JP3166501B2

JP3166501B2 - 画像再圧縮方法及び画像再圧縮装置

Info

Publication number: JP3166501B2
Application number: JP21863294A
Authority: JP
Inventors: チュンセンブン
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-09-13
Filing date: 1994-09-13
Publication date: 2001-05-14
Anticipated expiration: 2016-05-14
Also published as: JPH0884339A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧縮符号化されたデジ
タル画像データを再圧縮して伝送もしくは記録する画像
再圧縮方法及び画像再圧縮装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】デジタル動画像を効率よく伝送・記録す
るためには圧縮符号化が必要である。動画像の圧縮方法
には、フレーム内符号化とフレーム間予測符号化とがあ
る。フレーム内符号化は、一枚の画像の圧縮処理が一フ
レームで完結するのに対し、フレーム間符号化は隣接す
るフレームから動き補償予測をして高能率圧縮を実現す
る。応用によって、フレーム内符号化とフレーム間符号
化とを組み合わせて圧縮を行なうこともある。一連の動
画像を全てフレーム内符号化を行なう場合や、一枚目の
画像をフレーム内符号化して、残りの画像を全てフレー
ム間符号化を行なう場合がある。また、フレーム内符号
化を周期的に行ない、フレーム内符号化された二つの画
像の間にある画像に対しフレーム間予測符号化を行なう
場合もある。

【０００３】フレーム内符号化は空間内の冗長性を除去
するものである。そのための手段として、離散コサイン
変換（以下、ＤＣＴと記す）で代表される直交変換法
や、周波数帯域に分割するウェーブレット変換またはサ
ブバンド法が用いられる。直交変換した係数や周波数帯
域に分割された係数を、所望の伝送もしくは蓄積量まで
量子化して可変長符号化する。再生側で復号化できるよ
うに、量子化幅も符号化しなければならない。なお、Ｄ
ＣＴを行なう場合、画像を適切な大きさのブロックに分
割してから変換を施す。

【０００４】一方、フレーム間予測符号化は時間方向の
冗長性を除去するものである。一フレームの画像を隣接
する複数のブロックに分割し、各ブロックに対して、過
去もしくは未来のフレームを参照し、所定の評価関数の
もとで動きベクトルを求める。得られた動きベクトルを
用いて、オフセットした位置にある参照ブロックを予測
信号とする。対象ブロックとこの予測信号ブロックとの
差分（以下、予測誤差と記す）をとり、上述したフレー
ム内符号化の方法でさらに空間内の冗長性を除去する。
予測信号として、再生画が用いられる場合が多く、一度
符号化された画像を復号再生しなければならない。な
お、過去や未来の予測信号の他に、動き補償した過去と
未来の信号の平均、もしくは重みつき平均で予測信号を
作る場合もある。また差分信号を求めないで、フレーム
内符号化と同じように符号化するブロックもあり得る。
すなわち、フレーム間符号化された画像では、複数の符
号化モードが存在する。したがって、差分信号以外に動
きベクトルや符号化モードの情報なども符号化しなけれ
ばならない。なお、ウェーブレットやサブバンドの場
合、周波数帯域に分割してからブロック化し動き補償す
ることによって、時間方向の冗長性を除去することもあ
る。

【０００５】このように、デジタル動画像を圧縮符号化
する際には、量子化された変換係数（または周波数帯域
に分割された係数）、量子化幅、符号化の方法（フレー
ム内／フレーム間）、符号化ブロックのモード、動きベ
クトルなどの情報を符号化する。この一連の符号化され
たデータの流れをビットストリームを呼ぶ。再生側で
は、このビットストリームを読み込んで復号して画像を
伸長再生する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一方、応用によって、
圧縮符号化した画像をより低いビットレート（すなわ
ち、より高い圧縮率）に再圧縮することがある。例え
ば、放送局や映画製作会社では、原画像を高いビットレ
ートで高画質の画像に圧縮符号化して保存しておき、必
要に応じて（例えば、伝送路のバンド幅や記録媒体の容
量制限）より低いビットレートに再圧縮する。また、一
つの記録媒体（例えば、ＶＴＲのテープ）に標準記録よ
り多くの画像を記録したいという要求もある。例えば、
現行の家庭用アナログＶＴＲのように、標準と長時間録
画モードを設けて、テープ速度をたとえば３倍落すこと
によって、３倍の時間の録画を可能にし、長時間記録を
実現する。ビットストリームの場合、テープ速度を落し
て記録すると、ビットストリーム内のデータの一部が記
録できなくなるため、画像を再圧縮しなければならな
い。

【０００７】圧縮符号化された画像を再圧縮するには以
下の方法がある。その一つはトランスコーディングの方
法である。すなわち、復号化装置と符号化装置両方を用
意し、圧縮符号化された画像のビットストリームを復号
化装置で復号化し画像を再生したのちに、符号化装置で
その再生画像を所望のビットレートまで圧縮符号化する
方法である。この方法では、復号化装置と符号化装置両
方を必要としており高価になる上に、復号化してから再
び符号化するので遅延が倍になる。家庭用ＶＴＲとして
は実用的ではない。

【０００８】画像を完全に復号再生せずに、再圧縮する
方法もある。従来の技術のところで説明したフレーム間
予測ＤＣＴの符号化方法で圧縮符号化した画像を例にし
て、図８と図９を用いて説明する。図８は従来の画像再
圧縮方法のフローチャートを示す。まず圧縮符号化され
た画像のビットストリームを入力する（ステップ１
０）。ビットストリームの中から、量子化されたＤＣＴ
の係数a[i]と第一の量子化幅q[i]とを抽出する。ここ
に、i=1,・・・,Nで、N は対象となるブロックのＤＣＴ
係数の個数である。N の値は対象ブロックによって異な
る。次に係数a[i]にq[i]をかけて逆量子化する（ステッ
プ１２）。逆量子化して得られた逆量子化係数b[i]を第
二の量子化幅q_N[i]で割算して再量子化係数c[i]を生成
し（ステップ１４）、出力する（ステップ１６）。普
通、再圧縮して得られる画像のビットストリームが入力
ビットストリームよりデータ量が少なくなるようにq
_N[i]を制御する。

【０００９】図９は従来の画像再圧縮装置（ＣＯＭＰ）
３００のブロック図を示す。圧縮符号化された画像のビ
ットストリームを入力端子１００から入力する。可変長
復号化器（ＶＬＤ）１１０ではビットストリームを分析
しながら、量子化幅q[i]と量子化されたＤＣＴ係数a[i]
を選びだし復号化する。その結果をライン１０１０を経
由して逆量子化器（ＩＱ）１３０に送る。q[i]とa[i]以
外のデータをライン１０００を経由してマルチプレクサ
１６０に送る。逆量子化器１３０では図８ステップ１２
のように逆量子化操作を行ない、b[i]を生成し、ライン
１０２０を経由して量子化器（ＱＮ）１４０に送る。量
子化器１４０では図８ステップ１４のようにq_N[i]でb
[i]を量子化し、c[i]を生成する。c[i]とq_N[i]をライン
１０３０を経由して可変長符号化器（ＶＬＣ）１５０に
送り、可変長符号に変換しライン１０４０を経由してマ
ルチプレクサ（ＭＵＸ）１６０に送る。マルチプレクサ
１６０では、ライン１０００と１０４０を経由して送ら
れてきたデータを多重化して出力する。なお、所望のビ
ットレートに圧縮するためにレート制御器１２０にて、
可変長符号化器１５０の出力のビットを計数しながらq_N
[i]を決定する。

【００１０】上述の方法と装置で再圧縮すると、画像を
再生して符号化する必要がないため、符号化装置を簡略
化でき遅延時間も短縮できる。再圧縮時の圧縮率が低け
れば有効である。しかし、フレーム間予測の方式に対
し、高圧縮率で再圧縮を行なうと画質の劣化が生じる。
フレーム間予測方式では、従来の技術のところで述べた
ように、圧縮の順序において過去の画像を予測信号とし
て用いるが、過去の画像にも再圧縮が施されるため、予
測信号が変化しより多くの量子化雑音（再量子化によ
る）を含めるようになる。再圧縮によって導入された量
子化雑音は次々へと伝搬していき、画質の劣化を引きお
こしてしまう。

【００１１】なお、再量子化の代わりにＤＣＴ係数の中
から所定の個数の係数（主に高周波成分）を捨てること
により再圧縮する方法もある。この場合でも同様に再圧
縮による誤差の伝搬が生じる。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明は次のようにして、過去の画像を再圧縮す
ることにより生じた誤差信号で現在の画像の予測誤差を
補正してから再圧縮する。第一の量子化パラメータで量
子化し圧縮した画像データを、第一の量子化パラメータ
で逆量子化し、第一の逆量子化画像データを生成する。
第一の逆量子化画像データから、過去の画像データによ
って生成した補正信号を減算してから第二の量子化パラ
メータで量子化し出力するとともに、第二の量子化パラ
メータで逆量子化し、第二の逆量子化画像データを生成
する。第二の逆量子化画像データと第一の逆量子化画像
データとから差分信号を生成し、この差分信号を次の画
像データの補正信号として用いる。好ましくは、第二の
逆量子化画像データに、過去の画像データによって生成
した補正信号を加算してから、第一の逆量子化画像デー
タとから差分信号を生成する。

【００１３】また、直交変換し圧縮した画像データの中
に含まれる第一の変換係数ブロックから、過去の画像デ
ータによって生成した補正係数を減算し、第二の変換係
数ブロックを生成する。第二の変換係数ブロックの中か
ら、所定の個数の係数を抽出し、第三の変換係数ブロッ
クを形成して出力するとともに、第三の変換係数ブロッ
クと第一の変換係数ブロックとから差分係数ブロックを
生成する。この差分係数ブロックを次の画像データの補
正係数として用いる。好ましくは、第三の変換係数ブロ
ックに、過去の画像データによって生成した補正係数を
加算してから、第一の変換係数ブロックとから差分係数
ブロックを生成する。

【００１４】さらに、次のような再圧縮装置で再量子化
による誤差の伝搬を防ぐ。可変長復号化器と、第一の逆
量子化器と、第一の加算器と、量子化器と、可変長符号
化器と、マルチプレクサと、第二の逆量子化器と、第二
と第三の加算器と、差分係数メモリとを設ける。符号化
された画像データを入力し、可変長復号化器で第一の量
子化パラメータ及び第一の被量子化係数を復号化し第一
の逆量子化器に送り、その他のデータをマルチプレクサ
に送る。第一逆量子化器では第一の量子化パラメータで
第一の被量子化係数を逆量子化し、第一の逆量子化係数
を生成する。第一加算器では、第一の逆量子化係数か
ら、差分係数メモリに格納されている過去の画像データ
によって生成した補正係数を減算してから、量子化器に
入力する。そこで第二の量子化パラメータで量子化し、
第二の被量子化係数を生成する。第二の量子化パラメー
タと第二の被量子化係数を可変長符号化器で可変長符号
に変換し、マルチプレクサに送り、その他のデータと多
重化して出力する。一方、第二の逆量子化器では、第二
の量子化パラメータで第二の被量子化係数を逆量子化
し、第二の逆量子化係数を生成する。第二の加算器で
は、第二の逆量子化係数に、過去の画像データによって
生成した補正係数を加算したのち、第三の加算器で第一
の逆量子化係数とから差分係数を生成し、差分係数メモ
リに格納する。この差分係数を次の画像データの補正係
数として用いる。

【００１５】また、次のような再圧縮装置で再量子化に
よる誤差の伝搬を防ぐ。可変長復号化器と、第一の逆量
子化器と、第一の逆直交変換器、第一の加算器と、直交
変換器と、量子化器と、可変長符号化器と、マルチプレ
クサと、第二の逆量子化器と、第二の逆直交変換器と、
第二と第三の加算器と、差分信号メモリとを設ける。符
号化された画像データを入力し、可変長復号化器で第一
の量子化パラメータおよび第一の被量子化係数を復号化
し第一の逆量子化器に送り、その他のデータをマルチプ
レクサに送る。第一の逆量子化器では、第一の量子化パ
ラメータで第一の被量子化係数を逆量子化し、第一の逆
量子化係数を生成する。第一の逆直交変換器では、第一
の逆量子化係数を第一の空間信号に変換する。第一の加
算器では第一の空間信号から、差分信号メモリに格納さ
れている過去の画像データによって生成した補正信号を
減算する。その結果を直交変換器で直交変換する。得ら
れた係数を量子化器に入力し、第二の量子化パラメータ
で量子化し、第二の被量子化係数を生成する。第二の量
子化パラメータと第二の被量子化係数を可変長符号化器
に入力し、可変長符号に変換し、マルチプレクサに送
り、その他のデータと多重化して出力する。一方、第二
の逆量子化器では第二の量子化パラメータで第二の被量
子化係数を逆量子化し、第二の逆量子化係数を生成す
る。第二の逆直交変換器では第二の逆量子化係数を第二
の空間信号に変換する。次に第二の加算器にて、第二の
空間信号に過去の画像データによって生成した補正信号
を加算したのち、第三の加算器にて、第一の空間信号と
から差分信号を生成し、差分信号メモリに格納する。こ
の差分信号を次の画像データの補正信号として用いる。

【００１６】また、次のような再圧縮装置で変換係数を
切り捨てることによる誤差の伝搬を防ぐ。可変長復号化
器と、第一の加算器と、係数選択器と、可変長符号化器
と、マルチプレクサと、第二と第三の加算器と、差分係
数メモリとを設ける。符号化された画像データを入力
し、可変長復号化器にて第一の変換係数ブロックを復号
化し第一の加算器に送る。その他のデータをマルチプレ
クサーに送る。第一の加算器では第一の変換係数ブロッ
クから、差分係数メモリに格納されている過去の画像デ
ータによって生成した補正係数を減算し、第二の変換係
数ブロックを生成する。次に係数選択器にて、第二の変
換係数ブロックの中から、所定の個数の係数を抽出し、
第三の変換係数ブロックを形成する。第三の変換係数ブ
ロックを可変長符号化器で可変長符号に変換し、マルチ
プレクサに送り、その他のデータと多重化して出力する
とともに第二の加算器に送る。第二の加算器にて、第三
の変換係数ブロックに、過去の画像データによって生成
した補正係数を加算したのち、第三の加算器にて、第一
の変換係数ブロックとから差分係数を生成し、差分係数
メモリに格納する。この差分係数を次の画像データの補
正係数として用いる。

【００１７】

【作用】本発明の画像再圧縮方法及び画像再圧縮装置を
用いると、ビットストリームを完全に解いて画像を再生
する必要なく、入力ビットストリームを他のビットレー
トに再圧縮することができる。そのために遅延が殆んど
生じることはない。さらに、過去の画像を再圧縮するこ
とにより生じた誤差信号で現在の画像の予測誤差を補正
してから再圧縮するので、再圧縮による誤差の伝搬を防
ぐことができ、画質の劣化を軽減することができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に図面を用い
て説明する。これらの実施例では、従来の技術のところ
で説明したフレーム間予測ＤＣＴの符号化方法で圧縮符
号化して得られたビットストリームを例として用いる
が、本発明の再圧縮方法及び再圧縮装置はこの方式に限
るものではなく、フレーム間予測を用いた他の圧縮符号
化方式（例えば、サブバンドやウェブレット変換）や、
画素もしくはデータ間予測を用いた圧縮符号化方法（例
えば、差分パルス符号化、ＤＰＣＭと略す）、に対して
同様に適用できる。

【００１９】（第一実施例）図１を用いて本発明の第一
実施例を説明する。図１は本発明の画像再圧縮方法の第
一実施例を説明するためのフローチャートである。ま
ず、ステップ４０で圧縮符号化された画像のビットスト
リームを入力する。ビットストリームの中から、量子化
されたＤＣＴの係数a[i]と第一の量子化幅q[i]とを抽出
する。ここに、i=1,・・・,Nで、Nは対象となるブロックの
ＤＣＴ係数の個数である。N の値は対象ブロックによっ
て異なる。従来の技術のところで説明したように、a[i]
は原画像もしくは予測誤差をＤＣＴしq[i]で量子化した
係数である。また、第一の量子化幅は、i≠jに対し、q
[i]=q[j]であってもよい。次に、係数a[i]にq[i]をかけ
て逆量子化する（ステップ４２）。そして逆量子化して
得られた逆量子化係数b[i]から補正係数z[i]を引き算す
る（ステップ４３）。この補正係数z[i]は過去の画像デ
ータを再圧縮することにより生じた再圧縮誤差である
（その求め方はステップ４８で行なう）。このようにし
て補正した係数b'[i]をステップ４４で第二の量子化幅q
_N[i]で量子化する。i≠jに対し、q_N[i]=q_N[j]であって
もよい。普通、再圧縮して得られた画像のビットストリ
ームは、入力画像のビットストリームよりデータ量が少
なくなるようにq_N[i]を制御する。このようにして得ら
れた係数c[i]とq_N[i]をステップ５０で出力する。

【００２０】次に補正係数の求め方について説明する。
この補正係数は、第二の量子化幅q_N[i]で量子化するこ
とにより生じた量子化誤差である。この誤差を求めるた
めに、まずステップ４５で逆量子化を行なう。すなわ
ち、c[i]にq_N[i]をかけて逆量子化係数d[i]を生成す
る。補正係数z[i]はステップ４３でb[i]から引き算した
ので、ステップ４６でd[i]にz[i]を加え、e[i]を生成す
る。e[i]はb[i]を再量子化し復元した係数である。e[i]
とb[i]との差を求めれば、q_N[i]で再量子化によって生
じた量子化誤差が得られる。それがステップ４８で求め
るz'[i]である。z'[i]は次の画像の再圧縮のための補正
信号になるので、一時的に格納しておく（ステップ５
０）。以上の処理を現在の画像の全てのブロックについ
て繰り返し、各々のブロックに対応する補正係数z'[i]
を格納しておく。次の画像の再圧縮を行なう前に各ブロ
ックのz'[i]をz[i]に代入してから処理を行なう。な
お、フレーム内符号化ブロックについて、過去の画像を
参照しないで符号化されたので、ステップ４３とステッ
プ４６は行なわない。また、上述の処理はＤＣＴ領域内
で行なったが、ＤＣＴ係数を逆変換し空間領域で行なっ
てもよい。

【００２１】なお、ステップ４２のように逆量子化を行
わなくてもよい。この場合では、ステップ４２はb[i]=a
[i]になり、q[i]にq_N[i]をかける。ステップ５０ではq_N
[i]の代わりにq[i]を出力する。

【００２２】（第二実施例）図２を用いて本発明の第二
実施例を説明する。図２は本発明の画像再圧縮方法の第
二実施例を説明するためのフローチャートである。ま
ず、ステップ７０で圧縮符号化された画像のビットスト
リームを入力する。ビットストリームの中から、量子化
されたＤＣＴの係数a[i]を抽出する。ここに、i=1,・・・,
Nで、N は対象となるブロックのＤＣＴ係数の個数であ
る。N の値は対象ブロックによって異なる。a[i]は原画
像もしくは予測誤差をＤＣＴし量子化した係数である。
次に、ステップ７２で係数a[i]から補正係数z[i]を引き
算する。この補正係数z[i]は過去の画像データを再圧縮
することにより生じた再圧縮誤差である（その求め方は
ステップ７８で行なう）。このようにして補正した係数
a'[i]の中からK個を残しそれ以外の係数を切り捨てる
（ステップ７４）。K≦Nである。したがって、係数を切
り捨てることにより画像をさらに圧縮することになる。
また、Kの値はブロックによって異なり、再圧縮して得
られる画像のビットストリームが入力画像のビットスト
リームよりデータ量が少なくなるように制御される。こ
のようにして得られた係数u[i]をステップ８０で出力す
る。

【００２３】次に補正係数の求め方について説明する。
この補正係数はa'[i]を切り捨てることにより生じた誤
差である。この誤差を求めるために、まずステップ７６
でu[i]にz[i]を加えw[i]を生成する。w[i]は補正したa
[i]を切捨てることにより残った係数である。w[i]とa
[i]との差を求めれば、切捨てによって生じた誤差が得
られる。それがステップ７８で求めるz'[i]である。z'
[i]は次の画像の再圧縮のための補正信号になるので、
一時的に格納しておく（ステップ８０）。以上の処理を
現在の画像の全てのブロックについて繰り返し、各々の
ブロックに対応する補正係数z'[i]を格納しておく。次
の画像の再圧縮を行なう前に各ブロックのz'[i]をz[i]
に代入してから処理を行なう。なお、フレーム内符号化
ブロックについて、過去の画像を参照しないで符号化さ
れたので、ステップ７２とステップ７６は行なわない。

【００２４】（第三実施例）図３を用いて本発明の第三
実施例を説明する。図３は本発明の第三実施例を説明す
るための画像再圧縮装置３００のブロック図を示す。可
変長復号化器１１０、レート制御器１２０、第一の逆量
子化器１３０、第一の加算器２１０、量子化器１４０、
可変長符号化器１５０、マルチプレクサ１６０、第二の
逆量子化器１７０、第二の加算器２２０、第三の加算器
２３０と差分係数メモリ１８０を具備している。

【００２５】符号化された画像ビットストリームを端子
１００から入力する。可変長復号化器１１０では、ビッ
トストリームの中から、量子化パラメータq[i]及び量子
化ＤＣＴ係数a[i]を抽出し符号から数値に復号化する。
ここに、i=1,・・・,Nで、N は対象となるブロックのＤＣ
Ｔ係数の個数である。N の値は対象ブロックによって異
なる。可変長復号化器１１０の出力をライン２０１０を
経由して逆量子化器１３０に送る。その他のデータをラ
イン２０００を経由してマルチプレクサ１６０に送る。
逆量子化器１３０ではq[i]でa[i]を逆量子化し、逆量子
化係数b[i]を生成する。b[i]はライン２０２０を経由し
て第一の加算器２１０に送られ、そこでb[i]から、差分
係数メモリ１８０に格納されている過去の画像データに
よって生成した補正係数z[i]を引き算して、b'[i]を生
成する。b'[i]をライン２０２２を経由して量子化器１
４０に入力し、新しい量子化パラメータq_N[i]で量子化
して量子化係数c[i]を生成する。c[i]とq_N[i]とをライ
ン２０３０を経由して可変長符号化器１５０に送り、可
変長符号に変換し、マルチプレクサ１６０に送る。マル
チプレクサ１６０では、ライン２０４０を経由して送ら
れてくるc[i]とq_N[i]の符号と、ライン２０００を経由
して送られてくるその他のデータと多重化して出力す
る。このようにして入力ビットストリームは再圧縮され
る。普通、レート制御器１２０を用い、可変長符号化器
の出力のビット数を計数しながら所望のビットレートに
なるように量子化幅q_N[i]を決定する。なお、逆量子化
器１３０を省略してもよい。すわわち、ライン２０２０
の信号b[i]はa[i]と等しい。この場合、q[i]にq_N[i]を
かけた結果を、q_N[i]の代わりに、ライン２０４０を経
由してマルチプレクサ１６０に送る。

【００２６】一方、q_N[i]とc[i]をライン２０３２を経
由して逆量子化器１７０送る。そこでq_N[i]でc[i]を逆
量子化し、逆量子化係数d[i]を生成する。第二の加算器
２２０にて、d[i]に過去の画像データによって生成した
補正係数z[i]を足し算する。その結果を第三の加算器２
３０に送り、ライン２０２４を経由して送られてくるb
[i]とから差分係数z'[i]を生成し、差分係数メモリ１８
０に格納する。この差分係数を次の画像データの補正係
数として用いる。

【００２７】次に、差分係数メモリ１８０の好ましい実
施例を説明する。図４は差分係数メモリ１８０のブロッ
ク図を示す。逆直交変換器１８２、フレームメモリ１８
４、直交変換器１８６を具備している。端子１８１から
入力される差分係数z'[i]はＤＣＴ領域の係数である。
まず、それを逆直交変換器１８２で逆変換し、空間領域
の差分信号に戻す。この結果をフレームメモリ１８４に
格納し、次の画像を再圧縮するときに用いる。

【００２８】さて、次の画像を再圧縮する場合を考え
る。従来の技術で説明したように、予測信号は動き補償
して得られるので、フレームメモリ１８４から空間領域
の差分信号を得るには動き補償する必要がある。この動
き情報は可変長復号化器１１０からライン２０８０を経
由して送られてくる。それに基づき、対象ブロックの差
分信号をフレームメモリ１８４から得、ライン２０９４
を経由して直交変換器１８６に送る。そこで、空間領域
の差分信号を変換領域に変換して差分係数を生成する。
この差分係数はライン２０７０を経由して加算器２１０
に送られ、補正係数として用いられる。なお、半画素か
それ以上の精度で動き補償する場合には、フレームメモ
リ１８４に格納される差分信号を補間し、アップサンプ
リングしてから動き補償する。なお、ＤＣＴ領域の係数
であるz'[i]をそのままフレームメモリ１８４に格納
し、ＤＣＴ領域で動き補償し補正係数を生成することも
できる。この場合、逆直交変換器１８２と直交変換器１
８６とを省略する。

【００２９】この実施例では、フレーム間予測符号化に
ついて述べたが、画素間もしくは他のデータ間の予測符
号化（ＤＰＣＭ）の場合であってもよい。この場合、変
換領域の信号ではないので、図４の逆直交変換器１８２
と直交変換器１８６とを省略する。

【００３０】（第四実施例）図５を用いて本発明の第四
実施例を説明する。図５は本発明の第四実施例を説明す
るための画像再圧縮装置３００のブロック図を示す。可
変長復号化器１１０、レート制御器１２０、第一の逆量
子化器１３０、第一の逆直交変換器２４０、第一の加算
器２１０、直交変換器２５０、量子化器１４０、可変長
符号化器１５０、マルチプレクサ１６０、第二の逆量子
化器１７０、第二の逆直交変換器２６０、第二の加算器
２２０、第三の加算器２３０と差分信号メモリ２７０を
具備している。

【００３１】符号化された画像ビットストリームを端子
１００から入力する。可変長復号化器１１０では、ビッ
トストリームの中から、量子化パラメータq[i]及び量子
化ＤＣＴ係数a[i]を抽出し符号から数値に復号化する。
ここに、i=1,・・・,Nで、Nは対象となるブロックのＤＣＴ
係数の個数である。N の値は対象ブロックによって異な
る。可変長復号化器１１０の出力をライン３０１０を経
由して逆量子化器１３０に送る。その他のデータをライ
ン３０００を経由してマルチプレクサ１６０に送る。逆
量子化器１３０ではq[i]でa[i]を逆量子化し、逆量子化
係数b[i]を生成する。b[i]はライン３０１２を経由して
第一の逆直交変換器２４０に送られる。第一の逆直交変
換器２４０では、ＤＣＴ領域の係数b[i]を空間領域に変
換し第一の空間信号s[i]に変換する。s[i]はライン３０
２０を経由して第一の加算器２１０に送られ、そこでs
[i]から、差分信号メモリ２７０に格納されている過去
の画像データによって生成した補正信号z[i]を引き算し
て、s'[i]を生成する。s'[i]をライン３０２２を経由し
て直交変換器２５０に入力し、s'[i]をＤＣＴ領域の係
数b'[i]に変換する。b'[i]をライン３０２４を経由して
量子化器１４０に入力し、新しい量子化パラメータq
_N[i]で量子化して量子化係数c[i]を生成する。c[i]とq_N
[i]とをライン３０３０を経由して可変長符号化器１５
０に送り、可変長符号に変換し、マルチプレクサ１６０
に送る。マルチプレクサ１６０では、ライン３０４０を
経由して送られてくるc[i]とq_N[i]の符号と、ライン３
０００を経由して送られてくるその他のデータと多重化
して出力する。このようにして入力ビットストリームは
再圧縮される。普通、レート制御器１２０を用い、可変
長符号化器の出力のビット数を計数しながら、所望のビ
ットレートになるように量子化幅q_N[i]を決定する。

【００３２】一方、q_N[i]とc[i]をライン３０３２を経
由して第二の逆量子化器１７０に送る。そこでq_N[i]でc
[i]を逆量子化し、逆量子化係数d[i]を生成する。次
に、d[i]を第二の逆直交変換器２６０に送り、ＤＣＴ領
域の係数d[i]を空間領域信号s"[i]に変換する。第二の
加算器２２０にて、s"[i]に過去の画像データによって
生成した補正信号z[i]を足し算する。その結果は第三の
加算器２３０に送られ、s[i]とから差分信号z'[i]を生
成し、差分信号メモリ２７０に格納する。この差分信号
を次の画像データの補正信号として用いる。次の画像を
再圧縮する場合、可変長復号化器１１０からライン３０
８０を経由して送られてくる動き情報に基づき、対象ブ
ロックの差分信号を差分信号メモリ２７０から取り出
し、ライン３０７０を経由して第一の加算器２１０に送
り、補正信号として用いる。なお、半画素かそれ以上の
精度で動き補償する場合、差分信号メモリ２７０に格納
される差分信号を補間し、アップサンプリングしてから
動き補償する。

【００３３】（第五実施例）図６を用いて本発明の第五
実施例を説明する。図６は本発明の第五実施例を説明す
るための画像再圧縮装置３００のブロック図を示す。可
変長復号化器１１０、レート制御器１２０、第一の加算
器２１０、係数選択器２８０、可変長符号化器１５０、
マルチプレクサ１６０、第二の加算器２２０、第三の加
算器２３０と、差分係数メモリ１８０を具備している。

【００３４】符号化された画像ビットストリームを端子
１００から入力する。可変長復号化器１１０では、ビッ
トストリームの中から、量子化されたＤＣＴ係数a[i]を
抽出し符号から数値に復号化する。ここに、i=1,・・・,N
で、Nは対象となるブロックのＤＣＴ係数の個数であ
る。N の値は対象ブロックによって異なる。可変長復号
化器１１０の出力をライン４０１０を経由して第一の加
算器２１０に送る。その他のデータをライン４０００を
経由してマルチプレクサ１６０に送る。第一の加算器２
１０では、a[i]から、差分係数メモリ１８０に格納され
ている過去の画像データによって生成した補正係数z[i]
を引き算して、a'[i]を生成する。N個のa'[i], i=1,・
・・,N を含むブロックのデータをライン４０２０を経
由して係数選択器２８０に送る。そこで、N個のa'[i]の
中からK個を残しそれ以外の係数を切り捨て、u[i]から
なるブロック形成する。但し、K≦Nである。このように
係数を切り捨てることにより、画像をさらに圧縮するこ
とになる。次に、u[i]とをライン４０３０を経由して可
変長符号化器１５０に送り、可変長符号に変換し、マル
チプレクサ１６０に送る。マルチプレクサ１６０では、
ライン４０４０を経由して送られてくるu[i]の符号と、
ライン４０００を経由して送られてくるその他のデータ
と多重化して出力する。なお、Kの値はブロックによっ
て異なり、普通レート制御器１２０を用い、可変長符号
化器の出力のビット数を計数しながら所望のビットレー
トになるようにKの値を決定する。

【００３５】一方、u[i]はライン４０３２を経由して第
二の加算器２２０に送られる。そこで、u[i]に過去の画
像データによって生成した補正係数z[i]を足し算し、w
[i]を生成する。次に、第三の加算器２３０にて、w[i]
とa[i]とから差分係数z'[i]を生成し、差分係数メモリ
１８０に格納する。この差分係数を次の画像データの補
正係数として用いる。差分係数メモリ１８０は図４に示
したブロック図が好ましい。第三実施例のところで述べ
たものと同様である。

【００３６】（第六実施例）図７を用いて本発明の第六
実施例を説明する。図７は本発明の第六実施例を説明す
るための画像記録装置である。外部入力端子３３０、切
替えスイッチ３５０、３６０、画像再圧縮装置３００
と、記録器３４０を具備している。画像再圧縮装置３０
０としては、図３、図５、図６のいずれを用いてもよ
い。

【００３７】まず、ビットストリームは入力端子３３０
から入力される。ノーマルモードで記録するときに切替
えスイッチ３５０を端子３１０に、切替えスイッチ３６
０を端子３２０に接続する。この場合、ビットストリー
ムは処理されずに、そのまま記録器３４０に送られ、記
録媒体（磁気テープ、光ディスクなど）に記録する。一
方、長時間記録モードの場合には、切替えスイッチ３５
０を端子１００に、切替えスイッチ３６０を端子２００
に接続する。このように接続した場合、第三から第五実
施例で説明した装置と実質的に同じ構成になり、画像再
圧縮装置３００によって再圧縮したビットストリームを
記録器３４０で記録する。このようスイッチを切替える
ことによって、ビットストリームを標準記録または長時
間記録することが可能となる。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の画像再圧縮方法及び画像再圧縮装置によれば、ビット
ストリームを完全に解いて画像を再生する必要なく、入
力ビットストリームを他のビットレートに再圧縮するこ
とが可能となる。そのため遅延が殆んど生じることはな
い。さらに、過去の画像を再圧縮することにより生じた
誤差信号で現在の画像の予測誤差を補正してから再圧縮
するので、再圧縮による誤差の伝搬を防ぐことができ、
画質の劣化を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像再圧縮方法の第一実施例を説明す
るためのフローチャート

【図２】本発明の画像再圧縮方法の第二実施例を説明す
るためのフローチャート

【図３】本発明の第三実施例を説明するための画像再圧
縮装置のブロック図

【図４】図３における差分係数メモリのブロック図

【図５】本発明の第四実施例を説明するための画像再圧
縮装置のブロック図

【図６】本発明の第五実施例を説明するための画像再圧
縮装置のブロック図

【図７】本発明の第六実施例を説明するための画像記録
装置の説明図

【図８】従来の画像再圧縮方法を説明するためのフロー
チャート

【図９】従来の画像再圧縮装置のブロック図

【符号の説明】

１１０可変長復号化器１３０第一の逆量子化器１４０量子化器１５０可変長符号化器１６０マルチプレクサ１７０第二の逆量子化器１８０差分係数メモリ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第一の量子化パラメータで量子化し圧縮
した画像データを、前記第一の量子化パラメータで逆量
子化し、第一の逆量子化画像データを生成し、前記第一の逆量子化画像データから、過去の画像データ
によって生成した補正信号を減算し、第二の量子化パラ
メータで量子化し出力するとともに、前記第二の量子化
パラメータで逆量子化して、第二の逆量子化画像データ
を生成し、前記第二の逆量子化画像データと前記補正信号とを加算
し、前記加算信号と前記第一の逆量子化画像データとか
ら差分信号を生成し、前記差分信号を次の画像データの
補正信号として用いることを特徴とする画像再圧縮方
法。
【請求項２】直交変換し圧縮した画像データの中に含
まれる第一の変換係数ブロックから、過去の画像データ
によって生成した補正係数を減算して、第二の変換係数
ブロックを生成し、前記第二の変換係数ブロックの中から、所定の個数の係
数を抽出して、第三の変換係数ブロックを形成し出力す
るとともに、前記第三の変換係数ブロックと前記補正係数とを加算
し、前記加算信号と前記第一の変換係数ブロックとから
差分係数ブロックを生成し、前記差分係数ブロックを次
の画像データの補正係数として用いることを特徴とする
画像再圧縮方法。
【請求項３】可変長復号化器と、第一の逆量子化器
と、第一の加算器と、量子化器と、可変長符号化器と、
マルチプレクサと、第二の逆量子化器と、第二と第三の
加算器と、差分係数メモリとを具備し、符号化された画像データを入力し、前記可変長復号化器
にて第一の量子化パラメータおよび第一の被量子化係数
を復号化し前記第一の逆量子化器に送り、前記第一の量子化パラメータおよび第一の被量子化係数
以外のその他のデータを前記マルチプレクサに送り、前記第一の逆量子化器にて、前記第一の量子化パラメー
タで前記第一の被量子化係数を逆量子化して第一の逆量
子化係数を生成し、前記第一の加算器にて、前記第一の逆量子化係数から、
前記差分係数メモリに格納されている過去の画像データ
によって生成した補正係数を減算して、前記量子化器に
入力し、第二の量子化パラメータで量子化して、第二の
被量子化係数を生成し、前記第二の量子化パラメータと前記第二の被量子化係数
を前記可変長符号化器に入力し、可変長符号に変換し
て、前記マルチプレクサに送り、前記その他のデータと
多重化して出力するとともに、前記第二の逆量子化器に
て、前記第二の量子化パラメータで前記第二の被量子化
係数を逆量子化して、第二の逆量子化係数を生成し、前記第二の加算器にて、前記第二の逆量子化係数に、前
記過去の画像データによって生成した補正係数を加算し
たのち、前記第三の加算器にて、前記第一の逆量子化係
数とから差分係数を生成して、前記差分係数メモリに格
納し、前記差分係数を次の画像データの補正係数として用いる
ことを特徴とする画像再圧縮装置。
【請求項４】差分係数メモリは、逆直交変換器、メモ
リ、直交変換器を具備し、前記差分係数を前記逆直交変
換器に入力して逆直交変換して、前記メモリに格納し、
前記可変長復号化器より入力した動き情報に基づき、前
記メモリから差分係数を取り出し、前記直交変換器に
て、前記差分係数を直交変換して前記第一の加算器に送
出することを特徴とする請求項３記載の画像再圧縮装
置。
【請求項５】可変長復号化器と、第一の逆量子化器
と、第一の逆直交変換器、第一の加算器と、直交変換
器、量子化器と、可変長符号化器と、マルチプレクサ
と、第二の逆量子化器と、第二の逆直交変換器と、第二
と第三の加算器と、差分信号メモリとを具備し、符号化された画像データを入力し、前記可変長復号化器
にて第一の量子化パラメータおよび第一の被量子化係数
を復号化し前記第一の逆量子化器に送り、前記第一の量
子化パラメータおよび第一の被量子化係数以外のその他
のデータを前記マルチプレクサに送り、前記第一の逆量子化器にて、前記第一の量子化パラメー
タで前記第一の被量子化係数を逆量子化して第一の逆量
子化係数を生成し、前記第一の逆直交変換器にて、前記第一の逆量子化係数
を第一の空間信号に変換し、前記第一の加算器にて、前記第一の空間信号から、前記
差分信号メモリに格納されている過去の画像データによ
って生成した補正信号を減算し、前記直交変換器で直交
変換したのち前記量子化器に入力し、第二の量子化パラ
メータで量子化して第二の被量子化係数を生成し、前記第二の量子化パラメータと前記第二の被量子化係数
を前記可変長符号化器に入力し、可変長符号に変換して
前記マルチプレクサに送り、前記その他のデータと多重
化して出力するとともに、前記第二の逆量子化器にて、
前記第二の量子化パラメータで前記第二の被量子化係数
を逆量子化して第二の逆量子化係数を生成し、前記第二の逆直交変換器にて、前記第二の逆量子化係数
を第二の空間信号に変換し、前記第二の加算器にて、前記第二の空間信号に、前記過
去の画像データによって生成した補正信号を加算したの
ち、前記第三の加算器にて、前記第一の空間信号とから
差分信号を生成して、前記差分信号メモリに格納し、前記差分信号を次の画像データの補正信号として用いる
ことを特徴とする画像再圧縮装置。
【請求項６】可変長復号化器と、第一の加算器と、係
数選択器と、可変長符号化器と、マルチプレクサと、第
二と第三の加算器と、差分係数メモリとを具備し、符号化された画像データを入力し、前記可変長復号化器
にて第一の変換係数ブロックを復号化し前記第一の加算
器に送り、第一の変換係数ブロック以外のその他のデー
タを前記マルチプレクサーに送り、前記第一の加算器にて、前記第一の変換係数ブロックか
ら、前記差分係数メモリに格納されている過去の画像デ
ータによって生成した補正係数を減算して、第二の変換
係数ブロックを生成し、前記係数選択器にて、前記第二の変換係数ブロックの中
から、所定の個数の係数を抽出して、第三の変換係数ブ
ロックを形成し、前記可変長符号化器にて、前記第三の変換係数ブロック
を可変長符号に変換し、前記マルチプレクサに送り、前
記その他のデータと多重化して出力するとともに、前記
第二の加算器に送り、前記第二の加算器にて、前記第三の変換係数ブロック
に、前記過去の画像データによって生成した補正係数を
加算したのち、前記第三の加算器にて、前記第一の変換
係数ブロックとから差分係数を生成して、前記差分係数
メモリに格納し、前記差分係数を次の画像データの補正係数として用いる
ことを特徴とする画像再圧縮装置。
【請求項７】差分係数メモリは、逆直交変換器、メモ
リ、直交変換器とを具備し、前記差分係数を前記逆直交変換器に入力し、逆直交変換
して、前記メモリに格納し、前記可変長復号化器より入力した動き情報に基づき、前
記メモリから差分係数を取り出し、前記直交変換器にて、前記差分係数を直交変換して前記
第一の加算器に送出することを特徴とする請求項６記載
の画像再圧縮装置。
【請求項８】外部入力端子と、請求項３から請求項７
のいずれかに記載の画像再圧縮装置と、記録器とを具備
し、符号化された画像データを前記外部入力端子より入力
し、ノーマル記録モードの時には、前記符号化された画像デ
ータをそのまま前記記録器に入力し記録し、長時間記録モードの時には、前記符号化された画像デー
タを前記画像再圧縮装置に入力し、再圧縮したのち前記
記録器に記録することを特徴とする画像記録装置。