JP3167863B2 - 映像符号化器系の制御装置 - Google Patents
映像符号化器系の制御装置Info
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- JP3167863B2 JP3167863B2 JP17979594A JP17979594A JP3167863B2 JP 3167863 B2 JP3167863 B2 JP 3167863B2 JP 17979594 A JP17979594 A JP 17979594A JP 17979594 A JP17979594 A JP 17979594A JP 3167863 B2 JP3167863 B2 JP 3167863B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は映像符号化器系の制御
装置に関し、特に、CATVや映像データベース等の各
種画像を同時に送出する装置において、ある送出ビット
レートのもとで、符号化映像の品質を系全体として向上
させることができるようにした映像符号化器系の制御装
置に関する。
装置に関し、特に、CATVや映像データベース等の各
種画像を同時に送出する装置において、ある送出ビット
レートのもとで、符号化映像の品質を系全体として向上
させることができるようにした映像符号化器系の制御装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の映像符号化器系としては、系全体
のビッレートの制御を全く行わない方式、あるいは、複
数の予め用意されている量子化器を切換えることでビッ
レートの制御を行う方式がある。
のビッレートの制御を全く行わない方式、あるいは、複
数の予め用意されている量子化器を切換えることでビッ
レートの制御を行う方式がある。
【0003】前者の方式は、図3に示すように、N個の
符号化器E1 〜EN のそれぞれをAビットレートに固定
し、該符号化器E1 〜EN に入力する映像信号が単純な
ものであろうと複雑なものであろうと、Aビットレート
で符号化する方式である。
符号化器E1 〜EN のそれぞれをAビットレートに固定
し、該符号化器E1 〜EN に入力する映像信号が単純な
ものであろうと複雑なものであろうと、Aビットレート
で符号化する方式である。
【0004】後者の方式は、図4に示すように、各符号
化器E1 〜EN に、ビットレートの異なる量子化器を複
数個設け、該各符号化器に入力してくる画像情報の難易
度を画像難易度判定器21で判定することにより、各符
号化器の量子化器を選択する。例えば、符号化器E1 に
入力する画像情報が単純なものであれば、ビットレート
A/2の量子化器Xを選択する。符号化器E2 に入力す
る画像情報が普通程度の複雑さのものであれば、ビット
レートAの量子化器Yを選択する。また、符号化器EN
に入力する画像情報が複雑なものであれば、ビットレー
ト3A/2の量子化器Zを選択する。そして、加算器2
0から出力される総ビットレートは、N・Aになるよう
にする。
化器E1 〜EN に、ビットレートの異なる量子化器を複
数個設け、該各符号化器に入力してくる画像情報の難易
度を画像難易度判定器21で判定することにより、各符
号化器の量子化器を選択する。例えば、符号化器E1 に
入力する画像情報が単純なものであれば、ビットレート
A/2の量子化器Xを選択する。符号化器E2 に入力す
る画像情報が普通程度の複雑さのものであれば、ビット
レートAの量子化器Yを選択する。また、符号化器EN
に入力する画像情報が複雑なものであれば、ビットレー
ト3A/2の量子化器Zを選択する。そして、加算器2
0から出力される総ビットレートは、N・Aになるよう
にする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来技術には、次のような問題点がある。図3に示した
方式によれば、符号化器E1 〜EN は入力してくる映像
信号が単純なものであろうと複雑なものであろうと、同
じビットレートで符号化を行う。このため、符号化の難
しい画像に対しては、極度の劣化を生じたり、これとは
逆に、符号化の易しい画像に対しては、所定のビットレ
ートに見合う情報が発生せずに、ダミービットを付加し
なければならなくなる。この結果、伝送情報が完全に有
効利用されるとは言えず、また、極度に劣化する画像の
ために、系全体に対する主観的な評価が定価するという
問題があった。
従来技術には、次のような問題点がある。図3に示した
方式によれば、符号化器E1 〜EN は入力してくる映像
信号が単純なものであろうと複雑なものであろうと、同
じビットレートで符号化を行う。このため、符号化の難
しい画像に対しては、極度の劣化を生じたり、これとは
逆に、符号化の易しい画像に対しては、所定のビットレ
ートに見合う情報が発生せずに、ダミービットを付加し
なければならなくなる。この結果、伝送情報が完全に有
効利用されるとは言えず、また、極度に劣化する画像の
ために、系全体に対する主観的な評価が定価するという
問題があった。
【0006】また、図4に示した方式によれば、符号化
器E1 〜EN の各々には、有限種類の量子化器X〜Zし
か用意することができない。このため、符号化器のビッ
トレートを入力画像の複雑さに見合った値にすることが
できず、図4の方式のものよりは改善されているもの
の、伝送情報の有効利用が不十分であるという問題があ
った。この問題を解決するためには、前記量子化器の数
を多数設ける必要があるが、実用化上、問題が多い。
器E1 〜EN の各々には、有限種類の量子化器X〜Zし
か用意することができない。このため、符号化器のビッ
トレートを入力画像の複雑さに見合った値にすることが
できず、図4の方式のものよりは改善されているもの
の、伝送情報の有効利用が不十分であるという問題があ
った。この問題を解決するためには、前記量子化器の数
を多数設ける必要があるが、実用化上、問題が多い。
【0007】この発明の目的は、前記した従来技術の問
題点を除去し、定められた総ビットレートのもとで、複
数の符号化器系全体の性能を向上させることができる映
像符号化器系の制御装置を提供することにある。
題点を除去し、定められた総ビットレートのもとで、複
数の符号化器系全体の性能を向上させることができる映
像符号化器系の制御装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、複数の符号化器を並列的に動作させ、複
数の符号化された画像情報を同時に得るようにした映像
符号化器系の制御装置において、各符号化器のビットレ
ート対符号化歪みの関係を両対数グラフの一次式にて近
似し、そのパラメータを決定するパラメータ決定手段
と、該パラメータ決定手段によって求められた数式と、
ビットレートの総和が一定であるという条件のもとに、
前記符号化歪みの総和を最小にする前記各符号化器毎の
ビットレートを求めるビットレート決定手段とを具備し
た点に特徴がある。
に、本発明は、複数の符号化器を並列的に動作させ、複
数の符号化された画像情報を同時に得るようにした映像
符号化器系の制御装置において、各符号化器のビットレ
ート対符号化歪みの関係を両対数グラフの一次式にて近
似し、そのパラメータを決定するパラメータ決定手段
と、該パラメータ決定手段によって求められた数式と、
ビットレートの総和が一定であるという条件のもとに、
前記符号化歪みの総和を最小にする前記各符号化器毎の
ビットレートを求めるビットレート決定手段とを具備し
た点に特徴がある。
【0009】
【作用】本発明によれば、各符号化器のビットレートと
符号化歪みが測定され、前記パラメータ決定手段によっ
て、各符号化器のビットレート対符号化歪み曲線を表す
両対数グラフの一次式が決定される。前記ビットレート
決定手段は、与えられた総ビットレートのもとで、系全
体の評価歪み量を最小化するために各符号化器に割り当
てるビットレートを決定する。この結果、所定の総ビッ
トレートのもとで、系全体の評価歪み量を最小化するこ
とができる。
符号化歪みが測定され、前記パラメータ決定手段によっ
て、各符号化器のビットレート対符号化歪み曲線を表す
両対数グラフの一次式が決定される。前記ビットレート
決定手段は、与えられた総ビットレートのもとで、系全
体の評価歪み量を最小化するために各符号化器に割り当
てるビットレートを決定する。この結果、所定の総ビッ
トレートのもとで、系全体の評価歪み量を最小化するこ
とができる。
【0010】
【実施例】以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説
明する。図1は、本発明の一実施例の構成を示すブロッ
ク図である。この実施例は、評価歪みとして、平均2乗
誤差を用いたものである。
明する。図1は、本発明の一実施例の構成を示すブロッ
ク図である。この実施例は、評価歪みとして、平均2乗
誤差を用いたものである。
【0011】図において、1は入力してくる画像信号を
指示されたビットレートで符号化する符号化器、2は該
符号化器1によって符号化された信号xを復号化する復
号器、3は前記画像信号と復号結果とから平均2乗誤差
を測定する平均2乗誤差測定器である。また、4はパラ
メータ決定器、5はビットレート決定器である。なお、
図1には、前記符号化器1、復号器2、平均2乗誤差測
定器3およびパラメータ決定器4が一系統しか示されて
いないが、実際には同じ系統のものがN系統(Nは2以
上の整数)存在している。
指示されたビットレートで符号化する符号化器、2は該
符号化器1によって符号化された信号xを復号化する復
号器、3は前記画像信号と復号結果とから平均2乗誤差
を測定する平均2乗誤差測定器である。また、4はパラ
メータ決定器、5はビットレート決定器である。なお、
図1には、前記符号化器1、復号器2、平均2乗誤差測
定器3およびパラメータ決定器4が一系統しか示されて
いないが、実際には同じ系統のものがN系統(Nは2以
上の整数)存在している。
【0012】次に、前記パラメータ決定器4について、
図2を参照して説明する。図2は、符号化器のビットレ
ートと平均2乗誤差との関係を、両対数グラフで表した
ものである。図では、平均2乗誤差をEi で表し、ビッ
トレートをRi で表している。図中の、「bicycle 」、
「cheer 」、「flower」および「mobile」は、周知のテ
ストデータを示す。なお、これらのテストデータのうち
の、「フラワガーデン」および「モーバイルアンドカレ
ンダ」は、例えばテレビジョン学会誌「画像情報工学と
放送技術」、1993年、NO.9、VOL.47の第
1225(71)頁に掲載されている。また、図中の点
(黒丸、四角、菱形および三角で表された点)は実測値
を示し、これらの点を結ぶ線m、n、pおよびqは近似
曲線を示す。
図2を参照して説明する。図2は、符号化器のビットレ
ートと平均2乗誤差との関係を、両対数グラフで表した
ものである。図では、平均2乗誤差をEi で表し、ビッ
トレートをRi で表している。図中の、「bicycle 」、
「cheer 」、「flower」および「mobile」は、周知のテ
ストデータを示す。なお、これらのテストデータのうち
の、「フラワガーデン」および「モーバイルアンドカレ
ンダ」は、例えばテレビジョン学会誌「画像情報工学と
放送技術」、1993年、NO.9、VOL.47の第
1225(71)頁に掲載されている。また、図中の点
(黒丸、四角、菱形および三角で表された点)は実測値
を示し、これらの点を結ぶ線m、n、pおよびqは近似
曲線を示す。
【0013】図を見れば明らかなように、前記近似曲線
m、n、pおよびqは直線(一次式)によく近似されて
いることがわかる。そこで、下記の式(0) が成立する。 log Ei =ailogRi +bi …(0) (ここに、i =
1、2、3、…、N) ここで、対数の底は10、ai は直線の傾き、bi は縦
軸を切る点である。この式で、パラメータとなるのは、
ai 、bi であるが、このai 、bi は直線のパラメー
タであるので、2度の観測により完全に決定することが
できる。
m、n、pおよびqは直線(一次式)によく近似されて
いることがわかる。そこで、下記の式(0) が成立する。 log Ei =ailogRi +bi …(0) (ここに、i =
1、2、3、…、N) ここで、対数の底は10、ai は直線の傾き、bi は縦
軸を切る点である。この式で、パラメータとなるのは、
ai 、bi であるが、このai 、bi は直線のパラメー
タであるので、2度の観測により完全に決定することが
できる。
【0014】実際上の動作としては、パラメータ決定器
4は、例えば15フレーム毎に、前記パラメータai 、
bi を決定し、このパラメータai 、bi を該15フレ
ーム間のフレームに適用するようにする。この場合、一
度目の観測値としては前回の観測値を用い、2度目の観
測値は今回の観測値を用いるようにすればよい。
4は、例えば15フレーム毎に、前記パラメータai 、
bi を決定し、このパラメータai 、bi を該15フレ
ーム間のフレームに適用するようにする。この場合、一
度目の観測値としては前回の観測値を用い、2度目の観
測値は今回の観測値を用いるようにすればよい。
【0015】次に、前記ビットレート決定器5の動作を
説明する。該ビットレート決定器5は、下記の(1) 式で
表される総ビットレート(R)が一定の条件のもとで、
(2)式で表される平均2乗誤差(E)を最小化するよう
なビットレートR1、R2、…、RNを決定するもので
ある。 R=R1+R2+……+RN …(1) E=E1+E2+……+EN …(2) この決定問題は、ラグランジェの未定乗数法を用いて解
くことができる。以下では、説明を簡単にするために、
N=3として説明する。この決定問題は、ラグランジェ
の未定乗数をλとする時、前記(1) 式の条件下で、下記
の連立方程式(3) を解くことになる。
説明する。該ビットレート決定器5は、下記の(1) 式で
表される総ビットレート(R)が一定の条件のもとで、
(2)式で表される平均2乗誤差(E)を最小化するよう
なビットレートR1、R2、…、RNを決定するもので
ある。 R=R1+R2+……+RN …(1) E=E1+E2+……+EN …(2) この決定問題は、ラグランジェの未定乗数法を用いて解
くことができる。以下では、説明を簡単にするために、
N=3として説明する。この決定問題は、ラグランジェ
の未定乗数をλとする時、前記(1) 式の条件下で、下記
の連立方程式(3) を解くことになる。
【0016】
【数1】 この時、log Ei =ailogRi +bi (i =1、2、
3)から、Ei =10biRi aiとし、前記連立方程式
(3) を書き直すと、次式(4) のようになる。
3)から、Ei =10biRi aiとし、前記連立方程式
(3) を書き直すと、次式(4) のようになる。
【0017】
【数2】 上記の式は、未知数が4個(λ,R1,R2,R3)
で、前記(1) 式を加えると、式が4個となるので、これ
を解くことができる。
で、前記(1) 式を加えると、式が4個となるので、これ
を解くことができる。
【0018】まず、前記(1) 式のR1、R2およびR3
に、前記(4) 式を代入して、下記のλの式(5) をつく
る。
に、前記(4) 式を代入して、下記のλの式(5) をつく
る。
【0019】
【数3】 そして、この式(5) を、数値解析ニュートン法により解
いて前記ラグランジェの未定乗数λを求め、これを、R
1、R2およびR3の式(前記式(4) )に代入すること
により、各符号化器の最適ビットレートを得る。
いて前記ラグランジェの未定乗数λを求め、これを、R
1、R2およびR3の式(前記式(4) )に代入すること
により、各符号化器の最適ビットレートを得る。
【0020】上記の演算結果は、前記ビットレート決定
器5に格納されているので、ビットレート決定器5は該
演算結果に前記パラメータ決定器4で求めたパラメータ
ai、bi を代入することにより、各符号化器の最適ビ
ットレートを求めることができる。この求められたビッ
トレートは符号化器1に帰還される。符号化器1は、こ
のビットレートを受信すると、該ビットレートで符号化
を実行する。
器5に格納されているので、ビットレート決定器5は該
演算結果に前記パラメータ決定器4で求めたパラメータ
ai、bi を代入することにより、各符号化器の最適ビ
ットレートを求めることができる。この求められたビッ
トレートは符号化器1に帰還される。符号化器1は、こ
のビットレートを受信すると、該ビットレートで符号化
を実行する。
【0021】以上の動作により、本実施例によれば、前
記ビットレート決定器5は、評価歪みを最小化する意味
で最適な各符号化器に対するビットレートを決定するこ
とができ、この結果、所定の総ビットレートのもとで、
系全体の評価歪み量を最小化することができる。
記ビットレート決定器5は、評価歪みを最小化する意味
で最適な各符号化器に対するビットレートを決定するこ
とができ、この結果、所定の総ビットレートのもとで、
系全体の評価歪み量を最小化することができる。
【0022】次に、本発明の第2実施例を説明する。こ
の実施例は、前記図2の近似曲線m、n、pおよびqの
勾配が一定であることに着目し、前記式(0) のaを定
数、bをパラメータとしたものである。ここで、aは、
予め多数の画像サンプルから測定した結果から求めた平
均値を用いるものとする。
の実施例は、前記図2の近似曲線m、n、pおよびqの
勾配が一定であることに着目し、前記式(0) のaを定
数、bをパラメータとしたものである。ここで、aは、
予め多数の画像サンプルから測定した結果から求めた平
均値を用いるものとする。
【0023】この実施例によれば、前記パラメータb
は、1回の観測により、前記式(0) 、すなわちビットレ
ートRと平均2乗誤差の関係式の同定を行うことができ
る。
は、1回の観測により、前記式(0) 、すなわちビットレ
ートRと平均2乗誤差の関係式の同定を行うことができ
る。
【0024】この実施例の場合は、前記(4) 式におい
て、a1 =a2 =a3 =aとしたものに等しいので、第
1実施例の前記(5) 式に相当する式は、次式(6) のよう
になる。
て、a1 =a2 =a3 =aとしたものに等しいので、第
1実施例の前記(5) 式に相当する式は、次式(6) のよう
になる。
【0025】
【数4】 この式(6) から、ラグランジェの未定乗数λを求める
と、次式(7) のようになる。
と、次式(7) のようになる。
【0026】
【数5】 この式(7) を、前記式(4) において、a1 =a2 =a3
=aとしたものに代入すると、次の式(8) が得られる。
=aとしたものに代入すると、次の式(8) が得られる。
【0027】
【数6】 以上のように、本実施例によれば、簡単な式(8) によ
り、各符号化器に対するビットレートを決定することが
できるというメリットがある。
り、各符号化器に対するビットレートを決定することが
できるというメリットがある。
【0028】なお、前記第1、第2実施例では、評価歪
みとして、平均2乗誤差を用いたものであったが、本発
明はこれに限定されず、評価歪みとして、視覚重み付き
平均2乗誤差を用いるようにしてもよい。視覚重みと
は、人間の視覚特性である周波数成分による感度の違い
や、輝度値が激しく変動する時には、歪みが感知されに
くいというマスキング効果を数値化して符号化歪みに対
して、掛け合わせる重み係数である。各符号化器につい
て、ビットレートと重み付き平均2乗誤差の関係は、前
記式(0) と同様の関係式で表されるので、前記したのと
同様の方法により、評価歪みを最小化する意味で最適な
各符号化器に対するビットレートを決定することができ
る。
みとして、平均2乗誤差を用いたものであったが、本発
明はこれに限定されず、評価歪みとして、視覚重み付き
平均2乗誤差を用いるようにしてもよい。視覚重みと
は、人間の視覚特性である周波数成分による感度の違い
や、輝度値が激しく変動する時には、歪みが感知されに
くいというマスキング効果を数値化して符号化歪みに対
して、掛け合わせる重み係数である。各符号化器につい
て、ビットレートと重み付き平均2乗誤差の関係は、前
記式(0) と同様の関係式で表されるので、前記したのと
同様の方法により、評価歪みを最小化する意味で最適な
各符号化器に対するビットレートを決定することができ
る。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、予め定められた総ビッ
トレートのもとで、映像符号化器系全体の評価歪み量を
最小化することができるという効果がある。
トレートのもとで、映像符号化器系全体の評価歪み量を
最小化することができるという効果がある。
【図1】 本発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
【図2】 符号化器のビットレートと平均2乗誤差との
関係を示す対数グラフである。
関係を示す対数グラフである。
【図3】 従来の映像符号化器系の一例を示すブロック
図である。
図である。
【図4】 従来の映像符号化器系の他の例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
1…符号化器、2…復号器、3…平均2乗誤差測定器、
4…パラメータ決定器、5…ビットレート決定器。
4…パラメータ決定器、5…ビットレート決定器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−38811(JP,A) 特開 平3−163979(JP,A) 特開 平3−255792(JP,A) 特開 平4−343578(JP,A) 特開 平5−64175(JP,A) 特開 平5−227520(JP,A) 特開 平6−6779(JP,A) 特開 平6−62393(JP,A) 特開 平6−78281(JP,A) 特開 平6−112836(JP,A) 米国特許5159447(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 7/24 - 7/68 H04N 1/41 - 1/419
Claims (4)
- 【請求項1】 複数の符号化器を並列的に動作させ、複
数の符号化された画像情報を同時に得るようにした映像
符号化器系の制御装置において、 各符号化器のビットレート対符号化歪みの関係を両対数
グラフの一次式にて近似し、そのパラメータを決定する
パラメータ決定手段と、 該パラメータ決定手段によって求められた一次式と、ビ
ットレートの総和が一定であるという条件のもとに、前
記符号化歪みの総和を最小にする前記各符号化器毎のビ
ットレートを求めるビットレート決定手段とを具備し、 前記求められたビットレートを、前記各符号化器に配分
するようにしたことを特徴とする映像符号化器系の制御
装置。 - 【請求項2】 請求項1の映像符号化器系の制御装置に
おいて、 前記パラメータ決定手段は、各符号化器のビットレート
対符号化歪みの関係を示す前記一次式のパラメータであ
る勾配aと縦軸を切る値bとを測定によって決定するこ
とを特徴とする映像符号化器系の制御装置。 - 【請求項3】 請求項1の映像符号化器系の制御装置に
おいて、 前記パラメータ決定手段は、各符号化器のビットレート
対符号化歪みの関係を示す前記一次式の勾配aを定数と
し、縦軸を切る値bを測定によって決定することを特徴
とする映像符号化器系の制御装置。 - 【請求項4】 請求項1の映像符号化器系の制御装置に
おいて、 前記符号化歪みとして、平均2乗誤差、または視覚重み
付き平均2乗誤差を用いるようにしたことを特徴とする
映像符号化器系の制御装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17979594A JP3167863B2 (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | 映像符号化器系の制御装置 |
US08/395,709 US5550590A (en) | 1994-03-04 | 1995-02-28 | Bit rate controller for multiplexer of encoded video |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17979594A JP3167863B2 (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | 映像符号化器系の制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0823540A JPH0823540A (ja) | 1996-01-23 |
JP3167863B2 true JP3167863B2 (ja) | 2001-05-21 |
Family
ID=16072034
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17979594A Expired - Fee Related JP3167863B2 (ja) | 1994-03-04 | 1994-07-08 | 映像符号化器系の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3167863B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0841820A3 (en) | 1996-11-08 | 2005-11-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method and apparatus for encoding, multiplexing and transmitting a video signal |
JP4582710B2 (ja) * | 2005-06-17 | 2010-11-17 | 株式会社Kddi研究所 | 動画像符号化装置 |
JP4709074B2 (ja) * | 2006-06-09 | 2011-06-22 | 日本電信電話株式会社 | 動画像符号化方法,装置,そのプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体 |
RU2012146943A (ru) * | 2010-04-06 | 2014-05-20 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Уменьшение видимости 3d шума |
-
1994
- 1994-07-08 JP JP17979594A patent/JP3167863B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0823540A (ja) | 1996-01-23 |
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