JPH08102940A - 動画像処理装置及び方法 - Google Patents

動画像処理装置及び方法

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JPH08102940A
JPH08102940A JP26158594A JP26158594A JPH08102940A JP H08102940 A JPH08102940 A JP H08102940A JP 26158594 A JP26158594 A JP 26158594A JP 26158594 A JP26158594 A JP 26158594A JP H08102940 A JPH08102940 A JP H08102940A
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compression
image
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JP26158594A
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English (en)
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Yasuhachi Hamamoto
安八 濱本
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 動画像データを圧縮して固定レートで出力す
る装置に於いてバッファのオーバーフローを防止すると
ともに画質の劣化を目立たなくする。 【構成】 圧縮前の動画像の各画面のサイズを縮小する
水平フィルタ・垂直フィルタと、サイズ縮小後の各画面
の縁部に圧縮度の高い画像を付加して該各画面のサイズ
を原寸に戻す画像合成部を有し、合成後の画像データを
MPEGエンコーダ10で圧縮する動画像処理装置と、動
画像処理方法。

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を圧縮する
装置と方法に関し、詳しくは、圧縮前の動画像のデータ
量を低減する装置と方法に関する。
【0002】
【従来の技術】動画像を所定の方式で圧縮してバッファ
を介して固定ビットレートで出力する装置が提供もしく
は提案されている。かかる装置としては、例えば、動画
像データに画面間の予測符号化処理を適応的に施し、さ
らに、直交変換処理と量子化処理を施した後、可変長符
号化処理を施して、動画像符号化標準のMPEGに準拠
したビットストリームとして出力するMPEGエンコー
ダがある。MPEGエンコーダでは、バッファのオーバ
ーフローを防止するため、符号量の目標値(目標符号
量)をバッファの空き容量に応じて設定するとともに、
該目標符号量に応じて圧縮のパラメータ(量子化ステッ
プ幅等)を制御することにより、発生符号量を目標符号
量以下に抑制している。
【0003】特開平4−79587号公報には、圧縮後
の符号データを可変レートで出力する動画像符号化方式
に於いて、過去の平均符号量に基づき、今後の符号量が
目標符号量に収束するように量子化ステップ幅を制御す
る技術が開示されている。なお、この公報の技術では、
過去の符号量が許容範囲を越えたために、そのまま量子
化ステップ幅を大きくすると画質が極度に劣化する場合
には、こま落としを行うことで画質の劣化を防止してい
る。
【0004】特開平4−150279号公報には、静止
画データに直交変換と可変長符号化を施して圧縮する際
に、圧縮前の静止画データを間引くことで圧縮後の符号
量を所定量以下に制御する技術が開示されている。ま
た、この公報には、静止画の周辺部のダイナミックレン
ジを下げて階調範囲を圧縮することで、圧縮後の符号量
を所定量以下に制御する技術も開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述のMPEGエンコ
ーダの如く、バッファの空き容量に応じて圧縮度を可変
させることで発生符号量を目標符号量に近づける制御で
は、データ量の大きな画面が或る程度長期間に渡って続
くと、圧縮度が非常に大きくなって画質が顕著に劣化し
てしまう、即ち、空間的解像度が低下してしまうという
問題がある。
【0006】上記の問題に対しては、例えば、こま落と
しを行うことで対応することも考えられるが、その場
合、代償として時間的解像度が犠牲となって、動画に不
自然な揺れ(ジャーキネス)が発生するという別の問題
が生ずる。本発明は、上記の問題に対して別の解決を与
えることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、動画像データ
を所定の方式で圧縮してバッファを介して固定レートで
出力する動画像処理装置に於いて、圧縮前の動画像の各
画面のサイズを縮小することにより該各画面の画素数を
削減する削減手段と、サイズ縮小後の各画面の縁部に前
記所定の方式での圧縮度の高い画像を付加して該各画面
のサイズを原寸に戻す合成手段と、を有する動画像処理
装置である。上記所定の方式は、例えば、予測符号化処
理を適応的に実行し、さらに、直交変換処理と量子化処
理を実行した後に、可変長符号化処理を実行する圧縮方
式であり、このような圧縮方式は、MPEGエンコーダ
で利用されている。
【0008】上記構成に、バッファの容量を監視する手
段と、バッファの空き容量が所定の閾値以下になった時
に前記削減手段及び前記合成手段を作動させる手段と、
を付加してもよい。より具体的には、例えば、監視結果
に応じてバッファがオーバーフローしないように各画面
の圧縮後の符号量の目標値を設定する手段と、目標符号
量に応じて圧縮処理の各パラメータを制御する手段と、
目標符号量に応じて前記削減手段及び前記合成手段を作
動させるか否かを決定して作動/非作動を切り換える手
段と、を付加してもよい。
【0009】また、本発明は、動画像の各画面のサイズ
を縮小した後、各画面の縁部に所定の圧縮方式での圧縮
度の高い画像を付加して該各画面のサイズを原寸に戻
し、その後、前記所定の方式で圧縮する動画像処理方法
である。また、圧縮後のデータを固定レートで出力する
動画像処理方法である。
【0010】
【作用】データ圧縮前に動画像の各画面のサイズが縮小
されてデータ量が削減されるため、当該動画像の各画面
(縮小された画面)を圧縮して得られるデータ量は、縮
小しない場合の圧縮データ量よりも小さくなる。また、
上記サイズの縮小後、その縁部には画像が付加されて原
寸(縮小前のサイズ)に戻されるため、画面全体として
はサイズの変更は無い。さらに、上記付加画像は、例え
ば、空間周波数が低くて時間的変動が小さい無地画像の
ように、当該圧縮方式での圧縮度を非常に高く設定でき
る画像であるため、上記付加画像による圧縮後のデータ
量の増加量は軽微である。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図1は実
施例装置の構成を示すブロック図、図2は原画像と縮小
画像と合成画像を示す模式図、図3は画像縮小原理の一
例を示す模式図、図4は図1のMPEGエンコーダの構
成を示すブロック図である。
【0012】まず、図4に即して、MPEGエンコーダ
を説明する。入力される動画像データは、予測符号化処
理に於いて参照される画面が先行するように前処理部で
画面の順番を入れ換えられ、8×8画素のブロック単位
でスイッチSW11へ出力される。スイッチSW11では、入力
されるブロックのマクロブロックタイプに応じて接点が
a又はbに切り換えられる。即ち、フレーム内符号化の
みを行うべきイントラマクロブロックタイプであればa
接点に設定されて、そのままDCT処理部へ送られる。
また、時間順方向のフレーム間差分を符号化すべき前方
予測マクロブロックタイプ、時間逆方向のフレーム間差
分を符号化すべき後方予測マクロブロックタイプ、又は
時間順方向と時間逆方向の平均とのフレーム間差分を符
号化すべき両方向予測マクロブロックタイプであればb
接点に設定されて、減算器にてフレームメモリの画像デ
ータとの差分をとられた後、その差分がDCT処理部へ
送られる。
【0013】DCT処理部ではDCT(離散コサイン変
換)処理が施される。DCT処理後の係数行列は量子化
部に入力されて量子化される。この量子化のステップ幅
は監視・符号化制御部によって制御される。例えば、デ
ータ量の多い画面が続いて入力されて来たためにバッフ
ァの残り容量が少なくなり、その結果、バッファに入力
される符号量を小さくする必要が生じた場合には、監視
・符号化制御部により目標符号量が小さい値に切り換え
て設定される。これにより、量子化ステップ幅が大きく
されて圧縮度が大きくなり、以後の符号量が小さくな
る。但し、画質の劣化は免れない。
【0014】量子化されたデータは、次に、可変長符号
化部に送られて符号の出現確率の偏りを利用して可変長
符号化(ハフマン符号化)された後、バッファに送ら
れ、該バッファから、固定レート(例:1.4Mbp
s,4Mbps)のMPEGのビットストリームとして
出力される。
【0015】また、上記に於いて、当該ブロックの属す
るピクチャがIピクチャ又はPピクチャである場合は、
量子化後の係数行列はローカル復号化部(逆量子化部・
逆DCT処理部)にも送られて復号された後、何れか一
方のフレームメモリ(先に画像データを格納済であるフ
レームメモリ)に格納される。なお、Pピクチャの場合
は、スイッチSW14の閉成で最新に画像データを格納済で
あるフレームメモリの画像データを加算された後に、上
記のフレームメモリに格納される。こうしてフレームメ
モリに格納された画像データは、前述の減算器(スイッ
チSW11のb接点に接続されている減算器)に送られて、
前述の予測符号化処理に供される。
【0016】次に、動画像の画面サイズを縮小する処理
について説明する。本装置では、図2の(a)の原画像
を、同図の(b)のように縮小した後、同図の(c)の
ように周辺部(縁部)に無地の画像を付加して全体(縮
小された原画+周辺部の無地画像)の画像サイズを縮小
前の元のサイズに戻して、MPEGエンコーダに入力し
ている。
【0017】原画像のサイズの縮小は、まず、原画像を
水平フィルタ部に入力して(図1参照)、水平方向の画
素を間引くことで行われる。即ち、図3の(a),
(b)のように画素が間引かれる。また、水平方向の画
素を間引かれた画像は、次に、垂直フィルタ部に入力さ
れて(図1参照)、垂直方向の画素を間引かれる。その
様子を図3の(b),(c)に示す。なお、図3では画
素列をそのまま間引いているが、間引いた画素列を重み
付きで合成して置換する等の公知の手法も、当然に本発
明に適用できる。
【0018】こうしてサイズを縮小された画像は、次
に、画像合成部に入力されて(図1参照)、周辺部に無
地画像を付加される。この無地画像データは、背景画像
データ部から与えられるものであり、MPEGエンコー
ダ10での圧縮度が極めて高い画像データである。このた
め、この無地画像の付加による圧縮後の符号量の増加量
は無視できる程度である。こうして、全体のサイズを元
のサイズに戻された動画像データがMPEGエンコーダ
10に入力されて、前述の圧縮処理を施される。
【0019】このように、MPEGエンコーダ10に入力
される動画像の全体サイズは、縮小前の原画像のサイズ
と等しい。したがって、MPEGエンコーダ10から出力
されるビットストリームも縮小前の原画のサイズに対応
するデータであり、ディスプレイへの表示の際の方式変
換処理用のコンバータも不要である。
【0020】また、本実施例では、サイズ縮小処理と無
地画像付加処理を行うか否かを、MPEGエンコーダ10
内の監視・符号化制御部(図4参照)から送られて来る
目標符号量に基づいて自動的に切り換えている。即ち、
前述のように、MPEGエンコーダ10では、監視・符号
化制御部によりバッファの容量を監視してバッファがオ
ーバーフローしないように目標符号量を設定して量子化
ステップ幅を制御しているのであるが、この目標符号量
は図1のフィルタ処理判断部へも送られる。
【0021】フィルタ処理判断部では、目標符号量が或
る閾値よりも小さくなると、所定時間スイッチSW1 の接
点をb接点に切り換えて、入力動画像に対してサイズ縮
小処理と無地画像付加処理を施すように制御している。
即ち、前述のように、データ量の多い画面が続いて入力
された場合、MPEGエンコーダ10では、目標符号量を
小さい値にして量子化ステップ幅を大きくし、これによ
り、以後の符号量を小さく制御しているのであるが、そ
の場合、量子化ステップ幅が大きく成り過ぎると、画質
の劣化が無視できない程度に大きくなる。本実施例装置
では、このような場合にサイズ縮小処理と無地画像付加
処理を施すことで、原画像のサイズは小さくなるもの
の、画質の劣化は目立たなくなるように制御しているの
である。なお、目標符号量は、I・P・Bの各ピクチャ
毎に設定されるため、例えば、何れか1つの目標符号量
が閾値より小さくなった場合に、上記の切換を実行する
ようにすればよい。なお、全ての目標符号量が閾値より
小さくなった場合に上記の切換を実行するように制御し
てもよく、また、Iピクチャの目標符号量が閾値より小
さくなった場合に実行するように制御してもよい。ま
た、閾値データは、符号量閾値データ部から与えられる
ものとする。
【0022】上記実施例では、目標符号量に応じてスイ
ッチSW1 を切り換えているが、量子化ステップ幅に応じ
て切り換えるように制御してもよく、また、バッファの
残り容量に応じて切り換えるように制御してもよい。ま
た、オペレータの操作入力によって切り換えてもよい。
【0023】
【発明の効果】以上のように、本発明では、データ圧縮
前に動画像の各画面のサイズを縮小してデータ量を削減
した後、その縁部に圧縮度の高い画像を付加して全体
(縮小された原画像+縁部)のサイズを縮小前の原画サ
イズに戻し、その後に圧縮処理を施しているため、圧縮
後の符号量を小さくできる。また、復号後、原画に対応
する部分のサイズは小さくなるものの、画質の劣化を目
立たなくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例装置の構成を示すブロック図。
【図2】原画像と縮小画像と合成画像を示す模式図。
【図3】画像縮小原理の一例を示す模式図。
【図4】MPEGエンコーダの構成を示すブロック図。
【符号の説明】
10 MPEGエンコーダ
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 H04N 5/92 H

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 動画像データを所定の方式で圧縮してバ
    ッファを介して固定レートで出力する動画像処理装置に
    於いて、 圧縮前の動画像の各画面のサイズを縮小することにより
    該各画面の画素数を削減する削減手段と、 サイズ縮小後の各画面の縁部に前記所定の方式での圧縮
    度の高い画像を付加して該各画面のサイズを原寸に戻す
    合成手段と、 を有する動画像処理装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に於いて、 前記所定の方式は、適応的に予測符号化処理を施した
    後、直交変換処理と量子化処理を施し、さらに、可変長
    符号化処理を施す方式である、 動画像処理装置。
  3. 【請求項3】 請求項2に於いて、さらに、 前記バッファの容量を監視する手段と、 前記バッファの空き容量が所定の閾値以下になった場合
    に前記削減手段及び前記合成手段を作動させる手段と、 を有する動画像処理装置。
  4. 【請求項4】 請求項2に於いて、さらに、 前記バッファの容量を監視する手段と、 監視結果に応じて前記バッファがオーバーフローしない
    ように各画面の圧縮後の符号量の目標値を設定する手段
    と、 目標符号量に応じて圧縮処理の各パラメータを制御する
    手段と、 目標符号量に応じて前記削減手段及び前記合成手段を作
    動させるか否かを決定して切り換える手段と、 を有する動画像処理装置。
  5. 【請求項5】 動画像の各画面のサイズを縮小した後、
    各画面の縁部に所定の圧縮方式での圧縮度の高い画像を
    付加して該各画面のサイズを原寸に戻し、その後、前記
    所定の方式で圧縮する動画像処理方法。
  6. 【請求項6】 動画像データを所定の方式で圧縮して固
    定レートで出力する動画像処理方法に於いて、 圧縮前の動画像の各画面のサイズを縮小することにより
    該各画面の画素数を削減し、削減後の各画面の縁部に前
    記所定の方式での圧縮度の高い画像を付加して該各画面
    のサイズを原寸に戻した後、前記所定の方式での圧縮を
    行う、 動画像処理方法。
  7. 【請求項7】 動画像データを所定の方式で符号化する
    動画像処理装置に於いて、 符号化前の動画像の各画面のサイズを縮小することによ
    り該各画面の画素数を削減する削減手段と、 サイズ縮小後の各画面の縁部に前記所定の方式での符号
    化時に圧縮度の高い画像を付加して該各画面のサイズを
    原寸に戻す合成手段と、 この原寸に戻された各画面を前記所定の方式で符号化す
    るエンコーダと、 を有する動画像処理装置。
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