JPH09186999A - Digital moving image compressor - Google Patents

Digital moving image compressor

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JPH09186999A
JPH09186999A JP34718096A JP34718096A JPH09186999A JP H09186999 A JPH09186999 A JP H09186999A JP 34718096 A JP34718096 A JP 34718096A JP 34718096 A JP34718096 A JP 34718096A JP H09186999 A JPH09186999 A JP H09186999A
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JP
Japan
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bit rate
buffer
variance
frame
gop
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Application number
JP34718096A
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Japanese (ja)
Inventor
Jon Ho Seo
ジョン ホ セオ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
L G DENSHI KK
LG Electronics Inc
Original Assignee
L G DENSHI KK
LG Electronics Inc
Gold Star Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by L G DENSHI KK, LG Electronics Inc, Gold Star Co Ltd filed Critical L G DENSHI KK
Publication of JPH09186999A publication Critical patent/JPH09186999A/en
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/50Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
    • H04N19/503Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving temporal prediction
    • H04N19/51Motion estimation or motion compensation
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    • GPHYSICS
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    • H04N19/169Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding
    • H04N19/17Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding the unit being an image region, e.g. an object
    • H04N19/172Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding the unit being an image region, e.g. an object the region being a picture, frame or field

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To control a bit rate by setting a range with a prescribed upper limit and predicting a bit rate within a range of set upper limit so as to control production of a code amount thereby warranting constant image quality. SOLUTION: A frame buffer 300a of a bit rate prediction section 300 stores a current GOP frame rearranged and coded by a frame rearrangement device 101. An average value and variance calculation device 300b provides the calculated average value and variance to be stored to the buffer 300 and an adder 300d. The buffer 300c stores the current GOP variance calculated by the average value and variance calculation device 300b and provides an output of the preceding GOP variance having been stored to the adder 300d. The adder 300d provides a difference between the current GOP variance calculated by the average value and variance calculation device 300b and the preceding GOP variance outputted from the buffer 300c to a calculator 300c. When the variance of the GOP coded at present is larger than the preceding GOP variance, a bit quality prediction device 300e adjusts the generated bit rate increasingly.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は可変率符号化方式を
利用したディジタル動映像圧縮装置に係るもので、詳し
くは、ディジタル動映像を圧縮するとき符号化ビット率
を可変にさせ、画質を一定に維持することに適用し得る
ディジタル動映像圧縮装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital moving picture compression apparatus using a variable rate coding system. More specifically, when compressing a digital moving picture, the coding bit rate is made variable so that the image quality is constant. The present invention relates to a digital video compression apparatus applicable to maintaining the above.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、MPEG(Moving Picture Ex
perts Group)の圧縮方法を用いると、予測誤差が可変的
であるため、発生する符号量も可変的になる。且つ、動
映像が量子化ステップサイズにより固定ビット率に圧縮
される場合、量子化ステップサイズは符号量を制限する
ため調節される。この時、画質を考慮せずに量子化ステ
ップサイズが調節されるため、一定画質が得られない。
即ち、量子化ステップサイズが減少するように調節する
と、映像情報が増加して良い画質は得られるが、符号量
が増加するという問題がある。
2. Description of the Related Art Generally, MPEG (Moving Picture Ex
When the compression method of perts Group) is used, the prediction error is variable, and thus the generated code amount is also variable. In addition, when the moving image is compressed to a fixed bit rate by the quantization step size, the quantization step size is adjusted to limit the code amount. At this time, since the quantization step size is adjusted without considering the image quality, a constant image quality cannot be obtained.
That is, if the quantization step size is adjusted so as to decrease, the image information increases and good image quality can be obtained, but there is a problem that the code amount increases.

【0003】そして、固定ビット率を用いた従来の動映
像圧縮装置は、図3に示したように、入力する映像デー
タ(ビデオ・イン)を符号化器の入力規格に合わせて再
配列するフレーム再配列器101と、該フレーム再配列
器101から再配列されたフレーム(ピクチャー)によ
り動きベクトルを計算する動き予測器102と、該動き
予測器102から印加し動きベクトルにより動き補償さ
れた映像データと上記再配列されたフレームとを加算す
る加算器ADD1と、該加算器ADD1から出力した映
像データを離散コサイン変換(Discrete Cosine Transf
orm 、以下DCTと称す)し、マクロブロックのDCT
係数を発生するDCT部103と、発生ビット率を制御
するため量子化ステップサイズに従い上記DCT部10
3から発生した係数を量子化する量子化器107と、該
量子化器107の出力を逆量子化する逆量子化器104
と、該逆量子化器104の出力を逆離散コサイン変換す
る逆DCT部105と、以前に符号化されたフレーム及
び復元されたフレームを貯蔵し、該貯蔵されたフレーム
と上記動き予測器102から供給された動きベクトルと
を利用して動き補償をした後、該動き補償された映像デ
ータを前記加算器ADD1に印加するフレーム貯蔵器及
び動き補償器106と、上記逆量子化器104の出力と
フレーム貯蔵器及び動き補償器106により動き補償さ
れた映像データとを加算して復元されたフレームをフレ
ーム貯蔵器及び動き補償器106に出力する加算器AD
D2と、上記量子化器107の出力データを可変長符号
化(Variable Length Coding)するVLC部108と、
該VLC部108及び前記動き予測器102の出力をマ
ルチプレキシングするマルチプレクサー109と、該マ
ルチプレクサー109の出力を一時貯蔵し、符号化デー
タのビット列(データ)を出力するバッファー110
と、該バッファー110の貯蔵状態により上記量子化器
107の量子化ステップサイズを調節し、符号化データ
の発生ビット率を調節するレギュレータ111と、から
構成されていた。
As shown in FIG. 3, the conventional moving image compression apparatus using a fixed bit rate rearranges the input image data (video in) according to the input standard of the encoder. A rearranger 101, a motion predictor 102 that calculates a motion vector based on the frames (pictures) rearranged from the frame rearranger 101, and image data applied from the motion predictor 102 and motion-compensated by the motion vector And an adder ADD1 for adding the rearranged frame and the video data output from the adder ADD1 by a discrete cosine transform.
orm, hereinafter referred to as DCT), and DCT of macroblock
The DCT unit 103 for generating the coefficient, and the DCT unit 10 according to the quantization step size for controlling the generated bit rate.
Quantizer 107 that quantizes the coefficient generated from 3 and inverse quantizer 104 that inverse quantizes the output of the quantizer 107.
An inverse DCT unit 105 for performing an inverse discrete cosine transform on the output of the inverse quantizer 104, a previously coded frame and a restored frame, and the stored frame and the motion predictor 102. After performing motion compensation using the supplied motion vector, a frame store and motion compensator 106 that applies the motion-compensated video data to the adder ADD1, and an output of the dequantizer 104. An adder AD that adds the motion compensated video data by the frame store and motion compensator 106 and outputs the restored frame to the frame store and motion compensator 106
D2, a VLC unit 108 that performs variable length coding on the output data of the quantizer 107,
A multiplexer 109 that multiplexes the outputs of the VLC unit 108 and the motion predictor 102, and a buffer 110 that temporarily stores the output of the multiplexer 109 and outputs a bit string (data) of encoded data.
And a regulator 111 that adjusts the quantization step size of the quantizer 107 according to the storage state of the buffer 110 to adjust the bit rate of coded data.

【0004】このように構成された従来の固定ビット率
方法を用いた動映像圧縮装置の動作は次の通りである。
先ず、前処理過程で、フレーム再配列器101は、入力
された映像データ(ビデオ・イン)をIピクチャー、P
ピクチャー、Bピクチャーの符号化順序に合わせて再配
列し、動き予測器102に供給する。該動き予測器10
2は圧縮符号化された後、復元される映像データを探索
してマクロブロック間の動きベクトルを計算する。
The operation of the moving picture compression apparatus using the conventional fixed bit rate method configured as described above is as follows.
First, in the pre-processing process, the frame rearranger 101 converts the input video data (video-in) into an I-picture and a P-picture.
The pictures and B pictures are rearranged according to the coding order and supplied to the motion predictor 102. The motion predictor 10
After the compression and encoding, 2 searches the video data to be restored and calculates the motion vector between macroblocks.

【0005】次いで、フレーム貯蔵器及び動き補償器1
06は、現在のフレーム以前に符号化されたフレームで
あるIピクチャーと、符号化された後の逆量子化器10
4、逆DCT部105及び加算器ADD2により復元さ
れたフレームとを貯蔵する。且つ、フレーム貯蔵器及び
動き補償器106は貯蔵されたフレームと動き予測器1
02から印加された動きベクトルとを利用し、動き補償
された映像データを加算器ADD1に印加する。
Next, the frame store and the motion compensator 1
Reference numeral 06 denotes an I picture, which is a frame encoded before the current frame, and an inverse quantizer 10 after being encoded.
4. Store the frame restored by the inverse DCT unit 105 and the adder ADD2. In addition, the frame store and motion compensator 106 stores the stored frame and motion estimator 1.
Using the motion vector applied from 02, the motion-compensated video data is applied to the adder ADD1.

【0006】次いで、DCT部103は加算器ADD1
の出力を離散コサイン変換して、マクロブロックのDC
T係数を発生させる。この時、DCTは映像信号が空間
方向に相関関係が大きいことを利用し、映像の全ての画
素に分散されたエネルギーを、視覚的に認知度の高い複
数の低周波領域に集中させる役割をする。そして、量子
化器107はレギュレータ111から制御された量子化
ステップサイズによりDCT部103から発生したDC
T係数を量子化する。この時、量子化ステップサイズが
増加すると符号化データの発生ビット率が大きくなり、
逆に量子化ステップサイズが減少すると符号化データの
発生ビット率も小さくなる。
Next, the DCT unit 103 adds the adder ADD1.
DC output of the macroblock
Generate a T coefficient. At this time, the DCT plays a role of concentrating the energy dispersed in all pixels of the image in a plurality of low-frequency regions which have high visual recognition by utilizing the fact that the image signal has a large spatial correlation. . Then, the quantizer 107 generates the DC generated by the DCT unit 103 according to the quantization step size controlled by the regulator 111.
Quantize the T coefficient. At this time, when the quantization step size increases, the bit rate of the encoded data generated increases,
Conversely, when the quantization step size decreases, the bit rate of coded data generated also decreases.

【0007】次いで、VLC部108は量子化器107
の出力を可変長符号化し、ヘッダーのような付加的な情
報を包含するビット列を発生する。VLC部108の出
力及び動き予測器102の出力はマルチプレクサー10
9により選択されバッファー110に貯蔵される。そし
て、レギュレータ111は、バッファー110のビット
率がある程度以上になると量子化器107の量子化ステ
ップサイズを増加させ、発生ビット率を目標ビット率に
適合するように調節する。
Next, the VLC section 108 uses the quantizer 107.
Variable-length encoding the output of to generate a bit string containing additional information such as a header. The output of the VLC unit 108 and the output of the motion predictor 102 are the multiplexer 10
9 and stored in the buffer 110. Then, the regulator 111 increases the quantization step size of the quantizer 107 when the bit rate of the buffer 110 exceeds a certain level, and adjusts the generated bit rate to match the target bit rate.

【0008】又、従来一定の画質を維持するため、可変
ビット率方法を利用した動映像圧縮装置は、図4に示し
たように、入力された映像データ(ビデオ・イン)と、
予測されたインターピクチャーとの差を計算する減算器
201と、該減算器201の出力データを離散コサイン
変換するDCT部202と、該DCT部202の出力デ
ータを量子化ステップサイズにより量子化する量子化器
203と、該量子化器203の出力データを可変長符号
化するVLC部204と、該VLC部204の出力を符
号化過程により切替える第1スイッチ205と、該第1
スイッチ205を通って供給する符号化されたビット列
を一時貯蔵した後出力し、符号化過程により定義される
目標符号率を貯蔵するバッファー206と、一番目の符
号化過程で使用される基準量子化ステップサイズを発生
する基準量子化ステップサイズ発生器207と、該基準
量子化ステップサイズ発生器207により定義された基
準量子化ステップサイズ、又は、上記バッファー206
から印加された目標ビット率を切替する第2スイッチ2
08と、該第2スイッチ208を通って供給される基準
量子化ステップサイズ、又は、目標ビット率とアクティ
ビティー(activity:映像の分散程度)検出器
209により検出された入力映像データ(ビデオ・イ
ン)のアクティビティーとにより、量子化ステップサイ
ズを制御して前記量子化器203に印加する量子化制御
器210と、前記量子化器203の出力をデコーディン
グするローカルデコーダ211と、該ローカルデコーダ
211の出力と前記減算器201に供給される、予測さ
れたインターピクチャーとを加算する加算器212と、
該加算器212の出力によりインターピクチャーを予測
し上記減算器202及び加算器212に供給するインタ
ーピクチャー予測器213と、前記VLC部204から
第1スイッチ205を通って出力した符号量を貯蔵する
符号量メモリー214と、該符号量メモリ214に貯蔵
された符号量をビット率に変換して出力する変換器21
5と、該変換器215の出力により目標ビット率を決定
し前記バッファー206に供給する目標ビット率決定器
216と、から構成されていた。
In addition, in order to maintain a constant image quality, a moving picture compression apparatus using a variable bit rate method has been used, as shown in FIG. 4, with input video data (video in).
A subtracter 201 that calculates the difference from the predicted inter picture, a DCT unit 202 that performs a discrete cosine transform of the output data of the subtractor 201, and a quantum that quantizes the output data of the DCT unit 202 with a quantization step size. Coder 203, VLC section 204 for variable-length coding the output data of quantizer 203, first switch 205 for switching the output of VLC section 204 in the coding process, and
A buffer 206 that temporarily stores the encoded bit string supplied through the switch 205 and then outputs the encoded bit string to store a target code rate defined by the encoding process, and a reference quantization used in the first encoding process. A reference quantization step size generator 207 for generating a step size, a reference quantization step size defined by the reference quantization step size generator 207, or the buffer 206.
Second switch 2 for switching the target bit rate applied from
08, and a reference quantization step size supplied through the second switch 208, or a target bit rate and input video data (video in) detected by an activity detector (209). , A quantization controller 210 for controlling the quantization step size and applying it to the quantizer 203, a local decoder 211 for decoding the output of the quantizer 203, and an output of the local decoder 211. And an adder 212 for adding the predicted inter-picture supplied to the subtractor 201,
An inter-picture predictor 213 that predicts an inter-picture by the output of the adder 212 and supplies it to the subtracter 202 and the adder 212, and a code that stores the code amount output from the VLC unit 204 through the first switch 205. Quantity memory 214 and a converter 21 for converting the code quantity stored in the code quantity memory 214 into a bit rate and outputting the bit rate.
5 and a target bit rate determiner 216 that determines the target bit rate from the output of the converter 215 and supplies it to the buffer 206.

【0009】更に、このように構成された従来の可変ビ
ット率方法を用いた動映像圧縮装置の動作は次の通りで
ある。即ち、GOP(Group Of Picture)毎に、所定上
限値に制限されたビット率内で入力映像データ(ビデオ
・イン)を、上映される映像の平均符号化率に合わせて
符号化するが、先ず、1番目の符号化過程で、第2スイ
ッチ208は基準量子化ステップサイズ発生器207に
切り替わる。
Further, the operation of the moving picture compression apparatus using the conventional variable bit rate method configured as described above is as follows. That is, input video data (video-in) is encoded for each GOP (Group Of Picture) within a bit rate limited to a predetermined upper limit value in accordance with the average encoding rate of the image to be displayed. In the first encoding process, the second switch 208 switches to the reference quantization step size generator 207.

【0010】次いで、量子化制御器210は入力映像デ
ータ(ビデオ・イン)のアクティビティー及び基準量子
化ステップサイズ発生器207により定義された基準量
子化ステップサイズにより量子化器203の動作を制御
する。且つ、量子化器203は基準量子化ステップサイ
ズによりDCT部202の出力データを量子化してVL
C部204に供給し、VLC部204は量子化器203
の出力を可変長符号化する。
Next, the quantization controller 210 controls the operation of the quantizer 203 according to the activity of the input video data (video-in) and the reference quantization step size defined by the reference quantization step size generator 207. In addition, the quantizer 203 quantizes the output data of the DCT unit 202 according to the reference quantization step size to obtain VL.
The CLC unit 204 supplies the VLC unit 204 with the quantizer 203.
Variable-length code the output of.

【0011】従って、GOP毎に要求される符号量が得
られ、該符号量は第1スイッチ205を通って符号量メ
モリー214に貯蔵される。次いで、変換器215は符
号量メモリー214に貯蔵された符号量をビット率に変
換し、該ビット率により目標ビット率決定器216は2
番目の符号化過程のため目標ビット率を決定する。この
ように決定された目標ビット率はバッファー206に貯
蔵される。
Therefore, the required code amount is obtained for each GOP, and the code amount is stored in the code amount memory 214 through the first switch 205. Next, the converter 215 converts the code amount stored in the code amount memory 214 into a bit rate, and the target bit rate determiner 216 converts the bit rate to 2 by the bit rate.
Determine the target bit rate for the th encoding process. The target bit rate thus determined is stored in the buffer 206.

【0012】次いで、2番目の符号化過程で、第2スイ
ッチ208はバッファー206に切り替わる。その後、
量子化制御器210はバッファー206から供給された
目標ビット率に該当する量子化ステップサイズを決定し
て量子化器203に印加し、該量子化器203は目標ビ
ット率に合わせDCT部202の出力データを量子化す
る。
Next, in the second encoding process, the second switch 208 switches to the buffer 206. afterwards,
The quantization controller 210 determines a quantization step size corresponding to the target bit rate supplied from the buffer 206 and applies it to the quantizer 203. The quantizer 203 outputs the DCT unit 202 according to the target bit rate. Quantize the data.

【0013】従って、VLC部204により発生する符
号量は目標ビット率に合うように制御され、VLC部2
04の出力は第1スイッチ205を通ってバッファー2
06に貯蔵される。結局、入力映像データ(ビデオ・イ
ン)は全体の上映時間に亙り、平均的に一定ビット率に
符号化される。
Therefore, the code amount generated by the VLC unit 204 is controlled to match the target bit rate, and the VLC unit 2
The output of 04 passes through the first switch 205 and the buffer 2
It is stored at 06. Eventually, the input video data (video in) is encoded at a constant bit rate on average over the entire show time.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】然るに、このように構
成された従来の動映像圧縮装置においては、固定ビット
率方法を使用する場合、発生データのビット率が一定に
維持されて量子化器の量子化ステップサイズが変化し、
均一な画質を得ることが困難なため、一定の画質を必要
とするシステムには適用できないという不都合な点があ
った。
However, in the conventional moving picture compression apparatus constructed as above, when the fixed bit rate method is used, the bit rate of the generated data is kept constant and the quantizer is The quantization step size changes,
Since it is difficult to obtain a uniform image quality, there is a disadvantage that it cannot be applied to a system that requires a constant image quality.

【0015】又、可変ビット率方法を使用した場合は、
映像信号を符号化するとき2段階を経て映像信号を符号
化し信号処理時間が遅くなるため、実時間の符号化処理
を要求するシステムには適用することが難しいという不
都合な点があった。
When the variable bit rate method is used,
When the video signal is coded, the video signal is coded in two steps and the signal processing time is delayed, so that there is a disadvantage that it is difficult to apply to a system that requires real-time coding processing.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、1段階
の符号化過程を経て可変ビット率に符号化を行い得るデ
ィジタル動映像圧縮装置を提供しようとするものであ
る。このような目的を達成するため、本発明に係るディ
ジタル動映像圧縮装置においては、入力した映像データ
を再配列するフレーム再配列器と、該フレーム再配列器
から可変にされたビット率を予測するビット率予測部
と、上記可変にされたビット率により量子化ステップサ
イズを制御して符号化する量子化及び符号化部と、を備
えて構成することを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a digital video compression apparatus capable of performing variable bit rate coding through a one-step coding process. In order to achieve such an object, in a digital video compression apparatus according to the present invention, a frame rearranger for rearranging input video data and a variable bit rate from the frame rearranger are predicted. It is characterized by comprising a bit rate prediction unit and a quantization and coding unit for controlling and coding a quantization step size by the variable bit rate.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を用いて説明する。本発明に係るディジタル動映像圧
縮装置は、図1に示したように、フレーム再配列器10
1から出力する再配列されたフレームを貯蔵し該貯蔵さ
れたフレームの平均値及び分散値を計算し、符号化すべ
きGOPのビット率を出力するビット率予測部300
と、マルチプレクサー109の出力データを貯蔵し、上
記ビット率予測部300から出力されたビット率(ビッ
トレート)により符号化データのビット列(データ)を
出力するバッファー302と、を備え、その他は前記図
3に示した従来装置と同様に構成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The digital video compression apparatus according to the present invention, as shown in FIG.
A bit rate predicting unit 300 which stores the rearranged frames output from 1 and calculates an average value and a variance value of the stored frames, and outputs a bit rate of a GOP to be encoded.
And a buffer 302 that stores the output data of the multiplexer 109 and outputs a bit string (data) of encoded data at the bit rate (bit rate) output from the bit rate predicting unit 300. It is configured similarly to the conventional device shown in FIG.

【0018】そして、上記ビット率予測部300は、図
2に示したように、フレーム再配列器101により再配
列されたGOPの各フレームを貯蔵するフレームバッフ
ァー300aと、該フレームバッファー300aに貯蔵
されたフレームの平均値及び分散値を計算する平均値及
び分散値計算器300bと、該平均値及び分散値計算器
300bにより計算された分散値を貯蔵するバッファー
300cと、上記平均値及び分散値計算器300bによ
り計算された現在のGOP分散値と上記バッファー30
0cに貯蔵された以前のGOP分散値との差を計算する
加算器300dと、該加算器300dの計算結果により
符号化されるGOPのビット率を予測し、該予測された
ビット率を前記バッファー302に印加するビット率予
測器300eと、から構成されている。
As shown in FIG. 2, the bit rate predictor 300 stores a frame buffer 300a for storing each frame of the GOP rearranged by the frame rearranger 101 and a frame buffer 300a. Average and variance calculator 300b for calculating the average and variance of different frames, a buffer 300c for storing the variance calculated by the average and variance calculator 300b, and the above average and variance calculation Current GOP variance value calculated by the device 300b and the buffer 30
Adder 300d for calculating the difference from the previous GOP variance value stored in 0c, the bit rate of GOP encoded by the calculation result of the adder 300d, and the predicted bit rate for the buffer And a bit rate predictor 300e applied to 302.

【0019】このように構成された本発明に係るディジ
タル動映像圧縮装置の動作は次の通りである。一般に、
動きの大きい映像の領域、又は、場面の変化がある映像
の領域においては、現在の映像の平均値及び分散値が以
前の映像の平均値及び分散値と比較して大きく変化す
る。従って、1つのGOP内における映像の平均値変化
量及び分散値変更量は符号量の発生に大きく影響を与え
るため、それら変化量により発生ビット率を調節する
と、量子化ステップサイズが一定に維持され、一定の画
質が保障される。
The operation of the digital moving picture compression apparatus according to the present invention thus constructed is as follows. In general,
In an area of a video with a large amount of motion or an area of a video with a scene change, the average value and the variance value of the current image change greatly compared to the average value and the variance value of the previous image. Therefore, the change amount of the average value and the change amount of the variance value of the video in one GOP have a great influence on the generation of the code amount. Therefore, if the generated bit rate is adjusted by these change amounts, the quantization step size is kept constant. , A certain image quality is guaranteed.

【0020】そして、図1に示したように、フレーム再
配列器101により再配列された映像フレームがビット
率予測部300に供給され、該ビット率予測部300は
一定の画質を維持し、発生ビット率も制御するように所
定の上限値のビット率を設定し、該設定された上限値範
囲内で符号量の発生を制御する。即ち、図2に示したよ
うに、ビット率予測部300のフレームバッファー30
0aはフレーム再配列器101により再配列されて符号
化される現在のGOPフレームを貯蔵する。平均値及び
分散値計算器300bは該貯蔵されたフレームの平均値
及び分散値を計算して該計算された分散値をバッファー
300c及び加算器300dに出力する。バッファー3
00cは平均値及び分散値計算器300bにより計算さ
れた現在のGOP分散値を貯蔵し、既貯蔵された以前の
GOP分散値を加算器300dに出力する。
As shown in FIG. 1, the video frame rearranged by the frame rearranger 101 is supplied to the bit rate prediction unit 300, which maintains a constant image quality and generates the image. A bit rate of a predetermined upper limit value is set so that the bit rate is also controlled, and the generation of the code amount is controlled within the set upper limit value range. That is, as shown in FIG. 2, the frame buffer 30 of the bit rate prediction unit 300.
0a stores the current GOP frame which is rearranged and encoded by the frame rearranger 101. The average value and variance value calculator 300b calculates the average value and variance value of the stored frame and outputs the calculated variance value to the buffer 300c and the adder 300d. Buffer 3
00c stores the current GOP variance value calculated by the average value and variance value calculator 300b, and outputs the previously stored previous GOP variance value to the adder 300d.

【0021】加算器300dは平均値及び分散値計算器
300bにより計算された現在のGOP分散値と上記バ
ッファー300cから出力された以前のGOP分散値と
の差を計算して、該計算結果をビット率予測器300c
に与える。ここで、現在符号化されるGOPの分散値が
以前のGOP分散値より大きいと、現在符号化すべきG
OPのフレームは以前のGOPフレームよりも大きい動
きをすることを意味し、この時、ビット率予測器300
eは発生ビット率を上向き調節して画質を向上させる。
The adder 300d calculates the difference between the current GOP variance value calculated by the average and variance value calculator 300b and the previous GOP variance value output from the buffer 300c, and outputs the calculation result as a bit. Rate predictor 300c
Give to. Here, if the variance value of the currently encoded GOP is larger than the previous GOP variance value, the G to be currently encoded is G.
It means that the OP frame has a larger motion than the previous GOP frame, and at this time, the bit rate predictor 300
e adjusts the generated bit rate upward to improve the image quality.

【0022】現在符号化すべきGOPの分散値が以前の
分散値より小さいと、現在符号化すべきGOPのフレー
ムは以前のGOPのフレームよりも少ない動きをするこ
とを意味し、この時、ビット率予測器300eは発生ビ
ット率を下向き調整する。従って、ビット率予測器30
0eは、以前のGOPの符号化過程での符号量増加によ
る符号化データの増加を補正し、全体の符号量を一定に
維持することができる。即ち、符号量は減少するが映像
の動きが少ないため、顕著な画質の劣化は発生しない。
When the variance value of the GOP to be currently encoded is smaller than the previous variance value, it means that the frame of the GOP to be currently encoded has less motion than the frame of the previous GOP. The device 300e adjusts the generated bit rate downward. Therefore, the bit rate predictor 30
0e can correct the increase of the coded data due to the increase of the code amount in the encoding process of the previous GOP, and can keep the total code amount constant. That is, since the code amount is reduced, the motion of the image is small, so that the remarkable deterioration of the image quality does not occur.

【0023】この場合、ビット率予測部300eは、次
のような式(1−3)により符号化ビット率を決定す
る。 現在のGOPビット率 = INT[Abs {Var(n)−Var(n −1)}×AB/2 +0.5]・・・・式(1) ここで、“INT”は定数値、“Abs”は絶対値、
“Var(n)”は現在符号化すべきGOPの分散値、
及び“AB”は全体の上映される映像データの平均符号
化率を夫々示したものである。 且つ、全体上映される映像データの平均符号化率(AB) =全体の記憶容量/映像記録時間(ビット/秒)・・・式(2) 又、ビット率予測器300eから出力するビット率 =Min{現在GOPのビット率×2、上限ビット率}・・・式(3) ここで、“Min”は最小値を示したものである。この
ように、ビット率予測器300eから出力するビット率
は、バッファー302に印加され、該ビット率に従いレ
ギュレーター111が量子化ステップサイズを調節し、
バッファー302はビット率予測部300のビット率予
測器300eから供給されたビット率により符号化デー
タのビット列(データ)を出力する。
In this case, the bit rate predicting section 300e determines the coding bit rate by the following equation (1-3). Current GOP bit rate = INT [Abs {Var (n) -Var (n-1)} x AB / 2 +0.5] ... Equation (1) Here, "INT" is a constant value, "Abs". "Is an absolute value,
"Var (n)" is the variance value of the GOP to be currently encoded,
And "AB" respectively show the average coding rate of the video data to be shown. Also, the average coding rate (AB) of the video data to be entirely screened = the total storage capacity / the video recording time (bits / second) (Equation (2)) Also, the bit rate output from the bit rate predictor 300e = Min {current bit rate of GOP × 2, upper limit bit rate} Equation (3) Here, “Min” indicates the minimum value. In this way, the bit rate output from the bit rate predictor 300e is applied to the buffer 302, and the regulator 111 adjusts the quantization step size according to the bit rate,
The buffer 302 outputs a bit string (data) of encoded data according to the bit rate supplied from the bit rate predictor 300e of the bit rate predicting unit 300.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るディ
ジタル動映像圧縮装置においては、所定ビット率の上限
値を設定し、該設定された上限値の範囲内でビット率を
予測し符号量の発生を制御するようになっているため、
一定画質を保障して、ビット率を制御し得るという効果
がある。且つ、可変ビット率の制御を1段階で完了する
ようになっているため、実時間の符号化処理を行い得る
という効果がある。
As described above, in the digital moving picture compression apparatus according to the present invention, the upper limit value of the predetermined bit rate is set, the bit rate is predicted within the set upper limit value, and the code amount is calculated. Is designed to control the occurrence of
This has the effect of ensuring a constant image quality and controlling the bit rate. Moreover, since the control of the variable bit rate is completed in one step, there is an effect that real-time encoding processing can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るディジタル動映像圧縮装置を示し
たブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a digital moving image compression apparatus according to the present invention.

【図2】本発明に係るビット率予測部を示した詳細ブロ
ック図である。
FIG. 2 is a detailed block diagram showing a bit rate prediction unit according to the present invention.

【図3】従来の固定ビット率方式を採用した動映像圧縮
装置を示したブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a moving picture compression apparatus adopting a conventional fixed bit rate method.

【図4】従来の可変ビット率方式を採用した動映像圧縮
装置を示したブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a moving picture compression apparatus adopting a conventional variable bit rate method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…フレーム再配列器 102…動き予測器 103…DCT部 107…量子化器 108…VLC部 109…マルチプレクサー 110,300c,302…バッファー 300,300e…ビット率予測部 300a…バッファー 300b…平均値及び分散値計算器 101 ... Frame rearranger 102 ... Motion predictor 103 ... DCT unit 107 ... Quantizer 108 ... VLC unit 109 ... Multiplexer 110, 300c, 302 ... Buffer 300, 300e ... Bit rate prediction unit 300a ... Buffer 300b ... Average value And variance calculator

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力する映像データを再配列するフレー
ム再配列器(101)と、該フレーム再配列器(10
1)により可変にされたビット率を予測するビット率予
測部(300)と、 上記可変されたビット率により量子化ステップサイズを
制御して符号化する量子化及び符号化部と、を備えるデ
ィジタル動映像圧縮装置。
1. A frame rearranger (101) for rearranging input video data, and the frame rearranger (10).
1) a digital bit rate predicting unit (300) for predicting a variable bit rate, and a quantizing and encoding unit for controlling and encoding a quantization step size by the variable bit rate. Video compression device.
【請求項2】 上記ビット率予測部(300)は、 前記フレーム再配列器(101)により再配列されたG
OPの各フレームを貯蔵するフレームバッファー(30
0a)と、 該フレームバッファー(300a)に貯蔵されたフレー
ムの平均値及び分散値を計算する平均値及び分散値計算
器(300b)と、 該平均値及び分散値計算器(300b)により計算され
た分散値を貯蔵するバッファー(300c)と、 上記平均値及び分散値計算器(300b)により計算さ
れた現在のGOPの分散値とバッファー(300c)に
貯蔵された以前のGOPの分散値との差を計算する加算
器(300d)と、 該加算器(300d)の計算結果により、符号化される
GOPのビット率を予測し、該予測されたビット率をバ
ッファーに印可するビット率予測器(300e)と、を
備えることを特徴とする請求項1記載のディジタル動映
像圧縮装置。
2. The bit rate predicting unit (300) is arranged to rearrange G by the frame rearranger (101).
Frame buffer (30 for storing each frame of OP)
0a), an average value and variance value calculator (300b) for calculating an average value and a variance value of the frames stored in the frame buffer (300a), and an average value and a variance value calculator (300b). A buffer (300c) for storing the variance value and a variance value of the current GOP calculated by the average and variance calculator (300b) and a variance value of the previous GOP stored in the buffer (300c). An adder (300d) that calculates a difference, and a bit rate predictor that predicts the bit rate of the GOP to be encoded based on the calculation result of the adder (300d) and applies the predicted bit rate to a buffer ( 300e), and a digital video compression device according to claim 1.
【請求項3】 上記ビット率予測器(300)は、 所定上限値のビット率を設定し、前記加算器(300
d)の出力により現在のGOPビット率を決定して、該
決定された現在のGOPビット率と所定上限値との最小
値を予測されたビット率としてバッファー(300c)
に与えることを特徴とする請求項2記載のディジタル動
映像圧縮装置。
3. The bit rate predictor (300) sets a bit rate of a predetermined upper limit value, and the adder (300)
The current GOP bit rate is determined by the output of d), and the minimum value of the determined current GOP bit rate and the predetermined upper limit value is used as the predicted bit rate in the buffer (300c).
3. The digital moving image compression apparatus according to claim 2, wherein
【請求項4】 前記量子化及び符号化部は、 映像データから動きベクトルを計算する動き予測器(1
02)と、 該計算された動きベクトルにより動き補償された映像デ
ータを合成する動き補償部(106)と、 該動き補償部(106)で動き補償された信号を離散コ
サイン変換するDCT部(103)と、 該DCT部(103)から発生したDCT係数を量子化
する量子化器(107)と、 該量子化されたデータを可変長符号化するVLC部(1
08)と、 該VLC部(108)の出力と上記動き予測器(10
2)の出力とをマルチプレキシングするマルチプレクサ
ー(109)と、 該マルチプレクサー(109)の出力を可変ビット率に
従い一時貯蔵するバッファー(302)と、 該バッファー(302)から出力するデータのビット率
により上記量子化器(107)を制御する制御部と、を
備えることを特徴とする請求項1記載のディジタル動映
像圧縮装置。
4. The motion predictor (1) for calculating a motion vector from video data,
02), a motion compensating unit (106) for synthesizing video data motion-compensated by the calculated motion vector, and a DCT unit (103) for performing a discrete cosine transform of the signal motion-compensated by the motion compensating unit (106). ), A quantizer (107) for quantizing the DCT coefficient generated from the DCT unit (103), and a VLC unit (1 for variable-length coding the quantized data.
08), the output of the VLC unit (108) and the motion predictor (10)
A multiplexer (109) for multiplexing the output of 2), a buffer (302) for temporarily storing the output of the multiplexer (109) according to a variable bit rate, and a bit rate of data output from the buffer (302) 2. The digital video compression apparatus according to claim 1, further comprising a control section for controlling the quantizer (107) according to the above.
【請求項5】 上記量子化器(107)は、 前記ビット率予測部(300)から前記バッファー(3
02c)に与えるビット率に該当する量子化ステップサ
イズに従い量子化を行うことを特徴とする請求項4記載
のディジタル動映像圧縮装置。
5. The quantizer (107) comprises a buffer (3) from the bit rate prediction unit (300).
5. The digital video compression apparatus according to claim 4, wherein the quantization is performed according to the quantization step size corresponding to the bit rate given to 02c).
JP34718096A 1995-12-27 1996-12-26 Digital moving image compressor Pending JPH09186999A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6278735B1 (en) 1998-03-19 2001-08-21 International Business Machines Corporation Real-time single pass variable bit rate control strategy and encoder

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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