(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号をシンクロナスＤＲＡＭから成る記憶手段に書き込み、この書き込まれた画像信号を読み出して圧縮符号化を行う画像信号符号化装置において、
上記記憶手段のバースト長を固定し、同一ロウアドレス上に複数種類の画像信号をカラムアドレスを異ならせて記憶させ、アクティブコマンドで上記ロウアドレスを指定した状態で、上記バースト長内でリードコマンドを複数出力して複数のカラムアドレスを順次切り換え指定するメモリ制御手段を有する
ことを特徴とする画像信号符号化装置。
【請求項２】
上記記憶手段は、動きベクトル検出及び動き補償の信号処理を行う際に用いられるフレームメモリであることを特徴とする請求項１記載の画像信号符号化装置。
【請求項３】
伸長復号化された画像データをシンクロナスＤＲＡＭから成る記憶手段に書き込んで出力する画像信号復号化装置において、
上記記憶手段のバースト長を固定し、同一ロウアドレス上に複数種類の画像信号をカラムアドレスを異ならせて記憶させ、アクティブコマンドで上記ロウアドレスを指定した状態で、上記バースト長内でリードコマンドを複数出力して複数のカラムアドレスを順次切り換え指定するメモリ制御手段を有する
ことを特徴とする画像信号復号化装置。
【請求項４】
上記記憶手段は、動きベクトル検出及び動き補償の信号処理を行う際に用いられるフレームメモリであることを特徴とする請求項３記載の画像信号復号化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、同期型ＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  ＤＲＡＭ）をフレームメモリに用いた画像信号符号化装置及び画像信号復号化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像信号符号化装置及び画像信号復号化装置においては、画像信号をフレーム毎に記憶しておくフレームメモリを有する。
【０００３】
このフレームメモリに用いる半導体メモリとして、大容量で低価格な揮発性の読み出し／書き込みメモリであるダイナミックＲＡＭ（以下、ＤＲＡＭという）を用いた場合には、動作速度が高速ではないので問題がある。また、不揮発性のスタティックＲＡＭは、動作速度は速いが、記憶容量が小さいという問題がある。
【０００４】
よって、高速に連続アクセスを行うことができる同期型ＤＲＡＭいわゆるシンクロナスＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  ＤＲＡＭ：以下、ＳＤＲＡＭという）を用いることが考えられている。
【０００５】
このＳＤＲＡＭは、ＪＥＤＥＣ（Ｊｏｉｎｔ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｃｏｕｎｃｉｌ）準拠の、入力されたクロック信号の立ち上がりエッジに同期して高速バースト転送を行うＤＲＡＭである。このバースト転送とは、同一のロウアドレス上のデータを２、４、又は８の複数ワードのブロック単位で連続してリード／ライトを行う方式である。このリード／ライトのワード数をバースト長又はバーストレングスという。
【０００６】
また、このＳＤＲＡＭは２つのバンクを兼ね備えていることから、ロウアドレスを変更しながらのアクセス時間は、プリチャージの必要性により、通常のＤＲＡＭのアクセス時間と同等ではあるが、バンクを交互にアクセスすることによって、一方のバンクのプリチャージ中に他方のバンクのデータのライトあるいはリードを行うことができる。
【０００７】
但し、ロウアドレスを切り換えながらデータを連続してライト又はリードするためには、カラムアドレスを与えた後にライトあるいはリードするクロック数を８以上に設定する必要がある。
【０００８】
ここで、例えばランダムロウリード時のタイミングチャートを図５に示し、ＳＤＲＡＭの動作について説明する。
【０００９】
尚、バースト長は８に設定されており、バンクＡ、Ｂの２つのバンクを切り換えている。
【００１０】
先ず、バンクＢのためのアクティブコマンドＲＢａが出力された後にリードコマンドＣＢａが出力される。これにより、このリードコマンドＣＢａの出力の一定時間後、具体的には３クロック後にバンクＢのデータの読み出しＱＢａ１〜ＱＢａ８が順次行われる。
【００１１】
また、このバンクＢのデータの読み出しが行われている間に、バンクＡのアクティブコマンドＲＡａが出力された後にリードコマンドＣＡａが出力される。これにより、上記バンクＢのデータの読み出しＱＢａ８に続けてバンクＡのデータの読み出しＱＡａ１〜ＱＡａ８が順次行われる。
【００１２】
上述のように、ＳＤＲＡＭにおいてバースト長が８であるということは、連続した８アドレス分のデータがライトあるいはリードされるということであり、連続したアドレス上のデータをライトあるいはリードする場合には、ＳＤＲＡＭのデータバスの使用効率は高い。
【００１３】
また、ＳＤＲＡＭを高速でアクセスするためには、リードコマンドからデータが出力されるまでのクロック数を３に設定する必要がある。これは、カラムアドレス・ストローブ（Ｃｏｌｕｍｎ  Ａｄｄｒｅｓｓ  Ｓｔｒｏｂｅ：以下、ＣＡＳという）の入力からデータ出力までの遅れ時間をクロック数で表現した値であり、ＣＡＳレイテンシ（ＣＡＳ  Ｌａｔｅｎｃｙ）と呼ばれる。
【００１４】
図６には、ＣＡＳレイテンシとコマンドとのタイミングを示す。ここで、バースト長は４としている。
【００１５】
例えば、動作クロックが２５〜５０ＭＨｚのときにはＣＡＳレイテンシを１とし、動作クロックが５０〜６６ＭＨｚのときにはＣＡＳレイテンシを２とし、動作クロックが６６ＭＨｚ以上のときにはＣＡＳレイテンシを３とする。ＣＡＳレイテンシが１の場合には、図６のＡに示すように、クロックＴ１でライトコマンドＷＡが出力され、これに続けてクロックＴ２でリードコマンドＲＢが出力されたときには、データＤＡ１が書き込まれて１クロック間隔をおいた後にデータのリードＱＢ１、ＱＢ２、ＱＢ３、ＱＢ４が行われる。また、ＣＡＳレイテンシが２の場合には、図６のＢに示すように、データＤＡ１が書き込まれて２クロック間隔をおいた後にデータのリードＱＢ１、ＱＢ２、ＱＢ３、ＱＢ４が行われる。また、ＣＡＳレイテンシが３の場合には、図６のＣに示すように、データＤＡ１が書き込まれて３クロック間隔をおいた後にデータのリードＱＢ１、ＱＢ２、ＱＢ３、ＱＢ４が行われる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このＳＤＲＡＭを画像信号符号化装置及び画像信号復号化装置のフレームメモリに用い、このＳＤＲＡＭのバースト長を８に設定しておき、連続したアドレスの一部のデータをリードしたいときには、アドレスが連続しているために不要なデータもリードしてしまうことになる。
【００１７】
例えば、動画像の圧縮符号化においては、離散コサイン変換（以下、ＤＣＴという）処理を行うときには、８×８画素のサブブロックを用いる。具体的には、図７に示すように、４個の輝度信号ＤＣＴブロックＹ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、２個の色差信号ＤＣＴブロックＣｒ１、Ｃｒ２、及び２個の色差信号ＤＣＴブロックＣｂ１、Ｃｂ２から成る、合計５１２バイトの８個のＤＣＴブロックを用いる。これらのＤＣＴブロックを複数集めた１６×１６画素のブロックをマクロブロックという。画面上での大きさは、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂとが重なり合うので１６×１６となる。
【００１８】
そこで、図８に示すように、ＳＤＲＡＭのバンク０、１にそれぞれ同一ロウアドレス上のマクロブロックのデータを読み込む。同一のマクロブロックのデータは同一のロウアドレスに記録されるほうがロウアドレスの制御が少なく信号処理が簡単となる。
【００１９】
このように、マクロブロックのデータが記録された後に動き補償を行う場合に、動きベクトルがマクロブロックサイズの整数倍のときには、選択されたマクロブロックのデータをそのままフレームメモリからリードすれば良い。
【００２０】
しかし、動きベクトルがマクロブロックサイズの整数倍の値を取らない場合には、複数のマクロブロックにまたがったデータをリードする必要がある。
【００２１】
ここで、ＳＤＲＡＭにおけるバースト長が８に設定されているときには、常に８×８のＤＣＴブロック単位でしかデータをリードすることができないので、不要なデータを非常に多く読み込むことになる。例えば、動きベクトルを整数とし、この動きベクトルが（Ｘ，Ｙ）＝（２，２）である場合に、図９に示すように、輝度信号Ｙのマクロブロックを読み出すときには、（２４×２４）／（１６×１６）＝９／４倍のデータのバースト転送を必要とする。これは、色差信号Ｃｒ、Ｃｂのマクロブロックについても同様である。
【００２２】
一方、バースト長を８以下に切り換えた場合には、コマンドを送るのに数クロック分必要となり、コマンドを送っている間はデータ転送を行うことはできなくなる。
【００２３】
そこで、本発明は上述の実情に鑑み、８以下の少ない単位でＳＤＲＡＭにアクセスしたい場合に、データバスの使用効率を下げることなく、必要なデータのみにアクセスすることができる画像信号符号化装置及び画像信号復号化装置を提供するものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像信号符号化装置は、画像信号をシンクロナスＤＲＡＭから成る記憶手段に書き込み、この書き込まれた画像信号を読み出して圧縮符号化を行う画像信号符号化装置において、上記記憶手段のバースト長を固定し、同一ロウアドレス上に複数種類の画像信号をカラムアドレスを異ならせて記憶させ、アクティブコマンドで上記ロウアドレスを指定した状態で、上記バースト長内でリードコマンドを複数出力して複数のカラムアドレスを順次切り換え指定するメモリ制御手段を有することにより、上述した課題を解決する。
【００２５】
また、本発明に係る画像信号復号化装置は、伸長復号化された画像データをシンクロナスＤＲＡＭから成る記憶手段に書き込んで出力する画像信号復号化装置において、上記記憶手段のバースト長を固定し、同一ロウアドレス上に複数種類の画像信号をカラムアドレスを異ならせて記憶させ、アクティブコマンドで上記ロウアドレスを指定した状態で、上記バースト長内でリードコマンドを複数出力して複数のカラムアドレスを順次切り換え指定するメモリ制御手段を有することにより、上述の課題を解決する。
【００２６】
【作用】
本発明においては、シンクロナスＤＲＡＭから成る記憶手段のバースト長を固定にして、同一のロウアドレス上に複数種類の画像信号を記憶させ、アクティブコマンドで上記ロウアドレスを指定した後に、複数回、リードコマンドを出力して複数のカラムアドレスを順次切り換え指定して、異なるカラムアドレスの画像信号を読み出す。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の好ましい実施例について、図面を参照しながら説明する。図１には、本発明に係る画像信号符号化装置の概略的な構成を示し、図４には、本発明に係る画像信号複合化装置の概略的な構成を示す。
【００２８】
図１の実施例で示す画像信号符号化装置では、時間方向の相関を利用した画像圧縮符号化処理を行い、この圧縮された画像データを記録媒体として例えばテープに記録する。また、図４の実施例で示す画像信号複合化装置では、この記録された画像データを読み出して画像伸長複合化処理を行い、画像信号として出力する。
【００２９】
尚、画像信号の時間方向の相関を利用した高能率符号化方式としてＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）方式があり、このＭＰＥＧ方式においては、各フレームの画像を、Ｉピクチャ（Ｉｎｔｒａ  Ｐｉｃｔｕｒｅ：画像内符号化又はイントラ符号化画像）、Ｐピクチャ（Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ  Ｐｉｃｔｕｒｅ：前方予測符号化画像）、及びＢピクチャ（Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｙ  ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ  Ｐｉｃｔｕｒｅ：双方向予測符号化画像）の３種類のピクチャの内のいずれかのピクチャとし、これらの３種類のピクチャのフレーム画像を組み合わせて圧縮符号化を行う方法が用いられている。
【００３０】
この図１に示す画像信号符号化装置及び図４に示す画像信号複合化装置においては、ＢピクチャとＩピクチャとを切り換える処理を行うものとする。
【００３１】
先ず、記録側である図１の画像信号符号化装置においては、信号入力端子１からはフレーム毎のディジタル画像信号が入力される。ここで、ＳＤＲＡＭから成るフレームメモリ３、４はメモリ制御回路５によって制御されており、例えば、（Ｎ−１）番目のフレーム画像よりも２フレーム前の（Ｎ＋１）番目のフレーム画像の画像信号がフレームメモリ４に書き込まれ、（Ｎ−１）番目のフレーム画像よりも１フレーム前のＮ番目のフレーム画像の画像信号がフレームメモリ３に書き込まれる。
【００３２】
この後、信号入力端子１から（Ｎ−１）番目のフレーム画像の画像信号が入力されて、上記３枚のフレーム画像の画像信号は動きベクトル検出回路６に送られる。
【００３３】
この動きベクトル検出回路６では、上記フレームメモリ４内の（Ｎ＋１）番目のフレーム画像と上記フレームメモリ３内のＮ番目のフレーム画像との間の動きベクトル、及び上記フレームメモリ３内のＮ番目のフレーム画像と（Ｎ−１）番目のフレーム画像との間の動きベクトルが検出される。
【００３４】
ここで、出力する画像データがＢピクチャの画像データである場合には、フレームメモリ４に書き込まれた（Ｎ＋１）番目のフレーム画像の画像信号が読み出されて動き補償回路７に送られ、また、（Ｎ−１）番目のフレーム画像は動き補償回路８に送られる。
【００３５】
一般的に、後述するＤＣＴ処理に用いられるＤＣＴブロックのサイズは８×８である。１画素即ち１ピクセルを８ビット（＝１バイト）とすると、１ＤＣＴブロックのデータ量は６４バイトとなる。８ビット幅のＳＤＲＡＭを４個、あるいは１６ビット幅のＳＤＲＡＭを２個用いて、ＳＤＲＡＭのビット幅を３２ビットとすると、６４バイトのデータを転送するには６４／４＝１６クロックを必要とする。
【００３６】
また、データは輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ，Ｃｂから成るマクロブロックとなっており、図８に示したように、同一のロウアドレスに存在する。よって、マクロブロックのデータをＳＤＲＡＭから読み出す際には、リードを行うカラムアドレスを２クロック毎に切り換えて発生させることにより、１度のバースト転送によって輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ、Ｃｂを同時に読み込み、不要データのバースト転送を削減する。
【００３７】
具体的には、図２のＡに示すように、８１ＭＨｚのクロック信号が出力される場合に、図２のＢに示すように、３４クロック目でバンク０のアクティブコマンドが出力されるときには、マクロブロックのデータのカラムアドレスを切り換えるために、２クロック毎、即ち３７、３９、４１、４３クロック目にそれぞれリードコマンドＲＤ１、ＲＤ２、ＲＤ３、ＲＤ４が出力される。具体的には、例えば、図８に示すマクロブロックのデータを読み出す場合には、リードコマンドＲＤ１、ＲＤ２、ＲＤ３、ＲＤ４には、カラムアドレスとして０、２、３２、４８の値がそれぞれ代入される。これにより、図２のＣに示すように、４０クロック目から４７クロック目までに、カラムアドレスが切り換えられたバンク０のマクロブロックのデータが順次読み出される。
【００３８】
同様にして、４２クロック目でバンク１のアクティブコマンドが出力されるときには、４５、４７、４９、５１クロック目にそれぞれリードコマンドＲＤ１、ＲＤ２、ＲＤ３、ＲＤ４が出力される。これにより、バンク０のデータに継続して、カラムアドレスが切り換えられたバンク１のデータが４８クロック目から５５クロック目までに順次読み出される。
【００３９】
このようにして読み出されるデータ量は、図３に示す太線の１６×１６バイト分のデータを読み出す場合には、横２０バイト、縦２４バイト分のデータのみを読み出せばよく、斜線部で示される４×２４＝９６バイト分のデータは転送する必要が無くなる。即ち、（２０×２４）／（１６×１６）＝１５／８倍のデータの転送量で済むことになる。このときの削減率は１７％である。
【００４０】
これにより、動き補償回路７、８にデータ転送する際のデータバスの占有期間が短くなり、その分、他のデータ処理用のデータ転送に振り分けることが可能と成る。
【００４１】
上記動き補償回路７、８には、上記動きベクトル検出回路６で検出された動きベクトルが送られており、動き補償回路７、８で動きベクトルを用いて動き補償が行われる。この動き補償回路７、８からの出力は、加算器９で加算平均されて予測値ＮＥが求められる。さらに、予測値ＮＥは減算器１０に送られて、フレームメモリ３から読み出されるＮ番目のフレーム画像との差分が取られ、差分ＮＢとして信号切換器１１の端子ａに出力される。
【００４２】
ここで、上記信号切換器１１は、信号入力端子２から入力されるＢ／Ｉセレクト信号によって切り換えられており、Ｂピクチャ又はＩピクチャの画像信号の出力の切り換えを行っている。
【００４３】
Ｂ／Ｉセレクト信号がＢピクチャの画像信号の出力を示すときには、信号切換器１１は端子ａに切り換えられ、この端子ａを介して得られる差分ＮＢを基にして画像圧縮が行われる。
【００４４】
また、Ｂ／Ｉセレクト信号がＩピクチャの画像信号の出力を示すときには、Ｎ番目のフレーム画像の画像信号が信号切換器１１の端子ｂに出力される。信号切換器１１は端子ｂに切り換えられ、この端子ｂを介して出力される信号を用いて画像圧縮が行われる。
【００４５】
尚、動き検出の方法については問わないが、動き検出の方法としては、対応するブロック間で画素同士の差分を求め、この差分をブロック内で積算し、その積算した値が一番小さいブロックを予測に使用する方法等がよく用いられる。
【００４６】
信号切換器１１から切り換え出力された画像信号は、ＤＣＴ回路１２でＤＣＴ処理が施され、また、量子化回路１３でＤＣＴ係数が量子化された後に、可変長符号化回路１４で可変長符号化されて、画像データとして記録符号化回路１５に送られる。
【００４７】
この記録符号化回路１５では、送られた画像データは、上記動きベクトル検出回路６からの動きベクトル情報及びＢ／Ｉセレクト信号と共に、誤り訂正符号や同期識別情報が付加された後、記録のためのチャネルコーディング等の記録符号化が行われる。
【００４８】
この記録符号化された信号は、記録アンプやヘッド等から成る記録ユニット１６で記録信号として図示しないテープに記録される。
【００４９】
次に、再生側である図４の画像信号復号化装置では、再生ヘッドやアンプ等から成る再生ユニット２１によって、図示しないテープから記録信号が読み出される。この読み出された信号は、記録復号化回路２２において、チャネルコーディングが元に戻され、誤り訂正符号及び動きベクトル情報Ｂ／Ｉセレクト信号等の分離が行われる。
【００５０】
この後、復号化された画像データは、可変長復号化回路２３で可変長復号化されて、逆量子化回路２４で逆量子化された後に、逆離散コサイン変換（以下、ＩＤＣＴという）回路２５でＩＤＣＴ処理が施されて画像信号が出力される。
【００５１】
ここで、復号化されたフレーム画像の画像信号が、記録側でＩピクチャとして処理された画像信号である場合には、このＩピクチャのフレーム画像信号は、ＳＤＲＡＭから成るフレームメモリ２６を介して信号切換器３３の端子ｂに出力される。信号切換器３３は記録復号化回路２２で分離されたＢ／Ｉセレクト信号によって端子ｂ側に切り換えられており、端子ｂを介してＩピクチャのフレーム画像の画像信号が信号出力端子３４から出力される。
【００５２】
また、復号化されたフレーム画像の画像信号が、記録側でＢピクチャとして処理された画像信号である場合には、この画像信号は、ＳＤＲＡＭから成るフレームメモリ２６、２７に書き込まれる。具体的には、現在復号化されたフレーム画像が（Ｎ−１）番目のフレーム画像であるならば、この（Ｎ−１）番目のフレーム画像よりも２フレーム前の（Ｎ＋１）番目のフレーム画像の画像信号はフレームメモリ２７に書き込まれ、１フレーム前のＮ番目のフレーム画像の画像信号はフレームメモリ２６に書き込まれる。これらのフレームメモリ２６、２７はメモリ制御回路２８によって制御される。
【００５３】
このように、フレームメモリ２７に書き込まれて遅延された画像信号は、上述した画像信号符号化装置におけるデータの読み出しと同様な動作によって読み出されて動き補償回路２９に送られ、また、（Ｎ−１）番目のフレーム画像の画像信号は、動き補償回路３０に送られる。これらの動き補償回路２９、３０には上記記録復号化回路２２で分離された動きベクトルが入力されており、この動きベクトルを用いて動き補償を行う。この動き補償回路２９、３０からの出力は加算器３１で加算平均され、さらに、加算器３２でフレームメモリ２６から読み出されたＮ番目のフレーム画像の画像信号との加算平均を求めた画像信号が、信号切換器３３の端子ａに出力される。この信号切換器３３は、記録復号化回路２２からのＢ／Ｉセレクト信号によって端子ａ側に切り換えられており、この端子ａを介して信号出力端子３４から出力される。
【００５４】
尚、上述した実施例においては、バースト長を８に設定しているが、このバースト長は８に限定されるものではない。
【００５５】
また、カラムアドレスの切換クロック数は２に限定されず、例えば４であってもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明に係る画像信号符号化装置は、記憶手段のバースト長を固定し、同一ロウアドレス上に複数種類の画像信号をカラムアドレスを異ならせて記憶させ、アクティブコマンドで上記ロウアドレスを指定した状態で、リードコマンドを複数出力して複数のカラムアドレスを順次切り換え指定するメモリ制御手段を有することにより、動き補償用のデータを読み出す際に、より少ないバースト転送量で行うことが可能となり、データバスの使用効率を向上させることができる。
【００５７】
また、本発明に係る画像信号復号化装置は、記憶手段のバースト長を固定し、同一ロウアドレス上に複数種類の画像信号をカラムアドレスを異ならせて記憶させ、アクティブコマンドで上記ロウアドレスを指定した状態で、リードコマンドを複数出力して、複数のカラムアドレスを順次切り換え指定するメモリ制御手段を有することにより、動き補償用のデータを読み出す際に、より少ないバースト転送量で行うことが可能となり、データバスの使用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像信号符号化装置の概略的な構成図である。
【図２】データの読み出しタイミングを示す図である。
【図３】マクロブロックのデータの読み出し量を示す図である。
【図４】本発明に係る画像信号復号化装置の概略的な構成図である。
【図５】ＳＤＲＡＭのランダムロウリード時のタイミングを示す図である。
【図６】ＣＡＳレイテンシを説明するための図である。
【図７】マクロブロックを示す図である。
【図８】同一のロウアドレス上のデータを示す図である。
【図９】従来のマクロブロックのデータ読み出し量を示す図である。
【符号の説明】
３、４  フレームメモリ
５  メモリ制御回路
６  動きベクトル検出回路
７、８  動き補償回路
９  加算器
１０  減算器
１１  信号切換器
１２  ＤＣＴ回路
１３  量子化回路
１４  可変長符号化回路
１５  記録符号化回路
１６  記録ユニット
２１  再生ユニット
２２  記録復号化回路
２３  可変長復号化回路
２４  逆量子化回路
２５  ＩＤＣＴ回路
２６、２７  フレームメモリ
２８  メモリ制御回路
２９、３０  動き補償回路
３１、３２  加算器
３３  信号切換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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