JPH04145767A - データ圧縮装置 - Google Patents

データ圧縮装置

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JPH04145767A
JPH04145767A JP2270017A JP27001790A JPH04145767A JP H04145767 A JPH04145767 A JP H04145767A JP 2270017 A JP2270017 A JP 2270017A JP 27001790 A JP27001790 A JP 27001790A JP H04145767 A JPH04145767 A JP H04145767A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば、カラー静止画像やカラー動画像を圧
縮して、所定の記録媒体に記録する場合等に用いて好適
なデータ圧縮装置に関する。
［従来の技術］ 画像データを磁気ディスク等の記録媒体に記録するとき
、効率的な記録を行なうため、データが圧縮される。こ
の圧縮のため、例えば画像データはＮｘＮ　（あるいは
ＮＸＮ）画素毎のブロックに分割され、各ブロック毎に
直交変換される。直交変換されたデータは、さらに所定
の量子化ステップで量子化された後、ゼロランレングス
符号化またはハフマン符号化される。このようにしてデ
ータを圧縮すると、効果的にデータが圧縮されるが、画
像によって符号量が異なってくる。
そこで、従来、次のようにして、符号量を一定にするた
めの制御が行なわれている。
その第１の方法は、所定の量子化ステップで実際に量子
化されたデータの量を演算し、その演算結果に対応して
、データ量が所望の値になるように量子化ステップ数を
変更して、再度量子化をやり直す方法である。
その第２の方法は、直交変換後のデータの係数が符号量
と所定の関係を有していることに着目したもので、ブロ
ック毎の係数の２乗和を演算し２乗和の大きさに対応し
て各ブロックを、例えば４つのクラスに区分し、データ
量の大きいクラスのブロックには多くのビットを配分し
、小さいクラスのブロックには少ないビットを配分する
ようにしたものである。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記した第１の方法は、実際に量子化し
たデータの符号量を演算する工程を、少なくとも２回は
繰り返さなければならないので、高速の処理が困難であ
る。
また、上記した第２の方法は、直交変換処理を実行しな
ければならないばかりでなく、クラスを示す情報を付加
しなければならないので、符号量が多くなり、複雑な処
理が必要になる。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたもので、簡単
かつ高速で正確な処理を可能にするものである。
ｃ課署を解決するための手段］ 本発明は上記課題を解決するために、 入力されたデータを所定単位毎のブロックに分割し、直
交変換した後に量子化して、その量子化したデータに対
して少なくともランレングス符号化を行うデータ圧縮装
置において、 符号化するブロックの少なくとも２方向の帯域における
データの差に応じて、符号量を制御することを特徴とす
るデータ圧縮装置を提供すると共に、 例えば、入力されたデータを所定単位毎のブロックに分
割し、直交変換した後に量子化して、その量子化したデ
ータに対して少なくともランレングス符号化を行うデー
タ圧縮装置において、符号化するブロックの少なくとも
２方向の帯域におけるデータのパワーの大きさの差に応
じて、符号量を制御することを特徴とするデータ圧縮装
置を提供し、 さらに、例えば、入力された画像データを所定画素毎の
ブロックに分割し、直交変換した後に量子化して、その
量子化した画像データに対して少なくともランレングス
符号化を行うデータ圧縮装置において、 入力された画像データを水平方向及び垂直方向に独立し
てフィルタ処理する１もしくは複数のフィルタ処理手段
と、 前記フィルタ処理手段により処理された２方向のデータ
について、それぞれの大きさと２方向の大きさの差に応
じて前記フィルタ処理手段により処理されたデータを対
応する符号量値に変換する符号量値変換手段と、 データ量の目標値を設定する目標値設定手段と、前記目
標値設定手段により設定された前記目標値と前記符号量
値変換手段により出力された前記符号量値とを比較し、
その差に対応する水平方向及び垂直方向の帯域制限値を
出力する帯域制限値変換手段と、 前記目標値設定手段により設定された前記目標値と前記
符号量値変換手段により出力された前記符号量値と帯域
制限値変換手段により出力された帯域制限値とから、対
応する量子化ステップ値を出力する量子化ステップ値変
換手段と、直交変換する前のデータを、前記帯域制限値
変換手段により出力された水平方向及び垂直方向の前記
帯域制限値に対応して、水平方向及び垂直方向に独立し
て帯域制限する帯域制限手段と、前記帯域制限されたデ
ータを、前記量子化ステップ値変換手段により出力され
た量子化ステップ値に対応して、量子化する量子化手段
とを備えることを特徴とするデータ圧縮装置を提供する
ものである。
［作用］ 上記のように構成されたデータ圧縮装置においては、デ
ータを垂直方向と水平方向とに個別に複数処理し、さら
に、例えば絶対値加算をし、水平及び垂直の値の大きさ
のバランスのずれ具合を計算し、その分たけ絶対値加算
値を補正することにより、データ量が予測される。そし
て、予測結果に対応して、帯域制限値が垂直方向と水平
方向とに独立に調整され、さらに量子化ステップが決定
される。
従って、水平方向と垂直方向で周波数特性が大きく異な
る画像のデータであっても、適切に、簡単かつ高速の処
理が可能になる。
［実施例］ 本発明によるデータ圧縮装置の一実施例を以下、図面と
ともに詳細に説明する。
第１図及び第２図はデータ圧縮装置の構成を示すブロッ
ク図である。
第１図において、入力された画像データのうち、フレー
ム内予測データは直接、また、フレーム間予測データは
動き補償及び差分データ生成器６を介して、符号量予測
器１にそれぞれ入力される。
符号量予測器１は入力されたデータから符号量を予測し
、予測値に対応する水平及び垂直方向の帯域制限値と量
子化ステップ数を設定し、水平ブリフィルタ２ａ、垂直
ブリフィルタ２ｂ（帯域制限手段）と量子化器４に出力
する。
水平ブリフィルタ２ａは入力されたデータを、符号量予
測器１により設定された水平方向の帯域制限値に対応し
て水平方向の帯域を制限し、垂直ブリフィルタ２ｂに出
力する。垂直ブリフィルタ２ｂは水平ブリフィルタ２ａ
により処理されたデータを、符号量予測器１により設定
された垂直方向の帯域制限値に対応して垂直方向の帯域
を制限し、Ｄ　ＣＴ　（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ　ｃｏｓｉｎ
ｅ　ｔｒａｎｓｆｅｒ）回路３に出力する。ＤＣＴ回路
３により処理されたデ夕は、量子化器４に入力され、符
号量予測器１により設定された量子化ステップ数で量子
化される。
量子化されたデータは、符号器５に入力され、符号化、
例えば、第８図に示すようにジグザクに走査されてゼロ
ランレングス符号化される（ジグザグ走査については、
画像電子学会誌第１８巻第６号［１９８９］技術解説「
カラー静止画符号化国際標準化」など参照）。
符号器５はそのときの符号量に関するデータをバッファ
メモリ７に出力し、記憶させる。ＣＰＵ８はバッファメ
モリ７に記憶されたデータを、必要に応じて符号量予測
器１に出力させ、次のフレームの処理にフィードバック
させる。
符号量予測器１は、例えば、第２図に示すように構成さ
れる。入力された画像データは、フレームメモリ１１に
一旦記憶される。フレームメモリ１１より読み出された
データは、第９図の（ａ）及び（ｂ）に示すフィルタ特
性を有する水平方向及び垂直方向のローパス（またはバ
ンドパス）オペレータ処理器１２ａ、１２ｂ、同バイパ
スオペレータ処理器１２Ｃ，１２ｄ　（フィルタ処理手
段）により独立にフィルタ処理された後、絶対値和算出
回路１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ　（演算手段）に
入力され、演算される。すなわち、１２゜１２ｂ、１２
ｃ、１２ｄそれぞれのオペレータ処理によりフィルタ処
理されたデータをもとにローパスの水平方向及び垂直方
向のデータの大きさのバランス係数と、バイパスの水平
方向及び垂直方向のデータの大きさのバランス係数を算
出する。
絶対値和算出回路１３ａと１３ｂの出力は、加算器１４
により加算され、さらに１５ａのバランス係数算出回路
でバランスのずれぐあいを算出し、符号量値変換器１５
（符号量値変換手段）に入力され、標準量子化ステップ
で、かつ、標準帯域制限値のときの符号量値に変換され
る。この符号量値は量子化ステップ変換器１６と帯域制
限値変換器１７（帯域制限値変換手段）に出力される。
絶対値和算出回路１３ａと１３ｂの出力はまた、絶対値
和比算出回路１８に出力され、その比が算出される。算
出された比は、帯域制限値変換器１７に供給される。
量子化ステップ変換器１６と帯域制限値変成器１７には
、制御データ値送信回路１９（目標値設定手段）を介し
て設定されるべきデータ量の目標値が入力されている。
量子化ステップ変換器１６と帯域制限値変換器１７は、
符号量値変換器１５から入力される符号量値と目標値と
を比較し、その誤差に対応する量子化ステップ値と水平
方向及び垂直方向の帯域制限値を、量子化器４と水平及
び垂直ブリフィルタ２ａ、２ｂにそれぞれ出力する。
次に、その動作を説明する。入力画像データはフレーム
メモリ１１に入力され、そこに、１フレ一ム分の画像デ
ータが一旦記憶される。フレームメモリ１１に記憶され
たデータは、読み出され、水平及び垂直オペレータ処理
器１２ａ、１２ｂに供給され、フィルタ処理される。
この、フィルタ処理について、第３図を参照して説明す
る。
第３図（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、水平方向のロー
パスフィルタとバイパスフィルタの各処理を行なう場合
の３個（ＩＸ３）の係数（オペレータ）を表わしている
。また、第３図（Ｃ）及び（ｄ）はそれぞれ、垂直方向
のローパスフィルタとバイパスフィルタの各処理を行な
う場合の３個（３Ｘ１）の係数を表わしている。
フレームメモリ１１から所定の領域の１×３または３Ｘ
１の画素データが読み出され、これらのデータと、第３
図に示す１×３また３×１の係数が、対応する位置どお
しで乗算される。この乗算した結果得られる３個のデー
タは、さらに加算される。次にフレームメモリ１１から
読み出される領域が、例えば右に１画素分ずらされ、そ
こから読み出された１×３または３×１の画素データに
ついて、同様の処理が実行される。以下、同様の処理が
１フレ一ム分のデータ全部について行なわれる。このと
き、領域を順次ずらす領域を、１画素ではなく、２画素
、３画素とすることもできる。
このようにして、水平方向と垂直方向に独立にフィルタ
処理されたデータは、絶対値和算出回路１３ａと１３ｂ
に入力される。絶対値和算出回路１３ａ、１３ｂは、水
平方向及び垂直方向オペレータ処理器１２ａ、１２ｂよ
り上述したようにして、１×３または３×１の画素デー
タをフィルタ処理する毎に１個得られるデータの絶対値
を演算し、その絶対値を１フレ一ム分について加算する
。
また絶対値和算出回路１３ｃ、１３ｄは、例えば、絶対
値ＢＸ、ＢＹ、ＨＸ％ＨＹを以下のように定義した場合
、バランス係数は次のように算出する。
ＢＸ：規格化されたローパスオペレータの水平方向の絶
対値和 ＢＹ：規格化されたローパスオペレータの垂直方向の絶
対値和 ＨＸ：規格化されたバイパスオペレータの水平方向の絶
対値和 ＨＹ：規格化されたバイパスオペレータの垂直方向の絶
対値和と定義する。
ｆ（Ｂ　Ａ　Ｒ：水平方向のバランス係数ＢＢＡＲ：垂
直方向のバランス係数 ＢＡＲ：　トータルのバランス係数 ＢＡＲ− （ＨＢＡＲ＋ＢＢＡＲ） ／２ 二の加算値（絶対値和）は加算器１４により加算された
後、バランス係数算出回路１５ａからの出力値であるバ
ランス係数とともに符号量値変換器１５に入力される。
加算器１４が出力する絶対値和に対し、例えば以下のよ
うにバランス係数とともに算出した値ＡＣＴＩＶＩＴＹ
は、第４図に示すように、符号量にほぼ対応してる。
ＡＣＴＩＶＩＴＹ＝　（ＢＸ＋ｃ　ｘＢＹ）　Ｘ　（１
＋ＢＡＲ）ただし、 ノーインタレースでは、例えば、 ａ−１ｂ−１ｃｍ１ インタレースでは、例えば、 ａ−５ｂ−３ｃｍ２とする。
すなわち、所定の絶対値和が与えられたとき、その画像
データの符号量は、第４図にハツチングを施した部分の
範囲で表わされる。符号量値変換器１５は、例えばＲＯ
Ｍにより構成され、第４図に実線で示すように、所定の
絶対値和に対応する符号量の平均値が記憶されている。
すなわち、いろいろな絵柄を持つ多数の画像のデータを
、予め設定しである標準帯域制限値で帯域制限し、かつ
、標準量子化ステップで量子化した場合に得られる符号
量を計算したものが、統計的に、絶対値和と符号量が１
対１に対応するように、デフォルトデータとして記憶さ
れている。
これにより、ランレングス符号化の影響をうける一部分
を符号量の予測に反映させることができる。
符号量値変換器１５は、加算器１４より入力される絶対
値和を、対応する符号量値に変換し、量子化ステップ変
換器１６と帯域制限値変換器１７に出力する。
制御データ値送信回路１９は、予め設定されたデータ量
の目標値を量子化ステップ変換器１６と帯域制限値変換
器１７に出力している。量子化ステップ変換器１６と帯
域制限値変換器１７も、例えばＲＯＭにより構成され、
所定の符号量を得るのに適切な量子化ステップ数と帯域
制限値とを対応してそれぞれ記憶している。
従って、量子化ステップ変換器１６と帯域制限値変換器
１７は、符号量値変換器１５より入力された符号量値と
、制御データ値送信回路１９より入力された目標値とを
比較し、その誤差に対応して、設定されている目標値を
得るのに適切な量子化ステップ数と水平及び垂直帯域制
限値とを読み出し、量子化器４と水平及び垂直ブリフィ
ルタ２ａ、２ｂに出力する。
水平ブリフィルタ２ａ（垂直ブリフィルタ２ｂも同様）
は、例えば、第５図に示すように、帯域制限値（カット
オフ周波数）が基準値の１５／１６から１／１６の範囲
で１／１６ずっ順次変化する１５種類の特性のフィルタ
を有し、帯域制限値変換器１７から入力される帯域制限
値に対応する特性のフィルタを選択する。この選択され
たフィルタにより帯域制限されたデータがＤＣＴ回路３
に供給される。
また、水平ブリフィルタ２ａ（垂直ブリフィルタ２ｂ）
は、第６図に示すように構成することもできる。
この実施例の場合、水平ブリフィルタ２ａは、フィルタ
２１と、乗算器２２．２３と、加算器２４により構成さ
れている。フィルタ２１は、第７図に示すように、基準
値の１／２の帯域制限値を有している。
入力データはフィルタ２１により帯域制限された後、乗
算器２２に入力され、第１表に示すように、入力データ
のレベル０乃至１６に対応して、０／１６乃至１６／１
６の各係数が乗算される。
また、フィルタ２１を経ない入力データは、乗算器２３
に入力され、そのレベルに対応して、１６／１６乃至Ｏ
／１６の各係数が乗算される。乗算器２２と２３の出力
が加算器２４で加算され、ＯＣＴ回路３に出力される。
第１表 このようにしても、第５図に示した場合と同様の動作を
実行させることができる。
また、水平方向と垂直方向の帯域制限値のバランスは次
のようにして調整される。
第２表に示すように、水平方向と垂直方向の帯域制限値
を０／１６乃至１６／１６のいずれかの値に設定した場
合における符号量の減少を、統計的に予め計算しておく
。第２表においては、仮に、帯域制限により２５％の符
号量を減少させる場合、１７通りの組み合わせが存在す
る。符号量の減少値は符号量の目標値に対応して設定さ
れ、その減少値を得るのにいずれの組み合わせを選択す
るかは、絶対値和比算出回路１８が出力する絶対値和比
に対応して設定される。
第２表 （単位％） すなわち、絶対値和比から、水平方向と垂直方向の情報
量の比を推定することができるので、情報量の多い方の
帯域制限値が低く、少ない方の帯域制限値が高くなるよ
うに設定される。
水平方向の帯域制限値Ｈ１と垂直方向の帯域制限値ｖＬ
のバランスは、例えば、次のように設定される。
Ｈ：　Ｖ　　−Ｖ／　（Ｈ＋Ｖ）：　　（Ｈ＋Ｖ）Ｌ ここで、Ｈは水平方向の絶対値和、■は垂直方向の絶対
値和である。
さらに、画像によって水平方向若しくは垂直方向にバラ
ンスの重み付けを行なう場合は、例えば、Ｈ：ｖ　−α
Ｖ／　（Ｈ＋Ｖ）： Ｌ （１−α）Ｈ／　（Ｈ十Ｖ） として、αを０乃至１までの所定の数として、制御でき
る。
また、急激な画質の解像度の劣化をさけるために、帯域
制限値はたとえばルベルづつしか変化させないようにす
ることも効果がある。このときＨ方向、■方向のどちら
を変化させるかは例えば１２ａ、１２ｂからの出力値の
大きい方と決定することができる。
ＤＣＴ回路３は、垂直ブリフィルタ２ｂより入力された
データをブロック毎に区分し、直交変換する。直交変換
されたデータは、量子化器４に入力される。
量子化器４は、入力されたデータを、量子化ステップ変
換器１６により設定された量子化ステップ数で量子化し
、符号器５に出力する。量子化ステップ数が大きい程、
符号量も大きくなる。符号器５は量子化されたデータを
、ランレングス符号化、あるいは、ランレングス符号化
とハフマン符号化の両方を行なう。
なお、入力された画像データのうち、フレーム内予測デ
ータは、そのまま符号量予測器１に入力され、処理され
るが、フレーム間予測データは、動き補償及び差分デー
タ主成器６に入力される。
そして、そこで動き補償を行なった後、基準の画像デー
タとフレーム間予測画像データとの差分が生成され、そ
の差分データが符号量予測器１に入力される。
帯域制限は、第５図（ａ）乃至（ｇ）に示すように、カ
ットオフ周波数が例えば、１５／１６から１／１６まで
のフィルタを、その制限値によって切り換えることによ
り行なわれる。もしくは、第６図、第７図に示すように
、カットオフ周波数が１／２のフィルタ２１−を通した
データと、フィルタ２１を通さないデータを、１６分割
した比率をその制限値によって切り換えて加算すること
で、入力画像の帯域を落しておき、最終的に符号量を制
御することができる。
［発明の効果］ 以上のように、本データ圧縮装置によれば、例えば、ロ
ーパスフィルタとバイパスフィルタなど、１もしくは複
数の特性のフィルタ処理を行い、その水平及び垂直の帯
域のバランスを考慮し、ランレングスの効果も予想して
アクティビティを算出するようにしたので、誤差の少な
い符号量の予測が可能になる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明になるデータ圧縮装置の一実施例の構成
を示すブロック図、第２図は第１図の実施例における符
号量予測器の一実施例の構成を示すブロック図、第３図
（ａ）〜（ｄ）はフィルタ処理の動作を説明する図、第
４図は符号量値変換器の特性を説明する図、第５図（ａ
）〜（ｇ）は水平及び垂直ブリフィルタの特性を説明す
る図、第６図は水平及び垂直ブリフィルタの構成を示す
ブロック図、第７図は水平及び垂直ブリフィルタの特性
を説明する図、第８図はジグザク走査による符号化を説
明する図、第９図（ａ）及び（ｂ）はフィルタ処理を説
明する特性図である。 １・・・符号量予測器、２ａ・・・水平ブリフィルタ、
２′ｏ・・・垂直ブリフィルタ、３・・・ＤＣＴ回路、
４・・・量子化器、５・・・符号器、 ６・・・動き補償及び差分データ生成器、７・・・バッ
ファメモリ、８・・・ＣＰＵ。 １１・・・フレームメモリ、 １２ａ、１２ｃ・・・水平方向オペレータ処理器、１２
ｂ、１２ｄ・・・垂直方向オペレータ処理器、１３ａ、
１３ｂ、１３ｃ、　　１３ｄ−・・絶対値和算出回路、
１５・・・符号量値変換器、 １５ａ・・・バランス係数算出器（回路）、１６・・量
子化ステップ変換器、 １７・−・帯域制限値変換器、 ９・・・制御データ値送信回路、 ・・・フィルタ、 ２２゜ ３　・・ 乗算器、 ２４・・・加算器。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）入力されたデータを所定単位毎のブロックに分割
    し、直交変換した後に量子化して、その量子化したデー
    タに対して少なくともランレングス符号化を行うデータ
    圧縮装置において、 符号化するブロックの少なくとも２方向の帯域における
    データの差に応じて、符号量を制御することを特徴とす
    るデータ圧縮装置。
  2. （２）入力されたデータを所定単位毎のブロックに分割
    し、直交変換した後に量子化して、その量子化したデー
    タに対して少なくともランレングス符号化を行うデータ
    圧縮装置において、 符号化するブロックの少なくとも２方向の帯域における
    データのパワーの大きさの差に応じて、符号量を制御す
    ることを特徴とするデータ圧縮装置。
  3. （３）入力された画像データを所定画素毎のブロックに
    分割し、直交変換した後に量子化して、その量子化した
    画像データに対して少なくともランレングス符号化を行
    うデータ圧縮装置において、入力された画像データを水
    平方向及び垂直方向に独立してフィルタ処理する１もし
    くは複数のフィルタ処理手段と、 前記フィルタ処理手段により処理された２方向のデータ
    について、それぞれの大きさと２方向の大きさの差に応
    じて前記フィルタ処理手段により処理されたデータを対
    応する符号量値に変換する符号量値変換手段と、 データ量の目標値を設定する目標値設定手段と、前記目
    標値設定手段により設定された前記目標値と前記符号量
    値設定手段により出力された前記符号量値とを比較し、
    その差に対応する水平方向及び垂直方向の帯域制限値を
    出力する帯域制限値変換手段と、 前記目標値設定手段により設定された前記目標値と前記
    符号量値設定手段により出力された前記符号量値と帯域
    制限値変換手段により出力された帯域制限値とから、対
    応する量子化ステップ値を出力する量子化ステップ値変
    換手段と、 直交変換する前のデータを、前記帯域制限値変換手段に
    より出力された水平方向及び垂直方向の前記帯域制限値
    に対応して、水平方向及び垂直方向に独立して帯域制限
    する帯域制限手段と、前記帯域制限されたデータを、前
    記量子化ステップ値変換手段により出力された量子化ス
    テップ値に対応して、量子化する量子化手段とを備える
    ことを特徴とするデータ圧縮装置。
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