JP2005295064A - Compression encoding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動画像信号を圧縮符号化する高能率符号化技術に関する。 The present invention relates to a high-efficiency encoding technique for compressing and encoding a moving image signal.
近年、次世代の高能率動画像符号化規格として、ITU−T(International Telecommunication Union-Telecommunication Sector)のVCEG(Video Coding Experts Group)とISO/IEC(International Organization for Standardization/International Electrotechnical Commission)のMPEG(Moving Picture Experts Group)という2つの標準化団体が共同で策定した「H.264」(ISO/IEC14496-10)が注目されている。 In recent years, as a next-generation high-efficiency video coding standard, ITU-T (International Telecommunication Union-Telecommunication Sector) VCEG (Video Coding Experts Group) and ISO / IEC (International Organization for Standardization / International Electrotechnical Commission) MPEG ( “H.264” (ISO / IEC14496-10), which was jointly developed by two standardization organizations called “Moving Picture Experts Group”, is drawing attention.
また、動画像信号の符号化技術として、符号化ストリームのビットレートを可変に制御する可変ビットレート符号化と、そのビットレートを一定に制御する固定ビットレート符号化とが知られている。2パス方式の可変ビットレート符号化法は、1回目(1パス目)の符号化結果に基づいて単位区間毎の目標符号量を決定し、2回目(2パス目)の圧縮符号化時に、前記目標符号量に応じて量子化幅を変えることで単位区間毎の発生符号量が目標符号量に近づくように制御する方法である。2パス方式の可変ビットレート符号化技術は、たとえば、特許文献1(特開平11−136673号公報)に開示されている。
しかしながら、従来の2パス方式の圧縮符号化法では、2回目の符号化処理による発生符号量と、1回目の符号化処理で決定した目標符号量との差が広がりやすいという問題がある。特に、上記H.264による2パス方式の圧縮符号化方法は、従来のMPEG方式による圧縮符号化法と比べると演算量が多いため、目標符号量に対する量子化幅の予測が難しく、前述の問題が起きやすい。 However, the conventional two-pass compression encoding method has a problem that the difference between the generated code amount by the second encoding process and the target code amount determined by the first encoding process tends to increase. In particular, H. The two-pass compression encoding method based on H.264 requires a larger amount of computation than the conventional compression encoding method based on the MPEG method, so that it is difficult to predict the quantization width with respect to the target code amount, and the above-described problems are likely to occur.
以上の状況などに鑑みて本発明の主目的は、2パス以上のマルチパス方式の圧縮符号化処理において、2回目以後の発生符号量を目標符号量へ精度良く合わせることを可能にする圧縮符号化方法を提供することである。 In view of the above situation and the like, the main object of the present invention is to provide a compression code that makes it possible to accurately match the generated code amount for the second and subsequent times to the target code amount in a multi-pass compression encoding process of two or more passes. Is to provide a method.
上記目的を達成すべく、請求項1記載の発明は、2パス以上のマルチパス方式の圧縮符号化方法であって、(a)動画像信号を直交変換し量子化しエントロピー符号化して符号化ストリームを生成するステップと、(b)前記ステップ(a)で得られた符号化結果に基づいて単位区間毎に目標符号量を設定するステップと、(c)量子化幅に対する発生符号量を予測する予測グラフを参照して前記目標符号量に応じた量子化幅を決定し前記ステップ(a)の処理を実行するステップと、を備えることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a compression encoding method of a multi-pass scheme of two or more passes, wherein (a) a moving image signal is orthogonally transformed and quantized and entropy-coded to obtain an encoded stream. (B) setting a target code amount for each unit section based on the encoding result obtained in the step (a), and (c) predicting the generated code amount for the quantization width And a step of determining a quantization width corresponding to the target code amount with reference to a prediction graph and executing the processing of step (a).
以下、図面を参照しつつ本発明に係る実施例について説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、H.264に準拠する符号化器1の構成を概略的に示すブロック図である。符号化器1は、減算器10,変換部11,量子化部12,エントロピー符号化部13,逆量子化部14,逆変換部15,加算器16,ループフィルタ17,フレームメモリ18,フレーム内予測部19,動き補償部20,動き予測部21,スイッチ部22および符号化制御部23を備えている。マルチパス方式の圧縮符号化法を説明する前に、まず、符号化器1の動作を概説する。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of an encoder 1 conforming to H.264. The encoder 1 includes a
動画像信号は、時間的に連続する複数枚のフレーム映像からなり、符号化器1に入力する。減算器10は、入力フレーム映像とスイッチ部22から伝達するフレーム映像との差分を変換部11に出力する。スイッチ部22は、符号化制御部23の制御を受けて、Iピクチャ(Intra-coded picture)についてフレーム内予測符号化を行うときは、フレーム内予測部19と減算器10とを接続し、Bピクチャ(Bidirectionally predictive-coded picture)とPピクチャ(Predictive-coded picture)についてフレーム間予測符号化を行うときは、動き補償部20と減算器10とを接続する。
The moving image signal is composed of a plurality of temporal frame images and is input to the encoder 1. The subtracter 10 outputs the difference between the input frame video and the frame video transmitted from the
変換部11は、入力信号を4×4画素単位で整数変換し、その変換係数を量子化部12に出力する。量子化部12は、符号化制御部23から供給される量子化幅(量子化ステップ幅)Qで、入力する変換係数を量子化し、その結果得られる量子化係数をエントロピー符号化部13と逆量子化部14とに出力する。ここで、量子化幅Qが大きいほどに発生符号化量は小さくなり、量子化幅Qが小さいほどに発生符号化量は大きくなる。動き予測部21は、符号化器1に入力する2枚〜5枚のフレーム映像を参照して動きベクトルを生成しこれをエントロピー符号化部13に供給しており、エントロピー符号化部13は、前記動きベクトルに基づいて前記量子化係数に可変長符号化を施すことで符号化ビットストリームを生成する。
The
逆量子化部14は、量子化部12から入力した量子化係数を逆量子化し、逆変換部15は、逆量子化部14から入力した変換係数を逆変換することでフレーム映像に復号化する。このフレーム映像は、スイッチ部22から伝達するフレーム映像と加算され、ループフィルタ17でブロック・ノイズを低減された後にフレームメモリ18に蓄積される。フレームメモリ18は、フレーム内予測部19と動き補償部20とに遅延したフレーム映像を供給する。
The
次に、上記符号化器1を用いたマルチパス方式の符号化方法について説明する。図2に示すように、第1回目(1パス目)の符号化処理では、最適符号化予測部30が符号化器1に対して量子化幅Qなどを含む制御信号を供給する。符号化器1は、最適符号化予測部30の制御を受けて動画像信号を圧縮符号化することで符号化ストリームを生成する。このとき、最適符号化予測部30は、初期情報に基づいて、フレーム映像毎あるいはGOP(Group of picture)毎に量子化幅Qを指定する。
Next, a multipass encoding method using the encoder 1 will be described. As shown in FIG. 2, in the first encoding process (first pass), the optimal
最適符号化予測部30は、第1回目の符号化結果から特徴量を取得する。特徴量としては、たとえば、各フレーム映像毎のフレーム内符号化またはフレーム間符号化の種別、各フレーム映像毎の発生符号量,符号化前の元の動画像信号とこれを符号化した後に復号化した動画像信号との誤差,フレーム内符号化に使用された画素ブロックの個数などが挙げられる。
The optimum
次に、第2回目(2パス目)の符号化処理では、図3に示すように、特徴量解析部31が、第1回目で取得された特徴量を解析して入力動画像信号をシーン単位で分割する。ここで、シーンとは、フレーム映像間の相関が著しく小さくなるシーンチェンジとシーンチェンジとの間のフレーム映像群を意味する。また、特徴量解析部31は、映像ショット毎の発生符号量に基づいて後述の重み付け係数Wを設定する。特徴量解析部31は、重み付け係数Wや映像ショット情報などを事前符号量予測部32に供給する。
Next, in the second encoding process (second pass), as shown in FIG. 3, the feature
事前符号量予測部32は、前回の符号化結果に基づいて、符号化ストリームの受信側のバッファメモリの占有量(データ蓄積量)を予測する。図4は、特徴量解析部31で特徴量を解析する前の受信側のバッファメモリの占有量を概略的に例示する図である。図5は、事前符号量予測部32が予測する占有量を概略的に例示する図である。図4の場合では、占有量がバッファメモリの上限値(バッファ上限)を超えるため、バッファメモリが破綻してしまう。このような事態を避けるべく、図5に示すようにシーン毎に占有量を予測しておく。このとき、事前符号量予測部32は、図6に示す予測グラフを用いて各シーン毎の予測符号量を算出する。この予測グラフの横軸は、量子化幅xを、縦軸は、量子化幅xに関する発生符号量f(x)をそれぞれ示している。予測符号量P(n+1)は、前回の発生符号量P(n)に、前記重み付け係数Wと(f(Q)-f(Q+dQ))/f(Q)とを乗算して得られる。すなわち、P(n+1)=P(n)×W×(f(Q)-f(Q+dQ))/f(Q)、である。事前符号量予測部32による予測結果は、最適符号化予測部30に供給される。なお、予測グラフは、符号化処理に対する発生符号量を統計処理することで図5に示すような量子化幅と発生符号量との間の関係を得ることができる。
The prior code
最適符号化予測部30は、事前符号量予測部32による予測結果に基づいて、図6に示す予測グラフを用いて、各シーン毎の目標符号量に合わせて量子化幅Qを決定する。決定された量子化幅Qは符号化器1に供給される。また、最適符号化予測部30は、第2回目の符号化結果から特徴量を取得する。この特徴量は、第3回目の符号化処理に使用され得る。
The optimal
上記の通り、本実施例のマルチパス方式の圧縮符号化によれば、予測グラフ(図6)に基づいて目標符号量が算出されるため、2回目以後の発生符号量を目標符号量へ精度良く合わせることが可能となる。また、上記の圧縮符号化処理を3パス以上繰り返すことで一定のビットレートへ早く収束させることが可能であり、固定ビットレート符号化を効率良く実行することができる。 As described above, according to the multi-pass compression encoding of the present embodiment, the target code amount is calculated based on the prediction graph (FIG. 6), so the generated code amount after the second time is accurately converted to the target code amount. It becomes possible to match well. Further, it is possible to quickly converge to a constant bit rate by repeating the above-described compression encoding process for three or more passes, and it is possible to efficiently execute the fixed bit rate encoding.
1 符号化器
10 減算器
11 変換部
12 量子化部
13 エントロピー符号化部
14 逆量子化部
15 逆変換部
16 加算器
17 ループフィルタ
18 フレームメモリ
19 フレーム内予測部
20 動き補償部
21 動き予測部
22 スイッチ部
23 符号化制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
(a)動画像信号を直交変換し量子化しエントロピー符号化して符号化ストリームを生成するステップと、
(b)前記ステップ(a)で得られた符号化結果に基づいて単位区間毎に目標符号量を設定するステップと、
(c)量子化幅に対する発生符号量を予測する予測グラフを参照して前記目標符号量に応じた量子化幅を決定し前記ステップ(a)の処理を実行するステップと、
を備えることを特徴とする圧縮符号化方法。 A multi-pass compression encoding method of two or more passes,
(A) orthogonally transforming and quantizing the moving image signal and entropy encoding to generate an encoded stream;
(B) setting a target code amount for each unit interval based on the encoding result obtained in step (a);
(C) referring to a prediction graph for predicting a generated code amount with respect to a quantization width, determining a quantization width according to the target code amount, and executing the process of step (a);
A compression encoding method comprising:
前記ステップ(a)で得られた符号化結果に基づいて特徴量を得るステップと、
前記特徴量に基づいて前記単位区間を定めるステップと、
をさらに備えることを特徴とする圧縮符号化方法。 A compression encoding method according to claim 1, wherein
Obtaining a feature amount based on the encoding result obtained in step (a);
Determining the unit section based on the feature amount;
A compression encoding method, further comprising:
前記ステップ(a)で得られた符号化結果に基づいて、前記符号化ストリームを受信する受信側のバッファメモリの占有量を予測するステップをさらに備え、
前記ステップ(c)は、前記占有量に応じて前記量子化幅を決定するステップを含むことを特徴とする圧縮符号化方法。
A compression encoding method according to claim 2, wherein
Based on the encoding result obtained in the step (a), further comprising the step of predicting the occupation amount of the buffer memory on the receiving side that receives the encoded stream;
The step (c) includes a step of determining the quantization width according to the occupation amount.
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