JP2002359853A - 画像処理装置、画像処理方法、画像処理プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビデオデータを量時化スケールに基づき圧縮
符号化するときに、バックサーチの際のノイズなどの影
響を排して誤検出を防ぎ、より有効な符号化を行うこと
が可能とする。 【解決手段】 符号量制御による量子化スケール値refQ
を中心として、バックサーチの検出範囲の上限および下
限を設定する（Ｓ１０１）。バックサーチ検出の際に、
設定された検出範囲内において、ＤＣＴ係数が割り切れ
ると判断された量子化スケール値の最大値が、前回の符
号化の際に用いられた量子化スケール値であると判断さ
れ（Ｓ１０４）、実際の量子化の際に用いられる。検出
範囲内にバックサーチにより検出された量子化スケール
値が含まれない場合は、符号量制御による量子化スケー
ル値refQが実際の量子化の際に用いられる。

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、ビデオデータを
量子化スケールに基づき量子化する画像処理装置、画像
処理方法、画像処理プログラムおよび記録媒体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ディジタルＶＴＲ(Video Tape Recorde
r) に代表されるように、ディジタルビデオ信号および
ディジタルオーディオ信号を記録媒体に記録し、また、
記録媒体から再生するようなデータ記録再生装置が知ら
れている。ディジタルビデオ信号は、データ容量が膨大
となるため、所定の方式で圧縮符号化されて記録媒体に
記録されるのが一般的である。近年では、ＭＰＥＧ２(M
oving Picture Experts Group 2)方式が圧縮符号化の標
準的な方式として知られている。

【０００３】ＭＰＥＧ２では、動き検出を用いた予測符
号化とＤＣＴ(Discrete Cosine Transform)とで得られ
たデータを量子化して圧縮符号化を行い、さらに、可変
長符号化を用いて圧縮効率を高めている。

【０００４】上述のようにして圧縮符号化されたビデオ
データを編集する際には、圧縮符号化されたビデオデー
タが一旦復号化されてベースバンドのビデオデータとさ
れる。そして、編集終了後、ベースバンドビデオデータ
が再び同様にして圧縮符号化され、磁気テープなどの記
録媒体に記録される。このとき、編集の前後のビデオデ
ータに対してなされた圧縮符号化に用いられた量子化ス
ケール値が等しければ、特に問題が生じないが、編集の
前後で異なる量子化スケール値を用いて圧縮符号化が行
われると、編集後のビデオデータの画質が編集前の画質
よりも劣化してしまうことになる。

【０００５】ここで、例えば一旦圧縮符号化された記録
されたビデオデータを単純ダビング(non-shift Dubbin
g)などの処理のために再生および復号化し、処理後に再
度、圧縮符号化して記録媒体に記録する場合に、前回の
符号化で用いられた量子化スケール値を検出し、この検
出した同じ量子化スケール値を適用して再度符号化する
ことにより、ダビングデータの画質劣化を防止するよう
にしたアルゴリズムが提案されている。以下では、この
ような前回の量子化スケール値を検出するアルゴリズム
をバックサーチと称する。

【０００６】このようなバックサーチを行なう構成とし
ては、例えばＭＰＥＧ２による圧縮方式を用いたＶＴＲ
において、プリエンコードを行なうために設けられたＭ
ＰＥＧエンコーダ内で、ＭＰＥＧ２に基づく多段ステッ
プの量子化演算を行なう場合に、各ステップの除算後に
得られる「余り」を合計することにより、その合計値に
基づいて前回の量子化スケール値を判定する方法が提案
されている。

【０００７】すなわち、プリエンコードの際には、実際
の符号化に先んじて符号量の見積もりが行われる。この
とき、多段ステップの量子化演算により、ＭＰＥＧ２で
定められた量子化スケール値のそれぞれについて量子化
が行われる。この、それぞれの量子化の際の除算後に得
られる「余り」が用いられる。この「余り」を用いたバ
ックサーチ処理の例としては、例えばこの発明と同じ出
願人による特開平６−３１９１１２がある。

【０００８】このように、量子化後の「余り」を利用し
てバックサーチを行なう手法では、ハードウェアの演算
手法の構成によっては「余り」を求めるために除算結果
の小数部に対して除数をかけなければならない場合があ
り、その分、演算処理が煩雑になる場合がある。また、
このように小数部に除数をかけて「余り」を求めるよう
にした場合、除数が大きいほど「余り」の値も大きくな
るが、この「余り」の値が大きくなると、演算精度を考
えた場合に、一律のパラメータ設定値との比較だけでは
正確に割りきれたか否かを判定することが難しいといっ
た不具合も生じる。

【０００９】そこで、この発明の出願人により、上述
の、ＭＰＥＧ２に基づく多段ステップの量子化演算にお
いて、各ステップで除算して得られる値の小数部に基づ
きバックサーチを行う方法が提案されている。この方法
は、バックサーチは、”ダビング時には前回の符号化に
おける量子化スケール値、あるいは、その約数となる量
子化スケール値では、ＤＣＴ係数は割り切れる”という
特徴を利用する。すなわち、先ず、各ステップで除算し
て得られる値の小数部が

〔０〕またはより

〔０〕に近い
値の量子化スケール値が選択される。選択された量子化
スケール値のうち、この約数となる量子化スケール値を
選択しないように、ＤＣＴ係数が割り切れる量子化スケ
ール値の中で、最大の量子化スケール値を選択すること
で、前回の符号化における量子化スケール値を検出する
ことが可能となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、若し誤って本来検出すべき量子化スケール値よ
りも大きな量子化スケール値で割り切れたと誤判定する
と、最大の量子化スケール値としてこの誤った量子化ス
ケール値を選択してしまうことになる。これは、より大
きな量子化スケール値で粗く量子化することになり、画
質が劣化する結果となる。

【００１１】例えば、上述のようなバックサーチを行う
場合、演算時のデータにノイズが乗ったような場合に
は、本来求めるべき量子化スケール値と全く異なる量子
化スケール値が検出されてしまうおそれがある。本来求
めるべき量子化スケール値よりも大きい量子化スケール
値を誤って検出した場合には、画像のその部分は、虚部
的に画質が劣化してしまうことになるという問題点があ
った。

【００１２】このように、バックサーチは、単純ダビン
グの画質を維持する有効な手段であるが、同時に、誤っ
た検出をすると画質を積極的に劣化させる可能性を含ん
でいるという問題点があった。

【００１３】このようなノイズによる誤検出に対し、例
えばノイズ自体を抑制するといったような、種々の対策
を講じることは可能である。しかし、より信頼性の高い
処理を実現するためには、さらに有効な対策を施すこと
が望ましい。

【００１４】したがって、この発明の目的は、バックサ
ーチの際のノイズなどの影響を排して誤検出を防ぎ、よ
り有効な符号化を行うことが可能な画像処理装置、画像
処理方法、画像処理プログラムおよび記録媒体を提供す
ることにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明は、上述した課
題を解決するために、現在のビデオデータを符号化した
際の符号量を目標符号量にするように制御する制御デー
タを求める符号量制御手段と、符号量制御手段により求
められた制御データに応じた範囲で過去の量子化スケー
ル値を検出するバックサーチ手段とを有することを特徴
とする画像処理装置である。

【００１６】また、この発明は、現在のビデオデータを
符号化した際の符号量を目標符号量にするように制御す
る制御データを求める符号量制御のステップと、符号量
制御のステップにより求められた制御データに応じた範
囲で過去の量子化スケール値を検出するバックサーチの
ステップとを有することを特徴とする画像処理方法であ
る。

【００１７】また、この発明は、現在のビデオデータを
符号化した際の符号量を目標符号量にするように制御す
る制御データを求める符号量制御のステップと、符号量
制御のステップにより求められた制御データに応じた範
囲で過去の量子化スケール値を検出するバックサーチの
ステップとを有する画像処理方法をコンピュータ装置に
実行させることを特徴とする画像処理プログラムであ
る。

【００１８】また、この発明は、現在のビデオデータを
符号化した際の符号量を目標符号量にするように制御す
る制御データを求める符号量制御のステップと、符号量
制御のステップにより求められた制御データに応じた範
囲で過去の量子化スケール値を検出するバックサーチの
ステップとを有する画像処理方法をコンピュータ装置に
実行させる画像処理プログラムが記録されたことを特徴
とする記録媒体である。

【００１９】上述したように、この発明は、現在のビデ
オデータを符号化した際の符号量を目標符号量にするよ
うに制御する制御データを求め、求められた制御データ
に応じた範囲で過去の量子化スケール値を検出するよう
にしているため、誤った量子化スケール値が検出される
のが防がれる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態に
ついて説明する。この発明では、発生符号量の見積もり
の際になされる多段階ステップの量子化演算の際に各ス
テップで除算して得られる値の小数部に基づき、ＤＣＴ
係数が割り切れる量子化スケール値の中で最大の量子化
スケール値を検出してバックサーチを行う方法におい
て、ＤＣＴ係数が割り切れる量子化スケール値を検出す
る検出範囲を所定に設定することで、本来検出されるべ
き量子化スケール値よりも大きい量子化スケール値が検
出されることを防ぐ。

【００２１】なお、従来技術でも述べたが、圧縮符号化
されたビデオデータは、一旦圧縮符号化を解かれベース
バンドのビデオデータに復号され、例えば単純ダビング
などの編集処理をされ、その後、再び圧縮符号化され、
例えば記録媒体に記録される。上述の「前回の符号化」
とは、ベースバンドのビデオデータに復号される直前の
圧縮符号化に対応し、「今回の符号化」は、ベースバン
ド信号に復号されたビデオデータに対して再びなされる
圧縮符号化に対応する。

【００２２】この実施の一形態において、前回の符号化
における量子化スケール値の検出は、以下に示す手順
（１）〜（３）により行われる。

【００２３】（１）先ず、バックサーチを考慮しない状
態で、符号量制御から求められた量子化スケール値を、
当該マクロブロックの基準量子化値として設定する。 （２）設定された基準量子化値を中心として範囲を設定
し、バックサーチの検出範囲に制限を設定する。なお、
この範囲は、パラメータとして自由に設定可能とする。 （３）設定された検出範囲内において、ＤＣＴ係数が割
り切れると判断された量子化スケール値の中で最大の量
子化スケール値を選択し、当該マクロブロックの量子化
スケール値として採用する。

【００２４】ここで、（３）の手順は、以下に（４）〜
（６）として示す方法に基づき行われる。 （４）前回の符号化における量子化スケール値を、量子
化過程で発生する小数部を用いて、上述の手順（２）に
より設定された範囲内で検出する。このとき、検出精度
を高めるため、マクロブロック毎にＹ／Ｃｂ／Ｃｒの全
てのＤＣＴブロックの、ＤＣ成分を除く全てのＡＣ係数
を対象として量子化演算処理を行い、量子化過程で発生
する小数部を累積して判定する。例えば、クロマフォー
マットが４：２：２の場合は、６３×８ＤＣＴブロック
＝５０４係数であるので、（４）の小数部を５０４係数
分累積して判定する。 （５）単純ダビング時には、前回の符号化における量子
化スケール値あるいはその約数となる量子化スケール値
では、ＤＣＴ係数は割り切れるので、その小数部の累積
値は「０」となる。したがって、小数部の累積値が
「０」となる量子化スケール値の中で、最大の量子化ス
ケール値を選択することで、前回の符号化における量子
化スケール値を検出することが可能となる。 （６）ただし、実際のハードウェアなどでは、quantize
r-matrixによる量子化、ＤＣＴ／逆ＤＣＴを含めた演算
精度長は有限であることなどから、小数部の累積値は
「０」とはならないことがある。そこで、（４）の小数
部の累積値がパラメータ設定値より小さい場合には、Ｄ
ＣＴ係数はその量子化スケール値で割り切れるとして判
定する。

【００２５】以下に説明する実施の一形態は、この発明
の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が
付されているが、この発明の範囲は、以下の説明におい
て、特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これら
の態様に限定されないものとする。

【００２６】次に、この発明の実施の一形態について説
明する。図１は、この発明の実施の一形態が適用された
ディジタルＶＴＲの一例の構成を示す。このディジタル
ＶＴＲは、ＭＰＥＧ方式により圧縮符号化されたディジ
タルビデオ信号を記録媒体に直接的に記録することがで
きるようにしたものである。

【００２７】先ず、このディジタルＶＴＲにおける記録
系の構成および処理動作について説明する。この記録系
に外部より入力される信号は、ＳＤＩ(Serial Data Int
erface)信号およびＳＤＴＩ(Serial Data Transport In
terface)信号の２種類のシリアルディジタルインターフ
ェイス信号および制御信号である外部基準信号ＲＥＦで
ある。

【００２８】なお、ＳＤＩは、（４：２：２）コンポー
ネントビデオ信号とディジタルオーディオ信号と付加的
データとを伝送するために、ＳＭＰＴＥによって規定さ
れたインターフェイスである。また、ＳＤＴＩは、ディ
ジタルビデオ信号がＭＰＥＧ方式で圧縮符号化されたス
トリームであるＭＰＥＧエレメンタリストリーム（以
下、ＭＰＥＧ ＥＳと称する）が伝送されるインターフ
ェイスである。ＥＳは、４：２：２のコンポーネントで
あり、また、上述したように、全てＩピクチャのストリ
ームであり、１ＧＯＰ＝１ピクチャの関係を有する。Ｓ
ＤＴＩ−ＣＰ(Content Package)のフォーマットでは、
ＭＰＥＧ ＥＳがアクセスユニットへ分離され、また、
フレーム単位のパケットにパッキングされている。ＳＤ
ＴＩ−ＣＰでは、十分な伝送帯域（クロックレートで２
７ＭHzまたは３６ＭHz、ストリームビットレートで２７
０Ｍ bpsまたは３６０Ｍ bps）を使用しており、１フレ
ーム期間で、バースト的にＥＳを送ることが可能であ
る。

【００２９】ＳＤＩにより伝送されるＳＤＩ信号は、Ｓ
ＤＩ入力部１０１に入力される。ＳＤＩ入力部１０１で
は、入力されたＳＤＩ信号をシリアル信号からパラレル
信号に変換して出力すると共に、ＳＤＩ信号に含まれる
入力の位相基準である入力同期信号を抽出し、タイミン
グジェネレータＴＧ１０２に出力する。

【００３０】また、ＳＤＩ入力部１０１は、変換したパ
ラレル信号からビデオ信号とオーディオ信号とを分離す
る。分離されたビデオ入力信号とオーディオ入力信号
は、それぞれＭＰＥＧエンコーダ１０３とディレイ回路
１０４に出力される。

【００３１】タイミングジェネレータＴＧ１０２は、入
力された外部基準信号ＲＥＦから基準同期信号を抽出す
る。タイミングジェネレータＴＧでは、この基準同期信
号とＳＤＩ入力部１０１から供給された入力同期信号と
のうち、所定に指定された基準信号に同期して、このデ
ィジタルＶＴＲで必要なタイミング信号を生成し、タイ
ミングパルスとして各ブロックに供給する。

【００３２】ＭＰＥＧエンコーダ１０３は、入力された
ビデオ入力信号を、ＤＣＴ変換して係数データに変換
し、係数データを量子化した後、可変長符号化する。Ｍ
ＰＥＧエンコーダ１０３から出力される可変長符号化
（ＶＬＣ）データは、ＭＰＥＧ２に準拠したエレメンタ
リストリーム（ＥＳ）である。この出力は、記録側のマ
ルチフォーマットコンバータ（以下、記録側ＭＦＣと称
する）１０６の一方の入力端に供給される。

【００３３】なお、この実施の一形態では、ＭＰＥＧエ
ンコーダ１０３において、前回の符号化における量子化
スケール値を設定された範囲内で検出するバックサーチ
を行い、バックサーチで検出された量子化スケール値で
以て今回のＭＰＥＧエンコーダ１０３での符号化を行う
ことができるようにされている。

【００３４】ディレイ回路１０４は、入力されたオーデ
ィオ入力信号を、非圧縮データのままで、ＭＰＥＧエン
コーダ１０３でのビデオ信号に対する処理のディレイに
合わせるためのディレイラインの働きをするものであ
る。このディレイ回路１０４で所定に遅延されたオーデ
ィオ信号は、ＥＣＣエンコーダ１０７に出力される。こ
れは、この実施の一形態によるディジタルＶＴＲにおい
て、オーディオ信号が非圧縮信号として扱われるためで
ある。

【００３５】外部からＳＤＴＩにより伝送され供給され
たＳＤＴＩ信号は、ＳＤＴＩ入力部１０５に入力され
る。ＳＤＴＩ信号は、ＳＤＴＩ入力部１０５で同期検出
される。そして、バッファに一旦溜め込まれ、エレメン
タリストリームが抜き出される。抜き出されたエレメン
タリストリームは、記録側ＭＦＣ１０６の他方の入力端
に供給される。同期検出されて得られた同期信号は、上
述したタイミングジェネレータＴＧ１０２に供給される
（図示しない）。

【００３６】なお、ＳＤＴＩ入力部１０５では、さら
に、入力されたＳＤＴＩ信号からディジタルオーディオ
信号を抽出する。抽出されたディジタルオーディオ信号
は、ＥＣＣエンコーダ１０７に供給される。

【００３７】このように、この実施の一形態によるディ
ジタルＶＴＲは、ＳＤＩ入力部１０１から入力されるベ
ースバンドのビデオ信号と独立して、ＭＰＥＧ ＥＳを
直接的に入力することができる。

【００３８】記録側ＭＦＣ回路１０６は、ストリームコ
ンバータとセレクタとを有し、ＳＤＩ入力部１０１およ
びＳＤＴＩ入力部１０５から供給されたＭＰＥＧ ＥＳ
のうち、何れかが選択され、選択されたＭＰＥＧ ＥＳ
のＤＣＴ係数を、１マクロブロックを構成する複数のＤ
ＣＴブロックを通して周波数成分毎にまとめ、まとめた
周波数成分を低周波数成分から順に並び替える。ＭＰＥ
Ｇ ＥＳの係数が並べ替えられたストリームを、以下、
変換エレメンタリストリームと称する。このようにＭＰ
ＥＧ ＥＳを再配置することにより、サーチ再生時にも
なるべく多くのＤＣ係数と低次のＡＣ係数を拾い、サー
チ画の品位向上に貢献している。変換エレメンタリスト
リームは、ＥＣＣエンコーダ１０７に供給される。

【００３９】ＥＣＣエンコーダ１０７は、大容量のメイ
ンメモリが接続され（図示しない）、パッキングおよび
シャフリング部、オーディオ用外符号エンコーダ、ビデ
オ用外符号エンコーダ、内符号エンコーダ、オーディオ
用シャフリング部およびビデオ用シャフリング部などを
内蔵する。また、ＥＣＣエンコーダ１０９は、シンクブ
ロック単位でＩＤを付加する回路や、同期信号を付加す
る回路を含む。なお、実施の第１の形態では、ビデオ信
号およびオーディオ信号に対するエラー訂正符号として
は、積符号が使用される。積符号は、ビデオ信号または
オーディオ信号の２次元配列の縦方向に外符号の符号化
を行い、その横方向に内符号の符号化を行い、データシ
ンボルを２重に符号化するものである。外符号および内
符号としては、リードソロモンコード(Reed-Solomon co
de) を使用できる。

【００４０】ＥＣＣエンコーダ１０７には、ＭＦＣ回路
１０６から出力された変換エレメンタリストリームが供
給されると共に、ＳＤＴＩ入力部１０５およびディレイ
回路１０４から出力されたオーディオ信号が供給され
る。ＥＣＣエンコーダ１０７では、供給された変換エレ
メンタリストリーム及びオーディオ信号に対してシャフ
リング及びエラー訂正符号化を施し、シンクブロック毎
にＩＤおよび同期信号を付加し記録データとして出力す
る。

【００４１】ＥＣＣエンコーダ１０７から出力された記
録データは、記録アンプを含むイコライザＥＱ１０８で
記録ＲＦ信号に変換される。記録ＲＦ信号は、回転ヘッ
ドが所定に設けられた回転ドラム１０９に供給され、磁
気テープ１１０上に記録される。回転ドラム１０９に
は、実際には、隣接するトラックを形成するヘッドのア
ジマスが互いに異なる複数の磁気ヘッドが取り付けられ
ている。

【００４２】記録データに対して必要に応じてスクラン
ブル処理を行っても良い。また、記録時にディジタル変
調を行っても良く、さらに、パーシャル・レスポンスク
ラス４とビタビ符号を使用しても良い。なお、イコライ
ザ１０８は、記録側の構成と再生側の構成とを共に含
む。

【００４３】次に、このディジタルＶＴＲにおける再生
系の構成および処理動作について説明する。再生時に
は、磁気テープ１１０から回転ドラム１０９で再生され
た再生信号が再生アンプなどを含むイコライザ１０８の
再生側の構成に供給される。イコライザ１０８では、再
生信号に対して、等化や波形整形などがなされる。ま
た、ディジタル変調の復調、ビタビ復号等が必要に応じ
てなされる。イコライザ１０８の出力は、ＥＣＣデコー
ダ１１１に供給される。

【００４４】ＥＣＣデコーダ１１１は、上述したＥＣＣ
エンコーダ１０７と逆の処理を行うもので、大容量のメ
インメモリと、内符号デコーダ、オーディオ用およびビ
デオ用それぞれのデシャフリング部ならびに外符号デコ
ーダを含む。さらに、ＥＣＣデコーダ１１１は、ビデオ
用として、デシャフリングおよびデパッキング部、デー
タ補間部を含む。同様に、オーディオ用として、オーデ
ィオＡＵＸ分離部とデータ補間部を含む。

【００４５】ＥＣＣデコーダ１１１では、再生データに
対して同期検出を行い、シンクブロックの先頭に付加さ
れている同期信号を検出してシンクブロックを切り出
す。再生データは、シンクブロック毎の内符号のエラー
訂正がなされ、その後、シンクブロックに対してＩＤ補
間処理がなされる。ＩＤが補間された再生データは、ビ
デオデータとオーディオデータとに分離される。ビデオ
データおよびオーディオデータは、それぞれデシャフリ
ング処理され、記録時にシャフリングされたデータ順が
元に戻される。デシャフリングされたデータは、それぞ
れ外符号のエラー訂正が行われる。

【００４６】ＥＣＣデコーダ１１１において、エラー訂
正能力を超え、訂正できないエラーがあるデータに関し
ては、エラーフラグがセットされる。ここで、ビデオデ
ータのエラーに関しては、エラーを含むデータを指し示
す信号ＥＲＲが出力される。

【００４７】エラー訂正された再生オーディオデータ
は、ＳＤＴＩ出力部１１５に供給されると共に、ディレ
イ回路１１４で所定の遅延を与えられてＳＤＩ出力部１
１６に供給される。ディレイ回路１１４は、後述するＭ
ＰＥＧデコーダ１１３でのビデオデータの処理による遅
延を吸収するために設けられる。

【００４８】一方、エラー訂正されたビデオデータは、
再生変換エレメンタリストリームとして再生側ＭＦＣ回
路１１２に供給される。上述した信号ＥＲＲも、再生側
ＭＦＣ回路１１２に供給される。再生側ＭＦＣ１１２
は、上述した記録側ＭＦＣ１０６と逆の処理を行うもの
であって、ストリームコンバータを含む。ストリームコ
ンバータでは、記録側のストリームコンバータと逆の処
理がなされる。すなわち、ＤＣＴブロックに跨がって周
波数成分毎に並べられていたＤＣＴ係数を、ＤＣＴブロ
ック毎に並び替える。これにより、再生信号がＭＰＥＧ
２に準拠したエレメンタリストリームに変換される。こ
のとき、ＥＣＣデコーダ１１１から信号ＥＲＲが供給さ
れた場合は、対応するデータをＭＰＥＧ２に完全に準拠
する信号に置き換えて出力する。

【００４９】再生側ＭＦＣ回路１１２から出力されたＭ
ＰＥＧ ＥＳは、ＭＰＥＧデコーダ１１３およびＳＤＴ
Ｉ出力部１１５に供給される。ＭＰＥＧデコーダ１１３
は、供給されたＭＰＥＧ ＥＳを復号し、非圧縮の元の
ビデオ信号に戻す。すなわち、ＭＰＥＧデコーダ１１２
は、供給されたＭＰＥＧ ＥＳに対して逆量子化処理
と、逆ＤＣＴ処理とを施す。復号されたビデオ信号は、
ＳＤＩ出力部１１６に供給される。

【００５０】上述したように、ＳＤＩ出力部１１６に
は、ＥＣＣデコーダ１１１でビデオデータと分離された
オーディオデータがディレイ１１４を介して供給されて
いる。ＳＤＩ出力部１１６では、供給されたビデオデー
タとオーディオデータとを、ＳＤＩのフォーマットにマ
ッピングし、ＳＤＩフォーマットのデータ構造を有する
ＳＤＩ信号へ変換される。このＳＤＩ信号が外部に出力
される。

【００５１】一方、ＳＤＴＩ出力部１１５には、上述し
たように、ＥＣＣデコーダ１１１でビデオデータと分離
されたオーディオデータが供給されている。ＳＤＴＩ出
力部１１５では、供給された、エレメンタリストリーム
としてのビデオデータと、オーディオデータとをＳＤＴ
Ｉのフォーマットにマッピングし、ＳＤＴＩフォーマッ
トのデータ構造を有するＳＤＴＩ信号へ変換されるこの
ＳＤＴＩ信号が外部に出力される。

【００５２】なお、システムコントローラ１１７（図１
中ではシスコン１１７と略記する）は、例えばマイクロ
コンピュータからなり、信号ＳＹ＿ＩＯにより各ブロッ
クと通信を行うことにより、このディジタルＶＴＲの全
体の動作を制御する。また、図示されない操作パネルに
設けられたスイッチ類が操作されると、操作に応じた制
御信号がシステムコントローラ１１７に供給される。こ
の制御信号に基づき、このディジタルＶＴＲでの記録、
再生などの動作がシステムコントローラ１１７により制
御される。

【００５３】サーボ１１８は、信号ＳＹ＿ＳＶによりシ
スコンシステムコントローラ１１７と互いに通信を行い
ながら、信号ＳＶ＿ＩＯにより、磁気テープ１１０の走
行制御や回転ドラム１０９の駆動制御などを行う。

【００５４】次に、バックサーチの原理について概略的
に説明する。上述のように、この実施の一形態で用いら
れるバックサーチは、逆量子化されたＤＣＴ係数が量子
化スケール値の整数倍になるという特徴を利用して、前
回の符号化で用いられた量子化スケール値を検出する。
図２は、バックサーチの原理を説明するための具体的数
値の例を示す。図２Ａは、この実施の一形態に適用可能
なＤＣＴ係数が示される。上述のように、実際のＤＣＴ
係数は、８画素×８画素の構造を有していが、ここでは
説明を簡略化するため、４画素×４画素の構造を有する
場合について説明する。

【００５５】図２Ｂは、図２Ａに示すＤＣＴ係数を、前
回の記録時に量子化スケール値〔８〕で量子化し、さら
にこれを再生時に逆量子化した結果を示す。ここで、先
頭画素（左上端の画素）は、ＭＰＥＧデータストリーム
に用いられるＤＣ成分であり、それ以外の１５個の画素
がＡＣ係数となっている（なお、８画素×８画素の場合
は６３個のＡＣ係数となる）。

【００５６】このようなＤＣＴ係数を入力して量子化を
行なう場合について考える。先ず、図２Ｂに示すＤＣＴ
係数を、量子化スケール値〔７〕で量子化（除算）し、
ＡＣ係数の小数部を積算する。なお、図２に示す積算演
算では、ＤＣＴを含めた演算精度の問題や量子化マトリ
クスにおける量子化の影響もあるため、小数部を最も近
い整数との誤差に変換した後に積算している。

【００５７】この結果、図２Ｂに示すＤＣＴ係数を量子
化スケール値〔７〕で量子化（除算）すると、図２Ｃの
左図に示すような値となる。さらに、そのＡＣ係数の小
数部を、上述した方法で変換すると、図２Ｃの右図に示
すような値となる。そして、この値を積算すると、積算
値ｆｒａｃｔｉｏｎは、〔２．２７〕となる。

【００５８】また、図２Ｂに示すＤＣＴ係数を、量子化
スケール値〔８〕で量子化（除算）し、ＡＣ係数の小数
部を上述のように変換すると、図２Ｄに示すような値と
なり、これを積算した積算値ｆｒａｃｔｉｏｎは、

〔０〕となる。

【００５９】また、図２Ｂに示すＤＣＴ係数を、量子化
スケール値〔１０〕で量子化（除算）し、ＡＣ係数の小
数部を上述のように変換すると、図２Ｅに示すような値
となり、これを積算した積算値ｆｒａｃｔｉｏｎは、
〔２．４０〕となる。

【００６０】このように、前回の符号化の際の量子化ス
ケール値「８」を用いて量子化した場合には、ＡＣ係数
の小数部の積算値が

〔０〕となる。したがって、この値
を測定することにより、前回の量子化スケール値を判定
することができる。

【００６１】図３は、以上のような演算による積算値の
一例の結果を示す。図３において、縦軸が小数部の積算
値ｆｒａｃｔｉｏｎ、横軸が量子化スケール値Ｑに対し
てそれぞれ割り当てられた量子化スケールコード(quant
izer_scale_code)である。上述の図２に示す例では、前
回の符号化の際の量子化スケール値を〔８〕として量子
化した場合に積算値ｆｒａｃｔｉｏｎが

〔０〕となって
いる。この場合、図３に示されるように、

〔０〕の約数
である〔１〕、〔２〕および〔４〕でも同様に積算値が

〔０〕となる。

【００６２】そこで、このように積算値ｆｒａｃｔｉｏ
ｎが

〔０〕となる量子化スケール値が複数ある場合に
は、最も大きい量子化スケール値（この場合には
〔８〕）を、前回の符号化の際の量子化スケール値とし
て判定する。

【００６３】なお、上述のように積算値ｆｒａｃｔｉｏ
ｎの値が

〔０〕となるのは、理論上のものであり、実際
の演算においては演算精度長は有限であることから、一
定の誤差を含む値となり、正確には

〔０〕とならない。
そこで、実際の構成では、上記のように積算値ｆｒａｃ
ｔｉｏｎと値

〔０〕との一致を判定するのではなく、積
算値ｆｒａｃｔｉｏｎが所定の閾値を超えているか否か
を判定するようにする。

【００６４】この発明では、積算値ｆｒａｃｔｉｏｎが

〔０〕となる複数の量子化スケール値の中から最大のも
のを選択する際の、選択可能な量子化スケール値の範囲
を、バックサーチ検出範囲として予め設定する。以下
に、このバックサーチ検出範囲を設定する方法について
説明する。先ず、バックサーチとは関係なく、純粋にア
クティビティに従って符号量を制御した場合に得られる
量子化スケール値を、当該マクロブロックの基準量子化
スケール値refQ[m]として設定する（後述の式
（１））。基準量子化スケール値refQ[m]の求め方につ
いては、後述する。

【００６５】次に、基準量子化スケール値refQ[m]を中
心として、バックサーチの検出範囲に制限を設定する
（後述の式（２））。この検出範囲は、パラメータとし
て設定される。例えば、検出範囲の下限のパラメータを
bsr_low、上限のパラメータをbsr_uppとしたとき、 bsr_low=1/3 bsr_upp=4 として与える。

【００６６】そして、設定されたバックサーチの検出範
囲内において、ＤＣＴ係数が割り切れると判断された量
子化スケール値の中で最大の量子化スケール値が選択さ
れ（後述の式（３））、バックサーチによる検出結果と
される。

【００６７】なお、アクティビティは、圧縮する画像の
複雑さや滑らかさを示す指数であって、このアクティビ
ティに基づく適応量子化を用いることで、画質の最適化
が図られる。アクティビティの算出方法としては、例え
ばＭＰＥＧ２のＴＭ５(TestModel 5)で採用された、マ
クロブロックを８画素×８ラインのサブブロックに分割
し、サブブロック内の画素値の平均値と画素値それぞれ
の差分値である平均差分値を求め、この平均差分値の最
小値を当該マクロブロックのアクティビティとして採用
する方法を適用することができる。

【００６８】以上のバックサーチ検出範囲設定およびバ
ックサーチによる量子化スケール値検出処理を、コンピ
ュータ装置などのプログラミング言語であるＣ言語的な
表現を用いて記述すると、次のようになる。なお、「MB
num」は、１フレームのマクロブロック数を表し、「q」
は、量子化スケール値のインデックスである量子化スケ
ールコードquantiser_scale_codeを表す。また、「bsr
Q」は、当該マクロブロックに対してバックサーチ検出
された量子化スケール値を表す。

【００６９】 for ( m=0;m<MBnum;m++ ) { bsrQ[m]=0; bsr_lower_limit=refQ[m]*bsr_low; ・・・（１）、（２） bsr_upper_limit=refQ[m]*bsr_upp; ・・・（１）、（２） for ( q=31;q>=1;q-- ) { if (( q<=bsr_upper_limit ) && ( q>=bsr_lower_limit ) && ( cd[q]= =1 )) { ・・・（３） bsrQ[m]=q; break; } } /* next quantiser_scale_code */ }

【００７０】この処理をフローチャートで表すと、図４
のようになる。なお、この図４の処理は、マクロブロッ
ク毎に実行されるものである。フローチャートによる処
理の実行に先立って、検出範囲の上限および下限の範囲
のパラメータbsr_uppおよびbsr_lowがそれぞれ与えられ
る。ステップＳ１００で、対象となっているマクロブロ
ックについて、基準量子化スケール値refQ[m]が求めら
れる。この基準量子化スケール値refQ[m]に基づき、次
のステップＳ１０１で、バックサーチの検出範囲に制限
が設定される。検出範囲の上限bsr_upper_limitおよび
下限bsr_lower_limitは、それぞれ、基準量子化スケー
ル値refQ[m]に対してパラメータbsr_uppおよびbsr_low
が乗ぜられることによって設定される。なお、上限を設
定するパラメータbsr_uppは、１を超える値とされ、例
えばbsr_upp＝４とされる。また、下限を設定するパラ
メータbsr_lowは、１未満の値とされ、例えばbsr_low＝
１／３とされる。勿論、パラメータbsr_uppおよびbsr_l
owの値は、これらに限定されるものではない。

【００７１】ステップＳ１０２では、量子化スケールコ
ードを示す変数qに初期値〔３１〕が代入される。次の
ステップＳ１０３で、変数qで示される量子化スケール
コードでＤＣＴ係数が割り切れるかどうかを示す値cd
[q]が取得される。この例では、cd[q]=1で割り切れたこ
とが示され、cd[q]=0で割り切れなかったことが示され
る。

【００７２】値cd[q]が取得されると、ステップＳ１０
４で、現在対象となっている量子化スケールコードに対
応する量子化スケール値が上述のステップＳ１０１で設
定された範囲内にあり、且つ、値cd[q]=1であるかどう
か、すなわち、現在対象となっているマクロブロックに
おいて、ＤＣＴ係数が変数qで示される量子化スケール
コードで割り切れたかどうかが判断される。

【００７３】若し、値cd[q]=1であって、割り切れたと
判断されれば、処理はステップＳ１０５に移行され、変
数qがbsrQ[m]に代入される。一方、値cd[q]=0であっ
て、割り切れなかったと判断されれば、処理はステップ
Ｓ１０６に移行され、変数qが１だけ減ぜられる。そし
て、処理はステップＳ１０３に戻され、次の量子化スケ
ールコードに対して処理が繰り返される。

【００７４】図５は、上述のようにして検出範囲設定を
行ってバックサーチ検出処理を行う一例の構成を示す機
能ブロック図である。なお、この図５の機能ブロック図
に示される構成による処理は、例えばコンピュータ装置
上で実行されるソフトウェアによる処理に対応付けるこ
とができる。

【００７５】入力されたＤＣＴ係数は、それぞれ固有の
量子化スケール値Ｑが割り当てられた、多段階の量子化
ブロック２１２、２１２、・・・に供給される。なお、
量子化スケール値Ｑは、例えばＭＰＥＧ２によって規定
されたもので、〔１〕から〔８〕の連続数および〔１
０〕から〔１１２〕までの間欠数よりなる合計３１個の
数値である。この量子化スケール値Ｑに対応して、３１
個の量子化ブロック（Ｑ＿ｎ部）２１２、２１２、・・
・がそれぞれ設けられる。

【００７６】ＤＣＴ係数は、量子化ブロック２１２、２
１２、・・・にそれぞれ割り当てられた量子化スケール
値Ｑにより各々量子化される。各量子化ブロック２１
２、２１２、・・・において、量子化された値のうち整
数部が対応するＶＬＣ２１３、２１３、・・・にそれぞ
れ供給され、可変長符号化され出力される。ＶＬＣ部２
１３、２１３、・・・の出力は、バックサーチ検出部２
３３による検出結果により制御されるセレクタ２３０に
供給される。

【００７７】一方、量子化ブロック２１２、２１２、・
・・において、量子化された値のうち小数部は、それぞ
れ積算部Σ２３１、２３１、・・・に供給される。積算
部Σ２３１、２３１、・・・では、供給された小数部
を、上述の図２に示すようにしてマクロブロック毎に積
算する。積算された積算値は、それぞれバックサーチ検
出部２３３に供給される。

【００７８】バックサーチ検出部２３３には、符号量制
御による、データストリームの最適な符号量に対する量
子化スケール値Ｑの選択値も入力されている。バックサ
ーチ検出部２３３では、この量子化スケール値Ｑの選択
値を上述の基準量子化スケール値refQ[m]として、上述
したようにしてバックサーチ検出範囲bsr_lower_limit
およびbsr_upper_limitが設定される。そして、積算部
Σ２３１、２３１、・・・から供給された積算値を、そ
れぞれ所定の閾値と比較し、図２および図３を用いて既
に説明したようにして前回の符号化の際の量子化スケー
ル値Ｑを判定する。例えば、所定の閾値よりも小さい値
の積算値を出力した積算部Σ２３１をサーチし、サーチ
された積算部Σ２３１に対応する量子化スケール値Ｑの
うち、上述したようにして設定されたバックサーチ検出
範囲内で最大のものを、前回の符号化の際の量子化スケ
ール値Ｑ(＝bsrQ[m])と判定する。

【００７９】バックサーチ検出部２３３では、バックサ
ーチにより判定された量子化スケール値Ｑ(＝bsrQ[m])
と、符号量制御による量子化スケール値Ｑ(＝refQ[m])
とが比較されて最適な量子化スケール値Ｑが判定され
る。判定の結果得られた量子化スケール値Ｑは、セレク
タ２３０の制御信号として出力され、セレクタ２３０に
供給される。

【００８０】なお、バックサーチにより判定された結果
である値bsrQ[m]は、実際には量子化スケール値のイン
デックスである量子化スケールコードであるが、これは
テーブルなどを参照することで容易に量子化スケール値
に変換することができるので、ここでは、便宜上、値bs
rQ[m]が量子化スケール値であるとして説明している。

【００８１】量子化スケール値Ｑの判定の際に、バック
サーチにより得られた量子化スケール値Ｑと符号量制御
による量子化スケールＱ値との比較の結果、例えば両者
の値の差が所定以上に大きい場合、バックサーチにより
得られた量子化スケール値Ｑが信頼できない値とされ
る。この場合、バックサーチにより得られた量子化スケ
ール値Ｑが捨てられ、符号量制御による量子化スケール
値Ｑが採用される。また、バックサーチにおいて、例え
ば所定の閾値以下になる積算値が存在しない場合も、符
号量制御による量子化スケールＱ値が採用される。

【００８２】図６は、図５の構成をより具体的に示した
機能ブロック図である。なお、図６において、図５と共
通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略す
る。なお、図６において、符号量が伝達される信号線が
破線で示されている。また、図６中に示される一点鎖線
の左側は、ＭＰＥＧエンコーダ１０３における発生符号
量の見積もりを行うプリエンコード処理部１０３Ｂに対
応し、右側は、見積もられた発生符号量に基づき符号量
制御された符号化を実際に行うエンコード部１０３Ｃに
対応する。

【００８３】図示されないブロック変換部にて８画素×
８ラインから成るＤＣＴブロックに変換されたビデオデ
ータは、ＤＣＴ部２１０ＡでＤＣＴ変換され、それぞれ
異なる量子化スケール値Ｑによる量子化を行う多段階の
量子化ブロック２１２、２１２、・・・に供給される。
量子化ブロック２１２、２１２、・・・の出力は、それ
ぞれ積算部Σ２３１、２３１、・・・に供給されＤＣＴ
ブロック内の画素それぞれが量子化された値が積算され
る。積算結果は、バックサーチ部２５１に供給されると
共に、それぞれ対応するＶＬＣ部２１３、２１３、・・
・に供給されて可変長符号化される。

【００８４】ＶＬＣ部２１３、２１３、・・・の出力
は、それぞれ対応する積算部２１４、２１４、・・・に
供給されると共に、バッファ２６０に一時的に格納さ
れ、セレクタ２４３および２４４にそれぞれ供給され
る。積算部２１４、２１４、・・・では、ＶＬＣ部２１
３、２１３、・・・の出力を各々積算することで、各量
子化スケール値Ｑ＝１、Ｑ＝２、・・・、Ｑ＝３１によ
る発生符号量をそれぞれ求める。積算部２１４、２１
４、・・・の出力は、フレーム積算部２４１に供給され
る。それと共に、積算部２１４、２１４、・・・の出力
は、バッファ２６０に一時的に格納され、セレクタ２４
３および２４４にそれぞれ供給される。

【００８５】フレーム積算部２４１では、マクロブロッ
ク毎の符号量が積算部Σ２１４を切り換えながら選択さ
れて入力される。そして、上述したアクティビティが所
定に正規化された正規化アクティビティデータnorm_act
が考慮されて、各量子化ブロック２１２、２１２、・・
・の出力が１フレーム分積算され、各量子化ブロック２
１２、２１２、・・・それぞれの量子化スケール値Ｑに
おける発生符号量が見積もられる。

【００８６】フレーム積算部２４１で見積もられた、各
量子化スケール値Ｑ毎の発生符号量は、セレクタ２４２
にそれぞれ供給される。一方、セレクタ２４２には、シ
ステムコントローラ１１７から、１フレームの目標符号
量target_gen_byteが供給されている。セレクタ２４２
では、フレーム積算部２４１から供給された、各量子化
スケール値毎に見積もられた発生符号量と、この目標符
号量target_gen_byteとが比較される。そして、目標符
号量target_gen_byteを越えず、且つ、最大の発生符号
量が選択される。選択された発生符号量に対応する平均
量子化値が基準量子化スケール値refQとして出力され
る。基準量子化スケール値refQは、セレクタ２４４に制
御信号として供給されると共に、判定部２５２に供給さ
れる。

【００８７】なお、セレクタ２４２において、選択され
た発生符号量と目標符号量target_gen_byteの差分が残
り符号量residual_byteとして求められる。すなわち、
図７に一例が示されるように、基準量子化スケール値re
fQの候補である、各量子化スケール値による発生符号量
と、目標符号量target_gen_byteが比較される。図７で
は、各量子化スケール値による発生符号量のうち、「up
per_gen_byte」として示されている発生符号量に対応す
る量子化スケール値以下の量子化スケール値による発生
符号量は、目標符号量を上回っている。そこで、upper_
gen_byteに対応する量子化スケール値よりも一段階大き
い量子化スケール値による発生符号量をbase_gen_byte
として選択し、対応する量子化スケール値を基準量子化
スケール値refQとして出力する。このbase_gen_byte
と、目標符号量target_gen_byteとの差分が残り符号量r
esidual_byteとされる。この残り符号量residual_byte
は、セレクタ２４５に供給される。

【００８８】一方、バックサーチ検出部２５１では、積
算部２３１、２３１、・・・による各量子化ブロック２
１２、２１２、・・・の出力の積算結果に基づき、上述
した、変数qで示される量子化スケールコードでＤＣＴ
係数が割り切れるかどうかを示す値cd[q]を求める。こ
のとき、除算結果がシステムコントローラ１１７からＣ
ＰＵ設定値として供給された閾値よりも小さければ、割
り切れたものと見なす。値cd[q]は、バッファメモリ２
６０に一時的に格納され、判定部２５２に供給される。

【００８９】バックサーチ検出部２５１および判定部２
５２の機能を合わせたものが、上述の図５におけるバッ
クサーチ検出部２３３に相当する。

【００９０】判定部２５２では、上述したセレクタ２４
２から供給された基準量子化スケール値refQと、バック
サーチ部２５１から供給された値cd[q]とに基づき、図
４を用いて説明した処理が行われる。すなわち、判定部
２５２において、基準量子化スケール値refQと値cd[q]
とが参照され、ＣＰＵ設定値としてシステムコントロー
ラ１１７から供給された検出範囲の下限および上限のパ
ラメータbsr_lowおよびbsr_uppとに基づきバックサーチ
の検出範囲が算出され、この検出範囲内に含まれる量子
化スケール値が出力される。検出範囲内に含まれる量子
化スケール値が複数ある場合には、最大の量子化スケー
ル値が選択される。

【００９１】なお、該当する量子化スケール値が無い場
合には、値bsrQ=0のデータが判定部２５２から出力され
る。通常用いられる量子化スケール値は、１以上の値で
あるので、量子化値に０を用いることで、後述するセレ
クタ２４３および２４５側では、そのマクロブロックに
ついてはバックサーチ処理による量子化値は無効である
と判断できる。例えば、過去に一度もエンコードされて
いないビデオデータは、バックサーチが無効である。

【００９２】セレクタ２４３では、バッファ２６０、２
６０、・・・から読み出された、ＶＬＣ２１３、２１
３、・・・の出力（可変長符号）および積算部Σ２１
４、２１４、・・・の出力（符号量）から、値bsrQに対
応した量子化スケール値Ｑでの量子化を行う量子化ブロ
ック２１２からの出力に基づく組が選択される。セレク
タ２４３で選択された可変長符号と符号量は、セレクタ
２４５に供給される。

【００９３】一方、セレクタ２４４では、バッファ２６
０、２６０、・・・から読み出された、ＶＬＣ２１３、
２１３、・・・の出力（可変長符号）および積算部Σ２
１４、２１４、・・・の出力（符号量）から、基準量子
化スケール値refQに対応した量子化スケール値Ｑでの量
子化を行う量子化ブロック２１２からの出力に基づく組
が選択される。セレクタ２４４で選択された可変長符号
と符号量は、セレクタ２４５に供給される。

【００９４】セレクタ２４５では、判定部２５２から供
給された値bsrQおよび値refQと、セレクタ２４３および
２４４から供給された符号量とに基づき、セレクタ２４
３および２４４から出力された可変長符号を適切に選択
して出力する。すなわち、符号量制御で求めた量子化ス
ケール値による符号量と、バックサーチで求めた量子化
スケール値による符号量とが異なる場合がある。そのた
め、目標符号量target_gen_byteを超えない範囲で、バ
ックサーチで求めた量子化スケール値を活用できるよう
な処理がなされる。

【００９５】図８は、このセレクタ２４５による一例の
処理を示すフローチャートである。このフローチャート
は、例えばコンピュータソフトウェア上で実行されるの
に適するように表現されている。先ず、ステップＳ１１
０で、セレクタ２４４から供給される、基準量子化スケ
ール値refQによる符号量が求められ、例えば値gen_refQ
とされる。ステップＳ１１１では、セレクタ２４３から
供給される、バックサーチに基づく値bsrQによる符号量
が求められ、例えば値gen_bsrQとされる。

【００９６】次のステップＳ１１２では、値bsrQと値re
fQとの差分と、セレクタ２４２から供給される残り符号
量residual_byteとが比較される。比較の結果、値bsrQ
が値refQよりも大きく、且つ、両者の差分が残り符号量
residual_byte以下である場合、処理はステップＳ１１
３に移行し、バックサーチに基づく量子化スケール値に
よる量子化が採用される。そして、ステップＳ１１４
で、上述の値bsrQと値refQとの差分が残り符号量residu
al_byteから差し引かれ、残り符号量residual_byteが更
新される。

【００９７】一方、上述のステップＳ１１２において、
値bsrQと値refQとの差分が残り符号量residual_byteよ
りも小さいと判断されたら、処理はステップＳ１１５に
移行し、符号量制御による量子化スケール値（基準量子
化スケール値refQ）による量子化が採用される。この場
合には、残り符号量residual_byteは、更新されない
（ステップＳ１１６）。

【００９８】このような処理により選択された可変長符
号からなるビットストリームとしてセレクタ２４５から
出力される。この図８のフローチャートによる処理は、
フレーム毎に行われる。

【００９９】図９は、この実施の一形態によるバックサ
ーチ機能が適用されたＭＰＥＧエンコーダ１０３の一例
の構成を示す。なお、図９において、上述した図５およ
び図６と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説
明を省略する。また、図９の各部において転送されるス
トリームの構成例を、図１０〜図１６にそれぞれ示す。

【０１００】ＭＰＥＧエンコーダ１０３は、入力フィー
ルドアクティビティ平均化処理部１０３Ａ、プリエンコ
ード処理部１０３Ｂおよびエンコード部１０３Ｃからな
る。入力フィールドアクティビティ平均化処理部１０３
Ａでは、入力されたビデオデータのアクティビティの平
均値が求められてプリエンコード処理部１０３Ｂに渡さ
れる。プリエンコード処理部１０３Ｂでは、このアクテ
ィビティの平均値を用いて入力ビデオデータの量子化に
よる発生符号量が見積もられる。この見積もり結果に基
づき、エンコード部１０３Ｃにおいて、符号量制御しな
がら入力ビデオデータに対する実際の量子化が行われ、
量子化されたビデオデータに対しさらに可変長符号化が
なされ、ＭＰＥＧ ＥＳとされて出力される。

【０１０１】なお、タイミングジェネレータＴＧ２２０
は、例えば図１のタイミングジェネレータＴＧ１０３か
ら供給された水平同期信号ＨＤ、垂直同期信号ＶＤおよ
びフィールド同期信号ＦＬＤに基づき、ＭＰＥＧエンコ
ーダ１０３内で必要とされるタイミング信号を生成し出
力する。また、ＣＰＵ Ｉ／Ｆブロック２２１は、図１
のシステムコントローラ１１７とのインターフェイスで
あり、ＣＰＵ Ｉ／Ｆブロック２２１を介してやりとり
された制御信号やデータにより、ＭＰＥＧエンコーダ１
０３における動作が制御される。

【０１０２】先ず、入力フィールドアクティビティ平均
化処理部１０３Ａの処理について説明する。ＳＤＩ入力
部１０１から出力されＭＰＥＧエンコーダ１０３に入力
されたビデオデータは、入力部２０１に供給され、メイ
ンメモリ２０３に格納するのに適したインターフェイス
に変換されると共に、パリティチェックがなされる。入
力部２０１から出力されたビデオデータは、ヘッダ作成
部２０２に供給され、垂直ブランキング区間などを利用
してＭＰＥＧにおける、sequence_header 、 quantizer
_matrix、 gop_header などの各ヘッダが抽出される。
抽出された各ヘッダは、メインメモリ２０３に格納され
る。これらのヘッダは、主に、ＣＰＵＩ／Ｆブロック２
２１から指定される。また、ヘッダ作成部２０２におい
て、垂直ブランキング区間以外では、入力部２０１から
供給されたビデオデータがメインメモリ２０３に格納さ
れる。

【０１０３】メインメモリ２０３は、画像のフレームメ
モリであり、ビデオデータの再配列やシステムディレイ
の吸収などが行われる。ビデオデータの再配列は、例え
ば図示されないアドレスコントローラによりメインメモ
リ２０３からの読み出しアドレスを制御されることによ
りなされる。なお、図中、メインメモリ２０３のブロッ
ク中に記載される８ライン、０．５フレームおよび１フ
レームは、ディレイ値であり、メインメモリ２０３から
のリードタイミングが示される。これらは、タイミング
ジェネレータＴＧ２２０の指令に基づき適切に制御され
る。

【０１０４】ラスタスキャン／ブロックスキャン変換部
２０４は、ライン毎にメインメモリ２０３に格納された
ビデオデータを、ＭＰＥＧで扱うマクロブロック毎に切
り出して後段のアクティビティ部２０５に送る。この実
施の一形態では、上述したように、第１フィールドだけ
を用いてアクティビティの計算を行うため、ラスタスキ
ャン／ブロックスキャン変換部２０４から出力されるマ
クロブロックは、第１フィールド分のビデオデータによ
り構成される。

【０１０５】ラスタスキャン／ブロックスキャン変換部
２０４から出力データとして出力されたストリームは、
図１０Ａに一例が示されるように、垂直および水平方向
のマクロブロックのアドレス情報が先頭に配され、所定
サイズの空き領域の後ろに、１マクロブロック分のビデ
オデータが格納される。

【０１０６】なお、ストリームは、例えば８ビットを１
ワードとして、５７６ワードのデータ長を有し、後半の
５１２ワード（データ部と称する）が１マクロブロック
分のビデオデータを格納する領域に割り当てられてい
る。前半の６４ワード（ヘッダ部と称する）は、先頭に
上述のマクロブロックのアドレス情報が格納され、その
他の部分は、後段の各部にて埋め込まれるデータやフラ
グなどのため空き領域とされる。

【０１０７】ＭＰＥＧで扱うマクロブロックは、１６画
素×１６ラインのマトリクスである。一方、このＭＰＥ
Ｇエンコーダ１０３では、第１フィールドだけによるア
クティビティを求める処理を行う。そのため、第１フィ
ールドの８ラインまでがメインメモリ２０３に格納され
た時点で処理を開始することができる。なお、実際に
は、タイミングジェネレータＴＧ２２０からの指令にて
処理が適切に開始される。

【０１０８】アクティビティ部２０５は、マクロブロッ
ク毎のアクティビティを計算する。このＭＰＥＧエンコ
ーダ１０３においては、第１フィールドだけからアクテ
ィビティが計算され、その計算結果がフィールドアクテ
ィビティ信号field_actとして出力される。信号field_a
ctは、平均化部２０６に供給され、１フィールド分が積
算され、その平均値avg_actが求められる。平均値avg_a
ctは、後述するプリエンコード処理部１０３Ｂのアクテ
ィビティ部２０９に供給される。アクティビティ部２０
９では、第１および第２フィールドの平均値avg_actを
共に用いてプリエンコード処理が行われる。

【０１０９】したがって、第１フィールドにおけるアク
ティビティの平均値avg_actが判明した後、その平均値
を用いて、適応量子化を考慮したプリエンコード処理を
行うことが可能となる。

【０１１０】次に、プリエンコード処理部１０３Ｂにつ
いて説明する。ラスタスキャン／ブロックスキャン変換
部２０７Ａは、上述したラスタスキャン／ブロックスキ
ャン変換部２０４と基本的には同様の処理を行う。但
し、このラスタスキャン／ブロックスキャン変換部２０
７Ａは、符号量の見積もりを行うプリエンコード処理の
ために行われるため、第１フィールドおよび第２フィー
ルドのビデオデータが共に必要とされる。そのため、ラ
スタスキャン／ブロックスキャン変換部２０７Ａでは、
第２フィールドの８ラインまでがメインメモリ２０３に
格納された時点で、ＭＰＥＧで扱う１６画素×１６ライ
ンのサイズのマクロブロックを構成することが可能とな
り、この時点で処理を開始することができる。なお、実
際には、タイミングジェネレータＴＧ２２０からの指令
によって、処理が適切に開始される。

【０１１１】ラスタスキャン／ブロックスキャン変換部
２０７Ａから出力されたビデオデータは、ＤＣＴモード
部２０８に供給される。ＤＣＴモード部２０８は、フィ
ールドＤＣＴ符号化モードおよびフレームＤＣＴ符号化
モードの何れを用いて符号化するかを決める。

【０１１２】ここでは、実際に符号化するのではなく、
垂直方向に隣接した画素間差分値の絶対値和をフィール
ドＤＣＴ符号化モードで計算したものと、フレームＤＣ
Ｔ符号化モードで計算したものとが比較され、その値が
小さい符号化モードが選択される。選択結果は、ＤＣＴ
モードタイプデータdct_typとしてストリーム中に一時
的にフラグとして挿入され、後段に伝えられる。ＤＣＴ
モードタイプデータdct_typは、図１０Ｂに示されるよ
うに、ヘッダ部中の空き領域の後端側に格納される。

【０１１３】アクティビティ部２０９は、上述したアク
ティビティ部２０５と、基本的には同様の処理を行う。
ただし、このアクティビティ部２０９では、上述のよう
に、プリエンコード処理を行うためのもので、第１フィ
ールドおよび第２フィールドのデータが共に用いられ
て、マクロブロック毎のアクティビティが計算される。
アクティビティ部２０９により、先ず、アクティビティ
actが求められ、第６図Ｃに示されるように、ヘッダ部
のマクロブロックアドレスに続けて格納される。次に、
このアクティビティactと上述した平均化部２０６から
得られるフィールドアクティビティの平均値avg_actと
を用いて、正規化アクティビティNactが求められる。

【０１１４】正規化アクティビティNactは、正規化アク
ティビティデータnorm_actとして、図１１Ａに示される
ように、ストリーム中のヘッダ部に一時的にフラグとし
て挿入され、後段に伝えられる。なお、上述のアクティ
ビティactは、ストリーム中で、正規化アクティビティ
データnorm_actに上書きされる。

【０１１５】アクティビティ部２０９の出力は、ＤＣＴ
部２１０Ａに供給される。ＤＣＴ部２１０Ａでは、供給
されたマクロブロックを８画素×８画素からなるＤＣＴ
ブロックに分割し、ＤＣＴブロックに対して２次元ＤＣ
Ｔが行われ、ＤＣＴ係数が生成される。ＤＣＴ係数は、
図１１Ｂに示されるように、ストリームのデータ部に格
納され、量子化テーブル部２１１Ａに供給される。

【０１１６】量子化テーブル部２１１Ａでは、ＤＣＴ部
２１０Ａで変換されたＤＣＴ係数に対して量子化マトリ
クス(quantizer_matrix)による量子化が行われる。量子
化テーブル部２１１Ａで量子化されたＤＣＴ係数は、図
１１Ｃに示されるように、ストリームのデータ部に格納
され、出力される。量子化テーブル部２１１Ａの出力
は、複数の量子化ブロック２１２、２１２、・・・、Ｖ
ＬＣ部２１３、２１３、・・・、積算部Σ２１４、２１
４、・・・、ならびに、積算部Σ２１５、２１５、・・
・とからなる多段階の量子化部に供給される。量子化テ
ーブル部２１１Ａで量子化されたＤＣＴ係数は、この多
段階ステップの量子化部で多段階に量子化される。

【０１１７】ＤＣＴ係数は、量子化ブロック２１２、２
１２、・・・において、それぞれ異なった量子化スケー
ル(quantizer_scale)Ｑを用いて量子化される。なお、
量子化スケールＱの値は、例えばＭＰＥＧ２の規格によ
って予め決められており、量子化ブロック２１２、２１
２、・・・は、この規格に基づき、例えばｎ＝３１個の
量子化器で構成される。そして、各量子化ブロック２１
２、２１２、・・・がそれぞれに割り振られた量子化ス
ケールＱｎを用いて、ＤＣＴ係数の量子化が合計で３１
ステップ、行われる。

【０１１８】量子化ブロック２１２、２１２、・・・に
おいて、それぞれの量子化スケールＱｎ値により量子化
が行われる。このとき、上述のアクティビティ部２０９
で得られた正規化アクティビティデータnorm_actを用い
て次の式（６）により求めた、視覚特性を考慮した量子
化スケールであるmqauntにより適応量子化が行われる。 mqaunt＝Ｑ＿ｎ×norm_act ・・・（６）

【０１１９】量子化ブロック２１２、２１２、・・・に
おける適応量子化の結果は、整数部と小数部とに分けら
れて出力される。整数部は、量子化スケール値Ｑｎ毎の
ＤＣＴ係数として、それぞれ図１２Ａに示されるように
ストリーム中のデータ部に格納され、ＶＬＣ部２１３、
２１３、・・・にそれぞれ供給される。量子化スケール
Ｑｎ毎のＤＣＴ係数は、ＶＬＣ部２１３、２１３、・・
・において、ジグザグスキャンなどのスキャニングが施
され、２次元ハフマンコードなどに基づくＶＬＣテーブ
ルが参照されてそれぞれ可変長符号化される。

【０１２０】ＶＬＣ部２１３、２１３、・・・で可変長
符号化されたデータは、図１２Ｂに示されるようにスト
リーム中のデータ部に格納され、それぞれ出力される。
ＶＬＣ部２１３、２１３、・・・の出力は、それぞれ対
応する積算部Σ２１４、２１４、・・・に供給される。

【０１２１】積算部Σ２１４、２１４、・・・では、そ
れぞれマクロブロック毎に発生符号量が積算される。上
述のように３１種類の量子化器を用いる場合には、それ
ぞれに対応する３１種類の発生符号量がマクロブロック
毎に得られることになる。マクロブロック毎の発生符号
量は、図１３Ａに示されるように、積算部Σ２１４、２
１４、・・・において積算された発生符号量がストリー
ム中のヘッダ部に、各々格納される。すなわち、量子化
ブロック２１２、２１２、・・・のそれぞれの量子化に
よる発生符号量が、マクロブロック毎に、ストリームの
ヘッダ部に格納される。なお、ストリームのデータ部
は、削除される。このマクロブロック毎のストリーム
は、メインメモリ２０３に供給される。

【０１２２】また、積算部Σ２１４、２１４、・・・か
ら出力されたマクロブロック毎の発生符号量は、それぞ
れ積算部Σ２１５、２１５、・・・に供給される。積算
部Σ２１５、２１５、・・・は、上述した視覚特性を考
慮したquantizer_scale（＝mquant）で量子化した場合
のマクロブロック毎の発生符号量に対応する符号量を、
積算部Σ２１４で求めたマクロブロック毎の発生符号量
の中から選択し、それを１フレーム分積算する。

【０１２３】積算部Σ２１５、２１５、・・・で量子化
スケールＱｎ毎にそれぞれ１フレーム分積算された値
は、そのフレームにおける発生符号量（フレームデータ
レート）とされて、図１３Ｂに示されるように、ｎワー
ドのストリームとして後述するレートコントロール部２
１７に供給される。なお、上述のように３１種類の量子
化器を用いる場合には、それぞれに対応する３１種類の
発生符号量がフレーム毎に得られることになる。

【０１２４】発生符号量を求める方法を、より具体的に
説明する。例えば、「Ｑ＿４部２１２による発生符号
量」は、次のようにして求められる。

【０１２５】例えば、 norm_act[1]=1.3 norm_act[2]=1.5 norm_act[3]=0.8 norm_act[4]=1.0 ・・・ である場合、 mqaunt[1]=4x1.3=5.2 ：量子化スケール値Ｑｎ＝５である量子化ブロック２１
２による発生符号量を、図１３Ａのヘッダ部から求め
る。 mqaunt[2]=4x1.5=6.0 ：量子化スケール値Ｑｎ＝６である量子化ブロック２１
２による発生符号量を、図１３Ａのヘッダ部から求め
る。 mqaunt[3]=4x0.8=3.2 ：量子化スケール値Ｑｎ＝３である量子化ブロック２１
２による発生符号量を、図１３Ａのヘッダ部から求め
る。 mqaunt[4]=4x1.0=4.0 ：量子化スケール値Ｑｎ＝４である量子化ブロック２１
２による発生符号量を、図１３Ａのヘッダ部から求め
る。 ・・・以上を、１フレーム分、積算する。これを、Ｑ＿
１部２１２〜Ｑ＿ｎ部２１２に 対してそれぞれ行い、１フレーム分の発生符号量を求め
る。

【０１２６】上述した、量子化ブロック２１２、２１
２、・・・から出力された小数部は、積算部Σ２３１に
供給される。積算部Σ２３１は、図９では省略されてい
るが、実際には量子化ブロック２１２、２１２、・・・
のそれぞれに対応して設けられ、量子化ブロック２１
２、２１２、・・・から出力された小数部がそれぞれ積
算される。

【０１２７】積算部Σ２３１で積算された積算値は、そ
れぞれバックサーチ検出部２３３に供給される。バック
サーチ検出部２３３は、図９ではプリエンコード処理部
１０３Ｂに含まれるように示されているが、実際には、
上述の図６で示したように、プリエンコード処理部１０
３Ｂおよびエンコード部１０３Ｃとに跨って構成され
る。

【０１２８】バックサーチ検出部２３３では、上述のよ
うにして、供給された積算値に基づき前回の符号化の際
に用いられた量子化スケール値bsrQを検出する。すなわ
ち、バックサーチ検出部２３３に対して、積算部Σ２１
５の積算結果に基づき得られた、１フレームの発生符号
量に対応した量子化スケール値が基準量子化スケール値
refQとして供給される（図示しない）。また、システム
コントローラ１１７により設定された、バックサーチに
よる検出範囲の下限および上限のパラメータbsr_lowお
よびbsr_uppがＣＰＵ Ｉ／Ｆ２２１を介してバックサ
ーチ検出部２３３に供給される。バックサーチ検出部２
３３では、これら基準量子化スケール値refQ、ならび
に、バックサーチによる検出範囲の下限および上限のパ
ラメータbsr_lowおよびbsr_uppを用いて、上述した図４
のフローチャートによる処理に基づき値bsrQが求められ
る。求められた値bsrQは、レートコントロール部２１７
に供給される。

【０１２９】なお、実際には、バックサーチ検出部２３
３で検出された量子化スケール値Ｑは、ストリーム中の
ヘッダ部の空き領域内にフラグとして挿入され（図示し
ない）、後段に伝えられる。

【０１３０】次に、エンコード処理部１０３Ｃについて
説明する。エンコード処理部１０３Ｃでは、最終的なエ
ンコード処理が行われる。上述したように、プリエンコ
ード処理部１０３Ｂにおいて、様々な量子化を行った場
合の１フレーム分の発生符号量が見積もられる。エンコ
ード処理部１０３Ｃでは、この１フレーム分で見積もら
れた発生符号量に基づき、予め設定された目標発生符号
量を絶対に超えないようにエンコードが行われ、ＭＰＥ
Ｇ ＥＳが出力される。

【０１３１】エンコード処理部１０３Ｃで用いられるデ
ータは、既にメインメモリ２０３に格納されているが、
上述したように、プリエンコード処理部１０３Ｂにより
様々な量子化を行った場合の１フレームにおける発生符
号量が見積もられた時点で処理を開始することができ
る。エンコード処理部１０３Ｃの各部における処理は、
上述と同様に、タイミングジェネレータＴＧ２２０から
の指令に基づき適切に開始される。

【０１３２】メインメモリ２０３から読み出されたビデ
オデータは、ラスタスキャン／ブロックスキャン変換部
２０７Ｂにおいて、上述のラスタスキャン／ブロックス
キャン変換部２０７Ａと同様の処理をされて１６画素×
１６ラインのマクロブロックが切り出される。切り出さ
れたマクロブロックは、図１４Ａに示されるように、上
述した図１３Ａに示されるヘッダ部に対応するデータ部
に格納され、ＤＣＴモード部２１６に供給される。

【０１３３】ＤＣＴモード部２１６では、、上述のＤＣ
Ｔモード部２０８と同様に、フィールドＤＣＴ符号化モ
ードおよびフレームＤＣＴ符号化モードのうち何れを用
いて符号化するかが決められる。このとき、既にＤＣＴ
モード部２０８において符号化モードが決められ、その
結果がＤＣＴタイプデータdct_typとしてストリーム中
に一時的に挿入されている（図１４Ａ参照）。ＤＣＴモ
ード部２１６では、ストリームからこのＤＣＴタイプデ
ータdct_typを検出し、検出されたＤＣＴタイプデータd
ct_typに基づきフィールド符号化モードおよびフレーム
符号化モードを切り換える。ＤＣＴモード部２１６の出
力を図１４Ｂに示す。

【０１３４】ＤＣＴモード部２１６から出力されたマク
ロブロックは、ＤＣＴ部２１０Ｂに供給され、上述のＤ
ＣＴ部２１０Ａと同様にして８画素×８画素のＤＣＴブ
ロック単位で２次元ＤＣＴされる。２次元ＤＣＴされた
ＤＣＴ係数は、図１４Ｃに示されるように、ストリーム
中のデータ部に格納されて、ＤＣＴ部２１０Ｂから出力
される。

【０１３５】量子化テーブル部２１１Ｂは、上述の量子
化テーブル部２１１Ａと同様に構成することができ、Ｄ
ＣＴ部２１０Ｂで変換されたＤＣＴ係数に対して量子化
マトリクスによる量子化が行われる。量子化テーブル部
２１１Ｂで量子化されたＤＣＴ係数は、図１５Ａに示さ
れるように、ストリーム中のデータ部に格納されてレー
トコントロール部２１７に供給される。

【０１３６】レートコントロール部２１７には、上述し
たプリエンコード処理部１０３Ｂにおいて積算部Σ２１
５、２１５、・・・で得られた、各量子化スケールＱｎ
毎のフレームデータレートの中から、システムコントロ
ーラ１１７により設定される１フレーム当たりの最大発
生符号量を超えないもので、且つ、最も設定値に近いも
のが選択されると共に、選択されたフレームデータレー
トに対応する量子化スケール値Ｑが基準量子化スケール
値refQとして取得される。

【０１３７】レートコントロール部２１７では、この取
得された基準量子化スケール値refQと、バックサーチ検
出部２３３においてバックサーチにより得られた量子化
スケール値bsrQと、残り符号量residual_byteとに基づ
き、上述した図８のフローチャートに示したような処理
が行われ、実際の量子化において用いられる量子化スケ
ール値Ｑが求められる。

【０１３８】求められたこのマクロブロック毎の量子化
スケールは、図１５Ｂに示されるように、ストリーム中
のヘッダ部の後端側にqauntiser_scaleとして格納さ
れ、量子化部２１８に伝えられる。

【０１３９】なお、残り符号量residual_byteは、レー
トコントロール部２１７において、例えばシステムコン
トローラ１１７により設定されＣＰＵ Ｉ／Ｆ２２１を
介して供給される、１フレーム当たりの最大発生符号量
（目標符号量）と、積算部Σ２１５、２１５、・・・か
ら供給される各量子化スケールＱｎ毎のフレームデータ
レートとから求めることができる。

【０１４０】また、システムコントローラ１１７で設定
されＣＰＵ Ｉ／Ｆ２２１を介して伝えられる、１フレ
ームあたりの最大発生符号量と、上述したストリーム中
に挿入された正規化アクティビティデータnorm_actから
求められたマクロブロック毎の量子化スケール(mqaunt)
による発生符号量との差分を超えない範囲で、マクロブ
ロック毎に量子化スケール(mquant)の値を１サイズ小さ
くするようにできる。これにより、システムコントロー
ラ１１７で設定されＣＰＵ Ｉ／Ｆ２２１を介して伝え
られる１フレーム当たりの最大発生符号量に近付け、高
画質を実現することが可能である。

【０１４１】量子化部２１８では、レートコントロール
部２１７により上述のようにして指定される量子化スケ
ール(quantizes_scale)値をストリーム中から取り出
し、取り出された量子化スケール値に基づき量子化テー
ブル部２１１Ｂで量子化されたＤＣＴ係数の量子化が行
われる。このとき、レートコントロール部２１７から与
えられる量子化スケール値は、正規化アクティビティデ
ータnorm_actから求められた量子化スケール(mquant)の
値であるため、視覚特性が考慮された適応量子化が行わ
れることになる。

【０１４２】量子化部２１８で量子化されたＤＣＴ係数
は、図１５Ｃに示されるようにストリーム中のデータ部
に格納され、ＶＬＣ部２１９に供給される。量子化され
ＶＬＣ部２１９に供給されたＤＣＴ係数は、ジグザグス
キャンなどのスキャンニングが施され、２次元ハフマン
コードに基づくＶＬＣテーブルが参照されてそれぞれ可
変長符号化される。さらに、可変長符号に対して、バイ
ト単位で整列するようにビットシフトが施され、ＭＰＥ
Ｇ ＥＳとされて出力される。

【０１４３】このとき、ＶＬＣ部２１９までストリーム
の前半部を構成していたヘッダ部が図１６に示されるよ
うにスライス層以下のＭＰＥＧのヘッダ情報が格納され
るＭＰＥＧのヘッダ部にすげ替えられて出力される。可
変長符号は、ストリームの後半側のデータ部に格納され
る。

【０１４４】なお、上述では、ＭＰＥＧエンコーダ１０
３における処理がハードウェアにより行われるように説
明したが、これはこの例に限定されない。ＭＰＥＧエン
コーダ１０３の処理は、ソフトウェアによっても同様に
実現可能なものである。例えば、コンピュータ装置にデ
ィジタルビデオ信号の入力インターフェイスを設け、コ
ンピュータ上に搭載されたソフトウェアによりＣＰＵお
よびメモリなどを利用して実行することができる。ま
た、上述のディジタルＶＴＲの構成において、ＭＰＥＧ
エンコーダ１０３をＣＰＵおよびメモリに置き換えたよ
うな構成としてもよい。

【０１４５】図１７〜図１９は、ＭＰＥＧエンコーダ１
０３の処理をソフトウェアで行う場合の一例のフローチ
ャートである。これら図１７〜図１９のフローチャート
による処理は、上述したハードウェアによる処理と同様
なものであるので、以下では、ハードウェアにおける処
理と対応させながら、概略的に説明する。なお、図１７
〜図１９において、符号ＡおよびＢは、それぞれ対応す
る符号に処理が移行することを示す。

【０１４６】図１７に示されるステップＳ１〜Ｓ７は、
上述の入力フィールドアクティビティ平均化処理部１０
３Ａによる処理に対応する。図１８に示されるステップ
Ｓ１１〜Ｓ２１は、上述のプリエンコード処理部１０３
Ｂに対応する。また、図１９に示されるステップＳ３１
〜Ｓ３８は、上述のエンコード処理部１０３Ｃに対応す
る。

【０１４７】処理の開始に先んじて、ビデオ信号の入力
インターフェイスとしてアナログインターフェイスおよ
びディジタルインターフェイスのうち何れを用いるかが
選択される。選択結果は、例えばメモリに一旦格納され
る。

【０１４８】図１７において、最初のステップＳ１で、
入力インターフェイスを介してビデオデータが取り込ま
れる。次のステップＳ２で、取り込まれたビデオデータ
から、垂直ブランキング区間でＭＰＥＧにおける各ヘッ
ダが抽出されメモリに格納される。垂直ブランキング区
間以外では、取り込まれたビデオデータがメモリに格納
される。

【０１４９】ステップＳ３では、ビデオデータがラスタ
スキャンからブロックスキャンへと変換され、マクロブ
ロックが切り出される。これは、例えばメモリに格納さ
れたビデオデータを読み出す際の読み出しアドレスを制
御することでなされる。ステップＳ４で、マクロブロッ
クに切り出されたビデオデータに対して第１フィールド
によるアクティビティ計算がなされ、計算結果のアクテ
ィビティActibity(act)がステップＳ５で積算され、積
算値sumとしてメモリに格納される。これらステップＳ
３〜Ｓ５までの処理は、ステップＳ６において第１フィ
ールドの最終マクロブロックの処理が終了したと判断さ
れるまで繰り返される。すなわち、積算値sumは、１フ
ィールド分のマクロブロックのアクティビティの合計と
なる。

【０１５０】ステップＳ６において１フィールドの最終
マクロブロックまで処理が終了したと判断されたら、ス
テップＳ７で、メモリに格納された積算値sumが１フィ
ールド分のマクロブロック数で除され、１フィールド分
のアクティビティが平均化されたフィールドアクティビ
ティの平均値Actibity(avg_act)が求められ、メモリに
格納される。

【０１５１】フィールドアクティビティの平均値Actibi
ty(avg_act)が求められると、処理は図１８のステップ
Ｓ１１に移行する。ステップＳ１１では、上述のステッ
プＳ３と同様に、メモリに格納されたビデオデータがラ
スタスキャンからブロックスキャンへと変換され、マク
ロブロックが切り出される。

【０１５２】次のステップＳ１２で、ＤＣＴをフィール
ドＤＣＴ符号化モードおよびフレームＤＣＴ符号化モー
ドの何れで行うかが選択され、選択結果がＤＣＴモード
タイプデータdct_typとしてメモリに格納される。ステ
ップＳ１３では、第１および第２フィールドが共に用い
られて、マクロブロック毎のアクティビティが計算さ
れ、上述のステップＳ７で求められメモリに格納された
フィールドアクティビティの平均値Actibity(avg_act)
を用いて正規化アクティビティActibity(norm_act)が求
められる。求められた正規化アクティビティActibity(n
orm_act)は、メモリに格納される。

【０１５３】次のステップＳ１４で、上述のステップＳ
１１でビデオデータから切り出されたマクロブロックが
８画素×８画素からなるＤＣＴブロックに分割され、こ
のＤＣＴブロックに対して２次元ＤＣＴが行われる。２
次元ＤＣＴによりＤＣＴブロックが変換されたＤＣＴ係
数は、ステップＳ１５で量子化テーブル(quantizer_tab
le)による量子化がなされ、処理はステップＳ１６に移
行される。

【０１５４】ステップＳ１６〜Ｓ２０の処理を、量子化
スケール(quantizer_scale)Ｑｎ値それぞれについて行
うように繰り返すことで、上述のＱ＿ｎ部２１２、２１
２、・・・、ＶＬＣ部２１３、２１３、・・・、積算部
Σ２１４、２１４、・・・、ならびに、積算部Σ２１
５、２１５、・・・に相当する処理が行われる。すなわ
ち、ステップＳ１６で、ＤＣＴ係数に対して量子化スケ
ール値Ｑ＝１での量子化が行われる。

【０１５５】ステップＳ１６での量子化の際に、小数部
が量子化スケール値Ｑ毎に積算される。積算された小数
部は、量子化スケール値Ｑ毎およびマクロブロック毎に
メモリに格納される。

【０１５６】ステップＳ１６で量子化されたＤＣＴ係数
は、ステップＳ１７で、ＶＬＣテーブルが参照されて可
変長符号化される。そして、ステップＳ１８で可変長符
号化によるマクロブロックにおける発生符号量が計算さ
れ、ステップＳ１９で、ステップＳ１８で求められたマ
クロブロック毎の発生符号量が１フレーム分、積算され
る。ステップＳ２０で次の量子化スケール値Ｑがあるか
否かが判断され、次の量子化スケール値Ｑがあると判断
されたら、処理はステップＳ１６に戻され、次の量子化
スケール値Ｑに基づく処理が行われる。量子化スケール
値Ｑ毎の１フレーム分の発生符号量は、それぞれメモリ
に格納される。

【０１５７】ステップＳ２０で、全ての量子化スケール
値Ｑの値についてフレームにおける発生符号量の積算値
が求められたとされれば、ステップＳ２１で、１フレー
ムの最終マクロブロック（ＭＢ）まで処理が終了したか
どうかが判断され、最終マクロブロックまでの処理が終
了していなければ、処理がステップＳ１１に戻される。
最終マクロブロックまでの処理が終了され１フレーム分
の発生符号量が見積もられれば、処理は図１０のステッ
プＳ３１に移行され、実際のエンコード処理が行われ
る。

【０１５８】ステップＳ３１では、上述のステップＳ１
１と同様に、メモリに格納されたビデオデータがラスタ
スキャンからブロックスキャンへと変換され、マクロブ
ロックが切り出される。次のステップＳ３２では、上述
のステップＳ１２でメモリに格納されたＤＣＴモードタ
イプデータdct_typに基づきＤＣＴ符号化モードが設定
される。

【０１５９】ステップＳ３３では、ステップＳ３１でビ
デオデータから切り出されたマクロブロックが８画素×
８画素からなるＤＣＴブロックに分割され、このＤＣＴ
ブロックに対して次元ＤＣＴが行われる。２次元ＤＣＴ
によりＤＣＴブロックが変換されたＤＣＴ係数は、ステ
ップＳ３４で量子化テーブル(quantizer_table)による
量子化がなされ、処理はステップＳ３５に移行される。

【０１６０】ステップＳ３５では、上述したステップＳ
１１〜Ｓ２１において見積もられた、量子化スケール値
Ｑ毎の１フレーム分の発生符号量に基づき、実際のエン
コード処理において発生される符号量の制御を行うため
に、後述するステップＳ３６で用いられる量子化スケー
ル値Ｑがマクロブロック毎に設定される。

【０１６１】ここで、上述したステップＳ１６でメモリ
に格納された、量子化スケール値Ｑ毎およびマクロブロ
ック毎の、量子化の際の小数部に基づき、バックサーチ
が行われる。バックサーチが行われる際には、符号量制
御による量子化スケール値Ｑを基準量子化スケール値re
fQとして、上述した図４のフローチャートにおけるステ
ップＳ１０１による処理に従い、バックサーチの検出範
囲が設定される。検出範囲の下限および上限を設定する
ためのパラメータbsr_lowおよびbsr_uppは、例えばプロ
グラム上の定数として予め設定することもできるし、所
定に入力することもできる。

【０１６２】バックサーチにより前回の符号化の際の量
子化スケール値Ｑが検出されれば、検出された量子化ス
ケール値Ｑすなわち量子化スケール値bsrQと符号量制御
による量子化スケール値Ｑ（基準量子化スケール値ref
Q）とに基づき、ステップＳ３６で用いられる量子化ス
ケール値Ｑの値が設定される。このとき、上述のステッ
プＳ１１〜Ｓ２１により見積もられた、量子化スケール
値Ｑ毎の発生符号量に基づき得られる残り符号量residu
al_byteを用いて、上述した図８のフローチャートに示
されるような処理により、量子化スケール値bsrQと量子
化スケール値refQとが適切に選択され、量子化に用いら
れる量子化スケールＱが設定される。

【０１６３】次のステップＳ３６では、ステップＳ３５
で設定された量子化スケール値Ｑを用いて、ステップＳ
３４で量子化テーブルを用いて量子化されたＤＣＴ係数
の量子化が行われる。

【０１６４】ステップＳ３６で量子化されたＤＣＴ係数
は、次のステップＳ３７でＶＬＣテーブルが参照され可
変長符号化される。そして、ステップＳ３８で１フレー
ムの最終マクロブロックまで処理が行われたか否かが判
断され、１フレームの最終マクロブロックまで処理され
ていないと判断されれば、処理がステップＳ３１に戻さ
れ、次のマクロブロックに対する量子化処理および可変
長符号化処理が行われる。一方、ステップＳ３７で、１
フレームの最終マクロブロックまで処理が行われたと判
断されれば、１フレーム分のエンコード処理が終了した
とされる。

【０１６５】なお、上述では、ステップＳ１１〜Ｓ２１
までのプリエンコード処理と、ステップＳ３１〜Ｓ３８
までのエンコード処理とを別々の処理として説明した
が、これはこの例に限定されない。例えば、ステップＳ
１１〜Ｓ２１において発生符号量の見積もりにより得ら
れたデータをメモリに格納し、そこから実際のエンコー
ド処理により得られるデータを選択して取り出すように
する。これにより、ステップＳ３１〜Ｓ３８の処理をス
テップＳ１１〜Ｓ２１による処理に含まれるループとし
て組み込むことができる。

【０１６６】なお、上述の図４〜図８や図１７〜図１９
を用いて説明したような処理をコンピュータ装置に実行
させるためのプログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭ(Compa
ct Disc-Read Only Memory)といった記録媒体に記録さ
れて提供される。このＣＤ−ＲＯＭをコンピュータ装置
のＣＤ−ＲＯＭドライブに装填し、ＣＤ−ＲＯＭに記録
されたプログラムを所定にコンピュータ装置にインスト
ールすることで、上述の処理をコンピュータ装置上で実
行可能な状態とすることができる。なお、コンピュータ
装置の構成は、極めて周知であるため、説明は省略す
る。

【０１６７】上述では、この発明がディジタルＶＴＲに
適用されるように説明したが、これはこの例に限定され
ない。この発明は、ビデオデータを量子化スケール値を
用いて量子化して圧縮符号化する他の画像処理装置、例
えば伝送のためにビデオデータを圧縮符号化する画像伝
送装置にも適用することが可能である。

【０１６８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明は、バッ
クサーチによって前回の符号化の際に用いられた量子化
スケール値を検出し、検出された量子化スケール値を今
回の符号化に適用する場合において、バックサーチとは
関係なく、純粋にアクティビティに従い符号量を制御し
た場合に得られる量子化スケール値を基準として、バッ
クサーチの検出範囲を制限している。このため、前回の
符号化における量子化スケール値とは全く関係ない量子
化スケール値が誤って検出されても、これを排除するこ
とができる効果がある。

【０１６９】したがって、この発明を用いることで、誤
って検出された量子化スケール値を用いてなされた符号
化による画質の劣化を排除することができ、バックサー
チの持つ、単純ダビングの画質を維持するという有効な
側面のみを最大限に利用することが可能となるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の一形態が適用されたディジタ
ルＶＴＲの一例の構成を示すブロック図である。

【図２】バックサーチの原理を説明するための具体的数
値の例を示す略線図である。

【図３】量子化の際の小数部を積算した積算値の一例の
結果を示す略線図である。

【図４】バックサーチ検出範囲設定およびバックサーチ
による量子化スケール値検出処理を示すフローチャート
である。

【図５】検出範囲設定を行ってバックサーチ検出処理を
行う一例の構成を示す機能ブロック図である。

【図６】検出範囲設定を行ってバックサーチ検出処理を
行う一例の構成をより具体的に示す機能ブロック図であ
る。

【図７】残り符号量を説明するための図である。

【図８】バックサーチによる量子化スケール値bsrQと、
基準量子化スケール値refQとに基づき可変長符号を適切
に選択する処理を示すフローチャートである。

【図９】この実施の一形態によるバックサーチ機能が適
用されたＭＰＥＧエンコーダの一例の構成を示す。

【図１０】ＭＰＥＧエンコーダの各部において転送され
るストリームの構成例を示す略線図である。

【図１１】ＭＰＥＧエンコーダの各部において転送され
るストリームの構成例を示す略線図である。

【図１２】ＭＰＥＧエンコーダの各部において転送され
るストリームの構成例を示す略線図である。

【図１３】ＭＰＥＧエンコーダの各部において転送され
るストリームの構成例を示す略線図である。

【図１４】ＭＰＥＧエンコーダの各部において転送され
るストリームの構成例を示す略線図である。

【図１５】ＭＰＥＧエンコーダの各部において転送され
るストリームの構成例を示す略線図である。

【図１６】ＭＰＥＧエンコーダの各部において転送され
るストリームの構成例を示す略線図である。

【図１７】ＭＰＥＧエンコーダの処理をソフトウェアで
行う場合の一例のフローチャートである。

【図１８】ＭＰＥＧエンコーダの処理をソフトウェアで
行う場合の一例のフローチャートである。

【図１９】ＭＰＥＧエンコーダの処理をソフトウェアで
行う場合の一例のフローチャートである。

【符号の説明】

１０１・・・ＳＤＩ入力部、１０３・・・ＭＰＥＧエン
コーダ、１０６・・・ＭＦＣ部、１２０・・・アナログ
入力部、１２２・・・操作パネル、２０３・・・メイン
メモリ、２０５・・・アクティビティ部、２０６・・・
平均化部、２０７Ａ，２０７Ｂ・・・ラスタスキャン／
ブロックスキャン変換部、２０９・・・アクティビティ
部、２１０Ａ，２１０Ｂ・・・ＤＣＴ部、２１１Ａ，２
１１Ｂ・・・量子化テーブル部、２１２・・・Ｑ＿ｎ
（量子化）部、２１３・・・ＶＬＣ部、２１４，２１
５，２３１・・・積算部Σ、２１７・・・レートコント
ロール部、２１８・・・量子化部、２３３・・・バック
サーチ検出部、２４１・・・フレーム積算部、２４２，
２４３，２４４，２４５・・・セレクタ、２５１・・・
バックサーチ部、２５２・・・判定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C053 FA15 FA22 GB08 GB11 GB15 GB18 GB22 GB26 GB33 GB38 JA03 5C059 KK01 KK36 MA00 MA23 MC11 MC32 MC34 ME02 ME08 PP04 RB01 RB09 RC02 RC12 RC32 RF05 RF21 SS12 SS20 TA46 TB08 TC02 TC04 TC10 TC19 TC38 TC41 TD02 TD03 TD05 TD12 TD16 UA02 UA32 UA34 UA39 5J064 AA01 BA16 BB07 BB13 BC01 BC02 BC08 BC09 BC16 BC25 BD03

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現在のビデオデータを符号化した際の符
   号量を目標符号量にするように制御する制御データを求
   める符号量制御手段と、 上記符号量制御手段により求められた上記制御データに
   応じた範囲で過去の量子化スケール値を検出するバック
   サーチ手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の画像処理装置におい
   て、 上記制御データは、現在のビデオデータを符号化した際
   の符号量が上記目標符号量以下で且つ最大になるように
   制御する量子化スケール値であることを特徴とする画像
   処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の画像処理装置におい
   て、 上記バックサーチ手段は、上記ビデオデータに対してＤ
   ＣＴ演算を行い生成されたＤＣＴ係数に対し、それぞれ
   異なる量子化スケール値を用いて多段階の量子化を行
   い、上記多段階の量子化による演算結果のうち上記ＤＣ
   Ｔ係数のＡＣ係数を上記量子化スケール値で除算して得
   られる値の小数部を上記多段階の量子化の上記異なる量
   子化スケール値のそれぞれについて積算し、該積算の積
   算結果を上記ＤＣＴ係数で除算したときに、上記制御デ
   ータに応じた範囲内で該ＤＣＴ係数が割り切れると判断
   された上記量子化スケール値のうち、最大の量子化スケ
   ール値を選択するようにしたことを特徴とする画像処理
   装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の画像処理装置におい
   て、 上記制御データに応じた範囲は、上記制御データに対し
   て１を超える第１の値を乗じた値を上限とし、上記制御
   データに対して１未満の第２の値を乗じた値を下限とす
   る範囲であることを特徴とする画像処理装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の画像処理装置におい
   て、 上記バックサーチ手段で検出された上記量子化スケール
   に基づき上記現在のビデオデータを量子化する量子化手
   段をさらに有することを特徴とする画像処理装置。
6. 【請求項６】 現在のビデオデータを符号化した際の符
   号量を目標符号量にするように制御する制御データを求
   める符号量制御のステップと、 上記符号量制御のステップにより求められた上記制御デ
   ータに応じた範囲で過去の量子化スケール値を検出する
   バックサーチのステップとを有することを特徴とする画
   像処理方法。
7. 【請求項７】 現在のビデオデータを符号化した際の符
   号量を目標符号量にするように制御する制御データを求
   める符号量制御のステップと、 上記符号量制御のステップにより求められた上記制御デ
   ータに応じた範囲で過去の量子化スケール値を検出する
   バックサーチのステップとを有する画像処理方法をコン
   ピュータ装置に実行させることを特徴とする画像処理プ
   ログラム。
8. 【請求項８】 現在のビデオデータを符号化した際の符
   号量を目標符号量にするように制御する制御データを求
   める符号量制御のステップと、 上記符号量制御のステップにより求められた上記制御デ
   ータに応じた範囲で過去の量子化スケール値を検出する
   バックサーチのステップとを有する画像処理方法をコン
   ピュータ装置に実行させる画像処理プログラムが記録さ
   れたことを特徴とする記録媒体。