JPH1198025A - データ圧縮装置およびデータ圧縮方法 - Google Patents

データ圧縮装置およびデータ圧縮方法

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JPH1198025A
JPH1198025A JP25238697A JP25238697A JPH1198025A JP H1198025 A JPH1198025 A JP H1198025A JP 25238697 A JP25238697 A JP 25238697A JP 25238697 A JP25238697 A JP 25238697A JP H1198025 A JPH1198025 A JP H1198025A
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JP
Japan
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data
data compression
quantization
significant bit
quantized
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Withdrawn
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JP25238697A
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English (en)
Inventor
Kenji Tanaka
健二 田中
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Sony Corp
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Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 データの圧縮率を必要以上に低下させること
なく、モスキートノイズ等を効果的に低減できるデータ
圧縮装置およびデータ圧縮方法を提供する。 【解決手段】 ブロック化された画像データは離散コサ
イン変換(DCT)部1に入力されてDCTされ、量子
化器2で量子化されて符号化器3で符号化される。量子
化器2における量子化は、半導体メモリ等に記憶された
量子化テーブル10に基づいて行われる。量子化器2と
符号化器3との間に設けられた最下位ビット処理部11
は、量子化データの最下位ビットに対して、その少数点
以下を桁上げまたは桁下げするしきい値を量子化テーブ
ル10に応じて変化させる制御を行うものであり、これ
により情報量を増加させることなく量子化誤差を実質的
に抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像データなどを
圧縮符号化するために用いられるデータ圧縮装置および
データ圧縮方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、画像データの圧縮に用いられる
従来のデータ圧縮装置の基本的な構成例を示すブロック
図である。
【0003】このデータ圧縮装置には、画像データが輝
度,色相,色度などの情報に分解されて入力され、ブロ
ック化器106で、例えば8×8画素のブロックに分割
される。
【0004】次に、このブロック化された画像データ
は、離散コサイン変換(DCT)器101で直交変換の
一種である離散コサイン変換される。なお、以下では、
離散コサイン変換をDCT(Discrete Cosine Transfor
m )と略記する。
【0005】DCTにより得られた上記の画像データの
各情報についてのDCT係数は、半導体メモリなどの記
憶手段に格納されて供給される、それぞれの統計的な性
質や人間の視覚特性が考慮された量子化特性値のマトリ
クステーブルである量子化テーブル110に基づいて、
量子化器102で量子化される。
【0006】そして、符号化器103では、DCT変換
され、量子化された各係数が符号化されて画素データと
して出力される。この符号化には、エントロピー符号化
の一つであるハフマン符号化が主に用いられる。
【0007】具体的には、2次元変換されたDCT係数
がジグザグ(Zig-zag )スキャンされて1次元の係数列
に変換され、その零が続く数(ランレングス)と、それ
に続く非零係数の値との組に分けられる。これにより、
各係数が0のランレングスと非零係数の組に変換され
る。そして、予め作成されたハフマン符号テーブルに基
づいて、この組の出現確率が高いものには短い符号が割
り当てられ、また出現確率が低いものには長い符号が割
り当てられて、可変長符号化される。ここで用いられる
ハフマン符号テーブルは、一つのデータに一つの可変長
符号を割り当てるためのものである。
【0008】このようにすれば、入力される画像データ
の統計的冗長度を削減して、量子化により効率のよい符
号化ができるため、比較的高い圧縮率を得ることができ
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したD
CTと可変長符号化を用いるデータ圧縮は、得られた係
数に対して単に所定の符号を割り当てるだけであり、符
号量(ビット数)の制御はできないため、量子化器が符
号量(ビット数)を制御する唯一の手段となる。実際に
は、例えば16種類の量子化器を予め用意しておき、そ
の中からビデオセグメントに与えられたビット数(ター
ゲットビット数)を越えない最大の量子化器番号が選択
される。
【0010】また、画像データの各ブロックの画素を2
次元DCT変換すると、エネルギは直流成分に集中し、
水平,垂直各方向の高域成分はほとんど0になるという
性質がある。このため、データの圧縮率は、各係数をど
のように符号化するか、すなわちどのように量子化のビ
ット割り当てをするかに左右される。
【0011】上述したような従来の画像データ圧縮装置
では、低周波成分が考慮された一つの量子化テーブル1
10が全てのブロックに対して用いて量子化が行われて
おり、画像の輪郭にまたがるブロックのように高周波成
分が含まれる部分には量子化ひずみが発生しやすいとい
う問題がある。
【0012】具体的には、量子化テーブル110は、エ
ネルギが集中する低周波成分に多く割り当てられている
ため、高周波成分を多く含む画像の輪郭にまたがるブロ
ックに対して圧縮−伸長処理を行うと、高周波成分が欠
落してブロック全体に大きなひずみが発生する。このひ
ずみは、各ブロックに独立して発生するので、再生され
る画像の輪郭に沿ってひずみが生じることになり、人間
の視覚特性上著しい不快感を与える。
【0013】しかし、上記のひずみを低減するために
は、高周波成分に対しても多くのビットを割り当てなけ
ればならないため、データ圧縮率の低下や情報コストの
増加を伴わずにこの問題を解決することが困難であっ
た。
【0014】本発明は、このような問題を解決するため
に行われたものであり、画像データの圧縮率を必要以上
に低下させることなく、しかも画像に生じるモスキート
ノイズなどのひずみを効果的に低減できるデータ圧縮装
置およびデータ圧縮方法を提供することを目的としてい
る。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに提案する本発明のデータ圧縮装置は、データを量子
化し符号化して圧縮するデータ圧縮装置において、量子
化テーブルを記憶する記憶手段と、上記量子化テーブル
に基づいてデータを量子化する量子化手段と、上記量子
化手段で量子化されたデータの最下位ビットを上記量子
化テーブルに基づいて処理する最下位ビット処理手段
と、上記最下位ビット処理手段で最下位ビットが処理さ
れた量子化データを符号化する符号化手段とを備えるこ
とを特徴とするものである。
【0016】また、上記の課題を解決するために提案す
る本発明のデータ圧縮方法は、データを量子化し符号化
して圧縮するデータ圧縮方法において、量子化テーブル
に基づいてデータを量子化する量子化工程と、上記量子
化工程で量子化されたデータの最下位ビットを上記量子
化テーブルに基づいて処理する最下位ビット処理工程
と、上記最下位ビット処理工程により最下位ビットが処
理された量子化データを符号化する符号化工程とを有す
ることを特徴とするものである。
【0017】上記の本発明によれば、画像データの圧縮
率を必要以上に低下させることなく、モスキートノイズ
などを効果的に低減できるデータ圧縮装置およびデータ
圧縮方法を提供できる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好ましい実施の
形態について図面を参照しながら説明する。
【0019】図1は、本発明に係るデータ圧縮装置の主
要部の構成例を示すブロック図である。
【0020】このデータ圧縮装置は、画像データを圧縮
符号化するために用いることができるものであり、ブロ
ック化された画像データが入力される離散コサイン変換
(DCT)部1と、DCTされた画像データを量子化す
る量子化器2と、量子化された画像データを符号化する
符号化器3、および量子化器2における量子化のための
量子化テーブル10を記憶するための記憶手段を備えて
いる。
【0021】上記のデータ圧縮装置は、全体の構成およ
び上記各部を、例えば図4に例示した従来のデータ圧縮
装置とほぼ同様とすることができるものであるが、量子
化テーブル10に基づいて量子化データの最下位ビット
の処理を行う最下位ビット処理部11を量子化器2と符
号下記3との間に備えている点が従来のデータ圧縮装置
とは異なっている。
【0022】具体的には、この最下位ビット処理部11
は、従来の画像データの圧縮符号化においては量子化テ
ーブル10にかかわらず四捨五入により処理されるのが
通常であったデータの最下位ビットに対して、その少数
点以下を桁上げまたは桁下げするしきい値を量子化テー
ブル10に応じて変化させる制御を行うものである。
【0023】以下では、この最下位ビット処理部11に
ついてさらに説明する。
【0024】図2は、DCT変換された信号(DCT係
数)が量子化される様子を模式的に示している。
【0025】量子化器2における量子化のステップが十
分細かい場合には、図2(a)に示すように、DCT変
換された信号20の任意のレベルan に対して、所定
の量子化ビット数が割り当てられた量子化データ31の
下位ビット(LSB)から上位ビット(MSB)のうち
の対応する量子化レベルqn が近傍に存在するため、量
子化誤差を実用上問題ない程度に抑えることができる。
しかし、量子化ステップを細かくすると、量子化誤差は
小さくなるものの、情報量が多くなってデータ圧縮率が
低下してしまうため、量子化ステップをむやみと細かく
することはできない。
【0026】これに対して、量子化ステップが粗い場合
には、図2(b)に示すように、DCT変換された信号
(DCT係数)20の任意のレベルan に対して、量子
化データ32の下位ビット(LSB)から上位ビット
(MSB)のうちの対応する量子化レベルが必ずしも近
傍に存在しない場合がある。この図2(b)では、信号
20のレベルan に最も近い量子化レベルはq' nまたは
' n-1である。従って、量子化ステップを粗くすると、
情報量を少なくすることはできるが、量子化誤差Δqが
大きくなってしまい、前述したような実用上の問題が生
じる場合がある。なお、この図2(b)では、q' n−a
n が量子化誤差Δqに相当する。
【0027】画像データ圧縮の代表的な方法として用い
られる上述のDCTでは、データの圧縮率を高める際に
量子化ステップを粗くしているため、量子化誤差が増加
して、再生画像の劣化が視覚的にも認められる場合があ
る。このような画像の劣化の一つがモスキートノイズ
(mosquito noise)と呼ばれるものである。このモスキ
ートノイズは、画面上で細かな蚊が飛んでいるようにも
見えるのでこう呼ばれ、主に輪郭画像の周辺で起こるも
のである。
【0028】次に、上記のモスキートノイズのような再
生画像の劣化を低減するための、本発明に係るデータ圧
縮方法について説明する。以下においても、図1に示し
た本発明に係るデータ圧縮装置の構成を参照しながら説
明する。
【0029】本発明に係るデータ圧縮方法は、上記のモ
スキートノイズを抑制するために効果的なものであり、
具体的には、量子化テーブル10に基づいて量子化器2
でデータを量子化する工程と、量子化されたデータの最
下位ビットの量子化しきい値を量子化テーブル10に基
づいて処理する工程と、最下位ビットに処理が施された
量子化データを符号器3で符号化する工程とを有するこ
とを特徴とするものである。
【0030】図3は、量子化誤差Δqと、圧縮された画
像データを伸長して得られる画像の画質との関係を模式
的に示している。
【0031】すなわち、DCT変換された信号(DCT
係数)20の任意のレベルan に対してある量子化誤差
Δqn が生じるとき、この量子化誤差が+方向に増加す
ると前述のモスキートノイズが増え、−方向に増加する
と再生画像が鈍る傾向を示す。
【0032】一般には、再生画像が鈍るよりも、モスキ
ートノイズが発生する方が視覚上はより煩わしく感じら
れるので、再生画質を改善するためには+方向の量子化
誤差を効果的に抑えることが効果的である。
【0033】そこで、本発明に係るデータ圧縮装置およ
びデータ圧縮方法では、最下位ビット処理部11におけ
る最下位ビット処理工程において、量子化器2で量子化
されたデータの最下位ビットの小数点以下を桁上げまた
は桁下げ処理する際のしきい値を、量子化テーブル10
に基づいて、+方向の量子化誤差を抑えるように制御す
る。
【0034】このような本発明に係るデータ圧縮装置お
よびデータ圧縮方式によれば、画像圧縮の標準とされる
MPEG(Moving Picture Experts Group)やJPEG
(Joint Photographic Coding Experts Group )を用い
る場合に発生することがあるモスキートノイズを抑圧す
ることができる。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のデータ圧
縮装置およびデータ圧縮方法によれば、従来は量子化テ
ーブルにかかわらず四捨五入により量子化レベルが決定
されていたデータの最下位ビットに対して、量子化テー
ブルに基づいて桁上げまたは桁下げするしきい値を変化
させるようにしたため、画像データの圧縮率を必要以上
に低下させることなく、モスキートノイズなどを効果的
に低減できるデータ圧縮装置およびデータ圧縮方法を提
供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るデータ圧縮装置の主要部の構成例
を示すブロック図である。
【図2】量子化ステップと量子化誤差について説明する
ための図である。
【図3】量子化誤差と画質との関係について説明するた
めの図である。
【図4】従来のデータ圧縮装置の構成例を示すブロック
図である。
【符号の説明】
1 DCT変換器、 2 量子化器、 3 符号化器、
10 量子化テーブル、 11 最下位ビット処理部

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 データを量子化し符号化して圧縮するデ
    ータ圧縮装置において、 量子化テーブルを記憶する記憶手段と、 上記量子化テーブルに基づいてデータを量子化する量子
    化手段と、 上記量子化手段で量子化されたデータの最下位ビットを
    上記量子化テーブルに基づいて処理する最下位ビット処
    理手段と、 上記最下位ビット処理手段で最下位ビットが処理された
    量子化データを符号化する符号化手段とを備えることを
    特徴とするデータ圧縮装置。
  2. 【請求項2】 上記最下位ビット処理手段は、上記デー
    タの小数点以下を桁上げまたは桁下げ処理するしきい値
    を変化させることを特徴とする請求項1記載のデータ圧
    縮装置。
  3. 【請求項3】 上記データは、直交変換された画像デー
    タであることを特徴とする請求項1記載のデータ圧縮装
    置。
  4. 【請求項4】 上記直交変換は、離散コサイン変換であ
    ることを特徴とする請求項3記載のデータ圧縮装置。
  5. 【請求項5】 データを量子化し符号化して圧縮するデ
    ータ圧縮方法において、 量子化テーブルに基づいてデータを量子化する量子化工
    程と、 上記量子化工程で量子化されたデータの最下位ビットを
    上記量子化テーブルに基づいて処理する最下位ビット処
    理工程と、 上記最下位ビット処理工程により最下位ビットが処理さ
    れた量子化データを符号化する符号化工程とを有するこ
    とを特徴とするデータ圧縮方法。
  6. 【請求項6】 上記最下位ビット処理工程は、上記デー
    タの小数点以下を桁上げまたは桁下げ処理するしきい値
    を変化させることを特徴とする請求項5記載のデータ圧
    縮方法。
  7. 【請求項7】 上記データは、直交変換された画像デー
    タであることを特徴とする請求項5記載のデータ圧縮方
    法。
  8. 【請求項8】 上記直交変換は、離散コサイン変換であ
    ることを特徴とする請求項7記載のデータ圧縮方法。
JP25238697A 1997-09-17 1997-09-17 データ圧縮装置およびデータ圧縮方法 Withdrawn JPH1198025A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010503254A (ja) * 2006-08-30 2010-01-28 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ データ信号を符号化する装置及び方法、並びにデータ信号を復号化する装置及び方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010503254A (ja) * 2006-08-30 2010-01-28 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ データ信号を符号化する装置及び方法、並びにデータ信号を復号化する装置及び方法

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Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20041207