KR970003789B1 - 비디오 부호기의 전송율을 제어하기 위한 비트 할당 방법 - Google Patents

비디오 부호기의 전송율을 제어하기 위한 비트 할당 방법 Download PDF

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Abstract

요약 없음

Description

비디오 부호기의 전송율을 제어하기 위한 비트 할당 방법
제1도는 MPEG2 비디오 부호기를 도시한 블럭구성도.
제2도는 종래의 MPEG2 비디오 부호기에서 입력 영상열에 대한 부호화 모드를 도시한 상태도.
제3도는 본 발명의 MPEG2 비디오 부호기에서 입력 영상열에 대한 부호화 모드를 도시한 상태도.
제4도는 본 발명의 비트 할당 방법을 도시한 플로우챠트.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
11 : DCT12 : 양자기
13 : 역 양자기14 : 역DCT
15 : 제1프레임 메모리16 : 움직임 보상부
17 : 제2프레임 메모리18 : 움직임 추정부
19 : 모드 선택기
본 발명은 영상 통신 분야에 관한 것으로, 특히 데이타 전송시의 대역폭을 줄이기 위한 영상압축 방법을 실현하는 MPEG2 비디오 부호기(encoder)에서 채널(channel)을 전송하는 데이타의 전송율을 제어하기 위한 비트 할당 방법에 관한 것이다.
미래의 정보화 사회에서 영상 정보는 매우 중요한 정보원이 될 전망이며 디지탈(digital) 영상 압축을 이용한 통신, 저장 매체의 수요는 폭발적으로 증가할 것이다. 특히 MPEG2 비디오 알고리즘(algorithm)은 향우 각종 디지탈 영상 통신 매체, 저장 매체, 멀티 미디어 및 HDTV 등을 위한 영상 압축 방법에의 응용 범위가 매우 광범위하기 때문에 미래의 활용성과 시장 규모가 매우 크다.
세계 각국에서는 MPEG2 관련 기술의 우위를 확보하기 위해서 표준화 참여는 물론 관련 기술의 축적과 노하우(knoe how) 확보에 많은 노력을 기울이고 있다. 그 중 전송율 제어 방법은 표준화와는 관련이 없으며 복원 영상의 화질과 직접 연관되기 때문에 관련기술의 확보가 시급하다.
일반적으로, 컬러 동영상(움직이는 영상) 데이타를 디지탈 방식으로 표현할 경우에 필요한 데이타량은 매우 방대해지므로 이를 그대로 전송/저장할 시는 전송채널이나 저장장치의 심한 낭비를 초래하게 된다. 따라서 전송/저장 시의 데이타량을 줄이기 위한 압축/복원 방법이 사용된다.
상기 영상압축 방법은 중복성이 많은 영상 데이타의 성질을 이용하여 영상 데이타의 중복성을 제거함으로써 전송/저장시의 데이타량을 줄이는 방법이며, 현재 국제기구에서 압축 부호와 방법에 대한 표준화를 진행 중이다.
ISO/IEC 산하의 JTCI/SC29/WG11에서는 동영상 압축 부호화 방법에 대한 표준화를 위하여, MPEG(Moving Picture Experts Group)이라는 전문가 그룹을 두고 1.1Mbps(bps : 초당 전송되는 비트수)급 저장 매체용 동영상 압축 부호화 방법의 표준안인 MPEG1을 1991년에 제정 완료하였으며, 4Mbps 급 이상의 통신/저상/방송용 동영상 압축 부호화 방법의 표준안인 MPEG2가 1993년 현재 진행 중이다.
현재 진행 중인 MPEG2는 입력 영상의 공간적, 시간적 중복성을 제거하기 위하여 각각 DCT(Discrete Cosine Transform)변환 방법과 움직임 보상 방법을 사용하는 DCT/DPCM 복합 부호화 알고리즘으로서, 통계적 중복성을 제거하기 위하여 가변길이 부호(VLC : Variable Length Code)를 함께 사용한다. 따라서 영상 압축을 실시하는 비디오 부호기에서 발생되는 데이타량은 입력영상의 특성에 따라 매우 가변된다.
상기 가변적인 비디오 부호기의 출력 데이타를 대역이 일정한 채널을 통하여 전송하기 위해서는 부호기와 복호기(decoder) 양단에 각각 버퍼(buffer)가 필요한데, 부호기에서는 채널을 통해 전송될 데이타가 버퍼에서 넘치거나 고갈되지 않도록 하고 데이타 발생량을 전송채널의 용량에 맞도록 조절하여야 하며, 이를 전송율 제어(rate control)라 한다.
상기 전송율 제어는 양자기(quantizer)의 스텝 크기를 조절하여 수행하게 되는데, 상기 양자기에서 이루어지는 양자화(quantization)과정은 손실 부호화 이므로 복호기를 통한 영상 복원 후의 화질은 전송율 제어 방법에 따라 크게 좌우된다.
즉, 양자기의 스텝 크기를 크게 하면 버퍼에 전달되는 데이타량은 줄어들지만 양자화된 데이타의 정확도가 떨어져서 원래의 영상에 비해 복원된 영상의 화질이 떨어지고, 양자기의 스텝 크기를 작게 하면 버퍼에 전달되는 데이타량은 많아지지만 양자화된 데이타의 정확도가 좋아져서 복원된 영상의 화질이 원래의 영상과 거의 동일해진다.
상기 MPEG 표준화는 복호화 과정에서 입력되는 비트열의 신텍스(syntax)만을 제공하는 것이므로 전송율 제어 방법과는 무관하다. 그러므로 전송율 제어 방법은 주어진 대역에서 화질을 최대로 유지하기 위한 부호기의 노하우로 된다.
상기한 MPEG2 알고리즘에는 각각 인트라(I : Intra)모드, 단방향 예측(P : Predicted)모드, 양방향 예측(B : Bi-directionally predicted)모드의 세가지 부호화 모드가 있으며, 제1도의 MPEG2 비디오 부호기의 블럭 구성도를 참조하여 각 부호화 모드를 설명하기로 한다.
I 모드는 자체의 영상을 이용하여 부호화되고 부호화된 비트열의 임의 접근을 위하여 주기적으로 삽입되며, 저장 매체의 오류 및 오류 축적에 의한 화질 저하를 방지하기 위하여 필요하다. 또한 P모드와 B모드에서의 영상 움직임 예측을 위한 기준 영상으로 사용된다.
P모드는 이전의 I모드 또는 P모드의 영상으로부터 움직임 보상을 하여 부호화되는 것이다.
B모드는 이전의 I모드 또는 P모드나 다음에 오는 I모드 또는 P모드의 영상으로 부터 움직임 보상을 하여 부호화되는 것이다.
상기 I모드에서의 영상 부호화 방식을 살펴보면, 우선 제1도에 도시된 부호기의 DCT(11)에서 변환 부호화 방식으로 영상 프레임(frame)내의 화소들을 N×N 블럭으로 분할한 후에 각 블럭을 다른 분포 형태를 가진 N×N의 블럭으로 변환한 다음 그 계수의 분포 성질을 이용하여 주로 영상 데이타의 공간상의 중복을 제거한다. DCT(11)에서 입력 블럭의 공간상의 중복을 제거한 다음, 양자기(12)에서 일정한 크기의 스텝을 이용하여 영상 데이타를 양자화한다. 상기 양자기(12)에서 양자화된 DCT 계수는 지그재그(zyg-zag) 주사로 1차원 배열로 변화되며, 가변길이 부호(VLC)에 의해 0과 1의 조합으로 변환되어 버퍼를 통해 전송채널로 보내진다.
또한, 지그재그 주사로 1차원 배열을 하기 전에 양자화된 영상 데이타는 역순으로 역 양자기(13)와 역DCT(14)를 거쳐 복호화되어 제1 프레임 메모리(15)에 저장된다. 이때, 제1 프레임 메모리(15)에 저장된 영상 데이타는 양자화와 역 양자화를 거쳐 재생된 데이타이기 때문에 양자화 과정에서 생긴 약간의 오차를 갖게 된다.
상기 P모드에서의 영상 부호화 방식은 시간축에서의 영상정보의 중복성을 제거하여 비트율을 압축시키는 부호화 방식이며, DCT와 역 DCT 및 양자화와 역 양자화 과정은 상기 I모드에서와 동일하고, 움직임추정(motion estimation)과 움직임 보상(motion compensation)은 통상 16×16 화소의 매크로 블록(macro block) 단위로 진행된다. 움직임 추정부(18)에서 입력 블럭의 영상 데이타와 양자화 과정을 거치지 않은 이전의 영상 프레임을 저장하고 있는 제2 프레임 메모리(17)의 영상 데이타를 비교하여 입력 블럭의 영상 데이타와 비슷한 데이타가 위치하는 움직임 벡터(motion vector)를 제2 프레임 메모리(17)에서 찾은 다음, 움직임 보상부(16)에서는 제1 프레임 메모리(15)에 저장된 이전의 영상 프레임에서 상기 벡터에 해당되는 부분의 영상 데이타 블럭을 추출한다. 다음으로 입력 블럭의 데이타에서 상기 추출될 영상 데이타 블럭을 빼고 남은 데이타만 DCT(11)와 양자기(12)를 거쳐 상기와 동일한 방법으로 전송채널로 전달된다.
상기 P모드로 전송된 데이타와 움직임 벡터는 복화기에서 이전의 영상과 합쳐져서 완전한 하나의 영상을 이루게 된다.
B모드에서의 부호화 방식은 이전 및 이후의 기준 프레임을 이용하여 움직임을 보상해서 예측 오차를 줄이는 압축 방식이다.
상기 I모드와 P모드와 B모드에 관련된 부호기의 동작상태는 모드 선택기(19)에 의해 제어된다. 상기에서 설명한 I, P, B 부호화 영상들이 조합되어, 부호화되는 연속 영상에서 이전 영상의 정보가 없이도 직접 접근하여 부호화할 수 있는 하나의 영상 그룹(GOP : Group of Picture)을 이루게 되며, 처음의 부호화 영상은 I부호화 영상이 되어야하고, 통상 I부호화 영상으로 영상 그룹을 구분하게 된다. 영상 그룹은 임의 접근, 고속 순방향 동작, 고속 및 정상적인 속도의 역방향 동작의 응용을 위해서 가능하면 영상의 수가 적은 것이 좋다.
본 발명은 상기 영상 그룹을 형성하는 I, P, B 부호화 영상들에 적절한 비트량을 할당하는 방법에 관한 것으로, 장면(scene)이 변화하는 것을 감지하여 I, P 부호화 영상이 차지하는 비트량을 조정해 줌으로써, 복화된 영상의 화질을 향상시키기 위한 방법이다.
그러나, 통상의 비트 할당 방법은 입력 영상과 부호화 모드의 특성, 전송 용량 및 요구되는 화질 등을 고려하여 부호화할 때에 발생할 비트량을 사전에 추정하여 배정하는 방법을 사용하고 있다.
제2도는 종래의 MPEG2 비디오 부호기에서 입력 영상열에 대한 부호화 모드를 도시한 상태도로서, 두개의 I모드 영상 사이에 세 개의 P모드 영상을 삽입하고 I모드 영상과 P모드 영상 또는 두 개의 P모드 영상 사이에 두 개씩의 B모드 영상을 첨가하여 12개의 영상으로 하나의 영상 그룹을 구성한 것이며, 각 화살표로 표시된 것은 각각의 모드 영상 간에 이루어지는 동작의 연관 관계로 도시한 것이다.
이하, 제2도에 도시된 바와 같은 구조를 이루는 종래의 MPEG2 테스트 모델 5(TM5 : Test Mode 5)에서의 전송율 제어를 위한 비트 할당 방법을 설명하기로 한다.
MPEG2 TM5에서는 영상 그룹 내에서의 각 부호화 모드에 따라 달리 비트량을 할당하게 되는데, 일반적으로 동일한 화질을 얻기 위해서는 I, P, B 모드 영상의 순으로 비트량을 많이 할당하여야 한다.
먼저 I, P, B 모드 영상의 복잡도 XI, XP, XB를 각각 다음과 같이 정의한다.
여기서, SI, SP, SB및 QI, QP, QB는 바로 전에 부호화된 각 모드 영상에서 부호화 결과로 발생된 비트수와 그때 사용된 평균 양자기 스텝 크기를 나타낸다. 즉, 부호화 복잡도를 이전 영상들을 부호화할 때 발생된 비트수와 평균 양자기 스텝 크기의 곱으로 정의하였다.
다음에 I, P, B 모드의 할당 비트량을 각각 TI, TP, TB라 하면 각 모드 영상에 대한 할당 비트는 다음과 같이 정해진다.
이때 KP와 KB는 양자화 행렬에 따라 달라지는 값으로서, TM5 에서는 각각 1.0과 1.4가 사용된다. R은 해당 영상 그룹 전체에 할당된 비트 중에서 바로 전 영상까지를 부호화한 이후에 남아 있는 비트량이며, NP와 NB는 각각 영상 그룹에서 부호화된 영상들을 제외하고 남아 있는 단방향 예측 모드 영상과 양방향 예측 모드 영상의 갯수이다. 또한 채널의 전송율/(8·초당 입력 영상수)는 각 영상에 할당될 최소의 비트수를 나타낸다.
그러나, 상기 MPEG2 TM5에서 비트 할당을 위해 사용한 (4) 내지 (6)의 식들은 바로 전에 동일한 모드로 부호화한 영상들의 복잡도(식 (1) 내지 (3))의 비율에 따라 영상 그룹에 할당된 비트(R)을 배분하여 I, P, B 모드 영상에 할당함을 의미하므로, 장면이 전활될 경우에 입력 영상의 특성이 달라지면 이전에 부호화된 영상들을 근거로 산출한 복잡도는 의미가 없어지게 된다. 특히, P모드 영상에서 장면 전환이 발생하게 될 경우에는 움직임 보상이 불가능하게 되므로 P모드 영상을 구성하는 대부분의 매크로 블럭을 I모드로 부호화할 수 밖에 없게 된다. 일반적으로 I모드로 부호화할 경우는 움직임 부상을 하는 P모드의 경우 보다 약 두배 이상 많은 비트가 필요하게 되므로, 장면 전환이 발생한 P모드 영상에서는 필요한 비트량에 비해 정해진 비트량이 절대적으로 부족하게 되므로 화질 저하의 요인이 되는 문제가 있다.
또한 P모드 영상은 움직임 보상의 기준으로 사용되기 때문에 다음에 오는 B모드나 P모드 영상으로 화질 열화가 전파되기 쉽다.
따라서, 본 발명에서는 장면며의 전환이 발생한 경우에는 이를 감지하여 P모드 영상에 I모드 영상에 할당되는 비트량과 유사한 비트량을 할당하여 부호화시키는 방법을 제공하는데에 그 목적이 있다.
상기 모드의 특성에 따라 I, B 모드 영상에서 장면 전환이 발생한 경우는 크게 문제시 되지 않고 단지 P모드 영상에서 장면 전환이 발생한 경우에만 문제가 발생하므로 P모드 영상에서의 장면 전환을 중심으로 하여 서명하면, 상기 목적을 달성하기 위해서는 우선 P모드 영상을 구성하는 전체 매크로 블럭 중에서 I모드로 결정되는 블럭이 반 이상인 경우에 이를 감지한 신호를 출력하고, 이 신호가 출력되면 I모드 영상에 할당되는 비트량 만큼을 장면 전환이 발생한 P모드 영상에 할당하여 부호화 시킴으로써 화질 저하를 방지하고, 장면 전환이 발생환 P모드 영상에서 이어서 오는 I모드 영상은 P모드로 부호화시키도록 하였다.
제3도는 본 발명의 MPEG2 비디오 부호기에서 입력 영상열에 대한 부호화 모드를 도시한 상태도로서, 제2도에 도시된 영상 그룹의 두번째 P모드 영상에서 장면 전환이 발생한 경우에 해당 P모드 영상에 I모드 영상과 유사한 비트량을 할당하여 부호화하고, 이어진 I모드 영상에서는 P모드로 부호화시킨 것을 나타낸 것이며, 각 화살표로 표시된 것은 각각의 모드 영상 간에 이루어지는 동작의 연관 관계를 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 비트 할당 방법을 상세히 살펴보기로 한다.
우선, 장면 전환이 없을 경우에는 종래의 MPEG2 TM5와 동일하게 비트량을 할당한다.
반면에 하나의 영상을 구성하는 매크로 블럭 중에서 I모드로 결정된 매크로 블럭의 갯수가 전체 매크로 블럭 갯수의 절반을 넘으면 장면 전환이 발생한 것으로 간주한다.
B모드 영상에서 장면 전환이 발생한 경우에는 다음에 오는 P모드 영상으로부터 움직임 보상이 가능하기 때문에 장면 전환 검출은 P모드 영상에서만 하는 것이 효율적이며, 장면 전환이 발생한 P모드 영상에서의 비트 할당은 다음과 같다.
여기서, R은 현재 영상 그룹에 할당된 비트량 중에서 남은 비트량이며, NP' 와 NB'는 각각 현재 영상 그룹에서 남은 P모드 영상과 B모드 영상의 갯수이다. G는 영상 그룹에 할당되는 초기값을 나타내며, NP와 NB는 NP' 와 NB'의 초기값이다. 즉, 장면이 전환된 P모드 영상은 대부분의 매크로 블럭이 I모드로 부호화되므로 부족한 비트량에 의한 화질 저하를 방지하기 위하여 이어지는 다음 영상 그룹까지 영상 그룹의 길이를 확장시키고 I모드에 상응하는비트량을 할당하는 것이다.
한편, 연속해서 I모드에 상응하는 비트량을 할당할 경우 버퍼가 넘칠 우려가 있으므로 근접한 I모드 영상과의 거리에 따라 가중치ω를 곱한다. 이때 장면 전환시 가중치는 I모드 영상 바로 다음에 오는 P모드 영상에서 장면 전환이 발생할 경우의 가중치로서 0.3내지 0.5가 적당하다.
상기 (7)식과 같이 장면이 전환된 P모드 영상에서 비트 할당량을 증가시키면 현재 영상 그룹에 남아있는 영상들에 할달될 비트량 R이 상대적으로 감소하게 되어 나머지 영상 들의 화질 저하를 야기시키기 쉽게 된다. 이를 방지하기 위하여 이어지는 다음 영상 그룹까지 다음과 같은 방법으로 부호화 한다.
P, NP', NB'를 각각 R+G, NP+NP', NB+NB' 로 갱신하고, 다음 영상 그룹이 첫번째 영상을 I모드 대신 P모드로 부호화하며, 갱신한 값을 이용하여 다음 영상 그룹까지 계속 부호화된다.
제4도는 본 발명의 비트 할당 방법을 도시한 플로우 챠트이다.
우선 I, P, B모드 중에서 하나를 선택하고,(단계 100) B모드 선택시는 B모드에 해당되는 비트량을 할당하여 B모드로 영상 데이타를 부호화한다.(단계 101 내지 103)
P모드 선택시는 일단 장면 전환이 있는가를 검색한 다음 장면 전환이 없을 경우는 P모드에 해당되는 비트량을 할당하여 P모드로 영상 데이타를 부호화하고, 장면 전환이 발생한 경우에는 장면 전환을 표시하는 frag 신호가 "1"로 출력되고 본 발명에서 제안된 방법에 따라 상기 (7)식에 해당되는 비트량을 할당하여 P모드로 영상 데이타를 부호화한다.(단계 104 내지 110)
I모드 선택시는 frag 신호가 "1"인가를 판단한 후헤 "1"이 아니면 I모드에 해당하는 비트량을 할당하여 I모드로 부호화하고, frag 신호 "1"이면 P모드에 해당되는 비트량을 할당하고 frag 신호를 "0"으로 바꾸어 준 후에 P모드로 영상 데이타를 부호화한다.(단계 111 내지 117)
상기에서 설명한 본 발명의 비트 할당 방법은 MPEG2 비디오 알고리즘 뿐만 아니라, DCT와 움직임 보상을 하는 모든 DCT/DPCM 복합 부호화 방법에 활용될 수 있다. 향후 모든 디지탈 영상 통신, 저장 매체, HDTV는 DPCM/DCT 복합 부호화 방법을 사용할 것이며, 이들의 응용예는 영상 전화, 영상 회의, 멀티 미디어, 전자출판, CATV, HDTV, B-ISDN 단말기 등이 있다.
이상 제3도 내지 제4도를 통해 설명한 본 발명이 비트 할당 방법을 이용하게 되면 P모드 영상에서의 장면 전환을 탐지하여 P모드 영상의 비트 할당량을 적절히 증가시키고 비트량의 증가분을 이어지는 다음 영상 그룹에 할당된 비트량으로부터 보상함으로써, P모드 영상의 화질 저하를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, P모드 영상은 B모드 영상과 다음번 P모드 영상에서의 움직임 보상의 기준 영상으로 이용되기 때문에 이들 영상의 화질도 개선시키는 효과가 있다.
즉, MPEG2 비디오 표준을 만족하는 부호기를 설계함에 있어서 본 발명에서 제안하는 전송율 제어를 위한 비트 할당 방법을 사용할 경우에는 입력 영상의 장면 전환에 효율적으로 대처할 수 있으므로 보다 화질이 우수한 부호기를 설계할 수 있다.

Claims (2)

  1. 인트라(Intra)모드와 단방향 예측(Predicted)모드와 양방향 예측(Bidirectionally predicted)모드를 포함하는 비디오 부호기의 전송율을 제어하기 위한 할당 방법에 있어서, 인트라 모드와 단방향 예측 모드와 양방향 예측 모드 중에서 하나의 영상 모드를 선택하는 과정과, 인트라 모드 선택시는 장면 전환을 표시하는 신호가 출력되었는가는 판단한 후에 출력되지 않은 경우에는 인트라 모드에 해당하는 비트량을 할당하여 인트라 모드로 부호화하고, 장면 전환 표시 신호가 출력된 경우에는 단방향 예측 모드에 해당되는 비트량을 할당하고 나서 장면 전환 표시 신호를 다시 초기 상태로 바꾸어 준 후에 단방향 예측 모드로 영상 데이타를 부호화하는 과정과, 단방향 예측 모드 선택시는 일단 장면 전환이 있는가는검색한 다음에 장면 전환이 없는 경우는 단방향 예측 모드에 해당되는 비트량을 할당하여 단방향 예측 모드로 영상 데이타를 부호화하고, 장면전환이 발생한 경우에는 장면 전환표시 신호가 출력되어 인트라 모드에 할당되는 비트량과 유사한 비트량을 할당하여 단방향 예측 모드로 영상 데이타를 부호화하는 과정과, 양방향 예측 모드 선택시는 양방향 예측 모드에 해당되는 비트량을 할당하여 양방향 예측 모드로 영상 데이타를 부호화하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비트 할당 방법.
  2. 제1항에 있어서, 한 영상 내에 인트라 모드로 결정되는 매크로 블럭의 갯수가 한 영상을 구성하는 전체 매크로 블럭 갯수의 절반 이상이 되면 장면전환이 발생한 것으로 간주하여 장면 전환표시 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 비트 할당 방법.
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Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5317397A (en) * 1991-05-31 1994-05-31 Kabushiki Kaisha Toshiba Predictive coding using spatial-temporal filtering and plural motion vectors
US6005627A (en) * 1991-05-31 1999-12-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Video coding apparatus
US5986713A (en) * 1991-05-31 1999-11-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Video coding apparatus using inter-field prediction
US5715009A (en) 1994-03-29 1998-02-03 Sony Corporation Picture signal transmitting method and apparatus
JPH08163554A (ja) * 1994-12-02 1996-06-21 Electron & Telecommun Res Inst ビデオビット率制御方法
JP3258840B2 (ja) * 1994-12-27 2002-02-18 シャープ株式会社 動画像符号化装置および領域抽出装置
US6148035A (en) * 1994-12-29 2000-11-14 Sony Corporation Processing of redundant fields in a moving picture to achieve synchronized system operation
MY113223A (en) * 1994-12-29 2001-12-31 Sony Corp Processing of redundant fields in a moving picture to achive synchronized system operation
JPH08242452A (ja) * 1995-03-02 1996-09-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 映像信号圧縮符号化装置
GB2306831B (en) * 1995-10-30 2000-05-24 Sony Uk Ltd Video data compression
US5724100A (en) * 1996-02-26 1998-03-03 David Sarnoff Research Center, Inc. Method and apparatus for detecting scene-cuts in a block-based video coding system
JP3908789B2 (ja) * 1996-08-30 2007-04-25 コーニンクレッカ、フィリップス、エレクトロニクス、エヌ．ヴィ． ビデオ伝送システム
KR100228543B1 (ko) * 1996-10-11 1999-11-01 이계철 Dpcm/dct 비디오 인코더의 전송율 제어 방법
JP3409834B2 (ja) * 1997-07-10 2003-05-26 ソニー株式会社 画像処理装置および画像処理方法、並びに記録媒体
US6167155A (en) * 1997-07-28 2000-12-26 Physical Optics Corporation Method of isomorphic singular manifold projection and still/video imagery compression
EP0905987B1 (en) 1997-09-26 2005-06-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Image decoding method and apparatus, and data recording medium
US6366704B1 (en) 1997-12-01 2002-04-02 Sharp Laboratories Of America, Inc. Method and apparatus for a delay-adaptive rate control scheme for the frame layer
JP4038858B2 (ja) * 1998-01-28 2008-01-30 ソニー株式会社 信号処理装置及び方法
CA2265089C (en) * 1998-03-10 2007-07-10 Sony Corporation Transcoding system using encoding history information
US6895048B2 (en) * 1998-03-20 2005-05-17 International Business Machines Corporation Adaptive encoding of a sequence of still frames or partially still frames within motion video
US6396956B1 (en) 1998-03-31 2002-05-28 Sharp Laboratories Of America, Inc. Method and apparatus for selecting image data to skip when encoding digital video
KR100571687B1 (ko) * 1999-02-09 2006-04-18 소니 가부시끼 가이샤 코딩 시스템 및 방법, 부호화 장치 및 방법, 복호화 장치및 방법, 기록 장치 및 방법, 및 재생 장치 및 방법
US6825874B1 (en) * 1999-12-14 2004-11-30 Intel Corporation Monitoring the degree of action in video transmissions
KR100463764B1 (ko) * 2000-07-21 2004-12-29 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 신호 전달 시스템
US8369401B1 (en) 2000-10-06 2013-02-05 Stmicroelectronics Asia Pacific Pte Ltd. System and method of bit allocation in scene change situations
KR100764767B1 (ko) * 2001-03-15 2007-10-11 엘지전자 주식회사 부호화 모드 선택 방법
EP1830577A1 (en) * 2002-01-18 2007-09-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Video decoding method and apparatus
US7046729B2 (en) 2002-08-27 2006-05-16 Ess Technology, Inc. Bit rate control for motion compensated video compression system
JP4196726B2 (ja) * 2003-05-14 2008-12-17 ソニー株式会社 画像処理装置および画像処理方法、記録媒体、並びに、プログラム
KR20050075483A (ko) * 2004-01-15 2005-07-21 삼성전자주식회사 비디오 코딩 및 디코딩 방법, 및 이를 위한 장치
US8179961B2 (en) * 2006-07-17 2012-05-15 Thomson Licensing Method and apparatus for adapting a default encoding of a digital video signal during a scene change period
GB2570324A (en) * 2018-01-19 2019-07-24 V Nova Int Ltd Multi-codec processing and rate control

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02172389A (ja) * 1988-12-26 1990-07-03 Victor Co Of Japan Ltd 動画像信号の高能率符号化方式
US5099322A (en) * 1990-02-27 1992-03-24 Texas Instruments Incorporated Scene change detection system and method
US5359365A (en) * 1991-05-24 1994-10-25 Canon Kabushiki Kaisha Moving image processing method and apparatus
US5235419A (en) * 1991-10-24 1993-08-10 General Instrument Corporation Adaptive motion compensation using a plurality of motion compensators
US5231484A (en) * 1991-11-08 1993-07-27 International Business Machines Corporation Motion video compression system with adaptive bit allocation and quantization
US5227878A (en) * 1991-11-15 1993-07-13 At&T Bell Laboratories Adaptive coding and decoding of frames and fields of video
US5272529A (en) * 1992-03-20 1993-12-21 Northwest Starscan Limited Partnership Adaptive hierarchical subband vector quantization encoder
JP2611607B2 (ja) * 1992-06-29 1997-05-21 日本ビクター株式会社 シーンチェンジ検出装置
US5461420A (en) * 1992-09-18 1995-10-24 Sony Corporation Apparatus for coding and decoding a digital video signal derived from a motion picture film source

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Publication number Publication date
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KR950016346A (ko) 1995-06-17

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