JPH1141610A - 可変速度符号化制御方法及び装置 - Google Patents

可変速度符号化制御方法及び装置

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JPH1141610A
JPH1141610A JP19804897A JP19804897A JPH1141610A JP H1141610 A JPH1141610 A JP H1141610A JP 19804897 A JP19804897 A JP 19804897A JP 19804897 A JP19804897 A JP 19804897A JP H1141610 A JPH1141610 A JP H1141610A
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JP
Japan
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quantization step
frame
initial value
encoding
coding
Prior art date
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Pending
Application number
JP19804897A
Other languages
English (en)
Inventor
Yutaka Watanabe
裕 渡辺
Kazuto Kamikura
一人 上倉
Hirotaka Jiyosawa
裕尚 如沢
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NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の符号化モードが存在する動画像符号化
において、リアルタイムで動作し、画品質を改善した可
変速度符号化制御方法及び装置を提供する。 【解決手段】 発生情報量1と目標値設定部2で設定さ
れた目標符号量3とを画像群の量子化ステップ初期値算
出部4に入力し、それらの差から、画像群単位の量子化
ステップ初期値5を計算する。次に、比率設定部6で設
定された量子化ステップ比率7と、量子化ステップ初期
値5とを比率乗算部8で乗じて、フレーム単位の量子化
ステップ9を出力する。一方、複雑さ指標計算部10で
フレーム中の小ブロックごとに計算した複雑さ指標11
を、量子化ステップ変調部12にてフレーム単位の量子
化ステップ9に乗じて、小ブロック量子化ステップ13
を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像の高能率符号
化方式に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の可変速度符号化制御方法では、量
子化ステップを固定させて動画像シーケンス全体を符号
化し、発生符号量を検査して、発生符号量の総和が目標
値以下であれば量子化ステップを小さく設定し、逆に目
標値以上であれば、量子化ステップを大きく設定して、
再び最初から符号化を繰り返す方法がとられていた。
【0003】そこで、本出願人による先行出願(特願平
9−142215号、渡辺,上倉,如沢:動画像符号化
方法および装置)では、発生符号量と目標符号量の差に
比例して量子化ステップの値を決定するフィードバック
型の固定速度符号化制御方法を修正し、発生符号量と目
標符号量の差がある範囲内にあれば量子化ステップをほ
とんど変化させないように設定し、発生符号量と目標符
号量の差が設定したしきい値を越えたときには、量子化
ステップを大きくして発生符号量を抑制する手法を提案
している。この抑制の強さは、発生符号量と目標符号量
の差が大きいほど強くなるように設定している。
【0004】しかし、この手法では、入力される全ての
画像が順次同じ符号化モードで符号化されることを前提
としていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の符号化方法
では、フレーム内符号化、フレーム間符号化、フレーム
内挿符号化の3種類の画像符号化モードが混在する場合
にも、単一の制御手法によって量子化ステップを算出せ
ざるをえない。その結果、フレーム内符号化される画像
に対しては粗い量子化ステップが与えられるか、あるい
はフレーム内挿符号化される画像に対しては細か過ぎる
量子化ステップが与えら、画品質がばらつくという問題
点があった。これは、従来手法が異なった画像符号化モ
ードを想定していなかったためである。
【0006】本発明は、複数の符号化モードが存在する
動画像符号化において、リアルタイムで動作し、画品質
のばらつきを抑えて画品質を改善した可変速度符号化制
御方法及び装置を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明による可変速度符号化制御方法は、動画像系
列をフレーム内符号化とフレーム間符号化、あるいはフ
レーム内挿符号化といった複数の符号化モードからなる
画像群に分けて、直交変換を用いて符号化し、直交変換
係数の量子化ステップの大きさを変化させて発生符号量
の制御を行う動画像符号化制御方法において、画像群に
含まれるフレームを単位として、発生符号量と目標符号
量の差に応じて量子化ステップの初期値を更新する際
に、発生符号量と目標符号量の差分絶対値が大きい場合
には量子化ステップの初期値の変更分の絶対値を大きく
設定し、発生符号量と目標符号量の差分絶対値が小さい
場合には量子化ステップの初期値の変更分の絶対値を小
さく設定し、前記設定により得られた量子化ステップの
初期値をもとに複数の符号化モードごとの量子化ステッ
プを決定する、ことを特徴とする。
【0008】また、前記複数の符号化モードごとの量子
化ステップを決定する過程では、前記設定により得られ
た量子化ステップの初期値をもとに、フレーム内符号
化、フレーム間符号化、フレーム内挿符号化に用いる量
子化ステップを、特定の比率によって決定することを特
徴とする。
【0009】また、前記複数の符号化モードごとの量子
化ステップを決定する過程では、前記設定により得られ
た量子化ステップの初期値をもとに、フレーム内符号
化、フレーム間符号化、フレーム内挿符号化に用いる量
子化ステップを、特定の比率によって決定し、さらに、
小ブロックごとに画素の変化尺度を求め、その変化尺度
に応じて前記決定された量子化ステップの値を該小ブロ
ックごとに変化させる処理を行うことを特徴とする。
【0010】一方、上記課題を解決するため、本発明に
よる可変速度符号化制御装置は、動画像系列をフレーム
内符号化とフレーム間符号化、あるいはフレーム内挿符
号化といった複数の符号化モードからなる画像群に分け
て、直交変換を用いて符号化し、直交変換係数の量子化
ステップの大きさを変化させて発生符号量の制御を行う
動画像符号化制御装置において、画像群に含まれるフレ
ームを単位として、発生符号量と目標符号量の差に応じ
て量子化ステップの初期値を更新する際に、発生符号量
と目標符号量の差分絶対値が大きい場合には量子化ステ
ップの初期値の変更分の絶対値を大きく設定し、発生符
号量と目標符号量の差分絶対値が小さい場合には量子化
ステップの初期値の変更分の絶対値を小さく設定して初
期値を算出する初期値算出手段と、前記算出された量子
化ステップの初期値をもとに複数の符号化モードごとの
量子化ステップを決定する手段と、を有することを特徴
とする。
【0011】また、前記複数の符号化モードごとの量子
化ステップを決定する手段は、フレーム内符号化、フレ
ーム間符号化、フレーム内挿符号化に用いる量子化ステ
ップを、前記初期値算出手段により算出された量子化ス
テップの初期値に特定の比率を乗じて決定する比率乗算
手段を有することを特徴とする。
【0012】また、前記複数の符号化モードごとの量子
化ステップを決定する手段は、小ブロックごとに画素の
変化尺度を求める計算手段と、前記計算手段で求めた変
化尺度に応じて前記比率乗算手段により決定された量子
化ステップの値を前記小ブロックごとに変化させて小ブ
ロック量子化ステップを決定する量子化ステップ変調手
段と、を有することを特徴とする。
【0013】本発明では、画像群ごとに発生情報量を監
視し、画像群単位の可変速度符号化制御を行うことによ
り、発生符号量と目標符号量の差の積分値が、ある範囲
内にあれば画像群に対する量子化ステップの初期値はほ
ぼ一定となり、画像群ごとの発生符号量が目標符号量か
ら大きく離れる場合には、発生符号量が目標値に接近す
るように動作させることで、画像群内の画像の符号化モ
ードごとに適した量子化ステップの設定を可能とし、画
品質のばらつきの少ない符号化画像が得られるようにす
る。また、画像群内の画像の符号化モードごとに異なっ
た量子化ステップを設定する際に、フレーム内符号化、
フレーム間符号化、フレーム内挿符号化の順番に、次第
に粗い量子化ステップを割り当てても、ほぼ同一の符号
化画像品質が得られることに着目し、それぞれの符号化
の量子化ステップを特定の比率で決定することにより、
あるいは、特定の比率で決定した量子化ステップを、小
ブロックごとの変化尺度に応じて変化させることによ
り、さらに画品質のばらつきの少い符号化画像を得られ
るようにする。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を用いて詳細に説明する。
【0015】まず、本発明の可変速度符号化制御方法の
原理について説明する。図1は、そのための説明図であ
って、画像群に含まれる符号化モードの例を示してい
る。
【0016】通常、フレーム内符号化、フレーム間符号
化、フレーム内挿符号化の順番に、次第に粗い量子化ス
テップを割り当てても、ほぼ同一の符号化画像品質が得
られることが知られている。これは、予測の手法が異な
るため、それらの順番で予測効率が向上していくことに
起因している。
【0017】複数のフレーム符号化モード(フレーム内
符号化モード(I)、フレーム間符号化モード(P)、
フレーム内挿符号化モード(B))を用いる画像符号化
では、例えば図1に示すように、画像群を単位としてま
とめられて処理される。
【0018】そこで、まず、画像群ごとに発生情報量を
監視し、画像群単位の可変速度符号化制御を行う。従来
の符号化制御では、画像単位に発生符号量と目標符号量
の差から符号化制御を行っていたのに対し、本発明で
は、画像群に対する発生情報量と目標情報量の差を求
め、次の画像群に対する量子化ステップの初期値を算出
することで符号化制御を行う。
【0019】これは、既に符号化を終了した画像群にお
ける量子化ステップの初期値を、発生符号量と目標符号
量の差に応じて、次の画像群の先頭において更新する際
に、発生符号量と目標符号量の差分絶対値が大きい場合
には量子化ステップの初期値の変更分の絶対値を大きく
設定し、発生符号量と目標符号量の差分絶対値が小さい
場合には量子化ステップの初期値の変更分の絶対値を小
さく設定することで処理できる。
【0020】次に、画像群における量子化ステップの初
期値をもとに、フレーム内符号化、フレーム間符号化、
フレーム内挿符号化に用いる量子化ステップを、予め定
める特定の比率に従って決定する。
【0021】量子化ステップの初期値をQIとし、フレ
ーム内符号化、フレーム間符号化、フレーム内挿符号化
のそれぞれのモードにおける量子化ステップの比率をr
0,r1,r2とする。それぞれのフレームに対する量子
化ステップQ0,Q1,Q2は Q0=r0I (1) Q1=r1I (2) Q2=r2I (3) で求められる、例えば、フレーム内符号化:フレーム間
符号化:フレーム内挿符号化=1:3:5に設定したと
き、量子化ステップの初期値が5であれば、フレーム内
符号化モードの画像に対する量子化ステップは5、フレ
ーム間符号化モードの画像に対する量子化ステップは1
5、フレーム内挿符号化モードの画像に対する量子化ス
テップは25となる。
【0022】これにより、画像単位に量子化ステップを
指定できるが、さらに、画像の持つ局所的な複雑さに応
じて量子化ステップを変更する手法を用いることもでき
る。画像の小ブロックkにおける局所的な複雑さ指標A
kが、例えば1を平均とする数値で与えられるとする。
k>1であれば、より複雑であり、逆にAk<1であれ
ば平坦な部分を含むものとする。これにより、複雑な部
分は量子化誤差がテクスチャにマスキングされ目立たた
ないので粗く量子化され、平坦な部分は量子化誤差が目
立ちやすいので細かく量子化される。小ブロックに対す
る量子化ステップQkは、 Qk=Aki (i=0,1,2) (4) により得られる。
【0023】本発明では、発生符号量と目標符号量の差
の積分値が、ある範囲内にあれば画像群に対する量子化
ステップの初期値はほぼ一定となり、また画像の符号化
モードごとに異なった量子化ステップを設定できるた
め、画品質のばらつきの少い符号化画像を得ることがで
きる。また画像群ごとの発生符号量が目標符号量から大
きく離れる場合には、発生符号量が目標値に接近するよ
うに動作する。
【0024】以下、本発明の一実施形態例を説明する。
図2に本発明の一実施形態例である可変速度符号化制御
方法及び装置を説明するブロックダイヤグラムを示す。
【0025】図2において、まず、発生情報量1と目標
値設定部2で設定された目標符号量3とが画像群の量子
化ステップ初期値算出部4に入力され、発生情報量1と
目標符号量3との差から、画像群単位の量子化ステップ
初期値5が計算される。
【0026】次に、比率設定部6で設定された量子化ス
テップ比率7と、上記の量子化ステップ初期値5とが比
率乗算部8に入力され、画像の符号化モードに応じて、
量子化ステップ初期値5に量子化ステップ比率7が乗じ
られ、フレーム単位の量子化ステップ9が出力される。
【0027】一方、複雑さ指標計算部10において、フ
レーム中の小ブロックごとに複雑さ指標11が計算さ
れ、フレーム単位の量子化ステップ9とともに量子化ス
テップ変調部12に入力される。その結果、小ブロック
ごとに複雑さ指標11がフレーム単位の量子化ステップ
9に乗じられ、小ブロック量子化ステップ13が出力さ
れる。
【0028】なお、以上の実施形態例では、比率設定部
6において量子化ステップ比率7を決める構造とした
が、外部から読み込む処理を行っても構わない。
【0029】
【発明の効果】本発明を用いれば、異なった数種類の画
像符号化モードが混在するような動画像符号化において
も、リアルタイムで各画像符号化モードに適した量子化
ステップを用いた可変速度符号化が可能となるため、固
定速度符号化に比べ、あるいは画像単位に単一手法で量
子化ステップを決定する従来の可変速度符号化に比べ
て、画品質を改善することができる。
【0030】また、画像符号化モードそれぞれの量子化
ステップを特定の比率で決定するようにした場合、ある
いは、特定の比率で決定した量子化ステップを、さらに
小ブロックごとの変化尺度に応じて変化させるようにし
た場合には、さらなる画品質のばらつきの少い符号化画
像が得られ、より一層、画品質を改善することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の可変速度符号化制御方法の原理を説明
するための図であって、画像群に含まれる符号化モード
の例を示す図である。
【図2】本発明の一実施形態例である可変速度符号化制
御方法及び装置を説明するためのブロックダイヤグラム
である。
【符号の説明】
1…発生情報量 2…目標値設定部 3…目標符号量 4…画像群の量子化ステップ初期値算出部 5…量子化ステップ初期値 6…比率設定部 7…量子化ステップ比率 8…比率乗算部 9…フレーム単位の量子化ステップ 10…複雑さ指標計算部 11…複雑さ指標 12…量子化ステップ変調部 13…小ブロック量子化ステップ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 動画像系列をフレーム内符号化とフレー
    ム間符号化、あるいはフレーム内挿符号化といった複数
    の符号化モードからなる画像群に分けて、直交変換を用
    いて符号化し、直交変換係数の量子化ステップの大きさ
    を変化させて発生符号量の制御を行う動画像符号化制御
    方法において、 画像群に含まれるフレームを単位として、発生符号量と
    目標符号量の差に応じて量子化ステップの初期値を更新
    する際に、発生符号量と目標符号量の差分絶対値が大き
    い場合には量子化ステップの初期値の変更分の絶対値を
    大きく設定し、発生符号量と目標符号量の差分絶対値が
    小さい場合には量子化ステップの初期値の変更分の絶対
    値を小さく設定し、 前記設定により得られた量子化ステップの初期値をもと
    に複数の符号化モードごとの量子化ステップを決定す
    る、 ことを特徴とする可変速度符号化制御方法。
  2. 【請求項2】 前記複数の符号化モードごとの量子化ス
    テップを決定する過程では、 前記設定により得られた量子化ステップの初期値をもと
    に、フレーム内符号化、フレーム間符号化、フレーム内
    挿符号化に用いる量子化ステップを、特定の比率によっ
    て決定する、 ことを特徴とする請求項1に記載の可変速度符号化制御
    方法。
  3. 【請求項3】 前記複数の符号化モードごとの量子化ス
    テップを決定する過程では、 前記設定により得られた量子化ステップの初期値をもと
    に、フレーム内符号化、フレーム間符号化、フレーム内
    挿符号化に用いる量子化ステップを、特定の比率によっ
    て決定し、 さらに、小ブロックごとに画素の変化尺度を求め、その
    変化尺度に応じて前記決定された量子化ステップの値を
    該小ブロックごとに変化させる処理を行う、 ことを特徴とする請求項1に記載の可変速度符号化制御
    方法。
  4. 【請求項4】 動画像系列をフレーム内符号化とフレー
    ム間符号化、あるいはフレーム内挿符号化といった複数
    の符号化モードからなる画像群に分けて、直交変換を用
    いて符号化し、直交変換係数の量子化ステップの大きさ
    を変化させて発生符号量の制御を行う動画像符号化制御
    装置において、 画像群に含まれるフレームを単位として、発生符号量と
    目標符号量の差に応じて量子化ステップの初期値を更新
    する際に、発生符号量と目標符号量の差分絶対値が大き
    い場合には量子化ステップの初期値の変更分の絶対値を
    大きく設定し、発生符号量と目標符号量の差分絶対値が
    小さい場合には量子化ステップの初期値の変更分の絶対
    値を小さく設定して初期値を算出する初期値算出手段
    と、 前記算出された量子化ステップの初期値をもとに複数の
    符号化モードごとの量子化ステップを決定する手段と、 を有することを特徴とする可変速度符号化制御装置。
  5. 【請求項5】 前記複数の符号化モードごとの量子化ス
    テップを決定する手段は、 フレーム内符号化、フレーム間符号化、フレーム内挿符
    号化に用いる量子化ステップを、前記初期値算出手段に
    より算出された量子化ステップの初期値に特定の比率を
    乗じて決定する比率乗算手段を有する、 ことを特徴とする請求項4に記載の可変速度符号化制御
    装置。
  6. 【請求項6】 前記複数の符号化モードごとの量子化ス
    テップを決定する手段は、 小ブロックごとに画素の変化尺度を求める計算手段と、 前記計算手段で求めた変化尺度に応じて前記比率乗算手
    段により決定された量子化ステップの値を前記小ブロッ
    クごとに変化させて小ブロック量子化ステップを決定す
    る量子化ステップ変調手段と、を有する、 ことを特徴とする請求項5に記載の可変速度符号化制御
    装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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