JP4878052B2 - Video code amount control method, video encoding device, video code amount control program, and recording medium therefor - Google Patents
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Description
本発明は,音声ストリームのビットレートと映像ストリームのビットレートとの和が所定のビットレートの範囲内になるように,音声の発生符号量に応じて映像の符号量を制御する映像符号量制御方法,映像符号化装置,映像符号量制御プログラムおよびその記録媒体に関するものである。 The present invention provides video code amount control for controlling the video code amount in accordance with the generated code amount of audio so that the sum of the bit rate of the audio stream and the bit rate of the video stream falls within a predetermined bit rate range. The present invention relates to a method, a video encoding device, a video code amount control program, and a recording medium thereof.
一般に,映像ストリームと,音声やデータなどの他のストリームとを多重化して送るような伝送システムでは,映像は,他のストリームとは独立にビットレート制御を行っていた(非特許文献1,2参照)。
In general, in a transmission system in which a video stream and other streams such as audio and data are multiplexed and transmitted, the video is subjected to bit rate control independently of other streams (Non-Patent
一般に映像・音声符号化では,複雑で変化の多い入力信号に対しては符号量が多くなり,単調で変化の少ない入力信号に対しては符号量が少なくなる。 In general, in video / audio coding, the amount of code increases for an input signal that is complex and changes a lot, and the amount of code decreases for an input signal that is monotonous and changes little.
ロッシー符号化ストリームは,固定ビットレート(CBR:Constant Bit Rate )で伝送するために,信号の劣化の程度を変化させることにより,発生符号量を所定の範囲内に収めるように制御する。一方,ロスレス符号化ストリームでは,発生符号量の変化を制御することができないため,一般に可変ビットレート(VBR:Variable Bit Rate )で伝送される。
MPEG−4 ALSのようなロスレス音声符号化ストリームと映像符号化ストリーム(以下,符号化ストリームを単に「ストリーム」ともいう)とを多重化する場合,音声ビットレートの変動が映像ビットレートに比べて無視できないほど大きいことが多い。 When a lossless audio encoded stream such as MPEG-4 ALS and a video encoded stream (hereinafter, the encoded stream is also simply referred to as “stream”) are multiplexed, the fluctuation of the audio bit rate is larger than the video bit rate. Often too big to ignore.
したがって,映像と音声の多重化ストリームにおいて,固定で割り当てられていた音声のビットレートのうち,音声符号化データの発生符号量が小さい余剰符号量分を映像符号化に利用することができれば,ビットレートに無駄が生じることがなく,画質の向上に寄与すると考えられる。 Therefore, in the multiplexed stream of video and audio, out of the fixed bit rate of audio, if the surplus code amount with small generated code amount of audio encoded data can be used for video encoding, The rate is not wasted, and it is thought that it contributes to the improvement of image quality.
しかし,このように音声符号化データの発生符号量の変動分を,映像符号化に有効に利用するために,音声のビットレートに合わせて映像のビットレートを変化させると,映像の全体としての画質は向上するものの,音声符号化データの発生符号量が少ない場面では画質が必要以上に鮮明になることがあり,音声符号化データの変動に応じて画質の変動が目立ち過ぎることがあるという,新たな問題が生じる。 However, if the video bit rate is changed in accordance with the audio bit rate in order to effectively use the fluctuation of the generated code amount of the audio encoded data for video encoding, Although the image quality is improved, the image quality may be unnecessarily sharp in scenes where the amount of generated code of the speech encoded data is small, and the variation in image quality may be conspicuous depending on the variation in the speech encoded data. New problems arise.
本発明は,上記課題の解決を図り,音声符号化データの伝送における余剰ビットレート分を映像符号化データの伝送に有効に利用するとともに,全体として画質の変動を目立たせなくすることによって,符号化された映像の画質を向上させることを目的とする。 The present invention solves the above-described problem, effectively uses the surplus bit rate in the transmission of audio encoded data for transmission of video encoded data, and makes the fluctuation of image quality as a whole inconspicuous. The purpose is to improve the quality of the converted video.
本発明は,上記課題を解決するため,ロスレス音声符号化ストリームやデータストリーム等の符号化ビットレートを制御できないストリームと,ロッシー映像符号化ストリームとをCBRに多重化する場合に,次のように音声の発生符号量が少ない場合の余剰ビットレートに応じて映像の符号量を制御する。 In order to solve the above-described problem, the present invention provides the following when multiplexing a lossy audio encoded stream, a data stream, etc., which cannot control the encoding bit rate, and a lossy video encoded stream into CBR as follows: The amount of video code is controlled according to the surplus bit rate when the amount of generated audio code is small.
(1)音声符号量を先読みし,映像伝送可能ビットレートが現在の映像符号化ビットレートを下回る箇所があることが判明したならば,映像符号化ビットレートをその伝送可能レートまで下げる。 (1) The audio code amount is pre-read, and if it is found that there is a part where the video transmission possible bit rate is lower than the current video coding bit rate, the video coding bit rate is lowered to the transmission possible rate.
例えばGOP(Group Of Pictures )単位で映像のレート制御を行う場合,GOP発生符号量をビットレート換算した値が映像符号化ビットレートとなる。また,TS(Transport Stream)ビットレートまたは伝送ビットレートから同一GOP期間に再生される音声符号量をビットレート換算した値を減算した値が,映像伝送可能ビットレートとなる。 For example, when video rate control is performed in units of GOP (Group Of Pictures), a value obtained by converting a GOP generated code amount into a bit rate is a video encoding bit rate. Also, a value obtained by subtracting the bit rate converted value of the audio code amount reproduced during the same GOP period from the TS (Transport Stream) bit rate or the transmission bit rate is the video transmission possible bit rate.
(2)映像符号化ビットレートを下げる際には,可能な限り,シーン切替え時に下げる。それが不可能な場合には,徐々に下げる。シーンチェンジ検出には,従来方法を利用することができる。 (2) When the video encoding bit rate is lowered, it is lowered at the time of scene switching as much as possible. If that is not possible, gradually lower it. Conventional methods can be used for scene change detection.
(3)映像符号化ビットレートを上げる場合には,シーン切替え時に過去の一定期間内の映像伝送可能ビットレートの下限値まで上げる。この期間は長ければ画質変動のリスクが減るが,上げるビットレート幅は小さくなる。 (3) When the video encoding bit rate is increased, the video transmission bit rate is increased to the lower limit value of the video transmission possible bit rate within a certain past period at the time of scene switching. If this period is long, the risk of image quality fluctuation is reduced, but the bit rate range to be increased is small.
(4)音声符号量を先読みする手段として,音声を映像より数秒間先行して符号化する方法,事前に音声を符号化しその符号量を記録しておく方法,事前に音声を解析し,符号量の推定値を記録しておく方法などを用いることができる。 (4) As a means of prefetching the amount of audio code, a method of encoding audio for several seconds ahead of video, a method of encoding audio in advance and recording the amount of code, analyzing audio in advance, For example, a method of recording an estimated value of the amount can be used.
(5)1GOP分(例えば0.5秒程度)の先読みにより,通常,GOP符号化開始時にGOP末尾までの利用可能帯域が確定することになるので,レート制御が安定する。また,音声符号量の先読み期間を数秒以上にすれば,シーンチェンジ時にビットレートを変更できる確率が上昇し,シーン途中での画質変動を抑制できる。 (5) By pre-reading for 1 GOP (for example, about 0.5 seconds), the usable bandwidth up to the end of the GOP is normally determined at the start of GOP encoding, so that the rate control is stabilized. Also, if the pre-reading period of the voice code amount is set to several seconds or more, the probability that the bit rate can be changed at the time of a scene change is increased, and fluctuations in image quality during the scene can be suppressed.
以上の点を踏まえて,本発明は,次のように映像の符号量を制御する。まず,映像符号化よりも先行して符号化した音声符号化結果から,映像符号化前の映像符号化制御単位(GOPまたはフレーム)の期間における,伝送ビットレート(TSビットレート)から同一期間に再生される音声符号量をビットレート換算した値と所定の基準映像ビットレートとを減算した値に相当する余剰ビットレートを算出する。この基準映像ビットレートに余剰ビットレートを加算した値が映像伝送可能ビットレートである。 Based on the above points, the present invention controls the video code amount as follows. First, from the audio encoding result encoded prior to video encoding, from the transmission bit rate (TS bit rate) to the same period in the video encoding control unit (GOP or frame) period before video encoding. A surplus bit rate corresponding to a value obtained by subtracting a value obtained by converting a reproduced audio code amount into a bit rate and a predetermined reference video bit rate is calculated. A value obtained by adding the surplus bit rate to the reference video bit rate is a video transmission possible bit rate.
次に,現在の映像符号化対象の映像符号化制御単位の期間よりも過去または将来の所定の期間における最低の余剰ビットレートに従って,基準映像ビットレートに加算する追加映像ビットレートを決定する。そして,映像符号化対象の映像符号化制御単位の期間における目標符号量を,基準映像ビットレートに追加映像ビットレートを加算した値をもとに決定し,その決定された目標符号量に従って,映像符号化制御単位における映像信号を符号化する。 Next, an additional video bit rate to be added to the reference video bit rate is determined according to a minimum surplus bit rate in a predetermined period in the past or in the future than the period of the current video encoding target video encoding control unit. Then, the target code amount in the period of the video encoding control unit to be encoded is determined based on the value obtained by adding the additional video bit rate to the reference video bit rate, and the video is determined according to the determined target code amount. The video signal in the encoding control unit is encoded.
上記発明において,追加映像ビットレートを決定する際に,所定の期間における最低の余剰ビットレートが映像符号化対象の映像符号化制御単位の直前の映像符号化制御単位における追加映像ビットレートより下回る場合に,最低の余剰ビットレートとなる映像符号化制御単位の期間までに,追加映像ビットレートが単調減少するように追加映像ビットレートを決定することも好適である。追加映像ビットレートを急激に下げるのではなく,徐々に下げることにより,画質の変動が目立ちにくくなるからである。 In the above invention, when determining the additional video bit rate, the lowest surplus bit rate in a predetermined period is lower than the additional video bit rate in the video encoding control unit immediately before the video encoding control unit to be encoded. In addition, it is also preferable to determine the additional video bit rate so that the additional video bit rate monotonously decreases by the period of the video coding control unit that provides the lowest surplus bit rate. This is because image quality fluctuations are less noticeable by gradually reducing the additional video bit rate rather than rapidly.
また,シーンチェンジがあると,シーンチェンジの前後における画質の変動は目立ちにくい。したがって,追加映像ビットレートの上げ下げは,できるだけシーン切替え時に行うようにする実施も好適である。 Also, if there is a scene change, the image quality fluctuation before and after the scene change is less noticeable. Therefore, it is also preferable to increase or decrease the additional video bit rate at the time of scene switching as much as possible.
そこで,さらに本発明を次のように実施することもできる。まず,映像符号化よりも先行してシーンチェンジを検出し,追加映像ビットレートを決定する際には,映像符号化対象の映像符号化制御単位の期間にシーンチェンジを含む場合に,過去a個(aは1以上の所定の整数)の映像符号化制御単位の期間における最低の余剰ビットレート,もしくは先行して符号化した音声符号化期間における最低の余剰ビットレート,またはシーンチェンジ後のシーン終了点までの余剰ビットレートが判明している場合には,そのシーン終了点までの映像符号化制御単位の期間における最低の余剰ビットレートに従って,シーンチェンジ後の追加映像ビットレートを決定し,映像符号化対象の映像符号化制御単位の期間にシーンチェンジを含まない場合に,先行して符号化した音声符号化期間における最低の余剰ビットレート,または現在のシーンのシーン終了点までの余剰ビットレートが判明している場合には,そのシーン終了点までの映像符号化制御単位の期間における最低の余剰ビットレートに従って追加映像ビットレートを決定する。 Therefore, the present invention can be further implemented as follows. First, when a scene change is detected prior to video encoding and an additional video bit rate is determined, if a scene change is included in the period of the video encoding control unit to be encoded, the past a (A is a predetermined integer greater than or equal to 1) video encoding control unit period minimum surplus bit rate, preceding minimum audio bit encoding period surplus bit rate, or scene end after scene change If the surplus bit rate up to the point is known, the additional video bit rate after the scene change is determined according to the minimum surplus bit rate in the period of the video encoding control unit up to the scene end point, and the video code The minimum surplus in the previously encoded audio encoding period when no scene change is included in the period of the video encoding control unit to be encoded If the surplus bit rate up to the scene end point of the current scene is known, the additional video bit rate is determined according to the minimum surplus bit rate in the period of the video encoding control unit up to the scene end point. To do.
さらに,本発明は,長いシーン期間において,余剰ビットレートが増えていくような期間が続く場合に,それを有効に映像符号化に利用するために,映像符号化対象の映像符号化制御単位の期間よりも過去a個(aは1以上の所定の整数)の映像符号化制御単位の期間における最低の余剰ビットレートが直前の映像符号化制御単位における追加映像ビットレートより一定値または一定比率以上,上回る場合に,追加映像ビットレートを直前の映像符号化制御単位における追加映像ビットレートよりも一定値または一定比率だけ大きい値にすることも好適である。 Furthermore, the present invention provides a video coding control unit for video coding in order to effectively use it for video coding when a surplus bit rate increases during a long scene period. The minimum surplus bit rate in a period of a number of video coding control units in the past (a is a predetermined integer greater than or equal to 1) than the period is a certain value or a certain ratio or more than the additional video bit rate in the immediately preceding video coding control unit. In such a case, it is also preferable to set the additional video bit rate to a value larger than the additional video bit rate in the immediately preceding video coding control unit by a certain value or a certain ratio.
本発明によれば,映像符号化データと音声符号化データとを多重化した符号化ストリームが所定の伝送ビットレートの範囲内になるように,映像の符号量を制御する場合に,音声の余剰ビットレート分を映像の伝送に利用し,全体として画質を向上させることができるようになるとともに,音声符号量の変動が大きい場合でも,画質の変動を目立たせなくすることができるようになる。 According to the present invention, when the video code amount is controlled so that the encoded stream obtained by multiplexing the video encoded data and the audio encoded data falls within the predetermined transmission bit rate, the audio surplus is controlled. By using the bit rate for video transmission, the image quality can be improved as a whole, and the variation in image quality can be made inconspicuous even when the variation in the amount of audio code is large.
以下,本発明の実施の形態を図面を用いながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は,本発明の実施例に係る装置の構成例を示す図である。映像符号化装置10は,映像・音声重畳信号のうち映像信号を入力し,映像信号を符号化して映像ストリームを出力する。音声符号化装置20は,映像・音声重畳信号のうち音声信号を入力し,音声信号を符号化して音声ストリームを出力する。多重化部30は,音声ストリームと映像ストリームとを所定のビットレートとなるように多重化して出力する。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an apparatus according to an embodiment of the present invention. The
本実施例において,音声符号化装置20は,フレーム毎もしくは逐次,音声発生符号量を映像符号化装置10に伝達する機能を持つほかは従来技術と同様であるので,その内部構成についての詳しい説明は省略する。
In the present embodiment, the
映像符号化装置10は,映像信号を入力する映像入力部11,入力した映像信号を蓄積する映像入力バッファ12,GOP毎の映像の目標符号量を決定する映像GOP目標符号量決定部13,映像フレーム毎の目標符号量を決定する映像フレーム目標符号量決定部14,映像信号をフレーム目標符号量に従って符号化する映像フレーム符号化処理部15,映像ストリームを出力する映像ストリーム出力部16,映像ストリームを一時的に蓄積する映像ストリーム出力バッファ17を備える。
The
シーンチェンジ検出部18は,入力映像信号のうち符号化に先立ってシーンチェンジ検出対象映像データについてシーンチェンジの有無を検出するものである。
The scene
映像GOP目標符号量決定部13は,音声符号化装置20が符号化した音声発生符号量から映像符号化に利用することができる余剰ビットレートを算出する余剰ビットレート算出部131と,算出した余剰ビットレートのうち実際に映像符号化に利用する追加映像ビットレートを算出する追加映像ビットレート算出部132と,追加映像ビットレートを用いてGOP目標符号量を算出するGOP目標符号量算出部133とを備える。
The video GOP target code
図2および図3は,本発明の実施例の映像符号化処理のフローチャートである。本実施例では,映像と音声の符号化は並行して行われる。ただし,映像符号化に対して音声符号化と映像のシーンチェンジ検出を,1GOP以上(図2の例では(m−n+1)GOP)先行して行う。また,本実施例において基準映像ビットレートとは,音声フレームの発生符号量が常に最大の場合に確保できる映像ビットレートを指す。すなわち,基準映像ビットレートは,映像ストリームの伝送に対して最小限保証される所定のビットレートである。n番目のGOPを,GOP(n)と表す。 2 and 3 are flowcharts of the video encoding process according to the embodiment of the present invention. In this embodiment, video and audio are encoded in parallel. However, audio coding and video scene change detection are performed in advance of video coding by 1 GOP or more ((m−n + 1) GOP in the example of FIG. 2). Further, in this embodiment, the reference video bit rate refers to a video bit rate that can be secured when the generated code amount of an audio frame is always the maximum. That is, the reference video bit rate is a predetermined bit rate that is at least guaranteed for transmission of the video stream. The nth GOP is represented as GOP (n).
まず,映像GOP目標符号量決定部13は,音声符号化装置20から音声発生符号量の情報を受け取り,GOP(n)の符号化開始時に,GOP(m)期間(ただし,m>n)の先行音声符号化結果から,GOP(m)期間の余剰ビットレートRr (m)を,次式によって求めて記憶する(ステップS101)。
First, the video GOP target code
Rr (m)=Σx=j j+M-1 {Samax−Sa (x)}/(N/P)
ただし,GOP(m)期間の音声フレームをフレームj〜j+M−1(MはGOP(m)期間の音声フレーム数)とし,Sa (x)は音声フレームxの発生符号量,Samaxは各音声フレームの最大発生符号量である。NはGOP内映像フレーム数,Pは映像フレームレートである。
R r (m) = Σx = j j + M−1 {S amax −S a (x)} / (N / P)
However, a speech frame in the GOP (m) period is a frame j to j + M−1 (M is the number of speech frames in the GOP (m) period), S a (x) is the generated code amount of the speech frame x, and S amax is each This is the maximum generated code amount of a voice frame. N is the number of video frames in the GOP, and P is the video frame rate.
次に,GOP(n)から過去a個(aは所定の定数)のGOPの最低余剰ビットレートRa を更新する(ステップS102)。min()は,引数の要素の中の最小値を返す関数である。 Next, the minimum surplus bit rate Ra of a past G (a is a predetermined constant) GOP is updated from GOP (n) (step S102). min () is a function that returns the minimum value among the elements of the argument.
Ra =min(Rr (n−a+1),Rr (n−a+2),…,Rr (n))
続いて,シーンチェンジ検出部18による検出結果に従って,GOP(n)内にシーン開始点を含むかどうかを判定する(ステップS103)。GOP(n)内にシーン開始点を含む場合には,図3のステップS112以降を実行する。
R a = min (R r (n−a + 1), R r (n−a + 2),..., R r (n))
Subsequently, according to the detection result by the scene
GOP(n)内にシーン開始点を含まない場合には,ステップS104へ進み,符号化中のシーンが終了するフレームおよびそのGOP(s)は判明済みか否かを判定する(ステップS104)。判明済みの場合,現在のシーン内の最低余剰ビットレートRr (t)とその期間tを求める(ステップS105)。すなわち,最低余剰ビットレートRr (t)は,次式に従って求められる。 When the scene start point is not included in GOP (n), the process proceeds to step S104, and it is determined whether or not the frame in which the scene being encoded ends and its GOP (s) have been determined (step S104). If it is already determined, the minimum surplus bit rate R r (t) in the current scene and its period t are obtained (step S105). That is, the minimum surplus bit rate R r (t) is obtained according to the following equation.
Rr (t)=min(Rr (n),Rr (n+1),…,Rr (s))
一方,判明済みでない場合,先行符号化期間内の最低余剰ビットレートRr (t)とその期間tを求める(ステップS106)。この場合,最低余剰ビットレートRr (t)は,次式となる。
R r (t) = min (R r (n), R r (n + 1),..., R r (s))
On the other hand, if it has not been determined, the minimum surplus bit rate R r (t) within the preceding encoding period and the period t are obtained (step S106). In this case, the minimum surplus bit rate R r (t) is as follows.
Rr (t)=min(Rr (n),Rr (n+1),…,Rr (m))
次に,上記の最低余剰ビットレートRr (t)が,直前GOPの追加映像ビットレートRd (n−1)を下回るか否かを判定する(ステップS107)。下回る場合には,追加映像ビットレートとなる期間tまでに追加映像ビットレートRd (n)が単調減少していくように設定する(ステップS108)。例えば,次のように設定する。
R r (t) = min (R r (n), R r (n + 1),..., R r (m))
Next, it is determined whether or not the minimum surplus bit rate R r (t) is lower than the additional video bit rate R d (n−1) of the immediately preceding GOP (step S107). If lower, the additional video bit rate R d (n) is set so as to monotonously decrease by the period t when the additional video bit rate is reached (step S108). For example, set as follows.
Rd (n)=Rd (n−1)−{Rd (n−1)−Rd (t)}/(t−n)
一方,下回らない場合には,直前GOPと同じ追加映像ビットレートとする(ステップS109)。すなわち, Rd (n)=Rd (n−1)とする。
R d (n) = R d (n−1) − {R d (n−1) −R d (t)} / (t−n)
On the other hand, if it is not lower, the same additional video bit rate as the previous GOP is set (step S109). That is, R d (n) = R d (n−1).
次に,基準映像ビットレートRと追加映像ビットレートRd (n)とから,GOP目標符号量G(n)を算出する(ステップS110)。GOP目標符号量G(n)は,次式により求められる。 Next, the GOP target code amount G (n) is calculated from the reference video bit rate R and the additional video bit rate R d (n) (step S110). The GOP target code amount G (n) is obtained by the following equation.
G(n)=N・(R+Rd (n))/P+前のGOPの繰越符号量
GOP目標符号量G(n)が決まったならば,映像フレーム目標符号量決定部14は,GOP目標符号量G(n)を,GOP(n)内の各フレームに対して配分して各フレームの目標符号量を決定し,映像フレーム符号化処理部15は,各フレームの目標符号量に従ってGOP(n)内の各フレームを符号化する(ステップS111)。なお,GOP目標符号量G(n)から,GOP(n)内の各フレームの目標符号量を算出する方法としては,例えば次の参考文献1に開示されている方法などがある。
[参考文献1]International Organisation for Standardisation, Test Model Editing Committee, 1993, Test Model 5, April, ISO-IEC/JTC1/SC29/WG11/N0400
その後,ステップS101に戻り,次のGOP(n+1)について同様に符号化処理を続ける。
G (n) = N · (R + R d (n)) / P + carry-over code amount of previous GOP If GOP target code amount G (n) is determined, the video frame target code amount determination unit 14 The amount G (n) is allocated to each frame in GOP (n) to determine the target code amount of each frame, and the video frame
[Reference 1] International Organization for Standardization, Test Model Editing Committee, 1993, Test Model 5, April, ISO-IEC / JTC1 / SC29 / WG11 / N0400
Thereafter, the process returns to step S101, and the encoding process is continued for the next GOP (n + 1) in the same manner.
ステップS103において,GOP(n)内にシーン開始点を含むと判定された場合,図3のステップS112へ進み,GOP(n)で開始されるシーンが終了するフレームおよびそのGOP(s)は判明済みか否かを判定する(ステップS112)。判明済みの場合,上記シーン期間内の最低余剰ビットレートと,映像符号化ビットレートの上限値THR のどちらか小さいほうの値をGOP内シーンチェンジ後の追加映像ビットレートRd * (n)とする(ステップS113)。 If it is determined in step S103 that the scene start point is included in GOP (n), the process proceeds to step S112 in FIG. 3, and the frame where the scene started in GOP (n) ends and its GOP (s) are found. It is determined whether or not it has been completed (step S112). If it has already been determined, an additional video bit rate R d * (n) after the scene change in the GOP is set to the smaller one of the minimum surplus bit rate in the scene period and the upper limit value TH R of the video encoding bit rate. (Step S113).
Rd * (n)=min(THR ,min(Rr (n),…,Rr (s)))
一方,判明済みでない場合には,音声先行符号化期間内の最低余剰ビットレートRr と,過去a個のGOPの最低余剰ビットレートRa のどちらか小さいほうの値を,GOP内シーンチェンジ後の追加映像ビットレートRd * (n)とする(ステップS114)。
R d * (n) = min (TH R , min (R r (n),..., R r (s)))
On the other hand, if not found already has a minimum excess bit rate R r in the speech prior coding period, either smaller value of the minimum surplus bit rate R a past a number of GOP, after GOP within the scene change The additional video bit rate R d * (n) is set (step S114).
Rd * (n)=min(Ra ,min(Rr (n),…,Rr (m)))
次に,GOP(n)の余剰ビットレートRr (n)が直前のGOPの追加映像ビットレートRd (n−1)を下回るかどうかを判定する(ステップS115)。下回る場合には,GOP(n)の余剰ビットレートRr (n)をGOP内シーンチェンジ前の追加映像ビットレートRd ′(n)とする(ステップS116)。すなわち,Rd ′(n)=Rr (t)とする。
R d * (n) = min (R a , min (R r (n),..., R r (m)))
Next, it is determined whether the surplus bit rate R r (n) of GOP (n) is lower than the additional video bit rate R d (n−1) of the immediately preceding GOP (step S115). If it is lower, the surplus bit rate R r (n) of GOP (n) is set to the additional video bit rate R d ′ (n) before the scene change in GOP (step S116). That is, R d ′ (n) = R r (t).
一方,下回らない場合には,直前GOPの追加映像ビットレートと同じ値を,GOP内シーンチェンジ前の追加映像ビットレートRd ′(n)とする(ステップS117)。すなわち,Rd ′(n)=Rd (n−1)とする。 On the other hand, if not lower, the same value as the additional video bit rate of the previous GOP is set as the additional video bit rate R d ′ (n) before the scene change in the GOP (step S117). That is, R d ′ (n) = R d (n−1).
次に,基準映像ビットレートRとGOP内シーンチェンジ前の追加映像ビットレートRd ′(n)と前のGOPの繰越符号量から,シーンチェンジ前のGOP目標符号量G′(n)を,次式に従って算出する(ステップS118)。 Next, from the reference video bit rate R, the additional video bit rate R d ′ (n) before the scene change in the GOP, and the carry-over code amount of the previous GOP, the GOP target code amount G ′ (n) before the scene change is Calculation is performed according to the following equation (step S118).
G′(n)=(R+Rd ′(n))×α′+前のGOPの繰越符号量
ここで,α′は,GOP内シーンチェンジ前のフレーム数,ピクチャタイプ,複雑さ指標により決まる配分比である。
G ′ (n) = (R + R d ′ (n)) × α ′ + carry-over code amount of previous GOP where α ′ is an allocation determined by the number of frames, scene type, and complexity index before scene change in GOP Is the ratio.
映像フレーム目標符号量決定部14は,GOP目標符号量G′(n)に従って,GOP(n)のシーンチェンジ前の各フレームの目標符号量を決定し,映像フレーム符号化処理部15は,シーンチェンジ前の各フレームを符号化する(ステップS119)。
The video frame target code amount determination unit 14 determines the target code amount of each frame before the scene change of GOP (n) according to the GOP target code amount G ′ (n), and the video frame
続いて,基準映像ビットレートRとGOP内シーンチェンジ後の追加映像ビットレートRd * (n)とGOP前半からの繰越符号量からシーンチェンジ後のGOP目標符号量G* (n)を,次式に従って算出する(ステップS120)。 Subsequently, the GOP target code amount G * (n) after the scene change is calculated from the reference video bit rate R, the additional video bit rate R d * (n) after the GOP scene change, and the carry-over code amount from the first half of the GOP. Calculation is performed according to the equation (step S120).
G* (n)=(R+Rd * (n))×α* +GOP前半からの繰越符号量
ここで,α* は,GOP内シーンチェンジ後のフレーム数,ピクチャタイプ,複雑さ指標により決まる配分比である。
G * (n) = (R + Rd * (n)) × α * + carry code amount from the first half of the GOP where α * is a distribution ratio determined by the number of frames after a scene change in GOP, picture type, and complexity index It is.
映像フレーム目標符号量決定部14は,GOP目標符号量G* (n)に従って,GOP(n)のシーンチェンジ後の各フレームの目標符号量を決定し,映像フレーム符号化処理部15は,シーンチェンジ後の各フレームを符号化する(ステップS121)。その後,ステップS101に戻り,次のGOP(n+1)について同様に符号化処理を続ける。
The video frame target code amount determination unit 14 determines the target code amount of each frame after the scene change of GOP (n) according to the GOP target code amount G * (n), and the video frame
図4に,本発明の実施例においてGOP(n)内にシーンチェンジ開始点を含まない場合のビットレートの割当ての例を示す。 FIG. 4 shows an example of bit rate allocation when the scene change start point is not included in GOP (n) in the embodiment of the present invention.
図4において,Rは基準映像ビットレートであり,音声フレームの発生符号量が常に最大の場合に確保できる映像ビットレートである。換言すれば,Rは映像ビットレートとして最低保証されるビットレートである。 In FIG. 4, R is a reference video bit rate, which is a video bit rate that can be secured when the generated code amount of the audio frame is always maximum. In other words, R is a bit rate that is at least guaranteed as the video bit rate.
また,GOP(n)期間に再生される音声符号量のビットレート換算値をTSビットレートから減算した値を,映像伝送可能ビットレートとすると,余剰ビットレートRr (n)は,映像伝送可能ビットレートから基準映像ビットレートRを減算した値である。 Also, if the bit rate converted value of the audio code amount reproduced during the GOP (n) period is subtracted from the TS bit rate, the surplus bit rate R r (n) can be transmitted. This is a value obtained by subtracting the reference video bit rate R from the bit rate.
最低余剰ビットレートRr (t)は,映像の符号化に対して音声を先行して符号化した期間内のGOP単位の余剰ビットレートのうち,最も小さい値をいう。 The minimum surplus bit rate R r (t) is the smallest value among the surplus bit rates in units of GOPs within a period in which audio is encoded prior to video encoding.
音声の余剰符号量を映像符号化に利用しようとした場合,原理的にはGOP(n)の目標符号量を,基準映像ビットレートRに余剰ビットレートRr (n)だけ加えた映像伝送可能ビットレートに応じて決定することができる。しかし,この場合,音声の発生符号量の変動が大きいと映像の画質の変動が目につく可能性がある。 In principle, when trying to use the audio surplus code amount for video coding, video transmission is possible by adding the target code amount of GOP (n) to the reference video bit rate R by the surplus bit rate R r (n). It can be determined according to the bit rate. However, in this case, if the amount of generated code of speech is large, the image quality may be noticeable.
そこで,本発明では,例えば図4に示すように,余剰ビットレートRr (n)のすべてを映像符号化に割り当てるのではなく,その一部を追加映像ビットレートRd (n)として定め,追加映像ビットレートRd (n)が大きく変動しないように,最低余剰ビットレート期間までに,追加映像ビットレートを単調減少させ,徐々に小さくする。これにより,画質の変動が極端に大きくなるのを回避することが可能になる。 Therefore, in the present invention, for example, as shown in FIG. 4, not all of the surplus bit rate R r (n) is allocated to video coding, but a part thereof is defined as the additional video bit rate R d (n), The additional video bit rate is monotonously decreased and gradually decreased by the minimum surplus bit rate period so that the additional video bit rate R d (n) does not vary greatly. As a result, it is possible to avoid an extremely large variation in image quality.
図5は,本発明の実施例においてGOP(n)内にシーンチェンジ開始点を含み,符号化中のシーンの終了点が判明している場合のビットレートの割当ての例を示している。 FIG. 5 shows an example of bit rate assignment when the scene change start point is included in GOP (n) and the end point of the scene being encoded is known in the embodiment of the present invention.
映像中にシーンチェンジがあると,シーンチェンジの前後では,画質の変動が目立ちにくい。そこで,映像信号の先読みによってシーンチェンジを検出した場合には,追加映像ビットレートRd * (n)を徐々に単調減少させるのではなく,例えば図5に示すように,追加映像ビットレートRd * (n)がシーンの終了点を含むGOP(m)までの期間における最低余剰ビットレートRr (t)になるように決定してもよい。このようにしても音声ビットレートの変動に伴う画質の変動を目立たせなくすることができる。 If there is a scene change in the video, the change in image quality is less noticeable before and after the scene change. Therefore, when a scene change is detected by prefetching the video signal, the additional video bit rate R d * (n) is not gradually decreased monotonously, but, for example, as shown in FIG. 5, the additional video bit rate R d * (N) may be determined to be the minimum surplus bit rate R r (t) in the period up to GOP (m) including the end point of the scene. Even in this way, it is possible to make the change in image quality due to the change in the audio bit rate inconspicuous.
図6は,本発明の他の実施例の映像符号化処理のフローチャートである。本実施例の場合,シーン途中であっても,余剰ビットレートが連続して十分にある場合に,追加映像ビットレートを単調減少させるのではなく,直前GOPの追加映像ビットレートよりも,ある値だけ増加させることにより,余剰ビットレートの有効活用を促進する。 FIG. 6 is a flowchart of video encoding processing according to another embodiment of the present invention. In the case of the present embodiment, even if the surplus bit rate is continuously sufficient even in the middle of the scene, the additional video bit rate is not monotonously decreased, but rather than the additional video bit rate of the immediately preceding GOP. By increasing only the effective bit rate, the effective use of surplus bit rate is promoted.
本実施例では,図2および図3に示すフローチャートのうち,ステップS110の部分が,図6に示すステップS1101〜S1103に置き換わり,他の部分については前の実施例と同様であるので,以下では違う部分の処理についてだけ説明する。 In this embodiment, in the flowcharts shown in FIGS. 2 and 3, the step S110 is replaced with steps S1101 to S1103 shown in FIG. 6, and the other portions are the same as in the previous embodiment. Only the processing of the different parts will be described.
前の実施例のステップS101〜S109を実行した後,過去a個のGOPの最低余剰ビットレートRa が直前GOPの追加映像ビットレートRd (n−1)を一定値Radd 以上,上回るかどうかを判定する(ステップ1101)。一定値Radd 以上,上回る場合には,追加映像ビットレートRd (n)を直前GOPより一定値Radd 上昇させる(ステップS1102)。すなわち,Rd (n)=Rd (n−1)+Radd とする。 After performing steps S101 to S109 of the previous embodiment, is the minimum surplus bit rate R a of the past a GOPs exceeding the additional video bit rate R d (n−1) of the previous GOP by a certain value R add or more? It is determined whether or not (step 1101). If the value exceeds or exceeds a certain value R add , the additional video bit rate R d (n) is increased by a certain value R add from the immediately preceding GOP (step S1102). That is, R d (n) = R d (n−1) + R add .
一方,一定値Radd 以上,上回らない場合には,追加映像ビットレートR(n)を直前GOPのRd (n−1)と同じにする(ステップS1103)。すなわち,Rd (n)=Rd (n−1)とする。以降は,前の実施例におけるステップS111〜S121と同じ処理を行う。 On the other hand, if the value does not exceed a certain value R add or more, the additional video bit rate R (n) is made the same as R d (n−1) of the immediately preceding GOP (step S1103). That is, R d (n) = R d (n−1). Thereafter, the same processing as steps S111 to S121 in the previous embodiment is performed.
この例では,過去a個のGOPの最低余剰ビットレートRa が直前GOPの追加映像ビットレートRd (n−1)を一定値Radd 以上,上回るかどうかによって,追加映像ビットレートRd (n)を上昇させるかどうかを決定しているが,一定値ではなく一定比率以上,上回るかどうかを判定して,上昇させるかどうかを決定するようにしてもよい。 In this example, past a number of minimum surplus bit rate R a of GOP additional immediately preceding GOP video bit rate R d (n-1) a constant value R the add more, depending on whether above, additional image bit rate R d ( Whether or not n) is to be increased is determined, but it may be determined whether it is to be increased by determining whether or not it is higher than a certain value rather than a certain value.
以上の映像符号化の処理は,コンピュータとソフトウェアプログラムとによって実現することができ,そのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録することも,ネットワークを通して提供することも可能である。 The above video encoding processing can be realized by a computer and a software program, and the program can be recorded on a computer-readable recording medium or provided through a network.
10 映像符号化装置
11 映像入力部
12 映像入力バッファ
13 映像GOP目標符号量決定部
131 余剰ビットレート算出部
132 追加映像ビットレート算出部
133 GOP目標符号量算出部
14 映像フレーム目標符号量決定部
15 映像フレーム符号化処理部
16 映像ストリーム出力部
17 映像ストリーム出力バッファ
18 シーンチェンジ検出部
20 音声符号化装置
30 多重化部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
映像符号化制御単位の期間の映像を符号化するのに先立って,同期間に再生される音声を先行して符号化した結果から,その音声発生符号量をビットレート換算した値を求め,前記伝送ビットレートから同換算値と所定の基準映像ビットレートとを減算した値を,同期間の余剰ビットレートとして,前記映像符号化制御単位の期間ごとに算出する過程と,
現在の映像符号化対象の映像符号化制御単位の期間を含む連続する複数の映像符号化制御単位の期間における最低の前記余剰ビットレートに従って,前記基準映像ビットレートに加算する追加映像ビットレートを決定する過程と,
前記映像符号化対象の映像符号化制御単位の期間における目標符号量を,前記基準映像ビットレートに前記追加映像ビットレートを加算した値をもとに決定する過程と,
前記決定された目標符号量に従って,前記映像符号化制御単位における映像信号を符号化する過程とを有する
ことを特徴とする映像符号量制御方法。 A video code amount control method for controlling a video code amount so that an encoded stream obtained by multiplexing video encoded data and audio encoded data falls within a predetermined transmission bit rate range,
Prior to encoding the video in the period of the video encoding control unit, from the result of encoding the audio reproduced during the synchronization in advance, a value obtained by converting the audio generation code amount to a bit rate is obtained, Calculating a value obtained by subtracting the converted value and a predetermined reference video bit rate from the transmission bit rate as a surplus bit rate during synchronization for each period of the video encoding control unit ;
An additional video bit rate to be added to the reference video bit rate is determined according to the minimum surplus bit rate in a plurality of consecutive video coding control unit periods including a current video coding control unit period. The process of
Determining a target code amount in a period of a video encoding control unit to be encoded based on a value obtained by adding the additional video bit rate to the reference video bit rate;
A video code amount control method comprising: encoding a video signal in the video encoding control unit according to the determined target code amount.
前記追加映像ビットレートを決定する過程では,前記連続する複数の映像符号化制御単位の期間における最低の余剰ビットレートが前記映像符号化対象の映像符号化制御単位よりも将来の映像符号化制御単位の期間における余剰ビットレートであり,かつ直前の映像符号化制御単位における追加映像ビットレートより下回る場合に,前記最低の余剰ビットレートとなる映像符号化制御単位の期間までに,追加映像ビットレートが単調減少するように追加映像ビットレートを決定する
ことを特徴とする映像符号量制御方法。 In the video code amount control method according to claim 1,
In the process of determining the additional video bit rate, a minimum surplus bit rate in a period of the plurality of continuous video coding control units is a future video coding control unit than the video coding control unit to be coded. When the surplus bit rate is less than the additional video bit rate in the immediately preceding video coding control unit, the additional video bit rate is less than the video coding control unit period that is the lowest surplus bit rate. A video code amount control method characterized by determining an additional video bit rate so as to monotonously decrease.
映像符号化よりも先行してシーンチェンジを検出する過程を有し,
前記追加映像ビットレートを決定する過程では,前記映像符号化対象の映像符号化制御単位の期間にシーンチェンジを含む場合に,過去a個(aは1以上の所定の整数)の映像符号化制御単位の期間における最低の前記余剰ビットレート,もしくは先行して符号化した音声符号化期間における最低の前記余剰ビットレート,または前記シーンチェンジ後のシーン終了点までの前記余剰ビットレートが判明している場合には,そのシーン終了点までの映像符号化制御単位の期間における最低の前記余剰ビットレートに従って,シーンチェンジ後の追加映像ビットレートを決定し,前記映像符号化対象の映像符号化制御単位の期間にシーンチェンジを含まない場合に,先行して符号化した音声符号化期間における最低の前記余剰ビットレート,または現在のシーンのシーン終了点までの前記余剰ビットレートが判明している場合には,そのシーン終了点までの映像符号化制御単位の期間における最低の前記余剰ビットレートに従って追加映像ビットレートを決定する
ことを特徴とする映像符号量制御方法。 In the video code amount control method according to claim 1 or 2,
It has a process of detecting scene changes prior to video coding.
In the process of determining the additional video bit rate, when a scene change is included in a period of the video encoding control unit to be encoded, the past a number (a is a predetermined integer of 1 or more) of video encoding control. The lowest surplus bit rate in the unit period, or the lowest surplus bit rate in the previously encoded speech encoding period, or the surplus bit rate until the scene end point after the scene change is known. In this case, the additional video bit rate after the scene change is determined according to the minimum surplus bit rate in the period of the video encoding control unit up to the scene end point, and the video encoding control unit of the video encoding target to be encoded is determined. If the period does not include a scene change, the minimum surplus bit rate in the previously encoded speech encoding period, If the surplus bit rate up to the scene end point of the current scene is known, the additional video bit rate is determined according to the minimum surplus bit rate in the period of the video encoding control unit up to the scene end point. A video code amount control method.
前記映像符号化対象の映像符号化制御単位の期間よりも過去a個(aは1以上の所定の整数)の映像符号化制御単位の期間における最低の前記余剰ビットレートが直前の映像符号化制御単位における追加映像ビットレートより一定値または一定比率以上,上回る場合に,追加映像ビットレートを直前の映像符号化制御単位における追加映像ビットレートよりも一定値または一定比率だけ大きい値にする
ことを特徴とする映像符号量制御方法。 In the video code amount control method according to claim 1, claim 2 or claim 3,
Video encoding control with the lowest surplus bit rate in the period of the past a number of video encoding control units (a is a predetermined integer equal to or greater than 1) than the period of the video encoding control unit to be encoded. When the additional video bit rate in the unit is a certain value or a certain ratio or more, the additional video bit rate is set to a value that is a constant value or a constant rate larger than the additional video bit rate in the previous video coding control unit. A video code amount control method.
映像符号化制御単位の期間の映像を符号化するのに先立って,同期間に再生される音声を先行して符号化した結果から,その音声発生符号量をビットレート換算した値を求め,前記伝送ビットレートから同換算値と所定の基準映像ビットレートとを減算した値を,同期間の余剰ビットレートとして,前記映像符号化制御単位の期間ごとに算出する手段と,
現在の映像符号化対象の映像符号化制御単位の期間を含む連続する複数の映像符号化制御単位の期間における最低の前記余剰ビットレートに従って,前記基準映像ビットレートに加算する追加映像ビットレートを決定する手段と,
前記映像符号化対象の映像符号化制御単位の期間における目標符号量を,前記基準映像ビットレートに前記追加映像ビットレートを加算した値をもとに決定する手段と,
前記決定された目標符号量に従って,前記映像符号化制御単位における映像信号を符号化する手段とを備える
ことを特徴とする映像符号化装置。 A video encoding device that controls the amount of video code and encodes a video signal so that an encoded stream obtained by multiplexing video encoded data and audio encoded data falls within a predetermined bit rate range. And
Prior to encoding the video in the period of the video encoding control unit, from the result of encoding the audio reproduced during the synchronization in advance, a value obtained by converting the audio generation code amount to a bit rate is obtained, Means for calculating a value obtained by subtracting the converted value and a predetermined reference video bit rate from the transmission bit rate as a surplus bit rate during synchronization for each period of the video encoding control unit ;
An additional video bit rate to be added to the reference video bit rate is determined according to the minimum surplus bit rate in a plurality of consecutive video coding control unit periods including a current video coding control unit period. Means to do,
Means for determining a target code amount in a period of the video encoding control unit to be encoded based on a value obtained by adding the additional video bit rate to the reference video bit rate;
Means for encoding a video signal in the video encoding control unit according to the determined target code amount.
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