JPH05114240A - 画像圧縮符号化装置 - Google Patents

画像圧縮符号化装置

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JPH05114240A
JPH05114240A JP27520791A JP27520791A JPH05114240A JP H05114240 A JPH05114240 A JP H05114240A JP 27520791 A JP27520791 A JP 27520791A JP 27520791 A JP27520791 A JP 27520791A JP H05114240 A JPH05114240 A JP H05114240A
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JP
Japan
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data
image
image data
compression
fifo
Prior art date
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Pending
Application number
JP27520791A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaaki Kondo
正明 近藤
Keiichi Kawashima
啓一 川島
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP27520791A priority Critical patent/JPH05114240A/ja
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  • Television Signal Processing For Recording (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧縮したディジタル動画像情報を一定データ
レートで記録する情報記録機器に汎用の圧縮方式(JP
EG)で高圧縮された可変長の画像データを固定データ
レート化し記録し使用効率の向上、記録再生の長時間化
をを目的とする。 【構成】 AD変換されたコンポーネント画像情報はビ
ット丸め器7によって外部から入力される制御信号によ
って下位ビットが丸められた後、DCT変換器8,量子
化器9,ハフマン符号化器11によってデータ量が削減
される。さらに、データ蓄積量の検出器17をもつFI
FO12によって圧縮画像データは蓄積され、一定デー
タレートで出力される。FIFOのデータ蓄積量検出信
号はビット丸め器の制御端子に与えられて、FIFOが
オーバーフローしないように圧縮前のデータを丸めるこ
とで、圧縮画像データレートを一定にするように働き、
固定データレートの画像圧縮器を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、記録媒体に圧縮したデ
ィジタル動画像情報を記録する磁気ディスク記録装置ま
たは、光ディスク記録装置などの一定データレートで記
録する情報記録機器に使用される画像圧縮符号化装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、光ディスクや磁気ディスクなどを
利用し2値化情報データを記録するデータファイルが注
目されている。特に光ディスクは大容量、高速アクセス
などの特徴を生かし、極めて情報量の多い画像情報のデ
ィジタル記録においても、多くの画像枚数扱えることか
ら、実用化のための検討が進められている。しかしなが
ら、情報の記録再生時間の短縮、実時間化や、記録枚数
の一層の向上を図るためには上記画像のディジタル記録
に際し、そのデータを圧縮することが必要となる。
【0003】従来の圧縮ディジタル画像記録装置につい
て以下図面を用いて説明する。図3に従来の圧縮ディジ
タル画像記録装置たとえば静止画の国際標準規格である
JPEGの圧縮方式を利用した画像記録装置のブロック
図を示す。同図において、1、2、3はそれぞれローパ
スフィルター(以下LPFと称す)、4、5、6はAD
変換器、8は離散コサイン直交変換器(以下DCTと称
す。DCTはDisc−rete Cosine Tr
ansformの略)、9は量子化器、10は量子化テ
ーブル、11はハフマン符号化、12は入力された順に
出力するバッファメモリ(以下FIFOと称す。FIF
OはFirst In First O−utの略)、
13は誤り訂正符号化器、14はレーザ駆動器、15は
光ディスク、16はモータである。
【0004】上記のような構成のディジタル画像記録装
置の動作を以下に説明する。圧縮記録におけるリアルタ
イムの動画像信号は輝度信号と色差信号(Y、U、V)
または3種類の色信号(R、G、B)というコンポーネ
ント信号の形式でビデオ入力端子より入力される。この
アナログ形式の画像信号Y、U、Vは、それぞれAD変
換される前にLPF1、2、3、によって各入力毎にサ
ンプリング周波数の半分以下に周波数帯域を制限され
る。その後、AD変換器4、5、6でAD変換されて、
たとえばY、U、V各8ビットの圧縮前の画像データが
生成される。この画像データは、まずDCT8に入力さ
れ、Y、U、V各信号ごとに8×8ピクセルブロック単
位で2次元DCT処理され、ここで画像データはDCT
係数、すなわち空間周波数成分に変換される。自然画の
場合画像の相関性が高いため、水平、垂直方向ともに空
間周波数成分の低域成分は大きく、高域成分になるに従
って急激に小さくなるという特性をもつ。
【0005】さらに、DCT変換器8によって作られた
DCT係数は量子化器9へ送られて人間の視覚特性に合
わせた形で量子化され、データ量がスケールダウンされ
る。具体的には、8×8個のDCT係数データに8×8
個の量子化係数を乗算し、低ビットを丸めることでデー
タ量を圧縮処理する。この量子化係数を表わすテーブル
は量子化テーブル10により、あらかじめROMあるい
は、RAMの形であたえられる。
【0006】量子化されたDCT係数は水平、垂直各周
波数成分の低い順にジグザグスキャンされたのちあらか
じめ設定されたハフマンテーブルの内容を参照しながら
ハフマン符号化処理がハフマン符号化器11で行われさ
らにデータ量が圧縮される。
【0007】このような手法によって圧縮された画像デ
ータは可変長のデータ量であるためFIFO12に送ら
れて、時間的な変動を有る程度吸収しながらFIFOか
ら読み出されたのち、たとえば1フレーム当たりのデー
タ量が一定となるようにたとえば必要なだけ0を付加し
たのち、誤り訂正符号を誤り訂正符号化器13により付
加し光ディスクのレーザ駆動装置14に送られ、光ディ
スク15上にピット情報として記録される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の圧縮
ディジタル動画像記録装置では、DCT変換、ハフマン
符号化などの処理により、圧縮率は大きくとれる反面、
画像の内容によって圧縮後のデータレートが3〜6倍程
度も変化する可変長の圧縮方式であるため、光ディスク
や磁気ディスクなどの固定データレートの記録装置によ
って記録しようする場合には、圧縮率の一番悪い値を想
定して記録装置の記録データレートを大きく設定する必
要があり、動画像の記録においては記録媒体の利用効率
が悪いという問題があった。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる点に鑑み
てなされたものであり、動画像の記録において圧縮率の
変動を小さくすることにより、効率のよい記録方式を提
供しようとするものである。
【0010】すなわち、圧縮後の画像データがある一定
以上FIFOに蓄積されてきたときに、圧縮前のY、
U、Vデータのビット数を丸めることによってDCT変
換される前のデータ量を落として対応するよう構成した
ものである。
【0011】
【作用】上記した構成によって圧縮後のデータレートを
一定にするようにフィードバックをかけることにより圧
縮後のデータレートをほぼ固定化することができるた
め、記録媒体の使用効率を高め、記録時間を増加をはか
ることができるものである。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。図1は本発明の実施例を示すブロック図であ
る。同図において、1、2、3はそれぞれLPF、4、
5、6はAD変換器、8はDCT、9は量子化器、10
は量子化テーブル、11はハフマン符号化、12は入力
された順に出力するバッファメモリのFIFO、13は
誤り訂正符号化器、14はレーザ駆動器、15は光ディ
スク、16はモータ、17はFIFOの蓄積量を検出す
るオーバフロー検出器(以下OF検出器と称す)であ
る。
【0013】上記のような構成のディジタル画像記録装
置の動作を以下に説明する。リアルタイムの動画像信号
は輝度信号と色差信号(Y、U、V)または、3種類の
色信号(R、G、B)というコンポーネント信号の形式
で3つの入力端子から入力される。
【0014】その後、LPF 1〜3によってサンプリ
ング周波数の半分以下に周波数帯域を制限される。すな
わち、サンプリング周波数が13.5MHzの時にはこ
のLPFによって周波数帯域を6.75MHz以下に制
限する。周波数帯域を制限されたY、U、Vの各信号は
AD変換器4〜6によってAD変換され、たとえば各8
bitのディジタル信号に変換される。
【0015】各8ビットのY、U、V信号はビット数丸
め器7に入力され、外部の制御端子から入る制御信号に
応じてY、U、Vの各信号の下位ビットが 0または固定
のビットに置き換えられる。
【0016】図2にビット数丸め器の構成を、またその
変換表の一例を表1に示す。
【0017】
【表1】
【0018】図2において、ビット丸め器に入力される
Y、U、VのデータがたとえばY=01111111、U=0011
1111、V=01101111 の時、(表1)の変換表に従って
Y信号は下位2ビットが01に置き変わり、U、V信号は
下位4ビットが0000に置き変わる。すなわち、輝度信号
(Y)は下位2ビットはその平均値の01に変換し、色情
報は下位4ビットを色が薄くなる方向の0000に変換する
のが、実験上好ましいと思われるが、単純に丸めるビッ
ト数だけ 0に置き換えても効果がある。
【0019】このように変換することで、圧縮出力部に
接続され固定データレートに変換するバッファメモリ
(FIFO)がメモリオーバーになりそうになったとき
に、OF検出器の出力により圧縮部に入る前のデータを
丸めることで、DCT変換において発生する小さな値の
DCT係数がより小さな値となり、次段の量子化器で丸
められて 0になる確率が高くなる。
【0020】すなわち量子化器9の次に接続されるハフ
マン符号化器11において、量子化されたDCT係数
は、水平・垂直の各周波数成分の低い順にジグザグスキ
ャンで並べ直された後、ランレングス変換することで 0
の連続するところが大きくデータ量を削減される。さら
にハフマンテーブルに従ってハフマンの符号化処理がお
こなわれてさらにデータ量が圧縮される。
【0021】但し、DCT変換、量子化、ランレングス
符号化、ハフマン符号化などのデータ圧縮は固定の圧縮
率をもたず、変換前の画像のきめ細かさにより大きく変
動される。それに対して、記録すべき記録媒体はたとえ
ば、この例にあるように光ディスクなどの固定のデータ
レートで記録されるため、ハフマン符号化出力にバッフ
ァメモリたとえばFIFOなどを挿入して変動を有る程
度吸収してやる必要がある。さらに、このバッファメモ
リがオーバーフローしないようになんらかの形でフィー
ドバックをかけて、圧縮後のデータレートの平均値が一
定になるようにする必要がある。
【0022】そのため本発明は上記した構成により、こ
のバッファメモリの量を検出してオーバーフローしそう
になったときに、DCT変換前のY、U、Vデータ(ま
たは、R、G、Bデータでも同様)をビット丸めするこ
とで圧縮後のデータレートを固定化するものである。
【0023】なおFIFOのオーバフロー量を検出する
ためにOF検出器を外部に設けたが自己の蓄積量を検出
する機能をFIFO自身に持たせてるよう構成してもよ
い。
【0024】また量子化方式や圧縮する方式も上記に限
定されるものではなく、圧縮後の画像データがある一定
以上FIFOに蓄積されてきたときに、圧縮前のY、
U、Vの周波数帯域を制限することを特徴としている。
【0025】上記したように本発明によれば、一般に公
知となっいる固定データレート化の方法と比較して、次
の利点がある。一般に固定データレート化のため量子化
器の量子化係数Qを可変して対応する方法があるが、こ
の方法によると量子化係数を可変するたび毎に、そのQ
の値を伝送する必要がある。また、静止画の標準規格の
JPEGではこの量子化係数を可変しながら動画を伝送
する規約がないために、ICとして販売されているチッ
プが対応しておらず、現実的に無理があるのに対し、本
発明の構成では、圧縮の前処理においてビット丸めを可
変するためその制御情報は伝送する必要がない。また、
本発明の構成ではビット丸めを行うが、再生画質で比較
すると公知の方式である量子化係数の可変と変わらな
い。
【0026】さらに、標準圧縮方式で規定している部分
以外の前処理において対応しているので、標準圧縮方式
のICを利用することが可能であり、簡易な回路追加で
対応でき、その効果は非常に大きい。
【0027】なお実施例は光ディスクを用いた装置によ
り説明したが、カードやテープ等の形態や、磁気による
記録方式など他の情報記録装置に応用できることは自明
である。
【0028】
【発明の効果】以上のように本発明は、圧縮後の画像デ
ータがある一定以上FIFOに蓄積されてきたときに、
圧縮の前処理においてビット丸めを可変することによっ
て、AD変換、DCT変換、量子化後のDCT係数の高
域成分の係数を大幅に削減し、データ量を落として対応
するよう構成しているために、その制御情報を伝送する
必要がない。また、再生画質で比較すると水平方向の空
間周波数に対する効果は、量子化係数の可変の方法と比
較して大差は発生しない。
【0029】さらに、本発明は標準圧縮方式で規定して
いる部分以外の前処理において対応しているので、標準
圧縮方式のICを利用することが可能であり、簡易な回
路追加で対応でき、その効果は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のブロック図
【図2】ビット丸め器の動作図
【図3】従来の圧縮画像記録装置のブロック図
【符号の簡単な説明】
1、2、3:LPF 4、5、6:AD変換器 7:ビット丸め器 8:DCT 12:FIFO 15:光ディスク 17:OF検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 5/92 H 8324−5C 7/13 Z 4228−5C

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コンポーネント形式のアナログ動画信号を
    入力し、ディジタル信号に変換するAD変換器と、前記
    AD変換器から出力される画像データを制御端子から入
    力される外からの信号によって画像データの下位ビット
    を丸めるビット数丸め器と、前記ビット数丸め器より出
    力された画像データを圧縮する可変長圧縮符号化器と、
    前記可変長圧縮符号化器から画像データを入力し、デー
    タを蓄積するとともに、別の周波数のクロックによりデ
    ータを取り出し、メモリの蓄積量を検出し、ある一定量
    蓄積すると検出情報を出力するバッファメモリとを備
    え、前記バッファメモリの検出情報を前記ビット数丸め
    器の制御端子に与えることにより圧縮画像データレート
    を一定にする画像圧縮符号化装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の画像圧縮符号化装置におい
    てビット数丸め器の代わりに、入力される画像データの
    下位ビットをある特定のビットパターンに置き換える下
    位ビット変換器を使用した画像圧縮符号化装置
JP27520791A 1991-10-23 1991-10-23 画像圧縮符号化装置 Pending JPH05114240A (ja)

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JP27520791A JPH05114240A (ja) 1991-10-23 1991-10-23 画像圧縮符号化装置

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JP27520791A Pending JPH05114240A (ja) 1991-10-23 1991-10-23 画像圧縮符号化装置

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JP (1) JPH05114240A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8351693B2 (en) 2009-08-28 2013-01-08 Kyocera Mita Corporation Image compression apparatus and computer-readable recording medium recorded with image compression program
JP2015046701A (ja) * 2013-08-27 2015-03-12 株式会社メイクソフトウェア 画像圧縮方法及び画像圧縮装置
JP2016178520A (ja) * 2015-03-20 2016-10-06 富士ゼロックス株式会社 画像圧縮装置および画像処理装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8351693B2 (en) 2009-08-28 2013-01-08 Kyocera Mita Corporation Image compression apparatus and computer-readable recording medium recorded with image compression program
JP2015046701A (ja) * 2013-08-27 2015-03-12 株式会社メイクソフトウェア 画像圧縮方法及び画像圧縮装置
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