JPH09200749A - 符号化復号化システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮データの伝送あるいは蓄積において、圧
縮データの一部を失うケースが減少し、破綻する頻度が
非常に少ない、動画像の符号化復号化システムの実現を
目的とする。 【解決手段】 各種信号を圧縮符号化し、伝送もしくは
蓄積後、復号化する符号化復号化システムにおいて、前
回の圧縮符号化処理により得られたデータ量に基づき当
該圧縮条件を調整制御する場合、当該圧縮条件の調整制
御を所定の範囲に制限する手段と当該圧縮符号化処理に
より得られるデータ量の目標値を所定値だけ低い値に変
換設定する手段の少なくともいずれか一方の手段によ
り、当該調整制御を行うようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮データを符号
・復号化する符号化・復号化システムの改良に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】映像信号の圧縮方式として、ＪＰＥＧ
（Joint Photo-graphic Coding ExpertsGroup)方式が有
名である。ＪＰＥＧ方式は、大きく２つに分類される。
１つは、可逆方式(Lossless)である。この特徴は、原
画像の品質を完全に保つが、一定圧縮率の動作は保証さ
れない。もう１つは、非可逆方式(Lossy）であり、原画
像の品質は、完全には保たれないが、高い圧縮率が得ら
れる。 一般的にＪＰＥＧ方式の圧縮とは、非可逆方式
を指す。 ＪＰＥＧ方式は、本来は、静止画像を対象と
した方式であるが、静止画像が、６０フィールド／秒
あるいは３０フレーム／秒 で連続した状態とみなし、
連続的に各フィールド毎あるいは各フレーム毎に、圧縮
処理を行うことにより、動画像圧縮の用途にも用いられ
る。 ここで、この圧縮処理は、動画像信号の信号形式
に基づく１画面相当の画像単位で行うものであれば、フ
ィールド毎あるいはフレーム毎のいずれでもよい。以下
の説明では、説明を簡略化するため、フィールド毎に圧
縮処理を行うものについて説明する。

【０００３】非可逆方式のＪＰＥＧ方式について、さら
に説明する。 ＪＰＥＧ方式の処理は、ＤＣＴ(Discret
e Cosine Transform）処理、量子化処理、エントロピー
符号化処理とマーカ付加の３段階からなる。１段目のＤ
ＣＴ処理とは、入力画像を、横８画素×縦８ラインの計
６４画素の小ブロックに分け、各ブロック画像に対し周
波数分解を行う。即ち、各ブロックにおける二次元的な
輝度値の変化を波の変化としてとらえ、この波がどのよ
うな周波数成分から構成されているかを求める。 この
場合は、６４個の周波数成分に分解し、各周波数成分の
構成比率をそれぞれ係数値に変換し、６４個のＤＣＴ係
数として出力するものである。２段目の量子化処理と
は、ＤＣＴ変換処理にて生じた各ＤＣＴ係数を、量子化
精度(圧縮率に対応)を決めるスケールファクタ値(以
後、ＳＦ値と称す)にて除算することで、各ＤＣＴ係数
の下位ビットを切り捨てたり、丸めて粗い精度に変換す
るものである。３段目のエントロピー符号化処理とは、
発生頻度の高いＤＣＴ係数値は、短いコード表現の符号
に、発生頻度の低い係数値は、長いコード表現の符号
に、変換するものである。ここで、値０のＤＣＴ係数が
続く場合は、連続する値０の係数の数をコード化するこ
とにより、８ビット×６４画素の画像データを、数ビッ
ト程度のコードの符号にて表現できる場合もある。

【０００４】一方、発生頻度の低い係数値は、例えば、
約２０ビットに達するような、長いコードの符号に変換
しなければならない。従って、ＳＦ値が１等の場合、元
々の入力画像データは、８ビット×６４画素＝５１２ビ
ットであるのに、最悪、約２０ビット×６４画素＝１２
８０ビットものコードを出力しなければならないことも
生じる。 このため、発生頻度の低い係数値が連続する
絵柄に対しては、長いコードの連続となる。 これらを
動画像圧縮用途に用いる場合、ハードウェア構成による
処理では、その処理速度の関係で、入力画像の取り込み
を一時停止してエントロピー符号化を行う必要が生じ、
リアルタイム動作が困難になるケースもある。マーカ付
加とは、作成した圧縮データの先頭位置や最終位置を示
す特有のコード群を圧縮データに付加する処理であり、
ＪＰＥＧの規格上からも必要である。ここで、１段目の
ＤＣＴ処理と３段目のエントロピー符号化処理において
は、失われる情報は全くない。しかし、２段目の量子化
処理では、ＤＣＴ係数の除算による下位ビットの切り捨
て、丸め処理が行われるため、微少な係数情報が消失
し、この情報を完全に再現出来ないため、復号時の画質
劣化が生じる。

【０００５】ところで、圧縮率は、この量子化処理のＳ
Ｆ値の設定に依存して変化する。つまり、基本的に、除
算によるＤＣＴ係数の下位ビットの切り捨て量が増える
ような量子化設定(ＳＦ値：大)にすれば、値０となるＤ
ＣＴ係数が増え、残りの係数値も小さな値となり、エン
トロピー符号化による効果で、高い圧縮率の符号化とな
る。一方、切り捨て量が少ない量子化設定(ＳＦ値：小)
にすれば、値０となる係数は減り、かつ、大きな値の係
数が残るため、エントロピー符号化による情報量の減少
は少なく、低い圧縮率の符号化となる。即ち、ＳＦ値が
大きければ圧縮データ量は減少し、ＳＦ値が小さけれ
ば、圧縮データ量は増大する。なお、入力画像の状態に
よりＤＣＴ係数の発生状況は異なるため、仮に、同一の
量子化設定としても、入力画像の絵柄が異なれば、量子
化による切り捨て量も変化する。即ち、量子化設定を一
定とした場合、圧縮データ量は絵柄に依存して変化す
る。量子化設定が一定時の圧縮データ量と絵柄の関係
は、一般的な傾向として、明るさの変化しない部分が多
い単純な絵柄の画像では、圧縮データ量は減少し、逆に
変化の多い複雑な絵柄の画像では、圧縮データ量が増大
する。

【０００６】ＪＰＥＧ方式は、本来は、静止画像を対象
とした方式であるが、静止画像が、６０フィールド／秒
で連続した状態とみなし、各フィールド毎に圧縮処理を
連続的に行う動画像圧縮の用途に用いられことは既に述
べた。このような場合、量子化設定を固定したままで
は、入力画像の絵柄に応じて圧縮データ量が大きく変動
してしまうため、蓄積、伝送何れの用途に対しても利用
しずらいシステムになってしまう。 従って、このよう
なシステムでは、絵柄によらず、ほぼ一定な圧縮データ
量が得られる方式が望まれている。このような点を配慮
して、昨今、以下に述べる機能を内蔵したＪＰＥＧチッ
プが開発された。その機能とは、前回作成した圧縮デー
タ量とあらかじめ設定された目標データ量を比較し、例
えば、以下のように、量子化設定を変更して出力するも
のである。 圧縮データ量＞目標データ量→次フィールドのＳＦ値
を、圧縮データ量と目標データ量の差に対応した値だけ
大きくする。 圧縮データ量＝目標データ量→次フィールドのＳＦ値
を、そのままとする。 圧縮データ量＜目標データ量→次フィールドのＳＦ値
を、圧縮データ量と目標データ量の差に対応した値だけ
小さくする。 このＳＦ値制御は、前回の圧縮データ量の結果に基づき
ＳＦ値を修正し、目標の圧縮データ量、すなわち、目標
の圧縮率に到達するようにしたものである。

【０００７】そのため、対象とする入力映像が静止画像
であれば、同一絵柄に対し、何回も圧縮処理とＳＦ値の
修正を実施でき、目標の圧縮率に確実に到達できる。し
かし、対象が動画像の場合は、連続的に処理を行う必要
性から、同一絵柄に対し、複数回の圧縮処理を行う時間
的余裕は確保できない。その結果、前フィールドの圧縮
結果に基づき、修正したＳＦ値にて、次のフィールドの
画像を圧縮する形となる。フィールド間の絵柄変化が少
ない場合は、前回の結果にて修正したＳＦ値にて、ほぼ
目標とする圧縮率を得られる。 しかしながら、シーン
チェンジ等が入り、フィールド間での絵柄変化が大きい
場合は、異なる絵柄の前フィールドで定めたＳＦ値に
て、新たな絵柄を圧縮処理するため、結果的に目標の圧
縮データ量とは大きく異なる、圧縮データ量となってし
まう。

【０００８】ここで、複雑な絵柄から単純な絵柄にシー
ンチェンジする場合、前フィールドのＳＦ値が大きいの
ため、高圧縮率で単純な画像を処理することとなり、目
標のデータ量を下回る圧縮データが出力されるため、実
害はほとんど無い。一方、単純な絵柄から複雑な絵柄に
シーンチェンジする場合は、前フィールドのＳＦ値が小
さいため、逆に低圧縮率で複雑な画像を処理することと
なり、目標のデータ量を上回る圧縮データが出力される
こととなる。圧縮データを所定期間(例えば、１フィー
ルド)内に伝送するシステムの場合、目標データ量はデ
ータ伝送路の最大伝送量に合せて設定しているので、予
定した量よりも多いデータが発生すると、圧縮データの
後半部分が伝送できなくなる。また、圧縮データを蓄積
するシステムの場合、圧縮データの後半部分を蓄積でき
ないことになる。このように、伝送、蓄積、どちらの場
合も、復号時に全データが揃わず、画像を完全に復号出
来ない画像破綻が生じる。

【０００９】また、画像の大部分は単純な絵柄だが、ご
く一部に複雑な絵柄が存在する画像の場合、トータルの
圧縮データ量は小さく、ＳＦ値は小さな値となる。 Ｓ
Ｆ値が小さくなると、ＤＣＴ係数は量子化処理にて小さ
な除数にて割り算されるため大きな係数値のままとな
る。ここで、複雑な絵柄部分はごく一部であるため、対
応するＤＣＴ係数の発生頻度は低い。 従って、このよ
うなごく一部の複雑な絵柄部分に相当する発生頻度の低
いＤＣＴ係数をエントロピー符号化処理する場合、前述
のようにエントロピー符号化は、入力ビット数よりも多
くのビット数のコードに変換することとなり、エントロ
ピー符号化処理に手間取り、ＤＣＴ変換や量子化処理も
含めた全体処理を一時停止する必要が生じる。通常、入
力される動画像の１フィールドは、１６．６msec周期で
あり、約１msec程度のブランキング期間を持つ。しか
し、圧縮処理上は、該ブランキング期間もＳＦ値の変換
など、次のフィールドの圧縮処理開始の事前準備等の処
理を行っているため、余裕時間は非常に少ない。そのた
め、前述のような特定フィールドにおいて生じる一時停
止が度々発生し、その総和が該余裕時間を越えると、時
間内にそのフィールドの圧縮データを最後まで作成でき
ず、また、次フィールドの処理を開始出来ないこととな
る。その結果として、コマ落ちが発生し、６０フィール
ド／秒の純粋な動画像処理が行えない。

【００１０】図４に、従来の符号化器の構成を示し、動
作説明をする。符号化は符号化部１０により行われ、伝
送路１１を経て復号化部１２において、復号される。
符号化部１０は、大別して、データ圧縮部１５とデータ
量制御部１６からなり、符号化部１０のＳＦ１端子はＳ
Ｆ２端子に接続される。 また、あらかじめ設定される
前述の目標データ量の値は、端子ＴＡＧに印加される。
ここで、目標データ量は、伝送路１１の最大伝送量に合
わせてある。画像入力データは、端子１に印加され、Ｄ
ＣＴ処理部２に入力される。 前述のようなＤＣＴ処理
で得られたＤＣＴ係数は、量子化部３に入力される。量
子化部３には、端子ＳＦ２を介し、ＳＦ発生部９で作成
された前フィールドのＳＦ値も入力される。前述のよう
な量子化処理により、量子化部３にて得られた量子化済
ＤＣＴ係数はハフマン処理部４に入力され、前述のよう
なエントロピー符号化及びマーカ付加が施される。 前
述のように、ハフマン処理では出力されるコード長が一
定していないため、この処理による出力は間欠的に生じ
る。

【００１１】このハフマン処理されたデータは、バッフ
ァメモリ５およびカウンタ６に与えられる。 バッファ
メモリ５は、所定の期間(少なくとも、１フィールド期
間)のデータを圧縮データとして記憶する。 カウンタ
６は、１フィールド毎の画像の圧縮データ量の値を算出
する。 カウンタ６により得られた圧縮データ量の値は
比較部７に入力される。 また、目標データ量８は端子
ＴＡＧを経由して比較部７のもう一つの端子に入力され
る。比較部７は、これら２つの数値の大小を調べ、ＳＦ
発生部９で発生するＳＦ値を以下のように変更する。
なお、ＳＦ発生部９で発生するＳＦ値は、動作開始時、
所定の初期値に設定されている。 圧縮データ量＞目標データ量→次フィールドのＳＦ値
を、上記２つの数値の差に対応する値だけ大きくする。 圧縮データ量＝目標データ量→次フィールドのＳＦ値を
そのままとする。 圧縮データ量＜目標データ量→次フィールドのＳＦ値
を、上記２つの数値の差に対応する値だけ小さくする。

【００１２】このようにして変更されたＳＦ値は、端子
ＳＦ１に出力される。以上述べた構成において、カウン
タ６は、１フィールド毎に初期化される。ここで、比較
部７とＳＦ発生部９によるＳＦ値の変更は、圧縮データ
作成中ではなく、１フィールドの圧縮データ作成後、次
フィールドの圧縮を開始するまでの期間(ブランキング
期間)に行うものである。バッファメモリ５に貯えられ
た圧縮データは、例えば、１フィールド毎に端子ＤＯか
ら出力される。この圧縮データは伝送路１１を経て、復
号化部１２のＤＩ端子に入力され、復号後、映像信号に
戻り、出力される。なお、実際には、クロック信号およ
び制御信号等のやりとりが必要であるが、周知のことで
あるため、ここでは記載、説明を省略する。動画像を圧
縮し符号化して伝送する図４に示すようなシステムで
は、例えば、１フィールド分の画像圧縮データを、所定
期間内に、完全に伝送完了する必要があるため、書込み
と読出しが同時に行えるＦｉＦｏメモリ等のバッファメ
モリ５により、圧縮データの書込みおよび読出しの制御
を行う。

【００１３】以下、図５の波形図を用いて、バッファメ
モリ５のアクセス制御について説明する。まず、書き込
み制御の場合は、１フィールドの画像圧縮データの作成
開始直前のタイミングにより、１フィールド周期のライ
トリセットパルスWRSTがバッファメモリ５に印加され
る。 そして、ライトリセットパルスWRSTのハイレベル
期間で、ハフマン処理部４より有効なデータが間欠的に
出力される度に、ローレベルのライトイネーブルパルス
WEが、バッファメモリ５に印加される。 このライトイ
ネーブルパルスWEに同期して、バッファメモリ５は、ハ
フマン処理部４からの出力コードデータを、アドレス０
から順次、アドレスＡまでに書き込む。読み出し制御の
場合は、１フィールド周期で、リードリセットパルスRR
STが、バッファメモリ５に印加される。 そして、伝送
路１１のデータ伝送可能期間にローレベルのリードイネ
ーブルパルスREが、バッファメモリ５に印加される。そ
して、バッファメモリ５からは、アドレス０から順次ア
ドレスＡまでのデータが読み出され、伝送路１１に出力
される。 ここで、以上述べたライトリセットパルスWR
ST、ライトイネーブルパルスWE、リードリセットパルス
RRST及びリードイネーブルパルスREは、例えば図示しな
いタイミング発生器から出力される。

【００１４】このような制御において、仮に、データ圧
縮処理で発生した所定フィールドの圧縮データ量が、目
標データ量Ａよりも少ない、例えば、０．６Ａであった
場合には、この０．６Ａ分のデータがバッファメモリ５
から出力された後、メモリに残っている０．４Ａ分の前
フィールドの不要データが出力されることになるが、所
定フィールドの必要とする圧縮データは全て読み出され
るため、復号化部１２での復号処理に破綻が生じること
がない。 しかし、逆に、発生した圧縮データ量が、目
標データ量Ａよりも多い、例えば、１．３Ａであった場
合は、１．０Ａ以降のデータについては、バッファメモ
リ５から読み出されずに終るため、復号化部１２におけ
る復号処理において、所定フィールドの圧縮データが
０．３Ａ分不足することとなり、画像破綻が生じる結果
となる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】従来方法によるＳＦ値
制御は、予定した量よりも多いデータが発生した場合、
圧縮データの後半部が伝送できない、または、蓄積でき
ないケースが生じる。したがって、必要な全データが揃
わず、画像を完全に復号出来ないため、画像破綻が生じ
る。 また、全体的には単純な絵柄だが、一部に複雑な
絵柄が存在する画像の場合、ＳＦ値が小さな値となり、
一部の複雑な部分のエントロピー符号化処理に手間取
り、全体動作にて一時停止が発生する。 その結果、作
成されるデータ量は目標量以下でも、圧縮データの完成
が遅れ、結果的に画像の後半部が伝送もしくは記録でき
ず、さらに画像破綻の頻度が高くなる欠点がある。本発
明はこれらの欠点を除去し、圧縮データの伝送または蓄
積において、入力画像が変化した場合、例えば、単純な
絵柄から複雑な絵柄にシーンチェンジした場合でも、圧
縮データの一部を失うケースを極力減少させ、画像破綻
する頻度が非常に少ない、動画像の符号化復号化システ
ムの実現を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、各種信号を圧縮符号化し、伝送もしくは蓄
積後、復号化する符号化復号化システムにおいて、前回
の圧縮符号化処理により得られた圧縮データ量に基づ
き、当該圧縮条件を調整制御する場合、当該圧縮条件の
調整制御を所定の範囲に制限する手段と、当該圧縮符号
化処理により得られる圧縮データ量の目標値を当該シス
テムにおける伝送可能な圧縮データ量より所定値だけ低
い値に変換設定する手段の少なくともいずれか一方の手
段により、当該調整制御を行うようにしたものである。
すなわち、圧縮データ量の変動分を考慮して、目標とし
て設定する圧縮データ量を伝送可能な圧縮データ量より
所定値だけ少なく設定し、さらに量子化処理における圧
縮条件を定めるスケールファクタ(ＳＦ)値の下限値Ｌｕ
を所定値に定め、常に、ＳＦ値が下限値Ｌｕ以上となる
ようＳＦ値制御を行うようにしたものである。

【００１７】その結果、伝送もしくは記録可能な最大圧
縮データ量をＡ、シーンチェンジ等において発生する各
フィールド画像間での圧縮データ量の変動の内、通常の
画像(画像の細かさが中程度のもの)からの予想される最
大変動幅を±Ｈとした場合、目標とする圧縮データ量を
Ａ−Ｈに設定することで、常に圧縮データ量に＋Ｈの余
裕ができ、圧縮データ量が＋Ｈ変動しても、最終的に出
力される圧縮データ量は最大圧縮データ量Ａを越えない
ため、画像破綻は生じない。ここで、さらに、圧縮条件
を定めるＳＦ値を所定の下限値Ｌｕ（例えば、通常画像
時のＳＦ値に近い値）以上に常に制御することにより、
単純な画像から複雑な画像に変わった場合でも、ＳＦ値
は通常画像時のＳＦ値に近い値のため、従来のように、
小さなＳＦ値(低圧縮率)で複雑な画像を処理することが
なくなる。

【００１８】従って、単純な画像から複雑な画像に変わ
った場合でも、通常の画像から複雑な画像に変化した場
合と同様のＳＦ値(圧縮率)で圧縮処理できるため、ＳＦ
値の変化が少なくなり、圧縮データ量の変動幅も幅Ｈ内
におさまり、画像破綻の頻度が激減する。また、全体的
には単純な絵柄だが、一部に複雑な絵柄が存在する画像
の場合にも、ＳＦ値を所定の下限値Ｌｕに抑えることに
より、一部の複雑な部分をＬｕ値以下の小さなＳＦ値に
て処理することがなくなるため、エントロピー符号化処
理に手間取ることが無くなる。 これによって、圧縮処
理の全体動作に一時停止が発生しなくなり、復号化時の
画像破綻頻度が大幅に低下する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実現する符号化シ
ステムの一実施例を図１に示し、説明する。ここで、図
４と同一符号のものは同様の動作をするものであり、以
下の説明では本発明の新規構成部分を中心に説明する。
符号化部１０のＳＦ１端子は、後述のＳＦ制限器１４の
Ｉ端子に接続される。ＳＦ制限器１４のＯ端子は、符号
化部１０のＳＦ２端子に接続される。最終的に伝送もし
くは復号化装置側で記録可能な最大圧縮データ量（以
下、最大伝送データ量という）８は、後述の変換器１３
のＩ端子に入力され、変換器１３のＯ端子は符号化部１
０のＴＡＧ端子に接続される。 符号化部１０のＤＯ端
子は、伝送路１１を経て復号化部１２に入力される。変
換器１３は、最大伝送データ量８をＡ、通常の画像から
の予想される圧縮データ量の変動幅を±Ｈとしたとき、
符号化部１０のＴＡＧ端子に与えられる目標データ量
を、Ａ−Ｈ(Ｈは予想最大変動量)に変換する。 即ち、
目標として設定する圧縮データ量を、例えば、圧縮デー
タ量の予想最大変動分だけ低い値に設定変更するように
したものである。また、ＳＦ制限器１４は、ＳＦ値の下
限値Ｌｕを、例えば、通常画像時のＳＦ値に近い値に定
め、常に、ＳＦ値が下限値Ｌｕ以上となるように制限す
るものである。

【００２０】次に、図１のシステムの各部の動作につい
て述べる。変換器１３は、Ｉ端子に入力された最大伝送
データ量８の値Ａから、例えば通常画像からの予想され
る圧縮データ量の最大変動幅の値Ｈを減算した値Ａ−Ｈ
を、目標圧縮データ量としてＯ端子に出力する。ＳＦ制
限器１４は、ＳＦ発生部９よりＩ端子に入力された前フ
ィールドで算出されたＳＦ値が、ＳＦ制限器１４に下限
として定めた値Ｌｕ未満であった場合、ＳＦ値を下限値
Ｌｕに置換してＯ端子に出力する。 ＳＦ値が、下限値
Ｌｕ以上の場合は、Ｉ端子に入力されたＳＦ値をそのま
まＯ端子に出力する。

【００２１】次に、図１のシステムの全体の動作につい
て説明する。符号化部１０は、第ｎ(ｎは任意の正の整
数)フィールド目の入力映像を、ＳＦ２端子に入力され
た１つ前のフィールドのＳＦ値である、値ＳＦ_n-1 を用
いて圧縮処理し、圧縮データをＤＯ端子に出力する。こ
の際、カウンタ６は第ｎフィールド目の圧縮データ量を
カウントする。第ｎフィールド目の圧縮処理を完了後、
符号化部１０の比較器７は、カウンタ６が算出した第ｎ
フィールド目の圧縮データ量と、ＴＡＧ端子に与えられ
た目標圧縮データ量の値Ａ−Ｈとを比べ、両者の差に応
じた値を出力する。ＳＦ発生部９は、この差に対応した
(差が小さくなるような)新たなＳＦ値である、値ＳＦ_n
をＳＦ１端子に出力する。ＳＦ制限器１４は、この値Ｓ
Ｆ_n が、ＳＦ制限器１４に設定された下限値Ｌｕ(例え
ば、通常の画像時のＳＦ値に近い値)よりも大きな値で
あれば、そのまま、Ｏ端子に値ＳＦ_n を、一方、この値
ＳＦ_n が下限値Ｌｕよりも小さな値であれば、下限値Ｌ
ｕに置換して、Ｏ端子に出力する。そして、符号化部１
０は、次の第ｎ＋１フィールド目を、この値ＳＦ_n もし
くは下限値Ｌｕの値のＳＦ値を用いて圧縮処理する。

【００２２】ここで、第ｍ−１(ｍは任意の正の整数)フ
ィールドの入力画像が、通常の標準的な絵柄であり、そ
の時のＳＦ値は下限値Ｌｕよりも大きな値の場合を考え
る。そして、入力画像の絵柄が、第ｍフィールド目に複
雑な絵柄に変化したとする。この場合、第ｍフィールド
目のＳＦ値は、第ｍ−１フィールドの標準的な絵柄であ
る画像を処理した際の標準的な値ＳＦ_m-1が用いられ
る。このため、圧縮データ量は、前述のように、通常画
像から複雑な画像に変化した場合の圧縮データ量の最大
変動分Ｈ程度増加することになるが、目標圧縮データ量
をＡ−Ｈに設定しているため、この時、ＤＯ端子に出力
される全圧縮データ量は、(Ａ−Ｈ)＋Ｈ＝Ａとなり、最
大伝送データ量Ａを越えることはない。したがって、画
像破綻の発生を防止できる。ここで、第ｍフィールドで
出力される圧縮データ量は、上記のように、ほぼ最大伝
送データ量Ａであり、目標値のＡ−Ｈを越えているた
め、次の第ｍ＋１フィールドでの圧縮処理に用いられる
ＳＦ値(ＳＦ_m )は、両者の差の＋Ｈに相当する分若干大
きな値に変更される。そして、第ｍ＋１フィールドで
は、上記のＳＦ値(ＳＦ_m )が用いられるため、若干高い
圧縮率により圧縮処理が行われ、圧縮データ量はＡ−Ｈ
内となり、ＳＦ値の変更はなくなる。

【００２３】また、画像が単純な画像に変化していく場
合、ＳＦ値は小さくなっていくが、ＳＦ１端子からのＳ
Ｆ値が下限値Ｌｕ以下になると、ＳＦ制限器１４が機能
し、下限値Ｌｕ(例えば、通常画像処理時のＳＦ値に近
い値)に置換したＳＦ値を出力する。 したがって、例
えば、画像の大部分は単純な絵柄で、ごく一部に複雑な
絵柄が存在するような画像の処理の場合でも、ＳＦ値の
必要以上の低下が防止できるため、従来のように、小さ
なＳＦ値で複雑な絵柄部分を処理することがなくなり、
エントロピー符号化処理での一時停止が発生しない。こ
の場合、次フィールドを圧縮処理し得られるデータ量
は、目標圧縮データ量Ａ−Ｈには届かない。 このた
め、再度下限値Ｌｕを下回るＳＦ値が出力され、ＳＦ制
限器１４において、同様の処理が再度繰り返される。

【００２４】次に、ＳＦ制限器１４の一実施例を図２に
示し、説明する。これは、切り替え器１４−１と比較器
１４−２からなる。 ＳＦ値が入力されるＩ端子は切り
替え器１４−１のＸ入力と比較器１４−２のＸ入力に接
続される。切り替え器１４−１のＹ入力と比較器１４−
２のＹ入力には、下限値Ｌｕが各々印加される。比較器
１４−２の出力は切り替え器１４−１のＳ入力に接続さ
れる。切り替え器１４−１の出力はＯ端子に接続され
る。切り替え器１４−１は、Ｓ入力に論理０が入力され
るとＹ入力(下限値Ｌｕ)を、論理１が入力されるとＸ入
力(ＳＦ値)を出力する。比較器１４−２は、例えば、Ｘ
(ＳＦ値）＞Ｙ(下限値Ｌｕ）の場合は論理１を、Ｘ(Ｓ
Ｆ値)≦Ｙ(下限値Ｌｕ)の場合は論理０を出力する。
その結果、前述したＳＦ値制限の動作が行われる。ＳＦ
制限器１４の第２の実施例として、マイクロコンピュー
タの利用が考えられる。 これは、マイクロコンピュー
タが複数組装備している、Ｉ／Ｏポートの第１組をＩポ
ートとし、Ｉ端子と接続する。 また、Ｉ／Ｏポートの
第２組をＯポートとし、Ｏ端子に接続する。第１組のＩ
ポートに入力されたデータ値(ＳＦ値)を、下限値Ｌｕと
比較し、その結果に応じて、第２組のＯポートに、第１
組の値をそのまま、もしくは下限値Ｌｕを出力するよう
プログラミングすることにより、ＳＦ値制限動作を行
う。

【００２５】次に、変換器１３の一実施例を図３に示
し、説明する。目標データ量Ａが入力されるＩ端子は、
減算器１３−１の＋入力に接続される。圧縮データ量の
変動分Ｈに相当する値が減算器１３−１の−入力に設定
される。これにより、減算器１３−１で、Ａ−Ｈの減算
が行われ、Ｏ端子に出力される。なお、ここでは変換器
１３の処理内容を減算処理としたが、１．０以下の値を
乗じる乗算器でも同様な効果を得ることができる。変換
器１３の第２の実施例として、マイクロコンピュータを
利用しても良い。昨今のマイクロコンピュータは処理能
力が向上しているため、ＳＦ制限器１４と変換器１３の
処理の両方をこなすことは、たやすい。

【００２６】次に、圧縮データ量が増加する画像変化の
場合の処理動作について説明する。圧縮データ量が増加
する画像の変化としては、以下の３通りが考えられる。
単純画像→通常画像、 通常画像→複雑画像、 単純画
像→複雑画像である。ここで、単純画像→通常画像、通
常画像→複雑画像に変化する場合は、予想される圧縮デ
ータ量の最大変動幅は、前述のように、おおよそ＋Ｈ以
内である。従って、この条件下では、ＳＦ制限器１４に
設定された下限値Ｌｕを用いなくとも、前述のような変
換器１３の処理(目標圧縮データ量をＡ−Ｈに設定)だけ
で、圧縮データ量は、最大伝送データ量Ａを超えず、画
像破綻は回避できる。また、単純画像→複雑画像に変化
する場合、従来のようにＳＦ値に下限を設けないと、予
想されるデータ量の最大変動幅は、おおよそ＋２Ｈ程度
となる。しかし、本発明では、単純な画像の場合、ＳＦ
制限器１４が働き、ＳＦ値を値Ｌｕ(例えば、通常の画
像時のＳＦ値に近い値)に制限した量子化が行われる。
従って、画像が、単純→複雑と変化した場合でも、ほぼ
通常画像時のＳＦ値で複雑な画像の圧縮処理が行われる
ため、上記通常画像から複雑な画像に変化した場合と同
様に、データ量の変動幅は、おおよそ＋Ｈ以内となり、
圧縮データ量が＋Ｈ増加しても、前述のように、出力さ
れる圧縮データ量は、(Ａ−Ｈ)＋Ｈ＝Ａとなり、最大伝
送データ量Ａを超えず、画像破綻が防止できる。

【００２７】次に、図１のシステムの一部の機能を、コ
ンピュータと制御プログラムにより実行する実施例を、
図６に示し説明する。 図６において、符号化部１０は
図１の符号化部と同じものであるため、説明を省略す
る。ＴＡＧ，ＳＦ１，ＳＦ２の各端子は、対応するレジ
スタ２１，２２，２３を介し、ＣＰＵバス２５に接続さ
れている。 コンピュータのＣＰＵ２４は、ＣＰＵバス
２５を介し、目標圧縮データ量(Ａ−Ｈ)をレジスタ２２
に書き込み、その値をＴＡＧ端子に出力する。 さらに
ＣＰＵ２４は、レジスタ２３を介し、ＳＦ１端子に出力
されるＳＦ値を取り込む。ここで、ＣＰＵ２４は、取り
込んだＳＦ値を予め設定されている下限値Ｌｕと比較
し、このＳＦ値が下限値Ｌｕ以下の場合には、下限値Ｌ
ｕをレジスタ２１に書き込み、このＳＦ値が下限値Ｌｕ
よりも大きい場合には、レジスタ２３から取り込んだＳ
Ｆ値を、そのままレジスタ２１に書き込む。 ここで、
ＣＰＵ２４がこれらレジスタ群をアクセスする期間は、
画像データの垂直ブランキング期間であり、この期間は
割込みコマンドでＣＰＵ２４に知らされる。 なお、バ
ッファメモリ５については、図１のシステムの場合と同
様のアクセス制御がＣＰＵ２４により行われる。

【００２８】以上説明した実施例において適用する、圧
縮条件（目標圧縮データ量Ａ−Ｈ、ＳＦ値の下限値Ｌ
ｕ）の設定の具体的な数値の一例を、以下に示す。例え
ば、符号化部１０の入力端子１に与えられる画像データ
が、約２００Mbps(３.３５Mbit／フィールド)、伝送路
１１の最大伝送データ量Ａが、約２０Mbps(３３５Kbit
／フィールド)、通常画像からの予想される圧縮データ
量の最大変動幅Ｈの値が、５〜６Mbps(６７〜８４Kbit
／フィールド)、単純画像からの予想される圧縮データ
量の最大変動幅Ｈの値が、１０〜１２Mbps(１３４〜１
６８Kbit／フィールド）であるような条件下において符
号化伝送する場合、第１の設定として、目標圧縮データ
量Ａ−Ｈの値を、１４〜１５Mbpsに設定する。また、上
記の条件下において、ＳＦ値の設定幅が１〜６５５３６
である場合、第２の設定として、ＳＦ値の下限値Ｌｕ
を、５０〜１００前後に設定し、この場合はさらに、目
標圧縮データ量Ａ−Ｈの値を、１７〜１７.５Mbps に設
定する。その結果、第１の設定とした場合、出力される
圧縮データの画質は、１０段階評価(１０→画質最良：
原画と同等レベル)にて "９”となり、画像破綻が生ず
る確率を、０.１％以下に抑えることができる。 ま
た、第２の設定とした場合、出力される圧縮データの画
質を "１０"、画像破綻が生ずる確率を、０.１％以下と
することができる。 以上のような圧縮条件の設定の数
値を、他の例とともにまとめて、下記の表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】上記の表１から明らかなように、目標圧縮
データ量Ａ−Ｈの値とＳＦ値の下限値Ｌｕとを、適宜、
最適な値に設定することにより、画質が良好で、かつ、
画像破綻が生ずる確率を、大幅に低減することができ
る。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したごとく、本発明によれば、
動画像を符号化し、伝送もしくは記録後に復号する符号
化復号化システムにおいて、動画像から圧縮データを得
る符号化処理にて、出力されるデータ量が、伝送もしく
は記録可能なデータ量を越える確率を大幅に低減でき、
かつ、符号化処理時間の増大を防止できる。その結果、
伝送もしくは蓄積において、圧縮データの一部を失うケ
ースが大幅に減少し、画像が破綻する頻度が非常に少な
い動画像の符号化復号化システムを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の符号化復号化システムの全体構成を示
すブロック図

【図２】本発明に用いるＳＦ制限器１４の一実施例を示
すブロック図

【図３】本発明に用いる変換器１３の一実施例を示すブ
ロック図

【図４】従来の符号化復号化システムを示すブロック図

【図５】本発明に用いるバッファメモリ５の動作を説明
するための波形図

【図６】本発明の符号化復号化システムにコンピュータ
を用いた場合のブロック図

【符号の説明】

１：映像信号入力端子、２：ＤＣＴ処理部、３：量子化
部、４：ハフマン処理部、５：バッファメモリ、６：カ
ウンタ、７：比較部、８：目標データ量、９：ＳＦ発生
部、１０：符号化部、１１：伝送路、１２：復号化部、
１３：変換器、１４：ＳＦ制限器、２１，２２，２３：
レジスタ、２４：ＣＰＵ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各種信号を圧縮符号化し、伝送もしくは
   蓄積後、復号化する符号化復号化システムにおいて、前
   回の圧縮符号化処理により得られた圧縮データ量に基づ
   き当該圧縮条件を調整制御する場合、当該圧縮条件の調
   整制御を所定の範囲に制限する手段と、当該圧縮符号化
   処理により得られる圧縮データ量の目標値を当該システ
   ムにおける伝送もしくは蓄積可能な圧縮データ量より所
   定値だけ低い値に変換設定する手段の少なくともいずれ
   か一方の手段により、当該調整制御を行うことを特徴と
   する符号化復号化システム。
2. 【請求項２】 各種信号を圧縮符号化するデータ圧縮部
   と、該圧縮符号化により得られる圧縮データ量を検出し
   て目標圧縮データ量と比較し、該比較結果に基づき上記
   データ圧縮部の圧縮条件を調整制御する制御値を発生す
   るデータ量制御部よりなる符号化部と、当該符号化出力
   を伝送もしくは蓄積する伝送もしくは蓄積部と、当該伝
   送もしくは蓄積データを復号化する復号化処理部とを有
   する符号化復号化システムにおいて、上記データ量制御
   部より発生する圧縮条件を調整制御する制御値を所定の
   下限値以下とならないように制限する手段と、上記デー
   タ量制御部に与えられる目標圧縮データ量の値を当該シ
   ステムにおける伝送もしくは蓄積可能な圧縮データ量よ
   り所定値だけ低い値に変換設定する手段の少なくともい
   ずれか一方の手段を付加したことを特徴とする符号化復
   号化システム。
3. 【請求項３】 請求項２において、上記圧縮条件を調整
   制御する制御値を、上記データ圧縮部を構成する量子化
   部の量子化処理における圧縮条件を定めるスケールファ
   クタ値とし、当該スケールファクタ値を制限する上記制
   限手段は、該制限手段に与えられたスケールファクタ値
   が上記所定の下限値以下の場合に当該所定の下限値を上
   記量子化部に与え、上記制限手段に与えられたスケール
   ファクタ値が上記所定の下限値より大きい場合に当該ス
   ケールファクタ値を上記量子化部に与えるものとしたこ
   とを特徴とする符号化復号化システム。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３において、対象となる信
   号を動画像信号とし、上記圧縮データ量の検出は当該動
   画像信号の信号形式に基づく１画面相当の画像単位で行
   い、上記圧縮条件の設定は当該動画像信号の信号形式に
   基づく１画面相当の画像毎に行うことを特徴とする符号
   化復号化システム。
5. 【請求項５】 請求項４において、上記圧縮条件の設定
   は、第ｎ画面（ｎは任意の正の整数）の画像にて検出さ
   れた上記圧縮データ量に基づき、第(ｎ＋１)画面用の制
   御値を算出設定するものであることを特徴とする符号化
   復号化システム。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５において、当該システム
   は、所定のプログラムに従って動作するマイクロコンピ
   ュータを含み、該マイクロコンピュータは、上記圧縮条
   件の設定と上記目標圧縮データ量の設定を制御するもの
   であることを特徴とする符号化復号化システム。