JPH10177565A

JPH10177565A - 画像復号化装置

Info

Publication number: JPH10177565A
Application number: JP33803896A
Authority: JP
Inventors: Tomoo Yamashita; 智郎山下; Kosuke Yoshioka; 康介吉岡; Tokuzo Kiyohara; 督三清原; Makoto Hirai; 誠平井; Kozo Kimura; 浩三木村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-12-18
Filing date: 1996-12-18
Publication date: 1998-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】ハードウェア資源を効率的に使用して、回路
規模を削減した画像復号化装置を提供する。【解決手段】乗算器と加算器を備え、累積シフト加算
を行う演算装置を、扱う信号の全要素の因数に当たる個
数だけ備え、ＩＱ処理と第１回ＩＤＣＴ処理を並行処理
した後、第２回ＩＤＣＴ処理を全演算装置が行うこと
で、装置資源を効率的に利用して処理を行い、装置の小
型化と低コスト化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像復号化装置に関
し、特に画像を符号化した信号に対して、逆量子化処理
と逆離散コサイン変換処理とを含む復号化処理を行う画
像復号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像の符号化に伴う圧縮技術は広
く応用され、マルチメディア機器の発展に貢献してい
る。

【０００３】ＭＰＥＧ等の画像圧縮法においては、画像
内の空間的相関関係による圧縮、画面間の時間的相関関
係による圧縮、及び符号の出現率の偏りによる圧縮など
が複合して用いられる。中でも画像内相関関係による圧
縮は効果的である。

【０００４】図１４は、画像内相関関係による画像圧縮
法における、直交変換と量子化の処理を説明するための
図である。

【０００５】画像内の空間的相関関係による圧縮とは、
画像内で近接した領域は、類似した色調や輝度である可
能性が高いことを利用してデータ圧縮を行うものであ
り、このような相関関係は空間周波数として扱われる。

【０００６】図１４(a) は相関関係と空間周波数の概念
を説明するための図であって、図に示すように、画像内
においてなだらかな変化しかしない、すなわち相関関係
が高い場合には場合空間周波数は低く、変化が大きい、
すなわち相関関係が低い場合には空間周波数は高い。

【０００７】図１４(b) は、画像に対する直交変換処理
を説明するものである。図に示すように自然画像のよう
な画像を、空間周波数の低い成分から高い成分までの多
段階の各成分に分解することを直交変換という。直交変
換には多種の方式があるが、効率の良い直交変換方式と
して、ＤＣＴ（離散コサイン変換）方式がある。

【０００８】図１４(b) 及び図１５に示すように、直交
変換、中でもＤＣＴによる変換を行うと、変換前にはラ
ンダムに分布していた画素値（輝度、色差等）につい
て、変換により、低周波数項に大きな値が集中するとい
う傾向がある。この傾向を利用して、貢献度の低い高周
波数項を除く、又は扱いを軽くすることで、さらなる圧
縮が可能となるが、これが量子化の手法である。量子化
は各項（画素値）に対して除数で除算を行い、剰余を丸
めるという演算によるもので、復元に際してこの剰余の
丸め分は圧縮によるロスとなり、完全な復元からは遠ざ
かる。

【０００９】図１５はＤＣＴによる直交変換と、量子化
とによる画像の符号化、及び符号化された信号を復号に
より画像に戻す手順を説明するための図である。

【００１０】一般に画像の符号化においては、図１５に
示すように、画像を８×８のブロックに分割して、この
ブロックごとにＤＣＴ処理を施し、次に量子化処理にお
いて、ＤＣＴ変換された信号の各成分を一定の値で除算
し、剰余を丸める処理によって信号を得る。この信号が
受信された後は、復号化処理によって元のデータが得ら
れるが、この復号化処理は、受信信号の各成分に一定の
数を乗算するＩＱ（逆量子化）処理を行う段階と、その
結果に対してＩＤＣＴ（逆離散コサイン変換）処理を行
う段階とを主要な処理として含んでいる。

【００１１】また、画像圧縮においては、符号の出現率
の偏りによる可変長符号化、又はエントロピー符号化を
併用してさらに圧縮を図ることも一般的である。ＤＣＴ
変換によれば、各項ごとの係数については、その値の出
現確率に明らかな差があることが知られており、８×８
の場合、２進法によれば、０〜１１１１１１１１という
符号を割り当てるにあたって、最も出現確率の高い値に
短い符号長０を、最も出現確率の低い値に長い符号長１
１１１１１１１を割り当てるという符号体系を採用する
ことによって、平均情報量を低減することが可能にな
る。

【００１２】画像圧縮化においては、この他に画像間
（時間的）相関関係に基づく圧縮も用いられ、これによ
り圧縮された信号の復号化処理の際には動きベクトルに
よる動き補償の処理がなされる。

【００１３】ＭＰＥＧのような、これらの圧縮法を組み
合わせた高能率符号化が主流になりつつあり近年におい
ては、またその復号化処理においてリアルタイム性が要
求されていることから、現状では、大規模なハードウェ
アを用いての処理の高速化を図っている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】高度に圧縮された画像
データの復号化処理には、上記の説明のように、逆量子
化や逆離散コサイン変換といった処理が必要である。こ
れらの処理には乗算や加算の演算が多用されるが、特に
乗算を繰り返す際には、ビット長などで表される情報量
が飛躍的に増大するので、この点で装置の大規模化や負
担の増加に結びつきがちである。

【００１５】しかしながら、特にマルチメディア産業の
発達と普及のためには、小型で安価な装置への要求は大
きく、効率的な処理を行える復号化装置の需要は大き
い。

【００１６】本発明はこの点に鑑みてなされたもので、
ハードウェア資源を効率的に使用し、回路規模を削減し
た画像復号化装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１にかかる画像復号化装置は、画像を符号
化した信号に対して、逆量子化処理と逆離散コサイン変
換処理とを含む復号化処理を行う画像復号化装置であっ
て、乗算器と加算器とを備え、上記復号化処理におい
て、上記乗算器を用いて上記逆量子化処理を行い、上記
乗算器と上記加算器とを用いて、１回目の上記逆離散コ
サイン変換処理を行い、上記乗算器と上記加算器とを用
いた部分積の累積シフト加算によって、２回目の上記逆
離散コサイン変換を行う演算装置を備えたものである。

【００１８】また請求項２にかかる画像復号化装置は、
請求項１に記載の画像復号化装置において、上記画像を
符号化した信号を入力してこれを処理する入力処理部
と、上記入力処理部が処理した信号に対して、上記信号
を構成する要素の１個についてＸ回の乗算を行う上記逆
量子化処理と、上記信号を構成する要素の１個について
Ｙ回の乗算を行う１次元逆離散コサイン変換を２回行う
上記逆離散コサイン変換処理とを含む復号化処理の演算
を行う演算処理部と、復号化処理のための制御信号を出
力する制御部とを備え、上記演算処理部は、上記演算装
置を（Ｘ＋Ｙ）個備え、上記逆量子化処理と、上記逆離
散コサイン変換処理とを、上記（Ｘ＋Ｙ）個の演算装置
により並行して行うものである。

【００１９】また、請求項３にかかる画像復号化装置
は、請求項２に記載の画像復号化装置において、上記演
算処理部は、まず、逆量子化処理と、１回目の一次元逆
離散コサイン変換処理とを、上記（Ｘ＋Ｙ）個の演算装
置によって並行して処理し、その後、２回目の一次元逆
離散コサイン変換処理を、上記（Ｘ＋Ｙ）個の演算装置
の全てを用いて行うものである。

【００２０】また、請求項４にかかる画像復号化装置
は、請求項２または３に記載の画像復号化装置におい
て、上記演算装置の個数が、画像を符号化した信号を構
成するブロックの全要素数の因数となるものである。

【００２１】また、請求項５にかかる画像復号化装置
は、請求項１〜４のいずれかに記載の画像復号化装置に
おいて、上記画像を符号化した信号は、エントロピー符
号化された信号であり、上記入力処理部は、上記エント
ロピー符号化された信号の０ラン処理と、その後の、２
の補数への変換処理とに、同一のインクリメンターを使
用する入力処理部を備えたものである。

【００２２】また、請求項６にかかる画像復号化装置
は、請求項１〜５のいずれかに記載の画像復号化装置に
おいて、上記画像を符号化した信号は、ＭＰＥＧ１信号
であり、上記演算処理部は、逆量子化処理における、除
算の０方向丸め処理において、対象となる信号の上位ビ
ットと下位ビットに基づいて、上記０方向丸め処理とと
もに、ＭＰＥＧ１ミスマッチ処理を行う丸め処理部を備
えたものである。

【００２３】また、請求項７にかかる画像復号化装置
は、請求項６に記載の画像復号化装置において、上記画
像を符号化した信号は、ＭＰＥＧ１信号又はＭＰＥＧ２
信号であり、上記制御部は、ＭＰＥＧ１信号と、ＭＰＥ
Ｇ２信号とを識別する識別信号を出力するものであっ
て、上記丸め処理部は、上記０方向丸め処理とともに、
上記識別信号に応じて、ＭＰＥＧ１ミスマッチ処理又は
ＭＰＥＧ２ミスマッチ処理を行うものである。

【００２４】また、請求項８にかかる画像復号化装置
は、請求項６または７に記載の画像復号化装置におい
て、上記０方向丸め処理における加算演算を、請求項１
に記載の演算装置の累積シフト加算によって処理するも
のである。

【００２５】また、請求項９にかかる画像復号化装置
は、請求項１〜５のいずれかに記載の画像復号化装置に
おいて、上記画像を符号化した信号は、ＭＰＥＧ２信号
であり、上記演算処理部は、上記信号に対するＭＰＥＧ
２ミスマッチ処理において、対象となる信号を構成する
要素の加算処理にあたり、最初の要素から、最後より一
つ手前の要素までの加算結果を用いることで、最後の要
素に対する演算を省略するものである。

【００２６】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．本発明の実施の形態１による装置は、復
号化処理における逆量子化処理や逆離散コサイン変換処
理の演算を行う演算装置である。

【００２７】図１において、演算装置１０１は、乗算器
１０２，シフター１０３，加算器１０６，選択手段１０
４，１０５，及び１０７から構成される。

【００２８】乗算器１０２は乗算を行う。シフター１０
２は制御信号により、信号を指示された桁数だけシフト
させる。選択手段１０４は、外部からのデータ入力と、
内部からの入力とを切り替える。選択手段１０５は、外
部からの入力のうち、ＩＱ（逆量子化）の処理と１回目
の１次元ＩＤＣＴ（逆離散コサイン変換）処理とに必要
な精度分のビットを切り出したものと、上記外部からの
入力のうち切り出したものの余りとを切り替える。選択
手段１０７は、加算器からの入力と、シフターからの入
力とを切り替える。

【００２９】以上のように構成される、演算装置１０１
の動作をＩＱ処理、及び、１回目、２回目のＩＤＣＴ処
理について説明する。

【００３０】ＩＱ処理を行う場合、選択手段１０５は、
画像を符号化した信号に基づくデータを外部からの入力
とし、このうちＩＱの処理に必要な精度分のビットを切
り出したものを選択し、シフター１０３はシフトをしな
いようにする。選択手段１０７は、乗算器１０２からの
出力を、また選択手段１０４は、外部からのデータ入力
を選択しておく。

【００３１】画像を符号化した信号に基づくデータか
ら、ＩＱの処理に必要な精度分のビットを切り出したも
のが選択手段１０５から乗算器１０２に入力され、選択
手段１０４からの入力と乗算され、選択手段１０７を通
して出力される。こうして、ＩＱ処理に必要な乗算を行
うことができる。

【００３２】また、ＩＱ演算処理において、スケーリン
グ処理等で、繰り返しての乗算処理が必要な場合は、乗
算器１０２からの乗算出力を選択手段１０４が選択する
ことで、さらに乗算器１０２における繰り返し乗算が行
われる。

【００３３】１次元ＩＤＣＴ処理を行う場合、行列演算
であるので、乗算器１０２において乗算を行い、加算器
１０６において累積加算することで１次元結合して演算
を行う必要がある。

【００３４】このため、選択手段１０５は、外部からの
入力のうち、１回目の１次元ＩＤＣＴ処理に必要な精度
分のビットを切り出したものを入力として選択し、シフ
ター１０３はシフトをしないようにする。選択手段１０
４は、選択手段１０７からのデータ入力を選択してお
く。選択手段１０７は、加算器１０６からの出力を入力
として選択しておく。

【００３５】これによって、選択手段１０４及び１０５
から入力されたデータは、乗算器１０２において乗算さ
れ、加算器１０６によって加算され、その出力結果が選
択手段１０４から入力されることで、加算器１０６にお
いて、乗算の結果を累積加算した値を出力することが可
能となる。

【００３６】２回目の１次元ＩＤＣＴ処理を行う場合、
選択手段１０７は加算器１０６の出力を、選択手段１０
４は外部からの入力を選択しておく。選択手段１０５
は、まず、外部からの入力のうち、１回目の１次元ＩＤ
ＣＴ処理に必要な精度分のビットを切り出したものを入
力として選択し、シフター１０３は下位側に桁合わせで
必要な分シフトするようにする。この設定で、乗算の下
位側の演算結果が求められたならば、次に、選択手段１
０５は、上記の外部からの入力のうち切り出したものの
余りを入力として選択し、シフター１０３はシフトしな
いようにする。乗算の上位側の演算結果が求められたな
らば、加算器１０６において上位及び下位の演算結果の
加算を行い最終的な乗算結果を求める。さらに以上のよ
うな過程を繰り返して、累積加算を行うことで１次元Ｉ
ＤＣＴ処理に必要な行列演算を実現する。

【００３７】このように、本実施の形態１による演算装
置は、加算器と乗算器を各１個備え、選択手段による入
力の選択と、シフターによる上位ビット及び下位ビット
のシフトとにより、部分積の累積シフト加算を行う。こ
のため、通常の回路構成による装置では、容量の限界か
らデータのビット精度を保つことが困難になり、装置の
規模を大きくしたり、乗算器を増したりすることが必要
になる繰り返し乗算の場合であっても、上記累積シフト
加算を行うことで、単純な構成において処理できるもの
であり、ＩＱ処理及びＩＤＣＴ処理に必要な演算を汎用
的に行える小型で低コストの演算装置である。

【００３８】実施の形態２．本発明の実施の形態２によ
る装置は、実施の形態１による演算装置を複数個用い
て、復号化処理を行う画像復号化装置である。

【００３９】図２は、演算装置１０１、記憶手段３０
５、演算処理部３０１、制御部３０２、入力処理部３０
３、及び出力処理部３０４から構成される、本実施の形
態２による画像復号化装置の構成を示す図である。演算
処理部３０１は、実施の形態１による演算装置１０１
と、任意の番地の読み書きが可能な記憶手段３０５から
なり、復号化処理に必要な演算を行う。制御部３０２
は、記憶手段３０５に記憶されたデータの読み書き等の
制御を行う。入力処理部３０３は、外部から入力される
デジタル信号を数値演算部３０１で用いられるデータフ
ォーマットに変換する。出力処理部３０４は、演算処理
部３０１の結果を画像信号に変換する。

【００４０】このように構成される本実施の形態の画像
復号化装置について、ＭＰＥＧ変換された信号に対す
る、ＩＱ処理とＩＤＣＴ処理を含む画像復号化処理にお
ける動作を以下に、図２を用いて説明する。

【００４１】図２(a) は、第１段階処理における画像復
号化処理の動作を説明するための図である。入力処理部
３０３は、入力したデジタル信号に対して、ヘッダ解析
及び可変長復号化処理を行い、演算処理部３０１のデー
タフォーマットに変換した結果を、演算処理部３０１に
逐次送信する。

【００４２】図２(a) に示すように、演算処理部３０１
では、左２つの演算装置１０１が、送られてきたデータ
のＩＱ演算処理を行い、そのＩＱ演算処理結果を右２つ
の演算装置１０１に出力する。右２つの演算装置１０１
は、入力された結果に対して１回目の１次元ＩＤＣＴ処
理を行い、制御部３０２は、記憶手段３０５を制御する
ことで、その１回目の１次元ＩＤＣＴ処理結果が記憶手
段３０５に書き込まれる。各演算装置１０１によるＩＱ
処理及びＩＤＣＴ処理は実施の形態１に示したように行
われる。

【００４３】図２(b) は、第２段階処理における画像復
号化処理の動作を説明するための図である。制御部３０
２の制御によって、上記記憶手段３０５から１回目の１
次元ＩＤＣＴ処理結果が読み出されて、４つの演算装置
１０１に対して並列に出力され、４つの演算装置１０１
において、２回目の１次元ＩＤＣＴ処理が行われる。２
回目の１次元ＩＤＣＴ処理結果は、出力処理部３０４に
送られ、出力処理部３０４において、動き補償処理と映
像信号変換処理が行われて画像信号に変換される。

【００４４】本実施の形態２による画像復号化装置にお
けるデータの流れと関連して、さらに詳細な動作を、以
下に図３及び４を用いて説明する。

【００４５】図３、４において、括弧がついていない数
字は、入力処理部３０４から送られてくるデータＱＦに
順につけたもので、入力データ→ＩＱ処理されたデータ
→ＩＤＣＴ処理されたデータという流れに従って、デー
タＱＦ、データＩＱ、データＩＤＣＴとして対応してい
る。括弧つきの数字（１）は１回目、（２）は２回目の
処理を示す。

【００４６】ここで、演算装置１０１におけるデータの
処理について、ＩＱ処理は１回目、２回目とも１ステッ
プを、１回目のＩＤＣＴ処理は２ステップを、２回目の
ＩＤＣＴ処理は４ステップを要するものとする。

【００４７】図３は上記の説明における、第１段階のＩ
Ｑ処理と１回目のＩＤＣＴ処理を並行して行う際の処理
の状態を示すもので、図２における演算装置１０１の左
から順にNo.0,No,1,No.2,No.3 であるとする。図３にお
いて、例えばステップｎにおいて、データＱＦ２は入力
処理部３０３から、演算処理部３０１の演算装置No.0に
おいて１回目のＩＱ処理がされ、引き続きステップｎ＋
１においては、演算装置No.1において２回目のＩＱ処理
がされ、ステップｎ＋２においては、演算装置No.2とN
o.3とで、１回目のＩＤＣＴ処理がされる。上記の説明
のように、１回目のＩＤＣＴ処理のなされた結果は記憶
手段３０５に保持される。

【００４８】図４は上記の説明における第２段階、全演
算装置による２回目のＩＤＣＴ処理の際の処理の状態を
示す。記憶手段３０５より取り出されたデータは、各演
算装置に入力され、例えばステップｎからステップｎ＋
３の４ステップにおいて、ＩＤＣＴ０からＩＤＣＴ３ま
でに対して２回目のＩＤＣＴ処理がなされる。

【００４９】このように本実施の形態２の画像復号化装
置は、復号化処理のための演算を行う演算処理部に、復
号化する信号の要素数６４の因数である４個の、実施の
形態１による小型で低コストの演算装置を備えたもので
あって、これらを用いて第１段階ではＩＱ処理とＩＤＣ
Ｔ処理を並行して行い、第２段階では専らＩＤＣＴ処理
を行うものである。このため、第１段階処理では入力処
理部から逐次送られるデータに対して、ＩＱ及びＩＤＣ
Ｔの処理が止まることなく並列に実行され、第２段階処
理では、演算装置の個数がブロックの全要素の個数の因
数であるため、すべての演算装置に無駄なく処理を割り
当てることができる。従って、入力処理部からのデータ
を蓄積するためのバッファを持つ必要がないので、さら
なる装置の小型化と低コスト化が図れ、かつ装置資源を
有効に利用しての効率的な復号化処理を可能とするもの
である。

【００５０】実施の形態３．本発明の実施の形態３によ
る、画像復号化装置は、エントロピー符号化されたデー
タを、ＩＱ処理やＩＤＣＴ処理の前処理として、演算処
理部の演算に適したフォーマットに変換する入力処理部
を備えたものである。

【００５１】図５は、データ切り出し回路４０１と、復
号化装置４０２と、選択手段４０３、４０５、及び４０
７とインバーター４０４と、インクリメンター４０６
と、比較手段４０８と、データ出力部４０９とから構成
される入力処理部３０３を備えた画像復号化装置の構成
を示す図である。

【００５２】データ切り出し回路４０１は、外部から入
力されるデジタル画像データのビットストリームから１
つのエントロピー符号化されているデータを切り出す。
復号化装置４０２は、エントロピー符号化されたデータ
より０ラン長のデータと、レベル値とをデコードする。
選択手段４０３、４０５、４０７は、各種制御信号に応
じて入力データの選択を行う。インバーター４０４は、
ビット反転処理を行う。比較手段４０８は、データの比
較を行う。

【００５３】このように構成される画像復号化装置の入
力処理部の動作について、以下に説明する。

【００５４】画像が符号化されたデジタル信号が、連続
的なビットからなるビットストリームとして装置に入力
されると、まず、データ切り出し回路４０１は、個々の
エントロピー符号化されたデータをこのビットストリー
ムから切り出して、復号化装置４０２に入力する。復号
化装置４０２はデコード処理によって、入力されたデー
タから、０ラン長データとレベル値とを出力する。

【００５５】まず、０ラン処理が行われるがこの場合、
選択手段４０３は０ラン長を選択し、選択手段４０５に
おいては、最初のみカウントの初期値０を選択し、それ
以降はインクリメンターの出力を選択することで、カウ
ントを進める。インクリメンターの出力すなわちカウン
ト値が０ラン長に等しくない間は、データ出力部４０９
に０を出力する。

【００５６】カウント値が０ラン長に等しくなったなら
ば、レベル値を演算処理部が扱い得る２の補数表現に変
換するレベル処理が行われる。レベル処理を行う場合、
選択手段４０３はレベル値を選択し、選択手段で４０５
ではインバーター４０４の出力を選択する。インクリメ
ンター４０６は２の補数を求める処理を行い、選択手段
４０７において符号が正ならば選択手段４０３の出力す
なわちレベル値のそのままの値を選択し、負ならばイン
クリメンター４０６の出力すなわち２の補数の値を選択
する。データ出力部では、選択手段４０７の結果を出力
する。

【００５７】このように、本実施の形態３の画像復号化
装置では、入力処理部にインクリメンターを１個有する
構成であって、エントロピー符号化された信号の処理に
際して、０ラン処理と、その後のレベル処理との両方
に、この単一のインクリメンターを使用するものであ
る。従って、通常の構成により、それぞれにインクリメ
ンターを使用する場合と比較して、装置資源の有効な活
用によって、回路規模を小さくすることができ、装置の
小型化と低コスト化を図ることができる。

【００５８】実施の形態４．本発明の実施の形態４によ
る画像復号化装置は、ＩＱ処理における０方向の丸め処
理と、ＭＰＥＧ１のミスマッチ処理とを同時に行うもの
である。

【００５９】図６は、演算処理部３０１が、実施の形態
１による演算装置１０１と、比較手段５０１及び５０２
と、ＯＲ回路５０３と、判定回路５０４と、選択手段５
０５と、加算器５０６からなる、丸め処理部５１０から
構成された、本実施の形態４の画像復号化装置の構成を
示す図である。

【００６０】演算装置１０１は、ＩＱの処理を行う。比
較手段５０１、５０２は、演算装置１０１の出力する演
算結果の下位５ビットを小数部、それ以外を整数部とし
て、整数部の値と０もしくは−１との比較を行う。ＯＲ
回路５０３は、上記小数部全ビットのＯＲを求める。判
定回路５０４は、比較手段５０１、及び５０２の結果
と、ＯＲ回路５０３の結果と、偶数、奇数の判定用の整
数部のＬＳＢと、符号ビットとを入力とし、−１、０、
１、２の値の選択を出力して、選択手段５０５に指示す
る。選択手段５０５は、判定回路５０４の結果に応じて
数値を選択して、加算器５０６に出力する。加算器５０
６は、整数部のデータと、選択手段５０５の出力結果と
の加算を行う。

【００６１】以上のように構成された画像復号化装置に
ついて、図６、及び丸め処理における判定を説明する図
７を用いてその動作を説明する。

【００６２】演算装置１０１は０方向の丸めの３２の除
算を行う前までの演算を行い、その演算結果を丸め処理
部５１０に出力する。

【００６３】出力された演算結果に対して、０方向の丸
めの３２の除算処理は次のように行われる。演算結果の
下位５ビットを小数部、それ以外を整数部とする。ま
ず、演算結果が０もしくは正の数のときは下位５ビット
を切り捨てる。演算結果が、負の場合は、小数部となる
下位５ビットで判定する。小数部５ビットのうち１ビッ
トでも１が立っている場合は、整数部に１を加える。全
ビットに１が立っていなければ、何もしない。

【００６４】また、本実施の形態４の装置が行うべき、
ＭＰＥＧ１のミスマッチ対策においては、０方向の丸め
の３２の除算処理結果が正の偶数の場合は−１、０の場
合は何もせず、負の偶数の場合は−１を行う必要があ
る。

【００６５】そこで、この２つの処理を同時に行うため
に必要な判定を図７に示す。

【００６６】図７において、符号が正か負かの判定に
は、符号ビットの値を、偶数奇数の判定には、整数部の
ＬＳＢの値を用いる。整数部が０か否かの判定は、比較
手段５０１で行い、また、整数部が−１か否かの判定
は、比較手段５０２で行われる。そして、小数部のどれ
かに１が立っているかもしくはすべて０かの判定はＯＲ
回路５０３の結果による。

【００６７】演算装置１０１からの演算結果が丸め処理
部５１０に入力されると、その整数部は、加算器５０
６、比較手段５０１、比較手段５０２に入力され、比較
手段５０１は整数部が０に等しい否かを判定してその結
果を判定回路５０４に出力し、比較手段５０２は整数部
が−１に等しいか否かを判定して、その結果を判定回路
５０４に出力する。また、整数部の符号ビットと、ＬＳ
Ｂとが判定回路５０４に入力される。一方、演算結果の
小数部は、ＯＲ回路５０３に出力され、全ビットが０か
どうかが判定され、その結果が判定回路５０４に出力さ
れる。

【００６８】判定回路５０４は、図７に示す判定を行
い、選択手段に指示することにより、判定結果の値が選
択手段５０５から加算器５０６に出力される。

【００６９】加算器５０６は、演算装置１０１の演算結
果の整数部に、判定回路５０４の判定により、選択手段
５０５から出力された数値を加算する。

【００７０】このように、本実施の形態４の装置では、
丸め処理部を備え、除算の０方向丸め処理のための判定
と、ＭＰＥＧ１ミスマッチ処理に必要な判定とを、総合
して同時に行なうものである。このため、２つの処理を
そのまま直列に行う場合には、インクリメンターと加算
器の双方が必要なのに対し、インクリメンターが不要の
分回路規模は小さく、装置の小型化と低コスト化につな
がる上に、同時処理による高速化の効果も得られる。

【００７１】実施の形態５．本発明の実施の形態５によ
る画像復号化装置は、ＩＱ処理における０方向の丸め処
理と、ＭＰＥＧ１のミスマッチ処理とを同時に行うもの
で、かつＭＰＥＧ２の処理も可能なものである。

【００７２】図８は本実施の形態５による、画像復号化
装置の構成を示す図である。

【００７３】図８において、制御部３０２は、ＭＰＥＧ
１もしくは２を示す識別信号を、判定回路に出力するも
のであり、判定回路６０１は、実施の形態４による装置
の判定回路５０４が入力とする信号に加えて、制御部３
０２の出力をも入力として、判定を行うものである。そ
の他は、実施の形態４による画像復号化装置と同様であ
り、説明を省略する。

【００７４】以下に、図８、及び本装置における判定を
説明する図９を用いて、その動作を説明する。

【００７５】図９に示すように、本装置における判定回
路６０１における判定については、図７に示す、実施の
形態４による装置の判定に、ＭＰＥＧ２の場合の判定を
追加したものである。

【００７６】本実施の形態５の装置は実施の形態４の装
置と同様の動作となり、判定回路６０１において図９の
判定を行い、選択手段５０５で整数部に加算する値を選
択し、加算器５０６で加算を行うことで、ＭＰＥＧ２の
ときは、整数の除算をおこなったＩＱの結果が負で小数
部のビットのどれか１つに１が立っている場合は＋１、
それ以外の場合＋０という処理を行っている。

【００７７】このように、本実施の形態５の画像復号化
装置では、実施の形態４の装置の構成に加えて、ＭＰＥ
Ｇ１とＭＰＥＧ２を区別する識別信号を出力する制御部
を備えることで、除算の０方向丸め処理と同時に、ＭＰ
ＥＧ１、又はＭＰＥＧ２のミスマッチ処理が可能であ
り、実施の形態４の装置による、処理の高速化と、装置
の小型化、並びにコスト低減の効果に加えて、高度に圧
縮可能なＭＰＥＧ２にも対応することで、さらに応用範
囲が広くなる。

【００７８】なお、先の実施の形態４または本実施の形
態５の装置における、加算器を用いた加算の処理につい
ては、演算処理部に含まれる演算装置を用いての累積シ
フト加算で処理することもでき、この場合には、さらな
る小型化とコストの低減が可能となる。

【００７９】実施の形態６．本発明の実施の形態６によ
る画像復号化装置は、ＭＰＥＧ２信号を扱い、効率的に
ミスマッチ処理を行うものである。

【００８０】図１０は、実施の形態１による演算装置１
０１と、飽和処理装置１２０１と、ＸＯＲ回路１２０２
と、記憶手段１２０３と、選択手段１２０４とインバー
ター１２０５とから構成される演算処理部３０１を備え
た本実施の形態６による画像復号化装置の構成を示す図
である。

【００８１】以上のように構成された画像復号化装置に
ついて、図１０、及び図１１〜１３を用いてその動作を
説明する。

【００８２】図１１は本復号化装置が扱う信号を、ブロ
ック形式として表示したものであって、信号は８×８の
ブロックとして表すことのできる、６４の構成要素が１
単位であって、これら構成要素は、例えば図１０におい
て演算装置１０１に、次いで飽和処理装置１２０１によ
って処理され、最初の要素Ｆ［０］［０］から最後の要
素Ｆ［７］［７］までが、順次出力されるものである。
ここで、演算装置１０１においてＩＱ演算処理されたあ
と、飽和処理装置１２０１が飽和処理して出力する信号
を判定信号とする。判定信号は図１１に示すものと同様
に、Ｆ’［０］［０］からＦ’［７］［７］までの６４
個の要素で構成される。

【００８３】図１２は、ＭＰＥＧ２のミスマッチ対策処
理における、要素の和と最後の要素の最下位ビットの関
係を示す図である。図１２中のｓｕｍは判定信号の最初
の要素から最後の要素までを足したものであり、Ｆ’
［７］［７］は判定信号の最後の要素を示す。

【００８４】図１３は図１２をもとに、全要素の和であ
るｓｕｍの代わりに、判定信号の最初の要素から最後よ
り一つ手前の要素までを加算したｓｕｍ’を判定条件と
してＭＰＥＧ２のミスマッチ対策処理を行った場合の、
最後の要素の最下位ビットの値を示したものである。図
１３よりｓｕｍ’の最下位ビットを反転させた値を、判
定信号の最後の要素の最下位ビットにすることで、ＭＰ
ＥＧ２のミスマッチ処理を実現できることがわかる。こ
の処理方法を用いたのが図１０に示す画像復号化装置で
ある。

【００８５】演算装置１０１が、ＩＱ演算処理を行い、
飽和処理装置１２０１は、演算装置１０１の出力に対し
飽和処理を行って判定信号を出力する。ＸＯＲ回路１２
０２は、２つの入力の排他的論理和をとる。判定信号は
要素ごとにその最下位ビットが、ＸＯＲ回路に入力さ
れ、記憶手段１２０３に記憶された値との排他的論理和
が演算され、この結果が記憶手段１２０３に記憶され
る。排他論理和を求めることで、最下位ビットだけに注
目した場合、加算を行ったと同様の結果が得られ、ミス
マッチ処理に必要な演算が可能となる。記憶手段１２０
３は、外部から入力されるクロック信号に同期してＸＯ
Ｒ回路１２０２の値を入力して記憶する。選択手段１２
０４は、制御部３０２から出力される、飽和処理装置１
２０１の出力データがブロックの最後の要素かどうかを
示す信号を入力とし、ブロックの最後の要素の場合、記
憶手段１２０３の値がインバーター１２０５によって反
転されたものを、そうでない場合は、飽和処理装置１２
０１から出力されるデータの最下位ビットを選択する。

【００８６】このように、本実施の形態６による画像復
号化装置では、ＭＰＥＧ２ミスマッチ処理において、最
下位ビットの処理に着目して、ＸＯＲ回路を用いて排他
的論理和をとることにより、判定信号の各要素そのもの
の加算処理を行うより効率的に処理を行える。さらに、
判定信号の最初の要素から、最後より一つ手前の要素ま
でを加算した値の最下位ビットを反転した値をもって、
判定信号の最後の要素の最下位ビットとすることで、Ｍ
ＰＥＧ２のミスマッチ処理を実現する。従って、ミスマ
ッチの条件判断回路を小さくすることができるので、装
置の小型化及び低コスト化が図れる上に、最初の要素か
ら最後の要素までを処理するのと比較して、データ１ブ
ロックの処理ごとに、１クロックずつ早く処理を行うこ
とができるため、処理の高速化の効果も得られる。

【００８７】

【発明の効果】請求項１にかかる画像復号化装置は、離
散コサイン変換と量子化を含むデジタル処理によって符
号化された画像の復号化装置であって、復号化処理の演
算において、乗算器と加算器とによって、部分積の累積
シフト加算を行う演算装置を備えたものであり、１つの
乗算器と１つの加算器によって、逆量子化処理と、逆離
散コサイン変換処理とを行え、乗算を繰り返す場合には
累積シフト加算を行うことによって、規模の小さな演算
装置で効率的な処理ができる。

【００８８】また請求項２にかかる画像復号化装置は、
請求項１に記載の画像復号化装置において、画像を符号
化した信号を入力してこれを処理する入力処理部と、入
力処理部が処理した信号に対して復号化処理の演算を行
う演算処理部と、復号化処理のための制御信号を出力す
る制御部とを備え、上記演算処理部は、上記演算装置を
複数備え、逆量子化処理と逆離散コサイン変換処理と
を、並行して行うものであり、画像復号化処理を、乗算
器資源を無駄なく使用しながら実行できる。

【００８９】また、請求項３にかかる画像復号化装置
は、請求項２に記載の画像復号化装置において、一次元
逆離散コサイン変換処理を繰り返して行うものであり、
まず、逆量子化処理と、１回目の一次元逆離散コサイン
変換処理とを、上記複数の演算装置によって並行して処
理し、その後、２回目以降の一次元逆離散コサイン変換
処理を、全ての演算装置を用いて行うものであり、装置
資源を無駄無く使用する上に、入力処理部において処理
結果を逐次送ることができ、バッファを持つ必要がな
く、その分の画像処理装置の回路規模を小さくできる。

【００９０】また、請求項４にかかる画像復号化装置
は、請求項２または３に記載の画像復号化装置におい
て、上記演算装置の個数が、画像を符号化した信号の全
要素数の因数となるものであり、演算処理を複数演算装
置に無駄無く割り当てられ、装置資源の有効利用が可能
となる。

【００９１】また、請求項５にかかる画像復号化装置
は、請求項１ないし４のいずれかに記載の画像復号化装
置において、エントロピー符号化された信号を復号化す
るものであり、入力処理部が、上記エントロピー符号化
された信号の０ラン処理と、その後の、２の補数への変
換処理とに、同一のインクリメンターを使用するもので
あり、演算器を共用することで回路規模を小さくするこ
とができる。

【００９２】また、請求項６にかかる画像復号化装置
は、請求項１ないし５のいずれかに記載の画像復号化装
置において、ＭＰＥＧ１信号を復号化するものであり、
逆量子化処理における、除算の０方向丸め処理におい
て、２の補数表現を使用する整数の除算を行い、その商
と剰余に基づいて判定を行う丸め処理部を備えて、上記
除算の０方向丸め処理に伴って、ＭＰＥＧ１ミスマッチ
処理を同時に行うものであり、処理の高速化が図れる上
に、２つの処理をそのまま直列に行う場合より、回路規
模を小さくすることができる。

【００９３】また、請求項７にかかる画像復号化装置
は、請求項６に記載の画像復号化装置において、ＭＰＥ
Ｇ２信号をも復号化するものであり、上記制御部が、Ｍ
ＰＥＧ１信号とＭＰＥＧ２信号とを識別する識別信号を
出力するものであって、上記丸め処理部が、上記識別信
号と、整数の除算による商と剰余とによって、判定を行
うので、上記の効果に加えて、特に演算器等を加えて回
路規模を大きくすることなく、ＭＰＥＧ２の場合に使用
することができる。

【００９４】また、請求項８にかかる画像復号化装置
は、請求項６または７に記載の画像復号化装置におい
て、上記丸め処理部の出力を、請求項１に記載の演算装
置による、累積シフト加算によって処理するものであ
り、上記の効果に加え、さらに装置の小型化と低コスト
化が可能となる。

【００９５】また、請求項９にかかる画像復号化装置
は、請求項１ないし５のいずれかに記載の画像復号化装
置において、ＭＰＥＧ２信号を復号化するものであり、
ＭＰＥＧ２のミスマッチ処理において、ブロックごとに
逆量子化処理と飽和処理とを行った結果について、ブロ
ックを構成する最初の要素から、最後より一つ手前の要
素までを加算し、その加算結果の最下位ビットを反転し
た値をもって、ブロックの最後の要素の最下位ビットと
するものであり、ミスマッチの条件判断回路を小さくす
ることができ、またより効率的で高速な処理が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の装置の構成を示す図。

【図２】本発明の実施の形態２の装置の構成及び処理方
法を示す図。

【図３】本発明の実施の形態２の装置の動作を説明する
ための図。

【図４】本発明の実施の形態２の装置の動作を説明する
ための図。

【図５】本発明の実施の形態３の装置の構成を示す図。

【図６】本発明の実施の形態４の装置の構成を示す図。

【図７】本発明の実施の形態４の装置の判定処理を説明
するための図。

【図８】本発明の実施の形態５の装置の構成を示す図。

【図９】本発明の実施の形態５の装置の判定処理を説明
するための図。

【図１０】本発明の実施の形態６の装置の構成を示す
図。

【図１１】本発明の実施の形態６の装置が扱う信号を説
明するための図。

【図１２】本発明の実施の形態６の装置の動作を説明す
るための図。

【図１３】本発明の実施の形態６の装置の動作を説明す
るための図。

【図１４】従来の技術による画像の圧縮を説明するため
の図。

【図１５】従来の技術による画像の符号化・復号化を説
明するための図。

【符号の説明】

１０１演算装置１０２乗算器１０３シフター１０６，５０６加算器１０４，１０５，１０７，４０３，４０５，４０７，５
０５，１２０４選択手段３０１演算処理部３０２制御部３０３入力処理部３０４出力処理部３０５，１２０３記憶手段４０１データ切り出し回路４０２復号化装置４０４，１２０５インバーター４０６インクリメンター４０８，５０１，５０２比較手段４０９データ出力部５０３ＯＲ回路５０４判定回路５１０丸め処理部６０１判定回路１２０１飽和処理装置１２０２ＸＯＲ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平井誠大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者木村浩三大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像を符号化した信号に対して、逆量子
化処理と、逆離散コサイン変換処理とを含む復号化処理
を行う画像復号化装置において、乗算器と加算器とを備え、上記復号化処理において、上記乗算器を用いて上記逆量
子化処理を行い、上記乗算器と上記加算器とを用いて、
１回目の上記逆離散コサイン変換処理を行い、上記乗算
器と上記加算器とを用いた部分積の累積シフト加算によ
って、２回目の上記逆離散コサイン変換を行う演算装置
を備えたことを特徴とする画像復号化装置。
【請求項２】請求項１に記載の画像復号化装置におい
て、上記画像を符号化した信号を入力してこれを処理する入
力処理部と、上記入力処理部が処理した信号に対して、上記信号を構
成する要素の１個についてＸ回の乗算を行う上記逆量子
化処理と、上記信号を構成する要素の１個についてＹ回
の乗算を行う１次元逆離散コサイン変換を２回行う上記
逆離散コサイン変換処理とを含む復号化処理の演算を行
う演算処理部と、復号化処理のための制御信号を出力する制御部とを備
え、上記演算処理部は、上記演算装置を（Ｘ＋Ｙ）個備え、上記逆量子化処理と、上記逆離散コサイン変換処理と
を、上記（Ｘ＋Ｙ）個の演算装置により並行して行うも
のであることを特徴とする画像復号化装置。
【請求項３】請求項２に記載の画像復号化装置におい
て、上記演算処理部は、まず、逆量子化処理と、１回目の一次元逆離散コサイン
変換処理とを、上記（Ｘ＋Ｙ）個の演算装置によって並
行して処理し、その後、２回目の一次元逆離散コサイン変換処理を、上
記（Ｘ＋Ｙ）個の演算装置の全てを用いて行うものであ
ることを特徴とする画像復号化装置。
【請求項４】請求項２または３に記載の画像復号化装
置において、上記演算装置の個数が、上記画像を符号化した信号を構
成するブロックの全要素数の因数となるものであること
を特徴とする画像復号化装置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の画像復
号化装置において、上記画像を符号化した信号は、エントロピー符号化され
た信号であり、上記入力処理部は、上記エントロピー符号化された信号
の０ラン処理と、その後の、２の補数への変換処理と
に、同一のインクリメンターを使用するものであること
を特徴とする画像復号化装置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の画像復
号化装置において、上記画像を符号化した信号は、ＭＰＥＧ１信号であり、上記演算処理部は、逆量子化処理における、除算の０方向丸め処理におい
て、対象となる信号の上位ビットと下位ビットに基づい
て、上記０方向丸め処理とともに、ＭＰＥＧ１ミスマッ
チ処理を行う丸め処理部を備えたものであることを特徴
とする画像復号化装置。
【請求項７】請求項６に記載の画像復号化装置におい
て、上記画像を符号化した信号は、ＭＰＥＧ１信号又はＭＰ
ＥＧ２信号であり、上記制御部は、ＭＰＥＧ１信号と、ＭＰＥＧ２信号とを
識別する識別信号を出力するものであって、上記丸め処理部は、上記０方向丸め処理とともに、上記
識別信号に応じて、ＭＰＥＧ１ミスマッチ処理又はＭＰ
ＥＧ２ミスマッチ処理を行うものであることを特徴とす
る画像復号化装置。
【請求項８】請求項６または７に記載の画像復号化装
置において、上記０方向丸め処理における加算演算を、請求項１に記載の演算装置の累積シフト加算によって処
理するものであることを特徴とする画像復号化装置。
【請求項９】請求項１〜５のいずれかに記載の画像復
号化装置において、上記画像を符号化した信号は、ＭＰＥＧ２信号であり、上記演算処理部は、上記信号に対するＭＰＥＧ２ミスマ
ッチ処理における構成要素の加算処理を、最初の要素か
ら、最後より一つ手前の要素までを対象として行うもの
であることを特徴とする画像復号化装置。