JP2588925B2 - Variable bit rate image coding device - Google Patents
Variable bit rate image coding deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 伝送画面の動き補償手段を備えた可変ビットレート画
像符号化装置に関し、 伝送ビットレートが制限を受けても画質の劣化を出来
るだけ抑えることを目的とし、 入力画面と符号器からの前画面とから該入力画面の動
き量を検出する動き量検出器と、伝送路側から指示され
るビットレートが閾値以下となり且つバッファメモリの
占有量が閾値を越えている時、該動き量に応じて該符号
器に対して間引き処理信号又はこま落とし信号を適応的
に与える制御器と、で構成する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] The present invention relates to a variable bit rate image encoding device provided with a transmission screen motion compensation means, which aims at minimizing image quality degradation even if the transmission bit rate is restricted. A motion detector for detecting the motion of the input screen from the screen and the previous screen from the encoder, and when the bit rate specified from the transmission path side is equal to or less than the threshold and the occupancy of the buffer memory exceeds the threshold. And a controller that adaptively supplies a thinning-out processing signal or a frame drop signal to the encoder according to the motion amount.
本発明は、可変ビットレート画像符号化装置に関し、
特に伝送画面の動き補償手段を備えた可変ビットレート
画像符号化装置に関するものである。The present invention relates to a variable bit rate image encoding device,
In particular, the present invention relates to a variable bit rate image encoding device provided with a transmission screen motion compensation unit.
画像符号化装置から伝送されるディジタル信号のビッ
トレートが一定（例えば、768Kb/s）であると、符号化
装置内に用いられるバッファ（図示せず）の容量が有限
である以上（無限であると遅延時間も無限となってしま
う）、発生情報量が増大した場合、量子化特性を粗くし
たりして発生する情報量を減少させて伝送する必要があ
る。このため、受信側での復号化された画像の画質が劣
化してしまう。このため、伝送ビットレートは発生情報
量に応じて可変であることが望ましい。If the bit rate of the digital signal transmitted from the image encoding device is constant (for example, 768 Kb / s), the capacity of a buffer (not shown) used in the encoding device is finite or more (infinite). When the amount of generated information increases, it is necessary to reduce the amount of generated information by making the quantization characteristics coarser and transmit the information. For this reason, the image quality of the decoded image on the receiving side deteriorates. For this reason, it is desirable that the transmission bit rate be variable according to the amount of generated information.
かかる可変ビットレート伝送を実現する場合のネット
ワーク構成の一例としては、第３図に示すように、基幹
回線100に多数の端末101が接続されているネットワーク
の場合、リング状の基幹回線100のビットレートは一定
であるが、この基幹回線100と各端末101との間の回線の
ビットレートを可変にし、各回線の総和を一定にする方
式が考えられる。As an example of a network configuration for realizing such a variable bit rate transmission, as shown in FIG. 3, in the case of a network in which a large number of terminals 101 are connected to the trunk line 100, the bit length of the ring-shaped trunk line 100 Although the rate is constant, a scheme is conceivable in which the bit rate of the line between the main line 100 and each terminal 101 is made variable to make the sum of each line constant.
このようにすると、端末101で発生した情報量が増大
しても、これに対応してビットレートを大きくできるの
で、瞬時瞬時の画面の性質によりバースト的に発生する
情報をそのまま伝送することができ固定ビットレート符
号化のように受信画像の画質を劣化させずに済む。In this way, even if the amount of information generated in the terminal 101 increases, the bit rate can be increased correspondingly, so that information generated in a burst due to the nature of the screen at an instant can be transmitted as it is. It is not necessary to degrade the quality of the received image unlike the fixed bit rate encoding.
このような可変ビットレート画像符号化装置を装備し
た端末においては、他の情報源としての端末と伝送情報
量上の競合関係にあり、必ずしも要求通りのビットレー
トが得られず、このようなときにビットレートを増大さ
せた結果、基幹回線の規定ビットレートを越えてしまう
と伝送データが欠落して画質が大幅に劣化してしまう。In a terminal equipped with such a variable bit rate image encoding device, there is a contention relationship with the terminal as another information source on the amount of transmission information, and the bit rate as requested is not necessarily obtained. As a result of the increase in the bit rate, if the bit rate exceeds the prescribed bit rate of the main line, transmission data is lost, and the image quality is greatly deteriorated.
従って、本発明は、伝送ビットレートが制限を受けて
も画質の劣化を出来るだけ抑えることができる可変ビッ
トレート画像符号化装置を実現することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to realize a variable bit rate image encoding device capable of suppressing deterioration of image quality as much as possible even if a transmission bit rate is restricted.
本発明に係る可変ビットレート画像符号化装置では上
記の目的を達成するため、第１図に概念的に示すよう
に、入力画面と１フレーム前の画面から該入力画面の動
き量を検出する動き量検出器２と、可変的に設定された
伝送路に送出可能なビットレート（Ｒ）が閾値（ThR）
以下となり且つバッファメモリ４に蓄えられた画像符号
化情報の占有量（Ｏ）が閾値（ThO）を越えている時、
動き量検出器２で検出された動き量（Ｍ）を閾値（T
hM）と比較し、その比較結果により画質を考慮して該符
号器１に対する情報量削減手法を適応的に切り換える制
御器３とを備えている。In the variable bit rate image encoding apparatus according to the present invention, in order to achieve the above object, as shown conceptually in FIG. 1, a motion for detecting a motion amount of the input screen from the input screen and a screen one frame before. The amount detector 2 and a bit rate (R) that can be transmitted to a variably set transmission path have a threshold value (Th R )
And when the occupation amount (O) of the image coding information stored in the buffer memory 4 exceeds the threshold value (Th O ),
The motion amount (M) detected by the motion amount detector 2 is set to a threshold (T
h M ), and a controller 3 that adaptively switches the information amount reduction method for the encoder 1 in consideration of the image quality based on the comparison result.
第１図に示した本発明の可変ビットレート画像符号化
装置によれば、伝送路側から指示される伝送ビットレー
トが閾値以下になったとき、バッファメモリ４のメモリ
占有量がその閾値を越えていれば、動き検出器２で検出
された入力画像の動き量に応じて制御器３は符号器１に
対して間引き又はこま落とし等の情報量削減手法を画質
の劣化が最小限に留まるように適応的に切り換える。According to the variable bit rate image encoding apparatus of the present invention shown in FIG. 1, when the transmission bit rate specified from the transmission path side falls below the threshold, the memory occupancy of the buffer memory 4 exceeds the threshold. Then, in accordance with the motion amount of the input image detected by the motion detector 2, the controller 3 performs an information amount reduction method such as thinning or dropping on the encoder 1 so that deterioration of image quality is minimized. Switch adaptively.
これにより、例えば伝送ビットレートが低く制限され
た場合、動き量が大きければ空間解像度を落とすように
間引き処理が行われ、動き量が小さければ時間解像度を
落とすようにこま落としが行われ、以て発生情報量を抑
えることができ、視覚的に安定した画質を保つことがで
きる。Thereby, for example, when the transmission bit rate is limited to a low value, the thinning process is performed to reduce the spatial resolution if the motion amount is large, and the frame resolution is performed to reduce the time resolution if the motion amount is small. The amount of generated information can be suppressed, and visually stable image quality can be maintained.
以下、本願発明に係る可変ビットレート画像符号化装
置の実施例を説明する。Hereinafter, an embodiment of a variable bit rate image encoding device according to the present invention will be described.
第２図は第１図に示した本発明の可変ビットレート画
像符号化装置の一実施例を示しており、この実施例で
は、量子化器11の量子化に先立って直交変換器等の符号
化器12で符号化し、予測画面はフレームメモリ13に格納
されて次の予測動作に用いられる。14はサブサンプラー
（前処理器）であり、このサブサンプラー14の出力（点
線で示すように入力でもよい）と、フレーメモリ14の予
測画面とから入力画面の前画面に対する相対的な動きを
動き補償器21でブロック単位に動きベクトルの形で検出
し、動き量計算器22ではこの動きベクトルを１フレーム
分累積した動き量Ｍを出力する。動き補償器21から出力
される動きベクトルは可変遅延器15に送られてフレーム
メモリ13の予測画面をその動きベクトル分だけ遅延させ
て入力画面との差分を伝送する。尚、第１図の符号器１
は、量子化器11、符号化器12、フレームメモリ13、サブ
サンプラー14、及び可変遅延気15で構成され、動き検出
器２は、動き補償器21及び動き量計算器22で構成されて
いる。FIG. 2 shows an embodiment of the variable bit rate image coding apparatus according to the present invention shown in FIG. 1, and in this embodiment, prior to the quantization of the quantizer 11, a code such as an orthogonal transformer is used. The prediction screen is stored in the frame memory 13 and used for the next prediction operation. Reference numeral 14 denotes a sub-sampler (pre-processor) which determines the relative movement of the input screen with respect to the previous screen from the output of the sub-sampler 14 (may be input as indicated by a dotted line) and the predicted screen of the frame memory 14. The compensator 21 detects the motion vector in a block unit in the form of a motion vector, and the motion amount calculator 22 outputs a motion amount M obtained by accumulating the motion vector for one frame. The motion vector output from the motion compensator 21 is sent to the variable delay unit 15 to delay the prediction screen of the frame memory 13 by the motion vector and transmit the difference from the input screen. The encoder 1 shown in FIG.
Is composed of a quantizer 11, an encoder 12, a frame memory 13, a subsampler 14, and a variable delay 15. The motion detector 2 is composed of a motion compensator 21 and a motion amount calculator 22. .
また、制御器３は、動き量計算器22からの動き量Ｍ
と、バッファメモリ４の占有量Ｏと、伝送路インタフェ
ース（図示せず）からの伝送ビットレートＲとを入力し
て、サブサンプラー14に間引き処理信号を与え、符号化
器12にこま落とし信号を与えるものであり、再生画質の
S/N比を一定に保つため、量子化特性は制御していな
い。この制御器３には、動き量Ｍに対する閾値ThMと、
バッファメモリ４の占有量Ｏに対する閾値ThOと、伝送
ビットレートＲに対する閾値ThRとが予め与えられてい
る。The controller 3 also calculates the motion amount M from the motion amount calculator 22.
, An occupation amount O of the buffer memory 4 and a transmission bit rate R from a transmission line interface (not shown), a sub-sampler 14 is provided with a decimation processing signal, and an encoder 12 is supplied with a frame drop signal. To give the playback quality
In order to keep the S / N ratio constant, the quantization characteristics are not controlled. The controller 3 includes a threshold value Th M for the motion amount M,
And a threshold Th O for occupancy of O in the buffer memory 4, and the threshold value Th R given in advance for the transmission bit rate R.
次にこの実施例における制御器３の動作を説明する。 Next, the operation of the controller 3 in this embodiment will be described.
まず、伝送路インタフェースから指令される伝送ビッ
トレートＲが閾値ThRより大きいとき、即ち伝送ビット
レートに制限がかからないときには、特に解像度を落と
す制御は行わず、サブサンプラー14は全画素を出力し、
また符号化器12は全フレームを符号化する。First, when the transmission bit rate R instructed from the transmission path interface is larger than the threshold Th R , that is, when the transmission bit rate is not limited, the control for lowering the resolution is not particularly performed, and the subsampler 14 outputs all pixels,
The encoder 12 encodes all frames.
次に伝送ビットレートＲが閾値ThRより小さくなった
場合、即ちビットレートに制限が課せられた場合には、
バッファメモリ４の占有量Ｏをその閾値ThOと比較し、
Ｏ＞ThOのときのみ発生情報量を削減する。Ｏ＜ThOのと
きは、バッファメモリ４に余裕があるため、伝送レート
Ｒが大きくなるのを待つことができる。Next, when the transmission bit rate R becomes smaller than the threshold value Th R , that is, when the bit rate is restricted,
The occupancy of O in the buffer memory 4 as compared to the threshold Th O,
Only to reduce the amount of information generated when the O> Th O. When O <Th O , the buffer memory 4 has room, so that it is possible to wait for the transmission rate R to increase.
このため、まず動き量Ｍをその閾値ThMと比較し、Ｍ
＞ThMの時は動きが大きいと判断し、動きが大きいとき
は人間の視覚の空間解像度が低下することを考慮して、
サブサンプラー14に対して画素の間引き処理を行うよう
に制御信号を与える。For this reason, first, the amount of motion M is compared with the threshold value ThM, and M
> It determines that the motion when the Th M is large, when the motion is large considering that the spatial resolution of human vision decreases,
A control signal is supplied to the subsampler 14 so as to perform a pixel thinning process.
一方、Ｍ≦ThMの場合は、動きが小さいと判断できる
ので、動きが小さい時は、人間の視覚上、解像度を落と
すと画質の劣化が目立つのでサブサンプラー14に対して
全画素を出力させるように制御するとともに次フレーム
を符号化しないようにするため、即ちこま落としするた
めに符号化器12の制御を行う。On the other hand, in the case of M ≦ Th M, it can be determined that the motion is small, when the motion is small, the human visual, to output all the pixels for the sub-sampler 14 since deterioration of image quality is conspicuous Dropping the resolution In this manner, the encoder 12 is controlled so as not to encode the next frame, that is, to drop the frame.
以上のように、本発明に係る可変ビットレート画像符
号化装置によれば、伝送ビットレートが制限されたとき
にバッファメモリの占有率が高くなっていれば、入力画
面の動き量に応じて適応的に空間解像度又は時間解像度
を制御するため、伝送レートの変化による画質の変化を
視覚的に目立たなくすることができる。As described above, according to the variable bit rate image encoding device according to the present invention, if the occupancy of the buffer memory is high when the transmission bit rate is limited, the variable bit rate image encoding device adapts according to the amount of motion of the input screen. Since the spatial resolution or the temporal resolution is controlled, a change in image quality due to a change in the transmission rate can be made visually inconspicuous.
第１図は本発明に係る可変ビットレート画像符号化装置
の原理ブロック図、 第２図は本発明に係る可変ビットレート画像符号化装置
の一実施例を示すブロック図、 第３図は可変ビットレート画像符号化装置が適用される
ネットワークの一構成例を示す図、である。 第１図において、 １……符号器、 ２……動き量検出器、 ３……制御器、 ４……バッファメモリ。 図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。FIG. 1 is a block diagram showing the principle of a variable bit rate image coding apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing one embodiment of a variable bit rate image coding apparatus according to the present invention, and FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a network to which a rate image encoding device is applied. In FIG. 1, 1 ... encoder, 2 ... motion amount detector, 3 ... controller, 4 ... buffer memory. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−272790（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−33517（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−155896（ＪＰ，Ａ) 電子情報通信学会技術研究報告，ＩＦ 80−57 Ｐ．55−61 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-62-272790 (JP, A) JP-A-47-33517 (JP, A) JP-A-63-155896 (JP, A) IEICE Technology Research Report, IF 80-57 55-61
Claims (1)
に設定され、該ビットレートで画像信号を符号化して送
信する可変ビットレート画像符号化装置において、 入力画面と１フレーム前の画面から該入力画面の動き量
（Ｍ）を検出する動き量検出器と、 該ビットレート（Ｒ）が閾値（ThR）以下となり且つバ
ッファメモリに蓄えられた画像符号化情報の占有量
（Ｏ）が閾値（ThO）を越えている時、該動き量検出器
にて検出された動き量（Ｍ）を閾値（ThM）と比較し、
比較結果により画質を考慮して符号器に対する情報量削
減手法を適応的に切り換える制御器と、 を備えたことを特徴とする可変ビットレート画像符号化
装置。1. A variable bit rate image encoding apparatus which variably sets a bit rate that can be transmitted to a transmission path and encodes and transmits an image signal at the bit rate. A motion amount detector for detecting the motion amount (M) of the input screen; and the occupation amount (O) of the image encoding information stored in the buffer memory when the bit rate (R) is equal to or less than a threshold value (Th R ). When the threshold value (Th O ) is exceeded, the motion amount (M) detected by the motion amount detector is compared with the threshold value (Th M ),
A variable bit rate image encoding device, comprising: a controller that adaptively switches an information amount reduction method for an encoder in consideration of image quality based on a comparison result.
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