JPH07236139A

JPH07236139A - データ圧縮装置

Info

Publication number: JPH07236139A
Application number: JP4632894A
Authority: JP
Inventors: Mitsugi Fukushima; 貢福島; Masahiko Endo; 雅彦遠藤
Original assignee: Nippon Columbia Co Ltd
Current assignee: Nippon Columbia Co Ltd
Priority date: 1994-02-21
Filing date: 1994-02-21
Publication date: 1995-09-05

Abstract

(57)【要約】【目的】画像データに対する圧縮処理において、フ
ラッシュやストロボを焚くシーンなどのように、シーン
の切り替わり以外で画像が大幅に変化するときにも、オ
ーバーフローが生ずるのを低減し、かつ、再生時に違和
感のない再生画像を得ることができる。【構成】データを所定の圧縮率で圧縮する圧縮部２
を備えたデータ圧縮装置であって、前の時点でのデータ
に圧縮処理を施して得られた圧縮結果に基づいて、現時
点でのデータに対する圧縮率を予測する圧縮率予測部５
と、現時点から過去に遡り数個の時点の範囲でそれぞれ
予測された各圧縮率を蓄積する蓄積部６と、蓄積部６に
蓄積されている各圧縮率のうち、最大の圧縮率のものを
現時点でのデータに対する圧縮率として決定して圧縮部
２に与え、決定した圧縮率で圧縮部２に現時点でのデー
タを圧縮させる圧縮率決定部１６とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオシステム，放送
テレビ，会議テレビ，電話テレビなどに利用され、画像
データ等のデータの圧縮を行なうデータ圧縮装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】画像データに対する圧縮方式として、離
散コサイン変換(ＤＣＴ)を用いる方式が知られている。
このＤＣＴを用いる方式では、先ず、画像データをブロ
ック化して２次元行列の周波数係数値(ＤＣＴ係数)とし
て変換するようになっている。ここで、変換の結果得ら
れるＤＣＴ係数の各要素は、画像データのある１つのブ
ロック内での空間周波数成分とみなすことができる。

【０００３】例えば、画像データを１ブロックがＮ×Ｎ
個の画素からなるようにブロック化し、１ブロックＮ×
Ｎ画素の画像データに対してＤＣＴ変換を施し、Ｎ×Ｎ
の２次元行列の周波数係数値(ＤＣＴ係数)に変換すると
き、Ｎ×Ｎ行列のＤＣＴ係数の一番左上の要素の数値が
画像の直流成分を表わし、下の要素の数値ほど、縦波の
高周波成分を、また、右の要素の数値ほど、横波の高周
波成分を表わしている。

【０００４】このようにして、Ｎ×Ｎ行列のＤＣＴ係数
が得られる場合、Ｎ×Ｎ行列のＤＣＴ係数の各要素をＮ
×Ｎ個の閾値からなる量子化行列の各要素で除算して量
子化を行ない、データの冗長さを排除し、しかる後に、
ハフマン符号化等により符号化圧縮して(より具体的に
は、例えば、量子化後の変換係数を、直流成分から高周
波成分に向かって、一定の順序で一次元の数列に変換
し、変換して得られる数列中の連続するゼロの個数を符
号化圧縮して)、光ディスクなどの記録装置に圧縮され
た形で記録するようにしている。

【０００５】この際、上記量子化行列は、量子化パラメ
ータＱを用いて、例えば、次式のように定義される。ｕ
は適当な定数である。

【０００６】

【数１】量子化行列(ｉ，ｊ)＝（Ｑ／ｕ)×デフォルト
視感度テーブル(ｉ，ｊ)

【０００７】数１から、量子化行列(ｉ，ｊ)の各要素
は、国際標準化グループ(ＪＰＥＧ)で提示された関数例
をデフォルト視感度テーブル(ｉ，ｊ)とするときに、デ
フォルト視感度テーブル(ｉ，ｊ)のレベルを量子化パラ
メータＱによって線形に変化させて、スケーリング調整
されることがわかる。換言すれば、数１において、量子
化パラメータＱは、スケーリング調整された(圧縮率制
御された)量子化行列(ｉ，ｊ)を得るためのスケーリン
グファクタ(圧縮率制御ファクタ)として機能する。

【０００８】従って、上記のようなデータ圧縮処理は、
厳密には、画像データに離散コサイン変換を施して得ら
れた結果のＤＣＴ係数を量子化行列(ｉ，ｊ)によって量
子化するものであるが、実質的には、データ(画像デー
タ)を量子化パラメータＱによって量子化するものとし
て捉えることができ、以下では説明の便宜上、データを
量子化パラメータＱによって量子化するものとする。

【０００９】ところで、近年、この種の画像データ圧縮
を擬似動画のデータ圧縮にも適用することが着目されて
いるが、このような場合に問題となるのが、圧縮された
結果のデータ量が規定の限界データ量を越える所謂オー
バーフローの発生である。図７は各種の画像データα，
β，γ，δについて、量子化パラメータＱとこれによっ
て量子化(圧縮)された結果のデータ量Ｄとの一般的な関
係を示す図である。図７を参照すると、量子化パラメー
タＱとデータ量Ｄとの関係を表わすＱ−Ｄ曲線は、指数
関数的なものであり、量子化パラメータＱが大きくなる
程、データ量(符号長)Ｄが小さくなり(圧縮率が大とな
り)、画質が劣化する。一方、量子化パラメータＱが小
さくなる程、データ量(符号長)Ｄが大きくなり(圧縮率
が小となり)、図８に示すように、記録装置に記録する
際、このデータ量Ｄが限界データ量Ｄ_maxを越えると、
記録装置の例えば１レコードに収まらなくなり、オーバ
ーフローが生ずる。

【００１０】なお、オーバーフローが生じた場合には、
例えばオーバーフローが生じた時点のデータを破棄し、
これのかわりに、前の時点でのデータを記録(コピー)す
るなどの対処が考えられる。シーンの切り替わるところ
では、このような処理を行なって、再生時に前フレーム
(フィールド)のデータを次の画面で出力しても違和感は
ないが、シーンの切り替わり以外でオーバーフローが生
じ、前フレーム(フィールド)のデータがかわりに出力さ
れると、再生時に、再生画像が一瞬静止したり乱れたり
し、画像として非常に見にくく、違和感が生じる。

【００１１】従って、オーバーフローが生じるのを確実
に回避し、かつ画質の劣化を可能な限り抑えるために
は、最大データ量Ｄ_maxよりもいくらか小さいデータ量
を目標データ量(最適データ量)Ｄ_objとして設定し、圧
縮結果がこの目標データ量Ｄ_objにできるだけ近いデー
タ量となるよう、量子化パラメータＱを決定するのが良
い。

【００１２】このため、従来では、例えば特開平４−４
８８７３号に示されているように、フィードバック制御
を用いた方式が提案されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の方式では、データ量を目標データ量Ｄ_objに１回
のフィードバック制御で十分に収束させることが難かし
く、画像データが急激に変化するときに容易にオーバー
フローが生じてしまうという問題があった。特に、シー
ンの切り替わり以外で画面が急激に変化する場合、例え
ば、フラッシュやストロボを焚くシーン(画像データが
大きく変化するシーン)などの場合のように、相対的に
大きな圧縮率を必要とする通常の画像データに対して相
対的に小さな圧縮率で済む方向に大幅に変化する画像デ
ータ(フラッシュ等が焚かれて白画面に近くなる画像デ
ータ)があるときには、この画像データの次に生起する
通常の画像データに対する圧縮率が、相対的に小さな圧
縮率で済む画像データに基づき、相対的に小さな圧縮率
となるような量子化パラメータＱに制御されてしまうた
め、この通常の画像データの圧縮結果にオーバーフロー
が生じてしまう。

【００１４】図９は画像データが交互に大きく変化する
シーンでの従来の方式による圧縮データ量Ｄの時間変化
の一例を示す図であり、図９からわかるように、画像デ
ータが交互に大きく変化するシーンでは、相対的に小さ
な圧縮率で済む方向に大幅に変化する画像データＰ_bに
基づき予測される圧縮率は小さなものとなってしまう。
従って、この次の通常の画像データＰ_aは、小さな圧縮
率で圧縮されてしまい、この画像データを圧縮した結果
のデータ量Ｄが、限界データ量Ｄ_maxを容易に越えるこ
とにより、オーバーフローが生じてしまう。

【００１５】本発明は、画像データに対する圧縮処理に
おいて、フラッシュやストロボを焚くシーンなどのよう
に、シーンの切り替わり以外で画像が大幅に変化すると
きにも、オーバーフローが生ずるのを低減し、かつ、再
生時に違和感のない再生画像を得ることの可能なデータ
圧縮装置を提供することを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために、請求項１,請求項２記載の発明は、現時
点から過去に遡り数個の時点の範囲でそれぞれ予測され
た各圧縮率を蓄積手段に蓄積し、蓄積手段に蓄積されて
いる各圧縮率のうち、最大の圧縮率のものを現時点での
データに対する圧縮率として決定して圧縮手段に与え、
決定した圧縮率で圧縮手段に現時点でのデータを圧縮さ
せるようになっている。これにより、フラッシュやスト
ロボを焚くシーンなどのように、シーンの切り替わり以
外で画像が大幅に変化するときにも、オーバーフローが
生ずるのを低減し、かつ、再生時に違和感のない再生画
像を得ることができる。

【００１７】また、請求項３記載の発明は、上記のよう
に決定された圧縮率が所定の最低値よりも小さくなると
きに、該圧縮率を所定の最低値に決定し直すようになっ
ている。これにより、圧縮率が小さくなる場合でも、オ
ーバーフローを生じさせずに、データ量をできる限り大
きなデータ量に収束させて、データ品質の劣化を抑えて
かつリアルタイムに圧縮処理を行なうことができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明に係るデータ圧縮装置の第１の実施
例の構成図である。図１を参照すると、このデータ圧縮
装置は、ｎ番目(ｎ：整数）のフレーム(フィールド)の
画像データを所定の量子化定数(量子化パラメータ)Ｑ_n
で量子化し、次いで符号化することにより圧縮する画像
圧縮部２と、圧縮されたデータが一時格納されるバッフ
ァメモリ２２と、圧縮されたデータが記録される記録装
置２３と、ｎ番目のフレーム(フィールド)の画像データ
に対して圧縮された結果のデータ量Ｄ_nを検出するデー
タ量検出部４と、(ｎ＋１)番目のフレーム(フィールド)
の画像データに対する圧縮率，すなわち量子化パラメー
タＱ_n+1’をｎ番目のフレーム(フィールド)の画像デー
タに対して用いられた量子化パラメータＱ_nとデータ量
Ｄ_nと目標データ量Ｄ_objとを用いて予測する圧縮率予測
部５と、圧縮率予測部５で予測された量子化パラメータ
を、現時点から遡って(現時点をも含めて)数フレーム
(フィールド)分の範囲で蓄積する蓄積部(例えばメモリ)
６と、蓄積部６に蓄積された数フレーム(フィールド)分
の範囲の量子化パラメータに基づき、(ｎ＋１)番目の画
像データに対する圧縮率，すなわち量子化パラメータＱ
_n+1を最終的に決定する圧縮率決定部１６とを有してい
る。

【００１９】ここで、データ量検出部４は、例えばカウ
ンタによって構成されている。また、目標データ量Ｄ
_objは、計算誤差によるデータ量の変動によってオーバ
ーフローが生ずるのを回避するため、オーバーフローが
生ずる限界(最大)データ量Ｄ_maxよりもいくらか小さい
値に設定されている。また、圧縮率決定部１６は、圧縮
率蓄積部６に蓄積された数フレーム(フィールド)分の範
囲の量子化パラメータのうちから、最大の圧縮率を与え
る量子化パラメータを選択し、これを(ｎ＋１)番目の画
像データに対する量子化パラメータＱ_n+1として最終的
に決定するようになっている。

【００２０】なお、上記数フレーム(フィールド)分の範
囲は、画像データが大きく変化するシーンにおいて、相
対的に大きな圧縮率を必要とする画像データ(具体的に
は通常の画像データ)に基づいて予測された量子化パラ
メータが数フレーム(フィールド)内に少なくとも１つ含
まれるような範囲に設定されるのが良い。

【００２１】次に、図１のデータ圧縮装置の処理例につ
いて図２を用いて説明する。なお、本発明のデータ圧縮
処理をマイクロプロセッサ等により簡単にかつ高速に行
なうため、以下では、画像データに関する指数関数的な
Ｑ−Ｄ曲線を、例えば次式のような形に近似している。

【００２２】

【数２】Ｑ＝ａ／Ｄ²＋ｂ

【００２３】ここで、ａ，ｂは画像に固有の定数であ
り、画像の種類に応じて相違するが、定数ｂは図７から
もわかるように、画像の種類による数値の差が差程な
い。

【００２４】また、本実施例のデータ圧縮装置は、シー
ンが連続して変化するものと仮定し、従って、(ｎ＋１)
番目の画像がｎ番目の画像とほとんど変化がなく、(ｎ
＋１)番目の画像のＱ−Ｄ曲線Ｐ_n+1がｎ番目の画像のＱ
−Ｄ曲線Ｐ_nと同じ(画像に固有な定数ａ，ｂが同じ)で
あるとの仮定の下で動作するとしている。

【００２５】この場合、画像圧縮部２がｎ番目の画像に
対して量子化パラメータＱ_nで量子化を行なうと、その
結果得られる圧縮データ量Ｄ_nとＱ_nとの関係は、次式の
ようになる。

【００２６】

【数３】Ｑ_n＝ａ／Ｄ_n ²＋ｂ

【００２７】また、圧縮率予測部５が(ｎ＋１)番目の画
像データに対して予測する量子化パラメータＱ_n+1’と
しては、次式のように、量子化パラメータＱ_n+1’によ
って量子化され圧縮された結果のデータ量を目標データ
量Ｄ_objにさせるものであるのが最も良い。

【００２８】

【数４】Ｑ_n+1’＝ａ／Ｄ_obj ²＋ｂ

【００２９】数３，数４において、定数ｂについては、
画像の種類による数値の差が差程ないものとして適当な
値を設定し、両式から定数ａを消去すると、圧縮率予測
部５において、(ｎ＋１)番目の画像データに対する量子
化パラメータＱ_n+1’は、次式のように予測される。

【００３０】

【数５】Ｑ_n+1’＝Ｑ_n×(Ｄ_n／Ｄ_obj)²＋ｂ×(１−(Ｄ_n
／Ｄ_obj)²)

【００３１】このように、このデータ圧縮装置では、画
像圧縮部２において、ｎ番目の画像データに対し圧縮決
定部１６で決定された量子化パラメータＱ_nを用いて量
子化を行ない、その結果のデータ量Ｄ_nをデータ量検出
部４で検出すると、圧縮率予測部５では、(ｎ＋１)番目
の画像データに対する量子化パラメータＱ_n+1’を、量
子化パラメータＱ_nとデータ量Ｄ_nと目標データ量Ｄ_obj
とから数５により割り出す。換言すれば、図２におい
て、(ｎ＋１)番目の画像データに対する量子化パラメー
タＱ_n+1’は、数４から、ｎ番目の画像データに関する
Ｑ−Ｄ曲線Ｐ_nと目標データ量Ｄ_objとが交差するところ
の量子化パラメータとして予測される。

【００３２】ところで、図２において、画像データが例
えば、Ｐ_n-1，Ｐ_n ^*，Ｐ_n+1の順に緩かに変化していると
きには、(ｎ−１)番目の画像データＰ_n-1に基づき予測
された量子化パラメータＱ_n'を用いて、ｎ番目の画像デ
ータを目標データ量Ｄ_objに近いデータ量Ｄ_n ^*に圧縮
し、次いで、ｎ番目の画像データＰ_n ^*に基づき予測され
た量子化パラメータＱ_n+1 ^*を用いて、(ｎ＋１)番目の画
像データを目標データ量Ｄ_objに近いデータ量Ｄ_n+1 ^*に
圧縮することができる。

【００３３】しかしながら、フラッシュやストロボを焚
くシーンなどのように、シーンの切り替わり以外で画像
データが大きく変化するとき、より具体的には、図２に
おいて、画像データが例えばＰ_n-1，Ｐ_n，Ｐ_n+1の順に
大きく変化するときには(ｎ番目の画像データがフラッ
シュが焚かれたときの画像データであり、(ｎ−１)番
目，(ｎ＋１)番目の通常の画像データに対し相対的に小
さな圧縮率で済む方向に大きく変化するときには)、(ｎ
−１)番目の画像データに基づいて予測された相対的に
大きな圧縮率を与える量子化パラメータＱ_n’を用い
て、ｎ番目の画像データを圧縮すると、その圧縮結果の
データ量は図２にＤ_n’で示すようになる。また、相対
的に小さな圧縮率で済むｎ番目の画像データに基づいて
予測される量子化パラメータＱ_n+1'は、圧縮率の小さな
ものとなり、従って、この小さな圧縮率を与える量子化
パラメータＱ_n+1'を用いて(ｎ＋１)番目の画像データ
(通常の画像データ)を圧縮すると、その圧縮結果のデー
タ量はＤ_n+1'で示すように限界データ量Ｄ_maxを越え、
容易にオーバーフローが生じてしまう。

【００３４】このような事態を回避するため、本実施例
では、圧縮率予測部５において、(ｎ＋１)番目の画像デ
ータに対する量子化パラメータＱ_n+1’が予測される
と、先ず、この量子化パラメータＱ_n+1’を蓄積部６に
蓄積する。

【００３５】図３には、現時点で予測された量子化パラ
メータＱ_n+1’をも含めて、現時点から過去に遡ったｍ
フレーム(フィールド)分の範囲でそれぞれ予測された量
子化パラメータＱ_n-m+2’〜Ｑ_n+1’が蓄積部６に蓄積さ
れている状態が示されている。なお、この際、蓄積部６
がｍフレーム(フィールド)分の容量しかないときには、
現時点(最新)の量子化パラメータＱ_n+1’が蓄積される
と、最も旧いフレーム(フィールド)の量子化パラメータ
Ｑ_n-m+1’が圧縮率蓄積部６から削除される。

【００３６】次いで、圧縮率決定部１６は、蓄積部６に
蓄積されている現時点から過去に遡った（現時点を含め
た）ｍフレーム(フィールド)分の範囲の量子化パラメー
タＱ_n-m+2’〜Ｑ_n+1’のうち、最大の圧縮率を与える量
子化パラメータを１つ選択し、これを(ｎ＋１)番目の画
像データに対する量子化パラメータＱ_n+1として最終的
に決定する。画像圧縮部２では、この量子化パラメータ
Ｑ_n+1を用いて(ｎ＋１)番目の画像データを圧縮してバ
ッファメモリ２２に格納する。

【００３７】ここで、ｍフレーム(フィールド)分の範囲
ｍは、前述のように、相対的に大きな圧縮率を必要とす
る画像データ(具体的には、通常の画像データ)に基づき
予測された量子化パラメータが少なくとも１つ含まれる
ように設定されている。従って、例えば、フラッシュや
ストロボが焚かれることなどにより、シーンの切り替わ
り以外で画像データ(Ｑ−Ｄ曲線)が通常の画像から圧縮
率が小さく済む方向に大きく変化し、現時点で通常の画
像に戻る場合、圧縮率が小さくて済む画像データに基づ
いて予測された相対的に小さな圧縮率を与える量子化パ
ラメータＱ_n+1’を直接用いて現時点での通常の画像に
量子化を行なうとしたときにはデータ量が限界データ量
Ｄ_maxを越える場合にも、本実施例では、現時点で予測
された量子化パラメータＱ_n+1’をも含めて数フレーム
(フィールド)分の範囲内で最大の圧縮率を与える量子化
パラメータを選択決定し、これを用いて圧縮するように
しているので(図２の例では、例えばＱ_n’を用いて圧縮
することにより)、データを限界データ量Ｄ_max以下に確
実に圧縮することが可能となる。

【００３８】なお、フラッシュやストロボが焚かれてお
らず、シーンが極めて緩やかに変化する場合にも、数フ
レーム(フィールド)分の範囲内で最大の圧縮率の量子化
パラメータが選択されて圧縮がなされるが、このときに
は、数フレーム(フィールド)分の範囲内で各画像データ
に対して予測された各量子化パラメータの変動は少な
く、そのうちの最大の圧縮率を与える量子化パラメータ
が選択され使用されても、画質の劣化はほとんどない。

【００３９】また、本実施例のデータ圧縮装置では、予
測を行ない、さらに、数フレーム（フィールド）分の範
囲内での量子化パラメータから最適な量子化パラメータ
の選択決定処理を行なっているものの、基本的には、１
回のフィードバック制御だけで、(ｎ＋１)番目の画像デ
ータに対する量子化パラメータＱ_n+1を決めることがで
き、従って、圧縮処理をリアルタイムに行なうことがで
きる。

【００４０】このように、本実施例のデータ圧縮装置で
は、シーンの切り替わり以外で画像データが大きく変化
する場合にも、オーバーフローを生じさせずに済み、か
つ、再生時に違和感のない画像を再生することが可能と
なる。

【００４１】図４は図１のデータ圧縮装置の具体的な処
理例を説明するための図である。図４には、ストロボや
フラッシュなどを焚くことによって期間Ｔにわたって画
像が大きく変化している場合が示されている。すなわ
ち、図４の例では、図２のＱ−Ｄ曲線Ｐ_n-1，Ｐ_n+1に対
応する画像Ｐ_aと、図２のＱ−Ｄ曲線Ｐ_nに対応する画像
Ｐ_bとの２種類の画像だけが存在するものとし、画像
が、シーンの切り替わり以外で期間Ｔにわたり２種類の
画像Ｐ_a，Ｐ_b間で交互に大きく変化する場合が一例とし
て示されている。

【００４２】この場合、例えば時点ｔ_iの画像データＰ_a
(ｉ)に対する量子化パラメータＱ_iを決定するのに、本
実施例では、この時点ｔ_iから過去にｍフレーム(フィー
ルド)分遡った範囲内でそれぞれ予測された量子化パラ
メータのうち、最大の圧縮率を与える量子化パラメータ
を選択決定する。図４の例では、時点ｔ_iからｍフレー
ム(フィールド)分遡った範囲内で最大の圧縮率を与える
量子化パラメータは、例えば時点ｔ_jの画像データＰ
_a(ｊ)に基づいて予測された量子化パラメータであるの
で、これが選択決定され、これを用いて時点ｔ_iの画像
データＰ_a(ｉ)の圧縮がなされる。この例の場合、時点
ｔ_iの画像データＰ_a(ｉ)と時点ｔ_jの画像データＰ_a(ｊ)
とは同じ画像Ｐ_aであるので、時点ｔ_jの画像データＰ
_a(ｊ)に基づいて予測された量子化パラメータは、時点
ｔ_iの画像データＰ_a(ｉ)に対して最適の量子化パラメー
タである蓋然性が高く、従って、時点ｔ_iの画像データ
Ｐ_a(ｉ)がその直前の画像データＰ_bから急激に変化して
も、時点ｔ_jの画像データＰ_a(ｊ)に基づいて予測された
量子化パラメータが選択決定されて用いられることで、
オーバーフローを生じさせずに最適なデータ量に圧縮す
ることが可能となる。

【００４３】具体的には、画像データが交互に大きく変
化するシーンでの圧縮データ量の時間変化を図５に符号
Ａ₁で示すようなものにすることができ、図９に示した
時間変化(図５に符号Ａ₂で示す時間変化)と比べれば明
らかなように、圧縮データ量Ｄが限界データ量Ｄ_maxを
越えるのを抑止し、オーバーフローを生じさせずに済
む。

【００４４】なお、上述の実施例において、圧縮率予測
部５は、量子化パラメータＱ_nとデータ量Ｄ_nと目標デー
タ量Ｄ_objとを用いて、量子化パラメータＱ_n+1’を予測
するとしたが、量子化パラメータＱ_n+1’を予測する
際、データ量Ｄ_nと目標データ量Ｄ_objとの差が大きくな
るときには予測される量子化パラメータＱ_n+1’の計算
誤差が大きくなるので、この計算誤差によるデータの増
分を吸収するため、データ量の目標値をデータ転送レー
トから求められるデータ量の上限よりもいくらか小さい
値にしておくのが良い。例えば、次式のように、Ｄ_nと
Ｄ_objとの中間のデータ量(Ｄ_n＋Ｄ_obj)／２をデータ量
の目標値Ｄ_obj’として規定し、量子化パラメータ
Ｑ_n+1’を求める際、Ｄ_objのかわりにＤ_obj’を用いる
ようにすることもできる。

【００４５】

【数６】Ｄ_obj’＝(Ｄ_n＋Ｄ_obj)／２Ｑ_n+1’＝Ｑ_n×(Ｄ_n／Ｄ_obj')²＋ｂ×１−(Ｄ_n／
Ｄ_obj')²)

【００４６】また、上述の実施例では、シーンが大きく
変化する場合のように、(ｎ＋１)番目の画像データに関
するＱ−Ｄ曲線Ｐ_n+1がｎ番目の画像データに関するＱ
−Ｄ曲線Ｐ_nから大きく変化する場合に生ずるオーバー
フローを防止することを意図しているが、量子化パラメ
ータＱが小さい範囲にあると、シーンが緩やかに変化す
る場合でも((ｎ＋１)番目の画像データに関するＱ−Ｄ
曲線Ｐ_n+1がｎ番目の画像データに関するＱ−Ｄ曲線Ｐ_n
から差程変化しない場合でも)、量子化パラメータの最
適値は大きく変動し、(ｎ＋１)番目の画像データに対し
て決定された量子化パラメータＱ_n+1が最適値から大き
くずれてしまうことがある。この場合、量子化パラメー
タＱ_n+1を用いて、(ｎ＋１)番目の画像データに対して
量子化を行なうと、データ量Ｄ_n+1が限界データ量Ｄ_max
を越え、オーバーフローが生ずることがある。

【００４７】量子化パラメータＱが小さい範囲にある場
合に生ずる上記のようなオーバーフローをも防止するた
め、本願出願人により平成５年１２月２１日付で提出さ
れた特許出願(整理番号４１３８)に記載のように、量子
化パラメータＱの値が小さくなり過ぎない範囲，すなわ
ち、予測された量子化パラメータによって圧縮がなされ
たときのデータ量の変動幅（目標データ量Ｄ_objから変
動幅）を、限界（最大)データ量Ｄ_maxと目標データ量Ｄ
_objとの差(余裕)で吸収できる範囲に量子化パラメータ
Ｑの限界値(最低値)Ｑ_minを設定し、量子化パラメータ
Ｑ_n+1がＱ_minよりも小さくなるときには、量子化パラメ
ータＱ_n+1を一定値Ｑ_minにするように決定し直すことも
できる。

【００４８】また、上述の実施例では、圧縮率予測部５
において(ｎ＋１)番目の画像データに対する量子化パラ
メータＱ_n+1’が予測されたとき、この量子化パラメー
タＱ_n+1’を蓄積部６に蓄積した後、圧縮率決定部１６
を起動し、圧縮率決定部１６では蓄積部６に蓄積されて
いる現時点をも含めて過去に遡った数フレーム(フィー
ルド)分の量子化パラメータを参照するようになってい
るが、圧縮率予測部５において量子化パラメータ
Ｑ_n+1’が予測されたとき、圧縮率決定部１６は、現時
点の予測された量子化パラメータＱ_n+1’についてはこ
れを圧縮率予測部５から直接受取り、圧縮率予測部５
は、Ｑ_n+1’を圧縮率決定部１６に渡すと同時に、ある
いは渡した後に、これを蓄積部６に蓄積するようになっ
ていても良い。

【００４９】さらに、上述の実施例では、圧縮率予測部
５と圧縮率決定部１６とをそれぞれ別個のものとして説
明したが、図６に示すように、これらを１つにまとめ、
圧縮率予測決定部２６として実現することも可能であ
る。

【００５０】また、上述の実施例では、説明の便宜上、
フレーム(フィールド)間で画像がＰ_aからＰ_bに、またＰ
_bからＰ_aに突然変化するとしたが、Ｐ_aからＰ_bに、また
Ｐ_bからＰ_aに数フレーム(フィールド)をかけて徐々に変
化する場合等の画像にも本発明を適用でき、この場合に
も、オーバーフローが生ずるのを確実に防止でき、違和
感のない再生画像を確実に得ることができる。

【００５１】また、上述の実施例では、ｎ番目のフレー
ム(フィールド)，(ｎ＋１)番目のフレーム(フィールド)
の画像データに対してＤＣＴ変換を施すとしたが、１つ
のフレーム(フィールド)の画像データに対するＤＣＴ変
換は、実際には、１つのフレーム(フィールド)の画像デ
ータ(デジタル画像データ)を複数の画素からなるブロッ
ク(例えば８×８画素のブロック）に分割し、各ブロッ
ク毎にＤＣＴ変換を行ない、ブロック毎に得られた変換
係数を量子化パラメータにより量子化し圧縮するように
なっている。但し、ブロック毎の分割は、本発明と直接
に関係せず、従って、上述の説明では、便宜上、１つの
フレーム(フィールド)の画像データに対してＤＣＴ変換
を施し、得られた変換係数を量子化パラメータにより量
子化し圧縮するとしている。

【００５２】また、上述の実施例では、画像データにＤ
ＣＴ変換を施した上でデータ圧縮(量子化)を行なってい
るが、ＤＣＴ変換以外の任意の変換が用いられる場合に
も、同様に本発明を適用することができる。

【００５３】また、上述の実施例において、画像圧縮部
２は、量子化パラメータＱによる圧縮処理を、実際には
数１のように量子化行列(ｉ，ｊ)によって行なうように
なっている。この際、量子化パラメータが与えられたと
きに、量子化行列(ｉ，ｊ)を数１によりその都度算出す
るのは非常に時間がかかり、リアルタイム処理に支障を
生ずるので、予想される全ての量子化パラメータＱにつ
いて、量子化行列(ｉ，ｊ)を予め割り出しこれらを量子
化パラメータＱの値に対応させて所定の記憶手段(例え
ばＲＯＭなどのメモリ)に記憶しておき、量子化パラメ
ータＱの値が与えられたときにこれに対応する量子化行
列(ｉ，ｊ)を記憶手段から読み出すようにするのが良
い。また、上述の実施例では、ＪＰＥＧにより規定され
ている量子化行列(量子化パラメータ)により圧縮を行な
ったが、データを所定の圧縮率で圧縮するものであれ
ば、ＪＰＥＧにより規定されている量子化行列(量子化
パラメータ)に限らず、任意のものを用いることができ
る。

【００５４】また、上述の実施例では、特に動画像のよ
うな時間的に変動する画像データの圧縮について説明
し、本発明は、画像データを圧縮する際に特に有効であ
るが、時間的に変動する任意のデータの圧縮にも本発明
を適用することができる。従って、上述の実施例では、
データが１フレーム(１フィールド)単位に圧縮処理され
るとしたが、１フレーム(１フィールド)に限らず、任意
の時間単位で圧縮処理がなされる場合にも本発明を適用
することができる。

【００５５】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１,請求
項２記載の発明によれば、現時点から過去に遡り数個の
時点の範囲でそれぞれ予測された各圧縮率を蓄積手段に
蓄積し、蓄積手段に蓄積されている各圧縮率のうち、最
大の圧縮率のものを現時点でのデータに対する圧縮率と
して決定して圧縮手段に与え、決定した圧縮率で圧縮手
段に現時点でのデータを圧縮させるようになっているの
で、フラッシュやストロボを焚くシーンなどのように、
シーンの切り替わり以外で画像が大幅に変化するときに
も、オーバーフローが生ずるのを低減し、かつ、再生時
に違和感のない再生画像を得ることができる。

【００５６】また、請求項３記載の発明によれば、上記
のように決定された圧縮率が所定の最低値よりも小さく
なるときに、該圧縮率を所定の最低値に決定し直すよう
になっているので、圧縮率が小さくなる場合でも、オー
バーフローを生じさせずに、データ量をできる限り大き
なデータ量に収束させて、データ品質の劣化を抑えてか
つリアルタイムに圧縮処理を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るデータ圧縮装置の一実施例の構成
図である。

【図２】図１のデータ圧縮装置の処理の概要を説明する
ための図である。

【図３】蓄積部に蓄積されたｍフレーム(フィールド)分
の量子化パラメータを示す図である。

【図４】図１のデータ圧縮装置の具体的な処理例を説明
するための図である。

【図５】図１のデータ圧縮装置の具体的な処理例を説明
するための図である。

【図６】図１のデータ圧縮装置の変形例を示す図であ
る。

【図７】各種の画像についてのＱ−Ｄ曲線を示す図であ
る。

【図８】記録装置の記録型式の一例を示す図である。

【図９】従来のデータ圧縮装置の処理例を説明するため
の図である。

【符号の説明】

２画像圧縮部４データ量検出部５圧縮率予測部６蓄積部１６圧縮率決定部２２バッファメモリ２３記録装置

───────────────────────────────────────────────────── 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 5/92

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】データを所定の圧縮率で圧縮する圧縮手
段を備えたデータ圧縮装置において、前の時点でのデー
タに圧縮処理を施すことによって得られた圧縮結果に基
づいて、現時点でのデータに対する圧縮率を予測する圧
縮率予測手段と、現時点から過去に遡り数個の時点の範
囲でそれぞれ予測された各圧縮率を蓄積する蓄積手段
と、蓄積手段に蓄積されている各圧縮率のうち、最大の
圧縮率のものを現時点でのデータに対する圧縮率として
決定して前記圧縮手段に与え、決定した圧縮率で前記圧
縮手段に現時点でのデータを圧縮させる圧縮率決定手段
とを有していることを特徴とするデータ圧縮装置。
【請求項２】請求項１記載のデータ圧縮装置におい
て、前記数個の時点の範囲は、データが大きく変化して
いる期間において、相対的に大きな圧縮率を必要とする
データに基づいて予測された圧縮率が少なくとも１つ含
まれるような範囲に設定されることを特徴とするデータ
圧縮装置。
【請求項３】請求項１記載のデータ圧縮装置におい
て、前記圧縮率決定手段で決定された圧縮率が、所定の
最低値よりも小さくなるときには、該圧縮率を所定の最
低値に決定し直すことを特徴とするデータ圧縮装置。