(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された水平方向ｈ個、垂直方向ｖ個の画素信号列からなる映像信号を、水平方向ｈ´（ｈ＞ｈ´）個、垂直方向ｖ個の画素信号列からなる映像信号に間引くことによって画素の縦横比変換を行い、圧縮符号化する符号化装置であって、
水平方向ｈ個、垂直方向ｖ個の画素信号列から成る映像信号の入力画素信号列に対して水平方向の周波数帯域を制限する帯域制限手段と、
上記帯域制限手段より得られる画素信号列から水平方向に所定数の画素を間引いて画素数をｈ´（ｈ＞ｈ´）個に削減する間引手段と、
上記間引手段から得られるｈ´個の画素信号列に前記所定数の画素を冗長信号として付加して再びｈ×ｖ個の画素信号列に変換する挿入手段と、
上記挿入手段から得られる画素信号列をデータ量が一定の範囲に収まるように圧縮符号化する圧縮手段とを備えたことを特徴とする符号化装置。
【請求項２】
上記挿入手段から得られる画素信号列と上記入力画素信号列とのいずれか一方を選択して上記圧縮手段に与える切替手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の符号化装置。
【請求項３】
上記帯域制限手段が、上記間引手段によって失われうる高域成分を除去することを特徴とする請求項１に記載の符号化装置。
【請求項４】
上記ｈが７２０、上記ｖが４８０、上記ｈ´が６４０であることを特徴とする請求項１に記載の符号化装置。
【請求項５】
入力された水平方向ｈ個、垂直方向ｖ個の画素信号列からなる映像信号に対し、水平方向に所定数の画素を間引いて画素数をｈ´（ｈ＞ｈ´）個に削減して画素の縦横比変換を行った後、前記所定数の画素を冗長信号として付加して再びｈ×ｖ個の画素信号列からなる映像信号に変換し圧縮符号化した映像信号を復号する復号化装置であって、
前記圧縮符号化された映像信号を水平方向ｈ個、垂直方向ｖ個の画素信号列から成る映像信号に伸長する伸長手段と、
上記伸長手段より得られる水平方向ｈ個、垂直方向ｖ個の画素信号列から前記冗長信号として水平方向に付加された前記所定数の画素を間引くことによって水平方向ｈ´個、垂直方向ｖ個の画素信号列に変換して出力する間引手段とを備えたことを特徴とする復号化装置。
【請求項６】
上記間引手段の出力と上記伸長手段の出力とのいずれか一方を選択し出力する切替手段を設けたことを特徴とする請求項５に記載の復号化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像信号等の圧縮および伸長に用いられる符号化装置及び復号化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ディジタル信号処理技術の進歩により動画像や静止画像などの大量のディジタル情報を高能率符号化して、小型磁気媒体への記録や通信媒体への伝達を行う映像機器の開発が進められている。また、各種媒体に記録あるいは伝送されたディジタル情報は、映像としてそのまま再生するだけでなく、コンピュータに取り込んで加工することによって、様々な用途への利用が期待されている。
【０００３】
また、従来の動画像や静止画像をディジタル信号処理する映像機器は、縦長の画素を用いて映像の解像度を高める工夫を行っている。例えば、多くのディジタル映像機器では、縦横比９：８の縦長の長方形の画素を縦４８０個、横７２０個に配列することにより、縦横比３：４の画像を構成するようにしている。
一方、コンピュータによる画像処理においては、従来より縦横比１：１の正方形状の画素を用いるのが一般的であり、この正方形状の画素を縦４８０個、横６４０個に配列することによって上記縦横比３：４の画像を構成していることが多い。
このように、映像機器とコンピュータとで映像を構成する画素の縦横比が異なるため、両者間でデータの交換を行う際には、多くの場合画像の縦横比を補正する処理が必要である。
【０００４】
図５は映像信号を圧縮／伸長し画像の縦横比を補正する従来の高能率符号化／復号化装置の構成例を示すブロック図である。図５において、縦横比９：８の画素が４８０×７２０個配列された映像信号が入力端子５０１から入力され、圧縮部５０２で圧縮符号化された後、記録媒体５０３に記録される。記録媒体５０３から再生された信号は伸長部５０４で伸長復号化された後、低域通過フィルタ５０５で帯域制限され、間引部５０６で水平方向に画素の間引きが行われる。この間引きにより、４８０×６４０個の縦横比１：１の映像信号となって出力端子５０７から出力される。尚、圧縮、伸長処理は、信号劣化を伴うが圧縮率の高い直交変換を一般に用いている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような従来の高能率符号化／復号化装置では、縦横比９：８の画素を縦４８０個、横７２０個配列することによって縦横比３：４の画像を表示する映像機器と、縦横比１：１の画素を縦４８０個、横６４０個配列して縦横比４：３の画像を表示するようなコンピュータ等の機器との間でデータの交換を行おうとすると、圧縮／伸長時に際し、帯域制限および間引きによる画素数変換時に画質が大きく劣化するため、高品位な画像をコンピュータに供給できないという欠点を持っていた。
すなわち、高能率符号化装置は、記録媒体や伝送媒体の容量制限によりデータ量が一定の範囲に収まるような圧縮方法を用いる必要がある。そのため、複雑な映像が供給された場合、圧縮／伸長処理の段階で画質の劣化が生じる。従来の高能率符号化／復号化装置では、前述したように圧縮／伸長処理により劣化した映像に対して画像の縦横比変換を行うため、さらに映像が劣化するという欠点を持っていた。
【０００６】
こうした背景において、本発明は、複数の媒体フォーマットに対応可能で、複数種の画素の縦横比に対応し、かつ、符号化／復号化時の劣化が少ない符号化装置及び復号化装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本願の第１の発明に係る符号化装置は、入力された水平方向ｈ個、垂直方向ｖ個の画素信号列からなる映像信号を、水平方向ｈ´（ｈ＞ｈ´）個、垂直方向ｖ個の画素信号列からなる映像信号に間引くことによって画素の縦横比変換を行い、圧縮符号化する符号化装置であって、水平方向ｈ個、垂直方向ｖ個の画素信号列から成る映像信号の入力画素信号列に対して水平方向の周波数帯域を制限する帯域制限手段と、上記帯域制限手段より得られる画素信号列から水平方向に所定数の画素を間引いて画素数をｈ´（ｈ＞ｈ´）個に削減する間引手段と、上記間引手段から得られるｈ´個の画素信号列に前記所定数の画素を冗長信号として付加して再びｈ×ｖ個の画素信号列に変換する挿入手段と、上記挿入手段から得られる画素信号列をデータ量が一定の範囲に収まるように圧縮符号化する圧縮手段とを備えたことを特徴とする符号化装置。
【０００８】
また、本願の第２の発明に係る復号化装置は、入力された水平方向ｈ個、垂直方向ｖ個の画素信号列からなる映像信号に対し、水平方向に所定数の画素を間引いて画素数をｈ´（ｈ＞ｈ´）個に削減して画素の縦横比変換を行った後、前記所定数の画素を冗長信号として付加して再びｈ×ｖ個の画素信号列からなる映像信号に変換し圧縮符号化した映像信号を復号する復号化装置であって、前記圧縮符号化された映像信号を水平方向ｈ個、垂直方向ｖ個の画素信号列から成る映像信号に伸長する伸長手段と、上記伸長手段より得られる水平方向ｈ個、垂直方向ｖ個の画素信号列から前記冗長信号として水平方向に付加された前記所定数の画素を間引くことによって水平方向ｈ´個、垂直方向ｖ個の画素信号列に変換して出力する間引手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
【作用】
第１の発明に係る符号化装置によれば、帯域制限手段および間引手段によって画像の縦横比を所望の比率に変換し、かつ挿入手段によって再び共通の信号列形式に変換した後、圧縮処理を行う。このように、圧縮前に画素の縦横比を変換することにより、不必要な情報が削除され、圧縮手段における画質の劣化が抑えられる。また、間引手段の後の挿入手段により共通の信号列形式に変換された信号列が圧縮手段へ供給されるため、圧縮手段および媒体フォーマットは画素の縦横比に依らず共通である。
【００１２】
また、第２の発明に係る復号化装置によれば、伸長手段の後に間引手段を有する構成としたことによって符号化時に予め画像の縦横比変換を行っているので、復号化時の間引手段による劣化は極めて小さい。また、媒体フォーマットは画素の縦横比に依らず共通であるため、伸長手段も画素の縦横比に依存しない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明による高能率符号化装置の構成例を示すブロック図である。本実施の形態では、縦横比９：８の画素が縦４８０個、横７２０個に配列されて成る映像信号が、１３．５ＭＨｚの周波数で入力端子１０１から入力されるものとしている。入力端子１０１に供給された信号列は、帯域制限手段としてのＬＰＦ（低域通過フィルタ）１０２において周波数帯域を制限された後、間引部１０３に供給される。本実施の形態においては、上記帯域制限手段は、１２ＭＨｚ以下の周波数のみを通す低域通過フィルタである。間引部１０３はＬＰＦ１０２から供給される信号列から、水平に並ぶ９個の画素信号毎に１個の画素信号を間引いて、挿入部１０４に供給する。この間引き処理された時点で、映像信号は縦４８０個、横６４０個の画素で構成されている。すなわち、コンピュータなどで扱う上で適した信号列となっている。挿入部１０４は、間引部１０３から供給される信号列に対して水平に並ぶ８個の画素信号毎に１個の画素信号を挿入した後、切替スイッチ１０５に供給する。上記挿入される画素信号は、その直前の信号と同じものを繰り返すものとする。挿入部１０４によって、従来の映像信号と同じ縦４８０個、横７２０個の画素から成る映像信号が構成される。この変換により、従来と同じ媒体フォーマットがそのまま利用可能となる。
【００１７】
スイッチ１０５は、本装置による高能率符号化の用途に応じて、挿入部１０４から出力される信号列と、入力端子１０１に供給される信号列とのいずれか一方を選択して圧縮部１０６に供給する。例えば、コンピュータ等により画素の縦横比１：１の映像信号を要する用途においては、切替スイッチ１０５は挿入部１０５から出力される信号列を選択し、また、多くの映像機器のために画素の縦横比９：８の映像信号を要する用途においては、入力端子１０１に供給される信号列を選択する。圧縮部１０６は、切替スイッチ１０５から供給される信号列のデータ量を圧縮し、出力端子１０７に出力する。
【００１８】
図２は圧縮部１０６を示すブロック図である。図２において、離散コサイン変換部２０１は、供給される信号列を直交変換し、量子化部２０２に供給する。該量子化部２０２は供給される信号列を量子化し、可変長符号化部２０３に供給する。該可変長符号化２０３は、供給される信号列の全データ量が一定の範囲に収まるように可変長符号を割り当てて出力する。
【００１９】
次に、本発明による高能率復号化装置について説明する。図３は本発明による高能率復号化装置の構成例を示すブロック図である。図３において入力端子３０１には、上述の高能率符号化装置によって高能率符号化された信号列が供給されるものとする。伸長部３０２は、入力端子３０１に供給される信号列を縦４８０個、横７２０個の映像信号に伸長し、間引部３０３に供給する。
【００２０】
図４は伸長部３０２を示すブロック図である。図４において可変長復号化部４０１は、供給される信号列を可変長復号し、逆量子化部に４０２に供給する。逆量子化部４０２は、供給される信号列を逆量子化し、逆離散コサイン変換部４０３に供給する。該逆離散コサイン変換４０３は、供給される信号列を直交変換し出力する。間引部３０３は、供給された信号列から水平に並ぶ９個の画素信号毎に１個の画素信号を間引き、切替スイッチ３０４に供給する。切替スイッチ３０４は、入力端子３０１に入力される高能率符号化の用途に応じて、間引部３０３から供給される信号列と、伸長部３０２から供給される信号列とのいずれか一方を選択して出力端子３０５から出力する。例えば、コンピュータ等により、画素の縦横比１：１の映像信号を要する用途においては、切替スイッチ３０４は間引部３０３から出力される信号列を選択し、また、多くの映像機器のために画素の縦横比９：８の映像信号を要する用途においては、切替スイッチ３０４は伸長部３０２に供給される信号列を選択する。
【００２１】
尚、上記実施の形態では、切替スイッチ３０４により伸長部３０２の出力信号と間引部３０３の出力信号とを選択しているが、切替スイッチ３０４を削除して並列に出力するようにしてもよい。この構成により、同時に様々な周辺機器への出力が可能となる。
【００２２】
高能率符号化装置は、記録媒体や伝送媒体の容量制限によりデータ量が一定の範囲に収まるような圧縮方法を用いる必要がある。そのため、複雑な映像が供給された場合、圧縮／伸長処理の段階で画質の劣化が生じる。従来の高能率符号化／復号化装置では、前述したように圧縮／伸長処理により劣化した映像に対して画像の縦横比変換を行なうため、さらに映像が劣化していた。本発明による高能率符号化装置では、圧縮処理前に画像の縦横比変換行ない、前もってデータ量の増減に関する処理を行うことにより、圧縮／伸長処理による劣化を減少させている。また、この高能率符号化装置では、画像の縦横比変換がなされた信号列に冗長信号を挿入し、入力信号列と同一の形式に再変換しているため、従来と共通の圧縮／伸長部および共通の媒体フォーマットを利用できる。また、本発明による高能率復号化装置は、間引部３０３によって、容易に目的の画像の縦横比の変換ができ、この時に生じる画質劣化は非常に少ない。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、共通の媒体フォーマットを用いながら、複数種の画素の縦横比に対応し、かつ、符号化／復号化時の劣化が少ない高能率符号化／復号化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による高能率符号化装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態による高能率符号化装置における圧縮部の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態による高能率復号化装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態による高能率復号化装置における伸長部の構成例を示すブロック図である。
【図５】従来の高能率符号化／復号化装置の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１  入力端子
１０２  低域通過フィルタ
１０３  間引部
１０４  挿入部
１０６  切替スイッチ
１０７  圧縮部
１０５  出力端子
３０１  入力端子
３０２  伸長部
３０３  間引部
３０４  切替スイッチ
３０５  出力端子
【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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