JPH1175182A - 動画像情報の圧縮方法およびそのシステム - Google Patents
動画像情報の圧縮方法およびそのシステムInfo
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- JPH1175182A JPH1175182A JP24745097A JP24745097A JPH1175182A JP H1175182 A JPH1175182 A JP H1175182A JP 24745097 A JP24745097 A JP 24745097A JP 24745097 A JP24745097 A JP 24745097A JP H1175182 A JPH1175182 A JP H1175182A
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- H04N19/146—Data rate or code amount at the encoder output
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- H04N19/169—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding
- H04N19/17—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding the unit being an image region, e.g. an object
- H04N19/176—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding the unit being an image region, e.g. an object the region being a block, e.g. a macroblock
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- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧縮率を向上し、且つ演算量を削減したＤＣ
Ｔベース圧縮アルゴリズム使用の動画像情報の圧縮方法
およびそのシステムを提供する。 【解決手段】 １６フレーム分の動画像データより各フ
レームから４×４ピクセルのブロックを重複しないよう
に切り出すブロック切り出し手段１と、切り出された各
ブロックをフレーム順に並べて１６×１６のブロックを
作成する第１段ジグザグスキャン２と、該ブロック単位
を周波数領域で符号化させるために２次元ＤＣＴを行な
う２次元直交変換手段３と、前記１６×１６のデータに
量子化係数を掛けてデータの値を離散的なレベルで近似
する量子化手段４と、該量子化されたＤＣＴデータを低
周波成分から高周波成分にかけて１次元配列に格納する
第２段ジグザグスキャン５と、該スキャンされたデータ
を不定長（可変長）符号を使用して必要ビット数を削減
する不定長（可変長）符号化手段６とを備えた構成とす
る。
Ｔベース圧縮アルゴリズム使用の動画像情報の圧縮方法
およびそのシステムを提供する。 【解決手段】 １６フレーム分の動画像データより各フ
レームから４×４ピクセルのブロックを重複しないよう
に切り出すブロック切り出し手段１と、切り出された各
ブロックをフレーム順に並べて１６×１６のブロックを
作成する第１段ジグザグスキャン２と、該ブロック単位
を周波数領域で符号化させるために２次元ＤＣＴを行な
う２次元直交変換手段３と、前記１６×１６のデータに
量子化係数を掛けてデータの値を離散的なレベルで近似
する量子化手段４と、該量子化されたＤＣＴデータを低
周波成分から高周波成分にかけて１次元配列に格納する
第２段ジグザグスキャン５と、該スキャンされたデータ
を不定長（可変長）符号を使用して必要ビット数を削減
する不定長（可変長）符号化手段６とを備えた構成とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は動画像情報量を高い
圧縮率でもって高速圧縮処理するための動画像情報の圧
縮方法およびそのシステムに関するものである。
圧縮率でもって高速圧縮処理するための動画像情報の圧
縮方法およびそのシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、動画像周波数領域での直交変換符
号化として余弦関数のみを用いる低周波成分への電力集
中度に優れた離散コサイン変換（以下ＤＣＴと略称す
る）を利用した静止画および動画の圧縮アルゴリズムは
効率も良く標準化されているものが多い。すなわち、画
像を水平・垂直方向ともＮ画素からなる小ブロック（Ｎ
×Ｎ）に分割し、夫々のブロックに２次元ＤＣＴを施
し、画像の小ブロックに一定のビット数を割り当てて符
号化させるものである。また、ＪＰＥＧ設立後、標準化
候補として符号化画品質の最良な適応型離散コサイン変
換（ＡＤＣＴ方式）を基礎としたものが提供されてい
る。
号化として余弦関数のみを用いる低周波成分への電力集
中度に優れた離散コサイン変換（以下ＤＣＴと略称す
る）を利用した静止画および動画の圧縮アルゴリズムは
効率も良く標準化されているものが多い。すなわち、画
像を水平・垂直方向ともＮ画素からなる小ブロック（Ｎ
×Ｎ）に分割し、夫々のブロックに２次元ＤＣＴを施
し、画像の小ブロックに一定のビット数を割り当てて符
号化させるものである。また、ＪＰＥＧ設立後、標準化
候補として符号化画品質の最良な適応型離散コサイン変
換（ＡＤＣＴ方式）を基礎としたものが提供されてい
る。
【０００３】これは、画像に対して８×８画素のブロッ
クを単位とした２次元ＤＣＴを施し、ＤＣＴ係数を求
め、各係数毎に大きさの異なる量子化ステップサイズを
設定した量子化マトリクスを使用して、ＤＣＴ係数を線
形量子化し、直流成分は左隣のブロックの直流成分との
差を量子化し、交流成分はまずジグザグスキャンされ１
次元に並べ直し、各係数がゼロであるか否か判定され、
連続するゼロの係数はその長さがランレングスとして勘
定され、ゼロでない係数がくるとその量子化結果をそれ
までのゼロ係数のランレングスを組み合わせて２次元ハ
フマン符号化されるというシステム構成である。
クを単位とした２次元ＤＣＴを施し、ＤＣＴ係数を求
め、各係数毎に大きさの異なる量子化ステップサイズを
設定した量子化マトリクスを使用して、ＤＣＴ係数を線
形量子化し、直流成分は左隣のブロックの直流成分との
差を量子化し、交流成分はまずジグザグスキャンされ１
次元に並べ直し、各係数がゼロであるか否か判定され、
連続するゼロの係数はその長さがランレングスとして勘
定され、ゼロでない係数がくるとその量子化結果をそれ
までのゼロ係数のランレングスを組み合わせて２次元ハ
フマン符号化されるというシステム構成である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は、ＤＣＴが高速演算化と同時に画像の実時間変換を可
能とさせるにも拘らず、時間方向の圧縮については上記
したＤＣＴ以外のアルゴリズムを採用するものが殆どで
あるというのが現状である。これは、ＤＣＴアルゴリズ
ムが提供された時点でのデジタルデバイスの処理能力が
低いため、より演算量の必要なＤＣＴの時間方向への拡
張を考慮する余地がなかったためと思われる。
は、ＤＣＴが高速演算化と同時に画像の実時間変換を可
能とさせるにも拘らず、時間方向の圧縮については上記
したＤＣＴ以外のアルゴリズムを採用するものが殆どで
あるというのが現状である。これは、ＤＣＴアルゴリズ
ムが提供された時点でのデジタルデバイスの処理能力が
低いため、より演算量の必要なＤＣＴの時間方向への拡
張を考慮する余地がなかったためと思われる。
【０００５】そこで本発明は、叙上のような従来存した
問題点に鑑み創出されたもので、本発明に係るアルゴリ
ズムでは、ＤＣＴ処理ブロックを時間方向へ適用したＤ
ＣＴベース圧縮アルゴリズムを構築させることにより、
圧縮率を向上させ、且つ演算量の増加を抑止させた動画
像情報の圧縮方法およびそのシステムを提供することを
目的としたものである。
問題点に鑑み創出されたもので、本発明に係るアルゴリ
ズムでは、ＤＣＴ処理ブロックを時間方向へ適用したＤ
ＣＴベース圧縮アルゴリズムを構築させることにより、
圧縮率を向上させ、且つ演算量の増加を抑止させた動画
像情報の圧縮方法およびそのシステムを提供することを
目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このため、本発明にあっ
ては、１６フレーム分の動画像データより各フレームか
ら４×４ピクセルのブロックを重複しないように切り出
し、各ブロックを第１段ジグザグスキャンしてフレーム
順に並べて１６×１６のブロックを作成し、該ブロック
に２次元ＤＣＴを行なった後、１６×１６のデータに量
子化係数を掛けて量子化し、該量子化されたＤＣＴデー
タを低周波成分から高周波成分にかけて第２段ジグザグ
スキャンして１次元配列に格納し、該スキャンされたデ
ータを不定長（可変長）符号を使用して必要ビット数を
削減することを特徴とした動画像情報の圧縮方法とした
ことで上述した課題を解決した。
ては、１６フレーム分の動画像データより各フレームか
ら４×４ピクセルのブロックを重複しないように切り出
し、各ブロックを第１段ジグザグスキャンしてフレーム
順に並べて１６×１６のブロックを作成し、該ブロック
に２次元ＤＣＴを行なった後、１６×１６のデータに量
子化係数を掛けて量子化し、該量子化されたＤＣＴデー
タを低周波成分から高周波成分にかけて第２段ジグザグ
スキャンして１次元配列に格納し、該スキャンされたデ
ータを不定長（可変長）符号を使用して必要ビット数を
削減することを特徴とした動画像情報の圧縮方法とした
ことで上述した課題を解決した。
【０００７】また、１６フレーム分の動画像データより
各フレームから４×４ピクセルのブロックを重複しない
ように切り出すブロック切り出し手段１と、切り出され
た各ブロックをフレーム順に並べて１６×１６のブロッ
クを作成する第１段ジグザグスキャン２と、該ブロック
単位を周波数領域で符号化させるために２次元ＤＣＴを
行なう２次元直交変換手段３と、前記１６×１６のデー
タに量子化係数を掛けてデータの値を離散的なレベルで
近似する量子化手段４と、該量子化されたＤＣＴデータ
を低周波成分から高周波成分にかけて１次元配列に格納
する第２段ジグザグスキャン５と、該スキャンされたデ
ータを不定長（可変長）符号を使用して必要ビット数を
削減する不定長（可変長）符号化手段６とを備えたこと
を特徴とする動画像情報の圧縮システムとしたことで同
じく上述した課題を解決した。
各フレームから４×４ピクセルのブロックを重複しない
ように切り出すブロック切り出し手段１と、切り出され
た各ブロックをフレーム順に並べて１６×１６のブロッ
クを作成する第１段ジグザグスキャン２と、該ブロック
単位を周波数領域で符号化させるために２次元ＤＣＴを
行なう２次元直交変換手段３と、前記１６×１６のデー
タに量子化係数を掛けてデータの値を離散的なレベルで
近似する量子化手段４と、該量子化されたＤＣＴデータ
を低周波成分から高周波成分にかけて１次元配列に格納
する第２段ジグザグスキャン５と、該スキャンされたデ
ータを不定長（可変長）符号を使用して必要ビット数を
削減する不定長（可変長）符号化手段６とを備えたこと
を特徴とする動画像情報の圧縮システムとしたことで同
じく上述した課題を解決した。
【０００８】本発明に係る動画像情報の圧縮方法および
そのシステムにあって、ブロック切り出し手段１により
切り出された各４×４ピクセルのブロックを第１段ジグ
ザグスキャン２によりフレーム順に並べて１６×１６の
ブロックを予め作成しておき、該ブロックに対し２次元
直交変換手段３により１６×１６の２次元ＤＣＴを行な
うことにより、例えば８×８×８画素ブロックに対し３
次元ＤＣＴを用いた場合の画素当りの演算量が単位計算
時間で９となるのに比べて、演算量を画素当り単位計算
時間で８に削減させる。
そのシステムにあって、ブロック切り出し手段１により
切り出された各４×４ピクセルのブロックを第１段ジグ
ザグスキャン２によりフレーム順に並べて１６×１６の
ブロックを予め作成しておき、該ブロックに対し２次元
直交変換手段３により１６×１６の２次元ＤＣＴを行な
うことにより、例えば８×８×８画素ブロックに対し３
次元ＤＣＴを用いた場合の画素当りの演算量が単位計算
時間で９となるのに比べて、演算量を画素当り単位計算
時間で８に削減させる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明するに、図１はＤＣＴベース圧縮アルゴ
リズムを示すブロック図であり、図２はジグザグスキャ
ン方式を説明するもので、（Ａ）は４×４ピクセルの各
ブロックに対する第１段ジグザグスキャン、（Ｂ）は量
子化されたＤＣＴデータに対する第２段ジグザグスキャ
ンを示すものである。図において、本アルゴリズムは、
ブロック切り出し手段１により１６フレーム分の動画像
データより各フレームから４×４ピクセルのブロックを
重複しないように切り出し、該切り出された各ブロック
を第１段ジグザグスキャン２へ送り、スキャンしてフレ
ーム順に並べて１６×１６のブロックを作成する（図２
（Ａ）参照）。
施の形態を説明するに、図１はＤＣＴベース圧縮アルゴ
リズムを示すブロック図であり、図２はジグザグスキャ
ン方式を説明するもので、（Ａ）は４×４ピクセルの各
ブロックに対する第１段ジグザグスキャン、（Ｂ）は量
子化されたＤＣＴデータに対する第２段ジグザグスキャ
ンを示すものである。図において、本アルゴリズムは、
ブロック切り出し手段１により１６フレーム分の動画像
データより各フレームから４×４ピクセルのブロックを
重複しないように切り出し、該切り出された各ブロック
を第１段ジグザグスキャン２へ送り、スキャンしてフレ
ーム順に並べて１６×１６のブロックを作成する（図２
（Ａ）参照）。
【００１０】そして、２次元直交変換手段３へ送って２
次元ＤＣＴを行ないブロック単位を周波数領域で符号化
させる。次いで、量子化手段４へ送り、例えば各ＤＣＴ
係数毎に大きさの異なる量子化ステップサイズを設定し
た量子化マトリクス等を用いて量子化し、符号量、復号
画品質を制御可能とするための外部指定による量子化係
数（スケーリングファクタ）を１６×１６のデータに掛
けてデータの値を離散的なレベルで近似する。
次元ＤＣＴを行ないブロック単位を周波数領域で符号化
させる。次いで、量子化手段４へ送り、例えば各ＤＣＴ
係数毎に大きさの異なる量子化ステップサイズを設定し
た量子化マトリクス等を用いて量子化し、符号量、復号
画品質を制御可能とするための外部指定による量子化係
数（スケーリングファクタ）を１６×１６のデータに掛
けてデータの値を離散的なレベルで近似する。
【００１１】次いで、第２段ジグザグスキャン５へ送り
量子化されたＤＣＴデータを低周波成分から高周波成分
にかけて１次元配列に格納する（図２（Ｂ）参照）。次
いで、不定長（可変長）符号化手段６として例えばエン
トロピーエンコーダへ送りスキャンされたデータを不定
長（可変長）符号を使用して必要ビット数を削減する。
量子化されたＤＣＴデータを低周波成分から高周波成分
にかけて１次元配列に格納する（図２（Ｂ）参照）。次
いで、不定長（可変長）符号化手段６として例えばエン
トロピーエンコーダへ送りスキャンされたデータを不定
長（可変長）符号を使用して必要ビット数を削減する。
【００１２】尚、図示例にあって、前記不定長（可変
長）符号化手段６は、例えば通称エントロピー符号化と
呼ばれ、特にレベル発生頻度に偏りがある場合に採用さ
れるものであり、頻度の高いレベルには短い符号を割り
当て、頻度の低いレベルには長い符号を割り当てること
により全体として平均の符号長を短くするものである。
そして、有意係数を符号化するブロック的符号割り当て
法として所謂ハフマン符号化法を使用している。
長）符号化手段６は、例えば通称エントロピー符号化と
呼ばれ、特にレベル発生頻度に偏りがある場合に採用さ
れるものであり、頻度の高いレベルには短い符号を割り
当て、頻度の低いレベルには長い符号を割り当てること
により全体として平均の符号長を短くするものである。
そして、有意係数を符号化するブロック的符号割り当て
法として所謂ハフマン符号化法を使用している。
【００１３】この他、非ブロック的な符号割り当て法と
して、例えば、シンボル系列の出現確率に応じて分割さ
れた確率数直線区間内の位置を示す２進小数値をその系
列に対する符号とし、符号語を算術演算により逐次的に
構成してゆく所謂算術符号方式を採用することや他の符
号化方式を採用することもできる。
して、例えば、シンボル系列の出現確率に応じて分割さ
れた確率数直線区間内の位置を示す２進小数値をその系
列に対する符号とし、符号語を算術演算により逐次的に
構成してゆく所謂算術符号方式を採用することや他の符
号化方式を採用することもできる。
【００１４】通常ＤＣＴを用いた画像圧縮において（Ｊ
ＰＥＧ等）８×８画素ブロックを用い、ＤＣＴ後にジグ
ザグスキャンする従来方式に習って、８×８×８画素ブ
ロックに対し３次元ＤＣＴを用いた場合と、本実施の形
態のアルゴリズム方式により４×４画素ブロックを予め
第１段ジグザグスキャンした後、１６フレーム分のブロ
ックに対し１６×１６の２次元ＤＣＴを用いた場合との
演算量を比較すると以下のようになる。
ＰＥＧ等）８×８画素ブロックを用い、ＤＣＴ後にジグ
ザグスキャンする従来方式に習って、８×８×８画素ブ
ロックに対し３次元ＤＣＴを用いた場合と、本実施の形
態のアルゴリズム方式により４×４画素ブロックを予め
第１段ジグザグスキャンした後、１６フレーム分のブロ
ックに対し１６×１６の２次元ＤＣＴを用いた場合との
演算量を比較すると以下のようになる。
【００１５】ここで、一般にｎ点の１次元ＤＣＴの演算
量はｎ×ｎに比例し、また高速ＤＣＴはｎLog2ｎに比例
する。さらに、ｎ次元ＤＣＴは１次元ＤＣＴを夫々の次
元方向へ順に適用したのと同じである。すなわち、（８
×８×８の３次元ＤＣＴの演算量）＝８×（８×８×Lo
g2８＋８×８×Log2８）＋６４×８×Log2８＝６４×３
×８×Log2８＝４６０８であり、画素当り：４６０８／
（８×８×８）＝９（単位計算時間）であるのに対し、
（４×４×１６の本実施の形態のＤＣＴ演算量）＝１６
×１６×Log2１６＋１６×１６×Log2１６＝３２×１６
×Log2１６＝２０４８であり、画素当り：２０４８／
（１６×１６）＝８（単位計算時間）である。
量はｎ×ｎに比例し、また高速ＤＣＴはｎLog2ｎに比例
する。さらに、ｎ次元ＤＣＴは１次元ＤＣＴを夫々の次
元方向へ順に適用したのと同じである。すなわち、（８
×８×８の３次元ＤＣＴの演算量）＝８×（８×８×Lo
g2８＋８×８×Log2８）＋６４×８×Log2８＝６４×３
×８×Log2８＝４６０８であり、画素当り：４６０８／
（８×８×８）＝９（単位計算時間）であるのに対し、
（４×４×１６の本実施の形態のＤＣＴ演算量）＝１６
×１６×Log2１６＋１６×１６×Log2１６＝３２×１６
×Log2１６＝２０４８であり、画素当り：２０４８／
（１６×１６）＝８（単位計算時間）である。
【００１６】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
特に、ＤＣＴ処理ブロックを時間方向へ適用したＤＣＴ
ベース圧縮アルゴリズムを構築させることにより、演算
量を削減することができ、且つ動画データを可能な限り
小さく圧縮することができる。
特に、ＤＣＴ処理ブロックを時間方向へ適用したＤＣＴ
ベース圧縮アルゴリズムを構築させることにより、演算
量を削減することができ、且つ動画データを可能な限り
小さく圧縮することができる。
【図１】本発明の実施の形態を示した構成アルゴリズム
のブロック図である。
のブロック図である。
【図２】同じくジグザグスキャン方式を説明するもの
で、（Ａ）は４×４ピクセルの各ブロックに対する第１
段ジグザグスキャン、（Ｂ）は量子化されたＤＣＴデー
タに対する第２段ジグザグスキャンを示すものである。
で、（Ａ）は４×４ピクセルの各ブロックに対する第１
段ジグザグスキャン、（Ｂ）は量子化されたＤＣＴデー
タに対する第２段ジグザグスキャンを示すものである。
１…ブロック切り出し機 ２…第１段ジグ
ザグスキャン ３…２次元直交変換手段 ４…量子化手段 ５…第２段ジグザグスキャン ６…不定長（可
変長）符号化手段
ザグスキャン ３…２次元直交変換手段 ４…量子化手段 ５…第２段ジグザグスキャン ６…不定長（可
変長）符号化手段
Claims (2)
- 【請求項１】 １６フレーム分の動画像データより各フ
レームから４×４ピクセルのブロックを重複しないよう
に切り出し、各ブロックを第１段ジグザグスキャンして
フレーム順に並べて１６×１６のブロックを作成し、該
ブロックに２次元ＤＣＴを行なった後、１６×１６のデ
ータに量子化係数を掛けて量子化し、該量子化されたＤ
ＣＴデータを低周波成分から高周波成分にかけて第２段
ジグザグスキャンして１次元配列に格納し、該スキャン
されたデータを不定長（可変長）符号を使用して必要ビ
ット数を削減することを特徴とした動画像情報の圧縮方
法。 - 【請求項２】 １６フレーム分の動画像データより各フ
レームから４×４ピクセルのブロックを重複しないよう
に切り出すブロック切り出し手段と、切り出された各ブ
ロックをフレーム順に並べて１６×１６のブロックを作
成する第１段ジグザグスキャンと、該ブロック単位を周
波数領域で符号化させるために２次元ＤＣＴを行なう２
次元直交変換手段と、前記１６×１６のデータに量子化
係数を掛けてデータの値を離散的なレベルで近似する量
子化手段と、該量子化されたＤＣＴデータを低周波成分
から高周波成分にかけて１次元配列に格納する第２段ジ
グザグスキャンと、該スキャンされたデータを不定長
（可変長）符号を使用して必要ビット数を削減する不定
長（可変長）符号化手段とを備えたことを特徴とする動
画像情報の圧縮システム。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24745097A JP3957829B2 (ja) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | 動画像情報の圧縮方法およびそのシステム |
| US08/962,167 US6084913A (en) | 1997-05-29 | 1997-10-31 | Method for compressing dynamic image information and system and device therefor |
| TW086118000A TW376620B (en) | 1997-08-29 | 1997-11-28 | Method and system for compressing moving image information |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24745097A JP3957829B2 (ja) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | 動画像情報の圧縮方法およびそのシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1175182A true JPH1175182A (ja) | 1999-03-16 |
| JP3957829B2 JP3957829B2 (ja) | 2007-08-15 |
Family
ID=17163633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24745097A Expired - Fee Related JP3957829B2 (ja) | 1997-05-29 | 1997-08-29 | 動画像情報の圧縮方法およびそのシステム |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6084913A (ja) |
| JP (1) | JP3957829B2 (ja) |
| TW (1) | TW376620B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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