JP2785641B2 - 画像符号化装置 - Google Patents

画像符号化装置

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JP2785641B2
JP2785641B2 JP8661093A JP8661093A JP2785641B2 JP 2785641 B2 JP2785641 B2 JP 2785641B2 JP 8661093 A JP8661093 A JP 8661093A JP 8661093 A JP8661093 A JP 8661093A JP 2785641 B2 JP2785641 B2 JP 2785641B2
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    • H04N19/50Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
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    • HELECTRICITY
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  • Image Processing (AREA)
  • Color Television Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は画像符号化装置に関し、
特に画像データを効率的に圧縮して符号化する画像符号
化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ゲーム用コンピュータにおいては、コス
トダウンのためゲーム画像表示用のハードウェアにおい
ても回路規模の縮小が望まれている。そのため、少ない
メモリ容量で多種多様の表示画像を行うため、ハフマン
符号化等の高効率符号化による画像データ圧縮が広く用
いられれている。上記ハフマン符号化は、周知のよう
に、原信号の画素の符号化データの同一値の継続長であ
るランレングスの出現頻度に応じて異なる符号長を割当
てることにより平均符号長を減少させて符号化するラン
レングス符号化の一種である。
【0003】従来、この種の画像データ圧縮を行なう画
像符号化装置としては、例えば、画像圧縮技術におけ
る、すでに復号されてもうわかっている信号から次に入
力されてくる信号を予測し、予測が外れた分だけの信号
を送ることにより符号化に要する情報量を節約しようと
する予測符号化アルゴリズムについて説明した、テレビ
ジョン学界誌,Vol.43,No.9,1989年,
第949〜第956頁に記載の差分回路による予測符号
化回路がある。この従来の画像符号化装置は、符号化さ
れた複数の画素データから成る入力画像データとこの入
力画像データを1水平走査期間(以下1ライン)遅延さ
せた遅延画像データとの差分を算出し、この差分データ
の同一値の継続長である差分データランレングスを計数
する第1の方法か、あるいは、上記差分データランレン
グスと上記入力画像データの同一値の継続長である入力
画像ランレングスとを適応的に切替て計数する第2の方
法を用いていた。
【0004】第1の方法による従来の画像符号化装置を
示す図2を参照すると、この画像符号化装置は、入力の
画像データPを1ライン分の時間遅延させ遅延画像デー
タPDを出力する遅延回路1と、画像データPと遅延画
像データPDとの差分を算出し差分データDDを出力す
る差分回路2と、差分データDDの同一差分値の継続長
を計数しランレングスRLを求めるランレングスカウン
タ3と、ランレングスRLをハフマンテーブル5を用い
てハフマン符号化する符号化部4と、メモリ(図示せ
ず)内に設けられハフマン符号化用のランレングスRL
に対応する出力符号の表から成るハフマンテーブル5と
を備える。
【0005】動作について説明すると、まず、入力画像
データPが遅延回路1および差分回路にそれぞれ供給さ
れる。画像データPの供給に応答し遅延回路1は1ライ
ン分遅延した遅延画像データPDを差分回路2に供給す
る。差分回路2はこれら画像データP,PDの各々の対
応画素データ値相互間の差である差分値を算出した差分
データDDをランレングスカウンタ3に供給する。ラン
レングスカウンタ3は上記差分値が同一である同一差分
値の継続数(長)を計数してランレングスRLを求めハ
フマン符号化部4に供給する。ハフマン符号化部4は供
給されたランレングスRLをハフマンテーブル5を用い
て符号化し、符号データCDを出力する。
【0006】ハフマンテーブル5の所要容量は、(色数
×2−1)×ランレングスRLの値となる。例えば、1
6色のカラーパレットコードで符号化された画像データ
の場合には、画像データの各々の画素は4ビットの色コ
ード、すなわち’0000’から’1111’で表され
る。この色コードが画像データPとして供給されると、
差分値として−15〜15の範囲の値を取り得る。した
がって、ハフマンテーブル5の所要容量は、(16×2
−1)×ランレングスRLの値となる。
【0007】第2の方法による従来の画像符号化装置を
示す図3を参照すると、この画像符号化装置は、第1の
方法と同様の遅延回路1と、差分回路2と、符号化部4
と、ハフマンテーブル5とに加えて、ランレングスカウ
ンタ3の代りに差分データDDの同一差分値と画像デー
タPの同一値とのいずれか一方を適応的に計数し差分デ
ータDDのランレングスRLと画像データPのランレン
グスRLPとのいずれか一方を出力する適応型のランレ
ングスカウンタ6とを備える。
【0008】動作について説明すると、遅延回路1およ
び差分回路2までの動作は上述の第1の方法と同一であ
る。次に、ランレングスカウンタ6には差分データDD
に加えて画像データPも供給され、差分データDDのラ
ンレングスRLあるいは画像データPのランレングスR
LPのいずれかが適応的に求められハフマン符号化部4
に供給される。以下第1の方法と同様にランレングスR
LまたはRLPをハフマンテーブル5を用いて符号化
し、符号データCDを出力する。第1の方法と同一条件
におけるハフマンテーブル5の所要容量は、{(色数×
2−1)+色数}×ランレングスRLの値、すなわち、
{(16×2−1)+16}×ランレングスRLの値と
なる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の画像符
号化装置は、ハフマンテーブルの所要容量がほぼ色数の
2倍×ランレングス値となり、このハフマンテーブルを
格納するメモリの容量が大きく、したがって回路規模が
大きくなるという欠点があった。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の画像符号化装置
は、複数の符号化された画素データから成る入力画像デ
ータを予め定めた時間遅延させ遅延画像データを出力す
る遅延手段と、前記入力画像データおよび前記遅延画像
データの各々の前記画素データの符号相互間の一致を検
出し一致符号として出力する一致検出手段と、前記一致
符号の供給に応答してこの一致符号の継続長である一致
符号ランレングスを算出するとともに前記一致符号に対
応する前記入力画像データの前記画素データの同一符号
の継続長である入力画像ランレングスを算出し可能な限
り長いランレングスを得るよう前記一致符号ランレング
スと前記入力画像ランレングスとのいずれか一方を予め
定めたルールにしたがい適応的に切替て適応ランレング
スとして出力する適応ランレングス処理手段と、前記適
応ランレングスをハフマン符号化するハフマン符号化手
段とを備えて構成されている。
【0011】
【実施例】本発明の画像符号化装置の一実施例をブロッ
クで示す図1を参照すると、本実施例の画像符号化装置
は、従来と同様の遅延回路1と、ランレングスカウンタ
6と、符号化部4と、ハフマンテーブル5とに加えて、
差分回路2の代りに画像データPと遅延画像データPD
との供給を受けこれら画像データP,PDを構成する符
号化された画素データ値の一致を検出し一致符号Sを出
力する一致検出回路7を備える。
【0012】次に、本実施例の動作について説明する。
【0013】従来例と同様に、画像データPを16色の
カラーパレットコードで符号化された画素データから成
り、各々の画素データを4ビットの色コード、すなわ
ち’0000’から’1111’で表す。また、画像デ
ータPの1ライン分の画素データ数を16とする。
【0014】まず、最初の1ライン分の画像データP1
が’2123233213344132’とし、次の1
ライン分の画像データP2が’21232333333
44444’とする。これら画像データP1,P2は相
続いて遅延回路1、一致検出回路7、およびランレング
スカウンタ6に供給される。画像データP2の供給時点
において、一致検出回路7は遅延回路1からの画像デー
タP1対応の遅延画像データPD1と画像データP2と
の画素データ毎の符号の一致不一致を検出し、表1に示
すように、これら画像データPD1,P2の各々の符号
一致部分を一致符号Sとして出力しランレングスカウ
ンタ6に供給する。この一致検出回路7は、例えば、こ
れら画像データP2,PD1の各々の対応するビットの
排他的否定論理和演算を行なう4個のEXOR回路
と、これら4個のEXOR回路の出力の論理積演算を
行なう4入力ANDゲートとにより構成され、一致のと
きは’1’,不一致のときは’0’を出力する。また、
一致符号Sの値は、画像データPの値とは全く別のもの
であり、ここでは画像データPの16色を0〜15で表
しているので、それ以外の値例えば16を割当てる。し
たがって、一致符号Sは画像データPとは明確に区別で
きる。なお、表1およびこの後の各表では画像データと
の混同を避けるため、一致データSをSとして表示する
が、実際には一致検出回路7の出力として’1’,’
0’が並ぶ。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】適応型のランレングスカウンタ6の処理ル
ールはできるだけ長いランレングスRLを得るというこ
とであり、表2に示すように、一致符号Sの同一符号の
連続数であるランレングスと画像データP2の符号のラ
ンレングスとが重複して変化している場合には、先に変
化した方の符号出力を有効データとして採用して全部計
数しその計数結果をランレングスRLとして出力する。
ただし、その符号のランレグスが3以下の場合には、継
続長が長い方を有効データとして採用する。この第1の
ルールを先変化ルールと呼ぶことにする。ここで、変化
とは、画像データP2については符号値の変化を、一致
符号Sについては符号Sの有無(実際には上述のよう
に’1’,’0’で示す)の変化をそれぞれ示す。この
例では、1画素目から7画素目までと10画素目から1
3画素目までがデータP2,PD1の一致部分であり、
一致符号Sを出力する。ここで、6画素目では画像デー
タP2の符号が2から3へと、12画素目では3から4
へとそれぞれ変化し、7画素目および13画素目では一
致符号Sがそれぞれ次の8画素目および14画素目で無
くなり、10画素目で一致符号Sが出現するよう変化す
る。この結果、6,7画素目と10,11画素目では
号3に対する一致符号S(以下=3と表す)のランレン
グスと画像データP2の符号値3のランレングスとが
複して変化しており、また、12,13画素目では一致
符号S(=4)のランレングスと画像データP2の符号
値4のランレングスの変化とが重複する。先に変化した
方の符号の方を有効データとして採用するので、6,7
画素目については1画素目から継続している一致符号S
ラレングス計数結果7画素目で、10,11画素
目については8画素目からすでに存在する画像データP
2の符号値3のランレングス計数結果11画素目で
それぞれランレングスRLとして出力する。12,13
画素目については上述の処理ルールに従うと一致符号S
ランレングスとなるが、この一致符号Sランレング
2しかないので、長い方の画像データP2の符号値
のランレングスを採用しその計数結果16画素目
ランレングスRLとして出力する。したがって、ラン
レングスカウンタ6は’SSSSSSS3333444
44’の計数結果’Sのランレングス=7’,’符号3
のランレングス=4’,’符号4のランレングス=5’
(以下S=7等と省略)をランレングスRLとして出力
し、ハフマン符号化部4に供給する。ハフマン符号化部
4はハフマンテーブル5を使用して符号化し、符号デー
タCDを出力する。
【0018】ランレングスカウンタ6の処理ルールは、
上述の第1の先変化ルールに限らず種々考えられる。以
下にこれらのいくつかの例について説明する。
【0019】まず、第2のルールとして、一致符号Sの
ランレングスと画像データP2の符号のランレングス
の両方が重複して変化している場合には、ランレングス
が長い方の符号を有効データとして採用する長さ優先ル
ールがあげられる。この第2のルールの処理を実行する
ランレングスカウンタ6は、一致符号Sのラレングスの
方が長い場合は一致符号Sのラレングスをランレング
スRLとして出力し、画像データP2の符号値のラ
ングスの方が長い場合はこの画像データP2の符号値の
ラレングスをランレングスRLとして出力する。なお、
これら一致符号Sと画像データP2の符号値の各々のラ
ンレングスが等しい場合には、画像データP2の符号値
のランレングスの方を優先する(以下の各ルールも同
様)。この場合、画像データPが表1に示す上述の第1
のルールと同一のものであるとすると、まず最初の重複
部分6,7画素目において一致符号Sと画像データP2
の符号値の各々のランレングスのどちらが長いかを判断
する。このとき判断できるまで7画素目の計数値を保持
しておく。この例では一致符号Sのランレングスが7,
画像データP2の符号値3のランレングスが6であるの
で、一致符号Sのラレングス7を採用し11画素目でラ
ンレングスRLとして出力する。次に、10,11画素
目の重複部分において同様にランレングスの長さの判断
できるまで11画素目の計数値を保持しながら、一致符
号S,画像データ符号4の各々のランレングスの長い方
を判断する。両者共ランレングスは4で等しいので、画
像データP2の符号値3のランレングス4を13画素目
でランレングスRLとして出力する。次に、12,13
画素目の重複部分においては画像データP2の符号値4
のランレングス5の方が長いと判断し、16画素目でラ
ンレングスRLとして出力する。したがって、ランレン
グスカウンタ6の出力するランレングスRLは’SSS
SSSS333344444’の計数結果’S=
7’,’符号3=4’,’符号4=5’となり、第1の
ルールの場合と同一となる。
【0020】次に、第3のルールとして、第1および第
2のルールと同様に一致符号Sのランレングスと画像デ
ータP2の符号のランレングスの両方が重複して変化し
ている場合、第1の判定点として一方の符号が変化した
画素の次の画素についてその画素以降の次の一致符号S
と現在入力中の画素データP2の符号との各々の符号ラ
ンレングスを比較し画素データP2の符号ランレングス
の方が長い場合にはこの画素データP2の符号のランレ
ングスを上記変化画素の分から計数し、第2の判定点と
して一致符号Sが変化した画素の次の画素についてその
画素以降の次の画素データP2と現在の一致符号Sとの
各々の符号ランレングスを比較し長い方を有効データと
して採用する。両者の符号ランレングスが同一の場合
は、第2のルールと同様に、画像データP2の符号値の
ランレングスの方を優先する。この第3のルールの処理
を実行するランレングスカウンタ6は、まず、一致符号
Sと画像データP2の符号のいずれか一方が変化した画
素の画素番号を検出しこの画素の次の画素番号を第1の
判定点として設定し、上述の第1の判定点処理を実行す
る。次に、一致符号Sがが変化した画素の画素番号を検
出しこの画素の次の画素番号を第2の判定点として設定
し、上述の第2の判定点処理を実行する。画像データP
が表1に示す上述の第1のルールと同一のものであると
すると、表3に示すように、第1の判定点は、画像デー
タP2の符号が2から3に変化した6画素目の次の7画
素目であり、画像データP2の符号値3のランレングス
は6画素目から11画素目までの6、一方、一致符号S
の7画素目までのランレングスは7、7画素目の次の8
画素目以降の一致符号Sのランレングスは0であるの
で、この6,7画素目については画像データP2の符号
値3のランレングス6をランレングスRLの有効データ
として採用し11画素目で符号Sのランレングス7を出
力する。第2の判定点は、一致符号Sが再度出現した1
0画素目の次の11画素目であり、次の12画素目以降
の画像データP2の符号値4のランレングス5と現在の
一致符号Sのランレングス4とを比較すると前者の方が
長いので、オーバラップ部分の10画素目〜13画素目
では画像データP2の符号値の3および4の各々のラン
レングス6,5をランレングスRLの有効データとして
採用し、これらを16画素目で出力する。この結果、ラ
ンレングスRLは’SSSSS3333334444
4’の計数結果’S=5’,’符号3=6’,’符号4
=5’となる。
【0021】
【表3】
【0022】次に、第4のルールとして、第2と第3の
ルールの混合方式がある。すなわちまず、第3のルール
における第1の判定点で第2のルールの長さ優先判定を
行ない、一致符号Sのランレングスの方が長い場合には
一致符号SのランレングスをランレングスRLの有効デ
ータとして採用する。また、画像データP2の符号値
ンレングスの方が長ければ、第3のルールによる処理を
行う。さらに、両者の符号ランレングスが同一の場合
は、第2のルールと同様に、画像データP2の符号値ラ
ンレングスの方を優先する。
【0023】第3のルールと同様の画像データの条件
で、第1の判定点の7画素目では、一致符号Sのランレ
ングス7と画像データP2の符号値3のランレングス6
と比較すると一致符号Sのランレングス7の方が長いの
で、6,7画素目の符号として一致符号Sのランレング
ス7をランレングスRLの有効データとして採用し11
画素目で出力する。その後の画素については、第2のル
ールにしたがい、10,11画素目では画像データP2
の符号値3のランレングス4を、12,13画素目では
画像データP2の符号値4のランレングス5をそれぞれ
ランレングスRLの有効データとして採用しそれぞれ1
3画素目,16画素目で出力する。その結果、ランレン
グスRLは’SSSSSSS333344444’の計
数結果’S=7’,’符号3=4’,’符号4=5’
なり、第1,第2のルールの場合と同一となる。
【0024】次に、第5のルールとして、第2と第3の
ルールの混合方式の変形がある。まず、第3のルールに
おける第1の判定点で第2のルールと逆の短さ優先判定
を行ない、一致符号Sのランレングスの方が短い場合に
は一致符号SのランレングスをランレングスRLの有効
データとして採用する。また、画像データP2の符号値
ランレングスの方が短ければ、第3のルールによる処
理を行う。さらに、両者の符号ランレングスが同一の場
合は、第2〜第4のルールと同様に、画像データP2の
符号値ランレングスの方を優先する。
【0025】この例では、第3のルールにおける第1の
判定点の7画素目では一致データSのランレングス7よ
り画像データP2の符号3のランレングス6の方が短い
ので、6,7画素目および10,11画素目の各々の符
号は第3のルールにしたがい画像データP2の符号値3
のランレングス6を、また、12,13画素目では画像
データP2の符号値4のランレングス5をそれぞれラン
レングスRLの有効データとして採用し16画素目で出
する。また、11画素目で一致データSのラレングス
5を出力する。この結果、ランレングスRLは第3のル
ールと同様に’SSSSS33333344444’の
計数結果’S=5’,’符号3=6’,’符号4=5’
となる。
【0026】次に、第6のルールとして、一致符号Sの
ランレングスと画像データP2の符号のランレングスと
の両方が重複(オーバラップ)して変化している場合、
符号値変化のオーバラップ部分を半分ずつ両者にランレ
ングスRLの有効データとして配分する。
【0027】この例では、6,7画素目のオーバラップ
部分では6画素目一致符号Sを、7画素目画像デー
タP2の符号値3をそれぞれ配分する。10,11画素
目および12,13画素目については、各々半半に配分
するよりも出力ランレングスRLを長くできるように、
前者を画像データP2の符号値3に、後者を画像データ
P2の符号値4にそれぞれ配分する。この結果、ランレ
ングスRLは’SSSSSS3333344444’の
計数結果’S=6’,’符号3=5’,’符号4=5’
となり、それぞれ7画素目、13画素目、16画素目で
出力する。
【0028】次に、第7のルールとして、一致符号Sの
ランレングスと画像データP2の符号のランレングス
の両方が重複して変化している場合、符号値変化のオー
バラップ部分を各々のランレングスが等しくなるように
分割して両者にランレングスRLの有効データとして配
分する(等ランレングスルール)。なお、等分できない
場合には画像データP2の方を優先する。
【0029】この例では、6,7画素目のオーバラップ
部分では、この6,7画素目を画像データP2の符号値
3に配分するとこの符号値3のランレングスは6とな
り、一致符号Sのランレングスは5となる。一方、6画
素目のみを一致符号Sに配分すると符号値3のランレン
グスは5、一致符号Sのランレングスは6となる。した
がって、いずれの場合も両者のランレングスは均等には
ならない。上述のように、このような場合には画像デー
タP2の方を優先するので、6,7画素目を画像データ
P2の符号値3に配分する。他は第1〜第5のルールと
同様に処理する。この結果、ランレングスRLは第3お
よび第5のルールと同様に’SSSSS3333334
4444’の計数結果’S=5’,’符号3=6’,’
符号4=5’となり、それぞれ11画素目、13画素
目、16画素目で出力する。
【0030】ハフマンテーブル5の所要容量は、(色数
+1)×ランレングスRLの値となる。例えば、16色
のカラーパレットコードで符号化された画像データの場
合には、ハフマンテーブル5の所要容量は、(16+
1)×ランレングスRLの値となる。これは、上述の従
来例の(16×2−1)×ランレングスRLまたは
{(16×2−1)+16}×ランレングスRLのほぼ
1/2に相当する。
【0031】本実施例では、1ライン遅延を用いたライ
ン相関に適用した場合について説明したが、1フレーム
遅延を用いたフレーム相関に適用してもよい。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像符号
化装置は、入力および遅延画像データ相互間の画素デー
タの一致符号を出力する一致検出手段と、上記一致符号
出力時に算出した一致符号ランレングスと上記一致デー
タの非出力時に算出した入力画像の画素の同一符号のラ
ンレングスとのいずれか一方を適応的に切替て出力する
適応ランレングス処理手段とを備えることにより、ハフ
マンテーブルの所要容量が従来の約1/2以下で済むの
で、このハフマンテーブル格納用のメモリを小型化で
き、したがって、回路規模を縮小することができるとい
う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像符号化装置の一実施例を示すブロ
ック図である。
【図2】従来の画像符号化装置の第一の例を示すブロッ
ク図である。
【図3】従来の画像符号化装置の第二の例を示すブロッ
ク図である。
【符号の説明】
1 遅延回路 2 差分回路 3,6 ランレングスカウンタ 4 符号化部 5 ハフマンテーブル 7 一致検出回路

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の符号化された画素データから成る
    入力画像データを予め定めた時間遅延させ遅延画像デー
    タを出力する遅延手段と、 前記入力画像データおよび前記遅延画像データの各々の
    前記画素データの符号相互間の一致を検出し一致符号と
    して出力する一致検出手段と、 前記一致符号の供給に応答してこの一致符号の継続長で
    ある一致符号ランレングスを算出するとともに前記一致
    符号に対応する前記入力画像データの前記画素データの
    同一符号の継続長である入力画像ランレングスを算出し
    可能な限り長いランレングスを得るよう前記一致符号ラ
    ンレングスと前記入力画像ランレングスとのいずれか一
    方を予め定めたルールにしたがい適応的に切替て適応ラ
    ンレングスとして出力する適応ランレングス処理手段
    と、 前記適応ランレングスをハフマン符号化するハフマン符
    号化手段とを備えることを特徴とする画像符号化装置。
  2. 【請求項2】 前記適応ランレングス処理手段が、前記
    ルールとして予め定めた判定点において前記入力画像ラ
    ンレングスと前記一致符号ランレングスとを比較しこれ
    ら両者が重複して変化した場合に先に変化した方を有効
    して前記適応ランレングスを生成する先変化ルールに
    したがうことを特徴とする請求項1記載の画像符号化装
    置。
  3. 【請求項3】 前記適応ランレングス処理手段が、前記
    ルールとして予め定めた判定点において前記入力画像ラ
    ンレングスと前記一致符号ランレングスとを比較しこれ
    ら入力画像ランレングスと一致符号ランレングスとが重
    複して変化している場合にはランレングスが長い方を有
    効化して前記適応ランレングスを生成する長さ優先ルー
    ルにしたがうことを特徴とする請求項1記載の画像符号
    化装置。
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