JP2012182831A - 画像符号化装置及びその制御方法、コンピュータプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像データを符号化する画像符号化装置であって、符号化手段と、復号手段と、動き検出手段と、符号化対象画像の符号化手段による符号化結果を復号手段が復号した復号結果とを用いてSN比を算出するSN比算出手段と、符号化対象画像において目標とされるSN比の値を示す目標SN比を設定する設定手段と、目標SN比と算出されたSN比との差分の大きさに応じて、符号化手段から出力される符号化データのビットレートを調整するレート制御手段と、を備え、設定手段は、動き情報によって示される画像間の動き量が所定の閾値以下の状態が所定の複数枚数の画像で続いている場合には、動き量が所定の閾値以下の状態が所定の複数枚数の画像で続いていない場合よりも、目標SN比を大きく設定する。
【選択図】図1
Description
今から符号化を行うピクチャの目標符号量を決定する。現在のGOPにおいて利用可能な符号量であるRgopが以下の(1)式により演算される。
Rgop = (ni+np+nb)*(bits_rate/picture_rate) ・・・(1)
ここで、ni,np,nbはそれぞれI、P、Bピクチャの現GOPにおける残りのピクチャ数であり、bits_rateは目標ビットレート、picture_rateはピクチャレートを表す。
Xi = Ri*Qi
Xp = Rp*Qp ・・・(2)
Xb = Rb*Qb
ここで、Xi、Xp、Xbはコンプレキシティ(Complexity)とも呼ばれる。また、Ri、Rp及びRbはそれぞれI、P、Bピクチャを符号化した結果得られる符号量である。さらに、Qi、Qp及びQbはそれぞれI、P、Bピクチャ内のすべてのマクロブロックにおけるQスケールの平均値である。式(1)及び式(2)から、I、P、Bピクチャそれぞれについての目標符号量Ti、Tp及びTbは、以下の(3)式で求めることができる。
Ti= max{(Rgop/(1+ ((Np*Xp)/(Xi*Kp)) + ((Nb*Xb)/(Xi*Kb)))) , (bit_rat
e/(8*picture_rate))}
Tp=max{(Rgop/(Np+ (Nb*Kp*Xb)/(Kb*Xp))) , (bit_rate/(8*picture_rate))}
Tb=max{(Rgop/(Nb+ (Np*Kb*Xp)/(Kp*Xb))) , (bit_rate/(8*picture_rate))}
・・・(3)
ただし、Np及びNbは現GOP内のそれぞれP及びBピクチャの残りの枚数、また定数Kp=1.0及びKb=1.4である。
I、P及びBピクチャ毎に3つの仮想バッファを使用し、式(3)で求めた目標符号量と発生符号量との差分を管理する。仮想バッファのデータ蓄積量をフィードバックし、そのデータ蓄積量に基づいて実際の発生符号量が目標符号量に近づくように、次にエンコードするマクロブロックについて、Qスケールの参照値が設定される。例えば、現在のピクチャタイプがPピクチャの場合には、目標符号量と発生符号量との差分は、次の(4)式に従う演算処理により求めることができる。
dp,j = dp,0 + Bp,j-1 −((Tp*(j-1))/MB_cnt) ・・・(4)
ここで、添字jはピクチャ内のマクロブロックの番号である。dp,0は仮想バッファの初期フルネスを示し、Bp,jはj番目のマクロブロックまでの総符号量、MB_cntはピクチャ内のマクロブロック数を示す。Bp,jはj番目のマクロブロックまでの総符号量、MB_cntはピクチャ内のマクロブロック数を示す。
Qj = (dj*31) / r ・・・(5)
ここで、r = 2*bits_rate/picture_rate ・・・(6)
である。
視覚特性、即ち、復号画像の画質が良好になるように、エンコード対象のマクロブロックの空間アクティビティに基づいて、量子化スケールを最終的に決定する処理を実行する。
ACTj = 1+ min(vblk1, vblk2,……,vblk8) ・・・(7)
(7)式中において、vblk1〜vblk4はフレーム構造のマクロブロックにおける8x8のサブブロックにおける空間アクティビティを示す。また、vblk5〜vblk8はフィールド構造のマクロブロックにおける8x8サブブロックの空間アクティビティを示す。ここで、空間アクティビチィの演算は次の(8)、(9)式により求めることが可能である。
vblk = Σ(Pi−Pbar)2 ・・・(8)
Pbar = (1/64 )* ΣPi ・・・(9)
ここで、Piはi番目のマクロブロックにおける画素値であり、式(8)、(9)中のΣはi=1〜64の演算である。次に(7)式で求めたACTjを以下の(10)式によって正規化を行う。
ここで、AVG_ACTは以前に符号化したピクチャにおけるACTjの参照値であり、最終的に量子化スケール(Qスケール値)MQUANTjは以下の(11)式により求められる。
以上のTM5のアルゴリズムによれば、STEP1の処理によりIピクチャに対して多くの符号量を割り当ており、更にピクチャ内においては視覚的に劣化の目立ちやすい平坦部(空間アクティビティが低い)に符号量が多く配分されるようになる。
画像データを符号化する画像符号化装置であって、
符号化対象画像を直交変換し、量子化処理して符号化する符号化手段と、
前記符号化された画像を逆量子化し、逆直交変換して復号する復号手段と、
前記符号化対象画像と、該符号化対象画像の直前の画像との間の動き情報を検出する動き検出手段と、
前記符号化対象画像と、該符号化対象画像の前記符号化手段による符号化結果を前記復号手段が復号した復号結果とを用いてSN比を算出するSN比算出手段と、
前記符号化対象画像において目標とされるSN比の値を示す目標SN比を設定する設定手段と、
設定された前記目標SN比と前記算出されたSN比との差分の大きさに応じて、前記符号化手段から出力される符号化データのビットレートを調整するレート制御手段と、
を備え、
前記設定手段は、前記動き情報によって示される画像間の動き量が所定の閾値以下の状態が所定の複数枚数の画像で続いている場合には、前記動き量が前記所定の閾値以下の状態が所定の複数枚数の画像で続いていない場合よりも、前記目標SN比を大きく設定することを特徴とする。
発明の第1の実施形態について図1乃至図4を参照して説明する。図1は、発明の実施形態に対応する符号化方法を実現する符号化装置の構成例を示す図である。符号化方式として、具体的にはMPEG(Moving Pictures of Experts Group)やH.264/AVC(Advanced Video Coding)に対応する。よって、該符号化装置は、例えばディジタルビデオカメラのような映像音声信号記録装置として実現できる。図2は、画像並び替えの一例を示す図である。図3は、図1の符号化装置の点線120で囲まれた各処理部により実行される処理の一例を示すフローチャートである。また、図4は、発明の実施形態に対応するレート制御処理の一例を示すフローチャートである。
次に、発明の第2の実施形態を図5を参照して説明する。本実施形態に対応する符号化装置は図1に示す構成と同様であり、点線領域120における処理も図3に示したフローチャートと同様である。但し、レート制御部116における処理は、図5に示すフローチャートに従う。以下、図5を参照して、本実施形態に対応するレート制御部116における処理の詳細を説明する。
なお、本発明は、複数の機器(例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリンタなど)から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置(例えば、複写機、ファクシミリ装置など)に適用してもよい。
102・・・画像並び替え部、
103・・・スイッチ、
104・・・DCT部、
105・・・量子化部、
106・・・可変長符号化部、
107・・・バッファ、
108・・・逆量子化部、
109・・・IDCT部、
110・・・加算器、
111・・・スイッチ、
112・・・動き補償予測部、
113・・・SN比算出部、
114・・・減算器、
115・・・フレーム動き検出部、
116・・・レート制御部、
117・・・量子化制御部、
118・・・出力端子
119・・・ジャイロセンサ
Claims (7)
- 画像データを符号化する画像符号化装置であって、
符号化対象画像を直交変換し、量子化処理して符号化する符号化手段と、
前記符号化された画像を逆量子化し、逆直交変換して復号する復号手段と、
前記符号化対象画像と、該符号化対象画像の直前の画像との間の動き情報を検出する動き検出手段と、
前記符号化対象画像と、該符号化対象画像の前記符号化手段による符号化結果を前記復号手段が復号した復号結果とを用いてSN比を算出するSN比算出手段と、
前記符号化対象画像において目標とされるSN比の値を示す目標SN比を設定する設定手段と、
設定された前記目標SN比と前記算出されたSN比との差分の大きさに応じて、前記符号化手段から出力される符号化データのビットレートを調整するレート制御手段と、
を備え、
前記設定手段は、前記動き情報によって示される画像間の動き量が所定の閾値以下の状態が所定の複数枚数の画像で続いている場合には、前記動き量が前記所定の閾値以下の状態が所定の複数枚数の画像で続いていない場合よりも、前記目標SN比を大きく設定することを特徴とする画像符号化装置。 - 前記レート制御手段は、
前記算出されたSN比が前記目標SN比よりも大きい場合に、前記算出されたSN比と前記目標SN比との差分を第1の閾値と比較し、該差分が該第1の閾値より大きい場合は、前記ビットレートを下げ、
前記算出されたSN比が前記目標SN比より大きくない場合に、前記目標SN比と前記算出されたSN比との差分を第2の閾値と比較し、該差分が該第2の閾値より大きい場合は、前記ビットレートを上げる
ことを特徴とする請求項1に記載の画像符号化装置。 - 前記設定手段は、
前記動き量を前記所定の閾値と比較して、前記動き量が前記所定の閾値以下の場合に前記符号化対象画像が静的な画像であると判定する判定手段を備え、
前記判定手段により前記静的な画像と判定された枚数を計数した計数値を用いて、前記目標SN比の大きさを調整することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像符号化装置。 - 前記判定手段は、各画像について、前記静的な画像と判定した場合に、前記計数値を増加方向に更新し、前記静的な画像でないと判定した場合に、前記計数値を減少方向に更新することを特徴とする請求項3に記載の画像符号化装置。
- 前記符号化対象画像と参照画像との間の動きベクトルを検出する動き補償予測手段と、
画像を撮像する撮像素子を含む前記画像符号化装置自体の揺れを検出して揺れ情報を生成する揺れ検出手段と
の少なくともいずれかを更に備え、
前記動き検出手段は、前記動きベクトルと前記揺れ情報との少なくともいずれかに基づいて前記動き情報を検出することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像符号化装置。 - 画像データを符号化する画像符号化装置の制御方法であって、
符号化手段が、符号化対象画像を直交変換し、量子化処理して符号化する符号化工程と、
復号手段が、前記符号化された画像を逆量子化し、逆直交変換して復号する復号工程と、
動き検出手段が、前記符号化対象画像と、直前の符号化対象画像との間の動き情報を検出する動き検出工程と、
SN比算出手段が、前記符号化対象画像と、該符号化対象画像の前記符号化工程における符号化結果を前記復号工程において復号した復号結果とを用いてSN比を算出するSN比算出工程と、
設定手段が、前記符号化対象画像において目標とされるSN比の値を示す目標SN比を設定する設定工程と、
レート制御手段が、設定された前記目標SN比と前記算出されたSN比との差分の大きさに応じて、前記符号化手段から出力される符号化データのビットレートを調整するレート制御工程と、
を備え、
前記設定工程は、前記動き情報によって示される画像間の動き量が所定の閾値以下の状態が所定の複数枚数の画像で続いている場合には、前記動き量が前記所定の閾値以下の状態が所定の複数枚数の画像で続いていない場合よりも、前記目標SN比を大きく設定することを特徴とする画像符号化装置の制御方法。 - コンピュータを請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像符号化装置として機能させるための、コンピュータプログラム。
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