JPH11215497A - 可変ビットレート符号化方式画像データ圧縮システム - Google Patents
可変ビットレート符号化方式画像データ圧縮システムInfo
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- JPH11215497A JPH11215497A JP1701898A JP1701898A JPH11215497A JP H11215497 A JPH11215497 A JP H11215497A JP 1701898 A JP1701898 A JP 1701898A JP 1701898 A JP1701898 A JP 1701898A JP H11215497 A JPH11215497 A JP H11215497A
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- Japan
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- Pending
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- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】可変ビットレート符号化方式の画像データ圧縮
を少ない時間遅れで実現する。 【解決手段】画像データの符号化情報に基づいて１フレ
ーム毎に発生情報量の積算及び量子化ステップの積算を
行う符号化情報抽出部２と、前記発生情報量の積算値及
び前記量子化ステップの積算値に基づいて現画像データ
以降の所定期間後の画像データの所定平均発生情報量を
満たすように、各画像データ毎に量子化ステップを算出
する計算部１と、前記計算部により算出した量子化ステ
ップを用いて各画像毎の画像データの符号化処理を行う
符号化部３を設ける。
を少ない時間遅れで実現する。 【解決手段】画像データの符号化情報に基づいて１フレ
ーム毎に発生情報量の積算及び量子化ステップの積算を
行う符号化情報抽出部２と、前記発生情報量の積算値及
び前記量子化ステップの積算値に基づいて現画像データ
以降の所定期間後の画像データの所定平均発生情報量を
満たすように、各画像データ毎に量子化ステップを算出
する計算部１と、前記計算部により算出した量子化ステ
ップを用いて各画像毎の画像データの符号化処理を行う
符号化部３を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、動画像データの圧
縮を行う分野において使用するのに好適な可変ビットレ
ート符号化方式の画像データ圧縮システムに関する。
縮を行う分野において使用するのに好適な可変ビットレ
ート符号化方式の画像データ圧縮システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】動画像データ圧縮規格の一つに、ＭＰＥ
Ｇ（Moving Picture coding ExpertsGroup）がある。こ
れは、動画像データを効率的に圧縮することに関するＩ
ＳＯ（International Standard Organization）のＷＧ
８（Working Group 8）のある委員会またはそれに関す
る圧縮規格（CCITT H261）を意味する。
Ｇ（Moving Picture coding ExpertsGroup）がある。こ
れは、動画像データを効率的に圧縮することに関するＩ
ＳＯ（International Standard Organization）のＷＧ
８（Working Group 8）のある委員会またはそれに関す
る圧縮規格（CCITT H261）を意味する。
【０００３】このなかで、ＭＰＥＧ−２圧縮方式では、
固定ビットレート符号化方式または可変ビットレート符
号化方式が使用されている。
固定ビットレート符号化方式または可変ビットレート符
号化方式が使用されている。
【０００４】固定ビットレート符号化方式を用いる動画
像データ圧縮では、ある画像グループ単位、例えばＧＯ
Ｐ（Group Of Picture）単位（再生専用ＤＶＤでは１５
フレーム程度）で一定の符号化発生情報量となるように
符号化制御を行う。例えば、１画面の目標情報量と発生
情報量との差分値と仮想的なバッファ占有量の初期値に
基づいて直交変換係数の量子化ステップを決定する符号
化制御を行うようにしている。この固定ビットレート符
号化方式の画像データ圧縮システムの具体的な一例は、
特開平８−３４０５３３号公報に開示されている。
像データ圧縮では、ある画像グループ単位、例えばＧＯ
Ｐ（Group Of Picture）単位（再生専用ＤＶＤでは１５
フレーム程度）で一定の符号化発生情報量となるように
符号化制御を行う。例えば、１画面の目標情報量と発生
情報量との差分値と仮想的なバッファ占有量の初期値に
基づいて直交変換係数の量子化ステップを決定する符号
化制御を行うようにしている。この固定ビットレート符
号化方式の画像データ圧縮システムの具体的な一例は、
特開平８−３４０５３３号公報に開示されている。
【０００５】可変ビットレート符号化方式を用いる動画
像データ圧縮では、一度仮符号化を行うことによってピ
クチャ（１フレーム）やＧＯＰ単位等での動画像データ
の符号化難易度を抽出し、その後、この抽出した符号化
難易度に従って前記ピクチャやＧＯＰ単位でビット量の
割り当てを行いながら再度実符号化を行うようにしてい
る。ここで、ビット量を割り当てる際には、所定の目標
平均発生情報量と、伝送媒体または記憶媒体の最大許容
発生情報量と、デコーダバッファのサイズを考慮する必
要がある。このようにして、符号化難易度の低い画像デ
ータ部分には平均よりも少ないビット量を割り当て、逆
に符号化難易度の高い画像データ部分には平均よりも多
いビット量を割り当てることによって、所定の目標平均
発生情報量によって限定された総ビット量内で、動画像
データの全体的な画質を向上させるようにしている。
像データ圧縮では、一度仮符号化を行うことによってピ
クチャ（１フレーム）やＧＯＰ単位等での動画像データ
の符号化難易度を抽出し、その後、この抽出した符号化
難易度に従って前記ピクチャやＧＯＰ単位でビット量の
割り当てを行いながら再度実符号化を行うようにしてい
る。ここで、ビット量を割り当てる際には、所定の目標
平均発生情報量と、伝送媒体または記憶媒体の最大許容
発生情報量と、デコーダバッファのサイズを考慮する必
要がある。このようにして、符号化難易度の低い画像デ
ータ部分には平均よりも少ないビット量を割り当て、逆
に符号化難易度の高い画像データ部分には平均よりも多
いビット量を割り当てることによって、所定の目標平均
発生情報量によって限定された総ビット量内で、動画像
データの全体的な画質を向上させるようにしている。
【０００６】このような可変ビットレート符号化方式の
画像データ圧縮システムは、再生専用ＤＶＤのオーサリ
ング等の主にパッケージメディアで用いられている。そ
して、このようなビットレート符号化方式の画像データ
圧縮システムの具体的な一例は、特開平８−２８９２９
４号公報に開示されている。
画像データ圧縮システムは、再生専用ＤＶＤのオーサリ
ング等の主にパッケージメディアで用いられている。そ
して、このようなビットレート符号化方式の画像データ
圧縮システムの具体的な一例は、特開平８−２８９２９
４号公報に開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前述した固定ビットレ
ート符号化方式は、画像データの符号化難易度に関わら
ずに、ある画像グループ単位で同一ビット量を割り当て
ることになるために、符号化難易度の低い画像データ部
分では必要以上のビット量が割り当てられて無駄なビッ
ト量を消費することになる。反面、符号化難易度の高い
画像データ部分では割り当てビット量が不足して画質劣
化が発生する。
ート符号化方式は、画像データの符号化難易度に関わら
ずに、ある画像グループ単位で同一ビット量を割り当て
ることになるために、符号化難易度の低い画像データ部
分では必要以上のビット量が割り当てられて無駄なビッ
ト量を消費することになる。反面、符号化難易度の高い
画像データ部分では割り当てビット量が不足して画質劣
化が発生する。
【０００８】一方、可変ビットレート符号化方式は、再
生専用ＤＶＤオーサリング等のパッケージメディアに対
しては有効な符号化方式であるが、対象動画像データ全
体に対して少なくとも２回の符号化処理が必要となって
符号化処理の遅れ時間が大きいことから、リアルタイム
性が要求されるアプリケーションに対して使用すること
が困難である。
生専用ＤＶＤオーサリング等のパッケージメディアに対
しては有効な符号化方式であるが、対象動画像データ全
体に対して少なくとも２回の符号化処理が必要となって
符号化処理の遅れ時間が大きいことから、リアルタイム
性が要求されるアプリケーションに対して使用すること
が困難である。
【０００９】本発明の目的は、画像の全体的な画質劣化
が少ない可変ビットレート符号化方式の画像データ圧縮
処理を少ない時間遅れで実現することにある。
が少ない可変ビットレート符号化方式の画像データ圧縮
処理を少ない時間遅れで実現することにある。
【００１０】本発明の他の目的は、画像の全体的な画質
劣化が少ない可変ビットレート符号化方式の画像データ
圧縮を１回の符号化処理で実現することにある。
劣化が少ない可変ビットレート符号化方式の画像データ
圧縮を１回の符号化処理で実現することにある。
【００１１】本発明の更に他の目的は、符号化難易度の
高い画像データが連続しても平均発生情報量がシステム
仕様を超過することがない可変ビットレート符号化方式
の画像データ圧縮システムを実現することにある。
高い画像データが連続しても平均発生情報量がシステム
仕様を超過することがない可変ビットレート符号化方式
の画像データ圧縮システムを実現することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、量子化ステッ
プを用いて画像データを符号化する可変ビットレート符
号化方式画像データ圧縮システムにおいて、先行する画
像データの符号化によって発生する発生情報量を画像デ
ータ符号化の難易度とみなして量子化ステップを変化さ
せ、この量子化ステップを使用して後続する画像データ
を１回の符号化処理で符号化することにより、仮符号化
を行うことなく可変ビットレート符号化処理を実現する
ものである。
プを用いて画像データを符号化する可変ビットレート符
号化方式画像データ圧縮システムにおいて、先行する画
像データの符号化によって発生する発生情報量を画像デ
ータ符号化の難易度とみなして量子化ステップを変化さ
せ、この量子化ステップを使用して後続する画像データ
を１回の符号化処理で符号化することにより、仮符号化
を行うことなく可変ビットレート符号化処理を実現する
ものである。
【００１３】具体的には、画像データを符号化したとき
の発生情報量と目標ビットレートをもとにして各画像デ
ータの量子化ステップを決定する可変ビットレート符号
化方式画像データ圧縮システムにおいて、符号化した画
像データの符号化情報に基づいて１フレーム毎に発生情
報量の積算及び量子化ステップの積算を行う符号化情報
抽出部と、前記発生情報量の積算値及び前記量子化ステ
ップの積算値に基づいて現画像データ以降の所定期間後
の画像データの所定平均発生情報量を満たすように、各
画像データ毎に量子化ステップを算出する計算部と、前
記計算部により算出した量子化ステップを用いて各画像
毎の画像データの符号化を行う符号化部とを設ける。
の発生情報量と目標ビットレートをもとにして各画像デ
ータの量子化ステップを決定する可変ビットレート符号
化方式画像データ圧縮システムにおいて、符号化した画
像データの符号化情報に基づいて１フレーム毎に発生情
報量の積算及び量子化ステップの積算を行う符号化情報
抽出部と、前記発生情報量の積算値及び前記量子化ステ
ップの積算値に基づいて現画像データ以降の所定期間後
の画像データの所定平均発生情報量を満たすように、各
画像データ毎に量子化ステップを算出する計算部と、前
記計算部により算出した量子化ステップを用いて各画像
毎の画像データの符号化を行う符号化部とを設ける。
【００１４】そして、前記計算部には、前記発生情報量
積算値及び前記所定平均発生情報量をもとにして画像デ
ータの平均発生情報量を算出する平均発生情報量計算部
と、前記量子化ステップ積算値をもとにして画像データ
の第１平均量子化ステップを算出する平均量子化ステッ
プ計算部と、前記平均発生情報量及び前記平均量子化ス
テップをもとにして各画像データに対する第１量子化ス
テップを算出する量子化ステップ計算部とを設ける。
積算値及び前記所定平均発生情報量をもとにして画像デ
ータの平均発生情報量を算出する平均発生情報量計算部
と、前記量子化ステップ積算値をもとにして画像データ
の第１平均量子化ステップを算出する平均量子化ステッ
プ計算部と、前記平均発生情報量及び前記平均量子化ス
テップをもとにして各画像データに対する第１量子化ス
テップを算出する量子化ステップ計算部とを設ける。
【００１５】また、前記前記平均発生情報量計算部は、
前記発生情報量積算値をもとにして現画像以前の前記第
２平均発生情報量を算出する第２平均発生情報量計算部
と、平均発生情報量を所定期間Ｎの所定関数Ｍとし、関
数Ｍと前記第２平均発生情報量及び前記所定平均発生情
報量をもとにして現画像以降の所定期間後の第３平均発
生情報量を算出する第３平均発生情報量計算部とを設け
る。
前記発生情報量積算値をもとにして現画像以前の前記第
２平均発生情報量を算出する第２平均発生情報量計算部
と、平均発生情報量を所定期間Ｎの所定関数Ｍとし、関
数Ｍと前記第２平均発生情報量及び前記所定平均発生情
報量をもとにして現画像以降の所定期間後の第３平均発
生情報量を算出する第３平均発生情報量計算部とを設け
る。
【００１６】前記所定関数Ｍを平均発生情報量とフレー
ム数の線形関数とする。
ム数の線形関数とする。
【００１７】また、前記量子化ステップ計算部には、前
記第２平均発生情報量と前記第３平均発生情報量及び前
記第１平均量子化ステップをもとにして前記現画像以降
の所定期間後の平均量子化ステップである第２平均量子
化ステップを算出する第２平均量子化ステップ計算部
と、量子化ステップを平均発生情報量の所定関数Ｌと
し、関数Ｌと前記第２平均発生情報量及び前記第２平均
量子化ステップをもとにして前記第１量子化ステップを
算出する第１量子化ステップ算出部とを設ける。
記第２平均発生情報量と前記第３平均発生情報量及び前
記第１平均量子化ステップをもとにして前記現画像以降
の所定期間後の平均量子化ステップである第２平均量子
化ステップを算出する第２平均量子化ステップ計算部
と、量子化ステップを平均発生情報量の所定関数Ｌと
し、関数Ｌと前記第２平均発生情報量及び前記第２平均
量子化ステップをもとにして前記第１量子化ステップを
算出する第１量子化ステップ算出部とを設ける。
【００１８】前記所定関数Ｌは、発生情報量と量子化ス
テップの反比例関数とする。
テップの反比例関数とする。
【００１９】また、前記平均発生情報量計算部は、発生
情報量に発生情報量オフセットを付加して前記平均発生
情報量を算出する手段を備え、前記平均量子化ステップ
計算部は、量子化ステップオフセットを付加して前記平
均量子化ステップを算出する手段を備えた構成とする。
情報量に発生情報量オフセットを付加して前記平均発生
情報量を算出する手段を備え、前記平均量子化ステップ
計算部は、量子化ステップオフセットを付加して前記平
均量子化ステップを算出する手段を備えた構成とする。
【００２０】更には、所定期間における所定の最大許容
平均発生情報量を保証する最大許容平均発生情報量保証
部を設けることにより、伝送媒体や光ディスクやハード
ディスク等の記録媒体におけるデータの読み出し／書き
込み速度（平均発生情報量）の上限を超える発生情報量
となるような符号化難易度の高い画像データの圧縮に対
しも、平均発生情報量が最大許容平均発生情報量に等し
い固定ビットレート方式で求めた量子化ステップを併用
することで、所定期間における所定の最大許容平均発生
情報量を保証する。
平均発生情報量を保証する最大許容平均発生情報量保証
部を設けることにより、伝送媒体や光ディスクやハード
ディスク等の記録媒体におけるデータの読み出し／書き
込み速度（平均発生情報量）の上限を超える発生情報量
となるような符号化難易度の高い画像データの圧縮に対
しも、平均発生情報量が最大許容平均発生情報量に等し
い固定ビットレート方式で求めた量子化ステップを併用
することで、所定期間における所定の最大許容平均発生
情報量を保証する。
【００２１】この最大許容平均発生情報量保証部は、所
定最大許容平均発生情報量を固定ビットレートとし、こ
のときの各画像毎の割当て情報量及び量子化ステップで
ある第２量子化ステップを算出する固定ビットレート符
号化方式量子化部と、前記発生情報量と前記割当て情報
量との比較を行い、前記第１量子化ステップと前記第２
量子化ステップのどちらを用いるかを選択する信号であ
る量子化ステップ選択信号を発生させる比較部と、前記
量子化ステップ選択信号に従って前記第１量子化ステッ
プと前記第２量子化ステップの選択を行う量子化ステッ
プ選択部を設ける。
定最大許容平均発生情報量を固定ビットレートとし、こ
のときの各画像毎の割当て情報量及び量子化ステップで
ある第２量子化ステップを算出する固定ビットレート符
号化方式量子化部と、前記発生情報量と前記割当て情報
量との比較を行い、前記第１量子化ステップと前記第２
量子化ステップのどちらを用いるかを選択する信号であ
る量子化ステップ選択信号を発生させる比較部と、前記
量子化ステップ選択信号に従って前記第１量子化ステッ
プと前記第２量子化ステップの選択を行う量子化ステッ
プ選択部を設ける。
【００２２】
【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。
を用いて説明する。
【００２３】図１は、本発明を実施する典型的な可変ビ
ットレート符号化方式動画像データ圧縮システムの一例
を示すブロック図である。この実施形態は、現在、ＤＶ
Ｄやディジタル衛星放送等に広く用いられているＭＰＥ
Ｇ−２動画像データ圧縮において、符号化発生情報量が
目標とする所定の平均発生情報量である第１平均発生情
報量となるように、ＧＯＰ（１フレームの場合を含む）
単位で量子化ステップを調整することにより、一度の符
号化処理により可変ビットレート符号化方式の動画像デ
ータ圧縮を実現する動画像データ圧縮システムである。
ットレート符号化方式動画像データ圧縮システムの一例
を示すブロック図である。この実施形態は、現在、ＤＶ
Ｄやディジタル衛星放送等に広く用いられているＭＰＥ
Ｇ−２動画像データ圧縮において、符号化発生情報量が
目標とする所定の平均発生情報量である第１平均発生情
報量となるように、ＧＯＰ（１フレームの場合を含む）
単位で量子化ステップを調整することにより、一度の符
号化処理により可変ビットレート符号化方式の動画像デ
ータ圧縮を実現する動画像データ圧縮システムである。
【００２４】符号化情報抽出部２は、符号化部３から出
力される画像データ符号化後の符号化情報１０４に基づ
いてフレーム毎に発生情報量と量子化ステップに関して
積算を行い、フレーム内発生情報量積算値１００とフレ
ーム内量子化ステップ積算値１０１を出力し、また、シ
ステム仕様に応じて設定した目標とする所定の平均発生
情報量である第１平均発生情報量１０２を出力するブロ
ックである。
力される画像データ符号化後の符号化情報１０４に基づ
いてフレーム毎に発生情報量と量子化ステップに関して
積算を行い、フレーム内発生情報量積算値１００とフレ
ーム内量子化ステップ積算値１０１を出力し、また、シ
ステム仕様に応じて設定した目標とする所定の平均発生
情報量である第１平均発生情報量１０２を出力するブロ
ックである。
【００２５】計算部１は、前記符号化情報抽出部２にお
いて抽出したフレーム内発生情報量積算値１００と、フ
レーム内量子化ステップ積算値１０１と、前記第１平均
発生情報量１０２に基づいて、画像（ＧＯＰ単位）毎の
量子化ステップである第１量子化ステップ１０３を算出
するブロックである。
いて抽出したフレーム内発生情報量積算値１００と、フ
レーム内量子化ステップ積算値１０１と、前記第１平均
発生情報量１０２に基づいて、画像（ＧＯＰ単位）毎の
量子化ステップである第１量子化ステップ１０３を算出
するブロックである。
【００２６】符号化部３は、前記第１量子化ステップ１
０３を用いて、対象画像データの符号化処理を行い、そ
の後、前記符号化情報１０４を出力するブロックであ
る。
０３を用いて、対象画像データの符号化処理を行い、そ
の後、前記符号化情報１０４を出力するブロックであ
る。
【００２７】図２は、図１に示した可変ビットレート符
号化方式動画像データ圧縮システムおける前記計算部１
の一例を詳細に示すブロック図である。平均発生情報量
計算部４は、前記符号化情報抽出部２から供給される前
記フレーム内発生情報量積算値１００をもとにして現画
像（ＧＯＰの境界）までの平均発生情報量である第２平
均発生情報量１０５を算出し、更に、この第２平均発生
情報量１０５と第１平均発生情報量１０２をもとにして
現画像を含むＧＯＰの次のＧＯＰの先頭フレームにおけ
る平均発生情報量である第３平均発生情報量１０６を予
測算出する。
号化方式動画像データ圧縮システムおける前記計算部１
の一例を詳細に示すブロック図である。平均発生情報量
計算部４は、前記符号化情報抽出部２から供給される前
記フレーム内発生情報量積算値１００をもとにして現画
像（ＧＯＰの境界）までの平均発生情報量である第２平
均発生情報量１０５を算出し、更に、この第２平均発生
情報量１０５と第１平均発生情報量１０２をもとにして
現画像を含むＧＯＰの次のＧＯＰの先頭フレームにおけ
る平均発生情報量である第３平均発生情報量１０６を予
測算出する。
【００２８】平均量子化ステップ計算部５は、前記符号
化情報抽出部２から供給される前記フレーム内量子化ス
テップ積算値１０１をもとにして現画像までの平均量子
化ステップである第１平均量子化ステップ１０７を算出
する。
化情報抽出部２から供給される前記フレーム内量子化ス
テップ積算値１０１をもとにして現画像までの平均量子
化ステップである第１平均量子化ステップ１０７を算出
する。
【００２９】量子化ステップ計算部６は、ＧＯＰ先頭フ
レームにおいて前記第２平均発生情報量１０５と第３平
均発生情報量１０６と第１平均量子化ステップ１０７を
もとにして、所定フレーム数Ｎo後に、符号化発生情報
量が目標平均発生情報量である前記第１平均発生情報量
１０２に達するように、次のＧＯＰの先頭フレームにお
ける量子化ステップである第１量子化ステップ１０３を
算出するブロックである。そして、現ＧＯＰの先頭フレ
ームを含む該ＧＯＰ内の各フレームに関して、この第１
量子化ステップ１０３を使用して符号化処理を行うよう
に該第１量子化ステップ１０３を符号化部３に供給す
る。
レームにおいて前記第２平均発生情報量１０５と第３平
均発生情報量１０６と第１平均量子化ステップ１０７を
もとにして、所定フレーム数Ｎo後に、符号化発生情報
量が目標平均発生情報量である前記第１平均発生情報量
１０２に達するように、次のＧＯＰの先頭フレームにお
ける量子化ステップである第１量子化ステップ１０３を
算出するブロックである。そして、現ＧＯＰの先頭フレ
ームを含む該ＧＯＰ内の各フレームに関して、この第１
量子化ステップ１０３を使用して符号化処理を行うよう
に該第１量子化ステップ１０３を符号化部３に供給す
る。
【００３０】図３は、図２に示した計算部１における平
均発生情報量計算部４の一例を詳細に示すブロック図で
ある。第２平均発生情報量計算部７は、前記フレーム内
発生情報量積算値１００から現画像以前の平均発生情報
量である第２平均発生情報量１０５を算出する。第３平
均発生情報量計算部８は、平均発生情報量をフレーム数
Ｎの関数Ｍとしたときに、前記第２平均発生情報量１０
５と目標として設定した前記第１平均発生情報量１０２
とから、次のＧＯＰ先頭フレームにおける平均発生情報
量である第３平均発生情報量１０６を予測算出する。
均発生情報量計算部４の一例を詳細に示すブロック図で
ある。第２平均発生情報量計算部７は、前記フレーム内
発生情報量積算値１００から現画像以前の平均発生情報
量である第２平均発生情報量１０５を算出する。第３平
均発生情報量計算部８は、平均発生情報量をフレーム数
Ｎの関数Ｍとしたときに、前記第２平均発生情報量１０
５と目標として設定した前記第１平均発生情報量１０２
とから、次のＧＯＰ先頭フレームにおける平均発生情報
量である第３平均発生情報量１０６を予測算出する。
【００３１】例えば、ＧＯＰ内のフレーム数をＮgop、
前記第１平均発生情報量１０２をＲo、ＧＯＰ先頭から
前記第１平均発生情報量１０２に達するまでのフレーム
数をＮo、前記第２平均発生情報量１０５をＲav、次の
ＧＯＰ先頭において予測する第３平均発生情報量１０６
をＲav_nextとし、フレーム数をＮ、平均発生情報量を
Ｒとした場合の前記関数Ｍを（数１）で示す線形関数と
した場合、前記第３平均発生情報量１０６は式（数２）
によって算出することができる。
前記第１平均発生情報量１０２をＲo、ＧＯＰ先頭から
前記第１平均発生情報量１０２に達するまでのフレーム
数をＮo、前記第２平均発生情報量１０５をＲav、次の
ＧＯＰ先頭において予測する第３平均発生情報量１０６
をＲav_nextとし、フレーム数をＮ、平均発生情報量を
Ｒとした場合の前記関数Ｍを（数１）で示す線形関数と
した場合、前記第３平均発生情報量１０６は式（数２）
によって算出することができる。
【００３２】 Ｒ／Ｎ ＝ （一定値） ……（数１） Ｒav_next ＝ Ｒav ＋ (Ｎgop/Ｎo)・(Ｒo − Ｒav) ……（数２）
【００３３】図４は、図２に示した計算部１における量
子化ステップ計算部６の一例を詳細に示すブロック図で
ある。第２平均量子化ステップ計算部９は、量子化ステ
ップを発生情報量の関数Ｌとしたとき、前記第２平均発
生情報量１０５と、前記第３平均発生情報量１０６と、
前記第１平均量子化ステップ１０７をもとにして、前記
関数Ｌを用いて次のＧＯＰ先頭フレームにおける平均量
子化ステップである第２平均量子化ステップ１０８を算
出する。
子化ステップ計算部６の一例を詳細に示すブロック図で
ある。第２平均量子化ステップ計算部９は、量子化ステ
ップを発生情報量の関数Ｌとしたとき、前記第２平均発
生情報量１０５と、前記第３平均発生情報量１０６と、
前記第１平均量子化ステップ１０７をもとにして、前記
関数Ｌを用いて次のＧＯＰ先頭フレームにおける平均量
子化ステップである第２平均量子化ステップ１０８を算
出する。
【００３４】例えば、前記第２平均平均発生情報量１０
５をＲav、前記第３平均発生情報量１０６をＲav_nex
t、前記第１平均量子化ステップ１０７をＱav、前記第
２平均量子化ステップをＱav_nextとし、発生情報量を
Ｒ、量子化ステップをＱとした場合の前記関数Ｌを式
（数３）で示す反比例関数としたときの前記第２平均量
子化ステップ１０８を式（数４）によって算出する。
５をＲav、前記第３平均発生情報量１０６をＲav_nex
t、前記第１平均量子化ステップ１０７をＱav、前記第
２平均量子化ステップをＱav_nextとし、発生情報量を
Ｒ、量子化ステップをＱとした場合の前記関数Ｌを式
（数３）で示す反比例関数としたときの前記第２平均量
子化ステップ１０８を式（数４）によって算出する。
【００３５】 ＲＱ ＝ （一定値） ……（数３） Ｑav_next ＝ Ｑav・(Ｒav / Ｒav_next) ……（数４）
【００３６】第１量子化ステップ計算部１０は、ＧＯＰ
内で量子化ステップは一定と仮定した場合、前記第１平
均量子化ステップ１０７と、前記第２平均量子化ステッ
プ１０８及びＧＯＰ当たりのフレーム数をもとにして、
ＧＯＰ内の量子化ステップである第１量子化ステップ１
０３を算出する。
内で量子化ステップは一定と仮定した場合、前記第１平
均量子化ステップ１０７と、前記第２平均量子化ステッ
プ１０８及びＧＯＰ当たりのフレーム数をもとにして、
ＧＯＰ内の量子化ステップである第１量子化ステップ１
０３を算出する。
【００３７】例えば、前記第１平均量子化ステップ１０
７をＱav、前記第２平均量子化ステップ１０８をＱav_n
ext、ＧＯＰ当たりのフレーム数をＮgop、圧縮開始時か
ら現ＧＯＰまでの総フレーム数をＮt、前記第１量子化
ステップ１０３をＱvbrとしたときの該第１量子化ステ
ップ１０３（Ｑvbr）を式（数５）によって算出する。
７をＱav、前記第２平均量子化ステップ１０８をＱav_n
ext、ＧＯＰ当たりのフレーム数をＮgop、圧縮開始時か
ら現ＧＯＰまでの総フレーム数をＮt、前記第１量子化
ステップ１０３をＱvbrとしたときの該第１量子化ステ
ップ１０３（Ｑvbr）を式（数５）によって算出する。
【００３８】 Ｑvbr ＝ [Ｑav / (Ｎgop・Ｒav_next)]・[Ｒav・(Ｎt + Ｎgop) − Ｎt・ Ｒav_next] ……（数５）
【００３９】そして、この第１量子化ステップ１０３
（Ｑvbr）を該ＧＯＰ内の総てのフレームの画像データ
の符号化に使用するように符号化部３に供給する。
（Ｑvbr）を該ＧＯＰ内の総てのフレームの画像データ
の符号化に使用するように符号化部３に供給する。
【００４０】図５は、このような第１量子化ステップ算
出の様子を例示するタイムチャートである。
出の様子を例示するタイムチャートである。
【００４１】図６は、図１に示した可変ビットレート符
号化方式動画圧縮システムにおける前記計算部１の他の
例を詳細に示すブロックである。この実施形態では、平
均発生情報量計算部１１は、圧縮初期段階での平均発生
情報量の急激な変化を抑止するために、発生情報量オフ
セット値１０９を追加した状態で前記第２平均発生情報
量１０５と前記第３平均発生情報量１０６を算出するよ
うに構成する。
号化方式動画圧縮システムにおける前記計算部１の他の
例を詳細に示すブロックである。この実施形態では、平
均発生情報量計算部１１は、圧縮初期段階での平均発生
情報量の急激な変化を抑止するために、発生情報量オフ
セット値１０９を追加した状態で前記第２平均発生情報
量１０５と前記第３平均発生情報量１０６を算出するよ
うに構成する。
【００４２】平均量子化ステップ計算部１２は、圧縮初
期段階での平均量子化ステップの急激な変化を抑止する
ために、発生量子化ステップオフセット値１１０を追加
した状態で前記第１平均量子化ステップ１０７を算出す
るように構成する。
期段階での平均量子化ステップの急激な変化を抑止する
ために、発生量子化ステップオフセット値１１０を追加
した状態で前記第１平均量子化ステップ１０７を算出す
るように構成する。
【００４３】図７は、図６に示した前記計算部１におけ
る平均発生情報量計算部１１の一例を詳細に示すブロッ
ク図である。この平均発生情報量計算部１１は、発生情
報量オフセット値１０９を追加した状態で平均発生情報
量を算出することにより、圧縮初期段階での平均発生情
報量の急激な変化を抑止するように構成する。
る平均発生情報量計算部１１の一例を詳細に示すブロッ
ク図である。この平均発生情報量計算部１１は、発生情
報量オフセット値１０９を追加した状態で平均発生情報
量を算出することにより、圧縮初期段階での平均発生情
報量の急激な変化を抑止するように構成する。
【００４４】図８は、本発明を実施する典型的な可変ビ
ットレート符号化方式動画像圧縮システムの他の例を示
すブロック図である。この実施形態は、更に、最大許容
発生情報量保証部１４を設けることにより、伝送媒体や
光ディスクやハードディスク等に固有の所定最大許容発
生情報量を超えないように量子化ステップを算出するこ
とができるようにしたものである。
ットレート符号化方式動画像圧縮システムの他の例を示
すブロック図である。この実施形態は、更に、最大許容
発生情報量保証部１４を設けることにより、伝送媒体や
光ディスクやハードディスク等に固有の所定最大許容発
生情報量を超えないように量子化ステップを算出するこ
とができるようにしたものである。
【００４５】図９は、前記最大許容発生情報量保証部１
４の一例を詳細に示すブロック図である。固定ビットレ
ート符号化方式量子化部１５は、符号化情報１０４と最
大許容発生情報量１１１を入力し、従来の固定ビットレ
ート符号化方式等を用いて、前記最大許容発生情報量１
１１を目標発生情報量とし、１画面の目標情報量と発生
情報量との差分値と、仮想的なバッファ占有量の初期値
とから、量子化ステップである第２量子化ステップ１１
４を算出する。また、このとき、各画像に割り当てる割
当て情報量１１３の出力を行う。
４の一例を詳細に示すブロック図である。固定ビットレ
ート符号化方式量子化部１５は、符号化情報１０４と最
大許容発生情報量１１１を入力し、従来の固定ビットレ
ート符号化方式等を用いて、前記最大許容発生情報量１
１１を目標発生情報量とし、１画面の目標情報量と発生
情報量との差分値と、仮想的なバッファ占有量の初期値
とから、量子化ステップである第２量子化ステップ１１
４を算出する。また、このとき、各画像に割り当てる割
当て情報量１１３の出力を行う。
【００４６】比較部１６は、割当て情報量１１３と符号
化情報１０４から得られる実際に発生した発生情報量と
の比較を行い、割当て情報量１１３の方が大きいときに
は発生情報量が前記最大許容発生情報量１１１を超えな
いと判断し、量子化ステップとして前記第１量子化ステ
ップ１０３を選択し、そうでない場合には量子化ステッ
プとして前記第２量子化ステップ１１４を選択するため
の量子化ステップ選択信号１１５を出力する。
化情報１０４から得られる実際に発生した発生情報量と
の比較を行い、割当て情報量１１３の方が大きいときに
は発生情報量が前記最大許容発生情報量１１１を超えな
いと判断し、量子化ステップとして前記第１量子化ステ
ップ１０３を選択し、そうでない場合には量子化ステッ
プとして前記第２量子化ステップ１１４を選択するため
の量子化ステップ選択信号１１５を出力する。
【００４７】量子化ステップ選択部１７は、前記量子化
ステップ選択信号１１５に従って前記第１量子化ステッ
プ１０３または前記第２量子化ステップ１１４を選択
し、これを最終的に符号化部３において使用する量子化
ステップである第３量子化ステップ１１２として出力す
る。
ステップ選択信号１１５に従って前記第１量子化ステッ
プ１０３または前記第２量子化ステップ１１４を選択
し、これを最終的に符号化部３において使用する量子化
ステップである第３量子化ステップ１１２として出力す
る。
【００４８】
【発明の効果】本発明によれば、画像の全体的な画質劣
化が少ない可変ビットレート符号化方式の画像データ圧
縮処理を仮符号化処理することなく行うことができるの
で、少ない時間遅れで実現することができる。これは、
リアルタイム性を必要とするアプリケーションにおいて
極めて有効である。
化が少ない可変ビットレート符号化方式の画像データ圧
縮処理を仮符号化処理することなく行うことができるの
で、少ない時間遅れで実現することができる。これは、
リアルタイム性を必要とするアプリケーションにおいて
極めて有効である。
【００４９】また、符号化難易度の高い画像データが連
続しても平均発生情報量がシステム仕様を超過すること
がないように保証することができる。
続しても平均発生情報量がシステム仕様を超過すること
がないように保証することができる。
【図１】本発明の一実施形態である１パス可変レート符
号化方式動画像圧縮システムのブロック図である。
号化方式動画像圧縮システムのブロック図である。
【図２】図１に示した計算部の一例を示す詳細なブロッ
ク図である。
ク図である。
【図３】図２に示した平均発生情報量計算部の一例を示
す詳細なブロック図である。
す詳細なブロック図である。
【図４】図２に示した平均量子化ステップ計算部の一例
を示す詳細なブロック図である。
を示す詳細なブロック図である。
【図５】第１量子化ステップ算出の様子を例示するタイ
ムチャートである。
ムチャートである。
【図６】図１に示した計算部の他の例を示す詳細なブロ
ック図である。
ック図である。
【図７】図６に示した平均発生情報量計算部の一例を示
す詳細なブロック図である。
す詳細なブロック図である。
【図８】本発明の他の実施形態である１パス可変レート
符号化方式動画像圧縮システムのブロック図である。
符号化方式動画像圧縮システムのブロック図である。
【図９】図８に示した最大許容発生情報量保証部の一例
を示す詳細なブロック図である。
を示す詳細なブロック図である。
１…計算部、２…符号化情報抽出部、３…符号化部、４
…平均情報量計算部、５…平均量子化ステップ計算部、
６…量子化ステップ計算部、７…第２平均情報量計算
部、８…第３平均情報量計算部、９…第２平均量子化ス
テップ計算部、１０…第１量子化ステップ計算部。
…平均情報量計算部、５…平均量子化ステップ計算部、
６…量子化ステップ計算部、７…第２平均情報量計算
部、８…第３平均情報量計算部、９…第２平均量子化ス
テップ計算部、１０…第１量子化ステップ計算部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥 万寿男 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所マルチメディアシステム 開発本部内 (72)発明者 戸谷 亮介 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所マルチメディアシステム 開発本部内
Claims (11)
- 【請求項１】量子化ステップを用いて画像データを符号
化する可変ビットレート符号化方式画像データ圧縮シス
テムにおいて、 先行する画像データの符号化によって発生する発生情報
量に応じて量子化ステップを変化させ、この量子化ステ
ップを使用して後続する画像データを１回の符号化処理
で符号化することを特徴とする可変ビットレート符号化
方式画像データ圧縮システム。 - 【請求項２】請求項１において、先行する画像データを
符号化することによって発生する情報量を画像データ符
号化の難易度とみなして量子化ステップを変化させるこ
とを特徴とする可変ビットレート符号化方式画像データ
圧縮システム。 - 【請求項３】画像データを符号化したときの発生情報量
と目標ビットレートをもとにして各画像データの量子化
ステップを決定する可変ビットレート符号化方式画像デ
ータ圧縮システムにおいて、 符号化した画像データの符号化情報に基づいて１フレー
ム毎に発生情報量の積算及び量子化ステップの積算を行
う符号化情報抽出部と、前記発生情報量の積算値及び前
記量子化ステップの積算値に基づいて現画像データ以降
の所定期間後の画像データの所定平均発生情報量を満た
すように、各画像データ毎に量子化ステップを算出する
計算部と、前記計算部により算出した量子化ステップを
用いて各画像毎の画像データの符号化を行う符号化部と
を備えたことを特徴とする可変ビットレート符号化方式
画像データ圧縮システム。 - 【請求項４】請求項３において、前記計算部は、前記発
生情報量積算値及び前記所定平均発生情報量をもとにし
て画像データの平均発生情報量を算出する平均発生情報
量計算部と、前記量子化ステップ積算値をもとにして画
像データの第１平均量子化ステップを算出する平均量子
化ステップ計算部と、前記平均発生情報量及び前記平均
量子化ステップをもとにして各画像データに対する第１
量子化ステップを算出する量子化ステップ計算部とを備
えたことを特徴とする可変ビットレート符号化方式画像
データ圧縮システム。 - 【請求項５】請求項４において、前記平均発生情報量計
算部は、前記発生情報量積算値をもとにして現画像以前
の前記第２平均発生情報量を算出する第２平均発生情報
量計算部と、平均発生情報量を所定期間Ｎの所定関数Ｍ
とし、関数Ｍと前記第２平均発生情報量及び前記所定平
均発生情報量をもとにして現画像以降の所定期間後の第
３平均発生情報量を算出する第３平均発生情報量計算部
とを備えたことをする可変ビットレート符号化方式画像
データ圧縮システム。 - 【請求項６】請求項５において、前記所定関数Ｍを平均
発生情報量とフレーム数の線形関数としたことを特徴と
する可変ビットレート符号化方式画像データ圧縮システ
ム。 - 【請求項７】請求項４〜６の１項において、前記量子化
ステップ計算部は、前記第２平均発生情報量と前記第３
平均発生情報量及び前記第１平均量子化ステップをもと
にして前記現画像以降の所定期間後の平均量子化ステッ
プである第２平均量子化ステップを算出する第２平均量
子化ステップ計算部と、量子化ステップを平均発生情報
量の所定関数Ｌとし、関数Ｌと前記第２平均発生情報量
及び前記第２平均量子化ステップをもとにして前記第１
量子化ステップを算出する第１量子化ステップ算出部と
を備えたことを特徴とする可変ビットレート符号化方式
画像データ圧縮システム。 - 【請求項８】請求項７において、前記所定関数Ｌは、発
生情報量と量子化ステップの反比例関数としたことを特
徴とする可変ビットレート符号化方式画像データ圧縮シ
ステム。 - 【請求項９】請求項３において、前記平均発生情報量計
算部は、発生情報量に発生情報量オフセットを付加して
前記平均発生情報量を算出する手段を備え、前記平均量
子化ステップ計算部は、量子化ステップオフセットを付
加して前記平均量子化ステップを算出する手段を備えた
ことを特徴とする可変ビットレート符号化方式画像デー
タ圧縮システム。 - 【請求項１０】請求項１〜９の１項において、更に、所
定期間における所定の最大許容平均発生情報量を保証す
る最大許容平均発生情報量保証部を設けたことを特徴と
する可変ビットレート符号化方式画像データ圧縮システ
ム。 - 【請求項１１】請求項１０において、前記最大許容平均
発生情報量保証部は、所定最大許容平均発生情報量を固
定ビットレートとし、このときの各画像毎の割当て情報
量及び量子化ステップである第２量子化ステップを算出
する固定ビットレート符号化方式量子化部と、前記発生
情報量と前記割当て情報量との比較を行い、前記第１量
子化ステップと前記第２量子化ステップのどちらを用い
るかを選択する信号である量子化ステップ選択信号を発
生させる比較部と、前記量子化ステップ選択信号に従っ
て前記第１量子化ステップと前記第２量子化ステップの
選択を行う量子化ステップ選択部とを備えたことを特徴
とする可変ビットレート符号化動画像圧縮システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1701898A JPH11215497A (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | 可変ビットレート符号化方式画像データ圧縮システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1701898A JPH11215497A (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | 可変ビットレート符号化方式画像データ圧縮システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11215497A true JPH11215497A (ja) | 1999-08-06 |
Family
ID=11932266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1701898A Pending JPH11215497A (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | 可変ビットレート符号化方式画像データ圧縮システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11215497A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008007436A1 (en) * | 2006-07-14 | 2008-01-17 | Panasonic Corporation | Image coding controller and image coding control method |
| CN107454405A (zh) * | 2016-05-31 | 2017-12-08 | 三星显示有限公司 | 包括图像编码方法和图像解码方法的图像显示方法 |
-
1998
- 1998-01-29 JP JP1701898A patent/JPH11215497A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008007436A1 (en) * | 2006-07-14 | 2008-01-17 | Panasonic Corporation | Image coding controller and image coding control method |
| CN107454405A (zh) * | 2016-05-31 | 2017-12-08 | 三星显示有限公司 | 包括图像编码方法和图像解码方法的图像显示方法 |
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|
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|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070417 |