JPH04354487A - Moving picture coding system and its decoding system - Google Patents

Moving picture coding system and its decoding system

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JPH04354487A
JPH04354487A JP3129917A JP12991791A JPH04354487A JP H04354487 A JPH04354487 A JP H04354487A JP 3129917 A JP3129917 A JP 3129917A JP 12991791 A JP12991791 A JP 12991791A JP H04354487 A JPH04354487 A JP H04354487A
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Japan
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rate
encoded
amount
image
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Mitsuo Tsujikado
辻角 光夫
Yutaka Ueda
豊 植田
Naoki Kitahara
尚樹 北原
Kenichiro Hosoda
細田 賢一郎
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain the moving picture coding system and its decoding system employing the. rate control system with high estimate accuracy of an information quantity. CONSTITUTION:An input digital picture signal is split into plural bands by an analysis filter 130. Coders 140-1-140-n encode a picture signal of each band based on a coding parameter S170. A multiplexer 160 multiplexes an output of each coder and sends the result to a transmission line 180 and gives a coding rate S160 to a rate control circuit 170. The rate control circuit 170 applies linear prediction analysis to the coding rate S160, predicts the information quantity of the picture signal to be coded to decide the coding parameter S170 and to control the said coding rate S160. A moving picture decoder 200 demultiplexes the code from a transmission line 180 for each band to reproduce the picture signal at each band.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、動画像符号化方式及び
その復号化方式、特にその動画像符号化において符号化
レートを制御する動画像符号化伝送レート制御方式に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a moving picture encoding method and its decoding method, and more particularly to a moving picture encoding transmission rate control method for controlling the encoding rate in moving picture encoding.

【0002】0002

【従来の技術】従来、この種の技術としては、例えば次
のような文献に記載されるものがあった。
2. Description of the Related Art Conventionally, this type of technology has been described in, for example, the following documents.

【0003】1990年画像符号化シンポジウム(PC
SJ90)、(1990−10)滝島・和田著“パケッ
トビデオ符号化におけるレート制御方式”P.239−
242前記文献にも記載されているように、次世代ネッ
トワークとして期待されているB−ISDNの交換伝送
方式として、非同期転送モード網(ATM網)を利用し
た動画像パケット通信方式が注目されている。パケット
通信方式は、符号化された音声・画像をパケット(セル
)にまとめ、行き先及び内容の種別を示したヘッダを付
与してATM網上でセルの送受信を行うことにより、大
容量の通信を行うものである。大容量・非同期の特徴を
生かして、画像符号化を可変レートで行うことにより、
高品質画像通信が可能になる。
1990 Image Coding Symposium (PC
SJ90), (1990-10) Takishima and Wada, "Rate Control Method in Packet Video Coding", P. 239-
242 As described in the above literature, a video packet communication method using an asynchronous transfer mode network (ATM network) is attracting attention as an exchange transmission method for B-ISDN, which is expected to be a next-generation network. . The packet communication method enables large-capacity communication by collecting encoded audio and images into packets (cells), adding a header indicating the destination and content type, and transmitting and receiving the cells over an ATM network. It is something to do. By taking advantage of the large capacity and asynchronous characteristics, and performing image encoding at a variable rate,
High-quality image communication becomes possible.

【0004】ところが、セルの総数がATM網の処理能
力を上回ると、あふれたセルが廃棄されてしまう。そこ
で、前記文献の技術では、ネットワーク管理、料金設定
、サービス提供の面を考慮して、可変レート動画像符号
化器から発生する符号量(符号化レート)を制御するよ
うにしている。以下、その構成を図2を用いて説明する
However, if the total number of cells exceeds the processing capacity of the ATM network, the overflowing cells will be discarded. Therefore, in the technique of the above-mentioned document, the amount of code (encoding rate) generated from the variable rate video encoder is controlled in consideration of network management, fee setting, and service provision. The configuration will be explained below using FIG. 2.

【0005】図2は、従来における符号化レート制御機
能付きの動画像符号化装置の構成ブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram of a conventional moving picture encoding device with an encoding rate control function.

【0006】この動画像符号化装置は、画像信号を入力
する入力端子1を有し、その入力端子1には、加算器2
、離散コサイン変換器(以下、DCT変換器という)3
、及び量子化器4が接続されている。量子化器4の出力
側には、逆量子化器5、DCT逆変換器6、及び加算器
7が接続され、その加算器7に、フレームメモリ8及び
動きベクトル検出器9が接続されている。また、量子化
器4には、レート制御回路10及び可変長符号化器11
が接続され、それらに出力端子12が接続されている。
This video encoding device has an input terminal 1 for inputting an image signal, and an adder 2 is connected to the input terminal 1.
, discrete cosine transformer (hereinafter referred to as DCT transformer) 3
, and a quantizer 4 are connected. An inverse quantizer 5, a DCT inverse transformer 6, and an adder 7 are connected to the output side of the quantizer 4, and a frame memory 8 and a motion vector detector 9 are connected to the adder 7. . The quantizer 4 also includes a rate control circuit 10 and a variable length encoder 11.
are connected to each other, and an output terminal 12 is connected to them.

【0007】次に、動作を説明する。Next, the operation will be explained.

【0008】入力端子1から、画像信号1フレームが入
力されると、動きベクトル検出器9が、フレームメモリ
8の画像信号と入力信号でブロックマッチングを行って
動きベクトルを求め、その動きベクトルを出力端子12
から出力する。加算器2は、入力画像信号から、動きベ
クトルを考慮した予測信号S8を差し引いて残差信号S
2を求める。
When one frame of image signal is input from the input terminal 1, the motion vector detector 9 performs block matching with the image signal in the frame memory 8 and the input signal to obtain a motion vector, and outputs the motion vector. terminal 12
Output from. The adder 2 subtracts a prediction signal S8 considering the motion vector from the input image signal to generate a residual signal S.
Find 2.

【0009】残差信号S2は、DCT変換器3で変換さ
れ、得られたDCT係数S3が、レート制御回路10か
ら与えられるステップサイズに基づき量子化器4で量子
化される。量子化された係数S4は、可変長符号化器1
1により、ハフマン符号やランレングス符号等で可変長
符号化され、その可変長符号S11が出力端子12から
出力される。
The residual signal S2 is transformed by a DCT transformer 3, and the obtained DCT coefficient S3 is quantized by a quantizer 4 based on a step size given from a rate control circuit 10. The quantized coefficient S4 is sent to the variable length encoder 1
1, the data is variable-length coded using a Huffman code, run-length code, etc., and the variable-length code S11 is output from the output terminal 12.

【0010】逆量子化器5は、レート制御回路10から
与えられるステップサイズに基づき、符号を逆量子化し
て量子化DCT係数S5をDCT逆変換器6へ出力する
。DCT逆変換器6は、量子化DCT係数S5を残差信
号S6に逆変換する。残差信号S6は、先に差し引かれ
た予測信号S8を加算器7で加えられ、局部復号化信号
S7となり、その局部復号化信号S7が、次のフレーム
の予測信号S8としてフレームメモリ8に格納される。
The inverse quantizer 5 inversely quantizes the code based on the step size given from the rate control circuit 10 and outputs the quantized DCT coefficient S5 to the DCT inverse transformer 6. The DCT inverse transformer 6 inversely transforms the quantized DCT coefficient S5 into a residual signal S6. The residual signal S6 is added with the previously subtracted prediction signal S8 in an adder 7 to become a locally decoded signal S7, and the locally decoded signal S7 is stored in the frame memory 8 as a prediction signal S8 of the next frame. be done.

【0011】ここで、レート制御回路10の動作を説明
する。
The operation of the rate control circuit 10 will now be explained.

【0012】レート制御回路10は、出力端子12から
出力される1フレーム当りの符号量を監視して、符号化
するフレームIn の量子化器4,5のステップサイズ
Qn を次式(1)のように決定する。 △Q=a(In−1 −Ifc) Qn =Qn−1 +△Q        ・・・(1
)但し、 △Q  ;Qの増分値 a    ;感度係数 In−1 ;前フレームの符号量 If   ;短期目標情報量=[Io (n−1+N)
−ΣIi ]/Ni=1〜n−1 (n−1+Nフレームの平均をIo とするための目標
情報量) Ifc  ;If の補正値=kIo +(1−k)I
f (k<0) Io   ;フレーム当りの目標符号化情報量N   
 ;レート収束パラメータ この(1)式で求めた量子化器4,5のステップサイズ
Qn で量子化を行うと、平均符号化レートがIo に
収束する。なお、Qn も出力端子12から出力される
The rate control circuit 10 monitors the amount of code per frame output from the output terminal 12, and calculates the step size Qn of the quantizers 4 and 5 for the frame In to be encoded using the following equation (1). Decide as follows. △Q=a(In-1 -Ifc) Qn =Qn-1 +△Q...(1
) However, △Q; increment value a of Q; sensitivity coefficient In-1; code amount If of previous frame; short-term target information amount = [Io (n-1+N)
-ΣIi]/Ni=1 to n-1 (target amount of information to set the average of n-1+N frames to Io) Ifc; correction value of If=kIo + (1-k)I
f (k<0) Io ; Target amount of encoded information per frame N
;Rate convergence parameter When quantization is performed with the step size Qn of the quantizers 4 and 5 determined by equation (1), the average encoding rate converges to Io. Note that Qn is also output from the output terminal 12.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記文
献の動画像符号化方式における動画像符号化伝送レート
制御方式では、符号化しようとするフレームIn の情
報量を推定して量子化ステップサイズQn を推定する
に当って、過去のフレームの符号量In−1 の単純な
線形和を用いている。そのため、情報量の推定があまり
正確でないという問題があり、それを解決することが困
難であった。
[Problem to be Solved by the Invention] However, in the video encoding transmission rate control method in the video encoding method of the above-mentioned document, the quantization step size Qn is determined by estimating the information amount of the frame In to be encoded. For estimation, a simple linear sum of the code amounts In-1 of past frames is used. Therefore, there is a problem that the estimation of the amount of information is not very accurate, and it has been difficult to solve this problem.

【0014】本発明は、前記従来技術が持っていた課題
として、動画像符号化伝送レート制御方式において情報
量の推定精度が低いという点について解決した動画像符
号化方式及びその復号化方式を提供するものである。
[0014] The present invention provides a video encoding method and its decoding method that solves the problem of the prior art, that is, the accuracy of estimating the amount of information is low in the video encoding transmission rate control method. It is something to do.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】第1の発明は、前記課題
を解決するために、画像信号を1つまたは複数の帯域に
分割し、該分割された帯域に対して所定の符号化パラメ
ータで符号化する動画像符号化方式において、レート制
御回路により、符号化レートを線形予測分析し、符号化
しようとする前記画像信号の情報量を予測して前記符号
化パラメータを決定し、該符号化レートを制御するよう
にしている。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, a first invention divides an image signal into one or more bands, and applies predetermined encoding parameters to the divided bands. In the video encoding method for encoding, a rate control circuit performs a linear predictive analysis of the encoding rate, predicts the amount of information of the image signal to be encoded, determines the encoding parameter, and performs the encoding. I try to control the rate.

【0016】第2の発明は、画像信号を複数帯域に分け
、各帯域の画像を所定の符号化パラメータで符号化する
動画像符号化方式において、レート制御回路により、符
号化レートを線形予測分析し、符号化しようとする前記
画像信号の情報量を予測して前記各帯域毎に符号化パラ
メータを決定し、該符号化レートを制御するようにして
いる。
[0016] The second invention is a video encoding method in which an image signal is divided into a plurality of bands and the image of each band is encoded using predetermined encoding parameters. Then, the amount of information of the image signal to be encoded is predicted, encoding parameters are determined for each band, and the encoding rate is controlled.

【0017】第3の発明は、第1又は第2の発明のレー
ト制御手段を、次のように構成している。即ち、前記レ
ート制御回路は、過去のフレームの情報量を分析し、所
定の方程式に基づきその過去のフレームの情報量の重付
け係数を算出する重付け係数算出手段と、前記重付け係
数を用いて符号化しようとするフレームの推定符号量を
算出する推定符号量算出手段と、前記推定符号量から符
号化しようとするフレームの符号化パラメータを制御す
る符号化パラメータ制御手段とを、備えている。
[0017] In a third invention, the rate control means of the first or second invention is configured as follows. That is, the rate control circuit includes a weighting coefficient calculation means that analyzes the information amount of past frames and calculates a weighting coefficient of the information amount of the past frame based on a predetermined equation; an estimated code amount calculation means for calculating an estimated code amount of a frame to be encoded using the estimated code amount; and an encoding parameter control means for controlling an encoding parameter of the frame to be encoded based on the estimated code amount. .

【0018】第4の発明は、動画像復号化方式において
、第1又は第2の発明の動画像符号化方式で符号化され
た画像を、伝送されてきた符号に基づいて復号化するよ
うにしている。
[0018] The fourth invention is such that, in the video decoding system, an image encoded by the video encoding system of the first or second invention is decoded based on the transmitted code. ing.

【0019】[0019]

【作用】第1の発明によれば、以上のように動画像符号
化方式を構成したので、画像信号を1つまたは複数の帯
域に分割し、該分割された帯域に対して符号化する際に
、レート制御回路は、符号化レートを線形予測分析し、
符号化しようとする画像信号の情報量を予測して符号化
パラメータを決定し、符号化レートを制御する。この符
号化レートの制御により決定された符号化パラメータに
基づき、分割された帯域に対する精度のよい符号化が行
える。
[Operation] According to the first invention, since the video encoding method is configured as described above, when an image signal is divided into one or more bands and the divided bands are encoded, Then, the rate control circuit performs a linear predictive analysis of the encoding rate,
The amount of information of the image signal to be encoded is predicted, the encoding parameters are determined, and the encoding rate is controlled. Based on the encoding parameters determined by controlling the encoding rate, highly accurate encoding can be performed on the divided bands.

【0020】第2の発明によれば、画像信号を複数帯域
に分け、各帯域の画像を符号化する際に、レート制御回
路は、符号化レートを線形予測分析し、符号化しようと
する画像信号の情報量を予測し、各帯域毎に符号化パラ
メータを決定し、符号化レートを制御する。この符号化
レートの制御により決定された符号化パラメータに基づ
き、各帯域毎の符号化が精度よく行える。
According to the second invention, when dividing an image signal into a plurality of bands and encoding an image in each band, the rate control circuit performs a linear predictive analysis of the encoding rate and determines the image to be encoded. The amount of information in the signal is predicted, coding parameters are determined for each band, and the coding rate is controlled. Based on the encoding parameters determined by controlling the encoding rate, encoding for each band can be performed with high precision.

【0021】第3の発明によれば、重付け係数算出手段
により、過去のフレームの情報量の重付け係数を算出す
る。この重付け係数を用いて推定符号量算出手段では、
符号化しようとするフレームの推定符号量を算出する。 符号化パラメータ制御手段では、推定符号量から符号化
パラメータを制御する。このように、符号化しようとす
るフレームの符号量を過去のフレームの符号量から線形
予測分析して推定しているので、精度よく符号量の推定
が行える。
According to the third invention, the weighting coefficient calculation means calculates the weighting coefficient of the information amount of the past frame. Using this weighting coefficient, the estimated code amount calculation means:
Calculate the estimated code amount of the frame to be encoded. The encoding parameter control means controls encoding parameters based on the estimated code amount. In this way, since the code amount of the frame to be encoded is estimated by linear predictive analysis from the code amount of past frames, the code amount can be estimated with high accuracy.

【0022】第4の発明によれば、第1又は第2の発明
の動画像符号化方式で符号化された画像を、伝送されて
きた符号から、例えばその符号化パラメータを抽出し、
その符号化パラメータに基づき符号化するので、画像品
質のよい再生画像が得られる。
According to the fourth invention, an image encoded using the video encoding method of the first or second invention is extracted from the transmitted code, for example, by extracting its encoding parameters,
Since encoding is performed based on the encoding parameters, a reproduced image with good image quality can be obtained.

【0023】[0023]

【実施例】図1は、本発明の実施例を示す動画像符号化
・復号化装置の構成ブロック図である。
Embodiment FIG. 1 is a block diagram of a moving picture encoding/decoding apparatus showing an embodiment of the present invention.

【0024】この装置は、動画像符号化装置100と、
それに伝送路180を介して接続された動画像復号化装
置200とで、構成されている。
[0024] This device includes a moving image encoding device 100,
The moving picture decoding device 200 is connected to the moving picture decoding device 200 via a transmission line 180.

【0025】動画像符号化装置100は、入力原画像を
入力するテレビジョンカメラ(TVカメラ)110を有
し、その出力側には、アナログ/ディジタル変換器(以
下、A/D変換器という)120を介して分析フィルタ
130が接続されている。分析フィルタ130は、A/
D変換器120の出力を複数nの帯域に分割する回路で
あり、その出力側には、複数nの符号化器140−1〜
140−nが接続されている。各符号化器140−1〜
140−nは、符号化パラメータS170に基づき、分
析フィルタ130で帯域分割された各画像信号を符号化
する回路であり、DCTフレーム内符号化、動き補償フ
レーム間符号化+DCT等で構成されている。
The video encoding device 100 has a television camera (TV camera) 110 that inputs an input original image, and an analog/digital converter (hereinafter referred to as an A/D converter) on the output side. An analysis filter 130 is connected via 120 . The analysis filter 130 includes A/
This is a circuit that divides the output of the D converter 120 into a plurality of n bands, and a plurality of n encoders 140-1 to 140-1 are connected to the output side of the circuit.
140-n is connected. Each encoder 140-1~
140-n is a circuit that encodes each image signal band-divided by the analysis filter 130 based on the encoding parameter S170, and is configured by DCT intraframe encoding, motion compensated interframe encoding + DCT, etc. .

【0026】これらの符号化器140−1〜140−n
の出力側には、多重化器160が接続され、その出力側
に、レート制御回路170及び伝送路180が接続され
ている。多重化器160は、符号化器140−1〜14
0−nの出力を多重化して伝送路180へ送出すると共
に、符号化レートS160をレート制御回路170へ出
力する回路である。レート制御回路170は、符号化レ
ートS160を入力し、各符号化器140−1〜140
−nの符号化パラメータS170を決定し、符号化レー
トS160を制御する回路である。
These encoders 140-1 to 140-n
A multiplexer 160 is connected to the output side of the multiplexer 160, and a rate control circuit 170 and a transmission line 180 are connected to the output side of the multiplexer 160. The multiplexer 160 includes encoders 140-1 to 14
This circuit multiplexes the outputs of 0 to n and sends it to the transmission line 180, and also outputs the encoding rate S160 to the rate control circuit 170. The rate control circuit 170 inputs the encoding rate S160 and controls each encoder 140-1 to 140.
-n encoding parameter S170 and controls the encoding rate S160.

【0027】動画像復号化装置200は、伝送路180
からの符号を各帯域の符号に分離すると共に符号化パラ
メータS170を抽出する分離器180を備え、その出
力側には、複数nの復号化器220−1〜220−nを
介して合成フィルタ240が接続されている。
The moving image decoding device 200 uses the transmission path 180
The separator 180 separates the code into the code of each band and extracts the encoding parameter S170, and the output side is provided with a synthesis filter 240 via a plurality of n decoders 220-1 to 220-n. is connected.

【0028】各復号化器220−1〜220−nは、符
号化パラメータS170に基づき、分離器210で各帯
域に分離された符号を入力し、各帯域の画像信号を再生
して合成フィルタ240へ出力する回路であり、DCT
フレーム内復号化、動き補償フレーム間復号化+DCT
等で構成されている。合成フィルタ240は、復号化器
220−1〜220−nの出力を合成して1つの再生画
像信号を出力する回路であり、その出力側には、ディジ
タル/アナログ変換器(以下、D/A変換器という)2
50を介して画像モニタ260が接続されている。
Each of the decoders 220-1 to 220-n inputs the code separated into each band by the separator 210 based on the encoding parameter S170, reproduces the image signal of each band, and sends it to the synthesis filter 240. This is a circuit that outputs to DCT.
Intraframe decoding, motion compensated interframe decoding + DCT
It is made up of etc. The synthesis filter 240 is a circuit that synthesizes the outputs of the decoders 220-1 to 220-n and outputs one reproduced image signal, and has a digital/analog converter (hereinafter referred to as D/A) on the output side. (referred to as a converter)2
An image monitor 260 is connected via 50.

【0029】次に、図1の動画像符号化方式及びその復
号化方式について説明する。
Next, the moving image encoding method and its decoding method shown in FIG. 1 will be explained.

【0030】動画像符号化装置100において、入力原
画像は、TVカメラ110の撮像管の走査により、光の
濃淡分布を示す電気信号に変換され、A/D変換器12
0により、画素として例えば8ビット量子化及び標本化
され、ディジタル画像信号に変換された後、分析フィル
タ130へ送られる。分析フィルタ130は、A/D変
換器120から出力されたディジタル画像信号を複数n
に帯域分割し、各帯域の画像信号を符号化器140−1
〜140−nへ送る。
In the moving image encoding device 100, the input original image is converted into an electric signal indicating the light density distribution by scanning the image pickup tube of the TV camera 110,
0, the signal is quantized and sampled as a pixel by, for example, 8 bits, converted into a digital image signal, and then sent to the analysis filter 130. The analysis filter 130 converts the digital image signals output from the A/D converter 120 into a plurality of n
The image signal of each band is divided into bands and encoded by an encoder 140-1.
~140-n.

【0031】各符号化器140−1〜140−nでは、
レート制御回路170から出力される符号化パラメータ
S170に基づき、各帯域の画像信号を符号化する。こ
の符号化された信号は、多重化器160により多重化さ
れ、伝送路180へ送り出される。また、多重化器16
0は、符号化レートS160をレート制御回路170へ
出力する。レート制御回路170は、符号化レートS1
60を入力し、各符号化器140−1〜140−nの符
号化パラメータS170を決定し、該符号化レートS1
60を制御する。
[0031] In each encoder 140-1 to 140-n,
Based on the encoding parameter S170 output from the rate control circuit 170, the image signal of each band is encoded. This encoded signal is multiplexed by multiplexer 160 and sent to transmission path 180. Also, the multiplexer 16
0 outputs the encoding rate S160 to the rate control circuit 170. The rate control circuit 170 controls the encoding rate S1
60 is input, the encoding parameter S170 of each encoder 140-1 to 140-n is determined, and the encoding rate S1
60.

【0032】伝送路180から送られてきた符号は、動
画像復号化装置200内の分離器210により、各帯域
の符号に分離され、復号化器220−1〜220−nへ
送られる。このとき、分離器210は、送られてきた符
号から符号化パラメータS170を抽出し、それを復号
化器220−1〜220−nへ与える。復号化器220
−1〜220−nは、符号化パラメータS170に基づ
き、各帯域の画像信号を再生し、合成フィルタ240へ
送る。
The code sent from the transmission path 180 is separated into codes for each band by a separator 210 in the moving image decoding device 200, and sent to decoders 220-1 to 220-n. At this time, separator 210 extracts encoding parameter S170 from the sent code and provides it to decoders 220-1 to 220-n. Decoder 220
-1 to 220-n reproduce the image signals of each band based on the encoding parameter S170 and send them to the synthesis filter 240.

【0033】合成フィルタ240は、複数nの帯域分割
画像信号を1つの再生画像信号として合成する。この再
生画像信号は、D/A変換器250によってアナログ画
像信号に変換され、画像モニタ260で表示される。
The synthesis filter 240 synthesizes a plurality of n band-divided image signals into one reproduced image signal. This reproduced image signal is converted into an analog image signal by the D/A converter 250 and displayed on the image monitor 260.

【0034】図3は、図1における各符号化器140−
1〜140−nの一構成例を示すブロック図である。
FIG. 3 shows each encoder 140- in FIG.
1 to 140-n. FIG.

【0035】この符号化器は、動き補償フレーム間予測
符号化器で構成されており、入力画像信号を入力する入
力端子141を有し、それには動きベクトル検出器14
2を介してフレームメモリ143が接続されている。ま
た、入力端子141には、加算器144、DCT変換器
145、及び量子化器146が接続されている。量子化
器146には、逆量子化器147、DCT逆変換器14
8、及び加算器149が接続され、その加算器149に
フレームメモリ143、動きベクトル検出器142及び
加算器144が接続されている。また、量子化器146
には、可変長符号化器150を介して出力端子151が
接続されている。
This encoder is composed of a motion-compensated interframe predictive encoder, and has an input terminal 141 for inputting an input image signal, which includes a motion vector detector 14.
A frame memory 143 is connected via 2. Further, an adder 144 , a DCT converter 145 , and a quantizer 146 are connected to the input terminal 141 . The quantizer 146 includes an inverse quantizer 147 and a DCT inverse transformer 14.
A frame memory 143, a motion vector detector 142, and an adder 144 are connected to the adder 149. In addition, the quantizer 146
is connected to an output terminal 151 via a variable length encoder 150.

【0036】この符号化器は、次のように動作する。This encoder operates as follows.

【0037】まず、入力端子141からの入力画像信号
は、動きベクトル検出器142により、フレームメモリ
143に格納された1フレーム前の画像信号とマッチン
グが取られて動きベクトルが検出され、加算器144に
より、動きベクトルを加味した予測信号S143を差し
引かれて残差信号S144となる。
First, the input image signal from the input terminal 141 is matched with the image signal of the previous frame stored in the frame memory 143 by the motion vector detector 142 to detect a motion vector. As a result, the predicted signal S143 including the motion vector is subtracted, resulting in a residual signal S144.

【0038】残差信号S144は、DCT変換器145
によってDCT変換され、そのDCT係数S145が量
子化器146へ送られる。量子化器146では、図1の
レート制御回路170から与えられる量子化パラメータ
、つまり符号化パラメータS170に基づき、DCT係
数S145を量子化する。この量子化係数S146は、
可変長符号化器150により、ハフマン符号やランレン
グス符号等で可変長符号化され、その可変長符号S15
0が出力端子151へ出力される。
The residual signal S144 is processed by a DCT converter 145.
The DCT coefficient S145 is sent to the quantizer 146. The quantizer 146 quantizes the DCT coefficient S145 based on the quantization parameter given from the rate control circuit 170 in FIG. 1, that is, the encoding parameter S170. This quantization coefficient S146 is
The variable length encoder 150 performs variable length encoding using a Huffman code, run length code, etc., and the variable length code S15
0 is output to the output terminal 151.

【0039】また、量子化係数S146は、逆量子化器
147へ送られる。逆量子化器147は、符号化パラメ
ータS170に基づき、量子化係数S146を逆量子化
し、その出力変換係数S147をDCT逆変換器148
へ送る。出力変換係数S147は、DCT逆変換器14
8により、DCT逆変換され、その出力変換計数S14
8が、加算器149で先に差し引いた予測信号S143
を加えられ、フレームメモリ143に局部再生画像信号
S149として記憶される。
The quantized coefficient S146 is also sent to an inverse quantizer 147. The dequantizer 147 dequantizes the quantization coefficient S146 based on the encoding parameter S170, and outputs the output transform coefficient S147 to the DCT inverse transformer 148.
send to The output transform coefficient S147 is the DCT inverse transformer 14
8, the DCT inverse transform is performed, and the output transform coefficient S14
8 is the prediction signal S143 previously subtracted by the adder 149
is added and stored in the frame memory 143 as a locally reproduced image signal S149.

【0040】動きベクトル検出器142で検出された動
きベクトルは、出力端子151から出力される。量子化
器146及び逆量子化器147は、レート制御回路17
0からの符号化パラメータS170により制御されるが
、この符号化パラメータS170も出力端子151から
出力される。
The motion vector detected by the motion vector detector 142 is output from the output terminal 151. The quantizer 146 and the inverse quantizer 147 are connected to the rate control circuit 17
Although it is controlled by the encoding parameter S170 starting from 0, this encoding parameter S170 is also output from the output terminal 151.

【0041】図4は、図1における各復号化器220−
1〜220−nの一構成例を示すブロック図である。
FIG. 4 shows each decoder 220- in FIG.
1 to 220-n. FIG.

【0042】この復号化器は、動き補償フレーム間予測
復号化器で構成され、図3の符号化器で符号化された画
像信号を復号化する回路である。
This decoder is constructed of a motion compensated interframe predictive decoder, and is a circuit for decoding the image signal encoded by the encoder of FIG.

【0043】この復号化器は符号入力用の入力端子22
1を有し、それには、可変長復号化器222、逆量子化
器223、及びDCT逆変換器224を介して加算器2
25が接続されている。加算器225には、フレームメ
モリ226及び出力端子227が接続されている。
This decoder has an input terminal 22 for inputting the code.
1, which includes an adder 2 via a variable length decoder 222, an inverse quantizer 223, and a DCT inverse transformer 224.
25 are connected. A frame memory 226 and an output terminal 227 are connected to the adder 225.

【0044】次に、この復号化器の動作を説明する。Next, the operation of this decoder will be explained.

【0045】図1の伝送路180からの符号は、分離器
210によって動きベクトル及び符号化パラメータS1
70を分離され、入力端子221を介して可変長復号化
器222で可変長復号化される。この可変長復号化器2
22の出力S222は、符号化パラメータS170に基
づいて逆量子化器223で逆量子化される。
The code from the transmission path 180 in FIG.
70 and is variable length decoded by a variable length decoder 222 via an input terminal 221. This variable length decoder 2
The output S222 of No. 22 is dequantized by the dequantizer 223 based on the encoding parameter S170.

【0046】逆量子化器223の出力変換係数S223
は、DCT逆変換器224によってDCT逆変換され、
その出力変換係数S224が、加算器225で動きベク
トルを加味した予測信号S226を加えられ、フレーム
メモリ226に再生画像信号S225として記憶される
。得られた再生画像信号S225は、出力端子227か
ら出力される。
Output transform coefficient S223 of the inverse quantizer 223
is inversely DCT transformed by the DCT inverse transformer 224,
The output transformation coefficient S224 is added with a prediction signal S226 in which the motion vector is added in an adder 225, and is stored in the frame memory 226 as a reproduced image signal S225. The obtained reproduced image signal S225 is output from the output terminal 227.

【0047】次に、図5を参照しつつ、図1のレート制
御回路170の構成及びその動作について説明する。
Next, the configuration and operation of the rate control circuit 170 shown in FIG. 1 will be explained with reference to FIG. 5.

【0048】図5は、図1に示す可変レート動画像符号
化装置の符号化レートS160と信号対雑音比(SNR
)の時間変動を示す図である。
FIG. 5 shows the encoding rate S160 and signal-to-noise ratio (SNR) of the variable rate video encoding apparatus shown in FIG.
) is a diagram showing the temporal variation of

【0049】図5に示すように、符号化レートS160
の変動により、SNRが一定に保たれている。レート制
御回路170は、この符号化レート曲線を線形予測分析
し、符号化しようとするフレームの符号量を推定する回
路である。
As shown in FIG. 5, the encoding rate S160
The SNR is kept constant due to the fluctuation of . The rate control circuit 170 is a circuit that performs linear predictive analysis on this encoding rate curve to estimate the code amount of a frame to be encoded.

【0050】レート制御回路170は、過去のフレーム
の情報量を分析し、所定の方程式に基づきその過去のフ
レームの情報量の重付け係数を算出する重付け係数算出
手段と、前記重付け係数を用いて符号化しようとするフ
レームの推定符号量を算出する推定符号量算出手段と、
前記推定符号量から符号化しようとするフレームの符号
化パラメータを制御する符号化パラメータ制御手段とを
、備えている。
The rate control circuit 170 includes weighting coefficient calculation means for analyzing the information amount of past frames and calculating weighting coefficients for the information amount of the past frames based on a predetermined equation; Estimated code amount calculation means for calculating an estimated code amount of a frame to be encoded using
and encoding parameter control means for controlling encoding parameters of a frame to be encoded from the estimated code amount.

【0051】例えば、iフレームの情報をIn 、iフ
レームの推定情報量をIwn、iフレームのk次の線形
予測パラメータをαkn、iフレームの情報量の推定誤
差をen とする。
For example, it is assumed that the information of the i frame is In, the estimated information amount of the i frame is Iwn, the k-th linear prediction parameter of the i frame is αkn, and the estimation error of the information amount of the i frame is en.

【0052】重付け係数算出手段では、次式(2)に基
づき、en 2 を最小にするαknをK次連立方程式
を解いて求める。       en =In −Iwn=In −Σαk
n・In−k     (k=1,…,K)     
                         
                         
   ・・・(2)  線形予測パラメータαknがも
とまると、推定符号量算出手段では、次式(3)に基づ
き、推定情報量Iwnを算出する。       Iwn=Σαkn・In−k      
                 (k=1,…,K
)                        
                         
         ・・・(3)次に、符号化パラメー
タ制御手段では、(3)式の推定値から、例えば次式(
4)に基づき、量子化ステップサイズQBnを制御し、
情報量を制御する。つまり、推定情報量QBnから、符
号化しようとするフレームの符号化パラメータS170
を制御する。     QBn=QBn−1+ΔQB        
         (Iwn≧I0 )       
                         
                         
                   QBn=QB
n−1−ΔQB                 (
Iwn<I0 )    ・・・(4)  但し、 QBn:各帯域の量子化ステップサイズ(QBmin<
QB <QBmax) ΔQB :各帯域のステップサイズの増分(ΔQB >
0)I0 :目標符号化レート この実施例では、符号化しようとするフレームの符号量
を過去のフレームの符号量から線形予測分析して推定し
ているため、符号量の推定精度がよく、正確なレート制
御が行える。また、この実施例では、分析フィルタ13
0によるサブバンド符号化を用いているので、人間の視
覚特性に応じて符号化歪みを配分し、画像品質の劣化を
極力抑えて符号化レートを精度良く制御できる。
The weighting coefficient calculation means calculates αkn that minimizes en 2 by solving the K-th order simultaneous equations based on the following equation (2). en =In −Iwn=In −Σαk
n・In−k (k=1,…,K)


(2) When the linear prediction parameter αkn is determined, the estimated code amount calculation means calculates the estimated information amount Iwn based on the following equation (3). Iwn=Σαkn・In−k
(k=1,...,K
)

(3) Next, the encoding parameter control means uses the estimated value of equation (3) to calculate, for example, the following equation (
4), controlling the quantization step size QBn,
Control the amount of information. In other words, from the estimated information amount QBn, the encoding parameter S170 of the frame to be encoded is
control. QBn=QBn-1+ΔQB
(Iwn≧I0)


QBn=QB
n-1-ΔQB (
Iwn<I0) ... (4) However, QBn: quantization step size of each band (QBmin<
QB <QBmax) ΔQB: Increment of step size for each band (ΔQB >
0) I0: Target encoding rate In this example, the code amount of the frame to be encoded is estimated by linear predictive analysis from the code amount of past frames, so the code amount estimation accuracy is high and accurate. rate control. Furthermore, in this embodiment, the analysis filter 13
Since subband encoding using 0 is used, encoding distortion can be distributed according to human visual characteristics, deterioration of image quality can be suppressed as much as possible, and the encoding rate can be precisely controlled.

【0053】具体的には、■ΔQB を帯域毎に変える
。 ■分析を各帯域で行い、目標符号化レートを帯域毎に設
定する。といったことで容易に実現可能である。
Specifically, ■ΔQB is changed for each band. ■Perform analysis in each band and set target encoding rate for each band. This can be easily realized.

【0054】上記実施例では、分析フィルタ130によ
るサブバンド画像符号化の例について説明したが、種々
の変形が可能である。
In the above embodiment, an example of subband image encoding using the analysis filter 130 has been described, but various modifications are possible.

【0055】例えば、図1において、動画像符号化装置
100内の分析フィルタ130及び多重化器160を取
り除くと共に、動画像復号化装置200内の分離器21
0及び合成フィルタ240を取り除き、各1個の符号化
器140−1と復号化器220−1でそれぞれ実現する
ことも可能である。これにより、簡単な回路構成で、上
記実施例とほぼ同様の作用効果が得られる。
For example, in FIG. 1, the analysis filter 130 and multiplexer 160 in the video encoding device 100 are removed, and the separator 21 in the video decoding device 200 is removed.
0 and the synthesis filter 240, it is also possible to implement each of the encoder 140-1 and decoder 220-1 by one encoder 140-1 and one decoder 220-1. As a result, substantially the same effects as those of the above embodiment can be obtained with a simple circuit configuration.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1の発明
によれば、符号化レートを線形予測分析し、符号化しよ
うとする画像信号の情報量を予測して符号化パラメータ
を決定し、符号化レートを制御するようにしたので、符
号量の推定精度がよく、正確なレート制御が行える。
[Effects of the Invention] As explained in detail above, according to the first invention, the encoding parameters are determined by performing linear predictive analysis on the encoding rate and predicting the amount of information of the image signal to be encoded. Since the coding rate is controlled, the code amount can be estimated with high accuracy and accurate rate control can be performed.

【0057】第2の発明によれば、画像信号を複数帯域
に分け、各帯域毎に符号化パラメータを決定し、符号化
レートを制御するようにしたので、第1の発明と同様に
、符号量の推定精度がよく、適正なレート制御が行える
According to the second invention, the image signal is divided into a plurality of bands, the coding parameters are determined for each band, and the coding rate is controlled. The amount estimation accuracy is good, and appropriate rate control can be performed.

【0058】第3の発明によれば、重付け係数を算出す
る重付け係数算出手段によって過去のフレームの情報量
の重付け係数を算出し、その重付け係数を用い、推定符
号量算出手段によってフレームの推定符号量を算出し、
該推定符号量から符号量パラメータ制御手段によって符
号化パラメータを制御するようにしている。そのため、
符号化しようとするフレームの符号量を過去のフレーム
の符号量から、簡単かつ的確に線形予測分析して推定で
きる。
According to the third invention, the weighting coefficient calculating means for calculating the weighting coefficient calculates the weighting coefficient of the information amount of the past frame, and using the weighting coefficient, the estimated code amount calculating means calculates the weighting coefficient of the information amount of the past frame. Calculate the estimated code amount of the frame,
The encoding parameter is controlled by the code amount parameter control means based on the estimated code amount. Therefore,
The code amount of a frame to be encoded can be estimated easily and accurately by linear predictive analysis from the code amount of past frames.

【0059】第4の発明によれば、第1又は第2の発明
の動画像符号化方式で符号化された画像を、伝送されて
きた符号に基づいて復号化するので、画像品質のよい再
生画像が得られる。
According to the fourth invention, since the image encoded by the video encoding method of the first or second invention is decoded based on the transmitted code, reproduction with good image quality can be achieved. An image is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の実施例を示す動画像符号化・復号化装
置の構成ブロック図である。
FIG. 1 is a configuration block diagram of a moving image encoding/decoding device showing an embodiment of the present invention.

【図2】従来の動画像符号化装置の構成ブロック図であ
る。
FIG. 2 is a configuration block diagram of a conventional video encoding device.

【図3】図1の符号化器の構成ブロック図である。FIG. 3 is a configuration block diagram of the encoder in FIG. 1;

【図4】図1の復号化器の構成ブロック図である。FIG. 4 is a configuration block diagram of the decoder in FIG. 1.

【図5】図1における符号化レートとSNRの時間変動
を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing temporal fluctuations in the encoding rate and SNR in FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100          動画像符号化装置130 
         分析フィルタ140−1〜140−
n      符号化器160          多
重化器 170          レート制御回路180  
        伝送路 200          動画像復号化装置210 
         分離器
100 Video encoding device 130
Analysis filters 140-1 to 140-
n encoder 160 multiplexer 170 rate control circuit 180
Transmission path 200 Video decoding device 210
separator

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  画像信号を1つまたは複数の帯域に分
割し、該分割された帯域に対して所定の符号化パラメー
タで符号化する動画像符号化方式において、レート制御
回路により、符号化レートを線形予測分析し、符号化し
ようとする前記画像信号の情報量を予測して前記符号化
パラメータを決定し、該符号化レートを制御することを
特徴とする動画像符号化方式。
Claim 1: In a video encoding method in which an image signal is divided into one or more bands and the divided bands are encoded using predetermined encoding parameters, a rate control circuit controls the encoding rate. 1. A moving image encoding method, characterized in that the encoding parameter is determined by linear predictive analysis of the image signal to predict the amount of information of the image signal to be encoded, and the encoding rate is controlled.
【請求項2】  画像信号を複数帯域に分け、各帯域の
画像を所定の符号化パラメータで符号化する動画像符号
化方式において、レート制御回路により、符号化レート
を線形予測分析し、符号化しようとする前記画像信号の
情報量を予測して前記各帯域毎に符号化パラメータを決
定し、該符号化レートを制御することを特徴とする動画
像符号化方式。
Claim 2: In a video encoding method in which an image signal is divided into multiple bands and the image in each band is encoded using predetermined encoding parameters, a rate control circuit performs linear predictive analysis of the encoding rate and performs encoding. 1. A moving image encoding method, characterized in that the amount of information of the image signal to be processed is predicted, encoding parameters are determined for each of the bands, and the encoding rate is controlled.
【請求項3】  請求項1又は2記載の動画像符号化方
式において、前記レート制御回路は、過去のフレームの
情報量を分析し、所定の方程式に基づきその過去のフレ
ームの情報量の重付け係数を算出する重付け係数算出手
段と、前記重付け係数を用いて符号化しようとするフレ
ームの推定符号量を算出する推定符号量算出手段と、前
記推定符号量から符号化しようとするフレームの符号化
パラメータを制御する符号化パラメータ制御手段とを、
備えた動画像符号化方式。
3. The video encoding method according to claim 1, wherein the rate control circuit analyzes the amount of information in past frames, and weights the amount of information in the past frames based on a predetermined equation. a weighting coefficient calculation means for calculating a coefficient; an estimated code amount calculation means for calculating an estimated code amount of a frame to be encoded using the weighting coefficient; and an estimated code amount calculation means for calculating an estimated code amount of a frame to be encoded from the estimated code amount an encoding parameter control means for controlling encoding parameters;
Video encoding method with
【請求項4】  請求項1又は2記載の動画像符号化方
式で符号化された画像を、伝送されてきた符号に基づい
て復号化することを特徴とする動画像復号化方式。
4. A moving image decoding method, characterized in that an image encoded by the moving image encoding method according to claim 1 or 2 is decoded based on a transmitted code.
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