JPH1175198A - 画像信号圧縮装置及び方法、並びに記録媒体 - Google Patents
画像信号圧縮装置及び方法、並びに記録媒体Info
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- JPH1175198A JPH1175198A JP23276997A JP23276997A JPH1175198A JP H1175198 A JPH1175198 A JP H1175198A JP 23276997 A JP23276997 A JP 23276997A JP 23276997 A JP23276997 A JP 23276997A JP H1175198 A JPH1175198 A JP H1175198A
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Abstract
間処理で例えば2種類のビットストリームを生成するこ
とができず、かつ多段階符号化による重畳劣化を起こし
ていた。 【解決手段】 画像信号圧縮システムにおいて、前処理
装置2は画像入力装置1からの画像データを2種類の解
像度の画像データに変換する。圧縮装置3は前処理装置
2からの2種類の解像度の画像データに、動き補償処理
と、離散余弦変換等の直交変換による冗長度低減処理と
を組み合わせたMPEGのような圧縮処理を施す。圧縮
装置3を構成するベクトル検出装置4は1秒間に30フ
レームの画像よりなる動画像系列の1フレーム分の実時
間処理を達成するのに与えられた時間(1/30秒)
で、2種類の上記動画像系列に対する動きベクトルを検
出する。また、符号化装置5は上記動きベクトルを用い
て上記1/30秒で上記2種類の動画像系列を符号化す
る。
Description
て圧縮符号化処理を施すことによりビットストリームを
生成する画像信号圧縮装置及び方法、並びにこのような
画像信号圧縮処理の手順を記録した記録媒体に関する。
補償処理(MC;motion compensation)と、離散余弦
変換(DCT;discrete cosine transfer)等の直交変
換による冗長度低減処理とを組み合わせたMPEG(mo
ving picture experts group)1や、MPEG2が広く
用いられるようになった。
法により、フレーム内符号化画像(Iピクチャ)、フレ
ーム間順方向予測符号化画像(Pピクチャ)、双方向予
測符号化画像(Bピクチャ)のような符号化画像に圧縮
して光磁気ディスク(MOディスク;magneto-optical
disc)等の蓄積媒体に記録したり、あるいは通信回線
を使用して伝送したりする。この場合、圧縮符号化後の
圧縮映像データのビットレートを、伸長復号後の映像の
品質を高く保ちつつ蓄積媒体の記録容量以下、あるいは
通信回線の伝送容量以下にする必要がある。
対して、あるビットレートで1系統の符号化したビット
ストリームを生成し、それを何らかの蓄積媒体に記録す
るか、そのまま回線上に送る、もしくは後から蓄積媒体
から読み込んで回線上に送ったりしていた。
は、そのビットレートに対して回線容量に十分な余裕が
ある場合ならともかく、そうでない場合には蓄積媒体に
はそのレートのままで記録できても、通信回線を使用し
て伝送するときには回線容量に合わせてビットレートを
下げる必要が生じる。そうした場合、そのビットストリ
ームデータを一度復号化して動画像データに戻したもの
を、もう一度所望のビットレートで符号化して新たなビ
ットストリームを得ることになる。
イム性が重視されるシステムでは、その遅延時間や処理
量が弱点となる。すなわち、再度符号化する過程で2度
の処理時間を要する。しかも、このような多段階エンコ
ード処理の結果、その求められるビットレートによって
は、圧縮伸長による致命的なノイズが目につくことがあ
る。つまり、1回目の符号化でのノイズに加え、2回目
の符号化でのノイズが重畳されることを避けられなくな
る。
る符号化レートに合わせて2系統のビットストリームの
生成が必要となる。
であり、実時間処理で少なくとも2種類のビットストリ
ームを生成することができ、かつ多段階符号化による重
畳劣化を起こすことのない画像信号圧縮装置及び方法の
提供を目的とする。
たものであり、実時間処理で少なくとも2種類のビット
ストリームを生成することができ、かつ多段階符号化に
よる重畳劣化を起こすことのない画像信号圧縮処理をソ
フトウェアプログラムとして記録している記録媒体の提
供を目的とする。
縮装置は、上記課題を解決するために、1秒間にNフレ
ームの画像よりなる動画像系列の1フレーム分の実時間
処理を達成するのに与えられた時間(1/N秒)で、M
(Mは2以上の整数)種類の上記動画像系列に対する動
きベクトルを検出する動きベクトル検出手段と、上記動
きベクトル検出手段で検出した動きベクトルを用いて上
記1/N秒で上記M種類の動画像系列を符号化する符号
化手段とを備える。
えば2系統のビットストリームを出力することができ
る。
上記課題を解決するために、1秒間にNフレームの画像
よりなる動画像系列の1フレーム分の実時間処理を達成
するのに与えられた時間(1/N秒)で、M(Mは2以
上の整数)種類の上記動画像系列に対する動きベクトル
を検出し、この動きベクトルを用いて、上記1/N秒で
上記M種類の動画像系列を符号化する。
を解決するために、1秒間にNフレームの画像よりなる
動画像系列の1フレーム分の実時間処理を達成するのに
与えられた時間(1/N秒)で、M(Mは2以上の整
数)種類の上記動画像系列に対する動きベクトルを検出
する動きベクトル検出工程と、上記動きベクトル検出工
程で検出した動きベクトルを用いて上記1/N秒で上記
M種類の動画像系列を符号化する符号化工程とを備える
処理手順を記録している。
装置及び方法の実施の形態について説明する。
を、圧縮符号化して得た符号化データを記録媒体に記録
したり、通信回線で伝送する画像信号圧縮システムであ
る。
テムは、入力された画像をディジタル化して後段に供給
する画像入力装置1と、この画像入力装置1からのディ
ジタル画像信号(以下、画像データという)を2種類の
解像度の画像データに変換する前処理装置2と、この前
処理装置2からの2種類の解像度の画像データに、動き
補償処理(MC;motion compensation)と、離散余弦
変換(DCT;discrete cosine transfer)等の直交変
換による冗長度低減処理とを組み合わせたMPEG(mo
ving picture experts group)のような圧縮処理を施す
圧縮装置3とを備えている。
の画像よりなる動画像系列の1フレーム分の実時間処理
を達成するのに与えられた時間(1/30秒)で、2種
類の上記動画像系列に対する動きベクトルを検出する動
きベクトル検出装置4と、この動きベクトル検出装置4
で検出した動きベクトルを用いて上記1/30秒で上記
2種類の動画像系列を符号化する符号化装置5に大きく
分かれる。
接続されている期間によって前処理装置2からの2種類
の解像度の画像データの入力切り換えが行われる。
からの画像データを蓄えるフレームメモリ7とフレーム
間の動きベクトルの検出を行う動き検出器8よりなる。
T)器9と、量子化器10と、可変長符号化器11と、
逆量子化器12と、逆DCT器13と、加算器14と、
フレームメモリ15と、動き補償器16と、加算器17
と、スイッチ18と、バッファメモリ19と、バッファ
メモリ20と、量子化制御器21と、スイッチ22とを
備えている。
タを、例えば16画素×16画素のマクロブロック単位
に離散コサイン変換(DCT)処理し、時間領域のデー
タから周波数領域のデータに変換して量子化器10に対
して出力する。
た周波数領域の画像データを、任意の量子化値で量子化
し、量子化データとして可変長符号化(VLC)器11
及び逆量子化器12に対して出力する。
供給された量子化データを可変長符号化し、可変長符号
化の結果として得られた圧縮画像データ、すなわち符号
化データをスイッチ22を介してバッファ19又はバッ
ファ20のいずれか一方に供給する。
号化データをバッファリングして、ビットストリームの
形で出力端子23又は24に供給する。出力端子23又
は24は、上記ビットストリームを記録媒体や、或いは
通信回線に供給する。
された量子化データを逆量子化し、逆量子化データとし
て逆DCT器13に対して出力する。
給される逆量子化データに対して逆DCT処理を施し、
加算器14に対して出力する。
タ及び逆DCT器13の出力データを加算し、フレーム
メモリ15に対して出力する。
出力データに対して、動き検出器8がフレームメモリ7
を介した参照フレームに対して計算した動きベクトルに
基づいて動き補償処理を施し、加算器14及びスイッチ
18に対して出力する。
装置4では、DCT器9、量子化器10、可変長符号化
器11を通して圧縮した画像データ(符号化データ)の
ビットストリームをスイッチ22及びバッファ19又は
バッファ20を介して出力する。
子化器12、逆DCT器13を通して画像データに変換
し、動き補償器16を介して既に再構築した参照フレー
ムの画像データと加算器14で足し合わせ、フレームメ
モリ15に蓄える。
して、動きベクトル検出装置4で得られた動きベクトル
を用いて動き補償器16で動き補償を行って、再構築し
た画像データを、フレーム間で符号化するモード時に
は、加算器17で前処理装置2から入力される画像デー
タとの引き算を行う。すなわち、スイッチ18は、a側
に接続されている。また、フレーム内で符号化するモー
ドの時は、スイッチ18は、b側に接続されている。
れる符号化データをバッファ19及び20を通してビッ
トストリームとし、磁気テープ、磁気ディスク、光ディ
スク等の記録媒体に記録したり、有線、無線等の回線を
使って伝送する。
で行われるビットストリーム形成のためのビット割り当
て処理に基づいて量子化制御器21が調節する量子化パ
ラメータによってレート処理が制御され、量子化ビット
レートを変動させる。すなわち、量子化制御器21は、
量子化器10での量子化ビットレートをバッファ19又
は20で行われるビット割り当て処理に基づいて制御す
る。
理する際の処理期間の切り換えを行う。すなわち、スイ
ッチ22がa側に接続されている期間と、b側に接続さ
れている期間の二つの期間でそれぞれレート制御を行う
ことができる。
タルビデオカメラから得られた画像データを蓄積メディ
アに記録すると同時に、インターネット等の通信メディ
アを通じて伝送することもできる。
信号は、水平方向に704画素、垂直方向に480画素
からなり、水平・垂直両方向に16画素づつ分割したマ
クロブロックでは、水平方向に44個、垂直方向に30
個で構成される。
うに、1秒間に30フレームであり、通常1フレーム分
の実時間処理を達成するのに与えられた時間、すなわち
フレーム当たりの処理基準時間であるフレームシンクは
1/30秒であるが、圧縮装置3には1/60秒毎に1
フレーム分の画像が入力される。
ロック毎にフレーム間の動き量を動きベクトル検出装置
4で通常の2倍速処理で演算し、実際のビットストリー
ムを得る符号化装置5も通常の2倍の速度で処理するこ
とにより、見ための圧縮・符号化処理を2度行うことが
できる。
れる画像系列に対して異なる解像度を持つ2系統の画像
系列を生成して、圧縮装置3に送り込む。例えば本実施
の形態では画像入力装置1から入力される画像に対して
図2に示すような、水平方向に704画素、垂直方向に
480画素(マクロブロックでは、水平方向に44個、
垂直方向には30個)からなる画像系列N0と、水平方
向に352画素、垂直方向に240画素(マクロブロッ
クでは、水平方向に22個、垂直方向には15個)から
なる画像系列N1の2系統の画像系列を、それぞれ1/
2フレームシンク毎にスイッチ6で切り換えて前処理装
置2から通常の2倍の速度で圧縮装置3へ入力画像とし
て供給する。
毎に各マクロブロックに対する動き量をブロックマッチ
ングし、最適な動きベクトル値を1/2フレームシンク
内に演算を実施して求める。すなわち、1フレームシン
ク内に2系統の画像系列に対する動きベクトル値が求ま
る。
動き補償器16が動き補償を行い、時間軸方向のデータ
の冗長度を削減し、かつ符号化装置5がDCTによる空
間軸方向から周波数軸方向への変換により冗長度を削減
したデータに対して、周波数軸に対して重みづけを施し
た量子化を行う。それと同時に、符号化装置5は動き補
償のための逆量子化と逆変換の処理を行う。そして、最
終的なビットストリームを得るための可変長符号化を行
う。その際、量子化制御器21による量子化制御は2系
統のバッファ19又はバッファ20に対してそれぞれ時
分割で行われる。
ことによって、1/2フレームシンク内に動きベクトル
検出処理と符号化処理を1回実施し、1フレームシンク
内では2系統のビットストリームを得る。
を、一例として図3に示すような二つの大規模集積回路
(LSI)で構成したとする。すなわち、図1の動きベ
クトル検出装置4と符号化装置5をそれぞれ、図3での
動き検出LSI25と符号化LSI26に対応させる。
SI26には共通に入力される2系統のディジタル画像
信号(画像データ)1又は2が1/2フレームシンク単
位でスイッチ6により切り換えられて入力される。ま
た、それぞれのLSIの動作速度を規定するクロックに
関しては、通常の1倍速処理時のクロックの半分の長さ
の周期、すなわち2倍の早さのクロックfcが、動き検
出LSI25と符号化LSI26に入力される。
ームメモリ7を使って2倍の速度で演算して求めておい
た動きベクトル値MVは、必要な参照フレーム毎に符号
化LSI26に随時フレームシンク内に2回ずつ供給さ
れる。符号化LSI26からは、圧縮して生成したビッ
トストリームBS1とBS2がバッファ19又はバッフ
ァ20を介して1フレームシンク毎に1回ずつ出力され
る。
に、FSYという信号で表現する。すなわち、フレーム
シンク信号FSYが0(Low)の区間と1(Hig
h)の区間を同時間持っており、この2つの区間を合わ
せた時間が1フレームシンク区間(1/30秒)であ
る。通常はこのフレームシンクFSYが0になってから
次の0になるまでの1周期の時間で、1フレームの画像
から1フレーム分のビットストリームを1系統だけ発生
させるが、本実施の形態ではこのフレームシンクFSY
1周期の間に動き検出LSI25、符号化LSI26と
もに2倍の処理速度で動作させ、1フレームの入力画像
から2系統の解像度の画像のビットストリームを生成す
る。
図5のようなN00、N01、N02の高解像度画像
と、N10、N11、N12の低解像度画像といった時
間的な並びで、時分割された並びとしては、N00,N
10、N01、N11、N02、N12とする。そのと
き、フレームシンクFSY1周期毎に図5に示すように
それぞれの系列毎の1フレーム間の動きベクトルMV
が、動き検出LSI25で時分割された並びとして、N
00、N10、N01、N11、N02、N12の並び
順で通常の2倍速で求められる。
FSYが0の区間内で先ず1系統のビットストリームB
S1、フレームシンクFSYが1の区間内でも1系統の
符号化したビットストリームBS2が符号化LSI26
から出力される。例えば、フレームN01とフレームN
11の符号化した各々のビットストリームBS1とBS
2は、1フレームシンク前の期間に求めたフレームN0
1とフレームN11のそれぞれの動きベクトル値MVを
用いて、現フレームシンクの0の区間と1の区間でそれ
ぞれ出力される。
ームシンクの前半の区間と後半の区間とで、それぞれ例
えば前半では比較的ビットレートの高いビットストリー
ムBS1を、後半では比較的ビットレートの低いビット
ストリームBS2を生成することができる。当然、その
逆のビットストリームの並びになってもかまわない。
ラ等で撮影するとき、高レートで比較的きれいな映像を
光ディスク等に記録しながら、伝送路容量の低い例えば
インターネットで使われる通信回線では映像の緻密さよ
りも通信可能な点を優先して低レートの映像を伝送する
ことができる。
図1の画像入力装置1からの出力が2系統の異なる画像
系列であり、それらが前処理装置2にフレームシンクの
前半と後半の区間で切り換えられて入力されるときに
は、他の動作は同様のまま、2種類の異なる画像系列の
圧縮符号化したビットストリームを上記の例と同じく時
分割で生成することができる。
号化装置5よりなる圧縮装置3を備えた本実施の形態の
画像信号圧縮システムでは、基本的な画像圧縮符号化の
ための通常の回路規模のままで、動きベクトル検出装置
4と符号化装置5を通常の2倍の速度で動作しうるよう
な回路構成にすることで、実時間処理で2種類の例え
ば、高レートと低レートのビットストリームを生成する
ことができる。
像は蓄積メディア等に記録・保存しながら、低レートの
映像は回線容量の低いネットワーク上に流すことが可能
になる。その際、多段階符号化による重畳劣化を起こす
こともない。
トル検出装置4と、符号化装置5を倍速処理に対応させ
るためと、2種類の解像度の画像を生成する前処理装置
2のための増加を伴うものであって、動画像圧縮のため
の回路を大幅に変更させることなく実現できる。また、
その処理のバリエーション変更により多くのアプリケー
ションにも適用が容易である。
テムでは、2種類の動画像系列を入力したが、3種類の
動画像系列を入力するときには、各フレーム当たりの処
理基準時間の1/3の時間で各フレームの動きベクトル
を検出したり、各フレームの符号化データを求めればよ
い。さらに多種類の動画像系列から多数のビットストリ
ームを得ることも可能である。
たように動作させるためのプログラム、すなわち、1秒
間に30フレームの画像よりなる動画像系列の1フレー
ム分の実時間処理を達成するのに与えられた時間(1/
30秒)で、2種類の上記動画像系列に対する動きベク
トルを検出する動きベクトル検出工程と、上記動きベク
トル検出手段で検出した動きベクトルを用いて上記1/
30秒で上記2種類の動画像系列を符号化する符号化工
程とを備える処理手順を記録媒体に記録しておけば、上
記システムをソフトウェアで実現することができる。
によれば、実時間処理で少なくとも2種類のビットスト
リームを生成することができ、かつ多段階符号化による
重畳劣化を起こすことがない。
ードウェアを大きくすることがなく、1フレームに対し
ての処理時間内に2系統のビットストリームを出力させ
ることができる。
の形態のブロック図である。
説明するための図である。
置と符号化装置とを集積回路化したブロック図である。
フレームシンクを説明するための図である。
ングチャートである。
動きベクトル検出装置、5 符号化装置
Claims (7)
- 【請求項1】 動画像系列に対して圧縮符号化処理を施
すことによりビットストリームを生成する画像信号圧縮
装置において、 1秒間にNフレームの画像よりなる動画像系列の1フレ
ーム分の実時間処理を達成するのに与えられた時間(1
/N秒)で、M(Mは2以上の整数)種類の上記動画像
系列に対する動きベクトルを検出する動きベクトル検出
手段と、 上記動きベクトル検出手段で検出した動きベクトルを用
いて上記1/N秒で上記M種類の動画像系列を符号化す
る符号化手段とを備えることを特徴とする画像信号圧縮
装置。 - 【請求項2】 上記M種類の動画像系列は、同一動画像
系列から作られたM種類の解像度の動画像信号であるこ
とを特徴とする請求項1記載の画像信号圧縮装置。 - 【請求項3】 上記M種類の動画像系列は、異なる種類
の動画像信号であることを特徴とする請求項1記載の画
像信号圧縮装置。 - 【請求項4】 動画像系列に対して圧縮符号化処理を施
すことによりビットストリームを生成する画像信号圧縮
方法において、 1秒間にNフレームの画像よりなる動画像系列の1フレ
ーム分の実時間処理を達成するのに与えられた時間(1
/N秒)で、M(Mは2以上の整数)種類の上記動画像
系列に対する動きベクトルを検出し、この動きベクトル
を用いて、上記1/N秒で上記M種類の動画像系列を符
号化することを特徴とする画像信号圧縮方法。 - 【請求項5】 上記M種類の動画像系列は、同一動画像
系列から作られたM種類の解像度の動画像信号であるこ
とを特徴とする請求項4記載の画像信号圧縮方法。 - 【請求項6】 上記M種類の動画像系列は、異なる種類
の動画像信号であることを特徴とする請求項4記載の画
像信号圧縮方法。 - 【請求項7】 動画像系列に対して圧縮符号化処理を施
すことによりビットストリームを生成する処理手順を記
録している記録媒体において、 1秒間にNフレームの画像よりなる動画像系列の1フレ
ーム分の実時間処理を達成するのに与えられた時間(1
/N秒)で、M(Mは2以上の整数)種類の上記動画像
系列に対する動きベクトルを検出する動きベクトル検出
工程と、 上記動きベクトル検出工程で検出した動きベクトルを用
いて上記1/N秒で上記M種類の動画像系列を符号化す
る符号化工程とを備える処理手順を記録していることを
特徴とする記録媒体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23276997A JPH1175198A (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 画像信号圧縮装置及び方法、並びに記録媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23276997A JPH1175198A (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 画像信号圧縮装置及び方法、並びに記録媒体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1175198A true JPH1175198A (ja) | 1999-03-16 |
Family
ID=16944461
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23276997A Pending JPH1175198A (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 画像信号圧縮装置及び方法、並びに記録媒体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1175198A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004096172A (ja) * | 2002-08-29 | 2004-03-25 | Sony Corp | 情報提供システムおよび情報提供装置 |
KR100694137B1 (ko) | 2005-07-08 | 2007-03-12 | 삼성전자주식회사 | 동영상 부호화 장치, 동영상 복호화 장치, 및 그 방법과,이를 구현하기 위한 프로그램이 기록된 기록 매체 |
US7734660B2 (en) | 2002-10-21 | 2010-06-08 | Panasonic Corporation | Data processing device |
JP2010273394A (ja) * | 2010-09-08 | 2010-12-02 | Sony Corp | 情報提供装置 |
WO2011080851A1 (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-07 | パナソニック株式会社 | 画像符号化装置および集積回路 |
-
1997
- 1997-08-28 JP JP23276997A patent/JPH1175198A/ja active Pending
Cited By (6)
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US7961788B2 (en) | 2005-07-08 | 2011-06-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and apparatus for video encoding and decoding, and recording medium having recorded thereon a program for implementing the method |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040427 |
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