JPH07312752A - 符号化装置 - Google Patents

符号化装置

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JPH07312752A
JPH07312752A JP12572494A JP12572494A JPH07312752A JP H07312752 A JPH07312752 A JP H07312752A JP 12572494 A JP12572494 A JP 12572494A JP 12572494 A JP12572494 A JP 12572494A JP H07312752 A JPH07312752 A JP H07312752A
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detector
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JP12572494A
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Haruhiko Yada
晴彦 矢田
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 シーンチェンジ等の時にも、最適の量子化ス
ケールで量子化を行うことができるようにする。 【構成】 データを圧縮するDCT変換器3の出力は、
量子化器4で量子化される。量子化器4の量子化出力
は、発生符号量見積り器に供給される。発生符号量見積
り器には、動き検出器の検出出力が供給される。発生符
号量見積り器は、AC係数の絶対値和を検出するAC係
数絶対値和検出器21及び23と、各AC係数絶対値和
検出器の検出出力と定レート制御器9に供給する符号量
との相関データが格納されている相関データ符号量発生
器22及び24とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、動画像を圧
縮符号化する符号化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】動画像をDCT変換、量子化した後に可
変長符号化して出力する符号化装置が実用化されようと
している。この符号化装置では、逆量子化及び逆DCT
変換した現画像データの誤差と前画像データとから動き
ベクトルが求められる。この動きベクトルに基づいて、
動き補償された予測画像データが生成され、この予測画
像データと次の画像データとから差分データが求められ
る。そして、この差分データに対して、DCT変換や量
子化が行われる。
【0003】図8は、符号化装置の一例を示すブロック
図である。入力端子101を介された現画像データは、
減算器102及び後述する動き検出器113に供給され
る。減算器102では、現画像データから後述する動き
補償器112の出力データが差し引かれる。減算器10
2の出力データは、例えば(8×8)画素の2次元DC
T変換器103でDCT変換される。DCT変換後の画
像データは、量子化器104で量子化され、可変長符号
化器105及び逆量子化器108に供給される。可変長
符号化器105では、データの出現頻度に応じて符号長
が変えられる。この可変長符号化されたデータは、出力
端子106を介して後段の回路に出力される。
【0004】また、可変長符号化器105の出力は、定
レート制御器107に供給される。定レート制御器10
7では、量子化器104に対する量子化スケールが設定
される。定レート制御器107の出力は、量子化器10
4及び逆量子化器108に供給される。逆量子化器10
8に供給される画像データは、量子化器104で行われ
た処理と逆の処理がなされ、逆DCT変換器109で逆
DCT変換される。このデータは、加算器110に供給
される。加算器110には、動き補償器112から参照
フレームの予測画像データが供給されており、これらの
データが加算される。加算器110の出力データがフレ
ームメモリ111に供給される。フレームメモリ111
から出力される参照フレームの画像データは、動き補償
器112及び動き検出器113に供給される。
【0005】動き検出器113では、入力端子101を
介して入力される現画像データとフレームメモリ111
から供給される参照フレームの画像データとに基づい
て、画像の動きベクトルが求められる。動き検出器11
3の検出出力は、動き補償器112に供給される。動き
補償器112では、動き検出器113の検出出力とフレ
ームメモリ111から供給される参照フレームの画像デ
ータとに基づいて、動き補償予測が行われる。動き補償
器112の予測画像データが減算器102及び加算器1
10に供給される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、DCT
変換された画像データは量子化器で量子化される。この
量子化を定レートで行う場合、次のフレームで発生する
符号の目標値を設定しなければならない。符号化装置の
テストモデルでは、フレームタイプや過去の符号発生量
から次のフレームの目標値が設定される。このように、
過去のデータのみに基づいて目標値を推定しているの
で、例えばシーンチェンジ等があった場合には、実際の
符号量が異なってしまう。これを目標値に近づけるよう
に量子化器が動作する。このため、量子化スケールが急
激に変化してしまい、画質が劣化してしまう。
【0007】従って、この発明の目的は、発生符号量の
見積りを行うことにより、最適な量子化スケールで量子
化を行うことができる符号化装置を提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、ビデオデー
タを圧縮するDCT変換器3と、圧縮されたビデオデー
タを量子化する量子化器4と、量子化器4の出力及びビ
デオデータの動き検出出力に基づいて、符号量を見積も
る発生符号量見積り器7と、発生符号量見積り器7から
供給される符号量に基づいて、量子化器4の量子化スケ
ールを設定する定レート制御器9とからなり、発生符号
量見積り器7は、ビデオデータのAC係数絶対値和を検
出するAC係数絶対値和検出器21及び23と、AC係
数絶対値和検出器21及び23の検出出力に対応する符
号量を出力する相関データ符号量発生器22及び24と
を有する符号化装置である。
【0009】
【作用】符号量見積り器7は、量子化器4の出力及び動
き検出器13の動き検出出力に基づいて、符号量を見積
もる。この符号量が定レート制御器9を介して、量子化
器4に供給される。符号量見積り器7は、AC係数の絶
対値和を検出するAC係数絶対値和検出器21及び23
と、各AC係数絶対値和検出器に対応する相関データ符
号量発生器22及び24とからなる。相関データ符号量
発生器22及び24には、AC係数絶対値和と符号量と
の相関データが格納されている。
【0010】
【実施例】以下、この発明による符号化装置の実施例を
図面を参照して説明する。図1は、この発明による符号
化装置のブロック図である。入力端子1を介された現画
像データは、減算器2及び後述する動き検出器13に供
給される。減算器2では、現画像データから後述する動
き補償器12の出力データが減算される。減算器2の出
力データは、(8×8)画素の2次元DCT変換器3で
DCT変換される。DCT変換後の画像データは、量子
化器4で量子化された後、可変長符号化器5、逆量子化
器6及び発生符号量見積り器7に供給される。可変長符
号化器5では、データの出現頻度に応じて符号長が変え
られる。この可変長符号データは、出力端子8を介して
後段の回路に出力される。
【0011】発生符号量見積り器7の出力は、定レート
制御器9に供給される。定レート制御器9では、量子化
器4に対する量子化スケールが設定される。定レート制
御器9の出力は、量子化器4及び逆量子化器6に供給さ
れる。逆量子化器6に供給される画像データには、量子
化器4で行われる処理と逆の処理がなされた後、逆DC
T変換器10で逆DCTされる。このデータは、加算器
11に供給される。加算器11には、動き補償器12か
ら参照フレームの予測画像データが供給される。これら
のデータが加算器11で加算される。加算器11の出力
データがフレームメモリ14に供給される。フレームメ
モリ14から出力される参照フレームの画像データは、
動き補償器12及び動き検出器13に供給される。
【0012】動き検出器13では、入力端子1を介して
供給される現画像データとフレームメモリ14から供給
される参照フレームの画像データとに基づいて、画像の
動きベクトルが求められる。動き検出器13の検出出力
は、動き補償器12及び発生符号量見積り器7に供給さ
れる。動き補償器12では、動き検出器13の検出出力
とフレームメモリ14から供給される参照フレームの画
像データとに基づいて、動き補償予測が行われる。動き
補償器12の予測画像データが減算器2及び加算器11
に供給される。
【0013】発生符号量見積り器7は、符号量を見積
り、この符号量を定レート制御器9に供給することによ
って、量子化器4での量子化を最適な量子化スケールで
行わせるものである。発生符号量見積り器7では、量子
化器4から供給されるデータと動き検出器13から供給
される検出出力とに基づいて、最適な発生符号量が見積
もられる。この発生符号量が定レート制御器9に供給さ
れる。この発生符号量に基づいて最適なレートが定レー
ト制御器9で発生され、量子化器4及び逆量子化器6に
供給される。
【0014】図2は、発生符号量見積り器7の詳細なブ
ロック図である。発生符号量見積り器7は、大別してイ
ントラ符号化モード用のものとインター符号化モード用
とのものからなる。イントラ符号化モード用の回路部
は、量子化されたデータのDCT係数のAC係数絶対値
和(以下、Σ|AC|とする)検出器21と相関データ
符号量発生器22とからなる。また、インター符号化モ
ード用の回路部は、Σ|AC|検出器23と相関データ
符号量発生器24とからなる。なお、相関データ符号量
発生器22及び24は例えばROMで構成されており、
図3に示されるようなデータが格納されている。図3A
は、例えば実験より求められたΣ|AC|と実際の発生
符号量との関係を示す相関データである。図3A及び図
3Bにおいて、横軸はAC係数の絶対値和を表し、縦軸
はAC係数の絶対値和に対応する符号量を表す。曲線2
7aはイントラ符号化モード時に用いられるものであ
り、曲線27bはインター符号化モード時に用いられる
ものである。曲線27a及び27bは、図3Bに示され
るような、折線28a及び折線28bに近似される。図
3Bからもわかるように、イントラ符号化に比べてイン
ター符号化は画像成分が高域に広がっているので、その
分だけ傾きが多くなっている。なお、図3に示したデー
タは、CPU等で計算するようにしても良い。
【0015】イントラ符号化モード時、スイッチ25は
Σ|AC|検出器21に、スイッチ26は相関データ符
号量発生器22にそれぞれ接続される。従って、DCT
及び量子化されたデータは、スイッチ25を介してΣ|
AC|検出器21に供給される。Σ|AC|検出器21
では、画像データ中のAC係数の絶対値和が求められ
る。この絶対値和が相関データ符号量発生器22に供給
される。相関データ符号量発生器22には、図3Bに示
される折線28aが格納されているので、Σ|AC|検
出器21から供給された絶対値和に基づいた符号量がス
イッチ26を介して定レート制御器9に供給される。
【0016】インター符号化モード時、スイッチ25は
Σ|AC|検出器23に、スイッチ26は相関データ符
号量発生器24にそれぞれ接続される。従って、DCT
及び量子化されたデータは、スイッチ25を介してΣ|
AC|検出器23に供給される。Σ|AC|検出器23
では、画像データ中のAC係数の絶対値和が求められ
る。この絶対値和が相関データ符号量発生器24に供給
される。相関データ符号量発生器24には、図3Bに示
される折線28bが格納されているので、Σ|AC|検
出器23から供給された絶対値和に基づいた符号量がス
イッチ26を介して定レート制御器9に供給される。
【0017】上述のような構成とすることにより、1つ
のパラメータで対応可能であるので、簡単に構成するこ
とができる。なお、可変長符号化器5の出力を定レート
制御器9に供給するようにしても良い。
【0018】ところで、量子化スケールが大きい場合に
は、DCTのAC係数の符号化による符号発生量が少な
くなってしまう。一方、DCTのDC係数及び動きベク
トルによる符号発生は、量子化スケールに依存せず一定
である。このため、DCTのDC係数及び動きベクトル
による符号発生がDCTのAC係数による符号発生より
も支配的となる。従って、見積り精度が落ちてしまう。
【0019】ここで、発生符号量見積り器7を図4に示
すように構成することにより、上述の問題を解決するこ
とができる。図4は、発生符号量見積り器7の第1の変
形例を示すブロック図である。なお、発生符号量見積り
器7は、図2のものと同様に、イントラ符号化モード用
のものとインター符号化モード用とのものからなる。イ
ントラ符号化モード用の回路部は、DCT係数のDC係
数絶対値和(以下、Σ|DC|とする)を検出するΣ|
DC|検出器32、Σ|DC|検出器32の検出出力が
供給される相関データ符号量発生器33、Σ|AC|検
出器34、Σ|AC|検出器34の検出出力が供給され
る相関データ符号量発生器35、相関データ符号量発生
器33及び35の出力を加算する加算器36からなる。
また、インター符号化モード用の回路部は、Σ|AC|
検出器38、Σ|AC|検出器38の検出出力が供給さ
れる相関データ符号量発生器39、動きベクトルの絶対
値和(以下、Σ|MV|とする)を検出するΣ|MV|
検出器40、Σ|MV|検出器40の検出出力が供給さ
れる相関データ符号量発生器41、相関データ符号量発
生器39及び41の出力を加算する加算器42からな
る。
【0020】イントラ符号化モード時には、スイッチ3
1がΣ|DC|検出器32及びΣ|AC|検出器34に
接続されると共に、スイッチ37が加算器36に接続さ
れる。DCT変換器3及び量子化器4を介された入力信
号は、Σ|DC|検出器32においてそのDC係数絶対
値和が検出される。また、Σ|AC|検出器34におい
てそのAC係数絶対値和が検出される。相関データ符号
量発生器33には、Σ|DC|と実際の発生符号量との
テーブルが格納される。同様に、相関データ符号量発生
器35には、Σ|AC|と実際の発生符号量との相関デ
ータが格納される。相関データ符号量発生器33及び3
5の出力データが加算器36で加算される。加算器36
の加算出力は、スイッチ37を介して定レート制御器9
に供給される。
【0021】一方、インター符号化モード時には、スイ
ッチ31がΣ|AC|検出器38に接続されると共に、
スイッチ37が加算器42に接続される。DCT変換器
3及び量子化器4を介された入力信号は、Σ|AC|検
出器38においてそのAC係数絶対値和が検出され、相
関データ符号量発生器39に供給される。このAC係数
絶対値和に対応する符号量が相関データ符号量発生器3
9から加算器42に出力される。また、動き検出器13
で検出された画像の動きベクトルがΣ|MV|検出器4
0に供給される。Σ|MV|検出器40では、上述のよ
うに、動きベクトルの絶対値和が検出される。この検出
出力は、相関データ符号量発生器41に供給される。相
関データ符号量発生器41からは、Σ|MV|検出器4
0の検出出力に対応した符号量が加算器42に供給され
る。加算器42では、相関データ符号量発生器39及び
41から出力された符号量が加算される。加算器42の
加算出力は、スイッチ37を介して定レート制御器9に
供給される。
【0022】このように、イントラ符号化時にΣ|DC
|検出器32を、また、インター符号化時にΣ|MV|
検出器40を付加して符号量見積りを行うことにより、
量子化スケールが大きい場合にも対応することができ
る。即ち、量子化スケールの変化による精度のバラツキ
を低減することができる。
【0023】ところで、図3で示した相関データには幅
があり、これは絵柄の違いによるDCT係数の分布に依
存している。そこで、この相関データを補正することに
より、見積り精度をさらに向上させることができる。図
5は、相関データを補正する発生符号量見積り器7の第
2の変形例を示すブロック図である。なお、図5に示さ
れる発生符号量見積り器7は、基本的には、図1の符号
化装置のブロック図に基づいて構成されている。但し、
図5の発生符号量見積り器7には、DCT変換器3から
のDCT出力が供給されている。
【0024】発生符号量見積り器7は、イントラ符号化
モード用回路部、インター符号化モード用回路部及び補
正係数発生用回路部からなる。イントラ符号化モード用
回路部は、Σ|DC|検出器52、Σ|DC|検出器5
2の検出出力が供給される相関データ符号量発生器5
3、Σ|AC|検出器54、Σ|AC|検出器54の検
出出力が供給される相関データ符号量発生器55、相関
データ符号量発生器53及び55の出力を加算する加算
器56からなる。インター符号化モード用回路部は、Σ
|AC|検出器58、Σ|AC|検出器58の検出出力
が供給される相関データ符号量発生器59、Σ|MV|
検出器60、Σ|MV|検出器60の検出出力が供給さ
れる相関データ符号量発生器61、相関データ符号量発
生器59及び61の出力を加算する加算器62からな
る。なお、イントラ符号化モード用回路部及びインター
符号化モード用回路部は、図4に示されるイントラ符号
化モード用回路部及びインター符号化モード用回路部と
同様の動作をする。補正係数発生用回路部は、DCT係
数の非零係数の個数を検出するΣNON検出器63と、
ΣNON検出器63の検出出力に対応する補正係数が格
納されている相関データ符号量発生器64とからなる。
DCT変換器3は、ΣNON検出器63に接続される。
ΣNON検出器63は、相関データ符号量発生器64に
接続される。相関データ符号量発生器64は、乗算器6
5に接続される。
【0025】図5に示されるように、イントラ符号化時
には、スイッチ51がΣ|DC|検出器52及びΣ|A
C|検出器54に接続されると共に、スイッチ57が加
算器56に接続される。DCT変換器3及び量子化器4
を介された入力信号は、Σ|DC|検出器52において
そのDC係数絶対値和が検出される。また、Σ|AC|
検出器54においてそのAC係数絶対値和が検出され
る。相関データ符号量発生器53には、Σ|DC|と実
際の発生符号量との相関データが格納される。同様に、
相関データ符号量発生器55には、Σ|AC|と実際の
発生符号量との相関データが格納される。相関データ符
号量発生器53及び55の出力データが加算器56で加
算される。加算器56の加算出力は、見積り符号量とし
て、スイッチ57を介して乗算器65に供給される。
【0026】一方、インター符号化時には、スイッチ5
1がΣ|AC|検出器58に接続されると共に、スイッ
チ57が加算器62に接続される。DCT変換器3及び
量子化器4を介された入力信号は、Σ|AC|検出器5
8においてそのAC係数絶対値和が検出され、相関デー
タ符号量発生器59に供給される。このAC係数絶対値
和に対応する符号量が相関データ符号量発生器59から
加算器62に出力される。また、動き検出器13で検出
された画像の動きベクトルがΣ|MV|検出器60に供
給される。Σ|MV|検出器60では、上述のように、
動きベクトルの絶対値和が検出される。この検出出力
は、相関データ符号量発生器61に供給される。相関デ
ータ符号量発生器61からは、Σ|MV|検出器60の
検出出力に対応した符号量が加算器62に供給される。
加算器62では、相関データ符号量発生器59及び61
から出力された符号量が加算される。加算器62の加算
出力は、見積り符号量として、スイッチ57を介して乗
算器65に供給される。
【0027】ΣNON検出器63には、DCT変換器3
からDCT係数が供給される。このDCT係数の非零係
数の個数がΣNON検出器63で検出される。ΣNON
検出器63の検出出力は、相関データ符号量発生器64
に供給される。相関データ符号量発生器64には、DC
T係数の非零係数の個数と符号見積り量の補正係数との
相関データが格納されている。相関データ符号量発生器
64から出力される補正係数は、乗算器65に供給され
る。乗算器65では、加算器56または62から供給さ
れた符号量に補正係数が乗算される。そして、この乗算
出力が定レート制御器9に供給される。このようにし
て、符号量の見積り精度を高めることができる。
【0028】図6は、発生符号量見積り器7の第3の変
形例を示すブロック図である。図6の発生符号見積り器
7は、1ピクチャーのDCT係数の非零係数の平均個数
を検出するΣNON検出器71、1ピクチャーの総符号
見積り量を設定する符号量見積り器72、ΣNON検出
器71の検出出力が供給され、この検出出力に基づい
て、所定の補正係数を乗算器65に供給する相関データ
符号量発生器64、乗算器65の出力が供給される定レ
ート制御器9からなる。図6に示される回路では、1ピ
クチャー分の処理が終わったデータがパラメータとして
用いられる。このようにしても、上述と同様の効果を得
ることができる。なお、例えば1フィールドや1フレー
ムを単位として処理を行ってもよい。
【0029】ところで、画像の特徴として、シーンチェ
ンジ等の時以外には、時間的に類似した画像であるの
で、可変長符号化器の出力を利用して、発生符号量見積
り器内の相関データを更新すれば、より精度の高い見積
りを行うことができる。このような制御を可能とする回
路が図7に示されている。図7は、この発明による符号
化装置の変形例を示すブロック図である。DCT変換器
3でDCTされ、量子化器4で量子化されたデータは、
可変長符号化器5及び発生符号量見積り器7に供給され
る。可変長符号化されたデータは、発生符号量見積り器
7及び定レート制御器9に供給される。発生符号量見積
り器7では、量子化されたデータと後段の回路に最終的
に供給される可変長符号化後のデータとから、発生符号
量の見積りがなされる。そして、この符号量が定レート
制御器9に供給される。定レート制御部9では、発生符
号量見積り器7から供給されたデータと可変長符号化器
5から供給されたデータとに基づいて、量子化器4に対
する量子化スケールが設定される。定レート制御器10
7の出力は、量子化器4に供給される。
【0030】
【発明の効果】この発明に依れば、発生符号量の見積り
により、シーンチャンジ等があった場合でも、最適な定
レート制御ができ、画質を向上させることができる。ま
た、比較的少ないパラメータにより高精度の発生符号量
見積りを行うことができると共に、利用するパラメータ
を最小限にできるので、その分、回路を小型化すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による符号化装置のブロック図であ
る。
【図2】発生符号量見積り器のブロック図である。
【図3】AC係数絶対値和と発生符号量との関係を示す
相関データである。
【図4】発生符号量見積り器の第1の変形例を示すブロ
ック図である。
【図5】発生符号量見積り器の第2の変形例を示すブロ
ック図である。
【図6】発生符号量見積り器の第3の変形例を示すブロ
ック図である。
【図7】この発明による符号化装置の変形例を示すブロ
ック図である。
【図8】従来技術の説明に用いる符号化装置のブロック
図である。
【符号の説明】
7 発生符号量見積り器 21、23 AC係数絶対値和検出器 22、24 相関データ符号量発生器 32 DC係数絶対値和検出器 63 非零係数検出器

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビデオデータを圧縮する圧縮手段と、 上記圧縮されたビデオデータを量子化する量子化手段
    と、 上記量子化手段の出力及び上記ビデオデータの動き検出
    出力に基づいて、符号量を見積もる符号量見積り手段
    と、 上記符号量見積り手段から供給される符号量に基づい
    て、上記量子化手段の量子化スケールを設定するレート
    制御手段とからなり、 上記符号量見積り手段は、上記ビデオデータのAC係数
    絶対値和を検出するAC係数絶対値和検出手段と、上記
    AC係数絶対値和検出手段の検出出力に対応する符号量
    を出力する相関データ符号量発生手段とを有する符号化
    装置。
  2. 【請求項2】 上記符号量見積り検出手段は、AC係数
    絶対値和検出手段及び相関データ符号量発生手段からな
    るイントラ符号化モード用の回路と、AC係数絶対値和
    検出手段及び相関データ符号量発生手段とからなるイン
    ター符号化モード用の回路とを含む請求項1記載の符号
    化装置。
  3. 【請求項3】 上記イントラ符号化モード用の回路は、
    上記ビデオデータのDC係数絶対値和を検出するDC係
    数絶対値和検出手段と、上記DC係数絶対値和検出手段
    の検出出力に対応する符号量を出力する相関データ符号
    量発生手段とをさらに含み、 上記インター符号化モード用の回路は、上記ビデオデー
    タの動きベクトルの絶対値和を検出する動きベクトル絶
    対値和検出手段と、上記動きベクトル絶対値和検出手段
    の検出出力に対応する符号量を出力する相関データ符号
    量発生手段とをさらに含む請求項2記載の符号化装置。
  4. 【請求項4】 上記符号量見積り手段は、ビデオデータ
    の非零係数の個数を検出する非零係数検出手段と、上記
    非零係数検出手段の検出出力に基づいて補正係数を発生
    する補正係数発生手段とをさらに含む請求項1記載の符
    号化装置。
  5. 【請求項5】 上記非零係数検出手段は、1ピクチャー
    毎に非零係数検出する請求項4記載の符号化装置。
  6. 【請求項6】 上記可変長手段の出力は、上記符号量見
    積り手段及び上記レート制御手段に供給され、上記符号
    量見積り手段内の相関データ符号量発生手段の相関デー
    タが更新される請求項1記載の符号化装置。
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