JP2000197011A - 動画像符号化方法、動画像符号化装置及び動画像符号化プログラムを記憶した記憶媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単かつ安価な構成で、短時間に記録予定時
間の後半でも画質を劣化させずに動画像データを符号化
する。 【解決手段】 開示される動画像符号化方法は、発生符
号量検出手段１４によって検出された総発生符号量と、
外部から供給された目標平均レートでの総発生符号量と
の差分値が少なくとも１個の閾値を越えた場合には、符
号量制御手段１５は、当該閾値に応じてフィルタ１１か
ら出力される情報量を変更するために、制御信号Ｓ_Ｃ１
をフィルタ１１に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、動画像符号化方
法、動画像符号化装置及び動画像符号化プログラムを記
憶した記憶媒体に関し、詳しくは、記録時間が制限され
た記録媒体に動画像データを記録するために可変レート
で動画像データを圧縮符号化する動画像符号化方法、動
画像符号化装置及び動画像符号化プログラムを記憶した
記憶媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】動画像データを圧縮符号化する動画像符
号化方法として、従来から各種の方法が提案されている
が、そのうち、可変レートで動画像データを圧縮符号化
する動画像符号化方法においては、総発生符号量を予め
知ることができないため、記録時間が制限された記録媒
体の記録時間を維持できなくなってしまう虞がある。こ
の場合、当初の記録時間を維持するために、記録媒体の
記録可能容量の残量が少なくなった時点で急激にビット
レートを変化させると、復号化された動画像データを再
生した際の主観的品質が一定にならない。この点、記録
媒体の記録可能容量を越えないように平均の圧縮率を高
めに設定することが考えられるが、その場合には、もや
もやした高い周波数のノイズであるモスキート・ノイズ
や画像処理の単位であるブロック状の透明なノイズであ
るブロック・ノイズが目立ち、動画像全体の画質が低下
してしまうという問題が生ずる。そこで、以下に示すよ
うに、従来から、当初の記録時間を維持すると共に、動
画像全体の画質が均一にすることを目的とした技術が様
々に提案されている。

【０００３】図１０は、特開平１０−１７４０５８号公
報に開示された従来の動画像符号化装置の電気的構成例
を示すブロック図である。以下、これを第１の従来例と
呼ぶ。この例の動画像符号化装置は、符号化手段１と、
記録媒体２と、空容量検出手段３と、発生符号量検出手
段４と、符号量制御手段５とから概略構成されている。
符号化手段１は、動画像データを、例えば、ＭＰＥＧ
（Moving Picture Experts Group）方式で符号化データ
に圧縮符号化して出力する。記録媒体２は、光ディス
ク、光磁気ディスク、磁気ドラム、あるいは磁気テープ
等からなり、符号化手段１から供給される符号化データ
が記憶される。空容量検出手段３は、記録媒体２の空容
量を検出して符号量制御手段５に供給する。発生符号量
検出手段４は、符号化手段１から供給される符号化デー
タの発生符号量を検出して符号量制御手段５に供給す
る。符号量制御手段５は、外部から供給される記録予定
時間に対応するセグメント（一定時間）数を求めると共
に、空容量検出手段３から供給される空容量をセグメン
ト数で除算して単位セグメント当たりの符号量である目
標符号量を求め、この目標符号量に発生符号量検出手段
４から供給される発生符号量が近づくように、符号化手
段１を制御する。上記構成の動画像符号化装置によれ
ば、図１１に示すように、発生符号量がセグメント毎に
ほぼ一定の値（図中●印）に収束するので、セグメント
毎に符号化データの量が平均化され、画像劣化が分散さ
れる。

【０００４】また、特開平８−３３１５５５号公報に
は、固定されたビットレートで動画像データを第１の符
号化データに圧縮符号化してその時の圧縮率に対応する
符号化情報と共に大容量の第１の記録媒体に記録した
後、第１の記録媒体から第１の符号化データを符号化情
報と共に読み出して動画像データに復号し、その動画像
データを、上記符号化情報に基づいて、動画像全体を通
して各画面又は各場面の主観的な画質が一様になるよう
に可変レートで第２の符号化データに圧縮符号化して比
較的小容量の第２の記録媒体に記録する技術が開示され
ている。以下、これを第２の従来例と呼ぶ。上記第２の
従来例によれば、記録媒体の記録可能容量を越えること
を心配することなく、記録媒体の記録可能容量に応じた
最良の画質で動画像データを圧縮符号化することができ
る。

【０００５】さらに、特開平１０−９８６８３号公報に
は、記録媒体の記録可能容量を使用者が所望する記録時
間で除算して記録すべき動画像データの再生後の画質が
ほぼ一定になる平均ビットレートを算出してこの平均ビ
ットレートを初期のビットレートとし、ビットレートを
記録媒体の容量の残部、記録時間の残部及び記録内容の
複雑さに基づいてビットレートを変更する技術が開示さ
れている。以下、これを第３の従来例と呼ぶ。

【０００６】また、特開平１０−９８６８３号公報に
は、符号化手段の前段でノイズフィルタ処理等の前処理
を行い、フィルタパラメータを調整してビットレートを
制御する旨の記載がある。これは、符号化すべき動画像
データの情報量自体を減少させることにより発生符号量
を削減するものである。この符号化手段の前段に設けら
れたフィルタのフィルタパラメータを調整して発生符号
量を削減する技術としては、例えば、特開平６−２２５
２７６号公報や特開平８−７９７６６号公報に開示され
ている。まず、特開平６−２２５２７６号公報に開示さ
れている技術は、符号化手段の前段に設けられたフィル
タの通過帯域及び符号化手段を構成する量子化手段の量
子化ステップサイズを過去に符号化された動画像データ
に関する当該フィルタの係数や当該量子化手段の量子化
ステップサイズ等に基づいて変更することにより、動き
が激しいシーンに関する動画像データを符号化した場合
の発生符号量を低減して画質の劣化を防止する技術であ
る。以下、これを第４の従来例と呼ぶ。

【０００７】次に、特開平８−７９７６６号公報に開示
されている技術は、動画像データを複数回符号化してそ
の際の発生符号量に応じて最終回の符号化の際に動画像
データにフィルタ処理を施すと共に、上記発生符号量及
び上記フィルタ処理で使用するフィルタ特性に応じて、
最終回の符号化の際のビットレートを決定し、可変レー
トで動画像データを符号化する技術である。以下、これ
を第５の従来例と呼ぶ。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した各
種の従来の動画像符号化の技術においては、以下に示す
ような欠点や問題点があった。まず、第１の従来例にお
いては、図１１に示すように、発生符号量が目標符号量
に近づくように符号化手段１を制御することはできる
が、目標符号量は単に空容量をセグメント数で除算して
求めているだけであるので、記録予定時間の終盤におい
て記録予定時間の最初の頃に比べて変化の激しい動画像
データが供給された場合には、目標符号量を維持でき
ず、圧縮率を高めに設定しなければ記録予定時間に到達
する前に記録媒体２の記録可能容量の残量がなくなって
しまう。しかし、圧縮率を高めに設定した場合には、モ
スキート・ノイズやブロック・ノイズが目立ち、動画像
全体の画質が低下してしまう。第３の従来例において
も、記録内容の複雑さを先に圧縮符号化したデータから
判断しているため、記録内容が前半と後半で極端に変化
した場合には、上記した第１の従来例における問題が同
様に発生する。この点、第２の従来例においては、動画
像データを一旦第１の符号化データに圧縮符号化して第
１の記録媒体に記録するので、総発生符号量も把握でき
ており、第１及び第３の従来例のような問題は発生しな
いが、動画像データを２度も符号化をする必要があり、
装置が大型化、複雑化して高価になってしまう。

【０００９】また、第４の従来例においては、フィルタ
の通過帯域及び符号化手段を構成する量子化手段の量子
化ステップサイズを変更しているが、そのためにフィル
タ制御回路及び動き量パラメータ測定部を設けると共
に、それらが符号化手段と複雑なループを形成してお
り、装置が複雑化してしまうという欠点がある。さら
に、第５の従来例においては、複数回符号化処理してい
るため、処理時間がかかってしまい、短時間で動画像デ
ータを符号化することはできないという問題がある。

【００１０】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、簡単かつ安価な構成で、しかも短時間に、記録
予定時間の後半においても画質を劣化させることなく動
画像データを符号化することができる動画像符号化方
法、動画像符号化装置及び動画像符号化プログラムを記
憶した記憶媒体を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、動画像データを可変レート
で圧縮符号化して記録媒体に記録する動画像符号化方法
に係り、上記記録媒体への記録開始時から現在までに上
記動画像データを圧縮符号化した結果発生した符号量の
累計である総発生符号量と、上記記録媒体の記録可能容
量と使用者によって設定された画質に関する記録モード
とから決定される当該記録モードの画質を維持するため
に目標とすべきビットレートである目標平均レートでの
総発生符号量との差分値が少なくとも１個の閾値を越え
た場合には、当該閾値に応じて段階的に圧縮符号化にお
ける圧縮率を変更することを特徴としている。

【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の動
画像符号化方法に係り、上記圧縮率の変更は、圧縮符号
化する前の動画像データから所定の成分を除去する割合
を変更することにより行うことを特徴としている。

【００１３】請求項３記載の発明は、請求項２記載の動
画像符号化方法に係り、上記所定の成分は、ノイズや、
現在の動画像データと過去の動画像データとの微少な変
化であることを特徴としている。

【００１４】請求項４記載の発明は、請求項２又は３記
載の動画像符号化方法に係り、上記所定の成分は、上記
動画像データの斜め方向成分であることを特徴としてい
る。

【００１５】請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の
いずれか１に記載の動画像符号化方法に係り、上記圧縮
率の変更は、上記動画像データの性質にも応じて行われ
ることを特徴としている。

【００１６】請求項６記載の発明は、請求項１乃至５の
いずれか１に記載の動画像符号化方法に係り、上記圧縮
率の変更は、上記少なくとも１個の閾値に対してヒステ
リシス特性を有して行われることを特徴としている。

【００１７】請求項７記載の発明に係る動画像符号化装
置は、動画像データを可変レートで圧縮符号化して記録
媒体に記録する符号化手段と、上記記録媒体への記録開
始時から現在までに上記動画像データを上記符号化手段
が圧縮符号化した結果発生した符号量の累計である総発
生符号量を検出する発生符号量検出手段と、上記総発生
符号量と、上記記録媒体の記録可能容量と使用者によっ
て設定された画質に関する記録モードとから決定される
当該記録モードの画質を維持するために目標とすべきビ
ットレートである目標平均レートでの総発生符号量との
差分値が少なくとも１個の閾値を越えた場合には、当該
閾値に応じて段階的に上記符号化手段における圧縮率を
変更する変更手段とを備えてなることを特徴としてい
る。

【００１８】請求項８記載の発明は、請求項７記載の動
画像符号化装置に係り、上記動画像データから所定の成
分を除去して上記符号化手段に供給するフィルタを備
え、上記変更手段は、上記フィルタにおける上記所定の
成分を除去する割合を変更することにより上記圧縮率の
変更を行うことを特徴としている。

【００１９】請求項９記載の発明は、請求項８記載の動
画像符号化装置に係り、上記フィルタは、上記動画像デ
ータから、ノイズや、現在の動画像データと過去の動画
像データとの微少な変化を除去することを特徴としてい
る。

【００２０】請求項１０記載の発明は、請求項８又は９
記載の動画像符号化装置に係り、上記フィルタは、上記
動画像データから、上記動画像データの斜め方向成分を
除去することを特徴としている。

【００２１】請求項１１記載の発明は、請求項７乃至１
０のいずれか１に記載の動画像符号化装置に係り、上記
変更手段は、上記動画像データの性質にも応じて上記圧
縮率を変更することを特徴としている。

【００２２】請求項１２記載の発明は、請求項７乃至１
１のいずれか１に記載の動画像符号化装置に係り、上記
変更手段は、上記少なくとも１個の閾値についてヒステ
リシス特性を有して上記圧縮率を変更することを特徴と
している。

【００２３】請求項１３記載の発明に係る記憶媒体は、
コンピュータに請求項１乃至１２のいずれか１つに記載
の機能を実現させるための動画像符号化プログラムが記
憶されていることを特徴としている。

【００２４】

【作用】この発明の構成によれば、簡単かつ安価な構成
で、しかも短時間に、記録予定時間の後半においても画
質を劣化させることなく動画像データを符号化すること
ができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。 Ａ．第１の実施例 まず、第１の実施例について説明する。図１は、この発
明の第１の実施例である動画像符号化装置の電気的構成
を示すブロック図である。この例の動画像符号化装置
は、フィルタ１１と、符号化手段１２と、記録媒体１３
と、発生符号量検出手段１４と、符号量制御手段１５と
から概略構成されている。フィルタ１１は、隣接するフ
レーム間の相関性を利用して相関性のないノイズや微少
な変化を除去するノイズ・リダクション・フィルタによ
り構成されており、符号量制御手段１５から供給される
制御信号Ｓ_Ｃ１に基づいて、入力された動画像データか
らノイズ等を除去してノイズ除去データとして出力す
る。フィルタ１１は、図２に示すように、減算手段２１
と、変換手段２２と、加算手段２３と、フレームメモリ
２４とから概略構成されている。

【００２６】減算手段２１は、フレーム単位で入力され
る動画像データと、フレームメモリ２４から供給される
１フレーム前のノイズ除去データを減算して減算結果を
出力する。変換手段２２は、例えば、ＲＯＭなどからな
り、制御信号Ｓ_Ｃ１に基づいてそのノイズ除去のレベル
がレベルＬ_０〜Ｌ_６のいずれかに設定され、設定された
レベルＬ_０〜Ｌ_６のデータ変換テーブルを参照して、減
算結果を所定のデータに変換して出力する。加算手段２
３は、変換手段２２から供給されるデータとフレームメ
モリ２４から供給される１フレーム前のノイズ除去デー
タを加算して加算結果をノイズ除去データとして出力す
る。フレームメモリ２４は、例えば、ＲＡＭ等の半導体
メモリからなり、ノイズ除去データを１フレーム分記憶
して出力する。

【００２７】ここで、図３に変換手段２２の各レベルＬ
_０〜Ｌ_６毎のデータ変換テーブルの一部の例を示す。図
３（１）は、レベルＬ_０のデータ変換テーブルの例（値
２以上は値１と同様であるので省略）であり、入力デー
タ（減算結果）はそのまま変換手段２２の出力データと
なる、即ち、何等の処理も施されない。数値は量子化後
の値を表している。図３（２）は、レベルＬ_１のデータ
変換テーブルの例であり、入力データの値が０及び１０
以上の場合はそのまま出力データとなり、入力データの
値が１、２、８及び９の場合はその値より１だけ小さい
値を出力データとし、入力データの値が３〜７の場合は
その値より２だけ小さい値を出力データとしている。図
３（３）は、レベルＬ_２のデータ変換テーブルの例であ
り、入力データの値が０及び１５以上の場合はそのまま
出力データとなり、入力データの値が１及び１４の場合
はその値より１だけ小さい値を出力データとし、入力デ
ータの値が２、３、１２及び１３の場合はその値より２
だけ小さい値を出力データとし、入力データの値が４〜
６及び９〜１１の場合はその値より３だけ小さい値を出
力データとし、入力データの値が７及び８の場合はその
値より４だけ小さい値を出力データとしている。図３
（４）は、レベルＬ_３のデータ変換テーブルの例であ
り、入力データの値が０及び２０以上の場合はそのまま
出力データとなり、入力データの値が１及び１９の場合
はその値より１だけ小さい値を出力データとし、入力デ
ータの値が２、３、１７及び１８の場合はその値より２
だけ小さい値を出力データとし、入力データの値が４、
５、１５及び１６の場合はその値より３だけ小さい値を
出力データとし、入力データの値が６、７、１３及び１
４の場合はその値より４だけ小さい値を出力データと
し、入力データの値が８〜１２の場合はその値より５だ
け小さい値を出力データとしている。以下、図示しない
が、レベルＬ_４〜Ｌ_６のデータ変換テーブルについて
も、上記したレベルＬ_１〜Ｌ_３のデータ変換テーブルと
同様に、レベルが高くなるに従って、中位の値を有する
入力データと出力データとの差を大きくする、即ち、フ
ィルタの特性を強くするような入出力データの関係とす
る。

【００２８】また、図１において、符号化手段１２は、
フィルタ１１から供給されるノイズ除去データを、例え
ば、ＭＰＥＧ方式等の可変レートの符号化方式を用い
て、符号量制御手段１５から供給される制御信号Ｓ_Ｃ２
に基づいた符号量の符号化データに圧縮符号化して出力
する。記録媒体１３は、光ディスク、光磁気ディスク、
磁気ドラム、あるいは磁気テープ等からなり、符号化手
段１２から供給される符号化データが記憶される。発生
符号量検出手段１４は、符号化手段１２から供給される
符号化データの総発生符号量を検出して符号量制御手段
１５に供給する。符号量制御手段１５は、外部から供給
される目標平均レートと符号化手段１２から供給される
発生符号量とに基づいて、符号化手段１２の発生符号量
を制御するための制御信号Ｓ_Ｃ２を生成して符号化手段
１２に供給すると共に、発生符号量検出手段１４から供
給される総発生符号量と目標平均レートでの総発生符号
量との差分値が所定の閾値を越えた場合にフィルタ１１
のノイズ除去のレベルの設定を変更するための制御信号
Ｓ_Ｃ１をフィルタ１１に供給する。

【００２９】ここで、目標平均レートとは、上記した第
３の従来例のような記録媒体の記録可能容量を記録予定
時間で除算して得られるビットレートではなく、記録媒
体１３の記録可能容量と使用者によって設定された記録
モード（高画質モード、通常画質モード、低画質モード
など）とから決定される、当該記録モードの画質を維持
するために目標とすべきビットレートである。また、図
４に制御信号Ｓ_Ｃ２により可変される符号化手段１２の
ビットレートの時間特性の一例を示す。この実施例にお
いては、第１の従来例（図１１参照）のように、動画像
データの内容に関わらず所定周期毎の発生符号量をほぼ
一定の値に収束させるのではなく、ビットレートを、目
標平均レートＯＡＲに対して、上記記録モード毎に実験
的に求められた上限ＵＬＴと下限ＤＬＴとを設定してそ
の範囲内に収まるように制御して、ビットレートの制御
についてある程度自由度を持たせている。

【００３０】次に、上記構成の動画像符号化装置の動作
について、図５に示すフローチャートを参照して説明す
る。まず、符号量制御手段１５は、ステップＳＰ１へ進
み、フィルタ１１の初期特性（例えば、レベルＬ_３）を
設定するための制御信号Ｓ_Ｃ１を生成してフィルタ１１
に供給すると共に、外部から供給された目標平均レート
に基づいて目標平均符号量を計算し、目標平均符号量を
示す制御信号Ｓ_Ｃ２を生成して符号化手段１２に供給し
た後、ステップＳＰ２へ進む。これにより、フィルタ１
１は、制御信号Ｓ_Ｃ１に基づいて、初期特性としてレベ
ルＬ_３が設定されるので、そのレベルＬ_３で入力される
動画像データからノイズ等を除去してノイズ除去データ
として符号化手段１２に供給する。したがって、符号化
手段１２は、フィルタ１１から供給されるノイズ除去デ
ータを、例えば、ＭＰＥＧ方式等の可変レートの符号化
方式を用いて符号量制御手段１５から供給される制御信
号Ｓ_Ｃ２に基づいた目標平均符号量の符号化データに圧
縮符号化して記録媒体１３に記録する。また、発生符号
量検出手段１４は、所定時間毎に、符号化手段１２から
供給される符号化データの総発生符号量を検出して符号
量制御手段１５に供給する。

【００３１】ステップＳＰ２では、符号量制御手段１５
は、上記目標平均レートと符号化手段１２から新たに供
給される発生符号量とに基づいて制御信号Ｓ_Ｃ２を新た
に生成して符号化手段１２に供給すると共に、発生符号
量検出手段１４から所定時間毎に供給される総発生符号
量を入力した後、ステップＳＰ３へ進む。ステップＳＰ
３では、符号量制御手段１５は、発生符号量検出手段１
４から供給された総発生符号量と目標平均レートでの総
発生符号量との差分値を計算した後、ステップＳＰ４へ
進む。

【００３２】ステップＳＰ４では、符号量制御手段１５
は、上記差分値が現在のレベルより１レベル上位のレベ
ルの上閾値ＵＴＨ（今の場合、上閾値ＵＴＨ_４）より大
きいか否かを判断する。このような判断を行うのは、以
下に示す理由による。即ち、図６に曲線で示すように、
隣接するレベルの境界（図６の例ではレベルＬ_３とレベ
ルＬ_４との境界）付近において、総発生符号量が増減を
繰り返した場合、それに直ちに反応してフィルタ１１の
特性を変化させると、フリッカ的なノイズが発生してし
まう。そこで、この実施例においては、隣接するレベル
の境界に上閾値ＵＴＨ及び下閾値ＤＴＨ（図６の例では
上閾値ＵＴＨ_４及び下閾値ＤＴＨ_４）を設けて、総発生
符号量が一旦上閾値ＵＴＨより大きくなった後は、再び
上閾値ＵＴＨより小さくなった場合でもフィルタ１１の
特性のレベルを下位のレベルに変更せず、下閾値ＤＴＨ
より小さくなって初めてフィルタ１１の特性のレベルを
下位のレベルに変更し、総発生符号量が一旦下閾値ＤＴ
Ｈより小さくなった後は、再び下閾値ＤＴＨより大きく
なった場合でもフィルタ１１の特性のレベルを上位のレ
ベルに変更せず、上閾値ＵＴＨより大きくなって初めて
フィルタ１１の特性のレベルを上位のレベルに変更す
る、即ち、ヒステリシス特性を持たせているのである。

【００３３】ステップＳＰ４の判断結果が「ＹＥＳ」の
場合、即ち、上記差分値が現在のレベルより１レベル上
位のレベルの上閾値ＵＴＨ（今の場合、上閾値ＵＴ
Ｈ_４）より大きい場合には、符号量制御手段１５は、ス
テップＳＰ５へ進む。ステップＳＰ５では、符号量制御
手段１５は、フィルタ１１のノイズ除去のレベルの設定
を１レベル強め（今の場合、レベルＬ_４）に変更するた
めの制御信号Ｓ_Ｃ１を生成してフィルタ１１に供給した
後、ステップＳＰ２へ戻る。これにより、フィルタ１１
が変更されたレベルＬ_４で入力される動画像データから
ノイズ等をより多く除去して情報量が削減されたノイズ
除去データとして符号化手段１２に供給するので、符号
化手段１２は、フィルタ１１から供給されるノイズ除去
データを可変レートの符号化方式を用いて符号量制御手
段１５から新たに供給された制御信号Ｓ_Ｃ２に基づいた
符号量の符号化データに圧縮符号化して記録媒体１３に
記録する。また、発生符号量検出手段１４は、所定時間
毎に、符号化手段１２から供給される符号化データの総
発生符号量を検出して符号量制御手段１５に供給する。

【００３４】一方、ステップＳＰ４の判断結果が「Ｎ
Ｏ」の場合、即ち、上記差分値が現在のレベルより１レ
ベル上位のレベルの上閾値ＵＴＨ（今の場合、上閾値Ｕ
ＴＨ_４）以下である場合には、符号量制御手段１５は、
何もせず、ステップＳＰ６へ進む。 ステップＳ６で
は、符号量制御手段１５は、上記差分値が現在のレベル
の下閾値ＤＴＨ（今の場合、下閾値ＤＴＨ_３）より小さ
いか否かを判断する。この判断結果が「ＹＥＳ」の場合
には、符号量制御手段１５は、ステップＳＰ７へ進む。
ステップＳＰ７では、符号量制御手段１５は、フィルタ
１１のノイズ除去のレベルの設定を１レベル弱め（今の
場合、レベルＬ_２）に変更するための制御信号Ｓ_Ｃ１を
生成してフィルタ１１に供給した後、ステップＳＰ２へ
戻る。これにより、フィルタ１１が変更されたレベルＬ
_２で入力される動画像データからノイズ等をより少なく
除去して情報量が増加されたノイズ除去データとして符
号化手段１２に供給するので、符号化手段１２は、フィ
ルタ１１から供給されるノイズ除去データを可変レート
の符号化方式を用いて符号量制御手段１５から新たに供
給された制御信号Ｓ_Ｃ２に基づいた符号量の符号化デー
タに圧縮符号化して記録媒体１３に記録する。また、発
生符号量検出手段１４は、所定時間毎に、符号化手段１
２から供給される符号化データの総発生符号量を検出し
て符号量制御手段１５に供給する。

【００３５】一方、ステップＳＰ６の判断結果が「Ｎ
Ｏ」の場合、即ち、上記差分値が現在のレベルの下閾値
ＤＴＨ（今の場合、下閾値ＤＴＨ_３）以上である場合に
は、符号量制御手段１５は、何もせず、ステップＳＰ２
へ戻る。これにより、フィルタ１１が初期特性として設
定されたレベルＬ_３のままで入力される動画像データか
らノイズ等を除去してノイズ除去データとして符号化手
段１２に供給するので、符号化手段１２は、フィルタ１
１から供給されるノイズ除去データを可変レートの符号
化方式を用いて符号量制御手段１５から新たに供給され
た制御信号Ｓ_Ｃ２に基づいた符号量の符号化データに圧
縮符号化して記録媒体１３に記録する。また、発生符号
量検出手段１４は、所定時間毎に、符号化手段１２から
供給される符号化データの総発生符号量を検出して符号
量制御手段１５に供給する。この後、記録媒体１３の記
録可能容量の残量がなくなるまで、上記した処理を繰り
返す。この場合、フィルタ１１における制御信号Ｓ_Ｃ１
に基づくノイズ除去のレベル切換のうち、差分値がプラ
スの場合については、図７に示すように、隣接するレベ
ルへの切換のための差分値の閾値ＴＨ_０〜ＴＨ_７並びに
各閾値ＴＨ_０〜ＴＨ_７に対応する上閾値ＵＴＨ及び下閾
値ＤＴＨを経過時間に従って段階的に低下させる。この
ように制御すれば、図８に曲線ａで示すように、曲線ｂ
で示された第１の従来例の場合に比べて、目標平均レー
トＯＡＲから離れて行くのを抑制することができる。

【００３６】このように、この例の構成によれば、第１
の従来例のように、動画像データの内容に関わらず所定
周期毎の発生符号量をほぼ一定の値に収束させるのでは
なく、ビットレートを、目標平均レートＯＡＲに対し
て、上記記録モード毎に実験的に求められた上限ＵＬＴ
と下限ＤＬＴとを設定してその範囲内に収まるように制
御して、ビットレートの制御についてある程度自由度を
持たせているので、記録予定時間の終盤において記録予
定時間の最初の頃に比べて変化の激しい動画像データが
供給された場合でも、ビットレートが目標平均レートか
ら離れて行くのを防止することができる。したがって、
モスキート・ノイズやブロック・ノイズの発生を防止す
ることができ、動画像全体の画質の低下を防止すること
ができる。また、この例の構成によれば、動画像データ
を１回の符号化処理により符号化していると共に、符号
量制御手段１５は制御信号Ｓ_Ｃ１及びＳ_Ｃ２によりフィ
ルタ１１のレベル及び符号化手段１２の符号量を制御し
ているだけであるので、複数回符号化する第２及び第５
の従来例や符号化手段を構成する量子化手段の量子化ス
テップサイズも変更する第４の従来例に比べて、動画像
符号化装置を簡単かつ安価な構成でき、しかも短時間に
動画像データを符号化することができる。さらに、この
例の構成によれば、ノイズ・リダクション・フィルタに
より構成されたフィルタ１１により、本来符号化する必
要のないノイズや知覚しにくい微少な変化など動画像デ
ータの再生に影響が少ない成分を除去することにより、
符号化する情報量を削減しているので、再生画像の画質
が劣化することはない。また、この例の構成によれば、
フィルタ１１がヒステリシス特性を有しているので、フ
ィルタ１１の特性が頻繁に変化することにより発生する
フリッカ的なノイズの発生を抑制することができる。

【００３７】Ｂ．第２の実施例 次に、第２の実施例について説明する。図９は、この発
明の第２の実施例である動画像符号化装置を構成するフ
ィルタ３１の電気的構成の一例を示すブロック図であ
る。このフィルタ３１以外の動画像符号化装置の構成に
ついては、上記した第１の実施例と略同様であるので、
その説明を省略する。この例のフィルタ３１は、人間の
視覚では知覚しにくい動画像データの斜め方向成分を除
去する斜め方向成分除去フィルタにより構成されてお
り、符号量制御手段１５から供給される制御信号Ｓ_Ｃ１
に基づいて、入力された動画像データから動画像データ
の斜め方向成分を除去して斜め方向成分除去データとし
て出力する。フィルタ３１は、水平方向ローパスフィル
タ（以下、ＬＰＦという）３２と、垂直方向ＬＰＦ３３
とから概略構成されている。

【００３８】水平方向ＬＰＦ３２は、動画像データの各
画素を水平方向に１画素分遅延する遅延手段４１_１〜４
１_４と、動画像データ及び遅延手段４１_１〜４１_４の出
力データにそれぞれ係数ａ１〜ａ５を乗算する乗算手段
４２_１〜４２_５と、乗算手段４２_１の出力データと乗算
手段４２_２の出力データとを加算する加算手段４３
_１と、加算手段４３_１の出力データと乗算手段４２_３の
出力データとを加算する加算手段４３_２と、加算手段４
３_２の出力データと乗算手段４２_４の出力データとを加
算する加算手段４３_３と、加算手段４３_３の出力データ
と乗算手段４２_５の出力データとを加算する加算手段４
３_４とから概略構成されている。

【００３９】垂直方向ＬＰＦ３２は、動画像データの各
ラインを１ライン分遅延する遅延手段５１_１〜５１
_４と、動画像データ及び遅延手段５１_１〜５１_４の出力
データにそれぞれ係数ｂ１〜ｂ５を乗算する乗算手段５
２_１〜５２_５と、乗算手段５２_１の出力データと乗算手
段５２_２の出力データとを加算する加算手段５３_１と、
加算手段５３_１の出力データと乗算手段５２_３の出力デ
ータとを加算する加算手段５３_２と、加算手段５３_２の
出力データと乗算手段５２_４の出力データとを加算する
加算手段５３_３と、加算手段５３_３の出力データと乗算
手段５２_５の出力データとを加算する加算手段５３_４と
から概略構成されている。そして、係数ａ１〜ａ５及び
係数ｂ１〜ｂ５は、例えば、０から１までの実数であ
り、第１の実施例のフィルタ１１と同様、フィルタ特性
が６個のレベルＬ_０〜Ｌ_６に分かれており、各レベルＬ
_０〜Ｌ_６毎に係数ａ１〜ａ５及び係数ｂ１〜ｂ５の値の
組み合わせが予め設定され、例えば、図示しないが、フ
ィルタ３１の内部に設けられたＲＯＭに予め記憶されて
いるものとする。そして、符号量制御手段１５からある
レベルを選択するための制御信号Ｓ_Ｃ１が供給される
と、その制御信号Ｓ_Ｃ１により選択されたレベルに対応
した係数ａ１〜ａ５及び係数ｂ１〜ｂ５の値の組み合わ
せがＲＯＭから読み出され、各乗算手段４２_１〜４２_５
及び５２_１〜５２_５に設定される。

【００４０】次に、上記構成の動画像符号化装置の動作
について説明する。まず、フィルタ３１の制御（図５の
ステップＳＰ５及びＳＰ７）以外の動作については、上
記した第１の実施例と略同様であるので、その説明を省
略する。次に、フィルタ３１の制御については、例え
ば、フィルタ特性をレベルＬ_３からレベルＬ_４に強める
場合には、フィルタ３１に対して符号量制御手段１５か
らレベルＬ_４を選択するための制御信号Ｓ_Ｃ１を供給す
る。これにより、フィルタ３１において、制御信号Ｓ
_Ｃ１により選択されたレベルＬ_４に対応した係数ａ１〜
ａ５及び係数ｂ１〜ｂ５の値の組み合わせがフィルタ３
１内部のＲＯＭから読み出され、各乗算手段４２_１〜４
２_５及び５２_１〜５２_５に設定されるので、水平方向Ｌ
ＰＦ３２及び垂直方向ＬＰＦ３３において、動画像デー
タの水平方向成分及び垂直方向成分がレベルＬ_３の場合
に比べてより多く削除され、結果的に動画像データの斜
め方向成分がレベルＬ_３の場合に比べてより多く削除さ
れ、レベルＬ_３の場合に比べて情報量が少ない斜め方向
成分除去データとして符号化手段１２に供給される。

【００４１】一方、フィルタ特性をレベルＬ_３からレベ
ルＬ_２に弱める場合には、フィルタ３１に対して符号量
制御手段１５からレベルＬ_２を選択するための制御信号
Ｓ_{Ｃ １}を供給する。これにより、フィルタ３１におい
て、制御信号Ｓ_Ｃ１により選択されたレベルＬ_２に対応
した係数ａ１〜ａ５及び係数ｂ１〜ｂ５の値の組み合わ
せがフィルタ３１内部のＲＯＭから読み出され、各乗算
手段４２_１〜４２_５及び５２_１〜５２_５に設定されるの
で、水平方向ＬＰＦ３２及び垂直方向ＬＰＦ３３におい
て、動画像データの水平方向成分及び垂直方向成分がレ
ベルＬ_３の場合に比べてより少なく削除され、結果的に
動画像データの斜め方向成分がレベルＬ_３の場合に比べ
てより少なく削除され、レベルＬ_３の場合に比べて情報
量が多い斜め方向成分除去データとして符号化手段１２
に供給される。

【００４２】このように、この例の構成によれば、斜め
方向成分除去フィルタにより構成されたフィルタ３１に
より、人間の視覚では知覚しにくい動画像データの斜め
方向成分を除去することにより、符号化する情報量を削
減しているので、上記した第１の実施例と同様、再生画
像の画質が劣化することはない。

【００４３】以上、この発明の実施例を図面を参照して
詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られる
ものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計
の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上述
の各実施例においては、符号化手段１２における動画像
データの符号化方式としてＭＰＥＧ方式を採用する場合
について述べたが、これに限定されず、可変レートの符
号化方式であればどのような符号化方式でも採用するこ
とができる。また、上述の各実施例においては、フィル
タ１１とフィルタ３１とを別々に設ける例を示したが、
これに限定されず、フィルタ１１とフィルタ３１とを縦
続接続して設けるように構成しても良い。このような構
成によれば、画質を劣化させることなく、効率良く動画
像データを圧縮符号化することができる。さらに、上述
の各実施例においては、入力される動画像データの性質
については何等考慮していないが、これに限定されな
い。動画像データの性質としては、登場する人物や物が
激しく動くスポーツ番組があるし、反対に登場する人物
や物がほとんど動かないトーク番組や美術品紹介番組も
ある。そこで、これらに関する情報を使用者にスイッチ
操作等により入力させると共に、各動画像データの性質
に対応して、フィルタ１１の場合には各レベルＬ_０〜Ｌ
_６のデータ変換テーブルを設け、フィルタ３１の場合に
は係数ａ１〜ａ５及び係数ｂ１〜ｂ５の値の組み合わせ
を用意しておき、入力された動画像データの性質に応じ
て各レベルＬ_０〜Ｌ_６のデータ変換テーブルや係数ａ１
〜ａ５及び係数ｂ１〜ｂ５の値の組み合わせを選択する
ように構成しても良い。このような構成によれば、動画
像データの性質に合致した圧縮符号化を行うことができ
る。

【００４４】また、上述の各実施例においては、各手段
をハードウェアで構成した例を示したが、これに限定さ
れない。即ち、上記動画像符号化装置を、ＣＰＵ（中央
処理装置）と、ＲＯＭやＲＡＭ等の内部記憶装置と、Ｆ
ＤＤ（フロッピー・ディスク・ドライバ）、ＨＤＤ（ハ
ード・ディスク・ドライバ）、ＣＤ−ＲＯＭドライバ等
の外部記憶装置と、出力手段と、入力手段とを有するコ
ンピュータによって構成し、上記フィルタ１１を構成す
る減算手段２１及び加算手段２３、フィルタ３１を構成
する乗算手段４２_１〜４２_５、乗算手段５２_１〜５
２_５、加算手段４３ _１〜４３_４及び加算手段５３_１〜５
３_４、符号化手段１２、発生符号量検出手段１３並びに
符号量制御手段１５がＣＰＵによって構成され、これら
の機能が動画像符号化プログラムとして、ＲＯＭ等の半
導体メモリや、ＦＤ、ＨＤやＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体
に記憶されていると構成しても良い。この場合、上記内
部記憶装置、あるいは外部記憶装置がフィルタ１１を構
成する変換手段２２及びフレームメモリ２４、フィルタ
３１を構成する遅延手段４１_１〜４２_４及び遅延手段５
１_１〜５１_４並びに記録媒体１３となり、動画像符号化
プログラムは、記憶媒体からＣＰＵに読み込まれ、ＣＰ
Ｕの動作を制御する。ＣＰＵは、動画像符号化プログラ
ムが起動されると、上記フィルタ１１を構成する減算手
段２１及び加算手段２３、フィルタ３１を構成する乗算
手段４２_１〜４２_５、乗算手段５２_１〜５２_５、加算手
段４３_１〜４３_４及び加算手段５３_１〜５３_４、符号化
手段１２、発生符号量検出手段１３並びに符号量制御手
段１５として機能し、動画像符号化プログラムの制御に
より、上記した処理を実行するのである。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、総発生符号量と、目標平均レートでの総発生符
号量との差分値が少なくとも１個の閾値を越えた場合に
は、当該閾値に応じて段階的に圧縮符号化における圧縮
率を変更するようにしたので、簡単かつ安価な構成で、
しかも短時間に、記録予定時間の後半においても画質を
劣化させることなく動画像データを符号化することがで
きる。また、この発明の別の構成によれば、本来符号化
する必要のないノイズ、知覚しにくい微少な変化や動画
像データの斜め方向成分など動画像データの再生に影響
が少ない成分を除去することにより、符号化する情報量
を削減しているので、再生画像の画質が劣化することは
ない。さらに、この発明の別の構成によれば、圧縮率の
変更は、少なくとも１個の閾値に対してヒステリシス特
性を有して行われるので、フリッカ的なノイズの発生を
抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例である動画像符号化装
置の電気的構成を示すブロック図である。

【図２】同装置を構成するフィルタの電気的構成の一例
を示すブロック図である。

【図３】同フィルタを構成する変換手段の各レベルＬ_０
〜Ｌ_６毎のデータ変換テーブルの一部の例を示す図であ
る。

【図４】制御信号Ｓ_Ｃ２により可変される符号化手段の
ビットレートの時間特性の一例を示す図である。

【図５】同装置を構成する符号量制御手段のフィルタを
制御する動作の一例を表すフローチャートである。

【図６】同装置を構成する符号量制御手段のフィルタを
制御する動作の一例を説明するための図である。

【図７】同装置を構成する符号量制御手段のフィルタを
制御する動作の一例を説明するための図である。

【図８】この発明と第１の従来例における経過時間と総
発生符号量との関係の違いを説明するための図である。

【図９】この発明の第２の実施例である動画像符号化装
置を構成するフィルタの電気的構成の一例を示すブロッ
ク図である。

【図１０】第１の従来例である動画像符号化装置の電気
的構成を示すブロック図である。

【図１１】同従来例における経過時間と総発生符号量と
の関係を示す図である。

【符号の説明】

１１，３１ フィルタ １２ 符号化手段 １３ 記録媒体 １４ 発生符号量検出手段 １５ 符号量制御手段（変更手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C053 FA02 FA21 FA23 GA11 GB06 GB28 GB37 KA03 KA09 KA11 KA21 KA22 KA24 5C059 KK03 KK04 KK33 KK41 MA00 MC31 RC09 RC28 RC31 RC39 SS11 TA57 TA60 TC16 TC20 TC41 TD12 TD15 UA02 UA05 UA17 UA39

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 動画像データを可変レートで圧縮符号化
   して記録媒体に記録する動画像符号化方法において、 前記記録媒体への記録開始時から現在までに前記動画像
   データを圧縮符号化した結果発生した符号量の累計であ
   る総発生符号量と、前記記録媒体の記録可能容量と使用
   者によって設定された画質に関する記録モードとから決
   定される当該記録モードの画質を維持するために目標と
   すべきビットレートである目標平均レートでの総発生符
   号量との差分値が少なくとも１個の閾値を越えた場合に
   は、当該閾値に応じて段階的に圧縮符号化における圧縮
   率を変更することを特徴とする動画像符号化方法。
2. 【請求項２】 前記圧縮率の変更は、圧縮符号化する前
   の動画像データから所定の成分を除去する割合を変更す
   ることにより行うことを特徴とする請求項１記載の動画
   像符号化方法。
3. 【請求項３】 前記所定の成分は、ノイズや、現在の動
   画像データと過去の動画像データとの微少な変化である
   ことを特徴とする請求項２記載の動画像符号化方法。
4. 【請求項４】 前記所定の成分は、前記動画像データの
   斜め方向成分であることを特徴とする請求項２又は３記
   載の動画像符号化方法。
5. 【請求項５】 前記圧縮率の変更は、前記動画像データ
   の性質にも応じて行われることを特徴とする請求項１乃
   至４のいずれか１に記載の動画像符号化方法。
6. 【請求項６】 前記圧縮率の変更は、前記少なくとも１
   個の閾値に対してヒステリシス特性を有して行われるこ
   とを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の動
   画像符号化方法。
7. 【請求項７】 動画像データを可変レートで圧縮符号化
   して記録媒体に記録する符号化手段と、 前記記録媒体への記録開始時から現在までに前記動画像
   データを前記符号化手段が圧縮符号化した結果発生した
   符号量の累計である総発生符号量を検出する発生符号量
   検出手段と、 前記総発生符号量と、前記記録媒体の記録可能容量と使
   用者によって設定された画質に関する記録モードとから
   決定される当該記録モードの画質を維持するために目標
   とすべきビットレートである目標平均レートでの総発生
   符号量との差分値が少なくとも１個の閾値を越えた場合
   には、当該閾値に応じて段階的に前記符号化手段におけ
   る圧縮率を変更する変更手段とを備えてなることを特徴
   とする動画像符号化装置。
8. 【請求項８】 前記動画像データから所定の成分を除去
   して前記符号化手段に供給するフィルタを備え、 前記変更手段は、前記フィルタにおける前記所定の成分
   を除去する割合を変更することにより前記圧縮率の変更
   を行うことを特徴とする請求項７記載の動画像符号化装
   置。
9. 【請求項９】 前記フィルタは、前記動画像データか
   ら、ノイズや、現在の動画像データと過去の動画像デー
   タとの微少な変化を除去することを特徴とする請求項８
   記載の動画像符号化装置。
10. 【請求項１０】 前記フィルタは、前記動画像データか
    ら、前記動画像データの斜め方向成分を除去することを
    特徴とする請求項８又は９記載の動画像符号化装置。
11. 【請求項１１】 前記変更手段は、前記動画像データの
    性質にも応じて前記圧縮率を変更することを特徴とする
    請求項７乃至１０のいずれか１に記載の動画像符号化装
    置。
12. 【請求項１２】 前記変更手段は、前記少なくとも１個
    の閾値についてヒステリシス特性を有して前記圧縮率を
    変更することを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか
    １に記載の動画像符号化装置。
13. 【請求項１３】 コンピュータに請求項１乃至１２のい
    ずれか１に記載の機能を実現させるための動画像符号化
    プログラムを記憶した記憶媒体。