JP4668767B2 - 動画像符号化装置及び動画像符号化プログラム - Google Patents
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Description
さらに、符号化でマルチパスを用いることのできないリアルタイム処理では、シーンチェンジ後のシーンの性質をあらかじめ知ることができないので、シーンチェンジ後にレート制御パラメータを初期化するときに、固定的に定めた初期値を使わざるを得ない。すると、レート制御パラメータが最適値に収束するのが遅くなり、本来であれば必要のない情報が必要となって発生情報量的に不利であり、画質が不安定になりやすい。
シーンチェンジ検出閾値=ピクチャ画素数×定数×(VBVバッファ最大値
÷VBVバッファ占有量)
で求めることができる。先に説明したとおり、VBVバッファ占有量は、あるフレームを符号化しようとするときに占有可能なバッファ量であるVBVバッファの残量である。定数はVBVバッファ占有量がVBVバッファ最大値と等しくなったとき、すなわちシーンチェンジ検出閾値が最小値となったときにシーンチェンジを誤検出しないような大きさの値が選ばれる。
予測処理の行われたイントラピクチャとインターピクチャのデータは、それぞれ差分演算部(341,342)で予測誤差が演算されて変換部(350)に供給されるとともに、参照画像を復元するために、加算部(391,392)に供給される。
加算部(391,392)は、予測データと予測誤差データから参照画像を復元する。
動画像においては、同じようなシーンが再登場して繰り返されることはよくあることである。このような場合でも、シーンチェンジ毎にレート制御パラメータを初期値に設定し、量子化処理を初期値を用いて開始するのは無駄である。そこで、先に用いたレート制御パラメータを利用することができれば、より早くレート制御パラメータを収束できることに着目して、本発明の第3の態様は考案されたものである。
aveSAD_{k}=ROW*aveSAD_{k-1}+(1.0-ROW)*SAD_{k}
で計算する。ここで、ROWは移動平均の重みであり、1に近い値であるほど、aveSADの推移は緩やかになる。ここでは、例えば0.9とか0.99を採用することができる。
例えばGOP毎にデータベース登録を行うのであれば、例えば図7に記載されたピクチャタイプ判定部(220)から通知されるIフレーム挿入を契機として、その直前のフレームまでの移動平均とレート制御パラメータ現在値記憶部(410)に記憶されたレート制御パラメータを、移動平均をインデックスとしてデータベース(500)に登録する。図9のデータベース(500)に記載されたaveSAD_DATA1、{レート制御パラメータ1}等はこのようにして登録された移動平均とレート制御パラメータを示している。以上の登録処理が、図11AのステップS120からステップS130のフローに相当している。図11AのステップS140とステップS150は、シーンチェンジキャンセル時にもデータベース登録を行う場合に実施されるフローであり、省略することも可能である。データベース(500)は、有限のインデックス数のFIFOとし、循環的に使うようにできる。
次に、データベース(500)を用いたレート制御パラメータの初期化について、図10と図11Cを参照して説明する。図10は本発明の第3の態様においてデータベースを参照してレート制御パラメータの初期設定を実施する機能ブロック構成例を示すものであり、図11Cはその処理フローを示すものである。
また、上記本発明の各実施の態様において説明した機能ブロックにおいては、ハードウェアにより実現可能であるほか、コンピュータソフトウェアにより実現可能であるものが含まれることは明らかであり、機能ブロック毎にハードウェア、ソフトウェアを適宜組み合わせることも当業者が設計条件に応じて採用可能な範囲のものである。
したがって、本発明の実施例には、コンピュータを、本発明を実施する装置として機能させるプログラム、及び該プログラムを格納した記憶媒体も含まれる。
VBVバッファの残量に応じてシーンチェンジ検出閾値を演算する閾値演算部と、
前記シーンチェンジ検出値と前記シーンチェンジ検出閾値を比較し、該比較結果に応じてシーンチェンジが発生したか否かを判定をするシーンチェンジ判定部と、
を備えたことを特徴とする動画像符号化装置。
(付記2)前記検出閾値を、ピクチャ画素数×定数×(VBVバッファ最大値÷VBVバッファ占有量)とすることを特徴とする付記1に記載の動画像符号化装置。
(付記3)
前記シーンチェンジ検出値演算部は、原画像フレーム間の差分絶対値和を求めるSAD演算部と該差分絶対値和の時間変化量を求めるSAD時間変化量演算部とを備え、該差分絶対値和の時間変化量を前記シーンチェンジ検出値とすることを特徴とする付記1に記載の動画像符号化装置。
(付記4)前記シーンチェンジ検出値演算部は、前記SAD演算部が演算した差分絶対値和が所定の閾値以上の値であるか評価するSAD評価部を備え、
前記SAD評価部の評価結果、前記差分絶対値和が所定の閾値以上の値でなければ、シーンチェンジが発生したとの判定を行わないことを特徴とする付記3に記載の動画像符号化装置。
(付記5)前記SAD評価部の評価結果が、前記差分絶対値和が所定の閾値以上の値を示すものでなければ、前記SAD時間変化演算部において演算に用いる差分絶対値和の値を更新しないことによりシーンチェンジが発生したとの判定を行わないことを特徴とする付記4に記載の動画像符号化装置。
(付記6)前記SAD評価部は、前記評価結果を前記シーンチェンジ判定部に報知するものであり、前記シーンチェンジ判定部は、前記SAD評価部から、前記差分絶対値和が所定の閾値以上の値ではないと通知された場合には、前記シーンチェンジ検出値と前記シーンチェンジ検出閾値の比較結果にかかわらず、シーンチェンジが発生したとの判定を行わないことを特徴とする付記4に記載の動画像符号化装置。
(付記7)前記シーンチェンジが発生したとの判定を行わないフレーム数の上限を3フレームとすることを特徴とする付記4に記載の動画像符号化装置。
(付記8)前記差分絶対値和の移動平均を順次計算するSAD移動平均計算部と、
ダイナミックに更新され、レート制御に用いられるレート制御パラメータを記憶するレート制御パラメータ現在値記憶部と、
前記レート制御パラメータの初期値を記憶するレート制御パラメータ初期値記憶部と、
データベースと、
を備え、
シーンチェンジが発生する毎に、あるいはGOP毎に、前記差分絶対値和の移動平均をインデックスとして前記レート制御パラメータ現在値記憶部に記憶されたレート制御パラメータを前記データベースに登録し、
シーンチェンジが発生したときに、シーンチェンジとなったフレームと次のフレームの差分絶対値和で前記データベースを参照し、
該当するインデックスのレート制御パラメータを読み出し、
該読み出されたレート制御パラメータと前記レート制御パラメータ初期値記憶部に記憶されたレート制御パラメータの初期値との中間の値を前記レート制御パラメータ現在値記憶部に初期設定することを特徴とする付記3に記載の動画像符号化装置。
(付記9)前記シーンチェンジ判定部は、前記シーンチェンジ検出値と前記シーンチェンジ検出閾値を比較して比較結果を出力する第1の比較部と、前記シーンチェンジ検出閾値の最小値以下の固定閾値が設定される固定閾値設定部と、該固定閾値と前記シーンチェンジ検出値を比較して比較結果を出力する第2の比較部とを備え、
前記第1の比較部の出力が、前記シーンチェンジ検出値が前記シーンチェンジ検出閾値以上であることを示す場合には、シーンチェンジ発生を報知する信号を出力し、前記第1の比較部の出力が、前記シーンチェンジ検出値が前記シーンチェンジ検出閾値以上ではなく、前記第2の比較部の出力が、前記シーンチェンジ検出値が前記固定閾値以上であることを示す場合には、シーンチェンジ検出をキャンセルすることを示すシーンチェンジキャンセル信号を出力することを特徴とする付記1に記載の動画像符号化装置。
(付記10)前記シーンチェンジキャンセル信号とともに、GOP割り当て情報量追加を指示する信号を出力することを特徴とする付記9に記載の動画像符号化装置。
(付記11)前記GOP割り当て情報量追加は、平均フレーム割当量1フレーム分を上限とすることを特徴とする付記10に記載の動画像符号化装置。
(付記12)前記シーンチェンジキャンセル信号とともに、レート制御パラメータの初期化を指示する信号を出力することを特徴とする付記9に記載の動画像符号化装置。
(付記13)前記差分絶対値和の移動平均を順次計算するSAD移動平均計算部と、
ダイナミックに更新され、レート制御に用いられるレート制御パラメータを記憶するレート制御パラメータ現在値記憶部と、
前記レート制御パラメータの初期値を記憶するレート制御パラメータ初期値記憶部と、
データベースと、
を備え、
シーンチェンジが発生する毎に、あるいはGOP毎に、前記差分絶対値和の移動平均をインデックスとして前記レート制御パラメータ現在値記憶部に記憶されたレート制御パラメータを前記データベースに登録し、
かつ、前記レート制御パラメータの初期化を指示する信号を受信すると、前記差分絶対値和の移動平均をインデックスとして前記レート制御パラメータ現在値記憶部に記憶されたレート制御パラメータを前記データベースに登録することを特徴とする付記12に記載の動画像符号化装置。
(付記14)シーンチェンジが発生したときに、シーンチェンジとなったフレームと次のフレームの差分絶対値和で前記データベースを参照し、
該当するインデックスのレート制御パラメータを読み出し、
該読み出されたレート制御パラメータと前記レート制御パラメータ初期値記憶部に記憶されたレート制御パラメータの初期値との中間の値を前記レート制御パラメータ現在値記憶部に初期設定することを特徴とする付記13に記載の動画像符号化装置。
(付記15)前記レート制御パラメータの初期化を指示する信号を受信しととき、シーンチェンジキャンセルとなったフレームと次のフレームの差分絶対値和で前記データベースを参照し、
該当するインデックスのレート制御パラメータを読み出し、
該読み出されたレート制御パラメータと前記レート制御パラメータ初期値記憶部に記憶されたレート制御パラメータの初期値との中間の値を前記レート制御パラメータ現在値記憶部に初期設定することを特徴とする付記14に記載の動画像符号化装置。
(付記16)原画像フレーム間の差分絶対値和を求めるSAD演算部と、
前記差分絶対値和の移動平均を順次計算するSAD移動平均計算部と、
ダイナミックに更新され、レート制御に用いられるレート制御パラメータを記憶するレート制御パラメータ現在値記憶部と、
前記レート制御パラメータの初期値を記憶するレート制御パラメータ初期値記憶部と、
データベースと、
を備え、
シーンチェンジが発生する毎に、あるいはGOP毎に、前記差分絶対値和の移動平均をインデックスとして前記レート制御パラメータ現在値記憶部に記憶されたレート制御パラメータを前記データベースに登録し、
シーンチェンジが発生したときに、シーンチェンジとなったフレームと次のフレームの差分絶対値和で前記データベースを参照し、
該当するインデックスのレート制御パラメータを読み出し、
該読み出されたレート制御パラメータと前記レート制御パラメータ初期値記憶部に記憶されたレート制御パラメータの初期値との中間の値を前記レート制御パラメータ現在値記憶部に初期設定することを特徴とする動画像符号化装置。
(付記17)コンピュータに、
原画像からシーンチェンジ検出値を演算するシーンチェンジ検出値演算機能と、
VBVバッファの残量に応じてシーンチェンジ検出閾値を演算する閾値演算機能と、
前記シーンチェンジ検出値と前記シーンチェンジ検出閾値を比較し、該比較結果に応じてシーンチェンジが発生したか否かを判定をするシーンチェンジ判定機能と、
を実施させることを特徴とする動画像符号化プログラム。
110 SAD演算部
110 SAD時間変化量演算部
120 SAD評価部
130 ラッチ部
140 選択部
20 閾値演算部
30 シーンチェンジ判定部
31 固定閾値設定部
32 第1比較部
33 第2比較部
34 判定信号生成部
200 前処理部
210 フレーム間差分値演算部
220 ピクチャタイプ判定部
300 エンコード部
310 イントラ予測部
320 動き検出部ME
330 動き補償部MC
341,342 差分演算部
350 変換部
351 逆変換部
360 量子化部
361 逆量子化部
370 可変長符号化部
391,392 加算部
400 レート制御部
405 レート制御パラメータ初期値記憶部
410 レート制御パラメータ現在値記憶部
420 初期パラメータ設定部
500 データベース
510 SAD移動平均計算部
520 データベース登録部
Claims (7)
- 原画像フレーム間の差分絶対値和を求めるSAD演算部と該差分絶対値和の時間変化量を求めるSAD時間変化量演算部とを備え、該差分絶対値和の時間変化量をシーンチェンジ検出値として演算するシーンチェンジ検出値演算部と、
VBVバッファの残量がVBVバッファ最大値と等しくなったときにシーンチェンジ検出閾値が最小値かつシーンチェンジを誤検出しない値となるようにし、VBVバッファの残量が該VBVバッファ最大値より少なくなるに従ってシーンチェンジ検出閾値が該最小値かつシーンチェンジを誤検出しない値と比べて大きくなるというように、該VBVバッファの残量に応じて該シーンチェンジ検出閾値を演算する閾値演算部と、
前記シーンチェンジ検出値と前記シーンチェンジ検出閾値を比較し、該比較結果に応じてシーンチェンジが発生したか否かを判定をするシーンチェンジ判定部と、
前記シーンチェンジ判定部がシーンチェンジが発生したと判定した場合にはシーンチェンジの発生を検出したことを示すフレームを画像フレーム間の相関の絶対的基準となるフレームとして符号化する符号化部と、
を備えたことを特徴とする動画像符号化装置。 - 前記シーンチェンジ検出値演算部は、前記SAD演算部が演算した差分絶対値和が所定の閾値以上の値であるか評価するSAD評価部を備え、
前記SAD評価部の評価結果、前記差分絶対値和が所定の閾値以上の値でなければ、シーンチェンジが発生したとの判定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。 - 前記差分絶対値和の移動平均を順次計算するSAD移動平均計算部と、
ダイナミックに更新され、レート制御に用いられるレート制御パラメータを記憶するレート制御パラメータ現在値記憶部と、
前記レート制御パラメータの初期値を記憶するレート制御パラメータ初期値記憶部と、
データベースと、
を備え、
シーンチェンジが発生する毎に、あるいはGOP毎に、前記差分絶対値和の移動平均をインデックスとして前記レート制御パラメータ現在値記憶部に記憶されたレート制御パラメータを前記データベースに登録し、
シーンチェンジが発生したときに、シーンチェンジとなったフレームと次のフレームの差分絶対値和で前記データベースを参照し、
該当するインデックスのレート制御パラメータを読み出し、
該読み出されたレート制御パラメータと前記レート制御パラメータ初期値記憶部に記憶されたレート制御パラメータの初期値との中間の値を前記レート制御パラメータ現在値記憶部に初期設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。 - 前記シーンチェンジ判定部は、前記シーンチェンジ検出値と前記シーンチェンジ検出閾値を比較して比較結果を出力する第1の比較部と、前記シーンチェンジ検出閾値の最小値以下の固定閾値が設定される固定閾値設定部と、該固定閾値と前記シーンチェンジ検出値を比較して比較結果を出力する第2の比較部とを備え、
前記第1の比較部の出力が、前記シーンチェンジ検出値が前記シーンチェンジ検出閾値以上であることを示す場合には、シーンチェンジ発生を報知する信号を出力し、前記第1の比較部の出力が、前記シーンチェンジ検出値が前記シーンチェンジ検出閾値以上ではなく、前記第2の比較部の出力が、前記シーンチェンジ検出値が前記固定閾値以上であることを示す場合には、GOP割り当て情報量追加を指示する信号を出力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。 - 前記シーンチェンジ判定部は、前記シーンチェンジ検出値と前記シーンチェンジ検出閾値を比較して比較結果を出力する第1の比較部と、前記シーンチェンジ検出閾値の最小値以下の固定閾値が設定される固定閾値設定部と、該固定閾値と前記シーンチェンジ検出値を比較して比較結果を出力する第2の比較部とを備え、
前記第1の比較部の出力が、前記シーンチェンジ検出値が前記シーンチェンジ検出閾値以上であることを示す場合には、シーンチェンジ発生を報知する信号を出力し、前記第1の比較部の出力が、前記シーンチェンジ検出値が前記シーンチェンジ検出閾値以上ではなく、前記第2の比較部の出力が、前記シーンチェンジ検出値が前記固定閾値以上であることを示す場合には、レート制御パラメータの初期化を指示する信号を出力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。 - 前記差分絶対値和の移動平均を順次計算するSAD移動平均計算部と、
ダイナミックに更新され、レート制御に用いられるレート制御パラメータを記憶するレート制御パラメータ現在値記憶部と、
前記レート制御パラメータの初期値を記憶するレート制御パラメータ初期値記憶部と、
データベースと、
を備え、
シーンチェンジが発生する毎に、あるいはGOP毎に、前記差分絶対値和の移動平均をインデックスとして前記レート制御パラメータ現在値記憶部に記憶されたレート制御パラメータを前記データベースに登録し、
かつ、前記レート制御パラメータの初期化を指示する信号を受信すると、前記差分絶対値和の移動平均をインデックスとして前記レート制御パラメータ現在値記憶部に記憶されたレート制御パラメータを前記データベースに登録することを特徴とする請求項5に記載の動画像符号化装置。 - コンピュータに、
原画像フレーム間の差分絶対値和の時間変化量をシーンチェンジ検出値として演算するシーンチェンジ検出値演算機能と、
VBVバッファの残量がVBVバッファ最大値と等しくなったときにシーンチェンジ検出閾値が最小値かつシーンチェンジを誤検出しない値となるようにし、VBVバッファの残量が該VBVバッファ最大値より少なくなるに従ってシーンチェンジ検出閾値が該最小値かつシーンチェンジを誤検出しない値と比べて大きくなるというように、該VBVバッファの残量に応じて該シーンチェンジ検出閾値を演算する閾値演算機能と、
前記シーンチェンジ検出値と前記シーンチェンジ検出閾値を比較し、該比較結果に応じてシーンチェンジが発生したか否かを判定をするシーンチェンジ判定機能と、
シーンチェンジが発生したと判定された場合にはシーンチェンジの発生を検出したことを示すフレームを画像フレーム間の相関の絶対的基準となるフレームとして符号化する符号化機能と、
を実現させることを特徴とする動画像符号化プログラム。
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