JPH1032827A - Animation image encoder and animation image decoding system - Google Patents

Animation image encoder and animation image decoding system

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Publication number
JPH1032827A
JPH1032827A JP18930196A JP18930196A JPH1032827A JP H1032827 A JPH1032827 A JP H1032827A JP 18930196 A JP18930196 A JP 18930196A JP 18930196 A JP18930196 A JP 18930196A JP H1032827 A JPH1032827 A JP H1032827A
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JP
Japan
Prior art keywords
frame
gop
bit stream
target
video
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP18930196A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Noboru Mizuguchi
昇 水口
Kazuyoshi Horiike
和由 堀池
Kazuhiko Nakamura
和彦 中村
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP18930196A priority Critical patent/JPH1032827A/en
Publication of JPH1032827A publication Critical patent/JPH1032827A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent image quality deterioration which is caused by underflow restriction of transmitting and receiving buffer in a device which encodes animation image signals. SOLUTION: An offset is operated and stored in an offset storing means 52 by virtual buffer occupancy amount which is at the head of a GOP(group of pictures) and is stored in a virtual buffer occupancy amount storing means 23. In a frame target operating means 21, a frame target in each frame in operated by distributing the value which subtracts the offset from GOP residual amount, stored in a GOP residual amount storing means to each frame in the GOP. Buffer occupancy amount at the head of the GOP is increased by suppressing the bit generating amount of the GOP by the buffer occupancy amount at the head of the GOP, and image quality deterioration which is caused by underflow restriction in the buffer can be prevented.

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】本発明は映像信号を符号化す
る動画像符号化装置と、符号化された動画像を伝送路で
伝送、又は蓄積メディアに蓄積し、これを元の映像信号
に復号化する動画像復号化システムに関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a moving picture coding apparatus for coding a video signal, and a method for transmitting a coded moving picture on a transmission line or storing the coded moving picture in a storage medium and decoding the coded moving picture into an original video signal. The present invention relates to a moving picture decoding system to be transformed.

【0002】[0002]

【従来の技術】MPEG2(ISO/IEC 1381
8−2)などの動画像の符号化では、符号化後のデータ
の発生量がフレーム間で異なる。このようなデータをビ
ットレートが一定の伝送路で伝送する場合、受信側の復
号化装置の受信バッファでオーバーフローやアンダーフ
ローが生じないように、動画像符号化装置でフレームの
データ発生量を制御する必要がある。又符号化したデー
タを蓄積メディアに蓄積した後、復号化装置で蓄積デー
タを読出して復号化する場合においても、動画像符号化
装置でデータ発生量を制御する必要がある。
2. Description of the Related Art MPEG2 (ISO / IEC 1381)
In encoding of a moving image such as 8-2), the amount of generated data differs between frames. When such data is transmitted over a transmission path with a constant bit rate, the video encoding device controls the amount of data generated in the frame so that overflow or underflow does not occur in the reception buffer of the decoding device on the receiving side. There is a need to. Also, when the encoded data is stored in a storage medium, and then the stored data is read out and decoded by the decoding device, it is necessary to control the data generation amount by the moving image coding device.

【0003】このような制御方式の例として、INTERNAT
IONAL ORGANISATION FOR STANDARDISATION, CEDED REPR
ESENTATION OF PICTURE AND AUDIO INFORMATION, Test
Model 3 (ISO-IEC/JTC1/SC29/WG11)が挙げられる。以下
従来の動画像符号化装置について説明する。
As an example of such a control method, INTERNAT
IONAL ORGANISATION FOR STANDARDISATION, CEDED REPR
ESENTATION OF PICTURE AND AUDIO INFORMATION, Test
Model 3 (ISO-IEC / JTC1 / SC29 / WG11). Hereinafter, a conventional moving picture coding apparatus will be described.

【0004】動画像として入力される各フレームは、I
フレーム,Pフレーム,Bフレームのいずれかのフレー
ムタイプがある。これらのフレームタイプは、Iフレー
ムの周期がN、I又はPフレームの周期がMとなってグ
ループオブピクチャー(GOP)単位で繰り返される。
ここでは、N=15,M=3のGOPの場合について説
明する。この場合のGOPの構造は、以下のようにな
る。 I B B P B B P B B P B B P
B B 動画像符号化装置では、このフレームタイプ毎に決めら
れた符号化モードで符号化を行い、ビットストリームと
して出力する。このとき各GOPのデータ発生量が等し
くなるように、且つ復号化装置の受信バッファが破綻し
ないように制御する必要がある。そこで動画像符号化装
置では、符号化時に復号化装置の受信バッファを想定し
てこれを仮想バッファとし、このバッファが破綻をきた
さないように、符号化する。
Each frame input as a moving image has I
There is a frame type of any of a frame, a P frame, and a B frame. These frame types are repeated on a group of picture (GOP) basis with the I frame period being N and the I or P frame period being M.
Here, a case of a GOP with N = 15 and M = 3 will be described. The structure of the GOP in this case is as follows. IBBPBBPBPBPBPBP
The BB video coding apparatus performs coding in a coding mode determined for each frame type, and outputs the result as a bit stream. At this time, it is necessary to control so that the data generation amount of each GOP becomes equal and the reception buffer of the decoding device does not fail. Therefore, the moving picture coding apparatus assumes a reception buffer of the decoding apparatus at the time of coding, sets this as a virtual buffer, and performs coding so that the buffer does not fail.

【0005】以下、従来の動画像符号化装置の説明をし
た後、動画像符号化装置のフレームターゲット演算部に
ついて説明を行う。最初に図10を用いて、従来の動画
像符号化装置の説明を行う。例として映像信号は、IT
U勧告601 4:2:0とする。1フレームの画素数
は輝度信号(以降、Y信号とする)水平方向が720画
素、垂直方向が480画素、又、色差R信号(以降、P
r信号とする)と色差B信号(以降、Pb信号とする)
は、夫々水平方向が360画素、垂直方向が240画素
とする。この映像信号は、Y信号が、垂直方向16画
素、水平方向16画素のブロック、そしてPr信号とP
b信号が、夫々垂直方向8画素、水平方向8画素のブロ
ックを1つの単位として入力される。このY信号のブロ
ック、Pr信号のブロック、そしてPb信号のブロック
をあわせて、マクロブロックとする。そして1フレーム
は1350マクロブロックで構成される。
[0005] After the conventional moving picture coding apparatus is described below, the frame target calculation unit of the moving picture coding apparatus will be described. First, a conventional moving picture coding apparatus will be described with reference to FIG. As an example, the video signal is IT
U recommendation 601 4: 2: 0. The number of pixels in one frame is 720 for the luminance signal (hereinafter referred to as Y signal) in the horizontal direction, 480 for the vertical direction, and the color difference R signal (hereinafter referred to as P signal).
r signal) and color difference B signal (hereinafter referred to as Pb signal)
Is 360 pixels in the horizontal direction and 240 pixels in the vertical direction. In this video signal, the Y signal is a block of 16 pixels in the vertical direction and 16 pixels in the horizontal direction.
The signal b is input with a block of 8 pixels in the vertical direction and 8 pixels in the horizontal direction as one unit. The block of the Y signal, the block of the Pr signal, and the block of the Pb signal are combined into a macro block. One frame is composed of 1350 macroblocks.

【0006】図10において、フレームタイプ入力端子
1にはI,P,Bのフレームタイプが入力される。映像
信号入力端子2には映像信号が入力される。符号化手段
3はフレームタイプで指定された符号化モードで、マク
ロブロック単位で映像デジタル信号を符号化し、符号化
されたビットストリームをビットストリーム出力端子4
より出力する。このとき量子化に用いられる量子化ステ
ップを量子化係数で制御することにより、マクロブロッ
ク単位でビット発生量を制御する。つまり量子化係数を
大きくすることにより量子化ステップが大きくなり、マ
クロブロックのビット発生量(以下、マクロブロックビ
ット発生量)が抑えられる。反対に、量子化係数を小さ
くすることにより量子化ステップが細かくなり、マクロ
ブロックビット発生量を増す。マクロブロックビット発
生量カウント手段5では、ビットストリームのマクロブ
ロックビット発生量を計測する。フレームビット発生量
カウント手段6はマクロブロックビット発生量を1フレ
ーム分加算することにより、ビットストリームのフレー
ム単位のビット発生量(以下、フレームビット発生量と
いう)を計測するものである。量子化係数加算手段7は
量子化係数の1フレームの総和を計測するものである。
フレームターゲット演算部8は既に符号化されたフレー
ムのフレームビット発生量と、そのときに用いられた量
子化係数のフレームの総和より、そのフレームの目標と
なるフレームビット発生量であるフレームターゲットを
演算するものである。量子化係数演算手段9はマクロブ
ロック毎に量子化係数を演算し、フレームビット発生量
とフレームターゲットが一致するように、量子化係数を
増減するものである。
[0006] In FIG. 10, a frame type input terminal 1 inputs a frame type of I, P, B. A video signal is input to the video signal input terminal 2. The encoding means 3 encodes the video digital signal in macroblock units in the encoding mode specified by the frame type, and outputs the encoded bit stream to a bit stream output terminal 4.
Output more. At this time, by controlling the quantization step used for quantization with the quantization coefficient, the bit generation amount is controlled in macroblock units. That is, by increasing the quantization coefficient, the quantization step is increased, and the amount of macroblock bits generated (hereinafter, macroblock bit generation amount) is suppressed. Conversely, by reducing the quantization coefficient, the quantization step becomes finer and the amount of macroblock bit generation increases. The macroblock bit generation amount counting means 5 measures the macroblock bit generation amount of the bit stream. The frame bit generation amount counting means 6 measures the bit generation amount (hereinafter, referred to as frame bit generation amount) for each frame of the bit stream by adding the macroblock bit generation amount for one frame. The quantization coefficient addition means 7 measures the total sum of the quantization coefficients in one frame.
The frame target calculation unit 8 calculates a frame target, which is a target frame bit generation amount of the frame, from the frame bit generation amount of the already encoded frame and the sum of the frames of the quantization coefficients used at that time. Is what you do. The quantization coefficient calculation means 9 calculates the quantization coefficient for each macroblock, and increases or decreases the quantization coefficient so that the frame bit generation amount matches the frame target.

【0007】以上のように構成された動画像符号化装置
の動作について説明する。フレームの符号化の最初に、
フレームタイプ入力端子1より入力されたフレームタイ
プと、量子化係数加算手段7とフレームビット発生カウ
ント手段6で夫々カウントされた量子化係数の総和とフ
レームビット発生量より、フレームターゲット演算部8
でフレームターゲットを演算する。フレームターゲット
を演算した後、マクロブロック単位に1フレームの間、
以下の動作を繰り返し符号化を行う。
[0007] The operation of the moving picture coding apparatus configured as described above will be described. At the beginning of encoding a frame,
From the frame type input from the frame type input terminal 1, the sum of the quantized coefficients counted by the quantized coefficient adding means 7 and the frame bit generation counting means 6 and the frame bit generation amount, respectively, the frame target calculating section 8
To calculate the frame target. After calculating the frame target, for one frame per macroblock,
The following operation is repeated to perform encoding.

【0008】マクロブロックの符号化を行う前に、量子
化係数演算手段9で、マクロブロックビット発生量カウ
ント手段5で計測されたマクロブロックビット発生量
と、フレームターゲット演算部8で演算されたフレーム
ターゲットより量子化係数を演算する。そして、符号化
手段3で、フレームタイプ入力端子1より入力されたフ
レームタイプと、映像信号入力端子2より入力された映
像信号のマクロブロックを符号化し、ビットストリーム
をビットストリーム出力端子4より出力する。このとき
量子化係数演算手段9で演算された量子化係数により、
ビット発生量が制御される。出力されたビットストリー
ムのビット発生量は、マクロブロックビット発生量カウ
ント手段5で計測する。
Before coding the macro block, the quantization coefficient calculating means 9 calculates the macro block bit generation amount measured by the macro block bit generation amount counting means 5 and the frame calculated by the frame target calculating section 8. The quantization coefficient is calculated from the target. Then, the encoding means 3 encodes the frame type input from the frame type input terminal 1 and the macroblock of the video signal input from the video signal input terminal 2, and outputs a bit stream from the bit stream output terminal 4. . At this time, by the quantization coefficient calculated by the quantization coefficient calculation means 9,
The bit generation amount is controlled. The bit generation amount of the output bit stream is measured by the macroblock bit generation amount counting means 5.

【0009】1フレームの符号化を終えたのち、フレー
ムビット発生量カウント手段6は、マクロブロックビッ
ト発生量カウント手段5のマクロブロックビット発生量
よりフレームビット発生量を計測し、量子化係数加算手
段7は量子化係数演算手段9の量子化係数の総和を計測
する。
After the encoding of one frame is completed, the frame bit generation amount counting means 6 measures the frame bit generation amount from the macroblock bit generation amount of the macroblock bit generation amount counting means 5, and adds the quantization coefficient addition means. Numeral 7 measures the sum of the quantized coefficients of the quantized coefficient calculating means 9.

【0010】次に、図11を用いて従来の動画像符号化
装置のフレームターゲット演算部8を説明する。図11
において、量子化係数入力端子11には図10の量子化
係数加算手段7より出力される量子化係数の総和が入力
される。フレームビット発生量入力端子12には、図1
0のフレームビット発生量カウント手段6より出力され
たフレームビット発生量が入力される。フレームタイプ
入力端子13には、図10のフレームタイプ入力端子1
より入力されたフレームタイプが入力される。コンプレ
キシティ演算手段14は1フレームの符号化が終了した
後、量子化係数の総和とフレームビット発生量の積(以
下、この積をコンプレキシティという)を演算する。コ
ンプレキシティは同一の画像に対しては量子化係数にか
かわらず一定となり、画像が複雑な画面ではその値が大
きくなるため、画像の複雑さを示す指標となる。切換手
段15は入力されたコンプレキシティを、Iフレームの
ときコンプレキシティ記憶手段16に、Pフレームのと
きコンプレキシティ記憶手段17に、Bフレームのとき
コンプレキシティ記憶手段18に出力する。コンプレキ
シティ記憶手段16,17,18は、夫々I,P,Bフ
レームのコンプレキシティを記憶するものである。
Next, the frame target calculating section 8 of the conventional moving picture coding apparatus will be described with reference to FIG. FIG.
, The sum of the quantized coefficients output from the quantized coefficient adding means 7 in FIG. 10 is input to the quantized coefficient input terminal 11. As shown in FIG.
The frame bit generation amount output from the 0 frame bit generation amount counting means 6 is input. The frame type input terminal 13 shown in FIG.
The input frame type is input. After the encoding of one frame is completed, the complexity calculating means 14 calculates the product of the sum of the quantized coefficients and the amount of generated frame bits (hereinafter, this product is referred to as the complexity). The complexity is constant irrespective of the quantization coefficient for the same image, and its value increases on a screen with a complicated image, and thus serves as an index indicating the complexity of the image. The switching means 15 outputs the inputted complexity to the complexity storage means 16 for an I frame, to the complexity storage means 17 for a P frame, and to the complexity storage means 18 for a B frame. The complexity storage means 16, 17, and 18 store the complexity of I, P, and B frames, respectively.

【0011】又1GOPには、そのGOP内で発生する
ビット発生量の目標値が定められており、符号化の開始
時にビット発生量目標値(以下、GOPターゲットとい
う)TRを設定する。GOP残量演算手段19は第1フ
レームの符号化前にはGOPのターゲットをGOP残量
とし、第2フレーム以降はGOP残量よりフレームビッ
ト発生量を減じてGOP残量を更新する。そして1GO
Pの符号化終了後は、前のGOPのGOP残量にGOP
ターゲットTRを加えてGOP残量とする。GOP残量
記憶手段20はこうして算出されたGOP残量を記憶す
るものである。フレームターゲット演算手段21はフレ
ームの符号化の前に、すでに符号化された各フレームタ
イプのコンプレキシティと符号化するフレームタイプに
従い、次の式に基づいてGOP残量を分配することによ
り、フレームターゲット(1)を演算する。例えば、G
OP残量をRnとし、現在のGOPでまだ符号化されて
いないIフレーム,Pフレーム,Bフレームのフレーム
数を夫々Ni,Np,Nbとし、コンプレキシティ記憶
手段16〜18のIフレーム,Pフレーム,Bフレーム
のコンプレキシティを夫々Xi,Xp,Xbとすると、
Iフレーム,Pフレーム,Bフレームのフレームターゲ
ット(1)Ti,Tp,Tbは夫々以下のものする。 Ti=R/Ai Ai=1+Np*Xp/Xi+Nb*Xb/(1.4*
Xi) Tp=R/Ap Ap=Np+Nb*Xb/Xp Tb=R/Ab Ab=Nb+1.4*Np*Xp/Xb
A target value of a bit generation amount generated in the GOP is defined in one GOP, and a bit generation target value (hereinafter, referred to as a GOP target) TR is set at the start of encoding. The GOP remaining amount calculating means 19 sets the GOP target as the GOP remaining amount before encoding the first frame, and updates the GOP remaining amount by subtracting the frame bit generation amount from the GOP remaining amount after the second frame. And 1 GO
After the encoding of P is completed, the GOP
The GOP remaining amount is obtained by adding the target TR. The GOP remaining amount storage means 20 stores the GOP remaining amount thus calculated. Before encoding the frame, the frame target computing means 21 distributes the GOP remaining amount based on the following equation according to the complexity of each frame type already encoded and the frame type to be encoded. Calculate the target (1). For example, G
The remaining number of OPs is Rn, the numbers of I-frames, P-frames, and B-frames that have not been encoded in the current GOP are Ni, Np, and Nb, respectively. When the complexity of the frame and the complexity of the B frame are Xi, Xp, and Xb, respectively,
The frame targets (1) Ti, Tp, and Tb of the I frame, the P frame, and the B frame are as follows. Ti = R / Ai Ai = 1 + Np * Xp / Xi + Nb * Xb / (1.4 *
Xi) Tp = R / Ap Ap = Np + Nb * Xb / Xp Tb = R / Ab Ab = Nb + 1.4 * Np * Xp / Xb

【0012】仮想バッファ占有量演算手段22は符号化
を行う前に設定された初期値又はその直前のフレームの
仮想バッファの占有量をフレーム毎に更新する。仮想バ
ッファの占有量はフレームの符号化後に、仮想バッファ
占有量よりフレームビット発生量を減じた後、GOPタ
ーゲットをGOPのフレーム数で割った値を加えて算出
する。仮想バッファ占有量記憶手段23はこうして算出
された仮想バッファ占有量を記憶する。アンダーフロー
検出手段24はフレームターゲットが仮想バッファ占有
量より大きいときに仮想バッファ占有量をフレームター
ゲット(2)とし、それ以外のときフレームターゲット
(1)をフレームターゲット(2)する。オーバーフロ
ー検出手段25はGOPターゲットをGOPのフレーム
数で割った値に仮想バッファ占有量を加えた後、仮想バ
ッファの容量を減じた値(以降、この値をターゲットの
下限値とする)とフレームターゲット(2)を比較す
る。フレームターゲット(2)がターゲットの下限値よ
り小さいときにターゲットの下限値をフレームターゲッ
ト(3)とし、それ以外のときフレームターゲット
(2)をフレームターゲット(3)とする。フレームタ
ーゲット出力端子26はフレームターゲットを出力する
端子である。
The virtual buffer occupancy calculating means 22 updates the initial value set before coding or the occupancy of the virtual buffer of the immediately preceding frame for each frame. The virtual buffer occupancy is calculated by subtracting the frame bit generation amount from the virtual buffer occupancy after the frame is encoded, and adding a value obtained by dividing the GOP target by the number of GOP frames. The virtual buffer occupancy storage means 23 stores the calculated virtual buffer occupancy. The underflow detection means 24 sets the virtual buffer occupancy as the frame target (2) when the frame target is larger than the virtual buffer occupancy, and otherwise sets the frame target (1) as the frame target (2). The overflow detecting means 25 adds the virtual buffer occupancy to the value obtained by dividing the GOP target by the number of frames of the GOP, and then reduces the capacity of the virtual buffer (hereinafter, this value is referred to as the lower limit of the target) and the frame target. Compare (2). When the frame target (2) is smaller than the lower limit of the target, the lower limit of the target is set as the frame target (3). Otherwise, the frame target (2) is set as the frame target (3). The frame target output terminal 26 is a terminal for outputting a frame target.

【0013】このように構成された従来のフレームター
ゲット演算部8の動作について図11,図12,図13
を用いて説明する。図12は、1GOP(15フレーム
期間)の間にフレームタイプ入力端子12より入力され
るフレームタイプ、各フレームの符号化開始時のGOP
残量記憶手段20に記憶されているGOP残量(R
n)、仮想バッファ占有量記憶手段23に記憶されてい
る仮想バッファ占有量(Vn)、コンプレキシティ記憶
手段16に記憶されているIフレームのコンプレキシテ
ィ(XIn)、コンプレキシティ記憶手段17に記憶さ
れているPフレームのコンプレキシティ(XPn)、コ
ンプレキシティ記憶手段18に記憶されているBフレー
ムのコンプレキシティ(XBn)、フレームターゲット
演算手段21から出力されるフレームターゲット(1)
(Tn)とそのフレームのビット発生量(Gn)を示し
たものである。nはフレーム番号(1〜15)を示す。
The operation of the conventional frame target calculation unit 8 configured as described above is shown in FIGS.
This will be described with reference to FIG. FIG. 12 shows a frame type input from the frame type input terminal 12 during one GOP (15 frame periods), and a GOP at the start of encoding of each frame.
The GOP remaining amount (R
n), the virtual buffer occupancy (Vn) stored in the virtual buffer occupancy storage means 23, the I-frame complexity (XIn) stored in the complexity storage means 16, and the complexity storage means 17 , The complexity of the P frame stored in the complexity storage unit 18, the complexity of the B frame stored in the complexity storage unit 18, and the frame target output from the frame target calculation unit 21.
(Tn) and the bit generation amount (Gn) of the frame. n indicates a frame number (1 to 15).

【0014】図13は、フレームターゲット演算部8で
行う、以下の各ステップの処理手順を示したものであ
る。 ステップ1:GOP残量の設定 GOPの先頭で、GOP残量演算手段19において、G
OP残量記憶手段11に記憶されている前のGOPの最
後のフレームのGOP残量にGOPターゲット(TR)
を加える。そして、その値R1をGOP残量記憶手段1
1に設定する。
FIG. 13 shows a processing procedure of each of the following steps performed by the frame target calculating section 8. Step 1: Setting the remaining GOP At the beginning of the GOP, the GOP remaining
The GOP target (TR) is added to the GOP remaining amount of the last frame of the previous GOP stored in the OP remaining amount storage unit 11.
Add. Then, the value R1 is stored in the GOP remaining amount storage unit 1.
Set to 1.

【0015】ステップ2:フレームターゲットの演算 第1フレームのフレームを符号化する前に、フレームタ
ーゲット演算手段21において、コンプレキシティ記憶
手段(1)16に記憶されているIフレームのコンプレ
キシティ(XI1)、コンプレキシティ記憶手段(2)
17に記憶されているPフレームのコンプレキシティ
(XP1)、コンプレキシティ記憶手段(3)18に記
憶されているBフレームのコンプレキシティ(XB
1)、フレームタイプ入力端子(2)12より入力され
るフレームタイプ(I)、そしてGOP残量記憶手段1
1に記憶されているGOP残量(R1)より、フレーム
ターゲット(1)T1を演算する。
Step 2: Calculation of frame target Before encoding the frame of the first frame, the frame target calculation means 21 calculates the complexity (I) of the I frame stored in the complexity storage means (1) 16. XI1), complexity storage means (2)
17, the complexity (XP1) of the P frame and the complexity (XB) of the B frame stored in the complexity storage means (3) 18.
1), frame type (I) inputted from the frame type input terminal (2) 12, and GOP remaining amount storage means 1
The frame target (1) T1 is calculated from the GOP remaining amount (R1) stored in No. 1.

【0016】次にアンダーフロー検出手段24で仮想バ
ッファ占有量記憶手段23で記憶されている仮想バッフ
ァ占有量(V1)と、フレームターゲット演算手段21
より出力されたフレームターゲットT1とを比較する。
V1>T1のときには図15(a)に示すようにアンダ
ーフローは生じないので、フレームターゲットT2とし
てT1を出力する。V1≦T1のときにはアンダーフロ
ーとなるので、フレームターゲットT2としてV1を出
力する。又オーバーフロー検出手段25は、GOPター
ゲット(TR)をGOPのフレーム数(N=15)で割
った値に、仮想バッファ占有量記憶手段23で記憶され
ている仮想バッファ占有量(V1)を加えた値に仮想バ
ッファの容量(Vfull)を減じたターゲットの下限
値(Tlower1=TR/N+V1−Vfull)
と、アンダーフロー検出手段24より出力されたフレー
ムターゲットT2とを比較する。T2>Tlower1
のとき、もしこれから符号化するフレームのフレームビ
ット発生量が0でも、オーバーフローとならないので、
フレームターゲットT3としてT2を、それ以外のとき
オーバーフローを避けるためにTlower1を、フレ
ームターゲット出力端子26に出力する。
Next, the virtual buffer occupancy (V1) stored in the virtual buffer occupancy storage means 23 by the underflow detection means 24 and the frame target calculation means 21
The frame output T1 is compared with the output frame target T1.
When V1> T1, no underflow occurs as shown in FIG. 15A, so T1 is output as the frame target T2. When V1 ≦ T1, underflow occurs, so V1 is output as the frame target T2. The overflow detecting means 25 adds the virtual buffer occupancy (V1) stored in the virtual buffer occupancy storage means 23 to a value obtained by dividing the GOP target (TR) by the number of frames of the GOP (N = 15). Lower limit value of the target obtained by subtracting the capacity (Vfull) of the virtual buffer from the value (Tlower1 = TR / N + V1-Vfull)
And the frame target T2 output from the underflow detection means 24. T2> Tlower1
At this time, even if the frame bit generation amount of the frame to be encoded is 0, the overflow does not occur.
T2 is output to the frame target output terminal 26 as T2 as the frame target T3, and Tlower1 at other times to avoid overflow.

【0017】ステップ3 次にフレーム符号化手段3によって1フレームの符号化
が行われる。
Step 3 Next, one frame is encoded by the frame encoding means 3.

【0018】ステップ4:コンプレキシティの演算 第1フレームのフレームを符号化した後、コンプレキシ
ティ演算手段24で、量子化係数入力端子11より入力
された量子化係数と、フレームビット発生量入力端子1
2より入力されたフレームビット発生量よりコンプレキ
シティXI2を演算し、切換手段15で、フレームタイ
プ入力端子12より入力されたフレームタイプ(I)よ
り、コンプレキシティ記憶手段(1)をXI2に更新す
る。
Step 4: Complexity Calculation After encoding the first frame, the complexity calculating means 24 inputs the quantization coefficient input from the quantization coefficient input terminal 11 and the frame bit generation amount input. Terminal 1
The complexity XI2 is calculated from the frame bit generation amount inputted from the frame type 2 and the switching means 15 stores the complexity storage means (1) into the XI2 from the frame type (I) inputted from the frame type input terminal 12. Update.

【0019】ステップ5:GOP残量の演算 GOP残量演算手段19において、GOP残量記憶手段
20に記憶されているGOP残量(R1)から、フレー
ムビット発生量入力端子12より入力されたフレームビ
ット発生量G1を減じ、その値(R2=R1−G1)
で、GOP残量記憶手段20を更新する。
Step 5: Calculation of remaining GOP In the GOP remaining amount calculating means 19, the frame input from the frame bit generation amount input terminal 12 is obtained from the GOP remaining amount (R1) stored in the GOP remaining amount storage means 20. The bit generation amount G1 is subtracted, and its value (R2 = R1-G1)
Then, the GOP remaining amount storage means 20 is updated.

【0020】ステップ6:仮想バッファ占有量の演算 仮想バッファ占有量演算手段22において、仮想バッフ
ァ占有量記憶手段23に記憶されている仮想バッファ占
有量(V1)から、フレームビット発生量入力端子12
より入力されたフレームビット発生量G1を減じた値
に、GOPターゲット(TR)をGOPのフレーム数
(N=15)で割った値を加え、その値(V2=V1−
G1+TR/N)で、仮想バッファ占有量記憶手段23
を更新する。
Step 6: Calculation of virtual buffer occupancy The virtual buffer occupancy calculation means 22 calculates the frame bit generation amount input terminal 12 from the virtual buffer occupancy (V1) stored in the virtual buffer occupancy storage means 23.
To the value obtained by subtracting the input frame bit generation amount G1 from the GOP target (TR) by the number of frames of the GOP (N = 15), and adding the value (V2 = V1-
G1 + TR / N), and the virtual buffer occupancy storage means 23
To update.

【0021】ステップ2〜ステップ6までの動作が、第
15フレームまで繰り返し行われる。第2フレーム以降
は、切換手段15の動作と、フレームターゲット演算手
段21で用いられる演算式以外は、第1フレームと同じ
動作であるので、説明を省略する。
The operations from step 2 to step 6 are repeated until the 15th frame. After the second frame, the operation is the same as that of the first frame, except for the operation of the switching means 15 and the arithmetic expression used in the frame target arithmetic means 21, and a description thereof will be omitted.

【0022】以上のようにビット発生量を制御すること
により、以下のことが言える。 1)仮想バッファの占有量が仮想バッファの容量内でオ
ーバーフロー、アンダーフローすることなく変化する。 2)GOPのビット発生量をほぼGOPターゲット(T
R)と一致させることができる。
The following can be said by controlling the bit generation amount as described above. 1) The occupancy of the virtual buffer changes within the capacity of the virtual buffer without overflow or underflow. 2) The bit generation amount of the GOP is almost equal to the GOP target (T
R).

【0023】図14は上記従来の動画像符号化装置を用
いた、動画像符号化・復号化システムを示したものであ
る。動画像符号化装置10は図10に示した装置であっ
て、送信バッファ31に入力される。伝送路32はビッ
トストリームを一定のレートで伝送する。受信バッファ
33は一定のレートで入力されたビットストリームを蓄
積し、動画像復号化装置34の要求に応じてビットスト
リームを出力するものである。
FIG. 14 shows a moving picture coding / decoding system using the above-mentioned conventional moving picture coding apparatus. The moving picture coding apparatus 10 is the apparatus shown in FIG. The transmission path 32 transmits the bit stream at a constant rate. The reception buffer 33 stores the input bit stream at a constant rate, and outputs the bit stream in response to a request from the video decoding device 34.

【0024】動画像符号化装置10より出力されたビッ
トストリームは、送信バッファ31に入力された後、一
定のビットレートで読出されたビットストリームとして
伝送路32に出力される。伝送路32を通して伝送され
たビットレート一定のビットストリームは、受信バッフ
ァ33に入力された後、動画像復号化装置34で復号さ
れる。この場合、GOPターゲット(TR[bit])
は、GOPのフレーム数をN、伝送路のビットレートを
C[bps]、映像信号のフレーム周波数をFr[H
z]とすると、 TR=C*N/Fr となる。そして送信バッファ31と受信バッファ33の
いずれのバッファ容量よりも小さい値に仮想バッファ容
量Vfullを設定することにより、送信バッファ31
と受信バッファ33のいずれもアンダーフロー・オーバ
ーフローすることなく、一定のビットレートCでビット
ストリームを伝送することができる。
The bit stream output from the video encoder 10 is input to the transmission buffer 31 and then output to the transmission line 32 as a bit stream read at a constant bit rate. The bit stream having a constant bit rate transmitted through the transmission path 32 is input to the reception buffer 33 and then decoded by the video decoding device 34. In this case, the GOP target (TR [bit])
Indicates that the number of frames of the GOP is N, the bit rate of the transmission path is C [bps], and the frame frequency of the video signal is Fr [H
z], TR = C * N / Fr. By setting the virtual buffer capacity Vfull to a value smaller than the buffer capacity of either the transmission buffer 31 or the reception buffer 33, the transmission buffer 31
Both the receiver and the receiving buffer 33 can transmit a bit stream at a constant bit rate C without underflow or overflow.

【0025】[0025]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の動画像符号化装置では、送信バッファを介してビッ
トレート一定の伝送路でビットストリームを出力する場
合、各GOPのビット発生量と、伝送路に出力されるビ
ットストリームのビット量が同じになるように制御され
るため、各GOP毎にGOPの先頭の仮想バッファ占有
量は、ほぼ同じ値になる。MPEG2の動画像圧縮方式
では、フレーム内符号化を行うIフレームは、他のフレ
ーム間符号化とフレーム内符号化の両方を行うP,Bフ
レームより多くのフレームビットが割り当てられる。そ
して、GOPの先頭で、仮想バッファの占有量の値が小
さく、アンダーフローの制限を受け、割り当てられたタ
ーゲットより少ないフレームビット量で符号化を行った
場合、そのGOPの画質が劣化する。そして、この現象
は、1GOP期間に伝送されるビット数と、GOPのビ
ット発生量が同じになるように制御されるため、続くG
OPでも繰り返し発生する。さらに、GOPの中で特定
のフレームの画質が劣化した場合、GOP内での画質の
一様性が失われることとなるため、視覚特性上好ましく
ないという問題を有する。
However, in the conventional moving picture coding apparatus, when a bit stream is output via a transmission buffer and a transmission path having a constant bit rate, the bit generation amount of each GOP and the transmission path Are controlled so that the bit amount of the bit stream output to the GOP becomes the same, the virtual buffer occupancy at the head of the GOP becomes substantially the same for each GOP. In the moving picture compression method of MPEG2, I-frames for which intra-frame encoding is performed are assigned more frame bits than P and B frames which perform both inter-frame encoding and intra-frame encoding. Then, at the beginning of the GOP, if the value of the occupation amount of the virtual buffer is small, the underflow is restricted, and encoding is performed with a frame bit amount smaller than the assigned target, the image quality of the GOP deteriorates. Since this phenomenon is controlled so that the number of bits transmitted in one GOP period and the bit generation amount of the GOP become the same, the following G
It also occurs repeatedly in OP. Further, when the image quality of a specific frame is degraded in the GOP, the uniformity of the image quality in the GOP is lost, and thus there is a problem that it is not preferable in terms of visual characteristics.

【0026】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、仮想バッファ占有量の制限による画質の劣化を防ぐ
動画像符号化装置及び動画像復号化システムを提供する
ことを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a moving picture coding apparatus and a moving picture decoding system which prevent deterioration of picture quality due to limitation of virtual buffer occupancy.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】本願の請求項1の発明
は、Iフレーム,Pフレーム,Bフレームが所定順序で
繰り返されるGOP単位で、GOPターゲットのビット
発生量となるように、動画像入力信号を入力されたいず
れかのフレームタイプに応じて符号化する符号化手段
と、前記符号化手段で符号化された動画像のフレームビ
ット発生量を計数するフレームビット発生量カウント手
段と、前記フレームビット発生量カウント手段で計数さ
れたフレームビット発生量からGOPターゲットよりG
OP残量を更新し、入力されたフレームタイプに応じて
そのフレームのビット発生量目標値を出力するフレーム
ターゲット演算部と、前記フレームターゲット演算部よ
り出力されるフレームターゲットに応じて前記符号化手
段での符号化のための量子化係数を発生する量子化係数
演算手段と、を有する動画像符号化装置であって、前記
フレームターゲット演算部は、目標となるGOPターゲ
ットからフレーム毎のフレームビット発生量に基づいて
更新したGOP残量を記憶するGOP残量記憶手段と、
各GOPの先頭での仮想バッファ占有量と仮想バッファ
占有量目標値との差であるオフセットを演算するオフセ
ット演算手段と、前記オフセット演算手段によって演算
されたオフセットを記憶するオフセット記憶手段と、前
記GOP残量記憶手段に保持されているGOP残量から
オフセットを減じてGOP残量を修正する減算手段と、
前記減算手段によって修正されたGOP残量に基づいて
フレームでのビット発生量のターゲットを演算するフレ
ームターゲット演算手段と、を具備することを特徴とす
るものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for inputting a moving image so that a bit generation amount of a GOP target is obtained for each GOP in which an I frame, a P frame, and a B frame are repeated in a predetermined order. Encoding means for encoding a signal according to any of the input frame types; frame bit generation amount counting means for counting the frame bit generation amount of a moving image encoded by the encoding means; From the frame bit generation amount counted by the bit generation amount counting means, G
A frame target operation unit for updating the remaining OP number and outputting a target bit generation amount of the frame according to the input frame type; and the encoding unit according to a frame target output from the frame target operation unit And a quantizing coefficient calculating means for generating a quantizing coefficient for encoding in the video encoding apparatus, wherein the frame target calculating section generates frame bits for each frame from a target GOP target. GOP remaining amount storage means for storing the GOP remaining amount updated based on the amount;
Offset calculating means for calculating an offset which is the difference between the virtual buffer occupancy at the beginning of each GOP and the virtual buffer occupancy target value; offset storing means for storing the offset calculated by the offset calculating means; Subtraction means for correcting the GOP remaining amount by subtracting the offset from the GOP remaining amount held in the remaining amount storage means;
And a frame target calculating means for calculating a target of a bit generation amount in a frame based on the GOP remaining amount corrected by the subtracting means.

【0028】本願の請求項2の発明では、前記動画像符
号化装置は、前記符号化手段から量子化係数を入力し、
1フレームの符号化を終えた後、前記量子化係数の1フ
レームの総和を出力する量子化係数加算手段と、を更に
有するものであり、前記符号化手段は量子化手段を有す
るものであり、前記フレームターゲット演算手段は、前
記GOP残量記憶手段に記憶されているGOP残量と、
前記オフセット記憶手段に記憶されているオフセット
と、前記量子化係数加算手段の1フレームの量子化係数
の総和よりフレームターゲットを演算することを特徴と
するものである。
[0028] In the invention of claim 2 of the present application, the moving picture coding apparatus inputs a quantized coefficient from the coding means,
And a quantizing coefficient adding unit that outputs a sum of the quantized coefficients of one frame after completing encoding of one frame, wherein the encoding unit includes a quantizing unit; The frame target calculating means includes: a GOP remaining amount stored in the GOP remaining amount storage means;
A frame target is calculated from the offset stored in the offset storage means and the sum of the quantization coefficients of one frame of the quantization coefficient addition means.

【0029】本願の請求項3の発明では、前記動画像符
号化装置は、前記フレームターゲット演算手段より出力
されるフレームターゲットと仮想バッファ占有量より仮
想バッファのアンダーフローを検出し、アンダーフロー
が検出されたとき前記フレームターゲットを減じて前記
符号化手段に出力するアンダーフロー検出手段を更に有
することを特徴とするものである。
According to the invention of claim 3 of the present application, the moving picture coding apparatus detects underflow of a virtual buffer from a frame target output from the frame target calculating means and a virtual buffer occupancy, and detects underflow. The apparatus further comprises an underflow detecting means for subtracting the frame target when it is performed and outputting the result to the encoding means.

【0030】本願の請求項4の発明では、前記動画像符
号化装置は、前記アンダーフロー検出手段より出力され
るフレームターゲットと仮想バッファ占有量より仮想バ
ッファのオーバーフローを検出し、オーバーフローが検
出されたとき前記フレームターゲットを増して前記符号
化手段に出力するオーバーフロー検出手段を更に有する
ことを特徴とするものである。
[0030] In the invention of claim 4 of the present application, the moving picture coding apparatus detects an overflow of the virtual buffer from the frame target and the virtual buffer occupancy output from the underflow detecting means, and detects the overflow. The apparatus further comprises overflow detecting means for increasing the number of frame targets and outputting the result to the encoding means.

【0031】本願の請求項5の発明では、前記動画像符
号化装置は、仮想バッファ占有量より仮想バッファのオ
ーバーフローを検出したとき、前記仮想バッファ占有量
を仮想バッファの上限値に修正するオーバーフロー検出
手段を更に有することを特徴とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, when the video encoding device detects an overflow of the virtual buffer from the virtual buffer occupancy, the video encoding device corrects the virtual buffer occupancy to the upper limit value of the virtual buffer. It is characterized by further comprising means.

【0032】本願の請求項6の発明は、請求項2記載の
動画像符号化装置と、前記動画像符号化装置より出力さ
れるビットストリームを入力する出力バッファと、前記
出力バッファに入力された前記ビットストリームを伝送
する伝送路と、前記伝送路で伝送された前記ビットスト
リームを入力する受信バッファと、前記受信バッファに
入力された前記ビットストリームを復号し映像信号を出
力する動画像復号化装置と、を具備することを特徴とす
るものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the moving picture encoding apparatus according to the second aspect, an output buffer for inputting a bit stream output from the moving picture encoding apparatus, and an output buffer input to the output buffer. A transmission path for transmitting the bit stream, a reception buffer for inputting the bit stream transmitted on the transmission path, and a video decoding device for decoding the bit stream input to the reception buffer and outputting a video signal And characterized in that:

【0033】本願の請求項7の発明は、請求項3記載の
動画像符号化装置と、前記動画像符号化装置より出力さ
れるビットストリームを入力する出力バッファと、前記
出力バッファに入力された前記ビットストリームを伝送
する伝送路と、前記伝送路で伝送された前記ビットスト
リームを入力する受信バッファと、前記受信バッファに
入力された前記ビットストリームを復号し映像信号を出
力する動画像復号化装置と、を具備することを特徴とす
るものである。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the moving picture coding apparatus according to the third aspect, an output buffer for inputting a bit stream output from the moving picture coding apparatus, and an output buffer input to the output buffer. A transmission path for transmitting the bit stream, a reception buffer for inputting the bit stream transmitted on the transmission path, and a video decoding device for decoding the bit stream input to the reception buffer and outputting a video signal And characterized in that:

【0034】本願の請求項8の発明は、請求項4記載の
動画像符号化装置と、前記動画像符号化装置より出力さ
れるビットストリームを入力する出力バッファと、前記
出力バッファに入力された前記ビットストリームを伝送
する伝送路と、前記伝送路で伝送された前記ビットスト
リームを入力する受信バッファと、前記受信バッファに
入力された前記ビットストリームを復号し映像信号を出
力する動画像復号化装置と、を具備することを特徴とす
るものである。
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the moving picture coding apparatus according to the fourth aspect, an output buffer for inputting a bit stream output from the moving picture coding apparatus, and an output buffer input to the output buffer. A transmission path for transmitting the bit stream, a reception buffer for inputting the bit stream transmitted on the transmission path, and a video decoding device for decoding the bit stream input to the reception buffer and outputting a video signal And characterized in that:

【0035】本願の請求項9の発明は、請求項5記載の
動画像符号化装置と、前記動画像符号化装置より出力さ
れるビットストリームを入力する出力バッファと、前記
出力バッファに入力された前記ビットストリームを伝送
する伝送路と、前記伝送路で伝送された前記ビットスト
リームを入力する受信バッファと、前記受信バッファに
入力された前記ビットストリームを復号し映像信号を出
力する動画像復号化装置と、を具備することを特徴とす
るものである。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the moving picture coding apparatus according to the fifth aspect, an output buffer for inputting a bit stream output from the moving picture coding apparatus, and an output buffer input to the output buffer. A transmission path for transmitting the bit stream, a reception buffer for inputting the bit stream transmitted on the transmission path, and a video decoding device for decoding the bit stream input to the reception buffer and outputting a video signal And characterized in that:

【0036】本願の請求項10の発明は、請求項2記載
の動画像符号化装置と、前記動画像符号化装置より出力
されるビットストリームを記録する記録手段と、前記記
録手段で記録された前記ビットストリームを復号し映像
信号を出力する動画像復号化装置と、を具備することを
特徴とするものである。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the moving picture encoding apparatus according to the second aspect, recording means for recording a bit stream output from the moving picture encoding apparatus, and recording by the recording means. A moving image decoding device that decodes the bit stream and outputs a video signal.

【0037】本願の請求項11の発明は、請求項3記載
の動画像符号化装置と、前記動画像符号化装置より出力
されるビットストリームを記録する記録手段と、前記記
録手段で記録された前記ビットストリームを復号し映像
信号を出力する動画像復号化装置と、を具備することを
特徴とするものである。
According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided the moving picture coding apparatus according to the third aspect, recording means for recording a bit stream output from the moving picture coding apparatus, and recording by the recording means. A moving image decoding device that decodes the bit stream and outputs a video signal.

【0038】本願の請求項12の発明は、請求項4記載
の動画像符号化装置と、前記動画像符号化装置より出力
されるビットストリームを記録する記録手段と、前記記
録手段で記録された前記ビットストリームを復号し映像
信号を出力する動画像復号化装置と、を具備することを
特徴とするものである。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided the moving picture encoding apparatus according to the fourth aspect, recording means for recording a bit stream output from the moving picture encoding apparatus, and recording by the recording means. A moving image decoding device that decodes the bit stream and outputs a video signal.

【0039】本願の請求項13の発明は、請求項5記載
の動画像符号化装置と、前記動画像符号化装置より出力
されるビットストリームを記録する記録手段と、前記記
録手段で記録された前記ビットストリームを復号し映像
信号を出力する動画像復号化装置と、を具備することを
特徴とするものである。
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided the moving picture encoding apparatus according to the fifth aspect, recording means for recording a bit stream output from the moving picture encoding apparatus, and recording by the recording means. A moving image decoding device that decodes the bit stream and outputs a video signal.

【0040】このような特徴を有する本願の請求項1〜
5の発明によれば、フレームターゲット演算部はGOP
ターゲットからフレーム毎にフレームビット発生量を減
じてGOP残量を更新して記憶している。そしてGOP
の先頭では仮想バッファ占有量目標値をあらかじめ定め
ておき、そのときの仮想バッファの占有量との差をオフ
セットとして演算してオフセット記憶手段に記憶する。
そしてGOP残量からオフセットを減じてGOP残量を
修正し、修正されたGOP残量によってそのフレームの
ビット発生量のターゲットを演算するようにしている。
このためGOP先頭での仮想バッファ占有量を仮想バッ
ファ占有量目標値に近づけることができ、GOP先頭の
Iフレームの画質の劣化を防止することができる。
Claims 1 to 1 of the present application having such features.
According to the fifth aspect of the present invention, the frame target operation unit is GOP
The amount of generated frame bits is reduced for each frame from the target, and the remaining GOP is updated and stored. And GOP
The virtual buffer occupancy target value is determined in advance at the beginning, and the difference from the virtual buffer occupancy at that time is calculated as an offset and stored in the offset storage means.
The GOP remaining amount is corrected by subtracting the offset from the GOP remaining amount, and the target of the bit generation amount of the frame is calculated based on the corrected GOP remaining amount.
For this reason, the virtual buffer occupancy at the head of the GOP can be made closer to the virtual buffer occupancy target value, and deterioration of the image quality of the I frame at the head of the GOP can be prevented.

【0041】又請求項6〜9の発明は、この動画像符号
化装置を用いて伝送路を介して動画像を伝送し復号化す
るものであり、請求項10〜13の発明は、この動画像
符号化装置で符号化されたビットストリームを記録し、
記録されたビットストリームを復号化して動画像を再生
する動画像復号化システムである。
The invention according to claims 6 to 9 is for transmitting and decoding a moving picture via a transmission path using the moving picture coding apparatus. The bit stream encoded by the image encoding device is recorded,
This is a moving image decoding system that decodes a recorded bit stream to reproduce a moving image.

【0042】[0042]

【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
の動画像符号化装置について説明する。入力される映像
信号は、従来の動画像符号化装置の説明で用いたものと
同じものとして説明する。最初に図2を用いて、本発明
の第1の実施の形態の動画像符号化装置について説明す
る。尚、図2に示す本発明の第1の実施の形態の動画像
符号化装置は、基本的に図10に示した従来の動画像符
号化装置と同じ構成であるので、同一構成部には同一番
号を付して詳細な説明を省略する。フレームターゲット
演算部41は既に符号化されたフレームのフレームビッ
ト発生量と、そのときに用いられた量子化係数のフレー
ムの総和より、フレームターゲットを演算するものであ
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a moving picture coding apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described. The description will be given assuming that the input video signal is the same as that used in the description of the conventional moving picture coding apparatus. First, a video encoding device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that the moving picture coding apparatus according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 2 has basically the same configuration as the conventional moving picture coding apparatus shown in FIG. The same numbers are assigned and the detailed description is omitted. The frame target calculating section 41 calculates a frame target from the amount of generated frame bits of the already coded frame and the sum of the frames of the quantized coefficients used at that time.

【0043】次に図1を用いて、本発明の第1の実施の
形態の動画像符号化装置のフレームターゲット演算部4
1を説明する。尚、図1に示す本発明の第1の実施の形
態の動画像符号化装置のフレームターゲット演算部41
は、基本的に図10に示した従来の動画像符号化装置の
フレームターゲット演算部8と同じ構成であるので、同
一構成部には同一番号を付して詳細な説明を省略する。
オフセット演算手段51はIフレームのフレームタイプ
が入力されたとき、任意の仮想バッファ占有量目標値
(TV)から仮想バッファ占有量を減じた値(以下、オ
フセットとする)を演算するものである。仮想バッファ
占有量目標値TVは仮想バッファの容量Vfullに近
い任意の値とする。この目標値はIフレームの符号化処
理を終えた後に仮想バッファが占有する容量である。又
オフセット記憶手段52はオフセットを記憶するもので
あり、減算手段53はGOP残量からオフセットを減ず
るものである。
Next, referring to FIG. 1, the frame target calculating section 4 of the moving picture coding apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described.
1 will be described. Note that the frame target calculation unit 41 of the moving picture coding apparatus according to the first embodiment of the present invention shown in FIG.
Has basically the same configuration as that of the frame target calculation unit 8 of the conventional video encoding device shown in FIG. 10, and therefore, the same components will be assigned the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
When the frame type of the I frame is input, the offset calculating means 51 calculates a value obtained by subtracting the virtual buffer occupancy from an arbitrary virtual buffer occupancy target value (TV) (hereinafter referred to as an offset). The virtual buffer occupancy target value TV is an arbitrary value close to the virtual buffer capacity Vfull. This target value is the capacity occupied by the virtual buffer after the I frame encoding process is completed. The offset storage means 52 stores the offset, and the subtraction means 53 subtracts the offset from the remaining GOP.

【0044】以上のように構成された本発明の第1の実
施の形態の動画像符号化装置のフレームターゲット演算
部41の動作について、図1,図3,図4を用いて説明
する。図3は、フレームタイプ入力端子13より入力さ
れるフレームタイプ、1GOP(15フレーム期間)の
各フレームの符号化開始時のGOP残量記憶手段20に
記憶されているGOP残量(R)、仮想バッファ占有量
記憶手段23に記憶されている仮想バッファ占有量(V
n)、コンプレキシティ記憶手段16に記憶されている
Iフレームのコンプレキシティ(XIn)、コンプレキ
シティ記憶手段17に記憶されているPフレームのコン
プレキシティ(XPn)、コンプレキシティ記憶手段1
8に記憶されているBフレームのコンプレキシティ(X
Bn)、フレームターゲット演算手段21から出力され
るフレームターゲット(1)(Tn)と各フレームのビ
ット発生量(Gn)を示したものである。nはフレーム
番号(1〜15)を示す。
The operation of the frame target calculating section 41 of the moving picture coding apparatus according to the first embodiment of the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows the GOP remaining amount (R) stored in the GOP remaining amount storage unit 20 at the start of encoding of each frame of 1 GOP (15 frame periods) input from the frame type input terminal 13, The virtual buffer occupancy (V) stored in the buffer occupancy storage means 23
n), the complexity (XIn) of the I frame stored in the complexity storage means 16, the complexity (XPn) of the P frame stored in the complexity storage means 17, and the complexity storage means 1
8, the complexity of the B frame (X
Bn), the frame target (1) (Tn) output from the frame target calculating means 21 and the bit generation amount (Gn) of each frame. n indicates a frame number (1 to 15).

【0045】図4は、フレームターゲット演算部41で
行う、以下の各ステップの処理手順を示したものであ
る。 ステップ1:GOP残量の設定 GOPの先頭で、GOP残量演算手段19において、G
OP残量記憶手段11に記憶されている前のGOPの最
後のフレームのGOP残量にGOPターゲット(TR)
を加える。そして、その値R1をGOP残量記憶手段1
1に設定する。
FIG. 4 shows a processing procedure of each of the following steps performed by the frame target calculating section 41. Step 1: Setting the remaining GOP At the beginning of the GOP, the GOP remaining
The GOP target (TR) is added to the GOP remaining amount of the last frame of the previous GOP stored in the OP remaining amount storage unit 11.
Add. Then, the value R1 is stored in the GOP remaining amount storage unit 1.
Set to 1.

【0046】ステップ2 第2ステップではまず入力された映像信号がIフレーム
かどうかを判別する。Iフレームであればステップ3、
その他のフレームではステップ4に進む。
Step 2 In the second step, it is first determined whether or not the input video signal is an I frame. If it is an I frame, step 3,
For other frames, go to step 4.

【0047】ステップ3:オフセットの演算 第1フレームはIフレームなので、オフセット演算手段
51で仮想バッファ占有量目標値(TV)から、仮想バ
ッファ占有量記憶手段23に記憶されている仮想バッフ
ァ占有量V1を減じて求めたオフセット値(TV−V
1)を、オフセット記憶手段52に設定する。このオフ
セット値は1GOPの間更新されない。
Step 3: Offset calculation Since the first frame is an I frame, the offset calculation means 51 calculates the virtual buffer occupancy V1 stored in the virtual buffer occupancy storage means 23 from the virtual buffer occupancy target value (TV). Offset value (TV-V
1) is set in the offset storage means 52. This offset value is not updated during one GOP.

【0048】ステップ4:GOP残量の修正 減算手段53において、GOP残量記憶手段20に記憶
されているGOP残量(R1)より、オフセット記憶手
段52に記憶されているオフセット(TV−V1)を減
じる。
Step 4: Correction of the remaining GOP In the subtraction means 53, the offset (TV-V1) stored in the offset storage means 52 is calculated based on the remaining GOP (R1) stored in the remaining GOP storage means 20. Reduce.

【0049】ステップ5:フレームターゲットの演算 フレームターゲット演算手段21において、コンプレキ
シティ記憶手段16に記憶されているIフレームのコン
プレキシティ(XI1)、コンプレキシティ記憶手段1
7に記憶されているPフレームのコンプレキシティ(X
P1)、コンプレキシティ記憶手段18に記憶されてい
るBフレームのコンプレキシティ(XB1)、フレーム
タイプ入力端子(2)13より入力されるフレームタイ
プ(I)、そして減算手段53での減算されたGOP残
量(R1−(TV−V1))より、フレームターゲット
T1を演算する。次にアンダーフロー検出手段24で仮
想バッファ占有量記憶手段23で記憶されている仮想バ
ッファ占有量(V1) と、フレームターゲット演算手
段21より出力されたフレームターゲットT1と比較す
る。V1>T1のときアンダーフローは生じないので、
フレームターゲットT2としてT1を、それ以外のとき
アンダーフローとなるのでV1を出力する。そしてオー
バーフロー検出手段25でGOPターゲット(TR)を
GOPのフレーム数(N=15)で割った値に、仮想バ
ッファ占有量記憶手段23で記憶されている仮想バッフ
ァ占有量(V1)を加えた値に仮想バッファの容量(V
full)を減じたターゲットの下限値(Tlower
1=TR/N+V1−Vfull)と、アンダーフロー
検出手段24より出力されたフレームターゲットT2と
比較する。T2>Tlower1のとき、もしこれから
符号化するフレームのヒレームビット発生量が0であっ
ても、オーバーフローが生じないので、フレームターゲ
ットT3としてT2を、それ以外のときオーバーフロー
となるのでTlower1をフレームターゲット出力端
子26に出力する。
Step 5: Calculation of Frame Target In the frame target calculation means 21, the complexity (XI1) of the I frame stored in the complexity storage means 16 and the complexity storage means 1
7, the complexity of the P frame (X
P1), the complexity (XB1) of the B frame stored in the complexity storage means 18, the frame type (I) input from the frame type input terminal (2) 13, and the subtraction by the subtraction means 53. The frame target T1 is calculated from the remaining GOP (R1- (TV-V1)). Next, the underflow detection means 24 compares the virtual buffer occupancy (V1) stored in the virtual buffer occupancy storage means 23 with the frame target T1 output from the frame target calculation means 21. When V1> T1, no underflow occurs, so
T1 is output as the frame target T2, and otherwise V1 is output because of underflow. Then, the value obtained by adding the virtual buffer occupancy (V1) stored in the virtual buffer occupancy storage means 23 to the value obtained by dividing the GOP target (TR) by the number of frames of the GOP (N = 15) by the overflow detection means 25. Is the capacity of the virtual buffer (V
lower) (Tlower)
1 = TR / N + V1-Vfull) and the frame target T2 output from the underflow detection means 24. When T2> Tlower1, overflow does not occur even if the amount of frame bit generation of a frame to be encoded is 0, so T2 is set as the frame target T3, and Tlower1 is set as the frame target output terminal otherwise because overflow occurs. 26.

【0050】ステップ6 次に符号化手段3によって1フレームの符号化が行われ
る。
Step 6 Next, the encoding means 3 encodes one frame.

【0051】ステップ7:コンプレキシティの演算 第1フレームのフレームを符号化した後、コンプレキシ
ティ演算手段14において、量子化係数入力端子11よ
り入力された量子化係数と、フレームビット発生量入力
端子12より入力されたフレームビット発生量からコン
プレキシティXI2を演算し、切換手段15で、フレー
ムタイプ入力端子12より入力されたフレームタイプ
(I)より、コンプレキシティ記憶手段16をXI2に
更新する。
Step 7: Calculation of Complexity After encoding the first frame, the complexity calculation means 14 inputs the quantization coefficient input from the quantization coefficient input terminal 11 and the frame bit generation amount input. The complexity XI2 is calculated from the frame bit generation amount input from the terminal 12, and the switching means 15 updates the complexity storage means 16 to XI2 from the frame type (I) input from the frame type input terminal 12. I do.

【0052】ステップ8:GOP残量の演算 GOP残量演算手段19において、GOP残量記憶手段
20に記憶されているGOP残量(R1)から、フレー
ムビット発生量入力端子12より入力されたフレームビ
ット発生量G1を減じ、その値(R2=R1−G1)
で、GOP残量記憶手段20を更新する。
Step 8: Calculation of the remaining GOP In the GOP remaining calculation means 19, the frame input from the frame bit generation input terminal 12 is obtained from the GOP remaining (R1) stored in the GOP remaining storage means 20. The bit generation amount G1 is subtracted, and its value (R2 = R1-G1)
Then, the GOP remaining amount storage means 20 is updated.

【0053】ステップ9:仮想バッファ占有量の演算 仮想バッファ占有量演算手段22において、仮想バッフ
ァ占有量記憶手段23に記憶されている仮想バッファ占
有量(V1)から、フレームビット発生量入力端子12
より入力されたフレームビット発生量G1を減じた値
に、GOPターゲット(TR)をGOPのフレーム数
(N=15)で割った値を加え、その値(V2=V1−
G1+TR/N)で、仮想バッファ占有量記憶手段記憶
23を更新する。
Step 9: Calculation of virtual buffer occupancy The virtual buffer occupancy calculation means 22 calculates the frame bit generation amount input terminal 12 from the virtual buffer occupancy (V1) stored in the virtual buffer occupancy storage means 23.
To the value obtained by subtracting the input frame bit generation amount G1 from the GOP target (TR) by the number of frames of the GOP (N = 15), and adding the value (V2 = V1-
G1 + TR / N), the virtual buffer occupancy storage means storage 23 is updated.

【0054】第2フレーム以降、第15フレームまでス
テップ4〜ステップ9までの動作が繰り返し行われる。
第2フレーム以降は、切換手段15の動作と、フレーム
ターゲット演算手段21で用いられる演算式以外は、第
1フレームと同じ動作であるので、説明を省略する。
After the second frame, the operations of steps 4 to 9 are repeated until the fifteenth frame.
After the second frame, the operation is the same as that of the first frame, except for the operation of the switching means 15 and the arithmetic expression used in the frame target arithmetic means 21, and a description thereof will be omitted.

【0055】以上のように、本発明の第1の実施の形態
の動画像符号化装置は、GOPの先頭で、オフセット演
算手段において仮想バッファ占有量に応じてオフセット
を求めた後、そのGOPをGOPターゲットよりオフセ
ットを減じたビット発生量で符号化するようにフレーム
ターゲット演算手段で制御している。そのため次のGO
Pの先頭での仮想バッファ占有量を、仮想バッファ占有
量目標値に近付けることができる。従って仮想バッファ
占有量目標値(TV)をVfullに近い値とすること
により、GOPの先頭のIフレームがアンダーフロ−の
制約を受けにくくなり、Iフレームの画質の劣化と、そ
れにともなうGOPの画質の一様性が失われることを防
ぐことができるという効果が得られる。
As described above, the moving picture coding apparatus according to the first embodiment of the present invention obtains an offset at the head of a GOP in accordance with the virtual buffer occupancy by the offset calculating means, and then converts the GOP. The frame target computing means controls the encoding so as to perform encoding with the bit generation amount obtained by subtracting the offset from the GOP target. So the next GO
The virtual buffer occupancy at the beginning of P can be made closer to the virtual buffer occupancy target value. Therefore, by setting the virtual buffer occupancy target value (TV) to a value close to Vfull, the first I frame of the GOP is less likely to be restricted by underflow, and the image quality of the I frame is degraded and the image quality of the GOP is accordingly reduced. The effect of preventing the loss of uniformity can be obtained.

【0056】以下、本発明の第2の実施の形態の動画像
符号化装置について説明を行う。本発明の第2の実施の
形態の動画像符号化装置は、動画像データを蓄積する蓄
積メディアを用いる場合についてのものである。この場
合にはフレームターゲット演算部以外は、基本的に図2
に示した本発明の第1の実施の形態の動画像符号化装置
と同じ構成であるので、ここではフレームターゲット演
算部についてのみ図5を用いて説明する。尚、図5に示
す本発明の第2の実施の形態の動画像符号化装置のフレ
ームターゲット演算部41Aは、基本的に図1に示した
本発明の第1の実施の形態のフレームターゲット演算部
41と同じ構成であるので、同一構成部には同一番号を
付して詳細な説明を省略する。又、入力される映像信号
は、従来の動画像符号化装置の説明で用いたものと同じ
ものとして説明する。
Hereinafter, a moving picture coding apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. The moving picture coding apparatus according to the second embodiment of the present invention relates to a case where a storage medium for storing moving picture data is used. In this case, except for the frame target calculation unit, FIG.
Since the configuration is the same as that of the moving picture coding apparatus according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 5, only the frame target calculation unit will be described here with reference to FIG. It should be noted that the frame target calculation unit 41A of the moving picture coding apparatus according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 5 basically includes the frame target calculation unit according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. Since the configuration is the same as that of the unit 41, the same components will be assigned the same reference numerals and detailed description will be omitted. Also, the input video signal will be described as being the same as that used in the description of the conventional moving picture coding apparatus.

【0057】オーバーフロー検出手段55は仮想バッフ
ァ占有量を入力し、仮想バッファのオーバーフローを検
出したとき、仮想バッファ占有量を仮想バッファの容量
の値に修正する。これは動画像復号化装置において蓄積
メディアからのデータの読出しを一時停止する状態をシ
ュミレートするものである。
The overflow detecting means 55 inputs the virtual buffer occupancy, and when the overflow of the virtual buffer is detected, corrects the virtual buffer occupancy to the value of the capacity of the virtual buffer. This simulates a state in which reading of data from the storage medium is temporarily stopped in the moving picture decoding apparatus.

【0058】以上のように構成された本発明の第2の実
施の形態のフレームターゲット演算部41Aについて、
以下その動作を図5,図3,図6を用いて説明する。図
3については、本発明の第1の実施の形態の動画像符号
化装置の動作説明で既に述べたので、説明を省略する。
図6は、本発明の第2の実施の形態のフレームターゲッ
ト演算部41Aの各ステップの処理手順を示したもので
ある。ステップ5のフレームターゲットの演算とステッ
プ11のオーバーフローの検出以外は、図4に示した本
発明の第1の実施の形態のフレームターゲット演算部4
1で行う処理手順と基本的に同じであるので、説明を省
略する。
The frame target computing section 41A according to the second embodiment of the present invention having the above-described configuration will now be described.
The operation will be described below with reference to FIGS. FIG. 3 has already been described in the description of the operation of the video encoding device according to the first embodiment of the present invention, and a description thereof will be omitted.
FIG. 6 shows a processing procedure of each step of the frame target calculation unit 41A according to the second embodiment of the present invention. Except for the calculation of the frame target in step 5 and the detection of the overflow in step 11, the frame target calculation unit 4 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG.
1 is basically the same as the processing procedure performed in step 1, and the description is omitted.

【0059】ステップ5:フレームターゲットの演算 フレームターゲット演算手段21において、コンプレキ
シティ記憶手段16に記憶されているIフレームのコン
プレキシティ(XI1)、コンプレキシティ記憶手段1
7に記憶されているPフレームのコンプレキシティ(X
P1)、コンプレキシティ記憶手段18に記憶されてい
るBフレームのコンプレキシティ(XB1)、フレーム
タイプ入力端子12より入力されるフレームタイプ
(I)、そして減算手段53での減算されたGOP残量
(R1−(TV−V1))より、フレームターゲット
(1)T1を演算する。アンダーフロー検出手段24は
仮想バッファ占有量記憶手段23で記憶されている仮想
バッファ占有量(V1)と、フレームターゲット演算手
段21より出力されたフレームターゲット(1)T1と
を比較し、V1>T1のときフレームターゲットT2と
してT1を、それ以外のときV1をフレームターゲット
出力端子26に出力する。
Step 5: Calculation of frame target In the frame target calculation means 21, the complexity (XI1) of the I frame stored in the complexity storage means 16 and the complexity storage means 1
7, the complexity of the P frame (X
P1), the complexity (XB1) of the B frame stored in the complexity storage means 18, the frame type (I) input from the frame type input terminal 12, and the GOP residue subtracted by the subtraction means 53. The frame target (1) T1 is calculated from the quantity (R1- (TV-V1)). The underflow detection unit 24 compares the virtual buffer occupancy (V1) stored in the virtual buffer occupancy storage unit 23 with the frame target (1) T1 output from the frame target calculation unit 21, and V1> T1 At this time, T1 is output to the frame target output terminal 26 as T1 as the frame target T2, and V1 is output at other times.

【0060】ステップ11:オーバーフローの検出 オーバーフロー検出手段55は仮想バッファ占有量検出
手段23で記憶されている仮想バッファ占有量より仮想
バッファのオーバーフローを検出し、オーバーフローが
検出されたとき、仮想バッファ占有量を仮想バッファの
容量の値に修正する。
Step 11: Overflow Detection The overflow detection means 55 detects the overflow of the virtual buffer from the virtual buffer occupancy stored in the virtual buffer occupancy detection means 23, and when the overflow is detected, the virtual buffer occupancy To the value of the capacity of the virtual buffer.

【0061】以上のように、本発明の第2の実施の形態
の動画像符号化装置は、GOPの先頭で、オフセット演
算手段において仮想バッファ占有量に応じてオフセット
を求めた後、そのGOPをGOPターゲットよりオフセ
ットを減じたビット発生量で符号化するようにフレーム
ターゲット演算手段で制御し、次のGOPの先頭での仮
想バッファ占有量を、仮想バッファ占有量目標値に近付
けている。一方、仮想バッファのオーバーフローがオー
バーフロー検出手段で検出された時、仮想バッファ占有
量を仮想バッファの容量の値に修正する。これにより、
オーバーフローの制約を受けない動画像符号化装置にお
いても、GOPの先頭のIフレームがアンダーフロ−の
制約を受けにくくなり、Iフレームの画質の劣化と、そ
れにともなうGOPの画質の一様性が失われることを防
ぐ。
As described above, the moving picture coding apparatus according to the second embodiment of the present invention calculates the offset at the head of the GOP according to the virtual buffer occupancy by the offset calculating means, and then converts the GOP. The frame target calculating means controls the coding so that the bit generation amount is obtained by subtracting the offset from the GOP target, so that the virtual buffer occupancy at the beginning of the next GOP is close to the virtual buffer occupancy target value. On the other hand, when the overflow of the virtual buffer is detected by the overflow detecting means, the virtual buffer occupancy is corrected to the value of the capacity of the virtual buffer. This allows
Even in a moving picture coding apparatus which is not restricted by overflow, the first I frame of the GOP is less likely to be restricted by underflow, so that the image quality of the I frame is deteriorated and the uniformity of the GOP image quality is lost. To avoid being disturbed.

【0062】尚、本発明の実施の形態についてバッファ
を介して出力するビットレートが一定の場合について述
べたが、GOP単位でビットレートが変化する場合につ
いても、GOPターゲットを変えて制御することにより
同様の効果を有する。又、GOPの構造がIフレームの
周期が15、I又はPフレームの周期が3の場合につい
て述べたが、他のGOP構造についても、同様の効果を
有する。さらに、符号化制御方式としてMPEG2を用
いたが、複数のフレーム単位でビット発生量を決め、そ
のフレーム単位のビット発生量を分配して各フレームの
ビット発生量を決定するような他の符号化制御方式につ
いても同様の効果を有する。
Although the embodiment of the present invention has been described in connection with the case where the bit rate outputted via the buffer is constant, the case where the bit rate changes in GOP units can also be controlled by changing the GOP target. It has a similar effect. Also, the case has been described where the GOP structure has an I-frame cycle of 15, and the I or P-frame cycle has 3, but other GOP structures have the same effect. Furthermore, although MPEG2 is used as the encoding control method, other encoding methods such as determining the bit generation amount in a plurality of frames and distributing the bit generation amount in the frame units to determine the bit generation amount in each frame. The control system has the same effect.

【0063】以下、本発明の第3の実施の形態の動画像
復号化システムについて図7を用いて説明を行う。図7
で映像信号出力装置71は映像信号を出力するものであ
り、本発明の第1の実施の形態の動画像符号化装置72
は映像信号をビットストリームに符号化し、送信バッフ
ァ73はその容量が仮想バッファの容量以上のバッファ
であり、ビットストリームを入力し伝送路の伝送レート
に変換して出力するものである。伝送路74はビットス
トリームを伝送し、受信バッファ75はその容量が仮想
バッファの容量以上のバッファであり、ビットストリー
ムを入力し動画像符号化装置で用いられる伝送レートに
変換して出力する。動画像復号化装置76はビットスト
リームを映像信号に復号化し、映像信号表示装置77は
映像信号を表示するものである。
Hereinafter, a moving picture decoding system according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG.
The video signal output device 71 outputs a video signal, and the video encoding device 72 according to the first embodiment of the present invention.
Encodes the video signal into a bit stream, and the transmission buffer 73 is a buffer whose capacity is larger than the capacity of the virtual buffer, which inputs the bit stream, converts it to the transmission rate of the transmission path, and outputs it. The transmission path 74 transmits the bit stream, and the reception buffer 75 is a buffer whose capacity is equal to or larger than the capacity of the virtual buffer. The video decoding device 76 decodes the bit stream into a video signal, and the video signal display device 77 displays the video signal.

【0064】以上のように構成された本発明の第3の実
施の形態の動画像復号化システムについて、以下その動
作を図7を用いて説明する。映像信号出力装置71より
出力された映像信号は、動画像符号化装置72でビット
ストリームに符号化された後、送信バッファ73を介し
て伝送路74に出力される。伝送路74で伝送されたビ
ットストリームは受信バッファ75を介し動画像復号化
装置76で映像信号に復号化され、映像信号表示装置7
7で表示される。
The operation of the moving picture decoding system according to the third embodiment of the present invention configured as described above will be described below with reference to FIG. The video signal output from the video signal output device 71 is coded into a bit stream by the video coding device 72, and then output to the transmission path 74 via the transmission buffer 73. The bit stream transmitted on the transmission path 74 is decoded into a video signal by a video decoding device 76 via a reception buffer 75, and the video signal is displayed on the video signal display device 7.
7 is displayed.

【0065】以上のように、本発明の第3の実施の形態
の動画像復号化システムは、本発明の第1の実施の形態
の符号化装置を用いることにより、Iフレームの画質の
劣化と、それにともなうGOPの画質の一様性が失われ
ることを防ぐ。
As described above, the moving picture decoding system according to the third embodiment of the present invention uses the coding apparatus according to the first embodiment of the present invention to reduce the deterioration of the I-frame image quality. , Thereby preventing loss of uniformity of the image quality of the GOP.

【0066】尚ここでは、動画像符号化装置として、本
発明の第1の実施の形態の符号化装置を用いたが、本発
明の第2の実施の形態の動画像符号化装置を用いても同
様の効果が得られる。
Here, the coding apparatus according to the first embodiment of the present invention is used as the moving picture coding apparatus, but the moving picture coding apparatus according to the second embodiment of the present invention is used. Has the same effect.

【0067】次に、本発明の第4の実施の形態の動画像
復号化システムについて図8と図9を用いて説明する。
図8で映像信号出力装置81は映像信号を出力し、第1
の実施の形態の動画像符号化装置82は映像信号をビッ
トストリームに符号化する。出力バッファ83はその容
量が仮想バッファの容量以上のバッファであり、入力し
たビットストリームのレートを変換して出力し、記録手
段84はビットストリームを記録する。図9は動画像を
記録している記録手段91のメディアより動画像を復号
化する部分であり、入力バッファ92を介してビットス
トリームを動画像符号化装置93で用いられるレートに
変換して出力する。入力バッファ92はその容量が仮想
バッファの容量以上のバッファであり、動画像復号化装
置93はビットストリームを映像信号に復号化するもの
であり、映像信号表示装置94より映像信号を表示す
る。
Next, a video decoding system according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In FIG. 8, the video signal output device 81 outputs a video signal,
The moving picture coding apparatus 82 of the embodiment codes a video signal into a bit stream. The output buffer 83 is a buffer whose capacity is equal to or larger than the capacity of the virtual buffer, converts the rate of the input bit stream and outputs the converted bit stream, and the recording means 84 records the bit stream. FIG. 9 shows a portion for decoding a moving image from the medium of the recording means 91 which records the moving image. The bit stream is converted into a rate used by the moving image encoding device 93 via an input buffer 92 and output. I do. The input buffer 92 is a buffer whose capacity is equal to or larger than the capacity of the virtual buffer. The moving picture decoding device 93 decodes a bit stream into a video signal, and the video signal display device 94 displays the video signal.

【0068】以上のように構成された本発明の第4の実
施の形態の動画像復号化システムの動作について図8と
図9を用いて説明する。図8において、映像信号出力装
置81で出力された映像信号は、本発明の第1の実施の
形態の動画像符号化装置82でビットストリームに符号
化された後、出力バッファ83を介して記録手段84に
出力される。図9で記録手段91に記録されているビッ
トストリームは、入力バッファ92を介し動画像復号化
装置97に入力され、映像信号に復号化された後、映像
信号表示装置94で表示される。
The operation of the moving picture decoding system according to the fourth embodiment of the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS. In FIG. 8, a video signal output from a video signal output device 81 is encoded into a bit stream by a video encoding device 82 according to the first embodiment of the present invention, and is recorded via an output buffer 83. Output to the means 84. The bit stream recorded in the recording unit 91 in FIG. 9 is input to the moving picture decoding device 97 via the input buffer 92 and is decoded into a video signal, and then displayed on the video signal display device 94.

【0069】以上のように、本発明の第4の実施の形態
の動画像符号化・復号化装置は、本発明の第1の実施の
形態の動画像符号化装置を用いることにより、Iフレー
ムの画質の劣化と、それにともなうGOPの画質の一様
性が失われることを防ぐ。
As described above, the moving picture coding / decoding apparatus according to the fourth embodiment of the present invention uses the moving picture coding apparatus according to the first embodiment of the present invention to obtain an I-frame. Of the image quality of the GOP and the accompanying loss of the uniformity of the image quality of the GOP are prevented.

【0070】尚ここでは、動画像符号化装置として、本
発明の第1の実施の形態の動画像符号化装置を用いた
が、本発明の第2の実施の形態の符号化装置を用いても
同様の効果が得られる。
Here, the moving picture coding apparatus according to the first embodiment of the present invention is used as the moving picture coding apparatus, but the coding apparatus according to the second embodiment of the present invention is used. Has the same effect.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上のように本発明は、GOP残量更新
手段と、フレームビット発生量カウント手段と、フレー
ムターゲット演算手段と、符号化手段と、GOP残量計
測手段と、オフセット演算手段と、仮想バッファ占有量
演算手段とを設けることにより、バッファのアンダーフ
ローの制約による画質の劣化を防ぐことのできる優れた
動画像符号化装置及び復号化システムを実現できるとい
う効果が得られる。
As described above, the present invention provides a GOP remaining amount updating unit, a frame bit generation amount counting unit, a frame target calculating unit, an encoding unit, a GOP remaining amount measuring unit, an offset calculating unit. By providing the virtual buffer occupancy calculating means, it is possible to obtain an advantageous effect that an excellent moving picture encoding apparatus and a superior decoding system capable of preventing the deterioration of the image quality due to the restriction of the buffer underflow can be realized.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態の動画像符号化装置
のフレームターゲット演算部のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a frame target calculation unit of a video encoding device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態の動画像符号化装置
のブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram of the video encoding device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態の動画像符号化装置
のフレームターゲット演算部のパラメーターの遷移図で
ある。
FIG. 3 is a transition diagram of parameters of a frame target calculation unit of the video encoding device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施の形態の動画像符号化装置
のフレームターゲット演算部の処理手順のフローチャー
トである。
FIG. 4 is a flowchart of a processing procedure of a frame target calculation unit of the video encoding device according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施の形態の動画像符号化装置
のフレームターゲット演算部のブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram of a frame target calculation unit of the video encoding device according to the second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施の形態の動画像符号化装置
のフレームターゲット演算部の処理手順のフローチャー
トである。
FIG. 6 is a flowchart of a processing procedure of a frame target calculation unit of the video encoding device according to the second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3の実施の形態の動画像復号化シス
テムのブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram of a video decoding system according to a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第4の実施の形態の動画像復号化シス
テムのブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram of a video decoding system according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第4の実施の形態の動画像復号化シス
テムのブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram of a video decoding system according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】従来の動画像符号化装置のブロック図であ
る。
FIG. 10 is a block diagram of a conventional video encoding device.

【図11】従来の動画像符号化装置のフレームターゲッ
ト演算部のブロック図である。
FIG. 11 is a block diagram of a frame target calculation unit of a conventional video encoding device.

【図12】従来の動画像符号化装置のフレームターゲッ
ト演算部のパラメーターの遷移図である。
FIG. 12 is a transition diagram of parameters of a frame target calculation unit of a conventional video encoding device.

【図13】従来の動画像符号化装置のフレームターゲッ
ト演算部の処理手順のフローチャートである。
FIG. 13 is a flowchart of a processing procedure of a frame target calculation unit of a conventional video encoding device.

【図14】従来の動画像復号化システムのブロック図で
ある。
FIG. 14 is a block diagram of a conventional video decoding system.

【図15】仮想バッファの容量の変化を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a change in the capacity of a virtual buffer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,13 フレームタイプ入力端子 2 映像信号入力端子 3 符号化手段 4 ビットストリーム出力端子 5 マクロブロックビット発生量カウント手段 6 フレームビット発生量カウント手段 7 量子化係数加算手段 8 フレームターゲット演算部 9 量子化係数演算手段 14 コンプレキシティ演算手段 15 切換手段 16〜18 コンプレキシティ記憶手段 19 GOP残量演算手段 20 GOP残量記憶手段 21 フレームターゲット演算手段 22 仮想バッファ占有量演算手段 23 仮想バッファ占有量記憶手段 24 アンダーフロー検出手段 25,55 オーバーフロー検出手段 41,41A フレームターゲット演算部 51 オフセット演算手段 52 オフセット記憶手段 53 減算手段 72,82 動画像符号化装置 73 送信バッファ 74 伝送路 75 受信バッファ 76,93 動画像復号化装置 83 出力バッファ 84,91 記録手段 92 入力バッファ 1, 13 frame type input terminal 2 video signal input terminal 3 encoding means 4 bit stream output terminal 5 macroblock bit generation amount counting means 6 frame bit generation amount counting means 7 quantization coefficient adding means 8 frame target calculation unit 9 quantization Coefficient calculating means 14 Complexity calculating means 15 Switching means 16-18 Complexity storing means 19 GOP remaining amount calculating means 20 GOP remaining amount storing means 21 Frame target calculating means 22 Virtual buffer occupying amount calculating means 23 Virtual buffer occupying amount storing Means 24 Underflow detection means 25, 55 Overflow detection means 41, 41A Frame target calculation unit 51 Offset calculation means 52 Offset storage means 53 Subtraction means 72, 82 Video encoding device 73 Transmission buffer 74 Transmission Road 75 receive buffers 76,93 moving picture decoding apparatus 83 output buffers 84,91 recording means 92 the input buffer

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Iフレーム,Pフレーム,Bフレームが
所定順序で繰り返されるGOP単位で、GOPターゲッ
トのビット発生量となるように、動画像入力信号を入力
されたいずれかのフレームタイプに応じて符号化する符
号化手段と、 前記符号化手段で符号化された動画像のフレームビット
発生量を計数するフレームビット発生量カウント手段
と、 前記フレームビット発生量カウント手段で計数されたフ
レームビット発生量からGOPターゲットよりGOP残
量を更新し、入力されたフレームタイプに応じてそのフ
レームのビット発生量目標値を出力するフレームターゲ
ット演算部と、 前記フレームターゲット演算部より出力されるフレーム
ターゲットに応じて前記符号化手段での符号化のための
量子化係数を発生する量子化係数演算手段と、を有する
動画像符号化装置であって、 前記フレームターゲット演算部は、 目標となるGOPターゲットからフレーム毎のフレーム
ビット発生量に基づいて更新したGOP残量を記憶する
GOP残量記憶手段と、 各GOPの先頭での仮想バッファ占有量と仮想バッファ
占有量目標値との差であるオフセットを演算するオフセ
ット演算手段と、 前記オフセット演算手段によって演算されたオフセット
を記憶するオフセット記憶手段と、 前記GOP残量記憶手段に保持されているGOP残量か
らオフセットを減じてGOP残量を修正する減算手段
と、 前記減算手段によって修正されたGOP残量に基づいて
フレームでのビット発生量のターゲットを演算するフレ
ームターゲット演算手段と、を具備することを特徴とす
る動画像符号化装置。
An I frame, a P frame, and a B frame are repeated in a predetermined order in a GOP unit so that a bit generation amount of a GOP target is obtained according to one of the input frame types. Encoding means for encoding; frame bit generation amount counting means for counting the frame bit generation amount of the moving image encoded by the encoding means; frame bit generation amount counted by the frame bit generation amount counting means From a GOP target to update a GOP remaining amount from a GOP target, and output a bit generation target value of the frame according to the input frame type; and a frame target output from the frame target arithmetic unit. Quantized coefficient calculating means for generating a quantized coefficient for encoding by the encoding means A video encoding apparatus comprising: a GOP remaining amount storage unit configured to store a GOP remaining amount updated based on a frame bit generation amount for each frame from a target GOP target; Offset calculating means for calculating an offset which is a difference between the virtual buffer occupancy at the beginning of each GOP and the virtual buffer occupancy target value; offset storing means for storing the offset calculated by the offset calculating means; Subtraction means for correcting the remaining GOP by subtracting the offset from the remaining GOP stored in the remaining GOP storage means; and setting the target of the bit generation amount in the frame based on the remaining GOP corrected by the subtraction means. And a frame target calculating means for calculating.
【請求項2】 前記動画像符号化装置は、前記符号化手
段から量子化係数を入力し、1フレームの符号化を終え
た後、前記量子化係数の1フレームの総和を出力する量
子化係数加算手段と、を更に有するものであり、 前記符号化手段は量子化手段を有するものであり、 前記フレームターゲット演算手段は、前記GOP残量記
憶手段に記憶されているGOP残量と、前記オフセット
記憶手段に記憶されているオフセットと、前記量子化係
数加算手段の1フレームの量子化係数の総和よりフレー
ムターゲットを演算するものであることを特徴とする請
求項1記載の動画像符号化装置。
2. The video coding apparatus according to claim 1, wherein said video coding apparatus inputs a quantization coefficient from said coding means, and after coding one frame, outputs a sum of said quantization coefficient in one frame. And an encoding unit. The encoding unit has a quantization unit. The frame target calculation unit has a GOP remaining amount stored in the GOP remaining amount storage unit and the offset. 2. The moving picture coding apparatus according to claim 1, wherein a frame target is calculated from an offset stored in a storage means and a sum of quantization coefficients of one frame of said quantization coefficient addition means.
【請求項3】 前記動画像符号化装置は、前記フレーム
ターゲット演算手段より出力されるフレームターゲット
と仮想バッファ占有量より仮想バッファのアンダーフロ
ーを検出し、アンダーフローが検出されたとき前記フレ
ームターゲットを減じて前記符号化手段に出力するアン
ダーフロー検出手段を更に有するものであることを特徴
とする請求項2記載の動画像符号化装置。
3. The video encoding device detects an underflow of a virtual buffer from a frame target output from the frame target calculation means and a virtual buffer occupancy, and detects the underflow of the frame target when the underflow is detected. 3. The moving picture coding apparatus according to claim 2, further comprising an underflow detecting means for subtracting and outputting to said coding means.
【請求項4】 前記動画像符号化装置は、前記アンダー
フロー検出手段より出力されるフレームターゲットと仮
想バッファ占有量より仮想バッファのオーバーフローを
検出し、オーバーフローが検出されたとき前記フレーム
ターゲットを増して前記符号化手段に出力するオーバー
フロー検出手段を更に有するものであることを特徴とす
る請求項3記載の動画像符号化装置。
4. The video encoding apparatus detects an overflow of a virtual buffer from a frame target output from the underflow detection means and a virtual buffer occupancy, and increases the frame target when an overflow is detected. 4. The moving picture coding apparatus according to claim 3, further comprising overflow detecting means for outputting to said coding means.
【請求項5】 前記動画像符号化装置は、仮想バッファ
占有量より仮想バッファのオーバーフローを検出したと
き、前記仮想バッファ占有量を仮想バッファの上限値に
修正するオーバーフロー検出手段を更に有するものであ
ることを特徴とする請求項3記載の動画像符号化装置。
5. The moving picture coding apparatus according to claim 1, further comprising an overflow detecting means for correcting the virtual buffer occupancy to an upper limit value of the virtual buffer when detecting an overflow of the virtual buffer from the virtual buffer occupancy. The moving picture coding apparatus according to claim 3, wherein:
【請求項6】 請求項2記載の動画像符号化装置と、 前記動画像符号化装置より出力されるビットストリーム
を入力する出力バッファと、 前記出力バッファに入力された前記ビットストリームを
伝送する伝送路と、 前記伝送路で伝送された前記ビットストリームを入力す
る受信バッファと、 前記受信バッファに入力された前記ビットストリームを
復号し映像信号を出力する動画像復号化装置と、を具備
することを特徴とする動画像復号化システム。
6. The video encoding device according to claim 2, an output buffer for receiving a bit stream output from the video encoding device, and transmission for transmitting the bit stream input to the output buffer. A reception buffer that inputs the bit stream transmitted on the transmission path, and a video decoding device that decodes the bit stream input to the reception buffer and outputs a video signal. A moving picture decoding system characterized by the following.
【請求項7】 請求項3記載の動画像符号化装置と、 前記動画像符号化装置より出力されるビットストリーム
を入力する出力バッファと、 前記出力バッファに入力された前記ビットストリームを
伝送する伝送路と、 前記伝送路で伝送された前記ビットストリームを入力す
る受信バッファと、 前記受信バッファに入力された前記ビットストリームを
復号し映像信号を出力する動画像復号化装置と、を具備
することを特徴とする動画像復号化システム。
7. The video encoding device according to claim 3, an output buffer for inputting a bit stream output from the video encoding device, and transmission for transmitting the bit stream input to the output buffer. A reception buffer that inputs the bit stream transmitted on the transmission path, and a video decoding device that decodes the bit stream input to the reception buffer and outputs a video signal. A moving picture decoding system characterized by the following.
【請求項8】 請求項4記載の動画像符号化装置と、 前記動画像符号化装置より出力されるビットストリーム
を入力する出力バッファと、 前記出力バッファに入力された前記ビットストリームを
伝送する伝送路と、 前記伝送路で伝送された前記ビットストリームを入力す
る受信バッファと、 前記受信バッファに入力された前記ビットストリームを
復号し映像信号を出力する動画像復号化装置と、を具備
することを特徴とする動画像復号化システム。
8. The video encoding device according to claim 4, an output buffer for receiving a bit stream output from the video encoding device, and a transmission for transmitting the bit stream input to the output buffer. A reception buffer that inputs the bit stream transmitted on the transmission path, and a video decoding device that decodes the bit stream input to the reception buffer and outputs a video signal. A moving picture decoding system characterized by the following.
【請求項9】 請求項5記載の動画像符号化装置と、 前記動画像符号化装置より出力されるビットストリーム
を入力する出力バッファと、 前記出力バッファに入力された前記ビットストリームを
伝送する伝送路と、 前記伝送路で伝送された前記ビットストリームを入力す
る受信バッファと、 前記受信バッファに入力された前記ビットストリームを
復号し映像信号を出力する動画像復号化装置と、を具備
することを特徴とする動画像復号化システム。
9. The video encoding device according to claim 5, an output buffer for inputting a bit stream output from the video encoding device, and transmission for transmitting the bit stream input to the output buffer. A reception buffer that inputs the bit stream transmitted on the transmission path, and a video decoding device that decodes the bit stream input to the reception buffer and outputs a video signal. A moving picture decoding system characterized by the following.
【請求項10】 請求項2記載の動画像符号化装置と、 前記動画像符号化装置より出力されるビットストリーム
を記録する記録手段と、 前記記録手段で記録された前記ビットストリームを復号
し映像信号を出力する動画像復号化装置と、を具備する
ことを特徴とする動画像復号化システム。
10. A moving picture coding apparatus according to claim 2, recording means for recording a bit stream output from said moving picture coding apparatus, and video obtained by decoding said bit stream recorded by said recording means. A video decoding system, comprising: a video decoding device that outputs a signal.
【請求項11】 請求項3記載の動画像符号化装置と、 前記動画像符号化装置より出力されるビットストリーム
を記録する記録手段と、 前記記録手段で記録された前記ビットストリームを復号
し映像信号を出力する動画像復号化装置と、を具備する
ことを特徴とする動画像復号化システム。
11. A moving picture coding apparatus according to claim 3, recording means for recording a bit stream output from said moving picture coding apparatus, and video obtained by decoding said bit stream recorded by said recording means. A video decoding system, comprising: a video decoding device that outputs a signal.
【請求項12】 請求項4記載の動画像符号化装置と、 前記動画像符号化装置より出力されるビットストリーム
を記録する記録手段と、 前記記録手段で記録された前記ビットストリームを復号
し映像信号を出力する動画像復号化装置と、を具備する
ことを特徴とする動画像復号化システム。
12. A moving picture coding apparatus according to claim 4, recording means for recording a bit stream output from said moving picture coding apparatus, and a video obtained by decoding said bit stream recorded by said recording means. A video decoding system, comprising: a video decoding device that outputs a signal.
【請求項13】 請求項5記載の動画像符号化装置と、 前記動画像符号化装置より出力されるビットストリーム
を記録する記録手段と、 前記記録手段で記録された前記ビットストリームを復号
し映像信号を出力する動画像復号化装置と、を具備する
ことを特徴とする動画像復号化システム。
13. The moving picture encoding apparatus according to claim 5, recording means for recording a bit stream output from said moving picture encoding apparatus, and video obtained by decoding said bit stream recorded by said recording means. A video decoding system, comprising: a video decoding device that outputs a signal.
JP18930196A 1996-07-18 1996-07-18 Animation image encoder and animation image decoding system Withdrawn JPH1032827A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7099511B2 (en) * 2000-03-14 2006-08-29 Monolith Co., Ltd. Method and apparatus for coding and decoding image data using critical points
CN100456836C (en) * 1999-05-24 2009-01-28 索尼公司 Coding device and method thereof

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