JPH04222184A - 動画像符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、動画像データを符号化
する動画像符号化装置に係わり、特に、すでに符号化さ
れたフレームの発生情報量に基づいてその後の符号化の
条件を制御する動画像符号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】動画像データを高能率で符号化する従来
の動画像符号化装置では、バッファメモリの占有量が一
定値以下になるまで画像のフレームを間引いて符号化を
停止し、一定値以下になってから１フレームの画像を符
号化するようになっていた。

【０００３】図６は、この従来の動画像符号化装置にお
けるフレームに対するバッファメモリ占有量、および符
号化タイミングに対応する符号化フレーム信号を示す説
明図である。この図においてＢｍａｘ　はバッファメモ
リの最大占有量である。この図から分かるように、従来
の動画像符号化装置では、バッファメモリの占有量が一
定値Ｂ０以下の値になってから１フレームの画像を符号
化する。この例では、０番目から１３番目フレームのう
ち、１番目と６番目の２つのフレームが符号化される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
動画像符号化装置では、画像伝送速度が低速度になるに
つれてバッファメモリに記憶されているデータの占有量
を一定に保つことが困難となり、先に符号化した１フレ
ームの画像データがバッファメモリから出力されるまで
待って次の符号化を行っている。そのため、間引く画像
フレームの枚数が多くなり、特に動きの多い画像が急に
動きが少なくなった場合にその動きに追従して効率良く
符号化できないという問題点がある。

【０００５】そこで、本発明の目的は、符号化するフレ
ームの数を多くすることができ、画像の動きに対する追
従性を向上することのできる動画像符号化装置を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の動
画像符号化装置は、ディジタル画像データと符号化許可
信号とを入力し、この符号化許可信号入力時にはディジ
タル画像データを符号化し、符号化画像データとこの符
号化画像データの符号長情報とを出力する符号化回路と
、この符号化回路から出力される符号化画像データを一
旦記憶し一定速度で出力すると共にデータの占有量情報
を出力するバッファメモリと、符号化回路から出力され
る符号長情報を入力し、すでに符号化されたフレームの
発生情報量を算出する発生情報量算出手段と、この発生
情報量算出手段によって算出された発生情報量とバッフ
ァメモリから出力される符号化開始直前の占有量情報と
に基づいて、符号化するか否かの判定しきい値を制御す
るしきい値制御手段と、バッファメモリから出力される
占有量情報としきい値制御手段によって制御される判定
しきい値とを比較して、次のフレームの画像データを符
号化するか否かを判定し、符号化する場合には符号化回
路に符号化許可信号を出力する符号化判定手段とを備え
ている。

【０００７】この請求項１記載の発明では、ディジタル
画像データは、符号化回路によって符号化され、バッフ
ァメモリを経て出力される。また、発生情報量算出手段
によって、符号化回路からの符号長情報に基づいて、す
でに符号化されたフレームの発生情報量が算出され、し
きい値制御手段によって、発生情報量とバッファメモリ
から出力される符号化開始直前の占有量情報とに基づい
て、符号化するか否かの判定しきい値が制御される。そ
して、符号化判定手段は、バッファメモリからの占有量
情報と判定しきい値とを比較して、次のフレームの画像
データを符号化するか否かを判定し、符号化する場合に
は符号化回路に符号化許可信号を出力し、符号化回路は
この符号化許可信号入力時に符号化を行う。

【０００８】請求項２記載の発明の動画像符号化装置は
、請求項１の構成に加え、発生情報量算出手段によって
算出された発生情報量、前回符号化したときの符号化制
御パラメータおよびバッファメモリから出力される符号
化開始直前の占有量情報に基づいて、次に符号化するフ
レームの符号化制御パラメータを制御する符号化制御パ
ラメータ制御手段を備え、符号化回路は、この符号化制
御パラメータ制御手段によって制御される符号化制御パ
ラメータに従って符号化を行うものである。

【０００９】請求項３記載の発明の動画像符号化装置は
、請求項１におけるしきい値制御手段が、発生情報量、
符号化開始直前の占有量情報、符号化フレーム間隔の目
標値および１フレーム当りのバッファメモリ読み出し情
報量に基づいて判定しきい値を算出する手段を含むもの
である。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。

【００１１】図１ないし図５は本発明の一実施例に係る
。図１は動画像符号化装置の構成を示すブロック図であ
る。

【００１２】この動画像符号化装置は、入力端子１１か
ら入力されるディジタル画像信号ａを入力して符号化し
、符号化データｂとこの符号化データｂの符号長ｄとを
出力する符号化回路１３と、この符号化回路１３から出
力される符号化データｂを一旦記憶し、一定速度で符号
化データｃとして出力端子１７に出力するバッファメモ
リ１４とを備えている。このバッファメモリ１４は、こ
のバッファメモリ１４に蓄積されているデータの占有量
ｊも出力するようになっている。

【００１３】また、動画像符号化装置は、更に、発生情
報量算出手段と符号化制御パラメータ制御手段とを含む
発生情報量算出回路１５と、しきい値制御手段と符号化
判定手段とを含む符号化判定回路１６とを備えている。 発生情報量算出回路１５は、符号化回路１３から出力さ
れる符号長ｄを入力し、すでに符号化されたフレームの
発生情報量ｉを算出し、符号化判定回路１６に出力する
ようになっている。符号化判定回路１６は、バッファメ
モリ１４から出力されるバッファメモリ占有量ｊを入力
し、符号化開始直前のバッファメモリ占有量ｆを発生情
報量算出回路１５に出力するようになっている。そして
、発生情報量算出回路１５は、発生情報量ｉ、前回符号
化したときの符号化制御パラメータおよび符号化判定回
路１６から出力される符号化開始直前のバッファメモリ
占有量ｆに基づいて、次に符号化するフレームの符号化
制御パラメータｈを決定し、符号化回路１３に出力する
ようになっている。

【００１４】符号化判定回路１６は、発生情報量算出回
路１５から出力される発生情報量ｉと符号化開始直前の
バッファメモリ占有量ｆとに基づいて、符号化フレーム
間隔が目標値になるように符号化フレームの判定しきい
値を算出し、バッファメモリ占有量ｊと判定しきい値と
を比較して、次のフレームの画像データを符号化するか
否かを判定し、符号化すると判定した場合には、入力端
子１２から入力される画像フレーム同期信号ｇに同期し
た符号化フレーム信号ｍを入力するようになっている。 この符号化フレーム信号ｍは、発生情報量算出回路１５
に出力されると共に、符号化許可信号として符号化回路
１３に入力され、符号化回路１３は、この符号化フレー
ム信号ｍで示されたフレームのディジタル画像信号ａを
符号化制御パラメータｈに従って符号化するようになっ
ている。

【００１５】図２は、図１の発生情報量算出回路１５の
構成を示すブロック図である。この発生情報量算出回路
１５は、加算器５１、カウンタ回路５２、レジスタ（Ａ
）５３およびレジスタ（Ｂ）５４によって構成される発
生情報量算出手段２１と、パラメータＲＯＭ５５および
レジスタ（Ｃ）５６によって構成される符号化制御パラ
メータ制御手段２２とを備えている。

【００１６】図２において、符号化フレームで発生する
情報量は、加算器５１、カウンタ回路５２、レジスタ（
Ａ）５３およびレジスタ（Ｂ）５４によって計測される
。カウンタ回路５２およびレジスタ（Ａ）５３は符号化
フレーム信号ｍによってリセットされる。加算器５１の
一方の入力端には符号化回路１３からの符号長ｄが入力
され、この加算器５１の出力はレジスタ（Ａ）５３に入
力される。このレジスタ（Ａ）５３の出力は、加算器５
１の他方の入力端に入力される。従って、加算器５１は
、符号長ｄの累積値ｎを演算する。この累積値ｎは、レ
ジスタ（Ａ）５３に取り込まれ、符号化フレーム信号ｍ
によってリセットされるまで繰り返し累積値ｎを出力す
る。このレジスタ（Ａ）５３から出力される累積値ｎは
、レジスタ（Ｂ）５４に取り込まれる。また、カウンタ
回路５２は、データの数を、１フレームのデータ数Ｎだ
けカウントし、終了したときパルスｏを出力する。レジ
スタ（Ｂ）５４は、符号化したフレームの累積値ｎをパ
ルスｏによって取り込み、発生情報量ｉを出力する。 また、この発生情報量ｉは、パラメータＲＯＭ５５に入
力される。このパラメータＲＯＭ５５には、符号化開始
直前のバッファメモリ占有量ｆとレジスタ（Ｃ）５６か
ら出力される前回の符号化制御パラメータｈも入力され
る。

【００１７】ここで、発生情報量ｉは、次式、数１によ
り求められる。

【数１】 ただし、ｄｌは符号化データｂの符号長、Ｎは１フレー
ムのデータ数である。

【００１８】パラメータＲＯＭ５５には、発生情報量ｉ
に対する符号化制御パラメータが書き込まれており、符
号化開始直前のバッファメモリ占有量ｆとレジスタ（Ｃ
）５６から出力される前回の符号化制御パラメータｈを
考慮して、現在の、すなわち次に符号化するフレームの
符号化制御パラメータｈを出力する。この符号化制御パ
ラメータｈは、例えば、符号化開始直前のバッファメモ
リ占有量ｆが大きくなるにつれて前回の符号化制御パラ
メータよりも量子化階調が粗くされ、符号化開始直前の
バッファメモリ占有量ｆが小さくなるにつれて前回の符
号化パラメータよりも量子化階調が細かくされる。 この符号化制御パラメータｈは、符号化回路１３に送ら
れると共に、レジスタ（Ｃ）５６に出力される。このレ
ジスタ（Ｃ）５６は符号化フレーム信号ｍによってパラ
メータＲＯＭ５５の出力データを取り込み、前回の符号
化制御パラメータｈとしてパラメータＲＯＭ５５に出力
するようになっている。

【００１９】図３は、図１の符号化判定回路１６の構成
を示すブロック図である。この符号化判定回路１６は、
レジスタ（Ｄ）６１、加算器６２、ＲＯＭ６３、リミッ
タ６４およびレジスタ（Ｅ）６７で構成されるしきい値
制御手段４１と、比較回路６６およびレジスタ（Ｆ）６
７で構成される符号化判定手段４２とを備えている。

【００２０】ここで、符号化したフレームの発生情報量
をｉ、符号化フレーム間隔の目標値をＦｒ、符号化開始
直前のバッファメモリ占有量ｆの値をＢｓ、１フレーム
当りのバッファメモリ読み出し情報量をＲ、前回の符号
化開始しきい値をＴｈ−１、しきい値の下限及び上限を
それぞれＢ０　，Ｂｔとすると、画像を符号化するか否
かを判定するための符号化開始しきい値Ｔｈは、次式、
数２、数３により求めることができる。

【００２１】

【数２】 Ｔｈ＝Ｂｓ＋ｉ─Ｆｒ＊Ｒ　　　　（Ｔｈ−１＜Ｂｔ）

【数３】 Ｔｈ＝Ｔｈ−１─Ｆｒ＊Ｒ　　　　　　（Ｔｈ−１＝Ｂ
ｔ）ただし、Ｂ０　≦Ｔｈ≦Ｂｔ

【００２２】図３において、符号化しきい値Ｔｈは、加
算器６２、ＲＯＭ６３およびリミッタ６４によって算出
される。すなわち、レジスタ（Ｄ）６１は、符号化フレ
−ム信号ｍによってバッファメモリ占有量ｊを取り込み
、符号化直前のバッファメモリ占有量ｆとして出力する
。この符号化直前のバッファメモリ占有量ｆは、発生情
報量算出回路１５に送られると共に、加算器６２に入力
される。この加算器６２は、符号化直前のバッファメモ
リ占有量ｆと発生情報量ｉとを加算して、ＲＯＭ６３に
出力する。符号化直前のバッファメモリ占有量ｆは式（
２）のＢｓを示しており、加算器６２の出力はＢｓ＋ｉ
を示している。ＲＯＭ６３は、レジスタ（Ｅ）６５から
出力される前回の符号化開始しきい値をＴｈ−１を考慮
して上記式（２）または式（３）によって、符号化フレ
ーム間隔が目標値になるように、符号化開始しきい値Ｔ
ｈを算出する。この符号化開始しきい値Ｔｈは、リミッ
タ６４でしきい値の下限値Ｂ０　と上限値Ｂｔの間の値
になるように制限され、レジスタ（Ｅ）６５と比較回路
６６とに入力される。レジスタ（Ｅ）６５は、符号化フ
レ−ム信号ｍによってリミッタ６４の出力を取り込み、
前回の符号化開始しきい値Ｔｈ−１として出力する。

【００２３】一方、比較回路６６は、リミッタ６４の出
力であるしきい値Ｔｈとバッファメモリ占有量ｊを比較
することによって、現在の画像フレームを符号化するか
否かを判定する。すなわち、バッファメモリ占有量ｊが
しきい値Ｔｈ以下のときに符号化すると判定する。この
比較回路６６の比較結果はレジスタ（Ｆ）６７に入力さ
れ、レジスタ（Ｆ）６７は、画像同期フレーム信号ｇに
同期して比較回路６６の出力を取り込み、符号化フレー
ム信号ｍとして出力する。この符号化フレーム信号ｍは
、符号化回路１３に送られると共に、レジスタ（Ｄ）６
１、レジスタ（Ｅ）６５に入力される。

【００２４】次に、図４を参照して、本実施例の動作に
ついて説明する。図４は本実施例の動作を説明するため
のタイミングチャートである。

【００２５】図４の（ｂ）は画像信号ａを示し、この図
において＃“１”，…，＃“７”はフレームを示す。ま
た、図４の（ａ）は画像フレーム同期信号ｇを示す。画
像信号ａは、符号化回路１３に入力され、図４の（ｃ）
に示すような符号化フレーム信号ｍに応じて符号化され
、バッファメモリ１４を経て出力される。符号化回路１
３から出力される符号長ｄは、発生情報量算出回路１５
に入力され、図４の（ｄ）に示すように符号長ｄの累和
ｎ（図においてΣ＃“１”，Σ＃“４”，Σ＃“７”で
示す。）が求められ、この累和ｎから、図４の（ｅ）に
示すように発生情報量ｉ（図においてｉ＃“１”，ｉ＃
“４”で示す。）が算出される。この発生情報量ｉは、
符号化判定回路１６に入力される。この符号化判定回路
１６は、バッファメモリ１４から出力されるバッファメ
モリ占有量ｊを入力し、図４の（ｇ）に示すような符号
化開始直前のバッファメモリ占有量ｆ（図においてｆ１
　，ｆ２　で示す。）を、発生情報量算出回路１５に出
力する。

【００２６】発生情報量算出回路１５は、発生情報量ｉ
、前回符号化したときの符号化制御パラメータｈおよび
符号化判定回路１６から出力される符号化開始直前のバ
ッファメモリ占有量ｆに基づいて、図４の（ｆ）に示す
ような次に符号化するフレームの符号化制御パラメータ
ｈ（図においてｈ０　，ｈ１，ｈ２　で示す。）を決定
し、符号化回路１３に出力する。

【００２７】また、符号化判定回路１６は、発生情報量
算出回路１５から出力される発生情報量ｉと符号化開始
直前のバッファメモリ占有量ｆとに基づいて、符号化フ
レーム間隔が目標値になるように符号化フレームの判定
しきい値を算出する。そして、符号化判定回路１６は、
バッファメモリ占有量ｊと判定しきい値とを比較して、
次のフレームの画像データを符号化するか否かを判定し
、符号化すると判定した場合には、画像フレーム同期信
号ｇに同期した符号化フレーム信号ｍを出力する。符号
化回路１３は、この符号化フレーム信号ｍで示されたフ
レームの画像信号ａを、上述の符号化制御パラメータｈ
に従って高能率符号化する。符号化フレーム信号ｍが出
力されないフレームは符号化されずに間引かれる。

【００２８】図５は、本実施例における、フレームに対
するバッファメモリ占有量と符号化フレーム信号とを示
す説明図であり、符号化フレーム間隔の目標値Ｆｒを１
とした場合を一点鎖線で示し、２とした場合を実線で示
している。この図から分かるように、Ｆｒを１とした場
合には０番目から１３番目のフレームのうちの１番目、
３番目、５番目および９番目の４つのフレームを符号化
し、Ｆｒを２とした場合には０番目から１３番目のフレ
ームのうちの１番目、４番目、７番目および１３番目の
４つのフレームを符号化することになり、いずれの場合
も、図６に示す従来例に比べて符号化するフレームが多
くなっている。

【００２９】このように本実施例によれば、発生情報量
ｉ、前回符号化したときの符号化制御パラメータｈおよ
び符号化開始直前のバッファメモリ占有量ｆに基づいて
、次に符号化するフレームの符号化制御パラメータｈを
制御することによって、動画像データを高能率で符号化
できると共に、発生情報量ｉ、符号化開始直前のバッフ
ァメモリ占有量ｆ、符号化フレーム間隔の目標値Ｆｒお
よび１フレーム当りのバッファメモリ読み出し情報量Ｒ
とに基づいて、符号化するか否かの判定のための符号化
開始しきい値Ｔｈを、Ｂ０　からＢｔの間で可変にする
ことによって、従来よりも符号化するフレームの数を多
くすることができ、画像の動きに対する追従性を向上す
ることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、符号化回路からの符号長情報に基づいてすで
に符号化されたフレームの発生情報量を算出し、この発
生情報量と符号化開始直前のバッファメモリの占有量情
報とに基づいて、符号化するか否かの判定しきい値を制
御するようにしたので、符号化するフレームの数を多く
することができ、画像の動きに対する追従性を向上する
ことができるという効果がある。

【００３１】また、請求項２記載の発明によれば、さら
に、発生情報量、前回符号化したときの符号化制御パラ
メータおよび符号化開始直前のバッファメモリの占有量
情報に基づいて、次に符号化するフレームの符号化制御
パラメータを制御するようにしたので、判定しきい値の
制御による効果と相まって、より高能率で動画像を符号
化できるという効果がある。

【００３２】また、請求項３記載の発明によれば、発生
情報量、符号化開始直前のバッファメモリの占有量情報
、符号化フレーム間隔の目標値および１フレーム当りの
バッファメモリ読み出し情報量に基づいて判定しきい値
を算出するようにしたので、符号化するフレームの間隔
が一定になるように判定しきい値を制御することができ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の動画像符号化装置の構成を
示すブロック図である。

【図２】図１における発生情報量算出回路の構成を示す
ブロック図である。

【図３】図１における符号化判定回路の構成を示すブロ
ック図である。

【図４】図１の動画像符号化装置の動作を説明するため
のタイミングチャートである。

【図５】図１の動画像符号化装置におけるフレームに対
するバッファメモリ占有量と符号化フレーム信号とを示
す説明図である。

【図６】従来の動画像符号化装置におけるフレームに対
するバッファメモリ占有量と符号化フレーム信号とを示
す説明図である。

【符号の説明】

１３　　符号化回路 １４　　バッファメモリ １５　　発生情報量算出回路 １６　　符号化判定回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディジタル画像データと符号化許可信号と
   を入力し、この符号化許可信号入力時には、前記ディジ
   タル画像データを符号化し、符号化画像データとこの符
   号化画像データの符号長情報とを出力する符号化回路と
   、この符号化回路から出力される符号化画像データを一
   旦記憶し一定速度で出力すると共に、データの占有量情
   報を出力するバッファメモリと、前記符号化回路から出
   力される符号長情報を入力し、すでに符号化されたフレ
   ームの発生情報量を算出する発生情報量算出手段と、こ
   の発生情報量算出手段によって算出された発生情報量と
   、前記バッファメモリから出力される符号化開始直前の
   占有量情報とに基づいて、符号化するか否かの判定しき
   い値を制御するしきい値制御手段と、前記バッファメモ
   リから出力される占有量情報と、前記しきい値制御手段
   によって制御される判定しきい値とを比較して、次のフ
   レームの画像データを符号化するか否かを判定し、符号
   化する場合には前記符号化回路に符号化許可信号を出力
   する符号化判定手段とを具備したことを特徴とする動画
   像符号化装置。
2. 【請求項２】前記発生情報量算出手段によって算出され
   た発生情報量、前回符号化したときの符号化制御パラメ
   ータおよび前記バッファメモリから出力される符号化開
   始直前の占有量情報に基づいて、次に符号化するフレー
   ムの符号化制御パラメータを制御する符号化制御パラメ
   ータ制御手段を備え、前記符号化回路は、前記符号化制
   御パラメータ制御手段によって制御される符号化制御パ
   ラメータに従って符号化を行うことを特徴とする請求項
   １記載の動画像符号化装置。
3. 【請求項３】前記しきい値制御手段は、前記発生情報量
   および符号化開始直前の占有量情報と、符号化フレーム
   間隔の目標値および１フレーム当りのバッファメモリ読
   み出し情報量とに基づいて前記判定しきい値を算出する
   手段を含むことを特徴とする請求項１記載の動画像符号
   化装置。