JP5206960B2 - 画像圧縮装置 - Google Patents

Description

本発明は、静止画像データを圧縮する画像圧縮装置に関する。

静止画像データを圧縮するフォーマットとして、従来からＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）形式が広く用いられている。また、ＪＰＥＧ形式より画像の劣化を防ぐことができ、圧縮率の高いＨＤ Ｐｈｏｔｏ形式が策定されている。ＨＤ Ｐｈｏｔｏ形式の詳細については、非特許文献１、２に開示されている。

ＨＤ Ｐｈｏｔｏに基づく画像圧縮装置（以下、単に「画像圧縮装置」という）は、オリジナル画像データをマクロブロック単位で周波数変換し、直流成分データと、二つの交流成分データとを生成する。二つの交流成分の一方は、「ＬｏｗＰａｓｓ」と呼ばれる低域成分データであり、他方は、「ＨｉｇｈＰａｓｓ」と呼ばれる高域成分データである。画像圧縮装置は、上述の各成分データに対して量子化および予測符号化を実行し、直流量子化データ、低域量子化データ、高域量子化データを生成する。

各成分の量子化データは、エントロピー符号化の対象となる符号化対象データと、エントロピー符号化の対象外となる付加データとに分割される。画像圧縮装置は、エントロピー符号化により符号化対象データから符号化データを生成して、圧縮画像データを生成する。このように、ＨＤ Ｐｈｏｔｏ形式では、エントロピー符号化の対象が限定されるため、画像圧縮処理の負荷が抑制される。

"ＨＤ Ｐｈｏｔｏ−Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｓｔｉｌｌ Ｉｍａｇｅ Ｆｉｌｅ Ｆｏｒｍａｔ"、[online]、平成１８年１１月７日、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、［平成２０年４月１４日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.microsoft.com/whdc/xps/hdphotodpk.mspx＞ "Ｃｏｄｉｎｇ ｏｆ Ｓｔｉｌｌ Ｐｉｃｔｕｒｅｓ"、[online]、平成１９年１２月１９日、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｓａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｏｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ、[平成２０年４月１４日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.itscj.ipsj.or.jp/sc29/open/29view/29n9026t.doc＞

図９は、ＨＤ Ｐｈｏｔｏ形式の圧縮画像データを構成するビットストリーム８０の概略図である。ＨＤ Ｐｈｏｔｏ形式では、１６画素×１６画素のマクロブロック単位でオリジナル画像データが処理されることにより、１マクロブロックに対応するビットストリーム８０が生成される。

ビットストリーム８０は、直流成分ストリーム８１と、低域成分ストリーム８２と、高域成分ストリーム８３とを含む。直流成分ストリーム８１は、パターン情報８１１とストリームデータ８１２とで構成される。低域成分ストリーム８２は、パターン情報８２１とストリームデータ８２２とで構成される。高域成分ストリーム８３は、パターン情報８３１とストリームデータ８３２とで構成される。

パターン情報８１１、８２１、８３１は、ｃｂｐ（Ｃｏｄｅ Ｂｌｏｃｋ Ｐａｔｔｅｒｎ）と呼ばれており、各成分の符号化対象データが０であるかどうかを示す情報である。ストリームデータ８１２、８２２、８３２は、各成分の符号化データおよび付加データから生成されるフレックスビットで構成される。

図１０は、従来の画像圧縮装置が備える符号化部９４の構成を示す図である。符号化部９４は、各成分の量子化データからビットストリーム８０を生成する。符号化部９４は、抽出部９４１と、符号化対象データ用メモリ９４２と、付加データ用メモリ９４３と、エントロピー符号化部９４４と、付加データ処理部９４５と、パターン情報生成部９４６と、ビットストリーム生成部９４７とを備える。

符号化部９４の動作について、１５個の量子化係数データを有する低域量子化データが入力された例にして説明する。抽出部９４１は、各量子化係数データのうち所定データ長の下位データを抽出し、各下位データを低域付加データとして付加データ用メモリ９４３に書き込む。また、抽出部９４１は、各量子化係数データのうち下位データを除くデータ（上位データ）を、低域符号化対象データとして符号化対象データ用メモリ９４２に書き込む。

エントロピー符号化部９４４は、符号化対象データ用メモリ９４２から低域符号化対象データを読み出し、エントロピー符号化を実行して低域符号化データを生成する。付加データ処理部９４５は、付加データ用メモリ９４３に書き込まれた１５個の下位データを所定の順序で配列して低域フレックスビットを生成する。パターン情報作成部９４６は、符号化対象データ用メモリ９４２から低域符号化対象データを読み出し、各上位データが０であるかどうかを確認してパターン情報８２１を生成する。ビットストリーム生成部９４７は、パターン情報８２１、低域符号化データ、低域フレックスビットの順に出力することにより、低域成分ストリーム８２を生成する。

図１１は、符号化部９４における各データの処理タイミングを示すタイムチャートである。たとえば、符号化部９４が低域量子化データを処理する場合、パターン情報作成部９４６が、期間ｔ８〜ｔ１０において符号化対象用データメモリ９４２から低域符号化対象データを読み出し、期間ｔ９〜ｔ１１においてパターン情報８２１を生成する。これは、パターン情報８２１が符号化データおよびフレックスビットで生成されるストリームデータ８２２の前に配置されるため、パターン情報８２１を最初に生成する必要があるためである。

エントロピー符号化部９４４は、期間ｔ８〜ｔ１０において符号化対象データ用メモリ９４２にアクセスできず、待機状態となる。エントロピー符号化部９４４は、パターン情報作成部９４６が低域符号化対象データの読み出しを終了した時刻ｔ１１から、低域符号化対象データの読み出しを開始する。同様に、パターン情報作成部９４６が直流符号化対象データを読み出す期間ｔ４〜ｔ６、高域符号化対象データを読み出す期間ｔ１２〜ｔ１４においても、エントロピー符号化部９４４に待機時間が発生する。

また、パターン情報作成部９４６は、エントロピー符号化部９４４から符号化対象データを読み出す期間（ｔ６〜ｔ８、ｔ１０〜ｔ１２、ｔ１５〜ｔ１７）に符号化対象データ用メモリ９４２にアクセスできないため、待機状態となる。

このように、符号化部９４を有する画像圧縮装置では、エントロピー符号化部９４４およびパターン情報９４６に待機時間が発生するために、ビットストリーム８０の生成に遅延が発生するという問題があった。

そこで、本発明は前記問題点に鑑み、静止画像データの圧縮処理の効率を向上することができる画像圧縮装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、画像圧縮装置であって、オリジナル画像データをマクロブロック単位で周波数変換して周波数変換データを作成する周波数変換部と、前記周波数変換データを量子化して量子化データを作成する量子化部と、前記量子化データから符号化データを生成し、前記符号化データを含むストリームデータを出力する符号化部と、を備え、前記符号化部は、前記量子化データからエントロピー符号化の対象となる符号化対象データを抽出する抽出部と、前記抽出部により抽出された前記符号化対象データを記憶する記憶部と、前記記憶部から前記符号化対象データを読み出し、読み出した前記符号化対象データをエントロピー符号化して前記符号化データを生成するエントロピー符号化部と、前記符号化対象データを前記抽出部から取得し、前記符号化対象データの値が０であるかどうかを示すパターン情報を作成するパターン情報作成部と、前記パターン情報と前記符号化データとを所定の順序で出力することにより、前記ストリームデータを出力する出力部と、を含み、前記抽出部は、前記符号化対象データを、前記記憶部と前記パターン情報作成部とに並行して出力することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の画像圧縮装置において、前記エントロピー符号化部は、第１マクロブロックに対応する第１符号化対象データをエントロピー符号化した後で第２マクロブロックに対応する第２符号化対象データをエントロピー符号化し、前記パターン情報作成部は、前記第１符号化対象データがエントロピー符号化されている期間において、前記第２符号化対象データに対応するパターン情報を作成することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の画像圧縮装置において、前記パターン情報作成部は、前記パターン情報を格納するパターン情報記憶部、を含むことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１に記載の画像圧縮装置において、前記抽出部は、前記量子化データから前記符号化対象データ以外のデータを付加データとして抽出する付加データ抽出部、を含み、前記符号化部は、前記付加データに含まれる複数のデータを所定の順序で配列した配列データを生成する下位データ処理部、を含み、前記出力部は、前記パターン情報と前記符号化データと前記配列データとを所定の順序で出力することにより、前記ストリームデータを出力することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の画像圧縮装置において、前記周波数変換部は、前記オリジナル画像データを周波数変換して、第１直流成分データと、第１交流成分データとを生成する第１階層変換部と、前記第１直流成分データを周波数変換して、第２直流成分データと、第２交流成分データとを生成する第２階層変換部と、を含み、前記周波数変換部は、前記第２直流成分データと、前記第１交流成分データと、前記第２交流データとを前記周波数変換データとして出力することを特徴とする。

本発明に係る画像圧縮装置において、パターン情報作成部は、量子化データから抽出された符号化対象データを抽出部から直接取得する。これにより、パターン情報が作成される際に発生するエントロピー符号化部の待機状態が解消されるため、本発明に係る画像圧縮装置は、効率的にオリジナル画像データを圧縮することができる。

また、本発明に係る画像圧縮装置において、パターン情報作成部は、エントロピー符号化部が第１符号化対象データを処理している間に、第２符号化対象データに対応するパターン情報を生成する。これにより、エントロピー符号化部は、第２符号化対象データに対応するパターン情報の生成を待つことなく、第２符号化対象データの処理を開始することができる。したがって、本発明に係る画像圧縮装置は、さらに効率的にオリジナル画像データを圧縮することができる。

また、本発明に係る画像圧縮装置において、パターン情報記憶部は、パターン情報作成部が作成したパターン情報作成部を格納する。これにより、パターン情報作成部は、ストリームデータの出力を待つことなく、次のパターン情報を作成することができる。したがって、本発明に係る画像圧縮装置は、さらに効率的にオリジナル画像データを圧縮することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係る画像圧縮装置１の構成を示すブロック図である。図１に示す画像圧縮装置１は、静止画像データをＨＤ Ｐｈｏｔｏ形式の圧縮画像データに変換する装置である。画像圧縮装置１は、周波数変換部１１、１２と、量子化部１３と、符号化部１４とを備える。

周波数変換部１１は、画像圧縮装置１が入力した静止画像データに対して、第１階層の周波数変換を実行し、第１階層の直流成分データＤａ０１〜Ｄａ１６（図３参照）と、第１階層の交流成分データＨＰ０１〜ＨＰ１６（図３参照）を出力する。第１階層の交流成分データＨＰ０１〜ＨＰ１６は、ＨＤ Ｐｈｏｔｏ形式における「Ｈｉｇｈｐａｓｓ」成分に対応する。以下では、第１階層の交流成分データを高域成分データと呼ぶ。

周波数変換部１２は、周波数変換部１１が出力した第１階層の直流成分データＤａ０１〜Ｄａ１６に対して周波数変換を実行し、第２階層の直流成分データＤｂ（図４参照）と、第２階層の交流成分データＬＰ（図４参照）とを出力する。

第２階層の直流成分データＤｂは、ＨＤ Ｐｈｏｔｏ形式における直流成分に対応する。第２階層の交流成分データＬＰは、ＨＤ Ｐｈｏｔｏ形式における「Ｌｏｗｐａｓｓ」成分に対応する。以下では、第２階層の直流成分データＤｂを単に直流成分データＤｂと呼び、第２階層の交流成分データＬＰを低域成分データＬＰと呼ぶ。

量子化部１３は、直流成分データＤｂ、低域成分データＬＰ、高域成分データＨＰ０１〜ＨＰ１６に対する量子化処理、予測符号化処理を実行して量子化データを生成する。量子化データには、各成分データに対応する直流量子化データ、低域量子化データ、高域量子化データが含まれる。

符号化部１４は、量子化データに対するエントロピー符号化処理などを実行し、圧縮画像データを生成する。圧縮画像データは、１マクロブロック単位のビットストリーム８０として出力される。なお、符号化部１４は、画像圧縮装置１における特徴部分であり、詳細については後述する。

以下、画像圧縮装置１における静止画像データの圧縮処理の流れについて説明する。なお、以下に説明する処理は、色チャンネルについての言及がない限り、各色チャンネルで共通である。

画像圧縮装置１に入力された静止画像データは、図示しない前処理部において、色変換処理、フィルタ処理などが行われる。静止画像データは、ＲＧＢ形式の場合、色変換によりＹＵＶ４４４形式に変換される。

周波数変換部１１は、前処理が行われた静止画像データに対してブロック単位で周波数変換を行い、第１階層の直流成分データＤａ０１〜Ｄａ１６および高域成分データＨＰ０１〜ＨＰ１６を生成する。第１階層の直流成分データＤａ０１〜Ｄａ１６および高域成分データＨＰ０１〜ＨＰ１６は、１マクロブロック単位で出力される。

図２は、マクロブロックの構成を示す図である。図２に示すように、１ブロックは、４×４の画素（１６画素）で構成される。１マクロブロックは、４×４のブロック（１６ブロック）で構成される。つまり、１マクロブロックは、１６×１６の画素（２５６画素）で構成される。図２において、マクロブロックを構成する各ブロックを、左上から右方向に順に、ブロックＢ０１、Ｂ０２・・・Ｂ１６とする。

図３は、第１階層の直流成分データＤａ０１〜Ｄａ１６と高域成分データＨＰ０１〜ＨＰ１６とを示す概念図である。図３に示すように、ブロックごとに第１階層の直流成分データＤａ０１〜Ｄａ１６と、高域成分データＨＰ０１〜ＨＰ１６が生成されている。高域成分データＨＰ０１〜ＨＰ１６は、ブロックＢ０１〜Ｂ１６にそれぞれ対応する。第１階層の直流成分データＤａ０１〜Ｄａ１６は、１個の変換係数データを有している。高域成分データＨＰ０１〜ＨＰ１６は、それぞれ１５個の変換係数データを有している。

次に、周波数変換部１２が、第１階層の直流成分データＤａ０１〜Ｄａ１６を抽出し、第１階層の直流成分データＤａ０１〜Ｄａ１６に対して、第２階層の周波数変換を実行する。図４は、第２階層の周波数変換に伴うデータの変化を示す図である。第２階層の周波数変換により、直流成分データＤｂと、低域成分データＬＰとが生成される。直流成分データＤｂは、１個の変換係数データを有しており、低域成分データＬＰは、１５個の変換係数データを有している。

このように、静止画像データに対して第１階層の周波数変換が実行され、第１階層の直流成分データＤａ０１〜Ｄａ１６に対して第２階層の周波数変換が実行される。このように、画像圧縮装置１は、静止画像データに対する周波数変換をマクロブロック単位で階層的に実行して、直流成分データＤｂ、低域成分データＬＰ、高域成分データＨＰ０１〜ＨＰ１６を生成する。

量子化部１３は、直流成分データＤｂ、低域成分データＬＰ、高域成分データＨＰ０１〜ＨＰ１６のそれぞれが有する変換係数データに対して、それぞれ量子化および予測符号化を実行する。これにより、１マクロブロック単位の量子化データが生成される。量子化データは、直流成分データＤｂ、低域成分データＬＰ、高域成分データＨＰ０１〜ＨＰ１６に対応する直流量子化データ、低域量子化データ、高域量子化データを含む。

符号化部１４は、量子化データから各成分に対応する符号化対象データおよび付加データを抽出する。符号化対象データは、エントロピー符号化の対象となるデータであり、直流符号化対象データ、低域符号化対象データ、高域符号化対象データを含む。付加データは、符号化データに付加されるフレックスビットの生成に用いられるデータであり、直流付加データ、低域付加データ、高域付加データを含む。

符号化部１４は、各成分の符号化対象データをエントロピー符号化して、直流符号化データ、低域符号化データ、高域符号化データを生成する。各成分の付加データから直流フレックスビット、低域フレックスビット、高域フレックスビットが生成される。また、符号化部１４は、各成分の符号化対象データの値が０であるかどうかを示すパターン情報８１１、８２１、８３１を生成する。

符号化部１４は、各成分のパターン情報、各成分の符号化データ、各成分のフレックスビットを所定の順序で出力して、１マクロブロックに対応するビットストリーム８０を生成する。ビットストリーム８０が連続して出力されることにより、圧縮画像データが画像圧縮装置から出力される。

次に、本発明の特徴部分である符号化部１４について詳しく説明する。

図５は、符号化部１４の構成を示すブロック図である。符号化部１４は、抽出部１４１と、符号化対象データ用メモリ１４２と、付加データ用メモリ１４３と、エントロピー符号化部１４４と、付加データ処理部１４５と、パターン情報作成部１４６と、パターン情報バッファ１４７と、ビットストリーム生成部１４８とを備える。

抽出部１４１は、量子化データから、各成分に対応する符号化対象データおよび付加データを抽出する。

符号化対象データ用メモリ１４２は、抽出部１４１が抽出した符号化対象データを、シングルポートメモリ１４２ａ、１４２ｂのいずれかに格納する。付加データ用メモリ１４３は、抽出部１４１が抽出した付加データを、シングルポートメモリ１４３ａ、１４３ｂのいずれかに格納する。

エントロピー符号化部１４４は、各成分の符号化対象データに対してエントロピー符号化を実行して、直流符号化データ、低域符号化データ、高域符号化データを生成する。付加データ処理部１４５は、各成分の付加データから、直流フレックスビット、低域フレックスビット、高域フレックスビットを生成する。

パターン情報作成部１４６は、各成分の符号化対象データから、直流成分、低域成分、高域成分に対応するパターン情報８１１、８２１、８３１を生成する。パターン情報バッファ１４７は、パターン情報８１１、８２１、８３１を格納する。また、パターン情報作成部１４６は、符号化対象データ用メモリ９４２から符号化対象データを読み出す従来のパターン情報作成部９４６と異なり、抽出部１４１から各成分の符号化対象データを直接取得する。

ビットストリーム生成部１４８は、各成分の符号化データ、フレックスビット、パターン情報を所定の順序で出力し、ビットストリーム８０を生成する。

以下、符号化部１４の動作について、図６を用いて詳しく説明する。図６は、符号化部１４におけるデータの処理タイミングを示すタイムチャートである。図６に示すように、符号化部１４において、エントロピー符号化部１４４の処理と、パターン情報作成部１４６の処理とが並行して実行される。

まず、符号化部１４に、マクロブロックＡに対応する量子化データが入力される。抽出部１４１は、マクロブロックＡに対応する量子化データから各成分の符号化対象データおよび付加データを抽出する。

たとえば、抽出部１４１は、低域量子化データが有する１５個の量子化係数データから、下位から所定データ長の下位データを抽出し、１５個の量子化係数データのうち下位データ以外の部分を上位データとして抽出する。抽出された１５個の上位データが低域符号化対象データとなり、抽出された１５個の下位データが低域付加データとなる。

同様に、抽出部１４１は、直流量子化データから直流符号化対象データおよび直流付加データを抽出し、高域量子化データから高域符号化対象データおよび高域付加データを抽出する。なお、下位データのデータ長は、各色チャンネル、各成分によって異なっており、抽出部１４１に予め設定されている。

抽出部１４１は、期間ｔ１〜ｔ３において、マクロブロックＡに対応する符号化対象データを符号化対象データ用メモリ１４２およびパターン情報作成部１４６にそれぞれ出力する。マクロブロックＡに対応する付加データが、付加データ用メモリ１４３に出力される。

期間ｔ２〜ｔ４において、パターン情報作成部１４６は、入力された符号化対象データからマクロブロックＡに対応するパターン情報８１１、８２１、８３１を作成する。つまり、マクロブロックＡに対応する符号化対象データが、パターン情報作成部１４６に抽出部１４１から直接入力される。したがって、エントロピー符号化部１４４へのマクロブロックＡに対応する符号化対象データの入力に伴う待機時間が、パターン情報作成部１４６に発生しない。

パターン情報バッファ１４７は、マクロブロックＡに対応する符号化データおよびフレックスビットが生成されるまでの間、マクロブロックＡに対応するパターン情報８１１、８２１、８３１を記憶する。これは、マクロブロックＡに対応するパターン情報８１１、８２１、８３１の作成が終了した時点（時刻ｔ４）において、マクロブロックＡに対応する符号化データが作成されていないためである。

期間ｔ２〜ｔ４において、符号化対象データ用メモリ１４２のシングルポートメモリ１４２ａにマクロブロックＡに対応する符号化対象データが書き込まれる。期間ｔ４〜ｔ７において、エントロピー符号化部１４４は、マクロブロックＡに対応する直流符号化対象データ、低域符号化対象データ、高域符号化対象データを順次読み出す。パターン情報作成部１４６がマクロブロックＡに対応する符号化対象データを抽出部１４１から直接取得するため、エントロピー符号化部１４４には、待機時間は発生しない。

エントロピー符号化部１４４は、直流符号化対象データをエントロピー符号化して直流符号化データを生成する。同様に、低域符号化対象データおよび高域符号化対象データから、低域符号化データおよび高域符号化データが生成される。生成された直流符号化データ、低域符号化データ、高域符号化データは、ビットストリーム生成部１４８に順次出力される。

なお、エントロピー符号化部１４４は、高域符号化対象データをエントロピー符号化する際に、高域符号化対象データが有する上位データをブロック単位で並び替える。図７は、高域符号化対象データにおけるデータの並び替えの様子を示す図である。

図７（ａ）に示すように、並び替えが行われる前の状態では、高域符号化対象データの上位データは、ブロック番号順で並んでいる。エントロピー符号化部１４４は、各ブロックの並び替え順序を示す順序情報を予め保持しており、順序情報に基づいて高域符号化対象データの上位データをブロック単位で並び替える。この結果、高域符号化対象データの上位データは、図７（ｂ）に示す順序に配列される。高域符号化対象データにおけるデータの並び替えの順序は、上位データの値などに基づいて変更されず、常に一定である。なお、高域符号化対象データにおけるデータの並び替えは、各色チャンネルで共通である。

図６には示していないが、期間ｔ２〜ｔ４において、付加データ用メモリのシングルポートメモリ１４３ａにマクロブロックＡに対応する付加データが書き込まれる。時刻ｔ４〜ｔ７において、付加データ処理部１４５は、各成分の付加データに含まれる下位データを所定の順序で配列して、各成分のフレックスビットを生成する。なお、付加データ処理部１４５は、エントロピー符号化部１４４が保持する順序情報と同一の順序情報を保持している。付加データ処理部１４５は、上述した高域符号化対象データの並び替えと同様に、順序情報に基づいて高域付加データが有する下位データをブロック単位で並び変える。

ビットストリーム生成部１４８は、マクロブロックＡに対応するパターン情報８１１、直流符号化データ、直流フレックスビットを出力することにより、直流成分ストリーム８１を出力する。同様に低域成分ストリーム８２、高域成分ストリーム８３が出力されることにより、マクロブロックＡに対応するビットストリーム８０が符号化部１４から出力される。

このように、エントロピー符号化部１４４がシングルポートメモリ１４２ａからマクロブロックＡに対応する符号化対象データを取得するのに対し、パターン情報作成部１４６は、マクロブロックＡに対応する符号化対象データを抽出部１４１から直接取得する。したがって、エントロピー符号化部１４４に待機時間が発生しない。また、エントロピー符号化部１４４がマクロブロックＡに対応する符号化対象データのエントロピー符号化を開始する前に、マクロブロックＡに対応するパターン情報８１１、８２１、８３１の作成が終了している。このため、符号化部１４は、マクロブロックＡに対応するビットストリーム８０を効率よく出力することができる。

次に、符号化部１４には、マクロブロックＡに対応する量子化データの入力の後で、マクロブロックＢに対応する量子化データが続けて入力される。抽出部１４１は、マクロブロックＢに対応する量子化データから、符号化対象データおよび付加データを抽出する。

期間ｔ３〜ｔ６において、マクロブロックＢに対応する符号化対象データが、符号化対象データ用メモリ１４２およびパターン情報作成部１４６に出力される。同時に、付加データ用メモリ１４３に、マクロブロックＢに対応する付加データが出力される。

期間ｔ４〜ｔ７において、パターン情報作成部１４６は、マクロブロックＢに対応するパターン情報８１１、８２１、８３１を作成する。パターン情報作成部１４６にマクロブロックＡに対応する符号化対象データが入力された後に続いて、マクロブロックＢに対応する符号化対象データが入力されるため、パターン情報作成部１４６に待機時間は発生しない。

期間ｔ４〜ｔ７において、符号化対象データ用メモリ１４２のシングルポートメモリ１４２ｂに、マクロブロックＢに対応する符号化対象データが書き込まれる。エントロピー符号化部１４４は、時刻ｔ７から、マクロブロックＢに対応する符号化対象データの読み出しを開始する。なお、時刻ｔ７は、マクロブロックＡに対応する符号化対象データの読み出しが完了した時刻である。つまり、エントロピー符号化部１４４は、マクロブロックＢに対応する符号化対象データの処理を開始するにあたり、待機時間は発生しない。エントロピー符号化部１４４は、時刻ｔ８からマクロブロックＢに対応する符号化対象データのエントロピー符号化を開始する。

図６に示していないが、期間ｔ４〜ｔ７において、付加データ用メモリ１４３のシングルポートメモリ１４３ｂに、マクロブロックＡに対応する付加データが書き込まれる。付加データ処理部１４５は、シングルポートメモリ１４３ｂからマクロブロックＢに対応する付加データの読み出しを時刻ｔ７から開始し、マクロブロックＢに対応するフレックスビットの生成を時刻ｔ８から開始する。

ビットストリーム生成部１４８は、マクロブロックＢに対応するビットストリーム８０を、マクロブロックＡに対応するビットストリーム８０の後に続けて出力する。

以下、図６に示していないが、符号化部１４は、マクロブロックＢに対応する量子化データの処理の後に、他のマクロブロックに対応する量子化データの処理を実行する。これにより、各マクロブロックに対応するビットストリーム８０が連続的に生成され、圧縮画像データが画像圧縮装置から出力される。

また、図６に示すように、パターン情報作成部１４６は、エントロピー符号化部１４４がマクロブロックＡに対応する符号化対象データの処理をしている間に、マクロブロックＢに対応するパターン情報８１１、８２１、８３１を作成する。このため、エントロピー符号化部１４４は、マクロブロックＡに対応する符号化対象データのエントロピー符号化の後で、直ちにマクロブロックＢに対応する符号化対象データの処理を開始できる。したがって、符号化部１４は、各マクロブロックに対応するビットストリーム８０を効率よく生成することができる。

以下、パターン情報８１１、８２１、８３１の詳細および作成について説明する。

直流成分に対応するパターン情報８１１は、各チャンネルの直流符号化対象データが０であるかどうかを示すパターン値を有している。パターン情報８１１のデータ長は、３ビットであり（図９参照）、各ビットは、各色チャンネルのパターン値に対応する。

パターン情報作成部１４６は、パターン情報８１１の各ビットに対応する記憶領域を保持している。パターン情報作成部１４６は、直流符号化対象データが入力された場合、直流符号化対象データが有する上位データの値を色チャンネルごとに確認する。パターン情報作成部１４６は、上位データの値が０である場合に対応するアドレスの記憶領域にパターン値として０を書き込み、０でない場合に対応するアドレスの記憶領域に１を書き込む。記憶領域に書き込まれたデータが、パターン情報８１１としてパターン情報バッファ１４７に格納される。

低域成分に対応するパターン情報８２１は、各チャンネルの低域符号化対象データが０であるかどうかを示すパターン値を有している。パターン情報８２１のデータ長は、３ビットであり（図９参照）。各ビットは、各色チャンネルのパターン値に対応する。

パターン情報作成部１４６は、パターン情報８２１の各ビットに対応する記憶領域を保持している。パターン情報作成部１４６は、低域符号化対象データが入力された場合、低域符号化対象データが有する１５個の上位データの値を色チャンネルごとに確認する。パターン情報作成部１４６は、１５個の上位データの値が全て０である場合、対応するアドレスの記憶領域にパターン値として０を書き込み、０でない上位データを確認した場合に対応するアドレスの記憶領域に１を書き込む。記憶領域に格納されたデータが、パターン情報８２１としてパターン情報バッファ１４７に格納される。

高域成分に対応するパターン情報８３１は、各チャンネルに対応する高域符号化対象データの上位データが０であるかどうかをブロック単位で示す情報である。パターン情報８３１のデータ長は、４８ビットであり、マクロブロックを構成するブロックごとに各色チャンネルに対応する３ビットが割り当てられる。

パターン情報作成部１４６は、パターン情報８３１の各ビットに対応する記憶領域を保持している。パターン情報作成部１４６は、高域符号化対象データが有する上位データをブロック単位で参照する。各ブロックに対応する上位データが全て０である場合、対応するアドレスの記憶領域にパターン値として０が書き込まれる。各ブロックに０でない上位データが存在する場合、対応するアドレスの記憶領域に１が書き込まれる。このような処理が、色チャンネルごとに実行される。パターン情報作成部１４６は、パターン情報８３１のパターン値を全て記憶領域に書き込んだ後で、記憶領域に書き込まれたデータをエントロピー符号化する。エントロピー符号化されたデータが、パターン情報８３１としてパターン情報バッファに格納される。

上述したように、高域符号化対象データが有する上位データは、エントロピー符号化部１４４においてブロック単位で並び替えられる。このため、パターン情報作成部１４６は、高域符号化対象データの並び替えに応じて、各ブロックに対応するパターン値の配列を変更する。

図８は、パターン情報８３１の記憶領域のアドレスと、ブロック番号との対応関係を示す図である。パターン情報作成部１４６は、４８ビット分の記憶領域をパターン情報８３１の作成のために有している。アドレスＡ０１〜Ａ１６がＹチャンネル、アドレスＡ１７〜Ａ３２がＵチャンネル、アドレスＡ３３〜４８がＶチャンネルに対応する。また、パターン値を記憶する記憶領域のアドレスと、並び替え後のブロック番号とが対応付けられている。たとえば、Ａ０１、Ａ１７、Ａ３３はブロックＢ０１に対応し、Ａ０２、Ａ１８、Ａ３４はブロックＢ０４に対応する。

パターン情報作成部１４６は、ＹチャンネルのブロックＢ０１に対応する上位データが入力された場合、入力された上位データの値に応じたパターン値をアドレスＡ０１に書き込む。ＹチャンネルのブロックＢ０２に対応する上位データが入力された場合、入力された上位データの値に応じたパターン値がアドレスＡ１５に書き込まれる。このように、各ブロックの上位データの値に応じたパターン値が、指定されたアドレスに書き込まれる。

パターン情報作成部１４６は、全てのブロックのパターン値を記憶領域に書き込んだ後でアドレスＡ０１からパターン値を順次読み出す。これにより、各ブロックに対応するパターン値が、高域符号化対象データのブロック単位の並び替えに応じた順序に配列される。読み出されたパターン値がエントロピー符号化され、パターン情報８３１としてパターン情報バッファ１４７に格納される。

以上説明したように、本実施の形態に係る画像圧縮装置１において、量子化データから抽出された符号化対象データが、符号化対象データ用メモリ１４２とパターン情報作成部１４６に並列的に入力される。つまり、従来では、パターン情報作成部９４６が符号化対象データ用メモリ９４２から符号化対象データを取得していたが、本実施の形態では、パターン情報作成部１４６が抽出部１４１から符号化対象データを直接取得する。このため、パターン情報作成部１４６が符号化対象データを取得するときに、エントロピー符号化部１４４には、パターン情報８１１、８２１、８３１の生成に伴う待機時間が発生しない。したがって、エントロピー符号化部１４４は、効率よく符号化対象データをエントロピー符号化することができる。

なお、本実施の形態において、符号化部１４は、直流フレックスビット、低域フレックスビットを生成しなくてもよい。つまり、直流成分ストリーム８１、低域成分ストリーム８２に直流フレックスビット、低域フレックスビットが含まれていなくてもよい。

本発明の実施の形態に係る画像圧縮装置の構成を示すブロック図である。 静止画像データの処理単位であるブロック、マクロブロックを示す図である。 高域成分データおよび第１階層の直流成分データを示す図である。 低域成分データ第２階層の直流成分データおよびの生成手順を示す図である。 本発明の実施の形態に係る符号化部の構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る符号化部における処理タイミングを示す図である。 高域符号化対象データおよび高域付加データの並び替えを示す図である。 パターン情報の記憶領域のアドレスとブロック番号との対応関係を示す図である。 ＨＤ Ｐｈｏｔｏ形式におけるビットストリームの構成の概略図である。 従来の画像圧縮装置における符号化部の構成を示す図である。 従来の画像圧縮装置における符号化部の処理タイミングを示す図である。

符号の説明

１ 画像圧縮装置
１１、１２ 周波数変換部
１３ 量子化部
１４ 符号化部
１４１ 抽出部
１４２ 符号化対象データ用メモリ
１４３ 付加データ用メモリ
１４４ エントロピー符号化部
１４５ 付加データ処理部
１４６ パターン情報作成部
１４７ パターン情報バッファ
１４８ ビットストリーム生成部

Claims (5)

1. オリジナル画像データをマクロブロック単位で周波数変換して周波数変換データを作成する周波数変換部と、
   前記周波数変換データを量子化して量子化データを作成する量子化部と、
   前記量子化データから符号化データを生成し、前記符号化データを含むストリームデータを出力する符号化部と、
   を備え、
   前記符号化部は、
   前記量子化データからエントロピー符号化の対象となる符号化対象データを抽出する抽出部と、
   前記抽出部により抽出された前記符号化対象データを記憶する記憶部と、
   前記記憶部から前記符号化対象データを読み出し、読み出した前記符号化対象データをエントロピー符号化して前記符号化データを生成するエントロピー符号化部と、
   前記符号化対象データを前記抽出部から取得し、前記符号化対象データの値が０であるかどうかを示すパターン情報を作成するパターン情報作成部と、
   前記パターン情報と前記符号化データとを所定の順序で出力することにより、前記ストリームデータを出力する出力部と、
   を含み、
   前記抽出部は、前記符号化対象データを、前記記憶部と前記パターン情報作成部とに並行して出力することを特徴とする画像圧縮装置。
2. 請求項１に記載の画像圧縮装置において、
   前記エントロピー符号化部は、第１マクロブロックに対応する第１符号化対象データをエントロピー符号化した後で第２マクロブロックに対応する第２符号化対象データをエントロピー符号化し、
   前記パターン情報作成部は、前記第１符号化対象データがエントロピー符号化されている期間において、前記第２符号化対象データに対応するパターン情報を作成することを特徴とする画像圧縮装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の画像圧縮装置において、
   前記パターン情報作成部は、
   前記パターン情報を格納するパターン情報記憶部、
   を含むことを特徴とする画像圧縮装置。
4. 請求項１に記載の画像圧縮装置において、
   前記抽出部は、
   前記量子化データから前記符号化対象データ以外のデータを付加データとして抽出する付加データ抽出部、
   を含み、
   前記符号化部は、
   前記付加データに含まれる複数のデータを所定の順序で配列した配列データを生成する下位データ処理部、
   を含み、
   前記出力部は、前記パターン情報と前記符号化データと前記配列データとを所定の順序で出力することにより、前記ストリームデータを出力することを特徴とする画像圧縮装置。
5. 請求項１または請求項２に記載の画像圧縮装置において、
   前記周波数変換部は、
   前記オリジナル画像データを周波数変換して、第１直流成分データと、第１交流成分データとを生成する第１階層変換部と、
   前記第１直流成分データを周波数変換して、第２直流成分データと、第２交流成分データとを生成する第２階層変換部と、
   を含み、
   前記周波数変換部は、前記第２直流成分データと、前記第１交流成分データと、前記第２交流データとを前記周波数変換データとして出力することを特徴とする画像圧縮装置。
   

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