JP2000261800A - 動画像可変ビットレート符号化方法および装置 - Google Patents

動画像可変ビットレート符号化方法および装置

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JP2000261800A JP6472399A JP6472399A JP2000261800A JP 2000261800 A JP2000261800 A JP 2000261800A JP 6472399 A JP6472399 A JP 6472399A JP 6472399 A JP6472399 A JP 6472399A JP 2000261800 A JP2000261800 A JP 2000261800A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高画質符号化を可能にし、可変ビットレート
符号化のリアルタイム処理が可能な動画像可変ビットレ
ート符号化装置を提供すること。 【解決手段】 動画像符号化手段１０１により入力画像
データを平均ビットレート調整手段１０３からの量子化
幅Ｑj で符号化して、符号量Ｓj をピクチャ群複雑度計
算手段１０４と、平均複雑度計算手段１０５と、平均ビ
ットレート調整手段１０３とに出力する。ピクチャ群複
雑度計算手段１０４と平均複雑度計算手段１０５はそれ
ぞれ、量子化幅Ｑj と発生符号量Ｓj とからピクチャ群
複雑度、平均複雑度を計算する。ピクチャ群量子化幅計
算手段１０６はピクチャ群複雑度と平均複雑度からＧＯ
Ｐの量子化幅Ｑgopを計算する。平均ビットレート調整
手段１０３は量子化幅Ｑgopと符号量Ｓj と比較して符
号量Ｓj の過不足に応じて量子化幅Ｑj を決定する。

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、動画像可変ビッ
トレート符号化方法および装置に関し、特に、可変ビッ
トレートで符号量をリアルタイムに制御する動画像可変
ビットレート符号化方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来における動画像を高効率に符号化す
る方法としては、ＭＰＥＧ−２（ＩＳＯ／ＩＥＣ−１３
８１８−２）などに代表される方法が知られている。こ
の方法では、画面を複数の画素の集合からなるブロック
に分割し、各ブロックに対して離散コサイン変換（ＤＣ
Ｔ）を施すことにより空間領域の信号を周波数領域の信
号に変換する。この離散コサイン変換により得られる
「ＤＣＴ係数」と呼ばれる各周波数成分は、定められた
量子化幅で量子化され、量子化変換係数に可変長符号を
割り当てることで可変長符号化し、符号化データのビッ
トストリームとして出力していた。
【０００３】図１０は、ＭＰＥＧ−２（ＩＳＯ／ＩＥＣ
−１３８１８−２）に準拠した画像符号化方法を説明す
るための、従来の画像符号化装置の構成を示すブロック
図である。この図１０に示す画像符号化装置は、減算器
５０１と、離散コサイン変換器５０２と、量子化器５０
３と、可変長符号化器５０４と、符号量制御器５０５
と、逆量子化器５０６と、逆離散コサイン変換器５０７
と、加算器５０８と、フレームメモリ５０９と、動き補
償フレーム間予測器５１０と、選択器５１１とにより構
成される。
【０００４】ここで、入力画像は、フレーム内符号化を
行うＩピクチャと、順方向予測だけを用いてフレーム間
予測符号化を行うＰピクチャと、順方向逆方向の両方か
ら予測を行うＢピクチャとに分類される。また、入力画
像は、１６×１６画素のマクロブロックに分割され、マ
クロブロック単位に符号化処理を行う。
【０００５】まず、Ｉピクチャでは、フレーム間予測を
行わずにフレーム内符号化を行う。このとき、選択器５
１１では信号値「０」を予測値として選択され、減算器
５０１からは、入力画像信号値と同じ値が出力される。
この減算器５０１からの出力信号値は、離散コサイン変
換器５０２にて離散コサイン変換されることによりＤＣ
Ｔ係数が量子化器５０３に出力される。ＤＣＴ係数は量
子化器５０３において、予め設定された量子化幅により
量子化される。
【０００６】量子化器５０３において量子化処理された
ＤＣＴ係数は、量子化変換係数として可変長符号化器５
０４へ出力され、ここで量子化変換係数は可変長符号化
される。可変長符号化された量子化変換係数は他のデー
タとともにビットストリームとして出力される。また、
量子化器５０３から出力された量子化変換係数は逆量子
化器５０６へも出力され、ここでこの量子化変換係数は
逆量子化されることにより得られた逆量子化変換係数
は、逆離散コサイン変換器５０７にて逆離散コサイン変
換され、画像信号が復元される。
【０００７】この逆量子化器５０６、逆離散コサイン変
換器５０７を経て復元された画像信号は、後のフレーム
間予測における参照画像として用いられるものであり、
この画像信号は加算器５０８を通してフレームメモリ５
０９に記録される。このフレーム間予測は、Ｐピクチャ
およびＢピクチャに対して動き補償フレーム間予測器５
１０において行われる。
【０００８】この動き補償フレーム間予測器５１０にお
いては、まず、入力画像信号とフレームメモリ５０９に
記録された参照画像とを比較し、入力画像において分割
されたマクロブロック単位ごとに動きベクトル探索を行
うことにより、動きベクトルを決定する。この動きベク
トル探索の結果に基づいた予測モードをマクロブロック
ごとに決定する。この処理においてＰピクチャおよびＢ
ピクチャに対するマクロブロックの符号化処理をイント
ラモードで実行した方がよいか否かが決定される。
【０００９】マクロブロックごとの予測モードにおいて
決定された符号化処理の内容がイントラモードである場
合、ＰピクチャおよびＢピクチャに対しても当該マクロ
ブロックの符号化処理はフレーム内符号化処理となる。
マクロブロックごとの予測モードにおいて決定された符
号化処理の内容が非イントラモードである場合、フレー
ムメモリ５０９に記録された画像信号を参照画像として
ＰピクチャおよびＢピクチャに対する当該マクロブロッ
クの符号化処理はフレーム間予測によって行われる。動
き補償フレーム間予測器５１０は、先に決定された動き
ベクトルを基に動き補償フレーム予測を行うことにより
入力画像信号に対する予測画像信号を生成する。
【００１０】動き補償フレーム間予測器５１０で生成さ
れた予測画像信号は、選択器５１１を通して減算器５０
１へ与えられるとともに、加算器５０８へも出力され
る。ここでは、減算器５０１へ与えられた予測画像信号
について述べる。減算器５０１は、入力画像信号と与え
られた予測画像信号との差分信号を算出し、以降の差分
信号に対する符号化処理は上記Ｉピクチャの符号化処理
と同様であり、離散コサイン変換器５０２でＤＣＴ変換
係数とされ、量子化器５０３で量子化される。
【００１１】量子化器５０３で量子化された差分信号
は、可変長符号化器５０４へ与えられ、ビットストリー
ムとして出力される他、逆量子化器５０６へも与えられ
る。以降符号化処理された差分信号に対する復元処理が
行われるが、この逆量子化器５０６、逆離散コサイン変
換器５０７を介して行われる復元処理も前述したＰピク
チャおよびＢピクチャに対する復元処理と同様であっ
て、復元された差分信号は、先に加算器５０８に与えら
れた予測画像信号と加算器５０８で加算されることによ
り復元画像信号が生成される。
【００１２】加算器５０８で生成された予測画像信号
は、フレームメモリ５０９に記憶され、後のフレーム間
予測による符号化処理の参照画像となる。したがって、
ＭＰＥＧ−２（ＩＳＯ／ＩＥＣ−１３８１８−２）など
に代表される方法では、入力動画像信号に対する符号化
処理は、ＤＣＴ変換による空間方法の冗長性の削減と、
フレーム間予測による時間方向の冗長性の削減ができる
ことから効率的な符号化処理を行うことができる。ま
た、ＭＰＥＧ−２（ＩＳＯ／ＩＥＣ−１３８１８−２）
などに代表される方法では、可変長符号化器５０４と量
子化器５０３と間に符号量制御器５０５を備えるものも
あり、この符号量制御器５０５によって、可変長符号化
器５０４から発生符号量の情報を獲得し、ビットレート
の制約を満たすよう量子化幅を決定して量子化器５０３
へ量子化幅データを送ることにより発生符号量を制御す
ることができる。
【００１３】以下、このようなＭＰＥＧ−２（ＩＳＯ／
ＩＥＣ−１３８１８−２）の符号化処理を行う従来技術
を具体的に述べる。従来技術の第１例として、前述した
ような量子化処理を伴う符号化方式における符号量の制
御方式として、ＭＰＥＧ−２のテストモデル（Test Mod
el 5, ISO/ICE JTC1/SC21/WG11/N0400,1993年4月）の方
法が知られている。この方式では、フレーム内符号化処
理およびフレーム間予測による符号化処理により発生し
た符号量を、ある単位時間ごとに一定にしようとする固
定ビットレート符号化方式を採用しており、符号化処理
する複数の画面の集合であるＧＯＰ（Group Of Picture
s：ピクチャ群）を単位として、ＧＯＰごとに対する符
号化処理により発生した符号量が一定になるように画面
を１６×１６画素に分割したマクロブロック単位ごとに
設定する量子化幅を調整することにより、符号量を制御
するものが知られている。
【００１４】この従来技術の第１例は、固定ビットレー
ト符号化方式を採用していることから単位時間当たりの
符号量を一定に制御しなければならないため、符号量を
多く発生するようなシーンでは、量子化幅を大きくする
ように制御することで発生符号量を抑制しており、ま
た、符号をあまり発生しないようなシーンでは、量子化
幅を小さくするように制御し、発生符号量を多くしてい
る。しかしながら、上記従来技術の第１例においては、
単位時間当たりの符号量を一定になるように量子化幅を
設定するため、特に、多く符号量を必要とするシーンに
対する符号化処理においては、量子化幅を大きくとり、
発生符号量を抑えてしまうため画質が劣化するなどの課
題があった。
【００１５】これに対し、上記従来技術の第１例の固定
ビットレート符号化方式に代わり、可変ビットレート符
号化方式が提案されている。この可変ビットレート符号
化方式における例として、記録する総符号量が決められ
ている蓄積媒体に、符号化した画像を記録するとき、画
像ごとに必要とする符号量の多少に基づいて、出力する
ビットレートを制御することにより、蓄積媒体の記録符
号容量の制約を満たしながら平均画質を向上させるもの
がある。
【００１６】従来技術の第２例として、上記可変ビット
レート符号化方式を採用しているものが特開平６−１４
１２９８号公報に開示されている。この従来技術の第２
例は、まず標準量子化幅を予め設定し、この標準量子化
幅に基づいてＤＣＴ係数を量子化し、そして発生する符
号量を算出する仮符号化処理の後、実際に符号化する本
符号化処理を実行する。すなわち、仮符号化処理全体が
終了してから、本符号化処理を実行する「２パス符号
化」であって、コンテンツ全体の特性を知った上で再符
号化するため、高画質符号化を達成するものである。
【００１７】しかしながら、上記従来技術の第２例にお
いては、あるビデオコンテンツを符号化する際、仮符号
化処理と本符号化処理との２度の処理を実行する必要が
あるため、少なくとも２倍の時間がかかってしまい、リ
アルタイム処理を行うことができないといった課題があ
った。また、これに対し、可変ビットレート符号化をリ
アルタイムで実行するため、仮符号化処理なしで符号化
処理を行う「１パス符号化」方式が考えられている。
【００１８】ここで、従来技術の第３例として、上記可
変ビットレート符号化方式における「１パス符号化」方
式を採用したものがあり、１９９８年３月電子情報通信
学会総合大会情報・システム講演論文集２ Ｄ−１１−
３（Ｐ３）稲田他「量子化ステップを利用したＭＰＥＧ
２実時間可変ビットレート符号化方式」が知られてい
る。この従来技術の第３例は、ＭＰＥＧ−２に準拠した
画像符号化処理を行い、所定の期間後に、予め設定され
た平均ビットレートになるように、ＧＯＰごとに量子化
幅を設定し、発生符号量を調整するものである。
【００１９】また、従来技術の第４例として、特開平１
０−１６４５７７号公報に開示されるものがある。この
従来技術の第４例は、実際の発生符号量から、それ以後
の数ＧＯＰで割り当て可能な符号量を更新し、ＧＯＰご
とにおける過去の画面複雑度の平均値に対する現在の画
面のピクチャタイプの複雑度の割合を基に、目標発生符
号量、または目標量子化幅を決定している。
【００２０】上記の第３例および第４例では、量子化幅
の大きな変動を抑制し、量子化幅の設定の結果として符
号量の配分を符号をあまり必要としない複雑度の低いシ
ーンから符号を多く必要とするような複雑度の高いシー
ンへ割り当てることで、同じ平均ビットレートのもと
で、固定ビットレート制御のものに比べて平均画質を向
上させている。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
１パスの可変ビットレート符号化装置は、一連の符号化
処理が画質の劣化を招く可能性があるといった課題があ
った。その理由は、上記１パス符号化システムでは、先
に割り当て可能な符号量、あるいは目標レートを算出
し、それに基づいて目標符号量や量子化幅の計算をして
いるために、一定期間内での符号量の制御が優先され、
画像シーンに依存した量子化幅の割り当てが十分ではな
く、結果的に固定ビットレートの場合と大差ない符号化
画質になることもあるからである。
【００２２】また、符号をあまり発生しないような符号
化のし易い画像であっても平均ビットレートに対する符
号量が不足していれば、十分な画質が得られているにも
かかわらず、量子化幅を小さくして発生符号量を大きく
しようとするため、割り当て符号量を過剰に多くしてし
まい、符号が無駄に消費されることがある。その結果、
符号を多く発生するような難しい画像において、十分な
符号量を割り当てができなくなることがあるからであ
る。
【００２３】また、複雑度の低いシーンでは、同じ平均
ビットレートの固定ビットレート符号化に比較して画質
の劣化が検知される場合が生じる可能性がある。その理
由は、量子化幅の大きな変動を抑制するだけの制御で
は、量子化幅の設定の結果、複雑度の低いシーンにおい
て配分される符号が過剰に削減される可能性があるから
である。
【００２４】この発明は、上記従来の課題を解決するた
めになされたものであり、可変ビットレート符号化のリ
アルタイム処理を実行することが可能であり、かつこの
可変ビットレート符号化のリアルタイム処理を行う従来
の１バス可変ビットレート符号化装置以上に高画質な可
変ビットレート符号化方法および装置を提供することを
目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の動画像可変ビットレート符号化方法は、
動画像データをあらかじめ設定した平均ビットレートの
もとで、可変ビットレートで符号化する動画像可変ビッ
トレート符号化方法において、与えられた量子化幅で入
力動画像データを符号化し、符号化データと発生符号量
とを出力する動画像符号化工程と、前記動画像符号化工
程に与えた量子化幅と、前記動画像符号化工程から得ら
れる発生符号量とから、第１の画像単位ごとの複雑度を
計算する第１画像単位複雑度計算工程と、前記動画像符
号化工程に与えた量子化幅と、前記動画像符号化工程か
ら得られる発生符号量とから、符号化開始時から現在ま
で符号化した画像までの平均複雑度を計算する平均複雑
度計算工程と、前記第１の画像単位ごとの複雑度と前記
平均複雑度とを比較して小さな方の複雑度を選択し、前
記選択した複雑度と前記あらかじめ設定された平均ビッ
トレートとから第１の画像単位の量子化幅を計算する量
子化幅計算工程と、前記量子化幅計算工程にて計算され
た量子化幅を、前記動画像符号化工程から得られる発生
符号量と前記あらかじめ設定された平均ビットレートと
からの過不足量とから第２の画像単位ごとに量子化幅を
調整し、前記動画像符号化工程に与える量子化幅調整工
程とを有することを特徴とする。そのため、動画像符号
化工程で入力画像データを与えられた量子化幅で符号化
した発生符号量と量子化幅とにより第１画像単位ごとの
複雑度を計算するとともに、量子化幅と発生符号量とに
より符号化開始時から現在まで符号化した画像までの平
均複雑度を計算し、第１画像単位ごとの複雑度と平均複
雑度のうちの小さいほうの複雑度を選択して、平均ビッ
トレートから第１画像単位の量子化幅を計算して、この
量子化幅を発生符号量とあらかじめ設定された平均ビッ
トレートからの過不足量とから第２のが画像単位ごとに
量子化を調整するようにしたので、可変ビットレートで
符号量をリアルタイムに制御可能とすることができ、か
つ高画質な符号化を達成することができる。
【００２６】また、この発明の動画像可変ビットレート
符号化方法は、動画像データをあらかじめ設定した平均
ビットレートのもとで、可変ビットレートで符号化する
動画像可変ビットレート符号化方法において、与えられ
た量子化幅で入力動画像データを符号化し、符号化デー
タと発生符号量とを出力する動画像符号化工程と、前記
動画像符号化工程に与えた量子化幅と、前記動画像符号
化工程から得られる発生符号量とから、第１の画像単位
ごとの複雑度を計算する第１画像単位複雑度計算工程
と、前記第１の画像単位ごとの複雑度から、符号化開始
時から現在まで符号化した画像までの平均複雑度を計算
する平均複雑度計算工程と、前記第１の画像単位ごとの
複雑度と前記平均複雑度とを比較して小さな方の複雑度
を選択し、前記選択した複雑度と前記あらかじめ設定さ
れた平均ビットレートとから第１の画像単位の量子化幅
を計算する量子化幅計算工程と、前記量子化幅計算工程
にて計算された量子化幅を、前記動画像符号化工程から
得られる発生符号量と前記あらかじめ設定された平均ビ
ットレートとからの過不足量とから第２の画像単位ごと
に量子化幅を調整し、前記動画像符号化工程に与える量
子化幅調整工程とを有することを特徴とする。そのた
め、動画像符号化工程で入力画像データを与えられた量
子化幅で符号化した発生符号量と量子化幅とにより第１
画像単位ごとの複雑度を計算するとともに、第１の画像
単位ごとの複雑度から、符号化開始時から現在まで符号
化した画像までの平均複雑度を計算し、第１画像単位ご
との複雑度と平均複雑度のうちの小さいほうの複雑度を
選択して、平均ビットレートから第１画像単位の量子化
幅を計算して、この量子化幅を発生符号量とあらかじめ
設定された平均ビットレートからの過不足量とから第２
のが画像単位ごとに量子化を調整するようにしたので、
可変ビットレートで符号量をリアルタイムに制御可能と
することができ、かつ高画質な符号化を達成することが
できる。
【００２７】また、この発明の動画像可変ビットレート
符号化装置は、動画像データをあらかじめ設定した平均
ビットレートのもとで、可変ビットレートで符号化する
動画像可変ビットレート符号化装置において、与えられ
た量子化幅で入力動画像データを符号化し、符号化デー
タと発生符号量とを出力する動画像符号化手段と、前記
動画像符号化手段に与えた量子化幅と、前記動画像符号
化手段から得られる発生符号量とから、第１の画像単位
ごとの複雑度を計算する第１画像単位複雑度計算手段
と、前記動画像符号化手段に与えた量子化幅と、前記動
画像符号化手段から得られる発生符号量とから、符号化
開始時から現在まで符号化した画像までの平均複雑度を
計算する平均複雑度計算手段と、前記第１の画像単位ご
との複雑度と前記平均複雑度とを比較して小さな方の複
雑度を選択し、前記選択した複雑度と前記あらかじめ設
定された平均ビットレートとから第１の画像単位の量子
化幅を計算する量子化幅計算手段と、前記量子化幅計算
手段にて計算された量子化幅を、前記動画像符号化手段
から得られる発生符号量と前記あらかじめ設定された平
均ビットレートとからの過不足量とから第２の画像単位
ごとに量子化幅を調整し、前記動画像符号化手段に与え
る量子化幅調整手段とを有することを特徴とする。その
ため、動画像符号化手段において与えられた量子化幅で
入力動画像データを符号化し、発生符号量とを第１画像
単位複雑度計算手段に出力し、第１画像単位複雑度計算
手段において、量子化幅と発生符号量とから第１の画像
単位ごとの複雑度を計算するとともに、平均複雑度計算
手段において量子化幅と発生符号量とから、符号化開始
時から現在まで符号化した画像までの平均複雑度を計算
し、量子化幅計算手段で第１の画像単位ごとの複雑度と
平均複雑度とのうちの小さな方の複雑度を選択して、あ
らかじめ設定された平均ビットレートとから第１の画像
単位の量子化幅を計算し、この量子化幅と発生符号量と
から量子化幅調整手段においてあらかじめ設定された平
均ビットレートとからの過不足量に応じて第２の画像単
位ごとに量子化幅を調整して、動画像符号化手段に与え
るようにしたので、可変ビットレートで符号量をリアル
タイムに制御可能とすることができ、かつ高画質な符号
化を達成することができる。
【００２８】さらに、この発明の動画像可変ビットレー
ト符号化装置は、画像データをあらかじめ設定した平均
ビットレートのもとで、可変ビットレートで符号化する
動画像可変ビットレート符号化装置において、与えられ
た量子化幅で入力動画像データを符号化し、符号化デー
タと発生符号量とを出力する動画像符号化手段と、前記
動画像符号化手段に与えた量子化幅と、前記動画像符号
化手段から得られる発生符号量とから、第１の画像単位
ごとの複雑度を計算する第１画像単位複雑度計算手段
と、前記第１の画像単位ごとの複雑度から、符号化開始
時から現在まで符号化した画像までの平均複雑度を計算
する平均複雑度計算手段と、前記第１の画像単位ごとの
複雑度と前記平均複雑度とを比較して小さな方の複雑度
を選択し、前記選択した複雑度と前記あらかじめ設定さ
れた平均ビットレートとから第１の画像単位の量子化幅
を計算する量子化幅計算手段と、前記量子化幅計算手段
にて計算された量子化幅を、前記動画像符号化手段から
得られる発生符号量と前記あらかじめ設定された平均ビ
ットレートとからの過不足量とから第２の画像単位ごと
に量子化幅を調整し、前記動画像符号化手段に与える量
子化幅調整手段とを有することを特徴とする。そのた
め、動画像符号化手段において与えられた量子化幅で入
力動画像データを符号化し、発生符号量とを第１画像単
位複雑度計算手段に出力し、第１画像単位複雑度計算手
段において、量子化幅と発生符号量とから第１の画像単
位ごとの複雑度を計算するとともに、平均複雑度計算手
段において第１の画像単位ごとの複雑度から、符号化開
始時から現在まで符号化した画像までの平均複雑度を計
算し、量子化幅計算手段で第１の画像単位ごとの複雑度
と平均複雑度とのうちの小さな方の複雑度を選択して、
あらかじめ設定された平均ビットレートとから第１の画
像単位の量子化幅を計算し、この量子化幅と発生符号量
とから量子化幅調整手段においてあらかじめ設定された
平均ビットレートとからの過不足量に応じて第２の画像
単位ごとに量子化幅を調整して、動画像符号化手段に与
えるようにしたので、可変ビットレートで符号量をリア
ルタイムに制御可能とすることができ、かつ高画質な符
号化を達成することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、この発明の動画像可変ビッ
トレート符号化方法および装置の実施の形態について図
面を参照しながら詳細に説明する。図１は、この発明の
動画像可変ビットレート符号化装置の第１実施の形態の
構成を示すブロック図である。この発明に適用する符号
化方式としては、ＭＰＥＧ−２（ＩＳＯ／ＩＣＥ−１３
８１８）の方式を用いることとする。なお、符号化方式
としては、ＭＰＥＧ−２（ＩＳＯ／ＩＣＥ−１３８１
８）に限らず、スカラー量子化処理を伴い、量子化幅に
よって符号量が制御される符号化技術であればよい。た
とえば、ＭＰＥＧ−１（ＩＳＯ／ＩＥＣ−１１１７２）
や、ＩＴＵ−Ｔ Ｈ．２６１、ＩＴＵ−Ｔ Ｈ．２６
３、などの方式を用いてもよい。
【００３０】また、動画像符号化手段へ与える量子化幅
は、符号量制御のための基準として与えられる値である
ので、画面内の局所的な位置に対応する適応量子化を妨
げるものではない。そのため、最終的に与えられた適応
量子化幅が、動画像符号化手段へ符号量制御の基準とし
て与えられた量子化幅と異なっていても構わない。さら
に、第１の画像符号化単位をピクチャ群、すなわち、Ｍ
ＰＥＧで定義されているＧＯＰとするものとする。
【００３１】また、第２の画像符号化単位をマクロブロ
ックとするものとする。この符号化処理の単位について
もここに示したものに限らず、第１の画像符号化単位お
よび第２の画像符号化単位としては、大局的に一定期間
の画質を制御する単位と、そこで設定される値をより細
かく修正するためのより小さな単位とが設定できればよ
く、この方式に限定されるものではない。たとえば、第
１の画像符号化単位は複数個のＧＯＰでもよい。第２の
画像符号化単位も複数個のマクロブロックからなる単位
でもよく、画面の横一列に並ぶマクロブロックの集合で
あったり、ＭＰＥＧ−１やＭＰＥＧ−２で定義されてい
るスライス、あるいはＨ．２６１で定義されるＧＯＢ
（Group of Blocks：ブロックの集合）などでもよ
い。
【００３２】ここで、図１に示したこの発明による動画
像可変ビットレート符号化装置の第１実施の形態におけ
る一構成例を説明する。図１に示す第１実施の形態で
は、動画像符号化手段１０１と、ピクチャ群量子化幅設
定手段１０２と、量子化幅調整手段としての平均ビット
レート調整手段１０３とを有して構成される。動画像符
号化手段１０１は、ここではマクロブロックごとに与え
られた量子化幅Ｑjに基づいて動画像データである入力
画像データの符号化処理を行い、この符号化処理におけ
る発生符号量Ｓj を出力する。
【００３３】ピクチャ群量子化幅設定手段１０２におい
ては、動画像符号化手段１０１に与えられた量子化幅Ｑ
j がピクチャ群量子化設定手段１０２にも与えられ、こ
の与えられた量子化幅Ｑj と、動画像符号化手段１０１
に与えられた量子化幅Ｑj による符号化処理で発生した
符号量Ｓj とからＧＯＰの量子化幅Ｑgop を設定する。
ここで、ピクチャ群量子化幅設定手段１０２は、ピクチ
ャ群複雑度計算手段１０４と、平均複雑度計算手段１０
５と、ピクチャ群複量子化幅計算手段１０６とから構成
される。
【００３４】第１画像複雑度計算手段としてのピクチャ
群複雑度計算手段１０４および平均複雑度計算手段１０
５では、ピクチャ群量子化幅設定手段１０２に与えられ
た前記量子化幅Ｑj と前記発生符号量Ｓj から、ピクチ
ャ群複雑度および平均複雑度をそれぞれ計算して出力す
る。ピクチャ群量子化幅計算手段１０６では、前記ピク
チャ群複雑度および平均複雑度から、ＧＯＰの量子化幅
Ｑgop の計算をする。
【００３５】平均ビットレート調整手段１０３において
は、ピクチャ群量子化幅設定手段１０２に与えられた符
号量Ｓj は平均ビットレート調整手段１０３にも与えら
れ、この与えられた符号量Ｓj と、平均ビットレートと
を比較し、この比較により平均ビットレートに対する実
際に発生した符号量Ｓj の過不足量を求め、その過不足
量に応じてピクチャ群量子化幅設定手段１０２から与え
られたＧＯＰの量子化幅Ｑgop を調整し、動画像符号化
手段１０１に与える量子化幅Ｑj を決定する。
【００３６】図２は、図１のピクチャ群量子化幅設定手
段１０２を詳細に説明するために、その内部の詳細な構
成を示すブロック図である。この図２によれば、ピクチ
ャ群量子化幅設定手段１０２は、図１で示したように、
ピクチャ群複雑度計算手段１０４と、平均複雑度計算手
段１０５と、ピクチャ群量子化幅計算手段１０６とから
構成されているが、このうち、ピクチャ群複雑度計算手
段１０４は、ピクチャ群量子化幅累算器２０１と、ピク
チャ群発生符号量累算器２０２と、ピクチャ群複雑度計
算機２０５とを備えている。
【００３７】また、平均複雑度計算手段１０５は、全量
子化幅累算器２０３と、全発生符号量累算器２０４と、
平均複雑度計算器２０６とから構成されている。ピクチ
ャ群量子化幅計算手段１０６は、可変ビットレート制御
用複雑度計算器２０７と、ピクチャ群量子化幅計算器２
０８とから構成されている。
【００３８】ピクチャ群複雑度計算手段１０４における
ピクチャ群量子化幅累算器２０１においては、平均ビッ
トレート調整手段１０３からピクチャ群量子化設定手段
１０２に与えられる量子化幅Ｑj を１ピクチャ群の期間
累算する。ピクチャ群発生符号量累算器２０２において
は、動画像符号化手段１０１からピクチャ群量子化設定
手段１０２に与えられる発生符号量Ｓj を１ピクチャ群
の期間累算する。
【００３９】また、平均複雑度計算手段１０５における
全量子化幅累算器２０３においては、平均ビットレート
調整手段１０３からピクチャ群量子化設定手段１０２に
与えられる量子化幅Ｑj を符号化処理開始から現在まで
の全期間に渡って累算する。発生符号量累算器２０４に
おいては、動画像符号化手段１０１からピクチャ群量子
化設定手段１０２に与えられる発生符号量Ｓj を符号化
処理開始から現在までの全期間にわたって累算する。
【００４０】上記ピクチャ群複雑度計算手段１０４にお
けるピクチャ群複雑度計算器２０５は、ピクチャ群量子
化幅累算器２０１に累算された量子化幅から求められた
量子化幅Ｑj の平均値と、ピクチャ群発生符号量累算器
２０２に累積されたピクチャ群発生符号化量Ｓj の累算
値とからピクチャ群当たりの複雑度を計算する。前記量
子化幅Ｑj の平均値は、ピクチャ群量子化累算器２０１
から与えられた量子化幅Ｑj の累算値と、平均ビットレ
ート調整手段１０３から量子化幅Ｑj をピクチャ群あた
りに与えられた回数とから求められたものである。ま
た、ピクチャ群発生符号化量Ｓj の累算値は、平均ビッ
トレート調整手段１０３からマクロブロックごとに与え
られた量子化幅Ｑj によって動画像符号化手段１０１で
発生した発生符号量Ｓj のピクチャ群あたりの累算値で
ある。
【００４１】平均複雑度計算器２０６は、全量子化幅累
算器２０３に累算された量子化幅から求められた量子化
幅Ｑj の平均値と、全発生符号量累算器２０４に累算さ
れた全発生符号化量Ｓj の累算値とから平均複雑度を計
算する。前記量子化幅Ｑj の平均値は、全量子化幅累算
器２０３から与えられた量子化幅Ｑj の累算値と、平均
ビットレート調整手段１０３から量子化幅Ｑj を与えら
れた回数とから求められたものであり、また、全発生符
号化量Ｓj の累算値は、平均ビットレート調整手段１０
３からマクロブロックごとに与えられた量子化幅Ｑj に
よって動画像符号化手段１０１で発生した発生符号量Ｓ
j のすべての累算値である。
【００４２】上記ピクチャ群量子化幅計算手段１０６に
おける可変ビットレート用複雑度計算器２０７は、ピク
チャ群複雑度計算器２０５から出力されるピクチャ群複
雑度と、平均複雑度計算器２０６から出力される平均複
雑度とから、量子化幅計算のために利用する複雑度を計
算する。ここでは、ピクチャ群複雑度と、平均複雑度と
の大きさを比較して小さな方を可変ビットレート用複雑
度として出力する。ピクチャ群量子化幅計算器２０８
は、可変ビットレート用複雑度計算器２０７から与えら
れた複雑度と、平均ビットレートとから、ピクチャ群ご
とにおける基準量子化幅Ｑgop を計算する。
【００４３】図３は、図１の平均ビットレート調整手段
１０３を説明するためのその内部構成の詳細を示すブロ
ック図である。この図３によれば、平均ビットレート調
整手段１０３は、平均ビットレート仮想バッファ占有量
計算器３０１と量子化幅修正器３０２とを有して構成さ
れる。平均ビットレート仮想バッファ占有量計算器３０
１は、動画像符号化手段１０１から与えられたＧＯＰご
との発生符号量Ｓj と、平均ビットレートとから、平均
レート仮想バッファのバッファ占有量を計算する。ま
た、量子化幅修正器３０２においては、平均ビットレー
ト仮想バッファ占有量計算器３０１が算出した平均レー
ト仮想バッファのバッファ占有量に応じて、ピクチャ群
量子化幅設定手段１０２におけるピクチャ群量子化幅計
算手段１０６のピクチャ群量子化幅計算機２０６から与
えられた量子化幅Ｑgop を修正し、修正した量子化幅Ｑ
gop を量子化幅Ｑj として動画像符号化手段１０１およ
びピクチャ群量子化設定手段１０２へ送る。
【００４４】次に、以上のように構成されたこの発明に
よる動画像可変ビットレート符号化装置の第１実施の形
態の動作について図４のフローチャートに沿って説明す
る。この動画像可変ビットレート符号化装置の第１実施
の形態の動作の説明を行うことにより、この発明による
動画像可変ビットレート符号化方法の第１実施の形態の
説明を兼ねることにする。最初に初期化処理（ステップ
Ｓ１）において初期化操作を行う。まず、ピクチャ群量
子化幅設定手段１０２から出力されるＧＯＰの量子化幅
Ｑgop の初期値設定を行う。
【００４５】この場合、あらかじめ、量子化幅の初期値
Ｑinitを設定しておき、この初期値ＱinitによってＧＯ
Ｐの量子化幅Ｑgop の初期化を行い、ピクチャ群量子化
幅設定手段１０２から初期化されたＧＯＰの量子化幅Ｑ
gop を出力する。すなわち、 Ｑgop ＝Ｑinit とする。
【００４６】次に、累算器のリセットや、各種カウンタ
のリセット、およびバッファ占有量のリセットを行う。
ここでは、ピクチャ群量子化幅設定手段１０２内の全量
子化幅累算器２０３における量子化幅の累算値Ｑsum
と、同じくピクチャ群量子化幅設定手段１０２内の全発
生符号量累算器２０４における発生符号量Ｓj の累算値
Ｓsum とを「０」にリセットする。また、マクロブロッ
ク数のカウンタｊ、ＧＯＰ数カウンタＮgop を「０」に
し、さらに平均レート仮想バッファの仮想バッファ占有
量ｖｂｏｃもリセットする。すなわち、 Ｑsum ＝０ Ｓsum ＝０ ｊ＝０ Ｎgop ＝０ ｖｂｏｃ＝０ とする。
【００４７】次に、ピクチャ群初期化処理（ステップＳ
２）において、ピクチャ群処理の開始前に必要な累算器
のリセット処理を行う。ここでは、ピクチャ群量子化幅
設定手段１０２内のピクチャ群量子化幅累算器２０１に
おける量子化幅のピクチャ群あたりの累算値Ｑsum.gop
と、同じくピクチャ群量子化幅設定手段１０２内のピク
チャ群発生符号量累積器２０２における発生符号量Ｓj
のピクチャ群あたりの累積値Ｓsum.gop とを「０」にリ
セットする。また、ピクチャ群あたりのマクロブロック
数のカウンタｋをリセットする。すなわち、 Ｑsum.gop ＝０ Ｓsum.gop ＝０ ｋ ＝０ とする。
【００４８】次に、量子化幅更新処理（ステップＳ３）
にて、平均ビットレート調整手段１０３は、ピクチャ群
量子化幅設定手段１０２から与えられた基準量子化幅Ｑ
gopを更新する。これは、動画像符号化手段１０１の符
号化処理において発生した符号量Ｓj と、平均ビットレ
ートとから求められた仮想バッファ占有量ｖｂｏｃに応
じてピクチャ群量子化幅設定手段１０２から出力された
基準量子化幅Ｑgop を修正している。
【００４９】たとえば、平均ビットレート調整手段１０
３によって修正し、出力する量子化幅Ｑj を、更新され
る前のピクチャ群量子化設定手段１０２に設定される基
準量子化幅Ｑgop と、更新される前の仮想バッファ占有
量ｖｂｏｃから、 Ｑj ＝Ｑgop ×（１＋ｖｂｏｃ／Ｑreact ） と設定する。ここで、Ｑreact は、平均ビットレートに
対する発生符号量Ｓj の過不足量における制御の反応の
大きさを決めるパラメータである。
【００５０】次に、符号化処理（ステップＳ４）にて、
平均ビットレート調整手段１０３が出力した量子化幅Ｑ
j に基づいて、動画像符号化手段１０１は、マクロブロ
ックに対する符号化処理を行う。この１マクロブロック
の符号化処理終了後、バッファ占有量および累算値更新
処理（ステップＳ５）において、仮想バッファ占有量ｖ
ｂｏｃと、ピクチャ群量子化設定手段１０２で設定され
ていた量子化幅の累積値ＱsumおよびＱsum.gopと、発生
符号化量の累積値ＳsumおよびＳsum.gop とを更新す
る。
【００５１】仮想バッファ占有量ｖｂｏｃの更新につい
ては、仮想バッファ占有量ｖｂｏｃに、第ｊマクロブロ
ックに対する符号化処理で発生した発生符号量Ｓj を加
え、マクロブロック当たりの平均ビットレートＲａｖｅ
＿ｍｂを差し引く。また、ピクチャ群量子化幅設定手段
１０２内のピクチャ群量子化幅累算器２０１において設
定されたピクチャ群あたりの量子化幅累積値Ｑsum.gop
およびピクチャ群量子化幅累積器２０２において設定さ
れたピクチャ群あたりの発生符号量の累積値Ｓsum.gop
および全量子化幅累積器２０３において設定された全量
子化幅累積値Ｑsumおよび全量子化幅累積器２０４にお
いて設定された全発生符号量の累積値Ｓsumを更新し、
マクロブロック数カウンタｊおよびｋをインクリメント
する。
【００５２】すなわち、 ｖｂｏｃ＝ｖｂｏｃ＋Ｓj −Ｒａｖｅ＿ｍｂ Ｑsum.gop ＝Ｑsum.gop ＋Ｑj Ｓsum.gop ＝Ｓsum.gop ＋Ｓj ｋ＝ｋ＋１ Ｑsum ＝Ｑsum ＋Ｑj Ｓsum ＝Ｓsum ＋Ｓj ｊ＝ｊ＋１ とする。なお、上記の計算からわかるとおり、仮想バッ
ファ占有量は平均ビットレートに対する実際の発生符号
量の過不足量を示している。
【００５３】さらに、ＧＯＰ終了判定処理（ステップＳ
６）にて、符号化処理するマクロブロックがＧＯＰ最後
のマクロブロックであるか否かを判断する。この判断に
おいて、符号化処理するマクロブロックがＧＯＰ最後の
マクロブロックでなければ（ステップＳ６／ＮＯ）、符
号化処理ステップＳ３に戻り、次のマクロブロックに対
する処理へ移行し、符号化処理を繰り返す。また、ステ
ップＳ６の判断において、符号化処理するマクロブロッ
クがＧＯＰ最後のマクロブロックであると判断したとき
（ステップＳ６／ＹＥＳ）、次のＧＯＰに対する符号化
処理へ移るとともに、ピクチャ群複雑度更新処理（ステ
ップＳ７）にて、先のＧＯＰに対する符号化処理の発生
符号量の累積値Ｓsum.gop と、量子化幅の累積値Ｑsum.
gop とから、ピクチャ群量子化幅設定手段１０２内のピ
クチャ群複雑度計算器２０５において新たなピクチャ群
複雑度Ｘgop を計算し、更新する。すなわち、 Ｘgop
＝Ｓsum.gop ×（Ｑsum.gop ／ｋ）とする。
【００５４】次に、平均複雑度更新処理（ステップＳ
８）にてＧＯＰ数カウンタＮgop をインクリメントし、
先のＧＯＰに対する符号化処理までのシーケンス全体の
発生符号量の累積値Ｓsum と、シーケンス全体の量子化
幅の累積値Ｑsum とから、ピクチャ群量子化幅設定手段
１０２内の平均複雑度計算器２０６において新たな平均
複雑度Ｘave を計算し、更新する。すなわち、 Ｎgop ＝Ｎgop ＋１ Ｘave ＝Ｓsum ×（Ｑsum ／ｊ）／Ｎgop とする。
【００５５】次に、可変ビットレート制御用複雑度計算
処理（ステップＳ９）にて次のＧＯＰのための量子化幅
Ｑgop の計算に用いる複雑度の計算を行う。ピクチャ群
量子化幅設定手段１０２内の可変ビットレート制御用複
雑度計算器２０７において、上記の関係式により更新さ
れたピクチャ群複雑度Ｘgop および、更新された平均複
雑度Ｘave から、可変ビットレート制御用複雑度Ｘvbr
を計算する。ここでは、ピクチャ群複雑度Ｘgop と平均
複雑度Ｘave の大きさを比較し、小さな方を選択してＸ
vbrとする。すなわち、 Ｘvbr ＝ min（ Ｘgop, Ｘave ） とする。
【００５６】ピクチャ群量子化幅更新処理（ステップＳ
１０）にて、次のＧＯＰのための基準量子化幅Ｑgop を
更新する。ピクチャ群量子化幅設定手段１０２内のピク
チャ群量子化幅計算器２０８において、新たな量子化幅
Ｑgop は、上記で求められた可変ビットレート制御用複
雑度ＸvbrとＧＯＰ当たりの平均ビットレートＲgop と
の比から計算する。すなわち、可変ビットレート符号化
用複雑度Ｘvbr とＧＯＰ当たりの平均ビットレートＲgo
p とから、更新後の基準量子化幅Ｑgop を、 Ｑgop ＝ Ｘvbr ／Ｒgop とする。
【００５７】次いで、このＧＯＰにおける最後のマクロ
ブロックに対する符号化処理が終了したか否かを判断す
る（ステップＳ１１）。この判断において、最後のマク
ロブロックに対する符号化処理が終了したと判断すると
（ステップＳ１１／ＹＥＳ）、このＧＯＰに対する符号
化処理を終了する。また、ステップＳ１１における判断
において、符号化処理しているマクロブロックが、この
ＧＯＰにおける最後のマクロブロックでなく、このＧＯ
Ｐに対する符号化処理が終了していないと判断すると
（ステップＳ１１／ＮＯ）、符号化処理をステップＳ２
へ移行し、その後の処理を繰り返し実行する。
【００５８】次に、この発明における他の実施の形態を
図５〜図９に基づいて説明する。図５は、この発明によ
る動画像可変ビットレート符号化装置の第２実施の形態
の構成を示すブロック図であるが、この発明による動画
像可変ビットレート符号化方法の第２実施の形態にも適
用可能である。この図５に示すこの発明による第２実施
の形態では、図１に示されるピクチャ群量子化幅設定手
段１０２の構成を変えた場合の実施の形態を示してい
る。この図５に示す第２実施の形態によれば、ピクチャ
群量子化幅設定手段１０２は、ピクチャ群複雑度計算手
段１０４と、平均複雑度計算手段１０７と、ピクチャ群
複量子化幅計算手段１０６とから構成される。
【００５９】ピクチャ群複雑度計算手段１０４では、ピ
クチャ群量子化幅設定手段１０２に与えられた前記量子
化幅Ｑj と前記発生符号量Ｓj から、ピクチャ群複雑度
を計算し出力する。平均複雑度計算手段１０７では、上
記図１で示した上記第１実施の形態とは異なり、ピクチ
ャ群複雑度計算手段１０４から出力されるピクチャ群複
雑度から、符号化開始時から現在まで符号化した画像ま
での平均複雑度を計算し出力する。ピクチャ群量子化幅
計算手段１０６では、前記ピクチャ群複雑度および平均
複雑度から、ＧＯＰの量子化幅Ｑgop の計算をする。
【００６０】図６は、図５のピクチャ群量子化幅設定手
段１０２の詳細な構成を説明するためにその内部構成を
詳細に示したブロック図である。この図６によれば、図
２に比較して、平均複雑度計算手段１０７の構成が異な
る。平均複雑度計算手段１０７は複雑度累算器２０９お
よび平均複雑度計算器２１０から構成される。
【００６１】複雑度累算器２０９は、ピクチャ群複雑度
計算器２０５より出力されるピクチャ群複雑度を累算
し、ピクチャ群複雑度計算器２０５より、ピクチャ群複
雑度が与えられた回数を記録し、平均複雑度計算器２１
０では、前記複雑度累算器２０９から出力されるピクチ
ャ群複雑度を累算値とピクチャ群複雑度が与えられた回
数から、符号化開始時から現在まで符号化した画像まで
のピクチャ群複雑度の平均値を計算し、平均複雑度とし
て出力する。
【００６２】このように、平均複雑度計算手段１０７を
構成することにより、図４のフローチャートにおいて、
初期化処理（ステップＳ１）で複雑度累算値Ｘsum をリ
セット（Ｘsum ＝ ０）し、平均複雑度更新処理（ステ
ップＳ８）にてＧＯＰ数カウンタＮgop をインクリメン
トし、ピクチャ群量子化幅設定手段１０２内の複雑度累
算器２０９においてピクチャ群複雑度の先のＧＯＰに対
する符号化処理までのシーケンス全体の複雑度の累算値
Ｘsumを求め、ピクチャ群量子化幅設定手段１０２内の
平均複雑度計算器２１０において新たな平均複雑度Ｘav
e を計算し、更新する。すなわち、 Ｎgop ＝ Ｎgop ＋ １ Ｘsum ＝ Ｘsum ＋ Ｘgop Ｘave ＝ Ｘsum ／ Ｎgop とする。なお、図６における、ピクチャ群複雑度計算手
段１０４およびピクチャ群量子化幅計算手段１０６は、
図２の構成と同じである。
【００６３】図７は、この発明による動画像可変ビット
レート符号化装置の第３実施の形態の構成を示すブロッ
ク図であり、この発明による動画像可変ビットレート符
号化方法の第３実施の形態にも適用可能である。この図
７に示されるブロック図は、図１に示される第１実施の
形態の構成を示すブロック図に最大ビットレート調整手
段１０８と量子化幅選択手段（量子化幅選択器）１０９
を追加したものである。最大ビットレート調整手段１０
８は、指定された最大ビットレートを超えないように動
画像符号化手段１０１の出力である発生符号量Ｓj と、
動画像符号化手段１０１に与えられる第２の画像単位の
量子化幅Ｑj から、最大ビットレート量子化幅Ｑmaxrat
eを出力する。
【００６４】最大ビットレート調整手段１０８における
最大ビットレート量子化幅Ｑmaxrateの設定方法として
は、最大ビットレートにおける固定ビットレートの符号
量制御を行い、マクロブロック単位の量子化幅を計算す
ることで、実現できる。固定ビットレートで符号量を制
御する方式としては、たとえば、Ｔｅｓｔ Ｍｏｄｅｌ
５の方法を使うことができる。量子化幅選択手段１０９
においては、平均ビットレート調整手段１０３により設
定された量子化幅 Ｑa と前記最大ビットレート調整手
段１０８により設定された最大ビットレート量子化幅Ｑ
maxrateとを比較して、大きな方を選択し、第２の画像
単位の量子化幅Ｑj として出力する。
【００６５】図８は、この発明による動画像可変ビット
レート符号化装置の第４実施の形態の構成を示すブロッ
ク図であるが、この発明による動画像可変ビットレート
符号化方法の第４実施の形態にも適用可能である。この
図８に示すブロック図は、図１に示されるブロック図に
量子化幅選択手段１１０を追加したものである。量子化
幅選択手段１１０においては、量子化幅の最小値Ｑmin
を予め設定しておき、設定された最小値Ｑmin と、平均
ビットレート調整手段１０３により設定された量子化幅
Ｑa とを比較して、大きな方を選択し、第２の画像単
位の量子化幅Ｑj として出力する。
【００６６】図９は、この発明による動画像可変ビット
レート符号化装置の第５の形態の構成を示すブロック図
であるが、この発明による動画像可変ビットレート符号
化方法の第５実施の形態に適用可能である。この図９に
示すブロック図は、上記第３実施の形態の構成を示す図
７のブロック図で示す構成に第４実施の形態の構成を示
す図８に示す量子化幅の最小値Ｑmin 設定を追加したも
のである。すなわち、図９における量子化幅選択手段１
１１においては、平均ビットレート調整手段１０３によ
り設定された量子化幅Ｑa と前記最大ビットレート調整
手段１０８により設定された最大ビットレート量子化幅
Ｑmaxrateと、あらかじめ設定された量子化幅の最小値
Ｑmin とを比較して、最も大きなものを選択し、第２の
画像単位の量子化幅Ｑj として動画像符号化手段１０１
に出力する。
【００６７】また、この発明による第６実施の形態とし
て、図示されていないが、上記平均ビットレート調整手
段１０３から出力された量子化幅に対して調整を行う手
段として、仮想バッファ占有量ｖｂｏｃの平均ビットレ
ートからの最大超過符号量Ｄｍａｘを設定して制御して
もよい。たとえば、仮想バッファ占有量ｖｂｏｃによる
量子化幅の修正において使用されるパラメータＱreact
については、最大超過符号量Ｄｍａｘから仮想バッファ
占有量ｖｂｏｃを差し引くことにより、利用可能な符号
量（Ｄｍａｘ−ｖｂｏｃ）を計算し、Ｑreact とＤｍａ
ｘ−ｖｂｏｃとの小さな方をパラメータＱreactＱreact
＝ｍｉｎ（Ｑreact ，Ｄｍａｘ−ｖｂｏｃ）としても
よい。
【００６８】あるいは、パラメータＱreact を用いず
に、 Ｑj ＝Ｑgop ×（１＋ｖｂｏｃ／（Ｄｍａｘ−ｖｂｏ
ｃ）） または、 Ｑj ＝Ｑgop ×（Ｄｍａｘ／（Ｄｍａｘ−ｖｂｏｃ）） としてもよい。
【００６９】
【発明の効果】以上のように、この発明の動画像可変ビ
ットレート符号化方法によれば、与えられた量子化幅で
入力動画像データを符号化し、量子化幅と発生符号量と
から第１の画像単位ごとの複雑度を計算するとともに、
符号化開始時から現在まで符号化した画像までの平均複
雑度を計算するか、または第１の画像単位ごとの複雑度
から、符号化開始時から現在まで符号化した画像までの
平均複雑度を計算し、第１の画像単位ごとの複雑度と前
記平均複雑度とを比較して小さな方の複雑度を選択し、
その選択した複雑度とあらかじめ設定された平均ビット
レートとから第１の画像単位の量子化幅を計算し、この
量子化幅を発生符号量と平均ビットレートとからの過不
足量とから第２の画像単位ごとに量子化幅を調整するよ
うにしたので、可変ビットレート符号化のリアルタイム
処理を実行することが可能であり、高画質符号化を達成
することができる。
【００７０】また、この発明の動画像可変ビットレート
符号化装置によれば、動画像符号化手段により入力動画
像データを与えられた量子化幅で符号化して、量子化幅
と発生符号量とから第１画像単位複雑度計算手段で第１
の画像単位ごとの複雑度を計算し、平均複雑度計算手段
により量子化幅と発生符号量とから符号化開始時から現
在まで符号化した画像までの平均複雑度を計算するか、
または平均複雑度計算手段において第１の画像単位ごと
の複雑度から、符号化開始時から現在まで符号化した画
像までの平均複雑度を計算し、この平均複雑度と第１の
画像単位ごとの複雑度とを比較して選択した小さい方の
複雑度と平均ビットレートとから第１の画像単位の量子
化幅を量子化幅計算手段により計算し、この量子化幅を
発生符号量と平均ビットレートとからの過不足量によ
り、量子化幅調整手段で量子化幅を調整して画像符号化
手段に与えるようにしたので、可変ビットレート符号化
のリアルタイム処理の実行可能、かつ高画質符号化の達
成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による動画像可変ビットレート符号化
装置の第１実施の形態の構成例を示すブロック図であ
る。
【図２】図１の動画像可変ビットレート符号化装置にお
けるピクチャ群量子化幅設定手段の内部の詳細な構成例
を示すブロック図である。
【図３】図１の動画像可変ビットレート符号化装置にお
ける平均ビットレート調整手段の内部の詳細な構成例を
示すブロック図である。
【図４】この発明による動画像可変ビットレート符号化
方法および装置の動作例を示すフローチャートである。
【図５】この発明による動画像可変ビットレート符号化
装置の第２実施の形態の構成例を示すブロック図であ
る。
【図６】図５の動画像可変ビットレート符号化装置にお
けるピクチャ群量子化幅設定手段の内部の詳細な構成例
を示すブロック図である。
【図７】この発明による動画像可変ビットレート符号化
装置の第３実施の形態の構成例を示すブロック図であ
る。
【図８】この発明による動画像可変ビットレート符号化
装置の第４実施の形態の構成例を示すブロック図であ
る。
【図９】この発明による動画像可変ビットレート符号化
装置の第５実施の形態の構成例を示すブロック図であ
る。
【図１０】従来のＭＰＥＧ−２に準拠した画像符号化方
法を説明するための画像符号化装置の構成を示すブロッ
ク図である。
【符号の説明】
１０１……動画像符号化手段、１０２……ピクチャ群量
子化幅設定手段、１０３……平均ビットレート調整手
段、１０４……ピクチャ群複雑度計算手段、１０５……
平均複雑度計算手段、１０６……ピクチャ群量子化幅計
算手段、１０７……平均複雑度計算手段、１０８……最
大ビットレート調整手段、１０９，１１０，１１１……
量子化幅選択手段、２０１……ピクチャ群量子化幅累算
器、２０２……ピクチャ群発生符号量累算器、２０３…
…全量子化幅累算器、２０４……全発生符号量累算器、
２０５……ピクチャ群複雑度計算器、２０６……平均複
雑度計算器、２０７……可変ビットレート制御用複雑度
計算器、２０８……ピクチャ群量子化幅計算器、２０９
……複雑度累算器、２１０……平均複雑度計算器、３０
１……平均ビットレート仮想バッファ占有量計算器、３
０２……量子化幅修正器。

Claims (40)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 動画像データをあらかじめ設定した平均
    ビットレートのもとで、可変ビットレートで符号化する
    動画像可変ビットレート符号化方法において、与えられ
    た量子化幅で入力動画像データを符号化し、符号化デー
    タと発生符号量とを出力する動画像符号化工程と、 前記動画像符号化工程に与えた量子化幅と、前記動画像
    符号化工程から得られる発生符号量とから、第１の画像
    単位ごとの複雑度を計算する第１画像単位複雑度計算工
    程と、 前記動画像符号化工程に与えた量子化幅と、前記動画像
    符号化工程から得られる発生符号量とから、符号化開始
    時から現在まで符号化した画像までの平均複雑度を計算
    する平均複雑度計算工程と、 前記第１の画像単位ごとの複雑度と前記平均複雑度とを
    比較して小さな方の複雑度を選択し、前記選択した複雑
    度と前記あらかじめ設定された平均ビットレートとから
    第１の画像単位の量子化幅を計算する量子化幅計算工程
    と、 前記量子化幅計算工程にて計算された量子化幅を、前記
    動画像符号化工程から得られる発生符号量と前記あらか
    じめ設定された平均ビットレートとからの過不足量とか
    ら第２の画像単位ごとに量子化幅を調整し、前記動画像
    符号化工程に与える量子化幅調整工程と、 を有することを特徴とする動画像可変ビットレート符号
    化方法。
  2. 【請求項２】 前記第１の画像単位は、複数の画面の集
    合で構成されることを特徴とする請求項１記載の動画像
    可変ビットレート符号化方法。
  3. 【請求項３】 前記第２の画像単位は、画面を分割した
    ブロックの集合で構成されることを特徴とする請求項１
    または２記載の動画像可変ビットレート符号化方法。
  4. 【請求項４】 第１画像単位複雑度計算工程は、前記動
    画像符号化工程に与えた量子化幅と、前記動画像符号化
    工程で得られる発生符号量から、直前に符号化した第１
    の画像単位で使用された量子化幅の平均値と直前に符号
    化した第１の画像単位での発生符号量の単位時間あたり
    発生符号量との積で定義される第１の画像単位ごとの複
    雑度を計算することを特徴とする請求項１、２または３
    記載の動画像可変ビットレート符号化方法。
  5. 【請求項５】 前記平均複雑度計算工程は、前記動画像
    符号化工程に与えた量子化幅と、前記動画像符号化工程
    で得られる発生符号量から、符号化開始時から現在まで
    符号化した画像で使用された量子化幅の平均値と符号化
    開始時から現在まで符号化した画像の発生符号量の単位
    時間あたり発生符号量との積で定義される平均複雑度を
    計算することを特徴とする請求項１乃至４に何れか１項
    記載の動画像可変ビットレート符号化方法。
  6. 【請求項６】 前記量子化幅計算工程は、前記選択され
    た複雑度と平均ビットレートの比から前記第１の画像単
    位ごとに基準となる量子化幅を計算することを特徴とす
    る請求項１乃至５に何れか１項記載の動画像可変ビット
    レート符号化方法。
  7. 【請求項７】 前記量子化幅調整工程は、平均ビットレ
    ートからの超過量の最大値を設定し、前記最大超過量を
    バッファサイズとし、平均ビットレートで符号を引き出
    す仮想バッファを設定し、前記仮想バッファの占有量
    と、バッファサイズから占有量を減じて求められる利用
    可能な符号量とを用いて前記第２の映像単位ごとの量子
    化幅の調整を行うことを特徴とする請求項１乃至６に何
    れか１項記載の動画像可変ビットレート符号化方法。
  8. 【請求項８】 前記量子化幅調整工程は、前記第２の画
    像単位ごとに設定された量子化幅を第１の量子化幅と
    し、あらかじめ設定された最大ビットレートと、前記動
    画像符号化工程に与えた量子化幅と、前記動画像符号化
    工程で得られる発生符号量とから、前記最大ビットレー
    トを超えないように前記第２の画像単位ごとの第２の量
    子化幅を計算し、前記第１の量子化幅と前記第２の量子
    化幅との値の大きな方を画像符号化工程へ与える量子化
    幅とすることを特徴とする請求項１乃至７に何れか１項
    記載の動画像可変ビットレート符号化方法。
  9. 【請求項９】 前記量子化幅調整工程による前記最大ビ
    ットレートを超えない第２の量子化幅の計算は、前記最
    大ビットレートのもとで固定ビットレート制御をした場
    合に設定される量子化幅とすることを特徴とする請求項
    ８記載の動画像可変ビットレート符号化方法。
  10. 【請求項１０】 前記量子化幅調整工程は、設定する量
    子化幅に対して最小値を設定することを特徴とする請求
    項１乃至９に何れか１項記載の動画像可変ビットレート
    符号化方法。
  11. 【請求項１１】 動画像データをあらかじめ設定した平
    均ビットレートのもとで、可変ビットレートで符号化す
    る動画像可変ビットレート符号化方法において、与えら
    れた量子化幅で入力動画像データを符号化し、符号化デ
    ータと発生符号量とを出力する動画像符号化工程と、 前記動画像符号化工程に与えた量子化幅と、前記動画像
    符号化工程から得られる発生符号量とから、第１の画像
    単位ごとの複雑度を計算する第１画像単位複雑度計算工
    程と、 前記第１の画像単位ごとの複雑度から、符号化開始時か
    ら現在まで符号化した画像までの平均複雑度を計算する
    平均複雑度計算工程と、 前記第１の画像単位ごとの複雑度と前記平均複雑度とを
    比較して小さな方の複雑度を選択し、前記選択した複雑
    度と前記あらかじめ設定された平均ビットレートとから
    第１の画像単位の量子化幅を計算する量子化幅計算工程
    と、 前記量子化幅計算工程にて計算された量子化幅を、前記
    動画像符号化工程から得られる発生符号量と前記あらか
    じめ設定された平均ビットレートとからの過不足量とか
    ら第２の画像単位ごとに量子化幅を調整し、前記動画像
    符号化工程に与える量子化幅調整工程と、 を有することを特徴とする動画像可変ビットレート符号
    化方法。
  12. 【請求項１２】 前記第１の画像単位は、複数の画面の
    集合で構成されることを特徴とする請求項１１記載の動
    画像可変ビットレート符号化方法。
  13. 【請求項１３】 前記第２の画像単位は、画面を分割し
    たブロックの集合で構成されることを特徴とする請求項
    １１または１２記載の動画像可変ビットレート符号化方
    法。
  14. 【請求項１４】 第１画像単位複雑度計算工程は、前記
    動画像符号化工程に与えた量子化幅と、前記動画像符号
    化工程で得られる発生符号量から、直前に符号化した第
    １の画像単位で使用された量子化幅の平均値と直前に符
    号化した第１の画像単位での発生符号量の単位時間あた
    り発生符号量との積で定義される第１の画像単位ごとの
    複雑度を計算することを特徴とする請求項１１乃至１３
    に何れか１項記載の動画像可変ビットレート符号化方
    法。
  15. 【請求項１５】 前記平均複雑度計算工程は、符号化開
    始時から現在まで符号化した画像で求められた前記第１
    画像単位複雑度の平均値を平均複雑度とすることを特徴
    とする請求項１１乃至１４に何れか１項記載の動画像可
    変ビットレート符号化方法。
  16. 【請求項１６】 前記量子化幅計算工程は、前記選択さ
    れた複雑度と平均ビットレートの比から前記第１の画像
    単位ごとに基準となる量子化幅を計算することを特徴と
    する請求項１１乃至１５に何れか１項記載の動画像可変
    ビットレート符号化方法。
  17. 【請求項１７】 前記量子化幅調整工程は、平均ビット
    レートからの超過量の最大値を設定し、前記最大超過量
    をバッファサイズとし、平均ビットレートで符号を引き
    出す仮想バッファを設定し、前記仮想バッファの占有量
    と、バッファサイズから占有量を減じて求められる利用
    可能な符号量とを用いて前記第２の映像単位ごとの量子
    化幅の調整を行うことを特徴とする請求項１１乃至１６
    に何れか１項記載の動画像可変ビットレート符号化方
    法。
  18. 【請求項１８】 前記量子化幅調整工程は、前記第２の
    画像単位ごとに設定された量子化幅を第１の量子化幅と
    し、あらかじめ設定された最大ビットレートと、前記動
    画像符号化工程に与えた量子化幅と、前記動画像符号化
    工程で得られる発生符号量とから、前記最大ビットレー
    トを超えないように前記第２の画像単位ごとの第２の量
    子化幅を計算し、前記第１の量子化幅と前記第２の量子
    化幅との値の大きな方を画像符号化工程へ与える量子化
    幅とすることを特徴とする請求項１１乃至１７に何れか
    １項記載の動画像可変ビットレート符号化方法。
  19. 【請求項１９】 前記量子化幅調整工程による前記最大
    ビットレートを超えない第２の量子化幅の計算は、前記
    最大ビットレートのもとで固定ビットレート制御をした
    場合に設定される量子化幅とすることを特徴とする請求
    項１８記載の動画像可変ビットレート符号化方法。
  20. 【請求項２０】 前記量子化幅調整工程は、設定する量
    子化幅に対して最小値を設定することを特徴とする請求
    項１１乃至１９に何れか１項記載の動画像可変ビットレ
    ート符号化方法。
  21. 【請求項２１】 動画像データをあらかじめ設定した平
    均ビットレートのもとで、可変ビットレートで符号化す
    る動画像可変ビットレート符号化装置において、 与えられた量子化幅で入力動画像データを符号化し、符
    号化データと発生符号量とを出力する動画像符号化手段
    と、 前記動画像符号化手段に与えた量子化幅と、前記動画像
    符号化手段から得られる発生符号量とから、第１の画像
    単位ごとの複雑度を計算する第１画像単位複雑度計算手
    段と、 前記動画像符号化手段に与えた量子化幅と、前記動画像
    符号化手段から得られる発生符号量とから、符号化開始
    時から現在まで符号化した画像までの平均複雑度を計算
    する平均複雑度計算手段と、 前記第１の画像単位ごとの複雑度と前記平均複雑度とを
    比較して小さな方の複雑度を選択し、前記選択した複雑
    度と前記あらかじめ設定された平均ビットレートとから
    第１の画像単位の量子化幅を計算する量子化幅計算手段
    と、 前記量子化幅計算手段にて計算された量子化幅を、前記
    動画像符号化手段から得られる発生符号量と前記あらか
    じめ設定された平均ビットレートとからの過不足量とか
    ら第２の画像単位ごとに量子化幅を調整し、前記動画像
    符号化手段に与える量子化幅調整手段と、 を有することを特徴とする動画像可変ビットレート符号
    化装置。
  22. 【請求項２２】 前記第１の画像単位は、複数の画面の
    集合で構成されることを特徴とする請求項２１記載の動
    画像可変ビットレート符号化装置。
  23. 【請求項２３】 前記第２の画像単位は、画面を分割し
    たブロックの集合で構成されることを特徴とする請求項
    ２１または２２記載の動画像可変ビットレート符号化装
    置。
  24. 【請求項２４】 前記第１画像単位複雑度計算手段は、
    前記動画像符号化手段に与えた量子化幅と、前記動画像
    符号化手段から得られる発生符号量から、直前に符号化
    した第１の画像単位で使用された量子化幅の平均値と直
    前に符号化した第１の画像単位での発生符号量の単位時
    間あたり発生符号量との積で定義される第１の画像単位
    ごとの複雑度を計算することを特徴とする請求項２１、
    ２２または２３記載の動画像可変ビットレート符号化装
    置。
  25. 【請求項２５】 前記平均複雑度計算手段は、前記動画
    像符号化手段に与えた量子化幅と、前記動画像符号化手
    段から得られる発生符号量から、符号化開始時から現在
    まで符号化した画像で使用された量子化幅の平均値と符
    号化開始時から現在まで符号化した画像の発生符号量の
    単位時間あたり発生符号量との積で定義される平均複雑
    度を計算することを特徴とする請求項２１乃至２４に何
    れか１項記載の動画像可変ビットレート符号化装置。
  26. 【請求項２６】 前記量子化幅計算手段は、前記選択さ
    れた複雑度と平均ビットレートの比から前記第１の画像
    単位ごとに基準となる量子化幅を計算することを特徴と
    する請求項２１乃至２５に何れか１項記載の動画像可変
    ビットレート符号化装置。
  27. 【請求項２７】 前記量子化幅調整手段は、平均ビット
    レートからの超過量の最大値を設定し、前記最大超過量
    をバッファサイズとし、平均ビットレートで符号を引き
    出す仮想バッファを設定し、前記仮想バッファの占有量
    と、バッファサイズから占有量を減じて求められる利用
    可能な符号量とを用いて前記第２の映像単位ごとの量子
    化幅の調整を行うことを特徴とする請求項２１乃至２６
    に何れか１項記載の動画像可変ビットレート符号化装
    置。
  28. 【請求項２８】 前記量子化幅調整手段は、前記第２の
    画像単位ごとに設定された量子化幅を第１の量子化幅と
    し、さらに、あらかじめ最大ビットレートを設定し、設
    定された最大ビットレートと、前記動画像符号化手段に
    与えた量子化幅と、前記動画像符号化手段から得られる
    発生符号量とから、前記最大ビットレートを超えないよ
    うに前記第２の画像単位ごとの第２の量子化幅を計算
    し、前記第１の量子化幅と前記第２の量子化幅との値の
    大きな方を画像符号化手段へ与える量子化幅とすること
    を特徴とする請求項２１乃至２７に何れか１項記載の動
    画像可変ビットレート符号化装置。
  29. 【請求項２９】 前記量子化幅調整手段による最大ビッ
    トレートを超えない第２の量子化幅の計算は、前記最大
    ビットレートのもとで固定ビットレート制御をした場合
    に設定される量子化幅とすることを特徴とする請求項２
    ８記載の動画像可変ビットレート符号化装置。
  30. 【請求項３０】 前記量子化幅調整手段は、設定する量
    子化幅に対して最小値を設定することを特徴とする請求
    項２１乃至２９に何れか１項記載の動画像可変ビットレ
    ート符号化装置。
  31. 【請求項３１】 画像データをあらかじめ設定した平均
    ビットレートのもとで、可変ビットレートで符号化する
    動画像可変ビットレート符号化装置において、 与えられた量子化幅で入力動画像データを符号化し、符
    号化データと発生符号量とを出力する動画像符号化手段
    と、 前記動画像符号化手段に与えた量子化幅と、前記動画像
    符号化手段から得られる発生符号量とから、第１の画像
    単位ごとの複雑度を計算する第１画像単位複雑度計算手
    段と、 前記第１の画像単位ごとの複雑度から、符号化開始時か
    ら現在まで符号化した画像までの平均複雑度を計算する
    平均複雑度計算手段と、 前記第１の画像単位ごとの複雑度と前記平均複雑度とを
    比較して小さな方の複雑度を選択し、前記選択した複雑
    度と前記あらかじめ設定された平均ビットレートとから
    第１の画像単位の量子化幅を計算する量子化幅計算手段
    と、 前記量子化幅計算手段にて計算された量子化幅を、前記
    動画像符号化手段から得られる発生符号量と前記あらか
    じめ設定された平均ビットレートとからの過不足量とか
    ら第２の画像単位ごとに量子化幅を調整し、前記動画像
    符号化手段に与える量子化幅調整手段と、 を有することを特徴とする動画像可変ビットレート符号
    化装置。
  32. 【請求項３２】 前記第１の画像単位は、複数の画面の
    集合で構成されることを特徴とする請求項３１記載の動
    画像可変ビットレート符号化装置。
  33. 【請求項３３】 前記第２の画像単位は、画面を分割し
    たブロックの集合で構成されることを特徴とする請求項
    ３１または３２記載の動画像可変ビットレート符号化装
    置。
  34. 【請求項３４】 前記第１画像単位複雑度計算手段は、
    前記動画像符号化手段に与えた量子化幅と、前記動画像
    符号化手段から得られる発生符号量から、直前に符号化
    した第１の画像単位で使用された量子化幅の平均値と直
    前に符号化した第１の画像単位での発生符号量の単位時
    間あたり発生符号量との積で定義される第１の画像単位
    ごとの複雑度を計算することを特徴とする請求項３１、
    ３２または３３記載の動画像可変ビットレート符号化装
    置。
  35. 【請求項３５】 前記平均複雑度計算手段は、符号化開
    始時から現在まで符号化した画像で求められた前記第１
    画像単位複雑度の平均値を平均複雑度とすることを特徴
    とする請求項３１乃至３４に何れか１項記載の動画像可
    変ビットレート符号化装置。
  36. 【請求項３６】 前記前記量子化幅計算手段は、前記選
    択された複雑度と平均ビットレートの比から前記第１の
    画像単位ごとに基準となる量子化幅を計算することを特
    徴とする請求項３１乃至３５に何れか１項記載の動画像
    可変ビットレート符号化装置。
  37. 【請求項３７】 前記量子化幅調整手段は、平均ビット
    レートからの超過量の最大値を設定し、前記最大超過量
    をバッファサイズとし、平均ビットレートで符号を引き
    出す仮想バッファを設定し、前記仮想バッファの占有量
    と、バッファサイズから占有量を減じて求められる利用
    可能な符号量とを用いて前記第２の映像単位ごとの量子
    化幅の調整を行うことを特徴とする請求項３１乃至３６
    に何れか１項記載の動画像可変ビットレート符号化装
    置。
  38. 【請求項３８】 前記量子化幅調整手段は、前記第２の
    画像単位ごとに設定された量子化幅を第１の量子化幅と
    し、さらに、あらかじめ最大ビットレートを設定し、設
    定された最大ビットレートと、前記動画像符号化手段に
    与えた量子化幅と、前記動画像符号化手段から得られる
    発生符号量とから、前記最大ビットレートを超えないよ
    うに前記第２の画像単位ごとの第２の量子化幅を計算
    し、前記第１の量子化幅と前記第２の量子化幅との値の
    大きな方を画像符号化手段へ与える量子化幅とすること
    を特徴とする請求項３１乃至３７に何れか１項記載の動
    画像可変ビットレート符号化装置。
  39. 【請求項３９】 前記量子化幅調整手段による最大ビッ
    トレートを超えない第２の量子化幅の計算は、前記最大
    ビットレートのもとで固定ビットレート制御をした場合
    に設定される量子化幅とすることを特徴とする請求項３
    ８記載の動画像可変ビットレート符号化装置。
  40. 【請求項４０】 前記量子化幅調整手段は、設定する量
    子化幅に対して最小値を設定することを特徴とする請求
    項３１乃至３９に何れか１項記載の動画像可変ビットレ
    ート符号化装置。
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