JP3087312B2 - データ圧縮装置 - Google Patents
データ圧縮装置Info
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- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
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Description
【０００１】
【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に係り、詳細にはデータ
圧縮の際の演算精度を向上させたデータ圧縮装置に関す
る。
等に用いられるデータ圧縮装置に係り、詳細にはデータ
圧縮の際の演算精度を向上させたデータ圧縮装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＩＳＤＮやＣＤ−ＲＯＭを前提とした画
像の高能率符号化技術において、ＤＣＴ（離散コサイン
変換）が高能率符号化技術の主流になりつつある。この
ＤＣＴに限らず、高能率符号化して画素当たりの平均ビ
ット数を減らすと、画像の品質は落ち、圧縮率を上げる
と、画質の劣化を引き起こす。現行の標準テレビ信号を
１．５Ｍビット／秒に圧縮した場合に問題となるのは、
輪郭部分の劣化とＤＣＴで処理するブロック単位（例え
ば８×８画素）に発生するブロック歪みである。逆変換
して画素を再生するときに、ブロック内のＤＣＴ出力を
すべて線形和することになるが、８×８画素から成るブ
ロックのＤＣＴ出力６４個のうち、一つでも情報損失が
あると、ブロック内全体の再生画素に劣化が生じる。
像の高能率符号化技術において、ＤＣＴ（離散コサイン
変換）が高能率符号化技術の主流になりつつある。この
ＤＣＴに限らず、高能率符号化して画素当たりの平均ビ
ット数を減らすと、画像の品質は落ち、圧縮率を上げる
と、画質の劣化を引き起こす。現行の標準テレビ信号を
１．５Ｍビット／秒に圧縮した場合に問題となるのは、
輪郭部分の劣化とＤＣＴで処理するブロック単位（例え
ば８×８画素）に発生するブロック歪みである。逆変換
して画素を再生するときに、ブロック内のＤＣＴ出力を
すべて線形和することになるが、８×８画素から成るブ
ロックのＤＣＴ出力６４個のうち、一つでも情報損失が
あると、ブロック内全体の再生画素に劣化が生じる。
【０００３】そこで、このようなブロック歪みをできる
だけ軽減するため、参考文献 IEEETRANSACTIONS ON ACO
USTICS,SPEECH,AND SIGNAL PROCESSING.VOL.37.NO.4.AP
RIL1989(The LOT Transform Coding Without Blockig E
ffects,HENRIQUE S.MALVAR,DAVID H.STAELIN)に開示さ
れたＬＯＴ演算が提案されている。図５は、このＬＯＴ
演算処理を行なうＬＯＴ演算装置を示すものであり、１
次元ＬＯＴのブロック図を示している。図５において、
１はＬＯＴ演算装置、２，３はＤＣＴ装置であり、ＤＣ
Ｔ装置２，３には図６〜図９に示す各種演算器が接続さ
れている。ここで、図６は減算ｃ＝ａ＋（−ｂ）を示す
演算を、図７は加算ｃ＝ａ＋ｂを示す演算を、図８は所
定のゲイン（例えば、１／２）を調整する演算を、図９
はベクトル回転を行なう演算をそれぞれ示している。Ｄ
ＣＴ装置２，３の出力はイーブン（ｅｖｅｎ：偶数）出
力０，２，４，６とオッド（ｏｄｄ：奇数）出力１，
３，５，７とに分けて加減算され、最後に奇数成分のみ
が図９に示すバタフライ演算器でベクトル回転されてＬ
ＯＴデータとなる。図５に示す１次元ＬＯＴ構成ではＬ
ＯＴ演算装置１を構成するＤＣＴ２，３に１６画素（Ｘ
0〜Ｘ7，Ｘ0’〜Ｘ7’）を入力すればＬＯＴ演算によっ
て８データ（Ｙ0〜Ｙ7）の出力が得られる。すなわち、
入力初段では１次元のＤＣＴ演算を行なって、１６デー
タを得、この１６データを各種演算を行なった後ベクト
ル回転して最終的に８データを得る。このＬＯＴ演算は
１次元であるため、１６×１６の入力画素に対し８×１
６出力となっており、これを再び縦横を入れ替えて同様
のＬＯＴ演算を行なって８×８のデータを得る。
だけ軽減するため、参考文献 IEEETRANSACTIONS ON ACO
USTICS,SPEECH,AND SIGNAL PROCESSING.VOL.37.NO.4.AP
RIL1989(The LOT Transform Coding Without Blockig E
ffects,HENRIQUE S.MALVAR,DAVID H.STAELIN)に開示さ
れたＬＯＴ演算が提案されている。図５は、このＬＯＴ
演算処理を行なうＬＯＴ演算装置を示すものであり、１
次元ＬＯＴのブロック図を示している。図５において、
１はＬＯＴ演算装置、２，３はＤＣＴ装置であり、ＤＣ
Ｔ装置２，３には図６〜図９に示す各種演算器が接続さ
れている。ここで、図６は減算ｃ＝ａ＋（−ｂ）を示す
演算を、図７は加算ｃ＝ａ＋ｂを示す演算を、図８は所
定のゲイン（例えば、１／２）を調整する演算を、図９
はベクトル回転を行なう演算をそれぞれ示している。Ｄ
ＣＴ装置２，３の出力はイーブン（ｅｖｅｎ：偶数）出
力０，２，４，６とオッド（ｏｄｄ：奇数）出力１，
３，５，７とに分けて加減算され、最後に奇数成分のみ
が図９に示すバタフライ演算器でベクトル回転されてＬ
ＯＴデータとなる。図５に示す１次元ＬＯＴ構成ではＬ
ＯＴ演算装置１を構成するＤＣＴ２，３に１６画素（Ｘ
0〜Ｘ7，Ｘ0’〜Ｘ7’）を入力すればＬＯＴ演算によっ
て８データ（Ｙ0〜Ｙ7）の出力が得られる。すなわち、
入力初段では１次元のＤＣＴ演算を行なって、１６デー
タを得、この１６データを各種演算を行なった後ベクト
ル回転して最終的に８データを得る。このＬＯＴ演算は
１次元であるため、１６×１６の入力画素に対し８×１
６出力となっており、これを再び縦横を入れ替えて同様
のＬＯＴ演算を行なって８×８のデータを得る。
【０００４】図１０は図５に示したＬＯＴ演算装置１を
用いた画像データ圧縮装置１１のブロック図である。図
１０において、画像データメモリ１２に蓄えられている
画像データはＤＣＴ演算装置１３により２次元ＤＣＴ処
理されて、ＬＯＴ演算装置１へ出力される。ＬＯＴ演算
装置１は、図５に示したＤＣＴ装置２，３からなるＤＣ
Ｔ演算装置１３から入力されたデータに対して、１次元
（横）のＬＯＴ演算を行ない、そのＬＯＴ演算のために
ブロックラインバッファＡ１４にデータを１ブロックラ
イン分蓄える。１ブロックライン分の動作が終了した
後、同様の動作を行なってブロックラインバッファＢ１
５にデータを蓄える。ここで、ＤＣＴ演算装置１３は、
一時動作を停止し、ＬＯＴ演算装置１は、ブロックライ
ンバッファＡ１４とブロックラインバッファＢ１５のデ
ータに対して縦方向の１次元ＬＯＴ演算を実行して量子
化装置１６にデータを出力し、量子化装置１６はそのデ
ータに対して量子化を行ない、圧縮データメモリ１７に
量子化されたデータを出力する。再び、ＤＣＴ演算装置
１３とＬＯＴ演算装置１により、元データからＤＣＴ，
ＬＯＴ演算を行なって、１ブロックライン分のデータを
ブロックラインバッファＡ１４に書き込む。そして、ブ
ロックラインバッファＢ１５とブロックラインバッファ
Ａ１４に対し、縦方向ＬＯＴ演算を行ない、量子化を行
なう。以下、ブロックラインバッファの切換えを繰り返
して、一画面分の処理を行なう。また、逆方向について
は、画像データメモリ１２⇔圧縮データメモリ１７、Ｄ
ＣＴ⇔逆量子化、ＬＯＴ⇔ＩＬＯＴ、量子化⇔ＩＤＣＴ
と変更するだけで基本的な動作は同じである。
用いた画像データ圧縮装置１１のブロック図である。図
１０において、画像データメモリ１２に蓄えられている
画像データはＤＣＴ演算装置１３により２次元ＤＣＴ処
理されて、ＬＯＴ演算装置１へ出力される。ＬＯＴ演算
装置１は、図５に示したＤＣＴ装置２，３からなるＤＣ
Ｔ演算装置１３から入力されたデータに対して、１次元
（横）のＬＯＴ演算を行ない、そのＬＯＴ演算のために
ブロックラインバッファＡ１４にデータを１ブロックラ
イン分蓄える。１ブロックライン分の動作が終了した
後、同様の動作を行なってブロックラインバッファＢ１
５にデータを蓄える。ここで、ＤＣＴ演算装置１３は、
一時動作を停止し、ＬＯＴ演算装置１は、ブロックライ
ンバッファＡ１４とブロックラインバッファＢ１５のデ
ータに対して縦方向の１次元ＬＯＴ演算を実行して量子
化装置１６にデータを出力し、量子化装置１６はそのデ
ータに対して量子化を行ない、圧縮データメモリ１７に
量子化されたデータを出力する。再び、ＤＣＴ演算装置
１３とＬＯＴ演算装置１により、元データからＤＣＴ，
ＬＯＴ演算を行なって、１ブロックライン分のデータを
ブロックラインバッファＡ１４に書き込む。そして、ブ
ロックラインバッファＢ１５とブロックラインバッファ
Ａ１４に対し、縦方向ＬＯＴ演算を行ない、量子化を行
なう。以下、ブロックラインバッファの切換えを繰り返
して、一画面分の処理を行なう。また、逆方向について
は、画像データメモリ１２⇔圧縮データメモリ１７、Ｄ
ＣＴ⇔逆量子化、ＬＯＴ⇔ＩＬＯＴ、量子化⇔ＩＤＣＴ
と変更するだけで基本的な動作は同じである。
【０００５】ところで、上述したＬＯＴ演算装置１を有
する画像データ圧縮装置１１に限らず、通常のデータ圧
縮装置では、データベクトル（数値列）に対して、デー
タ変換（ＦＥＴ，ＤＣＴ等）を施し、その後に量子化を
行なっている。図１１はこのようなデータ圧縮装置にお
ける直交データ変換と量子化の一例を示す図である。図
１１において、２１はデータ圧縮装置のデータ変換部、
２２は量子化部であり、データ変換部２１は入力ｘ0，
ｘ1，ｘ2，ｘ3を図１２に示すように三角関数を乗数と
する乗算を行なうことによってデータ変換し、量子化部
２２に出力する。量子化部２２はデータ変換されたデー
タを図１３に示す演算によって量子化として量子化デー
タｙ0，ｙ1，ｙ2，ｙ3を出力する。この場合、従来のデ
ータ圧縮装置では、データ変換部２１におけるデータ変
換演算や量子化部２２における量子化時などに、２進法
で表わしきれない数値（例えば１／３）は、下の桁を丸
めることにより近似して演算を行うようにしている。
する画像データ圧縮装置１１に限らず、通常のデータ圧
縮装置では、データベクトル（数値列）に対して、デー
タ変換（ＦＥＴ，ＤＣＴ等）を施し、その後に量子化を
行なっている。図１１はこのようなデータ圧縮装置にお
ける直交データ変換と量子化の一例を示す図である。図
１１において、２１はデータ圧縮装置のデータ変換部、
２２は量子化部であり、データ変換部２１は入力ｘ0，
ｘ1，ｘ2，ｘ3を図１２に示すように三角関数を乗数と
する乗算を行なうことによってデータ変換し、量子化部
２２に出力する。量子化部２２はデータ変換されたデー
タを図１３に示す演算によって量子化として量子化デー
タｙ0，ｙ1，ｙ2，ｙ3を出力する。この場合、従来のデ
ータ圧縮装置では、データ変換部２１におけるデータ変
換演算や量子化部２２における量子化時などに、２進法
で表わしきれない数値（例えば１／３）は、下の桁を丸
めることにより近似して演算を行うようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のデータ圧縮装置にあっては、データ変換演算
や量子化時に何度も丸め近似をして演算を行なう構成と
なっていたため、丸め演算の回数が増加すると、演算精
度が著しく劣化することにより、演算ビット幅を多くと
らねばならず、回路規模が大きくなってしまうという欠
点があった。すなわち、図１１に示すような従来のデー
タ圧縮装置では、入力に対して三角関数を乗数とする乗
算を行なっている。しかし、ハードウェアを構成する場
合には、当然に三角関数係数を２進小数によって表現し
なければならないこととなるが、一般に正確な値を２進
小数によって表現することはできず、何処かのビットで
の丸めを必要とする。このように始めから誤差を含んだ
係数を用いた演算であるため、精度を保つためにはその
出力値をできるだけ、丸めたりしないように保持して次
段の演算にわたしてやる必要があった。そのためにはデ
ータバス幅や演算器の回路規模が非常に大きくなってし
まうという欠点があった。例えば、上記図１１におい
て、ｘ入力、ｃｏｓ係数をすべて８ビットとした場合の
データビット幅は図１４で示され、データビット幅ｔ
は、ｔ1：１７ｂｉｔ，ｔ2：２６ｂｉｔ，ｔ3：３５ｂ
ｉｔとなる。
うな従来のデータ圧縮装置にあっては、データ変換演算
や量子化時に何度も丸め近似をして演算を行なう構成と
なっていたため、丸め演算の回数が増加すると、演算精
度が著しく劣化することにより、演算ビット幅を多くと
らねばならず、回路規模が大きくなってしまうという欠
点があった。すなわち、図１１に示すような従来のデー
タ圧縮装置では、入力に対して三角関数を乗数とする乗
算を行なっている。しかし、ハードウェアを構成する場
合には、当然に三角関数係数を２進小数によって表現し
なければならないこととなるが、一般に正確な値を２進
小数によって表現することはできず、何処かのビットで
の丸めを必要とする。このように始めから誤差を含んだ
係数を用いた演算であるため、精度を保つためにはその
出力値をできるだけ、丸めたりしないように保持して次
段の演算にわたしてやる必要があった。そのためにはデ
ータバス幅や演算器の回路規模が非常に大きくなってし
まうという欠点があった。例えば、上記図１１におい
て、ｘ入力、ｃｏｓ係数をすべて８ビットとした場合の
データビット幅は図１４で示され、データビット幅ｔ
は、ｔ1：１７ｂｉｔ，ｔ2：２６ｂｉｔ，ｔ3：３５ｂ
ｉｔとなる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によるデータ圧縮
装置は、上記目的達成のため、数値列に対して所定の係
数に基づいてデータ変換演算を実行するデータ変換演算
手段と、このデータ変換演算手段によりデータ変換演算
されたデータを有限個のレベルの量子化データに置き換
える量子化演算を実行する量子化手段とを備えたデータ
圧縮装置であって、前記データ変換演算手段のデータ変
換演算に用いられる係数同士を整数の比に置き換えると
ともに、該整数比に置き換えるための調整係数を該デー
タ変換演算中に設定し、該データ変換演算により出力さ
れたデータに生じたゲインの変化を前記量子化手段によ
り調整するようにしている。
装置は、上記目的達成のため、数値列に対して所定の係
数に基づいてデータ変換演算を実行するデータ変換演算
手段と、このデータ変換演算手段によりデータ変換演算
されたデータを有限個のレベルの量子化データに置き換
える量子化演算を実行する量子化手段とを備えたデータ
圧縮装置であって、前記データ変換演算手段のデータ変
換演算に用いられる係数同士を整数の比に置き換えると
ともに、該整数比に置き換えるための調整係数を該デー
タ変換演算中に設定し、該データ変換演算により出力さ
れたデータに生じたゲインの変化を前記量子化手段によ
り調整するようにしている。
【０００８】
【作用】本発明の作用は次の通りである。データ変換演
算手段のデータ変換演算に用いられる係数同士は整数の
比に置き換えられるとともに、該整数比に置き換えるた
めの調整係数が該データ変換演算中に設定され、該デー
タ変換演算により出力されたデータに生じたゲインの変
化は量子化手段により調整される。従って、演算の大部
分が誤差を含まない整数の比によって行なわれることと
なり、演算精度が格段に向上し、また回路規模が大幅に
小さくなる。
算手段のデータ変換演算に用いられる係数同士は整数の
比に置き換えられるとともに、該整数比に置き換えるた
めの調整係数が該データ変換演算中に設定され、該デー
タ変換演算により出力されたデータに生じたゲインの変
化は量子化手段により調整される。従って、演算の大部
分が誤差を含まない整数の比によって行なわれることと
なり、演算精度が格段に向上し、また回路規模が大幅に
小さくなる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１及び図４は、本発明に係るデータ圧縮装置のデータ変
換部及び量子化部を示す構成図であり、前記図９対向す
る図である。図１において、３１はデータ圧縮装置３０
のデータ変換部、３２のその量子化部であり、データ変
換部３１の演算係数（同図中〇で囲んだ数値）ｃｏｓ
０．１３πとｓｉｎ０．１３π，ｃｏｓ０．１６πとｓ
ｉｎ０．１６πは図２に示すような整数の比によって近
似される。なお、整数の比は必ずしもこのような比であ
る必要はなく、もっと桁数の多い比を用いて、より正確
な比に置き換えるようにしてもよい。また、整数比によ
る演算では、本来行なわれるべき演算とは、ゲインが異
なってしまうので量子化演算によってそのゲインの差を
吸収するようにする。本実地例の場合では、このような
演算の出力が次段の演算の入力となっているため、図１
のｚ1，ｚ2，ｚ3（調整係数）でゲインあわせの演算を
一度行なっている。なお、この場合のゲイン合わせとは
入力同士のゲインが一致しているということであって出
力のゲインがあっているという意味ではない。この入力
同士のゲインの比は式１，式２で示される。 ｚ12：ｚ22 １：７2＋３2 式１ ｚ22：ｚ32 １：（９2＋５2）×ｚ2 式２ 上記式１，式２を満たす例として図１ではｚ1：ｚ2：ｚ
3＝５：３８：３９２という係数を与えている。なお、
これは、一つの例であって必ずしもこのような数値とす
る必要はないことは言うまでもない。また、整数の比と
して表したことによって生ずる各出力ゲインの変化分は
量子化部３２において吸収する。すなわち、データ変換
部３１の演算係数を整数の比に置き換え、これによって
変化したゲインを量子化部３２で修正するようにする。
図３はデータ圧縮装置の逆変換における逆データ変換部
及び量子化部を示す図であり、図１の逆変換を行なう例
を示している。図３において、４１はデータ圧縮装置３
０の逆量子化部、４２はその逆データ変換部である。数
値例は図１とは上下か逆になっている。逆変換の場合も
図１の場合と同様に逆データ変換部４２の演算係数を図
２中〇で囲んだ数値で示すように整数の比に置き換え、
このゲインの変化を逆量子化部４１で吸収するように調
整する。
１及び図４は、本発明に係るデータ圧縮装置のデータ変
換部及び量子化部を示す構成図であり、前記図９対向す
る図である。図１において、３１はデータ圧縮装置３０
のデータ変換部、３２のその量子化部であり、データ変
換部３１の演算係数（同図中〇で囲んだ数値）ｃｏｓ
０．１３πとｓｉｎ０．１３π，ｃｏｓ０．１６πとｓ
ｉｎ０．１６πは図２に示すような整数の比によって近
似される。なお、整数の比は必ずしもこのような比であ
る必要はなく、もっと桁数の多い比を用いて、より正確
な比に置き換えるようにしてもよい。また、整数比によ
る演算では、本来行なわれるべき演算とは、ゲインが異
なってしまうので量子化演算によってそのゲインの差を
吸収するようにする。本実地例の場合では、このような
演算の出力が次段の演算の入力となっているため、図１
のｚ1，ｚ2，ｚ3（調整係数）でゲインあわせの演算を
一度行なっている。なお、この場合のゲイン合わせとは
入力同士のゲインが一致しているということであって出
力のゲインがあっているという意味ではない。この入力
同士のゲインの比は式１，式２で示される。 ｚ12：ｚ22 １：７2＋３2 式１ ｚ22：ｚ32 １：（９2＋５2）×ｚ2 式２ 上記式１，式２を満たす例として図１ではｚ1：ｚ2：ｚ
3＝５：３８：３９２という係数を与えている。なお、
これは、一つの例であって必ずしもこのような数値とす
る必要はないことは言うまでもない。また、整数の比と
して表したことによって生ずる各出力ゲインの変化分は
量子化部３２において吸収する。すなわち、データ変換
部３１の演算係数を整数の比に置き換え、これによって
変化したゲインを量子化部３２で修正するようにする。
図３はデータ圧縮装置の逆変換における逆データ変換部
及び量子化部を示す図であり、図１の逆変換を行なう例
を示している。図３において、４１はデータ圧縮装置３
０の逆量子化部、４２はその逆データ変換部である。数
値例は図１とは上下か逆になっている。逆変換の場合も
図１の場合と同様に逆データ変換部４２の演算係数を図
２中〇で囲んだ数値で示すように整数の比に置き換え、
このゲインの変化を逆量子化部４１で吸収するように調
整する。
【００１０】次に本実地例の動作を説明する。データ変換演算時（図１参照） 従来例であればｙ3を計算するのに必要な係数ｃｏｓ
０．１３πとｓｉｎ０．１３π，ｃｏｓ０．１６πとｓ
ｉｎ０．１６π等を２進法の小数で表現した場合には図
２に示すような無限小数であって、丸めによる誤差が加
わって精度が劣化し、更に、その精度が劣化した係数を
４度にわたって演算に使用しているため出力データはか
なり精度劣化していたが、本実地例では、データ変換部
３１の係数を整数の比に置き換えることによってデータ
変換部４１の演算をすべて整数演算可能にしている。具
体的には前記図１１及び図１２に示すデータ変換部分の
演算係数ｃｏｓ０．１３πとｓｉｎ０．１３π，ｃｏｓ
０．１６πとｓｉｎ０．１６πは図２に示すような無限
小数で示される。いま、このｃｏｓ０．１３πとｓｉｎ
０．１３π，ｃｏｓ０．１６πとｓｉｎ０．１６πの両
者の比をとったとすると夫々訳７：３と９：１５の比と
なる。このようにして演算係数を整数の比に置き換えた
値によって演算が行なわれることになる。演算係数同士
を整数の比に置き換えることによって生じたゲインの変
化は図１に示す量子化部ｚ1，ｚ2，ｚ3及びθ0，θ1，
θ2，θ3で量子化によって吸収するようにする。図１中
ｚ1は図１（ア）における演算を行なう前にｚ1で５倍す
ることによって大きさを合わせておくもので、同様にｚ
2は図１（イ）におけるゲインを合わせるもの、ｚ3は図
１（ウ）におけるゲインを合わせるためのものである。
このようにすることによって量子化部（３２）に出力さ
れるまで整数で演算が行なわれるようになるが、係数に
よってはこのｚ1，ｚ2，ｚ3をθ0，θ1，θ2，θ3にお
いてまとめて演算するようにしてもよい。ここで、量子
化の値は、例えばθ0の場合は本来の量子化数１／２に
７／ｃｏｓ０．１３πの数値を掛けた数値θ0＝０．１
３π／（７×２）となり、またθ1の場合には本来の量
子化数１／３に変化したゲインのｚ2，９／ｃｏｓ０．
１６πの逆数を掛けた数値θ1＝ｃｏｓ０．１６π／
（３８×９×３）となる。この場合、量子化の数値は、
非常に小さなものとなるが、浮動小数点演算を行なうこ
とにより、小さなビット数におさめることができる。
０．１３πとｓｉｎ０．１３π，ｃｏｓ０．１６πとｓ
ｉｎ０．１６π等を２進法の小数で表現した場合には図
２に示すような無限小数であって、丸めによる誤差が加
わって精度が劣化し、更に、その精度が劣化した係数を
４度にわたって演算に使用しているため出力データはか
なり精度劣化していたが、本実地例では、データ変換部
３１の係数を整数の比に置き換えることによってデータ
変換部４１の演算をすべて整数演算可能にしている。具
体的には前記図１１及び図１２に示すデータ変換部分の
演算係数ｃｏｓ０．１３πとｓｉｎ０．１３π，ｃｏｓ
０．１６πとｓｉｎ０．１６πは図２に示すような無限
小数で示される。いま、このｃｏｓ０．１３πとｓｉｎ
０．１３π，ｃｏｓ０．１６πとｓｉｎ０．１６πの両
者の比をとったとすると夫々訳７：３と９：１５の比と
なる。このようにして演算係数を整数の比に置き換えた
値によって演算が行なわれることになる。演算係数同士
を整数の比に置き換えることによって生じたゲインの変
化は図１に示す量子化部ｚ1，ｚ2，ｚ3及びθ0，θ1，
θ2，θ3で量子化によって吸収するようにする。図１中
ｚ1は図１（ア）における演算を行なう前にｚ1で５倍す
ることによって大きさを合わせておくもので、同様にｚ
2は図１（イ）におけるゲインを合わせるもの、ｚ3は図
１（ウ）におけるゲインを合わせるためのものである。
このようにすることによって量子化部（３２）に出力さ
れるまで整数で演算が行なわれるようになるが、係数に
よってはこのｚ1，ｚ2，ｚ3をθ0，θ1，θ2，θ3にお
いてまとめて演算するようにしてもよい。ここで、量子
化の値は、例えばθ0の場合は本来の量子化数１／２に
７／ｃｏｓ０．１３πの数値を掛けた数値θ0＝０．１
３π／（７×２）となり、またθ1の場合には本来の量
子化数１／３に変化したゲインのｚ2，９／ｃｏｓ０．
１６πの逆数を掛けた数値θ1＝ｃｏｓ０．１６π／
（３８×９×３）となる。この場合、量子化の数値は、
非常に小さなものとなるが、浮動小数点演算を行なうこ
とにより、小さなビット数におさめることができる。
【００１１】逆データ変換演算時（図３参照） 逆データ変換演算時も図１の場合と同様の考え方で逆
データ変換部４２の演算係数を整数の比に置き変え、逆
データ変換部４２における演算を全て整数の比によって
行なうようにし、整数の比に変えたことによるゲイン合
わせを逆量子化部４１において吸収させる。図３のｘ3
の直前に３１５／２という分数係数があるが、この場合
の分母は２のべきであるから、実際の動作としてはビッ
トシフトを行なうだけでよい。以上説明したように、本
実施例ではデータ変換部３１、前記データ変換部３１，
逆データ変化部４２の演算係数を整数の比に置きに変え
るとともに、そのゲインの変化を量子化部、逆量子化部
により吸収させるようにしているので、誤差を含んだ係
数による演算は量子化部において一度行なわれるのみで
ありそれ以外の演算は丸め誤差を含まない整数の比によ
って行なうことができる。その結果、量子化の前までの
演算におけるデータビット幅を図４に示すように図１４
に示した従来のものより大幅にデータビット幅を小さく
することができ、小さなバス幅で高い演算精度を得るこ
とができる。このように高い演算精度を持ちかつ回路規
模の小さなデータ圧縮装置が実現できることからＤＣＴ
を用いた画像圧縮や音声圧縮を行なうデータ圧縮装置に
適用して好適である。
データ変換部４２の演算係数を整数の比に置き変え、逆
データ変換部４２における演算を全て整数の比によって
行なうようにし、整数の比に変えたことによるゲイン合
わせを逆量子化部４１において吸収させる。図３のｘ3
の直前に３１５／２という分数係数があるが、この場合
の分母は２のべきであるから、実際の動作としてはビッ
トシフトを行なうだけでよい。以上説明したように、本
実施例ではデータ変換部３１、前記データ変換部３１，
逆データ変化部４２の演算係数を整数の比に置きに変え
るとともに、そのゲインの変化を量子化部、逆量子化部
により吸収させるようにしているので、誤差を含んだ係
数による演算は量子化部において一度行なわれるのみで
ありそれ以外の演算は丸め誤差を含まない整数の比によ
って行なうことができる。その結果、量子化の前までの
演算におけるデータビット幅を図４に示すように図１４
に示した従来のものより大幅にデータビット幅を小さく
することができ、小さなバス幅で高い演算精度を得るこ
とができる。このように高い演算精度を持ちかつ回路規
模の小さなデータ圧縮装置が実現できることからＤＣＴ
を用いた画像圧縮や音声圧縮を行なうデータ圧縮装置に
適用して好適である。
【００１２】なお、本実施例では係数を例えば、７：３
の整数の比とする例を示したが、これには限定されず、
整数の比で表されるものであればどのような整数比でも
よいことは言うまでもない。また、データベクトル（数
値例）に対してデータ変換を行なうものであれば、デー
タ変換の種類は何でもよく、例えばＦＦＴ，ＤＣＴ，Ｌ
ＯＴ等の直交データ変換に適用可能である。また、デー
タ変換部の係数のゲインを量子化部で吸収させるように
しているが、かかるゲインが調整できるものであればど
のような量子化部で調整してもよいことは勿論である。
の整数の比とする例を示したが、これには限定されず、
整数の比で表されるものであればどのような整数比でも
よいことは言うまでもない。また、データベクトル（数
値例）に対してデータ変換を行なうものであれば、デー
タ変換の種類は何でもよく、例えばＦＦＴ，ＤＣＴ，Ｌ
ＯＴ等の直交データ変換に適用可能である。また、デー
タ変換部の係数のゲインを量子化部で吸収させるように
しているが、かかるゲインが調整できるものであればど
のような量子化部で調整してもよいことは勿論である。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、データ変換演算手段の
データ変換演算に用いられる演算係数を整数の比に置き
変えるとともに、該整数比に置き換えるための調整係数
を該データ変換演算中に設定し、該データ変換演算によ
り出力されたデータに生じたゲインの変化を量子化手段
により調整するようにしているので、演算精度を高める
ことができ、また、演算ビット幅を小さくして回路規模
を大幅に減少させることができる。
データ変換演算に用いられる演算係数を整数の比に置き
変えるとともに、該整数比に置き換えるための調整係数
を該データ変換演算中に設定し、該データ変換演算によ
り出力されたデータに生じたゲインの変化を量子化手段
により調整するようにしているので、演算精度を高める
ことができ、また、演算ビット幅を小さくして回路規模
を大幅に減少させることができる。
【図１】本発明に係るデータ圧縮装置のデータ変換部及
び量子化部を示す構成図である。
び量子化部を示す構成図である。
【図２】本発明に係るデータ圧縮装置の係数を整数の比
に置き換える動作を説明するための図である。
に置き換える動作を説明するための図である。
【図３】本発明に係るデータ圧縮装置の逆データ変換部
及び逆量子化部を示す構成図である。
及び逆量子化部を示す構成図である。
【図４】本発明に係るデータ圧縮装置のデータ変換部の
ビット幅を示す構成図である。
ビット幅を示す構成図である。
【図５】従来のデータ圧縮装置のバタフライ演算のため
の演算器を示す図である。
の演算器を示す図である。
【図６】従来のデータ圧縮装置のバタフライ演算のため
の演算器を示す図である。
の演算器を示す図である。
【図７】従来のデータ圧縮装置のバタフライ演算のため
の演算器を示す図である。
の演算器を示す図である。
【図８】従来のデータ圧縮装置のバタフライ演算のため
の演算器を示す図である。
の演算器を示す図である。
【図９】従来のデータ圧縮装置のバタフライ演算のため
の演算器を示す図である。
の演算器を示す図である。
【図１０】従来の画像データ処理装置のブロック図であ
る。
る。
【図１１】従来のデータ圧縮装置のデータ変換部及び量
子化部を示す構成図である。
子化部を示す構成図である。
【図１２】従来のデータ圧縮装置のデータ変換部におけ
る演算の演算器を示す図である。
る演算の演算器を示す図である。
【図１３】従来のデータ圧縮装置の量子化部における演
算の演算器を示す図である。
算の演算器を示す図である。
【図１４】従来のデータ圧縮装置データ変換部のビット
幅を示す図である。
幅を示す図である。
３０ データ圧縮装置 ３１ データ変換部 ３２ 量子化部 ４１ 逆量子化部 ４２ 逆データ変換部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03M 7/30
Claims (1)
- 【請求項１】 数値列に対して所定の係数に基づいてデ
ータ変換演算を実行するデータ変換演算手段と、このデータ変換演算手段によりデータ変換演算されたデ
ータを 有限個のレベルの量子化データに置き換える量子
化演算を実行する量子化手段とを備えたデータ圧縮装置
であって、 前記データ変換演算手段のデータ変換演算に用いられる
係数同士を整数の比に置き換えるとともに、該整数比に
置き換えるための調整係数を該データ変換演算中に設定
し、該データ変換演算により出力されたデータに生じた
ゲインの変化を前記量子化手段により調整するようにし
たことを特徴とするデータ圧縮装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41328090A JP3087312B2 (ja) | 1990-12-22 | 1990-12-22 | データ圧縮装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41328090A JP3087312B2 (ja) | 1990-12-22 | 1990-12-22 | データ圧縮装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04222122A JPH04222122A (ja) | 1992-08-12 |
| JP3087312B2 true JP3087312B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=18521955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP41328090A Expired - Lifetime JP3087312B2 (ja) | 1990-12-22 | 1990-12-22 | データ圧縮装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3087312B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5678593B2 (ja) * | 2010-11-12 | 2015-03-04 | 沖電気工業株式会社 | 符号化支援装置、符号化装置、復号支援装置、復号装置、符号化支援プログラム、及び復号支援プログラム |
| JP6350296B2 (ja) | 2015-01-19 | 2018-07-04 | 富士通株式会社 | 処理プログラム、処理装置および処理方法 |
-
1990
- 1990-12-22 JP JP41328090A patent/JP3087312B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 「ディジタル信号処理の応用」、昭和５６年５月、（社）電子通信学会発行、井上他編著、ｐ６７ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04222122A (ja) | 1992-08-12 |
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