JP2012004898A - Storage device, encoding device, encoding method, and program - Google Patents
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本発明は、映像処理時のメモリアクセス量を削減することができる記憶装置、符号化装置、符号化方法及びコンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to a storage device, an encoding device, an encoding method, and a computer program that can reduce the amount of memory access during video processing.
TVなどの表示装置の信号処理は、高画質化を行うため映像信号をデジタル処理することが一般的になってきている。映像信号のデジタル処理を行うため、放送やビデオ信号などのアナログ信号をサンプリングしてデジタル信号に変換する必要がある。アナログ映像信号は連続的に送信されているが、サンプリング後は離散データの集合となる。TV等の表示の方法としてはフレーム周期で切り取られた2次元の画像が連続して伝送されているものであり、デジタル化した後のデータは、フレーム単位の画像として扱われる。 In signal processing of a display device such as a TV, it has become common to digitally process a video signal in order to improve image quality. In order to perform digital processing of video signals, it is necessary to sample analog signals such as broadcast and video signals and convert them into digital signals. The analog video signal is continuously transmitted, but after sampling, it becomes a set of discrete data. As a display method for a TV or the like, a two-dimensional image cut out at a frame period is continuously transmitted, and the digitized data is handled as a frame-unit image.
昨今の映像信号の高解像度化にともなって、1枚の画像当たりのデータ量は膨大になる。したがって、従来の設備を使用して放送を行うためには、データ量を減少させるべく、何らかの情報圧縮を行うことが有効である。圧縮方式としては、例えばMPEG等の映像の圧縮方式が知られている。 With the recent increase in resolution of video signals, the amount of data per image becomes enormous. Therefore, in order to broadcast using conventional equipment, it is effective to perform some kind of information compression in order to reduce the amount of data. As a compression method, for example, a video compression method such as MPEG is known.
映像の圧縮に用いられているMPEGやH.264等の手法は、元の画像に対して高圧縮を行うことが可能であるが、前後の映像の差分や16×16(8×8)などのマクロブロック単位での処理などが必要であり、回路規模やメモリのアクセス量などが大きくなり、ハードウエアについての要求が高くなる傾向がある。 MPEG and H.264 used for video compression. The technique such as H.264 can perform high compression on the original image, but it requires a difference between the previous and next videos and processing in units of macroblocks such as 16 × 16 (8 × 8). However, there is a tendency that the circuit scale, the amount of memory access, and the like increase, and the demand for hardware increases.
しかし、映像の補正・調整などの機能を使用する場合には、映像信号を圧縮無しで処理する必要があり、そのまま外部メモリを使用する場合には、MPEG等で圧縮した場合にくらべて必要なアクセス量に対する要求がはるかに大きくなる。 However, when using functions such as video correction and adjustment, it is necessary to process the video signal without compression, and when using an external memory as it is, it is necessary compared with the case where compression is performed using MPEG or the like. The demand for access is much greater.
そこで、DPCM(Differential Pulse Code Modulation)符号化を使って差分値を用いて圧縮する手法が用いられる事が多い。DPCMは伝送済みの画素値から現在の画素値を予測し、真の値と予測値との差を符号化する方法であり、近隣画素間には強い相関があるという画像信号特有の性質を利用した符号化法である。 Therefore, a method of compressing using a differential value using DPCM (Differential Pulse Code Modulation) coding is often used. DPCM is a method that predicts the current pixel value from the transmitted pixel value and encodes the difference between the true value and the predicted value, and uses the characteristic of image signals that there is a strong correlation between neighboring pixels. Encoding method.
DPCM符号化は、一般的には、可逆圧縮に属し、低い圧縮率を持ち、画像の復元にあたって同一またはほぼ同一な高品位な画像が得られる。しかし、圧縮率が非常に低いためデータ量が多くなり、伝送すべき情報量の減少に関しての利点は少なくなる。また、DPCMの原理上、圧縮後のデータ量を固定にすると収まりきれない部分を削ることが必要となり、データが元に戻せなくなってしまう非可逆圧縮になってしまう可能性が高い。 DPCM encoding generally belongs to lossless compression, has a low compression rate, and obtains the same or almost the same high-quality image when restoring the image. However, since the compression rate is very low, the amount of data increases, and the advantage of reducing the amount of information to be transmitted decreases. Also, due to the principle of DPCM, if the amount of data after compression is fixed, it is necessary to cut out a portion that cannot be accommodated, and there is a high possibility of irreversible compression in which data cannot be restored.
また、TVの走査の性質上、左上から1ラインに右方向へデータを転送し、次のラインの左端に移るという処理を行わざるを得ない。例えばDPCM符号化などの処理が、ライン単位で行なわれる場合は、どうしても最後の方に誤差が多く出て画質の劣化を招く事になる。 In addition, due to the nature of TV scanning, there is no choice but to perform a process of transferring data from the upper left to one line in the right direction and moving to the left end of the next line. For example, when processing such as DPCM encoding is performed in units of lines, a large amount of errors will inevitably appear at the end, leading to degradation of image quality.
このような画質の劣化を少なくするために、例えば、特許文献1には、DCT変換の処理方向が画面中央から左右、又は上下に拡大することで、画面中央部から優先的に符号化を行うので、視覚的には打ち切りによる歪が目立たなくなるような構成が提案されている。また、特許文献2には、複数の量子化回路と複数のDPCM処理回路とを備え、最適なものを切り替えて使う構成が提案されている。
In order to reduce such image quality degradation, for example, in Patent Document 1, encoding is performed preferentially from the center of the screen by expanding the processing direction of DCT conversion from the center of the screen to the left or right or up and down. Therefore, a configuration has been proposed in which distortion due to censoring is not noticeable visually. Further,
しかしながら、特許文献1に開示されている技術では、メモリ上のデータにアクセスしてDCT変換等を用いてデータを圧縮するので、回路規模が増大し、メモリとのアクセス量がさらに増大することになる。また、特許文献2に開示されている技術では、複数の量子化回路を含むので、回路規模が増大することになるという問題があった。
However, in the technique disclosed in Patent Document 1, since the data on the memory is accessed and the data is compressed using DCT conversion or the like, the circuit scale increases and the access amount with the memory further increases. Become. Further, the technique disclosed in
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、信号処理回路のメモリへのアクセス量を削減し、簡単な回路構成で符号化の際のデータ量を調整し、画質を良好に保つことができる記憶装置、符号化装置、符号化方法及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and reduces the access amount of the signal processing circuit to the memory, adjusts the data amount at the time of encoding with a simple circuit configuration, and maintains good image quality. An object of the present invention is to provide a storage device, an encoding device, an encoding method, and a computer program.
本発明に係る記憶装置は、マトリクス状に並んでいる画素からなる二次元の画像のデータを入力し、一方向の1ラインずつ前記画像のデータを抽出し、抽出した1ライン分のデータをライン中の任意の一点から該ラインの一側と他側とに振り分けるデマルチプレクサと、該一側及び他側に振り分けられたデータをそれぞれ記憶する第1及び第2のメモリとを備え、前記第1のメモリはLIFO型のメモリ、前記第2のメモリはFIFO型のメモリであることを特徴とする。 The storage device according to the present invention inputs two-dimensional image data composed of pixels arranged in a matrix, extracts the image data line by line in one direction, and extracts the extracted data for one line. A demultiplexer that distributes from one arbitrary point to one side and the other side of the line; and first and second memories that store data distributed to the one side and the other side, respectively, The memory is a LIFO type memory, and the second memory is a FIFO type memory.
本発明に係る記憶装置は、前記第1及び第2のメモリを交互に選択しデータを読み出して外部へ出力する選択部をさらに備えることを特徴とする。 The storage device according to the present invention further includes a selection unit that alternately selects the first and second memories, reads the data, and outputs the data to the outside.
本発明に係る記憶装置は、前記デマルチプレクサは、前記抽出した1ライン分のデータをラインの略中央から前記一側と他側とに振り分けることを特徴とする。 The storage device according to the present invention is characterized in that the demultiplexer distributes the extracted data for one line from the approximate center of the line to the one side and the other side.
本発明に係る符号化装置は、前述した記憶装置と、該記憶装置に記憶しているデータを符号化する符号化部とを含む符号化装置であって、前記符号化部は、前記記憶装置から出力したデータに対してDPCM処理を行うDPCM処理部と、DPCM処理されたデータをエントロピー符号化するエントロピー符号化部とを有することを特徴とする。 An encoding device according to the present invention is an encoding device that includes the storage device described above and an encoding unit that encodes data stored in the storage device, and the encoding unit includes the storage device. And a DPCM processing unit that performs DPCM processing on the data output from the network, and an entropy encoding unit that entropy encodes the data subjected to DPCM processing.
本発明に係る符号化装置は、前記エントロピー符号化部は、ハフマン符号化処理を行うことを特徴とする。 The encoding apparatus according to the present invention is characterized in that the entropy encoding unit performs a Huffman encoding process.
本発明に係る符号化装置は、前記DPCM処理部は、所定のデータ量を超過しないようにDPCM処理を行うことを特徴とする。 The encoding apparatus according to the present invention is characterized in that the DPCM processing unit performs DPCM processing so as not to exceed a predetermined data amount.
本発明に係る符号化装置は、前記符号化部は、前記DPCM処理及びエントロピー符号化処理と並行して、前記記憶装置から出力したデータに対して量子化及び符号化を行う量子化・符号化部と、前記量子化・符号化後の符号量が所定値を超過したか否かについて判定する符号量判定部と、該符号量判定部の判定結果に基づいて前記エントロピー符号化部又は前記量子化・符号化部からのデータを選択して出力する符号出力部とをさらに有することを特徴とする。 In the encoding device according to the present invention, the encoding unit performs quantization and encoding for performing quantization and encoding on the data output from the storage device in parallel with the DPCM processing and entropy encoding processing. A code amount determination unit that determines whether or not the amount of code after quantization / encoding exceeds a predetermined value, and the entropy encoding unit or the quantum based on a determination result of the code amount determination unit And a code output unit for selecting and outputting data from the encoding / encoding unit.
本発明に係る符号化方法は、LIFO型の第1のメモリ及びFIFO型の第2のメモリを有する符号化装置で、画像のデータを符号化する方法であって、マトリクス状に並んでいる画素からなる二次元の画像のデータを入力し、一方向の1ラインずつ前記画像のデータを抽出し、抽出した1ライン分のデータをライン中の任意の一点から該ラインの一側と他側とに振り分け、該一側及び他側に振り分けたデータをそれぞれ前記第1及び第2のメモリに記憶し、前記第1及び第2のメモリからデータを交互に読み出して符号化することを特徴とする。 An encoding method according to the present invention is a method for encoding image data in an encoding apparatus having a LIFO type first memory and a FIFO type second memory, wherein the pixels are arranged in a matrix. The data of the two-dimensional image consisting of is input, the image data is extracted line by line in one direction, and the extracted data for one line is extracted from any one point in the line to one side and the other side of the line. The data distributed to the one side and the other side are stored in the first and second memories, respectively, and the data are alternately read from the first and second memories and encoded. .
本発明に係るコンピュータプログラムは、LIFO型の第1のメモリ及びFIFO型の第2のメモリを有するコンピュータに、画像のデータを符号化するコンピュータプログラムであって、コンピュータにマトリクス状に並んでいる画素からなる二次元の画像のデータを入力し、一方向の1ラインずつ前記画像のデータを抽出し、抽出した1ライン分のデータをライン中の任意の一点から該ラインの一側と他側とに振り分けるステップと、該一側及び他側に振り分けたデータをそれぞれ前記第1及び第2のメモリに記憶するステップと、前記第1及び第2のメモリからデータを交互に読み出して符号化するステップとを実行させることを特徴とする。 A computer program according to the present invention is a computer program for encoding image data in a computer having a LIFO type first memory and a FIFO type second memory, and pixels arranged in a matrix on the computer The data of the two-dimensional image consisting of is input, the image data is extracted line by line in one direction, and the extracted data for one line is extracted from any one point in the line to one side and the other side of the line. A step of storing the data distributed to the one side and the other side in the first and second memories, respectively, and a step of alternately reading and encoding the data from the first and second memories Are executed.
本発明では、記憶装置は、LIFO型の第1のメモリとFIFO型の第2のメモリを有する。デマルチプレクサは、マトリクス状に並んでいる画素からなる二次元の画像のデータを入力し、一方向の1ラインずつ前記画像のデータを抽出し、抽出した1ライン分のデータをライン中の任意の一点から該ラインの一側と他側とに振り分けて、前記第1及び第2のメモリにそれぞれ記憶する。これにより、第1のメモリに記憶されている1ラインの左半分は、書き込みの順序と逆に、右から左に向かって読み出される。また、第2のメモリに記憶されている1ラインの右半分は、書き込みの順序と同様に、左から右に向かって読み出される。したがって、画像のデータは、ライン毎に途中から左右それぞれの端に向かってアクセスすることが可能である。 In the present invention, the storage device includes a LIFO type first memory and a FIFO type second memory. The demultiplexer inputs two-dimensional image data composed of pixels arranged in a matrix, extracts the image data line by line in one direction, and extracts the extracted data for one line in an arbitrary line From one point, the line is distributed to one side and the other side, and stored in the first and second memories, respectively. As a result, the left half of one line stored in the first memory is read from right to left in the reverse order of writing. Further, the right half of one line stored in the second memory is read from left to right as in the order of writing. Therefore, the image data can be accessed from the middle to the left and right ends for each line.
本発明では、選択部は、前記第1及び第2のメモリを交互に選択しデータを読み出して外部へ出力する。これにより、画像のデータは、ライン毎に途中から左右それぞれの端に向かって読み出されて出力される。 In the present invention, the selection unit alternately selects the first and second memories, reads the data, and outputs the data to the outside. As a result, the image data is read and output from the middle toward the left and right ends for each line.
本発明では、デマルチプレクサは、入力した画像のデータをライン毎に略中央から前記一側と他側とに振り分けて、前記第1及び第2のメモリにそれぞれ記憶する。これにより、画像のデータは、ライン毎に画面の中央から左右それぞれの端に向かってアクセスすることが可能である。画面中央部から優先的に符号化を行うので、収まりきれない部分を削ることが必要となる場合でも、誤差が画面の左右両端部にあり、歪が目立たなくなり、画質の劣化が抑えられる。 In the present invention, the demultiplexer distributes the input image data for each line from approximately the center to the one side and the other side, and stores them in the first and second memories, respectively. As a result, the image data can be accessed from the center of the screen to the left and right ends for each line. Since encoding is performed preferentially from the center of the screen, even when it is necessary to cut out a portion that cannot be accommodated, an error is present at both the left and right ends of the screen, distortion becomes inconspicuous, and deterioration in image quality is suppressed.
本発明では、符号化装置の符号化部は、記憶装置から出力したデータに対してDPCM処理を行うDPCM処理部と、DPCM処理されたデータをエントロピー符号化するエントロピー符号化部とを有する。また、エントロピー符号化部は、ハフマン符号化処理を行い、DPCM処理部は、所定のデータ量でDPCM処理を行うように構成されてもよい。これにより、画像のデータは、ライン毎に途中から左右それぞれの端に向かって読み出されてDPCM処理部へ出力され、DPCM処理において収まりきれない部分を削ることが必要となる場合でも、誤差が画面の左右両端部にあり、歪が目立たなくなり、画質の劣化が抑えられる。 In the present invention, the encoding unit of the encoding device includes a DPCM processing unit that performs DPCM processing on data output from the storage device, and an entropy encoding unit that entropy encodes the data subjected to DPCM processing. The entropy encoding unit may perform Huffman encoding processing, and the DPCM processing unit may be configured to perform DPCM processing with a predetermined amount of data. As a result, the image data is read out from the middle of each line toward the left and right ends and output to the DPCM processing unit, and even if it is necessary to cut out a portion that cannot be accommodated in the DPCM processing, an error is generated. Located at the left and right ends of the screen, distortion is less noticeable and image quality degradation is suppressed.
本発明では、量子化・符号化部は、DPCM処理及びエントロピー符号化処理と並行して量子化及び符号化を行い、符号量判定部は、量子化・符号化後の符号量が所定の符号量を超過したか否かについて判定し、符号出力部は、判定結果に基づいてエントロピー符号化部又は量子化・符号化部からのデータを選択して出力する。これにより、DPCM処理において一部のデータを削っても所望の目標符号量を超える虞がある場合は、圧縮率がより高い符号化手段を利用する。予め与えられた所望の符号量に応じて、適切な符号化手段を選択しデータを圧縮することができる。 In the present invention, the quantization / encoding unit performs quantization and encoding in parallel with the DPCM process and the entropy encoding process, and the code amount determination unit has a code amount after quantization / encoding of a predetermined code. The code output unit determines whether or not the amount has been exceeded, and the code output unit selects and outputs data from the entropy encoding unit or the quantization / encoding unit based on the determination result. As a result, when there is a possibility that the desired target code amount may be exceeded even if some data is deleted in the DPCM processing, an encoding unit having a higher compression rate is used. Data can be compressed by selecting an appropriate encoding unit according to a desired code amount given in advance.
本発明による場合、画像のデータは、ライン毎に途中から左右それぞれの端に向かってアクセスすることが可能であり、回路構成を増大させずにメモリへのアクセス量を抑制し、かつ劣化を画面の左右に分散させ、画質を向上させることができる。 According to the present invention, the image data can be accessed from the middle to the left and right ends for each line, the amount of access to the memory is suppressed without increasing the circuit configuration, and deterioration is displayed on the screen. Can be distributed to the left and right of the image to improve the image quality.
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
なお、以下の実施の形態では、本発明に係る映像処理装置として、テレビジョン受信機能を有するテレビジョン受信装置について説明する。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof.
In the following embodiments, a television receiver having a television reception function will be described as a video processing apparatus according to the present invention.
(実施の形態1)
図1は実施の形態1に係る映像処理装置1の構成を示すブロック図である。映像処理装置1は、アナログ受信機2と、デジタル受信機3と、該アナログ受信機2及びデジタル受信機3に接続されており、画像・音声などを含む映像信号を入力する映像処理部4と、該映像処理部4に接続されている外部メモリ5とを備える。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a video processing apparatus 1 according to the first embodiment. The video processing apparatus 1 includes an
アナログ受信機2は、アナログ映像信号を受信するためのものである。アナログ受信機2は、多くの電波の中から希望する電波を選別してアナログ放送を受信するためのチューナー、VTR(Video Tape Recorder)などの映像再生装置から再生信号を受信するための接続端子などを含めて構成される。
The
デジタル受信機3は、デジタル映像信号を受信するためのものである。デジタル受信機3は、デジタル放送を受信するためのチューナー、デジタル映像再生装置から再生信号を受信するための受信端子などを含めて構成される。
The
映像処理部4は、アナログ受信機2及びデジタル受信機3に接続されており、画像・音声などを含む映像信号を入力する。映像処理部4は、出力にはLCDパネルなどの表示装置(図示せず)が接続されている。アナログ受信機2、デジタル受信機3から入力された映像・音声の情報は、映像処理部4で処理されて表示装置に出力され、表示装置によって表示出力される。映像処理部4は、アナログ処理部10、圧縮部11、トランスポートストリーム(Transport stream、以下TSという)処理部12、MPEG処理部13、第1圧縮伸張部14、インターレース・プログレッシブ(interlace-progressive、以下IPという)変換処理部15、第2圧縮伸張部16、映像補正部17、伸張部18、アービター19、及び外部メモリコントローラ20を含む。
The
アナログ処理部10は、アナログ受信機2からアナログ映像信号を入力する。ここで、入力される信号は圧縮されていないアナログ信号を想定して説明するが、圧縮された信号が入力され内部で伸張される場合でも同様になる。アナログ処理部10は、入力されたアナログ信号をアナログデジタル変換処理でデジタル信号に変換し、圧縮されていないデジタル映像信号が得られる。得られた映像信号は、アナログ処理部10によってYC分離処理や色変換などの処理を施され、外部メモリ5に書き込むためのリクエスト信号と共に、圧縮部11へ出力される。
The
圧縮部11は、圧縮されていない映像信号を一定のデータ量に圧縮するための回路である。圧縮部11は、アナログ処理部10から映像信号及びリクエスト信号を入力され、入力した映像信号を圧縮して、圧縮した信号をリクエスト信号とともに、アービター19へ出力する。圧縮部11による圧縮処理の詳細は後述する。
The
アービター19は、複数の処理部がほぼ同時に外部メモリ5にアクセスしようとした場合に何れか1つの処理を優先させる調整処理を行う回路である。アービター19は、アナログ処理部10、TS処理部12などの処理部による外部メモリ5へのアクセスリクエストが発生した場合に、リクエスト競合が発生したか否かを判定し、リクエスト競合が発生した場合は競合制御を行ってアクセス権を決定する処理を行う。また、アービター19は、アクセス権が付与された処理部からのリクエストを、外部メモリコントローラ20へ送信する。
The
外部メモリコントローラ20は、外部メモリ5とのアクセスを行う回路である。外部メモリコントローラ20は、アービター19から送信されたアナログ処理部10、TS処理部12などの処理部による外部メモリ5へのアクセスリクエストを受信した場合、該当する処理部とデータのやり取りをし、外部メモリ5の所定のアドレスに対しデータの読み書きを行う。
The
TS処理部12はデジタル受信機3に接続されており、デジタル放送信号であるTS信号を入力する。ここで、TS信号はMPEG等で圧縮されかつスクランブルがかけられているストリームを想定して説明する。TS処理部12は、受信した信号に対してスクランブル解除などの処理を行い、MPEG復号化できる形式のストリームデータに変換した後、外部メモリ5に書き込むためのリクエスト信号と共に、アービター19へ出力する。なお、TS処理部12で処理されたデータは圧縮されたストリームデータであり、映像そのままではないため、TS処理部12から出力されたデータを外部メモリ5に書き込みする場合には、圧縮回路を通す必要はない。
The
MPEG処理部13は、TS処理部12によってスクランブル解除されたストリームデータを外部メモリ5から読出して、MPEG復号化処理を行う。復号化したデータが第1圧縮伸張部14によって圧縮され、アービター19及び外部メモリコントローラ20を介して外部メモリ5に書き込まれる。
The
MPEGによるストリームデータの各フレームには、符号化・復号化の際、フレーム内のブロックが前後のフレーム内のブロックを参照するか否かにより、Iフレーム、Pフレーム、Bフレームという3種類が存在する。MPEG復号化処理を行うには、ストリームデータの読み出しだけでなく、過去に復号化して外部メモリ5に書き込んだ画像を参照フレームとして読み出す。したがって、MPEG処理部13の後段には第1圧縮伸張部14は配置されている。MPEG処理部13で復号化されたデータが、該第1圧縮伸張部14によって圧縮され、アービター19及び外部メモリコントローラ20を介して外部メモリ5に書き込まれる。また、参照フレームの読出しの際には、逆に、外部メモリ5から圧縮データが読み出され、第1圧縮伸張部14によって伸張されて映像のフレームに戻される。
Each frame of MPEG stream data has three types, I frame, P frame, and B frame, depending on whether or not the blocks in the frame refer to the blocks in the previous and subsequent frames at the time of encoding / decoding. To do. In order to perform the MPEG decoding process, not only the reading of the stream data but also an image decoded in the past and written in the
IP変換処理部15は、アナログ、デジタル放送で送られてくるインターレース信号をLCDパネル等の表示装置に表示できるプログレッシブ信号に変換する回路である。動画像には、インターレースと呼ばれる方法とプログレッシブと呼ばれる方法がある。前者は1つの画面(フレーム)を2つのフィールドに分割して表示し、1番目のフィールドと2番目のフィールドとが交互になるようにするものである。この場合、交互に上になる方のフィールドをトップフィールド、下になる方をボトムフィールドと呼び、フィールド間には、フレーム周期の半分の時間差がある。すなわち、フレーム周期が1/30秒である場合には、フィールドの周期は1/60秒である。IP変換を行うためには、IP変換処理部15は、現在のフィールドのデータを呼び出すと共に、過去、未来のフィールドのデータを呼び出し、それらの関係から不足している部分の信号を作り出すことでプログレッシブ信号に変換する。変換された信号が第2圧縮伸張部16によって圧縮され、アービター19及び外部メモリコントローラ20を介して外部メモリ5に書き込まれる。また、過去、未来のフィールドのデータの呼び出しの際には、逆に、外部メモリ5から圧縮データが読み出され、第2圧縮伸張部16によって伸張されてIP変換処理部15に入力される。
The IP
映像補正部17は、映像の品位を向上させるために、輝度の調整、色の調整、輪郭の補正等の様々な処理を行う回路である。具体的には、映像処理部4の出力先のタイミングに合わせて、外部メモリ5から必要なデータを読み出すために、アービター19へリクエストを発行する。読み出されたデータは伸張部18によって伸張され、映像補正部17に送られる。映像処理部17は、受信したデータに対して輝度の調整、色の調整、輪郭の補正等の様々な処理を行った後、出力端子を介してLCDパネルなどの表示装置に出力する。
The
本実施の形態1では、第1及び第2圧縮伸張部14、16はそれぞれ圧縮部及び伸張部を備える。圧縮されていない映像信号を外部メモリ5に書き込む際に、圧縮部11、第1圧縮伸張部14の圧縮部、及び第2圧縮伸張部16の圧縮部の何れか1つによる圧縮処理を施す。また、外部メモリ5から映像のデータを呼び出す際に、逆に、外部メモリ5から圧縮データが読み出され、第1圧縮伸張部14の伸張部、第2圧縮伸張部16の伸張部、及び伸張部18の何れか1つによって伸張される。上記の何れか1つの圧縮部で圧縮されたデータを、何れか1つの伸張部によって伸張できるように、圧縮部11、第1圧縮伸張部14の圧縮部、及び第2圧縮伸張部16の圧縮部は、同様に構成される。第1圧縮伸張部14の伸張部、第2圧縮伸張部16の伸張部、及び伸張部18も同様に構成され、かつ各圧縮部と対称の回路構成を有する。以下、圧縮部11を例として本実施の形態1に係る圧縮部の構成の詳細について説明する。
In the first embodiment, the first and second compression /
図2は本実施の形態1に係る圧縮部11の構成を示すブロック図である。図2に示したように、圧縮部11は、入力したデータを一時的に記憶する第1のバッファメモリ110、データ読み書きのタイミングを制御するタイミング制御部111、第1のバッファメモリ110に記憶しているデータを符号化して圧縮する圧縮処理部112、及び符号化したデータを一時的に記憶する第2のバッファメモリ113を含めて構成される。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the
第1のバッファメモリ110は、アナログ処理部10から送られてくるデータを、タイミング制御部111からの信号に応じて振り分けるデマルチプレクサ114と、振り分けたデータを記憶する2本のラインメモリ115、116(第1及び第2のラインメモリ115、116)と、タイミング制御部111からの信号に応じて該2本のラインメモリ115、116からのデータを選択するセレクタ117を備える。
The
アナログ処理部10から送られてくるデータは、デマルチプレクサ114によってタイミング制御部111からの信号に応じて振り分けられる。具体的には、デマルチプレクサ114は、アナログ処理部10からTV放送の走査の方向にしたがって画像のデータを入力し、1ラインずつ該画像のデータを取り入れ、該1ライン分のデータを画面の中央から左半分と右半分に振り分ける。デマルチプレクサ114は、振り分けたデータを第1及び第2のラインメモリ115、116にそれぞれ記憶する。
Data sent from the
図3は実施の形態1に係る第1及び第2のラインメモリ115、116の構成を模式的に示す説明図である。図3に示したように、第1及び第2のラインメモリ115、116という2本のラインメモリによって1ラインのバッファメモリを構成するとする。第1のラインメモリ115は、最後に書き込んだデータを最初に出力するLIFO(Last In First Out)型のメモリとして扱い、第2のラインメモリ116は、最初に書き込んだデータを最初に読み出すFIFO(First In First Out)型のメモリとして扱う。デマルチプレクサ114が振り分けた1ラインの左半分及び右半分のデータは、第1及び第2のラインメモリ115、116にそれぞれ記憶される。
FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the first and
セレクタ117は、タイミング制御部111からのタイミング制御信号に応じて、所定の単位で第1及び第2のラインメモリ115、116に記憶しているデータをそれぞれ読み出して、圧縮処理部112に送る。本実施の形態では、セレクタ117は、第1のラインメモリ115に対する読出しと、第2のラインメモリ116に対する読出しとを並行して行う。即ち、セレクタ117は、タイミング制御信号に応じて、第1及び第2のラインメモリ115、116に記憶しているデータを所定の単位で交互に読み出す。前述したように、第1のラインメモリ115はLIFO型のメモリ、第2のラインメモリ116はFIFO型のメモリであるので、第1のラインメモリ115から、最後に書き込んだデータが最初に読み出され、つまり、第1のラインメモリ115に記憶されている1ラインの左半分は、書き込みの順序と逆に、右から左に向かって読み出される。また、第2のラインメモリ116から、最初に書き込んだデータが最初に読み出され、つまり、第2のラインメモリ116に記憶されている1ラインの右半分は、書き込みの順序と同様に、左から右に向かって読み出される。これにより、アナログ処理部10から入力した画像のデータを、ライン毎に画面の中央から左右それぞれの端に向かってアクセスすることが可能である。
The
圧縮処理部112は、入力されたデータに対して差分符号化(DPCM:Differential Pulse Code Modulation)処理を行うDPCM処理部118と、DPCM処理部118の出力をエントロピー符号化するエントロピー符号化部119とを備える。
The
DPCM処理部118は、セレクタ117を介して第1及び第2のラインメモリ115、116に記憶しているデータを入力し、入力されたデータに対して、ライン単位でDPCM処理を行う。本実施の形態では、DPCM処理部118は、所定の目標データ量でDPCM処理を行う。DPCM処理部118は、入力したデータに対してDPCM処理を行うとともに、得られたデータ量が目標データ量を超過するか否かを監視する。得られたデータ量が目標データ量を超過すると判定した場合、DPCM処理部118は、収まりきれない部分を符号化せず、例えば直前の画素と同様な画素値として扱う。これにより、DPCM処理で得られて出力されるデータの量が目標データ量になるように調整する。
The
また、本実施の形態では、画像のデータは、セレクタ117からライン毎に画面の中央から左右それぞれの端に向かってDPCM処理部118に入力され、DPCM処理部118によって順に処理される。これにより、画面中央部から優先的に符号化を行うので、収まりきれない部分を削ることが必要となる場合でも、誤差が画面の左右両端部にあり、歪が目立たなくなり、画質の劣化が抑えられる。
In the present embodiment, image data is input from the
エントロピー符号化部119は、DPCM処理部118の出力データをエントロピー符号化する。エントロピー符号化は、各画素の画素値毎の出現確率に基づいて、異なる長さの符号を割り当てることで、データを効率的に符号化する処理である。具体的な例としてハフマン符号や算術符号などがある。本実施の形態ではエントロピー符号化としてはハフマン符号化を行う。
The
エントロピー符号化部119から出力されたデータは、第2のバッファメモリ113に一時的に記憶される。該第2のバッファメモリ113は、第2のラインメモリ116と同様、最初に書き込んだデータを最初に読み出すFIFO型のメモリとして扱う。第2のバッファメモリ113に格納されているデータは、リクエスト信号とタイミングを合わせて、アービター19へ出力される。これにより、予め与えられた所望の符号量に応じて、圧縮部11から符号データが出力されることになる。
The data output from the
上述した圧縮部11の構成では、第1及び第2のラインメモリ115、116はそれぞれ画像データ1ラインの半分の大きさを有し、該第1及び第2のラインメモリ115、116からなる第1のバッファメモリ110は画像データ1ライン分の大きさになる。また、第2のバッファメモリ113の必要な容量は、圧縮したデータ量で決まるため、従来の圧縮回路の構成と比較しても同様のメモリ量で構成することが可能となる。
本実施の形態1の構成によれば、回路構成を増大させずにメモリへのアクセス量を抑制し、かつ劣化を画面の左右に分散させ、画質を向上させることができる。
In the configuration of the
According to the configuration of the first embodiment, it is possible to suppress the access amount to the memory without increasing the circuit configuration, distribute the deterioration to the left and right of the screen, and improve the image quality.
(実施の形態2)
図4は実施の形態2に係る映像処理装置6の構成を示すブロック図である。以下の説明では実施の形態1の構成と共通する装置及び内部構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the
実施の形態2に係る映像処理装置6は、アナログ受信機2と、デジタル受信機3と、該アナログ受信機2及びデジタル受信機3に接続されており、画像・音声などを含む映像信号を入力する映像処理部4と、該映像処理部4に接続されている外部メモリ5とを備える。実施の形態2のアナログ受信機2、デジタル受信機3、及び外部メモリ5の構成は夫々、実施の形態1と基本的に同様である。以下、映像処理部4を詳しく説明する。
The
映像処理部4は、アナログ処理部10、圧縮部21、TS処理部12、MPEG処理部13、第1圧縮伸張部22、IP変換処理部15、第2圧縮伸張部23、映像補正部17、伸張部24、アービター19、及び外部メモリコントローラ20を含む。アナログ処理部10、TS処理部12、MPEG処理部13、IP変換処理部15、映像補正部17、アービター19、及び外部メモリコントローラ20の構成は夫々、実施の形態1と基本的に同様である。以下圧縮部21、第1圧縮伸張部22、第2圧縮伸張部23、及び伸張部24を詳しく説明する。
The
本実施の形態2では、第1及び第2圧縮伸張部22、23はそれぞれ圧縮部及び伸張部を備える。圧縮されていない映像信号を外部メモリ5に書き込みの際、圧縮部21、第1圧縮伸張部22の圧縮部、及び第2圧縮伸張部23の圧縮部の何れか1つによる圧縮処理を施す。また、外部メモリ5から映像のデータを呼び出しの際、逆に、外部メモリ5から圧縮データが読み出され、第1圧縮伸張部22の伸張部、第2圧縮伸張部23の伸張部、及び伸張部24の何れか1つによって伸張される。上記の何れか1つの圧縮部で圧縮されたデータを、何れか1つの伸張部によって伸張できるように、圧縮部21、第1圧縮伸張部22の圧縮部、及び第2圧縮伸張部23の圧縮部は、同様に構成される。第1圧縮伸張部22の伸張部、第2圧縮伸張部23の伸張部、及び伸張部24も同様に構成され、かつ各圧縮部と対称の回路構成を有する。以下、圧縮部21を例として本実施の形態2に係る圧縮部の構成の詳細について説明する。
In the second embodiment, the first and second compression /
図5は本実施の形態2に係る圧縮部21の構成を示すブロック図である。図5に示したように、圧縮部21は、入力したデータを一時的に記憶する第1のバッファメモリ210、データ書き読みのタイミングを制御するタイミング制御部211、第1のバッファメモリ210に記憶しているデータを符号化して圧縮する圧縮処理部212、及び符号化したデータを一時的に記憶する第2のバッファメモリ213を含めて構成される。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the
第1のバッファメモリ210は、アナログ処理部10から送られてくるデータを、タイミング制御部211からの信号に応じて振り分けるデマルチプレクサ214と、振り分けたデータを記憶する第1及び第2のラインメモリ215、216と、タイミング制御部211からの信号に応じて該第1及び第2のラインメモリ215、216からのデータを選択するセレクタ217を備える。デマルチプレクサ214、第1及び第2のラインメモリ215、216、及びセレクタ217の構成は夫々、実施の形態1のデマルチプレクサ114、第1及び第2のラインメモリ115、116、及びセレクタ117と基本的に同様であり、詳細の説明を省略する。
The
圧縮処理部212は、入力されたデータに対してDPCM処理を行うDPCM処理部218と、DPCM処理部218の出力をエントロピー符号化するエントロピー符号化部219と、入力されたデータに対して量子化及び符号化を行う量子化・符号化部220と、量子化・符号化部220で符号化されたデータの符号量が所定の目標符号量に収まっているか否かを判定する符号量判定部221と、符号量判定部221の出力に応じてエントロピー符号化部219又は量子化・符号化部220のいずれかからの符号データを選択して出力する符号出力部222とを備える。
The
DPCM処理部218は、セレクタ217を介して第1及び第2のラインメモリ215、216に記憶しているデータを入力し、入力されたデータに対して、ライン単位でDPCM処理を行う。また、DPCM処理部218は、実施の形態1に係るDPCM処理部118と同様、所定の目標データ量でDPCM処理を行ってもよい。この場合、DPCM処理部218は、入力したデータに対してDPCM処理を行うとともに、得られたデータ量が目標データ量を超過するか否かを監視する。得られたデータ量が目標データ量を超過すると判定した場合、DPCM処理部218は、収まりきれない部分を符号化せず、例えば直前の画素と同様な画素値として扱う。これにより、出力されるDPCM処理で得られたデータの量が目標データ量になるように調整する。本実施の形態2では、画像のデータは、セレクタ217からライン毎に画面の中央から左右それぞれの端に向かってDPCM処理部218に入力される。そして、画像のデータは、ライン毎に画面の中央から左右それぞれの端に向かってDPCM処理部218によって処理される。これにより、画面中央部から優先的に符号化を行うので、収まりきれない部分を削ることが必要となる場合でも、誤差が画面の左右両端部にあり、歪が目立たなくなり、画質の劣化が抑えられる。
The
エントロピー符号化部219は、DPCM処理部218の出力データをエントロピー符号化する。エントロピー符号化は、各画素の画素値毎の出現確率に基づいて、異なる長さの符号を割り当てることで、データを効率的に符号化する処理である。具体的な例としてハフマン符号や算術符号などがある。本実施の形態ではエントロピー符号化としてはハフマン符号化を行う。
The
量子化・符号化部220は、DPCM・エントロピー符号化処理と並行して、セレクタ217から入力されたデータに対して、量子化及び符号化処理を行う。量子化処理としては、例えば、目標符号量になるように画素データの下位ビットを切り捨てる処理を行い、符号化処理としては、下位ビットの何ビットを切り捨てたか示す情報を付加する。量子化・符号化部220が処理したデータは、符号量判定部221及び符号出力部222に出力される。
The quantization /
符号量判定部221は、量子化・符号化部220による量子化・符号化処理で得られた符号量が、所定の目標符号量(例えば元のデータ量の1/2とか1/3等のように設定された値)に収まっているか否かについて判定する。また、DPCM処理部218は所定の目標データ量でDPCM処理を行うように構成されている場合、この量子化・符号化部220に係る所定の目標符号量は、DPCM処理部218に係る所定の目標符号量より低いように設定される(例えば、DPCM処理部218に係る所定の目標符号量は元のデータ量の1/2に設定された場合、該量子化・符号化部220に係る所定の目標符号量は元のデータ量の1/3に設定される)。
The code
符号出力部222は、符号量判定部221の判定に応じて、エントロピー符号化部219又は量子化・符号化部220のいずれかからの符号データを選択して出力する。ここで、DPCM処理部218及びエントロピー符号化部219による符号化処理は圧縮率が低いためデータ量が多くなり、量子化・符号化部220による符号化処理は、高い圧縮率をもつ非可逆化圧縮となるので、エントロピー符号化部219から出力された符号量が多く、量子化・符号化部220から出力された符号量が少ないと想定される。そして、符号量判定部221は、量子化・符号化部220による量子化・符号化処理で得られた符号量が、所定の目標符号量に収まっていると判定した場合は、エントロピー符号化部219から出力された符号量は所望の量以内になるとして、符号出力部222は、エントロピー符号化部219からの符号データを選択して出力する。一方、符号量判定部221は、量子化・符号化部220による量子化・符号化処理で得られた符号量が、所定の目標符号量に収まっていないと判定した場合は、エントロピー符号化部219から出力された符号は所望の量を超える恐れがあるとして、量子化・符号化部220からの符号データを選択して出力する。
The
符号出力部222から出力されたデータは、第2のバッファメモリ213に格納される。該第2のバッファメモリ213は、第2のラインメモリ216と同様、最初に書き込んだデータを最初に読み出すFIFO型のメモリとして扱う。第2のバッファメモリ213に格納されているデータは、リクエスト信号とタイミングを合わせて、アービター19へ出力される。これにより、予め与えられた所望の符号量に応じて、圧縮部21から符号データが出力されることになる。
Data output from the
上述した圧縮部21の構成では、第1及び第2のラインメモリ215、216はそれぞれ画像データ1ラインの半分の大きさを有し、該第1及び第2のラインメモリ215、216からなる第1のバッファメモリ210は画像データ1ライン分の大きさになる。また、第2のバッファメモリ213は、圧縮したデータ量で決まるため、従来の圧縮回路の構成と比較しても同様のメモリ量で構成することが可能となる。
In the configuration of the
このような構成により、本実施の形態2では、回路構成を増大させずにメモリへのアクセス量を抑制し、かつ劣化を画面の左右に分散させ、画質を向上させることができる。また、DPCM処理において一部のデータを削っても所望の目標符号量を超える恐れがある場合は、圧縮率がより高い符号化手段を利用する。これにより、予め与えられた所望の符号量に応じて、適切な符号化手段を選択しデータを圧縮することができる。 With such a configuration, in the second embodiment, the amount of access to the memory can be suppressed without increasing the circuit configuration, and deterioration can be distributed to the left and right of the screen, thereby improving the image quality. Further, if there is a possibility that even if a part of data is deleted in the DPCM process, the desired target code amount may be exceeded, an encoding unit having a higher compression rate is used. Accordingly, it is possible to select an appropriate encoding unit and compress data according to a desired code amount given in advance.
また、上述した実施の形態1及び2では、圧縮部は第1及び第2のラインメモリ115、116(215、216)、並びに第2のバッファメモリ113(213)を含む記憶手段を有し、さらに該記憶手段と別のハードウェアとしてのタイミング制御部111(211)、デマルチプレクサ114(214)、セレクタ117(217)、及び圧縮処理部112(212)を含めて構成されるが、本発明はこれに限られない。図6は本発明に係る圧縮部の変形例の構成を示すブロック図である。図6に示したように、圧縮部は第1のラインメモリ315、第2のラインメモリ316、第2のバッファメモリ313、及びマイコン300を含めて構成されてもよい。
In the first and second embodiments described above, the compression unit has storage means including the first and
この場合、第1のラインメモリ315、第2のラインメモリ316、及び第2のバッファメモリ313の構成は夫々、実施の形態1又は2と基本的に同様である。マイコン300は、制御部301、記憶部302、及び一時記憶部303を含む。制御部301は、CPU(Central Processing Unit)を用い、記憶部302に記憶されている圧縮用プログラムPを一時記憶部303に読み出して実行することにより、マイコン300を、実施の形態1又は2のタイミング制御部111(211)、デマルチプレクサ114(214)、セレクタ117(217)、及び圧縮処理部112(212)として機能させる。
In this case, the configurations of the
なお、開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The disclosed embodiments should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
11、21 圧縮部(符号化装置)
110、210 第1のバッファメモリ(記憶装置)
112、212 圧縮処理部(符号化部)
114、214 デマルチプレクサ
115、215、315 第1のラインメモリ(第1のメモリ)
116、216、316 第2のラインメモリ(第2のメモリ)
117、217 セレクタ(選択部)
118、218 DPCM処理部
119、219 エントロピー符号化部
220 量子化・符号化部
221 符号量判定部
222 符号出力部
P プログラム(コンピュータプログラム)
11, 21 Compression unit (encoding device)
110, 210 First buffer memory (storage device)
112, 212 Compression processing unit (encoding unit)
114, 214
116, 216, 316 Second line memory (second memory)
117, 217 selector (selection unit)
118, 218
Claims (9)
該一側及び他側に振り分けられたデータをそれぞれ記憶する第1及び第2のメモリとを備え、
前記第1のメモリはLIFO型のメモリ、前記第2のメモリはFIFO型のメモリである
ことを特徴とする記憶装置。 Inputs two-dimensional image data consisting of pixels arranged in a matrix, extracts the image data line by line in one direction, and extracts the extracted data for one line from any one point in the line A demultiplexer that distributes between one side and the other side;
A first memory and a second memory for storing data distributed to the one side and the other side, respectively;
The storage device, wherein the first memory is a LIFO type memory, and the second memory is a FIFO type memory.
ことを特徴とする請求項1に記載の記憶装置。 The storage device according to claim 1, further comprising a selection unit that alternately selects the first and second memories, reads data, and outputs the data to the outside.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の記憶装置。 The storage device according to claim 1, wherein the demultiplexer distributes the extracted data for one line from the approximate center of the line to the one side and the other side.
該記憶装置に記憶しているデータを符号化する符号化部とを含む符号化装置であって、
前記符号化部は、
前記記憶装置から出力したデータに対してDPCM処理を行うDPCM処理部と、
DPCM処理されたデータをエントロピー符号化するエントロピー符号化部とを有する
ことを特徴とする符号化装置。 The storage device according to any one of claims 1 to 3,
An encoding device including an encoding unit that encodes data stored in the storage device,
The encoding unit includes:
A DPCM processing unit that performs DPCM processing on data output from the storage device;
An entropy encoding unit that entropy encodes data subjected to DPCM processing.
ことを特徴とする請求項4に記載の符号化装置。 The encoding apparatus according to claim 4, wherein the entropy encoding unit performs a Huffman encoding process.
ことを特徴とする請求項4又は5に記載の符号化装置。 The encoding apparatus according to claim 4 or 5, wherein the DPCM processing unit performs DPCM processing so as not to exceed a predetermined data amount.
前記DPCM処理及びエントロピー符号化処理と並行して、前記記憶装置から出力したデータに対して量子化及び符号化を行う量子化・符号化部と、
前記量子化・符号化後の符号量が所定値を超過したか否かについて判定する符号量判定部と、
該符号量判定部の判定結果に基づいて前記エントロピー符号化部又は前記量子化・符号化部からのデータを選択して出力する符号出力部とをさらに有する
ことを特徴とする請求項4から6の何れか1項に記載の符号化装置。 The encoding unit includes:
In parallel with the DPCM process and the entropy encoding process, a quantization / encoding unit that performs quantization and encoding on the data output from the storage device;
A code amount determination unit for determining whether or not the code amount after the quantization / encoding exceeds a predetermined value;
A code output unit that selects and outputs data from the entropy encoding unit or the quantization / encoding unit based on a determination result of the code amount determination unit. The encoding device according to any one of the above.
マトリクス状に並んでいる画素からなる二次元の画像のデータを入力し、一方向の1ラインずつ前記画像のデータを抽出し、抽出した1ライン分のデータをライン中の任意の一点から該ラインの一側と他側とに振り分け、
該一側及び他側に振り分けたデータをそれぞれ前記第1及び第2のメモリに記憶し、
前記第1及び第2のメモリからデータを交互に読み出して符号化する
ことを特徴とする符号化方法。 A method of encoding image data in an encoding device having a LIFO type first memory and a FIFO type second memory,
Inputs two-dimensional image data consisting of pixels arranged in a matrix, extracts the image data line by line in one direction, and extracts the extracted data for one line from any one point in the line To one side and the other side,
Storing the data distributed to the one side and the other side in the first and second memories, respectively;
An encoding method, comprising: alternately reading and encoding data from the first and second memories.
コンピュータに
マトリクス状に並んでいる画素からなる二次元の画像のデータを入力し、一方向の1ラインずつ前記画像のデータを抽出し、抽出した1ライン分のデータをライン中の任意の一点から該ラインの一側と他側とに振り分けるステップと、
該一側及び他側に振り分けたデータをそれぞれ前記第1及び第2のメモリに記憶するステップと、
前記第1及び第2のメモリからデータを交互に読み出して符号化するステップと
を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。 A computer program for encoding image data in a computer having a LIFO type first memory and a FIFO type second memory,
Input two-dimensional image data consisting of pixels arranged in a matrix to a computer, extract the image data line by line in one direction, and extract the extracted data for one line from any one point in the line Allocating between one side and the other side of the line;
Storing the data distributed to the one side and the other side in the first and second memories, respectively;
And a step of alternately reading and encoding data from the first and second memories.
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