JPH04177916A - 画像データ符号化回路 - Google Patents

画像データ符号化回路

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JPH04177916A
JPH04177916A JP2303797A JP30379790A JPH04177916A JP H04177916 A JPH04177916 A JP H04177916A JP 2303797 A JP2303797 A JP 2303797A JP 30379790 A JP30379790 A JP 30379790A JP H04177916 A JPH04177916 A JP H04177916A
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data
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huffman
component
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Hirofumi Sakagami
弘文 阪上
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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〕 この発明は静止画データを圧縮符号化して伝送または記
録する際の画像データ符号化回路に関する。
〔従来の技術〕
自然画像(静止画)に対する高能率な圧縮符号化技術と
して、直交変換に可変長符号を組み合わせた方式が有効
とされ、カラー静止画符号化方式の国際標準にも、この
方式が採用されることが決定している(画像電子学会誌
; Vol、18.  No、6゜P398〜P407
参照)。
第2図は国際標準化方式のうちの「ベースライン・シス
テムJの処理手順を示す概略図である。
このシステムは、1画面分の静止画データを、■ブロッ
クn×n画素、例えば8×8画素の複数プロ、ツタに分
割し、各ブロック毎に離散コサイン変換(D CT :
 Discrete Co51ne Transfor
m )を行い(処理P1)、得られるn×n個のDCT
係数をn×n個の闇値からなる量子化マトリクスの各闇
値で除算して量子化し、四捨五入して整数に変換したの
ち出力する(処理P2)。この処理P2における量子化
の際に、量子化マトリクスの各闇値に係数2s (S=
O,±1.±2.・・・)を乗算して各闇値を変化させ
、圧縮後の符号量および復号画質を制御する。係数2S
の巾Sはスケールファクタと称し、スケールファクタS
か大きいと量子化ステップ幅も大きくなり量子化後の符
号量が減少する。スケールファクタSが小さいと量子化
ステ・ノブ幅も小さくなり量子化後の符号量か増加する
第3図に輝度信号用および色差信号用の量子化マトリク
スの一例を示す。
DCTは周波数領域における直交変換の一種で、変換し
て得られるn×n個のDCT係数Fuν(u。
v =0.1.2.・・・、n−1)は1ブロック分の
画像データを空間周波数に分解した成分を表している。
係数Fuvのうち、係数FOOはn×n画素の平均値に
比例した成分(DC成分)を表し、変数u、  vが大
きくなるにつれて空間周波数の高い成分(AC成)分を
表す。
こうして量子化したDCT係数のうち、DC成分は前の
ブロックで量子化したDC成分と差分を取り(処理P3
)、その差分のビット数をノ\フマン符号化する(処理
P4)。AC成分はブロック内でジグザグスキャンを行
って一次元の数列に変換し、その中の連続する零(無効
係数)の個数をランレングス符号化する(処理P3)。
そして、ランレングス符号化した零の個数データと有効
係数のビット数とで2次元のハフマン符号化を行う(処
理P4)、第4図にジグザグスキャンの一例を、第5図
および第6図にDC成分およびAC成分のハフマン符号
の一例をそれぞれ示す。
処理P4におけるハフマン符号化はDC成分およびAC
成分共に量子化した係数値そのものを符号化せず、その
値を表現するのに必要なビット数を符号化する。そして
、ハフマン符号とは別にそのビット数の値を付加ビット
として付加する。例えば、量子化した係数が10進数で
「3」の場合、2進数では°″000・・・011”と
なるが、これを表現するのに必要なビット数2をハフマ
ン符号化する。そして、下2ビット“11′°を付加ピ
ントとして付は加える。ただし、量子化した係数が負の
場合は、付加ビットから1を引いたデータを付加ビット
として付は加える。例えば、量子化した係数が10進数
で「−2」の場合、2進数(2の補数表示)では”11
1・・・110″となるが、下2ビット“10パからl
を引いた“”01”を付加ビットとして付は加える。こ
のため、量子化した係数が正であれば付加ビットは゛1
パで始まり、量子化した係数が負であれば付加ビットは
0゛°で始まるため、正負の判別か容易に行える。
ところで、前述した「ベースライン・システム」の処理
手順をハードウェア化する場合、ランレングス符号化お
よびハフマン符号化という可変長符号化処理を含んでい
るため、処理時間が長くなると他の処理が中断され、全
体としての処理の流れが止まってしまう。そこで、ラン
レングス符号化回路の出力段にF I F O(fir
st−in first−out)メモリを設け、可変
長符号化処理であることから生しる処理時間差をFIF
Oメそりによって吸収し、部分的処理ネックの全体処理
に与える影響を小さくして高速化を図ることが考えられ
る。
第7図は、このような画像データ符号化回路の一例を示
すブロック図である。
この回路は、1ブロック8×8画素の複数ブロツクに分
割した1画面分の静止画データを、ブロック毎にDCT
回路1で離散コサイン変換し、得られる8×8個のDC
T係数を一対のハ、ッファメモリ2aおよび2bにスイ
ッチ回路2cを介してブロック毎に交互に記憶する。記
憶したDCT係数はブロック毎にジグザグスキャンの順
序で読み出し、量子化回路3で量子化マトリクスの各闇
値で除算することで量子化を行う。量子化したDCT係
数のうちDC成分は差分回路4で前のブロックのDC成
分と差分が取られ、AC成分はランレングス符号化回路
5で連続する零(無効係数)の個数を計数してその計数
値をランレングス符号化し、有効係数はそのまま出力す
る。
差分回路4から出力される差分データは、有効ビット数
検出回路6で有効ビット数が検出され、この有効ビット
数がハフマン符号化回路7でハフマン符号化される。そ
して、得られるハフマンコードおよびハフマンコード長
データはパラレル/シリアル(P/S)変換回路8に供
給される。このP/S変換回路8には、差分回路4から
出力される差分データの有効ピントが付加ビットとして
入力され、また、有効ビット数検出回路6から差分デー
タの有効ビットのピント数が有効ビット数データとして
入力されている。
また、ランレングス符号化回路5から出力されるAC成
分の有効係数および連続する零の個数を符号化したラン
レングスデータが共にFIF○メモリ9に書き込まれる
。FIF○メモリ9に書き込まれた有効係数は、有効ピ
ント数検出回路10で有効ビット数が検出され、ハフマ
ン符号化回路11でこの有効ビット数とFIFOメモリ
9から読み出されるランレングスデータとが2次元ハフ
マン符号化される。そして、得られるハフマンコードお
よびハフマンコード長データはP/S変換回路8に入力
される。P/S変換回路8には、FTFOメモリ9から
AC成分の有効係数の有効ビットが付加ビットとして入
力され、また、有効ビット数検出回路10から差分デー
タの有効ビット数が有効ビット数データとして入力され
る。
こうしてP/S変換回路8に入力された各データは、シ
リアルデータに変換されてビットストリームに圧縮デー
タ゛として出力される。
[発明が解決しようとする課題] ところで、F(FOメモリを使用すると、FIFOメモ
リが満杯や空になったときの複雑なタイミング制御が必
要となる。また、圧縮データはピットストリームで出力
されるため、データ転送速度が遅く実用的ではないとい
う不都合がある。
この発明は、データ転送速度の向上を図り、かつFIF
Oメモリを不要とする簡易かつ高速な画像データ符号化
回路を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明による画像データ符号化回路は、1画面分の入
力画像データを、1ブロックn×n画素の複数ブロック
に分割し、各ブロック毎に2次元離散コサイン変換を行
うDCT回路と、DCT回路から出力されるn×n個の
DCT係数を、各ブロック毎に量子化する量子化回路と
、量子化された1ブロック分のDCT係数のDC成分と
前ブロックのDC成分との差分を取る差分回路と、量子
化された1ブロック分のDCT係数のAC成分を、  
゛ブロック内で低周波成分から高周波成分へとジグザグ
スキャンして1次元の数列に変換し、有効係数はそのま
ま出力し、無効係数はその連続する個数をランレングス
符号化して出力するランレングス符号化回路と、差分回
路から出力されるDC差分データをハフマン符号化する
と共に、ランレングス符号化回路から出力されるAC成
分の有効係数の有効ビット数とランレングス符号化され
た連続する無効係数の個数とで2次元のハフマン符号化
を行うハフマン符号化回路と、ハフマン符号化回路から
出力される可変長データを、その最長ビット数以上のパ
ラレルデータとして出力するデータパック回路とを備え
、入力画像データを1サンプル入力する時間内にデータ
パック回路において1ワードのデータを出力するように
する。
〔作 用〕
この発明によれば、データパンク回路に、DC成分の差
分データまたはAC成分の有効係数の有効ピントを付加
ピントとして入力し、また、付加ビットの有効ビット数
を有効ビット数データとして入力し、さらに、有効ピン
ト数データをハフマン符号化してそのハフマンコードお
よびハフマンコート長データを入力する。そして、この
入力した付加ビットとハフマンコートとを、1クロンク
で出力できるように、付加ビ・ントの最長ビット数トハ
フマンコードの最長ビット数との和のビア)数以上のピ
ント数のパラレルデータとして出力する。従って、1画
像データの入力時間間隔内に1圧縮データを出力できる
ので、処理速度上ネックとなる部分がなく、FIFOメ
モリも必要としないため、複雑なタイミング制御が不要
となる。
〔実施例〕
第1図はこの発明による画像データ符号化回路の一実施
例を示すブロック図である。なお、第1図において、第
7図と同一部分には同一符号を付して説明する。
この回路は、1ブロック8×8画素の複数ブロックに分
割された1画面分の静止画データを、ブロック毎に離散
コサイン変換するDCT回路l、変換されたDCT係数
をブロック毎に交互に一時的に記憶するRAM構成のバ
ッファメモリ2aおよび2b、このバッファメモリ2a
および2bからジグザグスキャンで読み出したDCT係
数を量子化マトリクスの各閾値で除算して量子化する量
子化回路3、量子化したDCT係数のDC成分の差分を
取る差分回路4、量子化したDCT係数のAC成分の連
続する零(無効係数)の個数を計数してその計数値をラ
ンレングス符号化し、零でない有効係数はそのまま出力
するランレングス符号化回路5、差分回路4から出力さ
れるDC成分の差分データとランレングス符号化回路5
から出力されるAC成分の有効係数とを切り換えて出力
する切換回路20、切換回路20から出力されるDC差
分データの有効ピント数またはAC有効係数の有効ビッ
ト数を検出する有効ビット数検出回路21、この検出回
路21がら出力されるDC差分データの有効ビット数を
ハフマン符号化すると共に、検出回路21から出力され
るAC有効係数の有効ビット数とランレングス符号化回
路5がら出力されるランレングスデータとの2次元ハフ
マン符号化を行うハフマン符号化回路22、ハフマン符
号化回路22から出力されるハフマンコードおよびハフ
マンコード長データが入力されると共に、切換回路20
から出力されるDC差分データまたはAC有効係数の有
効ピントが付加ピントとして供給され、また、有効ビッ
ト数検出回路21がら出力される有効ビットのビット数
が有効ビット数データとして入力されるデータパック回
路23からなる。
この構成において、1ブロック8×8画素の複数ブロッ
クに分割された画像データが入力されると、まず、DC
T回路lでブロック毎に2次元離散コサイン変換され、
8×8個の変換係数がスイッチ回路2cを介してバッフ
ァメモリ2aまたは2bの一方のRAMに記憶される。
その間にバッファメモリ2aまたは2bの他方のRAM
に記憶されている前ブロックのDCT係数がジグザグス
キャンの順序で読み出され、量子化回路3に入力される
量子化回路3では、8×8個のDCT係数を8×8個の
量子化マトリクスの各闇値で除算して量子化を行い、量
子化したDcT係数のうち、DC成分は差分回路4で前
ブロックの量子化後のDC成分と差分が取られ、その差
分データが付加ビットとしてデータパック回路23に供
給され、同時に有効ビット数検出回路21に供給される
。検出回路21では、DC差分データの有効ビット数を
検出して有効ビット数データとして出力し、データパン
ク回路23およびハフマン符号化回路22に供給する。
ハフマン符号化回路22では、有効ビット数データをハ
フマン符号化し、ハフマンコードおよびそのコード長デ
ータをデータパック回路23に供給する。
また、量子化されたDcT係数のうち、AC成分はラン
レングス符号化回路5で連続する零データの個数がラン
レングスデータとして圧縮され、零でない有効係数の有
効ビットは付加ビットとしてデータパック回路23およ
び有効ビット数検出回路21に供給される。検出回路2
1では、AC有効係数の有効ビット数を検出し、有効ビ
ット数データとしてデータパック回路23に供給すると
共に、ハフマン符号化回路22に供給する。
ハフマン符号化回路22では、DC成分用のハフマン符
号表とAC成分用のハフマン符号表とをROMテーブル
として備えており、DC差分データの有効ピント数が入
力されたときはDC成分用のハフマン符号表から対応す
るハフマンコードとそのコード長を出力する。また、A
C成分の有効ビット数が入力されたときはAC成分用の
ハフマン符号表からランレングスデータおよびAC有効
係数の有効ピント数に対応したハフマンコードおよびそ
のコード長を出力する。
データパック回路23は、付加ビット、有効ビット数、
ハフマンコード、ハフマンコード長ヲ入力し、付加ビッ
トの最長ピント数とハフマンコードの最長ビット数との
和のビット数以上のビット数のパラレルデータとして出
力する。
〔発明の効果〕
この発明は、画像データの入カクロンクを基本としたク
ロ7クで全回路が同期して動作するパイプライン構成で
あり、特許こデータパック回路から出力される圧縮デー
タが付加ビットとハフマンコードの最長ビット数の和以
上のビット数のパラレルデータとして出力するので、1
画像データを入力する時間内に1圧縮データを出刃でき
、処理速度上ネックとなる部分がなくなり、FIFOメ
モリを必要としない。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による画像データ符号化回路の一実施
例を示すブロック図、 第2図はベースライン・システムの処理手順を示す概略
図、 第3図は量子化マトリクスの一例を示す表、第4図はジ
グザグスキャンのテーブルを示す表、第5図および第6
図はDC成分およびAC成分のハフマン符号の一例を示
す表、 第7図は従来の画像データ符号化回路のブロック図であ
る。 1・・・DCT回路、2・・・バッファメモリ、3・・
・量子化回路、4・・・差分回路、5・・・ランレング
ス符号化回路、21・・・有効ビット数検出回路、22
・・・ハフマン符号化回路、23・・・データパック回
路。 特許出願人   株式会社 リ コ −DC成分のハフ
マン符号表 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1画面分の入力画像データを、1ブロックn×n画素の
    複数ブロックに分割し、各ブロック毎に2次元離散コサ
    イン変換を行うDCT回路と、上記DCT回路から出力
    されるn×n個のDCT係数を、各ブロック毎に量子化
    する量子化回路と、 上記量子化された1ブロック分のDCT係数のDC成分
    と前ブロックのDC成分との差分を取る差分回路と、 上記量子化された1ブロック分のDCT係数のAC成分
    を、ブロック内で低周波成分から高周波成分へとジグザ
    グスキャンして1次元の数列に変換し、有効係数はその
    まま出力し、無効係数はその連続する個数をランレング
    ス符号化して出力するランレングス符号化回路と、 上記差分回路から出力されるDC差分データをハフマン
    符号化すると共に、上記ランレングス符号化回路から出
    力されるAC成分の有効係数の有効ビット数と上記ラン
    レングス符号化された連続する無効係数の個数とで2次
    元のハフマン符号化を行うハフマン符号化回路と、 上記ハフマン符号化回路から出力される可変長データを
    、その最長ビット数以上のパラレルデータとして出力す
    るデータパック回路とを備え、上記入力画像データを1
    サンプル入力する時間内に上記データパック回路におい
    て1ワードのデータを出力することを特徴とする画像デ
    ータ符号化回路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0630401A (ja) * 1992-07-09 1994-02-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 画像データ圧縮装置
US5767799A (en) * 1995-12-05 1998-06-16 Mitsubishi Semiconductor America, Inc. Low power high speed MPEG video variable length decoder
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