JPH10271513A - 固定伝送率ｍｐｅｇ映像送信機用伝送率制御方法およびその装置 - Google Patents
固定伝送率ｍｐｅｇ映像送信機用伝送率制御方法およびその装置Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 画質の劣化がなく、伝送率を制御し得るよう
なＭＰＥＧ映像伝送率制御方法及び装置を提供する。 【解決手段】 入力映像に対してフレーム内変異値、フ
レーム間変異値およびピクチャタイプ値で計算された三
つの画面変化特性値を使用してラジアル基礎関数で伝送
率を推定し、この推定伝送率、現在バッファ占有度及び
フレーム当たり平均ビットを使用してバッファ占有度を
推定し、これと現在占有度を使用して非線型マッピング
カーブによって量子化段階の大きさを決定してＤＣＴ映
像入力信号を量子化し、符号化して圧縮映像信号を出力
する方法を用い、装置としては、画面変化計算部１０か
ら出力される三つの画面変化特性値から次のフレームに
対する伝送率を推定する伝送率推定部２０と、推定バッ
ファ占有度と現在バッファ占有度を用いて次のフレーム
の映像信号に対する量子化段階の大きさを決定する非線
型量子化制御部３０を含む。
なＭＰＥＧ映像伝送率制御方法及び装置を提供する。 【解決手段】 入力映像に対してフレーム内変異値、フ
レーム間変異値およびピクチャタイプ値で計算された三
つの画面変化特性値を使用してラジアル基礎関数で伝送
率を推定し、この推定伝送率、現在バッファ占有度及び
フレーム当たり平均ビットを使用してバッファ占有度を
推定し、これと現在占有度を使用して非線型マッピング
カーブによって量子化段階の大きさを決定してＤＣＴ映
像入力信号を量子化し、符号化して圧縮映像信号を出力
する方法を用い、装置としては、画面変化計算部１０か
ら出力される三つの画面変化特性値から次のフレームに
対する伝送率を推定する伝送率推定部２０と、推定バッ
ファ占有度と現在バッファ占有度を用いて次のフレーム
の映像信号に対する量子化段階の大きさを決定する非線
型量子化制御部３０を含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＭＰＥＧ（Motion P
icture Experts Group）映像送信機用伝送率制御方法お
よびその装置に関するもので、とくに画面変化検出によ
る伝送率予測技法を導入した固定伝送率ＭＰＥＧ映像送
信機用伝送率制御方法およびその装置に関するものであ
る。
icture Experts Group）映像送信機用伝送率制御方法お
よびその装置に関するもので、とくに画面変化検出によ
る伝送率予測技法を導入した固定伝送率ＭＰＥＧ映像送
信機用伝送率制御方法およびその装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】映像信号の伝送において、映像伝送率制
御は伝送媒体の使用を極大化し、入力映像信号の複雑度
にかかわらず高画質を維持することが必要である。映像
伝送率制御は広範囲な動映像らを固定伝送率で伝送する
伝送率（ＣＢＲ、Constant BitRate）伝送の場合は格別
必要である。ＭＰＥＧ１とＭＰＥＧ２は映画、運動競技
のような多様な動映像の可変伝送率（ＶＢＲ、variable
Bit Rate）伝送だけでなく、固定伝送率（ＣＢＲ）伝
送のために設立されたものである。
御は伝送媒体の使用を極大化し、入力映像信号の複雑度
にかかわらず高画質を維持することが必要である。映像
伝送率制御は広範囲な動映像らを固定伝送率で伝送する
伝送率（ＣＢＲ、Constant BitRate）伝送の場合は格別
必要である。ＭＰＥＧ１とＭＰＥＧ２は映画、運動競技
のような多様な動映像の可変伝送率（ＶＢＲ、variable
Bit Rate）伝送だけでなく、固定伝送率（ＣＢＲ）伝
送のために設立されたものである。
【０００３】ＶＢＲ ＭＰＥＧ映像伝送において、圧縮
映像の統計学的性質が適切な帯域幅を割り当てるための
基礎を提供するので、圧縮された映像のモデリングがも
っとも重要なものと思われる。圧縮された映像の適切な
モデルを捜すため多くの研究が進行されている。
映像の統計学的性質が適切な帯域幅を割り当てるための
基礎を提供するので、圧縮された映像のモデリングがも
っとも重要なものと思われる。圧縮された映像の適切な
モデルを捜すため多くの研究が進行されている。
【０００４】ＣＢＲ ＭＰＥＧ映像伝送において、可変
伝送率を固定伝送率チャネルが合わせるため、圧縮され
た映像を一定時間先入力先出力方式で貯蔵するバッファ
リング方式が広く使用されている。このようなバッファ
リング方式において、量子化器は伝送率制御のための核
心機能を行う。
伝送率を固定伝送率チャネルが合わせるため、圧縮され
た映像を一定時間先入力先出力方式で貯蔵するバッファ
リング方式が広く使用されている。このようなバッファ
リング方式において、量子化器は伝送率制御のための核
心機能を行う。
【０００５】ＭＰＥＧ標準は映像伝送率制御の詳細なも
のに対して特定しなく、ＭＰＥＧ２テストモデル（Test
Model、ＴＭ）が性能に関する基準として提示されてい
るばかりである。
のに対して特定しなく、ＭＰＥＧ２テストモデル（Test
Model、ＴＭ）が性能に関する基準として提示されてい
るばかりである。
【０００６】図１はＭＰＥＧの一般的映像伝送率制御を
示すブロック図である。同図に示すように、符号化部２
は量子化された信号を可変長符号化方式に符号化する。
バッファ部３は圧縮され符号化された映像信号を貯蔵す
る。バッファ占有度は伝送を待つ圧縮された映像信号バ
ッファ部３の容量を占める比率として表れる。バッファ
占有度値（０）はバッファ／量子化部調節部４に入力さ
れる。バッファ／量子化部調節部４はバッファ占有度
（０）によって量子化段階の大きさ（Ｑｓ）を決定す
る。バッファ占有度が大きいほどに、さらに大きい値の
量子化段階の大きさが決定される。バッファ占有度値に
よって量子化部１での次の符号化のための量子化段階の
大きさが決定されるものである。量子化部１は前記量子
化段階の大きさ（Ｑｓ）によってＤＣＴ映像信号を量子
化する。
示すブロック図である。同図に示すように、符号化部２
は量子化された信号を可変長符号化方式に符号化する。
バッファ部３は圧縮され符号化された映像信号を貯蔵す
る。バッファ占有度は伝送を待つ圧縮された映像信号バ
ッファ部３の容量を占める比率として表れる。バッファ
占有度値（０）はバッファ／量子化部調節部４に入力さ
れる。バッファ／量子化部調節部４はバッファ占有度
（０）によって量子化段階の大きさ（Ｑｓ）を決定す
る。バッファ占有度が大きいほどに、さらに大きい値の
量子化段階の大きさが決定される。バッファ占有度値に
よって量子化部１での次の符号化のための量子化段階の
大きさが決定されるものである。量子化部１は前記量子
化段階の大きさ（Ｑｓ）によってＤＣＴ映像信号を量子
化する。
【０００７】ＭＰＥＧ２のＴＭ５のアルゴリズムはピク
チャの複雑度を測定して一段階先立った推定に基づく。
この方式は目標ビット率を計算するための式で各ピクチ
ャに特定ビット率を割り当てる。この方式は次のような
３段階で構成されている。一番目、以前ピクチャに対し
て符号化されたビットの目標ビット率と平均量子化段階
の大きさを推定する。二番目、（現在バッファ占有度に
基づいて）全体ピクチャに対する量子化段階の大きさを
計算する。三番目、マクロブロック内の正規化された活
性を使用して単一マクロブロックのための量子化段階の
大きさを得る。ビット割り当て段階において、ビットは
各ピクチャタイプに対して割り当てられ、仮に入力映像
が安定的であれば、つまり入力映像の隣接ピクチャの画
面変化特性が類似するとき、その比率は大略Ｉ：Ｐ：Ｂ
が８：３：２である。バッファ占有度は推定された目標
ビットから符号化された実質ビットを減算することによ
り計算される。したがって、ＴＭ５の伝送率制御方式は
映像信号の類似性に直接的に依存する。しかし、映像信
号が安定的でないとき、目標ビットの数が符号化された
実質ビットの数とはかなり異なる。また、ピクチャがそ
の内部に微細な部分が多いとき、マクロブロック内の活
性変化が多くの変異を有することになる。これはバッフ
ァ占有度と量子化値に多くの変化を与えることになる。
したがって、入力映像信号に迅速な画面変化がある場
合、バッファ占有度が高くなるか、オーバーフローが発
生することになる。映像伝送率が急激に増加する場合、
限定された長さのバッファがこれを収容し得ないので、
バッファリングがその機能を尽くし得ない欠点がある。
チャの複雑度を測定して一段階先立った推定に基づく。
この方式は目標ビット率を計算するための式で各ピクチ
ャに特定ビット率を割り当てる。この方式は次のような
３段階で構成されている。一番目、以前ピクチャに対し
て符号化されたビットの目標ビット率と平均量子化段階
の大きさを推定する。二番目、（現在バッファ占有度に
基づいて）全体ピクチャに対する量子化段階の大きさを
計算する。三番目、マクロブロック内の正規化された活
性を使用して単一マクロブロックのための量子化段階の
大きさを得る。ビット割り当て段階において、ビットは
各ピクチャタイプに対して割り当てられ、仮に入力映像
が安定的であれば、つまり入力映像の隣接ピクチャの画
面変化特性が類似するとき、その比率は大略Ｉ：Ｐ：Ｂ
が８：３：２である。バッファ占有度は推定された目標
ビットから符号化された実質ビットを減算することによ
り計算される。したがって、ＴＭ５の伝送率制御方式は
映像信号の類似性に直接的に依存する。しかし、映像信
号が安定的でないとき、目標ビットの数が符号化された
実質ビットの数とはかなり異なる。また、ピクチャがそ
の内部に微細な部分が多いとき、マクロブロック内の活
性変化が多くの変異を有することになる。これはバッフ
ァ占有度と量子化値に多くの変化を与えることになる。
したがって、入力映像信号に迅速な画面変化がある場
合、バッファ占有度が高くなるか、オーバーフローが発
生することになる。映像伝送率が急激に増加する場合、
限定された長さのバッファがこれを収容し得ないので、
バッファリングがその機能を尽くし得ない欠点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は前記従
来技術の問題点を解決するためのもので、画質が劣化し
なく、伝送率を制御し得るようにするため、未来のバッ
ファ占有度を予測することにより、つまり次のピクチャ
の伝送率を推定する方式を使用するＭＰＥＧ映像伝送率
制御方法およびその装置を提供することにある。
来技術の問題点を解決するためのもので、画質が劣化し
なく、伝送率を制御し得るようにするため、未来のバッ
ファ占有度を予測することにより、つまり次のピクチャ
の伝送率を推定する方式を使用するＭＰＥＧ映像伝送率
制御方法およびその装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明によるＭＰＥＧ映像伝送率制御方法は、入力
映像に対してフレーム内変異値、フレーム間変異値およ
びピクチャタイプ値で画面変化特性値を計算する段階
と、前記段階で計算された三つの画面変化特性値を使用
してラジアル基礎関数（Radial Basis Function）で伝
送率を推定する段階と、前記推定された伝送率、現在バ
ッファ占有度およびフレーム当たり平均ビット（ＭＦ、
Mean Bits per Frame）を使用してバッファ占有度を推
定する段階と、前記推定されたバッファ占有度と現在占
有度を使用して非線型マッピングカーブによって量子化
段階の大きさを決定する段階と、前記段階で決定された
量子化段階の大きさにＤＣＴ映像入力信号を量子化し、
量子化された映像信号を符号化して圧縮映像信号を出力
する段階とを含むことを特徴とする。
め、本発明によるＭＰＥＧ映像伝送率制御方法は、入力
映像に対してフレーム内変異値、フレーム間変異値およ
びピクチャタイプ値で画面変化特性値を計算する段階
と、前記段階で計算された三つの画面変化特性値を使用
してラジアル基礎関数（Radial Basis Function）で伝
送率を推定する段階と、前記推定された伝送率、現在バ
ッファ占有度およびフレーム当たり平均ビット（ＭＦ、
Mean Bits per Frame）を使用してバッファ占有度を推
定する段階と、前記推定されたバッファ占有度と現在占
有度を使用して非線型マッピングカーブによって量子化
段階の大きさを決定する段階と、前記段階で決定された
量子化段階の大きさにＤＣＴ映像入力信号を量子化し、
量子化された映像信号を符号化して圧縮映像信号を出力
する段階とを含むことを特徴とする。
【００１０】また、前記目的を達成するための本発明に
よるＭＰＥＧ映像伝送率制御装置は、入力映像の画面変
化特性によって、フレーム内変異、フレーム間変異およ
びピクチャタイプ値を出力する画面変化計算部と、前記
画面変化計算部から出力される三つの画面変化特性値か
らラジアル基礎関数（ＲＢＳ）を用いて次のフレームに
対する伝送率を推定する伝送率推定部と、前記伝送率推
定部から出力される推定伝送率、現在のバッファ占有度
およびフレーム当たり平均ビット数（ＭＢＦ）を使用し
てバッファ占有度を推定する手段と、前記手段により出
力される推定バッファ占有度と現在バッファ占有度を用
いて次のフレームの映像信号に対する量子化段階の大き
さを決定する量子化段階の大きさ決定部とを含むことを
特徴とする。
よるＭＰＥＧ映像伝送率制御装置は、入力映像の画面変
化特性によって、フレーム内変異、フレーム間変異およ
びピクチャタイプ値を出力する画面変化計算部と、前記
画面変化計算部から出力される三つの画面変化特性値か
らラジアル基礎関数（ＲＢＳ）を用いて次のフレームに
対する伝送率を推定する伝送率推定部と、前記伝送率推
定部から出力される推定伝送率、現在のバッファ占有度
およびフレーム当たり平均ビット数（ＭＢＦ）を使用し
てバッファ占有度を推定する手段と、前記手段により出
力される推定バッファ占有度と現在バッファ占有度を用
いて次のフレームの映像信号に対する量子化段階の大き
さを決定する量子化段階の大きさ決定部とを含むことを
特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
による好ましい一実施例を詳細に説明する。
による好ましい一実施例を詳細に説明する。
【００１２】図２は本発明の好ましい一実施例によるＭ
ＰＥＧ映像伝送率制御装置のブロック構成図である。図
２に示す装置は量子化部４０、符号化部５０、バッファ
部６０、画面変化計算部１０、伝送率推定部２０および
非線型量子化制御部３０を含む。
ＰＥＧ映像伝送率制御装置のブロック構成図である。図
２に示す装置は量子化部４０、符号化部５０、バッファ
部６０、画面変化計算部１０、伝送率推定部２０および
非線型量子化制御部３０を含む。
【００１３】量子化部４０は量子化段階の大きさによっ
てＤＣＴ映像信号を量子化する。符号化部５０は量子化
された映像信号を可変長符号化方式で符号化し圧縮結果
として映像伝送率を出力する。バッファ部６０は圧縮さ
れ量子化された映像信号を貯蔵し、現在バッファ占有度
Ｏ（ｋ−１）を出力する。前記量子化部４０、符号化部
５０およびバッファ部６０の機能は従来技術によるもの
に類似する。したがって、図２に示す本発明の一実施例
によるＭＰＥＧ映像伝送率制御装置の特徴は画面変化計
算部１０、伝送率推定部２０および非線型量子化制御部
３０にある。
てＤＣＴ映像信号を量子化する。符号化部５０は量子化
された映像信号を可変長符号化方式で符号化し圧縮結果
として映像伝送率を出力する。バッファ部６０は圧縮さ
れ量子化された映像信号を貯蔵し、現在バッファ占有度
Ｏ（ｋ−１）を出力する。前記量子化部４０、符号化部
５０およびバッファ部６０の機能は従来技術によるもの
に類似する。したがって、図２に示す本発明の一実施例
によるＭＰＥＧ映像伝送率制御装置の特徴は画面変化計
算部１０、伝送率推定部２０および非線型量子化制御部
３０にある。
【００１４】画面変化計算部１０は入力映像の画面変化
を推定する。画面変化計算部１０はフレーム単位に画面
変化に対する三つの特性値を出力し、この三つの特性値
は伝送率推定に使用される。たとえば、ｋ番目フレーム
に関する三つの特性はvar_org(k)、var_dif(k)の二つの
変異値とptype(k)のピクチャタイプ情報に関する値であ
る。二つの変異値var_org(k)、var_dif(k)は入力映像内
の変異と入力映像間の変異をそれぞれ示し、ピクチャタ
イプ情報であるptype(k)は入力ピクチャ（Ｉ、Ｂ、Ｐ）
によって単一値を有する。
を推定する。画面変化計算部１０はフレーム単位に画面
変化に対する三つの特性値を出力し、この三つの特性値
は伝送率推定に使用される。たとえば、ｋ番目フレーム
に関する三つの特性はvar_org(k)、var_dif(k)の二つの
変異値とptype(k)のピクチャタイプ情報に関する値であ
る。二つの変異値var_org(k)、var_dif(k)は入力映像内
の変異と入力映像間の変異をそれぞれ示し、ピクチャタ
イプ情報であるptype(k)は入力ピクチャ（Ｉ、Ｂ、Ｐ）
によって単一値を有する。
【００１５】伝送率推定部２０は前記三つの画面変化特
性値を用いてフレームごとに推定伝送率cbfe(k)を出力
する。推定伝送率cbfe(k)はｋ番目フレームの符号化が
終了された後、実際の伝送率cbf(k)との誤差e(k)が計算
される。伝送率推定部の性能は画面変化特性値と伝送率
との関係に全的に依存する。仮に、画面変化特性値が伝
送率と任意の線形または非線型関係を有すると、伝送率
は適切に選択された入力を使用して推定できる。
性値を用いてフレームごとに推定伝送率cbfe(k)を出力
する。推定伝送率cbfe(k)はｋ番目フレームの符号化が
終了された後、実際の伝送率cbf(k)との誤差e(k)が計算
される。伝送率推定部の性能は画面変化特性値と伝送率
との関係に全的に依存する。仮に、画面変化特性値が伝
送率と任意の線形または非線型関係を有すると、伝送率
は適切に選択された入力を使用して推定できる。
【００１６】本実施例ではラジアル基礎関数（ＲＢＳ）
を使用する非線型予測方式により伝送率を推定する。Ｒ
ＢＦネットワークは線形予測子より優れた性能を有する
ものと知られており、最近チャネル同化器のようないく
つかの工学的分野で成功的に使用されている。また、こ
れは単一の隠された層を有する中和ネットワークに分類
できるが、本発明ではこれを非線型関数を有する予測子
として使用する。
を使用する非線型予測方式により伝送率を推定する。Ｒ
ＢＦネットワークは線形予測子より優れた性能を有する
ものと知られており、最近チャネル同化器のようないく
つかの工学的分野で成功的に使用されている。また、こ
れは単一の隠された層を有する中和ネットワークに分類
できるが、本発明ではこれを非線型関数を有する予測子
として使用する。
【００１７】ＲＢＦは次の数学式３のようにラジアル基
礎関数を有するセンターと線形加重値で構成されてい
る。
礎関数を有するセンターと線形加重値で構成されてい
る。
【００１８】
【数３】
【００１９】ここで、Ｆ（ｘ）はＲＢＦネットワークの
出力であり、ωｉは線形加重値であり、ｘは入力ベクト
ルである。前記数学式３において、ψ（）は隠された層
の値を出力するガウス関数である。
出力であり、ωｉは線形加重値であり、ｘは入力ベクト
ルである。前記数学式３において、ψ（）は隠された層
の値を出力するガウス関数である。
【００２０】図３はＲＢＦネットワークの機能を説明す
る図である。ＲＢＦネットワークはセンターに必要なだ
け多い入力を有することができ、特定非線型関数を用い
て各入力の寄与度を計算する。ＲＢＦセンターは計算上
の便宜のため、一般的には直交最小自乗アルゴリズムに
より選択される。本発明では８〜１０のセンターを使用
し、図３は九つのセンターを使用する場合を示す。同図
に示すように、ＲＢＦネットワークは入力層、ＲＢＦ層
およびＲＬＳ層の三層で構成されている。入力層は各画
面特性値に対して２単位遅延を与えて、各フレームに対
して九つのデータが入力されるようにする。ＲＢＦ層は
九つのデータで構成された各入力に対してセンターとユ
ークリッド距離を計算する。したがって、ＲＢＦ層は画
面変化特性値の各入力によって九つのデータをＲＬＳ層
に出力する。ＲＢＦ層の各出力にＲＬＳフィルタ加重値
ω＊（ｋ）が掛けられ、乗算器の全ての出力が加えられ
て伝送率推定部２０の出力である推定伝送率となる。
る図である。ＲＢＦネットワークはセンターに必要なだ
け多い入力を有することができ、特定非線型関数を用い
て各入力の寄与度を計算する。ＲＢＦセンターは計算上
の便宜のため、一般的には直交最小自乗アルゴリズムに
より選択される。本発明では８〜１０のセンターを使用
し、図３は九つのセンターを使用する場合を示す。同図
に示すように、ＲＢＦネットワークは入力層、ＲＢＦ層
およびＲＬＳ層の三層で構成されている。入力層は各画
面特性値に対して２単位遅延を与えて、各フレームに対
して九つのデータが入力されるようにする。ＲＢＦ層は
九つのデータで構成された各入力に対してセンターとユ
ークリッド距離を計算する。したがって、ＲＢＦ層は画
面変化特性値の各入力によって九つのデータをＲＬＳ層
に出力する。ＲＢＦ層の各出力にＲＬＳフィルタ加重値
ω＊（ｋ）が掛けられ、乗算器の全ての出力が加えられ
て伝送率推定部２０の出力である推定伝送率となる。
【００２１】ｋ番目フレームの符号化が完了された後、
推定伝送率cbfe(k)からｋ番目フレームの伝送率cbf(k)
が減算されて誤差e(k)が計算される。ＲＬＳアルゴリズ
ムの線形加重値ω(k)が誤差e(k)により更新されて、次
のフレームに使用される線形加重値ω＊(k+1)を生成す
る。
推定伝送率cbfe(k)からｋ番目フレームの伝送率cbf(k)
が減算されて誤差e(k)が計算される。ＲＬＳアルゴリズ
ムの線形加重値ω(k)が誤差e(k)により更新されて、次
のフレームに使用される線形加重値ω＊(k+1)を生成す
る。
【００２２】前記計算された推定伝送率cbfe(k)、現在
バッファ占有度Ｏ（ｋ−１）およびフレーム当たり平均
ビット数（ＭＢＦ）を使用して次の数学式４のようにバ
ッファ占有度Ｏ’（ｋ）が推定される。
バッファ占有度Ｏ（ｋ−１）およびフレーム当たり平均
ビット数（ＭＢＦ）を使用して次の数学式４のようにバ
ッファ占有度Ｏ’（ｋ）が推定される。
【００２３】
【数４】
【００２４】前記計算された推定バッファ占有度Ｏ’
（ｋ）と現在バッファ占有度Ｏ（ｋ−１）が次の非線型
量子化制御部３０に入力される。
（ｋ）と現在バッファ占有度Ｏ（ｋ−１）が次の非線型
量子化制御部３０に入力される。
【００２５】非線型量子化制御部３０は伝送率を調整す
るため、入力されるバッファ占有度を考慮して量子化段
階の大きさＱｓを決定する。非線型量子化制御部３０は
量子化段階の大きさを決定するためのマッピングカーブ
を選択するため、現在のバッファ占有度Ｏ（ｋ−１）と
推定バッファ占有度Ｏ’（ｋ）を用いる。推定バッファ
占有度によって線形および非線型マッピングカーブが決
定される。バッファ占有度の極端的な変化が推定される
と、マッピングカーブはより非線型的なものが、そうで
ない場合にはより線形的なものが選択される。最終的な
量子化段階の大きさは現在バッファ占有度によって決定
される。
るため、入力されるバッファ占有度を考慮して量子化段
階の大きさＱｓを決定する。非線型量子化制御部３０は
量子化段階の大きさを決定するためのマッピングカーブ
を選択するため、現在のバッファ占有度Ｏ（ｋ−１）と
推定バッファ占有度Ｏ’（ｋ）を用いる。推定バッファ
占有度によって線形および非線型マッピングカーブが決
定される。バッファ占有度の極端的な変化が推定される
と、マッピングカーブはより非線型的なものが、そうで
ない場合にはより線形的なものが選択される。最終的な
量子化段階の大きさは現在バッファ占有度によって決定
される。
【００２６】図４は非線型マッピングカーブの一例を示
す。量子化段階の大きさ制御のための非線型関数は適応
的に修正される。非線型表面は指数関数的な部分とログ
関数的な部分とから構成されている。万一、推定された
バッファ占有度Ｏ（ｋ−１）が０．５より大きければ、
ログ関数部分が選択されて、バッファ占有度が急激に上
昇することを防止する。逆に、推定されたバッファ占有
度Ｏ（ｋ−１）が０．５より小さければ、指数関数的な
部分が選択されて、バッファ占有度が急激に減少するこ
とを防止する。
す。量子化段階の大きさ制御のための非線型関数は適応
的に修正される。非線型表面は指数関数的な部分とログ
関数的な部分とから構成されている。万一、推定された
バッファ占有度Ｏ（ｋ−１）が０．５より大きければ、
ログ関数部分が選択されて、バッファ占有度が急激に上
昇することを防止する。逆に、推定されたバッファ占有
度Ｏ（ｋ−１）が０．５より小さければ、指数関数的な
部分が選択されて、バッファ占有度が急激に減少するこ
とを防止する。
【００２７】非線型関数は次の数学式５のように表示で
きる。
きる。
【００２８】
【数５】
【００２９】ここで、Ｓは非線型性の程度を示す勾配程
度に関する因子であり、trunkは入力値によって入力を
０ないし１に切る関数を示す。ねじり因子SｍａｘはＳ
の最大値で、チャネル伝送率によって違い、ねじり因子
Ｓｍａｘと伝送率とは反比例関係がある。チャネル伝送
率が大きいとき、たとえば５Mbits/s、拡張されたチャ
ネル容量が映像伝送率変化を収容し得るので、小さい値
のＳｍａｘが使用できる。チャネル伝送率が小さいとき
にはさらに大きい値のＳｍａｘが割り当てられて、表面
がさらに捩じれるようにする。αとＣは均衡因子で、表
面が均衡的または非均衡的形状に適応されるようにす
る。万一、αが０．５であれば、図５に示すように、シ
グモイダル表面の上部と下部が対称的なシグモイダル関
数を形成する。万一、Ｃ＝Ｓｍａｘ／２であれば、指数
関数部分とログ関数部分がみんな均衡的な状態に残って
いる。Ｓは１からＳｍａｘまでの値を有し、Ｏ（ｋ−
１）は１より大きい値であり、Ｑｓ（ｋ）は１より小さ
いか同一値である。
度に関する因子であり、trunkは入力値によって入力を
０ないし１に切る関数を示す。ねじり因子SｍａｘはＳ
の最大値で、チャネル伝送率によって違い、ねじり因子
Ｓｍａｘと伝送率とは反比例関係がある。チャネル伝送
率が大きいとき、たとえば５Mbits/s、拡張されたチャ
ネル容量が映像伝送率変化を収容し得るので、小さい値
のＳｍａｘが使用できる。チャネル伝送率が小さいとき
にはさらに大きい値のＳｍａｘが割り当てられて、表面
がさらに捩じれるようにする。αとＣは均衡因子で、表
面が均衡的または非均衡的形状に適応されるようにす
る。万一、αが０．５であれば、図５に示すように、シ
グモイダル表面の上部と下部が対称的なシグモイダル関
数を形成する。万一、Ｃ＝Ｓｍａｘ／２であれば、指数
関数部分とログ関数部分がみんな均衡的な状態に残って
いる。Ｓは１からＳｍａｘまでの値を有し、Ｏ（ｋ−
１）は１より大きい値であり、Ｑｓ（ｋ）は１より小さ
いか同一値である。
【００３０】非線型量子化制御部３０の機能を要約する
と、次の数学式６のようである。
と、次の数学式６のようである。
【００３１】
【数６】
【００３２】ここで、ｆ（）は非線型マッピング表面の
一つを示すものであり、与えられた現在バッファ占有度
Ｏ（ｋ−１）と推定されたバッファ占有度Ｏ（ｋ）に対
してｋ番目の次のフレームの量子化段階の大きさ値Ｑｓ
（ｋ）を決定する。
一つを示すものであり、与えられた現在バッファ占有度
Ｏ（ｋ−１）と推定されたバッファ占有度Ｏ（ｋ）に対
してｋ番目の次のフレームの量子化段階の大きさ値Ｑｓ
（ｋ）を決定する。
【００３３】以上説明したように決定された量子化段階
の大きさ値Ｑｓ（ｋ）は量子化部４０に入力され、量子
化部４０では前記Ｑｓ（ｋ）値によって入力されるｋ番
目フレームを量子化する。
の大きさ値Ｑｓ（ｋ）は量子化部４０に入力され、量子
化部４０では前記Ｑｓ（ｋ）値によって入力されるｋ番
目フレームを量子化する。
【００３４】図５は本発明の一実施例によるＭＰＥＧ映
像伝送率制御方法の流れ図である。
像伝送率制御方法の流れ図である。
【００３５】本発明によるＭＰＥＧ映像伝送率制御方法
の第１段階（１００）は入力映像信号に対して三つの画
面変化特性値を計算する段階である。三つの画面変化特
性値はフレーム内変異、フレーム間変異およびピクチャ
タイプ値である。
の第１段階（１００）は入力映像信号に対して三つの画
面変化特性値を計算する段階である。三つの画面変化特
性値はフレーム内変異、フレーム間変異およびピクチャ
タイプ値である。
【００３６】第２段階（１１０）は前記第１段階で計算
された画面変化特性値を用いて伝送率を推定する段階で
ある。第２段階（１１０）において、伝送率の推定はラ
ジアル基礎関数（ＲＢＦ）を使用した非線型予測技法を
使用する。推定された伝送率はｋ番目フレームの符号化
が完了された後に実質伝送率と比較される。
された画面変化特性値を用いて伝送率を推定する段階で
ある。第２段階（１１０）において、伝送率の推定はラ
ジアル基礎関数（ＲＢＦ）を使用した非線型予測技法を
使用する。推定された伝送率はｋ番目フレームの符号化
が完了された後に実質伝送率と比較される。
【００３７】本発明の第３段階（１２０）は第２段階
（１１０）で求められた推定伝送率と現在バッファ占有
度およびフレーム当たり平均ビット数を用いてバッファ
占有度を推定する段階である。
（１１０）で求められた推定伝送率と現在バッファ占有
度およびフレーム当たり平均ビット数を用いてバッファ
占有度を推定する段階である。
【００３８】量子化段階の大きさは現在バッファ占有度
と前記第３段階（１２０）で決定された推定バッファ占
有度を用いて非線型マッピングカーブを使用して第４段
階（１３０）で決定される。
と前記第３段階（１２０）で決定された推定バッファ占
有度を用いて非線型マッピングカーブを使用して第４段
階（１３０）で決定される。
【００３９】最終的に第５段階（１４０）では前記第４
段階で決定された量子化段階の大きさによってＤＣＴ映
像入力を量子化し、量子化された映像を符号化して圧縮
した結果映像伝送率を出力する。
段階で決定された量子化段階の大きさによってＤＣＴ映
像入力を量子化し、量子化された映像を符号化して圧縮
した結果映像伝送率を出力する。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は固定伝送
率ＭＰＥＧ映像伝送用伝送率制御方法およびその装置を
提供する。本発明では入力映像の画面変化と予測的な技
法を使用して伝送率が急激に変化する前にバッファ占有
度を効果的に制御する。現在バッファ占有度と推定バッ
ファ占有度が伝送率制御において実質的な改善をもたら
す量子化段階の大きさを制御するに使用される。
率ＭＰＥＧ映像伝送用伝送率制御方法およびその装置を
提供する。本発明では入力映像の画面変化と予測的な技
法を使用して伝送率が急激に変化する前にバッファ占有
度を効果的に制御する。現在バッファ占有度と推定バッ
ファ占有度が伝送率制御において実質的な改善をもたら
す量子化段階の大きさを制御するに使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般のＭＰＥＧ映像伝送率制御器のブロック図
である。
である。
【図２】本発明の一実施例によるＭＰＥＧ映像伝送率制
御装置のブロック構成図である。
御装置のブロック構成図である。
【図３】ＲＢＦネットワークの機能を説明する図であ
る。
る。
【図４】非線型マッピングカーブの一例を示す図であ
る。
る。
【図５】本発明の好ましい一実施例によるＭＰＥＧ映像
伝送率制御方法の流れ図である。
伝送率制御方法の流れ図である。
１、 ４０ 量子化部 ２、 ５０ 符号化部 ３、 ６０ バッファ部 ４ バッファ／量子化部調節部 １０ 画面変化計算部 ２０ 伝送率推定部 ３０ 非線型量子化制御部
Claims (11)
- 【請求項１】 ＭＰＥＧ映像伝送率制御方法において、 入力映像に対してフレーム内変異値、フレーム間変異値
およびピクチャタイプ値で画面変化特性値を計算する段
階と、 前記段階で計算された三つの画面変化特性値を使用して
ラジアル基礎関数（Radial Basis Function）で伝送率
を推定する段階と、 前記推定された伝送率、現在バッファ占有度およびフレ
ーム当たり平均ビット（ＭＦ、Mean Bits per Frame）
を使用してバッファ占有度を推定する段階と、 前記推定されたバッファ占有度と現在占有度を使用して
非線型マッピングカーブによって量子化段階の大きさを
決定する段階と、 前記段階で決定された量子化段階の大きさにＤＣＴ映像
入力信号を量子化し、量子化された映像信号を符号化し
て圧縮映像信号を出力する段階とを含むことを特徴とす
る固定伝送率ＭＰＥＧ映像送信機用伝送率制御方法。 - 【請求項２】 前記伝送率制御方法はｋ番目フレームに
対する前記推定伝送率cbfe(k)からｋ番目フレームに対
する実質伝送率cbf(k)を減算して得られた誤差により前
記ＲＢＦネットワークのＲＬＳアルゴリズム内の線形加
重値を更新する段階をさらに含むことを特徴とする請求
項１記載の固定伝送率ＭＰＥＧ映像送信機用伝送率制御
方法。 - 【請求項３】 前記画面の特性値を計算する段階におい
て、ピクチャタイプ値は入力ピクチャ（Ｉ、Ｂ、Ｐ）に
よって単一値を有することを特徴とする請求項１記載の
固定伝送率ＭＰＥＧ映像送信機用伝送率制御方法。 - 【請求項４】 前記伝送率を推定する段階において、Ｒ
ＢＦネットワークの入力層は各画面変化特性値入力に対
して２単位の遅延を置くことを特徴とする請求項１記載
の固定伝送率ＭＰＥＧ映像送信機用伝送率制御方法。 - 【請求項５】 前記バッファ占有度を推定する段階は次
のような式により推定バッファ占有度を計算することを
特徴とする請求項１記載の固定伝送率ＭＰＥＧ映像送信
機用伝送率制御方法。 【数１】 - 【請求項６】 前記量子化段階の大きさを決定する段階
において、非線型マッピングカーブは指数関数部分とロ
グ関数部分の組合で構成されることを特徴とする請求項
１記載の固定伝送率ＭＰＥＧ映像送信機用伝送率制御方
法。 - 【請求項７】 前記マッピングカーブのログ関数部分は
前記推定バッファ占有度が０．５以上であるときに選択
されることを特徴とする請求項６記載の固定伝送率ＭＰ
ＥＧ映像送信機用伝送率制御方法。 - 【請求項８】 前記マッピングカーブの指数関数部分は
前記推定バッファ占有度が０．５以下であるときに選択
されることを特徴とする請求項６記載の固定伝送率ＭＰ
ＥＧ映像送信機用伝送率制御方法。 - 【請求項９】 前記非線型マッピングカーブは次の式の
ように表現されることを特徴とする請求項６記載の固定
伝送率ＭＰＥＧ映像送信機用伝送率制御方法。 【数２】 ここで、Ｓは非線型性の程度を示す勾配程度に関する因
子であり、trunkは入力値によって入力を０ないし１に
切る関数を示し、αとＣは表面が均衡的または非均衡的
形状に適応されるようにする均衡因子である。 - 【請求項１０】 ＭＰＥＧ映像伝送率制御装置におい
て、 入力映像の画面変化特性によって、フレーム内変異、フ
レーム間変異およびピクチャタイプ値を出力する画面変
化計算部と、 前記画面変化計算部から出力される三つの画面変化特性
値からラジアル基礎関数（ＲＢＳ）を用いて次のフレー
ムに対する伝送率を推定する伝送率推定部と、 前記伝送率推定部から出力される推定伝送率、現在のバ
ッファ占有度およびフレーム当たり平均ビット数（ＭＢ
Ｆ）を使用してバッファ占有度を推定する手段と、 前記手段により出力される推定バッファ占有度と現在バ
ッファ占有度を用いて次のフレームの映像信号に対する
量子化段階の大きさを決定する量子化段階の大きさ決定
部とを含むことを特徴とする固定伝送率ＭＰＥＧ映像送
信機用伝送率制御装置。 - 【請求項１１】 前記伝送率制御装置は前記推定伝送率
cbfe(k)からｋ番目フレームの伝送率cbf(k)を減算する
ことにより得られる誤差によって前記伝送率推定部のＲ
ＢＦネットワークのＲＬＳアルゴリズムの線形加重値を
更新する手段をさらに含むことを特徴とする請求項１０
記載の固定伝送率ＭＰＥＧ映像送信機用伝送率制御装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019970005207A KR100227336B1 (ko) | 1997-02-20 | 1997-02-20 | 고정 전송율 mpeg 영상 송신기용 전송율 제어 방법 및 그 장치 |
| KR1997-5207 | 1997-02-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10271513A true JPH10271513A (ja) | 1998-10-09 |
| JP3094003B2 JP3094003B2 (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=19497565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3762398A Expired - Fee Related JP3094003B2 (ja) | 1997-02-20 | 1998-02-19 | 固定伝送率ｍｐｅｇ映像送信機用伝送率制御方法およびその装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6385241B1 (ja) |
| JP (1) | JP3094003B2 (ja) |
| KR (1) | KR100227336B1 (ja) |
| GB (1) | GB2322497B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2003009156A (ja) * | 2001-06-22 | 2003-01-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 動画像符号化装置、動画像符号化方法、記録媒体、および動画像復号方法 |
| JP2025085715A (ja) * | 2020-06-05 | 2025-06-05 | テンセント・アメリカ・エルエルシー | 量子化器設計 |
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| US6480539B1 (en) * | 1999-09-10 | 2002-11-12 | Thomson Licensing S.A. | Video encoding method and apparatus |
| US8374237B2 (en) | 2001-03-02 | 2013-02-12 | Dolby Laboratories Licensing Corporation | High precision encoding and decoding of video images |
| GB2387057A (en) * | 2002-03-28 | 2003-10-01 | Sony Uk Ltd | Multi-generation compression using rounding effects to estimate previously used quantisation parameters |
| EP1745653B1 (en) * | 2004-01-30 | 2017-10-18 | Thomson Licensing DTV | Encoder with adaptive rate control for h.264 |
| KR100608821B1 (ko) | 2004-07-22 | 2006-08-08 | 엘지전자 주식회사 | 휴대단말기의 왕복지연시간 측정장치 및 방법 |
| US20060256233A1 (en) * | 2005-05-16 | 2006-11-16 | Douglas Chin | Systems, methods, and apparatus for video encoding |
| KR100686357B1 (ko) * | 2005-10-24 | 2007-02-22 | 엠텍비젼 주식회사 | 로그 연산 방법 및 그 방법을 수행하는 3차원 그래픽 처리장치 |
| CN101848318B (zh) * | 2009-03-26 | 2012-10-31 | 晨星软件研发(深圳)有限公司 | 影像处理的方法及电路 |
| US10171807B2 (en) * | 2015-01-29 | 2019-01-01 | Arris Enterprises Llc | Picture-level QP rate control for HEVC encoding |
| KR20240124078A (ko) | 2023-02-08 | 2024-08-16 | 허영 | 파일사 또는 보풀의 느낌을 갖는 단섬유 적층물 마감재 및 그 마감재의 제조방법 |
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| US5136377A (en) * | 1990-12-11 | 1992-08-04 | At&T Bell Laboratories | Adaptive non-linear quantizer |
| JP2514111B2 (ja) * | 1990-12-28 | 1996-07-10 | 日本ビクター株式会社 | フレ―ム間符号化出力デ―タ量制御方式及び画像符号化出力デ―タ量制御方法 |
| US5227878A (en) * | 1991-11-15 | 1993-07-13 | At&T Bell Laboratories | Adaptive coding and decoding of frames and fields of video |
| KR0127329B1 (ko) * | 1993-08-14 | 1997-12-29 | 구자홍 | 디씨티기반의 인트라프레임 동영상 압축을 위한 버퍼 제어장치 |
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-
1997
- 1997-02-20 KR KR1019970005207A patent/KR100227336B1/ko not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-02-03 GB GB9802196A patent/GB2322497B/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-02-04 US US09/018,339 patent/US6385241B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-02-19 JP JP3762398A patent/JP3094003B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| GB2322497B (en) | 2001-05-16 |
| KR100227336B1 (ko) | 1999-11-01 |
| JP3094003B2 (ja) | 2000-10-03 |
| GB9802196D0 (en) | 1998-04-01 |
| US6385241B1 (en) | 2002-05-07 |
| KR19980068556A (ko) | 1998-10-26 |
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