JPH05153405A - デイジタル映像データの圧縮方式及びその装置 - Google Patents

デイジタル映像データの圧縮方式及びその装置

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JPH05153405A
JPH05153405A JP5821992A JP5821992A JPH05153405A JP H05153405 A JPH05153405 A JP H05153405A JP 5821992 A JP5821992 A JP 5821992A JP 5821992 A JP5821992 A JP 5821992A JP H05153405 A JPH05153405 A JP H05153405A
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signal
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Jong-Kug Kim
キム ジヨン−ク
Min-Seok Hong
ホン ミン−セオク
Tae-Eung Kim
キム タエ−エウン
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Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 予め設定された符号量の以内にディジタル映
像データを圧縮符号化する。 【構成】 ディジタル映像記録装置のためのディジタル
映像データの圧縮方式及びその装置に関し、輝度信号及
び各々サブサンプリングされた色差信号をM×N画素単
位のブロックで形成化し、輝度信号及び各々サブサンプ
リングされた色差信号の輪郭成分を検出し、形成化され
たブロックに対する輪郭成分を検出し、検出された輝度
信号の輪郭検出値を正規化してそれによる量子化のスケ
ーリングファクタを決定し、前記信号の輪郭検出値及び
前記ブロックの輪郭成分の検出値により前記各ブロック
に対応されるビットを割当し、前記割当られたビット量
で1次元ホフマンコーディングされた前記各ブロックの
DC係数のビット量を減算することによって、AC係数
に対するビットを割当することによって予め設定された
符号量の以内に圧縮符号化される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はディジタル映像記録装置
のためのディジタル映像データの圧縮方式及びその装置
に関するもので、特に予め設定された符号量の以内にデ
ィジタル映像データ符号化(coding)することが
できるディジタル映像データの圧縮方式及びその装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、ディジタルデータに変換された
カラー静止映像を磁気テープ又はICカード等のような
記録媒体上に記録する装置はよく知られている。このよ
うなディジタル映像記録装置における前記ディジタル映
像データはDCT(Discrete Cosine
Transform)のような変換符号化のために適当
なブロックで形成化される。
【0003】前記ブロックは元の映像に対して、例えば
8×8画素または16×16画素単位で分割されたもの
である。前記ブロックに対して前記DCT変換符号化を
適応すると変換係数が生成される。前記変換係数は適切
な量子化過程をへてホフマンコーディング及び可変長コ
ーディングされる。
【0004】上記のような一連の過程としてディジタル
映像データを圧縮符号化する方式はCCITTとISO
の連合グループであるJPEGで1990年2月に勧告
した方式であることを理解しなければならない。上述の
従来の方式は入力されるディジタル映像データ内容の複
雑性により圧縮されるデータ量が変化される問題点をも
っている。
【0005】特に、ICカード等の記録媒体上にディジ
タルデータを圧縮して記録するスチールビデオカメラ装
置等における前記データ量の変化は望ましくない。なぜ
なら、前記ICカード上に記録されるディジタル映像の
記録枚数は入力映像内容の複雑性により異なるためであ
る。従って、使用者はSRAM(Static RA
M)から成された前記ICカード一毎の当たりに幾つの
場面の映像が記録されるかを予測することができない不
便性を経験するようになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は映像の解像度を低下させない範囲内で入力されるディ
ジタル映像データの複雑性に相関なしに一定な出力デー
タ量をもつようにするディジタル映像データの圧縮方式
及びその装置を提供することにある。本発明のまた他の
目的は予め設定された符号量の以内にディジタル映像デ
ータを符号化することができるディジタル映像データの
圧縮方式及びその装置を提供することにある。
【0007】本発明のまた他の目的も使用者が便利に使
用することができるディジタル映像記録装置を提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明は輝度信号及び各々サブサンプリングされた色
差信号をM×N(ここでM,Nは自然数)画素単位のブ
ロックに形成化し、前記輝度信号及び各々サブサンプリ
ングされた色差信号の輪郭成分を検出し、前記形成化さ
れたブロックに対する輪郭成分を検出し、前記検出され
た輝度信号の輪郭検出値を正規化してそれによる量子化
のスケーリングファクタを決定し、前記信号の輪郭検出
値及び前記ブロックの輪郭成分の検出値により前記各ブ
ロックに対応されるビットを割当し、前記割当されたビ
ット量で1次元マホマンコーディングされた前記各ブロ
ックのDC係数のビット量を減算することによってAC
係数に対するビットを割当てることを特徴とする。
【0009】
【実施例】以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説
明する。公知の符号化手段と、前記符号化手段の輝度信
号(Y)及び各々サブサンプリングされた色差信号(R
−Y,B−Y)の輪郭成分を検出し、形成化されたブロ
ックに対する輪郭成分を検出するための検出手段と、前
記検出手段によって検出された輝度信号の輪郭検出値を
正規化してそれによる量子化のスケーリングファクタを
決定するための決定手段と、前記検出手段によって検出
された前記信号の輪郭検出値及び前記ブロックの輪郭成
分の検出値により前記各ブロックに対応されるビットを
割当てるためのブロックビット割当手段と、前記ブロッ
クビット割当手段の割当てられたビット量で1次元ホフ
マン符号化された前記各ブロックのDC係数のビット量
を減算することによってAC係数に対するビットを割当
するための係数ビット割当手段とから構成される。
【0010】前記符号化手段は図1の符号化部100及
び第1−第2ホフマンコーディング部216,218、
マルチプレクサ220を包含し、上述のJPEGの圧縮
符号化方式に該当される手段であることを理解しなけれ
ばならない。前記検出手段は輝度信号の輪郭成分を検出
するための第1エッジ検出器201及び各々サブサンプ
リングされた色差信号の輪郭成分を検出するための第2
−第3エッジ検出器202,203、そして形成化され
たブロックに対する輪郭成分を検出するための第4エッ
ジ検出器205とから構成され、前記決定手段は前記検
出手段によって検出された輝度信号の輪郭検出値を10
10/TY(ここでTYは輝度信号の輪郭成分検出値)を
もって正規化するための正規化部207及び前記正規化
部207の正規化値により量子化のスケーリングファク
タを決定するためのSファクタ決定部209とから構成
される。
【0011】前記符号化部100内の量子化部106は
前記Sファクタ決定部209の出力によりDCT部10
5で2次元DCTされた変換係数を量子化する。ここで
前記量子化のステップは量子化マトリックスと2の二倍
であるので、前記スケーリングファクタが大きくなると
データの圧縮率は減少され、前記スケーリングファクタ
が小さくなるとデータの圧縮率は増加される。
【0012】前記ブロックビット割当手段は前記検出手
段によって検出された前記ブロックの輪郭検出値Aiを
前記検出手段によって検出された前記輝度信号の輪郭検
出値TYで除算値でAL(Aは予め設定された映像圧縮
ビット量、Lは輝度信号の割当常数)を乗算するための
第1ブロックビット割当部210と、前記輪郭検出値A
iを前記検出手段によって検出された前記色差信号の輪
郭検出値TR−Yで除算値でAM(Aは予め設定された
映像圧縮ビット量、Mは色差信号R−Yの割当常数)を
乗算するための第2ブロックビット割当部211と、前
記輪郭検出値Aiを前記検出手段によって検出された前
記色差信号の輪郭検出値TB−Yで除算値でAN(Aは
予め設定された映像圧縮ビット量、Nは色差信号B−Y
の割当常数)を乗算するための第3ブロックビット割当
部212とから構成される。
【0013】前記係数ビット割当手段はAC係数ビット
割当部214で構成され、その割当されたビットは前記
第2ホフマンコーディング部218に入力される。従っ
て、前記第2ホフマンコーディング部218はジグザグ
スキャニング部110の出力を入力してブロック内のA
C係数を2次元ホフマンコーディング時に前記AC係数
ビット割当部214から入力されるビット量程符号化す
る。
【0014】以下、本発明の望ましい一実施例を上述の
構成につき詳細に説明する。図1でディジタル変換され
た原色信号R,G,Bは座標変換部101によって輝度
信号Y、色差信号R−Y,B−Yに出力される。前記座
標変換部101に入力される前記原色信号R,G,Bは
電荷結合素子CCDから提供される信号である。前記座
標変換部101の輝度信号及び色差信号の出力を行列式
で表示すると、
【0015】
【数1】
【0016】のようである。前記式(1)で各成分に対
する映像データの大きさは本発明の実施例で720H×
480V(ここでHは水平方向の画素、Vは垂直方向の
画素)とした。前記座標変換部101の前記出力信号の
中で前記輝度信号Yはエネルギーが集中している信号で
あるので、前記色差信号R−Y,B−Yを点順次サブサ
ンプリングする必要がある。そこで、前記色差信号B−
Yは第1サブサンプリング部102にてサブサンプリン
グされて360H×480Vの大きさに出力される。
【0017】また、前記色差信号B−Yは第2サブサン
プリング部103によってサブサンプリングされて36
0H×480Vの大きさに出力される。ブロック形成部
104は変換符号化のために前記各成分を8×8画素に
ブロック分割するのに、その順序はR−Y,B−Y,Y
順とする。従って、前記輝度信号の720H×480V
画素は90×60ブロックに分割され、前記サブサンプ
リングされた色差信号R−Y,B−Yの360H×48
0V画素は各々45×60ブロックに分割されて、全体
のブロック数は10,800個に形成化される。
【0018】一方、第1エッジ検出器201は前記輝度
信号Yを入力して輪郭成分を検出し、第2エッジ検出器
202は前記第1サブサンプリング部102によってサ
ブサンプリングされた前記色差信号R−Yを入力して輪
郭成分を検出し、第3エッジ検出器203は前記第2サ
ブサンプリング部103によってサブサンプリングされ
た前記色差信号B−Yを入力して輪郭成分を検出する。
【0019】また、第4エッジ検出器205は前記ブロ
ック形成部104によって形成化されたブロックの輪郭
成分を検出する。前記の輪郭成分の検出は隣接画素との
グレイレベル及び方向を利用して求められ、前記第1エ
ッジ検出器201の輪郭検出値をTY、前記第2エッジ
検出器202の輪郭検出値をTR−Y、前記第3エッジ
検出器203の輪郭検出値をTB−Y、前記第4エッジ
検出器205の輪郭検出値をAiとした。
【0020】前記DCT部105は前記ブロック形成部
104の形成化された出力を順次的に2次元DCT変換
する。前記の2次元DCT変換はすべての画素に分散さ
れたエネルギーをDC係数を包含した低い周波数を有す
る幾つかの変換係数に集中させるためのものである。こ
こで、前記色差信号R−Y,B−Yの範囲は−128か
ら+128間の値をもっているので、変換係数中のDC
係数の範囲は−1024から+1023であり、前記輝
度信号Yの範囲は0から255であるので、変換された
信号のDC係数はR−Y,B−Yのそれと異なる範囲を
有する。従って、相互に同じ範囲を有することができる
ように前記輝度信号Yに−128を加算した後に2次元
DCTを遂行しなければならない。
【0021】量子化部106は前記DCT部105の変
換係数を順次に入力して乗算器114で提供される量子
化ステップの大きさにより線形量子化する。ここで、前
記量子化ステップの大きさをQであるとすると下記の式
Q=QM×2-S(2)により大きさが決定されるが、こ
こで前記QMは量子化マトリックス116であり、Sは
スケーリングファクタである。
【0022】前記量子化マトリックス116はJPEG
で勧告した値を使用するのが望ましい。前記量子化部1
06の出力係数は前記スケーリングファクタに依存し、
これは画質と関連があることが分る。正規化部207は
前記輝度信号の輪郭検出値TYを入力して予め定められ
た1010を除算してSファクタ決定部209に出力す
る。
【0023】前記Sファクタ決定部209は前記正規化
値により前記量子化部106のスケーリングファクタを
決定して出力する。ここで、前記輝度信号Y及び色差信
号R−Y,B−Yの全体ビット数が5400Kビットで
あるとすると、1/8を持って圧縮すると675Kビッ
トになり、1/16をもって圧縮すると337.5Kビ
ットになる。
【0024】従って、如何な入力映像に対しても予め設
定された符号量(bit量)の以内でデータの圧縮を終
了させるためには前記入力映像の輝度信号の正規化値に
より1/8または1/16の圧縮率を持つようにする必
要があるが、これは前記スケーリングファクタの決定値
と直結される。本発明における前記スケーリングファク
タは0.02間隔で256等分された0から5.12範
囲の値を有する。従って、前記正規化値が大値であると
前記スケーリングファクタ値は0から5.12範囲で大
きな方に決定され、小値であると小さな方に決定され
る。
【0025】前記量子化部106によってブロック別に
線形量子化された前記出力係数の中で前記DC係数はD
PCM部108に入力され、AC係数はジグザグスキャ
ニング部110に入力される。前記DPCM部108は
前記DC係数を1次元予測符号化して第1ホフマンコー
ディング部216に出力し、前記ジグザグスキャニング
部110は前記AC係数をジグザグスキャニングして第
2ホフマンコーディング部213に出力する。一方、前
記輪郭検出値TY,TR−Y,TB−Yは第1−第3ブ
ロックビット割当部210−212に各々入力され、前
記輪郭検出値Aiは前記第1−第3ブロックビット割当
部210−212に共通入力される。
【0026】前記第1ブロックビット割当部210はA
i/TYx(AL)(ここでAiは前記ブロックの輪郭
検出値であり、TYは前記輝度信号の輪郭検出値、Aは
予め設定された映像圧縮ビット量、Lは前記輝度信号の
割当常数)をもってブロックに対するビットを割当出力
する。ここで、1/16圧縮時の前記Aは337.5K
ビットであり、前記Lは0.76に設定した。
【0027】前記第2ブロックビット割当部211はA
i/TR−Yx(AM)(ここでAiは前記ブロックの
輪郭検出値であり、TR−Yは前記色差信号R−Yの輪
郭検出値、Aは予め設定された映像圧縮ビット量、Mは
前記色差信号の割当常数)をもってブロックに対するビ
ットを割当出力する。ここで、1/16圧縮時に前記A
は337.5Kビットであり、前記Mは0.11に設定
した。
【0028】前記第3ブロックビット割当部212はA
i/TB−Yx(AN)(ここでAiは前記ブロックの
輪郭検出値であり、TB−Yは前記色差信号B−Yの輪
郭検出値、Aは予め設定された映像圧縮ビット量、Nは
前記色差信号の割当常数)をもってブロックに対するビ
ットを割当出力する。ここで1/16圧縮時に前記Aは
337.5Kビットであり、前記Nは0.13に設定し
た。
【0029】前記各成分ブロックに対するビットの割当
百分率で示した比率はY:R−Y:B−Y=76:1
1:13であるが、これは実験による統計的分析によっ
て行なわれたものである。前記のビット割当は各ブロッ
クの輪郭検出値はそのブロックの複雑性の有無を判断す
るファクタであり、従って、各ブロック当たりのビット
を適応的に割り当てられることを理解すべきである。
【0030】前記第1−第3ブロックビット割当部21
0−212で各々ビット割当てられた出力はAC係数ビ
ット割当部214に入力される。前記AC係数ビット割
当部214は前記各々割当てられたビット量で前記第1
ホフマンコーディング部216によって符号化された前
記各ブロックのDC係数のビット量を減算して前記第2
ホフマンコーディング部218に出力する。
【0031】前記で、AC係数に割当されたビット量で
DC係数のビット量を減算する理由は前記DC係数はそ
のブロックの明るさの値を示す重要な情報であるためで
ある。従って、AC係数符号化に割当されるビット量は
必ずDC係数のビット量を減算した量を割当てなければ
ならい。
【0032】従って、第2ホフマンコーディング部21
8は前記ジグザグスキャニング部110の出力を入力し
て2次元ホフマン符号化時に前記AC係数ビット割当部
214の割当されたビット量を超過すると、それ以後の
前記AC係数に対する符号化を終了して出力する。ま
た、前記AC係数ビット割当部214の割当されたビッ
ト量に到達されると、その余分は次のブロックのビット
割当量に加算してビットトランケーション(trunc
ation)に対するエラーを減少させることができ
る。
【0033】マルチプレクサ220は前記第1ホフマン
コーディング部216の符号化されたDC係数と前記第
2ホフマンコーディング部218の符号化されたAC係
数を多重化して出力する。前記出力はSRAMとして成
されたICカードに貯蔵される。従って、1/16に入
力映像データを圧縮時に予め設定された出力データ量、
即ち337.5Kビット以内に圧縮することができる。
【0034】また、本発明の基本的な定義を逸脱しない
限り本発明をスチールビデオカメラ、CD−ROM及び
DAT(Digital Audio TapeRec
order)等の静止画記録及び再生装置に適用するこ
とができる。合せて、高画質のテレビジョン及びディジ
タルVTR、そしてカラープリンタ等に本発明を応用す
ることができるであろう。
【0035】
【発明の効果】上述のように本発明は予め設定された符
号量の以内にディジタル映像データを圧縮符号化するこ
とができる利点があるので、出力データ量を予測するこ
とができる長所がある。従って、SRAMから成された
ICカードを使用してディジタル映像データを記録時に
システムの使用者が使用することが便利である効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による装置ブロック図である。
【符号の説明】
100 符号化部 101 座標変換部 102,103 サブサンプリング部 104 ブロック形成部 105 DCT部 106 量子化部 108 DPCM 110 ジグザグスキャナ 114 乗算器 116 量子化マトリックス 201,202,203,204 エッジ検出器 207 正規化部 209 Sファクタ決定部 210,211,212 ブロックビット割当部 214 AC係数ビット割当部 216,218 ホフマンコーディング部 220 マルチプレクサ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 予め設定された符号量の以内にディジタ
    ル映像データを符号化するためのディジタル映像データ
    の圧縮方式において、 輝度信号及び各々サブサンプリングされた色差信号をM
    ×N(ここでM,Nは自然数)画素単位のブロックに形
    成化し、前記輝度信号及びブロックに対する輪郭成分を
    検出するための第1過程と、 前記第1過程から検出された輝度信号の輪郭検出値を正
    規化してそれによる量子化のスケーリングファクタを決
    定するための第2過程と、 前記第1過程から検出された前記信号の輪郭検出値及び
    前記ブロックの輪郭成分の検出値により前記各ブロック
    に対応されるビットを割当てるための第3過程と、 前記第3過程の割当されたビット量で1次元ホフマンコ
    ーディングされた前記各ブロックのDC係数のビット量
    を減算することによってAC係数に対するビットを割当
    てる第4過程とからなることを特徴とするディジタル映
    像データの圧縮方式。
  2. 【請求項2】 前記第1過程が8×8画素を有するブロ
    ックに対する輪郭成分を検出することを特徴とする請求
    項1記載のディジタル映像データの圧縮方式。
  3. 【請求項3】 前記第2過程が1010/TY(TYは輝
    度信号の輪郭成分検出値)をもって正規化することを特
    徴とする請求項1記載のディジタル映像データの圧縮方
    式。
  4. 【請求項4】 前記第3過程が前記輝度成分のブロック
    に対してはAi/TYx(AL)(ここでAiは前記ブ
    ロックの輪郭検出値であり、TYは前記輝度信号の輪郭
    検出値、Aは予め設定された映像圧縮ビット量、Lは前
    記輝度信号の割当常数)、前記色差成分(R−Y)のブ
    ロックに対してはAi/TR−Yx(AM)(ここでA
    iは前記ブロックの輪郭検出値であり、TR−Yは前記
    色差信号(R−Y)の輪郭検出値、Aは予め設定された
    映像圧縮ビット量、Mは前記色差信号の割当常数)、前
    記色差成分(B−Y)のブロックに対してはAi/TB
    −Yx(AN)〔ここでAiは前記ブロックの輪郭検出
    値であり、TB−Yは前記色差信号(B−Y)の輪郭検
    出値、Aは予め設定された映像圧縮ビット量、Nは前記
    色差であり、信号の割当常数〕をもって各々ビットを割
    当することを特徴とする請求項1記載の圧縮方式。
  5. 【請求項5】 前記L,M,Nが各々0.76,0.1
    1,0.13とからなることを特徴とする請求項4記載
    のディジタル映像データの圧縮方式。
  6. 【請求項6】 符号化手段を具備したディジタル映像デ
    ータの圧縮装置において、 前記符号化手段の輝度信号及び各々サブサンプリングさ
    れた色差信号の輪郭成分を検出し、形成化されたブロッ
    クに対する輪郭成分を検出するための検出手段と、 前記検出手段によって検出された前記輝度信号の輪郭検
    出値を正規化してそれによる量子化のスケーリングファ
    クタを決定するための決定手段と、 前記検出手段によって検出された前記信号の輪郭検出値
    及び前記ブロックの輪郭成分の検出値により前記各ブロ
    ックに対応されるビットを割当するためのブロックビッ
    ト割当手段と、 前記ブロックビット割当手段の割当されたビット量で1
    次元ホフマン符号化された前記各ブロックのDC係数の
    ビット量を減算することによってAC係数に対するビッ
    トを割当てるための係数ビット割当手段とから構成され
    ることを特徴とするディジタル映像データの圧縮装置。
  7. 【請求項7】 前記検出手段が前記輝度信号の輪郭成分
    を検出するための第1エッジ検出器(201)及び各々
    サブサンプリングされた色差信号の輪郭成分を検出する
    ための第2−第3エッジ検出器(202,203)、そ
    して前記形成化されたブロックに対する輪郭成分を検出
    するための第4エッジ検出器(205)とから構成され
    ることを特徴とする請求項6記載のディジタル映像デー
    タの圧縮装置。
  8. 【請求項8】 前記決定手段が1010/TY(ここでT
    Yは前記輝度信号の輪郭成分検出値)をもって正規化す
    るための正規化部(207)及び前記正規化部(20
    7)の正規化値により前記量子化のスケーリングファク
    タを決定するためのSファクタ決定部(209)とから
    構成されることを特徴とする請求項6記載のディジタル
    映像データの圧縮装置。
  9. 【請求項9】 前記ブロックビット割当手段が第1−第
    3ブロックビット割当部(210−212)とから構成
    されることを特徴とする請求項6記載のディジタル映像
    データの圧縮装置。
  10. 【請求項10】 前記係数ビット割当手段がAC係数ビ
    ット割当部(214)で構成されることを特徴とする請
    求項6記載のデータの圧縮装置。
JP5821992A 1991-03-27 1992-03-16 デイジタル映像データの圧縮方式及びその装置 Pending JPH05153405A (ja)

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