JPH10174101A - 画像圧縮符号化および復号化装置、画像圧縮符号化および復号化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮画像データをスイッチングした後にデコ
ードしても画質が劣化することのない画像圧縮符号化お
よび復号化装置、画像圧縮符号化および復号化方法の提
供を目的とする。 【解決手段】 この画像圧縮符号化および復号化装置
は、入力画像データを圧縮処理するエンコーダー２と、
伝送された上記圧縮データを伸張処理するデコーダー８
−１，８−２とを備え、エンコーダー２における圧縮デ
ータの１ＧＯＰのデータ量が固定長になるように処理し
て伝送する１ＧＯＰ固定長処理部３を設け、エンコーダ
ー２において１ＧＯＰが固定長の圧縮データを伸張処理
するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ビデオサ
ーバーに用いて好適な画像圧縮符号化および復号化装
置、画像圧縮符号化および復号化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ビデオテープレコーダー（ＶＴ
Ｒ）において、画像データを記録再生するときに、画像
データの容量が大きいため、生のデータをそのまま記録
して再生する際には、大量のビデオテープを必要として
いた。

【０００３】また、画像データを蓄積または伝送するビ
デオサーバーにおいては、生のデータをそのまま蓄積ま
たは伝送することが考えられるが、画像データの容量が
大きいため、生のデータをそのまま蓄積または伝送する
と大容量のメモリーを必要とすることになる。しかし、
例えば、最も大きいハードディスクでさえも１０分程度
しか記録できないので、生のデータをそのまま蓄積また
は伝送することは現実的でなかった。

【０００４】そこで、これらの装置においては、画像デ
ータを圧縮処理するようにしていた。つまり、画像デー
タを圧縮して蓄積または伝送した後に伸張して再生する
ようにしていた。図６に、従来の画像圧縮符号化および
復号化装置のブロック図を示す。まず、この従来の画像
圧縮符号化および復号化装置の構成を説明する。この装
置は、画像データをベースバンドビデオ信号として再生
するＶＴＲ１と、ＶＴＲ１で再生された画像データのベ
ースバンドビデオ信号をＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉ
ｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）２を用いて
圧縮処理するエンコーダー２と、エンコーダー２で圧縮
処理された圧縮画像データのＭＰＥＧビットストリーム
をハードディスク等に蓄積して要求に応じて複数の系統
に圧縮画像データのＭＰＥＧビットストリームを供給す
るサーバー６と、サーバー６から供給された複数系統の
圧縮画像データのＭＰＥＧビットストリームを伸張処理
するデコーダー８−１，８−２と、デコーダー８−１，
８−２で伸張処理された複数系統の画像データのベース
バンドビデオ信号を切り替えて出力するラウター６０
と、ラウター６０により切り替えられた画像データのベ
ースバンドビデオ信号をＭＰＥＧ２を用いて圧縮処理し
て圧縮画像データのＭＰＥＧビットストリームを出力す
るエンコーダー６１とを有する。

【０００５】ここで、エンコーダー２、６１は、ＤＣＴ
変換回路と、量子化回路と、可変長符号化回路と、バッ
ファとを有する。また、デコーダー８−１，８−２は、
バッファと、可変長復号化回路と、逆量子化回路と、Ｄ
ＣＴ逆変換回路とを有する。

【０００６】このように構成された従来の画像圧縮符号
化および復号化装置の動作を以下に説明する。まず、Ｖ
ＴＲ１で再生された画像データとしてのベースバンドビ
デオ信号は、エンコーダー２に供給される。エンコーダ
ー２において、ＤＣＴ変換回路は、画像データの空間面
の信号を周波数面の信号へ変換する。この変換は、演算
精度などにも依存するが、基本的に可逆な変換である。
このように変換された周波数面の信号は、量子化回路に
供給される。

【０００７】量子化回路は、この周波数面の信号の振幅
を圧縮する。この量子化は、画像の情報量を減らすため
に行われる不可逆な変換である。この量子化は、上述し
たように、通常、低域を細かく、高域を粗く行われる。
この量子化は、量子化マトリクスで定義される。量子化
された周波数面の信号は、可変長符号化回路に供給され
る。可変長符号化回路は、量子化された周波数面の信号
を可逆な可変長符号に変換して情報の圧縮を行い、バッ
ファを介して圧縮データのＭＰＥＧビットストリームと
してサーバー６の各種媒体に転送する。

【０００８】サーバー６において圧縮データのＭＰＥＧ
ビットストリームは例えば複数のハードディスクドライ
ブ装置やＶＴＲ等の記録再生装置に記録される。そし
て、要求に応じて複数の記録再生装置に記録された圧縮
画像データのＭＰＥＧビットストリームが再生されて複
数の系統のデコーダー８−１，８−２にそれぞれ供給さ
れる。

【０００９】次に、デコーダー８−１，８−２の動作を
説明する。圧縮データは、バッファを介して可変長復号
化回路に供給される。可変長復号化回路は、圧縮データ
を可変長復号化し、エンコーダーにおける量子化後の周
波数面の信号と同じ信号に変換する。この信号は逆量子
化回路に供給される。逆量子化回路は、エンコーダーに
おける量子化のときと同じ量子化マトリクスを使って、
逆の演算、つまり乗算を行う。この逆量子化によって、
エンコーダーにおけるＤＣＴ変換後の周波数面の信号と
同じ信号に量子化の誤差を加えた信号が得られる。逆量
子化された圧縮データはＤＣＴ逆変換回路に供給され
る。ＤＣＴ逆変換回路は周波数面の信号を画像データの
空間面の信号へ変換する。

【００１０】このようにして伸張処理が施された画像デ
ータのベースバンドビデオ信号は、ラウター６０に供給
される。ラウター６０において、伝送要求されている画
像データのベースバンドビデオ信号が切り替えられて出
力される。ラウター６０で切り替えられた画像データの
ベースバンドビデオ信号はエンコーダー６１に供給され
る。エンコーダー６１において上述したと同様の画像圧
縮処理が施される。このようにして、画像圧縮データの
ＭＰＥＧビットストリームが出力される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の画像
圧縮符号化および復号化装置では、エンコーダー２にお
いてＭＰＥＧ２を用いて画像圧縮されたＭＰＥＧビット
ストリームは、数秒から数分というマクロ的に見れば固
定レートになっているが、ＭＰＥＧビットストリームの
基本単位である１ＧＯＰで見ると可変長データである。
つまり、図７において示すように１ＧＯＰ７０、７１、
７２はＩピクチャ，Ｂピクチャ，Ｐピクチャの１５ピク
チャからなるが、画像が複雑である場合と簡単である場
合とでＩピクチャ，Ｂピクチャ，Ｐピクチャの各ピクチ
ャのデータ量が異なるため、１ＧＯＰ７０、７１、７２
のデータ長が異なる。

【００１２】このため、このようなＭＰＥＧビットスト
リームをサーバー６から複数系統出力して、ラウーター
６０で切り替えて一本化しても、その後にデコーダー８
−１，８−２で復号する際にデコーダー８−１，８−２
内のバッファ（ＶＢＶバッファ：Ｖｉｄｅｏ Ｂｕｆｆ
ｅｒｉｎｇ Ｖｅｒｉｆｉｅｒ Ｂｕｆｆｅｒ）がいず
れは図８Ｂに示すように１ＧＯＰの１５ピクチャに対し
てバッファ開始点から終了点までに１ＧＯＰの残量△Ｂ
だけオーバーフローしたり、または図８Ａに示すように
１ＧＯＰの１５ピクチャに対してバッファ開始点から終
了点までに１ＧＯＰの残量△Ｂだけアンダーフローした
りしてバッファの残量が異なり以後のデコード処理が破
綻してしまう。その結果、オーバーフローのときはデコ
ードされた出力画像にノイズが発生したり時間軸がスキ
ップし、アンダーフローのときは画像がフリーズ（静
止）したりして、画質劣化を引き起こすという不都合が
あった。

【００１３】そのため、切り替え等を行う場合には、図
６に示したように、このようなＭＰＥＧビットストリー
ムをサーバー６から複数系統出力して、各系統毎にデコ
ーダー８−１，８−２で復号した後にラウター６０で切
り替えて一本化して、その後に再度エンコーダー６１で
符号化する必要があり、そのためコストアップを招くと
いう不都合があった。

【００１４】本発明は、かかる点を考慮してなされたも
のであり、圧縮画像データをスイッチングした後にデコ
ードしても画質が劣化することのない画像圧縮符号化お
よび復号化装置、画像圧縮符号化および復号化方法の提
供を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明の画像圧縮符号
化および復号化装置は、入力画像データをＤＣＴ変換
し、上記ＤＣＴ変換された画像データを量子化し、上記
量子化された画像データを可変長符号化することによ
り、圧縮処理して圧縮データとして伝送する圧縮処理手
段と、伝送された上記圧縮データを可変長復号化し、上
記可変長復号化された圧縮データを逆量子化し、上記逆
量子化された圧縮データをＤＣＴ逆変換することによ
り、伸張処理する伸張処理手段とを備えた画像圧縮符号
化および復号化装置において、上記圧縮処理手段におけ
る上記圧縮データの１ＧＯＰのデータ量が固定長になる
ように処理して伝送する１ＧＯＰ固定長処理部を設け、
上記伸張処理手段において１ＧＯＰが固定長の圧縮デー
タを伸張処理するようにしたものである。

【００１６】また、この発明の画像圧縮符号化および復
号化方法は、入力画像データをＤＣＴ変換し、上記ＤＣ
Ｔ変換された画像データを量子化し、上記量子化された
画像データを可変長符号化することにより、圧縮処理し
て圧縮データとして伝送し、伝送された上記圧縮データ
を可変長復号化し、上記可変長復号化された圧縮データ
を逆量子化し、上記逆量子化された圧縮データをＤＣＴ
逆変換することにより、伸張処理する画像圧縮符号化お
よび復号化方法において、上記圧縮処理における上記圧
縮データの１ＧＯＰのデータ量が固定長になるように１
ＧＯＰ固定長処理して伝送し、上記伸張処理において１
ＧＯＰが固定長の圧縮データを伸張処理するようにした
ものである。

【００１７】この発明の画像圧縮符号化および復号化装
置によれば、以下の作用をする。まず、画像データは、
圧縮処理手段に供給される。圧縮処理手段において、動
き検出回路は画像データの動きベクトルを検出する。Ｄ
ＣＴ変換回路は、画像データの空間面の信号を周波数面
の信号へ変換する。

【００１８】量子化回路は、この周波数面の信号の振幅
を圧縮する。この量子化は、画像の情報量を減らすため
に行われる不可逆な変換である。この量子化は、上述し
たように、通常、低域を細かく、高域を粗く行われる。
この量子化は、量子化マトリクスで定義される。量子化
された周波数面の信号は、可変長符号化回路に供給され
る。可変長符号化回路は、量子化された周波数面の信号
を可逆な可変長符号に変換して情報の圧縮を行い、圧縮
データとして各種媒体に転送する。

【００１９】ここで、伸張処理手段における伸張処理が
破綻しないように、かつ、符号化レートの平均を一定レ
ートにするために、量子化定数を変化させることにより
符号量制御を行う。

【００２０】また、１ＧＯＰ固定長処理部において、圧
縮データの１ＧＯＰのデータ長が固定長になるように処
理される。ＧＯＰ検出手段により圧縮データの１ＧＯＰ
が検出され、１ＧＯＰが検出されるとスタッフ手段によ
り１ＧＯＰのデータ量が固定長になるようにダミーのス
タッフデータが１ＧＯＰの最後に挿入される。

【００２１】このように１ＧＯＰが固定長処理された圧
縮データは複数の記録媒体に記録される。そして、要求
に応じて複数の記録媒体に記録された圧縮画像データが
再生されて、スイッチングされて要求に応じた圧縮画像
データが各系統の伸張処理手段にそれぞれ供給される。
圧縮画像データは各伸張処理において可変長復号化回路
に供給される。可変長復号化回路は、圧縮データを可変
長復号化し、圧縮処理手段における量子化後の周波数面
の信号と同じ信号に変換する。この信号は逆量子化回路
に供給される。逆量子化回路は、圧縮処理手段における
量子化のときと同じ量子化マトリクスを使って、逆の演
算、つまり乗算を行う。この逆量子化によって、圧縮処
理手段におけるＤＣＴ変換後の周波数面の信号と同じ信
号に量子化の誤差を加えた信号が得られる。逆量子化さ
れた圧縮データはＤＣＴ逆変換回路に供給される。ＤＣ
Ｔ逆変換回路は周波数面の信号を画像データの空間面の
信号へ変換する。ＤＣＴ逆変換された信号は、出力画像
データとして出力される。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本実施の形態について説明
する。図１に、本実施の形態の画像圧縮符号化および復
号化装置のブロック図を示す。図１に示す本実施の形態
の画像圧縮符号化および復号化装置は、テレビジョン放
送に用いる番組やＣＭ（コマーシャル）の送出システム
を構成する。

【００２３】図１に示す本実施の形態が図６に示した従
来例と対応する部分には同一の符号を付す。本実施の形
態が従来のものと異なる点は、エンコーダー２に圧縮デ
ータの１ＧＯＰの長さを固定長に処理する１ＧＯＰ固定
長処理部３を設け、サーバー６から供給される複数系統
のＭＰＥＧビットストリームをラウター７で切り替えて
スイッチングした後にデコーダー８−１，８−２で復号
化するようにした点である。

【００２４】まず、この画像圧縮符号化および復号化装
置の構成を説明する。この装置は、番組やＣＭの画像デ
ータをベースバンドビデオ信号として再生するＶＴＲ１
と、ＶＴＲ１で再生された画像データのベースバンドビ
デオ信号をＭＰＥＧ２を用いて圧縮処理するエンコーダ
ー２と、エンコーダー２で圧縮処理された圧縮画像デー
タのＭＰＥＧビットストリームをハードディスク等に蓄
積して送出スケジュールの要求に応じて複数の系統に圧
縮画像データのＭＰＥＧビットストリームを供給するサ
ーバー６と、サーバー６から供給された複数系統の圧縮
画像データのＭＰＥＧビットストリームをスイッチング
するビットストリームラウター７と、スイッチングされ
た複数系統の画像データのＭＰＥＧビットストリームを
伸張処理してベースバンド信号に変換するデコーダー８
−１，８−２とを有する。また、ビットストリームラウ
ター７を用いないで、サーバー６内で切り替えても良
い。

【００２５】ここで、エンコーダー２は、本実施の形態
では、特に、１ＧＯＰ固定長処理部３を設け、１ＧＯＰ
固定長処理部３は、圧縮データの１ＧＯＰを検出するＧ
ＯＰ検出手段４と、１ＧＯＰのデータ量が固定長になる
ようにダミーのスタッフデータを挿入するスタッフ手段
５とを有する。

【００２６】また、エンコーダー２は、図２に示すよう
に、動き検出回路２０と、ＤＣＴ変換回路２１と、量子
化回路２２と、可変長符号化回路２３と、バッファ２４
と、ＧＯＰ検出手段４およびスタッフ手段５からなる１
ＧＯＰ固定長処理部３と、比較回路２５と、量子化定数
制御回路２６とを有する。ここで、比較回路２５には３
Ｍｂｐｓの固定レートの参照データが供給されている
か、またはバッファ２４および比較回路２５には後述す
るデコーダー８−１，８−２側のＶＢＶバッファ３０の
データ量を参照可能に構成されている。

【００２７】バッファ２４を設けているのは、可変長符
号化された圧縮データ（ＤＣＴ係数）などの情報は不規
則なレートで発生するが、これを３Ｍｂｐｓの一定レー
トで出力するために一旦バッファ２４に蓄積するためで
ある。また、このように、バッファ２４および比較回路
２５において、デコーダー８−１，８−２側のＶＢＶバ
ッファ３０のデータ量を参照しているのは、デコーダー
８−１，８−２側のＶＢＶバッファ３０がオーバーフロ
ーまたはアンダーフローしないようにして、データ量を
コントロールして量子化を行い、１ＧＯＰを固定長にし
て、しかも一定のレートで圧縮データを出力するためで
ある。

【００２８】ＤＣＴ変換回路２１は、入力画像の電気信
号をフーリエ変換により信号の周波数成分に分解して、
信号をいろいろな周波数成分の足し合わせによって構成
するように変換する機能を有する回路である。このよう
なＤＣＴ変換を行う理由は、以下の通りである。変換前
にランダムに分布していた画素値が変換後には、低周波
の方に大きな値が集中する。人間の視覚特性は、画像の
細かい部分には比較的鈍感であり、また速く動いている
ものの場合、多少ボケていても気づきにくいことが知ら
れている。従って、細かい絵柄のところは、多少情報量
を少なくしても人間の目には感じにくいことになる。そ
こで、これを利用して、絵柄の細かい、高周波の部分を
無くしてしまえば、情報量の圧縮を行うことができる。
これがＤＣＴ変換を行う理由である。

【００２９】入力画像の動画像は、テレビジョン放送で
の転送レートで１秒間に３０枚、映画で２４枚の映像を
取り扱わなければならない。動画像の特徴は、時間的な
情報を持ち合わせていることである。言い換えると、１
枚１枚の映像がまったく異なるものではなく、似かよっ
ている部分を多く持っていることが特徴である。つま
り、動画像は、時間的な相関が高いので、画面間の時間
的相関関係を利用した圧縮が可能となる。この動きの情
報を動きベクトルといい、画面間で引き算を行うことに
より得られる。この差信号成分をＤＣＴ変換することに
より、扱うデータ量を少なくすることができる。この動
画像の性質をうまく利用した動画像圧縮方法がＭＰＥＧ
である。

【００３０】以下、ＭＰＥＧの仕組みを説明する。ＭＰ
ＥＧでは、符号化の最小単位をピクチャと呼び、３つの
タイプを規定している。Ｉピクチャは自分自身の情報だ
けで、１枚の映像を構成できるデータである。Ｐピクチ
ャとＢピクチャは前後のＩピクチャやＰピクチャの情報
を利用することで、元の映像を再現できるデータで、Ｐ
ピクチャとＢピクチャだけでは、完成した映像を構成で
きない。そこで、適当な間隔でＩピクチャを入れること
で、ランダムなアクセスが可能となる。このような、ラ
ンダムアクセス可能な単位をＧＯＰと呼び、およそ１５
ピクチャで１ＧＯＰを構成する。このＧＯＰを繰り返し
て複数連続することによりＤＣＴの１シーケンスを構成
する。

【００３１】ここで、Ｂピクチャの情報を用いて、符号
化時には、双方向予測といわれる動き補償が行われる。
具体的には、Ｉピクチャを過去の画面、Ｐピクチャを未
来の画面とすると、ＩピクチャからＰピクチャへの過去
の画面から未来の画面を予測する順方向予測だけでな
く、ＰピクチャからＩピクチャへの未来の画面から過去
の画面を予測する逆方向予測の両面から、その中間の映
像Ｂピクチャを予測する方法を用いている。つまり、Ｐ
ピクチャからＢピクチャへの未来再生画像から中間の映
像の逆方向予測と、ＩピクチャからＢピクチャへの過去
再生画像から中間の映像の順方向予測とを行う。そのた
め、符号化、復号化は、ＩピクチャからＰピクチャ、Ｐ
ピクチャからＢピクチャの順に行われる。この順序は、
原画像の順序と、途中の処理での順序が異なっているこ
とになる。ＭＰＥＧは、ＣＤ（コンパクト ディスク）
などの蓄積メディアに記録するための符号化規格として
検討されたものであるが、ＭＰＥＧ２では、現行のＮＴ
ＳＣ方式のテレビジョン放送からＨＤＴＶ（ハイビジョ
ン）などの次世代テレビジョン放送までを対象として検
討されている。

【００３２】上述したＧＯＰは、さらに階層（レイヤ）
に分割される。ＧＯＰは、上述したＩピクチャ、Ｐピク
チャ、Ｂピクチャから構成される。１枚のピクチャは輝
度信号Ｙと２つの色差信号Ｃｂ，Ｃｒに分離して符号可
するコンポーネント符号化が行われる。ただし、色差信
号Ｃｂ，Ｃｒは輝度信号Ｙに比べて、水平、垂直とも１
／２にサブサンプリングされている。ピクチャはスライ
スから構成される。スライスは複数のマクロブロックか
ら構成される。マクロブロックは、隣接する４つの輝度
信号Ｙのブロックとそれに位置的に対応する１つの色差
信号Ｃｂブロック，１つの色差信号Ｃｒブロックの計６
個のブロックである。この例では、符号化する最小単位
は８×８画素からなるブロックである。このブロックが
ＤＣＴ変換を行う単位である。

【００３３】量子化回路２２は、ＤＣＴ変換後の、絵柄
の細かい、高周波の部分を落とすための機能を有する回
路である。ここで、量子化とは、ＤＣＴ変換されたそれ
ぞれの値をある値（除数）で割り算をし、余りを丸めて
しまう操作をする回路である。除数が大きいとほとんど
の値が０になり、圧縮率が高いことになる。言い換える
と、丸める部分が多くなるので、再生映像がボケた感じ
の強い映像になる。量子化マトリクスは、ＤＣＴ変換後
のブロックの内の各画素に対して割り算を行う除数を配
置したテーブルである。

【００３４】可変長符号化回路２３は、ランレングス符
号化とハフマン符号化を用いて画像圧縮を行う機能を有
する回路である。ランレングス符号化は、量子化された
各画素の情報を１つ１つのものではなく、連続する同じ
状態をひとまとめにする方法である。例えば、０と１の
２値の状態を取り扱う場合には、最初に送るデータが０
か１かを記しておけば、次のデータはこれとは別の状態
になるので、この状態（ラン）がいくつ続くかを記すこ
とで符号化を行う。従って、ランレングス符号化では、
ランが長いほど圧縮率が高くなる。

【００３５】また、ハフマン符号化は、例えば、０、
１、２、３の４種類の状態を取り扱う場合には、出現回
数の多いデータ０を１ビット０で、次に多いデータ１を
２ビット１０で、出現回数の少ないデータ２と３をそれ
ぞれ３ビットの１１０、１１１で表現すると圧縮率を上
げることができる。このように、出現確率の高い状態に
少ないビット数を割り当てて、出現確率の低い状態に多
くのビット数を与えて符号化する方法を可変長符号化と
いう。

【００３６】また他方の、デコーダー８−１，８−２
は、１ＧＯＰの各ピクチャの発生量のバラツキを吸収す
るＶＢＶバッファー３０と、可変長復号化回路３１と、
逆量子化回路３２と、ＤＣＴ逆変換回路３３と、動き補
償回路３４と、フレームメモリ３５、３６とを有する。

【００３７】ＶＢＶバッファー３０は、１ＧＯＰのＩピ
クチャ，Ｂピクチャ，Ｐピクチャの各ピクチャの発生量
にバラツキがあるので、ビデオ出力タイミングに同期し
て一定の時間で各ピクチャ毎に異なる読み出し量でＭＰ
ＥＧビットストリームを読み出す機能を有する。可変長
復号化回路３１は、可変長符号化回路２３において行わ
れた符号化に対して復号化を行う機能を有する回路であ
る。逆量子化回路３２は、量子化回路２２において行わ
れた量子化と逆の動作を行う機能を有する回路である。
ＤＣＴ逆変換回路３３は、ＤＣＴ変換回路２１において
行われたＤＣＴ変換と逆の動作を行う機能を有する回路
である。動き補償回路３４は、フレームメモリ３５、３
６を用いてフレーム間で生じた動きを補正して動き補償
フレーム間予測を行う機能を有する。

【００３８】このように構成された本実施の形態の画像
圧縮符号化および復号化装置の動作を以下に説明する。
まず、ＶＴＲ１で再生された画像データとしてのベース
バンドビデオ信号は、エンコーダー２に供給される。エ
ンコーダー２において、動き検出回路２０は画像データ
の動きベクトルを検出する。ＤＣＴ変換回路２１は、画
像データの空間面の信号を周波数面の信号へ変換する。
この変換は、演算精度などにも依存するが、基本的に可
逆な変換である。このように変換された周波数面の信号
は、量子化回路に供給される。

【００３９】量子化回路２２は、この周波数面の信号の
振幅を圧縮する。この量子化は、画像の情報量を減らす
ために行われる不可逆な変換である。この量子化は、上
述したように、通常、低域を細かく、高域を粗く行われ
る。この量子化は、量子化マトリクスで定義される。量
子化された周波数面の信号は、可変長符号化回路２３に
供給される。可変長符号化回路２３は、量子化された周
波数面の信号を可逆な可変長符号に変換して情報の圧縮
を行い、バッファを介して圧縮データのＭＰＥＧビット
ストリームとしてサーバー６の各種媒体に転送する。

【００４０】ここで、比較回路２５の一方の入力端子に
３Ｍｂｐｓの固定レートの参照データが供給されている
か、またはバッファ２４にはデコーダー８−１，８−２
側のＶＢＶバッファー３０の残量を示すデータが供給さ
れていて、比較回路２５の一方の入力端子にもデコーダ
ー８−１，８−２側のＶＢＶバッファー３０の残量を示
すデータが供給されている。比較回路２５の他方の入力
端子にはバッファ２４の符号量を示すデータが供給され
ている。比較回路２５は、３Ｍｂｐｓの固定レートの参
照データとバッファ２４から出力される符号量とを比較
して、バッファ２４から３Ｍｂｐｓの固定レートで符号
化データが出力されるような比較出力を出力する。また
は、比較回路２５は、デコーダー８−１，８−２側のＶ
ＢＶバッファー３０の残量とバッファ２４の符号量とが
一致するまで比較出力を出力する。

【００４１】比較出力は量子化定数制御回路２６に供給
される。量子化定数制御回路２６は、デコーダー８−
１，８−２側のＶＢＶバッファー３０がオーバーフロー
またはアンダーフローしないように、かつ、符号化レー
トの平均を一定レートにするために、バッファ２４から
３Ｍｂｐｓの固定レートで符号化データが出力されるよ
うな比較出力に応じて、または、バッファ２４に蓄積さ
れる符号量の残量とデコーダー８−１，８−２側のＶＢ
Ｖバッファー３０の復号化量の残量との差分に応じて量
子化定数を変化させることにより符号量制御を行う。

【００４２】また、１ＧＯＰ固定長処理部３において、
圧縮データの１ＧＯＰのデータ長が固定長になるように
処理される。具体的には、図４に示すように、ＧＯＰ検
出手段４により圧縮データの１ＧＯＰ４０、４２、４４
のデータ長が検出され、１ＧＯＰ４０、４２、４４が検
出されるとスタッフ手段５により１ＧＯＰ４０、４２、
４４のデータ量が固定長になるように各ＧＯＰ４０、４
２、４４に対してダミーのスタッフデータ４１、４３、
４５が１ＧＯＰ４０、４２、４４の最後に挿入される。

【００４３】このように１ＧＯＰが固定長処理された圧
縮データはサーバー６に供給される。サーバー６におい
て圧縮データのＭＰＥＧビットストリームは例えば複数
のハードディスクドライブ装置やＶＴＲ等の記録再生装
置に記録される。そして、要求に応じて複数の記録再生
装置に記録された圧縮画像データのＭＰＥＧビットスト
リームが再生されてビットストリームラウター７に供給
される。ビットストリームラウター７によりスイッチン
グされて要求に応じた圧縮画像データのＭＰＥＧビット
ストリームが各系統のデコーダー８−１，８−２にそれ
ぞれ供給される。各デコーダー８−１，８−２において
画像伸張処理が施されて、ベースバンドビデオ信号がそ
れぞれ出力される。

【００４４】まず、エンコーダー２の詳細な動作を説明
する。入力画像のデータは、動き検出回路２０に供給さ
れる。動き検出回路２０は画像データの動きベクトルを
検出する。動きベクトルが検出された画像データはＤＣ
Ｔ変換回路２１に供給される。ＤＣＴ変換回路２１は、
入力画像の空間面の信号を周波数面の信号へ変換する。
つまり、入力画像を水平、垂直とも８画素からなる８×
８小ブロックに分割し、各々のブロックに２次元のＤＣ
Ｔを施すことにより８×８のＤＣＴ係数Ｆ（ｕ，ｖ）と
する。このＤＣＴ係数Ｆ（ｕ，ｖ）に対応する基底画像
は８×８の画像ブロックであり、６４個の基底ベクトル
の線形結合で表現される。この基底ベクトルは、フーリ
エ変換されたいろいろな周波数の信号に対応する。これ
らのいろいろな周波数の信号を足し合わせた信号が基底
画像に対応する。

【００４５】基底画像は左から右へより高周波の水平周
波数成分、上から下へより高周波の垂直周波数成分を含
む。Ｆ（０，０）は、直流成分の係数を表し、Ｆ（ｕ，
ｖ）はｕ，ｖが大きくなるほど高周波成分に相当する基
底画像の変換係数に対応する。このような基底画像は、
いずれの８×８の画素ブロックにおいても、直流成分を
中心とする低周波数領域に集中的に分布する。こうし
て、高周波の部分を無くしてしまうことにより、情報量
の圧縮を行うことができる。このブロックの画素の大き
さは、この例では８画素としたが、変換効率から８〜１
６に設定しても良い。画素が大きくなるほど一度に変換
する効率は向上するが、飽和傾向を示すことと、演算規
模の増大に伴って装置規模が大きくなるという条件があ
る。この変換は、演算精度などにも依存するが、基本的
に可逆な変換である。このように変換された周波数面の
信号は、量子化回路２２に供給される。

【００４６】量子化回路２２は、この周波数面の信号の
振幅を圧縮する。この量子化は、画像の情報量を減らす
ために行われる不可逆な変換である。この量子化は、上
述したように、通常、低域（Ｌ）を細かく、高域（Ｈ）
を粗く行われる。この量子化は、量子化マトリクスで定
義される。以下、量子化の動作を具体的に説明する。

【００４７】上述したように、ＤＣＴ変換された結果は
ＤＣＴ係数となる。８×８＝６４個のＤＣＴ係数をその
まま転送・蓄積するのでは高い圧縮率を上げることはで
きない。そこで、ＤＣＴ係数の量子化を行うのである。
このＤＣＴ係数の量子化について説明する。ＤＣＴ係数
は、その位置に応じた除数を用いて量子化が行われる。
例えば、量子化マトリクスの左上は直流（ＤＣ）係数成
分、右下は最も高い周波数（ＡＣ）係数成分である。

【００４８】ここで、ｃ（ｕ，ｖ）を位置（ｕ，ｖ）の
ＤＣＴ係数、ｍ（ｕ，ｖ）を位置（ｕ，ｖ）の量子化マ
トリクスの値、ｑを量子化スケールファクタ、ｉ（ｕ，
ｖ）を量子化されたＤＣＴ係数値、／／を四捨五入によ
る整数化除算とすると、

【００４９】

【数１】ｉ（ｕ，ｖ）＝４＊ｃ（ｕ，ｖ）／／（ｑ＊ｍ
（ｕ，ｖ）） となる。

【００５０】このような、ＤＣＴ係数の位置（ｕ，ｖ）
に応じた除数を与える量子化マトリクスは、画像特性、
出力特性などに応じて最適化させて選ぶことができる。
ここで、本実施の形態では、特に、比較回路２５におい
て、３Ｍｂｐｓの固定レートの参照データを参照し、ま
たは、デコーダー８−１，８−２側のＶＢＶバッファ３
０のデータ量を参照し、デコーダー８−１，８−２側の
ＶＢＶバッファ３０がオーバーフローまたはアンダーフ
ローしないようにして、量子化定数制御回路２６におい
て、量子化定数としてのこの量子化スケールファクタｑ
の値を変化させることにより、量子化符号量の制御を行
うようにする。

【００５１】この場合、エンコーダー２から転送される
ＭＰＥＧビットストリームの転送レートは、３Ｍｂｐｓ
の固定レートとデコーダー８−１，８−２側のＶＢＶバ
ッファ３０のデータ量を共に参照して、バッファ２４の
残量と３Ｍｂｐｓの転送レートの情報とを用いて比較出
力を出力して、デコーダー８−１，８−２側のＶＢＶバ
ッファ３０がオーバーフローまたはアンダーフローしな
いようにして、量子化定数制御回路２６において、量子
化定数としてのこの量子化スケールファクタｑの値を変
化させることにより、量子化符号量の制御を行うように
してもよい。

【００５２】量子化された周波数面の信号は、可変長符
号化回路２３に供給される。可変長符号化回路２３は、
量子化された周波数面の信号を可逆な可変長符号に変換
して情報の圧縮を行う。

【００５３】量子化されたＤＣＴ係数を可変長符号化す
るときに、ＤＣ係数とＡＣ係数では統計的性質が異なる
ため、それぞれに適した符号化を行う。まず、ＤＣ係数
の符号化を説明する。ＤＣ係数は単独ではさまざまな値
をとるが、自然画像の場合、隣接するブロックのＤＣ成
分は互いに近い値をとるという性質がある。この性質を
利用して、ＤＣ係数については直前のブロックのＤＣ係
数との差分をハフマン符号化することにより、値０や小
さな値の発生する確率を大きくすることができる。従っ
て、差分０に最も近い符号を割り当てることにより、効
率よく符号化を行うことができる。

【００５４】次に、ＡＣ成分の符号化を説明する。ＡＣ
係数は量子化を行うことにより値０の発生確率が高くな
る。従って、０の連続する個数（ラン長）と非０の係数
の組み合わせをハフマン符号化することにより、効率的
な符号化を行うことができる。ＡＣ係数は周波数の低い
方から高い方へとジグザグにスキャンを行い符号化す
る。

【００５５】このようにして可変長符号化された情報は
バッファ２４に一旦蓄積されて、一定レートで転送され
る。ここで、本実施の形態では、特に、１ＧＯＰ固定長
処理部３において、バッファ２４から出力される圧縮デ
ータの１ＧＯＰのデータ長が固定長になるように処理さ
れる。具体的には、図４に示すように、ＧＯＰ検出手段
４により圧縮データの各１ＧＯＰ４０、４２、４４が検
出される。１ＧＯＰ４０、４２、４４が検出されると、
スタッフ手段５により各１ＧＯＰ４０、４２、４４のデ
ータ量が固定長になるようにダミーのスタッフデータ４
１、４３、４５が１ＧＯＰ４０、４２、４４の最後に挿
入される。

【００５６】つまり、スタッフ前の第１の１ＧＯＰ４０
のＩピクチャ，Ｂピクチャ，Ｐピクチャ・・・からなる
１５ピクチャは比較的長いので比較的短いスタッフデー
タ４１を１ＧＯＰ４０の最後に挿入する。スタッフ前の
第２の１ＧＯＰ４２のＩピクチャ，Ｂピクチャ，Ｐピク
チャ・・・からなる１５ピクチャは比較的短いので比較
的長いスタッフデータ４３を１ＧＯＰ４２の最後に挿入
する。スタッフ前の第３の１ＧＯＰ４４のＩピクチャ，
Ｂピクチャ，Ｐピクチャ・・・からなる１５ピクチャは
比較的長いので比較的短いスタッフデータ４５を１ＧＯ
Ｐ４４の最後に挿入する。このようにして、すべての１
ＧＯＰのデータ長を固定長に処理する。このように、１
ＧＯＰ４０、４２、４４のデータ長を固定長にする処理
は、１０秒から１分間で行われる。エンコーダー２から
転送されるＭＰＥＧビットストリームの転送レートは、
３Ｍｂｐｓで一定レートとなる。

【００５７】このように１ＧＯＰのデータ長が固定長に
処理された圧縮データはサーバー６の各種媒体に転送さ
れる。ここで、転送されるデータは、ヘッダー情報Ｓ
ｈ、制御情報Ｓｓおよび符号化された圧縮データＳｃで
ある。

【００５８】次に、デコーダー８−１，８−２の詳細な
動作を説明する。圧縮データは、ＶＢＶバッファ３０に
供給される。図５に示すように１ＧＯＰの１５ピクチャ
に対してバッファ開始点と終了点とで一致するためオー
バーフローまたはアンダーフローしたりする１ＧＯＰの
残量△Ｂはゼロになる。つまり、１ＧＯＰのデータ量が
固定なので、１ＧＯＰの１５ピクチャに対してバッファ
開始点と終了点は同じになる。これにより、任意のＧＯ
Ｐの位置でＭＰＥＧビットストリームを切り替えてもバ
ッファ３０が破綻しなくなる。このため、以後のデコー
ド処理が破綻するようなことはない。

【００５９】これにより、ビットストリームラウター７
と、デコーダー８−１，８−２との間に変復調器等の伝
送系を挿入してディジタル放送システムを拡張すること
が可能となる。また、各チャンネル毎にエンコーダーを
用意する必要がなくなるので、構成が簡単になり、コス
ト面でのメリットも向上する。

【００６０】ここで、ＶＢＶバッファの容量は、ＭＰＥ
Ｇで規定するＭＰ（メインプロファイル）とＭＬ（メイ
ンレベル）では、１．７５Ｍｂｉｔｓと規定されてい
る。図５において、太線の傾きは、ＭＰＥＧビットスト
リームの入力レートを示し、固定レートの場合傾きは一
定である。Ｉピクチャ，Ｂピクチャ，Ｐピクチャの各ピ
クチャをデコードするときに、ＶＢＶバッファ３０から
データを引き出すので、その残量が減る。また、データ
の読み出しによる引き抜きは理想的には瞬間的に行われ
ることになっている。一般的には、Ｉピクチャ，Ｂピク
チャ，Ｐピクチャの順にデータ量が多い。残量が最大
（ＶＢＶ Ｓｉｚｅ）に達した時をオーバーフローした
といい、入力データが破棄されるので画像がスキップし
たり、ノイズを発生したりする。反対にがゼロになった
時をアンダーフローといい、１ピクチャ分の有効データ
が入力されるまで前ピクチャが出力され続けるので、画
像がフリーズした状態になる。

【００６１】このように一定レートで、しかも１ＧＯＰ
が固定長の圧縮データはＶＢＶバッファ３０を介して可
変長復号化回路３１に供給される。可変長復号化回路３
１は、圧縮データを可変長復号化し、エンコーダー２に
おける量子化後の周波数面の信号と同じ信号に変換す
る。この信号は逆量子化回路３２に供給される。逆量子
化回路３２は、エンコーダー２における量子化のときと
同じ量子化マトリクスを使って、逆の演算、つまり乗算
を行う。この逆量子化によって、エンコーダー２におけ
るＤＣＴ変換後の周波数面の信号と同じ信号に量子化の
誤差を加えた信号が得られる。逆量子化された圧縮デー
タはＤＣＴ逆変換回路３３に供給される。ＤＣＴ逆変換
回路３３は周波数面の信号を画像データの空間面の信号
へ変換する。ＤＣＴ逆変換された信号は、動き補償回路
３４に供給される。動き補償回路３４は、フレームメモ
リ３５、３６を用いてフレーム間で生じた動きを補正し
て動き補償フレーム間予測を行う。このようにして伸張
処理が施された画像データのベースバンドビデオ信号が
出力される。

【００６２】この実施の形態の画像圧縮符号化および復
号化装置は、入力画像データをＤＣＴ変換し、上記ＤＣ
Ｔ変換された画像データを量子化し、上記量子化された
画像データを可変長符号化することにより、圧縮処理し
て圧縮データとして伝送する圧縮処理手段としてのエン
コーダー２と、伝送された上記圧縮データを可変長復号
化し、上記可変長復号化された圧縮データを逆量子化
し、上記逆量子化された圧縮データをＤＣＴ逆変換する
ことにより、伸張処理する伸張処理手段としてのデコー
ダー８−１，８−２とを備えた画像圧縮符号化および復
号化装置において、上記圧縮処理手段における上記圧縮
データの１ＧＯＰのデータ量が固定長になるように処理
して伝送する１ＧＯＰ固定長処理部を設け、上記伸張処
理手段において１ＧＯＰが固定長の圧縮データを伸張処
理するようにしたので、圧縮処理手段から伸張処理手段
へ転送する画像圧縮データの１ＧＯＰを固定長にするこ
とができるため、ＭＰＥＧビットストリームをスイッチ
ングした後にデコードしても画質が劣化することがな
く、画像の品質を向上させることができる。また、画像
圧縮データのＭＰＥＧビットストリームを直接スイッチ
ングすることができるので、従来のようにスイッチング
の前にスイッチングのためにのみ用いる複数系統のデコ
ーダーを設ける必要がなく、構成が簡単でコストを低下
させることができる。また、ディジタル放送システムで
は、従来は複数系統でデコードしてスイッチングした後
にスイッチングした信号を１本化するために再度エンコ
ードする必要があったが、このような再エンコードが必
要なくなり、構成が簡単でコストを低下させることがで
きる。

【００６３】また、この実施の形態の画像圧縮符号化お
よび復号化装置は、上述において、上記１ＧＯＰ固定長
処理部３は、上記圧縮データの１ＧＯＰを検出するＧＯ
Ｐ検出手段４と、上記１ＧＯＰのデータ量が固定長にな
るようにダミーのスタッフデータを挿入するスタッフ手
段５とを有するので、圧縮データの１ＧＯＰ毎にスタッ
フデータを挿入して、圧縮処理手段としてのエンコーダ
ー２から伸張処理手段としてのデコーダー８−１，８−
２へ転送する画像圧縮データの１ＧＯＰを固定長にする
ことができるため、伸張処理手段としてのデコーダー８
−１，８−２において伸張処理が破綻することなく、転
送する画像データの画質を向上させることができる。

【００６４】また、この実施の形態の画像圧縮符号化お
よび復号化装置は、上述において、上記１ＧＯＰ固定長
処理部により１ＧＯＰのデータ量が固定長になるように
処理されたビットストリームを複数の伝送系に切り替え
る切り替え手段としてのビットストリームルーター７を
設け、上記切り替え手段としてのビットストリームルー
ター７により切り替えられて伝送されたビットストリー
ムを上記伸張処理手段としてのデコーダー８−１，８−
２において伸張処理するようにしたので、画像圧縮デー
タのＭＰＥＧビットストリームを直接スイッチングする
ことができるので、従来のようにスイッチングの前にス
イッチングのためにのみ用いる複数系統のデコーダーを
設ける必要がなく、構成が簡単でコストを低下させるこ
とができる。また、スイッチングとデコーダーとの間に
変復調器等の伝送系を挿入することもでき、ディジタル
放送システムを容易に拡張することができる。

【００６５】また、この実施の形態の画像圧縮符号化お
よび復号化方法は、入力画像データをＤＣＴ変換し、上
記ＤＣＴ変換された画像データを量子化し、上記量子化
された画像データを可変長符号化することにより、エン
コーダー２により圧縮処理して圧縮データとして伝送
し、伝送された上記圧縮データを可変長復号化し、上記
可変長復号化された圧縮データを逆量子化し、上記逆量
子化された圧縮データをＤＣＴ逆変換することにより、
デコーダー８−１，８−２により伸張処理する画像圧縮
符号化および復号化方法において、上記圧縮処理におけ
る上記圧縮データの１ＧＯＰのデータ量が固定長になる
ように１ＧＯＰ固定長処理して伝送し、上記伸張処理に
おいて１ＧＯＰが固定長の圧縮データを伸張処理するよ
うにしたので、圧縮処理した後に転送して伸張処理する
際に、画像圧縮データの１ＧＯＰを固定長にすることが
できるため、ＭＰＥＧビットストリームをスイッチング
した後にデコードしても画質が劣化することがなく、画
像の品質を向上させることができる。また、画像圧縮デ
ータのＭＰＥＧビットストリームを直接スイッチングす
ることができるので、従来のようにスイッチングの前に
スイッチングのためにのみ用いる複数系統のデコード処
理を行う必要がなく、処理が簡単でコストを低下させる
ことができる。また、ディジタル放送システムでは、従
来は複数系統でデコード処理してスイッチングした後に
スイッチングした信号を１本化するために再度エンコー
ド処理する必要があったが、このような再エンコード処
理が必要なくなり、処理が簡単でコストを低下させるこ
とができる。

【００６６】また、この実施の形態の画像圧縮符号化お
よび復号化方法は、上記１ＧＯＰ固定長処理部３による
１ＧＯＰ固定長処理は、上記ＧＯＰ検出手段４により圧
縮データの１ＧＯＰを検出し、上記スタッフ手段５によ
り１ＧＯＰのデータ量が固定長になるようにダミーのス
タッフデータを挿入するようにしたので、圧縮データの
１ＧＯＰ毎にスタッフデータを挿入して、圧縮処理をし
た後に転送して伸張処理する際に画像圧縮データの１Ｇ
ＯＰを固定長にすることができるため、伸張処理が破綻
することなく、転送する画像データの画質を向上させる
ことができる。

【００６７】また、この実施の形態の画像圧縮符号化お
よび復号化方法は、上記１ＧＯＰ固定長処理により１Ｇ
ＯＰのデータ量が固定長になるように処理されたビット
ストリームをビットストリームルーター７により複数の
伝送系に切り替え、切り替えられて伝送されたビットス
トリームを伸張処理するようにしたので、画像圧縮デー
タのＭＰＥＧビットストリームを直接スイッチングする
ことができるので、従来のようにスイッチングの前にス
イッチングのために用いる複数系統のデコード処理を行
う必要がなく、処理が簡単でコストを低下させることが
できる。また、スイッチング処理とデコード処理との間
に変復調処理等の伝送系処理を挿入することもでき、デ
ィジタル放送システムを容易に拡張することができる。

【００６８】また、上述した本実施の形態では、１ＧＯ
Ｐのデータ長を固定にして、１ＧＯＰ単位でスイッチン
グする例を示したが、第１のＧＯＰのデータ長が短く
て、これに続く第２のＧＯＰのデータ長が長いときなど
は、第１のＧＯＰおよび第２のＧＯＰの２ＧＯＰのデー
タ長を固定長にするようにスタッフを行い、２ＧＯＰを
単位として、スイッチングを行うようにしても良い。

【００６９】また、上述した本実施の形態では、エンコ
ーダー２において、バッファ２４から出力される符号量
を３ＭｂｐｓまたはＶＢＶバッファ３０の残量と比較し
て、リアルタイムでバッファ２４から出力される符号量
を３Ｍｂｐｓの固定レートにすると共に、１ＧＯＰのデ
ータ長を固定にして、ＶＢＶバッファが破綻しないよう
にした例を示したが、このエンコーダー２を１パスまた
は２パスした符号化データデータの発生量を元に最大の
ＧＯＰのデータ長を検出して、このデータ長を基準とし
て、他のＧＯＰにスタッフを行うようにしても良い。

【００７０】

【発明の効果】この発明の画像圧縮符号化および復号化
装置は、入力画像データをＤＣＴ変換し、上記ＤＣＴ変
換された画像データを量子化し、上記量子化された画像
データを可変長符号化することにより、圧縮処理して圧
縮データとして伝送する圧縮処理手段と、伝送された上
記圧縮データを可変長復号化し、上記可変長復号化され
た圧縮データを逆量子化し、上記逆量子化された圧縮デ
ータをＤＣＴ逆変換することにより、伸張処理する伸張
処理手段とを備えた画像圧縮符号化および復号化装置に
おいて、上記圧縮処理手段における上記圧縮データの１
ＧＯＰのデータ量が固定長になるように処理して伝送す
る１ＧＯＰ固定長処理部を設け、上記伸張処理手段にお
いて１ＧＯＰが固定長の圧縮データを伸張処理するよう
にしたので、圧縮処理手段から伸張処理手段へ転送する
画像圧縮データの１ＧＯＰを固定長にすることができる
ため、ＭＰＥＧビットストリームをスイッチングした後
にデコードしても画質が劣化することがなく、画像の品
質を向上させることができる。また、画像圧縮データの
ＭＰＥＧビットストリームを直接スイッチングすること
ができるので、従来のようにスイッチングの前にスイッ
チングのためにのみ用いる複数系統のデコーダーを設け
る必要がなく、構成が簡単でコストを低下させることが
できる。また、ディジタル放送システムでは、従来は複
数系統でデコードしてスイッチングした後にスイッチン
グした信号を１本化するために再度エンコードする必要
があったが、このような再エンコードが必要なくなり、
構成が簡単でコストを低下させることができるという効
果を奏する。

【００７１】また、この発明の画像圧縮符号化および復
号化装置は、上述において、上記１ＧＯＰ固定長処理部
は、上記圧縮データの１ＧＯＰを検出するＧＯＰ検出手
段と、上記１ＧＯＰのデータ量が固定長になるようにダ
ミーのスタッフデータを挿入するスタッフ手段とを有す
るので、圧縮データの１ＧＯＰ毎にスタッフデータを挿
入して、圧縮処理手段から伸張処理手段へ転送する画像
圧縮データの１ＧＯＰを固定長にすることができるた
め、伸張処理手段において伸張処理が破綻することな
く、転送する画像データの画質を向上させることができ
るという効果を奏する。

【００７２】また、この発明の画像圧縮符号化および復
号化装置は、上述において、上記１ＧＯＰ固定長処理部
により１ＧＯＰのデータ量が固定長になるように処理さ
れたビットストリームを複数の伝送系に切り替える切り
替え手段を設け、上記切り替え手段により切り替えられ
て伝送されたビットストリームを上記伸張処理手段にお
いて伸張処理するようにしたので、画像圧縮データのＭ
ＰＥＧビットストリームを直接スイッチングすることが
できるので、従来のようにスイッチングの前にスイッチ
ングのために用いる複数系統のデコーダーを設ける必要
がなく、構成が簡単でコストを低下させることができ
る。また、スイッチングとデコーダーとの間に変復調器
等の伝送系を挿入することもでき、ディジタル放送シス
テムを容易に拡張することができるという効果を奏す
る。

【００７３】また、この発明の画像圧縮符号化および復
号化方法は、入力画像データをＤＣＴ変換し、上記ＤＣ
Ｔ変換された画像データを量子化し、上記量子化された
画像データを可変長符号化することにより、圧縮処理し
て圧縮データとして伝送し、伝送された上記圧縮データ
を可変長復号化し、上記可変長復号化された圧縮データ
を逆量子化し、上記逆量子化された圧縮データをＤＣＴ
逆変換することにより、伸張処理する画像圧縮符号化お
よび復号化方法において、上記圧縮処理における上記圧
縮データの１ＧＯＰのデータ量が固定長になるように１
ＧＯＰ固定長処理して伝送し、上記伸張処理において１
ＧＯＰが固定長の圧縮データを伸張処理するようにした
ので、圧縮処理した後に転送して伸張処理する際に、画
像圧縮データの１ＧＯＰを固定長にすることができるた
め、ＭＰＥＧビットストリームをスイッチングした後に
デコードしても画質が劣化することがなく、画像の品質
を向上させることができる。また、画像圧縮データのＭ
ＰＥＧビットストリームを直接スイッチングすることが
できるので、従来のようにスイッチングの前にスイッチ
ングのためにのみ用いる複数系統のデコード処理を行う
必要がなく、処理が簡単でコストを低下させることがで
きる。また、ディジタル放送システムでは、従来は複数
系統でデコード処理してスイッチングした後にスイッチ
ングした信号を１本化するために再度エンコード処理す
る必要があったが、このような再エンコード処理が必要
なくなり、処理が簡単でコストを低下させることができ
るという効果を奏する。

【００７４】また、この発明の画像圧縮符号化および復
号化方法は、上記１ＧＯＰ固定長処理は、上記圧縮デー
タの１ＧＯＰを検出し、上記１ＧＯＰのデータ量が固定
長になるようにダミーのスタッフデータを挿入するよう
にしたので、圧縮データの１ＧＯＰ毎にスタッフデータ
を挿入して、圧縮処理をした後に転送して伸張処理する
際に画像圧縮データの１ＧＯＰを固定長にすることがで
きるため、伸張処理が破綻することなく、転送する画像
データの画質を向上させることができるという効果を奏
する。

【００７５】また、この発明の画像圧縮符号化および復
号化方法は、上記１ＧＯＰ固定長処理により１ＧＯＰの
データ量が固定長になるように処理されたビットストリ
ームを複数の伝送系に切り替え、切り替えられて伝送さ
れたビットストリームを伸張処理するようにしたので、
画像圧縮データのＭＰＥＧビットストリームを直接スイ
ッチングすることができるので、従来のようにスイッチ
ングの前にスイッチングのためにのみ用いる複数系統の
デコード処理を行う必要がなく、処理が簡単でコストを
低下させることができる。また、スイッチング処理とデ
コード処理との間に変復調処理等の伝送系処理を挿入す
ることもでき、ディジタル放送システムを容易に拡張す
ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の画像圧縮符号化および復号化装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】本実施例の画像圧縮符号化および復号化装置の
エンコーダーの構成を示すブロック図である。

【図３】本実施例の画像圧縮符号化および復号化装置の
デコーダーの構成を示すブロック図である。

【図４】本実施例の画像圧縮符号化および復号化装置の
エンコーダーのＭＰＥＧビットストリームを示すブロッ
ク図である。

【図５】本実施例の画像圧縮符号化および復号化装置の
デコーダーのＶＢＶバッファの残量を示す図である。

【図６】従来の画像圧縮符号化および復号化装置の構成
を示すブロック図である。

【図７】従来の画像圧縮符号化および復号化装置のエン
コーダーのＭＰＥＧビットストリームを示すブロック図
である。

【図８】従来の画像圧縮符号化および復号化装置のデコ
ーダーのＶＢＶバッファの残量を示す図であり、図８Ａ
はアンダーフローを示し、図８Ｂはオーバーフローを示
す図である。

【符号の説明】

１ ＶＴＲ、２ エンコーダー、３ １ＧＯＰ固定長処
理部、４ ＧＯＰ検出手段、５ スタッフ手段、６ サ
ーバー、７ ビットストリームラウター、８−１，８−
２ デコーダー、２０ 動き検出回路、２１ ＤＣＴ変
換回路、２２量子化回路、２３ 可変長符号化回路、２
４ バッファ、２５ 比較回路、２６量子化定数制御回
路、３０ ＶＢＶバッファ、３１ 可変長復号化回路、
３２逆量子化回路、３３ 逆ＤＣＴ変換回路、３４ 動
き補償回路、３５、３６フレームメモリ、４０ 第１の
ＧＯＰ、４１ スタッフデータ、４２ 第２のＧＯ、４
３ スタッフデータ、４４ 第３のＧＯＰ、４５ スタ
ッフデータ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力画像データをＤＣＴ（ディスクリー
   ト・コサイン・トランスフォーム）変換し、上記ＤＣＴ
   変換された画像データを量子化し、上記量子化された画
   像データを可変長符号化することにより、圧縮処理して
   圧縮データとして伝送する圧縮処理手段と、 伝送された上記圧縮データを可変長復号化し、上記可変
   長復号化された圧縮データを逆量子化し、上記逆量子化
   された圧縮データをＤＣＴ逆変換することにより、伸張
   処理する伸張処理手段とを備えた画像圧縮符号化および
   復号化装置において、 上記圧縮処理手段における上記圧縮データの１ＧＯＰ
   （グループ・オブ・ピクチャ）のデータ量が固定長にな
   るように処理して伝送する１ＧＯＰ固定長処理部を設
   け、 上記伸張処理手段において１ＧＯＰが固定長の圧縮デー
   タを伸張処理するようにしたことを特徴とする画像圧縮
   符号化および復号化装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の画像圧縮符号化および復
   号化装置において、 上記１ＧＯＰ固定長処理部は、上記圧縮データの１ＧＯ
   Ｐを検出するＧＯＰ検出手段と、 上記１ＧＯＰのデータ量が固定長になるようにダミーの
   スタッフデータを挿入するスタッフ手段とを有すること
   を特徴とする画像圧縮符号化および復号化装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の画像圧縮符号化および復
   号化装置において、 上記１ＧＯＰ固定長処理部により１ＧＯＰのデータ量が
   固定長になるように処理されたビットストリームを複数
   の伝送系に切り替える切り替え手段を設け、 上記切り替え手段により切り替えられて伝送されたビッ
   トストリームを上記伸張処理手段において伸張処理する
   ようにしたことを特徴とする画像圧縮符号化および復号
   化装置。
4. 【請求項４】 入力画像データをＤＣＴ変換し、上記Ｄ
   ＣＴ変換された画像データを量子化し、上記量子化され
   た画像データを可変長符号化することにより、圧縮処理
   して圧縮データとして伝送し、 伝送された上記圧縮データを可変長復号化し、上記可変
   長復号化された圧縮データを逆量子化し、上記逆量子化
   された圧縮データをＤＣＴ逆変換することにより、伸張
   処理する画像圧縮符号化および復号化方法において、 上記圧縮処理における上記圧縮データの１ＧＯＰのデー
   タ量が固定長になるように１ＧＯＰ固定長処理して伝送
   し、 上記伸張処理において１ＧＯＰが固定長の圧縮データを
   伸張処理するようにしたことを特徴とする画像圧縮符号
   化および復号化方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載の画像圧縮符号化および復
   号化方法において、 上記１ＧＯＰ固定長処理は、上記圧縮データの１ＧＯＰ
   を検出し、 上記１ＧＯＰのデータ量が固定長になるようにダミーの
   スタッフデータを挿入するようにしたことを特徴とする
   画像圧縮符号化および復号化方法。
6. 【請求項６】 請求項４記載の画像圧縮符号化および復
   号化方法において、 上記１ＧＯＰ固定長処理により１ＧＯＰのデータ量が固
   定長になるように処理されたビットストリームを複数の
   伝送系に切り替え、 切り替えられて伝送されたビットストリームを伸張処理
   するようにしたことを特徴とする画像圧縮符号化および
   復号化方法。