JPH10224794A - 動画像符号化データの階層化方法および装置 - Google Patents

動画像符号化データの階層化方法および装置

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JPH10224794A
JPH10224794A JP4170897A JP4170897A JPH10224794A JP H10224794 A JPH10224794 A JP H10224794A JP 4170897 A JP4170897 A JP 4170897A JP 4170897 A JP4170897 A JP 4170897A JP H10224794 A JPH10224794 A JP H10224794A
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JP4170897A
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Shigeyuki Sakasawa
茂之 酒澤
Yasuhiro Takishima
康弘 滝嶋
Masahiro Wada
正裕 和田
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KDDI Corp
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Kokusai Denshin Denwa KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な方法あるいは装置で、かつ符号化効率
を低下させることなく動画像符号化データを階層化する
ことができるようにすること。 【解決手段】 符号化済み動画像データ1は、I,P,
B分離部2でI,P,Bピクチャに分離される。第1〜
3のヘッダ・低周波・高周波分離部3〜5によって分離
された、I,P,Bピクチャの各ヘッダ・DCT低周波
・高周波成分は、階層化手段によって階層別に割り振ら
れ、階層1〜6のパケット化器6〜11に送られる。パ
ケット化器6〜11は、該階層別に割り振られたデータ
をパケット化して、階層1〜6の通信路12〜17に送
出する。一例として、第1階層にIピクチャの低周波成
分、第2階層にIピクチャの高周波成分、第3階層にP
ピクチャの低周波成分、第4階層にPピクチャの高周波
成分、第5階層にBピクチャの低周波成分、第6階層に
Pピクチャの高周波成分が割り振られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は動画像符号化デー
タの階層化方法および装置に関し、特に各種のネットワ
ークを接続して構成される環境下で、テレビ会議通信を
ネットワークを越えて行う動画像伝送装置などに使用さ
れる動画像符号化データの階層化方法および装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の階層符号化方式の一例としては、
MPEG−2の空間スケーラビリティに見られるよう
な、原動画像から作成した低解像度画像に対して、通常
のMC(動き補償)+DCT符号化を適用し、それを原
動画像のMC+DCT符号化の際に予測に用いる方式が
ある。
【0003】該従来の階層符号化方式の構成例を、図1
7に示す。入力端子50には、1フレームの画像データ
aが入力する。該画像データは画像縮小処理部51にて
例えば縦横半分に縮小され、低解像度画像データbとし
て、第1の符号化器に入力する。該第1の符号化器は、
減算器61、DCT符号化器62、量子化器63、復号
化器64、逆量子化器65、加算器66、フレームメモ
リ67および動き予測器68から構成されており、前記
量子化器63からの出力データが、第1の重要データと
して、伝送路へ出力される。
【0004】次に、前記1フレームの画像データaは、
第2の符号化器に入力する。該第2の符号化器は、減算
器71、DCT符号化器72、量子化器73、復号化器
74、逆量子化器75、加算器76、フレームメモリ7
7および動き予測器78から構成されており、前記量子
化器73からの出力データが、第2の重要データとし
て、伝送路へ出力される。該第2の符号化器では、第1
の符号化器の加算器66の出力を画像拡大処理部69に
より原画像と同サイズに拡大したデータを動き予測器7
8に入力し、動き予測を行う。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の階層符号
化方式では、MC+DCT符号化の動作を、前記第1の
符号化器と第2の符号化器とで合計2回行うことが必要
であり、構成および動作が複雑であるという問題があっ
た。また、該従来の階層符号化方式は、低解像度画像デ
ータbと、高解像度画像データaとの2つの画像データ
を符号化しなければならず、符号化の対象となる画像デ
ータ量が例えば25%増し(低解像度画像データbが高
解像度画像データの縦横半分の場合)になるため、符号
化効率が低下するという問題があった。
【0006】この発明の目的は、前記した従来技術の問
題点を除去し、簡単な方法あるいは装置で、かつ符号化
効率を低下させることなく動画像符号化データを階層化
することのできる動画像符号化データの階層化方法およ
び装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ために、この発明は、動画像符号化データの階層化方法
において、動画像のI,P及びBピクチャと、DCT低
周波成分およびDCT高周波成分とを組み合わせて階層
化を行うようにした点に第1の特徴がある。また、第1
階層としてIピクチャの低周波成分、第2階層としてI
ピクチャの高周波成分、第3階層としてPピクチャの低
周波成分、第4階層としてPピクチャの高周波成分、第
5階層としてBピクチャの低周波成分、第6階層として
Pピクチャの高周波成分を割り当てるようにした点に第
2の特徴がある。また、第1階層としてIピクチャの低
周波成分とPピクチャの低周波成分、第2階層としてI
ピクチャの高周波成分とPピクチャの高周波成分、第3
階層としてBピクチャの低周波成分、第4階層としてB
ピクチャの高周波成分を割り当てるようにした点に第3
の特徴がある。さらに、第1階層としてIピクチャの低
周波成分とPピクチャの低周波成分、第2階層としてI
ピクチャの高周波成分とPピクチャの中周波成分、第3
階層としてPピクチャの高周波成分、第4階層としてB
ピクチャの低周波成分、第5階層としてBピクチャの高
周波成分を割り当てるようにした点に第4の特徴があ
る。
【0008】これらの特徴によれば、動画像のI,P及
びBピクチャと、DCT低周波成分およびDCT高周波
成分とを組み合わせにより階層化ができるので、簡単に
かつ符号化効率を低下させることなく、動画像符号化デ
ータの階層化を実行することができるようになる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態の構成
を示すブロック図である。図において、1は符号化器に
よって符号化された、あるいはメモリに記憶された符号
化済みの動画像データである。該符号化済みの動画像デ
ータ1のデータ構造は、1フレームの画像データに関し
ては、例えば図2に示すように、ヘッダ、ピクチャヘッ
ダ、マクロブロックヘッダ、動ベクトル、DCTデー
タ、…、DCTデータ、マクロブロックヘッダ、動ベク
トル、DCTデータ、…、DCTデータ、マクロブロッ
クヘッダ、動ベクトル、DCTデータ、…となってい
る。ここに、マクロブロックは16×16画素で形成さ
れ、前記動ベクトルは該マクロブロックの動ベクトルで
あり、前記DCTデータは8×8画素のDCTデータで
ある。
【0010】また、前記ピクチャヘッダにはI,P,B
ピクチャの識別子が含まれている。MPEGのI,P,
B予測構造は、周知のように、図3の構造になってい
る。すなわち、最初に符号化されるIピクチャ、2番目
に符号化されるPピクチャ、3,4番目に符号化される
Bピクチャ、5番目に符号化されるPピクチャ、6,7
番目に符号化されるBピクチャ、…となり、16フレー
ム目で再びIピクチャが現れる。すなわち、15フレー
ムでかつ1/2秒(500m秒)で一巡する構造になっ
ている。なお、図3内の丸内の数字は、予測の順番を示
している。
【0011】図1のI,P,B分離部2は、前記符号化
済み動画像データ1のピクチャヘッダに基づいて、該符
号化済み動画像データ1を分離する。最初のIピクチャ
の符号化済み動画像データは、第1のヘッダ・低周波・
高周波分離部3に入る。該第1のヘッダ・低周波・高周
波分離部3は、図2のデータ構造から、ピクチャヘッ
ダ、マクロブロックヘッダ、およびDCTデータの低周
波成分、高周波成分をそれぞれ分離する。同様に、第
2、第3のヘッダ・低周波・高周波分離部4、5は、そ
れぞれ、P、Bピクチャに対して、ピクチャヘッダ、マ
クロブロックヘッダ、動ベクトル、およびDCTデータ
の低周波成分、高周波成分をそれぞれ分離する。
【0012】前記DCTデータの低周波成分、高周波成
分の分離は、例えば、図4に示されているように、DC
Tマトリックスのジグザグスキャンの番号で行うことが
できる。図示の8×8DCTマトリックスにおいて、ジ
グザグスキャンの第17番以下が低周波成分、それより
大きい番号が高周波成分と決められた場合には、太線z
1 より左上の領域の成分が低周波成分、右下の領域の成
分が高周波成分となる。 次に、前記第1、2、第3の
ヘッダ・低周波・高周波分離部3、4、5から出力され
たデータは、階層化手段によって階層1〜6に割り振ら
れ、各階層のパケット化器に入力する。階層1のパケッ
ト化器6は、図5に示されている階層1のデータを順次
パケット化する。すなわち、まずIピクチャヘッダ、D
CT低周波成分、…、DCT低周波成分を1フレーム
分、パケット化する。該DCT低周波成分はマクロブロ
ック(MB)単位でパケット化され、Pピクチャ、Bピ
クチャの場合には、動ベクトルも含んでいる。該パケッ
ト化されたデータは、通信路12に送出される。次に、
階層2のパケット化器7は、IピクチャのDCT高周波
成分のみをMB単位で1フレーム分パケット化し、通信
路13に送出する。DCT低、高周波成分のパケット化
は、以降の説明でも、MB単位で行われるので、その都
度の説明を省略する。
【0013】次に、階層3のパケット化器8は、Pピク
チャヘッダ、DCT低周波成分、…、DCT低周波成分
を1フレーム分、パケット化する。該パケット化された
データは、通信路14に送出される。次に、階層4のパ
ケット化器7は、PピクチャのDCT高周波成分のみを
1フレーム分パケット化し、通信路15に送出する。さ
らに、階層5のパケット化器8は、Bピクチャヘッダ、
DCT低周波成分、…、DCT低周波成分を1フレーム
分、パケット化する。該パケット化されたデータは、通
信路16に送出される。次に、階層6のパケット化器7
は、BピクチャのDCT高周波成分のみを1フレーム分
パケット化し、通信路17に送出する。
【0014】図6は、前記の説明をまとめたもので、6
つの階層に階層化して伝送することを示している。この
図では、階層番号が小さいものが、優先順位が高くなっ
ている。
【0015】図7は、前記通信路12〜17を無駄無く
使用することを条件として、前記パケット化したデータ
を通信路12〜17で伝送するタイミングチャートを示
している。図示されているように、Iピクチャは階層1
と2の通信路を通って、1/2秒で1フレーム分のデー
タが伝送される。Pピクチャは階層3と4の通信路を通
って、1/2秒で4フレーム分のデータが伝送される。
また、Bピクチャは階層5と6の通信路を通って、1/
2秒で10フレーム分のデータが伝送される。
【0016】以上のように、本実施形態によれば、従来
方式のようなMC+DCT符号化を用いずに、I,Pお
よびBピクチャと、DCTの低、高周波成分を用いて動
画像符号化データの階層化を実現しているので、構成が
簡単で符号化効率を低下させることなく、該階層化を実
施できる。
【0017】次に、本発明の第2の実施形態を、図8を
参照して説明する。この実施形態は、MPEG方式に用
いて好適な階層化装置を示すものである。この実施形態
の構成が図1のそれと違う所は、第1〜3のヘッダ・低
周波・高周波分離部3〜5で分離されたI,PおよびB
ピクチャのヘッダを、階層1のパケット化器6に入力す
るようにした点である。なお、図8中の図1と同符号
は、同一または同等物を示す。
【0018】本実施形態の階層1のパケット化器6は、
図9に示されているように、Iピクチャヘッダをパケッ
ト化した後、DCT低周波成分をMB単位で1フレーム
分パケット化する。該1フレーム分のパケット化が終る
と、図示されているように、Pピクチャヘッダ、Bピク
チャヘッダ、Bピクチャヘッダ、Pピクチャヘッダ、…
と、図3で説明したI,P,B予測構造の順にPおよび
Bピクチャヘッダをパケット化する。
【0019】階層2のパケット化器7は、Iピクチャの
DCT高周波成分を1フレーム分パケット化する。階層
3のパケット化器8は、PピクチャのDCT低周波成分
をパケット化する。階層4のパケット化器9は、Pピク
チャのDCT高周波成分をパケット化する。さらに、階
層5、6のパケット化器10、11は、それぞれ、Bピ
クチャのDCT低,高周波成分をパケット化する。
【0020】この実施形態によれば、階層1のパケット
化器6が、Iピクチャヘッダおよび1フレーム分のDC
T低周波成分のパケット化に続いて、PおよびBピクチ
ャヘッダを前記I,P,B予測構造の順にパケット化
し、通信路12に送出するので、MPEG仕様に適合さ
せることができる。
【0021】次に、本発明の第3の実施形態を、図10
を参照して説明する。図において、21〜24は、階層
1〜4のパケット化器を示し、25〜28は階層1〜4
の通信路を示す。なお、他の符号は、図1と同一または
同等物を示す。
【0022】この実施形態では、階層1のパケット化器
21に、I,Pピクチャの各低周波成分と、I,Pおよ
びBピクチャのヘッダが入力する。また、階層2のパケ
ット化器22には、I,Pピクチャの各高周波成分が入
力する。階層3、4のパケット化器23、24には、そ
れぞれ、Bピクチャの低、高周波成分が入力する。
【0023】本実施形態の階層1のパケット化器21
は、図11に示されているように、Iピクチャヘッダを
パケット化した後、DCT低周波成分をMB単位で1フ
レーム分パケット化する。該1フレーム分のパケット化
が終ると、図示されているように、P1 ピクチャヘッダ
をパケット化し、DCT低周波成分をMB単位で1フレ
ーム分パケット化する。次いで、B1 、B2 ピクチャヘ
ッダのパケット化が行われ、続いて、P2 ピクチャヘッ
ダのパケット化、該P2 ピクチャのDCT低周波成分の
1フレーム分のパケット化が行われる。
【0024】階層2のパケット化器22は、Iピクチャ
のDCT高周波成分を1フレーム分パケット化し、その
後P1 〜P4 ピクチャのDCT高周波成分のパケット化
を順次行う。階層3のパケット化器23、B1 〜B10ピ
クチャのDCT低周波成分を順次パケット化する。階層
4のパケット化器24は、B1 〜B10ピクチャのDCT
高周波成分を順次パケット化する。
【0025】図12は、前記の説明をまとめたもので、
4つの階層に階層化して伝送することを示している。こ
の図では、階層番号が小さいものが、優先順位が高くな
っており、優先順位が一番高い階層1では、Iピクチャ
のDCT低周波成分とP1 〜P4 ピクチャのDCT低周
波成分が伝送される。第2番目の優先順位の階層2で
は、IピクチャのDCT高周波成分とP1 〜P4 ピクチ
ャのDCT高周波成分が伝送される。第3番目の優先順
位の階層3では、B1 〜B10ピクチャのDCT低周波成
分が、また第4番目の優先順位の階層4では、B1 〜B
10ピクチャのDCT高周波成分が伝送される。
【0026】図13は、前記通信路25〜28を無駄無
く使用することを条件として、前記パケット化したデー
タを通信路25〜28で伝送するタイミングチャートを
示している。図示されているように、IピクチャとP1
〜P4 ピクチャは階層1と2の通信路を通って、1/2
秒で合計4フレーム分のデータが伝送される。B1 〜B
10ピクチャは、階層3と4の通信路を通って、1/2秒
で10フレーム分のデータが伝送される。
【0027】この実施形態は、MPEG仕様に適合させ
た例で説明したが、本発明はこれに限定されるものでは
ない。たとえば、図10において、第3のヘッダ・低周
波・高周波分離部5で分離されたヘッダは、階層1のパ
ケット化器21でパケット化せずに、階層3のパケット
化器23でパケット化するようにしても良い。
【0028】この実施形態によれば、前記第1、2実施
形態が有している効果に加えて、図13に示されている
ように、復号器はIピクチャの画像を受信したところで
復号化を開始することができ、前記第1、2実施形態よ
りも早く復号化できるというメリットがある。すなわ
ち、第1、2実施形態では、各階層チャネルに伝送の空
き時間が生じないように伝送すると、遅延が大きくな
る。すなわち、Iピクチャは例えば1/2秒(=500
m秒)に一度しか現れないので、受信側でIピクチャの
データが完全に到着するまでに、500m秒の時間を要
する。PピクチャはIピクチャがないと復号できないた
め、図7に示したように、必ず復号まで500m秒の遅
延を生じることになる。しかしながら、この実施形態に
よれば、図13から明らかなように、早く復号を開始で
きるようになる。
【0029】次に、本発明の第4の実施形態を、図14
を参照して説明する。図において、31〜35は、階層
1〜5のパケット化器を示し、36〜40は階層1〜5
の通信路を示す。なお、他の符号は、図1と同一または
同等物を示す。
【0030】この実施形態では、階層1のパケット化器
31に、I,Pピクチャの各低周波成分と、I,Pおよ
びBピクチャのヘッダが入力する。また、階層2のパケ
ット化器32には、Iピクチャの高周波成分およびPピ
クチャの中周波成分が入力する。階層3のパケット化器
33にはPピクチャの高周波成分が入力し、階層4のパ
ケット化器34にはBピクチャの低周波成分が入力し、
階層5のパケット化器35にはBピクチャの高周波成分
が入力する。該中周波成分としては、例えば、図4の太
線z1 とz2 の間の領域のDCT成分を、中周波成分と
することができる。また、該太線z2 より右下の領域の
DCT成分を、高周波成分とすることができる。
【0031】図15は、この実施形態では、5つの階層
に階層化して伝送することを示している。この図では、
階層番号が小さいものが、優先順位が高くなっており、
優先順位が一番高い階層1では、IピクチャのDCT低
周波成分とP1 〜P4 ピクチャのDCT低周波成分が伝
送される。第2番目の優先順位の階層2では、Iピクチ
ャのDCT高周波成分とP1 〜P4 ピクチャのDCT中
周波成分が伝送される。第3番目の優先順位の階層3で
は、P1 〜P4 ピクチャのDCT高周波成分が伝送され
る。第4番目の優先順位の階層4では、B1 〜B10ピク
チャのDCT低周波成分が伝送される。また、第5番目
の優先順位の階層5では、B1 〜B10ピクチャのDCT
高周波成分が伝送される。
【0032】図16は、前記通信路35〜40を無駄無
く使用することを条件として、前記パケット化したデー
タを通信路35〜40で伝送するタイミングチャートを
示している。図示されているように、IピクチャのDC
T低、高周波成分とP1 〜P4 ピクチャのDCT低、中
周波成分は階層1と2の通信路を通って、1/2秒で、
それぞれ1フレーム、4フレーム分のデータが伝送され
る。P1 〜P4 ピクチャのDCT高周波成分は階層3の
通信路を通って、1/2秒で、4フレーム分のデータが
伝送される。また、B1 〜B10ピクチャは、階層3と4
の通信路を通って、1/2秒で10フレーム分のデータ
が伝送される。
【0033】この実施形態によれば、前記第3実施形態
と同等の効果を得ることができる。以上のように、本発
明の代表例を実施形態で説明したが、本発明は該実施形
態に限定されず、種々の変形が可能である。要は、動画
像符号化データの階層化装置に、I,P及びBピクチャ
と、DCT低周波、中周波、高周波成分を組み合わせて
使用するものは、本発明に含まれると言うことができ
る。
【0034】
【発明の効果】前記の説明から明らかなように、この発
明によれば、動画像のI,P及びBピクチャと、DCT
低周波成分およびDCT高周波成分とを組み合わせて階
層化を行うようにしているので、従来方式のように、M
C+DCT符号化の動作を複数回行う必要が無く、簡単
にかつ高速で階層化することができるという効果があ
る。また、多階層の階層化を、容易にかつ高速で行うこ
とができる。また、I,P及びBピクチャの各ヘッダ
を、最も重要度の高い階層1に割り当てることにより、
MPEGに適合した階層化方法および階層化装置を提供
できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態の構成を示すブロッ
ク図である。
【図2】 符号化済みの動画像データの構造を示す図で
ある。
【図3】 I,P,B予測構造の説明図である。
【図4】 DCT低周波、中周波、高周波成分の説明図
である。
【図5】 第1実施形態の各階層に割り当てられたデー
タの時系列説明図である。
【図6】 第1実施形態の階層別伝送データの説明図で
ある。
【図7】 第1実施形態の階層別伝送データのタイムチ
ャートである。
【図8】 本発明の第2の実施形態の構成を示すブロッ
ク図である。
【図9】 第2実施形態の各階層に割り当てられたデー
タの時系列説明図である。
【図10】 本発明の第3の実施形態の構成を示すブロ
ック図である。
【図11】 第3実施形態の各階層に割り当てられたデ
ータの時系列説明図である。
【図12】 第3実施形態の階層別伝送データの説明図
である。
【図13】 第3実施形態の階層別伝送データのタイム
チャートである。
【図14】 本発明の第4の実施形態の構成を示すブロ
ック図である。
【図15】 第4実施形態の階層別伝送データの説明図
である。
【図16】 第4実施形態の階層別伝送データのタイム
チャートである。
【図17】 従来の階層化装置の一例を示すブロック図
である。
【符号の説明】
1…符号化済み動画像データ、2…I,P,B分離部、
3、4、5…ヘッダ・低周波・高周波分離部、6〜11
…階層1〜6のパケット化器、12〜17…階層1〜6
の通信路、21〜24…階層1〜4のパケット化器、2
5〜28…階層1〜4の通信路、31〜35…階層1〜
5のパケット化器、36〜40…階層1〜5の通信路。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 動画像符号化データの階層化方法におい
    て、 動画像のI,P及びBピクチャと、DCT低周波成分お
    よびDCT高周波成分とを組み合わせて階層化を行うよ
    うにしたことを特徴とする動画像符号化データの階層化
    方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の動画像符号化データの階
    層化方法において、 第1階層としてIピクチャの低周波成分、第2階層とし
    てIピクチャの高周波成分、第3階層としてPピクチャ
    の低周波成分、第4階層としてPピクチャの高周波成
    分、第5階層としてBピクチャの低周波成分、第6階層
    としてPピクチャの高周波成分を割り当てるようにした
    ことを特徴とする動画像符号化データの階層化方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の動画像符号化データの階
    層化方法において、 第1階層としてIピクチャの低周波成分とPピクチャの
    低周波成分、第2階層としてIピクチャの高周波成分と
    Pピクチャの高周波成分、第3階層としてBピクチャの
    低周波成分、第4階層としてBピクチャの高周波成分を
    割り当てるようにしたことを特徴とする動画像符号化デ
    ータの階層化方法。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の動画像符号化データの階
    層化方法において、 第1階層としてIピクチャの低周波成分とPピクチャの
    低周波成分、第2階層としてIピクチャの高周波成分と
    Pピクチャの中周波成分、第3階層としてPピクチャの
    高周波成分、第4階層としてBピクチャの低周波成分、
    第5階層としてBピクチャの高周波成分を割り当てるよ
    うにしたことを特徴とする動画像符号化データの階層化
    方法。
  5. 【請求項5】 請求項2〜4記載の動画像符号化データ
    の階層化方法において、 I,PおよびBピクチャの各ヘッダを、前記第1階層に
    割り当てるようにしたことを特徴とする動画像符号化デ
    ータの階層化方法。
  6. 【請求項6】 請求項2〜5記載の動画像符号化データ
    の階層化方法において、 前記I,PおよびBピクチャの低、中、高周波成分、お
    よびヘッダを、パケット化して伝送するようにしたこと
    を特徴とする動画像符号化データの階層化方法。
  7. 【請求項7】 動画像符号化データの階層化装置におい
    て、 符号化済みの動画像データを、I,PおよびBピクチャ
    に分離するI,P,B分離手段と、 該I,P,B分離手段によって分離されたI,Pおよび
    Bピクチャをそれぞれ入力とし、これらの各ピクチャか
    ら、ヘッダ、低周波および高周波を分離する第1、第2
    および第3のヘッダ・低周波・高周波分離手段と、 該第1、第2および第3のヘッダ・低周波・高周波分離
    手段から出力されたデータを、組み合わせて階層化する
    階層化手段とを具備したことを特徴とする動画像符号化
    データの階層化装置。
  8. 【請求項8】 請求項7記載の動画像符号化データの階
    層化装置において、 前記階層化手段によって階層化されたデータをパケット
    化するパケット化手段を具備したことを特徴とする動画
    像符号化データの階層化装置。
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