JP3970267B2 - 動画像符号化装置および動画像符号化方法 - Google Patents
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Description
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、静止画に近い画像など、動きが少ない画像を符号化する場合にも、画面内符号化されたVOP(又はフレーム)における視覚的画質劣化がなく全体として高画質な符号化を行うことができる動画像符号化装置を提供することを目的とする。
入力された動画像の各フレーム又はVOPに対し画面内符号化又は画面間符号化を選択的に行う符号化手段と、
前記符号化手段にて符号化された各フレーム又はVOPの符号量を求める符号量検出手段と、
前記符号化手段における符号化で用いられる量子化パラメータを設定する符号化制御手段と、
前記符号化制御手段で設定された量子化パラメータの、各フレーム又はVOP毎の平均値を算出する量子化パラメータ平均値算出手段と、
一つのフレーム又はVOPを画面内符号化するに当たり、直前に画面内符号化されたフレーム又はVOPのために設定された量子化パラメータの平均値と、直前に画面間符号化されたフレーム又はVOPのために設定された量子化パラメータの平均値とに基づき、目標符号量の割増しを行うか否かを決定する符号化条件解析手段とを備え、
前記符号化制御手段は、前記符号化条件解析手段における決定に基づき、前記一つのフレーム又はVOPのための前記量子化パラメータを設定することを特徴とする
動画像符号化装置を提供するものである。
図1は、この発明の実施の形態1の動画像符号化装置を示すブロック図、図2は実施の形態1における動画像符号化装置のフレームメモリの構成を示す図、図3は、実施の形態1の動画像符号化装置のVOPの符号化処理手順を示すであり、図4は、図1の符号化制御部の一例を示すブロック図、図5は実施の形態1の動画像符号化装置における符号化条件解析処理手順を示す図である。
バッファ5は、符号化器4から出力されたビットストリームを一時的に蓄積する。
符号量検出部6は、バッファ5に蓄積されたビットストリームからVOP毎の発生符号量をカウント(計数乃至計量)することにより、符号化器4にて符号化された各フレームの符号量を求める。
まず、動画像符号化装置100に入力された現VOPと前VOPとの特徴量、例えば輝度信号の変化量を検出する(ステップS1)。
直前に符号化されたI−VOP及びP−VOPの各々の平均量子化パラメータ値IQa、PQaは符号化条件解析部9内に記憶されている。また、直前に符号化されたVOPについてのシーンチェンジ信号SGの値も符号化条件解析部9内に記憶されている。
まず、本実施の形態1の動画像符号化装置100の各部を統括して制御する上位の制御系により入力されたVOPが、フレームメモリ1に一時的に蓄積される。上記のように、フレームメモリ1は、i番目のVOPのデータを記憶する第1の領域1aと、(i+1)番目のVOPのデータを記憶する第2の領域1bを有し、通常は(連続動作中は)、相連続する2つのVOPのデータが記憶された状態が維持される。
符号化器4は符号化処理されたビットストリームをバッファ5に出力し、バッファ5においてビットストリームが一時的に蓄積される。
なお、符号量検出部6における符号量の検出は、各マクロブロックの符号化終了毎に行い、現在符号化中のVOPの発生符号量の累積値がマクロブロックの符号化の進行とともに検出され、検出結果が符号化制御部7に出力される。
即ち、符号量検出部6から出力される、各VOPの最後における符号量の累積値を、そのVOPの符号量として検出して記憶し、平均量子化パラメータ算出部8から出力される平均量子化パラメータ値を記憶し、同じVOPタイプの前VOPの発生符号量と、同じVOPタイプの前VOPの平均量子化パラメータ値と、符号化条件解析部9による目標符号量の割増しの要否についての決定結果とに基づき、現VOPの目標符号量を定め、このようにして定められた現VOPの目標符号量に基づいて現VOPの先頭のマクロブロックの量子化パラメータを定める。即ち、I−VOPに対しては、直前に符号化されたI−VOPの発生符号量と、直前に符号化されたI−VOPの平均量子化パラメータ値と、符号化条件解析部9による割増しの要否の決定結果とに基づき、現I−VOPの目標符号量を定め、このようにして定められた現I−VOPの目標符号量に基づいて現I−VOPの先頭のマクロブロックの量子化パラメータを定める。P−VOPに対しては、直前に符号化されたP−VOPの発生符号量と、直前に符号化されたP−VOPの平均量子化パラメータ値と、符号化条件解析部9による割増しの要否の決定結果とに基づき、現P−VOPの目標符号量を定め、このようにして定められた現P−VOPの目標符号量に基づいて現P−VOPの先頭のマクロブロックの量子化パラメータを定める。
符号化条件の解析の処理の詳細については後述する。
ステップS11において、前I−VOPの平均量子化パラメータ値IQaが前P−VOPの平均量子化パラメータ値PQaより第1の所定値α以上大きい(IQa−PQa>αである)と判定されなかった場合(ステップS11における判定結果がNOである場合)にも、前I−VOPの平均量子化パラメータ値IQaと前P−VOPの平均量子化パラメータ値PQaの値の関係等により、I−VOPでの画質の劣化が目立つ場合がある。ステップS12乃至S14の処理は、このような場合にも、I−VOPに対する符号量の割増しを行うことでI−VOPの画質の劣化を防ぐことを目的として行われるものである。
ステップS13で、前P―VOPの平均量子化パラメータ値PQaが十分小さければ(PQa<βであれば、つまり、ステップS12の判定結果がYESであれば)、次にステップS14に進む。
(a) 前I−VOPの平均量子化パラメータ値IQaが、前P−VOPの平均量子化パラメータ値PQaより第1の所定値α以上大きい(IQa−PQa>αである)と判定したときは(ステップS11でYES)、目標符号量の決定に当たり符号量を割増すことを決定する。
(b) 前I−VOPの平均量子化パラメータ値IQaが、前P−VOPの平均量子化パラメータ値PQaより第1の所定値α以上大きくはなく(IQa−PQa>αではなく)(ステップS11でNO)、かつ、前VOPについてシーンチェンジが検出されたときは(ステップS12でYES)、目標符号量の決定に当たり符号量の割増しを行わないことを決定する。
(c) 前I−VOPの平均量子化パラメータ値IQaが、前P−VOPの平均量子化パラメータ値PQaより第1の所定値α以上大きくはなく(IQa−PQa>αではなく)(ステップS11でNO)、かつ、前P−VOPの平均量子化パラメータ値が所定値β以上であるときは(ステップS13でNO)、目標符号量の決定に当たり符号量の割増しを行わないことを決定する。
(d) 前I−VOPの平均量子化パラメータ値IQaが、前P−VOPの平均量子化パラメータ値PQaより第1の所定値α以上大きくはなく(IQa−PQa>αではなく)(ステップS11でNO)、かつ、前P−VOPの平均量子化パラメータ値PQaが前I−VOPの平均量子化パラメータ値IQaより第3の所定値γ以上大きいときは(ステップS14でYES)、目標符号量の決定に当たり符号量の割増しを行わないことを決定する。
(e) 前VOPについてシーンチェンジが検出されず(ステップS12でNO)、かつ、前P−VOPの平均量子化パラメータ値が所定値β以上ではなく(ステップS13でYES)、かつ、前P−VOPの平均量子化パラメータ値PQaが前I−VOPの平均量子化パラメータ値IQaより第3の所定値γ以上大きくはないときは(ステップS14でNO)、目標符号量の決定に当たり符号量の割増しを行うことを決定する。なお、ステップS14でNOであればステップS11で当然YESとなる。但し、ステップS11でYESでもステップS14にステップS12でYES又はS13でNOのためステップS14に至らないことがある。
前I−VOPの平均量子化パラメータ値IQa=11、前P−VOPの平均量子化パラメータ値PQa=3、α=1、β=6、γ=0、前VOPはシーンチェンジVOPであるとする。
ステップS11にて、(前I−VOPの平均量子化パラメータ値IQa)−(前P−VOPの平均量子化パラメータ値PQa)=8であり、α=1より大きいため、静止画に近い画像の符号化を行っている状態であると判定される。この場合、前VOPはシーンチェンジVOPであるが、前I−VOPの平均量子化パラメータ値IQaが前P−VOPの平均量子化パラメータ値PQaより十分大きいため、前VOPと、I−VOPとの画質差が生じるものとして、符号量を割増しを決定する(ステップS15)。
前I−VOPの平均量子化パラメータ値IQa=5、前P−VOPの平均量子化パラメータ値PQa=5、α=1、β=6、γ=0、前VOPはシーンチェンジVOPでないとする。
ステップS11にて、(前I−VOPの平均量子化パラメータ値IQa)−(前P−VOPの平均量子化パラメータ値PQa)=0であり、α=1より小さいため、ステップS12に進む。
ステップS12にて、前VOPはシーンチェンジVOPでないため、ステップS13に進む。
ステップS13で前P−VOPの平均量子化パラメータ値PQaが5<6(=β)より小さいため、前P−VOPの平均量子化パラメータ値PQaは十分小さいと判定して、ステップS14に進む。
この場合、前I−VOPの平均量子化パラメータ値IQa=5、前P−VOPの平均量子化パラメータ値PQa=5で等しく差がないため、I−VOPでの画質劣化がP−VOPに比較して視覚的に目立つ場合であると判定して、符号量の割増しを行うことを決定する(ステップS15)。
Claims (10)
- 入力された動画像の各フレーム又はVOPに対し画面内符号化又は画面間符号化を選択的に行う符号化手段と、
前記符号化手段にて符号化された各フレーム又はVOPの符号量を求める符号量検出手段と、
前記符号化手段における符号化で用いられる量子化パラメータを設定する符号化制御手段と、
前記符号化制御手段で設定された量子化パラメータの、各フレーム又はVOP毎の平均値を算出する量子化パラメータ平均値算出手段と、
一つのフレーム又はVOPを画面内符号化するに当たり、直前に画面内符号化されたフレーム又はVOPのために設定された量子化パラメータの平均値と、直前に画面間符号化されたフレーム又はVOPのために設定された量子化パラメータの平均値とに基づき、目標符号量の割増しを行うか否かを決定する符号化条件解析手段とを備え、
前記符号化制御手段は、前記符号化条件解析手段における決定に基づき、前記一つのフレーム又はVOPのための前記量子化パラメータを設定し、
前記符号化条件解析手段は、
前記直前に画面内符号化されたフレーム又はVOPの平均量子化パラメータ値が、前記直前に画面間符号化されたフレーム又はVOPの平均量子化パラメータ値より第1の所定値以上大きいと判定したときは、
前記目標符号量の決定に当たり符号量の割増しを行うことを特徴とする
動画像符号化装置。 - 符号化されたフレーム又はVOPについてシーンチェンジを検出する手段をさらに有し、
前記符号化条件解析手段は、
前記直前に画面内符号化されたフレーム又はVOPの平均量子化パラメータ値が、前記直前に画面間符号化されたフレーム又はVOPの平均量子化パラメータ値より第1の所定値以上大きくはなく、かつ、
直前に符号化されたフレーム又はVOPについてシーンチェンジが検出されたときは、
前記目標符号量の決定に当たり符号量の割増しを行わない
ことを特徴とする請求項1に記載の動画像符号化装置。 - 前記符号化条件解析手段は、
前記直前に画面内符号化されたフレーム又はVOPの平均量子化パラメータ値が、前記直前に画面間符号化されたフレーム又はVOPの平均量子化パラメータ値より第1の所定値以上大きくはなく、かつ、
前記直前に画面間符号化されたフレーム又はVOPの平均量子化パラメータ値が第2の所定値以上であるときは、
目標符号量の決定に当たり、符号量の割増しを行わないことを特徴とする請求項1に記載の動画像符号化装置。 - 前記符号化条件解析手段は、
前記直前に画面内符号化されたフレーム又はVOPの平均量子化パラメータ値が、前記直前に画面間符号化されたフレーム又はVOPの平均量子化パラメータ値より第1の所定値以上大きくはなく、かつ、
前記直前に画面間符号化されたフレーム又はVOPの平均量子化パラメータ値が直前に画面内符号化されたフレーム又はVOPの平均量子化パラメータ値より第3の所定値以上大きいときは、
目標符号量の決定に当たり符号量の割増しを行わないことを決定することを特徴とする請求項1に記載の動画像符号化装置。 - 前記符号化条件解析手段は、
直前に符号化されたフレーム又はVOPについてシーンチェンジが検出されず、かつ、
前記直前に画面間符号化されたフレーム又はVOPの平均量子化パラメータ値が第2の所定値以上ではなく、かつ、
前記直前に画面間符号化されたフレーム又はVOPの平均量子化パラメータ値が直前に画面内符号化されたフレーム又はVOPの平均量子化パラメータ値より第3の所定値以上大きくはないときは、
目標符号量の決定に当たり符号量の割増しを行うことを特徴とする請求項2に記載の動画像符号化装置。 - 入力された動画像の各フレーム又はVOPに対し画面内符号化又は画面間符号化を選択的に行う符号化ステップと、
前記符号化ステップにて符号化された各フレーム又はVOPの符号量を求める符号量検出ステップと、
前記符号化ステップにおける符号化で用いられる量子化パラメータを設定する符号化制御ステップと、
前記符号化制御ステップで設定された量子化パラメータの、各フレーム又はVOP毎の平均値を算出する量子化パラメータ平均値算出ステップと、
一つのフレーム又はVOPを画面内符号化するに当たり、直前に画面内符号化されたフレーム又はVOPのために設定された量子化パラメータの平均値と、直前に画面間符号化されたフレーム又はVOPのために設定された量子化パラメータの平均値とに基づき、目標符号量の割増しを行うか否かを決定する符号化条件解析ステップとを備え、
前記符号化制御ステップは、前記符号化条件解析ステップにおける決定に基づき、前記一つのフレーム又はVOPのための前記量子化パラメータを設定し、
前記符号化条件解析ステップは、
前記直前に画面内符号化されたフレーム又はVOPの平均量子化パラメータ値が、前記直前に画面間符号化されたフレーム又はVOPの平均量子化パラメータ値より第1の所定値以上大きいと判定したときは、
前記目標符号量の決定に当たり符号量の割増しを行うことを特徴とする
動画像符号化方法。 - 符号化されたフレーム又はVOPについてシーンチェンジを検出するステップをさらに有し、
前記符号化条件解析ステップは、
前記直前に画面内符号化されたフレーム又はVOPの平均量子化パラメータ値が、前記直前に画面間符号化されたフレーム又はVOPの平均量子化パラメータ値より第1の所定値以上大きくはなく、かつ、
直前に符号化されたフレーム又はVOPについてシーンチェンジが検出されたときは、
前記目標符号量の決定に当たり符号量の割増しを行わない
ことを特徴とする請求項6に記載の動画像符号化方法。 - 前記符号化条件解析ステップは、
前記直前に画面内符号化されたフレーム又はVOPの平均量子化パラメータ値が、前記直前に画面間符号化されたフレーム又はVOPの平均量子化パラメータ値より第1の所定値以上大きくはなく、かつ、
前記直前に画面間符号化されたフレーム又はVOPの平均量子化パラメータ値が第2の所定値以上であるときは、
目標符号量の決定に当たり、符号量の割増しを行わないことを特徴とする請求項6に記載の動画像符号化方法。 - 前記符号化条件解析ステップは、
前記直前に画面内符号化されたフレーム又はVOPの平均量子化パラメータ値が、前記直前に画面間符号化されたフレーム又はVOPの平均量子化パラメータ値より第1の所定値以上大きくはなく、かつ、
前記直前に画面間符号化されたフレーム又はVOPの平均量子化パラメータ値が直前に画面内符号化されたフレーム又はVOPの平均量子化パラメータ値より第3の所定値以上大きいときは、
目標符号量の決定に当たり符号量の割増しを行わないことを決定することを特徴とする請求項6に記載の動画像符号化方法。 - 前記符号化条件解析ステップは、
直前に符号化されたフレーム又はVOPについてシーンチェンジが検出されず、かつ、
前記直前に画面間符号化されたフレーム又はVOPの平均量子化パラメータ値が第2の所定値以上ではなく、かつ、
前記直前に画面間符号化されたフレーム又はVOPの平均量子化パラメータ値が直前に画面内符号化されたフレーム又はVOPの平均量子化パラメータ値より第3の所定値以上大きくはないときは、
目標符号量の決定に当たり符号量の割増しを行うことを特徴とする請求項7に記載の動画像符号化方法。
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