JPH04105425A - Coded output data quantity control system - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To set a data quantity surely within a prescribed value in the unit of frames and to eliminate the need for the transmission of information of feedback control to a decoder by controlling quantization processing by feedforward processing and controlling an orthogonal transformation coefficient and a filter with feedback processing. CONSTITUTION:A picture signal incoming from a picture input terminal 1 is subject to high efficiency coding processing by a high efficiency coding processing section 2 and the result is extracted from a data output terminal 3. A feedforward control section 9 consists of an activity detector 10, an activity memory 11 and a quantization step setting device 12, predicts a data quantity by using a block smaller than a prescribed block as a unit and controls quantization processing so that the sum of predicted data quantity for a prescribed block from the obtained prediction data quantity. A feedback control section 28 consists a data quantity prediction device 29, a subtractor 30, a data quantity accumulation section 31 and a controller 32, accumulates the difference between the predicted data quantity and the actually coded data quantity and uses the accumulated data quantity to control the weighting of the orthogonal transformation coefficient.

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） ディジタル信号の処理を行なう記録、伝送１表示装置に
おいて、信号をより少ない符号量で効率的に符号化する
高能率符号化方式に係り、出力されるデータ量を均一に
するための符号化出力データ量制御方式に関する。Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) This invention relates to a high-efficiency encoding method that efficiently encodes signals with a smaller amount of code in recording, transmission, and display devices that process digital signals. This invention relates to a method for controlling the amount of encoded output data to make the amount of data uniform.

（従来の技術） 予測符号化における予測残差や変換符号化における直交
変換係数は、発生する信号のレベル分布にかなり偏りが
ある。(Prior Art) Prediction residuals in predictive coding and orthogonal transform coefficients in transform coding have a considerably biased level distribution of generated signals.

そこで、信号レベルの発生頻度に合わせて異なった長さ
の符号を割り当てると、データ量の平均値は固定長の符
号に対して短くてきる。Therefore, if codes of different lengths are assigned according to the frequency of occurrence of signal levels, the average value of the data amount will be shorter than that of fixed-length codes.

可変長の符号はハフマン符号なとによって決められ、デ
ータの発生頻度に偏りかあるほど全体のデータ量は下げ
られる。The variable-length code is determined by a Huffman code, and the more uneven the frequency of data occurrence, the lower the total amount of data.

この様に可変長符号を用いると、再生信号の品質を同等
に保ちながら、固定長符号よりも平均のデータ量を少な
くすることができる。By using variable length codes in this way, the average amount of data can be made smaller than with fixed length codes while maintaining the same quality of the reproduced signal.

しかし、発生するデータ量か一定でなくなるので、実際
の装置では、発生するデータ量を制御して均一になるよ
うにする必要がある。However, since the amount of data generated is not constant, in an actual device, it is necessary to control the amount of data generated to make it uniform.

最も一般的なデータ量の制御として、データ出力バッフ
ァによるフィードバック制御かある。The most common way to control the amount of data is feedback control using a data output buffer.

符号化のデータ量か増加し、バッファに貯められている
データ量か多くなってきたら、量子化のステップを粗く
してデータ量か少なくなるようにする。When the amount of encoded data increases and the amount of data stored in the buffer increases, the quantization step is made coarser to reduce the amount of data.

この様な制御方式は、テレビ会議等のンステムで使われ
ている。Such a control method is used in systems such as video conferencing.

一方、記録媒体へ符号化の適用を考えた場合、ただ単純
に記録再生を行なうたけてなく特殊再生等の機能が望ま
れる。On the other hand, when considering the application of encoding to recording media, functions such as special reproduction are desired, rather than simply recording and reproducing.

又、符号化された画像データの編集では、画像データを
入れ換えるために、データ長か１フレ一ム程度の単位で
固定である必要かある。Furthermore, in editing encoded image data, in order to replace image data, the data length needs to be fixed in units of about one frame.

この様な場合に、前記フィードバック制御では、データ
量の平均値は一定値に保たれるものの、データ量を希望
する単位で確実に一定以内に納めることはできない。In such a case, in the feedback control described above, although the average value of the data amount is kept at a constant value, it is not possible to reliably keep the data amount within a certain range in the desired unit.

そこで、データ量か一定植以内になるようにしたデータ
量の制御方式として、本願と同一出願人。Therefore, the same applicant as the present application proposed a data amount control method that keeps the data amount within a certain amount.

同一発明者による先願、特願平２−６２８８７号「符号
化出力データ量の制御方式及びその復号装置」がある。There is a previous application by the same inventor, Japanese Patent Application No. 2-62887 entitled ``Control method for encoded output data amount and decoding apparatus thereof''.

この方式は、可変長符号化を用いなから、フィードフォ
ワードとフィードバックの両方の制御を行なうことで、
符号化効率の低下や画質劣化なく、データ量を確実に一
定植以内に納めようとするものである。This method does not use variable length coding, so by controlling both feedforward and feedback,
The aim is to reliably keep the amount of data within a certain amount without reducing encoding efficiency or deteriorating image quality.

（発明が解決しようとする課題） 従来のフィードバック制御では、可変長符号化によって
高い符号化効率が得られるか、データ量をフレーム単位
などで確実に一定植以内に納めることができず、蓄積系
メディアに適用し難いという不具合があった。(Problem to be solved by the invention) In conventional feedback control, it is difficult to obtain high coding efficiency through variable-length coding, or it is not possible to reliably keep the amount of data within a certain amount on a frame-by-frame basis. There was a problem that it was difficult to apply to media.

一方、前記先願（特願平２−６２８８７号「符号化出力
データ量の制御方式及びその復号装置」）の手法は、デ
ータ量を決められた区間で一定にできるが、その際フィ
ードバック制御の情報を復号装置側に伝送する必要があ
り、その符号量分だけ効率が低下するという不具合があ
り、又、復号装置もその処理に対応したものでなければ
ならず、汎用性に欠けるという不具合があった。On the other hand, the method of the earlier application (Japanese Patent Application No. 2-62887 "Control method for encoded output data amount and its decoding device") can keep the data amount constant in a predetermined section, but in this case, feedback control is There is a problem that the information needs to be transmitted to the decoding device side, and the efficiency decreases by the amount of code, and the decoding device also has to be compatible with the processing, so there is a problem that it lacks versatility. there were.

本発明は、以上の点に着目してなされたものであり、フ
ィードフォワードで量子化処理を制御し、フィードバッ
クで直交変換係数やフィルタを制御することによってデ
ータ量を制御するので、データ量をフレーム単位などで
確実に一定植以内に納めることができて蓄積系メディア
に適用できると共に、フィードバック制御がどの様にお
こなわれたかの制御情報を復号装置側に伝送する必要が
無く、汎用性がある復号装置が使用できる符号化出力デ
ータ量制御方式を提供することを目的とするものである
。The present invention has been made with attention to the above points, and the amount of data is controlled by controlling the quantization process using feedforward and controlling the orthogonal transform coefficients and filters using feedback, so the amount of data can be reduced within a frame. A decoding device that can be reliably kept within a certain limit in terms of units, etc., can be applied to storage media, and does not require transmitting control information on how feedback control is performed to the decoding device side, making it versatile. The purpose of this invention is to provide a method for controlling the amount of encoded output data that can be used.

（課題を解決するための手段） 本発明は、前記課題を解決するために、（１）予め定め
られた一定区間毎の符号化出力データ量が、一定植以内
になるようにデータ量を制御して高能率符号化が行なわ
れるようにした、符号化出力データ量制御方式であって
、前記一定区間より細かな区間を単位にしてデータ量を
予測し、得られた予測データ量から前記一定区間での予
測データ量の合計が一定になるように量子化処理を制御
するフィードフォワード制御手段と、前記予測データ量
と実際に符号化された実際データ量の差を累積し、この
累積データ量で直交変換係数の重み付けを制御するフィ
ードバック制御手段より構成されることを特徴とする符
号化出力データ量制御方式を提供し、 （２）予め定められた一定区間毎の符号化出力データ量
が、一定植以内になるようにデータ量を制御して高能率
符号化が行なわれるようにした、符号化出力データ量制
御方式であって、前記一定区間より細かな区間を単位に
してデータ量を予測し、得られた予測データ量から前記
一定区間での予測データ量の合計が一定になるように量
子化処理を制御するフィードフォワード制御手段と、前
記予測データ量と実際に符号化された実際データ量の差
を累積し、この累積データ量でフィルタの周波数特性を
制御するフィードバック制御手段より構成されることを
特徴とする符号化出力データ量制御方式を提供するもの
である。(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention (1) controls the amount of data so that the amount of encoded output data for each predetermined period is within a certain amount; This is a method for controlling the amount of encoded output data to perform high-efficiency encoding by predicting the amount of data in units of intervals smaller than the constant interval, and calculating the amount of data from the predicted data amount based on the predicted data amount obtained. a feedforward control means for controlling quantization processing so that the total amount of predicted data in an interval is constant; and a feedforward control means for accumulating the difference between the predicted data amount and the actual encoded data amount, and Provided is an encoded output data amount control method characterized by comprising a feedback control means for controlling weighting of orthogonal transform coefficients, (2) the encoded output data amount for each predetermined period is An encoded output data amount control method that performs highly efficient encoding by controlling the data amount within a certain range, and predicts the data amount in units of intervals smaller than the certain interval. and a feedforward control means for controlling quantization processing from the obtained predicted data amount so that the total predicted data amount in the certain interval becomes constant, and the predicted data amount and the actual encoded data. The present invention provides an encoded output data amount control system characterized by comprising a feedback control means that accumulates differences in amounts and controls the frequency characteristics of a filter using this accumulated data amount.

（作用） 前項に示したような問題を解決するために、フィードフ
ォワードで量子化を制御し、フィートノくツクで直交変
換や前値フィルタによりデータ量を制御する。(Operation) In order to solve the problem shown in the previous section, quantization is controlled by feedforward, and the amount of data is controlled by orthogonal transformation and prior value filtering by feed forward.

データ量の制御は、まずブロック毎のアクティビティで
データ量の予測値を求め、フィードフォワード制御によ
り量子化ステップを設定する。To control the data amount, first, a predicted value of the data amount is obtained based on the activity for each block, and a quantization step is set using feedforward control.

ここで、アクティビティは交流（ＡＣ）成分の二乗値（
電力）や直交変換係数の交流成分の二乗平均値などを用
いる。Here, the activity is the square value of the alternating current (AC) component (
power) or the root mean square value of the AC component of the orthogonal transform coefficient.

実際の可変長符号化で生じるデータ量の予測値との差は
、ブロック単位のフィードバック制御で直交変換係数や
前値フィルタの程度を変えることにより、誤差累積か大
きくならないようにする。The difference between the data amount and the predicted value that occurs in actual variable-length encoding is prevented from increasing due to error accumulation by changing the degree of orthogonal transform coefficients and previous value filters using feedback control on a block-by-block basis.

まず、フィードフォワード制御により、データ量は目的
とするデータ量とおおよそ同じとなる。First, due to feedforward control, the amount of data becomes approximately the same as the target amount of data.

さらに、そのデータ量の誤差は、ブロック単位でのフィ
ードバック処理により数プロ・ツク分程度に抑えられる
。Furthermore, the error in the amount of data can be suppressed to a few blocks' worth by feedback processing on a block-by-block basis.

データ量の変動幅は、目的データ量に対する損失となる
か、それが極めて少ないことになる。The fluctuation range of the data amount results in a loss of the target data amount, or the loss is extremely small.

その結果、可変長符号化を行いながらデータ量は希望す
る単位で固定化される。As a result, the amount of data is fixed in desired units while performing variable length encoding.

フィードバック制御は、量子化ステップの様に復号側と
直接関係するものでなく、高周波成分の抑圧で行なわれ
るので、先願の様にその情報を復号側に伝送する必要は
ない。Feedback control is not directly related to the decoding side like the quantization step, but is performed by suppressing high frequency components, so there is no need to transmit this information to the decoding side as in the previous application.

フィードバック制御は、データ量の予測誤差に対して行
なわれるので、ブロック単位の制御でも画質が太き（変
動することはない。Feedback control is performed on the prediction error of the data amount, so the image quality is thick (does not fluctuate) even with block-by-block control.

（実施例） 第１図は本発明の符号化出力データ量制御方式の符号化
装置の第１の実施例を示すブロック図である。(Embodiment) FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of an encoding apparatus using an encoded output data amount control method according to the present invention.

第１図において、画像入力端子１より入来した画像信号
は、高能率符号化処理部２へ供給され、高能率符号化処
理されて、データ出力端子３より画像データ出力が取り
出される。In FIG. 1, an image signal input from an image input terminal 1 is supplied to a high-efficiency encoding processing section 2, subjected to high-efficiency encoding processing, and image data output is taken out from a data output terminal 3.

高能率符号化処理部２は、さらに直交変換器４、係数メ
モリ５、可変重み付蓋１３．量子化器６、可変長符号器
７、可変長バッファ８により構成されている。The high-efficiency encoding processing section 2 further includes an orthogonal transformer 4, a coefficient memory 5, a variable weighting lid 13. It is composed of a quantizer 6, a variable length encoder 7, and a variable length buffer 8.

この高能率符号化処理部２は、係数メモリ５が追加され
ている以外は、国際電信電話諮問委員会ＣＣＩＴＴ、５
ＧＩ５で標準化されたテレビ会議用（Ｄ方式（ｐＸ　６
４ｋｂｐ＋コーデツク）などのフレーム内処理部と同一
である。This high-efficiency encoding processing unit 2 is constructed by the International Telegraph and Telephone Consultative Committee CCITT, 5, except that a coefficient memory 5 is added.
For video conferencing standardized in GI5 (D method (pX 6
This is the same as the intra-frame processing unit such as 4kbp+ codec.

以下、高能率符号化処理部２の動作を説明する。The operation of the high-efficiency encoding processing section 2 will be explained below.

画像入力信号は、画像入力端子１より入力され、直交変
換器４へ供給され、まず８×８画素などのブロック毎に
係数に変換される。An image input signal is input from an image input terminal 1, supplied to an orthogonal transformer 4, and first converted into coefficients for each block of 8×8 pixels or the like.

直交変換手法としては、周知の如く離散コサイン変換（
Ｄ　ＣＴ）等か使われ、変換係数の１個はＤＣ係数（平
均）で、他の全ての変換係数はＡＣ係数（交流）である
。As an orthogonal transform method, the discrete cosine transform (
D CT) etc. are used, one of the transform coefficients is a DC coefficient (average) and all other transform coefficients are AC coefficients (alternating current).

前記直交変換器４の出力信号である各係数は、係数メモ
リ５へ供給されている。Each coefficient, which is an output signal of the orthogonal transformer 4, is supplied to a coefficient memory 5.

係数メモリ５は、後述のフィードフォワード制御による
遅延を補償するためのものであり、データ量を一定にし
たい区間（ここでは例えば、１フレームとする）のメモ
リである。The coefficient memory 5 is for compensating for a delay due to feedforward control, which will be described later, and is a memory for an interval (here, for example, one frame) in which the amount of data is desired to be constant.

係数の数は変換前の画素数と等しいので、係数メモリ５
はフレームメモリに似ているが、変換後の値の精度か変
換前より高く要求され、例えば８Ｘ８ＤＣＴなら係数あ
たり１２ヒツト程度か必要になる。Since the number of coefficients is equal to the number of pixels before conversion, the coefficient memory 5
is similar to a frame memory, but the precision of the converted value is required to be higher than before conversion; for example, 8x8 DCT requires about 12 hits per coefficient.

係数メモリ５の出力信号である変換成分は、可変重み何
型１３へ供給されている。The transform component, which is the output signal of the coefficient memory 5, is supplied to a variable weight type 13.

可変重み何型１３は、入力信号を、後に詳述する動作に
より係数毎に重み付けした後、量子化器６へ供給してい
る。The variable weight type 13 weights the input signal for each coefficient by an operation described in detail later, and then supplies the weighted signal to the quantizer 6.

量子化器６は、入力信号を、後述する量子化ステップＳ
ｑの間隔で均等量子化している。The quantizer 6 converts the input signal into a quantization step S to be described later.
Uniform quantization is performed at intervals of q.

量子化器６の出力信号は、可変長符号器７へ供給される
。The output signal of the quantizer 6 is supplied to a variable length encoder 7.

ここで、ＡＣ成分は大半がＯ近辺に集中しているので、
予め設定されたハフマン符号などに変換される。Here, most of the AC components are concentrated near O, so
It is converted into a preset Huffman code or the like.

このハフマン符号は、通常０の語長が最も短く、レベル
の絶対値が大きくなるに従って語長が長くなる。In this Huffman code, the word length of 0 is usually the shortest, and the word length increases as the absolute value of the level increases.

さらに、０については各係数毎に符号化するのではなく
、０がいくつ続いたかを符号化する。Furthermore, 0 is not encoded for each coefficient, but the number of successive 0s is encoded.

このようにして得られた出力データは、その量かブロッ
ク毎に異なっている。The amount of output data obtained in this way differs from block to block.

可変長符号器７の出力信号は、可変長バッファ８へ供給
される。The output signal of the variable length encoder 7 is supplied to a variable length buffer 8.

可変長バッファ８はＦ　Ｉ　Ｆ　Ｏ（Ｆｉｒｓｔ　Ｉｎ
　ＦｉｚｔＯｕｔ）型のメモリで、入力速度は可変長符
号器７から出力されるデータの量に合わせて変わるか、
いったん格納され、一定のデータレートに変換されて、
データ出力端子３を介して高能率符号化された画像符号
化データが取り出される。The variable length buffer 8 is FIFO (First In
FiztOut) type memory, the input speed changes according to the amount of data output from the variable length encoder 7, or
Once stored and converted to a constant data rate,
Image encoded data that has been encoded with high efficiency is taken out via the data output terminal 3.

次に、本発明の特徴部分であるデータ量の制御系のうち
、まずフィードフォワード制御部９について説明する。Next, of the data amount control system which is a characteristic part of the present invention, the feedforward control section 9 will be explained first.

フィードフォワード制御部９は、さらにアクティビティ
検出器１０、アクティビティメモリ１１、量子化ステッ
プ設定器１２により構成されている。The feedforward control unit 9 further includes an activity detector 10, an activity memory 11, and a quantization step setter 12.

フィードフォワード制御部９は、直交変換係数のアクテ
ィビティ　（活性度）に基ずいて、フレーム毎に決めら
れた量子化ステップＳｑを出力するものであり、以下そ
の動作を説明する。The feedforward control section 9 outputs a quantization step Sq determined for each frame based on the activity (activity) of the orthogonal transform coefficient, and its operation will be explained below.

まず、前記直交変換器４の出力信号である各係数は、ア
クティビティ検出器ｌＯへ供給される。First, each coefficient, which is the output signal of the orthogonal transformer 4, is supplied to the activity detector IO.

アクティビティ検出器１０は、変換係数からアクティビ
ティ　（活性度）をブロック毎に求めている。このブロ
ックは直交変換のブロックと同じである必要は必ずしも
なく、直交変換のブロックをいくつかまとめてもよい。The activity detector 10 obtains activity (activity) for each block from the conversion coefficients. This block does not necessarily have to be the same as the orthogonal transformation block, and several orthogonal transformation blocks may be grouped together.

ここで、このブロックを大きくすると、後述するフィー
ドバック制御情報のデータ量は少なくなるが、データ量
の変動も多くなり、その分が損失となるので両者のバラ
ンスが取れる程度の大きさが望ましい。Here, if this block is made larger, the data amount of feedback control information to be described later will be reduced, but the fluctuation of the data amount will also increase, resulting in a loss, so it is desirable that the block be large enough to balance the two.

アクティビティは、可変長符号化のデータ量の予測に使
われるので、それと相関性が高い程良く、ＡＣ係数の二
乗平均値（電力）などによって与えられる。Since the activity is used to predict the amount of data for variable length encoding, the higher the correlation with the activity, the better, and it is given by the root mean square value (power) of the AC coefficient.

この値は復号と直接関係しないので、後にさらに良いア
クティビティ検出方法が開発されたら、それに代えても
互換性の問題は生じない。This value is not directly related to decoding, so if a better activity detection method is developed later, it can be replaced without causing compatibility issues.

求められたアクティビティは、アクティビティメモリ１
１及び、量子化ステップ設定器１２へ供給される。The requested activity is in activity memory 1
1 and is supplied to the quantization step setter 12.

アクティビティメモリ１１は、フィードフォワード制御
の遅延補償のために１フレ一ム分遅延させる動作をし、
アクティビティはブロック毎なので係数メモリ５等と比
較して小容量で済む。The activity memory 11 operates to delay one frame in order to compensate for the delay in feedforward control.
Since the activity is performed in each block, the capacity is small compared to the coefficient memory 5 or the like.

量子化ステップ設定器１２は、１フレームのデータ量が
一定になるような量子化ステップｓｑを求める動作をし
ている。The quantization step setter 12 operates to obtain a quantization step sq that makes the amount of data for one frame constant.

第２図は第１図における量子化ステップ設定器の構成例
を示すブロック図であり、特に並列処理の場合の構成例
を示している。FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the quantization step setter in FIG. 1, and particularly shows an example of the configuration for parallel processing.

第２図において、データ量予測器、フレーム累積器、比
較器は各量子化ステップ値毎に複数個設けられているが
、データ量予測器が各量子化ステップ毎に異なるだけで
他は同一処理である。In Figure 2, a plurality of data amount predictors, frame accumulators, and comparators are provided for each quantization step value, but the data amount predictor is different for each quantization step, and the other processing is the same. It is.

量子化ステップは、予め値を５％程度ずつ変えてｎ種類
（例えば、ｎは４０程度）設定される。N types of quantization steps (for example, n is about 40) are set in advance by changing the value by about 5%.

前記アクティビティ検出器１０よりアクティビティが、
アクティビティ入力端子１５を介して、各データ量予測
器１６，１７．１８等へ供給され、各入力アクティビテ
ィに対する予測データ量ＰＤｂｌ。The activity detected by the activity detector 10 is
A predicted data amount PDbl for each input activity is supplied to each data amount predictor 16, 17, 18, etc. via the activity input terminal 15.

ＰＤｂ２．　・・・ＰＤｂｎを出力する。PDb2. ...Output PDbn.

この予測データ量は、予め統計的に求められた平均値で
、量子化ステップが細かくなると、予測データ量も増え
る。値はテーブルＲＯＭに書き込まれており、アクティ
ビティが入力されれば、直ちに予測データ量が出力され
る。This predicted data amount is an average value that is statistically determined in advance, and as the quantization step becomes finer, the predicted data amount also increases. The value is written in the table ROM, and when an activity is input, the predicted data amount is immediately output.

この様にして、ブロック単位で得られた予測データ量Ｐ
Ｄｂｌ、　ＰＤｂ２．−ＰＤｂｎは、フレーム累積器１
９〜２１で１フレ一ム分累積され、各量子化ステップで
の１フレ一ム分の予測データ量ＤＩ、　Ｄ２゜・・・Ｄ
ｎが求められる。In this way, the predicted data amount P obtained in block units
Dbl, PDb2. - PDbn is frame accumulator 1
9 to 21 are accumulated for one frame, and the predicted data amount for one frame at each quantization step DI, D2゜...D
n is found.

ＤＩ、　Ｄ２．・・・Ｄｎは、各量子化ステップ毎にフ
レームが終了した時点で、データ量の比較器２２〜２４
で、目的とするデータ量と比較され、目的より少ないか
多いかが判断される。DI, D2. . . . Dn is determined by the data amount comparators 22 to 24 at the end of the frame for each quantization step.
The amount of data is compared with the target amount of data, and it is determined whether it is less or more than the target amount.

その結果は、適切値判定器２５に入力され、目的データ
量より少ない中で最も量子化ステップが細かいものを判
定し、その量子化ステップを量子化ステップＳｑとして
、Ｓｑ出力端子２６を介して出力している。The result is input to the appropriate value determiner 25, which determines the finest quantization step among those smaller than the target data amount, and outputs the quantization step as the quantization step Sq through the Sq output terminal 26. are doing.

適切値判定器２５の入力はそれぞれ］ビットの情報なの
で、回路は簡単なロジックで構成できる。Since each input to the appropriate value determiner 25 is ] bit information, the circuit can be configured with simple logic.

次に、第１図におけるフィードバック制御系２８の動作
について説明する。Next, the operation of the feedback control system 28 in FIG. 1 will be explained.

アクティビティメモリ１１てフィードフォワード制御の
間遅延させられたアクティビティと、量子化ステップ設
定器１２から出力される量子化ステップｓｑより、デー
タ量予測器２９で各ブロックの予測データ量ＰＤｂを得
る。A predicted data amount PDb of each block is obtained by a data amount predictor 29 from the activity delayed during feedforward control in the activity memory 11 and the quantization step sq output from the quantization step setter 12.

データ量予測器２９は第２図に示す量子化ステップ設定
器の内部にあるデータ量予測器１６〜１８と同様である
が、ＲＯＭの内容はデータ量予測器１６〜１８の全てと
同じたけが１つにまとめられている。The data amount predictor 29 is similar to the data amount predictors 16 to 18 inside the quantization step setter shown in FIG. All are combined into one.

予測データ量ＰＤｂは、減算器３０によって、前記可変
長符号器７から与えられる実際のデータ量Ｄｂから減算
され、データ量累積器３１へ供給される。The predicted data amount PDb is subtracted by the subtracter 30 from the actual data amount Db provided from the variable length encoder 7 and is supplied to the data amount accumulator 31.

データ量累積器３１は、各ブロック毎に、（Ｄｂ−ＰＤ
ｂ）をそれまでの累積値Ｄｅと加算し、新たな累積値Ｄ
ｅを保持する。累積値Ｄｅは１フレーム毎にリセットさ
れる。The data amount accumulator 31 stores (Db-PD
b) is added to the previous cumulative value De, and a new cumulative value D is obtained.
hold e. The cumulative value De is reset every frame.

データ量累積器３１から出力される累積値Ｄｅは、制御
器３２へ供給されている。The cumulative value De output from the data amount accumulator 31 is supplied to the controller 32.

制御器３２は、データ量累積器３１から出力されるＤｅ
を、制御信号ｋに変換して、可変重み付蓋１３へ供給し
ている。The controller 32 outputs De output from the data amount accumulator 31.
is converted into a control signal k and supplied to the variable weighted lid 13.

第３図は制御器における変換特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing conversion characteristics in the controller.

第３図において、横軸は累積値Ｄｅを、縦軸は制御信号
ｋを表しており、累積値Ｄｅの最大値をＤｍａｘ、最小
値を−Ｄｍａｘとしているが、このＤｍａｘが最終的に
フィードバック制御に対して持たなければいけないゆと
りになる。In FIG. 3, the horizontal axis represents the cumulative value De, and the vertical axis represents the control signal k. The maximum value of the cumulative value De is Dmax, and the minimum value is −Dmax. This will give you the leeway you need to have.

第３図の特性は、フィードバック制御でＤｅがこの値を
越えないように、Ｄｍａｘに近づくほど急にする。The characteristic shown in FIG. 3 is made steeper as it approaches Dmax so that De does not exceed this value through feedback control.

予測データ量ＰＤｂは、統計的な平均値が与えられてい
るので、一般的な画像ではＰＤｂの積分値とＤｂの積分
値は同じになり、Ｄｅは０に近いものになる。Since the predicted data amount PDb is given a statistical average value, in a typical image, the integral value of PDb and the integral value of Db will be the same, and De will be close to 0.

しかし、実際のデータ量Ｄｂか偏って発生した場合には
、Ｄｅが正または負の値を持ち、ｋが変化する。However, if the actual data amount Db is unevenly generated, De has a positive or negative value and k changes.

可変重み付蓋１３は、画質に与える影響を最小限にしな
がら、発生するデータ量をブロック毎に制御するもので
、量子化のように復号装置側にどの様な処理をしたかを
知らせる必要がなく、符号化装置単独で処理できる。The variable weighting lid 13 controls the amount of generated data for each block while minimizing the effect on image quality, and it is not necessary to notify the decoding device what kind of processing has been performed, such as quantization. It can be processed by the encoding device alone.

第４図は第１図における可変重み付蓋の構成例を示すブ
ロック図、第５図は第４図の重みメモリの重み付は値を
示す図である。FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the lid with variable weighting in FIG. 1, and FIG. 5 is a diagram showing values of the weighting of the weight memory in FIG. 4.

第４図において、係数入力端子３４より、第１図の係数
メモリ５の出力信号である直交変換係数が入来し、乗算
器３５及び乗算器３６へ供給されている。In FIG. 4, the orthogonal transform coefficients, which are the output signals of the coefficient memory 5 in FIG.

一方、係数番号端子３７より係数番号が入来し、重みメ
モリ３８へ供給されている。On the other hand, a coefficient number comes in from the coefficient number terminal 37 and is supplied to the weight memory 38.

重みメモリ３８は、第５図に示す様な各直交変換係数に
対応した重み付は値を蓄えており、前記係数番号によっ
てそれに対応する値か出力され、乗算器３５へ供給され
る。The weight memory 38 stores weighting values corresponding to each orthogonal transform coefficient as shown in FIG.

重み付けは、第５図に示す如く、横軸は水平周波数、縦
軸は垂直周波数で、２次元的に高い周波数成分に相当す
る係数がより小さくなっている。As shown in FIG. 5, the weighting is such that the horizontal axis represents horizontal frequency and the vertical axis represents vertical frequency, with coefficients corresponding to two-dimensionally high frequency components being smaller.

乗算器３５は、係数入力端子３４より入力した元の係数
に、重みメモリ３８より供給される重み付は値を乗算し
、重み付けされた係数を得て、乗算器３９へ供給してい
る。The multiplier 35 multiplies the original coefficient input from the coefficient input terminal 34 by the weighting value supplied from the weight memory 38 to obtain a weighted coefficient and supplies it to the multiplier 39 .

ｋ入力端子４０より、第１図の制御器３２の出力信号で
ある制御信号ｋが入来し、乗算器３６及び乗算器３９へ
供給されている。A control signal k, which is an output signal of the controller 32 shown in FIG.

乗算器３６は、元の係数に（１，−ｋ　）を乗算し、加
算器４１へ供給している。The multiplier 36 multiplies the original coefficient by (1, -k) and supplies the result to the adder 41.

同様に、乗算器３９は、重み付けされた係数にｋを乗算
し、加算器４１へ供給している。Similarly, the multiplier 39 multiplies the weighted coefficient by k and supplies the result to the adder 41.

加算器４１は、この元の係数に（１−ｋ）を乗算したも
のと、重み付けされた係数にｋを乗算したものを加算し
て新たな係数値として、係数出力端子４２を介して、第
１図の量子化器６へ供給している。The adder 41 adds the original coefficient multiplied by (1-k) and the weighted coefficient multiplied by k, and outputs the result as a new coefficient value via the coefficient output terminal 42. The signal is supplied to the quantizer 6 shown in FIG.

即ち、元の係数と重み付けした係数の混合割合を、ｋに
よって制御していることになる。In other words, the mixing ratio of the original coefficients and the weighted coefficients is controlled by k.

このような処理で、ｋか１に近つくほど高い周波数に相
当する係数か抑圧され、量子化し可変長符号化するとデ
ータ量は少なくなる。In this process, as k approaches 1, coefficients corresponding to high frequencies are suppressed, and when quantization and variable length coding are performed, the amount of data becomes smaller.

その際、抑圧されるのは高い周波数成分なので、再生画
像の画質に与える影響は少ない。At this time, since it is the high frequency components that are suppressed, there is little effect on the quality of the reproduced image.

前記第１図の実施例は、直交変換係数で制御するもので
あるが、直交変換前に低域通過フィルタ（Ｌ　Ｐ　Ｆ）
で制御してもよい。The embodiment shown in FIG. 1 is controlled by orthogonal transform coefficients, but a low-pass filter (LPF) is used before orthogonal transform.
It may be controlled by

第６図は本発明の符号化出力データ量制御方式の符号化
装置の第２の実施例を示すプロ・ツク図である。FIG. 6 is a process diagram showing a second embodiment of the encoding apparatus using the encoded output data amount control method according to the present invention.

第６図において、第１図との主な相違点は、高能率符号
化処理部４４において、係数メモリ５可変重み信器１３
を無くして、その代り直交変換器４の前に、フレームメ
モリ４５．可変ＬＰＦ４６を設けた点と、フィードフォ
ワード制御部４７において、アクティビティ検出器４８
へ変換係数の高周波成分ではなく、元の画像信号を入力
するようにした点であり、以下説明する。In FIG. 6, the main difference from FIG. 1 is that in the high-efficiency encoding processing section 44,
Instead, a frame memory 45 . In the provision of the variable LPF 46 and in the feedforward control section 47, the activity detector 48
The point is that the original image signal is input instead of the high frequency component of the conversion coefficient, which will be explained below.

処理動作は、基本的には前記のものと同じであるか、フ
ィードフォワード制御部４７のアクティビティ検出器４
８は、変換係数の高周波成分ではなく、元の画像信号が
入力されるので、ＢＰＦ（帯域通過フィルタ）で高周波
成分を取りだし、その二乗値（ＡＣ電力）からアクティ
ビティ　（活性度）を得ている。The processing operation is basically the same as that described above, or the activity detector 4 of the feedforward control section 47
8, since the original image signal is input instead of the high frequency component of the conversion coefficient, the high frequency component is extracted with a BPF (band pass filter) and the activity (activity) is obtained from the square value (AC power). .

この処理は、ＢＰＦと二乗器とブロック単位の累積加算
器によって実現される。This processing is realized by a BPF, a squarer, and a block-by-block cumulative adder.

フレームメモリ４５は、係数メモリ５と同様に、フィー
ドフォワード制御の遅延補償の為に使われる。The frame memory 45, like the coefficient memory 5, is used for delay compensation in feedforward control.

可変ＬＰＦ　（低域通過フィルタ）４６は、空間フィル
タリングの程度を変えるものである。A variable LPF (low pass filter) 46 changes the degree of spatial filtering.

第７図は第６図における可変ＬＰＦの構成例を示すブロ
ック図、第８図は第７図の空間ＬＰＦのタップ係数値を
示す図である。FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of the variable LPF in FIG. 6, and FIG. 8 is a diagram showing tap coefficient values of the spatial LPF in FIG. 7.

第７図において、入力端子５０より、第６図のフレーム
メモリ４５の出力信号が入来し、乗算器３６及び空間Ｌ
ＰＦ５１へ供給されている。In FIG. 7, the output signal of the frame memory 45 in FIG. 6 is input from the input terminal 50, and the multiplier 36 and
It is supplied to PF51.

空間ＬＰＦ５１は、第８図に示す様なタップ係数を持っ
ており、これにより垂直及び水平に二乗コサインの周波
数特性を与える。The spatial LPF 51 has tap coefficients as shown in FIG. 8, thereby giving square cosine frequency characteristics vertically and horizontally.

このタップ係数を掛けられた信号は、乗算器３９へ供給
される。The signal multiplied by this tap coefficient is supplied to a multiplier 39.

ｋ入力端子より、第６図の制御器３２の出力信号である
制御信号ｋが入来し、乗算器３６及び乗算器３９へ供給
されている。A control signal k, which is the output signal of the controller 32 shown in FIG.

乗算器３６は、元の信号に（１−ｋ）を乗算し、加算器
４１へ供給している。The multiplier 36 multiplies the original signal by (1-k) and supplies the result to the adder 41.

同様に、乗算器３９は、空間ＬＰＦを通った信号にｋｔ
乗算し、加算器４１へ供給している。Similarly, the multiplier 39 adds kt to the signal passed through the spatial LPF.
It is multiplied and supplied to the adder 41.

加算器４１は、この元の信号に（１−ｋ）を乗算したも
のと、空間ＬＰＦを通った信号にｋを乗算したものを加
算して新たな信号として、出力端子５２を介して、第６
図の直交変換器４へ供給している。The adder 41 adds the original signal multiplied by (1-k) and the signal passed through the spatial LPF multiplied by k, and outputs the result as a new signal via the output terminal 52. 6
It is supplied to the orthogonal transformer 4 shown in the figure.

要するに、第４図における重み付けの代りに、第６図の
空間ＬＰＦ５１がある。In short, instead of the weighting in FIG. 4, there is a spatial LPF 51 in FIG.

制御は第４図と同様に乗算器３６．３９と加算器４１で
の可変混合で、ｋが１に近づくに従って高周波成分が抑
圧される。Control is performed by variable mixing in multipliers 36, 39 and adder 41 as in FIG. 4, and as k approaches 1, high frequency components are suppressed.

この第２の実施例は、アクティビティを直交変換前に求
めるので、データ量の予測精度が落ちるが、フレームメ
モリは係数メモリよりメモリ量か少なくてすみ、又直交
変換を用いない符号化にも応用できる。In this second embodiment, the activity is determined before orthogonal transformation, so the accuracy of predicting the amount of data decreases, but the frame memory requires less memory than the coefficient memory, and it can also be applied to encoding that does not use orthogonal transformation. can.

このように、本発明におけるフィードバック制御はデー
タ量の予測誤差に対して行なわれ、ブロック単位で細か
く制御される。In this way, feedback control in the present invention is performed on prediction errors in data amount, and is finely controlled on a block-by-block basis.

ここで制御が正しく行なわれれば、１フレーム終了時点
での１フレームのデータ量誤差はＤｍａｘ以内に収まり
、フィードフォワード系で設定される量子化ステップＳ
ｑでの予測データ量は目的データ量に対し、Ｄｍａｘの
ゆとりをもてばよい。If control is performed correctly here, the data amount error for one frame at the end of one frame will be within Dmax, and the quantization step S set in the feedforward system will be
The predicted data amount at q should have a margin of Dmax with respect to the target data amount.

Ｄｍａｘを１０ブロック分のデータ量とした場合、その
量は例えば１フレームの画素数か７２０　Ｘ　４８０　
。If Dmax is the data amount for 10 blocks, the amount is, for example, the number of pixels in one frame, or 720 x 480
.

ブロックサイズか８×８なら、全体の１１５４０程度で
あり、符号化効率の低下はほとんど無視できる。If the block size is 8×8, the total number is about 11,540, and the decrease in encoding efficiency can be almost ignored.

本発明では、フィードフォワードで量子化ステップを、
ブロック毎のフィードバックで直交変換係数の重み付け
や可変ＬＰＦを制御することで、可変長符号化を用いる
一般的な高能率符号化において、画質劣化や符号化効率
の低下なく、目的とする区間で極めて高い精度でデータ
量を一定にできる。In the present invention, the quantization step is performed in a feedforward manner.
By controlling the weighting of orthogonal transform coefficients and the variable LPF using feedback for each block, in general high-efficiency coding using variable length coding, it is possible to achieve extremely high performance in the target section without deteriorating image quality or reducing coding efficiency. The amount of data can be kept constant with high precision.

制御は符号化装置単独で行えるので、フィードバック制
御の情報を復号装置側に伝送する必要もなく、従来の復
号装置との互換性に優れている。Since control can be performed by the encoding device alone, there is no need to transmit feedback control information to the decoding device, and the present invention has excellent compatibility with conventional decoding devices.

フィードフォワード制御でおおまかな制御がなされるの
で、ブロック単位のフィードバック制御によって画質が
大きく変動することもなく、データ出力の可変長バッフ
ァの容量も少なくてよい。Since rough control is performed by feedforward control, the image quality does not vary greatly due to block-by-block feedback control, and the capacity of the variable length buffer for data output can be small.

この様な特性から、可変長符号化を用いた効率の高い符
号化処理が、特殊再生やデータのフレーム単位での入れ
替えが必要となる蓄積系メディアにも適用可能になる。Due to these characteristics, highly efficient encoding processing using variable length encoding can be applied to storage media that requires special playback or data replacement on a frame-by-frame basis.

（発明の効果） 本発明の符号化出力データ量制御方式は、フィードフォ
ワードで量子化処理を制御し、フィードバックで直交変
換係数やフィルタを制御することによってデータ量を制
御するので、データ量をフレーム単位などで確実に一定
植以内に納めることができて蓄積系メディアに適用でき
ると共に、フィードバック制御がどの様におこなわれた
かの制御情報を復号装置側に伝送する必要が無く、汎用
性がある復号装置が使用できる等、実用上極めて優れた
効果がある。(Effects of the Invention) The encoded output data amount control method of the present invention controls the data amount by controlling the quantization process using feedforward and controlling the orthogonal transform coefficients and filters using feedback, so the amount of data can be reduced within a frame. A decoding device that can be reliably kept within a certain limit in terms of units, etc., can be applied to storage media, and does not require transmitting control information on how feedback control is performed to the decoding device side, making it versatile. It has extremely excellent practical effects, such as being able to be used.

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

第１図は本発明の符号化出力データ量制御方式の符号化
装置の第１の実施例を示すブロック図、第２図は第１図
における量子化ステップ設定器の構成例を示すブロック
図、第３図は制御器における変換特性を示す図、第４図
は第１図における可変重み付器の構成例を示すブロック
図、第５図は第４図の重みメモリの重み付は値を示す図
、第６図は本発明の符号化出力データ量制御方式の符号
化装置の第２の実施例を示すブロック図、第７図は第６
図における可変ＬＰＦの構成例を示すブロック図、第８
図は第７図の空間ＬＰＦのタップ係数値を示す図である
。 １・・・画像入力端子、２，４４・・・高能率符号化処
理部、３・・・符号化データ出力端子、４・・・直交変
換器、５・・・係数メモリ、６・・・量子化器、７・・
・可変長符号器、８・・・可変長バッファ、９，４７・
・・フィードフォワード制御部、１０．４８・・・アク
ティビティ検出器、１１・・・アクティビティメモリ、
１２・・・量子化ステップ設定器、１３・・・可変重み
付器、１５・・・アクティビティ入力端子、１６〜１８
゜２９・・・データ量予測器、１９〜２１・・・フレー
ム累積器、２２〜２４・・・比較器、２５・・・適切値
判定器、２６・・・ｓｑ出力端子、２８・・・フィード
バック制御部、３０・・・減算器、３１・・・データ量
累積器、３２・・・制御器、３４・・・係数入力端子、
３５，３６゜３９・・・乗算器、３７・・・係数番号入
力端子、３８・・・重みメモリ、４０・・・ｋ入力端子
、４１・・・加算器、４２・・・係数出力端子、４５・
・・フレームメモリ、４６・・・可変ＬＰＦ、５０・・
・入力端子、５１・・・空間ＬＰＦ、５２・・・出力端
子、Ｄ１〜Ｄｎ・・・１フレ一ム分の予測データ量、Ｄ
ｂ・・・実際のデータ量、Ｄｅ・・・累積値、Ｄｍａｘ
・・・累積値Ｄｅの最大値、ｋ・・・制御係数、Ｐ　Ｄ
　ｂ　、　ＰＤｂｌ　〜ＰＤｂｎ・・・予測データ量、
ｓ　ｑ　−・・量子化ステップ。 特許出願人　日本ビクター株式会社 ＤＣ 水平高周袈 第 図 第 図 第 図 第 図FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of an encoding device using the encoded output data amount control system of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the quantization step setter in FIG. 1. Fig. 3 is a diagram showing the conversion characteristics in the controller, Fig. 4 is a block diagram showing a configuration example of the variable weighting device in Fig. 1, and Fig. 5 shows the weighting values of the weight memory in Fig. 4. 6 is a block diagram showing a second embodiment of the encoding device using the encoded output data amount control system of the present invention, and FIG.
Block diagram showing an example of the configuration of the variable LPF in the figure, No. 8
The figure is a diagram showing tap coefficient values of the spatial LPF in FIG. 7. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Image input terminal, 2, 44... High efficiency encoding processing unit, 3... Encoded data output terminal, 4... Orthogonal transformer, 5... Coefficient memory, 6... Quantizer, 7...
・Variable length encoder, 8...Variable length buffer, 9, 47・
... Feedforward control unit, 10.48... Activity detector, 11... Activity memory,
12... Quantization step setter, 13... Variable weighting device, 15... Activity input terminal, 16-18
29... Data amount predictor, 19-21... Frame accumulator, 22-24... Comparator, 25... Appropriate value determiner, 26... sq output terminal, 28... Feedback control unit, 30... Subtractor, 31... Data amount accumulator, 32... Controller, 34... Coefficient input terminal,
35, 36° 39... Multiplier, 37... Coefficient number input terminal, 38... Weight memory, 40... K input terminal, 41... Adder, 42... Coefficient output terminal, 45・
...Frame memory, 46...Variable LPF, 50...
- Input terminal, 51... Spatial LPF, 52... Output terminal, D1 to Dn... Predicted data amount for one frame, D
b... Actual data amount, De... Cumulative value, Dmax
...Maximum value of cumulative value De, k...Control coefficient, P D
b, PDbl ~ PDbn... predicted data amount,
s q - Quantization step. Patent applicant: Japan Victor Co., Ltd. DC

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）予め定められた一定区間毎の符号化出力データ量
が、一定植以内になるようにデータ量を制御して高能率
符号化が行なわれるようにした、符号化出力データ量制
御方式であって、 前記一定区間より細かな区間を単位にしてデータ量を予
測し、得られた予測データ量から前記一定区間での予測
データ量の合計が一定になるように量子化処理を制御す
るフィードフォワード制御手段と、 前記予測データ量と実際に符号化された実際データ量の
差を累積し、この累積データ量で直交変換係数の重み付
けを制御するフィードバック制御手段より構成されるこ
とを特徴とする符号化出力データ量制御方式。(1) An encoded output data amount control method that performs highly efficient encoding by controlling the data amount so that the encoded output data amount for each predetermined period is within a certain amount. and a feed that predicts the amount of data in units of intervals smaller than the certain interval, and controls quantization processing from the obtained predicted data amount so that the total predicted data amount in the certain interval becomes constant. The present invention is characterized by comprising a forward control means, and a feedback control means for accumulating the difference between the predicted data amount and the actual encoded data amount, and controlling the weighting of orthogonal transformation coefficients using this accumulated data amount. Encoded output data amount control method. （２）予め定められた一定区間毎の符号化出力データ量
が、一定植以内になるようにデータ量を制御して高能率
符号化が行なわれるようにした、符号化出力データ量制
御方式であって、 前記一定区間より細かな区間を単位にしてデータ量を予
測し、得られた予測データ量から前記一定区間での予測
データ量の合計が一定になるように量子化処理を制御す
るフィードフォワード制御手段と、 前記予測データ量と実際に符号化された実際データ量の
差を累積し、この累積データ量でフィルタの周波数特性
を制御するフィードバック制御手段より構成されること
を特徴とする符号化出力データ量制御方式。(2) An encoded output data amount control method that performs highly efficient encoding by controlling the data amount so that the encoded output data amount for each predetermined period is within a certain amount. and a feed that predicts the amount of data in units of intervals smaller than the certain interval, and controls quantization processing from the obtained predicted data amount so that the total predicted data amount in the certain interval becomes constant. A code comprising a forward control means and a feedback control means for accumulating the difference between the predicted data amount and the actual encoded data amount and controlling the frequency characteristics of the filter using this accumulated data amount. Converting output data amount control method.