JP4079530B2 - Video coding method and apparatus with variable bit rate - Google Patents

Video coding method and apparatus with variable bit rate Download PDF

Info

Publication number
JP4079530B2
JP4079530B2 JP33005998A JP33005998A JP4079530B2 JP 4079530 B2 JP4079530 B2 JP 4079530B2 JP 33005998 A JP33005998 A JP 33005998A JP 33005998 A JP33005998 A JP 33005998A JP 4079530 B2 JP4079530 B2 JP 4079530B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bit rate
encoding
reserve capacity
moving image
encoded
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP33005998A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000156857A (en
Inventor
修二 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP33005998A priority Critical patent/JP4079530B2/en
Publication of JP2000156857A publication Critical patent/JP2000156857A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4079530B2 publication Critical patent/JP4079530B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動画を圧縮符号化する符号化方法とそれを実施する装置に関し、特に、圧縮率を時間的に変えるバリアブル・ビットレート(VBR)での符号化をリアルタイムで実施できるようにしたものである。
【0002】
【従来の技術】
動画像を、ネットワークを通じて伝送したり、記録媒体に記録する場合、そのデータ量を削減するために、動画像データの圧縮符号化が行なわれる。
【0003】
動画像の代表的な圧縮符号化方式であるMPEG方式では、図4に示すエンコーダで圧縮符号化が行なわれる。
【0004】
このエンコーダは、入力した画像フレームデータと画像メモリ17に蓄積された前の画像フレームデータとの差分を出力する減算部11と、この差分にDCT変換を施すDCT変換部12と、DCT変換で得られたDCT係数を量子化する量子化部13と、データを可変長符号化する可変長符号化部19と、可変長符号化されたデータを一時蓄積するバッファ20と、量子化された値を逆量子化する逆量子化部14と、逆量子化部14の出力に逆DCT変換を施す逆DCT変換部15と、画像メモリ17に蓄積された前の画像フレームデータと逆DCT変換部15の出力とを加算して、入力した画像フレームデータを再現する加算部16と、このフレームデータを蓄積する画像メモリ17と、入力画像と前のフレームの画像とを比較して動きベクトル(MV)を算出する動きベクトル検出部18とを備えている。
【0005】
このエンコーダでは、画像データが入力すると、動きベクトル検出部18が、入力画像データと画像メモリ17に蓄積された前フレームの画像データとを比較して、動きベクトル(MV)を算出し、画像メモリ17及び可変長符号化部19に出力する。
【0006】
入力画像データが入力した減算部11には、画像メモリ17から動きを補償した前フレームの画像データが読み出され、減算部11は、入力画像データと、画像メモリ17から読み出された前フレームの画像データとの差分を出力する。
【0007】
この差分データはDCT変換部12に出力され、DCT変換部12は、差分データにDCT変換を施し、そのDCT係数を量子化部13に出力し、DCT変換のタイプを可変長符号化部19に伝える。
【0008】
量子化部13は、バッファ20からの量子化特性情報(Quant)で指定された量子化ステップでDCT係数の量子化を行なう。量子化された結果とQuantとは可変長符号化部19に出力され、また、量子化された結果は、逆量子化部14Quantにも出力される。
【0009】
可変長符号化部19は、入力する動きベクトル、DCTタイプ、Quant及び量子化部13の出力を可変長符号化する。符号化されたデータは、バッファ20に一時記録された後、ストリームとして出力される。
【0010】
一方、量子化部13の出力は、逆量子化部14で逆量子化され、逆DCT変換部15で逆DCT変換され、加算部16で、画像メモリ17に蓄積された前の画像データと加算されて、入力画像データが再生され、この画像データが新たに画像メモリ17に蓄積され、次に入力する画像データを減算するために使用される。
【0011】
このQuantが細かい量子化ステップを指定している場合には、符号化の圧縮率は低下し、データ量は多くなるが、画像の質は向上する。逆に、Quantが粗い量子化ステップを指定している場合には、符号化の圧縮率は高まり、データ量は少なくなるが、画像の質は低下する。
【0012】
動きの激しいシーンや複雑な絵柄の画像を符号化する場合には、動きの少ない単純な絵柄の画像と同程度の画質を維持しようとすると、圧縮率が低下し、データ量が多くなる。
【0013】
DVDのパッケージメディアでは、記録時間を所定時間に収めながら、画質の向上を図るために、動きの激しいシーンや複雑な絵柄の画像を符号化する場合には符号化の圧縮率を下げ、一方、動きの少ない単純な絵柄の画像の場合には符号化の圧縮率を高める、VBRによる符号化が行なわれている。
【0014】
そのため、記録に際しては、一旦、記録する動画像を最後までエンコードし、圧縮率を下げる必要がある複雑な絵柄の画像と、圧縮率を上げることができる動きの少ない単純な絵柄の画像との分布を調べ、次いで、記録媒体の記録容量を記録時間で割って平均ビットレートを求め、複雑な絵柄の画像に対して平均ビットレートを超えるビットレートを割り当て(圧縮率を下げる)、この平均ビットレートを超えるビット数を相殺するように、動きの少ない単純な絵柄の画像に平均ビットレート以下のビットレートを割り当て(圧縮率を上げる)た後、VBRによる符号化を再実施している。
【0015】
なお、圧縮率の低下が必要な動きの激しいシーンは、動きベクトルから、また、複雑な絵柄の画像は、DCT係数の分散の度合いから求めることができる。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この符号化方法は、入力する動画像をリアルタイムで符号化する場合には適用することができない。
【0017】
また、入力動画像をリアルタイムで符号化する場合に、例えば、図3(a)に示すように、入力する動画像が複雑な絵柄の画像であれば、圧縮率を平均レベルよりも下げ(ビットレートを上げ)、逆に、動きの少ない単純な絵柄の画像であれば、圧縮率を平均レベルよりも上げる(ビットレートを下げる)ようなビットレート制御方法が考えられる。しかし、この制御を続けて行くと、図3(b)に示すように、記録時間の終了時点t1では、平均レベルを超えるビット数の累積値(点線)を最終的に0にする必要があるから、複雑な絵柄が頻繁に出現する動画像では、記録後半(t2→t1)に複雑な絵柄の画像が続く場合でも、圧縮率を平均レベルより大幅に上げることが余儀なくされ(図3(a)の一点鎖線)、その結果、VBRを導入したことにより、却って固定レートの場合より画質が劣化してしまうという問題点が生じる。
【0018】
本発明は、こうした問題点を解決するものであり、入力する動画像に対してVBRによる符号化をリアルタイムで実施することができる符号化方法及び符号化装置を提供することを目的としている。
【0019】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明のVBR符号化では、固定ビットレートで符号化する場合の平均ビットレートより僅かに低い基準ビットレートを設定し、平均ビットレートと基準ビットレートとの差分に時間成分を乗算して予備容量を求め、基準ビットレートより高いビットレートで符号化するときには、この予備容量を減じ、基準ビットレートより低いビットレートで符号化するときには、予備容量を増やし、予備容量が0になったときには、符号化のビットレートを基準ビットレートを超えないように設定している。
【0020】
そのため、入力動画像データをリアルタイムで符号化する場合に、複雑な絵柄が頻繁に出現して予備容量が0になったときでも、基準ビットレートでの符号化は保証されるため、画質の劣化を避けることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、動画像をバリアブル・ビットレートで符号化する符号化方法において、固定ビットレートで符号化する場合の平均ビットレートより僅かに低い基準ビットレートを設定し、平均ビットレートと基準ビットレートとの差分に時間成分を乗算して予備容量を求め、基準ビットレートより高いビットレートで符号化するときには、この予備容量を減じ、基準ビットレートより低いビットレートで符号化するときには、予備容量を増やし、予備容量が0になったときには、符号化のビットレートを基準ビットレートを超えないように設定するようにしたものであり、予備容量が0になっても、基準ビットレートで符号化することができるから、画質の劣化を回避することができる。
【0022】
請求項2に記載の発明は、動きの激しいシーンや複雑な絵柄の画像は、予備容量が0でないときに、基準ビットレートより高いビットレートで符号化し、予備容量が0のときに、基準ビットレートで符号化するようにしたものであり、動きの激しいシーンや複雑な絵柄の画像は、予備容量が0になっても、基準ビットレートで符号化することができるため、画質の劣化を回避することができる。
【0023】
請求項3に記載の発明は、単純な絵柄の画像は、予備容量の多寡に関わらず、基準ビットレートより低いビットレートで符号化するようにしたものであり、予備容量を増やして、動きの激しいシーンや複雑な絵柄の画像に対するビットレートの割り当てを増やすことができる。
【0024】
請求項4に記載の発明は、時間成分として記録媒体への記録時間を設定し、符号化した動画像データを記録媒体に蓄積するようにしたものであり、入力する動画像データをリアルタイムでVBRにより符号化し、記録媒体に蓄積することができる。
【0025】
請求項5に記載の発明は、時間成分として伝送路への伝送時間を設定し、符号化した動画像データを伝送路に伝送するようにしたものであり、入力する動画像データをリアルタイムでVBRにより符号化し、ネットワークを通じて伝送することができる。
【0026】
請求項6に記載の発明は、符号化した動画像データを、伝送路より固定ビットレートで伝送するようにしたものであり、VBRで符号化した動画像データを固定ビットレートで所定の伝送時間内に伝送することができる。
【0027】
請求項7に記載の発明は、符号化した動画像データを、伝送路より可変ビットレートで伝送するようにしたものであり、VBRで符号化した動画像データをATMのVBRサービスを利用して伝送することができる。
【0028】
請求項8に記載の発明は、動画像をバリアブル・ビットレートで符号化する符号化装置において、動画像を符号化する符号化手段と、符号化手段の符号化のビットレートを設定するVBR設定手段と、固定ビットレートで符号化する場合の平均ビットレートより僅かに低い基準ビットレートを設定する基準ビットレート設定手段と、平均ビットレートと基準ビットレートとの差分に時間成分を乗算して予備容量を求め、基準ビットレートより高いビットレートで符号化したときには、予備容量を減じ、基準ビットレートより低いビットレートで符号化したときには、予備容量を増やす予備容量管理手段とを設け、VBR設定手段が、予備容量が0になったときに、符号化のビットレートを基準ビットレートを超えないように設定するようにしたものであり、予備容量が0になっても、基準ビットレートで符号化することができるから、画質の劣化を回避することができる。
【0029】
請求項9に記載の発明は、VBR設定手段が、動きの激しいシーンや複雑な絵柄の画像を符号化するビットレートとして、予備容量が0でないときには、基準ビットレートより高いビットレートを設定し、予備容量が0のときには、基準ビットレートを設定するようにしたものであり、動きの激しいシーンや複雑な絵柄の画像は、予備容量が0になっても、基準ビットレートで符号化することができるため、画質の劣化を回避することができる。
【0030】
請求項10に記載の発明は、VBR設定手段が、単純な絵柄の画像を符号化するビットレートとして、予備容量の多寡に関わらず、基準ビットレートより低いビットレートを設定するようにしたものであり、予備容量を増やして、動きの激しいシーンや複雑な絵柄の画像に対するビットレートの割り当てを増やすことができる。
【0031】
請求項11に記載の発明は、予備容量管理手段が、平均ビットレートと基準ビットレートとの差分に記録媒体への記録時間を乗算して当初の予備容量を算出するようにしたものであり、入力する動画像データをリアルタイムでVBRにより符号化し、記録媒体に蓄積することができる。
【0032】
請求項12に記載の発明は、予備容量管理手段が、平均ビットレートと基準ビットレートとの差分に伝送路への伝送時間を乗算して当初の予備容量を算出するようにしたものであり、入力する動画像データをリアルタイムでVBRにより符号化し、ネットワークを通じて伝送することができる。
【0033】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【0034】
この実施形態では、入力する動画像データをリアルタイムでVBRにより符号化し、記録媒体に記録する場合について説明する。
【0035】
この符号化方法を実施する符号化装置は、図2に示すように、記録媒体や記録する動画像に基づいて平均ビットレート及び記録時間を設定する平均ビットレート/記録時間設定部31と、VBRの基準ビットレートを設定する基準ビットレート設定部32と、予備容量を管理する予備容量管理部34と、VBRを設定するVBR設定部33と、動画像データの符号化を実行する符号化部35とを備えている。この符号化部35は、図4の内部構成を具備している。
【0036】
この符号化装置の基準ビットレート設定部32は、図1(a)に示すように、平均ビットレートr0より僅かに低い(従って、圧縮率が僅かに高い)基準ビットレートr1を設定する。
【0037】
平均ビットレートr0は、固定レートで記録する場合のビットレートであり、平均ビットレート/記録時間設定部31は、記録媒体の記録容量を記録時間t1で割って、この値r0を算出する。例えば、4.7Gバイトの記録容量を持つ記録媒体に記録時間が133分の動画を記録する場合では、平均ビットレートr0が凡そ5Mbpsとなる。基準ビットレートr1は、このr0より僅かに低い値、例えば4.9Mbpsに設定する。
【0038】
予備容量管理部34は、この「(平均ビットレートr0−基準ビットレートr1)×記録時間t1」を当初の予備容量として管理する。
【0039】
VBR設定部33は、符号化部35から入力する動きベクトルやDCT係数の情報から、動画像の状態を識別し、入力する動画像が通常の絵柄である場合には、その画像の符号化のビットレートを基準レートr1に設定するとともに、動きの激しいシーンや複雑な絵柄の画像が入力した場合には、予備容量を使って、ビットレートを基準レートr1より高く(圧縮率を下げるように)設定する。
【0040】
また、動きが少ない単純な絵柄の画像が入力した場合には、そのビットレートを基準レートr1より低く(圧縮率を上げるように)設定する。
【0041】
符号化部35は、VBR設定部33が指定したビットレートで符号化を実行し、符号化で使用したビット数を予備容量管理部34に伝える。
【0042】
予備容量管理部34は、基準ビットレートより高いビットレートで符号化が行なわれた場合には、基準レートr1との差分のビット数を予備容量から減じ、また、基準ビットレートより低いビットレートで符号化が行なわれた場合には、基準レートr1との差分のビット数を予備容量に組み入れる。
【0043】
予備容量管理部34は、予備容量が0になった場合に、それをVBR設定部33に伝える。VBR設定部33は、予備容量が0のときは、動きの激しいシーンや複雑な絵柄の画像が入力した場合でも、符号化を基準レートr1に設定する。
【0044】
また、記録時間の終了間際になっても予備容量が残っている場合には、予備容量を使い切るように、入力する画像が単純な絵柄であっても、圧縮率を下げて符号化を行なわせる。
【0045】
図1(b)では、図1(a)のようにビットレートを制御した場合の予備容量の時間的変化を示している。この例では、時刻t2において予備容量が0に達しており、そのため、時刻t2→t1にわたって複雑な絵柄の画像(図1(a)の点線)が入力しても、基準レートr1での符号化が行なわれる。
【0046】
基準レートr1は、平均レートr0より僅かに低いだけであるから、基準レートr1で符号化した場合の画質は、平均レートr0で符号化したときの画質と、見た目では殆ど変わらない。
【0047】
一方、予備容量は、このr1とr0との差分に記録時間が乗算されるため、可成りの量を確保することができる。記録時間が133分の記録媒体の場合、r0−r1=0.1Mbpsとすると、当初の予備容量は798Mbitとなる。
【0048】
そのため、多くの複雑な絵柄の画像に対して、基準レートより高いビットレートで符号化することができる。また、予備容量が仮に0になったとしても、基準レートr1での符号化は保証されるため、画質の劣化を招来する虞れが無い。
【0049】
このように、この符号化方法では、入力する動画像データに対して、リアルタイムでVBRにより符号化を実行することができ、固定レートでの符号化よりも、画質を向上させることができる。
【0050】
なお、この実施形態では、符号化したデータを、ディスクや磁気テープなどの記録媒体に蓄積する場合について説明したが、符号化したデータは、伝送路を通じて伝送するようにしても良い。この伝送を固定ビットレートで行なう場合には、平均レートが固定レートに等しいとき、記録時間は、伝送時間となり、記録容量は、固定ビットレートと伝送時間との積となる。
【0051】
また、この符号化された動画像データを、ATMの可変速度(VBR)サービスにより伝送することもできる。このVBRサービスでは、送信側から情報発生量のピーク値と平均値とを申告して伝送が開始されるが、伝送時間が予め決められている場合には、送信する動画像データの平均値を維持するために、この符号化方法が適用される。
【0052】
この場合、先の説明と同様に、平均値より僅かに低い基準ビットレートを設定し、基準ビットレートと平均値との差分に伝送時間を乗算して予備容量を求め、この予備容量に余裕がある間は、複雑な絵柄の画像を基準ビットレートより高いビットレートで符号化し、そのビットレートで伝送する。また、単純な絵柄の画像は、予備容量を増やすために、基準ビットレートより低いビットレートで符号化し、そのビットレートで伝送する。予備容量が無くなった場合には、複雑な絵柄の画像であっても、基準ビットレートで符号化し、基準ビットレートで伝送する。
【0053】
こうすることにより、入力する動画像データをリアルタイムで、可変圧縮率により符号化し、VBRで伝送することができる。
【0054】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の動画像の符号化方法及び装置は、入力する動画像データを、画質の劣化を伴うこと無く、リアルタイムで可変圧縮率により符号化することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態におけるVBR符号化方法を説明する図、
【図2】本発明の実施形態におけるVBR符号化装置の構成を示すブロック図、
【図3】従来の符号化方法を説明する図、
【図4】MPEG方式のエンコーダを示すブロック図である。
【符号の説明】
11 減算部
12 DCT変換部
13 量子化部
14 逆量子化部
15 逆DCT変換部
16 加算部
17 画像メモリ
18 動きベクトル検出部
19 可変長符号化部
20 バッファ
31 平均ビットレート/記録時間設定部
32 基準ビットレート設定部
33 VBR設定部
34 予備容量管理部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an encoding method for compressing and encoding a moving image and an apparatus for executing the same, and more particularly, to enable encoding at a variable bit rate (VBR) that changes the compression rate with time, in real time. It is.
[0002]
[Prior art]
When moving images are transmitted through a network or recorded on a recording medium, the moving image data is compressed and encoded in order to reduce the data amount.
[0003]
In the MPEG system, which is a typical compression encoding system for moving images, compression encoding is performed by the encoder shown in FIG.
[0004]
The encoder includes a subtractor 11 that outputs a difference between the input image frame data and the previous image frame data stored in the image memory 17, a DCT converter 12 that performs DCT conversion on the difference, and a DCT conversion. A quantizing unit 13 for quantizing the DCT coefficients, a variable length encoding unit 19 for variable-length encoding the data, a buffer 20 for temporarily storing the variable-length encoded data, and a quantized value An inverse quantization unit 14 that performs inverse quantization, an inverse DCT transformation unit 15 that performs inverse DCT transformation on the output of the inverse quantization unit 14, and the previous image frame data stored in the image memory 17 and the inverse DCT transformation unit 15 The adder 16 that reproduces the input image frame data by adding the output, the image memory 17 that stores the frame data, and the input image and the image of the previous frame are compared to obtain a motion vector (MV). Motion vector to calculate And a le detection unit 18.
[0005]
In this encoder, when image data is input, the motion vector detection unit 18 compares the input image data with the image data of the previous frame stored in the image memory 17 to calculate a motion vector (MV), and the image memory 17 and the variable length coding unit 19.
[0006]
The subtraction unit 11 to which the input image data has been input reads the image data of the previous frame with compensated motion from the image memory 17, and the subtraction unit 11 reads the input image data and the previous frame read from the image memory 17. The difference from the image data is output.
[0007]
The difference data is output to the DCT conversion unit 12, which performs DCT conversion on the difference data, outputs the DCT coefficient to the quantization unit 13, and sets the type of DCT conversion to the variable length encoding unit 19. Tell.
[0008]
The quantization unit 13 quantizes the DCT coefficient at a quantization step specified by the quantization characteristic information (Quant) from the buffer 20. The quantized result and the Quant are output to the variable length encoding unit 19, and the quantized result is also output to the inverse quantization unit 14Quant.
[0009]
The variable length coding unit 19 performs variable length coding on the input motion vector, DCT type, Quant, and the output of the quantization unit 13. The encoded data is temporarily recorded in the buffer 20 and then output as a stream.
[0010]
On the other hand, the output of the quantization unit 13 is inversely quantized by the inverse quantization unit 14, is inversely DCT transformed by the inverse DCT transformation unit 15, and is added to the previous image data stored in the image memory 17 by the addition unit 16. Then, the input image data is reproduced, this image data is newly stored in the image memory 17, and used for subtracting the next input image data.
[0011]
When the quantization step specifies a fine quantization step, the encoding compression rate decreases and the data amount increases, but the image quality improves. Conversely, when Quant designates a coarse quantization step, the compression rate of encoding increases and the amount of data decreases, but the quality of the image decreases.
[0012]
When coding a scene with intense motion or an image with a complicated pattern, if an image quality comparable to that of an image with a simple pattern with little motion is maintained, the compression rate decreases and the amount of data increases.
[0013]
In the DVD package media, in order to improve the image quality while keeping the recording time within a predetermined time, the encoding compression rate is lowered when encoding a scene with intense movement or an image of a complex picture, In the case of an image with a simple pattern with little motion, encoding by VBR is performed to increase the encoding compression rate.
[0014]
Therefore, at the time of recording, once the moving image to be recorded is encoded to the end, a distribution of a complex pattern image that needs to reduce the compression rate and a simple pattern image with little movement that can increase the compression rate Then, divide the recording capacity of the recording medium by the recording time to obtain the average bit rate, assign a bit rate exceeding the average bit rate to the image of the complex pattern (lower the compression rate), and then calculate this average bit rate In order to cancel out the number of bits exceeding 1, a bit rate equal to or lower than the average bit rate is assigned to an image with a simple pattern with little motion (the compression rate is increased), and then encoding by VBR is performed again.
[0015]
It should be noted that a scene with intense motion that requires a reduction in compression rate can be obtained from a motion vector, and an image with a complicated pattern can be obtained from the degree of dispersion of DCT coefficients.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, this encoding method cannot be applied when an input moving image is encoded in real time.
[0017]
When the input moving image is encoded in real time, for example, as shown in FIG. 3A, if the input moving image is an image with a complicated pattern, the compression rate is lowered from the average level (bits). On the other hand, for a simple picture image with little motion, a bit rate control method is conceivable in which the compression rate is increased above the average level (the bit rate is decreased). However, if this control is continued, as shown in FIG. 3B, at the end time t1 of the recording time, it is necessary to finally set the accumulated value (dotted line) of the number of bits exceeding the average level to zero. Therefore, in a moving image in which a complex pattern frequently appears, even when a complex pattern image continues in the latter half of recording (t2 → t1), the compression rate is forced to be significantly higher than the average level (FIG. 3 (a ) As a result, the introduction of VBR causes a problem that the image quality deteriorates as compared with the case of a fixed rate.
[0018]
The present invention solves such problems, and an object of the present invention is to provide an encoding method and an encoding apparatus capable of performing real-time encoding by VBR on an input moving image.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in the VBR encoding of the present invention, a reference bit rate slightly lower than the average bit rate when encoding at a fixed bit rate is set, and the difference between the average bit rate and the reference bit rate is multiplied by a time component. When the reserve capacity is obtained and the encoding is performed at a bit rate higher than the reference bit rate, the reserve capacity is reduced. When the encoding is performed at a bit rate lower than the reference bit rate, the reserve capacity is increased, and when the reserve capacity becomes zero. The encoding bit rate is set so as not to exceed the reference bit rate.
[0020]
Therefore, when the input moving image data is encoded in real time, the encoding at the reference bit rate is assured even when a complicated pattern frequently appears and the reserve capacity becomes 0. Can be avoided.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
According to the first aspect of the present invention, in the encoding method for encoding a moving image at a variable bit rate, a reference bit rate slightly lower than an average bit rate when encoding at a fixed bit rate is set. The spare capacity is obtained by multiplying the difference between the average bit rate and the reference bit rate by the time component, and when encoding at a bit rate higher than the reference bit rate, the reserve capacity is reduced and the bit rate lower than the reference bit rate is reduced. When encoding, the reserve capacity is increased, and when the reserve capacity reaches 0, the encoding bit rate is set so as not to exceed the reference bit rate. Since the encoding can be performed at the reference bit rate, deterioration in image quality can be avoided.
[0022]
According to the second aspect of the present invention, when the reserve capacity is not 0, an image of a scene with a high motion or a complicated pattern is encoded at a bit rate higher than the reference bit rate, and when the reserve capacity is 0, the reference bit Since it is coded at a rate, scenes with high motion and complex picture images can be coded at the reference bit rate even when the reserve capacity becomes 0, thus avoiding image quality degradation. can do.
[0023]
According to the third aspect of the present invention, a simple picture image is encoded at a bit rate lower than the reference bit rate regardless of the reserve capacity. It is possible to increase the bit rate allocation for images of intense scenes and complex patterns.
[0024]
According to a fourth aspect of the present invention, recording time on a recording medium is set as a time component, and encoded moving image data is stored in the recording medium. Can be encoded and stored in a recording medium.
[0025]
According to the fifth aspect of the present invention, the transmission time to the transmission line is set as a time component, and the encoded moving image data is transmitted to the transmission line. The input moving image data is transmitted in real time in the VBR. Can be encoded and transmitted over a network.
[0026]
According to the sixth aspect of the present invention, the encoded moving image data is transmitted at a fixed bit rate from the transmission line, and the moving image data encoded by the VBR is transmitted at a fixed bit rate for a predetermined transmission time. Can be transmitted within.
[0027]
According to the seventh aspect of the invention, the encoded moving image data is transmitted at a variable bit rate from the transmission line, and the moving image data encoded by the VBR is transmitted using the ATM VBR service. Can be transmitted.
[0028]
According to an eighth aspect of the present invention, in an encoding device for encoding a moving image at a variable bit rate, an encoding unit for encoding the moving image and a VBR setting for setting an encoding bit rate of the encoding unit Means, a reference bit rate setting means for setting a reference bit rate slightly lower than the average bit rate in the case of encoding at a fixed bit rate, and a difference between the average bit rate and the reference bit rate multiplied by a time component and spare When the capacity is obtained and the encoding is performed at a bit rate higher than the reference bit rate, the reserve capacity is reduced, and when the encoding is performed at a bit rate lower than the reference bit rate, a reserve capacity management means for increasing the reserve capacity is provided, and VBR setting means However, when the reserve capacity reaches 0, the encoding bit rate should be set so as not to exceed the reference bit rate. Are those, even spare capacity becomes 0, because it can be encoded with reference bit rate, it is possible to avoid the deterioration of image quality.
[0029]
According to the ninth aspect of the present invention, when the reserve capacity is not 0, the VBR setting means sets a bit rate higher than the reference bit rate as a bit rate for encoding a scene with intense motion or an image of a complex picture. When the reserve capacity is 0, the reference bit rate is set, and a scene with intense movement or an image of a complex picture can be encoded at the reference bit rate even if the reserve capacity becomes 0. Therefore, it is possible to avoid degradation of image quality.
[0030]
According to the tenth aspect of the present invention, the VBR setting means sets a bit rate lower than the reference bit rate as the bit rate for encoding a simple picture image regardless of the reserve capacity. Yes, the reserve capacity can be increased to increase the bit rate allocation for scenes with intense movement and images with complex patterns.
[0031]
The invention according to claim 11 is such that the reserve capacity management means calculates the initial reserve capacity by multiplying the difference between the average bit rate and the reference bit rate by the recording time to the recording medium, The moving image data to be input can be encoded by VBR in real time and stored in a recording medium.
[0032]
The invention according to claim 12 is such that the reserve capacity management means calculates the initial reserve capacity by multiplying the difference between the average bit rate and the reference bit rate by the transmission time to the transmission line, Input video data can be encoded by VBR in real time and transmitted through a network.
[0033]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0034]
In this embodiment, a case where input moving image data is encoded by VBR in real time and recorded on a recording medium will be described.
[0035]
As shown in FIG. 2, an encoding apparatus that performs this encoding method includes an average bit rate / recording time setting unit 31 that sets an average bit rate and recording time based on a recording medium and a moving image to be recorded, and a VBR. A reference bit rate setting unit 32 for setting a reference bit rate, a spare capacity management unit 34 for managing spare capacity, a VBR setting unit 33 for setting VBR, and an encoding unit 35 for encoding moving image data And. The encoding unit 35 has the internal configuration shown in FIG.
[0036]
As shown in FIG. 1A, the reference bit rate setting unit 32 of the encoding apparatus sets a reference bit rate r1 that is slightly lower than the average bit rate r0 (thus, the compression rate is slightly higher).
[0037]
The average bit rate r0 is a bit rate when recording at a fixed rate, and the average bit rate / recording time setting unit 31 calculates the value r0 by dividing the recording capacity of the recording medium by the recording time t1. For example, when recording a moving image having a recording time of 133 minutes on a recording medium having a recording capacity of 4.7 GB, the average bit rate r0 is about 5 Mbps. The reference bit rate r1 is set to a value slightly lower than r0, for example, 4.9 Mbps.
[0038]
The spare capacity management unit 34 manages “(average bit rate r0−reference bit rate r1) × recording time t1” as the initial spare capacity.
[0039]
The VBR setting unit 33 identifies the state of the moving image from the motion vector and DCT coefficient information input from the encoding unit 35. If the input moving image has a normal pattern, the VBR setting unit 33 encodes the image. When the bit rate is set to the reference rate r1 and a scene with intense movement or complex images is input, the spare capacity is used to set the bit rate higher than the reference rate r1 (to reduce the compression rate) Set.
[0040]
When a simple pattern image with little motion is input, the bit rate is set lower than the reference rate r1 (in order to increase the compression rate).
[0041]
The encoding unit 35 performs encoding at the bit rate specified by the VBR setting unit 33 and notifies the reserve capacity management unit 34 of the number of bits used in the encoding.
[0042]
When encoding is performed at a bit rate higher than the reference bit rate, the reserve capacity management unit 34 subtracts the difference bit number from the reference rate r1 from the reserve capacity, and at a bit rate lower than the reference bit rate. When encoding is performed, the number of bits corresponding to the difference from the reference rate r1 is incorporated in the reserve capacity.
[0043]
The spare capacity management unit 34 notifies the VBR setting unit 33 when the spare capacity becomes zero. When the reserve capacity is 0, the VBR setting unit 33 sets the encoding to the reference rate r1 even when a scene with intense motion or an image with a complicated pattern is input.
[0044]
Also, if the reserve capacity remains at the end of the recording time, even if the input image is a simple picture, encoding is performed with a reduced compression rate so that the reserve capacity is used up. .
[0045]
FIG. 1B shows a temporal change in the reserve capacity when the bit rate is controlled as shown in FIG. In this example, the reserve capacity has reached 0 at time t2, so even if a complex picture image (dotted line in FIG. 1A) is input from time t2 to time t1, encoding at the reference rate r1 is performed. Is done.
[0046]
Since the reference rate r1 is only slightly lower than the average rate r0, the image quality when encoded at the reference rate r1 is almost the same as the image quality when encoded at the average rate r0.
[0047]
On the other hand, the reserve capacity can secure a considerable amount because the difference between r1 and r0 is multiplied by the recording time. In the case of a recording medium with a recording time of 133 minutes, if r0−r1 = 0.1 Mbps, the initial reserve capacity is 798 Mbit.
[0048]
Therefore, it is possible to encode an image with many complicated patterns at a bit rate higher than the reference rate. Even if the reserve capacity becomes 0, encoding at the reference rate r1 is guaranteed, so there is no possibility of incurring image quality degradation.
[0049]
As described above, in this encoding method, it is possible to execute real-time VBR encoding on input moving image data, and it is possible to improve image quality as compared with encoding at a fixed rate.
[0050]
In this embodiment, the case where the encoded data is stored in a recording medium such as a disk or a magnetic tape has been described. However, the encoded data may be transmitted through a transmission path. When this transmission is performed at a fixed bit rate, when the average rate is equal to the fixed rate, the recording time is the transmission time, and the recording capacity is the product of the fixed bit rate and the transmission time.
[0051]
Also, the encoded moving image data can be transmitted by an ATM variable speed (VBR) service. In this VBR service, transmission is started by declaring a peak value and an average value of the amount of information generated from the transmission side. If the transmission time is predetermined, the average value of moving image data to be transmitted is set. In order to maintain, this encoding method is applied.
[0052]
In this case, as in the previous explanation, a reference bit rate slightly lower than the average value is set, and the spare capacity is obtained by multiplying the difference between the reference bit rate and the average value by the transmission time, and this spare capacity has a margin. During a certain period, an image with a complicated pattern is encoded at a bit rate higher than the reference bit rate and transmitted at that bit rate. In addition, in order to increase the reserve capacity, a simple picture image is encoded at a bit rate lower than the reference bit rate and transmitted at the bit rate. When the reserve capacity runs out, even an image with a complicated pattern is encoded at the reference bit rate and transmitted at the reference bit rate.
[0053]
By doing so, it is possible to encode the moving image data to be input with a variable compression rate in real time and transmit it by VBR.
[0054]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the moving image encoding method and apparatus according to the present invention enables input moving image data to be encoded at a variable compression rate in real time without causing deterioration in image quality. To do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a VBR encoding method according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a VBR encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining a conventional encoding method;
FIG. 4 is a block diagram showing an MPEG encoder.
[Explanation of symbols]
11 Subtraction part
12 DCT converter
13 Quantizer
14 Inverse quantization section
15 Inverse DCT converter
16 Adder
17 Image memory
18 Motion vector detector
19 Variable length encoder
20 buffers
31 Average bit rate / recording time setting section
32 Reference bit rate setting section
33 VBR setting section
34 Reserve capacity management

Claims (12)

動画像をバリアブル・ビットレートで符号化する符号化方法において、
固定ビットレートで符号化する場合の平均ビットレートより僅かに低い基準ビットレートを設定し、平均ビットレートと基準ビットレートとの差分に時間成分を乗算して予備容量を求め、基準ビットレートより高いビットレートで符号化するときには、前記予備容量を減じ、基準ビットレートより低いビットレートで符号化するときには、前記予備容量を増やし、前記予備容量が0になったときには、符号化のビットレートを基準ビットレートを超えないように設定することを特徴とする動画像の符号化方法。
In an encoding method for encoding a moving image at a variable bit rate,
Set a reference bit rate slightly lower than the average bit rate when encoding at a fixed bit rate, and multiply the difference between the average bit rate and the reference bit rate by the time component to obtain the reserve capacity, which is higher than the reference bit rate. When encoding at a bit rate, the reserve capacity is reduced. When encoding at a bit rate lower than the reference bit rate, the reserve capacity is increased. When the reserve capacity becomes 0, the encoding bit rate is set as a reference. A moving image encoding method, wherein the setting is made so as not to exceed a bit rate.
動きの激しいシーンや複雑な絵柄の画像は、前記予備容量が0でないときに、基準ビットレートより高いビットレートで符号化し、前記予備容量が0のときに、基準ビットレートで符号化することを特徴とする請求項1に記載の動画像の符号化方法。When the reserve capacity is not 0, a scene with intense movement or an image of a complicated pattern is encoded at a bit rate higher than the reference bit rate, and when the reserve capacity is 0, it is encoded at the reference bit rate. The moving image encoding method according to claim 1, wherein: 単純な絵柄の画像は、前記予備容量の多寡に関わらず、基準ビットレートより低いビットレートで符号化することを特徴とする請求項1に記載の動画像の符号化方法。2. The moving picture encoding method according to claim 1, wherein a simple picture image is encoded at a bit rate lower than a reference bit rate regardless of the reserve capacity. 前記時間成分として記録媒体への記録時間を設定し、符号化した前記動画像データを前記記録媒体に蓄積することを特徴とする請求項1に記載の動画像の符号化方法。2. The moving image encoding method according to claim 1, wherein a recording time on a recording medium is set as the time component, and the encoded moving image data is stored in the recording medium. 前記時間成分として伝送路への伝送時間を設定し、符号化した前記動画像データを前記伝送路に伝送することを特徴とする請求項1に記載の動画像の符号化方法。2. The moving picture encoding method according to claim 1, wherein a transmission time to a transmission path is set as the time component, and the encoded moving picture data is transmitted to the transmission path. 符号化した前記動画像データを、前記伝送路より固定ビットレートで伝送することを特徴とする請求項5に記載の動画像の符号化方法。6. The moving image encoding method according to claim 5, wherein the encoded moving image data is transmitted from the transmission path at a fixed bit rate. 符号化した前記動画像データを、前記伝送路より可変ビットレートで伝送することを特徴とする請求項5に記載の動画像の符号化方法。6. The moving image encoding method according to claim 5, wherein the encoded moving image data is transmitted from the transmission path at a variable bit rate. 動画像をバリアブル・ビットレートで符号化する符号化装置において、
動画像を符号化する符号化手段と、
前記符号化手段の符号化のビットレートを設定するバリアブル・ビットレート設定手段と、
固定ビットレートで符号化する場合の平均ビットレートより僅かに低い基準ビットレートを設定する基準ビットレート設定手段と、
平均ビットレートと基準ビットレートとの差分に時間成分を乗算して予備容量を求め、基準ビットレートより高いビットレートで符号化が行なわれたときには、前記予備容量を減じ、基準ビットレートより低いビットレートで符号化が行なわれたときには、前記予備容量を増やす予備容量管理手段と
を備え、前記バリアブル・ビットレート設定手段が、前記予備容量が0になったときに、符号化のビットレートを基準ビットレートを超えないように設定することを特徴とする動画像の符号化装置。
In an encoding device that encodes a moving image at a variable bit rate,
Encoding means for encoding a moving image;
Variable bit rate setting means for setting an encoding bit rate of the encoding means;
A reference bit rate setting means for setting a reference bit rate slightly lower than the average bit rate when encoding at a fixed bit rate;
The spare capacity is obtained by multiplying the difference between the average bit rate and the reference bit rate by a time component, and when encoding is performed at a bit rate higher than the reference bit rate, the spare capacity is reduced to a bit lower than the reference bit rate. When encoding is performed at a rate, a reserve capacity management means for increasing the reserve capacity is provided, and the variable bit rate setting means uses the encoding bit rate as a reference when the reserve capacity becomes zero. An apparatus for encoding a moving image, wherein the setting is made so as not to exceed a bit rate.
前記バリアブル・ビットレート設定手段が、動きの激しいシーンや複雑な絵柄の画像を符号化するビットレートとして、前記予備容量が0でないときには、基準ビットレートより高いビットレートを設定し、前記予備容量が0のときには、基準ビットレートを設定することを特徴とする請求項8に記載の動画像の符号化装置。The variable bit rate setting means sets a bit rate higher than a reference bit rate when the reserve capacity is not 0 as a bit rate for encoding a scene with intense motion or an image of a complex picture, and the reserve capacity is 9. The moving picture encoding apparatus according to claim 8, wherein a reference bit rate is set when 0. 前記バリアブル・ビットレート設定手段が、単純な絵柄の画像を符号化するビットレートとして、前記予備容量の多寡に関わらず、基準ビットレートより低いビットレートを設定することを特徴とする請求項8に記載の動画像の符号化装置。9. The variable bit rate setting means sets a bit rate lower than a reference bit rate as a bit rate for encoding a simple picture image regardless of the reserve capacity. The moving image encoding apparatus described. 前記予備容量管理手段が、平均ビットレートと基準ビットレートとの差分に記録媒体への記録時間を乗算して当初の予備容量を算出することを特徴とする請求項8に記載の動画像の符号化装置。9. The moving image code according to claim 8, wherein the reserve capacity management means calculates an initial reserve capacity by multiplying a difference between an average bit rate and a reference bit rate by a recording time on a recording medium. Device. 前記予備容量管理手段が、平均ビットレートと基準ビットレートとの差分に伝送路への伝送時間を乗算して当初の予備容量を算出することを特徴とする請求項8に記載の動画像の符号化装置。9. The moving picture code according to claim 8, wherein the spare capacity management means calculates an initial spare capacity by multiplying a difference between an average bit rate and a reference bit rate by a transmission time to a transmission path. Device.
JP33005998A 1998-11-19 1998-11-19 Video coding method and apparatus with variable bit rate Expired - Fee Related JP4079530B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33005998A JP4079530B2 (en) 1998-11-19 1998-11-19 Video coding method and apparatus with variable bit rate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33005998A JP4079530B2 (en) 1998-11-19 1998-11-19 Video coding method and apparatus with variable bit rate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000156857A JP2000156857A (en) 2000-06-06
JP4079530B2 true JP4079530B2 (en) 2008-04-23

Family

ID=18228328

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP33005998A Expired - Fee Related JP4079530B2 (en) 1998-11-19 1998-11-19 Video coding method and apparatus with variable bit rate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4079530B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4579379B2 (en) * 2000-06-29 2010-11-10 パナソニック株式会社 Control apparatus and control method
JP2008098860A (en) * 2006-10-10 2008-04-24 Sharp Corp Automatic recording rate setting

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000156857A (en) 2000-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0660612B1 (en) Image encoding apparatus
JP5021502B2 (en) Method and apparatus for controlling rate distortion trade-off by mode selection of video encoder
US6072835A (en) Variable transfer rate control coding apparatus
JP4256574B2 (en) Image signal encoding method and image signal encoding apparatus
JP2963416B2 (en) Video encoding method and apparatus for controlling bit generation amount using quantization activity
US20010017887A1 (en) Video encoding apparatus and method
JP4273207B2 (en) Method and apparatus for encoding or decoding digital video data
US20090010559A1 (en) Encoding device and dynamic image recording system having the encoding device
JPH0797753B2 (en) Encoding output data amount control method
JP4706104B2 (en) Image encoding apparatus and method
JP2004511976A (en) Video bit rate control method and apparatus for digital video recording
JP3907875B2 (en) Coding rate control device and information coding device
JP4114210B2 (en) Video data compression apparatus and method
JP2950065B2 (en) Variable transfer rate coding device
JP4079530B2 (en) Video coding method and apparatus with variable bit rate
US20030174771A1 (en) Method, apparatus, and program for variable bit rate encoding
JPH07203456A (en) Coder, decoder and video recording device
JPH11196410A (en) Method and device for dynamic picture encoding and dynamic picture signal record medium
JP4032446B2 (en) Video data compression apparatus and method
JP3734286B2 (en) Video encoding device and video transmission device
JPH10271498A (en) Compression data conversion method, information quantity conversion method for image compression data, and image recorder adopting the method
JP3178233B2 (en) Image encoding method, image encoding device, and optical disk
JP3307367B2 (en) Variable transfer rate coding device
KR20030083109A (en) apparatus for transcoding bit rate
JP3934772B2 (en) Variable transfer rate encoding method and apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051102

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20071226

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080108

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080205

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110215

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110215

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120215

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130215

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130215

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140215

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees