JP2001238217A - Moving picture coding apparatus and its method - Google Patents

Moving picture coding apparatus and its method

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a moving picture coding apparatus that revises a value of a quantization scale in the unit of macro blocks so as to conduct code quantity control on the basis of high efficiency coding of a moving picture especially on the basis of a generated code quantity and an average quantization scale of a coded image and to provide its method. SOLUTION: The moving picture coding apparatus conducting moving picture coding is provided with a means 23 that detects a generated code quantity of each picture, a means 22 that detects an average quantization scale of each picture, a means 25 that detects a coding image characteristic of a received moving picture, a means 30 that receives the generated code amount, the average quantization scale and the coded image characteristic to decide an initial value of the quantization scale in a first macro block of a picture to be coded next, and a means 14 that decides an assigned code of a picture to be coded next on the basis of the generated code amount, the average quantization scale and the coded image characteristic and decides the quantization scale in each macro block of the picture to be coded on the basis of the decided assigned code amount of the picture to be coded next, an initial value of the quantization scale in the first macro block of the picture to be coded next and the generated code amount.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、動画像の高能率符
号化に係り、特に、符号化画像の発生符号量と平均量子
化スケールから、マクロブロック単位に量子化スケール
の値を変更することによって符号量制御を行う、符号量
制御装置及びその方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to high-efficiency coding of moving pictures, and more particularly to changing the value of a quantization scale for each macroblock from the amount of generated codes of a coded picture and an average quantization scale. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a code amount control device and a code amount control method for performing code amount control by using the code amount control device.

【０００２】[0002]

【従来の技術】ＴＶ信号などの動画像を高能率に符号化
する技術の国際標準として既にMPEG２が規定されてい
る。MPEG２は、動画像を構成する「フレーム」画像を「マ
クロブロック」と呼ばれる１６×１６画素のブロックに
分割し、各マクロブロック単位に、時間的に前または後
に所定の数フレーム離れた参照画像と符号化画像の間で
「動きベクトル」と呼ばれる動き量を求め、この動き量
を基に参照画像から符号化画像を構成する「動き補償予
測」技術と、動き補償予測の誤差信号または符号化画像
そのものに対して、直交変換の一種であるDCT(離散コサ
イン変換)を用いて情報量を圧縮する「変換符号化」技
術の2つの画像符号化の要素技術をベースに規定されて
いる。2. Description of the Related Art MPEG2 has already been defined as an international standard for technology for efficiently encoding moving images such as TV signals. MPEG2 divides a “frame” image that constitutes a moving image into 16 × 16 pixel blocks called “macroblocks”. Each macroblock unit includes a reference image separated by a predetermined number of frames before or after a predetermined number of frames. A motion compensation called "motion vector" is obtained between the encoded images, and a "motion compensation prediction" technique for constructing the encoded image from the reference image based on the motion amount, and an error signal of the motion compensation prediction or the encoded image In contrast, it is defined based on two elemental techniques of image coding, "transform coding", which compresses the amount of information using DCT (discrete cosine transform), which is a kind of orthogonal transform.

【０００３】従来の一般的なMPEG２の動画像符号化装置
の一構成例を図６に示す。また、符号化ピクチャ構造の
一例を図５に示す。図５に示される符号化ピクチャ構造
のように、動き補償予測は、Iピクチャ(フレーム内符号
化)、Pピクチャ(順方向予測符号化)、Bピクチャ(双方向
予測符号化)と呼ばれる、予測方法の異なる3種類のピク
チャの組合せによって構成される。FIG. 6 shows an example of the configuration of a conventional general MPEG-2 moving picture coding apparatus. FIG. 5 shows an example of an encoded picture structure. As in the coded picture structure shown in FIG. 5, motion compensated prediction is performed by using predictions called I picture (intra-frame coding), P picture (forward prediction coding), and B picture (bidirectional prediction coding). It consists of a combination of three types of pictures with different methods.

【０００４】図６に示されるように、変換符号化では、
Iピクチャでは符号化画像そのものに対し、P、Bピクチ
ャでは動き補償器７９による動き補償予測の誤差信号で
ある減算器７１の出力に対して、DCTがDCT器７２で施さ
れる。As shown in FIG. 6, in transform coding,
The DCT unit 72 performs DCT on the coded image itself in the I picture, and the output of the subtractor 71 which is the error signal of the motion compensation prediction by the motion compensator 79 in the P and B pictures.

【０００５】このDCT器７２で得られたDCT係数に対して
量子化が、符号量制御部９０の出力により制御して量子
化器７３によってなされる。量子化器７３の出力は、動
きベクトル等のその他の付帯情報と共に可変長符号化が
可変長符号化器７５でなされ、符号列が「ビットストリ
ーム」としてバッファ７６に記憶された後に出力され
る。この際、バッファ７６の充足度に応じて符号量制御
部９０で量子化スケールが制御される。The DCT coefficient obtained by the DCT unit 72 is quantized by the quantizer 73 under the control of the output of the code amount control unit 90. The output of the quantizer 73 is output after the variable-length encoding is performed by the variable-length encoder 75 together with other accompanying information such as a motion vector, and the code string is stored in the buffer 76 as a “bit stream”. At this time, the quantization scale is controlled by the code amount control unit 90 in accordance with the sufficiency of the buffer 76.

【０００６】一方、量子化器７３の出力係数は、逆量子
化器７７、IDCT器７８に供給されて、局部復号されてブ
ロック毎に、加算器８０を介してフレームメモリ８１に
貯えられる。On the other hand, output coefficients of the quantizer 73 are supplied to an inverse quantizer 77 and an IDCT unit 78, locally decoded, and stored in a frame memory 81 via an adder 80 for each block.

【０００７】MPEG２は可変長符号化であるため、単位時
間当りの発生符号量(ビットレート)は一定ではない。そ
こで量子化器７３での量子化の際の量子化スケールをマ
クロブロック単位に適宜変更することにより、所要のビ
ットレートに制御することが可能になっている。MPEG２
Test Model５では、GOP単位で発生符号量を一定にする
固定ビットレート制御方法が提案されている。この固定
ビットレート制御方法は、一定の転送レートが要求され
る用途に適した方法である。[0007] Since MPEG2 is variable-length coding, the amount of generated code (bit rate) per unit time is not constant. Therefore, it is possible to control to a required bit rate by appropriately changing the quantization scale at the time of quantization in the quantizer 73 for each macroblock. MPEG2
Test Model 5 proposes a fixed bit rate control method for making the generated code amount constant in GOP units. This fixed bit rate control method is a method suitable for an application requiring a constant transfer rate.

【０００８】Test Model 5における、図６の符号量制御
部９０の動作に相当する、固定ビットレート制御方法の
概略は次の通りである。目標ビットレートをBitRate、
１秒当りのフレーム数をPictureRate、１つの符号化単
位である1GOP(通常はＩピクチャの間隔)のフレーム数を
Ｎとすると、1GOPに割当てられる符号量Ｒは次式(1)で
与えられる。 Ｒ ＝ (BitRate／PictureRate)・N (1)An outline of a fixed bit rate control method corresponding to the operation of the code amount control unit 90 in FIG. 6 in Test Model 5 is as follows. Set the target bit rate to BitRate,
Assuming that the number of frames per second is PictureRate and the number of frames of one GOP (usually the interval between I pictures) as one encoding unit is N, the code amount R allocated to one GOP is given by the following equation (1). R = (BitRate / PictureRate) N (1)

【０００９】(1)式の符号量ＲをGOP内の各画像に配分す
ることになるが、ここで各ピクチャタイプの符号化直後
の画像について、１フレームの発生符号量と平均量子化
スケールの積をComplexity(画面複雑度) Xi(Ｉピクチ
ャ)、Xp(Ｐピクチャ)、Xb(Ｂピクチャ)として求め、こ
れから符号化する画像を含むGOP内の画像が一様に前記C
omplexityに等しいと仮定して、これから符号化する画
像の目標割当符号量を決定する。The code amount R of the equation (1) is distributed to each image in the GOP. Here, for the image immediately after coding of each picture type, the generated code amount of one frame and the average quantization scale are calculated. The product is obtained as Complexity (screen complexity) Xi (I picture), Xp (P picture), Xb (B picture), and the image in the GOP including the image
Assuming that it is equal to omplexity, the target assigned code amount of the image to be encoded is determined.

【００１０】現在のGOPで符号化の終了していないＰ、
Ｂピクチャのフレーム数をNp、Nb、Ｉピクチャに対する
Ｐ、Ｂピクチャの量子化スケールの設定比率をKp、Kbと
する。この時、Ｉ、Ｐ、Ｂ各ピクチャタイプの目標割当
符号量Ti, Tp, Tbは次式(2)(3)(4)で与えられる。なおM
AX[A, B]はAとBのいずれか大きい方を選択する動作を示
す。[0010] P, whose encoding is not completed in the current GOP,
It is assumed that the number of frames of the B picture is Np and Nb, and the setting ratio of the quantization scale of the P picture and the quantization scale of the B picture is Kp and Kb. At this time, the target allocation code amounts Ti, Tp, and Tb of the I, P, and B picture types are given by the following equations (2), (3), and (4). M
AX [A, B] indicates an operation of selecting the larger one of A and B.

【００１１】 (Ｉピクチャ) Ti ＝ MAX[ A , B ] A = R / ( 1+Np・Xp/(Xi・Kp)+Nb・Xb/(Xi・Kb) ) B = BitRate / (8・PictureRate) (2) (Ｐピクチャ) Tp ＝ MAX[ C , D ] C = R / ( Np+Nb・Kp・Xb/(Xp・Kb) ) D = BitRate / (8・PictureRate) (3) (Ｂピクチャ) Tb ＝ MAX[ E , F ] E = R / ( Nb+Np・Kb・Xp/(Xb・Kp) ) F = BitRate / (8・PictureRate) (4)(I picture) Ti = MAX [A, B] A = R / (1 + Np.Xp / (Xi.Kp) + Nb.Xb / (Xi.Kb)) B = BitRate / (8.PictureRate) ) (2) (P picture) Tp = MAX [C, D] C = R / (Np + Nb · Kp · Xb / (Xp · Kb)) D = BitRate / (8 · PictureRate) (3) (B picture ) Tb = MAX [E, F] E = R / (Nb + Np ・ Kb ・ Xp / (Xb ・ Kp)) F = BitRate / (8 ・ PictureRate) (4)

【００１２】なお、符号量Ｒの値は１フレーム符号化が
終了する毎に、そのフレームの発生符号量を減算し、GO
Pの先頭(Ｉピクチャ)において、(1)式の値を加算する。The value of the code amount R is calculated by subtracting the generated code amount of the frame every time one frame coding is completed.
At the beginning of P (I picture), the value of equation (1) is added.

【００１３】つぎに、上式(2)(3)(4)で決定した目標割
当符号量と、バッファ７６で検出される各マクロブロッ
クの発生符号量をもとに、各マクロブロックの量子化ス
ケールを決定する。各ピクチャタイプについて、ｊ番目
(０＜ｊ＜(マクロブロック数))のマクロブロックを符号
化する際に、その時の仮想バッファの充足度ｄj-k (k=
i,p,b)を以下の式(5)によって計算する。Next, based on the target allocated code amount determined by the above equations (2), (3) and (4) and the generated code amount of each macro block detected by the buffer 76, the quantization of each macro block is performed. Determine the scale. J for each picture type
When encoding a macroblock of (0 <j <(number of macroblocks)), the virtual buffer sufficiency dj-k (k =
i, p, b) is calculated by the following equation (5).

【００１４】 ｄj-k＝ｄ0-k＋Ｂj-1−Ｔk・(ｊ−１)／(MB数) 但し k=i,p,b ｄ0-k：現在の画像におけるｄj-kの初期値 Ｂj-1：現在の画像の(j-)番目までの発生符号量の総和 Ｔk：(2)〜(4)式で求めた現在の画像の目標割当符号量 (MB数)：その画像のマクロブロックの総数 (5)Dj−k = d0−k + Bj−1−Tk · (j−1) / (number of MBs) where k = i, p, b d0−k: initial value of dj−k in the current image Bj−1 : Total sum of generated code amount up to (j-) th of current image Tk: Target allocated code amount of current image obtained by formulas (2) to (4) (MB number): Total number of macroblocks of the image (Five)

【００１５】MPEG２Test Model５では、(5)式におい
て、各ピクチャタイプで最初に符号化する画像を除いて
はｄ0-kの値を、同じピクチャタイプの直前に符号化し
た画像の最後のマクロブロックの符号化結果におけるｄ
j-kの値で定めている。つぎに符号化するｊ番目のマク
ロブロックの量子化スケールＱjは次式(6)によって決定
する。In the MPEG2 Test Model 5, in equation (5), the value of d0-k is replaced by the value of d0-k in the last macroblock of the immediately preceding picture of the same picture type except for the picture to be encoded first for each picture type. D in the encoding result
It is determined by the value of jk. Next, the quantization scale Qj of the j-th macroblock to be encoded is determined by the following equation (6).

【００１６】 Ｑj ＝ ｄj・31／(2・BitRate／PictureRate) (6) (5)(6)式より、各マクロブロックの発生符号量が、マク
ロブロック当りの目標割当符号量より多い場合は、量子
化スケールを大きくし、逆に発生符号量がマクロブロッ
ク当りの目標割当符号量より少ない場合は、量子化スケ
ールが小さくなるように制御される。Qj = dj · 31 / (2 · BitRate / PictureRate) (6) From the equations (5) and (6), when the generated code amount of each macroblock is larger than the target allocated code amount per macroblock, When the quantization scale is increased, and conversely, when the generated code amount is smaller than the target allocated code amount per macroblock, control is performed so that the quantization scale is reduced.

【００１７】なお、上記したMPEG２Test Model５のよう
な固定ビットレート制御方法の他に、入力画像の内容
(複雑度)に応じて、一定区間におけるビットレートを所
定の範囲内で変化させる可変ビットレート制御方法も存
在する。In addition to the fixed bit rate control method such as the MPEG2 Test Model 5, the content of the input image
There is also a variable bit rate control method in which the bit rate in a certain section is changed within a predetermined range according to (complexity).

【００１８】[0018]

【発明が解決しようとする課題】上記の従来例ではこれ
から符号化する現在の画像における仮想バッファの初期
値であるｄ0-kの値を、同じピクチャタイプの直前に符
号化した画像の最後のマクロブロックの符号化結果より
定めていた。しかしながら、入力動画像にシーンチェン
ジのような大きな変化が生じた場合、現在の画像の量子
化スケールは直前に符号化した画像に比べて大きく変化
することが予想されるにもかかわらず、仮想バッファの
初期値ｄ0-kは直前に符号化した画像を基準としている
ため、画像の先頭部分では不適切な量子化スケールの決
定が行われる可能性が高い。In the above conventional example, the value of d0-k which is the initial value of the virtual buffer in the current picture to be encoded is replaced by the last macro of the picture encoded immediately before of the same picture type. It was determined from the block encoding result. However, when a large change such as a scene change occurs in the input video, the quantization scale of the current image is expected to change greatly compared to the immediately previously encoded image. Since the initial value d0-k of is based on the image coded immediately before, it is highly likely that an inappropriate quantization scale is determined at the head of the image.

【００１９】そのような画像でも符号化の進展に伴い、
(5)(6)式の制御によって次第に目標割当符号量に近付く
よう量子化スケールの値が変化していくが、量子化スケ
ールが安定化するまで符号量が不足したり、逆に符号量
が過剰になり無駄に符号量を与えてしまうという問題が
あった。Even with such an image, with the progress of encoding,
The value of the quantization scale gradually changes to approach the target allocated code amount by the control of Equations (5) and (6) .However, the code amount becomes insufficient until the quantization scale is stabilized, or conversely, the code amount decreases. There is a problem that the code amount becomes excessive and the code amount is wasted.

【００２０】本発明は以上の問題を解決して、入力動画
像にシーンチェンジのような大きな変化が発生した場合
でも、画像の先頭部分から、より適切な符号量割当を行
うことが出来る符号量制御方法を実現することを目的と
する。The present invention solves the above problem, and enables a more appropriate code amount to be allocated from the beginning of an image even when a large change such as a scene change occurs in an input moving image. It is intended to realize a control method.

【００２１】[0021]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為
に、請求項１の発明は、入力動画像を動き補償予測手
段、直交変換手段、量子化手段、及び可変長符号化手段
を有して符号化する動画像符号化装置において、前記入
力動画像の各画像の発生符号量を検出する手段と、前記
入力動画像の各画像の平均量子化スケールを検出する手
段と、前記入力動画像及び前記動き補償予測手段によっ
て生成される動き補償予測画像のうち少なくとも前記入
力動画像の符号化画像特性を検出する手段と、前記発生
符号量を検出する手段によって検出された発生符号量、
前記平均量子化スケールを検出する手段によって検出さ
れた平均量子化スケール、及び前記符号化画像特性を検
出する手段によって検出された符号化画像特性とが供給
されて、次に符号化する画像の最初のマクロブロックに
おける量子化スケールの初期値を決定する手段と、前記
発生符号量を検出する手段によって検出された発生符号
量、前記平均量子化スケールを検出する手段によって検
出された平均量子化スケール、前記符号化画像特性を検
出する手段によって検出された符号化画像特性から、次
に符号化する画像の割当符号量を決定し、前記決定した
次に符号化する画像の割当符号量、次に符号化する画像
の最初のマクロブロックにおける量子化スケールの初期
値、及び前記発生符号量を検出する手段によって検出さ
れた発生符号量とから、前記次に符号化する画像の各マ
クロブロックにおける量子化スケールを決定する手段と
を備えたことを特徴とする動画像符号化装置を提供し、
請求項２の発明は、請求項１に記載された動画像符号化
装置において、前記次に符号化する画像の最初のマクロ
ブロックにおける量子化スケールの初期値を決定する手
段は、前記平均量子化スケールを検出する手段によって
検出された、ピクチャタイプ（Ｉピクチャ、Pピクチ
ャ、Bピクチャ)別に直前の画像における平均量子化スケ
ールから所定の関数によって基準量子化スケールを算出
し、前記符号化画像特性を検出する手段によって検出さ
れた、ピクチャタイプ別に直前の画像における符号化画
像特性から所定の関数によって基準符号化画像特性を算
出し、次に符号化する画像の最初のマクロブロックにお
ける量子化スケールの初期値を、前記基準量子化スケー
ルと、前記基準符号化画像特性に対する前記現在の画像
における符号化画像特性の比を因数とする所定の関数に
よって算出し、前記算出した量子化スケールの初期値
と、過去の画像の符号化結果から得られる量子化スケー
ルから所定の条件の下に選択することを特徴とする動画
像符号化装置を提供し、請求項３の発明は、請求項２に
記載された動画像符号化装置において、前記量子化スケ
ールの初期値を選択する方法は、前記発生符号量を検出
する手段によって検出された発生符号量と、目標ビット
レートによる割当符号量との差によって判定することを
特徴とする動画像符号化装置を提供し、請求項４の発明
は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された動画
像符号化装置において、前記次に符号化する画像の割当
符号量を決定する手段は、前記発生符号量を検出する手
段によって検出された発生符号量、前記平均量子化スケ
ールを検出する手段によって検出された平均量子化スケ
ールから、過去の画像の実測画面複雑度を算出する手段
と、前記符号化画像特性を検出する手段によって検出さ
れた現在の画像の符号化画像特性と、それと同じピクチ
ャタイプ（Ｉピクチャ、Pピクチャ、Bピクチャ)の直前
の画像において検出された符号化画像特性との比を因数
とする所定の関数を、前記直前の画像における前記過去
の画像の実測画面複雑度に乗算することによって現在の
画像の推定画面複雑度を算出する手段と、前記実測画面
複雑度を算出する手段によって算出された過去の画像の
実測画面複雑度、もしくは前記現在の画像の推定画面複
雑度を算出する手段によって算出された現在の画像の推
定画面複雑度と、前記発生符号量を検出する手段によっ
て検出された発生符号量、前記平均量子化スケールを検
出する手段によって検出された平均量子化スケール、前
記符号化画像特性を検出する手段によって検出された符
号化画像特性から、次に符号化する画像の割当符号量を
決定する手段とを備えたことを特徴とする動画像符号化
装置を提供し、請求項５の発明は、請求項４に記載され
た動画像符号化装置において、前記発生符号量と前記実
測画面複雑度、もしくは前記推定画面複雑度から次に符
号化する画像の割当符号量を決定する手段は、前記実測
画面複雑度の一定期間における平均値に対する前記推定
画面複雑度の割合を、平均割当符号量に乗ずることによ
って前記割当符号量を決定することを特徴とする動画像
符号化装置を提供し、請求項６の発明は、請求項１乃至
請求項５のいずれかに記載された動画像符号化装置にお
いて、前記入力動画像または動き補償予測画像の符号化
画像特性を検出する手段は、前記入力動画像の画像特性
を検出する手段、動き補償予測画像の誤差画像の画像特
性を検出する手段、及び動き補償予測における動きベク
トル特性を検出する手段より構成され、ピクチャタイプ
(Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャ)別及び予測モー
ド別の定数を、前記検出した入力動画像の画像特性、動
き補償予測画像の誤差画像の画像特性、及び動き補償予
測における動きベクトル特性の前記各特性値に対して乗
じた上で加算することによって、前記符号化画像特性を
決定することを特徴とする動画像符号化装置を提供し、
請求項７の発明は、入力動画像を動き補償予測ステッ
プ、直交変換ステップ、量子化ステップ、及び可変長符
号化ステップを有して符号化する動画像符号化方法にお
いて、前記入力動画像の各画像の発生符号量を検出する
ステップと、前記入力動画像の各画像の平均量子化スケ
ールを検出するステップと、前記入力動画像及び前記動
き補償予測ステップによって生成される動き補償予測画
像のうち少なくとも前記入力動画像の符号化画像特性を
検出するステップと、前記発生符号量を検出するステッ
プによって検出された発生符号量、前記平均量子化スケ
ールを検出するステップによって検出された平均量子化
スケール、前記符号化画像特性を検出するステップによ
って検出された符号化画像特性から、次に符号化する画
像の最初のマクロブロックにおける量子化スケールの初
期値を決定するステップと、前記発生符号量を検出する
ステップによって検出された発生符号量、前記平均量子
化スケールを検出するステップによって検出された平均
量子化スケール、前記符号化画像特性を検出するステッ
プによって検出された符号化画像特性から、次に符号化
する画像の割当符号量を決定し、前記決定した次に符号
化する画像の割当符号量、次に符号化する画像の最初の
マクロブロックにおける量子化スケールの初期値、前記
発生符号量を検出するステップによって検出された発生
符号量から、前記次に符号化する画像の各マクロブロッ
クにおける量子化スケールを決定するステップとを備え
たことを特徴とする動画像符号化方法を提供し、請求項
８の発明は、請求項７に記載された動画像符号化方法に
おいて、前記次に符号化する画像の最初のマクロブロッ
クにおける量子化スケールの初期値を決定するステップ
は、前記平均量子化スケールを検出するステップによっ
て検出された、ピクチャタイプ(Iピクチャ、Pピクチ
ャ、Bピクチャ)別に直前の画像における平均量子化スケ
ールから所定の関数によって基準量子化スケールを算出
し、前記符号化画像特性を検出するステップによって検
出された、ピクチャタイプ別に直前の画像における符号
化画像特性から所定の関数によって基準符号化画像特性
を算出し、次に符号化する画像の最初のマクロブロック
における量子化スケールの初期値を、前記基準量子化ス
ケールと、前記基準符号化画像特性に対する前記現在の
画像における符号化画像特性の比を因数とする所定の関
数によって算出し、前記算出した量子化スケールの初期
値と、過去の画像の符号化結果から得られる量子化スケ
ールから所定の条件の下に選択することを特徴とする動
画像符号化方法を提供し、請求項９の発明は、請求項８
に記載された動画像符号化方法において、前記量子化ス
ケールの初期値を選択する方法は、前記発生符号量を検
出するステップによって検出された発生符号量と、目標
ビットレートによる割当符号量との差によって判定する
ことを特徴とする動画像符号化方法を提供し、請求項１
０の発明は、請求項７乃至請求項９のいずれかに記載さ
れた動画像符号化方法において、前記次に符号化する画
像の割当符号量を決定するステップは、前記発生符号量
を検出するステップによって検出された発生符号量、前
記平均量子化スケールを検出するステップによって検出
された平均量子化スケールから、過去の画像の実測画面
複雑度を算出するステップと、前記符号化画像特性を検
出するステップによって検出された現在の画像の符号化
画像特性と、それと同じピクチャタイプ(Iピクチャ、P
ピクチャ、Bピクチャ)の直前の画像において検出された
符号化画像特性との比を因数とする所定の関数を、前記
直前の画像における前記過去の画像の実測画面複雑度に
乗算することによって現在の画像の推定画面複雑度を算
出するステップと、前記実測画面複雑度を算出するステ
ップによって算出された過去の画像の実測画面複雑度、
もしくは前記現在の画像の推定画面複雑度を算出するス
テップによって算出された現在の画像の推定画面複雑度
と、前記発生符号量を検出するステップによって検出さ
れた発生符号量、前記平均量子化スケールを検出するス
テップによって検出された平均量子化スケール、前記符
号化画像特性を検出するステップによって検出された符
号化画像特性から、次に符号化する画像の割当符号量を
決定するステップとを備えたことを特徴とする動画像符
号化方法を提供し、請求項１１の発明は、請求項１０に
記載された動画像符号化方法において、前記発生符号量
と前記実測画面複雑度、もしくは前記推定画面複雑度か
ら次に符号化する画像の割当符号量を決定するステップ
は、前記実測画面複雑度の一定期間における平均値に対
する前記推定画面複雑度の割合を、平均割当符号量に乗
ずることによって前記割当符号量を決定することを特徴
とする動画像符号化方法を提供し、請求項１２の発明
は、請求項７乃至請求項１１のいずれかに記載された動
画像符号化方法において、前記入力動画像または動き補
償予測画像の符号化画像特性を検出するステップは、前
記入力動画像の画像特性を検出するステップ、動き補償
予測画像の誤差画像の画像特性を検出するステップ、及
び動き補償予測における動きベクトル特性を検出するス
テップより構成され、ピクチャタイプ(Ｉピクチャ、Ｐ
ピクチャ、Ｂピクチャ)別及び予測モード別の定数を、
前記検出した入力動画像の画像特性、動き補償予測画像
の誤差画像の画像特性、及び動き補償予測における動き
ベクトル特性の前記各特性値に対して乗じた上で加算す
ることによって、前記符号化画像特性を決定することを
特徴とする動画像符号化方法を提供するものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided an image processing apparatus comprising: a motion compensation predicting means for input video; an orthogonal transform means; a quantizing means; and a variable length coding means. Means for detecting the amount of generated code of each image of the input moving image, means for detecting an average quantization scale of each image of the input moving image, Means for detecting at least the coded image characteristic of the input moving image among the motion-compensated predicted images generated by the motion-compensated prediction means, and the generated code amount detected by the means for detecting the generated code amount;
The average quantization scale detected by the means for detecting the average quantization scale and the coded image characteristics detected by the means for detecting the coded image characteristics are supplied, and the first Means for determining the initial value of the quantization scale in the macroblock, and the generated code amount detected by the means for detecting the generated code amount, the average quantization scale detected by the means for detecting the average quantization scale, From the coded image characteristics detected by the means for detecting the coded image characteristics, the allocated code amount of the next image to be coded is determined, and the allocated code amount of the next coded image is determined. The initial value of the quantization scale in the first macroblock of the image to be converted, and the generated code amount detected by the means for detecting the generated code amount. Providing al, the next video encoding apparatus characterized by comprising a means for determining a quantization scale for each macroblock of the image to be coded,
According to a second aspect of the present invention, in the moving image encoding apparatus according to the first aspect, the means for determining an initial value of a quantization scale in a first macroblock of the next image to be encoded is configured by the average quantization. The reference quantization scale is calculated by a predetermined function from the average quantization scale in the immediately preceding image for each picture type (I picture, P picture, B picture) detected by the scale detection means, and the encoded image characteristic is calculated. The reference coded image characteristic is calculated by a predetermined function from the coded image characteristic of the immediately preceding image for each picture type detected by the detecting means, and the initial quantization scale of the first macroblock of the next coded image is calculated. Values in the current image relative to the reference quantization scale and the reference encoded image characteristics. Calculated by a predetermined function having a factor of the ratio of the initial value of the calculated quantization scale and a quantization scale obtained from the encoding result of the past image under a predetermined condition. A third aspect of the present invention provides the moving picture encoding apparatus according to the second aspect, wherein the method of selecting the initial value of the quantization scale comprises detecting the generated code amount. A moving picture coding apparatus is characterized in that a determination is made based on a difference between a generated code amount detected by the means for performing the processing and an allocated code amount based on a target bit rate. Item 3. In the moving picture encoding device according to any one of Items 3, the means for determining the assigned code amount of the image to be encoded next includes the generated code amount detected by the means for detecting the generated code amount, flat Means for calculating the actual screen complexity of the past image from the average quantization scale detected by the means for detecting the quantization scale; and encoding of the current image detected by the means for detecting the encoded image characteristic. A predetermined function having a factor of a ratio between an image characteristic and an encoded image characteristic detected in an immediately preceding image of the same picture type (I picture, P picture, B picture) is calculated by using the past function in the immediately preceding image. Means for calculating the estimated screen complexity of the current image by multiplying the measured screen complexity of the image, and the measured screen complexity of the past image calculated by the means for calculating the measured screen complexity, or The estimated screen complexity of the current image calculated by the means for calculating the estimated screen complexity of the image and the detected code amount detected by the means for detecting the generated code amount. From the generated code amount obtained, the average quantization scale detected by the means for detecting the average quantization scale, and the coded image characteristics detected by the means for detecting the coded image characteristics, Means for deciding an assigned code amount is provided. A fifth aspect of the present invention is the moving image encoding device according to the fourth aspect, Means for determining the allocated code amount of an image to be encoded next from the measured screen complexity or the estimated screen complexity, the ratio of the estimated screen complexity to the average value of the measured screen complexity for a certain period. A moving image encoding apparatus which determines the allocated code amount by multiplying the average allocated code amount. Means for detecting an encoded image characteristic of the input moving image or the motion-compensated predicted image, means for detecting an image characteristic of the input moving image, an image of an error image of the motion-compensated predicted image. A picture type comprising: means for detecting a characteristic; and means for detecting a motion vector characteristic in motion compensation prediction.
(I-picture, P-picture, B-picture) and prediction mode-dependent constants are calculated based on the image characteristics of the detected input moving image, the image characteristics of the error image of the motion-compensated prediction image, and the motion vector characteristics in the motion-compensated prediction. By multiplying each characteristic value and then adding, to provide a moving image encoding device characterized by determining the encoded image characteristics,
The invention according to claim 7 is a video encoding method for encoding an input video having a motion compensation prediction step, an orthogonal transformation step, a quantization step, and a variable length coding step. Detecting a generated code amount of an image; detecting an average quantization scale of each image of the input moving image; and at least one of the input moving image and the motion-compensated predicted image generated by the motion-compensated predicted step. Detecting the encoded image characteristic of the input moving image, and the generated code amount detected by the step of detecting the generated code amount, the average quantization scale detected by the step of detecting the average quantization scale, From the encoded image characteristics detected by the step of detecting the encoded image characteristics, the first macro block of the next image to be encoded is obtained. Determining an initial value of a quantization scale in the block, the generated code amount detected by the step of detecting the generated code amount, the average quantization scale detected by the step of detecting the average quantization scale, From the coded image characteristics detected by the step of detecting the coded image characteristics, the allocated code amount of the next image to be coded is determined, and the allocated code amount of the next coded image is determined. From the initial value of the quantization scale in the first macroblock of the image to be encoded and the generated code amount detected in the step of detecting the generated code amount, the quantization scale in each macroblock of the next image to be encoded is determined. And a moving picture coding method comprising the steps of: In the image encoding method, the step of determining an initial value of the quantization scale in the first macroblock of the next image to be encoded is performed by detecting the average quantization scale. , P picture, B picture) Calculate the reference quantization scale by a predetermined function from the average quantization scale in the immediately preceding image for each of the immediately preceding images, detected by the step of detecting the encoded image characteristics, A reference coded image characteristic is calculated by a predetermined function from the coded image characteristic, and the initial value of the quantization scale in the first macroblock of the image to be coded next is the reference quantization scale and the reference coded image. A predetermined function factored by the ratio of the coded image characteristic in the current image to the characteristic. A moving picture encoding method characterized by selecting the initial value of the calculated quantization scale and the quantization scale obtained from the encoding result of the past image under predetermined conditions. The invention of claim 9 is based on claim 8
In the moving picture coding method described in the above, the method of selecting the initial value of the quantization scale, the generated code amount detected by the step of detecting the generated code amount, the amount of code allocated by the target bit rate 2. A moving picture coding method characterized in that the moving picture coding method is determined by a difference.
In the moving picture coding method according to any one of claims 7 to 9, the step of determining the allocated code amount of the image to be coded next detects the generated code amount. Calculating the actual measured screen complexity of a past image from the generated code amount detected in the step and the average quantization scale detected in the step of detecting the average quantization scale; and detecting the encoded image characteristic. The coded image characteristics of the current image detected by the step and the same picture type (I picture, P picture
(Picture, B picture) by multiplying the measured screen complexity of the past image in the immediately preceding image by a predetermined function factored by the ratio with the coded image characteristic detected in the immediately preceding image. Calculating the estimated screen complexity of the image, and the measured screen complexity of the past image calculated by the step of calculating the measured screen complexity,
Or, the estimated screen complexity of the current image calculated by the step of calculating the estimated screen complexity of the current image, the generated code amount detected by the step of detecting the generated code amount, the average quantization scale Determining an allocated code amount of an image to be encoded next from the average quantization scale detected by the detecting step and the encoded image characteristic detected by the step of detecting the encoded image characteristic. A moving picture coding method characterized by the following features. The invention according to claim 11 is the moving picture coding method according to claim 10, wherein the generated code amount and the measured screen complexity or the estimated screen complexity are provided. Determining the assigned code amount of the next image to be coded from the estimated screen complexity with respect to the average value of the measured screen complexity for a certain period of time. A moving picture coding method is provided, wherein the allocated code amount is determined by multiplying the ratio of the degree of noise by an average allocated code amount, and the invention according to claim 12 is based on claims 7 to 11. In the moving picture coding method described in any one of the above, the step of detecting a coded picture characteristic of the input moving picture or the motion compensated prediction picture includes the step of detecting an image property of the input moving picture. Detecting an image characteristic of the error image, and detecting a motion vector characteristic in the motion compensation prediction.
Picture, B picture) and prediction mode.
The coded image is obtained by multiplying each of the detected image characteristics of the input moving image, the image characteristics of the error image of the motion-compensated prediction image, and the respective characteristic values of the motion vector characteristics in the motion-compensated prediction, and adding the product. It is an object of the present invention to provide a moving picture coding method characterized by determining characteristics.

【００２２】よって、本発明では、MPEG２等の動き補償
予測、直交変換、量子化、可変長符号化の各手段を備
え、各画像の発生符号量と平均量子化スケールから符号
量制御を行う動画像符号化装置において、各画像の符号
化画像特性(アクティビティ)を検出し、直前のＩまたは
Ｐピクチャと、Ｂピクチャの符号化画像特性(アクティ
ビティ)の平均値を取り、これを直前の画像の基準アク
ティビティとする。同様に直前のＩまたはＰピクチャ
と、Ｂピクチャの平均量子化スケールの平均値を取り、
これを直前の画像の基準量子化スケールとする。これか
ら符号化する現在の画像の、先頭のマクロブロックにお
ける量子化スケールを定める仮想バッファの初期値ｄ0-
kの値を、直前の画像の基準量子化スケールと、直前の
画像の基準アクティビティに対する現在の画像のアクテ
ィビティの比を因数とする所定の関数によって決定する
ことにより、入力動画像にシーンチェンジのような大き
な変化が生じた場合でも、画像の先頭部分からアクティ
ビティの変化に見合った量子化スケールを定めることが
可能になる。Therefore, according to the present invention, there are provided means for motion compensation prediction such as MPEG2, orthogonal transformation, quantization, and variable length coding, and a moving picture for controlling the code amount from the generated code amount of each image and the average quantization scale. In the image coding apparatus, the coded image characteristics (activity) of each image are detected, the average value of the coded image characteristics (activity) of the immediately preceding I or P picture and the B picture is taken, and this is taken as the value of the immediately preceding image. This is the reference activity. Similarly, take the average value of the average quantization scale of the immediately preceding I or P picture and the B picture,
This is set as the reference quantization scale of the immediately preceding image. The initial value d0- of the virtual buffer that determines the quantization scale in the first macroblock of the current image to be encoded.
By determining the value of k according to a reference quantization scale of the immediately preceding image and a predetermined function that is a factor of the ratio of the activity of the current image to the reference activity of the immediately preceding image, the input moving image can be regarded as a scene change. Even if such a large change occurs, it is possible to determine a quantization scale commensurate with the change in activity from the beginning of the image.

【００２３】[0023]

【発明の実施の形態】（第１の実施例）本発明の動画像
符号化装置の第１の実施例について、図１と共に以下に
説明する。図１に示されている本発明の動画像符号化装
置の第１の実施例は、減算器１１、ＤＣＴ器１２、量子
化器１３、符号量制御器１４、可変長符号化器１５、バ
ッファ１６、逆量子化器１７、ＩＤＣＴ器１８、動き補
償予測器１９、加算器２０、フレームメモリ２１、平均
量子化スケール検出器２２、発生符号量検出器２３、画
面複雑度算出器２４、画像特性検出器２５、及びｄ0算
出器３０より構成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) A first embodiment of a moving picture coding apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIG. The first embodiment of the moving picture coding apparatus according to the present invention shown in FIG. 1 includes a subtracter 11, a DCT unit 12, a quantizer 13, a code amount controller 14, a variable length coder 15, a buffer 16, inverse quantizer 17, IDCT unit 18, motion compensation predictor 19, adder 20, frame memory 21, average quantization scale detector 22, generated code amount detector 23, screen complexity calculator 24, image characteristics It comprises a detector 25 and a do calculator 30.

【００２４】第１の実施例は本発明を固定ビットレート
符号化に適用した場合である。原動画像は図示されてい
ない画像ブロック分割器によって、予めマクロブロック
単位に分割されているものとする。分割された原動画像
は、Ｉピクチャについては動き補償予測が行われず、原
動画像ブロックそのものが減算器１１を介してDCT器１
２に送られ、DCTされた後に量子化器１３で符号量制御
器１４から送られる量子化スケールによって量子化され
る。The first embodiment is a case where the present invention is applied to constant bit rate coding. It is assumed that the original image is previously divided into macroblock units by an image block divider (not shown). With respect to the divided source image, motion compensation prediction is not performed for the I picture, and the source image block itself is passed through the subtractor 11 to the DCT unit 1.
2, and after being subjected to DCT, is quantized by a quantizer 13 using a quantization scale sent from a code amount controller 14.

【００２５】その量子化された信号は、可変長符号化器
１５で符号に変換されて、次のバッファ１６で調整され
た後に符号が出力される。一方、量子化器１３の出力係
数は逆量子化器１７、IDCT器１８で局部復号されて、動
き補償予測器１９の出力が加算器２０で加算されること
なく、ブロック毎にフレームメモリ２１に貯えられる。The quantized signal is converted into a code by the variable-length encoder 15 and adjusted by the next buffer 16 to output the code. On the other hand, the output coefficient of the quantizer 13 is locally decoded by the inverse quantizer 17 and the IDCT unit 18, and the output of the motion compensation predictor 19 is added to the frame memory 21 for each block without being added by the adder 20. Can be stored.

【００２６】P及びBピクチャについては、分割された原
動画像とフレームメモリ２１に貯えられた所定の局部復
号画像ブロックが動き補償予測器１９に供給され、ここ
で動きベクトル検出及び動き補償が行われて、予測画像
ブロックが減算器１１で原画像ブロックとの間で画素間
差分が取られ、差分値である誤差画像ブロックがDCT器
１２に送られる。For the P and B pictures, the divided original moving picture and a predetermined locally decoded picture block stored in the frame memory 21 are supplied to the motion compensation predictor 19, where the motion vector detection and motion compensation are performed. Then, the pixel difference between the predicted image block and the original image block is calculated by the subtracter 11, and the error image block as the difference value is sent to the DCT unit 12.

【００２７】この後はIピクチャと同様にして、DCT器１
２で差分値がDCTされ、量子化器１３で符号量制御器１
４から送られる量子化スケールによって量子化された後
に、可変長符号化器１５で符号に変換されて、次のバッ
ファ１６で調整された後に符号が出力される。After that, in the same way as the I picture, the DCT unit 1
2, the difference value is subjected to DCT, and the quantizer 13 controls the code amount controller 1.
After being quantized by the quantization scale sent from 4, it is converted into a code by the variable-length encoder 15, adjusted by the next buffer 16, and output.

【００２８】一方、量子化器１３の出力係数は、逆量子
化器１７とIDCT器１８とで局部復号された後に前記予測
画像ブロックが加算器２０によって画素毎に加算され、
ブロック毎にフレームメモリ２１に貯えられる。また、
各ピクチャについて、量子化器１３からマクロブロック
毎の量子化スケールが平均量子化スケール検出器２２に
送られ、そこで1フレーム分の量子化スケールが加算さ
れ、1フレームの平均量子化スケールが算出される。On the other hand, the output coefficients of the quantizer 13 are locally decoded by an inverse quantizer 17 and an IDCT unit 18 and then the predicted image block is added for each pixel by an adder 20.
Each block is stored in the frame memory 21. Also,
For each picture, the quantizer 13 sends the quantization scale for each macroblock to the average quantization scale detector 22, where the quantization scale for one frame is added, and the average quantization scale for one frame is calculated. You.

【００２９】一方、バッファ１６において発生符号量が
監視され、その値が発生符号量検出器２３に送られる。
この発生符号量検出器２３において、発生符号量がフレ
ーム単位に加算され、1フレームの発生符号量が検出さ
れる。フレーム毎について検出された前記平均量子化ス
ケール、及び前記発生符号量は各々画面複雑度算出器２
４及び仮想バッファ初期値ｄ0算出器（以下、ｄ0算出器
と記す）３０にフレーム毎に送られる。On the other hand, the generated code amount is monitored in the buffer 16, and the value is sent to the generated code amount detector 23.
The generated code amount detector 23 adds the generated code amount for each frame, and detects the generated code amount for one frame. The average quantization scale detected for each frame and the generated code amount are respectively calculated by the screen complexity calculator 2.
4 and a virtual buffer initial value d0 calculator (hereinafter referred to as d0 calculator) 30 for each frame.

【００３０】画面複雑度算出器２４では、供給された各
フレームの平均量子化スケールと発生符号量が乗じられ
た後に所定の操作を施して、MPEG２Test Model５におけ
るComplexityに相当する各フレームの画面複雑度Xi, X
p, Xbが求められる。The screen complexity calculator 24 performs a predetermined operation after multiplying the supplied quantization scale by the average quantization scale of each supplied frame and performs a predetermined operation to obtain the screen complexity of each frame corresponding to Complexity in the MPEG2 Test Model 5. Xi, X
p and Xb are required.

【００３１】各フレームの画面複雑度Xi, Xp, Xbは符号
量制御器１４に送られ、ここでこれから符号化する画像
の目標割当符号量Ti, Tp, Tbが決定される。例えばMPEG
２Test Model５による制御の場合、画面複雑度Xi, Xp,
Xbの値を前記(2)〜(4)式に代入することにより、これか
ら符号化する画像の目標割当符号量Ti, Tp, Tbを決定す
る。The screen complexity Xi, Xp, Xb of each frame is sent to the code amount controller 14, where the target assigned code amounts Ti, Tp, Tb of the image to be encoded are determined. For example MPEG
2 In the case of control by Test Model 5, screen complexity Xi, Xp,
By substituting the value of Xb into the above equations (2) to (4), the target allocation code amounts Ti, Tp, Tb of the image to be encoded are determined.

【００３２】一方、画像特性検出器２５では、入力時に
原画像を分割した原動画像が供給され、原動画像の各フ
レームについてマクロブロック単位に画像特性を示すパ
ラメータであるアクティビティが検出され、フレーム単
位に加算されて、その結果が１フレーム毎に仮想バッフ
ァ初期値ｄ0算出器３０に送られる。On the other hand, the image characteristic detector 25 is supplied with a moving image obtained by dividing the original image at the time of input, and detects an activity which is a parameter indicating image characteristics in macroblock units for each frame of the moving image. The addition is performed, and the result is sent to the virtual buffer initial value d0 calculator 30 for each frame.

【００３３】ここで、画像特性検出器２５で画像特性を
検出する動作は、実際の符号化動作に先行して検出して
いる。画像特性を示すパラメータとしては輝度値の分
散、画素間差分値などが考えられるが、画像特性を示す
ものであれば、その他のパラメータでも当然よい。仮想
バッファ初期値ｄ0を算出するｄ0算出器３０では、１フ
レームの符号化が終了する毎に平均量子化スケール検出
器２２から平均量子化スケールが供給され、ＩまたはＰ
ピクチャと、Ｂピクチャとで別々に、符号化の終了した
(画像入力順で)直前の画像における値が格納されてい
る。Here, the operation of detecting the image characteristic by the image characteristic detector 25 is performed prior to the actual encoding operation. As parameters indicating the image characteristics, variance of luminance values, difference values between pixels, and the like can be considered, but other parameters may be used as long as they indicate image characteristics. In the d0 calculator 30 for calculating the virtual buffer initial value d0, the average quantization scale is supplied from the average quantization scale detector 22 every time the encoding of one frame is completed.
Picture and B picture are separately coded
Stores the value in the previous image (in image input order).

【００３４】また同時に、発生符号量検出器２３から発
生符号量が供給され、目標ビットレートによる割当符号
量との差が検出される。また、画像特性検出器２５から
符号化に先立って現在の画像の符号化画像特性が供給さ
れるが、同時に平均量子化スケールが格納されている画
像と同一の画像(ＩまたはＰピクチャと、Ｂピクチャ別)
における符号化画像特性も格納されている。At the same time, the generated code amount is supplied from the generated code amount detector 23, and the difference between the generated code amount and the allocated code amount at the target bit rate is detected. Further, the coded image characteristics of the current image are supplied from the image characteristic detector 25 prior to the encoding, but at the same time, the same image (I or P picture, B picture) as the image storing the average quantization scale is stored. (By picture)
Are also stored.

【００３５】ｄ0算出器３０では、これから符号化する
現在の画像の先頭のマクロブロックにおける仮想バッフ
ァ初期値ｄ0の値を、図２に示した処理の流れによって
算出する。図２に示される処理では、まず直前のＩまた
はＰピクチャと、Ｂピクチャの平均量子化スケール、符
号化画像特性（図２のＳ１）（Ｓ２）の平均値が取られ
（Ｓ４）（Ｓ５）、各々基準量子化スケール（Ｓ６）、
基準アクティビティ（Ｓ７）とする。The d0 calculator 30 calculates the value of the virtual buffer initial value d0 in the head macroblock of the current picture to be encoded according to the processing flow shown in FIG. In the process shown in FIG. 2, first, the average value of the average quantization scale of the immediately preceding I or P picture and the B picture and the average value of the coded image characteristics (S1) and (S2) of FIG. 2 are obtained (S4) (S5). , Each of the reference quantization scales (S6),
This is defined as a reference activity (S7).

【００３６】つぎに、これから符号化する現在の画像
の、先頭のマクロブロックにおける量子化スケールを定
める仮想バッファの初期値ｄ0-k(k=i,p,b)の値を、直前
の画像の基準量子化スケール（ppMq）（Ｓ６）と、直前
の画像の基準アクティビティに対する現在の画像のアク
ティビティの比（ActRatio）（Ｓ８）（Ｓ９）を因数と
する所定の関数（Ｓ１０）によって決定する（Ｓ１
１）。所定の関数とは、一実施例としては次の(7)式が
考えられる。Next, the value of the initial value d0-k (k = i, p, b) of the virtual buffer that determines the quantization scale in the first macroblock of the current image to be encoded is calculated from the immediately preceding image. It is determined by a reference quantization scale (ppMq) (S6) and a predetermined function (S10) having factors of the ratio (ActRatio) (S8) (S9) of the activity of the current image to the reference activity of the immediately preceding image (S1).
1). As the predetermined function, the following equation (7) can be considered as an example.

【００３７】 仮想バッファの初期値 ｄ0-k＝(ppMq／10)t・10・ r／31・ｆ(ActRatio) (k=i,p,b) 但し ppMq：基準量子化スケール ActRatio＝(現在の画像のアクティビティ)／(基準アクティビティ) ｆ(ActRatio)：ActRatioを非線型変換する関数 r＝2・BitRate／PictureRate t：1に近い定数 (7)Initial value of virtual buffer d0−k = (ppMq / 10) t · 10 · r / 31 · f (ActRatio) (k = i, p, b) where ppMq: reference quantization scale ActRatio = (current (Activity of image) / (Reference activity) f (ActRatio): Function for non-linear conversion of ActRatio r = 2 · BitRate / PictureRate t: Constant close to 1 (7)

【００３８】なお、検出された発生符号量と目標ビット
レートによる割当符号量との差が所定範囲を超える(割
当符号量が不足する方向)場合、(7)式によってｄ0-kを
小さく(量子化スケールを小さく)なるように制御すると
符号量の不足が顕著になってその後の符号量制御に支障
を生じる。そこで、このような場合には(7)式によるｄ0
-kの決定を行わずに、上記の式(５)の個所で説明したよ
うに、同じピクチャタイプの直前の画像の符号化結果に
よる、先頭ブロックの仮想バッファ初期値ｄ0の値を
（図２のＳＷを切り替えて）（Ｓ１３）代りに用いて仮
想バッファ初期値ｄ0の決定を行なう（Ｓ１４）。If the difference between the detected generated code amount and the allocated code amount based on the target bit rate exceeds a predetermined range (in a direction in which the allocated code amount becomes insufficient), d0-k is reduced by the expression (7) (quantum If the control is performed so as to make the scale smaller, the shortage of the code amount becomes conspicuous and the subsequent code amount control is hindered. Therefore, in such a case, d0 by equation (7)
Without determining -k, as described in the above equation (5), the value of the virtual buffer initial value d0 of the first block based on the encoding result of the immediately preceding image of the same picture type is set as shown in FIG. (S13) (S13) Instead, the virtual buffer initial value d0 is determined (S14).

【００３９】また、符号化開始時点においては、予め幾
つかの画像で符号化を行って、基準量子化スケール(目
標ビットレートにより変化)、基準アクティビティの値
を統計的に求めておき、最初に符号化する画像(Ｉピク
チャ)のアクティビティを画像特性検出器２５から得た
上で、最初のＩピクチャのアクティビティと統計的に求
めた基準量子化スケール(与えた目標ビットレートの時
の)、基準アクティビティを上記の(7)式に代入して、ｄ
0-iの初期値を求めればよい。At the start of encoding, encoding is performed on some images in advance, and the values of the reference quantization scale (changed according to the target bit rate) and the reference activity are statistically obtained. After obtaining the activity of the image (I picture) to be encoded from the image characteristic detector 25, the activity of the first I picture and the reference quantization scale (at a given target bit rate) statistically obtained, the reference By substituting the activity into the above equation (7), d
What is necessary is just to obtain the initial value of 0-i.

【００４０】その次の最初のBピクチャの場合は、符号
化したＩピクチャの平均量子化スケール、アクティビテ
ィを基準量子化スケール、基準アクティビティとする
か、統計的に求めた平均的なＢピクチャの平均量子化ス
ケール、平均アクティビティと、符号化したＩピクチャ
の平均量子化スケール、アクティビティを平均して基準
量子化スケール、基準アクティビティとして、ｄ0-bの
初期値を求めればよい。In the case of the next first B picture, the average quantization scale and the activity of the coded I picture are set as the reference quantization scale and the reference activity, or the average of the average B picture obtained statistically. The quantization scale and average activity and the average quantization scale and activity of the encoded I picture may be averaged to obtain an initial value of d0-b as a reference quantization scale and reference activity.

【００４１】このようにして各画像の先頭において、ｄ
0-kの値を決定した上で、例えばMPEG２Test Model５に
よる制御の場合、前記(5)(6)式から各マクロブロックの
量子化スケールを決定する。これにより、シーンチェン
ジ等の画像の大きな変化が発生しても、各画像の先頭付
近のマクロブロックから、より適切な量子化スケールに
よって符号化することが出来る。Thus, at the beginning of each image, d
After determining the value of 0-k, for example, in the case of control by the MPEG2 Test Model 5, the quantization scale of each macroblock is determined from the above equations (5) and (6). As a result, even when a large change in an image such as a scene change occurs, encoding can be performed with a more appropriate quantization scale from a macroblock near the head of each image.

【００４２】なお、画像特性検出器２５からは符号量制
御器１４へも各マクロブロックのアクティビティが送ら
れ、MPEG２Test Model５におけるアクティビティに基づ
いて各マクロブロックの量子化スケールを変更する適応
量子化制御に使用されるが、この適応量子化制御は行わ
なくてもよい。Note that the activity of each macroblock is also sent from the image characteristic detector 25 to the code amount controller 14, and the adaptive quantization control for changing the quantization scale of each macroblock based on the activity in the MPEG2 Test Model 5 is performed. Although used, this adaptive quantization control need not be performed.

【００４３】符号量制御器１４から出力される各マクロ
ブロックの量子化スケールが量子化器１３に送られ、現
在の画像(DCT後の分割された原動画像または動き補償予
測の誤差画像ブロック)がこの量子化スケールで量子化
器１３で量子化され、可変長符号化器１５で可変長符号
化されて、次のバッファ１６で調整された後に符号が出
力される。The quantization scale of each macroblock output from the code amount controller 14 is sent to the quantizer 13, and the current image (the divided original image after DCT or the error image block of the motion compensation prediction) is converted to the current image. After being quantized by the quantizer 13 at this quantization scale, variable-length encoded by the variable-length encoder 15 and adjusted by the next buffer 16, the code is output.

【００４４】量子化器１３のマクロブロック毎の量子化
スケール、バッファ１６で監視される発生符号量がそれ
ぞれ、平均量子化スケール検出器２２、発生符号量検出
器２３に送られ、次のピクチャの符号量制御に使用され
る。The quantization scale of each macroblock of the quantizer 13 and the amount of generated codes monitored by the buffer 16 are sent to the average quantization scale detector 22 and the generated code amount detector 23, respectively, and Used for code amount control.

【００４５】なお、本実施例ではMPEG２Test Model 5に
本発明を適用した例であるが、本発明はそれに限らず、
各画像の先頭のマクロブロックの量子化スケールを(同
じピクチャタイプまたは１つ前の)直前の画像の符号化
結果から決定する形態をとる、符号量制御全般に適用可
能である。(7)式を、直接先頭のマクロブロックの量子
化スケールＱ0を決定するように変更すると、次の(8)式
のようになる。In this embodiment, the present invention is applied to the MPEG2 Test Model 5, but the present invention is not limited to this.
The present invention is applicable to general code amount control in which the quantization scale of the first macroblock of each image is determined from the encoding result of the immediately preceding image (of the same picture type or the immediately preceding image). If the equation (7) is changed so as to directly determine the quantization scale Q0 of the first macroblock, the following equation (8) is obtained.

【００４６】 先頭マクロブロックの量子化スケール Ｑ0＝ｇ(ppMq)・ｆ(ActRatio) 但しppMq：基準量子化スケール ActRatio＝(現在の画像のアクティビティ)／(基準アクティビティ) ｆ(ActRatio)：ActRatioを非線型変換する関数 ｇ(ppMq)：ppMqを因数とする所定の関数 (例：ｇ(ppMq)＝ppMq) ppMq, ActRatio, ｆ(ActRatio) は(7)式と同様 (8)The quantization scale of the first macroblock Q 0 = g (ppMq) · f (ActRatio) where ppMq: reference quantization scale ActRatio = (current image activity) / (reference activity) f (ActRatio): ActRatio is not Function to perform linear transformation g (ppMq): Predetermined function with ppMq as a factor (Example: g (ppMq) = ppMq) ppMq, ActRatio, f (ActRatio) are similar to equation (7) (8)

【００４７】（第２の実施例）つぎに、本発明の動画像
符号化装置の第２の実施例について、図３と共に以下に
説明する。第２の実施例は本発明を１パス方式の可変ビ
ットレート符号化に適用した場合であり、第１の実施例
と比較して、平均画面複雑度算出器２９が追加され、画
面複雑度算出器２４、符号量制御器１４と、図４に示す
画像特性検出器２５の構成とその動作及び、情報の内容
のみが異なり、また図３は画像特性検出器２５に対して
動き補償予測器１９より動き補償信号が供給されている
点が図１と異なっており、それ以外の同じ部分について
の説明は省略する。(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the moving picture coding apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIG. The second embodiment is a case where the present invention is applied to one-pass variable bit rate encoding. Compared with the first embodiment, an average screen complexity calculator 29 is added, and the screen complexity calculation is performed. The configuration and operation of the image characteristic detector 25 shown in FIG. 4 and the contents of the information are different from each other, and FIG. It is different from FIG. 1 in that a motion compensation signal is supplied, and the description of the other same parts is omitted.

【００４８】図４に示す画像特性検出器２５は、ACTcur
検出器２５Ｊ、ACTpred検出器２５Ｋ、ACTmv検出器２５
Ｌ、及びピクチャアクティビティ算出器２５Ｍより構成
されており、図１の第１の実施例における画像特性検出
器２５は、図４のACTcur検出器２５Ｊに相当するもので
ある。The image characteristic detector 25 shown in FIG.
Detector 25J, ACTpred detector 25K, ACTmv detector 25
L and a picture activity calculator 25M, and the image characteristic detector 25 in the first embodiment of FIG. 1 corresponds to the ACTcur detector 25J of FIG.

【００４９】図３、図４の実施例において、画像特性検
出器２５への入力は、Ｉピクチャの場合は動き補償予測
が行われないため、第１の実施例と同じくマクロブロッ
ク単位に分割された原動画像のみが入力され、マクロブ
ロック単位に画像特性を示すパラメータであるアクティ
ビティ(ACTcur)が検出され、フレーム単位に加算され、
ＩピクチャのアクティビティACTiとして画面複雑度算出
器２４及びｄ0算出器３０に送出されている。In the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the input to the image characteristic detector 25 is divided into macroblock units as in the first embodiment, since no motion compensation prediction is performed in the case of an I picture. Is input, only activity (ACTcur), which is a parameter indicating image characteristics in macroblock units, is detected and added in frame units.
It is sent to the screen complexity calculator 24 and the d0 calculator 30 as an I-picture activity ACTi.

【００５０】一方、図４に示す画像特性検出器２５への
入力は、Ｐ及びＢピクチャの場合は分割された原動画像
の他に、マクロブロック単位の動き補償予測における誤
差画像または動きベクトル検出における符号化画像と参
照画像との差分画像と、動き補償予測で使用した動きベ
クトルが図３に示す動き補償予測器１９から入力され
る。分割された原動画像からはＩピクチャの場合と同様
にマクロブロック単位に(原画像)アクティビティACTcur
が検出される。On the other hand, the input to the image characteristic detector 25 shown in FIG. 4 is, in the case of P and B pictures, in addition to the divided original image, an error image in macroblock-based motion compensation prediction or motion vector detection. The difference image between the coded image and the reference image and the motion vector used in the motion compensation prediction are input from the motion compensation predictor 19 shown in FIG. From the divided original image, the activity (actual image) ACTcur
Is detected.

【００５１】一方、マクロブロック単位の動き補償予測
における誤差画像または動きベクトル検出における符号
化画像と参照画像との差分画像は、その中で絶対値和ま
たは２乗誤差和がとられ、予測アクティビティACTpred
として検出される。On the other hand, the error image in the motion compensation prediction in units of macroblocks or the difference image between the coded image in the motion vector detection and the reference image is subjected to the sum of absolute values or the sum of squared errors in the error image.
Is detected as

【００５２】さらに、動き補償予測で使用した動きベク
トルの方は、隣接マクロブロックとの間で各成分毎に差
分の絶対値がとられるなどして、動きベクトルアクティ
ビティACTmvとして検出される。そして、各マクロブロ
ック毎に次式(9)の演算により、マクロブロックアクテ
ィビティACTmbが算出され、それが１フレーム分加算され
て、Ｐ及びＢピクチャのアクティビティACTp及びACTbと
して画面複雑度算出器２４及びｄ0算出器３０に送出さ
れている。Further, the motion vector used in the motion compensated prediction is detected as a motion vector activity ACTmv, for example, by taking the absolute value of the difference between each component and an adjacent macroblock. Then, the macroblock activity ACTmb is calculated for each macroblock by the operation of the following equation (9), and the macroblock activity ACTmb is added for one frame, and the screen complexity calculator 24 and the ACTp and ACTb of the P and B pictures are calculated. It is sent to the d0 calculator 30.

【００５３】 マクロブロックアクティビティ ACTmb ＝ ａ・ACTcur ＋ ｂ・ACTpred ＋ ｃ・ACTmv (9) なお、各定数ａ、ｂ、ｃの値はピクチャ別、マクロブロ
ックの予測モード別(イントラか片方向予測か双方向予
測か)などで変化させる。例えばイントラの場合はIピク
チャと同様に予測を行わないので、ｂ＝ｃ＝０となり、
予測を行うブロックに比べて発生符号量が多くなると考
えられるので、ａの値を大きくする。Macroblock activity ACTmb = a · ACTcur + b · ACTpred + c · ACTmv (9) Note that the values of the constants a, b, and c depend on the picture and the prediction mode of the macroblock (intra or unidirectional prediction). Or bidirectional prediction). For example, in the case of intra, since prediction is not performed similarly to the I picture, b = c = 0, and
Since the amount of generated codes is considered to be larger than that of the block for which prediction is performed, the value of a is increased.

【００５４】画面複雑度算出器２４には第１の実施例と
同様に、フレーム毎に平均量子化スケールと発生符号量
が送られると共に、画像特性検出器２５から各フレーム
の画像特性、すなわちアクティビティが供給される。画
面複雑度算出器２４では、供給された各フレームの平均
量子化スケールと発生符号量が乗じられた後に乗算結果
に所定の変換が施されて、それを基準として各フレーム
の実測画面複雑度が求められる。As in the first embodiment, the average quantization scale and the generated code amount are sent to each frame to the screen complexity calculator 24, and the image characteristics of each frame, that is, the activity, are transmitted from the image characteristic detector 25. Is supplied. The screen complexity calculator 24 multiplies the average quantization scale of each supplied frame by the generated code amount and then performs a predetermined conversion on the multiplication result. Based on this, the measured screen complexity of each frame is calculated. Desired.

【００５５】実測画面複雑度は平均画面複雑度算出器２
９に送られ、ここで符号化ピクチャタイプ別に一定期間
内の値が加算された後に、その期間内の同じピクチャタ
イプのフレーム数で除算されて、Ｉ、Ｐ、B各ピクチャ
タイプの平均画面複雑度Xi-ave(Ｉピクチャ)、Xp-ave
(Ｐピクチャ)、Xb-ave(Ｂピクチャ) が算出される。The actually measured screen complexity is calculated by the average screen complexity calculator 2
9, where the values within a certain period are added for each coded picture type and then divided by the number of frames of the same picture type within that period to obtain the average picture complexity of each of the I, P, and B picture types. Degree Xi-ave (I picture), Xp-ave
(P picture) and Xb-ave (B picture) are calculated.

【００５６】ここで言う一定期間内は、符号化の終了し
たばかりの画像から時間的に前に予め定めるフレーム
数、例えば１５フレームとか、３００フレームといった
一定のフレーム数の場合もあり、符号化開始フレームか
ら符号化の終了したばかりの画像までのように、順次フ
レーム数が増加する場合もある。なお前者の一定フレー
ム数の場合でも、符号化したフレーム数が定めた一定期
間を満たさない場合は後者と同様に順次フレーム数が増
加していくことになる。In the above-mentioned fixed period, there may be a fixed number of frames, for example, 15 frames or 300 frames, which are predetermined in time before the image for which coding has just been completed. In some cases, such as from a frame to an image for which encoding has just finished, the number of frames is sequentially increased. Even in the case of the former fixed number of frames, if the number of coded frames does not satisfy the predetermined fixed period, the number of frames is sequentially increased similarly to the latter.

【００５７】つぎに画面複雑度算出器２４では、求めた
実測画面複雑度と平均画面複雑度算出器で求めた平均画
面複雑度、及びアクティビティから画面複雑度の推定を
行う。これから符号化する現在の画像の画面複雑度 Xi,
Xp, Xb は、現在の画像のアクティビティACTi, ACTp,
ACTb、直前に符号化した同じピクチャタイプの画像の画
面複雑度 Xi-p, Xp-p, Xb-p、直前に符号化した同じピ
クチャタイプの画像のアクティビティACTi-p, ACTp-p,
ACTb-pより、つぎの(10)(11)(12)式で推定出来る。Next, the screen complexity calculator 24 estimates the screen complexity from the measured screen complexity calculated, the average screen complexity calculated by the average screen complexity calculator, and the activity. The screen complexity Xi,
Xp, Xb are the activities ACTi, ACTp,
ACTb, screen complexity Xi-p, Xp-p, Xb-p of the previously coded image of the same picture type, activity ACTi-p, ACTp-p, of the previously coded image of the same picture type
From ACTb-p, it can be estimated by the following equations (10), (11), and (12).

【００５８】 （Ｉピクチャ） Xi＝Xi-p・(ACTi / ACTi-p) (10) （Ｐピクチャ） Xp＝Xp-p・(ACTp / ACTp-p) (11) （Ｂピクチャ） Xb＝Xb-p・(ACTb / ACTb-p) (12)(I picture) Xi = Xi-p · (ACTi / ACTi-p) (10) (P picture) Xp = Xp-p · (ACTp / ACTp-p) (11) (B picture) Xb = Xb -p ・ (ACTb / ACTb-p) (12)

【００５９】なお、初期状態において、同じピクチャタ
イプの符号化の終了したフレームが存在しない場合は予
めいくつかの画像で各ピクチャタイプの画像の画面複雑
度とアクティビティを求めておき、それを平均的な動画
像の発生頻度に合わせて統計的に平均してそれを初期値
とすればよい。If no frame of the same picture type has been coded in the initial state, the screen complexity and the activity of each picture type are determined in advance for some pictures, and the average is calculated. The average value may be statistically averaged in accordance with the frequency of occurrence of a moving image, and may be used as an initial value.

【００６０】これから符号化する現在の画像の推定画面
複雑度 Xi, Xp, Xbと、各ピクチャタイプの平均画面複
雑度 Xi-ave, Xp-ave, Xb-aveは符号量制御器１４に送
られる。符号量制御器１４では、次に(これから)符号化
する画像の割当符号量の設定(決定)、及び可変ビットレ
ート制御のための量子化スケールの設定(決定)が行われ
る。The estimated screen complexity Xi, Xp, Xb of the current image to be coded and the average screen complexity Xi-ave, Xp-ave, Xb-ave of each picture type are sent to the code amount controller 14. . The code amount controller 14 sets (determines) the assigned code amount of the image to be coded next (from now on) and sets (determines) the quantization scale for variable bit rate control.

【００６１】目標平均ビットレートをBitRate、1秒当り
のフレーム数をPictureRate、1つの符号化単位である1G
OP(通常はIピクチャの間隔)のフレーム数をNとすると、
1GOPの平均割当符号量Raveは次式(13)で与えられる。 Rave ＝ (BitRate／PictureRate)・N (13)The target average bit rate is BitRate, the number of frames per second is PictureRate, and one encoding unit, 1G
Assuming that the number of frames of OP (usually the interval between I pictures) is N,
The average allocated code amount Rave of one GOP is given by the following equation (13). Rave = (BitRate / PictureRate) N (13)

【００６２】上式のRaveは平均画面複雑度の時の1GOPの
必要割当符号量とすると、これから符号化する現在の画
像を含む1GOPの画像が一様に前記画面複雑度算出器２４
で求めた現在の画像の推定画面複雑度に等しいと仮定す
ると、画質を一定に保つ場合に必要な1GOPの必要割当符
号量Rcは次式(14)(15) (16)で与えられる。If Rave in the above equation is the required allocated code amount of 1 GOP at the time of the average screen complexity, the 1 GOP image including the current image to be coded from now on is uniformly calculated by the screen complexity calculator 24.
Assuming that it is equal to the estimated screen complexity of the current image obtained in step (1), the required allocated code amount Rc of one GOP required to keep the image quality constant is given by the following equations (14), (15), and (16).

【００６３】 (Ｉピクチャ) Rc ＝ Rave・( Xi / Xi-ave ) (14) (Ｐピクチャ) Rc ＝ Rave・( Xp / Xp-ave ) (15) (Ｂピクチャ) Rc ＝ Rave・( Xb / Xb-ave ) (16)(I picture) Rc = Rave · (Xi / Xi-ave) (14) (P picture) Rc = Rave · (Xp / Xp-ave) (15) (B picture) Rc = Rave · (Xb / Xb-ave) (16)

【００６４】これら上式の必要割当符号量Rcを1GOPの各
ピクチャに適切に割り振ることにより、これから符号化
する現在の画像の目標符号量を算出し、各マクロブロッ
クの量子化スケールを決定する。例えばMPEG2 Test Mod
el 5の方法を用いると、上で求めた現在の画像の推定画
面複雑度 Xi, Xp, Xbを(2)〜(4)式のXi, Xp, Xbに、割
当符号量Rcを(2)〜(4)式のRに代入して、これから符号
化する画像の目標割当符号量Ti, Tp, Tbを決定する。By appropriately allocating the required allocated code amount Rc in the above equation to each picture of 1 GOP, the target code amount of the current image to be coded is calculated, and the quantization scale of each macroblock is determined. For example, MPEG2 Test Mod
Using the method of el 5, the estimated screen complexity Xi, Xp, Xb of the current image obtained above is replaced by Xi, Xp, Xb in equations (2) to (4), and the allocated code amount Rc is represented by (2) Substituting into R in Equations (4) to (4), the target allocated code amounts Ti, Tp, and Tb of the image to be encoded are determined.

【００６５】但し、第２の実施例においては、GOP毎に
一定符号量にする必要がないので、Rcの値は(2)〜(4)式
のＲのように各フレームの発生符号量で減算したり、GO
Pの先頭で加算する必要はない。また(2)〜(4)式のNp, N
bは常に一定値(GOP先頭での値)となる。However, in the second embodiment, since it is not necessary to set a constant code amount for each GOP, the value of Rc is determined by the generated code amount of each frame as shown by R in equations (2) to (4). Subtract or go
There is no need to add at the beginning of P. Also, Np, N in equations (2) to (4)
b is always a constant value (the value at the beginning of the GOP).

【００６６】その後は第１の実施例と同様に、ｄ0算出
器において、これから符号化する現在の画像の先頭のマ
クロブロックにおけるｄ0-k(k=i,p,b)の値を、入力され
た各画像の平均量子化スケール、アクティビティから定
められる基準量子化スケール、基準アクティビティと、
現在の画像のアクティビティから、図２に示した処理の
流れによって算出する。Thereafter, as in the first embodiment, the value of d0-k (k = i, p, b) in the first macroblock of the current picture to be encoded is input to the d0 calculator. The average quantization scale of each image, the reference quantization scale determined from the activity, the reference activity,
It is calculated from the activity of the current image according to the processing flow shown in FIG.

【００６７】そして例えばMPEG２Test Model５による制
御の場合、ｄ0-kの値と目標割当符号量と、バッファで
検出される各マクロブロックの発生符号量を前記(5)(6)
式に代入して、各マクロブロックの量子化スケールを決
定し、必要に応じて各マクロブロックのアクティビティ
によって量子化スケールを変更する適応量子化制御を行
う。このようにして、１パス方式の可変ビットレート制
御においても、シーンチェンジ等の画像の大きな変化が
生じても、各画像の先頭付近のマクロブロックから、よ
り適切な量子化スケールによって符号化することが出来
る。For example, in the case of control by the MPEG2 Test Model 5, the value of d0-k, the target allocated code amount, and the generated code amount of each macroblock detected in the buffer are calculated as described in (5) and (6).
The quantization scale of each macroblock is determined by substituting into the equation, and adaptive quantization control for changing the quantization scale depending on the activity of each macroblock is performed as needed. In this way, even in a one-pass variable bit rate control, even if a large change of an image such as a scene change occurs, encoding is performed from a macroblock near the head of each image with a more appropriate quantization scale. Can be done.

【００６８】[0068]

【発明の効果】以上のように本発明によると、動画像を
符号化する際に、マクロブロック単位に量子化スケール
の値を変更することによって行われる符号量制御におい
て、符号化の終了した一定区間の画像の発生符号量と平
均量子化スケールと、一定区間及びこれから符号化する
現在の画像の符号化画像特性(アクティビティ)を検出
し、直前のＩまたはＰピクチャと、Ｂピクチャの平均量
子化スケールの平均値と、それらの画像におけるアクテ
ィビティの平均値に対する現在の画像のアクティビティ
の比を因数とする所定の関数によって、現在の画像の先
頭のマクロブロックにおける量子化スケールを定める仮
想バッファの初期値ｄ0-kの値を決定することにより、
動画像にシーンチェンジのような大きな変化が生じた場
合でも、画像の先頭部分からアクティビティの変化に見
合った量子化スケールを定めることが可能になる。As described above, according to the present invention, when a moving picture is coded, in the code amount control performed by changing the value of the quantization scale in units of macroblocks, the fixed amount of coded data is obtained. Detects the generated code amount and average quantization scale of the image in the section, the coded image characteristic (activity) of the fixed section and the current image to be coded from now on, and performs the average quantization of the immediately preceding I or P picture and the B picture. The initial value of the virtual buffer that determines the quantization scale in the first macroblock of the current image by a predetermined function factored by the average value of the scale and the ratio of the activity of the current image to the average value of the activity in those images By determining the value of d0-k,
Even when a large change such as a scene change occurs in a moving image, it is possible to determine a quantization scale commensurate with the change in activity from the beginning of the image.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の動画像符号化装置及びその方法の第１
の実施例のブロック構成を示した図である。FIG. 1 is a first embodiment of a moving picture coding apparatus and method according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a block configuration of the example of FIG.

【図２】本発明の動画像符号化装置及びその方法の第１
の実施例の仮想バッファ初期値ｄ0算出器におけるｄ0算
出処理の流れを示した図である。FIG. 2 is a first diagram illustrating a moving image encoding apparatus and method according to the present invention;
It is a figure which showed the flow of d0 calculation processing in the virtual buffer initial value d0 calculator of Example of this.

【図３】本発明の動画像符号化装置及びその方法の第２
の実施例のブロック構成を示した図である。FIG. 3 shows a second example of the moving picture coding apparatus and method according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a block configuration of the example of FIG.

【図４】本発明の動画像符号化装置及びその方法の第２
の実施例における画像特性検出器を示した図である。FIG. 4 is a second embodiment of the moving picture coding apparatus and method according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing an image characteristic detector in the embodiment of FIG.

【図５】符号化ピクチャ構造の一実施例を示した図であ
る。FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of a coded picture structure.

【図６】従来における一般的な動画像符号化装置の一構
成例のブロック構成を示した図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a block configuration of a configuration example of a conventional general moving picture encoding device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１１ 減算器 １２ ＤＣＴ器（直交変換器） １３ 量子化器 １４ 符号量制御器 １５ 可変長符号化器 １６ バッファ １７ 逆量子化器 １８ ＩＤＣＴ器 １９ 動き補償予測器 ２０ 加算器 ２１ フレームメモリ ２２ 平均量子化スケール検出器 ２３ 発生符号量検出器 ２４ 画面複雑度算出器 ２５ 画像特性検出器 ２５Ａ，２５J ACTcur検出器 ２５Ｂ，２５Ｋ ACTpred検出器 ２５Ｃ，２５Ｌ ACTmv検出器 ２５Ｇ，25Ｍ ピクチャアクティビティ算出器 ２９ 平均画面複雑度算出器 ３０ 仮想バッファ初期値ｄ0算出器（量子化スケール
の初期値を決定する手段） ActRatio (現在の画像のアクティビティ)／(基準アク
ティビティ) ACTcur 原画像アクティビティ ACTi, ACTp, ACTb 現在の画像のアクティビティ ACTi-p, ACTp-p, ACTb-p 直前に符号化した同じピクチ
ャタイプの画像のアクティビティ ACTmb マクロブロックアクティビティ ACTmv 動きベクトル特性 ACTpred 誤差画像アクティビティ Ｒ 符号量 Rave 平均割当符号量 Rc 画像の割当符号量 Xi, Xp, Xb 現在の画像の画面複雑度 Xi-ave, Xp-ave, Xb-ave 平均画面複雑度 Xi-p, Xp-p, Xb-p 各フレームの実測画面複雑度 ｄ0 先頭ブロックの仮想バッファ初期値 ppMq 基準量子化スケール r 2・BitRate／PictureRateReference Signs List 11 subtracter 12 DCT unit (orthogonal transformer) 13 quantizer 14 code amount controller 15 variable length encoder 16 buffer 17 inverse quantizer 18 IDCT unit 19 motion compensation predictor 20 adder 21 frame memory 22 average quantum Scaled scale detector 23 Generated code amount detector 24 Screen complexity calculator 25 Image characteristics detector 25A, 25J ACTcur detector 25B, 25K ACTpred detector 25C, 25L ACTmv detector 25G, 25M Picture activity calculator 29 Average screen complexity Degree calculator 30 Virtual buffer initial value d0 calculator (means for determining initial value of quantization scale) ActRatio (Current image activity) / (Reference activity) ACTcur Original image activity ACTi, ACTp, ACTb Current image activity ACTi-p, ACTp-p, ACTb-p Activity ACTmb Macroblock activity ACTmv Motion vector characteristics ACTpred Error image activity R Code amount Rave Average allocated code amount Rc Image allocated code amount Xi, Xp, Xb Current image screen complexity Xi-ave, Xp-ave, Xb-ave Average screen complexity Xi-p, Xp-p, Xb-p Measured screen complexity of each frame d0 Virtual buffer initial value of first block ppMq Reference quantization scale r 2 · BitRate / PictureRate

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】入力動画像を動き補償予測手段、直交変換
手段、量子化手段、及び可変長符号化手段を有して符号
化する動画像符号化装置において、 前記入力動画像の各画像の発生符号量を検出する手段
と、 前記入力動画像の各画像の平均量子化スケールを検出す
る手段と、 前記入力動画像及び前記動き補償予測手段によって生成
される動き補償予測画像のうち少なくとも前記入力動画
像の符号化画像特性を検出する手段と、 前記発生符号量を検出する手段によって検出された発生
符号量、前記平均量子化スケールを検出する手段によっ
て検出された平均量子化スケール、及び前記符号化画像
特性を検出する手段によって検出された符号化画像特性
とが供給されて、次に符号化する画像の最初のマクロブ
ロックにおける量子化スケールの初期値を決定する手段
と、 前記発生符号量を検出する手段によって検出された発生
符号量、前記平均量子化スケールを検出する手段によっ
て検出された平均量子化スケール、前記符号化画像特性
を検出する手段によって検出された符号化画像特性か
ら、次に符号化する画像の割当符号量を決定し、 前記決定した次に符号化する画像の割当符号量、次に符
号化する画像の最初のマクロブロックにおける量子化ス
ケールの初期値、及び前記発生符号量を検出する手段に
よって検出された発生符号量とから、前記次に符号化す
る画像の各マクロブロックにおける量子化スケールを決
定する手段とを備えたことを特徴とする動画像符号化装
置。1. A moving picture coding apparatus for coding an input moving picture by including a motion compensation predicting means, an orthogonal transform means, a quantizing means, and a variable length coding means, comprising the steps of: Means for detecting a generated code amount; means for detecting an average quantization scale of each image of the input moving image; and at least the input among the input moving image and the motion-compensated predicted image generated by the motion-compensated predicting means. Means for detecting a coded image characteristic of a moving image; an amount of generated codes detected by the means for detecting the generated code amount; an average quantization scale detected by the means for detecting the average quantization scale; and the code Coded image characteristics detected by the means for detecting the coded image characteristics and the initial quantization scale in the first macroblock of the next image to be coded. Means for determining a value; means for detecting the generated code amount detected by the means for detecting the generated code amount; means for detecting the average quantization scale detected by the means for detecting the average quantization scale; means for detecting the coded image characteristic From the coded image characteristics detected by the above, determine the allocated code amount of the image to be next coded, the determined allocated code amount of the next coded image, in the first macroblock of the next coded image Means for determining a quantization scale in each macroblock of the next image to be coded from the initial value of the quantization scale and the amount of generated code detected by the means for detecting the generated code amount. A video encoding device characterized by the above-mentioned. 【請求項２】請求項１に記載された動画像符号化装置に
おいて、 前記次に符号化する画像の最初のマクロブロックにおけ
る量子化スケールの初期値を決定する手段は、 前記平均量子化スケールを検出する手段によって検出さ
れた、ピクチャタイプ（Ｉピクチャ、Pピクチャ、Bピク
チャ)別に直前の画像における平均量子化スケールから
所定の関数によって基準量子化スケールを算出し、 前記符号化画像特性を検出する手段によって検出され
た、ピクチャタイプ別に直前の画像における符号化画像
特性から所定の関数によって基準符号化画像特性を算出
し、 次に符号化する画像の最初のマクロブロックにおける量
子化スケールの初期値を、前記基準量子化スケールと、
前記基準符号化画像特性に対する前記現在の画像におけ
る符号化画像特性の比を因数とする所定の関数によって
算出し、 前記算出した量子化スケールの初期値と、過去の画像の
符号化結果から得られる量子化スケールから所定の条件
の下に選択することを特徴とする動画像符号化装置。2. A moving picture coding apparatus according to claim 1, wherein said means for determining an initial value of a quantization scale in a first macroblock of the next image to be coded comprises: A reference quantization scale is calculated by a predetermined function from an average quantization scale in the immediately preceding image for each picture type (I picture, P picture, B picture) detected by the detecting means, and the encoded image characteristic is detected. The reference coded image characteristics are calculated by a predetermined function from the coded image characteristics of the immediately preceding image for each picture type detected by the means, and the initial value of the quantization scale in the first macroblock of the next image to be coded is calculated. , The reference quantization scale,
Calculated by a predetermined function having a factor of the ratio of the coded image characteristic in the current image to the reference coded image characteristic, and is obtained from the calculated initial value of the quantization scale and the encoding result of the past image. A moving picture coding apparatus, wherein a moving picture is selected under a predetermined condition from a quantization scale. 【請求項３】請求項２に記載された動画像符号化装置に
おいて、 前記量子化スケールの初期値を選択する方法は、前記発
生符号量を検出する手段によって検出された発生符号量
と、目標ビットレートによる割当符号量との差によって
判定することを特徴とする動画像符号化装置。3. The moving picture coding apparatus according to claim 2, wherein the method of selecting an initial value of the quantization scale comprises: a step of detecting the generated code amount detected by the generated code amount detecting means; A moving image coding apparatus characterized in that a determination is made based on a difference from an assigned code amount based on a bit rate. 【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれかに記載さ
れた動画像符号化装置において、 前記次に符号化する画像の割当符号量を決定する手段
は、 前記発生符号量を検出する手段によって検出された発生
符号量、前記平均量子化スケールを検出する手段によっ
て検出された平均量子化スケールから、過去の画像の実
測画面複雑度を算出する手段と、 前記符号化画像特性を検出する手段によって検出された
現在の画像の符号化画像特性と、それと同じピクチャタ
イプ（Ｉピクチャ、Pピクチャ、Bピクチャ)の直前の画
像において検出された符号化画像特性との比を因数とす
る所定の関数を、前記直前の画像における前記過去の画
像の実測画面複雑度に乗算することによって現在の画像
の推定画面複雑度を算出する手段と、 前記実測画面複雑度を算出する手段によって算出された
過去の画像の実測画面複雑度、もしくは前記現在の画像
の推定画面複雑度を算出する手段によって算出された現
在の画像の推定画面複雑度と、前記発生符号量を検出す
る手段によって検出された発生符号量、前記平均量子化
スケールを検出する手段によって検出された平均量子化
スケール、前記符号化画像特性を検出する手段によって
検出された符号化画像特性から、次に符号化する画像の
割当符号量を決定する手段とを備えたことを特徴とする
動画像符号化装置。4. The moving picture coding apparatus according to claim 1, wherein said means for determining an allocated code amount of an image to be coded next detects said generated code amount. Means for calculating a measured screen complexity of a past image from the generated code amount detected by the means and the average quantization scale detected by the means for detecting the average quantization scale; and detecting the encoded image characteristic. A ratio between the coded image characteristic of the current image detected by the means and the coded image characteristic detected in the immediately preceding image of the same picture type (I picture, P picture, B picture). Means for calculating an estimated screen complexity of the current image by multiplying a function of the measured image complexity of the past image in the immediately preceding image; Detecting the actual screen complexity of the past image calculated by the calculating means, or the estimated screen complexity of the current image calculated by the means for calculating the estimated screen complexity of the current image, and the generated code amount From the generated code amount detected by the means for performing the decoding, the average quantization scale detected by the means for detecting the average quantization scale, and the coded image characteristic detected by the means for detecting the coded image characteristic. Means for determining an assigned code amount of an image to be encoded. 【請求項５】請求項４に記載された動画像符号化装置に
おいて、 前記発生符号量と前記実測画面複雑度、もしくは前記推
定画面複雑度から次に符号化する画像の割当符号量を決
定する手段は、 前記実測画面複雑度の一定期間における平均値に対する
前記推定画面複雑度の割合を、平均割当符号量に乗ずる
ことによって前記割当符号量を決定することを特徴とす
る動画像符号化装置。5. The moving picture encoding apparatus according to claim 4, wherein an assigned code quantity of an image to be encoded next is determined from the generated code quantity and the measured screen complexity or the estimated screen complexity. The moving image coding apparatus is characterized in that the allocated code amount is determined by multiplying an average allocated code amount by a ratio of the estimated screen complexity to an average value of the measured screen complexity in a fixed period. 【請求項６】請求項１乃至請求項５のいずれかに記載さ
れた動画像符号化装置において、 前記入力動画像または動き補償予測画像の符号化画像特
性を検出する手段は、前記入力動画像の画像特性を検出
する手段、動き補償予測画像の誤差画像の画像特性を検
出する手段、及び動き補償予測における動きベクトル特
性を検出する手段より構成され、 ピクチャタイプ(Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャ)
別及び予測モード別の定数を、前記検出した入力動画像
の画像特性、動き補償予測画像の誤差画像の画像特性、
及び動き補償予測における動きベクトル特性の前記各特
性値に対して乗じた上で加算することによって、前記符
号化画像特性を決定することを特徴とする動画像符号化
装置。6. The moving picture coding apparatus according to claim 1, wherein said means for detecting a coded picture characteristic of the input moving picture or the motion-compensated predicted picture comprises: A picture type (I picture, P picture, B picture) comprising: means for detecting an image property of an error image of a motion compensated prediction image; and means for detecting a motion vector property in motion compensation prediction. )
Constants for different and prediction modes, the image characteristics of the detected input moving image, the image characteristics of the error image of the motion compensated prediction image,
A moving image encoding apparatus that determines the encoded image characteristic by multiplying each characteristic value of the motion vector characteristic in the motion compensation prediction and adding the result. 【請求項７】入力動画像を動き補償予測ステップ、直交
変換ステップ、量子化ステップ、及び可変長符号化ステ
ップを有して符号化する動画像符号化方法において、 前記入力動画像の各画像の発生符号量を検出するステッ
プと、 前記入力動画像の各画像の平均量子化スケールを検出す
るステップと、 前記入力動画像及び前記動き補償予測ステップによって
生成される動き補償予測画像のうち少なくとも前記入力
動画像の符号化画像特性を検出するステップと、 前記発生符号量を検出するステップによって検出された
発生符号量、前記平均量子化スケールを検出するステッ
プによって検出された平均量子化スケール、前記符号化
画像特性を検出するステップによって検出された符号化
画像特性から、 次に符号化する画像の最初のマクロブロックにおける量
子化スケールの初期値を決定するステップと、 前記発生符号量を検出するステップによって検出された
発生符号量、前記平均量子化スケールを検出するステッ
プによって検出された平均量子化スケール、前記符号化
画像特性を検出するステップによって検出された符号化
画像特性から、次に符号化する画像の割当符号量を決定
し、 前記決定した次に符号化する画像の割当符号量、次に符
号化する画像の最初のマクロブロックにおける量子化ス
ケールの初期値、前記発生符号量を検出するステップに
よって検出された発生符号量から、前記次に符号化する
画像の各マクロブロックにおける量子化スケールを決定
するステップとを備えたことを特徴とする動画像符号化
方法。7. A moving picture coding method for coding an input moving picture by including a motion compensation prediction step, an orthogonal transformation step, a quantization step, and a variable length coding step, comprising the steps of: Detecting a generated code amount; detecting an average quantization scale of each image of the input moving image; at least the input among the motion compensated prediction images generated by the input moving image and the motion compensation prediction step Detecting a coded image characteristic of a moving image; generating code amount detected by detecting the generated code amount; average quantization scale detected by detecting the average quantization scale; The first macro block of the next image to be coded is obtained from the coded image characteristics detected by the step of detecting the image characteristics. Determining the initial value of the quantization scale in the scale, the generated code amount detected by the step of detecting the generated code amount, the average quantization scale detected by the step of detecting the average quantization scale, the code From the coded image characteristics detected in the step of detecting the coded image characteristics, the allocated code amount of the next image to be coded is determined, and the allocated code amount of the next coded image is determined. Determining the quantization scale in each macroblock of the next image to be coded from the initial value of the quantization scale in the first macroblock of the image and the generated code amount detected by the step of detecting the generated code amount; And a moving picture coding method. 【請求項８】請求項７に記載された動画像符号化方法に
おいて、 前記次に符号化する画像の最初のマクロブロックにおけ
る量子化スケールの初期値を決定するステップは、 前記平均量子化スケールを検出するステップによって検
出された、ピクチャタイプ(Iピクチャ、Pピクチャ、Bピ
クチャ)別に直前の画像における平均量子化スケールか
ら所定の関数によって基準量子化スケールを算出し、 前記符号化画像特性を検出するステップによって検出さ
れた、ピクチャタイプ別に直前の画像における符号化画
像特性から所定の関数によって基準符号化画像特性を算
出し、 次に符号化する画像の最初のマクロブロックにおける量
子化スケールの初期値を、前記基準量子化スケールと、
前記基準符号化画像特性に対する前記現在の画像におけ
る符号化画像特性の比を因数とする所定の関数によって
算出し、 前記算出した量子化スケールの初期値と、過去の画像の
符号化結果から得られる量子化スケールから所定の条件
の下に選択することを特徴とする動画像符号化方法。8. The moving picture coding method according to claim 7, wherein the step of determining an initial value of a quantization scale in a first macroblock of the next image to be coded comprises: The reference quantization scale is calculated by a predetermined function from the average quantization scale in the immediately preceding image for each picture type (I picture, P picture, B picture) detected by the detecting step, and the encoded image characteristic is detected. The reference coded image characteristics are calculated by a predetermined function from the coded image characteristics of the immediately preceding image for each picture type detected by the step, and the initial value of the quantization scale in the first macroblock of the next image to be coded is calculated. , The reference quantization scale,
Calculated by a predetermined function having a factor of the ratio of the coded image characteristic in the current image to the reference coded image characteristic, and is obtained from the calculated initial value of the quantization scale and the encoding result of the past image. A moving picture coding method characterized by selecting from a quantization scale under a predetermined condition. 【請求項９】請求項８に記載された動画像符号化方法に
おいて、 前記量子化スケールの初期値を選択する方法は、前記発
生符号量を検出するステップによって検出された発生符
号量と、目標ビットレートによる割当符号量との差によ
って判定することを特徴とする動画像符号化方法。9. The moving picture coding method according to claim 8, wherein the method of selecting the initial value of the quantization scale comprises: a step of detecting the generated code amount; A moving picture coding method characterized by making a decision based on a difference from an assigned code amount according to a bit rate. 【請求項１０】請求項７乃至請求項９のいずれかに記載
された動画像符号化方法において、 前記次に符号化する画像の割当符号量を決定するステッ
プは、 前記発生符号量を検出するステップによって検出された
発生符号量、前記平均量子化スケールを検出するステッ
プによって検出された平均量子化スケールから、過去の
画像の実測画面複雑度を算出するステップと、 前記符号化画像特性を検出するステップによって検出さ
れた現在の画像の符号化画像特性と、それと同じピクチ
ャタイプ(Iピクチャ、Pピクチャ、Bピクチャ)の直前の
画像において検出された符号化画像特性との比を因数と
する所定の関数を、前記直前の画像における前記過去の
画像の実測画面複雑度に乗算することによって現在の画
像の推定画面複雑度を算出するステップと、 前記実測画面複雑度を算出するステップによって算出さ
れた過去の画像の実測画面複雑度、もしくは前記現在の
画像の推定画面複雑度を算出するステップによって算出
された現在の画像の推定画面複雑度と、前記発生符号量
を検出するステップによって検出された発生符号量、前
記平均量子化スケールを検出するステップによって検出
された平均量子化スケール、前記符号化画像特性を検出
するステップによって検出された符号化画像特性から、
次に符号化する画像の割当符号量を決定するステップと
を備えたことを特徴とする動画像符号化方法。10. The moving picture coding method according to claim 7, wherein the step of determining an assigned code amount of an image to be coded next detects the generated code amount. Calculating the actual screen complexity of a past image from the generated code amount detected in the step and the average quantization scale detected in the step of detecting the average quantization scale; and detecting the encoded image characteristic. The ratio between the coded image characteristic of the current image detected by the step and the coded image characteristic detected in the immediately preceding image of the same picture type (I picture, P picture, B picture) is a predetermined factor. Calculating an estimated screen complexity of the current image by multiplying a measured screen complexity of the past image in the immediately preceding image by a function The measured screen complexity of the past image calculated by the step of calculating the measured screen complexity, or the estimated screen complexity of the current image calculated by the step of calculating the estimated screen complexity of the current image. The amount of generated code detected by the step of detecting the amount of generated code, the average quantization scale detected by the step of detecting the average quantization scale, and the encoding detected by the step of detecting the encoded image characteristic. From the image characteristics,
Determining the assigned code amount of the image to be coded next. 【請求項１１】請求項１０に記載された動画像符号化方
法において、 前記発生符号量と前記実測画面複雑度、もしくは前記推
定画面複雑度から次に符号化する画像の割当符号量を決
定するステップは、 前記実測画面複雑度の一定期間における平均値に対する
前記推定画面複雑度の割合を、平均割当符号量に乗ずる
ことによって前記割当符号量を決定することを特徴とす
る動画像符号化方法。11. The moving image encoding method according to claim 10, wherein an allocated code amount of an image to be encoded next is determined from the generated code amount and the measured screen complexity or the estimated screen complexity. The moving image encoding method is characterized in that, in the step, the allocated code amount is determined by multiplying an average allocated code amount by a ratio of the estimated screen complexity to an average value of the measured screen complexity in a fixed period. 【請求項１２】請求項７乃至請求項１１のいずれかに記
載された動画像符号化方法において、 前記入力動画像または動き補償予測画像の符号化画像特
性を検出するステップは、前記入力動画像の画像特性を
検出するステップ、動き補償予測画像の誤差画像の画像
特性を検出するステップ、及び動き補償予測における動
きベクトル特性を検出するステップより構成され、 ピクチャタイプ(Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャ)
別及び予測モード別の定数を、前記検出した入力動画像
の画像特性、動き補償予測画像の誤差画像の画像特性、
及び動き補償予測における動きベクトル特性の前記各特
性値に対して乗じた上で加算することによって、前記符
号化画像特性を決定することを特徴とする動画像符号化
方法。12. The moving picture coding method according to claim 7, wherein the step of detecting a coded picture characteristic of the input moving picture or the motion-compensated predicted picture comprises the step of: Detecting an image characteristic of an error image of the motion-compensated prediction image, and detecting a motion vector characteristic in the motion-compensated prediction. The picture type (I picture, P picture, B picture) )
Constants for different and prediction modes, the image characteristics of the detected input moving image, the image characteristics of the error image of the motion compensated prediction image,
And multiplying each characteristic value of the motion vector characteristic in the motion compensation prediction and adding the multiplied values, thereby determining the encoded image characteristic.
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