JPH1175197A - Image signal compressor and method and storage medium - Google Patents

Image signal compressor and method and storage medium

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JPH1175197A
JPH1175197A JP23276897A JP23276897A JPH1175197A JP H1175197 A JPH1175197 A JP H1175197A JP 23276897 A JP23276897 A JP 23276897A JP 23276897 A JP23276897 A JP 23276897A JP H1175197 A JPH1175197 A JP H1175197A
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JP
Japan
Prior art keywords
encoding
motion vector
processing
moving image
frame
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP23276897A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Tsujii
訓 辻井
Makoto Yamada
誠 山田
Yasuhiro Hashimoto
安弘 橋本
Hidehiko Morisada
英彦 森貞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH1175197A publication Critical patent/JPH1175197A/en
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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize 2-path encoding in real time processing without causing superimposition deterioration by multi-stage coding by generating two kinds of bit streams in the real time processing. SOLUTION: A compressor 3 applies compression processing like the moving picture experts group MPEG method in combination of motion compensation processing and redundancy reduction processing by orthogonal transform such as discrete cosine transform to image data from a pre-processing unit 2. The compressor 3 is roughly divided into a motion vector detector 4 that detects a motion vector from image data supplied from the pre-processing unit 2 and a coder 5 applying coding processing to the image data. The motion vector detector 4 detects a motion vector of each frame for a processing reference time for each frame of a moving image series. The coder 5 obtains coded data of each frame for a time of 1/2 of a processing reference time per each frame of the moving image series.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image signal compression apparatus and method for generating a bit stream by performing a compression encoding process on a moving image sequence, and records the procedure of such an image signal compression process. It relates to a recording medium.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、動画像系列の圧縮符号化に、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)1や、MPEG2が広く
用いられるようになった。
2. Description of the Related Art In recent years, motion-compensation processing (MC) and redundancy reduction processing by orthogonal transform such as discrete cosine transfer (DCT) have been combined with compression coding of a moving image sequence. MPEG (mo
(ving picture experts group) 1 and MPEG2 have come to be widely used.

【0003】非圧縮の映像データを上記MPEG等の手
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。
[0003] Uncompressed video data is converted into an intra-frame coded image (I picture), an inter-frame forward predictive coded image (P picture), and a bidirectional predictive coded image (B picture) by the above-described MPEG or the like. Compressed into such coded images as magneto-optical disks (MO disks;
disc) or the like, or transmitted using a communication line. In this case, it is necessary to keep the bit rate of the compressed video data after the compression encoding equal to or less than the recording capacity of the storage medium or equal to or less than the transmission capacity of the communication line while maintaining the quality of the decompressed video at a high level.

【0004】しかし、従来は、入力された動画像系列に
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。
[0004] However, conventionally, one system of coded bit stream is generated at a certain bit rate for an input moving image sequence, and the coded bit stream is recorded on some kind of storage medium or transmitted as it is on a line. Or, it was later read from a storage medium and sent over a line.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、この方法で
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。
By the way, according to this method, it is possible to record at the same rate on a storage medium if the line capacity has a sufficient margin for the bit rate. However, when transmitting using a communication line, it is necessary to reduce the bit rate in accordance with the line capacity. In such a case, a new bit stream is obtained by decoding the bit stream data once and converting it back to moving image data at a desired bit rate again.

【0006】つまり、この手法は符号化処理のリアルタ
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。
That is, this method has a weak point in the delay time and the processing amount in a system in which real-time encoding processing is emphasized. That is, two processing times are required in the process of re-encoding. In addition, as a result of such multi-stage encoding, fatal noise due to compression and decompression may be noticeable depending on the required bit rate. In other words, it is inevitable that noise in the second encoding is superimposed on noise in the first encoding.

【0007】また、1回だけのエンコード処理では、動
画像系列の並びの特徴に合わせて符号化レートの割り振
りができない。従来、入力された画像シーケンス全体に
ついて、符号化後の発生情報量を1度細かく見てから2
度目の符号化レートを割り出す手法があるが、これでは
特にリアルタイム符号化処理が重視される書き換え型蓄
積媒体への記録といった応用では使えない。
[0007] In addition, in a single encoding process, it is not possible to allocate an encoding rate in accordance with the characteristics of the arrangement of a moving image sequence. Conventionally, for the entire input image sequence, the amount of generated information after encoding is examined once,
Although there is a method of calculating the second coding rate, this method cannot be used particularly in applications such as recording on a rewritable storage medium where real-time coding processing is important.

【0008】すなわち、1回の実時間符号化処理で、蓄
積媒体用と回線伝送用のビットストリームの生成や、入
力される動画像の系列に応じた符号化レートの割り振り
処理が求められてくる。
That is, in one real-time encoding process, it is required to generate a bit stream for a storage medium and a line transmission, and to assign an encoding rate according to a sequence of an input moving image. .

【0009】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
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く、さらに実時間処理で2パス
エンコードを実現できる画像信号圧縮装置及び方法の提
供を目的とする。
[0009] The present invention has been made in view of the above circumstances, and can generate at least two types of bit streams by real-time processing, and does not cause superimposition deterioration due to multi-stage encoding. It is an object of the present invention to provide an image signal compression apparatus and method capable of realizing two-pass encoding by real-time processing.

【0010】また、本発明は、上記実情に鑑みてなされ
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く、さらに実時間処理で
2パスエンコードを実現できる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。
Further, the present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and it is possible to generate at least two types of bit streams by real-time processing, and without causing superimposition deterioration due to multi-stage encoding. It is another object of the present invention to provide a recording medium which records, as a software program, image signal compression processing capable of realizing two-pass encoding by real-time processing.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像信号圧
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、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M(Mは2以上の
整数)種類の動画像系列を符号化する符号化手段とを備
える。このため、1フレームに対しての基準処理時間内
に符号化処理を2回行うことができる。
In order to solve the above-mentioned problems, an image signal compression apparatus according to the present invention achieves real-time processing for one frame of a moving image sequence composed of N frames of image per second. At a given time (1 / N second), a motion vector detecting means for detecting a motion vector for the moving image sequence, and using the motion vector detected by the motion vector detecting means, M Encoding means for encoding (M is an integer of 2 or more) kinds of moving image sequences. Therefore, the encoding process can be performed twice within the reference processing time for one frame.

【0012】また、本発明に係る画像信号圧縮方法は、
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、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M(Mは2以上の整数)種類の動
画像系列を符号化する。このため、1フレームに対して
の基準処理時間内に符号化処理を2回行うことができ
る。
Further, the image signal compression method according to the present invention is characterized in that:
In order to solve the above-mentioned problem, a time (1 / N second) given to achieve real-time processing for one frame of a moving image sequence composed of N frames of images per second (1 / N second) is used. A motion vector is detected, and M (M is an integer of 2 or more) kinds of moving image sequences are encoded using the motion vector in 1 / N seconds. Therefore, the encoding process can be performed twice within the reference processing time for one frame.

【0013】また、本発明に係る記録媒体は、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、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M(Mは2以上の整数)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。
In order to solve the above-mentioned problems, the recording medium according to the present invention has a time required for realizing one-frame real-time processing of a moving image sequence composed of N frames of images per second. (1 / N second), a motion vector detecting step of detecting a motion vector for the moving image sequence, and M (M is 2 or more) in 1 / N second using the motion vector detected in the motion vector detecting step. (Integer) type of moving image sequence.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像信号圧縮
装置及び方法の実施の形態について説明する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an image signal compression apparatus and method according to the present invention.

【0015】この実施の形態は、入力された動画像信号
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。
This embodiment is an image signal compression system in which coded data obtained by compressing and coding an input moving image signal is recorded on a recording medium or transmitted through a communication line.

【0016】図1に示すように、画像信号圧縮システム
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)に適当な処理を
施す前処理装置2と、この前処理装置2からの画像デー
タに、動き補償処理(MC;motion compensation)
と、離散余弦変換(DCT;discrete cosine transfe
r)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(moving 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。
As shown in FIG. 1, the image signal compression system includes an image input device 1 for digitizing an input image and supplying it to a subsequent stage, and a digital image signal from the image input device 1 (hereinafter referred to as image data). ), And a motion compensation process (MC) performed on the image data from the preprocessing device 2.
And discrete cosine transform (DCT)
r) and a compression device 3 for performing a compression process such as a moving picture experts group (MPEG) in combination with a redundancy reduction process by orthogonal transformation.

【0017】この圧縮装置3は、前処理装置2から供給
される画像データから動きベクトルを検出する動きベク
トル検出装置4と、上記画像データに符号化処理を施す
符号化装置5に大きく分かれる。ここで、動きベクトル
検出装置4は、動画像系列の各フレーム当たりの処理基
準時間で各フレームの動きベクトルを検出する。これに
対して、符号化装置5は、動画像系列の各フレーム当た
りの処理基準時間の1/2の時間で各フレームの符号化
データを求める。
The compression device 3 is largely divided into a motion vector detection device 4 for detecting a motion vector from image data supplied from the preprocessing device 2 and an encoding device 5 for performing an encoding process on the image data. Here, the motion vector detecting device 4 detects a motion vector of each frame at a processing reference time for each frame of the moving image sequence. On the other hand, the coding apparatus 5 obtains the coded data of each frame in half the processing reference time for each frame of the moving image sequence.

【0018】動きベクトル検出装置4は、前処理装置2
からの画像データを蓄えるフレームメモリ6とフレーム
間の動きベクトルの検出を行う動き検出器7よりなる。
The motion vector detecting device 4 includes a preprocessing device 2
And a motion detector 7 for detecting a motion vector between frames.

【0019】符号化装置5は、離散コサイン変換(DC
T)器8と、量子化器9と、可変長符号化器10と、逆
量子化器11と、逆DCT器12と、加算器13と、フ
レームメモリ14と、動き補償器15と、加算器16
と、スイッチ17と、バッファメモリ18と、バッファ
メモリ19と、量子化制御器20、スイッチ21とを備
えている。
The encoding device 5 has a discrete cosine transform (DC
T) unit 8, quantizer 9, variable length encoder 10, inverse quantizer 11, inverse DCT unit 12, adder 13, frame memory 14, motion compensator 15, and addition Table 16
, A switch 17, a buffer memory 18, a buffer memory 19, a quantization controller 20, and a switch 21.

【0020】DCT器8は、加算器16からの画像デー
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9に対し
て出力する。
The DCT unit 8 performs discrete cosine transform (DCT) processing on the image data from the adder 16 in units of macroblocks of, for example, 16 pixels × 16 pixels, and converts the data in the time domain into data in the frequency domain. Output to the quantizer 9.

【0021】量子化器9は、DCT器8から供給された
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10
及び逆量子化器11に対して出力する。
The quantizer 9 quantizes the image data in the frequency domain supplied from the DCT unit 8 with an arbitrary quantization value, and obtains a variable length coding (VLC) unit 10 as quantized data.
And output to the inverse quantizer 11.

【0022】可変長符号化器10は、量子化器9から供
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21を介してバッファ18又はバッフ
ァ19のいずれか一方に供給する。
The variable-length encoder 10 performs variable-length encoding on the quantized data supplied from the quantizer 9, and switches the compressed image data obtained as a result of the variable-length encoding, that is, the encoded data, to the switch 21. The data is supplied to either the buffer 18 or the buffer 19 via the buffer.

【0023】バッファ18又はバッファ19は、上記符
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22又は23に供給する。出力端子22又
は23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。
The buffer 18 or 19 buffers the encoded data and supplies it to the output terminal 22 or 23 in the form of a bit stream. The output terminal 22 or 23 supplies the bit stream to a recording medium or a communication line.

【0024】逆量子化器11は、量子化器9から入力さ
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12に対して出力する。
The inverse quantizer 11 inversely quantizes the quantized data input from the quantizer 9 and outputs it to the inverse DCT unit 12 as inverse quantized data.

【0025】逆DCT器12は、逆量子化器11から供
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13に対して出力する。
The inverse DCT unit 12 performs an inverse DCT process on the inversely quantized data supplied from the inverse quantizer 11,
Output to the adder 13.

【0026】加算器13は、動き補償器15の出力デー
タ及び逆DCT器12の出力データを加算し、フレーム
メモリ14に対して出力する。
The adder 13 adds the output data of the motion compensator 15 and the output data of the inverse DCT unit 12, and outputs the result to the frame memory 14.

【0027】動き補償器15は、フレームメモリ14の
出力データに対して、動き検出器7がフレームメモリ6
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13及びスイッチ
17に対して出力する。
The motion compensator 15 determines whether the motion detector 7 outputs the data from the frame memory 14 to the frame memory 6.
And performs a motion compensation process on the basis of the motion vector calculated for the reference frame via the reference frame, and outputs the result to the adder 13 and the switch 17.

【0028】このような各部によって構成された符号化
装置5では、DCT器8、量子化器9、可変長符号化器
10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21及びバッファ18又はバ
ッファ19を介して出力する。
In the encoding device 5 constituted by such units, the bit stream of the image data (encoded data) compressed through the DCT unit 8, the quantizer 9, and the variable length encoder 10 is switched by the switch 21 and the buffer 21. 18 or through the buffer 19.

【0029】それと同時に量子化器9の出力を、逆量子
化器11、逆DCT器12を通して画像データに変換
し、動き補償器15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機13で足し合わせ、フレームメ
モリ14に蓄える。
At the same time, the output of the quantizer 9 is converted into image data through an inverse quantizer 11 and an inverse DCT unit 12, and the image data of the reference frame already reconstructed via a motion compensator 15 and an adder 13 And store in the frame memory 14.

【0030】そのフレームメモリ14の画像データに対
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15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16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17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17は、b側に接続されている。
The image data in the frame memory 14 is subjected to motion compensation by the motion compensator 15 using the motion vector obtained by the motion vector detecting device 4, and the reconstructed image data is encoded between frames. In the conversion mode, the adder 16 performs subtraction with the image data input from the preprocessing device 2. That is, the switch 17 is connected to the a side. Also, in the mode of encoding within a frame, the switch 17 is connected to the b side.

【0031】そして、可変長符号化器10を介して得ら
れる符号化データをバッファ18及び19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。
The coded data obtained through the variable length encoder 10 is converted into a bit stream through buffers 18 and 19, and is recorded on a recording medium such as a magnetic tape, a magnetic disk, an optical disk, or a wired or wireless medium. Transmit using a line.

【0032】量子化器9では、バッファ18又は19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20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20は、量
子化器9での量子化ビットレートをバッファ18又は1
9で行われるビット割り当て処理に基づいて制御する。
In the quantizer 9, the rate processing is controlled by a quantization parameter adjusted by the quantization controller 20 based on the bit allocation processing for forming a bit stream performed in the buffer 18 or 19, and the quantization bit rate is controlled. Is varied. That is, the quantization controller 20 sets the quantization bit rate of the quantizer 9 to the buffer 18 or 1
The control is performed based on the bit allocation process performed in step S9.

【0033】このとき、スイッチ21によって2倍速処
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21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。
At this time, the processing period for the double speed processing is switched by the switch 21. That is, the rate control can be performed in two periods, that is, the period in which the switch 21 is connected to the a side and the period in which the switch 21 is connected to the b side.

【0034】この図1の例では、例えば動画用のディジ
タルビデオカメラから得られる画像データを蓄積メディ
アに記録すると同時に、インターネット等をの通信メデ
ィアを通じて伝送することもできる。
In the example shown in FIG. 1, for example, image data obtained from a digital video camera for moving images can be recorded on a storage medium and can be transmitted through a communication medium such as the Internet.

【0035】本実施の形態での1フレーム分の入力画像
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。
An input image signal for one frame in this embodiment is composed of 704 pixels in the horizontal direction and 480 pixels in the vertical direction. In a macroblock divided into 16 pixels in both the horizontal and vertical directions, 44 pixels in the horizontal direction are used. Pieces, 30 vertically
It is composed of

【0036】また、入力される動画像系列は1秒間に3
0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、すなわちフレームシンクは
1/30秒であるが、符号化装置5には2倍速で符号化
を行うために1フレーム当たりの処理時間として1/6
0秒が与えられる。
The input moving image sequence is 3 per second.
0 frame, and the time given to achieve real-time processing for one frame is usually 1/30 second, but the encoding device 5 needs to perform encoding at double speed. 1/6 as the processing time per frame
0 seconds are given.

【0037】この画像信号圧縮システムでは、マクロブ
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で通常通り1倍速処理で演算し、その結果を一旦バッ
ファ等に蓄えておく。そして、実際のビットストリーム
を得る符号化装置5を通常の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。
In this image signal compression system, the motion amount between frames for each macroblock is calculated by the motion vector detecting device 4 as usual at 1 × speed processing, and the result is temporarily stored in a buffer or the like. Then, by processing the encoding device 5 that obtains the actual bit stream at twice the normal speed, the compression / encoding process for viewing can be performed twice.

【0038】具体的には、動き検出装置4において1フ
レーム毎に各マクロブロックに対する動き量をブロック
マッチングにより求め、最適な動きベクトル値を通常の
1フレームシンク内に演算を実施し、蓄えておく。すな
わち、ここまでの処理は通常のハードウェアを利用する
ことで、回路規模をほぼ増やすこともなく実現できる。
More specifically, the motion detector 4 calculates the amount of motion for each macroblock for each frame by block matching, and calculates and stores the optimum motion vector value in a normal one-frame sync. . In other words, the processing up to this point can be realized without increasing the circuit scale by using ordinary hardware.

【0039】続いて、得られた動きベクトル値を用いて
動き補償器15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る冗長度を削減
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。その際、量子化制御器20による量子
化制御は2系統のバッファ18又は19に対してそれぞ
れ時分割で行われる。
Subsequently, the motion compensator 15 performs motion compensation using the obtained motion vector value to reduce the redundancy of the data in the time axis direction, and the encoding device 5 performs the frequency conversion from the spatial axis direction by the DCT. Weighting is performed on the frequency axis of the data whose redundancy has been reduced by the conversion in the axial direction. At that time, the quantization control by the quantization controller 20 is performed on the two buffers 18 or 19 in a time-division manner.

【0040】以上の過程を一般の処理速度の2倍で行う
ことによって、1フレームシンク内に符号化処理を2回
実施する。
By performing the above process at twice the general processing speed, the encoding process is performed twice in one frame sync.

【0041】ここで、図1の圧縮装置3を実現する回路
を、一例として図2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2での
動き検出LSI24と符号化LSI25に対応させる。
Here, it is assumed that a circuit for realizing the compression device 3 of FIG. 1 is constituted by two large-scale integrated circuits (LSI) as shown in FIG. 2 as an example. That is, the motion vector detection device 4 and the coding device 5 of FIG. 1 are made to correspond to the motion detection LSI 24 and the coding LSI 25 of FIG. 2, respectively.

【0042】このとき、動き検出LSI24と符号化L
SI25には共にディジタル画像信号(画像データ)が
入力されるが、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、動き検出LSI24に入力される
クロックfc1の半分の長さの周期を持つクロックfc
2が符号化LSI25に入力される。すなわち、図2の
符号化LSI25へのクロックは、動き検出LSI24
へのクロックの2倍の速さのクロックfc2となる。
At this time, the motion detection LSI 24 and the encoding L
A digital image signal (image data) is input to both the SI 25. Regarding the clocks that define the operating speed of each LSI, the clock fc having a cycle of half the length of the clock fc1 input to the motion detection LSI 24 is used.
2 is input to the encoding LSI 25. That is, the clock to the encoding LSI 25 in FIG.
The clock fc2 is twice as fast as the clock fc2.

【0043】図2において、動き検出LSI24でフレ
ームメモリ6を使って通常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
LSI25に随時フレームシンク内に2回ずつ供給され
る。符号化LSI25からは、圧縮して生成したビット
ストリームBS1とBS2が1フレームシンク毎に1回
ずつ出力される。
In FIG. 2, a motion vector value MV calculated and calculated at a normal speed using the frame memory 6 by the motion detection LSI 24 is stored in the encoding LSI 25 twice per frame sync for each required reference frame. Are supplied one by one. The encoding LSI 25 outputs the compressed bit streams BS1 and BS2 once for each frame sync.

【0044】そのとき、フレームシンクを図3のよう
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周期の間に符号化LSI25のみを2倍の処理速度で
動作させ、1フレームの画像から2系統のビットストリ
ームを生成させる。
At this time, the frame sync is represented by a signal FSY as shown in FIG. That is, the period in which the frame sync signal FSY is 0 (Low) and 1 (Hig)
The section h) has the same time, and the combined time of these two sections is one frame sync section (1/30 second). Normally, only one system of bit stream for one frame is generated from one frame of image in one cycle time from when the frame sync FSY becomes 0 to the next zero. Frame Sync FSY
During one period, only the encoding LSI 25 is operated at twice the processing speed to generate two systems of bit streams from one frame of image.

【0045】つまり、入力される動画像系列が図4のよ
うなN0、N1、N2の時間的な並びであったとする
と、フレームシンクFSY1周期毎に図4に示すように
1フレーム分の動きベクトルMVが、動き検出LSI2
4でN0、N1、N2の並び順で通常通り求められる。
That is, assuming that the input moving image sequence has a temporal arrangement of N0, N1, and N2 as shown in FIG. 4, a motion vector for one frame is provided for each cycle of the frame sync FSY as shown in FIG. MV is motion detection LSI2
In step 4, N0, N1, and N2 are obtained as usual.

【0046】また、符号化に関しては、フレームシンク
FSYが0の区間内でまず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LSI25
から出力される。例えば、フレームN1の符号化したビ
ットストリームBS1とBS2は、1フレームシンク前
の期間に求めたフレームN1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。
Regarding the encoding, first, in the section where the frame sync FSY is 0, one system bit stream B
S1, even in the section where the frame sync FSY is 1, the encoded bit stream BS2 of one system is encoded by the encoding LSI 25.
Output from For example, the coded bit streams BS1 and BS2 of the frame N1 are output in the interval of 0 and 1 in the current frame sync, respectively, using the motion vector value MV of the frame N1 obtained in the period before one frame sync. You.

【0047】この動作を応用すれば図4のように、フレ
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。
If this operation is applied, as shown in FIG. 4, for example, a bit stream BS1 having a relatively high bit rate in the first half and a bit stream having a relatively high bit rate in the second half are respectively provided in the first half and the second half of the frame sync. A low bit stream BS2 can be generated. Of course, the reverse bit stream may be arranged.

【0048】この応用例より、動画をディジタルカメラ
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。
According to this application example, when a moving image is photographed by a digital camera or the like, a relatively high-rate and relatively beautiful image is recorded on an optical disk or the like, and the communication line having a low transmission path capacity, for example, a communication line used in the Internet, has a smaller image density. Can also transmit low-rate video with priority given to communicable points.

【0049】さらには、違う応用例として、フレームシ
ンクの前半の区間では、一度符号化して得られる対象フ
レームの発生情報量を測定かつ学習し、後半の区間では
前半で得た対象フレームの符号化の複雑さやマクロブロ
ック毎の符号化の複雑さを考慮し、フレーム及びマクロ
ブロック毎にその符号量の重みづけを制御することによ
って、より精緻な符号化が可能になる。
Further, as a different application example, in the first half of the frame sync, the amount of information of the target frame obtained by encoding once is measured and learned, and in the latter half, the encoding of the target frame obtained in the first half is performed. By controlling the weight of the code amount for each frame and macroblock in consideration of the complexity of encoding for each frame and macroblock, more precise encoding becomes possible.

【0050】例えば、図4のように、フレームN1に対
してフレームシンクFSYが0の区間内でまず1度符号
化を行って発生した符号量を得てから、フレームシンク
FSYが1の区間内でフレームN1に対して必要と見積
もられた情報量に応じてもう一度符号化を行って、その
際のビットストリームを採用する。つまり、圧縮過程に
おいて、1回目の符号化結果を受けて2回目にそれを反
映させる、実時間での2パス処理が可能となる。
For example, as shown in FIG. 4, first, coding is performed once in the section where the frame sync FSY is 0 for the frame N1 to obtain the code amount generated, and then the frame N1 is set in the section where the frame sync FSY is 1. The encoding is performed again according to the amount of information estimated necessary for the frame N1, and the bit stream at that time is adopted. That is, in the compression process, real-time two-pass processing in which the first encoding result is received and the second encoding result is reflected can be performed.

【0051】以上により、動きベクトル検出装置4と符
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、動きベクトル検出装置4は
通常の回路規模と動作状態のままで、符号化装置5のみ
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。
As described above, in the image signal compression system of the present embodiment provided with the compression device 3 including the motion vector detection device 4 and the encoding device 5, the motion vector detection device 4 has a normal circuit scale and operating state. By using only the encoding device 5 so as to operate at twice the normal speed, it is possible to generate two types of bit streams, for example, a high-rate bit stream and a low-rate bit stream by real-time processing. .

【0052】これにより、例えば、高レートの綺麗な映
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。
This makes it possible, for example, to record and save a high-rate beautiful image on a storage medium or the like, and to transmit a low-rate image on a network having a low line capacity. At this time, superimposition deterioration due to multi-stage encoding does not occur.

【0053】また、同様に、実時間処理で2パスエンコ
ードができる。これは、入力される動画像系列の特徴抽
出を前半で行った結果から、後半でより精緻な符号化割
り当てを実現することにより、圧縮伸張による劣化を軽
減できる。
Similarly, two-pass encoding can be performed by real-time processing. This is because deterioration in compression and decompression can be reduced by realizing more precise coding allocation in the latter half from the result of performing the feature extraction of the input video sequence in the first half.

【0054】さらに、本実施の形態の回路規模は、あく
までも倍速処理に対応した符号化ブロックを実現させる
ための増加を伴うものであって、一番の回路規模を決定
づける動きベクトル検出ブロックは1倍速で元々のまま
で実現できる。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。
Further, the circuit scale of the present embodiment is accompanied only by an increase for realizing an encoded block corresponding to the double speed processing, and the motion vector detecting block which determines the largest circuit scale is a single speed. It can be realized as it is. Further, it is easy to apply to many applications by changing the variation of the processing.

【0055】なお、上記実施の形態の画像信号圧縮シス
テムでは、符号化装置5が動画像系列の各フレーム当た
りの処理基準時間、すなわちフレームシンクの1/2の
時間で符号化データを求めたが、1/3の時間で符号化
を行えば、3種類のビットストリームを得ることができ
る。さらに多数のビットストリームを得ることも可能で
ある。
In the image signal compression system according to the above-described embodiment, the coding device 5 obtains the coded data in the processing reference time for each frame of the moving image sequence, that is, 1/2 time of the frame sync. , 1/3, three types of bit streams can be obtained. It is also possible to obtain more bit streams.

【0056】また、上記画像信号圧縮システムを上述し
たように動作させるためのプログラム、すなわち、動画
像系列の各フレーム当たりの処理基準時間で各フレーム
の動きベクトルを検出する動きベクトル検出工程と、上
記動画像系列の各フレーム当たりの処理基準時間の1/
2の時間で各フレームの符号化データを求める符号化工
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。
A program for operating the image signal compression system as described above, that is, a motion vector detecting step of detecting a motion vector of each frame at a processing reference time for each frame of a moving image sequence, 1 / of the processing reference time for each frame of the video sequence
If a processing procedure including an encoding step of obtaining encoded data of each frame in the time of 2 is recorded on a recording medium, the above system can be realized by software.

【0057】[0057]

【発明の効果】本発明に係る画像信号圧縮装置及び方法
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のなく、さらに実時間処理で2パ
スエンコードを実現できる。
According to the image signal compression apparatus and method according to the present invention, at least two types of bit streams can be generated by real-time processing, and superimposition deterioration due to multi-stage encoding does not occur. Further, two-pass encoding can be realized by real-time processing.

【0058】また、本発明に係る記録媒体は、実時間で
少なくとも2種類のビットストリームを生成でき、かつ
多段階符号化による重畳劣化を起こすことなく、さらに
実時間で2パスエンコードを実現できる画像信号圧縮処
理をソフトウェアとして提供できる。
The recording medium according to the present invention can generate at least two types of bit streams in real time, and can realize two-pass encoding in real time without causing superimposition deterioration due to multi-stage encoding. Signal compression processing can be provided as software.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る画像信号圧縮装置及び方法の実施
の形態のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of an image signal compression apparatus and method according to the present invention.

【図2】上記実施の形態を構成する動きベクトル検出装
置と符号化装置とを集積回路化したブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram in which a motion vector detecting device and an encoding device constituting the above embodiment are integrated.

【図3】上記実施の形態の動作タイミングの基準となる
フレームシンクを説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a frame sync which is a reference of operation timing in the embodiment.

【図4】上記実施の形態の動作を説明するためのタイミ
ングチャートである。
FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 画像入力装置、2 前処理装置、3 圧縮装置、4
動きベクトル検出装置、5 符号化装置
1 image input device, 2 pre-processing device, 3 compression device, 4
Motion vector detection device, 5 coding device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森貞 英彦 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Hidehiko Morisada 6-7-35 Kita Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sony Corporation

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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、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M(Mは2以上の整数)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。
An image signal compression apparatus for generating a bit stream by performing a compression encoding process on a moving image sequence, comprising: real-time processing for one frame of a moving image sequence consisting of N frames of image per second. Time to achieve (1
/ N seconds), using a motion vector detected by the motion vector detecting means to detect a motion vector for the moving image sequence, and M (M is an integer of 2 or more) in 1 / N seconds. An image signal compression apparatus, comprising: an encoding unit that encodes a type of moving image sequence.
【請求項2】 上記符号化手段は、同一の画像に対し
て、上記1/N秒の1/2の時間で第1の符号化レート
の情報量制御を施したビットストリームを生成し、残り
の時間で第2の符号化レートの情報量制御を施したビッ
トストリームを生成することを特徴とする請求項1記載
の画像信号圧縮装置。
2. The encoding means generates a bit stream in which the same image is subjected to information amount control of a first encoding rate in 1/2 time of 1 / N second, and generates a bit stream. 2. The image signal compression apparatus according to claim 1, wherein a bit stream in which the information amount of the second encoding rate is controlled is generated in the time period.
【請求項3】 上記符号化手段は、同一の画像に対し
て、上記1/N秒の1/2の時間で第1の符号化レート
での情報量を得、残りの時間で上記第1の符号化レート
での情報量を符号化難易度として読み取り、第2の符号
化レートの情報量を得ることを特徴とする請求項1記載
の画像信号圧縮装置。
3. The encoding means obtains an information amount at a first encoding rate for one half of the 1 / N second for the same image, and obtains the first encoding amount for the remaining time. 2. The image signal compression apparatus according to claim 1, wherein the information amount at the coding rate of (1) is read as the encoding difficulty, and the information amount of the second coding rate is obtained.
【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、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M(M
は2以上の整数)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。
4. An image signal compression method for generating a bit stream by performing a compression encoding process on a moving image sequence, comprising: real-time processing for one frame of a moving image sequence composed of N frames of image per second. Time to achieve (1
/ N seconds), a motion vector for the moving image sequence is detected, and M (M
Is an integer of 2 or more) types of moving image sequences.
【請求項5】 同一の画像に対して、上記1/N秒の1
/2の時間で第1の符号化レートの情報量制御を施した
ビットストリームを生成し、残りの時間で第2の符号化
レートの情報量制御を施したビットストリームを生成す
ることを特徴とする請求項4記載の画像信号圧縮方法。
5. The method of claim 1, wherein 1 / N second is 1 for the same image.
/ 2, generating a bit stream subjected to the information amount control of the first coding rate in the remaining time, and generating a bit stream subjected to the information amount control of the second coding rate in the remaining time. The image signal compression method according to claim 4, wherein
【請求項6】 同一の画像に対して、上記1/N秒の1
/2の時間で第1の符号化レートでの情報量を得、残り
の時間で上記第1の符号化レートでの情報量を符号化難
易度として読み取り、第2の符号化レートの情報量を得
ることを特徴とする請求項4記載の画像信号圧縮方法。
6. The same 1 / N second as 1 / N second for the same image.
/ 2, the amount of information at the first coding rate is obtained, and the remaining amount of information at the first coding rate is read as coding difficulty in the remaining time, and the amount of information at the second coding rate is read. 5. The image signal compression method according to claim 4, wherein
【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、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M(Mは2以上の整数)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。
7. A recording medium recording a processing procedure for generating a bit stream by performing a compression encoding process on a moving image sequence, wherein one frame of a moving image sequence composed of N frames of images per second Minutes to achieve real-time processing in minutes (1
/ N seconds) and a motion vector detecting step of detecting a motion vector for the moving image sequence, and using the motion vectors detected in the motion vector detecting step, M (M is an integer of 2 or more) in 1 / N seconds. What is claimed is: 1. A recording medium recording a processing procedure including an encoding step of encoding a moving image sequence of a kind.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7471722B2 (en) 2004-08-03 2008-12-30 Fujitsu Limited Video encoding device and method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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