KR101083383B1 - 부호화 비트 레이트 제어 방법 및 장치, 그 프로그램 및 프로그램을 기록한 기록매체 - Google Patents

부호화 비트 레이트 제어 방법 및 장치, 그 프로그램 및 프로그램을 기록한 기록매체 Download PDF

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Abstract

프레임내 예측 및 프레임간 예측을 절환할 수 있는 영상 부호화에 사용되는 부호화 비트 레이트 제어 방법으로서, 부호화를 수행한 픽쳐에 관한 양자화 대상 정보 및 비양자화 대상 정보의 발생 부호량을 계측하고, 상기 2개의 계측 결과에 기초하여 전발생 부호량에 대한 상기 비양자화 대상 정보의 발생 부호량 비율을 산출하고, 상기 산출한 비양자화 대상 정보의 발생 부호량 비율을 사용하여 부호화 대상 픽쳐의 목표 부호량을 결정한다. 상기 부호화를 수행한 픽쳐에 관한 양자화 대상 정보에 대한 복잡함 지표를 산출하고, 그 지표와 상기 비양자화 대상 정보의 발생 부호량 비율에 기초하여 사전에 정한 가상의 양자화 단계 사이즈로 부호화 대상 픽쳐를 부호화했을 때의 발생 부호량을 추정하여 상기 목표 부호량을 결정해도 좋다.

Description

부호화 비트 레이트 제어 방법 및 장치, 그 프로그램 및 프로그램을 기록한 기록매체{Encoding bit rate control method, device, program, and recording medium containing the program}
본 발명은 프레임내 예측 및 프레임간 예측을 절환할 수 있는 영상 부호화에 사용되는 부호화 비트 레이트 제어 방법 및 그 장치와, 그 부호화 비트 레이트 제어 방법의 실현에 사용되는 부호화 비트 레이트 제어 프로그램 및 그 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
본원은 2007년 3월 14일에 출원된 일본특원2007-064271호에 기초하여 우선권을 주장하고 그 내용을 여기에 원용한다.
대부분의 영상 부호화 방식에서는 입력되는 영상의 성질에 따라 발생 부호량이 변화된다. 그래서 발생 부호량을 제어하여 부호화 비트 레이트를 일정하게 유지하는 부호화 비트 레이트 제어 기술이 필요하게 된다.
발생 부호량은 양자화 단계 사이즈와 밀접한 관계가 있으며 발생 부호량은 양자화 단계 사이즈를 변동시킴으로써 제어한다.
MPEG-2 테스트 모델5(이하, TM5로 칭함)에서는 양자화 단계 사이즈와 발생 부호량간의 관계를 이용하여 부호량 제어를 하고 있다(예를 들면, 비특허문헌 1 참 조).
이하에 MPEG-2 TM5에서의 부호량 제어에 대해서 설명하기로 한다.
MPEG-2 TM5에서는 GOP(Group of Pictures)라고 불리는 I, P 및 B픽쳐라는 서로 다른 픽쳐 타입으로 이루어진 픽쳐군(I/P/B)의 단위로 부호량을 제어한다.
도 7에, MPEG-2 TM5에서의 부호량 제어 흐름도를 도시한다.
MPEG-2 TM5에서의 부호량 제어에서는 이 흐름도에 도시한 바와 같이 우선 최초로 단계 S301에서 픽쳐 타입마다 복잡함 지표 Xx(x=i,p,b(각각 I, P, B픽쳐에 대응))를,
Xx=Sx·<Qx>
라는 식에 따라 구한다.
여기에서 x는 픽쳐 종류 구별을 나타내고, Sx는 가장 가까이에 부호화된 동일 픽쳐 타입의 발생 부호량을 나타내고, <Qx>는 부호화에서의 양자화 단계 사이즈의 평균값을 나타낸다.
일반적으로 발생 부호량 Sx는 양자화 단계 사이즈 Qx에 반비례한다. 그래서 이 복잡함 지표 Xx를 산출함으로써 발생 부호량과 양자화 단계 사이즈의 관계를 알 수 있다.
계속해서 단계 S302에서 하기의 수학식 1에 따라 픽쳐 타입마다 목표 부호량Tx(x=i,p,b)를 설정한다.
Figure 112009054350268-pct00001
여기에서 R은 GOP에 할당된 부호량을 나타내고, Np는 GOP내의 P픽쳐의 수를 나타내고, Nb는 GOP내의 B픽쳐의 수를 나타내고, Kp,Kb는 정수를 나타낸다.
이 식이 의미하는 바는, 목표 부호량Ti를 설정할 경우에는 Xp/Xi에 따라 P픽쳐를 I픽쳐로 환산하고, Xb/Xi에 따라 B픽쳐를 I픽쳐로 환산하여 그 환산값과 픽쳐수 Np,Nb와 GOP에 할당된 부호량 R에 기초하여 목표 부호량Ti를 산출하는 것을 의미하고 있다.
그리고 목표 부호량Tb를 설정할 경우에는 Xb/Xp에 따라서 B픽쳐를 P픽쳐로 환산하여 그 환산값과 픽쳐수 Np,Nb와 GOP에 할당된 부호량R에 기초하여 목표 부호량 Tp를 산출하는 것을 의미하고 있다.
그리고 목표 부호량Tp를 설정할 경우에는 Xp/Xb에 따라 P픽쳐를 B픽쳐로 환산 하여 그 환산값과 픽쳐수Np,Nb와 GOP에 할당된 부호량R에 기초하여 목표 부호량Tb를 산출하는 것을 의미하고 있다.
계속해서 단계 S303에서 이와 같이 하여 설정한 픽쳐 단위의 목표 부호량Tx에 기초하여 부호화 대상이 되는 소블럭에 대한 양자화 단계 사이즈를 결정한다.
계속해서 단계 S304에서 결정한 양자화 단계 사이즈를 사용하여 소블럭마다 양자화 및 부호화 처리를 한다.
계속해서 단계 S305에서 1픽쳐분의 부호화를 종료 후 양자화 단계 사이즈의 평균값<Qx>를 산출한다.
계속해서 단계 S306에서 (1픽쳐분의 부호화를 종료 후,) 실제 발생 부호량Sx을 계측한다.
이 계측한 발생 부호량Sx과 이 산출한 평균 양자화 단계 사이즈<Qx>에 기초하여 다시 단계 S301에서 다음 동일 픽쳐 타입의 복잡함 지표Xx를 갱신하게 된다.
이와 같은 방법에 의해 MPEG-2 TM5에서는 픽쳐마다 목표 부호량을 설정하여 부호화 처리를 하고 발생 부호량을 제어하고 있다.
종래 방법에서는 GOP에 할당된 부호량을 픽쳐 타입별 복잡함 지표에 기초하여 목표 부호량을 결정하였다. 이 방법은, 양자화 단계 사이즈와 발생 부호량이 반비례 관계에 있다는 것을 전제로 하고 있다.
그러나 움직임 보상 예측 움직임 벡터나 부호화 모드 등 양자화 단계 사이즈 의 크기에 관계없이 발생하는 부호량이 지배적이 되면 이 전제가 무너질 가능성이 있다. 이 전제가 무너진 경우, 발생 부호량의 추정에 오류가 생겨 올바른 목표 부호량의 설정이 불가능하다는 문제가 있다.
이 문제를 해결하기 위해, 하기에 나타내는 특허문헌 1에서는 고정 길이 부호량을 제외하고 양자화 제어하는 방법을 제안하였다.
이 방법에서는 비트 레이트에 의존하지 않는 요소인 MPEG-2의 프레임내 부호화 모드에서의 DC성분의 부호량이나 움직임 벡터의 부호량을, 양자화 단계 사이즈에 의존하지 않는 부호량으로 하였다.
[비특허문헌 1]
MPEG-2, Test Model 5(TM5), Doc.ISO/IECJTC1/SC29/WG11/NO400, Test Model Editing Committee, pp.59-63, Apr.1993.
[특허문헌 1]
일본특개평10-290461호 공보
비특허문헌 1에서는, 부호화 모드의 선택시에 양자화 단계 사이즈를 고려하지 않기 때문에 양자화의 성김에 관계 없이 예측 오차가 최소가 되는 예측 모드가 선택되었다.
종래부터 대부분의 영상 부호화 방식으로는, 움직임 벡터 등의 부호량에 비해 직교 변환 계수의 부호량이 차지하는 비율이 높기 때문에 이 방법에서도 부호화 효율의 저하는 큰 문제가 되지 않는다.
그러나 ITU-T H.264와 같은 하나의 매크로 블럭에 최대 32의 움직임 벡터가 존재하는 부호화 방식에서는, 직교 변환 계수의 부호량이 전(全)발생 부호량에 차지하는 비율은 항상 지배적인 것은 아니다.
직교 변환 계수 이외의 발생 부호량이 많이 발생하는 부호화 방식에서는, 항상 예측 오차 최소의 예측 모드를 선택하면 직교 변환 계수 이외의 발생 부호량이 많아져 결과적으로 부호화 효율이 저하된다.
그래서 예측 모드 선택시에 양자화 단계 사이즈를 사용하여 예측 오차 전력에 추가하여 움직임 벡터 등 직교 변환 계수 이외의 부호량에 무게를 부여하여 비용을 산출하고 있다.
H.264의 참조 소프트웨어에서는, 예측 모드 선택시에,
Cost=D+λ·A
라는 비용 함수를 사용하고 있다.
여기에서 D는 예측 오차 전력, A는 직교 변환 계수 이외의 발생 부호량, λ는 양자화 단계 사이즈에 의해 정해지는 정수이다.
양자화 단계 사이즈가 작아지면 λ는 작아지고, 비용 함수의 대부분을 예측 오차 전력이 차지한다. 반대로 양자화 단계 사이즈가 커지면 λ가 커지고 직교 변환 계수 이외의 발생 부호량이 지배적이 된다.
이와 같이 ITU-T H.264와 같은 직교 변환 계수 이외의 발생 부호량이 많이 발생하는 부호화 방식에서 상기 비용 함수에 의한 예측 모드 선택을 한 경우, 특허문헌 1의 방법에서는 직교 변환 계수 이외의 정보의 발생 부호량을 양자화 단계에 의존하지 않는 것을 전제로 하고 있기 때문에 발생 부호량의 추정이 부정확해져 부호량의 제어가 어려운 경우가 있다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 직교 변환 계수 이외의 발생 부호량이 지배적인 부호화 방식이라 해도 그 발생 부호량을 고려한 목표 부호량을 설정할 수 있도록 함으로써 안정된 부호화 비트 레이트 제어를 실현하는 새로운 기술의 제공을 목적으로 한다.
이 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 부호화 비트 레이트 제어장치는, 프레임내 예측 및 프레임간 예측을 절환할 수 있는 영상 부호화에 사용될 때, (1)부호화를 수행한 픽쳐에 관한 양자화 대상 정보의 발생 부호량을 계측하는 제1 계측 수단과, (2)부호화를 수행한 픽쳐에 관한 비양자화 대상 정보의 발생 부호량을 계측하는 제2 계측 수단과, (3)제1 및 제2 계측 수단의 계측 결과에 기초하여 전(全)발생 부호량에 대한 비양자화 대상 정보의 발생 부호량 비율을 산출하는 산출 수단과, (4)산출 수단이 산출한 비양자화 대상 정보의 발생 부호량 비율을 사용하여 부호화 대상 픽쳐의 목표 부호량을 결정하는 결정 수단을 구비하도록 구성한다.
이와 같이 구성될 때, 양자화 단계 사이즈와 비양자화 대상 정보의 발생 부호량 비율간의 관계에 대해서 기술하는 함수(예를 들면, 양자화 단계 사이즈 값의 범위에 따라 기울기가 변화되는 직선으로 구성된)를 사용하는 경우가 있고, 이 때에는 산출 수단이 산출한 비양자화 대상 정보의 발생 부호량 비율과, 부호화를 수행한 픽쳐의 부호화에 사용된 양자화 단계 사이즈에 기초하여 이 함수를 결정하는 함수 결정 수단을 구비하는 경우가 있다.
이상의 각 처리 수단이 동작함으로써 실현되는 본 발명의 부호화 비트 레이트 제어 방법은 컴퓨터 프로그램에서도 실현할 수 있는 것으로서, 이 컴퓨터 프로그램은 적당한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록하여 제공되거나, 네트워크를 통해 제공되고 본 발명을 실시할 때에 설치되어 CPU 등의 제어수단상에서 동작함으로써 본 발명을 실현하게 된다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 부호화 비트 레이트 제어장치에서는, 부호화를 수행한 픽쳐에 관한 양자화 대상 정보의 발생 부호량을 계측함과 동시에 부호화를 수행한 픽쳐에 관한 비양자화 대상 정보의 발생 부호량을 계측한다.
그리고 이 2개의 계측 결과에 기초하여 전발생 부호량에 대한 비양자화 대상 정보의 발생 부호량 비율을 산출하고, 그 산출한 비양자화 대상 정보의 발생 부호량 비율을 사용하여 부호화 대상 픽쳐의 목표 부호량을 결정한다.
예를 들면, 부호화를 수행한 픽쳐에 관한 양자화 대상 정보에 대한 복잡함 지표를 산출하고, 그 산출한 복잡함 지표와 산출한 비양자화 대상 정보의 발생 부호량 비율에 기초하여 사전에 정한 가상의 양자화 단계 사이즈로 부호화 대상 픽쳐를 부호화했을 때의 발생 부호량을 추정하고, 그 추정한 발생 부호량을 사용하여 부호화 대상 픽쳐의 목표 부호량을 결정한다.
이 가상의 양자화 단계 사이즈로서, 프레임내 예측 부호화 픽쳐(I픽쳐)의 부호화에 이용한 양자화 단계 사이즈와 사전에 정한 비율을 사용하여 프레임간 예측 부호화 픽쳐(P 또는 B픽쳐)의 가상의 양자화 단계 사이즈를 산출하는 경우가 있다.
또 함수 결정 수단이 결정한 함수를 사용하여 가상의 양자화 단계 사이즈에 따라 산출한 비양자화 대상 정보의 발생 부호량 비율을 변화시키고, 그 변화시킨 발생 부호량 비율을 사용하여 부호화 대상 픽쳐의 목표 부호량을 결정하기도 한다.
본 발명에 의하면, 비양자화 대상 정보의 발생 부호량이 지배적인 부호화 방식이라 해도 그 발생 부호량을 고려한 목표 부호량을 설정할 수 있게 된다.
이제 본 발명에 의하면, 비양자화 대상 정보의 발생 부호량을 고려하여 목표 부호량을 정함으로써 추정 발생 부호량의 오차가 감소되어 안정된 부호화 비트 레이트 제어를 실현할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 동작의 흐름도이다.
도 2는 헤더 부호량비의 설명도이다.
도 3은 본 발명이 적용되는 영상 부호화 장치의 구성예이다.
도 4는 동일한 영상 부호화 장치의 내부 구성예이다.
도 5는 헤더 부호량비의 도출에 사용하는 함수의 일례를 도시한 도면이다.
도 6은 동일한 영상 부호화 장치가 실행하는 흐름도의 일례이다.
도 7은 MPEG-2 TM5에서의 부호량 제어 흐름도이다.
[부호의 설명]
1 영상 부호화 장치
10 양자화 제어부
20 양자화·부호화 실행부
100 픽쳐 종별 관리부
101 가(假)양자화 단계 사이즈 산출부
102 추정 발생 부호량 산출부
103 목표 부호량 산출부
104 양자화 단계 사이즈 산출부
105 I픽쳐 정보 기억부
106 I픽쳐 정보 갱신부
107 파라미터 정보 기억부
108 GOP정보 기억부
109 갱신부
1070 변환 계수 부호량 복잡함 지표 기억부
1071 헤더 부호량비 도출 함수 기억부
1072 픽쳐 복잡함 지표 기억부
1090 파라미터 정보 갱신부
1091 GOP정보 갱신부
다음으로, 실시형태에 따라서 본 발명을 설명하기로 한다.
본 발명에서는 직교 변환 계수 이외의 발생 부호량(이하, 헤더 부호량이라고 칭한다)을 고려하기 때문에 직교 변환 계수의 발생 부호량(이하, 변환 계수 부호량이라고 칭한다)과 헤더 부호량의 비율을 구함으로써 정확한 발생 부호량의 추정을 가능하게 한다.
도 1에 본 발명에 따른 동작의 흐름도예를 도시한다.
우선 최초로 단계 S101에서 픽쳐 타입마다 사전에 정한 가상의 양자화 단계 사이즈로 부호화했을 때의 발생 부호량을 추정한다.
그 때에,
·변환 계수 부호량의 복잡함 지표: αsx 단, x=i,p,b
·헤더 부호량비: αrx 단, x=i,p,b
라는 정보를 사용하여 추정 발생 부호량을 산출한다.
여기에서 헤더 부호량비(=헤더 부호량/전발생 부호량)가 양자화 단계 사이즈에 따라 변화될 경우 헤더 부호량비를,
αrx=Func(Qx)
와 같이 양자화 단계 사이즈Qx(x=i,p,b)의 함수로서 취급한다.
예를 들면, 도 2에 도시한 바와 같이 양자화 단계 사이즈Qx에 따라 헤더 부호량비αrx가 변화될 경우, 헤더 부호량비αrx를 양자화 단계 사이즈Qx의 함수로서 산출할 필요가 있다.
아울러 이 함수에 대해서는 부호화 모드 선택시의 비용 산출 방법에 따라 다르다. 따라서 이용하는 비용 산출 방법에 맞춘 함수를 사용할 필요가 있다.
계속해서 단계 S102에서, 픽쳐 타입마다 추정한 발생 부호량으로부터 부호화 대상 픽쳐의 목표 부호량을 산출한다.
계속해서 단계 S103에서, 산출한 목표 부호량에 기초하여 부호화 대상 픽쳐가 가진 부호화 대상이 되는 소블럭에 대한 양자화 단계 사이즈를 결정한다.
계속해서 단계 S104에서, 결정한 양자화 단계 사이즈를 사용하여 소블럭마다 양자화 및 부호화 처리를 실행한다.
1픽쳐분의 부호화 처리를 종료 후, 이하에 나타낸
·평균 양자화 단계 사이즈: <Qx>
·변환 계수 부호량의 복잡함 지표: αsx 단, x=i,p,b
·헤더 부호량비: αrx 단, x=i,p,b
라는 파라미터를 산출한다.
즉, 계속해서 단계 S105에서, 양자화 단계 사이즈의 평균값<Qx>를 산출한다.
계속해서 단계 S106에서, 변환 계수 부호량Gtx 및 헤더 부호량Ghx를 계측한다.
계속해서 단계 S107에서, 변환 계수 부호량Gtx와 평균 양자화 단계 사이즈<Qx>의 곱을 계산함으로써 다음 동일 픽쳐에서 사용하는 변환 계수 부호량의 복잡함 지표αsx를 산출한다.
계속해서 단계 S108에서, 부호화 대상 픽쳐의 전발생 부호량Gx에 대한 헤더 부호량Ghx의 비인 헤더 부호량비αrx를 산출함으로써 다음 동일 픽쳐에서 사용하는 헤더 부호량비αrx를 산출한다.
헤더 부호량비αrx가 양자화 단계 사이즈에 의존하지 않는다면, 헤더 부호량비αrx는,
αrx=Ghx/Gx
라는 산출식에 따라 구할 수 있다. 헤더 부호량비αrx를 양자화 단계사이즈Qx의 함수Func(Qx)로 할 경우에는 수치 계산에 필요한 함수내의 파라미터를 산출한다.
이와 같이 하여 본 발명에 의하면, 헤더 부호량을 고려하여 목표 부호량을 정함으로써 추정 발생 부호량의 오차가 감소하여 안정된 부호화 비트 레이트 제어를 실현할 수 있게 된다.
다음으로 구체적인 실시예에 따라서 본 발명을 설명하기로 한다.
도 3에, 본 발명의 일실시예로서의 영상 부호화 장치(1)의 장치 구성을 도시한다. 이 도면에 도시한 바와 같이, 이 영상 부호화 장치(1)는 영상 신호의 예측 신호를 생성하여 영상 신호와 그 예측 신호의 차분값을 구하고, 그것을 양자화하여 부호화함으로써 부호화 비트스트림을 생성하여 출력하는 처리를 하는 것으로서, 양자화 제어를 하는 양자화 제어부(10)와, 양자화부 및 정보원 부호화부로 구성된 양자화·부호화 실행부(20)를 구비한다.
도 4에, 본 영상 부호화 장치(1)가 구비한 양자화 제어부(10)를 채용하는 구성의 일례를 도시한다.
이 도면에 도시한 바와 같이, 양자화 제어부(10)는 본 발명에 따라서 GOP단위(인트라 프레임 주기)에서의 부호량 할당을 수행함으로써 부호화 비트 레이트를 제어하기 위해 픽쳐 종별(種別) 관리부(100)와, 가양자화 단계 사이즈 산출부(101)와, 추정 발생 부호량 산출부(102)와, 목표 부호량 산출부(103)와, 양자화 단계 사이즈 산출부(104)와, I픽쳐 정보 기억부(105)와, I픽쳐 정보 갱신부(106)와, 파라미터 정보 기억부(107)와, GOP정보 기억부(108)와, 갱신부(109)를 구비한다.
픽쳐 종별 관리부(100)는, 양자화 제어부(10)에서 현재 처리 대상으로 되어 있는 픽쳐의 종류가 어떠한 것인지에 대한 정보를 관리한다.
가양자화 단계 사이즈 산출부(101)는, 직전에 부호화한 I픽쳐의 평균 양자화 단계 사이즈<Qi>와, 사전에 설정한 비율값Rp,Rb에 기초하여 P픽쳐와 B픽쳐의 가상의 양자화 단계 사이즈Qp ,Qb를 산출한다.
여기에서 본 실시예에서는 직전에 부호화한 I픽쳐의 평균 양자화 단계 사이즈<Qi>를 기준으로 하여 그 평균 양자화 단계 사이즈<Qi>와, P픽쳐 및 B픽쳐 각각의 양자화 단계 사이즈Qp ,Qb와의 비Rp ,Rb가 일정하다는 것을 상정하고 있다.
추정 발생 부호량 산출부(102)는, 가양자화 단계 사이즈 산출부(101)가 산출한 가상의 양자화 단계 사이즈Qx와, 변환 계수 부호량의 복잡함 지표αSX와, 헤더 부호량비αrx(Qx)에 기초하여 P픽쳐와 B픽쳐의 발생 부호량Sp ,Sb를 추정한다. 여기에서 I픽쳐에 대해서는 직전에 부호화한 I픽쳐의 발생 부호량을 추정 결과(Si)로 한 다.
목표 부호량 산출부(103)는, 추정 발생 부호량 산출부(102)가 추정한 발생 부호량Sx와, GOP에 할당된 부호량(이하, 부호량R로 표시)과, GOP내의 P픽쳐의 매수Np와, GOP내의 B픽쳐의 매수Nb에 기초하여 부호화 대상 픽쳐의 목표 부호량Tx를 산출한다.
양자화 단계 사이즈 산출부(104)는 목표 부호량 산출부(103)가 산출한 목표 부호량Tx와, 픽쳐 타입별 복잡함 지표Xx에 기초하여 양자화 단계 사이즈Qx를 산출한다.
양자화·부호화 실행부(20)는 양자화 단계 사이즈 산출부(104)가 산출한 양자화 단계 사이즈Qx를 사용하여 소블럭마다 양자화 및 부호화 처리를 실행한다.
I픽쳐 정보 기억부(105)는 가양자화 단계 사이즈 산출부(101)가 필요로 하는, 직전에 부호화한 I픽쳐의 평균 양자화 단계 사이즈<Qi>와, 추정 발생 부호량 산출부(102)가 필요로 하는, 직전에 부호화한 I픽쳐의 발생 부호량을 기억한다.
I픽쳐 정보 갱신부(106)는, 양자화·부호화 실행부(20)의 처리 결과에 기초하여 I픽쳐 정보 기억부(105)가 기억하는 정보를 갱신한다.
파라미터 정보 기억부(107)는,
·추정 발생 부호량 산출부(102)가 필요로 하는 변환 계수 부호량의 복잡함 지표αsx를 기억하는 변환 계수 부호량 복잡함 지표 기억부(1070),
·추정 발생 부호량 산출부(102)가 필요로 하는 헤더 부호량비αrx(Qx)의 도출에 사용하는 함수의 정보를 기억하는 헤더 부호량비 도출 함수 기억부(1071),
·양자화 단계 사이즈 산출부(104)가 필요로 하는 픽쳐 타입별 복잡함 지표Xx를 기억하는 픽쳐 복잡함 지표 기억부(1072)
를 구비함으로써 상술한 각 정보를 기억한다.
이 헤더 부호량비 도출 함수 기억부(1071)는, 예를 들면,
αrx(Qx)=αx·Qx Qx<Qthx
=0.95 Qx<Qthx
라는, 양자화 단계 사이즈Qthx를 경계로 2개의 직선으로 구성되는(도 5에서의 2개의 점선 참조) 함수의 정보(αr(후술하는 「직선의 기울기」), Qthx의 정보)를 기억함으로써 헤더 부호량비αrx(Qx)의 도출에 사용하는 함수의 정보를 기억한다.
GOP정보 기억부(108)는 목표 부호량 산출부(103)가 필요로 하는 부호량R, (아직 부호화되지 않은)P픽쳐 매수Np 및 B픽쳐 매수Nb를 기억한다.
갱신부(109)는,
·양자화·부호화 실행부(20)의 처리 결과에 기초하여 파라미터 정보 기억부(107)가 기억하는 정보를 갱신하는 파라미터 정보 갱신부(1090),
·양자화·부호화 실행부(20)의 처리 결과에 기초하여 GOP정보 기억부(108) 가 기억하는 정보를 갱신하는 GOP정보 갱신부(1091),
를 구비함으로써 파라미터 정보 기억부(107) 및 GOP정보 기억부(108)가 기억하는 정보를 갱신한다.
도 6에, 도 4와 같이 구성되는 영상 부호화 장치(1)가 실행하는 흐름도의 일례를 도시한다.
다음으로, 이 흐름도에 따라서 영상 부호화 장치(1)가 실행하는 부호화 비트 레이트 제어 처리에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
영상 부호화 장치(1)에서는, 도 6의 흐름도에 도시한 바와 같이 우선 최초로 단계 S201에서 I픽쳐 정보 기억부(105)에서 독출한, 직전에 부호화한 I픽쳐의 평균 양자화 단계 사이즈<Qi>와, 사전에 설정한 비율값Rp,Rb에 기초하여,
Qx=<Qi>/Rx
라는 산출식에 따라 P픽쳐와 B픽쳐의 가상의 양자화 단계 사이즈Qp,Qb를 산출한다.
계속해서 단계 S202에서, 산출한 가상의 양자화 단계 사이즈Qx와, 변환 계수 부호량 복잡함 지표 기억부(1070)에서 독출한 변환 계수 부호량의 복잡함 지표αsx와, 헤더 부호량비 도출 함수 기억부(1071)가 기억하는 함수 정보에 기초하여 산출한 헤더 부호량비αrx(Qx)에 기초하여
Sx=αrx/[(1―αrx(Qx))·Qx]
라는 산출식에 따라 P픽쳐와 B픽쳐의 발생 부호량Sp,Sb를 추정한다.
여기에서 I픽쳐에 대해서는, I픽쳐 정보 기억부(105)에서 독출하기 직전에 부호화한 I픽쳐의 발생 부호량을 추정 결과로 한다.
계속해서 단계 S203에서, 픽쳐 타입마다 추정한 발생 부호량Sx와, GOP정보 기억부(108)에서 독출한 부호량R, P픽쳐 매수Np 및 B픽쳐 매수Nb에 기초하여 하기의 산출식에 따라 부호화 대상 픽쳐의 목표 부호량Tx를 산출한다.
즉, 부호화 대상 픽쳐가 I픽쳐인 경우에는 다음 수학식 2에 따라 부호화 대상 픽쳐의 목표 부호량Ti를 산출한다.
Figure 112009054350268-pct00002
그리고 부호화 대상 픽쳐가 P픽쳐인 경우에는 다음 수학식 3에 따라 부호화 대상 픽쳐의 목표 부호량Tp를 산출한다.
Figure 112009054350268-pct00003
그리고 부호화 대상 픽쳐가 B픽쳐인 경우에는 다음 수학식 4에 따라 부호화 대상 픽쳐의 목표 부호량Tb를 산출한다.
Figure 112009054350268-pct00004
계속해서 단계 S204에서, 예를 들면 산출한 목표 부호량Tx와, 픽쳐 복잡함 지표 기억부(1072)에서 독출한 픽쳐 타입별 복잡함 지표 Xx에 기초하여,
Qx=Xx/Tx
라는 산출식에 따라 양자화 단계 사이즈Qx를 산출한다.
여기에서 픽쳐 타입별 복잡함 지표Xx에 대해서는 직전에 부호화한 동일 픽쳐 타입의 픽쳐의 부호화 결과로부터, 평균 양자화 단계 사이즈<Qx>와 발생 부호량Gx에 기초하여,
Xx=<Qx>·Gx
로서 구한 것이다.
계속해서 단계 S205에서, 산출한 양자화 단계 사이즈Qx를 사용하여 소블럭마다 양자화 및 부호화 처리를 실행한다.
1픽쳐분의 부호화 처리 종료 후, 파라미터 정보 기억부(107)가 기억하는 정보와, GOP정보 기억부(108)가 기억하는 정보를 갱신하는 처리를 실행함과 동시에 I 픽쳐를 부호화한 경우에는 I픽쳐 정보 기억부(105)가 기억하는 정보를 갱신하는 처리를 실행한다.
즉, 계속해서 단계 S206에서, 양자화 단계 사이즈의 평균값<Qx>을 산출한다.
계속해서 단계 S207에서, 변환 계수 부호량Gtx 및 헤더 부호량Ghx를 계측함과 동시에, 그 2개의 합을 산출함으로써 발생 부호량Gx를 산출한다.
계속해서 단계 S208에서, 변환 계수 부호량Gtx와 평균 양자화 단계 사이즈<Qx>의 곱인,
αsx=Gtx·<Qx>
를 산출함으로써 변환 계수 부호량의 복잡함 지표αsx를 산출하고, 그 산출값에 따라 변환 계수 부호량 복잡함 지표 기억부(1070)가 기억하는 변환 계수 부호량의 복잡함 지표αsx를 갱신한다.
계속해서 단계 S209에서, 발생 부호량Gx와 헤더 부호량Ghx와 평균 양자화 단계 사이즈<Qx>에 기초하여
αx=Ghx/[Gx·<Qx>]
라는 산출식에 따라, 도 5에 도시한 헤더 부호량비αrx의 도출 함수의 직선의 기울기αx를 산출함과 동시에 그 직선이 αrx=0.95라는 값을 가진 양자화 단계 사이즈Qthx를 산출하고, 그들의 산출값에 따라 헤더 부호량비 도출 함수 기억부(1071)가 기억하는 함수 정보(αx,Qthx의 정보)를 갱신한다.
계속해서 단계 S210에서, 발생 부호량Gx와 평균 양자화 단계 사이즈<Qx>에 기초하여,
Xx=<Qx>·Gx
라는 산출식에 따라 픽쳐 타입별 복잡함 지표Xx를 산출하고, 그 산출값에 따라 픽쳐 복잡함 지표 기억부(1072)가 기억하는 픽쳐 타입별 복잡함 지표Xx를 갱신한다.
계속해서 단계 S211에서, GOP정보 기억부(108)가 기억하는 GOP의 할당 부호량R 및 P, B픽쳐 타입의 미부호화 매수Nx를 갱신함과 동시에 I픽쳐를 부호화한 경우에는 I픽쳐 정보 기억부(105)가 기억하는 평균 양자화 단계 사이즈<Qi> 및 I픽쳐의 발생 부호량을 갱신함으로써 다음 픽쳐의 부호화에 대비하도록 한다.
이와 같이 하여 본 발명에서는, 헤더 부호량과 변환 계수 부호량을 분리하여 계측하고, 헤더 부호량비 및 변환 계수 부호량의 복잡함 지표를 산출함으로써 헤더 부호량을 고려한 목표 부호량의 설정이 가능해짐에 따라 안정된 부호화 비트 레이트 제어를 실현할 수 있게 된다.
도시된 실시예에 따라 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 여기에 한정되지는 않는다.
예를 들면, 실시예에서는 헤더 부호량비의 도출 함수를 2개의 직선으로 근사하게 하였으나, 여기에 따를 필요는 없다.
또 실시예에서 설명한, 목표 부호량으로부터 양자화 단계 사이즈를 산출하는 방법은 일례에 불과하다.
본 발명에 의하면, 비양자화 대상 정보의 발생 부호량을 고려하여 목표 부호량을 정함으로써 추정 발생 부호량의 오차가 감소되어 안정된 부호화 비트 레이트 제어를 실현할 수 있게 된다.

Claims (10)

  1. 프레임내 예측 및 프레임간 예측을 절환할 수 있는 영상 부호화에 사용되는 부호화 비트 레이트 제어 방법으로서,
    부호화를 수행한 픽쳐에 관한 양자화 대상 정보의 발생 부호량을 계측하는 과정과,
    부호화를 수행한 픽쳐에 관한 비양자화 대상 정보의 발생 부호량을 계측하는 과정과,
    상기 2가지 계측 결과에 기초하여 전(全)발생 부호량에 대한 상기 비양자화 대상 정보의 발생 부호량 비율을 산출하는 과정과,
    상기 산출한 비양자화 대상 정보의 발생 부호량 비율을 사용하여 부호화 대상 픽쳐의 목표 부호량을 결정하는 과정을 구비하는 것을,
    특징으로 하는 부호화 비트 레이트 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 목표 부호량을 결정하는 과정에서는, 상기 부호화를 수행한 픽쳐에 관한 양자화 대상 정보에 대한 복잡함 지표를 산출하고, 그 산출한 복잡함 지표와 상기 산출한 비양자화 대상 정보의 발생 부호량 비율에 기초하여 사전에 정한 가상의 양자화 단계 사이즈로 부호화 대상 픽쳐를 부호화했을 때의 발생 부호량을 추정하고, 그 추정한 발생 부호량을 사용하여 부호화 대상 픽쳐의 목표 부호량을 결정하 는 것을,
    특징으로 하는 부호화 비트 레이트 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 목표 부호량을 결정하는 과정에서는, 프레임내 예측 부호화 픽쳐의 부호화에 이용한 양자화 단계 사이즈와 사전에 정한 비율을 사용하여 프레임간 예측 부호화 픽쳐의 가상의 양자화 단계 사이즈를 산출하는 것을,
    특징으로 하는 부호화 비트 레이트 제어 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 목표 부호량을 결정하는 과정에서는, 상기 가상의 양자화 단계 사이즈에 따라 상기 산출한 비양자화 대상 정보의 발생 부호량 비율을 변화시키고, 그 변화시킨 발생 부호량 비율을 사용하여 부호화 대상 픽쳐의 목표 부호량을 결정하는 것을,
    특징으로 하는 부호화 비트 레이트 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 목표 부호량을 결정하는 과정에서는, 양자화 단계 사이즈와 비양자화 대상 정보의 발생 부호량 비율 간의 관계에 대해서 기술하는 함수를 사용하고, 상기 가상의 양자화 단계 사이즈에 따라 상기 산출한 비양자화 대상 정보의 발생 부 호량 비율을 변화시키는 것을,
    특징으로 하는 부호화 비트 레이트 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 함수가, 양자화 단계 사이즈의 값의 범위에 따라 기울기가 변화되는 직선으로 구성되는 것을,
    특징으로 하는 부호화 비트 레이트 제어 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 산출한 비양자화 대상 정보의 발생 부호량 비율과, 상기 부호화를 수행한 픽쳐의 부호화에 사용된 양자화 단계 사이즈에 기초하여 상기 함수를 결정하는 과정을 구비하는 것을,
    특징으로 하는 부호화 비트 레이트 제어 방법.
  8. 프레임내 예측 및 프레임간 예측을 절환할 수 있는 영상 부호화에 사용되는 부호화 비트 레이트 제어장치로서,
    부호화를 수행한 픽쳐에 관한 양자화 대상 정보의 발생 부호량을 계측하는 수단과,
    부호화를 수행한 픽쳐에 관한 비양자화 대상 정보의 발생 부호량을 계측하는 수단과,
    상기 2개의 계측 결과에 기초하여 전발생 부호량에 대한 상기 비양자화 대상 정보의 발생 부호량 비율을 산출하는 수단과,
    상기 산출한 비양자화 대상 정보의 발생 부호량 비율을 사용하여 부호화 대상 픽쳐의 목표 부호량을 결정하는 수단을 구비하는 것을,
    특징으로 하는 부호화 비트 레이트 제어장치.
  9. 삭제
  10. 제1항에 기재된 부호화 비트 레이트 제어 방법의 실현에 사용되는 처리를 컴퓨터에 실행시키기 위한 부호화 비트 레이트 제어 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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