CN1318950A - 图像编码装置及其方法、摄像机、录像装置和图像发送装置 - Google Patents

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Abstract

一种图像编码装置,包括:把输入图像划分为N个区域以产生相应于这些区域的N个分割图像信号的分割装置;分别编码所产生N个分割图像信号以生成N个编码图像信号的编码装置,它以预定的编码方法和/或预定的编码条件编码与分割边界接近区域的图像信号,所述编码条件在分割图像信号中是相同的,与别的区域的图像信号相比,它所产生的图像质量劣变较小;及将所生成的N个编码图像信号汇合以生成与输入图像相应的单一的编码图像信号的汇合装置。

Description

图像编码装置及其方法、摄像机、 录像装置和图像发送装置
本发明涉及一种图像编码装置及其方法，用于压缩和编码例如高清晰电视(HDTV)信号的运动图像信号；一种用于拍摄满意图像的摄像机，产生图像信号，编码所述图像信号，并记录它；一种用于记录所述编码图像信号的图像记录装置；和一种用于传输所述编码图像信号的图像发送装置。
MPEG-2标准(ISO/IEC13818)作为一种运动图像编码方法已经得以广泛应用。MPEG-2引入用于主要定义功能分类(句法差异)的“型(profile)”概念和用于定义例如图像尺寸的处理量差异的“级别(level)”概念并对可支持的编码特性进行归类。例如：通常将MP@ML(主级别上的主型)用于720×480像素和60场/秒的ITU-R601图像，通常将MP@HL(高级别上的主型)用于1920×1080像素和60场/秒的HDTV图像。
用于编码和/或解码运动图像信号的装置需要很高速度的处理，该信号具有带有大量像素的帧结构，例如HDTV信号，即，实现一种用于对例如MP@HL进行编码和/或解码的装置是很困难的，并且这种装置很昂贵。与这种MP@HL装置相比，用于MP@ML编码和/或解码的装置在体积上较小，而且可以在较低的速度下操作。而且，已经将其制作到LSI中，并且得到了广泛的应用，所以花费很少就可以实现。
因此，例如，在日本待审专利公开特许公报(Kokai)No.10-234043公开的一种运动图像编码和/或解码装置中，提出了一种把具有大量像素的帧结构运动图像例如HDTV信号划分成多个图像，通过MP@ML装置将所分出的图像的信号进行编码和/或解码，并将处理结果进行汇合以执行MP@HL编码和/或解码的方法。
归纳本发明所要解决的缺陷，在应用由日本待审专利公开特许公报(Kokai)No.10-234043公开的方法所编码的图像信号中，由于用来对每个所分出的图像的处理是按照一个图像来处理，所以在图像的边缘处，该图像的质量不连续，从而不能获取满意且高质量的编码。
这种缺陷将具体结合图13进行说明。例如在一个MPEG-2的P-图像中，当一个对象从图像的左侧移到右侧且该对象越过分割边界时，如果不参照左侧的分割图像，则不能获得与右侧分割图像的分割边界相接触的宏块的正确运动矢量。其结果是，在边界区域的宏块处会产生图像质量的变坏或与别的宏块之间会产生图像质量的差异，并且使得该图像变成为剪贴型图像，即，不能进行适当的编码。
为了解决这种缺陷，有这样一种编码装置，当要相对于另一个分割出的图像确定一定的运动矢量时，在编码器之间传输图像数据以获得一个正确的运动矢量。如果进行这个处理，在分割边界处就不会产生图像质量的不连续性，并且可以输出与经过一个编码器编码而得到的视频流相同的视频流。
但是，由于图像数据是在多个编码器之间进行传输的，所以这种编码器需要大规模的硬件，也使得它很贵。另外，这种编码器的应用范围被限定到专门用于商业。
此外，在最终所输出的视频流中，运动矢量分跨在分割出的图像间。这可以通过设计一个特别用于MP@HL的解码器进行解码，，但这种视频流不能被划分，而且不能通过多个的MP@ML解码器进行解码。
而且，日本待审专利公开特许公报(Kokai)No.10-234043公开了这样一种装置，它是一种利用传统的MP@ML编码器和MP@ML解码器、用于编码和解码HDTV用途的运动图像而使得不产生图像质量的不连续性的装置。在该装置中，图像被重叠和划分，并且通过***多路复用将从编码器输出的多个视频流汇合成一个***复用信息流。所以，根据该装置，可以将视频流解码成HDTV图像。
但是，该装置所处理的视频流与MP@HL视频流基本上是不同的，所以这种装置不能被认为是通用功能的编码器/解码器。例如，所产生的视频流不能被普通的MP@HL解码器再现。
本发明的一个目的在于提供一种小型且廉价的图像编码装置及其图像编码方法，它通过结合现有小型、廉价、低功率且结构简单的编码装置而能够编码含有大量像素的运动图像信号，例如HDTV信号，使图像质量不产生实质性的变劣。
本发明的另一个目的在于提供一种小型且廉价的摄像机，它能够编码和记录由拍摄所需的图像而获得的例如HDTV信号的拍摄图像信号，而不会使图像质量实质变劣。
本发明的再一目的是提供一种小型且廉价的图像记录装置，它能够编码和记录运动图像信号，例如HDTV信号，而不会使图像质量实质变劣。
本发明的又一目的在于提供一种小型且廉价的图像发送装置，它能够编码和传送例如HDTV信号的运动图像信号，而不会使图像质量实质性变劣。
根据本发明的第一方面，提供了一种图像编码装置，包括：用于把输入图像划分为N个区域以相应于这些区域产生N个分割图像信号的分割装置；用于分别编码所产生的N个分割图像信号以生成N个编码的图像信号的编码装置，它以预定的编码方法和/或预定的编码条件编码与分割边界接近区域的图像信号，所述编码条件在分割图像信号中是相同的，与别的区域的图像信号相比，它所产生的图像质量劣变较小；和用于将所生成的N个编码图像信号汇合以生成一个与输入图像相应的单一的编码图像信号的汇合装置。
最好，所述编码装置编码分割区域的图像信号，使得图像质量的变劣程度逐渐改变，从而使得图像质量的变劣程度从距边界越近而越小。
另外，通过降低量化级，所述编码装置编码包括在与边界邻近的不同区域中的图像的图像信号。优选的是，通过增加量化级，所述编码装置编码包括在远离分割区域边界的区域中的图像的图像信号。
另外，所述编码装置在相同的编码条件下编码包括在与边界邻近的不同区域中的宏块。优选的是，所述编码装置把包括在与边界邻近的不同区域中的宏块作为内部宏块进行编码。更可取的是，通过降低量化级，所述编码装置编码包括在与边界邻近的不同区域中的图像的图像信号。
另外，最好，所述编码装置通过一种模式编码包括在与边界邻近的不同区域中的宏块，该模式基本不包括运动补偿预测。更可取的是，所述编码装置通过使运动矢量大小不大于预定值的来编码包括在与边界邻近的不同区域中的宏块。
另外，所述编码装置用N个能够并行操作的编码器对N个分割图像信号进行编码。最好，输入图像是HDTV图像，而且所述编码器一个SDTV信号应用编码器。
根据本发明的第二方面，提供一种图像编码方法，它包括以下步骤：将输入图像划分为N个区域，以产生相应于这些区域的N个分割图像信号；编码所产生的N个图像信号，以生成N个编码的图像信号；和将所生成的N个编码图像信号汇合以生成一个与输入图像相应的单一的编码图像信号，其中所进行的编码是以预定的编码方法和/或预定的编码条件对与分割边界接近区域的图像信号进行的，所述编码条件在分割图像信号中是相同的，与别的区域的图像信号相比，它所产生的图像质量劣变较小。
最好，所进行的编码使得图像质量的变劣程度逐渐改变，从而使得图像质量的变劣程度距边界越近而越小。
另外，通过降低量化级，对包括在与边界邻近的不同区域中的图像的图像信号进编码。优选的是，通过增加量化级，对包括在远离分割区域边界的区域中的图像的图像信号进行编码。
另外，所的编码是在相同的编码条件下对包括在与边界邻近的不同区域中的宏块进行的。最好，所进行的编码是把包括在与边界邻近的不同区域中的宏块作为内部宏块进行的。另外通过降低量化级，所进行的编码是对包括在与边界邻近的不同分割区域中的图像的图像信号进行的。另外，所进行的编码是通过一种模式对包括在与边界邻近的不同区域中的宏块进行的，该模式基本不含运动补偿预测。另外，所进行的编码是通过产生不大于预定值的运动矢量来对包括在与边界邻近的不同区域中的宏块进行的。
另外，并行对由N个编码器产生的N个分割图像信号进行编码。最好，输入图像是HDTV图像，而且所述编码器一个SDTV信号应用编码器。
根据本发明的第三方面，提供一种摄像机，它包括：用于拍摄任一图像以生成图像信号的摄像机；用于将所拍图像分为N个区域以产生与基于所生成的图像信号的区域相应的N个分割图像信号的分割装置；用于分别编码所生成的N个分割图像信号以产生N个编码图像信号的编码装置，其中它以预定的编码方法和/或预定的编码条件编码与分割边界接近区域的图像信号，所述编码条件在分割图像信号中是相同的，与别的区域的图像信号相比，它所产生的图像质量劣变较小；用于将所生成的N个编码图像信号汇合以生成一个与输入图像相应的单一的编码图像信号的汇合装置；和用于在记录介质上记录所汇合的编码图像信号的记录装置。
根据本发明的第四方面，提供一种图像记录装置，它包括：用于将输入图像分为N个区域以产生与各区域相应的N个分割图像信号的分割装置；用于分别编码所生成的N个分割图像信号以产生N个编码图像信号的编码装置，其中它以预定的编码方法和/或预定的编码条件编码与分割边界接近区域的图像信号，所述编码条件在分割图像信号中是相同的，与别的区域的图像信号相比，图像质量劣变较小；用于将所生成的N个编码图像信号汇合以生成一个与输入图像相应的单一的编码图像信号的汇合装置；和用于在记录介质上记录所汇合的编码图像信号的记录装置。
根据本发明的第五方面，提供一种图像发送装置，它包括：用于将输入图像分为N个区域以产生与各区域相应的N个分割图像信号的分割装置；用于分别编码所生成的N个分割图像信号以产生N个编码图像信号的编码装置，其中它以预定的编码方法和/或预定的编码条件编码与分割边界接近区域的图像信号，所述编码条件在分割图像信号中是相同的，与别的区域的图像信号相比，图像质量劣变较小；用于将所生成的N个编码图像信号汇合以生成一个与输入图像相应的单一的编码图像信号的汇合装置；和用于传送所汇合的编码图像信号的传送装置。
本发明以上所述和其它的目的及特征将从以下结合附图所进行的描述中变得越来越清楚，其中：
图1是本发明第一实施例的运动图像编码装置的结构框图；
图2是用于说明输入图1所示的运动图像编码装置的HDTV视频信号和该图像的划分方法的示意图；
图3是图1所示的运动图像编码装置的分割图像编码器的结构框图；
图4示出与P-图像图像信号的垂直分割边界相应的内部宏块的形成状态；
图5是用于说明在校正图3所示的分割图像编码器中的量化级代码过程中分割区域的方法的示意图；
图6示出在校正图3所示的分割图像编码器中的量化级代码处理中的校正值；
图7是用于说明视频流分成切片单元的布局示意图；
图8是用于说明在校正图5所示的分割图像编码器中的量化级代码处理中分割区域的另一种方法的示意图；
图9是用于说明在校正图5所示的分割图像编码器中的量化级代码处理中分割区域的又一种方法的示意图；
图10是图1所示的运动图像编码装置中所应用的摄像机的结构示意图；
图11是应用图1所示的运动图像编码装置的图像记录装置的结构示意图；
图12是图1所示的运动图像编码装置中所应用的图像发送装置的结构示意图；
图13是用于说明分割区域与运动矢量之间关系的示意图。
优选实施例的描述
以下将结合图1至图12描述本发明的运动图像编码装置的优选实施例。
首先，将给出该运动图像编码装置的结构说明。
图1是本实施例的运动图像编码装置100的结构框图。
运动图像编码装置100包括：一个图像分割装置110，第一至第四分割图像编码器120-1至120-4，一个视频流汇合装置140，和一个控制装置150。
图像分割装置110把每一帧输入运动图像信号分为与四个预定区域相应的四个图像信号，并把这些信号输送给第一至第四分割图像编码装置120-1至120-4。
输入该运动图像编码装置101中的运动图像的图像信号接收图2所示的HDTV信号，即，由水平1920像素X垂直1080行的亮度信号与水平960像素X垂直1080行的色差信号组成一个4∶2∶2格式的隔行扫描信号。另外，帧速率为30帧/秒。
首先，图像分割装置110处理这种输入信号，通过滤波，将亮度信号转换成水平方向1440像素，而将色差信号转变成垂直方向720像素。
其次，由于MPEG-2标准要求垂直方向的隔行扫描图像中的行数必须是32行的倍数，亮度信号与色差信号都被给以该图像下的8行虚拟数据以获得1088行。
然后，图像分割装置110将在尺寸上转换过的图像以这样的方式进行划分：将其分为A、B、C和D四个区域，如图2所示，其中的每个区域具有包括垂直720像素X水平544行的亮度信号，并且将这些分割区域中的图像信号输出给第一至第第四分割图像编码器120-1至120-4。
第一至第第四分割图像编码器120-1至120-4通过MPEG-2方法分别编码图像输入信号，以生成MPEG-2视频流，并把它们输给视频流汇合装置140。
同时，每个分割图像编码器120-i(i=1-4)基于宏块与分割边界之间的位置关系通过确定每个宏块的编码条件进行编码。具体地说，基于这种关系，一个分割图像编码器120-i确定一个宏块的类型和/或量化级代码。
图3示出一个分割图像编码器120-i(i=1-4)的结构。
如图3所示，分割图像编码器120-i包括：一个图像重排部121，一个加法器和/或减法器122，一个DCT部123，一个量化部124，一个可变长度编码部125，一个缓冲器126，一个速率控制部127，一个逆量化部128，一个逆DCT部129，一个加法器和/减法器130，一个帧存储器131，一个运动补偿预测部132，和一个控制部133。
下面将说明这种分割图像编码器120-i的基本操作过程。
在这种分割图像编码器120-i中，首先，一个未示出的格式转换部将每个连续输入画面的图像信号从4∶2∶2格式转换成4∶2∶0格式，图像重排部121把每个基于编码图像类型的图像转换信号进行重排，DCT部以编码顺序进行离散余弦变换(DCT)。此时，如果图像信号是一个其中的图像是一个P-图像或B-图像而且宏块不是一个内部宏块，则加法器和/或减法器122检测含有运动补偿预测图像的预测误差，且DCT部对该预测误差进行DCT处理。
然后，量化部124量化在DCT部123所获得的DCT系数，可变长度编码部125编码含有运动矢量的量化的DCT系数，并把模式信息编码为可变长度码，缓冲器126储存这些码。
后面将应用一个I-图像或P-图像作为运动补偿预测量的参考图像，所以，逆量化部128逆量化所量化的DCT系数，逆DCT部129把逆DCT应用到所述逆量化的DCT系数中，以生成图像信号，并且，加法器和/或减法器130对该图像信号进行运动补偿处理，以部分解码，据此恢复与解码装置中相同的图像。所恢复的图像存储在帧存储器131中。在该帧存储器131中存储的图像适宜用于运动补偿预测部132中的运动补偿预测。
缓冲器126的比特量被速率控制部127连续监测，控制量化部124处的量化以使之与基于此的目标比特相匹配。
在本实施例中，每个进行此种基本操作的分割图像编码装置120-i确定编码宏块的类型和通过以下的方法确定量化级代码。
首先，对于编码宏块的类型，强制地使与划分初始输入图像的边界相接触的宏块的编码宏块的类型成为内部宏块。
另外，在离边界较远的宏块中，尽管内部宏块的比例被强制性地减小，尽管该宏块的预定比例成为内部宏块。
其中以此方式宏块的编码类型被强制性地设成内部宏块的状态实例如图4所示。
图4示出与P-图像的图像信号的垂直分割边界相应的内部宏块的形成状态。
如图4所示，所有与分割边界相接触的一列宏块和远离分割边界的另一列宏块设成内部宏块。另外，对于在两个方向上远离边界的每一列，该列的宏块以70％、50％、35％、25％、15％、13％、9％和6％的比例转换成内部宏块。
此外，尽管图4所示实例表示垂直分割边界的状态，但是对于水平分割边界也采取相似的处理过程。
另外，尽管图4所示的实例示出P-图像，但对于B-图像也采取相似的处理过程。同样，由于I-图像中的所有宏块都是内部宏块，所以上述的过程基本不用于处理I-图像。
在以上的方法中，被设成为内部宏块的宏块的位置不是固定的，而且对于每个图像该变化是随机的。
另外，在随机地改变内部宏块的位置时，不一定完全地随机。只要这种随机性不在一定程度上带给观看者以规律性的感觉，例如以相对于较低的比特值例如作为宏块的参量而得的ME余量或占空系数来选择宏块，使之成为内部宏块，就没问题。
另外，由于被设成为内部宏块的宏块的位置可以在硬件的操作测试之前发现，所以需要利用参数的低比特值。
另外，为了确定量化级代码，将分割边界两侧处的宏块的量化级代码(Ω等级码)或量化级(Ω等级)设得较小。
另外，在远离分割边界的各列的宏块中，也将Ω等级码或Ω等级设得较小，但邻近列之间的差异随着与分割边界的远离而变小。
另外，在与分割边界相距一定距离的宏块中，Ω等级码或Ω等级反而设得较大。
以上所述过程将参照图5和图6进行说明。
首先，如图5所示，基于分出的图像间的位置关系，在宏块单元中为每个分出的图像A到D赋予七个区域a到g，即，与分割边界相接触各侧的位置。
其次，进行常规的编码，并为每个宏块确定Ω等级码，然后依据图像类型和包括在图6所示的宏块中的区域对所述每宏块的Ω等级码进行校正。并且，如果由于校正而使得Ω等级码变得小于在MPEG-2标准中所定义的最小值1，则该Ω等级码设定为1。
另外，基于所校正的Ω等级码进行量化。
另外，通过控制部133进行所有的处理，该控制部133控制分割图像编码器120-i的部件。
应当注意，每个分割图像编码器120-1到120-4由一个常规的MPEG-2MP@ML编码器组成。然而，对于NTSC***，有时仅能够处理垂直480行。所以，在本实施例的分割图像编码器120-i中，在能够处理垂直576行的PAL模式下进行编码。此时，由于PAL模式的帧速率是25帧/秒，时钟频率增加到以30帧/秒的速率进行编码。
视频流汇合装置140把从第一到第四分割图像编码器120-1到120-4中输出的四个MPEG-2 MP@HL视频流进行组合，以生成一个单一的MPEG-2MP@HL视频流。
即，四个MPEG-2  MP@HL视频流被分解成切片单元，重新构造成一个单一的视频流，以获得一个单一的MPEG-2  MP@HL视频流。此时，单个的序列、GOP、图像级的首标数据、扩充数据和比切片单元高的用户数据已经足够。因此，仅利用从第一分割图像编码器120-1(分割图像编码器A)输出的视频流，并且去除从第二至第四分割图像编码器120-2到120-4(分割图像编码器B到D)输出的视频流。
更具体的说，直到在第一到第四分割图像编码器120-1到120-4中开始编码之后，第一切片开始码出现在从四个分割图像编码器120-1。到120-4中输出的四个视频流的每一个中，视频流汇合装置140仅输出从第一分割图像编码器120-1(分割图像编码器A)输出的视频流，并且去除从第二至第四分割图像编码器120-2到120-4(分割图像编码器B到D)输出的视频流。
进一步说，同时，它根据来自控制装置170的控制单元172的指令或如果可能的话，根据从分割图像编码器120-i(i=1,4)中输出的视频流的值计算所建立的值，来重写单一的MPEG-2  MP@HL视频流需要重写的参数，例如：水平像素大小、垂直像素大小、宽高比信息、比特率、VBV缓中器大小和VBV延迟。
应当注意，当要把表示运动矢量的搜寻范围的F码重写为与第一到第四分割图像编码器120-1到120-4中的图像单元的相同值时，也同样需要转换和重写运动矢量值，并且处理变得复杂了。所以，适宜的方式是，在每个图像的编码之前应当先从控制单元172在每个分割图像编码器120-i(i=1,4)中设置相同的值。
切片起始码之后的视频流被分解成切片单元，如图7所示，其输出重排顺序是A1、B1、A2、B2……A34、B34、C1、D1、C2、D2…..C34、D34。
此时，根据需要，将表示一个切片的垂直位置信息的切片首标值被重写成一个校正值。也根据需要，将在该切片的第一宏块中表示水平位置信息的宏块地址增量重写成一个校正值。
应当注意，如果一个序列的结束码是在视频流汇合装置140输出切片D34的视频流之后从一个分割图像编码器输出的，该视频流汇合装置将输出一序列结束码，并结束组合过程或等待下一个序列起始码的输入。
控制装置150控制各部件，以使得所述运动图像图像编码装置100执行预定处理。
下面，将给出该运动图像编码装置100的操作过程。
例如，当一个具有水平1920像素X垂直1080行的亮度信号和一个水平960像素X垂直1080行的色差信号的HDTV视频信号输入该运动图像编码装置100时，首先，该图像分割装置110将所述亮度信号转换成水平方向1440像素而色差信号转换成水平方向720像素。然后，它把8行垂直方向的虚拟数据连接到带有亮度信号和色差信号的图像的底部，以获得1088行。
然后，它以如图2所示的方式将以这种方式转换的图像信号划分成四个区域A、B、C和D，并将它们输给第一到第四分割图像编码器120-1到120-4。
第一到第四分割图像编码器120-1到120-4编码输入的图像信号，以生成MPEG-2视频流，并把它们输给视频流汇合装置140，其中的每个图像信号具有垂直720像素X水平544行。
此时，每个分割图像编码器120-i强制性地编码某些宏块成为内部宏块。具体的说，例如图4所示，它编码为内部宏块的是与分割边界相接触的宏块，和从每一列中随机选出的预定量的宏块，以给出一个在距离分割边界越远的排中的内部宏块数逐渐减小的比例。
而且，对于与分割边界邻近的宏块，如图5所示的a到e区域(I-图像和P-图像)和图5所示的a到c区域(B-图像)，每个分割图像编码器120-i从如图6所示的值降低量化级代码，以降低在量化过程中的图像质量的劣变。另外，对于离分割边界超过一定距离的宏块，例如在量化中的g区域，它相反地增加了量化级代码。
然后，视频流汇合装置140将从第一到第四分割图像编码器120-1到120-4输出的四个视频流汇合成一个MPEG-2 MP@HL视频流。即，它将它们分解成切片单元，并以下的顺序重排：A1、B1、A2、B2……A34、B34、C1、D1、C2、D2…..C34、D34，如图3所示。
然后，以这种方式产生的MPEG-2 MP@HL视频流从视频流汇合装置140中输出，根据需要与声频信号复用，然后从该装置中传输出去或记录在例如图1所示的录像带300的记录介质上。
以这种方式，当分割图像编码器120-i进行MPEG-2 MP@ML编码时，本发明的运动图像编码装置100把与分割边界相接的宏块转换成内部宏块，以使得位于分割边界两侧的两个宏块的编码条件相同，所以可以避免分割边界处图像质量的不连续性。
另外，它选择性地将远离分割边界的列中的宏块转换成内部宏块，以给出一个将远离分割边界的排中的宏块转换成内部宏块的较小的比率。其结果是，具有不同图像质量的宏块可以避免被线性排列且不会被人眼分辨出。
另外，被强制地转换成内部宏块的宏块的位置不是固定的，而且对于每个图像随机变化，所以仅含有内部宏块的区域与另一区域之间的边界很难被人眼分辨，即，基本上避免了图像质量的变劣。
另外，将分割边界两侧处的两个宏块的Ω等级码或Ω等级设得较小。因此，减小了由于编码所引起图像质量的劣变，而且在分割边界两侧的两个宏块的图像质量变得与原始图像的质量相近。其结果是，即使分割边界两侧的两个宏块的编码条件不同且宏块之间的图像质量的劣变不同，由于该劣变较小，所以不会产生人眼可辨的图像质量的不连续性，从而基本上可以避免图像质量的劣变。
另外，对于远离分割边界列中的宏块，使得Ω等级码或Ω等级设得较小，以给远离分割边界的Ω等级码或Ω等级以一个渐变的减小幅度。据此，可以避免产生一个该图像质量的新的边界，即，避免图像质量的不连续性。
另外，本发明的运动图像编码装置100相反使距离该分割边界一定距离之外的宏块的Ω等级码或Ω等级设得较大。因而，降低了从这些宏块产生的比特量，并且去除了该分割边界邻近处所产生的比特量的增加，以避免一个图像中所产生的比特增加。
以这种方式，当由多个分割图像编码器120划分输入HDTV信号并对结果编码时，该运动图像编码装置100可以基本避免可视的图像质量的不连续性。即，可以消除HDTV运动图像信号在分割边界处的图像质量的不连续的缺陷。
结果是，通过利用现有小型、廉价、低功率的MPEG-2 MP@ML编码器，能够压缩和编码一个HDTV运动图像信号并产生一个MPEG-2 MP@HL视频流。
据此，利用现有小型、廉价、低功率的MPEG-2 MP@ML编码器可以获得一种用于对给出实际图像质量的HDTV运动图像信号进行压缩和编码的装置。
另外，利用现有小型、廉价、低功耗的MPEG-2 MP@ML编码器可以获得一种用于对HDTV运动图像信号进行解码的装置。
应当注意，本发明的运动图像编码装置100可以用于不同的装置。
例如，可以用于如图10所示的摄像装置210。
在如图10所示的摄像装置210中，响应于通过光学***(摄像机)211拍摄所产生的电信号，在图像信号的产生部212产生HDTV图像信号。在本发明的运动图像编码装置100中，编码所述HDTV图像信号以产生HDTV MP@ML视频流。然后通过一个记录部件213将所产生的MPEG-2 MP@HL视频流记录在一个记录介质300上。
以这种方式，可以提供一种用于HDTV信号的廉价、小型和低功率的摄像装置。
另外，本发明可以应用于一种图像记录装置，如图11所示，它简单地编码和记录输入的HDTV图像信号。
在如图11所示的图像记录装置220中，图像信号输入部221接收来自外部的HDTV输入信号，本发明的运动图像编码装置100编码所述HDTV信号，记录部件213将所产生的HDTV MP@HL视频流记录在记录介质300上。
以这种方式，可以提供一种用于HDTV信号的廉价、小型和低功率的图像记录装置。
另外，本发明可以应用于一种图像发送装置，如图12所示，它通过一传输线路发送输入的HDTV图像信号。
在如图12所示的图像发送装置230中，图像信号输入部221接收来自外部的HDTV输入信号，然后本发明的运动图像编码装置100编码所述HDTV信号，以产生MPEG-2 MP@HL视频流。然后，发送部分231对HDTVMP@HL视频流进行编码、调制等，以产生适于传输的格式的信号，并通过任一传输线路232将它传送到所要求的目的地。
据此，可以提供一种用于HDTV信号的廉价、小型和低功率的图像发送装置。
应当注意，本发明不限于以上的实施例，并包括权利要求范围内的修改。
例如，在以上的分割图像编码装置120中，在编码过程中用于强制性地将宏块转换成内部宏块的方法不限定为以上所述实施例的方法。可以采用任何方法。
例如，用于强制性地将宏块转换成内部宏块的过程也可以仅在垂直分割边界或水平分割边界之一处进行。
另外，相应于离分割边界的距离而将宏块转换成内部宏块的比例和被转换成内部宏块的宏块的模式不限于图4所示的实例。
它们可以因每个图像而改变，并可以因分割边界的位置而改变。另外，所进行的处理可以部分停止。此时，预测分割边界处的图像质量的不连续的可能性或程度是可能的，这种预测基于从该编码器的宏块所获得的参数，例如ME余量、占空系数、平整度等，并响应其相应地改变转换成内部宏块的宏块的比例和模式。
另外，在分割图像编码器120中用于校正量化级代码的方法可以是任意的方法。
例如，这种校正可以通过利用除了图6所示的校正值的任何校正值。
另外，用于B-图像的校正值可以设得与I-图像和P-图像的校正值相同。
另外，用于分割区域以校正量化级代码的方法不限于图5所示的实例。例如，区域可以如图8所示的划分，而且仅在垂直分割边界上进行该处理。相反，区域也可以如图9所示的划分，而且仅在水平分割边界上进行该处理。
另外，处理的范围不需要从分割边界的一端到另一端。它可以包括一个部分或多个部分。即，可以有不经处理的部分。
另外，分割区域的数量，即其中的校正值被改变的区域的数量也是任意的。
此外，分割区域的方法和校正值不是固定的，并且可以相对于每一图像而改变。此时，可以预测分割边界处的图像信号的不连续性的可能性或程度，这种预测是基于从该编码器的宏块而得的参数而进行的，并能够与之相应改变转换成内部宏块的宏块的比例和模式。这些参数例如ME余量、占空系数、均匀性等。
另外，在本发明的运动图像编码装置100中，同时进行两种处理，即，将宏块的类型转换成内部宏块的处理和校正量化级代码的处理。
但是，任何独立的处理都有效地避免分割边界处图像质量差异的发生，所以，该装置可以仅执行这些处理之一。
当然，当强制性地将宏块转换成内部宏块时，在所进行处理的分割边界处的图像质量将会变坏，所以，同时进行如本实施例改变量化级代码的过程的装置更为有效。
另外，本发明的要点在于设置同样的编码条件以避免图像质量变劣的差异，即靠近分割分界的图像质量的差异，从而实现HDTV信号的分割编码。
由此，如果使编码条件基本相同，即，使编码后的图像质量的级别相同，则除了以上所述改变宏块类型的方法或校正量化级代码的方法外的方法都可以采用。
例如，通过控制运动补偿预测过程，对于P-图像可以强制性地进行使运动补偿预测无效的处理，对于B-图像可以强制性地使得运动矢量为(0,0)。
此外，当宏块邻近分割边界时，通过限制运动矢量值，该运动矢量被强制设为(0,0)。随着离分割边界的距离的变大，运动矢量值的限制被减弱，例如达+-、达+-2…。据此，可以消除在分割边界图像质量的不连续性和因去除所述不连续性所进行的处理而引起的图像的不自然。
另外，本发明的运动图像编码装置不仅可以用于摄像机、图像记录装置和图像发送装置，而且可以用于别的装置。
归纳本发明的效果，由此可见，根据本发明，通过组合现有小型、低廉、低功率和结构简单的编码装置，可以提供一种小型且廉价的图像编码装置和一种图像编码方法。该装置能够编码具有大量像素的运动图像信号例如HDTV信号，而不会引起图像质量的实质性变劣。
另外，可以提供一种小型和廉价的摄像机，用于拍摄满意的图像，并进行编码，且记录所拍摄的例如HDTV信号的图像信号，而不使图像质量有实质性的变劣。
另外，可以提供一种小型和廉价的图像记录装置，用于编码和记录例如HDTV信号的运动图像信号，而不使图像质量有实质性的变劣。
另外，可以提供一种小型和廉价的图像发送装置，用于编码和记录例如HDTV信号的运动图像信号，而不使图像质量有实质性的变劣。
虽然本发明是结合用于举例目的的特定实施例而进行描述的，但应当清楚的是本领域的技术人员可以进行多种修改，而不脱离本发明的基本构思和范围。

Claims (25)

1．一种图像编码装置，包括：
用于把输入图像划分为N个区域以产生相应于这些区域的N个分割图像信号的分割装置；
用于分别编码所产生的N个分割图像信号以生成N个编码图像信号的编码装置，它以预定的编码方法和/或预定的编码条件编码与分割边界接近区域的图像信号，所述编码条件在分割图像信号中是相同的，与别的区域的图像信号相比，它所产生的图像质量劣变较小；和
用于将所述生成的N个编码图像信号汇合以生成一个与所述输入图像相应的单一的编码图像信号的汇合装置。
2．如权利要求1所述的图像编码装置，其中所述编码装置编码分割区域的图像信号，使得图像质量的变劣程度逐渐改变，从而使得图像质量的变劣程度距边界越近而越小。
3．如权利要求1所述的图像编码装置，其中通过降低量化级，所述编码装置编码包括在与边界邻近的不同区域中的图像的图像信号。
4．如权利要求3所述的图像编码装置，其中通过增加量化级，所述编码装置编码包括在远离分割区域边界的区域中的图像的图像信号。
5．如权利要求1所述的图像编码装置，其中所述编码装置在相同的编码条件下编码包括在邻近边界的不同区域中的宏块。
6．如权利要求5所述的图像编码装置，其中所述编码装置编码包括在邻近边界的不同区域中的宏块，作为内部宏块。
7．如权利要求6所述的图像编码装置，其中所述编码装置通过降低量化级来编码包括在邻近边界的不同区域中的图像的图像信号。
8．如权利要求5所述的图像编码装置，其中所述编码装置通过基本上不包括运动补偿预测的模式来编码包括在邻近边界的不同区域中的宏块。
9．如权利要求5所述的图像编码装置，其中所述编码装置通过使运动矢量的幅度不大于预定值的方式来编码包括在邻近边界的不同区域中的宏块。
10．如权利要求1所述的图像编码装置，其中所述编码装置通过N个可并行操作的编码器编码所述N个分出的图像信号。
11．如权利要求10所述的图像编码装置，其中
所述输入图像是HDTV图像，和
所述编码器是SDTV信号用编码器。
12．一种图像编码方法，包括以下步骤：
将输入图像划分为N个区域，以产生相应于这些区域的N个分割图像信号；
编码所述产生的N个图像信号，以生成N个编码的图像信号；
将所生成的N个编码图像信号汇合以生成一个与所述输入图像相应的单一的编码图像信号，其中
所述编码是以预定的编码方法和/或预定的编码条件对与分割边界接近区域的图像信号进行的，所述编码条件在分割图像信号中是相同的，与别的区域的图像信号相比，它所产生的图像质量劣变较小。
13．如权利要求12所述的图像编码方法，其中执行所述编码使得图像质量的变劣程度逐渐改变，从而使得图像质量的变劣程度距边界越近而越小。
14．如权利要求12所述的图像编码方法，其中所述编码是通过降低量化级，对包括在与边界邻近的不同区域中的图像的图像信号进行的。
15．如权利要求14所述的图像编码方法，其中所述编码是通过增加量化级，对包括在远离分割区域边界的区域中的图像的图像信号进行的。
16．如权利要求12所述的图像编码方法，其中所述编码是在相同的编码条件下对包括在与边界邻近的不同区域中的宏块进行的。
17．如权利要求16所述的图像编码方法，其中所述编码是把包括在与边界邻近的不同区域中的宏块进行编码成为内部宏块。
18．如权利要求17所述的图像编码方法，其中所述编码是通过降低量化级，对包括在与边界邻近的不同区域中的图像的图像信号进行的。
19．如权利要求16所述的图像编码方法，其中所述编码是通过一种基本不含运动补偿预测的模式对包括在与边界邻近的不同区域中的宏块进行的。
20．如权利要求16所述的图像编码方法，其中所述编码是通过使得运动矢量不大于预定值来对包括在与边界邻近的不同区域中的宏块进行的。
21．如权利要求12所述的图像编码方法，其中所述编码由N个编码器对所述N个分割图像信号并行进行。
22．如权利要求21所述图像编码方法，其中
输入图像是HDTV图像，和
所述编码器一个SDTV信号用编码器。
23．一种摄像机，它包括：
用于拍摄任何图像以生成图像信号的摄像机；
用于将所拍摄的图像分为N个区域以产生与基于所生成的图像信号的区域相应的N个分割图像信号的分割装置；
用于分别编码所生成的N个分割图像信号以产生N个编码图像信号的编码装置，它以预定的编码方法和/或预定的编码条件编码与分割边界接近区域的图像信号，所述编码条件在分割图像信号中是相同的，与别的区域的图像信号相比，它所产生的图像质量劣变较小；
用于将所生成的N个编码图像信号汇合以生成一个与所述输入图像相应的单一的编码图像信号的汇合装置；和
用于在记录介质上记录所汇合的编码图像信号的记录装置。
24．一种图像记录装置，它包括：
用于将输入图像分为N个区域以产生与这些区域相应的N个分割图像信号的分割装置；
用于分别编码所生成的N个分割图像信号以产生N个编码图像信号的编码装置，它以预定的编码方法和/或预定的编码条件编码与分割边界接近区域的图像信号，所述编码条件在分割图像信号中是相同的，与别的区域的图像信号相比，它所产生的图像质量劣变较小；
用于将所生成的N个编码图像信号汇合以生成一个与所述输入图像相应的单一的编码图像信号的汇合装置；和
用于在记录介质上记录所汇合的编码图像信号的记录装置。
25．一种图像发送装置，它包括：
用于将输入图像分为N个区域以产生与这些区域相应的N个分割图像信号的分割装置；
用于分别编码所生成的N个分割图像信号以产生N个编码图像信号的编码装置，它以预定的编码方法和/或预定的编码条件编码与分割边界接近区域的图像信号，所述编码条件在分割图像信号中是相同的，与别的区域的图像信号相比，它所产生的图像质量劣变较小；
用于将所生成的N个编码图像信号汇合以生成一个与所述输入图像相应的单一的编码图像信号的汇合装置；和
用于传送所汇合的编码图像信号的传送装置。
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