JP2001025020A - 画像符号化装置、方法及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 - Google Patents
画像符号化装置、方法及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体Info
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Abstract
なる動画像の符号化を行えるようにする。 【解決手段】 始めにスイッチ115をA側にして、バ
ッファ102からスイッチ103を介して入力される画
像データの所定GOP数分のデータを符号化単位とし
て、この符号化単位毎に、レート制御回路114で所定
の符号化レートに制御しながら可変長符号化を行う。ま
た、このときの符号化で得られた量子化特性を量子化メ
モリ116に記憶しておく。上記符号化終了後、スイッ
チ115をB側に切り換えて、次に入力される画像デー
タについて、上記符号化単位毎に上記記憶された量子化
特性を用いて可変長符号化を行う。
Description
されるディジタル動画像を符号化する場合に用いて好適
な画像符号化装置、方法及びそれらに用いられるコンピ
ュータ読み取り可能な記憶媒体に関するものである。
な符号量で動画像の符号化を行おうとする場合、まず、
適切な符号量を求めるために仮符号化を行い、その仮符
号化で見積もった符号量を次の符号化に用いる方法が行
われていた。この方法によって、符号量を多く必要とす
るフレームには多くの符号量を供給でき、また、符号量
をそれほど必要としないフレームには符号量を抑えるこ
とができる。
ムで符号化する場合、複数のフレームを単位として目標
符号化量を設定し、符号化容量と目標符号化量をみなが
ら次の目標符号化量を再設定し、単位となる複数フレー
ム内で符号量を一定レートにする方法しかなかった。
方法では、二回の符号化を行うために、通常の一回の符
号化に比べて二倍の時間が必要となるという問題があっ
た。
は、単位となる複数フレーム内で符号量を一定レートに
するため、入力される画像の動きが速かったり、色の帯
域が広い場合には、量子化が粗くなってしまい、このた
め、フレーム毎に均一でない画像となったり、また、入
力される画像の動きが遅かったり、色の帯域が狭い場合
には、符号量を余分に付けなければならないという問題
があった。
されたもので、リアルタイムに画質が均一となる最適な
符号量で動画像の符号化を行うことができるようにする
ことを目的としている。
めに、本発明による画像符号化装置においては、入力さ
れる画像データを可変長符号化する符号化手段と、上記
画像データの所定データ量を符号化単位とし、この符号
化単位毎に上記符号化手段に所定の符号化レートとなる
ように第1の符号化を行わせる第1の符号化制御手段
と、上記第1の符号化で得られた量子化特性を記憶する
記憶手段と、上記画像データについて上記符号化単位毎
に上記記憶された量子化特性を用いて上記符号化手段に
第2の符号化を行わせる第2の符号化制御手段とを設け
ている。
ては、入力される画像データの所定データ量を符号化単
位とし、この符号化単位毎に所定の符号化レートとなる
ように第1の符号化を行う第1の符号化手順と、上記第
1の符号化で得られた量子化特性を記憶する記憶手順
と、上記画像データについて上記符号化単位毎に上記記
憶された量子化特性を用いて第2の符号化を行う第2の
符号化手順とを設けている。
入力される画像データの所定データ量を符号化単位と
し、この符号化単位毎に所定の符号化レートとなるよう
に第1の符号化を行う処理と、上記第1の符号化で得ら
れた量子化特性を記憶する処理と、上記画像データにつ
いて上記符号化単位毎に上記記憶された量子化特性を用
いて第2の符号化を行う処理とを実行するためのプログ
ラムを記憶している。
と共に説明する。 (第1の実施の形態)図1は、本発明の第1の実施の形
態による画像符号化装置を示すブロック図である。図1
において、101は入力端子、102はバッファ、10
3はスイッチ、104は減算器、105はDCT回路、
106は量子化回路、107は可変長符号化回路、10
8は逆量子化回路、109はIDCT回路、110は加
算器、111は動き補償予測回路、112はスイッチ、
113はバッファ、114はレート制御回路、115は
スイッチ、116は量子化メモリ、117は出力端子で
ある。
号化の二種類の符号化がある。イントラ符号化とは、フ
レーム内のデータのみで符号化するものであり、インタ
ー符号化とは、フレーム間予測も含めて符号化するもの
である。
データをイントラ符号化したものをIピクチャ、前フレ
ーム間予測を含むPピクチャ、及び前後フレーム間予測
を含むBピクチャ符号化がある。そして、Iピクチャか
ら次のIピクチャの手前のピクチャまでを1つのグルー
プオブピクチャ(GOP)という。
号化とP及びBピクチャの符号化とに分けて説明する。
Iピクチャの符号化、P及びBピクチャの符号化とも
に、入力端子101から画像データが入力され、バッフ
ァ102に格納される。
103はA側に接続される。バッファ102から出力さ
れた画像データは、スイッチ103を介してDCT回路
105に入力され、直交変換される。直交変換された画
像データは量子化回路106で量子化される。量子化さ
れた画像データは、逆量子化回路108と可変長符号化
回路107に入力される。また、バッファ102から出
力された画像データは動き補償予測回路111にも入力
される。
08で逆量子化され、IDCT回路109でIDCTさ
れ、IDCTされた画像データは、加算器110を通っ
て動き補償回路111に入力される。このときスイッチ
112はOFFされている。また、動き補償予測回路1
11は、次のインター符号化のために予測画像を出力す
る。
回路107に入力されて可変長符号化され、バッファ1
13に入力される。バッファ113内の画像データは、
出力端子117から出力されて、例えば記録媒体に記録
される。
イッチ103はB側に接続される。バッファ102から
出力された画像データは、スイッチ103を介して動き
予測回路111からの予測画像と減算器104で減算さ
れる。この減算器104は、時間軸方向の冗長度を落と
すために設けられている。減算器104で時間軸方向の
冗長度を落とされた画像データは、DCT回路105に
入力されて直交変換され、直交変換された画像データは
量子化回路106で量子化される。量子化された画像デ
ータは、逆量子化回路108と可変長符号化回路107
に入力される。また、バッファ102から出力された画
像データは、動き補償予測回路111にも入力される。
08で逆量子化され、IDCT回路109でIDCTさ
れ、IDCTされた画像データは、スイッチ112がO
FFされると、加算器110を通って動き補償回路11
1に入力される。また、スイッチ112がONされる
と、加算器110で動き補償予測回路111からの予測
画像と加算されて復号画像となる。この復号画像は、次
の画像符号化のために、動き補償予測回路111に入力
される。動き補償予測回路111は、次のインター符号
化のために予測画像を出力すると共に、動きベクトルを
出力する。動きベクトルは可変長符号化回路107に入
力される。
二つの方法について説明する。まず、符号化を開始して
最初のN(N≧1)GOP分のデータについて説明す
る。符号化開始時、スイッチ115はA側に接続されて
おり、符号化を1GOPでおよそ一定のレートにするた
めに、レート制御回路114を用いて符号化レートを制
御する。
Iピクチャ、Pピクチャ、Bピクチャ毎に目標符号量を
決めておく。そして、符号化されたデータがバッファ1
13に入力されると、レート制御回路114は、バッフ
ァ113に入力された画像符号量を監視し、目標符号量
と比較して目標符号量とあまり変わらない、又は目標符
号量より少なければ、デフォルトの量子化特性で量子化
を行う。図2に上記デフォルトの量子化特性のマトリク
スの一例を示すが、デフォルトの量子化特性のマトリク
スは図示以外の何であってもよい。
量を使ってしまった場合は、量子化特性の値を大きくし
て量子化を行う。
く、画質劣化は少ない。また、量子化特性の値が大きい
ほど圧縮率は高く、画質劣化する。
GOP単位に一定レートで符号化を行っているときは、
量子化回路106で使用した量子化特性を量子化メモリ
116に記憶する。量子化メモリ116は、イントラ符
号用とインター符号用の二つがあり、符号化に応じて切
り換える。
はB側に切り換えられる。各フレームの量子化は、イン
トラ符号かインター符号かを選択し、画像データに応じ
て、量子化メモリ116から最適な量子化特性を選んで
量子化を行う。このとき、動き補償予測回路111から
前回採用された量子化特性を選択し、量子化を行う。た
だし、前フレームには無かった量子化を行う単位のブロ
ックが発生した場合は、複数の近いデータから量子化特
性を演算によって求める。あるいはデフォルトの量子化
特性を使用する。そして、量子化回路106で使用した
量子化特性を、イントラ符号化又はインター符号化を選
択して量子化メモリ116に記憶する。
画像をリアルタイムに符号化することができる。
2の実施の形態による画像符号化装置を示すブロック図
であり、図1と対応する部分には同一番号を付して重複
する説明は省略する。図3においては、図1に画像比較
回路118を追加した構成となっている。
1から入力された画像データは、バッファ102及び画
像比較回路118に入力される。画像比較回路118
は、前フレームの画像を保持しており、画像の輝度又は
色度について現フレームと前フレームとを比較する。比
較の結果、現フレームが前フレームとは著しく変化した
フレームとなった場合は、スイッチ115をA側に切り
換えて、レート制御回路114による制御を行う。
なる画像に対しては、前フレームの量子化特性を用いる
ことが無くなるため、画質の劣化を防ぐことができる。
著しく変化したフレームと判断された後のIピクチャ及
びPピクチャ符号化の終了時に、NGOPに達していな
くても、スイッチ103をA側に接続すると共に、スイ
ッチ112をOFFすることにより、新しいGOPにし
て符号化を行うようにすることもできる。尚、符号化に
ついては、第1の実施の形態と同様のため説明を省略す
る。
3の実施の形態による画像符号化装置を示すブロック図
であり、図1と対応する部分には同一番号を付して重複
する説明は省略する。本実施の形態は、ビデオカメラに
適用した場合である。図4においては、図1にさらにレ
ンズ119、撮像素子としてのCCD120、カメラ信
号処理回路121、ジャイロ回路122及びA/D変換
器123を追加した構成となっている。
符号化、P及びBピクチャの符号化ともに、レンズ11
9から入力された画像は、CCD120でディジタル信
号に変換され、カメラ信号処理回路121に入力され
る。カメラ信号処理回路121では、入力されたディジ
タル画像信号を用いた演算処理により補正値を決定し、
画像データを出力する。
ャイロ回路122で検出された振れ信号をA/D変換器
123でディジタル化した振れ信号を入力して、カメラ
がどの程度振れたかを算出する。
ば、画質に不均一感のない動画像をリアルタイムに符号
化することができるが、カメラによる撮像の場合は、カ
メラに大きな手振れがあったり、素早いパンニング等を
行うと、画面全体が大きく変化してしまう。
21において、上記振れ信号により画面の大半が変化し
たと判断した場合、そのままでは全く異なる画像に対し
て前フレームの量子化特性を用いることになるため、ス
イッチ115をA側に切り換えて、符号化を1GOPで
およそ一定のレートにする符号化に切り換える。
画面の大半が変化したと判断された後のIピクチャ及び
Pピクチャ符号化の終了時、スイッチ103をA側に接
続し、スイッチ112をOFFすることにより、新しい
GOPにすることもできる。尚、符号化の動作について
は、第1の実施の形態と同様であるため説明を省略す
る。
画像符号化装置を示すブロック図であり、図4と対応す
る部分には同一番号を付して重複する説明は省略する。
図5においては、図4のジャイロ回路122、A/D変
換器123に代えてマイコン124を設けたものであ
る。
理回路121では、第3の実施の形態と同様に、入力さ
れたディジタル画像信号を用いた演算処理により補正値
を決定し、画像データを出力する。
処理回路121において、マイコン124からの情報に
基づいてホワイトバランスの変化、アイリスの変化又は
ズームの変化を演算する。ホワイトバランスの変化、ア
イリスの変化又はズームの変化があった場合は、そのま
まスイッチ115をB側に接続、即ち量子化メモリ11
6を用いて量子化を行っていると、全く異なる画像に対
して前フレームの量子化特性を用いることになるため、
スイッチ115をA側に切り換えて、符号化を1GOP
でおよそ一定のレートにする符号化に切り換える。
スの変化、アイリスの変化又はズームの変化があった後
のIピクチャ及びPピクチャ符号化の終了時、スイッチ
103をA側に切り換え、スイッチ112をOFFする
ことにより、新しいGOPにすることもできる。尚、符
号化の動作については、第1の実施の形態と同様である
ため説明を省略する。
憶媒体について説明する。上記図1、図3、図4、図5
に示す各実施の形態は、ハードウェアで構成することも
できるが、CPUとメモリを有するコンピュータシステ
ムで構成することもできる。コンピュータシステムで構
成する場合、上記メモリは本発明による記憶媒体を構成
する。この記憶媒体媒体には、上記各実施の形態で説明
した動作を実行するためのプログラムが記憶される。
AM等の半導体メモリ、光ディスク、光磁気ディスク、
磁気記録媒体等を用いてよく、これらをCD−ROM、
フロッピィディスク、磁気カード、磁気テープ、不揮発
性メモリカード等に構成して用いてよい。
4、図5によるシステム以外の他のシステムあるいは装
置で用い、そのシステムあるいはコンピュータがこの記
憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し、実行
することによっても、上記各実施の形態と同等の機能を
実現できると共に、同等の効果を得ることができ、本発
明の目的を達成することができる。
等が処理の一部又は全部を行う場合、あるいは記憶媒体
から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに
挿入された拡張機能ボードやコンピュータに接続された
拡張機能ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そ
のプログラムコードの指示に基づいて、上記拡張機能ボ
ードや拡張機能ユニットに備わるCPU等が処理の一部
又は全部を行う場合にも、上記各実施の形態と同等の機
能を実現できると共に、同等の効果を得ることができ、
本発明の目的を達成することができる。
リアルタイムに最適な符号量で画質が均一となる動画像
の符号化を行うことができる。また、従来の仮符号化う
行う方法に比べて符号化を一回行うだけでよいので、処
理時間を短縮することができる効果がある。
おける、入力される画像の動きが速かったり、色の帯域
が広い場合には、量子化が粗くなってしまうという問題
を解決して、最適な符号量で画質が均一となる動画像の
符号化を行うことができる効果がある。
置を示すブロック図である。
ト量子化マトリクスの一例を示す構成図である。
置を示すブロック図である。
置を示すブロック図である。
置を示すブロック図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 入力される画像データを可変長符号化す
る符号化手段と、 上記画像データの所定データ量を符号化単位とし、この
符号化単位毎に上記符号化手段に所定の符号化レートと
なるように第1の符号化を行わせる第1の符号化制御手
段と、 上記第1の符号化で得られた量子化特性を記憶する記憶
手段と、 上記画像データについて上記符号化単位毎に上記記憶さ
れた量子化特性を用いて上記符号化手段に第2の符号化
を行わせる第2の符号化制御手段とを設けたことを特徴
とする画像符号化装置。 - 【請求項2】 上記符号化単位はN(N≧1)枚の画像
単位であることを特徴とする請求項1記載の画像符号化
装置。 - 【請求項3】 上記符号化手段は、イントラ符号化及び
インター符号化を行うようになされ、上記記憶手段は、
上記イントラ符号化、インター符号化に応じた別々の量
子化特性を記憶することを特徴とする請求項1記載の画
像符号化装置。 - 【請求項4】 上記第2の符号化制御手段により上記第
2の符号化を行っているときに上記画像データの変化の
有無を判定する判定手段を設け、上記変化が有ることが
判定されたとき、上記第1の符号化制御手段による上記
第1の符号化に戻すことを特徴とする請求項1記載の画
像符号化装置。 - 【請求項5】 上記変化が有ると判定されたとき、上記
符号化単位に到達していなくても、新たな符号化単位に
して第1の符号化に戻すことを特徴とする請求項4記載
の画像符号化装置。 - 【請求項6】 上記判定手段は、上記画像データの輝
度、色度の少なくとも1つを用いて上記変化の有無を判
定することを特徴とする請求項4記載の画像符号化装
置。 - 【請求項7】 被写体を撮像して上記画像データを得る
撮像手段を設け、上記判定手段は、上記撮像手段におけ
るカメラパラメータに基づいて上記変化の有無を判定す
ることを特徴とする請求項4記載の画像符号化装置。 - 【請求項8】 上記撮像手段の振れを検出する検出手段
を設け、上記判定手段は、上記カメラパラメータとして
上記検出手段の検出信号を用いて上記変化の有無を判定
することを特徴とする請求項7記載の画像符号化装置。 - 【請求項9】 上記判定手段は、上記カメラパラメータ
としてホワイトバランスの変化、アイリスの変化、ズー
ムの変化のいずれかを用いて上記変化の有無を判定する
ことを特徴とする請求項7記載の画像符号化装置。 - 【請求項10】 入力される画像データの所定データ量
を符号化単位とし、この符号化単位毎に所定の符号化レ
ートとなるように第1の符号化を行う第1の符号化手順
と、 上記第1の符号化で得られた量子化特性を記憶する記憶
手順と、 上記画像データについて上記符号化単位毎に上記記憶さ
れた量子化特性を用いて第2の符号化を行う第2の符号
化手順とを設けたことを特徴とする画像符号化方法。 - 【請求項11】 入力される画像データの所定データ量
を符号化単位とし、この符号化単位毎に所定の符号化レ
ートとなるように第1の符号化を行う処理と、 上記第1の符号化で得られた量子化特性を記憶する処理
と、 上記画像データについて上記符号化単位毎に上記記憶さ
れた量子化特性を用いて第2の符号化を行う処理とを実
行するためのプログラムを記憶したコンピュータ読み取
り可能な記憶媒体。
Priority Applications (3)
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JP19228299A JP4289727B2 (ja) | 1999-07-06 | 1999-07-06 | 画像符号化装置、方法及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 |
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US11/154,705 US7606433B2 (en) | 1999-07-06 | 2005-06-17 | Encoding apparatus, encoding method, and storage medium |
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JP19228299A Expired - Fee Related JP4289727B2 (ja) | 1999-07-06 | 1999-07-06 | 画像符号化装置、方法及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 |
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