JP3380763B2 - 画像処理方法 - Google Patents
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Description
し、特に、複数のフレームからなる画像に対応する符号
化された画像データに対する復号化処理を行う方法に関
するものである。
により構成された画像データを効率よく蓄積もしくは伝
送するには、デジタル画像情報を圧縮符号化する必要が
あり、現状では、デジタル画像情報を圧縮符号化するた
めの方法として、JPEG(Joint Photographic Coding
Experts Group)やMPEG(Moving Picture ExpertsG
roup)に準拠した画像処理技術に代表される離散コサイ
ン変換(DCT:Discrete Cosine transform )の他
に、サブバンド、ウェーブレット、フラクタル等の波形
符号化方法がある。
おける冗長な画像情報を取り除く方法としては、動き補
償を用いた画面間予測を行い、つまり現画面の画素の画
素値を、これと前画面の画素の画素値との差分を用いて
表し、この差分信号を符号化する方法がある。
償を伴うDCT処理が行われるMPEG方式の画像符号
化方法及び画像復号化方法について簡単に説明する。こ
の画像符号化方法では、まず、入力された画像信号を、
1画面(1フレーム)を構成する複数のブロック(マク
ロブロック)の各々に対応するよう複数の画像信号に分
割し、各マクロブロックに対応する画像信号の符号化処
理を上記マクロブロック毎に行う。ここで一つのマクロ
ブロックは、上記1画面における、16×16画素から
なる画像表示領域となっている。なお、入力される画像
信号が任意のオブジェクト画像に対応するものである場
合は、該画像信号を、1フレーム中の該オブジェクト画
像に対応した表示領域(オブジェクト領域)を構成する
複数のブロック(マクロブロック)の各々に対応するよ
う分割する。
信号を、さらに8×8画素からなる画像表示領域に相当
するサブブロックに対応させて分割し、該サブブロック
毎に対応する画像信号にDCT処理を施して、各サブブ
ロックに対応するDCT係数を生成する。その後、各サ
ブブロックに対応するDCT係数を量子化して各サブブ
ロックに対応する量子化係数を生成する。このようにし
てサブブロックに対応する画像信号をDCT処理及び量
子化処理により符号化する方法は、フレーム内符号化方
法と呼ばれている。
応する量子化係数に対して逆量子化処理及び逆DCT処
理を順次施して、各マクロブロックに対応する画像信号
を再生する。なお、上記フレーム内符号化方法により画
像信号の符号化処理が施されたフレーム(いわゆるIピ
クチャー)に対応する符号化データは、独立再生可能で
あり、その復号化処理を、他のフレームに対応する画像
データを参照することなく行うことができるものであ
る。
ばれる画像信号の符号化方法がある。この符号化方法で
は、まず、ブロックマッチングをはじめとする、画面
(フレーム)上での画像の動きを検出する手法により、
符号化の対象となっている被処理フレームに時間的に隣
接する符号化処理済のフレームに対応する画像信号か
ら、符号化の対象となっている対象マクロブロックとの
間での画素値の誤差が最も小さい16×16画素からな
る領域を予測マクロブロックとして検出する。
ら予測マクロブロックの画像信号を引き算して、上記対
象マクロブロックに対応する差分信号を生成し、該差分
信号を、上記8×8画素からなるサブブロックに対応す
るよう分割する。その後、該サブブロック毎に、対応す
る差分信号にDCT処理を施してDCT係数を生成し、
さらに該DCT係数に量子化処理を施して量子化係数を
生成する。なお、このようなフレーム間符号化方法にお
ける処理は、入力される画像信号がオブジェクト画像に
対応するものである場合でも、上記と同様に行われる。
量子化係数(量子化されたDCT係数)に逆量子化処理
及び逆DCT処理を順次施して、各マクロブロックに対
応する差分信号を復元し、その後、すでに復号化処理が
施された復号化処理済フレームの画像信号から動き補償
により、復号化処理の対象となる、被処理フレームにお
ける対象マクロブロックに対応する画像信号の予測信号
を生成し、該予測信号と上記復元された差分信号とを加
算して、対象マクロブロックの画像信号を再生する。な
お、上記フレーム間符号化方法により画像信号の符号化
処理が施されたフレーム(いわゆるPピクチャやBピク
チャ)の符号化データは、独立して、つまり他のフレー
ムの画像信号を参照することなく再生できるものではな
い。
成される動画像に対応する圧縮画像データ(ビットスト
リーム)の構造について簡単に説明する。図10(a) は
1つの動画像に対応する画像データ(動画データ)を模
式的に示している。上記1つの動画像は、複数のフレー
ム(ピクチャ)からなり、上記動画データDは、上記各
フレームに対応するフレームデータP(1) 〜P(n) (n
は自然数)を含んでいる。また、図10(b) は、上記動
画データDを構成する各フレームデータP(1) 〜P(n)
に上記フレーム内符号化処理を施して得られる画面内圧
縮画像データDaの構造を示している。
ームに対応するフレーム符号化データPa(1)〜Pa(n)
と、各フレームに共通するデータからなるヘッダHaと
を含んでいる。ここでは、各フレームは、フレーム内符
号化処理が施されたIピクチャとなっている。なお、M
PEG4では、上記ヘッダHはVOL(Video Object L
ayer)と呼ばれている。
構成する各フレームデータP(1) 〜P(n) のうちの所定
のものに上記フレーム内符号化処理を、その他のものに
対してフレーム間符号化処理を施して得られる画面間圧
縮画像データDbの構造を示している。
ある。その1つは、符号化処理の対象となっている被処
理フレームの符号化処理を、その前のフレームを参照し
て行う順方向予測符号化処理である。もう1つは、符号
化処理の対象となっている被処理フレームの符号化処理
を、その前後のフレームを参照して行う双方向予測符号
化処理である。
ームに対応するフレーム符号化データPb(1)〜Pb(n)
と、各フレームに共通するデータからなるヘッダHbと
を含んでいる。ここでは、上記動画像の最初のフレーム
のみフレーム内符号化処理が施されたIピクチャとなっ
ており、その他のフレームは、上記フレーム間符号化処
理として順方向予測符号化処理が施されたPピクチャあ
るいは双方向予測符号化処理が施されたBピクチャとな
っている。
は、動画像を構成する全てのフレームに対して、他のフ
レームを参照しないフレーム内符号化処理を施して得ら
れたものであるため、符号化効率はあまり高くないが、
各フレームに対するランダムな再生(復号化)処理に適
したものとなっている。つまり、上記画面内圧縮画像デ
ータDaでは、どの画面(フレーム)からでも直ちに復
号化処理を開始して画像再生を行うことができるという
長所がある。特に、圧縮画像データの編集性(圧縮画像
データを編集する際の処理のしやすさ)は、他のフレー
ムのデータに依存しない符号化処理により得られる画面
内圧縮画像データの方が、他のフレームのデータに依存
する符号化処理により得られる画面間圧縮画像データに
比べて優れている。
動画像を構成するほぼ全てのフレームに対して、他のフ
レームを参照するフレーム間符号化処理を施して得られ
たものであるため、符号化効率は高い反面、各フレーム
に対するランダムな再生(復号化)処理に適していな
い。つまり、上記画面間圧縮画像データDbでは、Pピ
クチャあるいはBピクチャとしてのフレームから復号化
処理を開始する場合、復号化処理が開始されるフレーム
以前の独立して復号化可能なフレームまで遡って復号化
処理を施す必要がある。これは、該復号化処理が開始さ
れるフレームが他のフレームを参照して符号化処理が施
されたものであるからである。
1時間に相当する動画像の最後方の30秒間に相当する
フレーム符号化データPae(1)〜Pae(m)(mは自然
数)の再生は、その先頭のフレーム符号化データPae
(1)から直ちに行うことができる(図10(b) 参照)。
Dbでは、1時間に相当する動画像の最後方の30秒間
に相当するフレーム符号化データPbe(1)〜Pbe(m)
(mは自然数)の再生は、その先頭のフレーム符号化デ
ータPbe(1)から直ちに行うことができない(図10
(c) 参照)。つまり、このデータPbe(1)の再生は、以
前の独立して再生可能なデータ(ここでは動画像を構成
する最初のフレームに相当するフレーム符号化データP
b(1))からフレーム符号化データPbe(1)の直前のフレ
ーム符号化データまでの復号化処理が完了するまで、行
うことができない。これは、先頭のフレーム符号化デー
タPbe(1)が他のフレームを参照して符号化されたもの
であるからである。
しては、S(自然数)個のフレームをスキップする早送
再生処理を行うことができる(図11(a) 参照)。これ
は、早送再生処理における復号化の対象となるフレーム
符号化データPa(1),Pas(1)〜Pas(f)(fは自然
数)は、画面内符号化処理が施されたIピクチャに対応
するものであり、すべて、他のフレームのデータを参照
することなく独立して再生できるからである。なお、早
送再生処理とは逆の早巻戻し再生処理についても、画面
内圧縮画像データDaに対しては、上記早送再生処理と
同様に行うことができる。
しては、S(自然数)個のフレームをスキップする早送
再生処理は実質的には行うことはできない(図11(b)
参照)。これは、早送再生処理における復号化の対象と
なるフレーム符号化データPbs(1)〜Pbs(f)は、画面
間符号化処理が施されたPピクチャあるいはBピクチャ
に対応するものであるためである。つまり、上記フレー
ム符号化データPbs(1),Pbs(2),Pbs(3),・・
・,Pbs(f)の復号化処理は、該各データ以前の全ての
フレーム符号化データの復号化処理に要する待ち時間t
b1,tb2,tb3,・・・,tbfが経過した後でなければ
行うことができない。言い換えると、早送再生処理にお
ける復号化の対象となるフレーム符号化データPbs(1)
〜Pbs(f)の再生時刻は、通常の再生処理における時刻
と同一となる。
に対して早送再生処理を行っても、上記動画像に対する
早送再生画像は、フレーム符号化データPbs(1)〜Pb
s(f)に対する再生静止画像が一定時間毎に順次表示され
るものとなってしまう。また、早送再生処理とは逆の早
巻戻し再生処理については、画面間圧縮画像データDb
に対しては行うことができない。これは、画面間圧縮画
像データDbでは、全てのフレーム符号化データに対す
る復号化処理が完了した後でなければ、最後のフレーム
に対するフレーム符号化データを再生することができな
いためである。
ッダHa,Hbには、該圧縮画像データが独立再生に適
したものであるか否かを示す識別フラグ(独立再生適性
フラグ)を含んでいる。そこで、圧縮画像データにおけ
る符号化効率と早送再生処理等に対する適性との間での
トレードオフの課題を解決するために、以下のような対
応が取られている。
に、画像データの記憶媒体Mには、1つの動画像に対応
する圧縮画像データとして、早送再生処理に適した画面
内圧縮画像データDaと、符号化効率の高い,つまり高
画質の再生画像が得られる画面間圧縮画像データDbの
両方を格納しておくというものである。なお図12中、
D1〜Dkは、それぞれヘッダH1〜Hkを有する他の
動画像に対応する圧縮画像データである。ここでは、上
記画面内圧縮画像データDaのヘッダHaには、該デー
タDaが独立再生に対する適性が大きいことを示す独立
再生適性フラグが含まれている。また画面間圧縮画像デ
ータDbのヘッダHbには、該データDbが独立再生に
対する適性が小さいことを示す独立再生適性フラグが含
まれている。
各圧縮画像データDa及びDbのヘッダHa,Hbにお
ける独立再生適性フラグに基づいて、上記データ記憶媒
体Mからは1つの動画像に対応する圧縮画像データとし
て画面内圧縮符号化データDaが読み出される。一方、
通常再生処理の場合には、上記データ記憶媒体Mからは
上記画面間圧縮画像データDbが読み出される。
ータDb中に、Iピクチャに対応するフレーム符号化デ
ータを、通常の間隔に比べて短い間隔で複数挿入すると
いうものである。通常は、圧縮画像データでは、0.5
秒間に再生されるフレームのうち2枚のフレームがIピ
クチャに対応するものとなるよう、Iピクチャに対応す
るフレーム符号化データが挿入されている。この画面間
圧縮画像データDbには、該データDbが独立再生に対
する適性が大きいことを示す独立再生適性フラグが含ま
れている。この場合は、早送再生処理は、フレーム符号
化データがIピクチャに対応するものであること示す、
各フレーム毎に付与されているピクチャタイプフラグ
(図示せず)に基づいて、Iピクチャに対応するフレー
ム符号化データのみを復号化することにより実現するこ
とができる。
応するフレーム符号化データであっても独立再生可能な
ものがあるため、このようなフレーム符号化データに
は、独立再生に適していることを示す独立再生適性フラ
グを付与するというものである。つまり、画面間圧縮画
像データDbを構成するPピクチャに対応するフレーム
符号化データには、ピクチャタイプフラグによりPピク
チャに対応するものであることが示されているものであ
っても、Iピクチャに対応するフレーム符号化データと
同様、他のフレームの画像データを参照せずに符号化さ
れたものがある。このような特定のPピクチャに対応す
るフレーム符号化データは独立して再生可能である。従
って、このような特定のPピクチャに対応するフレーム
符号化データに、独立再生に適していることを示す独立
再生適性フラグを付与することにより、早送再生処理
は、ピクチャタイプフラグ及び独立再生適性フラグ(図
示せず)に基づいて、Iピクチャ及び特定のPピクチャ
に対応するフレーム符号化データのみを復号化すること
により実現することができる。
るフレーム符号化データに独立再生適性フラグを付与し
た構造の画面間圧縮画像データを示している。この画面
間圧縮画像データDcは、上記独立再生適性フラグを含
むヘッダHc1,Hc2,・・・,Hcfを、特定のPピクチ
ャ(図中P′で表示)に対応するフレーム符号化データ
Pcs(1)〜Pcs(f)の直前に挿入したデータ構造となっ
ている。なお、Hcは上記画面間圧縮画像データDcの
ヘッダ、Pc(1)〜Pc(n)は各フレームに対応するフレー
ム符号化データである。
おけるヘッダの構成について図13を用いて説明する。
なお、図13では、説明を簡単にするため、圧縮画像デ
ータDを、画面内圧縮符号化データDaと画面内圧縮符
号化データDbを区別せずに示している。上記圧縮符号
化データDでは、上述したように、その先頭部分の、各
フレームに共通なデータを含むヘッダHとこれに続くフ
レーム符号化データPとから構成されている。そして、
上記ヘッダHには、1つの動画像の圧縮画像データに対
応する同期信号Hsdと、各フレームに共通なデータH
cdと、上記独立再生適性フラグHfdと、これらのデ
ータを整列するための整列データHadとが含まれてい
る。
像データは、該動画像を構成するすべてのフレームに対
応するフレーム符号化データが独立再生可能かどうかを
示すための情報(独立再生適性フラグ)を有している。
例えば、1つの動画像を構成するすべてのフレームに対
応するフレーム符号化データが独立再生可能である場合
には、上記圧縮画像データに対する独立再生適性フラグ
は、圧縮画像データについて独立再生の適性が大きいこ
とを示す値となっている。一方、1つの動画像に含まれ
る独立再生可能であるフレーム符号化データが少ない場
合には、上記圧縮画像データに対する独立再生適性フラ
グは、圧縮画像データについて独立再生の適性が小さい
ことを示す値となっている。そしてこの独立再生適性フ
ラグは、圧縮画像データの先頭に位置する共通データを
含むヘッダ内に記述されいる。
ータを含むヘッダ内の具体的なデータ配列を、表1ない
し表3を用いて説明する。なお、これらの表1〜表3に
記載されているデータは、上記ヘッダ内に伝送順に連続
して配列されている。上記ヘッダ内の先頭には、動画の
開始を示す同期信号902が配置されており、この同期
信号902は一意的な32ビットの固定長符号により表
されている。またこの同期信号902に続いて、各フレ
ームに共通する種々の共通データ903〜913が配置
されている。これらの共通データ903〜913には、
固定長符号により表されるデータ903〜909及び9
11〜913の他に、可変長符号により表されるデータ
910が含まれている。
に続いて、独立再生適性フラグ914及び整列データ9
15が順次配置されている。この独立再生適性フラグ9
14は、上述したように、圧縮画像データにおける各フ
レームに対応するフレーム符号化データがランダムに独
立して再生可能であるか否かを示すものである。その値
が「1」である独立再生適性フラグは、上記動画像を構
成するフレームのフレーム符号化データがすべて独立し
て再生可能であることを示す。一方その値が「0」であ
る独立再生可能フラグは、上記動画像に対応する圧縮画
像データに、独立再生が不可能であるフレーム符号化デ
ータが多く含まれていることを示す。また、上記整列デ
ータ915は、上記同期信号902から上記独立再生適
性フラグ914までのデータを整列するためのものであ
る。
実際の動画像の各フレームに対応する画像データを符号
化して得られるフレーム符号化データに関するデータ9
16及びデータ917が配置されている。ただし、これ
らのデータ916及び917については、実際にはMP
EG1,2,4等におけるDCT係数や量子化ステップ
等の具体的データが含まれるが、ここでは、これらの具
体的データを示さずに1つのデータグループとして示し
ている。
は、1つの動画像に対応する圧縮画像データの先頭部分
に必ず置く必要がある。ただし、独立再生不可能なフレ
ーム符号化データを含む画面間圧縮画像データであって
も、独立再生可能なフレーム符号化データ(例えばIピ
クチャに対応するフレーム符号化データ)が一定周期で
繰り返し配列されているものでは、上記独立再生適性フ
ラグに代えて独立再生可能フラグを含む共通データを周
期的に挿入することは有効である。この独立再生可能フ
ラグは、対応するフレーム符号化データが他のフレーム
のデータを参照せずに独立して再生可能か否かを示すも
のである。つまり、このように独立再生可能フラグを含
む共通データが周期的に挿入された画面間圧縮画像デー
タに対しては、Iピクチャに対応する独立再生可能なフ
レーム符号化データを選択的に復号化して早送再生処理
を行うことができる。
ータに対する早送再生処理や早巻戻再生処理の際には、
圧縮画像データからフレーム符号化データをランダムに
選択して復号化処理を行うため、1つの動画像に対応す
る圧縮画像データが早送再生処理等に適したものである
か否か(独立再生の適性)、あるいは圧縮画像データに
おけるフレーム符号化データが独立して再生可能なもの
であるか否か(独立再生の可否)を素早く判定する必要
がある。しかしながら、従来の圧縮画像データあるいは
フレーム符号化データに付与されるヘッダからは、これ
らのデータの独立再生の適性や独立再生の可否を素早く
検知することができないという問題があった。
の適性等は、上記共通データを含むヘッダにおける独立
再生適性フラグ等(表1〜表3に示すデータ914)を
抽出して解析すれば判定することができる。
おける独立再生適性フラグ914の値が「1」かどうか
を調べるには、該ヘッダにおけるこのフラグ914の前
に位置する共通データ903〜913をすべて抽出し、
該共通データを解釈しながらその分析を行わないと、ヘ
ッダに対するデータ解析処理が上記独立再生適性フラグ
914に対する解析処理には到らない。例えば、共通デ
ータ903aの値が「1」であるかどうかを調べてから
でないと、共通データ903b及び903cが存在する
かどうかがわからない。
に付与されているヘッダでは、該圧縮画像データの独立
再生の適性を示す独立再生適性フラグの前に、動画の開
始を示す同期信号902やフレーム符号化データに対す
る共通データ903〜913等の多数のデータが配置さ
れている。また、これらの共通データのうちには、スイ
ッチ的な働きをするデータ,つまりそのデータの値によ
って後のデータ処理が異なるものとなるようなデータも
多くある。このため、上記ヘッダにおけるデータの解析
処理を開始してから、上記独立再生適性フラグの解析処
理が行われるまでにかなりの時間を要してしまうという
問題があった。
ためになされたもので、1つの動画像に対応する圧縮画
像データに対するランダムな独立再生の適正を短時間で
検出することができる復号化処理を行う画像処理方法を
得ることを目的とする。
係る画像処理方法は、複数のフレームからなる画像に対
応した画像データを圧縮符号化して得られる圧縮画像デ
ータを復号化し、前記画像に対応した再生画像データを
生成する画像処理方法であって、前記圧縮符号化して得
られた圧縮画像データを受信するステップと、前記圧縮
符号化して得られた圧縮画像データを復号化するステッ
プとを有し、前記圧縮符号化された圧縮画像データは、
該圧縮画像データ中のすべてのフレームが他のフレーム
を参照しない圧縮画像符号化を行ったフレームであるこ
とを示す識別フラグを含み、前記識別フラグは前記圧縮
画像データの先頭に位置する固定長符号データの直後に
加えているものである。
は、請求項1記載の画像処理方法において、前記識別フ
ラグの直前に位置する固定長符号データを、前記圧縮画
像データの先頭を示す同期信号としたものである。
て説明する。 (実施の形態1)本発明の実施の形態1による画像伝送
方法は、複数の画面(フレーム)からなる動画像に対応
するデジタル画像データ(以下単に動画データともい
う。)を圧縮符号化して得られる圧縮画像データを伝送
する方法である。なお、本実施の形態では、上記デジタ
ル画像データは、輝度信号と色差信号を含むデジタル画
像信号により表されるデータであるとする。また、この
デジタル画像信号は、従来の長方形形状の画像空間(表
示画面)における画像に対応する画像信号であっても、
上記表示画面における、物体(任意形状の画像)を含む
オブジェクト領域(VOP:Video Object Plane)に対
応する画像信号であってもよい。
説明するための図であり、図1(a)は特に圧縮画像デー
タのヘッダ部分のデータ構造を示している。上記圧縮画
像データDvは、各フレームに対応するフレーム符号化
データDpと、該フレーム符号化データDpの前に付加
された、該データDpの属性を示すヘッダHvを含んで
いる。
は、動画像の各フレームに対応する画像データを圧縮符
号化して得られるものである。また上記ヘッダHvは、
上記圧縮画像データDvの開始を示す同期信号Hsdと、
上記圧縮画像データDvがランダム再生処理に適してい
るか否かを示す識別フラグ(RAフラグ)Hfdと、各フ
レームに共通する共通データHcdと、上記同期信号Hs
d,識別フラグHfd,共通データHcdを整列するための
整列データHadとを含んでいる。なお、上記ランダム再
生処理は、任意のフレームに対応するフレーム符号化デ
ータをランダムに選択して再生する処理である。また、
上記デジタル画像データに対応する圧縮符号化処理に
は、従来技術においても説明したように2種類の処理,
つまりフレーム内符号化処理とフレーム間符号化処理が
ある。
べてのフレームに対応するフレームデータP(1) 〜P
(n) (図10(a) 参照)に対してフレーム内符号化処理
を施して得られる第1の圧縮画像データDvaは、上記
ランダム再生処理に適したデータである。従って、この
第1の圧縮画像データDvaにおけるヘッダHvaで
は、上記識別フラグHfdの値は、この圧縮画像データD
vaがランダム再生処理に適していることを示す値
「1」となっている。
画データDの先頭フレームに対応するフレームデータP
(1) に対してフレーム内符号化処理を施し、それ以降の
フレームに対応するフレームデータP(2) 〜P(n) に対
してフレーム間符号化処理を施して得られる第2の圧縮
画像データDvbは、上記ランダム再生処理に適してい
ないデータである。従って、この第2の圧縮画像データ
DvbにおけるヘッダHvbでは、上記識別フラグHfd
の値は、この圧縮画像データDvbがランダム再生処理
に適していないことを示す値「0」となっている。
では、上記圧縮画像データを構成する、上記各画面に共
通な共通データを含むヘッダを伝送し、続いて、上記圧
縮画像データを構成する、上記各フレームに対応する圧
縮画面データが順次伝送される。上記ヘッダHvの伝送
処理では、まず、上記圧縮画像データの先頭位置を示す
同期信号Hsdが伝送され、続いて上記圧縮画像データが
ランダム再生処理に適したものであるか否かを示す識別
フラグHfdが伝送される。その後、上記共通データHcd
と整列データHadが順次伝送される。
理方法について説明する。この画像処理方法は、上記デ
ジタル画像データD(図10(a) 参照)に圧縮符号化処
理を施して、上記圧縮画像データDvとして、第1の圧
縮画像データDva及び第2の圧縮画像データDvbの
一方を生成する符号化方法である。
法を説明するための図であり、該画像処理方法による符
号化処理のフローを示している。まず、符号化処理が開
始されると(ステップ101)、複数枚の入力画像(フ
レーム)からなるデジタル動画に対応する圧縮画像デー
タDvの開始を示すシーケンス同期信号Hsdが生成され
る(ステップ102)。ここでは、該同期信号Hsdには
一例として32ビットの一意的な符号を用いている。
てのフレームに対し、符号化の対象となる被処理フレー
ム以外のフレームを参照しないで圧縮符号化すべきかど
うかを示す識別フラグHfdの符号が生成される(ステッ
プ103)。このステップ103では、デジタル動画に
おけるすべてのフレームに対して他のフレームを参照し
ない圧縮符号化処理を施すときは、この識別フラグHfd
の値が「1」とされ、そうでないときは「0」とされ
る。その後に、再生側で圧縮画像データDvを再生する
ときに必要となる各フレームに共通する共通データ及び
整列データ等の符号が生成される(ステップ104)。
のデータ(フレームデータ)を順次圧縮符号化する処理
が行われる。つまり、第1のフレームに対応するフレー
ムデータP(1) が入力されると(ステップ105)、上
記識別フラグHfdの値に従って、入力されたフレームデ
ータの圧縮符号化処理が行われて、フレーム符号化デー
タDpが生成される(ステップ106)。
化処理について簡単に説明する。上記識別フラグHfdの
値が「1」であるときには、動画データDを構成するす
べてのフレームデータP(1) 〜P(n) に対してフレーム
内符号化処理が施される。具体的には本実施の形態で
は、各フレームの画像データは1画面(1フレーム)を
構成する複数のマクロブロック(16×16画素からな
る画像空間)に対応するよう分割される。さらに、各マ
クロブロックに対応する画像データは、8×8画素から
なる画像空間に相当するサブブロックに対応するよう分
割される。そして、該サブブロック毎に対応する画像デ
ータはDCT処理が施されて各サブブロックに対応する
DCT係数に変換される。その後、各サブブロックに対
応するDCT係数が量子化されて各サブブロックに対応
する量子化係数が生成される。最後に、量子化係数が可
変長符号に変換される。
るすべてのマクロブロックに対して行われてフレーム符
号化データが出力される。一方、識別フラグHfdが
「0」のときには、動画データDを構成する所定のフレ
ームデータP(1) に対してフレーム内符号化処理が施さ
れ、所定のフレームデータP(1) 以外のフレームデータ
P(2) 〜P(n) に対しては、フレーム間符号化処理が施
される。
説明する。まず、ブロックマッチングをはじめとする、
画面(フレーム)上での画像の動きを検出する手法によ
り予測マクロブロックが検出される。つまり、符号化の
対象となっている被処理フレームに時間的に隣接する符
号化処理済フレームに対応する画像データから、符号化
の対象となっている対象マクロブロックとの間での画素
値の誤差が最も小さい16×16画素からなる領域が上
記予測マクロブロックとして検出される。
から上記予測マクロブロックの画像データが引き算され
て、上記対象マクロブロックに対応する差分データが生
成される。さらにこの差分データが、上記8×8画素か
らなるサブブロックに対応するよう分割される。その
後、該サブブロック毎に、対応する差分データにDCT
処理が施されてDCT係数が生成される。さらに該DC
T係数に量子化処理が施されて量子化係数が生成され
る。最後に、量子化係数が可変長符号に変換される。
るすべてのマクロブロックに対して行われてフレーム符
号化データが出力される。そして、上記ステップ106
における符号化処理の後、入力されたフレームデータが
デジタル動画を構成する最後のフレームに対応するもの
か否かが判定される(ステップ107)。この判定の結
果、入力フレームデータが最後のフレームに対応するも
のでなければ、上記ステップ106での符号化処理が再
度行われ、入力フレームデータが最後のフレームに対応
するものであれば、上記動画データに対する符号化処理
が終了する(ステップ108)。
に示すランダム再生処理に適した圧縮画像データDva
あるいは図1(c) に示すランダム再生処理に適さない圧
縮画像データDvbが生成される。このような圧縮画像
データは、通信回線を介して復号化装置側に伝送された
り、記録媒体に保存することにより復号化装置側へ供給
したりされる。
タの構造,特にヘッダにおけるデータ配列の一例を(表
4)(表5)(表6)に示す。なお、これらの表では、
図1(a) に示す圧縮画像データDvの構造が示されてい
る。つまりこれらの表では、図1(b) に示すランダム再
生処理に適した圧縮画像データDvaと、図1(c) に示
すランダム再生処理に適さない圧縮画像データDvbと
を区別していない。
るデータは、上記ヘッダ内に伝送順に連続して配列され
ている。上記ヘッダ内の先頭には、動画の開始を示す同
期信号802が配置されており、この同期信号802は
一意的な32ビットの固定長符号により表されている。
また、この同期信号802に続いて、1ビットの識別フ
ラグHfdに相当するデータ814が配置されている。こ
の識別フラグHfdに相当するデータ814に続いて、各
フレームに共通する種々の共通データ803〜813が
配置されている。これらの共通データ803〜813に
は、固定長符号により表されるデータ803〜809及
び811〜813の他に、可変長符号により表されるデ
ータ810が含まれている。また、上記共通データに続
く整列データ815は、上記同期信号802,識別フラ
グ符号814,及び共通データ803〜813までのデ
ータを整列するためのものである。
実際の動画像の各フレームに対応する画像データを、上
記フレーム内符号化方法あるいはフレーム間符号化方法
により符号化して得られるフレーム符号化データに関す
るデータ816及びデータ817が配置されている。た
だし、これらのデータ816及び817については、実
際にはMPEG1,2,4等におけるDCT係数や量子
化ステップ等の具体的データが含まれるが、ここでは、
これらの具体的データを示さずに1つのデータグループ
として示している。
タ814は、シーケンス同期信号(データ802)の直
後に置いているが、当該シーケンス同期信号を示すデー
タより所定のNビットあと、例えばデータ803の後に
おいてもよい。好ましくは、判定条件を伴うデータ(固
定長符号データ)や可変長符号データの前に置いたほう
がよい。いずれの場合にしても、共通データの先頭に近
いところに置くのが効果的である。
る圧縮符号化処理を行う画像処理装置(画像符号化装
置)について説明する。図3は、この実施の形態1によ
る画像符号化装置を説明するためのブロック図である。
この画像符号化装置100aは、複数のフレームからな
る動画像に対応するデジタル画像データ(動画データ)
を圧縮符号化して圧縮画像データを生成する装置であ
る。
レームに対応する対象フレームデータに基づいてその予
測フレームデータ420を生成する予測データ生成器4
06と、上記対象フレームデータ416と予測フレーム
データ420の差分値としての差分フレームデータを出
力する加算器402とを有している。
加算器の出力データ421を圧縮して圧縮データ423
を生成するデータ圧縮器403と、該データ圧縮器から
の圧縮データ423に対して可変長符号化処理を施す可
変長符号化器414とを有している。ここで上記データ
圧縮器403は、上記加算器402の出力421にDC
T処理を施す離散コサイン変換器(DCT器)404
と、該DCT器404の出力422を量子化して上記圧
縮データとして出力する量子化器405とから構成され
ている。
第1の入力端子401に入力される動画データ416
は、第1のスイッチ434aを介して上記予測データ生
成器406に供給され、上記予測フレームデータ420
は第2のスイッチ434bを介して上記加算器402に
供給されるようになっている。また、上記データ圧縮器
403から出力される圧縮データ423は第3のスイッ
チ434cを介して上記予測データ生成器406に供給
され、上記予測データ生成器406で生成された動き情
報(動きベクトル)418は第4のスイッチ434dを
介して上記可変長符号化器414に出力されるようにな
っている。
上記デジタル画像データに基づいて、各画面に共通する
共通データを含むヘッダ情報436を生成して上記可変
長符号化器414に出力するとともに、外部からの制御
信号435に基づいて、上記スイッチ434a〜434
dを制御信号437a〜437dにより開閉制御する制
御器433を有している。ここで、上記外部からの制御
信号435は、上記圧縮画像データを、任意の画面に対
応する圧縮画面データを選択して再生するランダム再生
処理に適したものとするか否かを示す識別フラグHfdを
含むものである。
記ヘッダ情報436,動き情報418,及び圧縮データ
423に可変長符号化処理を施して、上記動画像に対応
する圧縮画像データDvとしてのビットストリーム43
1を出力端子415に出力する構成となっている。ま
た、上記可変長符号化器414は、上記ヘッダ情報43
6に基づいてヘッダHvを出力する際、識別フラグHfd
に対応する符号が、ヘッダの先頭位置から上記識別フラ
グ符号までの間には固定長符号データの符号のみが介在
するよう出力する構成となっている。
的な構成について簡単に説明する。上記予測データ生成
器406は、上記データ圧縮器403からの圧縮データ
423を第3のスイッチ434cを介して受け、該圧縮
データ423に伸長処理を施して伸長データ426を出
力するデータ伸長器407と、該伸長データ426を上
記予測フレームデータ420と加算して再生データ42
7を出力する第2の加算器409とを有している。ここ
で、上記データ伸長器407は、上記圧縮データ423
を逆量子化する逆量子化器407aと、該逆量子化器4
07aの出力425に対して、周波数領域のデータを空
間領域のデータに変換する逆DCT処理を施して上記伸
長データ426を出力するIDCT器407bとから構
成されている。
記第2の加算器409の出力(再生データ)427を、
次処理フレームに対応する参照画像データとして格納す
るフレームメモリ410を有している。このフレームメ
モリ410は、外部からの読出しアドレス信号428に
基づいて格納データを出力する構成となっている。
入力されるデジタル画像データ416に基づいて、現処
理フレームの対象ブロックに対応する動きベクトルMV
を求めて出力する動き検出器411と、該動き検出器1
14からの動きベクトルMV418に基づいて上記フレ
ームメモリ410に対する読出しアドレス信号428を
発生するアドレス生成器412と、上記フレームメモリ
410における、該読出しアドレス信号428により指
定された領域のデータを取得して上記予測フレームデー
タ420として出力する予測信号取得器413とを有し
ている。
401にはデジタル画像データが入力され、一方第2入
力端子432には上記識別フラグHfdの情報(フラグ情
報)435が入力される。すると、フラグ情報435に
基づいて制御器433では、制御信号437a 〜437
dが生成され、上記各スイッチ434a〜434dが開
閉制御される。ここで上記制御信号437a〜437d
は、同一の制御信号である。
vをランダム再生処理に適したものすることを示してい
る場合(つまり上記識別フラグHfdの値が「1」の場
合)、スイッチ434a〜434dは制御器433から
の制御信号437a 〜437dにより開かれる。これに
より入力されるデジタル画像データに対しては、すべて
のフレームに対応するフレームデータに対してフレーム
内符号化処理が施されることとなる。
02をそのまま通過してデータ圧縮器403に入力さ
れ、該データ圧縮器403にてMPEGに対応したデー
タ圧縮処理(DCT処理と量子化処理)が施される。該
データ圧縮器403からの圧縮データ(量子化係数)4
23は可変長符号化器414にて可変長符号に変換され
る。このようにして各フレームに対応するフレーム符号
化データPa(1)〜Pa(n)が生成される。またこのとき、
上記可変長符号化器414では、シーケンス同期信号
(同期信号Hsd)、識別フラグHfd1 (値=1)、その
他の共通データHcd及び整列データHad等が符号に変換
されて、ヘッダHvaが形成される。このとき該ヘッダ
Hvaは、上記同期信号Hsd,識別フラグHfd1 ,共通
データHcd,及び整列データHadがこの順序で伝送され
るよう形成される。そして、ヘッダHvaが付加された
フレーム符号化データPa(1)〜Pa(n)が圧縮画像データ
Dvaとして上記可変長符号化器414から出力され
る。
ータDvをランダム再生処理に適していないものするこ
とを示している場合(つまり上記識別フラグHfdの値が
「0」の場合)、スイッチ434a〜434dは制御器
433からの制御信号437a 〜437dにより開閉制
御される。これにより、例えば、入力されるデジタル画
像データに対しては、最初のフレームに対応するフレー
ムデータP(1) に対してはフレーム内符号化処理が施さ
れ、それ以降のフレームに対応するフレームデータP
(2) 〜P(n) に対しては、フレーム間符号化処理が施さ
れることとなる。
ものと同一であるので、以下にはフレーム間符号化処理
について説明する。上記スイッチ434a〜434dが
制御器433からの制御信号437a 〜437dにより
閉じられると、入力されるデジタル画像データに対して
は、フレーム間符号化処理が施されることとなる。
すでに符号化処理が施されたフレームのデータに基づい
て、被処理フレームに対応する予測データ420が生成
される。すると、第1の加算器402にて被処理フレー
ムに対応するフレームデータ416から上記予測フレー
ムデータ420が引き算されて差分フレームデータ42
1が生成される。この差分フレームデータ421は、上
記データ圧縮器403にて、DCT器404により周波
数領域のデータ422に変換され、さらに量子化器40
5により量子化係数に変換されて、圧縮データ423と
して可変長符号化器414に出力される。可変長符号化
器414では、この圧縮データ(量子化係数)423が
可変長符号に変換されてフレーム符号化データPb(2)〜
Pb(n)が生成される。
イッチ434cを介して予測データ生成器406に入力
される。するとこの圧縮データ(量子化係数)423
は、データ伸長器407にて、逆量子化器407aによ
り周波数領域のデータ425に逆変換され、さらにこの
データ425は逆IDCT器407bにより空間領域の
データ426に変換され、復元データとして出力され
る。
データ426は上記予測データ420と加算されて再生
データ427として出力される。この再生データ427
は、次のフレームのデータを符号化するための参照デー
タとしてフレームメモリ410に格納される。
力されるデジタル画像データ416に基づいて、ブロッ
クマッチング等の方法によりフレーム間での画像の動き
情報が検出され、動きベクトル418として上記アドレ
ス生成器412に出力される。このアドレス生成器41
2では、上記動きベクトル418に基づいてフレームメ
モリ410におけるメモリ領域を指定するアドレス信号
428が生成される。すると、予測信号取得器413に
より、このアドレス信号428に基づいて指定されたフ
レームメモリ410のメモリ領域のデータが予測データ
420として取得されて上記各加算器に出力される。ま
た上記動きベクトル418は上記第4のスイッチ434
dを介して上記可変長符号化器414に出力され、該可
変長符号化器414にて可変長符号に変換される。
ーム符号化データPb(1)〜Pb(n)が生成される。またこ
のとき、上記可変長符号化器414では、シーケンス同
期信号(同期信号Hsd)、識別フラグHfd2 (値=
0)、その他の共通データHcd及び整列データHad等が
符号に変換されて、ヘッダHvbが形成される。なお該
ヘッダHvbは、上記同期信号Hsd,識別フラグHfd2
,共通データHcd,及び整列データHadがこの順序で
伝送されるよう形成される。そして、ヘッダHvbが付
加されたフレーム符号化データPb(1)〜Pb(n)が圧縮画
像データDvbとして上記可変長符号化器414から出
力される。
画像に対応するデジタル画像データに圧縮符号化処理を
施して圧縮画像データを生成し、その際、この圧縮画像
データが任意の画面に対するランダムな独立再生に適し
たものであるか否かを示す識別フラグを、ヘッダの先頭
に位置する同期信号Hsdの次に配置したので、1つの動
画像に対応する圧縮画像データに付与されているヘッダ
の解析処理の際には上記識別フラグの解析を素早く行う
ことができ、該圧縮画像データに対するランダムな独立
再生の適性を短時間で検知することができる。
ータDvにおけるヘッダHvのデータ構造として、圧縮
画像データに対するランダム再生処理の適性を示す識別
フラグを、ヘッダ内の同期信号Hsdの次に配置したもの
を示したが、上記ヘッダのデータ構造はこれに限るもの
てはない。例えば、上記ヘッダのデータ構造は、図4に
示すヘッダHvmのように、同期信号Hsdの後に固定長符
号からなる第1の共通データHcd1 を配置し、その次に
上記識別フラグHfdを配置し、その後に可変長符号から
なる第2の共通データHcd2 及び整列データHadを順次
配置した構造としてもよい。
は、上記実施の形態1の変形例による画像伝送方法及び
画像処理方法を説明するための図である。図5は上記実
施の形態1の変形例による画像伝送方法を説明するため
の図である。図5(a) は、ランダム再生処理に適した第
1の圧縮画像データDvcを示し、図5(b) はランダム
再生処理に適していない第2の圧縮画像データDvdを
示している。
データDのすべてのフレームに対応するフレームデータ
P(1) 〜P(n) (図10(a) 参照)に対してフレーム内
符号化処理を施して得られるものである。そしてこの圧
縮画像データDvcでは、各フレームに対応するフレー
ム符号化データPa(1)〜Pa(n)の前にフレームヘッダ
(VOL)Hvc(1)〜Hvc(n)が付与されている。ま
た、各フレームヘッダHvc(1)〜Hvc(n)には、対応す
るフレーム符号化データPa(1)〜Pa(n)がランダム再生
処理の可能なものであるか否かを示す独立再生可能フラ
グHfd1 が含まれている。
符号化データPa(1)〜Pa(n)は、フレーム内符号化処理
により得られたものであるため、上記各ヘッダHvc(1)
〜Hvc(n)の独立再生可能フラグHfd1 の値は、各フレ
ーム符号化データがランダム再生処理が可能であること
を示す値「1」となっている。
vc(n)では、同期信号Hsd,独立再生可能フラグHfd1
,共通データHcd,及び整列データHadが、図1に示
す実施の形態1の圧縮画像データDvにおけるヘッダH
vと同様、この順に配列されている。またここでは、図
示していないが、上記圧縮画像データDvcには、実施
の形態1と同様、この圧縮画像データDvcがランダム
再生処理に適したものであることを示す識別フラグHfd
を含む、圧縮画像デーダDvc全体に対応するヘッダが
付与されている。
は、動画データDの所定のフレームに対応するフレーム
データに対してフレーム内符号化処理を施し、その他の
フレームに対してフレーム間符号化処理を施して得られ
るものである。この圧縮画像データDvdにおいても、
上記圧縮画像データDvcと同様、各フレームに対応す
るフレーム符号化データPd(1),…,Pd(r),…,Pd
(n)の前にフレームヘッダ(VOL)Hvd(1),…,H
vd(r),…,Hvd(n)が付与されている。また、各フレ
ームヘッダHvd(1),…,Hvd(r),…,Hvd(n)に
は、対応するフレーム符号化データPd(1),…,Pd
(r),…,Pd(n)がランダム再生処理の可能なものであ
るか否かを示す独立再生可能フラグHfd1 あるいはHf
d0が含まれている。
(1),Pd(r)は、フレーム内符号化処理により得られ
たものであるため、上記フレームヘッダHvd(1) ,H
vd(r)の独立再生可能フラグHfd1 の値は、該フレーム
符号化データPd(1),Pd(r)がランダム再生処理が可能
であることを示す値「1」となっている。一方、上記以
外のフレーム符号化データPd(2),Pd(3) ,Pd(4),
…,Pd(n-1) ,Pd(n)は、フレーム間符号化処理によ
り得られたものであるため、上記フレームヘッダHvd
(2) ,Hvd(3),Hvd(4) ,…,Hvd(n-1) ,Hv
d(n)の独立再生可能フラグHfd0 の値は、これらのフレ
ーム符号化データPd(2),Pd(3) ,Pd(4), …,Pd
(n-1) ,Pd(n)がランダム再生処理が可能でないこと
を示す値「0」となっている。
(1),…,Hvd(r),…,Hvd(n)では、同期信号Hs
d,独立再生可能フラグHfd1 あるいはHfd0 ,共通デ
ータHcd,及び整列データHadが、図1に示す実施の形
態1の圧縮画像データDvにおけるヘッダHvと同様、
この順に配列されている。またここでは、図示していな
いが、上記圧縮画像データDvdには、実施の形態1と
同様、この圧縮画像データDvdがランダム再生処理に
適したものでないことを示す識別フラグHfdを含む、圧
縮画像デーダDvd全体に対応するヘッダが付与されて
いる。
伝送方法では、上記圧縮画像データ全体に対応するヘッ
ダを伝送し、続いて、上記圧縮画像データを構成する、
上記各フレームに対応する圧縮画面データ(フレーム符
号化データ)が、各フレームに対応するフレームヘッダ
とともに順次伝送される。このとき圧縮画像データ全体
に対応するヘッダ、あるいは各フレームヘッダHvcあ
るいはHvdの伝送処理では、まず、上記圧縮画像デー
タの先頭位置を示す同期信号Hsdが伝送され、続いて識
別フラグHfdあるいは独立再生可能フラグHfd1 ,Hfd
0 が伝送される。その後、上記共通データHcdと整列デ
ータHadが順次伝送される。
る画像処理方法について説明する。図6は、上記実施の
形態1の変形例による画像処理方法を説明するための図
であり、この画像処理方法は、図2に示す実施の形態1
の画像処理方法を拡張したものである。すなわち、この
変形例の画像処理方法は、図2に示す実施の形態1の画
像処理方法に含まれるステップ105〜ステップ107
の処理を、図6に示すステップ205,ステップ20
9,ステップ210,ステップ207の処理に変更した
ものである。従って、この変形例の画像処理方法に含ま
れる他のステップ201〜204,208の処理は、実
施の形態1の画像処理方法に含まれるステップ101〜
104,108の処理と全く同一である。
されると(ステップ201)、複数枚の入力画像(フレ
ーム)からなるデジタル動画に対応する圧縮画像データ
Dvの開始を示すシーケンス同期信号Hsdが生成される
(ステップ202)。ここでは、該同期信号Hsdには一
例として32ビットの一意的な符号を用いている。
てのフレームに対し、符号化の対象となる被処理フレー
ム以外のフレームを参照しないで圧縮符号化すべきかど
うかを示す識別フラグHfdの符号が生成される(ステッ
プ203)。このステップ203では、デジタル動画に
おけるすべてのフレームに対して他のフレームを参照し
ない圧縮符号化処理を施すときは、この識別フラグHfd
の値が「1」とされ、そうでないときは「0」とされ
る。
再生するときに必要となる各フレームに共通する共通デ
ータ及び整列データ等の符号が生成される(ステップ2
04)。そして、上記動画像を構成する各フレームのデ
ータ(フレームデータ)を順次圧縮符号化する処理がス
テップ205,209,210,207にて行われる。
ると(ステップ205)、まず各フレームに対応するフ
レーム同期信号が生成される(ステップ209)。この
フレーム同期信号は、ステップ202のシーケンス同期
信号とは異なる、各フレームの開始を示す一意的な符号
である。次いで被処理対象となるフレームに対応するフ
レーム符号化データが独立再生可能なものか否かを示す
独立再生可能フラグが生成される(ステップ210)。
そして、上記識別フラグHfd及び独立再生可能フラグの
値に従って、入力されたフレームデータの圧縮符号化処
理が行われて、フレーム符号化データが生成される(ス
テップ206)。
な符号化処理は、上記実施の形態1の画像処理方法にお
けるステップ106の処理と全く同一である。つまり、
上記識別フラグHfdの値が「1」であるときには、動画
データDを構成するすべてのフレームデータP(1) 〜P
(n) に対してフレーム内符号化処理が施される。一方、
識別フラグHfdが「0」のときには、独立再生可能フラ
グに応じて、動画データDを構成する所定のフレームデ
ータに対してフレーム内符号化処理が施され、所定のフ
レームデータ以外のフレームデータに対しては、フレー
ム間符号化処理が施される。
化処理の後、入力されたフレームデータがデジタル動画
を構成する最後のフレームに対応するものか否かが判定
される(ステップ207)。この判定の結果、入力フレ
ームデータが最後のフレームに対応するものでなけれ
ば、上記ステップ209でのフレーム同期信号の生成,
ステップ210での独立再生可能フラグの生成,及びス
テップ206での符号化処理が再度行われる。また入力
フレームデータが最後のフレームに対応するものであれ
ば、上記動画データに対する符号化処理が終了する(ス
テップ208)。
に示すランダム再生処理に適した圧縮画像データDvc
あるいは図5(d) に示すランダム再生処理に適さないが
符号化効率の高い圧縮画像データDvdが生成される。
このような圧縮画像データは、通信回線を介して復号化
装置側に伝送されたり、記録媒体に保存することにより
復号化装置側へ供給したりされる。
施の形態1の画像処理方法による符号化処理に加えて、
上記圧縮画像データを構成する各フレームに対応するフ
レーム符号化データ(圧縮画面データ)にフレームヘッ
ダ(補助ヘッダ)を付加し、該フレームヘッダには、各
フレームのフレーム符号化データが独立して再生可能で
あるか否かを示す独立再生可能フラグを含め、該フレー
ムヘッダの先頭位置から該独立再生可能フラグまでの間
には固定符号長データのみが介在するようにしたので、
圧縮画像データ全体に対応するヘッダにおける識別フラ
グの解析を素早く行うことができるだけでなく、各フレ
ームに対応するフレーム符号化データに付与されている
フレームヘッダの解析処理の際には、上記独立再生可能
フラグの解析を素早く行うことができる。この変形例で
は、特に圧縮画像データの早送再生処理を行う場合に
は、フレームヘッダにおける独立再生可能フラグに基づ
いて、各フレームに対応するフレーム符号化データが独
立再生可能か否かを素早く検出して、早送再生処理を良
好に行うことができる。
態2による画像処理方法について説明する。この画像処
理方法は、複数の画面からなる画像に対応するデジタル
画像データを圧縮符号化して得られる圧縮画像データを
復号化して、上記画像に対応する再生画像データを生成
する方法である。ここで復号化処理の対象となる圧縮画
像データは、図1(a) に示すデータ構造を有する圧縮画
像データDvとする。なお、具体的には、該圧縮画像デ
ータDvは、図1(b) に示すランダム再生処理に適した
圧縮画像データDva及び図1(c) に示すランダム再生
処理に適さないが符号化効率の高い圧縮画像データDv
bの一方である。
法を説明するための図であり、該画像処理方法による復
号化処理のフローを示している。まず、実施の形態1の
画像処理方法により符号化された圧縮画像データDv
(表4〜表6で詳細なデータ構造を示すもの)が入力さ
れる(ステップ301)と、符号化処理の際に圧縮画像
データDvに付与されたヘッダにおけるシーケンス同期
信号が検出される(ステップ302)。なお、このシー
ケンス同期信号は表4におけるデータ802に相当す
る。
て、画像の早送再生,早巻戻し再生,あるいは画像編集
のためのランダムアクセス再生処理を行うかどうかが判
定される(ステップ303)。ここでは上記制御信号
は、外部の入力(早送りボタンの押圧操作など)によっ
て与えられる。
ダムアクセス再生処理を行わない場合には、上記ヘッダ
における共通データ(表4〜表6におけるデータ803
〜815)の解読が行われ、各フレームに対応するフレ
ーム符号化データに対する復号化処理の準備が行われる
(ステップ307)。その後、各フレーム符号化データ
が所定の復号化方法により再生される(ステップ31
0)。
符号化データに対しては、各サブブロックに対応する量
子化係数に対して逆量子化処理及び逆DCT処理を順次
施して、各マクロブロックに対応する画像データを再生
する処理が、上記フレームを構成する全てのマクロブロ
ック毎に行われる。また、PフレームあるいはBフレー
ムに対応するフレーム符号化データに対しては、他のフ
レームの再生データを参照するフレーム間復号化処理が
行われる。
各サブブロックの量子化係数(量子化されたDCT係
数)に逆量子化処理及び逆DCT処理が順次施されて、
各マクロブロックに対応する差分データが復元される。
その後、すでに復号化処理が施された復号化処理済フレ
ームの画像データから動き補償により、復号化処理の対
象となる、被処理フレームにおける対象マクロブロック
に対応する画像データの予測データが生成される。この
予測データと上記復元された差分データとが加算され
て、対象マクロブロックの画像データが再生される。
符号化データが上記圧縮画像データDvにおける最後の
フレームに対応するものか否かが判定される(ステップ
311)。この判定の結果、フレーム符号化データが最
後のフレームに対応するものでなければ、上記ステップ
310での符号化処理が再度行われ、フレーム符号化デ
ータが最後のフレームに対応するものであれば、上記圧
縮画像データDvに対する復号化処理が終了する(ステ
ップ312)。
果、ランダムアクセス再生処理を行う場合には、まず、
復号化の対象となる圧縮画像データがランダム再生処理
に適したものであるか否かが判定される。つまり、上記
符号化処理の説明にて述べた識別フラグHfdが抽出され
る(ステップ304)。本実施の形態2では、データ8
02(シーケンス同期信号)のすぐあとに上記識別フラ
グHfdのデータ814が存在している。従って、シーケ
ンス同期信号の解読後は、識別フラグHfdを直ちに抽出
できる。
て、上記入力された圧縮画像データDvがランダムアク
セス再生処理(独立再生処理)に適したものであるか否
かが判定される(ステップ305)。上記識別フラグH
fdの値が「1」である場合は、該識別フラグHfdは、上
記圧縮画像データDvが独立再生処理に適していること
を示しており、その値が「0」である場合は、該識別フ
ラグHfdは、上記圧縮画像データDvが独立再生処理に
適していないことを示している。
識別フラグHfdの値が「1」であった場合には、該識別
フラグHfdの後に続く、各フレームの画像処理に関する
共通データが解析される(ステップ308)。その後に
各フレームに対応する符号化データが復号化により再生
される(ステップ310)。なお、この場合のステップ
310による復号化処理は、ランダムアクセスしない場
合の復号化処理とは、フレーム間復号化処理が行われな
い点のみ異なっている。
符号化データが上記圧縮画像データDvにおける最後の
フレームに対応するものか否かが判定される(ステップ
311)。この判定の結果、フレーム符号化データが最
後のフレームに対応するものでなければ、上記ステップ
310での符号化処理が再度行われ、フレーム符号化デ
ータが最後のフレームに対応するものであれば、上記圧
縮画像データDvに対する復号化処理が終了する(ステ
ップ312)。
果、識別フラグHfdの値が「0」であった場合、すなわ
ち圧縮画像データDvが独立再生処理に適したものでな
い場合には、独立再生処理を行わない旨のメッセージが
出力され(ステップ306)、入力された圧縮画像デー
タDvに対応する復号化処理が終了する(ステップ31
2)。
理では、入力される圧縮画像データDvのヘッダが、識
別フラグHfdがシーケンス同期信号のすぐあとに置かれ
ている構造となっているので、動画像に対応する圧縮画
像データDvが独立再生処理に適したものか,つまり該
動画像を構成する各フレームに対応するフレーム符号化
データがすべて独立再生可能なものであるか否かをすぐ
に判定することができる。
02のシーケンス同期信号の検出処理は、ステップ30
3のランダムアクセス判定処理前に行っているが、ステ
ップ302のシーケンス同期信号の検出処理は、ステッ
プ303のランダムアクセス判定処理後に行ってもよ
い。
となる圧縮画像データDvとして、そのヘッダには識別
フラグHfdがシーケンス同期信号の直後に配置されてい
るものを示したが、圧縮画像データDvのヘッダ内で識
別フラグHfdはNビットの固定符号長データのあとに配
置されていてもよい。この場合には、ランダムアクセス
処理の際には、ステップ304にて、そのNビットのデ
ータを飛ばして識別フラグHfdが抽出され、ステップ3
08では、上記飛ばされたNビットのデータを含めて解
読される。
伴うデータ(固定長符号化データ)または可変長符号化
されたデータの前に置いた場合には、条件判定をする必
要がなく直ちに独立再生可能フラグを抽出できるのでラ
ンダムアクセスに適している。特に、識別フラグHfdを
可変長符号の前に配置した場合、識別フラグHfdの前の
データの解析処理では、入力されたヘッダのデータとテ
ーブルに用意されたデータと比較する必要がないので、
識別フラグHfdを早く抽出できる。
該圧縮画像データ全体に対応するヘッダとして、上記識
別フラグが同期信号Hsdの直後に配置されたヘッダを有
するものに限らず、図5に示すように、圧縮画像データ
を構成する各フレーム符号化データに、独立再生可能フ
ラグを含むフレームヘッダが付加されているものであっ
てもよい。この場合には、各フレーム毎に独立再生可能
フラグが存在するため、各フレームに対応するフレーム
符号化データをみるだけで、このフレームが独立再生可
能なものであるかどうががわかる。この場合も、フレー
ムヘッダ内では、フレーム同期信号のすぐ後に独立再生
可能フラグが配置されているので、このフレームが独立
再生可能か否かを直ちに判定できる。
る圧縮復号化処理を行う画像処理装置(画像復号化装
置)について説明する。図8は本実施の形態2による画
像復号化装置を説明するためのブロック図である。この
画像復号化装置100bは、複数のフレームからなる動
画像に対応するデジタル画像データを圧縮符号化して得
られる圧縮画像データ511を受け、該圧縮画像データ
を復号化して、上記画像に対応する再生画像データを生
成する装置である。ここで上記圧縮画像データは、上記
実施の形態1の画像符号化装置100aにより生成され
たものとする。
は、上記圧縮画像データに含まれるヘッダ及びその他の
データを解析して制御情報523や動き情報524を生
成するとともに、上記圧縮画像データ511に含まれる
各フレームに対応するデータを解析して圧縮フレームデ
ータ512を出力する解析器502と、上記各フレーム
に対応する圧縮フレームデータを伸長して伸長フレーム
データ514を生成するデータ伸長器503とを有して
いる。
は、ヘッダの解析処理では、必要に応じてヘッダ先頭位
置から上記識別フラグまで続く固定長符号からなる共通
データを飛ばして、上記識別フラグの解析を行うよう構
成されている。また、該データ伸長器503は、上記圧
縮画像データに対して逆量子化処理を施して周波数領域
のデータ513を生成する逆量子化器503aと、該逆
量子化器503aの出力に対して、周波数領域のデータ
を空間領域のデータに変換する逆離散コサイン変換処理
(IDCT処理)を施して上記伸長フレームデータ51
4を出力する逆IDCT器503bとから構成されてい
る。
記データ伸長器503から出力された伸長フレームデー
タに基づいて、その予測フレームデータ520を生成す
る予測データ生成器506と、上記データ伸長器503
からの被処理フレームに対応する伸長フレームデータ
と、これに対応する予測フレームデータ520とを加算
して再生フレームデータ515を出力端子510に出力
する加算器505とを有している。
上記解析器502での解析により得られた動き情報(動
きベクトル)524は第1のスイッチ522aを介して
上記予測データ生成器506に供給され、上記予測フレ
ームデータ520は第2のスイッチ522bを介して上
記加算器505に供給されるようになっている。また、
上記加算器505から出力される再生フレームデータ5
15は、第3のスイッチ522cを介して上記予測デー
タ生成器506に供給されるようになっている。さらに
上記画像復号化装置100bは、上記解析器502での
ヘッダの解析により得られた制御情報523に基づい
て、上記各スイッチ522a〜522cを制御信号52
5a〜525cにより制御する制御器521を有してい
る。
について簡単に説明する。この予測データ生成器506
は、上記加算器505の出力(再生データ)515を、
次処理フレームに対応する参照画像データとして格納す
るフレームメモリ507を有している。このフレームメ
モリ507は、読出しアドレス信号518に基づいて格
納データを出力する構成となっている。
上記解析器502からの動きベクトル517に基づいて
上記フレームメモリ510に対する読出しアドレス信号
518を発生するアドレス生成器508と、上記フレー
ムメモリ510における、該読出しアドレス信号518
により指定された領域のデータを取得して上記予測フレ
ームデータ520として出力する予測信号取得器509
とを有している。
の画像符号化装置100aにより圧縮符号化された、表
4〜表6に示したフォーマットの圧縮画像データ511
が入力端子501に入力されると、まず、解析器502
にて、圧縮画像データにおけるヘッダの解析が行われ、
シーケンス同期信号等が検出される。また、外部の入力
(早送りボタンの押圧操作など)によって、画像の早送
再生,早巻戻し再生,あるいは画像編集のためのランダ
ムアクセスを行うかどうかの外部制御信号(図示せず)
が上記解析器502に入力される。
は、解析器502にて共通データ(表4〜表6における
データ803から815)の解読が行われ、各フレーム
に対応するフレーム符号化データの復号化処理のための
準備が行われる。この場合、スイッチ522a〜522
cは、制御器521からの制御信号によりフレームの符
号化タイプ(Iピクチャ,Pピクチャ,Bピクチャ)に
応じて開閉制御される。
ータにおける各フレームに対応するフレーム符号化デー
タに基づいて動きベクトル524が抽出され、さらに各
フレームに対応する量子化幅や量子化係数が圧縮データ
512として上記データ伸長器503に出力される。
ーム内符号化処理により得られたものである場合は、上
記圧縮データ(量子化係数)512は、上記データ伸長
器503にて、量子化器503aによる逆量子化処理が
施されて周波数領域のデータ503に変換され、さらに
逆DCT処理503bによる逆DCT処理が施されて空
間領域のデータ(伸長データ)514に変換される。こ
の逆量子化処理及び逆DCT処理は、各フレームを構成
するマクロブロックにおけるサブブロック毎に行われ
る。そして、各マクロブロックに対応する伸長データが
加算器505を介して再生データ515として出力端子
510から出力される。
符号化処理により得られたものである場合には、上記デ
ータ伸長器503では、各サブブロックに対応する量子
化係数(圧縮データ)に逆量子化処理及び逆DCT処理
が順次施されて、各マクロブロックに対応する差分デー
タが上記伸長データとして復元される。そして対象マク
ロブロックに対応する差分データは、対応する予測デー
タと加算器505にて加算されて、再生データとして出
力される。このとき、予測データ生成器506では、フ
レームメモリ507に格納されている復号化処理済フレ
ームの再生データが、符号化装置の予測処理と同様に、
アドレス生成器508と予測信号取得器509による動
き補償により、被処理フレームにおける対象マクロブロ
ックに対応する予測データとして読み出される。
ドレス生成器508では、上記解析器502からの動き
ベクトルに基づいてフレームメモリ507のアドレス信
号518が生成される。すると、予測信号取得器509
により、フレームメモリにおける、アドレス信号により
指定された領域のデータが上記予測データ520として
取得される。そして、上記データ伸長器503からの差
分データと上記予測データとが上記加算器505にて加
算されて、対象マクロブロックの再生データとして出力
される。
復号化の対象となる圧縮画像データが独立再生に適した
ものであるか否かが、該圧縮画像データにおけるヘッダ
の識別フラグの解析により判定される。つまり、上記解
析器502では、上記識別フラグ523が抽出されて制
御器521へ出力される。
ヘッダでは、シーケンス同期信号に対応するデータ80
2のすぐあとに、識別フラグHfdに対応するデータ81
4が配置されているので、ヘッダの解析処理では、識別
フラグHfdを短時間で抽出できる。上記識別フラグが制
御器521に出力されると、該制御器521では、上記
識別フラグHfdの分析が行われて、圧縮画像データがラ
ンダム再生処理に適したものであるか否かの判定が行わ
れる。
立再生に適したものである場合(上記識別フラグHfdの
値が「1」の場合)、解析器502にて共通データの解
析(可変長復号化)が行われた後、所定のフレームに対
応するフレーム符号化データの再生処理が上記データ伸
長器503にて行われる。この場合の復号化処理では、
ランダムアクセスしない場合の復号化処理のようにフレ
ーム間復号化が行われることはないので、スイッチ52
2a 〜522c は、制御器521からの制御信号により
開状態に保持される。上記識別フラグHfdの判定の結
果、該識別フラグHfdの値が「0」であった場合、すな
わち圧縮画像データが独立再生に適したものでない場合
には、制御器521からは独立復号化を行わない旨の情
報が、上記復号化装置の所要の部分に供給される。
置では、圧縮画像データDvのヘッダにおけるシーケン
ス同期信号の解析処理に続いて、識別フラグHfdの解析
処理が行われるので、動画像に対応する圧縮画像データ
Dvが独立再生処理に適したものか,つまり該動画像を
構成する各フレームに対応するフレーム符号化データが
すべて独立再生可能なものであるか否かをすぐに判定す
ることができる。
で示した画像処理方法による画像処理をソフトウエアに
より行うための画像処理プログラムを、フロッピーディ
スク等のデータ記憶媒体に記録するようにすることによ
り、上記各実施の形態で示した画像処理を、独立したコ
ンピュータシステムにおいて簡単に実現することが可能
となる。
における画像処理を、上記画像処理プログラムを格納し
たフロッピーディスクを用いて、コンピュータシステム
により実施する場合を説明するための図である。図9
(a) は、フロッピーディスクの正面からみた外観、断面
構造、及びフロッピーディスク本体を示し、図9(b)
は、該フロッピーディスク本体の物理フォーマットの例
を示している。上記フロッピーディスクFDは、上記フ
ロッピーディスク本体DをフロッピーディスクケースF
C内に収容した構造となっており、該フロッピーディス
ク本体Dの表面には、同心円状に外周からは内周に向か
って複数のトラックTrが形成され、各トラックTrは
角度方向に16のセクタSeに分割されている。従っ
て、上記プログラムを格納したフロッピーディスクFD
では、上記フロッピーディスク本体Dは、その上に割り
当てられた領域(セクタ)Seに、上記プログラムとし
てのデータが記録されたものとなっている。また、図9
(c) は、フロッピーディスクFDに対する上記プログラ
ムの記録、及びフロッピーディスクFDに格納したプロ
グラムを用いたソフトウエアによる画像処理を行うため
の構成を示している。
に記録する場合は、コンピュータシステムCsから上記
プログラムとしてのデータを、フロッピーディスクドラ
イブFDDを介してフロッピーディスクFDに書き込む。
また、フロッピーディスクFDに記録されたプログラム
により、上記画像符号化装置あるいは画像復号化装置を
コンピュータシステムCs中に構築する場合は、フロッ
ピーディスクドライブFDDによりプログラムをフロッピ
ーディスクFDから読み出し、コンピュータシステムC
sにロードする。
てフロッピーディスクを用いて説明を行ったが、光ディ
スクを用いても上記フロッピーディスクの場合と同様に
ソフトウェアによる符号化処理あるいは復号化処理を行
うことができる。また、データ記憶媒体は上記光ディス
クやフロッピーディスクに限るものではなく、ICカー
ド、ROMカセット等、プログラムを記録できるもので
あればどのようなものでもよく、これらのデータ記録媒
体を用いる場合でも、上記フロッピーディスク等を用い
る場合と同様にソフトウェアによる画像処理を実施する
ことができる。
憶媒体に格納された画像符号化信号を、本実施の形態1
あるいはその変形例の画像信号データ構造とすることに
より、上記フロッピーディスクからの画像符号化信号を
復号化して画像表示する際には、上記実施の形態2の復
号化処理と同様な効果が得られる。
画像処理方法によれば、圧縮符号化された圧縮画像デー
タは、該圧縮画像データ中のすべてのフレームが他のフ
レームを参照しない圧縮画像符号化を行ったフレームで
あることを示す識別フラグを含むものとし、該識別フラ
グを圧縮画像データの先頭に位置する固定長符号データ
の直後に加えているので、圧縮画像データに対するラン
ダムな独立再生の適性を短時間で検知することができ
る。
理方法によれば、請求項1記載の画像処理方法におい
て、前記識別フラグの直前に位置する固定長符号データ
を、前記圧縮画像データの先頭を示す同期信号としたの
で、復号化側では、前記識別フラグの解析処理を同期信
号の解析処理後直ちに行うことができる。
造を示す図であり、図(a) はシーケンスヘッダ、図(b)
は任意のフレームの独立再生に適したデータ構造の圧縮
画像データ、図(c) は圧縮効率の高いデータ構造の圧縮
画像データを示している。
像符号化処理を説明するためのフローチャート図であ
る。
処理装置の構成を示すブロック図である。
ータ構造が異なる圧縮画像データの構造を示す図であ
る。
データの構造を示す図であり、図(a) は任意のフレーム
の独立再生に適したデータ構造の圧縮 画像データ、図
(b) は圧縮効率が高くしかも任意のフレームの独立再生
にも適したデータ構造の圧縮画像データを示している。
による画像符号化処理を説明するためのフローチャート
図である。
る画像復号化処理を説明するめたのフローチャート図で
ある。
処理装置の構成を示すブロック図である。
ンピュータシステムにより行うためのプログラムを格納
したデータ記憶媒体(図(a) ,(b) )、及び上記コンピ
ュータシステム(図(c) )を説明するための図である。
タ構造を説明するための図であり、図(a) は1つの動画
像に対応する圧縮画像データ、図(b) は任意のフレーム
の独立再生に適した圧縮画像データ、図(c) は圧縮効率
の高い圧縮画像データを示している。
問題点を説明するための図であり、図(a) は任意のフレ
ームの独立再生に適した圧縮画像データ、図(b) は圧縮
効率の高い圧縮画像データ、図(c) は圧縮効率が高くし
かも任意のフレームの独立再生にも適した圧縮画像デー
タを示している。
納しているデータ記憶媒体を説明するための概念図であ
る。
ッダの構成を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 複数のフレームからなる画像に対応した
画像データを圧縮符号化して得られる圧縮画像データを
復号化し、前記画像に対応した再生画像データを生成す
る画像処理方法であって、 前記圧縮符号化して得られた圧縮画像データを受信する
ステップと、 前記圧縮符号化して得られた圧縮画像データを復号化す
るステップとを有し、 前記圧縮符号化された圧縮画像データは、該圧縮画像デ
ータ中のすべてのフレームが他のフレームを参照しない
圧縮画像符号化を行ったフレームであることを示す識別
フラグを含み、前記識別フラグは前記圧縮画像データの
先頭に位置する固定長符号データの直後に加えられたこ
とを特徴とする画像処理方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の画像処理方法において、 前記識別フラグの直前に位置する固定長符号データは、
前記圧縮画像データの先頭を示す同期信号であることを
特徴とする画像処理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01473599A JP3380763B2 (ja) | 1998-01-23 | 1999-01-22 | 画像処理方法 |
Applications Claiming Priority (3)
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