(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号のビットストリーム上のエラーを隠ぺいするエラー隠ぺい装置であって、
映像フレームは同一大きさを有する複数のブロックに分けられ、各ブロックの映像信号はビット数が互いに異なるビットストリームに符号化され、ブロック単位に加算されたパリティビットに基づいて該ビットストリーム内のエラーを隠ぺいすることを特徴とし、
前記ビット数に基づいて、前記各ブロックに対応するビットストリームを順に検出するビットストリーム検出手段と、
各ビットストリームに加算されたパリティビットをチェックして、前記各ビットストリームが１つまたは複数のエラーを有するエラービットストリームであるか否かを表す切換え信号を発生するエラー検出手段と、
前記切換え信号に基づいて、前記各ビットストリームまたは前記各ビットストリームに対する近接ビットストリームを、前記エラービットストリームに空間的に隣接する参照ビットストリームに対する近接度に基づいて生成される最適のビットストリームとして選択する隠ぺい手段と、
前記最適のビットストリームを復号化して、ブロック単位に復号化データを発生する復号化手段とを含むことを特徴とするエラー隠ぺい装置。
【請求項２】
前記隠ぺい手段が、
各々が前記エラービットストリームの代わり使用可能な複数の候補ビットストリームを発生する候補ビットストリーム発生器と、
各々が前記エラービットストリームに隣接し、エラーがないかまたは既にエラーが隠ぺいされた、複数の参照ビットストリームを検出する隣接ブロック検出回路と、
前記候補ビットストリームと前記参照ビットストリームとの間の近接度に基づいて、前記候補ビットストリームのうちで前記近接ビットストリームを決定する近接ビットストリーム決定回路とを有することを特徴とする請求項１に記載のエラー隠ぺい装置。
【請求項３】
前記各候補ビットストリームが、前記エラービットストリームと１ビット異なることを特徴とする請求項２に記載のエラー隠ぺい装置。
【請求項４】
前記候補ビットストリームが、前記参照ビットストリームに基づいて決定されることを特徴とする請求項２に記載のエラー隠ぺい装置。
【請求項５】
前記近接ビットストリーム決定回路が、
前記各候補ビットストリームを復号化して、前記各候補ビットストリームに対する変換係数を求める候補ビットストリーム復号化器と、
前記各参照ビットストリームを復号化して、前記各参照ビットストリームに対する変換係数を求める参照ビットストリーム復号化器と、
前記各候補ビットストリームに対する変換係数と前記各参照ビットストリームに対する変換係数との間の各近接度を順に計算する近接度計算器と、
前記各近接度を互いに比較して、最小の近接度を選択する比較器と、
前記エラービットストリームを前記最小の近接度に対応する候補ビットストリームに置換する置換器とを有することを特徴とする請求項２に記載のエラー隠ぺい装置。
【請求項６】
CjCANが前記各候補ビットストリームの第ｊ目の変換係数、CjREFが前記各参照ビットストリームの第ｊ目の変換係数を各々表し、Wjが前記第ｊ目の変換係数に依存する重み関数であり、Ｎが変換係数の総数である時、前記各候補ビットストリーム及び前記各参照ビットストリームに対する近接度ΕREFが、
【数１】
0004004597.tif 000005
のように計算されることを特徴とする請求項５に記載のエラー隠ぺい装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビットストリーム内のエラーを隠ぺいするエラー隠ぺい装置に関し、特に、ビット反転技法を用いて、ブロックベースの映像信号符号化器から伝送されたビットストリーム内のビットエラーを隠ぺいし得るエラー隠ぺい装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、テレビ電話、電子会議及び高精細度テレビシステムのようなディジタルテレビシステムにおいて、映像フレーム信号のビデオライン信号は「画素」と呼ばれる一連のディジタルデータからなっており、各映像フレーム信号を表現するのには大量のディジタルデータを要する。しかしながら、通常の伝送チャネル上の利用可能な周波数帯域幅は制限されているので、そのチャネルを通じて大量のディジタルデータを伝送するためには、特に、テレビ電話及び電子会議のような低ビットレートの映像信号符号化システムの場合、様々なデータ圧縮技法を用いて伝送すべきデータの量を圧縮するか減らさなければならない。
【０００３】
多様なビデオ信号圧縮技法のうち、時間的、空間的ビデオ信号圧縮技法と統計的符号化技法とを組み合せた、いわゆるハイブリッド符号化技法が最も効果的なものとして知られている。
【０００４】
殆どのハイブリッド符号化技法は直交変換、変換係数の量子化及び可変長符号化技法(ＶＬＣ)を採用する。直交変換技法は内在する空間的冗長度を減らすかまたは除去することで、ディジタル映像データよりなるブロックを変換係数の組に変換するに用いられる。詳述すると、離散的コサイン変換（ＤＣＴ）等のような直交変換技法において、映像データは同一大きさを有する複数の非重複ブロック、多重化と８×８画素よりなるブロックに分けられ、各ブロックは空間領域から周波数領域に変換される。
【０００５】
量子化及び可変長符号化を用いて変換係数データを処理することによって、伝送すべきデータの量を効果的に圧縮し得る。その後、符号化映像信号は伝送チャネルを通じて復号化器に送り出される。
【０００６】
しかしながら、伝送過程の際にエラーが発生し易いので、そのようなエラーを減らすか除去するためには、通常、多様なエラー制御符号化方法を用いて符号化映像信号に対してチャネル符号化が行われてきた。通常のエラー制御符号化方法において、ソースコードの各所定の組に附加ビットが加えられて、復号化プロセスの際に生じたエラーを検出、隠ぺいする。画素データよりなるブロック内のエラーを隠ぺいまたは推定して、伝送過程の際に発生し得る画質の低下を補償する、ＰＯＣＳ（Projections onto Convex Sets）方法のような多様なエラー隠ぺい技法が提案されてきた。しかしながら、そのような従来のエラー隠ぺい装置は与えられた映像信号の特性を充分に考慮しないという欠点がある。
【０００７】
さらに、フレームがブロック単位に符号化されるので、受信端でブロックの境界線が現れる現象（ブロッキング効果）が発生する。このようなブロッキング効果はブロックに対してより粗く量子化が行われるので、量子化幅の大きさが一層大きくなることによって、即ち、係数の発生頻度が高いことによって、激しく現れ得る。従って、任意のブロックがその隣接ブロックよりずっと明るいか、または暗く現われたり、イントラブロックＤＣ係数に対して大きい幅を有する一定な量子化ステップ大きさが用いられる場合、任意のブロックと隣接ブロックとの間の強さの差がはっきりと現れることになる。その結果、ブロッキング効果がより激しく生じ、映像の画質もより一層低下する。また、動き補償フレーム予測にてインタ符号化する場合でも、ブロッキング効果は低減することなく同様に現れる。
【０００８】
従って、伝送チャネル環境等によって発生される１つまたは複数のビットエラーが複数のビットストリームで表現されたビデオ信号で検出された場合、エラーの検出された任意のビットストリームに隣接するビットストリームを考慮して、ビットエラーを訂正するかまたは隠ぺいする必要がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の主な目的は、任意のビットストリームに隣接するビットストリームに基づいて、ビット反転技法を用いて、ブロックベースの映像信号符号化器から伝送されたビットストリーム内のエラーを隠ぺいし得るエラー隠ぺい装置に関する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、映像信号のピットストリーム上のエラーを隠ぺいするエラー隠ぺい装置であって、
映像フレームは同一大きさを有する複数のブロックに分けられ、各ブロックの映像信号はビット数が互いに異なるビットストリームに符号化され、ブロック単位に加算されたパリティビットに基づいて該ビットストリーム内のエラーを隠ぺいすることを特徴とし、
前記ビット数に基づいて、前記各ブロックに対応するビットストリームを順に検出するビットストリーム検出手段と、
各ビットストリームに加算されたパリティビットをチェックして、前記各ビットストリームが１つまたは複数のエラーを有するエラービットストリームであるか否かを表す切換え信号を発生するエラー検出手段と、
前記切換え信号に基づいて、前記各ビットストリームまたは前記各ビットストリームに対する近接ビットストリームを、前記エラービットストリームに空間的に隣接する参照ビットストリームに対する近接度に基づいて生成される最適のビットストリームとして選択する隠ぺい手段と、
前記最適のビットストリームを復号化して、ブロック単位に復号化データを発生する復号化手段とを含むことを特徴とするエラー隠ぺい装置が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施例について図面を参照しながらより詳しく説明する。
【００１２】
図１を参照すると、一連のビット(即ち、ビットエラー)で表現されたビデオ映像フレームの映像信号内に１つまたは複数のエラーを検出、隠ぺいする本発明のエラー隠ぺい装置１００のブロック図が示されている。ここで、ビデオ映像フレームは、その幅及び高さが８×８画素または１６×１６画素よりなる同一大きさの複数のブロックに分けられて処理される。
【００１３】
伝送チャネルを通じて伝送されたビットストリームは、エラー検出部５００及びスイッチ６００に入力される。このビットストリームはブロック単位にパリティビットのみならずビデオ信号も有する。エラー検出部５００は各ブロックに対するビットストリームを順に受信し、各ブロックに対応する各ビットストリームがパリティチェックによって１つまたは複数のエラービットを有するか否かを検出して、各ブロックに対するエラー検出結果をスイッチ６００に供給する。
【００１４】
ブロックに対するビットストリームにエラーが検出された場合には、スイッチ６００は該ブロックに対するビットストリームを候補ビットストリーム発生器７１０及び隣接ブロック検出部７２０に供給し、そうでない場合には、バッファ８００に直接供給する。
【００１５】
ブロックに対するビットストリームにエラーが存在する場合、該当ビットストリームはエラービットストリーム、該当ブロックはエラーブロックと各々称され、この場合、候補ビットストリーム発生器７１０はエラービットストリームのうちの何れか１つのビットを逆転させた複数の候補ビットストリームを発生する。即ち、各候補ビットストリームとエラービットストリームとは１ビットだけ異なるものとなり、各候補ビットストリームは２ビットだけ互いに異なることになる。例えば、エラービットストリーム“01011001”に１ビットのエラーがある場合、８個の候補ビットストリームが以下の通り発生される。
【００１６】
【数２】
0004004597.tif 000002
【００１７】
全ての候補ビットストリームは、候補ビットストリーム単位にラインＬ２０を介して近接ビットストリーム決定部７３０に順に供給する。
【００１８】
本発明の他の例によれば、エラービットストリームが２つ以上のビットエラーを有する場合、エラービットストリームの参照ビットストリームを考慮して候補ビットストリームが発生され得る。例えば、エラーブロックの左上側、左下側、右上側、右下側に位置する4個のビットストリームが、候補ビットストリームとして決定され得る。本発明の他の好適実施例として、平均ビットストリーム及びゼロビットストリームが4個のビットストリームに加えられて６個の候補ビットストリームが構成されてもよい。ここで、平均ビットストリームは4個のビットストリームに対する平均を表し、ゼロビットストリームの全てのビットは「０」である。参照ビットストリームを用いて決定された候補ビットストリームは、インタ符号化された現ブロックの動きベクトル内の複数のエラーを隠ぺいするために効果的に用いられる。かくして、ブロッキング効果を減らすか除去することができる。
【００１９】
一方、隣接ブロック検出部７２０は位置データに基づいて、エラーブロックの隣接ブロックを決定し、バッファ８００から隣接ブロックのビットストリームを取り出す。この隣接ブロックはエラーブロックに対して予め決められた位置関係を有する。例えば、エラーブロックの上側及び左側コーナーに位置する２個のブロックが、左側ブロック及び上側ブロックとなる隣接ブロックとして決定される。本発明の他の例によれば、例えば、エラーブロックの上側、左側及び左上側に位置したブロックの組が隣接ブロックとして決定されてもよい。隣接ブロックのビットストリームは、近接ビットストリーム決定部７３０に、エラーブロックのエラービットストリームに対する参照ビットストリームとして供給される。
【００２０】
参照ビットストリームに応じて、近接ビットストリーム決定部７３０はエラービットストリームの近接ビットストリームを決定し、該ビットストリームをバッファ８００に供給する。この近接ビットストリームは候補ビットストリームと参照ビットストリームとの間の近接度に基づいて、候補ビットストリームのなかから選択される。
【００２１】
図２を参照すると、図１中の近接ビットストリーム決定部７３０の詳細なブロック図が示されている。ここで、全ての候補ビットストリームはラインＬ２０を介して統計的復号化器２１０に順に供給され、隣接ブロックの全ての参照ビットストリームはラインＬ３０を介して統計的復号化器２３０に順に供給される。
【００２２】
まず、統計的復号化器２１０において、各候補ビットストリームは、例えば可変長復号化（ＶＬＤ）技法によって復号化されて、統計的復号化データを発生する。その後、逆量子化部２２０は統計的復号化データに対して逆量子化を行って、各々候補ビットストリームに対応する変換係数の組を候補変換係数の組として近接度計算部２５０に供給する。
【００２３】
一方、統計的復号化器２３０は隣接ブロックの参照ビットストリームに対して統計的に復号化して統計的復号化データを発生し、逆量子化部２４０は統計的復号化データに対して逆量子化を行って、各参照ビットストリームに対応する変換係数の組を参照変換係数の組として近接度計算部２５０に供給する。
【００２４】
近接度計算部２５０は、空間領域でない周波数領域で各候補ビットストリームに対して近接度を計算して、該当近接度を近接ビットストリーム置換部２６０に供給する。即ち、各候補ビットストリームに対する近接度は、各候補ビットストリームの候補変換係数の組と全ての参照ビットストリームの参照変換係数の組とに基づいて計算される。上側ブロックの上部ビットストリーム及び左側ブロックの左側ビットストリームが参照ビットストリームとして選択される場合、各候補ビットストリームの近接度ΕTOTALは次のように定義される。
【００２５】
【数３】
0004004597.tif 000003
【００２６】
ここで、上側近接度ΕＵは、上側ブロックにおける各候補変換係数の組と参照変換係数の組との間の近接度、左側近接度ΕＬは左側ブロックにおける各候補変換係数の組と参照変換係数の組との間の近接度を各々表す。各候補ビットストリームの上側近接度ΕＵ及び左側近接度ΕＬは、次のように計算される。
【００２７】
【数４】
0004004597.tif 000004
【００２８】
ここで、CjCANは各候補ビットストリームの第ｊ番目の変換係数、CjＵは上側ビットストリームの第ｊ番目の変換係数、CjLは左側ビットストリームの第ｊ番目の変換係数を各々表し、Wjは第ｊ番目の変換係数に依存する重み関数であり、Ｎは変換係数の総数である。
【００２９】
近接ビットストリーム置換部２６０は全ての近接度を互いに比較して、近接度計算部２５０からの全ての候補ビットストリームにおける近接度のうち最小値を選択すると共に、エラービットストリームを近接ビットストリームで置換し、該当近接ビットストリームを図１中のバッファ８００にラインＬ４０を介して供給する。ここで、近接ビットストリームは、図１中の候補ビットストリーム発生器７１０からラインＬ２０を介して入力された全ての候補ビットストリームのうち、最小の近接度に対応する候補ビットストリームを表す。
【００３０】
図１を再び参照すると、バッファ８００はその位置データに基づいて、各ブロックに対する最適のビットストリームを格納すると共に、該最適のビットストリームをデコーダ９００に供給する。この最適のビットストリームはスイッチ６００からのビットストリーム自体、または近接ビットストリーム決定部７３０からの近接ビットストリームのうちの１つである。
【００３１】
デコーダ９００は例えば、ＶＬＤ、逆量子化及び逆離散的コサイン変換等の通常の復号化技法を用いて、受け取った最適のビットストリームを復号化して、各ブロックに対する復号化データを発生する。
【００３２】
上記において、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。
【００３３】
【発明の効果】
従って、本発明によれば、任意のビットストリームに隣接するビットストリームを用いて、伝送されたビットストリーム内のエラーを容易に隠ぺいすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるエラー隠ぺい装置のブロック図である。
【図２】図１中の近接ビットストリーム決定部の詳細なブロック図である。
【符号の説明】
１００  エラー隠ぺい装置
２１０、２３０  統計的復号化器
２２０、２４０  逆量子化部
２５０  近接度計算部
２６０  近接ビットストリーム置換部
５００  エラー検出部
６００  スイッチ
７１０  候補ビットストリーム発生器
７２０  隣接ブロック検出部
７３０  近接ビットストリーム決定部
８００  バッファ
９００  デコーダ
【図１】
0004004597.tif 000006
【図２】
0004004597.tif 000007