JP4556844B2 - Code amount control method and code amount control apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、動画像信号を符号化データに変換して記録または伝送する際に用いられる可変ビットレート制御における符号量制御方法および符号量制御装置に関するものである。 The present invention relates to a code amount control method and a code amount control apparatus in variable bit rate control used when a moving image signal is converted into encoded data for recording or transmission.
近年、動画像信号を高能率情報圧縮できる手法として、国際標準であるMPEG2方式が用いられている。MPEG2方式では、入力画像信号をフレーム毎に、マクロブロックと呼ばれるブロック単位で、動き補償、DCT(離散コサイン変換)、量子化、可変長符号化等の手段を用いて圧縮符号化を行う。 In recent years, the MPEG2 system, which is an international standard, has been used as a technique for efficiently compressing moving image signals. In the MPEG2 system, an input image signal is compressed and encoded for each frame in units of blocks called macroblocks using means such as motion compensation, DCT (discrete cosine transform), quantization, and variable length encoding.
動き補償は、符号化対象フレームの前後のフレームの情報を用いて、相関の強い画像ブロックを参照ブロックとし、対象ブロックとの差分値を符号化する方法である。これにより画像の時間的冗長性が排除され、高い圧縮効率を実現する。 Motion compensation is a method of encoding a difference value with a target block using an image block having a strong correlation as a reference block using information of frames before and after the encoding target frame. This eliminates temporal redundancy of the image and realizes high compression efficiency.
DCTは、空間情報を周波数情報に変換した後、量子化および可変長符号化を施すことによって空間冗長性を排除し、高い圧縮効率を実現する。ここで、量子化は、DCT後の変換係数に量子化パラメータ(以下、Qパラメータ)と呼ばれる値を除算することで、振幅レベルの小さな周波数成分をゼロにすることで、その後の可変長符号化と組み合わせることにより符号量を削減する。 In DCT, spatial information is converted into frequency information and then subjected to quantization and variable length coding to eliminate spatial redundancy and achieve high compression efficiency. Here, the quantization is performed by subtracting a value called a quantization parameter (hereinafter referred to as a Q parameter) from the transform coefficient after DCT, thereby reducing a frequency component having a small amplitude level to zero, thereby performing subsequent variable length coding. The amount of code is reduced by combining with.
一般的に画像信号は空間的冗長性があり、低周波数成分が多く含まれ、高周波成分は振幅レベルが小さい。量子化によって主に振幅レベルの小さな高周波成分が除去されるが、人間の視覚特性上、画質劣化は目立ちにくい。 In general, an image signal has spatial redundancy, includes a lot of low frequency components, and a high frequency component has a small amplitude level. Although high-frequency components having a small amplitude level are mainly removed by quantization, image quality degradation is not conspicuous due to human visual characteristics.
さて、DVD等の記録メディアに動画像を圧縮符号化して記録するとき、画質と記録時間はトレードオフの関係がある。画像を符号化した時の発生符号量はQパラメータを変更することにより変化させることができる。Qパラメータを小さく設定すれば高画質に符号化できるが発生符号量が増え、固定容量のDVD等の記録メディアにとっては記録可能な時間が少なくなる。Qパラメータを大きく設定すれば画質は低下するが発生符号量を少なくすることが可能なので、記録時間を多くすることができる。 Now, when a moving image is compressed and recorded on a recording medium such as a DVD, the image quality and recording time have a trade-off relationship. The amount of generated code when an image is encoded can be changed by changing the Q parameter. If the Q parameter is set to a small value, encoding can be performed with high image quality, but the amount of generated code increases, and recording time for a recording medium such as a fixed capacity DVD is reduced. If the Q parameter is set large, the image quality is lowered, but the amount of generated code can be reduced, so that the recording time can be increased.
一般的に記録容量に対して記録可能な時間を決めることにより目標符号量を設定し、目標符号量と発生符号量の誤差を少なくするようにQパラメータを適応的に変更させる制御が用いられる。これを符号量制御と呼ぶ。 In general, control is used in which the target code amount is set by determining the recordable time with respect to the recording capacity, and the Q parameter is adaptively changed so as to reduce the error between the target code amount and the generated code amount. This is called code amount control.
符号量制御の1つに固定ビットレート制御がある。これは、目標符号量と発生符号量が常に等しくなるようにQパラメータを制御する方法である。固定ビットレート制御の場合、入力画像の複雑さの大小に関わらず常に一定の符号量しか割り当てずに符号化するため、複雑さが大きい画像においてQパラメータを大きくしなければならず、符号化歪が目立ってしまう。逆に複雑さが小さい画像において必要以上にQパラメータが小さくなり、過度に符号量を割り当てることになり、符号化効率があまりよくない。 One of the code amount controls is fixed bit rate control. This is a method of controlling the Q parameter so that the target code amount is always equal to the generated code amount. In the case of constant bit rate control, encoding is always performed by assigning only a fixed amount of code regardless of the complexity of the input image. Therefore, the Q parameter must be increased in an image with high complexity, and encoding distortion Will stand out. On the other hand, in an image with small complexity, the Q parameter becomes smaller than necessary, and an amount of code is excessively allocated, so that the coding efficiency is not very good.
一方、符号量制御の他の方法として可変ビットレート制御がある。これは、目標符号量を設定し、さらに記録容量の一部を余裕分として割り当てる。目標符号量に余裕量を加味した容量の中で、画像の複雑さの大小に従って、割当符号量を変化させる。すなわち複雑さが大きい画像の場合、目標符号量より大きな割当符号量を与えることによりQパラメータをそれほど大きくしないで符号化し、複雑さが小さい画像の場合、目標符号量より小さな割当符号量を与えることによりQパラメータを必要以上に小さくせずに符号化する。このように可変ビットレート制御を用いれば、画像の複雑さによらず、基本的に画質が安定する。 On the other hand, there is variable bit rate control as another method of code amount control. This sets a target code amount, and further allocates a part of the recording capacity as a margin. The allocated code amount is changed according to the complexity of the image in the capacity obtained by adding the margin amount to the target code amount. In other words, in the case of an image with a large complexity, encoding is performed without increasing the Q parameter by giving an allocation code amount larger than the target code amount, and in the case of an image with a small complexity, an allocation code amount smaller than the target code amount is given. Thus, encoding is performed without making the Q parameter smaller than necessary. If variable bit rate control is used in this way, the image quality is basically stable regardless of the complexity of the image.
このような可変ビットレート制御を実現する装置の例は、特許文献1に記載されている。この装置では、与えられた目標符号量と発生符号量との差を累積加算した累積誤差量が、あらかじめ設定された余裕量を上回らないように割当符号量を更新制御する。従って、累積誤差量があらかじめ設定された余裕量に到達しない安全な状態の場合は、余裕量の制限を気にすることなく多くの割当符号量を与えることができる。万一、累積誤差量があらかじめ設定された余裕量に近づいた場合は、余裕量を超えないように、最低限目標符号量を割り当てることができる。よって高画質を実現し、かつ、あらかじめ設定した余裕量以上の記録容量を消費することも無く、記録時間の保証も実現できる、リアルタイム符号化に適した可変ビットレート符号化装置を提案するものである。
しかしながら、上記の特許文献1で示されるような従来の符号量制御方法は、以下のような課題がある。 However, the conventional code amount control method as shown in Patent Document 1 has the following problems.
テレビ放送の番組予約録画のように、あらかじめ記録時間が設定される場合、記録容量が正確に計算可能であり、記録時間に見合った余裕量をあらかじめ設定することが可能であるが、ムービーでの記録のように、あらかじめ記録時間が分からない記録の場合、適切な余裕量をあらかじめ設定することは困難である。 If the recording time is set in advance, as in the case of reserved program recording of a TV broadcast, the recording capacity can be calculated accurately, and it is possible to set in advance a margin that matches the recording time. In the case of recording in which the recording time is not known in advance, such as recording, it is difficult to set an appropriate margin amount in advance.
可変ビットレートにおける割当符号量の振れ幅は余裕量が大きいほど大きくでき、可変ビットレートの効果は大きくなる。しかし、複雑な画像が続くと大量の余裕量を消費することになる。そのような状態のときに記録停止されると目標符号量より多く記録容量を消費したことになる。さらに記録メディアの総記録容量いっぱいになるまでこのような記録が繰り返された場合、実際の総記録時間が、あらかじめ想定した総記録時間よりも極端に短くなってしまうという課題があった。 The fluctuation amount of the allocated code amount at the variable bit rate can be increased as the margin amount is increased, and the effect of the variable bit rate is increased. However, if a complex image continues, a large amount of margin is consumed. If the recording is stopped in such a state, the recording capacity is consumed more than the target code amount. Further, when such recording is repeated until the total recording capacity of the recording medium is filled, there is a problem that the actual total recording time becomes extremely shorter than the total recording time assumed in advance.
逆に総記録時間を保証するために1回の記録に少量の余裕量しか割り当てないようにすると、割当符号量の振れ幅は小さくなり、固定ビットレート制御に近づいてしまうので、複雑な画像の場合に必要な割当符号量を与えられなくなるという課題があった。 On the other hand, if only a small margin is allocated to one recording to guarantee the total recording time, the fluctuation amount of the allocated code amount becomes small and approaches a fixed bit rate control. In this case, there is a problem that a necessary allocated code amount cannot be given.
このように、複雑さが大きい画像が入力され、比較的短い時間で記録停止され、記録メディアの総記録容量いっぱいまでこのような記録動作を繰り返された場合、従来の方法では高画質と総記録時間の両方を保証することができないという課題があった。 In this way, when an image with high complexity is input, recording is stopped in a relatively short time, and such a recording operation is repeated until the total recording capacity of the recording medium is full, the conventional method provides high image quality and total recording. There was a problem that both of the times could not be guaranteed.
上記の課題を解決するために本発明の符号量制御装置は、画像を量子化パラメータによる量子化を用いて符号化する符号化手段と、前記符号化手段からの符号化データの発生符号量を所定期間毎に計測する発生符号量計測手段と、与えられた目標符号量と前記発生符号量との累積誤差量を測定する累積誤差量測定手段と、符号化開始からの経過時間に応じて増加する余裕量を算出する余裕量算出手段と、前記累積誤差量が前記余裕量を超えないように割当符号量を設定する割当符号量演算手段と、前記割当符号量に前記発生符号量が等しくなるように量子化パラメータを設定する量子化パラメータ設定手段と、を備える。 In order to solve the above problems, a code amount control apparatus according to the present invention includes an encoding unit that encodes an image using quantization using a quantization parameter, and a generated code amount of encoded data from the encoding unit. Generated code amount measuring means for measuring every predetermined period, accumulated error amount measuring means for measuring the accumulated error amount between the given target code amount and the generated code amount, and increasing according to the elapsed time from the start of encoding A margin amount calculation means for calculating a margin amount to be performed, an allocation code amount calculation means for setting an allocation code amount so that the accumulated error amount does not exceed the margin amount, and the generated code amount equal to the allocation code amount And a quantization parameter setting means for setting the quantization parameter.
さらに、前記割当符号量演算手段は、前記累積誤差量が前記余裕量に近づくにつれて前記割当符号量を前記目標符号量に近づけるように設定してもよい。 Further, the allocated code amount calculation means may be set so that the allocated code amount approaches the target code amount as the accumulated error amount approaches the margin amount .
また、前記余裕量算出手段は、前記余裕量を経過時間に基づく所定の関数で算出してもよい。 The margin amount calculating means may calculate the margin amount with a predetermined function based on elapsed time .
また、前記割当符号量演算手段は、画像の複雑さを前記発生符号量と前記量子化パラメータに基づいて決定し、前記割当符号量を前記画像の複雑さが大きいときは前記目標符号量より大きく、前記画像の複雑さが小さいときは前記目標符号量より小さくなるように設定してもよい。 Further, the allocated code amount calculation means determines the complexity of the image based on the generated code amount and the quantization parameter, and the allocated code amount is larger than the target code amount when the complexity of the image is large. When the complexity of the image is small, it may be set to be smaller than the target code amount .
また、本発明の符号化制御方法は、画像を量子化パラメータによる量子化を用いて符号化する符号化ステップと、前記符号化ステップによる符号化データの発生符号量を所定期間毎に計測する発生符号量計測ステップと、与えられた目標符号量と前記発生符号量との累積誤差量を測定する累積誤差量測定ステップと、符号化開始からの経過時間に応じて増加する余裕量を算出する余裕量算出ステップと、前記累積誤差量が前記余裕量を超えないように割当符号量を設定する割当符号量演算ステップと、前記割当符号量に前記発生符号量が等しくなるように量子化パラメータを設定する量子化パラメータ設定ステップと、
を含む。
Also, the encoding control method of the present invention includes an encoding step for encoding an image using quantization using a quantization parameter, and a generation for measuring a generated code amount of encoded data by the encoding step every predetermined period. A code amount measuring step, a cumulative error amount measuring step for measuring a cumulative error amount between a given target code amount and the generated code amount, and a margin for calculating a margin amount that increases in accordance with an elapsed time from the start of encoding. An amount calculation step, an assigned code amount calculation step for setting an assigned code amount so that the accumulated error amount does not exceed the margin amount, and a quantization parameter is set so that the generated code amount is equal to the assigned code amount A quantization parameter setting step,
Including
また、前記割当符号量演算ステップは、前記累積誤差量が前記余裕量に近づくにつれて前記割当符号量を前記目標符号量に近づけるように設定してもよい。 The allocation code amount calculation step may be set so that the allocation code amount approaches the target code amount as the cumulative error amount approaches the margin amount .
さらには、前記余裕量算出ステップは、前記余裕量を経過時間に基づく所定の関数で算出してもよい。 Furthermore, the margin amount calculating step may calculate the margin amount with a predetermined function based on elapsed time .
また、前記割当符号量演算ステップは、画像の複雑さを前記発生符号量と前記量子化パラメータに基づいて決定し、前記割当符号量を前記画像の複雑さが大きいときは前記目標符号量より大きく、前記画像の複雑さが小さいときは前記目標符号量より小さくなるように設定してもよい。 The allocated code amount calculation step determines the complexity of the image based on the generated code amount and the quantization parameter, and the allocated code amount is larger than the target code amount when the complexity of the image is large. When the complexity of the image is small, it may be set to be smaller than the target code amount .
以上のように本発明によれば、余裕量を記録開始点からの記録時間に応じて増加させるので、いつ記録停止されたとしても、また何回記録を繰り返しても、設定された総記録容量に対して所定の誤差しか発生しないので、想定する記録時間を保証することができる。更に可変ビットレートにより割り当て符号量を振ることが可能なため、固定ビットレート制御より高画質に符号化することができる。 As described above, according to the present invention, since the margin is increased according to the recording time from the recording start point, the set total recording capacity can be set no matter how many times recording is stopped and how many times recording is repeated. Since only a predetermined error occurs, an expected recording time can be guaranteed. Furthermore, since it is possible to vary the amount of code to be allocated with a variable bit rate, it is possible to encode with higher image quality than with fixed bit rate control.
また、複雑さが大きい画像が連続した場合にも、最低限余裕量の増加分だけ固定ビットレートよりも多くビットレートを割り当てられるため、高画質に符号化することができる。 In addition, even when images with large complexity are consecutive, a bit rate higher than the fixed bit rate can be assigned by a marginal increase, so that high-quality encoding can be performed.
また、長時間記録される場合には、余裕量が十分増加することになるため、従来技術と同様の余裕量を十分確保できるので、割り当て符号量を大きく振ることが可能となり、より高画質に符号化することができる。 In addition, when recording for a long period of time, the margin will increase sufficiently, so it is possible to ensure a sufficient margin as in the prior art, so that the allocated code amount can be greatly increased, resulting in higher image quality. Can be encoded.
以下、本発明にかかわる符号量制御方法および符号量制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Embodiments of a code amount control method and a code amount control apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1の符号量制御方法および符号量制御装置を適用した符号化装置の構成を示すブロック図である。図1において、101は画像入力端子、102は符号化手段、103は符号化データ出力端子、104は発生符号量計測手段、105は目標符号量入力端子、106は累積誤差量測定手段、107は記録時間計測手段、108は余裕量算出手段、109は複雑さ演算手段、110は符号量割当手段、111はQパラメータ設定手段である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an encoding apparatus to which the code amount control method and code amount control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention are applied. In FIG. 1, 101 is an image input terminal, 102 is an encoding means, 103 is an encoded data output terminal, 104 is a generated code amount measuring means, 105 is a target code amount input terminal, 106 is a cumulative error amount measuring means, and 107 is The recording time measuring means, 108 is a margin calculating means, 109 is a complexity calculating means, 110 is a code amount assigning means, and 111 is a Q parameter setting means.
このように構成された符号化装置について、以下に動作を説明する。 The operation of the encoding apparatus configured as described above will be described below.
まず、画像入力端子101から入力された画像は符号化手段102において符号化され、符号化データが符号化データ出力端子103へと出力される。符号化手段102は、画像を符号化するために量子化処理を行っており、量子化処理に必要なQパラメータをQパラメータ設定手段111より得ている。
First, an image input from the
発生符号量計測手段104は、符号化データのビット量を所定期間毎に計測する。計測された値は発生符号量として累積誤差量測定手段106へ出力される。 The generated code amount measuring means 104 measures the bit amount of the encoded data every predetermined period. The measured value is output to the accumulated error amount measuring means 106 as a generated code amount.
累積誤差量測定手段106は、目標符号量入力端子105から入力される目標符号量と発生符号量計測手段104から得る発生符号量との差分を累積加算する。この結果を累積誤差量として符号量割当手段110へ出力する。
The accumulated error
一方、記録時間計測手段107は記録開始点からの経過時間を測定し、時間情報を余裕量算出手段108へ与える。余裕量算出手段108は時間情報に基づいて増加する余裕量を発生させ、この結果を符号量割当手段110へ出力する。このとき、余裕量は時間によって表される所定の関数を用いて算出される。例えば、a×T+b(a,bは正の定数、Tは経過時間(変数))として求めればよい。また、経過時間情報Tは、例えば記録開始からの符号化されたフレーム数に基づいて決定すればよい。 On the other hand, the recording time measuring means 107 measures the elapsed time from the recording start point and provides time information to the margin calculating means 108. The margin amount calculation means 108 generates a margin amount that increases based on the time information, and outputs the result to the code amount allocation means 110. At this time, the margin is calculated using a predetermined function expressed by time. For example, a × T + b (a and b are positive constants and T is an elapsed time (variable)) may be obtained. Further, the elapsed time information T may be determined based on, for example, the number of encoded frames from the start of recording.
符号量割り当て手段110は、累積誤差量と余裕量、および複雑さ演算手段109から出力される複雑さ情報を用いて、画像を符号化するための割当符号量を設定する。
The code
ここで、本説明では、画像の複雑さ情報として、発生符号量と符号化に用いたQパラメータの平均値の積を使用することとして説明する。複雑さ演算手段109は発生符号量計測手段104からの発生符号量と、その符号化に用いたQパラメータを用いて現在の複雑さを計算する。さらに複雑さ演算手段109は、複雑さの過去平均等による平滑化処理を行い、平均的な複雑さを計算する。平均複雑さに対する現在の複雑さの比率により、現在の画像の複雑さ度を計算する。そしてこれを複雑さ情報として符号量割当手段110へ出力する。
Here, in this description, it is assumed that the product of the generated code amount and the average value of the Q parameters used for encoding is used as image complexity information. The
一方、現在の複雑さをQパラメータの演算に使用するため、Qパラメータ設定手段111へ出力する。 On the other hand, in order to use the current complexity for the calculation of the Q parameter, it is output to the Q parameter setting means 111.
符号量割当手段110は、複雑さ情報に応じて割当符号量を目標符号量より大きな値として設定したり、小さな値として設定したりするものである。複雑さ情報は先に述べたように平均複雑さに対する現在の複雑さの比率としたので、目標符号量にこの比率を乗じて割当符号量を決定するように構成すればよい。
The code
なお、複雑さの演算方法、割当符号量を変化させるための要素(ここでは平均複雑さに対する現在の複雑さの比率とした)は、本発明では直接的には関係なく、他のいかなる情報を用いて演算しても構わない。 The complexity calculation method and the element for changing the allocated code amount (here, the ratio of the current complexity to the average complexity) are not directly related in the present invention, and any other information is used. May be used for computation.
Qパラメータ設定手段111は割当符号量を入力し、これから符号化する画像の符号化後の発生符号量が割当符号量にほぼ等しくなるようにQパラメータを変化させて設定する。例えば、複雑さ演算手段109から出力される現在の複雑さから、割当符号量を除算して計算するものとする。
The Q
さて、符号量割当手段110は、上記のように画像の複雑さによって割当符号量を決定するが、累積誤差量が余裕量を越えない範囲で割当符号量を決定する。つまり、現在の累積誤差量に割当符号量を加算した結果が余裕量を超えないように、割当符号量を制限する。
The code
よって、累積誤差量が余裕量に近づくほど割当符号量は目標符号量に近づき、累積誤差量が余裕量に到達したとき目標符号量以上を割当符号量に設定しないようにする。但し、発生符号量が目標符号量にほぼ等しいとき、累積誤差量は増加しないが、余裕量は時間経過に伴い増加するので、余裕量と累積誤差量の間に差ができ、目標符号量よりもやや大きな値として割当符号量を設定することができる。他の方法としては、累積誤差量が余裕量に到達したときは、目標符号量に余裕量の時間増加分を加算した容量以上を割当符号量に設定しないように制限するようにしてもよい。 Therefore, the allocated code amount approaches the target code amount as the cumulative error amount approaches the margin amount, and when the cumulative error amount reaches the margin amount, the target code amount or more is not set as the allocated code amount. However, when the generated code amount is almost equal to the target code amount, the accumulated error amount does not increase, but the margin amount increases with time, so there is a difference between the margin amount and the accumulated error amount, which is larger than the target code amount. The allocated code amount can be set as a slightly larger value. As another method, when the accumulated error amount reaches the margin amount, the allocated code amount may be limited not to be set to a capacity equal to or greater than the target code amount plus the time increment of the margin amount.
さらに、割当符号量に対して発生符号量をほぼ等しくするようなQパラメータを設定していても、実際の発生符号量は割り当て符号量より増減するために、累積誤差量が余裕量を越える場合もあり得るが、余裕量を越えた分を次の割当符号量から差し引くなどして、直ちに余裕量以下に抑え込むように構成すればよい。 Furthermore, even if the Q parameter is set so that the generated code amount is almost equal to the allocated code amount, the actual generated code amount increases or decreases from the allocated code amount, so that the accumulated error amount exceeds the margin amount. However, it may be configured so that the amount exceeding the margin is subtracted from the next allocated code amount so that it is immediately suppressed to the margin amount or less.
次に、上述したような発生符号量、目標符号量、割当符号量、余裕量、累積誤差量等の各要素の応答特性について、図2を用いて詳しく説明する。 Next, response characteristics of each element such as the generated code amount, the target code amount, the assigned code amount, the margin amount, and the accumulated error amount as described above will be described in detail with reference to FIG.
図2は本実施の形態において余裕度に対して累積誤差量が小さいときの通常状態での可変ビットレート制御の各要素の応答を示す。ここで図2(a)は、余裕量と累積誤差量の関係を示し、図2(b)は目標符号量と割当符号量の関係を示す。 FIG. 2 shows the response of each element of variable bit rate control in the normal state when the accumulated error amount is small with respect to the margin in this embodiment. 2A shows the relationship between the margin amount and the accumulated error amount, and FIG. 2B shows the relationship between the target code amount and the assigned code amount.
まず、図2(a)では、累積誤差量は余裕量より下方にいる様子を示している。このような状態の時は、比較的大きな振り幅で割当符号量を変化させることができる。図2(b)では、目標符号量は時間経過によらず一定値が設定され、これに対して割当符号量が大きく変化している様子が示されている。累積誤差量が余裕量より下の方にいるため、画像の複雑さに応じて可変する割当符号量を設定している。つまり割当符号量が目標符号量より大きな値である期間は複雑さの大きい画像が入力されている期間であり、逆に割当符号量が目標符号量より小さな値である期間は複雑さの小さい画像が入力されている期間であることを示している。 First, FIG. 2A shows a state where the accumulated error amount is below the margin amount. In such a state, the allocated code amount can be changed with a relatively large amplitude. FIG. 2B shows a state in which the target code amount is set to a constant value regardless of the passage of time, and the allocated code amount is greatly changed. Since the accumulated error amount is below the margin amount, an allocation code amount that varies depending on the complexity of the image is set. In other words, a period in which the allocated code amount is a value larger than the target code amount is a period in which an image having a large complexity is input, and conversely, a period in which the allocated code amount is a value smaller than the target code amount is a small image. Indicates that the period is entered.
図2(b)のような割当符号量を設定すると、発生符号量が割り当て符号量にほぼ等しくなるようにQパラメータが符号化手段102に与えられるため、発生符号量は図2(b)の割当符号量と同じような挙動を示す。従って、複雑さの大きい画像の期間では発生符号量が目標符号量より大きくなって累積誤差量が増加し、逆に複雑さの小さい画像の期間では発生符号量が目標符号量より小さくなって累積誤差量が減少する。このように割当符号量もしくは発生符号量が図2(b)のような応答を示した場合における累積誤差量の応答を示すのが図2(a)である。なお、図2(a)に示される余裕量は時間経過に伴い増加している。余裕量が増加しているために、累積誤差量が蓄積されてきてもまだ強い制限をかけないで割当符号量を振ることができる。 When the assigned code amount as shown in FIG. 2B is set, the Q parameter is given to the encoding means 102 so that the generated code amount becomes substantially equal to the assigned code amount. It shows the same behavior as the assigned code amount. Therefore, the generated code amount becomes larger than the target code amount and the accumulated error amount increases during the period of the image with a large complexity, and conversely, the generated code amount becomes smaller than the target code amount and accumulates during the period of the image with a small complexity. The amount of error is reduced. FIG. 2A shows the response of the accumulated error amount when the allocated code amount or the generated code amount shows a response as shown in FIG. Note that the margin shown in FIG. 2A increases with time. Since the margin amount increases, the allocated code amount can be changed without applying a strong restriction even if the accumulated error amount is accumulated.
次に図3は、本実施の形態において複雑さの非常に大きな画像が長時間連続して入力される場合の可変ビットレート制御における各要素の応答を示す。ここで図3(a)は余裕量と累積誤差量の関係を示し、図3(b)は目標符号量と割当符号量の関係を示す。 Next, FIG. 3 shows the response of each element in variable bit rate control when a very large image is input continuously for a long time in this embodiment. 3A shows the relationship between the margin amount and the accumulated error amount, and FIG. 3B shows the relationship between the target code amount and the assigned code amount.
まず、図3(b)には、制限なしの場合の割当符号量が破線で示されている。これは、画像の複雑さが非常に大きいために、本来必要とされる割当符号量を示している。しかし実際には、累積誤差量が余裕量を越えないための制御がかかる。つまり、図3(b)の実線で示された割当符号量が実際に割り当てられる割当符号量である。これによると、最初の頃は目標符号量を大きく上回る割当符号量を設定しているが、累積誤差量が増加して余裕量へ近づいていくに従って目標符号量へと近づける制御がかかることが分かる。 First, in FIG. 3B, the allocated code amount when there is no limit is indicated by a broken line. This indicates the allocation code amount that is originally required because the complexity of the image is very large. However, in practice, control is performed so that the accumulated error amount does not exceed the margin. That is, the allocated code amount indicated by the solid line in FIG. 3B is the allocated code amount that is actually allocated. According to this, although the allocated code amount that is much larger than the target code amount is set at the beginning, it is understood that control is performed to approach the target code amount as the accumulated error amount increases and approaches the margin amount. .
図3(a)はこのときの累積誤差量と余裕量の応答を実線で示している。余裕量を越えないための制御がかかっているので、累積誤差量は余裕量に沿った状態で推移している。このときの割当符号量は目標符号量よりやや大きいところに引き込む。すなわち、余裕量を時間的に増加させるようにしたことで、記録初期時点では符号量を多く使いすぎないような制限がかかり、その後、固定的に目標符号量よりやや大きい割当符号量を与えつづけることができる。従って、固定ビットレート制御よりも高画質に符号化できる。 FIG. 3A shows the response of the accumulated error amount and the margin amount at this time by a solid line. Since the control is performed so as not to exceed the margin, the cumulative error amount changes in a state along the margin. The assigned code amount at this time is drawn to a place slightly larger than the target code amount. In other words, since the margin amount is increased with time, there is a restriction that the code amount is not excessively used at the initial recording time, and thereafter, the allocated code amount that is slightly larger than the target code amount is continuously given. be able to. Therefore, it is possible to encode with higher image quality than with the constant bit rate control.
なお、図3(a)には、例として制限なしの場合の累積誤差量も破線で示されている。制限がない場合は、明らかにたくさんの符号量を消費してしまうので、記録メディアに記録できる総記録時間が極端に減少することにつながる。 In FIG. 3A, the accumulated error amount when there is no limit is also shown by a broken line as an example. When there is no limit, obviously, a large amount of code is consumed, leading to an extremely reduced total recording time that can be recorded on the recording medium.
従って本発明を用いれば、余裕量の時間増加率を所定量以下に設定しておけば、どの時点で記録停止されたとしても、所望の記録時間に対する実際の記録時間の減少量を一定の割合に抑えることができる。 Therefore, by using the present invention, if the time increase rate of the margin is set to a predetermined amount or less, the actual recording time decrease with respect to the desired recording time can be set to a certain ratio regardless of when the recording is stopped. Can be suppressed.
次に、図4を用いて従来の方法との違いを説明する。ここで図4(a)は余裕量と累積誤差量の関係を示し、図4(b)は目標符号量と割当符号量の関係を示す。 Next, the difference from the conventional method will be described with reference to FIG. Here, FIG. 4A shows the relationship between the margin amount and the accumulated error amount, and FIG. 4B shows the relationship between the target code amount and the assigned code amount.
図4では、図3で説明したように複雑さの非常に大きな画像が長時間連続して入力される場合の可変ビットレート制御における各要素の応答を示している。 FIG. 4 shows the response of each element in variable bit rate control when a very large image is input continuously for a long time as described in FIG.
まず、図4(b)において、記録初期時には破線で示す従来の方法による割当符号量と実線で示す本発明の割当符号量は同じ割当符号量を与えている。その後、従来の方法による割当符号量は余裕量を越えないための制限がだんだんとかかり、緩やかに割当符号量が減少する。これに対して本発明の割当符号量は、もっと急に減少している。これは図4(a)で示すように、従来の方法ではあらかじめ与える余裕量が大きいために、割当符号量を制限する力が弱く働くからである。一方、本発明においては余裕量が記録初期時には小さく設定されており、早い段階から割当符号量を制限する力が強くかかる。図4(a)で明らかなように、複雑な画像が入力されると従来の方法では記録容量を多く消費してしまうことを示す。 First, in FIG. 4B, at the beginning of recording, the allocation code amount according to the conventional method indicated by the broken line and the allocation code amount of the present invention indicated by the solid line give the same allocation code amount. Thereafter, the allocation code amount according to the conventional method is gradually limited so as not to exceed the margin amount, and the allocation code amount gradually decreases. On the other hand, the allocated code amount of the present invention is decreasing more rapidly. This is because, as shown in FIG. 4 (a), the conventional method has a large margin to be given in advance, so that the force for limiting the allocated code amount works weakly. On the other hand, in the present invention, the margin amount is set to be small at the beginning of recording, and the force for limiting the allocated code amount is strongly applied from an early stage. As is apparent from FIG. 4A, when a complex image is input, the conventional method consumes a large amount of recording capacity.
また、図4(b)において、時間が経過して割当符号量が目標符号量付近にまで制限された状態では、本発明の割当符号量が従来の割当符号量よりたくさんの符号量を割当てることができる。これは図4(a)に示されるように、本発明の方法では余裕量が時間的に増加するからである。よって、従来の方法では、多くの符号量を早く消費し、余裕量を消費し尽くした後は、目標符号量の固定ビットレートにきわめて近い動作になってしまう。一方、本発明を用いれば、符号量の消費を抑え、余裕量が時間変化することにより目標符号量より大きな符号量の固定ビットレート制御に近い動作となる。複雑さが大きい画像が続いても、通常の目標符号量の固定ビットレート制御より多くの割当符号量を与えることが出来るので、画質を向上させることが出来る。また、本発明における累積誤差量は最大でも余裕量の増加率までしか増加しないため、記録開始後どの時点で記録停止されたとしても、所定の目標記録時間に対して、一定の記録時間誤差しか生み出さないので、記録時間を保証できる。また、仮に従来の方法で余裕量を小さな値に設定したとすると、記録時間の減少は抑えることが可能となるが、すぐに割当符号量に制限がかかりやすくなり、その後は目標符号量しか割り当てられない状態が続くことになる。従って、この場合でも本発明の方法を用いれば目標符号量より大きな割当符号量を与え続けることができるので、画質を向上させることができる。また、本発明を用いれば、時間が十分に経過した後においては余裕量が十分増加しているので、累積誤差量が余裕量より下の方にいる状態であれば、より大きな割当符号量の変動を許容でき、より効果的な可変ビットレート制御を実現可能である。 In FIG. 4B, in the state where the allocated code amount is limited to the vicinity of the target code amount after a lapse of time, the allocated code amount of the present invention allocates more code amounts than the conventional allocated code amount. Can do. This is because the margin increases with time in the method of the present invention, as shown in FIG. Therefore, in the conventional method, after a large amount of code is consumed quickly and the margin is consumed, the operation becomes very close to the fixed bit rate of the target code amount. On the other hand, if the present invention is used, the operation of the bit rate control close to the fixed bit rate control with a code amount larger than the target code amount is achieved by suppressing the consumption of the code amount and changing the margin amount with time. Even if an image with a large complexity continues, a larger amount of allocated code can be given than with a fixed bit rate control with a normal target code amount, so that the image quality can be improved. In addition, since the cumulative error amount in the present invention only increases up to the increase rate of the margin amount, even if the recording is stopped at any point after the start of recording, there is only a certain recording time error with respect to a predetermined target recording time. Since it does not produce, recording time can be guaranteed. In addition, if the margin is set to a small value using the conventional method, it is possible to suppress the reduction in recording time, but it is easy to limit the allocated code amount immediately, and thereafter only the target code amount is allocated. It will continue to be impossible. Therefore, even in this case, if the method of the present invention is used, an allocated code amount larger than the target code amount can be continuously given, so that the image quality can be improved. Furthermore, if the present invention is used, the margin is sufficiently increased after a sufficient amount of time has elapsed, so if the accumulated error amount is below the margin, a larger allocated code amount Variations can be tolerated and more effective variable bit rate control can be realized.
なお、本発明において所定の経過時間以降は余裕量の増加を停止させるようにすれば、長時間記録での記録時間の誤差をさらに低減させることが可能となり、余裕量も十分大きく確保されている状態のため、効果的な可変ビットレート制御が可能となり、高画質を維持しつつ記録時間の保証を高めることが可能である。 In the present invention, if the increase in the margin is stopped after the predetermined elapsed time, it is possible to further reduce the recording time error in the long-time recording, and the margin is sufficiently large. Therefore, effective variable bit rate control is possible, and the guarantee of recording time can be increased while maintaining high image quality.
以上述べたように本発明の符号量制御方法は、余裕量を記録開始点からの記録時間に応じて増加させるので、いつ記録停止されたとしても、また何回記録を繰り返したとしても、設定された総記録容量に対して所定の誤差量しか発生しないので、記録時間を保証できる。更に可変ビットレート制御により割当符号量を振ることができるため、固定ビットレート制御より高画質に符号化することができる。また、長時間記録される場合は、余裕量が十分増加しており、従来技術と同様な余裕量を確保できるので、割り当て符号量を大きく振ることが可能となり、高画質に符号化することができる。よって、あらかじめ記録時間および記録回数が明確になっていない場合でも、高画質と総記録時間を保証することができ、ビデオレコーダやムービーなどの圧縮符号化を用いる各種の画像処理装置やソフトウェアに有用である。 As described above, the code amount control method of the present invention increases the margin according to the recording time from the recording start point, so it can be set regardless of when the recording is stopped or the recording is repeated many times. Since only a predetermined error amount occurs with respect to the total recording capacity, the recording time can be guaranteed. Furthermore, since the allocated code amount can be changed by the variable bit rate control, it is possible to encode with higher image quality than the fixed bit rate control. In addition, when recording for a long time, the margin is sufficiently increased, and a margin similar to that of the prior art can be secured, so that the allocated code amount can be greatly changed, and high-quality encoding can be performed. it can. Therefore, even when the recording time and the number of times of recording are not clear in advance, high image quality and total recording time can be guaranteed, and it is useful for various image processing apparatuses and software that use compression encoding such as video recorders and movies. It is.
101 画像入力端子
102 符号化手段
103 符号化データ出力端子
104 発生符号量計測手段
105 目標符号量入力端子
106 累積誤差量測定手段
107 記録時間計測手段
108 余裕量算出手段
109 複雑さ演算手段
110 符号量割当手段
111 Qパラメータ設定手段
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記符号化手段からの符号化データの発生符号量を所定期間毎に計測する発生符号量計測手段と、
与えられた目標符号量と前記発生符号量との累積誤差量を測定する累積誤差量測定手段と、
符号化開始からの経過時間に応じて増加する余裕量を算出する余裕量算出手段と、
前記累積誤差量が前記余裕量を超えないように割当符号量を設定する割当符号量演算手段と、
前記割当符号量に前記発生符号量が等しくなるように量子化パラメータを設定する量子化パラメータ設定手段と、
を備えた符号量制御装置。 Encoding means for encoding an image using quantization by a quantization parameter;
Generated code amount measuring means for measuring the generated code amount of encoded data from the encoding means every predetermined period;
A cumulative error amount measuring means for measuring a cumulative error amount between a given target code amount and the generated code amount;
A margin amount calculating means for calculating a margin amount that increases in accordance with the elapsed time from the start of encoding ;
Allocated code amount calculation means for setting an allocated code amount so that the accumulated error amount does not exceed the margin amount ;
Quantization parameter setting means for setting a quantization parameter so that the generated code amount is equal to the allocated code amount;
A code amount control apparatus comprising:
前記符号化ステップによる符号化データの発生符号量を所定期間毎に計測する発生符号量計測ステップと、A generated code amount measuring step of measuring a generated code amount of encoded data by the encoding step every predetermined period;
与えられた目標符号量と前記発生符号量との累積誤差量を測定する累積誤差量測定ステップと、A cumulative error amount measuring step for measuring a cumulative error amount between a given target code amount and the generated code amount;
符号化開始からの経過時間に応じて増加する余裕量を算出する余裕量算出ステップと、A margin calculating step for calculating a margin that increases according to the elapsed time from the start of encoding;
前記累積誤差量が前記余裕量を超えないように割当符号量を設定する割当符号量演算ステップと、An allocated code amount calculation step for setting an allocated code amount so that the accumulated error amount does not exceed the margin amount;
前記割当符号量に前記発生符号量が等しくなるように量子化パラメータを設定する量子化パラメータ設定ステップと、A quantization parameter setting step for setting a quantization parameter so that the generated code amount is equal to the allocated code amount;
を含む符号量制御方法。A code amount control method.
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