JP3846489B2 - 画像データ圧縮装置、エンコーダ、電子機器及び画像データ圧縮方法 - Google Patents
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Description
MPEG-4 Visual Part(勧告書ISO/IEC 14496-2:1999(E) Annex L)
まずMPEG−4のエンコード処理について簡単に説明する。またこのエンコード処理によって符号化された圧縮データを伸張するためのデコード処理についても説明する。
次に、図1(A)に示すステップS10で実施されるレートコントロールに関し、非特許文献1に記載される手法について簡単に説明する。この手法では、エンコード時の量子化パラメータを変化させる。量子化パラメータを変化させることで、図1(A)に示す量子化(ステップS3)の量子化ステップを変化させて量子化特性を変化させ、発生する符号量(データのサイズ)を制御する。
ところで本実施形態は、上述したエンコードの一連の処理をハードウェアとソフトウェアとに分担させ、この分担の最適化を図る画像データ圧縮装置を提供するものである。
従って、量子化データのデータサイズx0を1次変換(線形変換)することで符号化データのデータサイズの予測値y0として求めることができる。(1)式において、aは、符号化データ生成部40の符号化効率に対応した係数である。この係数は、符号化データ生成部40の処理の特性に対応して定められる。更に具体的には、この係数は、符号化データ生成部40において行われるハフマン符号化のためのハフマンエンコード処理の圧縮係数ということもできる。
また上述のようにレートコントロールを実施したとしても、エンコード対象の画像によっては、エンコード後の圧縮データをデコードした画像にブロックノイズが目立つ場合も想定される。これは、非特許文献1に述べられているレートコントロール方式により、圧縮データの生成レートをコントロールしたとしても、該圧縮データをデコード(伸張)した画像にはブロックノイズが表示されることが多く、表示品質を劣化させる場合があるからである。
ところで、フレームごとに圧縮処理を行っていると、画像(特に自然画像ではない画像)によっては符号化データのサイズが増加し、ビットレートを確実に維持できない可能性がある。特に、上述のように量子化パラメータQcの量子化パラメータ上限閾値QcUpperLimitを設けた場合には、画質劣化を防止できる反面、個々のフレームでの符号化データのサイズが増加せざるを得ず、ビットレートの維持を阻害する可能性が高くなる。
ット数を考慮して、量子化パラメータ上限閾値を設定又は解除する。例えば、残りフレーム数が基準フレーム数に達した場合に、残り使用可能ビット数が多いと判断されるときには量子化パラメータ上限閾値を設定し、残り使用可能ビット数が少ないと判断されるときには量子化パラメータ上限閾値を解除する。
次に、レートコントロール部50で行われる量子化パラメータQcの算出処理について具体的に説明する。
を判別する(ステップS110)。
ステップS111に進む。
いと判別されたとき(ステップS110:Y)、量子化パラメータ上限閾値を解除する処理を行う(ステップS114)。量子化パラメータ上限閾値を解除する処理としては、例えば量子化パラメータ上限閾値の解除フラグをセットする。その後、フレームスキップ設定を行って(ステップS115)、一連の処理を終了する(エンド)。フレームスキップ部60は、ステップS115のフレームスキップ設定の内容に基づいてスキップ処理を行う。
図23に、本実施形態の画像データ圧縮装置の詳細な機能ブロック図を示す。但し、図8に示す画像データ圧縮装置10と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
ステップS84及びS85の後は、一連の処理を終了する(エンド)。
数だけスキップ処理が行われる。
次に、本実施形態の比較例との対比において、本実施形態の効果について説明する。上述のような画像データの圧縮処理についてハードウェアとソフトウェアに分担させる場合、両者の処理能力を吸収するFIFOバッファ部30が必要とされる。このような場合に、上述のレートコントロール方式を実現する比較例として、本実施形態と異なり、過去の複数フレームの符号化データのデータサイズに基づいて量子化ステップを変化させることが考えられる。
本実施形態におけるエンコードICの機能は、表示コントローラに適用できる。
60 フレームスキップ部、 70 画像データ処理部、
110 ハードウェア処理部、 112 離散コサイン変換(DCT)部、
114 動き検出部、 116 逆量子化部、
118 逆離散コサイン変換(iDCT)部、 120 動き補償部、
150 ソフトウェア処理部、 152 DC/AC予測部、 154 スキャン部、
156 VLC符号化部
Claims (15)
- 画像データを圧縮するための画像データ圧縮装置であって、
量子化パラメータに基づいて変化する量子化ステップで画像データを量子化することで増減されるゼロデータを含む量子化データを生成するための量子化部と、
前記量子化部によって量子化された複数フレーム分の量子化データがバッファリングされるFIFOバッファ部と、
前記量子化データのデータサイズを求める手段と、
前記FIFOバッファ部への書き込みと非同期で前記FIFOバッファ部から量子化データを読み出し、該量子化データを符号化した符号化データを生成する符号化データ生成部と、
フレーム毎に、前記量子化部の量子化ステップを変化させて符号化データのデータサイズを制御するレートコントロール部とを含み、
前記量子化部が、
前記画像データを表すビット数を減らした量子化データを生成し、
前記量子化データのデータサイズを求める手段が、
前記量子化部が前記FIFOバッファ部に対して行った量子化データの書き込み回数又は前記FIFOバッファ部からの量子化データの読み出し回数に基づいて前記データサイズを求め、
前記レートコントロール部が、
現在のフレームの1フレーム前の量子化データのデータサイズから該1フレーム前の符号化データの予測データサイズを求め、
前記予測データサイズは、前記1フレーム前の量子化データのデータサイズを変数とする、前記符号化データに付加されるヘッダのサイズ分を補正する1次変換の変換値として求められ、
前記FIFOバッファ部に格納された複数フレーム分の量子化データのうち1フレーム分の量子化データが読み出されることを条件に、前記量子化ステップを変化させて該量子化ステップに基づき次のフレームの量子化データを生成し、該量子化データを前記FIFOバッファ部に書き込み、
所定のビットレートを維持するために圧縮処理に割り当て可能な割り当て可能ビット数が第1及び第2のビット数範囲のうち第1のビット数範囲であり、且つ残りフレーム数が第1の残りフレーム数より少ないとき、量子化パラメータ上限閾値を解除して、前記量子化パラメータ上限閾値に関わらず、前記予測データサイズを用いて前記量子化パラメータを求め、
前記割り当て可能ビット数が前記第1のビット数範囲ではなく又は残りフレーム数が第1の残りフレーム数以上で、前記割り当て可能ビット数がその下限値が前記第1のビット数範囲の下限値より小さい前記第2のビット数範囲であり、且つ残りフレーム数が前記第1の残りフレーム数より大きい第2の残りフレーム数より少ないとき、量子化パラメータ上限閾値を解除して、前記量子化パラメータ上限閾値に関わらず、前記予測データサイズを用いて前記量子化パラメータを求め、
前記割り当て可能ビット数が前記第1のビット数範囲ではなく又は残りフレーム数が第1の残りフレーム数以上で、且つ前記割り当て可能ビット数が前記第2のビット数範囲ではなく又は前記残りフレーム数が第2の残りフレーム数以上のとき、量子化パラメータ上限閾値を設定して、前記予測データサイズを用いて、前記量子化パラメータ上限閾値以下となるように前記量子化パラメータを求めることを特徴とする画像データ圧縮装置。 - 請求項1において、
前記量子化部に供給される画像データの生成処理をスキップさせるスキップ処理を行うフレームスキップ部を含み、
前記フレームスキップ部が、
前記割り当て可能ビット数と前記第1又は第2のビット数範囲との比較処理、前記残りフレーム数と前記第1又は第2の残りフレーム数との比較処理を行った後、前記量子化パラメータ上限閾値が解除されたときには、前記スキップ処理を行うことを特徴とする画像データ圧縮装置。 - 請求項2において、
前記フレームスキップ部が、
少なくとも1フレームの間隔を置いて2回以上、前記スキップ処理を行うことを特徴とする画像データ圧縮装置。 - 請求項1乃至3のいずれかにおいて、
前記レートコントロール部が、
前記量子化パラメータ上限閾値を設定したときには、前記予測データサイズを用いて、前記量子化パラメータ上限閾値以下で、かつその値が設定可能な量子化パラメータ下限閾値以上となるように前記量子化パラメータを求めることを特徴とする画像データ圧縮装置。 - 請求項1乃至4のいずれかにおいて、
その値が設定可能な量子化パラメータ下限閾値が設定されている場合には、
前記レートコントロール部が、
前記予測データサイズを用いて、前記量子化パラメータ上限閾値以下で、かつ前記量子化パラメータ下限閾値以上となるように前記量子化パラメータを求め、
前記量子化パラメータ上限閾値を解除したとき、更に前記量子化パラメータ下限閾値を解除すると共に、前記量子化パラメータ上限閾値及び前記量子化パラメータ下限閾値に関わらず、前記予測データサイズを用いて前記量子化パラメータを求めることを特徴とする画像データ圧縮装置。 - 請求項1乃至5いずれかにおいて、
前記量子化部が前記FIFOバッファ部に対して行った量子化データの書き込み回数又は前記FIFOバッファ部からの量子化データの読み出し回数に対応したカウントデータが保持されるカウントレジスタを含み、
前記レートコントロール部が、
前記カウントデータから前記予測データサイズを求め、該予測データサイズに基づいて前記量子化ステップを変化させることを特徴とする画像データ圧縮装置。 - 請求項1乃至6のいずれかにおいて、
量子化ステップ値を記憶する量子化テーブルを含み、
前記レートコントロール部が、
前記量子化パラメータと前記量子化ステップ値との積を用いて量子化を行うことで、前記量子化ステップを変化させることを特徴とする画像データ圧縮装置。 - 請求項1乃至7のいずれかにおいて、
離散コサイン変換された前記画像データを、フレーム単位で前記量子化部に供給する離散コサイン変換部を含むことを特徴とする画像データ圧縮装置。 - 請求項1乃至8のいずれかにおいて、
動画像の画像データをハードウェアにより処理するハードウェア処理部と、
前記FIFOバッファ部から読み出された量子化データをソフトウェアにより符号化処理して符号化データを生成するソフトウェア処理部とを含み、
前記ハードウェア処理部が、
前記量子化部と前記FIFOバッファ部と前記量子化データのデータサイズを求める手段とを含み、
前記ソフトウェア処理部が、
前記符号化データ生成部と前記レートコントロール部とを含むことを特徴とする画像データ圧縮装置。 - 画像データに対して圧縮処理を行うエンコーダであって、
画像データを入力するためのインタフェース処理を行う画像入力インタフェースと、
量子化パラメータに基づいて変化する量子化ステップで前記画像データを量子化することで増減されるゼロデータを含む量子化データを生成するための量子化部と、
前記量子化部によって量子化された複数フレーム分の量子化データがバッファリングされるFIFOバッファ部と、
前記量子化データのデータサイズを求める手段と、
前記FIFOバッファ部への書き込みと非同期で、前記FIFOバッファ部に記憶された量子化データを読み出すホストとのインタフェース処理を行うホストインタフェースとを含み、
前記量子化部が、
前記画像データを表すビット数を減らした量子化データを生成し、
前記量子化データのデータサイズを求める手段が、
前記量子化部が前記FIFOバッファ部に対して行った量子化データの書き込み回数又は前記FIFOバッファ部からの量子化データの読み出し回数に基づいて前記データサイズを求め、
前記ホストが、
現在のフレームの1フレーム前の量子化データのデータサイズから該1フレーム前の符号化データの予測データサイズを求め、
前記予測データサイズは、前記1フレーム前の量子化データのデータサイズを変数とする、前記符号化データに付加されるヘッダのサイズ分を補正する1次変換の変換値として求められ、
前記ホストが、前記FIFOバッファ部に格納された複数フレーム分の量子化データのうち1フレーム分の量子化データを読み出すことを条件に前記量子化ステップを変化させ、
該量子化ステップに基づき次のフレームの量子化データが生成され、該量子化データが前記FIFOバッファ部に書き込まれ、
所定のビットレートを維持するために圧縮処理に割り当て可能な割り当て可能ビット数が第1及び第2のビット数範囲のうち第1のビット数範囲であり、且つ残りフレーム数が第1の残りフレーム数より少ないとき、量子化パラメータ上限閾値を解除して、前記量子化パラメータ上限閾値に関わらず、前記予測データサイズを用いて前記量子化パラメータを求め、
前記割り当て可能ビット数が前記第1のビット数範囲ではなく又は残りフレーム数が第1の残りフレーム数以上で、前記割り当て可能ビット数がその下限値が前記第1のビット数範囲の下限値より小さい前記第2のビット数範囲であり、且つ残りフレーム数が前記第1の残りフレーム数より大きい第2の残りフレーム数より少ないとき、量子化パラメータ上限閾値を解除して、前記量子化パラメータ上限閾値に関わらず、前記予測データサイズを用いて前記量子化パラメータを求め、
前記割り当て可能ビット数が前記第1のビット数範囲ではなく又は残りフレーム数が第1の残りフレーム数以上で、且つ前記割り当て可能ビット数が前記第2のビット数範囲ではなく又は前記残りフレーム数が第2の残りフレーム数以上のとき、量子化パラメータ上限閾値を設定して、前記予測データサイズを用いて、前記量子化パラメータ上限閾値以下となるように前記量子化パラメータを求め、
前記量子化部が、
前記ホストによって求められた量子化パラメータに基づいて量子化ステップを変化させることを特徴とするエンコーダ。 - 請求項10において、
前記画像データの生成処理をスキップするためのスキップフラグレジスタを含み、
前記ホストが、
前記割り当て可能ビット数と前記第1又は第2のビット数範囲との比較処理、前記残りフレーム数と前記第1又は第2の残りフレーム数との比較処理を行った後、
前記量子化パラメータ上限閾値を設定したときには、前記予測データサイズを用いて、前記量子化パラメータ上限閾値以下となるように前記量子化パラメータを求め、
前記量子化パラメータ上限閾値を解除したときには、前記予測データサイズを用いて、前記量子化パラメータ上限閾値に関わらず前記量子化パラメータを求めると共に前記スキップフラグレジスタをセットし、
前記スキップフラグレジスタがセットされたとき、現在のフレームの画像データの生成処理がスキップされることを特徴とするエンコーダ。 - 請求項11において、
前記ホストが、
前記量子化パラメータ上限閾値を解除したときには、少なくとも1フレームの間隔を置いて2回以上、前記スキップフラグレジスタをセットすることを特徴とするエンコーダ。 - 請求項10乃至12のいずれかにおいて、
その値が設定可能な量子化パラメータ下限閾値が設定されている場合には、
前記ホストが、
前記予測データサイズを用いて、前記量子化パラメータ上限閾値以下で、かつ前記量子化パラメータ下限閾値以上となるように前記量子化パラメータを求め、
前記量子化パラメータ上限閾値を解除したとき、更に前記量子化パラメータ下限閾値を解除すると共に、前記量子化パラメータ上限閾値及び前記量子化パラメータ下限閾値に関わらず、前記予測データサイズを用いて前記量子化パラメータを求めることを特徴とするエンコーダ。 - 請求項1乃至9のいずれか記載の画像データ圧縮装置を含むことを特徴とする電子機器。
- 請求項10乃至13のいずれか記載のエンコーダを含むことを特徴とする電子機器。
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