JP2016005116A - 画像符号化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】量子化部及び係数予測部における処理効率を高めることができる画像符号化装置を提供する。【解決手段】量子化部１０は、係数データをそれぞれ量子化するＤＣ係数量子化部１３１，ＬＰ係数量子化部１３２及びＨＰ係数量子化部１１を備える。係数予測部２０は、ＤＣ係数予測モード決定部１４１と、ＤＣ係数予測モードに従って処理するＤＣ係数予測部１４２と、ＬＰ係数予測モード決定部１４３と、ＬＰ係数予測モードに従って処理するＬＰ係数予測部１４４と、ＤＣ係数量子化部１３１及びＬＰ係数量子化部１３２からの全データの入力を判別するＤＣ／ＬＰ係数入力判定部２１と、ＨＰ係数予測モード決定部１４６と、ＨＰ係数予測モードに従って処理するＨＰ係数予測部１４７とを備える。ＨＰ係数量子化部１１は量子化後のＨＰ係数データをＨＰ係数バッファ部３０に送信し、ＨＰ係数バッファ部３０は、ＤＣ／ＬＰ係数入力判定部から入力完了信号を受信して、ＨＰ係数データをＨＰ係数予測部１４７に出力する。【選択図】図２

Description

本発明は、画像データを圧縮して符号化する画像符号化装置に関する。

従来より、通信における負担等の軽減を目的として、画像データを圧縮し、符号化する画像符号化装置が知られている。そして、近年では、より高い圧縮率で圧縮可能な符号化の規格が提案されている（下記非特許文献１参照）。

上記規格に従った画像符号化装置の概略構成を図４に示す。同図４に示すように、この画像符号化装置１００は、色空間変換部１１０と、周波数変換部１２０と、量子化部１３０と、係数予測部１４０と、適応型スキャン部１５０と、ＶＬＣ符号化部１６０と、ビットストリーム出力部１７０とからなる。

前記色空間変換部１１０は、入力された画像データを画素（ピクセル）毎に処理し、原画像データがＲＧＢデータである場合には、ＹＵＶデータに変換し、画像データがＣＭＹＫデータである場合には、ＹＵＶＫデータに変換する。

前記周波数変換部１２０は、前記色空間変換部１１０によって変換された画像データを、１６×１６画素から形成されるマクロブロック（ＭＢ）に分割し、このマクロブロックを処理単位として、ラスター方向に順次処理するとともに、１つのマクロブロックについては、更に、４×４画素から形成される単位ブロックに分割し、この単位ブロックを処理単位としてラスター方向に順次処理して、各画素のデータを周波数帯域毎の係数に変換する処理を行う。

そして、この周波数変換部１２０では、１マクロブロック毎に、４×４画素の左上の１画素がブランクで、残り１５画素がＨＰ（Ｈｉｇｈ Ｐａｓｓ）係数である１６個の単位ブロックからなる第１階層データ（ＨＰ係数データ）と、４×４画素の左上の１画素がブランクで、残り１５画素がＬＰ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ）係数である１個の単位ブロックからなる第２階層データ（ＬＰ係数データ）と、１画素のＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）係数からなる第３階層データ（ＤＣ係数データ）とが生成され、１つのマクロブロック毎に、これらＨＰ係数データ、ＬＰ係数データ及びＤＣ係数データが前記量子化部１３０に出力される。

前記量子化部１３０は、前記周波数変換部１２０により係数化されたＨＰ係数データ、ＬＰ係数データ及びＤＣ係数データを、それぞれ設定された量子化パラメータで除算して量子化する、即ち、圧縮する処理を順次行い、処理後のマクロブロック毎のＨＰ係数データ、ＬＰ係数データ及びＤＣ係数データを係数予測部１４０に出力する。

前記係数予測部１４０は、前記量子化部１３０から入力したマクロブロック毎の前記ＨＰ係数データ、ＬＰ係数データ及びＤＣ係数データについて、それぞれ、設定された予測モードに従って、相関の高いブロック間で減算する処理を行う。この予測処理により、圧縮率の向上が図られるとともに、係数データの値が大きくなるのを抑制することができる。

前記適応型スキャン部１５０は、ＨＰ係数データ及びＬＰ係数データについて、マクロブロック毎に、その係数データを、定められた手法によって入れ替える処理を行う。この入替処理は、マクロブロックの左上部側に非ゼロの係数を集めることで（逆に右下部側に係数値がゼロのものが集まる）、符号化の際の圧縮率を高めるために行われる。

そして、前記ＶＬＣ符号化部１６０では、前記適応型スキャン部１５０で処理されたＨＰ係数データ、ＬＰ係数データ及びＤＣ係数データに対してエントロピー符号化処理を施し、コードストリームを生成して、前記ビットストリーム出力部１７０に出力し、ビットストリーム出力部１７０は、入力された１画像データ分のビットストリームを１纏めにして１つのファイルを形成し、形成されたファイルを外部に出力する。

斯くして、この従来の画像符号化装置１００では、前記色空間変換部１１０において、原画像データがＹＵＶデータ若しくはＹＵＶＫデータに変換され、色変換後の画像データが前記周波数変換部１２０により処理されて、マクロブロック毎に、ＨＰ係数データ、ＬＰ係数データ及びＤＣ係数データが生成され、ついで、前記量子化部１３０において、これらＨＰ係数データ、ＬＰ係数データ及びＤＣ係数データが量子化された後、係数予測部１４０における処理、及び前記適応型スキャン部１５０の処理によって、その圧縮率が高められ、前記ＶＬＣ符号化部１６０におけるエントロピー符号化処理を経て、前記ビットストリーム出力部１７０から１つのファイルに形成された符号化データが出力される。

ところで、この画像符号化装置１００において、前記周波数変換部１２０では、ＨＰ係数データ、ＬＰ係数データ、ＤＣ係数データの順に係数データが生成され、この順に前記量子化部１３０に出力される。したがって、前記量子化部１３０では、入力されるＨＰ係数データ、ＬＰ係数データ、ＤＣ係数データの順に処理を行うのが好ましい。

一方、前記係数予測部１４０では、ＤＣ係数データ、ＬＰ係数データ、ＨＰ係数データの順に処理を行う必要がある。即ち、当該係数予測部１４０では、ＨＰ係数データを予測処理する際の予測モードを、当該処理時のＬＰ係数データを用いて導出し、ＬＰ係数データを予測処理する際の予測モードは、ＤＣ係数データを予測処理する際に導出された予測モードを用いて導出するため、上記のように、ＤＣ係数データ、ＬＰ係数データ、ＨＰ係数データの順に予測処理を行う必要があるのである。

斯くして、このような処理を実現するために、上記従来の画像符号化装置１００では、その前記量子化部１３０及び係数予測部１４０が図５に示すように構成されていた。尚、図５は、量子化部１３０及び係数予測部１４０の概略構成を示したブロック図である。

同図５に示すように、前記量子化部１３０は、ＤＣ係数量子化部１３１、ＬＰ係数量子化部１３２及びＨＰ係数量子化部１３３からなり、前記係数予測部１４０は、ＤＣ係数予測モード決定部１４１、ＤＣ係数予測部１４２、ＬＰ係数予測モード決定部１４３、ＬＰ係数予測部１４４、ＤＣ／ＬＰ係数入力判定部１４５、ＨＰ係数予測モード決定部１４６、ＨＰ係数予測部１４７及びＨＰ係数入力制御部１４８からなる。

前記ＤＣ係数量子化部１３１は、前記周波数変換部１２０から出力されたＤＣ係数データを量子化して出力する処理部であり、同様に、ＬＰ係数量子化部１３２は、周波数変換部１２０から出力されたＬＰ係数データを量子化して出力する処理部であり、ＨＰ係数量子化部１３３は、周波数変換部１２０から出力されたＨＰ係数データを量子化して出力する処理部である。

前記ＤＣ係数予測モード決定部１４１は、前記ＤＣ係数量子化部１３１から出力されたＤＣ係数データを、当該マクロブロックと隣接する各マクロブロックのＤＣ係数データと比較して、その大小関係を基に、予め設定された予測モードの中から、該当する予測モードを、ＤＣ係数の予測モードとして選定する処理を行う。

そして、前記ＤＣ係数予測部１４２は、前記ＤＣ係数量子化部１３１から出力されたＤＣ係数データを、前記ＤＣ係数予測モード決定部１４１により決定されたＤＣ係数の予測モードに従って減算処理し、処理後のＤＣ係数データを前記適応型スキャン部１５０に出力する。

また、前記ＬＰ係数予測モード決定部１４３は、前記ＤＣ係数予測モード決定部１４１により決定されたＤＣ係数の予測モードを基に、予め設定された予測モードの中から、該当する予測モードを、ＬＰ係数の予測モードとして選定する処理を行う。そして、前記ＬＰ係数予測部１４４は、前記ＬＰ係数量子化部１３２から出力されたＬＰ係数データを、ＬＰ係数予測モード決定部１４３により決定されたＬＰ係数の予測モードに従って減算処理し、処理後のＬＰ係数データを前記適応型スキャン部１５０に出力する。

更に、前記ＨＰ係数予測モード決定部１４６は、前記ＬＰ係数量子化部１３２から出力されたＬＰ係数データを受信し、受信したＬＰ係数データを基に、予め設定された予測モードの中から、該当する予測モードを、ＨＰ係数の予測モードとして選定する処理を行い、前記ＨＰ係数予測部１４７は、前記ＨＰ係数量子化部１３３から出力されたＨＰ係数データを、ＨＰ係数予測モード決定部１４６により決定されたＨＰ係数の予測モードに従って減算処理し、処理後のＨＰ係数データを前記適応型スキャン部１５０に出力する。また、前記ＨＰ係数予測部１４７は、前記ＨＰ係数量子化部１３３から、マクロブロック単位のＨＰ係数データの入力を完了したとき、入力完了信号を前記ＨＰ係数入力制御部１４８に送信する処理を行う。

前記ＤＣ／ＬＰ係数入力判定部１４５は、前記ＤＣ係数量子化部１３１から入力されたＤＣ係数データ、及び前記ＬＰ係数量子化部１３２から入力されたＬＰ係数データの数をカウントし、当該マクロブロックの全てのＤＣ係数データ及びＬＰ係数データが、前記ＤＣ係数量子化部１３１及び前記ＬＰ係数量子化部１３２から入力されたかどうかを判別し、全てのＤＣ係数データ及びＬＰ係数データが入力されたと判定されたとき、前記ＨＰ係数入力制御部１４８に入力完了信号を送信する。

前記ＨＰ係数入力制御部１４８は、前記ＨＰ係数予測部１４７からＨＰ係数データの入力完了信号を受信したとき、前記ＨＰ係数量子化部１３３に演算停止信号を送信し、前記ＤＣ／ＬＰ係数入力判定部１４５から、ＤＣ係数データ及びＬＰ係数データの入力完了信号を受信したとき、前記ＨＰ係数量子化部１３３に停止解除信号を送信する。尚、前記ＨＰ係数量子化部１３３は、ＨＰ係数入力制御部１４８から演算停止信号を受信した場合には、前記周波数変換部１２０から出力されるＨＰ係数データを入力する処理は行うが、その後の演算処理は停止して、処理前のＨＰ係数データを保持し、ＨＰ係数入力制御部１４８から停止解除信号を受信した後、量子化の演算処理を実行して、前記ＨＰ係数予測部１４７に出力するように構成されている。

このように構成された量子化部１３０及び係数予測部１４０において実行される処理のタイミングチャートを図６に示す。同図６に示すように、まず、第１マクロブロックについて、前記周波数変換部１２０からＨＰ係数データがＨＰ量子化部１３３に入力され、このＨＰ係数データの入力完了後、ＬＰ係数量子化部１３２及びＤＣ係数量子化部１３１に、ほぼ同時に、それぞれＬＰ係数データ及びＤＣ係数データが入力される。

ＨＰ係数量子化部１３３では、ＨＰ係数入力制御部１４８から演算停止信号が入力された状態にあり、周波数変換部１２０からのＨＰ係数データの入力は受け付けるものの、その後の処理は行わず、データを内部保持して待機状態をとる。一方、ＬＰ係数量子化部１３２及びＤＣ係数量子化部１３１では、データ入力を開始した後、それぞれ所定時間経過後に演算処理を開始するとともに、演算処理と並行して、処理後のＤＣ係数データ及びＬＰ係数データを、それぞれ係数予測部１４０に出力する。即ち、ＤＣ係数量子化部１３１は、処理後のＤＣ係数データを、前記ＤＣ係数予測モード決定部１４１，ＤＣ係数予測部１４２及びＤＣ／ＬＰ係数入力判定部１４５にそれぞれ入力し、ＬＰ係数量子化部１３２は、処理後のＬＰ係数データを、ＬＰ係数予測部１４４，ＤＣ／ＬＰ係数入力判定部１４５及びＨＰ係数予測モード決定部１４６にそれぞれ入力する。

ＤＣ係数データが係数予測部１４０に入力されると、まず、ＤＣ係数予測モード決定部１４１において、ＤＣ係数の予測モードが決定され、ついで、決定されたＤＣ係数の予測モードに従って、ＤＣ係数予測部１４２において処理が開始されるとともに、ＬＰ係数予測モード決定部１４３において、ＬＰ係数の予測モードが決定され、決定されたＬＰ係数の予測モードに従って、ＬＰ係数予測部１４４において処理が開始される。尚、ＬＰ係数予測部１４４における処理は、処理後のＬＰ係数データの出力を、前記ＤＣ係数予測部１４２がＤＣ係数データの出力を完了した後に、開始するような処理タイミングとなっている。そして、ＤＣ係数データがＤＣ係数予測部１４２から前記適応型スキャン部１５０に出力され、同様に、処理後のＬＰ係数データがＬＰ係数予測部１４４から前記適応型スキャン部１５０に出力される。

一方、ＤＣ／ＬＰ係数入力判定部１４５は、前記ＤＣ係数量子化部１３１から入力されたＤＣ係数データ、及び前記ＬＰ係数量子化部１３２から入力されたＬＰ係数データの数をカウントし、第１マクロブロックの全てのＤＣ係数データ及びＬＰ係数データを受信したとき、前記ＨＰ係数入力制御部１４８に入力完了信号を送信し、これを受信した前記ＨＰ係数入力制御部１４８から停止解除信号が前記ＨＰ係数量子化部１３３に送信される。また、第１マクロブロックの全てのＬＰ係数データが前記ＨＰ係数予測モード決定部１４６に入力されると、当該ＨＰ係数予測モード決定部１４６により、ＨＰ係数の予測モードが決定される。

そして、ＨＰ係数量子化部１３３は、前記ＨＰ係数入力制御部１４８から停止解除信号を受信した後、内部保持したＨＰ係数データの量子化処理を開始して、処理後のＨＰ係数データを前記ＨＰ係数予測部１４７に出力する。このように、ＨＰ係数量子化部１３３は、ＤＣ係数量子化部１３１及びＬＰ係数量子化部１３２のデータ出力が完了した後、ＨＰ係数データの量子化処理を開始して、処理後のＨＰ係数データをＨＰ係数予測部１４７に出力する。そして、ＨＰ係数データの出力が完了され、第１マクロブロックのＤＣ係数データ，ＬＰ係数データ及びＨＰ係数データの量子化処理を終えると、量子化部１３０は、以後同様にして、順次、次のマクロブロック（第２マクロブロック，第３マクロブロック．．．）について量子化処理を行う。

他方、ＨＰ係数予測部１４７は、ＨＰ係数量子化部１３３から入力される量子化後のＨＰ係数データを、ＨＰ係数予測モード決定部１４６により決定されたＨＰ係数の予測モードに従って処理し、処理後のＨＰ係数データを前記適応型スキャン部１５０に出力する。そして、ＨＰ係数データの出力が完了され、第１マクロブロックのＤＣ係数データ，ＬＰ係数データ及びＨＰ係数データの予測処理を終えると、係数予測部１４０は、以後同様にして、順次、次のマクロブロック（第２マクロブロック，第３マクロブロック．．．）について予測処理を行う。

ＪＰＥＧ ＸＲ勧告書ITU-T T.832 : Information technology -JPEG XR image coding system - Image coding specification. [online].Recommendation T.832(01/12). Approval 2012-01-13. Status : In force.Retrieved from the Internet : <URL : http://www.itu.int/rec/T-REC-T.832-201201-I/en>.

ところが、上述した従来の画像符号化装置１００では、その量子化部１３０において、ＤＣ係数データ及びＬＰ係数データの量子化処理を完了し、係数予測部１４０において、量子化処理後のＬＰ係数データを基にした、ＨＰ係数の予測モードを決定した後に、当該量子化部１３０において、ＨＰ係数データの量子化処理を実行するようにしているので、図６に示すように、前記量子化部１３０では、そのＨＰ量子化部１３３の処理において、ＨＰ係数データの入力完了後、演算処理を開始するまでの間に待ち時間を生じ、また、前記係数予測部１４０では、前記ＨＰ係数予測部１４７の処理終了後、前記ＤＣ係数予測部１４２が処理を開始するまでの間に待ち時間を生じ、このため、前記量子化部１３０及び係数予測部１４０の双方において、複数のマクロブロックを連続処理する際のサイクル時間が長くなるという問題があった。

近年、圧縮対象の画像データは、技術進歩に伴う解像度の向上によって、そのデータ量が急増しており、上記従来の画像符号化装置１００においても、かかるデータ量の増加に対応すべく、更なる処理の効率化が求められている。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、量子化部及び係数予測部における処理効率を高めることができる画像符号化装置の提供を、その目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、画像データを所定画素数のブロック単位で周波数変換により係数化して、ＨＰ係数データ、ＬＰ係数データ及びＤＣ係数データを生成する周波数変換部と、
前記周波数変換部により生成されたＨＰ係数データ、ＬＰ係数データ及びＤＣ係数データをそれぞれ量子化する量子化部と、
前記量子化部により量子化されたＨＰ係数データ、ＬＰ係数データ及びＤＣ係数データを、それぞれ設定された予測モードに従って減算処理する係数予測部と、
前記係数予測部で処理されたＨＰ係数データ及びＬＰ係数データを、前記ブロック内で入替処理する適応型スキャン部と、
前記適応型スキャン部において入替処理されたＨＰ係数データ及びＬＰ係数データ、並びに前記ＤＣ係数データを符号化して圧縮する符号化部とを少なくとも備えた画像符号化装置において、
前記量子化部は、
前記ＤＣ係数データを量子化して出力するＤＣ係数量子化部と、
前記ＬＰ係数データを量子化して出力するＬＰ係数量子化部と、
前記ＨＰ係数データを量子化して出力するＨＰ係数量子化部とを備え、
前記係数予測部は、
前記ＤＣ係数量子化部から出力されたＤＣ係数データを基に、ＤＣ係数の予測モードを決定するＤＣ係数予測モード決定部と、
前記ＤＣ係数予測モード決定部によって決定されたＤＣ係数の予測モードに従って、前記ＤＣ係数量子化部から出力されたＤＣ係数データを減算処理するＤＣ係数予測部と、
前記ＤＣ係数予測モード決定部によって決定されたＤＣ係数の予測モードを基に、ＬＰ係数の予測モードを決定するＬＰ係数予測モード決定部と、
前記ＬＰ係数予測モード決定部によって決定されたＬＰ係数の予測モードに従って、前記ＬＰ係数量子化部から出力されたＬＰ係数データを減算処理するＬＰ係数予測部と、
前記ＤＣ係数量子化部及びＬＰ係数量子化部から、前記ブロック単位の全てのＤＣ係数データ及びＬＰ係数データが入力されたか否かを判定するＤＣ／ＬＰ係数入力判定部と、
前記ＬＰ係数量子化部から出力されたＬＰ係数データを基に、ＨＰ係数の予測モードを決定するＨＰ係数予測モード決定部と、
前記ＨＰ係数予測モード決定部によって決定されたＨＰ係数の予測モードに従って、前記ＨＰ係数量子化部から出力されたＨＰ係数データを減算処理するＨＰ係数予測部とを備えるとともに、
該画像符号化装置は、更に、前記ＨＰ係数量子化部から出力されるＨＰ係数データを記憶するＨＰ係数バッファ部を備えてなり、
前記ＨＰ係数バッファ部は、前記ＤＣ／ＬＰ係数入力判定部によって、前記ＤＣ係数量子化部及びＬＰ係数量子化部から、前記ブロック単位の全てのＤＣ係数データ及びＬＰ係数データが入力されたと判定されたとき、記憶したＨＰ係数データを前記ＨＰ係数予測部に出力するように構成された画像符号化装置に係る。

この画像符号化装置によれば、まず、周波数変換部により、画像データが、所定画素数のブロック単位で周波数変換されて、ＨＰ係数データ、ＬＰ係数データ及びＤＣ係数データが生成され、生成されたＨＰ係数データ、ＬＰ係数データ及びＤＣ係数データが順次量子化部に入力される。

量子化部では、周波数変換部からブロック毎に順次入力されるＨＰ係数データをＨＰ係数量子化部によって量子化し、量子化後のＨＰ係数データを前記ＨＰ係数バッファ部に入力して、当該ＨＰ係数バッファ部に記憶させる。また、ＤＣ係数データをＤＣ係数量子化部によって量子化し、量子化後のＤＣ係数データを前記ＤＣ係数予測モード決定部，ＤＣ係数予測部及びＤＣ／ＬＰ係数入力判定部に入力する。更に、ＬＰ係数データをＬＰ係数量子化部によって量子化し、量子化後のＬＰ係数データを前記ＬＰ係数予測部，ＤＣ／ＬＰ係数入力判定部及びＨＰ係数予測モード決定部に入力する。

このようにして、量子化部では、周波数変換部からブロック毎に順次入力されるＨＰ係数データ，ＬＰ係数データ及びＤＣ係数データが、ＨＰ係数量子化部，ＬＰ係数量子化部及びＤＣ係数量子化部によって順次処理される。そして、特に、本発明では、ＨＰ係数量子化部による処理後のＨＰ係数データをＨＰ係数バッファ部に記憶させる構成としたので、上述した従来の画像符号化装置のように、量子化部において待ち時間が生じるといったことはなく、当該量子化部では、効率良く、データの入力から出力までの処理を実行することができる。

一方、前記係数予測部では、まず、ＤＣ係数予測モード決定部により、前記ＤＣ係数量子化部から入力されたＤＣ係数データを基に、ＤＣ係数の予測モードが決定され、このＤＣ係数の予測モードに従って、ＤＣ係数予測部により、前記ＤＣ係数量子化部から入力されたＤＣ係数データが減算処理され、減算処理後のＤＣ係数データが前記適応型スキャン部に出力される。

また、前記ＬＰ係数予測モード決定部により、前記ＤＣ係数予測モード決定部によって決定されたＤＣ係数の予測モードを基に、ＬＰ係数の予測モードが決定され、このＬＰ係数の予測モードに従って、前記ＬＰ係数予測部により、前記ＬＰ係数量子化部から入力されたＬＰ係数データが減算処理され、減算処理後のＬＰ係数データが前記適応型スキャン部に出力される。

また、前記ＤＣ／ＬＰ係数入力判定部では、前記ブロック単位の全てのＤＣ係数データ及びＬＰ係数データが、それぞれ前記ＤＣ係数量子化部及びＬＰ係数量子化部から入力されたか否かが判定され、全てのＤＣ係数データ及びＬＰ係数データが入力されたと判定されたとき、前記ＨＰ係数バッファ部にデータ出力信号を送信して、当該ＨＰ係数バッファ部に、記憶したＨＰ係数データを前記ＨＰ係数予測部に出力させる。また、ＨＰ係数予測モード決定部では、前記ＬＰ係数量子化部から入力されたＬＰ係数データを基に、ＨＰ係数の予測モードが決定される。

また、前記ＨＰ係数予測部では、前記ＨＰ係数予測モード決定部によって決定されたＨＰ係数の予測モードに従って、前記ＨＰ係数量子化部から入力されたＨＰ係数データが減算処理され、減算処理後のＨＰ係数データが前記適応型スキャン部に出力される。

上述したように、従来の画像符号化装置では、量子化部の処理に待ち時間が生じることによって、係数予測部の処理時間が長くなるが、本発明に係る画像符号化装置では、この量子化部の処理に待ち時間が生じないので、係数予測部の処理時間を従来に比べて短縮することができる。

次に、以上のようにしてＨＰ係数データ，ＬＰ係数データ及びＤＣ係数データが、適応型スキャン部に入力されると、当該適応型スキャン部において、ＨＰ係数データ及びＬＰ係数データについて入替処理が施され、ついで、入替処理後のＨＰ係数データ及びＬＰ係数データ、並びにＤＣ係数データが符号化部によって符号化される。

このように、本発明に係る画像符号化装置によれば、ＨＰ係数量子化部によって処理されたＨＰ係数データをＨＰ係数バッファ部に記憶させるようにしたので、上述した従来の画像符号化装置のように、量子化部において待ち時間が生じるといったことはなく、当該量子化部における処理を効率良く実行することができ、また、これに伴って、係数予測部の処理時間も従来に比べて短縮することができる。

尚、本発明では、前記ＨＰ係数バッファ部を、
前記ＨＰ係数量子化部から出力されたＨＰ係数データを記憶する第１記憶部及び第２記憶部と、
前記ＨＰ係数量子化部から出力されたＨＰ係数データを、前記第１記憶部又は第２記憶部に選択的に書込みする書込み制御部と、
前記第１記憶部又は第２記憶部に記憶されたＨＰ係数データを選択的に読出して、前記ＨＰ係数予測部に出力する読出し制御部とを備えた構成としても良い。

前記ＨＰ量子化部の処理とＨＰ係数予測部の処理との、相互のタイミングによっては、ＨＰ量子化部が次のブロックに係るＨＰ係数データの量子化処理を開始可能でも、ＨＰ係数予測部が当該ブロックのＨＰ係数データの処理を完了しておらず、ＨＰ係数バッファ部から全てのＨＰ係数データの入力を完了していない状態となることが考えられる。この場合、ＨＰ量子化部は、ＨＰ係数予測部がＨＰ係数バッファ部から全てのＨＰ係数データを入力するまで、その処理を停止しなければならなくなり、待ち時間を生じることになる。

そこで、上記のように、ＨＰ係数バッファ部を、第１記憶部及び第２記憶部の２つの記憶部を備えたものにすれば、ＨＰ係数予測部が当該ブロックのＨＰ係数データの処理を完了しておらず、第１記憶部又は第２記憶部の内の一方の記憶部から全てのＨＰ係数データの入力を完了していない状態でも、他方の記憶部には、ＨＰ係数データを入力可能であり、ＨＰ量子化部は、ＨＰ係数予測部の処理状態にかかわらず、ＨＰ係数データの量子化処理を実行することができる。したがって、ＨＰ量子化部は、待ち時間を生じることなくその処理を実行することができ、従来の量子化部に比べて、確実に、処理時間を短縮することができる。

以上のように、本発明に係る画像符号化装置によれば、ＨＰ係数量子化部による処理後のＨＰ係数データをＨＰ係数バッファ部に記憶させる構成としたので、上述した従来の画像符号化装置のように、量子化部において待ち時間が生じるといったことはなく、当該量子化部では、効率良く、データの入力から出力までの処理を実行することができる。また、量子化部における処理に、待ち時間が生じないので、係数予測部の処理時間を従来に比べて短縮することができる。

また、ＨＰ係数バッファ部を、第１記憶部及び第２記憶部の２つの記憶部を備えたものにすれば、ＨＰ係数予測部が当該ブロックのＨＰ係数データの処理を完了しておらず、第１記憶部又は第２記憶部の内の一方の記憶部から全てのＨＰ係数データの入力を完了していない状態でも、他方の記憶部には、ＨＰ係数データを入力可能であるため、ＨＰ量子化部は、ＨＰ係数予測部の処理状態にかかわらず、ＨＰ係数データの量子化処理を実行することができ、従来の量子化部に比べて、確実に、処理時間を短縮することができる。

本発明の一実施形態に係る画像符号化装置の概略構成を示したブロック図である。 本実施形態の量子化部及び係数予測部の概略構成を示したブロック図である。 本実施形態の量子化部及び係数予測部における処理のタイミングを示したタイミングチャートである。 従来の画像符号化装置の概略構成を示したブロック図である。 従来の量子化部及び係数予測部の概略構成を示したブロック図である。 従来の量子化部及び係数予測部における処理のタイミングを示したタイミングチャートである。

以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面に基づき説明する。図１は、本実施形態に係る画像符号化装置の概略構成を示したブロック図である。尚、本例の画像符号化装置では、画像データを、１６×１６画素から形成されるマクロブロック（ＭＢ）毎に順次処理するものとする。

図１に示すように、本例の画像符号化装置１は、色空間変換部１１０、周波数変換部１２０、量子化部１０、ＨＰ係数バッファ部３０、係数予測部２０、適応型スキャン部１５０、ＶＬＣ符号化部１６０及びビットストリーム部１７０からなる。尚、色空間変換部１１０、周波数変換部１２０、適応型スキャン部１５０、ＶＬＣ符号化部１６０及びビットストリーム部１７０については、既述の、図４に示した従来の画像符号化装置１００の、色空間変換部１１０、周波数変換部１２０、適応型スキャン部１５０、ＶＬＣ符号化部１６０及びビットストリーム部１７０と同じ構成であるため、同一の符号を付して、その詳しい説明は省略する。

前記量子化部１０は、ＤＣ係数量子化部１３１、ＬＰ係数量子化部１３２及びＨＰ係数量子化部１１からなり、前記係数予測部２０は、ＤＣ係数予測モード決定部１４１、ＤＣ係数予測部１４２、ＬＰ係数予測モード決定部１４３、ＬＰ係数予測部１４４、ＤＣ／ＬＰ係数入力判定部２１、ＨＰ係数予測モード決定部１４６及びＨＰ係数予測部１４７からなる。また、ＨＰ係数バッファ部３０は、第１記憶部３１、第２記憶部３２、書込み制御部３３及び読出し制御部３４からなる。

尚、量子化部１０のＤＣ係数量子化部１３１及びＬＰ係数量子化部１３２は、既述の、図５に示した従来の量子化部１３０のものと同じ構成であり、係数予測部２０のＤＣ係数予測モード決定部１４１、ＤＣ係数予測部１４２、ＬＰ係数予測モード決定部１４３、ＬＰ係数予測部１４４、ＨＰ係数予測モード決定部１４６及びＨＰ係数予測部１４７は、同じく従来の係数予測部１４０のものと同じ構成であるため、これらについても、その詳しい説明は省略する。

前記ＨＰ係数量子化部１１は、既述の従来のＨＰ係数量子化部１３３とは、量子化したＨＰ係数データを前記書込み制御部３３に送信する点で、その構成が異なっているが、他の構成については従来のＨＰ係数量子化部１３３と同じである。同様に、前記ＤＣ／ＬＰ係数入力判定部２１は、入力完了信号を前記読出し制御部３４に送信するように構成されている点が、従来のＤＣ／ＬＰ係数入力判定部１４５とは異なるが、他の構成については同じである。

前記第１記憶部３１及び第２記憶部３２は、それぞれ前記ＨＰ係数量子化部１１によって量子化されたＨＰ係数データを記憶する機能部であり、前記書込み制御部３３は、量子化後のＨＰ係数データを、前記第１記憶部３１又は第２記憶部３２に選択的（交番的）に書き込む制御部である。また、前記読出し制御部３４は、前記ＤＣ／ＬＰ係数入力判定部２１から入力完了信号を受信して、第１記憶部３１又は第２記憶部３２から選択的（交番的）にＨＰ係数データを読出して、前記ＨＰ係数予測部１４７に入力する処理を行う。

この画像符号化装置１によれば、既述のように、前記色空間変換部１１０において、原画像データがＹＵＶデータ若しくはＹＵＶＫデータに変換され、色変換後の画像データが前記周波数変換部１２０により処理されて、マクロブロック毎に、ＨＰ係数データ、ＬＰ係数データ及びＤＣ係数データが生成され、ついで、前記量子化部１０において、これらＨＰ係数データ、ＬＰ係数データ及びＤＣ係数データが量子化された後、係数予測部２０における処理、及び前記適応型スキャン部１５０の処理によって、その圧縮率が高められ、前記ＶＬＣ符号化部１６０におけるエントロピー符号化処理を経て、前記ビットストリーム出力部１７０から１つのファイルに形成された符号化データが出力される。

そして、前記量子化部１０及び係数予測部２０では、それぞれ、図３に示したタイミングチャートに従って処理が実行される。即ち、まず、第１マクロブロックについて、前記周波数変換部１２０からＨＰ係数データがＨＰ量子化部１３３に入力されると、当該ＨＰ量子化部１３３は、データ入力の開始後、所定時間経過後に演算処理を開始し、この演算処理と並行して、処理後のＨＰ係数データを前記書込み制御部３３に送信する処理を行う。前記書込み制御部３３は、上述したように、受信したＨＰ係数データを、前記第１記憶部３１又は第２記憶部３２に選択的に書き込む処理を行う処理部であり、本例では、書込み制御部３３による制御の下で、まず、第１記憶部３１に、第１マクロブロックのＨＰ係数データが格納される。

前記周波数変換部１２０からＨＰ量子化部１３３へのＨＰ係数データの入力が終了すると、次に、ＬＰ係数量子化部１３２及びＤＣ係数量子化部１３１に、ほぼ同時に、それぞれ、第１マクロブロックのＬＰ係数データ及びＤＣ係数データが入力される。そして、これらＬＰ係数量子化部１３２及びＤＣ係数量子化部１３１においても、データ入力を開始した後、それぞれ所定時間経過後に演算処理が開始されるとともに、この演算処理と並行して、ＤＣ係数量子化部１３１から、処理後のＤＣ係数データが、前記ＤＣ係数予測モード決定部１４１，ＤＣ係数予測部１４２及びＤＣ／ＬＰ係数入力判定部１４５にそれぞれ入力され、ＬＰ係数量子化部１３２から、処理後のＬＰ係数データが、ＬＰ係数予測部１４４，ＤＣ／ＬＰ係数入力判定部１４５及びＨＰ係数予測モード決定部１４６にそれぞれ入力される。

そして、このようにして、第１マクロブロックのＤＣ係数データ，ＬＰ係数データ及びＨＰ係数データの量子化処理を終えると、量子化部１３０は、以後同様にして、順次、次のマクロブロック（第２マクロブロック，第３マクロブロック．．．）について量子化処理を行う。尚、第２マクロブロックのＨＰ係数データは第２記憶部３２に格納され、第３マクロブロックのＨＰ係数データは第１記憶部３１に格納されるというように、ＨＰ係数量子化部１１によって処理されたＨＰ係数データは、前記書込み制御部３３による制御の下で、第１記憶部３１又は第２記憶部３２に対して交番的に格納される。

一方、係数予測部２０では、上記のようにして、ＤＣ係数データがＤＣ係数予測モード決定部１４１に入力されると、当該ＤＣ係数予測モード決定部１４１によってＤＣ係数の予測モードが決定され、ついで、決定されたＤＣ係数の予測モードに従って、ＤＣ係数予測部１４２において減算処理が開始されるとともに、ＬＰ係数予測モード決定部１４３において、ＬＰ係数の予測モードが決定され、決定されたＬＰ係数の予測モードに従って、ＬＰ係数予測部１４４において減算処理が開始される。尚、ＬＰ係数予測部１４４における減算処理は、処理後のＬＰ係数データの出力を、ＤＣ係数予測部１４２がＤＣ係数データの出力を完了した後に、開始するような処理タイミングとなっている。そして、処理後のＤＣ係数データがＤＣ係数予測部１４２から前記適応型スキャン部１５０に出力され、同様に、処理後のＬＰ係数データがＬＰ係数予測部１４４から前記適応型スキャン部１５０に出力される。

前記ＤＣ／ＬＰ係数入力判定部１４５では、前記ＤＣ係数量子化部１３１から入力されたＤＣ係数データ、及び前記ＬＰ係数量子化部１３２から入力されたＬＰ係数データの数がカウントされ、第１マクロブロックの全てのＤＣ係数データ及びＬＰ係数データが入力されたとき、前記読出し制御部３４に入力完了信号を送信する。そして、前記読出し制御部３４は、この入力完了信号を受信した後、前記第１記憶部３１に格納された第１マクロブロックのＨＰ係数データを読出し、読出したＨＰ係数データを前記ＨＰ係数予測部１４７に送信する。また、第１マクロブロックの全てのＬＰ係数データが前記ＨＰ係数予測モード決定部１４６に入力されると、当該ＨＰ係数予測モード決定部１４６により、ＨＰ係数の予測モードが決定される。

ＨＰ係数予測部１４７は、ＨＰ係数量子化部１３３から入力される量子化後のＨＰ係数データを、ＨＰ係数予測モード決定部１４６により決定されたＨＰ係数の予測モードに従って減算処理し、処理後のＨＰ係数データを前記適応型スキャン部１５０に出力する。そして、ＨＰ係数データの出力を完了し、第１マクロブロックのＤＣ係数データ，ＬＰ係数データ及びＨＰ係数データの予測処理を終えると、係数予測部１４０は、以後同様にして、順次、次のマクロブロック（第２マクロブロック，第３マクロブロック．．．）について予測処理を行う。尚、前記読出し制御部３４は、第２記憶部３２に格納された第２マクロブロックのＨＰ係数データを当該第２記憶部３２から読出し、次に、第１記憶部３１に格納された第３マクロブロックのＨＰ係数データを当該第１記憶部３１から読出すというように、第１記憶部３１，第２記憶部３２から交番的にＨＰ係数データを読み出す。

斯くして、本例の画像符号化装置１では、ＨＰ係数量子化部１１によって処理されたＨＰ係数データをＨＰ係数バッファ部３０に記憶させるようにしたので、ＨＰ係数量子化部１１において従来のような待ち時間が生じるといったことはなく（図３及び図６を比較参照）、当該量子化部１０における処理を効率良く実行することができ、また、これに伴って、係数予測部２０の処理時間も従来に比べて短縮することができる。

即ち、図３に示すように、ＤＣ係数量子化部１３１，ＬＰ係数量子化部１３２及びＨＰ係数量子化部１１の各処理に待ち時間はなく、各マクロブロックを処理する間に待ち時間を生じるものの、１つのマクロブロックを処理する時間は従来より短く、また、複数のマクロブロックを連続的に処理する際のサイクル時間も従来に比べて短縮することができる。また、係数予測部２０の処理時間は、１つのマクロブロックを処理する時間は従来と変わらないものの、ＨＰ量子化部１１の出力処理とＨＰ係数予測部１４７の入力処理とを並行して行うことができるため、その結果として、ＨＰ係数予測部１４７が現在のマクロブロックを処理している間に、これと重複して、ＤＣ係数予測部１４２及びＬＰ係数予測部１４４は次のマクロブロックを処理することができ、複数のマクロブロックを連続的に処理する際のサイクル時間を従来に比べて短縮することができる。

以上、本発明の具体的な実施の形態について説明したが、本発明が採り得る態様は、何らこれに限定されるものではない。

１ 画像符号化装置
１０ 量子化部
１１ ＨＰ係数量子化部
２０ 係数予測部
３０ ＨＰ係数バッファ部
３１ 第１記憶部
３２ 第２記憶部
３３ 書込み制御部
３４ 読出し制御部
１００ 画像符号化装置
１１０ 色空間変換部
１２０ 周波数変換部
１３０ 量子化部
１３１ ＤＣ係数量子化部
１３２ ＬＰ係数量子化部
１３３ ＨＰ係数量子化部
１４０ 係数予測部
１４１ ＤＣ係数予測モード決定部
１４２ ＤＣ係数予測部
１４３ ＬＰ係数予測モード決定部
１４４ ＬＰ係数予測部
１４５ ＤＣ／ＬＰ係数入力判定部
１４６ ＨＰ係数予測モード決定部
１４７ ＨＰ係数予測部
１５０ 適応型スキャン部
１６０ ＶＬＣ符号化部
１７０ ビットストリーム部

Claims (2)

1. 画像データを所定画素数のブロック単位で周波数変換により係数化して、ＨＰ係数データ、ＬＰ係数データ及びＤＣ係数データを生成する周波数変換部と、
   前記周波数変換部により生成されたＨＰ係数データ、ＬＰ係数データ及びＤＣ係数データをそれぞれ量子化する量子化部と、
   前記量子化部により量子化されたＨＰ係数データ、ＬＰ係数データ及びＤＣ係数データを、それぞれ設定された予測モードに従って減算処理する係数予測部と、
   前記係数予測部で処理されたＨＰ係数データ及びＬＰ係数データを、前記ブロック内で入替処理する適応型スキャン部と、
   前記適応型スキャン部において入替処理されたＨＰ係数データ及びＬＰ係数データ、並びに前記ＤＣ係数データを符号化して圧縮する符号化部とを少なくとも備えた画像符号化装置において、
   前記量子化部は、
   前記ＤＣ係数データを量子化して出力するＤＣ係数量子化部と、
   前記ＬＰ係数データを量子化して出力するＬＰ係数量子化部と、
   前記ＨＰ係数データを量子化して出力するＨＰ係数量子化部とを備え、
   前記係数予測部は、
   前記ＤＣ係数量子化部から出力されたＤＣ係数データを基に、ＤＣ係数の予測モードを決定するＤＣ係数予測モード決定部と、
   前記ＤＣ係数予測モード決定部によって決定されたＤＣ係数の予測モードに従って、前記ＤＣ係数量子化部から出力されたＤＣ係数データを減算処理するＤＣ係数予測部と、
   前記ＤＣ係数予測モード決定部によって決定されたＤＣ係数の予測モードを基に、ＬＰ係数の予測モードを決定するＬＰ係数予測モード決定部と、
   前記ＬＰ係数予測モード決定部によって決定されたＬＰ係数の予測モードに従って、前記ＬＰ係数量子化部から出力されたＬＰ係数データを減算処理するＬＰ係数予測部と、
   前記ＤＣ係数量子化部及びＬＰ係数量子化部から、前記ブロック単位の全てのＤＣ係数データ及びＬＰ係数データが入力されたか否かを判定するＤＣ／ＬＰ係数入力判定部と、
   前記ＬＰ係数量子化部から出力されたＬＰ係数データを基に、ＨＰ係数の予測モードを決定するＨＰ係数予測モード決定部と、
   前記ＨＰ係数予測モード決定部によって決定されたＨＰ係数の予測モードに従って、前記ＨＰ係数量子化部から出力されたＨＰ係数データを減算処理するＨＰ係数予測部とを備えるとともに、
   該画像符号化装置は、更に、前記ＨＰ係数量子化部から出力されるＨＰ係数データを記憶するＨＰ係数バッファ部を備えてなり、
   前記ＨＰ係数バッファ部は、前記ＤＣ／ＬＰ係数入力判定部によって、前記ＤＣ係数量子化部及びＬＰ係数量子化部から、前記ブロック単位の全てのＤＣ係数データ及びＬＰ係数データが入力されたと判定されたとき、記憶したＨＰ係数データを前記ＨＰ係数予測部に出力するように構成されていることを特徴とする画像符号化装置。
2. 前記ＨＰ係数バッファ部は、
   前記ＨＰ係数量子化部から出力されたＨＰ係数データを記憶する第１記憶部及び第２記憶部と、
   前記ＨＰ係数量子化部から出力されたＨＰ係数データを、前記第１記憶部又は第２記憶部に選択的に書込みする書込み制御部と、
   前記第１記憶部又は第２記憶部に記憶されたＨＰ係数データを選択的に読出して、前記ＨＰ係数予測部に出力する読出し制御部とを備えている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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