JPH07327229A

JPH07327229A - 多重符号化装置

Info

Publication number: JPH07327229A
Application number: JP14123594A
Authority: JP
Inventors: Shoji Shiomoto; 祥司塩本; Yoko Matsuura; 陽子松浦
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-05-31
Filing date: 1994-05-31
Publication date: 1995-12-12

Abstract

(57)【要約】【目的】符号化器毎の量子化幅を設定し、全体として
みた場合の画質低下を防止する。【構成】多重符号化装置は、入力されたデータに対し
て可変レートで符号化する複数の符号化器１ａ〜１ｎ
と、符号化器１ａ〜１ｎのそれぞれから出力される見積
り符号量が供給されるビット割当器４と、符号化器１ａ
〜１ｎのそれぞれから出力される符号量に基づいて全体
のビット割当量をビット割当器４に供給する最大通信路
容量制御器３とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、動画像を圧
縮符号化し、定ビットレートで出力する多重符号化装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】動き補償予測符号化とＤＣＴ変換によ
り、画像を圧縮符号化する高能率符号化方式として、Ｍ
ＰＥＧ（Moving Picture Image Coding Experts Group)
やＭＰＥＧ２(Moving Picture Image Coding Experts G
roup Phase2)が提案されている。ＭＰＥＧやＭＰＥＧ２
では、Ｉピクチャと、Ｂピクチャと、Ｐピクチャとが所
定の順番で送られてくる。Ｉピクチャでは、フレーム／
フィールド内でのビデオデータがＤＣＴ変換及び可変長
符号化された後に伝送される。Ｂピクチャでは、現フレ
ーム／フィールドとの差分データがＤＣＴ変換及び可変
長符号化されて伝送される。Ｐピクチャでは、現フレー
ム／フィールドと、動き補償された前フレーム／フィー
ルドとの差分データがＤＣＴ変換及び可変長符号化され
て伝送される。ＭＰＥＧやＭＰＥＧ２でディジタルビデ
オ信号を伝送する場合、伝送レートが略一定となるよう
に、定レート制御が行われている。定レート伝送制御で
は、１画面（ピクチャ）をブロック単位とし、このブロ
ック単位で発生符号量の目標値を決めるビット割当を行
い、その目標値にあうように量子化器が制御されること
により実現される。

【０００３】図７は、符号化装置の一例を示すブロック
図である。入力端子５１を介された現画像データは、減
算器５２及び動き検出器６４に供給される。減算器５２
では、現画像データから動き補償器６３の出力データが
差し引かれる。減算器５２の出力データは、例えば（８
×８）画素の２次元ＤＣＴ変換器５３でＤＣＴ変換され
る。ＤＣＴ変換後の画像データは、量子化器５４で量子
化された後、可変長符号化器５５及び逆量子化器５９に
供給される。可変長符号化器５５では、データの出現頻
度に応じてデータの符号長が変えられる。この可変長符
号データは、定レートバッファ５６に供給される。定レ
ートバッファ５６からは、定レートで符号データが出力
端子５７に出力される。また、定レートバッファ５６の
出力は定レート制御器５８に供給される。定レート制御
器５８では、量子化器５４に対する量子化スケールが設
定される。より具体的には、定レート制御器５８では、
次の単位符号化領域において、符号化によって定レート
バッファ５６に入力されるビット量のビット割当が予め
行われる。この割当ビット量にあうように、定レート制
御器５８が量子化器５４の量子化幅を制御する。これに
より、符号化データが定ビットレートで定レートバッフ
ァ５６から出力されることになる。

【０００４】定レート制御器５８の出力は、また、逆量
子化器５９に供給される。逆量子化器５９に供給される
画像データは、量子化器５４で行われた処理と逆の処理
がなされ、逆ＤＣＴ変換器６０で逆ＤＣＴ変換される。
このデータは、加算器６１に供給される。加算器６１に
は、動き補償器６３から参照フレームの予測画像データ
が供給されており、これらのデータが加算される。加算
器６１の出力データがフレームメモリ６２に供給され
る。フレームメモリ６２から出力される参照フレームの
画像データは、動き補償器６３及び動き検出器６４に供
給される。

【０００５】動き検出器６４では、入力端子５１を介し
て入力される現画像データとフレームメモリ６２から供
給される参照フレームの画像データとに基づいて、画像
の動きベクトルが求められる。動き検出器６４の検出出
力は、動き補償器６３に供給される。動き補償器６３で
は、動き検出器６４の検出出力とフレームメモリ６２か
ら供給される参照フレームの画像データとに基づいて、
動き補償予測が行われる。動き補償器６３から出力され
る予測画像データが減算器５２及び加算器６１に供給さ
れる。

【０００６】ところで、例えば１画面で複数の画面を表
示する場合（子画面表示や多画面表示等）には、上述の
符号化装置が複数用いられる。図８は、ｎ個の入力デー
タに対応する符号化器と、各符号化器から出力される符
号化データが供給される定レートバッファと、各定レー
トバッファの出力に基づいて符号化器の量子化幅を制御
する定レート制御器と、各定レートバッファの出力が供
給されるマルチプレクサとからなる。なお、図８におけ
る符号化器は、ＤＣＴ変換器、量子化器等からなり、上
述と同様に、動き補償されたデータに対して量子化等の
処理がなされる。

【０００７】ｎ個の入力データは、対応する符号化器６
５ａ〜６５ｎに供給される。符号化器６５ａ〜６５ｎで
は、各チャンネル毎に符号化処理が行われる。符号化器
６５ａ〜６５ｎで処理された符号化データは、対応する
定レートバッファ５６ａ〜５６ｎに供給される。定レー
トバッファ５６ａ〜５６ｎでは、符号化データが一定の
レートにされた後、マルチプレクサ６６に出力される。
マルチプレクサ６６で多重化されたデータが出力端子６
７に供給される。また、定レートバッファ５６ａ〜５６
ｎの出力は、対応する定レート制御器５８ａ〜５８ｎに
それぞれ供給される。各定レート制御器５８ａ〜５８ｎ
では、次の単位符号化領域において、各符号化器６５ａ
〜６５ｎから各定レートバッファ５６ａ〜５６ｎに入力
するビット量のビット割当が行われる。この割当ビット
量にあうように、定レート制御器５８ａ〜５８ｎから符
号化器６５ａ〜６５ｎのそれぞれの符号化器に対して、
量子化幅を制御する制御データが供給される。これによ
り、各チャンネルのデータは、各定レートバッファ６５
ａ〜６５ｎから定レートで出力される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、各チャ
ンネルの符号化データ出力は定レートで出力される。つ
まり、各チャンネル出力が多重化された符号化データ
は、最大通信路容量を越えることがなく、定レートで出
力される。多重符号化したデータを伝送する場合には、
各画面がある瞬間において異なったデータ量を有するに
もかかわらず、各チャンネルは一定のビットレートでデ
ータを量子化して出力する。従って、それぞれ与えられ
たビットレートにあった画質で再生されるデータが多重
化されて送出されることになる。例えば、多重化した画
面のそれぞれの大きさが全て等しい場合に、各チャンネ
ルそれぞれに共通の出力レートを与え、且つ、各画面を
符号化する前のデータ量が各チャンネルで異なるなら
ば、分割した各画面間では量子化データの削減量が異な
ってしまう。このため、再生した画面については、画面
全体での主観画質の均一さが保たれなくなっしまう。ま
た、各画面のエントロピーが画面間で異なる場合には、
量子化による符号量低減作用のために、各画面間で削減
された情報量に大きな差が存在する場合があり、再生し
た画面の主観画質については、画面間でアンバランスさ
を生じることがある。従って、各画面間で主観画質が異
なってしまい、全体として見た場合の画質が低下してし
まうおそれがある。

【０００９】従って、この発明の目的は、上述の問題点
に鑑みてなされたものであり、各入力データに対して、
独立した可変レートで量子化し、画質の低下を防止する
ことができる多重符号化装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、入力された
データに対して可変レートで符号化する可変レート符号
化処理器１ａ〜１ｎと、可変レート符号化処理器１ａ〜
１ｎのそれぞれから見積り符号量が供給されるビット割
当器４と、可変レート符号化処理器１ａ〜１ｎのそれぞ
れから出力される符号量に基づいて全体のビット割当量
をビット割当器４に供給する最大通信路容量制御器３と
からなり、ビット割当器４は、見積り符号量及びビット
割当量に基づいて、可変レート符号化処理器１ａ〜１ｎ
のそれぞれを制御する多重符号化装置である。

【００１１】

【作用】可変レート符号化器１ａ〜１ｎで入力データが
符号化される。可変レート符号化器１ａ〜１ｎのそれぞ
れからビット割当器４に見積り符号量が供給される。ま
た、各可変レート符号化器１ａ〜１ｎから出力される符
号量が最大通信路容量制御器３に供給される。最大通信
路容量制御器３では、供給された符号量に基づいて全体
のビット割当量が設定される。ビット割当量は、ビット
割当器４に供給される。ビット割当器４では、見積り符
号量及び全符号量に基づいて、各可変レート符号化器１
ａ〜１ｎに供給する割当ビット量が計算される。

【００１２】

【実施例】以下、この発明による多重符号化装置の実施
例に関して図面を参照して説明する。図１は、この発明
による多重符号化装置のブロック図である。この多重符
号化装置は、ｎ個の入力データがそれぞれ供給されるｎ
個の可変レート符号化器１ａ〜１ｎ、可変レート符号化
器１ａ〜１ｎの符号化データが供給されるマルチプレク
サ２、マルチプレクサ２で多重化されたデータが供給さ
れる最大通信路容量制御器３、最大通信路容量制御器３
の割当ビット量及び可変レート符号化器１ａ〜１ｎの符
号見積り量が供給されるビット割当器４からなる。ま
た、ビット割当器４は、供給されたデータに基づいて、
可変レート符号化器１ａ〜１ｎに割当ビット量を送出す
る。なお、各可変レート符号化器１ａ〜１ｎでは、入力
データから動き補償器の出力データが差し引かれ、その
データが符号化されるものとする。

【００１３】各可変レート符号化器１ａ〜１ｎでは、画
像データに対して符号化処理がなされ、その後、可変レ
ートによる符号化データとしてマルチプレクサ２に出力
される。マルチプレクサ２を介して出力されたデータ
は、最大通信路容量制御器３に送出される。最大通信路
容量制御器３では、各チャンネルの符号化処理により出
力する単位領域あたりの符号量を足し合わせた全体の符
号発生量に対して、次の単位符号化領域でのチャンネル
全体でのビット割当が行われる。これにより、所定の最
大通信路容量を越えることが防止される。また、ビット
割当器４には、各可変レート符号化器１ａ〜１ｎからの
見積り符号量と、最大通信路容量制御器３からのチャン
ネル全体の割当ビット量とが供給される。これらのデー
タに基づいて、ビット割当器４からは、各可変レート符
号化器１ａ〜１ｎへそれぞれ割当ビット量を送出する。

【００１４】図２は、可変レート符号化器の詳細なブロ
ック図である。入力データは、符号量見積り器１１及び
フレームメモリ１２にそれぞれ供給される。符号量見積
り器１１では、入力データのエントロピー計算、共通の
量子化幅を与えた時の単位符号化領域毎に発生する符号
量計数が行われる。これにより、その入力データの見積
り符号量が予測される。符号量見積り器１１の出力がビ
ット割当器４に出力される。

【００１５】一方、フレームメモリ１２では、データが
１フレーム分遅延される。この遅延は、符号量見積り器
１１で符号量を見積もるための時間あわせのためになさ
れる。フレームメモリ１２の出力データは、符号化器１
３に供給されて符号化される。ところで、ビット割当器
４からは、次の単位符号化領域でのチャンネル全体での
割当ビット量が可変レート制御器１４に出力される。こ
の割当ビット量は、符号化器１３の目標出力値とされ
る。可変レート制御器１４は、この割当ビット量に基づ
いて、符号化器１３に量子化幅を変化させるための制御
データを送出する。このようにして、符号化器１３から
出力される符号化データが定ビットレートになるように
制御される。

【００１６】図３は、ビット割当器４の詳細なブロック
図である。ビット割当器４は、発生符号率算出器１５と
ビット割当計算器１６とからなる。発生符号率算出器１
５には、各符号量見積り器からの見積り符号量が供給さ
れる。なお、見積り符号量に基づいて、発生符号率算出
器１５で発生符号率が算出される。この発生符号率と
は、チャンネル全体の発生符号量に対する各チャンネル
の発生符号量を表すものである。また、発生符号率は、
例えば各チャンネルの比率で算出され、その比率に応じ
てビット割当が行われる。発生符号率算出器１５の算出
出力は、ビット割当計算器１６に供給される。また、ビ
ット割当計算器１６には、最大通信路容量制御器３から
チャンネル全体のビット割当量が供給されており、発生
符号率算出器１５の算出出力とビット割当量とに基づい
て所定の計算がなされる。この計算により、各チャンネ
ルに分配する割当ビット量が求められる。この割当ビッ
ト量は、各可変レート制御器に送出される。

【００１７】図４は、図１に示される多重符号化装置を
用いた多重画面伝送装置のブロック図である。この多重
画面伝送装置では、入力チャンネル数及びチャンネル全
体での最大伝送路容量が予め決まっている場合、各チャ
ンネルの出力ビットレートは拘束されることがない。多
重化されたチャンネルの複数データ１７ａ〜１７ｎが多
重符号化装置１８に供給される。多重符号化装置１８で
は、上述の処理が行われる。つまり、各画面の発生符号
量を見積もった上で、この各見積り発生符号量に基づい
て求めた発生符号率により、各チャンネルの可変レート
制御器に対する割当ビットを算出する。これにより、画
面全体での主観画質の均一さを保つことができ、従っ
て、画質を高品質に保つことができる。

【００１８】図５は、図４に示した多重画面伝送装置の
変形例を示すブロック図である。図５では、複数の入力
データとして、１画面全体を複数画面に均一に分割した
各画面用の入力データ１９ａ〜１９ｎが多重符号化装置
２０へ供給される。この例では、１画面は図６に示され
るように、４分割（２３ａ〜２３ｄ）されており、図５
に示される入力データ１９ａ〜１９ｎは、４つの入力デ
ータ２３ａ〜２３ｄに対応する。多重符号化装置２０で
は、上述の処理が行われる。多重符号化装置２０の符号
化データが定レートバッファ２１に供給される。定レー
トバッファ２１には、定レート制御器２２からの制御デ
ータが供給されており、これにより、多重符号化装置２
０から出力される符号化データの最大通信路容量が制限
される。このように、定レートバッファ２１に対するバ
ッファ許容量を定レート制御器２２で監視することによ
り、バッファの占有量を所定範囲内に抑えることがで
き、定ビットレート出力を実現することが可能となる。
上述のように、分割した各画面毎に可変レートでの符号
化が可能となるので、定ビットレートでの画面伝送が可
能になると共に、分割した画面毎の画質の差異を少なく
することができる。

【００１９】

【発明の効果】この発明に依れば、各チャンネルの符号
化出力を可変レートとし、各チャンネルを多重化した符
号化出力の最大値を制限することにより、各チャンネル
の情報量を削減する時に各チャンネル間でバランスのと
れた多重伝送が可能となる。従って、再生画面の主観画
質の優劣の差をより少なくすることができ、画質の低下
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による多重符号化装置のブロック図で
ある。

【図２】可変レート符号化器の詳細なブロック図であ
る。

【図３】ビット割当器の詳細なブロック図である。

【図４】この発明による多重符号化装置を用いた多重画
面伝送装置のブロック図である。

【図５】多重画面伝送装置の変形例のブロック図であ
る。

【図６】１画面を子画面に分割した図である。

【図７】従来の符号化装置の一例を示すブロック図であ
る。

【図８】従来の多重符号化装置の一例を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｎ可変レート符号化器３最大通信路容量制御器４ビット割当器１１符号量見積り器１３符号化器１４可変レート制御器１５発生符号率算出器１６ビット割当計算器１８、２０多重符号化装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０３Ｍ 7/36 8842−5ＪＨ０４Ｂ 1/66 14/04 ＺＨ０４Ｎ 1/41 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力されたデータに対して可変レートで
符号化する複数の符号化処理部と、上記符号化処理部のそれぞれから見積り符号量が供給さ
れるビット割当部と、上記符号化処理部のそれぞれから出力される符号量に基
づいて全体のビット割当量を上記ビット割当部に供給す
る最大通信路容量制御部とからなり、上記ビット割当部は、上記見積り符号量及び上記ビット
割当量に基づいて、上記符号化処理部のそれぞれを制御
する多重符号化装置。
【請求項２】上記入力されるデータは、複数のチャン
ネルから供給され、１画面中に同時に表示される請求項
１記載の多重符号化装置。