JP5626272B2 - Quantization controller - Google Patents
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Description
本発明は、映像信号を符号化する際の量子化パラメータを制御する量子化制御装置に関する。 The present invention relates to a quantization control device that controls a quantization parameter when encoding a video signal.
映像符号化における量子化制御とは、符号化によって発生する発生符号量がある時間幅において所定の符号化ビットレート(目標符号量)に収まるように、量子化で用いる量子化パラメータを制御することを言う。この量子化制御方法として、MPEG(Moving Picture Experts Group)方式で規定されたテストモデル(Test Model)と呼ばれる方法が一般に使用されている(例えば、非特許文献1参照)。 Quantization control in video encoding is to control quantization parameters used in quantization so that the amount of generated code generated by encoding falls within a predetermined encoding bit rate (target code amount) within a certain time width. Say. As this quantization control method, a method called a test model defined by the MPEG (Moving Picture Experts Group) method is generally used (for example, see Non-Patent Document 1).
テストモデルでは、圧縮する前のおおよそのデータ量を推し量るために、画像の複雑さ指標というパラメータを使用する。複雑さ指標は、発生符号量と量子化パラメータの積で表され、符号化の難易度が高い映像では大きくなり、符号化の難易度が低い映像では小さくなる。 In the test model, a parameter called an image complexity index is used to estimate an approximate amount of data before compression. The complexity index is represented by the product of the generated code amount and the quantization parameter, and becomes large for a video with a high degree of difficulty in encoding, and becomes small for a video with a low degree of difficulty in encoding.
映像符号化において量子化とは、データを間引く処理であり、量子化マトリクスと量子化パラメータの積でデータを割り算して小数点以下を切り捨てる処理である。従って、符号化した際の圧縮率は量子化パラメータと量子化マトリクスの積で決まる。 In video coding, quantization is a process of thinning data, and is a process of dividing data by a product of a quantization matrix and a quantization parameter and truncating after the decimal point. Therefore, the compression rate at the time of encoding is determined by the product of the quantization parameter and the quantization matrix.
しかし、従来は量子化パラメータを圧縮率と見立て、符号化前の画像について目標符号量を求める際に量子化マトリクスを考慮しない複雑さ指標を用いていた。そして、量子化マトリクスは映像の特徴に応じて選択される。このため、複雑さ指標を算出した符号化済みのフレームで用いた量子化マトリクスと、これから符号化するフレームで用いる量子化マトリクスとが異なる場合、その複雑さ指標から算出した目標符号量に基づいて符号化を行うと符号化劣化が生じる。 However, conventionally, the quantization parameter is regarded as a compression ratio, and a complexity index that does not consider the quantization matrix is used when obtaining a target code amount for an image before encoding. The quantization matrix is selected according to the characteristics of the video. For this reason, when the quantization matrix used in the encoded frame for which the complexity index is calculated differs from the quantization matrix used in the frame to be encoded from now, based on the target code amount calculated from the complexity index When encoding is performed, encoding degradation occurs.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は映像の符号化劣化を低下することができる量子化制御装置を得るものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a quantization control apparatus capable of reducing video coding deterioration.
本発明に係る量子化制御装置は、映像信号を符号化する際の量子化パラメータを制御する量子化制御装置において、前記映像信号の特徴に応じて複数の量子化マトリクスから1つを決定する量子化マトリクス決定部と、符号化済みの映像信号の発生符号量と量子化パラメータの積を複雑さ指標として計算する複雑さ指標計算部と、決定した前記量子化マトリクスの関数である補正率を前記複雑さ指標に乗じて補正済み複雑さ指標を計算する複雑さ指標補正部と、前記発生符号量と前記補正済み複雑さ指標から目標とする目標符号量を計算する目標符号量計算部と、前記映像信号を符号化した際の発生符号量が前記目標符号量に収まるように量子化パラメータを決定する量子化パラメータ決定部とを備え、前記補正率は、前記複数の量子化マトリクスをそれぞれ用いて同じ映像信号を符号化した場合の前記複雑さ指標のばらつきに比べて、それぞれの場合の前記補正済み複雑さ指標のばらつきが小さくなるように設定されることを特徴とする。 The quantization control device according to the present invention is a quantization control device that controls a quantization parameter for encoding a video signal. A quantization matrix determination unit, a complexity index calculation unit that calculates a product of a generated code amount of an encoded video signal and a quantization parameter as a complexity index, and a correction factor that is a function of the determined quantization matrix A complexity index correction unit that multiplies the complexity index to calculate a corrected complexity index; a target code amount calculation unit that calculates a target code amount to be targeted from the generated code amount and the corrected complexity index; A quantization parameter determining unit that determines a quantization parameter so that a generated code amount when the video signal is encoded falls within the target code amount, and the correction factor is the plurality of quantization matrices. Compared to the variation in the complex index when the same video signal is encoded using hex respectively, the variation of the corrected complex index of each case, characterized in that it is set to be smaller.
本発明により、映像の符号化劣化を低下することができる。 According to the present invention, video encoding degradation can be reduced.
図1は、本発明の実施の形態に係る映像符号化装置を示すブロック図である。この
映像符号化装置はMPEGエンコーダであり、映像信号を符号化する際の量子化パラメータを制御する量子化制御装置を含む。
FIG. 1 is a block diagram showing a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention. This video encoding apparatus is an MPEG encoder, and includes a quantization control apparatus that controls a quantization parameter when encoding a video signal.
フレーム順番変更部1は、入力した映像信号をフレーム(コマ)単位で区切り、符号化する順番に並び替える。動き検出部2は、映像信号の動きベクトルを検出する。
The frame
直交変換部3は、映像信号と予測映像の差分を画素成分から周波数成分に変換する。量子化部4は、量子化マトリクスと量子化パラメータの積で映像信号の周波数成分を割り算して小数点以下を切り捨てる。可変長符号化5は、量子化結果を様々な長さの符号に置き換える。
The orthogonal transform unit 3 transforms the difference between the video signal and the predicted video from a pixel component to a frequency component. The quantization unit 4 divides the frequency component of the video signal by the product of the quantization matrix and the quantization parameter and rounds off the decimal part. The
マルチプレクサ6は、可変長符号化の結果と動きベクトル等のヘッダ情報を1つの信号にまとめる。バッファメモリ7は、マルチプレクサ6の出力信号を蓄積し、映像ストリームとして出力する。
The
逆量子化部8は、量子化結果に量子化マトリクスと量子化パラメータの積を乗算する逆量子化を行う。逆直交変換部9は、逆量子化結果を画素成分に変換する逆直交変換を行う。フレーム蓄積及び予測部10は、逆直交変換結果と予測映像の和を蓄積し、この蓄積したデータと動きベクトルから予測映像を作成する。
The
量子化マトリクス決定部11は、映像信号の特徴に応じて複数の量子化マトリクスから1つを決定する。発生符号量計算部12は、バッファメモリ7が蓄積した信号からフレーム単位の発生符号量Gを計算する。複雑さ指標計算部13は、符号化済みの映像信号の発生符号量Gと量子化パラメータQpの積を複雑さ指標Xとして計算する(X=G*Qp)。
The quantization
複雑さ指標補正部14は、決定した量子化マトリクスの関数である補正率Sを複雑さ指標Xに乗じて補正済み複雑さ指標X´を計算する(X´=X*S)。目標符号量計算部15は、発生符号量Gと補正済み複雑さ指標X´からフレーム単位で目標とする目標符号量を計算する。量子化パラメータ決定部16は、映像信号を符号化した際の発生符号量が目標符号量に収まるように量子化パラメータを決定する。
The complexity
補正率Sは、複数の量子化マトリクスをそれぞれ用いて同じ映像信号を符号化した場合の複雑さ指標Xのばらつきに比べて、それぞれの場合の補正済み複雑さ指標X´のばらつきが小さくなるように設定される。 The correction rate S is such that the variation in the corrected complexity index X ′ in each case is smaller than the variation in the complexity index X when the same video signal is encoded using a plurality of quantization matrices. Set to
具体的には、補正率Sは以下の数式により表される。
S=A*log(V)+B
ここで、Vは符号化ビットレートであり、A,Bは量子化マトリクス毎に設定される定数である。
Specifically, the correction rate S is expressed by the following mathematical formula.
S = A * log (V) + B
Here, V is an encoding bit rate, and A and B are constants set for each quantization matrix.
図2は、補正なしの複雑さ指標を示す図である。図3は、補正済み複雑さ指標を示す図である。図2,3では、一例として、基準の量子化マトリクスに加え、量子化マトリクス1から量子化マトリクス3の3通りの量子化マトリクスを用いている。それぞれの場合のA,Bの値は以下の値としている。(A,B)=(0.1,1.7),(0.2,2.4),(0.4,3.6)。横軸の「フィールド」とは、フレームの奇数行あるいは偶数行だけを抜き出して集約したものであり、2フィールドで1フレームである。補正なしの複雑さ指標は量子化マトリクスに応じて数倍のオーダーでバラつくが、補正済み複雑さ指標は量子化マトリクスに依存しないことが分かる。
FIG. 2 is a diagram illustrating a complexity index without correction. FIG. 3 is a diagram illustrating the corrected complexity index. 2 and 3, as an example, in addition to the reference quantization matrix, three kinds of quantization matrixes of the
図4は、補正なしと補正ありの複雑さ指標を重ねた図である。複雑さ指標が大きい箇所では量子化マトリクスが大きな値となっている。ただし、圧縮率が高く発生符号量が抑えられるため、補正なしの複雑さ指標の変動は量子化マトリクスの変動に比べて小さい。一方、補正した複雑さ指標は、量子化マトリクスの関数である補正率を乗じているため、量子化マトリクスの変動に伴って大きく変動する。 FIG. 4 is a diagram in which the complexity indices with and without correction are superimposed. The quantization matrix has a large value at a place where the complexity index is large. However, since the compression rate is high and the generated code amount is suppressed, the variation of the complexity index without correction is small compared to the variation of the quantization matrix. On the other hand, since the corrected complexity index is multiplied by a correction factor that is a function of the quantization matrix, it greatly varies with the variation of the quantization matrix.
図5は、目標符号量を示す図である。補正なしの場合には、横軸196近辺や横軸361近辺において目標符号量が不適切に低下する。これに対して、補正ありの場合には、そのような低下を防ぐことができる。
FIG. 5 is a diagram illustrating the target code amount. In the case of no correction, the target code amount is inappropriately reduced around the
よって、本実施の形態のように複雑さ指標を量子化マトリクスで補正した補正済み複雑さ指標を用いて量子化パラメータを制御することにより、映像の符号化劣化を低下することができる。 Therefore, by controlling the quantization parameter using the corrected complexity index obtained by correcting the complexity index with the quantization matrix as in the present embodiment, it is possible to reduce video coding degradation.
本発明は、2パス符号化装置等の符号化を複数回実施する装置においても適用することができる。 The present invention can also be applied to an apparatus that performs encoding a plurality of times, such as a 2-pass encoding apparatus.
11 量子化マトリクス決定部
13 複雑さ指標計算部
14 複雑さ指標補正部
15 目標符号量計算部
16 量子化パラメータ決定部
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記映像信号の特徴に応じて複数の量子化マトリクスから1つを決定する量子化マトリクス決定部と、
符号化済みの映像信号の発生符号量と量子化パラメータの積を複雑さ指標として計算する複雑さ指標計算部と、
決定した前記量子化マトリクスの関数である補正率を前記複雑さ指標に乗じて補正済み複雑さ指標を計算する複雑さ指標補正部と、
前記発生符号量と前記補正済み複雑さ指標から目標とする目標符号量を計算する目標符号量計算部と、
前記映像信号を符号化した際の発生符号量が前記目標符号量に収まるように量子化パラメータを決定する量子化パラメータ決定部とを備え、
前記補正率は、前記複数の量子化マトリクスをそれぞれ用いて同じ映像信号を符号化した場合の前記複雑さ指標のばらつきに比べて、それぞれの場合の前記補正済み複雑さ指標のばらつきが小さくなるように設定されることを特徴とする量子化制御装置。 In a quantization controller for controlling a quantization parameter when encoding a video signal,
A quantization matrix determining unit that determines one from a plurality of quantization matrices according to the characteristics of the video signal;
A complexity index calculation unit that calculates the product of the generated code amount of the encoded video signal and the quantization parameter as a complexity index;
A complexity index correction unit that calculates a corrected complexity index by multiplying the complexity index by a correction factor that is a function of the determined quantization matrix;
A target code amount calculation unit that calculates a target code amount to be targeted from the generated code amount and the corrected complexity index;
A quantization parameter determining unit that determines a quantization parameter so that a generated code amount when the video signal is encoded falls within the target code amount;
The correction rate is such that variations in the corrected complexity index in each case are smaller than variations in the complexity index when the same video signal is encoded using each of the plurality of quantization matrices. A quantization control apparatus characterized by being set to:
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