JPH10136309A - 画像圧縮／蓄積装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像データをリアルタイムで圧縮しながら記
憶する場合でも、大量の画像データを良好な状態で記憶
することにより、装置の性能を高めた画像圧縮／蓄積装
置を提供する。 【解決手段】 圧縮率制御手段１０５は、記憶手段１０
８の残容量に基づいて、画像取込手段１０４で取り込ま
れた複数の画像フレームのうち、フレーム内符号化画像
フレームを除く他の複数の画像フレームのうち所定の画
像フレームを落として圧縮を行うように圧縮手段１０６
を制御することにより、圧縮手段１０６における圧縮率
の制御を行う。これにより、記憶手段１０８には、記憶
手段１０８の残容量に基づた圧縮率で圧縮して得られた
圧縮画像データが記憶される。また、圧縮しない画像フ
レームに対しては、各手段が動作しない状態となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、伝送され
てきた動画像データを圧縮しながら記憶する画像圧縮／
蓄積装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ネットワーク技術の発展に伴っ
て、大量のデータを伝送することが可能になってきてい
る。

【０００３】そこで、例えば、サーバとクライアント間
で動画像データをリアルタイム通信で伝送し、クライア
ント側では、画像圧縮／蓄積装置により、伝送されてき
た動画像データを画面表示する等の技術が知られてい
る。しかし、ネットワーク上の各クライアント側におい
て、伝送されてきた動画像データをそのまま画面表示す
るだけならばよいが、該動画像データを記憶したい場
合、以下のような問題があった。すなわち、クライアン
ト側の画像圧縮／蓄積装置には、大量のデータが記憶で
きる大容量の記憶回路が通常装備されていないため、長
時間にわたって伝送されてくる大量の動画像データを記
憶することができなかった。

【０００４】そこで、クライアント側に、例えば、図１
０に示すような画像圧縮／蓄積装置９００を設けること
により、上述のような問題を解決している。

【０００５】この画像圧縮／蓄積装置９００は、装置全
体の動作制御を行う中央制御回路（ＣＰＵ：Central Pr
ocessing Unit ）９０１と、ＣＰＵ９０１の実行プログ
ラムが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）９０２
と、ＣＰＵ９０１のプログラム実行時のワークエリアと
して用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）９０３
と、伝送されてきた動画像データを取り込むためのネッ
トワークインターフェース回路９０４と、取り込まれた
動画像データをリアルタイムで圧縮するデータ圧縮回路
９０５と、データ圧縮回路９０５により圧縮されたデー
タを記憶する記憶回路９０６とをバス９０７により接続
した構成としている。

【０００６】このような画像圧縮／蓄積装置９００によ
り、サーバからクライアント側に伝送されてきた動画像
データは、リアルタイムで圧縮されて記憶回路９０６に
記憶されるようになされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の画像圧縮／蓄積装置９００では、記憶回路
９０６の残容量に係わらず、データ圧縮回路９０５にお
ける圧縮率を固定して設定するようになされていたた
め、記憶回路９０６には、記憶回路９０６の残容量が
「０」となった時点までの動画像データしか記憶され
ず、動画像が途切れてしまう結果となっていた。

【０００８】そこで、本発明は、上記の欠点を除去する
ために成されたもので、画像データをリアルタイムで圧
縮しながら記憶する場合でも、大量の画像データを良好
な状態で記憶することにより、装置の性能を高めた画像
圧縮／蓄積装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、複数枚の
画像フレームからなる入力画像データを、少なくとも１
枚のフレーム内符号化画像を含む画面群として扱って圧
縮する圧縮方式を採用した画像圧縮／蓄積装置であっ
て、入力画像データを取り込む画像取込手段と、上記画
像取込手段により取り込まれた画像データを圧縮する圧
縮手段と、上記圧縮手段で得られた圧縮画像データを記
憶する記憶手段と、上記記憶手段の残容量を検知する検
知手段と、上記検知手段の検知結果に基づいて、上記フ
レーム内符号化画像を除く他の複数の画像フレームのう
ち所定の画像フレームを落として圧縮を行うように上記
圧縮手段を制御する圧縮率制御手段とを備えることを特
徴とする。第２の発明は、上記第１の発明において、上
記フレーム内符号化画像を除く他の複数の画像フレーム
が、フレーム間順方向予測符号化画像と双方向予測符号
化画像を含み、上記圧縮率制御手段は、上記検知手段の
検知結果により示される上記記憶手段の残容量に基づい
て、フレーム間順方向予測符号化画像を落として圧縮を
行うように、又は双方向予測符号化画像を落として圧縮
を行うように、又はフレーム間順方向予測符号化画像と
双方向予測符号化画像の両者を落として圧縮を行うよう
に上記圧縮手段を制御することを特徴とする。第３の発
明は、上記第２の発明において、上記圧縮率制御手段に
より、上記記憶手段の残容量が少なくなるにつれて、フ
レーム間順方向予測符号化画像又は双方向予測符号化画
像を落とした圧縮と、フレーム間順方向予測符号化画像
と双方向予測符号化画像の両者を落とした圧縮とを順に
行うように上記圧縮手段を制御することを特徴とする。
第４の発明は、上記第１の発明において、上記圧縮手段
に、画像データを所定の量子化係数で量子化する量子化
手段を設け、上記圧縮率制御手段は、上記検知手段の検
知結果により示される上記記憶手段の残容量に基づい
て、上記量子化係数を可変することを特徴とする。第５
の発明は、上記第４の発明において、上記圧縮率制御手
段により、上記記憶手段の残容量が少なくなるにつれ
て、上記量子化係数を段階的に大きくすることを特徴と
する。第６の発明は、上記第１の発明において、上記圧
縮手段の圧縮画像データを所定のビットレートで読み出
してバッファ内に一旦蓄積して上記記憶手段に対して出
力する送信バッファ手段を備え、上記圧縮率制御手段
は、上記送信バッファ手段のバッファの充足度に基づい
て、上記圧縮手段を制御することを特徴とする。第７の
発明は、上記第４の発明において、上記圧縮手段の圧縮
画像データを所定のビットレートで読み出してバッファ
内に蓄積して上記記憶手段に対して出力する送信バッフ
ァ手段を備え、上記圧縮率制御手段は、上記送信バッフ
ァ手段のバッファの充足度に基づいて、上記量子化係数
を可変することを特徴とする。第８の発明は、上記第１
の発明において、上記圧縮方式を、ＭＰＥＧ方式とする
ことを特徴とする。第９の発明は、上記第１の発明にお
いて、上記画像取込手段により、リアルタイムで伝送さ
れてきた画像データを取り込み、上記圧縮手段は、上記
画像取込手段によりリアルタイムで取り込まれた画像デ
ータに対してリアルタイムで圧縮を行うことを特徴とす
る。

【００１０】

【作用】第１の発明によれば、圧縮率制御手段は、記憶
手段の残容量に基づいて、画像取込手段で取り込まれた
複数の画像フレームのうち、フレーム内符号化画像フレ
ームを除く他の複数の画像フレームのうち所定の画像フ
レームを落として圧縮を行うように圧縮手段を制御する
ことにより、上記圧縮手段における圧縮率の制御を行
う。これにより、記憶手段には、記憶手段の残容量に基
づた圧縮率で圧縮して得られた圧縮画像データが記憶さ
れる。また、圧縮しない画像フレームに対しては、各手
段が動作しない状態となる。第２の発明によれば、上記
第１の発明において、記憶手段の残容量に基づいて、全
ての画像フレームの圧縮、又はフレーム内符号化画像フ
レームと双方向予測符号化画像フレームのみの圧縮、又
はフレーム内符号化画像フレームとフレーム間順方向予
測符号化画像フレームのみの圧縮、又はフレーム内符号
化画像フレームのみの圧縮が行われる。これにより、記
憶手段には、記憶手段の残容量に基づいて、全ての画像
フレームの圧縮画像データ、又はフレーム内符号化画像
フレームと双方向予測符号化画像フレームのみの圧縮画
像データ、又はフレーム内符号化画像フレームとフレー
ム間順方向予測符号化画像フレームのみの圧縮画像デー
タ、又はフレーム内符号化画像フレームのみの圧縮画像
データが記憶される。第３の発明によれば、上記第２の
発明において、記憶手段の残容量が少なくなるにつれ
て、全ての画像フレームの圧縮から、フレーム内符号化
画像フレームと双方向予測符号化画像フレームのみの圧
縮、又はフレーム内符号化画像フレームとフレーム間順
方向予測符号化画像フレームのみの圧縮へ、さらにフレ
ーム内符号化画像フレームのみの圧縮へと順に切り換わ
って行われる。これにより、記憶手段には、全ての画像
フレームの圧縮画像データ、フレーム内符号化画像フレ
ームと双方向予測符号化画像フレームのみの圧縮画像デ
ータ、又はフレーム内符号化画像フレームとフレーム間
順方向予測符号化画像フレームのみの圧縮画像データ、
フレーム内符号化画像フレームのみの圧縮画像データが
順に記憶される。第４の発明によれば、上記第１の発明
において、圧縮率制御手段は、記憶手段の残容量に基づ
いて、圧縮手段で量子化を行う際に用いられる量子化係
数を可変させることにより、上記圧縮手段における圧縮
率の制御を行う。これにより、記憶手段には、記憶手段
の残容量に基づた圧縮率で圧縮して得られた圧縮画像デ
ータが記憶される。第５の発明によれば、上記第４の発
明において、記憶手段の残容量が少なくなるにつれて、
量子化する際に用いられる量子化係数が段階的に大きく
なる。そして、段階的に大きくなった量子化係数で量子
化が行われ、圧縮画像データが得られる。これにより、
記憶手段には、記憶手段の残容量が少なくなるにつれ
て、段階的に高く設定された圧縮率で圧縮して得られた
圧縮画像データが順に記憶される。第６の発明によれ
ば、上記第１の発明において、送信バッファ手段によ
り、データ圧縮手段から圧縮画像データが所定のビット
レートで読み出されて一旦バッファに蓄積され、記憶手
段に記憶される。また、圧縮率制御手段は、上記バッフ
ァの充足度に基づいて、画像取込手段で取り込まれた複
数の画像フレームのうち、フレーム内符号化画像フレー
ムを除く他の複数の画像フレームのうち所定の画像フレ
ームを落として圧縮を行うように圧縮手段を制御するこ
とにより、上記圧縮手段における圧縮率の制御を行う。
これにより、記憶手段には、上記バッファの充足度に基
づた圧縮率で圧縮して得られた圧縮画像データが記憶さ
れる。第７の発明によれば、上記第４の発明において、
圧縮率制御手段は、送信バッファ手段のバッファの充足
度に基づいて、圧縮手段で量子化を行う際に用いられる
量子化係数を可変させることにより、上記圧縮手段にお
ける圧縮率の制御を行う。これにより、記憶手段には、
記憶手段の残容量に基づた圧縮率で圧縮して得られた圧
縮画像データが記憶される。第８の発明によれば、上記
第１の発明において、ＭＰＥＧ方式により、圧縮が行わ
れる。これにより、記憶手段には、ＭＰＥＧ方式で圧縮
された画像データが記憶される。第９の発明によれば、
上記第１の発明において、伝送されてきた画像データ
は、リアルタイムで圧縮されながら記憶手段に記憶され
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。

【００１２】まず、第１の実施の形態について説明す
る。

【００１３】本発明に係る画像圧縮／蓄積装置は、例え
ば、図１に示すような画像圧縮／蓄積装置１００に適用
される。

【００１４】この画像圧縮／蓄積装置１００は、リアル
タイム通信でサーバから伝送されてきた動画像データを
受けるクライアント側に設けられたものであり、上記図
１に示すように、装置全体の動作制御を行うＣＰＵ１０
１と、ＣＰＵ１０１にて実行するプログラムが格納され
たＲＯＭ１０２と、該プログラムの実行時のワークエリ
アとして用いられるＲＡＭ１０３と、サーバから伝送さ
れてきた動画像データを取り込むネットワークインター
フェース回路（以下、ネットワークＩ／Ｆと言う）１０
４と、該動画像データを圧縮するデータ圧縮回路１０６
と、データ圧縮回路１０６の圧縮率を設定する圧縮率設
定回路１０５と、圧縮されたデータを記憶する記憶回路
１０８と、記憶回路１０８の残容量を検出する残量検知
回路１０７とがバス１０９により接続された構成として
いる。また、画像圧縮／蓄積装置１００では、圧縮率設
定回路１０５から出力される圧縮率の情報がデータ圧縮
回路１０６に供給され、残量検知回路１０７から出力さ
れる残容量の情報が圧縮率設定回路１０５に供給される
ようになされている。

【００１５】ここで、ＲＯＭ１０２には、例えば、図２
のフローチャートに示すような処理を実行するためのプ
ログラムが格納されており、ＣＰＵ１０１がこのプログ
ラムに従って装置全体の動作制御を行うことにより、画
像圧縮／蓄積装置１００は、以下に説明するような動作
を行うようになされている。

【００１６】すなわち、先ず、ＣＰＵ１０１は、サーバ
からネットワークＩ／Ｆ１０４を介して動画像データが
伝送されてきたか否かを判断し、動画像データが伝送さ
れてくるまで、この判断処理を行う（ステップＳ２０
１）。

【００１７】動画像データが伝送されてくると、ＣＰＵ
１０１は、残量検知回路１０７内に設けられている図示
していないタイマをリセットする（ステップＳ２０
２）。尚、ＣＰＵ１０１には、該タイマのタイムアウト
値が使用者により予め設定されている。

【００１８】次に、残量検知回路１０７は、ＣＰＵ１０
１からの制御に従って、記憶回路１０８の残容量を所定
の検知方式により検知して、その検知結果を圧縮率設定
回路１０５に供給する（ステップＳ２０３）。

【００１９】次に、圧縮率設定回路１０５は、ＣＰＵ１
０１からの制御に従って、残量検知回路１０７の検知結
果に基づいた圧縮率をデータ圧縮回路１０６に設定する
（ステップＳ２０４）。

【００２０】次に、データ圧縮回路１０６は、ＣＰＵ１
０１からの制御に従って、圧縮率設定回路１０５により
設定された圧縮率で伝送されてきた動画像データを圧縮
し、圧縮したデータを記憶回路１０８に転送する（ステ
ップＳ２０５）。

【００２１】尚、圧縮率設定回路１０５及びデータ圧縮
回路１０６についての詳細は後述する。

【００２２】したがって、記憶回路１０８には、残容量
に基づいた圧縮率で圧縮されたデータが記憶されること
となる（ステップＳ２０６）。

【００２３】次に、ＣＰＵ１０１は、サーバからの動画
像データの伝送が終了したか否かを判断し、伝送が終了
した場合に本処理を終了する（ステップＳ２０７）。

【００２４】ステップＳ２０７にて、伝送が終了してい
ないと判断された場合、ＣＰＵ１０１は、残量検知回路
１０７の上述したタイマの値が使用者により予め設定さ
れたタイムアウト値を超えたか否かを判断する。そし
て、ＣＰＵ１０１は、上記タイムアウト値を超えていた
場合には、ステップＳ２０２のタイマリセット処理に戻
ってそのステップ以降の処理が再度行われるように装置
全体を制御し、上記タイムアウト値を超えていない場合
には、ステップＳ２０５の画像データ圧縮処理に戻って
そのステップ以降の処理が再度行われるように装置全体
を制御する（ステップＳ２０８）。

【００２５】上述のようにして、この画像圧縮／蓄積装
置１００は、記憶回路１０８の残容量を検知し、その検
知結果に基づいた圧縮率で伝送されてきた動画像データ
を圧縮して記憶回路１０８に記憶するようになされてい
る。

【００２６】そこで、圧縮率設定回路１０５により設定
される圧縮率、及びその設定された圧縮率で動画像デー
タを圧縮するデータ圧縮回路１０６について以下具体的
に説明する。

【００２７】まず、データ圧縮回路１０６は、例えば、
図３に示すように、伝送されてきた動画像データが供給
されるＲＧＢ−ＹＵＶ変換回路３０１と、ＲＧＢ−ＹＵ
Ｖ変換回路３０１の出力が供給される離散コサイン変換
（ＤＣＴ：Discrete CosineTransform ）回路３０２
と、ＤＣＴ回路３０２の出力が供給される量子化回路３
０３と、量子化回路３０３の出力が供給されるジグザグ
スキャン回路３０４と、ジグザグスキャン回路３０４の
出力が供給される符号化回路３０５とを備えており、符
号化回路３０５の出力が上記図１の記憶回路１０８に記
憶されるようになされている。また、データ圧縮回路１
０６は、上記図１の圧縮率設定回路１０５により設定さ
れた圧縮率の情報が供給される量子化テーブル３０６
と、符号化回路３０５に対して出力するハフマン符号化
テーブル３０７とを備えており、量子化テーブル３０６
の出力は、量子化回路３０３に供給されるようになされ
ている。

【００２８】上述のようなデータ圧縮回路１０６におい
て、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換回路３０１は、伝送されてきた
動画像データに対して、画像の色度座標系の変換を行
う。すなわち、通常の画像は、ＲＧＢ（赤、緑、青）色
度座標で記録されるが、これをＹＵＶ（Ｙ：輝度、Ｕ、
Ｖ：色差）色度座標に変換する。

【００２９】ＤＣＴ回路３０２は、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換
回路３０１でＹＵＶ色度座標に変換された画像データを
８×８画素の正方形の画素ブロックに分割し、各画素ブ
ロック毎にＤＣＴ変換処理を行う。このＤＣＴ変換処理
により、８×８（６４個）の画素データは、８×８（６
４個）のＤＣＴ係数に変換される。

【００３０】図４（ａ）は、上述のようなＤＣＴ回路３
０２でＤＣＴ係数に変換された画素ブロック４０１の一
例を示したものである。

【００３１】この図４（ａ）において、画素ブロック４
０１の各マス内の数値がＤＣＴ係数である。また、１行
１列の１係数がＤＣ（ＤＣ：Direct Current 直流）係
数を表し、空間周波数が最も低く、続く６３個の係数が
ＡＣ（ＡＣ：Alternate Current 交流）係数を表す。
さらに、列方向は水平方向の空間周波数を表し、行方向
は垂直方向の空間周波数を表し、各方向とも行又は列の
番号が増えるにしたがって、空間周波数が高くなる。そ
して、このようなＤＣＴ係数の範囲は、例えば、−１２
７〜１２７の範囲の整数値としている。

【００３２】上記図４（ａ）の画素ブロック４０１のよ
うなＤＣＴ変換後の画素ブロックは、ブロック単位で順
次量子化回路３０３に供給される。

【００３３】量子化回路３０３は、画素ブロックの各係
数ごとの量子化ステップサイズ（除数）を定めた量子化
テーブル３０６を用いて、ＤＣＴ回路３０２からの画素
ブロックの各係数を、係数位置ごとに異なるステップサ
イズで量子化する。

【００３４】図５（ａ）〜（ｃ）は、量子化回路３０３
で用いられる量子化テーブル３０６に書き込まれる各係
数ごとの量子化ステップサイズのパターンを示したもの
である。

【００３５】この図５（ａ）〜（ｃ）の３つのパターン
は、詳細は後述するが、それらのパターンのうちの何れ
かが量子化テーブル３０６に書き込まれるようになされ
ている。また、上記図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、
各パターンは、低周波域でテーブル値（量子化ステッ
プ）が小さく、高周波域でテーブル値が大きくなるよう
に設定されている。これは、人間の視覚特性が高周波に
鈍感であることを利用して、高周波域の高周波成分のデ
ータを削減することにより、大幅な画像圧縮を行うため
である。

【００３６】したがって、量子化回路３０３において、
量子化テーブル３０６に上記図５（ａ）〜（ｃ）の３つ
のパターンのうちの何れかが書き込まれ、その量子化テ
ーブル３０６に定められた量子化ステップで、ＤＣＴ回
路３０２からの画素ブロックの各係数が割り算され、余
りがまるめられることにより、量子化が行われることと
なる。また、このような量子化は、画素ブロック単位で
行われる。

【００３７】ジグザグスキャン回路３０４は、量子化回
路３０３で量子化された画素ブロックの各係数を、例え
ば、上記図４（ｂ）に示すような順序で、一次元配列状
に並べかえる。すなわち、上記図４（ｂ）の各マス中に
書かれた数字の順番に、各係数を整列させる。

【００３８】上記図４（ｃ）は、ジグザグスキャン回路
３０４での並べ替えをさらに図式化したものである。こ
の図４（ｃ）では、指示線４０３が並べ替えの順番を示
す。

【００３９】したがって、上記図４（ｃ）に示すよう
に、ジグザグスキャン回路３０４では、１行１列の空間
周波数が最も低いＤＣ係数から順次、８行８列の空間周
波数が最も低いＡＣ係数までの並べ替えがジグザグ状に
行われることとなる。

【００４０】符号化回路３０５は、ジグザグスキャン回
路３０４の出力である一次元配列を符号化するものであ
り、例えば、図６に示すように、ジグザグスキャン回路
３０４の出力が供給される判定回路６０１と、判定回路
６０１の出力が各々供給されるランレングス符号化回路
６０２及び係数グループ化回路６０３と、ランレングス
符号化回路６０２及び係数グループ化回路６０３の各出
力が供給されるハフマン符号化回路６０４とを備えてお
り、ハフマン符号化回路６０４の出力が上記図１の記憶
回路１０８に記憶されるようになされている。

【００４１】上述のような符号化回路３０５において、
判定回路６０１は、ジグザグスキャン回路３０４から一
次元配列として順次供給されてくるＤＣＴ係数が「０」
であるかを判定し、その判定結果が肯定（ＤＣＴ係数＝
０）であれば、値が「０」であるそのＤＣＴ係数をラン
レングス符号化回路６０２に対して出力し、その判定結
果が否定（ＤＣＴ係数≠０）であれば、値が「０」でな
いそのＤＣＴ係数をグループ化回路６０３に対して出力
する。

【００４２】ランレングス符号化回路６０２は、判定回
路６０１からの連続するＤＣＴ係数（＝０）をカウント
し、そのカウント値、すなわち値が「０」のＤＣＴ係数
が連続した数をランレングスとしてハフマン符号化回路
６０４に供給する。

【００４３】一方、グループ化回路６０３は、判定回路
６０１からのＤＣＴ係数（≠０）の値の範囲によってグ
ループ化し、グループ化したＤＣＴ係数をグループ番号
と共にハフマン符号化回路６０４に供給する。

【００４４】ハフマン符号化回路６０４は、上記図３に
示したハフマン符号化テーブルを用いて、ランレングス
符号化回路６０２からのランレングスと、グループ化回
路６０３からのグループ番号とをハフマン符号化する。

【００４５】したがって、この符号化回路３０５によ
り、生起確率の高いシンボルに対して短い符号長が割り
当てられ、さらに冗長符号の圧縮が行われることとな
る。

【００４６】ところで、上述したように、残量検知回路
１０７から圧縮率設定回路１０５に記憶回路１０８の残
容量の情報が供給されると、圧縮率設定回路１０５は、
データ圧縮回路１０６に圧縮率を設定する（上記図１及
び図２のステップＳ２０３〜Ｓ２０５）。

【００４７】以下、この圧縮率設定回路１０５による圧
縮率の設定（上記図２のステップＳ２０４）を具体的に
説明する。

【００４８】圧縮率設定回路１０５には、例えば、図７
に示すような設定テーブルが設けられている。この設定
テーブルにおいて、テーブル番号ａ，ｂ，ｃは、上記図
５（ａ），（ｂ），（ｃ）の３つのパターン、すなわち
データ圧縮回路１０６で量子化する際に用いられる量子
化テーブル３０６に書き込まれる各係数ごとの量子化ス
テップサイズのパターンに各々対応したものである。ま
た、上記図５（ａ），（ｂ），（ｃ）の３つのパターン
は、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順で量子化係数が高くな
るように量子化ステップサイズが設定されている。

【００４９】そこで、圧縮率設定回路１０５は、上述の
ような設定テーブルを用いて、残量検知回路１０７から
の記憶回路１０８の残容量の情報により、該残容量が全
容量の１０％以上ならばテーブル番号ａに対応する上記
図５（ａ）のパターンを選択し、また、該残容量が全容
量の１０％以下ならばテーブル番号ｂに対応する上記図
５（ｂ）のパターンを選択し、或いは、該残容量が全容
量の５％以下ならばテーブル番号ｃに対応する上記図５
（ｃ）のパターンを選択して、選択したパターンを量子
化テーブル３０６に書き込む。

【００５０】したがって、量子化テーブル３０６には、
記憶回路１０８の残容量が少なくなるほど、量子化係数
の高いパターンが書き込まれることとなる。

【００５１】上述のように、この第１の実施の形態で
は、記憶回路１０８の残容量に応じて、量子化する際に
用いる量子化係数を可変して設定することによりデータ
圧縮率を制御するようにしたため、記憶回路１０８の残
容量が少なくなるほど、量子化係数を徐々に高くするこ
とで、データ圧縮率を徐々に高くすることができる。こ
れにより、動画像データをリアルタイムで圧縮しながら
記憶回路１０８に記憶する場合でも、処理の途中で記憶
回路１０８の容量が無くなることを防ぐことができ、よ
り多くの動画像データを良好な状態で記憶することがで
きる。

【００５２】尚、上述した第１の実施の形態では、記憶
回路１０８の残容量に応じたデータ圧縮の制御を量子化
係数の制御により行うこととしたが、これに限らず、他
の制御により行うようにしてもよい。

【００５３】そこで、その一例として、以下、第２の実
施の形態について説明する。

【００５４】すなわち、この第２の実施の形態では、例
えば、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）圧縮
方式におけるＢ，Ｐフレームの制御により、記憶回路１
０８の残容量に応じたデータ圧縮の制御を行う。

【００５５】まず、ＭＰＥＧ圧縮方式について説明する
と、該ＭＰＥＧ圧縮方式では、複数枚の画像フレームを
ＧＯＰ（Group of Pictures ）としてまとめて扱うよう
になされている。

【００５６】１つのＧＯＰは、フレーム内符号化画像
（以下、Ｉピクチャ（Intra-Picture：イントラ符号化
画像）と言う）、フレーム間順方向予測符号化画像（以
下、Ｐピクチャ（Predictive-Picture：Predictive符号
化画像）と言う）、双方向予測符号化画像（以下、Ｂピ
クチャ（Bidirectionallypredictive ：Bidirectionall
ypredictive 符号化画像）と言う）の３種類の画像フレ
ームから構成される。また、ＧＯＰのピクチャ枚数は１
５枚であり、ＧＯＰ内の各ピクチャの並びは、「ＩＢＢ
ＰＢＢＰＢＢＰＢＢ」となっている。

【００５７】Ｉピクチャは、ＧＯＰ中に１枚だけ存在
し、上述した第１の実施の形態と同様な手順で圧縮が行
われる。すなわち、ＤＣＴ変換、量子化、ジグザグスキ
ャン、ハフマン符号化の順に圧縮が行われ、記憶回路１
０８に記憶される。Ｐピクチャは、ＧＯＰ中に３枚存在
し、時間的に前のＩピクチャ、Ｐピクチャからフレーム
間予測符号化を行って圧縮され、記憶回路１０８に記憶
される。Ｂピクチャは、ＩピクチャとＰピクチャ間に挿
入され、時間的に前後にあるＩピクチャ、Ｐピクチャか
らフレーム間予測符号化を行って圧縮が行され、記憶回
路１０８に記憶される。

【００５８】上述のようなＭＰＥＧ圧縮方式を採用した
データ圧縮は、図８に示すようなデータ圧縮回路８００
により行われる。

【００５９】このデータ圧縮回路８００は、例えば、上
記図１の画像圧縮／蓄積装置１００において、データ圧
縮回路１０６の代わりに設けられるものであり、上記図
８に示すように、伝送されてきた動画像データが供給さ
れる画像並替回路８０１と、画像並替回路８０１の出力
が各々供給される予測誤差算出回路８０９及びスイッチ
８１１と、スイッチ８１１に対して出力する予測判定回
路８１３と、スイッチ８１１の出力が供給されるＤＣＴ
回路３０２と、ＤＣＴ回路３０２の出力が供給される量
子化回路３０３と、量子化回路３０３の出力が各々供給
されるジグザグスキャン回路３０４及び逆量子化回路８
０５と、ジグザグスキャン回路３０４の出力が供給され
るハフマン符号化回路３０５と、ハフマン符号化回路３
０５で用いられるハフマン符号化テーブル３０７と、ハ
フマン符号化回路３０５の出力が供給される送信バッフ
ァ８０８とを備えており、送信バッファ８０８の出力が
上記図１の記憶回路１０８に記憶されるようになされて
いる。また、データ圧縮回路８００は、送信バッファ８
０８の出力が供給されるレートコントロール回路８０７
と、逆量子化回路８０５の出力が供給される逆ＤＣＴ
（ＩＤＣＴ）回路８０６と、ＩＤＣＴ回路８０６の出力
が供給される加算器８１０と、加算器８１０の出力が供
給される画像メモリ８０４と、画像メモリ８０４の出力
が各々供給される動き補償予測回路８０３及び動き検出
回路８０２と、動き補償予測回路８０３の出力が供給さ
れるスイッチ８１２とを備えており、動き検出回路８０
２には、画像並替回路８０１の出力も供給され、動き検
出回路８０２は、動き補償予測回路８０３に対して出力
するようになされている。さらに、動き補償予測回路８
０３は、スイッチ８１１に対しても出力し、レートコン
トロール回路８０７は、量子化テーブル８０６及び画像
並替回路８０１に対して各々出力するようになされてい
る。さらにまた、画像並替回路８０１には、上記図１の
圧縮率設定回路１０５からの圧縮率の情報が供給される
ようになされている。

【００６０】尚、上記図８のデータ圧縮回路８００にお
いて、上記図３のデータ圧縮回路１０６と同様に動作す
る箇所には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略す
る。

【００６１】先ず、画像並替回路８０１は、伝送されて
きた動画像データにおいて、Ｉ，Ｂ，Ｐの各フレームを
上述したようなＧＯＰの並びに並べ替えて、予測誤差算
出回路８０９、動き検出回路８０２及びスイッチ８１１
に対して出力する。

【００６２】ここで、画像並替回路８０１には、図９に
示すような設定テーブルが設けられており、画像並替回
路８０１は、上述のようにして各フレームを出力する際
に、上記図９の設定テーブルを用いて、上記図１の圧縮
率設定回路１０５からの圧縮率の情報、及び送信バッフ
ァ８０８からの後述する出力信号に基づいて、Ｂ，Ｐの
各フレームの出力を制御する。尚、画像並替回路８０１
のＢ，Ｐフレームの出力制御についての詳細は後述す
る。

【００６３】予測誤差算出回路８０９は、画像並替回路
８０１から出力された各フレームのデータ（以下、入力
画像データと言う）と、動き補償予測回路８０３からの
後述する予測信号との差分を算出してスイッチ８１１に
供給する。

【００６４】このとき、予測判定回路８１３は、画像並
替回路８０１から出力される入力画像データと、予測誤
差算出回路８０９から出力される差分データとを比較
し、例えば、信号レベル変動のエネルギー成分による比
較を行い、その比較結果に応じてスイッチ８１１及びス
イッチ８１２の切り換え動作を制御する。

【００６５】スイッチ８１１は、予測判定回路８１３か
らの制御に従って、画像並替回路８０１からの入力画像
データと、予測誤差算出回路８０９からの差分データと
を切り換えてＤＣＴ回路３０２に対して出力する。

【００６６】したがって、スイッチ８１１から出力され
る入力画像データ又は差分データは、上述したようにし
て、ＤＣＴ回路３０２、量子化回路３０３、ジグザグス
キャン回路３０４、及びハフマン符号化回路３０５によ
り各処理が行われ、送信バッファ８０８に供給されるこ
ととなる。

【００６７】一方、逆量子化回路８０５は、量子化回路
３０３と逆の特性を有するものであり、量子化回路３０
３で量子化されたＤＣＴ係数のデータを逆量子化し、復
号係数データとしてＩＤＣＴ回路８０６に供給する。

【００６８】ＩＤＣＴ回路８０６は、逆量子化回路８０
５からの復号係数データを逆ＤＣＴ変換して加算器８１
０に供給する。

【００６９】このとき、スイッチ８１２には、動き補償
予測回路８０３からの後述する予測信号と、「０」とが
供給されている。そこで、スイッチ８１２は、上述した
予測判定回路８１３からの制御により、スイッチ８１１
の切り換え動作と連動して、動き補償予測回路８０３か
らの該予測信号と、「０」とを切り換えて加算器８１０
に供給する。

【００７０】加算器８１０は、ＩＤＣＴ回路８０６から
のデータと、スイッチ８１２からの予測信号又は「０」
とを加算して、その加算結果を復号画像データとして画
像メモリ８０４に格納する。

【００７１】画像メモリ８０４に格納された復号画像デ
ータは、動き補償予測回路８０３及び動き検出回路８０
２に各々供給される。

【００７２】動き検出回路８０２は、例えば、画像メモ
リ８０４からの復号画像データと、画像並替回路８０１
からの入力画像データとの差分の総和を求めることによ
り、動き検出を行い、該差分の総和が小さい動きベクト
ルを動き補償予測回路８０３に供給する。

【００７３】動き補償予測回路８０３は、動き検出回路
８０２からの動きベクトルと、画像メモリ８０４からの
復号画像データとの差分を求め、その差分結果を予測信
号としてスイッチ８１２及び予測誤差算出回路８０９に
各々供給する。

【００７４】一方、送信バッファ８０８は、ハフマン符
号化回路３０５で符号化されたデータ（圧縮データ）を
所定の符号化ビットレートで上記図１のバス９０７に対
して出力する。したがって、このようにして送信バッフ
ァ８０８から出力される圧縮データは、上記図１のバス
９０７を介して記憶回路９０６に記憶されることとな
る。また、送信バッファ８０８は、バッファの充足度の
情報をレートコントロール回路８０７に供給する。

【００７５】レートコントロール回路８０７は、送信バ
ッファ８０８からの充足度の情報に応じて、量子化回路
３０３で用いる量子化テーブル３０６の内容を適宜更新
すると共に、その情報を画像並替回路８０１に供給す
る。

【００７６】したがって、画像並替回路８０１は、レー
トコントロール回路８０７からの充足度の情報、及び上
記図１の圧縮率設定回路１０５からの圧縮率の情報によ
り、上述した上記図９の設定テーブルに従って、Ｉ，
Ｂ，Ｐの各フレームの出力を制御する。すなわち、画像
並替回路８０１は、上記図１の記憶回路１０８の残容量
が全容量の１０％以上の場合、Ｉ，Ｂ，Ｐの各フレーム
を出力し、該残容量が全容量の１０％以下の場合、Ｉ，
Ｐの各フレームを出力し、該残容量が全容量の５％以下
の場合には、Ｉのみのフレームを出力する。したがっ
て、画像並替回路８０１からは、記憶回路１０８の残容
量が少なくなるにつれて、Ｂフレームが落とされ、もし
くはＰフレームが落とされ、さらにＢ，Ｐの各フレーム
が落されて出力されることとなる。

【００７７】上述のように、この第２の実施の形態で
は、複数枚の画像フレームをＧＯＰとしてまとめて扱っ
て圧縮を行うＭＰＥＧ圧縮方式等を採用した場合におい
て、記憶回路１０８の残容量に応じて、圧縮するフレー
ムをＩ，Ｂ，Ｐの全てのフレーム、又はＩ，Ｐの各フレ
ーム、又はＩのみのフレームとしているため、Ｂ又はＰ
フレームを圧縮しない場合には、動き検出回路８０２及
び動き補償予測回路８０３等が作動しない状態となる。
このように、記憶回路１０８の残容量に応じて、圧縮す
る際に落とすフレームをＢフレーム、又はＰフレーム、
又はＢ，Ｐフレームとすることにより、記憶回路１０８
の残容量に応じたデータ圧縮の制御を行うようにしたた
め、上述した第１の実施の形態と同様に、動画像データ
をリアルタイムで圧縮しながら記憶回路１０８に記憶す
る場合でも、処理の途中で記憶回路１０８の容量が無く
なることを防ぐことができると共に、より多くの動画像
データを記憶することができ、さらに装置の低消費電力
化も図ることができる。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｍ
ＰＥＧ方式等を採用した画像圧縮／蓄積装置において、
記憶手段の容量が少なくなるにつれて、全ての画像フレ
ーム、フレーム内符号化画像フレームと双方向予測符号
化画像フレーム又はフレーム間順方向予測符号化画像フ
レーム、フレーム内符号化画像フレームのみ、のように
圧縮して記憶する画像フレームを徐々に少なくすること
で、圧縮率を徐々に高めていくように構成したことによ
り、画像データをリアルタイムで圧縮しながら記憶して
いく場合でも、途中で記憶手段の容量がなくなり動画像
が途切れてしまうということを防ぐことができ、大量の
画像データを、しかも劣化ない良好な状態で記憶するこ
とができる。また、圧縮しない画像フレームに対して
は、各手段が動作する必要がないため、低消費電力化を
図ることができる。さらに、フレーム内符号化画像フレ
ームは必ず圧縮されるため、高画質の画像データを記憶
することができる。したがって、装置の性能を高めるこ
とができる。また、記憶手段の容量が少なくなるにつれ
て、量子化係数を徐々に大きくすることで、圧縮率を徐
々に高めていくように構成したことにより、画像データ
をリアルタイムで圧縮しながら記憶していく場合でも、
途中で記憶手段の容量がなくなり動画像が途切れてしま
うということを確実に防ぐことができ、さらに大量の画
像データを、しかも劣化ない良好な状態で記憶すること
ができる。したがって、装置の性能をさらに高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態において、本発明に係る画像
圧縮／蓄積装置の構成を示すブロック図である。

【図２】上記画像圧縮／蓄積装置の制御動作を説明する
ためのフローチャートである。

【図３】上記画像圧縮／蓄積装置のデータ圧縮回路の構
成を示すブロック図である。

【図４】上記画像圧縮／蓄積装置のジグザクスキャン回
路及び量子化回路における処理を説明するための図であ
る。

【図５】上記画像圧縮／蓄積装置の量子化テーブルを説
明するための図である。

【図６】上記データ圧縮回路の符号化回路の構成を示す
ブロック図である。

【図７】上記画像圧縮／蓄積装置の圧縮率設定回路に設
けられた設定テーブルを説明するための図である。

【図８】第２の実施の形態において、本発明に係る画像
圧縮／蓄積装置のデータ圧縮回路の構成を示すブロック
図である。

【図９】上記データ圧縮回路に設けられた設定テーブル
を説明するための図である。

【図１０】従来の画像圧縮／蓄積装置の構成を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１０１ ＣＰＵ １０２ ＲＯＭ １０３ ＲＡＭ １０４ ネットワークＩ／Ｆ １０５ 圧縮率設定回路 １０６ データ圧縮回路 １０７ 残量検知回路 １０８ 記憶回路 １０９ バス １００ 画像圧縮／蓄積装置

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数枚の画像フレームからなる入力画像
   データを、少なくとも１枚のフレーム内符号化画像を含
   む画面群として扱って圧縮する圧縮方式を採用した画像
   圧縮／蓄積装置であって、 入力画像データを取り込む画像取込手段と、 上記画像取込手段により取り込まれた画像データを圧縮
   する圧縮手段と、 上記圧縮手段で得られた圧縮画像データを記憶する記憶
   手段と、 上記記憶手段の残容量を検知する検知手段と、 上記検知手段の検知結果に基づいて、上記フレーム内符
   号化画像を除く他の複数の画像フレームのうち所定の画
   像フレームを落として圧縮を行うように上記圧縮手段を
   制御する圧縮率制御手段とを備えることを特徴とする画
   像圧縮／蓄積装置。
2. 【請求項２】 上記フレーム内符号化画像を除く他の複
   数の画像フレームは、フレーム間順方向予測符号化画像
   と双方向予測符号化画像を含み、 上記圧縮率制御手段は、上記検知手段の検知結果により
   示される上記記憶手段の残容量に基づいて、フレーム間
   順方向予測符号化画像を落として圧縮を行うように、又
   は双方向予測符号化画像を落として圧縮を行うように、
   又はフレーム間順方向予測符号化画像と双方向予測符号
   化画像の両者を落として圧縮を行うように上記圧縮手段
   を制御することを特徴とする請求項１記載の画像圧縮／
   蓄積装置。
3. 【請求項３】 上記圧縮率制御手段は、上記記憶手段の
   残容量が少なくなるにつれて、フレーム間順方向予測符
   号化画像又は双方向予測符号化画像を落とした圧縮と、
   フレーム間順方向予測符号化画像と双方向予測符号化画
   像の両者を落とした圧縮とを順に行うように上記圧縮手
   段を制御することを特徴とする請求項２記載の画像圧縮
   ／蓄積装置。
4. 【請求項４】 上記圧縮手段は、画像データを所定の量
   子化係数で量子化する量子化手段を含み、 上記圧縮率制御手段は、上記検知手段の検知結果により
   示される上記記憶手段の残容量に基づいて、上記量子化
   係数を可変することを特徴とする請求項１記載の画像圧
   縮／蓄積装置。
5. 【請求項５】 上記圧縮率制御手段は、上記記憶手段の
   残容量が少なくなるにつれて、上記量子化係数を段階的
   に大きくすることを特徴とする請求項４記載の画像圧縮
   ／蓄積装置。
6. 【請求項６】 上記圧縮手段の圧縮画像データを所定の
   ビットレートで読み出してバッファ内に一旦蓄積して上
   記記憶手段に対して出力する送信バッファ手段を備え、 上記圧縮率制御手段は、上記送信バッファ手段のバッフ
   ァの充足度に基づいて、上記圧縮手段を制御することを
   特徴とする請求項１記載の画像圧縮／蓄積装置。
7. 【請求項７】 上記圧縮手段の圧縮画像データを所定の
   ビットレートで読み出してバッファ内に蓄積して上記記
   憶手段に対して出力する送信バッファ手段を備え、 上記圧縮率制御手段は、上記送信バッファ手段のバッフ
   ァの充足度に基づいて、上記量子化係数を可変すること
   を特徴とする請求項４記載の画像圧縮／蓄積装置。
8. 【請求項８】 上記圧縮方式は、ＭＰＥＧ方式であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の画像圧縮／蓄積装置。
9. 【請求項９】 上記画像取込手段は、リアルタイムで伝
   送されてきた画像データを取り込み、 上記圧縮手段は、上記画像取込手段によりリアルタイム
   で取り込まれた画像データに対してリアルタイムで圧縮
   を行うことを特徴とする請求項１記載の画像圧縮／蓄積
   装置。