JP4063205B2 - 画像データ圧縮装置及びエンコーダ - Google Patents
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Description
MPEG-4 Visual Part(勧告書ISO/IEC 14496-2:1999(E) Annex L)
まずMPEG−4のエンコード処理について簡単に説明する。またこのエンコード処理によって符号化された圧縮データを伸張するためのデコード処理についても説明する。
次に、図1(A)に示すステップS10で実施されるレートコントロールに関し、非特許文献1に記載される手法について簡単に説明する。この手法では、エンコード時の量子化パラメータを変化させる。量子化パラメータを変化させることで、図1(A)に示す量子化(ステップS3)の量子化ステップを変化させて量子化特性を変化させ、発生する符号量(データのサイズ)を制御する。
ところで本実施形態は、上述したエンコードの一連の処理をハードウェアとソフトウェアとに分担させ、この分担の最適化を図る画像データ圧縮装置を提供するものである。
また上述のようにレートコントロールを実施したとしても、エンコード対象の画像によっては、エンコード後の圧縮データをデコードした画像にブロックノイズが目立つ場合も想定される。これは、非特許文献1に述べられているレートコントロール方式により、圧縮データの生成レートをコントロールしたとしても、該圧縮データをデコード(伸張)した画像にはブロックノイズが表示されることが多く、表示品質を劣化させる場合があるからである。
ところで、フレームごとに圧縮処理を行っていると、画像(特に自然画像ではない画像)によっては符号化データのサイズが増加し、ビットレートを確実に維持できない可能性がある。特に、上述のように量子化パラメータQcの量子化パラメータ上限閾値QcUpperLimitを設けた場合には、画質劣化を防止できる反面、個々のフレームでの符号化データのサイズが増加せざるを得ず、ビットレートの維持を阻害する可能性が高くなる。
次に、レートコントロール部50で行われる量子化パラメータQcの算出処理について具体的に説明する。
図22に、本実施形態の画像データ圧縮装置の詳細な機能ブロック図を示す。但し、図8に示す画像データ圧縮装置10と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
上述したエンコードICの機能は、表示コントローラに適用できる。
40 符号化データ生成部、 50 レートコントロール部、
60 フレームスキップ部、 70 画像データ処理部、
110 ハードウェア処理部、 112 離散コサイン変換(DCT)部、
114 動き検出部、 116 逆量子化部、
118 逆離散コサイン変換(iDCT)部、120 動き補償部、
150 ソフトウェア処理部、 152 DC/AC予測部、 154 スキャン部、
156 VLC符号化部
Claims (16)
- 画像データを圧縮するための画像データ圧縮装置であって、
画像データを、量子化パラメータに基づいて変化する量子化ステップで量子化する量子化部を含む画像データ処理部と、
前記量子化部によって量子化された、少なくともN(Nは2以上の整数)フレーム分の量子化データがバッファリングされるFIFOバッファ部と、
前記FIFOバッファ部への書き込みと非同期で前記FIFOバッファ部から量子化データを読み出し、該量子化データを符号化した符号化データを生成する符号化データ生成部と、
前記量子化部で量子化される画像データのフレームより過去のNフレーム分の各フレームの符号化データのデータサイズを平均化した平均データサイズを用いて、前記量子化パラメータを求め、前記量子化部の量子化ステップを変化させることで、符号化データのデータサイズを制御するレートコントロール部とを含み、
前記レートコントロール部が、
所定のビットレートを維持するために圧縮処理に割り当て可能な割り当て可能ビット数に基づき、或いは残りフレーム数に基づき、或いは該割り当て可能ビット数及び該残りフレーム数に基づき、量子化パラメータ上限閾値を設定又は解除し、
前記量子化パラメータ上限閾値を設定したときには、前記平均データサイズを用いて、前記量子化パラメータ上限閾値以下で、かつその値が設定可能な量子化パラメータ下限閾値以上となるように前記量子化パラメータを求め、
前記量子化パラメータ上限閾値を解除したときには、前記量子化パラメータ上限閾値に関わらず前記量子化パラメータを求めることを特徴とする画像データ圧縮装置。 - 請求項1において、
前記画像データ処理部において処理中のフレームの画像データ又は該フレームの次のフレームの画像データに対する前記画像データ処理部の処理をスキップさせるスキップ処理を行うフレームスキップ部を含み、
前記フレームスキップ部が、
前記量子化パラメータ上限閾値が解除されたときには、前記スキップ処理を行うことを
特徴とする画像データ圧縮装置。 - 請求項2において、
前記フレームスキップ部が、
少なくとも1フレームの間隔を置いて2回以上、前記スキップ処理を行うことを特徴とする画像データ圧縮装置。 - 請求項1乃至3のいずれかにおいて、
前記レートコントロール部が、
前記ビットレートを維持するための最大エンコードサイズの範囲内で設定された複数種類の基準ビット数の各基準ビット数と前記割り当て可能ビット数とを比較し、
前記ビットレートを維持するためのエンコードフレーム数の範囲内で設定された複数種類の基準フレーム数の各基準フレーム数と前記残りフレーム数とを比較し、
各基準ビット数と前記割り当て可能ビット数との比較結果、及び各基準フレーム数と前記残りフレーム数との比較結果に基づいて、前記量子化パラメータ上限閾値を設定又は解除することを特徴とする画像データ圧縮装置。 - 画像データを圧縮するための画像データ圧縮装置であって、
画像データを、量子化パラメータに基づいて変化する量子化ステップで量子化する量子化部を含む画像データ処理部と、
前記量子化部によって量子化された、少なくともN(Nは2以上の整数)フレーム分の量子化データがバッファリングされるFIFOバッファ部と、
前記FIFOバッファ部への書き込みと非同期で前記FIFOバッファ部から量子化データを読み出し、該量子化データを符号化した符号化データを生成する符号化データ生成部と、
前記量子化部で量子化される画像データのフレームより過去のNフレーム分の各フレームの符号化データのデータサイズを平均化した平均データサイズを用いて、前記量子化パラメータを求め、前記量子化部の量子化ステップを変化させることで、符号化データのデータサイズを制御するレートコントロール部とを含み、
前記レートコントロール部が、
所定のビットレートを維持するために圧縮処理に割り当て可能な割り当て可能ビット数に基づき、或いは残りフレーム数に基づき、或いは該割り当て可能ビット数及び該残りフレーム数に基づき、量子化パラメータ上限閾値を設定又は解除し、
前記量子化パラメータ上限閾値を設定したときには、前記量子化パラメータ上限閾値以下となるように前記量子化パラメータを求め、
前記量子化パラメータ上限閾値を解除したときには、前記量子化パラメータ上限閾値に関わらず前記量子化パラメータを求め、
その値が設定可能な量子化パラメータ下限閾値が設定されている場合には、
前記レートコントロール部が、
前記平均データサイズを用いて、前記量子化パラメータ上限閾値以下で、かつ前記量子化パラメータ下限閾値以上となるように前記量子化パラメータを求め、
前記量子化パラメータ上限閾値を解除したとき、更に前記量子化パラメータ下限閾値を解除すると共に、前記量子化パラメータ上限閾値及び前記量子化パラメータ下限閾値に関わらず前記量子化パラメータを求めることを特徴とする画像データ圧縮装置。 - 画像データを圧縮するための画像データ圧縮装置であって、
画像データを、量子化パラメータに基づいて変化する量子化ステップで量子化する量子化部を含む画像データ処理部と、
量子化ステップ値を記憶する量子化テーブルと、
前記量子化部によって量子化された、少なくともN(Nは2以上の整数)フレーム分の
量子化データがバッファリングされるFIFOバッファ部と、
前記FIFOバッファ部への書き込みと非同期で前記FIFOバッファ部から量子化データを読み出し、該量子化データを符号化した符号化データを生成する符号化データ生成部と、
前記量子化部で量子化される画像データのフレームより過去のNフレーム分の各フレームの符号化データのデータサイズを平均化した平均データサイズを用いて、前記量子化パラメータを求め、前記量子化部の量子化ステップを変化させることで、符号化データのデータサイズを制御するレートコントロール部とを含み、
前記レートコントロール部が、
前記量子化パラメータと前記量子化ステップ値との積を用いて量子化を行うことで、前記量子化ステップを変化させ、
所定のビットレートを維持するために圧縮処理に割り当て可能な割り当て可能ビット数に基づき、或いは残りフレーム数に基づき、或いは該割り当て可能ビット数及び該残りフレーム数に基づき、量子化パラメータ上限閾値を設定又は解除し、
前記量子化パラメータ上限閾値を設定したときには、前記量子化パラメータ上限閾値以下となるように前記量子化パラメータを求め、
前記量子化パラメータ上限閾値を解除したときには、前記量子化パラメータ上限閾値に関わらず前記量子化パラメータを求めることを特徴とする画像データ圧縮装置。 - 画像データを圧縮するための画像データ圧縮装置であって、
画像データを、量子化パラメータに基づいて変化する量子化ステップで量子化する量子化部と、離散コサイン変換された前記画像データを、フレーム単位で前記量子化部に供給する離散コサイン変換部とを含む画像データ処理部と、
前記量子化部によって量子化された、少なくともN(Nは2以上の整数)フレーム分の量子化データがバッファリングされるFIFOバッファ部と、
前記FIFOバッファ部への書き込みと非同期で前記FIFOバッファ部から量子化データを読み出し、該量子化データを符号化した符号化データを生成する符号化データ生成部と、
前記量子化部で量子化される画像データのフレームより過去のNフレーム分の各フレームの符号化データのデータサイズを平均化した平均データサイズを用いて、前記量子化パラメータを求め、前記量子化部の量子化ステップを変化させることで、符号化データのデータサイズを制御するレートコントロール部とを含み、
前記レートコントロール部が、
所定のビットレートを維持するために圧縮処理に割り当て可能な割り当て可能ビット数に基づき、或いは残りフレーム数に基づき、或いは該割り当て可能ビット数及び該残りフレーム数に基づき、量子化パラメータ上限閾値を設定又は解除し、
前記量子化パラメータ上限閾値を設定したときには、前記量子化パラメータ上限閾値以下となるように前記量子化パラメータを求め、
前記量子化パラメータ上限閾値を解除したときには、前記量子化パラメータ上限閾値に関わらず前記量子化パラメータを求めることを特徴とする画像データ圧縮装置。 - 画像データを圧縮するための画像データ圧縮装置であって、
画像データをハードウェアにより処理するハードウェア処理部と、
量子化データをソフトウェアにより符号化処理して符号化データを生成するソフトウェア処理部とを含み、
前記ハードウェア処理部が、
画像データを、量子化パラメータに基づいて変化する量子化ステップで量子化する量子化部を含む画像データ処理部と、
前記量子化部によって量子化された、少なくともN(Nは2以上の整数)フレーム分の量子化データがバッファリングされるFIFOバッファ部とを含み、
前記ソフトウェア処理部が、
前記FIFOバッファ部への書き込みと非同期で前記FIFOバッファ部から量子化データを読み出し、該量子化データを符号化した符号化データを生成する符号化データ生成部と、
前記量子化部で量子化される画像データのフレームより過去のNフレーム分の各フレームの符号化データのデータサイズを平均化した平均データサイズを用いて、前記量子化パラメータを求め、前記量子化部の量子化ステップを変化させることで、符号化データのデータサイズを制御するレートコントロール部とを含み、
前記レートコントロール部が、
所定のビットレートを維持するために圧縮処理に割り当て可能な割り当て可能ビット数に基づき、或いは残りフレーム数に基づき、或いは該割り当て可能ビット数及び該残りフレーム数に基づき、量子化パラメータ上限閾値を設定又は解除し、
前記量子化パラメータ上限閾値を設定したときには、前記量子化パラメータ上限閾値以下となるように前記量子化パラメータを求め、
前記量子化パラメータ上限閾値を解除したときには、前記量子化パラメータ上限閾値に関わらず前記量子化パラメータを求めることを特徴とする画像データ圧縮装置。 - 請求項8において、
前記ソフトウェア処理部が、
前記FIFOバッファ部から読み出された量子化データを可変長符号に符号化することを特徴とする画像データ圧縮装置。 - 請求項9において、
前記ソフトウェア処理部が、
前記FIFOバッファ部から読み出された量子化データを並び換えるスキャン処理を行い、該スキャン処理の結果を可変長符号に符号化することを特徴とする画像データ圧縮装置。 - 請求項10において、
前記ハードウェア処理部が、
画像データを離散コサイン変換して、DC成分及びAC成分を含むDCT係数を求め、前記DCT係数を画像データとして前記量子化部に供給する離散コサイン変換部を
含み、
前記量子化部は、前記DCT係数のDC成分及びAC成分を量子化し、量子化されたDCT係数を量子化データとして前記FIFOバッファ部に供給し、
前記ソフトウェア処理部が、
前記FIFOバッファ部から読み出された量子化データからDC成分及びAC成分を求め、前記DC成分及びAC成分を並び換えるスキャン処理を行い、該スキャン処理の結果を可変長符号に符号化することを特徴とする画像データ圧縮装置。 - 画像データに対して圧縮処理を行うエンコーダであって、
画像データを入力するためのインタフェース処理を行う画像入力インタフェースと、
前記画像データを、量子化パラメータに基づいて変化する量子化ステップで量子化する量子化部を含む画像データ処理部と、
前記量子化部によって量子化された、少なくともN(Nは2以上の整数)フレーム分の量子化データがバッファリングされるFIFOバッファ部と、
前記FIFOバッファ部への書き込みと非同期で、前記FIFOバッファ部に記憶された量子化データを読み出すホストとのインタフェース処理を行うホストインタフェースとを含み、
前記ホストが、
所定のビットレートを維持するために圧縮処理に割り当て可能な割り当て可能ビット数に基づき、或いは残りフレーム数に基づき、或いは該割り当て可能ビット数及び該残りフレーム数に基づき、量子化パラメータ上限閾値を設定又は解除し、
前記量子化パラメータ上限閾値を設定したときには、前記量子化部で量子化される画像データのフレームより過去のNフレーム分の各フレームの符号化データのデータサイズを平均化した平均データサイズを用いて、前記量子化パラメータ上限閾値以下となるように
前記量子化パラメータを求め、
前記量子化パラメータ上限閾値を解除したときには、前記平均データサイズを用いて、前記量子化パラメータ上限閾値に関わらず前記量子化パラメータを求め、
前記量子化部が、
前記ホストによって求められた量子化パラメータと量子化ステップ値との積を用いて量子化を行うことで、前記量子化ステップを変化させることを特徴とするエンコーダ。 - 画像データに対して圧縮処理を行うエンコーダであって、
画像データを入力するためのインタフェース処理を行う画像入力インタフェースと、
前記画像データを離散コサイン変換する離散コサイン変換部と、フレーム単位で、前記離散コサイン変換された画像データを、量子化パラメータに基づいて変化する量子化ステップで量子化する量子化部と、を含む画像データ処理部と、
前記量子化部によって量子化された、少なくともN(Nは2以上の整数)フレーム分の量子化データがバッファリングされるFIFOバッファ部と、
前記FIFOバッファ部への書き込みと非同期で、前記FIFOバッファ部に記憶された量子化データを読み出すホストとのインタフェース処理を行うホストインタフェースとを含み、
前記ホストが、
所定のビットレートを維持するために圧縮処理に割り当て可能な割り当て可能ビット数に基づき、或いは残りフレーム数に基づき、或いは該割り当て可能ビット数及び該残りフレーム数に基づき、量子化パラメータ上限閾値を設定又は解除し、
前記量子化パラメータ上限閾値を設定したときには、前記量子化部で量子化される画像データのフレームより過去のNフレーム分の各フレームの符号化データのデータサイズを平均化した平均データサイズを用いて、前記量子化パラメータ上限閾値以下となるように前記量子化パラメータを求め、
前記量子化パラメータ上限閾値を解除したときには、前記平均データサイズを用いて、前記量子化パラメータ上限閾値に関わらず前記量子化パラメータを求め、
前記量子化部が、
前記ホストによって求められた量子化パラメータに基づいて量子化ステップを変化させることを特徴とするエンコーダ。 - 請求項12又は13において、
前記ホストが前記圧縮処理を起動するためのソフトウェア起動フラグレジスタを含み、
前記ホストが、
前記量子化パラメータ上限閾値を設定したときには、前記平均データサイズを用いて、前記量子化パラメータ上限閾値以下となるように前記量子化パラメータを求めると共に、前記ソフトウェア起動フラグレジスタをセットし、
前記量子化パラメータ上限閾値を解除したときには、
前記平均データサイズを用いて、前記量子化パラメータ上限閾値に関わらず前記量子化パラメータを求め、
前記画像データ処理部が、
前記ソフトウェア起動フラグレジスタがセットされたとき、前記圧縮処理を開始することを特徴とするエンコーダ。 - 請求項14において、
前記ホストが、
前記量子化パラメータ上限閾値を解除したときには、少なくとも1フレームの間隔を置いて2回以上、前記ソフトウェア起動フラグレジスタをセットすることを特徴とするエンコーダ。 - 請求項12乃至15のいずれかにおいて、
その値が設定可能な量子化パラメータ下限閾値が設定されている場合には、
前記ホストが、
前記平均データサイズを用いて、前記量子化パラメータ上限閾値以下で、かつ前記量子化パラメータ下限閾値以上となるように前記量子化パラメータを求め、
前記量子化パラメータ上限閾値を解除したとき、更に前記量子化パラメータ下限閾値を解除すると共に、前記量子化パラメータ上限閾値及び前記量子化パラメータ下限閾値に関わらず前記量子化パラメータを求めることを特徴とするエンコーダ。
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