JP2000286716A - データ符号化装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＭＰＥＧエンコーダにおいて、付加された冗
長データを確実に除去し、転送レートの低下を防ぐ。 【解決手段】 画像データはＤＣＴ部１０、量子化部１
２、ＶＬＣ部１４で順次圧縮符号化される。冗長データ
付加部１６では、データのまとまりの境界に冗長データ
を付加してデータ量を調整するが、付加した冗長データ
の位置及びサイズをエスケープデータとしてデータスト
リーム中に埋め込む。ビット幅変換及び冗長データ除去
部２０では、このエスケープデータに基づいて付加され
た冗長データを除去して出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はデータ符号化装置及
び方法、特にＭＰＥＧなどのデータストリーム中に存在
する冗長データ除去に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＭＰＥＧエンコーダなどにお
いては画像データや音声データなどをストリームに変換
して出力している。データストリームは圧縮・符号化さ
れたデータの列であり、先頭から順番に処理されてい
く。そして、ノイズなどによりストリームの一部が失わ
れた場合にその後の処理ができなくなることに鑑み、画
像の先頭などにはエスケープパターンというデータ列を
用意し、ストリームを区別してここから新しいストリー
ムが始まることを明示している。

【０００３】一方、１つのストリーム中においても、１
フレーム毎、１スライス毎のようにいくつかのデータの
まとまりが存在する。エンコーダにおいては、画像入力
処理、圧縮処理、データ出力処理などの各処理ステージ
をパイプライン的に順次処理することが望ましいが、各
処理ステージではまとまりの先頭がそろっている必要が
ある。すなわち、通常、各処理では基本的に８ビットを
処理単位としている（１クロック毎に８ビットを入力し
て処理し、８ビットを出力する）が、演算速度の問題か
ら一部の処理ステージでは並列化を行い、例えば４８ビ
ット単位で処理しているので、データのまとまりもこの
処理単位に収まる必要がある（つまり、データのまとま
りが４８の倍数である必要がある）。

【０００４】ところが、１ストリーム中の各まとまりの
データ量は任意であるため、必ずしも処理単位に収まる
とは限らず、例えばある処理ステージの処理単位が４８
ビットであるにもかかわらず、まとまりのデータ量の境
界が４５ビット、あるいは４６ビットしか存在しない場
合も生ずる。

【０００５】一方、ＭＰＥＧ規格においては、フレーム
やスライス単位のストリームの後に、いくつかの０を冗
長データとして挿入することを許容している。

【０００６】そこで、従来より、データが存在せず不足
している箇所に冗長データとして０を付加することで、
処理単位に収めるようにしている。例えば、処理単位が
４８ビットの場合で、データのまとまりの境界が４６ビ
ットしかない場合には、不足の２ビットに０を付加する
ことで４８ビットとする如くである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにして付加されたデータはあくまで不要なデータであ
るので、冗長データを付加する前に比べるとデータ量が
増加し、通信帯域に限りのあるシステムにおいては、性
能低下を招くことになる。

【０００８】もちろん、冗長データを付加した後に冗長
データを取り除くべく、冗長データを付加した個数に関
する情報を別の信号線を用いて後段の処理ステージに供
給する構成も考えられるが、新たな信号線を設けなけれ
ばならず、ハードウエア構成が複雑化する問題が生ず
る。

【０００９】本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑
みなされたものであり、その目的は徒にハードウエア構
成を複雑化することなく、付加された冗長データを確実
に除去して転送レートの低下を防止することができる装
置及び方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、データストリーム中の空き部分に冗長デ
ータを付加するデータ符号化装置において、前記冗長デ
ータを付加した位置とサイズを示すデータを前記データ
ストリーム中に付加する付加手段と、前記付加手段で付
加されたデータに基づいて前記冗長データを除去する除
去手段とを有することを特徴とする。冗長データに関す
る情報（位置とサイズ）を別の信号線で供給するのでは
なく、データストリーム中に付加することで、ハードウ
ェア構成を複雑化することなく冗長データを除去するこ
とができる。

【００１１】ここで、前記冗長データを付加した位置を
示すデータは、前記データストリームには存在しないデ
ータ列、いわゆるエスケープパターンで構成されること
が好適である。これにより、本来のデータと区別してこ
のデータを容易に認識することができる。前記冗長デー
タを付加した位置とサイズを示すデータは、例えば前記
冗長データの直後に付加するのが好適である。

【００１２】また、本発明は、データストリーム中の空
き部分に冗長データを付加するデータ符号化方法におい
て、前記冗長データが付加された位置とサイズを示すデ
ータを前記データストリームの所定位置に付加するステ
ップと、前記データストリームを多ビット幅データから
少ビット幅データに変換して出力する際に、前記冗長デ
ータが付加された位置とサイズを示すデータに基づいて
冗長データを除去するステップとを有することを特徴と
する。多ビット幅データから少ビット幅データに変換す
る際に冗長データの位置及びサイズを示すデータに基づ
いて冗長データを除去して出力することで、冗長データ
によるデータ転送レート低下を防止することができる。

【００１３】なお、本発明のデータストリームは任意で
あるが、例えばＭＰＥＧデータストリームに適用するこ
とが好適である。これにより、ＭＰＥＧエンコーダのデ
ータ転送レートを向上させることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、ＭＰＥＧを例にとり説明する。

【００１５】図１には、本実施形態におけるＭＰＥＧエ
ンコーダの構成ブロック図が示されている。このＭＰＥ
Ｇエンコーダは、ＤＣＴ部１０、量子化部１２、ＶＬＣ
部１４、冗長データ付加部１６、バッファ１８、ビット
幅変換及び冗長データ除去部２０を含んで構成される。
ＤＣＴ部１０、量子化部１２、ＶＬＣ部１４は従来のＭ
ＰＥＧエンコーダと同一の構成であり、基本的に８ビッ
トを処理単位としてデータを処理する。

【００１６】ＤＣＴ部１０は、入力された２次元画像デ
ータに対し、２次元離散コサイン変換（ＤＣＴ）を行
う。ＤＣＴは、８×８画素を単位とするマクロブロック
毎に行われる。ＤＣＴ演算は公知なのでその詳細は省略
する。ＤＣＴ変換された画像データは、量子化部１２に
供給される。

【００１７】量子化部１２は、ＤＣＴ変換係数全体をあ
る値で除算することにより小さな値に変換する、いわゆ
る量子化を行う。量子化されたＤＣＴ係数（量子化ＤＣ
Ｔ係数）は、ＶＬＣ部１４に供給される。

【００１８】ＶＬＣ部１４は、量子化ＤＣＴ係数の０の
個数（ラン）と非０の量子化ＤＣＴ係数の値をまとめて
２次元可変長符号化するものであり、所定の符号化テー
ブルに基づいて可変長符号化する。なお、ＶＬＣ部１４
では、非０係数を効率よく符号化するため、８×８画素
のマクロブロックにおいて左上からジグザグに走査して
量子化ＤＣＴ係数を並び替えた後に可変長符号化する。
可変長符号化された量子化ＤＣＴ係数は、冗長データ付
加部１６に供給される。

【００１９】一方、ＶＬＣ部１４の後段の処理ステージ
においては、演算の高速化を図るべく、並列処理（例え
ば２４ビットあるいは４８ビット）が行われる。この並
列処理の際に、データのまとまり量を調整する必要が生
じる。

【００２０】冗長データ付加部１６では、従来と同様に
データのまとまりごとにその境界が処理の基本単位に一
致するように冗長データである０を付加するが（処理単
位が４８ビットの場合で、ストリーム中のまとまりの境
界が４５ビットしかない場合には０を３ビット分付加し
て合計４８ビットとする）、本実施形態においては、冗
長データを付加するのみならず、さらに冗長データを付
加した位置及びサイズを示すデータもデータストリーム
中に併せて付加する。冗長データ付加部１６の構成及び
機能については後述する。

【００２１】バッファ１８は、冗長データ付加部１６で
冗長データを付加されたデータストリームを一時記憶す
る。

【００２２】ビット幅変換及び冗長データ除去部２０
は、多ビット幅のデータストリームを少ビット幅のデー
タストリームに変換するとともに、冗長データ付加部１
６で付加された冗長データ０をエスケープデータに基づ
いて除去する。付加された冗長データを除去すること
で、転送レートの低下を防ぎ、ＭＰＥＧシステムの性能
を維持することができる。

【００２３】なお、図ではＤＣＴ部１０、量子化部１
２、ＶＬＣ部１４、冗長データ付加部１６は単一である
が、これらを複数設けて並列処理することもできる。ま
た、バッファ１８も第１バッファと第２バッファに分
け、第１バッファを複数の冗長データ付加部１６のそれ
ぞれに対応させて複数設け、第２バッファでこれらのデ
ータをまとめることもできる。

【００２４】図２には、図１における冗長データ付加部
１６の構成ブロック図が示されている。冗長データ付加
部１６は、挿入部１６ａ、生成部１６ｂ及びエスケープ
（ＥＳＣＰ）挿入部１６ｃを含んで構成されている。

【００２５】挿入部１６ａは、従来と同様にデータスト
リーム中のデータのまとまりが処理単位に収まるように
冗長データの０を付加するものであり、処理単位が４８
ビットの場合にはデータのまとまりが４８の倍数になる
ように冗長データを付加する。冗長データが付加された
データストリームはエスケープ（ＥＳＣＰ）挿入部１６
ｃに供給される。また、挿入部１６ａにおいていくつの
冗長データを付加したか、すなわち付加した冗長データ
の個数に関するデータが生成部１６ｂに供給される。

【００２６】例えば、データのまとまりの境界が４５ビ
ットである場合には、付加する冗長ビット０の個数は３
個であるので、「３」というデータが供給される。

【００２７】生成部１６ｂでは、冗長データを付加した
位置とサイズを示すデータを生成し、ＥＳＣＰ挿入部１
６ｃに供給する。冗長データを付加した位置を示すデー
タとしては、データストリーム中の真のデータ列には存
在しないデータ列（エスケープ）を冗長ビットに対して
所定位置、具体的には冗長ビットの直後に挿入すること
が望ましく、このようなデータ列の一例として「００
００ ０１ Ｂ２」がある。エスケープの存在位置が、冗
長データの位置（エスケープの直前に冗長データが存在
するということ）を示すことになる。

【００２８】ＥＳＣＰ挿入部１６ｃでは、生成部１６ｂ
から供給されたエスケープデータ（エスケープ＋サイ
ズ）を挿入部１６ａから供給されたデータストリームに
付加して出力する。具体的には、冗長データである０が
付加された直後にエスケープとサイズを付加する。この
場合、エスケープとサイズの総ビット数も処理単位の倍
数となるように決めておくのは言うまでもない。具体的
には、処理単位が２４ビットである場合には、エスケー
プパターンを１６ビットで表し、サイズデータを８ビッ
トで表すなどである。

【００２９】図３には、冗長データ付加部１６で付加さ
れる冗長データ及びエスケープデータが模式的に示され
ている。図３（ａ）は挿入部１６ａに供給されるデータ
ストリームの一例であり、処理単位が４８ビットの場合
である。図において、データの各集まりには、それぞれ
番号０、１、２、３、４、５が付されている。番号０で
示されるデータのまとまりに着目してみると、データ量
が４８の倍数ではないためまとまりの境界において符号
１００で示されるデータ不足が生じている。そこで、デ
ータ不足部分１００に冗長データである０を付加する。

【００３０】図３（ｂ）には、ＥＳＣＰ挿入部１６ｃで
エスケープ及びサイズが挿入された後のデータストリー
ムが示されている。番号０で示されるデータのまとまり
に着目してみると、まとまりの境界に符号２００で示さ
れる冗長データ０が付加されて処理単位に納められ、さ
らに冗長データの直後にエスケープ（ＥＳＣＰ）及びサ
イズ（ＳＺ）３００が付加されている。

【００３１】なお、図３では冗長データである０の直後
にエスケープ（ＥＳＣＰ）及びサイズ（ＳＺ）を付加し
ているが、冗長データである０の直前にエスケープとサ
イズデータを付加することも可能である。

【００３２】このように、冗長データを付加するととも
に、冗長データに関するデータをデータストリーム中に
埋め込むことで、後段の処理ステージにおいて冗長デー
タのみを確実に除去することが可能となる。

【００３３】図４には、図１におけるビット幅変換及び
冗長データ除去部２０の構成ブロック図が示されてい
る。ビット幅変換及び冗長データ除去部２０は、ビット
幅変換部２０ａ、保持部２０ｂ、検出部２０ｃ及び除去
部２０ｄを含んで構成される。

【００３４】ビット幅変換部２０ａは、バッファ１８か
ら読み出した多ビット幅のデータストリームを少ビット
幅のデータストリームに変換して出力する。データ列が
４８ビットである場合には、例えば８ビット毎に順次出
力する。８ビットのデータストリームは保持部２０ｂ及
び検出部２０ｃに供給される。保持部２０ｂは、入力し
たデータストリームを一時的に保持する。

【００３５】検出部２０ｃは、データストリームに含ま
れるエスケープデータを検出し、除去部２０ｄに供給す
る。

【００３６】除去部２０ｄは、検出部２０ｃの検出結果
に基づき、データストリームの中から冗長データを除去
し、ＭＰＥＧデータとして出力する。すなわち、除去部
２０ｄは検出部２０ｃでエスケープ及びサイズ（ＳＺ）
を検出すると、そのエスケープデータの検出に先立つＳ
Ｚ分だけ前のデータを保持部２０ｂから削除して出力す
る。

【００３７】また、本実施形態では、冗長データ０の他
に、この冗長データの位置及びサイズを示すエスケープ
データもデータストリームに存在し、このエスケープデ
ータ自体も冗長データとなっている。そこで、除去部２
０ｄは、冗長データ０のみならず、データストリーム中
のエスケープデータ（ＥＳＣＰ＋ＳＺ）も、保持部２０
ｂからデータを読み出す際に削除する。これにより、冗
長データが除去された真のデータのみを出力することが
できる。

【００３８】このように、本実施形態においてはＭＰＥ
Ｇデータストリーム中に冗長データを付加した場合、付
加した冗長データの位置及びサイズに関するデータをデ
ータストリーム中に埋め込み、このデータに基づいて後
段の処理ステージにおいて冗長データを除去しているの
で、冗長データに関する情報を別の信号線を用いて供給
する必要もなく、転送レートの低下を確実に防ぐことが
できる。

【００３９】なお、本実施形態においてはＭＰＥＧエン
コーダを例にとり説明したが、本発明はこれに限定され
ることなく、データストリーム中に冗長データを付加す
る任意のデータ形態に適用することが可能であり、本来
のデータ列に存在しないデータ列をエスケープデータと
して用いればよい。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればハ
ードウエア構成を複雑化することなく、冗長データを確
実に除去して転送レートの低下を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態の構成ブロック図である。

【図２】 図１における冗長データ付加部の構成ブロッ
ク図である。

【図３】 図２に示された冗長データ付加部の作用説明
図である。

【図４】 図１におけるビット幅変換及び冗長データ除
去部の構成ブロック図である。

【符号の説明】

１０ ＤＣＴ部、１２ 量子化部、１４ ＶＬＣ部、１
６ 冗長データ付加部、１８ バッファ、２０ ビット
幅変換及び冗長データ除去部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丹羽 真裕美 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 国狭 亜輝臣 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 津田 晃孝 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5J064 BA09 BC01 BC02 BC29 BD02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 データストリーム中の空き部分に冗長デ
   ータを付加するデータ符号化装置において、 前記冗長データを付加した位置とサイズを示すデータを
   前記データストリーム中に付加する付加手段と、 前記付加手段で付加されたデータに基づいて前記冗長デ
   ータを除去する除去手段と、 を有することを特徴とするデータ符号化装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、 前記冗長データを付加した位置を示すデータは、前記デ
   ータストリームには存在しないデータ列で構成されるこ
   とを特徴とするデータ符号化装置。
3. 【請求項３】 請求項１、２のいずれかに記載の装置に
   おいて、 前記冗長データを付加した位置とサイズを示すデータ
   は、前記冗長データの直後に付加されることを特徴とす
   るデータ符号化装置。
4. 【請求項４】 データストリーム中の空き部分に冗長デ
   ータを付加するデータ符号化方法において、 前記冗長データが付加された位置とサイズを示すデータ
   を前記データストリームの所定位置に付加するステップ
   と、 前記データストリームを多ビット幅データから少ビット
   幅データに変換して出力する際に、前記冗長データが付
   加された位置とサイズを示すデータに基づいて冗長デー
   タを除去するステップと、 を有することを特徴とするデータ符号化方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の装置又
   は方法において、 前記データストリームはＭＰＥＧデータストリームであ
   ることを特徴とするデータ符号化装置又は方法。