JPH05260436A - 動画像データ圧縮処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像情報の処理をする際に動画像データを間
引き圧縮処理により圧縮し記録媒体への記録データ量の
減少を図る。 【構成】 ビデオ装置１からの動画像情報を適当なコマ
落し間隔でパーソナルコンピュータ１０に送り、その内
部に設けられた画像処理装置により処理をする。この画
像処理装置では、各コマ毎の動画像情報を１コマずつ静
止させた状態でＡ／Ｄコンバータ１２によりディジタル
化し、ビデオフレームメモリ１３に記憶し、メモリ転送
部を介してバッファメモリ１４へ転送する。この転送は
原画像データの配列から市松模様状にデータを間引き圧
縮しこれを転送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ディジタル多階調の
動画像データを圧縮処理する動画像データ圧縮処理方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビカメラやビデオカメラ等の撮像装
置で得られる画像情報を電気信号の画像信号に変え、こ
れを例えばＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録する場合、
大量の情報を高速処理するため一般にディジタル信号と
して記録媒体に伝送される。記録媒体に記録する以外に
も、画像信号を通信経路により、あるいは電波によって
遠隔に伝送する場合もある。

【０００３】上記いずれの場合も画像情報を伝送する際
に、ディジタルデータ配列（画像）には多くの冗長成分
が含まれているため、一般に情報源符号器によって情報
圧縮が図られる。かかる画像情報に含まれる冗長成分を
圧縮する方法として、画像情報が静止画であるか動画で
あるかに応じて種々の符号化方式が採用されている。代
表的な符号化方式として、動き補償を含むフレーム間予
測符号化、離散コサイン変換などのデータ変換符号化な
どがある。

【０００４】動画像情報をディジタルで自然な画像とし
て高階調でマルチメディアパーソナルコンピュータを介
してコンピュータ内に設けられた通常のメモリと呼ばれ
る記録媒体や、あるいはＣＤ−ＲＯＭ等に記録する場
合、動画像情報をビデオデイジタイズ装置によりビデオ
処理してそのまま画像処理をすると情報量が膨大にな
り、上記記録媒体等の限られた記憶容量では限界があ
る。又、それぞれのメディアのデータ転送速度も限られ
ており、一定時間内に利用できるデータの総量には限界
がある。

【０００５】このような膨大な量の動画像情報を処理す
る方法として、ディジタルシグナルプロセッサ（以下Ｄ
ＳＰと略記する）等の演算専用装置を用いる場合は、一
定時間内に収まる処理で多階調ディジタル画像をカラー
分解し、上述した離散コサイン変換等のデータ変換法や
動き補償フレーム間予測符号化など各種の技術を用いて
元画像のデータ量を１０分の１から３０分の１以下に圧
縮している。

【０００６】一方、パーソナルコンピュータを用いる場
合は、フレームコマ落しや画像の面積を予め小さくした
り、画像コントラストを変えるなどして予めデータ量を
減らした後ランレングス法や通常のフレーム間予測法、
最適カラールックアップテーブルを作成し色情報を圧縮
する方法などによりデータ圧縮を行なっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、パーソナル
コンピュータを用いて動画像情報を処理し記録媒体にデ
ータを記録する場合、上述した各種圧縮法を用いると共
にソフトプログラム上の工夫を加えて動画像を圧縮処理
したとしても、リアルタイムで所望の画像圧縮をするこ
とは極めて困難であり、処理の重さによる時間の遅れな
どが生じ、画像が不安定となるなどの不安定要素が大き
かった。

【０００８】このような不安定な画像処理に、例えば動
き補償に離散コサイン法を組み合せたＭＰＥＧの１．５
Ｍｂ／ｓの符号化法を用いて対処したとすると、動き予
測のための処理とＲＧＢカラーの信号をＹ、Ｃｒ、Ｃｂ
信号に変換する処理、離散コサインの演算処理などの複
雑な処理が要求され、リアルタイムで処理する場合は処
理速度の点から結局ＤＳＰなどの専用演算装置を必要と
し、低速なＣＰＵを内蔵するパーソナルコンピュータに
よる圧縮処理では処理に時間がかかり実際には不可能で
ある。

【０００９】この発明は、上述した従来の画像情報処理
方法における圧縮処理の現状に留意して、低速な処理速
度の画像処理装置であっても動画像情報のデータ量を間
引き圧縮してＣＤ−ＲＯＭ等の通常の記録媒体に記録し
得るようにした圧縮処理方法を提供することを第一の課
題とする。

【００１０】第二の課題は、動画像情報を処理装置に取
り込む際にその画像情報１コマずつ静止保持できるよう
にして画像フィルムからの画像情報を送り込むことがで
きるようにすることにある。

【００１１】第三の課題は、静止保持される１コマ分ず
つの画像情報を適宜コマ落し間隔でコマ送りして記録容
量を減少させる方法を提供するにある。

【００１２】第四の課題は、上記いずれかの方法に通常
圧縮処理方法を組み合せて大幅なデータ量の減少を図る
方法を提供するにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
としてこの発明は、予めディジタル化された連続する表
示画面各フレーム毎の多階調の動画像情報をフレームメ
モリに一時記憶し、この記憶された画素データから市松
模様状にデータを選択することにより画素データを１／
２に間引き圧縮してバッファメモリに転送し、この転送
されたデータを記録媒体に記録することから成る動画像
データ圧縮処理方法としたのである。

【００１４】上記方法において、連続する表示画面各フ
レーム毎の多階調の動画像情報を１コマ分ずつ静止保持
し、その静止画像情報をディジタル化して前記フレーム
メモリに一時記憶するようにしてもよい。

【００１５】あるいは、前記静止保持される１コマ分ず
つの動画像情報を、前記バッファメモリに転送されてく
る各フレーム毎のデータ量に応じて動画像情報のコマ落
し間隔を増減することによって適当なコマ落し間隔でコ
マ送りし、記録媒体の記憶容量に見合うデータ量を記録
媒体に記録するようにしてもよい。

【００１６】さらに、上記いずれかの方法において、前
記バッファメモリに転送された画像データにさらに減色
処理の動き差分圧縮、ランレングス圧縮、辞書法のいず
れか又はそのいくつかを含む通常圧縮処理を加えて画像
データを圧縮するとよい。

【００１７】

【作用】以上のように構成した第一の発明の圧縮処理方
法では、フレームメモリに記憶された原画像の１コマ分
の画素データは市松模様状にデータを選択しこれを転送
することによりデータ量を間引きして１／２に減少させ
ることができる。

【００１８】第二の発明では、フレームメモリに記憶さ
れる画像データは、１コマ分ずつ静止保持した状態でデ
ィジタル化されるから、カラースキャナ等から画像フィ
ルムに描かれた画像情報を取り込んで間引き圧縮処理す
ることにより画像データを減少させることができる。

【００１９】第三の発明では、バッファメモリに転送さ
れてくるデータ量に応じて適当なコマ落し間隔でコマ送
りしながら動画像情報を間引き圧縮するから、ビデオ装
置等からの動画像情報を画像の動きの上で必要に応じて
増減した圧縮された画像データを作成することができ
る。

【００２０】第四の発明では、上記いずれかの発明の圧
縮処理方法に通常の圧縮処理が加えられるため、さらに
大幅な画像データの圧縮が図られる。

【００２１】

【実施例】以下この発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１はこの発明の方法を実施する装置とし
てパーソナルコンピュータにビデオ装置を組合せた一例
を示す概略ブロック図である。１はビデオ装置、２は記
録媒体、１０はパーソナルコンピュータである。記録媒
体２としてこの実施例ではＣＤ−ＲＯＭを用いている
が、他にも光ディスク等のハードディスクを用いてもよ
い。

【００２２】パーソナルコンピュータ１０内には、その
構成の一部を利用して図示のようなデータ圧縮処理装置
が構成されている。ビデオ装置１から送り込まれるビデ
オ信号は、ＲＧＢ変換装置１１で赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの各
原色信号に分解され、Ａ／Ｄコンバータ１２でそれぞれ
ディジタル信号に変換される。

【００２３】上記ディジタル信号は各フレーム毎の情報
がビデオフレームメモリ１３に記憶され、これを転送し
てバッファメモリ１４に送り、さらにデータ記録装置１
５により記録媒体２に記録する。上記画像データを転
送、記録する動作は図示のように中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）１６の指令により行なわれる。

【００２４】ビデオフレームメモリ１３からバッファメ
モリ１４へデータ転送する間に各種データ処理をする転
送・処理部１７ａが設けられており、この実施例ではＲ
ＯＭのプログラムにより構成されている。平滑化処理部
１８では、ビデオフレームメモリ１３へ送り込まれた画
像データを画像強調処理、平滑化処理を行ない画質の向
上を予め行なっておく。

【００２５】メモリ転送部１９は、ビデオフレームメモ
リ１３に書き込まれている画像データから市松模様状に
データを選択して画素データを１／２に間引き圧縮し、
その圧縮されたデータを転送する転送圧縮部であり、ビ
デオフレームメモリ１３のアドレス信号から転送されな
いデータのマスク位置を判別し、マスクされるデータを
転送しないように設けられる。

【００２６】バッファメモリ１４に対しては通常圧縮処
理部２０が設けられ、この処理部２０には減色処理、動
き差分圧縮処理、ランレングス圧縮処理、辞書法圧縮処
理のプログラムが含まれている。この処理部２０のそれ
ぞれの処理プログラムは既に公知のものであり、そのい
くつかだけで構成してもよい。

【００２７】データ記録装置１５は、圧縮されたデータ
を所定の順に並べて記録媒体２に記録する装置であり、
この記録装置１５に対しては記録されるデータ量をフィ
ードバックする判定・制御部１７ｂがやはりＲＯＭのプ
ログラムとして設けられている。この判定・制御部１７
ｂの圧縮量判定部２１では各フレーム毎の画像データが
記録装置１５へ送られるとその圧縮率から記憶し得る残
量を判定し、その判定信号によりコマ送り制御部２２を
介してコマ送り制御信号をビデオ装置１へ送る。

【００２８】以上のように構成した画像データ圧縮処理
装置により動画像データ圧縮処理方法を次のように実施
する。

【００２９】まず、ビデオ装置１からのアナログビデオ
信号をＡ／Ｄコンバータにより変換した多階調のディジ
タル信号は、説明の都合上バッファメモリ１４上では８
ビットを１単位とし、この１単位で１画素を構成するも
のとする。従って１画素で２５６段階の多階調画像デー
タを表わすことができる。カラー画像では、画素１単位
２４ビットとし、赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂそれぞれについて同
様の構成とすることができる。

【００３０】ビデオ装置１からのビデオ信号を取り込む
際に、連続するビデオ装置１の各フレーム毎の動画像情
報を適当なコマ落し間隔でコマ送りをしながら１コマず
つ静止させ、その１コマ分の静止画像情報をＡ／Ｄコン
バータ１２でディジタル信号に変換する。なお、コマ落
し間隔の制御については後で詳しく説明する。上記ディ
ジタル信号はビデオフレームメモリ１３に書き込まれて
一時記憶されている間に平滑化処理部１８により画像強
調処理、平滑化処理した後メモリ転送部１９を介して転
送される。この転送は次のように行なわれる。

【００３１】図２にメモリ転送部１９の転送プログラム
のフローチャートを示す。図中の記号の意味は次の通り
である。 ｒｐｔｒ 読出データのポインタ（レジスタ） ｗｐｔｒ 書込データのポインタ（レジスタ） ｘ 書込データのＸ軸座標 ｙ 書込データのＹ軸座標 ｘｃ 書込側のＸ軸の画素数 ｙｃ 書込側のＹ軸の画素数 ＸＤ 読出画面のＸ軸側の画素数 ＹＤ 読出画面のＹ軸側の画素数 ｄｘ 読出画面の表示位置のＸ座標 ｄｙ 読出画面の表示位置のＹ座標 ｒｅｇ 転送用レジスタ ｄ 書込みオフセット 又、図３にｘ、ｙ、ｘＣ、ｙＣ……等の記号の取り方を
示す。但し、読出しとはビデオフレームメモリ１３から
のデータの読出し、書込みとはバッファメモリ１４への
データの書込みを意味する。

【００３２】上記フローチャートの動作が開始される
と、まずステップＳ₁ で書込みデータのｙ軸座標の初期
化をｙ←０とし、ステップＳ₂ で読出データのポインタ
ｒｐｔｒ、書込データのポインタのアドレス計算をす
る。後で説明するように、ｙ座標が奇数行であればポイ
ンタのアドレスが１ずれる。ステップＳ₃ でｘ軸座標の
初期化をする。ステップＳ₄ ではポインタが指し示すデ
ータの転送が行なわれる。この場合、ポインタからポイ
ンタへの直接転送ができないため、一担読出側の転送用
レジスタｒｅｇにそのデータ内容を書き移し、このレジ
スタｒｅｇから書込側の転送用レジスタへ転送し、これ
を書込側ポインタへ移す。

【００３３】上記走査は、ステップＳ₅ で書込側の現在
のｘ座標値で表わされる画素数をそのｘ座標の最大画素
数ｘｃと比較し、最大画素数ｘｃを越えない限り、次の
ステップＳ₆ へ進む。ステップＳ₆ ではｒｐｔｒ座標ア
ドレスを２ずつ、ｗｐｔｒを１ずつ、ｘ座標の画素数を
１ずつインクリメントし、これを繰り返す。ｘ座標の画
素数がｘｃを越えるとステップＳ₇ へ進み、ｙ座標値を
書込側のｙ座標の最大画素数ｙｃと比較し、ｙｃを越え
ない限り、ステップＳ₈ でｙ座標値を１ずつインクリメ
ントする。ステップＳ₉ でｙ座標値が奇数か偶数かを判
別し、奇数であれば書込式オフセット値をｄ←１とし
（Ｓ₁₀）、偶数であればｄ←０とする（Ｓ₁₁）。

【００３４】上記制御動作において、ステップＳ₆ では
読出側のｒｐｔｒを２ずつ、書込側のｗｐｔｒを１ずつ
インクリメントしているから、読出側では原画面の画素
データは１つおきに読み出され、これを転送することに
よりデータの間引き圧縮が行なわれる。又、ステップＳ
₂ においてｙ座標が奇数か偶数であるかによって読出デ
ータのポインタのアドレス計算中にオフセット値ｄが０
と１に変わるから、各行のデータは例えば１行目では
１、３、５、……番目のデータが、２行目では１２、１
４、１６、……番目のデータが読出され、これらが順次
転送されて書込側へ送られる。従って、読出されるデー
タは市松模様状の位置のデータであり、これを転送する
ことによりデータ量は１／２に間引き圧縮されるのであ
る（図４の（ｃ）参照）。

【００３５】間引き圧縮されて転送されたデータは、バ
ッファメモリ１４において通常圧縮処理部２０により通
常圧縮処理として各種の公知の圧縮処理が行なわれるこ
とは前述した通りである。従って、通常圧縮処理によっ
て例えば５分の１に圧縮することができるとすると、上
記間引き圧縮理による１／２の圧縮効果を乗じると元画
像データに対して１／１０に圧縮することができる。こ
のことは逆に言えば、間引き圧縮処理を行なう場合でも
同じデータ量を記録媒体に記録するものとすれば、原画
像のデータを２倍送り込むことができるから、ビデオ装
置１でのコマ数を２倍にすることができる。

【００３６】実際の制御では、動画像データのコマ数を
全て２倍にする必要はないから、動きの激しい部分では
なるべくコマ数を増加させるように制御される。このた
め、データ記録装置１５から圧縮されたデータを圧縮量
判定部２１へ送り、記録媒体２へなお記録し得る残量を
判別しながらコマ送り制御部２２からの指令によりビデ
オ装置１のコマ送り間隔が最適に制御される。

【００３７】このようにしてコマ送り間隔を制御しなが
ら画像データを圧縮して記録媒体に記録することによっ
て、結果的に記録される動画像データ量は完全に１／２
になる分けではないが、相当量の圧縮を図ることができ
る。しかも、この圧縮方法では通常のパーソナルコンピ
ュータのような低速のＣＰＵで駆動される装置で処理が
できる。

【００３８】図４に（ａ）原画像の画素並び、（ｂ）圧
縮画素の並び、（ｃ）再現された画素とマスクの並びに
ついて示す。原画像の画素から間引き圧縮した画素を再
生する方法については、この発明の範囲外でありその詳
細な説明は省略しているが、原理的には上記間引き圧縮
や通常圧縮処理の全く逆方法で再生すればよい。但し、
その場合に間引き圧縮処理により消滅した画素データに
ついては、従来であれば補間法により再生して圧縮デー
タの間に補間され完全な原画像の画素データを復元して
いるが、上記実施例で圧縮により消滅した画素に対して
は補間法を用いずに欠落したままとし、図４の（ｃ）に
示すように市松模様状に配列したマスクの並びとする。

【００３９】これは、市松模様状のマスク配列を動画像
として見るときは、失われた画素の隙間が上下左右の画
素から人の視覚上補完されたような状態で感じられるた
め解像度の劣化も少なく、黒マスク効果により色のにじ
みや画像のくすみ、異常な擬似輪郭線の出現を感じさせ
なくなるからである。

【００４０】なお、上記実施例ではディジタルの動画像
データはビデオ装置１から各コマ毎に画像を静止させた
静止画像データから作成しているが、かかるディジタル
の動画像データを得る方法として、既に他の画像装置等
によりディジタル化された画像データをビデオフレーム
メモリ１３に記憶するようにしてもよい。あるいは、カ
ラースキャナにより原画像を１枚１枚色分解し、これを
ディジタル化して得る方法としてもよいことは当業者で
あれば自明であろう。

【００４１】

【効果】以上詳細に説明したように、この出願の第一の
発明ではディジタルの動画像データをビデオフレームメ
モリに記憶しこれを転送する際に市松模様状にデータを
選択してデータの間引きをする間引き圧縮を加えてバッ
ファメモリへ送るようにしたから、記録媒体に記録され
るデータ量が１／２に減少しかつかかる圧縮処理をパー
ソナルコンピュータ等の低速な画像処理機でも行なえる
という極めて汎用的な効果が得られる。

【００４２】第二の発明では動画像情報を１コマ分ずつ
を静止させてこれをディジタル化するようにしたから、
これによって画像フィルム上に描かれた動画像の原画を
カラースキャナのような入力装置から取り込むことがで
きる。動画像情報を静止させる際に連続して送られてく
る動画像情報を１コマ分ずつ静止保持する第三の発明で
は、コマ落し間隔を適当に調整することにより記録媒体
への記憶容量を減少させることができる。

【００４３】上記いずれの発明に対しても通常圧縮処理
を加える第四の発明ではそれぞれの圧縮処理の相乗効果
により画像データをさらに大幅に圧縮することができる
という利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のパーソナルコンピュータを用いた画像
処理装置の概略ブロック図

【図２】メモリ転送部による転送プログラムのフローチ
ャート

【図３】転送により間引き圧縮の説明図

【図４】原画像の画素並び、圧縮画素の並び、再生され
た画素とマスクの並びを示す図

【符号の説明】

１ ビデオ装置 ２ 記録媒体 １０ パーソナルコンピュータ １１ ＲＧＢ変換装置 １２ Ａ／Ｄコンバータ １３ ビデオフレームメモリ １４ バッファメモリ １５ データ記録装置 １６ 中央処理装置 １７ａ 転送・処理部 １７ｂ 判定・制御部 １８ 平滑化処理部 １９ メモリ転送部 ２０ 通常圧縮処理部 ２１ 圧縮量判定部 ２２ コマ送り制御部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予めディジタル化された連続する表示画
   面各フレーム毎の多階調の動画像情報をフレームメモリ
   に一時記憶し、この記憶された画素データから市松模様
   状にデータを選択することにより画素データを１／２に
   間引き圧縮してバッファメモリーに転送し、この転送さ
   れたデータを記録媒体に記録することから成る動画像デ
   ータ圧縮処理方法。
2. 【請求項２】 連続する表示画面各フレーム毎の多階調
   の動画像情報を１コマ分ずつ静止保持し、その静止画像
   情報をディジタル化してフレームメモリに一時記憶する
   ことを特徴とする請求項１に記載の動画像データ圧縮処
   理方法。
3. 【請求項３】 前記静止保持される１コマ分ずつの動画
   像情報を、前記バッファメモリに転送されてくる各フレ
   ーム毎のデータ量に応じて動画像情報のコマ落し間隔を
   増減することによって適当なコマ落し間隔でコマ送り
   し、記録媒体の記憶容量に見合うデータ量を記録媒体に
   記録することを特徴とする請求項２に記載の動画像デー
   タ圧縮処理方法。
4. 【請求項４】 前記バッファメモリに転送された画像デ
   ータにさらに減色処理の動き差分圧縮、ランレングス圧
   縮、該当法のいずれか又はそのいくつかを含む通常圧縮
   処理を加えて画像データを圧縮することを特徴とする請
   求項１乃至３のいずれかに記載の動画像データ圧縮処理
   方法。