JP2001094875A - 画像合成システム及び方法 - Google Patents
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Abstract
像として画像データバッファに蓄積されている復元画像
の参照を可能にする。 【解決手段】 MPEG方式で圧縮された主画像データ
と、MPEGと異なる方式で圧縮された副画像データと
を合成する画像合成システムに、主画像データの逆量子
化、逆DCT処理後、Iピクチャ、Pピクチャ、Bピク
チャの伸長をマクロブロック毎に行うMC処理部124
と、Iピクチャのマクロブロックを1フレーム分格納す
るマクロブロック格納部133と、副画像データをMP
EG方式のマクロブロックに変換し、副画像に重なる部
分のマクロブロックのデータとマクロブロック格納部に
格納されているマクロブロックのデータとを半透明合成
し、半透明合成されたマクロブロックのデータをMC処
理部で伸長が行われるBピクチャのマクロブロックとし
て作成する副画像マクロブロック生成部134、13
5、136とを備える。
Description
る。特に、本発明は、MPEG(Moving Pic
ture Coding Experts Grou
p)方式で圧縮された画像データと、ランレングス方式
で圧縮された画像データとを合成する画像合成システム
及び方法に関する。
テムを説明する図である。本図に示すように、本発明の
前提となる画像合成システムにおいては、MPEG方式
で圧縮された主画像データと、ランレングス方式で圧縮
された映画、カラオケの字幕などの副画像データとがそ
れぞれ復号され、半透明合成処理後、再生表示が行われ
る。
フレームの予測画像として参照されるように、復元画像
が画像データバッファに蓄積されている。
Gデコード、ランレングスデコードのデコード処理、合
成処理をソフトウエアで処理する場合に、従来はMPE
Gデコード後の画像データバッファ上で副画像の合成処
理を行っていたためMPEGデコード後の画像データバ
ッファに蓄積されている復元画像が書き換えられてい
た。
の復元画像が副画像と合成されているため、MPEGデ
コード時に次のフレームの予測画像として画像データバ
ッファに蓄積されている復元画像を参照できない。
EGデコーダのハードウエアを搭載し、MPEG動画を
表示するものがある。このようなパーソナルコンピュー
タでは、パーソナルコンピュータのCPU(Centr
al Processing Unit)の処理負荷に
余裕がないと前述した主画像と副画像を半透明合成処理
することができないという問題がある。
装置に特別のハードウエアを設ける場合があった。した
がって、本発明は上記問題点に鑑みて、特別のハードウ
ェアを設けずにソフトウェアのみで実現し、且つ合成処
理の負荷を少なくするための画像合成システム及び方法
を提供することを目的とする。
決するために、MPEG方式で圧縮された主画像データ
と、前記MPEGと異なる方式で圧縮された副画像デー
タとを合成する画像合成システムにおいて、前記主画像
データが逆量子化され、逆DCT処理された後、Iピク
チャ、Pピクチャ、Bピクチャの伸長をマクロブロック
毎に行うMC処理部と、前記主画像データのIピクチャ
のマクロブロックを格納するマクロブロック格納部と、
前記副画像データをMPEG方式のマクロブロックに変
換し、前記副画像に重なる部分のマクロブロックのデー
タと前記マクロブロック格納部に格納されているマクロ
ブロックのデータとを半透明合成し、半透明合成された
マクロブロックのデータを、前記MC処理部で伸長が行
われるBピクチャのマクロブロックとして作成する副画
像マクロブロック生成部とを備えることを特徴とする画
像合成システムを提供する。
たBピクチャの画像がMC処理部で伸長されるので、合
成画像の復元が可能になり、且つ合成処理の負荷が少な
くなり、MPEGデコーダを搭載したパーソナルコンピ
ュータの表示装置に特別のハードウエアを必要としなく
なった。
れた主画像データと、前記MPEGと異なる方式で圧縮
された副画像データとを合成する画像合成システムにお
いて、前記主画像データが逆量子化され、逆DCT処理
された後、Iピクチャ、Pピクチャ、Bピクチャの伸長
をマクロブロック毎に行い、且つIピクチャ、Pピクチ
ャのうち参照Iピクチャ、Pピクチャとして利用されな
いように制御を行うMC処理部と、前記主画像データの
Iピクチャのマクロブロックを格納するマクロブロック
格納部と、前記副画像データをMPEG方式のマクロブ
ロックに変換し、前記副画像に重なる部分のマクロブロ
ックのデータと前記マクロブロック格納部に格納されて
いるマクロブロックのデータとを半透明合成し、半透明
合成されたマクロブロックのデータが、前記MC処理部
で利用されない前記参照Iピクチャ、Pピクチャのマク
ロブロックとして作成され、伸長される副画像マクロブ
ロック生成部とを備えることを特徴とする画像合成シス
テムを提供する。
たIピクチャ、Pピクチャの画像がMC処理部で伸長さ
れるので、合成画像の復元が可能になり、且つ合成処理
の負荷が少なくなり、MPEGデコーダを搭載したパー
ソナルコンピュータの表示装置に特別のハードウェアを
必要としなくなった。好ましくは、前記副画像がランレ
ングス方式で圧縮されてもよい。この手段により、ラン
レングス方式で圧縮された副画像は、映画、カラオケの
字幕などに使用される。
ントラスト値が0から15の16通りの合成比を持つ場
合には、 Y3=(k×(Y1−Y2))÷16 U3=(k×(U1−U2))÷16 V3=(k×(V1−V2))÷16
ラスト値=0の時はk=0とする) ここに、Y1、U1、V1:主画像の色データ Y2、U2、V2:副画像の色データ Y3、U3、V3:合成後の差分データとして行われ
る。
軽減できる。好ましくは、前記マクロブロック格納部
は、前記MC処理部124の出力を格納する。この手段
により、副画像データの作成が可能になる。
れた主画像データと、前記MPEGと異なる方式で圧縮
された副画像データとを合成する画像合成方法におい
て、前記主画像データが逆量子化され、逆DCT処理さ
れた後、Iピクチャ、Pピクチャ、Bピクチャの伸長を
マクロブロック毎に行う工程と、前記主画像データのI
ピクチャのマクロブロックを格納する工程と、前記副画
像データをMPEG方式のマクロブロックに変換し、前
記副画像に重なる部分のマクロブロックのデータと格納
されている前記マクロブロックのデータとを半透明合成
し、半透明合成されたマクロブロックのデータを、伸長
時にBピクチャのマクロブロックとして伸長する工程と
を備えることを特徴とする画像合成方法を提供する。
像と合成し、作成したBピクチャの画像がMC処理部で
伸長されるので、合成画像の復元が可能になり、且つ合
成処理の負荷が少なくなり、MPEGデコーダを搭載し
たパーソナルコンピュータの表示装置に特別のハードウ
ェアを必要としなくなった。
て図面を参照して説明する。図1は本発明に係る画像合
成システムの概略構成を示すブロック図である。本図に
示すように、画像合成システムには記憶装置100が設
けられ、記憶装置100はMPEG(Moving P
icture Coding Experts Gro
up)方式等で圧縮符号化された主画像データと、ラン
レングス方式等で圧縮符号化された映画、カラオケの字
幕などの副画像データとの多重化データを記憶してい
る。
接続され、データ分離部110は記憶装置100から読
み出した多重化データから、圧縮主画像データと圧縮副
画像との分離処理を施す。データ分離部110には主画
像処理部120と副画像処理部130が接続され、主画
像処理部120にはデータ分離部110から分離処理さ
れた圧縮主画像が入力され、副画像処理部130にはデ
ータ分離部110から分離処理された圧縮副画像が入力
される。
21が設けられ、ハフマン復号部121はデータ分離部
110に接続され、MPEG方式等で圧縮符号化された
画像データのハフマン復号処理を施す。ハフマン復号部
121には逆量子化部122が接続され、逆量子化部1
22はMPEG方式等で圧縮符号化された画像データの
逆量子化処理を施す。
rse Discrete Cosine Trans
fer)部123が接続され、IDCT部123はMP
EG方式等で圧縮符号化された画像データのIDCT処
理を施す。IDCT部123にはMC(動き補償)部1
24が接続され、MC処理部124は、IDCT後のデ
ータ、つまり、1ピクチャ分のマクロブロックデータを
入力するとともに、MPEG方式等で圧縮符号化された
画像データのMC処理を施し、MC後の画像データは1
枚の画像データとして表示される。
部130のマクロブロック格納部133が接続され、マ
クロブロック格納部133は、IDCT処理された画像
データのうち後述するIピクチャのマクロブロックデー
タを格納する。副画像処理部130には副画像復号部1
31が設けられ、副画像復号部131はランレングス方
式等で圧縮符号化された副画像の復号処理を行なう。
ッファ132が接続され、副画像フレームバッファ13
2は副画像復号部131により復号処理された画像デー
タを保持する。副画像フレームバッファ132にはマク
ロブロック分離部134が接続され、マクロブロック分
離部134は副画像フレームバッファ132により保持
された画像データをMPEG方式等のマクロブロックデ
ータとして分離する。
ロブロック作成部135が接続され、差分マクロブロッ
ク作成部135は、マクロブロック分離部134で分離
されたマクロブロックが副画像の位置に重なる場合、分
離されたマクロブロックデータと同位置のマクロブロッ
クデータをマクロブロック格納部133から読み込み、
半透明合成処理を施したマクロブロックデータをIピク
チャに対する差分マクロブロックデータとして作成す
る。
成された差分マクロブロックデータは主画像処理部12
0内のMC処理部124の入力側に出力される。さら
に、マクロブロック分離部134にはスキップドマクロ
ブロック作成部136が接続され、マクロブロック分離
部134は、マクロブロック分離部134で分離された
マクロブロックのうち副画像の位置に重ならない部分の
マクロブロックをスキップドマクロブロックとし、スキ
ップドマクロブロック作成部136にその旨を通知す
る。
マクロブロックデータが0である。スキップドブロック
作成部136ではマクロブロック分離部134から通知
を受けると、MC処理部124に入力側に対してスキッ
プドマクロブロックであることをフラグなどで通知し、
スキップドマクロブロックデータがMC処理部124の
入力側に出力される。
MC処理部124の入力側では、副画像処理部でBピク
チャとして作成したマクロブロックデータが入力され
る。
画像処理部で作成したBピクチャのマクロブロックデー
タにMC処理を施し、MC後の画像データは1枚の画像
データとして表示される。図2は主画像のマクロブロッ
クデータの形式を示す図である。本図(a)に示すよう
に、主画像処理部120のIDCT部123でIDCT
処理され、MC処理部124に入力されるマクロブロッ
クデータの形式は、本図に示すように、縦16画素、横
16画素分のYUV(Y:輝度信号、U:R−Yの色差
信号、V:B−Yの色差信号、R:Red、B:Blu
e)データとする。
いてそれぞれYデータの縦横1/2とし、8ビットのY
データ4個に対し8ビットのUVデータそれぞれ1個が
対応することとする。図3は副画像フレームバッファ1
32に格納されるマクロブロックデータ形式を示す図で
ある。本図(a)に示すように、副画像処理部130の
副画像復号部131で復号され副画像フレームバッファ
132に格納される副画像のデータ形式は、本図(b)
に示すように、1画素当り0〜15の値を持つ4ビット
のコントラスト値(Constrast)と、0〜15
の値を持つ4ビットのインデックス値(Index)と
の計8ビットの副画像フレームデータと、4ビットのイ
ンデックス値からYUV各8ビットの色データを参照す
る副画像カラーテーブルとから構成されているものとす
る。
分離部134から出力される副画像のマクロブロックデ
ータ形式は、縦16画素、横16画素分のYUVデータ
及びコントラスト値で構成されているものとする。ここ
で、コントラスト値0は透明を現し、コントラスト値1
5は非透明を現し、コントラスト値1〜14は半透明を
現す。
チャ構成を示す図である。MPEG方式のピクチャタイ
プには、そのピクチャのみで伸長が可能なIピクチャ
(Intra−Coded Picture)と、前の
Iピクチャ又はPピクチャ(Pedictive−Co
ded Picture)を参照して伸長するPピクチ
ャと、2つのIピクチャ又はPピクチャを参照して伸長
するB(Bidirectionally Predi
ctive Coded−Picture)ピクチャが
存在する。
と表示するピクチャの順番には違いがある。本図に示す
ように、圧縮データの順番を、 I0、P1、B2、B3、P4、B5、B6、I7、B
8、… とすると、表示の順番は、 I0、B2、B3、P1、B5、B6、P4、B8、I
7、… となり、Bピクチャの前にあるIピクチャ又はPピクチ
ャはBピクチャの後に表示されることになる。
を示し、ピクチャタイプに続く数字は圧縮データに現れ
るピクチャの順番である。このように、Iピクチャ、P
ピクチャは他のピクチャに参照されるが、Bピクチャは
他のピクチャに参照されることはない。すなわち、MC
処理部124の予測メモリ1、予測メモリ2にはIピク
チャ又はPピクチャが記憶され、Bピクチャは記憶され
ない。
照、伸長等のMC処理が行われる。本実施の形態では、
Bピクチャが参照に用いられないため、副画像データを
合成した画像データをMPEG方式のBピクチャとして
処理する方法が取られる。図5はマクロブロック分離部
134により作成されるマクロブロックデータを説明す
る図である。マクロブロック分離部134は、本図
(a)に示すように、副画像フレームバッファ132か
ら主画像サイズの副画像の左上から右方向に順番に縦1
6画素、横16画素のマクロブロックデータを取り出
す。
マクロブロックデータのうち、副画像に重なる部分のマ
クロブロックは、縦16画素、横16画素分のコントラ
スト、Y、U、Vの副画像マクロブロックデータとす
る。なお、Yの副画像マクロブロックデータは、後述す
る半透明合成の計算のためにY0部、Y1部、Y2部、
Y3部に分割される。
たマクロブロックデータのうち、主画像サイズ中、副画
像に重ならないマクロブロックデータをスキップドマク
ロブロックとし、前述のように、スキップドマクロブロ
ック作成部136に通知する。
処理の流れを示すフローチャートであり、図7は差分マ
クロブロック作成部135におけるマクロブロックのデ
ータ構成を示す図であり、図7(a)は差分マクロブロ
ック作成部135が取り出す主画像のマクロブロックデ
ータを示し、図7(b)は差分マクロブロック作成部1
35が取り出す副画像のマクロブロックデータを示し、
図7(c)は差分マクロブロック作成部135が出力す
る半透明合成後の差分マクロブロックデータを示す。
て、差分マクロブロック作成部135の処理のイニシャ
ル(初期化)を行う。ステップS02において、副画像
フレームバッファ132から1マクロブロック分のデー
タを取得する。取得されたマクロブロックデータの構成
は図7(a)、(b)に示すように、縦16画素、横1
6画素分のYUVデータ及びコントラストデータとす
る。ただし、UVデータについてはMPEGのデータ形
式にあわせて縦横1/2のデータサイズとする。
ピクチャとして、図7(a)に示すマクロブロックデー
タのY0部、Y1部、Y2部、Y3部、U部、V部の順
に合成後の差分マクロブロックデータを計算し、計算結
果を、図示しない出力バッファに格納する。先ず、ステ
ップS031において、図7(a)に示す形式の主画像
データを取得する。
示す形式の副画像データを取得する。ステップS033
において、Bピクチャに対して、合成後の差分マクロブ
ロックデータを計算する。ステップS034において、
計算結果を図7(c)に示す形式の図示しない出力バッ
ファに格納する。
のようにコントラスト値が0から15の16通りの合成
比を持つ場合には、合成後の差分計算は、次式にしたが
って行う。 Y3=(k×(Y1−Y2))÷16 U3=(k×(U1−U2))÷16
の時はk=0とする) ここに、Y1、U1、V1:主画像の色データ Y2、U2、V2:副画像の色データ
ェックして、全て処理終了するまでステップS031〜
ステップS34の処理を繰り返す。ステップS04〜ス
テップS08はステップS03の処理と同様にY1部、
Y2部、Y3部、U部、V部について処理を行い、1マ
クロブロック分のマクロブロック作成処理を終了する。
ロブロックデータに変換する方法を説明したが、本実施
の形態では、変換したマクロブロックデータをMPEG
方式のBピクチャとして処理する方法とした。Bピクチ
ャの場合には、副画像が合成されても、他のピクチャに
参照されることがなく、復号後、すぐに表示されるため
である。
ータを作成した場合は、主画像復号時に参照ピクチャと
して利用される可能性がある。この場合、不正な主画像
データが復号されるためである。ただし、参照ピクチャ
として利用しないように主画像処理部120で制御を追
加すれば、副画像データをIピクチャ、Pピクチャとし
て作成することも可能である。
からの出力をマクロブロック格納部133に格納してお
り、この場合、主画像データがIピクチャならば、副画
像データを作成できるが、主画像データがPピクチャ又
はBピクチャの場合、参照ピクチャのデータがないため
正常な副画像データを作成できない。主画像データがP
ピクチャ又はBピクチャでも副画像データを作成する必
要がある場合は、MC処理部124の出力をマクロブロ
ック格納部133に格納すればよい。
主画像処理部120に特別の処理を加えなくとも、主画
像の復号時に副画像と合成した画像の参照を回避するこ
とが可能になった。MPEG方式などの圧縮画像を復号
する際には、他のピクチャを参照して復号する場合があ
るが、本発明では参照されないBピクチャを利用するた
めである。
に余裕のないMPEGデコーダ搭載のパーソナルコンピ
ュータの表示装置に特別なハードウエアを設ける必要が
ないことである。画像合成処理は標準のMPEG方式に
MC処理を利用した副画像の半透明合成処理を行えるよ
うにしたためである。次に、本発明によれば、主画像に
映画、カラオケの字幕などの副画像を合成する際の合成
処理の負荷をより低減できる。
式によるが、本発明の計算式は次式(2)のようにした
ので、計算量は少なくなるためである。 Y3=(k×Y2+(16−k)×Y1)÷16…(1) Y3=(k×(Y2−Y1))÷16 …(2) MPEGのPピクチャ、Bピクチャは参照するピクチャ
との差分データであり、MC処理部124で参照するピ
クチャとの足し合わせをするため、半透明合成後の差分
計算では足し合わせ前のデータを作成すればよいからで
ある。
で作成されるマクロブロックの数は副画像が含まれるマ
クロブロックの数だけで済み、映画の字幕ように副画像
のサイズが小さい場合は処理量が少ないためである。次
に、本発明によれば、復号後に表示される画像データを
アクセスすることなく主画像と副画像の合成が可能にな
る。IDCT後のマクロブロックデータに対して副画像
のデータを合成するためである。
すブロック図である。
である。
クロブロックデータ形式を示す図である。
示す図である。
マクロブロックデータを説明する図である。
を示すフローチャートである。
ロブロックのデータ構成を示す図である。
る図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 MPEG方式で圧縮された主画像データ
と、前記MPEGと異なる方式で圧縮された副画像デー
タとを合成する画像合成システムにおいて、 前記主画像データが逆量子化され、逆DCT処理された
後、Iピクチャ、Pピクチャ、Bピクチャの伸長をマク
ロブロック毎に行うMC処理部と、 前記主画像データのIピクチャのマクロブロックを格納
するマクロブロック格納部と、 前記副画像データをMPEG方式のマクロブロックに変
換し、前記副画像に重なる部分のマクロブロックのデー
タと前記マクロブロック格納部に格納されているマクロ
ブロックのデータとを半透明合成し、半透明合成された
マクロブロックのデータを、前記MC処理部で伸長が行
われるBピクチャのマクロブロックとして作成する副画
像マクロブロック生成部とを備えることを特徴とする画
像合成システム。 - 【請求項2】 MPEG方式で圧縮された主画像データ
と、前記MPEGと異なる方式で圧縮された副画像デー
タとを合成する画像合成システムにおいて、前記主画像
データが逆量子化され、逆DCT処理された後、Iピク
チャ、Pピクチャ、Bピクチャの伸長をマクロブロック
毎に行い、且つIピクチャ、Pピクチャのうち参照Iピ
クチャ、Pピクチャとして利用されないように制御を行
うMC処理部と、 前記主画像データのIピクチャのマクロブロックを格納
するマクロブロック格納部と、 前記副画像データをMPEG方式のマクロブロックに変
換し、前記副画像に重なる部分のマクロブロックのデー
タと前記マクロブロック格納部に格納されているマクロ
ブロックのデータとを半透明合成し、半透明合成された
マクロブロックのデータが、前記MC処理部で利用され
ない前記参照Iピクチャ、Pピクチャのマクロブロック
として作成する副画像マクロブロック生成部とを備える
ことを特徴とする画像合成システム。 - 【請求項3】 前記副画像がランレングス方式で圧縮さ
れていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の画
像合成システム。 - 【請求項4】 前記半透明合成の処理は:コントラスト
値が0から15の16通りの合成比を持つ場合には、 Y3=(k×(Y1−Y2))÷16 U3=(k×(U1−U2))÷16 V3=(k×(V1−V2))÷16 ただし、k=コントラスト値+1(コントラスト値=0
の時はk=0とする) ここに、Y1、U1、V1:主画像の色データ Y2、U2、V2:副画像の色データ Y3、U3、V3:合成後の差分データ として行われることを特徴とする、請求項1又は2に記
載の画像合成システム。 - 【請求項5】 前記マクロブロック格納部は、前記MC
処理部の出力を格納することを特徴とする、請求項1又
は2に記載の画像合成システム。 - 【請求項6】 MPEG方式で圧縮された主画像データ
と、前記MPEGと異なる方式で圧縮された副画像デー
タとを合成する画像合成方法において、 前記主画像データが逆量子化され、逆DCT処理された
後、Iピクチャ、Pピクチャ、Bピクチャの伸長をマク
ロブロック毎に行う工程と、 前記主画像データのIピクチャのマクロブロックを格納
する工程と、 前記副画像データをMPEG方式のマクロブロックに変
換し、前記副画像に重なる部分のマクロブロックのデー
タと格納されている前記マクロブロックのデータとを半
透明合成し、半透明合成されたマクロブロックのデータ
を、伸長時にBピクチャのマクロブロックとして伸長す
る工程とを備えることを特徴とする画像合成方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP27139299A JP3880255B2 (ja) | 1999-09-24 | 1999-09-24 | 画像合成システム及び方法 |
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