JP2001320712A - 繰り返しビデオ信号符号化方法およびこの方法のプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
繰り返しビデオ信号符号化方法およびこの方法のプログラムを記録した記録媒体Info
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- JP2001320712A JP2001320712A JP2000139325A JP2000139325A JP2001320712A JP 2001320712 A JP2001320712 A JP 2001320712A JP 2000139325 A JP2000139325 A JP 2000139325A JP 2000139325 A JP2000139325 A JP 2000139325A JP 2001320712 A JP2001320712 A JP 2001320712A
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 符号量対雑音の意味で従来よりも良好な最適
化が行えるパラメータ調整の単位を決定する。 【解決手段】 動き検出器０１で入力画像信号０２の符
号化モードおよび動きベクトル情報０４を抽出する。こ
の情報はメモリ０５に保存され、投票器０６に入力され
る。投票器０６で被参照度０７を求めて、メモリ０８に
保存される。パラメータ調整部０３では、被参照度０７
に対応する符号量割り当て優先度の度合を決定し、優先
度情報決定器０９で全小ブロックの符号量割り当て優先
度が決定され、この情報およびメモリ０５からの情報を
元に、符号化器１０で入力画像信号０２の符号化を行
う。符号化器１０から出力される、画像シーケンス全体
についての符号量Ｒ１３と総雑音量Ｅ１４を元に、コス
ト評価部１５ではラグランジュコスト関数Ｌを求め、こ
の値が最小となった場合、その符号量に対する雑音の量
が最小となる。その後、収束判定部１６にて収束判定を
行う。
化が行えるパラメータ調整の単位を決定する。 【解決手段】 動き検出器０１で入力画像信号０２の符
号化モードおよび動きベクトル情報０４を抽出する。こ
の情報はメモリ０５に保存され、投票器０６に入力され
る。投票器０６で被参照度０７を求めて、メモリ０８に
保存される。パラメータ調整部０３では、被参照度０７
に対応する符号量割り当て優先度の度合を決定し、優先
度情報決定器０９で全小ブロックの符号量割り当て優先
度が決定され、この情報およびメモリ０５からの情報を
元に、符号化器１０で入力画像信号０２の符号化を行
う。符号化器１０から出力される、画像シーケンス全体
についての符号量Ｒ１３と総雑音量Ｅ１４を元に、コス
ト評価部１５ではラグランジュコスト関数Ｌを求め、こ
の値が最小となった場合、その符号量に対する雑音の量
が最小となる。その後、収束判定部１６にて収束判定を
行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高能率繰り返しビ
デオ信号符号化方法およびこの方法のプログラムを記録
した記録媒体に関するものである。
デオ信号符号化方法およびこの方法のプログラムを記録
した記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】符号量対雑音量の意味で符号化能率を向
上させるために同一画像シーケンスについて複数回の符
号化試行を許すビデオ符号化方法において、符号化能率
の評価には、１８世紀に確立された「ラグランジュの未
定乗数法」が応用されている。外部から与えられた未定
乗数λに対し、シーケンス符号化時の全符号量Ｒと全誤
差Ｅ（この測度は状況により誤差の二乗和であったり、
誤差の絶対値和であったりしてよい）から評価基準 Ｌ＝Ｒ＋λ＊Ｅ を求め、このＬが最小となる方向へ最適化探索（パラメ
ータ調整）を行う。尚、Ｌはラグランジュコスト関数と
呼ばれる。
上させるために同一画像シーケンスについて複数回の符
号化試行を許すビデオ符号化方法において、符号化能率
の評価には、１８世紀に確立された「ラグランジュの未
定乗数法」が応用されている。外部から与えられた未定
乗数λに対し、シーケンス符号化時の全符号量Ｒと全誤
差Ｅ（この測度は状況により誤差の二乗和であったり、
誤差の絶対値和であったりしてよい）から評価基準 Ｌ＝Ｒ＋λ＊Ｅ を求め、このＬが最小となる方向へ最適化探索（パラメ
ータ調整）を行う。尚、Ｌはラグランジュコスト関数と
呼ばれる。
【０００３】従来は、フレーム単位で量子化パラメータ
あるいはラグランジュの未定乗数を設定し、パラメータ
調整・符号化・符号量対雑音量評価のサイクルを繰り返
し、最適化を行っていた。
あるいはラグランジュの未定乗数を設定し、パラメータ
調整・符号化・符号量対雑音量評価のサイクルを繰り返
し、最適化を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】現在広く用いられてい
るMPEG-2（ISO／IEC 13818−2）等の高能率ビデオ符号
化技術においては、フレームを小ブロックに分割し、こ
の単位でフレーム間動き補償と符号化を行う手段を採用
している。このような手段で、小ブロック毎に独立に量
子化ステップ等のパラメータを設定すれば、理論上最良
の最適化が可能であるが、処理が膨大となりすぎ（例え
ばCCIR 601画像では１フレーム内に1350個の小ブロック
が存在する）、実用に適さない。実用的な時間内で処理
を行う場合、最適化のサイクルにおいて調整するパラメ
ータは各フレームに一つ用いるものしか提案されていな
かった。
るMPEG-2（ISO／IEC 13818−2）等の高能率ビデオ符号
化技術においては、フレームを小ブロックに分割し、こ
の単位でフレーム間動き補償と符号化を行う手段を採用
している。このような手段で、小ブロック毎に独立に量
子化ステップ等のパラメータを設定すれば、理論上最良
の最適化が可能であるが、処理が膨大となりすぎ（例え
ばCCIR 601画像では１フレーム内に1350個の小ブロック
が存在する）、実用に適さない。実用的な時間内で処理
を行う場合、最適化のサイクルにおいて調整するパラメ
ータは各フレームに一つ用いるものしか提案されていな
かった。
【０００５】例えば水野らは、繰り返し方式ではない
が、最適なフレーム毎割り当て符号量を導出している
（Picture coding simposium'99、“A study on bit al
locationmethod based on rate-distortion properties
for different coded picturetypes”）。また、K.Ram
chandranらはフレーム毎の量子化パラメータを最適化調
整パラメータとしている（IEEE transactions on image
processing,Vo1.3,No.5，September1994、“Bit alloc
ation for dependent quantization with applications
to multiresolution and MPEG video coders”）。
が、最適なフレーム毎割り当て符号量を導出している
（Picture coding simposium'99、“A study on bit al
locationmethod based on rate-distortion properties
for different coded picturetypes”）。また、K.Ram
chandranらはフレーム毎の量子化パラメータを最適化調
整パラメータとしている（IEEE transactions on image
processing,Vo1.3,No.5，September1994、“Bit alloc
ation for dependent quantization with applications
to multiresolution and MPEG video coders”）。
【０００６】いずれの方法においてもフレーム内は統一
されたパラメータにより符号化され、小ブロック等、よ
り仔細な符号化単位の考慮は割愛されており、結果とし
て最適化の余地が本質的に残ってしまうという欠点があ
った。
されたパラメータにより符号化され、小ブロック等、よ
り仔細な符号化単位の考慮は割愛されており、結果とし
て最適化の余地が本質的に残ってしまうという欠点があ
った。
【０００７】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、実用的な処理量を保ちつつ、符号量対雑音の意味で
従来よりも良好な最適化が行えるパラメータ調整の単位
を決定する繰り返しビデオ信号符号化方法およびこの方
法のプログラムを記録した記録媒体を提供することを課
題とする。
で、実用的な処理量を保ちつつ、符号量対雑音の意味で
従来よりも良好な最適化が行えるパラメータ調整の単位
を決定する繰り返しビデオ信号符号化方法およびこの方
法のプログラムを記録した記録媒体を提供することを課
題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
めに、第１の発明では、画像を小ブロックに分割しフレ
ーム間動き補償を行い、さらに同一画像を複数回符号化
するビデオ信号符号化方法において、動きベクトル情報
を用い符号化対象小ブロックの他フレームからの参照の
多少を数値（以後被参照度と呼ぶことにする）化する手
順と、この被参照度を用いて符号化対象小ブロックの符
号量割り当てを決定する手順と、を有することを特徴と
する繰り返しビデオ信号符号化方法である。
めに、第１の発明では、画像を小ブロックに分割しフレ
ーム間動き補償を行い、さらに同一画像を複数回符号化
するビデオ信号符号化方法において、動きベクトル情報
を用い符号化対象小ブロックの他フレームからの参照の
多少を数値（以後被参照度と呼ぶことにする）化する手
順と、この被参照度を用いて符号化対象小ブロックの符
号量割り当てを決定する手順と、を有することを特徴と
する繰り返しビデオ信号符号化方法である。
【０００９】第２の発明は、前記動きベクトル情報を用
い符号化対象小ブロックの他フレームからの参照の多少
を数値（以後被参照度と呼ぶことにする）化する手順
が、符号化単位である小ブロック毎に、参照画像フレー
ム内でその小ブロックが参照している領域へ、小ブロッ
クの属性に応じて所定の量を投票する処理と、該領域毎
に投票された値を加算し、その結果を該領域の被参照度
とする処理と、 この処理をそれ以上参照されない画像
フレームから参照される画像フレームの順に繰り返す処
理と、を有することを特徴とする繰り返しビデオ信号符
号化方法である。
い符号化対象小ブロックの他フレームからの参照の多少
を数値（以後被参照度と呼ぶことにする）化する手順
が、符号化単位である小ブロック毎に、参照画像フレー
ム内でその小ブロックが参照している領域へ、小ブロッ
クの属性に応じて所定の量を投票する処理と、該領域毎
に投票された値を加算し、その結果を該領域の被参照度
とする処理と、 この処理をそれ以上参照されない画像
フレームから参照される画像フレームの順に繰り返す処
理と、を有することを特徴とする繰り返しビデオ信号符
号化方法である。
【００１０】第３の発明は、被参照度を用いて符号化対
象小ブロックの符号量割り当てを決定する際、被参照度
とラグランジュの未定乗数を１対１に対応させる表と、
与えられた未定乗数から符号化対象小ブロックのラグラ
ンジュコスト関数を求める手順と、ラグランジュコスト
関数を最小にする手順と、を有することを特徴とする繰
り返しビデオ信号符号化方法である。
象小ブロックの符号量割り当てを決定する際、被参照度
とラグランジュの未定乗数を１対１に対応させる表と、
与えられた未定乗数から符号化対象小ブロックのラグラ
ンジュコスト関数を求める手順と、ラグランジュコスト
関数を最小にする手順と、を有することを特徴とする繰
り返しビデオ信号符号化方法である。
【００１１】第４の発明は、前記ラグランジュコスト関
数を最小にする手順が、小ブロック毎に、その小ブロッ
クの被参照度に対応するラグランジュの未定乗数に応じ
て、ラグランジュコスト関数を最小にする量子化パラメ
ータを求める手順と、画像シーケンス全体のラグランジ
ュコスト関数を求める手順と、被参照度とラグランジュ
の未定乗数の対応を変化させ、画像シーケンス全体のラ
グランジュコスト関数を最小化する手順と、を有するこ
とを特徴とする繰り返しビデオ信号符号化方法である。
数を最小にする手順が、小ブロック毎に、その小ブロッ
クの被参照度に対応するラグランジュの未定乗数に応じ
て、ラグランジュコスト関数を最小にする量子化パラメ
ータを求める手順と、画像シーケンス全体のラグランジ
ュコスト関数を求める手順と、被参照度とラグランジュ
の未定乗数の対応を変化させ、画像シーケンス全体のラ
グランジュコスト関数を最小化する手順と、を有するこ
とを特徴とする繰り返しビデオ信号符号化方法である。
【００１２】第５の発明は、動きベクトル情報を用い符
号化対象小ブロックの他フレームからの参照の多少を数
値（以後被参照度と呼ぶことにする）化する手順と、こ
の被参照度を用いて符号化対象小ブロックの符号量割り
当てを決定する手順とを、コンピュータに実行させるた
めのプログラムを、該コンピュータが読み取り可能な記
録媒体に記録したことを特徴とする繰り返しビデオ信号
符号化方法のプログラムを記録した記録媒体である。
号化対象小ブロックの他フレームからの参照の多少を数
値（以後被参照度と呼ぶことにする）化する手順と、こ
の被参照度を用いて符号化対象小ブロックの符号量割り
当てを決定する手順とを、コンピュータに実行させるた
めのプログラムを、該コンピュータが読み取り可能な記
録媒体に記録したことを特徴とする繰り返しビデオ信号
符号化方法のプログラムを記録した記録媒体である。
【００１３】第６の発明は、動きベクトル情報を用い符
号化対象小ブロックの他フレームからの参照の多少を数
値（以後被参照度と呼ぶことにする）化する手順が、符
号化単位である小ブロック毎に、参照画像フレーム内で
その小ブロックが参照している領域へ、小ブロックの属
性に応じて所定の量を投票する処理と、該領域毎に投票
された値を加算し、その結果を該領域の被参照度とする
処理と、 この処理をそれ以上参照されない画像フレー
ムから参照される画像フレームの順に繰り返す処理と
を、コンピュータに実行させるためのプログラムを、該
コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録したこと
を特徴とする繰り返しビデオ信号符号化方法のプログラ
ムを記録した記録媒体である。
号化対象小ブロックの他フレームからの参照の多少を数
値（以後被参照度と呼ぶことにする）化する手順が、符
号化単位である小ブロック毎に、参照画像フレーム内で
その小ブロックが参照している領域へ、小ブロックの属
性に応じて所定の量を投票する処理と、該領域毎に投票
された値を加算し、その結果を該領域の被参照度とする
処理と、 この処理をそれ以上参照されない画像フレー
ムから参照される画像フレームの順に繰り返す処理と
を、コンピュータに実行させるためのプログラムを、該
コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録したこと
を特徴とする繰り返しビデオ信号符号化方法のプログラ
ムを記録した記録媒体である。
【００１４】第７の発明は、被参照度を用いて符号化対
象小ブロックの符号量割り当てを決定する際、被参照度
とラグランジュの未定乗数を１対１に対応させる表と、
与えられた未定乗数から符号化対象小ブロックのラグラ
ンジュコスト関数を求める手順と、ラグランジュコスト
関数を最小にする手順とを、コンピュータに実行させる
ためのプログラムを、該コンピュータが読み取り可能な
記録媒体に記録したことを特徴とする繰り返しビデオ信
号符号化方法のプログラムを記録した記録媒体である。
象小ブロックの符号量割り当てを決定する際、被参照度
とラグランジュの未定乗数を１対１に対応させる表と、
与えられた未定乗数から符号化対象小ブロックのラグラ
ンジュコスト関数を求める手順と、ラグランジュコスト
関数を最小にする手順とを、コンピュータに実行させる
ためのプログラムを、該コンピュータが読み取り可能な
記録媒体に記録したことを特徴とする繰り返しビデオ信
号符号化方法のプログラムを記録した記録媒体である。
【００１５】第８の発明は、ラグランジュコスト関数を
最小にする手順が、小ブロック毎に、その小ブロックの
被参照度に対応するラグランジュの未定乗数に応じて、
ラグランジュコスト関数を最小にする量子化パラメータ
を求める手順と、画像シーケンス全体のラグランジュコ
スト関数を求める手順と、被参照度とラグランジュの未
定乗数の対応を変化させ、画像シーケンス全体のラグラ
ンジュコスト関数を最小化する手順とを、コンピュータ
に実行させるためのプログラムを、該コンピュータが読
み取り可能な記録媒体に記録したことを特徴とする繰り
返しビデオ信号符号化方法のプログラムを記録した記録
媒体である。
最小にする手順が、小ブロック毎に、その小ブロックの
被参照度に対応するラグランジュの未定乗数に応じて、
ラグランジュコスト関数を最小にする量子化パラメータ
を求める手順と、画像シーケンス全体のラグランジュコ
スト関数を求める手順と、被参照度とラグランジュの未
定乗数の対応を変化させ、画像シーケンス全体のラグラ
ンジュコスト関数を最小化する手順とを、コンピュータ
に実行させるためのプログラムを、該コンピュータが読
み取り可能な記録媒体に記録したことを特徴とする繰り
返しビデオ信号符号化方法のプログラムを記録した記録
媒体である。
【００１６】上記のように、本発明では、画像の動きベ
クトル情報からフレーム間参照関係を求め、これを元に
画像小ブロック毎の符号化重要度を決定する。
クトル情報からフレーム間参照関係を求め、これを元に
画像小ブロック毎の符号化重要度を決定する。
【００１７】処理に先立ち画像を一度符号化し、動き補
償情報および符号化モード情報を決定しておく。符号化
単位である小ブロック毎に、その動きベクトル情報を用
い、参照画像フレーム内でその小ブロックが参照してい
る領域へ、小ブロックの属性に応じ適当に定めた量を投
票する。
償情報および符号化モード情報を決定しておく。符号化
単位である小ブロック毎に、その動きベクトル情報を用
い、参照画像フレーム内でその小ブロックが参照してい
る領域へ、小ブロックの属性に応じ適当に定めた量を投
票する。
【００１８】例えば、双方向予測マクロブロックであれ
ば、参照しているフレーム（前後２枚）内の各参照領域
へそれぞれ「Ｖ＝０.５」を投票する。順方向予測マク
ロブロックであれば、参照している時間的に過去のフレ
ーム（１枚）内の参照領域へ「Ｖ（＝Ｖ0＋１）」を投
票する。ここでＶ0は該小ブロックの加算器に既に蓄え
られている投票値である。イントラ（フレーム内符号
化）マクロブロックであれば、どの画像信号も参照して
いないので投票は行わない。
ば、参照しているフレーム（前後２枚）内の各参照領域
へそれぞれ「Ｖ＝０.５」を投票する。順方向予測マク
ロブロックであれば、参照している時間的に過去のフレ
ーム（１枚）内の参照領域へ「Ｖ（＝Ｖ0＋１）」を投
票する。ここでＶ0は該小ブロックの加算器に既に蓄え
られている投票値である。イントラ（フレーム内符号
化）マクロブロックであれば、どの画像信号も参照して
いないので投票は行わない。
【００１９】例えば、MPEG-2ではskipped macro b1ock
という、符号化が省略された小ブロックが存在し得る
が、これは動き無し（動きベクトルが（０，０））と見
倣して投票を行う。またイントラマクロブロックにconc
ealment motion vectorという動きベクトルが付加され
得る場合があるが、この動きベクトルは無視し投票は行
わない。
という、符号化が省略された小ブロックが存在し得る
が、これは動き無し（動きベクトルが（０，０））と見
倣して投票を行う。またイントラマクロブロックにconc
ealment motion vectorという動きベクトルが付加され
得る場合があるが、この動きベクトルは無視し投票は行
わない。
【００２０】ここで行う投票とは、フレーム毎に準備し
た２次元配列状の加算器を用いた、２次元的なものであ
る。例えば、MPEG-2のＢフレーム（双方向予測フレー
ム）内の全ブロックの被参照度は常に「０」であるの
で、加算器を省略することができる。また、Ｉフレーム
（フレーム内符号化フレーム）内の全ブロックはフレー
ム内符号化であるので、そのフレームについて投票操作
を省略することができる。加算器は、投票操作前に全て
「０」に初期化する。
た２次元配列状の加算器を用いた、２次元的なものであ
る。例えば、MPEG-2のＢフレーム（双方向予測フレー
ム）内の全ブロックの被参照度は常に「０」であるの
で、加算器を省略することができる。また、Ｉフレーム
（フレーム内符号化フレーム）内の全ブロックはフレー
ム内符号化であるので、そのフレームについて投票操作
を省略することができる。加算器は、投票操作前に全て
「０」に初期化する。
【００２１】MPEG-2等のような平行移動モデルを用いた
方式の場合は小ブロックと同じ形状と大きさの範囲内へ
投票値を加算する。MPEG-4 Version 2（ISO／IEC14496-
2AMD1）のようにアフィン・透視変換モデルを用いた方
式の場合は、小ブロック形状を逆変換した領域内へ投票
値を加算する。後者の場合，投票領域の面積Ｓvは一般
に小ブロックの面積Ｓbと異なるので、投票値をＶとし
たとき、例えば Ｖ’＝Ｖ＊Ｓb／Ｓv のように修正した投票値Ｖ’を用いる。
方式の場合は小ブロックと同じ形状と大きさの範囲内へ
投票値を加算する。MPEG-4 Version 2（ISO／IEC14496-
2AMD1）のようにアフィン・透視変換モデルを用いた方
式の場合は、小ブロック形状を逆変換した領域内へ投票
値を加算する。後者の場合，投票領域の面積Ｓvは一般
に小ブロックの面積Ｓbと異なるので、投票値をＶとし
たとき、例えば Ｖ’＝Ｖ＊Ｓb／Ｓv のように修正した投票値Ｖ’を用いる。
【００２２】ここで用いる２次元加算器配列は、例えば
１画素に１つ加算器が対応する構成や、１小ブロックに
１つ加算器が対応する構成等が考えられる。前者の場合
は、投票時、例えば投票領域内の全加算器へ投票値を加
算する。後者の場合は、投票時、投票領域と小ブロック
が重なっている全加算器へ、重なっている面積の割合だ
け加算する。すなわち投票値をＶ、投票領域の面積をＳ
v、該加算器の領域と重なっている面積をＳ0とすると、
加算値は Ｖ＊Ｓ0／Ｓv、 となる。この様子を図１に示す。図１に示す例では、予
測フレームの着目小ブロックは参照フレームの四個の小
ブロックにまたがっており、小ブロック面積を「１」と
するとそれぞれに重なる面積が左から右、上から下の順
に0.07V，0.26V，0.15V，0.52Vであるため、これらの値
が対応する加算器（図１では加算器を「・」のシンボル
で示す）に加算される。この投票操作を、これ以上参照
されないフレームから、参照される度合いの低い順に、
ボトムアップに繰り返していく。この様子を図２に示
す。
１画素に１つ加算器が対応する構成や、１小ブロックに
１つ加算器が対応する構成等が考えられる。前者の場合
は、投票時、例えば投票領域内の全加算器へ投票値を加
算する。後者の場合は、投票時、投票領域と小ブロック
が重なっている全加算器へ、重なっている面積の割合だ
け加算する。すなわち投票値をＶ、投票領域の面積をＳ
v、該加算器の領域と重なっている面積をＳ0とすると、
加算値は Ｖ＊Ｓ0／Ｓv、 となる。この様子を図１に示す。図１に示す例では、予
測フレームの着目小ブロックは参照フレームの四個の小
ブロックにまたがっており、小ブロック面積を「１」と
するとそれぞれに重なる面積が左から右、上から下の順
に0.07V，0.26V，0.15V，0.52Vであるため、これらの値
が対応する加算器（図１では加算器を「・」のシンボル
で示す）に加算される。この投票操作を、これ以上参照
されないフレームから、参照される度合いの低い順に、
ボトムアップに繰り返していく。この様子を図２に示
す。
【００２３】この処理により、符号化対象画像信号内の
全小ブロック内の加算器について、参照される度合いに
関する投票結果が集積される。１画素に１つ加算器が対
応している場合は、例えば小ブロック内の全加算器の出
力である、投票結果の総和をその小ブロックの被参照度
とする。１小ブロックに１つ加算器が対応している場合
は加算器の出力値そのものを被参照度とする。他から参
照されないＢフレームについては投票値は常に「０」と
なるため、加算器は省略してもよい。
全小ブロック内の加算器について、参照される度合いに
関する投票結果が集積される。１画素に１つ加算器が対
応している場合は、例えば小ブロック内の全加算器の出
力である、投票結果の総和をその小ブロックの被参照度
とする。１小ブロックに１つ加算器が対応している場合
は加算器の出力値そのものを被参照度とする。他から参
照されないＢフレームについては投票値は常に「０」と
なるため、加算器は省略してもよい。
【００２４】各小ブロックにおいて、この被参照度が高
いほど、より大きな符号化時重みを具現化するパラメー
タを与える。この被参照度とパラメータの対応づけは任
意であるが、より高い被参照度に対してより少ない符号
化雑音あるいはより多くの符号量が発生するようなパラ
メータとする。例えば、より小さな量子化パラメータ、
あるいはより大きなラグランジュの未定乗数λ、あるい
は割り当て符号量そのものをより多くする、などが考え
られる。被参照度が「０」の小ブロックについては、例
えば、シーケンス全体に与えるラグランジュ未定乗数そ
のもの（λ0とする）を用い、量子化パラメータを求め
る。
いほど、より大きな符号化時重みを具現化するパラメー
タを与える。この被参照度とパラメータの対応づけは任
意であるが、より高い被参照度に対してより少ない符号
化雑音あるいはより多くの符号量が発生するようなパラ
メータとする。例えば、より小さな量子化パラメータ、
あるいはより大きなラグランジュの未定乗数λ、あるい
は割り当て符号量そのものをより多くする、などが考え
られる。被参照度が「０」の小ブロックについては、例
えば、シーケンス全体に与えるラグランジュ未定乗数そ
のもの（λ0とする）を用い、量子化パラメータを求め
る。
【００２５】すなわち、小ブロックの符号量をＲ0、誤
差をＥ0（ともに１フレームあるいは１シーケンスあた
りの量に比例するよう正規化しておくものとする）とし
たとき Ｌ0＝Ｒ0＋λ0＊Ｅ0 で定義されるラグランジュコスト関数Ｌ0を最小とする
ような量子化パラメータをその小ブロックの符号化に用
いる。このパラメータを逐次調整し、シーケンス全体の
評価量Ｌを最小とするように最適化を行う。
差をＥ0（ともに１フレームあるいは１シーケンスあた
りの量に比例するよう正規化しておくものとする）とし
たとき Ｌ0＝Ｒ0＋λ0＊Ｅ0 で定義されるラグランジュコスト関数Ｌ0を最小とする
ような量子化パラメータをその小ブロックの符号化に用
いる。このパラメータを逐次調整し、シーケンス全体の
評価量Ｌを最小とするように最適化を行う。
【００２６】なお、上述したラグランジュコスト関数Ｌ
を最小にするには、次のような２重ループで最適化を図
る。
を最小にするには、次のような２重ループで最適化を図
る。
【００２７】外ループ：被参照度とλの対応（図４に示
す折れ線グラフ制御点）を調節する。 内ループ：小ブ
ロック毎に、その小ブロックの被参照度に対応するλに
応じてＬを最小とする量子化パラメータを総当たりで求
める。
す折れ線グラフ制御点）を調節する。 内ループ：小ブ
ロック毎に、その小ブロックの被参照度に対応するλに
応じてＬを最小とする量子化パラメータを総当たりで求
める。
【００２８】従来のようにフレーム毎に符号量あるいは
量子化パラメータあるいはラグランジュの未定乗数を与
えていた場合は、ＩまたはＰフレーム（順方向予測フレ
ーム）内に全く参照されない小領域があったり、あるＰ
フレーム内に非常に頻繁に参照される小領域があったと
しても、符号量割り当てにおいて考慮できなかったのに
対し、上記述べた方法ではより被参照度の高い小ブロッ
クヘより多くの符号量を割り当てることができ、結果と
してシーケンス全体の符号化効率が改善する。
量子化パラメータあるいはラグランジュの未定乗数を与
えていた場合は、ＩまたはＰフレーム（順方向予測フレ
ーム）内に全く参照されない小領域があったり、あるＰ
フレーム内に非常に頻繁に参照される小領域があったと
しても、符号量割り当てにおいて考慮できなかったのに
対し、上記述べた方法ではより被参照度の高い小ブロッ
クヘより多くの符号量を割り当てることができ、結果と
してシーケンス全体の符号化効率が改善する。
【００２９】また小ブロックの被参照度に応じパラメー
タ調整・最適化を行うので、小ブロック毎に異なる符号
量割り当てが実現されるが、画像シーケンスの全ての小
ブロックにパラメータを対応させ、最適化探索するのに
比べ、演算量は大幅に小さくなる。
タ調整・最適化を行うので、小ブロック毎に異なる符号
量割り当てが実現されるが、画像シーケンスの全ての小
ブロックにパラメータを対応させ、最適化探索するのに
比べ、演算量は大幅に小さくなる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。図３は本発明の実施の形態を述べる
符号化方法の処理手順のフローチャートで、図３におい
て、まず、動き検出器０１において、入力画像信号０２
の符号化モードおよび動きベクトル情報０４を抽出す
る。この段階では符号化は行わない。この情報はメモリ
０５に保存され、また投票器０６に入力される。投票器
０６は、符号化モードおよび動きベクトル情報０４から
被参照度０７を求める。求められた被参照度０７はメモ
リ０８に保存される。
基づいて説明する。図３は本発明の実施の形態を述べる
符号化方法の処理手順のフローチャートで、図３におい
て、まず、動き検出器０１において、入力画像信号０２
の符号化モードおよび動きベクトル情報０４を抽出す
る。この段階では符号化は行わない。この情報はメモリ
０５に保存され、また投票器０６に入力される。投票器
０６は、符号化モードおよび動きベクトル情報０４から
被参照度０７を求める。求められた被参照度０７はメモ
リ０８に保存される。
【００３１】パラメータ調整部０３において、この被参
照度０７に対応する符号量割り当て優先度の度合を決定
する。例えば、図４のように複数の制御点で決定される
折れ線グラフにより、一つの被参照度に対し、ラグラン
ジュの未定乗数λを一つ対応させる。被参照度が「０」
の場合は、画像全体の未定乗数に等しいλ0とする。よ
り高い被参照度をもつ小ブロックには、より高い符号量
割り当て優先度を対応させるために、例えば、図４に示
す折れ線グラフを必ず右上がりとする拘束条件を用いる
ことができる。
照度０７に対応する符号量割り当て優先度の度合を決定
する。例えば、図４のように複数の制御点で決定される
折れ線グラフにより、一つの被参照度に対し、ラグラン
ジュの未定乗数λを一つ対応させる。被参照度が「０」
の場合は、画像全体の未定乗数に等しいλ0とする。よ
り高い被参照度をもつ小ブロックには、より高い符号量
割り当て優先度を対応させるために、例えば、図４に示
す折れ線グラフを必ず右上がりとする拘束条件を用いる
ことができる。
【００３２】また、ある被参照度を未定乗数に変換する
ために、被参照度とラグランジュの未定乗数を１対１に
対応させた表を用いても良い。この場合、被参照度０７
が小数点以下の桁を有する場合には、適当な桁で四捨五
入することにより、表のサイズを抑えることができる。
この対応情報を用い、優先度情報決定器０９において全
小ブロックの符号量割り当て優先度（ラグランジュの未
定乗数）が決定される。
ために、被参照度とラグランジュの未定乗数を１対１に
対応させた表を用いても良い。この場合、被参照度０７
が小数点以下の桁を有する場合には、適当な桁で四捨五
入することにより、表のサイズを抑えることができる。
この対応情報を用い、優先度情報決定器０９において全
小ブロックの符号量割り当て優先度（ラグランジュの未
定乗数）が決定される。
【００３３】この情報およびメモリ０５からの保存動き
ベクトル情報を元に、ループ内符号化器１０において、
再度入力画像信号０２の符号化を行う。すなわち、ある
小ブロックについて、優先度情報０９から与えられるラ
グランジュの未定乗数がλBであったとすると、そのブ
ロックについてラグランジュコスト関数Ｌ Ｌ＝ＲB＋λBＥB （但し、Ｒは該小ブロックのビット数、Ｅは該小ブロッ
クの復号誤差）を最小とするような量子化パラメータ
を、例えば総当たりで求める。ビットストリーム出力１
１は、蓄積媒体１２に上書き保存される。
ベクトル情報を元に、ループ内符号化器１０において、
再度入力画像信号０２の符号化を行う。すなわち、ある
小ブロックについて、優先度情報０９から与えられるラ
グランジュの未定乗数がλBであったとすると、そのブ
ロックについてラグランジュコスト関数Ｌ Ｌ＝ＲB＋λBＥB （但し、Ｒは該小ブロックのビット数、Ｅは該小ブロッ
クの復号誤差）を最小とするような量子化パラメータ
を、例えば総当たりで求める。ビットストリーム出力１
１は、蓄積媒体１２に上書き保存される。
【００３４】また、符号化器１０から出力される、画像
シーケンス全体についての符号量Ｒ１３と総雑音量Ｅ１
４を元に、コスト評価部１５ではラグランジュコスト関
数Ｌを Ｌ＝Ｒ＋λ0Ｅ として求める。この値が最小となった場合、その符号量
に対する雑音の量が最小となる。その後、収束判定部１
６にて収束判定を行う。例えば、ラグランジュコスト関
数Ｌに変化が見られない等の収束条件を満たしたと、判
定された場合処理を終了する。
シーケンス全体についての符号量Ｒ１３と総雑音量Ｅ１
４を元に、コスト評価部１５ではラグランジュコスト関
数Ｌを Ｌ＝Ｒ＋λ0Ｅ として求める。この値が最小となった場合、その符号量
に対する雑音の量が最小となる。その後、収束判定部１
６にて収束判定を行う。例えば、ラグランジュコスト関
数Ｌに変化が見られない等の収束条件を満たしたと、判
定された場合処理を終了する。
【００３５】そうでなければ、パラメータ調整部０３に
て再び被参照度０７と符号量割り当て優先度の対応を調
節し（実際は図４の制御点を移動させる、又は被参照度
とラグランジュの未定乗数を１対１に対応させる表を修
正する）、符号化／評価／判定のループを繰り返す。処
理終了時に蓄積媒体１２に保存されているビットストリ
ームが所望の最適なビットストリームとなる。
て再び被参照度０７と符号量割り当て優先度の対応を調
節し（実際は図４の制御点を移動させる、又は被参照度
とラグランジュの未定乗数を１対１に対応させる表を修
正する）、符号化／評価／判定のループを繰り返す。処
理終了時に蓄積媒体１２に保存されているビットストリ
ームが所望の最適なビットストリームとなる。
【００３６】この実施形態ではループ内の符号化器１０
では動き探索を行わないため、比較的高速に繰り返し符
号化が行われる。またこの実施形態では、ループ内の画
像符号化器では動きベクトルや小ブロックの符号化モー
ド（双方向予測／順方向予測／スキップ等）の選択を固
定とした符号化を行うが、動き検出やモード選択部分を
ループの中に入れる構成も可能である。この場合、収束
判定部１６での収束判定が“Ｎｏ”であれば、動き検出
器０１の直後ではなく直前へ制御が移ることになる。
では動き探索を行わないため、比較的高速に繰り返し符
号化が行われる。またこの実施形態では、ループ内の画
像符号化器では動きベクトルや小ブロックの符号化モー
ド（双方向予測／順方向予測／スキップ等）の選択を固
定とした符号化を行うが、動き検出やモード選択部分を
ループの中に入れる構成も可能である。この場合、収束
判定部１６での収束判定が“Ｎｏ”であれば、動き検出
器０１の直後ではなく直前へ制御が移ることになる。
【００３７】なお、図３で示した各処理手順をコンピュ
ータに実行させることができることは言うまでもなく、
コンピュータにその処理手順を実行させるためのプログ
ラムを、そのコンピュータが読み取り可能な記録媒体、
例えば、ＦＤ（フロッピー（登録商標）ディスク）や、
ＭＯ、ＲＯＭ、メモリカード、ＣＤ、ＤＶＤ、リムーバ
ブルディスクなどに記録し、提供し、配布することが可
能である。
ータに実行させることができることは言うまでもなく、
コンピュータにその処理手順を実行させるためのプログ
ラムを、そのコンピュータが読み取り可能な記録媒体、
例えば、ＦＤ（フロッピー（登録商標）ディスク）や、
ＭＯ、ＲＯＭ、メモリカード、ＣＤ、ＤＶＤ、リムーバ
ブルディスクなどに記録し、提供し、配布することが可
能である。
【００３８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、フ
レームタイプ毎にパラメータを設定するよりも、より仔
細で最適な符号量割り当てを行えるようになる。また小
ブロックの被参照度に応じパラメータ調整・最適化を行
うので、小ブロック毎に異なる符号量割り当てが実現さ
れるが、画像シーケンスの全ての小ブロックにパラメー
タを対応させて最適化探索するのに比べ、演算量は大幅
に小さくなる。
レームタイプ毎にパラメータを設定するよりも、より仔
細で最適な符号量割り当てを行えるようになる。また小
ブロックの被参照度に応じパラメータ調整・最適化を行
うので、小ブロック毎に異なる符号量割り当てが実現さ
れるが、画像シーケンスの全ての小ブロックにパラメー
タを対応させて最適化探索するのに比べ、演算量は大幅
に小さくなる。
【図１】小ブロックに１つ加算器が対応する場合の加算
器への投票の様子を示した説明図である。
器への投票の様子を示した説明図である。
【図２】ボトムアップの投票動作と加算処理の流れを述
べる説明図である。
べる説明図である。
【図３】本発明の実施形態を示す符号化方法の処理手順
図である。
図である。
【図４】本発明の実施形態における被参照度と符号化優
先度の対応づけグラフである。
先度の対応づけグラフである。
０１…動き検出器 ０２…入力画像信号 ０３…パラメータ調整部 ０４…符号化モードおよび動きベクトル情報 ０５…メモリ ０６…投票器 ０７…被参照度 ０８…メモリ ０９…優先度情報決定器 １０…符号化器 １２…蓄積媒体 １５…コスト評価部 １６…収束判定部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C059 KK27 MA05 MA14 MD02 NN01 PP05 PP06 PP07 SS20 SS26 TA53 TB08 TC27 TC38 TD12 UA02 UA38 UA39 5J064 AA01 BA01 BC01 BC08 BC26
Claims (8)
- 【請求項１】 画像を小ブロックに分割しフレーム間動
き補償を行い、さらに同一画像を複数回符号化するビデ
オ信号符号化方法において、 動きベクトル情報を用い符号化対象小ブロックの他フレ
ームからの参照の多少を数値（以後被参照度と呼ぶこと
にする）化する手順と、 この被参照度を用いて符号化対象小ブロックの符号量割
り当てを決定する手順と、 を有することを特徴とする繰り返しビデオ信号符号化方
法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の繰り返しビデオ信号符
号化方法において、 前記動きベクトル情報を用い符号化対象小ブロックの他
フレームからの参照の多少を数値（以後被参照度と呼ぶ
ことにする）化する手順が、 符号化単位である小ブロック毎に、参照画像フレーム内
でその小ブロックが参照している領域へ、小ブロックの
属性に応じて所定の量を投票する処理と、 該領域毎に投票された値を加算し、その結果を該領域の
被参照度とする処理と、 この処理をそれ以上参照され
ない画像フレームから参照される画像フレームの順に繰
り返す処理と、 を有することを特徴とするビデオ信号符号化方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の繰り返しビデオ信号符
号化方法において、 被参照度を用いて符号化対象小ブロックの符号量割り当
てを決定する際、 被参照度とラグランジュの未定乗数を１対１に対応させ
る表と、 与えられた未定乗数から符号化対象小ブロックのラグラ
ンジュコスト関数を求める手順と、 ラグランジュコスト関数を最小にする手順と、 を有することを特徴とする繰り返しビデオ信号符号化方
法。 - 【請求項４】 請求項３に記載の繰り返しビデオ信号符
号化方法において、 前記ラグランジュコスト関数を最小にする手順が、 小ブロック毎に、その小ブロックの被参照度に対応する
ラグランジュの未定乗数に応じて、ラグランジュコスト
関数を最小にする量子化パラメータを求める手順と、 画像シーケンス全体のラグランジュコスト関数を求める
手順と、 被参照度とラグランジュの未定乗数の対応を変化させ、
画像シーケンス全体のラグランジュコスト関数を最小化
する手順と、 を有することを特徴とする繰り返しビデオ信号符号化方
法。 - 【請求項５】 動きベクトル情報を用い符号化対象小ブ
ロックの他フレームからの参照の多少を数値（以後被参
照度と呼ぶことにする）化する手順と、 この被参照度を用いて符号化対象小ブロックの符号量割
り当てを決定する手順とを、 コンピュータに実行させるためのプログラムを、該コン
ピュータが読み取り可能な記録媒体に記録したことを特
徴とする繰り返しビデオ信号符号化方法のプログラムを
記録した記録媒体。 - 【請求項６】 動きベクトル情報を用い符号化対象小ブ
ロックの他フレームからの参照の多少を数値（以後被参
照度と呼ぶことにする）化する手順が、 符号化単位である小ブロック毎に、参照画像フレーム内
でその小ブロックが参照している領域へ、小ブロックの
属性に応じて所定の量を投票する処理と、 該領域毎に投票された値を加算し、その結果を該領域の
被参照度とする処理と、 この処理をそれ以上参照され
ない画像フレームから参照される画像フレームの順に繰
り返す処理とを、 コンピュータに実行させるためのプログラムを、該コン
ピュータが読み取り可能な記録媒体に記録したことを特
徴とする繰り返しビデオ信号符号化方法のプログラムを
記録した記録媒体。 - 【請求項７】 被参照度を用いて符号化対象小ブロック
の符号量割り当てを決定する際、 被参照度とラグランジュの未定乗数を１対１に対応させ
る表と、 与えられた未定乗数から符号化対象小ブロックのラグラ
ンジュコスト関数を求める手順と、 ラグランジュコスト関数を最小にする手順とを、 コンピュータに実行させるためのプログラムを、該コン
ピュータが読み取り可能な記録媒体に記録したことを特
徴とする繰り返しビデオ信号符号化方法のプログラムを
記録した記録媒体。 - 【請求項８】 ラグランジュコスト関数を最小にする手
順が、 小ブロック毎に、その小ブロックの被参照度に対応する
ラグランジュの未定乗数に応じて、ラグランジュコスト
関数を最小にする量子化パラメータを求める手順と、 画像シーケンス全体のラグランジュコスト関数を求める
手順と、 被参照度とラグランジュの未定乗数の対応を変化させ、
画像シーケンス全体のラグランジュコスト関数を最小化
する手順とを、 コンピュータに実行させるためのプログラムを、該コン
ピュータが読み取り可能な記録媒体に記録したことを特
徴とする繰り返しビデオ信号符号化方法のプログラムを
記録した記録媒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000139325A JP3712344B2 (ja) | 2000-05-12 | 2000-05-12 | 繰り返しビデオ信号符号化方法およびこの方法のプログラムを記録した記録媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000139325A JP3712344B2 (ja) | 2000-05-12 | 2000-05-12 | 繰り返しビデオ信号符号化方法およびこの方法のプログラムを記録した記録媒体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001320712A true JP2001320712A (ja) | 2001-11-16 |
| JP3712344B2 JP3712344B2 (ja) | 2005-11-02 |
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ID=18646789
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000139325A Expired - Fee Related JP3712344B2 (ja) | 2000-05-12 | 2000-05-12 | 繰り返しビデオ信号符号化方法およびこの方法のプログラムを記録した記録媒体 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3712344B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005515719A (ja) * | 2001-12-28 | 2005-05-26 | ノキア コーポレイション | ビデオ符号器においてマクロブロック量子化パラメータを選択する方法及び装置 |
| JP2007525063A (ja) * | 2003-06-26 | 2007-08-30 | トムソン ライセンシング | スライディング・ウィンドウ・チャネル制限に一致させるようマルチパス・ビデオレートを制御する方法 |
| WO2007148619A1 (ja) * | 2006-06-21 | 2007-12-27 | Nec Corporation | 動画像復号装置、復号画像記録装置、それらの方法及びプログラム |
| JP2014207554A (ja) * | 2013-04-12 | 2014-10-30 | 三菱電機株式会社 | 画像対応付け装置および画像対応付け方法 |
| JP2016208087A (ja) * | 2015-04-15 | 2016-12-08 | 三菱電機株式会社 | 移動物体検出装置、映像復号装置および移動物体検出方法 |
-
2000
- 2000-05-12 JP JP2000139325A patent/JP3712344B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005515719A (ja) * | 2001-12-28 | 2005-05-26 | ノキア コーポレイション | ビデオ符号器においてマクロブロック量子化パラメータを選択する方法及び装置 |
| JP2007525063A (ja) * | 2003-06-26 | 2007-08-30 | トムソン ライセンシング | スライディング・ウィンドウ・チャネル制限に一致させるようマルチパス・ビデオレートを制御する方法 |
| US8542733B2 (en) | 2003-06-26 | 2013-09-24 | Thomson Licensing | Multipass video rate control to match sliding window channel constraints |
| WO2007148619A1 (ja) * | 2006-06-21 | 2007-12-27 | Nec Corporation | 動画像復号装置、復号画像記録装置、それらの方法及びプログラム |
| JP4973886B2 (ja) * | 2006-06-21 | 2012-07-11 | 日本電気株式会社 | 動画像復号装置、復号画像記録装置、それらの方法及びプログラム |
| JP2014207554A (ja) * | 2013-04-12 | 2014-10-30 | 三菱電機株式会社 | 画像対応付け装置および画像対応付け方法 |
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