KR20080046237A

KR20080046237A - 화상 부호화 방법 및 이것을 이용한 장치와 컴퓨터프로그램

Info

Publication number: KR20080046237A
Application number: KR20087008580A
Authority: KR
Inventors: 게이이치 죠노; 유조 센다; 요시히로 미야모토
Original assignee: 닛본 덴끼 가부시끼가이샤
Priority date: 2005-10-14
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2008-05-26
Also published as: EP1947862A1; CN101288313B; EP2566160A2; CN101288313A; EP1947862B1; JP4973871B2; KR100978767B1; WO2007043609B1; EP1947862A4; US8416850B2; US20090279604A1; WO2007043609A1; EP2566160A3; JPWO2007043609A1

Abstract

화상을 주파수 영역으로 변환하여 양자화한 변환 양자화 값을 엔트로피 부호화할 때, 엔트로피 부호화의 출력 부호 비트수가 규정량을 초과한 경우, 상기 변환 양자화 값을 재구축하여 얻은 화상을 화상 부호화 장치의 출력으로 한다. 이로 인해, 부호화 장치의 회로 규모를 크게 하지 않고, 재부호화에 의한 부호화 지연을 일정한 시간으로 보증할 수 있게 하고, 주관적으로도 고화질의 화상 부호화 장치를 제공할 수 있다.

엔트로피 부호화, 출력 부호 비트수, 입력 화상 프레임, 변환 양자화 수단, 양자화 파라미터

Description

화상 부호화 방법 및 이것을 이용한 장치와 컴퓨터 프로그램{IMAGE ENCODING METHOD, DEVICE USING THE SAME, AND COMPUTER PROGRAM}

본 발명은 가변길이 부호화나 산술 부호화 등의 엔트로피 부호화에 기초한 화상 부호화 기술에 관한 것으로, 특히, 화상 부호화 장치에 적용하기에 바람직한 것이다.

종래, 화상 부호화 장치는 외부로부터 입력되는 동화상 신호를 디지털화한 후, 소정의 화상 부호화 방식에 준거한 부호화 처리를 실시함으로써 부호화 데이터, 즉 비트 스트림을 생성한다.

상기의 화상 부호화 방식으로서 최근 규격화된 ISO/IEC 14496-10 Advanced Video Coding 이 있으며 (비특허문헌 1 ISO/IEC 14496-10 Advanced Video Coding), 상기 AVC 부호기의 참조 모델로서 Joint Model 방식이 알려져 있다 (이후, 종래의 화상 부호화 장치라고 부른다).

도 1 을 참조하여, 디지털화된 화상 프레임을 입력으로 하고, 비트 스트림을 출력하는 종래의 화상 부호화 장치의 구성과 동작을 설명한다.

도 1 을 참조하면, 종래의 화상 부호화 장치는 원(原)화상 프레임 버퍼 (1000), MB 부호화 장치 (2000), 레이트 제어 장치 (3000), 복호 화상 프레임 버퍼 (4000) 로 구성된다.

원화상 프레임 버퍼 (1000) 는 화상 프레임이 QCIF (Quarter Common Intermediate Format) 인 경우, 도 2 에 나타내는 것과 같은 화상 데이터를 격납(格納)한다. 화상 프레임은 MB (Macro Block) 로 불리는 16x16 화소의 휘도 화소와, 8x8 화소의 Cr 과 Cb 의 색차 화소를 구성 요소로 하는 화소 블록으로 분할된다.

MB 부호화 장치 (2000) 는 통상적으로 화상 프레임의 좌측상부에서 우측하부로의 래스터 (raster) 스캔 순으로, 상기 MB 를 부호화한다.

레이트 제어 장치 (3000) 는 MB 부호화 장치 (2000) 의 비트 스트림의 출력 비트수를 감시하고, MB 부호화 장치 (2000) 에 공급하는 양자화 파라미터를 조정하여, 출력 비트 스트림이 목표 비트수에 가까워지도록 레이트 제어한다. 구체적으로는, 비트 스트림의 비트수가 목표 비트수보다 많아지면 양자화 폭을 크게하는 양자화 파라미터를 MB 부호화 장치 (2000) 에 공급하고, 반대로 비트 스트림의 비트수가 목표의 비트수보다 작아지면 양자화 폭을 작게 하는 양자화 파라미터를 MB 부호화 장치 (2000) 에 공급한다.

복호 화상 프레임 버퍼 (4000) 는 MB 부호화 장치 (2000) 의 복호 화상을 이후의 부호화 (예측) 에 이용하기 위해서, MB 부호화 장치 (2000) 가 1MB 의 부호화를 완료한 타이밍에서, MB 부호화 장치 (2000) 의 복호 화상을 읽어들여 격납한다.

계속해서, MB 부호화 장치 (2000) 의 내부 구성과 동작을 상세하게 설명한다.

도 1 을 참조하면, MB 부호화 장치 (2000) 는 Read 장치 (2100) (원화상 MB 메모리 (2110), 참조 화상 메모리 (2120)), 예측 장치 (2200), Venc 장치 (2300) (변환/양자화 장치 (2310), 역양자화/역변환 장치 (2320), 복호 화상 MB 메모리 (2330)), EC 장치 (2400) (엔트로피 부호화 장치 (2410), 출력 버퍼 (2420), 제어 장치 (2430), Context 복제 메모리 (2440)) 로 구성된다.

원화상 MB 메모리 (2110) 는 원화상 프레임 버퍼 (1000) 에 격납된 화상 프레임으로부터 부호화 대상 MB 의 화상 (이후, 간단히 원화상 (org) 이라고 부른다) 을 읽어들여 격납한다.

참조 화상 메모리 (2120) 는 부호화 대상 MB 를 예측하여 부호화하기 위해 필요한 화상 (이후, 간단히 참조 화상 (ref) 이라고 부른다) 을 복호 화상 프레임 버퍼 (4000) 로부터 읽어들여 격납한다.

예측 장치 (2200) 는 복호 화상 프레임 버퍼 (4000) 및 후술하는 복호 화상 메모리 (2330) 에 격납된 참조 화상으로부터 원화상을 바람직하게 부호화할 수 있는 예측 파라미터 (param) 를 검출하고, 후술하는 예측 화상 (pred) 과 예측 오차 화상 (pe) 을 생성한다. 상기 예측 파라미터는 엔트로피 부호화 장치 (2410) 에 공급된다. 예측 오차 화상 (pe) 은 후술하는 변환/양자화 장치 (2310) 에 공급된다. 예측 오차 화상 (pe) 은 후술하는 역양자화/역변환 장치 (2320) 의 출력에 가산되어, 복호 화상 MB 메모리 (2330) 에 복호 화상으로서 격납된다.

단, 후술하는 원화상 PCM 재부호화가 발생한 경우, 복호 화상 MB 메모리 (2330) 에는 원화상 MB 메모리 (2110) 로부터 공급되는 원화상이 복호 화상으로서 격납된다.

여기에서, 상기 예측에는 프레임내 예측과 프레임간 예측의 2 종류가 있다. 프레임내 예측/프레임간 예측에서의 예측 화상과, 예측 오차 화상을 이하에서 설명한다.

프레임내 예측은 현재의 부호화 대상 화상 프레임과 표시 시각이 동일한 과거의 복호 화상을 참조하고, 화상 프레임내 (공간 방향) 에서의 화소의 상관을 이용하여, 예측 화상 (pred) 을 생성한다. 일례로서 MB 를 더욱 세밀하게 분할한 4x4 화소 블록 사이즈에서의 프레임내 예측을 도 3 에 나타내는 (색차나 그 밖의 경우에서의 프레임내 예측에 대해서는, 비특허문헌 1 ISO/IEC 14496-10 Advanced Video Coding 의 8.3 절 Intra prediction process 를 참조).

도 3 의 intra_dir 은, 프레임내 예측의 방향 등을 나타내는 화면내 예측 방향 파라미터이다. 예측 장치 (2200) 는 프레임내 예측을 선택하면, 화면내 예측 방향 파라미터 (intra_dir) 에 따라 예측 화상 (pred) 을 생성한다. 이후의 설명을 위해서 프레임내 예측을

로 정의한다. 여기에서, intra_prediction() 은 화면내 예측 방향 파라미터 (intra_dir) 에 따라, 참조 화상 (ref) 으로부터 프레임내 예측 화상을 생성하는 함수이다.

일방의 프레임간 예측은 현재의 부호화 대상 화상 프레임과 표시 시각이 상 이한 과거의 복호 화상을 참조하고, 화상 프레임간 (시간 방향) 의 상관을 이용하여, 예측 화상 (pred) 을 생성한다. 프레임간 예측의 일례로서, 16x16 화소 블록의 프레임간 예측을 도 4 에 나타낸다 (그 밖의 화소 블록 사이즈 등의 프레임간 예측에 대해서는, 비특허문헌 1 ISO/IEC 14496-10 Advanced Video Coding 의 8.4 절 Inter prediction process 를 참조).

도 4 의 움직임 벡터 (mv_x, mv_y) 는 프레임간 예측의 예측 파라미터이다. 예측 장치 (2200) 는 프레임간 예측을 선택하면, 움직임 벡터 (mv_x, mv_y) 에 따라 예측 화상 (pred) 을 생성한다. 이후의 설명을 위해서 프레임간 예측을

로 정의한다. 여기에서, inter_prediction() 은 움직임 벡터 (mv_x, mv_y) 에 따라, 참조 화상 (ref) 으로부터, 프레임간 예측 화상을 생성하는 함수이다. 또한, AVC 에 있어서는 움직임 벡터의 화소 정밀도는 1/4 화소이다.

예측 장치 (2200) 는 식 (3) 의 비용 함수 (예측 평가값) 를 이용하여, 상기 서술한 예측 화상 (pred) 을 생성하는 예측 파라미터 (param) 를 검출한다. 여기에서, 예측 파라미터란 프레임내 예측이면 상기의 화면내 예측 방향 (intra_dir), 프레임간 예측이면 상기의 움직임 벡터 (mv_x, mv_y) 등이다 (그 밖의 예측 파라미터에 대해서는 비특허문헌 1 ISO/IEC 14496-10 Advanced Video Coding 의 7 절 Syntax and semantics 를 참조).

단, QP 는 MB 의 양자화 파라미터, idx 는 도 2 의 MB 내부에서의 4x4 블록의 번호,

는 idx 에 대응하는 4x4 블록 좌상각의 MB 내부에서의 좌표를 나타낸다.

검출된 예측 파라미터 (param) 에 대응하는 예측 화상 (pred) 과, 원화상 (org) 의 차분을 예측 오차 화상 (pe) 이라고 부른다 (식 (6)).

이상으로, 프레임내 예측/프레임간 예측에서의 예측 화상과, 예측 오차 화상의 설명을 종료한다.

계속해서, 변환/양자화 장치 (2230) 는 상기의 예측 장치 (2200) 로부터 공급되는 예측 오차 (pe) 를 MB 보다 세밀한 블록의 단위 (이후, 변환 블록이라고 부른다) 로 주파수 변환하여, 공간 영역으로부터 주파수 영역으로 변환시킨다. 상기 주파수 영역으로 변환된 예측 오차 화상을 변환 계수 (T) 라고 부른다.

또한, 변환/양자화 장치 (2230) 는 상기의 변환 계수 (T) 를 레이트 제어 장치 (3000) 로부터 공급되는 양자화 파라미터 (QP) 에 대응하는 양자화 폭으로 양자화한다. 상기 양자화된 변환 계수는 일반적으로 변환 양자화 값 (L) 이라고 부른다. 변환 양자화 값 (L) 은, 이후의 부호화를 위해서 역양자화/역변환 장치 (2330) 에 비트 스트림 형성을 위해서 EC 장치 (2400) 에 공급된다.

먼저, 역양자화/역변환 장치 (2330) 에 공급되는 변환 양자화 값 (L) 에 주목하여, 이후의 동작을 설명한다.

역양자화/역변환 장치 (2330) 는 변환/양자화 장치 (2230) 로부터 공급되는 상기 변환 양자화 값 (L) 을 역양자화하고, 추가로 역주파수 변환하여 원래의 공간 영역으로 되돌린다. 상기 원래의 공간 영역으로 되돌려진 예측 오차 화상을 재구축 예측 오차 화상 (pe_rec) 이라고 부른다.

역양자화/역변환 장치 (2330) 로부터 공급되는 상기 재구축 예측 오차 화상 (pe_rec) 에는 예측 장치 (2200) 로부터 공급되는 예측 화상 (pe) 이 가산되어 (식 (8)), 복호 화상으로서 복호 화상 MB 메모리 (2330) 에 격납된다. 복호 화상 MB 메모리 (2330) 에 격납된 복호 화상 (rec) 은, 이후에 예측 장치 (2200) 나 복호 화상 프레임 버퍼 (4000) 에 읽어들여져 참조 화상이 된다.

계속해서, EC 장치 (2400) 에 공급되는 변환 양자화 값 (L) 에 주목하여, 이후의 동작을 설명한다.

EC 장치 (2400) 는 엔트로피 부호화 장치 (2410), 출력 버퍼 (2420), 제어 장치 (2430), Context 복제 메모리 (2440) 로 구성된다.

엔트로피 부호화 장치 (2410) 는 입력 데이터를 엔트로피 부호화하고, 출력 비트를 출력 버퍼 (2420) 에 공급한다. 제어 장치 (2430) 는 엔트로피 부호화 장치 (2410) 의 출력 비트수를 감시하고, 다른 장치의 동작을 제어한다. Context 복제 메모리 (2440) 는 후술하는 Context 데이터의 복제를 격납하는 메모리이다.

각 장치의 동작을 설명한다.

제어 장치 (2430) 는 엔트로피 부호화 장치 (2410) 의 출력 비트수를 감시하고, 제어 신호 (엔트로피 부호화 제어 신호, 출력 버퍼 제어 신호) 를 통하여, 엔트로피 부호화 장치 (2410) 및 출력 버퍼 (2420) 를 제어한다.

1MB 전체의 입력 데이터를 엔트로피 부호화하고, 그 출력 비트수가 AVC 규격으로 정해지는 상한 비트수 (비특허문헌 1 ISO/IEC 14496-10 Advanced Video Coding Annex AA.3 Levels 를 참조하면 3200 bit)) 를 초과하지 않은 경우, 제어 장치 (2430) 는 출력 버퍼 제어 신호에 의해 출력 버퍼 (2420) 에 격납된 비트를 MB 의 부호화 데이터로서 출력시킨다. 또한, 상기의 규격으로 정해지는 1MB 당 상한 비트수를 간단히 규정값이라고 부른다.

한편, 1MB 의 입력 데이터를 엔트로피 부호화한 출력 비트수가 규정값을 초과한 순간에, 제어 장치 (2430) 는 엔트로피 부호화 제어 신호에 의해 엔트로피 부호화 장치 (2410) 를 일단 정지시켜, 출력 버퍼 제어 신호에 의해 출력 버퍼 (2420) 의 비트를 전부 폐기한다 (즉, 이 시점에서의 출력 버퍼 (2420) 의 내용을 부호화 데이터로 하지 않는다). 상기 비트의 폐기 후, 제어 장치 (2430) 는 엔트로피 부호화 제어 신호에 의해 엔트로피 부호화 장치 (2410) 를 기동시켜, 규정값 이하의 비트수가 되도록 입력 화상 데이터를 재부호화시킨다.

계속해서, 엔트로피 부호화 장치 (2410) 의 내부 구성과 동작을 설명한다.

도 5 를 참조하면, 엔트로피 부호화 장치 (2410) 는 2진화 장치 (24100), 산술 코더 (24101), Context Modeling 장치 (24102), 스위치 (24103SW, 24104SW) 로 구성된다.

재부호화를 실시하지 않는 경우와, 재부호화를 실시하는 경우로 나누어, 엔트로피 부호화 장치 (2410) 의 동작을 설명한다.

먼저, 재부호화를 실시하지 않는 경우를 설명한다.

엔트로피 부호화 장치 (2410) 는 먼저, 이후의 재부호화에 대응하기 위해서, 처리 대상 MB 를 엔트로피 부호화하기 직전에, Context Modeling 장치 (24102) 에 격납된 Context 데이터 전부를 Context 복제 메모리 (2440) 에 보존한다. 계속해서, 엔트로피 부호화 장치 (2410) 는 스위치 (24103SW) 를 경유하여 예측 장치 (2200) 로부터 공급되는 예측 파라미터, 및 변환/양자화 장치 (2310) 로부터 공급 되는 변환 양자화 값을 2진화 장치 (24100) 에 의해 2진수화하여 (이후, 상기 2진화된 데이터를 이후, bin 으로 부른다), 산술 코더 (24101) 에 공급한다. 이와 동시에, Context Modeling 장치 (24102) 는, 상기 bin 에 대응하는 Context 데이터를 산술 코더 (24101) 에 공급한다. 산술 코더 (24101) 는 상기 Context 데이터를 이용하여 상기 bin 을 산술 부호화하고, 스위치 (24104SW) 를 경유하여 출력 비트를 출력 버퍼 (2420) 에 기록하면서, 산술 부호화로 갱신된 Context 데이터를 Context Modeling 장치 (24102) 에 돌려준다.

여기에서, AVC 에 있어서의 Context 데이터란, 엔트로피 부호화되는 심볼 (bin) 마다의 MPS (Most Probable SyMBol) 의 1bit 와, LPS (Least Probable SyMBol) 의 확률 pLPS 의 값을 격납한 확률 테이블의 인덱스 (State) 의 6bit 의 데이터이다 (상세한 것은, 비특허문헌 1 ISO/IEC 14496-10 Advanced Video Coding 의 9.3절 CABAC parsing process for slice data 를 참조). Context 데이터는 통상 화상 프레임내의 선두 MB 등으로 초기화되고, 이후의 산술 부호화로 그 값이 계속 갱신된다.

계속해서, 재부호화를 실시하는 경우를 설명한다.

엔트로피 부호화 장치 (2410) 는 먼저, 입력 데이터에 대한 엔트로피 부호화의 처리를 일단 정지시키고, 계속해서, Context 복제 메모리 (2440) 에 보존된 Context 데이터를 Context Modeling 장치 (24102) 로 읽어들인다. 그 후, 2진화 장치 (24100) 는, PCM (Pulse Code Modulation) 의 개시를 나타내는 예측 파라미터의 bin 을 생성하여, 산술 코더 (24101) 에 공급한다. 이와 동시에, Context Modeling 장치 (24102) 는 상기 bin 에 대응하는 Context 데이터를 산술 코더 (24101) 에 공급한다. 산술 코더 (24101) 는 상기 Context 데이터를 이용하여 상기 bin 을 산술 부호화하고, 스위치 (24104SW) 를 경유하여 출력 비트를 출력 버퍼 (2420) 에 기록하면서, 산술 부호화로 갱신된 Context 데이터를 Context Modeling 장치 (24102) 에 돌려준다. 상기 PCM 의 개시를 나타내는 예측 파라미터의 bin 을 산술 부호화를 끝낸 후에, 24104SW 를 전환하고, 원화상 MB 메모리 (2110) 에 격납된 화상을 읽어들여 PCM 인 채로 재부호화 하여, 출력 버퍼 (2420) 에 기록한다.

재부호화의 처리로서, 상기의 변환 처리를 적용하고 있지 않은 원화상을 PCM 으로 재부호화하는 처리를 원화상 PCM 재부호화라고 부른다 (예를 들어, 특허문헌 1 일본 공개특허공보 제2004-13521호). 상기 원화상 PCM 재부호화를 이용하면, 변환이나 예측을 전혀 할 수 없는 화상을 무변형으로, 규정값 이하의 일정한 비트수로 부호화할 수 있으므로, 부호화 장치의 엔트로피 부호화 장치뿐만 아니라, 복호 측의 엔트로피 복호화 장치의 처리 시간을 어느 일정 시간으로 보증할 수 있다고 여겨지고 있다.

이상으로, EC 장치 (2400) 의 동작 설명을 종료한다.

이상 설명한 MB 부호화를 순서대로 실행함으로써, 종래의 화상 부호화 장치는 비트 스트림을 생성한다.

특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 제2004-13521호

비특허문헌 1 : ISO/IEC 14496-10 Advanced Video Coding

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

상기 서술한 AVC 등의 MB 단위의 화상 부호화에서는, 이하의 도 6 과 같이 MB 부호화 장치 (2000) 내부의 Read 장치 (2100), 예측 장치 (2200), Venc 장치 (2300), EC 장치 (2400) 를 파이프라인 동작시킴으로써, 효율적인 부호화 처리를 할 수 있다. 또한, AVC 와 같이 프레임내 예측을 이용하는 부호화에서는, 인접 MB 의 화소를 참조하여 예측 부호화하므로, 인접 MB 간에도 예측의 의존 관계 (도 6 의 “→”) 가 있다.

그런데, 엔트로피 부호화 (EC) 에 의해 MB 의 비트수가 규정값을 초과한 경우, 그 비트수를 규정값 이하로 하기 위해서, 재부호화 처리로서 상기의 원화상 PCM 재부호화를 실행한다.

그러나, 파이프라인 동작에 있어서는, 직전 MB(MB(i-1)) 에 대해 원화상 PCM 재부호화를 요구한 시점에서는, 후속 MB(MB(i)) 에 대한 원화상의 읽어들임에 의해, 직전 MB 의 원화상이 원화상 MB 메모리 (2110) 에 존재하지 않는다. 따라서, 파이프라인 동작에서는 직전 MB 의 원화상을 원화상 프레임 버퍼 (1000) 로부터 원화상 MB 메모리 (2100) 로 다시 읽어들여야 한다.

또한, 직전 MB(MB(i-1)) 가 원화상 PCM 재부호화됨으로써, 후속 MB 의 참조 화상이 (직전 MB 의 복호 화상을 원화상으로 치환함으로써) 원래의 값과 상이하므로, 상기 서술한 예측의 의존 관계가 무너진다. 따라서, 파이프라인 동작에서는 후속 MB 의 예측도 다시 실행하여야 한다.

이들의 결과, 종래 방식의 화상 부호화 장치를 파이프라인 동작시킨 경우, 재부호화가 발생한 순간에, 도 7 의 파이프라인 인스톨이 발생한다.

도 7 의 파이프라인 스톨이 다발하면, 화상 프레임 전체의 부호화가 완료되는 시간이 무시할 수 없을 정도로 지연 (이후, 부호화 지연이라고 부른다) 된다. 그러므로, 종래의 부호화 장치를 단순히 파이프라인 동작시킨 경우에는, 실시간으로 화상 프레임의 부호화를 완료시키는 것을 보증할 수 없다.

물론, MB 부호화 장치 (2000) 를 복수 구비하면, 상기의 부호화 지연을 회피할 수 있으나, 부호화 장치의 회로 규모가 커지는 다른 과제가 있다.

또한, 상기 원화상 PCM 재부호화에서는, 원화상 PCM 재부호화에 의해 원화상으로 재구축된 MB 의 주파수 특성이 복호 화상으로 재구축된 주변 MB 와 상이하므로, 주관적인 위화감을 생기게 하는 화질 상의 문제도 있다. 이 문제는 MB 부호화 장치 (2000) 를 복수 구비하는 것만으로는 회피할 수 없다.

따라서, 본 발명은 상기의 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 부호화 장치의 회로 규모를 크게하지 않고, 재부호화에 의한 부호화 지연을 일정한 시간으로 보증할 수 있고, 주관적으로도 고화질의 화상 부호화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기 과제를 해결하는 제 1 발명은 화상 부호화 장치로서, 화상을 주파수 영역으로 변환하여 양자화한 변환 양자화 값을 엔트로피 부호화할 때, 엔트로피 부호화의 출력 부호 비트수가 규정량을 초과한 경우, 상기 변환 양자화 값을 재구축하여 얻은 화상을 상기 화상 부호화 장치의 출력으로 하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 2 발명은 화상을 주파수 영역으로 변환하여 양자화한 변환 양자화 값을 엔트로피 부호화하는 엔트로피 부호화 수단과, 화상을 비엔트로피 부호화하는 비엔트로피 부호화 수단을 구비하는 화상 부호화 장치로서, 상기 엔트로피 부호화의 출력 부호 비트수가 규정량을 초과한 경우에, 상기 화상 부호화 장치의 출력이 상기 변환 양자화 값을 재구축하여 얻은 화상을 상기 비엔트로피 부호화 수단이 비엔트로피 부호화하여 얻은 부호화 데이터인 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 3 발명은 입력 화상 프레임을 화상 블록으로 분할하는 수단과, 상기 화상 블록을 예측하는 수단과, 상기 예측 수단에 의해 얻어진 예측 오차 화상 블록을 주파수 영역으로 변환하여 양자화하는 변환 양자화 수단과, 상기 변환 양자화 수단의 출력 데이터로부터 복호 화상을 재구축하는 수단과, 상기 변환 양자화 수단의 출력 데이터를 엔트로피 부호화하는 수단과, 상기 엔트로피 부호화 수단의 출력 비트를 감시하는 수단을 구비하는 화상 부호화 장치로서, 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수가 규정량을 초과한 경우에는, 이 출력 비트를 처리 대상 화상 블록의 부호화 데이터로는 하지 않고, 상기 재구축 수단의 복호 화상을 부호화 데이터로서 출력하는 재부호화 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 4 발명은 상기 제 3 발명에 있어서, 상기 화상 블록을 예측 부호화하는 파라미터를 검출하는 수단과, 상기 예측 파라미터 검출 수단의 출력 데이터와 양자화 파라미터를 이용하여, 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수를 추정하는 수단과, 상기 추정 출력 비트수가 규정량을 초과하는 경우에는, 상기 재구축 수단의 복호 화상을 처리 대상 화상 블록의 부호화 데이터로서 출력하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 5 발명은 입력 화상 프레임을 화상 블록으로 분할하는 수단과, 상기 화상 블록을 예측하는 수단과, 상기 화상 블록을 예측 부호화하는 파라미터를 검출하는 수단과, 상기 예측 파라미터 검출 수단의 출력 데이터와 양자화 파라미터를 이용하여, 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수를 추정하는 수단과, 상기 예측 수단에 의해 얻어진 예측 오차 화상 블록을 주파수 영역으로 변환하여 양자화하는 변환 양자화 수단과, 상기 변환 양자화 수단의 출력 데이터로부터 복호 화상을 재구축하는 수단과, 상기 변환 양자화 수단의 출력 데이터를 엔트로피 부호화하는 수단을 구비하는 화상 부호화 장치로서, 상기 추정 출력 비트수가 규정량을 초과하는 경우에는, 상기 재구축 수단의 복호 화상을 처리 대상 화상 블록의 부호화 데이터로서 출력하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 6 발명은 상기 제 4, 5 발명에 있어서, 상기 추정 출력 비트수를 이용하여, 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수가 규정량 이하가 되도록 양자화 파라미터를 설정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 7 발명은 상기 제 6 발명에 있어서, 상기 변환 양자화 수단의 출력 데이터를 이용하여, 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수를 추정하는 제 2 비트수 추정 수단과, 상기 제 2 비트수 추정 수단의 추정 출력 비트수를 이용하여, 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화의 출력 비트수가 규정량 이하가 되도록, 상기 변환 양자화 수단의 출력 데이터를 폐기하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 8 발명은 입력 화상 프레임을 화상 블록으로 분할하는 수단과, 상기 화상 블록을 예측하는 수단과, 상기 예측 수단에 의해 얻어진 예측 오차 화상 블록을 주파수 영역으로 변환하여 양자화하는 변환 양자화 수단과, 상기 변환 양자화 수단의 출력 데이터로부터 복호 화상을 재구축하는 수단과, 상기 변환 양자화 수단의 출력 데이터를 엔트로피 부호화하는 수단을 구비하는 화상 부호화 장치로서, 상기 변환 양자화 수단의 출력 데이터를 이용하여, 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수를 추정하는 비트수 추정 수단과, 상기 비트수 추정 수단의 추정 출력 비트수를 이용하여, 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화의 출력 비트수가 규정량 이하가 되도록, 상기 변환 양자화 수단의 출력 데이터를 폐기하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 9 발명은 화상 부호화 방법으로서, 화상을 주파수 영역으로 변환하여 양자화한 변환 양자화 값을 엔트로피 부호화할 때, 엔트로피 부호화의 출력 부호 비트수가 규정량을 초과한 경우, 상기 변환 양자화 값을 재구축하여 얻은 화상을 부호화 데이터로 하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 10 발명은 화상 부호화 방법으로서, 화상을 주파수 영역으로 변환하여 양자화한 변환 양자화 값을 엔트로피 부호화할 때, 엔트로피 부호화의 출력 부호 비트수가 규정량을 초과한 경우, 상기 변환 양자화 값을 재구축하여 얻은 화상을 비엔트로피 부호화하여 부호화 데이터로 하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 11 발명은, 화상 부호화 방법으로서, 입력 화상 프레임을 화상 블록으로 분할하는 처리와, 상기 화상 블록을 예측하는 처리와, 상기 예측에 의해 얻어진 예측 오차 화상 블록을 주파수 영역으로 변환하여 양자화하는 처리와, 상기 양자화된 데이터로부터 복호 화상을 재구축하는 처리와, 상기 양자화된 데이터를 엔트로피 부호화하는 처리와, 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수가 규정량을 초과한 경우에는, 출력 비트를 처리 대상 화상 블록의 부호화 데이터로는 하지 않고, 상기 재구축된 복호 화상을 부호화 데이터로서 출력하는 처리를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 12 발명은 상기 제 11 발명에 있어서, 상기 화상 블록을 예측 부호화하는 예측 파라미터를 검출하는 처리와, 상기 예측 파라미터의 출력 데이터와 양자화 파라미터를 이용하여, 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수를 추정하는 처리와, 상기 추정 출력 비트수가 규정량을 초과하는 경우에는, 재구축된 복호 화상을 처리 대상 화상 블록의 부호화 데이터로서 출력하는 처리를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 13 발명은 화상 부호화 방법으로서, 입력 화상 프레임을 화상 블록으로 분할하는 처리와, 상기 화상 블록을 예측하는 처리와, 상기 화상 블록을 예측 부호화하는 예측 파라미터를 검출하는 처리와, 상기 예측 파라미터와 양자화 파라미터를 이용하여, 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수를 추정하는 처리와, 상기 예측에 의해 얻어진 예측 오차 화상 블록을 주파수 영역으로 변환하여 양자화하는 처리와, 상기 양자화된 데이터로부터 복호 화상을 재구축하는 처리와, 상기 양자화된 데이터를 엔트로피 부호화하는 처리와, 상기 추정 출력 비트수가 규정량을 초과하는 경우에는, 상기 재구축된 복호 화상을 처리 대상 화상 블록의 부호화 데이터로서 출력하는 처리를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 14 발명은 상기 제 12, 13 발명에 있어서, 상기 추정 출력 비트수를 이용하여, 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수가 규정량 이하가 되도록 양자화 파라미터를 설정하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 15 발명은 상기 제 14 발명에 있어서, 양자화된 데이터를 이용하여, 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수를 추정하는 처리와, 상기 추정 출력 비트수를 이용하여, 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화의 출력 비트수가 규정량 이하가 되도록, 양자화 처리의 출력 데이터를 폐기하는 처리를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 16 발명은 화상 부호화 방법으로서, 입력 화상 프레임을 화상 블록으로 분할하는 처리와, 상기 화상 블록을 예측하는 처리와, 상기 예측에 의해 얻어진 예측 오차 화상 블록을 주파수 영역으로 변환하여 양자화하는 처리와, 상기 양자화된 데이터로부터 복호 화상을 재구축하는 처리와, 상기 양자화된 데이터를 엔트로피 부호화하는 처리와, 상기 양자화된 데이터를 이용하여, 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수를 추정하는 처리와, 상기 추정 출력 비트수를 이용하여, 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화의 출력 비트수가 규정량 이하가 되도록, 양자화 처리의 출력 데이터를 폐기하는 처리를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 17 발명은 화상 부호화의 프로그램으로서, 상기 프로그램은 화상을 주파수 영역으로 변환하여 양자화한 변환 양자화 값을 엔트로피 부호화할 때, 엔트로피 부호화의 출력 부호 비트수가 규정량을 초과한 경우, 상기 변환 양자화 값을 재구축하여 얻은 화상을 부호화 데이터로 하는 처리를 정보 처리 장치에 실행시키는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 18 발명은 화상 부호화 방법의 프로그램으로서, 상기 프로그램은 화상을 주파수 영역으로 변환하여 양자화한 변환 양자화 값을 엔트로피 부호화할 때, 엔트로피 부호화의 출력 부호 비트수가 규정량을 초과한 경우, 상기 변환 양자화 값을 재구축하여 얻은 화상을 비엔트로피 부호화하여 부호화 데이터로 하는 처리를 정보 처리 장치에 실행시키는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 19 발명은 화상 부호화 방법의 프로그램으로서, 상기 프로그램은 입력 화상 프레임을 화상 블록으로 분할하는 처리와, 상기 화상 블록을 예측하는 처리와, 상기 예측에 의해 얻어진 예측 오차 화상 블록을 주파수 영역으로 변환하여 양자화하는 처리와, 상기 양자화된 데이터로부터 복호 화상을 재구축하는 처리와, 상기 양자화된 데이터를 엔트로피 부호화하는 처리와, 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수가 규정량을 초과한 경우에는, 출력 비트를 처리 대상 화상 블록의 부호화 데이터로는 하지 않고, 상기 재구축된 복호 화상을 부호화 데이터로서 출력하는 처리를 정보 처리 장치에 실행시키는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 20 발명은 상기 제 19 발명에 있어서, 상기 프로그램은 상기 화상 블록을 예측 부호화하는 예측 파라미터를 검출하는 처리와, 상기 예측 파라미터의 출력 데이터와 양자화 파라미터를 이용하여, 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수를 추정하는 처리와, 상기 추정 출력 비트수가 규정량을 초과하는 경우에는, 재구축된 복호 화상을 처리 대상 화상 블록의 부호화 데이터로서 출력하는 처리를 정보 처리 장치에 실행시키는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 21 발명은 화상 부호화 방법의 프로그램으로서, 상기 프로그램은 입력 화상 프레임을 화상 블록으로 분할하는 처리와, 상기 화상 블록을 예측하는 처리와, 상기 화상 블록을 예측 부호화하는 예측 파라미터를 검출하는 처리와, 상기 예측 파라미터와 양자화 파라미터를 이용하여, 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수를 추정하는 처리와, 상기 예측에 의해 얻어진 예측 오차 화상 블록을 주파수 영역으로 변환하여 양자화하는 처리와, 상기 양자화된 데이터로부터 복호 화상을 재구축하는 처리와, 상기 양자화된 데이터를 엔트로피 부호화하는 처리와, 상기 추정 출력 비트수가 규정량을 초과하는 경우에는, 상기 재구축된 복호 화상을 처리 대상 화상 블록의 부호화 데이터로서 출력하는 처리를 정보 처리 장치에 실행시키는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 22 발명은 상기 20, 21 발명에 있어서, 상기 추정 출력 비트수를 이용하여, 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수가 규정량 이하가 되도록 양자화 파라미터를 설정하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 23 발명은 상기 제 22 발명에 있어서, 상기 프로그램은 양자화된 데이터를 이용하여, 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수를 추정하는 처리와, 상기 추정 출력 비트수를 이용하여, 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화의 출력 비트수가 규정량 이하가 되도록, 양자화 처리의 출력 데이터를 폐기하는 처리를 정보 처리 장치에 실행시키는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 24 발명은 화상 부호화 방법의 프로그램으로서, 상기 프로그램은 입력 화상 프레임을 화상 블록으로 분할하는 처리와, 상기 화상 블록을 예측하는 처리와, 상기 예측에 의해 얻어진 예측 오차 화상 블록을 주파수 영역으로 변환하여 양자화하는 처리와, 상기 양자화된 데이터로부터 복호 화상을 재구축하는 처리와, 상기 양자화된 데이터를 엔트로피 부호화하는 처리와, 상기 양자화된 데이터를 이용하여, 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수를 추정하는 처리와, 상기 추정 출력 비트수를 이용하여, 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화의 출력 비트수가 규정량 이하가 되도록, 양자화 처리의 출력 데이터를 폐기하는 처리를 정보 처리 장치에 실행시키는 것을 특징으로 한다.

발명의 효과

본 발명의 화상 부호화 장치에서는 PCM 재부호화에 있어서, 변환 및 양자화가 적용된 복호 화상을 이용한다. 이 효과에 의해, PCM 재부호화가 발생해도, 후속 MB 의 부호화 처리를 다시 할 필요가 없고, 파이프라인 스톨에 의한 부호화 지연을 종래보다 현격히 단축시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 화상 부호화 장치에서는 PCM 부호화가 발생해도, 복호 화상에 의해 MB 의 화상이 재구축되므로, 주변 MB 와의 주파수 특성도 동일하게 되어, 주관적인 위화감을 일으키는 문제도 원리적으로 발생하지 않는다.

게다가, 처리 대상 MB 의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수를 엔트로피 부호화 전에 예측하고, 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수가 규정값을 바꾸지 않도록 부호화함으로써, 재부호화를 완전하게 회피할 수 있다. 즉, 재부호화에 의한 파이프라인 스톨이 발생하지 않기 때문에, 부호화 지연을 일정한 시간으로 보증할 수 있다.

이상의 효과에 의해, 본 발명은 재부호화의 파이프라인 스톨에 의한 부호화 지연을 일정한 시간으로 보증할 수 있고, 또한 주관적으로도 고화질의 화상 부호화 장치를 제공할 수 있다.

도 1 은 종래의 화상 부호화 장치를 나타내는 도면이다.

도 2 는 화상 프레임 (4 : 2 : 0 포맷) 의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 3 은 프레임내 예측의 일례를 나타내는 도면이다.

도 4 는 프레임간 예측의 일례를 나타내는 도면이다.

도 5 는 엔트로피 부호화 장치를 나타내는 도면이다.

도 6 은 파이프라인에 의한 부호화를 설명하기 위한 도면이다.

도 7 은 파이프라인 스톨을 설명하기 위한 도면이다.

도 8 은 제 1 실시형태의 화상 부호화 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 9 는 제 1 실시형태의 EC 장치 동작 플로우 차트이다.

도 10 은 실시형태의 파이프라인 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 11 은 제 2 실시형태의 화상 부호화 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 12 는 제 2 실시형태의 EC 장치 동작 플로우 차트이다.

도 13 은 본 실시의 형태에 있어서의 파이프라인의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 14 는 제 3 실시형태의 화상 부호화 장치의 블록도이다.

도 15 는 제 3 실시형태의 EC 장치 동작 플로우 차트이다.

도 16 은 제 4 실시형태의 화상 부호화 장치의 블록도이다.

도 17 은 제 4 실시형태의 레이트 제어 장치 동작 플로우 차트이다.

도 18 은 제 5 실시형태의 화상 부호화 장치의 블록도이다.

도 19 는 Block bit 추정 장치의 동작 플로우 차트이다.

도 20 은 스캔 위치를 설명하기 위한 도면이다.

도 21 은 데이터 변조 장치의 동작 플로우 차트이다.

도 22 는 제 5 실시형태의 화상 부호화 장치의 블록도이다.

도 23 은 정보 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

부호의 설명

1000 원화상 프레임 버퍼

2000 MB 부호화 장치

3000 레이트 제어 장치

4000 복호 화상 프레임 버퍼

5000 스위치

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

(1) 제 1 실시형태

본 발명의 제 1 실시형태의 화상 부호화 장치의 구성을 도 8 에 나타낸다.

도 1 의 종래의 화상 부호화 장치와 비교하면, 발명의 화상 부호화 장치는 제어 장치 (2430) 가 공급하는 엔트로피 부호화 제어 신호에 의해 동작하는 스위치 (SW5000) 를 구비한다. 또한, 발명의 EC 장치 (2400) (엔트로피 부호화 장치 (2410)) 는 도 1 의 원화상 MB 메모리 (2110) 로부터 공급되는 원화상 대신에, 복호 화상 MB 메모리 (2330), 또는 복호 화상 프레임 버퍼 (4000) 로부터 SW5000 을 경유하여 공급되는 복호 화상을 입력으로 하기 때문에, 종래의 EC 장치 (2400) 와 동작이 상이하다.

스위치 (SW5000) 는, 제어 장치 (2430) 로부터 공급되는 엔트로피 부호화 제어 신호에 의해 제어되어 있고, 엔트로피 부호화 제어 신호로부터 복호 화상의 전송이 요구되었을 때, 복호 화상을 엔트로피 부호화 장치 (2410) 에 공급한다. 구체적으로는, 복호 화상 MB 메모리 (2330) 에 현재의 엔트로피 부호화 대상 MB 의 복호 화상이 남아있으면, 복호 화상 MB 메모리 (2330) 에 격납된 복호 화상을 엔트로피 부호화 장치 (2410) 에 공급하고, 복호 화상 MB 메모리 (2330) 에 현재의 엔트로피 부호화 대상 MB 의 복호 화상이 남아있지 않으면, 복호 화상 프레임 버퍼 (4000) 에 격납된 현재의 엔트로피 부호화 대상 MB 의 복호 화상을 엔트로피 부호화 장치 (2410) 에 공급한다.

발명의 화상 부호화 장치에 있어서의 그 밖의 장치 (원화상 프레임 버퍼 (1000), Read 장치 (2100), 예측 장치 (2200), Venc 장치 (2300), 레이트 제어 장치 (3000), 복호 화상 프레임 버퍼 (4000)) 는 도 1 의 종래와 동일하다. 따라서, 이하에서는 발명의 특징부인 EC 장치 (2400) 의 동작에 대해 도 9 의 플로우 차트를 참조하여 설명한다.

단계 S10000 에서는 이후의 재부호화에 대응하기 위해서, 처리 대상 MB 를 엔트로피 부호화하기 직전에, Context Modeling 장치 (24102) 에 격납된 현 시점에서의 Context 데이터 전부를 Context 복제 메모리 (2440) 에 보존한다.

단계 S10001 에서는, 스위치 (24103SW) 를 경유하여 입력되는 입력 데이터를 2진화 장치 (24100) 에 의해 2진수화하여 (bin 을 생성하고), 산술 코더 (24101) 에 공급한다. 이와 동시에, Context Modeling 장치 (24102) 는 bin 에 대응하는 Context 데이터를 산술 코더 (24101) 에 공급한다. 산술 코더 (24101) 는 Context 데이터를 이용하여 bin 을 산술 부호화하고, 스위치 (24104SW) 를 경유하여 출력 비트를 출력 버퍼 (2420) 에 기록하면서, 산술 부호화로 갱신된 Context 데이터를 Context Modeling 장치 (24102) 에 돌려준다. 입력 데이터에 대응하 는 모든 bin 을 산술 부호화한 후, 단계 S10002 로 진행한다.

단계 S10002 에서는, 1MB 전체 입력 데이터의 엔트로피 부호화 (산술 부호화) 가 완료되었는지를 판단한다. 1MB 전체 입력 데이터의 엔트로피 부호화가 완료된 경우, 처리를 종료하고, 출력 버퍼 (2420) 에 격납된 비트를 MB 의 비트 스트림으로서 출력한다. 엔트로피 부호화가 완료되어 있지 않은 경우에는, 단계 S10003 로 진행한다.

단계 S10003 에서는, 입력 데이터를 엔트로피 부호화한 현 시점에서의 출력 비트수 (bit) 가 규정값 (MB_bit_th) 이하인지의 여부를 판단한다. 규정값 (MB_bit_th) 이하이면 단계 S10001 으로 진행하고, 이하가 아니면 단계 S10004 로 진행한다 (또한, 단계 S10004 부터 S10008 는 복호 화상을 PCM 으로 재부호화하는 재부호화 처리이므로, 이후, 복호 화상 PCM 재부호화라고 부른다).

단계 S10004 에서는 순간적으로, Read 장치 (2100), 예측 장치 (2200), Venc 장치 (2300), 엔트로피 부호화 장치 (2410) 를 긴급 정지시킨다 (각각의 장치의 내부 상태는 그대로). 그 후, 단계 S10005 로 진행한다.

단계 S10005 에서는 현 시점에서의 출력 버퍼 (2420) 의 내용을 부호화 데이터로 하지 않도록, 출력 버퍼 (2420) 의 비트를 전부 폐기한다. 계속해서, 단계 S10006 로 진행한다.

단계 S10006 에서는, 이후의 엔트로피 부호화를 위해서, Context 복제 메모리 (2440) 에 보존된 Context 데이터를 Context Modeling 장치 (24102) 로 읽어들인다. 계속해서, 단계 S10007 로 진행한다.

단계 S10007 에서는 SW5000 로부터 공급되는 복호 화상을 PCM 으로 재부호화 한다. 먼저, 제어 장치 (2430) 는 엔트로피 부호화 장치 (2410) 를 기동시킨다. 그 후, 2진화 장치 (24100) 는 PCM 의 개시를 나타내는 예측 파라미터의 bin 을 생성하여, 산술 코더 (24101) 에 공급한다. 이와 동시에, Context Modeling 장치 (24102) 는 상기의 bin 에 대응하는 Context 데이터를 산술 코더 (24101) 에 공급한다. 산술 코더 (24101) 는, 상기 Context 데이터를 이용하여 bin 을 산술 부호화하고, 스위치 (24104SW) 를 경유하여 출력 비트를 출력 버퍼 (2420) 에 기록하면서, 산술 부호화로 갱신된 Context 데이터를 Context Modeling 장치 (24102) 에 돌려준다. 그 후, 24104SW 를 전환하고, SW5000 으로부터 공급되는 복호 화상을 읽어들여, 복호 화상을 PCM 의 상태로 재부호화하여, 출력 버퍼 (2420) 에 기록한다. 상기 복호 화상은 변환/양자화 장치 (2310) 로 변환 및 양자화된 출력 데이터로부터 재구축된 화상이다. 계속해서, 단계 S10008 로 진행한다.

단계 S10008 에서는 Read 장치 (2100), 예측 장치 (2200), Venc 장치 (2300) 의 긴급 정지를 해제한다. 그 후, EC 를 종료하고, 출력 버퍼 (2420) 에 격납된 비트를 MB 의 비트 스트림으로서 출력한다.

이상으로, 발명의 특징부인 EC 장치 (2400) 의 동작 설명을 종료한다.

본 발명의 화상 부호화 장치에서는 PCM 재부호화에 있어서, 원화상이 아니라 변환 및 양자화가 적용된 복호 화상을 이용한다. 이 효과에 의해, 종래의 화상 부호화 장치에서 필요하였던 원화상의 다시 읽어들임은 불필요해진다. 게다가, PCM 재부호화에 후속하는 MB 의 참조 화상도 PCM 재부호화 전과 완전 일치하므로, 상기 후속 MB 로 다시 예측할 필요도 없다. 이들의 결과, 발명의 화상 부호화 장치에서는, PCM 재부호화가 발생해도, 파이프라인 스톨에 의한 부호화 지연이 종래보다 현격히 짧아진다 (도 10). 게다가, 본 발명의 PCM 부호화에서는 복호 화상에 의해 MB 의 화상이 재구축되므로, 주변 MB 와의 주파수 특성도 동일해져, 주관적인 위화감을 일으키는 문제도 원리적으로 발생하지 않는다.

또한, 발명의 화상 부호화 장치에서는 MB 부호화 장치 (2000) 의 수도 1 개 그대로이고, 스위치 (SW5000) 는 거의 회로 규모에 영향을 주지 않는다.

이상의 설명으로부터, 본 발명에 의해 화상 부호화 장치의 회로 규모를 크게 하지 않고, 재부호화에 의한 부호화 지연을 현격히 단축시키고, 또한 주관적으로도 고화질의 화상 부호화 장치를 제공할 수 있다.

(2) 제 2 실시형태

처리 대상 MB 에 대한 엔트로피 부호화 후의 비트수를 엔트로피 부호화 전에 추정하고, 추정된 비트수가 규정값을 초과할 것 같은 경우, 후술하는 복호 화상 PCM 부호화를 처리 대상 MB 에 적용함으로써, 부호화 지연을 한층 더 단축시키는 발명의 제 2 실시형태의 화상 부호화 장치의 구성을 도 11 에 나타낸다.

도 8 의 본 발명의 제 1 실시형태의 화상 부호화 장치와 비교하면, 본 발명의 제 2 실시형태의 화상 부호화 장치는 MB bit 추정 장치 (2450) 를 구비한다. 또한, 발명의 EC 장치 (2400) (엔트로피 부호화 장치 (2410)) 는 MB bit 추정 장치 (2450) 로부터 공급되는 추정 비트수를 입력으로 하므로, 발명의 제 1 실시형태 의 EC 장치 (2400) 와 동작이 상이하다.

MB bit 추정 장치 (2450) 는, 레이트 제어 장치 (3000) 로부터 공급되는 양자화 파라미터 (QP) 와, 예측 장치 (2200) 로부터 공급되는 식 (3) 의 예측 평가값 Cost 로부터, 식 (9) 에 의해 처리 대상 MB 의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수MB_est_bit 를 추정한다.

식 (9) 는, 문헌 (쪼우노 외,“H.264 의 양자화 특성에 관한 일검토”, FIT2004, J-062, 2004) 으로부터 도출한 함수이다. 단,α 는 0 보다 큰 1 이하의 수, β 는 1 이상의 수, f 는 0 보다 큰 1 미만의 수이다.

본 발명의 제 2 실시형태의 화상 부호화 장치에 있어서의 EC 장치 (2400) 이외의 장치는, 도 8 의 발명의 제 1 실시형태와 동일하다. 따라서, 이하에서는 발명의 특징부인 EC 장치 (2400) 의 동작에 대해 도 12 의 플로우 차트를 참조하여 설명한다.

단계 S20000 에서는 추정 비트수 (MB_est_bit) 가 규정값 (MB_bit_th) 이하인지의 여부를 판단한다. 이하이면, 단계 S10000. 이하가 아니면, 단계 S20001 로 진행한다.

이후에 기술하는 단계 S10000 로부터 단계 S10008 은 발명의 제 1 실시형태와 동일하나, 다시 기술한다.

단계 S10001 에서는 스위치 (24103SW) 를 경유하여 입력되는 입력 데이터를 2진화 장치 (24100) 에 의해 2진수화하여 (bin 을 생성하여), 산술 코더 (24101) 에 공급한다. 이와 동시에, Context Modeling 장치 (24102) 는 bin 에 대응하는 Context 데이터를 산술 코더 (24101) 에 공급한다. 산술 코더 (24101) 는, Context 데이터를 이용하여 bin 을 산술 부호화하고, 스위치 (24104SW) 를 경유하여 출력 비트를 출력 버퍼 (2420) 에 기록하면서, 산술 부호화로 갱신된 Context 데이터를 Context Modeling 장치 (24102) 에 돌려준다. 입력 데이터에 대응하는 전체 bin 을 산술 부호화한 후, 단계 S10002 로 진행한다.

단계 S10002 에서는 1MB 전체 입력 데이터의 엔트로피 부호화 (산술 부호화) 가 완료되었는지를 판단한다. 1MB 전체 입력 데이터의 엔트로피 부호화가 완료된 경우, 처리를 종료하고, 출력 버퍼 (2420) 에 격납된 비트를 MB 의 비트 스트림으로서 출력한다. 엔트로피 부호화가 완료되어 있지 않은 경우에는, 단계 S10003 로 진행한다.

단계 S10003 에서는 입력 데이터를 엔트로피 부호화한 현 시점에서의 출력 비트수 (bit) 가 규정값 (MB_bit_th) 이하인지의 여부를 판단한다. 규정값 (MB_bit_th) 이하이면, 단계 S10001 로 진행하고, 이하가 아니면 단계 S10004 로 진행한다 (또한, 단계 S10004 로부터 S10008 은 복호 화상을 PCM 으로 재부호화하는 재부호화 처리이므로, 이후, 복호 화상 PCM 재부호화라고 부른다).

단계 S10004 에서는 순간적으로 Read 장치 (2100), 예측 장치 (2200), Venc 장치 (2300), 엔트로피 부호화 장치 (2410) 를 긴급 정지시킨다 (각각의 장치의 내부 상태는 그대로). 그 후, 단계 S10005 로 진행한다.

단계 S10006 에서는 이후의 엔트로피 부호화를 위해서, Context 복제 메모리 (2440) 에 보존된 Context 데이터를 Context Modeling 장치 (24102) 로 읽어들인 다. 계속해서, 단계 S10007 로 진행한다.

단계 S10007 에서는 SW5000 로부터 공급되는 복호 화상을 PCM 으로 재부호화 한다. 먼저, 제어 장치 (2430) 는 엔트로피 부호화 장치 (2410) 를 기동시킨다. 그 후, 2진화 장치 (24100) 는 PCM 의 개시를 나타내는 예측 파라미터의 bin 을 생성하여, 산술 코더 (24101) 에 공급한다. 이와 동시에, Context Modeling 장치 (24102) 는, 상기의 bin 에 대응하는 Context 데이터를 산술 코더 (24101) 에 공급한다. 산술 코더 (24101) 는 상기 Context 데이터를 이용하여 bin 을 산술 부호화하고, 스위치 (24104SW) 를 경유하여 출력 비트를 출력 버퍼 (2 420) 에 기록하면서, 산술 부호화로 갱신된 Context 데이터를 Context Modeling 장치 (24102) 에 돌려준다. 그 후, 24104SW 를 전환하고, SW5000 로부터 공급되는 복호 화상을 읽어들여, 복호 화상을 PCM 인 채로 재부호화하여, 출력 버퍼 (2420) 에 기록한다. 상기 복호 화상은, 변환/양자화 장치 (2310) 로 변환 및 양자화된 출력 데이터로부터 재구축된 화상이다. 계속해서, 단계 S10008 로 진행한다.

단계 S10008 에서는 Read 장치 (2100), 예측 장치 (2200), Venc 장치 (2300)의 긴급 정지를 해제한다. 그 후, EC 를 종료하고, 출력 버퍼 (2420) 에 격납된 비트를 MB 의 비트 스트림으로서 출력한다.

단계 S20001에서는 SW5000 로부터 공급되는 복호 화상을 PCM 으로 부호화한다 (재부호화는 되지 않기 때문에, 복호 화상 PCM 부호화라고 부른다). 먼저, 2진화 장치 (24100) 는 PCM 의 개시를 나타내는 예측 파라미터의 bin 을 생성하여, 산술 코더 (24101) 에 공급한다. 이와 동시에, Context Modeling 장치 (24102) 는 상기의 bin 에 대응하는 Context 데이터를 산술 코더 (24101) 에 공급한다. 산술 코더 (24101) 는 상기 Context 데이터를 이용하여 bin 을 산술 부호화하고, 스위치 (24104SW) 를 경유하여 출력 비트를 출력 버퍼 (2420) 에 기록하면서, 산술 부호화로 갱신된 Context 데이터를 Context Modeling 장치 (24102) 에 돌려준다. 그 후, 24104SW 를 전환하고, SW5000 로부터 공급되는 복호 화상을 읽어들여, 복호 화상을 PCM 인 채로 재부호화하여, 출력 버퍼 (2420) 에 기록한다. 상기 복호 화상은, 변환/양자화 장치 (2310) 로 변환 및 양자화된 출력 데이터로부터 재구축된 화상이다. 그 후, EC 를 종료하고, 출력 버퍼 (2420) 에 격납된 비트를 MB 의 비트 스트림으로서 출력한다.

이상으로, 본 실시 형태에 있어서의 EC 장치 (2400) 의 동작 설명을 종료한다.

본 실시 형태의 화상 부호화 장치에서는 처리 대상 MB 에 대한 엔트로피 부호화 후의 비트수를 엔트로피 부호화 전으로 추정하고, 추정 비트수가 규정값을 초과할 것 같은 경우, 엔트로피 부호화 후의 비트수가 반드시 규정값 이하가 되는 것을 보증할 수 있는 복호 화상 PCM 부호화를 처리 대상 MB 에 적용한다. 이 결과, 재부호화가 원리적으로 발생하지 않기 때문에, 본 실시 형태의 화상 부호화 장치는 부호화 지연을 한층 더 단축시킬 수 있다 (도 13).

또한, 식 (9) 의 파라미터 α 를 부호화 대상 프레임의 인코드의 남은 시간 에 따라, 예를 들어, 남은 시간이 짧으면 α 를 작게 (0 에 가깝도록 한다), 그렇 지 않으면 α 를 크게 (1 에 가깝도록 한다) 함으로써, 부호화 지연이 일정 시간 내에 끝나도록 제어할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

(3) 제 3 실시형태

상기 서술한 제 2 실시형태의 화상 부호화 장치에 있어서, 식 (9) 의 파라미터 α 를 작게 설정하여 규정값 (MB_bit_th) 에 대해 충분한 마진을 예상한 추정 비트수 (MB_est_bit) 를 설정하면, 엔트로피 부호화의 출력 비트수가 규정값 (MB_bit_th) 를 결코 초과하지 않는다. 즉, 재부호화는 불필요해진다.

이 경우, 재부호화가 불필요해지는 만큼, 도 11 의 Context 복제 메모리 (2440) 는 불필요해지고, 엔트로피 부호화의 출력 비트수를 감시할 필요도 없다. 이 결과, 화상 부호화 장치를 보다 심플하게 구성할 수 있다 (도 14).

이 구성의 경우에서의 EC 장치 (2400) 의 동작을 도 15 를 참조하여 설명한다.

단계 S10001 에서는, 스위치 (24103SW) 를 경유하여 입력되는 입력 데이터를 2진화 장치 (24100) 에 의해 2진수화하여 (bin 을 생성하여), 산술 코더 (24101) 에 공급한다. 이와 동시에, Context Modeling 장치 (24102) 는, bin 에 대응하는 Context 데이터를 산술 코더 (24101) 에 공급한다. 산술 코더 (24101) 는, Context 데이터를 이용하여 bin 을 산술 부호화하고, 스위치 (24104SW) 를 경유하 여 출력 비트를 출력 버퍼 (2420) 에 기록하면서, 산술 부호화로 갱신된 Context 데이터를 Context Modeling 장치 (24102) 에 돌려준다. 입력 데이터에 대응하는 전체 bin 을 산술 부호화한 후, 단계 S10002 로 진행한다.

단계 S10002 에서는 1MB 전체 입력 데이터의 엔트로피 부호화 (산술 부호화) 가 완료되었는지를 판단한다. 1MB 전체 입력 데이터의 엔트로피 부호화가 완료된 경우, 처리를 종료하고, 출력 버퍼 (2420) 에 격납된 비트를 MB 의 비트 스트림으로서 출력한다. 엔트로피 부호화가 완료되어 있지 않은 경우에는, 단계 S10001 로 진행한다.

단계 S20001 에서는 SW5000 로부터 공급되는 복호 화상을 PCM로 부호화한다 (재부호화는 되지 않으므로, 복호 화상 PCM 부호화라고 부른다). 먼저, 2진화 장치 (24100) 는 PCM 의 개시를 나타내는 예측 파라미터의 bin 을 생성하여, 산술 코더 (24101) 에 공급한다. 이와 동시에, Context Modeling 장치 (24102) 는, 상기의 bin 에 대응하는 Context 데이터를 산술 코더 (24101) 에 공급한다. 산술 코더 (24101) 는 상기 Context 데이터를 이용하여 bin 을 산술 부호화하고, 스위치 (24104SW) 를 경유하여 출력 비트를 출력 버퍼 (2420) 에 기록하면서, 산술 부호화로 갱신된 Context 데이터를 Context Modeling 장치 (24102) 에 돌려준다. 그 후, 24104SW 를 전환하고, SW5000 로부터 공급되는 복호 화상을 읽어들여, 복호 화상을 PCM 인 채 재부호화하여, 출력 버퍼 (2420) 에 기록한다. 상기 복호 화상은 변환/양자화 장치 (2310) 로 변환 및 양자화된 출력 데이터로부터 재구축된 화상이다. 그 후, EC 를 종료하고, 출력 버퍼 (2420) 에 격납된 비트를 MB 의 비트 스트림으로서 출력한다.

본 실시 형태의 화상 부호화 장치에 있어서는, 재부호화는 불필요해진다. 이 결과, 발명의 제 2 실시형태의 화상 부호화 장치에서 필요하였던 Context 복제 메모리 (2440) 나, 엔트로피 부호화의 출력 비트수를 감시하는 수단도 필요하지 않다. 이 결과, 본 실시 형태의 화상 부호화 장치는 종래보다 한층 더 회로 구성을 심플하게 할 수 있는 메리트가 있다.

(4) 제 4 실시형태

상기 서술한 제 3 실시형태의 화상 부호화 장치에서는, 레이트 제어 장치 (3000) 의 상정 (想定) 이상의 비트수가 PCM 부호화에 의해 발생한 경우, 이후의 MB 에 할당하는 부호량이 감소하고, 이후에 부호화하는 MB 의 화질이 저하될 가능성이 있다. 따라서, 상기의 화질 저하를 방지할 수 있는 발명의 제 4 실시형태의 화상 부호화 장치의 구성을 도 16 에 나타낸다.

도 14 의 발명의 제 3 실시형태의 화상 부호화 장치와 비교하면, 발명의 제 4 실시형태의 화상 부호화 장치는, 레이트 제어 장치 (3000) 에 MB bit 추정 장치 (2450) 로부터 추정 비트수가 공급된다. 이 때문에, 레이트 제어 장치 (3000) 의 동작이 종래와 다르다.

레이트 제어 장치 (3000) 는 MB 부호화 장치 (2000) 의 비트 스트림의 출력 비트수 뿐만이 아니라, MB bit 추정 장치 (2450) 로부터 공급되는 추정 비트수도 이용하여, 양자화 파라미터를 변경한다.

MB bit 추정 장치 (2450) 는, 상기 변경된 양자화 파라미터를 이용하여 추정 비트수를 식 (9) 로 재계산하여, 재계산된 추정 비트수를 제어 장치 (2430) 에 공급한다.

레이트 제어 장치 (3000) 이외의 장치는, 도 14 의 발명의 제 3 실시형태와 동일하다. 따라서, 이하에서는 발명의 특징부인 레이트 제어 장치 (3000) 의 동작에 대해 도 17의 플로우 차트를 참조하여 설명한다.

단계 S30000 에서는 식 (17) 에 의해 처리 대상 MB 에 대한 양자화 파라미터 (QP) 를 계산한다.

여기에서, qp_pic 는 부호화 대상 프레임에 대한 양자화 파라미터, Bitrate 는 목표 비트 레이트, Framerate 는 화상의 프레임 레이트, cur_pic_bit 는 부호화 대상 프레임을 부호화한 현 시점에서의 발생 비트수, target_pic-bit 는 부호화 대상 프레임의 목표 부호량, pic_MB_size 는 부호화 대상 프레임에 포함되는 MB 의 수, MB_nuMBer 는 부호화 대상 프레임내에서 지금까지 부호화한 MB 의 갯수이다.

계속해서, 단계 S30001 로 진행한다.

단계 S30001 에서는 단계 S30000 로 계산한 양자화 파라미터 (qp) 에 대한 추정 비트수 (MB_est_bit) 가 규정값 (MB_bit_th) 을 초과하는지의 여부 (조건 1), MB 의 최대 할당 비트수 (MB_tar_max_bit) (식 (20),γ 는 1 이상의 수) 가 규정값 (MB_bit_th) 미만 인지의 여부 (조건 2) 를 판단한다. 상기 조건 1 과 조건 2 가 성립된 경우에는, 단계 S300002 로 진행하고, 성립되지 않은 경우에는 단계 S30000 에서 계산한 양자화 파라미터 (qp) 를 변환/양자화 장치 (2310) 에 공급한다.

단계 S30002 에서는 식 (21) 에 의해, 단계 S3000 의 양자화 파라미터 (qp) 를 갱신시키고, 갱신된 양자화 파라미터 (qp) 를 변환/양자화 장치 (2310) 에 공급한다.

여기에서, qp_th 는 MB_tar_max_bit 이하를 만족하는 식 (9) 의 MB_est_bit 에 대응하는 양자화 파라미터 (QP) 의 최소값이다.

이상으로, 본 실시 형태에 있어서의 레이트 제어 장치 (3000) 의 동작 설명을 종료한다.

본 실시 형태의 화상 부호화 장치에서는 식 (9) 로부터 처리 대상 MB 에 대 한 엔트로피 부호화 후의 비트수를 추정하고, 레이트 제어 장치 (3000) 의 상정 이상의 비트수가 PCM 부호화에 의해 발생하지 않도록 제어할 수 있다. 이 결과, PCM 부호화가 돌연 발생하여, 이후의 MB 에 할당하는 부호 양이 감소하고, 이후에 부호화하는 MB 의 화질이 저하되는 과제를 해결할 수 있다.

(5) 제 5 실시형태

상기 서술한 발명의 제 4 실시형태의 화상 부호화 장치에 있어서, 레이트 제어 장치 (3000) 가 추정 비트수를 이용하여 양자화 파라미터를 제어해도, 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수를 완전히 규정값 이하로 할 수 없는 경우가 있다. 이에 대처할 수 있는 발명의 제 5 실시형태의 화상 부호화 장치의 구성을 도 18 에 나타낸다.

도 16 의 제 4 실시형태의 화상 부호화 장치와 비교하면, 제 5 실시형태의 화상 부호화 장치는, Block bit 추정 장치 (2340), 데이터 변조 장치 (2350) 를 구비한다. 단, Block bit 추정 장치 (2340) 및 데이터 변조 장치 (2350) 이외의 장치는 도 16 의 발명의 제 4 실시형태와 동일하다 (단, 후술하는 Block bit 추정 장치 (2340) 및 데이터 변조 장치 (2350) 의 기능에 의해, 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수는 반드시 규정값 (MB_bit_th) 이하가 되므로, MB bit 추정 장치 (2450) 는 규정값 (MB_bit_th) 이하가 되는 값의 추정 비트수 (MB_est_bit) 를 제어 장치 (2430) 에 공급하는 것으로 한다). 따라서, 이하에서는 발명의 특징부인 Block bit 추정 장치 (2340) 및 데이터 변조 장치 (2350) 에 대해 설명한다.

Block bit 추정 장치 (2340) 는 변환/양자화 장치 (2310) 로부터 공급되는 변환 양자화 값 (L) 을 감시하고, 변환 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수를 추정한다 (이후, 상기 추정된 비트수를 블록 추정 비트수 (block_est_bit) 라고 부른다). 상기 블록 추정 비트수 (block_est_bit) 를 이용하여, 변환 양자화 값 (L) 의 폐기 위치 (disp_scan_pos) 를 검출한다.

데이터 변조 장치 (2350) 는 Block bit 추정 장치 (2340) 로부터 공급되는 변환 양자화 값 (L) 의 폐기 위치 (disp_scan_pos) 에 따라, 변환/양자화 장치 (2310) 로부터 공급되는 변환 양자화 값 (L) 에 후술하는 폐기 처리를 적용하고, 폐기 처리를 적용한 변환 양자화 값 (L) 을 역양자화/역변환 장치 (2320) 및 엔트로피 부호화 장치 (2410) 에 공급한다.

먼저, 발명의 동작 설명을 위해서 변환 양자화 값 (L) 을 설명한다.

AVC 에 있어서의 변환/양자화 장치 (2230) 는 예측 장치 (2200) 로부터 공급되는 예측 오차 (pe) 를 MB 보다 세밀한 4x4 블록의 단위 (변환 블록) 로, 이하의 식 (22) 에 의해 주파수 변환시켜, 변환 계수 (T) 로 계산한다. 단, idx 는 도 2 의 MB 내부에서의 4x4 블록의 번호이다.

또한, 변환 계수 (T) 는 레이트 제어 장치 (3000) 로부터 공급되는 양자화 파라미터 (QP) 를 이용하여 식 (23) 으로 양자화하여, 변환 양자화 값 (L) 을 얻는다.

여기에서, 식 (26) 의 fintra 는 0 이상 1 미만의 수, finter 는 0 이상 1 미만의 수이다.

이상으로, 변환 양자화 값 (L) 의 설명을 종료한다.

도 19 의 플로우 차트를 참조하여, Block bit 추정 장치 (2340) 의 동작을 설명한다.

먼저, block bit 추정 처리에 앞서, 블록 추정 비트수 block_est_bit = 0, 스캔 위치 scan_pos = -1, 변환 양자화 값 (L) 의 폐기 개시 위치를 나타내는 스캔 위치 disp_scan_pos = -1 로 한다. 여기에서 스캔 위치란, 도 20 에 나타내는 변환 블록 내에서의 변환 양자화 값의 엔트로피 부호화 순서이다.

단계 S40000 에서는 scan_pos 를 1 증분 (increment) 한다.

단계 S40001 에서는 scan_pos 에 대응하는 변환 양자화 값 (L) (idx)_xy 로부터, 식 (27) 에 의해 block_est_bit 를 갱신한다.

단, abs(x) 는 x 의 절대값을 돌려주는 함수, int(x) 는 x 의 가장 가까운 정수로 절사하는 함수, pos_x(scan_pos) 는 도 20 의 스캔 위치 scan_pos 에 대응하는 블록 내의 x 좌표를 돌려주는 함수, pos_y(scan_pos) 는 도 20 의 스캔 위치 scan_pos 에 대응하는 블록 내의 y 좌표를 돌려주는 함수로 한다. 또한, 식 (29) 의 처리는, 변환 양자화 값 (L) 을 엔트로피 부호화 장치로 2진수화한 경우의 bin 수를 계산하는 것을 의미한다.

단계 S40002 에서는, block_est_bit 가 식 (32) 의 변환 블록 상한 비트수 block_bit_th 를 초과하는지의 여부를 판단한다.

여기에서, α 는 0 보다 큰 1 이하의 수, header_bit(param) 는 예측 장치 (2000) 가 공급하는 예측 파라미터 (param) 를 엔트로피 부호화한 경우의 비트수를 돌려주는 함수, block_num 은 1MB 에 포함되는 변환 블록의 갯수로 AVC 에서는 block_num = 24 이다.

block_est_bit 가 block_bit_th 를 초과하지 않은 경우에는 단계 S40003 으로 진행하고, 초과한 경우에는 단계 S40004 로 진행한다.

S40003 에서는 스캔이 종료 (scan_pos = 15) 되었는지의 여부를 판단한다. 스캔이 종료되면 처리를 종료하고, 종료되지 않으면 단계 S40000 로 진행한다.

S40004 에서는 disp_scan_pos = scan_pos 로서 처리를 종료한다.

이상으로, Block bit 추정 장치 (2340) 의 동작 설명을 종료한다.

계속해서, 도 21 의 플로우 차트를 참조하여, 데이터 변조 장치 (2350) 의 동작을 설명한다.

단계 S50000 에서는 Block bit 추정 장치 (2340) 로부터 공급되는 폐기 위치 disp_scan_pos 로부터, 변환 양자화 값의 폐기를 실시하는지의 여부를 판단한다. disp_scan_pos 가 -1 이면, 폐기하지 않고 처리를 종료한다 (변환 양자화 값 (L) 의 값은 불변). 한편, disp_scan_pos 가 -1 이 아니면 단계 S50001 로 진행한 다.

단계 S50001 에서는, 식 (33) 에 의해 변환 양자화 값의 폐기를 실시한다.

여기에서, s_pos(x, y) 는 도 20 의 4x4 블록 내의 좌표 (x, y) 에 대응하는 스캔 위치를 돌려주는 함수이다.

이상으로, 데이터 변조 장치 (2350) 의 동작 설명을 종료한다.

상기 서술한 변환 양자화 값의 폐기에 의해, 1 변환 블록당 엔트로피 부호화의 출력 비트수를 block_bit_th (식(32)) 이하로 할 수 있다. 이 결과, 1MB 당 엔트로피 부호화의 출력 비트수도 반드시 규정값 (MB_bit_th) 이하가 된다.

이상의 작용에 의해, 본 실시 형태의 화상 부호화 장치에서는 레이트 제어 장치 (3000) 가 어떠한 양자화 파라미터를 설정해도, 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수를 완전히 규정값 (MB_bit_th) 이하로 할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 레이트 제어 장치 (3000) 가 어떠한 양자화 파라미터를 설정해도, 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수가 완전히 규정값 (MB_bit_th) 이하가 되므로, 실질적으로 복호 화상 PCM 부호화를 실시할 필요가 없다. 즉, 도 18 의 구성으로부터 복호 화상 PCM 부호화의 기능을 생략하고, 도 22 와 같이 화상 부호화 장치를 구성할 수 있다. 이 구성의 경우, 화상 부호화 장치의 회로 규모를 보다 작게할 수 있는 메리트가 있다.

(6) 제 6 실시형태

또한, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 상기 서술한 설명으로부터도 분명한 바와 같이, 하드웨어로 구성할 수도 있으나, 컴퓨터 프로그램에 의해 실현될 수도 있다.

도 23 에 나타내는 정보 처리 시스템은, 프로세서 (A1001), 프로그램 메모리 (A1002), 기억 매체 (A1003 및 A1004) 로 이루어진다. 기억 매체 (A1003 및 A1004) 는, 별개의 기억 매체이어도 되고, 동일한 기억 매체로 이루어지는 기억 영역이어도 된다. 기억 매체로서는, 하드 디스크 등의 자기 기억 매체를 이용할 수 있다.

Claims

화상 부호화 장치로서,

화상을 주파수 영역으로 변환하여 양자화한 변환 양자화 값을 엔트로피 부호화할 때, 상기 엔트로피 부호화의 출력 부호 비트수가 규정량을 초과한 경우, 상기 변환 양자화 값을 재구축하여 얻은 화상을 상기 화상 부호화 장치의 출력으로 하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 장치.
화상을 주파수 영역으로 변환하여 양자화한 변환 양자화 값을 엔트로피 부호화하는 엔트로피 부호화 수단과, 화상을 비엔트로피 부호화하는 비엔트로피 부호화 수단을 구비하는 화상 부호화 장치로서,

상기 엔트로피 부호화의 출력 부호 비트수가 규정량을 초과한 경우에, 상기 화상 부호화 장치의 출력은, 상기 변환 양자화 값을 재구축하여 얻은 화상을 상기 비엔트로피 부호화 수단이 비엔트로피 부호화하여 얻은 부호화 데이터인 것을 특징으로 하는 화상 부호화 장치.
입력 화상 프레임을 화상 블록으로 분할하는 수단과, 상기 화상 블록을 예측하는 수단과, 상기 예측 수단에 의해 얻어진 예측 오차 화상 블록을 주파수 영역으로 변환하여 양자화하는 변환 양자화 수단과, 상기 변환 양자화 수단의 출력 데이터로부터 복호 화상을 재구축하는 수단과, 상기 변환 양자화 수단의 출력 데이터를 엔트로피 부호화하는 수단과, 상기 엔트로피 부호화 수단의 출력 비트를 감시하는 수단을 구비하는 화상 부호화 장치로서,

처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수가 규정량을 초과한 경우에는, 이 출력 비트를 상기 처리 대상 화상 블록의 부호화 데이터로는 하지 않고, 상기 재구축 수단의 복호 화상을 부호화 데이터로서 출력하는 재부호화 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 화상 블록을 예측 부호화하는 파라미터를 검출하는 수단과,

상기 예측 파라미터 검출 수단의 출력 데이터와 양자화 파라미터를 이용하여, 상기 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수를 추정하는 수단과,

상기 추정 출력 비트수가 규정량을 초과하는 경우에는, 상기 재구축 수단의 복호 화상을 상기 처리 대상 화상 블록의 상기 부호화 데이터로서 출력하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 장치.
입력 화상 프레임을 화상 블록으로 분할하는 수단과, 상기 화상 블록을 예측하는 수단과, 상기 화상 블록을 예측 부호화하는 파라미터를 검출하는 수단과, 상기 예측 파라미터 검출 수단의 출력 데이터와 양자화 파라미터를 이용하여, 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수를 추정하는 수단과, 상기 예 측 수단에 의해 얻어진 예측 오차 화상 블록을 주파수 영역으로 변환하여 양자화하는 변환 양자화 수단과, 상기 변환 양자화 수단의 출력 데이터로부터 복호 화상을 재구축하는 수단과, 상기 변환 양자화 수단의 출력 데이터를 엔트로피 부호화하는 수단을 구비하는 화상 부호화 장치로서,

상기 추정 출력 비트수가 규정량을 초과하는 경우에는, 상기 재구축 수단의 복호 화상을 상기 처리 대상 화상 블록의 부호화 데이터로서 출력하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 장치.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

상기 추정 출력 비트수를 이용하여, 상기 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수가 규정량 이하가 되도록 상기 양자화 파라미터를 설정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 변환 양자화 수단의 출력 데이터를 이용하여, 상기 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수를 추정하는 제 2 비트수 추정 수단과,

상기 제 2 비트수 추정 수단의 추정 출력 비트수를 이용하여, 상기 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화의 출력 비트수가 규정량 이하가 되도록, 상기 변환 양자화 수단의 출력 데이터를 폐기하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 화상 부호화 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 추정 출력 비트수를 이용하여, 상기 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화의 출력 비트수가 규정량 이하가 되도록, 상기 변환 양자화 수단의 출력 데이터를 폐기하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 장치.
화상 부호화 방법으로서,

화상을 주파수 영역으로 변환하여 양자화한 변환 양자화 값을 엔트로피 부호화할 때, 상기 엔트로피 부호화의 출력 부호 비트수가 규정량을 초과한 경우, 상기 변환 양자화 값을 재구축하여 얻은 화상을 부호화 데이터로 하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 방법.
화상 부호화 방법으로서,

화상을 주파수 영역으로 변환하여 양자화한 변환 양자화 값을 엔트로피 부호화할 때, 상기 엔트로피 부호화의 출력 부호 비트수가 규정량을 초과한 경우, 상기 변환 양자화 값을 재구축하여 얻은 화상을 비엔트로피 부호화하여 부호화 데이터로 하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 방법.
입력 화상 프레임을 화상 블록으로 분할하는 처리와,

상기 화상 블록을 예측하는 처리와,

상기 예측에 의해 얻어진 예측 오차 화상 블록을 주파수 영역으로 변환하여 양자화하는 처리와,

상기 양자화된 데이터로부터 복호 화상을 재구축하는 처리와,

상기 양자화된 데이터를 엔트로피 부호화하는 처리와,

처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수가 규정량을 초과한 경우에는, 상기 출력 비트를 상기 처리 대상 화상 블록의 부호화 데이터로는 하지 않고, 상기 재구축된 복호 화상을 부호화 데이터로서 출력하는 처리를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 화상 블록을 예측 부호화하는 예측 파라미터를 검출하는 처리와,

상기 예측 파라미터의 출력 데이터와 양자화 파라미터를 이용하여, 상기 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수를 추정하는 처리와,

상기 추정 출력 비트수가 규정량을 초과하는 경우에는, 상기 재구축된 복호 화상을 상기 처리 대상 화상 블록의 부호화 데이터로서 출력하는 처리를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 방법.
입력 화상 프레임을 화상 블록으로 분할하는 처리와,

상기 화상 블록을 예측하는 처리와,

상기 화상 블록을 예측 부호화하는 예측 파라미터를 검출하는 처리와,

상기 예측 파라미터와 양자화 파라미터를 이용하여, 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수를 추정하는 처리와,

상기 예측에 의해 얻어진 예측 오차 화상 블록을 주파수 영역으로 변환하여 양자화하는 처리와,

상기 양자화된 데이터로부터 복호 화상을 재구축하는 처리와,

상기 양자화된 데이터를 엔트로피 부호화하는 처리와,

상기 추정 출력 비트수가 규정량을 초과하는 경우에는, 상기 재구축된 복호 화상을 상기 처리 대상 화상 블록의 부호화 데이터로서 출력하는 처리를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 방법.
제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,

상기 추정 출력 비트수를 이용하여, 상기 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수가 규정량 이하가 되도록 상기 양자화 파라미터를 설정하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 방법.
제 14 항에 있어서,

상기 양자화된 데이터를 이용하여, 상기 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수를 추정하는 처리와,

상기 추정 출력 비트수를 이용하여, 상기 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화의 출력 비트수가 규정량 이하가 되도록, 상기 양자화 처리의 출력 데이터를 폐기하는 처리를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 방법.
제 14 항에 있어서,

상기 추정 출력 비트수를 이용하여, 상기 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화의 출력 비트수가 규정량 이하가 되도록, 양자화 처리의 출력 데이터를 폐기하는 처리를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 방법.
화상 부호화의 프로그램으로서,

상기 프로그램은 화상을 주파수 영역으로 변환하여 양자화한 변환 양자화 값을 엔트로피 부호화할 때, 상기 엔트로피 부호화의 출력 부호 비트수가 규정량을 초과한 경우, 상기 변환 양자화 값을 재구축하여 얻은 화상을 부호화 데이터로 하는 처리를 정보 처리 장치에 실행시키는 것을 특징으로 하는 화상 부호화의 프로그램.
화상 부호화 방법의 프로그램으로서,

상기 프로그램은 화상을 주파수 영역으로 변환하여 양자화한 변환 양자화 값을 엔트로피 부호화할 때, 상기 엔트로피 부호화의 출력 부호 비트수가 규정량을 초과한 경우, 상기 변환 양자화 값을 재구축하여 얻은 화상을 비엔트로피 부호화하여 부호화 데이터로 하는 처리를 정보 처리 장치에 실행시키는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 방법의 프로그램.
화상 부호화 방법의 프로그램으로서,

상기 프로그램은

입력 화상 프레임을 화상 블록으로 분할하는 처리와,

상기 화상 블록을 예측하는 처리와,

상기 예측에 의해 얻어진 예측 오차 화상 블록을 주파수 영역으로 변환하여 양자화하는 처리와,

상기 양자화된 데이터로부터 복호 화상을 재구축하는 처리와,

상기 양자화된 데이터를 엔트로피 부호화하는 처리와,

처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수가 규정량을 초과한 경우에는, 상기 출력 비트를 상기 처리 대상 화상 블록의 부호화 데이터로는 하지 않고, 상기 재구축된 복호 화상을 부호화 데이터로서 출력하는 처리를 정보 처리 장치에 실행시키는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 방법의 프로그램.
제 19 항에 있어서,

상기 프로그램은

상기 화상 블록을 예측 부호화하는 예측 파라미터를 검출하는 처리와,

상기 예측 파라미터의 출력 데이터와 양자화 파라미터를 이용하여, 상기 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수를 추정하는 처리와,

상기 추정 출력 비트수가 규정량을 초과하는 경우에는, 상기 재구축된 복호 화상을 상기 처리 대상 화상 블록의 상기 부호화 데이터로서 출력하는 처리를 정보 처리 장치에 실행시키는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 방법의 프로그램.
화상 부호화 방법의 프로그램으로서,

상기 프로그램은

입력 화상 프레임을 화상 블록으로 분할하는 처리와,

상기 화상 블록을 예측하는 처리와,

상기 화상 블록을 예측 부호화하는 예측 파라미터를 검출하는 처리와,

상기 예측 파라미터와 양자화 파라미터를 이용하여, 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수를 추정하는 처리와,

상기 예측에 의해 얻어진 예측 오차 화상 블록을 주파수 영역으로 변환하여 양자화하는 처리와,

상기 양자화된 데이터로부터 복호 화상을 재구축하는 처리와,

상기 양자화된 데이터를 엔트로피 부호화하는 처리와,

상기 추정 출력 비트수가 규정량을 초과하는 경우에는, 상기 재구축된 복호 화상을 상기 처리 대상 화상 블록의 부호화 데이터로서 출력하는 처리를 정보 처리 장치에 실행시키는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 방법의 프로그램.
제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,

상기 추정 출력 비트수를 이용하여, 상기 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수가 규정량 이하가 되도록 상기 양자화 파라미터를 설정하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 방법의 프로그램.
제 22 항에 있어서,

상기 프로그램은 상기 양자화된 데이터를 이용하여, 상기 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화 후의 출력 비트수를 추정하는 처리와,

상기 추정 출력 비트수를 이용하여, 상기 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화의 출력 비트수가 규정량 이하가 되도록, 상기 양자화 처리의 출력 데이터를 폐기하는 처리를 정보 처리 장치에 실행시키는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 방법의 프로그램.
제 22 항에 있어서,

상기 추정 출력 비트수를 이용하여, 상기 처리 대상 화상 블록의 엔트로피 부호화의 출력 비트수가 규정량 이하가 되도록, 상기 양자화 처리의 출력 데이터를 폐기하는 처리를 정보 처리 장치에 실행시키는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 방법의 프로그램.