KR100214584B1 - Method and apparatus for alloting bit quantity of variable rate moving image encoder - Google Patents

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Abstract

본 발병은 가변율 동영상 부호화 기법에서 화질을 기반으로 하여 비트율 할당하는 기술에 관한 것으로, 종래의 가변율 부호화 방식에 있어서는 고정된 양자화기를 사용한 후 발생된 비트량을 기준으로 실제 가변율 부호화기에 사용될 비트량을 예측하여 할당하게 되므로 균등한 화질을 제공할 수 없는 결함이 있었는 바, 본 발명은 이를 해결하기 위하여, 입력영상에 대해 단위시간당 발생하는 비트량이 소정치로 고정되게 부호화를 수행하는 제1단계와, 고정율 부호화가 수행되는 동안 발생되는 입력 프레임에 대해 복원된 프레임의 화질을 평가하여 저장하는 제2단계와, 전체영상에 대한 고정율 부호화가 종료되는 것을 확인하여 저장된 화질 평가치를 기준으로 하여 단위 시간별로 목표 비트량을 계산하여 저장하는 제3단계와, 출력 버퍼에서 저장된 단위 시간별 목표비트량을 기준으로 하여 비트율오차를 계산하고, 비트율 조정기에서 비트율오차와 영상내 복잡도를 기준으로 양자화 단계의 크기를 조정하여 단위시간당 발생되는 비트량이 목표치와 일치하게 하는 제4단계를 통해 비트량을 할당하도록 하였다.The present invention relates to a technique for allocating a bit rate based on image quality in a variable rate video encoding technique. In the conventional variable rate encoding scheme, a bit to be used in an actual variable rate encoder based on a bit amount generated after using a fixed quantizer. Since the amount is predicted and allocated, there is a defect that cannot provide a uniform picture quality. In order to solve the problem, the present invention provides a first step of encoding a fixed amount of bits generated per unit time with respect to an input image at a predetermined value. And a second step of evaluating and storing the image quality of the reconstructed frame with respect to the input frame generated during the fixed rate encoding, and confirming that the fixed rate encoding of the entire image is terminated, based on the stored image quality evaluation value. A third step of calculating and storing a target bit amount for each unit time; and stored in an output buffer Through the fourth step, the bit rate error is calculated based on the target bit amount by time, and the bit rate controller adjusts the size of the quantization step based on the bit rate error and the complexity in the image so that the bit amount generated per unit time matches the target value. Bit amount is allocated.

Description

가변율 동영상 부호화기의 비트량 할당 방법 및 장치Method and apparatus for allocating bit rate in variable rate video encoder

제1도는 일반적인 가변율 동영상 부호화기의 블록도.1 is a block diagram of a typical variable rate video encoder.

제2도는 본 발명 가변율 동영상 부호화기의 비트량 할당장치에 대한 블록도.2 is a block diagram of a bit rate allocation apparatus of a variable rate video encoder of the present invention.

제3도는 본 발명에 따른 비트율 할당방법을 보인 그래프.3 is a graph showing a bit rate allocation method according to the present invention.

제4도는 본 발명 비트량 할당방법의 신호 흐름도.4 is a signal flow diagram of the bit amount allocation method of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

101 : 감산기 102 : 디씨티부101: subtractor 102: DC

103 : 양자화기 104 : 로컬 디코더103: quantizer 104: local decoder

105 : 가산기 106 : 인터프레임 예측기105: adder 106: interframe predictor

107 : 가변장 부호화기 108 : 버퍼107: variable length encoder 108: buffer

109 : 액티비티 검출기 110 : 비트율 조정기109: activity detector 110: bit rate regulator

121 : 화질 검출기 122 : 계층적 비트율 할당기121: image quality detector 122: hierarchical bit rate allocator

본 발명은 가변율 동영상 부호화 기법에서 화질을 기반으로 하여 비트율을 할당하는 기술에 관한 것으로, 특히 고정율 부호화 과정의 결과 영상에 대한 화질평가를 기준으로 실제 가변율 부호화에 사용될 비트량을 예측 할당하는 가변율 동영상 부호화기의 비트량 할당 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a technique of allocating a bit rate based on image quality in a variable rate video encoding technique. In particular, the present invention relates to predicting and assigning a bit amount to be used for actual variable rate encoding based on an image quality evaluation of a resultant image of a fixed rate encoding process. A bit rate allocation method and apparatus for a variable rate video encoder.

동영상 부호화기(Video Encoder)는 출력되는 비트열(bitstream)의 특성에 따라 고정율(CBR : Constant Bit Rate) 부호화 방식과 가변율(VBR : Variable Bit Rate) 부호화 방식으로 대별된다. 이는 단위 시간(예 : 1초)당 발생하는 비트량이 고정적이냐 혹은 가변적이냐에 따라서 결정된다.A video encoder is roughly classified into a constant bit rate (CBR) coding method and a variable bit rate (VBR) coding method according to characteristics of an output bitstream. This depends on whether the amount of bits generated per unit time (eg 1 second) is fixed or variable.

상기 고정율 부호화 방식은 티브이 방송등과 같이 고정된 용량(Capacity)을 갖는 선로(Channel)를 이용하여 데이터를 전송하는 환경 등에서는 선호되나, 서로 다른 복잡도를 갖는 영상들에 대해서 동일한 비트량이 할당되기 때문에 화질이 고르지 못하다는 단점이 있다.The fixed rate coding method is preferred in an environment in which data is transmitted by using a channel having a fixed capacity, such as TV broadcasting, but the same bit amount is allocated to images having different complexity. The disadvantage is that the image quality is uneven.

이에 비하여 상기 가변율 부호화 방식은 영상의 복잡도에 비례하여 비트량을 할당하므로 전체 재생구간에 대하여 일정한 화질을 균등하게 유지할 수 있는 장점이 있으나, 가변적인 용량을 갖는 선로를 요구하기 때문에 최근 DVD(DVD : Digital Video Disc) 등의 응용분야에서 실용화되고 있다.On the other hand, the variable rate coding scheme allocates bits in proportion to the complexity of the image, which has the advantage of maintaining a constant picture quality over the entire playback period. : Digital Video Disc) has been put to practical use in application fields.

제1도는 일반적인 2단계 가변율 부호화 방식 중 대표적인 방식의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 고정율 부호화 방식에서 일반적으로 이용되는 주영상 부호화기(100)와, 영상의 복잡도에 따라 가변적인 목표 비트율(Target Bit Rate)을 공급하는 비트율 할당기(111)가 결합된 형태로 구성된 것으로, 이의 작용을 설명하면 다음과 같다.1 is a block diagram of a typical two-step variable rate coding scheme. As shown in FIG. 1, the main image encoder 100 generally used in the fixed rate coding scheme and a target bit rate varying according to the complexity of an image are illustrated in FIG. The bit rate allocator 111 for supplying the target bit rate is configured in a combined form, and its operation will be described as follows.

감산기(101)는 입력프레임(A)과 예측프레임(B) 사이의 차인 예측오차(C)를 발생시키며, 이 예측오차(C)는 디씨티부(102)에서 이산여현변환(Discrete Cosine Transform)된 후 양자화기(103)에서 양자화된다.The subtractor 101 generates a prediction error C, which is a difference between the input frame A and the prediction frame B, and the prediction error C is a discrete cosine transform in the DC unit 102. And then quantized in quantizer 103.

로컬 디코더(104) 및 가산기(105)는 상기 양자화된 신호(E)와 예측신호(B)를 합산하여 복호화된 신호(G)를 발생시키며, 인터프레임 예측기(106)는 상기 복호화된 신호(G)로부터 다음에 입력될 프레임 A에 대응하는 예측 프레임 B를 발생시킨다.The local decoder 104 and the adder 105 add the quantized signal E and the prediction signal B to generate a decoded signal G, and the interframe predictor 106 generates the decoded signal G. ) Generates a prediction frame B corresponding to the frame A to be input next.

또한, 양자화된 신호(E)는 가변장 부호화기(VLC)(107)를 통하면서 가변장 부호로 변환된 후 버퍼(108)를 통해 전송된다.In addition, the quantized signal E is converted into a variable length code through the variable length coder (VLC) 107 and then transmitted through the buffer 108.

비트율 조정기(110)는 액티비티 검출기(109)에서 구해진 프레임내의 각 매크로블록(MB : Macro-Block)의 복잡도(I : Activity)와 상기 버퍼(108)에서 계산된 목표 비트량과 발생된 비트량 사이의 차(J)를 기준으로 양자화 스텝의 크기를 조정하여 단위 시간당 발생하는 비트량을 조정한다.The bit rate adjuster 110 is configured between the complexity (I: activity) of each macro block (MB: Macro-Block) in the frame obtained by the activity detector 109 and the target bit amount calculated in the buffer 108 and the generated bit amount. The amount of bits generated per unit time is adjusted by adjusting the size of the quantization step based on the difference (J).

고정율 부호화 방식에서는 이상의 블록만을 사용하여 입력영상신호(VIDEOin)를 부호화 하게 되는데, 이때, 버퍼(108)에서 기준으로 하는 단위시간당 목표 비트량 L은 항상 일정하다.In the fixed rate coding scheme, the input video signal VIDEO in is encoded using only the above blocks, wherein the target bit amount L per unit time based on the buffer 108 is always constant.

비트율 할당기(111)는 단위시간별로 가변적인 목표 비트량을 계산하며, 주영상 부호화기(100)는 이를 이용하여 가변율 부호화를 수행한다.The bit rate allocator 111 calculates a variable target bit amount for each unit time, and the main image encoder 100 performs variable rate encoding using the same.

상기의 가변율 부호화 과정을 단계별로 설명하면 다음과 같다.The variable rate encoding process will be described step by step as follows.

제1단계 : 양자화 스텝의 크기 K를 특정 값으로 고정시킨 후 부호화를 수행하여 단위 시간당 발생한 비트량을 계산하여 저장한다. 전체 영상에 대한 부호화가 끝나면 저장된 비트량을 깆준으로 단위 시간별의 목표 비트량 L을 계산하여 저장한다. 이때, 목표비트량은 영상의 복잡도에 따라 가변적인 값을 갖는다.First step: After fixing the size K of the quantization step to a specific value, encoding is performed to calculate and store the amount of bits generated per unit time. After encoding the entire image, the target bit amount L for each unit time is calculated and stored based on the stored bit amount. In this case, the target bit amount has a variable value depending on the complexity of the image.

제2단계 : 저장된 단위 시간별 목표비트량 L을 버퍼(108)에 공급하여, 그 버퍼(108)는 이를 기준으로 비트율 오차 J를 발생시키며, 비트율 조정기(110)는 비트율 오차 J와 영상내 복잡도 I를 기준으로 양자화계단의 크기를 조정함으로써 단위 시간당 발생하는 비트량이 목표비트량과 일치하게 한다. 즉, 가변율 부호화가 수행된다. 그러나, 이와 같은 종래의 가변율 부호화 방식에 있어서는 고정된 양자화기를 사용한 후 발생한 비트량을 기준으로 가변율 부호화기를 조정하는 즉, 화질요소를 간접적으로 반영하는 방식이기 때문에 균등한 화질을 제공할 수 없는 결함이 있었다. 따라서, 본 발명의 목적은 고정율 부호화 과정의 결과 영상에 대한 화질평가를 기준으로 실제 가변율 부호화에 사용될 비트량을 예측함으로써 고화질특성을 얻을 수 있는 비트량 예측 할당 방법 및 장치를 제공함에 있다.Second step: The target bit amount L for each unit of time is supplied to the buffer 108, and the buffer 108 generates a bit rate error J based on this, and the bit rate adjuster 110 generates the bit rate error J and the complexity I in the image. By adjusting the size of the quantization step with reference to the amount of bits generated per unit time to match the target bit amount. That is, variable rate encoding is performed. However, in the conventional variable rate coding scheme, since the variable rate encoder is adjusted based on the amount of bits generated after using a fixed quantizer, that is, a method of indirectly reflecting image quality elements, it is impossible to provide uniform image quality. There was a fault. Accordingly, an object of the present invention is to provide a bit amount prediction allocation method and apparatus for obtaining a high quality characteristic by predicting a bit amount to be used for actual variable rate encoding based on an image quality evaluation of a result of a fixed rate encoding process.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명 가변율 동영상 부호화기의 비트량 할당방법은 입력영상에 대해 단위시간당 발생하는 비트량이 소정치로 고정되게 부호화를 수행하는 제1단계(S1)와; 고정율 부호화가 수행되는 동안 발생되는 입력 프레임에 대해 복원된 프레임의 화질을 평가하여 저장하는 제2단계(S2)와; 전체 영상에 대한 고정율 부호화가 종료되는 것을 확인하여 저장된 화질 평가치를 기준으로 하여 단위 시간별의 목표 비트량을 계산하여 저장하는 제3단계(S3,S4)와; 출력 버퍼에서 저장된 단위 시간별 목표비트량을 기준으로 하여 비트율오차를 계산하고, 비트율 조정기에서 비트율오차와 영상내 복잡도를 기준으로 양자화 단계의 크기를 조정하여 단위시간당 발생되는 비트량이 목표치와 일치하게 하는 제4단계(S5-S7)로 이루어 진다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for allocating a bit amount of a variable rate video encoder, the method comprising: encoding a fixed bit amount generated per unit time with respect to an input image at a predetermined value (S1); A second step (S2) of evaluating and storing the image quality of the reconstructed frame with respect to the input frame generated during the fixed rate encoding; A third step (S3, S4) of checking that the fixed rate encoding for the entire image is finished and calculating and storing a target bit amount for each unit time based on the stored image quality evaluation value; The bit rate error is calculated based on the target bit amount per unit time stored in the output buffer, and the bit rate controller adjusts the size of the quantization step based on the bit rate error and the complexity in the image to make the bit amount generated per unit time match the target value. It consists of four steps (S5-S7).

제2도는 본 발명의 비트량 예측 할당 장치에 대한 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 입력프레임(A)과 예측프레임(B) 사이의 차인 예측오차(C)를 발생하는 감산기(101)와, 상기 예측오차(C)를 이산여현변환하는 디씨티부(102)와, 상기 이산여현변환된 영상을 양자화 하는 양자화기(103)와, 상기 양자화된 신호(E)와 예측신호(B)를 합산하여 복호화된 신호(G)를 발생하는 로컬 디코더(104) 및 가산기(105)와, 상기 복호화된 신호(G)로부터 다음 입력될 프레임 A'에 대응하는 예측 프레임 B'를 발생하는 인터프레임 예측기(106)와, 양자화된 신호(E)를 공급받아 가변장 부호로 변환하여 출력단의 버퍼(108)에 공급하는 가변장 부호화기(107)와, 액티비티 검출기(109)에서 구해진 프레임내의 각 매크로블록의 복잡도(I)와 상기 버퍼(108)에서 계산된 목표 비트량과 발생된 비트량 사이의 차(J)를 기준으로 양자화 스텝의 크기를 조정하는 비트율 조정기(110)로 구성된 주영상 부호화기(110)에 있어서, 고정율 부호화가 수행되는 동안 발생하는 입력된 프레임(A)를 기준으로 복원된 프레임의 화질을 평가하는 화질 검출기(121)와, 상기 화질 검출기(121)에서 출력되는 복원된 프레임의 화질 평가치에 따라 영상의 복잡도에 비례하는 목표비트량을 계층적으로 할당하는 계층적 비트율 할당기(122)를 포함하여 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 제3도 및 제4도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.2 is a block diagram of a bit amount prediction allocation apparatus of the present invention, as shown therein, a subtractor 101 for generating a prediction error C which is a difference between an input frame A and a prediction frame B, The DC unit 102 for discrete cosine transforming the prediction error C, the quantizer 103 for quantizing the discrete cosine transformed image, and the quantized signal E and the prediction signal B are added up. A local decoder 104 and an adder 105 for generating a decoded signal G, and an interframe predictor for generating a prediction frame B 'corresponding to a frame A' to be input next from the decoded signal G. 106, a variable length encoder 107 which receives the quantized signal E, converts it into a variable length code, and supplies it to the buffer 108 at the output stage, and the complexity of each macroblock in the frame obtained by the activity detector 109. (I) and the target bit amount calculated in the buffer 108 and the generated bit amount In the main image encoder 110 configured of the bit rate adjuster 110 for adjusting the size of the quantization step based on the difference J, the reconstruction is performed based on the input frame A generated while the fixed rate encoding is performed. Hierarchical bit rate hierarchically assigning a target bit amount proportional to the complexity of the image according to the image quality detector 121 for evaluating the image quality of the frame and the image quality evaluation value of the reconstructed frame output from the image quality detector 121; It will be described in detail with reference to Figures 3 and 4 attached to the operation and effect of the present invention configured as described, including the allocator 122 as follows.

가변율 부호화 기법의 목적은 영상의 복잡도에 따라 비트량을 할당하여 전체 재생구간에 대하여 균등한 화질이 유지되게 하는 것이다. 즉, 비교적 긴 시간(예 : 1시간)에 대해서 계산된 평균 비트율을 일정하게 하여 전체 발생 비트량을 일정하게 유지하며, 단위시간(예 : 1초)당 발생하는 비트율은 영상의 복잡도에 따라 가변적으로 할당하여 부호화 함으로써 고화질 특성을 실현하는 방식이다.The purpose of the variable rate coding technique is to allocate bit amounts according to the complexity of an image so that the image quality is maintained uniformly over the entire reproduction period. That is, the average bit rate calculated for a relatively long time (eg 1 hour) is kept constant, so that the total bit rate is kept constant, and the bit rate generated per unit time (eg 1 second) is variable according to the complexity of the image. This method is to realize high quality characteristics by assigning and encoding.

본 발명에서는 각 영상의 재생화질 그 자체를 복잡도로서 이용하여 목표 비트량을 계산하는 방법을 제시한다. 제2도에서 주영상 부호화기(100)에 속한 각각의 블록은 제1도에서의 그것과 동일한 역할을 수행하며, 제2도에서 화질 검출기(Quality Detector)(121)와 계층적 비트율 할당기(122)는 제1도에서 비트율 할당기(111)와 같이 영상의 복잡도에 비례하는 목표비트량을 계산하는 블록으로서 그 비트율 할당기(111)를 대체하기 위한 것이다. 본 발명에서 사용하는 단위 시간별 목표 비트량 계산방법은 다음과 같다.The present invention proposes a method for calculating a target bit amount by using the reproduction quality itself of each video as its complexity. Each block belonging to the main image encoder 100 in FIG. 2 plays the same role as that in FIG. 1, and in FIG. 2, a quality detector 121 and a hierarchical bit rate allocator 122 are shown. ) Is a block for calculating a target bit amount proportional to the complexity of an image, like the bit rate allocator 111 in FIG. 1, to replace the bit rate allocator 111. The method of calculating the target bit rate for each unit time used in the present invention is as follows.

첫째, 제1단계로 입력영상에 대해 단위 시간당 발생하는 비트량이 Ravg로 고정되는 고정율 부호화를 수행한다. 따라서, 버퍼(108)로 입력되는 목표 비트량 L은 항상 일정한 값을 갖는다.First, in a first step, a fixed rate encoding is performed in which a bit amount generated per unit time is fixed to R avg for an input image. Therefore, the target bit amount L input into the buffer 108 always has a constant value.

둘째, 고정율 부호화가 수행되는 동안 발생하는 입력 프레임 A에 대해서 복원된 프레임 G의 화질 M을 평가하여 저장한 후 계층적 비트율 할당기(122)로 공급한다. 이때, 화질평가의 척도로는 두 프레임간의 MAD(Mean of Absolute Difference), MSD(Mean of Squared Difference), SNR(Signal to Noise Ratio) 등을 사용할 수 있다.Second, the image quality M of the reconstructed frame G is evaluated and stored for the input frame A generated while the fixed rate encoding is performed, and then supplied to the hierarchical bit rate allocator 122. In this case, as a measure of image quality evaluation, a mean of absolute difference (MAD), a mean of squared difference (MSD), a signal to noise ratio (SNR), etc., may be used.

셋째, 전체 영상에 대한 1단계 고정율 부호화가 종료되면 저장된 화질을 기준으로 하여 단위 시간별의 목표 비트량 L을 계산하여 가변율 부호화시 상기 버퍼(108)에 공급한다. 이때, 목표 비트량은 다음과 같은 계층적 비트율 항당방식(hierarchical bit rate allocation method)에 의해서 할당된다.Third, when the one-step fixed rate encoding of the entire image is completed, the target bit amount L for each unit time is calculated based on the stored image quality and supplied to the buffer 108 during variable rate encoding. At this time, the target bit amount is allocated by the hierarchical bit rate allocation method as follows.

부호화시 발생하는 비트량 R과 화질 D(여기서는 설명의 편의상 화질 척도로 MSE를 사용했다고 가정한다)는 레이트-디스토션 정리(Rate-Distortion Theory)에 의해 다음 식과 같은 비선형 관계를 갖는다.The bit amount R generated during encoding and the image quality D (assuming that MSE is used as the image quality scale for convenience of description) have a non-linear relationship as follows by the rate-distortion theorem.

여기서, 비트 평가함수 B(D)는 다음과 같이 정의한다.Here, the bit evaluation function B (D) is defined as follows.

1차 비트율 할당을 설명하면, 제3도에 도시한 계층적 비트율 할당방식 그래프에서와 같이, 먼저, 전체 구간을 비교적 긴 시간 단위(예 : 1분)로 K개 분할한 후 각 시간 단위별로 비트 평가함수인 Bti를 계산한다. 여기서, Bti는 구간ti에 포함된 각 프레임별 비트 평가함수의 합으로 정의된다. 각 구간별 비트량 Cti는 Bti를 기준으로 다음과 같이 1차적으로 할당된다.Referring to the first bit rate allocation, as shown in the hierarchical bit rate allocation graph shown in FIG. Calculate the evaluation function B ti . Here, B ti is defined as the sum of the bit evaluation functions for each frame included in the section ti . The bit amount C ti for each section is primarily allocated as follows based on B ti .

여기서, BT는 사전에 결정된 전체 영상에 대한 비트량이다.Here, B T is a bit amount for the entire predetermined image.

2차 비트율 할당을 설명하면, 제3도에 보인 바와 같이 1차적으로 할당된 비트량 Cti를 기준으로 각 구간을 비교적 짧은 시간단위(예 : 1초)로 재분할 한 후 각 시간단위별로 비트 평가함수 Bsi'를 계산한다. 여기서, Bsi'는 구간 si에 포함된 각 프레임별 비트 평가함수의 합으로 정의되며, 각 구간 si의 비트량 Rsi은 다음과 같이 구해진다.Referring to the second bit rate allocation, as shown in FIG. 3, the bit evaluation function for each time unit is performed after subdividing each section into a relatively short time unit (eg, 1 second) based on the first allocated bit amount Cti. Calculate Bsi '. Here, Bsi 'is defined as the sum of the bit evaluation functions for each frame included in the section si, and the bit amount Rsi of each section si is obtained as follows.

여기서, f(·)는 비트 평가함수로부터 각 구간의 비트량을 계산하는 함수로서 다음과 같은 식을 이용할 수 있다.Here, f (·) is a function for calculating the bit amount of each section from the bit evaluation function can be used as the following equation.

이 식에서 max(x,y)는 x,y 중 큰 값을 선택하는 함수이며, Rmas는 허용된 최대 비트율을 의미한다. 상기 (식6)을 (식4)에 대입한 후 (식5)의 조건을 만족시키는 최적의 계수 K,L을 구한다. 이후, 최종적으로 이 계수들을 (식4)에 대입한 후 각 구간 si의 비트량 Rsi을 구하여 저장하게 된다.In this equation, max (x, y) is a function that selects the larger value of x, y, and Rmas means the maximum bit rate allowed. After substituting Equation 6 into Equation 4, the optimum coefficients K and L satisfying the condition of Equation 5 are obtained. Then, after finally substituting these coefficients into (Equation 4), the bit amount Rsi of each section si is obtained and stored.

네째, 저장된 단위 시간별 목표 비트량 L을 버퍼(108)에 공급하여 그 버퍼(108)는 이를 기준으로 비트율 오차 J를 발생시키게 되고, 비트율 조정기(110)는 그 비트율 오차 J와 영상내 복잡도 I를 기준으로 양자화 계단의 크기를 조정함으로써 단위 시간당 발생하는 비트량이 목표 비트량과 일치하게 된다. 즉, 가변을 부호화가 수행된다.Fourth, the stored target bit amount L per unit time is supplied to the buffer 108 so that the buffer 108 generates a bit rate error J based on this, and the bit rate adjuster 110 generates the bit rate error J and the complexity I in the image. By adjusting the size of the quantization step as a reference, the amount of bits generated per unit time coincides with the target amount of bits. That is, the encoding of the variable is performed.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 고정율 부호화 과정의 결과 영상에 대한 화질평가를 기준으로 실제 가변율 부호화에 사용될 비트량을 예측 할당함으로써 전체영상에 대해서 균등한 화질을 얻을 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention has the effect of obtaining an even picture quality for the entire picture by predicting and assigning the amount of bits to be used for the actual variable rate coding based on the picture quality evaluation of the resultant image of the fixed rate coding process. .

Claims (5)

입력영상에 대해 단위시간당 발생하는 비트량이 소정치로 고정되게 부호화를 수행하는 제1단계와; 상기 제1단계의 고정율 부호화가 수행되는 동안 상기 입력영상과 대응되는 복원된 프레임과의 화질을 비교/평가하여 저장하는 제2단계와; 전체 영상에 대한 고정율 부호화가 종료되는 것을 확인하여 저장된 화질평가치를 기준으로 하여 단위 시간별 목표 비트량을 계산하여 저장하는 제3단계와; 출력 버퍼에서 저장된 단위 시간별 목표비트량을 기준으로 하여 비트율 오차를 계산하고, 비트율 조정기에서 비트율오차와 영상내 복잡도를 기준으로 양자화 단계의 크기를 조정하여 단위시간당 발생되는 비트량이 목표치와 일치하게 하는 제4단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가변율 동영상 부호화기의 비트량 할당방법.A first step of encoding the fixed amount of bits generated per unit time with respect to the input image at a predetermined value; A second step of comparing / evaluating and storing an image quality of the reconstructed frame corresponding to the input image while the fixed rate encoding of the first step is performed; A third step of confirming that the fixed rate encoding for the entire image is finished and calculating and storing a target bit amount for each unit time based on the stored image quality evaluation value; The bit rate error is calculated based on the target bit amount for each unit time stored in the output buffer, and the bit rate controller adjusts the size of the quantization step based on the bit rate error and the complexity in the image to make the bit amount generated per unit time match the target value. A bit amount allocation method of a variable rate video encoder, characterized by four steps. 제1항에 있어서, 제3단계는 전체 구간을 비교적 긴 시간단위로 K개 분할한 후 각 시간단위별로 비트평가함수(Bti)를 계산하는 1차 비트율 할당단계와; 1차적으로 할당된 비트량(Cti)을 기준으로 각 구간을 비교적 짧은 시간단위로 재 분할 하 후 각 시간단위별로 비트평가함수(Bsi')를 계산하는 2차 비트율 할당단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가변율 동영상 부호화기의 비트량 할당방법.The method as claimed in claim 1, further comprising: a first bit rate allocation step of dividing the entire section into relatively long time units and calculating a bit evaluation function (Bti) for each time unit; And a second bit rate allocation step of re-dividing each section into relatively short time units based on the first allocated bit amount Cti and calculating a bit evaluation function Bsi 'for each time unit. A bit rate allocation method of a variable rate video encoder. 제2항에 있어서, 1차 비트율 할당단계에서의 각 구간별 비트량(Cti)은 다음의 식을 이용하여 비트율을 할당하는 것을 특징으로 하는 가변율 동영상 부호화기의 비트량 할당방법.3. The method according to claim 2, wherein the bit rate (Cti) for each section in the first bit rate allocation step is assigned a bit rate by using the following equation. BT : 사전에 결정된 전체 영상에 대한 비트량BT: Bit amount for the entire predetermined picture Bti : 구간 ti에 포함된 각 프레임별 비트 평가함수의 합Bti: Sum of bit evaluation functions for each frame included in interval ti 제2항에 있어서, 2차 비트율 할당단계에서 각 구간의 비트량(Rsi)은 다음의 식을 이용하여 비트율을 할당하는 것을 특징으로 하는 가변율 동영상 부호화기의 비트량 할당방법.The method of claim 2, wherein the bit rate (Rsi) of each section in the second bit rate allocation step is assigned a bit rate by using the following equation. Bsi' : 구간(si)에 포함된 각 프레임별 비트평가함수의 합Bsi ': Sum of bit evaluation functions for each frame included in the interval (si) f(·) : 비트 평가함수로부터 각 구간의 비트량을 계산하는 함수f (·): Function to calculate the bit amount of each section from bit evaluation function 가변율 부호화 방식의 영상부호화기에 있어서, 입력영상에 대해 고정율 혹은 가변율 부호화를 수행하는 영상부호화부와; 상기 영상부호화부의 고정율부호화 출력신호와 상기 입력영상신호를 비교하여 복원된 프레임의 화질을 평가하는 화질 검출기와; 상기 화질 검출기에서 출력되는 평가치에 따라 영상의 복잡도에 비례하는 목표 비트량을 계층적으로 할당하여, 그 계층적으로 할당한 목표비트량에 따라 상기 영상부호화부에서 양자화단계의 크기를 조정할 수 있도록 하는 계층적 비트율 할당기를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 가변율 동영상 부호화기의 비트량 할당장치.1. An image encoder of a variable rate encoding method, comprising: an image encoder for performing fixed rate or variable rate encoding on an input image; An image quality detector for evaluating the image quality of the reconstructed frame by comparing the fixed rate encoding output signal with the input image signal; According to the evaluation value output from the image quality detector, a target bit amount proportional to the complexity of the image is allocated hierarchically, and the image encoder can adjust the size of the quantization step according to the hierarchically allocated target bit amount. And a hierarchical bit rate allocator.
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