JPH05115055A - 画像圧縮符号化装置 - Google Patents

画像圧縮符号化装置

Info

Publication number
JPH05115055A
JPH05115055A JP3272299A JP27229991A JPH05115055A JP H05115055 A JPH05115055 A JP H05115055A JP 3272299 A JP3272299 A JP 3272299A JP 27229991 A JP27229991 A JP 27229991A JP H05115055 A JPH05115055 A JP H05115055A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
data
picture
recording
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3272299A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaaki Kondo
正明 近藤
Keiichi Kawashima
啓一 川島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP3272299A priority Critical patent/JPH05115055A/ja
Publication of JPH05115055A publication Critical patent/JPH05115055A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Television Signal Processing For Recording (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (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】 コンポーネント画像信号はSW7〜9によっ
て周波数帯域を制限するLPFを切り替えられた後、A
D変換器10〜12に入力されディジタル情報に変換、
DCT変換器13,量子化器14,ハフマン符号化器1
6によってデータ量が削減される。さらに、FIFO1
7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を検出す
るOF検出器の信号はSW7〜9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画
像信号の周波数帯域を制限することで、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。
【0004】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)、10、11、1
2はAD変換器、13は離散コサイン直交変換器(以下
DCTと称す。DCTはDiscrete Cosin
e Transformの略)、14は量子化器、15
は量子化テーブル、16はハフマン符号化、17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。FIFOはFirst In First Out
の略)、18は誤り訂正符号化器、19はレーザ駆動
器、20は光ディスク、21はモータである。
【0005】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10、11、12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DCT13
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。
【0006】さらに、DCT変換器13によって作られ
たDCT係数は量子化器14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15により、あらかじめROMあ
るいは、RAMの形であたえられる。
【0007】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16で行われさ
らにデータ量が圧縮される。
【0008】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FIFO17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18により付
加し光ディスクのレーザ駆動装置19に送られ、光ディ
スク20上にピット情報として記録される。
【0009】
【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。
【0010】
【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。
【0011】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の周波数帯域を制限することによって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
たものである。
【0012】
【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。
【0013】
【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は従来の物と同じ特性を
示すLPF、4、5、6はLPF1〜3よりカットオフ
周波数を低く設計されたLPF、7、8、9はそれぞれ
LPF1〜3とLPF4〜6を各入力毎に切り替える切
り替えスイッチ(以下SWと称す)、10、11、12
はAD変換器、13はDCT、14は量子化器、15は
量子化テーブル、16はハフマン符号化、17は入力さ
れた順に出力するバッファメモリのFIFO、18は誤
り訂正符号化器、19はレーザ駆動器、20は光ディス
ク、21はモータ、22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。
同図において従来例と同じ機能の物は同じ番号を付して
いる。
【0014】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。 その後、各信号はLPF1〜3
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。同様に各信号は別のLPF1〜3よりカッ
トオフ周波数の低く設計されたLPF4〜6によってよ
り狭い周波数帯域に制限される。輝度信号用のLPFで
一例をとって説明すると、たとえば図2に示すようにな
る。図2において、入力画像信号の周波数成分は(a)
に示すように0〜8MHzまで比較的なだらかに低下す
るようになっている。一方、比較的広帯域のLPF1は
(b)に示すように、サンプリング周波数13.5MH
zの半分以下の6.5MHzのカットオフ周波数をもつ
ように設計されている。これに対して比較的狭帯域のL
PF4は(c)に示すように、例えばより低いカットオ
フ周波数の約4MHzに設定される。
【0015】このように比較的広帯域に周波数制限され
たLPF1〜3の出力と、比較的狭帯域に周波数制限さ
れたLPF4〜6の出力は、各々の信号ごとにSW7〜
9によってSWの制御端子から入力される信号に応じ
て、切り替えられた後、AD変換器10〜12に与えら
れ、各8ビットのディジタル信号に変換される。
【0016】各8ビットのY、U、V信号は8×8画素
単位でDCT変換器13に入力され、8×8個のDCT
係数に変換される。このDCT変換の一例を(表1)、
(表2)に示す。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】(表1)はLPF1により比較的広い周波
数帯域に制限された輝度信号をAD変換、DCT変換し
たDCT係数表である。この(表1)において、横方向
の係数の列は右に行くに従い水平の空間周波数の高いD
CT係数を並べ、縦方向の係数の列は下に行くに従い垂
直の空間周波数の高いDCT係数を並べている。
【0020】(表2)はLPF2により比較的狭い周波
数帯域に制限された輝度信号をAD変換、DCT変換し
たDCT係数表である。周波数帯域を狭くしたために
(表1)と比較して表の右半面のDCT係数の値が小さ
くなっていることがわかる。
【0021】これらのDCT係数は次段の量子化器14
によって視覚特性に応じた量子化を行うことにより、デ
ータ量が削減される。特に、(表2)のDCT係数を量
子化すると、高域の小さな値のDCT係数はほとんどが
0に変換されてしまう。
【0022】さらに、ハフマン符号化器16に入力さ
れ、まず量子化された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変えられた
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ハフマン符号化器16
で行なわれてさらにデータ量が圧縮される。
【0023】すなわち、比較的狭い周波数帯域で制限さ
れた映像信号をAD変換、DCT変換、量子化、ランレ
ングス変換、ハフマン変換すると大きく、情報量が削減
されることが判明する。
【0024】しかし、圧縮のためのこのような各種のデ
ータ変換は固定の圧縮率をもたず、圧縮率は変換前の画
像の状況により大きく変動する。すなわち、入力する動
画像情報はNTSCの場合で30フレーム/秒の一定の
データレートで入力するが、このような可変長の圧縮方
式により圧縮されると出力されるデータレートは一定で
なく変動をもつこととなる。
【0025】圧縮されたデータが一定のデータレートで
出力されるようにハフマン符号化器の出力にFIFO1
7などのバッファメモリを接続し、一旦データを蓄積し
たのち、一定のクロックレートで読み出す必要がある。
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。
【0026】そのため、このバッファメモリの蓄積デー
タ量を検出してバッファメモリがオーバーフローしそう
になった時、例えばメモリ容量の3/4までデータが蓄
積された時に、OF検出器22により検出信号を出し、
AD変換器の前のSW7〜9の切り替え制御端子に与え
ることでLPFを狭い帯域のものに切り替える。逆にデ
ータ量が減ってメモリ容量の1/4まで低下した時に
は、同じようにOF検出器22から検出信号を出力し、
AD変換器の前のSWの切り替え制御端子に与え、LP
Fを広い帯域のものに切り替える。このようにして、圧
縮後のデータレートを固定化できるものである。
【0027】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。
【0028】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。
【0029】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画像の周波数帯域
を可変して対応しているために、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、上記の公知の方式である量
子化係数の可変の方法と大差を発生しない。
【0030】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。
【0031】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。
【0032】
【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、
圧縮前のY、U、Vの周波数帯域を制限することによっ
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、圧縮の前処理において画像の周波数帯域
を可変して対応しているために、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。
【0033】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】LPF1、LPF2の特性を示す図
【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、6:1〜3のLPFより狭帯域のLPF 7、8、9:SW 10、11、12:AD変換器 13:DCT 17:FIFO 20:光ディスク 22:OF検出器

Claims (1)

    【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、ある周波数以下の成分のみを通過させるLPF
    1と、前記アナログ動画信号を入力し、前記LPF1よ
    りも低いカッオフ周波数をもつLPF2と、前記LPF
    1とLPF2の出力を制御端子から入力される外からの
    信号によって切り替える信号切り替え器と、前記信号切
    り替え器からの出力信号を入力し、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
    像データを入力し、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
    積すると検出信号を出力する機能をもつバッファメモリ
    とを備え、前記バッファメモリの検出情報を前記信号切
    り替え器の制御端子に与えることにより、AD変換する
    前の画像周波数帯域を切り替えることで圧縮画像データ
    レートを一定にする画像圧縮符号化装置。
JP3272299A 1991-10-21 1991-10-21 画像圧縮符号化装置 Pending JPH05115055A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3272299A JPH05115055A (ja) 1991-10-21 1991-10-21 画像圧縮符号化装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3272299A JPH05115055A (ja) 1991-10-21 1991-10-21 画像圧縮符号化装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05115055A true JPH05115055A (ja) 1993-05-07

Family

ID=17511937

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3272299A Pending JPH05115055A (ja) 1991-10-21 1991-10-21 画像圧縮符号化装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05115055A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6553142B2 (en) Quantization table adjustment
JP3298915B2 (ja) 符号化装置
JPH06217274A (ja) 画像信号圧縮装置
US5748245A (en) Encoding apparatus for encoding input information data while controlling a code quantity of encoded information data
JPH06189285A (ja) 画像データ圧縮伸張装置における量子化・逆量子化回路
JPH09191448A (ja) 映像信号符号化装置及び方法
JP2921358B2 (ja) 画像符号化装置
US5748244A (en) Adaptive runlength coding based on zero and non-zero subblocks
JPH09162749A (ja) 可変長コード符号化装置
JPH1118087A (ja) 画像データの変換装置および変換方法
US5963678A (en) Image signal processing apparatus and method
US20030235339A1 (en) Method and apparatus for differentially compressing images
JP3140487B2 (ja) 画像記録再生装置
JP3302091B2 (ja) 符号化装置及び符号化方法
US20020122483A1 (en) Encoding circuit and method
EP0699003A1 (en) Method and device for encoding image signal
JPH05114240A (ja) 画像圧縮符号化装置
JPH05115055A (ja) 画像圧縮符号化装置
KR0132895B1 (ko) 적응 양자화 기능을 갖는 영상압축 및 신장방법과 그 장치
JPH0549021A (ja) 高能率符号化装置
JP3190164B2 (ja) 符号量見積り装置
JP2935320B2 (ja) 画像圧縮伸長装置
JP3034933B2 (ja) 画像データ記録装置
JP3139242B2 (ja) 映像信号処理装置
JP3136523B2 (ja) 画像変換装置

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20051122

A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20051129

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20051228