JPH06343156A - 画像再圧縮器及び画像記録装置 - Google Patents

画像再圧縮器及び画像記録装置

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JPH06343156A
JPH06343156A JP13084093A JP13084093A JPH06343156A JP H06343156 A JPH06343156 A JP H06343156A JP 13084093 A JP13084093 A JP 13084093A JP 13084093 A JP13084093 A JP 13084093A JP H06343156 A JPH06343156 A JP H06343156A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧縮符号化された画像のビットストリーム内
にある量子化された係数や量子化幅を復号化し再量子化
することによって長時間の録画を可能にする。 【構成】 可変長復号化器４と、再量子化器５と、可変
長符号化器６と、マルチプレクサー７とから構成する再
圧縮器である。ビットストリームを端子１より入力し、
可変長復号化器４にて、量子化幅および被量子化係数を
復号化して再量子化器５に送る。量子化幅および被量子
化係数以外のデータは復号化せずにマルチプレクサー７
に送る。再量子化器５では、量子化幅をＭ倍にし被量子
化係数をＭで割って、可変長符号化器６に送る。可変長
符号化器６にて、Ｍ倍した量子化幅とＭで再量子化した
被量子化係数を符号化し、マルチプレクサー７に送り、
その他のデータと多重化して出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧縮符号化されたデジ
タル画像データを再圧縮し記録する画像再圧縮器および
画像記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】デジタル動画像情報を伝送、記録するた
めの圧縮符号化方式の標準化が行なわれている。動画像
情報の圧縮方法は、フレーム内符号化とフレーム間予測
符号化とがある。フレーム内符号化は、一枚の画像の圧
縮処理が一フレームで完結するのに対し、フレーム間予
測符号化は隣接するフレームから動き補償予測をして高
能率圧縮を実現する。応用によって、フレーム内符号化
とフレーム間予測符号化とを組み合わせて符号化する。
一連の動画像を全てフレーム内符号化を行なう場合もあ
るし、一枚目の画像をフレーム内符号化して、残りの画
像を全てフレーム間予測符号化を行なう場合もある。ま
たはフレーム内符号化を周期的に行ない、フレーム内符
号化された二つの画像の間にある画像に対しフレーム間
予測符号化を行なう場合もある。
【０００３】フレーム内符号化は空間内の冗長性を除去
するものである。そのための手段として離散コサイン変
換（以下、ＤＣＴと略する）で代表される直交変換法
や、周波数帯域に分割するウェーブレット変換またはサ
ブバンド法が用いられる。直交変換した係数や周波数帯
域に分割された係数は、所望の伝送もしくは蓄積量まで
量子化して可変長符号化される。再生側で復号化できる
ように、量子化幅も符号化しなければならない。なお、
ＤＣＴを行なう場合、画像を適切な大きさのブロックに
分割してから変換を施す。
【０００４】一方、フレーム間予測符号化は時間方向の
冗長性を除去するものである。一フレームの画像を隣接
する複数のブロックに分割し、各ブロックに対して、過
去もしくは未来のフレームを参照し、所定の評価関数の
もとで動きベクトルを求める。得られた動きベクトルを
用いてオフセットした位置にある参照ブロックを予測信
号とする。対象ブロックと予測信号のブロックとの差分
をとり、上述したフレーム内符号化の方法でさらに空間
内の冗長性を除去する。予測信号として、再生画が用い
られる場合が多く、一度符号化された画像を復号再生し
なければならない。
【０００５】なお、過去や未来の予測信号の他に、動き
補償した過去と未来の信号の平均もしくは重みつき平均
で予測信号を作る場合もある。また差分信号を求めない
で、フレーム内符号化と同じように符号化するブロック
もあり得る。すなわち、フレーム間符号化された画像で
は、複数の符号化モードが存在する。したがって、差分
信号以外に動きベクトルや符号化モードの情報なども符
号化しなければならない。なお、ウェーブレットやサブ
バンドの場合、周波数帯域に分割してからブロック化し
動き補償することによって時間方向の冗長性を除去する
こともある。
【０００６】このように、デジタル動画像を圧縮符号化
する際には、量子化された変換係数（または周波数帯域
に分割された係数）、量子化幅、符号化の方法（フレー
ム内／フレーム間）、符号化ブロックのモード、動きベ
クトルなどの情報を符号化する。その他に、フレームサ
イズ、フレーム・レート、画素のアスペクト比、などの
情報も伝送もしくは記録しなければならない。この一連
の符号化されたデータの流れをビットストリームを呼
ぶ。再生側では、このビットストリームを読み込んで復
号して画像を伸長再生する。高能率に符号化された画像
のビットストリームを記録することによって、長時間記
録を実現したシステムが多数報告されている。例えば、
ＩＥＥＥ（アイ・イー・イー・イー・トランザクショ
ン）ＣＥ−３４（１９８８）第５９７頁から第６０６頁
に発表されている。このような長時間記録されたシステ
ムは次世代の家庭用デジタルＶＴＲへの展開に期待され
ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】家庭用デジタルＶＴＲ
においては変速再生などの特殊操作が要求されている。
また、一つの記録媒体（例えば、ＶＴＲのテープ）に標
準記録より多くの画像を記録したいという要求もある。
現行の家庭用アナログＶＴＲでは、標準時間と長時間の
録画モードがある。この場合、テープ速度を、たとえば
１／３倍に落すことによって、３倍の時間の録画を可能
にする。ところが、ビットストリームを記録する際に、
テープ速度を落して記録すると、ビットストリーム内の
データの一部が記録できなくなる。なぜなら、ビットス
トリームの伝送速度は常に一定であるからである。
【０００８】一方、ビットストリームを復号化し画像を
再生しながら、再生画像を所望のビットレートまで圧縮
符号化する方法が考えられる。この場合、ＶＴＲに符号
化装置を設けておかないといけないことになる。普通の
家庭用デジタルＶＴＲはビットストリームを記録するた
めの記録器と復号化器があれば十分であるが、長時間録
画をするために、完全な符号化器が必要となると高価な
ものになる。また、復号化してから再び符号化するのに
遅延が倍になってしまう。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明は次のようにして、量子化幅と量子化され
た係数だけを抽出して再量子化する。復号化装置にある
可変長復号化器を用い、再量子化器と、可変長符号化器
と、マルチプレクサーとを設ける。ビットストリームを
可変長復号化器に入力して、量子化幅および被量子化係
数を復号化して再量子化器に送り、量子化幅および被量
子化係数以外のデータを復号化せずにマルチプレクサー
に送る。再量子化器では、量子化幅をＭ倍にし被量子化
係数をＭで割って、可変長符号化器に送る。可変長符号
化器では、Ｍ倍した量子化幅とＭで再量子化した被量子
化係数を符号化して、マルチプレクサーで、その他のデ
ータと多重化して記録する。
【００１０】また、隣接するＮ×Ｍのブロックに分割
し、各Ｎ×Ｍのブロックをそれぞれ直交変換し符号化さ
れた画像データに対して次のような処理を行なう。ビッ
トストリームを可変長復号化器に入力してその中から直
交変換係数を復号化しないで抽出する。直交変換係数以
外のデータをマルチプレクサーに送る。Ｎ×Ｍ個の直交
変換係数からｎ×ｍ個（ｎ＜Ｎ、ｍ＜Ｍ）の係数を選び
だすセレクタを設ける。最後にマルチプレクサーにて、
ｎ×ｍ個の係数とその他のデータとを多重化して記録す
る。
【００１１】
【作用】本発明の画像再圧縮器あるいは画像記録装置を
用いると、ビットストリームの一部、すなわち量子化さ
れた係数や量子化幅を復号化し再量子化することによっ
て、標準録画時間より長い録画が可能になる。しかも、
完全な符号化器や符号化処理を必要としないので、遅延
が殆んど生じることなく、記録装置のサイズやコストを
小さく抑えることができる。
【００１２】
【実施例】
（実施例１）図１を用いて本発明の第１の実施例を説明
する。これを第一の再圧縮器と呼ぶ。同図において、１
と３は入力端子、２は出力端子、４は可変長復号化器、
５は再量子化器、６は可変長符号化器、７はマルチプレ
クサーである。
【００１３】まず、ビットストリームが入力端子１から
入力される。可変長復号化器４ではビットストリームを
認識しながら、量子化幅と量子化された係数を選びだし
て復号化し、伝送線９を経由して再量子化器５に送る。
量子化幅と量子化された係数以外のデータは、可変長ま
たは固定長の符号のままで、伝送線８を経由してマルチ
プレクサー７に送られる。量子化された係数は、直交変
換し量子化された係数でも、周波数帯域に分割された各
バンドの係数でもよい。再量子化器５の入力端子３には
再量子化パラメータＭを入力する。量子化幅をＱ、量子
化係数をＣＯＥＦＦとすると、新しい量子化幅Ｑ’と再
量子化される係数ＣＯＥＦＦ’は次のように求める： Ｑ’＝ Ｑ×Ｍ ＣＯＥＦＦ’＝ ＣＯＥＦＦ／Ｍ 得られたＱ’とＣＯＥＦＦ’とを可変長符号化器６に送
り、可変長または固定長符号に変換して、マルチプレク
サー７でその他のデータと一緒に多重化する。このよう
にして元の入力ビットストリームを完全に復号化しなく
ても入力データを再圧縮できる。
【００１４】再量子化パラメータＭを固定することも可
能であり、可変にすることも可能である。具体的に次の
ような方法はあるが、これらに限定されるものではな
い。 （１）すべての係数に対し同じＭ値を用いる。 （２）同じ符号化モードのフレームに対し同じＭ値を用
いる。この場合、可変長復号化器はフレームの符号化モ
ードを認識できるから、Ｍ値をそれに従って切り換えれ
ばよい。 （３）再圧縮ビットストリームの目標値になるようにＭ
値を制御する。例えば、ブロック単位で量子化された場
合、ブロック内のビット数がもとのビット数のある割合
以下になるようにＭ値を決めるとよい。
【００１５】（実施例２）以下、図２を用いて本発明の
第２の実施例を説明する。同図において、２２は再圧縮
器、２３は記録器である。再圧縮器２２は実施例１（図
１）で述べた第一の再圧縮器と同じ構成である。
【００１６】まず、ビットストリームは入力端子２０に
入力され、再量子化パラメータＭを入力端子２１に入力
する。再量子化パラメータＭは固定値としてもよく、こ
の場合には入力端子２１は不要となる。再圧縮器２２で
は、実施例１に説明したようにビットストリームを１／
Ｌ（Ｌは整数で、再量子化パラメータＭの関数）倍に再
圧縮する。その出力を記録器２３にて記録媒体に記録す
る。記録媒体としては磁気記録テープでもよいし、光デ
ィスクでもよい。例えば、標準記録で２時間の番組が記
録できる磁気テープがあるとすると、もとのビットスト
リームがほぼ１／３になるように再圧縮すると、記録媒
体（磁気テープ）は３倍の時間、すなわち６時間の番組
を記録することができる。
【００１７】（実施例３）以下、図３を用いて本発明の
第３の実施例を説明する。２２は再圧縮器、２３は記録
器、２４と２５は切替えスイッチである。再圧縮器２２
は実施例１（図１）と同じ構成のものである。
【００１８】まず、ビットストリームは入力端子２６か
ら入力される。ノーマルモードで記録するときには切替
えスイッチ２４を端子２８に、切替えスイッチ２５を端
子２９に接続する。この場合、ビットストリームは変換
処理されずに、そのまま記録器２３に送られ、記録媒体
（磁気テープ、光ディスクなど）に記録される。一方、
長時間記録モードの場合には、切替えスイッチ２４を端
子２０に、切替えスイッチ２５を端子２７に接続する。
このように接続した場合には、実施例２で説明した装置
と実質的に同じ構成になる。端子２１から再量子化パラ
メータＭを入力するが、固定値とする場合には端子２１
は不要となる。このようにスイッチを切替えることによ
って、ビットストリームを標準記録または長時間記録す
ることが可能となる。
【００１９】（実施例４）以下、図４を用いて本発明の
第４の実施例を説明する。これを第二の再圧縮器と呼
ぶ。４１と４３は入力端子、４２は出力端子、４４は可
変長復号化器、４５はセレクタ、４６はマルチプレクサ
ーである。
【００２０】この実施例では次のことを前提とする。す
なわち、送信側または符号化側では、画像を隣接する複
数のＮ×Ｍ画素のブロックに分割し、各Ｎ×Ｍ画素のブ
ロックをそれぞれ直交変換し符号化されたものとする。
この際、Ｎ＝Ｍ＝８が好ましい。このようにして得られ
たビットストリームを入力端子４１から入力する。可変
長復号化器４４では、直交変換係数をＮ×Ｍ個ずつ抽出
し復号化せずに伝送路４８を経由して、セレクタ４５に
送る。一方、直交変換係数以外のその他のデータを復号
化せずに伝送路４７を経由してマルチプレクサー４６に
送る。セレクタ４５では、Ｎ×Ｍ個の直交変換係数から
ｎ×ｍ個（ｎ＜Ｎ、ｍ＜Ｍ）の係数を抽出して、マルチ
プレクサー４６に送る。この際、ｎ＝ｍが好ましい。ｎ
とｍは任意の整数で、端子４３から入力し指定できる。
ｎとｍが固定値の場合には端子４３は不要となる。マル
チプレクサー４６では、ｎ×ｍ個の係数とその他のデー
タとを多重化して出力する。
【００２１】（実施例５）実施例４で説明した第二の再
圧縮器では、Ｎ×Ｍ個の直交変換係数からｎ×ｍ個（ｎ
＜Ｎ、ｍ＜Ｍ）の係数を抽出するが、これについて図５
を用いて説明する。同図において×と＋は直交変換の係
数を示す。×印は抽出された係数である。ｘ軸は画像の
水平周波数、ｙ軸は画像の垂直周波数を示す。座標の原
点（ｘ軸とｙ軸との交点）に最も近い係数は直流成分
で、原点から離れるにつれて周波数が高くなる。同図で
はＮ＝Ｍ＝８の場合、すなわち一ブロックは８×８の係
数からなる場合を示すがこれに限るものではない。
【００２２】同図（ａ）では、ｎ＝ｍ＝４の場合、すな
わち４×４個の係数を抽出する場合を示す。ここでは、
直流成分と直流成分に最も近い（ｎ×ｍ−１）＝１５個
の交流成分を抽出する。しかし、これに限ることではな
く、ｎ＜Ｎ、ｍ＜Ｍなる任意の整数でもよい。また、抽
出する係数が全て直流成分の周りではなくてもよい。例
えば、同図（ｂ）のように、ｙ軸（垂直周波数）の最も
高い成分を含めてもよい。このように、一部の係数を抽
出することによってビットレートを削減することができ
る。なお、所望のビットレートに削減するために、所定
の評価関数のもとで各ブロックまたは隣接する複数のブ
ロックのｎとｍの値を可変にしてもよい。例えば、各ブ
ロックまたは隣接複数のブロックの発生ビット数を監視
しながら、所望のビット数となるようにｎとｍの値を決
めることができる。
【００２３】（実施例６）実施例４と実施例５で説明し
た第二の再圧縮器を用いた記録装置を述べる。ブロック
図は実施例２と実施例３に説明した装置（図２と図３）
と同じである。但し、再圧縮器２２は上記第二の再圧縮
器を用いる。入力端子２１には、抽出する係数の個数ｎ
を入力する。装置の動作は実施例２と実施例３で説明し
た通りである。
【００２４】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の再圧縮器あるいは記録装置を用いると、ビットストリ
ームの一部、すなわち量子化された係数や量子化幅を復
号化し、再量子化することによって、標準録画時間より
長い録画ができる。しかも、完全な符号化や符号化処理
を必要としないので、遅延が殆んど生じることなく、記
録装置のサイズやコストを小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例のブロック図
【図２】本発明の第２の実施例のブロック図
【図３】本発明の第３の実施例のブロック図
【図４】本発明の第４の実施例のブロック図
【図５】直交変換の係数を示すパターン図
【符号の説明】
４ 可変長復号化器 ５ 再量子化器 ６ 可変長符号化器 ７ マルチプレクサー

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】可変長復号化器と、再量子化器と、可変長
    符号化器と、マルチプレクサーとを具備し、可変長符号
    化された画像データを入力し、前記可変長復号化器にて
    量子化幅および被量子化係数を復号化して前記再量子化
    器に送り、前記量子化幅および被量子化係数以外のデー
    タは復号化せずに前記マルチプレクサーに送られ、前記
    再量子化器に、前記量子化幅と被量子化係数と再量子化
    パラメータＭとを入力し、前記量子化幅をＭ倍にし前記
    被量子化係数をＭで割って、前記可変長符号化器に送
    り、前記可変長符号化器にて、Ｍ倍した前記量子化幅と
    Ｍで再量子化した前記被量子化係数を符号化し、前記マ
    ルチプレクサーに送り、前記その他のデータと多重化し
    て出力することを特徴とする画像再圧縮器。
  2. 【請求項２】請求項１記載の画像再圧縮器と、記録器と
    を具備し、符号化された入力画像データを前記再圧縮器
    に入力し、１／Ｌ倍（Ｌは任意の整数、請求項１記載の
    再量子化パラメータＭの関数）に圧縮して前記記録器に
    て記録することを特徴とする画像記録装置。
  3. 【請求項３】外部入力端子と、請求項１記載の画像再圧
    縮器と、記録器とを具備し、ノーマル記録モードの時に
    は、符号化された入力画像データをそのまま前記記録器
    に入力して記録し、Ｌ倍（Ｌは任意の整数）記録モード
    の時には、前記符号化された入力画像データを前記再圧
    縮器に入力して再量子化し、この再量子化されたデータ
    をもとに前記記録器にて記録することを特徴とする画像
    記録装置。
  4. 【請求項４】可変長復号化器と、セレクタと、マルチプ
    レクサーとを具備し、画像を隣接する複数のＮ×Ｍ画素
    のブロックに分割し、前記Ｎ×Ｍ画素のブロックをそれ
    ぞれ直交変換した後、可変長符号化された画像データを
    入力し、前記可変長復号化器にて直交変換係数を抽出し
    復号化せずに前記セレクタに送り、前記直交変換係数以
    外のデータは復号化せずに前記マルチプレクサーに送
    り、前記セレクタにてＮ×Ｍ個の直交変換係数からｎ×
    ｍ個（ｎ＜Ｎ、ｍ＜Ｍ）の係数を抽出して前記マルチプ
    レクサーに送り、前記マルチプレクサーにて前記ｎ×ｍ
    個の係数と前記その他のデータとを多重化して出力する
    ことを特徴とする画像再圧縮器。
  5. 【請求項５】ｎ×ｍ個の直交変換係数が直流成分と前記
    直流成分の周りにある（ｎ×ｍ−１）個の交流成分とか
    らなることを特徴とする請求項４記載の画像再圧縮器。
  6. 【請求項６】請求項４または請求項５に記載の画像再圧
    縮器と、記録器とを具備し、前記画像再圧縮器の出力を
    前記記録器にて記録することを特徴とする画像記録装
    置。
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