JP2001025008A - 可変レート動画像符号化装置 - Google Patents
可変レート動画像符号化装置Info
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- JP2001025008A JP2001025008A JP19123399A JP19123399A JP2001025008A JP 2001025008 A JP2001025008 A JP 2001025008A JP 19123399 A JP19123399 A JP 19123399A JP 19123399 A JP19123399 A JP 19123399A JP 2001025008 A JP2001025008 A JP 2001025008A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＤＶＤやディジタルビデオカメラ等に用いら
れ、入力画像信号を可変レートで符号化する可変レート
動画像符号化装置に関し、符号化レートを画像の複雑度
に応じて制御し、高画質の符号化を可能とする。 【解決手段】 量子化された動画像信号の可変長符号か
ら出力される発生符号量を、符号化区間毎に測定する発
生符号量測定部１−１３と、各発生符号量及び量子化ス
ケール等を蓄積する符号化データメモリ１−１４と、各
画像フレームの平均画像複雑度及び多区間の平均符号化
レートを算出する平均値計算部１−１５ａと、次の符号
化区間に対する目標符号化レートを算定し、かつ、符号
化中の次の画像フレームに対する目標符号化レートを更
新する目標符号量計算部１−１５ｂと、算定された目標
符号量に応じて量子化スケールを決定し量子化制御を行
う量子化制御部１−１６とを備える。
れ、入力画像信号を可変レートで符号化する可変レート
動画像符号化装置に関し、符号化レートを画像の複雑度
に応じて制御し、高画質の符号化を可能とする。 【解決手段】 量子化された動画像信号の可変長符号か
ら出力される発生符号量を、符号化区間毎に測定する発
生符号量測定部１−１３と、各発生符号量及び量子化ス
ケール等を蓄積する符号化データメモリ１−１４と、各
画像フレームの平均画像複雑度及び多区間の平均符号化
レートを算出する平均値計算部１−１５ａと、次の符号
化区間に対する目標符号化レートを算定し、かつ、符号
化中の次の画像フレームに対する目標符号化レートを更
新する目標符号量計算部１−１５ｂと、算定された目標
符号量に応じて量子化スケールを決定し量子化制御を行
う量子化制御部１−１６とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＤＶＤ等の蓄積系
ディジタル動画像コンテンツ作成やディジタルビデオカ
メラ等に用いられ、入力画像信号を可変レートで符号化
する可変レート動画像符号化装置に関する。
ディジタル動画像コンテンツ作成やディジタルビデオカ
メラ等に用いられ、入力画像信号を可変レートで符号化
する可変レート動画像符号化装置に関する。
【０００２】近年、画像データをディジタルデータとし
て扱うようになり、静止画像や動画像の画像データを、
ディジタル信号により光ディスクや磁気ディスク等に蓄
積し、高品質な画像を再生することが可能となってい
る。しかし、画像データはデータ量が多く、蓄積メディ
アのコストや高速性等の観点から、画像データを可変レ
ートにより符号化し圧縮する必要がある。
て扱うようになり、静止画像や動画像の画像データを、
ディジタル信号により光ディスクや磁気ディスク等に蓄
積し、高品質な画像を再生することが可能となってい
る。しかし、画像データはデータ量が多く、蓄積メディ
アのコストや高速性等の観点から、画像データを可変レ
ートにより符号化し圧縮する必要がある。
【０００３】
【従来の技術】図５は従来の可変レート動画像符号化装
置の構成図である。また、図６は従来の可変レート動画
像符号化装置による符号化処理のフロー図である。従来
の画像符号化装置は、入力画像信号と前画面画像信号と
を差分演算部５−１に入力し、差分演算部５−１から出
力されるその差分画像信号に対して、ＤＣＴ部５−２に
より離散コサイン変換し、ＤＣＴ部５−２から出力され
るＤＣＴ係数を量子化部５−３により量子化する。
置の構成図である。また、図６は従来の可変レート動画
像符号化装置による符号化処理のフロー図である。従来
の画像符号化装置は、入力画像信号と前画面画像信号と
を差分演算部５−１に入力し、差分演算部５−１から出
力されるその差分画像信号に対して、ＤＣＴ部５−２に
より離散コサイン変換し、ＤＣＴ部５−２から出力され
るＤＣＴ係数を量子化部５−３により量子化する。
【０００４】量子化部５−３の出力信号は、可変長符号
化部５−１１に入力されるとともに、逆量子化部５−４
に入力され、逆量子化部５−４は、量子化された画像信
号を逆量子化し、逆ＤＣＴ部５−５は、逆量子化された
画像信号に対して逆離散コサイン変換の演算を行い、復
号差分画像信号を出力する。
化部５−１１に入力されるとともに、逆量子化部５−４
に入力され、逆量子化部５−４は、量子化された画像信
号を逆量子化し、逆ＤＣＴ部５−５は、逆量子化された
画像信号に対して逆離散コサイン変換の演算を行い、復
号差分画像信号を出力する。
【０００５】逆ＤＣＴ部５−５から出力される復号差分
画像信号に、加算部５−６により動き補償部５−９の出
力信号を加算して生成した復号画像信号が、フレームメ
モリ５−７に記憶される。
画像信号に、加算部５−６により動き補償部５−９の出
力信号を加算して生成した復号画像信号が、フレームメ
モリ５−７に記憶される。
【０００６】また、動き検出部５−８には、入力画像信
号とフレームメモリ５−７に記憶された前画面の復号画
像信号とが入力され、動き検出部５−８は、それらの画
像信号から入力画像の動きを検出し、その動きベクトル
を動き補償部５−９に送出する。
号とフレームメモリ５−７に記憶された前画面の復号画
像信号とが入力され、動き検出部５−８は、それらの画
像信号から入力画像の動きを検出し、その動きベクトル
を動き補償部５−９に送出する。
【０００７】動き補償部５−９は、該動きベクトルを基
にフレームメモリ５−７から予測画信号を抽出し、該予
測画信号を差分演算部５−１及び加算部５−６にスイッ
チ部５−１０を介して出力する。なお、スイッチ部５−
１０はフレーム間画素差分値に対する演算を行うときに
オン状態とされ、フレーム内画素値に対する演算のとき
はオフ状態とされる。
にフレームメモリ５−７から予測画信号を抽出し、該予
測画信号を差分演算部５−１及び加算部５−６にスイッ
チ部５−１０を介して出力する。なお、スイッチ部５−
１０はフレーム間画素差分値に対する演算を行うときに
オン状態とされ、フレーム内画素値に対する演算のとき
はオフ状態とされる。
【０００８】可変長符号化部５−１１は、量子化部５−
３から出力される量子化信号に対して、符号によって長
さが異なる可変長符号化を行い、バッファ５−１２を介
して該符号化によるビットストリームを出力するが、そ
の前に、蓄積メディアの容量に合せて発生符号量を制御
するために、従来の可変レート動画像符号化装置は、
１回目の符号化において、入力画像信号の全てに対し、
量子化部５−３で固定量子化による符号化を行う（図２
のフロー６−１参照）。
３から出力される量子化信号に対して、符号によって長
さが異なる可変長符号化を行い、バッファ５−１２を介
して該符号化によるビットストリームを出力するが、そ
の前に、蓄積メディアの容量に合せて発生符号量を制御
するために、従来の可変レート動画像符号化装置は、
１回目の符号化において、入力画像信号の全てに対し、
量子化部５−３で固定量子化による符号化を行う（図２
のフロー６−１参照）。
【０００９】そして、各画像フレームの発生符号量を
発生符号量測定部５−１３で測定し、測定した発生符号
量を符号量用メモリ５−１４に蓄積し、入力画像信号の
全ての符号化を終了した後、蓄積メディアの容量と符号
用メモリ５−１４に蓄積された各画像フレームの発生符
号量から、各画像フレームに対する目標符号量を、目標
符号量計算部５−１５で計算し、該目標符号量を量子化
制御部５−１６に通知する（同６−２参照）。
発生符号量測定部５−１３で測定し、測定した発生符号
量を符号量用メモリ５−１４に蓄積し、入力画像信号の
全ての符号化を終了した後、蓄積メディアの容量と符号
用メモリ５−１４に蓄積された各画像フレームの発生符
号量から、各画像フレームに対する目標符号量を、目標
符号量計算部５−１５で計算し、該目標符号量を量子化
制御部５−１６に通知する（同６−２参照）。
【００１０】そして、同じ入力画像信号に対する２回
目の符号化において、量子化制御部５−１６は、目標符
号量計算部５−１５から通知される各フレーム毎の目標
符号量で各画像フレームの符号化を行うよう量子化部５
−３を制御し、量子化部５−３は、該目標符号量によっ
て量子化した符号を、可変長符号化部５−１１及びバッ
ファ５−１２を介して出力する（同６−３参照）。
目の符号化において、量子化制御部５−１６は、目標符
号量計算部５−１５から通知される各フレーム毎の目標
符号量で各画像フレームの符号化を行うよう量子化部５
−３を制御し、量子化部５−３は、該目標符号量によっ
て量子化した符号を、可変長符号化部５−１１及びバッ
ファ５−１２を介して出力する（同６−３参照）。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従って、従来の可変レ
ート動画像符号化装置は、入力画像信号を蓄積メディア
の容量に合せた符号量により可変レート符号化するため
には、符号化処理を２回行う必要があった。
ート動画像符号化装置は、入力画像信号を蓄積メディア
の容量に合せた符号量により可変レート符号化するため
には、符号化処理を２回行う必要があった。
【００１２】また、ディジタルビデオカメラ等の入力画
像信号のように、最後までの全体の画像が確定していな
い入力画像信号に対しては、可変レート符号化の平均レ
ートを制御する手法が存在せず、蓄積メディアに対する
録画可能時間を決定することができなかった。
像信号のように、最後までの全体の画像が確定していな
い入力画像信号に対しては、可変レート符号化の平均レ
ートを制御する手法が存在せず、蓄積メディアに対する
録画可能時間を決定することができなかった。
【００１３】本発明は、可変レート符号化の平均レート
を画像の複雑度に応じて制御し、１回の符号化処理によ
り、蓄積メディアの容量に合せた同一レートの固定レー
ト符号化（固定量子化）と比較して高画質の符号化を行
うことができる可変レート動画像符号化装置を提供する
ことを目的とする。
を画像の複雑度に応じて制御し、１回の符号化処理によ
り、蓄積メディアの容量に合せた同一レートの固定レー
ト符号化（固定量子化）と比較して高画質の符号化を行
うことができる可変レート動画像符号化装置を提供する
ことを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の可変レート動画
像符号化装置は、（１）量子化スケールを変化させて発
生符号量を制御する可変レート動画像符号化装置におい
て、目標平均符号化レートと、所定枚数の画像フレーム
からなる符号化済みの符号化区間に対する発生符号量及
び量子化スケールの実測データと、該所定枚数の画像フ
レームからなる符号化中の符号化区間における符号化済
み画像フレームに対する発生符号量及び画像複雑度の実
測データとを蓄積する記憶手段と、前記記憶手段に蓄積
されたデータを基に、最新の符号化区間までの所定数の
符号化区間の画像複雑度に対する最新の符号化区間の画
像複雑度に応じて、次の符号化区間に対する目標符号化
レートを算出する手段と、該目標符号化レートと前記符
号化区間の時間長との積により定まる目標符号量を各画
像フレームへ割当てる手段と、前記記憶手段に蓄積され
たデータを基に、符号化中の符号化区間における最新画
像フレームの複雑度の変化に応じて、次の画像フレーム
に対する前記目標符号化レートを更新する手段と、画像
フレーム毎に前記更新した目標符号化レートにより定ま
る割当て符号量により、動画像信号の符号化を繰返す手
段とを備えたものである。
像符号化装置は、（１）量子化スケールを変化させて発
生符号量を制御する可変レート動画像符号化装置におい
て、目標平均符号化レートと、所定枚数の画像フレーム
からなる符号化済みの符号化区間に対する発生符号量及
び量子化スケールの実測データと、該所定枚数の画像フ
レームからなる符号化中の符号化区間における符号化済
み画像フレームに対する発生符号量及び画像複雑度の実
測データとを蓄積する記憶手段と、前記記憶手段に蓄積
されたデータを基に、最新の符号化区間までの所定数の
符号化区間の画像複雑度に対する最新の符号化区間の画
像複雑度に応じて、次の符号化区間に対する目標符号化
レートを算出する手段と、該目標符号化レートと前記符
号化区間の時間長との積により定まる目標符号量を各画
像フレームへ割当てる手段と、前記記憶手段に蓄積され
たデータを基に、符号化中の符号化区間における最新画
像フレームの複雑度の変化に応じて、次の画像フレーム
に対する前記目標符号化レートを更新する手段と、画像
フレーム毎に前記更新した目標符号化レートにより定ま
る割当て符号量により、動画像信号の符号化を繰返す手
段とを備えたものである。
【００１５】また、（２）量子化スケールを変化させて
発生符号量を制御する可変レート動画像符号化装置にお
いて、目標平均符号化レートと、所定枚数の画像フレー
ムからなる符号化済みの符号化区間に対する発生符号量
及び画像複雑度の実測データと、該所定枚数の画像フレ
ームからなる符号化中の符号化区間における符号化済み
画像フレームに対する発生符号量及び画像複雑度の実測
データとを蓄積する記憶手段と、前記記憶手段に蓄積さ
れたデータをもとに、多区間の符号化区間の画像複雑度
に対する最新の符号化区間の画像複雑度に応じて、次の
符号化区間に対する目標符号化レートを算出する手段
と、該目標符号化レートと前記符号化区間の時間長との
積により定まる目標符号量を各画像フレームへ割当てる
手段と、前記記憶手段に蓄積されたデータをもとに、符
号化中の符号化区間における最新画像フレームの画像複
雑度の変化に応じて、次の画像フレームに対する前記目
標符号化レートを更新する手段と、画像フレーム毎に前
記更新した目標符号化レートにより定まる割当て符号量
により、動画像信号の符号化を繰返す手段とを備え、目
標平均符号化レートを中心に可変レートで動画像信号を
符号化し、所定の割り当て容量の蓄積媒体に所定記録時
間の動画像信号を１回の符号化処理により符号化して蓄
積する構成を有するものである。
発生符号量を制御する可変レート動画像符号化装置にお
いて、目標平均符号化レートと、所定枚数の画像フレー
ムからなる符号化済みの符号化区間に対する発生符号量
及び画像複雑度の実測データと、該所定枚数の画像フレ
ームからなる符号化中の符号化区間における符号化済み
画像フレームに対する発生符号量及び画像複雑度の実測
データとを蓄積する記憶手段と、前記記憶手段に蓄積さ
れたデータをもとに、多区間の符号化区間の画像複雑度
に対する最新の符号化区間の画像複雑度に応じて、次の
符号化区間に対する目標符号化レートを算出する手段
と、該目標符号化レートと前記符号化区間の時間長との
積により定まる目標符号量を各画像フレームへ割当てる
手段と、前記記憶手段に蓄積されたデータをもとに、符
号化中の符号化区間における最新画像フレームの画像複
雑度の変化に応じて、次の画像フレームに対する前記目
標符号化レートを更新する手段と、画像フレーム毎に前
記更新した目標符号化レートにより定まる割当て符号量
により、動画像信号の符号化を繰返す手段とを備え、目
標平均符号化レートを中心に可変レートで動画像信号を
符号化し、所定の割り当て容量の蓄積媒体に所定記録時
間の動画像信号を１回の符号化処理により符号化して蓄
積する構成を有するものである。
【００１６】また、（３）前述の、次の符号化区間に対
する目標符号化レートを計算する手段は、目標符号化レ
ートを、目標平均符号化レートと該目標平均符号化レー
トからの偏差を表す可変レート補正項との和で算定し、
前記可変レート補正項を、画像複雑度変化指数と平均符
号化レート補正係数と目標平均符号化レートとの積とし
て算定し、前記画像複雑度変化指数を、最新の符号化区
間における画像複雑度と、最新の符号化区間までの所定
数の符号化区間における画像複雑度を平均化した多区間
平均画像複雑度とから算定し、かつ、その両者の画像複
雑度の比に応じて増減し、最新の符号化区間における画
像複雑度が多区間平均画像複雑度より高いと正となり、
最新の符号化区間における画像複雑度が多区間平均画像
複雑度より低いと負となる算定式により算定し、前記平
均符号化レート補正係数を、目標平均符号化レートと、
目標平均符号化レートからの平均符号化レート許容変動
幅と、最新の符号化区間までの所定数の符号化区間に対
する過去の符号化レートの実績値を平均化した多区間平
均符号化レートとから算定し、かつ、多区間平均符号化
レートが目標平均符号化レートに近づくと値が増大し、
多区間平均符号化レートが目標平均符号化レートから外
れるにつれて値が零に漸近する算定式により算定する構
成を有するものである。
する目標符号化レートを計算する手段は、目標符号化レ
ートを、目標平均符号化レートと該目標平均符号化レー
トからの偏差を表す可変レート補正項との和で算定し、
前記可変レート補正項を、画像複雑度変化指数と平均符
号化レート補正係数と目標平均符号化レートとの積とし
て算定し、前記画像複雑度変化指数を、最新の符号化区
間における画像複雑度と、最新の符号化区間までの所定
数の符号化区間における画像複雑度を平均化した多区間
平均画像複雑度とから算定し、かつ、その両者の画像複
雑度の比に応じて増減し、最新の符号化区間における画
像複雑度が多区間平均画像複雑度より高いと正となり、
最新の符号化区間における画像複雑度が多区間平均画像
複雑度より低いと負となる算定式により算定し、前記平
均符号化レート補正係数を、目標平均符号化レートと、
目標平均符号化レートからの平均符号化レート許容変動
幅と、最新の符号化区間までの所定数の符号化区間に対
する過去の符号化レートの実績値を平均化した多区間平
均符号化レートとから算定し、かつ、多区間平均符号化
レートが目標平均符号化レートに近づくと値が増大し、
多区間平均符号化レートが目標平均符号化レートから外
れるにつれて値が零に漸近する算定式により算定する構
成を有するものである。
【００１７】また、（４）前述の、符号化中の符号化区
間における次の画像フレームに対する目標符号化レート
を更新する手段は、目標符号化レート更新値を、符号化
中の符号化区間の目標符号化レートと目標符号化レート
補正項の和で算定し、前記目標符号化レート補正項を、
目標平均符号化レートと画像複雑度補正係数と平均符号
化レート補正係数との積として算定し、前記画像複雑度
補正係数を、最新画像フレームの画像複雑度と、該最新
画像フレームと同一ピクチャタイプで該最新画像フレー
ムの直前に符号化した画像フレームの画像複雑度と、当
該符号化中の符号化区間における同一ピクチャタイプの
残りの画像フレーム数と、最新の符号化区間までの所定
数の符号化区間に対する画像複雑度の実績値を平均化し
た多区間平均画像複雑度とから算定し、かつ、最新画像
フレームの画像複雑度の変化分に比例して増減する算定
式により算定し、前記平均符号化レート補正係数を、目
標平均符号化レートと、目標平均符号化レートからの平
均符号化レート許容変動幅と、最新の符号化区間までの
所定数の符号化区間に対する過去の符号化レートの実績
値を平均化した多区間平均符号化レートとから算定し、
かつ、多区間平均符号化レートが目標平均符号化レート
に近づくと値が増大し、多区間平均符号化レートが目標
平均符号化レートから外れるにつれて値が零に漸近する
算定式により算定する構成を有するものである。
間における次の画像フレームに対する目標符号化レート
を更新する手段は、目標符号化レート更新値を、符号化
中の符号化区間の目標符号化レートと目標符号化レート
補正項の和で算定し、前記目標符号化レート補正項を、
目標平均符号化レートと画像複雑度補正係数と平均符号
化レート補正係数との積として算定し、前記画像複雑度
補正係数を、最新画像フレームの画像複雑度と、該最新
画像フレームと同一ピクチャタイプで該最新画像フレー
ムの直前に符号化した画像フレームの画像複雑度と、当
該符号化中の符号化区間における同一ピクチャタイプの
残りの画像フレーム数と、最新の符号化区間までの所定
数の符号化区間に対する画像複雑度の実績値を平均化し
た多区間平均画像複雑度とから算定し、かつ、最新画像
フレームの画像複雑度の変化分に比例して増減する算定
式により算定し、前記平均符号化レート補正係数を、目
標平均符号化レートと、目標平均符号化レートからの平
均符号化レート許容変動幅と、最新の符号化区間までの
所定数の符号化区間に対する過去の符号化レートの実績
値を平均化した多区間平均符号化レートとから算定し、
かつ、多区間平均符号化レートが目標平均符号化レート
に近づくと値が増大し、多区間平均符号化レートが目標
平均符号化レートから外れるにつれて値が零に漸近する
算定式により算定する構成を有するものである。
【００１８】また、（５）前述の、目標符号化レートを
算出する手段又は目標符号化レートを更新する手段は、
前記画像複雑度を、所定数の隣接画素の集合であるマク
ロブロック毎に定まる量子化スケールの画像フレーム内
平均値と、画像フレームに対する発生符号量との積の値
を、符号化区間にわたって累積して算定する構成を有す
るものである。
算出する手段又は目標符号化レートを更新する手段は、
前記画像複雑度を、所定数の隣接画素の集合であるマク
ロブロック毎に定まる量子化スケールの画像フレーム内
平均値と、画像フレームに対する発生符号量との積の値
を、符号化区間にわたって累積して算定する構成を有す
るものである。
【００１９】また、（６）前述の、目標符号化レートを
算出する手段又は目標符号化レートを更新する手段は、
前記画像複雑度を、所定数の隣接画素の集合であるマク
ロブロックに対し、フレーム内符号化が行われるマクロ
ブロックでは画素の分散を、フレーム間符号化が行われ
るマクロブロックでは動き補償後の画素の分散を画像フ
レーム内で累積した値を、符号化区間にわたって累積し
て算定する構成を有するものである。
算出する手段又は目標符号化レートを更新する手段は、
前記画像複雑度を、所定数の隣接画素の集合であるマク
ロブロックに対し、フレーム内符号化が行われるマクロ
ブロックでは画素の分散を、フレーム間符号化が行われ
るマクロブロックでは動き補償後の画素の分散を画像フ
レーム内で累積した値を、符号化区間にわたって累積し
て算定する構成を有するものである。
【００２０】また、（７）前述の、目標符号化レートを
算出する手段又は目標符号化レートを更新する手段は、
前記画像複雑度を、所定数の隣接画素の集合であるマク
ロブロックに対し、フレーム内符号化が行われるマクロ
ブロックではマクロブロックの画素の平均値からの差分
絶対値和を、フレーム間符号化が行われるマクロブロッ
クでは動き補償後のマクロブロックの画素の平均値から
の差分絶対値和を画像フレーム内で累積した値を、符号
化区間にわたって累積して算定する構成を有するもので
ある。
算出する手段又は目標符号化レートを更新する手段は、
前記画像複雑度を、所定数の隣接画素の集合であるマク
ロブロックに対し、フレーム内符号化が行われるマクロ
ブロックではマクロブロックの画素の平均値からの差分
絶対値和を、フレーム間符号化が行われるマクロブロッ
クでは動き補償後のマクロブロックの画素の平均値から
の差分絶対値和を画像フレーム内で累積した値を、符号
化区間にわたって累積して算定する構成を有するもので
ある。
【００２１】また、（８）量子化スケールを変化させて
発生符号量を制御する可変レート動画像符号化装置にお
いて、量子化された動画像信号を可変長符号化する可変
長符号化部の出力符号から、所定数の隣接画素の集合で
あるマクロブロック及び画像フレームに対する発生符号
量を、所定枚数の画像フレームからなる符号化区間毎に
測定する発生符号量測定部と、前記発生符号量測定部で
測定した各発生符号量及び量子化制御部から通知される
マクロブロック毎の量子化スケールを蓄積する符号化デ
ータメモリと、前記符号化データメモリに蓄積した各発
生符号量及び量子化スケールから、各画像フレームの平
均画像複雑度、前記符号化区間の平均画像複雑度、多区
間の符号化区間における平均画像複雑度、及び多区間の
符号区間における平均符号化レートを算出する平均値計
算部と、前記符号化データメモリに蓄積された各発生符
号量及び前記平均値計算部の計算データから、上記
（３）に記載の、次の符号化区間に対する目標符号化レ
ートを計算する手段における各算定手段により、次の符
号化区間に対する目標符号化レートを算定し、かつ、上
記（４）に記載の、符号化中の符号化区間における次の
画像フレームに対する目標符号化レートを更新する手段
における各算定手段により、符号化中の符号化区間にお
ける次の画像フレームに対する目標符号化レートを更新
し、該目標符号化レートにより定まる各画像フレームへ
の割当て目標符号量を計算する目標符号量計算部と、前
記目標符号量計算部により計算された画像フレーム当り
の目標符号量を、画像フレーム当りの発生符号量とし
て、動画像信号に対する量子化を行うように量子化部を
制御する量子化制御部とを備えたものである。
発生符号量を制御する可変レート動画像符号化装置にお
いて、量子化された動画像信号を可変長符号化する可変
長符号化部の出力符号から、所定数の隣接画素の集合で
あるマクロブロック及び画像フレームに対する発生符号
量を、所定枚数の画像フレームからなる符号化区間毎に
測定する発生符号量測定部と、前記発生符号量測定部で
測定した各発生符号量及び量子化制御部から通知される
マクロブロック毎の量子化スケールを蓄積する符号化デ
ータメモリと、前記符号化データメモリに蓄積した各発
生符号量及び量子化スケールから、各画像フレームの平
均画像複雑度、前記符号化区間の平均画像複雑度、多区
間の符号化区間における平均画像複雑度、及び多区間の
符号区間における平均符号化レートを算出する平均値計
算部と、前記符号化データメモリに蓄積された各発生符
号量及び前記平均値計算部の計算データから、上記
（３）に記載の、次の符号化区間に対する目標符号化レ
ートを計算する手段における各算定手段により、次の符
号化区間に対する目標符号化レートを算定し、かつ、上
記（４）に記載の、符号化中の符号化区間における次の
画像フレームに対する目標符号化レートを更新する手段
における各算定手段により、符号化中の符号化区間にお
ける次の画像フレームに対する目標符号化レートを更新
し、該目標符号化レートにより定まる各画像フレームへ
の割当て目標符号量を計算する目標符号量計算部と、前
記目標符号量計算部により計算された画像フレーム当り
の目標符号量を、画像フレーム当りの発生符号量とし
て、動画像信号に対する量子化を行うように量子化部を
制御する量子化制御部とを備えたものである。
【００２２】また、（９）前述の平均値計算部は、平均
画像複雑度として、フレーム内符号化が行われるマクロ
ブロックでは画素の分散又はマクロブロックの画素の平
均値からの差分絶対値和を、フレーム間符号化が行われ
るマクロブロックでは動き補償後の画素の分散又はマク
ロブロックの画素の平均値からの差分絶対値和を、累積
して算定する構成を有するものである。
画像複雑度として、フレーム内符号化が行われるマクロ
ブロックでは画素の分散又はマクロブロックの画素の平
均値からの差分絶対値和を、フレーム間符号化が行われ
るマクロブロックでは動き補償後の画素の分散又はマク
ロブロックの画素の平均値からの差分絶対値和を、累積
して算定する構成を有するものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の可変レート動画
像符号化装置の構成図である。同図において、１−１は
差分演算部、１−２はＤＣＴ部、１−３は量子化部、１
−４は逆量子化部、１−５は逆ＤＣＴ部、１−６は加算
部、１−７はフレームメモリ、１−８は動き検出部、１
−９は動き補償部、１−１０はスイッチ部、１−１１は
可変長符号化部、１−１２はバッファであり、それらの
機能は図５に示した従来におけるものと同様であるので
重複した説明は省略する。
像符号化装置の構成図である。同図において、１−１は
差分演算部、１−２はＤＣＴ部、１−３は量子化部、１
−４は逆量子化部、１−５は逆ＤＣＴ部、１−６は加算
部、１−７はフレームメモリ、１−８は動き検出部、１
−９は動き補償部、１−１０はスイッチ部、１−１１は
可変長符号化部、１−１２はバッファであり、それらの
機能は図５に示した従来におけるものと同様であるので
重複した説明は省略する。
【００２４】発生符号量測定部１−１３は、可変長符号
化部１−１１から出力されるビットストリームの符号量
を常時測定し、所定数の画像フレームからなる符号化区
間毎の各マクロブロック及び画像フレームの発生符号量
を測定し、それらの発生符号量を符号化データ用メモリ
１−１４に蓄積する。なお、マクロブロックとは、画像
フレーム内の所定数（例えば、１６×１６）の隣接画素
の集合である。
化部１−１１から出力されるビットストリームの符号量
を常時測定し、所定数の画像フレームからなる符号化区
間毎の各マクロブロック及び画像フレームの発生符号量
を測定し、それらの発生符号量を符号化データ用メモリ
１−１４に蓄積する。なお、マクロブロックとは、画像
フレーム内の所定数（例えば、１６×１６）の隣接画素
の集合である。
【００２５】符号化データ用メモリ１−１４は、発生符
号量測定部１−１３から出力される前述の発生符号量デ
ータを蓄積し、また、量子化制御部１−１６から出力さ
れるマクロブロック毎の量子化スケール値又は画像フレ
ーム毎の平均量子化スケール値を蓄積し、更にそれらを
基に算定される画像複雑度等の画像符号化パラメータを
蓄積する。
号量測定部１−１３から出力される前述の発生符号量デ
ータを蓄積し、また、量子化制御部１−１６から出力さ
れるマクロブロック毎の量子化スケール値又は画像フレ
ーム毎の平均量子化スケール値を蓄積し、更にそれらを
基に算定される画像複雑度等の画像符号化パラメータを
蓄積する。
【００２６】平均値計算部１−１５ａは、符号化データ
メモリ１−１４に蓄積された量子化スケール値及び発生
符号量データから、所定数の画像フレームからなる符号
化区間毎の画像複雑度ＧＣＭi 、所定数の符号化区間か
らなる多区間の平均画像複雑度ＧＣＭav、及び多区間の
平均符号化レートＲavを算出する。
メモリ１−１４に蓄積された量子化スケール値及び発生
符号量データから、所定数の画像フレームからなる符号
化区間毎の画像複雑度ＧＣＭi 、所定数の符号化区間か
らなる多区間の平均画像複雑度ＧＣＭav、及び多区間の
平均符号化レートＲavを算出する。
【００２７】目標符号量計算部１−１５ｂは、平均値計
算部１−１５ａからの平均値データと符号化データ用メ
モリ１−１４中のデータとから、次の符号化区間の入力
画像信号に対する目標符号化レートＲ及び該目標符号化
レートと符号化区間の時間長との積として定まる目標符
号量を決定し、更に符号化中の符号化区間の目標符号化
レートを更新して割り当て符号量の随時修正を行う。
算部１−１５ａからの平均値データと符号化データ用メ
モリ１−１４中のデータとから、次の符号化区間の入力
画像信号に対する目標符号化レートＲ及び該目標符号化
レートと符号化区間の時間長との積として定まる目標符
号量を決定し、更に符号化中の符号化区間の目標符号化
レートを更新して割り当て符号量の随時修正を行う。
【００２８】量子化制御部１−１６は、バッファ１−１
２の占有度及び目標符号量計算部１−１５ｂから出力さ
れる目標符号量に従って入力画像信号を量子化し、該量
子化に使用する量子化スケールｑを決定する。
２の占有度及び目標符号量計算部１−１５ｂから出力さ
れる目標符号量に従って入力画像信号を量子化し、該量
子化に使用する量子化スケールｑを決定する。
【００２９】図２は本発明の可変レート動画像符号化装
置による符号化処理のフロー図である。まず最初に所定
の符号化レートにより、所定枚数の画像フレームからな
る符号化区間の画像の符号化を行う（図２のフロー２−
１参照）。
置による符号化処理のフロー図である。まず最初に所定
の符号化レートにより、所定枚数の画像フレームからな
る符号化区間の画像の符号化を行う（図２のフロー２−
１参照）。
【００３０】符号化の開始後、符号化画像フレームに対
する発生符号量、量子化スケール値、画像複雑度等の画
像符号化パラメータを取得し、平均値計算部１−１５ａ
は、多区間平均符号化レートＲav、多区間平均画像複雑
度ＧＣＭav、画像フレームの平均量子化スケールｑj 等
を計算する（同２−２参照）。
する発生符号量、量子化スケール値、画像複雑度等の画
像符号化パラメータを取得し、平均値計算部１−１５ａ
は、多区間平均符号化レートＲav、多区間平均画像複雑
度ＧＣＭav、画像フレームの平均量子化スケールｑj 等
を計算する（同２−２参照）。
【００３１】目標符号量計算部１−１５ｂは、所定枚数
の画像フレームからなる符号化区間毎に、上記画像符号
化パラメータから平均量子化スケールがほぼ一定にな
る、つまりほぼ同一の画質になるように、次の符号化区
間の目標符号化レートＲを算出する（同２−３参照）。
の画像フレームからなる符号化区間毎に、上記画像符号
化パラメータから平均量子化スケールがほぼ一定にな
る、つまりほぼ同一の画質になるように、次の符号化区
間の目標符号化レートＲを算出する（同２−３参照）。
【００３２】ただし、平均符号化レートが目標平均符号
化レートの許容変動幅から外れないように目標符号化レ
ートＲを修正し、該目標符号化レートと符号化区間の時
間長の積により目標符号量を計算する。
化レートの許容変動幅から外れないように目標符号化レ
ートＲを修正し、該目標符号化レートと符号化区間の時
間長の積により目標符号量を計算する。
【００３３】量子化制御部１−１６は、この目標符号量
に基いて各画像フレームへ割り当てる符号量を制御する
とともに、量子化スケールｑを決定し、該量子化スケー
ルｑを使用して画像フレームの符号化を行う（同２−４
参照）。
に基いて各画像フレームへ割り当てる符号量を制御する
とともに、量子化スケールｑを決定し、該量子化スケー
ルｑを使用して画像フレームの符号化を行う（同２−４
参照）。
【００３４】そして、１つの符号化区間の符号化が全て
終了したかどうかを判定し（同２−５参照）、終了して
いなければ、目標符号化レートＲを画像フレーム毎の変
化に対応したものにするよう目標符号化レートＲを修正
する（同２−６参照）。
終了したかどうかを判定し（同２−５参照）、終了して
いなければ、目標符号化レートＲを画像フレーム毎の変
化に対応したものにするよう目標符号化レートＲを修正
する（同２−６参照）。
【００３５】この目標符号化レートＲの更新は、画像フ
レームを符号化する毎に行い、また、この画像フレーム
毎の更新に際し、平均符号化レートが目標平均符号化レ
ートの許容変動幅から外れないように行う。
レームを符号化する毎に行い、また、この画像フレーム
毎の更新に際し、平均符号化レートが目標平均符号化レ
ートの許容変動幅から外れないように行う。
【００３６】そして上記の処理（２−２〜２−６）を、
１つの符号化区間の符号化が終了するまで繰返し、該符
号化区間の符号化が終了すると、全ての符号化区間の符
号化が終了したかどうかを判定し（同２−７参照）、こ
れらの処理（２−２〜２−７）を符号化終了まで繰り返
す。
１つの符号化区間の符号化が終了するまで繰返し、該符
号化区間の符号化が終了すると、全ての符号化区間の符
号化が終了したかどうかを判定し（同２−７参照）、こ
れらの処理（２−２〜２−７）を符号化終了まで繰り返
す。
【００３７】前述の目標符号化レートＲを設定するとき
に、ある程度の平均符号化レートの変動を許容すること
により、短時間の画像複雑度の変化による量子化スケー
ルｑの変化が抑制されるため、画像の複雑度の変動に依
存せず画質が安定し、同一レートの固定レート符号化の
場合と比較して高画質で符号化することが可能となる。
に、ある程度の平均符号化レートの変動を許容すること
により、短時間の画像複雑度の変化による量子化スケー
ルｑの変化が抑制されるため、画像の複雑度の変動に依
存せず画質が安定し、同一レートの固定レート符号化の
場合と比較して高画質で符号化することが可能となる。
【００３８】つまり、画像複雑度が高く、圧縮されにく
い画像に対して目標符号化レートを高くし、画像複雑度
が低く、圧縮されやすい画像に対して目標符号化レート
を低くすることにより、同一レートの固定レート符号化
より高品質画像となる符号化を行うことができる。
い画像に対して目標符号化レートを高くし、画像複雑度
が低く、圧縮されやすい画像に対して目標符号化レート
を低くすることにより、同一レートの固定レート符号化
より高品質画像となる符号化を行うことができる。
【００３９】前述の目標符号量計算部１−１５ｂにおけ
る次の符号化区間の目標符号化レートＲは、以下の（式
１）ように、目標平均符号化レートＲO と可変レート補
正項ＲC との和により算定する。 Ｒ＝ＲO ＋ＲC ・・・（式１）
る次の符号化区間の目標符号化レートＲは、以下の（式
１）ように、目標平均符号化レートＲO と可変レート補
正項ＲC との和により算定する。 Ｒ＝ＲO ＋ＲC ・・・（式１）
【００４０】可変レート補正項ＲC は、以下の（式２）
のように、画像複雑度変化指数Ｇと平均符号化レート補
正係数Ｃと目標平均符号化レートＲO との積により算定
する。 ＲC ＝Ｇ×Ｃ×ＲO ・・・（式２）
のように、画像複雑度変化指数Ｇと平均符号化レート補
正係数Ｃと目標平均符号化レートＲO との積により算定
する。 ＲC ＝Ｇ×Ｃ×ＲO ・・・（式２）
【００４１】画像複雑度変化指数Ｇは、最新の符号化区
間の画像複雑度ＧＣＭi と多区間平均画像複雑度ＧＣＭ
avとから、以下の（式３）により算定する。 Ｇ＝ＧＣＭi ／ＧＣＭav−１ ・・・（式３）。
間の画像複雑度ＧＣＭi と多区間平均画像複雑度ＧＣＭ
avとから、以下の（式３）により算定する。 Ｇ＝ＧＣＭi ／ＧＣＭav−１ ・・・（式３）。
【００４２】最新の符号化区間の画像複雑度ＧＣＭ
i は、各画像フレームの平均量子化スケールｑj と画像
フレームの符号量Ｐj との積を、符号化区間の画像分積
算（Σｑ j ×Ｐj ）することにより算出される。また、
多区間平均画像複雑度ＧＣＭavは、最新の符号化区間ま
での所定数の符号化区間に対する画像複雑度の平均値と
して算出される。
i は、各画像フレームの平均量子化スケールｑj と画像
フレームの符号量Ｐj との積を、符号化区間の画像分積
算（Σｑ j ×Ｐj ）することにより算出される。また、
多区間平均画像複雑度ＧＣＭavは、最新の符号化区間ま
での所定数の符号化区間に対する画像複雑度の平均値と
して算出される。
【００４３】また、平均符号化レート補正係数Ｃは、目
標平均符号化レートＲO と平均符号化レート許容変動幅
ＲI と多区間平均符号化レートＲavとから、以下の（式
４1）及び（式４2 ）により算定する。 Ｃ＝（（ＲO ＋ＲI ）−Ｒav）／ＲI （Ｒav＞ＲO の場合）・・・（式４1 ） Ｃ＝（Ｒav−（ＲO −ＲI ））／ＲI （Ｒav＜ＲO の場合）・・・（式４2 ）
標平均符号化レートＲO と平均符号化レート許容変動幅
ＲI と多区間平均符号化レートＲavとから、以下の（式
４1）及び（式４2 ）により算定する。 Ｃ＝（（ＲO ＋ＲI ）−Ｒav）／ＲI （Ｒav＞ＲO の場合）・・・（式４1 ） Ｃ＝（Ｒav−（ＲO −ＲI ））／ＲI （Ｒav＜ＲO の場合）・・・（式４2 ）
【００４４】図３は前述の画像複雑度変化指数Ｇ及び平
均符号化レート補正係数Ｃの特性を示し、図の（ａ）は
画像複雑度ＧＣＭi の変化に対する画像複雑度変化指数
Ｇ、図の（ｂ）は多区間平均符号化レートＲavの変化に
対する平均符号化レート補正係数Ｃの依存特性を示して
いる。
均符号化レート補正係数Ｃの特性を示し、図の（ａ）は
画像複雑度ＧＣＭi の変化に対する画像複雑度変化指数
Ｇ、図の（ｂ）は多区間平均符号化レートＲavの変化に
対する平均符号化レート補正係数Ｃの依存特性を示して
いる。
【００４５】図３の（ａ）に示すように、最新の符号化
区間の画像複雑度ＧＣＭi が、多区間平均画像複雑度Ｇ
ＣＭavより高い（大きい）場合、画像複雑度変化指数Ｇ
は正の値となり、( 式２) で算定される可変レート補正
項ＲC が正となって、（式１）で算定される目標符号化
レートＲを増大させる。
区間の画像複雑度ＧＣＭi が、多区間平均画像複雑度Ｇ
ＣＭavより高い（大きい）場合、画像複雑度変化指数Ｇ
は正の値となり、( 式２) で算定される可変レート補正
項ＲC が正となって、（式１）で算定される目標符号化
レートＲを増大させる。
【００４６】一方、最新の符号化区間の画像複雑度ＧＣ
Ｍi が、多区間平均画像複雑度ＧＣＭavより低い（小さ
い）場合、画像複雑度変化指数Ｇは負の値となり、( 式
２)で算定される可変レート補正項ＲC が負となって、
（式１）で算定される目標符号化レートＲを減少させ
る。
Ｍi が、多区間平均画像複雑度ＧＣＭavより低い（小さ
い）場合、画像複雑度変化指数Ｇは負の値となり、( 式
２)で算定される可変レート補正項ＲC が負となって、
（式１）で算定される目標符号化レートＲを減少させ
る。
【００４７】また、図３の（ｂ）に示すように、多区間
平均符号化レートＲavが目標平均符号化レートＲO から
外れるにつれて、平均符号化レート補正係数Ｃの値は零
に漸近し、( 式２) で算定される可変レート補正項ＲC
を零に漸近させ、目標符号化レートＲの変動を抑制す
る。
平均符号化レートＲavが目標平均符号化レートＲO から
外れるにつれて、平均符号化レート補正係数Ｃの値は零
に漸近し、( 式２) で算定される可変レート補正項ＲC
を零に漸近させ、目標符号化レートＲの変動を抑制す
る。
【００４８】目標符号量計算部１−１５ｂは、上記のよ
うに次の符号化区間の目標符号化レートＲを計算し、該
目標符号化レートと符号化区間の時間長との積により目
標符号量を算出して量子化制御部１−１６に通知する。
量子化制御部１−１６は、通知された目標符号量に応じ
て符号化区間の量子化スケールｑを決定し、前述したよ
うに入力画像信号の量子化を行う。
うに次の符号化区間の目標符号化レートＲを計算し、該
目標符号化レートと符号化区間の時間長との積により目
標符号量を算出して量子化制御部１−１６に通知する。
量子化制御部１−１６は、通知された目標符号量に応じ
て符号化区間の量子化スケールｑを決定し、前述したよ
うに入力画像信号の量子化を行う。
【００４９】さらに、目標符号量計算部１−１５ｂは、
符号化区間の各々の画像フレームを符号化する毎に、以
下の（式５）ように、上記の目標符号化レートＲに目標
符号化レート補正項ΔＲを加え、目標符号化レートを更
新する。ここで、更新された目標符号化レートをＲ' と
する。 Ｒ' ＝Ｒ＋ΔＲ ・・・（式５）
符号化区間の各々の画像フレームを符号化する毎に、以
下の（式５）ように、上記の目標符号化レートＲに目標
符号化レート補正項ΔＲを加え、目標符号化レートを更
新する。ここで、更新された目標符号化レートをＲ' と
する。 Ｒ' ＝Ｒ＋ΔＲ ・・・（式５）
【００５０】目標符号化レート補正項ΔＲは、以下の
（式６）に示すように、目標平均符号化レートＲO と画
像複雑度補正係数Ｆと平均符号化レート補正係数Ｃとの
積により算定する。 ΔＲ＝ＲO ×Ｆ×Ｃ ・・・（式６）
（式６）に示すように、目標平均符号化レートＲO と画
像複雑度補正係数Ｆと平均符号化レート補正係数Ｃとの
積により算定する。 ΔＲ＝ＲO ×Ｆ×Ｃ ・・・（式６）
【００５１】画像複雑度補正係数Ｆは、以下の（式７）
のように、直前に符号化した画像フレームｆj ' の画像
複雑度Ｘj ' と、該画像フレームｆj ' と同一のピクチ
ャタイプで、該画像フレームｆj ' に一番時間的に近い
画像フレームｆj の画像複雑度Ｘj と、多区間平均画像
複雑度ＧＣＭavと、符号化中の符号化区間における同一
ピクチャタイプの残りの画像フレーム枚数Ｎr とから、
算定する。 Ｆ＝（Ｘj ' −Ｘj ）／ＧＣＭav×Ｎr ・・・（式７）
のように、直前に符号化した画像フレームｆj ' の画像
複雑度Ｘj ' と、該画像フレームｆj ' と同一のピクチ
ャタイプで、該画像フレームｆj ' に一番時間的に近い
画像フレームｆj の画像複雑度Ｘj と、多区間平均画像
複雑度ＧＣＭavと、符号化中の符号化区間における同一
ピクチャタイプの残りの画像フレーム枚数Ｎr とから、
算定する。 Ｆ＝（Ｘj ' −Ｘj ）／ＧＣＭav×Ｎr ・・・（式７）
【００５２】ここで、ピクチャタイプとは、予測符号化
方式に対応した画像タイプであり、前方向フレーム間符
号化（Ｐピクチャ）、双方向予測符号化（Ｂピクチャ）
等である。また、平均符号化レート補正係数Ｃは、前述
の（式４1 ）（式４2 ）により算定されるものである。
方式に対応した画像タイプであり、前方向フレーム間符
号化（Ｐピクチャ）、双方向予測符号化（Ｂピクチャ）
等である。また、平均符号化レート補正係数Ｃは、前述
の（式４1 ）（式４2 ）により算定されるものである。
【００５３】画像複雑度補正係数Ｆは、直前に符号化し
た画像フレームｆj ' の画像複雑度Ｘj ' と、その直近
の同一ピクチャタイプの画像フレームｆj の画像複雑度
Ｘjとの差分に、同一ピクチャタイプの残りの画像フレ
ーム枚数Ｎr を乗じたもので、残りの画像フレームの複
雑度を予測し、該予測による残りの画像フレームの複雑
度に応じて目標符号化レートを増減させる。
た画像フレームｆj ' の画像複雑度Ｘj ' と、その直近
の同一ピクチャタイプの画像フレームｆj の画像複雑度
Ｘjとの差分に、同一ピクチャタイプの残りの画像フレ
ーム枚数Ｎr を乗じたもので、残りの画像フレームの複
雑度を予測し、該予測による残りの画像フレームの複雑
度に応じて目標符号化レートを増減させる。
【００５４】すなわち、直前に符号化した画像フレーム
ｆj ' の画像複雑度Ｘj ' が、その前に符号化した画像
フレームｆj の画像複雑度Ｘj より高い場合には、（式
７）により算定される画像複雑度補正係数Ｆは正の値と
なり、（式６）により算定される目標符号化レート補正
項ΔＲも正となって、（式５）により算定される目標符
号化レートの更新値Ｒ' は増大する。
ｆj ' の画像複雑度Ｘj ' が、その前に符号化した画像
フレームｆj の画像複雑度Ｘj より高い場合には、（式
７）により算定される画像複雑度補正係数Ｆは正の値と
なり、（式６）により算定される目標符号化レート補正
項ΔＲも正となって、（式５）により算定される目標符
号化レートの更新値Ｒ' は増大する。
【００５５】また、直前に符号化した画像フレーム
ｆj ' の画像複雑度Ｘj ' が、その前に符号化した画像
フレームｆj の画像複雑度Ｘj より低い場合には、（式
７）により算定される画像複雑度補正係数Ｆは負の値と
なり、（式６）により算定される目標符号化レート補正
項ΔＲも負となって、（式５）により算定される目標符
号化レートの更新値Ｒ' は減少する。
ｆj ' の画像複雑度Ｘj ' が、その前に符号化した画像
フレームｆj の画像複雑度Ｘj より低い場合には、（式
７）により算定される画像複雑度補正係数Ｆは負の値と
なり、（式６）により算定される目標符号化レート補正
項ΔＲも負となって、（式５）により算定される目標符
号化レートの更新値Ｒ' は減少する。
【００５６】このように、直近の符号化区間又は符号化
中の符号化区間に対する各画像フレームの符号量の実測
結果に比例して、符号化中の符号化区間内の各画像フレ
ームへ符号量の割り当てを行う
中の符号化区間に対する各画像フレームの符号量の実測
結果に比例して、符号化中の符号化区間内の各画像フレ
ームへ符号量の割り当てを行う
【００５７】量子化制御部１−１６は、バッファ１−１
２の占有度、目標符号化レートＲ及びその更新値Ｒ' に
従って、固定レート符号化と同様の手法で入力画像信号
の符号化を行う。このように一定時間毎にビットレート
の異なる固定レート符号化を連続的に行っていく。この
ときの平均符号ビットレートの変動の様子を図４に示
す。
２の占有度、目標符号化レートＲ及びその更新値Ｒ' に
従って、固定レート符号化と同様の手法で入力画像信号
の符号化を行う。このように一定時間毎にビットレート
の異なる固定レート符号化を連続的に行っていく。この
ときの平均符号ビットレートの変動の様子を図４に示
す。
【００５８】平均符号レートは、目標平均符号レートＲ
O を中心として、±平均符号化レート許容変動幅ＲI の
間で、画像複雑度に応じて変動し、画像複雑度の高い画
像フレームに多くの符号量を割当て、画像複雑度の低い
画像フレームに少ない符号量を割当てることにより、高
画質の符号化を行うことができる。
O を中心として、±平均符号化レート許容変動幅ＲI の
間で、画像複雑度に応じて変動し、画像複雑度の高い画
像フレームに多くの符号量を割当て、画像複雑度の低い
画像フレームに少ない符号量を割当てることにより、高
画質の符号化を行うことができる。
【００５９】なお、前述の実施の形態において、画像複
雑度を、量子化スケールと発生情報量との積により算出
したが、画像複雑度として、マクロブロック毎の画素の
分散、又はマクロブロックの画素の平均値からの差分絶
対値和を、画像フレーム内で累積した値を、符号化区間
にわたって累積して算定することもできる。
雑度を、量子化スケールと発生情報量との積により算出
したが、画像複雑度として、マクロブロック毎の画素の
分散、又はマクロブロックの画素の平均値からの差分絶
対値和を、画像フレーム内で累積した値を、符号化区間
にわたって累積して算定することもできる。
【００６０】この場合、フレーム内符号化が行われるマ
クロブロックについては、マクロブロックの画素の分散
又は平均値からの差分絶対値和を、フレーム間符号化が
行われるマクロブロックについては、動き補償後のマク
ロブロックの画素の分散又は平均値からの差分絶対値和
を、画像フレーム内で累積した値を符号化区間にわたっ
て累積して定めることができる。
クロブロックについては、マクロブロックの画素の分散
又は平均値からの差分絶対値和を、フレーム間符号化が
行われるマクロブロックについては、動き補償後のマク
ロブロックの画素の分散又は平均値からの差分絶対値和
を、画像フレーム内で累積した値を符号化区間にわたっ
て累積して定めることができる。
【００６１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
可変レート符号化の平均レートを、入力画像フレームの
複雑度に応じて、所定数の画像フレームからなる符号化
区間毎及び画像フレーム毎に順次制御し、複雑度の高い
画像フレームには許容変動幅の範囲内で多くの符号量を
割当て、複雑度の低い画像フレームには許容変動幅の範
囲内で少ない符号量を割当てることにより、同一のビッ
トレートの固定レート符号化と比較して、高画質の画像
を復元できる符号化を行うことができる。
可変レート符号化の平均レートを、入力画像フレームの
複雑度に応じて、所定数の画像フレームからなる符号化
区間毎及び画像フレーム毎に順次制御し、複雑度の高い
画像フレームには許容変動幅の範囲内で多くの符号量を
割当て、複雑度の低い画像フレームには許容変動幅の範
囲内で少ない符号量を割当てることにより、同一のビッ
トレートの固定レート符号化と比較して、高画質の画像
を復元できる符号化を行うことができる。
【図１】本発明の可変レート動画像符号化装置の構成図
である。
である。
【図２】本発明の可変レート動画像符号化装置による符
号化処理のフロー図である。
号化処理のフロー図である。
【図３】本発明の画像複雑度変化指数Ｇ及び平均符号化
レート補正係数Ｃの特性を示す図である。
レート補正係数Ｃの特性を示す図である。
【図４】本発明の可変レート符号化による平均符号ビッ
トレートの変動の様子を示す図である。
トレートの変動の様子を示す図である。
【図５】従来の可変レート動画像符号化装置の構成図で
ある。
ある。
【図６】従来の可変レート動画像符号化装置による符号
化処理のフロー図である。
化処理のフロー図である。
１−１ 差分演算部 １−２ ＤＣＴ部 １−３ 量子化部 １−４ 逆量子化部 １−５ 逆ＤＣＴ部 １−６ 加算部 １−７ フレームメモリ １−８ 動き検出部 １−９ 動き補償部 １−１０ スイッチ部 １−１１ 可変長符号化部 １−１２ バッファ １−１３ 発生符号量測定部 １−１４ 符号化データ用メモリ １−１５ａ 平均値計算部 １−１５ｂ 目標符号量計算部 １−１６ 量子化制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C059 KK22 MA23 MC11 MC38 ME01 NN01 PP04 SS13 SS14 TA60 TB08 TC06 TC10 TC15 TC20 TC38 TD04 TD05 TD06 UA02 5J064 AA01 BA09 BA16 BB10 BC01 BC08 BC16 BC21 BD03
Claims (9)
- 【請求項１】 量子化スケールを変化させて発生符号量
を制御する可変レート動画像符号化装置において、 目標平均符号化レートと、所定枚数の画像フレームから
なる符号化済みの符号化区間に対する発生符号量及び量
子化スケールの実測データと、該所定枚数の画像フレー
ムからなる符号化中の符号化区間における符号化済み画
像フレームに対する発生符号量及び画像複雑度の実測デ
ータとを蓄積する記憶手段と、 前記記憶手段に蓄積されたデータを基に、最新の符号化
区間までの所定数の符号化区間の画像複雑度に対する最
新の符号化区間の画像複雑度に応じて、次の符号化区間
に対する目標符号化レートを算出する手段と、 該目標符号化レートと前記符号化区間の時間長との積に
より定まる目標符号量を各画像フレームへ割当てる手段
と、 前記記憶手段に蓄積されたデータを基に、符号化中の符
号化区間における最新画像フレームの複雑度の変化に応
じて、次の画像フレームに対する前記目標符号化レート
を更新する手段と、 画像フレーム毎に前記更新した目標符号化レートにより
定まる割当て符号量により、動画像信号の符号化を繰返
す手段とを備えたことを特徴とする可変レート動画像符
号化装置。 - 【請求項２】 量子化スケールを変化させて発生符号量
を制御する可変レート動画像符号化装置において、 目標平均符号化レートと、所定枚数の画像フレームから
なる符号化済みの符号化区間に対する発生符号量及び画
像複雑度の実測データと、該所定枚数の画像フレームか
らなる符号化中の符号化区間における符号化済み画像フ
レームに対する発生符号量及び画像複雑度の実測データ
とを蓄積する記憶手段と、 前記記憶手段に蓄積されたデータをもとに、多区間の符
号化区間の画像複雑度に対する最新の符号化区間の画像
複雑度に応じて、次の符号化区間に対する目標符号化レ
ートを算出する手段と、 該目標符号化レートと前記符号化区間の時間長との積に
より定まる目標符号量を各画像フレームへ割当てる手段
と、 前記記憶手段に蓄積されたデータをもとに、符号化中の
符号化区間における最新画像フレームの画像複雑度の変
化に応じて、次の画像フレームに対する前記目標符号化
レートを更新する手段と、 画像フレーム毎に前記更新した目標符号化レートにより
定まる割当て符号量により、動画像信号の符号化を繰返
す手段とを備え、 目標平均符号化レートを中心に可変レートで動画像信号
を符号化し、所定の割り当て容量の蓄積媒体に所定記録
時間の動画像信号を１回の符号化処理により符号化して
蓄積する構成を有することを特徴とする可変レート動画
像符号化装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の可変レート動画
像符号化装置において、次の符号化区間に対する目標符
号化レートを計算する手段は、目標符号化レートを、目
標平均符号化レートと該目標平均符号化レートからの偏
差を表す可変レート補正項との和で算定し、 前記可変レート補正項を、画像複雑度変化指数と平均符
号化レート補正係数と目標平均符号化レートとの積とし
て算定し、 前記画像複雑度変化指数を、最新の符号化区間における
画像複雑度と、最新の符号化区間までの所定数の符号化
区間における画像複雑度を平均化した多区間平均画像複
雑度とから算定し、かつ、その両者の画像複雑度の比に
応じて増減し、最新の符号化区間における画像複雑度が
多区間平均画像複雑度より高いと正となり、最新の符号
化区間における画像複雑度が多区間平均画像複雑度より
低いと負となる算定式により算定し、 前記平均符号化レート補正係数を、目標平均符号化レー
トと、目標平均符号化レートからの平均符号化レート許
容変動幅と、最新の符号化区間までの所定数の符号化区
間に対する過去の符号化レートの実績値を平均化した多
区間平均符号化レートとから算定し、かつ、多区間平均
符号化レートが目標平均符号化レートに近づくと値が増
大し、多区間平均符号化レートが目標平均符号化レート
から外れるにつれて値が零に漸近する算定式により算定
する構成を有することを特徴とする可変レート動画像符
号化装置。 - 【請求項４】 請求項１又は２に記載の可変レート動画
像符号化装置において、符号化中の符号化区間における
次の画像フレームに対する目標符号化レートを更新する
手段は、目標符号化レート更新値を、符号化中の符号化
区間の目標符号化レートと目標符号化レート補正項の和
で算定し、 前記目標符号化レート補正項を、目標平均符号化レート
と画像複雑度補正係数と平均符号化レート補正係数との
積として算定し、 前記画像複雑度補正係数を、最新画像フレームの画像複
雑度と、該最新画像フレームと同一ピクチャタイプで該
最新画像フレームの直前に符号化した画像フレームの画
像複雑度と、当該符号化中の符号化区間における同一ピ
クチャタイプの残りの画像フレーム数と、最新の符号化
区間までの所定数の符号化区間に対する画像複雑度の実
績値を平均化した多区間平均画像複雑度とから算定し、
かつ、最新画像フレームの画像複雑度の変化分に比例し
て増減する算定式により算定し、前記平均符号化レート
補正係数を、目標平均符号化レートと、目標平均符号化
レートからの平均符号化レート許容変動幅と、最新の符
号化区間までの所定数の符号化区間に対する過去の符号
化レートの実績値を平均化した多区間平均符号化レート
とから算定し、かつ、多区間平均符号化レートが目標平
均符号化レートに近づくと値が増大し、多区間平均符号
化レートが目標平均符号化レートから外れるにつれて値
が零に漸近する算定式により算定する構成を有すること
を特徴とする可変レート動画像符号化装置。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載の可変
レート動画像符号化装置において、前記目標符号化レー
トを算出する手段又は目標符号化レートを更新する手段
は、前記画像複雑度を、所定数の隣接画素の集合である
マクロブロック毎に定まる量子化スケールの画像フレー
ム内平均値と、画像フレームに対する発生符号量との積
の値を、符号化区間にわたって累積して算定する構成を
有することを特徴とする可変レート動画像符号化装置。 - 【請求項６】 請求項１乃至４のいずれかに記載の可変
レート動画像符号化装置において、前記目標符号化レー
トを算出する手段又は目標符号化レートを更新する手段
は、前記画像複雑度を、所定数の隣接画素の集合である
マクロブロックに対し、フレーム内符号化が行われるマ
クロブロックでは画素の分散を、フレーム間符号化が行
われるマクロブロックでは動き補償後の画素の分散を画
像フレーム内で累積した値を、符号化区間にわたって累
積して算定する構成を有することを特徴とする可変レー
ト動画像符号化装置。 - 【請求項７】 請求項１乃至４のいずれかに記載の可変
レート動画像符号化装置において、前記目標符号化レー
トを算出する手段又は目標符号化レートを更新する手段
は、前記画像複雑度を、所定数の隣接画素の集合である
マクロブロックに対し、フレーム内符号化が行われるマ
クロブロックではマクロブロックの画素の平均値からの
差分絶対値和を、フレーム間符号化が行われるマクロブ
ロックでは動き補償後のマクロブロックの画素の平均値
からの差分絶対値和を画像フレーム内で累積した値を、
符号化区間にわたって累積して算定する構成を有するこ
とを特徴とする可変レート動画像符号化装置。 - 【請求項８】 量子化スケールを変化させて発生符号量
を制御する可変レート動画像符号化装置において、 量子化された動画像信号を可変長符号化する可変長符号
化部の出力符号から、所定数の隣接画素の集合であるマ
クロブロック及び画像フレームに対する発生符号量を、
所定枚数の画像フレームからなる符号化区間毎に測定す
る発生符号量測定部と、 前記発生符号量測定部で測定した各発生符号量及び量子
化制御部から通知されるマクロブロック毎の量子化スケ
ールを蓄積する符号化データメモリと、 前記符号化データメモリに蓄積した各発生符号量及び量
子化スケールから、各画像フレームの平均画像複雑度、
前記符号化区間の平均画像複雑度、多区間の符号化区間
における平均画像複雑度、及び多区間の符号区間におけ
る平均符号化レートを算出する平均値計算部と、 前記符号化データメモリに蓄積された各発生符号量及び
前記平均値計算部の計算データから、請求項３に記載
の、次の符号化区間に対する目標符号化レートを計算す
る手段における各算定手段により、次の符号化区間に対
する目標符号化レートを算定し、かつ、請求項４に記載
の、符号化中の符号化区間における次の画像フレームに
対する目標符号化レートを更新する手段における各算定
手段により、符号化中の符号化区間における次の画像フ
レームに対する目標符号化レートを更新し、該目標符号
化レートにより定まる各画像フレームへの割当て目標符
号量を計算する目標符号量計算部と、 前記目標符号量計算部により計算された画像フレーム当
りの目標符号量を、画像フレーム当りの発生符号量とし
て、動画像信号に対する量子化を行うように量子化部を
制御する量子化制御部とを備えたことを特徴とする可変
レート動画像符号化装置。 - 【請求項９】 請求項８に記載の可変レート動画像符号
化装置において、前記平均値計算部は、前記平均画像複
雑度として、フレーム内符号化が行われるマクロブロッ
クでは画素の分散又はマクロブロックの画素の平均値か
らの差分絶対値和を、フレーム間符号化が行われるマク
ロブロックでは動き補償後の画素の分散又はマクロブロ
ックの画素の平均値からの差分絶対値和を、累積して算
定する構成を有することを特徴とする可変レート動画像
符号化装置。
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|---|---|---|---|
| JP19123399A JP4364350B2 (ja) | 1999-07-06 | 1999-07-06 | 可変レート動画像符号化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19123399A JP4364350B2 (ja) | 1999-07-06 | 1999-07-06 | 可変レート動画像符号化装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001025008A true JP2001025008A (ja) | 2001-01-26 |
| JP4364350B2 JP4364350B2 (ja) | 2009-11-18 |
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ID=16271126
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19123399A Expired - Fee Related JP4364350B2 (ja) | 1999-07-06 | 1999-07-06 | 可変レート動画像符号化装置 |
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-
1999
- 1999-07-06 JP JP19123399A patent/JP4364350B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN113438501B (zh) * | 2020-03-23 | 2023-10-27 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 视频压缩方法、装置、计算机设备和存储介质 |
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