JPH0556420A - 画像符号化伝送レート制御方式 - Google Patents

画像符号化伝送レート制御方式

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JPH0556420A
JPH0556420A JP15048491A JP15048491A JPH0556420A JP H0556420 A JPH0556420 A JP H0556420A JP 15048491 A JP15048491 A JP 15048491A JP 15048491 A JP15048491 A JP 15048491A JP H0556420 A JPH0556420 A JP H0556420A
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JP
Japan
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power
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Pending
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JP15048491A
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English (en)
Inventor
Mitsuo Tsujikado
光夫 辻角
Yutaka Ueda
豊 植田
Naoki Kitahara
尚樹 北原
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像符号化伝送レート制御における、符号化
パラメータを決定するための符号化情報量を、精度良く
推定する。 【構成】 フレーム間差分信号の電力又は振幅情報量を
適応フィルタの入力として与え、タップ係数で重み付け
た過去・現在のフレーム電力又は振幅で現在の符号化情
報量を推定し、出力する。そして、その出力である推定
符号化情報量に応じて符号化パラメータを決定する。適
応フィルタ106cの出力は、タップ係数で重み付けた
過去現在のフレーム間差分信号の情報量で現在のフレー
ム符号化情報量を推定したものとなるため、精度良く推
定でき、適切な符号化パラメータを決定できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像符号化伝送レート
制御方式に関するものである。
【0002】
【従来の技術】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。この場合、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。このような問題に関し、次記の文献
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)を制御する方法について述べてい
る。文献名:滝島、和田「パケットビデオ符号化におけ
るレート制御方式」、1990年画像符号化シンポジウ
ム(PCSJ90)、第239−242頁、1990年
10月
【0003】この文献においては、符号化器出力端子か
ら出力される1フレーム当りの符号化情報量を監視し
て、符号化するフレームInの量子化器のステップサイ
ズQnを、例えば、以下のように決定している。 ΔQ=a(In−1−Ifc) Qn=Qn−1+ΔQ ΔQ :Qの増分値 a :感度係数 In−1:第n−1フレームの符号情報量 If :短期目標情報量=[Io(n−1+N)−Σ
Ii]/N、i=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)If(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 この式で求めた量子化器のステップサイズQnで量子化
を行うと、平均符号化レートがIoに収束するというも
のであった。
【0004】又、前処理回路部において、フレーム間差
分信号の電力または振幅情報量を測定し、これを符号化
前に得られる予知情報とみなし、符号化パラメータを制
御することも考えられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記文献
では、符号化しようとするフレームの符号化情報量を推
定し量子化ステップを決定するに当って、過去のフレー
ムの符号化情報量の単純な線形和を用いるか、現フレー
ムのみの予知情報を用いているため、情報量の推定があ
まり正確でないという欠点を有していた。したがって、
本発明は、情報量の推定精度の高いレート制御方法を提
供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、1フレーム分
又は所定単位分の符号化情報量を計算する手段と、1フ
レーム分又は所定単位分のフレーム間差分信号の電力又
は振幅情報量を計算する手段と、その電力又は振幅情報
量を入力とする適応フィルタとを備えている。そして、
適応フィルタの出力と、1フレーム分又は所定単位分の
目標符号化情報量との大小関係を比較し、その比較結果
に応じて、1フレーム分又は所定単位分の符号化情報量
を増加する方向に又は減少する方向に、符号化パラメー
タを変化させる。適応フィルタのタップ係数は、電力又
は振幅から求めた推定情報量と符号化情報量との誤差が
小さくなる方向に、フレーム周期毎に逐次更新する。
【0007】
【作用】適応フィルタは、過去及び現在のフレームの、
1フレーム分又は所定単位分の、フレーム間差分信号の
電力又は振幅を、タップ係数で重み付けして加算した値
を出力し、これから符号化しようとする現フレームの符
号化情報量を推定する。そして、適応フィルタ出力であ
る推定符号化情報量と目標符号化情報量とを比較し、そ
の結果に応じて、符号化パラメータをフレーム毎に段階
的に変化させる。このように、適応フィルタは、過去及
び現在のフレームの、フレーム間差分信号の電力又は振
幅に基づいて、現フレームの符号化情報量を推定する
が、適応フィルタの適応フィルタのタップ係数は、推定
情報量と符号化情報量との誤差に基づいて、その誤差が
小さくなる方向に、最急降下法などのシステム同定アル
ゴリズムで逐次更新する。これにより、過去・現在の画
像自体の情報量の変化と過去の符号化パラメータの変化
とを反映して、これから符号化しようとする現フレーム
に関する符号化情報量を推定出来ることが期待できる。
【0008】
【実施例】図1は本発明に係る符号化装置の実施例を示
すブロック図である。図1において、入力原画像は、T
Vカメラ101の撮像管の走査によって、光の濃淡分布
を示す電気信号に変換され、A/D変換器102によっ
て、画素として8ビット量子化、標本化され、ディジタ
ル画像信号に変換される。このディジタル画像信号は、
分析フィルタ103(QMF)によって、4つに帯域分
割され、各帯域の画像信号は、符号化器104a〜dに
よって符号化され、多重化器105によって、多重化さ
れて、伝送路107へ送り出される。なお、ここでの符
号化器104a〜dは、DCTフレーム内符号化、動き
補償フレーム間符号化+DCTなどで構成されている。
レート制御回路106は、多重化器105から符号化情
報を受け取り、符号量加算器106aにおいて1フレー
ム当たりの符号化情報量を計算し、分析フィルタ103
から画像信号を受け取り、差分信号電力算出回路106
bにおいてフレーム間差分信号に関する現1フレーム分
の電力を計算し、適応フィルタ106cにおいて過去・
現在の電力から現フレームの推定符号化情報量を計算
し、ステップ設定回路106cにおいて、推定符号化情
報量と目標符号化情報量とを比較し、その結果に応じ
て、現フレームの符号化パラメータを決定する。
【0009】適応フィルタ106cの出力である推定符
号化情報量Iwnは、次の式で表わすことができる。 Iwn=ΣAkn・Pn−k(k=0,1,2…K−1) 式(1) 但し、Akn:適応フィルタの現フレーム時刻の第k次
のタップ係数、Pn−k:第n−kフレームのフレーム
間差分信号に関する電力情報量であり、またこの実施例
におけるKは5である。適応フィルタ106bのタップ
係数は、次のフレーム時刻のために、式(2)で示す現
フレームの結果符号化情報量と現フレームの推定符号化
情報量との誤差(推定誤差)Enが小さくなる方向に更
新する。 En=In−Iwn=In−ΣAkn・Pn−k(k=0,1…K−1) 式(2) 但し、Pn−kは第n−kフレームのフレーム間差分信
号電力である。この実施例では、推定誤差Enの2乗を
評価関数とした最急降下法を採用し、式(3)にしたが
って、フレーム周期毎に更新する。 Akn+1=Akn+ΔA×sign(En*Pn−k)(k=0,1…k− 1) 式(3) 但し、ΔA:タップ係数の増分、sign:括弧内が0
のときは0;マイナスならば−1;プラスならば+1で
ある。このように、タップ係数をフレーム周期毎に更新
することを、数10フレームにわたって継続すれば、適
応フィルタ106cは符号化情報量の変化曲線に沿って
正確な推定符号化情報量を出力することになる。
【0010】ステップ設定回路106dは、次の式にし
たがって、量子化ステップサイズを決定して符号化器1
40a〜dへ与え、符号化情報量を制御する。 QBn=QBn−1+ΔQB(Iwn≧Io) QBn=QBn−1−ΔQB(Iwn<Io) 式(4) 但し、QBn:各帯域の量子化ステップサイズ(QBm
in<QB<QBmax)、ΔQB:人間の視覚特性を
考慮して各帯域毎に設定したステップサイズの増分、I
o:目標符号化情報量である。このように、推定符号化
情報量Iwnと目標符号化情報量Ioとを比較し、その
大小の比較結果に応じて、符号化情報量を増加するよう
に又は減少するように符号化パラメータを単位ステップ
(ΔQB)変化させる。こうして決定した符号化パラメ
ータを用いて符号化することにより、符号化情報量は段
階的に徐々に目標符号化情報量に収束するようになる。
【0011】図2は、本発明に係る他の符号化装置の要
部ブロック図であり、4分割した帯域の1つに対応した
部分を示したものである。また、この実施例は、動き補
償フレーム間予測符号化を採用し、各帯域を単位とし
て、各帯域毎に目標符号化情報量を設定し、各帯域毎に
符号化情報量を推定し、各帯域毎に符号化パラメータの
単位変化量を設定しているものである。図2において、
まず画像信号入力端子200からの入力画像信号は、動
きベクトル検出器201によって、フレームメモリ20
2の1フレーム前の画像信号とマッチングが取られて動
きベクトル検出され、加算器203で動きベクトルを加
味した予測信号を差し引かれて残差信号となる。この残
差信号は、DCT変換器204によって、DCT変換さ
れる。DCT係数は、量子化器205、逆量子化器20
6によって量子化、逆量子化され、可変長符号化器20
9で可変長符号化される。逆量子化器206の出力変換
係数は、逆DCT変換器207によって、DCT逆変換
され、加算器208で先に差し引いた予測信号を加えら
れ、フレームメモリ202に局部再生画像信号として記
憶される。係数の符号、動きベクトルは符号出力端子2
10から出力される。
【0012】符号量加算器211、差分信号電力算出回
路212、適応フィルタ213、及びステップ設定回路
214は、この帯域の符号化情報量を推定し、この帯域
の目標符号化情報量と比較し、その大小比較結果に応じ
てこの帯域の量子化パラメータを決定する。この量子化
パラメータは、量子化器205及び逆量子化器206へ
与えられ、符号化情報量が制御される。そして、この量
子化パラメータ又はその単位変化分も符号出力端子21
0から出力される。なお、符号量加算器211、差分信
号電力算出回路212、適応フィルタ213、及びステ
ップ設定回路214は、図1における符号量加算器10
6a、差分信号電力算出回路106b、適応フィルタ1
06c、及びステップ設定回路106dと同じ機能を有
するものである。また、フレーム間差分信号に関する電
力に代えて、フレーム間差分信号に関する振幅を用いる
こともできる。なお、ここで決定した量子化パラメータ
は、このフレームでの基準量であり、あらかじめ設定し
てある瞬時上限情報量によっても修正されるが、その詳
細説明は省略する。
【0013】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明で
は、システム同定アルゴリズムによってタップ係数が更
新される適応フィルタを用いて、符号化しようとするフ
レームの符号量を過去・現在のフレーム間差分信号の電
力・振幅の線形和で推定しているため、符号量の推定精
度が良く、適正なレート制御が行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る符号化装置のブロック図。
【図2】本発明に係る他の符号化装置のブロック図。
【符号の説明】
103 分析フィルタ 104a〜d 符号化器 105 多重化器 106 レート制御回路 106a 符号量加算器 106b 差分信号電力算出回路 106c 適応フィルタ 106d ステップ設定回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1フレーム分又は所定の単位分の符号化
    情報量を計算する手段と、 1フレーム分又は前記単位のフレーム間差分信号の電力
    又は振幅を計算する手段と、 前記電力又は前記振幅を入力とする適応フィルタとを備
    え、 前記適応フィルタの出力と1フレーム分又は前記所定単
    位分の目標符号化情報量との大小関係を比較し、その比
    較結果に応じて、前記符号化情報量を増加する方向に又
    は減少する方向に、符号化パラメータを変化させ、 且つ、当該フレームの前記電力又は前記振幅から求めた
    推定情報量と当該フレームの前記符号化情報量との誤差
    が小さくなる方向に、前記適応フィルタのタップ係数
    を、フレーム周期毎に逐次更新させること、 を特徴とした画像符号化伝送レート制御方式。
JP15048491A 1991-06-21 1991-06-21 画像符号化伝送レート制御方式 Pending JPH0556420A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100515080B1 (ko) * 1996-04-26 2005-11-25 가부시키가이샤 소니 디스크 앤드 디지털 솔루션즈 광디스크성형장치및광디스크의성형방법

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KR100515080B1 (ko) * 1996-04-26 2005-11-25 가부시키가이샤 소니 디스크 앤드 디지털 솔루션즈 광디스크성형장치및광디스크의성형방법

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19990810