JP2797159B2 - 画像データ圧縮装置及び画像データ圧縮方法 - Google Patents

画像データ圧縮装置及び画像データ圧縮方法

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JP2797159B2 JP8045492A JP8045492A JP2797159B2 JP 2797159 B2 JP2797159 B2 JP 2797159B2 JP 8045492 A JP8045492 A JP 8045492A JP 8045492 A JP8045492 A JP 8045492A JP 2797159 B2 JP2797159 B2 JP 2797159B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】本発明は、画像データの圧縮処理
等に用いられるデータ圧縮装置及びデータ圧縮方法に係
り、詳細には、発生符号量を制御する発生符号量制御機
能を有する画像データ圧縮装置及び画像データ圧縮方法
に関する。
【0001】
【従来の技術】画像圧縮の国際標準としてJPEG(Jo
int Photographic Expert Group)やMPEG(Moving
Picture Expert Group)がある。JPEGは、静止画像
を圧縮することを目的としており、すでにカラー静止画
像の符号化手法が決定し、国際標準規格として承認され
る予定である。JPEGについては、チップも製品化さ
れており、このチップを用いたボードも市場に出始めて
いる。
【0002】JPEGアルゴリズムは、大きく2つの圧
縮方式に分けられる。第1の方式はDCT(Discrete C
osine Transform:離散コサイン変換)を基本とした方
式であり、第2の方式は2次元空間でDPCM(Differ
ntial PCM)を行なうSpatial(空間関数)方式である。
DCT方式は量子化を含むため一般には完全に元の画像
は再現されない非可逆符号化であるが、少ないビット数
においても十分な復号画像品質を得ることができ、本ア
ルゴリズムの基本となる方式である。一方、Spatial方
式は、圧縮率は小さいが元の画像を完全に再現する可逆
符号化であり、この特性を実現するために標準方式とし
て付加された方式である。
【0003】DCT方式はさらに必須機能であるベース
ライン・プロセス(Baseline System)とオプション機
能である拡張DCTプロセス(Extended System)の2
つに分類される。これらの方式と別に、上記の方式を組
み合わせてプログレッシブ・ビルドアップを実現するハ
イアラーキカル・プロセスがある。
【0004】ベースライン・プロセスは、DCT方式を
実現するすべての符号器/復号器がもたなければならな
い最小限の機能で、ADCT方式(Adaptive Descrete
Cosine Transform Coding:適応型離散コサイン変換)
を基礎としたアルゴリズムである。
【0005】上記ベースライン・プロセスにおける画像
圧縮では画像データを8×8ピクセル単位のブロックで
処理をする。処理プロセスは、以下の通りである。 (1)2次元DCT変換処理 (2)DCT係数の量子化処理 (3)エントロピー符号化処理 2次元DCT変換処理では、空間データを周波数データ
に変換し、64個のDCT係数を出力する。このとき、
色成分は、(Y,CB,CR)としている。この係数のう
ち行列の中の左上の係数はDC成分と呼ばれ、ブロック
・データの平均値である。また、残りの63個の係数
は、AC成分と呼ばれる。
【0006】DC成分の量子化処理では、量子化器で各
係数ごとに大きさの異なった量子化ステップ・サイズを
設定した量子化マトリクスを用いて、DCT係数を線形
量子化する。但し、符号量あるいは復号画像品質を制御
可能とするために、外部から指定する係数(スケーリン
グ・ファクタ)を量子化マトリクスに乗じた値を実際の
マトリクス値として使用し、量子化を行なう。このよう
に、テーブルを参照しながら64個のDCT係数を整数
値に量子化する。この量子化処理によって非可逆圧縮と
なる。また、使用される参照テーブルの内容については
JPEGでは規定していない。量子化のテーブルは、人
間の視覚特性を考慮して作成する。人間は、高周波数成
分の視覚情報には鈍いので、この高周波成分は粗く量子
化する。
【0007】エントロピー符号化処理では、まずDC成
分と左隣ブロックにおける量子化されたDC成分との差
分を計算し、符号化する。この方法は、DPCMと呼ば
れる。また、AC成分はジクザグ・スキャンにより1次
元配列に変換される。ベースラインプロセスのエントロ
ピー符号化では、ハフマン符号化方式を用いる。ハフマ
ン符号化処理では各係数がゼロであるかどうかを判定
し、連続するゼロの係数は、その長さがランレングスと
して勘定される。ゼロでない係数が来ると、その量子化
結果とそれまでのゼロ係数のランレングスを組み合わせ
て、2次元ハフマン符号化される。DC/AC係数のハ
フマン符号化は、与えられたハフマン符号テーブルに基
づくが、量子化マトリクスおよびハフマン符号テーブル
は、使用する状況において最適なものになるようにする
ためデフォルト値はなく、必要に応じて符号器から復号
器へ転送して使用する。
【0008】図13は上記JPEGアルゴリズムに基づ
く従来の画像データ圧縮装置10のブロック図である。
図13において、11はフレームメモリであり、原画像
のデータを保持してある。フレームメモリ11に蓄えら
れている画像データは、DCT演算部12に出力され、
データを読み込んでブロック単位のDCT演算を行ない
量子化部13に出力する。DCT演算の出力データは、
量子化装置13(図14)に読込まれ、量子化装置13
は、量子化テーブルRAM14の量子化テーブル(図1
5及び図16参照)の値に従って量子化演算を行なう。
ハフマン符号化部14は、量子化装置13から出力され
たデータに対してDC符号量メモリ15及びAC符号量
メモリ16を用いてハフマン符号化を施し、総発生符号
量を総発生符号量記憶メモリ17に記憶する。CPU1
8は、これら装置全体の制御、及び後述する最適な量子
化テーブル作成と各ブロックの発生符号量を予測する制
御を行なう。
【0009】上記ハフマン符号化器14は、量子化装置
13から出力されたデータに対してハフマン符号化を行
なう。このハフマン符号化器14の動作には、以下のよ
うな2種類のモードmode 1,mode 2があ
る。 (mode 1)入力データに対してハフマン符号化を
行ない、その際に、各ブロックのDC成分によって発生
したビット数を、DC符号量メモリ15に書込む。ま
た、AC成分によって発生したビット数をAC符号量メ
モリ16に書込む。 (mode 2)入力データに対してハフマン符号化を
行ない、その際に事前にAC符号量メモリ16に書き込
まれている各ブロックのDC成分とAC成分の両方によ
る発生符号量の予測値と実際に発生した符号量とを比較
し、もし発生符号量が予測よりも多く発生するのであれ
ば、そこである値以降は全て0とするEOB(Endof B
lock)を発生させ、そのブロックの符号化を終了する。
また、余ったビット数は次ブロックの予測値に加えられ
る。
【0010】図14は上記量子化装置13のブロック図
である。図14において、量子化装置13は、Y(輝度
情報)用量子化テーブル(図15)を記憶する量子化テ
ーブルRAM21と、C(色情報)用量子化テーブル
(図16)を記憶する量子化テーブルRAM22と、D
CT演算された各周波数成分を量子化テーブルの値で割
る(すなわち、逆数を掛けて除算する)ことによって重
み付けを変える量子化を行なう乗算器23とにより構成
されている。また、量子化テーブルRAM21,22
は、Y及びR−Y,B−Yの各コンポーネントそれぞれ
に対応している。
【0011】図15はY用量子化テーブル、図16はC
用量子化テーブルを示す図であり、上記量子化テーブル
RAM21,22内には、実際には、量子化テーブルの
逆数が書込まれている。量子化装置13は、この乗算結
果を出力する。
【0012】以上の構成において、上記画像データ圧縮
装置10は以下のような動作により最適な量子化テーブ
ルと各ブロックにおける発生符号量の予測を行なう。 i)先ず、適当な量子化テーブルを作成し、量子化テー
ブルRAM21,22に書込む。 ii)次いで、DCT→量子化→ハフマン符号化(mo
de 1)を行なう。 iii)総発生符号量記憶メモリ17に保持されている
総発生符号量を参照し、その値 を基に新たに適当な量
子化テーブルを作成し、作成した量子化テーブルを量子
化テーブルRAM21,22に書込む。 iv)次いで、DCT→量子化→ハフマン符号化(mo
de 1)を行なう。v)上記ii)で得られた総発生
符号量と、今回得られた総発生符号量から目標とする符
号量を発生させる量子化テーブルを作成し、量子化テー
ブルRAM21,22に書込む。また、目標とする符号
量からDC成分によって発生した総符号量及び各ブロッ
クのEOB長を減算し、減算した値とAC成分によって
発生した総符号量との比率を求める。そして、上記比率
に各ブロックのAC成分によって発生した符号量からE
OB長を減算した値を乗じ、その値に各ブロックのDC
成分によって発生した符号量にEOB長を加えた値を各
ブロックの発生符号量の予測値としてAC符号量メモリ
15に書込む。 vi)そして、DCT→量子化→ハフマン符号化(mo
de 2)を行なう。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の画像データ圧縮装置10にあっては、上述し
た方法によって符号量制御を行っていたため、上記i
i),iv)及びvi)に示す“DCT→量子化→ハフ
マン符号化”というシーケンスを3度も実行する必要が
あり、そのため処理に多くの時間を必要とするという欠
点があった。
【0014】そこで本発明は、少ない処理時間で発生符
号量制御を行うことが可能な画像データ圧縮装置及び画
像データ圧縮方法を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
上記目的達成のため、画像データに対して離散コサイン
変換を実行する離散コサイン変換演算手段と、量子化演
算に用いる複数種の量子化テーブルを記憶する量子化テ
ーブル記憶手段と、前記離散コサイン変換演算手段から
出力された信号を、前記量子化テーブルを市松状に切換
えて用いて量子化する量子化手段と、前記量子化手段に
より量子化された成分を事前に与えられた各ブロックの
予測発生符号量に従って符号化する符号化手段と、符号
化時に各ブロックにおいて発生したDC成分及びAC成
分の符号量を記憶する符号量記憶手段と、前記DC成分
の総発生符号量及び市松状に切換えられた量子化テーブ
ル毎のAC成分の総発生符号量を算出する総発生符号量
算出手段と、前記総発生符号量算出手段により算出され
た総発生符号量を記憶する総発生符号量記憶手段とを有
し、一度目の圧縮時に前記複数種の量子化テーブルを市
松状に切換えることにより目標とする符号量に適した量
子化テーブルを作成して各ブロックの発生符号量を予測
し、二度目の圧縮時に目標とする符号量に圧縮するよう
にしている。
【0016】また請求項4記載の発明は、画像データを
圧縮する画像データ圧縮方法において、量子化演算に用
いる複数種の量子化テーブルを備え、前記画像データに
対して離散コサイン変換を実行した後、当該量子化テー
ブルを市松状に切換えて用いて量子化を行ない、この量
子化された成分を事前に与えられた各ブロックの予測発
生符号量に従って符号化するとともに、当該符号化時に
各ブロックにおいて発生したDC成分及びAC成分の符
号量について、前記DC成分の総発生符号量及び市松状
に切換えられた量子化テーブル毎のAC成分の総発生符
号量を算出し、一度目の圧縮時に前記複数種の量子化テ
ーブルを市松状に切換えることにより目標とする符号量
に適した量子化テーブルを作成して各ブロックの発生符
号量を予測し、二度目の圧縮時に目標とする符号量に圧
縮するようにしている。
【0017】また請求項7記載の発明は、複数種の量子
化テーブルを有し、画像データを複数回量子化して圧縮
する画像データ圧縮装置において、一度目の圧縮時に前
記複数種の量子化テーブルを市松状に切換えて用いて発
生符号量を求めるとともに、目標とする符号量に適した
量子化テーブルを作成して発生符号量を予測し、二度目
の圧縮時に目標とする符号量に圧縮するようにしてい
る。
【0018】請求項2記載の発明は、画像データに対し
て離散コサイン変換を実行する離散コサイン変換演算手
段と、量子化演算に用いる複数種の量子化テーブルを記
憶する量子化テーブル記憶手段と、前記離散コサイン変
換演算手段から出力された信号を、前記量子化テーブル
をフィールド毎に切換えて用いて量子化する量子化手段
と、前記量子化手段により量子化された成分を事前に与
えられた各ブロックの予測発生符号量に従って符号化す
る符号化手段と、符号化時に各ブロックにおいて発生し
たDC成分及びAC成分の符号量を記憶する符号量記憶
手段と、前記DC成分の総発生符号量及びフィールド毎
のAC成分の総発生符号量を算出する総発生符号量算出
手段と、前記総発生符号量算出手段により算出された総
発生符号量を記憶する総発生符号量記憶手段とを有し、
一度目の圧縮時には1つのフレームを複数のフィールド
に分割し、該分割したフィールド毎に異なる量子化テー
ブルを用いて発生符号量を求めるとともに、該発生符号
量に基づいて量子化テーブルの変更による全体及び各ブ
ロックの発生符号量の予測を行ない、二度目の圧縮時に
はフレームのデータとして目標とする符号量に圧縮する
ようにしている。
【0019】前記フレームは、例えば請求項3に記載さ
れているように奇数フィールドと偶数フィールドの2つ
のフィールドに分割するようにしたものであってもよ
い。
【0020】また請求項5記載の発明は、画像データを
圧縮する画像データ圧縮方法において、量子化演算に用
いる複数種の量子化テーブルを備え、前記画像データに
対して離散コサイン変換を実行した後、当該量子化テー
ブルをフィールド毎に切換えて用いて量子化を行ない、
この量子化された成分を事前に与えられた各ブロックの
予測発生符号量に従って符号化するとともに、当該符号
化時に各ブロックにおいて発生したDC成分及びAC成
分の符号量について、前記DC成分の総発生符号量及び
フィールド毎のAC成分の総発生符号量を算出し、一度
目の圧縮時には1つのフレームを複数のフィールドに分
割し、該分割したフィールド毎に異なる量子化テーブル
を用いて発生符号量を求めるとともに、該発生符号量に
基づいて量子化テーブルの変更による全体及び各ブロッ
クの発生符号量の予測を行ない、二度目の圧縮時にはフ
レームのデータとして目標とする符号量に圧縮するよう
にしている。
【0021】また請求項8記載の発明は、複数種の量子
化テーブルを有し、画像データを複数回量子化して圧縮
する画像データ圧縮装置において、一度目の圧縮時に画
像データの1つのフレームを複数のフィールドに分割
し、該分割したフィールド毎に異なる量子化テーブルを
用いて発生符号量を求めるとともに、目標とする符号量
に適した量子化テーブルを作成して発生符号量を予測
し、二度目の圧縮時にフレームのデータとして目標とす
る符号量に圧縮するようにしている。
【0022】前記フレームは、例えば請求項6に記載さ
れているように奇数フィールドと偶数フィールドの2つ
のフィールドに分割するようにしたものであってもよ
い。
【0023】
【作用】本発明の手段の作用は次の通りである。
【0024】請求項1記載の発明では、総発生符号量算
出手段により各ブロックにおいて発生したDC成分の総
発生符号量と所定パターン(例えば、市松模様状)で切
換えられた量子化テーブル毎のAC成分の総発生符号量
が算出される。
【0025】この場合、一度目の圧縮時には複数種の量
子化テーブルが市松状に切換えられて目標とする符号量
に適した量子化テーブルが作成されて各ブロックの発生
符号量が予測される。そして、二度目の圧縮により目標
とする符号量に圧縮される。
【0026】また請求項4記載の発明では、量子化デー
タの符号化時に各ブロックにおいて発生したDC成分の
総発生符号量と所定パターン(例えば、市松模様状)で
切換えられた量子化テーブル毎のAC成分の総発生符号
量が算出される。
【0027】この場合、一度目の圧縮時には複数種の量
子化テーブルが市松状に切換えられて目標とする符号量
に適した量子化テーブルが作成されて各ブロックの発生
符号量が予測される。そして、二度目の圧縮により目標
とする符号量に圧縮される。
【0028】また請求項7記載の発明では、一度目の圧
縮時に複数種の量子化テーブルが市松状に切換えられて
用いられて発生符号量が求められるとともに、目標とす
る符号量に適した量子化テーブルが作成されて発生符号
量が予測される。そして、二度目の圧縮時に目標とする
符号量に圧縮される。
【0029】従って、少ない処理時間で発生符号量制御
を行なうことができ、処理の高速化を図ることができ
る。
【0030】請求項2及び請求項3記載の発明では、総
発生符号量算出手段によりDC成分の総発生符号量及び
フィールド毎のAC成分の総発生符号量が算出される。
【0031】この場合、一度目の圧縮時には1つのフレ
ームが2つのフィールド(例えば、奇数フィールドと偶
数フィールド)に分割されてフィールド毎に異なる量子
化テーブルが用いられる。このようにして求めた発生符
号量に基づいて量子化テーブルの変更による全体及び各
ブロックの発生符号量の予測が行われる。そして、二度
目の圧縮時でフレームのデータとして目標とする符号量
に圧縮される。
【0032】また請求項8記載の発明では、一度目の圧
縮時に画像データの1つのフレームが複数のフィールド
に分割され、該分割したフィールド毎に異なる量子化テ
ーブルが用いられて発生符号量が求 められるとともに、
目標とする符号量に適した量子化テーブルが作成されて
発生符号量が予測される。そして、二度目の圧縮時にフ
レームのデータとして目標とする符号量に圧縮される。
【0033】また請求項5及び請求項6記載の発明で
は、量子化データの符号化時にDC成分の総発生符号量
及びフィールド毎のAC成分の総発生符号量が算出され
る。
【0034】この場合、一度目の圧縮時には1つのフレ
ームが2つのフィールド(例えば、奇数フィールドと偶
数フィールド)に分割されてフィールド毎に異なる量子
化テーブルが用いられる。このようにして求めた発生符
号量に基づいて量子化テーブルの変更による全体及び各
ブロックの発生符号量の予測が行われる。そして、二度
目の圧縮時でフレームのデータとして目標とする符号量
に圧縮される。
【0035】従って、2度の圧縮で正確な符号量制御を
行なうことができ、フレーム制御を行なう電子カメラ等
に適用することができる。
【0036】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。 原理説明 先ず、本発明の基本的な考え方を説明する。本画像デー
タ圧縮装置は、DCT装置等の変換符号化装置と、複数
種の量子化テーブル記憶装置と、それを適当に切換えて
用いる量子化装置と、事前に与えられた各ブロックの予
測発生符号量に従って符号化(例えば、ハフマン符号
化)を行なう符号化器と、各ブロックにおいて発生した
DC成分の符号量及びAC成分の符号量を記憶する記憶
装置と、DC成分の総発生符号量及び適当に切換えられ
た量子化テーブル毎のAC成分の総発生符号量を算出す
る算出装置と、算出した総発生符号量を記憶する記憶装
置等を有し、一度目の圧縮時に複数の量子化テーブルを
用いることによって量子化テーブルの変更による発生符
号量の変化の予測を行ない、目標とする発生符号量に最
適な量子化テーブルを作成し、二度目の圧縮によって目
標とする符号量に圧縮するようにするものである。すな
わち、本画像データ圧縮装置では発生符号量制御におい
て、一度目のパスのときに2つの量子化テーブルを使っ
てしまうことによって従来3度行っていた“DCT→量
子化→符号化”動作を2度に減らすようにするものであ
る。
【0037】以下、一度目の量子化において複数種の量
子化テーブルを用いる具体的方法について第1及び第2
の実施例で詳述する。 第1実施例。
【0038】図1〜図9は本発明に係る画像データ圧縮
装置及び画像データ圧縮方法の第1実施例を示す図であ
り、本実施例は複数種の量子化テーブルを用いる方法と
して各ブロックに市松状に2種類の量子化テーブルを使
用するようにした例である。先ず、構成を説明する。図
1は画像データ圧縮装置30のブロック図であり、この
図において、画像データ圧縮装置30は、データ圧縮す
べき原画像データを記憶するフレームメモリ31と、フ
レームメモリ31から読出した画像データを2次元DC
Tを施してDCT係数を求めるDCT演算を行なうDC
T装置32と、DCT演算の出力データを量子化テーブ
ルRAM(後述)の値に従って量子化演算する量子化装
置33と、後述する各メモリ35〜39を用いて従来例
と同様の2つの動作モードmode 1,mode 2
に従って量子化装置33の出力に対してハフマン符号化
を行なうハフマン符号化器34と、DC成分によって発
生したDC符号量を記憶するDC符号量メモリ35と、
AC成分によって発生したAC符号量を記憶するAC符
号量メモリ36と、全てのブロックのDC成分によって
発生した符号量の総和を記憶するDC総発生符号量記憶
メモリ37と、Y用、C用夫々2種類の量子化テーブル
を用いて量子化したブロックのAC成分によって発生し
た符号量の総和を記憶するACテーブル別総発生符号量
記憶メモリ38,39と、これら全体の制御及び最適と
思われる量子化テーブル及び、その時の各ブロックの発
生符号量の予測値の算出を行なうCPU40とにより構
成されている。
【0039】上記ハフマン符号化器34は、量子化装置
33から出力されたデータに対してDC符号量メモリ3
5及びAC符号量メモリ36を用いてハフマン符号化を
施し、全てのブロックのDC成分によって発生した符号
量の総和をDC総発生符号量記憶メモリ37に記憶する
とともに、市松状(図3及び図4参照)に切換えられた
後述する2種類の量子化テーブル51〜54毎のAC成
分によって発生した符号量の総和をテーブル別AC総発
生符号量記憶メモリ38,39に記憶する。また、上記
テーブル別AC総発生符号量記憶メモリ38,39のう
ち、AC総発生符号量記憶メモリ38には、量子化テー
ブル51,52を、またAC総発生符号量記憶メモリ3
9には、量子化テーブル53,54を用いて量子化した
ブロックのAC成分によって発生した符号量の総和が記
憶保持される。また、後述する(mode b)の時に
は、AC総発生符号量記憶メモリ38にのみ値が書込ま
れ、AC総発生符号量記憶メモリ39は、0である。
【0040】図2は上記量子化装置33のブロック図で
ある。図2において、量子化装置33は、C用の各ブロ
ックに対して市松状としたときの市松模様の一方のブロ
ックにおけるY用量子化テーブル51を記憶する量子化
テーブルRAM41と、C用の各ブロックに対して市松
状としたときの市松模様の他方のブロックにおけるY用
量子化テーブル53を記憶する量子化テーブルRAM4
3と、R−Y,B−Y用の各ブロックに対して市松状と
したときの市松模様の一方のブロックにおけるR−Y,
B−Y用量子化テーブル52を記憶する量子化テーブル
RAM42と、R−Y,B−Y用の各ブロックに対して
市松状としたときの市松模様の他方のブロックにおける
R−Y,B−Y用量子化テーブル54を記憶する量子化
テーブルRAM44と、DCT演算の結果を上記量子化
テーブル51〜54の値で割る(逆数を掛けて除算す
る)ことによって重み付けを変える量子化を行なう乗算
器45とにより構成されている。
【0041】図3は量子化テーブルRAM41,43に
記憶されたY用量子化テーブル51,53、図4は量子
化テーブルRAM42,54に記憶された量子化テーブ
ル52,54を示す図である。図3に示すようにY用量
子化テーブル51,53は、各ブロックに対して市松状
にY用量子化テーブル51とY用量子化テーブル53
(図3ハッチング部参照)とにより構成される。すなわ
ち、従来例では図15に示すように各ブロックが全体と
して1つのY用量子化テーブルを構成していたが、本Y
用量子化テーブル51,53は各ブロックを図3のよう
な市松模様状とし、図3ハッチング部に示すブロックに
は量子化テーブル53を、非ハッチング部に示すブロッ
クには量子化テーブル51を割当てるようにする。同様
に、R−Y,B−Y用量子化テーブル52,54は、各
ブロックに対して市松状にR−Y,B−Y用量子化テー
ブル52とR−Y,B−Y用量子化テーブル54(図4
ハッチング部参照)とにより構成され、各ブロックを図
4のような市松模様状とし、図4ハッチング部に示すブ
ロックには量子化テーブル54を、非ハッチング部に示
すブロックには量子化テーブル52を割当てるようにす
る。
【0042】ここで、実際には市松模様にすると割り当
てられるブロック数が半分になるので算出される発生符
号量も約半分になる。そこで、本実施例では算出された
発生符号量を2倍にして使うようにする。このように、
量子化テーブル51と53、52と54を切換えること
によって2つのテーブルに基づく2点の発生符号量の傾
向(リニアの場合にあってはその傾き)が求まるので、
算出された発生符号量に対応するスケーリング値を1回
目の量子化で求めることができるようになる。また、テ
ーブル1として用いられるY用量子化テーブル51及び
R−Y,B−Y用量子化テーブル52と、テーブル2と
して用いられるY用量子化テーブル53及びR−Y,B
−Y用量子化テーブル54は、例えば図5に示すような
値のものが使用される。
【0043】上記量子化テーブルRAM41〜44に記
憶される量子化テーブル51〜54はコンポーネント及
びブロックに対して以下のように切換えて用いられる。 (mode a) Yに対してはY用量子化テーブル5
1,53を用いる。また、このY用量子化テーブル5
1,53を図4に示すような市松状に各ブロック毎に切
換える。R−Y,B−Yについては、R−Y,B−Y用
量子化テーブル52,54を用いる。切換え方法はYと
同様に市松状に切換える。 (mode b) Yに対してY用量子化テーブル51
を、R−Y,B−Yに対してR−Y,B−Y用量子化テ
ーブル52を用いる。この場合、ブロック毎の切換えは
行われない。
【0044】次に、本実施例の動作を説明する。 全体動作 先ず、フレームメモリ31には、原画像のデータが保持
されているものとする。DCT演算部32はフレームメ
モリ31から画像データを読込んでDCT演算を行な
い、そのDCT演算出力は、量子化装置33に送られ
る。また、量子化装置33では、DCT演算装置32か
らの入力に対して量子化テーブルRAM41〜44の値
に従って量子化演算を行ない、演算結果をハフマン符号
化器34に出力する。ハフマン符号化器34は、量子化
されたデータに対してDC符号量メモリ35及びAC符
号量メモリ36を用いてハフマン符号化を施し、全ての
ブロックのDC成分によって発生した符号量の総和をD
C総発生符号量記憶メモリ37に記憶するとともに、市
松状に切換えられた2種類の量子化テーブル51〜54
毎のAC成分によって発生した符号量の総和をテーブル
別AC総発生符号量記憶メモリ38,39に書込む。こ
の場合、Y用量子化テーブル51(図3の非ハッチング
部参照)を使ったブロックの発生符号量の総和はACテ
ーブル別総発生符号量記憶メモリ38に書込まれ、Y用
量子化テーブル51(図3のハッチング部参照)を使っ
たブロックの発生符号量の総和はACテーブル別総発生
符号量記憶メモリ39に書込まれる。
【0045】CPU40は、上記各装置を以下のように
動作させ、発生符号量の制御を行なう。 i)先ず、目標とする総発生符号量に合わせて量子化テ
ーブルを作成し、量子化テーブル51,52,53,5
4にその逆数を書込む。図5は1bpp の場合の量子化テ
ーブル51〜54の一例である。 ii)DCT→量子化(mode a)→ハフマン符号
化(mode 1)を行なう。 iii)後述のアルゴリズムに従って目標とする符号量
を発生させるのに最適と思われる量子化テーブルと、そ
の時の各ブロックのAC成分及びDC成分の発生符号量
を予測し、その値を量子化テーブル51,52、DC符
号量メモリ35及びAC符号量メモリ36に書込む。 iv)次いで、DCT→量子化(mode b)→ハフ
マン符号化(mode2)を行なう。 発生符号量予測アルゴリズム 先ず、量子化テーブル作成アルゴリズムについて述べ
る。 事前に発生符号量がリニアとなるような量子化テーブ
ルの作成方法を決めて番号付けをしておく。この番号を
スケーリングと呼ぶことにする。例えば、0〜255の
256通りとし、0から255へ向かってリニアに発生
符号量が増加するものとする。 目標とする発生符号量(CDN)に対して適当なスケ
ーリングを2つ選択し、量子化テーブルを作成し、量子
化テーブル51,52,53,54にその逆数を書込
み、量子化(mode a)及びハフマン符号化(mo
de 1)を行なう。図5は、このようにして作成され
る量子化テーブル例である。 最初に選択したスケーリング値をSb,Shとする。
また、DC総発生符号量記憶メモリ37のDC総発生符
号量の値をDCall、上記Sb,Shに対応するAC
テーブル別総発生符号量記憶メモリ38,39のテーブ
ル別AC総発生符号量の値をそれぞれACsb,ACs
hとすると、求めるスケーリングは、例えば数1によっ
て得ることができる。
【数1】
【0046】次に、以下のようなアルゴリズムによって
各ブロックの発生符号量の予測を行なう。図6〜図8は
各ブロックの発生符号量の予測処理を示すフローチャー
トであり、図6〜図8のフローチャートで使用される変
数の対応を以下に示す。 CDN:目標とするbit数 RN:未配分のbit数 RAT[0],RAT[1]:目標とするbit 数におけ
るAC成分の発生符号量と、量子化テーブル51,52
及び53,54を用いた時の総発生符号量の2倍との比
率予測値の16倍
【0047】 EOB[0],EOB[1]:0:YのEOB長 1:CのEOB長 AC[i][j][k]:i→0/1=Y/C j,k:j行k列のブロックのAC発生符号量 DC[i][j][k]:i→0/1=Y/C j,k:j行k列のブロックのDC発生符号量 F[i][j][k]:i→0/1=Y/C j,k:j行k列のブロックの発生符号量予測値
【0048】 RA:全てのブロックに分配するbit数 YA:Yのブロックに分配するbit数 RB:全ての左端のブロックに分配するbit数 YB:Yの左端のブロックに分配するbit数
【0049】図6〜図8のフローチャートを説明するに
あたり、先ずフロー全体のアルゴリズムを簡単に述べ
る。 (I) 目標とする発生符号量から、一度目で発生したD
C成分の符号量を減じた値と、各テーブルによって発生
したAC成分の総和(ACsb,ACsh)との比率を
求める。 (II) 各ブロックで実際に発生したAC発生符号量から
各コンポーネントに対応するEOB長(EOB[0],
EOB[1])を減じ、それに上記(I)で求めた比率
を、一度に用いた量子化テーブルに従って乗じ、その値
にEOBと一度目で求めたDC発生符号量を加えた値を
仮の予測値とする。 (III) 上記(II)で求めた予測値の総和と目標とする発
生符号量との差を求めて、各ブロックに対して以下のよ
うに割振る。 a)余りを全体のブロック数で割り、各ブロックに均等
に分配する。 b)さらに、その余りをYのブロック数で割り、Yのブ
ロックのみに均等に分配する。 c)また、そのさらに余りをV方向のブロック数の4倍
で割り、Y,R−Y,B−Yの一番左側のブロックに
2:1:1の割合で分配する。 d)その余りを、Yの一番左側のブロックに均等に分配
する。 e)さらにその余りは、Yの左上端のブロックに加え
る。
【0050】以上のようなアルゴリズムによって各ブロ
ックの予測発生符号量を得る。より詳しく説明すると、
図6〜図8において、先ず、ステップS1で未配分のビ
ット数RNを目標とするビット数CDNとし(RN=C
DN)、目標とするビット数CDNから一度目で発生し
たDC成分の総発生符号量DCallを減じた値と各テ
ーブルによって発生したAC成分の総和(ACsb,A
Csh)との比率RAT[0],RAT[1]を算出す
る(RAT[0]=(CDN−DCall)×8/AC
sb,RAT[1]=(CDN−DCall)×8/A
Csh)。ここで、値(CDN−DCall)を×8し
ているのはバイナリポイントをシフトさせて演算精度を
保つためものであり必ずしも必須のものではない。例え
ば、C言語で圧縮/伸長プログラムを作成した場合、C
言語の除算は少数部分は切捨てとなるのでここで適当な
倍数を掛けておくようにする。
【0051】次いで、ステップS2でYあるいはCのブ
ロックを示すバンク(bank)iを0にし(i=
0)、ステップS3でバンクiが2より小さいか(i<
2か)否かを判別する。すなわち、色(C)については
横方向に2倍にサンプリングするので、バンク1とバン
ク2の2つ合わせてYと同じ大きさになる。そのため、
バンク1とバンク2で配列を使ってバンクiが2になる
まで以降の処理を繰返す。
【0052】図9はY,B−Y,R−Yのブロックの構
造を示す図であり、各ブロックはj行k列で示される。
バンクiが2より小さいときはステップS4で縦方向の
ブロック数jを0にし(j=0)、ステップS5で縦方
向のブロック数jが縦方向の所定ブロック数Vより小さ
いか(j<Vか)否かを判別する。縦方向のブロック数
jが縦方向の所定ブロック数V以上のときはステップS
6でバンクiをインクリメント(i=i+0)してステ
ップS3に戻る。縦方向のブロック数jがVより小さい
ときはステップS7で横方向のブロック数kを0にし
(k=0)、ステップS8で横方向のブロック数kが横
方向の所定ブロック数Hより小さいか(k<Hか)否か
を判別する。横方向のブロック数kが横方向の所定ブロ
ック数H以上のときはステップS9で縦方向のブロック
数jをインクリメント(j=j+1)してステップS5
に戻る。
【0053】例えば、縦方向のブロック数Vが60であ
れば、縦方向のブロック数jは0でイニシャライズされ
ているからj=0からカウントしj=60になると、ス
テップS7以降で同様の判断を横方向について行なう。
これによって、次のステップS10に示す処理が縦方
向、横方向規定のブロック数になるまで繰り返し実行さ
れ、バンクiが2になると図6のフローを抜けて図7の
フローのステップS11に進む。
【0054】ステップS10では以下のような各処理を
行なう。先ず、各ブロックで実際の発生したAC発生符
号量AC[i][j][k]から各コンポーネントに対
応するEOB長EOB[i]を減じてテンポラリtempに
格納する(temp=AC[i][j][k]−EOB
[i])。ここで、各ブロックで発生したAC発生符号
量AC[i][j][k]からEOB[i]を減算して
いるのは、後の処理でオーバーフローを防止するために
EOBを加えるようにすることになるため予めこのEO
B長分を減算しておくものである。また、上記テンポラ
リtempに所定の比率RATを乗じたものを新しいテンポ
ラリtempの値とする(temp=temp*RAT[(j+k)
%2])。ここで、(j+k)%2とは、各ブロックに
おいて市松状(図3及び図4参照)に0と1とが切換え
るためのものであり、上記%2は2で割った余り(0か
1のどちらかになる)を示している。これによって、市
松状のどちらの比率RATを使うのかが決定される。ま
た、このテンポラリtempの値を4bit左にシフトさせる
(temp=(temp4)。ここで、4bit左シフトするのは
上記ステップS1で×8倍したものを元に戻すためであ
る。また、このテンポラリtempの値に一度目で求めたD
C発生符号量DC[i][j][k]とコンポーネント
に対応するEOB[i]を足して新しいテンポラリtemp
の値とし(temp=DC[i][j][k]+EOB
[i])、このテンポラリtempの値を該当ブロックの発
生符号量F[i][j][k]とする(F[i][j]
[k]=temp)。このF[i][j][k]が実際の予
測発生符号量となる。また、未配分のビット数(残りの
ビット数)RNは、それまでの未配分のビット数RNか
ら上記求めたテンポラリtempの値を減算したものとなる
(RN=RN−temp)。そして、横方向のブロック数k
をインクリメント(k=k+1)してステップS10の
処理を終えステップS8に戻る。
【0055】上記図6のフローにより各ブロックの予測
発生符号量F[i][j][k]を得ることができる。
ところで、演算精度が非常に高い装置(例えば、FPU
を使用した画像データ圧縮装置)であれば図6のアルゴ
リズムだけで十分な場合もあるが、本実施例では以下図
7及び図8のフローに示すようなアルゴリズムによって
余り部分の割振りを行ってより精度の高い予測発生符号
量を求めるようにしている。余りが生じる理由は次のよ
うな理由からである。すなわち、実際には上記比率の計
算をすると完全には割り切れずどうしても余りが生じる
ことになる。このビットの余りを四捨五入して丸める
と、四捨五入による誤差で何ビットかオーバーしてしま
う場合があり、結果的には全体で何ビット(あるいは何
バイト)分もオーバーすることがある。目標値からのオ
ーバーは許されないので、実際には四捨五入はせず、演
算は基本的に切捨てで行っている。このように切捨てで
行った場合、ブロック数が1万以上あるから、例えば1
ブロックあたり平均5ビットづつ余りが出たとしても全
体では5万ビットもの余りが発生することになる。本実
施例ではこの余りを図7及び図8のフローに示すアルゴ
リズムで適切に分配して画質情報を大幅に向上させるよ
うにしている。
【0056】図7において、ステップS11では以下の
ような各処理を行なう。先ず、未配分の残りビット数R
Nを全体のブロック数(V×H×2)で割り全てのブロ
ックに配分するビット数RAを求める(RA=RN/
(V×H×2))。例えば、図9に示すYのブロックに
100ビット、B−Y,R−Yのブロックに夫々50ビ
ット、余りのビット数が380とすると、式2に示すよ
うに余り380を全体のブロック数(100+50+5
0)で割る切り捨ての除算を行って各ブロックに例えば
1ビットずつ分配するビット数RAを求める。 380/(100+50+50)=1=RA…(式2)
【0057】そして、元の未配分のビット数RNから各
ブロックに分配するビット数(RA×V×H×2)を減
算して上記均等分配で分配しきれなかった余りのビット
数RNを求める(RN=RN−RA×V×H×2)。
【0058】さらに、上記均等分配で分配しきれなかっ
た余りのビット数RNをYのブロック数(V×H)で割
り、Yのブロックのみに均等に分配するビット数YAを
求める(YA=RN/(V×H))。すなわち、Yと色
(C)とは同じ重みがあるのではなくYの方により多く
の符号を割り振ったほうが画質は綺麗になる。従って、
上記余りのビット数RNをYのブロックにだけ分配す
る。上述の例では、YA=RN/(V×H)=180/
100となる。
【0059】そして、各ブロックに均等に分配した余り
のビット数RNからYのブロックのみに分配するビット
数(YA×V×H)を減算して上記Yのブロックのみに
均等分配しても分配しきれなかった余りのビット数RN
を求める(RN=RN−YAV×H)。上述の例では、
RN=180−100となる。
【0060】上述したようにYのブロックのみに均等に
分配しているが、それでもまだ余りが生ずる場合があ
る。そこで、上記Yの分配で分配しきれなかった余りの
ビット数RNをV方向のブロック数の4倍で割り、Y,
R−Y,B−Yの一番左側のブロックに2:1:1の割
合で分配するビット数RBを求める(RB=RN/(V
×4)。すなわち、通常は左上のブロックから横方向の
ブロックについて処理を行なうが、右下のブロックに来
たとき余りが多くあってももはや適当な分配を行うこと
はできない。そこで、本実施例では一番左側のブロック
に分配するようにする。このときも、Yの方に多くの符
号を与えるため例えばYはR−Y,B−Yの2倍を与え
るようにし、Y,R−Y,B−Yの一番左側のブロック
に夫々2:1:1の割合で分配する。これを実現するた
め上記RNを(V×4)で割るようにしている。上述の
例で、V=10とすると、RB=80/(10×2+1
0+10)=2となる。
【0061】そして、Yのブロックで分配した余りのビ
ット数RNから全ての左側のブロックに分配するビット
数(RB×4×4)を減算して上記一番左側のブロック
に分配しても分配しきれなかった余りのビット数RNを
求める(RN=RN−RB×V×4)。
【0062】上述したY,R−Y,B−Yの一番左側の
ブロックに2:1:1の割合で分配する分配によっても
まだ余りが生ずる場合がある。そこで、分配しきれなか
った余りのビット数RNをV方向のブロック数で割り、
Yの一番左側のブロックに均等に分配するビット数YB
を求める(YB=RN/V)。そして、Y,R−Y,B
−Yの一番左側のブロックに分配した余りのビット数R
NからYの一番左側のブロックに分配するビット数(Y
B×V)を減算してYの一番左側のブロックに均等に分
配してもまだ分配しきれなかった余りのビット数RNを
求める(RN=RN−YB×V)。
【0063】上述したYの一番左側のブロックに均等に
分配してもまだ余りが生ずる場合、後述するステップS
15でその余りはYの左上端のブロックに加えてしまう
ようにする。以上によりステップS11の処理を終え、
ステップS12に進む。ステップS12では先ず縦方向
について処理を行うために縦方向のブロック数jを0に
し(j=0)、ステップS13で縦方向のブロック数j
が縦方向の所定ブロック数Vより小さいか(j<Vか)
否かを判別する。縦方向のブロック数jが縦方向の所定
ブロック数V以上のときはステップS14で所定ブロッ
ク数V以上のときはステップS14で発生符号量予測値
F[i][j][k]を求め、縦方向のブロック数jを
インクリメント(j=j+1)してステップS13に戻
る。
【0064】ここで、上記予測発生符号量F[i]
[j][k]のうち[i]がバンク(bank)であり
i=0のときがY、i=1のときがB−Y,R−Yであ
る。また、[i]がV(垂直)、[k]がH(水平)方
向である。この場合において、Yの予測発生符号量F
[0][j][0]は、一度目で求めた予測発生符号量
F[0][j][0]に、余り分として全ての左端のブ
ロックに分配するビット数RBを2倍にした値とYの左
端のブロックに分配するビット数を加算した値となる
(F[0][j][0]=F[0][j][0]+RB
×2+YB)。また、B−Yの予測発生符号量F[1]
[j][0]は、一度目で求めた予測発生符号量F
[1][j][0]に、余り分として全ての左端のブロ
ックに分配するビット数RBを加算した値となり(F
[1][j][1]=F[1][j][0]+RB)、
また、R−Yの予測発生符号量F[1][j][H/
2]は、一度目で求めた予測発生符号量F[1][j]
[H/2]に、余り分として全ての左端のブロックに分
配するビット数RBを加算した値となる(F[1]
[j][0]=F[1][j][H/2])。
【0065】ここで、図9に示すようにB−Y,B−Y
は2つ合わせてYとなるから上記R−Yの予測発生符号
量の水平[k]は[H/2]で表される。このようにし
て、上記ステップS13及びS14のループで予測発生
符号量F[i][j][k]が縦方向のブロック数Vと
なるまで繰り返し算出され、余りが左端のブロックに全
部割り振られることになる。縦方向のブロック数jが縦
方向の所定ブロック数V以上になると縦方向の全てのブ
ロックの処理が終了したと判断してステップS15で最
終段階の余りRNを左端のブロックの予測発生符号量F
[0][0][0]に加えて(F[0][0][0]=
F[0][0][0]+RN)図8のステップS16に
進む。
【0066】図8のフローでは、前述した余りを全体の
ブロックに均等に分配する処理と、Yのブロックのみに
均等に分配する処理を行なう。すなわち、ステップS1
6で縦方向のブロック数jを0にし(j=0)、ステッ
プS17で縦方向のブロック数jがVより小さいか(j
<Vか)否かを判別する。縦方向のブロック数jが縦方
向の所定ブロック数Vより小さいときはステップS18
で横方向のブロック数kを0にし(k=0)、ステップ
S20で横方向のブロック数kが横方向の所定ブロック
数Hより小さいか(k<Hか)否かを判別する。横方向
のブロック数kが横方向の所定ブロック数H以上のとき
はステップS19で縦方向のブロック数jをインクリメ
ント(j=j+1)してステップS17に戻り、横方向
のブロック数KがHより小さいときはステップS21に
進む。
【0067】ステップS21では、前段の処理で既に算
出されているYの予測発生符号量F[0][j][k]
に、全てのブロックに分配するビット数RAとYのブロ
ックに分配するビット数YAを加算しYの予測発生符号
量F[0][j][k]を求めるとともに(F[0]
[j][k]=F[0][j][k]+RA+YA)、
前段のステップで既に算出されているCの予測発生符号
量F[1][j][k]に、全てのブロックに分配する
ビット数RAを加算しCのブロックに分配するビット数
YAを加算してYの予測発生符号量F[1][j]
[k]を求め(F[1][j][k]=F[1][j]
[k]+RA+YA)、横方向のブロック数kをインク
リメント(k=k+1)してステップS20に戻る。
【0068】上記各ステップを繰り返し処理し、ステッ
プS17で縦方向のブロック数jがV以上になるとY,
Cの全てのブロックについての予測発生符号量の算出が
済んだと判断して本フローの処理を終了する。
【0069】以上説明したように、第1実施例の画像デ
ータ圧縮装置30は、DC成分によって発生したDC符
号量を記憶するDC符号量メモリ35と、AC成分によ
って発生したAC符号量を記憶するAC符号量メモリ3
6と、全てのブロックのDC成分によって発生した符号
量の総和を記憶するDC総発生符号量記憶メモリ37
と、Y用、C用夫々2種類の量子化テーブルを用いて量
子化したブロックのAC成分によって発生した符号量の
総和を記憶するACテーブル別総発生符号量記憶メモリ
38,39と、量子化装置33から出力されたデータに
対してDC符号量メモリ35及びAC符号量メモリ36
を用いてハフマン符号化を施し、全てのブロックのDC
成分によって発生した符号量の総和をDC総発生符号量
記憶メモリ37に記憶するとともに、市松状に切換えら
れた2種類の量子化テーブル51〜54毎のAC成分に
よって発生した符号量の総和をテーブル別AC総発生符
号量記憶メモリ38,39に記憶するハフマン符号化器
34とを設け、一度目の圧縮時に2つの量子化テーブル
51と53,52と54を用いることによって量子化テ
ーブルの変更による発生符号量の変化の予測を行ない目
標とする発生する符号量に最適な量子化テーブルを作成
し、二度目の圧縮によって目標とする符号量に圧縮する
ようにしているので、従来3度の“DCT→量子化→符
号化”シーケンスにより符号化制御を行っていたもの
が、二度の動作で済むようになり処理の大幅な高速化を
図ることができる。
【0070】このように、一度の量子化でY,Cそれぞ
れ複数種の量子化テーブルを用いるようにしているの
で、動作シーケンスを1回減らすことによって高速処理
が実現でき、画像圧縮の符号量制御に利用して好適であ
る。なお、本実施例では複数種の量子化テーブルとし
て、各ブロックのうちの市松模様状に分けた2種の量子
化テーブルを用いているが、複数種の量子化テーブルを
一度の量子化で使用するものであればどのような数、種
類の量子化テーブルであってもよいことは勿論である。
【0071】また、量子化テーブルの作成方法やその個
数、テーブルの値等は前述した実施例に限られるもので
はなく任意のものが使用可能である。 第2実施例 図10〜図12は本発明に係る画像データ圧縮装置及び
画像データ圧縮方法の第2実施例を示す図であり、本実
施例は複数種の量子化テーブルを用いる方法として、1
つのフレームを複数のフィールド(ライン)に分割して
複数の量子化テーブルを使用するようにした例である。
本実施例の説明にあたり第1実施例と同一構成部分には
同一符号を付して重複部分の説明を省略する。
【0072】先ず、構成を説明する。図10は画像デー
タ圧縮装置60のブロック図であり、この図において、
画像データ圧縮装置60は、原画像データを記憶するフ
レームメモリ31から後述する2つの読出しモード(Fr
ame Mode)(Field Mode)に従って読出した画像データ
をDCT演算するDCT装置61と、DCT演算の出力
データを2種の量子化テーブルをフィールド毎に切換え
て量子化演算する量子化装置62と、後述する各メモリ
35〜37,64,65を用いて第1実施例と同様の2
つの動作モードmode 1,mode 2に従って量
子化装置62の出力に対してハフマン符号化を行なうハ
フマン符号化器63と、DC成分によって発生したDC
符号量を記憶するDC符号量メモリ35と、AC成分に
よって発生したAC符号量を記憶するAC符号量メモリ
36と、全てのブロックのDC成分によって発生した符
号量の総和を記憶するDC総発生符号量記憶メモリ37
と、odd Field(奇数フィールド)のAC成分によって
発生した符号量の総和を記憶するフィールド別総発生符
号量記憶メモリ64と、even Field(偶数フィールド)
のAC成分よって発生した符号量の総和を記憶するフィ
ールド別総発生符号量記憶メモリ65と、これら全体の
制御及び最適と思われる量子化テーブル及び、その時の
各ブロックの発生符号量の予測値の算出を行なうCPU
66とにより構成されている。
【0073】上記DCT装置61は、フレームメモリ3
1から画像データを読み込んでDCT演算を行ない、そ
の演算結果を量子化装置62に出力するもので、フレー
ムメモリ31からのデータの読込には、以下の2つのモ
ードを持つ。 (Frame Mode) 順番に一つのフレームとして、上のラ
インから読み込む。 (Field Mode) 先に奇数番目のラインだけを読込み続
いて偶数番目のラインを読み込む。
【0074】上記ハフマン符号化器63は、量子化装置
62から出力されたデータに対してDC符号量メモリ3
5及びAC符号量メモリ36を用いてハフマン符号化を
施し、全てのブロックのDC成分によって発生した符号
量の総和をDC総発生符号量記憶メモリ37に記憶する
とともに、所定のフィールド毎に切換えられた後述する
2種類の量子化テーブル毎のAC成分によって発生した
符号量の総和をフィールド別AC総発生符号量記憶メモ
リ64,65に記憶する。
【0075】また、上記フィールド別AC総発生符号量
記憶メモリ64,65のうち、フィールド別AC総発生
符号量記憶メモリ64には、オッドフィールドのAC成
分によって発生した符号量の総和が、またフィールド別
総発生符号量記憶メモリ65にはイーブンフィールドの
AC成分によって発生した符号量の総和が記憶保持され
る。また、(Frame Mode)時には、フィールド別総発生
符号量記憶メモリ64にのみ値が書き込まれ、フィール
ド別総発生符号量記憶メモリ65の値は意味を持たな
い。
【0076】図11は上記量子化装置63のブロック図
である。図11において、量子化装置62は、オッドフ
ィールドのY用量子化テーブルを記憶する量子化テーブ
ルRAM71と、オッドフィールドのY用量子化テーブ
ルを記憶する量子化テーブルRAM73と、イーブンフ
ィールドのC用量子化テーブルを記憶する量子化テーブ
ルRAM72と、イーブンフィールドのC用量子化テー
ブルを記憶する量子化テーブルRAM74と、DCT演
算の結果を上記各量子化テーブルの値で割る(逆数を掛
けて除算する)ことによって重み付けを変える量子化を
行なう乗算器75とにより構成されている。
【0077】上記量子化テーブルRAM71〜74は、
以下のようにコンポーネント及びフィールドに対して切
換えて用いられる。 (Frame Mode) Yに対して、量子化テーブルRAM7
1の量子化テーブルを、Cに対して量子化テーブルRA
M72の量子化テーブルを用いる。 (Field Mode) Yのオッドフィールドに量子化テーブ
ルRAM71の量子化テーブルを、イーブンフィールド
に量子化テーブルRAM73の量子化テーブルを、Cの
オッドフィールドに量子化テーブルRAM72を、イー
ブンフィールドに量子化テーブルRAM74の量子化テ
ーブルを夫々用いる。
【0078】なお、テーブル1として用いられるY用量
子化テーブル1及びC用量子化テーブル1と、テーブル
2として用いられるY用量子化テーブル2及びC用量子
化テーブル2は、例えば前記図5に示すような量子化テ
ーブル51〜54の値のものが使用される。
【0079】次に、本実施例の動作を説明する。 全体動作 先ず、フレームメモリ31には、原画像のデータが保持
されているものとする。DCT演算部612はフレーム
メモリ31から画像データを読込んでDCT演算を行な
い、そのDCT演算出力は、量子化装置62に送られ
る。また、量子化装置62では、DCT演算装置61か
らの入力に対して量子化テーブルRAM71〜74の値
に従って量子化演算を行ない、演算結果をハフマン符号
化器63に出力する。ハフマン符号化器63は、量子化
されたデータに対してDC符号量メモリ35及びAC符
号量メモリ36を用いてハフマン符号化を施し、全ての
ブロックのDC成分によって発生した符号量の総和をD
C総発生符号量記憶メモリ37に記憶するとともに、1
つのフレームを2つのフィールドに分割した各々の量子
化テーブル毎のAC成分によって発生した符号量の総和
をフィールド別AC総発生符号量記憶メモリ64,65
に書込む。この場合、2つのフィールドに分割したうち
のオッドフィールドのAC成分によって発生した発生符
号量の総和はフィールドテーブル別総発生符号量記憶メ
モリ64に書込まれ、イーブンフィールドのAC成分に
よって発生した発生符号量の総和はフィールド別総発生
符号量記憶メモリ65に書込まれる。
【0080】また、CPU66は上記各装置を以下のよ
うに動作させ、以下に述べる最適と思われる量子化テー
ブル及びその時の各ブロックの発生符号量の予測値の算
出を行なう。 i)先ず、目標とする総発生符号量に合わせて量子化テ
ーブルを作成し、量子化テーブルRAM71,72,7
3,74にその逆数を書込む。 ii)次いで、DCT(Field mode)→量子化(Field
mode)→ハフマン符号化(mode 1)を行なう。 iii)後述のアルゴリズムに従って、量子化テーブル
及びその時の各ブロックの発生符号量の予測を行ない、
その値を量子化テーブルRAM71,72の量子化テー
ブル、DC符号量メモリ35及びAC符号量メモリ36
に書込む。 iv)次いで、DCT(Frame Mode)→量子化(Frame
Mode)→ハフマン符号化(mode 2)を行なう。 発生符号量予測アルゴリズム 先ず、量子化テーブル作成アルゴリズムについて述べ
る。 事前に発生符号量がリニアとなるような数種類の量子
化テーブルの作成方法を決めて番号付けをしておく。例
えば、0〜255の256通りとし、0から255へ増
加するものとする。 一度目のField Modeで用いる量子化テーブルに目標と
する発生符号量(CDN)から適当なスケーリングを2
つのスケーリング値を選択して書込み、圧縮を行なう。
この選択した2つのスケーリング値をSb,Shとす
る。 DC総発生符号量記憶メモリ37のDC総発生符号量
の値をDCallとし、スケーリング値Sb,Shに対
応するフィールド別総発生符号量記憶メモリ64,65
のフィールド別総発生符号量の値をそれぞれACsb,
ACshとすると、求める量子化テーブルの番号は例え
ば前記(式1)によって得ることができる。
【0081】次に、各ブロックの発生符号予測アルゴリ
ズムについて述べる。 目標とする発生符号量から、一度で発生したDC成分
の符号量を減じた値と、各テーブルによって発生したA
C成分の総和(ACsb,ACsh)との比率を求め
る。 図12(a)に示す原画を同図(b)に示すようにオ
ッドフィールド(odd Field)とイーブンフィールド(e
ven Field)の2つのフィールドに分割し、オッドフィ
ールドとイーブンフィールドの同じブロックに対して各
コンポーネントに対応するEOB長を減じ、EOB長を
減算した値に上記で求めた比率をそれぞれに乗じた値
を求めて加える。 次いで、上記で加算した値を2分割し、図12
(c)に示すような上下2つのブロックのAC成分とし
て割振る。 上記の値に、事前に減じておいたDC長の平均、及
びEOB長を加えて、該当するブロックの予測発生符号
量とする(図12(d)参照)。
【0082】以上説明したように、第2実施例の画像デ
ータ圧縮装置60は、AC成分によって発生したAC符
号量の総和を記憶するフィールド別総発生符号量記憶メ
モリ64と、AC成分によって発生した符号量の総和を
記憶するフィールド別総発生符号量記憶メモリ65を備
え、一度目の圧縮時にはフレームをオッドとイーブンの
2つのフィールドに分割し、各々に別の量子化テーブル
を使用してその発生符号量に基づいて量子化テーブルの
変更による全体及び各ブロックの発生符号量の予測を行
ない、二度目の圧縮時にはフレームのデータとして目標
とする符号量に圧縮するようにしているので、第1実施
例の場合と同様に2度の圧縮で正確な符号量制御を行う
ことができるようになり、処理の大幅な高速化を図るこ
とができる。特にフィールドモードが設けられている電
子カメラに本画像データ圧縮装置60を適用して好適で
ある。
【0083】なお、上記各実施例は本発明に係わる画像
データ圧縮装置及び画像データ圧縮方法をJPEGアル
ゴリズムに基づく画像データ圧縮装置に適用した例であ
るが、勿論これには限定されず、発生符号量の制御を行
なうものであれば全ての装置に適用可能であることは言
うまでもない。また、量子化テーブルを用いるものであ
れば何でもよく、その作成の仕方も本実施例に限定され
ない。
【0084】また、上記各実施例は符号化部にハフマン
符号化方法を用いているが、これに限らず、例えばハフ
マン符号のようなブロック符号に代えてエントロピー符
号化として算術符号を用いるようにしてもよく、算術符
号の一種であるQ−Coderを用いてもよい。
【0085】また、上記各実施例では、変換符号化方式
にDCTを適用しているが、このDCT方式には限定さ
れず、例えば、アダマール変換、ハール(Harr)変換、
傾斜変換(スラント変換)、対称性サイン変換などを用
いた画像データ圧縮装置に適用することができる。
【0086】さらに、上記画像データ圧縮装置30,6
0や量子化装置33,62等を構成する回路や部材の
数、種類などは前述した実施例に限られないことは言う
までもない。
【0087】
【発明の効果】請求項1、4及び7記載の発明によれ
ば、一度目の圧縮時に前記複数種の量子化テーブルを用
いるようにしているので、従来3度の“DCT→量子化
→符号化”という動作によって符号化制御を行っていた
ものを2度の動作で済ますことができ、高速に処理を行
なうことができ、画像データの圧縮に利用して好適であ
る。
【0088】請求項2、3、5、6及び8記載の発明に
よれば、一度目の圧縮時には、1つのフレーム(原画)
を2つのフィールドに分割し、各々異なった量子化テー
ブルを用いて圧縮するようにしているので、2度の圧縮
で正確な符号量制御を行なうことができ、フィールドモ
ードを用いる画像圧縮等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例に係る画像データ圧縮装置のブロッ
ク構成図である。
【図2】第1実施例に係る画像データ圧縮装置の量子化
装置のブロック構成図である。
【図3】第1実施例に係る画像データ圧縮装置のY用量
子化テーブルを示す図である。
【図4】第1実施例に係る画像データ圧縮装置のR−
Y,B−Y用テーブルを示す図である。
【図5】第1実施例に係る画像データ圧縮装置の量子化
テーブルの一例である。
【図6】第1実施例に係る画像データ圧縮装置の発生符
号量の予測処理を示すフローチャートである。
【図7】第1実施例に係る画像データ圧縮装置の発生符
号量の予測処理を示すフローチャートである。
【図8】第1実施例に係る画像データ圧縮装置の発生符
号量の予測処理を示すフローチャートである。
【図9】第1実施例に係る画像データ圧縮装置のY,B
−Y,R−Yのブロックの構造を示す図である。
【図10】第2実施例に係る画像データ圧縮装置のブロ
ック構成図である。
【図11】第2実施例に係る画像データ圧縮装置の量子
化装置のブロック構成図である。
【図12】第2実施例に係る画像データ圧縮装置の発生
符号量予測アルゴリズムを説明するための図である。
【図13】従来の画像データ圧縮装置のブロック構成図
である。
【図14】従来の画像データ圧縮装置の量子化装置のブ
ロック構成図である。
【図15】従来の画像データ圧縮装置のY用量子化テー
ブルを示す図である。
【図16】従来の画像データ圧縮装置のR−Y,B−Y
用量子化テーブルを示す図である。
【符号の説明】
30,60 画像データ圧縮装置 31 フレームメモリ 32,61 DCT演算装置 33,62 量子化装置 34,63 ハフマン符号化器 35 DC符号量メモリ 36 AC符号量メモリ 37 DC総発生符号量記憶メモリ 38,39 ACテーブル別総発生符号量記憶メモリ 40,66 CPU 41〜44,71〜74 量子化テーブルRAM 45,75 乗算器 51〜54 量子化テーブル 64,65 フィールド別総発生符号量記憶メモリ

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像データに対して離散コサイン変換を
    実行する離散コサイン変換演算手段と、 量子化演算に用いる複数種の量子化テーブルを記憶する
    量子化テーブル記憶手段と、 前記離散コサイン変換演算手段から出力された信号を、
    前記量子化テーブルを市松状に切換えて用いて量子化す
    る量子化手段と、 前記量子化手段により量子化された成分を事前に与えら
    れた各ブロックの予測発生符号量に従って符号化する符
    号化手段と、 符号化時に各ブロックにおいて発生したDC成分及びA
    C成分の符号量を記憶する符号量記憶手段と、 前記DC成分の総発生符号量及び市松状に切換えられた
    量子化テーブル毎のAC成分の総発生符号量を算出する
    総発生符号量算出手段と、 前記総発生符号量算出手段により算出された総発生符号
    量を記憶する総発生符号量記憶手段とを有し、 一度目の圧縮時に前記複数種の量子化テーブルを市松状
    に切換えることにより目標とする符号量に適した量子化
    テーブルを作成して各ブロックの発生符号量を予測し、
    二度目の圧縮時に目標とする符号量に圧縮するようにし
    たことを特徴とする画像データ圧縮装置。
  2. 【請求項2】 画像データに対して離散コサイン変換を
    実行する離散コサイン変換演算手段と、 量子化演算に用いる複数種の量子化テーブルを記憶する
    量子化テーブル記憶手段と、 前記離散コサイン変換演算手段から出力された信号を、
    前記量子化テーブルをフィールド毎に切換えて用いて量
    子化する量子化手段と、 前記量子化手段により量子化された成分を事前に与えら
    れた各ブロックの予測発生符号量に従って符号化する符
    号化手段と、 符号化時に各ブロックにおいて発生したDC成分及びA
    C成分の符号量を記憶する符号量記憶手段と、 前記DC成分の総発生符号量及びフィールド毎のAC成
    分の総発生符号量を算出する総発生符号量算出手段と、 前記総発生符号量算出手段により算出された総発生符号
    量を記憶する総発生符号量記憶手段とを有し、 一度目の圧縮時には1つのフレームを複数のフィールド
    に分割し、該分割したフィールド毎に異なる量子化テー
    ブルを用いて発生符号量を求めるとともに、該発生符号
    量に基づいて量子化テーブルの変更による全体及び各ブ
    ロックの発生符号量の予測を行ない、二度目の圧縮時に
    はフレームのデータとして目標とする符号量に圧縮する
    ようにしたことを特徴とする画像データ圧縮装置。
  3. 【請求項3】 前記フレームは、奇数フィールドと偶数
    フィールドの2つのフィールドに分割するようにしたこ
    とを特徴とする請求項2記載の画像データ圧縮装置。
  4. 【請求項4】 画像データを圧縮する画像データ圧縮方
    法において、 量子化演算に用いる複数種の量子化テーブルを備え、前
    記画像データに対して離散コサイン変換を実行した後、
    当該量子化テーブルを市松状に切換えて用いて量子化を
    行ない、この量子化された成分を事前に与えられた各ブ
    ロックの予測発生符号量に従って符号化するとともに、
    当該符号化時に各ブロックにおいて発生したDC成分及
    びAC成分の符号量について、前記DC成分の総発生符
    号量及び市松状に切換えられた量子化テーブル毎のAC
    成分の総発生符号量を算出し、 一度目の圧縮時に前記複数種の量子化テーブルを市松状
    に切換えることにより目標とする符号量に適した量子化
    テーブルを作成して各ブロックの発生符号量を予測し、
    二度目の圧縮時に目標とする符号量に圧縮するようにし
    たことを特徴とする画像データ圧縮方法。
  5. 【請求項5】 画像データを圧縮する画像データ圧縮方
    法において、 量子化演算に用いる複数種の量子化テーブルを備え、前
    記画像データに対して離散コサイン変換を実行した後、
    当該量子化テーブルをフィールド毎に切換えて用いて量
    子化を行ない、この量子化された成分を事前に与えられ
    た各ブロックの予測発生符号量に従って符号化するとと
    もに、当該符号化時に各ブロックにおいて発生したDC
    成分及びAC成分の符号量について、前記DC成分の総
    発生符号量及びフィールド毎のAC成分の総発生符号量
    を算出し、 一度目の圧縮時には1つのフレームを複数のフィールド
    に分割し、該分割したフィールド毎に異なる量子化テー
    ブルを用いて発生符号量を求めるとともに、該発生符号
    量に基づいて量子化テーブルの変更による全体及び各ブ
    ロックの発生符号量の予測を行ない、二度目の圧縮時に
    はフレームのデータとして目標とする符号量に圧縮する
    ようにしたことを特徴とする画像データ圧縮方法。
  6. 【請求項6】 前記フレームは、奇数フィールドと偶数
    フィールドの2つのフィールドに分割するようにしたこ
    とを特徴とする請求項5記載の画像データ圧縮方法。
  7. 【請求項7】 複数種の量子化テーブルを有し、画像デ
    ータを複数回量子化して圧縮する画像データ圧縮装置に
    おいて、 一度目の圧縮時に前記複数種の量子化テーブルを市松状
    に切換えて用いて発生符号量を求めるとともに、目標と
    する符号量に適した量子化テーブルを作成して発生符号
    量を予測し、二度目の圧縮時に目標とする符号量に圧縮
    するようにしたことを特徴とする画像データ圧縮装置。
  8. 【請求項8】 複数種の量子化テーブルを有し、画像デ
    ータを複数回量子化して圧縮する画像データ圧縮装置に
    おいて、 一度目の圧縮時に画像データの1つのフレームを複数の
    フィールドに分割し、該分割したフィールド毎に異なる
    量子化テーブルを用いて発生符号量を求めるとともに、
    目標とする符号量に適した量子化テーブルを作成して発
    生符号量を予測し、二度目の圧縮時にフレームのデータ
    として目標とする符号量に圧縮するようにしたことを特
    徴とする画像データ圧縮装置。
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