JP3593944B2 - 画像データ処理装置及びそれに用いる動き補償処理方法 - Google Patents

画像データ処理装置及びそれに用いる動き補償処理方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像データ処理装置及びそれに用いる動き補償処理方法に関し、特にＭＰＥＧ２（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ ｐｈａｓｅ ２）復号処理のうちの動き補償処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カラー動画像蓄積用符号化方式としては、ＭＰＥＧで標準化作業が行われている。このＭＰＥＧの符号化方式にはＭＰＥＧ１やＭＰＥＧ２等があり、ＭＰＥＧ１は転送速度が１．５Ｍｂｐｓ程度で、主にＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ−Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の蓄積メディアを適用対象とし、その符号化アルゴリズムに、周期的なフレーム内符号化を取り入れた動き補償予測／ＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：離散コサイン変換）方式が用いられている。
【０００３】
ＭＰＥＧ２は転送速度が数Ｍｂｐｓ〜数十Ｍｂｐｓという広い範囲を対象とし、ＭＰＥＧ１と同様に蓄積メディアを適用対象とするほか、次世代テレビ放送や広帯域ＩＳＤＮ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を利用した映像伝送等も対象としており、ＭＰＥＧ１との互換性を持つ。
【０００４】
ここで、動き補償予測／ＤＣＴ方式では、動き補償フレーム間予測によって得られる予測誤差を、ＤＣＴを用いて符号化する方式であるが、動画像シーケンスの最初やシーン・チェンジ等、予測が困難な時には動き補償フレーム間予測を用いず、ＤＣＴによるフレーム内符号化が行われる。
【０００５】
ＭＰＥＧ方式で圧縮された画像は可変長復号（ＶＬＤ：Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｌｅｎｇｔｈ Ｄｅｃｏｄｅｄ）、逆スキャン（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｓｃａｎ）、逆量子化（ＩＱ：Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ）、離散逆コサイン変換（ＩＤＣＴ：Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）、動き補償（ＭＣ：Ｍｏｔｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）という処理を経て復号される。
【０００６】
復号されたデータは画素あたり輝度８ｂｉｔ、色差８ｂｉｔで表される値の組として表現される。しかしながら、各処理の終了時点では必ずしも画素あたりのデータ長が８ｂｉｔで表されるとは限らない。離散逆コサイン変換処理が終った後のデータは画素あたり９ｂｉｔで表される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したＭＰＥＧ２の復号処理のうち、動き補償処理は画素データを画素あたり９ｂｉｔで扱うため、８ｂｉｔでデータを扱うことを前提とした装置ではオーバフローが発生し、正しく復号することができない。そこで、このような装置では画素データを二つの８ｂｉｔに分けて扱う等の工夫をしている。
【０００８】
しかしながら、このような方法ではデータを二つの８ｂｉｔに分けるための処理やデータを動き補償処理部に転送する量が増えること等から、復号に要する処理量が増えてしまう。
【０００９】
そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、より簡単な装置で動き補償処理を実現することができ、離散逆コサイン変換後のデータを動き補償処理部へより高速にデータ転送することができる画像データ処理装置及びそれに用いる動き補償処理方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による画像データ処理装置は、可変長復号処理と逆スキャン処理と逆量子化処理と離散逆コサイン変換処理と動き補償処理とを経て圧縮画像データの復号を行う画像データ処理装置であって、前記離散逆コサイン変換処理終了後のデータを１／２にする手段と、その１／２になったデータに対して動き補償処理における画素値の加算処理を２回繰り返し行う動き補償処理手段とを備えている。
【００１１】
本発明による動き補償処理方法は、可変長復号処理と逆スキャン処理と逆量子化処理と離散逆コサイン変換処理と動き補償処理とを経て圧縮画像データの復号を行う画像データ処理における動き補償処理方法であって、前記離散逆コサイン変換処理終了後のデータを１／２にするステップと、その１／２になったデータに対して動き補償処理における画素値の加算処理を２回繰り返し行うステップとを備えている。
【００１２】
すなわち、本発明の画像データ処理装置の動き補償処理部は、ＭＰＥＧ２方式で圧縮された画像復号する際に、復号手順の一つである動き補償処理を簡略化する手段を提供するものである。
【００１３】
より具体的に、本発明の画像データ処理装置は、記憶装置に格納されかつＭＰＥＧ２方式で圧縮された原画像をロードし、その画像データを復号してディスプレイ装置に送る。
【００１４】
ＭＰＥＧ方式で圧縮された画像は、上述したように、可変長復号（ＶＬＤ）、逆スキャン（Ｉ Ｓｃａｎ）、逆量子化（ＩＱ）、離散逆コサイン変換（ＩＤＣＴ）、動き補償（ＭＣ）という処理を経て復号される。復号されたデータは画素あたり輝度８ｂｉｔ、色差８ｂｉｔで表される値の組として表現される。
【００１５】
しかしながら、各処理の終了時点では必ずしも画素あたりのデータ長が８ｂｉｔで表されるとは限らない。離散逆コサイン変換処理が終った後のデータは画素あたり９ｂｉｔで表される。そのため、一つのデータを８ｂｉｔで扱うことを前提とした装置ではオーバフローが発生し、正しく復号することができない。
【００１６】
そこで、画素あたり９ｂｉｔで表される離散逆コサイン変換処理後のデータを半分にして動き補償処理部に送り、動き補償処理部内では通常の動き補償処理を２度行うことによって、オーバフローによる問題を回避するようにしている。
【００１７】
つまり、本発明の画像データ処理装置では、９ｂｉｔで表される画素データを右に１ｂｉｔシフトさせ、その値を２分の１にして動き補償処理部に転送し、動き補償処理部で動き補償処理を２回繰り返し行うことによって、転送処理量を減らしている。また、画素あたり８ｂｉｔのバッファを二つ用いている従来の方法よりもバッファ量を半減することも可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例による画像データ処理装置の構成を示すブロック図である。図１において、画像データ処理装置２はプログラム制御によって動作し、記憶装置１に記憶された圧縮画像データを処理し、その画像データをディスプレイ装置３に表示している。
【００１９】
記憶装置１はＭＰＥＧ２方式で圧縮された原画像１１を記憶している。ディスプレイ装置３は画像データ処理装置２で復号された画像データをその表示部に表示する。
【００２０】
画像データ処理装置２は圧縮データバッファ２１と、復号処理部２２と、画素データシフト処理部２３と、動き補償処理部２４と、フレームデータバッファ２５とから構成され、動き補償処理部２４は参照データ算出処理部２４ａと、参照データ加算処理部２４ｂと、参照データ保存処理部２４ｃとから構成されている。
【００２１】
圧縮データバッファ２１は記憶装置１からロードした画像データを確保し、復号処理部２２は可変長復号（ＶＬＤ）と、逆量子化（ＩＱ）と、離散逆コサイン変換（ＩＤＣＴ）とを行う。画素データシフト処理部２３は画素データの各値を右に１ｂｉｔ分シフトさせ、動き補償処理部２４は動き補償処理を行い、フレームデータバッファ２５は表示する画像データを格納する。
【００２２】
動き補償処理部２４の参照データ算出処理部２４ａは動きベクトルを基に参照バッファ（図示せず）から動き補償フレーム間予測に用いられる参照データを求め、参照データ加算処理部２４ｂは参照データと復号処理を行ったデータとを加算する。参照データ保存処理部２４ｃは動き補償処理が完了したデータを参照バッファに残しておく。
【００２３】
図２は図１の動き補償処理部２４の処理動作を示す図であり、図３は図１の画像データ処理装置２の処理動作を示すフローチャートである。これら図１〜図３を参照して本発明の一実施例の動作について説明する。
【００２４】
記憶装置１はＭＰＥＧ２方式で圧縮された原画像１１を格納している。画像データ処理装置２はまず圧縮画像を復元するにあたり、画像データを記憶装置１から圧縮データバッファ２１にロードする（図３ステップＳ１）。
【００２５】
次に、画像データ処理装置２は復号処理部２２によって圧縮画像データの復号を開始する（図３ステップＳ２）。この復号処理部２２では動き補償処理以外のＭＰＥＧ復号処理を行う。この処理の出力には画素あたり９ｂｉｔで表される画像データのほかに、動きベクトル等の動き補償に必要なデータが含まれる。
【００２６】
画素データシフト処理部２３では動き補償処理が行われる画像がＰピクチャ（Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ−ｃｏｄｅｄ ｐｉｃｔｕｒｅ：フレーム間符号化フレーム）及びＢピクチャ（Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｙ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ−ｃｏｄｅｄ ｐｉｃｔｕｒｅ：フレーム内挿符号化フレーム）の時に（図３ステップＳ３）、各画素データを右に１ｂｉｔシフトさせる（図３ステップＳ４）。この処理によって、画素データが８ｂｉｔ幅に収まるようになる。
【００２７】
動き補償処理が行われる画像がＩピクチャ（Ｉｎｔｒａ−ｃｏｄｅｄ ｐｉｃｔｕｒｅ：フレーム内符号化フレーム）の場合には動き補償処理がないので、上記の処理は行わない。
【００２８】
動き補償処理部２４では通常のＭＰＥＧ復号における動き補償処理が行われるが、参照バッファのデータを加算する回数が異なる。図２に示すように、画素データシフト処理部２３では各データが右に１ｂｉｔシフトされている（つまり、データの値が２分の１されている）ので、通常の動き補償処理とは異なり、同じ値を２回加算する処理が行われる（図２の処理３１〜３６参照）。
【００２９】
この動き補償処理部２４における処理方法によって、８ｂｉｔ幅でデータを扱うことを前提とした装置においてもオーバフローを発生させることなく、復号処理を行うことができる。
【００３０】
すなわち、参照データ算出処理部２４ａは動きベクトルの値を基に参照バッファのデータから動き補償フレーム間予測に用いられる参照データを算出する（図３ステップＳ５）。参照データ加算処理部２４ｂは右１ｂｉｔシフトした画素データと参照データとを２回加算する（図３ステップＳ６，Ｓ７）。
【００３１】
復号した画像データがＩピクチャまたはＰピクチャの場合（図３ステップＳ８）、後に続く画像データの参照データとなるので、参照データ保存処理部２４ｃにて参照バッファにそのデータを残す（図３ステップＳ９）。復号した画像データがＢピクチャの場合（図３ステップＳ８）、復号した画像データが参照されることはないので、参照バッファにデータを残すことはない。
【００３２】
復号が完了した画像データはフレームデータバッファ２５に格納されてから（図３ステップＳ１０）、ディスプレイ装置３に表示される（図３ステップＳ１１）。ディスプレイ装置３への表示が全て終了していなければ（図３ステップＳ１２）、ステップＳ１に戻り、次の画像データを復号する。また、ディスプレイ装置３への表示が全て終了していれば（図３ステップＳ１２）、上記の復号処理を終了する。
【００３３】
このように、９ｂｉｔで表される画素データを右に１ｂｉｔシフトさせ、その値を２分の１にして動き補償処理部２４に転送し、動き補償処理部２４で動き補償処理を２回繰り返すことによって、画素あたり９ｂｉｔのデータを扱うのに１６ｂｉｔを要していた従来の方法に比べて、半分のバッファ量で動き補償処理を実現することができるため、より簡単な装置で動き補償処理を実現することができる。
【００３４】
また、画素あたり９ｂｉｔのデータを転送する従来の方法に比べて、より少ないデータ量（８ｂｉｔ）のデータ転送を行うため、離散逆コサイン変換後のデータを動き補償処理部２４へより高速にデータ転送することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、可変長復号処理と逆スキャン処理と逆量子化処理と離散逆コサイン変換処理と動き補償処理とを経て圧縮画像データの復号を行う画像データ処理装置において、離散逆コサイン変換処理終了後のデータを１／２にし、その１／２になったデータに対して動き補償処理を２回繰り返し行うことによって、より簡単な装置で動き補償処理を実現することができ、離散逆コサイン変換後のデータを動き補償処理部へより高速にデータ転送することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による画像データ処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の動き補償処理部の処理動作を示す図である。
【図３】図１の画像データ処理装置の処理動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 記憶装置
２ 画像データ処理装置
３ ディスプレイ装置
１１ 原画像
２１ 圧縮データバッファ
２２ 復号処理部
２３ 画素データシフト処理部
２４ 動き補償処理部
２４ａ 参照データ算出処理部
２４ｂ 参照データ加算処理部
２４ｃ 参照データ保存処理部
２５ フレームデータバッファ

Claims (6)

  1. 可変長復号処理と逆スキャン処理と逆量子化処理と離散逆コサイン変換処理と動き補償処理とを経て圧縮画像データの復号を行う画像データ処理装置であって、前記離散逆コサイン変換処理終了後のデータを１／２にする手段と、その１／２になったデータに対して前記動き補償処理における画素値の加算処理を２回繰り返し行う動き補償処理手段とを有することを特徴とする画像データ処理装置。
  2. 前記データを１／２にする手段は、９ビットで表される前記離散逆コサイン変換処理後のデータを右に１ビットシフトさせ、その値を１／２にすることを特徴とする請求項１記載の画像データ処理装置。
  3. 前記動き補償処理手段は、動き補償フレーム間予測によって得られる予測誤差を離散コサイン変換処理を用いて符号化された圧縮データの復号を行う際に、前記動き補償フレーム間予測に用いられる参照データに前記右に１ビットシフトされた画素データを２回加算することを特徴とする請求項２記載の画像データ処理装置。
  4. 可変長復号処理と逆スキャン処理と逆量子化処理と離散逆コサイン変換処理と動き補償処理とを経て圧縮画像データの復号を行う画像データ処理における動き補償処理方法であって、前記離散逆コサイン変換処理終了後のデータを１／２にするステップと、その１／２になったデータに対して前記動き補償処理における画素値の加算処理を２回繰り返し行うステップとを有することを特徴とする動き補償処理方法。
  5. 前記データを１／２にするステップは、９ビットで表される前記離散逆コサイン変換処理後のデータを右に１ビットシフトさせ、その値を１／２にすることを特徴とする請求項４記載の動き補償処理方法。
  6. 前記動き補償処理を行うステップは、動き補償フレーム間予測によって得られる予測誤差を離散コサイン変換処理を用いて符号化された圧縮データの復号を行う際に、前記動き補償フレーム間予測に用いられる参照データに前記右に１ビットシフトされた画素データを２回加算することを特徴とする請求項５記載の動き補償処理方法。
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