JP2009118097A - 画像符号化装置及びその制御方法、コンピュータプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】符号化対象画像を符号化する画像符号化装置であって、符号化対象画像を直交変換し、量子化処理して符号化する符号化手段と、符号化された画像を逆量子化し、逆直交変換して復号する復号手段と、量子化処理のためのビットレートを決定するレート制御手段と、符号化対象画像のグローバルベクトル信頼度を求めるグローバルベクトル演算手段と、符号化対象画像と復号手段における復号結果とを用いてSN比を算出するSN比算出手段とを備え、レート制御手段は、算出されたSN比と目標SN比との差分、及び、符号化対象画像のグローバルベクトル信頼度と直前の画像のグローバルベクトル信頼度との比、の少なくともいずれかに基づいてビットレートを制御する。
【選択図】図1
Description
今から符号化を行うピクチャの目標符号量を決定する。現在のGOPにおいて利用可能な符号量であるRgopが以下の(1)式により演算される。
Rgop = (ni+np+nb)*(bits_rate/picture_rate) ・・・(1)
ここで、ni,np,nbはそれぞれI、P、Bピクチャの現GOPにおける残りのピクチャ数であり、bits_rateは目標ビットレート、picture_rateはピクチャレートを表す。
Xi = Ri*Qi
Xp = Rp*Qp ・・・(2)
Xb = Rb*Qb
ここで、Xi、Xp、Xbはコンプレキシティ(Complexity)とも呼ばれる。また、Ri、Rp及びRbはそれぞれI、P、Bピクチャを符号化した結果得られる符号量である。さらに、Qi、Qp及びQbはそれぞれI、P、Bピクチャ内のすべてのマクロブロックにおけるQスケールの平均値である。式(1)及び式(2)から、I、P、Bピクチャそれぞれについての目標符号量Ti、Tp及びTbは、以下の(3)式で求めることができる。
Ti= max{(Rgop/(1+ ((Np*Xp)/(Xi*Kp)) + ((Nb*Xb)/(Xi*Kb)))) , (bit_rat
e/(8*picture_rate))}
Tp=max{(Rgop/(Np+ (Nb*Kp*Xb)/(Kb*Xp))) , (bit_rate/(8*picture_rate))}
Tb=max{(Rgop/(Nb+ (Np*Kb*Xp)/(Kp*Xb))) , (bit_rate/(8*picture_rate))}
・・・(3)
ただし、Np及びNbは現GOP内のそれぞれP及びBピクチャの残りの枚数、また定数Kp=1.0及びKb=1.4である。
I、P及びBピクチャ毎に3つの仮想バッファを使用し、式(3)で求めた目標符号量と発生符号量との差分を管理する。仮想バッファのデータ蓄積量をフィードバックし、そのデータ蓄積量に基づいて実際の発生符号量が目標符号量に近づくように、次にエンコードするマクロブロックについて、Qスケールの参照値が設定される。例えば、現在のピクチャタイプがPピクチャの場合には、目標符号量と発生符号量との差分は、次の(4)式に従う演算処理により求めることができる。
dp,j = dp,0 + Bp,j-1 −((Tp*(j-1))/MB_cnt) ・・・(4)
ここで、添字jはピクチャ内のマクロブロックの番号である。dp,0は仮想バッファの初期フルネスを示し、Bp,jはj番目のマクロブロックまでの総符号量、MB_cntはピクチャ内のマクロブロック数を示す。Bp,jはj番目のマクロブロックまでの総符号量、MB_cntはピクチャ内のマクロブロック数を示す。
Qj = (dj*31) / r ・・・(5)
ここで、r = 2*bits_rate/picture_rate ・・・(6)
である。
視覚特性、即ち、復号画像の画質が良好になるように、エンコード対象のマクロブロックの空間アクティビティに基づいて、量子化スケールを最終的に決定する処理を実行する。
ACTj = 1+ min(vblk1, vblk2,……,vblk8) ・・・(7)
(7)式中において、vblk1〜vblk4はフレーム構造のマクロブロックにおける8x8のサブブロックにおける空間アクティビティを示す。また、vblk5〜vblk8はフィールド構造のマクロブロックにおける8x8サブブロックの空間アクティビティを示す。ここで、空間アクティビチィの演算は次の(8)、(9)式により求めることが可能である。
vblk = Σ(Pi−Pbar)2 ・・・(8)
Pbar = (1/64 )* ΣPi ・・・(9)
ここで、Piはi番目のマクロブロックにおける画素値であり、式(8)、(9)中のΣはi=1〜64の演算である。次に(7)式で求めたACTjを以下の(10)式によって正規化を行う。
ここで、AVG_ACTは以前に符号化したピクチャにおけるACTjの参照値であり、最終的に量子化スケール(Qスケール値)MQUANTjは以下の(11)式により求められる。
以上のTM5のアルゴリズムによれば、STEP1の処理によりIピクチャに対して多くの符号量を割り当ており、更にピクチャ内においては視覚的に劣化の目立ちやすい平坦部(空間アクティビティが低い)に符号量が多く配分されるようになる。
符号化対象画像を直交変換し、量子化処理して符号化する符号化手段と、
前記符号化された画像を逆量子化し、逆直交変換して復号する復号手段と、
前記量子化処理のためのビットレートを決定するレート制御手段と、
前記符号化対象画像と、該符号化対象画像の直前の画像との動きベクトルであるグローバルベクトルを演算し、該画像間の相関度を表すグローバルベクトル信頼度を求めるグローバルベクトル演算手段と、
前記符号化対象画像と前記復号手段における復号結果とを用いてSN比を算出するSN比算出手段と
を備え、
前記レート制御手段は、
算出された前記SN比と目標SN比との差分、及び、前記符号化対象画像のグローバルベクトル信頼度と前記直前の画像のグローバルベクトル信頼度との比、の少なくともいずれかに基づいて前記ビットレートを制御することを特徴とする。
次に、図3を参照して、図1の点線領域120内の各ブロックによる動作を説明する。
ここで、Scur(m,n)は現在のピクチャでの(m,n)番目の画素値、Sref(m,n)は参照ピクチャでの(m,n)番目の画素値を示す。(i,j)は参照ピクチャに対する現在のピクチャの空間的な位置をそれぞれ示している。本実施形態では、参照ピクチャを現ピクチャの1つ前のピクチャとする。
グローバルベクトル信頼度GRVを算出し、レート制御部116に出力する。
なお、本発明は、複数の機器(例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリンタなど)から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置(例えば、複写機、ファクシミリ装置など)に適用してもよい。
102・・・画像並び替え部
103・・・スイッチ
104・・・DCT部
105・・・量子化部
106・・・可変長符号化部
107・・・バッファ
108・・・逆量子化部
109・・・IDCT部
110・・・加算器
111・・・スイッチ
112・・・動き補償予測部
113・・・SN比算出部
114・・・減算器
115・・・グローバルベクトル演算部
116・・・レート制御部
117・・・量子化制御部
118・・・出力端子
Claims (5)
- 画像データを符号化する画像符号化装置であって、
符号化対象画像を直交変換し、量子化処理して符号化する符号化手段と、
前記符号化された画像を逆量子化し、逆直交変換して復号する復号手段と、
前記量子化処理のためのビットレートを決定するレート制御手段と、
前記符号化対象画像と、該符号化対象画像の直前の画像との動きベクトルであるグローバルベクトルを演算し、該画像間の相関度を表すグローバルベクトル信頼度を求めるグローバルベクトル演算手段と、
前記符号化対象画像と前記復号手段における復号結果とを用いてSN比を算出するSN比算出手段と
を備え、
前記レート制御手段は、
算出された前記SN比と目標SN比との差分、及び、前記符号化対象画像のグローバルベクトル信頼度と前記直前の画像のグローバルベクトル信頼度との比、の少なくともいずれかに基づいて前記ビットレートを制御することを特徴とする画像符号化装置。 - 前記レート制御手段は、
前記算出されたSN比が前記目標SN比よりも大きい場合に、前記算出されたSN比と前記目標SN比との差分を第1の閾値と比較し、該差分が該第1の閾値より大きい場合は、前記ビットレートを下げ、
前記算出されたSN比が前記目標SN比より大きくない場合に、前記目標SN比と前記算出されたSN比との差分を第2の閾値と比較し、該差分が該第2の閾値より大きい場合は、前記ビットレートを上げる
ことを特徴とする請求項1に記載の画像符号化装置。 - 前記レート制御手段は、
前記符号化対象画像のグローバルベクトル信頼度と前記直前の画像のグローバルベクトル信頼度との比を第3の閾値と比較し、該比が前記第3の閾値より大きい場合に、前記ビットレートを上げる
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像符号化装置。 - 画像データを符号化する画像符号化装置の制御方法であって、
符号化対象画像を直交変換し、量子化処理して符号化する符号化工程と、
前記符号化された画像を逆量子化し、逆直交変換して復号する復号工程と、
前記量子化処理のためのビットレートを制御するレート制御工程と、
前記符号化対象画像と、該符号化対象画像の直前の画像との動きベクトルであるグローバルベクトルを演算し、該画像間の相関度を表すグローバルベクトル信頼度を求めるグローバルベクトル演算工程と、
前記符号化対象画像と前記復号工程における復号結果とを用いてSN比を算出するSN比算出工程と
を備え、
前記レート制御工程では、
算出された前記SN比と目標SN比との差分、及び、前記符号化対象画像のグローバルベクトル信頼度と前記直前の画像のグローバルベクトル信頼度との比、の少なくともいずれかに基づいて前記ビットレートを制御することを特徴とする画像符号化装置の制御方法。 - コンピュータを請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像符号化装置として機能させるための、コンピュータプログラム。
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