号化器１６においては、供給さ
れた画像信号は、動き補償を用いて予測符号化され、符
号化画像信号及び様々な制御情報がマルチプレクサ１７
に供給される。
れた画像信号は、動き補償を用いて予測符号化され、符
号化画像信号及び様々な制御情報がマルチプレクサ１７
に供給される。
【００３２】マルチプレクサ１７においては、音声符号
化器１８において所定の方法により符号化された音声符
号化信号とＭＰＥＧ符号化器１６からの符号化画像信号
及び制御情報が所定のフォマットで多重化されるととも
に、ＫＥＹ発生器から供給された１ＧＯＰ分のＫＥＹ信
号が、例えばＧＯＰヘッダに付加され、符号化ビットス
トリームが生成される。なお、シーケンスヘッダに１シ
ーケンス分のＫＥＹ信号を付加してもよいし、各ピクチ
ャのピクチャヘッダに１ピクチャ分のＫＥＹ信号を付加
してもよい。
化器１８において所定の方法により符号化された音声符
号化信号とＭＰＥＧ符号化器１６からの符号化画像信号
及び制御情報が所定のフォマットで多重化されるととも
に、ＫＥＹ発生器から供給された１ＧＯＰ分のＫＥＹ信
号が、例えばＧＯＰヘッダに付加され、符号化ビットス
トリームが生成される。なお、シーケンスヘッダに１シ
ーケンス分のＫＥＹ信号を付加してもよいし、各ピクチ
ャのピクチャヘッダに１ピクチャ分のＫＥＹ信号を付加
してもよい。
【００３３】生成された符号化ビットストリームは誤り
訂正符号化等の処理がなされ（図示せず）、ディスク１
９に記録されたり、図示しない伝送路に伝送される。
訂正符号化等の処理がなされ（図示せず）、ディスク１
９に記録されたり、図示しない伝送路に伝送される。
【００３４】次に、ディスク１９に記録された（若しく
は、図示しない伝送路から伝送されてきた）データを復
号する復号器について説明する。図８は、本発明の符号
化方法により符号化された画像信号を復号する動作を説
明するための復号器２の構成である。ディスク１９より
得られたデータは、誤り訂正等の処理がなされ（図示せ
ず）、デマルチプレクサ２０に供給される。
は、図示しない伝送路から伝送されてきた）データを復
号する復号器について説明する。図８は、本発明の符号
化方法により符号化された画像信号を復号する動作を説
明するための復号器２の構成である。ディスク１９より
得られたデータは、誤り訂正等の処理がなされ（図示せ
ず）、デマルチプレクサ２０に供給される。
【００３５】デマルチプレクサ２０においては、符号化
ビットストリームは、制御情報を含む符号化画像信号と
音声符号化信号、さらにＫＥＹ信号に分離され、符号化
画像信号はＭＰＥＧ復号器２１に、ＫＥＹ信号はＫＥＹ
復号器２２に、音声符号化信号は音声復号器２７に、そ
れぞれ供給される。なお、ここで、ＫＥＹ信号は、例え
ば符号化画像信号のＧＯＰヘッダから抜き出される。
ビットストリームは、制御情報を含む符号化画像信号と
音声符号化信号、さらにＫＥＹ信号に分離され、符号化
画像信号はＭＰＥＧ復号器２１に、ＫＥＹ信号はＫＥＹ
復号器２２に、音声符号化信号は音声復号器２７に、そ
れぞれ供給される。なお、ここで、ＫＥＹ信号は、例え
ば符号化画像信号のＧＯＰヘッダから抜き出される。
【００３６】ＫＥＹ信号はＫＥＹ復号器２２で復号さ
れ、ＭＰＥＧ復号器２１からのＧＯＰ、及びピクチャ種
別等のフラグ(flag)に対応して、前述したような位相角
の変化列が得られる。この位相角の変化列は色差位相復
調器２４に供給される。ＭＰＥＧ復号器２１において、
符号化画像信号は、動き補償を用いて予測復号され、復
号画像信号がＹ／Ｃ分離器２３に供給される。この復号
画像信号は、色差信号Ｃｒ／Ｃｂが位相変調されたまま
であるので、このままでは正常再生することはできな
い。
れ、ＭＰＥＧ復号器２１からのＧＯＰ、及びピクチャ種
別等のフラグ(flag)に対応して、前述したような位相角
の変化列が得られる。この位相角の変化列は色差位相復
調器２４に供給される。ＭＰＥＧ復号器２１において、
符号化画像信号は、動き補償を用いて予測復号され、復
号画像信号がＹ／Ｃ分離器２３に供給される。この復号
画像信号は、色差信号Ｃｒ／Ｃｂが位相変調されたまま
であるので、このままでは正常再生することはできな
い。
【００３７】Ｙ／Ｃ分離器２３においては、復号画像信
号の輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ／Ｃｂと分離され、輝度
信号はＹ／Ｃ合成器２５に、色差信号は色差位相復調器
２４に、それぞれ供給される。色差位相復調器２４にお
いては、ＫＥＹ復号器から供給された位相角の変化列に
基づいて、変化列に対応するピクチャの色差信号の位相
が、符号化器１で位相変調される前の位相に戻される。
号の輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ／Ｃｂと分離され、輝度
信号はＹ／Ｃ合成器２５に、色差信号は色差位相復調器
２４に、それぞれ供給される。色差位相復調器２４にお
いては、ＫＥＹ復号器から供給された位相角の変化列に
基づいて、変化列に対応するピクチャの色差信号の位相
が、符号化器１で位相変調される前の位相に戻される。
【００３８】Ｙ／Ｃ合成器２５においては、図示しない
遅延器によって色差位相復調のための時間分遅延された
輝度信号Ｙと位相復調された色差信号が合成され、再生
画像として、出力端子２６から出力される。また、音声
復号器２７では、音声符号化信号に対して所定の復号処
理が行われ、再生音声として、出力端子２８から出力さ
れる。一方、ＫＥＹ信号が無い場合、即ち復号装置に復
号の許可が無い状態では、再生画像の色差信号は色誤差
を伴う。従って、しかもＧＯＰを単位として、ピクチャ
毎に刻々と色が変化するため、極めて見苦しい再生画像
となる。
遅延器によって色差位相復調のための時間分遅延された
輝度信号Ｙと位相復調された色差信号が合成され、再生
画像として、出力端子２６から出力される。また、音声
復号器２７では、音声符号化信号に対して所定の復号処
理が行われ、再生音声として、出力端子２８から出力さ
れる。一方、ＫＥＹ信号が無い場合、即ち復号装置に復
号の許可が無い状態では、再生画像の色差信号は色誤差
を伴う。従って、しかもＧＯＰを単位として、ピクチャ
毎に刻々と色が変化するため、極めて見苦しい再生画像
となる。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、輝度信号と色差信号と
よりなるデジタル画像信号をＭＰＥＧ符号化方法により
符号化信号を形成する際に、色差信号に所定の位相角を
与え、スクランブルし、このスクランブルされた画像信
号をＭＰＥＧ符号化し、位相角を識別するための信号を
発生し、少なくとも上記ＭＰＥＧ符号化された画像信号
と、位相角を識別するための信号とを多重化して出力す
ることにより、スクランブルの処理が簡単で、しかも全
てのフレームにスクランブルをかけられ、さらに、ＭＰ
ＥＧ規格をそのまま使用したスクランブルが可能なる、
符号化方法を提供することができる。
よりなるデジタル画像信号をＭＰＥＧ符号化方法により
符号化信号を形成する際に、色差信号に所定の位相角を
与え、スクランブルし、このスクランブルされた画像信
号をＭＰＥＧ符号化し、位相角を識別するための信号を
発生し、少なくとも上記ＭＰＥＧ符号化された画像信号
と、位相角を識別するための信号とを多重化して出力す
ることにより、スクランブルの処理が簡単で、しかも全
てのフレームにスクランブルをかけられ、さらに、ＭＰ
ＥＧ規格をそのまま使用したスクランブルが可能なる、
符号化方法を提供することができる。
【００４０】また、本発明によれば、輝度信号と色差信
号とよりなる画像信号が記録された記録媒体であって、
その画像信号を、色差信号に所定の位相角を与え、スク
ランブルし、このスクランブルされた画像信号をＭＰＥ
Ｇ符号化し、位相角を識別するための信号を発生し、少
なくともＭＰＥＧ符号化された画像信号と、位相角を識
別するための信号とを多重化して生成するようにしたこ
とにより、ＭＰＥＧ規格をそのまま使用してスクランブ
ルをかけた画像信号を記録した記録媒体を提供すること
ができる。
号とよりなる画像信号が記録された記録媒体であって、
その画像信号を、色差信号に所定の位相角を与え、スク
ランブルし、このスクランブルされた画像信号をＭＰＥ
Ｇ符号化し、位相角を識別するための信号を発生し、少
なくともＭＰＥＧ符号化された画像信号と、位相角を識
別するための信号とを多重化して生成するようにしたこ
とにより、ＭＰＥＧ規格をそのまま使用してスクランブ
ルをかけた画像信号を記録した記録媒体を提供すること
ができる。
【００４１】さらに、本発明によれば、輝度信号と色差
信号とからなり、色差信号に所定の位相角を与えること
によって少なくともスクランブルされたＭＰＥＧ符号化
画像信号より動画像を形成する画像復号方法おいて、ス
クランブルされたＭＰＥＧ符号化信号を分離して、ＭＰ
ＥＧ符号化画像信号と色差信号に与えられた所定の位相
角を識別するための信号とを生成し、ＭＰＥＧ符号化画
像信号を復号し、所定の位相角を識別するための信号か
ら上記復号された画像信号をデスクランブルし、少なく
ともデスクランブルした画像信号を出力することによ
り、本発明により符号化された画像信号を復号すること
ができる。
信号とからなり、色差信号に所定の位相角を与えること
によって少なくともスクランブルされたＭＰＥＧ符号化
画像信号より動画像を形成する画像復号方法おいて、ス
クランブルされたＭＰＥＧ符号化信号を分離して、ＭＰ
ＥＧ符号化画像信号と色差信号に与えられた所定の位相
角を識別するための信号とを生成し、ＭＰＥＧ符号化画
像信号を復号し、所定の位相角を識別するための信号か
ら上記復号された画像信号をデスクランブルし、少なく
ともデスクランブルした画像信号を出力することによ
り、本発明により符号化された画像信号を復号すること
ができる。
【図１】本発明のスクランブルの原理を説明するための
図である。
図である。
【図２】ＭＰＥＧ規格におけるＧＯＰの例を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明のスクランブルの第３の例を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図４】本発明のスクランブルの第４の例（その１）を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図５】本発明のスクランブルの第４の例（その２）を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図６】画像シーケンスにClosed GOPが含まれる場合の
例を示す図である。
例を示す図である。
【図７】本発明による符号化器の構成例を示す図であ
る。
る。
【図８】本発明による復号化器の構成例を示す図であ
る。
る。
【図９】ＩピクチャとＰピクチャとの参照関係、Ｂピク
チャとＩピクチャ／Ｐピクチャとの参照関係を示す図で
ある。
チャとＩピクチャ／Ｐピクチャとの参照関係を示す図で
ある。
【図１０】各ピクチャのレイヤ構造を示す図である。
１１ Ｙ／Ｃ分離器 １２ 色差位相変調器 １３ Ｙ
／Ｃ合成器 １４ 位相角発生器 １５ ＫＥＹ信号発生器 １６
ＭＰＥＧ符号化器 １７ マルチプレクサ １８ 音声符号化器 １９ 記
録媒体 ２０ デマルチプレクサ ２１ ＭＰＥＧ復号器 ２２
キイ解読器 ２３ Ｙ／Ｃ分離器 ２４ 色差位相復調器 ２５ Ｙ
／Ｃ合成器 ２７ 音声復号器
／Ｃ合成器 １４ 位相角発生器 １５ ＫＥＹ信号発生器 １６
ＭＰＥＧ符号化器 １７ マルチプレクサ １８ 音声符号化器 １９ 記
録媒体 ２０ デマルチプレクサ ２１ ＭＰＥＧ復号器 ２２
キイ解読器 ２３ Ｙ／Ｃ分離器 ２４ 色差位相復調器 ２５ Ｙ
／Ｃ合成器 ２７ 音声復号器
───────────────────────────────────────────────────── 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 7/24 Ｈ０４Ｎ 7/167 Ｚ 7/167 9/77
Claims (3)
- 【請求項１】 輝度信号と色差信号とよりなるデジタル
画像信号をＭＰＥＧ符号化方法により符号化信号を形成
する画像符号化方法において、以下のステップよりな
る：上記色差信号に所定の位相角を与え、スクランブル
するステップ、 このスクランブルされた画像信号をＭＰＥＧ符号化する
ステップ、 上記位相角を識別するための信号を発生するステップ、 少なくとも上記ＭＰＥＧ符号化された画像信号と、上記
位相角を識別するための信号とを多重化して出力するス
テップ。 - 【請求項２】 輝度信号と色差信号とよりなる画像信号
が記録された記録媒体であって、上記画像信号は以下の
ステップにより形成される：上記色差信号に所定の位相
角を与え、スクランブルするステップ、 このスクランブルされた画像信号をＭＰＥＧ符号化する
ステップ、 上記位相角を識別するための信号を発生するステップ、 少なくとも上記ＭＰＥＧ符号化された画像信号と、上記
位相角を識別するための信号とを多重化して出力するス
テップ。 - 【請求項３】 輝度信号と色差信号とからなり、色差信
号に所定の位相角を与えることによって少なくともスク
ランブルされたＭＰＥＧ符号化画像信号より動画像を形
成する画像復号方法おいて、以下のステップよりなる：
上記スクランブルされたＭＰＥＧ符号化信号を分離し
て、ＭＰＥＧ符号化画像信号と上記色差信号に与えられ
た所定の位相角を識別するための信号とを生成するステ
ップ、 上記ＭＰＥＧ符号化画像信号を復号するステップ、 上記所定の位相角を識別するための信号から上記復号さ
れた画像信号をデスクランブルするステップ、 少なくとも上記デスクランブルした画像信号を出力する
ステップ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16715096A JPH1013858A (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | 画像符号化方法、画像復号方法、及び画像信号記録媒体 |
| US08/880,501 US6160889A (en) | 1996-06-27 | 1997-06-23 | Image encoding method, image decoding method and image signal recording medium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16715096A JPH1013858A (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | 画像符号化方法、画像復号方法、及び画像信号記録媒体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1013858A true JPH1013858A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=15844356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16715096A Pending JPH1013858A (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | 画像符号化方法、画像復号方法、及び画像信号記録媒体 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6160889A (ja) |
| JP (1) | JPH1013858A (ja) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11298878A (ja) * | 1998-04-08 | 1999-10-29 | Nec Corp | 画像スクランブル方法およびそれを実施する装置 |
| US6976265B1 (en) * | 1998-10-08 | 2005-12-13 | Ati International Srl | Method and apparatus for controlling display of content signals |
| US8416859B2 (en) | 2006-11-13 | 2013-04-09 | Cisco Technology, Inc. | Signalling and extraction in compressed video of pictures belonging to interdependency tiers |
| US8875199B2 (en) | 2006-11-13 | 2014-10-28 | Cisco Technology, Inc. | Indicating picture usefulness for playback optimization |
| US20090180546A1 (en) | 2008-01-09 | 2009-07-16 | Rodriguez Arturo A | Assistance for processing pictures in concatenated video streams |
| US8804845B2 (en) | 2007-07-31 | 2014-08-12 | Cisco Technology, Inc. | Non-enhancing media redundancy coding for mitigating transmission impairments |
| US8958486B2 (en) | 2007-07-31 | 2015-02-17 | Cisco Technology, Inc. | Simultaneous processing of media and redundancy streams for mitigating impairments |
| US8718388B2 (en) | 2007-12-11 | 2014-05-06 | Cisco Technology, Inc. | Video processing with tiered interdependencies of pictures |
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