JP2002027482A

JP2002027482A - 画像符号化装置

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Publication number: JP2002027482A
Application number: JP2000208741A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Takeshita; 直行竹下; Kiyoshi Sakai; 潔酒井; Takashi Hamano; 崇浜野; Takafumi Kamito; 貴文上戸
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2000-07-10
Filing date: 2000-07-10
Publication date: 2002-01-25

Abstract

(57)【要約】【課題】画像符号化装置において、符号化対象の画像
データ量が大きい場合でも、最小限のメモリサイズで上
記のリオーダ処理や同期乱れ吸収処理などの符号化の前
処理を実現できるようにする。【解決手段】符号化対象の入力画像データを圧縮する
圧縮部２と、この圧縮部２で圧縮された入力画像データ
を所定の符号化前処理のために保持するメモリ部４と、
このメモリ部４に保持された圧縮画像データを元の入力
画像データに伸長する伸長部５と、この伸長部５で伸長
された入力画像データを符号化する符号化部６とをそな
て構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像符号化装置に
関し、特に、画面の入力順序と符号化順序が異なる場合
に画面の順序を変換するために必要となるリオーダメモ
リや、受信状態の悪いアナログ放送や劣化したＶＴＲか
らの入力に対して映像同期信号のジッタを吸収して符号
化処理の破綻を防止する同期乱れ吸収メモリなど、符号
化の前処理にメモリを必要する場合に好適な、画像符号
化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、書き込み可能なディスクメディア
の飛躍的な進歩により、ディスクレコーダやディスク搭
載ビデオカメラなど、ディジタル動画像符号化を応用し
たディジタル動画像記録機器が普及しつつある。ここ
で、このようなディジタル動画像記録機器には、ビデオ
符号化標準化規格のＭＰＥＧ（Moving Picture Experts
Group）による動画像符号化方式〔ISO/IEC 11172-2 (M
PEG-1)，ISO/IEC 13181-2(MPEG-2)，ISO/IEC 14496-2
(MPEG-4)など〕がよく採用される。

【０００３】このＭＰＥＧ方式では、周知のように、既
に符号化した画面データを符号化装置内で復号（局所復
号）し、この復号した過去の画面データを用いて、現在
の画面データを予測符号化することが行なわれる。ま
た、符号化効率を高めるために、過去の画面データから
の予測だけでなく、未来の画面データ（以下、単に「画
面」ともいう）からの予測も行なわれる。

【０００４】即ち、例えば図９（Ａ）に示すように、画
面Ｂ₃やＢ₄は過去画面Ｉ₂と未来画面Ｐ₅とを用いて予測
が行なわれ、画面Ｂ₆やＢ₇は過去画面Ｐ₅と未来画面Ｐ₈
とを用いて予測が行なわれる。ここで、このように未来
画面Ｐ₅やＰ₈からの予測を行なうためには、未来画面Ｐ
₅（Ｐ₈）を符号化対象の画面Ｂ₃，Ｂ₄（画面Ｂ₆，Ｂ₇）
よりも時間的に早く符号化する必要がある。

【０００５】そこで、ＭＰＥＧ方式では、符号化の前処
理として、上記の図９（Ａ）に示すような入力順序で入
力される各画面を、図９（Ｂ）に示すような符号化順序
に並び替えて符号化することが行なわれる。このため、
例えば図１０に示すように、ＭＰＥＧ方式の動画像符号
化装置１００では、符号化器１０２の前段に、符号化対
象の画面の入力順序を上記のような符号化順序に変換す
るためのリオーダメモリ１０１が必要になる。

【０００６】ところで、このように符号化の前処理にメ
モリが必要となる動画像符号化装置としては、他に、例
えば図１１に示すような、同期信号乱れ吸収制御機能を
もった動画像符号化装置２００がある。この動画像符号
化装置２００は、入力切替部２０１，メモリ２０２，符
号化器２０３及び同期信号監視部２０４をそなえて構成
されており、入力切替部２０１の切り替えによって符号
化器２０３での符号化対象の入力画面（２台のカメラか
らのカメラ入力ａ，ｂ）を、適宜、切り替えることがで
きるようになっている。

【０００７】ただし、例えば図１２（Ａ）及び図１２
（Ｂ）に示すようにそれぞれ映像同期信号に従って１／
３０秒周期で入力されるカメラ入力ａ，ｂを符号化中に
切り替えると、図１２（Ｃ）中に示すように、切り替え
前後の映像同期信号のずれによって入力画像（Ａ２）が
乱れた画像になってしまう。そこで、本動画像符号化装
置２００では、上記映像同期信号の周期を同期信号監視
部２０４によって監視して、正常な映像同期信号入力時
のみの画像をメモリ２０２に格納し（乱れた画像Ａ２は
カットする）、図１２（Ｄ）に示すように、このメモリ
２０２に格納された画像を符号化器２０３への入力画像
として出力することで、映像同期信号の乱れを吸収する
ことが行なわれる。

【０００８】つまり、この場合のメモリ２０２は、映像
同期信号の乱れによる入力画像の乱れを吸収する、同期
乱れ吸収メモリとして機能するのである。なお、このよ
うな「同期乱れ吸収メモリ」は、受信状態の悪いアナロ
グ放送や劣化したＶＴＲからの入力画像を符号化する場
合などにも適用される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、現行テレビ
品質の画像では１画面当たり、約７００ｋ（キロ）バイ
ト（７２０画素×４８０ライン×２）であるが、ＨＤＴ
Ｖ（High Definition TV；高精細度テレビ）品質の画像
では約４Ｍ（メガ）バイト（１９２０画素×１０８０ラ
イン×２）ものデータ量であり、上述したようなリオー
ダ処理や同期乱れ吸収処理を実現するためには、非常に
大きなメモリサイズが必要となる。そのため、画像符号
化装置や画像復号装置としての装置規模やコスト，消費
電力が大幅に増加してしまうことになる。

【００１０】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、符号化対象の画像データ量が大きい場合で
も、最小限のメモリサイズで上記のリオーダ処理や同期
乱れ吸収処理などの符号化前処理を実現できるようにし
た、画像符号化装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の画像符号化装置は、符号化対象の入力画
像データを圧縮する圧縮部と、この圧縮部で圧縮された
入力画像データを所定の符号化前処理のために保持する
メモリ部と、このメモリ部からの圧縮データを元の入力
画像データに伸長する伸長部と、この伸長部で伸長され
た入力画像データを符号化する符号化部とをそなえて成
ることを特徴としている。

【００１２】上述のごとく構成された本発明の画像符号
化装置では、符号化部で符号化されるべき入力画像デー
タは、圧縮部にて圧縮されてそのデータ量が削減されて
からメモリ部に入力され、その後、伸長部にて元の入力
画像データに伸長されてから符号化部へ入力されて符号
化されるので、メモリ部に必要なメモリサイズが縮小さ
れる（以上、請求項１）。

【００１３】ここで、上記のメモリ部は、上記の符号化
前処理として上記符号化対象の入力画像データの入力順
序を所定の符号化順序に変換すべく入力画像データを保
持するリオーダメモリ部として構成されていてもよい
し、上記の符号化前処理として上記入力画像データの同
期信号の乱れを吸収すべく入力画像データを保持する同
期信号乱れ吸収用メモリ部として構成されていてもよ
い。

【００１４】前者の場合は、リオーダメモリ部のメモリ
サイズを最小限に抑制しながら入力画像データの入力順
序を所定の符号化順序に変換するリオーダ処理を実現す
ることができ、後者の場合は、同期信号乱れ吸収用メモ
リ部のメモリサイズを最小限に抑制しながら入力画像デ
ータの同期信号の乱れを吸収する同期乱れ吸収処理を実
現することができる（以上、請求項２，３）。

【００１５】また、本画像符号化装置には、上記のメモ
リ部の空き容量を監視してその空き容量に応じて上記の
圧縮部での圧縮率を制御する圧縮率制御部がそなえられ
ていてもよく、このようにすれば、例えば、メモリ部が
オーバーフローして符号化部での符号化に悪影響を与え
てしまうような現象を効果的に回避することが可能であ
る（請求項４）。

【００１６】さらに、本画像符号化装置は、上記の圧縮
部に、複数種類の圧縮方式毎に複数の圧縮器をそなえる
とともに、上記の伸長部に、上記の各圧縮方式に対応し
た伸長方式毎に複数の伸長器をそなえ、且つ、上記の各
圧縮器のいずれかを選択するとともに、その選択した圧
縮器に対応する伸長器を選択する圧縮／伸長方式選択制
御部をそなえていてもよい。このようにすれば、複数種
類の圧縮／伸長方式に対応することが可能になり、例え
ば、入力画像の重要度に応じて圧縮／伸長方式変えると
いった制御も可能である（請求項５）。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。（Ａ）第１実施形態の説明図１は本発明の第１実施形態に係るＭＰＥＧ方式の画像
符号化装置の構成を示すブロック図で、この図１に示す
画像符号化装置１は、圧縮器２，リオーダ制御部３，メ
モリ部４，伸長器５及び符号化器６をそなえて構成され
ている。

【００１８】ここで、上記の圧縮器（圧縮部）２は、符
号化対象の入力画像データを圧縮してそのデータ量を削
減するためのもので、本実施形態では、圧縮方式として
ＭＰＥＧ方式を採用しており、このために、ブロック変
換部２１，ＤＣＴ（DiscreteCosine Transform；離散コ
サイン変換）部２２，量子化部（Ｑ）２３及び符号圧縮
部２４をそなえて構成されている。

【００１９】そして、上記のブロック変換部２１は、入
力画像データ（以下、単に「入力画像ともいう」をｍ×
ｎ画素から成る複数の所定ブロックに変換するためのも
のであり、ＤＣＴ部２２は、このブロック変換部２１に
よって得られたｍ×ｎ画素のブロック毎にＤＣＴを施す
ことにより、各ブロックを空間周波数成分（ＤＣＴ係
数）に変換するためのものである。なお、上記のｍ，ｎ
はいずれも自然数で、ｍ＝ｎでもｍ≠ｎでもよいが、Ｍ
ＰＥＧ方式では、ｍ＝ｎ＝８、つまり、８×８画素のブ
ロック単位でＤＣＴが行なわれることが多い。

【００２０】また、上記の量子化部２３は、上記のＤＣ
Ｔ部２２によって得られたＤＣＴ係数に対して量子化を
施すことによって、発生頻度の低い空間周波数成分の領
域のデータを削除して、データ量を削減したｍ×ｎ個の
量子化係数Ｑを得るためのものであり、符号圧縮部２４
は、この量子化部２３で得られた各量子化係数Ｑについ
て可変長符号化（符号割り当て；例えば、ランレングス
符号化及びハフマン符号化）を施すことにより符号化デ
ータ（圧縮データ）を得るためのものである。

【００２１】次に、上記のリオーダ制御部３は、図９
（Ａ）及び図９（Ｂ）により前述したように入力画像順
序をＭＰＥＧ方式での符号化順序に変換すべく、上述の
ごとく圧縮器２によって得られた圧縮データのメモリ部
４に対する書き込み及び読み出しを制御するためのもの
であり、伸長器（伸長部）５は、このリオーダ制御部３
の読み出し制御によって上記符号化順序で読み出されて
くる圧縮データをそれぞれ圧縮器２での圧縮方式に対応
した伸長方式（この場合は、ＭＰＥＧ方式）で伸長して
元の入力画像を復元するためのもので、このために、符
号伸長部５１，逆量子化部（Ｑ^-1）５２及び逆ＤＣＴ部
（ＤＣＴ^-1）５３をそなえて構成されている。

【００２２】ここで、符号伸長部５１は、リオーダ制御
部３によってメモリ部４から読み出された圧縮データの
符号伸長を行なうことでｍ×ｎの量子化係数Ｑを復元す
るためのものであり、逆量子化部５２は、この符号伸長
部５１によって復元された量子化係数Ｑを逆量子化する
ことによりｍ×ｎのＤＣＴ係数を復元するためのもので
あり、逆ＤＣＴ部５３は、この逆量子化部５２によって
復元された各ＤＣＴ係数からｍ×ｎのブロックを復元す
るためのものである。つまり、この逆ＤＣＴ部５３の出
力は、圧縮器２におけるブロック変換部２１の出力と同
じ状態になる。

【００２３】そして、符号化器（符号化部）６は、上述
のごとく伸長器５によって復元された入力画像（ｍ×ｎ
画素のブロック）単位で、ＭＰＥＧ方式による符号化処
理を行なうことにより、入力画像を符号化するためのも
のである。上述のごとく構成された本実施形態の画像符
号化装置１では、まず、圧縮器２において、入力画像が
ブロック変換部２１によってｍ×ｎ画素のブロックに変
換され、得られたブロック毎に、ＤＣＴ部２２によって
ＤＣＴが施されて空間周波数成分（ＤＣＴ係数）に変換
される。

【００２４】このようにして得られたｍ×ｎのＤＣＴ係
数は、次に、量子化部２３にて量子化されてｍ×ｎの量
子化係数Ｑに変換されて符号圧縮部２４に入力される。
そして、符号圧縮部２４では、入力された量子化係数Ｑ
について可変長符号化を施して入力画像の圧縮を行な
う。圧縮された入力画像（圧縮データ）は、リオーダ制
御部３によって、メモリ部４に逐次保持され、例えば、
その読み出し順序が変更されることよって前記のリオー
ダ制御が行なわれて、上記の符号化順序〔図９（Ｂ）参
照〕で圧縮された入力画像が伸長器５へ読み出されてゆ
く。なお、このリオーダ制御は、メモリ部４への書き込
み順序を変更することで行なっても良い。

【００２５】そして、伸長器５では、リオーダ制御部３
からの圧縮データを符号伸長部５１で符号伸長すること
でｍ×ｎの量子化係数Ｑを復元し、得られた各量子化係
数Ｑを逆量子化部５で逆量子化することでｍ×ｎのＤＣ
Ｔ係数を復元し、さらに、それらの各ＤＣＴ係数につい
て逆ＤＣＴ部５３で逆ＤＣＴを施すことによって、ｍ×
ｎのブロックを復元して、符号化器６へ入力する。

【００２６】つまり、本実施形態の画像符号化装置１
は、符号化の前処理としてのリオーダ制御のためにメモ
リ部４に入力画像を格納する前に、圧縮器２によって入
力画像を圧縮してデータ量を削減しておき、符号化器６
での符号化前に、その圧縮データを伸長器５にて元の入
力画像に復元した上で符号化器６へ入力するようになっ
ているのである。

【００２７】これにより、例えば、ＨＤＴＶなどのデー
タ量が非常に大きい画像を符号化する場合でも、リオー
ダ制御のためのメモリ部４に必要なメモリサイズを最小
限に抑えることができる。従って、画像符号化装置１の
小型化及びコスト削減に大きく寄与する。また、メモリ
部４に保持されるデータ量が削減されるので、リオーダ
制御部３によるメモリ部４へのアクセス回数を減らすこ
とができ、メモリアクセスの際の動作周波数を低減する
ことも可能になり、この結果、画像符号化装置１の消費
電力を大幅に削減することも可能である。

【００２８】なお、上記の圧縮器２及び伸長器５を追加
すると装置サイズが大型化するように思えるが、近年の
ＬＳＩ技術の進歩により、この程度の追加ならそれほど
の影響はない。それよりも、大容量のメモリデバイスが
他の部品に比べて小型化・低消費電力化しにくいため、
メモリサイズの縮小が図れることで得られるメリットの
方が大きい。

【００２９】（Ａ１）第１実施形態の変形例の説明図２は上述した第１実施形態の変形例を示すブロック図
で、この図２に示す画像符号化装置１は、図１により上
述したものに比して、画像監視部７と圧縮率制御部８と
がさらにそなえられている点が異なる。なお、その他の
部分（図１中に示す符号と同一符号を付した部分）は、
それぞれ、図１により上述した部分と同一もしくは同様
のものを表わす。

【００３０】ここで、上記の画像監視部７は、入力画像
の複雑さを算出することで入力画像の「複雑さ」を監視
するためのもので、ここでは、例えば、ブロック変換部
２１で得られた入力画像（ｍ×ｎ画素の各ブロック）の
輝度平均（二乗平均）を入力画像の「複雑さ」の判定基
準として用いる。なお、上記の輝度平均（Var_sblk）
は、例えば、１画素の輝度値をＰ_k、１画素の輝度平均
値をＰ_meanとすると、次式（１），（２）により求めら
れる。

【００３１】

【数１】

【００３２】

【数２】

【００３３】また、上記の圧縮率制御部８は、圧縮器２
の量子化部２３における量子化係数（以下、量子化値と
もいう）Ｑを制御することで、入力画像の圧縮率を制御
するためのもので、本実施形態では、次のような制御が
可能になっている。各入力画像（画面）毎の圧縮データ量を監視して、各
画面毎の圧縮データ量が一定量（目標値）以下になるよ
うに圧縮率（量子化値Ｑ）を制御する。なお、各入力画
面の圧縮データ量の目標値は、メモリ部４の容量とメモ
リ部４に格納する画面枚数に基づいて決定される。

【００３４】メモリ部４の空き容量をリオーダ制御部
３を介して監視し、その空き容量に応じてメモリ部４の
オーバーフローを防ぐように量子化値Ｑを制御する。符号化対象の画面の符号化属性に応じて量子化値Ｑを
制御する。例えば図９（Ａ）に示す画面Ｉ₂や画面Ｐ₅は
予測画面として使用されるので、画質の劣化を避けるた
めに低い圧縮率となるよう制御し、予測画面に使用され
ない画面Ｂ₃や画面Ｂ₄などは、逆に、高い圧縮率となる
よう制御する。

【００３５】画像監視部７で算出される入力画面の
「複雑さ」に応じて量子化値Ｑを制御する。例えば、複
雑な画面を圧縮すると圧縮後のデータ量が大きくなるた
め、複雑な画面については圧縮率を高くし、逆に、あま
り複雑でない画面については圧縮率を低くする。なお、
量子化部２３で使用した量子化値Ｑと伸長器５内の逆量
子化部５２での逆量子化に使用する量子化値Ｑとは、一
致していないと正しい逆量子化が行なえないため、上記
のように量子化値Ｑの制御を行なった場合は、その量子
化値Ｑを逆量子化部５２に渡す必要がある。

【００３６】このため、リオーダ制御部３は、例えば、
入力画像の圧縮データとともに量子化値Ｑも付随情報
（サイド情報）としてメモリ部４に格納するようにして
おき、逆量子化部５２での逆量子化時に圧縮データに対
応した量子化値Ｑを読み出すようにする。なお、この場
合、量子化値Ｑは、符号圧縮部２４で符号圧縮（可変長
符号化）してもよいし（破線矢印３１参照）、符号圧縮
せずにそのままメモリ部４に格納（破線矢印３２参照）
してもよい。また、メモリ部４とは別のメモリ（図示省
略）に量子化値Ｑを保持しておき、伸長（逆量子化）時
には、伸長器５（逆量子化部５２）が対応する量子化値
Ｑを読み出しながら逆量子化を行なうようにしてもよ
い。さらに、これらの組み合わせで、例えば、同じ量子
化値Ｑのブロックが多数存在する場合には、同じ量子化
値Ｑを別メモリに格納し、残りの量子化値Ｑを圧縮デー
タの付随情報としてメモリ部４に格納するといった手法
を採ることもできる。

【００３７】このような構成により、本変形例の画像符
号化装置１では、圧縮率制御部８によって、各画面の
圧縮率や、メモリ部４の空き容量、画面の符号化属
性、画面の「複雑さ」などに応じて、量子化部２３で
の量子化Ｑを適応的に制御することができる。具体的
に、圧縮率制御部８は、例えば図３に示すようなアルゴ
リズム（フローチャート）に従って動作する。

【００３８】即ち、圧縮率制御部８は、画像入力毎に、
まず、メモリ部４の空き容量が所定値以下かどうかをチ
ェックし（ステップＳ１）、空き容量が所定値以下、つ
まり、メモリ部４の空き容量が少なくオーバフローしそ
うなら、次画面からの圧縮率を高くして圧縮データ量を
削減する（ステップＳ１のＹＥＳルートからステップＳ
５）。

【００３９】一方、メモリ部４の空き容量が十分ある場
合、圧縮率制御部８は、次に、各画面の圧縮データ量が
目標値以下かどうかをチェックし（ステップＳ１のＮＯ
ルートからステップＳ２）、目標値を超えていれば、次
画面からの圧縮率を高くして圧縮データ量を削減する
（ステップＳ２のＮＯルートからステップＳ５）。これ
に対し、圧縮データ量が目標値を超えていなければ、圧
縮率制御部８は、さらに、符号化対象の画面が予測画面
に使用される画面（Ｉ₂やＰ₅など）かどうかをチェック
し（ステップＳ２のＹＥＳルートからステップＳ３）、
予測画面として使用される画面でなければ、多少の画質
劣化は許容できるので、圧縮率を高くする（ステップＳ
３のＮＯルートからステップＳ５）。

【００４０】一方、符号化対象の画面が予測画面として
使用される画面の場合、圧縮率制御部８は、次に、画像
監視部７によって算出された画面の「複雑さ」が所定値
以上かどうかをチェックし（ステップＳ３のＹＥＳルー
トからステップＳ４）、所定値以上、つまり、複雑な画
面であれば、予測画面として使用される画面であっても
圧縮データ量を抑えるために圧縮率を上げる（ステップ
Ｓ４のＹＥＳルートからステップＳ５）。これに対し、
予測画面が複雑な画面でなければ、圧縮率制御部８は、
圧縮率を低くする（ステップＳ４のＮＯルートからステ
ップＳ６）。

【００４１】このように、本変形例の画像符号化装置１
では、圧縮器２において様々な状況，要求に応じた最適
な圧縮処理を実現することができるので、上述した第１
実施形態の画像符号化装置１と同様の利点が得られるほ
か、本画像符号化装置１の性能の大幅な向上を図ること
ができるという利点が得られる。なお、圧縮率制御部８
による圧縮率制御には、公知の画像符号化装置で行なわ
れているような各種の制御を適用することも可能であ
る。また、上記の〜に示す条件に応じた制御は必ず
しも全て行なう必要はなく、一部の組み合わせで行なっ
てもよい。また、上述した例では、画像の「複雑さ」の
判定基準として、輝度信号を用いたが、例えば、色差信
号を判定基準として用いてもよいし、これらの双方を判
定基準として用いてもよい。

【００４２】（Ｂ）第２実施形態の説明図４は本発明の第２実施形態に係る画像符号化装置の構
成を示すブロック図で、この図４に示す画像符号化装置
１′は、本発明を前述した画像同期信号乱れ吸収制御を
行なう画像符号化装置に適用したもので、このために、
図１に示すものに比して、入力画像同期信号監視部９が
設けられるとともに、リオーダ制御部３及びリオーダ制
御用のメモリ部４の代わりに同期乱れ吸収制御部１０及
び同期乱れ吸収用のメモリ部１１がそなえられている点
が異なる。なお、その他の部分（図１中に示す符号と同
一符号を付した部分）は、それぞれ、図１により上述し
た部分と同一もしくは同様のものを表わす。

【００４３】ここで、上記の入力画像同期信号監視部９
は、例えば図１２（Ａ）や図１２（Ｂ）に示したような
入力画像の画像（映像）同期信号を監視して、画像同期
信号（以下、単に「同期信号」ともいう）に乱れが生じ
ている（つまり、入力画像に乱れが生じている）ことを
検出しうるもので、このような同期信号乱れが発生する
とその旨がアラームなどとして同期乱れ吸収制御部１０
に通知されるようになっている。

【００４４】また、同期乱れ吸収制御部１０は、上記の
入力画像同期信号監視部９において上記同期信号乱れが
検出された場合に、図１２（Ｃ）及び図１２（Ｄ）によ
り前述したごとく、その時の圧縮データを廃棄(マスク)
することで、正常な同期信号入力時のみの圧縮データを
メモリ部１１に格納し、このメモリ部１１に格納された
圧縮データを読み出して伸長器５へ出力するもので、こ
れにより、同期信号の乱れによる入力画像の乱れが吸収
されるようになっている。

【００４５】つまり、本同期乱れ吸収制御部１０は、符
号化器６での符号化の前処理として、同期信号の乱れに
よる入力画像の乱れを吸収する処理を行なうようになっ
ているのである。このような構成により、本第２実施形
態の画像符号化装置１′においても、第１実施形態と同
様に、入力画像は、圧縮器２によって圧縮されてそのデ
ータ量が削減された上で、同期乱れ吸収制御部１０によ
ってメモリ部１１に格納される。ただし、このとき、入
力画像同期信号監視部９において同期信号の乱れが検出
されて、同期乱れ吸収制御部１０に対してその旨が通知
された場合は、そのときの入力画像（圧縮データ）はマ
スクされてメモリ部１１には格納されない。

【００４６】従って、メモリ部１１には、正常な同期信
号入力時の入力画像の圧縮データのみが格納され、この
結果、伸長器５に対しては正常な入力画像の圧縮データ
のみが入力される。そして、伸長器５は、このようにし
て同期信号乱れが吸収された圧縮データを、第１実施形
態と同様にして元の入力画像に復元して、符号化器６に
出力する。

【００４７】以上のように、本第２実施形態において
も、第１実施形態にて前述したリオーダ制御機能を有す
る画像符号化装置１と同様に、圧縮器２によってメモリ
部１１に保持すべきデータ量を削減するので、画像同期
信号乱れ吸収制御に必要なメモリサイズの削減及び消費
電力の低減を図ることができ、画像同期信号乱れ吸収制
御機能を有する画像符号化装置１′を小型で低消費電
力、且つ、低コストで実現することができる。

【００４８】（Ｂ１）第２実施形態の変形例の説明図５は上述した画像符号化装置１′の変形例を示すブロ
ック図で、この図５に示す画像符号化装置１′は、図４
に示すものに比して、図２により前述した画像監視部７
と圧縮率制御部８とがさらにそなえられている点が異な
る。つまり、本変形例の画像符号化装置１′は、図４に
より上述した画像符号化装置１′において、図３にて前
述したアルゴリズムに従った圧縮率制御が可能になって
いるのである。

【００４９】即ち、本変形例の同期信号乱れ吸収制御機
能をもった画像符号化装置１′においても、第１実施形
態の変形例と同様に、圧縮率制御部８によって、各画
面の圧縮率や、メモリ部４の空き容量、画面の符号
化属性、画像監視部７により得られる画面の「複雑
さ」などに応じて、量子化部２３での量子化Ｑを適応的
に制御することができるのである。

【００５０】従って、本変形例においても、圧縮器２に
おいて様々な状況，要求に応じた最適な圧縮処理を実現
することができるので、上述した第２実施形態と同様の
利点が得られることに加えて、本画像符号化装置１′の
性能の大幅な向上を図ることができるという利点が得ら
れる。なお、この場合も、量子化部２３で使用した量子
化値Ｑと伸長器５内の逆量子化部５２での逆量子化に使
用する量子化値Ｑとは、一致していないと正しい逆量子
化が行なえないため、同期乱れ吸収制御部１０は、例え
ば、入力画像の圧縮データとともに量子化値Ｑも付随情
報（サイド情報）としてメモリ部１１に格納するように
しておき、逆量子化部５２での逆量子化時に圧縮データ
に対応した量子化値Ｑを読み出すようにする。

【００５１】このとき、本変形例においても、量子化値
Ｑは、符号圧縮部２４で符号圧縮（可変長符号化）して
もよいし（破線矢印３１参照）、符号圧縮せずにそのま
まメモリ部４に格納（破線矢印３２参照）してもよい。
また、メモリ部１１とは別のメモリ（図示省略）に量子
化値Ｑを保持しておき、伸長（逆量子化）時には、伸長
器５（逆量子化部５２）が対応する量子化値Ｑを読み出
しながら逆量子化を行なうようにしてもよい。さらに、
これらの組み合わせで、例えば、同じ量子化値Ｑのブロ
ックが多数存在する場合には、同じ量子化値Ｑを別メモ
リに格納し、残りの量子化値Ｑを圧縮データの付随情報
としてメモリ部１１に格納するといった手法を採ること
もできる。

【００５２】（Ｃ）その他なお、上述した各実施形態及びその変形例では、圧縮器
２での圧縮方式および伸長器５での伸長方式として、い
ずれもＭＰＥＧ方式を適用した場合を例にしたが、勿
論、動画像のための圧縮／伸長方式に限らず、他の公知
の圧縮／伸長方式〔例えば、ＤＶ（Digital Video）方
式やＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）方
式，ＩＴＵ−Ｔ勧告のＨ．２６１方式，Ｈ．２６３方式
など〕を適用することもできる。

【００５３】また、上述した画像符号化装置１（又は
１′）における圧縮器２及び伸長器５を、上記のような
複数種類の圧縮／伸長（符号化／復号）方式に対応した
構成にしてもよい。即ち、例えば図６に示すように、圧
縮器２には、ＤＶ方式の圧縮器２１−１，ＪＰＥＧ方式
の圧縮器２１−２，可逆符号化方式の圧縮器２１−３を
そなえ、伸長器５には、ＤＶ方式の伸長器５１−１，Ｊ
ＰＥＧ方式の伸長器５１−２，可逆復号方式の伸長器５
１−３をそなえ、スイッチ１４，１５の制御により、こ
れらの各圧縮器５１−ｉ（ｉ＝１〜３）のいずれかを選
択するとともに、選択した圧縮器５１−ｉに対応する伸
長器５１−ｉを選択する圧縮／伸長方式選択制御部１３
（以下、単に「選択制御部１３」という）を設ける。な
お、この図６において、リオーダ制御部３や同期乱れ吸
収制御部１０の記載は省略している。

【００５４】このような構成により、例えば、符号化器
６でＭＰＥＧ方式の符号化を行なう場合、符号化時の予
測画面として使用される画面Ｉ₂および画面Ｐ₅は、画質
を劣化させないために、可逆符号化方式の圧縮器２１−
３及びそれに対応する可逆復号方式の伸長器５１−３を
使用し、予測画面としては使用しない画面Ｂ₃や画面Ｂ₄
などは、多少画質が劣化しても構わないため、ＪＰＥＧ
方式の圧縮器２１−２及びそれに対応するＪＰＥＧ方式
の伸長器５１−２を使用するといった具合に、圧縮器２
及び伸長器５での圧縮／伸長方式を選択制御部１３によ
って切り替えることが可能である。

【００５５】従って、常に、符号化対象の入力画像の特
質に応じた最適な圧縮／伸長方式で入力画像を圧縮／伸
長することができ、上述した画像符号化装置１（１′）
のさらなる性能向上に大いに寄与する。なお、適用する
圧縮／伸長方式は、勿論、上記の３種類に限らず、２種
類でもよいし、４種類以上でもよい。また、上述した画
像符号化装置１（１′）は、例えば図７に示すように、
符号化器６の後段に、外部設定により、符号化器６の出
力と圧縮器２の出力とのいずれか一方を符号化出力とし
て選択出力する選択器（第１選択部）１６を設けてもよ
い。この場合、圧縮器２と符号化器６とにそれぞれ異な
る圧縮方式の圧縮器をそなえれば、異なる圧縮方式で圧
縮（符号化）された符号化データを画像符号化装置１
（１′）の符号化出力として出力することが可能にな
る。

【００５６】即ち、例えば、圧縮器２にＤＶ方式の圧縮
器、符号化器６にＭＰＥＧ方式の圧縮器をそなえれば、
画像符号化装置１（１′）からＤＶ方式及びＭＰＥＧ方
式の符号化データを外部設定により選択的に出力するこ
とが可能になる。従って、この場合、画像符号化装置１
（１′）の汎用性を大幅に向上させることが可能であ
る。

【００５７】さらに、上述した画像符号化装置１
（１′）は、例えば図８に示すように、伸長器５の前段
に、メモリ部４（１１）の出力と外部から入力される圧
縮データとを外部設定により選択出力する選択器（第２
選択部）１７を設けてもよい。このようにすれば、画像
符号化装置１（１′）に対しては、未圧縮の原画像デー
タと、伸長器５での伸長方式に対応した圧縮方式で圧縮
された圧縮データとのいずれも入力することが可能であ
る。

【００５８】例えば、圧縮器２にＤＶ方式の圧縮器、伸
長器５にＤＶ方式の伸長器がそれぞれそなえられている
場合、画像符号化装置１（１′）は、入力として原画像
データ及びＤＶ圧縮データのいずれにも対応することが
できることになる。従って、この場合も、画像符号化装
置１（１′）の汎用性を大幅に向上させることが可能で
ある。

【００５９】なお、上記の選択器１６，１７は画像符号
化装置１（１′）に両方そなえられていてもよい。この
ようにすれば、さらに画像符号化装置１（１′）の汎用
性を大幅に向上させることが可能である。また、上記の
図７及ぶ図８においても、リオーダ制御部３や同期乱れ
吸収制御部１０の記載は省略している。さらに、上述し
た実施形態では、符号化の前処理として「リオーダ制
御」と「同期乱れ吸収制御」とを適用した場合について
説明したが、本発明はこれらに限定されず、メモリを使
用して符号化の前処理を行なうものであれば同様に適用
され、上述した各実施形態と同様の作用効果が得られ
る。

【００６０】そして、本発明は、上述した各実施形態に
限定されず、上記以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲で種々変形して実施することができる。（Ｄ）付記（付記１）符号化対象の入力画像データを圧縮する圧
縮部と、該圧縮部で圧縮された入力画像データを所定の
符号化前処理のために保持するメモリ部と、該メモリ部
に保持された圧縮画像データを元の入力画像データに伸
長する伸長部と、該伸長部で伸長された入力画像データ
を符号化する符号化部とをそなえて成ることを特徴とす
る、画像符号化装置。

【００６１】（付記２）該メモリ部が、該符号化前処
理として該符号化対象の入力画像データの入力順序を所
定の符号化順序に変換すべく該入力画像データを保持す
るリオーダメモリ部として構成されたことを特徴とす
る、付記１記載の画像符号化装置。（付記３）該メモリ部が、該符号化前処理として該入
力画像データの同期信号の乱れを吸収すべく該入力画像
データを保持する同期信号乱れ吸収用メモリ部として構
成されていることを特徴とする、付記１記載の画像符号
化装置。

【００６２】（付記４）該メモリ部の空き容量を監視
して当該空き容量に応じて該圧縮部での圧縮率を制御す
る圧縮率制御部をそなえたことを特徴とする、付記１〜
３のいずれか１項に記載の画像符号化装置。（付記５）該圧縮部が、複数種類の圧縮方式毎に複数
の圧縮器をそなえるとともに、該伸長部が、該圧縮方式
に対応した伸長方式毎に複数の伸長器をそなえ、且つ、
上記の各圧縮器のいずれかを選択するとともに、当該圧
縮器に対応する伸長器を選択する圧縮／伸長方式選択制
御部が設けられたことを特徴とする、付記１記載の画像
符号化装置。

【００６３】（付記６）該圧縮器の出力と該符号化器
の出力とを選択出力する第１選択部が設けられたことを
特徴とする、付記１記載の画像符号化装置。（付記７）該メモリ部の出力と外部から入力される圧
縮データとを選択的に該伸長部へ出力する第２選択部が
設けられたことを特徴とする、付記１記載の画像符号化
装置。

【００６４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の画像符号
化装置によれば、入力画像データを圧縮部で圧縮してか
らメモリ部に保持し、その圧縮データを伸長部にて元の
入力画像データに伸長してから符号化部で符号化するの
で、メモリ部に必要な容量（メモリサイズ）が縮小され
る。従って、画像符号化装置の小型化及び低消費電力化
に大いに寄与する（請求項１）。

【００６５】ここで、上記のメモリ部を、符号化対象の
入力画像データの入力順序を所定の符号化順序に変換す
べく入力画像データを保持するリオーダメモリ部として
構成すれば、符号化対象の入力画像データの入力順序を
所定の符号化順序に変換して符号化を行なう画像符号化
装置を、小型且つ低消費電力で実現することができる
（請求項２）。

【００６６】また、上記のメモリ部を、入力画像データ
の同期信号の乱れを吸収すべく入力画像データを保持す
る同期信号乱れ吸収用メモリ部として構成すれば、同期
信号乱れ吸収機能をもった画像符号化装置を、小型且つ
低消費電力で実現することができる（請求項３）。さら
に、上記のメモリ部の空き容量を監視してその空き容量
に応じて上記圧縮部での圧縮率を制御する圧縮率制御部
をそなえれば、メモリ部がオーバーフローしてしまうよ
うなことを防止することができるので、本画像符号化装
置の信頼性（性能）の向上を図ることができる（請求項
４）。

【００６７】また、上記の圧縮部に、複数種類の圧縮方
式毎に複数の圧縮器をそなえるとともに、上記の伸長部
に、上記の圧縮方式に対応した伸長方式毎に複数の伸長
器をそなえ、且つ、上記の各圧縮器のいずれかを選択す
るとともに、選択した圧縮器に対応する伸長器を選択す
る圧縮／伸長方式選択制御部を設ければ、複数種類の圧
縮／伸長方式に対応できる高性能な画像符号化装置を、
小型且つ低消費電力で実現することができる（請求項
５）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る画像符号化装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示す画像符号化装置の変形例を示すブロ
ック図である。

【図３】図２に示す圧縮率制御部の動作（アルゴリズ
ム）を説明するためのフローチャートである。

【図４】本発明の第２実施形態に係る画像符号化装置の
構成を示すブロック図である。

【図５】図４に示す画像符号化装置の変形例を示すブロ
ック図である。

【図６】第１及び第２実施形態に係る画像符号化装置の
他の構成を示すブロック図である。

【図７】第１及び第２実施形態に係る画像符号化装置の
他の構成を示すブロック図である。

【図８】第１及び第２実施形態に係る画像符号化装置の
他の構成を示すブロック図である。

【図９】（Ａ）はＭＰＥＧ方式における入力画面順序及
び予測符号化手順を説明するための図であり、（Ｂ）は
（Ａ）に示す入力画面順序に対するＭＰＥＧ方式におけ
るの符号化画面順序を示す図である。

【図１０】ＭＰＥＧ方式の画像符号化装置の構成例を示
すブロック図である。

【図１１】画像同期信号乱れ吸収制御機能を有する画像
符号化装置の構成例を示すブロック図である。

【図１２】（Ａ）〜（Ｄ）はいずれも図１１に示す画像
符号化装置における画像同期信号乱れ吸収制御を説明す
るための図である。

【符号の説明】

１，１′ 画像符号化装置２圧縮器（圧縮部）３リオーダ制御部４メモリ部（リオーダ制御用）５伸長器（伸長部）６符号化器（符号化部）７画像監視部８，１２圧縮率制御部９入力画像同期信号監視部１０同期乱れ吸収制御部１１メモリ部（同期信号乱れ吸収用）１３圧縮／伸長方式選択制御部１４，１５スイッチ１６選択器（第１選択部）１７選択器（第２選択部）２１ブロック変換部２２ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform；離散コサ
イン変換）部２３量子化部（Ｑ）２４符号圧縮部５１符号伸長部５２逆量子化部（Ｑ^-1）５３逆ＤＣＴ部（ＤＣＴ^-1）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浜野崇神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者上戸貴文福岡県福岡市博多区博多駅前三丁目22番８号富士通九州ディジタル・テクノロジ株式会社内Ｆターム(参考） 5C053 FA17 FA22 FA27 GB28 GB36 GB37 KA01 KA08 LA07 LA14 5C059 KK08 KK35 KK49 MA05 MA14 MA23 MA45 MC11 MC38 ME02 ME05 PP04 RE01 SS03 SS11 TA17 TA53 TB04 TB08 TC02 TC10 TC15 TC24 TC38 TC39 TD04 UA02 UA34 UA38 5J064 AA01 BA16 BB09 BB13 BC01 BC24 BD01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】符号化対象の入力画像データを圧縮する
圧縮部と、該圧縮部で圧縮された入力画像データを所定の符号化前
処理のために保持するメモリ部と、該メモリ部に保持された圧縮画像データを元の入力画像
データに伸長する伸長部と、該伸長部で伸長された入力画像データを符号化する符号
化部とをそなえて成ることを特徴とする、画像符号化装
置。
【請求項２】該メモリ部が、該符号化前処理として該符号化対象の入力画像データの
入力順序を所定の符号化順序に変換すべく該入力画像デ
ータを保持するリオーダメモリ部として構成されたこと
を特徴とする、請求項１記載の画像符号化装置。
【請求項３】該メモリ部が、該符号化前処理として該入力画像データの同期信号の乱
れを吸収すべく該入力画像データを保持する同期信号乱
れ吸収用メモリ部として構成されていることを特徴とす
る、請求項１記載の画像符号化装置。
【請求項４】該メモリ部の空き容量を監視して当該空
き容量に応じて該圧縮部での圧縮率を制御する圧縮率制
御部をそなえたことを特徴とする、請求項１〜３のいず
れか１項に記載の画像符号化装置。
【請求項５】該圧縮部が、複数種類の圧縮方式毎に複
数の圧縮器をそなえるとともに、該伸長部が、該圧縮方式に対応した伸長方式毎に複数の
伸長器をそなえ、且つ、上記の各圧縮器のいずれかを選択するとともに、当該圧
縮器に対応する伸長器を選択する圧縮／伸長方式選択制
御部が設けられたことを特徴とする、請求項１記載の画
像符号化装置。