JP2534914Y2 - 画像データの圧縮符号化装置 - Google Patents

画像データの圧縮符号化装置

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JP2534914Y2
JP2534914Y2 JP5334191U JP5334191U JP2534914Y2 JP 2534914 Y2 JP2534914 Y2 JP 2534914Y2 JP 5334191 U JP5334191 U JP 5334191U JP 5334191 U JP5334191 U JP 5334191U JP 2534914 Y2 JP2534914 Y2 JP 2534914Y2
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秀人 國弘
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日本電気ホームエレクトロニクス株式会社
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、ゲームや教育用などの
動画データに対しデータ圧縮のための符号化を行う画像
データの圧縮符号化装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ゲームや教育用などのフレーム構成の勳
画データに対しデータ圧縮のための符号化を行ってCD
−ROMなどの大容量記録媒体に記録する画像データの
圧縮符号化装置が開発中である。この圧縮のための符号
化としては、1フレーム分の画像データのブロックへの
等分割、離散コサイン変換(DCT)、量子化(Q)及
び可変長符号化(VLC)を順次組合せた符号化方式が
有望視されている。この符号化に際しては、再生装置側
のバッファメモリ量の低減と同期制御の簡易化などを図
るうえで、各フレームの圧縮データの符号量を可能な限
り平滑化することが望ましく、これを実現するため、1
フレーム分の全符号量を計数しこれを一定に保つ方向に
量子化のステップサイズを動的に変更するなど各種の手
法が提案されている。
【0003】
【考案が解決しようとする課題】上記従来の量子化ステ
ップサイズの動的変更などをはじめとする各種のデータ
平滑化の手法によってもデータ平滑化の点で十分とはい
えず、一層に効果的な平滑化の手法が望まれていた。
【0004】例えば、特開平3−53666号「画像信
号圧縮符号化装置」には、目標符号量以下になるまで正
規化係数を設定する直交変換符号化を採用した画像デー
タの圧縮符号化装置が開示されており、また1989年
電子情報通信学会秋季全国大会において発表された論文
D−45「DCT符号化方式の符号制御方法」には、複
数の量子化ステップサイズを用いた量子化による符号量
を繰り返し求め、符号量を制御する直交変換符号化方法
が開示されている。
【0005】これらの装置や方法は、適正な符号量が得
られるまで正規化係数や量子化ステップサイズを再計算
するため、出力バッファのオーバフローを防止すること
ができるが、いずれも静止画を対象としたものであり、
動画を連続的に圧縮することまで考慮したものではなか
った。従って、隣接フレームとの関係を考慮せずにフレ
ーム単位で画像を圧縮するため、極端なケースでは画像
内容が全く同一の2枚の静止画について、最初の静止画
で行ったのと全く同じ圧縮処理を後の静止画に対しても
行わねばならず、また細部だけが若干異なるフレームが
連続したような画像についても、直前のフレームに関す
る圧縮処理が次のフレームの処理に活かせないため、処
理に時間がかかり過ぎてしまい、複数のフレームが連続
して画像群を構成する動画処理用には適さない等の課題
を抱えるものであった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本考案は、上記課題を解
決したものであり、フレーム構成の画像データの各フレ
ーム内を複数のブロックに等分割しながら各ブロック内
の画素データ群について離散コサイン変換を行う離散コ
サイン変換部と、この離散コサイン変換部で作成された
変換係数を量子化する量子化部と、該量子化部の量子化
出力を可変長符号化する可変長符号化部と、前記可変長
符号化された圧縮データのフレーム内の符号量の積算値
を発生符号量として計数する符号量計数部と、直前のフ
レームとの絵柄の相関を検出するフレーム間差分検出部
と、前記発生符号量の目標値である目標符号量と前記量
子化部に対する適宜な最小量子化ステップサイズとを初
期値として設定し、かつこの量子化ステップサイズを漸
次増加させながら前記発生符号量が前記目標符号量以下
となるまで前記量子化部と前記可変長符号量部とによる
量子化と可変長符号化とを反復させるとともに、前記フ
レーム間差分検出部により検出されたフレーム間差分が
所定値よりも小さい場合は、直前のフレームについて得
られた最終の量子化ステップよりも所定ステップだけ小
さな量子化ステップサイズを前記最小量子化ステップサ
イズに代えて前記初期値として設定する制御部とを備え
たことを特徴とするものである。
【0007】また、本考案は、前記制御部が、前記フレ
ーム間差分検出部により検出されたフレーム間差分が所
定値よりも小さい場合、該フレーム間差分が零であれ
ば、直前のフレームについて得られた最終の量子化ステ
ップをもって、また前記フレーム間差分が零でないなら
ば、直前のフレームについて得られた最終の量子化ステ
ップよりも1又は数ステップだけ小さな量子化ステップ
サイズをもって、それぞれ前記最小量子化ステップサイ
ズに代わる前記初期値を設定することを特徴とするもの
である。
【0008】
【実施例】図2は、本考案の一実施例に係わる画像デー
タの圧縮符号化装置の構成を示すブロック図であり、2
0は圧縮対象のフレーム構成の動画データの入力端子、
21はフレームメモリ、22は離散コサイン変換(DC
T)部、23はデータバッファ部、24は量子化(Q)
部、25は可変長符号化(VLC)部、26はデータバ
ッファ部、27は発生符号量計数部、28は制御部、2
9はフレーム間相関検出部、30は圧縮データの出力端
子、31は次フレーム転送要求の出力端子である。
【0009】制御部28は、1フレームについての発生
符号蓋の目標値(目標符号量)を設定すると共に、量子
化部24に対し適宜な値の最小量子化ステップサイズを
初期値として設定する。制御部28は、上記目標符号量
と量子化ステップサイズの初期値の設定が終了すると、
出力端子31を介して次フレーム転送要求を前段の動画
データの供給部に出力する。この転送要求に応じて、圧
縮対象の動画データを構成する1フレーム分のディジタ
ル画素データが入力端子20を経由して転送されフレー
ムメモリ21に書込まれる。
【0010】離散コサイン変換部22は、フレームメモ
リ21に書込まれた1フレーム分の画素データを適宜な
個数のブロック、例えば64(8×8)個のブロックを
等分割しながら読出して各ブロック内に含まれる画素デ
ータについて二次元的な離散コサイン変換を行い、変換
係数群をデータバッファ23に書込む。量子化部24
は、この変換係数群をデータバッファ23から読出して
制御部28から指令された量子化ステップサイズのもと
に量子化し、可変長符号化部25に転送する。可変長符
号化部25は、量子化データをに対しその出現頻度の小
さなものほど短い符号を割当てる可変長符号化を行い、
データバッファ26に書込む。
【0011】発生符号量計数部27は、データメモリ2
6に書込まれる可変長符号の符号量を1フレームにわた
って積算し、この積算値を発生符号量として制御部28
に通知する。制御部28は、符号量計数部27から通知
された発生符号量を設定済みの目標符号量と比較する。
量子化ステップサイズの初期値は、最小の値に設定され
ているため、最初の量子化と可変長符号化が終了した段
階では十分大きな確率で発生符号量が目標符号量を越え
ることになる。
【0012】制御部28は、量子化部24に設定する量
子化ステップサイズを所定のステップだけ増加させたの
ち量子化と可変長符号化のやり直しを量子化部24と可
変長符号化部25とに指令する。一般に、量子化出力は
低レベルのものほど出現頻度が高くなるため、可変長符
号化に際しては低レベルのものほど符号長の短い符号が
割当られている。従って、量子化ステップサイズの増加
に伴って量子化出力のレベルが低下すると、この量子化
出力を可変長符号化した圧縮データの符号量は減少す
る。制御部28は、このやり直しの結果発生した発生符
号量と目標符号量とを比較し、発生符号量が依然として
目標符号量を越える場合には、量子化ステップサイズを
更に所定ステップだけ増加させたのち量子化と可変長符
号化のやり直しを量子化部24と可変長符号化部25と
に指令する。
【0013】このようにして、量子化ステップサイズを
所定ステップずつ増加させながら発生符号量が目標符号
量以下になるまで量子化と可変長符号化とが反復され
る。制御部21は、発生符号量が目標符号量以下になる
と、データバッファ26に保持データの出力端子30へ
の出力を指令すると共に、量子化部24に前述の量子化
ステップサイズの初期値を設定し、次フレームの転送要
求を出力端子31に出力し、次のフレームについての処
理を開始させる。このようにして、次のフレームについ
ての同様の圧縮符号化処理が開始される。図1のステッ
プ1乃至11から或るフローチャートは、上述した基本
的な処理の内容を示している。
【0014】図2の実施例においては、フレーム間相関
検出部29を付加することにより上記基本的な処理のみ
とした場合の処理時間の短縮を実現している。このフレ
ーム間相関検出部29は、圧縮処理対象の現フレームと
圧縮処理済みの直前のフレームについて離散コサイン変
換係数の交流成分の絶対値の総和の差分を検出し、この
差分を所定値と比較することによって絵柄に関するフレ
ーム間の相関の有無を検出し、検出結果を制御部28に
通知する。
【0015】制御部28は、フレーム間相関検出部29
が相関有りを検出した場合には、現フレームについての
量子化ステップサイズの初期値を前述した最小値に設定
する代わりに、直前のフレームについて得られた量子化
ステップサイズの最終値又はこれよりも1乃至2ステッ
プ程度小さな値を量子化ステップサイズの初期値として
設定する。この場合、フレーム間差分検出部29により
検出されたフレーム間差分が零であれば、画像はフレー
ム間で絵柄に変化のない静止画と認められるため、直前
のフレームについて得られた最終の量子化ステップをも
って、量子化ステップサイズの初期値を設定することが
できる。また、フレーム間差分検出部29により検出さ
れたフレーム間差分が零でないならば、画像はフレーム
間で絵柄が若干変化する動画と認められるため、直前の
フレームについて得られた最終の量子化ステップよりも
1乃至2ステップ程度小さな値をもって、量子化ステッ
プサイズの初期値を設定することになる。かくして、直
前のフレームと絵柄が一致又は類似しているため、発生
符号量についても直前のフレームと同一又は同程度であ
ると推定される直後のフレームについては、量子化ステ
ップサイズの初期値を最小値ではなく大きな値に設定で
き、これにより処理時間を短縮することができる。ただ
し、シーンの切替えに伴う絵柄の大幅な変動などに起因
してフレーム間相関検出部29において相関無しが検出
された場合は、制御部28は、直前のフレームからの発
生符号量の大幅な変動に備えて量子化ステップサイズの
初期値を前述した最小値に設定する。
【0016】
【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば、
フレーム構成の画像データの各フレーム内を等分割した
複数のブロック内の画素データ群について離散コサイン
変換を施し、この離散コサイン変換に伴って作成された
変換係数を量子化した後可変長符号化し、該可変長符号
化された圧縮データのフレーム内の符号量の積算値を発
生符号量として計数し、発生符号量の目標値である目標
符号量と前記量子化部に対する適宜な最小量子化ステッ
プサイズとを初期値として設定し、かつこの量子化ステ
ップサイズを漸次増加させながら発生符号量が目標符号
量以下となるまで量子化と可変長符号化とを反復させる
ようにしたから、フレーム構成の画像データの各フレー
ム内を複数のブロックに分割し、各ブロック内の画像デ
ータについてハイブリッド符号化を施すことができ、し
かも直前のフレームとのフレーム間差分が所定値よりも
小さい場合は、直前のフレームについて得られた最終の
量子化ステップよりも所定ステップだけ小さな量子化ス
テップサイズを最小量子化ステップサイズに代えて前記
初期値として設定するようにしたから、特に隣接フレー
ムについてフレーム間相関がある場合は、フレーム間で
絵柄に変化のない静止画か又は若干絵柄に変化はあるが
動きの乏しい動画であるため、直前のフレームについて
得られた最終の量子化ステップか又はそれよりも1乃至
2ステップ程度小さな値をもって、量子化ステップサイ
ズの初期値を設定することができ、これにより発生符号
量が直前のフレームと同一又は同程度であると推定され
る直後のフレームについて、量子化ステップサイズの初
期値を最小値ではなく大きな値に設定し、処理時間を短
縮することができ、一方また絵柄の大幅な変動を伴うシ
ーンの切替えに対しては、隣接フレームどうしのフレー
ム間相関が乏しいため、量子化ステップサイズの初期値
を前記最小値に設定することで、直前のフレームからの
発生符号量の大幅な変動に備えることができ、フレーム
間の発生符号量を的確に平滑化することができる等の優
れた効果を奏する。
【0017】また、本考案は、前記制御部が、前記フレ
ーム間差分検出部により検出されたフレーム間差分が所
定値よりも小さい場合、該フレーム間差分が零であれ
ば、直前のフレームについて得られた最終の量子化ステ
ップをもって、また前記フレーム間差分が零でないなら
ば、直前のフレームについて得られた最終の量子化ステ
ップよりも1又は数ステップだけ小さな量子化ステップ
サイズをもって、それぞれ前記最小量子化ステップサイ
ズに代わる前記初期値を設定するため、フレーム間差分
が零であれば、画像はフレーム間で絵柄に変化のない静
止画と認められるため、直前のフレームについて得られ
た最終の量子化ステップをもって、量子化ステップサイ
ズの初期値を設定することができ、また、フレーム間差
分が零でないならば、画像はフレーム間で絵柄が若干変
化する動画と認められるため、直前のフレームについて
得られた最終の量子化ステップよりも1又は数ステップ
だけ小さな値をもって、量子化ステップサイズの初期値
を設定することができ、画像内容に応じた無駄のない最
適な初期値設定を行うことで、処理時間を大幅に短縮す
ることができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の一実施例に係わる画像データの圧縮符
号化装置で実行される圧縮符号化処理の内容を説明する
ためのフローチャートである。
【図2】上記実施例に係わる画像データの圧縮符号化装
置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
20 圧縮対象のフレーム構成の動画データの入力端子 22 離散コサイン変換(DCT)部 24 量子化部 25 可変長符号化(VLC)部 27 符号量計数部 28 制御部 29 フレーム間差分検出部 30 圧縮処理済みデータの出力端子 31 次フレーム転送要求の出力端子

Claims (2)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フレーム構成の画像データの各フレーム
    内を複数のブロックに等分割しながら各ブロック内の画
    素データ群について離散コサイン変換を行う離散コサイ
    ン変換部と、この離散コサイン変換部で作成された変換
    係数を量子化する量子化部と、該量子化部の量子化出力
    を可変長符号化する可変長符号化部と、前記可変長符号
    化された圧縮データのフレーム内の符号量の積算値を発
    生符号量として計数する符号量計数部と、直前のフレー
    ムとの絵柄の相関を検出するフレーム間差分検出部と、
    前記発生符号量の目標値である目標符号量と前記量子化
    部に対する適宜な最小量子化ステップサイズとを初期値
    として設定し、かつこの量子化ステップサイズを漸次増
    加させながら前記発生符号量が前記目標符号量以下とな
    るまで前記量子化部と前記可変長符号量部とによる量子
    化と可変長符号化とを反復させるとともに、前記フレー
    ム間差分検出部により検出されたフレーム間差分が所定
    値よりも小さい場合は、直前のフレームについて得られ
    た最終の量子化ステップよりも所定ステップだけ小さな
    量子化ステップサイズを前記最小量子化ステップサイズ
    に代えて前記初期値として設定する制御部とを備えたこ
    とを特徴とする画像データの圧縮符号化装置。
  2. 【請求項2】 前記制御部は、前記フレーム間差分検出
    部により検出されたフレーム間差分が所定値よりも小さ
    い場合、該フレーム間差分が零であれば、直前のフレー
    ムについて得られた最終の量子化ステップをもって、ま
    た前記フレーム間差分が零でないならば、直前のフレー
    ムについて得られた最終の量子化ステップよりも1又は
    数ステップだけ小さな量子化ステップサイズをもって、
    それぞれ前記最小量子化ステップサイズに代わる前記初
    期値を設定することを特徴とする請求項1記載の画像デ
    ータの圧縮符号化装置。
JP5334191U 1991-02-21 1991-06-14 画像データの圧縮符号化装置 Expired - Lifetime JP2534914Y2 (ja)

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DE69230268T DE69230268T2 (de) 1991-02-21 1992-02-19 Kodierungsgerät zur Kompression von bewegten Bilddaten
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EP96111380A EP0741497B1 (en) 1991-02-21 1992-02-19 Motion image data compression coding apparatus
EP92102768A EP0500077B1 (en) 1991-02-21 1992-02-19 Motion image data compression coding apparatus
US07/838,341 US5245427A (en) 1991-02-21 1992-02-20 Motion image data compression coding apparatus and image data compression coding method

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JPH04137685U JPH04137685U (ja) 1992-12-22
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CN110213585B (zh) * 2018-10-31 2022-10-28 腾讯科技(深圳)有限公司 视频编码方法、装置、计算机可读存储介质和计算机设备
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