JP2007166416A - 動画像符号化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数のピクチャ種別のいずれか1つを有し所定のフレーム間隔で順次入力される画像フレームを符号化する動画像符号化装置において、順次入力される画像フレームを符号化対象フレームとして順次出力する前処理手段と、当該順次出力される符号化対象フレームに対し、その符号化対象フレームに応じた符号化計画に基づいて、その符号化対象フレームのピクチャ種別に応じた予測符号化方法により符号化を行う符号化手段と、前処理手段から符号化対象フレームが出力されていないフレーム間隔を検出すると、所定の画像フレームを符号化するよう符号化手段を制御する制御手段と、制御手段により制御されて符号化された符号化データから符号化情報を取得し、この符号化情報から当該符号化対象フレームに応じた符号化計画を修正する修正手段とを備える。
【選択図】図1
Description
ある。MPEGでは3種類の予測符号化タイプが用いられる。よって、MPEGのフレームは、この予測符号化タイプに応じた3種類のピクチャにより構成される。図8は、MPEGにおけるフレーム構成を示す図である。図8に示すように、MPEGのフレームは、Iピクチャ(Intra coded picture)(図8のI0)、Pピクチャ(Predictive coded picture)(図8のP3及び6)、Bピクチャ(Bidirectionally coded picture)(図8のB1、2、4及び5)から構成される。
に貢献する。
本発明の第一実施形態における動画像符号化装置について、以下に説明する。
まず、第一実施形態における動画像符号化装置の構成について、図1を用いて説明する。図1は、第一実施形態における動画像符号化装置の構成を示すブロック図である。本動画像符号化装置は、CPU(Central Processing Unit)、各種メモリ、入出力インタフ
ェース等を備える。本動画像符号化装置は、CPUによりメモリに記憶される制御プログラムが実行されることで、以下に述べる各機能部が実現される。また、以下に示す各機能部はそれぞれハードウェアとして実現されるようにしてもよい。
2)方式を採用する場合を例に挙げるものとする。従って、本動画像符号化装置には、図9に示すようなフレーム構成(Iピクチャ、Pピクチャ及びBピクチャ)を有する画像信号が入力される。このIピクチャ、Pピクチャ及びBピクチャについては、背景技術の項で説明したとおりである。なお、本発明は、この符号化方式を限定するものではない。
画像記憶部101は、例えば、図9に示すような入力画像信号(B0、B1、I2、B3、B4、P5)を受けると、この画像信号をフレーム毎に記憶する。また、画像記憶部101は、記憶されたフレームを順次、画像順序入れ替え部102に渡す。
先行符号化制御部104は、先行して符号化を行う(以降、この処理を先行符号化とも表記する)際の制御を行う。この先行符号化処理が、1パス目の符号化に相当する処理である。先行符号化制御部104は、符号化部103のアイドリング時間、すなわち、符号化部103が符号化処理をしていないフレーム時間を検知する。具体的には、先行符号化制御部104は、フレームB0が画像順序入れ替え部102に入力されたこと、及び、当該フレームB0が本来そのまま符号化部103に入力されず、かつ符号化部103に入力される他のフレームもないことを検知すると、符号化部103がアイドリング状態であると判断する。ここで、フレーム時間とは、個々のフレームが本動画像符号化装置で処理される時間(タイミング)をいい、例えば、いずれかのフレームが画像順序入れ替え部10
2に入力されるタイミングでもある。
符号化部103は、画像順序入れ替え部102から渡された順に、フレームを符号化する。符号化部103による符号化は大きく2つの場面に分けられる。1つは、先行符号化制御部104からの指示により先行符号化をする場面であり、1パス目の符号化処理にあたる。もう1つは、入力フレームを符号化データとして出力するための実際の符号化の場面(実符号化の場面)であり、2パス目の符号化処理にあたる。実符号化処理によって符号化された画像データは、本動画像符号化装置から他の機能部に出力される。
化情報は、符号化情報記憶部106に記憶される。符号化部103は、この符号化情報記憶部106に記憶された符号化情報(予測符号化情報を含む)を用いて符号化計画を立てる。符号化部103は、この符号化計画に基づき、符号量制御、量子化制御等を行うことで、対象フレームを符号化する。この符号化計画により、例えば、発生符合量予測値、平均量子化予測値等の計画値が決定される。なお、この符号化計画自体は一般的に公知となっている技術を用いればよく、本発明は、この符号化計画自体について、先行符号化により取得された符号化情報が利用されるものであれば特に限定するものではない。
符号化情報変換部105は、先行符号化された符号化データについての符号化情報を受けると、その符号化情報を各対象フレームの実符号化に利用される予測符号化情報に変換する。変換された予測符号化情報は、再度、符号化部103に戻される。この予測符号化情報とは、符号化部103から受けた先行符号化により取得された符号化情報が、対象フレームの実符号化後の符号化情報相当に変換された情報である。この変換処理では、先行符号化方法に応じた符号化難易度を基準として、各対象フレームの実符号化方法に応じた符号化難易度の相対値がそれぞれ決定され、各符号化難易度の相対値に基づき、各対象フレームの実符号化後の符号化情報相当がそれぞれ予測される。
あってもよいし、予めメモリ等に記憶される定数であってもよいし、外部から調整可能な値として記憶されるようにしてもよい。
次に、第一実施形態における動画像符号化装置の動作例について、図3を用いて説明する。図3は、第一実施形態における動画像符号化装置の動作例を示すフローチャートであり、図9に示す画像信号が入力された場合の動作例である。
ここで、上述した第一実施形態における動画像符号化装置の作用及び効果について述べる。
上述の第一実施形態では、図9に示す画像信号が入力された場合を例に説明していた。以下、本動画像符号化装置は、図9以外のフレーム順序で画像信号が入力された場合にも同様に動作可能であることを簡単に説明する。図4は、図9と異なるフレーム順序で画像信号が入力された場合の本動画像符号化装置の動作の概要を示す図である。
本発明の第二実施形態における動画像符号化装置について以下に説明する。先に説明した第一実施形態における動画像符号化装置は、リオーダリングを用いた符号化方式を実現していた。第二実施形態における動画像符号化装置は、コマ落としをして符号化する方式を用いた場合の例である。本動画像符号化装置のハードウェア構成については、第一実施形態と同様であるため説明を省略する。以下、本動画像符号化装置の各機能部について図5を用いて説明する。図5は、第二実施形態における動画像符号化装置の機能構成を示す図である。
画像記憶部301は、例えば、図10の上段に示すような入力画像信号(I0、P1〜P9)を受けると、この画像信号をフレーム毎に記憶する。画像記憶部301は、画像信号を構成するフレームのうち画像コマ落とし部302にコマ落としされなかったフレームのみを記憶し、その記憶されたフレームを順次符号化部303に渡す。
画像コマ落とし部302は、画像記憶部301に画像信号が入力されたことを検知すると、入力された画像信号を所定のフレームレートにコマ落としする。本実施形態では、画像コマ落とし部302は、図10の下段に示すように1/3へのコマ落とし制御を行う。これにより、入力画像信号は、画像記憶部301に3フレームに1フレームの割合で記憶されることになる。本発明は、このフレームレートを限定するものではない。このフレームレートは外部から調整可能な値として装置内に記憶されるようにしてもよいし、固定値としてメモリ等に記憶されるようにしてもよい。画像コマ落とし部302は、このコマ落としに関する情報(1/3へのコマ落とし)をコマ落とし符号化管理部304に通知する。
コマ落とし符号化管理部304は、画像コマ落とし部302から通知されたコマ落とし情報により符号化部303が符号化処理を行わないアイドリング状態となるフレーム時間を検知する。コマ落とし符号化管理部304は、コマ落としされることにより画像記憶部301から符号化部303へのフレーム入力がないアイドリング期間中、コマ落とし符号化を行うべく符号化部303及び符号化データ遅延バッファ306を制御する。
符号化部303は、通常、画像記憶部301から渡された順にフレームを符号化する。符号化部303は、符号化された画像データを符号化データ遅延バッファ306に渡す。符号化部303は、符号化対象フレームのピクチャ種別によって符号化方法を決定する。本実施形態では、Iピクチャ及びPピクチャのみを持つフレーム構成を対象としているため、符号化部303は、フレーム内予測による符号化、若しくは前方向予測による符号化を行う。よって、符号化部303は、Pピクチャのために、以前の符号化時に入力されたフレームを所定の間保持する。
符号化データ遅延バッファ306は、通常、符号化部303から渡された符号化データをそのまま本動画像符号化装置から他の機能部に出力する。コマ落とし符号化管理部30
4から出力を指示された場合には、符号化データ遅延バッファ306は、その指示に応じた符号化データを出力する。
次に、第二実施形態における動画像符号化装置の動作例について、図6を用いて説明する。図6は、第二実施形態における動画像符号化装置の動作例を示すフローチャートであり、図10に示す画像信号が入力された場合の動作例である。
ここで、上述した第二実施形態における動画像符号化装置の作用及び効果について述べる。
上述の第二実施形態における動画像符号化装置では、符号化部303のアイドリング時
間の終了が検知されるたびに、直前のアイドリング時間にコマ落とし符号化されていた符号化対象フレームに関する符号化データのうちのいずれか1つが出力されていた。このような制御について、コマ落とし符号化管理部304は、符号化部303のアイドリング時間の終了を検知した際に、一度アイドリング時間が終了した以前のアイドリング時間にコマ落とし符号化されていた符号化対象フレームに関する符号化データを更に再度符号化するように、符号化部303及び符号化データ遅延バッファ306を制御するようにしてもよい。
306に指示する。
本実施形態は次の発明を開示する。各項に開示される発明は、必要に応じて可能な限り組み合わせることができる。
複数のピクチャ種別のいずれか1つを有し所定のフレーム間隔で順次入力される画像フレームを符号化する動画像符号化装置において、
順次入力される画像フレームを符号化対象フレームとして順次出力する前処理手段と、
前記順次出力される符号化対象フレームに対し、該符号化対象フレームに応じた符号化計画に基づいて、該符号化対象フレームのピクチャ種別に応じた予測符号化方法により符
号化を行う符号化手段と、
前記前処理手段から符号化対象フレームが出力されていないフレーム間隔を検出すると、所定の画像フレームを符号化するよう前記符号化手段を制御する制御手段と、
前記制御手段により制御されて符号化された符号化データから符号化情報を取得し、該符号化情報から前記符号化対象フレームに応じた符号化計画を修正する修正手段と、
を備える動画像符号化装置。
複数のピクチャ種別のいずれか1つを有し所定のフレーム間隔で順次入力される画像フレームを符号化する動画像符号化装置において、
順次入力される画像フレームを符号化対象フレームとして該画像フレームのピクチャ種別に応じた順番で順次出力する前処理手段と、
前記順次出力される符号化対象フレームに対し、該符号化対象フレームに応じた符号化計画に基づいて、該符号化対象フレームのピクチャ種別に応じた予測符号化方法により符号化を行う符号化手段と、
前記前処理手段から符号化対象フレームが出力されないフレーム間隔を検出すると、前記前処理手段に既に入力された画像フレームであって出力の順番待ちとなっている画像フレームと同様の先行画像フレームを出力するよう前記前処理手段に指示する指示手段と、
前記先行画像フレームが出力された場合に、所定の予測符号化方法により該先行画像フレームを符号化するよう前記符号化手段を制御する制御手段と、
前記符号化された先行画像フレームの符号化データから符号化情報を取得し、該符号化情報から前記符号化対象フレームに応じた符号化計画を修正する修正手段と、
を備える動画像符号化装置。
前記制御手段は、前記所定の予測符号化方法を、前記符号化手段において以前に他の先行画像フレームが符号化されている場合には該他の先行画像フレームを参照する前方向フレーム間予測による符号化と決定し、以前に他の先行画像フレームが符号化されていない場合にはフレーム内予測による符号化と決定する、
付記2に記載の動画像符号化装置。
前記修正手段は、前記符号化情報に基づき、前記符号化対象フレームの符号化データから取得されると予測される予測符号化情報を生成し、生成された予測符号化情報に基づき前記符号化計画を修正する、
付記2又は3に記載の動画像符号化装置。
複数のピクチャ種別のいずれか1つを有し所定のフレーム間隔で順次入力される画像フレームを符号化する動画像符号化装置において、
順次入力される画像フレームを所定の間引き率で間引き、取り除かれなかった画像フレームを符号化対象フレームとして順次出力する前処理手段と、
前記順次出力される符号化対象フレームに対し、該符号化対象フレームに応じた符号化計画に基づいて、該符号化対象フレームのピクチャ種別に応じた予測符号化方法により符号化を行う符号化手段と、
前記前処理手段から符号化対象フレームが出力されないフレーム間隔を検出すると、前記符号化手段により既に符号化された符号化対象フレームを再符号化するよう前記符号化手段を制御する制御手段と、
前記符号化及び又は再符号化された符号化対象フレームの符号化データから符号化情報を取得し、該符号化情報から前記符号化対象フレームに応じた符号化計画を修正する修正
手段と、
を備える動画像符号化装置。
前記制御手段は、前記間引き率に基づき再符号化の回数を算出し、算出された回数分再符号化を行うよう前記符号化手段を制御する、
付記5に記載の動画像符号化装置。
前記符号化手段により符号化された符号化データ及び前記制御手段の制御により再符号化された符号化データをそれぞれ記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された同一符号化対象フレームに関する符号化データのうち、いずれか1つを選出する選出手段と、
を更に備える付記5又は6に記載の動画像符号化装置。
前記選出手段は、前記符号化情報に基づき、符号化効率及び又は符号化品質のよい符号化データを選出する、
付記7に記載の動画像符号化装置。
前記制御手段は、前記符号化情報に基づき、前記符号化手段により既に符号化された符号化対象フレームのうち再符号化すべき画像フレームを決定する、
付記5から8のいずれか1項に記載の動画像符号化装置。
102 画像順序入れ替え部
103、303 符号化部
104 先行符号化制御部
105 符号化情報変換部
106、305 符号化情報記憶部
302 画像コマ落とし部
304 コマ落とし符号化管理部
306 符号化データ遅延バッファ
Claims (5)
- 複数のピクチャ種別のいずれか1つを有し所定のフレーム間隔で順次入力される画像フレームを符号化する動画像符号化装置において、
順次入力される画像フレームを符号化対象フレームとして順次出力する前処理手段と、
前記順次出力される符号化対象フレームに対し、該符号化対象フレームに応じた符号化計画に基づいて、該符号化対象フレームのピクチャ種別に応じた予測符号化方法により符号化を行う符号化手段と、
前記前処理手段から符号化対象フレームが出力されていないフレーム間隔を検出すると、所定の画像フレームを符号化するよう前記符号化手段を制御する制御手段と、
前記制御手段により制御されて符号化された符号化データから符号化情報を取得し、該符号化情報から前記符号化対象フレームに応じた符号化計画を修正する修正手段と、
を備える動画像符号化装置。 - 複数のピクチャ種別のいずれか1つを有し所定のフレーム間隔で順次入力される画像フレームを符号化する動画像符号化装置において、
順次入力される画像フレームを符号化対象フレームとして該画像フレームのピクチャ種別に応じた順番で順次出力する前処理手段と、
前記順次出力される符号化対象フレームに対し、該符号化対象フレームに応じた符号化計画に基づいて、該符号化対象フレームのピクチャ種別に応じた予測符号化方法により符号化を行う符号化手段と、
前記前処理手段から符号化対象フレームが出力されないフレーム間隔を検出すると、前記前処理手段に既に入力された画像フレームであって出力の順番待ちとなっている画像フレームと同様の先行画像フレームを出力するよう前記前処理手段に指示する指示手段と、
前記先行画像フレームが出力された場合に、所定の予測符号化方法により該先行画像フレームを符号化するよう前記符号化手段を制御する制御手段と、
前記符号化された先行画像フレームの符号化データから符号化情報を取得し、該符号化情報から前記符号化対象フレームに応じた符号化計画を修正する修正手段と、
を備える動画像符号化装置。 - 前記制御手段は、前記所定の予測符号化方法を、前記符号化手段において以前に他の先行画像フレームが符号化されている場合には該他の先行画像フレームを参照する前方向フレーム間予測による符号化と決定し、以前に他の先行画像フレームが符号化されていない場合にはフレーム内予測による符号化と決定する、
請求項2に記載の動画像符号化装置。 - 複数のピクチャ種別のいずれか1つを有し所定のフレーム間隔で順次入力される画像フレームを符号化する動画像符号化装置において、
順次入力される画像フレームを所定の間引き率で間引き、取り除かれなかった画像フレームを符号化対象フレームとして順次出力する前処理手段と、
前記順次出力される符号化対象フレームに対し、該符号化対象フレームに応じた符号化計画に基づいて、該符号化対象フレームのピクチャ種別に応じた予測符号化方法により符号化を行う符号化手段と、
前記前処理手段から符号化対象フレームが出力されないフレーム間隔を検出すると、前記符号化手段により既に符号化された符号化対象フレームを再符号化するよう前記符号化手段を制御する制御手段と、
前記符号化及び又は再符号化された符号化対象フレームの符号化データから符号化情報を取得し、該符号化情報から前記符号化対象フレームに応じた符号化計画を修正する修正手段と、
を備える動画像符号化装置。 - 前記符号化手段により符号化された符号化データ及び前記制御手段の制御により再符号化された符号化データをそれぞれ記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された同一符号化対象フレームに関する符号化データのうち、いずれか1つを選出する選出手段と、
を更に備える請求項4に記載の動画像符号化装置。
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