JPH1098731A - ディジタル画像復号装置及びディジタル画像復号方法 - Google Patents

ディジタル画像復号装置及びディジタル画像復号方法

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JPH1098731A
JPH1098731A JP8350305A JP35030596A JPH1098731A JP H1098731 A JPH1098731 A JP H1098731A JP 8350305 A JP8350305 A JP 8350305A JP 35030596 A JP35030596 A JP 35030596A JP H1098731 A JPH1098731 A JP H1098731A
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data
compression
digital image
quantization
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Hideo Ohira
英雄 大平
Kenichi Asano
研一 浅野
Toshiaki Shimada
敏明 嶋田
Kotaro Asai
光太郎 浅井
Atsumichi Murakami
篤道 村上
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ないメモリ容量で、画像の劣化の少ない復
号を可能にする。 【解決手段】 圧縮率判定部106が、フレームメモリ
のサイズと画像サイズに基づいて画像劣化の最も少ない
圧縮率を決定し、圧縮部102は、決定された圧縮率を
用いて復号部101において復号されたデータを圧縮
し、予測・表示フレームメモリ部103に記憶する。予
測・表示フレームメモリ部103のデータのうち復号部
101において必要なデータを伸長A部104を介し、
圧縮率に基づいて伸長して復号部に供給する。表示用の
フレームは、予測・表示フレームメモリ部103から読
み出された後、伸長B部105において圧縮率に基づい
て伸長処理を受け出力され、表示装置に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル映像受
信装置やディジタルCATVやディジタル放送システム
などに使用するディジタル画像復号装置及びディジタル
画像復号方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図54及び図55は、例えば、SGS-Thom
son Microelectronics社が発行している画像処理LSI
であるSTi3500のマニュアルに記載されたLSI
のブロックダイアグラム及び外部メモリのメモリマップ
を示している。
【0003】図54において、501はマイコン(マイ
クロコンピュータ)インタフェース、502はFIFO
(ファーストインファーストアウト)メモリ、503は
スタートコード検出部、504はメモリI/O(インプ
ット/アウトプット)ユニット、505は可変長復号
部、506は復号処理部、507は表示処理部、508
は外部メモリ、550はマイコンインタフェース線、5
51はマイコンバス、552はデータ線、553はデー
タ線、554は外部メモリバス、555は入出力線であ
る。
【0004】図55において、601はビットバッファ
領域、602はOSD(オンスクリーンディスプレイ)
領域、603は予測フレームメモリ1領域、604は予
測フレームメモリ2領域、605は表示フレームメモリ
領域である。
【0005】次に、この装置の動作について説明する。
外部メモリ508のビットバッファ領域601に蓄えら
れた符号化データは、外部メモリバス554を通してス
タートコード検出部503に送られ、ここでスタートコ
ードが検出される。このスタートコードの検出の後、ス
タートコードの続く符号化データが、FIFOメモリ5
02を介し、可変長復号部505に供給され、可変長復
号部505で可変長復号が行われる。そして、この可変
長復号の後、復号処理部506で画像復号処理が行わ
れ、メモリI/Oユニット504を経由して復号画像が
外部メモリ508に書き込まれる。
【0006】この外部メモリ508は、復号画像を格納
する場所として予測フレームメモリ1領域603、予測
フレームメモリ2領域604、表示フレームメモリ領域
605を有しており、他のフレームの予測及び表示に使
用される画像データは、予測フレームメモリ1領域60
3または予測フレームメモリ2領域604に書き込ま
れ、表示にのみ使用される画像データは表示フレームメ
モリ領域605に書き込まれる。
【0007】予測フレームメモリ1領域603、予測フ
レームメモリ2領域604、表示フレームメモリ領域6
05に書き込まれたデータはテレビ画面などの水平垂直
同期信号に同期して読み出され、外部メモリバス554
を通して表示処理部507へ出力される。
【0008】外部メモリ508内のOSD(オンスクリ
ーンディスプレイ)領域602にはキャラクタデータ等
の表示用データが書き込まれ、必要に応じて予測フレー
ムメモリ1領域603、予測フレームメモリ2領域60
4、表示フレームメモリ領域605と同様にアクセスさ
れ、外部メモリバス554を介して表示処理部507に
供給される。そして、表示処理部507は、OSD領域
602のデータが有効であるなら、予測フレームメモリ
1領域603、予測フレームメモリ2領域604、表示
フレームメモリ領域605から読み出したデータにOS
D領域602のデータをオーバレイして外部に出力す
る。
【0009】このようにして、外部メモリ508に記憶
されている表示データに基づいた表示映像が得られる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のディジタル
画像復号装置では、外部メモリ508において、復号に
おいて必要なデータをすべて記憶しなければならない。
すなわち、フレーム間符号化が行われた符号化データの
場合、あるフレームの画像データを復号するために、そ
のフレームの符号化に使用された他のフレームのデータ
をすべて記憶しておかなければならない。
【0011】そこで、復号のために膨大なデータの記憶
が必要となり、外部メモリ508の容量が大きくなりハ
ードウエアの規模が大きくなるといった問題点があっ
た。
【0012】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたものであり、メモリの容量を可能な限
り小さく抑えることによるハードウエアの縮小化を実現
可能にするディジタル画像復号装置及びディジタル画像
復号方法を提供することを目的とする。
【0013】また、この発明は、メモリの容量を可能な
限り小さく抑える場合でも、画像サイズ情報をもとに、
画像劣化を最小に抑えることを実現可能にするディジタ
ル画像復号装置及びディジタル画像復号方法を提供する
ことを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】この発明に係るディジタ
ル画像復号装置は、以下の要素を有し、所定の画像サイ
ズの画像を符号化した符号化データを復号することを特
徴とする。 (a)画像を符号化した符号化データをフレーム単位に
復号し、フレーム単位の復号データを得る復号部、
(b)画像データを所定の容量でフレーム単位に記憶す
るフレームメモリ部、(c)上記復号部で復号された復
号データを圧縮して、圧縮された復号データを圧縮デー
タとして上記フレームメモリ部に記憶させる圧縮部、
(d)上記フレームメモリ部に記憶された圧縮データを
取り出して、圧縮データを伸長して出力する伸長部。
【0015】上記フレームメモリ部は、上記復号部が符
号化データを復号するために参照する予測フレームの圧
縮データを記憶する予測フレームメモリを有し、上記圧
縮部は、予測フレームの復号データを圧縮して予測フレ
ームメモリに記憶させ、上記伸長部は、予測フレームメ
モリに記憶された予測フレームの圧縮データを伸長し
て、上記復号部へ出力する予測フレーム用伸長部を有す
ることを特徴とする。
【0016】上記フレームメモリ部は、画像表示に用い
られる表示用フレームの圧縮データを記憶する表示フレ
ームメモリを有し、上記圧縮部は、表示用フレームの復
号データを圧縮して表示フレームメモリに記憶させ、上
記伸長部は、表示フレームメモリに記憶された表示用フ
レームの圧縮データを伸長して、伸長したデータを出力
する表示用伸長部を有することを特徴とする。
【0017】上記復号部は、符号化データをブロック単
位に順次復号し、上記圧縮部は、上記復号部により得ら
れたブロック単位の復号データに対して上記復号の処理
時間より短い処理時間で圧縮処理を完了することを特徴
とする。
【0018】上記復号部に入力されてくる符号化データ
は、所定の符号化方式によりフレーム間符号化されたデ
ータであり、上記圧縮部は、上記符号化データの符号化
方式に基づいて圧縮率を変更することを特徴とする。
【0019】上記復号部は、M画素*N画素*rビット
の復号データを1ブロックとして出力し、上記圧縮部
は、各ブロックの復号データを圧縮データへ変換するに
当たり、画像の質に関する係数を求め、重要な係数には
多くのビット長を割り振り、重要でない係数には少ない
ビット長を割り振る変換処理を行うことを特徴とする。
【0020】上記圧縮部は、1つのブロックの変換処理
の結果発生する圧縮データのビット数Sを固定長にする
ことを特徴とする。
【0021】上記予測フレーム用伸長部は、上記復号部
において予測フレームメモリに記載されている予測フレ
ームの圧縮データの所定位置におけるK画素*Lライン
のデータが必要になった場合に、上記予測フレームメモ
リより上記所定位置のK画素*Lラインのデータに、少
なくとも一部分が含まれる1つ以上のブロックの圧縮デ
ータを読み出し、読み出した圧縮データを伸長するとと
もに、その中から必要なK画素*Lラインのブロックデ
ータを抽出して復号部へ供給することを特徴とする。
【0022】上記予測フレーム用伸長部は、予測フレー
ムメモリから読み出したブロック単位の圧縮データを伸
長処理した後、これを複数ブロック分記憶するブロック
用メモリを有し、復号部において新しいブロックデータ
が必要になった場合に、上記ブロック用メモリをブロッ
ク毎に更新することを特徴とする。
【0023】上記予測フレーム用伸長部の処理速度を、
復号部における処理速度より十分高速とし、符号化デー
タの復号処理に対して時間的ロスを生じないことを特徴
とする。
【0024】上記表示用伸長部は、上記表示フレームメ
モリに記憶された圧縮データをブロック単位に読み出
し、読み出したデータについて伸長を行うとともに、伸
長されたデータについてフレームの水平走査方向に順次
出力することを特徴とする。
【0025】上記表示用伸長部は、ブロック毎に伸長さ
れたデータをフレームの水平走査方向の幅に対応して記
憶する表示用メモリを有し、この表示用メモリから画像
表示の走査線に応じてデータを読み出すことを特徴とす
る。
【0026】上記圧縮部は、量子化テーブルが異なる複
数の量子化器と、各量子化器の量子化結果を比較して最
適な量子化テーブルを選択する最適テーブル選択回路
と、最適テーブル選択回路により選択された量子化テー
ブルを用いた量子化器からの出力を選択するセレクタと
を備えたことを特徴とする。
【0027】上記ディジタル画像復号装置は、更に、上
記画像の画像サイズを示す画像サイズ情報を入力すると
ともに、上記画像サイズと上記フレームメモリ部の容量
とに基づいて、上記復号データを圧縮して上記フレーム
メモリ部に記憶するための圧縮率を判定する圧縮率判定
部を備え、上記圧縮部は、上記圧縮率判定部により判定
された圧縮率に基づいて、上記復号部で復号された復号
データを圧縮して、圧縮された復号データを圧縮データ
として上記フレームメモリ部に記憶させ、上記伸長部
は、上記フレームメモリ部に記憶された圧縮データを取
り出して、上記圧縮率判定部により判定された圧縮率に
基づいて圧縮データを伸長して出力することを特徴とす
る。
【0028】上記圧縮率判定部は、上記画像サイズ情報
を含む符号化データを入力して、上記画像サイズ情報を
取り出すことを特徴とする。
【0029】上記圧縮部は、圧縮率の異なる複数の圧縮
モードを有し、上記圧縮率判定部は、複数の圧縮モード
の中から、圧縮データのサイズが上記フレームメモリ部
の容量以下であって、かつ、最大となる圧縮モードを選
択することを特徴とする。
【0030】上記圧縮部は、M画素*N画素*rビット
の復号データを1ブロックとして1次元ディファレンシ
ャルパルスコードモジュレーション(1D―DPCM)
を用いた量子化処理により圧縮を行うことを特徴とす
る。
【0031】上記1D―DPCMによる量子化処理は、
L画素(L≦M)中の基準となる1画素をtビット(t
≦r)で出力し、L画素中の他の画素に対しては、隣接
画素との差分に対してpビット(p≦r)を出力する処
理であることを特徴とする。
【0032】上記圧縮部は、上記L画素の値を変化させ
ることにより複数の圧縮モードを有することを特徴とす
る。
【0033】上記圧縮部は、上記pビットの値を変化さ
せることにより複数の圧縮モードを有することを特徴と
する。
【0034】上記圧縮部は、上記tビットの値を変化さ
せることにより複数の圧縮モードを有することを特徴と
する。
【0035】上記ディジタル画像復号装置は、符号化デ
ータを入力し、符号化方式を判定するプロファイル判定
部を備え、上記圧縮部は、上記プロファイル判定部によ
り判定された符号化方式に基づいて、圧縮処理を変更す
ることを特徴とする。
【0036】上記プロファイル判定部は、符号化方式と
して、過去及び未来のフレームから予測を行う両方向予
測フレーム間符号化方式と、過去のフレームからのみ予
測を行う片方向予測フレーム間符号化方式とのいずれか
を判定し、上記圧縮部は、片方向予測フレーム間符号化
方式の符号化データの場合に、復号データを圧縮せず、
両方向予測フレーム間符号化方式の符号化データの場合
に、復号データを圧縮することを特徴とする。
【0037】上記圧縮部は、M画素*N画素を1ブロッ
クとする復号データを量子化する量子化処理部を備え、
上記伸長部は、圧縮データを逆量子化してM画素*N画
素の復号データへ伸長する伸長処理部を備えたことを特
徴とする。
【0038】上記量子化処理部は、量子化特性が異なる
複数の量子化器を備え、上記圧縮部は、上記M画素*N
画素の復号データの所定の特性を調べる特性サーチ部
と、上記特性サーチ部が調べた所定の特性に基づいて、
上記量子化処理部の複数の量子化器から1つの量子化器
を選択して選択した量子化器にM画素*N画素の復号デ
ータを量子化させる量子化器選択部とを備えたことを特
徴とする。
【0039】上記量子化器選択部は、M画素*N画素の
復号データを入力し、隣接する画素間の差分値の最大値
を求めて出力する最大値検出部と、M画素*N画素の復
号データを入力し、隣接する画素間の差分値の最小値を
求めて出力する最小値検出部と、上記最大値検出部によ
り求められた最大値と上記最小値検出部により求められ
た最小値とを量子化するための特性量子化テーブルと、
上記最大値検出部により求められた最大値と上記最小値
検出部により求められた最小値とを入力し、上記特性量
子化テーブルを用いて上記最大値と最小値とを量子化し
て量子化値として出力する特性量子化器とを備え、上記
量子化器選択部は、上記量子化値に基づいて上記量子化
処理部の複数の量子化器の中から1つの量子化器を選択
するための選択テーブルと、上記選択テーブルに基づい
て復号データを圧縮するのに最適な量子化器を選択する
選択部とを備えたことを特徴とする。
【0040】上記伸長部は、上記量子化処理部に備えら
れた複数の量子化器の各量子化特性に対応した逆量子化
特性を有する複数の逆量子化器を備えたことを特徴とす
る。
【0041】上記ディジタル画像復号装置は、更に、上
記圧縮部の量子化特性と上記伸長部の逆量子化特性とを
設定する制御部を備えたことを特徴とする。
【0042】上記複数の量子化器は、量子化特性を変更
可能な量子化器であり、上記複数の逆量子化器は、逆量
子化特性を変更可能な逆量子化器であり、上記制御部
は、上記複数の量子化器に対してそれぞれ量子化特性を
設定するとともに、上記複数の逆量子化器に対して逆量
子化特性を上記量子化特性の設定に対応してそれぞれ設
定する量子化特性設定部を備えたことを特徴とする。
【0043】上記制御部は、上記量子化特性設定部によ
る量子化特性の設定に対応して、上記選択テーブルを量
子化器選択部に設定する選択テーブル設定部を備えたこ
とを特徴とする。
【0044】上記制御部は、上記量子化特性設定部によ
る量子化特性の設定に対応して、上記特性量子化テーブ
ルを特性量子化器に設定する特性量子化テーブル設定部
を備えたことを特徴とする。
【0045】この発明に係るディジタル画像復号方法
は、復号部とフレームメモリ部とを備えたディジタル画
像復号装置のディジタル画像復号方法において、フレー
ム間/内符号化された符号化データをM画素*N画素の
ブロック単位の復号データに復号する復号工程と、上記
復号工程により復号されたM画素*N画素のブロック単
位の復号データに対して、量子化処理を施して復号デー
タの圧縮処理を行う圧縮工程と、フレーム間/内符号化
されたデータを上記復号工程により復号するために、上
記圧縮工程より供給された圧縮データをフレームメモリ
部の予測フレームメモリに1フレーム以上保持する予測
フレームメモリ工程と、画像を表示するための表示画像
データをフレームメモリ部の表示フレームメモリに保持
する表示フレームメモリ工程と、上記予測フレームメモ
リから圧縮データを読み出し、逆量子化処理を施して圧
縮データの伸長を行い上記復号工程に必要データを供給
する第1の伸長工程と、上記表示フレームメモリから圧
縮データを読み出し、逆量子化処理を施して圧縮データ
の伸長を行い画像表示データの出力を行う第2の伸長工
程とを備えたことを特徴とする。
【0046】上記ディジタル画像復号方法は、更に、画
像サイズを判定し、フレームメモリ部の容量と画像サイ
ズとに応じ、復号データを圧縮するための圧縮率を判定
し、上記圧縮工程に用いられる圧縮率情報として通知す
る圧縮率判定工程とを備えたことを特徴とする。
【0047】上記圧縮工程は、L画素(L≦M)単位
に、1画素当たりの情報量をrビットとすると、L画素
の基準となる1画素をtビット(t≦r)に量子化する
工程と、それ以外の画素に対しては、隣接画素との差分
に対してpビット(p≦r)の量子化処理を行う工程と
を備えたことを特徴とする。
【0048】上記圧縮工程は、少なくとも、圧縮率によ
りL画素(L≦M)の値を変更する工程と、圧縮率によ
りtビット及びpビットの値を変更する工程とのいずれ
かを備えたことを特徴とする。
【0049】上記圧縮工程は、複数の量子化テーブルか
ら最適な1つを選択して復号データを量子化する工程を
備えたことを特徴とする。
【0050】上記圧縮工程は、符号化データの符号化方
式に基づいて圧縮率を変更する工程を備えたことを特徴
とする。
【0051】上記ディジタル画像復号方法は、上記圧縮
工程の量子化処理の量子化特性と、上記第1と第2の伸
長工程の逆量子化処理の逆量子化特性とを設定変更する
制御工程を備えたことを特徴とする。
【0052】
【発明の実施の形態】以下、本発明に好適な実施の形態
(以下、実施形態という)について、図面に基づいて説
明する。
【0053】実施の形態1.図1は、本実施形態に係る
装置の概略ブロック図である。図において、101は画
像符号化データを復号する復号部、102は復号された
データの圧縮を行う圧縮部、103は予測フレームメモ
リ及び表示フレームメモリから成る予測・表示フレーム
メモリ部、104は予測・表示フレームメモリ部から圧
縮データを読み出し圧縮データの伸長を行い、伸長した
データを復号部へ出力する伸長A部(予測フレーム用伸
長部)、105は予測・表示フレームメモリ部から圧縮
データを読み出し圧縮データの伸長を行い、伸長したデ
ータを表示装置(図示せず)へ出力する伸長B部(表示
用伸長部)である。
【0054】また、150は符号化データ、151は復
号データ、152は圧縮データ、153は圧縮データ、
154は表示データ、155は伸長データである。
【0055】次に、図1の装置の動作について説明す
る。復号部101は、供給される符号化データについ
て、伸長データ155を予測データとして用い復号処理
を行う。復号処理により得られた復号データ151は、
圧縮部102で非可逆圧縮処理または可逆圧縮処理さ
れ、情報量が圧縮削減される。ここで、非可逆圧縮処理
とは、圧縮前のデータと伸長後のデータが完全には一致
しない圧縮処理をいう。また、可逆圧縮処理とは、圧縮
前のデータと伸長後のデータが完全に一致する圧縮処理
をいう。圧縮部102で圧縮された圧縮データ152
は、未来に復号するフレームに対する予測データとして
用いると共に、表示のために、予測・表示フレームメモ
リ部103へ書き込まれる。なお、予測に用いないフレ
ームの圧縮データは、表示フレームメモリ領域に書き込
み、予測及び表示に用いるフレームの圧縮データは、予
測フレームメモリ領域に書き込む。また、後述するよう
に、必ずしもすべてのデータを圧縮しなくてもよい。
【0056】書き込まれた圧縮データは、画像表示のた
めに伸長B部105において伸長処理され、伸長された
データは、後に詳述するように、表示装置が用いている
ラスタ順序に読み出しされ表示装置に表示される。
【0057】一方、伸長A部104は、予測・表示フレ
ームメモリ部103の予測フレームメモリ領域にアクセ
スし、これによって得た圧縮されたデータについて伸長
処理を行い、これを復号部101における復号処理の際
に必要な伸長データ155(予測データ)として供給す
る。
【0058】予測・表示フレームメモリ部103は、圧
縮データを記憶するため、対象とする画像データのもつ
情報量より少ない容量で構成することができる。
【0059】次に、図2において、301a〜301c
は他の画像フレームの復号に用いる予測フレーム、30
2a〜302dは画像の表示のみに用いる表示フレーム
である。また、図3において、310aは第1の予測フ
レームを記憶する予測フレームメモリ領域、310bは
第2の予測フレームを記憶する予測フレームメモリ領
域、311は表示フレームを記憶する表示フレームメモ
リ領域である。
【0060】符号化データ150は、符号化装置(図示
せず)において、以下の順に生成されて復号部101に
入力されるものとする。 (1)予測フレーム301a (2)予測フレーム301b (3)表示フレーム302a(予測フレーム301aと
301bから予測) (4)表示フレーム302b(予測フレーム301aと
301bから予測) (5)予測フレーム301c (6)表示フレーム302c(予測フレーム301bと
301cから予測) (7)表示フレーム302d(予測フレーム301bと
301cから予測) 復号データ151及び圧縮データ152も上記(1)〜
(7)の順に圧縮部及び予測・表示フレームメモリ部に
入力される。圧縮データ152は、予測・表示フレーム
メモリ部103に対して図4に示す順で記憶され表示さ
れる。
【0061】予測フレーム301a〜301cは、予測
フレームメモリ領域310a,310bに記憶され、表
示に利用され、かつ、他の予測フレームの復号処理に利
用されると共に、表示フレーム302a〜302dの復
号処理に利用される。一方、表示フレーム302a〜3
02dは、予測・表示フレームメモリ部103の表示フ
レームメモリ領域311に記憶され、表示のためのみに
利用される。
【0062】表示フレームのデータは、表示のみに用い
られる。このため、図1の圧縮部102にて非可逆圧縮
方式で表示フレームのデータを圧縮して、伸長する際
に、圧縮前のデータに対して伸長後のデータが一致しな
いというエラーが発生しても、他のフレームは表示フレ
ーム302a〜302dを参照しないため、表示フレー
ムの伸長の際に発生したエラーは伝搬しない。前述した
ように、非可逆圧縮方式とは、圧縮後伸長しても完全に
は圧縮前のデータが復元できない圧縮方式をいう。すな
わち、データロスが生じ、圧縮前のデータと圧縮後のデ
ータが一致しないというエラーが発生する圧縮方式であ
る。
【0063】一方、予測フレームメモリ領域310a,
310bに書き込まれた予測フレームについてのデータ
は、別の画像フレームの復号に用いれられる。そのた
め、予測フレーム301a〜301cを非可逆圧縮方式
で圧縮した場合、この圧縮によって生じたエラーが別の
画像フレームに伝搬してしまう。そこで、圧縮部102
で用いる圧縮方式が非可逆圧縮方式の場合、予測フレー
ム301a〜301cに対しては圧縮をかけずに、復号
データをそのまま予測フレームメモリ領域310a,3
10bに蓄積することにより圧縮によるエラーが他のフ
レームに伝搬しないようにする。
【0064】一方、圧縮前のデータと圧縮後のデータが
完全に一致する可逆圧縮方式による圧縮処理を圧縮部1
02で行う場合は、圧縮前のデータが完全に復元可能な
ことから、予測フレーム301a〜301c及び表示フ
レーム302a〜302dの両方について圧縮処理を行
い、情報量を削減する。
【0065】図5は、圧縮処理の手順の一例を示すフロ
ーチャートである。このように、復号部101から出力
される復号画像フレームについて、それが予測と表示に
用いる予測フレームとなるデータか、表示にのみ用いる
表示フレームとなるデータかを判定し、予測フレームと
なるデータは、圧縮せずに予測・表示フレームメモリ部
103の予測フレームメモリ領域310a、310bに
書き込む。一方、表示にのみ利用する表示フレームのデ
ータは、圧縮処理を行い、予測・表示フレームメモリ部
103の表示フレームメモリ領域311に書き込む。こ
の処理は、圧縮処理の影響が他のフレームについて現れ
ず、圧縮部102が非可逆圧縮方式の圧縮処理を採用す
る場合に好適である。
【0066】また、図6に示すように、圧縮処理に可逆
式の圧縮方式を採用する場合、予測フレームと表示フレ
ームの両方のデータを圧縮処理して、予測と表示に利用
する予測フレームのデータは、予測フレームメモリ領域
310a,310bに書き込み、表示にのみ利用する表
示フレームのデータについては、表示フレームメモリ領
域311に書き込む。
【0067】更に、画像フレームの種類によっては、予
測フレームのデータについてのみ圧縮処理を行うことが
好適な場合もある。
【0068】図7には、圧縮処理の手順の概要が示され
ている。図1の復号部101において、復号されたM画
素*Nライン(画素)のブロック201のデータは、所
定の変換処理を受ける。ここで、各画素がrビットで表
されているので、1ブロックの情報量は、M*N*rビ
ットである。そして、離散コサイン変換などの変換処理
を受けたM画素*Nラインのデータでは、左上が低域信
号領域292、中央部分が中域信号領域293、右下が
高域信号領域294となる。
【0069】図8は、予測・表示フレームメモリ部10
3における圧縮された1フレーム分のデータのメモリマ
ップである。図において、210は圧縮された1フレー
ムの情報の格納位置、211は圧縮された1フレーム内
のt番目のブロックの情報格納位置である。
【0070】圧縮部102における処理では、画像の特
性に従ってM*N画素単位のブロック201について変
換処理を行い、変換後のブロックを低域信号領域29
2、中域信号領域293、高域信号領域294に分け
る。低域信号の画素数をr1、低域信号のビット数割り
当てをs1ビット/画素、中域信号の画素数r2、中域
信号のビット数割り当てをs2ビット/画素、高域信号
の画素数をr3、高域信号のビット数割り当てをs3ビ
ット/画素の様に割り振りを行う(ただし、s1>s2
>s3,r1+r2+r3=M*N)。このように、低
域ほど大きなビット数を割り振るのは、低域の信号ほど
画像に対する影響が大きいからである。そして、これに
よって、画像に対する影響を少なくして、データ量の圧
縮削減が達成される。
【0071】そして、このようにビット数を割り当てて
量子化を行えば、 ブロックの情報発生量 S=r1*s1+r2*s2+
r3*s3 が常に一定になる。
【0072】このため、ブロック単位のアドレッシング
は規則的に求められ、メモリに蓄えられた圧縮画像フレ
ームを任意のブロックから読み出しを行うことが可能に
なる。例えば、図8に示すように、圧縮されたフレーム
の先頭番地がA番地とした場合、圧縮されたフレームの
tブロックのアドレスは(A+(t−1)*S)番地〜
(A+t*S−1)番地である。従って、tブロックの
復号処理を行うためアクセスを行う場合、どの圧縮され
たフレームに対してもメモリ位置が分かっているのでブ
ロック単位のアクセスが可能になる。
【0073】図9は、変換符号化アルゴリズムに非可逆
変換の1つであるハール変換(Haar変換)を用いた
場合の例を示している。図におけるHが、変換の8画素
*8ラインに対する係数マトリクスを示している。
【0074】1次元Haar変換前のブロックの画像を
Xとし、変換後のブロックをBとすると、 B=HX であり、Bを量子化して、圧縮を行った後のブロックを
B’とすると、これを伸長して得られる伸長後のブロッ
クYは、 Y=H-1B であり、このような演算によって、圧縮・伸長が行え
る。
【0075】この処理では、変換後、量子化によるビッ
ト数の削減を行うため、非可逆圧縮になる。なお、ここ
では、Haar変換の例を示したが、Haar変換以外
の方式でも構わなく、本発明を制限するものではない。
【0076】図10は、1フレームの画像データにおけ
る各種の領域の関係を示している。図において、220
は画像フレーム、221は復号に必要とするK画素*L
ラインの復号予測ブロック、222は伸長に必要な伸長
用ブロック群である。
【0077】この図10について図1も参照して説明す
る。復号部101では、予測用画像データとして、すで
に復号処理をして予測・表示フレームメモリ部103に
蓄積されている画像フレーム220の任意の点から得た
K画素*Lラインの復号予測ブロック221を利用す
る。一方、予測・表示フレームメモリ部103内のデー
タは、ブロック単位で圧縮処理され格納されている。こ
のため、復号処理において必要とするK画素*Lライン
の復号予測ブロック221がブロック間をまたがる場合
は、1ブロックを伸長しただけでは必要なデータが得ら
れない。
【0078】従って、伸長A部104では、復号予測ブ
ロック221を含む複数の伸長用ブロック群222を予
測・表示フレームメモリ部103から取り出し、各ブロ
ック単位に伸長処理を行った後、復号部101が必要と
する復号予測ブロック221のデータを抽出して復号部
101へ供給する。なお、伸長A部104が予測・表示
フレームメモリ部103より圧縮データの取り出しを行
う場合、圧縮データの予測・表示フレームメモリ内アド
レスは、上述したアドレッシングにより行う。
【0079】このようにして、ブロック単位に圧縮さ
れ、格納されたデータの任意の領域の復号予測ブロック
のデータを得ることが可能となる。また、伸長処理を行
った後の伸長用ブロック群222のデータを伸長A部1
04内の伸長データ用のブロックメモリ(図示せず)に
蓄えることにより、復号部101が次ブロックの処理を
行う為に必要な予測用画像データは、新たに必要となる
部分を更新すればよいことになる。特に、復号の際に必
要となる復号予測ブロックの位置は、各フレーム間の動
きベクトルなどに基づいて予測されるものであり、隣接
するブロック間では、再度利用される確率が高い。そこ
で、所定数の伸長後のブロックを伸長A部104内に記
憶しておき次のブロックにおいて、他のブロックが必要
となったときに、記憶しているデータをブロック単位で
更新することで、伸長処理の効率化が図れる。
【0080】また、伸長された複数のブロックの画像デ
ータを画像フレームと同様の並びで記憶するメモリを設
け、ここから所定の順序、例えば水平ライン毎にデータ
を読み出し、その中の必要な部分のみをゲート回路で抽
出するのが好適である。この場合、メモリは後述するブ
ロックラインメモリと同様に構成にするとよい。
【0081】また、複数のブロックの画像データが記憶
されたメモリから、必要な範囲のデータのみを読み出
し、復号部101に供給するようにしてもよい。すなわ
ち、上述のK画素*Lラインのデータのみを順次読み出
し、これを復号部101に供給するとよい。
【0082】図11は、処理タイミング図である。図に
おいて、280は復号部101において1つのブロック
の復号処理にかかるブロック復号時間、281は圧縮部
102において1つのブロックの圧縮処理にかかる圧縮
処理時間、282は伸長A部104において復号部10
1において必要なデータ(K画素*Lライン)の復号処
理にかかる伸長処理時間を示している。
【0083】復号部101において、ブロック単位に符
号化されているデータが、ブロック復号時間280内に
復号される。その際、予測・表示フレームメモリ部10
3の任意のスタート位置からK画素*Lラインのデータ
を予測データとして必要とする。そこで、伸長A部10
4は復号部101からの要求に従い必要なデータを予測
・表示フレームメモリ部103から取り出し、伸長し
て、復号部101に供給する。伸長処理時間282は、
復号部101が伸長A部104に要求を出してから復号
部101にデータを供給できる時間である。復号部10
1により処理された復号データ151は、圧縮部102
に転送される。そして、転送されたデータについては、
復号部101から次のブロックの復号データ151が転
送される時間内に圧縮処理が終了し、予測・表示フレー
ムメモリ部103に書き込まれる。
【0084】このようにして、符号化された動画像の復
号処理をリアルタイムに行え、復号画像を圧縮してフレ
ームメモリに書き込んで情報量を削減しても、問題なく
動作可能である。
【0085】図12は、伸長B部105の構成を示す。
図において、270は伸長処理部、271はブロックラ
インメモリを示す。
【0086】伸長B部105には、予測・表示フレーム
メモリ部103から読み出されたブロック単位のデータ
が、入力される。入力されたブロック単位のデータは、
まず伸長処理部270により伸長処理される。伸長処理
されたデータは、ブロックラインメモリ271の所定の
位置にブロック毎に順次記憶される。ここで、ブロック
ラインメモリ271は画像フレーム220の水平方向の
ブロック(ブロックライン)すべてを蓄積できる容量を
もつ。例えば、画像フレーム220の水平方向がT画素
から構成され、ブロック単位ではJ個のブロックからな
るとすると、ブロックラインメモリ271はJ個のブロ
ック分の容量をもつ。
【0087】このブロック読み出しは、図13に示すよ
うにブロック単位でなく、画像を構成する走査線方向
(ブロックをまたいだ左から右方向)に画素毎に行われ
る。すなわち、1水平走査線のすべての画素のデータが
順次読み出される。そして、1水平走査線についての読
み出しが終了した場合には、次の水平走査線についての
各画素のデータが読み出され、これが繰り返される。
【0088】このような構成をとることにより、ブロッ
ク単位に圧縮されたデータを、一度ブロックライン分の
蓄積を行うことによりラスタ方向の読み出しが可能にな
り、表示画像に出力が行われることになる。例えば、1
水平走査線のデータを表示画面の1水平走査線を規定す
る水平同期信号に同期して読み出すことによって、表示
用の信号を得ることができる。
【0089】図14,図15は、符号化列の種類を示す
図、図16は、圧縮部の動作を示すフローチャート、図
17は、圧縮されたデータが保持される予測フレームメ
モリの概略ビットマップである。
【0090】符号化データ列には、図14,図15に示
すように、両方向予測によるものと、片方向予測による
ものの2種類がある。すなわち、前フレーム及び後フレ
ームの両方のデータを予測データとして用いて画像を復
号する両方向予測符号化データ列と、前フレームのみの
データを予測データとして用いて画像を復号する片方向
予測符号化データ列の2種類がある。
【0091】そこで、図16に示す様に、符号化データ
列の種類を判定し、片方向予測符号化データ列の場合
は、圧縮部102にて圧縮せず予測フレームメモリ領域
310a,310bに復号されたデータを順次書き込
む。一方、符号化データ列が両方向予測符号化データ列
の場合は圧縮を行い、2つの圧縮されたフレームのデー
タをそれぞれ予測フレームメモリ領域310a及び予測
フレームメモリ領域310bに書き込む。
【0092】これによって、図17に示すようにデータ
が記憶される。すなわち、両方向予測符号化データ列の
場合には、予測・表示フレームメモリ部103の予測フ
レームメモリ領域310a及び予測フレームメモリ領域
310bに、予測に利用される2フレーム分の圧縮デー
タがそれぞれ記憶される。従って、これらを利用して、
復号部101で復号処理が行われる。また、片方向予測
符号化データ列の場合、予測フレームメモリ領域310
a,310bに記憶される1フレーム分のデータを利用
して復号が行われる。
【0093】なお、このように、片方向予測符号化デー
タの場合は圧縮しないで復号できるので、圧縮に起因す
る画像の劣化が生じない。一方、両方向予測符号化デー
タの場合には、2つの予測フレームを利用して、その間
のフレームを予測符号化するため、より高効率の符号化
が行える。また、圧縮部102において、圧縮したデー
タを予測・表示フレームメモリ部103に記憶すること
で、メモリの容量の増加を抑制できる。
【0094】実施の形態2.前述したディジタル画像復
号装置は、画像サイズにかかわらず圧縮処理が行われる
ので、フレームメモリに格納可能な画像サイズより小さ
い画像サイズのデータについても圧縮処理が行われ、不
必要な画像劣化が行われてしまう場合がある。例えば、
圧縮率が固定で約半分に圧縮されてしまう場合、たと
え、画像サイズがフレームメモリサイズの1.1倍程度
である場合でも、約半分に圧縮が行われ、必要以上の画
像劣化につながる。この実施の形態では、符号化データ
に含まれる画像サイズ情報をもとに、フレームメモリの
サイズと画像サイズにより圧縮率を変化させ、画像劣化
を最小に抑えるディジタル画像復号装置を説明する。な
お、画像サイズは、「画像を形成する1フレームの画素
数*1画素当たりのビット幅」により求められる。すな
わち、画像サイズは、「1ラインの画素数T*1フレー
ムのライン数U*1画素当たりのビット幅r」で求めら
れる。
【0095】図18は、ディジタル画像復号装置の一実
施例の概略ブロック図である。図において、101は画
像符号化データを復号する復号部、103は予測フレー
ムメモリ及び表示フレームメモリから成る予測・表示フ
レームメモリ部、107aは復号されたデータの圧縮を
行う圧縮部、108はフレームメモリから読み出した圧
縮されたデータの伸長を行う伸長A部、109はラスタ
順序でデータを出力する伸長B部、106は圧縮率判定
部、150は符号化データ、151は復号データ、15
2は圧縮データ、153は圧縮データ、154は表示デ
ータ、155は伸長データ、156は画像サイズ情報、
157は圧縮率情報である。ここでは、予測・表示フレ
ームメモリ部103の内容は、図3と同じものとする。
【0096】復号部101は、画像サイズを含む画像情
報を符号化した符号化データ150をフレーム単位に復
号し、フレーム単位の復号データ151を得る。予測・
表示フレームメモリ部103は、画像データを所定の容
量でフレーム単位に記憶する。予測・表示フレームメモ
リ部は、以下、単にフレームメモリ部とも呼ぶ。圧縮率
判定部106は、上記画像の画像サイズを示す画像サイ
ズ情報を入力するとともに、上記画像サイズと上記フレ
ームメモリ部103の容量とに基づいて、上記復号デー
タ151を圧縮して上記フレームメモリ部103に記憶
するための圧縮率を判定する。画像サイズ情報156
は、画像サイズそのものでもよいし、画像サイズを識別
する識別子でもよい。画像サイズ情報156は、画像サ
イズを含む画像情報から取り出されるが、画像サイズ情
報156を特別に外部から圧縮率判定部106へ入力し
てもよい。圧縮部107aは、上記圧縮率判定部106
により判定された圧縮率に基づいて、上記復号部101
で復号された復号データ151を圧縮して、圧縮された
復号データを圧縮データ152として上記フレームメモ
リ部103に記憶させる。伸長A部108と伸長B部1
09をあわせて伸長部と呼ぶことにし、伸長部は、上記
フレームメモリ部103に記憶された圧縮データ152
を取り出して、上記圧縮率判定部106により判定され
た圧縮率に基づいて圧縮データを伸長する。
【0097】上記フレームメモリ部103は、上記復号
部101が符号化データを復号するために参照する予測
フレームの復号データを記憶する予測フレームメモリを
有し、上記圧縮部107aは、予測フレームの復号デー
タを圧縮して予測フレームメモリに記憶させ、上記伸長
部は、予測フレームメモリに記憶された予測フレームの
復号データを伸長して、上記復号部101へ出力する伸
長A部108を有する。
【0098】上記フレームメモリ部103は、画像表示
に用いられる表示用フレームの復号データを記憶する表
示フレームメモリを有し、上記圧縮部107aは、表示
用フレームの復号データを圧縮して表示フレームメモリ
に記憶させ、上記伸長部は、表示フレームメモリに記憶
された表示用フレームの復号データを伸長して、伸長し
たデータを出力する伸長B部109を有する。
【0099】次に、動作について図19のフローチャー
ト図を用いて説明する。復号部101は、符号化データ
150及び予測として用いる伸長データ155から画像
の復号処理を行う(S1)。一方で圧縮率判定部106
では、符号化データ150に含まれる画像サイズ情報1
56をもとに、予測・表示フレームメモリ部103の容
量を考慮して最適な圧縮率を判定する(S3)。ここの
例での圧縮率の定義は、 圧縮率=(圧縮前の情報量)/(圧縮後の情報量) とする。圧縮率は、l1 〜ln (n:自然数、lm
1、1≦m≦n)のn種類から選択する。例えば、画像
サイズがT画素*Uラインで、1画素当たりのビット幅
がrビットとし、予測・表示フレームメモリの予測フレ
ームメモリ領域310a及び予測フレームメモリ領域3
10b及び表示フレームメモリ領域311の容量をそれ
ぞれZビットとすると、 T*U*r/lm ≦Z となるlm で、最小のlm を選択する。
【0100】圧縮部107aでは、圧縮率判定部106
からの圧縮率情報157に応じて、復号部101からの
復号データ151に圧縮処理を行い、情報量の削減を行
う(S4)。圧縮率情報157は、圧縮率そのものでも
よいし、圧縮率をいくつかの範囲に区切った各範囲の代
表値でもよいし、各範囲を示す識別情報でもよい。この
圧縮率や代表値や識別情報は、後述する圧縮部107a
のモードに対応する情報となる。圧縮部107aで圧縮
された圧縮データ152は、未来に復号するフレームに
対する予測データとして用いるため及び表示データとし
て用いるため、予測・表示フレームメモリ部103へ書
き込みを行う(S6,S8)。書き込まれた圧縮データ
は、画像の表示を行うため伸長B部109により伸長さ
れ(S9)、ラスタ順序に読み出しされ表示される(S
10)。伸長B部109の伸長処理は、圧縮率判定部1
06からの圧縮率情報157をもとに行う。
【0101】復号部101へ必要なデータを供給するた
め、伸長A部108では予測・表示フレームメモリ部1
03から必要なデータのアクセスを行い、圧縮されたデ
ータの伸長処理を行い復号部101に必要なデータを供
給する(S7)。伸長A部108の伸長処理に関して
も、伸長B部109と同様、圧縮率判定部106からの
圧縮率情報157をもとに行う。
【0102】このような構成にすることで、予測・表示
フレームメモリ部103は、データが圧縮されて記憶さ
れるため、対象とする画像データのもつ情報量より少な
い容量で構成することができ、また、符号化データの画
像サイズにより圧縮率の変更を行い最適な圧縮率を選定
することにより、必要以上の画像劣化をおこすことなく
画像データの圧縮が行えるようになる。
【0103】図20〜図23は、圧縮部の動作を示した
図である。図20は、圧縮部における第1の圧縮処理方
式、図21は、圧縮部における第2の圧縮処理方式、図
22は、圧縮部における第3の圧縮処理方式、図23
は、圧縮部における第4の圧縮処理方式を示す。
【0104】図24は、圧縮部107aの構成の一例を
示した図であり、120は減算器、121は量子化器、
122は逆量子化器、123a,123bはセレクタ、
124は1画素遅延回路、125はセレクタ選択信号生
成器、159はセレクタ信号である。
【0105】図20〜図23について説明する。図20
〜図23では、圧縮部107aによる圧縮の一例を示
す。図の例では、ブロックサイズがM=8、N=8の8
*8画素(r=8ビット/画素)であり、圧縮方式に1
次元DPCM(1Dimention−Differe
ntialPulse Code Moduratio
n:1D−DPCM)を用い、4通りの圧縮モードを備
える。1次元DPCMは、隣接画素との差分データに対
し4ビット(p=4)の量子化を行うものとする。すな
わち、(1)8画素単位(L=8)に1D−DPCMを
行うモード1(圧縮率=1.78)、(2)4画素単位
(L=4)に1D−DPCMを行うモード2(圧縮率=
1.6)、(3)2画素単位(L=2)に1D−DPC
Mを行うモード3(圧縮率=1.3)、(4)圧縮しな
いモード4(L=1、圧縮率=1)の4モードを備え
る。モード1では、8画素単位の1D−DPCMである
ので、圧縮後の情報量は1画素目が8ビット、2〜7画
素目が4ビットになり、これがN=8回繰り返されるの
で、(8+4*7)*8ビットの情報量となり、圧縮前
の情報量は8*8*8ビットであるので、 圧縮率=(圧縮前の情報量)/(圧縮後の情報量) =(8*8*8)/((8+4*7)*8)=1.78 となる。 モード2では、圧縮率=(8*8*8)/((8+4*
3)*16)=1.6 となる。 モード3では、圧縮率=(8*8*8)/((8+4*
1)*32)≒1.3 となる。 モード4では、圧縮率=(8*8*8)/(8*8*
8)=1 となる。
【0106】図24について説明する。圧縮率情報15
7は、圧縮部107aのモードに対応する情報である。
圧縮率情報157の示すモードに従い、DPCMの先頭
画素に対しては、8ビットの復号データ151がそのま
ま1画素遅延回路124に入力される。それ以外の復号
データ151に対しては、1画素遅延回路124の出力
と減算器120により差分をとり、更に、差分データに
対して量子化器121により4ビットへ量子化を行う。
量子化された圧縮データ152は、圧縮部107aの外
部へ出力されると同時に、逆量子化器122によりロー
カルに復号され、1画素遅延回路124へ入力される。
これが1D−DPCMによる圧縮の動作であるが、圧縮
部107aは、圧縮率情報157に従い、セレクタ選択
信号生成器125により、モード1の場合、8画素毎
に、8ビットの復号データ151をセレクタ123aに
より選択するようにする。残りの7画素に対しては、量
子化器121からの4ビットの量子化されたデータをセ
レクタ123aにより選択する。同様にモード2では、
4画素毎、モード3では2画素毎、モード4では、1画
素毎に8ビットの復号データ151を選択する。前述し
た例では、1画素目がr=8ビットのまま出力されてい
るが、1画素目もtビット(t≦r)に量子化しても構
わない。また、前述した例では、8*8画素を1ブロッ
クとしたが、M*N画素(M=N又はM≠N)を1ブロ
ックとしてもよい。また、前述した例では、水平方向に
1D−DPCMを行ったが、垂直方向にL画素(L≦
N)単位に1D−DPCMを行ってもよい。
【0107】以上のように、この実施の形態の圧縮部
は、圧縮率により圧縮を行う単位L(L≦M又はL≦N
で、LはM又はNの公約数)の値を決定し、L画素(L
≦M又はL≦N)単位に、1画素当たりの情報量をrビ
ットとすると、L画素の基準となる1画素をtビット
(t≦r)に量子化し、それ以外の画素に対しては、隣
接画素との差分に対してpビット(p≦r)の量子化処
理を行うことにより、M*N画素のブロックの発生情報
量を圧縮率に応じて削減することを特徴とする。
【0108】実施の形態3.図25〜図28は、圧縮部
の動作を示した図である。図25は、圧縮部における第
1の圧縮処理方式、図26は、圧縮部における第2の圧
縮処理方式、図27は、圧縮部における第3の圧縮処理
方式、図28は、圧縮部における第4の圧縮処理方式を
示す。図29は、圧縮部107bの構成を示した図であ
り、123c,123d,127a,127bはセレク
タ、129はセレクタ選択信号生成器、160はセレク
タ信号である。
【0109】図25〜図28について説明する。図25
〜図28では、圧縮部107bによる圧縮の一例を示
す。図の例では、ブロックサイズがM=8、N=8の8
*8画素(r=8ビット/画素)であり、圧縮方式に1
次元DPCMを用い、4通りの圧縮モードを備える。1
次元DPCMは、隣接画素との差分データに対し適応的
にビットを変えて量子化を行うものとする。すなわち、
(1)8画素単位(L=8)に1D−DPCM、4ビッ
ト(p=4)の量子化を行うモード1、(2)8画素単
位(L=8)に1D−DPCM、5ビット(p=5)の
量子化を行うモード2、(3)8画素単位(L=8)に
1D−DPCM、6ビット(p=6)の量子化を行うモ
ード3、(4)8画素単位(L=8)に1D−DPC
M、7ビット(p=7)の量子化を行うモード4を備え
る。すなわち、モード1では、4ビット量子化器の1D
−DPCMであるので、圧縮後の情報量は、(8+4*
7)*8ビットに対して、圧縮前の情報量は、8*8*
8ビットであるので、 圧縮率=(圧縮前の情報量)/(圧縮後の情報量) =(8*8*8)/((8+4*7)*8)=1.78 となる。同様に、モード2では、(8*8*8)/
((8+5*7)*8)≒1.49の圧縮率、モード3
では、(8*8*8)/((8+6*7)*8)=1.
28の圧縮率、モード4では、(8*8*8)/((8
+7*7)*8)≒1.12の圧縮率になる。
【0110】図29について説明する。図において、D
PCMの先頭画素に対しては、8ビットの復号データ1
51がそのまま1画素遅延回路124に入力される。そ
れ以外の復号データ151に対しては、1画素遅延回路
124の出力と減算器120により差分をとり、更に、
差分データに対して量子化器121a〜121dにより
量子化を行う。量子化に際しては、モード1の場合は、
4ビット量子化器121a、モード2の場合は、5ビッ
ト量子化器121b、モード3の場合は、6ビット量子
化器121c、モード4の場合は、7ビット量子化器1
21dで量子化されたデータが圧縮率情報157のモー
ドに従い、セレクタ127aにより選択される。量子化
されたデータは、セレクタ123cを経て圧縮データ1
52として圧縮部107bの外部へ出力されると同時
に、逆量子化器122a〜122dによりローカルに復
号され、モードに従いセレクタ127bにより選択され
て、1画素遅延回路124へ入力される。逆量子化に際
しては、量子化同様、モード1の場合は、4ビット逆量
子化器122a、モード2の場合は、5ビット逆量子化
器122b、モード3の場合は、6ビット逆量子化器1
22c、モード4の場合は、7ビット逆量子化器122
dで逆量子化されたデータが選択される。
【0111】以上のように、この実施の形態の圧縮部
は、圧縮を行う単位L(L≦M又はL≦Nで、LはM又
はNの公約数)の値は、圧縮率によらず一定で行い、L
画素単位に基準となる1画素をtビットに量子化し、そ
れ以外の画素に対しては、隣接画素との差分に対してp
ビットの量子化処理を行い、且つ、t及びpの値は圧縮
率の値に応じて変更することにより、M*N画素のブロ
ックの情報量を圧縮率に応じて削減することを特徴とす
る。
【0112】実施の形態4.図30は、圧縮部107c
の構成を示した図であり、図24及び図29と同一記号
は、同一又は同等の内容を示す。
【0113】動作について説明する。図において、DP
CMの先頭画素に対しては、8ビットの復号データ15
1がそのまま1画素遅延回路124に入力される。それ
以外の復号データ151に対しては、1画素遅延回路1
24の出力と減算器120により差分をとり、更に、差
分データに対して量子化器121a〜121dにより量
子化を行う。量子化に際しては、圧縮率情報157のモ
ードに従い、セレクタ127aが4ビット量子化器12
1a、5ビット量子化器121b、6ビット量子化器1
21c、7ビット量子化器121dのいずれかを選択す
る。量子化された圧縮データ152は、圧縮部107c
の外部へ出力されると同時に、逆量子化器122a〜1
22dによりローカルに復号され、1画素遅延回路12
4へ入力される。逆量子化に際しては、量子化同様、セ
レクタ127bが4ビット逆量子化器122a、5ビッ
ト逆量子化器122b、6ビット逆量子化器122c、
7ビット逆量子化器122dのいずれかを選択する。更
に、圧縮率情報157のモードに従い、セレクタ選択信
号生成器125により8画素単位、4画素単位、2画素
単位、1画素単位を選択してセレクタ123aが8ビッ
トの復号データ151か、セレクタ127aより選択さ
れた量子化されたデータのいずれかを選択する。これに
より、きめの細かい量子化が行える。
【0114】以上のように、この実施の形態の圧縮部
は、圧縮を行う単位Lを圧縮率により可変とし、また、
L画素単位に基準となる1画素をtビットに量子化し、
それ以外の画素に対しては、隣接画素との差分に対して
pビットの量子化処理を行い、圧縮率によりt及びpの
値を変更することにより、M*N画素のブロックの情報
量を圧縮率に応じて変更することを特徴とする。
【0115】実施の形態5.図31は、圧縮部102a
の量子化器の量子化テーブルの一例とその最適テーブル
を選択する最適テーブル選択回路の一例を示す。図31
に示す圧縮部102aは、図1に示す圧縮部102の代
りに用いられるものである。図31に示す圧縮部102
aを用いる場合は、圧縮率判定部106は必要なくな
る。230a〜230nは量子化テーブルが異なるn個
の量子化器、231a〜231nは遅延回路、232a
〜232nは差分回路、233a〜233nは絶対値回
路、234a〜234nは累算回路、235は各量子化
器230a〜230mの量子化結果を比較して最適な量
子化テーブルを選択する最適テーブル選択回路、128
は最適テーブル選択回路235により選択された量子化
テーブルを用いた量子化器からの出力を選択するセレク
タである。
【0116】動作について説明する。復号部101から
出力された復号データ151は、各量子化器230a〜
230nでそれぞれ量子化される。n個の量子化テーブ
ルを区別するために、eビットの割り当てをしている場
合、量子化テーブルは、2e (n≦2e )個以下のテー
ブルが用意されている。量子化前の復号データ151
は、各量子化器230a〜230nにより量子化され
る。量子化された量子化データ250a〜250nは、
量子化前の復号データ151と差分回路232a〜23
2nにて差分をとられ、更に、絶対値回路233a〜2
33n、累算回路234a〜234nにてDPCMの単
位(L)で差分絶対値和をとられる。最適テーブル選択
回路235は、セレクタ128を用いて、量子化データ
250a〜250nの中から、ブロック単位の絶対値和
の最小をとる量子化データを選択する。これにより、量
子化テーブルを複数用意することで、最適量子化テーブ
ルの選択が可能となり、より劣化の少ない量子化テーブ
ルをDPCMの単位Lごとに選択できる。
【0117】実施の形態6.図32は、ディジタル画像
復号装置の一実施例のブロック図であり、110は符号
化データを入力し、符号化方式を判定するプロファイル
判定部、111は上記プロファイル判定部110により
判定された符号化方式に基づいて、圧縮処理を変更する
圧縮部である。上記プロファイル判定部110は、符号
化方式として、過去及び未来のフレームから予測を行う
両方向予測フレーム間符号化方式と、過去のフレームか
らのみ予測を行う片方向予測フレーム間符号化方式との
いずれかを判定し、上記圧縮部111は、片方向予測フ
レーム間符号化方式の符号化データの場合に比べて、両
方向予測フレーム間符号化方式の符号化データの場合
に、復号データの圧縮率を高める。また、図32におい
て、158は前述した符号化方式を示すプロファイル情
報であり、図18と同一番号は、同一内容又はそれ相当
の内容を示す。また、図33と図34は、ディジタル画
像復号装置の一実施例の両方向予測と片方向予測のフレ
ームメモリのメモリマップを示す図である。図35は、
ディジタル画像復号装置の一実施例の圧縮部111の構
成図であり、126は図24とは異なるセレクタ選択信
号生成器である。
【0118】動作について説明する。復号部101は、
符号化データ150及び予測として用いる伸長データ1
55から画像の復号処理を行う。一方で圧縮率判定部1
06では、符号化データ150に含まれる画像サイズ情
報156をもとに、予測・表示フレームメモリ部103
のサイズから最適な圧縮率を判定する。圧縮率は、l1
〜ln (n:自然数、lm ≧1、1≦m≦n)のn種類
から選択する。例えば、画像サイズがT画素*Uライン
で、1画素当たりのビット幅がrビットとし、予測・表
示フレームメモリの1フレーム分の容量をZビットとす
ると、 T*U*r/lm ≦Z となるlm で、最小のlm を選択する。
【0119】プロファイル判定部110においては、符
号化データ150が、過去からの予測のみから成り立つ
片方向予測フレーム間符号化方式による符号化データで
あるのか、過去及び未来からの予測の両方からの予測を
用いる両方向予測フレーム間符号化方式による符号化デ
ータであるのかを判定する。このプロファイル情報15
8を、圧縮部111に伝える。
【0120】圧縮部111では、圧縮率判定部106か
らの圧縮率情報157及びプロファイル判定部110か
らのプロファイル情報158に応じて、復号部101か
らの復号データ151に圧縮処理を行い、情報量の削減
を行う。例えば、圧縮方式が実施の形態2に示すのと同
一な場合、セレクタ選択信号生成器126において、圧
縮率情報157及びプロファイル情報158から1D―
DPCMの単位を設定する。
【0121】片方向予測と両方向予測の概略を図14と
図15に示したが、両方向予測は過去及び未来の画像フ
レームから予測を行うため、2面の画像フレームを蓄積
する必要があるが、片方向予測の場合、過去の画像フレ
ームのみから予測を行うため1面の画像フレームを蓄積
しておけばよい。
【0122】そのため、図33,図34に示すように、
プロファイル情報158が片方向予測の場合、両方向予
測に比較して、予測フレームメモリ領域310cにおい
て、予測フレームメモリ領域310a,310bに比べ
て2倍の領域が使用可能になるので、同一画像サイズで
も、両方向予測の圧縮率Xに比較して片方向予測の場合
は、圧縮率を半分X/2にして圧縮処理を行う。
【0123】両方向予測の時の圧縮率が’2’以下の時
は、片方向予測の場合は、圧縮しないで処理が可能とな
る。圧縮部111で圧縮された圧縮データ152は、未
来に復号するフレームに対する予測データとして用いる
ため、予測・表示フレームメモリ部103へ書き込みを
行う。
【0124】このように、圧縮部では片方向予測のみか
ら成り立つ符号化データは、同一画像サイズの両方向予
測のフレーム間符号化データに比較して、圧縮率を下げ
て圧縮する(又は圧縮しない)ことを特徴とする。
【0125】書き込まれた圧縮データは、画像の表示を
行うため伸長B部109により伸長されラスタ順序に読
み出しされ表示される。伸長B部109の伸長処理は、
圧縮率判定部106からの圧縮率情報157をもとに行
う。
【0126】復号部101へ必要なデータを供給するた
め、伸長A部108では、予測・表示フレームメモリ部
103から必要なデータのアクセスを行い、圧縮された
データの伸長処理を行い復号部101に必要なデータを
供給する。伸長A部108の伸長処理に関しても、伸長
B部109と同様、圧縮率判定部106からの圧縮率情
報157をもとに行う。
【0127】このような構成にすることで、予測・表示
フレームメモリ部103は、圧縮されているため、対象
とする画像データのもつ情報量より少ない容量で構成す
ることができ、また、符号化データの画像サイズにより
圧縮率の変更を行い最適な圧縮率を選定することによ
り、必要以上の画像劣化をおこすことなく、画像データ
の圧縮が行えるようになる。なお、図32に示す場合
は、圧縮率判定部106が存在する場合を示したが、圧
縮率判定部106がない場合でもよい。圧縮率判定部1
06がない場合、圧縮部111は、プロファイル情報1
58のみに基づいて圧縮処理を実行する。
【0128】図36は、予測フレームのみを圧縮伸長す
る場合を示している。図37は、表示するフレームのみ
を圧縮伸長する場合を示している。このように、予測フ
レームと表示するフレームのいずれか一方のみを圧縮伸
長するようにしてもよい。
【0129】実施の形態7.図38は、ディジタル画像
復号装置の一実施の形態のブロック図である。図38に
おいて、特徴となる点は、圧縮部112と伸長A部11
3と伸長B部114が実施の形態1と異なる点である。
図39は、圧縮部112の内部ブロック図である。量子
化処理部703は、量子化特性が異なる複数の量子化器
を備えている。特性サーチ部701は、復号データ15
1を入力し、M画素*N画素ブロックの復号データの隣
り合う画素の差分値の最大値と最小値を所定の特性とし
て調べるものである。量子化器選択部702は、特性サ
ーチ部701から出力される最大値、最小値等の所定の
特性を示す特性信号751に基づいて、量子化処理部7
03の中から最適な量子化器を選択して選択信号752
を出力するものである。
【0130】図40は、量子化処理部703の内部ブロ
ック図である。量子化処理部703には、量子化器q0
からq15までの16の量子化器が備えられている。各
量子化器は、図41に示すような範囲で量子化を行うよ
うに設定されている。例えば、量子化器q2は、0〜2
55の範囲を量子化するように設定されている。また、
量子化器q15は、−255〜+255の範囲を量子化
するように設定されている。図42は、量子化器q2の
量子化特性を示す図である。量子化器q2は、0〜25
5までの値を0〜9の10段階に量子化する量子化器で
ある。図43は、量子化器q15の量子化特性を示す図
である。量子化器q15は、−255〜+255の値を
0〜9までの10段階に量子化する量子化器である。図
42と図43を比較するとわかるように、量子化器q2
は、量子化器q15に比べて2倍の精度で量子化するこ
とが可能である。このように、図40に示した量子化器
q0〜q15は、図41に示したように、それぞれ異な
る量子化特性を予め備えているものである。圧縮部11
2がM画素*N画素(例えば、8画素*8画素)を1ブ
ロックとする復号データ151を量子化する場合に、量
子化処理部703の中にある複数の量子化器の内、1つ
の量子化器を選択して行う。
【0131】図44は、量子化処理部703から出力さ
れる圧縮データ152の圧縮データのフォーマットの一
例を示す図である。図44は、1画素に対する圧縮デー
タを示している。図44に示す圧縮データのフォーマッ
トは、16の量子化器に共通のものである。圧縮データ
のyビットは、量子化処理部703で量子化に用いる量
子化器を示している。この例では、16の量子化器を識
別することができればよいので、yビットは4ビットで
ある。また、1画素の量子化結果として、zビットの量
子化インデックスを出力する。図42及び図43に示し
たように、10段階の量子化を行う場合は、zビットは
4ビットあれば十分である。このようにして、量子化器
を示すyビットと量子化インデックスを示すzビットの
両者を1画素の圧縮データとして出力する。
【0132】量子化器の選択は、以下に述べる方法によ
って行われる。図45は、特性サーチ部701と量子化
器選択部702の内部ブロック図である。最大値検出部
704は、M画素*N画素の復号データを入力し、隣り
合う画素の差分値の最大値を求める最大値検出部であ
る。最小値検出部705は、M画素*N画素の復号デー
タを入力し、隣り合う画素の差分値の最小値を求める最
小値検出部である。特性量子化器706は、最大値検出
部704により求められた最大値と最小値検出部705
により求められた最小値を入力し、特性量子化テーブル
781を用いて最大値と最小値を量子化するものであ
る。
【0133】図46は、特性量子化テーブル781の一
例を示す図である。図46に示す例は、復号データが−
255〜+255の値(すなわち、9ビット)をとり、
量子化ステップ数を10とした場合の例である。最大値
検出部704からの出力される最大値がn、最小値検出
部705からの出力される最小値がmであり、A2≦n
<A3、(−A2)≦m<(−A1)を満たすとき、最
大値の量子化代表値はAD8、最大値量子化値770は
S8、また、最小値の量子化代表値はAD2、最小値量
子化値771はS2である。このように、特性量子化器
706は、最大値nと最小値mを入力し、特性量子化テ
ーブル781を参照して、最大値量子化値770及び最
小値量子化値771を特性信号751として出力する。
【0134】量子化器選択部702は、特性信号751
を入力し、選択部783により選択テーブル782を参
照し、最適な量子化器を選択する。図47は、選択テー
ブル782の一例を示す図である。図47に示す選択テ
ーブル782は、図41に示した各量子化器の特性に基
づいて作成されるものである。最大値量子化値770が
S8であり、最小値量子化値771がS2の場合は、図
47から量子化器q14が選択される。量子化器q14
は、図41に示したように、−A3〜A3のデータの範
囲において、量子化を行う量子化器である。別な例とし
て、もし、最大値量子化値770がS9で、最小値量子
化値771がS5の場合には、量子化器q2を用いるこ
とになる。選択テーブル782は、予め定められた所定
の量子化特性を持った16の量子化器の中で、最大値量
子化値770と最小値量子化値771で示されるデータ
を、最適に量子化することができる量子化器を示すテー
ブルである。選択部から出力された選択信号752は、
いずれの量子化器を用いるかを示す信号であり、図40
に示すように、量子化処理部703に入力される。量子
化処理部703は、量子化処理部703内の選択された
量子化器のみを動作させる。選択されなかった量子化器
は、動作しない。このようにして、量子化処理部703
は、復号データ151を入力し、圧縮データ152を出
力する。
【0135】図48は、伸長B部114の内部ブロック
図である。伸長B部114には、伸長処理部270とラ
インブロックメモリ271が備えられている。伸長処理
部270には、逆量子化器r0〜r15が備えられてい
る。逆量子化器r0〜r15は、量子化器q0〜q15
に対応して設けられたものである。すなわち、逆量子化
器r0〜r15は、図41に示した各量子化器のデータ
の範囲において、逆量子化を行うものである。例えば、
逆量子化器r0は、量子化器q0に対応しており、圧縮
データ153bを入力し、圧縮データの逆量子化を行
い、0〜A3の範囲の復号データを出力するものであ
る。更に、具体的に述べれば、伸長処理部270は、図
44に示した圧縮データを入力し、yビットで示された
量子化器に対応する逆量子化器を動作させ、zビットで
示された量子化インデックスを入力して逆量子化するも
のである。yビットで示された量子化器に対応する逆量
子化器以外の逆量子化器は、動作しない。伸長処理部2
70で伸長処理が施された復号データは、ラインブロッ
クメモリ271に入力される。その後の動作は、実施の
形態1と同様であるので、ここではその説明を省略す
る。また、図示していないが、伸長A部113において
も図48に示した伸長処理部270と同じ構成の処理部
が存在しており、複数の逆量子化器の内のいずれかが動
作して圧縮データの復号を行う。
【0136】以上のように、画像データが圧縮されて記
憶されるため、予測・表示フレームメモリ部103を対
象とする画像データの持つ情報量より少ない容量で構成
することができる。また、圧縮を行う単位毎にデータの
特性を算出し、その特性に最適な量子化器で量子化処理
を行うため、予測・表示フレームメモリ部103へ書き
込むデータが最適に圧縮され、対象とする画像データの
持つ情報量より少ない容量で構成することができ、か
つ、圧縮による画像劣化を極力抑えることが可能とな
る。また、予測・表示フレームメモリ部103の小型化
によりメモリ容量の削減だけでなく、メモリの読み出し
及び書き込みに必要なアドレス空間及びデータのビット
幅を削減し、装置の小型化及びコストの削減を大幅に行
うことができる。
【0137】実施の形態8.図49は、この実施の形態
によるディジタル画像復号装置の一例を示す図である。
図49が、図38と特に異なる点は、制御部700が設
けられている点である。制御部700は、圧縮部112
aの量子化特性を制御するものである。また、制御部7
00は、伸長A部113aと伸長B部114aの逆量子
化特性を制御するものである。図50は、制御部700
と圧縮部112aの内部ブロック図である。図51は、
量子化処理部703aの内部ブロック図である。図52
は、特性サーチ部701aと量子化器選択部702aの
内部ブロック図である。図50に示すように、制御部7
00には、特性量子化テーブル設定部784と選択テー
ブル設定部785と量子化特性設定部786が設けられ
ている。特性量子化テーブル設定部784は、図52に
示すように、制御線760を用いて特性サーチ部701
aに特性量子化テーブル781aを設定するものであ
る。選択テーブル設定部785は、量子化器選択部70
2aに対して制御線761を用いて選択テーブル782
aを設定するものである。また、量子化特性設定部78
6は、量子化処理部703aの各量子化器に対して制御
線762を用いて量子化するデータの範囲を設定するも
のである。量子化器q0〜q15は、制御線762から
指定されたデータの範囲に基づいて、量子化の特性を変
更できる量子化器である。例えば、図51に示すよう
に、量子化特性設定部786は、制御線762を用いて
量子化器q0に0〜A3の範囲を量子化するように設定
する。また、量子化器q1に対して、−A3〜0の範囲
を量子化するように設定する。
【0138】図53は、伸長B部114aの内部ブロッ
ク図である。伸長B部114aの伸長処理部270a
は、複数の逆量子化器を備えており、図51で説明した
場合と同様に、各逆量子化器は、制御線762を介して
逆量子化するデータの範囲を入力する。このようにし
て、各量子化器に対応する逆量子化器が準備されること
になる。
【0139】なお、実施の形態7,8では特に説明しな
かったが、圧縮方式として、1次元DPCM又は2次元
DPCMを用いることができる。
【0140】また、実施の形態2から実施の形態6にお
いては、1次元DPCMを用いる場合を説明したが、2
次元DPCMを用いる場合であっても構わない。或い
は、それ以外の圧縮方式を用いて圧縮を行う場合であっ
ても構わない。
【0141】また、実施の形態1から実施の形態7にお
いては、特に、フレーム間符号化された符号化データの
場合を説明したが、フレーム内符号化された符号化デー
タの場合も、圧縮処理が可能である。
【0142】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、フレ
ームメモリの画像データを圧縮することにより少ない容
量のフレームメモリ、すなわち、小規模のハードウエア
でディジタル画像復号装置を構成することができる効果
がある。
【0143】また、この発明によれば、画像サイズとフ
レームメモリサイズの関係から最適な圧縮率を選択する
ことにより画像劣化を最小限に抑えることができる効果
がある。
【0144】また、この発明によれば、圧縮部にて1D
−DPCMにより圧縮を行う上で、1D−DPCMの単
位を圧縮率に応じて可変にし、画像のサイズにより圧縮
率をかえることにより、画像の劣化を最小に抑える効果
がある。
【0145】また、この発明によれば、圧縮部にて1D
−DPCMにより圧縮を行う上で、1D−DPCMの量
子化のビット数を圧縮率に応じて可変にし、画像のサイ
ズにより圧縮率をかえることにより、画像の劣化を最小
に抑える効果がある。
【0146】また、この発明によれば、量子化テーブル
を複数用意し、より量子化誤差の少なくなるよう最適テ
ーブルを選択することにより、画像の劣化を最小に抑え
る効果がある。
【0147】また、この発明によれば、片方向予測と両
方向予測の符号化データを判別し、同一画像サイズでも
圧縮率を変えて、フレームメモリを最大限に利用するこ
とで、画像の劣化を最小に抑える効果がある。
【0148】以上のように、この発明によれば、画像デ
ータを圧縮することにより少ない容量のフレームメモリ
でディジタル画像復号装置を構成することができる効果
がある。
【0149】また、この発明によれば、圧縮部に量子化
特性が異なる複数の量子化器を選択的に使用することで
最適なデータ圧縮が可能となり、圧縮による劣化が少な
い画像圧縮が行える効果がある。
【0150】また、特性サーチ部により圧縮単位毎の画
像データの特性を把握して、データ効率よく圧縮するこ
とができる効果がある。
【0151】また、この発明によれば、隣接画素間の差
分データの最大値及び最小値を計算し、更に、その最大
値・最小値に対して量子化を行うことにより簡単な回路
又はモジュールで容易に画像データの特性を把握した圧
縮ができる効果がある。
【0152】また、この発明によれば、複数の量子化器
に対応して複数の逆量子化器を備えているので、正しい
復号が行える効果がある。
【0153】また、この発明によれば、制御部により、
量子化特性を変更できるようにしたので、復号データの
特性に合わせて、圧縮特性を柔軟に変更することがで
き、少ない容量のフレームメモリでディジタル画像復号
装置を構成することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態に係るディジタル画像
復号装置の構成を示すブロック図である。
【図2】 フレームの種別を示す図である。
【図3】 フレームメモリのビットマップを示す図であ
る。
【図4】 フレームメモリの動作図である。
【図5】 圧縮処理の一例を示すフローチャート図であ
る。
【図6】 圧縮処理の一例を示すフローチャート図であ
る。
【図7】 量子化を示す図である。
【図8】 予測・表示フレームメモリ部のビットマップ
を示す図である。
【図9】 圧縮処理の方式であるハール変換を示す図で
ある。
【図10】 伸長に必要なデータ領域と復号する必要の
あるデータ領域を示す図である。
【図11】 伸長A部の構成を示すブロック図である。
【図12】 伸長B部の構成を示す図である。
【図13】 伸長B部の処理を示す図である。
【図14】 符号化列の種類を示す図である。
【図15】 符号化列の種類を示す図である。
【図16】 圧縮処理の動作を示すフローチャート図で
ある。
【図17】 予測フレームメモリの概略ビットマップを
示す図である。
【図18】 この発明のディジタル画像復号装置の一実
施の形態のブロック図である。
【図19】 この発明のディジタル画像復号方法のフロ
ーチャート図である。
【図20】 この発明のディジタル画像復号装置の圧縮
部による圧縮方式を示す図である。
【図21】 この発明のディジタル画像復号装置の圧縮
部による圧縮方式を示す図である。
【図22】 この発明のディジタル画像復号装置の圧縮
部による圧縮方式を示す図である。
【図23】 この発明のディジタル画像復号装置の圧縮
部による圧縮方式を示す図である。
【図24】 この発明のディジタル画像復号装置の圧縮
部の構成を示す図である。
【図25】 この発明のディジタル画像復号装置の圧縮
部による圧縮方式を示す図である。
【図26】 この発明のディジタル画像復号装置の圧縮
部による圧縮方式を示す図である。
【図27】 この発明のディジタル画像復号装置の圧縮
部による圧縮方式を示す図である。
【図28】 この発明のディジタル画像復号装置の圧縮
部による圧縮方式を示す図である。
【図29】 この発明のディジタル画像復号装置の圧縮
部の構成を示す図である。
【図30】 この発明のディジタル画像復号装置の圧縮
部の他の構成を示す図である。
【図31】 この発明のディジタル画像復号装置の圧縮
部の他の構成を示す図である。
【図32】 この発明のディジタル画像復号装置の一実
施の形態のブロック図である。
【図33】 ディジタル画像復号装置における両方向予
測フレームメモリのメモリマップ図である。
【図34】 ディジタル画像復号装置における片方向予
測フレームメモリのメモリマップ図である。
【図35】 この発明のディジタル画像復号装置の圧縮
部の構成を示す図である。
【図36】 この発明のディジタル画像復号装置の他の
構成を示す図である。
【図37】 この発明のディジタル画像復号装置の他の
構成を示す図である。
【図38】 この発明のディジタル画像復号装置の他の
構成を示す図である。
【図39】 この発明の圧縮部の内部ブロック図であ
る。
【図40】 この発明の量子化処理部の内部ブロック図
である。
【図41】 この発明の量子化器の量子化特性を示す図
である。
【図42】 この発明の量子化器q2の量子化特性を示
す図である。
【図43】 この発明の量子化器q15の量子化特性を
示す図である。
【図44】 この発明の1画素の圧縮データを示す図で
ある。
【図45】 この発明の特性サーチ部と量子化器選択部
の内部ブロック図である。
【図46】 この発明の特性量子化テーブルを示す図で
ある。
【図47】 この発明の選択テーブルを示す図である。
【図48】 この発明の伸長B部の内部ブロック図であ
る。
【図49】 この発明のディジタル画像復号装置の他の
構成を示す図である。
【図50】 この発明の制御部と圧縮部の内部ブロック
図である。
【図51】 この発明の量子化処理部の内部ブロック図
である。
【図52】 この発明の特性サーチ部と量子化器選択部
の内部ブロック図である。
【図53】 この発明の伸長B部の内部ブロック図であ
る。
【図54】 従来例のブロック図である。
【図55】 従来例のフレームメモリのビットマップを
示す図である。
【符号の説明】
101 復号部、102 圧縮部、103 予測・表示
フレームメモリ部、104 伸長A部、105 伸長B
部、106 圧縮率判定部、107a〜107c 圧縮
部、108 伸長A部、109 伸長B部、110 プ
ロファイル判定部、111 圧縮部、112 圧縮部、
113 伸長A部、114 伸長B部、120 減算
器、121a〜121d 量子化器、122a〜122
d 逆量子化器、123a〜123d セレクタ、12
4 1画素遅延回路、125 セレクタ選択信号生成
器、126 セレクタ選択信号生成器、127a,12
7bセレクタ、128 セレクタ、129 セレクタ選
択信号生成器、150 符号化データ、151 復号デ
ータ、152,153 圧縮データ、154 表示デー
タ、155 伸長データ、156 画像サイズ情報、1
57 圧縮率情報、158 プロファイル情報、159
セレクタ信号、160 セレクタ信号、201 ブロ
ック、220 画像フレーム、221 復号予測ブロッ
ク、222 伸長用ブロック群、230a〜230n
量子化器、231a〜231n 遅延回路、232a〜
232n 差分回路、233a〜233n 絶対値回
路、234a〜234n 累算回路、235 最適テー
ブル選択回路、250a〜250n量子化データ、27
0 伸長処理部、271 ブロックラインメモリ、28
0ブロック復号時間、281 圧縮処理時間、282
伸長処理時間、301a〜301c 予測フレーム、3
02a〜302d 表示フレーム、310a〜310c
予測フレームメモリ領域、311 表示フレームメモ
リ領域、501マイコンインタフェース、502 FI
FOメモリ、503 スタートコード検出部、504
メモリI/Oユニット、505 可変長復号部、506
復号処理部、507 表示処理部、508 外部メモ
リ、550 マイコンインタフェース線、551 マイ
コンバス、552,553 データ線、554 外部メ
モリバス、555 入出力線、601 ビットバッファ
領域、602 OSD(オンスクリーンディスプレイ)
領域、603 予測フレームメモリ1領域、604予測
フレームメモリ2領域、605 表示フレームメモリ領
域、700 制御部、701 特性サーチ部、702
量子化器選択部、703 量子化処理部、704 最大
値検出部、705 最小値検出部、706 特性量子化
器、751特性信号、752 選択信号、760,76
1,762 制御線、770 最大値量子化値、771
最小値量子化値、781 特性量子化テーブル、78
2選択テーブル、783 選択部、784 特性量子化
テーブル設定部、785選択テーブル設定部、786
量子化特性設定部。
フロントページの続き (72)発明者 浅井 光太郎 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 村上 篤道 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内

Claims (38)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 以下の要素を有し、所定の画像サイズの
    画像を符号化した符号化データを復号するディジタル画
    像復号装置 (a)画像を符号化した符号化データをフレーム単位に
    復号し、フレーム単位の復号データを得る復号部、
    (b)画像データを所定の容量でフレーム単位に記憶す
    るフレームメモリ部、(c)上記復号部で復号された復
    号データを圧縮して、圧縮された復号データを圧縮デー
    タとして上記フレームメモリ部に記憶させる圧縮部、
    (d)上記フレームメモリ部に記憶された圧縮データを
    取り出して、圧縮データを伸長して出力する伸長部。
  2. 【請求項2】 上記フレームメモリ部は、上記復号部が
    符号化データを復号するために参照する予測フレームの
    圧縮データを記憶する予測フレームメモリを有し、 上記圧縮部は、予測フレームの復号データを圧縮して予
    測フレームメモリに記憶させ、 上記伸長部は、予測フレームメモリに記憶された予測フ
    レームの圧縮データを伸長して、上記復号部へ出力する
    予測フレーム用伸長部を有することを特徴とする請求項
    第1項記載のディジタル画像復号装置。
  3. 【請求項3】 上記フレームメモリ部は、画像表示に用
    いられる表示用フレームの圧縮データを記憶する表示フ
    レームメモリを有し、 上記圧縮部は、表示用フレームの復号データを圧縮して
    表示フレームメモリに記憶させ、 上記伸長部は、表示フレームメモリに記憶された表示用
    フレームの圧縮データを伸長して、伸長したデータを出
    力する表示用伸長部を有することを特徴とする請求項第
    1項記載のディジタル画像復号装置。
  4. 【請求項4】 上記復号部は、符号化データをブロック
    単位に順次復号し、 上記圧縮部は、上記復号部により得られたブロック単位
    の復号データに対して上記復号の処理時間より短い処理
    時間で圧縮処理を完了することを特徴とする請求項第1
    項記載のディジタル画像復号装置。
  5. 【請求項5】 上記復号部に入力されてくる符号化デー
    タは、所定の符号化方式によりフレーム間符号化された
    データであり、 上記圧縮部は、上記符号化データの符号化方式に基づい
    て圧縮率を変更することを特徴とする請求項第1項記載
    のディジタル画像復号装置。
  6. 【請求項6】 上記復号部は、M画素*N画素*rビッ
    トの復号データを1ブロックとして出力し、 上記圧縮部は、各ブロックの復号データを圧縮データへ
    変換するに当たり、画像の質に関する係数を求め、重要
    な係数には多くのビット長を割り振り、重要でない係数
    には少ないビット長を割り振る変換処理を行うことを特
    徴とする請求項第1項記載のディジタル画像復号装置。
  7. 【請求項7】 上記圧縮部は、1つのブロックの変換処
    理の結果発生する圧縮データのビット数Sを固定長にす
    ることを特徴とする請求項第6項記載のディジタル画像
    復号装置。
  8. 【請求項8】 上記予測フレーム用伸長部は、上記復号
    部において予測フレームメモリに記載されている予測フ
    レームの圧縮データの所定位置におけるK画素*Lライ
    ンのデータが必要になった場合に、上記予測フレームメ
    モリより上記所定位置のK画素*Lラインのデータに、
    少なくとも一部分が含まれる1つ以上のブロックの圧縮
    データを読み出し、読み出した圧縮データを伸長すると
    ともに、その中から必要なK画素*Lラインのブロック
    データを抽出して復号部へ供給することを特徴とする請
    求項第2項記載のディジタル画像復号装置。
  9. 【請求項9】 上記予測フレーム用伸長部は、予測フレ
    ームメモリから読み出したブロック単位の圧縮データを
    伸長処理した後、これを複数ブロック分記憶するブロッ
    ク用メモリを有し、復号部において新しいブロックデー
    タが必要になった場合に、上記ブロック用メモリをブロ
    ック毎に更新することを特徴とする請求項第8項記載の
    ディジタル画像復号装置。
  10. 【請求項10】 上記予測フレーム用伸長部の処理速度
    を、復号部における処理速度より十分高速とし、符号化
    データの復号処理に対して時間的ロスを生じないことを
    特徴とする請求項第8項記載のディジタル画像復号装
    置。
  11. 【請求項11】 上記表示用伸長部は、上記表示フレー
    ムメモリに記憶された圧縮データをブロック単位に読み
    出し、読み出したデータについて伸長を行うとともに、
    伸長されたデータについてフレームの水平走査方向に順
    次出力することを特徴とする請求項第3項記載のディジ
    タル画像復号装置。
  12. 【請求項12】 上記表示用伸長部は、ブロック毎に伸
    長されたデータをフレームの水平走査方向の幅に対応し
    て記憶する表示用メモリを有し、この表示用メモリから
    画像表示の走査線に応じてデータを読み出すことを特徴
    とする請求項第11項記載のディジタル画像復号装置。
  13. 【請求項13】 上記圧縮部は、 量子化テーブルが異なる複数の量子化器と、 各量子化器の量子化結果を比較して最適な量子化テーブ
    ルを選択する最適テーブル選択回路と、 最適テーブル選択回路により選択された量子化テーブル
    を用いた量子化器からの出力を選択するセレクタとを備
    えたことを特徴とする請求項第1項記載のディジタル画
    像復号装置。
  14. 【請求項14】 上記ディジタル画像復号装置は、更
    に、 上記画像の画像サイズを示す画像サイズ情報を入力する
    とともに、上記画像サイズと上記フレームメモリ部の容
    量とに基づいて、上記復号データを圧縮して上記フレー
    ムメモリ部に記憶するための圧縮率を判定する圧縮率判
    定部を備え、 上記圧縮部は、上記圧縮率判定部により判定された圧縮
    率に基づいて、上記復号部で復号された復号データを圧
    縮して、圧縮された復号データを圧縮データとして上記
    フレームメモリ部に記憶させ、 上記伸長部は、上記フレームメモリ部に記憶された圧縮
    データを取り出して、上記圧縮率判定部により判定され
    た圧縮率に基づいて圧縮データを伸長して出力すること
    を特徴とする請求項第1項記載のディジタル画像復号装
    置。
  15. 【請求項15】 上記圧縮率判定部は、上記画像サイズ
    情報を含む符号化データを入力して、上記画像サイズ情
    報を取り出すことを特徴とする請求項第14項記載のデ
    ィジタル画像復号装置。
  16. 【請求項16】 上記圧縮部は、圧縮率の異なる複数の
    圧縮モードを有し、 上記圧縮率判定部は、複数の圧縮モードの中から、圧縮
    データのサイズが上記フレームメモリ部の容量以下であ
    って、かつ、最大となる圧縮モードを選択することを特
    徴とする請求項第14項記載のディジタル画像復号装
    置。
  17. 【請求項17】 上記圧縮部は、M画素*N画素*rビ
    ットの復号データを1ブロックとして1次元ディファレ
    ンシャルパルスコードモジュレーション(1D―DPC
    M)を用いた量子化処理により圧縮を行うことを特徴と
    する請求項第16項記載のディジタル画像復号装置。
  18. 【請求項18】 上記1D―DPCMによる量子化処理
    は、L画素(L≦M)中の基準となる1画素をtビット
    (t≦r)で出力し、L画素中の他の画素に対しては、
    隣接画素との差分に対してpビット(p≦r)を出力す
    る処理であることを特徴とする請求項第17項記載のデ
    ィジタル画像復号装置。
  19. 【請求項19】 上記圧縮部は、上記L画素の値を変化
    させることにより複数の圧縮モードを有することを特徴
    とする請求項第18項記載のディジタル画像復号装置。
  20. 【請求項20】 上記圧縮部は、上記pビットの値を変
    化させることにより複数の圧縮モードを有することを特
    徴とする請求項第18項記載のディジタル画像復号装
    置。
  21. 【請求項21】 上記圧縮部は、上記tビットの値を変
    化させることにより複数の圧縮モードを有することを特
    徴とする請求項第18項記載のディジタル画像復号装
    置。
  22. 【請求項22】 上記ディジタル画像復号装置は、符号
    化データを入力し、符号化方式を判定するプロファイル
    判定部を備え、 上記圧縮部は、上記プロファイル判定部により判定され
    た符号化方式に基づいて、圧縮処理を変更することを特
    徴とする請求項第5項記載のディジタル画像復号装置。
  23. 【請求項23】 上記プロファイル判定部は、符号化方
    式として、過去及び未来のフレームから予測を行う両方
    向予測フレーム間符号化方式と、過去のフレームからの
    み予測を行う片方向予測フレーム間符号化方式とのいず
    れかを判定し、 上記圧縮部は、片方向予測フレーム間符号化方式の符号
    化データの場合に、復号データを圧縮せず、両方向予測
    フレーム間符号化方式の符号化データの場合に、復号デ
    ータを圧縮することを特徴とする請求項第22項記載の
    ディジタル画像復号装置。
  24. 【請求項24】 上記圧縮部は、M画素*N画素を1ブ
    ロックとする復号データを量子化する量子化処理部を備
    え、上記伸長部は、圧縮データを逆量子化してM画素*
    N画素の復号データへ伸長する伸長処理部を備えたこと
    を特徴とする請求項第1項記載のディジタル画像復号装
    置。
  25. 【請求項25】 上記量子化処理部は、量子化特性が異
    なる複数の量子化器を備え、 上記圧縮部は、 上記M画素*N画素の復号データの所定の特性を調べる
    特性サーチ部と、 上記特性サーチ部が調べた所定の特性に基づいて、上記
    量子化処理部の複数の量子化器から1つの量子化器を選
    択して選択した量子化器にM画素*N画素の復号データ
    を量子化させる量子化器選択部とを備えたことを特徴と
    する請求項第24項記載のディジタル画像復号装置。
  26. 【請求項26】 上記量子化器選択部は、 M画素*N画素の復号データを入力し、隣接する画素間
    の差分値の最大値を求めて出力する最大値検出部と、 M画素*N画素の復号データを入力し、隣接する画素間
    の差分値の最小値を求めて出力する最小値検出部と、 上記最大値検出部により求められた最大値と上記最小値
    検出部により求められた最小値とを量子化するための特
    性量子化テーブルと、 上記最大値検出部により求められた最大値と上記最小値
    検出部により求められた最小値とを入力し、上記特性量
    子化テーブルを用いて上記最大値と最小値とを量子化し
    て量子化値として出力する特性量子化器とを備え、 上記量子化器選択部は、 上記量子化値に基づいて上記量子化処理部の複数の量子
    化器の中から1つの量子化器を選択するための選択テー
    ブルと、 上記選択テーブルに基づいて復号データを圧縮するのに
    最適な量子化器を選択する選択部とを備えたことを特徴
    とする請求項第25項記載のディジタル画像復号装置。
  27. 【請求項27】 上記伸長部は、上記量子化処理部に備
    えられた複数の量子化器の各量子化特性に対応した逆量
    子化特性を有する複数の逆量子化器を備えたことを特徴
    とする請求項第26項記載のディジタル画像復号装置。
  28. 【請求項28】 上記ディジタル画像復号装置は、更
    に、上記圧縮部の量子化特性と上記伸長部の逆量子化特
    性とを設定する制御部を備えたことを特徴とする請求項
    第27項記載のディジタル画像復号装置。
  29. 【請求項29】 上記複数の量子化器は、量子化特性を
    変更可能な量子化器であり、 上記複数の逆量子化器は、逆量子化特性を変更可能な逆
    量子化器であり、 上記制御部は、 上記複数の量子化器に対してそれぞれ量子化特性を設定
    するとともに、上記複数の逆量子化器に対して逆量子化
    特性を上記量子化特性の設定に対応してそれぞれ設定す
    る量子化特性設定部を備えたことを特徴とする請求項第
    28項記載のディジタル画像復号装置。
  30. 【請求項30】 上記制御部は、上記量子化特性設定部
    による量子化特性の設定に対応して、上記選択テーブル
    を量子化器選択部に設定する選択テーブル設定部を備え
    たことを特徴とする請求項第29項記載のディジタル画
    像復号装置。
  31. 【請求項31】 上記制御部は、上記量子化特性設定部
    による量子化特性の設定に対応して、上記特性量子化テ
    ーブルを特性量子化器に設定する特性量子化テーブル設
    定部を備えたことを特徴とする請求項第30項記載のデ
    ィジタル画像復号装置。
  32. 【請求項32】 復号部とフレームメモリ部とを備えた
    ディジタル画像復号装置のディジタル画像復号方法にお
    いて、 フレーム間/内符号化された符号化データをM画素*N
    画素のブロック単位の復号データに復号する復号工程
    と、 上記復号工程により復号されたM画素*N画素のブロッ
    ク単位の復号データに対して、量子化処理を施して復号
    データの圧縮処理を行う圧縮工程と、 フレーム間/内符号化されたデータを上記復号工程によ
    り復号するために、上記圧縮工程より供給された圧縮デ
    ータをフレームメモリ部の予測フレームメモリに1フレ
    ーム以上保持する予測フレームメモリ工程と、 画像を表示するための表示画像データをフレームメモリ
    部の表示フレームメモリに保持する表示フレームメモリ
    工程と、 上記予測フレームメモリから圧縮データを読み出し、逆
    量子化処理を施して圧縮データの伸長を行い上記復号工
    程に必要データを供給する第1の伸長工程と、 上記表示フレームメモリから圧縮データを読み出し、逆
    量子化処理を施して圧縮データの伸長を行い画像表示デ
    ータの出力を行う第2の伸長工程とを備えたことを特徴
    とするディジタル画像復号方法。
  33. 【請求項33】 上記ディジタル画像復号方法は、更
    に、画像サイズを判定し、フレームメモリ部の容量と画
    像サイズとに応じ、復号データを圧縮するための圧縮率
    を判定し、上記圧縮工程に用いられる圧縮率情報として
    通知する圧縮率判定工程とを備えたことを特徴とする請
    求項第32項記載のディジタル画像復号方法。
  34. 【請求項34】 上記圧縮工程は、L画素(L≦M)単
    位に、1画素当たりの情報量をrビットとすると、L画
    素の基準となる1画素をtビット(t≦r)に量子化す
    る工程と、それ以外の画素に対しては、隣接画素との差
    分に対してpビット(p≦r)の量子化処理を行う工程
    とを備えたことを特徴とする請求項第33項記載のディ
    ジタル画像復号方法。
  35. 【請求項35】 上記圧縮工程は、少なくとも、圧縮率
    によりL画素(L≦M)の値を変更する工程と、圧縮率
    によりtビット及びpビットの値を変更する工程とのい
    ずれかを備えたことを特徴とする請求項第34項記載の
    ディジタル画像復号方法。
  36. 【請求項36】 上記圧縮工程は、複数の量子化テーブ
    ルから最適な1つを選択して復号データを量子化する工
    程を備えたことを特徴とする請求項第32項記載のディ
    ジタル画像復号方法。
  37. 【請求項37】 上記圧縮工程は、符号化データの符号
    化方式に基づいて圧縮率を変更する工程を備えたことを
    特徴とする請求項第32項記載のディジタル画像復号方
    法。
  38. 【請求項38】 上記ディジタル画像復号方法は、上記
    圧縮工程の量子化処理の量子化特性と、上記第1と第2
    の伸長工程の逆量子化処理の逆量子化特性とを設定変更
    する制御工程を備えたことを特徴とする請求項第32項
    記載のディジタル画像復号方法。
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