(57)【要約】ビット・バジェットを使用したビデオ符号化のレート制御の方法の実施形態を開示する。
2004521533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビデオ符号化中に使用されるビデオ符号化レートを、少なくとも部分的に、符号化されるビデオ画像の選択された部分のピクセル値の変動の測定値とビット・バジェットに基づいて調整すること
を含むビデオ符号化を行う方法。
【請求項２】
ビデオ画像の選択された部分がマイクロブロックを備える請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ビデオ符号化レートが、少なくとも部分的にマイクロブロックのタイプにも基づいて調整される請求項２に記載の方法。
【請求項４】
タイプがイントラ、インター、４ＭＶ、およびＢの少なくとも１つを含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
変動の測定値が絶対差の和（ＳＡＤ）を含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ビデオ符号化中に使用される量子化ステップ・サイズを調整することによってビデオ符号化レートが調整される請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ビデオ画像の選択された部分がマイクロブロックを備える請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ビデオ符号化レートが、少なくとも部分的にマイクロブロックのタイプにも基づいてさらに調整される請求項７に記載の方法。
【請求項９】
タイプがイントラ、インター、４ＭＶ、およびＢの少なくとも１つを含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
実行されるビデオ符号化が実質的にＭＰＥＧまたはＨ．２６ｘ準拠である請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
ビデオ・エンコーダ内に実装され、ビデオ符号化中に使用されるビデオ符号化レートを、少なくとも部分的に、符号化されるビデオ画像の選択された部分のピクセル値の変動の測定値とビット・バジェットに基づいて調整するメカニズム
を備えるビデオ符号化を行う機能を有するデバイス。
【請求項１２】
前記ビデオ・エンコーダが、少なくとも１つの集積回路のシリコンに実装されている請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記ビデオ・エンコーダのシリコン実装がマイクロコードを備える請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記ビデオ・エンコーダのシリコン実装がファームウェアを備える請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記ビデオ・エンコーダがプロセッサ上で実行可能なソフトウェアで実装されている請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記プロセッサがマイクロプロセッサを備える請求項１５に記載のデバイス。
【請求項１７】
実行されたときに、
ビデオ符号化中に使用されるビデオ符号化レートを、少なくとも部分的に、符号化されるビデオ画像の選択された部分のピクセル値の変動の測定値とビット・バジェットに基づいて調整することによって
ビデオ符号化を実行する命令を格納した記憶媒体を備える物品。
【請求項１８】
前記媒体が、実行されたときに、マイクロブロックを備えるビデオ画像の選択された部分を符号化する命令をさらに格納している請求項１７に記載の物品。
【請求項１９】
前記媒体が、実行されたときに、やはり少なくとも部分的にマイクロブロックのタイプに基づいてビデオ符号化レートを調整する命令をさらに格納している請求項１８に記載の物品。
【請求項２０】
前記媒体が、実行されたときに、ＳＡＤを含む変動の測定値をもたらす命令をさらに格納している請求項１７に記載の物品。
【請求項２１】
前記媒体が、実行されたときに、ビデオ符号化中に使用される量子化ステップ・サイズを調整することによってビデオ符号化レートを調整する命令をさらに格納している請求項１７に記載の物品。
【請求項２２】
ビデオ・エンコーダと、
前記ビデオ・エンコーダに結合されているビデオ入力デバイスと、
メモリと
を備え、
前記メモリが前記ビデオ・エンコーダによって符号化されるビデオを格納するために前記ビデオ・エンコーダに結合されており、
前記ビデオ・エンコーダが、ビデオ符号化中に使用されるビデオ符号化レートを、少なくとも部分的に、符号化されるビデオ画像の選択された部分のピクセル値の変動の測定値とビット・バジェットに基づいて調整するメカニズムを含む
ビデオ処理プラットフォーム。
【請求項２３】
ビデオ画像の選択された部分がマイクロブロックを備える請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
ビデオ符号化中に使用されるビデオ符号化レートを調整するメカニズムが、少なくとも部分的にマイクロブロックのタイプにも基づく請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
変動の測定値がＳＡＤを含む請求項２２に記載のシステム。
【請求項２６】
ビデオ符号化中に使用されるビデオ符号化レートを調整するメカニズムが、ビデオ符号化中に使用される量子化ステップ・サイズを調整することによって調整される請求項２２に記載のシステム。
【請求項２７】
ビデオ符号化中に使用されるビデオ符号化レートを、少なくとも部分的に、符号化されるビデオ画像の選択された部分のピクセル値の変動の測定値とビット・バジェットに基づいて調整することによって符号化されたビデオを復号すること
を含むビデオ復号を行う方法。
【請求項２８】
ビデオ画像の選択された部分がマイクロブロックを備える請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
ビデオ符号化レートが、少なくとも部分的にマイクロブロックのタイプにも基づいて調整される請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
変動の測定値がＳＡＤを含む請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
ビデオ符号化中に使用される量子化ステップ・サイズを調整することによってビデオ符号化レートが調整される請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
ビデオ画像の選択された部分がマイクロブロックを備える請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
ビデオ符号化レートが、少なくとも部分的にマイクロブロックのタイプにも基づいてさらに調整される請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
ビデオ・デコーダと、
前記ビデオ・デコーダに結合されているビデオ出力デバイスと、
メモリと
を備え、
前記メモリがビデオ・エンコーダによってすでに符号化されているビデオを格納するために前記ビデオ・デコーダに結合されており、前記ビデオ・エンコーダが、ビデオ符号化中に使用されるビデオ符号化レートを、少なくとも部分的に、符号化されるビデオ画像の選択された部分のピクセル値の変動の測定値とビット・バジェットに基づいて調整するメカニズムを含んでいる
ビデオ処理プラットフォーム。
【請求項３５】
ビデオ画像の選択された部分がマイクロブロックを備える請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
ビデオ符号化中に使用されるビデオ符号化レートを調整するメカニズムが、少なくとも部分的にマイクロブロックのタイプにも基づく請求項３４に記載のシステム。
【請求項３７】
変動の測定値がＳＡＤを含む請求項３４に記載のシステム。
【請求項３８】
ビデオ符号化中に使用されるビデオ符号化レートを調整するメカニズムが、ビデオ符号化中に使用される量子化ステップ・サイズを調整することによって調整される請求項３４に記載のシステム。
【請求項３９】
実行されたときに、
ビデオ符号化中に使用されるビデオ符号化レートを、少なくとも部分的に、符号化されるビデオ画像の選択された部分のピクセル値の変動の測定値とビット・バジェットに基づいて調整することによって符号化されたビデオを復号することによって
ビデオ復号を実行する命令を格納している記憶媒体を備える物品。
【請求項４０】
前記媒体が、実行されたときに、マイクロブロックを備えるビデオ画像の選択された部分を符号化する命令をさらに格納している請求項３９に記載の物品。
【請求項４１】
前記媒体が、実行されたときに、やはり少なくとも部分的にマイクロブロックのタイプに基づいてビデオ符号化レートを調整する命令をさらに格納している請求項４０に記載の物品。
【請求項４２】
前記媒体が、実行されたときに、ＳＡＤを含む変動の測定値をもたらす命令をさらに格納している請求項３９に記載の物品。
【請求項４３】
前記媒体が、実行されたときに、ビデオ符号化中に使用される量子化ステップ・サイズを調整することによってビデオ符号化レートを調整する命令をさらに格納している請求項３９に記載の物品。
【請求項４４】
ビット数と、様々な量子化ステップ・サイズの場合の複数のビデオ画像のピクセル信号値の変動の間の関係を含む参照テーブルを格納している記憶媒体を備え、
前記記憶媒体が、参照テーブルおよびビット・バジェットを使用してビデオ符号化のレート制御を行う命令をさらに格納している
物品。
【請求項４５】
命令がプロセッサによって実行されたときにビデオ符号化のレート制御の実行に参照テーブルが使用される請求項４４に記載の物品。
【請求項４６】
ピクセル信号値の変動がＳＡＤを含む請求項４５に記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本特許出願は、Ｋｉｍらにより 日に同時出願された「Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ  Ｖｉｄｅｏ  Ｅｎｃｏｄｉｎｇ  Ｒａｔｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ」（弁理士整理番号第０４２３９０．Ｐ１０２６４）という名称の米国特許出願第 号、およびＫｉｍらにより 日に同時出願された「Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ  Ｖｉｄｅｏ  Ｅｎｃｏｄｉｎｇ  Ｒａｔｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｓｉｎｇ  Ｍｏｔｉｏｎ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ」（弁理士整理番号第０４２３９０．Ｐ１０２６５）という名称の米国特許出願第 号に関係する。これらはいずれも本発明の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に組み込む。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、ビデオ画像の符号化のレート制御に関する。
【背景技術】
【０００３】
よく知られているように、ビデオ符号化は、いくつかのあるいは様々な技術のいずれかによって行うことができる。しばしば使用される一般的な技術は、「ＭＰＥＧ」（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅｓ  Ｅｘｐｅｒｔ  Ｇｒｏｕｐ）や「Ｈ．２６ｘ」の標準など、確立されているいくつかの標準に準拠している。これらにはＩＴＵ−Ｔ「Ｖｉｄｅｏ  ｃｏｄｉｎｇ  ｆｏｒ  ｌｏｗ  ｂｉｔ−ｒａｔｅ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｈ．２６３、バージョン１、１９９５年１１月およびバージョン２、１９９８年１月、「Ｇｅｎｅｒｉｃ  Ｃｏｄｉｎｇ  ｏｆ  Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅｓ  ａｎｄ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  Ａｕｄｉｏ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ：Ｖｉｄｅｏ」、ＩＳＯ／ＩＥＣ  １３８１８−２：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  １９９５、および「Ｃｏｄｉｎｇ  ｏｆ  ａｕｄｉｏ−ｖｉｓｕａｌ  Ｏｂｊｅｃｔｓ−Ｐａｒｔ  ２：Ｖｉｓｕａｌ  Ａｍｅｎｄｍｅｎｔ  １；Ｖｉｓｕａｌ  ｅｘｔｅｎｓｉｏｎｓ」、ＩＳＯ／ＩＥＣ  １４４９６−２：Ｄｒａｆｔ  ｏｆ  Ｊａｎｕａｒｙ  ６，２０００などがある。それぞれ具体的にはＨ．２６３、Ｈ．２６３＋、ＭＰＥＧ−２、およびＭＰＥＧ−４と呼ばれており、以下一般的にＭＰＥＧおよびＨ．２６ｘと呼ぶ。しかしこうした標準はビット・ストリームのシンタックスを決めており、したがって何らかの標準に準拠したデコーダを使用して、符号化されたビデオを復号することができる。これは、実施の観点から見て、エンコーダに比較的大きな柔軟性をもたらす。
【０００４】
ビット・レート制御などのレート制御は、一般にビデオ・エンコーダに対して特定されていない問題の１つであり、したがって異なる様々な技術を使用する能力を提供することが可能となる。さらに、レート制御を適用することによって、いくつかの点でビデオの処理に影響を与えることができる。ある点では、レート制御を使用してバッファ制約を維持し、それによって、符号化中に、特にリアルタイムの用途に関連して、オーバーフローおよび／またはアンダーフローを防ぐことができる。同様に、別の点では、レート制御がピクチャの質に影響を与えることもある。
【０００５】
レート制御に加えて、符号化中に様々なレベルの画像歪をもたらし、したがって性能に影響を与える可能性のある、符号化によって異なる他のパラメータがいくつかある。したがって時として、例えば総ビット・バジェット、適切な量の遅延を要することなど、様々な所望の制約も満たしながら許容可能なレベルまで画質を向上させるのが難しいことがある。
【発明の開示】
【発明が開示しようとする課題】
【０００６】
許容できる、または好ましい解決法を提供するために、これらの問題のバランスをとるための技術がある。その例として、ラグランジュ最適化や動的プログラミングの使用などがある。しかし残念なことに、こうした技術は、しばしばまたは一般的に計算が複雑であり、したがってこうした手法によって消費される処理リソースの量の点から見て費用がかかる。さらに、ビデオの処理において一般に画像間または画像フレーム間に存在する依存性によって、時としてこうした問題への対処がさらに複雑になることがある。例えば、現在のフレームの歪みが、例えば直前のフレームの量子化パラメータの選択に少なくとも部分的に依存する可能性がある。したがって、以前または最新の手法ほど計算が複雑ではなく、しかし上記の複雑な問題の少なくとも一部のバランスをとる、ビデオ符号化時にレート制御を行う技術が望まれている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明と見なされる主題は、本明細書の結びの部分で特に指摘し、別個に特許請求している。しかし本発明は、以下の詳細な説明を添付の図面と併せ読むことによって、構成およびオペレーションの方法に関して、その目的、特徴、および利点とともに最適に理解することができよう。
【０００８】
以下の詳細な説明では、本発明を完全に理解できるようにするために数多くの特定の詳細を記載している。しかし、本発明をこれらの特定の詳細無しに実施できることは、当分野の技術者であれば理解されよう。他の場合では、本発明をわかりにくくしないために、よく知られている方法、手順、構成要素、および回路については詳しく説明していない。
【０００９】
上述したように、ビデオ符号化のレート制御は、ビデオ・エンコーダの１つの特徴となり得る。本発明の範囲はこの点に関して限定されるものではないが、本発明によるビット・バジェットを使用してビデオ符号化のレート制御を行う方法の一実施形態では、ビデオ符号化中に使用するビデオ・ビット・レートは、少なくとも部分的に、符号化されるビデオ画像の選択部分のピクセル信号レベル値の変動の測定値に基づいて異なる。こうした手法を使用する１つの根本的理由は、ピクセル信号レベル値の範囲または変動が大きくなればそれだけ、異なるピクセル信号値レベルを表したり区別したりするために使用するビット数が大きくなり、この逆もまたそうであるためである。
【００１０】
したがってこの特定の実施形態の場合、もちろん本発明の範囲はこの点に関して限定されるものではないが、マクロブロックのピクセル信号値レベルの変動と、ビデオ・エンコーダによって適用される関連するビデオ符号化のレート制御の間の関係を使用する。さらに、変動の測定に使用できる様々な技術があるが、また本発明の範囲は特定の技術に限定されるものではないが、この特定の実施形態では、動き推定に使用される絶対差の和（ＳＡＤ）を使用して変動を測定することができる。
【００１１】
【数１】
2004521533.tif 000003
式中、
（ｘo，ｙo）は現在のマクロブロックの左上隅の座標
Ｃ［ｘ，ｙ］は現在のマクロブロックの輝度の例
Ｒ［ｘ，ｙ］は再構築された前のフレームの輝度の例
Ｓは検索範囲：｛（ｘ，ｙ）：−１６≦ｘ，ｙ＜１６｝である。
よく知られているように、ＳＡＤ値は、検索区域（Ｓ）内のすべてまたは一部の選択された検索ポイントで計算される。動きベクトル（ＭＶｘ，ＭＶｙ）は、検索区域内のすべてのＳＡＤ値の中の最小ＳＡＤを導き出す検索ポイントの変位に基づいて選択される。当然、他の可能な変動の測定は本質的にＳＡＤの代用であることに注意されたい。例えば、ＳＡＤの代わりに平均絶対差（mean absolute difference：ＭＡＤ）を使用することができ、まったく同じでないにしてもほぼ同じ結果をもたらすはずである。したがってこうした他の代用の方策は、明らかに本発明の範囲内にある。
【００１２】
この状況で、ＳＡＤはいくつかの利点を提供する。ＳＡＤは動き推定の一部としてすでに計算されており、したがって処理リソースの消費の観点から見て、オーバーヘッドがほどんどあるいはまったくない。さらに動き推定によって、ビデオ符号化のレート制御の観点から見て有用となり得る情報が提供される。例えば、動き推定は、予測モード決定（prediction mode decision）、動きベクトル選択、および変位したフレームの差分符号化忠実度（displaced frame difference coding fidelity）に関する情報を提供する。
【００１３】
この状況で、量子化ステップ・サイズの変更の結果、具体的にはビデオ符号化レート、ここではビデオ符号化ビット・レートの調整が行われることに注意されたい。したがって、この場合も本発明の範囲はこの点に関して限定されるものではないが、この実施形態の場合、量子化ステップ・サイズの調整は、ビデオ符号化レートの変更または調整に使用するメカニズムである。このことは、少なくとも部分的に、量子化ステップ・サイズが大きいことで比較的粗い量子化が提供されるという観察から得られる。したがって使用する量子化ステップ・サイズが大きい場合、デコーダに送られる情報量は低減される。
【００１４】
この状況で、少なくともこの特定の実施形態の場合、マクロブロックの符号化に使用するビット・カウントとマクロブロックのＳＡＤの間の関係を適切に特徴付けることが好ましい。したがって様々な値の量子化ステップ・サイズ・パラメータがある場合、ここでは１から３１のこれらの特定のパラメータが様々な画像に関して計算される。当然、これは考えられる方法の１つにすぎず、いくつかの方法のうちのどれでも使用することができる。本発明の範囲は特定の方法を使用することに限定されない。したがって、さらに、この特定の実施形態では、以下でより詳しく説明するように、マイクロブロック（ＭＢ）をインター、イントラ、Ｂ、および４ＭＶなどのタイプで分類する。この状況で、「イントラ」とは動きベクトル無しでコード化されたＭＢ、「インター」とは順方向動きベクトルを使用するＭＢ、「４ＭＶ」とは４つの順方向動きベクトルを使用するＭＢ、およびＢとは時間的冗長性を低減するために順方向動きベクトルおよび逆方向動きベクトルを使用するＭＢを指すが、この場合も本発明の範囲はこの点に関して限定されるものではない。また、これらのモードは、ビデオ符号化のレート制御に有用となり得る動き推定に基づいて情報を提供することに注意されたい。
【００１５】
この特定の実施形態では、この場合も本発明の範囲はこの特定の方法を使用することに限定されないが、当然イントラ・マイクロブロックの場合を除いて、ＳＡＤは、図１のブロック図に示す時点など、動き推定が行われた後に得られる。この特定の実施形態の場合、動き推定の結果を使用する各マイクロブロックのモードが得られるように図１のこの時点が選択される。
【００１６】
この方法または手法を使用して、マイクロブロックＳＡＤとカウントの間の関係を各量子化パラメータまたはステップ・サイズごとに生成することができる。この特定の態様では、したがって量子化パラメータまたはステップサイズに基づいて３１個の数字が生成されることになるが、このことは本発明の範囲内の代替の手法に対して制限を加えるものではない。次いでここでは、異なる量子化ステップごとに、ＳＡＤを有するいくつかのマイクロブロックからビットの総数が決定される。同様に、上述したように、異なるマイクロブロックのタイプを使用することもできる。ＳＡＤとビット・カウントの間の関係は、少なくともこの特定の態様では、少なくとも部分的にマイクロブロックのＳＡＤに依存するのに加えて、少なくとも部分的にマイクロブロックのタイプに依存するよう示すことができるが、上述したように、本発明の範囲はこの特定の態様に限定されるものではない。
【００１７】
ビデオ符号化のレート制御での使用に適するようにデータを生成するために、もちろんこの場合も本発明の範囲はこの点に関して限定されるものではないが、マイクロブロックＳＡＤを量子化することが好ましい。例えば、他の実施形態の中には、量子化を適用することなくＳＡＤに関する上記の手法を使用できるものもある。それにもかかわらず、この特定の実施形態では、以下の量子化技術を使用する。当然、代わりに他のいくつかの適した技術であればとれでも使用することができ、こうした他の量子化技術のすべては、本発明の範囲内に含まれる。適用される特定の技術は重要ではないからである。しかし、この特定の実施形態または方法では、以下の量子化技術を使用する。
ｉｎｄｅｘ＝ＳＡＤ／ｂｉｎ＿ｓｉｚｅ        ［２］
式中、ｂｉｎ＿ｓｉｚｅ＝ｒａｎｇｅ／ｎｏ＿ｂｉｎｓである。
式［２］で、「ＳＡＤ」とはもちろんマイクロブロックＳＡＤである。同様に、「ｎｏ＿ｂｉｎｓ」は８である。所与の量子化ステップサイズの場合、この実施形態では、次いで特定の指数に基づいてビット・カウントを平均することが好ましい。これを、図２のプロットで、使用されるピクチャのタイプ、つまりこの態様ではタイプＩ、Ｐ、Ｂに応じて示している。こうしたピクチャのタイプは、ＭＰＥＧ準拠ビデオ・エンコーダとともに使用されるが、この場合も本発明の範囲はＭＰＥＧまたはＭＰＥＧへの準拠に限定されるものではないことに注意されたい。
【００１８】
図２に示すプロットでは、ＳＡＤとビット・カウントの間の関係を１つのグラフに示している。この図で、量子化ステップサイズは、それぞれのプロットに示す個別の曲線では一定に保たれているが、曲線群にわたって変化している。したがってこのデータをビデオ・エンコーダに使用して、マイクロブロックのＳＡＤ、および／またはマイクロブロックのタイプを考慮に入れるように、使用すべきビデオ・ビット・レートを変えることができる。より詳細には、ビットの総数およびマイクロブロックＳＡＤを量子化することによって、図２に示すプロットを、ビデオ符号化のレート制御を適用するためにビデオの符号化のプロセス中にビデオ・エンコーダによって格納され使用される参照テーブル（ＬＵＴ）に変換することができる。もちろん本発明の範囲はこの点に関して限定されるものではないが、これらのプロットの場合、ピクチャ・タイプごとにビット・カウントに４０ビンが使用されている。
【００１９】
この場合も本発明の範囲はこの点に関して限定されるものではないが、こうした実施形態の場合、以下の方法を使用することができる。画像またはフレームに、最大許容量子化ステップサイズが使用される。次いで、参照テーブルから指数、ここでは量子化されたＳＡＤ、および量子化ステップサイズを使用して、フレームまたは画像についてレートあるいはビット・カウントが計算される。もちろん本発明の範囲はこの点に関して限定されるものではないが、ここでは、これはマイクロブロック・ベースで行われ、次いで画像またはフレームにわたって合計される。フレームについて計算されるレートまたはビット・カウントがビット・バジェットによって示されるレートよりも小さい場合は、量子化ステップサイズを低減して、バジェットを超過することなくよりよい性能を提供できることを示す。したがって、ビット・バジェットまたはレートを超過するまで、量子化ステップを低減し、上記のプロセスを繰り返す。ビット・バジェットまたはレートの超過は、量子化ステップサイズの低減が限界に到達したことを示す。
【００２０】
この特定の実施形態では、ＩおよびＰタイプのピクチャの場合は最大許容ステップサイズが２０、Ｂタイプのピクチャの場合は２８である。したがってこの実施形態の場合、以下の擬似コードを使用してこの実施形態を実現することができる。
2004521533.tif 000004
ＮおよびＭは１６で割った画像の高さおよび幅である。Ｎ×Ｍは、フレーム当りのマイクロブロックの数を表す。Ｓｕｍ＿ｒａｔｅは、指数およびＱｐ関係を使用して費やされた推定ビットを表す。Ｂｕｄｇｅｔとは現在のフレームに割り当てられたビットである。
【００２１】
ビデオ・ビット・レートを調整するための最新の手法と比較して、本発明による一実施形態にはいくつかの利点がある。例えば、Ｑ２と呼ばれる手法がＭＰＥＧ−４とともに使用される。目的のビット・レートは、使用可能なビットと最後に符号化されたフレームとに基づいて計算される。最後のフレームが複雑で過度のビットを使用する場合、より多くのビットがこのフレームに割り当てられることになる。しかし、符号化用にはよりわずかのビットしかない場合、ビット・バジェットのためにより少ないビットが割り当てられることになる。したがって、加重平均によってこれら２つの要因の間の折り合いがつく。
【００２２】
このフレームの目的のビット・レートが決定した後、それに合う量子化ステップサイズが選択される。これは、最小二乗統計モデリング技術（least squares statistical modeling technique）を使用して達成される。エンコーダ・レート歪み関数（encoder rate distortion function）は次のようにモデル化される。
【００２３】
【数２】
2004521533.tif 000005
符号化ビット・カウントをＲで示している。符号化の複雑度はＳで示し、平均絶対差（ＭＡＤ）を使用して測定される。量子化ステップサイズはパラメータＱである。モデリング・パラメータＸ1およびＸ2は、前のデータから最小二乗を使用して推定される。次いで上記の式がＱについて解かれる。この技術を使用して式を解くには、一般にデータの最高２０までの前フレームを使用する。これは計算の複雑さを意味するとともに、重要なメモリが使用されることになる。さらに、シミュレーションの結果は、すべての画像に関して、Ｑ２技術がビット・バジェットに合わない、つまり目的のレートに準拠していないことを示す。
【００２４】
したがってこの特定の実施形態の１つの利点は、計算の複雑さが低減することである。この特定の実施形態の場合、例えば、１つのパラメータ、ビット・バジェット、またはレートが使用される。同様に、この場合も本発明の範囲はこの点に関して限定されるものではないが、この実施形態では、マクロブロックＳＡＤを使用する。上述したように、Ｉフレームを除いて、マクロブロック・モードを決定するのにＳＡＤが計算されるため、計算の複雑さの観点から見て、このことでかなりの量の追加のオーバーヘッドが生成されることはない。さらに、Ｉフレームの場合、この計算によって多少の追加のオーバーヘッドは生成されるが、消費される処理リソースの観点から見て重大ではない。同様に、以下の結果が示すように、すべての画像についてビット・バジェットに合う。
【００２５】
図３は、本発明による一実施形態およびＱ２の場合の様々な性能パラメータの間の比較を示す表である。このデータは、６つの画像シーケンスから生成されている。それぞれから１５０個のフレームが毎秒当り１５フレームのフレーム・レートで使用されている。ＰまたはＩフレーム間のＢフレームの数は２、イントラ期間は１５フレームである。表のデータは、性能品質の低下がわずかであり、よりよい場合もあることを示している。さらに、この実施形態は、より良い圧縮効率でバジェット内に留まっている。
【００２６】
上記の実施形態は、いくつかの望ましい利点および特徴を提供する。例えば、上述したように、上記のレート制御メカニズムなどの態様によって計算の複雑さが低減する。したがって、結果は様々な要因に応じて異なることはあるが、こうした実施形態は、しばしば望まれている低電力の応用分野に適している。同様に、上記の実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、あるいはそれらの任意の組合せで実施することができる。さらに、本発明による実施形態によって、ＭＰＥＧやＨ．２６ｘなど、既知のビデオ標準との互換性が提供される。
【００２７】
特定の実施形態について説明してきたが、本発明の範囲は特定の実施形態または実装形態に限定されないことは当然理解されよう。例えば、一実施形態がハードウェアに、別の実施形態がソフトウェアにあってもよい。同様に、一実施形態が例えばファームウェア、またはハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアの任意の組合せにあってもよい。同様に、本発明の範囲はこの点に関して限定されるものではないが、一実施形態は、記憶媒体などの物品を備えていてもよい。例えばＣＤ−ＲＯＭ、ディスクなどのこうした記憶媒体に、例えば上述した参照テーブルを格納することができる。同様に、記憶媒体に、コンピュータ・システムやプラットフォーム、画像システムなどのシステムによって実行されたときに、例えば上述したように、ビット・バジェットを使用してビデオ符号化のレート制御を行う方法の一実施形態など、本発明による方法の一実施形態を実行することができる命令を格納することができる。例えば、ビデオ処理プラットフォームや画像システムは、ビデオ・エンコーダ、ビデオ入力デバイス、およびメモリを含むことができる。ビデオ・エンコーダは、例えば上記の実施形態の１つを使用することによって、ビデオ符号化中に使用されるビデオ符号化レートを調整するメカニズムを含むことができる。さらに、本発明の実施形態は、ビデオ・エンコーダまたはビデオ符号化に限定されない。例えば、これもまた上述したように、ビデオが本発明による一実施形態を使用して符号化されたビデオを復号することもできる。
【００２８】
本発明のいくつかの特徴を本明細書で示し説明してきたが、当分野の技術者であれば多くの修正、代用、変更、および均等物を思い付くであろう。したがって、頭記の特許請求の範囲は、本発明の真の意図内にある限り、こうしたすべての修正、および変更をカバーするものであると理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明によるビット・バジェットを使用してビデオ符号化のレート制御を行う方法の一実施形態を使用できるビデオ・エンコーダを示すブロック図である。
【図２】特定の数の量子化ビンに関する様々なピクチャ・タイプのマイクロブロックＳＡＤとビット・カウントの間の関係を示す一連のプロットしたグラフである。
【図３】Ｑ２制御手法と、本発明によるビット・バジェットを使用してビデオ符号化のレート制御を行う方法の一実施形態との間の性能パラメータの比較を示す表である。
【図１】
2004521533.tif 000006
【図２】
2004521533.tif 000007
【図３】
2004521533.tif 000008
【国際公開パンフレット】
2004521533.tif 000009
2004521533.tif 000010
2004521533.tif 000011
2004521533.tif 000012
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2004521533.tif 000014
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2004521533.tif 000022
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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