JP3673529B2

JP3673529B2 - Image data compression / decompression method and apparatus therefor

Info

Publication number: JP3673529B2
Application number: JP26581293A
Authority: JP
Inventors: 俊樹宮根; 宇一関本
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1992-09-28
Filing date: 1993-09-28
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2020-07-20
Also published as: JPH07123413A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、画像データを圧縮・伸長する方法およびそのための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３１は、従来の画像データの圧縮／伸長装置の構成を示すブロック図である。画像データ圧縮装置５４０は、直交変換部５４２において原画像データをＭ×Ｎ画素のブロック毎に直交変換した後、量子化部５４４において量子化を行ない、さらに、エントロピー符号化部５４６において符号化を行なって圧縮画像データを作成する。一方、画像データ伸長装置５５０は、まずエントロピー復号化部５５６において圧縮画像データを復号化し、逆量子化部５５４で逆量子化した後に、逆直交変換部５５２によって画像データを復元する。なお、量子化部５４４と逆量子化部５５４は同一の量子化テーブル５６２を使用し、また、エントロピー符号化部５４６とエントロピー復号化部５５６も同一の符号テーブル５６４を使用する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、１つの画像内に、高画質で復元したい第１の部分と低画質で復元してもよい第２の部分とを含む場合がある。このような場合には、第１の部分に対しては量子化レベルの小さな量子化テーブルを用いて量子化を行ない、第２の部分に対しては量子化レベルの大きな量子化テーブルを用いて量子化を行なえば良い。量子化テーブルは、画像データの画素ブロックと同じサイズの行列、すなわちＭ行Ｎ列の行列である。従来の画像データ圧縮／伸長装置では、１つの画像内において複数の量子化テーブルを使用する場合には、Ｍ行Ｎ列の複数の量子化テーブルを圧縮装置５４０から伸長装置５５０に転送しなければならず、圧縮画像データのデータ量を増大させるという問題があった。
【０００４】
また、画像の中に一様な色を有する画素ブロックが連続するような単純な画像部分についても、それらの画素ブロックに対するＭ行Ｎ列の直交変換係数をすべてエントロピー符号化する。従って、このような単純な画像部分を表わす圧縮画像データも、かなりのデータ量になるという問題があった。
【０００５】
この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、圧縮画像データのデータ量を従来に比べて低減することのできる技術を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用】
上述の課題を解決するため、この発明による圧縮画像データ伸長方法は、
（Ａ）複数の画素ブロックに対する符号データと、前記複数の画素ブロックの先頭に位置する第１の画素ブロックに対して割り当てられた第１の係数コードと、前記複数の画素ブロックの配列の中の任意の位置に配置された第２の画素ブロックに対して割り当てられた第２の係数コードとを含む圧縮画像データを受け取る工程と、
（Ｂ）前記符号データをエントロピー復号化することによって、量子化された変換係数を生成するとともに、前記第１と第２の係数コードをエントロピー復号化することによって第１と第２の係数を生成する工程と、
（Ｃ）前記第１と第２の係数のそれぞれと、所定の基本量子化テーブルの基本量子化レベルとを乗ずることによって、第１と第２の量子化テーブルを作成する工程と、
（Ｄ）前記第１の画素ブロックから前記第２の画素ブロックの直前の画素ブロックまでの一連の画素ブロックに対しては前記量子化された変換係数を前記第１の量子化テーブルで逆量子化し、前記第２の画素ブロックから次の係数コードが割り当てられた画素ブロックが現れるまでの一連の画素ブロックに対しては前記量子化された変換係数を前記第２の量子化テーブルで逆量子化することによって、逆量子化された変換係数を求める工程と、
（Ｅ）前記逆量子化された変換係数を逆直交変換することによって、伸長された画像データを求める工程と、を備える。
【０００７】
この伸長方法によれば、第１と第２の係数を与えるだけで量子化レベルの異なる第１と第２の量子化テーブルを作成できるので、２つの量子化テーブルを圧縮画像データに含める場合に比べて圧縮画像データのデータ量を低減することができる。また、第２の係数が現われるまでの複数の画素ブロックに対して第１の係数が適用されるので、これらの複数の画素ブロックのそれぞれの符号データの前に第１の係数を含めておく必要がない。
【０００８】
前記符号データは、個々の画素ブロックの圧縮画像データであるブロックデータと前記基本量子化テーブルに乗じられる係数を表す係数コードとをそれぞれ１データユニットとして前記複数の画素ブロックの配列順序に従って配列された複数のデータユニットを含むとともに、前記第１の画素ブロックに対する第１のデータユニットの直前に前記第１の係数コードが配置され、前記第２の画素ブロックに対する第２のデータユニットの直前に前記第２の係数コードが配置されているようにしてもよい。
【０００９】
こうすれば、第１と第２の係数を第１と第２の画素ブロックにそれぞれ容易に対応づけられる。
【００１０】
また、前記第１と第２の係数コードは、前記第１と第２の係数をそれぞれ示すエントロピー符号語であり、前記変換係数の直流成分に対するエントロピー符号語を含む符号テーブルに含まれていることが好ましい。
【００１１】
こうすれば、第１と第２の係数を一意にかつ瞬時に復号することができる。
【００１４】
前記工程（Ｃ）は、前記第１と第２の係数のそれぞれと前記基本量子化テーブルに含まれている量子化レベルとの乗算結果が所定の最大値を超える場合には、前記乗算結果が前記最大値を超えた量子化レベルの値を前記最大値に等しく設定する工程、を含むようにしてもよい。
【００１５】
こうすれば、量子化レベルのビット数を一定値以下に保つことができる。
【００１６】
前記工程（Ｃ）は、前記基本量子化テーブル内の所定位置の基本量子化レベルをそのまま前記第１と第２の逆量子化テーブルの所定位置の量子化レベルとして使用する工程、を含むようにしてもよい。
【００１７】
こうすれば、所定の位置の変換係数を逆量子化する際に発生する誤差を低減することができる。
【００１８】
前記所定の基本量子化レベルは、前記変換係数の直流成分に関する量子化レベルであるようにするのが好ましい。
【００１９】
変換係数の直流成分に対する量子化レベルを変えないようにすれば、直流成分の逆量子化にともなう誤差を低減することができる。
【００２０】
前記圧縮画像データは、さらに、各画素ブロック内の画像が同一であるとともに連続して配列されている複数の画素ブロックの個数を示す同一パターンブロックデータを含み、
さらに、前記工程（Ｂ）は、
前記同一パターンブロックデータで指定された個数の前記連続した複数の画素ブロックに対して共通して適用される変換係数として前記量子化された変換係数を作成する際に、前記変換係数の所定の成分を予め指定された値に設定するとともに、前記所定の成分以外の前記変換係数の成分の値をゼロに設定することによって作成する工程、、を有するようにしてもよい。
【００２１】
こうすれば、各画素ブロック内の画像が互いに同一である連続した複数の画素ブロックを比較的少ないデータで表わすことができる。
【００２２】
前記所定の成分は直流成分であることが好ましい。
【００２３】
こうすれば、連続した複数の画素ブロックを同一の色で塗ることができる。
【００２４】
前記工程（Ｄ）は、前記同一パターンブロックデータから復号化された前記変換係数については前記逆量子化を省略する工程、を含むようにしてもよい。
【００２５】
こうすれば、逆量子化による誤差の発生を防止することができる。
【００２６】
この発明による他の圧縮画像データ伸長方法は、
（Ａ）複数の第１の画素ブロックに対する符号データと、各画素ブロック内の画像が同一であるとともに連続して配列されている複数の第２の画素ブロックの個数を示す同一パターンブロックデータとを含む圧縮画像データを受け取る工程と、
（Ｂ）前記符号データをエントロピー復号化することによって前記複数の第１の画素ブロックに対する第１の量子化された変換係数を作成し、また、前記同一パターンブロックデータで指定された個数の前記連続した複数の画素ブロックに対して共通して適用される変換係数として前記量子化された変換係数を作成する際に、前記変換係数の所定の成分を予め指定された値に設定するとともに、前記所定の成分以外の前記変換係数の成分の値をゼロに設定することによって前記第２の量子化された変換係数を作成する工程と、
（Ｃ）前記第１と第２の量子化された変換係数を量子化テーブルを用いて逆量子化することによって、第１と第２の逆量子化された変換係数を求める工程と、
（Ｄ）前記第１と第２の逆量子化された変換係数を逆直交変換することによって、伸長された画像データを作成する工程と、
を備える。
【００２７】
この方法では、各画素ブロック内の画像が互いに同一である連続した複数の画素ブロックを比較的少ないデータで表わすことができる。
【００２８】
この発明による圧縮画像データ伸長装置は、
複数の画素ブロックに対する符号データと、前記複数の画素ブロックの先頭に位置する第１の画素ブロックに対して割り当てられた第１の係数コードと、前記複数の画素ブロックの配列の中の任意の位置に配置された第２の画素ブロックに対して割り当てられた第２の係数コードとを含む圧縮画像データを記憶する記憶手段と、
前記符号データをエントロピー復号化することによって、量子化された変換係数を生成するとともに、前記第１と第２の係数コードをエントロピー復号化することによって第１と第２の係数を生成するエントロピー復号化手段と、
前記第１と第２の係数のそれぞれと、所定の基本量子化テーブルの基本量子化レベルとを乗ずることによって、第１と第２の量子化テーブルを作成する逆量子化テーブル作成手段と、
前記第１の画素ブロックから前記第２の画素ブロックの直前の画素ブロックまでの一連の画素ブロックに対しては前記量子化された変換係数を前記第１の量子化テーブルで逆量子化し、前記第２の画素ブロックから次の係数コードが割り当てられた画素ブロックが現れるまでの一連の画素ブロックに対しては前記量子化された変換係数を前記第２の量子化テーブルで逆量子化することによって、逆量子化された変換係数を求める逆量子化手段と、
前記逆量子化された変換係数を逆直交変換することによって、伸長された画像データを求める逆直交変換手段と、
を備える。
【００２９】
また、この発明による他の圧縮画像データ伸長装置は、
複数の第１の画素ブロックに対する符号データと、各画素ブロック内の画像が同一であるとともに連続して配列されている複数の第２の画素ブロックの個数を示す同一パターンブロックデータとを含む圧縮画像データを記憶する第１の記憶手段と、
前記複数の第２の画素ブロックに関する変換係数の所定の成分に対する指定値を記憶する第２の記憶手段と、
前記符号データをエントロピー復号化することによって前記複数の第１の画素ブロックに対する第１の量子化された変換係数を作成し、また、前記同一パターンブロックデータで指定された個数の前記連続した複数の画素ブロックに対して共通して適用される変換係数として前記量子化された変換係数を作成する際に、前記変換係数の所定の成分を予め指定された値に設定するとともに、前記所定の成分以外の前記変換係数の成分の値をゼロに設定することによって前記第２の量子化された変換係数を作成するエントロピー復号化手段と、
前記第１と第２の量子化された変換係数を量子化テーブルを用いて逆量子化することによって、第１と第２の逆量子化された変換係数を求める逆量子化手段と、
前記第１と第２の逆量子化された変換係数を逆直交変換することによって、伸長された画像データを作成する逆直交変換手段と、
を備える。
【００３０】
この発明による画像データの圧縮方法は、
（Ａ）画像データを画像内の複数の画素ブロック毎に直交変換して変換係数を求める工程と、
（Ｂ）前記複数の画素ブロックの先頭に位置する第１の画素ブロックに対する第１の係数と、前記複数の画素ブロックの配列の中の任意の位置に配置された第２の画素ブロックに対する第２の係数とを指定する工程と、
（Ｃ）前記第１と第２の係数のそれぞれと所定の基本量子化テーブルの基本量子化レベルとを乗ずることによって、第１と第２の量子化テーブルを作成する工程と、
（Ｄ）前記第１の画素ブロックから前記第２の画素ブロックの直前の画素ブロックまでの一連の画素ブロックに対しては前記変換係数を前記第１の量子化テーブルで量子化し、前記第２の画素ブロックから次の係数コードが割り当てられた画素ブロックが現れるまでの一連の画素ブロックに対しては前記変換係数を前記第２の量子化テーブルで量子化することによって、量子化された変換係数を求める工程と、
（Ｅ）前記量子化された変換係数をエントロピー符号化することによって符号データを作成するとともに、前記第１と第２の係数をエントロピー符号化することによって第１と第２の係数コードを作成する工程と、
（Ｆ）前記符号データと前記第１と第２の係数コードとを含む圧縮画像データを作成する工程と、
を備える。
【００３１】
第１と第２の係数を与えるだけで量子化レベルの異なる第１と第２の量子化テーブルを作成できるので、２つの量子化テーブルを圧縮画像データに含める場合に比べて圧縮画像データのデータ量を低減することができる。
【００３６】
【実施例】
以下では、次の各項目について順次説明を行なう。
Ａ．圧縮／伸長装置の全体構成と基本動作；
Ｂ．量子化レベル係数ＱＣｘによる量子化テーブルＱＴの調整；
Ｃ．ハフマン符号化と圧縮データの構成；
Ｄ．逆量子化テーブル作成部の詳細構成；
Ｅ．ヌルランデータの復号化
【００３７】
Ａ．圧縮／伸長装置の構成と動作：
図１は、この発明の一実施例を適用した画像データの圧縮装置１００と伸長装置２００の機能を示すブロック図である。
【００３８】
画像データ圧縮装置１００は、原画像データｆ（ｘ，ｙ）に対してディスクリートコサイン変換を行なうＤＣＴ部１１０と、ＤＣＴ変換で得られた変換係数Ｆ（ｕ，ｖ）を量子化する量子化部１２０と、量子化された変換係数ＱＦ（ｕ，ｖ）をハフマン符号化して圧縮画像データＺＺを作成するハフマン符号化部１３０と、量子化テーブル作成部１４０と、ハフマン符号テーブルメモリ１５０とを備えている。量子化テーブル作成部１４０は、後述するように、基本量子化テーブルＢＱＴと量子化レベル係数ＱＣｘとに基づいて量子化テーブルＱＴを作成する。圧縮画像データＺＺは、ＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶されて、画像データ圧縮装置１００から画像データ伸長装置２００に供給される。
【００３９】
画像データ伸長装置２００は、圧縮画像データＺＺをハフマン復号化するハフマン復号化部２１０と、復号された量子化後の変換係数ＱＦ（ｕ，ｖ）を逆量子化する逆量子化部２２０と、逆量子化された変換係数ＦＦ（ｕ，ｖ）にディスクリートコサイン逆変換を行なって画像データｆｆ（ｘ，ｙ）を得るＩＤＣＴ部２３０と、ハフマン符号テーブルメモリ２４０と、逆量子化テーブル作成部２５０とを備えている。逆量子化テーブル作成部２５０は、圧縮画像データＺＺから復号された基本量子化テーブルＢＱＴと量子化レベル係数ＱＣｘとをハフマン復号化部２１０から受取り、これらに基づいて量子化テーブルＱＴを作成する。この量子化テーブルＱＴは、圧縮装置１００で用いられた量子化テーブルＱＴと同じである。また、ハフマン符号テーブルメモリ２４０に記憶されているハフマン符号テーブルＨＴも圧縮装置１００のハフマン符号テーブルメモリ１５０に記憶されているものと同じである。
【００４０】
図２は、画像データ圧縮装置１００の具体的な構成を示すブロック図である。この画像データ圧縮装置１００は、ＣＰＵ１０１と、メインメモリ１０２と、キーボード１０３と、マウス１０４と、磁気ディスク装置１０５と、光磁気ディスク装置１０６とを備えている。図１に示す画像データ圧縮装置１００の各処理部１１０〜１４０は、メインメモリ１０２に記憶されたソフトウェアプログラムによって実現されている。また、基本量子化テーブルＢＱＴとハフマン符号テーブルＨＴは、磁気ディスク装置１０５に記憶されている。この画像データ圧縮装置１００は、ビデオゲームを作成するためのワークステーションであり、画像データ圧縮のためのソフトウェアプログラムの他に、ビデオゲームを作成するための各種のプログラムがＣＰＵ１０１により実行される。完成したゲームプログラムは、圧縮画像データとともに光磁気ディスク装置１０６に格納される。そして、この光磁気ディスクを用いて、ビデオゲームのプログラムと圧縮画像データを含むＣＤ−ＲＯＭが製作される。
【００４１】
図３は、画像データ伸長装置２００を含むビデオゲーム装置２０の構成を示すブロック図である。このビデオゲーム装置２０は、ＳＣＳＩバス３６を介して接続されたＣＤ−ＲＯＭドライブ３２の他、画像処理とこれに関する総ての処理を統括的に司るマイクロプロセッサ（以下、ＭＰＵという）４０と、このＭＰＵ４０に直接接続されたメインメモリ（以下、Ｍ−ＲＡＭと呼ぶ）４１と、同じくＢＩＯＳプログラムを記憶したＲＯＭ４２と、ＭＰＵ４０のバス（Ｍ−ＢＵＳ）４３に接続された各種ユニット、即ち画像信号コントロールユニット４５、画像データ伸長ユニット２００、特定の画像信号を出力するＶＤＰユニット４９、ビデオ信号の合成と出力を行なうビデオエンコーダユニット５０、音声データを扱う音声データ出力ユニット５２とを備える。
【００４２】
また、このビデオゲーム装置２０内には、画像信号コントロールユニット４５のローカルバス（Ｋ−ＢＵＳ）５４に接続されたメモリ（以下、Ｋ−ＲＡＭと呼ぶ）５５、画像データ伸長ユニット２００のローカルバスに接続されたメモリ（以下、Ｒ−ＲＡＭと呼ぶ）２５１、ＶＤＰユニット４９のローカルバスに接続されたビデオメモリ（以下、Ｖ−ＲＡＭと呼ぶ）５９、ビデオエンコーダユニット５０からの出力信号を通常の映像信号（ＮＴＳＣ）に変換し、カラーテレビ２８に出力するＮＴＳＣコンバータ６０が備えられている。
【００４３】
画像信号コントロールユニット４５，画像データ伸長ユニット２００，ビデオエンコーダユニット５０および音声データ出力ユニット５２は、それぞれロジック回路により構成されている。
【００４４】
図４（Ａ）は、ゲームの背景画像となる原画像の一例を示す平面図である。この原画像は、一様な色で塗られた背景ＢＧに火山の自然画がはめ込まれた画像である。図４（Ｂ）は、１つの画素ブロックＰＢを含む原画像の一部を拡大して示している。一般に、画素ブロックＰＢは、Ｍ×Ｎ個の画素ＰＸを含むように設定できる。２つの整数Ｍ，Ｎの値としては８または１６が好ましく、この実施例では、Ｍ＝Ｎ＝８である。なお、整数ＭとＮを異なる値に設定しても良い。後述するように、圧縮画像データＺＺの中で背景ＢＧを表わすデータ部分は、一様色の画素ブロックＰＢが連続することを示す特別なデータ形式（ヌルランデータ）を有している。
【００４５】
画像データ圧縮装置１００のＤＣＴ部１１０は、次の数式１に従って、各画素ブロックＰＢ毎に２次元ＤＣＴ変換を行なう。
【数１】

ここで、ｆ（ｘ，ｙ）は１つの画素ブロックＰＢに含まれる８×８個の画像データの配列、ｘ，ｙは各画素ブロックＰＢ内の各画素の位置を示す座標、Ｆ（ｕ，ｖ）は変換係数の配列、ｕ，ｖは周波数空間の座標である。
【００４６】
図５は、変換係数Ｆ（ｕ，ｖ）の配列を示す説明図である。変換係数Ｆ（ｕ，ｖ）は画素ブロックＰＢと同じ８×８の配列である。左上端の変換係数Ｆ（０，０）はＤＣ成分（またはＤＣ係数）と呼ばれており、その他の変換係数はＡＣ成分（またはＡＣ係数）と呼ばれている。ＤＣ成分は、画素ブロックＰＢにおける画像データの平均値を示している。また、ＡＣ成分は、画素ブロックＰＢ内における画像データの変化を示している。隣接する画素の画像データにはある程度の相関があるので、ＡＣ係数の中で低周波成分の値は比較的大きく、高周波成分の値は比較的小さい。また、高周波成分が画質に与える影響は比較的小さい。
【００４７】
図６は、画像データ圧縮装置１００と画像データ伸長装置２００の基本動作を示す説明図である。ＤＣＴ部１１０は、図６（ａ）に示すＤＣＴ係数Ｆ（ｕ，ｖ）を作成する。
【００４８】
量子化テーブル作成部１４０は、次の数式２に示すように、基本量子化テーブルＢＱＴ（図６（ｃ））と量子化レベル係数ＱＣｘとを乗ずることによって量子化テーブルＱＴ（図６（ｄ））を作成する。
【数２】

【００４９】
図６の例ではＱＣｘ＝１なので、量子化テーブルＱＴは基本量子化テーブルＢＱＴと同一である。
【００５０】
量子化部１２０は、ＤＣＴ係数Ｆ（ｕ，ｖ）を量子化テーブルＱＴで線形量子化することによって、図６（ｂ）に示す量子化されたＤＣＴ係数ＱＦ（ｕ，ｖ）を求める。線形量子化とは、除算を行なって、その除算結果を整数に丸める処理である。
【００５１】
ハフマン符号化部１３０は、このＤＣＴ係数ＱＦ（ｕ，ｖ）をハフマン符号化することによって圧縮画像データＺＺ（図６（ｅ））を作成する。なお、ハフマン符号化の方法については更に後述する。圧縮画像データＺＺは、後述するように、基本量子化テーブルＢＱＴを表わす第１のデータと、量子化レベル係数ＱＣｘと変換係数ＱＦ（ｕ，ｖ）を表わす第２のデータとを含んでいる。
【００５２】
圧縮画像データＺＺが画像データ伸長装置２００に与えられると、ハフマン復号化部２１０が圧縮画像データＺＺを復号化してＤＣＴ係数ＱＦ（ｕ，ｖ）（図６（ｆ））を求める。ハフマン符号化は可逆符号化なので、このＤＣＴ係数ＱＦ（ｕ，ｖ）は、画像データ圧縮装置１００の量子化部１２０によって求められた量子化後のＤＣＴ係数ＱＦ（ｕ，ｖ）（図６（ｂ））と同一である。なお、ハフマン復号化部２１０は、ＤＣＴ係数ＱＦ（ｕ，ｖ）の他に、圧縮画像データＺＺに含まれている基本量子化テーブルＢＱＴ（図６（ｃ））と量子化レベル係数ＱＣｘも復号化して逆量子化テーブル作成部２５０に与える。
【００５３】
逆量子化テーブル作成部２５０は、基本量子化テーブルＢＱＴと量子化レベル係数ＱＣｘとを乗算することによって量子化テーブルＱＴ（図６（ｄ））を作成する。逆量子化部２２０は、この量子化テーブルＱＴとＤＣＴ係数ＱＦ（ｕ，ｖ）とを乗算し、図６（ｇ）に示す復号されたＤＣＴ係数ＦＦ（ｕ，ｖ）を求める。
【００５４】
ＩＤＣＴ部２３０は、このＤＣＴ係数ＦＦ（ｕ，ｖ）に対して次の数式３に示す２次元ＤＣＴ逆変換を行ない、復元された画像データｆｆ（ｘ，ｙ）を作成する。
【数３】

【００５５】
Ｂ．量子化レベル係数ＱＣｘによる量子化テーブルＱＴの調整：
量子化テーブルＱＴは、前記数式２に従って基本量子化テーブルＢＱＴと量子化レベル係数ＱＣｘとを乗算することによって作成されるので、量子化レベル係数ＱＣｘの値を大きくすれば量子化テーブルＱＴ内の各量子化レベルを大きくすることができる。量子化レベル係数ＱＣｘの値は、画像データ圧縮装置１００において画像データを圧縮する際に、予め定められた複数の値（０〜１５）の中からオペレータが選択する。
【００５６】
図７は、量子化レベル係数ＱＣｘを４に指定した場合の圧縮／伸長動作を示す説明図である。量子化テーブル作成部１４０と逆量子化テーブル作成部２５０は、上記の数式２に従って、図７（ｄ）に示す量子化テーブルＱＴを作成する。但し、この実施例では量子化レベルの最大値が１５に制限されており、乗算の結果が１５以上になる量子化レベルの値はすべて強制的に１５に設定される。
【００５７】
図７（ｄ）に示す量子化テーブルＱＴを用いて図７（ａ）のＤＣＴ係数Ｆ（ｕ，ｖ）を線形量子化すると、図７（ｂ）に示すように、ＤＣ成分が１であり、ＡＣ成分がすべて０であるＤＣＴ係数ＱＦ（ｕ，ｖ）が得られる。このように、量子化レベル係数ＱＣｘの値を大きくすると、量子化されたＤＣＴ係数ＱＦ（ｕ，ｖ）における０の数が増加するので、データ圧縮率を高めることができる。但し、図７（ｇ）に示す復号されたＤＣＴ係数ＦＦ（ｕ，ｖ）は、図７（ａ）に示す元のＤＣＴ係数Ｆ（ｕ，ｖ）とかなり異なる値を示しているので、量子化レベル係数ＱＣｘが１に等しい場合（図６）よりも画質の劣化は大きい。
【００５８】
ところで、ＤＣＴ係数のＤＣ成分は画素ブロックＰＢ内における画像データの平均値を示しているので、画質に対する影響がかなり大きい。従って、量子化レベル係数ＱＣｘの値に係わらずに、ＤＣ成分用の量子化レベルを基本量子化テーブルＢＱＴにおける値と同じに保つようにするのが好ましい。図８は、このような場合の処理を示す説明図であり、ＤＣ成分用の量子化レベルＱＴ（０，０）が強制的に１に保たれている。ＱＴ（０，０）＝１の場合には、図８（ｇ）に示す復号されたＤＣＴ係数ＦＦ（ｕ，ｖ）のＤＣ成分が、図８（ａ）に示す元のＤＣＴ係数Ｆ（ｕ，ｖ）のＤＣ成分と同じ値に保たれるので、図７の場合と同程度の圧縮率で画質の劣化を比較的小さく抑えることができる。なお、ＤＣ成分用の量子化レベルＱＴ（０，０）は必ずしも１にする必要はなく、他の任意の値を設定しておいてもよい。
【００５９】
量子化レベル係数ＱＣｘとしては０を選択することも可能である。ＱＣｘ＝０の場合には、図９に示すように、量子化テーブルＱＴ内のすべての量子化レベルが１に設定される。量子化されたＤＣＴ係数ＱＦ（ｕ，ｖ）は元のＤＣＴ係数Ｆ（ｕ，ｖ）と同じであるので、圧縮率は小さいが高画質で圧縮／伸長を行なうことができる。
【００６０】
以上をまとめると、量子化テーブル作成部１４０と逆量子化テーブル作成部２５０は、次のような特徴を有している。
（１）基本量子化テーブルＢＱＴと量子化レベル係数ＱＣｘとを、数式２に従って乗算することによって量子化テーブルＱＴを作成する。
（２）乗算の結果が量子化レベルの最大値（＝１５）以上のものは、最大値に等しく設定する（図６〜図８）。
（３）ＤＣ成分用の量子化レベルＱＴ（０，０）は、量子化レベル係数ＱＣｘの値に係わらず基本量子化テーブルＢＱＴにおける値と同一に保つ（図８）。
（４）量子化レベル係数ＱＣｘが０の場合には、すべての量子化レベルを１に設定する（図９）。
【００６１】
量子化テーブルＱＴを求める上述の演算は、画像データ圧縮装置１００においてはソフトウエアプログラムによって行なわれ、画像データ伸長装置２００においては専用のハードウエアで構成された逆量子化テーブル作成部２５０によって行なわれる。逆量子化テーブル作成部２５０の具体的な回路構成については更に後述する。
【００６２】
なお、量子化レベル係数ＱＣｘは、画像データ圧縮装置１００で画像データを圧縮する際に、キーボード１０３やマウス１０４を用いて画素ブロックＰＢごとに異なる値を指定することができる。
【００６３】
Ｃ．ハフマン符号化と圧縮データの構成；
画像データ圧縮装置１００のハフマン符号化部１３０（図１）は、ＤＣ係数符号化部とＡＣ係数符号化部とで構成されている。図１０（Ａ）は、ＤＣ係数符号化部の機能を示すブロック図である。ブロック遅延部１３１と加算器１３２は、図１０（Ｂ）に示すように、各画素ブロックＰＢのＤＣ係数ＤＣi と１つ前の画素ブロックＰＢのＤＣ係数ＤＣi-1 との差分△ＤＣを算出する。
【００６４】
カテゴリ化処理部１３３は、図１１に示すカテゴリ化テーブルに従って、ＤＣ係数の差分△ＤＣに対応するカテゴリＳＳＳＳと識別データＩＤとを求める。カテゴリＳＳＳＳは、ＤＣ係数の差分△ＤＣの範囲を示す番号である。識別データＩＤは、カテゴリＳＳＳＳで指定される複数の差分△ＤＣの中の小さい方から何番目の値であるかを示すデータである。
【００６５】
カテゴリＳＳＳＳは、さらに１次元ハフマン符号化部１３４（図１０）においてＤＣ係数用のハフマン符号語ＨＦDCに変換される。図１２は、１次元ハフマン符号化部１３４によって使用されるハフマン符号テーブルＨＴDCの一例を示す説明図である。この実施例では、原画像データｆ（ｘ，ｙ）がＹＵＶ信号（輝度信号Ｙと２つの色差信号Ｕ，Ｖ）で表現されているものとする。Ｕ信号／Ｖ信号共用のＤＣ係数用ハフマン符号テーブルは、０〜９のカテゴリＳＳＳＳの符号語を含むだけである。一方、Ｙ信号用のＤＣ係数用ハフマン符号テーブルは、０〜９のカテゴリＳＳＳＳの符号語の他に、１５〜３１のカテゴリＳＳＳＳの符号語を含んでいる。ＳＳＳＳ＝１５のハフマン符号語は、後述するヌルランデータであることを示している。ヌルランデータは、一様色の画素ブロックＰＢが連続することを示すデータである。また、ＳＳＳＳ＝１６〜３１のハフマン符号語は、量子化レベル係数ＱＣｘの値を示す符号である。例えば、ＳＳＳＳ＝１６に対するハフマン符号語「 111110000」はＱＣｘ＝０を示しており、ＳＳＳＳ＝３１に対するハフマン符号語「 111111111」はＱＣｘ＝１５を示している。なお、図１２のハフマン符号語は、カテゴリＳＳＳＳ＝１〜９、および１５〜３１のすべてに関して一意復号可能で、かつ、瞬時復号可能である。
【００６６】
図１３は、ハフマン符号化部１３０内のＡＣ係数符号化部の機能を示すブロック図である。ＡＣ係数の配列Ｆ（ｕ，ｖ）（ｕ＝ｖ＝０を除く）は、まずジグザグスキャン部１３５によって１次元に並び直される。図１４は、ジグザグスキャンの順路を示す説明図である。
【００６７】
判定部１３６は、１次元に並び直されたＡＣ係数の値が０か否かを判定する。ＡＣ係数の値が０であれば、ランレングスカウンタ１３７が、連続する０のＡＣ係数をゼロラン長ＮＮＮＮに変換する。ＡＣ係数が０でなければ、そのＡＣ係数の値がカテゴリ化部１３８によってカテゴリＳＳＳＳと識別データＩＤに変換される。この際、図１１に示すカテゴリ化テーブルが参照される。
【００６８】
ゼロラン長ＮＮＮＮとカテゴリＳＳＳＳとは、２次元ハフマン符号化部１３９においてＡＣ係数用のハフマン符号語ＨＦACに変換される。図１５は、ＡＣ係数用の２次元ハフマン符号テーブルＨＴACを示す説明図である。また、図１６は、ハフマン符号テーブルＨＴACの中で、ＮＮＮＮ＝０とＮＮＮＮ＝１の部分（図１５における最上部２行）のハフマン符号語の一例を示している。なお、ＮＮＮＮ／ＳＳＳＳ＝０／０のハフマン符号語「 11111」は、１つの画素ブロックに対する符号データの終了を示している。
【００６９】
図１７は、ハフマン符号化の一例を示す説明図である。図１７（Ｂ）は、ＤＣ係数の符号化を示している。１つ前の画素ブロックにおけるＤＣ係数の値を０と仮定すると、△ＤＣ＝Ｆ（０，０）＝１２である。図１１のカテゴリ化テーブルによれば△ＤＣ＝１２のカテゴリＳＳＳＳは４であり、識別データＩＤは「1100」である。また、図１２のＤＣ係数用ハフマン符号テーブルによれば、カテゴリＳＳＳＳ＝４のハフマン符号語ＨＦDCは「 011」である。なお、ここではＹ信号用のハフマン符号テーブルを使用する。ＤＣ係数に対するハフマン符号（ＨＦ＋ＩＤ）は、図１７（Ｂ）に示すように「 0111100」となる。
【００７０】
図１７（Ｃ）はＡＣ係数の符号化を示している。まず、ジグザグスキャンによって、ＡＣ係数が一次元の配列に並べられる。この配列は、ゼロラン長ＮＮＮＮと、ゼロでない値のカテゴリＳＳＳＳ（図１１参照）とに変換される。ゼロラン長ＮＮＮＮとカテゴリＳＳＳＳの組み合わせは、図１５および図１６に示すＡＣ係数用ハフマン符号テーブルによってハフマン符号語ＨＦACに変換され、ゼロでないＡＣ係数の識別データＩＤと組み合わされて、図１７（Ｃ）に示すようにハフマン符号（ＨＦAC＋ＩＤ）が作成される。
【００７１】
図１８は、圧縮データの構成を示す説明図である。圧縮データの全体は、図１８（Ａ）に示すように、ヘッダ部と圧縮データ部とダミー部とで構成されている。ヘッダ部は、それぞれ１バイトの４つのデータＤＦＨ，ＤＦＬ，ＤＬＨ，ＤＬＬを有している。最初の２つのデータＤＦＨ，ＤＦＬは、圧縮データ部に含まれるデータの種類を示している。圧縮データ部のデータには、基本量子化テーブルＢＱＴのデータ、フルカラー自然画像圧縮データ、ランレングス画像圧縮データなどの種類がある。ヘッダの後部１６ビットのデータ（ＤＬＨ＋ＤＬＬ）は、圧縮データ部とダミー部の合計のデータ長を示している。圧縮データ部はハフマン符号を含む可変長のデータなので、ダミー部との合計のデータ長が、ワード（＝２バイト）の整数倍の長さになるように調整されている。
【００７２】
図１８（Ｂ）は、基本量子化テーブルＢＱＴを表わす圧縮データの構成を示している。この１セットの圧縮データは、Ｙ信号用の基本量子化テーブルＢＱＴを表わすデータと、Ｕ信号／Ｖ信号共用の基本量子化テーブルＢＱＴを表わすデータとを含んでいる。なお、基本量子化テーブルＢＱＴを表わすデータはハフマン符号化しておかなくてもよい。
【００７３】
図１８（Ｃ）は、フルカラー自然画像の圧縮データの構成を示している。圧縮データ部には、量子化レベル係数ＱＣｘを表わす符号データ（図１２におけるカテゴリＳＳＳＳ＝１６〜３１の符号語）と、各画素ブロックの符号データであるブロックデータと、一様色の複数の画素ブロックを示すヌルランデータとを含んでいる。
【００７４】
図１８（Ｄ）に示すように、１ユニットのブロックデータは４組のＹ信号用データと、１組のＵ信号データと、１組のＶ信号用データとで構成されている。図１９は、ＹＵＶの各信号のブロックの関係を示す説明図である。図１９（Ａ）に示すように、この実施例における１画面は、２５６画素×２４０走査線の大きさを有している。Ｙ信号に関しては、間引きをせずに、８×８画素の画素ブロック毎にＤＣＴ変換が行なわれる。一方、Ｕ信号とＶ信号に関しては、図１９（Ｂ）に示すように、横方向と縦方向に１／２に間引き（サブサンプリング）されて、間引き後の８×８画素のブロックに対してＤＣＴ変換が行なわれる。従って、図１９（Ｃ）に示すように、Ｙ信号の４つの画素ブロックＹ１〜Ｙ４の領域がＵ信号とＶ信号の１つの画素ブロックの領域に対応している。なお、Ｙ信号を間引きせずにＵ信号とＶ信号を間引きするのは、人間の目が輝度の変化（Ｙ信号の変化）には比較的敏感であるが、色の変化（Ｕ信号とＶ信号の変化）には比較的鈍感だからである。Ｕ信号とＶ信号のみを間引くことによって、画質を過度に劣化させずに圧縮率を高めることができる。なお、図１８（Ｄ）に示す１ユニットのブロックデータは、図１９（Ｃ）に示す各領域のハフマン符号データを順に並べたものである。
【００７５】
ブロックデータ内の１つの画素ブロックに対する符号データは、図１８（Ｆ）に示すように、ＤＣ係数の１つのハフマン符号データと、ＡＣ係数の複数のハフマン符号データとで構成されている。ＤＣ係数のハフマン符号データは、前述したように、カテゴリＳＳＳＳのハフマン符号語ＨＦDCと識別データＩＤとで構成される（図１８（Ｇ））。また、ＡＣ係数のハフマン符号データは、ゼロラン長ＮＮＮＮとカテゴリＳＳＳＳとの組み合わせに対するハフマン符号語ＨＦACと、識別データＩＤとで構成される（図１８（Ｈ））。
【００７６】
量子化レベル係数ＱＣｘの符号データは、圧縮データ部の先頭と、量子化レベル係数ＱＣｘの値を変更したい画素ブロックのブロックデータの直前に挿入されている。２番目の量子化レベル係数ＱＣｘが挿入される前の複数の画素ブロックに対しては、先頭の量子化レベル係数ＱＣｘが共通に使用される。また、３番目の量子化レベル係数ＱＣｘ（図示せず）が挿入される前の複数のブロックに対しては、２番目の量子化レベル係数ＱＣｘが共通に使用される。
【００７７】
なお、圧縮データ部の先頭に量子化レベル係数ＱＣｘの符号語が含まれていない場合には、ＱＣｘ＝１であると見なされる。従って、圧縮データ部の先頭に量子化レベル係数ＱＣｘが挿入されておらず、途中に量子化レベル係数ＱＣｘが１回だけ挿入されている場合にも、量子化レベル係数ＱＣｘが２つ指定されていることと等価である。
【００７８】
量子化レベル係数ＱＣｘを表わすハフマン符号は、ブロックデータの間に挿入されているので、新たな量子化レベル係数ＱＣｘが復号化された時点の次のブロックデータに対してこの新たな量子化レベル係数ＱＣｘを容易に適用することができる。また、図１２に示すように、量子化レベル係数ＱＣｘの符号データはＤＣ係数用のハフマン符号語で表わされているので、これがブロックデータの間に挿入されていても、この符号データがブロックＹ１用のＤＣ係数の符号データであるか、量子化レベル係数ＱＣｘの符号データであるかを直ちに判断することが可能である。
【００７９】
圧縮データ部に含まれているヌルランデータは、図１８（Ｅ）に示すように、ヌルランデータであることを示すＤＣ係数用符号語「ＮＲＬ」と、ブロック数と、識別データＩＤとで構成されている。
【００８０】
図２０は、ヌルランデータによって表わされる画像を示す説明図である。図２０（Ａ）の原画像の背景ＢＧは一様色で塗られている。図２０（Ａ）の楕円の部分は、図２０（Ｂ）に示すようにすべての画素が同じ画像データ値（ｆ（ｘ，ｙ）＝１２）を有する画素ブロックが１８個連続しているものと仮定する。図２０（Ｃ）は、これらの画素ブロックを表わすヌルランデータを示している。このヌルランデータは、１６画素ブロック分の第１のヌルランデータＮＲＤ１と、２画素ブロック分の第２のヌルランデータＮＲＤ２を含んでいる。
【００８１】
各ヌルランデータＮＲＤ１，ＮＲＤ２の先頭には、ヌルランデータであることを示すＤＣ係数用符号語「ＮＲＬ」（図１２のカテゴリＳＳＳＳ＝１５の符号語「 1111011」）を有している。図１８（Ｆ）に示すように、通常のブロックデータの先頭にはＤＣ係数のハフマン符号が配置されているので、先頭にあるＤＣ係数用符号語を復号化することによって、ヌルランデータと、ブロックデータと、量子化レベル係数ＱＣｘの符号データとを一意にかつ瞬時に識別することができる。
【００８２】
図２０（Ｃ）に示すように、ブロック数は、ＡＣ係数用ハフマン符号語で表わされている。図２１は、ＡＣ係数用ハフマン符号テーブル（図１５）のうちでヌルランデータに使用される部分を示す図である。ヌルランデータに使用される場合には、ゼロラン長ＮＮＮＮは（［ブロック数］−１）に等しいと設定される。また、ＡＣ係数の値は１であるとして、カテゴリＳＳＳＳ＝１のハフマン符号語が使用される。図２０（Ｃ）に示す第１のヌルランデータＮＲＤ１におけるブロック数のデータ（ＮＮＮＮ／ＳＳＳＳ＝１５／１）は一様色の画素ブロックが１６個連続していることを示している。また、第２のヌルランデータＮＲＤ２におけるブロック数のデータ（ＮＮＮＮ／ＳＳＳＳ＝１／１）は一様色の画素ブロックが２個連続していることを示している。
【００８３】
各ヌルランデータＮＲＤ１，ＮＲＤ２の後端には、識別データＩＤが付加されている。この実施例では、ＩＤ＝１に固定されている。
【００８４】
ヌルランデータは、このように、２０ビット程度のデータによって連続した複数の画素ブロックが一様色であることを表わすことが可能である。一方、通常のブロックデータによって一様色の１セットのブロック（図１９に示すＹ信号を４画素ブロック、Ｕ信号，Ｖ信号を各１画素ブロック含む）を表わすには、約３００〜約４００ビット必要である。しかも、複数セットの画素ブロックが一様色であることを示す場合にも、各セットについて約３００〜約４００ビット必要である。従って、ヌルランデータを使用すれば、連続する一様色の多数の画素ブロックを表わす圧縮データのデータ量をかなり低減することが可能である。
【００８５】
なお、ヌルランデータで表わされる一様色の画素ブロックの輝度信号Ｙや色差信号Ｕ，Ｖの値は、圧縮データには含まれておらず、ビデオゲームを記述するソフトウェアプログラムの中において指定されている。オペレータは、ビデオゲーム用のソフトウェアプログラムを作成する際に、一様色の画素ブロックの領域（図２０（Ａ）では背景ＢＧ）の範囲をマウス１０４で指定するとともに、これらのブロックの輝度や色調をキーボード１０３やマウス１０４を用いて指定する。こうすれば、例えばビデオゲーム装置２０（図３）を用いてゲームを実行している途中に特定のイベントが発生した場合に、背景ＢＧの色を時間的に変化させるなどの特殊な視覚的効果を生じさせることができる。なお、ヌルランデータを復号化する具体的な回路構成については更に後述する。
【００８６】
Ｄ．逆量子化テーブル作成部の詳細構成：
図２２は、図１に示す逆量子化テーブル作成部２５０の内部構成を示すブロック図である。逆量子化テーブル作成部２５０は、基本量子化テーブルＢＱＴを記憶するＲＡＭ２５１と、ＲＡＭ２５１のアドレスを生成するアドレス生成回路２５２と、量子化レベル係数ＱＣｘを保持するラッチ回路２５３と、量子化レベル係数ＱＣｘと基本量子化テーブルＢＱＴとを乗算して量子化テーブルＱＴを生成する乗算ユニット２５４とを備えている。乗算ユニット２５４よって作成された量子化テーブルＱＴは、逆量子化部２２０に供給される。
【００８７】
まず、ＣＤ−ＲＯＭに収納されている圧縮画像データＺＺがハフマン復号化部２１０に与えられると、基本量子化テーブルＢＱＴの符号データが最初に復号化されてＲＡＭ２５１に供給される。この基本量子化テーブルＢＱＴは、アドレス生成回路２５２から与えられるライトアドレスに従ってＲＡＭ２５１に記憶される。ＲＡＭ２５１に記憶された基本量子化テーブルＢＱＴは、すべての画素ブロックに対して使用される。
【００８８】
アドレス生成回路２５２は、ハフマン復号化部２１０から出力されるＤＣＴ係数データＱＦ（ｕ，ｖ）と同期してリードアドレスを発生し、このリードアドレスに応じてＲＡＭ２５１から基本量子化テーブルＢＱＴが読み出される。一方、ハフマン復号化部２１０で復号化された量子化レベル係数ＱＣｘは、ラッチ回路２５３でラッチされて、次の量子化レベル係数ＱＣｘが与えられるまでラッチ回路２５３に保存される。従って、量子化レベル係数ＱＣｘが新たに供給されるまでは、複数の画素ブロックに対して同じ量子化レベル係数ＱＣｘが共通に使用される。
【００８９】
図２３は、逆量子化テーブル作成部２５０（図２２）に含まれているラッチ回路２５３と乗算ユニット２５４の内部構成を示すブロック図である。ラッチ回路２５３は、２つのラッチ４０２，４０４で構成されている。乗算ユニット２５４は、同期クロック作成回路４１２と、ＡＮＤ回路４１４と、Ｕ信号スタート検出回路４１６と、Ｖ信号スタート検出回路４１８と、ＮＡＮＤ回路４２０と、セレクタ４２２と、乗算器４２４と、クリッピング回路４２６と、ゼロ値修正回路４２８とを有している。
【００９０】
図２４は、図２３に示す回路の動作を示すタイミングチャートである。ハフマン復号化部２１０（図１）で量子化レベル係数ＱＣｘが復号化されると、量子化レベル係数ＱＣｘのデータがイネーブル信号ＱＥＮとともにラッチ回路２５３に与えられる（図２４（ａ），（ｂ））。第１のラッチ４０２はイネーブル信号ＱＥＮの立ち上がりエッジで量子化レベル係数ＱＣｘをラッチして出力Ｑ１を第２のラッチ４０４に供給する（図２４（ｃ））。
【００９１】
図２４（ｄ）に示すように、ＲＡＭ２５１（図２２）からはＹ信号用の基本量子化テーブルＢＱＴが４回読出された後に、Ｕ信号／Ｖ信号共用の基本量子化テーブルＢＱＴが２回読出される。
【００９２】
同期クロック作成回路４１２（図２３）には、ＲＡＭ２５１から読出される基本量子化テーブルＢＱＴに同期して、Ｙ信号の期間でＬレベルとなり、Ｕ信号とＶ信号の期間ではＨレベルとなるブロック識別信号ＵＶ／Ｙがアドレス生成回路２５２から与えられる（図２４（ｅ））。また、この際、イネーブル信号ＥＮも同期クロック作成回路４１２に与えられる。同期クロック作成回路４１２は、ブロック識別信号ＵＶ／Ｙを反転して同期クロック信号ＳＣＫ（図２４（ｆ））を生成し、これを第２のラッチ４０４のクロック入力端子に供給する。第２のラッチ４０４は、この同期クロック信号ＳＣＫの立ち上がりエッジで第１のラッチ４０２の出力Ｑ１をラッチして、その出力Ｑ２（図２４（ｇ））をセレクタ４２２のデータ入力端子に供給する。なお、セレクタ４２２の他のデータ入力端子には、固定値「１」が与えられている。
【００９３】
Ｕ信号スタート検出回路４１６は、ブロック識別信号ＵＶ／Ｙと１０ＭＨｚの基本クロック信号ＣＬＫとに基づいて、Ｕ信号用の基本量子化テーブルＢＱＴのスタート時刻を示すＵスタート信号ＵＳＴＲＴ（図２４（ｈ））を生成する。このＵスタート信号ＵＳＴＲＴは、ブロック識別信号ＵＶ／Ｙの立ち上がりエッジから１００ナノ秒だけＬレベルになる信号である。
【００９４】
ＡＮＤ回路４１４には、６つのブロックＹ１〜Ｙ４，Ｕ，Ｖの各期間でレベルが交互に切り替わるブロック切替信号ＳＷＴＣＨ（図２４（ｉ））と、ブロック識別信号ＵＶ／Ｙとが与えられている。Ｖ信号スタート検出回路４１８は、ＡＮＤ回路４１４の出力と１０ＭＨｚの基本クロック信号ＣＬＫとに基づいて、Ｖ信号用の基本量子化テーブルＢＱＴのスタート時刻を示すＶスタート信号ＶＳＴＲＴ（図２４（ｊ））を生成する。このＶスタート信号ＶＳＴＲＴは、ブロック識別信号ＵＶ／ＹがＨレベルの期間において、ブロック切替信号ＳＷＴＣＨの立ち上がりエッジから１００ナノ秒だけＬレベルになる信号である。
【００９５】
図２５は、Ｕ信号スタート検出回路４１６とＶ信号スタート検出回路４１８の内部構成を示すブロック図である。これらの回路４１６，４１８は、どちらもＤフリップフロップとＮＡＮＤ回路とで構成されている。Ｕ信号スタート検出回路４１６のＤフリップフロップ４３２のＤ入力端子にはブロック識別信号ＵＶ／Ｙが供給されており、そのクロック入力端子には１０ＭＨｚの基本クロック信号ＣＬＫが入力されている。ＮＡＮＤ回路４３４の入力端子には、ブロック識別信号ＵＶ／ＹとＤフリップフロップ４３２の反転出力とが与えられている。なお、ブロック識別信号ＵＶ／Ｙは基本クロック信号ＣＬＫに同期している。
【００９６】
ブロック識別信号ＵＶ／ＹがＬレベルの間は、Ｄフリップフロップ４３２の反転出力がＨレベルなので、ＮＡＮＤ回路４３４の出力ＵＳＴＲＴはＨレベルに保たれる（図２４（ｈ）参照）。ブロック識別信号ＵＶ／ＹがＬレベルからＨレベルに切り替わった直後は、ＮＡＮＤ回路４３４の出力（Ｕスタート信号ＵＳＴＲＴ）がＬレベルになり、１００ナノ秒後に基本クロック信号ＣＬＫのエッジでＤフリップフロップ４３２が入力をラッチすると、ＮＡＮＤ回路４３４の出力ＵＳＴＲＴは再びＨレベルに戻る。
【００９７】
Ｖ信号スタート検出回路４１８の動作も、Ｕ信号スタート検出回路４１６の動作と同じである。ただし、Ｄフリップフロップ４３６のＤ入力端子には、ブロック識別信号ＵＶ／Ｙとブロック切替信号ＳＷＴＣＨの論理積が与えられているので、ブロック識別信号ＵＶ／ＹがＨレベルの期間において、ブロック切替信号ＳＷＴＣＨの立ち上がりエッジから１００ナノ秒だけＶスタート信号ＶＳＴＲＴがＬレベルになる。
【００９８】
ＮＡＮＤ回路４２０（図２３）には、Ｕスタート信号ＵＳＴＲＴとＶスタート信号ＶＳＴＲＴとが入力されており、その出力（選択信号ＳＥＬ）はセレクタ４２２のセレクト入力端子に供給されている。選択信号ＳＥＬ（図２４（ｋ））は、Ｕ信号用の期間の始めとＶ信号用の期間の始めに１００ナノ秒だけＨレベルになる。セレクタ４２２は、選択信号ＳＥＬがＬレベルの場合にはラッチ回路２５３から与えられた出力Ｑ２をそのまま出力し、一方、選択信号ＳＥＬがＨレベルの場合には固定値「１」を出力する。セレクタ４２２の出力Ｑ３は、乗算器４２４によって基本量子化テーブルＢＱＴと乗算される。
【００９９】
図２４（ｌ）に示すように、Ｕ信号用の期間の始めとＶ信号用の期間の始めには、セレクタ４２２の出力Ｑ３は量子化レベル係数ＱＣｘの値に係わらずに必ず「１」になる。Ｕ信号用とＶ信号用の期間の始めの１００ナノ秒の期間は、ＤＣ係数用の量子化レベルを算出するための期間である。従って、図２３の回路を使用すれば、Ｕ信号とＶ信号に使用するＤＣ係数用の量子化レベルと、指定された量子化レベル係数ＱＣｘとの乗算を実質的に行なわないようにすることができる。換言すれば、図２３に示す回路は、図８（ｃ），（ｄ）に示す演算を実現する回路である。
【０１００】
図２３に示すように、乗算器４２４の出力はクリッピング回路４２６とゼロ値修正回路４２８によって修正されて最終的な量子化テーブルＱＴとなる。図２６は、これらの２つの回路４２６，４２８の内部構成を示すブロック図である。
【０１０１】
クリッピング回路４２６は、４入力ＯＲ回路４５０と、８個の２入力ＯＲ回路４５２とで構成されている。これらの回路は、量子化レベルを９ビット（最上位ビットは符号ビット）で表現する場合の回路である。４入力ＯＲ回路４５０には、乗算器４２４（図２３）から出力された１４ビットのデータのうちで符号ビットＤ１３を除く上位４ビットＤ９〜Ｄ１２が入力されている。８個の２入力ＯＲ回路４５２の一方の入力端子には、４入力ＯＲ回路４５０の出力が与えられており、他方の入力端子には乗算器４２４の出力の下位８ビットＤ１〜Ｄ８が与えられている。上位４ビットＤ９〜Ｄ１２の少なくとも１つの値が「１」の場合には、８つの２入力ＯＲ回路４５２の出力がすべて「１」になる。従って、乗算器４２４の出力が十進数で２５５以上の場合には、クリッピング回路４２６の出力が２５５に設定される。
【０１０２】
ゼロ値修正回路４２８では、クリッピング回路４２６内の７つのビットＤ２〜Ｄ８用の７つの２入力ＯＲ回路４５２の出力がそのまま出力される。また、これらの７つの２入力ＯＲ回路４５２の出力と符号ビットＤ１３とが、８つのインバータ４６０にそれぞれ与えられている。８つのインバータ４６０の出力は８入力ＡＮＤ回路４６２に与えられており、このＡＮＤ回路４６２の出力は２入力ＯＲ回路４６４に供給されている。この２入力ＯＲ回路４６４には、最下位ビットＤ１用の２入力ＯＲ回路４５２の出力が与えられている。この結果、乗算器４２４の出力の１３ビットＤ１〜Ｄ１３の値がすべて「０」の場合には、ゼロ値修正回路４２８は、最下位ビットの値のみが「１」で他の８ビットの値が「０」の量子化レベルＱＴを出力する。換言すれば、ゼロ値修正回路４２０は、図９（ｃ），（ｄ）に示す演算を実現している。
【０１０３】
Ｅ．ヌルランデータの復号化：
図２７は、画像データ伸長装置２００におけるハフマン復号化部２１０（図１）の内部構成を示すブロック図である。ハフマン復号化部２１０は、圧縮画像データＺＺをハフマン復号化する復号化部４７０と、制御部４７２と、セレクタ４７４と、ＤＣ係数レジスタ４７６とを備えている。
【０１０４】
復号化部４７０は、与えられた圧縮データの種類が基本量子化テーブルＢＱＴ、量子化レベル係数ＱＣｘ、ブロックデータ、ヌルランデータのいずれであるかを判断し、圧縮データの種類を示す状態信号ＳＳを制御部４７２に供給する。制御部４７２は、この状態信号ＳＳに応じて制御信号ＣＴＬ１，ＣＴＬ２，ＣＴＬ３を復号化部４７０と、セレクタ４７４と、ビデオゲーム装置のＭＰＵ４０（図３）とにそれぞれ供給する。復号化された基本量子化テーブルＢＱＴと量子化レベル係数ＱＣｘは、復号化部４７０から逆量子化テーブル作成部２５０に供給される。復号後の量子化されたＤＣＴ係数ＱＦ（ｕ，ｖ）は、復号化部４７０からセレクタ４７４に供給される。
【０１０５】
セレクタ４７４のデータ入力端子には、復号化部４７０から与えられたＤＣＴ係数ＱＦ（ｕ，ｖ）の他に、ゼロデータと、ＤＣ係数レジスタ４７６に登録されたＤＣ係数ＱＦ（０，０）とが与えられている。ＤＣ係数レジスタ４７６には、ゲームのソフトウェアプログラムにおいて記述されている一様色の画素ブロックのＤＣ係数ＱＦ（０，０）の値が、ビデオゲーム装置のＭＰＵ４０によって書き込まれる。なお、ＤＣ係数ＱＦ（０，０）は、ＹＵＶ信号に対してそれぞれ異なる値が登録される。
【０１０６】
ここで、図２０（Ｃ）に示す２つのヌルランデータＮＲＤ１，ＮＲＤ２を復号化する場合を考える。第１のヌルランデータＮＲＤ１の先頭のデータＮＲＬが復号化部４７０によって検出されると、ヌルランデータであることを知らせる状態信号ＳＳが復号化部４７０から制御部４７２に出力される。制御部４７２は、状態信号ＳＳに応じて直ちに復号化部４７０とＭＰＵ４０に制御信号ＣＴＬ１，ＣＴＬ２をそれぞれ出力して復号化動作を止めるように制御する。また、制御部４７２は、セレクタ４７４に制御信号ＣＴＬ３を供給し、最初のブロックのＤＣ係数として、ＤＣ係数レジスタ４７６に登録されているＤＣ係数ＱＦ（０，０）を選択させる。図２０（Ｂ）に示すように、原画像データｆ（ｘ，ｙ）の値が１２の場合には、ＱＦ（０，０）＝１２がＤＣ係数レジスタ４７６に登録されている。制御部４７２は、さらに、６３個のＡＣ係数として、すべてゼロデータを選択するようにセレクタ４７４を制御する。図２８は、こうして作成されたＤＣＴ係数ＱＦ（ｕ，ｖ）を示している。
【０１０７】
第１のヌルランデータＮＲＤ１は、一様色のブロックが１６個連続していることを示しているので、１６個の画素ブロックのそれぞれについて、図２８に示すＤＣＴ係数ＱＦ（ｕ，ｖ）が作成される。第２のヌルランデータＮＲＤ２についても同様に、２つのブロックのそれぞれについて、図２８に示すＤＣＴ係数ＱＦ（ｕ，ｖ）が作成される。
【０１０８】
ヌルランデータの処理が終了すると、制御部４７２が復号化部４７０とＭＰＵ４０に対して制御信号ＣＴＬ１，ＣＴＬ２を出力し、復号化動作を再開するよう制御する。ヌルランデータによって一様色であることが指定されている画素ブロックの輝度信号Ｙや色差信号Ｕ，Ｖの値は、ＭＰＵ４０からＤＣ係数レジスタ４７６に書き込むＤＣ係数の値を変更することによって容易に変更することができる。言い換えれば、ヌルランデータを利用すれば、一様色の画像領域の色を圧縮画像データ以外のデータに応じて所望の色に変更することができる。この実施例では、一様色のブロックの輝度信号Ｙや色差信号Ｕ，Ｖの値は、ビデオゲームを記述するソフトウェアプログラムの中で指定されている。
【０１０９】
図２９は、ハフマン復号化部の他の構成を示すブロック図である。このハフマン復号化部２１０ａでは、復号化部４７０から出力されたＤＣＴ係数ＱＦ（ｕ，ｖ）がセレクタ４７４をバイパスして逆量子化部２２０に直接与えられている。セレクタ４７４は、ＤＣ係数レジスタ４７６から与えられるＤＣ係数ＱＦ（０，０）とゼロデータの一方を選択し、逆量子化部２２０をバイパスしてＩＤＣＴ部２３０に直接供給している。制御部４７８は、図２７と同様の３つの制御信号ＣＴＬ１〜ＣＴＬ３の他に、第４の制御信号ＣＴＬ４をＩＤＣＴ部２３０に出力している。
【０１１０】
制御部４７８は、圧縮データの種類を示す状態信号ＳＳに応じて復号化部４７０と、ＭＰＵ４０と、ＩＤＣＴ部２３０とに、制御信号ＣＴＲＬ１，ＣＴＬ２，ＣＴＬ４をそれぞれ出力する。復号化部４７０で通常のブロックデータが復号されると、復号化されたＤＣＴ係数ＱＦ（ｕ，ｖ）が逆量子化部２２０に供給される。
【０１１１】
図２０（Ｃ）に示す第１のヌルランデータＮＤＲ１の先頭のデータＮＲＬが復号化部４７０によって検出されると、ヌルランデータであることを知らせる状態信号ＳＳが復号化部４７０から制御部４７８に出力される。制御部４７８は、状態信号ＳＳに応じて直ちに復号化部４７０とＭＰＵ４０に制御信号ＣＴＬ１，ＣＴＬ２をそれぞれ出力して復号化動作を止めるように制御する。また制御部４７８は、セレクタ４７４に与える制御信号ＣＴＬ３のレベルを切換えて、ＤＣ係数レジスタ４７６に登録されているＤＣ係数ＱＦ（０，０）を選択させる。制御部４７８は、さらに、６３個のＡＣ係数として、すべてゼロデータを選択するようにセレクタ４７４を制御する。制御部４７８は、同時にＩＤＣＴ部２３０に対して制御信号ＣＴＬ４を出力し、セレクタ４７４の出力を選択して逆変換するように制御する。
【０１１２】
ヌルランデータの処理が終了すると、制御部４７８から復号化部４７０とＭＰＵ４０に制御信号ＣＴＬ１，ＣＴＬ２が出力され、復号動作を再開するよう制御する。
【０１１３】
このように、図２９に示す回路では、ヌルランデータの処理の際には、セレクタ４７４から出力されるＤＣＴ係数ＱＦ（ｕ，ｖ）が逆量子化部２２０をバイパスしてＩＤＣＴ部２３０に直接供給されるので、逆量子化による演算誤差が生じないという利点がある。例えば、特定の色の部分を検出し透明色にするクロマキ−処理をビデオエンコーダユニット５０（図３）によって行う時に、量子化による演算誤差が最小に押さえられるので、所望の色の画素ブロックを確実に透明色にすることが可能である。
【０１１４】
上記の実施例においては、ヌルランデータによってＤＣ係数のみを任意に設定できるようにしたが、ＡＣ係数の所定の部分（例えばＱＦ（１，０）とＱＦ（０，１））に対して所望の値を設定できるようにすることも可能である。この場合には、ヌルランデータは同一の画像パターンを有する一連の画素ブロックの個数を表わす。
【０１１５】
Ｆ．変形例：
なお、この発明は上記実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【０１１６】
（１）上記実施例では直交変換として２次元ＤＣＴ変換を取り上げたが、本発明には任意の直交変換（例えばＫ−Ｌ変換やアダマール変換）が利用可能である。また、エントロピー符号化としては、ハフマン符号化以外の任意の符号化（例えば算術符号化やＭＥＬ符号化）を利用することができる。
【０１１７】
（２）画像データ圧縮装置１００はハードウェアで実現してもよく、また、画像データ伸長装置２００をソフトウェアで実現してもよい。図３０は、ソフトウェアによって図１８に示す圧縮データを伸長する処理の手順を示すフローチャートである。ステップＳ１では、ヘッダ部の値から圧縮データの内容を判断する。圧縮データが基本量子化テーブルＢＱＴを表わしている場合には、ステップＳ２において基本量子化テーブルＢＱＴをメモリに記憶し、ステップＳ１に戻る。
【０１１８】
圧縮データが画像を表わしている場合には、ステップＳ３において圧縮データ部内に含まれている各データユニットの先頭データの種類が判断される。ここで、データユニットとは、図１８（Ｃ）に示す量子化レベル係数ＱＣｘの符号データ、ブロックデータ、ヌルランデータのそれぞれを意味している。図１８（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）に示すように、データユニットの先頭データとしては、量子化レベル係数ＱＣｘを表わすハフマン符号語と、ブロックデータのＤＣ係数△ＤＣのハフマン符号語と、ヌルランを表わすハフマン符号語ＮＲＬの３種類がある。
【０１１９】
先頭データが量子化レベル係数ＱＣｘのハフマン符号語である場合には、ステップＳ４において、この量子化レベル係数ＱＣｘと基本量子化テーブルＢＱＴを乗ずることによって量子化テーブルＱＴを作成する。なお、この乗算の際に、前述した特徴、すなわち、（１）乗算結果が最大値以上の量子化レベルを最大値に設定すること、（２）ＤＣ係数は量子化しないこと、（３）量子化レベル係数ＱＣｘの値が０の時にはすべての量子化レベルを１に設定すること、が実現される。ステップＳ４において量子化テーブルＱＴが作成されると、ステップＳ３に戻る。
【０１２０】
ステップＳ３において先頭データがＤＣ係数△ＤＣのハフマン符号語であると判断された場合には、ステップＳ５において１画素ブロック分のデータが復号化されてＤＣＴ係数ＱＦ（ｕ，ｖ）が得られる。ステップＳ６では逆量子化が行なわれ、ステップＳ７では、２次元ＤＣＴ逆変換が行なわれる。１セットのブロックデータ（図１８（Ｄ））に含まれるすべての画素ブロックについてステップＳ５〜Ｓ７の処理が繰り返されると、ステップＳ８からステップＳ３に戻る。
【０１２１】
ステップＳ３において、先頭データがヌルランデータであることを示すハフマン符号語ＮＲＬであると判断された場合には、ステップＳ９において、１画素ブロックのＤＣ成分が予め指定された値に設定されるとともに、６３個のＡＣ成分がすべて０に設定される。ステップＳ１０では、こうして作成されたＤＣＴ係数に対して２次元ＤＣＴ逆変換が行なわれる。ヌルランデータで指定されたブロック数だけステップＳ９，Ｓ１０の処理が繰り返されると、ステップＳ１１からステップＳ３に戻る。こうして、ステップＳ３〜Ｓ１１の処理を圧縮データ部のすべてに亘って実行することによって画像データｆｆ（ｘ，ｙ）が復元される。
【０１２２】
（３）上記実施例では、本発明をビデオゲーム装置に適用した例を示したが、本発明はあらゆる種類の画像処理装置に適用することが可能である。
【０１２３】
（４）上記実施例では、量子化レベル係数ＱＣｘや量子化テーブルＱＴ内の各量子化レベルを整数としたが、これらは小数を含む数でもよい。
【０１２４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１，１１および２１に記載した発明によれば、第１と第２の係数を与えるだけで量子化レベルの異なる第１と第２の量子化テーブルを作成できるので、２つの量子化テーブルを圧縮画像データに含める場合に比べて圧縮画像データのデータ量を低減することができるという効果がある。また、第２の係数が現われるまでの複数の画素ブロックに対して第１の係数が適用されるので、これらの複数の画素ブロックのそれぞれの符号データの前に第１の係数を含めておく必要がなく、従って、圧縮画像データのデータ量を低減することができるという効果がある。
【０１２５】
請求項２，１２および２２に記載した発明によれば、第１と第２の係数を第１と第２の画素ブロックにそれぞれ容易に対応づけられるという効果がある。
【０１２６】
請求項３，１３および２２に記載した発明によれば、第１と第２の係数を一意にかつ瞬時に復号することができるという効果がある。
【０１２８】
請求項４および１４に記載した発明によれば、量子化レベルのビット数を一定値以下に保つことができるという効果がある。
【０１２９】
請求項５および１５に記載した発明によれば、所定の位置の変換係数を逆量子化するさいに発生する誤差を低減することができるという効果がある。
【０１３０】
請求項６および１６に記載した発明によれば、変換係数の直流成分に対する量子化レベルを変えないようにすれば、直流成分の逆量子化にともなう誤差を低減することができるという効果がある。
【０１３１】
請求項７および１７に記載した発明によれば、各画素ブロック内の画像が互いに同一である連続した複数の画素ブロックを比較的少ないデータで表わすことができるという効果がある。
【０１３２】
請求項８および１８に記載した発明によれば、連続した複数の画素ブロックを同一の色で塗ることができるという効果がある。
【０１３３】
請求項９および１９に記載した発明によれば、逆量子化による誤差の発生を防止することができるという効果がある。
【０１３４】
請求項１０に記載した発明によれば、各画素ブロック内の画像が互いに同一である連続した複数の画素ブロックを比較的少ないデータで表わすことができるという効果がある。
【０１３５】
請求項２４に記載した発明によれば、各画素ブロック内の画像が互いに同一である連続した複数の画素ブロックを比較的少ないデータで表わすことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を適用した画像データの圧縮装置と伸長装置の機能を示すブロック図。
【図２】画像データ圧縮装置１００の具体的な構成を示すブロック図。
【図３】画像データ伸長装置２００の具体的な構成を示すブロック図。
【図４】原画像を示す平面図。
【図５】ＤＣＴ係数Ｆ（ｕ，ｖ）の配列を示す説明図。
【図６】圧縮／伸長の基本動作を示す説明図。
【図７】量子化レベル係数ＱＣｘが４の場合の圧縮／伸長動作を示す説明図。
【図８】量子化においてＤＣ成分を変更しない場合の動作を示す説明図。
【図９】量子化レベル係数ＱＣｘが０の場合の圧縮／伸長動作を示す説明図。
【図１０】ＤＣ係数符号化部の機能を示すブロック図。
【図１１】ハフマン符号化におけるカテゴリ化テーブルを示す図。
【図１２】ＤＣ係数用のハフマン符号テーブルＨＴDCの一例を示す説明図。
【図１３】ＡＣ係数符号化部の機能を示すブロック図。
【図１４】ＡＣ係数のジグザグスキャンの順路を示す説明図。
【図１５】ＡＣ係数用の２次元ハフマン符号テーブルを示す説明図。
【図１６】ハフマン符号テーブルの内容を示す図。
【図１７】ハフマン符号化の一例を示す説明図。
【図１８】圧縮データの構成を示す説明図。
【図１９】ＹＵＶの各信号のブロックの関係を示す説明図。
【図２０】ヌルランデータによって表わされる画像を示す説明図。
【図２１】ＡＣ係数用のハフマン符号テーブルの他の部分を示す図。
【図２２】逆量子化テーブル作成部２５０の内部構成を示すブロック図。
【図２３】ラッチ回路２５３と乗算ユニット２５４の内部構成を示すブロック図。
【図２４】図２３に示す回路の動作を示すタイミングチャート。
【図２５】Ｕ信号スタート検出回路４１６とＶ信号スタート検出回路４１８の内部構成を示すブロック図。
【図２６】クリッピング回路４２６とゼロ値修正回路４２８の内部構成を示すブロック図。
【図２７】ハフマン復号化部２１０の内部構成を示すブロック図。
【図２８】ヌルランデータを復号化して得られたＤＣＴ係数を示す図。
【図２９】ハフマン復号化部の他の構成を示すブロック図。
【図３０】ソフトウェアによって圧縮データを復号する処理の手順を示すフローチャート。
【図３１】従来の画像データ圧縮装置と伸長装置を示すブロック図。
【符号の説明】
２０…ビデオゲーム装置
２１…ＲＯＭ
２４，２６…ゲームパッド
２８…カラーテレビ
３０…ビデオ信号ケーブル
３２…ＣＤ−ＲＯＭドライブ
３４…スピーカ
３６…ＳＣＳＩバス
３８…スピーカ
４０…ＭＰＵ
４０ａ…演算部
４０ｂ…コントローラ
４１…メインメモリ
４２…ＲＯＭ
４３…Ｍ−ＢＵＳ
４５…画像信号コントロールユニット
４５ａ…ＭＰＵＩ／Ｆ
４５ｂ…ＳＣＳＩコントローラ
４５ｃ…ＡＦＦＩＮコンバータ
４５ｄ…グラフィックコントローラ
４５ｅ…サウンドコントローラ
４９…ＶＤＰユニット
５０…ビデオエンコーダユニット
５０ａ…ルックアップテーブル
５０ｂ…優先順位設定部
５０ｃ…ミキサー
５０ｃ…画像データ合成部
５０ｄ…スーパーインポーズ部
５０ｅ…ＤＡＣ
５２…音声出力ユニット
５２ａ…ＡＤＰＣＭ部
５５…ＲＡＭ
５９…ＲＡＭ
６０…ＮＴＳＣコンバータ
１００…画像データ圧縮装置
１０１…ＣＰＵ
１０２…メインメモリ
１０３…キーボード
１０４…マウス
１０５…磁気ディスク装置
１０６…光磁気ディスク装置
１１０…ＤＣＴ部
１２０…量子化部
１３０…ハフマン符号化部
１３１…ブロック遅延部
１３２…加算器
１３３…カテゴリ化処理部
１３４…１次元ハフマン符号化部
１３５…ジグザグスキャン部
１３６…判定部
１３７…ランレングスカウンタ
１３８…カテゴリ化部
１４０…量子化テーブル作成部
１５０…ハフマン符号テーブルメモリ
２００…画像データ伸長装置
２１０…ハフマン復号化部
２２０…逆量子化部
２３０…ＩＤＣＴ部
２４０…ハフマン符号テーブルメモリ
２５０…逆量子化テーブル作成部
２５１…ＲＡＭ
２５２…アドレス生成回路
２５３…ラッチ回路
２５４…乗算ユニット
４０２，４０４…ラッチ
４１２…同期クロック作成回路
４１４…ＡＮＤ回路
４１６…Ｕ信号スタート検出回路
４１８…Ｖ信号スタート検出回路
４２０…ＮＡＮＤ回路
４２２…セレクタ
４２４…乗算器
４２６…クリッピング回路
４２８…ゼロ値修正回路
４３２，４３６…Ｄフリップフロップ
４３４，４３８…ＮＡＮＤ回路
４５０…４入力ＯＲ回路
４５２…２入力ＯＲ回路
４６０…インバータ
４６２…ＡＮＤ回路
４６４…ＯＲ回路
４７０…復号化部
４７２…制御部
４７４…セレクタ
４７６…ＤＣ係数レジスタ
４７８…制御部
５４０…画像データ圧縮装置
５４２…直交変換部
５４４…量子化部
５４６…エントロピー符号化部
５５０…画像データ伸長装置
５５０…伸長装置
５５２…逆直交変換部
５５４…逆量子化部
５５６…エントロピー復号化部
５６２…量子化テーブル
５６４…符号テーブル
ＢＧ…背景
ＢＱＴ…基本量子化テーブル
ＣＬＫ…基本クロック信号
Ｄ１〜Ｄ１３…乗算器４２４の出力
Ｄ１３…符号ビット
ＥＮ…イネーブル信号
ｆ（ｘ，ｙ）…原画像データ
ｆｆ（ｘ，ｙ）…復号された画像データ
Ｆ（ｕ，ｖ）…元のＤＣＴ係数
ＦＦ（ｕ，ｖ）…復号されたＤＣＴ係数
ＨＦAC…ＡＣ係数用ハフマン符号語
ＨＦDC…ＤＣ係数用ハフマン符号語
ＨＴAC…ＡＣ係数用ハフマン符号テーブル
ＨＴDC…ＤＣ係数用ハフマン符号テーブル
ＨＴ…ハフマン符号テーブル
ＩＤ…識別データ
ＮＮＮＮ…ゼロラン長
ＮＲＬ…ヌルランデータ
ＰＢ…画素ブロック
ＰＸ…画素
ＱＣｘ…量子化レベル係数
ＱＥＮ…イネーブル信号
ＱＦ…量子化されたＤＣＴ係数
ＱＴ…量子化テーブル
ＳＣＫ…同期クロック信号
ＳＥＬ…選択信号
ＳＳ…状態信号
ＳＳＳＳ…カテゴリ
ＳＷＴＣＨ…ブロック切替信号
Ｕ，Ｖ…色差信号
ＵＳＴＲＴ…Ｕスタート信号
ＶＳＴＲＴ…Ｖスタート信号
Ｙ…輝度信号
ＺＺ…圧縮画像データ[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a method and apparatus for compressing / decompressing image data.
[0002]
[Prior art]
FIG. 31 is a block diagram showing a configuration of a conventional image data compression / decompression apparatus. The image data compression device 540 orthogonally transforms original image data for each block of M × N pixels in the orthogonal transform unit 542, then performs quantization in the quantization unit 544, and further performs encoding in the entropy coding unit 546. To create compressed image data. On the other hand, the image data decompression device 550 first decodes the compressed image data in the entropy decoding unit 556, dequantizes it in the inverse quantization unit 554, and then restores the image data in the inverse orthogonal transform unit 552. Note that the quantization unit 544 and the inverse quantization unit 554 use the same quantization table 562, and the entropy encoding unit 546 and the entropy decoding unit 556 also use the same code table 564.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, there is a case where one image includes a first portion that is to be restored with high image quality and a second portion that may be restored with low image quality. In such a case, the first portion is quantized using a quantization table with a small quantization level, and the second portion is quantized with a quantization table having a large quantization level. What is necessary is just to perform quantization. The quantization table is a matrix having the same size as the pixel block of image data, that is, a matrix having M rows and N columns. In the conventional image data compression / decompression apparatus, when a plurality of quantization tables are used in one image, a plurality of M rows and N columns quantization tables must be transferred from the compression apparatus 540 to the expansion apparatus 550. In other words, there is a problem of increasing the amount of compressed image data.
[0004]
Also, for simple image portions in which pixel blocks having a uniform color are continuous in the image, all M rows and N columns of orthogonal transform coefficients for these pixel blocks are entropy encoded. Therefore, there is a problem that the compressed image data representing such a simple image portion also has a considerable amount of data.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems in the prior art, and an object of the present invention is to provide a technique capable of reducing the amount of compressed image data as compared with the prior art.
[0006]
[Means and Actions for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, a compressed image data decompression method according to the present invention includes:
(A) A pair of code data for a plurality of pixel blocks and a first pixel block located at the head of the plurality of pixel blocks.AssignedA first coefficient code;Arranged at an arbitrary position in the array of the plurality of pixel blocksPair with second pixel blockAssignedCompressed image data including the second coefficient codereceiveProcess,
(B) Quantized transform coefficients are generated by entropy decoding the code data, and first and second coefficients are generated by entropy decoding the first and second coefficient codes. And a process of
(C) creating the first and second quantization tables by multiplying each of the first and second coefficients by a basic quantization level of a predetermined basic quantization table;
(D) the first pixel blockTo a series of pixel blocks from 1 to the pixel block immediately before the second pixel blockInverse quantization of the quantized transform coefficient with the first quantization tableFor a series of pixel blocks from the second pixel block until a pixel block to which the next coefficient code is assigned appears.Dequantizing the quantized transform coefficient with the second quantization table to obtain a dequantized transform coefficient;
(E) obtaining the decompressed image data by performing inverse orthogonal transform on the inversely quantized transform coefficient.
[0007]
According to this stretching method,Since the first and second quantization tables having different quantization levels can be created simply by giving the first and second coefficients, the data of the compressed image data is compared with the case where the two quantization tables are included in the compressed image data. The amount can be reduced.In addition, since the first coefficient is applied to a plurality of pixel blocks until the second coefficient appears, it is necessary to include the first coefficient before the code data of each of the plurality of pixel blocks. There is no.
[0008]
The code data isBlock data which is compressed image data of each pixel block and a coefficient code representing a coefficient to be multiplied by the basic quantization table are each used as one data unit.The second pixel includes a plurality of data units arranged according to an arrangement order of the plurality of pixel blocks, and the first coefficient code is arranged immediately before the first data unit for the first pixel block. The second coefficient code may be arranged immediately before the second data unit for the block.
[0009]
In this way, the first and second coefficients can be easily associated with the first and second pixel blocks, respectively.
[0010]
The first and second coefficient codes are:Entropy codewords respectively indicating the first and second coefficients;DC component of the conversion coefficientContains an entropy codeword forCode tableIncluded inIt is preferable.
[0011]
In this way, the first and second coefficients can be decoded uniquely and instantaneously.
[0014]
In the step (C), when the multiplication result of each of the first and second coefficients and the quantization level included in the basic quantization table exceeds a predetermined maximum value, the multiplication result is A step of setting a quantization level value exceeding the maximum value equal to the maximum value may be included.
[0015]
In this way, the number of bits of the quantization level can be kept below a certain value.
[0016]
The step (C) includes a step in the basic quantization table.In placeBasic quantization levelAs it isThe first and second inverse quantization tables;In placeQuantization levelUsed asThe process of performing may be included.
[0017]
By doing so, it is possible to reduce errors that occur when the transform coefficient at a predetermined position is inversely quantized.
[0018]
Preferably, the predetermined basic quantization level is a quantization level related to a direct current component of the transform coefficient.
[0019]
If the quantization level for the DC component of the transform coefficient is not changed, the error due to the inverse quantization of the DC component can be reduced.
[0020]
The compressed image data further includes:Images in each pixel block are the same and are continuously arrangedIncluding the same pattern block data indicating the number of a plurality of pixel blocks,
Furthermore, the step (B)
With the same pattern block dataThe specified number of said consecutivePaired with multiple pixel blocksAs a commonly applied conversion factorWhen creating the quantized transform coefficient, the predetermined component of the transform coefficient is set to a predetermined value, and the value of the component of the transform coefficient other than the predetermined component is set to zero. May be provided.
[0021]
This wayThe image in each pixel blockIdentical to each otherIsA plurality of continuous pixel blocks can be represented with relatively little data.
[0022]
The predetermined component is preferably a direct current component.
[0023]
In this way, a plurality of continuous pixel blocks can be painted with the same color.
[0024]
The step (D) may include a step of omitting the inverse quantization for the transform coefficient decoded from the same pattern block data.
[0025]
By so doing, it is possible to prevent the occurrence of errors due to inverse quantization.
[0026]
Another compressed image data decompression method according to the present invention is as follows:
(A) Code data for a plurality of first pixel blocks;Images in each pixel block are the same and are continuously arrangedCompressed image data including the same pattern block data indicating the number of a plurality of second pixel blocksreceiveProcess,
(B) generating first quantized transform coefficients for the plurality of first pixel blocks by entropy decoding the code dataAnd again, With the same pattern block dataThe specified number of said consecutivePaired with multiple pixel blocksAs a commonly applied conversion factorWhen creating the quantized transform coefficient, the predetermined component of the transform coefficient is set to a predetermined value, and the value of the component of the transform coefficient other than the predetermined component is set to zero. Creating the second quantized transform coefficient by:
(C) obtaining first and second dequantized transform coefficients by dequantizing the first and second quantized transform coefficients using a quantization table;
(D) creating decompressed image data by inverse orthogonal transforming the first and second inverse quantized transform coefficients;
Is provided.
[0027]
in this way,The image in each pixel blockIdentical to each otherIsA plurality of continuous pixel blocks can be represented with relatively little data.
[0028]
The compressed image data decompression apparatus according to the present invention
Code data for a plurality of pixel blocks and a first pixel block located at the head of the plurality of pixel blocksAssignedA first coefficient code;Arranged at an arbitrary position in the array of the plurality of pixel blocksPair with second pixel blockAssignedStorage means for storing compressed image data including a second coefficient code;
Entropy decoding for generating quantized transform coefficients by entropy decoding the code data, and generating first and second coefficients by entropy decoding the first and second coefficient codes And
Inverse quantization table creating means for creating the first and second quantization tables by multiplying each of the first and second coefficients by a basic quantization level of a predetermined basic quantization table;
The first pixel blockTo a series of pixel blocks from 1 to the pixel block immediately before the second pixel blockInverse quantization of the quantized transform coefficient with the first quantization tableFor a series of pixel blocks from the second pixel block until a pixel block to which the next coefficient code is assigned appears.An inverse quantization means for obtaining an inversely quantized transform coefficient by inversely quantizing the quantized transform coefficient with the second quantization table;
Inverse orthogonal transform means for obtaining decompressed image data by performing inverse orthogonal transform on the inversely quantized transform coefficient;
Is provided.
[0029]
Another compressed image data decompression apparatus according to the present invention is
Code data for a plurality of first pixel blocks;Images in each pixel block are the same and are continuously arrangedFirst storage means for storing compressed image data including the same pattern block data indicating the number of a plurality of second pixel blocks;
Second storage means for storing a specified value for a predetermined component of the transform coefficient for the plurality of second pixel blocks;
Creating first quantized transform coefficients for the plurality of first pixel blocks by entropy decoding the code dataAnd again, With the same pattern block dataThe specified number of said consecutivePaired with multiple pixel blocksAs a commonly applied conversion factorWhen creating the quantized transform coefficient, the predetermined component of the transform coefficient is set to a predetermined value, and the value of the component of the transform coefficient other than the predetermined component is set to zero. Entropy decoding means for generating the second quantized transform coefficient by:
Inverse quantization means for obtaining first and second inverse quantized transform coefficients by inversely quantizing the first and second quantized transform coefficients using a quantization table;
Inverse orthogonal transform means for creating decompressed image data by performing inverse orthogonal transform on the first and second inverse quantized transform coefficients;
Is provided.
[0030]
The image data compression method according to the present invention comprises:
(A) A step of orthogonally transforming image data for each of a plurality of pixel blocks in an image to obtain a transform coefficient;
(B) a first coefficient for a first pixel block located at the beginning of the plurality of pixel blocks;Arranged at an arbitrary position in the array of the plurality of pixel blocksDesignating a second coefficient for the second pixel block;
(C) creating first and second quantization tables by multiplying each of the first and second coefficients by a basic quantization level of a predetermined basic quantization table;
(D)For a series of pixel blocks from the first pixel block to the pixel block immediately before the second pixel block, the transform coefficient is quantized by the first quantization table, and the second pixel block For a series of pixel blocks until a pixel block to which the next coefficient code is assigned appears, the transform coefficient is quantized with the second quantization table.Obtaining a quantized transform coefficient;
(E) Code data is created by entropy coding the quantized transform coefficients, and first and second coefficient codes are created by entropy coding the first and second coefficients. Process,
(F) creating compressed image data including the code data and the first and second coefficient codes;
Is provided.
[0031]
Since the first and second quantization tables having different quantization levels can be created simply by giving the first and second coefficients, the data of the compressed image data is compared with the case where the two quantization tables are included in the compressed image data. The amount can be reduced.
[0036]
【Example】
Hereinafter, the following items will be described in order.
A. Overall configuration and basic operation of the compression / decompression device;
B. Adjustment of the quantization table QT by the quantization level coefficient QCx;
C. Huffman coding and compressed data structure;
D. Detailed configuration of the inverse quantization table creation unit;
E. Decoding null run data
[0037]
A. Configuration and operation of compression / decompression device:
FIG. 1 is a block diagram showing functions of an image data compression apparatus 100 and decompression apparatus 200 to which an embodiment of the present invention is applied.
[0038]
The image data compression apparatus 100 includes a DCT unit 110 that performs discrete cosine transform on original image data f (x, y), and a quantization unit that quantizes a transform coefficient F (u, v) obtained by the DCT transform. 120, a Huffman encoding unit 130 that generates the compressed image data ZZ by Huffman encoding the quantized transform coefficient QF (u, v), a quantization table generating unit 140, and a Huffman code table memory 150. ing. As will be described later, the quantization table creating unit 140 creates the quantization table QT based on the basic quantization table BQT and the quantization level coefficient QCx. The compressed image data ZZ is stored in a storage medium such as a CD-ROM and supplied from the image data compression apparatus 100 to the image data expansion apparatus 200.
[0039]
The image data decompression apparatus 200 includes a Huffman decoding unit 210 that performs Huffman decoding on the compressed image data ZZ, an inverse quantization unit 220 that inversely quantizes the decoded transform coefficient QF (u, v), An IDCT unit 230 that performs discrete cosine inverse transform on the inversely quantized transform coefficient FF (u, v) to obtain image data ff (x, y), a Huffman code table memory 240, and an inverse quantization table creation unit 250 And. The inverse quantization table creating unit 250 receives the basic quantization table BQT and the quantization level coefficient QCx decoded from the compressed image data ZZ from the Huffman decoding unit 210, and creates the quantization table QT based on these. This quantization table QT is the same as the quantization table QT used in the compression apparatus 100. Further, the Huffman code table HT stored in the Huffman code table memory 240 is the same as that stored in the Huffman code table memory 150 of the compression apparatus 100.
[0040]
FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration of the image data compression apparatus 100. The image data compression device 100 includes a CPU 101, a main memory 102, a keyboard 103, a mouse 104, a magnetic disk device 105, and a magneto-optical disk device 106. Each processing unit 110 to 140 of the image data compression apparatus 100 shown in FIG. 1 is realized by a software program stored in the main memory 102. The basic quantization table BQT and the Huffman code table HT are stored in the magnetic disk device 105. The image data compression apparatus 100 is a workstation for creating a video game, and various programs for creating a video game are executed by the CPU 101 in addition to a software program for image data compression. The completed game program is stored in the magneto-optical disk device 106 together with the compressed image data. Then, a CD-ROM including a video game program and compressed image data is manufactured using this magneto-optical disk.
[0041]
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the video game apparatus 20 including the image data decompression apparatus 200. The video game apparatus 20 includes a CD-ROM drive 32 connected via a SCSI bus 36, a microprocessor (hereinafter referred to as an MPU) 40 that supervises image processing and all processing related thereto, A main memory (hereinafter referred to as M-RAM) 41 directly connected to the MPU 40, a ROM 42 storing the BIOS program, and various units connected to the bus (M-BUS) 43 of the MPU 40, that is, an image signal control unit. 45, an image data decompression unit 200, a VDP unit 49 that outputs a specific image signal, a video encoder unit 50 that synthesizes and outputs a video signal, and an audio data output unit 52 that handles audio data.
[0042]
In the video game apparatus 20, a memory (hereinafter referred to as K-RAM) 55 connected to a local bus (K-BUS) 54 of the image signal control unit 45 and a local bus of the image data decompression unit 200 are provided. Output signals from a connected memory (hereinafter referred to as R-RAM) 251, a video memory (hereinafter referred to as V-RAM) 59 connected to the local bus of the VDP unit 49, and a video encoder unit 50 are used as normal images. An NTSC converter 60 that converts the signal (NTSC) and outputs it to the color television 28 is provided.
[0043]
The image signal control unit 45, the image data decompression unit 200, the video encoder unit 50, and the audio data output unit 52 are each configured by a logic circuit.
[0044]
FIG. 4A is a plan view showing an example of an original image that becomes a background image of the game. This original image is an image in which a natural image of a volcano is embedded in a background BG painted in a uniform color. FIG. 4B shows an enlarged part of the original image including one pixel block PB. In general, the pixel block PB can be set to include M × N pixels PX. The values of the two integers M and N are preferably 8 or 16, and in this embodiment, M = N = 8. The integers M and N may be set to different values. As will be described later, the data portion representing the background BG in the compressed image data ZZ has a special data format (null run data) indicating that pixel blocks PB of uniform color are continuous.
[0045]
The DCT unit 110 of the image data compression apparatus 100 performs two-dimensional DCT conversion for each pixel block PB according to the following formula 1.
[Expression 1]

Here, f (x, y) is an array of 8 × 8 image data included in one pixel block PB, x and y are coordinates indicating the position of each pixel in each pixel block PB, and F (u, v) is an array of transform coefficients, and u and v are coordinates in the frequency space.
[0046]
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an array of transform coefficients F (u, v). The conversion coefficients F (u, v) are the same 8 × 8 array as the pixel block PB. The transformation coefficient F (0, 0) at the upper left corner is called a DC component (or DC coefficient), and the other transformation coefficients are called AC components (or AC coefficients). The DC component indicates the average value of the image data in the pixel block PB. An AC component indicates a change in image data in the pixel block PB. Since there is a certain degree of correlation between the image data of adjacent pixels, the value of the low frequency component is relatively large and the value of the high frequency component is relatively small in the AC coefficient. Also, the influence of high frequency components on image quality is relatively small.
[0047]
FIG. 6 is an explanatory diagram showing basic operations of the image data compression device 100 and the image data decompression device 200. The DCT unit 110 creates a DCT coefficient F (u, v) shown in FIG.
[0048]
The quantization table creation unit 140 multiplies the basic quantization table BQT (FIG. 6C) and the quantization level coefficient QCx as shown in Equation 2 below, thereby obtaining the quantization table QT (FIG. 6D). ).
[Expression 2]

[0049]
Since QCx = 1 in the example of FIG. 6, the quantization table QT is the same as the basic quantization table BQT.
[0050]
The quantization unit 120 linearly quantizes the DCT coefficient F (u, v) with the quantization table QT, thereby obtaining the quantized DCT coefficient QF (u, v) shown in FIG. 6B. Linear quantization is a process of performing division and rounding the division result to an integer.
[0051]
The Huffman encoding unit 130 generates compressed image data ZZ (FIG. 6 (e)) by Huffman encoding the DCT coefficient QF (u, v). The Huffman coding method will be further described later. As will be described later, the compressed image data ZZ includes first data representing the basic quantization table BQT, and second data representing the quantization level coefficient QCx and the transform coefficient QF (u, v).
[0052]
When the compressed image data ZZ is given to the image data decompression apparatus 200, the Huffman decoding unit 210 decodes the compressed image data ZZ to obtain DCT coefficients QF (u, v) (FIG. 6 (f)). Since the Huffman coding is lossless coding, the DCT coefficient QF (u, v) is a quantized DCT coefficient QF (u, v) obtained by the quantization unit 120 of the image data compression apparatus 100 (FIG. 6 ( b)). The Huffman decoding unit 210 also decodes the basic quantization table BQT (FIG. 6C) and the quantization level coefficient QCx included in the compressed image data ZZ, in addition to the DCT coefficient QF (u, v). And is provided to the inverse quantization table creation unit 250.
[0053]
The inverse quantization table creation unit 250 creates the quantization table QT (FIG. 6D) by multiplying the basic quantization table BQT and the quantization level coefficient QCx. The inverse quantization unit 220 multiplies the quantization table QT and the DCT coefficient QF (u, v) to obtain the decoded DCT coefficient FF (u, v) shown in FIG.
[0054]
The IDCT unit 230 performs the two-dimensional DCT inverse transform shown in the following Equation 3 on the DCT coefficient FF (u, v) to create restored image data ff (x, y).
[Equation 3]

[0055]
B. Adjustment of quantization table QT by quantization level coefficient QCx:
Since the quantization table QT is created by multiplying the basic quantization table BQT and the quantization level coefficient QCx according to the equation 2, each value in the quantization table QT can be increased by increasing the value of the quantization level coefficient QCx. The quantization level can be increased. The value of the quantization level coefficient QCx is selected by the operator from a plurality of predetermined values (0 to 15) when the image data compression apparatus 100 compresses the image data.
[0056]
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the compression / decompression operation when the quantization level coefficient QCx is designated as 4. In FIG. The quantization table creation unit 140 and the inverse quantization table creation unit 250 create the quantization table QT shown in FIG. However, in this embodiment, the maximum value of the quantization level is limited to 15, and all quantization level values at which the multiplication result is 15 or more are forcibly set to 15.
[0057]
When the DCT coefficient F (u, v) in FIG. 7A is linearly quantized using the quantization table QT shown in FIG. 7D, the DC component is 1 as shown in FIG. , DCT coefficient QF (u, v) in which all AC components are 0 is obtained. As described above, when the value of the quantization level coefficient QCx is increased, the number of zeros in the quantized DCT coefficient QF (u, v) is increased, so that the data compression rate can be increased. However, the decoded DCT coefficient FF (u, v) shown in FIG. 7 (g) shows a considerably different value from the original DCT coefficient F (u, v) shown in FIG. The deterioration in image quality is greater than when the conversion level coefficient QCx is equal to 1 (FIG. 6).
[0058]
Incidentally, since the DC component of the DCT coefficient indicates the average value of the image data in the pixel block PB, the influence on the image quality is considerably large. Therefore, it is preferable to keep the DC component quantization level the same as the value in the basic quantization table BQT regardless of the value of the quantization level coefficient QCx. FIG. 8 is an explanatory diagram showing processing in such a case, and the quantization level QT (0, 0) for the DC component is forcibly maintained at 1. When QT (0,0) = 1, the DC component of the decoded DCT coefficient FF (u, v) shown in FIG. 8 (g) becomes the original DCT coefficient F (u) shown in FIG. 8 (a). , V) is maintained at the same value as the DC component, so that the degradation of image quality can be suppressed to a relatively low level with a compression rate similar to that in the case of FIG. Note that the quantization level QT (0, 0) for the DC component is not necessarily set to 1, and any other value may be set.
[0059]
It is also possible to select 0 as the quantization level coefficient QCx. In the case of QCx = 0, as shown in FIG. 9, all quantization levels in the quantization table QT are set to 1. Since the quantized DCT coefficient QF (u, v) is the same as the original DCT coefficient F (u, v), compression / decompression can be performed with high image quality although the compression rate is small.
[0060]
In summary, the quantization table creation unit 140 and the inverse quantization table creation unit 250 have the following characteristics.
(1) The quantization table QT is created by multiplying the basic quantization table BQT and the quantization level coefficient QCx according to Equation 2.
(2) When the result of multiplication is equal to or greater than the maximum value (= 15) of the quantization level, it is set equal to the maximum value (FIGS. 6 to 8).
(3) The quantization level QT (0, 0) for the DC component is kept the same as the value in the basic quantization table BQT regardless of the value of the quantization level coefficient QCx (FIG. 8).
(4) When the quantization level coefficient QCx is 0, all quantization levels are set to 1 (FIG. 9).
[0061]
The above-described calculation for obtaining the quantization table QT is performed by a software program in the image data compression apparatus 100, and is performed by the inverse quantization table creation unit 250 configured by dedicated hardware in the image data expansion apparatus 200. . A specific circuit configuration of the inverse quantization table creation unit 250 will be further described later.
[0062]
The quantization level coefficient QCx can specify a different value for each pixel block PB using the keyboard 103 or the mouse 104 when the image data compression apparatus 100 compresses the image data.
[0063]
C. Huffman coding and compressed data structure;
The Huffman encoding unit 130 (FIG. 1) of the image data compression apparatus 100 includes a DC coefficient encoding unit and an AC coefficient encoding unit. FIG. 10A is a block diagram illustrating functions of the DC coefficient encoding unit. As shown in FIG. 10B, the block delay unit 131 and the adder 132 calculate a difference ΔDC between the DC coefficient DCi of each pixel block PB and the DC coefficient DCi−1 of the previous pixel block PB. .
[0064]
The categorization processing unit 133 obtains the category SSSS and the identification data ID corresponding to the DC coefficient difference ΔDC according to the categorization table shown in FIG. The category SSSS is a number indicating the range of DC coefficient difference ΔDC. The identification data ID is data indicating the order of the smallest value among a plurality of differences ΔDC specified by the category SSSS.
[0065]
The category SSSS is further converted into a DC coefficient Huffman code word HFDC in the one-dimensional Huffman encoding unit 134 (FIG. 10). FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of the Huffman code table HTDC used by the one-dimensional Huffman encoding unit 134. In this embodiment, it is assumed that original image data f (x, y) is expressed by a YUV signal (luminance signal Y and two color difference signals U and V). The Huffman code table for the DC coefficient shared by the U signal / V signal only includes code words of categories SSSS of 0 to 9. On the other hand, the DC coefficient Huffman code table for the Y signal includes code words of 15 to 31 categories SSSS in addition to 0 to 9 category SSSS code words. A Huffman codeword of SSSS = 15 indicates null run data to be described later. Null run data is data indicating that pixel blocks PB of a uniform color are continuous. The Huffman codeword of SSSS = 16 to 31 is a code indicating the value of the quantization level coefficient QCx. For example, the Huffman codeword “111110000” for SSSS = 16 indicates QCx = 0, and the Huffman codeword “111111111” for SSSS = 31 indicates QCx = 15. Note that the Huffman codeword in FIG. 12 can be uniquely decoded and instantaneously decoded for all of the categories SSSS = 1 to 9 and 15 to 31.
[0066]
FIG. 13 is a block diagram illustrating the function of the AC coefficient encoding unit in the Huffman encoding unit 130. The array of AC coefficients F (u, v) (except for u = v = 0) is first rearranged in a one-dimensional manner by the zigzag scanning unit 135. FIG. 14 is an explanatory diagram showing the route of zigzag scanning.
[0067]
The determination unit 136 determines whether or not the value of the AC coefficient rearranged in one dimension is zero. If the value of the AC coefficient is 0, the run length counter 137 converts the continuous AC coefficient of 0 to the zero run length NNNN. If the AC coefficient is not 0, the value of the AC coefficient is converted into the category SSSS and the identification data ID by the categorizing unit 138. At this time, the categorization table shown in FIG. 11 is referred to.
[0068]
The zero-run length NNNN and the category SSSS are converted into a Huffman codeword HFAC for AC coefficient by the two-dimensional Huffman encoding unit 139. FIG. 15 is an explanatory diagram showing a two-dimensional Huffman code table HTAC for AC coefficients. FIG. 16 shows an example of the Huffman code word of the part of NNNN = 0 and NNNN = 1 (the uppermost two lines in FIG. 15) in the Huffman code table HTAC. The Huffman code word “11111” of NNNN / SSSS = 0/0 indicates the end of code data for one pixel block.
[0069]
FIG. 17 is an explanatory diagram illustrating an example of Huffman coding. FIG. 17B shows encoding of the DC coefficient. Assuming that the value of the DC coefficient in the previous pixel block is 0, ΔDC = F (0,0) = 12. According to the categorization table of FIG. 11, the category SSSS of ΔDC = 12 is 4, and the identification data ID is “1100”. Further, according to the DC coefficient Huffman code table of FIG. 12, the Huffman code word HFDC of the category SSSS = 4 is “011”. Here, a Huffman code table for the Y signal is used. The Huffman code (HF + ID) for the DC coefficient is “0111100” as shown in FIG.
[0070]
FIG. 17C shows AC coefficient encoding. First, AC coefficients are arranged in a one-dimensional array by zigzag scanning. This array is converted into a zero run length NNNN and a non-zero value category SSSS (see FIG. 11). The combination of the zero run length NNNN and the category SSSS is converted into the Huffman code word HFAC by the AC coefficient Huffman code table shown in FIG. 15 and FIG. A Huffman code (HFAC + ID) is created as shown in FIG.
[0071]
FIG. 18 is an explanatory diagram showing the structure of compressed data. As shown in FIG. 18A, the entire compressed data includes a header portion, a compressed data portion, and a dummy portion. The header part has four data DFH, DFL, DLH, and DLL each having 1 byte. The first two data DFH and DFL indicate the types of data included in the compressed data portion. The data in the compressed data portion includes types such as basic quantization table BQT data, full-color natural image compressed data, and run-length image compressed data. The rear 16-bit data (DLH + DLL) of the header indicates the total data length of the compressed data portion and the dummy portion. Since the compressed data portion is variable length data including a Huffman code, the total data length with the dummy portion is adjusted to be an integral multiple of a word (= 2 bytes).
[0072]
FIG. 18B shows the structure of compressed data representing the basic quantization table BQT. This one set of compressed data includes data representing the basic quantization table BQT for the Y signal and data representing the basic quantization table BQT for sharing the U signal / V signal. Note that the data representing the basic quantization table BQT may not be Huffman encoded.
[0073]
FIG. 18C shows a configuration of compressed data of a full color natural image. The compressed data portion includes code data representing the quantization level coefficient QCx (code word of category SSSS = 16 to 31 in FIG. 12), block data that is code data of each pixel block, and a plurality of pixels of uniform color And null run data indicating a block.
[0074]
As shown in FIG. 18D, one unit of block data is composed of four sets of Y signal data, one set of U signal data, and one set of V signal data. FIG. 19 is an explanatory diagram showing the relationship between the blocks of each YUV signal. As shown in FIG. 19A, one screen in this embodiment has a size of 256 pixels × 240 scanning lines. With respect to the Y signal, DCT conversion is performed for each pixel block of 8 × 8 pixels without thinning out. On the other hand, as shown in FIG. 19B, the U signal and the V signal are thinned (subsampled) by half in the horizontal direction and the vertical direction, and the thinned 8 × 8 pixel block is obtained. DCT conversion is performed. Accordingly, as shown in FIG. 19C, the area of the four pixel blocks Y1 to Y4 of the Y signal corresponds to the area of one pixel block of the U signal and the V signal. Note that thinning the U signal and the V signal without thinning the Y signal is relatively sensitive to changes in luminance (changes in the Y signal) by the human eye, but changes in colors (the U signal and the V signal). This is because it is relatively insensitive to signal changes. By thinning out only the U signal and the V signal, the compression rate can be increased without excessively degrading the image quality. Note that one unit of block data shown in FIG. 18D is obtained by sequentially arranging the Huffman code data of each region shown in FIG.
[0075]
The code data for one pixel block in the block data is composed of one Huffman code data of a DC coefficient and a plurality of Huffman code data of an AC coefficient, as shown in FIG. As described above, the DC coefficient Huffman code data includes the category SSSS Huffman code word HFDC and the identification data ID (FIG. 18G). The AC coefficient Huffman code data is composed of the Huffman code word HFAC for the combination of the zero-run length NNNN and the category SSSS, and the identification data ID (FIG. 18H).
[0076]
The code data of the quantization level coefficient QCx is inserted immediately before the head of the compressed data portion and the block data of the pixel block whose value of the quantization level coefficient QCx is to be changed. The first quantization level coefficient QCx is commonly used for a plurality of pixel blocks before the second quantization level coefficient QCx is inserted. In addition, the second quantization level coefficient QCx is commonly used for a plurality of blocks before the third quantization level coefficient QCx (not shown) is inserted.
[0077]
Note that if the code word of the quantization level coefficient QCx is not included at the head of the compressed data portion, it is considered that QCx = 1. Therefore, even when the quantization level coefficient QCx is not inserted at the head of the compressed data portion and the quantization level coefficient QCx is inserted only once in the middle, two quantization level coefficients QCx are designated. Is equivalent to
[0078]
Since the Huffman code representing the quantization level coefficient QCx is inserted between the block data, the new quantization level coefficient for the next block data at the time when the new quantization level coefficient QCx is decoded. QCx can be easily applied. Also, as shown in FIG. 12, since the code data of the quantization level coefficient QCx is represented by a Huffman code word for the DC coefficient, even if this is inserted between block data, this code data is a block. It is possible to immediately determine whether the data is the code data of the DC coefficient for Y1 or the code data of the quantization level coefficient QCx.
[0079]
As shown in FIG. 18 (E), the null run data included in the compressed data portion includes a DC coefficient code word “NRL” indicating null run data, the number of blocks, and an identification data ID. It is configured.
[0080]
FIG. 20 is an explanatory diagram showing an image represented by null run data. The background BG of the original image in FIG. 20A is painted with a uniform color. The elliptical part in FIG. 20A is a series of 18 pixel blocks in which all pixels have the same image data value (f (x, y) = 12) as shown in FIG. 20B. Assume that FIG. 20C shows null run data representing these pixel blocks. This null run data includes first null run data NRD1 for 16 pixel blocks and second null run data NRD2 for 2 pixel blocks.
[0081]
Each null run data NRD1, NRD2 has a DC coefficient code word “NRL” (code word “1111011” of category SSSS = 15 in FIG. 12) indicating null run data at the head. As shown in FIG. 18 (F), since the Huffman code of the DC coefficient is arranged at the head of the normal block data, by decoding the code word for the DC coefficient at the head, null run data, Block data and code data of the quantization level coefficient QCx can be uniquely and instantaneously identified.
[0082]
As shown in FIG. 20C, the number of blocks is represented by an AC coefficient Huffman codeword. FIG. 21 is a diagram showing a portion used for null run data in the AC coefficient Huffman code table (FIG. 15). When used for null run data, the zero run length NNNN is set equal to ([number of blocks] -1). Further, assuming that the value of the AC coefficient is 1, a Huffman codeword of category SSSS = 1 is used. The number-of-blocks data (NNNN / SSSS = 15/1) in the first null run data NRD1 shown in FIG. 20C indicates that 16 uniform color pixel blocks are continuous. Further, the data of the number of blocks in the second null run data NRD2 (NNNN / SSSS = 1/1) indicates that two uniform color pixel blocks are continuous.
[0083]
Identification data ID is added to the rear end of each null run data NRD1, NRD2. In this embodiment, ID = 1 is fixed.
[0084]
In this way, the null run data can represent that a plurality of continuous pixel blocks have a uniform color by data of about 20 bits. On the other hand, in order to represent one set of blocks of uniform color (including 4 pixel blocks for Y signal, 1 pixel block for each of U signal and V signal) shown in FIG. is necessary. Moreover, even when a plurality of sets of pixel blocks are shown to have a uniform color, about 300 to about 400 bits are required for each set. Therefore, if null-run data is used, it is possible to considerably reduce the amount of compressed data representing a large number of continuous pixel blocks of uniform color.
[0085]
The values of the luminance signal Y and the color difference signals U and V of the pixel block of uniform color represented by the null run data are not included in the compressed data and are specified in the software program describing the video game. ing. When creating a video game software program, the operator designates the range of pixel blocks of uniform color (background BG in FIG. 20A) with the mouse 104, and the luminance and color tone of these blocks. Is specified using the keyboard 103 or the mouse 104. In this way, for example, when a specific event occurs during the execution of the game using the video game device 20 (FIG. 3), a special visual effect such as temporally changing the color of the background BG. Can be generated. A specific circuit configuration for decoding null run data will be described later.
[0086]
D. Detailed configuration of the inverse quantization table creation unit:
FIG. 22 is a block diagram showing an internal configuration of the inverse quantization table creation unit 250 shown in FIG. The inverse quantization table creation unit 250 includes a RAM 251 that stores a basic quantization table BQT, an address generation circuit 252 that generates an address of the RAM 251, a latch circuit 253 that holds a quantization level coefficient QCx, and a quantization level coefficient QCx And a basic quantization table BQT, and a multiplication unit 254 that generates a quantization table QT. The quantization table QT created by the multiplication unit 254 is supplied to the inverse quantization unit 220.
[0087]
First, when the compressed image data ZZ stored in the CD-ROM is given to the Huffman decoding unit 210, the code data of the basic quantization table BQT is first decoded and supplied to the RAM 251. The basic quantization table BQT is stored in the RAM 251 in accordance with the write address given from the address generation circuit 252. The basic quantization table BQT stored in the RAM 251 is used for all pixel blocks.
[0088]
The address generation circuit 252 generates a read address in synchronization with the DCT coefficient data QF (u, v) output from the Huffman decoding unit 210, and the basic quantization table BQT is read from the RAM 251 in accordance with the read address. . On the other hand, the quantization level coefficient QCx decoded by the Huffman decoding unit 210 is latched by the latch circuit 253 and stored in the latch circuit 253 until the next quantization level coefficient QCx is given. Therefore, until the quantization level coefficient QCx is newly supplied, the same quantization level coefficient QCx is commonly used for a plurality of pixel blocks.
[0089]
FIG. 23 is a block diagram showing the internal configuration of the latch circuit 253 and the multiplication unit 254 included in the inverse quantization table creation unit 250 (FIG. 22). The latch circuit 253 is composed of two

latches

402 and 404. The multiplication unit 254 includes a synchronous clock generation circuit 412, an AND circuit 414, a U signal start detection circuit 416, a V signal start detection circuit 418, a NAND circuit 420, a selector 422, a multiplier 424, and a clipping circuit 426. And a zero value correction circuit 428.
[0090]
FIG. 24 is a timing chart showing the operation of the circuit shown in FIG. When the quantization level coefficient QCx is decoded by the Huffman decoding unit 210 (FIG. 1), the data of the quantization level coefficient QCx is supplied to the latch circuit 253 together with the enable signal QEN (FIGS. 24A and 24B). ). The first latch 402 latches the quantization level coefficient QCx at the rising edge of the enable signal QEN and supplies the output Q1 to the second latch 404 (FIG. 24C).
[0091]
As shown in FIG. 24D, after the basic quantization table BQT for the Y signal is read four times from the RAM 251 (FIG. 22), the basic quantization table BQT for sharing the U signal / V signal is read twice. Is done.
[0092]
In the synchronous clock generating circuit 412 (FIG. 23), in synchronization with the basic quantization table BQT read from the RAM 251, a block identification which becomes L level during the Y signal period and becomes H level during the U signal and V signal periods. The signal UV / Y is given from the address generation circuit 252 (FIG. 24 (e)). At this time, the enable signal EN is also given to the synchronous clock generating circuit 412. The synchronous clock generation circuit 412 inverts the block identification signal UV / Y to generate a synchronous clock signal SCK (FIG. 24 (f)), and supplies this to the clock input terminal of the second latch 404. The second latch 404 latches the output Q1 of the first latch 402 at the rising edge of the synchronous clock signal SCK, and supplies the output Q2 (FIG. 24 (g)) to the data input terminal of the selector 422. The other data input terminal of the selector 422 is given a fixed value “1”.
[0093]
The U signal start detection circuit 416, based on the block identification signal UV / Y and the basic clock signal CLK of 10 MHz, indicates the U start signal USTRT (FIG. 24 (h)) indicating the start time of the basic quantization table BQT for U signal. ) Is generated. The U start signal USTRT is a signal that becomes L level for 100 nanoseconds from the rising edge of the block identification signal UV / Y.
[0094]
The AND circuit 414 is supplied with a block switching signal SWTCH (FIG. 24 (i)) in which the level is alternately switched in each period of the six blocks Y1 to Y4, U, and V, and a block identification signal UV / Y. . Based on the output of the AND circuit 414 and the basic clock signal CLK of 10 MHz, the V signal start detection circuit 418 indicates a V start signal VSTRT indicating the start time of the basic quantization table BQT for V signal (FIG. 24 (j)). Is generated. The V start signal VSTRT is a signal that becomes L level for 100 nanoseconds from the rising edge of the block switching signal SWTCH during the period in which the block identification signal UV / Y is at H level.
[0095]
FIG. 25 is a block diagram showing the internal configuration of the U signal start detection circuit 416 and the V signal start detection circuit 418. Each of these

circuits

416 and 418 is composed of a D flip-flop and a NAND circuit. The block identification signal UV / Y is supplied to the D input terminal of the D flip-flop 432 of the U signal start detection circuit 416, and the basic clock signal CLK of 10 MHz is input to the clock input terminal. The block identification signal UV / Y and the inverted output of the D flip-flop 432 are given to the input terminal of the NAND circuit 434. The block identification signal UV / Y is synchronized with the basic clock signal CLK.
[0096]
While the block identification signal UV / Y is at the L level, the inverted output of the D flip-flop 432 is at the H level, so that the output USTRT of the NAND circuit 434 is kept at the H level (see FIG. 24 (h)). Immediately after the block identification signal UV / Y switches from the L level to the H level, the output of the NAND circuit 434 (U start signal USTRT) becomes the L level, and after 100 nanoseconds, the D flip-flop 432 is detected at the edge of the basic clock signal CLK. Latches the input, the output USTRT of the NAND circuit 434 returns to the H level again.
[0097]
The operation of the V signal start detection circuit 418 is the same as the operation of the U signal start detection circuit 416. However, since the logical product of the block identification signal UV / Y and the block switching signal SWTCH is given to the D input terminal of the D flip-flop 436, the block switching signal is output during the period when the block identification signal UV / Y is at the H level. The V start signal VSTRT becomes L level for 100 nanoseconds from the rising edge of SWTCH.
[0098]
The NAND circuit 420 (FIG. 23) receives a U start signal USTRT and a V start signal VSTRT, and outputs (selection signal SEL) are supplied to the select input terminal of the selector 422. The selection signal SEL (FIG. 24 (k)) becomes H level for 100 nanoseconds at the beginning of the period for the U signal and the beginning of the period for the V signal. The selector 422 outputs the output Q2 supplied from the latch circuit 253 as it is when the selection signal SEL is at the L level, and outputs a fixed value “1” when the selection signal SEL is at the H level. The output Q3 of the selector 422 is multiplied by the basic quantization table BQT by the multiplier 424.
[0099]
As shown in FIG. 24 (l), the output Q3 of the selector 422 is always set to "1" regardless of the value of the quantization level coefficient QCx at the beginning of the U signal period and the V signal period. Become. A period of 100 nanoseconds at the beginning of the period for the U signal and the V signal is a period for calculating the quantization level for the DC coefficient. Therefore, if the circuit of FIG. 23 is used, the multiplication of the quantization level for the DC coefficient used for the U signal and the V signal and the designated quantization level coefficient QCx may be substantially prevented. it can. In other words, the circuit shown in FIG. 23 is a circuit that realizes the operations shown in FIGS.
[0100]
As shown in FIG. 23, the output of the multiplier 424 is corrected by a clipping circuit 426 and a zero value correction circuit 428 to become a final quantization table QT. FIG. 26 is a block diagram showing the internal configuration of these two

circuits

426 and 428.
[0101]
The clipping circuit 426 includes a 4-input OR circuit 450 and eight 2-input OR circuits 452. These circuits are circuits when the quantization level is expressed by 9 bits (the most significant bit is a sign bit). The 4-input OR circuit 450 receives the upper 4 bits D9 to D12 excluding the sign bit D13 among the 14-bit data output from the multiplier 424 (FIG. 23). The output of the 4-input OR circuit 450 is given to one input terminal of the eight 2-input OR circuits 452, and the lower 8 bits D1 to D8 of the output of the multiplier 424 are given to the other input terminal. ing. When at least one value of the upper 4 bits D9 to D12 is “1”, the outputs of the eight 2-input OR circuits 452 are all “1”. Accordingly, when the output of the multiplier 424 is a decimal number of 255 or more, the output of the clipping circuit 426 is set to 255.
[0102]
In the zero value correction circuit 428, the outputs of the seven 2-input OR circuits 452 for the seven bits D2 to D8 in the clipping circuit 426 are output as they are. The outputs of these seven two-input OR circuits 452 and the sign bit D13 are supplied to eight inverters 460, respectively. The outputs of the eight inverters 460 are given to an 8-input AND circuit 462, and the outputs of the AND circuit 462 are supplied to a 2-input OR circuit 464. This 2-input OR circuit 464 is supplied with the output of the 2-input OR circuit 452 for the least significant bit D1. As a result, when the values of the 13 bits D1 to D13 of the output of the multiplier 424 are all “0”, the zero value correction circuit 428 has only the value of the least significant bit “1” and the value of the other 8 bits. Outputs a quantization level QT of “0”. In other words, the zero value correction circuit 420 realizes the operations shown in FIGS. 9 (c) and 9 (d).
[0103]
E. Decoding null run data:
FIG. 27 is a block diagram showing an internal configuration of the Huffman decoding unit 210 (FIG. 1) in the image data decompressing apparatus 200. The Huffman decoding unit 210 includes a decoding unit 470 that performs Huffman decoding of the compressed image data ZZ, a control unit 472, a selector 474, and a DC coefficient register 476.
[0104]
The decoding unit 470 determines whether the type of the given compressed data is a basic quantization table BQT, a quantization level coefficient QCx, block data, or null run data, and a status signal SS indicating the type of compressed data Is supplied to the control unit 472. The control unit 472 supplies the control signals CTL1, CTL2, and CTL3 to the decoding unit 470, the selector 474, and the MPU 40 (FIG. 3) of the video game device according to the state signal SS. The decoded basic quantization table BQT and quantization level coefficient QCx are supplied from the decoding unit 470 to the inverse quantization table creating unit 250. The quantized DCT coefficient QF (u, v) after decoding is supplied from the decoding unit 470 to the selector 474.
[0105]
In addition to the DCT coefficient QF (u, v) given from the decoding unit 470, zero data and the DC coefficient QF (0, 0) registered in the DC coefficient register 476 are input to the data input terminal of the selector 474. Is given. In the DC coefficient register 476, the value of the DC coefficient QF (0, 0) of the pixel block of uniform color described in the game software program is written by the MPU 40 of the video game apparatus. The DC coefficient QF (0, 0) is registered with a different value for each YUV signal.
[0106]
Here, consider a case where the two null run data NRD1 and NRD2 shown in FIG. When the first data NRL of the first null run data NRD1 is detected by the decoding unit 470, a status signal SS informing that the data is null run data is output from the decoding unit 470 to the control unit 472. The control unit 472 controls to stop the decoding operation by outputting the control signals CTL1 and CTL2 to the decoding unit 470 and the MPU 40 immediately according to the status signal SS. Further, the control unit 472 supplies the control signal CTL3 to the selector 474, and selects the DC coefficient QF (0, 0) registered in the DC coefficient register 476 as the DC coefficient of the first block. As shown in FIG. 20B, when the value of the original image data f (x, y) is 12, QF (0, 0) = 12 is registered in the DC coefficient register 476. The control unit 472 further controls the selector 474 so as to select all zero data as 63 AC coefficients. FIG. 28 shows the DCT coefficient QF (u, v) created in this way.
[0107]
Since the first null run data NRD1 indicates that 16 blocks of uniform color are continuous, the DCT coefficient QF (u, v) shown in FIG. 28 is obtained for each of the 16 pixel blocks. Created. Similarly, for the second null run data NRD2, the DCT coefficient QF (u, v) shown in FIG. 28 is created for each of the two blocks.
[0108]
When the processing of the null run data ends, the control unit 472 outputs control signals CTL1 and CTL2 to the decoding unit 470 and the MPU 40, and controls to restart the decoding operation. The values of the luminance signal Y and the color difference signals U and V of the pixel block designated as uniform color by the null run data can be easily changed by changing the value of the DC coefficient written from the MPU 40 to the DC coefficient register 476. Can be changed. In other words, if the null run data is used, the color of the uniform color image area can be changed to a desired color according to data other than the compressed image data. In this embodiment, the values of the luminance signal Y and the color difference signals U and V of the block of uniform color are specified in the software program describing the video game.
[0109]
FIG. 29 is a block diagram showing another configuration of the Huffman decoding unit. In the Huffman decoding unit 210 a, the DCT coefficient QF (u, v) output from the decoding unit 470 is directly given to the inverse quantization unit 220 bypassing the selector 474. The selector 474 selects one of the DC coefficient QF (0, 0) and zero data given from the DC coefficient register 476, bypasses the inverse quantization unit 220, and supplies it directly to the IDCT unit 230. The control unit 478 outputs a fourth control signal CTL4 to the IDCT unit 230 in addition to the three control signals CTL1 to CTL3 similar to those in FIG.
[0110]
The control unit 478 outputs control signals CTRL1, CTL2, and CTL4 to the decoding unit 470, the MPU 40, and the IDCT unit 230 in response to the state signal SS indicating the type of compressed data. When normal block data is decoded by the decoding unit 470, the decoded DCT coefficient QF (u, v) is supplied to the inverse quantization unit 220.
[0111]
When the first data NRL of the first null run data NDR1 shown in FIG. 20C is detected by the decoding unit 470, a status signal SS informing that the data is null run data is sent from the decoding unit 470 to the control unit 478. Is output. The control unit 478 controls the decoding unit 470 and the MPU 40 to output the control signals CTL1 and CTL2 immediately according to the status signal SS to stop the decoding operation. The control unit 478 switches the level of the control signal CTL3 given to the selector 474, and selects the DC coefficient QF (0, 0) registered in the DC coefficient register 476. The control unit 478 further controls the selector 474 so as to select all zero data as 63 AC coefficients. At the same time, the control unit 478 outputs a control signal CTL4 to the IDCT unit 230, and controls the output of the selector 474 to be selected and inversely converted.
[0112]
When the processing of the null run data ends, control signals CTL1 and CTL2 are output from the control unit 478 to the decoding unit 470 and the MPU 40, and control is performed so that the decoding operation is resumed.
[0113]
In this way, in the circuit shown in FIG. 29, when processing the null run data, the DCT coefficient QF (u, v) output from the selector 474 bypasses the inverse quantization unit 220 and directly passes to the IDCT unit 230. Since it is supplied, there is an advantage that an operation error due to inverse quantization does not occur. For example, when a chroma key process for detecting a specific color portion and making it transparent is performed by the video encoder unit 50 (FIG. 3), the calculation error due to quantization is minimized, so that a pixel block of a desired color can be reliably obtained. It is possible to make it transparent.
[0114]
In the above embodiment, only the DC coefficient can be arbitrarily set by the null run data. However, a desired part of the AC coefficient (for example, QF (1, 0) and QF (0, 1)) is desired. It is also possible to set the value of. In this case, the null run data represents the number of a series of pixel blocks having the same image pattern.
[0115]
F. Variation:
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.
[0116]
(1) Although the two-dimensional DCT transformation is taken up as the orthogonal transformation in the above embodiment, any orthogonal transformation (for example, KL transformation or Hadamard transformation) can be used in the present invention. As the entropy coding, any coding other than Huffman coding (for example, arithmetic coding or MEL coding) can be used.
[0117]
(2) The image data compression apparatus 100 may be realized by hardware, and the image data expansion apparatus 200 may be realized by software. FIG. 30 is a flowchart showing a procedure of processing for decompressing the compressed data shown in FIG. 18 by software. In step S1, the content of the compressed data is determined from the value of the header part. If the compressed data represents the basic quantization table BQT, the basic quantization table BQT is stored in the memory in step S2, and the process returns to step S1.
[0118]
If the compressed data represents an image, the type of head data of each data unit included in the compressed data portion is determined in step S3. Here, the data unit means each of code data, block data, and null run data of the quantization level coefficient QCx shown in FIG. As shown in FIGS. 18C, 18D, 18E, and 18F, the head data of the data unit includes a Huffman code word representing the quantization level coefficient QCx and the DC coefficient ΔDC of the block data. There are three types: a Huffman codeword and a Huffman codeword NRL representing null run.
[0119]
If the head data is a Huffman codeword of the quantization level coefficient QCx, the quantization table QT is created by multiplying the quantization level coefficient QCx and the basic quantization table BQT in step S4. In this multiplication, the above-described features, that is, (1) the quantization level at which the multiplication result is not less than the maximum value is set to the maximum value, (2) the DC coefficient is not quantized, and (3) the quantum When the value of the quantization level coefficient QCx is 0, all the quantization levels are set to 1. When the quantization table QT is created in step S4, the process returns to step S3.
[0120]
If it is determined in step S3 that the head data is a Huffman code word having a DC coefficient ΔDC, data for one pixel block is decoded in step S5 to obtain a DCT coefficient QF (u, v). In step S6, inverse quantization is performed, and in step S7, two-dimensional DCT inverse transform is performed. When the processes in steps S5 to S7 are repeated for all the pixel blocks included in one set of block data (FIG. 18D), the process returns from step S8 to step S3.
[0121]
If it is determined in step S3 that the head data is a Huffman codeword NRL indicating null run data, the DC component of one pixel block is set to a predesignated value in step S9. , 63 AC components are all set to zero. In step S10, the two-dimensional DCT inverse transform is performed on the DCT coefficient thus created. When the processes in steps S9 and S10 are repeated for the number of blocks specified by the null run data, the process returns from step S11 to step S3. In this way, the image data ff (x, y) is restored by executing the processing of steps S3 to S11 over the entire compressed data portion.
[0122]
(3) In the above embodiment, an example in which the present invention is applied to a video game apparatus has been described. However, the present invention can be applied to any kind of image processing apparatus.
[0123]
(4) In the above embodiment, the quantization level coefficient QCx and each quantization level in the quantization table QT are integers, but these may be numbers including decimals.
[0124]
【The invention's effect】
As explained above, claims 1 and11 and 21According to the invention described above, since the first and second quantization tables having different quantization levels can be created simply by giving the first and second coefficients, the two quantization tables are included in the compressed image data. Compared to the above, there is an effect that the amount of compressed image data can be reduced.In addition, since the first coefficient is applied to a plurality of pixel blocks until the second coefficient appears, it is necessary to include the first coefficient before the code data of each of the plurality of pixel blocks. Therefore, the amount of compressed image data can be reduced.
[0125]

Claim

2,12 and 22According to the invention described in (1), there is an effect that the first and second coefficients can be easily associated with the first and second pixel blocks, respectively.
[0126]

Claim

3,13 and 22According to the invention described in (1), there is an effect that the first and second coefficients can be uniquely and instantaneously decoded.
[0128]
Claim4 and 14According to the invention described in (4), there is an effect that the number of bits of the quantization level can be kept below a certain value.
[0129]
Claim5 and 15According to the invention described in (4), there is an effect that it is possible to reduce an error that occurs when the transform coefficient at a predetermined position is inversely quantized.
[0130]
Claim6 and 16According to the invention described in (4), if the quantization level for the DC component of the transform coefficient is not changed, an error due to the inverse quantization of the DC component can be reduced.
[0131]
Claim7 and 17According to the invention described inThe image in each pixel blockIdentical to each otherIsThere is an effect that a plurality of continuous pixel blocks can be represented by relatively little data.
[0132]
Claim8 and 18According to the invention described in, there is an effect that a plurality of continuous pixel blocks can be painted with the same color.
[0133]
Claim9 and 19According to the invention described in (4), it is possible to prevent the occurrence of errors due to inverse quantization.
[0134]
Claim10According to the invention described inThe image in each pixel blockIdentical to each otherIsThere is an effect that a plurality of continuous pixel blocks can be represented by relatively little data.
[0135]
Claim24According to the described invention,The image in each pixel blockIdentical to each otherIsThere is an effect that a plurality of continuous pixel blocks can be represented by relatively little data.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating functions of an image data compression apparatus and decompression apparatus to which an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration of the image data compression apparatus 100. FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing a specific configuration of the image data decompression apparatus 200.
FIG. 4 is a plan view showing an original image.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an array of DCT coefficients F (u, v).
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a basic operation of compression / decompression.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a compression / decompression operation when the quantization level coefficient QCx is 4.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an operation when a DC component is not changed in quantization.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a compression / decompression operation when a quantization level coefficient QCx is zero.
FIG. 10 is a block diagram illustrating functions of a DC coefficient encoding unit.
FIG. 11 is a diagram showing a categorization table in Huffman coding.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of a Huffman code table HTDC for DC coefficients.
FIG. 13 is a block diagram showing the function of an AC coefficient encoding unit.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a normal path of a zigzag scan of AC coefficients.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a two-dimensional Huffman code table for AC coefficients.
FIG. 16 is a view showing the contents of a Huffman code table.
FIG. 17 is an explanatory diagram illustrating an example of Huffman coding.
FIG. 18 is an explanatory diagram showing a configuration of compressed data.
FIG. 19 is an explanatory diagram showing a relationship between blocks of YUV signals.
FIG. 20 is an explanatory diagram showing an image represented by null run data.
FIG. 21 is a diagram showing another part of the Huffman code table for AC coefficients.
22 is a block diagram showing an internal configuration of an inverse quantization table creation unit 250. FIG.
23 is a block diagram showing the internal configuration of a latch circuit 253 and a multiplication unit 254. FIG.
24 is a timing chart showing the operation of the circuit shown in FIG.
25 is a block diagram showing the internal configuration of a U signal start detection circuit 416 and a V signal start detection circuit 418. FIG.
26 is a block diagram showing the internal configuration of a clipping circuit 426 and a zero value correction circuit 428. FIG.
27 is a block diagram showing an internal configuration of a Huffman decoding unit 210. FIG.
FIG. 28 is a diagram showing DCT coefficients obtained by decoding null run data.
FIG. 29 is a block diagram showing another configuration of the Huffman decoding unit.
FIG. 30 is a flowchart showing a procedure of processing for decoding compressed data by software.
FIG. 31 is a block diagram showing a conventional image data compression device and decompression device.
[Explanation of symbols]
20. Video game device
21 ... ROM
24, 26 ... Gamepad
28 ... Color TV
30 ... Video signal cable
32 ... CD-ROM drive
34 ... Speaker
36 ... SCSI bus
38 ... Speaker
40 ... MPU
40a ... Calculation unit
40b ... Controller
41 ... Main memory
42 ... ROM
43 ... M-BUS
45. Image signal control unit
45a ... MPUI / F
45b SCSI controller
45c ... AFFIN converter
45d: Graphic controller
45e ... Sound controller
49 ... VDP unit
50 ... Video encoder unit
50a ... Look-up table
50b: Priority setting unit
50c ... Mixer
50c: Image data synthesis unit
50d ... Superimpose section
50e ... DAC
52 ... Audio output unit
52a ... ADPCM part
55 ... RAM
59 ... RAM
60 ... NTSC converter
100: Image data compression apparatus
101 ... CPU
102 ... Main memory
103 ... Keyboard
104 ... Mouse
105: Magnetic disk device
106: magneto-optical disk device
110 ... DCT section
120: Quantization unit
130: Huffman encoding unit
131: Block delay unit
132 ... Adder
133 ... Categorization processing unit
134 ... 1-dimensional Huffman encoding unit
135 ... Zigzag scan section
136 ... determination part
137 ... Run-length counter
138 ... Categorizing section
140 ... Quantization table creation unit
150 ... Huffman code table memory
200: Image data decompression device
210 ... Huffman decoding unit
220: Inverse quantization unit
230 ... IDCT section
240 ... Huffman code table memory
250: Inverse quantization table creation unit
251 ... RAM
252 ... Address generation circuit
253 ... Latch circuit
254 ... Multiplication unit
402, 404 ... latch
412: Synchronous clock generation circuit
414 ... AND circuit
416 ... U signal start detection circuit
418 ... V signal start detection circuit
420 ... NAND circuit
422 ... Selector
424 ... multiplier
426 ... Clipping circuit
428 ... Zero value correction circuit
432, 436 ... D flip-flop
434, 438 ... NAND circuit
450 ... 4 input OR circuit
452 ... 2-input OR circuit
460 ... Inverter
462 ... AND circuit
464 ... OR circuit
470: Decoding unit
472 ... Control unit
474 ... Selector
476 ... DC coefficient register
478 ... Control unit
540 ... Image data compression device
542 ... Orthogonal transformation unit
544: Quantization unit
546 ... Entropy encoding unit
550 ... Image data decompression device
550 ... Extension device
552 ... Inverse orthogonal transform unit
554 ... Inverse quantization unit
556 ... Entropy decoding unit
562 ... Quantization table
564 ... Code table
BG ... Background
BQT ... Basic quantization table
CLK: Basic clock signal
D1 to D13: Output of the multiplier 424
D13: Sign bit
EN: Enable signal
f (x, y) ... Original image data
ff (x, y): Decoded image data
F (u, v): Original DCT coefficient
FF (u, v): Decoded DCT coefficient
HFAC ... Huffman codeword for AC coefficient
HFDC ... Huffman codeword for DC coefficient
HTAC ... Huffman code table for AC coefficients
HTDC ... Huffman code table for DC coefficient
HT ... Huffman code table
ID: Identification data
NNNN ... Zero run length
NRL ... Null run data
PB ... Pixel block
PX ... pixel
QCx: Quantization level coefficient
QEN: Enable signal
QF: Quantized DCT coefficient
QT ... Quantization table
SCK: Synchronous clock signal
SEL ... Selection signal
SS: Status signal
SSSS ... Category
SWTCH: Block switching signal
U, V ... Color difference signal
USTRT ... U start signal
VSTRT ... V start signal
Y: Luminance signal
ZZ ... Compressed image data

Claims

A method of decompressing compressed image data including code data obtained by orthogonally transforming, quantizing, and entropy-coding image data,
(A) Code data for a plurality of pixel blocks, a first coefficient code assigned to a first pixel block located at the head of the plurality of pixel blocks, and an array of the plurality of pixel blocks Receiving compressed image data including a second coefficient code assigned to a second pixel block arranged at an arbitrary position;
(B) Quantized transform coefficients are generated by entropy decoding the code data, and first and second coefficients are generated by entropy decoding the first and second coefficient codes. And a process of
(C) creating the first and second quantization tables by multiplying each of the first and second coefficients by a basic quantization level of a predetermined basic quantization table;
(D) For a series of pixel blocks from the first pixel block to the pixel block immediately before the second pixel block, the quantized transform coefficient is inversely quantized by the first quantization table. For the series of pixel blocks from the second pixel block until a pixel block to which the next coefficient code is assigned appears, the quantized transform coefficients are inversely quantized using the second quantization table. To obtain a dequantized transform coefficient,
(E) obtaining decompressed image data by performing inverse orthogonal transform on the inversely quantized transform coefficient;
Equipped with a,
The code data is arranged in accordance with the arrangement order of the plurality of pixel blocks, each of which is block data which is compressed image data of each pixel block and a coefficient code representing a coefficient to be multiplied by the basic quantization table as one data unit. The first coefficient code is disposed immediately before the first data unit for the first pixel block, and includes a plurality of data units, and the second coefficient unit is immediately before the second data unit for the second pixel block. 2 coefficient codes are arranged,
The first and second coefficient codes are entropy codewords indicating the first and second coefficients, respectively, and are codes including entropy codewords that can be uniquely decoded and instantaneously decoded with respect to the DC component of the transform coefficient. A method for decompressing compressed image data included in a table .

The compressed image data decompression method according to claim 1, wherein the step (C) includes:
When the multiplication result of each of the first and second coefficients and the quantization level included in the basic quantization table exceeds a predetermined maximum value, the quantum whose multiplication result exceeds the maximum value Setting the activation level value equal to the maximum value;
A method for decompressing compressed image data.

The compressed image data decompression method according to claim 1, wherein the step (C) includes:
Using a basic quantization level at a predetermined position in the basic quantization table as it is as a quantization level at a predetermined position in the first and second inverse quantization tables;
A method for decompressing compressed image data.

A decompression method for compressed image data according to claim 3,
The method for decompressing compressed image data, wherein the predetermined basic quantization level is a quantization level related to a DC component of the transform coefficient.

A decompression method of compressed image data according to claim 1,
The compressed image data further includes the same pattern block data indicating the number of a plurality of pixel blocks that are continuously arranged in the same image in each pixel block,
Furthermore, the step (B)
A predetermined component of the transform coefficient when the quantized transform coefficient is created as a transform coefficient that is commonly applied to the plurality of consecutive pixel blocks specified by the same pattern block data Creating a value specified in advance by setting the value of the component of the transform coefficient other than the predetermined component to zero,
A method for decompressing compressed image data.

A method for decompressing compressed image data according to claim 5,
The method for decompressing compressed image data, wherein the predetermined component is a direct current component.

A method for decompressing compressed image data according to claim 5,
The step (D) omits the inverse quantization for the transform coefficient decoded from the same pattern block data.
A method for decompressing compressed image data.

A method of decompressing compressed image data including code data obtained by orthogonally transforming, quantizing, and entropy-coding image data,
(A) Code data for a plurality of first pixel blocks, and the same pattern block data indicating the number of a plurality of second pixel blocks in which the images in each pixel block are the same and are continuously arranged Receiving compressed image data including;
(B) A first quantized transform coefficient for the plurality of first pixel blocks is created by entropy decoding the code data, and the number of the consecutive numbers specified by the same pattern block data When creating the quantized transform coefficient as a transform coefficient that is commonly applied to the plurality of pixel blocks, a predetermined component of the transform coefficient is set to a predetermined value, and the predetermined Creating the second quantized transform coefficient by setting the value of the component of the transform coefficient other than the component of zero to zero;
(C) obtaining first and second dequantized transform coefficients by dequantizing the first and second quantized transform coefficients using a quantization table;
(D) creating decompressed image data by inverse orthogonal transforming the first and second inverse quantized transform coefficients;
A method for decompressing compressed image data, comprising:

An apparatus for orthogonally transforming image data, quantizing, and further decompressing compressed image data including code data obtained by entropy coding,
Code data for a plurality of pixel blocks, a first coefficient code assigned to a first pixel block located at the beginning of the plurality of pixel blocks, and an arbitrary position in the array of the plurality of pixel blocks Storage means for storing compressed image data including a second coefficient code assigned to the second pixel block arranged in
Entropy decoding for generating quantized transform coefficients by entropy decoding the code data, and generating first and second coefficients by entropy decoding the first and second coefficient codes And
Inverse quantization table creating means for creating the first and second quantization tables by multiplying each of the first and second coefficients by a basic quantization level of a predetermined basic quantization table;
For a series of pixel blocks from the first pixel block to a pixel block immediately before the second pixel block, the quantized transform coefficient is inversely quantized with the first quantization table, and the first For a series of pixel blocks from the second pixel block until the next pixel block to which the next coefficient code is assigned appears, the quantized transform coefficient is inversely quantized using the second quantization table, An inverse quantization means for obtaining an inversely quantized transform coefficient;
Inverse orthogonal transform means for obtaining decompressed image data by performing inverse orthogonal transform on the inversely quantized transform coefficient;
Equipped with a,
The code data is arranged in accordance with the arrangement order of the plurality of pixel blocks, each of which is block data which is compressed image data of each pixel block and a coefficient code representing a coefficient to be multiplied by the basic quantization table as one data unit. together comprising a plurality of data units, wherein the first coefficient code just before the first data unit for the first pixel block is located, before SL just before the second data units for said second pixel blocks A second coefficient code is arranged,
The first and second coefficient codes are entropy codewords indicating the first and second coefficients, respectively, and are codes including entropy codewords that can be uniquely decoded and instantaneously decoded with respect to the DC component of the transform coefficient. An apparatus for decompressing compressed image data included in a table .

The compressed image data decompression apparatus according to claim 9, wherein the inverse quantization table creating means includes:
When the multiplication result of each of the first and second coefficients and the quantization level included in the basic quantization table exceeds a predetermined maximum value, the quantum whose multiplication result exceeds the maximum value Clipping means for setting the value of the activation level equal to the maximum value;
An apparatus for decompressing compressed image data.

The compressed image data decompression apparatus according to claim 9, wherein the inverse quantization table creating means includes:
Means for directly using a basic quantization level at a predetermined position in the basic quantization table as a quantization level at a predetermined position in the first and second inverse quantization tables;
An apparatus for decompressing compressed image data.

A decompression device for compressed image data according to claim 11,
The apparatus for decompressing compressed image data, wherein the predetermined basic quantization level is a quantization level related to a DC component of the transform coefficient.

An apparatus for decompressing compressed image data according to claim 9,
The compressed image data includes the same pattern block data indicating the number of a plurality of pixel blocks that are continuously arranged in the same image in each pixel block,
Further, the entropy decoding means includes
A predetermined component of the transform coefficient when the quantized transform coefficient is created as a transform coefficient that is commonly applied to the plurality of consecutive pixel blocks specified by the same pattern block data Means for setting by setting the value of the component of the transform coefficient other than the predetermined component to zero,
An apparatus for decompressing compressed image data.

An apparatus for decompressing compressed image data according to claim 13,
An apparatus for decompressing compressed image data, wherein the predetermined component is a direct current component.

An apparatus for decompressing compressed image data according to claim 13,
The entropy decoding means supplies the transform coefficient decoded from the same pattern block data to the inverse orthogonal transform means, bypassing the inverse quantization means;
An apparatus for decompressing compressed image data.

An apparatus for orthogonally transforming image data, quantizing, and further decompressing compressed image data including code data obtained by entropy coding,
Compressed image including code data for a plurality of first pixel blocks and the same pattern block data indicating the number of a plurality of second pixel blocks in which the images in each pixel block are the same and are continuously arranged First storage means for storing data;
Second storage means for storing a specified value for a predetermined component of the transform coefficient for the plurality of second pixel blocks;
A first quantized transform coefficient for the plurality of first pixel blocks is generated by entropy decoding the code data, and the number of the plurality of consecutive plurality specified by the same pattern block data When creating the quantized transform coefficient as a transform coefficient that is commonly applied to pixel blocks, a predetermined component of the transform coefficient is set to a predetermined value, and other than the predetermined component Entropy decoding means for creating the second quantized transform coefficient by setting the value of the component of the transform coefficient to zero,
Inverse quantization means for obtaining first and second inverse quantized transform coefficients by inversely quantizing the first and second quantized transform coefficients using a quantization table;
Inverse orthogonal transform means for creating decompressed image data by performing inverse orthogonal transform on the first and second inverse quantized transform coefficients;
An apparatus for decompressing compressed image data, comprising:

A method for compressing image data,
(A) A step of orthogonally transforming image data for each of a plurality of pixel blocks in an image to obtain a transform coefficient;
(B) a first coefficient for the first pixel block located at the head of the plurality of pixel blocks, and a second coefficient for the second pixel block arranged at an arbitrary position in the array of the plurality of pixel blocks. Specifying a coefficient of
(C) creating first and second quantization tables by multiplying each of the first and second coefficients by a basic quantization level of a predetermined basic quantization table;
(D) For a series of pixel blocks from the first pixel block to a pixel block immediately before the second pixel block, the transform coefficient is quantized by the first quantization table, and the second For a series of pixel blocks from the pixel block until the next pixel block to which the next coefficient code is assigned appears, the quantized transform coefficient is obtained by quantizing the transform coefficient with the second quantization table. The desired process;
(E) Code data is created by entropy coding the quantized transform coefficients, and first and second coefficient codes are created by entropy coding the first and second coefficients. Process,
(F) creating compressed image data including the code data and the first and second coefficient codes;
Equipped with a,
The code data is arranged in accordance with the arrangement order of the plurality of pixel blocks, each of which is block data, which is compressed image data of each pixel block, and a coefficient code representing a coefficient to be multiplied by the basic quantization table. A plurality of data units, including the first coefficient code immediately before the first data unit for the first pixel block, and the second data unit immediately before the second data unit for the second pixel block. Including the coefficient code
The step (E)
Using the code table including entropy codewords that can be uniquely decoded and instantaneously decoded for the first coefficient, the second coefficient, and the DC component of the transform coefficient, the first and second coefficients are A method for compressing image data, including a step of entropy encoding .

18. The image data compression method according to claim 17, wherein the step (E) includes the same pattern block indicating the number of a plurality of pixel blocks in which the images in each pixel block are the same and are continuously arranged. Including the process of creating data,
The method (F) includes a step of creating compressed image data including the same pattern block data together with the code data and the first and second coefficient codes.