JP5237222B2 - Apparatus, method and program for quantifying video encoding difficulty - Google Patents
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Description
本発明は、映像符号化難易度の定量化装置、方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to an apparatus, method, and program for quantifying video encoding difficulty.
近年、映像信号の圧縮符号化技術の向上に伴い、圧縮符号化された符号化映像を含んだビットストリームをインターネットなどのネットワークを介して送信することにより、映像をユーザに対して配信する映像配信サービスが盛んに行われている。
このような映像配信サービスを行う事業者にとって、元映像の符号化難度を定量的に把握することは、配信映像の品質を確保してユーザ満足度を向上させる上で重要である。
In recent years, with the improvement of video signal compression and encoding technology, video distribution that distributes video to users by transmitting a bitstream containing encoded video that has been compression-encoded via a network such as the Internet. Services are actively performed.
For a business operator who provides such a video distribution service, quantitatively understanding the encoding difficulty level of the original video is important for ensuring the quality of the distribution video and improving user satisfaction.
従来、映像信号の符号化難度を定量的に示す指標として、「クリティカリティ」が用いられてきた（非特許文献１）。非特許文献１に開示されているクリティカリティは、映像信号を一定の量子化精度で符号化して得られた符号化映像の１画素当たりに発生する情報量として定義される。
したがって、クリティカリティは、符号化難度の高い映像ほど符号化映像の１画素当たりに発生する情報量が多くなるためクリティカリティが高くなり、一方、符号化難度の低い映像ほど情報量は少なくなりクリティカリティが低くなるといった特徴を有する。
Conventionally, “criticality” has been used as an index that quantitatively indicates the degree of difficulty of encoding a video signal (Non-patent Document 1). The criticality disclosed in Non-Patent
Therefore, the criticality of a video with a higher degree of encoding difficulty increases because the amount of information generated per pixel of the encoded video increases, whereas the video with a lower level of encoding difficulty has a lower amount of information. It has a feature that the utility is low.
しかしながら、クリティカリティの定義から、クリティカリティの導出に符号化器（エンコーダ）の量子化精度を一定にする必要がある一方、量子化精度を入力映像に応じて自動制御するものが大勢を占める既存のエンコーダに対して、量子化精度を一定にするといった制御を行うことは困難である。そのため、非特許文献１に示す技術では、量子化精度を自動制御する既存のエンコーダによって符号化された映像のクリティカリティを容易に導出することはできない。
However, from the definition of criticality, it is necessary to make the quantization accuracy of the encoder (encoder) constant for deriving the criticality, and on the other hand, there are many that automatically control the quantization accuracy according to the input video It is difficult to control such an encoder to make the quantization accuracy constant. Therefore, the technique shown in Non-Patent
また、映像配信サービスを行う事業者によって配信される映像のうち、符号化前の元映像を所有していない配信映像（符号化映像）やリアルタイム配信されている符号化映像は、サービス事業者によって量子化され圧縮符号化された映像ではないために、符号化の際の量子化精度を知ることはできない。そのため、映像配信サービスを行う事業者は、このような配信映像のクリティカリティを知ることは不可能であり、配信映像の品質に直結する映像の符号化難度を定量的に把握できないために、映像配信サービスの提供環境を最適化できない場合がある。 In addition, among the videos distributed by the provider that provides the video distribution service, the distribution video that does not own the original video before encoding (encoded video) and the encoded video that is distributed in real time are Since the video is not quantized and compression-encoded, the quantization accuracy at the time of encoding cannot be known. For this reason, operators who provide video distribution services cannot know the criticality of such distribution video and cannot quantitatively grasp the video encoding difficulty directly linked to the quality of the distribution video. There are cases where the distribution service delivery environment cannot be optimized.
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、映像の符号化難度を定量化した符号化難易度を、符号化の際の量子化精度が一定であることを前提とせずに導出する映像符号化難易度の定量化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and does not assume that the encoding difficulty obtained by quantifying the encoding difficulty of video is constant in the quantization accuracy at the time of encoding. An object of the present invention is to provide an apparatus for quantifying the degree of difficulty in encoding video derived from the above.
上記目的を達成するために、本発明は、入力される符号化映像の属性毎に前記符号化映像のビット量を算出し出力するビット量出力部と、前記符号化映像の属性毎にマクロブロックの量子化パラメータの平均値を算出し、この値を量子化パラメータの特徴量として出力する特徴量出力部と、前記ビット量出力部によって出力されるビット量と、前記特徴量出力部によって出力される量子化パラメータの特徴量とからなる前記符号化映像の変動特性を、複数の符号化映像の属性毎のビット量と量子化パラメータの特徴量との関係を平均化して得られた、符号化映像の属性毎のビット量と量子化パラメータの特徴量との基準となる関係を表す標準変動特性と比較して、前記符号化映像に対する符号化難易度を導出する符号化難易度導出部とを設けた。 To achieve the above object, the present invention provides a bit amount output unit that calculates and outputs a bit amount of the encoded video for each attribute of the encoded video that is input, and a macroblock for each attribute of the encoded video. and of calculating an average value of the quantization parameter, a feature amount output unit for outputting the value as a feature quantity of a quantization parameter, a bit amount output by the previous SL bit amount output unit, output by the feature quantity output unit A coding characteristic obtained by averaging the relationship between the bit quantity for each attribute of a plurality of encoded videos and the feature quantity of the quantization parameter, the fluctuation characteristics of the encoded video comprising the quantization parameter feature quantity An encoding difficulty level deriving unit for deriving an encoding difficulty level for the encoded video as compared with a standard variation characteristic representing a reference relationship between a bit amount for each attribute of the encoded video and a feature amount of a quantization parameter ; Provided .
また、本発明の映像符号化難易度の定量化装置における前記特徴量算出部は、入力される符号化映像のビットストリームに含まれるシンタックス情報から前記符号化映像の各マクロブロックにおける量子化パラメータを抽出する量子化パラメータ抽出部と、この量子化パラメータ抽出部によって抽出された量子化パラメータを用いて前記符号化映像の属性毎にマクロブロックの量子化パラメータの平均値を算出し、この値を量子化パラメータの特徴量として出力する特徴量算出部とを備える構成としても良い。 In the video coding difficulty quantifying apparatus according to the present invention, the feature amount calculation unit may calculate a quantization parameter for each macroblock of the encoded video from syntax information included in a bitstream of the input encoded video. A quantization parameter extracting unit for extracting the macroblock, and using the quantization parameter extracted by the quantization parameter extracting unit to calculate an average value of the quantization parameter of the macroblock for each attribute of the encoded video, It is good also as a structure provided with the feature-value calculation part output as a feature-value of a quantization parameter.
また、本発明の映像符号化難易度の定量化装置は、入力される符号化映像の属性毎に前記符号化映像のビット量を算出し出力するビット量出力部と、前記符号化映像を復号して出力される映像に対する主観品質評価に基づいた評価データを導出し、このデータを主観品質値として出力する主観品質値出力部と、前記ビット量出力部によって出力されるビット量と、前記主観品質値出力部によって出力される主観品質値とからなる前記符号化映像の変動特性を、複数の符号化映像のビット量と主観品質値との関係を平均化して得られた、符号化映像のビット量と主観品質値との基準となる関係を表す標準変動特性と比較して、前記符号化映像に対する符号化難易度を導出する符号化難易度導出部とからなる構成としても良い。 The video encoding difficulty quantifying apparatus according to the present invention includes a bit amount output unit that calculates and outputs a bit amount of the encoded video for each attribute of the input encoded video, and decodes the encoded video. Evaluation data based on the subjective quality evaluation for the output video, a subjective quality value output unit that outputs this data as a subjective quality value, a bit amount output by the bit amount output unit, and the subjective A variation characteristic of the encoded video composed of the subjective quality value output by the quality value output unit is obtained by averaging the relationship between the bit amount of the plurality of encoded videos and the subjective quality value . Compared with a standard variation characteristic that represents a reference relationship between the bit amount and the subjective quality value, the coding difficulty level deriving unit that derives the coding difficulty level for the coded video may be used.
さらに、本発明の映像符号化難易度の定量化装置における前記ビット量算出部は、入力される符号化映像のビット量を前記符号化映像が符号化される際に出力されるパラメータで分類し、分類されたパラメータ毎に前記符号化映像のビット量を算出することを特徴とすることとしても良い。 Furthermore, the bit amount calculation unit in the video coding difficulty quantifying apparatus of the present invention classifies the bit amount of the input encoded video according to a parameter output when the encoded video is encoded. The bit amount of the encoded video may be calculated for each classified parameter.
本発明においては、符号化映像に含まれる情報を利用してこの符号化映像の属性毎のビット量と量子化パラメータの特徴量を算出し、算出したビット量と量子化パラメータの特徴量との関係を示す変動特性と、複数の符号化映像の属性毎のビット量と量子化パラメータの特徴量との関係を平均化して得られた標準変動特性と比較して、映像の符号化難易度を導出する。
また、量子化パラメータの特徴量に代えて符号化映像の主観品質値を用いることによって、算出した符号化映像の属性毎のビット量とこの符号化映像の主観品質値との関係を示す変動特性と、複数の符号化映像のビット量と主観品質値との関係を平均化して得られた標準変動特性と比較して、映像の符号化難易度を導出する。
In the present invention, using the information included in the encoded video, the bit amount for each attribute of the encoded video and the feature amount of the quantization parameter are calculated, and the calculated bit amount and the feature amount of the quantization parameter are calculated. Compared with the standard fluctuation characteristics obtained by averaging the relation between the fluctuation characteristics indicating the relationship and the bit quantity for each attribute of the plurality of encoded videos and the feature quantity of the quantization parameter, the coding difficulty of the video is To derive.
In addition, by using the subjective quality value of the encoded video instead of the feature quantity of the quantization parameter, the fluctuation characteristic indicating the relationship between the calculated bit amount for each attribute of the encoded video and the subjective quality value of the encoded video Compared with the standard variation characteristic obtained by averaging the relationship between the bit amount and the subjective quality value of a plurality of encoded videos, the video encoding difficulty level is derived.
よって、本発明によれば、符号化の際の量子化精度が一定であることを前提とせずに映像の符号化難度を定量化した符号化難易度を導出することができる。
したがって、量子化制御機能が自動制御され外部制御できないような既存の符号化器（エンコーダ）によって符号化された符号化映像や、既に量子化後の圧縮符号化された符号化映像のような、符号化の際の量子化精度が一定であるのか変動しているのか不明な符号化映像に対しても、符号化難度を定量化することができるとともに、これらの符号化映像の符号化難易度を逐次把握することが可能となる。
Therefore, according to the present invention, it is possible to derive the encoding difficulty level obtained by quantifying the video encoding difficulty level without assuming that the quantization accuracy at the time of encoding is constant.
Therefore, such as an encoded video encoded by an existing encoder (encoder) such that the quantization control function is automatically controlled and cannot be externally controlled, or an encoded video already compressed and encoded after quantization, Encoding difficulty can be quantified even for encoded video for which it is unknown whether the quantization accuracy at the time of encoding is constant or fluctuating, and the encoding difficulty of these encoded videos Can be grasped sequentially.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
なお、以下に説明する実施の形態にかかる映像符号化難易度の定量化装置は、一例として符号化方式Ｈ．２６４によって圧縮符号化された映像の符号化難易度を導出するものとする。
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態にかかる映像符号化難易度の定量化装置は、符号化映像の符号化難度を定量的に示す符号化難易度を、符号化映像のビットストリームのビット量と量子化パラメータとに基づいて導出するものである。
本実施の形態にかかる映像符号化難易度の定量化装置１０の構成を示すブロック図を、図１に示す。
本実施の形態にかかる映像符号化難易度の定量化装置１０は、図１に示すように、ビット量出力部１１と特徴量出力部１２と符号化難易度導出部１３とから構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Note that a video encoding difficulty level quantifying apparatus according to an embodiment described below includes, as an example, an encoding scheme H.264. It is assumed that the encoding difficulty level of the video compressed and encoded by H.264 is derived.
[First Embodiment]
The apparatus for quantifying the degree of difficulty in encoding video according to the first embodiment of the present invention includes an encoding difficulty level that quantitatively indicates an encoding difficulty level of an encoded video, and a bit amount of a bit stream of the encoded video. It is derived based on the quantization parameter.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a video coding difficulty
As shown in FIG. 1, the video coding difficulty
ビット量出力部１１は、入力された符号化映像のビットストリームのビット量を符号化映像の属性毎に算出して出力する。
特徴量出力部１２は、量子化パラメータ抽出部１２−１と特徴量算出部１２−２とから構成されており、入力された符号化映像の属性毎にマクロブロックの量子化パラメータの平均値を算出して、この値を量子化パラメータの特徴量として出力する。
The bit amount output unit 11 calculates and outputs the bit amount of the bit stream of the input encoded video for each attribute of the encoded video.
The feature
量子化パラメータ抽出部１２−１は、入力された符号化映像のビットストリームに含まれるシンタックス情報から符号化映像におけるマクロブロックの量子化パラメータを抽出する。
特徴量算出部１２−２は、量子化パラメータ抽出部によって抽出された量子化パラメータを用いて、符号化映像の属性毎にマクロブロックの量子化パラメータの平均値を算出し、この値を量子化パラメータの特徴量として出力する。
The quantization parameter extraction unit 12-1 extracts a macroblock quantization parameter in the encoded video from the syntax information included in the input encoded video bitstream.
Using the quantization parameter extracted by the quantization parameter extraction unit, the feature amount calculation unit 12-2 calculates the average value of the macroblock quantization parameter for each attribute of the encoded video, and quantizes this value. Output as parameter feature.
符号化難易度導出部１３は、予め記憶している符号化映像の属性毎のビット量と量子化パラメータの特徴量との基準となる関係を示す標準変動特性と、ビット量出力部１１によって出力される符号化映像の属性毎に分類されたビットストリームのビット量と、特徴量出力部１２によって出力される量子化パラメータの特徴量とに基づいて符号化映像に対する符号化難易度を導出する。
なお、本実施の形態にかかる映像符号化難易度の定量化装置１０は、ＣＰＵ（中央演算装置）やメモリ、インターフェースからなるコンピュータにコンピュータプログラムをインストールすることによって実現され、上述した映像符号化難易度の定量化装置１０の各機能は、上記コンピュータの各種ハードウェア資源と上記コンピュータプログラム（ソフトウェア）とが協働して実現される。
The encoding difficulty level deriving unit 13 outputs a standard variation characteristic indicating a reference relationship between the bit amount for each attribute of the encoded video stored in advance and the feature amount of the quantization parameter, and the bit amount output unit 11 outputs the standard variation characteristic. The degree of difficulty in encoding the encoded video is derived based on the bit amount of the bit stream classified for each attribute of the encoded video and the feature amount of the quantization parameter output by the feature
Note that the video coding
＜符号化映像の属性について＞
ここで、符号化映像の属性について説明する。
本実施の形態においては、符号化映像の属性として、符号化の際に出力されるデータ属性（以下、「符号化属性」という。）と符号化映像の画面の種別を表す「フレーム属性」とを用いる。
<About attributes of encoded video>
Here, the attribute of the encoded video will be described.
In the present embodiment, as attributes of the encoded video, a data attribute (hereinafter referred to as “encoding attribute”) output at the time of encoding and a “frame attribute” indicating the type of the screen of the encoded video, Is used.
まず、「符号化属性」とは、映像を多様な符号化方式によって符号化する際に出力されるデータの種別を示す属性である。Ｈ.２６４方式によって圧縮符号化された符号化映像を例にとると、Prediction bits（動き補償による参照フレーム情報と参照フレームへの動きベクトル情報。）、Residual bits（画素値や画面内予測による画素の差分、また動き補償による画面間の画素値の差分に対する変換符号化で生じるデータ（ＤＣＴ(Discrete Cosine Transform)変換で生じるＤＣＴ係数など）。）、Oter bits（その他のデータビット。）の３つが符号化属性に相当する。
これら各々の符号化属性を示すデータのビット量は、元映像の絵柄や動きなど画像の情報量に依存しており、元映像の絵柄や動きによって大きく変化する。
First, the “encoding attribute” is an attribute indicating the type of data output when a video is encoded by various encoding methods. For example, in the case of an encoded video compressed and encoded by the H.264 method, Prediction bits (reference frame information by motion compensation and motion vector information to the reference frame), Residual bits (pixel values and pixels by intra prediction) And the data generated by transform coding for the difference in pixel values between screens by motion compensation (DCT coefficients generated by DCT (Discrete Cosine Transform) conversion)) and Oter bits (other data bits). Corresponds to the encoding attribute.
The bit amount of data indicating each of these encoding attributes depends on the amount of image information such as the design and motion of the original video, and varies greatly depending on the design and motion of the original video.
また、「フレーム属性」とは、符号化映像の連続するフレーム（連続する画面）を構成する１フレームの種別を表すものである。Ｈ.２６４方式によって圧縮符号化された符号化映像を例にとると、Ｉフレーム(Intra-frame：前後の画面とは別に独立して符号化されたフレームを示す) 属性 、Ｐフレーム(Predictive-frame：過去の画面からの予測により符号化されたフレームを示す)属性、Ｂフレーム(Bi-directional-frame：過去と未来の双方向に存在する画面からの予測により符号化されたフレームを示す)属性の３種類がフレーム属性に相当する。 The “frame attribute” represents the type of one frame constituting a continuous frame (continuous screen) of the encoded video. For example, an encoded video compressed and encoded by the H.264 method is an I frame (Intra-frame: indicating a frame encoded independently of the preceding and following screens) attribute, P frame (Predictive- frame: indicates a frame encoded by prediction from a past screen) attribute, B frame (Bi-directional-frame: indicates a frame encoded by prediction from a screen existing in the past and the future) Three types of attributes correspond to frame attributes.
次に、本実施の形態にかかる映像符号化難易度の定量化装置１０の動作について、図を参照して説明する。
Next, the operation of the video coding difficulty
図２は、ビット量出力部１１の動作を示すフローチャートである。
図２に示すように、符号化映像のビットストリームが入力されると（Ｓ１１１）、ビット量出力部１１は、このビットストリームの符号化属性（Prediction bits，Residual bits，Oter bits）を識別する（Ｓ１１２）。
ビット量出力部１１は、さらに符号化属性毎に識別されたビットストリームのフレーム属性（Ｉフレーム，Ｐフレーム，Ｂフレーム）を識別する（Ｓ１１３）。
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the bit amount output unit 11.
As shown in FIG. 2, when a bit stream of encoded video is input (S111), the bit amount output unit 11 identifies encoding attributes (Prediction bits, Residual bits, Oter bits) of this bit stream ( S112).
The bit amount output unit 11 further identifies the frame attributes (I frame, P frame, B frame) of the bit stream identified for each encoding attribute (S113).
その結果、ビットストリームは、ビット量出力部１１によって符号化属性およびフレーム属性毎に、Prediction bits(I)，Prediction bits(P)，Prediction bits(B)，Residual bits(I)，Residual bits(P)，Residual bits(B)，Oter bits(I)，Oter bits(P)，Oter bits(B)の９種類に分類される。ここで、”Prediction bits(I)”は、符号化属性「Prediction bits」のうち、「Ｉフレーム」のフレーム属性を有したビットストリームである。 As a result, the bit stream is output by the bit amount output unit 11 for each encoding attribute and frame attribute, Prediction bits (I), Prediction bits (P), Prediction bits (B), Residual bits (I), Residual bits (P ), Residual bits (B), Oter bits (I), Oter bits (P), and Oter bits (B). Here, “Prediction bits (I)” is a bit stream having a frame attribute of “I frame” among the encoding attributes “Prediction bits”.
ビット量出力部１１は、上述した符号化属性およびフレーム属性毎に分類された９種類のビットストリームのそれぞれのビット量を算出して出力する（Ｓ１１４）。 The bit amount output unit 11 calculates and outputs the respective bit amounts of the nine types of bit streams classified for each encoding attribute and frame attribute described above (S114).
次に、特徴量抽出部１２の動作を図３に示すフローチャートを参照して説明する。
図３に示すように、符号化映像のビットストリームが入力されると（Ｓ１２１）、特徴量抽出部１２の量子化パラメータ抽出部１２−１は、入力されたビットストリームの内部を走査し、対象となるビットストリームから全てのマクロブロックの量子化パラメータを抽出して出力する（Ｓ１２２）。
Next, the operation of the feature
As shown in FIG. 3, when a bit stream of encoded video is input (S121), the quantization parameter extraction unit 12-1 of the feature
ここで、Ｈ.２６４方式により圧縮符号化された符号化映像を例にとり、量子化パラメータ抽出部１２−１によるマクロブロックの量子化パラメータの抽出動作について説明する。
量子化パラメータ抽出部１２−１は、入力された符号化映像のビットストリームに含まれる量子化パラメータが記述されているシンタックス情報を参照することにより、マクロブロックの量子化パラメータを抽出する。また、このシンタックス情報に量子化パラメータの設定がなされていないマクロブロックが存在する場合、量子化パラメータ抽出部１２−１は、このマクロブロックについて任意の値を量子化パラメータとして抽出しても良く、そのまま設定されていない状態を抽出して量子化パラメータを「０」としても良い。
Here, the operation of extracting the quantization parameter of the macroblock by the quantization parameter extracting unit 12-1 will be described by taking an example of the encoded video compressed and encoded by the H.264 method.
The quantization parameter extraction unit 12-1 extracts the quantization parameter of the macroblock by referring to the syntax information describing the quantization parameter included in the input encoded video bitstream. In addition, when there is a macroblock in which the quantization parameter is not set in the syntax information, the quantization parameter extraction unit 12-1 may extract an arbitrary value for the macroblock as a quantization parameter. The state that is not set as it is may be extracted and the quantization parameter may be set to “0”.
特徴量算出部１２−２は、量子化パラメータ抽出部１２−１によって出力された量子化パラメータを用いて、フレーム属性（Ｉフレーム属性、Ｐフレーム属性、Ｂフレーム属性）に応じたマクロブロックの量子化パラメータの平均値を算出する。算出されたそれぞれのフレーム属性に対応したマクロブロックの量子化パラメータの平均値を、特徴量算出部１２−２は、フレーム属性毎の量子化パラメータの特徴量として出力する（Ｓ１２３）。 The feature quantity calculation unit 12-2 uses the quantization parameter output by the quantization parameter extraction unit 12-1 to quantize the macroblock according to the frame attribute (I frame attribute, P frame attribute, B frame attribute). The average value of the optimization parameters is calculated. The feature quantity calculation unit 12-2 outputs the average value of the quantization parameter of the macroblock corresponding to each calculated frame attribute as the feature quantity of the quantization parameter for each frame attribute (S123).
次に、符号化難易度導出部１３の動作を、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
図３に示すように、符号化難易度導出部１３は、ビット量出力部１１によって出力された属性毎に分類された符号化映像のビットストリームのビット量と特徴量出力部１２によって出力されたフレーム属性毎の量子化パラメータの特徴量とを取得する（Ｓ１３１）。
Next, the operation of the encoding difficulty level deriving unit 13 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the encoding difficulty level deriving unit 13 is output by the bit amount and feature
符号化難易度導出部１３は、平均的な符号化難度の映像のビット量と量子化パラメータの特徴量とから求められる標準変動特性を予め記憶しており、この標準変動特性に対して、取得した符号化映像の属性毎に分類されたビット量と量子化パラメータの特徴量とから導出される変動特性を比較し、その後、符号化難易度導出部１３は、得られた比較結果に基づいて符号化難易度を導出する。（Ｓ１３２）。 The encoding difficulty level deriving unit 13 stores in advance a standard variation characteristic obtained from the bit amount of an image with an average encoding difficulty level and a feature amount of a quantization parameter. The variation characteristics derived from the bit amount classified for each attribute of the encoded video and the feature amount of the quantization parameter are compared, and then the encoding difficulty level deriving unit 13 is based on the obtained comparison result. Deriving the encoding difficulty level. (S132).
＜変動特性について＞
ここで、本実施の形態において符号化難易度の導出の際に用いる変動特性と標準変動特性について説明する。
まず、符号化映像の属性毎のビット量と量子化パラメータの特徴量との関係を示す変動特性について説明する。
変動特性は、どのような符号化器においても、入力される符号化映像のビットレートを細かく変化させながら、その符号化映像のビットストリームから符号化映像の属性毎のビット量と量子化パラメータの特徴量とを算出し、算出された符号化映像の属性毎のビット量と量子化パラメータの特徴量との関係をコンピュータなどの記憶装置に記憶することで取得することができる。
<About fluctuation characteristics>
Here, the fluctuation characteristics and the standard fluctuation characteristics used in deriving the encoding difficulty level in this embodiment will be described.
First, the fluctuation characteristics indicating the relationship between the bit amount for each attribute of the encoded video and the feature amount of the quantization parameter will be described.
The fluctuation characteristics are such that the bit amount and the quantization parameter for each attribute of the encoded video are changed from the bit stream of the encoded video while finely changing the bit rate of the input encoded video in any encoder. The feature amount is calculated, and the relationship between the calculated bit amount for each attribute of the encoded video and the feature amount of the quantization parameter is stored in a storage device such as a computer.
本実施の形態にかかる映像符号化難易度の定量化装置において導出される変動特性の一例を、図５〜図７のそれぞれに示す。
図５は、符号化映像のフレーム属性毎に区別されたビットストリームの一部であるResidual bits(I)と量子化パラメータの特徴量であるQP(I)との関係を示す変動特性を、図６は Residual bits(P)とQP(P)との関係を、図７はResidual bits(B)とQP(B)との関係を示す変動特性を、測定対象となる複数の映像コンテンツ（ここでは８サンプル）毎に示したものである。ただし、図５〜図７の横軸は対数軸である。
An example of variation characteristics derived in the video coding difficulty quantifying apparatus according to the present embodiment is shown in FIGS.
FIG. 5 is a graph showing fluctuation characteristics indicating the relationship between Residual bits (I) that are part of a bit stream distinguished for each frame attribute of the encoded video and QP (I) that is a feature amount of a quantization parameter. 6 shows the relationship between Residual bits (P) and QP (P), and FIG. 7 shows the fluctuation characteristics showing the relationship between Residual bits (B) and QP (B). This is shown every 8 samples). However, the horizontal axis of FIGS. 5-7 is a logarithmic axis.
＜標準変動特性について＞
標準変動特性とは、多様な符号化映像から導出される変動特性のうち、平均的な符号化難度となる符号化映像から導出される変動特性、すなわち、符号化映像の属性毎のビット量と量子化パラメータの特徴量との基準となる関係を示す変動特性とする。
この標準変動特性は、後述するように複数の映像コンテンツに対する変動特性を予め導出しておき、それぞれの変動特性における量子化パラメータの特徴量を映像コンテンツ毎に平均した量子化パラメータの特徴量を算出し、この平均した量子化パラメータの特徴量と符号化映像のビット量との関係をコンピュータなどの記憶装置に記憶することで取得することができる。
<Standard variation characteristics>
The standard variation characteristic is a variation characteristic derived from an encoded video having an average encoding difficulty among the variation characteristics derived from various encoded videos, that is, the bit amount for each attribute of the encoded video. The variation characteristic indicates a reference relationship with the feature amount of the quantization parameter.
As will be described later, this standard variation characteristic is derived in advance for variation characteristics for a plurality of video contents, and a quantization parameter feature amount is calculated by averaging the quantization parameter feature amounts for each variation characteristic for each video content. Then, the relationship between the average feature value of the quantization parameter and the bit amount of the encoded video can be obtained by storing it in a storage device such as a computer.
ここで、図５〜図７に示す変動特性に基づいて求められる標準変動特性のテンプレートを利用した符号化難易度の導出方法の概念図を、図８に示す。
図８の中に示される標準変動特性は、図５〜図７に示すような複数の映像コンテンツに対する変動特性において、映像コンテンツ毎のQP(I), QP(P), QP(B)を平均した量子化パラメータQPave(I), QPave (P), QPave (B)と、ビット量Residual bits(I), Residual bits(P), Residual bits(B)との関係を導出することにより取得できる変動特性である。
Here, FIG. 8 shows a conceptual diagram of a method for deriving the encoding difficulty level using the standard variation characteristic template obtained based on the variation characteristics shown in FIGS.
The standard variation characteristics shown in FIG. 8 are averages of QP (I), QP (P), and QP (B) for each video content in the variation characteristics for a plurality of video contents as shown in FIGS. Variation obtained by deriving the relationship between the quantized quantization parameters QPave (I), QPave (P), QPave (B) and the bit amount Residual bits (I), Residual bits (P), Residual bits (B) It is a characteristic.
＜標準変動特性の導出条件について＞
標準変動特性は、予め取得した複数の映像コンテンツの変動特性に基づいて導出されるために、予め取得した変動特性、すなわち、測定対象となる映像コンテンツが多いほど、導出される標準変動特性の精度は向上する。
本実施の形態にかかる映像符号化難易度の定量化装置においては、図５〜図７に示すように８種類の映像コンテンツの変動特性に基づいて標準変動特性を取得する。
<Conditions for deriving standard fluctuation characteristics>
Since the standard fluctuation characteristics are derived based on the fluctuation characteristics of a plurality of video contents acquired in advance, the more the fluctuation characteristics acquired in advance, that is, the more video contents to be measured, the more accurate the standard fluctuation characteristics that are derived. Will improve.
In the video coding difficulty quantifying apparatus according to the present embodiment, standard fluctuation characteristics are acquired based on fluctuation characteristics of eight types of video content as shown in FIGS.
また、標準変動特性を取得する際の映像コンテンツの選定には、ANSI T1.801.03-1996（Digital Transport of One-Way Video Signals-Parameters for Objective Performance Assessment）に開示されているような、映像の特徴量を表すＳＩ(Spatial Information)やＴＩ(Temporal Information)の値に基づいて選定しても良く、また、評価者の主観で選定しても良い。
さらに、映像コンテンツの長さには、特に制限を設ける必要は無いが、取得するデータの信頼性を確保するため、１０秒程度の映像コンテンツを必要とする。
In addition, video content selection for obtaining standard variation characteristics is based on video characteristics as disclosed in ANSI T1.801.03-1996 (Digital Transport of One-Way Video Signals-Parameters for Objective Performance Assessment). The selection may be made based on the value of SI (Spatial Information) or TI (Temporal Information) representing the quantity, or may be selected by the evaluator's subjectivity.
Furthermore, the length of the video content does not need to be particularly limited, but the video content of about 10 seconds is required to ensure the reliability of the acquired data.
図５〜図７に示す変動特性、すなわち、各映像コンテンツのビット量と量子化パラメータの特徴量との関係には、線形関係（ただし横軸は対数軸である）が見られるが、これは、Ｈ.２６４方式の量子化パラメータが、ビットレートとほぼ反比例する量子化幅の対数であることに起因したものであり、圧縮符号化の方式の違いで異なる。
また、Ｈ.２６４方式の量子化パラメータの設定値は５１〜０であるため、量子化パラメータの特徴量QP(I), QP(P), QP(B)は、５１付近と０付近で飽和する。
5 to 7, that is, the relationship between the bit amount of each video content and the feature amount of the quantization parameter has a linear relationship (however, the horizontal axis is a logarithmic axis). This is because the quantization parameter of the H.264 method is a logarithm of the quantization width that is almost inversely proportional to the bit rate, and differs depending on the compression encoding method.
In addition, since the setting value of the quantization parameter of the H.264 method is 51 to 0, the feature values QP (I), QP (P), and QP (B) of the quantization parameter are saturated near 51 and near 0. To do.
次に、本実施の形態にかかる符号化難易度の定量化装置１０の符号化難易度の導出動作について、図５〜図８を参照してさらに詳しく説明する。
本実施の形態にかかる符号化難易度の定量化装置１０のビット量出力部１１によって出力される符号化映像の属性毎に区別されたビットストリームのビット量は、Prediction bits(I), Prediction bits(P), Prediction bits(B), Residual bits(I), Residual bits(P), Residual bits(B), Other bits(I), Other bits(P), Other bits(B)それぞれのビット量であり、その一部または全てが符号化難易度の算出に用いられる。本実施の形態では、Residual bits(I), Residual bits(P), Residual bits(B)のビット量を用いて符号化難易度を導出することとする。
Next, the encoding difficulty level derivation operation of the encoding difficulty
The bit amount of the bit stream distinguished for each attribute of the encoded video output by the bit amount output unit 11 of the encoding difficulty
また、特徴量出力部１２によって出力される各フレーム属性の量子化パラメータの特徴量を、それぞれQP(I)，QP(P)，QP(B)とする。
Further, the feature amounts of the quantization parameter of each frame attribute output by the feature
符号化難易度導出部１３によって導出される符号化難易度は、Residual bits(I), Residual bits(P), Residual bits(B)と対応するQP(I), QP(P), QP(B)との関係を示す変動特性と、予め記憶している標準変動特性との比較結果に基づいて導出される。 The encoding difficulty level derived by the encoding difficulty level deriving unit 13 is QP (I), QP (P), QP (B (B) corresponding to Residual bits (I), Residual bits (P), and Residual bits (B). ) Is derived on the basis of a comparison result between a fluctuation characteristic indicating a relationship with the standard fluctuation characteristic stored in advance.
本実施の形態かかる映像符号化難易度の定量化装置１０によって導出される変動特性、すなわち、映像コンテンツ毎のビット量と量子化パラメータの特徴量との関係を、以下に示す式（１）で定義することができる。
The variation characteristic derived by the video coding
ＱＰ(ｉ)＝ｐi×ｌｏｇ(Ｒｅｓｉｄｕａｌ ｂｉｔｓ(ｉ))＋ｑi 式（１）
なお、ｐiおよびｑiは、導出される変動特性に基づいた回帰分析により求められる係数であり、また、ｉはフレーム属性の種別（Ｉフレーム属性、Ｐフレーム属性、Ｂフレーム属性）を表す符号であり、ｉ＝ＩまたはＰまたはＢで表される。
QP (i) = p i × log (Residual bits (i)) + q i Equation (1)
Here, p i and q i are coefficients obtained by regression analysis based on the derived variation characteristics, and i is a code representing the type of frame attribute (I frame attribute, P frame attribute, B frame attribute) And i = I or P or B.
さらに、フレーム属性毎の量子化パラメータの特徴量であるQP(I), QP(P), QP(B)を平均した量子化パラメータの特徴量をQPave(I), QPave (P), QPave (B)とし、各映像コンテンツのビット量Residual bits(I), Residual bits(P), Residual bits(B)との関係を式（２）で定義することができる。 Furthermore, the quantization parameter features obtained by averaging the QP (I), QP (P), and QP (B) quantization parameter features for each frame attribute are represented by QPave (I), QPave (P), QPave ( B), and the relationship between the bit amount Residual bits (I), Residual bits (P), and Residual bits (B) of each video content can be defined by Expression (2).
ＱＰave(ｉ)＝ｐi ave×ｌｏｇ(Ｒｅｓｉｄｕａｌ ｂｉｔｓ(ｉ))＋ｑi ave 式（２）
なお、ｉはフレーム属性の種別（Ｉフレーム属性、Ｐフレーム属性、Ｂフレーム属性）を表す符号であり、ｉ＝ＩまたはＰまたはＢで表される。
QP ave (i) = p i ave × log (Residual bits (i)) + q i ave formula (2)
Note that i is a code representing the type of frame attribute (I frame attribute, P frame attribute, B frame attribute), and i = I, P, or B.
式（２）によって定義される映像コンテンツのビット量と量子化パラメータの特徴量の関係は、式（１）によって定義される映像コンテンツの変動特性を平均化したものであり、すなわち、平均的な符号化難度となる映像のビット量と量子化パラメータの特徴量との関係を示す標準変動特性を表すものである。 The relationship between the bit amount of the video content defined by the equation (2) and the feature amount of the quantization parameter is obtained by averaging the fluctuation characteristics of the video content defined by the equation (1). This represents a standard variation characteristic indicating the relationship between the bit amount of video that is an encoding difficulty level and the feature amount of a quantization parameter.
また、式（２）において、ｐi aveおよびｑi aveは、ビット量（本実施例ではResidual bits(I), Residual bits(P), Residual bits(B)）と平均化された量子化パラメータの特徴量（QPave(I), QPave (P), QPave (B)）の関係を決定する係数であり、圧縮符号化の方式や符号化器の実装状況によって異なることから、圧縮符号化方式や符号化器の実装毎に特化した係数を式（１）で導出される変動特性に基づいた回帰分析により導出して用いても良いし、予めデータベース化された係数を用いても良い。
なお、式（１）および式（２）では、映像コンテンツのビット量（本実施の形態ではResidual bits(I), Residual bits(P), Residual bits(B)）と量子化パラメータの特徴量（QP(I), QP(P), QP(B)）および平均化された量子化パラメータの特徴量（QPave(I), QPave (P), QPave (B)）との対数関係を表しているが、式（１）および式（２）が示す関係は対数関係に限るものではない。
In equation (2), p i ave and q i ave are bit amounts (in this embodiment, Residual bits (I), Residual bits (P), Residual bits (B)) and an averaged quantization parameter Is a coefficient that determines the relationship between the feature quantities (QPave (I), QPave (P), QPave (B)), and differs depending on the compression coding method and the implementation status of the encoder. Coefficients specialized for each implementation of the encoder may be derived by regression analysis based on the fluctuation characteristics derived by the equation (1), or coefficients previously stored in a database may be used.
In Equations (1) and (2), the bit amount of the video content (Residual bits (I), Residual bits (P), Residual bits (B) in this embodiment) and the feature amount of the quantization parameter ( QP (I), QP (P), QP (B)) and logarithmic relationships with averaged quantization parameter features (QPave (I), QPave (P), QPave (B)) However, the relationship represented by the equations (1) and (2) is not limited to the logarithmic relationship.
＜符号化難易度の導出について＞
本実施の形態にかかる映像符号化難易度の定量化装置１０は、予め、複数の映像コンテンツの変動特性から平均的な符号化難度である符号化映像のビット量と量子化パラメータの特徴量との関係を表す標準変動特性を示す式（２）を取得し、記憶する。
映像符号化難易度の定量化装置１０の符号化難易度導出部１３は、図８に示すように、予め記憶している標準変動特性のテンプレートを用いて入力された符号化映像の符号化難易度を導出する。
<Derivation of encoding difficulty>
The video coding difficulty
The encoding difficulty level derivation unit 13 of the video encoding difficulty
例えば、図８を参照して、符号化映像Video1とVideo2との符号化難易度の導出方法を詳細に説明する。
符号化映像Video1とVideo2について、ビット量出力部１１によって導出された符号化映像の属性毎に区別されたビット量と特徴量出力部１２によって導出された量子化パラメータの特徴量とから、符号化難易度導出部１３は、Video１とVideo２の変動特性ポイントを導出し、図８に示すテンプレートにあてはめる。
For example, with reference to FIG. 8, a method for deriving the encoding difficulty level of the encoded videos Video1 and Video2 will be described in detail.
The encoded videos Video1 and Video2 are encoded from the bit amount distinguished for each attribute of the encoded image derived by the bit amount output unit 11 and the feature amount of the quantization parameter derived by the feature
図８に示すテンプレート上のVideo1とVideo2の変動特性ポイントが、式（２）によって示される「標準変動特性」の上部に存在すれば、符号化難易度が高い符号化映像であり（図８のVideo1）、下部に存在すれば符号化難易度が低い映像である（図８のVideo2）こととし、符号化難易度導出部１３によって導出された変動特性ポイントと標準変動特性との量子化パラメータの特徴量の差（ＲｏＤ：Rate of Deviation）を符号化難易度として出力する。
If the fluctuation characteristic points of Video1 and Video2 on the template shown in FIG. 8 are present above the “standard fluctuation characteristics” shown by the equation (2), the encoded video is highly encoded (see FIG. 8). If the video 1) is present at the bottom, the video has a low encoding difficulty level (
このＲｏＤは、単純に変動特性ポイントと標準変動特性との量子化パラメータの特徴量の差分でも良く、除算により求めても良い。また、差分または除算により求めたＲｏＤに対して四則演算や指数・対数演算を適用した値を符号化難易度としても良い。
したがって、変動特性ポイントが標準変動特性を基準として上部に位置するか下部に位置するかによって符号化難易度の高低を判別し、ＲｏＤの値によって符号化難易度の程度を導出する。
This RoD may be simply the difference in the feature quantity of the quantization parameter between the fluctuation characteristic point and the standard fluctuation characteristic, or may be obtained by division. Also, a value obtained by applying four arithmetic operations or exponent / logarithmic operations to RoD obtained by difference or division may be used as the encoding difficulty level.
Therefore, the level of encoding difficulty is determined based on whether the fluctuation characteristic point is located at the upper part or the lower part based on the standard fluctuation characteristic, and the degree of coding difficulty is derived from the value of RoD.
なお、符号化難易度導出部１３によって出力される符号化難易度は、入力された符号化映像の属性毎に分類されたビット量と量子化パラメータの特徴量によって導出されることから、フレーム属性（Ｉフレーム属性、Ｐフレーム属性、Ｂフレーム属性）毎に導出される。 The encoding difficulty level output by the encoding difficulty level deriving unit 13 is derived from the bit amount classified for each attribute of the input encoded video and the feature amount of the quantization parameter. It is derived for each (I frame attribute, P frame attribute, B frame attribute).
ここで、フレーム属性のそれぞれの特徴から、フレーム属性毎に出力される符号化難易度について説明する。
ビット量出力部１１によって導出されるResidual bits(I)は、イントラフレーム属性の特徴、すなわち、映像フレーム内に存在する画素値そのもののビット量の和であり、Residual bits(P)とResidual bits(B)は動き補償属性の特徴、すなわち、フレーム間の画素値の差分のビット量の和である。
したがって、Residual bits(I)は映像のフレーム内の複雑さを示し、Residual bits(P)と Residual bits(B)は映像のフレーム間における動きの大きさや複雑さを示すことにより、Ｉフレーム属性における図８に示すテンプレートによって導出された符号化難易度はフレーム内の複雑さに関する符号化難易度を示し、Ｐフレーム属性またはＢフレーム属性における図８に示すテンプレートによって導出された符号化難易度は、フレーム間の動きの大きさや複雑さに関する符号化難易度を示す。
Here, the encoding difficulty level output for each frame attribute from each feature of the frame attribute will be described.
Residual bits (I) derived by the bit amount output unit 11 is a feature of the intra frame attribute, that is, the sum of the bit amounts of the pixel values themselves present in the video frame. Residual bits (P) and Residual bits ( B) is a feature of the motion compensation attribute, that is, the sum of the bit amounts of pixel value differences between frames.
Therefore, Residual bits (I) indicates the complexity in the video frame, and Residual bits (P) and Residual bits (B) indicate the size and complexity of the motion between the video frames. The encoding difficulty level derived by the template shown in FIG. 8 indicates the encoding difficulty level related to the complexity in the frame, and the encoding difficulty level derived by the template shown in FIG. 8 in the P frame attribute or the B frame attribute is The encoding difficulty level regarding the magnitude and complexity of motion between frames is shown.
このように、本実施の形態にかかる映像符号化難易度の定量化装置によれば、入力された符号化映像の属性毎のビット量と量子化パラメータの特徴量との関係を示す変動特性を導出して、導出した変動特性と平均的な符号化難度である符号化映像の変動特性である標準変動特性とを比較することによって所望の符号化難易度を知ることができる。
また、フレーム属性毎に導出した変動特性と標準変動特性との比較結果に基づいて符号化難易度を導出することにより、符号化映像の特徴に応じた符号化難易度を知ることができる。
As described above, according to the video coding difficulty quantifying apparatus according to the present embodiment, the fluctuation characteristic indicating the relationship between the bit amount for each attribute of the input coded video and the feature amount of the quantization parameter is obtained. By deriving and comparing the derived variation characteristic with the standard variation characteristic that is the variation characteristic of the encoded video that is the average encoding difficulty level, the desired encoding difficulty level can be known.
Further, by deriving the encoding difficulty level based on the comparison result between the variation characteristic derived for each frame attribute and the standard variation characteristic, it is possible to know the encoding difficulty level according to the characteristics of the encoded video.
したがって、本実施の形態にかかる映像符号化難易度の定量化装置は、量子化制御機能が自動制御され外部制御できないような既存の符号化器（エンコーダ）によって符号化された符号化映像や、既に量子化され圧縮符号化された符号化映像のような、符号化の際に量子化精度が一定であるのか変動していたのか不明な符号化映像に対しても、符号化映像の特徴に応じて符号化難度を容易に定量化することができるとともに、映像の符号化難度を符号化難易度として逐次把握することが可能となる。
よって、既存のエンコーダを利用するユーザは、映像コンテンツの符号化難易度に基づいて符号化パラメータを最適化して、より高品質な映像の圧縮符号化を行うことが可能となる。また、映像配信サービスの事業者は、ユーザが体感する配信映像の品質に直結する符号化難易度を逐次把握することにより、映像配信サービスの提供環境の最適化を行うことが可能となる。
Therefore, the apparatus for quantifying the degree of difficulty in encoding video according to the present embodiment includes an encoded video encoded by an existing encoder (encoder) such that the quantization control function is automatically controlled and cannot be externally controlled, Even in the case of encoded video, such as encoded video that has already been quantized and compressed and encoded, it is unknown whether the quantization accuracy is constant or fluctuated during encoding. Accordingly, the encoding difficulty can be easily quantified, and the video encoding difficulty can be sequentially grasped as the encoding difficulty.
Therefore, a user who uses an existing encoder can optimize the encoding parameter based on the encoding difficulty level of the video content, and perform compression encoding of higher quality video. In addition, the video distribution service provider can optimize the video distribution service providing environment by sequentially grasping the encoding difficulty level directly linked to the quality of the distribution video experienced by the user.
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態にかかる映像符号化難易度の定量化装置は、符号化映像の符号化難度を定量的に示す符号化難易度を、符号化映像のビットストリームのビット量と、この符号化映像の主観評価の評価結果とから導出するものである。
なお、本実施の形態にかかる映像符号化難易度の定量化装置の構成要素のうち、第１の実施の形態において説明した映像符号化難易度の定量化装置１０の構成要素と同一の構成および機能を有するものには、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
The video coding difficulty quantifying apparatus according to the second embodiment of the present invention includes a coding difficulty that quantitatively indicates a coding difficulty of a coded video, and a bit amount of a bit stream of the coded video. This is derived from the subjective evaluation result of the encoded video.
Of the components of the video coding difficulty quantifying device according to the present embodiment, the same configuration as the components of the video coding
本実施の形態にかかる映像符号化難易度の定量化装置２０の構成を示すブロック図を、図９に示す。
本実施の形態にかかる映像符号化難易度の定量化装置２０は、図９に示すように、ビット量出力部１１と、主観品質値出力部２２と、符号化難易度導出部２３とから構成されている。
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of the video coding difficulty
As shown in FIG. 9, the video coding
主観品質値出力部２２は、入力された符号化映像を復号して出力される映像に対する主観品質評価に基づいた評価データを導出し、このデータを主観品質値として出力する。
符号化難易度導出部２３は、ビット量出力部１１によって出力される符号化映像の属性毎のビット量と、主観評価値出力部２２によって出力される主観品質値と、符号化映像のビット量と主観品質値との基準となる関係を表す標準変動特性とに基づいて、符号化映像に対する符号化難易度を導出する。
The subjective quality
The encoding difficulty
なお、本実施の形態にかかる映像符号化難易度の定量化装置２０は、ＣＰＵ（中央演算装置）やメモリ、インターフェースからなるコンピュータにコンピュータプログラムをインストールすることによって実現され、上述した映像符号化難易度の定量化装置２０の各機能は、上記のコンピュータの各種ハードウェア資源と上記コンピュータプログラム（ソフトウェア）とが協働して実現される。
Note that the video coding
次に、本実施の形態にかかる映像符号化難易度の定量化装置２０の動作について、図を参照して説明する。
本実施の形態にかかる映像符号化難易度の定量化装置２０は、入力される符号化映像を符号化映像の属性毎に分類したビットストリームのビット量と入力される符号化映像の主観品質評価の評価結果に基づいた主観評価値との関係を示す変動特性を明らかにして、入力される符号化映像の符号化難易度を導出するものである。
Next, the operation of the video coding difficulty
The video coding
図１０は、主観品質値出力部２２の動作を示すフローチャートである。
図１０に示すように、符号化映像のビットストリームが入力されると（Ｓ２１１）、このビットストリームを対応する圧縮符号化方式の復号器（デコーダ）に入力し、符号化映像の複合化（画素情報の取得）を実行する（Ｓ２１２）。本実施の形態における復号器（デコーダ）は、Ｈ.２６４に準拠しているものである。
FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the subjective quality
As shown in FIG. 10, when a bit stream of encoded video is input (S211), this bit stream is input to a corresponding decoder (decoder) of a compression encoding system, and the encoded video is decoded (pixels). Information acquisition) is executed (S212). The decoder (decoder) in the present embodiment is compliant with H.264.
入力された符号化映像を復号化した映像（画素情報）に対して、主観品質出力部２２は、主観品質評価実験を実施して、この評価結果に基づいた評価データを記憶する（Ｓ２１３）。主観品質出力部２２は、記憶した評価データに基づいて主観品質値を導出して出力する（Ｓ２１４）。
The subjective
ここで、符号化映像の主観品質値の導出動作について説明する。
本実施の形態にかかる映像符号化難易度の定量化装置２０において、入力された符号化映像の主観評価値を導出する際に実施される主観品質評価に関する実験は、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｐ.９１０（Subjectiv video quality assessment methods for multimedia applications）に記載されている方法など、公知となっている全ての方法を利用することができる。
例えば、複数の項目についての評価結果である評価データの平均値を主観品質値として導出することができ、また、各評価項目別に評価結果の重み付けを行い、重み付けの反映後の評価データに基づいて主観品質値を導出することとしても良い。
また、入力された符号化映像に対して主観品質評価実験を実施せずに、予め記憶してある符号化映像のビット量と主観品質値との関係をデータベース化した主観品質値の導出データベースを用いることにより、主観評価値を導出することとしても良い。
Here, the operation of deriving the subjective quality value of the encoded video will be described.
In the video coding
For example, the average value of the evaluation data, which is the evaluation result for a plurality of items, can be derived as the subjective quality value, and the evaluation result is weighted for each evaluation item, based on the evaluation data after reflecting the weight A subjective quality value may be derived.
In addition, a subjective quality value derivation database in which the relationship between the bit amount of the encoded video stored in advance and the subjective quality value is made into a database without performing a subjective quality evaluation experiment on the input encoded video is provided. It is good also as deriving a subjective evaluation value by using.
次に、符号化難易度導出部２３の動作を、図１１に示すフローチャートを参照して説明する。
図１１に示すように、符号化難易度導出部２３は、ビット量出力部１１によって出力された符号化映像の属性毎に区別されたビットストリームのビット量と主観品質出力部２２によって出力された主観品質値とを取得する（Ｓ２２１）。
Next, the operation of the encoding difficulty
As shown in FIG. 11, the encoding difficulty
符号化難易度導出部２３は、平均的な符号化難度の映像ビット量と主観品質値とから求められる標準変動特性を予め記憶しており、この標準変動特性に対して、取得した符号化映像の属性毎に区別されたビット量と取得した主観評価値とから導出される変動特性を比較し、その後、符号化難易度導出部１３は、得られた比較結果に基づいて符号化難易度を導出する（Ｓ２２２）。
The encoding difficulty
＜変動特性と標準変動特性について＞
ここで、符号化映像のビット量と主観評価値との関係を示す変動特性について説明する。
符号化映像のビット量と主観品質値との関係を示す変動特性は、どのような符号化器においても、入力される符号化映像のビットレートを細かく変化させながら、その符号化映像のビットストリームから符号化映像のビット量の総和を算出し、算出されたビット量と対応する符号化映像の復号化された映像に対する主観品質値との関係をコンピュータなどの記憶装置に記憶することで取得することができる。
<About fluctuation characteristics and standard fluctuation characteristics>
Here, the fluctuation characteristics indicating the relationship between the bit amount of the encoded video and the subjective evaluation value will be described.
The fluctuation characteristics indicating the relationship between the bit amount of the encoded video and the subjective quality value can be obtained by changing the bit rate of the input encoded video in any encoder, while changing the bit rate of the encoded video. The sum of the bit amount of the encoded video is calculated from the image, and the relationship between the calculated bit amount and the subjective quality value for the decoded video of the corresponding encoded video is obtained by storing it in a storage device such as a computer. be able to.
また、平均的な符号化難度となる符号化映像のビット量の総和と、この平均的な符号化映像の主観品質値との関係を示す標準変動特性は、予め取得した複数の符号化映像の変動特性に基づいて導出されるために、予め取得した変動特性、すなわち、測定対象となる映像コンテンツが多いほど、導出される標準変動特性の精度は向上する。
本実施の形態にかかる符号化難易度の定量化装置２０においては、８種類の映像コンテンツの変動特性に基づいて標準変動特性を取得する。
In addition, the standard variation characteristic indicating the relationship between the sum of the bit amounts of the encoded video that is the average encoding difficulty level and the subjective quality value of the average encoded video is obtained from a plurality of previously acquired encoded videos. Since it is derived based on the variation characteristic, the accuracy of the derived standard variation characteristic is improved as the variation characteristic acquired in advance, that is, the video content to be measured increases.
In the encoding difficulty
ここで、本実施の形態にかかる映像符号化難易度の定量化装置２０において導出される変動特性とこの変動特性から導出される標準変動特性のテンプレートを利用した符号化難易度の導出方法の概念図を、図１２に示す。
図１２の中に示される標準変動特性は、同じく図１２の中に示される複数の映像コンテンツに対する変動特性において、映像コンテンツ毎の主観品質値を平均した値と、映像コンテンツの総ビット量との関係を導出することにより取得できる変動特性である。
Here, the concept of the encoding difficulty level derivation method using the variation characteristics derived by the video coding difficulty
The standard variation characteristics shown in FIG. 12 are obtained by averaging the subjective quality value for each video content and the total bit amount of the video content in the variation characteristics for a plurality of video contents shown in FIG. It is a fluctuation characteristic that can be obtained by deriving the relationship.
次に、本実施の形態にかかる符号化難易度の定量化装置２０の符号化難易度の導出動作について、図１２を参照してさらに詳しく説明する。
本実施の形態にかかる符号化難易度の定量化装置２０のビット量出力部１１によって出力される符号化映像の属性毎に分類されたビットストリームのビット量は、Prediction bits(I), Prediction bits(P), Prediction bits(B), Residual bits(I), Residual bits(P), Residual bits(B), Other bits(I), Other bits(P), Other bits(B)それぞれのビット量であり、その一部または全てが符号化難易度の算出に用いられる。本実施の形態では、これら全てのビット量の和である「All_bits」を用いて符号化難易度を導出することとする。
Next, the encoding difficulty level derivation operation of the encoding difficulty
The bit amount of the bit stream classified for each attribute of the encoded video output by the bit amount output unit 11 of the encoding difficulty
また、主観品質値出力部２２によって出力される主観品質値を「SQ」とする。
符号化難易度導出部２３によって導出される符号化難易度は、「All_bits」で表されるビット量とこの符号化映像の主観評価値「SQ」との関係を示す変動特性と、予め記憶している標準変動特性との比較結果に基づいて導出される。
The subjective quality value output by the subjective quality
The encoding difficulty level derived by the encoding difficulty
本実施の形態にかかる映像符号化難易度の定量化装置２０によって導出される変動特性、すなわち、図１２に示すような映像コンテンツの総ビット量「All_bits」と主観品質値「SQ」との関係を、以下に示す式（３）で近似することができる。
また、標準変動特性、すなわち、映像コンテンツ毎の主観品質値を平均した値「SQave」と、映像コンテンツの総ビット量「All_bits」との関係を、以下に示す式（４）で近似することができる。
Fluctuation characteristics derived by the video coding difficulty
Also, approximate the relationship between the standard fluctuation characteristics, that is, the value “SQ ave ”, which is an average of subjective quality values for each video content, and the total bit amount “All_bits” of the video content using the following equation (4): Can do.
ＳＱ≒ａ−ｂ×ｅｘｐ（−ｃ×All_bits＋ｄ） 式（３）
ＳＱave≒ａave−ｂave×ｅｘｐ（−ｃave×All_bits＋ｄave） 式（４）
なお、式（３）および式（４）の各係数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ａave，ｂave，ｃave，ｄaveは、導出される変動特性および標準変動特性に基づいた回帰分析により求められる係数である。
SQ≈ab−exp × (−c × All_bits + d) Equation (3)
SQ ave ≈ a ave −b ave × exp (−c ave × All_bits + d ave ) Equation (4)
The coefficients a, b, c, d, a ave , b ave , c ave , and d ave in the equations (3) and (4) are obtained by regression analysis based on the derived variation characteristics and standard variation characteristics. This is the required coefficient.
上記した式（４）によって示される映像コンテンツの主観品質値とビット量との関係は、式（３）によって示される映像コンテンツの変動特性を平均化したものであり、すなわち、平均的な符号化難度となる映像コンテンツの主観品質値とビット量との関係を示す標準変動特性を表すものである。 The relationship between the subjective quality value and the bit amount of the video content represented by the above equation (4) is obtained by averaging the fluctuation characteristics of the video content represented by the equation (3). It represents the standard variation characteristic indicating the relationship between the subjective quality value of the video content that is the difficulty level and the bit amount.
したがって、本実施の形態にかかる映像符号化難易度の定量化装置２０によって導出される符号化難易度は、映像符号化難易度の定量化装置２０によって予め記憶されている平均的な符号化難度である符号化映像のビット量と主観評価値との関係を表す標準変動特性を示す式（４）に基づいて、図１２に示すようなテンプレートを作成し、このテンプレートを用いて入力された符号化映像の符号化難易度を導出する。
Therefore, the encoding difficulty level derived by the video encoding difficulty
例えば、図１２を参照して、符号化映像Video3とVideo4との符号化難易度の導出方法を詳細に説明する。
符号化映像Video3とVideo4について、ビット量出力部１１によって導出されたビット量の総和と主観品質値出力部２２によって出力された主観品質値とから、符号化難易度導出部２３は、図１２に示すテンプレート上にVideo3とVideo4の変動特性ポイントを導出し、図１２に示すテンプレートにあてはめる。
For example, with reference to FIG. 12, a method for deriving the encoding difficulty level of the encoded videos Video3 and Video4 will be described in detail.
From the sum of the bit amounts derived by the bit amount output unit 11 and the subjective quality value output by the subjective quality
図１２に示すテンプレート上のVideo3とVideo4の変動特性ポイントが、式（４）によって示される「標準変動特性」の上部に存在すれば、符号化難易度が高い符号化映像であり（図１２のVideo３）、下部に存在すれば符号化難易度が低い映像である（図１２のVideo４）こととし、符号化難易度導出部２３によって導出された変動特性ポイントと標準変動特性との主観評価値との差（ＲｏＤ：Rate of Deviation）を符号化難易度として出力する。
If the fluctuation characteristic points of Video3 and Video4 on the template shown in FIG. 12 are present above the “standard fluctuation characteristic” shown by the equation (4), the encoded video has a high degree of encoding difficulty (see FIG. 12). If the video 3) is present at the lower part, the video has a low encoding difficulty level (Video 4 in FIG. 12), and the subjective evaluation values of the fluctuation characteristic points and the standard fluctuation characteristics derived by the encoding difficulty
このＲｏＤは、単純に変動特性ポイントと標準変動特性との主観評価値の差分でも良く、除算により求めても良い。また、差分または除算により求めたＲｏＤに対して四則演算や指数・対数演算を適用した値を符号化難易度としても良い。
したがって、変動特性ポイントが標準変動特性を基準として上部に位置するか下部に位置するかによって符号化難易度の高低を判別し、ＲｏＤの値によって符号化難易度の程度を導出する。
This RoD may be simply the difference in subjective evaluation values between the fluctuation characteristic point and the standard fluctuation characteristic, or may be obtained by division. Also, a value obtained by applying four arithmetic operations or exponent / logarithmic operations to RoD obtained by difference or division may be used as the encoding difficulty level.
Therefore, the level of encoding difficulty is determined based on whether the fluctuation characteristic point is located at the upper part or the lower part based on the standard fluctuation characteristic, and the degree of coding difficulty is derived from the value of RoD.
このように、本実施の形態にかかる映像符号化難易度の定量化装置２０によれば、入力される符号化映像のビット量とこの符号化映像に対する主観評価実験の評価結果とを利用することにより、映像の符号化難度を定量化した符号化難易度を導出することができる。
したがって、符号化映像のビットストリームを走査して量子化パラメータを抽出したり、符号化映像の属性毎に区別したビット量を算出するといった処理が必要なく、符号化難易度の導出するためのコンピュータに対する負荷を軽減させることができる。
As described above, according to the video encoding difficulty
Therefore, a computer for deriving the degree of difficulty in encoding without the need to scan the bit stream of the encoded video to extract the quantization parameter or calculate the bit amount distinguished for each attribute of the encoded video Can be reduced.
映像を圧縮符号化して出力する映像機器や、映像配信サービスを行う設備の保守装置に利用することができる。 The present invention can be used for video equipment that compresses and outputs video and outputs it, and maintenance equipment for facilities that provide video distribution services.
１０，２０…映像符号化難易度の定量化装置、１１…ビット量出力部、１２…特徴量出力部、１２−１…量子化パラメータ抽出部、１２−２…特徴量算出部、２２…主観品質値出力部、１３，２３…符号化難易度導出部。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記符号化映像の属性毎にマクロブロックの量子化パラメータの平均値を算出し、この値を量子化パラメータの特徴量として出力する特徴量出力部と、
前記ビット量出力部によって出力されるビット量と、前記特徴量出力部によって出力される量子化パラメータの特徴量とからなる前記符号化映像の変動特性を、複数の符号化映像の属性毎のビット量と量子化パラメータの特徴量との関係を平均化して得られた、符号化映像の属性毎のビット量と量子化パラメータの特徴量との基準となる関係を表す標準変動特性と比較して、前記符号化映像に対する符号化難易度を導出する符号化難易度導出部と
を備えることを特徴とする映像符号化難易度の定量化装置。 A bit amount output unit that calculates and outputs the bit amount of the encoded video for each attribute of the encoded video that is input;
A feature value output unit that calculates an average value of the quantization parameter of the macroblock for each attribute of the encoded video, and outputs this value as a feature value of the quantization parameter;
A bit amount output by the previous SL bit amount output unit, wherein the variation characteristics of the encoded video consisting of a feature quantity of the quantization parameter output by the feature amount output unit, for each attribute of the plurality of encoded video Compared with the standard fluctuation characteristics that represent the reference relationship between the bit amount for each attribute of the encoded video and the feature amount of the quantization parameter, obtained by averaging the relationship between the bit amount and the feature amount of the quantization parameter. And a coding difficulty level deriving unit for deriving a coding difficulty level for the coded video.
前記特徴量出力部は、
入力される符号化映像のビットストリームに含まれるシンタックス情報から前記符号化映像の各マクロブロックにおける量子化パラメータを抽出する量子化パラメータ抽出部と、
この量子化パラメータ抽出部によって抽出された量子化パラメータを用いて前記符号化映像の属性毎にマクロブロックの量子化パラメータの平均値を算出し、この値を量子化パラメータの特徴量として出力する特徴量算出部と
を備えることを特徴とする映像符号化難易度の定量化装置。 In the video coding difficulty quantification apparatus according to claim 1,
The feature amount output unit includes:
A quantization parameter extracting unit that extracts a quantization parameter in each macroblock of the encoded video from syntax information included in a bit stream of the input encoded video;
A feature of calculating an average value of the quantization parameter of the macroblock for each attribute of the encoded video using the quantization parameter extracted by the quantization parameter extraction unit, and outputting this value as a feature amount of the quantization parameter An apparatus for quantifying the degree of difficulty in encoding a video, comprising: a quantity calculation unit.
前記符号化映像を復号して出力される映像に対する主観品質評価に基づいた評価データを導出し、このデータを主観品質値として出力する主観品質値出力部と、
前記ビット量出力部によって出力されるビット量と、前記主観品質値出力部によって出力される主観品質値とからなる前記符号化映像の変動特性を、複数の符号化映像のビット量と主観品質値との関係を平均化して得られた、符号化映像のビット量と主観品質値との基準となる関係を表す標準変動特性と比較して、前記符号化映像に対する符号化難易度を導出する符号化難易度導出部と
を備えることを特徴とする映像符号化難易度の定量化装置。 A bit amount output unit that calculates and outputs the bit amount of the encoded video for each attribute of the encoded video that is input;
Deriving evaluation data based on subjective quality evaluation for video output by decoding the encoded video, and outputting this data as a subjective quality value, a subjective quality value output unit;
The variation characteristics of the encoded video composed of the bit amount output by the bit amount output unit and the subjective quality value output by the subjective quality value output unit are represented by the bit amount and subjective quality value of a plurality of encoded images. A code for deriving the degree of difficulty in encoding the encoded video in comparison with the standard variation characteristic representing the standard relationship between the bit amount of the encoded video and the subjective quality value , obtained by averaging the relationship with An apparatus for quantifying the difficulty level of video encoding, comprising:
前記ビット量算出部は、入力される符号化映像のビット量を前記符号化映像が符号化される際に出力されるパラメータで分類し、分類されたパラメータ毎に前記符号化映像のビット量を算出することを特徴とする映像符号化難易度の定量化装置。 In the quantification apparatus of the video coding difficulty according to claim 1 to 3,
The bit amount calculation unit classifies the bit amount of input encoded video according to a parameter output when the encoded video is encoded, and calculates the bit amount of the encoded video for each classified parameter. An apparatus for quantifying the degree of difficulty in encoding video, characterized in that:
前記符号化映像のビットストリームに含まれるシンタックス情報から前記符号化映像の各マクロブロックにおける量子化パラメータを抽出する量子化パラメータ抽出ステップと、
この量子化パラメータ抽出ステップによって抽出された量子化パラメータを用いて前記符号化映像の属性毎にマクロブロックの量子化パラメータの平均値を算出し、この値を量子化パラメータの特徴量として出力する特徴量算出ステップと、
前記ビット量出力ステップによって出力されるビット量と、前記特徴量算出ステップによって出力される量子化パラメータの特徴量とからなる前記符号化映像の変動特性を、複数の符号化映像の属性毎のビット量と量子化パラメータの特徴量との関係を平均化して得られた、符号化映像の属性毎のビット量と量子化パラメータの特徴量との基準となる関係を表す標準変動特性と比較して、前記符号化映像に対する符号化難易度を導出する符号化難易度導出ステップと
を有することを特徴とする映像符号化難易度の定量化方法。 A bit amount output step of calculating and outputting the bit amount of the encoded video for each attribute of the encoded video input; and
A quantization parameter extracting step of extracting a quantization parameter in each macroblock of the encoded video from syntax information included in the bit stream of the encoded video;
A feature of calculating an average value of the quantization parameter of the macroblock for each attribute of the encoded video using the quantization parameter extracted by the quantization parameter extraction step, and outputting the value as a feature amount of the quantization parameter A quantity calculating step;
A bit amount output by the previous SL bit amount output step, the variation characteristics of the encoded video consisting of a feature quantity of the quantization parameter output by the feature quantity calculation step, for each attribute of the plurality of encoded video Compared with the standard fluctuation characteristics that represent the reference relationship between the bit amount for each attribute of the encoded video and the feature amount of the quantization parameter, obtained by averaging the relationship between the bit amount and the feature amount of the quantization parameter. And a coding difficulty level deriving step for deriving a coding difficulty level for the coded video.
前記符号化映像を復号して出力される映像に対する主観品質評価に基づいた評価データを導出し、このデータを主観品質値として出力する主観品質値出力ステップと、
前記ビット量出力ステップによって出力されるビット量と、前記主観品質値出力ステップによって出力される主観品質値とからなる前記符号化映像の変動特性を、複数の符号化映像のビット量と主観品質値との関係を平均化して得られた、符号化映像のビット量と主観品質値との基準となる関係を表す標準変動特性と比較して、前記符号化映像に対する符号化難易度を導出する符号化難易度導出ステップと
を有することを特徴とする映像符号化難易度の定量化方法。 A bit amount output step of calculating and outputting the bit amount of the encoded video for each attribute of the encoded video input; and
Deriving evaluation data based on subjective quality evaluation for video output by decoding the encoded video, and outputting this data as a subjective quality value,
The fluctuation characteristics of the encoded video composed of the bit amount output by the bit amount output step and the subjective quality value output by the subjective quality value output step are represented by the bit amount and subjective quality value of a plurality of encoded images. A code for deriving the degree of difficulty in encoding the encoded video in comparison with the standard variation characteristic representing the standard relationship between the bit amount of the encoded video and the subjective quality value , obtained by averaging the relationship with A method for quantifying the difficulty level of video encoding, comprising the step of deriving a conversion difficulty level.
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