JPH06276481A

JPH06276481A - 画像信号符号化及び復号化方法、並びに記録媒体

Info

Publication number: JPH06276481A
Application number: JP5911493A
Authority: JP
Inventors: Toru Okazaki; 透岡崎; Motoki Kato; 元樹加藤; Yoichi Yagasaki; 陽一矢ヶ崎
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-03-18
Filing date: 1993-03-18
Publication date: 1994-09-30

Abstract

(57)【要約】【目的】ＭＰＥＧ１との整合性を保ちつつ、４：２：
０、４：２：２、４：４：４コンポーネント画像信号の
ための符号化効率が良く、ハードウエアが簡単なＣＢＰ
のコードの符号化方法を提供する。【構成】マクロブロツクを単位として圧縮処理のため
の所定の変換を行い、可変長符号化の際、前記マクロブ
ロツクを更に分割した小ブロツクの何れに非零の変換係
数が存在するかを表すためのＣＢＰ符号を、前記マクロ
ブロツクのヘツダに付加して、圧縮データを伝送する、
画像信号符号化方法において、色差信号ブロックについ
て、非零の変換係数の存在の有無を示すコードを色差信
号ブロツクのＣＢＰ符号とは別に構成し、輝度信号ブロ
ツクのＣＢＰ符号と共に可変長符号化することを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスクや磁気テー
プなどの蓄積系動画像メディアを用いた情報記録装置お
よび情報再生装置に関する。また、例えばいわゆるテレ
ビ会議システム、動画電話システム、放送用機器に適用
して好適な情報伝送装置／受信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばテレビ会議システム、テレ
ビ電話システムなどのように動画映像でなる映像信号を
遠隔地に伝送するいわゆる映像信号伝送システムにおい
ては、伝送路を効率良く利用するため、映信号のライン
相関やフレーム間相関を利用して映像信号を符号化し、
これにより有意情報の伝送効率を高めるようになされて
いる。

【０００３】代表的な符号化方式としては、ＭＰＥＧ(M
oving Picture Expert Group)１がある。ＭＰＥＧ１と
は、ＩＳＯ（国際標準化機構）とＩＥＣ（国際電気標準
会議）のＪＴＣ（Joint Technical Committee）１のＳ
Ｃ（Sub Committee）２９のＷＧ（Working Group）１１
において進行してきた動画像符号化方式の通称である。
ＭＰＥＧ１では、動き補償予測符号化とＤＣＴ（Discre
te Cosine Transform）符号化を組み合わせたハイブリ
ッド(Hybrid)方式が採用されている。

【０００４】例えばフレーム内符号化処理は映像信号の
ライン相関を利用するもので、図１に示すように、点ｔ
＝ｔ1 、ｔ2 、ｔ3 ……において動画を構成する各画像
ＰＣ１、ＰＣ２ＰＣ３……を伝送しようとする場合、伝
送処理すべき画像データを同一走査線内で一次元符号化
して伝送するものである。

【０００５】またフレーム間符号化処理は、映像信号の
フレーム間相関を利用して順次隣合う画像ＰＣ１及びＰ
Ｃ２、ＰＣ２及びＰＣ３……間の画素データの差分でな
る画像データＰＣ１２、ＰＣ２３……を求めることによ
り圧縮率を向上させるものである。

【０００６】これにより映像信号伝送システムは、画像
ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３……をその全ての画像データを
伝送する場合と比較して格段的にデータ量が少ないディ
ジタルデータに高能率符号化して伝送路に送出し得るよ
うになされている。

【０００７】図２は、画像シーケンスがどのようにフレ
ーム内／間符号化されるのかを示した図である。この図
２は、１５枚のフレームの周期で符号化の１つの単位と
なっている。

【０００８】ここで、フレーム２は、フレーム内符号化
されるので、Intra Picture と呼ばれる。

【０００９】また、フレーム５、８、１１、１４は、前
方向からのみ予測されて、フレーム間符号化されるの
で、Predicted Picture と呼ばれる。

【００１０】さらに、フレーム０、１、３、４、６、
７、９、１０、１２、１３は、前方向から、後方向か
ら、および両方向からのみ予測されて、フレーム間符号
化されるので、Bidirectional Picture と呼ばれる。

【００１１】図３に示すように、動画像符号化装置は入
力映像信号ＶＤを前処理回路を介して輝度信号及び色差
信号に変換した後、アナログディジタル変換回路で８ビ
ットのディジタル信号に変換し、フレームフォーマット
からブロックフォーマットに変換して、エンコーダーへ
入力する。

【００１２】ここでエンコーダーへの入力画像データと
して順次送出される画像データは、フレーム画像データ
からブロックフォーマットに変換される。このブロッ
クフォーマットの画像データはエンコーダーに入力さ
れ、エンコーダーは、画像の高能率圧縮符号化を行ない
ビットストリームを生成する。

【００１３】このビットストリームは、通信や記録メデ
ィアを介して、デコーダーに伝送される。デコーダー
は、ビットストリームからブロックフォーマットデータ
を出力し、このデータをフレームフォーマットに変換、
ディジタルアナログ変換を介して、出力画像を生成す
る。

【００１４】一枚のフレーム画像データ（ピクチャ）
は、図４に示すように、Ｎ個のスライスに分割され、
各スライスがＭ個のマクロブロックを含むようになさ
れ、各マクロブロックは８×８画素分の輝度信号データ
Ｙ1 〜Ｙ4 の全画素データに対応する色差信号データで
なる色差信号データＣb 及びＣr を含んでなる。

【００１５】このときスライス内の画像データの配列
は、マクロブロック単位で画像データが連続するように
なされており、このマクロブロック内ではラスタ走査の
順で微小ブロック単位で画像データが連続するようにな
されている。

【００１６】なおここでマクロブロックは、輝度信号に
対して、水平及び垂直走査方向に連続する16×16画素の
画像データをＹ1 〜Ｙ4 の４ブロックで１つの単位とす
るのに対し、これに対応する２つの色差信号において
は、データ量が低減処理された後時間軸多重化処理され
る場合がある。例えば、ＭＰＥＧ１では、画像信号のフ
ォーマットが４：２：０コンポーネント信号であるた
め、図５のように、それぞれ１つの微小ブロックＣr 、
Ｃb に16×16画素分のデータが割り当てられる。

【００１７】一方、ＭＰＥＧ１の後を受けたＭＰＥＧ２
においては、符号化の対象となる画像信号を４：２：０
コンポーネント信号だけでなく、４：２：２コンポーネ
ント信号や４：４：４コンポーネント信号まで対象とす
る方式が検討されている。

【００１８】図６および図７に、４：２：２および４：
４：４コンポーネント信号のそれぞれの場合でのマクロ
ブロックとブロックの関係を示す。４：２：２コンポー
ネント信号では、それぞれ１つの微小ブロックＣｒ、Ｃ
ｂに縦１６×横８画素分のデータが割り当てられる。
４：４：４コンポーネント信号においては、色差信号に
も輝度信号と同様に４つづつのブロックが割り当てられ
る。

【００１９】エンコーダーでは、処理をマクロブロック
単位で行なっている。図８に、ＭＰＥＧエンコーダーの
ブロックダイヤグラムを示す。

【００２０】入力されたブロックフォーマットの画像
は、動きベクトル検出回路で動きベクトルの検出を行な
う。動きベクトル検出回路は、すでに図２で説明したよ
うに、非補間フレームを予測画像として、動き検出を用
いて補間画像の生成を行なう。

【００２１】このため動きを検出するための予測画像を
保持するために、前方原画像と後方原画像を保持して動
きベクトルの検出を、現在の参照画像との間で行なう。
ここで、動きベクトルの検出は、ブロック単位でのフレ
ーム間差分の絶対値和が最小になるものを、その動きベ
クトルとする。

【００２２】このブロック単位でのフレーム間差分の絶
対値和はフレーム内／前方／両方向予測判定回路に送ら
れる。フレーム内／前方／両方向予測判定回路は、この
値をもとに、参照ブロックの予測モードを決定する。

【００２３】この予測モードをもとに、ブロック単位で
フレーム内／前方／両方向予測の切り替えを行ない、フ
レーム内符号化モードの場合は入力画像そのものを、前
方／両方向予測モードのときはそれぞれの予測画像から
のフレーム間符号化データを発生し、当該差分データを
切換回路を介してディスクリートコサイン変換（ＤＣＴ
（discrete cosine transform ））回路に出力するよう
になされている。

【００２４】ＤＣＴ回路は映像信号の２次元相関を利用
して、入力画像データ又は差分データをブロック単位で
ディスクリートコサイン変換し、その結果得られる変換
データを量子化回路に出力するようになされている。

【００２５】量子化回路は、マクロブロックおよびスラ
イス毎に定まる量子化ステップサイズでDCT変換データ
を量子化し、その結果出力端に得られる量子化データを
可変長符号化（ＶＬＣ（variable length code））回路
及び逆量子化回路に供給する。量子化に用いる量子化ス
ケールは送信バッファのバッファ残量をフィードバック
することによって、送信バッファが破綻しない値に決定
する。この量子化スケールも、可変長符号化回路及び逆
量子化回路に、量子化データとともに供給される。

【００２６】量子化データを伝送する際は、マクロブロ
ック内の各ブロックに伝送すべき非零のＤＣＴ係数があ
るかどうかを示すＣＢＰ(Coded Block Pattern)と呼ば
れる可変長符号(ＶＬＣ、Variable Length Code)をＭＢ
層のヘッダーに付加して伝送する。ＣＢＰは、ＭＢ中の
ブロックが１つでも非零の係数をもてば存在する。

【００２７】図９に、符号化する画像が４：２：０コン
ポーネント信号の場合のＣＢＰ符号用のＶＬＣテーブル
を示す。このテーブルは、ＭＰＥＧ１でも用いられてい
るものであり、Ｙ0,Ｙ1,Ｙ2,Ｙ3,Ｃb,Ｃr のブロック順
に、それぞれのブロックについて非零係数あり’１’，
なし’０’として、ＭＳＢ(Most Significant Bit)から
並べて２進数表示としたときの値をＣＢＰ値とし、それ
ぞれの値に対応するＶＬＣコードを与えている。

【００２８】復号化においては、ＶＬＣを図９より、２
進数表示に変換し、ＭＳＢよりＹ0,Ｙ1,Ｙ2,Ｙ3,Ｃb,Ｃ
r の順に見て”１”となるブロックに非零係数があるこ
とになる。例えば、最も短い”１１１”のＶＬＣコード
は、Ｙ0,Ｙ1,Ｙ2,Ｙ3のブロックにだけ非零の係数が存
在することを表す（Ｃb,Ｃrのブロックには、非零の係
数は存在しない）。ＭＰＥＧ１での４：２：０コンポー
ネント信号の為のＣＢＰのＶＬＣテーブル構成は、色差
信号ブロック(Cb, Crブロック)に非零係数が存在しない
場合に短いＶＬＣが割り当てられている。

【００２９】符号化する画像が４：２：２コンポーネン
ト信号の場合は、図１０のように、まず、Ｙ0,Ｙ1,Ｙ2,
Ｙ3,Ｃb0,Ｃr0 のブロック順に、それぞれのブロックに
ついて非零係数があるかどうかを４：２：０コンポーネ
ント信号の場合と同様に可変長符号化し、さらに、その
後で、Ｃb1,Ｃr1 の２つのブロックについて、非零係数
あり’１’，なし’０’として、２ビットの固定長符号
（ＦＬＣ、FixedLength Code）を伝送する。これによ
り、ＶＬＣコードの符号長＋２ビットで、ＣＢＰを伝送
することができる。

【００３０】符号化する画像が４：４：４コンポーネン
ト信号の場合は、図１１のように、まず、Ｙ0,Ｙ1,Ｙ2,
Ｙ3,Ｃb0,Ｃr0 のブロック順に、それぞれのブロックに
ついて非零係数があるかどうかを４：２：０コンポーネ
ント信号の場合と同様に可変長符号化し、その後で、Ｃ
b1,Ｃr1 の２つのブロックについて、非零係数あり’
１’，なし’０’として、２ビットの固定長符号を伝送
する。さらに、Ｃb2,Ｃr2 について同様に２ビットの固
定長符号を、Ｃb3,Ｃr3 についても同様に２ビットの固
定長符号を伝送する。これにより、ＶＬＣコードの符号
長＋６ビットで、ＣＢＰを伝送することができる。

【００３１】量子化データを受けとった可変長符号化回
路は、量子化データを、量子化スケール、予測モード、
動きベクトル、ＣＢＰなどと共に可変長符号化処理し、
伝送データとして送信バッファメモリに供給する。

【００３２】送信バッファメモリは、伝送データを一旦
メモリに格納した後、所定のタイミングでビットストリ
ームとして出力すると共に、メモリに残留している残留
データ量に応じてマクロブロック単位の量子化制御信号
を量子化回路にフィードバックして量子化スケールを制
御するようになされている。これにより送信バッファメ
モリは、ビットストリームとして発生されるデータ量を
調整し、メモリ内に適正な残量（オーバーフロー又はア
ンダーフローを生じさせないようなデータ量）のデータ
を維持するようになされている。

【００３３】因に送信バッファメモリのデータ残量が許
容上限にまで増量すると、送信バッファメモリは量子化
制御信号によつて量子化回路の量子化スケールを大きく
することにより、量子化データのデータ量を低下させ
る。

【００３４】またこれとは逆に送信バッファメモリのデ
ータ残量が許容下限値まで減量すると、送信バッファメ
モリは量子化制御信号によつて量子化回路の量子化スケ
ールを小さくすることにより、量子化データのデータ量
を増大させる。

【００３５】逆量子化回路は、量子化回路から送出され
る量子化データを代表値に逆量子化して逆量子化データ
に変換し、出力データの量子化回路における変換前の変
換データを復号し、逆量子化データをディスクリートコ
サイン逆変換ＩＤＣＴ（inverse discrete cosine tras
form）回路に供給するようになされている。

【００３６】IDCT回路は、逆量子化回路で復号された逆
量子化データをDCT回路とは逆の変換処理で復号画像デ
ータに変換し、動き補償回路に出力するようになされて
いる。

【００３７】動き補償回路は、IDCT回路の出力データと
予測モード、動きベクトルをもとに局復号を行ない、復
号画像を前方予測画像もしくは後方予測画像としてフレ
ームメモリに書き込む。前方／両方向予測の場合は、予
測画像からの差分がIDCT回路の出力として送られてくる
ために、この差分を予測画像に対して足し込むことで、
局所復号を行なっている。

【００３８】この予測画像は、デコーダで復号される画
像と全く同一の画像であり、次の処理画像はこの予測画
像をもとに、前方／両方向予測を行なう。

【００３９】図１２にデコーダのブロックダイヤグラム
を示す。デコーダーには伝送メディアを介してビットス
トリームが入力される。このビットストリームは受信バ
ッファを介して可変長復号化（IVLC）回路に入力され
る。可変長復号化回路は、ビットストリームから量子化
データと、動きベクトル、予測モード、量子化スケー
ル、ＣＢＰなどを復号する。この量子化データと量子化
スケールは次の逆量子化回路に入力される。

【００４０】逆量子化回路、IDCT回路、動き補償回路の
動作は図８のエンコーダの説明で述べたとおりである。

【００４１】動き補償回路は、IDCT回路の出力データと
予測モード、動きベクトルをもとに復号を行ない、復号
画像を前方予測画像もしくは後方予測画像としてフレー
ムメモリに書込む。この予測画像は、エンコーダで局所
復号される画像と全く同一の画像であり、次の復号画像
はこの予測画像をもとに、前方／両方向での復号が行な
われる。

【００４２】

【発明が解決しようとする課題】４：２：２や４：４：
４コンポーネント信号の動画像を対象とし、ＣＢＰコー
ドを符号化する際、例えば図１０において、Ｙ0,Ｙ1,Ｙ
2,Ｙ3,Ｃb0,Ｃr0 のブロックの全てに非零の係数がな
く、Ｃb1,Ｃr1 の２つのブロックのどちらかに非零係数
があった場合を考える。

【００４３】上記の符号化方法では、Ｃb1,Ｃr1 に非零
の係数があるためにＣＢＰを符号化する必要があるが、
Ｙ0,Ｙ1,Ｙ2,Ｙ3,Ｃb0,Ｃr0 の各ブロックから構成され
るＣＢＰ値は '000000'となり、対応するＶＬＣコード
が存在しない。従って、ＣＢＰ用のＶＬＣテーブルに新
たにＶＬＣコードを付加する必要が生じ、ＭＰＥＧ１と
の整合性が悪くなる。

【００４４】一般に、コンポーネント画像信号をハイブ
リッド符号化方法により符号化すると、マクロブロック
内の動き補償予測誤差信号は、輝度信号ブロック（Ｙブ
ロック）にのみ非零係数が存在し、色差信号ブロック
（Ｃb,Ｃrブロック）には非零係数が存在しない場合が
多い。

【００４５】従って、色差信号に対して、４：２：２コ
ンポーネント信号の場合は２ビツト、４：４：４コンポ
ーネント信号の場合は６ビツトの固定長符号を付加する
従来の方法では、十分な符号化効率が望めない。

【００４６】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明による画像信号符号化方法は、入力画像
信号の１画面を複数の画素からなるマクロブロツクに分
割し、この各マクロブロツクを単位として圧縮処理のた
めの所定の変換を行い、可変長符号化の際、前記マクロ
ブロツクを更に分割した小ブロツクの何れに非零の変換
係数が存在するかを表すためのＣＢＰ符号を、前記マク
ロブロツクのヘツダに付加して、圧縮データを伝送す
る、画像信号符号化方法において、色差信号ブロックに
ついて、非零の変換係数の存在の有無を示すコードを色
差信号ブロツクのＣＢＰ符号とは別に構成し、輝度信号
ブロツクのＣＢＰ符号と共に可変長符号化することを特
徴とする。

【００４７】また、本発明による画像信号復号化方法
は、１画面を複数に分割して構成されたマクロブロツク
単位で符号化された画像信号を逆ＶＬＣして、圧縮画像
信号とマクロブロツクを更に分割した小ブロツクの何れ
に非零の変換係数が存在するかを表すためのＣＢＰ符号
とを分離し、このＣＢＰ符号を復号し、復号されたＣＢ
Ｐ符号に基づいて前記圧縮画像信号を復号する画像信号
復号化方法において、前記復号されたＣＢＰ符号は、輝
度信号ブロツクのためのＣＢＰ符号と、色差信号ブロツ
クのためのＣＢＰ符号と、色差信号ブロツクのＣＢＰ符
号とは別に構成された、色差信号ブロツクについて非零
の変換係数の存在の有無を示すコードとからなることを
特徴とする。

【００４８】

【作用】従来では、まず初めにＶＬＣを行うためのＣＢ
Ｐ値をＹ0,Ｙ1,Ｙ2,Ｙ3,Ｃb0,Ｃr0の各ブロックから構
成していたため、例えば４：２：２コンポーネント信号
において、この６ブロックに非零の係数が１個もなく、
残りのＣb1,Ｃr1のブロックに非零の係数があった場合
のために、新たなＶＬＣコードを用意する必要があった
が、本発明では、Ｙ0,Ｙ1,Ｙ2,Ｙ3,Ｃb',Ｃr'のすべて
が'0' になる場合は、そのマクロブロック中のすべての
マクロブロックに非零の係数が１個もない場合であるか
ら、ＣＢＰそのものを送る必要がなくなる。従ってＣＢ
Ｐ用のＶＬＣテーブルは、ＭＰＥＧ１で用いられている
ものをそのまま変更なしに用いることができる。

【００４９】また、従来では、色差信号ブロックに非零
係数が１個も存在しなくても、ＶＬＣを行った後、４：
２：２コンポーネント信号の符号化の場合は常に２ビッ
ト、４：４：４コンポーネント信号の符号化の場合は常
に６ビットのコードを付加する必要があったが、本発明
では、色差信号ブロックに非零係数が１個も存在しない
場合は、ＶＬＣのみを行うだけで良く、付加ビットが必
要なくなる。

【００５０】

【実施例】（１）符号化装置（エンコーダー）について本発明のＣＢＰの符号化手段をもった動画像符号化装置
について、その実施例を図１３に基づいて説明する。

【００５１】本符号化装置では、入力された画像を図４
に示したようなＭＰＥＧ１でのデータ構造に基づいて符
号化を行なう。それぞれのデータ層について以下に簡単
に説明する。

【００５２】１．ブロツク層ブロツクは、輝度または色差の隣あった例えば８ライン
×８画素から構成される。例えば、ＤＣＴ（Discrete C
osine Transform）はこの単位で実行される。

【００５３】２．ＭＢ（マクロブロック）層ＭＢのブロック構成は、図５，図６，図７に示した通り
である。動き補償モードに何を用いるか、予測誤差を
送らなくても良いかなどは、この単位で判断される。

【００５４】３．スライス層画像の走査順に連なる１つまたは複数のマクロブロツク
で構成される。スライスの頭では、最初のマクロブロツ
クは画像内での位置を示すデータを持っており、エラー
が起こった場合でも復帰できるように考えられている。
そのためスライスの長さ、始まる位置は任意で、伝送路
のエラー状態によって変えられるようになっている。

【００５５】４．ピクチヤ層ピクチヤつまり１枚１枚の画像は、少なくとも１つまた
は複数のスライスから構成される。そして符号化される
方式にしたがって、Ｉピクチヤ、Ｐピクチヤ、Ｂピクチ
ヤに分類される。

【００５６】５．ＧＯＰ層ＧＯＰは、１又は複数枚のＩピクチヤと０又は複数枚の
非Ｉピクチヤから構成される。

【００５７】６．ビデオシーケンス層ビデオシーケンスは、画像サイズ、画像レート等が同じ
１または複数のＧＯＰから構成される。

【００５８】本符号化装置の基本的な動作を制御するた
めの情報は、メモリー１８に記憶されている。これら
は、画枠サイズ，符号化情報の出力ビットレート，動き
予測補償方法などである。これらの情報は、Ｓ２５とし
て出力される。

【００５９】符号化される動画像は、画像入力端子１０
より入力される。入力された画像信号はフィールドメモ
リー群１１へ供給される。フイールドメモリー群１１
からは、現在符号化対象のマクロブロック信号Ｓ１が、
ハイブリッド符号化器１２に供給される。

【００６０】ハイブリッド符号化器１２では、動画像の
高能率符号化方式として代表的なものである動き補償予
測符号化とＤＣＴ（Discrete Cosine Transform）等の
変換符号化を組み合わせたハイブリッド(hybrid)符号化
を行なう。その構成については、本発明の主眼とすると
ころに影響を与えないので、ここでは説明を省略する。

【００６１】ハイブリッド符号化器１２から出力される
ＭＢ層の動き補償予測誤差信号Ｓ２は、ＶＬＣ器（可変
長符号化器）１３にてハフマン符号などに可変長符号化
される。このとき、そのＭＢ内のブロックが伝送すべき
非零のＤＣＴ係数を持つかどうかを表すＣＢＰ(Coded B
lock Pattern)と呼ばれる可変長符号をＭＢ層のヘッダ
ーに付加して伝送する。ＣＢＰは、ＭＢ中のブロックが
１つでも非零の係数をもてば伝送される。ＣＢＰは、動
き補償予測誤差信号Ｓ２の入力を受けて、ＣＢＰ構成器
１６にて構成される。ＣＢＰを構成する際に用いるアル
ゴリズムを、画像信号が４：２：２コンポーネント信号
であった場合を例にとって、図１４に示す。

【００６２】ＣＢＰ構成器１６は、まずマクロブロック
中の色差信号ブロックＣb、Ｃrのそれぞれについて、い
ずれかに非零係数があるかどうかを調べる。調べるブロ
ックの数は、画像信号によって異なり、４：２：０コン
ポーネント信号ならば各１個、４：２：２コンポーネン
ト信号ならば各２個、４：４：４コンポーネント信号な
らば各４個となる。この情報ビットをそれぞれＣb'、Ｃ
r'とし、全てのブロックに非零係数がない場合は '0'
を、１個以上のブロックに非零係数があれば、'1' をセ
ットする。

【００６３】Ｃb'が '1'で、画像信号が４：２：２コン
ポーネント信号の場合、Ｃbの２つのブロツクの内どの
ブロツクに非零係数があったかの情報から、２ビツトの
コードワードＣbextを構成する。

【００６４】Ｃb'が '1'、画像信号が４：４：４コンポ
ーネント信号であった場合は、Ｃbの４つのブロツクの
内どのブロツクに非零係数があったかの情報から、４ビ
ツトのコードワードＣbextを構成する。Ｃr についても
全く同様にしてＣrextを構成する。このコードワードＣ
bext，Ｃrextについては、固定長（ＦＬＣ）で構成され
る。

【００６５】次に、マクロブロック中の４つ輝度信号ブ
ロックに非零係数があるかどうかを４ビットの情報Ｙ0
Ｙ1Ｙ2Ｙ3 で表し、Ｃb',Ｃr'とともに６ビットのビッ
ト列を構成し、これを図９のＶＬＣテーブルを参照しな
がら可変長符号化を行う。

【００６６】画像信号が４：２：２あるいは４：４：４
コンポーネント信号であった場合は、ＣＢＰ構成器１６
は、Ｙ0Ｙ1Ｙ2Ｙ3Ｃb' Ｃr'を可変長符号化した後、Ｃ
b'の値を調べ、'1' がセツトされていたら、既に構成し
ておいたＣbextをこの可変長符号の後に付加する。付加
するビツト数は、画像信号が４：２：２コンポーネント
信号の場合は２ビツト、４：４：４コンポーネント信号
の場合は４ビツトとなる。更に、Ｃr'の値を調べ、'1'
がセツトされていたら、Ｃrextをこの可変長符号の後に
同様に付加する。画像信号が４：２：０コンポーネント
信号の場合は、Ｃb',Ｃr'はそのままＣb, Ｃr の各色
差信号ブロツクに非零係数があるかを表すから、この可
変長符号化のみを行えばよい。

【００６７】ＣＢＰ構成器１６は、以上のようにして、
ＣＢＰを構成する。

【００６８】さて、この構成法は、Ｃb,Ｃr の各ブロツ
クに非零係数の存在する傾向が偏っていることを利用し
たものである。一般に、Ｃb,Ｃr のブロツクには、非零
係数がないことが多いため、この場合はＣbext、Ｃrext
を付加する必要がなく、非常に効率の良いＣＢＰの符号
化が可能となる。しかし、Ｃb,Ｃr のいずれかのブロツ
クに非零係数があった場合でも、その存在の仕方にはや
はり偏りがある。

【００６９】例えば、画像信号が４：２：２コンポーネ
ント信号であった場合は、Ｃb,Ｃrの２つのブロツクの
うち、どちらか一方のみに非零係数があるよりも、２つ
とも非零係数がある割合の方が多い。

【００７０】そこで、別の方法として、より効率の良い
符号化を行うために、付加するコードをＣb,Ｃr の各ブ
ロツクのどこに非零係数がでやすいかを考慮して可変長
符号化する方法が考えられる。画像信号が４：２：２コ
ンポーネント信号であった場合の付加ビツト用のＶＬＣ
テーブルを図１５に、４：４：４コンポーネント信号で
あった場合の付加ビツト用のＶＬＣテーブルを図１６
に、それぞれ示す。

【００７１】この方式では、ＣＢＰにＣbext、Ｃrextを
付加する際に、コードをそのまま付加するのではなく、
図１５、１６を参照しながらコードを可変長符号化して
付加する。

【００７２】ＶＬＣ器１３から出力される可変長符号
は、バッファメモリ１４に蓄積された後、出力端子１５
からビットストリームが一定の伝送レートで送出され
る。

【００７３】この送出されるビツトストリームのデータ
の構造は、図１７に示すようになっている。

【００７４】ここで、ＣＢＰ符号は、動きベクトル、プ
レデイクシヨンモード、ＭＣモード、ＤＣＴモード等と
ともにマクロブロツク・ヘツダに付加される。

【００７５】この送信バッファメモリから出力されたビ
ットストリームは、符号化されたオーディオ信号、同期
信号等と多重化され、更にエラー訂正用のコードが付加
され、所定の変調が加えられた後、レーザ光を介してマ
スターディスク上に凹凸のピットとして記録される。こ
のマスターディスクを利用して、スタンパーが形成さ
れ、更に、そのスタンパーにより、大量の複製ディスク
（例えば光ディスク）が形成される。勿論、ＩＳＤＮ、
衛星通信等の伝送路に送出するようにしてもよい。

【００７６】（２）復号化装置（デコーダー）について上述の動画像符号化装置に対応する動画像復号化装置に
ついて図１８に基づいて説明する。

【００７７】入力端子５０より入力されたビットストリ
ーム信号は、バッファメモリ５１に蓄積された後、そこ
から、逆ＶＬＣ器５２に供給される。符号化装置の説明
で述べたようにビットストリームは、６つの層（レイヤ
ー）、すなわちビデオシーケンス，ＧＯＰ，ピクチャ，
スライス，マクロブロック，ブロックの各層から構成さ
れる。ビデオシーケンス，ＧＯＰ，ピクチャ，スライス
の層は、それぞれの層の先頭にそれらが始まることを示
すスタートコードが受信され、その後に画像の復号化を
制御するヘッダー情報が受信される。

【００７８】逆ＶＬＣ器５２は、それぞれのスタートコ
ードを受信すると、それぞれの層のヘッダー情報を復号
化し、得られた画像復号化のための制御情報をメモリー
２０１に記憶する。これらの情報は、Ｓ１０４として出
力される。

【００７９】逆ＶＬＣ器から供給されるＭＢ層の動き補
償予測誤差信号Ｓ８０は、ハイブリッド復号化器５３に
供給される。ハイブリッド復号化器５３では、動画像の
高能率符号化方式として代表的なものである動き補償と
逆ＤＣＴ（Invers DiscreteCosine Transform）等の変
換符号化を組み合わせたハイブリッド(hybrid)復号化を
行なう。その構成については、本発明の主眼とするとこ
ろに影響を与えないので、ここでは説明を省略する。

【００８０】このとき、そのＭＢ内のどこのブロックが
非零のＤＣＴ係数を持つかどうかを表すＣＢＰのＶＬＣ
が、ＭＢ層のヘッダーで受信され、ＣＢＰ復号化器５４
で復号される。復号に用いられるアルゴリズムを、画像
信号が４：２：２フォーマットであった場合を例にとっ
て、図１９に示す。

【００８１】ＣＢＰのコードはまずＶＬＣテーブルを用
いて６ビットのコードに逆ＶＬＣされる。これを順に
Ｙ0,Ｙ1,Ｙ2,Ｙ3,Ｃb',Ｃr' とする。マクロブロックの
の輝度信号ブロックの構成は、４：２：０，４：２：
２，４：４：４のそれぞれのコンポーネント画像信号に
おいてすべて同じであり、ＣＢＰは（Ｙ0,Ｙ1,Ｙ2,Ｙ3)
のブロック順に見て”１”となるブロックに非零係数が
あることになる。

【００８２】画像信号が４：２：０コンポーネント信号
であった場合は、Ｃb',Ｃr'は、そのままＣb、Ｃrのそ
れぞれのブロックに非零係数があるかどうかを表すの
で、これでＣＢＰは復号されたことになる。

【００８３】画像信号が４：２：２コンポーネント信号
であった場合は、ＣＢＰ復号化器は、まず、Ｃb'が '1'
かどうかを調べ、'1' であったらさらにビットストリー
ムからＦＬＣの場合は２ビツト、ＶＬＣの場合は１〜２
ビツトの情報を読み込み、これをＣb0,Ｃb1にセットす
る。一方、Ｃb'が '0'であった場合は読み込みは行わ
ず、Ｃb0,Ｃb1をともに '0'にする。Ｃr'についても同
様に処理を行い、Ｃr0,Ｃr1を求める。このようにし
て、４：２：２コンポーネント信号のＣＢＰ情報である
Ｙ0,Ｙ1,Ｙ2,Ｙ3,Ｃb0,Ｃb1,Ｃr0,Ｃr1が復号される。

【００８４】画像信号が４：４：４コンポーネント信号
であった場合は、ＣＢＰ復号化器は、まず、Ｃb'が '1'
かどうかを調べ、'1' であったらさらにビットストリー
ムから４ビットの情報を読み込み、これをＣb0,Ｃb1,Ｃ
b2,Ｃb3 にセットする。

【００８５】Ｃb'が '0'であった場合は読み込みは行わ
ず、Ｃb0,Ｃb1,Ｃb2,Ｃb3 を共に'0' にする。Ｃr'につ
いても同様に処理を行い、Ｃr0,Ｃr1,Ｃr2,Ｃr3 を求め
る。

【００８６】このようにして、４：４：４コンポーネン
ト信号のＣＢＰ情報であるＹ0,Ｙ1,Ｙ2,Ｙ3,Ｃb0,Ｃb1,
Ｃb2,Ｃb3,Ｃr0,Ｃr1,Ｃr2,Ｃr3 が復号される。

【００８７】ここで、色差信号のＣＢＰ符号を可変長復
号化する画像信号復号化方法においては、画像信号が
４：２：２あるいは４：４：４コンポーネント信号であ
り、Ｃb',Ｃr'が '1'であった場合は、続いてビットス
トリームから読み込んだデータを、図１５（４：２：２
コンポーネント信号用のＶＬＣテーブル）あるいは図１
６（４：４：４コンポーネント信号用のＶＬＣテーブ
ル）を参照しながら逆ＶＬＣし、Ｃb、Ｃrのブロック群
のどのブロックにに非零係数があるかの情報を得る。

【００８８】以上のようにして、ＣＢＰ符号は復号され
る。

【００８９】そして、このＣＢＰ符号に基づいて、復号
されたマクロブロック層のデータＳ８１は、端子５５か
ら出力される。以上のようにして、ビットストリームデ
ータから画像データを復号する。

【００９０】

【発明の効果】本発明による画像信号符号化方法でＣＢ
Ｐ符号を構成する場合、Ｙ0,Ｙ1,Ｙ2,Ｙ3,Ｃb',Ｃr'を
可変長符号化する際に用いるＶＬＣテーブルは、ＭＰＥ
Ｇ１のＶＬＣテーブルと全く同じものを用いることが出
来、整合性が良い。

【００９１】また、本発明による画像信号符号化方法
は、一般に、コンポーネント画像信号をハイブリッド符
号化方法により符号化する場合、色差信号ブロックには
非零係数が存在しない場合が多いという性質を利用して
いるため、ＣＢＰを符号化する際に良好な符号化効率が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】高能率符号化の原理を説明するための図であ
る。

【図２】画像シーケンスのＧＯＰストラクチャを示す図
である。

【図３】動画像符号化及び復号化装置の概略構成を示す
図である。

【図４】動画データの構造を示す図である。

【図５】４：２：０コンポーネント信号でのＭＢのブロ
ック構成図である。

【図６】４：２：２コンポーネント信号でのＭＢのブロ
ック構成図である。

【図７】４：４：４コンポーネント信号でのＭＢのブロ
ック構成図である。

【図８】ＭＰＥＧエンコーダーのブロック図である。

【図９】ＭＰＥＧ１でのＣＢＰ符号のＶＬＣテーブルで
ある。

【図１０】従来の発明におけるＣＢＰ符号の構成方法
（信号が４：２：２の場合）を説明するための図であ
る。

【図１１】従来の発明におけるＣＢＰ符号の構成方法
（信号が４：４：４の場合）を説明するための図である

【図１２】ＭＰＥＧデコーダーのブロック図である。

【図１３】本発明におけるエンコーダーのブロツク図で
ある。

【図１４】本発明におけるＣＢＰ符号を構成するための
アルゴリズムである。

【図１５】ＣＢＰ符号の色差信号ブロック用の付加ビッ
トに適用するＶＬＣテーブル（信号が４：２：２の場
合）である。

【図１６】ＣＢＰ符号の色差信号ブロック用の付加ビッ
トに適用するＶＬＣテーブル（信号が４：４：４の場
合）である。

【図１７】本発明における動画データの構造を示す図で
ある。

【図１８】本発明におけるデコーダーのブロツク図であ
る。

【図１９】本発明におけるＣＢＰ符号を復号するための
アルゴリズムである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力画像信号の１画面を複数の画素から
なるマクロブロツクに分割し、この各マクロブロツクを
単位として圧縮処理のための所定の変換を行い、可変長
符号化の際、前記マクロブロツクを更に分割した小ブロ
ツクの何れに非零の変換係数が存在するかを表すための
ＣＢＰ符号を、前記マクロブロツクのヘツダに付加し
て、圧縮データを伝送する、画像信号符号化方法におい
て、色差信号ブロックについて、非零の変換係数の存在の有
無を示すコードを色差信号ブロツクのＣＢＰ符号とは別
に構成し、輝度信号ブロツクのＣＢＰ符号と共に可変長
符号化することを特徴とする画像信号符号化方法。
【請求項２】請求項１記載の画像信号符号化方法にお
いて、前記非零の変換係数の存在の有無を示すコードは、２ビ
ツトで構成されていることを特徴とする画像信号符号化
方法。
【請求項３】請求項１又は２記載の画像信号符号化方
法において、前記色差信号ブロツクのＣＢＰ符号は、固定長符号化さ
れることを特徴とする画像信号符号化方法。
【請求項４】請求項２記載の画像信号符号化方法にお
いて、入力画像信号が（４：２：０）フオーマツトのコンポー
ネント画像信号の場合、前記２ビツトのコードにより前
記色差信号ブロツクのＣＢＰ符号が構成されることを特
徴とする画像信号符号化方法。
【請求項５】請求項３記載の画像信号符号化方法にお
いて、入力画像信号が（４：２：２）フオーマツトのコンポー
ネント画像信号の場合、前記２ビツトのコードにより前
記非零の変換係数の存在の有無を示し、前記非零の変換
係数が存在する場合のみ、前記色差信号ブロツクのＣＢ
Ｐ符号が４ビツトで構成されることを特徴とする画像信
号符号化方法。
【請求項６】請求項３記載の画像信号符号化方法にお
いて、入力画像信号が（４：４：４）フオーマツトのコンポー
ネント画像信号の場合、前記２ビツトのコードにより前
記非零の変換係数の存在の有無を示し、変換係数が存在
する場合のみ、前記色差信号ブロツクのＣＢＰ符号を８
ビツトで構成することを特徴とする画像信号符号化方
法。
【請求項７】請求項１又は２記載の画像信号符号化方
法において、前記色差信号ブロツクのＣＢＰ符号は、可変長符号化さ
れることを特徴とする画像信号符号化方法。
【請求項８】入力画像信号の１画面を複数の画素から
なるマクロブロツクに分割し、この各マクロブロツクを
単位として圧縮処理のための所定の変換を行い、可変長
符号化の際、前記マクロブロツクを更に分割した小ブロ
ツクの何れに非零の変換係数が存在するかを表すための
ＣＢＰ符号を、前記マクロブロツクのヘツダに付加し
て、圧縮データを伝送する、画像信号符号化方法であっ
て、色差信号ブロックについて、非零の変換係数の存在の有
無を示すコードを色差信号ブロツクのＣＢＰ符号とは別
に構成し、輝度信号ブロツクのＣＢＰ符号と共に可変長
符号化する、画像信号符号化方法によって生成されたデ
ータを記録した記録媒体。
【請求項９】１画面を複数に分割して構成されたマク
ロブロツク単位で符号化された画像信号を逆ＶＬＣし
て、圧縮画像信号とマクロブロツクを更に分割した小ブ
ロツクの何れに非零の変換係数が存在するかを表すため
のＣＢＰ符号とを分離し、このＣＢＰ符号を復号し、復
号されたＣＢＰ符号に基づいて前記圧縮画像信号を復号
する画像信号復号化方法において、前記復号されたＣＢＰ符号は、輝度信号ブロツクのため
のＣＢＰ符号と、色差信号ブロツクのためのＣＢＰ符号
と、色差信号ブロツクのＣＢＰ符号とは別に構成され
た、色差信号ブロツクについて非零の変換係数の存在の
有無を示すコードとからなることを特徴とする画像信号
復号化方法。
【請求項１０】請求項９記載の画像信号復号化方法に
おいて、復号後の前記非零の変換係数の存在の有無を示すコード
は、２ビツトで構成されていることを特徴とする画像信
号復号化方法。
【請求項１１】請求項９記載の画像信号復号化方法に
おいて、前記色差信号ブロツクのＣＢＰ符号は、固定長復号化さ
れてなることを特徴とする画像信号復号化方法。
【請求項１２】請求項１０記載の画像信号復号化方法
において、画像信号が（４：２：０）フオーマツトのコンポーネン
ト画像信号の場合、前記２ビツトのコードにより、前記
色差信号ブロツクのＣＢＰ符号が構成されていることを
特徴とする画像信号復号化方法。
【請求項１３】請求項１１記載の画像信号復号化方法
において、画像信号が（４：２：２）フオーマツトのコンポーネン
ト画像信号の場合、復号後のＣＢＰ符号では、前記２ビ
ツトのコードにより前記非零の変換係数の存在の有無が
示され、非零の変換係数が存在する場合のみ、前記色差
信号ブロツクのＣＢＰ符号が４ビツトの固定長で構成さ
れていることを特徴とする画像信号復号化方法。
【請求項１４】請求項１１記載の画像信号復号化方法
において、画像信号が（４：４：４）フオーマツトのコンポーネン
ト画像信号の場合、復号後のＣＢＰ符号では、前記２ビ
ツトのコードにより非零の変換係数の存在の有無が示さ
れ、非零の変換係数が存在する場合のみ、前記色差信号
ブロツクのＣＢＰ符号が８ビツトで構成されていること
を特徴とする画像信号復号化方法。
【請求項１５】請求項９記載の画像信号復号化方法に
おいて、前記色差信号ブロツクのＣＢＰ符号は、可変長復号化さ
れてなることを特徴とする画像信号復号化方法。