JP2900927B2 - 符号化方法及び符号化装置 - Google Patents
符号化方法及び符号化装置Info
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- G06T9/005—Statistical coding, e.g. Huffman, run length coding
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は符号化方法及び符号
化装置に係り、特にカラー静止画像やカラー動画像など
の画像データを符号化して記録媒体に記録する符号化方
法及び符号化装置に関する。
化装置に係り、特にカラー静止画像やカラー動画像など
の画像データを符号化して記録媒体に記録する符号化方
法及び符号化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の例としてＭＰＥＧ１動画符号化規
格を用いて説明する。ＭＰＥＧは１９８８年、ＩＳＯ／
ＩＥＣ ＪＴＣ１／ＳＣ２（国際標準化機構／国際電気
標準化会合同技術委員会１／専門部会２、現在のＳＣ２
９）に設立された動画像符号化標準を検討する組織の名
称（Moving Pictures Experts Group）の略称である。
ＭＰＥＧ１（ＭＰＥＧフェーズ１）は１．５Ｍｂｐｓ程
度の蓄積メディアを対象とした標準で、静止画符号化を
目的としたＪＰＥＧと、ＩＳＤＮ（サービス統合ディジ
タル網）のテレビ会議やテレビ電話の低転送レート用の
動画像圧縮を目的としたＨ．２６１（ＣＣＩＴＴ ＳＧ
ＸＶ、現在のＩＴＵ−Ｔ ＳＧ１５で標準化）の基本的
な技術を受け継ぎ、蓄積メディア用に新しい技術を導入
したものである。これらは１９９３年８月、ＩＳＯ／Ｉ
ＥＣ １１１７２として成立している。
格を用いて説明する。ＭＰＥＧは１９８８年、ＩＳＯ／
ＩＥＣ ＪＴＣ１／ＳＣ２（国際標準化機構／国際電気
標準化会合同技術委員会１／専門部会２、現在のＳＣ２
９）に設立された動画像符号化標準を検討する組織の名
称（Moving Pictures Experts Group）の略称である。
ＭＰＥＧ１（ＭＰＥＧフェーズ１）は１．５Ｍｂｐｓ程
度の蓄積メディアを対象とした標準で、静止画符号化を
目的としたＪＰＥＧと、ＩＳＤＮ（サービス統合ディジ
タル網）のテレビ会議やテレビ電話の低転送レート用の
動画像圧縮を目的としたＨ．２６１（ＣＣＩＴＴ ＳＧ
ＸＶ、現在のＩＴＵ−Ｔ ＳＧ１５で標準化）の基本的
な技術を受け継ぎ、蓄積メディア用に新しい技術を導入
したものである。これらは１９９３年８月、ＩＳＯ／Ｉ
ＥＣ １１１７２として成立している。
【０００３】ＭＰＥＧ１は幾つかの技術を組み合わせて
作成されている。図３は従来の符号化装置の一例のブロ
ック図を示す。同図において、入力された画像データ
は、減算器１０で動き補償予測器１１からの動き補償予
測化した画像データと減算され、時間冗長分が削減され
た差分画像データとされる。この動き補償予測の予測の
方向は、過去、未来、両方からの３モード存在する。ま
た、これらは１６画素×１６画素のマクロブロックＭＢ
毎に切り換えて使用できる。
作成されている。図３は従来の符号化装置の一例のブロ
ック図を示す。同図において、入力された画像データ
は、減算器１０で動き補償予測器１１からの動き補償予
測化した画像データと減算され、時間冗長分が削減され
た差分画像データとされる。この動き補償予測の予測の
方向は、過去、未来、両方からの３モード存在する。ま
た、これらは１６画素×１６画素のマクロブロックＭＢ
毎に切り換えて使用できる。
【０００４】予測方向は、入力画像に与えられたピクチ
ャタイプによって決定される。過去からの予測と、予測
をしないでそのＭＢを独立で符号化する２モード存在す
るのがＰピクチャである。また、未来仮の予測、過去か
らの予測、両方からの予測、独立で符号化する４モード
存在するのがＢピクチャである。そして、すべてのＭＢ
が独立で符号化するのがＩピクチャである。動き補償
は、動き領域をＭＢ毎にパターンマッチングを行ってハ
ーフペル精度で動きベクトルを検出し、動き文だけシフ
トしてから予測する。動きベクトルは水平方向と垂直方
向が存在し、何処からの予測かを示すＭＣ（Motion Com
pensation）モードと共にＭＢの付加情報として伝送さ
れる。
ャタイプによって決定される。過去からの予測と、予測
をしないでそのＭＢを独立で符号化する２モード存在す
るのがＰピクチャである。また、未来仮の予測、過去か
らの予測、両方からの予測、独立で符号化する４モード
存在するのがＢピクチャである。そして、すべてのＭＢ
が独立で符号化するのがＩピクチャである。動き補償
は、動き領域をＭＢ毎にパターンマッチングを行ってハ
ーフペル精度で動きベクトルを検出し、動き文だけシフ
トしてから予測する。動きベクトルは水平方向と垂直方
向が存在し、何処からの予測かを示すＭＣ（Motion Com
pensation）モードと共にＭＢの付加情報として伝送さ
れる。
【０００５】図３の減算器１０から出力された差分画像
データは、ＤＣＴ器１２において直交変換が行われる。
ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform）とは、余弦関数
を積分核とした積分変換を有限空間へ離散変換する直交
変換である。ＭＰＥＧではＭＢを４分割し、８×８のＤ
ＣＴブロックに対して、２次元ＤＣＴを行う。
データは、ＤＣＴ器１２において直交変換が行われる。
ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform）とは、余弦関数
を積分核とした積分変換を有限空間へ離散変換する直交
変換である。ＭＰＥＧではＭＢを４分割し、８×８のＤ
ＣＴブロックに対して、２次元ＤＣＴを行う。
【０００６】一般に、ビデオ信号は低域成分が多く高域
成分が少ないため、ＤＣＴを行うと係数が低域に集中す
る。ＤＣＴされた画像データ（ＤＣＴ係数）は、量子化
器１３で量子化が行われる。量子化は量子化マトリック
スという８×８の２次元周波数を視覚特性で重み付けし
た値と、その全体をスカラー倍する量子化スケールとい
う値で乗算した値を量子化値として、ＤＣＴ係数をその
量子化値で除算する。デコーダで逆量子化するときは量
子化値で乗算することにより、元のＤＣＴ係数に近似し
ている値を得ることになる。
成分が少ないため、ＤＣＴを行うと係数が低域に集中す
る。ＤＣＴされた画像データ（ＤＣＴ係数）は、量子化
器１３で量子化が行われる。量子化は量子化マトリック
スという８×８の２次元周波数を視覚特性で重み付けし
た値と、その全体をスカラー倍する量子化スケールとい
う値で乗算した値を量子化値として、ＤＣＴ係数をその
量子化値で除算する。デコーダで逆量子化するときは量
子化値で乗算することにより、元のＤＣＴ係数に近似し
ている値を得ることになる。
【０００７】量子化された画像データは逆量子化器１４
にて逆量子化され、逆ＤＣＴ器１５にて逆ＤＣＴされ、
更に、画像メモリ１６に一時蓄えられた後、動き補償予
測器１１において、差分画像を計算するためのリファレ
ンスの復号化画像として使用される。
にて逆量子化され、逆ＤＣＴ器１５にて逆ＤＣＴされ、
更に、画像メモリ１６に一時蓄えられた後、動き補償予
測器１１において、差分画像を計算するためのリファレ
ンスの復号化画像として使用される。
【０００８】一方、量子化器１３より取り出された量子
化された画像データは、ＶＬＣ器１７で可変長符号化さ
れる。量子化された値のうち直流（ＤＣ）成分は予測符
号化のひとつであるＤＰＣＭ（Differencial Pulse Cod
e Modulation）を使用する。また、交流（ＡＣ）成分は
低域から高域にジグザグスキャンを行い、ゼロのラン長
および有効係数値を１つの事象とし、出現確率の高いも
のから符号長の短い符号を割り当てていくハフマン符号
化が行われる。
化された画像データは、ＶＬＣ器１７で可変長符号化さ
れる。量子化された値のうち直流（ＤＣ）成分は予測符
号化のひとつであるＤＰＣＭ（Differencial Pulse Cod
e Modulation）を使用する。また、交流（ＡＣ）成分は
低域から高域にジグザグスキャンを行い、ゼロのラン長
および有効係数値を１つの事象とし、出現確率の高いも
のから符号長の短い符号を割り当てていくハフマン符号
化が行われる。
【０００９】可変長符号化されたデータは一時バッファ
１９に蓄えられ、所定の転送レートで符号化データとし
て出力される。また、その出力されるデータのマクロブ
ロック毎の発生符号量は、符号量制御器１８に送信さ
れ、目標符号量に対する発生符号量との差分を量子化器
１３にフィードバックして符号量制御される。フィード
バックは量子化スケールに反映され、具体的な符号量制
御の方法は以下の通りである。
１９に蓄えられ、所定の転送レートで符号化データとし
て出力される。また、その出力されるデータのマクロブ
ロック毎の発生符号量は、符号量制御器１８に送信さ
れ、目標符号量に対する発生符号量との差分を量子化器
１３にフィードバックして符号量制御される。フィード
バックは量子化スケールに反映され、具体的な符号量制
御の方法は以下の通りである。
【００１０】ＭＰＥＧは可変長符号化を行っているため
に、出力のビットストリームも単位時間当りの発生符号
量は可変である。しかし、多くのアプリケーションでは
固定レート（ＣＢＲ：Constant Bit Rate）で送信しな
ければならない。そこで、ＭＰＥＧではこのビットスト
リームに対する拘束条件を規定するための仮想デコーダ
モデルとして、ＶＢＶ（Video Buffering Verifier）と
称するエンコーダ出力に接続される仮想デコーダモデル
が考案された。
に、出力のビットストリームも単位時間当りの発生符号
量は可変である。しかし、多くのアプリケーションでは
固定レート（ＣＢＲ：Constant Bit Rate）で送信しな
ければならない。そこで、ＭＰＥＧではこのビットスト
リームに対する拘束条件を規定するための仮想デコーダ
モデルとして、ＶＢＶ（Video Buffering Verifier）と
称するエンコーダ出力に接続される仮想デコーダモデル
が考案された。
【００１１】このモデルではエンコーダとＶＢＶは完全
に同期して動作し、各ピクチャの復号化は瞬時にして行
われ、ＶＢＶバッファからは同様に瞬時にして記憶デー
タが取り去られるように規定されている。符号化ではこ
のバッファをアンダーフローやオーバーフローせずに制
御すればよい。
に同期して動作し、各ピクチャの復号化は瞬時にして行
われ、ＶＢＶバッファからは同様に瞬時にして記憶デー
タが取り去られるように規定されている。符号化ではこ
のバッファをアンダーフローやオーバーフローせずに制
御すればよい。
【００１２】これについての詳細はＩＳＯ−１１１７２
−２，ＩＳＯ−１３８１８−２，Ｈ．２６２に記述され
ている。発生符号量を増加させるには、量子化スケール
を小さくし、符号量を減少させるには量子化スケールを
大きくする。この原理を用いて、例えばＶＢＶバッファ
の占有率をもとに、量子化スケールをコントロールする
方法が考えられる。
−２，ＩＳＯ−１３８１８−２，Ｈ．２６２に記述され
ている。発生符号量を増加させるには、量子化スケール
を小さくし、符号量を減少させるには量子化スケールを
大きくする。この原理を用いて、例えばＶＢＶバッファ
の占有率をもとに、量子化スケールをコントロールする
方法が考えられる。
【００１３】しかし、量子化スケールを大きくすれば画
質は劣化する、しかも、Ｐピクチャは一つ前のＩピクチ
ャもしくはＰピクチャから、Ｂピクチャは時間的に両側
のＩピクチャとＰピクチャから予測されている関係上、
Ｉピクチャが劣化すると、連動して他のピクチャも劣化
する。従って、Ｉピクチャの画質は最も重要で符号も十
分に配分しなければならない。
質は劣化する、しかも、Ｐピクチャは一つ前のＩピクチ
ャもしくはＰピクチャから、Ｂピクチャは時間的に両側
のＩピクチャとＰピクチャから予測されている関係上、
Ｉピクチャが劣化すると、連動して他のピクチャも劣化
する。従って、Ｉピクチャの画質は最も重要で符号も十
分に配分しなければならない。
【００１４】一般に、Ｉ：Ｐ：Ｂの符号量割り当ては
６：３：２程度を基本とし、動きが少ないシーンになる
と８：２：１などになり、動きが大きくなると４：４：
３などにもなる。これらのピクチャに対する符号量配分
を考慮しながら全体のレートコントロールを実現する方
式例を示す。これはＭＰＥＧ２の標準化でテストモデル
として使用されていたアルゴリズムである。
６：３：２程度を基本とし、動きが少ないシーンになる
と８：２：１などになり、動きが大きくなると４：４：
３などにもなる。これらのピクチャに対する符号量配分
を考慮しながら全体のレートコントロールを実現する方
式例を示す。これはＭＰＥＧ２の標準化でテストモデル
として使用されていたアルゴリズムである。
【００１５】（ａ）ステップ１ ステップ１は各ピクチャへのビット配分を行うステップ
で、ＧＯＰ（Group ofPictures）の各ピクチャに対する
割り当て符号量を、ＧＯＰ内でまだ符号化していないピ
クチャに対してある重みをつけて配分する。すなわち、
各ピクチャを符号化する際に用いる平均量子化スケール
と発生符号量との積は、画面が変化しない限りピクチャ
タイプ毎に一定値となると仮定し、Ｉ、Ｐ及びＢの各ピ
クチャタイプ毎に、次式によりパラメータＸｉ、Ｘｐ及
びＸｂを更新する。
で、ＧＯＰ（Group ofPictures）の各ピクチャに対する
割り当て符号量を、ＧＯＰ内でまだ符号化していないピ
クチャに対してある重みをつけて配分する。すなわち、
各ピクチャを符号化する際に用いる平均量子化スケール
と発生符号量との積は、画面が変化しない限りピクチャ
タイプ毎に一定値となると仮定し、Ｉ、Ｐ及びＢの各ピ
クチャタイプ毎に、次式によりパラメータＸｉ、Ｘｐ及
びＸｂを更新する。
【００１６】Ｘｉ＝Ｓｉ×Ｑｉ Ｘｐ＝Ｓｐ×Ｑｐ
Ｘｂ＝Ｓｂ×Ｑｂ ここで、Ｘｉ、Ｘｐ及びＸｂはＩピクチャ、Ｐピクチャ
及びＢピクチャのグローバル・コンプレキシティ・メジ
ャー（global complexity measure）と呼ばれるパラメ
ータで、一つ前の同ピクチャタイプの符号化結果（発生
符号量）Ｓｉ、Ｓｐ及びＳｂと、一つ前の同ピクチャタ
イプの平均量子化スケールＱｉ、Ｑｐ及びＱｂの積で定
義する。
Ｘｂ＝Ｓｂ×Ｑｂ ここで、Ｘｉ、Ｘｐ及びＸｂはＩピクチャ、Ｐピクチャ
及びＢピクチャのグローバル・コンプレキシティ・メジ
ャー（global complexity measure）と呼ばれるパラメ
ータで、一つ前の同ピクチャタイプの符号化結果（発生
符号量）Ｓｉ、Ｓｐ及びＳｂと、一つ前の同ピクチャタ
イプの平均量子化スケールＱｉ、Ｑｐ及びＱｂの積で定
義する。
【００１７】また、理想的な画質は、Ｉピクチャの量子
化スケールを基準とした場合のＰピクチャの量子化スケ
ールとの比率Ｋｐが１．０で、かつ、Ｂピクチャの量子
化スケールとの比率Ｋｂが１．４のとき達成されると仮
定する。以上の仮定により、ＧＯＰ中のＩピクチャ、Ｐ
ピクチャ、Ｂピクチャに対する割り当て符号量Ｔｉ、Ｔ
ｐ、Ｔｂは次式で示す値とする。
化スケールを基準とした場合のＰピクチャの量子化スケ
ールとの比率Ｋｐが１．０で、かつ、Ｂピクチャの量子
化スケールとの比率Ｋｂが１．４のとき達成されると仮
定する。以上の仮定により、ＧＯＰ中のＩピクチャ、Ｐ
ピクチャ、Ｂピクチャに対する割り当て符号量Ｔｉ、Ｔ
ｐ、Ｔｂは次式で示す値とする。
【００１８】
【数１】 ここでＮｐ，ＮｂはＧＯＰ内のＰピクチャやＢピクチャ
の未符号化ピクチャ枚数である。
の未符号化ピクチャ枚数である。
【００１９】このようにして求めた割り当て符号量を基
にして、ＧＯＰ内で符号化が進む毎に、ＧＯＰ内の未符
号化ピクチャに対して割り当てられる符号量Ｒは次式に
基づいて更新される。
にして、ＧＯＰ内で符号化が進む毎に、ＧＯＰ内の未符
号化ピクチャに対して割り当てられる符号量Ｒは次式に
基づいて更新される。
【００２０】Ｒ＝Ｒ−Ｓｉ，ｐ，ｂ （ｂ）ステップ２ ステップ２ではステップ１で割り当てられた各ピクチャ
の割り当て符号量（Ｔｉ，Ｔｐ，Ｔｂ）と実際の発生符
号量を一致させるため、ＭＢ毎に発生符号量を加算しつ
つ、目標符号量から途中での予測目標符号量との差を量
子化スケールにＭＢ単位でフィードバックする。
の割り当て符号量（Ｔｉ，Ｔｐ，Ｔｂ）と実際の発生符
号量を一致させるため、ＭＢ毎に発生符号量を加算しつ
つ、目標符号量から途中での予測目標符号量との差を量
子化スケールにＭＢ単位でフィードバックする。
【００２１】ｄｊｉ＝ｄ０ｉ＋Ｂj-1−（Ｔｉ（ｊ−
１）／ＭＢ＿ｃｎｔ） ｄｊｐ＝ｄ０ｐ＋Ｂj-1−（Ｔｐ（ｊ−１）／ＭＢ＿ｃ
ｎｔ） ｄｊｂ＝ｄ０ｂ＋Ｂj-1−（Ｔｂ（ｊ−１）／ＭＢ＿ｃ
ｎｔ） ここで、ｄ０ｉ，ｄ０ｐ，ｄ０ｂは各仮想バッファの初
期占有量、Ｂj-1は各ピクチャの先頭からｊ−１番目の
ＭＢまでの発生符号量、ＭＢ＿ｃｎｔは１ピクチャ内の
ＭＢ数である。
１）／ＭＢ＿ｃｎｔ） ｄｊｐ＝ｄ０ｐ＋Ｂj-1−（Ｔｐ（ｊ−１）／ＭＢ＿ｃ
ｎｔ） ｄｊｂ＝ｄ０ｂ＋Ｂj-1−（Ｔｂ（ｊ−１）／ＭＢ＿ｃ
ｎｔ） ここで、ｄ０ｉ，ｄ０ｐ，ｄ０ｂは各仮想バッファの初
期占有量、Ｂj-1は各ピクチャの先頭からｊ−１番目の
ＭＢまでの発生符号量、ＭＢ＿ｃｎｔは１ピクチャ内の
ＭＢ数である。
【００２２】次に、ｊ番目のＭＢに対する量子化スケー
ルＱjを次式により求める。
ルＱjを次式により求める。
【００２３】Ｑj＝ｄｊ×３１／ｒ ｒ＝２×ｂｉｔ＿ｒａｔｅ／ｐｉｃｔｕｒｅ＿ｒａｔｅ ｒはフィードバックの応答速度を決定するパラメータで
ある。
ある。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】従来の符号化方式で
は、量子化スケールは上記のように１から３１でコント
ロールされている。これはＭＰＥＧの規格において、量
子化スケールが５ビットと規定されているところから、
実際に選べる値が１から３１の値の整数値であることに
起因する。
は、量子化スケールは上記のように１から３１でコント
ロールされている。これはＭＰＥＧの規格において、量
子化スケールが５ビットと規定されているところから、
実際に選べる値が１から３１の値の整数値であることに
起因する。
【００２５】このため、従来では符号量の制御を非常に
細かくしなければならないようなアプリケーションで
は、この量子化スケールの粗さがそのまま符号量制御精
度につながり、制御能力を低下させる原因になってい
る。また、静止画符号化など、ＭＰＥＧのイントラ画像
を１枚だけ使用したアプリケーションなどでは、符号量
制御精度と共に、微妙な画質のコントロール精度も低下
させる原因となっている。
細かくしなければならないようなアプリケーションで
は、この量子化スケールの粗さがそのまま符号量制御精
度につながり、制御能力を低下させる原因になってい
る。また、静止画符号化など、ＭＰＥＧのイントラ画像
を１枚だけ使用したアプリケーションなどでは、符号量
制御精度と共に、微妙な画質のコントロール精度も低下
させる原因となっている。
【００２６】本発明は、以上の点に鑑みなされたもの
で、符号量制御精度を向上し得る符号化方法及び符号化
装置を提供することを目的とする。
で、符号量制御精度を向上し得る符号化方法及び符号化
装置を提供することを目的とする。
【００２７】また、本発明の他の目的は、静止画符号化
など、ＭＰＥＧのイントラ画像を１枚だけ使用したアプ
リケーションなどでも、符号量制御精度とともに、微妙
な画質のコントロール精度を向上し得る符号化方法及び
符号化装置を提供することにある。
など、ＭＰＥＧのイントラ画像を１枚だけ使用したアプ
リケーションなどでも、符号量制御精度とともに、微妙
な画質のコントロール精度を向上し得る符号化方法及び
符号化装置を提供することにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の符号化方法及び符号化装置は、符号化の際
の発生符号量を受け、量子化スケールの所定の値を複数
に細分化した細量子化スケールを、発生符号量と目標符
号量との差分値に応じた値で出力し、その出力細量子化
スケールに対応させた量子化マトリックス及び量子化ス
ケールを量子化器に入力して、これら量子化マトリック
ス及び量子化スケールの積で量子化器の入力データを除
算させて量子化するようにしたものである。
め、本発明の符号化方法及び符号化装置は、符号化の際
の発生符号量を受け、量子化スケールの所定の値を複数
に細分化した細量子化スケールを、発生符号量と目標符
号量との差分値に応じた値で出力し、その出力細量子化
スケールに対応させた量子化マトリックス及び量子化ス
ケールを量子化器に入力して、これら量子化マトリック
ス及び量子化スケールの積で量子化器の入力データを除
算させて量子化するようにしたものである。
【００２９】この発明では、量子化スケールと量子化マ
トリックスの組合せを用いて使用される細量子化スケー
ルを用いることにより、量子化スケールの値の間を補う
実効量子化幅を得ることができる。
トリックスの組合せを用いて使用される細量子化スケー
ルを用いることにより、量子化スケールの値の間を補う
実効量子化幅を得ることができる。
【００３０】上記の細量子化スケールは、量子化スケー
ルの１の部分の量子化マトリックスを複数に細分化した
量子化スケールであることが、低域成分が多く高域成分
が少ない画像信号の細量子化スケールとして望ましい。
ルの１の部分の量子化マトリックスを複数に細分化した
量子化スケールであることが、低域成分が多く高域成分
が少ない画像信号の細量子化スケールとして望ましい。
【００３１】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は、本発明になる符号化方法及び符号
化装置の一実施の形態のブロック図を示す。同図中、図
３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略
する。図１の実施の形態は、細量子化スケール変換器２
２を設けた点に特徴がある。
て説明する。図１は、本発明になる符号化方法及び符号
化装置の一実施の形態のブロック図を示す。同図中、図
３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略
する。図１の実施の形態は、細量子化スケール変換器２
２を設けた点に特徴がある。
【００３２】図１において、ＶＬＣ器１７により可変長
符号化されたデータは、バッファ１９に一時蓄えられ、
所定の転送レートで符号化データとして出力される。ま
た、その出力されるデータのマクロブロック毎の発生符
号量は、符号量制御器２１に供給され、ここで目標符号
量に対する発生符号量との差分値が求められ、更にその
差分値を基に後述の細量子化スケールが求められ、その
細量子化スケールが細量子化スケール変換器２２に供給
されて、量子化マトリックスと量子化スケールに変換さ
れた後量子化器１３にフィードバックされて符号量制御
する。上記の細量子化スケールは従来の量子化スケール
を細分化したものである。
符号化されたデータは、バッファ１９に一時蓄えられ、
所定の転送レートで符号化データとして出力される。ま
た、その出力されるデータのマクロブロック毎の発生符
号量は、符号量制御器２１に供給され、ここで目標符号
量に対する発生符号量との差分値が求められ、更にその
差分値を基に後述の細量子化スケールが求められ、その
細量子化スケールが細量子化スケール変換器２２に供給
されて、量子化マトリックスと量子化スケールに変換さ
れた後量子化器１３にフィードバックされて符号量制御
する。上記の細量子化スケールは従来の量子化スケール
を細分化したものである。
【００３３】図２は上記の細量子化スケールと量子化マ
トリックスと量子化スケールと実効量子化幅の関係の一
例を示す。ここでは量子化値の小さいほうを重点的に細
かく細分化している。細量子化スケールは量子化マトリ
ックスと量子化スケールの組み合わせにおいて実現され
ている。量子化マトリックスとはＭＰＥＧに用いられて
いる８画素×８画素の視覚特性で重み付けした値のマト
リックスで、ＤＣＴ係数をこの量子化マトリックスと量
子化スケールの積で除算し、切り捨て若しくは四捨五入
することで量子化を行う。
トリックスと量子化スケールと実効量子化幅の関係の一
例を示す。ここでは量子化値の小さいほうを重点的に細
かく細分化している。細量子化スケールは量子化マトリ
ックスと量子化スケールの組み合わせにおいて実現され
ている。量子化マトリックスとはＭＰＥＧに用いられて
いる８画素×８画素の視覚特性で重み付けした値のマト
リックスで、ＤＣＴ係数をこの量子化マトリックスと量
子化スケールの積で除算し、切り捨て若しくは四捨五入
することで量子化を行う。
【００３４】ＭＰＥＧで規定されている量子化は次式に
より実現される。
より実現される。
【００３５】［ｕ，ｖ］＝８×ｃ［ｕ，ｖ］／／（Qsca
le×matrix［ｕ，ｖ］） ここでｕ，ｖは量子化マトリックス内の水平方向、垂直
方向のアドレスを示しており、それぞれ０〜７の値をと
る。また、［ｕ，ｖ］は量子化された後の画像データ、
ｃ［ｕ，ｖ］は量子化される前の画像データ、Ｑｓｃａ
ｌｅは１から３１までのＭＰＥＧで規定された値、ｍａ
ｔｒｉｘ［ｕ，ｖ］は８行８列のＭＰＥＧで規定された
量子化マトリックスを示す。
le×matrix［ｕ，ｖ］） ここでｕ，ｖは量子化マトリックス内の水平方向、垂直
方向のアドレスを示しており、それぞれ０〜７の値をと
る。また、［ｕ，ｖ］は量子化された後の画像データ、
ｃ［ｕ，ｖ］は量子化される前の画像データ、Ｑｓｃａ
ｌｅは１から３１までのＭＰＥＧで規定された値、ｍａ
ｔｒｉｘ［ｕ，ｖ］は８行８列のＭＰＥＧで規定された
量子化マトリックスを示す。
【００３６】この実施の形態では量子化マトリックスは
１１種類を用いている。これら１１種類の量子化マトリ
ックスを表１、表２及び表３に示す。
１１種類を用いている。これら１１種類の量子化マトリ
ックスを表１、表２及び表３に示す。
【００３７】
【表１】
【００３８】
【表２】
【００３９】
【表３】 具体的な量子化マトリックスと量子化スケールの組み合
わせと、従来の量子化スケール１の値を１．０とした場
合の、本実施の形態の相対的な実効量子化値を図２に示
す。これを用いて細量子化スケールを用いた符号量制御
のアルゴリズム例を以下に示す。ステップ１は従来と共
通であるので、その説明は省略し、ステップ２のアルゴ
リズムについて、以下説明する。
わせと、従来の量子化スケール１の値を１．０とした場
合の、本実施の形態の相対的な実効量子化値を図２に示
す。これを用いて細量子化スケールを用いた符号量制御
のアルゴリズム例を以下に示す。ステップ１は従来と共
通であるので、その説明は省略し、ステップ２のアルゴ
リズムについて、以下説明する。
【００４０】ステップ２ではステップ１で割り当てられ
た各ピクチャの割り当て符号量（Ｔｉ，Ｔｐ，Ｔｂ）と
実際の発生符号量を一致させるため、ＭＢ毎に発生符号
量を加算しつつ、目標符号量から途中での予測目標符号
量との差を量子化スケールにＭＢ単位でフィードバック
する。
た各ピクチャの割り当て符号量（Ｔｉ，Ｔｐ，Ｔｂ）と
実際の発生符号量を一致させるため、ＭＢ毎に発生符号
量を加算しつつ、目標符号量から途中での予測目標符号
量との差を量子化スケールにＭＢ単位でフィードバック
する。
【００４１】ｄｊｉ＝ｄ０ｉ＋Ｂj-1−（Ｔｉ（ｊ−
１）／ＭＢ＿ｃｎｔ） ｄｊｐ＝ｄ０ｐ＋Ｂj-1−（Ｔｐ（ｊ−１）／ＭＢ＿ｃ
ｎｔ） ｄｊｂ＝ｄ０ｂ＋Ｂj-1−（Ｔｂ（ｊ−１）／ＭＢ＿ｃ
ｎｔ） ここで、ｄ０ｉ，ｄ０ｐ，ｄ０ｂは各仮想バッファの初
期占有量、Ｂj-1は各ピクチャの先頭からｊ−１番目の
ＭＢまでの発生符号量、ＭＢ＿ｃｎｔは１ピクチャ内の
ＭＢ数である。
１）／ＭＢ＿ｃｎｔ） ｄｊｐ＝ｄ０ｐ＋Ｂj-1−（Ｔｐ（ｊ−１）／ＭＢ＿ｃ
ｎｔ） ｄｊｂ＝ｄ０ｂ＋Ｂj-1−（Ｔｂ（ｊ−１）／ＭＢ＿ｃ
ｎｔ） ここで、ｄ０ｉ，ｄ０ｐ，ｄ０ｂは各仮想バッファの初
期占有量、Ｂj-1は各ピクチャの先頭からｊ−１番目の
ＭＢまでの発生符号量、ＭＢ＿ｃｎｔは１ピクチャ内の
ＭＢ数である。
【００４２】次に、ｊ番目のＭＢに対する細量子化スケ
ールＱjを次式により求める。
ールＱjを次式により求める。
【００４３】Ｑj＝ｄｊ×４２／ｒ ｒ＝２×ｂｉｔ＿ｒａｔｅ／ｐｉｃｔｕｒｅ＿ｒａｔｅ ｒはフィードバックの応答速度を決定するパラメータで
ある。
ある。
【００４４】このようにして符号量制御器２１により得
られた細量子化スケールＱjは、細量子化スケール変換
器２２に送られる。細量子化スケール変換器２２は、図
２と表１、表２及び表３に示した“細量子化スケール”
と“量子化マトリックス、量子化スケール”の対応を付
けて量子化器１３に“量子化マトリックス、量子化スケ
ール”を供給する。なお、図２中、量子化マトリックス
の数値は、表１〜表３に示した１１種類の量子化マトリ
ックスのうち何番目の種類の量子化マトリックスである
かを示す番号である。
られた細量子化スケールＱjは、細量子化スケール変換
器２２に送られる。細量子化スケール変換器２２は、図
２と表１、表２及び表３に示した“細量子化スケール”
と“量子化マトリックス、量子化スケール”の対応を付
けて量子化器１３に“量子化マトリックス、量子化スケ
ール”を供給する。なお、図２中、量子化マトリックス
の数値は、表１〜表３に示した１１種類の量子化マトリ
ックスのうち何番目の種類の量子化マトリックスである
かを示す番号である。
【００４５】量子化器１３はＤＣＴ器１２からのＤＣＴ
係数を、この量子化マトリックスと量子化スケールの積
で除算し、切り捨てる、若しくは四捨五入することで量
子化を行う。また量子化マトリックスはＶＬＣ器１７の
出力のデータと共に図示せぬ多重化装置で、ピクチャヘ
ッダなどと共に多重化されて符号化データとして出力さ
れる。
係数を、この量子化マトリックスと量子化スケールの積
で除算し、切り捨てる、若しくは四捨五入することで量
子化を行う。また量子化マトリックスはＶＬＣ器１７の
出力のデータと共に図示せぬ多重化装置で、ピクチャヘ
ッダなどと共に多重化されて符号化データとして出力さ
れる。
【００４６】この実施の形態によれば、図２に示したよ
うに、量子化スケール１の部分の量子化マトリックス
を、従来１ステップしか存在しなかったのに対して１１
ステップに分け、０．１２５、１．２５、２．５などの
整数値以外の実効量子化幅を使用して符号化を可能とし
ている。結果として、従来１〜３１のステップしか存在
しない量子化スケールが図２に示すように４２ステップ
に拡張されている。
うに、量子化スケール１の部分の量子化マトリックス
を、従来１ステップしか存在しなかったのに対して１１
ステップに分け、０．１２５、１．２５、２．５などの
整数値以外の実効量子化幅を使用して符号化を可能とし
ている。結果として、従来１〜３１のステップしか存在
しない量子化スケールが図２に示すように４２ステップ
に拡張されている。
【００４７】これらはＭＰＥＧ規格内で行うことができ
る。例えばＭＰＥＧ１では、量子化マトリックスは各Ｇ
ＯＰ毎に変更することが可能である。従って、ＭＰＥＧ
１における動画の場合、本実施の形態を用いて符号量制
御精度を変更する場合には、Ｉピクチャを使い、シンタ
ックス的にＧＯＰ構成をとり、シーケンスヘッダを送信
することで、量子化マトリックスを変更できる。
る。例えばＭＰＥＧ１では、量子化マトリックスは各Ｇ
ＯＰ毎に変更することが可能である。従って、ＭＰＥＧ
１における動画の場合、本実施の形態を用いて符号量制
御精度を変更する場合には、Ｉピクチャを使い、シンタ
ックス的にＧＯＰ構成をとり、シーケンスヘッダを送信
することで、量子化マトリックスを変更できる。
【００４８】また、ＭＰＥＧ２においては毎ピクチャ毎
に変更可能である。従って、ＭＰＥＧ２における動画の
場合、ＭＰＥＧ２で規定されているマトリクス変更を示
すコード（QUANT MATRIX EXTENSION）を毎ピクチャ毎に
送信することで、量子化マトリックスを変更できる。
に変更可能である。従って、ＭＰＥＧ２における動画の
場合、ＭＰＥＧ２で規定されているマトリクス変更を示
すコード（QUANT MATRIX EXTENSION）を毎ピクチャ毎に
送信することで、量子化マトリックスを変更できる。
【００４９】なお、上記の実施の形態では、量子化スケ
ールの１の部分の量子化マトリックスを１１種類の量子
化マトリックスに分けているが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく複数種類であればよく、また複数種類
の量子化マトリックスに分ける量子化スケールの部分
は、１以外の２〜３１の任意の量子化スケールでもよ
い。
ールの１の部分の量子化マトリックスを１１種類の量子
化マトリックスに分けているが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく複数種類であればよく、また複数種類
の量子化マトリックスに分ける量子化スケールの部分
は、１以外の２〜３１の任意の量子化スケールでもよ
い。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
量子化スケールと量子化マトリックスの組合せを用いて
使用される細量子化スケールを用いて、量子化スケール
の値の間を補う実効量子化幅を得て符号量制御を行うよ
うにしたので、ＭＰＥＧのように量子化スケールが５ビ
ットと規定されていても、実際に選べる値は１から３１
の値の整数値の間を選択したと等価な量子化が可能とな
り、符号量制御精度を向上できる。
量子化スケールと量子化マトリックスの組合せを用いて
使用される細量子化スケールを用いて、量子化スケール
の値の間を補う実効量子化幅を得て符号量制御を行うよ
うにしたので、ＭＰＥＧのように量子化スケールが５ビ
ットと規定されていても、実際に選べる値は１から３１
の値の整数値の間を選択したと等価な量子化が可能とな
り、符号量制御精度を向上できる。
【００５１】また、本発明によれば、静止画符号化な
ど、ＭＰＥＧのイントラ画像を１枚だけ使用したアプリ
ケーションなどでも、符号量制御精度とともに、微妙な
画質のコントロール精度を向上させることができる。
ど、ＭＰＥＧのイントラ画像を１枚だけ使用したアプリ
ケーションなどでも、符号量制御精度とともに、微妙な
画質のコントロール精度を向上させることができる。
【図１】本発明の一実施の形態のブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態の細量子化スケールと量
子化マトリックス、量子化スケール及び実効量子化幅と
の関係を示す図である。
子化マトリックス、量子化スケール及び実効量子化幅と
の関係を示す図である。
【図３】従来の一例のブロック図である。
１２ ＤＣＴ器 １３ 量子化器 １７ ＶＬＣ器 １９ バッファ ２１ 符号量制御器 ２２ 細量子化スケール変換器
Claims (4)
- 【請求項１】 入力された画像データを所定画素毎のブ
ロックに分割してから直交変換した後、量子化スケール
と量子化マトリックスの積に関連した実効量子化幅を用
いて量子化器により量子化を行い、その量子化されたデ
ータを可変長符号化すると共に、符号化の際の発生符号
量と目標符号量との差分値に基づき生成した前記量子化
スケールを前記量子化器にフィードバックして符号量制
御を行う符号化方法において、 前記符号化の際の発生符号量を受け、前記量子化スケー
ルの所定の値を複数に細分化した細量子化スケールを、
発生符号量と目標符号量との差分値に応じた値で出力
し、その出力細量子化スケールに対応させた前記量子化
マトリックス及び前記量子化スケールを前記量子化器に
入力して、これら量子化マトリックス及び量子化スケー
ルの積で前記量子化器の入力データを除算させて量子化
することを特徴とする符号化方法。 - 【請求項２】 前記細量子化スケールは、前記量子化ス
ケールの１の部分の量子化マトリックスを複数に細分化
した量子化スケールであることを特徴とする請求項１記
載の符号化方法。 - 【請求項３】 入力された画像データを所定画素毎のブ
ロックに分割してから直交変換して直交変換係数を出力
する直交変換係数出力手段と、 前記直交変換係数に対して外部信号に応じた実効量子化
幅で量子化を行う量子化器と、 前記量子化器の出力データを可変長符号化して符号化デ
ータを出力すると共に、符号化の際の発生符号量を出力
する可変長符号化器と、 前記発生符号量を受け、前記量子化スケールの所定の値
を複数に細分化した細量子化スケールを、発生符号量と
目標符号量との差分値に応じた値で出力する符号量制御
器と、 前記符号量制御器から出力された細量子化スケールを受
け、その入力細量子化スケールに対応させた前記量子化
マトリックス及び前記量子化スケールを前記量子化器に
前記外部信号として入力して、これら量子化マトリック
ス及び量子化スケールの積で前記量子化器の入力データ
を除算させて量子化する細量子化スケール変換器とを有
することを特徴とする符号化装置。 - 【請求項４】 前記符号量制御器は、前記量子化スケー
ルの１の部分の量子化マトリックスを複数に細分化した
細量子化スケールを出力することを特徴とする請求項３
記載の符号化装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29917497A JP2900927B2 (ja) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | 符号化方法及び符号化装置 |
| TW87117627A TW389019B (en) | 1997-10-30 | 1998-10-23 | Coding method and coder, and recording medium recorded with image coded data |
| CN98120499A CN1104814C (zh) | 1997-10-30 | 1998-10-28 | 编码方法和编码装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29917497A JP2900927B2 (ja) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | 符号化方法及び符号化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11136678A JPH11136678A (ja) | 1999-05-21 |
| JP2900927B2 true JP2900927B2 (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=17869101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29917497A Expired - Lifetime JP2900927B2 (ja) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | 符号化方法及び符号化装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2900927B2 (ja) |
| CN (1) | CN1104814C (ja) |
| TW (1) | TW389019B (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100411442C (zh) * | 2003-03-24 | 2008-08-13 | 华为技术有限公司 | 一种视频图象编码方法 |
| CN101317463B (zh) * | 2006-03-16 | 2012-10-17 | 华为技术有限公司 | 在编解码中的实现量化的方法和装置 |
| EP2822275B1 (en) * | 2012-02-29 | 2018-09-12 | Sony Corporation | Image processing device and method |
-
1997
- 1997-10-30 JP JP29917497A patent/JP2900927B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-10-23 TW TW87117627A patent/TW389019B/zh not_active IP Right Cessation
- 1998-10-28 CN CN98120499A patent/CN1104814C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW389019B (en) | 2000-05-01 |
| CN1216887A (zh) | 1999-05-19 |
| CN1104814C (zh) | 2003-04-02 |
| JPH11136678A (ja) | 1999-05-21 |
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