JPH07121120B2 - Data compression device - Google Patents
Data compression deviceInfo
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- JPH07121120B2 JPH07121120B2 JP7109790A JP7109790A JPH07121120B2 JP H07121120 B2 JPH07121120 B2 JP H07121120B2 JP 7109790 A JP7109790 A JP 7109790A JP 7109790 A JP7109790 A JP 7109790A JP H07121120 B2 JPH07121120 B2 JP H07121120B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば、カラー静止画像やカラー動画像を圧
縮して、所定の記録媒体に記録する場合等に用いて好適
なデータ圧縮装置に関する。The present invention relates to a data compression apparatus suitable for use in, for example, compressing a color still image or a color moving image and recording it on a predetermined recording medium. .
［従来の技術］ 画像データを磁気ディスク等の記録媒体に記録すると
き、効率的な記録を行なうため、データが圧縮される。
この圧縮のため、例えば、画像データはＮ×Ｎ（あるい
はＮ×Ｍ）画素毎のブロックに分割され、各ブロック毎
に直交変換される。直交変換されたデータは、さらに所
定の量子化ステップで量子化された後、ゼロランレング
ス符号化またはハフマン符号化される。このようにして
データを圧縮すると、効果的にデータが圧縮されるが、
画像によって符号量が異なってくる。[Prior Art] When recording image data on a recording medium such as a magnetic disk, the data is compressed for efficient recording.
For this compression, for example, the image data is divided into blocks of N × N (or N × M) pixels and orthogonally transformed for each block. The orthogonally transformed data is further quantized by a predetermined quantization step and then subjected to zero run length coding or Huffman coding. Compressing data in this way effectively compresses the data,
The code amount varies depending on the image.
そこで、従来、次のようにして、符号量を一定にするた
めの制御が行なわれている。Therefore, conventionally, the control for making the code amount constant is performed as follows.
その第１の方法は、所定の量子化ステップで実際に量子
化されたデータの量を演算し、その演算結果に対応し
て、データ量が所望の値になるように、量子化ステップ
数を変更して、再度量子化をやり直す方法である。The first method calculates the amount of data actually quantized in a predetermined quantization step, and sets the number of quantization steps according to the calculation result so that the data amount has a desired value. This is a method of changing and re-quantizing again.
その第２の方法は、直交変換後のデータの係数が、符号
量と所定の関係を有していることに着目したもので、ブ
ロック毎の係数の２乗和を演算し、２乗和の大きさに対
応して各ブロックを、例えば４つのクラスに区分し、デ
ータ量の大きいクラスのブロックには多くのビットを配
分し、小さいクラスのブロックには少ないビットを配分
するようにしたものである。The second method focuses on the fact that the coefficient of the data after orthogonal transformation has a predetermined relationship with the code amount, and calculates the sum of squares of the coefficient for each block to calculate the sum of squares. Each block is divided into, for example, four classes according to the size, and a large amount of data is allocated to blocks of a large class and a small number of blocks is allocated to blocks of a small class. is there.
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記した第１の方法は、実際に量子化し
たデータの符号量を演算する行程を、少なくとも２回は
繰り返さなければならないので、高速の処理が困難であ
る。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above-described first method, the process of actually calculating the code amount of the quantized data must be repeated at least twice, so that high-speed processing is difficult. is there.
また、上記した第２の方法は、直交変換処理を実行しな
ければならないばかりでなく、クラスを示す情報を付加
しなければならないので、符号量が多くなり、複雑な処
理が必要になる。Further, in the above-mentioned second method, not only the orthogonal transformation process has to be executed, but also the information indicating the class has to be added, so that the code amount increases and complicated processing is required.
本発明はこのような状況に鑑みてなされたもので、簡単
かつ高速で正確な処理を可能にするものである。The present invention has been made in view of such a situation, and enables simple, high-speed and accurate processing.
［課題を解決するための手段］ 請求項１に記載のデータ圧縮装置は、入力されたデータ
を所定画素毎のブロックに分割し、直交変換した後、量
子化し、さらに符号化するデータ圧縮装置において、入
力されたデータを水平方向および垂直方向に独立にフィ
ルタ処理するフィルタ処理手段と、フィルタ処理手段に
より処理されたデータについて、少なくとも加算を含む
演算を行なう演算手段と、演算手段の出力を対応する符
号量値に変換する符号量値変換手段と、データ量の目標
値を設定する目標値設定手段と、目標値設定手段により
設定された目標値と符号量値変換手段より出力された符
号量値とを比較し、その差に対応する水平方向および垂
直方向の帯域制限値を出力する帯域制限値変換手段と、
直交変換する前のデータを、帯域制限値変換手段より出
力された水平方向および垂直方向の帯域制限値に対応し
て、水平方向および垂直方向独立に、帯域制限する帯域
制限手段とを備える。[Means for Solving the Problem] A data compression apparatus according to claim 1, wherein the input data is divided into blocks for each predetermined pixel, orthogonally transformed, quantized, and further encoded. A filter processing means for independently filtering the input data in the horizontal direction and the vertical direction, an operation means for performing an operation including at least addition on the data processed by the filter processing means, and an output of the operation means. A code amount value converting means for converting into a code amount value, a target value setting means for setting a target value of the data amount, a target value set by the target value setting means, and a code amount value output from the code amount value converting means. And a band limit value conversion means for outputting a band limit value in the horizontal and vertical directions corresponding to the difference,
Band limiting means for limiting the band of the data before the orthogonal transformation in the horizontal and vertical directions independently of each other in accordance with the horizontal and vertical band limiting values output from the band limiting value converting means.
請求項２に記載のデータ圧縮装置は、入力された画像デ
ータを所定のブロックに分割し、直交変換をした後、量
子化し、さらに符号化するデータ圧縮装置において、入
力されたデータを水平方向に少なくとも２つの特性でフ
ィルタ処理する第１のフィルタ処理手段と、入力された
データを垂直方向に少なくとも２つの特性でフィルタ処
理する第２のフィルタ処理手段と、第１のフィルタ処理
手段の出力から水平方向のアクティビティを算出する第
１の算出手段と、第２のフィルタ処理手段の出力から垂
直方向のアクティビティを算出する第２の算出手段と、
第１および第２の算出手段が出力するアクティビティを
加算する加算手段と、加算手段の出力を対応する符号量
値に変換する符号量値変換手段と、データ量の目標値を
設定する目標設定手段と、目標値設定手段により設定さ
れた目標値と、符号量値変換手段より出力された符号量
値とを比較し、その差に対応する帯域制限値を水平、垂
直独立に出力する帯域制限値変換手段と、直交変換する
前のデータを、前記帯域制限値に対応して水平、垂直独
立に帯域制限する帯域制限手段とを備える。The data compression apparatus according to claim 2 divides input image data into predetermined blocks, performs orthogonal transformation, then quantizes, and further encodes the input data in the horizontal direction. First filtering means for filtering with at least two characteristics, second filtering means for filtering the input data with at least two characteristics in the vertical direction, and horizontal from the output of the first filtering means. First calculation means for calculating the activity in the direction, and second calculation means for calculating the activity in the vertical direction from the output of the second filtering means,
An adding means for adding the activities output by the first and second calculating means, a code amount value converting means for converting the output of the adding means into a corresponding code amount value, and a target setting means for setting a target value of the data amount. And the target value set by the target value setting means and the code amount value output from the code amount value converting means are compared, and the band limit value corresponding to the difference is output horizontally and vertically independently of the band limit value. A conversion unit and a band limiting unit that horizontally and vertically independently limits the band of the data before the orthogonal transform corresponding to the band limit value are provided.
［作用］ 請求項１に記載のデータ圧縮装置においては、データを
垂直方向と水平方向に個別にフィルタ処理し、さらに、
例えば、絶対値加算をすることにより、データ量が予測
される。そして、予測結果に対応して、帯域制限値が垂
直方向と水平方向独立に調整される。[Operation] In the data compression apparatus according to claim 1, the data is individually filtered in the vertical direction and the horizontal direction, and further,
For example, the amount of data is predicted by adding absolute values. Then, the band limitation value is adjusted independently in the vertical direction and the horizontal direction according to the prediction result.
従って、水平方向と垂直方向で周波数特性が大きく異な
る画像のデータであっても、適切に、簡単かつ高速の処
理が可能になる。Therefore, it is possible to appropriately and easily perform high-speed processing even for image data whose frequency characteristics greatly differ in the horizontal direction and the vertical direction.
請求項２に記載のデータ圧縮装置においては、例えば、
バンドパスフィルタとハイパスフィルタのフィルタ処理
が、水平および垂直方向それぞれに施される。In the data compression device according to claim 2, for example,
The bandpass filter and the highpass filter are filtered in the horizontal and vertical directions, respectively.
従って、正確な符号量の予測が可能となる。Therefore, it is possible to accurately predict the code amount.
［実施例］ 第１図は本発明のデータ圧縮装置の一実施例の構成を示
すブロック図である。[Embodiment] FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a data compression apparatus of the present invention.
入力された画像データのうち、フレーム内予測データは
直接、また、フレーム間予測データは動き補償および差
分データ生成器６を介して、符号量予測器１にそれぞれ
入力される。符号量予測器１は入力されたデータから符
号量を予測し、予測値に対応する水平および垂直方向の
帯域制限値と量子化ステップ数を設定し、水平プリフィ
ルタ2a、垂直プリフィルタ2b（帯域制限手段）と量子化
器４に出力する。Of the input image data, the intra-frame prediction data is directly input, and the inter-frame prediction data is input to the code amount predictor 1 via the motion compensation and difference data generator 6. The code amount predictor 1 predicts the code amount from the input data, sets the horizontal and vertical band limit values and the number of quantization steps corresponding to the predicted values, and sets the horizontal prefilter 2a and the vertical prefilter 2b (bandwidth). And output to the quantizer 4.
水平プリフィルタ2aは符号量予測器１から供給されるデ
ータを、やはり符号量予測器１により設定された水平方
向の帯域制限値に対応して水平方向の帯域を制限し、垂
直プリフィルタ2bに出力する。垂直プリフィルタ2bは水
平プリフィルタ2aにより処理されたデータを、符号量予
測器１により設定された垂直方向の帯域制限値に対応し
て垂直方向の帯域を制限し、DCT（Discretecosine tran
sfer）回路３に出力する。DCT回路３により処理された
データは、量子化器４に入力され、符号量予測器１によ
り設定された量子化ステップ数で量子化される。量子化
されたデータは、符号器５に入力され、符号化される。The horizontal pre-filter 2a limits the data supplied from the code amount predictor 1 to a horizontal band in accordance with the horizontal band limit value set by the code amount predictor 1, and outputs the data to the vertical pre-filter 2b. Output. The vertical pre-filter 2b limits the vertical band of the data processed by the horizontal pre-filter 2a in accordance with the vertical band limit value set by the code amount predictor 1 to obtain a DCT (Discretecosine trancode).
sfer) Output to circuit 3. The data processed by the DCT circuit 3 is input to the quantizer 4 and quantized by the number of quantization steps set by the code amount predictor 1. The quantized data is input to the encoder 5 and encoded.
符号器５はそのときの符号量に関するデータをバッファ
メモリ７に出力し、記憶させる。CPU8はバッファメモリ
７に記憶されたデータを、必要に応じて符号量予測器１
に出力させ、次のフレームの処理にフィードバックさせ
る。The encoder 5 outputs the data relating to the code amount at that time to the buffer memory 7 and stores it. The CPU 8 converts the data stored in the buffer memory 7 into the code amount predictor 1 if necessary.
To the next frame and feed it back to the processing of the next frame.
符号量予測器１は、例えば、第２図に示すように構成さ
れる。The code amount predictor 1 is configured, for example, as shown in FIG.
入力された画像データは、フレームメモリ11に一旦記憶
される。フレームメモリ11より読み出されたデータは、
水平方向および垂直方向オペレータ処理器12a,12b（フ
ィルタ処理手段）により独立にフィルタ処理された後、
絶対値和算出回路13a,13b（演算手段）に入力され、演
算される。絶対値和算出回路13aと13bの出力は、加算器
14により加算された後、符号量値変換器15（符号量値変
換手段）に入力され、標準量子化ステップで、かつ、標
準帯域制限値のときの符号量値に変換される。この符号
量値は量子化ステップ変換器16と帯域制限値変換器17
（帯域制限値変換手段）に出力される。The input image data is temporarily stored in the frame memory 11. The data read from the frame memory 11 is
After being independently filtered by the horizontal and vertical operator processors 12a, 12b (filtering means),
The absolute value sum calculation circuits 13a and 13b (calculation means) are input and calculated. The outputs of the absolute value sum calculation circuits 13a and 13b are added by an adder.
After being added by 14, it is input to the code amount value converter 15 (code amount value converting means) and converted into the code amount value at the standard quantization step and at the standard band limit value. This code amount value is the quantization step converter 16 and the band limit value converter 17
(Band limit value conversion means).
絶対値和算出回路13aと13bの出力はまた、絶対値和比算
出回路18に出力され、その比が算出される。算出された
比は、帯域制限値変換器17に供給される。The outputs of the absolute value sum calculation circuits 13a and 13b are also output to the absolute value sum ratio calculation circuit 18, and the ratio thereof is calculated. The calculated ratio is supplied to the band limit value converter 17.
量子化ステップ変換器16と帯域制限値変換器17には、制
御データ値送信回路19（目標値設定手段）を介してCPU8
より、設定されるべきデータ量の目標値が入力されてい
る。量子化ステップ変換器16と帯域制限値変換器17は、
符号量値変換器15から入力される符号量値と目標値とを
比較し、その誤差に対応する量子化ステップ値と水平方
向および垂直方向の帯域制限値を、量子化器４と水平お
よび垂直プリフィルタ2a,2bにそれぞれ出力する。The quantization step converter 16 and the band limit value converter 17 are connected to the CPU 8 via a control data value transmission circuit 19 (target value setting means).
Therefore, the target value of the data amount to be set is input. The quantization step converter 16 and the band limit value converter 17 are
The code amount value input from the code amount value converter 15 is compared with the target value, and the quantization step value and the horizontal and vertical band limit values corresponding to the error are compared with the quantizer 4 in the horizontal and vertical directions. Output to the pre-filters 2a and 2b, respectively.
次に、その動作を説明する。Next, the operation will be described.
入力画像データはフレームメモリ11に入力され、そこ
に、１フレーム分の画像データが一旦記憶される。フレ
ームメモリ11に記憶されたデータは、読み出され、水平
および垂直オペレータ処理器12a,12bに供給され、フィ
ルタ処理される。The input image data is input to the frame memory 11, and the image data for one frame is temporarily stored therein. The data stored in the frame memory 11 is read out, supplied to the horizontal and vertical operator processors 12a and 12b, and filtered.
この、フィルタ処理について、第３図を参照して説明す
る。This filtering process will be described with reference to FIG.
第３図（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、水平方向のロ
ーパスフィルタとハイパスフィルタの各処理を行なう場
合の３個（１×３）の係数（オペレータ）を表わしてい
る。また、第３図（ｃ）および（ｄ）は、それぞれ、垂
直方向のローパスフィルタとハイパスフィルタの各処理
を行なう場合の３個（３×１）の係数を表わしている。FIGS. 3 (a) and 3 (b) respectively show three (1 × 3) coefficients (operators) when performing each processing of the low-pass filter and the high-pass filter in the horizontal direction. Further, FIGS. 3 (c) and 3 (d) respectively show three (3 × 1) coefficients when performing each processing of the low-pass filter and the high-pass filter in the vertical direction.
フレームメモリ11から所定の領域の１×３または３×１
の画素データが読み出され、これらのデータと、第３図
に示す１×３または３×１の係数が、対応する位置同士
で乗算される。この乗算した結果得られる３個のデータ
は、さらに加算される。次に、フレームメモリ11から読
み出される領域が、例えば右に１画素分ずらされ、そこ
から読み出された１×３または３×１の画素データにつ
いて、同様の処理が実行される。以下、同様の処理が、
１フレーム分のデータ全部について行なわれる。1x3 or 3x1 of a predetermined area from the frame memory 11
The pixel data of is read out, and these data are multiplied by the 1 × 3 or 3 × 1 coefficient shown in FIG. 3 at corresponding positions. The three pieces of data obtained as a result of this multiplication are further added. Next, the area read from the frame memory 11 is shifted to the right by, for example, one pixel, and the same processing is performed on the 1 × 3 or 3 × 1 pixel data read from the area. Below, the same process
This is performed for all data for one frame.
このとき、領域を順次ずらす量を、１画素ではなく、２
画素、３画素等とすることもできる。At this time, the amount by which the region is sequentially shifted is set to 2 instead of 1 pixel.
The number of pixels may be three, or the like.
このようにして、水平方向と垂直方向に独立にフィルタ
処理されたデータは、絶対値和算出回路13aと13bに入力
される。絶対値和算出回路13a,13bは、水平方向および
垂直方向オペレータ処理器12a,12bより上述したように
して、１×３または３×１の画素データをフィルタ処理
する毎に１個得られるデータの絶対値を演算し、その絶
対値を１フレーム分について加算する。この加算値（絶
対値和）は加算器14により加算された後、符号量値変換
器15に入力される。In this way, the data filtered independently in the horizontal direction and the vertical direction are input to the absolute value sum calculation circuits 13a and 13b. The absolute value sum calculation circuits 13a and 13b are provided by the horizontal and vertical direction operator processors 12a and 12b as described above to obtain one data each time 1 × 3 or 3 × 1 pixel data is filtered. The absolute value is calculated, and the absolute value is added for one frame. This added value (sum of absolute values) is added by the adder 14 and then input to the code amount value converter 15.
加算器14が出力する絶対値和は、第４図に示すように、
符号量にほぼ対応している。すなわち、所定の絶対値和
が与えられたとき、その画像データの符号量は、第４図
にハッチングを施した部分の範囲で表わされる。符号量
値変換器15は、例えばROMにより構成され、第４図に実
線で示すように、所定の絶対値和に対応する符号量の平
均値が記憶されている。すなわち、いろいろな絵柄を持
つ多数の画像のデータを、予め設定してある標準帯域制
限値で帯域制限し、かつ、標準量子化ステップで量子化
した場合に得られる符号量を計算したものが、統計的
に、絶対値和と符号量が１対１に対応するように、デフ
ォルトデータとして記憶されている。The sum of absolute values output by the adder 14 is, as shown in FIG.
It almost corresponds to the code amount. That is, when a predetermined sum of absolute values is given, the code amount of the image data is represented by the range of the hatched portion in FIG. The code amount value converter 15 is composed of, for example, a ROM, and stores the average value of the code amount corresponding to a predetermined sum of absolute values, as shown by the solid line in FIG. That is, the data of a large number of images having various patterns are band-limited by a preset standard band-limiting value, and the code amount obtained when quantized in the standard quantization step is calculated, It is stored as default data so that the sum of absolute values and the code amount have a one-to-one correspondence statistically.
そこで、符号量値変換器15は、加算器14より入力される
絶対値和を、対応する符号量値に変換し、量子化ステッ
プ変換器16と帯域制限値変換器17に出力する。Therefore, the code amount value converter 15 converts the sum of absolute values input from the adder 14 into a corresponding code amount value and outputs it to the quantization step converter 16 and the band limit value converter 17.
制御データ値送信回路19は、予め設定されたデータ量の
目標値を量子化ステップ変換器16と帯域制限値変換器17
に出力している。量子化ステップ変換器16と帯域制限値
変換器17も、例えば、ROMにより構成され、所定の符号
量を得るのに適切な量子化ステップ数と帯域制限値とを
対応してそれぞれ記憶している。従って、量子化ステッ
プ変換器16と帯域制限値変換器17は、符号量値変換器15
より入力された符号量値と、制御データ値送信回路19よ
り入力された目標値とを比較し、その誤差に対応して、
設定されている目標値を得るのに適切な量子化ステップ
数と水平および垂直帯域制限値とを読み出し、量子化器
４と水平および垂直プリフィルタ2a,2bに出力する。The control data value transmission circuit 19 uses the quantization step converter 16 and the band limit value converter 17 to convert the target value of the preset data amount.
Is output to. The quantization step converter 16 and the band limit value converter 17 are also composed of, for example, a ROM, and respectively store the number of quantization steps and the band limit value suitable for obtaining a predetermined code amount in association with each other. . Therefore, the quantization step converter 16 and the band limit value converter 17 are
Compared with the code amount value input from the target value input from the control data value transmission circuit 19, corresponding to the error,
The number of quantization steps and the horizontal and vertical band limit values appropriate for obtaining the set target value are read and output to the quantizer 4 and the horizontal and vertical pre-filters 2a and 2b.
水平プリフィルタ2a（垂直プリフィルタ2bも同様）は、
例えば、第５図に示すように、帯域制限値（カットオフ
周波数）が基準値の15/16から1/16の範囲で1/16ずつ順
次変化する15種類の特性のフィルタを有し、帯域制限値
変換器17から入力される帯域制限値に対応する特性のフ
ィルタを選択する。この選択されたフィルタにより帯域
制限されたデータがDCT回路３に供給される。The horizontal pre-filter 2a (as well as the vertical pre-filter 2b)
For example, as shown in FIG. 5, a band limit value (cutoff frequency) has a filter with 15 types of characteristics in which the band limit value (cutoff frequency) sequentially changes in 1/16 increments within the range of 15/16 to 1/16 A filter having a characteristic corresponding to the band limit value input from the limit value converter 17 is selected. The data band-limited by the selected filter is supplied to the DCT circuit 3.
あるいはまた、水平プリフィルタ2a（垂直プルフィルタ
2b）は、第６図に示すように構成することもできる。Alternatively, the horizontal pre-filter 2a (vertical pull filter
2b) can also be constructed as shown in FIG.
この実施例の場合、水平プリフィルタ2aは、フィルタ21
と、乗算器22、23と、加算器24により構成されている。
フィルタ21は、第７図に示すように、基準値の1/2の帯
域制限値を有している。In the case of this embodiment, the horizontal pre-filter 2a includes the filter 21
And multipliers 22 and 23, and an adder 24.
As shown in FIG. 7, the filter 21 has a band limiting value that is 1/2 of the reference value.
入力データはフィルタ21により帯域制限された後、乗算
器22に入力され、、第１表に示すように、入力データの
レベル０乃至16に対応して、0/16乃至16/16の各係数が
乗算される。また、フィルタ21を経ない入力データは、
乗算器23に入力され、そのレベルに対応して、16/16乃
至0/16の各係数が乗算される。乗算器22と23の出力が加
算器24で加算され、DCT回路３に出力される。The input data is band-limited by the filter 21 and then input to the multiplier 22. As shown in Table 1, the coefficients 0/16 to 16/16 are associated with the levels 0 to 16 of the input data. Is multiplied. The input data that does not pass through the filter 21 is
It is input to the multiplier 23, and corresponding to the level thereof, each coefficient of 16/16 to 0/16 is multiplied. The outputs of the multipliers 22 and 23 are added by the adder 24 and output to the DCT circuit 3.
このようにしても、第５図に示した場合と同様の動作を
実行させることができる。 Even in this case, the same operation as that shown in FIG. 5 can be executed.
水平方向と垂直方向の帯域制限値のバランスは次のよう
にして調整される。The balance between the horizontal and vertical band limit values is adjusted as follows.
第２表に示すように、水平方向と垂直方向の帯 域制限値を0/16乃至16/16のいずれかの値に設定した場
合における符号量の減少を、統計的に予め計算してお
く。第２表においては、仮に、帯域制限により25％の符
号量を減少させる場合、17通りの組み合わせが存在す
る。符号量の減少値は符号量の目標値に対応して設定さ
れ、その減少値を得るのにいずれの組み合わせを選択す
るかは、絶対値和比算出回路18が出力する絶対値和比に
対応して設定される。As shown in Table 2, horizontal and vertical bands The decrease in the code amount when the area limit value is set to any value from 0/16 to 16/16 is statistically calculated in advance. In Table 2, there are 17 combinations if the code amount is reduced by 25% due to band limitation. The reduction value of the code amount is set corresponding to the target value of the code amount, and which combination is selected to obtain the reduction value corresponds to the absolute value sum ratio output by the absolute value sum ratio calculation circuit 18. Is set.
すなわち、絶対値和比から、水平方向と垂直方向の情報
量の比を推定することができるので、情報量の多い方の
帯域制限値が低く、少ない方の帯域制限値が高くなるよ
うに設定される。That is, since the ratio of the amount of information in the horizontal direction to the amount of information in the vertical direction can be estimated from the absolute value sum ratio, the band limit value for the one with a large amount of information is set to be low and the band limit value for the one with a small amount of information is set to be high. To be done.
水平方向の帯域制限値HLと垂直方向の帯域制限値VLのバ
ランスは、例えば、次のように設定される。The balance between the horizontal band limit value H L and the vertical band limit value V L is set as follows, for example.
HL：VL＝V/（Ｈ＋Ｖ）:H/（Ｈ＋Ｖ） ここで、Ｈは水平方向の絶対値和、Ｖが垂直方向の絶対
値和である。H L : V L = V / (H + V): H / (H + V) where H is the sum of absolute values in the horizontal direction and V is the sum of absolute values in the vertical direction.
さらに、画像によって水平方向若しくは垂直方向にバラ
ンスの重み付けを行なう場合は、例えば、 HL：VL＝αV/（Ｈ＋Ｖ）：（１−α）H/（Ｈ＋Ｖ） として、αと０乃至１までの所定の数として、制御でき
る。Further, when weighting the balance in the horizontal direction or the vertical direction depending on the image, for example, HL : VL = αV / (H + V) :( 1-α) H / (H + V), and α and 0 to 1 Can be controlled as a predetermined number.
DCT回路３は、垂直プリフィルタ2bより入力されたデー
タをブロック毎に区分し、直交変換する。直交変換され
たデータは、量子化器４に入力される。The DCT circuit 3 divides the data input from the vertical pre-filter 2b into blocks and performs orthogonal transformation. The orthogonally transformed data is input to the quantizer 4.
量子化器４は、入力されたデータを、量子化ステップ変
換器16により設定された量子化ステップ数で量子化し、
符号器５に出力する。量子化ステップ数が大きい程、符
号量も大きくなる。符号器５は量子化されたデータを、
ランレングス符号化、またはハフマン符号化する。ある
いはまた、ランレングス符号化とハフマン符号化の両方
を行なう。The quantizer 4 quantizes the input data with the number of quantization steps set by the quantization step converter 16,
Output to the encoder 5. The larger the number of quantization steps, the larger the code amount. The encoder 5 converts the quantized data to
Run length coding or Huffman coding. Alternatively, both run length coding and Huffman coding are performed.
入力された画像データのうち、フレーム内予測データ
は、そのまま符号量予測器１に入力され、処理される
が、フレーム間予測データは、動き補償および差分デー
タ生成器６に入力される。そして、そこで動き補償を行
なった後、基準の画像データとフレーム間予測画像デー
タとの差分が生成され、その差分データが符号量予測器
１に入力される。Of the input image data, the intra-frame prediction data is directly input to the code amount predictor 1 and processed, but the inter-frame prediction data is input to the motion compensation and difference data generator 6. Then, after performing motion compensation there, a difference between the reference image data and the inter-frame predicted image data is generated, and the difference data is input to the code amount predictor 1.
また、以上においては、水平および垂直オペレータ処理
器12a,12bの出力の絶対値和を演算するようにしたが、
各出力の２乗算の和（２乗和）、あるいは、２乗値の和
の平均値（２乗平均値）を演算するようにしてもよい。Further, in the above, the absolute value sum of the outputs of the horizontal and vertical operator processors 12a and 12b is calculated,
The sum of the squares of each output (sum of squares) or the average value of the sum of square values (square mean value) may be calculated.
第８図は、オペレータ値を複数組（例えば２組）使用し
た場合の符号量予測器１の実施例の構成を示す。FIG. 8 shows the configuration of an embodiment of the code amount predictor 1 when a plurality of sets (for example, two sets) of operator values are used.
入力画像は、フレーム内予測データに関しては、符号量
予測器１に直接入力され、フレーム間予測データに関し
ては、動き補償及び差分データ生成器６を通して符号量
予測器１に入力される。そのデータに対して、直交変換
前にかける水平方向、垂直方向に対する帯域制限値と、
量子化ステップ値を算出し、その値を、水平プリフィル
タ2a、垂直プリフィルタ2b、量子化器４へ転送する。符
号量予測器１に入力された画像データは、フレームメモ
リ11に蓄えられ、水平、垂直それぞれ２組のオペレータ
処理器12a1，12a2，12b1，12b2で、例えば第９図に示し
てあるような特性を持つ水平方向のバンドパスフィルタ
（水平方向中域オペレータ処理器12a1）、ハイパスフィ
ルタ（水平方向高域オペレータ処理器12a2）、及び、垂
直方向のバンドパスフィルタ（垂直方向中域オペレータ
処理器12b1）、ハイパスフィルタ（垂直方向高域オペレ
ータ処理器12b2）などのオペレータを使ってフィルタ処
理をする。The input image is directly input to the code amount predictor 1 for the intra-frame prediction data, and is input to the code amount predictor 1 for the inter-frame prediction data through the motion compensation and difference data generator 6. Bandwidth limit values for the horizontal and vertical directions applied to the data before orthogonal transformation,
The quantization step value is calculated and the value is transferred to the horizontal prefilter 2a, the vertical prefilter 2b, and the quantizer 4. The image data input to the code amount predictor 1 is stored in the frame memory 11 and is supplied to two sets of operator processors 12 a1 , 12 a2 , 12 b1 and 12 b2 for horizontal and vertical directions, for example, as shown in FIG. A horizontal bandpass filter (horizontal middle band operator processor 12a1 ), a high pass filter (horizontal high band operator processor 12a2 ), and a vertical bandpass filter (vertical center band) having certain characteristics. Filtering is performed using an operator such as a high frequency band operator processor 12 b1 ) and a high-pass filter (vertical high band operator processor 12 b2 ).
次に、絶対値和算出回路13a1乃至13b2でフィルタ処理後
の絶対値和を、水平方向の中域（絶対値和算出回路1
3a1）と高域（絶対値和算出回路13a2）、垂直方向の中
域（絶対値和算出回路13b1）と高域（絶対値和算出回路
13b2）を、それぞれ別々に算出する。続いて、水平方向
および垂直方向アクティビティ算出回路31a,31bで水平
方向と垂直方向のアクティビティを算出する。このアク
ティビティは、中域オペレータ処理器12a1，12b1からの
絶対値和Ｍを、高域オペレータ処理器12a2，13b2からの
絶対値和Ｈの大きさにより、例えば次のように微調整す
ることにより求められる。Next, the absolute value sum of the filtered absolute value sum calculating circuit 13 a1 to 13 b2, midrange horizontal (absolute value sum calculating circuit 1
3 a1 ) and high range (absolute value sum calculation circuit 13 a2 ), vertical middle range (absolute value sum calculation circuit 13 b1 ) and high range (absolute value sum calculation circuit)
13 b2 ) are calculated separately. Then, the horizontal and vertical activity calculation circuits 31a and 31b calculate horizontal and vertical activities. This activity finely adjusts the sum of absolute values M from the mid-range operator processors 12 a1 and 12 b1 by the magnitude of the sum of absolute values H from the high-range operator processors 12 a2 and 13 b2 as follows, for example. Is obtained by doing.
Ｈ＞Hrのとき Ｍ→Ｍ×1.2 Ｈ＜Hrのとき Ｍ→Ｍ ここで、Hrは予め設定された基準値である。When H> Hr M → M × 1.2 When H <Hr M → M where Hr is a preset reference value.
これにより、ランレングス符号化の影響をうける部分を
符号量の予測に反映させることができる。This makes it possible to reflect the part affected by run-length coding in the prediction of the code amount.
すなわち、水平、垂直それぞれのオペレータを、例えば
バンドパスフィルタ１つだけとした場合に較べ、予測符
号量と実際の符号量の誤差を少なくすることができる。That is, the error between the predicted code amount and the actual code amount can be reduced as compared with the case where only one band pass filter is used for each of the horizontal and vertical operators.
次に、アクティビティ比算出回路32でその２つのアクテ
ィビティの比率を算出する。Next, the activity ratio calculation circuit 32 calculates the ratio of the two activities.
一方、水平、垂直のアクティビティは、加算器14で加算
され、いろいろな絵柄をもつ多数の画像データから予め
標準量子化ステップで符号量を計算して、統計的に、絶
対値和と符号量が１対１対応になるようなデータをメモ
リしてある符号量値変換器15で、絶対値和データを符号
量値データに変換する。On the other hand, the horizontal and vertical activities are added by the adder 14, and the code amount is calculated in advance in the standard quantization step from a large number of image data having various patterns, and the statistical sum of absolute value and code amount is calculated. The absolute value sum data is converted into the code amount value data by the code amount value converter 15 in which the data having a one-to-one correspondence is stored.
次に、標準量子化ステップでの符号量と、予め目的の符
号量にするための量子化ステップが１対１対応になるよ
うなデータをメモリしてある量子化ステップ変換器16で
符号量値データを量子化ステップ値に変換する。Next, a code amount value is stored in the quantization step converter 16 in which data is stored in advance so that the code amount in the standard quantization step and the quantization step for achieving the target code amount have a one-to-one correspondence. Convert the data to quantization step values.
同時に、標準帯域制限値での符号量と、予め目的の符号
量にするための帯域制限値が１対１対応になるようなデ
ータをメモリしてある帯域制限値変換器17で、水平、垂
直独立に、符号量値データを帯域制限値に変換する。量
子化ステップ値は量子化器４に送られて、実際に量子化
される。量子化ステップが大きい程符号量は少なく、小
さいほど符号量は多くなる。At the same time, the band limit value converter 17 in which data is stored in advance so that the code amount at the standard band limit value and the band limit value for achieving the target code amount have a one-to-one correspondence beforehand Independently, the code amount value data is converted into a band limit value. The quantization step value is sent to the quantizer 4 and is actually quantized. The larger the quantization step, the smaller the code amount, and the smaller the quantization step, the larger the code amount.
帯域制限は、第５図（ａ）乃至（ｇ）に示すように、カ
ットオフ周波数が例えば、15/16から1/16までのフィル
タを、その制限値によって切り換えることにより行なわ
れる。もしくは、第６図、第７図に示すように、カット
オフ周波数が1/2のフィルタ21を通したデータと、フィ
ルタ21を通さないデータを、16分割した比率をその制限
値によって切り換えて加算することで、入力画像の帯域
を落しておき、最終的に符号量を制御することができ
る。As shown in FIGS. 5A to 5G, band limitation is performed by switching a filter having a cutoff frequency of, for example, 15/16 to 1/16 according to its limit value. Alternatively, as shown in FIG. 6 and FIG. 7, data obtained by passing the filter 21 having a cutoff frequency of 1/2 and data not passing by the filter 21 are added by switching the 16-division ratio according to the limit value. By doing so, the band of the input image can be lowered and the code amount can be finally controlled.
［発明の効果］ 以上のように、請求項１に記載のデータ圧縮装置によれ
ば、データを水平方向および垂直方向に独立にフィルタ
処理するようにしたので、水平方向と垂直方向で周波数
特性が大きく異なるフレームの画像や、一方だけを間引
きした画像についても、適切に、簡単かつ高速に処理す
ることができる。さらに水平方向と垂直方向とで独立に
可変としたので、水平方向と垂直方向のアクティビティ
の違いを考慮して、水平方向と垂直方向とで、異なる値
に帯域制限することができ、データ量をより効率的に圧
縮することができる。[Advantages of the Invention] As described above, according to the data compressing apparatus of the first aspect, since the data is independently filtered in the horizontal direction and the vertical direction, the frequency characteristics in the horizontal direction and the vertical direction are different. It is possible to appropriately, easily and rapidly process images of frames that differ greatly or images obtained by thinning out only one of them. Furthermore, since the horizontal direction and the vertical direction are independently variable, the bandwidth can be limited to different values in the horizontal direction and the vertical direction in consideration of the difference in the activities in the horizontal direction and the vertical direction. It can be compressed more efficiently.
また、請求項２に記載のデータ圧縮装置によれば、例え
ば、バンドパスフィルタとハイパスフィルタ等、少なく
とも２つの特性のフィルタ処理を行い、２つの処理結果
からアクティビティを算出するようにしたので、誤差の
少ない符号量の予測が可能になる。さらに、その帯域制
限値を可変とするので、データ量をより効率的に圧縮す
ることができる。Further, according to the data compressing apparatus of the second aspect, for example, since the filter processing of at least two characteristics such as the band pass filter and the high pass filter is performed and the activity is calculated from the two processing results, the error It is possible to predict a code amount with a small number. Further, since the band limit value is variable, the data amount can be compressed more efficiently.
第１図は本発明のデータ圧縮装置の一実施例の構成を示
すブロック図、第２図は第１図の実施例における符号量
予測器の一実施例の構成を示すブロック図、第３図
（ａ）乃至（ｄ）は第２図の実施例におけるフィルタ処
理の動作を説明する図、第４図は第２図の実施例におけ
る符号量値変換器の特性を説明する図、第５図および第
７図は第１図の水平および垂直プリフィルタの特性を説
明する図、第６図は第１図の水平および垂直プリフィル
タの一実施例の構成を示すブロック図、第８図は本発明
のデータ圧縮装置の符号量予測器の他の実施例の構成を
示すブロック図、第９図は第８図の実施例におけるフィ
ルタ処理を説明する特性図である。 １…符号量予測器、2a…水平プリフィルタ、2b…垂直プ
リフィルタ、３…DCT回路、４…量子化器、５…符号
器、６…動き補償および差分データ生成器、７…バッフ
ァメモリ、８…CPU、11…フレームメモリ、12a…水平方
向オペレータ処理器、12b…垂直方向オペレータ処理
器、13a,13b…絶対値和算出回路、15…符号量値変換
器、16…量子化ステップ変換器、17…帯域制限値変換
器、19…制御データ値送信回路、21…フィルタ、22,23
…乗算器、24…加算器。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a data compression apparatus of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a code amount predictor in the embodiment of FIG. 1, and FIG. (A) to (d) are diagrams for explaining the operation of the filter processing in the embodiment of FIG. 2, FIG. 4 is a diagram for explaining the characteristics of the code amount value converter in the embodiment of FIG. 2, and FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining the characteristics of the horizontal and vertical prefilters of FIG. 1, FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the horizontal and vertical prefilters of FIG. 1, and FIG. FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of another embodiment of the code amount predictor of the data compression apparatus of the present invention, and FIG. 9 is a characteristic diagram for explaining the filter processing in the embodiment of FIG. 1 ... Code amount predictor, 2a ... Horizontal prefilter, 2b ... Vertical prefilter, 3 ... DCT circuit, 4 ... Quantizer, 5 ... Encoder, 6 ... Motion compensation and difference data generator, 7 ... Buffer memory, 8 ... CPU, 11 ... Frame memory, 12a ... Horizontal direction operator processor, 12b ... Vertical direction operator processor, 13a, 13b ... Absolute value sum calculation circuit, 15 ... Code amount value converter, 16 ... Quantization step converter , 17 ... Bandwidth limit converter, 19 ... Control data value transmission circuit, 21 ... Filter, 22, 23
… Multiplier, 24… Adder.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 9/79 Ｈ０４Ｎ 9/79 Ｇ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI Technical display location H04N 9/79 H04N 9/79 G
Claims (2)
に分割し、直交変換した後、量子化し、さらに符号化す
るデータ圧縮装置において、 入力されたデータを水平方向および垂直方向に独立にフ
ィルタ処理するフィルタ処理手段と、 前記フィルタ処理手段により処理されたデータについ
て、少なくとも加算を含む演算を行なう演算手段と、 前記演算手段の出力を対応する符号量値に変換する符号
量値変換手段と、 データ量の目標値を設定する目標値設定手段と、 前記目標値設定手段により設定された前記目標値と前記
符号量値変換手段より出力された前記符号量値とを比較
し、その差に対応する水平方向および垂直方向の帯域制
限値を出力する帯域制限値変換手段と、 直交変換する前のデータを、前記帯域制限値変換手段よ
り出力された水平方向および垂直方向の前記帯域制限値
に対応して、水平方向および垂直方向独立に、帯域制限
する帯域制限手段とを備えることを特徴とするデータ圧
縮装置。1. A data compression apparatus for dividing input data into blocks for each predetermined pixel, orthogonally transforming, quantizing, and further encoding the input data independently in horizontal and vertical directions. Filter processing means for processing, operation means for performing an operation including at least addition on the data processed by the filter processing means, code amount value conversion means for converting the output of the operation means into a corresponding code amount value, A target value setting means for setting a target value of the data amount, compares the target value set by the target value setting means with the code amount value output from the code amount value converting means, and responds to the difference. Band limit value conversion means for outputting band limit values in the horizontal and vertical directions, and data before the orthogonal transformation are output from the band limit value conversion means. In response to the band limiting value of the horizontal and vertical directions, horizontally and vertically independently, the data compression apparatus characterized by comprising a band limiting means for band limiting.
分割し、直交変換をした後、量子化し、さらに符号化す
るデータ圧縮装置において、 入力されたデータを水平方向に少なくとも２つの特性で
フィルタ処理する第１のフィルタ処理手段と、 入力されたデータを垂直方向に少なくとも２つの特性で
フィルタ処理する第２のフィルタ処理手段と、 前記第１のフィルタ処理手段の出力から水平方向のアク
ティビティを算出する第１の算出手段と、 前記第２のフィルタ処理手段の出力から垂直方向のアク
ティビティを算出する第２の算出手段と、 前記第１および第２の算出手段が出力するアクティビテ
ィを加算する加算手段と、 前記加算手段の出力を対応する符号量値に変換する符号
量値変換手段と、 データ量の目標値を設定する目標設定手段と、 前記目標値設定手段により設定された前記目標値と、前
記符号量値変換手段より出力された符号量値とを比較
し、その差に対応する帯域制限値を水平、垂直独立に出
力する帯域制限値変換手段と、 直交変換する前のデータを、前記帯域制限値に対応して
水平、垂直独立に帯域制限する帯域制限手段とを備える
ことを特徴とするデータ圧縮装置。2. A data compression device for dividing input image data into predetermined blocks, orthogonally transforming, quantizing, and further encoding the data, and filtering the input data in the horizontal direction with at least two characteristics. First filtering means for processing, second filtering means for filtering the input data with at least two characteristics in the vertical direction, and horizontal activity calculated from the output of the first filtering means First calculating means, a second calculating means for calculating the activity in the vertical direction from the output of the second filter processing means, and an adding means for adding the activities output by the first and second calculating means. And a code quantity value converting means for converting the output of the adding means into a corresponding code quantity value, and a target setting means for setting a target value of the data quantity. Stage, the target value set by the target value setting means and the code amount value output by the code amount value converting means are compared, and a band limitation value corresponding to the difference is output horizontally and vertically independently. A data compression apparatus, comprising: a band limiting value converting unit that performs the band limiting value conversion; and a band limiting unit that horizontally and vertically limits the band of the data before the orthogonal conversion in accordance with the band limiting value.
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| JP7109790A JPH07121120B2 (en) | 1990-03-19 | 1990-03-19 | Data compression device |
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| EP91301625A EP0444918B1 (en) | 1990-02-28 | 1991-02-28 | Data compression apparatus |
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|---|
| 電子情報通信学会春季全国大会、Ｄ−１５９（１９８９−３−１５） |
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| JPH03270378A (en) | 1991-12-02 |
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