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JPWO1999023834A1 - Digital signal conversion method and digital signal conversion device - Google Patents

Digital signal conversion method and digital signal conversion device

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JPWO1999023834A1
JPWO1999023834A1 JP11-525943A JP52594399A JPWO1999023834A1 JP WO1999023834 A1 JPWO1999023834 A1 JP WO1999023834A1 JP 52594399 A JP52594399 A JP 52594399A JP WO1999023834 A1 JPWO1999023834 A1 JP WO1999023834A1
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signal conversion
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尚史 柳原
伸明 泉
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Abstract

(57)【要約】 入力される第1のフォーマットのディジタル信号(DVビデオ信号)は、デフレーミング部11でフレーミングが解かれて可変長符号に戻され、可変長復号(VLD)部12で復号され、逆量子化(IQ)部13で逆量子化され、逆重み付けを逆重み付け(IW)部14で逆重み付けされる。そして、解像度変換部16で、逆重み付けされたビデオ信号に対して直交変換領域(周波数領域)で所要の解像度変換が施される。その後、解像度変換後のビデオ信号は、重み付け(W)部18で重み付けされ、量子化(Q)部19で量子化され、可変長符号化(VLC)部20で可変長符号化されて、第2のフォーマットのディジタル信号(MPEGビデオ信号)として出力される。 (57) [Abstract] An input digital signal (DV video signal) in a first format is deframed by a deframing unit (11) and converted back into a variable-length code, decoded by a variable-length decoding (VLD) unit (12), inverse-quantized by an inverse quantization (IQ) unit (13), and inverse-weighted by an inverse weighting (IW) unit (14). A resolution conversion unit (16) then performs a required resolution conversion on the inverse-weighted video signal in the orthogonal transform domain (frequency domain). The resolution-converted video signal is then weighted by a weighting (W) unit (18), quantized by a quantization (Q) unit (19), variable-length coded by a variable-length coding (VLC) unit (20), and output as a digital signal (MPEG video signal) in a second format.

Description

【発明の詳細な説明】 ディジタル信号変換方法およびディジタル信号変換装置 技術分野 本発明は、離散コサイン変換(DCT)などの直交変換を用いて圧縮符号化さ れたディジタル信号の変換処理に関し、特に、フォーマットが互いに異なる圧縮 ビデオ信号の間で解像度を変換するディジタル信号変換方法およびディジタル信 号変換装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] Digital Signal Conversion Method and Digital Signal Conversion Device Technical Field The present invention relates to the conversion processing of digital signals compressed and encoded using orthogonal transforms such as the discrete cosine transform (DCT), and more particularly to a digital signal conversion method and digital signal conversion device for converting the resolution between compressed video signals of different formats.

背景技術 従来、静止画データや動画データ等を効率よく圧縮符号化するための符号化方 式として、直交変換符号化の一種である離散コサイン変換(DCT:Discrete C osine Transform)が用いられている。このような直交変換されたディジタル信 号を取り扱う際に、解像度や変換基底を変更することが必要とされることがある 。BACKGROUND ART Conventionally, the discrete cosine transform (DCT), a type of orthogonal transform coding, has been used as a coding method for efficiently compressing still image data, video data, and other data. When handling digital signals that have undergone such orthogonal transformation, it is sometimes necessary to change the resolution or transform base.

例えば、家庭用のディジタルビデオのフォーマットの一つである、解像度が7 20×480画素とされた第1の直交変換されたディジタル信号から、いわゆる MPEG1フォーマットの解像度が360×240画素とされた第2の直交変換 されたディジタル信号に変換する場合には、上記の第1の信号に対して逆直交変 換を行って空間領域の信号に復元した後に、必要とされる補間や間引き等の変換 処 理を行い、再び直交変換を施して上記の第2の信号に変換している。For example, when converting a first orthogonally transformed digital signal with a resolution of 720 x 480 pixels, which is one of the formats for home digital video, into a second orthogonally transformed digital signal with a resolution of 360 x 240 pixels, which is the so-called MPEG-1 format, the first signal is subjected to an inverse orthogonal transform to restore it to a spatial domain signal, after which any necessary conversion processes such as interpolation and thinning are performed, and the signal is again orthogonally transformed to restore it to the second signal.

このように、直交変換されたディジタル信号は、一旦逆変換されて原信号に戻 された後に所要の変換操作が行われ、その後再び直交変換されることが多い。In this way, the orthogonally transformed digital signal is often first inversely transformed to return it to the original signal, after which the required transformation operation is performed, and then the signal is orthogonally transformed again.

図28は、DCT変換されたディジタル信号に対して上記のような解像度変換 を施すための従来のディジタル信号処理装置の構成例を示している。FIG. 28 shows an example of the configuration of a conventional digital signal processing device for performing the above-described resolution conversion on a DCT-transformed digital signal.

この従来のディジタル信号変換装置は、家庭用ディジタルビデオ信号のフォー マットの一つである、いわゆる「DVフォーマット」のビデオ信号(以下ではD Vビデオ信号という。)が第1のフォーマットのディジタル信号として入力され 、いわゆる MPEG(Moving Picture Experts Group)のフォーマットに従う ビデオ信号(以下ではMPEGビデオ信号という。)を第2のフォーマットのデ ィジタル信号として出力するようにされている。This conventional digital signal conversion device receives a video signal in the so-called "DV format," which is one of the formats for home digital video signals (hereinafter referred to as a DV video signal), as a digital signal in a first format, and outputs a video signal conforming to the Moving Picture Experts Group (MPEG) format (hereinafter referred to as an MPEG video signal) as a digital signal in a second format.

デフレーミング部51は、DVビデオ信号のフレーミングを解くためのもので ある。このデフレーミング部51では、いわゆるDVフォーマットに従ってフレ ーミングされているDVビデオ信号が、可変長符号に戻される。The deframing unit 51 is for deframing the DV video signal. In this deframing unit 51, the DV video signal, which is framed in accordance with the so-called DV format, is restored to a variable-length code.

可変長復号(VLD)部52は、デフレーミング部51で可変長符号に戻され たビデオ信号を可変長復号する。DVフォーマットにおける圧縮データは、その データ量が原信号に対して約1/5になるように固定レートで圧縮されており、 データ圧縮効率を高めるために可変長符号化されている。可変長復号部52は、 この可変長符号化に応じた復号を行う。The variable-length decoding (VLD) unit 52 performs variable-length decoding on the video signal converted back into variable-length code by the deframing unit 51. Compressed data in the DV format is compressed at a fixed rate so that the data volume is approximately 1/5 of the original signal, and is variable-length coded to improve data compression efficiency. The variable-length decoding unit 52 performs decoding according to this variable-length coding.

逆量子化(IQ)部53は、可変長復号部52で復号されたビデ オ信号を逆量子化する。The inverse quantization (IQ) unit 53 inverse quantizes the video signal decoded by the variable length decoding unit 52.

逆重み付け(IW)部54は、逆量子化部53で逆量子化されたビデオ信号に 施された重み付けの逆操作である逆重み付けを行う。The inverse weighting (IW) unit 54 performs inverse weighting, which is the inverse operation of the weighting applied to the inversely quantized video signal by the inverse quantization unit 53.

ここで、重み付けとは、人間の視覚特性が高域のひずみに対してあまり敏感で ない性質を利用して、ビデオ信号の高域成分ほどDCT係数の値が小さくなるよ うにすることをいう。これにより、値が0になる高域係数の数が多くなり、可変 長符号化の効率を向上させることができる。また、その結果として、DCT変換 の演算量を低減することができる場合もある。Here, weighting refers to the process of taking advantage of the fact that human vision is less sensitive to distortion in high frequencies, so that the higher the frequency components of a video signal, the smaller the DCT coefficient values. This increases the number of high-frequency coefficients that become zero, improving the efficiency of variable-length coding. This can also potentially reduce the amount of computation required for DCT transformation.

逆離散コサイン変換(IDCT)部55は、逆重み付け部54で逆重み付けさ れたビデオ信号に逆DCT(逆離散コサイン変換)を施して、DCT係数を空間 領域のデータ、すなわち画素データに戻す。An inverse discrete cosine transform (IDCT) unit 55 performs an inverse DCT (inverse discrete cosine transform) on the video signal inversely weighted by the inverse weighting unit 54, converting the DCT coefficients back into spatial domain data, i.e., pixel data.

そして、解像度変換部56で、逆離散コサイン変換部55で画素データに戻さ れたビデオ信号に対して所要の解像度変換が施される。Then, in the resolution conversion unit 56, the video signal converted back into pixel data by the inverse discrete cosine transform unit 55 is subjected to the required resolution conversion.

次に、離散コサイン変換(DCT)部57は、解像度変換部56により解像度 変換されたビデオ信号に、離散コサイン変換(DCT)が施され、再び直交変換 係数(DCT係数)に変換される。Next, the discrete cosine transform (DCT) unit 57 performs a discrete cosine transform (DCT) on the video signal whose resolution has been converted by the resolution conversion unit 56, and converts it back into orthogonal transform coefficients (DCT coefficients).

重み付け(W)部58は、DCT係数に変換された解像度変換後のビデオ信号 に重み付けを行う。この重み付けについては前述した通りである。The weighting (W) unit 58 weights the resolution-converted video signal converted into DCT coefficients, as described above.

量子化(Q)部59は、重み付け部58で重み付けされたビデオ信号を量子化 する。The quantization (Q) unit 59 quantizes the video signal weighted by the weighting unit 58.

そして、可変長符号化(VLC)部60で、量子化部59で量子化されたビデ オ信号を可変長符号化して、MPEGビデオ信号とし て出力する。A variable length coding (VLC) unit 60 then variable-length codes the video signal quantized by the quantization unit 59 and outputs it as an MPEG video signal.

ここで、上述した「MPEG」は、ISO/IEC JTC1/SC29(Inte rnational Organization for Standardization/International Electrotechnica l Commission,Joint Technical Committee 1/Sub Committee 29:国際標準化機 構/国際電気標準会議 合同技術委員会1/専門部会29)の動画圧縮符号化の 検討組織(Moving Picture Image Coding Experts Group)の略称であり、MP EG1標準としてIS011172が、MPEG2標準としてIS013818がある。これらの 国際標準において、マルチメディア多重化の項目でISO11172-1およびISO13818-1 が、映像の項目でISO11172-2およびISO13818-2が、また音声の項目でISO11172-3 およびISO13818-3が、それぞれ標準化されている。The aforementioned "MPEG" is an abbreviation for the Moving Picture Image Coding Experts Group (MPEG) of the International Organization for Standardization/International Electrotechnical Commission, Joint Technical Committee 1/Subcommittee 29 (ISO/IEC JTC1/SC29). The MPEG1 standard is IS011172, and the MPEG2 standard is IS013818. Among these international standards, ISO11172-1 and ISO13818-1 cover multimedia multiplexing, ISO11172-2 and ISO13818-2 cover video, and ISO11172-3 and ISO13818-3 cover audio.

画像圧縮符号化規格としてのISO11172-2またはISO13818-2においては、画像信 号を、ピクチャ(フレームまたはフィールド)単位で、画像の時間および空間方 向の相関を利用して圧縮符号化を行っており、空間方向の相関の利用はDCT符 号化を用いることで実現している。The image compression coding standards ISO 11172-2 and ISO 13818-2 compress and code image signals on a picture (frame or field) basis, taking advantage of the temporal and spatial correlations of the image. The spatial correlation is achieved by using DCT coding.

なお、このDCT等の直交変換は、この他にも、JPEG(Joint Photograph ic Coding Experts group)等の種々の画像情報圧縮符号化に広く採用されてい る。Orthogonal transforms such as DCT are also widely used in various image compression coding formats, such as JPEG (Joint Photographic Coding Experts group).

一般に直交変換は、時間領域あるいは空間領域の原信号を周波数領域等の直交 変換された領域に変換することにより、圧縮効率が高く再現性に優れた圧縮符号 化を可能にするものである。Generally, orthogonal transforms convert original signals from the time or spatial domain into an orthogonally transformed domain such as the frequency domain, enabling highly efficient and reproducible compression and coding.

また、上述した「DVフォーマット」は、ディジタルビデオ信号のデータ量を 約1/5にまで圧縮して磁気テープにコンポーネント 記録するためのものであり、家庭用ディジタルビデオ装置や業務用のディジタル ビデオ装置の一部に用いられているものである。このDVフォーマットは、離散 コサイン変換(DCT)と可変長符号化(VLC)と組み合わせることにより、 ビデオ信号の効率的な圧縮を実現している。The aforementioned "DV format" compresses the data volume of digital video signals to approximately one-fifth of their original size for component recording on magnetic tape, and is used in some home and professional digital video equipment. This DV format achieves efficient compression of video signals by combining discrete cosine transform (DCT) and variable-length coding (VLC).

ところで、離散コサイン変換(DCT)などの直交変換およびその逆変換には 、多くの計算量を要するのが通常であるため、上述したようなビデオ信号の解像 度変換を効率良く行えないという問題がある。また、計算量の増加に伴って誤差 が蓄積されるため、信号が劣化するという問題もある。However, orthogonal transforms such as the discrete cosine transform (DCT) and their inverse transforms typically require a large amount of computation, which can hinder efficient resolution conversion of video signals as described above. Furthermore, the increased computational complexity can lead to accumulated errors, resulting in signal degradation.

発明の開示 本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、異なるフォ ーマットに変換するために解像度変換などの処理が施された信号のデータ量の算 出処理量を低減することによって、解像度変換等の変換処理を効率良く行うこと ができ、しかも信号の劣化が少ないディジタル信号変換方法およびディジタル信 号変換装置を提供することを目的とする。Disclosure of the Invention The present invention addresses these problems by providing a digital signal conversion method and device that can efficiently perform conversion processes such as resolution conversion by reducing the amount of data calculation required for converting signals into different formats, while minimizing signal degradation.

上述したような課題を解決するために、本発明に係るディジタル信号変換方法 は、所定単位の直交変換係数ブロックからなる第1のフォーマットのディジタル 信号の各ブロックから直交変換係数の一部を取り出して部分ブロックを構成する データ取出し工程と、上記各部分ブロックをなす直交変換係数を、その部分ブロ ック単位でそれそれ逆直交変換する逆直交変換工程と、上記逆直交変換された各 部分ブロックどうしを連結して、上記所定単位の新たなブロックを構成する部分 ブロック連結工程と、上記新たなブロックを、そのブロック単位で直交変換して 上記所定単位の新たな直交変換ブロックからなる第2のフォーマットのディジタ ル信号にする直交変換工程とを有することを特徴としている。To solve the above-mentioned problems, the digital signal conversion method according to the present invention comprises a data extraction step of extracting a portion of the orthogonal transform coefficients from each block of a digital signal in a first format, the block consisting of orthogonal transform coefficient blocks of a predetermined unit, to form a partial block; an inverse orthogonal transform step of inversely orthogonally transforming the orthogonal transform coefficients of each partial block on a partial block basis; a partial block concatenation step of concatenating the inverse orthogonally transformed partial blocks to form a new block of the predetermined unit; and an orthogonal transform step of orthogonally transforming the new block on a block basis to generate a digital signal in a second format consisting of the new orthogonal transform block of the predetermined unit.

また、上記の課題を解決するために提案する本発明では、所定単位の直交変換 係数ブロックからなる第1のフォーマットのディジタル信号をそのブロック単位 で逆直交変換する逆直交変換工程と、上記逆直交変換された第1のフォーマット のディジタル信号の上記各ブロックを分割するブロック分割工程と、上記分割さ れた各ブロックをなす直交変換係数を、その分割されたブロック単位でそれぞれ 直交変換する直交変換工程と、上記直交変換された各ブロックに所定値の直交変 換係数を補間して上記所定単位に構成して第2のフォーマットのディジタル信号 にするデータ拡大工程とを有することを特徴とするものである。The present invention proposed to solve the above-mentioned problems comprises an inverse orthogonal transform step of inversely orthogonally transforming a first-format digital signal consisting of orthogonal transform coefficient blocks of a predetermined unit on a block-by-block basis; a block division step of dividing each block of the inverse orthogonally transformed first-format digital signal; an orthogonal transform step of orthogonally transforming the orthogonal transform coefficients constituting each divided block on a block-by-block basis; and a data expansion step of interpolating orthogonal transform coefficients of a predetermined value into each orthogonally transformed block to form a second-format digital signal in the predetermined unit.

また、上記の課題を解決するために、本発明に係るディジタル信号変換装置は 、所定単位の直交変換係数からなる第1のフォーマットのディジタル信号を復号 する復号手段と、上記復号されたディジタル信号を逆量子化する逆量子化手段と 、上記逆量子化されたディジタル信号の上記所定単位の直交係数ブロックの互い に隣接する各ブロックから直交変換係数の一部を取り出して部分ブロックを構成 して解像度を変換する解像度変換手段と、上記解像度変換されたディジタル信号 を量子化する量子化手段と、上記量子化されたディジタル信号を符号化して第2 のフォーマットのディジタル信号にする符号化手段とを備えることを特徴として いる。To solve the above-mentioned problems, the digital signal conversion device according to the present invention comprises: decoding means for decoding a digital signal of a first format consisting of orthogonal transform coefficients of a predetermined unit; inverse quantization means for inverse quantizing the decoded digital signal; resolution conversion means for extracting a portion of the orthogonal transform coefficients from adjacent blocks of the orthogonal coefficient block of the dequantized digital signal to form partial blocks and convert the resolution; quantization means for quantizing the resolution-converted digital signal; and encoding means for encoding the quantized digital signal into a digital signal of a second format.

また、上記の課題を解決するために提案する本発明では、直交変換を用いて圧 縮符号化された第1のフォーマットのディジタル信号を復号する復号手段と、上 記復号されたディジタル信号を逆量子化する逆量子化手段と、上記逆量子化され たディジタル信号の上記所定の各ブロックに所定値の直交変換係数を補間して上 記各ブロックを上記所定単位に構成して解像度を変換する解像度変換手段と、上 記解像度変換されたディジタル信号を量子化する量子化手段と、上記量子化され たディジタル信号を符号化して第2のフォーマットのディジタル信号にする符号 化手段とを備えることを特徴とするものである。The present invention proposed to solve the above problems comprises decoding means for decoding a digital signal of a first format that has been compression-coded using an orthogonal transform; inverse quantization means for inverse quantizing the decoded digital signal; resolution conversion means for converting the resolution of each of the predetermined blocks of the inverse quantized digital signal by interpolating orthogonal transform coefficients of predetermined values into each of the predetermined blocks, thereby constituting each of the blocks into the predetermined units; quantization means for quantizing the resolution-converted digital signal; and encoding means for encoding the quantized digital signal to generate a digital signal of a second format.

また、上記の課題を解決するために提案する本発明では、所定単位の直交変換 係数ブロックからなる第1のフォーマットのディジタル信号を、別の所定単位の 新たな直交変換係数ブロックからなる第2のフォーマットのディジタル信号に変 換するディジタル信号変換方法において、上記第1のフォーマットのディジタル 信号に含まれるデータ量情報を利用して、上記第2のフォーマットのデイジタル 信号のデータ量を制御することを特徴とするものである。Furthermore, the present invention, proposed to solve the above-mentioned problems, provides a digital signal conversion method for converting a digital signal in a first format consisting of orthogonal transform coefficient blocks of a predetermined unit into a digital signal in a second format consisting of new orthogonal transform coefficient blocks of another predetermined unit, characterized in that the data volume of the digital signal in the second format is controlled using data volume information contained in the digital signal in the first format.

また、上記の課題を解決するために提案する本発明では、所定単位の直交変換 係数ブロックからなる第1のフォーマットのディジタル信号を、別の所定単位の 新たな直交変換係数ブロックからなる第2のフォーマットのディジタル信号に変 換するディジタル信号変換装置において、上記第1のフォーマットのディジタル 信号を復号する復号手段と、上記復号されたディジタル信号を逆量子化する逆量 子化手段と、上記逆量子化されたディジタル信号のフォーマット変換を伴う信号 処理を行う信号変換手段と、上記信号処理が施された ディジタル信号を量子化する量子化手段と、上記量子化手段におけるデータ量を 制御するためのデータ量制御手段と上記データ量制御手段によりデータ量が制御 されて量子化されたディジタル信号を符号化して上記第2のフォーマットのディ ジタル信号にする符号化手段とを備えることを特徴とするものである。The present invention, proposed to solve the above-mentioned problems, provides a digital signal conversion device for converting a digital signal in a first format consisting of orthogonal transform coefficient blocks in a predetermined unit into a digital signal in a second format consisting of new orthogonal transform coefficient blocks in another predetermined unit, the device comprising: decoding means for decoding the digital signal in the first format; inverse quantization means for inverse quantizing the decoded digital signal; signal conversion means for performing signal processing involving format conversion of the inverse quantized digital signal; quantization means for quantizing the processed digital signal; data amount control means for controlling the data amount in the quantization means; and encoding means for encoding the quantized digital signal, the data amount of which is controlled by the data amount control means, into a digital signal in the second format.

また、上記の課題を解決するために提案する本発明では、第1のフォーマット のディジタル信号を、第2のフォーマットのディジタル信号に変換するディジタ ル信号変換方法において、上記第1のフォーマットのディジタル信号を復号する 復号工程と、上記復号された第1のフォーマットのディジタル信号を上記第2の フォーマットのディジタル信号に変換する信号変換工程と、上記第2のフォーマ ットのディジタル信号を符号化する符号化工程と、上記復号された第1のフォー マットのディジタル信号に対する逆重み付けと上記第2のフォーマットのディジ タル信号に対する重み付けとをまとめて行う重み付け処理工程とを有することを 特徴とするものである。The present invention, proposed to solve the above-mentioned problems, provides a digital signal conversion method for converting a digital signal of a first format into a digital signal of a second format, the method comprising: a decoding step for decoding the digital signal of the first format; a signal conversion step for converting the decoded digital signal of the first format into a digital signal of the second format; an encoding step for encoding the digital signal of the second format; and a weighting step for simultaneously performing inverse weighting on the decoded digital signal of the first format and weighting on the digital signal of the second format.

また、上記の課題を解決するために提案する本発明では、第1のフォーマット のディジタル信号を、第2のフォーマットのディジタル信号に変換するディジタ ル信号変換装置において、上記第1のフォーマットのディジタル信号を復号する 復号手段と、上記復号された第1のフォーマットのディジタル信号を上記第2の フォーマットのディジタル信号に変換する信号変換手段と、上記第2のディジタ ル信号を符号化する符号化手段と、上記第1のフォーマットのディジタル信号に 対する逆重み付けと上記第2のフォーマットのディジタル信号に対する重み付け とをまとめて行う重み付け処理手段とを備えることを特徴とするものである。The present invention, proposed to solve the above-mentioned problems, provides a digital signal conversion device for converting a digital signal of a first format into a digital signal of a second format, the device comprising: decoding means for decoding the digital signal of the first format; signal conversion means for converting the decoded digital signal of the first format into a digital signal of the second format; encoding means for encoding the second digital signal; and weighting means for simultaneously performing inverse weighting on the digital signal of the first format and weighting on the digital signal of the second format.

また、上記の課題を解決するために提案する本発明では、動き検出を伴って圧 縮符号化されている入力情報信号に対して動き補償を伴った復号を施し、この復 号信号に信号変換処理を施し、この変換信号に、上記入力情報信号の動きベクト ル情報に基づいた動き検出を伴って圧縮符号化処理を施す。In addition, the present invention proposed to solve the above problems involves decoding an input information signal that has been compression-coded with motion estimation and with motion compensation, subjecting this decoded signal to signal conversion processing, and then subjecting this converted signal to compression-coding processing with motion estimation based on motion vector information of the input information signal.

また、上記の課題を解決するために提案する本発明では、動き検出を伴う予測 符号化と直交変換符号化とを含む圧縮符号化が施されている入力情報信号に対し て、一部復号処理を施して直交変換領域の復号信号を得、この直交変換領域の復 号信号に信号変換処理を施し、この変換信号に、上記入力情報信号の動きベクト ル情報に基づいた動き検出を用いて動き補償予測を伴った圧縮符号化処理を施す 。In addition, the present invention proposed to solve the above problems involves partially decoding an input information signal that has been subjected to compression coding including predictive coding with motion estimation and orthogonal transform coding to obtain a decoded signal in the orthogonal transform domain, performing signal transformation on this decoded signal in the orthogonal transform domain, and then performing compression coding on this transformed signal with motion compensation prediction using motion estimation based on the motion vector information of the input information signal.

また、上記の課題を解決するために提案する本発明では、動き検出を伴う予測 符号化と直交変換符号化とを含む圧縮符号化が施されている入力情報信号に対し て、一部復号処理を施して直交変換領域の信号を得、この信号に信号変換処理を 施し、この変換信号に、上記入力情報信号の動きベクトル情報に基づいて変換し た動きベクトル情報を付加して圧縮符号化処理を施す。In addition, in the present invention proposed to solve the above-mentioned problems, an input information signal that has been subjected to compression coding including predictive coding with motion estimation and orthogonal transform coding is partially decoded to obtain a signal in the orthogonal transform domain, this signal is subjected to signal transform processing, and motion vector information converted based on the motion vector information of the input information signal is added to this transformed signal, followed by compression coding.

また、上記の課題を解決するために提案する本発明では、動きモード/静止モ ード情報が予め付加されている第1のフォーマットのディジタル信号を復号し、 この復号信号に信号変換処理を施し、この変換信号の所定ブロック単位毎にフレ ーム間差分符号化を施すか否かを上記動きモード/静止モード情報に応じて判断 し、この判断結果に基づいて上記変換信号に符号化を施して、フレーム間差分を 用いた符号化を伴った第2のフォーマットのディジタル信号を出力する。In addition, the present invention proposed to solve the above problems involves decoding a digital signal of a first format to which motion mode/still mode information has been added in advance, performing signal conversion processing on the decoded signal, determining whether to perform inter-frame differential encoding on each predetermined block of the converted signal based on the motion mode/still mode information, and encoding the converted signal based on the result of this determination, thereby outputting a digital signal of a second format that has been encoded using inter-frame differentials.

また、上記の課題を解決するために提案する本発明では、第1のフォーマット のディジタル信号に一部復号処理を施して、直交変換領域の信号を得、この直交 変換領域の信号に信号変換処理を施し、この変換信号の所定ブロック単位毎にフ レーム間差分符号化を施すか否かを、上記変換信号のフレーム間差分の絶対値の 最大値に応じて判断し、この判断結果に基づいて上記変換信号を符号化して上記 上記第2のフォーマットのディジタル信号を出力する。In addition, the present invention proposed to solve the above problem involves partially decoding a digital signal in a first format to obtain a signal in an orthogonal transform domain, performing signal transform processing on this orthogonal transform domain signal, and determining whether to perform inter-frame differential encoding on this transformed signal for each predetermined block unit based on the maximum absolute value of the inter-frame difference of the transformed signal, and encoding the transformed signal based on the result of this determination to output a digital signal in the second format.

また、上記の課題を解決するために提案する本発明では、フレーム内符号化が 施されたフレーム内符号化信号と、動き検出を伴った順方向及び双方向のフレー ム間予測符号化が施された順方向予測符号化信号及び双方向予測符号化信号とか らなる第1のフォーマットのディジタル信号の内、フレーム内符号化信号と順方 向符号化信号に逆直交変換を施し、この逆直交変換出力に基づいて、一部復号さ れた順方向予測符号化信号及び双方向予測符号化信号に加算するための動き補償 出力を生成し、この動き補償出力を直交変換し、直交変換出力を上記一部復号さ れた順方向予測符号化信号及び双方向予測符号化信号に加算し、加算出力に基づ いた信号に圧縮符号化を施して第2のフォーマットのティジタル信号を出力する 。In addition, the present invention proposed to solve the above-mentioned problems involves performing an inverse orthogonal transform on the intraframe-coded signal and the forward-predictive-coded signal, which are digital signals of a first format that are composed of an intraframe-coded signal that has been subjected to intraframe coding and a forward-predictive-coded signal and a bidirectionally predictive-coded signal that have been subjected to forward and bidirectional interframe predictive coding with motion estimation. Based on the inverse orthogonal transform output, a motion compensation output is generated for addition to the partially decoded forward-predictive-coded signal and the bidirectionally predictive-coded signal. The motion compensation output is then orthogonally transformed, the orthogonal transform output is added to the partially decoded forward-predictive-coded signal and the bidirectionally predictive-coded signal, and a signal based on the addition output is compression-coded to output a digital signal of a second format.

図面の簡単な説明 図1は、本発明の第1の実施の形態に係るディジタル信号変換装置の構成例を 示すブロック図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a block diagram showing an example configuration of a digital signal conversion device according to a first embodiment of the present invention.

図2は、直交変換領域における解像度変換の原理について説明するための図で ある。FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of resolution conversion in the orthogonal transform domain.

図3は、直交変換領域における解像度変換の原理について説明するための図で ある。FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of resolution conversion in the orthogonal transform domain.

図4A〜図4Cは、本発明の第1の実施の形態に係るディジタル信号変換によ り、DVビデオ信号がMPEGビデオ信号に変換される際の様子を模式的に示す 図である。4A to 4C are diagrams illustrating the process of converting a DV video signal into an MPEG video signal by digital signal conversion according to a first embodiment of the present invention.

図5は、DVフォーマットとMPEGフォーマットの関係を説明するための図 である。Figure 5 illustrates the relationship between the DV format and the MPEG format.

図6は、解像度変換処理のための基本的な計算手順を説明するための図である 。Figure 6 illustrates the basic calculation procedure for resolution conversion.

図7A,図7Bは、DVフォーマットの「静止モード」と「動きモード」とに ついて説明するための図である。7A and 7B are diagrams for explaining the "still mode" and "motion mode" of the DV format.

図8は、「静止モード」における変換処理の手順を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining the procedure of the conversion process in the "still mode."

図9A〜図9Cは、本発明の第2の実施の形態に係るディジタル信号変換装置 の構成例を示すブロック図である。9A to 9C are block diagrams showing an example configuration of a digital signal conversion device according to a second embodiment of the present invention.

図10は、画像を拡大する場合の変換処理の手順を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the procedure of the conversion process when enlarging an image.

図11は、本発明の第3の実施の形態に係るディジタル信号変換装置の構成例 を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing an example of the configuration of a digital signal conversion device according to a third embodiment of the present invention.

図12は、本発明の第4の実施の形態に係るディジタル信号変換装置の構成例 を示すブロック図である。FIG. 12 is a block diagram showing an example of the configuration of a digital signal conversion device according to a fourth embodiment of the present invention.

図13は、本発明の第5の実施の形態に係るディジタル信号変換装置の構成例 を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing an example of the configuration of a digital signal conversion device according to a fifth embodiment of the present invention.

図14は、本発明の第6の実施の形態に係るディジタル信号変換装置の構成例 を示すブロック図である。FIG. 14 is a block diagram showing an example of the configuration of a digital signal conversion device according to a sixth embodiment of the present invention.

図15は、本発明の第7の実施の形態に係るディジタル信号変換装置の構成例 を示すブロック図である。FIG. 15 is a block diagram showing an example of the configuration of a digital signal conversion device according to a seventh embodiment of the present invention.

図16は、本発明の第7の実施の形態において、DVビデオ信号がMPEGビ デオ信号に変換される際に、各フレームのマクロブロック(MB)毎に量子化ス ケールが設定される基本的な手順を示すフローチャートである。FIG. 16 is a flowchart showing the basic procedure for setting a quantization scale for each macroblock (MB) of each frame when a DV video signal is converted into an MPEG video signal in the seventh embodiment of the present invention.

図17は、本発明の第7の実施の形態において、設定された量子化スケールを 用いて、次のフレームに対してフィードバックをかける基本的な手順を示すフロ ーチャートである。FIG. 17 is a flowchart showing the basic steps for applying feedback to the next frame using a set quantization scale in the seventh embodiment of the present invention.

図18は、従来において、MPEGビデオ信号をDVビデオ信号に変換するデ ィジタル信号変換装置の構成例を示すブロック図である。FIG. 18 is a block diagram showing an example of the configuration of a conventional digital signal conversion device that converts an MPEG video signal into a DV video signal.

図19は、本発明の第8の実施の形態に係るディジタル信号変換装置の構成例 を示すブロック図である。FIG. 19 is a block diagram showing an example of the configuration of a digital signal conversion device according to an eighth embodiment of the present invention.

図20は、本発明の第9の実施の形態に係るディジタル信号変換装置の構成例 を示すブロック図である。FIG. 20 is a block diagram showing an example of the configuration of a digital signal conversion device according to the ninth embodiment of the present invention.

図21は、本発明の第10の実施の形態に係るディジタル信号変換装置の構成 例を示すブロック図である。FIG. 21 is a block diagram showing an example of the configuration of a digital signal conversion device according to a tenth embodiment of the present invention.

図22は、本発明の第11の実施の形態に係るディジタル信号変換装置の構成 例を示すブロック図である。FIG. 22 is a block diagram showing an example of the configuration of a digital signal conversion device according to an eleventh embodiment of the present invention.

図23は、本発明の第12の実施の形態に係るディジタル信号変換装置の構成 例を示すブロック図である。FIG. 23 is a block diagram showing an example of the configuration of a digital signal conversion device according to a twelfth embodiment of the present invention.

図24は、本発明の第12の実施の形態おいて、直交変換領域での動き補償、 動き推定処理を説明するための図であり、マクロブロックBが参照用画像の複数 のマクロブロックに跨った様子を示す図 である。Figure 24 is a diagram for explaining motion compensation and motion estimation processing in the orthogonal transform domain in the twelfth embodiment of the present invention, showing how macroblock B spans multiple macroblocks in the reference image.

図25は、本発明の第12の実施の形態おいて、直交変換領域での動き補償、 動き推定処理を説明するための図であり、参照用マクロブロックの変換処理を示 す図である。FIG. 25 is a diagram illustrating motion compensation and motion estimation processing in the orthogonal transform domain in the twelfth embodiment of the present invention, showing the transformation processing of reference macroblocks.

図26は、本発明の第12の実施の形態おいて、直交変換領域での動き補償、 動き推定処理を説明するための図であり、参照用マクロブロックの変換手順を示 す図である。FIG. 26 is a diagram illustrating motion compensation and motion estimation processing in the orthogonal transform domain in the twelfth embodiment of the present invention, showing the transformation procedure for reference macroblocks.

図27は、本発明の第13の実施の形態に係るディジタル信号変換装置の構成 例を示すブロック図である。FIG. 27 is a block diagram showing an example of the configuration of a digital signal conversion device according to a thirteenth embodiment of the present invention.

図28は、従来のディジタル信号変換装置の構成例を示すブロック図である。FIG. 28 is a block diagram showing an example of the configuration of a conventional digital signal conversion device.

発明を実施するための最良の形態 以下、本発明に係る好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する 。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A preferred embodiment of the present invention will now be described with reference to the drawings.

なお、以下では、まず本発明に係るディジタル信号変換装置の構成について説 明し、次にその構成を参照しながら本発明に係るディジタル信号変換方法につい て説明する。In the following, the configuration of a digital signal conversion device according to the present invention will be described first, and then the digital signal conversion method according to the present invention will be described with reference to that configuration.

図1は、本発明の第1の実施の形態となるディジタル信号変換装置の主要部の 一構成例を示し、信号変換としては解像度変換を例示しているが、これに限定さ れず、フォーマット変換やフィルタ処理等の種々の信号変換に適用できることは 勿論である。FIG. 1 shows an example of the configuration of the main components of a digital signal conversion device according to a first embodiment of the present invention. While resolution conversion is shown as an example of signal conversion, it is not limited to this, and various other signal conversions, such as format conversion and filtering, can of course be applied.

このディジタル信号変換装置は、前述したいわゆる「DVフォーマット」のビ デオ信号(以下ではDV信号という。)が第1のディ ジタル信号として入力され、MPEG(Moving Picture Experts Group)のフォ ーマットに従うビデオ信号(以下ではMPEGビデオ信号という。)を第2のデ ィジタル信号として出力するものである。This digital signal conversion device receives as input a video signal in the aforementioned "DV format" (hereinafter referred to as a DV signal) as a first digital signal, and outputs as an output a video signal conforming to the Moving Picture Experts Group (MPEG) format (hereinafter referred to as an MPEG video signal) as a second digital signal.

デフレーミング部11は、DVビデオ信号のフレーミングを解くためのもので ある。このデフレーミング部11では、所定のフォーマット(いわゆるDVフオ ーマット)に従ってフレーミングされているDVビデオ信号が、可変長符号に戻 される。The deframing unit 11 is used to deframe the DV video signal. In this deframing unit 11, the DV video signal, which has been framed in accordance with a predetermined format (the so-called DV format), is restored to a variable-length code.

可変長復号(VLD)部12は、デフレーミング部11で可変長符号に戻され たビデオ信号を可変長復号する。The variable length decoding (VLD) unit 12 performs variable length decoding on the video signal that has been converted back into a variable length code by the deframing unit 11.

逆量子化(IQ)部13は、可変長復号部12で可変長復号されたビデオ信号 を逆量子化する。The inverse quantization (IQ) unit 13 inverse quantizes the video signal that has been variable-length decoded by the variable-length decoding unit 12.

逆重み付け(IW)部14は、逆量子化部14で逆量子化されたビデオ信号に 施された重み付けの逆操作である、逆重み付けを行う。The inverse weighting (IW) unit 14 performs inverse weighting, which is the inverse operation of the weighting applied to the inversely quantized video signal by the inverse quantization unit 14.

そして、信号変換処理の一例として解像度変換を行う場合には、解像度変換部 16で、逆重み付け部14で逆重み付けされたビデオ信号に対して、直交変換領 域(周波数領域)で所要の解像度変換が施される。When performing resolution conversion as an example of signal conversion processing, the resolution conversion unit 16 performs the required resolution conversion in the orthogonal transform domain (frequency domain) on the video signal that has been inverse weighted by the inverse weighting unit 14.

重み付け(W)部18は、解像度変換後のビデオ信号に重み付けを行う。The weighting (W) unit 18 weights the video signal after the resolution conversion.

量子化(Q)部19は、重み付け部18で重み付けされたビデオ信号を量子化 する。The quantization (Q) unit 19 quantizes the video signal weighted by the weighting unit 18.

そして、可変長符号化(VLC)部20で、量子化部19で量子化されたビデ オ信号を可変長符号化して、MPEGビデオ信号として出力する。Then, a variable length coding (VLC) unit 20 performs variable length coding on the video signal quantized by the quantization unit 19 and outputs it as an MPEG video signal.

以上説明した、図1に例示の本発明に係るディジタル信号変換装 置の各部の構成は、図28に例示した従来のディジタル信号変換装置の各部と同 様とすることができる。The configuration of each part of the digital signal conversion device according to the present invention illustrated in FIG. 1 as described above can be the same as each part of the conventional digital signal conversion device illustrated in FIG. 28.

しかし、この本発明に係るディジタル信号変換装置は、解像度変換部16の前 後に逆コサイン変換(IDCT)部およびコサイン変換(DCT)部が配されて いない点が従来のディジタル信号変換装置と異なっている。However, the digital signal conversion device according to the present invention differs from conventional digital signal conversion devices in that an inverse cosine transform (IDCT) section and a discrete cosine transform (DCT) section are not provided before or after the resolution conversion section 16.

すなわち、従来のディジタル信号変換装置は、入力される第1のフォーマット のディジタル信号の直交変換係数を逆直交変換して空間領域(周波数軸上)のデ ータに戻した後に所要の変換操作を行うようにされているため、再び直交変換し て直交変換係数に戻す操作を行っていた。That is, conventional digital signal conversion devices perform the required conversion operation after performing an inverse orthogonal transform on the orthogonal transform coefficients of an input digital signal in a first format to convert it back to data in the spatial domain (on the frequency axis), and then perform another orthogonal transform to convert it back to orthogonal transform coefficients.

これに対して、本発明に係るディジタル信号変換装置は、入力される第1のフ ォーマットのディジタル信号の直交変換係数に対する所要の変換操作を、直交変 換係数領域(周波数領域)で行い、解像度変換等の変換処理を行うための手段の 前後に逆直交変換手段および直交変換手段を備えていないことを特徴とする。In contrast, the digital signal conversion device according to the present invention is characterized in that it performs the required conversion operation on the orthogonal transform coefficients of the input digital signal in the first format in the orthogonal transform coefficient domain (frequency domain), and does not include inverse orthogonal transform means or orthogonal transform means before or after the means for performing conversion processing such as resolution conversion.

次に、解像度変換部16における解像度変換処理の原理について、図2および 図3を用いて説明する。Next, the principle of the resolution conversion process in the resolution conversion unit 16 will be explained with reference to FIGS. 2 and 3.

図2において、入力直交変換行列生成部1では、入力ディジタル信号5に対し て予め施された直交変換を表す直交変換行列Ts(k)の逆行列Ts(k) -1を生成し、 変換行列生成部3に送っている。出力直交変換行列生成部2では、出力ディジタ ル信号に対して施される逆直交変換を示す逆変換行列Td(L) -1に対応する直交変 換行列Td(L)を生成し、変換行列生成部3に送っている。変換行列生成部3では 、解像度変換等の変換処理を周波数領域で行うための変換行列Dを生 成し、信号変換部4に送る。この信号変換部4は、直交変換により例えば周波数 領域に変換された入力ディジタル信号5を、例えば周波数領域等の直交変換され た領域のままで変換処理して、出力ディジタル信号6とするものである。 2, an input orthogonal transform matrix generation unit 1 generates an inverse matrix Ts (k) -1 of an orthogonal transform matrix Ts (k) representing an orthogonal transform previously performed on an input digital signal 5, and sends this to a transform matrix generation unit 3. An output orthogonal transform matrix generation unit 2 generates an orthogonal transform matrix Td (L ) corresponding to the inverse transform matrix Td( L) -1 representing an inverse orthogonal transform to be performed on an output digital signal, and sends this to the transform matrix generation unit 3. The transform matrix generation unit 3 generates a transform matrix D for performing conversion processing such as resolution conversion in the frequency domain, and sends this to a signal conversion unit 4. This signal conversion unit 4 converts the input digital signal 5, which has been converted into, for example, the frequency domain by an orthogonal transform, while still in the orthogonally transformed domain, such as the frequency domain, to generate an output digital signal 6.

すなわち、図3に例示するように、元の時間領域(あるいは空間領域)の信号 (原信号A)を、上記直交変換行列Ts(k)により例えば周波数領域に変換して周 波数信号B1(上記入力ディジタル信号5に相当)とし、これを上記信号変換部 4により例えばN/Lに縮小(又は拡大)して周波数信号B2(上記出力ディジ タル信号6に相当)とし、この周波数信号B2を上記逆変換行列Td(L) -1により 逆直交変換して、時間領域の信号Cを得るようにしている。 That is, as shown in FIG. 3, the original time domain (or space domain) signal (original signal A) is transformed, for example, into the frequency domain using the orthogonal transformation matrix Ts (k) to obtain a frequency signal B1 (corresponding to the input digital signal 5), which is then reduced (or expanded) by the signal conversion unit 4, for example, to N/L to obtain a frequency signal B2 (corresponding to the output digital signal 6), and this frequency signal B2 is then inversely orthogonally transformed using the inverse transformation matrix Td (L) -1 to obtain a time domain signal C.

ここで、図3に示す例では、1次元の原信号Aを、長さkの変換ブロック毎に 直交変換し、得られた周波数領域の変換ブロックの隣接するm個のブロック、す なわち長さL(=k×m)の連続する周波数信号を、長さN(ただし、N<L) の1つのブロックに変換する場合、すなわち全体をN/Lに縮小する場合を示し ている。The example shown in Figure 3 illustrates the case where a one-dimensional source signal A is orthogonally transformed in transform blocks of length k, and m adjacent blocks of the resulting frequency-domain transform blocks, i.e., a continuous frequency signal of length L (= k × m), are transformed into a single block of length N (where N < L), thereby reducing the entire signal to N/L.

以下の説明では、長さnの直交変換基底ベクトル< 1, 2,…,n >を各行に 配列した行列(直交変換行列)をT(n)、その逆変換行列をT(n) -1のように記述 する。なお、は、xのベクトル表現を示す。このとき、いずれの行列もn次の 正方行列である。一例として、n=8のときの1次元DCT変換行列T(8)を、 次の式(1)に示す。 In the following explanation, a matrix (orthogonal transform matrix) in which orthogonal transform basis vectors < e1 , e2 , ..., en > of length n are arranged in each row will be described as T (n) , and its inverse transform matrix will be described as T (n) -1 . Note that x indicates the vector representation of x. In this case, both matrices are n-th order square matrices. As an example, the one-dimensional DCT transform matrix T (8) when n=8 is shown in the following equation (1).

上記図3において、既に直交変換行列Ts(k)により周波数領域に直交変換され た入力ディジタル信号5について、その直交変換ブロックの大きさ、すなわち基 底の長さがkであるとき、上記入力直交変換行列生成部1により逆直交変換行列 Ts(k) -1を生成し、また、上記出力直交変換行列生成部2により基底の長さがL (=k×m)の直交変換行列Td(L)を生成する。 In FIG. 3, for an input digital signal 5 that has already been orthogonally transformed into the frequency domain using an orthogonal transform matrix Ts (k) , when the size of the orthogonal transform block, i.e., the length of the base, is k, the input orthogonal transform matrix generator 1 generates an inverse orthogonal transform matrix Ts (k) -1 , and the output orthogonal transform matrix generator 2 generates an orthogonal transform matrix Td (L) whose length of the base is L (= k × m).

このとき、入力直交変換行列生成部1により生成される逆直交変換行列Ts(k) -1 は、入力ディジタル信号5を生成する際の直交変換処理(の逆処理)に対応し 、出力直交変換行列生成部2により生成される直交変換行列Td(L)は、信号変換 部14で変換された出力ディジタル信号を復号する際、すなわち時間領域に変換 する際の逆直交変換処理(の逆処理)に対応し、これらの直交変換行列生成部1 、2共に、任意の長さの基底ベクトルを生成することができるものとする。At this time, the inverse orthogonal transformation matrix Ts generated by the input orthogonal transformation matrix generation unit 1 is(k) -1 corresponds to the orthogonal transform processing (the inverse processing) used to generate the input digital signal 5, and the orthogonal transform matrix Td generated by the output orthogonal transform matrix generator 2(L)corresponds to the inverse orthogonal transform process (the inverse process) performed when decoding the output digital signal converted by the signal conversion unit 14, i.e., when converting it to the time domain. Both of these orthogonal transform matrix generation units 1 and 2 are capable of generating basis vectors of any length.

なお、これらの直交変換行列生成部1、2は、同一の直交変換行列生成部であ ってもよく、この場合、直交変換行列Ts(k)とTd(L)とは、基底の長さのみ異な る同一種の直交変換行列になる。直交変換行列生成部は、異なる直交変換方式毎 に存在するものである。 Note that these orthogonal transform matrix generators 1 and 2 may be the same orthogonal transform matrix generator, in which case the orthogonal transform matrices Ts (k) and Td (L) are the same type of orthogonal transform matrices that differ only in the length of the base. An orthogonal transform matrix generator exists for each different orthogonal transform method.

次に、変換行列生成部3においては、入力直交変換行列生成部1により生成さ れた上記逆直交変換行列Ts(k) -1を、次の式(2)に示すように、対角上にm個 配置して、L次の正方行列Aを作成する。また、出力ディジタル信号6の基底の 長さをNとするとき、上記直交変換行列Td(L)の低周波基底ベクトルN個を取り 出し、N行L列から成る行列Bを作成する。 Next, the transform matrix generator 3 arranges m inverse orthogonal transform matrices Ts (k) -1 generated by the input orthogonal transform matrix generator 1 on the diagonal as shown in the following equation (2) to create an L-th order square matrix A. Furthermore, when the length of the basis of the output digital signal 6 is N, N low-frequency basis vectors of the orthogonal transform matrix Td (L) are extracted to create a matrix B consisting of N rows and L columns.

ただし、 1, 2,…, nは、Td(L)を以下のように基底ベクトルで表したとき 、低周波のN個を取り出したものである。 Here, e 1 , e 2 , . . . , e n are N low frequency components extracted when Td (L) is expressed as a basis vector as follows:

そして、 D=α・B・A ・・・(5) を計算し、N行L列の行列Dを作成する。この行列Dが、上記縮小率(又は拡大 率)N/Lに解像度を変換する変換行列になる。なお、αはスカラー値又はベク トル値で、レベル補正等のための係数である。 Then, the following is calculated to create a matrix D with N rows and L columns: D = α B A (5) This matrix D becomes the conversion matrix that converts the resolution to the reduction ratio (or enlargement ratio) N/L. Note that α is a scalar or vector value, and is a coefficient for level correction, etc.

上記図2の信号変換部4において、図3に示すように、周波数領域の入力ディ ジタル信号B1のブロックm個をひとまとめにし、Lの大きさのメタブロック( 1メタブロック=mブロック)に分割する。入力ディジタル信号B1の長さがL の倍数でない場合には、信号を補う等により、例えば0等のダミーデータを充填 (スタッフィング)すること等により、Lの倍数になるようにする。このように してできたメタブロックをMi(i=0,1,2,・・・)とする。 In the signal conversion unit 4 shown in Fig. 2, m blocks of the frequency domain input digital signal B1 are grouped together and divided into metablocks of size L (1 metablock = m blocks), as shown in Fig. 3. If the length of the input digital signal B1 is not a multiple of L, the signal is supplemented, for example, by stuffing with dummy data such as 0, to make it a multiple of L. The metablocks created in this way are designated Mi (i = 0, 1, 2, ...).

なお、以上の解像度変換処理の原理については、本出願人が1998年6月1 6日に出願したPCT/JP98/02653に詳細に記載されている。The principles of the above resolution conversion process are described in detail in PCT/JP98/02653, filed by the present applicant on June 16, 1998.

次に、第1の実施の形態のディジタル信号変換方法について、上述したディジ タル信号変換装置の構成を参照しながら説明する。Next, the digital signal conversion method of the first embodiment will be described with reference to the configuration of the digital signal conversion device described above.

図4A〜Cは、本発明に係る実施の形態のディジタル信号変換により、DVビ デオ信号がMPEGビデオ信号に変換される際の処理を模式的に示している。こ の処理は、図1に示した本発明に係る実施の形態のディジタル信号処理装置にお いては、主に解像度変換部16で行われるものである。4A-4C are schematic diagrams showing the process of converting a DV video signal into an MPEG video signal by digital signal conversion according to an embodiment of the present invention. This process is mainly performed in resolution conversion unit 16 in the digital signal processing device according to the embodiment of the present invention shown in FIG.

なお、以下では、1次元のDCT係数ブロックを例として用いて説明するが、 2次元のDCT係数に対する処理も同様である。Note that the following explanation uses a one-dimensional DCT coefficient block as an example, but the processing for two-dimensional DCT coefficients is similar.

まず、図4Aに示すように、第1のフォーマットのディジタル信号の、各々が 8つのDCT係数からなる、互いに隣接するブロック(i)およびブロック(i +1)から、それぞれの低域側のDCT係数を4つずつ取出す。すなわち、ブロ ック(i)の8つのDCT係数a0,a1,a2,a3,・・・,a7のうちの 、低域側の4つのDCT係数a0,a1,a2,a3のみを取り出して、DCT 係数の数が1/2にされた部分ブロックをつくる。同様に、ブロック(i+1) の8つのDCT係数b0,b1,b2,b3,・・・,b7のうちの、低域側の 4つのDCT係数b0,b1,b2,b3のみを取り出して、DCT係数の数が 1/2にされた部分ブロックをつくる。ここで、低域側のDCT係数を取り出す のは、ビデオ信号を周波数変換すると、DCおよびACの低周波数にエネルギー が集中するという性質に基づいている。First, as shown in FIG. 4A , four low-frequency DCT coefficients are extracted from adjacent blocks (i) and (i+1), each of which consists of eight DCT coefficients, of a first-format digital signal. That is, of the eight DCT coefficients a0, a1, a2, a3, ..., a7 of block (i), only the four low-frequency DCT coefficients a0, a1, a2, and a3 are extracted to create a partial block with half the number of DCT coefficients. Similarly, of the eight DCT coefficients b0, b1, b2, b3, ..., b7 of block (i+1), only the four low-frequency DCT coefficients b0, b1, b2, and b3 are extracted to create a partial block with half the number of DCT coefficients. Extracting the low-frequency DCT coefficients here is based on the fact that when a video signal is frequency-converted, energy is concentrated in the low DC and AC frequencies.

そして、各々が4つのDCT係数からなる上記の各部分ブロックに対して、そ れぞれ4ポイントの逆離散コサイン変換(4-pointIDCT)を施して、縮小さ れた画素データを得る。これらを、図4Bの画素データp0,p1,p2,p3 、及び画素データp4,p5,p6,p7としてそれぞれ示す。Each of the subblocks, each consisting of four DCT coefficients, is then subjected to a 4-point inverse discrete cosine transform (4-point IDCT) to obtain reduced pixel data, which are shown as pixel data p0, p1, p2, p3 and pixel data p4, p5, p6, p7 in FIG. 4B, respectively.

次に、それぞれ逆離散コサイン変換が施された上記の縮小された画素データか らなる各部分ブロックどうしを結合して、元のブロックと同じ大きさのブロック を生成する。すなわち、画素データp0,p1,p2,p3と、画素データp4 ,p5,p6,p7とを結合して、8つの画素データからなる新たなブロックを 生成する。Next, each partial block consisting of the reduced pixel data that has been subjected to the inverse discrete cosine transform is combined to generate a block of the same size as the original block. That is, pixel data p0, p1, p2, and p3 are combined with pixel data p4, p5, p6, and p7 to generate a new block consisting of eight pixel data.

そして、上記の8つの画素データからなる新たなブロックに、8ポイントの離 散コサイン変換(8-point DCT)を施し、図4Cに示すように、8つのDC T係数c0,c1,c2,c3,・・・,c7からなる1つのブロック(j)を 生成する。Then, an 8-point discrete cosine transform (8-point DCT) is applied to the new block of eight pixel data, generating a block (j) consisting of eight DCT coefficients c0, c1, c2, c3, ..., c7, as shown in Figure 4C.

以上のような手順により、所定のブロック単位あたりの直交変換係数(DCT 係数)の数を半分に問引きして、解像度が異なるフォーマットのビデオ信号に変 換することができる。また例えばDCT係数の数を1/4に間引きたい時には、 上述の処理を連続して2回 行なうことで実現できる。Using the above procedure, the number of orthogonal transform coefficients (DCT coefficients) per block can be halved to convert the signal to a video signal with a different resolution format. For example, if you want to reduce the number of DCT coefficients to one-quarter, you can achieve this by performing the above process twice in succession.

上記の解像度変換処理は、例えば、DVフォーマットからMPEG1フォーマ ットに変換する際に適用することができる。The above-described resolution conversion process can be applied, for example, when converting from the DV format to the MPEG1 format.

ここで、図5を参照しながら、DVフォーマットとMPEGフォーマットとの 関係、及びこれらの間のフォーマット変換について説明する。Here, with reference to FIG. 5, the relationship between the DV format and the MPEG format and the format conversion between them will be described.

つまり、図5に示すようにビデオ信号がNTSC方式である場合には、DVフ ォーマットは、解像度が720画素×480画素,輝度信号のサンプリング周波 数と2つの色差信号のサンプリング周波数の比が4:1:1の圧縮ビデオ信号で あり、MPEG1フォーマットは、解像度が360画素×240画素,輝度信号 のサンプリング周波数と2つの色差信号のサンプリング周波数との比が4:2: 0の圧縮ビデオ信号である。従って、この場合には、上述した本発明に係る解像 度変換処理により、輝度(Y)信号の水平・垂直方向のDCT係数の数を1/2 に、また色差(C)信号の垂直方向のDCT係数の数を、それぞれ1/4にすれ ばよい。That is, when the video signal is in the NTSC format as shown in Figure 5, the DV format is a compressed video signal with a resolution of 720 x 480 pixels and a 4:1:1 ratio between the sampling frequency of the luminance signal and the two color difference signals, while the MPEG1 format is a compressed video signal with a resolution of 360 x 240 pixels and a 4:2:0 ratio between the sampling frequency of the luminance signal and the two color difference signals. Therefore, in this case, the resolution conversion process according to the present invention described above simply reduces the number of horizontal and vertical DCT coefficients of the luminance (Y) signal by half, and the number of vertical DCT coefficients of the color difference (C) signal by a quarter.

なお、4:2:0は、奇数ラインと偶数ラインとが、交互に4:2:0と4: 0:2とになるため、一方の値を代表させて表している。Note that 4:2:0 is shown as a representative value because odd and even lines alternate between 4:2:0 and 4:0:2.

また、ビデオ信号がPAL方式である場合には、DVフォーマットは、解像度 が720画素×576画素,輝度信号のサンプリング周波数と2つの色差信号の サンプリング周波数との比が4:2:0の圧縮ビデオ信号であり、MPEG1フ ォーマットは、解像度が360画素×288画素,輝度信号のサンプリング周波 数と2つの色差信号のサンプリング周波数との比が4:2:0の圧縮ビデオ信号 である。従って、この場合には、上述した本発明に係る解像度変換処理により、 Y信号の水平・垂直方向のDCT係数の数をそれぞれ1/2に、またC信号の水 平・垂直方向のDCT係数の数をそれぞれ1/2にすればよい。Furthermore, when the video signal is in the PAL system, the DV format is a compressed video signal with a resolution of 720 pixels x 576 pixels and a 4:2:0 ratio between the sampling frequency of the luminance signal and the sampling frequency of the two color difference signals, while the MPEG1 format is a compressed video signal with a resolution of 360 pixels x 288 pixels and a 4:2:0 ratio between the sampling frequency of the luminance signal and the sampling frequency of the two color difference signals. Therefore, in this case, the resolution conversion process according to the present invention described above simply halves the number of horizontal and vertical DCT coefficients of the Y signal, and halves the number of horizontal and vertical DCT coefficients of the C signal.

また、上記の解像度変換処理は、例えば、DVフォーマットからMPEG2フ ォーマットに変換する際にも同様に適用することができる。The above-described resolution conversion process can also be applied to, for example, converting from the DV format to the MPEG2 format.

ビデオ信号がNTSC方式である場合には、MPEG2フォーマットは、解像 度が720画素×480画素,輝度信号のサンプリング周波数と2つの色差信号 のサンプリング周波数との比が4:2:0の圧縮ビデオ信号である。従って、こ の場合には、Y信号に対しては変換処理を行わず、C信号の垂直方向のDCT係 数の数を1/2に、またC信号の水平方向のDCT係数の数を2倍にすればよい 。なお、この拡大の方法については後述する。If the video signal is NTSC, the MPEG2 format is a compressed video signal with a resolution of 720 x 480 pixels and a 4:2:0 ratio between the sampling frequency of the luminance signal and the two color-difference signals. Therefore, in this case, no conversion is performed on the Y signal, and the number of vertical DCT coefficients of the C signal is halved and the number of horizontal DCT coefficients of the C signal is doubled. This expansion method will be described later.

また、ビデオ信号がPAL方式である場合には、MPEG2フォーマットは、 解像度が720画素×576画素,輝度信号のサンプリング周波数と2つの色差 信号のサンプリング周波数との比が4:2:0の圧縮ビデオ信号である。従って 、この場合には、Y信号およびC信号のいずれに対しても変換処理を行う必要が ない。Also, if the video signal is in the PAL system, the MPEG-2 format is a compressed video signal with a resolution of 720 x 576 pixels and a 4:2:0 ratio between the sampling frequency of the luminance signal and the two color-difference signals. Therefore, in this case, no conversion processing is required for either the Y or C signal.

図6は、以上説明した解像度変換処理のための基本的な計算手順を表している 。Figure 6 shows the basic calculation procedure for the resolution conversion process described above.

すなわち、入力される第1のフォーマットのディジタル信号の互いに隣接する 2つのブロックからそれぞれ取り出された4つのDCT係数a0,a1,a2, a3と4つのDCT係数b0,b1,b2,b3とを連結して作成された、8つ のDCT係数からなるブロ ックに、各々が(4×4)行列として与えられる2つの逆離散コサイン変換行列 (IDCT4)を対角に含み、他の成分が0である(8×8)行列が乗じられる 。That is, a block of eight DCT coefficients is created by concatenating four DCT coefficients a0, a1, a2, a3 and four DCT coefficients b0, b1, b2, b3 extracted from two adjacent blocks of the input digital signal in the first format. The resulting block is then multiplied by an (8x8) matrix containing two inverse discrete cosine transform matrices (IDCT4), each expressed as a (4x4) matrix, on the diagonal and with the other components set to zero.

そして、これらの積には、さらに(8×8)行列として与えられる離散コサイ ン変換行列(DCT8)が乗じられ、8つのDCT係数c0,c1,c2,c3 ,..,c7からなる新たなブロックが得られる。These products are then multiplied by a discrete cosine transform matrix (DCT8), given as an (8x8) matrix, to obtain a new block of eight DCT coefficients c0, c1, c2, c3,..., c7.

ここで、本発明に係るディジタル信号変換方法においては、解像度変換処理を DCT領域(周波数領域)で行うようにしたため、その前後の逆DCTおよびD CTが不要になったことに加え、上記の2つの(4×4)逆離散コサイン変換行 列(DCT4)を対角に含む(8×8)行列と、上記の(8×8)の離散コサイ ン変換行列との積を、変換行列Dとして予め求めておくことにより、演算量を効 果的に低減することができる。In the digital signal conversion method according to the present invention, the resolution conversion process is performed in the DCT domain (frequency domain), eliminating the need for the inverse DCT and DCT before and after the resolution conversion process. Furthermore, the amount of computation can be effectively reduced by calculating in advance the product of the (8x8) discrete cosine transform matrix D, which is an (8x8) matrix containing the two (4x4) inverse discrete cosine transform matrices (DCT4) on its diagonal.

次に、前述した第1のフォーマットのディジタル信号であるDVビデオ信号を 、第2のフォーマットのディジタル信号であるMPEG1ビデオ信号に変換する 場合の処理について、さらに詳細に説明する。Next, we will explain in more detail the process of converting a DV video signal, which is a digital signal in the first format, into an MPEG-1 video signal, which is a digital signal in the second format.

上記のDVフォーマットには、画像の動き検出結果に応じて切り換えられる「 静止モード」と「動きモード」とがある。これらのモードは、例えば、ビデオセ グメント内の各(8×8)行列のDCTの前に、動き検出により判別され、その 結果に応じてどちらか一方のモードでDCTが行われる。上記の動き検出には種 々の方法が考えられ、具体的には、フィールド間の差分の絶対値の和を所定のし きい値と比較する方法などがある。The DV format has a "still mode" and a "motion mode" that can be switched depending on the results of motion detection. These modes are determined by motion detection before DCT of each (8x8) matrix in a video segment, and the DCT is performed in one of two modes depending on the results. Various methods for motion detection are possible, including comparing the sum of the absolute values of inter-field differences with a predetermined threshold.

「静止モード」は、DVフォーマットの基本モードとされ、ブロック内の(8 ×8)画素に対して(8×8)DCTが施される。The "still mode" is the basic mode of the DV format, and (8x8) DCT is performed on (8x8) pixels in a block.

なお、上記の(8×8)ブロックは、1個のDC成分と63個のAC成分から 構成される。Each 8x8 block consists of one DC component and 63 AC components.

また、「動きモード」は、被写体が動いているときなどにDCTすると、イン ターレース走査のためにエネルギが分散して圧縮効率が低下してしまうことを避 けるために用いられる。この動きモードでは、(8×8)ブロックを、第1フィ ールドの(4×8)ブロックと第2フィールドの(4×8)ブロックとに分割し 、各(4×8)ブロックの画素データに対して(4×8)DCTを施すことによ り、垂直方向の高周波成分の増加を抑えて圧縮率の低下を防ぐことができる。Furthermore, "motion mode" is used to prevent a decrease in compression efficiency due to energy dispersion caused by interlaced scanning when performing DCT on a moving subject. In this motion mode, an (8x8) block is divided into a (4x8) block in the first field and a (4x8) block in the second field, and a (4x8) DCT is performed on the pixel data of each (4x8) block. This suppresses an increase in vertical high-frequency components and prevents a decrease in compression ratio.

なお、上記の各(4×8)ブロックは、1個のDCの成分と31個のAC成分 から構成される。Each of the above (4x8) blocks consists of one DC component and 31 AC components.

このように、DVフォーマットにおいては、静止モードと動きモードとで、ブ ロックの構成が異なるため、以降の処理を同様に行えるようにするために、動き モードのブロックに対しては、各(4×8)のDCT後、各ブロックの同じ次数 の係数どうしで和および差を求めて(8×8)ブロックを構成する。この処理に より、動きモードのブロックも、静止モードのブロックと同様に1個のDC成分 と63個のAC成分から構成されているようにみなすことができる。As described above, in the DV format, the block configuration differs between still mode and motion mode. To ensure that subsequent processing is the same, for motion mode blocks, after each (4 x 8) DCT, the sum and difference of coefficients of the same order for each block are calculated to form an (8 x 8) block. This process allows motion mode blocks to be considered to be composed of one DC component and 63 AC components, just like still mode blocks.

ところで、DVフォーマットのビデオ信号をMPEG1フォーマットのビデオ 信号に変換する際には、MPEG1フォーマットには30フレーム/秒のビデオ 信号しか扱わなく、フィールドの概念がないため、一方のフィールドのみを分離 する必要がある。When converting a DV format video signal to an MPEG1 format video signal, it is necessary to separate only one of the fields, since the MPEG1 format only handles 30 frames per second video signals and does not have the concept of fields.

図7Aは、DVフォーマットの「動きモード(2×4×8DCTモード)」に よるDCT係数をMPEG1フォーマットのDCT係数に変換する際に、フィー ルドを分離する処理を模式的に示している。FIG. 7A shows a schematic diagram of the process of separating fields when converting DCT coefficients in the "motion mode (2x4x8 DCT mode)" of the DV format into DCT coefficients in the MPEG-1 format.

(8×8)のDCT係数ブロック31の上半分の(4×8)ブロック31aは 第1フィールドの係数と第2フィールドの係数との和(A+B)であり、上記( 8×8)のDCT係数ブロック31の下半分の(4×8)ブロック31bは上記 2つのフィールドの各係数の差(A−B)である。The upper half (4x8) block 31a of the (8x8) DCT coefficient block 31 is the sum (A + B) of the coefficients of the first field and the coefficients of the second field, and the lower half (4x8) block 31b of the (8x8) DCT coefficient block 31 is the difference (A - B) of the coefficients of the two fields.

従って、(8×8)のDCT係数プロック31の上半分の(4×8)ブロック 31aと下半分の(4×8)ブロック31bとを加算して、その和を1/2にす れば、第1フィールド(A)のDCT係数のみからなる(4×8)ブロック35 aを得ることができる。同様に(4×8)ブロック31aと下半分の(4×8) ブロック31bとを減算して、その差を1/2にすれば、第2フィールド(B) の離散コサイン係数のみからなる(4×8)ブロック35bを得ることができる 。すなわち、上記の処理により、フィールドが分離された(8×8)ブロック3 5を得ることができる。Therefore, by adding the upper half (4x8) block 31a of the (8x8) DCT coefficient block 31 to the lower half (4x8) block 31b and halving the sum, we can obtain a (4x8) block 35a consisting only of DCT coefficients of the first field (A). Similarly, by subtracting the (4x8) block 31a from the lower half (4x8) block 31b and halving the difference, we can obtain a (4x8) block 35b consisting only of discrete cosine coefficients of the second field (B). In other words, the above process allows us to obtain an (8x8) block 35 with separated fields.

そして、これらのいずれか一方のフィールド、例えば第1フィールドのDCT 係数に対して、前述した解像度変換処理が施される。Then, the DCT coefficients of one of these fields, for example the first field, are subjected to the resolution conversion process described above.

図7Bは、「静止モード(8×8DCTモード)」でフィールドを分離する処 理を模式的に示している。FIG. 7B illustrates the process of separating fields in "still mode (8x8 DCT mode)."

(8×8)のDCT係数ブロック32は、第1フィールド(A)のDCT係数 と第2フィールド(B)のDCT係数が混合されている。そこで、これを以下に 述べる処理でフィールド分離して、第1 フィールド(A)のみからなる(4×8)ブロック35aを得ることができ、同 様に(4×8)ブロック31aと下半分の(4×8)ブロック31bとを減算す れば第2フィールド(B)のみからなる(4×8)ブロック35bを得るための 変換処理を行う必要がある。The (8x8) DCT coefficient block 32 is a mixture of DCT coefficients from the first field (A) and the second field (B). Therefore, by separating the fields using the process described below, a (4x8) block 35a consisting only of the first field (A) can be obtained. Similarly, a transform process is required to subtract the (4x8) block 31a from its lower half, the (4x8) block 31b, to obtain a (4x8) block 35b consisting only of the second field (B).

図8は、「静止モード」におけるフィールド分離処理の手順を表している。FIG. 8 shows the procedure for field separation processing in "still mode."

まず、8つのDCT係数d0,d1,d2,d3,・・・,d7からなる入力 に8次の逆離散コサイン変換行列(IDCT8)が乗じられて、画素データに戻 される。First, the input consisting of eight DCT coefficients d0, d1, d2, d3, ..., d7 is multiplied by an eighth-order inverse discrete cosine transform matrix (IDCT8) to convert it back to pixel data.

次に、フィールド分離のための(8×8)行列が乗じられることにより、(8 ×8)ブロックの上下が、それぞれ(4×8)ブロックの第1フィールドおよび 第2フィールドに分けられる。Next, an 8x8 matrix is applied for field separation, dividing the top and bottom of the 8x8 block into a first field and a second field of 4x8 blocks, respectively.

そして、各々が(4×4)行列として与えられる2つの離散コサイン変換行列 (DCT4)を対角に含む(8×8)行列がさらに乗じられる。This is then multiplied by an 8x8 matrix whose diagonal contains two discrete cosine transform matrices (DCT4), each of which is given as a 4x4 matrix.

これにより、第1フィールドの4つのDCT係数e0,e1,e2,e3と、 第2フィールドの4つのDCT係数f0,f1,f2,f3とからなる、8つの DCT係数が得られる。This results in eight DCT coefficients: four DCT coefficients e0, e1, e2, and e3 from the first field, and four DCT coefficients f0, f1, f2, and f3 from the second field.

そして、これらのいずれか一方のフィールド、例えば第1フィールドのDCT 係数に対して、前述した解像度変換処理が施される。Then, the DCT coefficients of one of these fields, for example the first field, are subjected to the resolution conversion process described above.

ここで、本発明に係るディジタル信号変換方法においては、解像度変換をDC T領域(周波数領域)で行うようにしたため、その前後の逆DCTおよびDCT が不要になったことに加え、図6の2つの(4×4)逆離散コサイン変換行列( IDCT4)を対角に含む(8×8)行列と、上記の(8×8)の離散コサイン 変換行列との 積を予め求めておくことにより、計算量を効果的に低減することができる。In the digital signal conversion method according to the present invention, resolution conversion is performed in the DCT domain (frequency domain), eliminating the need for the inverse DCT and DCT before and after the resolution conversion. Furthermore, by calculating in advance the product of the (8 × 8) discrete cosine transform matrix described above with an (8 × 8) matrix containing the two (4 × 4) inverse discrete cosine transform matrices (IDCT4) shown in Figure 6 on its diagonal, the amount of calculations can be effectively reduced.

以上説明した解像度変換処理は画像を縮小する場合についてであり、以下では 画像を拡大する場合の解像度変換処理について、第2の実施の形態として説明す る。The resolution conversion process described above applies to reducing an image. Below, we will explain the resolution conversion process for enlarging an image as a second embodiment.

図9A〜Cは、本発明に係るディジタル信号変換方法により、DVビデオ信号 がMPEG2ビデオ信号に変換される際の様子を模式的に示している。9A-9C are schematic diagrams illustrating how a DV video signal is converted into an MPEG-2 video signal using the digital signal conversion method of the present invention.

なお、以下の説明においても、1次元のDCT係数を例として説明するが、2 次元のDCT係数についても同様に処理することができる。In the following explanation, one-dimensional DCT coefficients will be used as an example, but two-dimensional DCT coefficients can also be processed in the same manner.

まず、図9Aに示す8つの直交係数(DCT係数g0〜g7)からなるブロッ ク(u)に対して、8ポイントの逆離散コサイン変換(8-point IDCT)を 施して、8つの画素データ(h0〜h7)に戻す。First, an 8-point inverse discrete cosine transform (8-point IDCT) is performed on a block (u) consisting of eight orthogonal coefficients (DCT coefficients g0 to g7) shown in FIG. 9A to restore eight pixel data (h0 to h7).

次に、8つの画素データからなるブロックを2分割して、それぞれ4つの画素 データからなる2つの部分ブロックを生成する。Next, the block of eight pixels is divided into two parts, generating two partial blocks of four pixels each.

次に、各々が4つのDCT係数からなる上記2つの部分ブロックに対して、そ れぞれ4ポイントのDCT(4-point DCT)を施して、各々が4つのDCT 係数からなる2つの部分ブロック(i0〜i3及びj0〜j3)を生成する。Next, a 4-point DCT is applied to each of the two subblocks, each consisting of four DCT coefficients, to generate two subblocks (i0-i3 and j0-j3), each consisting of four DCT coefficients.

そして、図9Cに示すように、上記4つの画素データからなる2つの部分ブロ ックの各々に対して、その高域側に4つのDCT係数として0を詰めて、各々が 8つのDCT係数からなるブロック(v)およびブロック(v+1)を生成する 。Then, as shown in Figure 9C, for each of the two partial blocks consisting of the four pixel data, four DCT coefficients are padded with zeros on the high-frequency side to generate blocks (v) and (v+1), each consisting of eight DCT coefficients.

以上のような手順により、フォーマットが互いに異なる圧縮ビデオ信号の間で の解像度変換が、直交変換領域で行われる。By the above procedure, resolution conversion between compressed video signals of different formats is performed in the orthogonal transformation domain.

図10は、このときの変換処理の手順を表している。FIG. 10 shows the procedure of the conversion process at this time.

まず、8つのDCT係数g0,g1,g2,g3,・・・,g7からなる入力 に8次の逆離散コサイン変換(IDCT)行列が乗じられて、8つの画素データ に戻される。First, the input consisting of eight DCT coefficients g0, g1, g2, g3, ..., g7 is multiplied by an eighth-order inverse discrete cosine transform (IDCT) matrix to return eight pixel data.

次に、8つの画素データからなるブロックを2分割して、それぞれ4つの画素 データからなる2つの部分ブロックを生成する。Next, the block of eight pixels is divided into two parts, generating two partial blocks of four pixels each.

次に、各々が4つのDCT係数からなる上記2つの部分ブロックそれぞれに対 して、(4×4)行列として与えられる4ポイントの離散コサイン変換行列と( 4×4)行列として与えられる0行列を上下に含む(4×8)行列を乗じること により、8つのDCT係数を含んだ2つの部分ブロック(i0−i7及びj0〜 j7)が生成される。Next, each of the two subblocks, each consisting of four DCT coefficients, is multiplied by a 4-point discrete cosine transform matrix (given as a (4 × 4) matrix) and a (4 × 8) matrix containing zero matrices above and below (given as a (4 × 4) matrix), to generate two subblocks (i0–i7 and j0–j7) each containing eight DCT coefficients.

このように処理することにより、1つのブロックから2つのブロックのDCT 係数が得られるので、解像度を周波数領域で拡大することができる。By processing in this way, the DCT coefficients of two blocks are obtained from one block, thereby increasing the resolution in the frequency domain.

なお、NTSCの場合、DVフォーマットをMPEG2フォーマットに変換す るには、図5に示すように輝度信号Yの水平・垂直方向には変換を行なう必要は なく、色差信号Cの水平方向には2倍に拡大し、色差信号Cの垂直方向には1/ 2に縮小する必要がある。従って、上述の拡大処理は、DVフォーマットからM PEG2のフォーマットに変換する際の、色差信号Cの水平方向の解像度変換に 用いられることになる。In the case of NTSC, when converting from DV format to MPEG2 format, there is no need to convert the luminance signal Y in the horizontal or vertical directions, as shown in Figure 5. However, the color difference signal C must be expanded by two times in the horizontal direction and reduced by half in the vertical direction. Therefore, the expansion process described above is used to convert the horizontal resolution of the color difference signal C when converting from DV format to MPEG2 format.

図11は、本発明の第3の実施の形態に係るディジタル信号変換 装置の主要部の一構成例を示している。なお、上述の第1の実施の形態と同じ構 成には同じリファレンス番号を付けてある。図1と異なるところは、重み付け部 18と逆重み付け部14が重み付け処理部21にまとめられているところである 。FIG. 11 shows an example of the configuration of the main components of a digital signal conversion device according to a third embodiment of the present invention. Note that the same reference numbers are used for components that are the same as those in the first embodiment. The difference from FIG. 1 is that the weighting unit 18 and the inverse weighting unit 14 are combined into a weighting processing unit 21.

つまり重み付け処理(IW*W)部21は、人力される第1のフォーマットの ディジタル信号であるDVビデオ信号に施されている重み付けの逆操作である逆 重み付けと、出力される第2のフォーマットのディジタル信号であるMPEGビ デオ信号のための重み付けとを、併せて行う。In other words, the weighting processing (IW*W) unit 21 performs both inverse weighting, which is the inverse operation of the weighting applied to the DV video signal, which is the input digital signal in the first format, and weighting for the MPEG video signal, which is the output digital signal in the second format.

このような構成によれば、入力される第1のフォーマットのビデオ信号に対す る逆重み付け処理と、出力される第2のフォーマットのビデオ信号に対する重み 付け処理とを併せて行うことができるため、上記の逆重み付け処理と重み付け処 理とを別々に行う場合よりも計算量を低減することができる。According to this configuration, the inverse weighting process for the input video signal in the first format and the weighting process for the output video signal in the second format can be performed simultaneously, thereby reducing the amount of calculations required compared to when the inverse weighting process and the weighting process are performed separately.

なお、図11に例示した第3の実施の形態におけるディジタル信号変換装置で は、重み付け処理部21が解像度変換部16の後段に配されているが、重み付け 処理部を解像度変換部16の前段に配するようにしてもよい。In the digital signal conversion device of the third embodiment shown in FIG. 11, the weighting processing unit 21 is arranged after the resolution conversion unit 16, but the weighting processing unit may also be arranged before the resolution conversion unit 16.

図12は、このような、重み付け処理部22が解像度変換部16の前段に配さ れた、本発明の第4の実施の形態におけるディジタル信号変換装置を示している 。この図に示すディジタル信号処理装置の各部の構成も、図11に示したディジ タル信号変換装置の各部と同様とすることができる。FIG. 12 shows a digital signal conversion device according to a fourth embodiment of the present invention, in which the weighting processor 22 is arranged before the resolution converter 16. The configuration of each component of the digital signal processing device shown in this figure can be similar to that of the digital signal conversion device shown in FIG.

ここで、第1のフォーマットのディジタル信号に対する逆重み付けと、第2の ディジタル信号に対する重み付けとを併せて行う重み 付け処理や、上記の重み付け処理を離散コサイン変換(DCT)などの直交変換 の前後いずれでも行うことができるのは、これらの演算操作が線形操作であるこ とに基づいている。The weighting process, which combines the inverse weighting of the first format digital signal with the weighting of the second format digital signal, and the weighting process can be performed either before or after an orthogonal transform such as a discrete cosine transform (DCT), are based on the fact that these computational operations are linear.

以下、本発明に係る第5の実施の形態におけるディジタル信号変換方法及び装 置の実施の形態について図13を参照しながら説明する。A fifth embodiment of a digital signal conversion method and apparatus according to the present invention will now be described with reference to FIG.

このディジタルビデオ信号変換装置は、図13に示すように、上記DVビデオ 信号を復号する復号部8と、この復号部8からの復号出力にフォーマット変換の ための解像度変換処理を施す解像度変換部16と、この解像度変換部16からの 変換出力の所定ブロック単位毎に順方向フレーム間差分符号化を施すか否かを上 記動きモード/静止モード情報に応じて判断する判断部7と、この判断部7から の判断結果に基づいて上記解像度変換部16からの変換出力を符号化して上記M PEGビデオ信号を出力する符号化部9とを備えてなる。As shown in FIG. 13, this digital video signal conversion device comprises a decoder 8 that decodes the DV video signal, a resolution converter 16 that performs resolution conversion processing for format conversion on the decoded output from the decoder 8, a determination unit 7 that determines whether to perform forward interframe differential encoding on the converted output from the resolution converter 16 for each predetermined block in accordance with the motion mode/still mode information, and an encoder 9 that encodes the converted output from the resolution converter 16 based on the determination result from the determination unit 7 and outputs the MPEG video signal.

なお、以下では、これらの各部により構成されるディジタルビデオ信号変換装 置について述べるが、各構成部が本発明に係るディジタル信号変換方法の各工程 の処理を実施するのはもちろんである。The following description will be made of a digital video signal conversion device configured from these components, but it goes without saying that each component performs the respective steps of the digital signal conversion method according to the present invention.

このディジタルビデオ信号変換装置に入力されるDVビデオ信号には、上記静 止モード/動きモードを示す情報であるモードフラグ(例えば1ビット)が各D CTブロックに予め付加されている。In the DV video signal input to this digital video signal conversion device, a mode flag (e.g., 1 bit) indicating the still mode/motion mode is added to each DCT block in advance.

このディジタルビデオ信号変換装置では、このモードフラグを基に判断部7が 解像度変換部16からの変換出力の所定ブロック単位毎に順方向フレーム間差分 符号化を施すか否かを判断する。この動作についての詳細は後述する。In this digital video signal conversion device, the decision unit 7 determines, based on this mode flag, whether or not to perform forward interframe differential coding for each predetermined block of the converted output from the resolution conversion unit 16. This operation will be described in detail later.

デフレーミング部11は、上記静止モード/動きモードを示すモードフラグを 抽出し、判断部7に供給する。The deframing unit 11 extracts the mode flag indicating the still mode/motion mode and supplies it to the determination unit 7.

デシャフリング部15は、DV符号化側で固定長化の単位であるビデオセグメ ント内の情報量を均一化するために行われたシャフリングを解く。The deshuffling unit 15 undoes the shuffling that was performed on the DV encoding side to equalize the amount of information in the video segment, which is a unit of fixed length.

判断部7は、加算器27と、I(Iピクチャ)/P(Pピクチャ)判断部&決 定部28とからなる。加算器27は、後述するフレームメモリ(FM)部24に 格納された参照用のDCT係数を負として上記解像度変換出力に加算する。加算 器27からの加算出力が供給されるI/P判断&決定部28には、デフレーミン グ部11からの上記静止モード/動きモードを示すモードフラグも供給される。The decision unit 7 comprises an adder 27 and an I (I picture)/P (P picture) decision and determination unit 28. The adder 27 adds reference DCT coefficients stored in a frame memory (FM) unit 24 (described later) as negative values to the resolution conversion output. The I/P decision and determination unit 28, to which the added output from the adder 27 is supplied, also receives a mode flag indicating the still mode/motion mode from the deframing unit 11.

このI/P判断&決定部28の動作の詳細について説明する。解像度変換部1 6からの変換出力は、8×8個のDCT係数を単位としている。この8×8個の DCT係数ブロックを輝度信号には4つ、色差信号には2つ配分し、計6つのD CT係数ブロックから一つの上記所定ブロックを構成している。この所定ブロッ クをマクロブロックと呼ぶことにする。The operation of the I/P judgment and determination unit 28 will now be described in detail. The conversion output from the resolution conversion unit 16 is in units of 8 x 8 DCT coefficients. Four of these 8 x 8 DCT coefficient blocks are allocated to the luminance signal and two to the color difference signal, making a total of six DCT coefficient blocks that make up one of the above-mentioned predetermined blocks. This predetermined block will be called a macroblock.

ところで、Pピクチャは単純に前のフレームとの差分をとることを前提として いる。静止画の場合は差分をとると情報量は減るが、逆に動いている画の場合、 差分をとると情報量は増えてしまう。このため、上記静止モード/動きモードを 示すモードフラグを見て、動いていると判断すれば、情報量が増えるので、上記 マクロブロックをIピクチャのままとし、静止していると判断すれば差分を採っ てPピクチャとすれば効率の良い符号化ができる。Incidentally, P pictures are based on the premise that the difference from the previous frame is simply taken. In the case of a still image, taking the difference reduces the amount of information, but in the case of a moving image, taking the difference increases the amount of information. Therefore, if the mode flag indicating still mode/motion mode is checked and it is determined that there is movement, the amount of information increases, so the macroblock remains an I picture; if it is determined to be still, the difference is taken and it becomes a P picture, allowing for efficient encoding.

I/P判断&決定部28は、例えば上記6つのDCT係数ブロッ クについて上記デフレーミングから送られてくるモードフラグが全て上記動きモ ードを示すときには、上記マクロブロックについてはIピクチャにする。また、 例えば上記6つのDCTブロック中で1つだけしか動きモードを示すフラグを検 出することができなかったときには、上記マクロブロックについてはPピクチャ にする。For example, if the mode flags sent from the deframing unit for the six DCT coefficient blocks all indicate the motion mode, the I/P judgment and decision unit 28 determines the macroblock to be an I picture. Also, if, for example, only one flag indicating a motion mode is detected among the six DCT blocks, the I/P judgment and decision unit 28 determines the macroblock to be a P picture.

また、上記6つのDCTブロック中、4つ以上のDCTブロックに動きフラグ が付加されていればマクロブロックとしてはIピクチャにしてもよい。また、6 つのDCTブロック中、全てに静止モードを示すフラグが付加されているときに マクロブロックをPピクチャにするようにしてもよい。Furthermore, if four or more of the six DCT blocks have a motion flag attached, the macroblock may be an I picture. If all six DCT blocks have a still mode flag attached, the macroblock may be a P picture.

このI/P判断&決定部28でI/Pピクチャと決定されたマクロブロック単 位の各DCT係数は、符号化部9に供給される。The DCT coefficients of each macroblock determined to be an I/P picture by the I/P judgment and determination unit 28 are supplied to the encoding unit 9.

符号化部9は、重み付け(W)部18と、量子化(Q)部19と、逆量子化( IQ)部26と、逆重み付け(IW)部25と、FM部24と、可変長符号化( VLC)部20と、バッファメモリ23と、レート制御部29とを備えてなる。The encoding unit 9 includes a weighting (W) unit 18, a quantization (Q) unit 19, an inverse quantization (IQ) unit 26, an inverse weighting (IW) unit 25, an FM unit 24, a variable length coding (VLC) unit 20, a buffer memory 23, and a rate control unit 29.

重み付け(W)部18は、判断部7を介した上記変換部16からの変換出力で あるDCT係数に重み付けを行う。The weighting (W) unit 18 weights the DCT coefficients, which are the transform output from the transform unit 16 via the determination unit 7.

量子化(Q)部19は、重み付け(W)部18で重み付けされたDCT係数を 量子化する。そして、可変長符号化(VLC)部20で、量子化部19で量子化 されたDCT係数を可変長符号化してMPEG符号化データとしてバッファメモ リ23に供給する。The quantization (Q) unit 19 quantizes the DCT coefficients weighted by the weighting (W) unit 18. The variable length coding (VLC) unit 20 then variable-length codes the DCT coefficients quantized by the quantization unit 19 and supplies the coded data to the buffer memory 23 as MPEG coded data.

バッファメモリ23は、上記MPEG符号化データの転送速度を一定にし、ビ ットストリームとして出力する。レート制御部29は、バッファメモリ23にお けるバッファ容量の増減の変化情報により 量子化(Q)部19における情報発生量の増減、すなわち量子化ステップを制御 する。The buffer memory 23 maintains a constant transfer rate for the MPEG-encoded data and outputs it as a bitstream. The rate control unit 29 controls the amount of information generated by the quantization (Q) unit 19, i.e., the quantization step, based on information about changes in the buffer capacity of the buffer memory 23.

逆量子化(IQ)部26は、量子化(Q)部19からの量子化DCT係数を逆 量子化し、逆重み付け(IW)部25に供給する。逆重み付け(IW)部25は 、逆量子化(IQ)部26からのDCT係数に重み付けの逆操作である逆重み付 けを行う。この逆重み付け(IW)部25で逆重み付けされたDCT係数は、F M部24に参照用のDCT係数として格納される。The inverse quantization (IQ) unit 26 inverse-quantizes the quantized DCT coefficients from the quantization (Q) unit 19 and supplies them to the inverse weighting (IW) unit 25. The inverse weighting (IW) unit 25 inverse-weights the DCT coefficients from the inverse quantization (IQ) unit 26, which is the inverse operation of weighting. The DCT coefficients inverse-weighted by the inverse weighting (IW) unit 25 are stored in the FM unit 24 as reference DCT coefficients.

以上説明したように、図13に示したディジタルビデオ信号変換装置は、デフ レーミング部11から送られてくる上記動きモード/静止モードを示すモードフ ラグに応じて判断部7が、I/P判断&決定部28を使って、マクロブロック毎 に1又はPピクチャを判断するので、本来、IピクチャのみからなるDV信号を 、Iピクチャ又はPピクチャを使ったMPEGピクチャに変換することができ、 MPEGビデオ信号の特徴である圧縮率の向上という利点を生かすことができる 。As described above, in the digital video signal conversion device shown in FIG. 13, the decision unit 7 uses the I/P decision and determination unit 28 to determine whether each macroblock is an I or P picture in response to the mode flag indicating motion mode/still mode sent from the deframing unit 11. This allows a DV signal originally consisting only of I pictures to be converted into an MPEG picture using either I or P pictures, thereby taking advantage of the improved compression rate characteristic of MPEG video signals.

次に、本発明の第6の実施の形態に係るディジタル信号変換方法及び装置につ いて説明する。Next, a digital signal conversion method and apparatus according to a sixth embodiment of the present invention will be described.

この第6の実施の形態に係るディジタルビデオ信号変換装置は、上記図13に 示した判断部7を図14に示す判断部30に置き換えた構成のディジタルビデオ 信号変換装置である。The digital video signal conversion device according to the sixth embodiment is a digital video signal conversion device in which the determination unit 7 shown in FIG. 13 is replaced with a determination unit 30 shown in FIG. 14.

すなわち、上記DV信号に一部復号処理を施して、直交変換領域の信号、例え ばDCT係数を得る復号部8と、この復号部8からのDCT係数にフォーマット 変換のための信号変換処理を施す変換部16と、この変換部16からの変換出力 の所定ブロック単位毎に順 方向フレーム間差分符号化を施す否かを、上記変換出力のフレーム間差分の絶対 値の最大値に応じて判断する判断部30と、この判断部30からの判断結果に基 づいて上記変換部16からの変換出力に符号化を施して上記MPEGビデオ信号 を出力する符号化部9とを備えてなる。That is, the system includes a decoder 8 that partially decodes the DV signal to obtain an orthogonal transform domain signal, such as DCT coefficients; a converter 16 that performs signal conversion processing for format conversion on the DCT coefficients from the decoder 8; a decision unit 30 that determines whether to apply forward interframe differential coding to the converted output from the converter 16 for each predetermined block, based on the maximum absolute value of the interframe difference of the converted output; and an encoder 9 that encodes the converted output from the converter 16 based on the decision result of the decision unit 30, and outputs the MPEG video signal.

判断部30は、変換部16からの変換出力である変換DCT係数とFM部24 からの参照用DCT係数との差をとったときのAC係数の絶対値の最大値をみて 、この最大値と所定のしきい値とを比較し、比較結果に基づいて上記マクロブロ ック毎にI/Pピクチャを割り当てる。The decision unit 30 determines the maximum absolute value of the AC coefficients obtained by subtracting the transformed DCT coefficients, which are the output from the conversion unit 16, from the reference DCT coefficients from the FM unit 24, compares this maximum value with a predetermined threshold, and assigns an I/P picture to each macroblock based on the comparison result.

判断部30は、差分算出部31と、最大値検出部32と、比較部33と、I/ P決定部35とを備えてなる。The determination unit 30 includes a difference calculation unit 31, a maximum value detection unit 32, a comparison unit 33, and an I/P determination unit 35.

差分算出部31は、変換部16からの変換DCT係数とFM部24からの参照 用DCT係数との差分をとる。この差分算出部31からの差分出力は最大値検出 部32に供給されると共にI/P決定部35にも供給される。The difference calculation unit 31 calculates the difference between the transformed DCT coefficients from the transform unit 16 and the reference DCT coefficients from the FM unit 24. The difference output from the difference calculation unit 31 is supplied to the maximum value detection unit 32 and also to the I/P determination unit 35.

最大値検出部32は、上記差分出力のAC係数の絶対値の最大値を検出する。The maximum value detector 32 detects the maximum absolute value of the AC coefficients of the differential output.

基本的に、上記DCT係数に変換されている情報量が多いとAC係数も大となる し、一方情報量が少ないとAC係数は小となる。Basically, if the amount of information converted into the DCT coefficients is large, the AC coefficients will also be large, and if the amount of information is small, the AC coefficients will be small.

比較部33は、上記最大値検出部32からの絶対値の最大値を端子34から供 給される所定のしきい値と比較する。この所定のしきい値を適切に選んでいれば 、上記AC係数の絶対値の最大値の大小により上記DCT係数に変換された情報 量の多い/少ないが判断できる。Comparator 33 compares the maximum absolute value from maximum value detector 32 with a predetermined threshold value supplied from terminal 34. If this threshold value is appropriately selected, the amount of information converted into the DCT coefficients can be determined based on the magnitude of the maximum absolute value of the AC coefficients.

I/P決定部35は、上記比較部33からの比較結果を用い、上記差分算出部 31からのDCT係数の差分、すなわち情報量の差分が大であるか、小であるか を判断し、差分が大きいと判断したときには、変換部16からの変換DCT係数 ブロックからなるマクロブロックをIピクチャに割り付け、差分が小さいと判断 したときには差分算出部31からのマクロブロックをPピクチャを割り付ける。The I/P determination unit 35 uses the comparison result from the comparison unit 33 to determine whether the difference in DCT coefficients from the difference calculation unit 31, i.e., the difference in information amount, is large or small. If it determines that the difference is large, it allocates the macroblock consisting of the transformed DCT coefficient block from the transformation unit 16 to an I picture; if it determines that the difference is small, it allocates the macroblock from the difference calculation unit 31 to a P picture.

つまり、しきい値より上記最大値の絶対値が大であれば、上記差分の情報量が 大であると判断し、上記マクロブロックをIピクチャとする。また、しきい値よ り上記最大値の絶対値が小であれば、上記差分の情報量が小であると判断し、上 記マクロブロックをPピクチャとする。That is, if the absolute value of the maximum value is greater than the threshold value, it is determined that the amount of information of the difference is large, and the macroblock is designated as an I picture. On the other hand, if the absolute value of the maximum value is smaller than the threshold value, it is determined that the amount of information of the difference is small, and the macroblock is designated as a P picture.

これにより、この第6の実施の形態となるディジタルビデオ信号変換装置も、 本来、IピクチャのみからなるDV信号を、Iピクチャ又はPピクチャを使った MPEGピクチャに変換することができ、MPEGビデオ信号の特徴である圧縮 率の向上という利点を生かすことができる。As a result, this sixth embodiment of the digital video signal conversion device can also convert a DV signal, which originally consisted only of I pictures, into an MPEG picture that uses either I or P pictures, thereby taking advantage of the improved compression rate that is a characteristic of MPEG video signals.

なお、上記図13及び図14に示したディジタルビデオ信号変換装置では、N TSC方式のDV信号と、MPEG1ビデオ信号とを入力、出力としたが、PA L方式の各信号に適用してもよい。The digital video signal conversion device shown in FIGS. 13 and 14 inputs and outputs NTSC DV signals and MPEG1 video signals, but may also be applied to PAL signals.

また、上記の解像度変換処理は、例えば、DVフォーマットからMPEG2フ ォーマットに変換する際にも同様に適用することができる。The above-described resolution conversion process can also be applied to, for example, converting from the DV format to the MPEG2 format.

また、上記変換部16による解像度変換処理としては、主として縮小の向きに 解像度変換を行う例について述べたが、拡大も可能である。すなわち、一般に、 周波数領域の入力ディジタル信号に対し て、高周波成分を追加することで、任意の倍率で解像度を拡大することができる 。Furthermore, while the resolution conversion process performed by the converter 16 has been described as primarily reducing the resolution, it is also possible to increase the resolution. In other words, generally, by adding high-frequency components to the input digital signal in the frequency domain, the resolution can be increased by any factor.

例えば、MPEG2ビデオ信号をディジタル放送サービスに適用するときに、 プロファイル(機能)/レベル(解像度)によってその信号を分類しているが、 例えば、米国のディジタルHDTVで用いられるメイン・プロファイル/ハイ・ レベル(MP@HL)のビデオ信号に、上記DV信号を変換する場合等に解像度 の拡大を適用できる。For example, when applying MPEG-2 video signals to digital broadcasting services, the signals are classified by profile (function) and level (resolution). Resolution expansion can be applied, for example, when converting the DV signal to a Main Profile/High Level (MP@HL) video signal used in US digital HDTV.

また、第6の実施の形態の処理を、ソフトウェアで行なうようにしてもよい。The processing of the sixth embodiment may be performed by software.

次に、図15を用いて、本発明の第7の実施の形態に係るディジタル信号変換 方法及び装置について説明する。なお、上述の実施の形態と同じ構成には同じリ ファレンス番号を付けてある。Next, a digital signal conversion method and apparatus according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 15. Note that the same reference numbers are used to designate the same components as those in the above-described embodiments.

レート制御部40は、デフレーミング部11からの量子化器番号(Q_NO)お よびクラス番号(Class)に基づいて、量子化部19におけるデータ量制御を行 う。The rate control unit 40 controls the amount of data in the quantization unit 19 based on the quantizer number (Q_NO) and class number (Class) from the deframing unit 11.

図16は、第7の実施の形態においてディジタル信号変換方法により、DVビ デオ信号がMPEGビデオ信号に変換される際に、各フレームのマクロブロック (MB)毎に量子化スケールが設定される基本的な手順を示している。FIG. 16 shows the basic procedure for setting the quantization scale for each macroblock (MB) of each frame when a DV video signal is converted into an MPEG video signal by the digital signal conversion method of the seventh embodiment.

ステップS1では、まず、マクロブロック毎に、量子化番号(Q_NO)および クラス番号(Class)が取得される。この量子化番号(Q_NO)は、0から15ま での値で示されており、マクロブロック内の6個のDCTブロック全てに共通で ある。また、クラス番号(Class)は、0から3までの値で示されており、6つ のDCTブロ ック毎に与えられている。In step S1, a quantization number (Q_NO) and a class number (Class) are first obtained for each macroblock. The quantization number (Q_NO) is a value ranging from 0 to 15 and is common to all six DCT blocks in the macroblock. The class number (Class) is a value ranging from 0 to 3 and is assigned to each of the six DCT blocks.

次に、ステップS2で、以下の手順でDCTブロック毎に量子化パラメータ (q param)が計算される。 Next, in step S2, the quantization parameter (q param) is calculated.

量子化テーブルq_table[4]={9,6,3,0} 量子化パラメータq_param=Q_NO+q_table[class] つまり、量子化テーブルとしては4通りの値(9、6、3、0)を有し、それ ぞれの値はクラス番号0、1、2、3に対応する。例えば、クラス番号が2で、 量子化器番号が8であるときには、クラス番号2に対応する量子化テーブル値3 と量子化器番号8が加算され、量子化パラメータは11となる。Quantization table q_table[4] = {9, 6, 3, 0} Quantization parameter q_param = Q_NO + q_table[class] In other words, the quantization table has four possible values (9, 6, 3, 0), which correspond to class numbers 0, 1, 2, and 3. For example, if the class number is 2 and the quantizer number is 8, the quantization table value 3 corresponding to class number 2 and the quantizer number 8 are added together, resulting in a quantization parameter of 11.

次に、ステップS3で、マクロブロック内の6つのDCTブロックの量子化パ ラメータ(q_param)の平均が算出される。Next, in step S3, the average of the quantization parameters (q_param) of the six DCT blocks in the macroblock is calculated.

そして、ステップS4では、以下の手順でMPEGのマクロブロックの量子化 スケール(quantizer_scale)が求められ、処理を終了する。Then, in step S4, the quantizer scale (quantizer_scale) of the MPEG macroblock is calculated using the following procedure, and the process ends.

量子化テーブルq_table[25] ={32,16,16,16,16,8,8,8,8,4, 4,4,2,2,2,2,2,2,2,2, 2,2,2,2} quantizer_scale=q_table[q_pram] つまり、量子化テーブルとしては25通りの値(32〜2)を有し、それぞれ の値は上述のように計算された量子化パラメータに対応する。つまり量子化パラ メータ値0に対応する量子化テーブルは32であり、量子化パラメータ値1に対 応する量子化テーブルは16であり、量子化パラメータ値5に対応する量子化テ ーブルは8で ある。例えば、上述のように求められた量子化パラメータの平均値が10である ときには、量子化パラメータ値10に対応する4という値が量子化スケール値と なる。以上の手順により、各フレーム内で、マクロブロック毎の、量子化パラメ ータ(q_param)に基づいて、ターゲットレートに依存するMPEGの量子化ス ケール(quantizer_scale)が計算される。なお、上述のクラス番号と量子化テ ーブルとの対応関係および量子化パラメータと量子化テーブルとの関係は経験的 に求められたものである。Quantization table q_table[25] = {32, 16, 16, 16, 16, 8, 8, 8, 8, 4, 4, 4, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2} quantizer_scale = q_table[q_pram] In other words, the quantization table has 25 values (32 to 2), each corresponding to the quantization parameter calculated as described above. That is, the quantization table corresponding to a quantization parameter value of 0 is 32, the quantization table corresponding to a quantization parameter value of 1 is 16, and the quantization table corresponding to a quantization parameter value of 5 is 8. For example, if the average quantization parameter calculated as described above is 10, then the quantizer scale value of 4, corresponding to a quantization parameter value of 10, becomes the quantizer scale value. Through the above procedure, the MPEG quantizer scale (quantizer_scale), which depends on the target rate, is calculated for each macroblock in each frame based on the quantization parameter (q_param). Note that the correspondence between class numbers and quantization tables and the relationship between quantization parameters and quantization tables are empirically determined.

上記の処理は、図15に例示した本発明に係るディジタル信号変換装置におい ては、デフレーミング部11から送られる量子化番号(Q_NO)およびクラス番 号(Class)に基づいて、レート制御部40において行われるものである。In the digital signal conversion apparatus according to the present invention shown in FIG. 15, the above processing is performed in the rate control unit 40 based on the quantization number (Q_NO) and class number (Class) sent from the deframing unit 11.

図17は、上述の手順により設定された量子化スケールを用いて、次のフレー ムに対してフィードバックをかける基本的な手順を示している。FIG. 17 shows the basic procedure for applying feedback to the next frame using the quantization scale set by the procedure described above.

ステップS11では、まず、前述の手順により設定されたビットレートにおけ る、フレームあたりのターゲットビット数が設定される。In step S11, first, a target number of bits per frame is set at the bit rate set by the procedure described above.

次に、ステップS12で、フレームあたりの総発生ビット数が積算される。Next, in step S12, the total number of bits generated per frame is accumulated.

次に、ステップS13で、上記のターゲットビット数と総発生ビット数との差 分(diff)が計算される。Next, in step S13, the difference (diff) between the target number of bits and the total number of generated bits is calculated.

そして、ステップS14で、上記の計算結果に基づいて、量子化スケールが調 整される。Then, in step S14, the quantization scale is adjusted based on the results of the above calculations.

上記の各ステップにおける計算は、以下のように表される。The calculations in each step above are expressed as follows:

diff=cont*diff(cont:定数) q_param=q_param±f(diff) quantizer_scale=q_table[q_param] つまり、ステップS13で求められた差分値diffに定数contが乗じられること により正規化が行われる。この正規化された差分値に経験的に求められた関数を かけて、量子化パラメータと加減算されたものを量子化パラメータとされる。こ の量子化パラメータ値に対応する値を上述の25通りの値をもつ量子化テーブル から選び出して次のフレームの量子化スケールとする。diff = cont * diff (cont: constant) q_param = q_param ± f(diff) quantizer_scale = q_table[q_param] In other words, normalization is performed by multiplying the difference value diff calculated in step S13 by the constant cont. This normalized difference value is multiplied by an empirically determined function, and the result is added or subtracted from the quantization parameter to obtain the quantization parameter. The value corresponding to this quantization parameter value is selected from the quantization table with 25 possible values mentioned above and used as the quantizer scale for the next frame.

以上の手順により、調整された量子化パラメータ(q_param)に基づいて新し い量子化スケール(quantizer_scale)が計算され、それを次のフレームに用い るフレーム間のフィードバックが行われる。Through the above procedure, a new quantizer scale (quantizer_scale) is calculated based on the adjusted quantizer parameter (q_param), and inter-frame feedback is performed to use this new quantizer scale for the next frame.

次に、第8の実施の形態として、本発明に係るディジタル信号変換方法および ディジタル信号変換装置について説明する。上述の実施の形態においてはDVフ ォーマットからMPEGフォーマットに変換する例を示したが、以下の実施の形 態ではMPEGフォーマットからDVフォーマットに変換する例について説明す る。Next, as an eighth embodiment, a digital signal conversion method and a digital signal conversion apparatus according to the present invention will be described. While the above embodiment illustrates an example of converting from DV format to MPEG format, the following embodiment will illustrate an example of converting from MPEG format to DV format.

まず図18を用いて、従来におけるMPEGフォーマットからDVフォーマッ トに変換する装置について説明する。First, a conventional device for converting from the MPEG format to the DV format will be described with reference to FIG.

図18に示すディジタルビデオ信号変換装置は、MPEG2ビデオデータを復 号するMPEGデコーダ70と、DVビデオデータを出力するDVエンコーダ8 0からなる。The digital video signal conversion device shown in FIG. 18 comprises an MPEG decoder 70 that decodes MPEG2 video data and a DV encoder 80 that outputs DV video data.

MPEGデコーダ70において、上記MPEG2ビデオデータのビットストリ ームが供給されるパーサ(Parser)71は、上記MP EG2フォーマットにしたがってフレーミングされて来た量子化DCT係数のビ ットストリームのヘッダを検出し、可変長符号化された量子化DCT係数を可変 長復号(VLD)部72に供給すると共に、動きベクトル(mv)を抽出して動 き補償(Motion Compensa-tion:MC)部77に供給する。In the MPEG decoder 70, a parser 71 receives the MPEG2 video data bitstream, detects the header of the quantized DCT coefficient bitstream framed in accordance with the MPEG2 format, and supplies the variable-length coded quantized DCT coefficients to a variable-length decoding (VLD) unit 72. The parser also extracts motion vectors (mv) and supplies them to a motion compensation (MC) unit 77.

可変長復号(VLD)部72は、可変長符号化された上記量子化DCT係数を 可変長復号し、逆量子化(IQ)部73に供給する。The variable length decoding (VLD) unit 72 variable length decodes the variable length coded quantized DCT coefficients and supplies them to the inverse quantization (IQ) unit 73.

逆量子化部73は、可変長復号部72で復号された上記量子化DCT係数に、 符号化側で用いた量子化ステップを乗算して逆量子化処理を施し、DCT係数を 得て、逆離散コサイン変換(IDCT)部74に供給する。The inverse quantization unit 73 performs inverse quantization by multiplying the quantized DCT coefficients decoded by the variable-length decoding unit 72 by the quantization step used on the encoding side to obtain DCT coefficients, which are then supplied to the inverse discrete cosine transform (IDCT) unit 74.

この逆離散コサイン変換部74は、逆量子化部73からのDCT係数に逆DC Tを施して、DCT係数を空間領域のデータ、すなわち画素データに戻す。具体 的には、逆DCTによって、8×8画素ブロック毎にそれぞれの画素値(輝度Y 、色差Cr、Cb)が算出される。ただし、ここでの画素値はIピクチャでは実 際の画素値そのものの値であるが、PピクチャとBピクチャでは対応する画素値 間の差分値となる。The inverse discrete cosine transform unit 74 performs inverse DCT on the DCT coefficients from the inverse quantization unit 73, converting the DCT coefficients back into spatial domain data, i.e., pixel data. Specifically, the inverse DCT calculates pixel values (luminance Y, color differences Cr, Cb) for each 8x8 pixel block. Note that while the pixel values used here are the actual pixel values for I-pictures, they are the difference values between corresponding pixel values for P-pictures and B-pictures.

動き補償部77は、フレームメモリ(FM)部76の二つのフレームメモリF Mに格納されている画像情報とパーサ71で抽出した動きベクトルmvとを用い て動き補償出力を生成し、この動き補償出力を加算器75に供給する。The motion compensation unit 77 generates a motion compensation output using the image information stored in the two frame memories FM of the frame memory (FM) unit 76 and the motion vector mv extracted by the parser 71, and supplies this motion compensation output to the adder 75.

加算器75は逆離散コサイン変換部74からの上記差分値に上記動き補償出力 を加算し、復号画像データをDVエンコーダ80の離散コサイン変換(DCT) 部81及びフレームメモリ部76に供給 する。The adder 75 adds the motion compensation output to the difference value from the inverse discrete cosine transform unit 74, and supplies the decoded image data to a discrete cosine transform (DCT) unit 81 and a frame memory unit 76 of the DV encoder 80.

DVエンコーダ80において、離散コサイン変換部81は上記復号画像データ にDCT処理を施して再び直交変換領域のデータ、すなわちDCT係数に変換し 、量子化(Q)部82に供給する。In the DV encoder 80, the discrete cosine transform unit 81 performs DCT processing on the decoded image data to convert it back into data in the orthogonal transform domain, i.e., DCT coefficients, and supplies the data to the quantization (Q) unit 82.

量子化部82は、上記DCT係数を、視覚特性を考慮したマトリックステーブ ルを用いて量子化し、上記DVフォーマットのIピクチャとして可変長符号化( VLC)部83に供給する。The quantization unit 82 quantizes the DCT coefficients using a matrix table that takes into account visual characteristics, and supplies the quantized DCT coefficients to the variable length coding (VLC) unit 83 as an I-picture in the DV format.

可変長符号化部83は、上記DVフォーマットのIピクチャに可変長符号化処 理を施して圧縮し、フレーミング部84に供給する。The variable-length coding unit 83 performs variable-length coding on the I-pictures in the DV format to compress them and supply them to the framing unit 84.

フレーミング部84は、上記可変長符号化処理が施されたDVフォーマットデ ータをフレーミングし、DVビデオデータのビットストリームとして出力する。The framing unit 84 frames the DV format data that has been subjected to the variable-length coding process, and outputs it as a bit stream of DV video data.

ところで、離散コサイン変換(DCT)等の直交変換及びその逆変換には、多 くの計算量を要するのが通常であるため、上述したようなビデオデータのフォー マット変換が効率良く行えないという問題がある。また、計算量の増加に伴って 誤差が蓄積されるため、信号が劣化するという問題もある。However, orthogonal transforms such as the discrete cosine transform (DCT) and their inverse transforms typically require a large amount of computation, which can hinder efficient format conversion of video data as described above. Furthermore, the increased computational complexity can lead to accumulated errors, resulting in signal degradation.

そこでこの問題を解決するためのディジタルビデオ信号変換装置を第8の実施 の形態として図19を用いて説明する。To solve this problem, a digital video signal conversion device will be described as an eighth embodiment with reference to FIG.

図19に示すディジタル信号変換装置は、前述したMPEGのフォーマットに 従うMPEGビデオ信号が第1のディジタル信号として入力され、DV信号を第 2のディジタル信号として出力するものである。The digital signal conversion device shown in FIG. 19 receives an MPEG video signal conforming to the MPEG format described above as a first digital signal and outputs a DV signal as a second digital signal.

パーサ111は、ビットストリームとして入力される、第1のフォーマットの ディジタル信号であるMPEGビデオ信号のヘッダを 参照して、動きベクトルmvや量子化スケールなどの画像の動き情報を抽出する 。Parser 111 references the header of the MPEG video signal, a digital signal in the first format, input as a bitstream, and extracts image motion information such as the motion vector mv and quantization scale.

上記の動きベクトルmvは、動き補償(MC)部115に送られて動き補償が 行われる。また、上記の量子化スケール(quantizer_scale)は、後述する評価 部123に送られる。The motion vector mv is sent to the motion compensation (MC) unit 115, where motion compensation is performed. The quantizer scale (quantizer_scale) is sent to the evaluation unit 123, which will be described later.

可変長復号(VLD)部112は、パーサ111で必要な情報が取り出された MPEGビデオ信号のビットストリームを可変長復号する。The variable length decoding (VLD) unit 112 performs variable length decoding on the bitstream of the MPEG video signal from which the necessary information has been extracted by the parser 111.

逆量子化(TQ)部113は、可変長復号部112で復号されたMPEGビデ オ信号を逆量子化する。The inverse quantization (TQ) unit 113 inverse quantizes the MPEG video signal decoded by the variable length decoding unit 112.

そして、逆量子化部113で逆量子化されたMPEGビデオ信号は、加算部1 25に入力される。この加算部125には、パーサ111からの動きベクトルm vに対する動き補償の結果も、動き補償部115から入力される。The MPEG video signal dequantized by the dequantization unit 113 is then input to the adder 125. The result of motion compensation for the motion vector mv from the parser 111 is also input to this adder 125 from the motion compensation unit 115.

また、加算部125からの出力は、後述する信号変換部116に送られると共 に、フレームメモリ114を介して上記の動き補償部115に入力される。信号 変換部116では、加算部125を介して入力される上記のビデオ信号に対して 、直交変換領域(周波数領域)で解像度変換などの所要の信号変換処理が施され る。The output from the adder 125 is sent to the signal converter 116, which will be described later, and is also input to the motion compensation unit 115 via the frame memory 114. The signal converter 116 performs required signal conversion processing, such as resolution conversion, in the orthogonal transform domain (frequency domain) on the video signal input via the adder 125.

そして、信号変換部116で所要の信号変換処理が施されたビデオ信号は、シ ャフリング部117でシャフリングされ、バッファ118とクラシファイ(Clas sify)部122とに送られる。The video signal that has undergone the required signal conversion processing in the signal conversion unit 116 is then shuffled in the shuffling unit 117 and sent to the buffer 118 and the classification unit 122.

バッファ118に送られたビデオ信号は、量子化(Q)部119に送られて量 子化され、可変長符号化(VLC)部120で可変長符号化され、さらにフレー ミング部121でフレーミングされて、 DVビデオ信号のビットストリームとして出力される。The video signal sent to the buffer 118 is sent to a quantization (Q) unit 119 where it is quantized, then variable-length coded by a variable-length coding (VLC) unit 120, and then framed by a framing unit 121, and output as a bitstream of a DV video signal.

一方、クラシファイ部122では、シャフリング部117でシャフリングされ たビデオ信号をクラス分けして、その結果をクラス情報として評価部123に送 る。Meanwhile, the classifying unit 122 classifies the video signals shuffled by the shuffling unit 117 and sends the results to the evaluating unit 123 as class information.

評価部123では、クラシファイ部122からのクラス情報と、パーサ111 からの量子化スケール(quantizer_scale)とに基づいて、量子化部119での 量子化番号を決める。The evaluation unit 123 determines the quantization number to be used by the quantization unit 119 based on the class information from the classifier unit 122 and the quantizer scale (quantizer_scale) from the parser 111.

このような構成によれば、第2のフォーマットのビデオ信号として出力される DVビデオ信号のデータ量を、第1のフォーマットのビデオ信号として入力され るMPEGビデオ信号に含まれるデータ量情報に基づいて決めることができるた め、信号変換を行って生成した第2のフォーマットのビデオ信号に対して、さら にそのデータ増を決定するための処理が簡略化することができる。With this configuration, the data volume of the DV video signal output as the second format video signal can be determined based on the data volume information contained in the MPEG video signal input as the first format video signal, thereby simplifying the process of determining the data volume for the second format video signal generated by signal conversion.

なお、以上説明した第7、8の実施の形態は、たとえば、第1のフォーマット のディジタル信号または第2のフォーマットのディジタル信号の一方が、MPE G1のビデオ信号であり、他方がMPEG2のビデオ信号である場合にも適用す ることができる。The seventh and eighth embodiments described above can also be applied to a case where, for example, one of the first format digital signal and the second format digital signal is an MPEG1 video signal and the other is an MPEG2 video signal.

次に、図20を用いて第9の実施の形態として、本発明に係るディジタル信号 変換方法およびディジタル信号変換装置について説明する。Next, a digital signal conversion method and a digital signal conversion device according to the ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

MPEG2のフォーマットに従うMPEGビデオデータを、上記DVフォーマ ットにしたがうDVビデオデータに変換するディジタルビデオ信号変換装置であ り、共にPAL方式のデータを想定している。This is a digital video signal conversion device that converts MPEG video data conforming to the MPEG2 format into DV video data conforming to the DV format, both of which are intended for PAL system data.

ビデオ信号がPAL方式である場合には、MPEG2フォーマッ ト及びDVフォーマットは、解像度が720画素×576画素,輝度信号のサン プリング周波数と2つの色差信号のサンプリング周波数との比が4:2:0の圧 縮ビデオ信号であるので、Y信号およびC信号のいずれに対しても特に解像度の 変換処理を行う必要がない。When the video signal is in the PAL system, the MPEG-2 and DV formats are compressed video signals with a resolution of 720 x 576 pixels and a 4:2:0 ratio between the sampling frequency of the luminance signal and the two color difference signals, so no special resolution conversion processing is required for either the Y or C signal.

図20において、MPEGデコーダ100は、パーサ(Parse)111と、可 変長復号(VLD)部112と、逆量子化(IQ)部113と、加算器125と 、逆離散コサイン(IDCT)部131と、フレームメモリ(FM)部132と 、動き補償(MC)部115と、離散コサイン変換(DCT)部130とを備え てなる。ここで、フレームメモリFM部132は、二つの予測メモリとして用い られるように構成されている。20, the MPEG decoder 100 includes a parser (Parse) 111, a variable length decoding (VLD) unit 112, an inverse quantization (IQ) unit 113, an adder 125, an inverse discrete cosine transform (IDCT) unit 131, a frame memory (FM) unit 132, a motion compensation (MC) unit 115, and a discrete cosine transform (DCT) unit 130. Here, the frame memory FM unit 132 is configured to be used as two prediction memories.

この中で、詳細は後述するが、逆離散コサイン変換部131は、可変長復号部 112と逆量子化部113により一部復号されたIピクチャとPピクチャに逆離 散コサイン変換処理を施す。動き補償部115は、逆離散コサイン変換出力に基 づいて、動き補償出力を生成する。離散コサイン変換部130は、上記動き補償 出力を離散コサイン変換する。加算器125は、可変長復号部112と逆量子化 部113により一部復号されたPピクチャ及びBピクチャに、離散コサイン変換 部130からの動き補償出力を加算する。Among these, the inverse discrete cosine transform unit 131 performs inverse discrete cosine transform processing on the I and P pictures partially decoded by the variable length decoding unit 112 and the inverse quantization unit 113, as will be described in detail later. The motion compensation unit 115 generates a motion compensation output based on the inverse discrete cosine transform output. The discrete cosine transform unit 130 performs a discrete cosine transform on the motion compensation output. The adder 125 adds the motion compensation output from the discrete cosine transform unit 130 to the P and B pictures partially decoded by the variable length decoding unit 112 and the inverse quantization unit 113.

以下、全体的な動作について説明する。先ず、パーサ111は、ビットストリ ームとして入力される、上記MPEG2ビデオデータのヘッダを参照して、上記 MPEG2フォーマットにしたがってフレーミングされて来た量子化DCT係数 を可変長符号に戻して可変長復号部112に供給すると共に、動きベクトル(m v)を抽出して動き補償部115に供給する。The overall operation is explained below. First, the parser 111 references the header of the MPEG-2 video data input as a bitstream, and converts the quantized DCT coefficients that have been framed according to the MPEG-2 format back into variable-length codes and supplies them to the variable-length decoding unit 112. It also extracts motion vectors (mv) and supplies them to the motion compensation unit 115.

可変長復号部112は、可変長符号に戻された上記量子化DCT係数を可変長 復号し、逆量子化部113に供給する。The variable-length decoding unit 112 performs variable-length decoding on the quantized DCT coefficients that have been converted back into variable-length codes, and supplies the dequantized DCT coefficients to the inverse quantization unit 113.

逆量子化部113は、可変長復号化部112で復号された上記量子化DCT係 数に、符号化側で用いた量子化ステップを乗算して逆量子化処理を施し、DCT 係数を得て、加算器125に供給する。この可変長復号部112及び逆量子化部 113により得られるDCT係数は、逆離散コサイン変換されて画素データに戻 されることの無い出力、すなわち、一部復号されたデータとして、加算器125 に供給される。The inverse quantization unit 113 performs inverse quantization by multiplying the quantized DCT coefficients decoded by the variable-length decoding unit 112 by the quantization step used on the encoding side to obtain DCT coefficients, which are then supplied to the adder 125. The DCT coefficients obtained by the variable-length decoding unit 112 and the inverse quantization unit 113 are supplied to the adder 125 as output that is not subjected to inverse discrete cosine transform to be restored to pixel data, i.e., as partially decoded data.

加算器125には、離散コサイン変換部130で直交変換された動き補償部1 15からの動き補償出力も供給されている。そして、加算器125は直交変換領 域において上記一部復号されたデータに上記動き補償出力を加算し、この加算出 力を、DVエンコーダ110に供給すると共に、逆離散コサイン変換部131に 供給する。The adder 125 also receives the motion compensation output from the motion compensation unit 115, which has been orthogonally transformed by the discrete cosine transform unit 130. The adder 125 then adds the motion compensation output to the partially decoded data in the orthogonal transform domain, and supplies this sum to the DV encoder 110 and also to the inverse discrete cosine transform unit 131.

逆離散コサイン変換部131は、上記加算出力の内のIピクチャ及びPピクチ ャに逆離散コサイン変換処理を施し、空間領域のデータにする。この空間領域の データが、動き補償に用いる参照画像データとなる。この動き補償のための参照 画像データは、フレームメモリ部132に格納される。The inverse discrete cosine transform unit 131 performs inverse discrete cosine transform on the I-picture and P-picture from the summed output, converting them into spatial domain data. This spatial domain data becomes reference image data used for motion compensation. This reference image data for motion compensation is stored in the frame memory unit 132.

そして、動き補償部115はフレームメモリ部132に格納された参照画像デ ータと、パーサ111で抽出された動きベクトルmvを用いて動き補償出力を生 成し、この動き補償出力を離散コサイン変換部130に供給する。The motion compensation unit 115 then generates a motion compensation output using the reference image data stored in the frame memory unit 132 and the motion vector mv extracted by the parser 111, and supplies this motion compensation output to the discrete cosine transform unit 130.

離散コサイン変換部130では、上記空間領域で処理された動き補償出力を上 述したように再度直交変換領域に戻してから加算器1 25に供給する。The discrete cosine transform unit 130 converts the motion compensation output processed in the spatial domain back into the orthogonal transform domain as described above, and then supplies it to the adder 125.

加算器125は逆量子化部113からの一部復号されたP及びBピクチャの差 分信号のDCT係数に、上記離散コサイン変換部130からの動き補償出力のD CT係数を加算する。そして、この加算器125からの加算出力は、直交変換領 域での一部復号データとしてDVエンコーダ110及び逆離散コサイン変換部1 31に供給される。The adder 125 adds the DCT coefficients of the motion compensation output from the discrete cosine transform unit 130 to the DCT coefficients of the partially decoded P and B picture difference signals from the inverse quantization unit 113. The sum output from the adder 125 is then supplied to the DV encoder 110 and the inverse discrete cosine transform unit 131 as partially decoded data in the orthogonal transform domain.

なお、逆量子化部113からの一部復号されたIピクチャは、フレーム内符号 化画像信号であるので、動き補償の加算処理は不要であり、そのまま上記逆離散 コサイン変換部131に供給されると共に、DVエンコーダ110にも供給され る。The partially decoded I-picture from the inverse quantization unit 113 is an intra-frame coded image signal, so motion compensation addition processing is not required and the signal is supplied directly to the inverse discrete cosine transform unit 131 and also to the DV encoder 110.

DVエンコーダ110は、量子化(Q)部141と、可変長符号化(VLC) 部142と、フレーミング部143とからなる。The DV encoder 110 comprises a quantization (Q) unit 141, a variable length coding (VLC) unit 142, and a framing unit 143.

量子化部141は、MPEGデコーダ100からのIピクチャ、Pピクチャ及 びBピクチャの直交変換領域のままのデコード出力、すなわちDCT係数を量子 化し、可変長符号化部142に供給する。The quantization unit 141 quantizes the decoded output of the I, P, and B pictures from the MPEG decoder 100 in the orthogonal transform domain, i.e., the DCT coefficients, and supplies the quantized output to the variable-length coding unit 142.

可変長符号化部142は上記量子化DCT係数に可変長符号化処理を施し、フ レーミング部143に供給する。フレーミング部143は可変長符号化部142 からの圧縮符号化データをフレーミングし、DVビデオデータのビットストリー ムとして出力する。The variable-length coding unit 142 performs variable-length coding on the quantized DCT coefficients and supplies the result to the framing unit 143. The framing unit 143 frames the compressed and encoded data from the variable-length coding unit 142 and outputs it as a bit stream of DV video data.

このように、変換するMPEG2ビデオデータがIピクチャであるとき、MP EGデコーダ100は、MPEG2ビデオデータを可変長復号部112及び逆量 子化部113により直交変換領域まで一部復号し、DVエンコーダ110で量子 化部141及び可変長符号化部142により一部符号化する。同時に、P/Bピ クチャの参照 画像とするため、Iピクチャに逆離散コサイン変換部131で逆離散コサイン変 換を施してフレームメモリ部132に格納する。In this way, when the MPEG-2 video data to be converted is an I-picture, the MPEG decoder 100 partially decodes the MPEG-2 video data up to the orthogonal transform domain using the variable-length decoding unit 112 and inverse quantization unit 113, and the DV encoder 110 partially encodes the data using the quantization unit 141 and variable-length coding unit 142. At the same time, the I-picture undergoes inverse discrete cosine transform in the inverse discrete cosine transform unit 131 and is stored in the frame memory unit 132 to be used as a reference image for the P/B-picture.

また、変換するPピクチャ及びBピクチャであるときには、上述したように、 動き補償出力を生成する処理のみ逆離散コサイン変換部131を用いて空間領域 で行い、可変長復号部112及び逆量子化部113で一部復号されたPピクチャ 及びBピクチャである差分信号に加えてフレームを構成する部分は離散コサイン 変換部130による離散コサイン変換領域で行う。そして、その後DVエンコー ダ110で部分エンコードする。Furthermore, when the P and B pictures to be transformed are processed, as described above, only the process of generating the motion compensation output is performed in the spatial domain using the inverse discrete cosine transform unit 131, while the P and B picture differential signals partially decoded by the variable length decoding unit 112 and inverse quantization unit 113, plus the remaining components that make up the frame, are processed in the discrete cosine transform domain by the discrete cosine transform unit 130. The resulting signals are then partially encoded by the DV encoder 110.

特に、Pピクチャの場合、動きベクトルmvで示された位置のマクロブロック を逆離散コサイン変換部131で逆離散コサイン変換されたIピクチャから動き 補償部115での動き補償処理により持ってくる。そのマクロブロックに離散コ サイン変換部130で離散コサイン変換処理を施し、離散コサイン変換領域にて 、差分信号である上記PピクチャのDCT係数に加算器125を使って加算する 。これは、空間領域での足し算結果に離散コサイン変換を施したものは、離散コ サイン変換したもの同士の足し算した結果と等価であることに基づいている。そ して、その結果をDVエンコーダ110で部分エンコードする。同時に、次のB ピクチャの参照のために、加算器125からの加算出力に逆離散コサイン変換部 131で逆離散コサイン変換を施し、フレームメモリ部132に格納しておく。In particular, for a P picture, the macroblock at the position indicated by the motion vector mv is brought in by the motion compensation unit 115 from the I picture that has been inversely discrete cosine transformed by the inverse discrete cosine transform unit 131. The macroblock is then subjected to discrete cosine transform by the discrete cosine transform unit 130, and added to the DCT coefficients of the P picture, which is the difference signal, in the discrete cosine transform domain using the adder 125. This is based on the fact that the result of performing a discrete cosine transform on the result of an addition in the spatial domain is equivalent to the result of adding two discrete cosine transforms together. The result is then partially encoded by the DV encoder 110. At the same time, for reference to the next B picture, the sum output from the adder 125 is subjected to an inverse discrete cosine transform by the inverse discrete cosine transform unit 131, and stored in the frame memory unit 132.

Bピクチャの場合には、動きベクトルmvで示された位置のマクロブロックを 逆離散コサイン変換部131で逆離散コサイン変換されたPピクチャから持って くる。そして、そのマクロブロックに離散コサイン変換部130で離散コサイン 変換を施し、離散コサイン 変換領域にて、差分信号であるBピクチャDCT係数を足し算する。In the case of a B picture, the macroblock at the position indicated by the motion vector mv is taken from the P picture that has been inversely discrete cosine transformed by the inverse discrete cosine transform unit 131. Then, the macroblock is subjected to a discrete cosine transform by the discrete cosine transform unit 130, and the B picture DCT coefficients, which are the difference signal, are added in the discrete cosine transform domain.

ここで、双方向の場合は、二つの参照フレームより持ってきて平均をとる。In the case of bidirectional transmission, the average is calculated from two reference frames.

その結果をDVエンコーダ110で部分エンコードする。なお、Bピクチャは 、参照フレームにはならないので、逆離散コサイン変換部131で逆離散コサイ ン変換を施すことはない。The results are then partially encoded by the DV encoder 110. Note that since B pictures are not reference frames, they are not subjected to inverse discrete cosine transform by the inverse discrete cosine transform unit 131.

上述のような第9の実施の形態によると、Iピクチャをデコードするには、従 来、逆離散コサイン変換(IDCT)と離散コサイン変換(DCT)処理が共に 必要であったのが、本実施の形態のディジタルビデオ信号変換装置では、参照用 にIDCTを必要とするのみとなる。According to the ninth embodiment described above, to decode an I-picture, both an inverse discrete cosine transform (IDCT) and a discrete cosine transform (DCT) were conventionally required. However, with the digital video signal conversion apparatus of this embodiment, only the IDCT is required for reference.

また、Pピクチャをデコードするには、DCTと参照用のIDCT処理を必要 とするが、Bピクチャをテコードするには従来、DCT及びIDCTを共に必要 としたのに比較し、DCTのみで参照用のIDCTを不要とする。Furthermore, decoding a P picture requires both DCT and reference IDCT processing, whereas decoding a B picture conventionally requires both DCT and IDCT. In contrast, this method uses only DCT and does not require reference IDCT.

一般的なMPEG2データ、例えばGOPの数N=15、順方向予測のピクチ ャ間隔M=3の場合を例にとると、Iピクチャは1個、Pピクチャは4個、Bピ クチャは10個である。DCTとIDCTの計算量をほぼ同じとみなすと、上記 15フレーム当たりのMPEG2データは、重み付けを省略したとき、従来では 、 2×DCT×(1/15)+2×DCT×(4/15) +2×DCT×(10/15)=2×DCT となるのに対し、上記図20に示したディジタルビデオ信号変換装置では、 1×DCT×(1/15)+2×DCT×(4/15) +1×DCT×(10/15)=1.2666×DCT となり、大幅に計算量を削減できる。この式におけるDCTは計算量を示す。Taking typical MPEG-2 data, for example, with a GOP count of N = 15 and a forward prediction picture interval of M = 3, there is one I-picture, four P-pictures, and ten B-pictures. Assuming the computational complexity of the DCT and IDCT is roughly the same, the MPEG-2 data for the above 15 frames, omitting weighting, would be: 2 x DCT x (1/15) + 2 x DCT x (4/15) + 2 x DCT x (10/15) = 2 x DCT In contrast, with the digital video signal conversion device shown in Figure 20, the computational complexity would be: 1 x DCT x (1/15) + 2 x DCT x (4/15) + 1 x DCT x (10/15) = 1.2666 x DCT This significantly reduces the computational complexity. In this formula, DCT indicates the computational complexity.

すなわち、上記図20に示したディジタルビデオ信号変換装置は、MPEG2 ビデオデータからDVビデオデータにフォーマット変換するためのデータ算出処 理量を大幅に削減することができる。In other words, the digital video signal conversion device shown in FIG. 20 can significantly reduce the amount of data calculation processing required for format conversion from MPEG2 video data to DV video data.

次に、第10の実施の形態におけるディジタルビデオ信号変換装置の他の実施 の形態について図21を参照しながら説明する。Next, another embodiment of the digital video signal conversion device according to the tenth embodiment will be described with reference to FIG.

この第10の実施の形態も、MPEG2のフォーマットに従うMPEGビデオ データを、上記DVフォーマットにしたがうDVビデオデータに変換するディジ タルビデオ信号変換装置であるが、MPEG2のビデオデータは高解像度、例え ば1440画素×1080画素の圧縮ビデオ信号を想定している。This tenth embodiment is also a digital video signal conversion device that converts MPEG video data conforming to the MPEG2 format into DV video data conforming to the above-mentioned DV format, but the MPEG2 video data is assumed to be a high-resolution, compressed video signal of, for example, 1440 pixels x 1080 pixels.

例えば、MPEG2ビデオ信号をディジタル放送サービスに適用するときに、 プロファイル(機能)/レベル(解像度)によってその信号を分類しているが、 例えば、米国のディジタルHDTVで用いられるメイン・プロファイル/ハイ・ レベル(MP@HL)のビデオ信号は上述したように高解像度であり、これを上 記DVビデオデータに変換する場合である。For example, when applying MPEG-2 video signals to digital broadcasting services, the signals are classified by profile (function) and level (resolution). For example, the Main Profile/High Level (MP@HL) video signals used in U.S. digital HDTV are high resolution, as mentioned above, and are converted into the DV video data mentioned above.

このため、図21に示すディジタルビデオ信号変換装置では、図20に示した MPEGデコーダ100とDVエンコーダ110との間に、上記変換処理を行う ための信号変換部140を備えている。For this reason, the digital video signal conversion device shown in Figure 21 includes a signal conversion unit 140 for performing the above conversion process between the MPEG decoder 100 and DV encoder 110 shown in Figure 20.

この信号変換部140は、上記MPEG符号化データに施されているDCT符 号化で用いられた直交変換行列に対応する逆直交変換行列と、時間領域での信号 変換出力信号を得るためのIDCT符号 化に用いる逆直交変換行列に対応する直交変換行列とに基づいて生成された変換 行列によりMPEGテコーダ100からのDCT変換領域のDCT係数に解像度 変換処理を施す。The signal transform unit 140 performs resolution transformation on the DCT coefficients in the DCT transform domain from the MPEG decoder 100 using a transform matrix generated based on an inverse orthogonal transform matrix corresponding to the orthogonal transform matrix used in the DCT encoding of the MPEG encoded data and an orthogonal transform matrix corresponding to the inverse orthogonal transform matrix used in the IDCT encoding to obtain a time-domain signal transform output signal.

この信号変換部140からの解像度変換出力であるDCT係数は、上記DVエ ンコーダ110に供給される。The DCT coefficients, which are the resolution converted output from the signal conversion unit 140, are supplied to the DV encoder 110.

DVエンコーダ110は、解像度変換出力のDCT係数に量子化と可変長符号 化を施し、フレーミングした後、上記DVビデオデータのビットストリームとし て出力する。The DV encoder 110 performs quantization and variable-length coding on the DCT coefficients of the resolution-converted output, frames them, and then outputs the DV video data as a bit stream.

このように、このディジタルビデオ信号変換装置は、MPEG2ビデオ信号内 のメイン・プロファイル/ハイ・レベル(MP@HL)のビデオ信号を、信号変 換部140で解像度変換してから、DVエンコーダで符号化してDVビデオデー タとしている。In this manner, this digital video signal conversion device converts the resolution of the Main Profile/High Level (MP@HL) video signal within the MPEG2 video signal in the signal conversion unit 140, and then encodes it in the DV encoder to generate DV video data.

このとき、上記図20に示したディジタルビデオ信号変換装置と同様に、Iピ クチャについては、従来、IDCTとDCTの処理が共に必要であったのが、こ の第10の実施の形態のディジタルビデオ信号変換装置では、参照用にIDCT するのみである。At this time, as with the digital video signal conversion device shown in FIG. 20, both IDCT and DCT processing was conventionally required for I-pictures, but in the digital video signal conversion device of the tenth embodiment, only IDCT is performed for reference purposes.

PピクチャについてはDCTと参照用にIDCTを施すことになり従来と変わ りが無いが、Bピクチャについては従来、DCT及びDCTを共に必要としたの に比較し、DCTのみで参照用のIDCTを不要である。For P pictures, DCT and IDCT for reference are performed, which is the same as before. However, for B pictures, while both DCT and IDCT were previously required, only DCT is performed, eliminating the need for IDCT for reference.

すなわち、上記図21に示したディジタルビデオ信号変換装置も、高解像度の MPEG2ビデオデータからDVビデオデータにフォーマット変換するためのデ ータ算出処理量を大幅に削減することができる。In other words, the digital video signal conversion device shown in FIG. 21 can also significantly reduce the amount of data calculation processing required to convert the format from high-resolution MPEG-2 video data to DV video data.

なお、上記信号変換部140による解像度変換処理としては、主 として縮小の向きに解像度変換を行う例について述べたが、拡大も可能である。Although the resolution conversion process by the signal conversion unit 140 has been described as being primarily for reducing the image size, it is also possible to perform resolution conversion for enlarging the image size.

すなわち、一般に、周波数領域の入力ディジタル信号に対して、高周波成分を追 加することで、任意の倍率で解像度を拡大することができる。例えば、MPEG 1ビデオデータを上記DVビデオデータにフォーマット変換する場合等である。In other words, by adding high-frequency components to an input digital signal in the frequency domain, it is generally possible to increase the resolution by any desired factor. For example, this is the case when converting MPEG-1 video data to the above-mentioned DV video data format.

また、上記処理ををソフトウェアで行なうようにしてもよい。The above processing may also be performed by software.

ところで上述のMPEGフォーマットやDVフォーマットの圧縮方式では、静 止画データや動画データ等を効率よく圧縮符号化するためには、直交変換符号化 と、予測符号化とを組み合わせたハイブリッド圧縮符号化方法が用いられている 。The compression methods used in the MPEG and DV formats mentioned above use a hybrid compression coding method that combines orthogonal transform coding and predictive coding to efficiently compress and code still and moving image data.

ところで、ハイブリッド圧縮符号化方法により圧縮符号化された入力情報信号 に解像度の変換処理を施した後、再び直交変換を施すと共に再び動き補償を伴っ た予測符号化を施すときには、再予測符号化処理を行うための工程においても動 きベクトルを推定しなければならない。However, when an input information signal compressed and coded using a hybrid compression coding method is subjected to resolution conversion, and then subjected to orthogonal transformation and predictive coding with motion compensation again, motion vectors must also be estimated in the process of performing the re-predictive coding.

解像度の変換処理を施すことなく全く同じ解像度で再予測符号化するのであれ ば、予測符号化時の動きベクトルを用いれば良いが、解像度を変換すると、変換 歪みが変わってくるので、その分上記再予測符号化工程で用いる動きベクトルも 変化してしまうためである。If re-predictive coding were performed at the exact same resolution without any resolution conversion, the motion vectors used during predictive coding could be used. However, converting the resolution changes the conversion distortion, which in turn changes the motion vectors used in the re-predictive coding process.

そこで、上記再予測符号化工程においては、動きベクトルを推定する必要があ るが、この動きベクトルの推定の演算量は非常に多くなってしまっていた。Therefore, in the re-predictive coding process, it is necessary to estimate a motion vector, but the amount of calculation required for estimating this motion vector is extremely large.

この問題を解決するのが、第11の実施の形態によるディジタル信号変換装置 である。第11の実施の形態に係るディジタル信号変換方法及び装置は、直交変 換符号化と予測符号化とを組み合わせた ハイブリッド圧縮符号化により圧縮符号化された入力情報信号に、時間領域又は 直交変換領域で例えば解像度変換のような信号変換処理を施し、再び直交変換領 域に戻し又は直交変換領域のまま再圧縮符号化を施すものである。The solution to this problem is the digital signal conversion device according to the eleventh embodiment. The digital signal conversion method and device according to the eleventh embodiment performs signal conversion processing, such as resolution conversion, in the time domain or the orthogonal transform domain on an input information signal that has been compression-coded using hybrid compression coding, which combines orthogonal transform coding and predictive coding, and then returns the signal to the orthogonal transform domain or re-compresses and encodes it in the orthogonal transform domain.

上記ハイブリッド圧縮符号化の具体例としては、ITU−T(国際電気通信連 合−電気通信標準化部門)にて勧告されたH.261やH.263、またMPE G、DV等の符号化規格が挙げられる。Specific examples of the hybrid compression coding include H.261 and H.263 recommended by the International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector (ITU-T), as well as coding standards such as MPEG and DV.

H.261は、低ビットレートを対象とした映像符号化規格であり、ISDN によるテレビ会議・テレビ電話を主たる用途に開発された。また、H.263は 、GSTNテレビ電話システムのためにH.261を改良した符号化方式である 。H.261 is a video coding standard for low bit rates, developed primarily for ISDN videoconferencing and videophones. H.263 is an improved version of H.261 for GSTN videophone systems.

以下、第11の実施の形態について図22を参照しながら説明する。この実施 の形態は、MPEGのフォーマットにしたがうMPEG符号化データが入力され 、このMPEG符号化データに信号変換処理として解像度変換処理を施してから 解像度変換されたMPEG符号化データとして出力するディジタルビデオ信号変 換装置である。An eleventh embodiment will now be described with reference to FIG. 22. This embodiment is a digital video signal conversion device that receives MPEG-formatted encoded data, performs resolution conversion on the MPEG-encoded data as a signal conversion process, and then outputs the resulting resolution-converted MPEG-encoded data.

このディジタルビデオ信号変換装置は、図22に示すように、動きベクトル( mv)検出を伴って圧縮符号化されているMPEG符号化データのビットストリ ームに対して動き補償MCを用いた復号を施す復号部210と、この復号部21 0からの復号出力に解像度変換処理を施す解像度変換部160と、この解像度変 換部160からの変換出力画像に、上記MPEG符号化データに付加されている 動きベクトルmvに基づいた動き検出を伴って圧縮符号化処理を施し、解像度を 変換したビデオ符号化データのビットストリームを出力する符号化部220とを 備えてなる。As shown in FIG. 22, this digital video signal conversion device comprises a decoding unit 210 that performs motion compensation (MC) decoding on a bitstream of MPEG-encoded data that has been compression-encoded with motion vector (mv) detection; a resolution conversion unit 160 that performs resolution conversion on the decoded output from the decoding unit 210; and an encoding unit 220 that performs compression encoding on the converted output image from the resolution conversion unit 160 with motion detection based on the motion vectors (mv) added to the MPEG-encoded data, and outputs a bitstream of resolution-converted video-encoded data.

なお、以下では、これらの各部により構成されるディジタルビデオ信号変換装 置について述べるが、各構成部が本発明に係るディジタル信号変換方法の各工程 の処理を実施するのはもちろんである。The following description will be made of a digital video signal conversion device configured from these components, but it goes without saying that each component performs the respective steps of the digital signal conversion method according to the present invention.

復号部210は、可変長復号(VLD)部112と、逆量子化(IQ)部11 3と、逆離散コサイン変換(IDCT)部150と、加算器151と、動き補償 (MC)部152と、フレームメモリ(FM)部153とを備えてなる。ここで 、FM部153は、二つの予測メモリとして用いるフレームメモリFMにより構 成されている。The decoding unit 210 includes a variable length decoding (VLD) unit 112, an inverse quantization (IQ) unit 113, an inverse discrete cosine transform (IDCT) unit 150, an adder 151, a motion compensation (MC) unit 152, and a frame memory (FM) unit 153. Here, the FM unit 153 is composed of two frame memories FM used as prediction memories.

VLD部112は、上記MPEG符号化データ、すなわち付加情報である動き ベクトルと量子化DCT係数が可変長符号化された符号化データを、可変長符号 化に応じて復号すると共に、動きベクトルmvを抽出する。IQ部113は、V LD部112で復号された量子化DCT係数に、符号化側で用いた量子化ステッ プを乗算して逆量子化処理を施し、DCT係数を得る。The VLD unit 112 decodes the MPEG-encoded data, i.e., the coded data in which the motion vectors and quantized DCT coefficients (which are additional information) are variable-length coded, according to the variable-length coding, and extracts the motion vectors mv. The IQ unit 113 performs inverse quantization by multiplying the quantized DCT coefficients decoded by the VLD unit 112 by the quantization step used in the coding process, thereby obtaining DCT coefficients.

IDCT部150は、IQ部113からのDCT係数に逆DCTを施して、D CT係数を空間領域のデータ、すなわち画素データに戻す。具体的には、逆DC Tによって、8×8画素ブロック毎にそれぞれの画素値(輝度Y、色差Cr、C b)が算出される。ただし、ここでの画素値はIピクチャでは実際の画素値その ものの値であるが、PピクチャとBピクチャでは対応する画素値間の差分値とな る。The IDCT unit 150 performs an inverse DCT on the DCT coefficients from the IQ unit 113 to convert the DCT coefficients back into spatial domain data, i.e., pixel data. Specifically, the inverse DCT calculates pixel values (luminance Y, color differences Cr, Cb) for each 8x8 pixel block. Note that while the pixel values used here are the actual pixel values for I-pictures, they are the difference values between corresponding pixel values for P-pictures and B-pictures.

MC部152は、FM部153の二つのFMに格納されている画像情報に、V LD部112で抽出した動きベクトルmvを用いて動き補償処理を施し、この動 き補償出力を加算器151に供給する。The MC unit 152 performs motion compensation processing on the image information stored in the two FMs of the FM unit 153 using the motion vector mv extracted by the VLD unit 112, and supplies this motion compensation output to the adder 151.

加算器151は、IDCT部150からの差分値にMC部152 からの動き補償出力を加算し、復号画像信号を出力する。解像度変換部160は 、上記復号画像信号に対して所要の解像度変換処理を施す。この解像度変換部1 60からの変換出力は、符号化部220に供給される。The adder 151 adds the motion compensation output from the MC unit 152 to the difference value from the IDCT unit 150 and outputs a decoded image signal. The resolution conversion unit 160 performs the required resolution conversion processing on the decoded image signal. The converted output from the resolution conversion unit 160 is supplied to the encoding unit 220.

符号化部220は、スケール変換部171と、動き推定ME部172と、加算 器173と、DCT部175と、レート制御部183と、量子化(Q)部176 と、可変長符号化(VLC)部177と、バッファメモリ178と、IQ部17 9と、IDCT部180と、加算器181と、FM部182と、MC部174と を備えてなる。The encoding unit 220 includes a scale conversion unit 171, a motion estimation (ME) unit 172, an adder 173, a DCT unit 175, a rate control unit 183, a quantization (Q) unit 176, a variable length coding (VLC) unit 177, a buffer memory 178, an IQ unit 179, an IDCT unit 180, an adder 181, an FM unit 182, and an MC unit 174.

スケール変換部171は、解像度変換部160で用いた解像度変換率に応じて VLD部112が抽出した動きベクトルmvをスケール変換する。例えば、解像 度変換部160での解像度変換率が1/2であった場合には、動きベクトルmv の1/2にスケール変換する。The scale conversion unit 171 scales the motion vector mv extracted by the VLD unit 112 according to the resolution conversion rate used by the resolution conversion unit 160. For example, if the resolution conversion rate used by the resolution conversion unit 160 is 1/2, the motion vector mv is scaled to 1/2.

ME部172は、スケール変換部171からのスケール変換情報を用い、解像 度変換部160からの変換出力の狭い範囲を探すことにより、変換された解像度 での最適な動きベクトルを推定する。The ME unit 172 uses the scale conversion information from the scale conversion unit 171 to search a narrow range of the converted output from the resolution conversion unit 160, thereby estimating the optimal motion vector at the converted resolution.

ME部172で推定された動きベクトルは、MC部174による動き補償時に 用いられる。また、ME部172で動きベクトルを推定するときに用いた上記解 像度変換部160からの変換出力画像は加算器173に供給される。The motion vectors estimated by the ME unit 172 are used during motion compensation by the MC unit 174. The converted output image from the resolution conversion unit 160 used when the ME unit 172 estimated the motion vectors is supplied to an adder 173.

加算器173は、後述する参照画像と解像度変換部160からの変換出力との 差分を採り、DCT部175に供給する。The adder 173 takes the difference between the reference image (described later) and the converted output from the resolution conversion unit 160, and supplies it to the DCT unit 175.

DCT部175は、MC部174で動き補償することによって得た参照画像と 上記変換出力画像との差分を、8×8のブロックサイ ズで離散コサイン変換する。なお、Iピクチャについては画面(フレーム)内符 号化であるのでフレーム間の差分を採らずに、そのままDCT演算を行う。The DCT unit 175 performs a discrete cosine transform on the difference between the reference image obtained by motion compensation in the MC unit 174 and the above-mentioned converted output image, in 8x8 block sizes. Note that for I pictures, since intraframe coding is used, the DCT operation is performed directly without taking the difference between frames.

量子化(Q)部176は、DCT部175からのDCT係数を、視覚特性を考 慮したマトリックステーブルを用いて量子化する。VLC部177は、Q部17 6からの量子化DCT係数を可変長符号化により圧縮する。The quantization (Q) unit 176 quantizes the DCT coefficients from the DCT unit 175 using a matrix table that takes visual characteristics into consideration. The VLC unit 177 compresses the quantized DCT coefficients from the Q unit 176 using variable length coding.

バッファメモリ178は、VLC部177で可変長符号化により圧縮された符 号化データの転送速度を一定にするためのメモリである。このバッファメモリ1 78から解像度変換されたビデオ符号化データが一定の転送レートでビットスト リームとして出力される。The buffer memory 178 is a memory for maintaining a constant transfer rate for the coded data compressed by the VLC unit 177 using variable-length coding. The resolution-converted coded video data is output from the buffer memory 178 as a bitstream at a constant transfer rate.

レート制御部183は、バッファメモリ178におけるバッファ容量の増減の 変化情報によりQ部176における情報発生量の増減、すなわち量子化ステップ を制御する。The rate control unit 183 controls the increase or decrease in the amount of information generated in the Q unit 176, i.e., the quantization step, based on change information regarding the increase or decrease in buffer capacity in the buffer memory 178.

IQ部179は、IDCT部180と共に局部復号部を構成し、Q部176か らの量子化DCT係数を逆量子化し、DCT係数をIDCT部180に供給する 。IDCT部180は、IQ部179からのDCT係数を逆DCT変換し、画素 データに戻して加算器181に供給する。The IQ unit 179, together with the IDCT unit 180, forms a local decoding unit. It inversely quantizes the quantized DCT coefficients from the Q unit 176 and supplies the DCT coefficients to the IDCT unit 180. The IDCT unit 180 performs an inverse DCT transform on the DCT coefficients from the IQ unit 179, converting them back into pixel data and supplying it to the adder 181.

加算器181は、IDCT部180からの逆DCT出力である画素データにM C部174からの動き補償出力を加算する。加算器181からの加算出力となる 画像情報はFM部182に供給される。このFM部182に格納された画像情報 にはMC部174で動き補償処理が施される。The adder 181 adds the motion compensation output from the MC unit 174 to the pixel data, which is the inverse DCT output from the IDCT unit 180. The image information that is the sum output from the adder 181 is supplied to the FM unit 182. The image information stored in this FM unit 182 is subjected to motion compensation processing by the MC unit 174.

MC部174は、FM部182に格納されている画像情報に対し てME部172で推定された最適な動きベクトルを用いて、動き補償処理を施し 、参照画像となる動き補償出力を加算器173に供給する。The MC unit 174 performs motion compensation processing on the image information stored in the FM unit 182 using the optimal motion vector estimated by the ME unit 172, and supplies the motion compensation output, which serves as a reference image, to the adder 173.

加算器173は、上述したように、解像度変換部160からの変換出力画像と 上記参照画像との差分を採ってDCT部175に供給する。As described above, the adder 173 takes the difference between the converted output image from the resolution conversion unit 160 and the reference image and supplies it to the DCT unit 175.

DCT部175、Q部176、VLC部177及びバッファメモリ178は、 上述したように動作し、最終的にこのディジタルビデオ信号変換装置から解像度 変換されたビデオ符号化データが一定の転送レートでビットストリームとして出 力される。The DCT unit 175, Q unit 176, VLC unit 177, and buffer memory 178 operate as described above, and ultimately, the resolution-converted video encoded data is output from this digital video signal conversion device as a bitstream at a constant transfer rate.

このディジタルビデオ信号変換装置では、符号化部220のME部172で動 きベクトルを推定するときに、全く情報が無い状態から推定するのではなく、基 の圧縮されたビデオ信号のマクロブロックについている動きベクトルを、解像度 変換部160での解像度変換率に応じてスケール変換部171でスケール変換し 、このスケール変換部171からのスケール変換情報を基に解像度変換部160 からの変換出力画像の狭い範囲をサーチして動き補償用の動きベクトルを推定し ている。このため、ME部172での計算量を大幅に削減することができるので 、装置の小型化及び変換処理時間の短縮化を達成できる。In this digital video signal conversion device, when the ME unit 172 of the encoding unit 220 estimates motion vectors, rather than estimating them from a completely blank state, the motion vectors attached to the macroblocks of the original compressed video signal are scaled by the scale conversion unit 171 in accordance with the resolution conversion rate of the resolution conversion unit 160, and then a motion vector for motion compensation is estimated by searching a narrow range of the converted output image from the resolution conversion unit 160 based on the scale conversion information from the scale conversion unit 171. This significantly reduces the amount of calculation in the ME unit 172, thereby achieving a smaller device and shorter conversion processing time.

次に、第12の実施の形態について説明する。この実施の形態も、MPEGビ デオ信号に解像度変換処理を施して出力するディジタルビデオ信号変換装置であ る。Next, a twelfth embodiment will be described. This embodiment is also a digital video signal conversion device that performs resolution conversion processing on an MPEG video signal and outputs the resulting signal.

このディジタルビデオ信号変換装置は、図23に示すように、上記ハイブリッ ド符号化が施されているMPEG符号化データに対し て、MCを用いた予測復号処理のみを施すことにより直交変換符号化が施された ままの直交変換領域の復号データを得る復号部211と、この復号部211から の直交変換領域の復号データに解像度変換処理を施す解像度変換部260と、こ の解像度変換部260からの変換出力に、上記MPEG符号化データの動きベク トル情報に基づいた動き検出を用いて動き補償子測を伴った圧縮符号化処理を施 す符号化部221とを備えてなる。As shown in FIG. 23, this digital video signal conversion device comprises a decoding unit 211 that performs only predictive decoding using MC on the hybrid-encoded MPEG-encoded data to obtain decoded data in the orthogonal transform domain that has been orthogonally transformed; a resolution conversion unit 260 that performs resolution conversion on the decoded data in the orthogonal transform domain from the decoding unit 211; and an encoding unit 221 that performs compression encoding with motion compensation on the converted output from the resolution conversion unit 260 using motion estimation based on motion vector information of the MPEG-encoded data.

なお、以下でも、これらの各部により構成されるディジタルビデオ信号変換装 置について述べるが、各構成部が本発明に係るディジタル信号変換方法の各工程 の処理を実施するのはもちろんである。The following description will be directed to a digital video signal conversion device configured from these components, and it goes without saying that each component performs the respective steps of the digital signal conversion method according to the present invention.

このディジタルビデオ信号変換装置は、上記図22に示した装置と比較すると 、復号部210でIDCT部150を、また符号化部220でDCT部175と IDCT部180を不要とする。すなわち、このディジタルビデオ信号変換装置 は、DCT領域のままの復号データに解像度変換処理を施し、この変換出力を符 号化する。Compared to the device shown in FIG. 22, this digital video signal conversion device eliminates the need for IDCT unit 150 in decoding unit 210 and DCT unit 175 and IDCT unit 180 in encoding unit 220. In other words, this digital video signal conversion device performs resolution conversion on decoded data still in the DCT domain and encodes the converted output.

DCT等の直交変換及びその逆変換には一般的に多くの計算量を要する。この ため、上述したような解像度の変換が効率良く行えない可能性がある。また、計 算量の増加に伴って誤差が蓄積されるため、信号が劣化する可能性もある。Orthogonal transforms such as DCT and their inverse transforms generally require a large amount of computation. This can make it difficult to efficiently convert the resolution described above. Furthermore, the increased computational complexity can lead to accumulated errors, which can result in signal degradation.

そこで、図23に示したディジタルビデオ信号変換装置は、図22におけるI DCT部150と、DCT部175と、IDCT部150を省略し、さらに解像 度変換部160の機能を変更している。Therefore, the digital video signal conversion device shown in FIG. 23 omits the IDCT unit 150, DCT unit 175, and IDCT unit 150 shown in FIG. 22, and further changes the function of the resolution conversion unit 160.

また、DCT領域において解像度変換部160からの変換DCT係数から後述 する精細度を算出し、この精細度を用いて動きベクトルを推定するために、図2 2に示したスケール変換部171の代わ りに精細度算出部200を用いている。Furthermore, in the DCT domain, a resolution (to be described later) is calculated from the converted DCT coefficients from the resolution conversion unit 160, and a resolution calculation unit 200 is used in place of the scale conversion unit 171 shown in FIG. 22 to estimate motion vectors using this resolution.

図23に示す解像度変換部260には、VLD部212で復号された量子化D CT係数をIQ部213で逆量子化して得たDCT係数にMC部252からの動 き補償出力を加算器251で加算した加算出力(DCT係数)が供給される。The resolution conversion unit 260 shown in FIG. 23 receives an addition output (DCT coefficients) obtained by adding, in an adder 251, the motion compensation output from the MC unit 252 to the DCT coefficients obtained by inverse quantizing, in an IQ unit 213, the quantized DCT coefficients decoded by the VLD unit 212.

この解像度変換部260は、上記MPEG符号化データに施されているDCT 符号化で用いられた直交変換行列に対応する逆直交変換行列と、時間領域での信 号変換出力信号を得るためのIDCT符号化に用いる逆直交変換行列に対応する 直交変換行列とに基づいて生成された変換行列により復号部211からのDCT 変換領域のDCT係数に解像度変換処理を施す。The resolution conversion unit 260 performs resolution conversion processing on the DCT coefficients in the DCT transform domain from the decoding unit 211 using a transform matrix generated based on an inverse orthogonal transform matrix corresponding to the orthogonal transform matrix used in the DCT encoding of the MPEG-encoded data and an orthogonal transform matrix corresponding to the inverse orthogonal transform matrix used in the IDCT encoding to obtain a signal transform output signal in the time domain.

この解像度変換部260からの解像度変換出力であるDCT係数は、精細度算 出部200に供給される。精細度算出部200は、解像度変換部260からのD CT係数の輝度成分からマクロブロック単位での空間の精細度(Activity)を算 出する。具体的には、DCT係数のAC値の最大値を用いて、画像の特徴を算出 する。例えば、高周波成分が少なければ、平坦な画であることを示す。The DCT coefficients, which are the resolution conversion output from the resolution conversion unit 260, are supplied to the definition calculation unit 200. The definition calculation unit 200 calculates the spatial definition (activity) for each macroblock from the luminance components of the DCT coefficients from the resolution conversion unit 260. Specifically, the maximum AC value of the DCT coefficients is used to calculate the image characteristics. For example, a low number of high-frequency components indicates a flat image.

ME部272は、精細度算出部200が算出した精細度に基づいて、変換され た解像度での最適な動きベクトルを推定する。すなわち、ME部272は、VL D212で抽出した動きベクトルmvを、精細度算出部200で算出した精細度 に基づいて変換し、動きベクトルmvを推定し、この推定した動きベクトルmv をME部272に供給する。ここで、ME部272は、直交変換領域のままで動 きベクトルを推定する。この直交変換領域でのMEについては後述する。The ME unit 272 estimates an optimal motion vector at the converted resolution based on the resolution calculated by the resolution calculation unit 200. That is, the ME unit 272 converts the motion vector mv extracted by the VLD 212 based on the resolution calculated by the resolution calculation unit 200, estimates a motion vector mv, and supplies this estimated motion vector mv to the ME unit 272. Here, the ME unit 272 estimates the motion vector while keeping the orthogonal transform domain. ME in this orthogonal transform domain will be described later.

解像度変換部260からの解像度変換DCT係数は、精細度算出部200及び ME部272を介して加算器273に供給される。The resolution conversion DCT coefficients from the resolution conversion unit 260 are supplied to the adder 273 via the definition calculation unit 200 and the ME unit 272.

加算器273は、後述する参照DCT係数と解像度変換部260からの変換D CT係数との差分を採り、量子化(Q)部276に供給する。The adder 273 calculates the difference between the reference DCT coefficients (described later) and the converted DCT coefficients from the resolution conversion unit 260, and supplies the result to the quantization (Q) unit 276.

Q部276は、上記差分値(DCT係数)を量子化し、量子化DCT係数をV LC部277及びIQ部279に供給する。The Q unit 276 quantizes the difference values (DCT coefficients) and supplies the quantized DCT coefficients to the VLC unit 277 and the IQ unit 279.

また、レート制御部283は、精細度算出部200からの精細度情報と、バッ ファメモリ278でのバッファ容量の増減の変化情報によりQ部276における 情報発生量の増減、すなわち量子化ステップを制御する。In addition, the rate control unit 283 controls the increase/decrease in the amount of information generated in the Q unit 276, i.e., the quantization step, based on the resolution information from the resolution calculation unit 200 and information on changes in the buffer capacity of the buffer memory 278.

VLC部277は、Q部276からの量子化DCT係数を可変長符号化により 圧縮符号化し、バッファメモリ278に供給する。バッファメモリ278は、V LC部277で可変長符号化により圧縮された符号化データの転送速度を一定に し、解像度変換されたビデオ符号化データを一定の転送レートでビットストリー ムとして出力する。The VLC unit 277 compresses and encodes the quantized DCT coefficients from the Q unit 276 using variable-length coding and supplies the compressed data to the buffer memory 278. The buffer memory 278 maintains a constant transfer rate for the encoded data compressed using variable-length coding by the VLC unit 277 and outputs the resolution-converted video encoded data as a bitstream at a constant transfer rate.

IQ部279は、Q部276からの量子化DCT係数を逆量子化し、DCT係 数を加算器281に供給する。加算器281は、IQ部279からの逆Q出力で あるDCT係数にMC部274からの動き補償出力を加算する。加算器281か らの加算出力となるDCT係数情報はFM部282に供給される。このFM部2 82に格納されたDCT係数情報にはMC部274で動き補償処理が施される。The IQ unit 279 inverse-quantizes the quantized DCT coefficients from the Q unit 276 and supplies the DCT coefficients to an adder 281. The adder 281 adds the motion compensation output from the MC unit 274 to the DCT coefficients, which are the inverse Q output from the IQ unit 279. The DCT coefficient information, which is the sum output from the adder 281, is supplied to an FM unit 282. The DCT coefficient information stored in the FM unit 282 is subjected to motion compensation processing in the MC unit 274.

MC部274は、FM部282に格納されているDCT係数情報に対してME 部272で推定された最適な動きベクトルを用いて、 動き補償処理を施し、参照DCT係数となる動き補償出力を加算器281に供給 する。The MC unit 274 performs motion compensation on the DCT coefficient information stored in the FM unit 282 using the optimal motion vector estimated by the ME unit 272, and supplies the motion compensation output, which becomes the reference DCT coefficient, to the adder 281.

加算器273は、上述したように、解像度変換部260からの変換DCT係数 と上記参照DCT係数との差分を採ってQ部276に供給する。As described above, the adder 273 takes the difference between the converted DCT coefficients from the resolution conversion unit 260 and the reference DCT coefficients and supplies it to the Q unit 276.

そして、Q部276、VLC部277及びバッファメモリ278は、上述した ように動作し、最終的にこのディジタルビデオ信号変換装置から解像度変換され たビデオ符号化データが一定の転送レートで出力される。The Q unit 276, VLC unit 277, and buffer memory 278 then operate as described above, and finally, the resolution-converted video encoded data is output from this digital video signal conversion device at a constant transfer rate.

ここで、MC部274は、ME部272で推定された最適な動きベクトルと、 FM282に格納されている参照DCT係数とを用い、ME部272と同様に直 交変換領域のままで動き補償を行う。Here, the MC unit 274 uses the optimal motion vector estimated by the ME unit 272 and the reference DCT coefficients stored in the FM 282 to perform motion compensation in the orthogonal transform domain, just like the ME unit 272.

直交変換領域でのME及びMCについて図24〜図26を参照しながら説明す る。図24において、実線は圧縮しようとしている画像Aのマクロブロックを表 し、点線は参照用の画像Bのマクロブロツクを表す。動きベクトルを用いて圧縮 しようとしている画像Aと参照用画像Bとを図24のように重ねあわせると、マ クロブロックの境界線が一致しない場合が起こる。図24の場合では、現在圧縮 しようとしているマクロブロックB'は、参照用の画像Bの4つのマクロブロッ クB1、B2、B3、B4に跨っている。従って、マクロブロックB'に一体一で対 応する参照用画像Bのマクロブロックは存在しないことになってしまい、マクロ ブロックB'が位置しているところの参照用画像BのDCT係数を得ることがき ない。そこでマクロブロックB'が跨っている参照用画像Bの4つのマクロブロ ックのDCT係数を変換処理することによって、マクロブロックB'が位置し ている部分の参照用画像BのDCT係数を得る必要がある。 ME and MC in the orthogonal transform domain will be explained with reference to Figures 24 to 26. In Figure 24, solid lines represent macroblocks in image A to be compressed, and dotted lines represent macroblocks in reference image B. When image A to be compressed and reference image B are superimposed using motion vectors as shown in Figure 24, the macroblock boundaries may not coincide. In the case of Figure 24, macroblock B' currently being compressed straddles four macroblocks B1 , B2 , B3 , and B4 in reference image B. Therefore, there is no macroblock in reference image B that corresponds directly to macroblock B', and it is therefore impossible to obtain the DCT coefficients of reference image B where macroblock B' is located. Therefore, it is necessary to obtain the DCT coefficients of reference image B for the portion where macroblock B' is located by transforming the DCT coefficients of the four macroblocks in reference image B that are straddled by macroblock B'.

図25は、この変換処理の手順を模式的に示したものである。参照用画像Bの マクロブロックB1の左下部分がマクロブロックB'と重なっている部分であるが 、マクロブロックB'から見れば右上部分が重なった部分であるので、マクロブ ロックB1のDCT係数を後述する変換によって、マクロブロックB13を生成す る。同様に参照用画像BのマクロブロックB2の右下部分がマクロブロックB'と 重なっている部分であるが、マクロブロックB'から見れば左上部分が重なった 部分であるので、マクロブロックB2のDCT係数を後述する変換によって、マ クロブロックB24を生成する。同様の処理をマクロブロックB3とB4に施すこと によってマクロブロックB31とB42を生成する。こうして生成された4つのマク ロブロックB13、B24、B31、B42を組み合わせることにより、マクロブロック B'が位置している部分の参照用画像BのDCT係数を得ることができる。 Figure 25 shows a schematic diagram of the procedure for this conversion process. The lower left portion of macroblock B1 in reference image B overlaps with macroblock B', but the upper right portion overlaps from the perspective of macroblock B'. Therefore, macroblock B13 is generated by converting the DCT coefficients of macroblock B1 , as described below. Similarly, the lower right portion of macroblock B2 in reference image B overlaps with macroblock B', but the upper left portion overlaps from the perspective of macroblock B'. Therefore, macroblock B24 is generated by converting the DCT coefficients of macroblock B2 , as described below. Similar processing is performed on macroblocks B3 and B4 to generate macroblocks B31 and B42 . By combining the four macroblocks B13 , B24 , B31 , and B42 generated in this way, the DCT coefficients of reference image B for the portion where macroblock B' is located can be obtained.

つまり、次の式(6)、(7)のように表すことができる。That is, it can be expressed as the following equations (6) and (7).

B’=B13+B24+B31+B42 ・・・ (6) DCT(B')=DCT(B13)+DCT(B24) +DCT(B31)+DCT(B42) ・・・(7) 次にマクロブロックのDCT係数の変換について図26を用いて説明する。図 26は、空間領域における例えばB4のような、オリジナルブロックから計算に よって部分的なB42を求めるときの数学的なモデルを示している。具体的には、 上部左側のB4を抽出し、0で補間し、下部右側に動かしている。ブロックB4か ら以下の式(8)の計算により得られたB42を示しているのである。 B' = B13 + B24 + B31 + B42 (6) DCT(B') = DCT( B13 ) + DCT( B24 ) + DCT( B31 ) + DCT( B42 ) (7) Next, the conversion of DCT coefficients of a macroblock will be explained with reference to Figure 26. Figure 26 shows a mathematical model for calculating a partial block B42 from an original block, such as B4 in the spatial domain. Specifically, B4 on the upper left side is extracted, interpolated with 0, and moved to the lower right side. This shows B42 obtained from block B4 by calculation using the following equation (8).

ここで、IhとIwは、ブロックB4から抽出したh及びwの列及び行からなる サイズh×h及びw×wのそれぞれの行列の識別符号である。図26に示すよう に、B4に先ず合成されるプリマトリクスH1は、最初のh列を取り出すと共に、 底部に変換し、B4に後で合成されるH2は始めのw行を取り出すと共に、右側に 変換する。 Here, Ih and Iw are the identification codes of the matrices of size h x h and w x w, respectively, extracted from block B4, each consisting of h and w columns and rows. As shown in Figure 26, the pre-matrix H1 , which is first combined with B4 , extracts the first h columns and transforms them to the bottom, and H2 , which is later combined with B4 , extracts the first w rows and transforms them to the right.

上記式(8)を基に、B42のDCTを直接、B4のDCTから次の式(9)に より計算できる。 Based on the above equation (8), the DCT of B 42 can be calculated directly from the DCT of B 4 using the following equation (9).

DCT(B42)=DCT(H1)×DCT(B4)×DCT(H2) ・・・(9) これを、全てのサブブロックに当てはめ、合計すると、次の式(10)に示す ように、オリジナルのブロックB1〜B4のDCTから直接に新しいブロックB’ のDCT係数を得ることができる。 DCT(B 42 )=DCT(H 1 )×DCT(B 4 )×DCT(H 2 ) (9) Applying this to all sub-blocks and summing them up, the DCT coefficients of the new block B' can be obtained directly from the DCTs of the original blocks B 1 to B 4 , as shown in the following equation (10).

ここで、Hi1とHi2のDCTを予め計算し、メモリに格納してテーブルメモリ を構成しておいてもよい。このようにして、直交変換領域でもME及びMCが可 能である。 Here, the DCT of H i1 and H i2 may be calculated in advance and stored in a memory to form a table memory. In this way, ME and MC are possible even in the orthogonal transform domain.

そして、符号化部221では、ME部272で動きベクトルを推定するときに 、全く情報が無い状態から推定するのではなく、元の圧縮されたビデオ信号のマ クロブロックについている動きベクトルを、解像度変換部260の変換出力から 精細度算出部200が算出した精細度に応じて狭い範囲でサーチして推定してい る。In the encoding unit 221, when the ME unit 272 estimates motion vectors, it does not estimate them from a completely empty state, but rather estimates the motion vectors attached to the macroblocks of the original compressed video signal by searching a narrow range based on the resolution calculated by the resolution calculation unit 200 from the converted output of the resolution conversion unit 260.

以上説明したように、この他の実施の形態となるディジタルビデオ信号変換装 置の復号部211では、動き検出を伴う予測符号化と直交変換符号化とを含むハ イブリッド符号化が施されたMPEG符号化データに動き補償を伴う予測復号処 理、すなわちVLD後にIQし、そこで動き補償をし、DCT領域のままの復号 データを得、このDCT領域の復号データに解像度変換を施しているので、直交 変換された領域で解像度変換が直接に行え、時間領域や空間領域への復号(逆直 交変換)が不要となり、計算が簡略化され、計算誤差の小さい高品質の変換が行 える。さらに、符号化部221では、ME部272で動きベクトルを推定すると きに、全く情報が無い状態から推定するのではなく、基の圧縮されたビデオ信号 のマクロブロックについている動きベクトルを、解像度変換出力から算出した精 細度に応じて狭い範囲でサーチして動きベクトルを推定している。このため、M E部272での計算量を大幅に削減することができるので、装置の小型化及び変 換処理の短縮化を達成できる。As described above, the decoder 211 of this other embodiment of the digital video signal converter performs predictive decoding with motion compensation on MPEG-encoded data that has undergone hybrid coding, which combines motion estimation predictive coding and orthogonal transform coding. This involves performing IQ after VLD, where motion compensation is performed to obtain decoded data in the DCT domain. This DCT-domain decoded data is then subjected to resolution conversion. This allows resolution conversion to be performed directly in the orthogonally transformed domain, eliminating the need for decoding to the temporal or spatial domain (inverse orthogonal transform). This simplifies calculations and enables high-quality conversion with minimal calculation error. Furthermore, when the encoder 221 estimates motion vectors in the ME unit 272, the motion vectors are estimated by searching for motion vectors associated with macroblocks in the original compressed video signal within a narrow range in accordance with the resolution calculated from the resolution conversion output, rather than estimating them from scratch. This allows a significant reduction in the amount of calculations required in ME unit 272, thereby enabling the device to be made smaller and the conversion process to be shortened.

次に、第13の実施の形態について説明する。この例も、MPEG符号化デー タに解像度変換処理のような信号変換処理を施してビ デオ符号化データを出力するディジタルビデオ信号変換装置である。Next, a thirteenth embodiment will be described. This example is also a digital video signal conversion device that performs signal conversion processing such as resolution conversion processing on MPEG encoded data and outputs the resulting video encoded data.

このディジタルビデオ信号変換装置は、図27に示すように、上記ハイブリッ ド符号化が施されているMPEG符号化データに対して、一部復号処理を施して 直交変換領域のデータを得る復号部340と、この復号部340からの直交変換 領域のデータに解像度変換処理を施す変換部343と、この変換部343からの 変換出力に、上記MPEG符号化データの動きベクトル情報に基づいた動きベク トルを付加して圧縮符号化処理を施す符号化部350とを備えてなる。As shown in FIG. 27, this digital video signal conversion device comprises a decoding unit 340 that partially decodes the hybrid-encoded MPEG-encoded data to obtain data in the orthogonal transform domain, a conversion unit 343 that performs resolution conversion on the orthogonal transform domain data from the decoding unit 340, and an encoding unit 350 that adds motion vectors based on the motion vector information of the MPEG-encoded data to the converted output from the conversion unit 343 and performs compression encoding on the converted output.

復号部340は、VLD部341と、IQ部342とを備えてなる。このVL D部341とIQ部342は、上記図21に示したVLD部112とIQ部11 3と同様の構成であり、同様に動作する。この復号部340で特徴的なのは、M Cを行っていない点である。The decoding unit 340 comprises a VLD unit 341 and an IQ unit 342. The VLD unit 341 and IQ unit 342 have the same configuration as the VLD unit 112 and IQ unit 113 shown in FIG. 21 above, and operate in the same manner. A distinctive feature of this decoding unit 340 is that it does not perform MC.

すなわち、PピクチャとBピクチャはMCをしないで、差分情報となるDCT 係数に対して、変換部343で解像度の変換を行う。解像度変換により得られた 変換DCT係数は、レート制御部348でレートが制御されるQ部345により 量子化され、VLC部346で可変長復号された後、バッファメモリ347で一 定レートとされて出力される。That is, P and B pictures do not undergo MC, and the DCT coefficients, which are the difference information, undergo resolution conversion in the conversion unit 343. The converted DCT coefficients obtained through resolution conversion are quantized by the Q unit 345, whose rate is controlled by the rate control unit 348, and then variable-length decoded by the VLC unit 346, after which they are output at a constant rate in the buffer memory 347.

このとき、符号化部350の動きベクトル変換部344では、VLD部341 で抽出された動きベクトルmvを解像度変換率に応じて再スケーリングし、VL C部346に供給する。At this time, the motion vector conversion unit 344 of the encoding unit 350 rescales the motion vector mv extracted by the VLD unit 341 according to the resolution conversion rate and supplies it to the VLC unit 346.

VLC部346は、Q部345からの量子化DCT係数に再スケーリングされ た動きベクトルmvを付加して可変長符号化処理を施し、符号化データをバッフ ァメモリ347に供給する。The VLC unit 346 adds the rescaled motion vector mv to the quantized DCT coefficients from the Q unit 345, performs variable length coding on the resulting data, and supplies the coded data to a buffer memory 347.

このように、図27に示したディジタルビデオ信号変換装置は、復号部340 及び符号化部350でMCを行わないので、計算が簡略化でき、ハードウェア負 担を軽減できる。As described above, the digital video signal conversion device shown in FIG. 27 does not perform MC in the decoding unit 340 and the encoding unit 350, thereby simplifying calculations and reducing the hardware load.

上述の各ディジタルビデオ信号変換装置でレート変換を行ってもよい。つまり 解像度をそのままで、転送レートを4Mbpsから2Mbpsに変換するときに 適用してもよい。Rate conversion may be performed using any of the digital video signal conversion devices described above. This may be applied when converting the transfer rate from 4 Mbps to 2 Mbps while keeping the resolution the same.

なお、上記各実施の形態としては、いずれも装置構成を挙げたが、本発明に係 るディジタル信号変換方法をソフトウェアとして用いることにより、上記各装置 を構成するようにしてもよい。Although each of the above embodiments has been described as a device configuration, each of the above devices may be configured by using the digital signal conversion method according to the present invention as software.

本発明によれば、動き検出を伴って圧縮符号化されている入力情報信号に対し て動き補償を伴った復号を施し、この復号信号に信号変換処理を施し、この変換 信号に、上記入力情報信号の動きベクトル情報に基づいた動き検出を伴って圧縮 符号化処理を施す。この信号変換処理として解像度変換処理を適用するときには 、この解像度変換処理に応じて上記動きベクトル情報をスケール変換して得られ る情報に基づいた動き補償を伴った圧縮符号化処理を上記変換信号に施す。特に 、圧縮符号化時に必要とする動きベクトル情報を、解像度変換率に応じてスケー ル変換し、狭い範囲でサーチして推定しているので、動きベクトル推定時の計算 量を大幅に削減でき、装置の小型化及び変換処理時間の短縮化を達成できる。According to the present invention, an input information signal that has been compression-coded with motion estimation is decoded with motion compensation, the decoded signal is subjected to signal conversion processing, and the converted signal is compression-coded with motion estimation based on motion vector information of the input information signal. When resolution conversion processing is applied as the signal conversion processing, the converted signal is subjected to compression-coding with motion compensation based on information obtained by scaling the motion vector information in accordance with the resolution conversion processing. In particular, the motion vector information required for compression coding is scaled in accordance with the resolution conversion rate and estimated by searching within a narrow range, thereby significantly reducing the amount of calculation required for motion vector estimation, thereby achieving a smaller device and a shorter conversion processing time.

また、本発明は、動き検出を伴う予測符号化と直交変換符号化とを含む圧縮符 号化が施されている入力情報信号に対して、一部復号処理を施して直交変換領域 の復号信号を得、この直交変換領域の復号信号に信号変換処理を施し、この変換 信号に、上記入力情報信号の動きベクトル情報に基づいた動き検出を用いて動き 補償予測を伴 った圧縮符号化処理を施す。このとき、信号変換処理として、解像度変換処理を 適用するときには、この解像度変換処理から得られる精細度に応じて上記動きベ クトル情報を変換して得られる情報に基づいた動き補償を伴って、圧縮符号化処 理を上記変換信号に施すので、圧縮符号化時に必要とする動きベクトル情報を狭 い範囲でサーチして推定でき、計算量を大幅に削減できるので、装置の小型化及 び変換処理時間の短縮化を達成できる。また、直交変換領域で信号変換処理を行 えるので、逆直交変換処理を不要とし、時間領域や空間領域への復号(逆直交変 換)が不要となり、計算が簡略化され、計算誤差の小さい高品質の変換が行える 。The present invention also involves partially decoding an input information signal that has undergone compression coding, including predictive coding with motion estimation and orthogonal transform coding, to obtain a decoded signal in the orthogonal transform domain. Then, signal transformation is performed on the decoded signal in the orthogonal transform domain. This transformed signal is then subjected to compression coding with motion compensation prediction using motion estimation based on motion vector information of the input information signal. When resolution conversion is applied as the signal transformation process, the transformed signal is subjected to compression coding with motion compensation based on information obtained by converting the motion vector information according to the resolution obtained from the resolution conversion process. This allows for narrow search and estimation of the motion vector information required for compression coding, significantly reducing the amount of calculation required and enabling a more compact device and shorter conversion processing time. Furthermore, signal transformation processing in the orthogonal transform domain eliminates the need for inverse orthogonal transform processing and decoding to the time domain or spatial domain (inverse orthogonal transform). This simplifies calculations and enables high-quality conversion with minimal calculation error.

また、本発明は、動き検出を伴う予測符号化と直交変換符号化とを含む圧縮符 号化が施されている入力情報信号に対して、一部復号処理を施して直交変換領域 の復号信号を得、この直交変換領域の復号信号に信号変換処理を施し、この変換 信号に、上記入力情報信号の動きベクトル情報に基づいて変換した動きベクトル 情報を付加して圧縮符号化処理を施す。このため、信号変換処理として解像度変 換処理を適用するときには、この解像度変換処理に応じて上記動きベクトル情報 をスケール変換して得られる情報を付加した圧縮符号化処理を上記変換信号に施 すことになる。Furthermore, the present invention performs a partial decoding process on an input information signal that has been subjected to compression coding including predictive coding with motion estimation and orthogonal transform coding to obtain a decoded signal in the orthogonal transform domain, performs a signal transform process on the decoded signal in the orthogonal transform domain, and performs a compression coding process on the transformed signal by adding motion vector information converted based on the motion vector information of the input information signal. Therefore, when a resolution conversion process is applied as the signal transform process, the transformed signal is subjected to a compression coding process to which information obtained by scaling the motion vector information in accordance with the resolution conversion process is added.

すなわち、圧縮符号化時に付加する動きベクトル情報を狭い範囲でサーチして 推定できるので、動きベクトル推定時の計算量を大幅に削減できる。また、直交 変換領域で信号変換処理を行えるので、逆直交変換処理を不要とできる。また、 復号時及び符号化時に動き補償処理を用いていないので、計算量のさらなる削減 を可能とする。In other words, since the motion vector information added during compression encoding can be estimated by searching a narrow range, the amount of calculation required for motion vector estimation can be significantly reduced. Furthermore, since signal transformation processing can be performed in the orthogonal transform domain, inverse orthogonal transform processing is unnecessary. Furthermore, since motion compensation processing is not used during decoding or encoding, further reductions in calculation amount are possible.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平9−305959 (32)優先日 平成9年11月7日(1997.11.7) (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平9−310721 (32)優先日 平成9年11月12日(1997.11.12) (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平9−314078 (32)優先日 平成9年11月14日(1997.11.14) (33)優先権主張国 日本(JP) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),AU,CN,J P,KR,US (注)この公表は、国際事務局(WIPO)により国際公開された公報を基に作 成したものである。 なおこの公表に係る日本語特許出願(日本語実用新案登録出願)の国際公開の 効果は、特許法第184条の10第1項(実用新案法第48条の13第2項)に より生ずるものであり、本掲載とは関係ありません。─────────────────────────────────────────────────────── Continued from the front page (31) Priority Number: Patent Application No. Hei 9-305959 (32) Priority Date: November 7, 1997 (November 7, 1997) (33) Priority Country: Japan (JP) (31) Priority Number: Patent Application No. Hei 9-310721 (32) Priority Date: November 12, 1997 (November 12, 1997) (33) Priority Country: Japan (JP) (31) Priority Number: Patent Application No. Hei 9-314078 (32) Priority Date: November 14, 1997 (November 14, 1997) (33) Priority Country: Japan (JP) (81) Designated States EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), AU, CN, JP, KR, US (Note) This publication is based on the publication published internationally by the International Bureau of Patents (WIPO). The effect of the international publication of the Japanese patent application (Japanese utility model registration application) related to this publication arises pursuant to Article 184-10, Paragraph 1 of the Patent Act (Article 48-13, Paragraph 2 of the Utility Model Act) and is unrelated to this publication.

Claims (76)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.所定単位の直交変換係数ブロックからなる第1のフォーマットのディジタル 信号の各ブロックから直交変換係数の一部を取り出して部分ブロックを構成する データ取出し工程と、 上記各部分ブロックをなす直交変換係数を、その部分ブロック単位でそれぞれ 逆直交変換する逆直交変換工程と、 上記逆直交変換された各部分ブロックどうしを連結して、上記所定単位の新た なブロックを構成する部分ブロック連結工程と、上記新たなブロックを、そのブ ロック単位で直交変換して上記所定単位の新たな直交変換係数ブロックからなる 第2のフォーマットのディジタル信号にする直交変換工程と を有すること特徴とするディジタル信号変換方法。1. A digital signal conversion method comprising: a data extraction step of extracting a portion of orthogonal transform coefficients from each block of a digital signal in a first format, the data extraction step constructing partial blocks by extracting a portion of the orthogonal transform coefficients from each block of a digital signal in a first format, the partial blocks being orthogonal transform coefficient blocks of a predetermined unit; an inverse orthogonal transform step of inverse orthogonally transforming the orthogonal transform coefficients of each partial block on a partial block basis; a partial block concatenation step of concatenating the inverse orthogonally transformed partial blocks to construct a new block of the predetermined unit; and an orthogonal transform step of orthogonally transforming the new block on a block basis to generate a digital signal in a second format, the new block consisting of a new block of orthogonal transform coefficients of the predetermined unit. 2.上記直交変換は離散コサイン変換であり、上記第1のフォーマットのディジ タル信号は可変長符号を用いて所定の固定レートで圧縮符号化されたビデオ信号 であり、上記第2のフォーマットのディジタル信号は可変レートで圧縮符号化さ れたビデオ信号であること を特徴とする請求の範囲第1項記載のディジタル信号変換方法。2. The digital signal conversion method according to claim 1, wherein the orthogonal transform is a discrete cosine transform, the digital signal of the first format is a video signal compressed and encoded at a predetermined fixed rate using a variable-length code, and the digital signal of the second format is a video signal compressed and encoded at a variable rate. 3.上記データ取出し工程で、上記第1のフォーマットのディジタル信号の各ブ ロックから低域側の離散コサイン変換係数を取り出して、輝度信号の水平方向成 分の離散コサイン変換係数の数と色差信号の水平方向成分の離散コサイン変換係 数の数および垂直方向成分の離散コサイン変換係数の数をそれぞれ低減すること を特徴とする請求の範囲第1項記載のディジタル信号変換方法。3. The digital signal conversion method according to claim 1, wherein the data extraction step extracts low-frequency discrete cosine transform coefficients from each block of the digital signal in the first format, thereby reducing the number of discrete cosine transform coefficients for the horizontal component of the luminance signal, the number of discrete cosine transform coefficients for the horizontal component of the color difference signal, and the number of discrete cosine transform coefficients for the vertical component. 4.上記第1のフォーマットのディジタル信号の1フレームが2フィールドから 構成される場合には、 上記データ取出し工程で、輝度信号の垂直方向成分の離散コサイン変換係数に ついて、上記フレームの奇数フィールドのラインを構成する離散コサイン変換係 数と上記フレームの偶数フィールドのラインを構成する離散コサイン変換係数と を互いに分離して一方のフィールドの離散コサイン変換係数のみからなるブロッ クを生成するフィールド分離を行うこと を特徴とする請求の範囲第1項記載のディジタル信号変換方法。4. The digital signal conversion method of claim 1, wherein, when one frame of the digital signal in the first format is composed of two fields, the data extraction step performs field separation on the discrete cosine transform coefficients of the vertical component of the luminance signal, separating the discrete cosine transform coefficients constituting the lines of the odd field of the frame from the discrete cosine transform coefficients constituting the lines of the even field of the frame to generate a block consisting of only the discrete cosine transform coefficients of one field. 5.上記第1のフォーマットのディジタル信号は、解像度が720画素×480 画素,輝度信号のサンプリング周波数と色差信号のサンプリング周波数の比が4 :1:1の圧縮ビデオ信号であり、上記第2のフォーマットのディジタル信号は 、解像度が360画素×240画素,輝度信号のサンプリング周波数と色差信号 のサンプリング周波数との比が4:2:0の圧縮ビデオ信号であること を特徴とする請求の範囲第1項記載のディジタル信号変換方法。5. The digital signal conversion method according to claim 1, wherein the digital signal of the first format is a compressed video signal with a resolution of 720 pixels x 480 pixels and a 4:1:1 ratio of the sampling frequency of the luminance signal to the sampling frequency of the color difference signal, and the digital signal of the second format is a compressed video signal with a resolution of 360 pixels x 240 pixels and a 4:2:0 ratio of the sampling frequency of the luminance signal to the sampling frequency of the color difference signal. 6.上記第1のフォーマットのディジタル信号は、解像度が720画素×480 画素,輝度信号のサンプリング周波数と色差信号のサンプリング周波数との比が 4:2:0の圧縮ビデオ信号であり、上記第2のフォーマットのディジタル信号 は、解像度が360画素×240画素,輝度信号のサンプリング周波数と色差信 号のサンプリング周波数との比が4:2:0の圧縮ビデオ信号であること を特徴とする請求の範囲第1項記載のディジタル信号変換方法。6. The digital signal conversion method of claim 1, wherein the digital signal of the first format is a compressed video signal with a resolution of 720 pixels x 480 pixels and a 4:2:0 ratio between the sampling frequency of the luminance signal and the sampling frequency of the color difference signal, and the digital signal of the second format is a compressed video signal with a resolution of 360 pixels x 240 pixels and a 4:2:0 ratio between the sampling frequency of the luminance signal and the sampling frequency of the color difference signal. 7.上記データ取出し工程で、上記第1のフォーマットのディジタル信号の各ブ ロックから低域側の直交変換係数を取り出して、色差 信号の垂直方向成分の離散コサイン変換係数の数を1/2にすること を特徴とする請求の範囲第1項記載のディジタル信号変換方法。7. The digital signal conversion method according to claim 1, wherein the data extraction step extracts low-frequency orthogonal transform coefficients from each block of the digital signal in the first format, thereby reducing the number of discrete cosine transform coefficients of the vertical components of the color difference signal by half. 8.上記第1のフォーマットのディジタル信号は、解像度が720画素×480 画素,輝度信号のサンプリング周波数と色差信号のサンプリング周波数との比が 4:1:1の圧縮ビデオ信号であり、上記第2のフォーマットのディジタル信号 は、解像度が720画素×480画素,輝度信号のサンプリング周波数と色差信 号のサンプリング周波数との比が4:2:0の圧縮ビデオ信号であること を特徴とする請求の範囲第7項記載のディジタル信号変換方法。8. The digital signal conversion method of claim 7, wherein the digital signal of the first format is a compressed video signal with a resolution of 720 pixels x 480 pixels and a 4:1:1 ratio between the sampling frequency of the luminance signal and the sampling frequency of the color difference signal, and the digital signal of the second format is a compressed video signal with a resolution of 720 pixels x 480 pixels and a 4:2:0 ratio between the sampling frequency of the luminance signal and the sampling frequency of the color difference signal. 9.所定単位の直交変換係数ブロックからなる第1のフォーマットのディジタル 信号をそのブロック単位で逆直交変換する逆直交変換工程と、 上記逆直交変換された第1のフォーマットのディジタル信号の上記各ブロック を分割するブロック分割工程と、上記分割された各ブロックをなす直交変換係数 を、その分割されたブロック単位でそれぞれ直交変換する直交変換工程と、 上記直交変換された各ブロックの値に直交変換係数を補間して上記所定単位に 構成して第2のフォーマットのディジタル信号にするデータ拡大工程と を有することを特徴とするディジタル信号変換方法。9. A digital signal conversion method comprising: an inverse orthogonal transform step of inversely orthogonally transforming a first-format digital signal consisting of orthogonal transform coefficient blocks of a predetermined unit on a block-by-block basis; a block division step of dividing each block of the inverse orthogonally transformed first-format digital signal; an orthogonal transform step of orthogonally transforming the orthogonal transform coefficients constituting each divided block on a block-by-block basis; and a data expansion step of interpolating the orthogonal transform coefficients to the values of each orthogonally transformed block to form a digital signal of a second format in the predetermined unit. 10.上記直交変換は離散コサイン変換であり、上記第1のフォーマットのディ ジタル信号は可変長符号を用いて所定の固定レートで圧縮符号化されたビデオ信 号であり、上記第2のフォーマットのディジタル信号は可変レートで圧縮符号化 されたビデオ信号であるこ と を特徴とする請求の範囲第9項記載のディジタル信号変換方法。10. The digital signal conversion method according to claim 9, wherein the orthogonal transform is a discrete cosine transform, the digital signal of the first format is a video signal compressed and encoded at a predetermined fixed rate using a variable-length code, and the digital signal of the second format is a video signal compressed and encoded at a variable rate. 11.上記データ拡大工程で、上記第1のフォーマットのディジタル信号の分割 された各ブロックの直交変換係数を低域側に配置し、その高域側に0を補間して 、上記各ブロックを上記所定単位に構成すること を特徴とする請求の範囲第9項記載のディジタル信号変換方法。11. The digital signal conversion method according to claim 9, wherein in the data expansion step, the orthogonal transform coefficients of each divided block of the digital signal in the first format are arranged on the low-frequency side, and zeros are interpolated on the high-frequency side, thereby constituting each block into the predetermined unit. 12.上記第1のフォーマットのディジタル信号は、解像度が720画素×48 0画素,輝度信号のサンプリング周波数と色差信号のサンプリング周波数との比 が4:1:1の圧縮ビデオ信号であり、上記第2のフォーマットのディジタル信 号は、解像度が720画素×480画素,輝度信号のサンプリング周波数と色差 信号のサンプリング周波数との比が4:2:0の圧縮ビデオ信号であること を特徴とする請求の範囲第9項記載のディジタル信号変換方法。12. The digital signal conversion method according to claim 9, wherein the digital signal of the first format is a compressed video signal with a resolution of 720 pixels x 480 pixels and a 4:1:1 ratio between the sampling frequency of the luminance signal and the sampling frequency of the color difference signal, and the digital signal of the second format is a compressed video signal with a resolution of 720 pixels x 480 pixels and a 4:2:0 ratio between the sampling frequency of the luminance signal and the sampling frequency of the color difference signal. 13.上記第1のフォーマットのディジタル信号は、解像度が720画素×48 0画素,輝度信号のサンプリング周波数と色差信号のサンプリング周波数との比 が4:2:0の圧縮ビデオ信号であり、上記第2のフォーマットのディジタル信 号は、解像度が720画素×480画素,輝度信号のサンプリング周波数と色差 信号のサンプリング周波数との比が4:2:0の圧縮ビデオ信号であること を特徴とする請求の範囲第9項記載のディジタル信号変換方法。13. The digital signal conversion method according to claim 9, wherein the digital signal of the first format is a compressed video signal with a resolution of 720 pixels x 480 pixels and a 4:2:0 ratio between the sampling frequency of the luminance signal and the sampling frequency of the color difference signal, and the digital signal of the second format is a compressed video signal with a resolution of 720 pixels x 480 pixels and a 4:2:0 ratio between the sampling frequency of the luminance signal and the sampling frequency of the color difference signal. 14.所定単位の直交変換係数ブロックからなる第1のフォーマットのディジタ ル信号を復号する復号手段と、 上記復号されたディジタル信号を逆量子化する逆量子化手段と、 上記逆量子化されたディジタル信号の上記所定単位の直交変換係 数ブロックの互いに隣接する各ブロックから直交変換係数の一部を取り出して部 分ブロックを構成して解像度を変換する解像度変換手段と、 上記解像度変換されたディジタル信号を量子化する量子化手段と、 上記量子化されたディジタル信号を符号化して第2のフォーマットのディジタ ル信号にする符号化手段と を備えること を特徴とするディジタル信号変換装置。14. A digital signal conversion device comprising: decoding means for decoding a digital signal of a first format consisting of orthogonal transform coefficient blocks of a predetermined unit; inverse quantization means for inverse quantizing the decoded digital signal; resolution conversion means for extracting a portion of the orthogonal transform coefficients from adjacent blocks of the orthogonal transform coefficient blocks of the dequantized digital signal to form partial blocks and convert the resolution; quantization means for quantizing the resolution-converted digital signal; and encoding means for encoding the quantized digital signal into a digital signal of a second format. 15.上記解像度変換手段は、上記逆直交変換された各部分ブロックどうしを連 結して、上記所定単位の新たなブロックを構成すること を特徴とする請求の範囲第14項記載のディジ々ル信号変換装置。15. The digital signal conversion device according to claim 14, wherein the resolution conversion means concatenates the partial blocks obtained by the inverse orthogonal transformation to form new blocks of the predetermined unit. 16.上記直交変換は離散コサイン変換であり、上記第1のフォーマットのディ ジタル信号は可変長符号を用いて所定の固定レートで圧縮符号化されたビデオ信 号であり、上記第2のフォーマットのディジタル信号は可変レートで圧縮符号化 されたビデオ信号であること を特徴とする請求の範囲第14項記載のディジタル信号変換装置。16. The digital signal conversion device according to claim 14, wherein the orthogonal transform is a discrete cosine transform, the digital signal of the first format is a video signal compressed and encoded at a predetermined fixed rate using a variable-length code, and the digital signal of the second format is a video signal compressed and encoded at a variable rate. 17.上記解像度変換手段は、上記第1のフォーマットのディジタル信号の各ブ ロックから低域側の離散コサイン変換係数を取り出して、離散コサイン変換係数 の数をそれぞれ1/2にすること を特徴とする請求の範囲第16項記載のディジタル信号変換装置。17. The digital signal conversion device according to claim 16, wherein the resolution conversion means extracts low-frequency discrete cosine transform coefficients from each block of the digital signal in the first format and halves the number of discrete cosine transform coefficients. 18.所定単位の直交変換係数ブロックからなる第1のフォーマットのディジタ ル信号を復号する復号手段と、 上記復号されたディジタル信号を逆量子化する逆量子化手段と、 上記逆量子化されたディジタル信号の上記所定単位の各ブロックに所定値の直 交変換係数を補間して上記各ブロックを上記所定単位に構成して解像度を変換す る解像度変換手段と、 上記解像度変換されたディジタル信号を量子化する量子化手段と、 上記量子化されたディジタル信号を符号化して第2のフォーマットのディジタ ル信号にする符号化手段と を備えること を特徴とするディジタル信号変換装置。18. A digital signal conversion device comprising: decoding means for decoding a digital signal of a first format consisting of orthogonal transform coefficient blocks of a predetermined unit; inverse quantization means for inverse quantizing the decoded digital signal; resolution conversion means for interpolating orthogonal transform coefficients of a predetermined value into each block of the dequantized digital signal of the predetermined unit to convert the resolution of each block into the predetermined unit; quantization means for quantizing the resolution-converted digital signal; and encoding means for encoding the quantized digital signal into a digital signal of a second format. 19.上記解像度変換手段は、上記第1のフォーマットのディジタル信号の分割 された各ブロックの直交変換係数の高域側に0を補間して、上記各ブロックを上 記所定単位に構成すること を特徴とする請求の範囲第18項記載のディジタル信号変換装置。19. The digital signal conversion device according to claim 18, wherein the resolution conversion means interpolates zeros into the high-frequency side of the orthogonal transform coefficients of each divided block of the digital signal in the first format, thereby configuring each block into the predetermined unit. 20.所定単位の直交変換係数ブロックからなる第1のフォーマットのディジタ ル信号を、別の所定単位の新たな直交変換係数ブロックからなる第2のフォーマ ットのディジタル信号に変換するディジタル信号変換方法において、 上記第1のフォーマットのディジタル信号に含まれるデータ量情報を利用して 、上記第2のフォーマットのディジタル信号のデータ量を制御すること を特徴とするディジタル信号変換方法。20. A digital signal conversion method for converting a digital signal in a first format consisting of orthogonal transform coefficient blocks of a predetermined unit into a digital signal in a second format consisting of new orthogonal transform coefficient blocks of another predetermined unit, the method comprising: controlling the data volume of the digital signal in the second format using data volume information contained in the digital signal in the first format. 21.上記直交変換は離散コサイン変換であり、上記第1のフォーマットのディ ジタル信号は所定の固定レートで圧縮符号化されたビデオ信号であり、上記第2 のフォーマットのディジタル信号は可変レートで圧縮符号化されたビデオ信号で あること を特徴とする請求の範囲第20項記載のディジタル信号変換方法。21. The digital signal conversion method according to claim 20, wherein the orthogonal transform is a discrete cosine transform, the digital signal of the first format is a video signal compressed and encoded at a predetermined fixed rate, and the digital signal of the second format is a video signal compressed and encoded at a variable rate. 22.上記第2のフォーマットのディジタル信号のデータ量の制御は、直交変換 領域で行われること を特徴とする請求の範囲第20項記載のディジタル信号変換方法。22. The digital signal conversion method of claim 20, wherein control of the data amount of the digital signal in the second format is performed in the orthogonal transform domain. 23.上記第2のフォーマットのディジタル信号のデータ量の制御は、空間領域 で行われること を特徴とする請求の範囲第20項記載のディジタル信号変換方法。23. The digital signal conversion method according to claim 20, wherein control of the data amount of the digital signal in the second format is performed in the spatial domain. 24.上記第1のフォーマットのディジタル信号の上記所定のブロック毎に、量 子化器番号およびクラス情報に基づいて量子化パラメータを計算する量子化パラ メータ計算工程と、 上記ブロック毎に計算された量子化パラメータを平均化して、複数の上記ブロ ック単位からなるメタブロックの量子化パラメータを算出するメタブロック量子 化パラメータ算出工程と、 上記メタブロック毎に上記量子化パラメータから上記第2のフォーマットのデ ィジタル信号の量子化スケールを計算する量子化スケール計算工程と を有し、上記計算された量子化スケールを用いて上記各ブロックを量子化する ことを特徴とする請求の範囲第20項記載のディジタル信号変換方法。24. The digital signal conversion method according to claim 20, further comprising: a quantization parameter calculation step for calculating a quantization parameter for each of the predetermined blocks of the digital signal in the first format based on the quantizer number and class information; a metablock quantization parameter calculation step for calculating a quantization parameter for a metablock consisting of a plurality of the blocks by averaging the quantization parameters calculated for each of the blocks; and a quantization scale calculation step for calculating a quantization scale for the digital signal in the second format from the quantization parameter for each of the metablocks, wherein each of the blocks is quantized using the calculated quantization scale. 25.上記第1のフォーマットのディジタル信号のフレーム毎に総発生ビット数 を計算する総発生ビット計算工程と、 上記総発生ビット数とターゲットビット数との差分を定数倍した値を用いて上 記量子化パラメータを調整する量子化パラメータ調整工程と を有し、上記調整された量子化パラメータを用いて新たな量子化スケールを計 算することにより、上記新たな量子化スケールを上記 第2のフォーマットのディジタル信号の次フレームに使用することを特徴とする 請求の範囲第20項記載のディジタル信号変換方法。25. The digital signal conversion method of claim 20, further comprising: a total generated bit calculation step for calculating a total number of generated bits for each frame of the digital signal in the first format; and a quantization parameter adjustment step for adjusting the quantization parameter using a value obtained by multiplying the difference between the total generated bit number and a target number of bits by a constant; wherein the adjusted quantization parameter is used to calculate a new quantization scale, and the new quantization scale is used for the next frame of the digital signal in the second format. 26.所定単位の直交変換係数ブロックからなる第1のフォーマットのディジタ ル信号を、別の所定単位の新たな直交変換係数ブロックからなる第2のフォーマ ットのディジタル信号に変換するディジタル信号変換装置において、 上記第1のフォーマットのディジタル信号を復号する復号手段と、 上記復号されたディジタル信号を逆量子化する逆量子化手段と、 上記逆量子化されたディジタル信号のフォーマット変換を伴う信号処理を行う 信号変換手段と、 上記信号処理が施されたディジタル信号を量子化する量子化手段と、 上記量子化手段におけるデータ量を制御するためのデータ量制御手段と 上記データ量制御手段によりデータ量が制御されて量子化されたディジタル信 号を符号化して上記第2のフォーマットのディジタル信号にする符号化手段と を備えること を特徴とするディジタル信号変換装置。26. A digital signal conversion device that converts a digital signal in a first format consisting of orthogonal transform coefficient blocks in a predetermined unit into a digital signal in a second format consisting of new orthogonal transform coefficient blocks in another predetermined unit, comprising: a decoding means for decoding the digital signal in the first format; a dequantization means for dequantizing the decoded digital signal; a signal conversion means for performing signal processing involving format conversion of the dequantized digital signal; a quantization means for quantizing the digital signal after the signal processing; a data amount control means for controlling the data amount in the quantization means; an encoding means for encoding the quantized digital signal whose data amount has been controlled by the data amount control means into a digital signal in the second format. 27.上記直交変換は離散コサイン変換であり、上記第1のフォーマットのディ ジタル信号は所定の固定レートで圧縮符号化されたビデオ信号であり、上記第2 のフォーマットのディジタル信号は可変レートで圧縮符号化されたビデオ信号で あること を特徴とする請求の範囲第26項記載のディジタル信号変換装置。27. The digital signal conversion device according to claim 26, wherein the orthogonal transform is a discrete cosine transform, the digital signal of the first format is a video signal compressed and encoded at a predetermined fixed rate, and the digital signal of the second format is a video signal compressed and encoded at a variable rate. 28.上記信号変換手段は、上記第1のフォーマットのディジタル 信号に含まれるデータ量情報を利用して、上記第2のフォーマットのディジタル 信号のデータ量を直交変換領域で制御すること を特徴とする請求の範囲第26項記載のディジタル信号変換装置。28. The digital signal conversion device according to claim 26, wherein the signal conversion means controls the data amount of the digital signal of the second format in the orthogonal transform domain using data amount information contained in the digital signal of the first format. 29.上記信号変換手段は、上記第1のフォーマットのディジタル信号に含まれ るデータ量情報を利用して、上記第2のフォーマットのディジタル信号のデータ 量を空間領域で制御すること を特徴とする請求の範囲第26項記載のディジタル信号変換装置。29. The digital signal conversion device according to claim 26, wherein the signal conversion means controls the data amount of the digital signal of the second format in the spatial domain by utilizing data amount information contained in the digital signal of the first format. 30.上記信号変換手段は、上記第1のフォーマットのディジタル信号に含まれ るブロック毎に量子化器番号およびクラス情報に基づいて量子化パラメータを計 算し、上記ブロック毎に計算された量子化パラメータを平均化して複数の上記ブ ロック単位からなるメタブロックの量子化パラメータを算出し、上記メタブロッ ク毎に上記量子化パラメータから上記第2のフォーマットのディジタル信号の量 子化スケールを計算し、上記計算された量子化スケールを用いて上記各ブロック を量子化すること を特徴とする請求の範囲第26項記載のディジタル信号変換装置。30. The digital signal conversion device according to claim 26, wherein the signal conversion means calculates a quantization parameter for each block included in the digital signal of the first format based on the quantizer number and class information, averages the quantization parameters calculated for each block to calculate a quantization parameter for a metablock consisting of a plurality of the blocks, calculates a quantization scale for the digital signal of the second format from the quantization parameter for each metablock, and quantizes each block using the calculated quantization scale. 31.第1のフォーマットのディジタル信号を、第2のフォーマットのディジタ ル信号に変換するディジタル信号変換方法において、 上記第1のフォーマットのディジタル信号を復号する復号工程と、 上記復号された第1のフォーマットのディジタル信号を上記第2のフォーマッ トのディジタル信号に変換する信号変換工程と、 上記第2のフォーマットのディジタル信号を符号化する符号化工程と、 上記復号された第1のフォーマットのディジタル信号に対する逆重み付けと上 記第2のフォーマットのディジタル信号に対する重み 付けとをまとめて行う重み付け処理工程と を有することを特徴とするディジタル信号変換方法。31. A digital signal conversion method for converting a digital signal of a first format into a digital signal of a second format, comprising: a decoding step for decoding the digital signal of the first format; a signal conversion step for converting the decoded digital signal of the first format into a digital signal of the second format; an encoding step for encoding the digital signal of the second format; and a weighting step for simultaneously performing inverse weighting on the decoded digital signal of the first format and weighting on the digital signal of the second format. 32.上記第1のフォーマットのディジタル信号は直交変換されたディジタル信 号であり、上記重み付け処理工程が直交変換領域で行われること を特徴とする請求の範囲第31項記載のディジタル信号変換方法。32. The digital signal conversion method according to claim 31, wherein the digital signal of the first format is an orthogonally transformed digital signal, and the weighting process is performed in the orthogonal transform domain. 33.上記第1のフォーマットのディジタル信号は直交変換されたディジタル信 号であり、上記重み付け処理工程が上記直交変換されたディジタル信号を逆直交 変換した後に空間領域で行われること を特徴とする請求の範囲第31項記載のディジタル信号変換方法。33. The digital signal conversion method according to claim 31, wherein the digital signal of the first format is an orthogonally transformed digital signal, and the weighting process is performed in the spatial domain after inverse orthogonally transforming the orthogonally transformed digital signal. 34.上記第1のフォーマットのディジタル信号は離散コサイン変換により所定 の固定レートで圧縮符号化されたビデオ信号であり、上記第2のフォーマットの ディジタル信号は離散コサイン変換により可変レートで圧縮符号化されたビデオ 信号であること を特徴とする請求の範囲第31項記載のディジタル信号変換方法。34. The digital signal conversion method of claim 31, wherein the digital signal of the first format is a video signal compressed and encoded at a predetermined fixed rate by discrete cosine transform, and the digital signal of the second format is a video signal compressed and encoded at a variable rate by discrete cosine transform. 35.上記重み付け処理工程が、上記第1のフォーマットのディジタル信号の逆 量子化後であって上記信号変換工程よりも前に行われること を特徴とする請求の範囲第31項記載のディジタル信号変換方法。35. The digital signal conversion method according to claim 31, wherein the weighting process is performed after inverse quantization of the digital signal in the first format and before the signal conversion process. 36.上記重み付け処理工程が、上記信号変換工程よりも後であって上記第2の フォーマットの量子化よりも前に行われること を特徴とする請求の範囲第31項記載のディジタル信号変換方法。36. The digital signal conversion method of claim 31, wherein the weighting process is performed after the signal conversion process and before quantization into the second format. 37.第1のフォーマットのディジタル信号を、第2のフォーマットのディジタ ル信号に変換するディジタル信号変換装置において、 上記第1のフォーマットのディジタル信号を復号する復号手段と、 上記復号された第1のフォーマットのディジタル信号を上記第2のフォーマッ トのディジタル信号に変換する信号変換手段と、 上記第2のディジタル信号を符号化する符号化手段と、 上記第1のフォーマットのディジタル信号に対する逆重み付けと上記第2のフ ォーマットのディジタル信号に対する重み付けとをまとめて行う重み付け処理手 段と を備えることを特徴とするディジタル信号変換装置。37. A digital signal conversion device that converts a digital signal of a first format into a digital signal of a second format, comprising: decoding means for decoding the digital signal of the first format; signal conversion means for converting the decoded digital signal of the first format into a digital signal of the second format; encoding means for encoding the second digital signal; and weighting means for simultaneously performing inverse weighting on the digital signal of the first format and weighting on the digital signal of the second format. 38.上記第1のフォーマットのディジタル信号は直交変換されたディジタル信 号であり、上記重み付け処理手段は第1のフォーマットのディジタル信号に対す る逆重み付けと上記第2のフォーマットのディジタル信号に対する重み付けとを 直交変換領域で行うこと を特徴とする請求の範囲第37項記載のディジタル信号変換装置。38. The digital signal conversion device according to claim 37, wherein the digital signal of the first format is an orthogonally transformed digital signal, and the weighting processing means performs inverse weighting on the digital signal of the first format and weighting on the digital signal of the second format in the orthogonal transform domain. 39.上記第1のフォーマットのディジタル信号は直交変換されたディジタル信 号であり、上記重み付け処理手段は第1のフォーマットのディジタル信号に対す る逆重み付けと上記第2のフォーマットのディジタル信号に対する重み付けとを 空間領域で行うこと を特徴とする請求の範囲第37項記載のディジタル信号変換装置。39. The digital signal conversion device according to claim 37, wherein the digital signal of the first format is an orthogonally transformed digital signal, and the weighting processing means performs inverse weighting on the digital signal of the first format and weighting on the digital signal of the second format in the spatial domain. 40.上記第1のフォーマットのディジタル信号は離散コサイン変換により所定 の固定レートで圧縮符号化されたビデオ信号であり、上記第2のフォーマットの ディジタル信号は離散コサイン変換により可変レートで圧縮符号化されたビデオ 信号であること を特徴とする請求の範囲第37項記載のディジタル信号変換装置。40. The digital signal conversion device according to claim 37, wherein the digital signal of the first format is a video signal compressed and encoded at a predetermined fixed rate by discrete cosine transform, and the digital signal of the second format is a video signal compressed and encoded at a variable rate by discrete cosine transform. 41.上記重み付け処理手段は、上記信号変換手段よりも前段に配され、上記第 1のフォーマットのディジタル信号に対する逆重み付けと上記第2のフォーマッ トのディジタル信号に対する重み付けと を、上記第1のフォーマットのディジタル信号の逆量子化よりも後に行うこと を特徴とする請求の範囲第37項記載のディジタル信号変換装置。41. The digital signal conversion device according to claim 37, wherein the weighting processing means is arranged before the signal conversion means, and performs inverse weighting on the digital signal of the first format and weighting on the digital signal of the second format after inverse quantization of the digital signal of the first format. 42.上記重み付け処理手段は、上記信号変換手段よりも後段に配され、上記第 1のフォーマットのディジタル信号に対する逆重み付けと上記第2のフォーマッ トのディジタル信号に対する重み付けとを、上記第2のフォーマットのディジタ ル信号の量子化よりも前に行うこと を特徴とする請求の範囲第37項記載のディジタル信号変換装置。42. The digital signal conversion device according to claim 37, wherein the weighting processing means is disposed after the signal conversion means, and performs inverse weighting on the digital signal of the first format and weighting on the digital signal of the second format before quantization of the digital signal of the second format. 43.動き検出を伴って圧縮符号化されている入力情報信号に対して動き補償を 伴った復号を施す復号工程と、 上記復号工程からの復号信号に信号変換処理を施す信号変換処理工程と、 上記信号変換処理工程からの変換信号に、上記入力情報信号の動きベクトル情 報に基づいた動き検出を伴って圧縮符号化処理を施す符号化処理工程と を備えることを特徴とするディジタル信号変換方法。43. A digital signal conversion method comprising: a decoding step of performing decoding with motion compensation on an input information signal that has been compression-coded with motion estimation; a signal conversion processing step of performing signal conversion on the decoded signal from the decoding step; and an encoding processing step of performing compression-coding on the converted signal from the signal conversion processing step with motion estimation based on motion vector information of the input information signal. 44.上記信号変換処理工程は、上記復号信号に解像度変換処理を施すこと を特徴とする請求の範囲第43項記載のディジタル信号変換方法。44. The digital signal conversion method according to claim 43, wherein the signal conversion processing step applies resolution conversion processing to the decoded signal. 45.上記符号化処理工程は、上記解像度変換処理に応じて上記動きベクトル情 報をスケール変換して得られる情報に基づいた圧縮符号化処理を上記変換信号に 施すこと を特徴とする請求の範囲第44項記載のディジタル信号変換方法。45. The digital signal conversion method according to claim 44, wherein the encoding process step performs compression encoding on the converted signal based on information obtained by scaling the motion vector information in accordance with the resolution conversion process. 46.上記信号変換処理工程は、上記復号信号にレート変換処理を 施すことを特徴とする請求の範囲第43項記載のディジタル信号変換方法。46. The digital signal conversion method according to claim 43, wherein the signal conversion processing step performs rate conversion processing on the decoded signal. 47.動き検出を伴って圧縮符号化されている入力情報信号に対して動き補償を 伴った復号を施す復号手段と、 上記復号手段からの復号信号に信号変換処理を施す信号変換処理手段と、 上記信号変換処理手段からの変換信号に、上記入力情報信号の動きベクトル情 報に基づいた動き検出を伴って圧縮符号化処理を施す符号化処理手段とを備える こと を特徴とするディジタル信号変換装置。47. A digital signal conversion device comprising: decoding means for performing decoding with motion compensation on an input information signal that has been compression-coded with motion estimation; signal conversion processing means for performing signal conversion processing on the decoded signal from the decoding means; and encoding means for performing compression-coding processing with motion estimation on the converted signal from the signal conversion processing means based on motion vector information of the input information signal. 48.動き検出を伴う予測符号化と直交変換符号化とを含む圧縮符号化が施され ている入力情報信号に対して、動き補償を伴った予測復号処理のみを施すことに より直交変換符号化が施されたままの直交変換領域の復号信号を得る復号工程と 、 上記復号工程からの直交変換領域の復号信号に信号変換処理を施す信号変換処 理工程と、 上記信号変換処理工程からの変換信号に、上記入力情報信号の動きベクトル情 報に基づいた動き検出を用いて動き補償予測を伴った圧縮符号化処理を施す符号 化処理工程と を備えることを特徴とするディジタル信号変換方法。48. A digital signal conversion method comprising: a decoding step of performing only predictive decoding with motion compensation on an input information signal that has been subjected to compression coding including predictive coding with motion estimation and orthogonal transform coding, thereby obtaining a decoded signal in the orthogonal transform domain that has been orthogonally transformed; a signal conversion processing step of performing signal conversion on the decoded signal in the orthogonal transform domain from the decoding step; and an encoding processing step of performing compression coding with motion compensation prediction on the converted signal from the signal conversion processing step, using motion estimation based on motion vector information of the input information signal. 49.上記信号変換処理工程は、上記入力情報信号に施されている直交変換符号 化で用いられた直交変換行列に対応する逆直交変換行列と、時間領域での信号変 換出力信号を得るのに用いる逆直交変換行列に対応する直交変換行列とに基づい て生成された変換行列により上記復号工程からの直交変換領域の復号信号に信号 変換処理を施 すこと を特徴とする請求の範囲第48項記載のディジタル信号変換方法。49. The digital signal conversion method according to claim 48, wherein the signal conversion processing step performs signal conversion processing on the decoded signal in the orthogonal transform domain from the decoding step using a transform matrix generated based on an inverse orthogonal transform matrix corresponding to the orthogonal transform matrix used in the orthogonal transform coding performed on the input information signal and an orthogonal transform matrix corresponding to the inverse orthogonal transform matrix used to obtain the signal conversion output signal in the time domain. 50.上記信号変換処理工程は、上記復号工程からの直交変換領域の復号信号に 解像度変換処理を施すこと を特徴とする請求の範囲第48項記載のディジタル信号変換方法。50. The digital signal conversion method according to claim 48, wherein the signal conversion processing step applies resolution conversion processing to the decoded signal in the orthogonal transform domain from the decoding step. 51.上記符号化処理工程は、上記解像度変換処理に応じて上記動きベクトル情 報をスケール変換して得られる情報に基づいた圧縮符号化処理を上記変換信号に 施すこと を特徴とする請求の範囲第50項記載のディジタル信号変換方法。51. The digital signal conversion method according to claim 50, wherein the encoding process step performs compression encoding on the converted signal based on information obtained by scaling the motion vector information in accordance with the resolution conversion process. 52.上記信号変換処理工程は、上記復号工程からの直交変換領域の復号信号に レート変換処理を施すこと を特徴とする請求の範囲第48項記載のディジダル信号変換方法。52. The digital signal conversion method according to claim 48, wherein the signal conversion processing step applies rate conversion processing to the decoded signal in the orthogonal transform domain from the decoding step. 53.動き検出を伴う予測符号化と直交変換符号化とを含む圧縮符号化が施され ている入力情報信号に対して、動き補償を伴った予測復号処理のみを施すことに より直交変換符号化が施されたままの直交変換領域の復号信号を得る復号手段と 、 上記復号手段からの直交変換領域の復号信号に信号変換処理を施す信号変換処 理手段と、 上記信号変換処理手段からの変換信号に、上記入力情報信号の動きベクトル情 報に基づいた動き検出を用いて動き補償予測を伴った圧縮符号化処理を施す符号 化処理手段と を備えることを特徴とするディジタル信号変換装置。53. A digital signal conversion device comprising: decoding means for performing only predictive decoding with motion compensation on an input information signal that has been subjected to compression coding including predictive coding with motion estimation and orthogonal transform coding, thereby obtaining a decoded signal in the orthogonal transform domain that has been orthogonally transformed; signal conversion processing means for performing signal conversion processing on the decoded signal in the orthogonal transform domain from the decoding means; and encoding processing means for performing compression coding with motion compensation prediction on the converted signal from the signal conversion processing means, using motion estimation based on motion vector information of the input information signal. 54.動き検出を伴う予測符号化と直交変換符号化とを含む圧縮符号化が施され ている入力情報信号に対して、一部復号処理を施して直交変換領域の信号を得る 復号工程と、上記復号工程からの直交変 換領域の信号に信号変換処理を施す信号変換処理工程と、 上記信号変換処理工程からの変換信号に、上記入力情報信号の動きベクトル情 報に基づいて変換した動きベクトル情報を付加して圧縮符号化処理を施す符号化 処理工程と を備えることを特徴とするディジタル信号変換方法。54. A digital signal conversion method comprising: a decoding step of partially decoding an input information signal that has been subjected to compression coding including predictive coding with motion estimation and orthogonal transform coding to obtain a signal in the orthogonal transform domain; a signal conversion step of performing signal conversion on the orthogonal transform domain signal from the decoding step; and an encoding step of adding motion vector information converted based on the motion vector information of the input information signal to the converted signal from the signal conversion step and performing compression coding on the converted signal. 55.上記信号変換処理工程は、上記入力情報信号に施されている直交変換符号 化で用いられた直交変換行列に対応する逆直交変換行列と、時間領域での信号変 換出力信号を得るのに用いる逆直交変換行列に対応する直交変換行列とに基づい て生成された変換行列により上記復号工程からの直交変換領域の復号信号に信号 変換処理を施すこと を特徴とする請求の範囲第54項記載のディジタル信号変換方法。55. The digital signal conversion method according to claim 54, wherein the signal conversion processing step performs signal conversion processing on the decoded signal in the orthogonal transform domain from the decoding step using a transform matrix generated based on an inverse orthogonal transform matrix corresponding to the orthogonal transform matrix used in the orthogonal transform coding performed on the input information signal and an orthogonal transform matrix corresponding to the inverse orthogonal transform matrix used to obtain the signal conversion output signal in the time domain. 56.上記信号変換処理工程は、上記復号工程からの直交変換領域の復号信号に 解像度変換処理を施すこと を特徴とする請求の範囲第54項記載のディジタル信号変換方法。56. The digital signal conversion method according to claim 54, wherein the signal conversion processing step applies resolution conversion processing to the decoded signal in the orthogonal transform domain from the decoding step. 57.上記符号化処理工程は、上記解像度変換処理に応じて上記動きベクトル情 報をスケール変換して得られる情報を付加した圧縮符号化処理を上記変換信号に 施すこと を特徴とする請求の範囲第56項記載のディジタル信号変換方法。57. The digital signal conversion method according to claim 56, wherein the encoding process step performs a compression encoding process on the converted signal, to which information obtained by scaling the motion vector information in accordance with the resolution conversion process is added. 58.上記信号変換処理工程は、上記復号工程からの直交変換領域の復号信号に レート変換処理を施すこと を特徴とする請求の範囲第54項記載のディジタル信号変換方法。58. The digital signal conversion method according to claim 54, wherein the signal conversion processing step applies rate conversion processing to the decoded signal in the orthogonal transform domain from the decoding step. 59.動き検出を伴う予測符号化と直交変換符号化とを含む圧縮符号化が施され ている入力情報信号に対して、一部復号処理を施して直交変換領域の信号を施す 復号手段と、上記復号手段からの直交変 換領域の信号に信号変換処理を施す信号変換処理手段と、 上記信号変換処理手段からの変換信号に、上記入力情報信号の動きベクトル情 報に基づいて変換した動きベクトル情報を付加して圧縮符号化処理を施す符号化 処理手段と を備えることを特徴とするディジタル信号変換装置。59. A digital signal conversion device comprising: a decoding means for partially decoding an input information signal that has been subjected to compression coding including predictive coding with motion estimation and orthogonal transform coding to produce a signal in the orthogonal transform domain; a signal conversion processing means for performing signal conversion processing on the orthogonal transform domain signal from the decoding means; and an encoding processing means for adding motion vector information converted based on the motion vector information of the input information signal to the converted signal from the signal conversion processing means and performing compression coding processing on the converted signal. 60.動きモード/静止モード情報が予め付加されている第1のフォーマットの ディジタル信号を、フレーム間差分を用いた符号化を伴った第2のフォーマット のディジタル信号に変換するディジタル信号変換方法であって、 上記第1のフォーマットのディジタル信号を復号する復号工程と、 上記復号工程からの復号信号に信号変換処理を施す信号変換工程と、 上記信号変換工程からの変換信号の所定ブロック単位毎にフレーム間差分符号 化を施すか否かを上記動きモード/静止モード情報に応じて判断する判断工程と 、 上記判断工程からの判断結果に基づいて上記変換工程からの変換信号を符号化 して上記第2のフォーマットのディジタル信号を出力する符号化工程と を備えることを特徴とするディジタル信号変換方法。60. A digital signal conversion method for converting a digital signal of a first format, to which motion mode/still mode information has been added in advance, into a digital signal of a second format involving inter-frame differential encoding, comprising: a decoding step for decoding the digital signal of the first format; a signal conversion step for performing signal conversion processing on the decoded signal from the decoding step; a determination step for determining whether or not to perform inter-frame differential encoding on the converted signal from the signal conversion step for each predetermined block unit in accordance with the motion mode/still mode information; and an encoding step for encoding the converted signal from the conversion step based on the determination result from the determination step, and outputting a digital signal of the second format. 61.上記復号工程は上記第1のフォーマットのディジタル信号を一部復号して 直交変換領域の信号を出力し、上記信号変換工程は直交変換領域の信号に信号変 換処理を施すこと を特徴とする請求の範囲第60項記載のディジタル信号変換方法。61. The digital signal conversion method of claim 60, wherein the decoding step partially decodes the digital signal in the first format to output a signal in the orthogonal transform domain, and the signal conversion step performs signal conversion processing on the signal in the orthogonal transform domain. 62.上記直交変換は離散コサイン変換であること を特徴とする請求の範囲第61項記載のディジタル信号変換方法。62. The digital signal conversion method according to claim 61, wherein the orthogonal transform is a discrete cosine transform. 63.上記信号変換工程は、上記第1のフォーマットのディジタル信号に施され ている直交変換符号化で用いられた直交変換行列に対応する逆直交変換行列と、 上記第2のフォーマットのディジタル信号を得るのに用いる逆直交変換行列に対 応する直交変換行列とに基づいて生成された変換行列により上記第1のフォーマ ットのディジタル信号に信号変換処理を施すこと を特徴とする請求の範囲第60項記載のディジタル信号変換方法。63. The digital signal conversion method of claim 60, wherein the signal conversion step performs signal conversion processing on the digital signal in the first format using a transform matrix generated based on an inverse orthogonal transform matrix corresponding to the orthogonal transform matrix used in the orthogonal transform coding performed on the digital signal in the first format and an orthogonal transform matrix corresponding to the inverse orthogonal transform matrix used to obtain the digital signal in the second format. 64.上記判断工程は、上記信号変換工程からの変換信号のマクロブロック単位 毎に上記フレーム間差分符号化を施すか否かの判断を行うこと を特徴とする請求の範囲第60項記載のディジタル信号変換方法。64. The digital signal conversion method of claim 60, wherein the determination step determines whether or not to perform inter-frame differential encoding for each macroblock of the converted signal from the signal conversion step. 65.動きモード/静止モード情報が予め付加されている第1のフォーマットの ディジタル信号を、フレーム間差分を用いた符号化を伴った第2のフォーマット のディジタル信号に変換するディジタル信号変換装置において、 上記第1のフォーマットのディジタル信号を復号する復号手段と、 上記復号手段からの復号信号に信号変換処理を施す信号変換手段と、 上記信号変換手段からの変換信号の所定ブロック単位毎にフレーム間差分符号 化を施すか否かを上記動きモード/静止モード情報に応じて判断する判断手段と 、 上記判断手段からの判断結果に基づいて上記信号変換手段からの変換信号に符 号化を施して上記第2のフォーマットのディジタル信号を出力する符号化手段と を備えることを特徴とするディジタル信号変換装置。65. A digital signal conversion device that converts a digital signal of a first format, to which motion mode/still mode information has been added, into a digital signal of a second format that involves inter-frame differential encoding, comprising: decoding means for decoding the digital signal of the first format; signal conversion means for performing signal conversion processing on the decoded signal from the decoding means; determination means for determining whether to perform inter-frame differential encoding on each predetermined block of the converted signal from the signal conversion means in accordance with the motion mode/still mode information; and encoding means for encoding the converted signal from the signal conversion means based on the determination result from the determination means, and outputting the digital signal of the second format. 66.第1のフォーマットのディジタル信号を、フレーム間差分を用いた符号化 を伴った第2のフォーマットのディジタル信号に変換するディジタル信号変換方 法であって、 上記第1のフォーマットのディジタル信号に一部復号処理を施して、直交変換 領域の信号を得る復号工程と、 上記復号工程からの直交変換領域の信号に信号変換処理を施す信号変換工程と 、 上記信号変換工程からの変換信号の所定ブロック単位毎にフレーム間差分符号 化を施すか否かを、上記変換信号のフレーム間差分の絶対値の最大値に応じて判 断する判断工程と、 上記判断工程からの判断結果に基づいて上記信号変換工程からの変換信号に符 号化を施して上記第2のフォーマットのディジタル信号を出力する符号化工程と を備えることを特徴とするディジタル信号変換方法。66. A digital signal conversion method for converting a digital signal of a first format into a digital signal of a second format involving encoding using inter-frame differences, comprising: a decoding step for partially decoding the digital signal of the first format to obtain a signal in the orthogonal transform domain; a signal conversion step for performing signal conversion on the signal in the orthogonal transform domain from the decoding step; a determination step for determining whether to apply inter-frame difference encoding to the converted signal from the signal conversion step for each predetermined block unit, based on the maximum absolute value of the inter-frame differences of the converted signal; and an encoding step for encoding the converted signal from the signal conversion step based on the determination result from the determination step, thereby outputting a digital signal of the second format. 67.上記直交変換は離散コサイン変換であることを特徴とする請求の範囲第6 6項記載のディジタル信号変換方法。67. The digital signal conversion method according to claim 66, wherein the orthogonal transform is a discrete cosine transform. 68.上記信号変換工程は、上記第1のフォーマットのディジタル信号に施され ている直交変換符号化で用いられた直交変換行列に対応する逆直交変換行列と、 上記第2のフォーマットのディジタル信号を得るのに用いる逆直交変換行列に対 応する直交変換行列とに基づいて生成された変換行列により上記第1のフォーマ ットのディジタル信号に信号変換処理を施すこと を特徴とする請求の範囲第66項記載のディジタル信号変換方法。68. The digital signal conversion method according to claim 66, wherein the signal conversion step performs signal conversion processing on the digital signal in the first format using a transform matrix generated based on an inverse orthogonal transform matrix corresponding to the orthogonal transform matrix used in the orthogonal transform coding performed on the digital signal in the first format and an orthogonal transform matrix corresponding to the inverse orthogonal transform matrix used to obtain the digital signal in the second format. 69.上記判断工程は、上記信号変換工程から変換信号のマクロブロック単位毎 に上記フレーム間差分符号化を施すか否かの判断を行 うこと を特徴とする請求の範囲第66項記載のディジタル信号変換方法。69. The digital signal conversion method according to claim 66, wherein the determination step determines whether or not to apply inter-frame differential encoding to each macroblock of the converted signal from the signal conversion step. 70.第1のフォーマットのディジタル信号を、フレーム間差分を用いた符号化 を伴った第2のフォーマットのディジタル信号に変換するディジタル信号変換装 置であって、 上記第1のフォーマットのディジタル信号に一部復号処理を施して、直交変換 領域の信号を得る復号手段と、 上記復号手段からの直交変換領域の信号に信号変換処理を施す信号変換手段と 、 上記信号変換手段からの変換信号の所定ブロック単位毎にフレーム間差分符号 化を施すか否かを、上記変換信号のフレーム間差分の絶対値の最大値に応じて判 断する判断手段と、 上記判断手段からの判断結果に基づいて上記信号変換手段からの変換信号に符 号化を施して上記第2のフォーマットのディジタル信号を出力する符号化手段と を備えることを特徴とするディジタル信号変換装置。70. A digital signal conversion device that converts a digital signal of a first format into a digital signal of a second format involving inter-frame differential encoding, comprising: decoding means that partially decodes the digital signal of the first format to obtain a signal in the orthogonal transform domain; signal conversion means that performs signal conversion processing on the signal in the orthogonal transform domain from the decoding means; determination means that determines whether to apply inter-frame differential encoding to the converted signal from the signal conversion means for each predetermined block unit based on the maximum absolute value of the inter-frame differential of the converted signal; and encoding means that encodes the converted signal from the signal conversion means based on the determination result of the determination means and outputs the digital signal of the second format. 71.フレーム内符号化が施されたフレーム内符号化信号と、動き検出を伴った 順方向及び双方向のフレーム間予測符号化が施された順方向予測符号化信号及び 双方向予測符号化信号とからなる第1のフォーマットのディジタル信号の内、フ レーム内符号化信号と順方向符号化信号に逆直交変換を施す逆直交変換工程と、 上記逆直交変換工程からの変換出力に基づいて、一部復号された順方向予測符 号化信号及び双方向予測符号化信号に加算するための動き補償出力を生成する動 き補償出力生成工程と、 上記動き補償出力生成工程からの動き補償出力を直交変換する直 交変換工程と、 上記直交変換工程からの直交変換出力を上記一部復号された順方向予測符号化 信号及び双方向予測符号化信号に加算する加算工程と、 上記加算工程からの出力に基づいた信号に圧縮符号化を施して第2のフォーマ ットのディジタル信号を出力する符号化工程と を備えることを特徴とするディジタル信号変換方法。71. A digital signal conversion method comprising: an inverse orthogonal transform step of performing an inverse orthogonal transform on an intraframe-coded signal and a forward-predictively coded signal of a first format, the digital signal comprising an intraframe-coded signal that has been intraframe-coded, and a forward-predictively coded signal and a bidirectionally predictively coded signal that have been interframe-coded in both forward and bidirectional predictive coding with motion estimation; a motion compensation output generation step of generating, based on the transform output from the inverse orthogonal transform step, a motion compensation output to be added to a partially decoded forward-predictively coded signal and a bidirectionally predictively coded signal; an orthogonal transform step of performing an orthogonal transform on the motion compensation output from the motion compensation output generation step; an addition step of adding the orthogonal transform output from the orthogonal transform step to the partially decoded forward-predictively coded signal and the bidirectionally predictively coded signal; and an encoding step of performing compression encoding on a signal based on the output from the addition step to output a digital signal of a second format. 72.上記加算工程と上記符号化工程との間に上記加算出力に信号変換処理を施 す変換工程を設け、上記符号化工程はこの変換工程からの変換信号に上記圧縮符 号化処理を施すこと を特徴とする請求の範囲第71項記載のディジタル信号変換方法。72. The digital signal conversion method according to claim 71, further comprising a conversion step between the adding step and the encoding step for performing signal conversion processing on the addition output, and wherein the encoding step performs the compression coding processing on the converted signal from this conversion step. 73.上記直交変換は、離散コサイン変換であることを特徴とする請求の範囲第 71項記載のディジタル信号変換方法。73. The digital signal conversion method according to claim 71, wherein the orthogonal transform is a discrete cosine transform. 74.上記変換工程は、上記第1のフォーマットのディジタル信号に施されてい る直交変換符号化で用いられた直交変換行列に対応する逆直交変換行列と、上記 第2のフォーマットのディジタル信号を得るのに用いる逆直交変換行列に対応す る直交変換行列とに基づいて生成された変換行列により上記加算工程からの出力 に信号変換を施すこと を特徴とする請求の範囲第72項記載のディジタル信号変換方法。74. The digital signal conversion method according to claim 72, wherein the converting step performs signal conversion on the output from the adding step using a transform matrix generated based on an inverse orthogonal transform matrix corresponding to the orthogonal transform matrix used in the orthogonal transform coding performed on the digital signal in the first format and an orthogonal transform matrix corresponding to the inverse orthogonal transform matrix used to obtain the digital signal in the second format. 75.フレーム内符号化が施されたフレーム内符号化信号と、動き検出を伴った 順方向及び双方向のフレーム問予測符号化が施された順方向予測符号化信号及び 双方向予測符号化信号とからなる第1のフォーマットのディジタル信号の内、フ レーム内符号化信号と順方向符号化信号に逆直交変換を施す逆直交変換手段と、 上記逆直交変換手段からの変換出力に基づいて、一部復号された 順方向予測符号化信号及び双方向予測符号化信号に加算するための動き補償出力 を生成する動き補償出力生成手段と、 上記動き補償出力生成手段からの動き補償出力を直交変換する直交変換手段と 、 上記直交変換手段からの直交変換出力を上記一部復号された順方向予測符号化 信号及び双方向予測符号化信号に加算する加算手段と、 上記加算手段からの出力に基づいた信号に圧縮符号化を施して第2のフォーマ ットのディジタル信号を出力する符号化手段と を備えることを特徴とするディジタル信号変換装置。75. A digital signal conversion device comprising: inverse orthogonal transform means for performing inverse orthogonal transform on an intraframe-coded signal and a forward-predictively coded signal of a first format, the digital signal comprising an intraframe-coded signal that has been intraframe-coded, and a forward-predictively coded signal and a bidirectionally predictively coded signal that have been subjected to forward and bidirectional interframe predictive coding with motion detection; motion compensation output generation means for generating, based on the transform output from the inverse orthogonal transform means, a motion compensation output to be added to the partially decoded forward-predictively coded signal and the bidirectionally predictively coded signal; orthogonal transform means for performing an orthogonal transform on the motion compensation output from the motion compensation output generation means; addition means for adding the orthogonal transform output from the orthogonal transform means to the partially decoded forward-predictively coded signal and the bidirectionally predictively coded signal; and encoding means for performing compression encoding on a signal based on the output from the addition means to output a digital signal of a second format. 76.上記加算手段と上記符号化手段との間に上記加算出力に信号変換処理を施 す変換手段を設け、上記符号化手段は変換手段からの変換信号に上記圧縮符号化 処理を施すこと を特徴とする請求の範囲第75項記載のディジタル信号変換装置。76. The digital signal conversion device according to claim 75, further comprising: a conversion means for performing signal conversion processing on the added output between the addition means and the encoding means; and the encoding means for performing the compression encoding processing on the converted signal from the conversion means.
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