JPH07264592A - 動画像データ圧縮処理装置 - Google Patents

動画像データ圧縮処理装置

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JPH07264592A
JPH07264592A JP7666694A JP7666694A JPH07264592A JP H07264592 A JPH07264592 A JP H07264592A JP 7666694 A JP7666694 A JP 7666694A JP 7666694 A JP7666694 A JP 7666694A JP H07264592 A JPH07264592 A JP H07264592A
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JP
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image
image data
data compression
picture
compression processing
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Application number
JP7666694A
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English (en)
Inventor
Toshiaki Tanigawa
俊昭 谷川
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Television Signal Processing For Recording (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】入力された画像情報を量子化し必要に応じて
前、後の画像、またはその両者の補間によって画像デー
タの圧縮符号化を行う動画像データ圧縮処理装置におい
て、再生画像の種別に応スロ−再生やコマ送り再生にお
いても自然な繋がりを持った画像が再生できるようにし
た動画像圧縮処理装置を提供する。 【構成】入力された画像情報を量子化し必要に応じて
前、後の画像、またはその両者の補間によって画像デー
タの圧縮符号化を行う動画像データ圧縮処理装置におい
て、再生画像の種別に応じて画像データの圧縮方法を選
択する。また、の例として、再生画像の種別に応じてI
/P/Bの各ピクチャの構成比率を変更する手段、又
は、I/P/Bの各ピクチャ毎のビット割りつけ順序を
変更する手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は動画像データ圧縮処理装
置に関し、詳細には圧縮したデータを復調した際、各ピ
クチャ−の画質差が少なく均一な画像となるようにした
画像データ圧縮手段に関するものである。
【0002】
【従来技術】従来から、動画像表示装置においては、処
理速度を向上するために画像データの圧縮処理を行う
が、その目的にはデータ量の削減のみならず、画質品質
の向上も目的の一つとしている。PピクチャやBピクチ
ャはIピクチャから生成されるためIピクチャと比べて
画質が劣化することは避けられないが、Iピクチャに多
くの符号量が割り当てられているため、最終的な画質は
良くなるがピクチャ間の画質の差が大きくなって、非常
に見づらい画像となる欠点があった。
【0003】動画像の符号量割り当て方式には符号量制
御が標準となっている。一方、動画像を符号化する場合
に生成する画像(以下ピクチャと云う)には4つのタイ
プがある。I(intra)ピクチャは他のピクチャを
参照することなしに符号化され、P(predicte
d)ピクチャはその画像以前の他のIまたはPピクチャ
を参照し動き補償処理を使用して符号化される。またB
(bidirectionally predirec
ted)ピクチャはそれ以前または以降のIまたはPピ
クチャからの動き補正を使用して符号化される。そして
D(DC)ピクチャは高速順再生モ−ドの際に使用され
る符号化である。一般的な符号化機構ではIピクチャ、
Pピクチャ及びBピクチャが混在したものとなる。また
上記符号量制御の初期値は例えば127:56:8など
が推奨されている。
【0004】図5は従来一般の符号化方法におけるピク
チャの依存関係を図示したもので、図中の番号の(1)
はIピクチャを、(2)はPピクチャを、(3)はBピ
クチャを示している。
【0005】このようなピクチャの依存性のためにビッ
トストリ−ムの順番、即ち、ピクチャが送信され、蓄積
され、受信される順番は原画像の順ではなく、復号器が
ビットストリ−ムを復号するのに必要な順番である。代
表的な表示の順番に基づいたピクチャの列の例を図6に
示す。なおこの図において(a)は原画像のピクチャの
順番、(b)は代表的な表示順番による圧縮データのピ
クチャ列の例である。またI/P/Bの割合についても
ト−タル画像品質をよくするために例えばN=15、M
=3なるパラメ−タが推奨されている。しかしながら、
スロ−再生やコマ送り再生の場合は、画像データを間引
いて再生することになるため、上記図(b)のように互
いに関係づけられたピクチャの順番に出現せず、例えば
同図(c)のスロ−画面比較表示に示すように、同一ピ
クチャが連続して出現する場合が多くなり、再生画像が
不自然にみえる。
【0006】上記のように、従来の方法では、スロ−再
生やコマ送り再生を行った際に、本来自然な動画像に見
えるように所要の順番でデータ圧縮して生成したピクチ
ャ画像のうちからいくつかが省かれて再生されることか
ら、画像の繋がりが不自然になって、極めてぎこちない
動画像として見える欠点があった。
【0007】
【発明の目的】本発明は上記のような従来の動画像圧縮
処理装置の問題点を解決するためになされたものであっ
て、スロ−再生やコマ送り再生においても自然な繋がり
を持った画像が再生できるようにした動画像データ圧縮
処理装置を提供することを目的としている。
【0008】
【発明の構成】上記目的を達成するために本発明では、
第一の手段として、入力された画像情報を量子化し必要
に応じて前、後の画像、またはその両者の補間によって
画像データの圧縮符号化を行う動画像データ圧縮処理装
置において、再生画像の種別に応じて画像データの圧縮
方法を選択するように構成したことを特徴とする。第二
の手段は、同様に入力された画像情報を量子化し必要に
応じて前、後の画像、またはその両者の補間によって画
像データの圧縮符号化を行う動画像データ圧縮処理装置
において、再生画像の種別に応じてI/P/Bの各ピク
チャの構成比率を適宜選択決定する手段を備えたことを
特徴とする。第三の手段は、入力された画像情報を量子
化し必要に応じて前、後の画像、またはその両者の補間
によって画像データの圧縮符号化を行う動画像データ圧
縮処理装置において、再生画像の種別に応じてI/P/
Bの各ピクチャ毎のビット割りつけ順序を適宜選択決定
する手段を備えたことを特徴とする。
【0009】以下、図示した実施例に基づいて、本発明
を詳細に説明する。図1は、本発明に係る動画像データ
圧縮処理装置の一実施例を示すブロック構成図である。
同図において21は入力装置(Source)であり、
Yc、Cb、Cr等の種々のフォ−マットの動画像信号
を入力する。22は前処理装置(Preprocess
inng)であって、上記入力装置21からの信号を後
記符号化器23において必要とする形式の動画情報に変
換する。23は符号化器(Encording)であ
り、例えば後述するような構成を有し、入力された動画
像情報を極力画像劣化を生じない方法でデータの圧縮を
行いつつ画像データのビットストリ−ムを生成する。2
4は蓄積装置(Storage)であり、ICメモリ、
CD、DAT、ハ−ドディスク等のメモリ装置を備え、
上記符号化器23によって生成されたビットストリ−ム
を記憶する。復号器(Decoding)25では、蓄
積装置から転送されるビットストリ−ムを入力し、再生
動画像を作る。この動画像は後処理装置(Postpr
ocessing)26において、表示手段に対応した
形式に合わせて、ライン補間、画素補間、レ−ト変換、
フレ−ムフィ−ルド変換、画素の縦横比変換等の処理を
行った後、出力装置(Display)27から再生し
た動画像として出力する。
【0010】図2は上記符号化器23の一実施例を示す
ブロック構成図である。符号化器23に入力された信号
IDは、差分器(減算器)32において後述するように
処理され且つフレ−ムメモリ&予測器39にて生成記憶
された予測画像(PID)との差分画像(SID)が演
算される。この信号SIDは、周波数変換器(DCT)
32によって周波数変換信号Cに変換された後、量子化
器33により量子化信号QCにされ、更に、可変長符号
化器(VLC)34において所要長のデータに符号化さ
れ、バッファ35を経てデータ出力となる。一方、上記
量子化器33の出力の一部は局部復号器40の逆量子化
器401と周波数逆変換器402によって量子化及び周
波数(直行)変換前と同じ形式のデータに逆変換され、
加算器403を経てフレ−ムメモリ&予測器36に記憶
される。この際、上記差分器31では上記入力信号ID
とフレ−ムメモリ&予測器31から出力される画像デー
タとの差分演算処理が行われる。
【0011】上記の周波数変換とはこの例では離散コサ
イン変換を指し、例えば8×8からなるブロックの画素
値を8×8からなる水平/垂直の空間周波数係数のマト
リックスに変換する処理である。8×8からなるブロッ
クの画素値は空間周波数係数に逆離散コサイン変換(I
DCT)を掛けることによって再構築される。一般に、
大部分のエネルギは変換マトリックスの左上隅に位置す
る低周波数係数に集中する。ブロックの左上位置(0、
0)のDCT係数は零水平、零垂直周波数を示し、DC
係数と呼ばれる。DC係数は8×8のブロックの画素数
の平均値に比例し、近くの8×8ブロックの平均値の違
いは比較的小さくなりやすいので、予測符号化を使用し
て更に圧縮される。他の係数はいづれか一方が零でない
水平/垂直周波数を表し、AC係数と呼ばれる。零でな
い係数を列の最初に集中させ、順番の最後に連続する零
の係数を可能な限り多くするため、係数の順番は一般に
ジグザグとなる。この順番は最高の空間周波数を列の最
後に集中させる。DCT波、直行変換と呼ばれる変換の
一つであって、画像信号を空間領域から周波数領域に変
換する。直行変換による画像符号化では、通常現画像を
N×N画素のブロックに分割し、このブロック単位に処
理が行われる。直行変換によって元のブロックの画素数
と同じN×N個の2次元周波数成分(変換係数)が得ら
れ、これらが量子化、可変長符号化される。画像符号化
において画像信号を周波数領域に変換する利点は、画像
信号の次のような性格を利用したものである。即ち、一
般に画像信号は空間的な相関度が非常に強いため、周波
数領域ではその信号成分の大部分は低周波成分に集中
し、高周波成分は零に近い成分が多く現れる。そこで周
波数成分をその電力集中度に応じたビット配分で符号化
することによって、高能率な画像符号化を図ることがで
きる。具体的には、変換係数の量子化精度を低周波部分
で細かく、高周波成分になるに従い粗くしたり、量子化
の結果零となった係数をまとめて零ランレングスで表す
ことが行われる。DCT変換は原画像を周波数の異なる
コサイン波からなる基底関数の線形結合に展開する処理
に等しい。
【0012】また、可変長符号化(可変長コ−ディン
グ:VLC)は符号化すべき値に符号語を割り当てる統
計的符号技術であって、頻繁に発生する値には短い符号
を、また発生数が少ない値には長い符号語を割り当て
て、効率を高める工夫がなされている。
【0013】一方、符号化モ−ドを大きく分類すると、
イントラ符号化モ−ドと非イントラ符号化モ−ドの二つ
があり、イントラ符号化モ−ドでは入力された画像デー
タがそのまま符号化され、非イントラ符号化モ−ド、即
ち、予測符号化モ−ドでは前、後の画像に基づいて動画
の予測に基づいた画像を生成し、あるいはそれらの補間
による予測画像を生成する三つの予測モ−ドがある。予
測画像には動きの方向を示す動きベクトルも同時に符号
化される。
【0014】上記図2に示すように構成した符号化器2
3では、入力されたデータIDは、符号化モ−ドに従っ
て、イントラ符号化モ−ドなら差分器31を介せず直接
にDCT器32に入力され、量子化器33、VLC器3
4、バッファ35を経て出力される。一方非イントラ符
号化モ−ド、即ち、何らかの動き予測を行う符号化の場
合は、その予測モ−ド、動きベクトルに従った予測画像
(PDI)との差分が上記差分器31によって求めら
れ、その差分信号(SID)がDCT器32に供給され
る。このDCT器32では、離散コサイン変換され、そ
の結果の変換係数(C)が次段の量子化器33において
量子化される。量子化された係数はVLC器34で可変
長符号化され、バッファ35ストアされた後、一定レ−
トで読み出され、DSC(デシタル蓄積メディア)等に
送出される。
【0015】ここで量子化とはある範囲の値を範囲内の
一つの値で表示する処理で、実際の値と量子化された値
との差は量子化誤差あるいは量子化ノイズと呼ばれる。
【0016】上記予測符号化とは、統計的冗長度を利用
して圧縮を良くする処理で、以前に復号化された値に基
づいて、符号化器と復号化器との両方が、未だ符号化や
復号化されていないデータの値を見積もり、あるいは予
測値を算出する処理であって、入力されたデータと予測
値との差を符号化することによって、処理量を大幅に圧
縮することができる。
【0017】また、非イントラ符号化モ−ドでの予測画
像(PID)はフレ−ムメモリ&予測器36中のフレ−
ムメモリに蓄積された局部復号画像40からの信号に基
づいて生成される。局部復号画像は符号化器で符号化と
同時に上述したように局部符号器40の内部においてし
生成され、上記フレ−ムメモリ&予測器36にストアさ
れる。なお、図中の二つのスイッチSW1とSW2は次
のように制御される。
【0018】イントラ符号化モ−ドの場合はSW1は下
方端子に接続され、入力信号が差分き31をバイパスし
て直接DCT器33に入力するように、またSW2は’
0’側に接続される。また非イントラ符号化モ−ドにお
いては上記の逆になるように、即ち、SW1は上方端子
に接続され、入力データが差分器31を経てDCT器3
2に入力するように、またSW2はPID側に接続さ
れ、フレ−ムメモリ&予測器36の出力が局部復号器4
0の加算器403に供給されるように構成されている。
【0019】図3は上記図1に示した復号器25の具体
的構成例を示すブロック図である。この図に示す復号器
は、入力データを一時蓄積するバッファ41と、逆可変
長復号する逆VLC器42と、逆量子化する逆量子化器
43と、逆周波数変換する逆DCT器44と、加算器4
5と、加算器の出力の一部と上記逆VLC器42の信号
とを入力し予測画像を上記加算器45に供給するフレ−
ム&予測器46とから構成されている。なお、この例に
示した復号器は上記局部復号器40と類似した構成であ
る。この構成の復号器の動作を説明すると、復号化デー
タが一定レ−トでばっふぁに入力される、これから読み
出されたデータが逆VLC器 42で復号され逆量子化
器43にて逆量子化され、更に、逆DCT器44にて逆
DCTされる。その後、イントラ符号化モ−ド時にはそ
のまま(’0’が加算され)加算器45を経て出力され
る。また非イントラ符号化モ−ドの際は、フレ−ムメモ
リ&予測器6で同時に復号した符号化モ−ド、動きベク
トルに従って、フレ−ムメモリに記憶されている既に復
号済の画像から生成された予測画像が加算器45におい
て逆DCT器44の出力に加算される。なお、同図3中
のスイッチSW3は、イントラ符号化モ−ドでは’0’
側に接続され、非イントラ符号化モ−ドの場合にはフレ
−ム&予測器46側に接続される。
【0020】ここで動き補正について説明すれば、動き
補正(MC)とは、画像の中の近い画素のブロックの値
を、既に処理済の(値を知っている)近くの画像ブロッ
クに置き換えることによって予測する処理であり、動き
はブロックを新しい位置に変換する2次元の動きベクト
ルで示される。最も簡単な例は、カメラが動いていなく
て、しかも画面中の画像のいづれにも動きがない場合を
考えると、静止画像と同様に全て同一画像となり、この
ときの動きベクトルはゼロとなり、既に処理済の画像デ
ータがそのまま使用できる。この技術は、新しく処理す
べき画像のうち、動きのある部分の画像成分のみを動き
ベクトルとして符号化し、他の部分、即ち動きのない部
分については、既に処理済のデータをそのままに利用す
ることによって、処理すべきデータ量を極力圧縮するも
のである。
【0021】図4は従来のデータ復号におけるビットス
トリ−ム順番のピクチャ例と本発明におけるビットスト
リ−ム順番のピクチャ例を比較して図示したものであ
り、本発明によるビットストリ−ムでは、スロ−画面比
較表に描いても、同一ピクチャの発生が極力少なくなる
ように制御されている。このように構成し、制御すれ
ば、スロ−再生やコマ送り制御においても、自然な動画
が再生される。このような再生方法では、ト−タルの画
質が若干劣化しても、ピクチャ間の画質差が少ない方が
自然な動きの画像となる。本発明は以上のように、ピク
チャ間の画質が大きな差をもたないように動画像のデー
タ圧縮を行う。具体的には再生目的に応じて上記図4に
示すようにI/P/Bの比率、即ち夫々のピクチャの発
生比率を変更したり、画質の劣るP/Bピクチャに多く
の符号を割り得てる等の処理を行う。このようにして、
ト−タル的な画質には若干の劣化を伴うが、再生時のコ
マ送りやスロ−画面再生時には、自然な動きの画像を生
成することが可能となる。
【0022】
【発明の効果】本発明は以上説明したように、ビットス
トリ−ムが、スロ−画面比較表に描いても、同一ピクチ
ャの発生が極力少なくなるように制御されているので、
スロ−再生やコマ送り制御においても、自然な動画が再
生される。このような再生方法では、ト−タルの画質が
若干劣化しても、ピクチャ間の画質差が少ない方が自然
な動きの画像となる。本発明は以上のように、ピクチャ
間の画質が大きな差をもたないように動画像のデータ圧
縮を行い、再生時のコマ送りやスロ−画面再生時には、
自然な動きの画像を生成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による動画像データ圧縮処理装置の一実
施例を示すブロック構成図である。
【図2】本発明において使用する符号化器の一実施例を
示すブロック構成図である。
【図3】本発明において使用する復号器の一実施例を示
すブロック構成図である。
【図4】本発明と従来の画像データ圧縮時のビットスト
リ−ム順番のピクチャ列の例を示す図である。
【図5】従来の画像データ圧縮におけるピクチャ間の依
存の関係を示す図である。
【図6】従来の原画像データと圧縮データのビットスト
リ−ム順のピクチャ列の例を示す図であって、(a)は
原画像、(b)は圧縮データ、(c)はスロ−画面比較
表時を示す図である。
【符号の説明】
21 入力装置、 22 前処理装置、 23 符号化
器、 24 蓄積装置、25 符号器、 26 後処理
装置、 27 表示装置、31 差分器、 32 DC
T器、 33 量子化器、 34 VLC器、35、4
1 バッファ、 36、46 フレ−ム&予測器、40
局部復号器、 43、401 逆量子化器、 44、
402 逆DCT器、 45、403 加算器、 42
逆VLC器、SW1、SW2、SW3 スイッチ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 5/92 7/32 H04N 5/92 H 7/137 Z

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力された画像情報を量子化し必要に応
    じて前、後の画像、またはその両者の補間によって画像
    データの圧縮符号化を行う動画像データ圧縮処理装置に
    おいて、再生画像の種別に応じて画像データの圧縮方法
    を選択するように構成したことを特徴とする動画像デー
    タ圧縮処理装置。
  2. 【請求項2】 入力された画像情報を量子化し必要に応
    じて前、後の画像、またはその両者の補間によって画像
    データの圧縮符号化を行う動画像データ圧縮処理装置に
    おいて、再生画像の種別に応じてI/P/Bの各ピクチ
    ャの構成比率を適宜決定する手段を備えたことを特徴と
    する動画像データ圧縮処理装置。
  3. 【請求項3】 入力された画像情報を量子化し必要に応
    じて前、後の画像、またはその両者の補間によって画像
    データの圧縮符号化を行う動画像データ圧縮処理装置に
    おいて、再生画像の種別に応じてI/P/Bの各ピクチ
    ャ毎のビット割りつけ順序を適宜決定する手段を備えた
    ことを特徴とする動画像データ圧縮処理装置。
JP7666694A 1994-03-23 1994-03-23 動画像データ圧縮処理装置 Pending JPH07264592A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100813436B1 (ko) * 2006-12-21 2008-03-13 주식회사 휴맥스 영상 재생 장치 및 영상 재생 방법

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