JP3946804B2 - Image coding control method - Google Patents

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JP3946804B2
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裕 渡辺
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動画像符号化の符号化制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
固定ビットレートにて符号化制御が行われる場合、直前に符号化されたフレームの発生情報量から、次の符号化対象フレームまでの時間を決定している。例えば、ビットレートをR、符号化対象フレームにおける発生情報量をGとすると、次の符号化対象フレームまでの時間Tは、
T=G/R
となる。実際は、入力フレームは決まったフレームレート(NTSCの場合、29.97Hz)で入力されるため、入力フレームレートにより量子化される。図4にその例を示す。この例では、各符号化対象フレーム(FrameA〜D)で発生した情報量に対し、ビットレートRを傾きとし、全ての情報を伝送し終えた時点で、次の入力フレームを符号化対象フレームとして符号化を行う。例えば、FrameAの発生情報量をGa、入力フレームレートをf[fps]とした場合、FrameAとFrameBの間のフレームのコマ落し枚数Sabは次式より算出できる。
【0003】
Sab=(Ga/R)・f
上記のように、符号化対象フレームの発生情報量に応じてフレームのコマ落し(以下、フレームスキップ)を決定することにより、固定ビットレートでの符号化が可能となる。
【0004】
しかし、上記の方法では、フレームスキップが頻繁に発生する。そこで、符号化データを一時的に蓄えておくバッファメモリを持つことにより、発生情報量の変動を吸収し、フレームスキップを抑える方法がある。但し、この手法においても、符号化データのバッファメモリの占有量が高くなった場合は、フレームスキップが発生する。図5にその例を示す。この例では、発生情報量が大きい符号化フレームであっても、バッファ容量以下であればフレームスキップは発生させない。逆に、バッファの占有量が高くなり、占有量がバッファ上限を越える可能性がある場合は、フレームスキップを発生させる。
【0005】
このように、バッファメモリを持つことで、フレームスキップを抑えつつ固定ビットレートでの符号化が可能となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の固定ビットレートによる符号化制御方法では、現在の符号化対象フレームの発生情報量や符号化データのバッファ占有量により、次の符号化対象フレームまでの間隔(フレームスキップ数)が決定される。つまり、発生情報量が多いフレームの後やバッファメモリ占有量が上限近くであるときには、フレームスキップ数が多くなり符号化フレームレートは低下し、逆に発生情報量が少ない場合やバッファ占有量が小さいときは、フレームスキップ数が少なくなり符号化フレームレートは高くなる。
【0007】
今、フレーム内符号化とフレーム間符号化を組み合わせた場合を例としてあげる。フレーム内符号化は、フレーム間符号化に比べ、符号化効率は低いために発生情報量は極端に大きくなるが、最初の符号化対象フレームと、伝送エラーに対する処置や誤差伝搬の防止、あるいはネットワークプロトコルによりパケットの破棄が発生しそのパケットが再送されない場合や、ライブ中継のように常時伝送中の映像データを途中から復号開始するため(Intraリフレッシュ)に用いる必要がある。図6にその例を示す。この例では、最初の符号化対象フレームをフレーム内符号化フレーム(Intraフレーム:●印)とし、それ以降をフレーム間符号化フレーム(Interフレーム:○印)としている。また、リフレッシュの為に、4フレーム毎にフレーム内符号化を行っている。この例から分かるように、Intraフレームの直後はフレームのスキップ数が多くなる。また、Scene(シーン)AからSceneBに切り替わった後もフレームスキップが大きくなっている。これは、SceneAとSceneBの映像の相関性が小さいことにより、フレーム間符号化を用いても冗長性の削除は出来なかったためである。この例から分かるように、各符号化対象フレームにおける発生情報量の変動が激しい場合は、それに伴いフレームレートの変動が激しくなる。
【0008】
次に、符号化データのバッファ占有量がバッファ上限に近くで動作している場合を考える。従来方法では、符号化フレームレートを入力フレームレートに近付ける制御を行なっている。バッファ占有量がバッファ上限に近い場合、バッファメモリのオーバーフローを防ぐため、粗く量子化するなどして発生情報量を減少させる制御が働く。粗く量子化しても十分に発生情報量を減す事ができない場合は、フレームスキップを発生させる。このため、符号化フレームレートは、入力フレームレートに近づくものの、各符号化対象フレームは、粗く量子化されるために著しく画質が劣化する。
【0009】
以上、示したように、従来の固定ビットレートによる符号化の制御方法では、各符号化対象フレームにおける発生情報量の変動が激しい場合は、それに伴いフレームレートの変動が激しくなるという問題と、符号化データのバッファ占有量がバッファ上限に近くで動作している場合は、符号化対象フレームの再生画質が著しく劣化する問題があった。
【0010】
本発明の目的は、動画像符号化において、符号化フレームレートを均一に揃え、かつ、符号化フレームの画質を向上させることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、動画像シーケンスを符号化する際、入力フレームレートが一定で、単位時間内に入力される複数のフレームのうち、符号化するフレーム数を表す符号化フレームレートを変化させることが可能な符号化方法において、符号化対象フレームを予め与えられた一定フレーム間隔でフレーム内符号化で符号化し、その符号化が終了した後、フレーム内符号化フレームの発生情報量と予め与えられた定数から、フレーム間符号化フレームの仮の目標発生情報量を算出して、次のフレーム内符号化フレームまでの間に符号化されるフレーム間符号化の枚数を算出することで、符号化フレームレートを決定する過程を有することを特徴とする。
【0013】
さらに、前記フレーム内符号化フレームの発生情報量をG0、ビットレートをR、前記フレーム内符号化の間隔をTc、符号化データバッファの初期値をBinit、フレーム内符号化を行う直前の符号化データバッファの占有量をB0、予め与えられた定数をIPrateとすると、単位時間内に符号化するフレーム間符号化のフレーム数である前記符号化フレームレートFtを(R・Tc+(Bint−B0)−G0)/(G0・IPrate・Tc)で求めて決定することを特徴とする。
【0014】
従来方法では、符号化フレームレートは、発生情報量や符号化データバッファの占有量によって決定される。このため、発生情報量の変動が激しい場合は、その影響を受けて符号化フレームレートの変動も大きくなっていた。また、符号化フレームレートを入力フレームレートに近づけようとするため、符号化データのバッファ占有量がバッファ上限に近くで動作している場合は、符号化対象フレームは粗く量子化されて画質の劣化を招いていた。
【0015】
そこで、本発明では、直前の符号化対象フレームの発生情報量および符号化時の符号化データバッファの占有量に因らず、一定時間内の符号化フレームレートをほぼ固定として符号化処理を行う。以下に、本発明の制御方法を示す。
【0016】
まず、時間間隔Tの目標符号化フレームレートFtを算出する。目標符号化フレームレートFtは、符号化済みフレームの発生情報量や符号化データバッファの占有量から算出する。その時の時間間隔T内の符号化対象フレーム数Nは、
N=T/Ft
となる。入力フレームレートに対し、より小さい目標符号化フレームレートFtを設定することにより、各符号化対象フレームに割り当て可能な情報量を増やすことが可能であり、画質向上につながる。
【0017】
次に、時間間隔T内の符号化対象フレームの目標情報量Tbi(i=1,2,3,…N)を算出する。符号化対象フレームの目標情報量Tb iは、次式から算出する。
【0018】
Tbi=f(R,T,Ft,B0,Bi,Binit
ここで、Rはビットレート、B0は時間間隔T内における最初のフレームの符号化直前のバッファ占有量、Biは符号化対象フレームの符号化直前のバッファ占有量、Binitはバッファの初期値である。
【0019】
そして、時間間隔Tが過ぎた後、次の時間間隔内の符号化フレームレートを決定し、同様に符号化処理を行う。
【0020】
時間間隔T内では、符号化フレームレートFtは、基本的に一定である。しかし、バッファ占有量や画質の観点から、符号化フレームレートFtを変動させることは可能である。
【0021】
また、本発明で用いている時間間隔Tは、例えばリフレッシュ間隔Tcを用いるなど予め与えておくことで処理を進めることもできるが、入力される画像信号の性質や発生情報量、符号化データバッファの状態など、他の要因から動的に決定しても良い。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、図を用いて本発明の実施形態例を説明する。本実施形態例では、フレーム内/フレーム間符号化を用い、一定期間TcでIntraリフレッシュを行う。また、Rをビットレート、Binitを符号化データバッファの初期値とし、時間間隔は、Intraリフレッシュの間隔Tc(リフレッシュ周期)を用いる。更に、最大符号化フレームレートFmax、最低目標情報量TGminを設定する。
【0023】
図1に本発明の一実施形態例の符号化制御方法を実施するための構成例をブロック図で示す。入力端子401に入力されるフレームは、スイッチ402が閉じた時にスイッチ403に送られる。このスイッチ402は、フレームスキップ数算出部413により制御され、符号化フレームレートに応じて開閉される。スイッチ403,406,411は、符号化アルゴリズムにより切替えるスイッチである。これらのスイッチ403,406,411は、符号化アルゴリズム切替え制御部407により制御され、イントラ(Intra)リフレッシュ間隔TcごとIntra側に切替える。符号化対象フレームは、スイッチ403,406の切替え状態がIntra側であればフレーム内符号化部404で、Inter側であればフレーム間符号化部405で符号化され、その符号化データは、符号化データバッファメモリ409に蓄えられて伝送レートRで出力端子415から出力される。
【0024】
ここで、制御の手順を説明する。図2に本実施形態例のフローチャートを示す。フレーム内符号化から符号化処理を始める場合を考える。この時、スイッチ403,406,411は、Intra側に閉じている。
【0025】
まず、スイッチ403に入力された符号化対象フレームは、フレーム内符号化部404に入力され、ここでフレーム内符号化が行なわれる。そして、フレーム内符号化終了後、フレーム内符号化部404から送られたフレーム内符号化フレームの発生情報量G0と、予め与えられた定数IPrateとから、フレーム間符号化フレーム数算出部410にて、次のフレーム内符号化フレームまでのフレーム間符号化フレームの枚数Nを決定する。
【0026】
フレーム間符号化フレームの枚数Nは、以下のように算出する。始めに、フレーム間符号化フレームの仮の目標発生情報量TGInterを算出する。この仮の目標発生情報量TGInterは、イントラリフレッシュの時間間隔Tc内に符号化するInterフレームに、均等に情報量を割り当てた場合の目標情報量である。フレーム間符号化フレームの仮の目標発生情報量TGInterは次式より算出する。
【0027】
TGInter=G0・IPrate
更に、求められたフレーム間符号化フレームの仮の目標発生情報量TGInterから、フレーム間符号化フレームの枚数Nを決定する。例えば、図6において、本発明による方法ではN=3である。
【0028】
N=(R・Tc+(Binit−B0)−G0)/TGInter
0はフレーム内符号化を行う直前の符号化データバッファメモリ409の占有量であり、スイッチ411がIntra側に閉じているときにメモリ412に蓄えられる。このメモリ412の初期値は、バッファの初期値Binitである。そして、フレームスキップ数算出部413で、フレーム間符号化フレームの枚数Nから符号化フレームレートFtを算出し、この符号化フレームレートFtからフレームスキップ数を算出して、入力フレームに対し、1/Ft間隔でスイッチ402を閉じる。この時、符号化フレームレートFtは、
Ft=N/Tc
となる。符号化フレームレートFtが、最大符号化フレームレートFmaxより大きい場合は、Ft=Fmaxとする。
【0029】
符号化フレームレート算出後、次のイントラリフレッシュまで、フレーム間符号化を行う。この時、スイッチ403,406,411は、符号化アルゴリズム切替え制御部407によりInter側に閉じられる。
【0030】
各々のフレーム間符号化フレームの目標情報量Tbi(i=1,2,3,…N)は、目標情報量算出部408で、各符号化対象フレームの符号化の直前に算出する。i番目のフレーム間符号化フレームの符号化直前のバッファ占有量Biは、
【0031】
【数1】

Figure 0003946804
【0032】
である。ここで、Gjは符号化済みフレームの発生情報量である。符号化直前のバッファ占有量Biから、目標情報量Tbiは、次式より算出できる。この目標情報量Tbiが大きい場合には、符号化時に量子化ステップを小さくして、実際の発生情報量を大きくできるし、又目標情報量Tbiが小さい場合には、符号化時に量子化ステップを大きくして、実際の発生情報量を小さくする制御を行う。
【0033】
Tbi=(R・Tc(1−i/N)+Bi+Binit−2B0)/(N−(i−1))
符号化直前のバッファ占有量Biは、スイッチ411がInter側に閉じて符号化データバッファメモリ409に接続されているときにメモリ414に蓄えられる。目標情報量Tbiが、最低目標情報量TGmin以下である場合は、Tbi=TGminとする。
【0034】
例として、図3にフレームスキップ数の変化を示す。実線は本発明による方法であり、破線は従来方法によるものである。この例のリフレッシュ周期Tc内の全発生情報量は、本発明による方法と従来方法とも同じである。この例から分かるように、従来方法に比べ、符号化フレームレートは低下しているものの、各符号化フレームの発生情報量を増加させることが出来るため、画質を向上させることが出来る。すなわち、従来ではN=4、本発明でN=3となっており、符号化フレームレートは減少しているが、各フレーム間符号化フレームに対応する発生情報量は本発明の方が大きい。また、従来方法では、フレームレートが不均一でフレームレートの変動がはげしいが、本発明による方法では、フレームレートが均一になり、実時間復号処理が可能になることがわかる。
【0035】
本実施形態例では、時間間隔Tは、リフレッシュ周期など符号化処理の構造に合わせているが、入力される画像や発生情報量、符号化データバッファの状態など、他の要因から動的に決定しても良い。例えば、入力されるフレームのシーンチェンジを検出し、各シーンに合わせて時間間隔Tを設定する場合などである。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、符号化フレームレートの変動を抑えることができ、さらに、符号化対象フレームの画質劣化を抑えることができる。これにより、本発明は、特に比較的低レートの映像伝送において、高効率な映像符号化アルゴリズムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態例の画像符号化制御方法を実施するための構成例を示すブロック図である。
【図2】上記実施形態例の画像符号化制御方法による手順を示すフローチャートである。
【図3】本発明方法と従来方法による符号化フレーム数の比較を示す図である。
【図4】従来技術による入力フレームと符号化対象フレームの関係を示す図である。
【図5】従来技術による入力フレームと符号化対象フレーム(バッファメモリあり)の関係を示す図である。
【図6】従来技術によるフレーム内/フレーム間符号化の例を示す図である。
【符号の説明】
401…入力端子
402…スイッチ
403,406,411…スイッチ
404…フレーム内符号化部
405…フレーム間符号化部
407…符号化アルゴリズム切替え制御部
408…目標情報量算出部
409…符号化データバッファメモリ
410…フレーム間符号化フレーム数算出部
412,414…メモリ
413…フレームスキップ数算出部
415…出力端子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a coding control method for moving picture coding.
[0002]
[Prior art]
When encoding control is performed at a fixed bit rate, the time until the next encoding target frame is determined from the amount of generated information of the frame encoded immediately before. For example, if the bit rate is R and the amount of generated information in the encoding target frame is G, the time T until the next encoding target frame is
T = G / R
It becomes. Actually, since the input frame is input at a fixed frame rate (29.97 Hz in the case of NTSC), it is quantized by the input frame rate. An example is shown in FIG. In this example, with respect to the amount of information generated in each encoding target frame (Frames A to D), the bit rate R is set as a gradient, and when all information has been transmitted, the next input frame is set as the encoding target frame. Encoding is performed. For example, when the generated information amount of Frame A is Ga and the input frame rate is f [fps], the frame dropping number Sab of frames between Frame A and Frame B can be calculated from the following equation.
[0003]
Sab = (Ga / R) · f
As described above, by determining the frame dropping (hereinafter referred to as frame skip) according to the amount of information generated in the encoding target frame, encoding at a fixed bit rate becomes possible.
[0004]
However, in the above method, frame skip frequently occurs. Therefore, there is a method of absorbing a fluctuation in the amount of generated information and suppressing frame skipping by having a buffer memory for temporarily storing encoded data. However, even in this method, when the occupied amount of the encoded data in the buffer memory becomes high, frame skip occurs. An example is shown in FIG. In this example, even if an encoded frame has a large amount of generated information, no frame skip is generated as long as it is less than the buffer capacity. Conversely, if the buffer occupancy becomes high and the occupancy may exceed the buffer upper limit, a frame skip is generated.
[0005]
Thus, by having a buffer memory, encoding at a fixed bit rate is possible while suppressing frame skipping.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional encoding control method using the fixed bit rate, the interval (number of frame skips) to the next encoding target frame is determined based on the amount of information generated in the current encoding target frame and the buffer occupation amount of the encoded data. The That is, after a frame with a large amount of generated information or when the buffer memory occupancy is close to the upper limit, the number of frame skips increases and the encoding frame rate decreases. Conversely, when the amount of generated information is small or the buffer occupancy is small In some cases, the number of frame skips decreases and the encoding frame rate increases.
[0007]
A case where intra-frame coding and inter-frame coding are combined will be described as an example. Intra-frame coding has a lower coding efficiency than inter-frame coding, so the amount of generated information is extremely large. However, the first frame to be encoded, transmission error handling, error propagation prevention, or network It is necessary to use this when the packet is discarded due to the protocol and the packet is not retransmitted or when the video data being constantly transmitted is started to be decoded halfway (intra refresh) as in live relay. An example is shown in FIG. In this example, the first encoding target frame is an intra-frame encoding frame (Intra frame: ● mark), and the subsequent frames are inter-frame encoding frames (Inter frame: ○ mark). For refreshing, intra-frame coding is performed every four frames. As can be seen from this example, the number of skipped frames increases immediately after the Intra frame. In addition, the frame skip is large even after switching from Scene A to Scene B. This is because redundancy was not able to be deleted even if inter-frame coding was used because the correlation between the images of Scene A and Scene B was small. As can be seen from this example, when the amount of generated information in each encoding target frame varies greatly, the variation in the frame rate increases accordingly.
[0008]
Next, consider a case in which the buffer occupancy of encoded data is operating near the buffer upper limit. In the conventional method, the encoding frame rate is controlled to be close to the input frame rate. When the buffer occupancy is close to the upper limit of the buffer, control is performed to reduce the amount of generated information by coarse quantization to prevent overflow of the buffer memory. If the amount of generated information cannot be reduced sufficiently even after coarse quantization, frame skip is generated. For this reason, although the encoding frame rate approaches the input frame rate, each encoding target frame is coarsely quantized, so that the image quality is significantly deteriorated.
[0009]
As described above, in the conventional control method for encoding at a fixed bit rate, when the amount of generated information in each encoding target frame varies greatly, the frame rate variation increases accordingly. When the encoded data buffer occupancy is operating close to the upper limit of the buffer, there is a problem that the reproduction image quality of the encoding target frame is significantly deteriorated.
[0010]
An object of the present invention is to uniformly align encoding frame rates and improve the image quality of encoded frames in moving image encoding.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, when a moving image sequence is encoded, the input frame rate is constant, and encoding is performed that represents the number of frames to be encoded among a plurality of frames input within a unit time. In an encoding method in which the frame rate can be changed, an encoding target frame is encoded by intraframe encoding at a predetermined frame interval, and after the encoding is completed, an intraframe encoded frame is generated. Calculate the provisional target generated information amount of the inter-frame encoded frame from the information amount and a predetermined constant, and calculate the number of inter-frame encodings to be encoded before the next intra-frame encoded frame. Thus, the method has a process of determining an encoding frame rate.
[0013]
Furthermore, the generated information amount of the intra-frame encoded frame is G 0 , the bit rate is R, the intra-frame encoding interval is T c , the initial value of the encoded data buffer is B init , and immediately before the intra-frame encoding is performed. The encoded frame rate Ft, which is the number of inter-frame encoding frames per unit time, is expressed as (R · T) where B 0 is the occupation amount of the encoded data buffer and IP rate is a predetermined constant. c + (B int −B 0 ) −G 0 ) / (G 0 · IP rate · T c ).
[0014]
In the conventional method, the encoding frame rate is determined by the amount of generated information and the occupation amount of the encoded data buffer. For this reason, when the variation in the amount of generated information is severe, the variation in the coding frame rate is also large under the influence. Also, in order to make the encoding frame rate close to the input frame rate, if the buffer occupancy of the encoded data is operating near the upper limit of the buffer, the encoding target frame is coarsely quantized and the image quality deteriorates. Was invited.
[0015]
Therefore, in the present invention, the encoding process is performed with the encoding frame rate within a fixed time being substantially fixed, regardless of the amount of information generated in the immediately previous encoding target frame and the amount of encoding data buffer occupied during encoding. . Below, the control method of this invention is shown.
[0016]
First, the target encoding frame rate Ft for the time interval T is calculated. The target encoding frame rate Ft is calculated from the amount of generated information of encoded frames and the amount occupied by the encoded data buffer. The number N of encoding target frames within the time interval T at that time is
N = T / Ft
It becomes. By setting a smaller target encoding frame rate Ft with respect to the input frame rate, it is possible to increase the amount of information that can be allocated to each encoding target frame, leading to an improvement in image quality.
[0017]
Next, the target information amount Tbi (i = 1, 2, 3,... N) of the encoding target frame within the time interval T is calculated. The target information amount Tb i of the encoding target frame is calculated from the following equation.
[0018]
Tb i = f (R, T, Ft, B 0 , B i , B init )
Here, R is the bit rate, B 0 is the buffer occupancy immediately before the encoding of the first frame in the time interval T, B i is the buffer occupancy immediately before the encoding of the encoding target frame, and B init is the initial buffer. Value.
[0019]
Then, after the time interval T has passed, the encoding frame rate within the next time interval is determined, and the encoding process is performed in the same manner.
[0020]
Within the time interval T, the encoding frame rate Ft is basically constant. However, it is possible to vary the encoding frame rate Ft from the viewpoint of buffer occupancy and image quality.
[0021]
In addition, the time interval T used in the present invention can be processed in advance by using, for example, the refresh interval T c , but the nature of the input image signal, the amount of generated information, encoded data, etc. It may be dynamically determined from other factors such as the buffer status.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, intra-frame / inter-frame coding is used, and intra refresh is performed for a certain period Tc. Further, R is a bit rate, B init is an initial value of the encoded data buffer, and an intra refresh interval Tc (refresh cycle) is used as the time interval. Further, the maximum encoding frame rate F max and the minimum target information amount TG min are set.
[0023]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example for carrying out an encoding control method according to an embodiment of the present invention. The frame input to the input terminal 401 is sent to the switch 403 when the switch 402 is closed. The switch 402 is controlled by the frame skip number calculation unit 413 and is opened and closed according to the encoding frame rate. The switches 403, 406, and 411 are switches that are switched by an encoding algorithm. These switches 403, 406, and 411 are controlled by the encoding algorithm switching control unit 407, and are switched to the Intra side at every intra refresh interval Tc. The encoding target frame is encoded by the intra-frame encoding unit 404 if the switching state of the switches 403 and 406 is the Intra side, and is encoded by the inter-frame encoding unit 405 if the switching state is the Inter side. Stored in the data buffer memory 409 and output from the output terminal 415 at the transmission rate R.
[0024]
Here, a control procedure will be described. FIG. 2 shows a flowchart of this embodiment. Consider a case where the encoding process starts from intra-frame encoding. At this time, the switches 403, 406, and 411 are closed to the Intra side.
[0025]
First, the encoding target frame input to the switch 403 is input to the intraframe encoding unit 404, where intraframe encoding is performed. Then, after the end of intra-frame encoding, an inter-frame encoded frame number calculation unit is calculated from the generated information amount G 0 of the intra-frame encoded frame sent from the intra-frame encoding unit 404 and a constant IP rate given in advance. At 410, the number N of interframe encoded frames up to the next intraframe encoded frame is determined.
[0026]
The number N of inter-frame encoded frames is calculated as follows. First, a temporary target generation information amount TG Inter of an inter- frame encoded frame is calculated. The provisional target generated information amount TG Inter is a target information amount when the information amount is evenly allocated to the Inter frame encoded within the intra refresh time interval Tc. The provisional target generation information amount TG Inter of the inter- frame encoded frame is calculated from the following equation.
[0027]
TG Inter = G 0・ IP rate
Further, the number N of inter-coded frames is determined from the provisional target generation information amount TG Inter of the obtained inter-coded frames. For example, in FIG. 6, N = 3 in the method according to the invention.
[0028]
N = (R · Tc + (B init −B 0 ) −G 0 ) / TG Inter
B 0 is an occupation amount of the encoded data buffer memory 409 immediately before performing intra-frame encoding, and is stored in the memory 412 when the switch 411 is closed to the Intra side. The initial value of the memory 412 is the buffer initial value B init . Then, a frame skip number calculation unit 413 calculates an encoding frame rate Ft from the number N of interframe encoded frames, calculates a frame skip number from the encoding frame rate Ft, and calculates 1 / The switch 402 is closed at intervals of Ft. At this time, the encoding frame rate Ft is
Ft = N / Tc
It becomes. When the encoding frame rate Ft is larger than the maximum encoding frame rate Fmax , Ft = Fmax is set.
[0029]
After the encoding frame rate is calculated, the inter-frame encoding is performed until the next intra refresh. At this time, the switches 403, 406, and 411 are closed to the Inter side by the encoding algorithm switching control unit 407.
[0030]
The target information amount Tb i (i = 1, 2, 3,... N) of each inter-frame encoded frame is calculated by the target information amount calculation unit 408 immediately before the encoding of each encoding target frame. The buffer occupancy B i immediately before the encoding of the i-th inter-frame encoded frame is
[0031]
[Expression 1]
Figure 0003946804
[0032]
It is. Here, G j is the generated information amount of the encoded frame. From the buffer occupancy B i immediately before encoding, the target information amount Tb i can be calculated from the following equation. When the target information amount Tb i is large, the quantization step can be reduced during encoding to increase the actual generated information amount. When the target information amount Tb i is small, quantization is performed during encoding. Control is performed to increase the step to reduce the actual amount of generated information.
[0033]
Tb i = (R · Tc (1−i / N) + B i + B init −2B 0 ) / (N− (i−1))
The buffer occupancy B i immediately before encoding is stored in the memory 414 when the switch 411 is closed on the Inter side and connected to the encoded data buffer memory 409. When the target information amount Tb i is equal to or less than the minimum target information amount TG min , Tb i = TG min is set.
[0034]
As an example, FIG. 3 shows a change in the number of frame skips. The solid line is the method according to the present invention, and the broken line is the conventional method. The total amount of generated information within the refresh cycle Tc in this example is the same for both the method according to the present invention and the conventional method. As can be seen from this example, although the encoding frame rate is lower than that of the conventional method, the amount of information generated in each encoded frame can be increased, so that the image quality can be improved. That is, N = 4 in the prior art and N = 3 in the present invention, and the encoding frame rate is reduced, but the amount of generated information corresponding to each interframe encoded frame is larger in the present invention. Further, in the conventional method, the frame rate is non-uniform and the frame rate fluctuates greatly. However, in the method according to the present invention, it is understood that the frame rate is uniform and real-time decoding processing is possible.
[0035]
In this embodiment, the time interval T is matched to the structure of the encoding process such as the refresh cycle, but is dynamically determined from other factors such as the input image, the amount of generated information, and the state of the encoded data buffer. You may do it. For example, a scene change of an input frame is detected, and a time interval T is set according to each scene.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, fluctuations in the encoding frame rate can be suppressed, and further, image quality deterioration of the encoding target frame can be suppressed. As a result, the present invention can provide a highly efficient video encoding algorithm, particularly in video transmission at a relatively low rate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example for carrying out an image coding control method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a procedure according to an image encoding control method of the embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a comparison of the number of encoded frames according to the method of the present invention and the conventional method.
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between an input frame and an encoding target frame according to a conventional technique.
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between an input frame and a frame to be encoded (with a buffer memory) according to the related art.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of intra-frame / inter-frame coding according to the prior art.
[Explanation of symbols]
401 ... Input terminal 402 ... Switch 403, 406, 411 ... Switch 404 ... Intraframe encoding unit 405 ... Interframe encoding unit 407 ... Encoding algorithm switching control unit 408 ... Target information amount calculation unit 409 ... Encoded data buffer memory 410: Inter-frame encoded frame number calculation unit 412, 414 ... Memory 413 ... Frame skip number calculation unit 415 ... Output terminal

Claims (2)

動画像シーケンスを符号化する際、入力フレームレートが一定で、単位時間内に入力される複数のフレームのうち、符号化するフレーム数を表す符号化フレームレートを変化させることが可能な符号化方法において、
符号化対象フレームを予め与えられた一定フレーム間隔でフレーム内符号化で符号化し、その符号化が終了した後、フレーム内符号化フレームの発生情報量と予め与えられた定数から、フレーム間符号化フレームの仮の目標発生情報量を算出して、次のフレーム内符号化フレームまでの間に符号化されるフレーム間符号化の枚数を算出することで、符号化フレームレートを決定する、
ことを特徴とする画像符号化制御方法。
An encoding method capable of changing an encoding frame rate representing the number of frames to be encoded among a plurality of frames input within a unit time when an input video rate is constant when encoding a moving image sequence In
Encode the frame to be encoded by intra-frame encoding at a predetermined fixed frame interval, and after the encoding is completed, from the generated information amount of the intra-frame encoded frame and a predetermined constant, inter-frame encoding By calculating the provisional target generation information amount of the frame and calculating the number of inter-frame encodings performed until the next intra-frame encoded frame, the encoding frame rate is determined.
An image coding control method characterized by the above.
前期フレーム内符号化フレームの発生情報量をG0、ビットレートをR,前記フレーム内符号化の間隔をTc、符号化データバッファの初期値をBinit、フレーム内符号化を行う直前の符号化データバッファの占有量をB0、予め与えられた定数をIPrateとすると、
単位時間内に符号化するフレーム間符号化のフレーム数である前記符号化フレームレートFtを(R・Tc+(Binit−B0)−G)/(G0・IPrate・Tc)で求めて決定する、
ことを特徴とする請求項1記載の画像符号化制御方法。
The amount of information generated in the preceding intraframe encoded frame is G 0 , the bit rate is R, the intraframe encoding interval is Tc, the initial value of the encoded data buffer is Binit, and the encoded data immediately before the intraframe encoding is performed. If the buffer occupancy is B 0 and the constant given in advance is IPrate,
The encoding frame rate Ft, which is the number of inter-frame encoding frames to be encoded within a unit time, is determined by (R · Tc + (Binit−B 0 ) −G 0 ) / (G 0 · IPrate · Tc). To
The image encoding control method according to claim 1, wherein:
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