JPH07154802A - 画像符号化方法および画像符号化装置 - Google Patents
画像符号化方法および画像符号化装置Info
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- JPH07154802A JPH07154802A JP30178293A JP30178293A JPH07154802A JP H07154802 A JPH07154802 A JP H07154802A JP 30178293 A JP30178293 A JP 30178293A JP 30178293 A JP30178293 A JP 30178293A JP H07154802 A JPH07154802 A JP H07154802A
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Abstract
た圧縮画像データの編集を可能とする。 【構成】 フレーム単位に構成した映像信号を時間的に
前、後のフレームからそれぞれ予測する前、後方予測、
並びに前、後方予測の両方を同時に用いた双方向予測中
の1種類の予測を用いて得た圧縮画像データAと、前記
と同様に予測符号化して得た圧縮画像データBを入力
し、データBを復号する画像復号化部1と、画像復号化
部1で復号して得た動き補償,動きベクトル,前記圧縮
画像データBの各フレーム内の2次元ブロック単位がフ
レーム又はフィールド単位の直交変換を示す直交変換モ
ード情報を入力し、復号して得た復号画像を更に符号化
し編集圧縮画像データを作成する画像符号化部2と、編
集点を示す信号と動き補償,動きベクトル,直交変換モ
ード情報を入力し、編集圧縮画像データの符号化方法を
制御する制御部3とからなる。
Description
編集する際に用いる画像符号化方法および画像符号化装
置に関するものである。
し、伝送,記録のためには高能率符号化が不可欠であ
る。近年、様々な画像圧縮符号化技術が開発され、一部
は画像符号化,復号化装置として製品化されている。
の画像符号化装置の一例であるMPEG方式について説
明する。
ブロック図である。図8において、80は伝送路、81は動
き検出回路、82はDCTモード判定回路、83はDCT変
換回路、84は量子化回路、85は可変長符号化回路、86は
逆量子化回路、87は逆DCT変換回路、88はフレームバ
ッファ、89は動き補償回路であり、図中、実線は信号ラ
イン、破線は制御ラインを示す。また、図9は動き補償
予測方法の説明図、図10は図8におけるフレームバッフ
ァ88および動き補償回路89の構成例のブロック図であ
る。
装置について、以下その動作を説明する。映像信号はイ
ンターレース走査されており、フレーム単位に区切って
入力するものとする。符号化の最初のフレーム、すなわ
ち図9におけるフレームtの画像は、差分をとることな
く、フレーム内符号化する。まず、入力画像データは、
2次元ブロック単位でライン間の差分をとるなどして動
きの大小をDCTモード判定回路82で検出し、フレーム
単位あるいはフィールド単位でDCTを行うかの判定を
行い、その結果をDCTモード情報として出力する。D
CT変換回路83は前記DCTモード情報を入力し、フレ
ーム単位あるいはフィールド単位でDCTを行い、画像
データを変換係数に変換する。変換係数は量子化回路84
で量子化した後、可変長符号化回路85で可変長符号化し
伝送路80に送出する。量子化後の変換係数は、同時に逆
量子化回路86,逆DCT変換回路87を経て実時間データ
に戻し、フレームバッファ88に蓄える。
行うと、低い周波数成分に対応する変換係数にエネルギ
ーが集中する。したがって、視覚的に目立たない高い周
波数成分を粗く、重要な成分である低い周波数成分を細
かく量子化を行うことで、画質劣化を最小限に留め、か
つデータ量を減らすことが可能となる。また、インター
レース走査した画像は、動きが小さいときはフレーム内
の相関が大きく、動きが大きいときは、フレーム間の相
関は小さく、逆にフィールド内の相関が大きい。前記し
たインターレース走査の特性を利用し、フレーム単位あ
るいはフィールド単位でDCTを切り換えることによ
り、インターレース画像も効率良く符号化することが可
能となる。
画像は、フレームごとに予測値を計算し、前記予測値と
の差分、すなわち予測誤差を符号化する。
を時間的に前のフレームから予測する予測値の計算方法
に前方予測,後方予測および双方向予測がある。図9が
予測方法の説明図である。時刻tのフレームはフレーム
内符号化(以下、フレーム内符号化したフレームをIフ
レームという)し、次に符号化,復号化済みのIフレー
ムを用いて、時刻t+3のフレームをIフレームと動き
補償した後の差分をとり、その差分を符号化する。この
ように時間的に前のフレームを予測に用いることを前方
予測という(以下、前方予測を用いて符号化したフレー
ムをPフレームという)。また、時刻t+1,t+2の
フレームは、符号化,復号化済みのI,Pフレームを用
いて同様に動き補償した後、差分符号化する。この際、
予測画像は、Iフレーム(前方予測),Pフレーム(後方
予測),IフレームとPフレームの平均値(双方向予測)
のうちから誤差最小のものをブロック単位に選択して構
成する(以下、双方向予測をフレーム内の一部もしくは
全部に用いて符号化したフレームをBフレームとい
う)。Bフレームは、時間的に前後のフレームから予測
するため、新たに現われた物体なども正確に予測するこ
とが可能となり、符号化効率が向上する。
きベクトルを動き検出回路81において、例えば、よく知
られた全探索方法を用いて前記2次元ブロック単位に求
める。次に、フレームバッファ88および動き補償回路89
は前記検出した動きベクトルを用いて、次のフレームの
動き補償した予測値を前記2次元ブロック単位で生成す
る。
測値生成について説明する。動き検出回路81で計算され
た動きベクトルは、フレームバッファ88中のアドレス発
生回路882に入力し、フレームメモリ881に記憶した図9
におけるIおよびPフレームの画像を読み出す。この
際、DCTと同様にインターレース画像に対応するた
め、2次元ブロックをフレーム単位、あるいはフィール
ド単位に構成し、それぞれについてベクトルおよび予測
画像を生成する。各2次元ブロックでは、予測誤差とし
て、フレームベクトルを用いた前方予測,双方向予測,
後方予測と、フィールドベクトルを用いた前方予測,双
方向予測,後方予測との計6種類をフレーム間差分2乗
誤差計算回路893〜898で計算し、誤差が最も少ないもの
を誤差比較回路899で選択して、予測値および予測モー
ド情報900を出力する。前記した予測モード情報,動き
ベクトル,DCTモード情報は、図8における可変長符
号化回路85で可変長符号化し、DCT変換係数とともに
伝送路80に送出する。ここで、前記フレーム間差分2乗
誤差計算回路894および897は、フレームメモリ881から
の出力を入力とする平均値計算回路891,892の出力を入
力として処理される。
適に符号化することになるので、フレーム内符号化のよ
うに画像データを直接符号化する場合に比べ、エネルギ
ーが減少し、さらに高効率な符号化が可能となる(例え
ば、ISO/IEC JTC1/SC29/WG11N0502,“Generic Codin
g of Moving Pictures and Associated Audio”,1
993.7)。
画像符号化方法で符号化された圧縮画像データを編集す
る場合、差分を符号化しているため種々の問題が生ず
る。図11は従来の圧縮画像データの編集方法を示す説明
図である。以下、図11を用いて上記問題点を説明する。
今、図11(a)と(b)の圧縮画像データを破線部分(ア)でつ
なぐことを説明する。図11に数字で示したのはフレーム
番号である。Bフレームは、IおよびPフレームを符号
化した後、符号化するので、圧縮画像データ中では表示
するフレーム順序と番号が入れ替わっている。図11(a)
と(b)の圧縮画像データをつないだ図11(c)の場合、編集
点直後のPおよびBフレーム、すなわち圧縮画像データ
(b)におけるフレーム番号8のPフレームおよびフレー
ム番号6,7のBフレームは、予測に用いたフレーム番
号5のIフレームが失われるため復号不能となる。それ
に伴いフレーム番号11のPフレームを予測に用いるフレ
ーム9以降の画像も復号できないという問題点を有して
いた。
で、フレーム間差分符号化を用いた圧縮画像でも編集を
可能とする画像符号化方法および画像符号化装置を提供
するものである。
決し、目的をするために、フレーム単位に構成した映像
信号を時間的に前のフレームから予測する前方予測、お
よび時間的に後ろのフレームから予測する後方予測、並
びに前方予測および後方予測の両方を同時に用いた双方
向予測の少なくとも1種類の予測を用いて予測符号化し
て得た圧縮画像データAと、前記と同様に予測符号化し
て得た圧縮画像データBを入力し、前記圧縮画像データ
Bを復号部で復号し、前記復号して得た復号画像のうち
編集点に該当するフレームを符号化部でフレーム内符号
化し、その他のフレームの一部あるいは全部を、圧縮画
像データBを復号して得た動き補償,動きベクトル,直
交変換モード情報を利用して再予測符号化し、編集圧縮
画像データを作成し、前記圧縮画像データAと前記編集
圧縮画像データをつなぐことを特徴とする。
し、編集点直後のフレームをIフレームに再符号化する
ので、編集によって予測画像が失われることがない。ま
た、P,Bフレームの再符号化には、復号して得た動き
補償,動きベクトル,DCTモード情報を用いるため、
従来の画像符号化装置で大量の計算が必要であった動き
検出回路,DCTモード判定回路が不要になり、動き補
償回路も簡易化でき、簡単な構成で圧縮画像データの編
集が可能となる。
方法とその装置について図面を参照しながら説明する。
符号化方法を実施する画像符号化装置の構成を示すブロ
ック図である。図1において、1は画像復号化部で、可
変長復号化回路11,逆量子化回路12,逆DCT変換回路
13,フレームバッファ14,簡易動き補償回路15から構成
される。また、2は画像符号化部で、21はDCT変換回
路、22は量子化回路、23は可変長符号化回路、24は逆量
子化回路、25は逆DCT変換回路、26はフレームバッフ
ァ、27は簡易動き補償回路である。3は制御部で、CP
Uを用いている。図中、実線は信号ライン、破線は制御
ラインを示す。
易動き補償回路15の構成例図、図3はCPU3の動作の
一例を示すアルゴリズムの説明図、図4は圧縮画像デー
タの編集方法を示す説明図である。図4において添字′
をつけたフレームは、再符号化することを表している
(以下、図5,図6,図7も同様である)。
ついて、以下図1,図2,図3,図4を用いて説明す
る。
のようにつなぐことを説明する。なお、簡単のため編集
点はPフレームとする。図4(a)の圧縮画像データは、
図1の画像符号化部2に入力すると、図4の破線(ア)で
示す編集点にくるまでは、そのままの状態で出力する。
一方、図4(b)の圧縮画像データは、画像復号化部1お
よび画像符号化部2に入力しているが、画像符号化部2
の出力は、編集点まではスイッチ4の切り換えによって
外部に出力しない。図4(b)の圧縮画像データは、画像
復号化部1で復号する。すなわち、可変長復号化回路11
で可変長逆復号し、逆量子化回路12で逆量子化し、逆D
CT変換回路13で復号したDCTモード情報に応じて、
フレームあるいはフィールド単位に逆DCTして実時間
画像データに戻し、復号する。また、差分符号化してい
るため、復号した動きベクトルおよび動き補償モード情
報を用いて、フレームバッファ14,簡易動き補償回路15
で予測画像を生成し、逆DCT変換回路13の出力データ
と加算回路16で加算して復号画像データを作成する。従
来例の画像符号化装置と比較し、図2におけるフレーム
バッファ14の構成は同様であるが、簡易動き補償回路15
が大きく異なる。すなわち、画像符号化部2で動き補償
モードが既に決定しているため、画像復号化部1では、
前記図10で説明したフレーム間差分2乗誤差計算回路89
3〜898を持つ必要がなく、図2のように双方向予測が選
択された場合に必要な平均値計算回路151と、動き補償
モード情報に応じて予測画像を出力するセレクタ152の
みでよい。
すると、図4(c)に示すように図4(b)の圧縮画像データ
のうち、編集点直後のPフレームはIフレームに符号化
し、図4(a)の圧縮画像データに変えて出力する。図4
(b)の圧縮画像データにおけるフレーム番号6,7のB
フレームは、前方予測に必要なフレーム番号5のIフレ
ームが編集によって失われたため、後方予測を用いて符
号化し直す。図4(b)の圧縮画像データのフレーム番号
8以降のPフレームは、予測に用いた画像が再符号化さ
れたため、予測画像を正しいものに設定し直して、Pフ
レームはPフレームに、BフレームはBフレームに再符
号化(添字′)する。再符号化方法は、従来例とほぼ同様
であるが、動き補償モード情報や動きベクトル,DCT
切り換え情報は、図4(b)の圧縮画像データを復号して
得た情報を用いる。したがって、画像符号化部2は、前
記図8に示す従来例の画像符号化装置から多大な計算を
必要とする動き検出回路81,DCTモード判定回路82を
削除し、簡易動き補償回路27を画像復号化部1と同じ簡
易動き補償回路15に置き換えることが可能になる。以上
の制御を行うのがCPU3で、そのアルゴリズムを示し
たのが図3である。
置の全体を動作を示すメインルーチン、(2)は(1)のPフ
レームをIフレームに符号化する部分S3のルーチン、
(3)は(1)のBフレームをPフレームに符号化する部分S
5,S7のルーチン、(4)は(1)のPフレームをPフレーム
に符号化する部分S12のルーチン、(5)は(1)のBフレー
ムをBフレームに符号化する部分S13のルーチン、(6)
は(3)のフレーム内符号化ブロック符号化する部分S35
のルーチン、(7)は(3)の後方予測ブロック符号化する部
分S36,S37のルーチンである。
タを簡単な構成の画像符号化装置で再符号化するため、
フレーム間差分符号化を用いた圧縮画像データであって
も、つないだ後の圧縮画像データが失われることなく編
集が可能となる。
画像データの編集方法の説明図である。図5(b)の圧縮
画像データは編集点(ア)以降にIフレームを含んでい
る。編集点からフレーム番号11の前までは第1の実施例
と同様の方法で再符号化する。フレーム番号11のIフレ
ームはフレーム内で符号化しているので、編集しても影
響を受けることはない。したがって、Iフレームは再符
号化しない。フレーム番号9,10のBフレームは編集に
よって、フレーム番号8のPフレームがIフレームに再
符号化したため、再符号化(添字′)する。フレーム番号
14以降のフレームは、フレーム番号11のIフレームを再
符号化していないため、影響はないので再符号化する必
要がなく、図5(b)の圧縮画像データのまま出力する。
以上の動作は、第1の実施例におけるCPU3のプログ
ラム変更により実現可能である。
を少なくでき、再符号化に伴う画質劣化を最小限に留め
ることができる。
号14以降のフレームは、フレーム番号11のIフレームを
再符号化しないので再符号化しないとしたが、図5(d)
に示したようにIフレーム直後のBフレームだけでな
く、すべてのP,Bフレームを再符号化(添字′)し直し
てもよい。通常、伝送容量等の制約から、転送レートを
一定に範囲に保つように符号化する。本実施例のように
異なった圧縮画像データをつなぐと、転送レートが予め
設定した範囲を越える場合がある。CPU3が、圧縮画
像データのデータ量を測定しておき、編集点においてあ
る範囲を越えそうなときは、図5(d)に示すようにフレ
ーム番号14以降のフレームを所定の転送レートに収まる
よう再符号化する。また、転送レートの問題がないとき
は、図5(c)のように再符号化しないように制御する。
ムを少なく保ちつつ、編集後の圧縮画像データを所望の
転送レートに収めることが可能となる。
おける圧縮画像データの編集方法の説明図である。本実
施例では、接続する図6(b),図7(b)の圧縮画像データ
の編集点(ア)をBフレームとしている。編集点をBフレ
ームに選んだ場合、編集点および、この編集点に連続し
たBフレームは、符号化の際に予測に用いたIまたはP
フレームが失われるので復号不能となる。本実施例で
は、図6(c)あるいは図7(c)に示したように、予測に用
いた編集点直前の図6(b)のIまたは図7(b)のPフレー
ムを復号不能となるBフレーム数だけ挿入する。予測に
用いた編集点直前のフレームがPフレームの場合は、図
6(c)のようにIフレームに再符号化(添字′)する。I
フレームの場合は、図7(c)に示したように基本的には
そのまま挿入する。転送レートが問題になる場合には、
第2の実施例と同様に、Iフレームの場合でも、転送レ
ートが所定の範囲に収まるよう粗く量子化し、再符号化
することも可能である。
データの編集点がBフレームであっても、再符号化に伴
う画質劣化を最小限に留め、かつ編集可能である。
ついてのみ説明したが、これに限るものではなく、3枚
以上あるいは1枚の場合にも適用可能である。
め、各ブロックの動き補償モードでフレーム内符号化ブ
ロックについての説明は省略したが、一般にフレーム内
の2次元ブロック単位にフレーム内符号化ブロックモー
ドを選択することが可能である。Bフレームを後方予測
のみで構成したPフレームに変える際、前方予測ブロッ
ク等の動き補償モードは動きベクトルが圧縮画像データ
の中に含まれず、同じ動き補償モードで再符号化不能な
場合がある。その際には、フレーム内符号化ブロックを
選択することにより再符号化することができる。
データを一旦復号し、復号して得た編集点直後のフレー
ムをIフレームに再符号化するので、編集によって予測
画像が失われることがない。また、P,Bフレームの再
符号化には復号して得た動き補償,動きベクトル,DC
Tモード情報を用いるため、簡単な構成で圧縮画像デー
タの編集が可能となる。
を実施する画像符号化装置の構成を示すブロック図であ
る。
路およびフレームバッファの構成例図である。
一例を示すアルゴリズムの説明図である。
の編集方法を示す説明図である。
の編集方法を示す説明図である。
の編集方法を示す説明図である。
ータの編集方法を示す説明図である。
である。
の構成を示すブロック図である。
図である。
(CPU)、 4…スイッチ、 11…可変長復号化回路、
12,24…逆量子化回路、 13,25…逆DCT変換回
路、 14,26…フレームバッファ、 15,27…簡易動き
補償回路、 21…DCT変換回路、 22…量子化回路、
23…可変長符号化回路。
Claims (9)
- 【請求項1】 フレーム単位に構成した映像信号を時間
的に前のフレームから予測する前方予測、および時間的
に後ろのフレームから予測する後方予測、並びに前方予
測および後方予測の両方を同時に用いた双方向予測の少
なくとも1種類の予測を用いて予測符号化して得た圧縮
画像データAと、前記と同様に予測符号化して得た圧縮
画像データBを入力し、前記圧縮画像データAと前記圧
縮画像データBを編集点にてつなぐとき、前記圧縮画像
データBのうち編集点に該当するフレームを復号部で復
号し、前記復号して得た復号画像を符号化部でフレーム
内符号化し編集圧縮画像データを作成し、前記圧縮画像
データAと前記編集圧縮画像データをつなぐことを特徴
とする画像符号化方法。 - 【請求項2】 前記圧縮画像データBを入力し、復号部
で復号し、前記復号して得た復号画像を、前記同様に復
号して得た動き補償の情報を利用して圧縮画像データB
の一部あるいは全部を再予測符号化し、編集点以外のフ
レームの編集圧縮画像データを作成することを特徴とす
る請求項1記載の画像符号化方法。 - 【請求項3】 前記圧縮画像データBを入力し、復号部
で復号し、前記復号して得た復号画像を、前記同様に復
号して得た動きベクトルの情報を利用して再予測符号化
し、編集点以外のフレームの編集圧縮画像データを作成
することを特徴とする請求項1記載の画像符号化方法。 - 【請求項4】 前記圧縮画像データBを入力し、復号部
で復号し、前記復号して得た復号画像を更に符号化する
際に、双方向予測フレームは前方予測フレームあるいは
後方予測フレームのうちいずれか一方に変更して圧縮画
像データBの一部あるいは全部を符号化することを特徴
とする請求項1記載の画像符号化方法。 - 【請求項5】 前記圧縮画像データBを入力し、復号部
で復号し、前記復号して得た復号画像を更に符号化する
際に、前記圧縮画像データBのうちフレーム内符号化し
たフレームの一部あるいは全部を再符号化しないことを
特徴とする請求項1記載の画像符号化方法。 - 【請求項6】 前記圧縮画像データBを入力し、復号部
で復号し、前記復号して得た復号画像を更に符号化する
際に、前記圧縮画像データBのうち前方予測符号化した
フレーム、後方予測符号化したフレームおよび双方向予
測符号化したフレームの一部あるいは全部をフレーム内
符号化フレームに変更して符号化することを特徴とする
請求項1記載の画像符号化方法。 - 【請求項7】 前記圧縮画像データBを入力し、復号部
で復号し、前記復号して得た復号画像を更に符号化する
際に、前記圧縮画像データBのうち双方向予測符号化し
た一部あるいは全部のフレームを、前記圧縮画像データ
B中で前記双方向予測符号化フレームの予測値として用
いたフレーム内符号化フレームもしくは前方予測符号化
フレームを、フレーム内符号化フレームに再符号化して
置き換えることを特徴とする請求項1記載の画像符号化
方法。 - 【請求項8】 フレーム単位に構成した映像信号を2次
元ブロックに分割し、前記ブロック単位で、フレーム単
位あるいはフィールド単位の直交変換を切り換えて符号
化した圧縮画像データAと、前記と同様に符号化して得
た圧縮画像データBを入力し、前記圧縮画像データAと
前記圧縮画像データBを編集点にてつなぐとき、前記圧
縮画像データBを復号部で復号し、復号画像および各2
次元ブロックがフレーム単位あるいはフィールド単位の
直交変換であることを示す直交変換モード情報を得て、
前記復号画像を更に符号化する際に、前記直交変換モー
ド情報を利用して符号化し編集圧縮画像データを作成
し、前記圧縮画像データAと前記編集圧縮画像データを
つなぐことを特徴とする画像符号化方法。 - 【請求項9】 フレーム単位に構成した映像信号を時間
的に前のフレームから予測する前方予測、および時間的
に後ろのフレームから予測する後方予測、並びに前方予
測および後方予測の両方を同時に用いた双方向予測の少
なくとも1種類の予測を用いて予測符号化して得た圧縮
画像データAと、前記と同様に予測符号化して得た圧縮
画像データBを入力し、前記圧縮画像データBを復号す
る復号部と、前記復号部で復号して得た動き補償,動き
ベクトル,前記圧縮画像データBの各フレーム内の2次
元ブロック単位がフレーム単位あるいはフィールド単位
の直交変換であることを示す直交変換モード情報を入力
し、前記動き補償,動きベクトル,直交変換モード情報
の少なくとも一種類を利用して前記復号して得た復号画
像を更に符号化し編集圧縮画像データを作成する符号化
部と、編集点を示す信号および前記動き補償,動きベク
トル,直交変換モード情報を入力し、前記編集圧縮画像
データの符号化方法を制御する制御部とからなることを
特徴とする画像符号化装置。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30178293A JP3188081B2 (ja) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | 画像符号化方法および画像符号化装置 |
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JP3188081B2 JP3188081B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=17901112
Family Applications (1)
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