JP4828925B2 - 符号化装置 - Google Patents
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上記課題を解決するために、本発明の一形態である符号化装置は、入力される画像データを符号化する際の予測符号化方式を設定し、前記設定した予測符号化方式にて当該画像データを符号化して第1のデータを生成するとともに、当該画像データの符号化過程で生成される付随情報を出力する第1符号化部と、前記第1のデータをエントロピー符号化して第2のデータを生成する第2符号化部と、前記第1符号化部が設定した予測符号化方式および前記出力された付随情報に基づいて、前記第2符号化部で生成される第2のデータの符号量を推定する推定部と、を備える。
上記課題を解決するために、本発明の一形態である画像情報符号化装置は、2値化データを算術符号化し、バッファを介して符号列を出力する画像情報符号化装置であって、動画像に関するデータの算術符号化前のデータを用いて、算術符号化後の符号量をマクロブロックごとに予測する符号量予測手段と、前記符号量予測手段によって予測された符号量から、対象マクロブロックまでに前記バッファに累積された累積符号量を計算し、前記累積符号量が目標とする符号量に近づくように、前記バッファから出力されるビットのレートを制御するレート制御手段とを備える。
図1は、本実施の形態の画像情報符号化装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態の画像情報符号化装置は、マクロブロックごとに、残差信号、DCT係数、量子化係数及び2値データのいずれかに基づいて、CABAC処理部で発生する符号量を予測し、その予測結果に基づいて量子化部での量子化ステップを調整することにより、符号化レートを制御する画像情報符号化装置であって、予測処理部100、DCT変換部101、量子化部102、CABAC処理部103、バッファ104、符号量推定部105及びレート制御判定部106を備える。なお、同図では、予測処理部100からの残差信号、DCT変換部101からのDCT係数、量子化部102からの量子化係数、及びCBAC処理部103からの2値データのいずれもが符号量推定部105に入力されているが、実際には、これらのうちのいずれかでよい。以下では、まず、量子化係数に基づいて符号量を予測する場合について説明する。予測処理部100は、画像情報符号化処理対象の画像領域であるマクロブロック(以下、「MB」と表記する。)に対し、そのピクチャタイプ及びスライスタイプを検出し、検出したピクチャタイプ(I、P、B)及びスライスタイプ(I、P、B)を符号量推定部105に出力する。また、予測処理部100は、面内予測や面間予測により生成した予測画像と原画像の差分値である残差信号、および、予測方法などの符号化条件(以下、「予測情報」という。)を出力する。予測情報の一例を示すと、MBの符号化モード、マクロブロックタイプ、符号化ブロックパターン及び直前のMBからの量子化パラメータの差分などである。DCT変換部101は、予測処理部100の出力である残差信号を離散コサイン変換した係数(請求項でいう「変換係数」。以下、「DCT係数」という。)を出力する。量子化部102では、DCT変換部101の出力であるDCT係数を量子化した係数(請求項でいう「量子化値」。以下、「量子化係数」という。)を出力する。CBAC処理部103では量子化部の出力である量子化係数および、予測情報を2値化し、算術符号化を行い、ビットストリームをバッファ104に出力する。符号量推定部105では、量子化部の出力である量子化係数および予測処理部100の出力である予測情報を、それぞれの“算術符号化結果の発生符号量の実測値を基に作成されたテーブル”を用いて推定符号量に変換することで、CABAC処理部103から出力される符号量を推定する。すなわち、予測情報の符号量を推定するテーブルは、量子化係数の符号量を推定するテーブルとは別途、予測情報を符号化して得られる実測値に基づいて作成される。符号量推定部105では、符号化対象MBのピクチャタイプまたはスライスタイプに応じて、量子化係数に対応する推定符号量を示した変換テーブル(請求項でいう「予測テーブル」。)を複数保持している。符号量推定部105は、予測処理部100から入力されるピクチャタイプまたはスライスタイプに従って、保持している中で最適な変換テーブルを選択し、参照する。レート制御判定部106では、符号量推定部105の出力である推定符号量を基に以降の符号化条件を決定する。レート制御を行なうための符号化条件は、例えば、量子化部102における量子化ステップの値である。レート制御判定部106は、決定した符号化条件を量子化部102に戻し、以降のMBの符号化条件とする。
図5は、各量子化係数値に対応してCBAC処理部で発生する推定符号量を示す変換テーブルである。符号量推定部105は、量子化部102により出力された量子化係数を基にCABAC処理後の符号量を推定する。推定には図5に示すような変換テーブルを利用する。符号量推定部105は、入力された量子化係数値に対応する推定符号量を、変換テーブルを参照して取得する。図5の変換テーブルによれば、例えば、量子化係数値が1のとき推定符号量は1.2ビット、量子化係数値が2のとき推定符号量は1.4ビットである。推定符号量が整数ではなく実数であるのは、実測された符号量の平均値から作成されたものであるからである。このように、変換テーブルを参照することによって、各量子化係数値から推定符号量が一意に決定される。符号量推定部104は、このような変換テーブルを内部のメモリ上に格納しており、入力された量子化係数値を基に変換テーブルを参照する。当該変換テーブルは、符号量推定部105の外部に持つとしてもよい。また、変換テーブルは1枚である必要はなく、複数枚のテーブルの中から選択して、参照してもよい。例えば、符号化対象の画像を面内予測した場合と面間予測した場合で参照するテーブルを切り替え、量子化ステップに応じた推定符号量を取得するとしてもよい。さらに、変換テーブルは、MBの符号化タイプにより切り替えるとしてもよい。また、ピクチャタイプ、スライスタイプまたは予測情報の種類毎に切り替えるとしてもよい。さらに、変換テーブルは固定値を用いた静的なテーブルとしてもよい。また、変換テーブルは更新可能な動的なテーブルとしてもよい。
第一の手法を述べる。図9は、算術符号化により実際に発生した符号量を参照して、変換テーブルを更新する方法を説明する図である。この場合、符号量推定部105は、例えば、変換テーブル作成部を備える。
図2に示したCABAC処理部103は、入力に応じて、CONTEXT計算部203から出力される“事前に決められた0/1の生起確率”を用いて、区間分割を行うため、推定符号量は0/1の生起確率により変化する。符号量推定部105で、2値データの0/1系列の実際の0/1の生起確率を計測し、事前に決められた0/1の生起確率と比較する。符号量推定部105は、実際の生起確率と事前に決められた生起確率の差に応じて、変換テーブルを更新する。例えば、符号量推定部105は、優性シンボルの生起確率の実測値がCABACのテーブルと比べて大きく下がった場合(具体的には、優性シンボルの生起確率の実測値がCABACのテーブルと比べて予め定めた閾値よりも下がった場合)、変換テーブルを更新する。また、例えば、前記二つの生起確率が等しいときは、テーブル更新を行わない。前記二つの生起確率に差があるときは、算術符号化による圧縮率が変化するので変換テーブルの推定符号量の値を変更する。変更量は、前記二つの生起確率の差と圧縮率の差をメモリに格納し、それを用いて変更量を決定することも可能である。また、0/1のパターンにより、生起確率を推定し、テーブルを更新することも可能である。例えば、一定の個数より1が連続した場合、または0が連続した場合はCONTEXT計算部203の計算による事前の生起確率から実際の生起確率が変動するので、そのようなパターンを検出した場合は、変換テーブルを更新するとしてもよい。すなわち、符号量推定部105は、2値データの0と1との出現パターンを解析して、一定以上の個数の0または1が連続したとき、算術符号化による圧縮率が高くなるので、量子化係数、2値データ、DCT係数及び残差信号のいずれかの同一値に対して、変換テーブルの推定符号量を低減するように更新する。また、一定以上の個数の0と1とが交互に出現したとき、前記同一値に対して、変換テーブルの推定符号量を増加するように更新する。
101 DCT変換部
102 量子化部
103 CABAC処理部
104 バッファ
105 符号量推定部
106 レート制御判定部
200 2値化処理部
201 算術符号化部
203 CONTEXT計算部
Claims (1)
- 入力される画像データを符号化する際の予測符号化方式を設定し、前記設定した予測符号化方式にて当該画像データを符号化して第1のデータを生成するとともに、当該画像データを符号化する際に利用した符号化条件を示す付随情報を出力する第1符号化部と、
前記第1のデータをエントロピー符号化して第2のデータを生成する第2符号化部と、
前記第1符号化部が設定した予測符号化方式および前記出力された付随情報に基づいて、前記第2符号化部で生成される第2のデータの符号量を推定する推定部と、
を備え、
前記推定部はさらに、前記第1符号化部が設定する予測符号化方式ごとに、前記付随情報と当該付随情報に対応する第1のデータを前記第2符号化部で符号化した後の符号量とを対応付けた情報である符号量情報を記憶する記憶部を備え、
前記推定部は、前記予測符号化方式に対応する符号量情報および前記出力された付随情報に基づいて、前記第1のデータを前記第2符号化部で符号化して得られる第2のデータの符号量を推定し、
前記第2符号化部は、0と1のうち生起確率が高い値である優勢シンボルの生起確率を予め示した確率テーブルを保持し、前記確率テーブルに基づいて前記第1のデータを符号化し、
前記記憶部が記憶する符号量情報は、前記第2符号化部における実際の優勢シンボルの生起確率と、前記確率テーブルが示す生起確率との差が所定値よりも大きい場合に更新される符号化装置。
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