JPH0380686A - 動画像信号の符号化制御方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は帯域圧縮技術を用いた動画像信号の符号化制御
方法およびその装置に関する。

（従来の技術） 従来の帯域圧縮技術を用いた動画像信号の符号化方法と
して、例えば特願昭６２−１８３８５０に示されている
方法が知られている。この符号化は第７図に示すような
構成で行われる。

符号化パラメータを決定するには、符号器７１により符
号化された、前の符号化ステップにおいて符号化された
データをバッファメモリ７２に一旦蓄え、バッファメモ
リ７２の占有量を基に符号化パラメータを決定している
。

（発明が解決しようとする課１ｌｌ） しかしながら、出力に大容量のバッファメモリを持たな
い符号化装置、例えばプロセッサなどを用いて伝送路の
速度に近い速度で符号化を行う場合等は、伝送路の速度
と符号化の速度との整合を取るためのバッファメモリは
小容量ですむことから、バッファメモリの占有量により
符号化の単位となる領域の符号化情報量を測定すること
ができなくなる。従って、バッファメモリの占有量を基
に符号化パラメータを決定することができなくなる。

（課題を解決するための手段） 前述の課題を解決するため本発明による動画像信号の符
号化制御方法は、画面間の相関を利用した動画像信号の
符号化制御方法において、画面内の定められた領域の符
号化データを伝送路に出力するために要した時間に応動
して符号化情報量を判定し、次の符号化パラメータを選
択する。

また、本発明の符号化制御装置は、入力の動画像信号を
蓄える記憶手段と、該記憶手段の出力信号と予測信号か
ら予測誤差信号を得る手段と、該予測誤差信号に対して
量子化を行う量子化手段と、該量子化手段の出力と前記
予測信号により局部復号信号を得る手段と、符号化実行
の指示に従い、前記局部復号信号から前記予測信号の発
生、停止を行う予測手段と、前記量子化手段の出力に対
し冗長度の低減を行う冗長度低減手段と、前記符号化実
行の指示に従い、前記記憶手段の書き込み読み出しの制
御を行うための制御信号を発生する符号化制御手段と、
前記冗長度低減手段の出力と伝送路の速度との整合をと
り、記憶しているデータ量の大小に応じて前記符号化実
行の指示を前記符号化制御手段および前記予測器に与え
る出力バッファとを備える動画像信号の符号化装置であ
“つて、前記冗長度低減手段の出力信号から、画面内の
定められた領域の符号化データを出力、するために要し
た時間を測定する時間測定手段を備え、前記符号化制御
手段は、前記時間測定手段で測定された時間に応動し、
予め定められた符号化パラメータを選択する。

（作用） 低ビツトレートの動画像符号化では、高能率な符号化を
行い入力の動画像信号の数百から一千分の１の情報圧縮
を行っている。しかしながら、画面当たりの符号化情報
量を数キロビット以下に低減することは非常に難しく、
画面当たりの情報量をさらに低減するには、非常に粗い
符号化パラメータを用いることになってしまい、その結
果、符号化画像の画質劣化が著しく非常に見にくい画像
になってしまう、従って、現在の低ビツトレート動画像
符号化においては、入力動画像信号の全てのフレームの
符号化を行うのではなく、視覚的に見て不自然な感じを
受けない程度にフレームを間引いて符号化を行うことに
よって、画質劣化が最小限に抑えられるようにフレーム
当たりの情報量を確保している。

本発明の動画像信号の符号化制御方法は、上述のフレー
ム間引きによる時間を有効に活用し、プロセッサなどを
用いて伝送路の速度に近い速度で符号化を行う符号化装
置における符号化パラメータの制御方法に関するもので
ある。

プロセッサなどを用いて低速度で符号化を行う装置では
、瞬時に大量の符号化データが発生することがないため
、符号化の速度と伝送路の速度との整合を取るバッファ
メモリは小容量となる。従って前記従来の符号化装置の
ように符号化によって発生した情報量をバッファメモリ
の占有量によって測定することができなくなる。

そこで、本発明の符号化制御方法では、画面内の定めら
れた領域の符号化データを出力するためにｍした時間を
測定し、この符号化データを出力するために要した時間
に基づいて符号化情報量を判定し、次の符号化のパラメ
ータの選択を行う。

例えば、フレーム単位で符号化パラメータを切り替える
場合について、第２図を参照しながら説明する。第２図
において、Ｆｌフレームの符号化済みの冗長度が低減さ
れた信号がパラレル／シリアル変換されてビットストリ
ームの信号となり、時刻ｔ１から出力され、時刻ｔ２で
Ｆｌフレームの最後のデータを出力したとする０時刻ｔ
１において出力されるＦｌフレームの冗長度が低減され
た信号には、フレームの先頭を示すフレーム同期信号お
よび符号化パラメータなどが多重化されている０時刻ｔ
２においても時刻ｔ１のときと同様にＦ２フレームの先
頭には、フレーム同期信号などが多重化されている。従
って、フレーム同期信号からフレーム同期信号までの時
間を測定すれば、１フレ一ム分の符号化データを出力す
るために要した時間を判定できる。

本発明の符号化装置は、第３図に示すように入力の動画
像信号を蓄えるフレームメモリ１、符号器７、符号化制
御回路２、出力バッファ９、そして時間測定器８により
構成される。なお、符号器７には可変長符号器が含まれ
ており、出力バッファ９は数キロビット程度のメモリを
含む。

符号化に当たっては、符号化制御回路２はフレームメモ
リ１に対して入力の動画像信号を１画面蓄える指示を出
す、符号化制御回路２は、出力バッファ９から与えられ
る符号化実行信号が符号化の実行を指示しているときに
のみフレームメモリ１に対して予め蓄えておいた画像信
号の読み出しを指示する。フレームメモリ１から読み出
された画像信号は、符号器７で画面間の相関などを用い
て符号化が行われる。このとき符号器７も出力バッファ
９から与えられる符号化実行信号が符号化の実行を指示
しているときのみ符号化を実行する。

符号化された画像信号は、符号器７に含まれている可変
長符号器で空間方向および振幅方向の冗長度をさらに低
減され、フレーム単位あるいはＮライン単位に同期信号
と符号化パラメータなどが多重化され、さらにパラレル
／シリアル変換されてピットストリームの信号となって
出力される。

符号器７の出力信号は、出力バッファ１と時間測定器８
に与えられる。

時間測定器８は、同期信号を検出するためのシフトレジ
スタと比較器、そして時間を計測するためのタイマーに
より構成され、゛符号器７から供給された信号から同期
信号が検出されたときにタイマーをリセットすれば、同
期信号から同期信号までの時間をタイマーによって計測
することができる。

符号器７から与えられたピットストリームの信号から同
期信号を検出するには、以下のような方法を用いること
ができる。

通常、同期信号は、符号化データと区別ができるユニー
クワードにより構成されている０例えば、８ビツトの０
００００００１のパターンを同期信号として説明する。

第５図に示すような８ビツトのシフトレジスタ５１と比
較器５２により容易に同期を検出することができる。

シフトレジスタ５１は、符号器７から与えられたピット
ストリームの信号を入力として、符号器７からデータが
出力される毎に前に蓄えられていたデータを右の方向に
シフトする。シフトレジスタ５１の出力の８ビツトの信
号は、比較器５２に与えられる。比較器５２には予め同
期信号パターンｏｏｏｏｏｏｏｉをセットしておき、シ
フトレジスタ５１から与えられた信号と同期信号のパタ
ーンをビット毎に比較して、各ビットが同期パターンと
一致したときに同期が検出されたことを示す信号、例え
ば“１”を出力する。同期信号の検出の方法は上述の方
法に限らず、任意の方法を用い得る。

さて、出力バッファから与えられる符号化実行信号が符
号化の実行を示しているときにのみ符号化が実行され符
号化された信号が出力されるので、符号化実行信号が符
号化の実行を示しているときにのみタイマーを動作させ
時間を計測する。このようにすれば、符号器７が符号化
実行信号に従ってバースト的な動作を行っても、定めら
れた領域の符号化された信号が出力されるために要した
時間を、正しく測定することができる。

時間測定器８で測定された定められた領域の符号化され
た信号が出力されるために要した時間は、符号化制御回
路２に送られる。

符号化制御回路２は、Ｉｌｆ、′Ｉ！ｉな符号化パラメ
ータと、定められた領域の符号化された信号が出力され
るために要した時間との関係を、予め統計的に調べてパ
ラメータと時間のテーブルを作成して、ＲＯＭ　（リー
ドオンリーメモリ）に書き込んでおけば良い０例えば、
第４図に示すような符号化制御特性を用いたときには、
符号化された信号を出力するのに要した時間が短い場合
には符号化情報量が少なかったことを示しているので、
次の符号化においては密なパラメータにより符号化を行
う。

符号化された信号を出力するのに要した時間が中くらい
の場合には符号化情報量が中くらいだったことを示して
いるので、次の符号化においては中くらいのパラメータ
により符号化を行う、符号化された信号を出力するのに
要した時間が長かった場合には符号化情報量が多かった
ことを示しているので、次の符号化においては粗いパラ
メータにより符号化を行う、なお、符号化制御特性は、
非線形特性でも構わない。

以上のような符号化制御特性のテーブルをＲＯＭに書き
込んでおけば、定められた領域の符号化された信号が出
力されるために要した時間に基づいて、次の符号化のパ
ラメータを容易に選択することができる。

符号化制御回路２で選択された符号化パラメータは符号
器７に与えられ、次の符号化に用いられる。出力バッフ
ァ９は、符号器７から送られてきた符号化された信号を
一旦メモリに蓄えて伝送路のクロックに従って読み出し
を行い、符号化の速度と伝送路の速度の整合を行う、ま
た、出力バッファ９は、メモリに蓄えられている符号化
された信号の量が予め定められた値よりも小さいときに
符号化の実行を示す信号を出力し、符号化された信号の
量が予め定められた値よりも大きくなった場合には、符
号化の実行を示す信号の出力を停止する。

（実施例） 次に本発明について図面を参照しながら説明する。

第１図および第６図は本発明の一実施例をより詳細に示
す構造図である。

入力の動画像信号は、線ｌＯＯを介してフレームメモリ
１に供給される。フレームメモリ１は、符号化制御回路
２から供給される書き込み読み出し制御信号に従って入
力の動画像信号の書き込み読み出しを行う、フレームメ
モリ１の出力信号は、減算器３に供給される。

減算器３は、フレームメモリｌから供給された入力の動
画像信号と、フレームメモリ６から供給される予測信号
との減算を行い予測誤差信号を得る。減算器３で得られ
た予８！ｌ誤差信号は、量子化器４に供給される。

量子化器４は、減算器３から供給された予測誤差信号を
量子化する。また量子化器４は、複数の量子化特性を予
め用意しておき、符号化制御回路２から供給される符号
化パラメータ切替の指示に従って量子化特性の切替を行
う、量子化器４の出力の量子化された予測誤差信号は、
加算器５と可変長符号器７に供給される。

加算器５は、量子化器４から供給された信号とフレーム
メモリ６から供給される予測信号とを加算し、局部復号
信号を得る。加算器５の出力の局部復号信号は、フレー
ムメモリ６に供給される。

フレームメモリ６は、加算器５から供給された局部復号
信号をおよそ１フレーム遅延し、予測信号として減算器
３と加算器５に供給する。このときフレームメモリ６は
、出力バッファ９から供給される符号化実行信号が、符
号化の実行を示しているときにのみ予測信号を出力する
。

可変長符号器７は、量子化器４から供給された信号をハ
フマン符号などの効率のよい符号を用いて可変長符号化
し、フレーム同期信号などの同期信号と符号化パラメー
タを多重化する。そして、可変長符号化された信号は、
パラレル／シリアル変換されて、ピットストリームの信
号になり、出カバッファ９と時間測定器８に供給される
。

時間測定器８は、例えば第６図に示すような構成のもの
を用いることができる。シフトレジスタ８０には、可変
長符号器７から線７９０を介してピットストリームに変
換された信号が供給される。

シフトレジスタ８０は、ｎビットのユニークワードから
なる同期信号を検出するためにｎビットの出力を持つ、
シフトレジスタ８０は、線７９０から信号が新たに供給
される毎に蓄えられていたデータを右にエビヅトシフト
し、ｎビットの出力を比較器８１に供給する。

比較器８１は、ｎビットからなるユニークワードのパタ
ーンを予め記憶しておき、シフトレジスタ８０から供給
されたｎビットの信号パターンとの比較を行い、ユニー
クワードのパターンとの一致が取れたときに同期信号が
検出されたとして、同期検出信号を出力する。比較器８
１の出力の同期検出信号はタイマー８２とＤタイプフリ
ップフロップ８３に供給される。

タイマー８２は、比較器８１から供給された同期検出信
号によりリセットが行われ、時間のカウントを実行する
。また、タイマー８２は、線９２０を介して出力バヅフ
ァ９から供給される符号化実行信号が、符号化の実行を
示しているときにのみ時間のカウントを実行し、符号化
実行信号が符号化の停止を示しているときには時間のカ
ウントを停止する。タイマー８２の出力信号は、Ｄタイ
プフリップフロップ８３に供給される。

Ｄタイプフリップフロップ８３は、比較器８１から供給
された同期検出信号が同期を検出したことを示している
ときに、タイマー８２から供給された時間を示す信号を
蓄える。従ってＤタイプフリッププロップ８３は、タイ
マー８２がリセットされる直前の値を蓄えることになる
。

Ｄタイプフリップフロップ８３の出力の同期信号から同
期信号までの符号化データを出力するために要した時間
を示す信号は、線８２０を介して符号化制御回路２に供
給される。

符号化制御回路２は、予め定められた領域の符号化デー
タを出力するために要した時間と、次の符号化パラメー
タの関係を予め統計的に調べ、例えば第４図のような符
号化制御特性のテーブルを作成し、ＲＯＭに書き込んで
おく。

そして、符号化制御回路２は、時間測定器８から供給さ
れた時間を示す信号に基づいて、ＲＯＭに書き込んでお
いた符号化パラメータの選択を行う、符号化制御回路２
で選択された符号化パラメータは、量子化器４および可
変長符号器７に供給される。

また、符号化制御器２は、フレームメモリｌの書き込み
読み出し制御信号をフレームメモリｌに供給するにあた
り、出力バッファ９から供給される符号化実行信号が、
符号化の実行を示しているときにのみフレームメモリ１
に対して読み出しの指示を与える。

出力バッファ９は、数キロビットのメモリにより構成さ
れ、可変長符号器７から供給された信号はメモリに一旦
蓄えられて、符号化の速度と伝送路の速度との整合が取
られ、伝送路に出力される。

このとき出力バッファ９は、メモリに蓄えられているデ
ータの量が定められた値よりも少ないときに符号化の実
行を示す信号を出力し、メモリに蓄えられているデータ
の量が定められた値よりも多くなると、符号化の実行を
示す信号を停止する。

出力バッファ９の出力の符号化実行信号は、符号化制御
回路２、フレームメモリ６および時間測定器８にｇｔｃ
給される。

（発明の効果） 以上詳しく説明したように、プロセッサなどを用いて伝
送路の速度に近い速度で符号化を行う符号化装置におい
ては、バッファメモリの占有量によって符号化パラメー
タを選択することができなくなるが、本発明を用いれば
符号化されたデータが出力されるために要した時間に基
づいて、容易に次の符号化パラメータを選択することが
できる。

よって、本発明を実用に供するとその効果は極めて大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
フレーム単位で符号化パラメータを切り替える例を示す
図、第３図は本発明の基本構成を示すブロック図、第４
図は本実施例で用いられる符号化制御特性の一例を示す
特性図、第５図は本実施例で用いられる同期検出手段を
構成するブロック図、第６図は本実施例における時間測
定器の詳ｌ５ｌｌｌ構戒ブロック図、第７図は従来の符
号化制御装置の構成ブロック図である。 １．６・・・フレームメモリ、２・・・符号化制御回路
、３・・・減算器、４・・・量子化器、５・・・加算器
、７・・・可変長符号器、８・・・時間測定器、９・・
・出力バッファ、８０・・・シフトレジスタ、８１・・
・比較器、８２・・・タイマー、８３・・・Ｄタイプフ
リップフロップ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）画面間の相関を利用した動画像信号の符号化制御
   方法において、画面内の定められた領域の符号化データ
   を伝送路に出力するために要した時間に応動して符号化
   情報量を判定し、次の符号化パラメータを選択すること
   を特徴とする動画像信号の符号化制御方法。（２）入力
   の動画像信号を蓄える記憶手段と、該記憶手段の出力信
   号と予測信号から予測誤差信号を得る手段と、該予測誤
   差信号に対して量子化を行う量子化手段と、該量子化手
   段の出力と前記予測信号により局部復号信号を得る手段
   と、符号化実行の指示に従い、前記局部復号信号から前
   記予測信号の発生、停止を行う予測手段と、前記量子化
   手段の出力に対し冗長度の低減を行う冗長度低減手段と
   、前記符号化実行の指示に従い、前記記憶手段の書き込
   み読み出しの制御を行うための制御信号を発生する符号
   化制御手段と、前記冗長度低減手段の出力と伝送路の速
   度との整合をとり、記憶しているデータ量の大小に応じ
   て前記符号化実行の指示を前記符号化制御手段および前
   記予測器に与える出力バッファとを備える動画像信号の
   符号化装置であって、前記冗長度低減手段の出力信号か
   ら、画面内の定められた領域の符号化データを出力する
   ために要した時間を測定する時間測定手段を備え、前記
   符号化制御手段は、前記時間測定手段で測定された時間
   に応動し、予め定められた符号化パラメータを選択する
   ことを特徴とする動画像信号の符号化装置。