JP2002369208A

JP2002369208A - 映像信号符号化装置および映像信号符号化方法

Info

Publication number: JP2002369208A
Application number: JP2001176790A
Authority: JP
Inventors: Yoshiko Hatano; 喜子幡野; Junji Sukeno; 順司助野; Junko Kishima; 淳子貴島; Kazuhiro Sugiyama; 和宏杉山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-06-12
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2002-12-20

Abstract

(57)【要約】【課題】イントラリフレッシュするマクロブロックの
画質を保つ。また、１マクロブロックの符号量がビデオ
パケットの長さ制限を越えるのを防止する。【解決手段】イントラ符号化するマクロブロックの量
子化パラメータに制限を設ける。予測歪によりインター
符号化するマクロブロックの量子化パラメータを制限す
る。マクロブロックの符号量が所定値を超えた場合は、
予め定めた位置の変換係数を強制的に０として符号化を
やり直す。

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、リアルタイムで
映像信号を符号化する、例えば携帯電話やＴＶ電話シス
テム等に関わる映像信号符号化装置および映像信号符号
化方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、例えば特開平１１−２０５８
０３号公報に示された従来の映像信号符号化装置を示す
ブロック図である。また、図１２は、この従来の映像信
号符号化装置の入力信号を概略的に示した説明図であ
る。

【０００３】図１１において、１は外部から入力される
外部入力信号を第一の入力とする減算器である。この減
算器１の出力は、ＤＣＴ手段２および量子化手段３を通
して、可変長符号化手段４と逆量子化手段６に入力され
る。

【０００４】可変長符号化手段４の第一の出力は、バッ
ファ５に入力される。そして、バッファ５は、映像信号
符号化装置の外部へビットストリームを出力する。

【０００５】一方、逆量子化手段６の出力は、逆ＤＣＴ
手段７を介して、加算器８の第一の入力に与えられる。
加算器８の出力は、メモリ９に与えられて蓄積される。
このメモリ９に蓄積された出力は、動き補償予測手段１
０の第一の入力に与えられる。

【０００６】外部入力信号は、動き補償予測手段１０の
第二の入力にも与えられる。そして、動き補償予測手段
１０の出力は、減算器１の第二の入力および加算器８の
第二の入力に与えられる。

【０００７】可変長符号化手段４の第二の出力は、符号
量制御手段１１に入力される。符号量制御手段１１の出
力は、量子化手段３の第二の入力に与えられる。

【０００８】次に動作について説明する。符号化される
映像信号は、図１２に示すように、基本処理単位である
マクロブロックに分割され、外部入力信号として映像信
号符号化装置に入力される。

【０００９】なお、ここにおける外部入力信号は、基本
的にマクロブロックとして入力される。従って、簡単に
は、マクロブロックとなった映像信号が映像信号符号化
装置に直接入力される。

【００１０】また、映像信号符号化装置が、その入力段
にマクロブロック生成のための手段を更に備えていても
良い。それにより、入力された任意の映像信号は、マク
ロブロックに変換される。

【００１１】入力される映像信号が４：２：０の場合、
輝度信号（Ｙ）の１６画素×１６ラインは、２つの色差
信号（Ｃｂ、Ｃｒ）の８画素×８ラインと画面上で同じ
大きさとなる。

【００１２】従って、１つのマクロブロックは、６つの
８画素×８ラインのブロック（輝度信号に対するブロッ
クが４、色差信号に対するブロックが２の合わせて６の
ブロック）によって構成される。

【００１３】フレーム内符号化（イントラ符号化）を行
う場合、各ブロックは、そのままＤＣＴ手段２に入力さ
れる。

【００１４】フレーム間符号化（インター符号化）を行
う場合、動き補償予測手段１０から出力される動き補償
予測画像との差分が各ブロックに対して求められる。そ
して、求められた差分（以下では、インター符号化にお
ける、この差分も各ブロックと称す）は、ＤＣＴ手段２
に入力される。

【００１５】ＤＣＴ手段２に入力された各ブロックは、
離散コサイン変換（ＤｉｓｃｒｅｔｅＣｏｓｉｎｅ
Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を施されてＤＣＴ係数に変換され
る。変換されたＤＣＴ係数は、量子化手段３によって量
子化される。

【００１６】量子化されたＤＣＴ係数は、量子化パラメ
ータなどの付加情報とともに可変長符号化手段４によっ
て可変長符号化される。この可変長符号化手段４の出力
は、バッファ５を介して外部へ出力される。

【００１７】一方、量子化されたＤＣＴ係数は、逆量子
化手段６によって逆量子化される。この逆量子化手段６
の出力は、逆ＤＣＴ手段７によって逆ＤＣＴを施され
る。

【００１８】イントラ符号化の場合は、この逆ＤＣＴを
施された信号が復号画像となる。そして、この復号画像
はメモリ９に記憶される。

【００１９】インター符号化の場合は、逆ＤＣＴを施さ
れた信号が動き補償予測手段１０から出力される動き補
償予測画像と加算され、この加算結果が復号画像とな
る。そして、この復号画像はメモリ９に記憶される。

【００２０】また、インター符号化の場合、入力された
マクロブロックの動きベクトルが、動き補償予測手段１
０によって求められる。この場合、メモリ９に記憶され
た既に符号化した画像の復号画像が参照画像として参照
され、入力されたマクロブロックの動きベクトルが入力
されたマクロブロックに対応して求められる。

【００２１】動き補償予測手段１０は、求められた動き
ベクトルにより構成される動き補償予測画像を出力す
る。

【００２２】動きベクトルとは、参照画像の中で、入力
されたマクロブロックとの誤差が最も小さくなるような
位置を示すものである。すなわち、動き補償予測手段１
０は、その位置に相当する参照画像のブロックを、動き
補償予測画像として出力する。

【００２３】符号量制御手段１１は、可変長符号化手段
４から出力される符号量をマクロブロック毎に目標符号
量と比較する。そして、符号量制御手段１１は、量子化
手段３によって用いられる量子化パラメータを、比較に
よって得られた結果に基づいて決定する。

【００２４】また、特開平１１−２０５８０３号公報に
は、更に、イントラスライスリフレッシュ(Intra slice
refresh)を用いる場合の符号量制御方法が、開示され
ている。

【００２５】すなわち、動き補償予測を使う符号化装置
においては、伝送路におけるエラーの伝播を防ぐことが
必要である。そのため、一定の周期でイントラ符号化を
行うこと（これをリフレッシュという）が、必要とな
る。

【００２６】映像の蓄積に用いる符号化装置において
は、エラーの伝播を防ぐ一般的な手法として、フレーム
全体をイントラ符号化したイントラフレーム（Ｉフレー
ムともいう）が、符号化された映像信号に一定の周期で
挿入される。

【００２７】一方、遅延時間が問題となる映像の伝送に
おいては、各フレームの発生符号量を均等にすることが
必要である。従って、この場合、フレーム全体のイント
ラ符号化は行われない（イントラフレームは使用しな
い）。

【００２８】その代わり、フレームの中の一部である、
各マクロブロックが周期的にイントラ符号化される。イ
ントラスライスリフレッシュは、映像の伝送に対応でき
る符号化の代表例である。このイントラスライスリフレ
ッシュによる符号化手法は、スライス単位でイントラ符
号化を行うものである。

【００２９】スライスは、隣接するマクロブロックの集
まりである。例えば、図１２に示すように、１スライス
は、１フレームのうちの横一列分のマクロブロックによ
って構成される。

【００３０】イントラスライスリフレッシュでは、１ス
ライスが１フレーム毎にイントラ符号化される。そし
て、このイントラスライスリフレッシュでは、各スライ
スが、周期的にイントラ符号化されるように制御され
る。

【００３１】特開平１１−２０５８０３号公報に開示さ
れた手法において、符号量制御手段１１は、イントラス
ライスとインタースライスとに対応するそれぞれの発生
符号量を算出する。

【００３２】そして、符号量制御手段１１は、それぞれ
の発生符号量の比率に基づいて、次のフレームのイント
ラスライスの目標符号量とインタースライスの目標符号
量とを算出する。

【００３３】符号量制御手段１１は、次のフレームのイ
ントラスライスにおける符号量が前記イントラスライス
の目標符号量と一致し、次のフレームのインタースライ
スにおける符号量が前記インタースライスの目標符号量
と一致するように、それぞれのスライスに対する量子化
パラメータを決定する。

【００３４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の映
像信号符号化装置では、特に、スライスを前提とせず、
マクロブロック単位でランダムな順にイントラ符号化す
る場合において、問題が生じる。

【００３５】例えば、イントラ符号化するマクロブロッ
クの数が極端に少ない場合、前のフレームでイントラ符
号化したマクロブロックが、隅々、平坦な画像である
と、次のフレームのイントラ符号化の目標符号量は、極
端に少なくなる。

【００３６】従って、この場合における問題は、イント
ラリフレッシュしたマクロブロックの画質が劣化するこ
とである。

【００３７】また、例えばＭＰＥＧ４の場合、ビデオパ
ケットは、複数のマクロブロックより構成されて伝送さ
れる。その際、ビデオパケットの先頭は任意の量子化パ
ラメータを含み得る。

【００３８】ここで、ビデオパケット内において、各マ
クロブロックの量子化パラメータは、前のマクロブロッ
クとの差分値から与えられ、伝送される。ところで、こ
の差分値は、その値の範囲が制限されている。

【００３９】この差分値の範囲の制限のため、イントラ
符号化するマクロブロックがランダムに存在する場合、
イントラ符号化するマクロブロックの量子化パラメータ
とインター符号化するマクロブロックの量子化パラメー
タとは大きく異ならせる（変化させる）ことができな
い。

【００４０】従って、この場合における問題は、特に、
低ビットレートの画像を符号化する際、イントラ符号化
するマクロブロックの画質が劣化することである。

【００４１】あるいは、この場合における問題は、イン
ター符号化するマクロブロックの量子化パラメータとは
無関係なイントラ符号化するマクロブロックの量子化パ
ラメータを設定するために、新たなビデオパケットがイ
ントラ符号化するマクロブロック毎に構成しなければな
らないことである。

【００４２】さらに、例えば、ＭＰＥＧ４のデータパー
ティションを使う場合、ビデオパケットの長さは制限さ
れる。

【００４３】従って、この場合における問題は、特に、
イントラ符号化の場合、量子化を細かくし過ぎると、１
マクロブロックの符号化だけでビデオパケットの長さが
上記の制限を超えてしまうことである。

【００４４】この発明は、上述のような問題を解消する
ためになされたものである。すなわち、この発明の目的
の一つは、マクロブロック毎にランダムにイントラ符号
化を行う場合であっても、イントラ符号化したマクロブ
ロックの画質が劣化しない映像信号符号化装置を提示す
ることである。

【００４５】また、この発明の目的の一つは、ビデオパ
ケット内における量子化パラメータの変化に制限がある
場合であっても、イントラ符号化したマクロブロックの
画質が劣化しないように量子化パラメータを設定する。

【００４６】また、量子化パラメータを変化する目的で
発生するビデオパケットの個数を、必要最低限に抑える
ことが可能な映像信号符号化装置を提示することであ
る。

【００４７】また、この発明の目的の一つは、ビデオパ
ケットの長さに制限がある場合に、１マクロブロックの
符号化だけでビデオパケットの長さが、規定された制限
を超えることがないように量子化パラメータを設定する
ことのできる映像信号符号化装置を提示することであ
る。

【００４８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る映像信号
符号化装置は、入力映像信号の複数画素からなるマクロ
ブロックに対する符号化形式を前記マクロブロックの各
々について決定する符号化決定部と、前記入力映像信号
および当該入力映像信号より先に入力され符号化された
符号化信号に基づいて求まる動き情報から動き補償予測
画像信号を出力する動き補償予測画像出力部と、前記入
力映像信号と前記動き補償画像信号との差分を求める減
算部と、前記符号化決定部の出力に応じて前記入力映像
信号または前記減算部の出力のいずれかに直交変換を施
す直交変換部と、該直交変換部の出力を所定の量子化パ
ラメータにより量子化する量子化部と、該量子化部の出
力を符号化する符号化部と、前記符号化決定部により決
定された符号化形式がイントラ符号化である場合に、前
記符号化部の符号量情報に基づいて決定される前記量子
化パラメータを予め定めた範囲に制御する符号量制御部
とを備えることを特徴とする。

【００４９】また、符号量制御部は、先に決定された量
子化パラメータと新たに符号化するマクロブロックに対
して決定される量子化パラメータとの差が所定値以上の
場合に、前記新たに符号化するマクロブロックに対応す
る符号化部の出力から新たなビデオパケットを構成する
ことを特徴とする。

【００５０】また、符号量制御部は、符号化部の出力か
らビデオパケットの区切りを決定すると共に当該ビデオ
パケットの先頭にヘッダを挿入することを特徴とする。

【００５１】この発明に係る映像信号符号化装置は、複
数画素からなるマクロブロックより構成される入力映像
信号および当該入力映像信号より先に入力され符号化さ
れた符号化信号に基づいて求まる動き情報から動き補償
予測画像信号を出力すると共に、前記入力映像信号およ
び前記動き補償予測画像信号に基づいて求められる予測
歪を出力する動き補償予測画像出力部と、前記入力映像
信号と前記動き補償画像信号との差分を求める減算部
と、前記減算部の出力に直交変換を施す直交変換部と、
該直交変換部の出力を所定の量子化パラメータにより量
子化する量子化部と、該量子化部の出力を符号化する符
号化部と、前記予測歪が所定値以上である場合に、前記
符号化部の符号量情報に基づいて決定される前記量子化
パラメータを予め定めた範囲に制御する符号量制御部と
を備えることを特徴とする。

【００５２】また、符号量制御部は、先に決定された量
子化パラメータと新たに符号化するマクロブロックに対
して決定される量子化パラメータとの差が所定値以上の
場合に、前記新たに符号化するマクロブロックに対応す
る符号化部の出力から新たなビデオパケットを構成する
ことを特徴とする。

【００５３】また、符号量制御部は、符号化部の出力か
らビデオパケットの区切りを決定すると共に当該ビデオ
パケットの先頭にヘッダを挿入することを特徴とする。

【００５４】この発明に係る映像信号符号化装置は、複
数画素からなるマクロブロックより構成される入力映像
信号および当該入力映像信号より先に入力され符号化さ
れた符号化信号に基づいて求まる動き情報から動き補償
予測画像信号を出力する動き補償予測画像出力部と、前
記入力映像信号と前記動き補償画像信号との差分を求め
る減算部と、前記入力映像信号または前記減算部の出力
のいずれかに直交変換を施して変換係数を出力する直交
変換部と、前記マクロブロックに対応する前記変換係数
に基づいて符号化した際の符号量が予め定めたビデオパ
ケットの長さを超える場合、実質的に当該マクロブロッ
クに対応する前記変換係数の内の一部を０に置換した新
たな変換係数に対応する符号化結果を出力する符号化部
とを備えることを特徴とする。

【００５５】また、直交変換部の後段に該直交変換部か
ら出力される変換係数を量子化する量子化部と、該量子
化部の出力を記憶するメモリとを備え、マクロブロック
に対応する前記変換係数に基づく符号化部における符号
化の際の符号量が予め定めたビデオパケットの長さを超
える場合、実質的に当該マクロブロックに対応する前記
変換係数の内の一部を０に置換した新たな変換係数に対
応するように、前記新たな変換係数の０に対応する前記
メモリに記憶されている前記量子化部の出力の一部を０
に置換して前記メモリに記憶し、符号化部が新たな変換
係数に対応する符号化結果を出力するに際し、前記量子
化部の出力の一部が０に置換された前記メモリからの出
力に基づいて符号化を行うことを特徴とする。

【００５６】また、実質的に、変換係数の内の所定の帯
域を超える帯域に対応する前記変換係数の一部を０とし
て新たな変換係数とすることを特徴とする。

【００５７】この発明に係る映像信号符号化方法は、入
力映像信号の複数画素からなるマクロブロックに対する
符号化形式を前記マクロブロックの各々について決定
し、前記入力映像信号および当該入力映像信号より先に
入力され符号化された符号化信号に基づいて求まる動き
情報から動き補償予測画像信号を出力し、前記入力映像
信号と前記動き補償画像信号との差分を求め、前記決定
された符号化形式に応じて前記入力映像信号または前記
差分のいずれかに直交変換を施し、該直交変換後の出力
を所定の量子化パラメータにより量子化し、該量子化後
の出力を符号化し、前記決定された符号化形式がイント
ラ符号化である場合に、前記符号化の際の符号量情報に
基づいて決定される前記量子化パラメータを予め定めた
範囲に制御することを含む。

【００５８】また、先に決定された量子化パラメータと
新たに符号化するマクロブロックに対して決定される量
子化パラメータとの差が所定値以上の場合に、前記新た
に符号化するマクロブロックに対応する符号化後の出力
から新たなビデオパケットを構成することを特徴とす
る。

【００５９】また、符号化後の出力に基づいてビデオパ
ケットの区切りを決定すると共に当該ビデオパケットの
先頭にヘッダを挿入することを特徴とする。

【００６０】この発明に係る映像信号符号化方法は、複
数画素からなるマクロブロックより構成される入力映像
信号および当該入力映像信号より先に入力され符号化さ
れた符号化信号に基づいて求まる動き情報から動き補償
予測画像信号を出力すると共に、前記入力映像信号およ
び前記動き補償予測画像信号に基づいて求められる予測
歪を出力し、前記入力映像信号と前記動き補償画像信号
との差分を求め、該差分に直交変換を施し、該直交変換
後の出力を所定の量子化パラメータにより量子化し、該
量子化後の出力を符号化し、前記予測歪が所定値以上で
ある場合に、前記符号化後の符号量情報に基づいて決定
される前記量子化パラメータを予め定めた範囲に制御す
ることを含む。

【００６１】また、先に決定された量子化パラメータと
新たに符号化するマクロブロックに対して決定される量
子化パラメータとの差が所定値以上の場合に、前記新た
に符号化するマクロブロックに対応する符号化後の出力
から新たなビデオパケットを構成することを特徴とす
る。

【００６２】また、符号化後の出力に基づいてビデオパ
ケットの区切りを決定すると共に当該ビデオパケットの
先頭にヘッダを挿入することを特徴とする。

【００６３】この発明に係る映像信号符号化方法は、複
数画素からなるマクロブロックより構成される入力映像
信号および当該入力映像信号より先に入力され符号化さ
れた符号化信号に基づいて求まる動き情報から動き補償
予測画像信号を出力し、前記入力映像信号と前記動き補
償画像信号との差分を求め、前記入力映像信号または前
記差分のいずれかに直交変換を施して変換係数を出力
し、前記マクロブロックに対応する前記変換係数に基づ
いて符号化した際の符号量が予め定めたビデオパケット
の長さを超える場合、実質的に当該マクロブロックに対
応する前記変換係数の内の一部を０に置換した新たな変
換係数に対応する符号化結果を出力することを含む。

【００６４】また、直交変換後に該直交変換によって得
られる変換係数を量子化し、該量子化後の出力を記憶
し、マクロブロックに対応する前記変換係数に基づく符
号化の際の符号量が予め定めたビデオパケットの長さを
超える場合、実質的に当該マクロブロックに対応する前
記変換係数の内の一部を０に置換した新たな変換係数に
対応するように、前記新たな変換係数の０に対応する前
記記憶されている量子化後の出力の一部を０に置換して
記憶し、新たな変換係数に対応する符号化結果を出力す
るに際し、前記量子化後の出力の一部が０に置換された
記憶値に基づいて符号化を行うことを特徴とする。

【００６５】また、実質的に、変換係数の内の所定の帯
域を超える帯域に対応する前記変換係数の一部を０とし
て新たな変換係数とすることを特徴とする。

【００６６】

【発明の実施の形態】以下、この発明をその実施の形態
を示す図面に基づいて具体的に説明する。実施の形態１．図１は、この発明の実施の形態１である
映像信号符号化装置を示すブロック図である。図２およ
び図３は、この実施の形態１における一時バッファと送
信バッファの動作を説明するための説明図である。

【００６７】図１に示すように、外部入力信号（入力映
像信号）は、減算器１の第一の入力、スイッチ１０１の
第一の入力、および動き補償予測手段１０の第一の入力
に与えられる。減算器１の出力は、スイッチ１０１の第
二の入力に与えられる。

【００６８】スイッチ１０１はイントラブロック決定手
段１０２からの制御信号によって制御され、スイッチ１
０１に入力される第一および第二の入力のいずれを出力
するかの切替がイントラブロック決定手段１０２からの
制御信号に基づいて行われる。

【００６９】スイッチ１０１の出力は、ＤＣＴ手段２と
量子化手段３を介してＤＣ／ＡＣ予測手段１０３と逆量
子化手段６に入力される。逆量子化手段６の出力は、逆
ＤＣＴ手段７に入力される。

【００７０】逆ＤＣＴ手段７の出力は、加算器８の第一
の入力とスイッチ１０４の第一の入力に与えられる。ま
た、加算器８の出力は、スイッチ１０４の第二の入力に
与えられる。

【００７１】スイッチ１０４はイントラブロック決定手
段１０２からの制御信号によって制御され、スイッチ１
０４に入力される第一および第二の入力のいずれを出力
するかの切替がイントラブロック決定手段１０２からの
制御信号に基づいて行われる。

【００７２】スイッチ１０４の出力は、メモリ９に入力
される。メモリ９の出力は、動き補償予測手段１０の第
二の入力に与えられる。動き補償予測手段１０の出力
は、減算器１の第二の入力と加算器８の第二の入力に与
えられる。

【００７３】一方、ＤＣ／ＡＣ予測手段１０３の出力
は、可変長符号化手段４に入力される。可変長符号化手
段４の第一の出力は、一時バッファ１０６を介して、送
信バッファ１０７に入力される。

【００７４】送信バッファ１０７の出力はビットストリ
ームとして出力（送信）され、この送信されたビットス
トリームは復号装置側において受信され復号処理が施さ
れる。

【００７５】可変長符号化手段４の第二の出力は、符号
量制御手段１０５に与えられる。符号量制御手段１０５
は、イントラブロック決定手段１０２からの制御信号と
可変長符号化手段４の第二の出力に基づいて、量子化手
段３、一時バッファ１０６および送信バッファ１０７を
制御する。

【００７６】次に動作について説明する。外部入力信号
としての映像信号（入力映像信号）は、図１２に示され
るように、符号化の基本処理単位であるマクロブロック
に分割され、符号化装置の外部入力信号として入力され
る。

【００７７】なお、入力映像信号に対応するマクロブロ
ックが、実質的に入力映像信号として入力されることに
なるので、入力マクロブロックと表現する場合もある。

【００７８】例えば、入力される映像信号が４：２：０
の場合、輝度信号（Ｙ）の１６画素×１６ラインは、２
つの色差信号（Ｃｂ、Ｃｒ）の８画素×８ラインと画面
上で同じ大きさとなる。

【００７９】従って、１つのマクロブロックは、６つの
８画素×８ラインのブロック（輝度信号に対するブロッ
クが４、色差信号に対するブロックが２の合わせて６の
ブロック）から構成される。

【００８０】すなわち、この場合には、１ブロックの画
素数は６４画素であり、１つのマクロブロックは６つの
ブロックより構成されるので６×６４画素（複数画素）
より構成される。

【００８１】イントラブロック決定手段１０２（符号化
決定部）は、各マクロブロックを、イントラ符号化する
か、インター符号化するかどうかを決定する。実施の形
態における符号化形式は、イントラ符号化およびインタ
ー符号化を前提とする。

【００８２】例えば、符号化によって得られる最初のフ
レームは、フレーム全体をイントラ符号化するイントラ
フレーム（Ｉフレーム）とする。従って、すべてのマク
ロブロックは、イントラ符号化を施される。続く、２番
目以降のフレームの符号化では、イントラリフレッシュ
の手法が用いられる。

【００８３】例えば、１フレームが９９個のマクロブロ
ックから成る場合、０から９８までの値をランダムに並
び替えたテーブルが用意される。そして、ランダムに並
べられた値は、フレーム毎に、このテーブルの先頭から
順に、１つずつ、または複数個ずつ選択される。

【００８４】そして、選択された値をマクロブロック番
号とするマクロブロックは、イントラ符号化するように
設定される。その他のマクロブロックは、インター符号
化するように設定される。

【００８５】イントラ符号化するマクロブロックの場
合、入力された各マクロブロックは、ＤＣＴ手段２によ
ってＤＣＴ係数に変換される。ＤＣＴ手段２から出力さ
れるＤＣＴ係数は、量子化手段３によって量子化され
る。

【００８６】量子化されたＤＣＴ係数は、ＤＣ／ＡＣ予
測手段１０３によってＤＣ、ＡＣ各成分の係数の予測を
行った後、可変長符号化手段４によって量子化パラメー
タなどの付加情報とともに可変長符号化される。

【００８７】また、量子化されたＤＣＴ係数は、逆量子
化手段６で逆量子化される。逆ＤＣＴ手段７で逆ＤＣＴ
されて復号された復号画像は、メモリ９に記憶される。

【００８８】インター符号化するマクロブロックの場
合、まず、動き補償予測手段１０（動き補償予測画像出
力部）は、入力されたマクロブロックの動きを示す動き
ベクトル（動き情報）を検出する。

【００８９】そして、動き補償予測手段１０は、検出さ
れた動きベクトルに従って動き補償予測画像（動き補償
予測画像信号。以下、単に動き補償予測画像と称す）を
作成して出力する。

【００９０】動きベクトルは、メモリ９に記憶された復
号画像の中で、入力マクロブロックとの誤差が最も小さ
くなるような位置を示すものである。

【００９１】この場合、メモリ９に記憶された既に符号
化した画像（入力映像信号より先に入力され符号化され
た符号化信号）の復号画像が参照画像として参照され、
入力されたマクロブロックの動きベクトルが入力された
マクロブロックに対応して求められる。

【００９２】次に、動き補償予測手段１０から出力され
る動き補償予測画像は、減算器１（減算部）の第二の入
力として減算器１に入力される。減算器１では、入力マ
クロブロックと動き補償予測画像との差分が求められ、
差分信号として出力される。

【００９３】その差分信号は、ＤＣＴ手段２（直交変換
部）によって、ブロック毎にＤＣＴ係数に変換され、続
いて、量子化手段３（量子化部）によって、所定の量子
化パラメータにより量子化される。

【００９４】量子化されたＤＣＴ係数は、動きベクトル
および量子化パラメータなどの付加情報とともに可変長
符号化手段４（符号化部）によって可変長符号化され
る。

【００９５】なお、インター符号化の場合、ＤＣ／ＡＣ
予測器１０３は、ＤＣ、ＡＣ各成分の係数の予測を行わ
ず、ＤＣ／ＡＣ予測器１０３に入力される量子化された
後のＤＣＴ係数をそのまま出力する。

【００９６】また、量子化されたＤＣＴ係数は、逆量子
化手段６によって逆量子化され、さらに逆ＤＣＴ手段７
によって逆ＤＣＴされる。逆ＤＣＴ手段７の出力は、加
算器８によって動き補償予測手段１０から出力される動
き補償予測画像と加算される。加算の結果、得られた復
号画像はメモリ９に記憶される。

【００９７】次に、可変長符号化手段４の動作を詳しく
説明する。可変長符号化手段４は、マクロブロック毎
に、量子化されたＤＣＴ係数（イントラ符号化の場合は
ＤＣ／ＡＣ予測も施されたＤＣＴ係数）、および量子化
パラメータ等の付加情報を符号化して、一時バッファ１
０６に書き込む。

【００９８】可変長符号化手段４は、符号化したＤＣＴ
係数および付加情報の符号量（符号量情報）を符号量制
御手段１０５（符号量制御部）に出力する。

【００９９】例えば、ＭＰＥＧ４のイントラフレーム
（Ｉフレーム）を生成する場合、まず、ＤＣ／ＡＣ予測
手段１０３から出力される各ブロックのＤＣＴ係数のＡ
Ｃ成分が、ジグザグスキャン等の方法で１次元スキャン
される。

【０１００】この１次元スキャンされたＤＣＴ係数のＡ
Ｃ成分は、可変長符号化手段４において、０の個数と非
零の係数の組み合わせを符号化するランレングス符号化
によって符号化される。このランレングス符号化された
各ブロックのＡＣ成分データは一時バッファ１０６に書
き込まれる。

【０１０１】図２（ａ）は、一時バッファ１０６のデー
タ構造の一例を示している。各マクロブロックに対応す
る一時バッファ１０６内のデータ構造は、先頭から、各
ブロックのＡＣ成分データ、ｍｃｂｐｃ、ｄｑｕａｎ
ｔ、ＤＣ成分、ａｃ＿ｐｒｅｄ＿ｆｌａｇ、ｃｂｐｙの
順に構成される。

【０１０２】ここで、ｍｃｂｐｃは、マクロブロックタ
イプを示すＭＴＹＰＥ、および色差の各ブロックに非零
のＡＣ係数があったかどうかを示すｃｂｐｃをまとめて
符号化したものである。ｄｑｕａｎｔは、量子化パラメ
ータを示す。

【０１０３】ＤＣ成分は各ブロックのＤＣＴ係数のＤＣ
成分であり、ａｃ＿ｐｒｅｄ＿ｆｌａｇはＡＣ予測を行
ったかどうかを示す。また、ｃｂｐｙは輝度信号Ｙの各
ブロックに非零のＡＣ係数があったかどうかを示す。

【０１０４】なお、上記において、量子化パラメータを
示すｄｑｕａｎｔは、現在のマクロブロックにおける量
子化パラメータと前のマクロブロックにおける量子化パ
ラメータとの差分値を符号化したものである。その差分
値は、±２の範囲とすることがＭＰＥＧ４に規定されて
いる。

【０１０５】可変長符号化手段４は、マクロブロック毎
にこれらの符号を一時バッファ１０６に書き込むととも
に、これらの符号量の合計を符号量制御手段１０５に出
力する。

【０１０６】同様に、ＭＰＥＧ４のインターフレーム
（Ｐフレーム）を生成する場合、図３（ａ）のような順
で符号化したデータが一時バッファ１０６に書き込まれ
る。

【０１０７】図３（ａ）は、一時バッファ１０６のデー
タ構造の一例を示している。各マクロブロックに対応す
る一時バッファ１０６内のデータ構造は、先頭から、各
ブロックの係数データ、ｎｏｔ＿ｃｏｄｅｄ、ｍｃｂｐ
ｃ、動きベクトル、ｃｂｐｙ、ｄｑｕａｎｔの順に構成
される。

【０１０８】ここで、ｎｏｔ＿ｃｏｄｅｄは符号化され
ていないことを示す。ｍｃｂｐｃは、マクロブロックタ
イプを示すＭＴＹＰＥ、および色差の各ブロックに非零
のＡＣ係数があったかどうかを示すｃｂｐｃをまとめて
符号化したものである。

【０１０９】動きベクトルは各マクロブロックの動きベ
クトルであり、ｃｂｐｙは輝度信号Ｙの各ブロックに非
零のＡＣ係数があったかどうかを示す。ｄｑｕａｎｔ
は、量子化パラメータを示す。

【０１１０】符号量制御手段１０５は、可変長符号化手
段４から出力される各マクロブロックの符号量に基づい
て、各ビデオパケットの長さを予め定められた値ＶＰｌ
ｅｎ以下となるように制御する。

【０１１１】すなわち、符号量制御手段１０５は、ビデ
オパケットを構成するマクロブロックの数を制御するこ
とによって、生成される各ビデオパケットの長さが予め
定められた値ＶＰｌｅｎ以下となるようにする。

【０１１２】一時バッファ１０６に書き込まれた符号化
されたデータ、および量子化パラメータ等の付加情報
は、符号量制御手段１０５の制御の下に、送信バッファ
１０７へと転送される。

【０１１３】例えば、ＭＰＥＧ４のデータパーティショ
ンの場合、図２（ｂ）、図３（ｂ）に示すように、ま
ず、ビデオパケットに対応するヘッダがビデオパケット
の先頭に付加される。ヘッダに後続して、ＭＰＥＧ４の
データパーティションに規定された順に並べ替えられた
ビットストリームは、送信バッファ１０７に転送され
る。

【０１１４】なお、ヘッダには、符号化する画像の単位
であるＶＯＰ（ＶｉｄｅｏＯｂｊｅｃｔＰｌａｎ
ｅ）の先頭に付加されるＶＯＰヘッダと、ＶＯＰ中の先
頭以外のビデオパケットに付加されるビデオパケットヘ
ッダ（ＶｉｄｅｏＰａｃｋｅｔＨｅａｄｅｒ）とが
ある。

【０１１５】この実施の形態１では、ＶＯＰはフレーム
と一致すると仮定している。従って、各フレームの先頭
にＶＯＰヘッダを付加し、フレーム内の２番目以降のビ
デオパケットにはビデオパケットヘッダを付加する。

【０１１６】具体的には、図４（ａ）に示すように、各
フレームのビットストリームは１つ以上のビデオパケッ
トから構成されるが、各フレームの先頭のビデオパケッ
トにはＶＯＰヘッダが付加され(図４（ｂ）)、そのフレ
ームの２番目以降のビデオパケット（ＶｉｄｅｏＰａ
ｃｋｅｔ２、ＶｉｄｅｏＰａｃｋｅｔ３…）には
ビデオパケットヘッダが付加される（図４（ｃ））。

【０１１７】なお、ＶＯＰヘッダおよびビデオパケット
ヘッダは、先頭のマクロブロックの量子化パラメータを
含む。

【０１１８】符号量制御手段１０５は、各マクロブロッ
クの発生符号量に従ってビデオパケットの区切りを決定
する。なお、１フレーム中のビデオパケットの数、およ
び各ビデオパケットの長さは任意である。

【０１１９】従って、一般的には、図５に示すように、
１フレームの画面上における各ビデオパケットの占める
位置及び面積は、一定にはならない。

【０１２０】符号量制御手段１０５は、可変長符号化手
段４から出力される符号量に基づいて、量子化手段３で
用いる量子化パラメータを決定する。量子化パラメータ
は、量子化手段３によってＤＣＴ係数を量子化する際
の、量子化ステップ幅を示すものである。

【０１２１】例えば、ビットレートをＲ、フレームレー
トをＦとする場合、１フレームあたりの平均符号量Ｒｐ
はＲｐ＝Ｒ／Ｆとなる。

【０１２２】そこで、符号量制御の単位をＮフレームと
すると、割り当て可能な符号量Ｒｒ（ｋ）の初期値Ｒｒ
（０）は、Ｒｒ（０）＝Ｒｐ×Ｎに設定される。

【０１２３】併せて、残りのフレーム数Ｎｒ（ｋ）の初
期値Ｎｒ（０）をＮｒ（０）＝Ｎと設定する。

【０１２４】そして、フレーム番号ｋ（ｋ≧０）のフレ
ームの符号化が終了した後、そのフレームで発生した符
号量の総量Sから、割り当て可能な符号量Ｒｒ（ｋ＋
１）を、Ｒｒ（ｋ＋１）＝Ｒｒ（ｋ）−S により更新する。

【０１２５】同時に、残りのフレーム数Ｎｒ（ｋ＋１）
をＮｒ（ｋ＋１）＝Ｎｒ（ｋ）−１と更新する（但し、１番目のフレームに対するＮｒ１は
Ｎｒ０である。また、次のフレームのＮｒ１には前のフ
レームのＮｒが代入される）。

【０１２６】フレーム番号（ｋ＋１）のフレームの符号
化を開始する前に、上記割り当て可能な符号量Ｒｒ（ｋ
＋１）、および残りのフレーム数Ｎｒ（ｋ＋１）の値か
ら、現在のフレームの目標符号量Ｔを、次式（１）、Ｔ＝Ｒｒ（ｋ＋１）／Ｎｒ（ｋ＋１）（１）により求める。

【０１２７】さらに、マクロブロック毎に量子化パラメ
ータを設定するために、ｉ番目のマクロブロックにおけ
る仮想バッファｄ（ｉ）の値を次式（２）のように設定
する。

【０１２８】ｄ（ｉ）＝ｄ（０）＋ｓ（ｉ−１）−Ｔ×ｃ（ｉ−１）／ｃ（ｔ）（２）ここで、ｄ（０）は初期バッファ占有量、ｓ（ｉ）はｉ
番目のマクロブロックまでに発生した符号量、ｔは１フ
レーム中のマクロブロックの総数、Ｔは１フレームでの
目標符号量、ｃ（ｉ）はｉ番目のマクロブロックまでの
複雑度を表す指標である。なお、ｃ（ｉ）は次式（３）
のように設定する。

【０１２９】

【数１】

【０１３０】ただし、式（３）においてＸ（ｎ）は次式
（４）で与えられる。

【０１３１】

【数２】

【０１３２】ここで、αは予め定めた定数である。この
定数αは、インター符号化における発生符号量を１とし
たときに、イントラ符号化において、どの程度発生符号
量が多くなるかを示すものであり、通常は１よりも大き
い。この定数αは、実際の符号化により決定することが
できる。例えば、αとして５から８程度の値を設定す
る。

【０１３３】なお、ここにおける仮想バッファの値ｄ
（ｉ）は、目標符号量Ｔに対して、実際の符号量がどれ
だけ増減するかを表わす値である。

【０１３４】また、初期バッファ占有量ｄ（０）は、フ
レームの先頭のマクロブロックにおいて設定されるバッ
ファ占有量の初期値であり、基本的に、固定値である。

【０１３５】ｉ番目のマクロブロックの量子化パラメー
タＱ（ｉ）は、次式（５）により決定する。

【０１３６】

【数３】

【０１３７】ここで、ｒは予め定めた定数である。この
定数ｒは、フレーム毎に設定される目標符号量との違い
を、どの程度量子化パラメータＱ（ｉ）に反映させるか
を決定する。この定数ｒは、例えば、２フレーム分の目
標符号量やバッファの占有量から適応的に決められる。

【０１３８】なお、式（５）における、”３１／ｒ”等
に含まれる”３１”は、ＭＰＥＧ２やＭＰＥＧ４におい
て規定された量子化パラメータの最大値である。

【０１３９】さらに、ｉ番目のマクロブロックがインタ
ー符号化である場合、量子化パラメータＱ（ｉ）は次式
（６）により制限される。

【０１４０】

【数４】

【０１４１】これにより、量子化パラメータＱ（ｉ）と
前のマクロブロックの量子化パラメータＱ（ｉ−１）と
の差が±２を超えないように制限できる（差が±２を超
えないようにすることはＭＰＥＧ４において規定されて
いる）。

【０１４２】また、ｉ番目のマクロブロックがイントラ
符号化である場合、予め定めた上限値Ｑｕを用いて、量
子化パラメータＱ（ｉ）は次式（７）に従って与えられ
る。

【０１４３】すなわち、イントラ符号化である場合、量
子化パラメータが可変長符号化手段４からの符号量情報
に基づいて予め定めた範囲に制御される。

【０１４４】

【数５】

【０１４５】これにより、目標符号量Ｔが非常に小さい
場合でも、イントラリフレッシュするマクロブロックの
画質が保たれる。

【０１４６】なお、現在のマクロブロックの量子化パラ
メータＱ（ｉ）と前のマクロブロックの量子化パラメー
タＱ（ｉ−１）との差が±２（所定値）を超える場合、
符号量制御手段１０５は、現在のマクロブロックから新
しいビデオパケットを構成するよう、一時バッファ１０
６から送信バッファ１０７への符号化データの転送を制
御する。

【０１４７】この符号化データの転送を制御すること
は、ビデオパケットの区切りを決定することに相当す
る。そして、符号量制御手段１０５は、ビデオパケット
の先頭にヘッダ（ビデオパケットヘッダ）を挿入する。

【０１４８】この制御によって、新たなビデオパケット
が現在のマクロブロックから構成される。

【０１４９】新たに構成されるビデオパケットは、ビデ
オパケットヘッダで量子化パラメータを伝送することが
できる。

【０１５０】従って、イントラ符号化するマクロブロッ
クの前後で量子化パラメータが急激に変化し、前記ｄｑ
ｕａｎｔで伝送できない場合にも、上記手法により量子
化パラメータを伝送できる。

【０１５１】図６は、以上のような符号量制御手段１０
５の動作をフローチャートに示したものである。以下、
図６を参照しながら符号量制御手段１０５の動作を説明
する。

【０１５２】符号量制御手段１０５は、可変長符号化手
段４から出力されるｉ−１番目のマクロブロックの符号
量に基づいて、ｉ番目のマクロブロックの量子化パラメ
ータＱ（ｉ）を式（５）を用いて算出する（ステップＳ
１）。

【０１５３】次に、ｉ番目のマクロブロックがインター
符号化である場合、符号量制御手段１０５は算出した量
子化パラメータＱ（ｉ）をＱ（ｉ−１）±２に制限する
（ステップＳ２）。

【０１５４】また、ｉ番目のマクロブロックがイントラ
符号化である場合は、符号量制御手段１０５は算出した
量子化パラメータＱ（ｉ）を予め定めた上限値Ｑｕに制
限する（ステップＳ３）。

【０１５５】さらに、符号量制御手段１０５はｉ−１番
目のマクロブロックの符号量から、現在のビデオパケッ
トの符号量を算出する。

【０１５６】その符号量が予め定められたビデオパケッ
トの長さ制限ＶＰｌｅｎを越える場合（ステップＳ
５）、符号量制御手段１０５はｉ−１番目のマクロブロ
ックから新たなビデオパケットを構成するように一時バ
ッファ１０６から送信バッファ１０７への符号化データ
の転送を制御する（ステップＳ６）。

【０１５７】また、ｉ−１番目のマクロブロックの量子
化パラメータＱ（ｉ−１）がＱ（ｉ−２）±２を超える
場合（ステップＳ７）も、符号量制御手段１０５はｉ−
１番目のマクロブロックから新たなビデオパケットを構
成するように一時バッファ１０６から送信バッファ１０
７への符号化データの転送を制御する（ステップＳ
６）。

【０１５８】ｉ−１番目のマクロブロックから新たなビ
デオパケットを構成する場合、符号量制御手段１０５
は、ｉ−２番目のマクロブロックまでのデータを一時バ
ッファ１０６から送信バッファ１０７へ転送するよう制
御する。

【０１５９】この制御により、図２（ａ）ないし図３
（ａ）のように記憶された符号化データが、図２（ｂ）
ないし図３（ｂ）に示したデータ構成となる。

【０１６０】送信データの構成の制御と併せて、符号量
制御手段１０５は、送信バッファ１０７にヘッダを書き
込む（図２（ｂ）、図３（ｂ）参照）。

【０１６１】なお、現在のビデオパケットにおける符号
量がＶＰｌｅｎを超えず、かつ量子化パラメータＱ（ｉ
−１）がＱ（ｉ−２）±２を超えない場合（ステップＳ
５およびＳ７において、いずれもＮＯの場合）、符号量
制御手段１０５はｉ−１番目のマクロブロックから新た
なビデオパケットを構成する制御を行わない。

【０１６２】なお、上記説明においては、各フレームの
目標符号量Ｔが式（１）により定められた。しかしなが
ら、目標符号量Ｔの算出方法は、必ずしもこれに限られ
ない。

【０１６３】目標符号量Ｔの算出は、その他にも、例え
ば、送信バッファ１０７の占有量（Ｏｃｃｕｐａｎｃ
ｙ）、目標ビットレートおよびフレームレートから求め
た目標符号量Ｔを用いることもできる。

【０１６４】同様に、量子化パラメータＱ（ｉ）の算出
方法は、式（５）による算出方法に限られない。すなわ
ち、量子化パラメータＱ（ｉ）は、例えば、次式（８）
より算出した値ｅ（ｉ）をもとに決定することもでき
る。

【０１６５】ｅ（ｉ）＝ｓ（ｉ−１）−Ｔ×ｃ（ｉ−１）／ｃ（ｔ）（８）

【０１６６】この場合、例えば、式（８）の値の変化ｅ
（ｉ）−ｅ（ｉ−１）に基づいて、量子化パラメータＱ
（ｉ−１）の値から所定量増減した値を量子化パラメー
タＱ（ｉ）とする。

【０１６７】上記説明は、ＭＰＥＧ４のデータパーティ
ションの場合を例とするものである。このような場合に
は、符号量制御手段１０５が一時バッファ１０６から送
信バッファ１０７への符号化データの転送を制御するこ
とによってビデオパケットの構成を制御する。

【０１６８】他方、例えば、データパーティションでな
い場合やＭＰＥＧ２、ＩＴＵ−Ｔ国際規格のＨ．２６３
等の符号化方式の場合、送信バッファに記憶される符号
化データの並び替えが必要ない。

【０１６９】そして、これらの場合、可変長符号化手段
４が送信バッファ１０７に符号化データを直接書き込む
構成とすることもできる。従って、この場合、一時バッ
ファが必ずしも必要でない。

【０１７０】この場合、新たなビデオパケットを構成す
るときは、可変長符号化手段４が送信バッファ１０７へ
のヘッダの書き込みのみを行う。

【０１７１】また、上記説明は、量子化手段３の出力が
ＤＣ／ＡＣ予測手段１０３を介して可変長符号化手段４
に入力される場合を例とするものである。

【０１７２】イントラ符号化する際にＤＣ予測およびＡ
Ｃ予測を行わない場合、ＤＣ／ＡＣ予測手段１０３は必
ずしも必要ではない。

【０１７３】従って、イントラ符号化する際にＤＣ予測
およびＡＣ予測を行わない場合、量子化手段３の出力が
直接、可変長符号化手段４に入力される構成とすること
もできる。

【０１７４】実施の形態２．図７は、この発明の実施の
形態２である映像信号符号化装置を示すブロック図であ
る。図７中、図１と同一符号は同一部分を示す。

【０１７５】図７に示した実施の形態２における実施の
形態１と異なる点は、基本的に以下の（Ａ）〜（Ｃ）の
３点である。

【０１７６】（Ａ）動き補償予測手段１０が、動き補償
予測の際の予測歪に対応する出力７０１（以下、予測歪
７０１と称す）を第二の出力として出力し、この出力を
符号量制御手段１０５に与える。

【０１７７】（Ｂ）ＤＣ／ＡＣ予測手段１０３の出力
が、メモリ７０２を介して可変長符号化手段４に入力さ
れる。

【０１７８】（Ｃ）符号量制御手段１０５が、メモリ７
０２および可変長符号化手段４を制御する。

【０１７９】以下、図７を参照しながら、その動作につ
いて説明する。イントラブロック決定手段１０２、減算
器１、スイッチ１０１、ＤＣＴ手段２、量子化手段３、
逆量子化手段６、逆ＤＣＴ手段７、加算器８、スイッチ
１０４、メモリ９、ＤＣ／ＡＣ予測手段１０３、一時バ
ッファ１０６および送信バッファ１０７の各動作は、実
施の形態１に述べたものと同様であるので、説明を省略
する。

【０１８０】動き補償予測手段１０は、外部入力信号と
して入力されたマクロブロック（入力マクロブロック）
の動きを示す動きベクトルを検出し、動き補償予測画像
を求める。動きベクトルは、メモリ９に記憶された復号
画像の中で、入力マクロブロックとの誤差が最も小さく
なるような位置を示す。検出した動きベクトルに従って
作成される予測画像は、動き補償予測画像として出力さ
れる。

【０１８１】また、動き補償予測手段１０は、動き補償
予測画像と入力マクロブロックに基づいて、予測歪７０
１を出力する。予測歪７０１は、動き補償予測画像と入
力マクロブロックとの誤差を表わすものである。

【０１８２】上記の予測歪７０１は、例えば、入力マク
ロブロックの輝度信号と動き補償予測画像の輝度信号と
の差分絶対値和や差分二乗和により与えられる。

【０１８３】あるいは、予測歪７０１は、輝度信号だけ
でなく、輝度信号および２つの色差信号の入力と動き補
償予測画像との差分絶対値和や差分二乗和により与える
こともできる。

【０１８４】一方、ＤＣ／ＡＣ予測手段１０３から出力
されるＤＣ／ＡＣ予測後のＤＣＴ係数あるいは量子化後
のＤＣＴ係数は、メモリ７０２に記憶される。メモリ７
０２に記憶されたＤＣＴ係数は、可変長符号化手段４に
おいて量子化パラメータなどの付加情報とともに符号化
される。

【０１８５】実施の形態１で説明したように、可変長符
号化手段４は、例えば、図２（ａ）または図３（ａ）の
ように符号化データを一時バッファ１０６に書き込む。

【０１８６】符号量制御手段１０５は、マクロブロック
毎に可変長符号化手段４から出力される符号量を確認
し、各ビデオパケットの長さが予め定められた値ＶＰｌ
ｅｎ以下となるようにマクロブロックを選択し、１ビデ
オパケットにいくつのマクロブロックの情報を入れるか
を制御する。

【０１８７】そして、例えば、符号量制御手段１０５の
制御に基づいて、一時バッファ１０６から出力される符
号化されたデータは、送信バッファ１０７へ図２（ｂ）
または図３（ｂ）のように転送される。

【０１８８】また、併せて、符号量制御手段１０５は、
図２（ｂ）または図３（ｂ）のように、ヘッダを送信バ
ッファ１０７に書き込む。

【０１８９】ここで、その符号量が１つのマクロブロッ
クについて符号化されたデータの符号量だけで上記値Ｖ
Ｐｌｅｎを超えてしまう場合、ビデオパケットの長さは
上記値ＶＰｌｅｎ以下とすることができなくなる。

【０１９０】従って、この場合、符号量制御手段１０５
は、１マクロブロックの符号量を値ＶＰｌｅｎを超えな
いように制御する必要がある。

【０１９１】そこで、実施の形態２における符号量制御
手段１０５は、図８に示したフローチャートのように、
１つのマクロブロックの符号量が予め定めた値ＶＰｌｅ
ｎを越えないように量子化パラメータＱ（ｉ）を制限す
る。また、可変長符号化手段４から出力される各マクロ
ブロックの符号量が上記値ＶＰｌｅｎを越える場合、符
号量制御手段１０５は、メモリ７０２に記憶されたＤＣ
Ｔ係数のうち、予め定めた位置の係数を強制的に０に置
き換える（例として、図９、１０を参照）。そして、可
変長符号化手段４は、改めて可変長符号化をやり直す。

【０１９２】以下、図８を参照して、符号量制御手段１
０５の動作を詳しく説明する。符号量制御手段１０５
は、可変長符号化手段４から出力されるｉ−１番目のマ
クロブロックの符号量をもとに、ｉ番目のマクロブロッ
クの量子化パラメータＱ（ｉ）を算出する（ステップＳ
１１）。

【０１９３】量子化パラメータＱ（ｉ）の算出方法は実
施の形態１と同様であり、例えば式（５）により求め
る。

【０１９４】ｉ番目のマクロブロックがイントラ符号化
である場合、符号量制御手段１０５は、算出した量子化
パラメータＱ（ｉ）を予め定めた値Ｑｕにより式（７）
のように制限するように制御する（ステップＳ１２）。

【０１９５】ここで、予め定めた値Ｑｕは、イントラ符
号化するマクロブロックにおいて画質が劣化しないよう
な量子化パラメータの上限値である。

【０１９６】さらに、符号量制御手段１０５は、式
（７）によって制限した量子化パラメータＱ（ｉ）を予
め定めた値Ｑｌにより次式（９）のように制限するよう
に制御する（ステップＳ１３）。

【０１９７】

【数６】

【０１９８】ここで、値Ｑｌは、ビデオパケットの長さ
制限ＶＰｌｅｎから決まる量子化パラメータの値であ
る。すなわち、値Ｑｌは、イントラ符号化するマクロブ
ロックの符号量がＶＰｌｅｎを超えないように決められ
る量子化パラメータの下限値である。

【０１９９】なお、マクロブロックの符号量は、入力マ
クロブロックの画像の内容に依存する。従って、符号量
がＶＰｌｅｎを超えないための量子化パラメータＱ
（ｉ）の値は、完全に特定することができない。

【０２００】従って、ここで定める量子化パラメータの
下限値Ｑｌは、符号量がＶＰｌｅｎ以下に抑えられると
推定される値を採用する。

【０２０１】一方、ｉ番目のマクロブロックがインター
符号化である場合、符号量制御手段１０５は、式（５）
により算出した量子化パラメータＱ（ｉ）を式（６）の
ように制限するように制御する（ステップＳ１４）。

【０２０２】次に、符号量制御手段１０５は、動き補償
予測手段１０から出力される予測歪７０１を用いて、量
子化パラメータＱ（ｉ）を次式（１０）のように制限す
る（ステップＳ１５）。

【０２０３】

【数７】

【０２０４】ここで、ｓａｄ（ｉ）はｉ番目のマクロブ
ロックの予測歪、ａ０、ａ１、ａ２は予め定めた予測歪
の閾値、ｑ０、ｑ１、ｑ２は予め定めた量子化パラメー
タの下限値である。それぞれの値の間には、以下の式
（１１）の関係がある。

【０２０５】

【数８】

【０２０６】なお、上記予測歪の閾値ａ０、ａ１、ａ２
および量子化パラメータの下限値ｑ０、ｑ１、ｑ２は、
ビデオパケットの長さ制限ＶＰｌｅｎから決まる値であ
る。

【０２０７】すなわち、インター符号化するマクロブロ
ックの符号量がＶＰｌｅｎを超えないように決められ
る。

【０２０８】インター符号化するマクロブロックの符号
量は、その予測歪ｓａｄ（ｉ）との相関が強いことが知
られている（両者は、ほぼ比例する）。従って、量子化
パラメータは、予測歪ｓａｄ（ｉ）が大きいとき、符号
量がＶＰｌｅｎを超えないように制限される。

【０２０９】すなわち、予測歪が所定値以上である場合
に、可変長符号化手段４は、符号量情報に基づいて決定
される量子化パラメータを予め定めた範囲に制御する。

【０２１０】式（１０）に示したように、量子化パラメ
ータＱ（ｉ）は、予測歪ｓａｄ（ｉ）の大きさを予測歪
の閾値ａ０、ａ１、ａ２を用いて４段階に分類され、与
えられる。

【０２１１】ここで、上記４つの分類に対応する量子化
パラメータの下限値ｑ０、ｑ１、ｑ２は、インター符号
化するマクロブロックの符号量がＶＰｌｅｎを超えない
ように設定される。

【０２１２】なお、予測歪ｓａｄ（ｉ）が小さいとき、
インター符号化された符号量は、ＶＰｌｅｎを超えるこ
とがないので、下限値を設定しなくともよい。

【０２１３】なお、上述したように、インター符号化す
るマクロブロックの符号量と予測歪ｓａｄ（ｉ）との間
には強い相関があることが前提である。しかしながら、
インター符号化するマクロブロックの符号量は、予測歪
と完全な比例関係にあるわけではない。

【０２１４】また、先にも述べたが、マクロブロックの
符号量は、入力マクロブロックの画像の内容に依存す
る。従って、符号量がＶＰｌｅｎを超えないための量子
化パラメータＱ（ｉ）の値は、上記の各分類に対応して
完全に特定することはできない。

【０２１５】すなわち、ここで定める量子化パラメータ
の下限値ｑ０、ｑ１、ｑ２は、それぞれ各分類に対応し
て、符号量がＶＰｌｅｎ以下に抑えられると推定される
値を与えるものである。

【０２１６】次に、符号量制御手段１０５は、可変長符
号化手段４から出力されたｉ−１番目のマクロブロック
の符号量がビデオパケットの長さ制限ＶＰｌｅｎを超え
ていないかを確認する（ステップＳ１６）。

【０２１７】ｉ−１番目のマクロブロックの符号量がビ
デオパケットの長さ制限ＶＰｌｅｎを超えている場合、
可変長符号化手段４は、メモリ７０２に記憶されている
ｉ−１番目のマクロブロックのＤＣＴ係数（量子化後の
ＤＣＴ係数または量子化後にＤＣ／ＡＣ予測されたＤＣ
Ｔ係数）のうち所定の係数を強制的に０に置き換える
（ステップＳ１７）。

【０２１８】その後、可変長符号化手段４は、所定の係
数を強制的に０に置き換えたＤＣＴ係数について可変長
符号化をやり直す（ステップＳ１１へスキップ。新たな
変換係数に対応する符号化結果を出力する）。

【０２１９】例えば、ビデオパケットの長さ制限がＶＰ
ｌｅｎ＝２０４８ｂｉｔ、ビデオパケットのヘッダや量
子化パラメータなどＤＣＴ係数に依存しない符号量が最
大でＢｏｆｆ＝６０ｂｉｔ、ＤＣＴ係数の符号化に使わ
れる可変長符号の最大長がＬｍａｘ＝３０ｂｉｔである
場合の、１マクロブロックあたりに伝送可能なＤＣＴ係
数の個数は、次式で与えられる。

【０２２０】（ＶＰｌｅｎ−Ｂｏｆｆ）／Ｌｍａｘ＝６６．２

【０２２１】従って、この場合、１マクロブロックあた
り最低でも６６個のＤＣＴ係数が伝送できることがわか
る。

【０２２２】１マクロブロックは６個のブロックから成
るので、１ブロックあたり最大１１個のＤＣＴ係数が伝
送できることになる。なお、以下では、簡単のため、１
ブロックあたり１０個のＤＣＴ係数が伝送できるとして
説明する。

【０２２３】そこで、例えば図９のように、ここでは、
各ブロックの８×８個のＤＣＴ係数のうち、正味に伝送
可能なＤＣＴ係数が低域（所定の帯域）の１０個のＤＣ
Ｔ係数として残され、斜線部で示した残りの５４個のＤ
ＣＴ係数が０に置き換えられる。

【０２２４】すなわち、実質的に、変換係数の内の所定
の帯域（例えば、低域）を超える帯域（例えば、高域）
に対応する変換係数（あるいは、後述する図１０に示す
ように、少なくともその一部）は０とされ、新たな変換
係数とされる。

【０２２５】可変長符号化手段４は、符号量制御手段１
０５から符号化のやり直しを示す制御信号を受けると、
この書き換えられたＤＣＴ係数を用いてｉ−１番目のマ
クロブロックの符号化をやり直す。

【０２２６】一方、ｉ−１番目のマクロブロックの符号
量がビデオパケットの長さ制限ＶＰｌｅｎを超えていな
かった場合、現在のビデオパケットの符号量が算出され
る。

【０２２７】算出された符号量がＶＰｌｅｎを越える場
合、新たなビデオパケットがｉ−１番目のマクロブロッ
クの符号化データから構成される（ステップＳ１８から
ステップＳ１９へ）。

【０２２８】また、ｉ−１番目のマクロブロックの量子
化パラメータＱ（ｉ−１）がＱ（ｉ−２）±２を超える
場合も、新たなビデオパケットがｉ−１番目のマクロブ
ロックの符号化データから構成される（ステップＳ２０
からステップＳ１９へ）。

【０２２９】ｉ−１番目のマクロブロックから新たなビ
デオパケットを構成する場合、符号量制御手段１０５
は、ｉ−２番目のマクロブロックまでのデータを一時バ
ッファ１０６から送信バッファ１０７に、図２（ｂ）ま
たは図３（ｂ）に示すように転送するよう制御を行う。
併せて、量子化パラメータを含むビデオパケットヘッダ
が、図２（ｂ）または図３（ｂ）に示すように、送信バ
ッファ１０７に書き込まれる。

【０２３０】なお、現在のビデオパケットにおける符号
量がＶＰｌｅｎを超えず、かつ量子化パラメータＱ（ｉ
−１）がＱ（ｉ−２）±２を超えない場合（ステップＳ
１８およびＳ２０において、いずれもＮＯの場合）、符
号量制御手段１０５はｉ−１番目のマクロブロックから
新たなビデオパケットを構成する制御を行わない。

【０２３１】なお、上記の説明においては、マクロブロ
ックの符号量がビデオパケットの長さ制限ＶＰｌｅｎを
超えている場合、０に置き換えるＤＣＴ係数の位置が、
図９に示すように設定された。

【０２３２】しかしながら、０に置き換えるＤＣＴ係数
の位置は、必ずしもこれに限るものではない。例えば、
図１０のように、水平・垂直の最も低い周波数成分に相
当するＤＣＴ係数が正味の伝送可能なＤＣＴ係数とさ
れ、残りのＤＣＴ係数が０とされてもよい。

【０２３３】また、輝度信号および色差信号により、０
に置き換えるＤＣＴ係数の位置および個数が変化するよ
うに構成してもよい。この場合の一例としては、輝度信
号の各ブロックについては１２個のＤＣＴ係数を正味の
伝送可能なＤＣＴ係数とし、色差信号の各ブロックにつ
いては６個のＤＣＴ係数を正味の伝送可能なＤＣＴ係数
とするように構成される。

【０２３４】また、上記説明においては、インター符号
化の場合、量子化パラメータＱ（ｉ）が、予測歪ｓａｄ
（ｉ）の閾値ａ０、ａ１、ａ２による４つの段階に分類
され、それぞれの分類に対応する量子化パラメータの下
限値に基づいて設定された。

【０２３５】しかしながら、量子化パラメータの下限値
の設定は必ずしも４段階に限るものではない。すなわ
ち、量子化パラメータＱ（ｉ）の設定は、予測歪ｓａｄ
（ｉ）に基づいて任意の数の段階に分類され、それぞれ
の分類に対応する量子化パラメータの下限値に基づいて
行うことが可能である。

【０２３６】あるいは、量子化パラメータＱ（ｉ）の設
定が、予測歪ｓａｄ（ｉ）を入力として量子化パラメー
タの下限値を出力するような関数またはテーブルを用い
て行われても良い。

【０２３７】さらに、上記説明においては、イントラ符
号化の場合、量子化パラメータＱ（ｉ）が、予め定めた
量子化パラメータの下限値Ｑｌを下限として制限される
とした。

【０２３８】しかしながら、必ずしもこれに限られるこ
とはなく、例えば、量子化パラメータＱ（ｉ）が、入力
マクロブロックのアクティビティの値によって変化する
量子化パラメータの下限値Ｑ１に基づいて設定されても
よい。

【０２３９】この場合の入力マクロブロックのアクティ
ビティは、例えば、分散、平均値との差分絶対値和、隣
接画素間の差分絶対値和、隣接画素間の差分二乗和など
を用いることができる。

【０２４０】これらのアクティビティは、輝度信号のみ
から求めても、輝度信号と２つの色差信号とから求めて
も良い。

【０２４１】なお、上記実施の形態１および２において
は、イントラブロック決定手段１０２が、フレーム毎に
マクロブロック番号をランダムに並び替えたテーブルの
先頭から順に選択して、その番号のマクロブロックをイ
ントラ符号化するように設定し、その他のマクロブロッ
クをインター符号化するよう設定した。

【０２４２】しかしながら、イントラブロック決定手段
１０２の構成は、これに限るものではない。すなわち、
例えば、前のフレームにおいて動きの大きかったマクロ
ブロック、あるいは、前のフレームにおいて予測誤差の
大きかったマクロブロックは、優先的にイントラ符号化
を行うようにしても良い。

【０２４３】また、上記実施の形態１および２において
は、ＤＣＴ手段２が符号化に用いられた。

【０２４４】しかしながら、入力マクロブロックの符号
化は、必ずしもこれに限るものではない。入力マクロブ
ロックの符号化は、ＤＣＴの代わりに、ウェーブレット
変換、フーリエ変換、オーバーラップＤＣＴなど他の直
交変換を用いて行うことができる。その場合、用いた直
交変換に対応する変換係数が符号化される。

【０２４５】さらに、上記実施の形態１および２におい
ては、符号化する画像の単位であるＶＯＰがフレームで
あると仮定した。

【０２４６】しかしながら、符号化する画像の単位であ
るＶＯＰは、必ずしもこれに限るものではない。すなわ
ち、各実施の形態に説明した符号化の対象として、符号
化する画像の単位であるＶＯＰは、ＶＯＰがフレームと
同一でない場合、例えば、フレーム中の任意の矩形領域
である場合や、画面中におけるオブジェクトが取り得る
任意の形状であってもよい。

【０２４７】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。

【０２４８】この発明に係る映像信号符号化装置は、入
力映像信号の複数画素からなるマクロブロックに対する
符号化形式を前記マクロブロックの各々について決定す
る符号化決定部と、前記入力映像信号および当該入力映
像信号より先に入力され符号化された符号化信号に基づ
いて求まる動き情報から動き補償予測画像信号を出力す
る動き補償予測画像出力部と、前記入力映像信号と前記
動き補償画像信号との差分を求める減算部と、前記符号
化決定部の出力に応じて前記入力映像信号または前記減
算部の出力のいずれかに直交変換を施す直交変換部と、
該直交変換部の出力を所定の量子化パラメータにより量
子化する量子化部と、該量子化部の出力を符号化する符
号化部と、前記符号化決定部により決定された符号化形
式がイントラ符号化である場合に、前記符号化部の符号
量情報に基づいて決定される前記量子化パラメータを予
め定めた範囲に制御する符号量制御部とを備えることを
特徴とするので、復号の際における画質の安定した符号
化を実現できる。

【０２４９】また、符号量制御部は、先に決定された量
子化パラメータと新たに符号化するマクロブロックに対
して決定される量子化パラメータとの差が所定値以上の
場合に、前記新たに符号化するマクロブロックに対応す
る符号化部の出力から新たなビデオパケットを構成する
ことを特徴とするので、イントラ符号化におけるビデオ
パケットの増加を抑えることができる。

【０２５０】また、符号量制御部は、符号化部の出力か
らビデオパケットの区切りを決定すると共に当該ビデオ
パケットの先頭にヘッダを挿入することを特徴とするの
で、１マクロブロックの符号量がビデオパケットの長さ
制限を越えるのを防止できるとともに、決定した量子化
パラメータと前のマクロブロックの量子化パラメータの
差が伝送不可能な大きさになった場合も、正しく量子化
パラメータを伝送することができる。

【０２５１】この発明に係る映像信号符号化装置は、複
数画素からなるマクロブロックより構成される入力映像
信号および当該入力映像信号より先に入力され符号化さ
れた符号化信号に基づいて求まる動き情報から動き補償
予測画像信号を出力すると共に、前記入力映像信号およ
び前記動き補償予測画像信号に基づいて求められる予測
歪を出力する動き補償予測画像出力部と、前記入力映像
信号と前記動き補償画像信号との差分を求める減算部
と、前記減算部の出力に直交変換を施す直交変換部と、
該直交変換部の出力を所定の量子化パラメータにより量
子化する量子化部と、該量子化部の出力を符号化する符
号化部と、前記予測歪が所定値以上である場合に、前記
符号化部の符号量情報に基づいて決定される前記量子化
パラメータを予め定めた範囲に制御する符号量制御部と
を備えることを特徴とするので、復号の際における画質
の安定した符号化を実現できる。

【０２５２】また、符号量制御部は、先に決定された量
子化パラメータと新たに符号化するマクロブロックに対
して決定される量子化パラメータとの差が所定値以上の
場合に、前記新たに符号化するマクロブロックに対応す
る符号化部の出力から新たなビデオパケットを構成する
ことを特徴とするので、決定した量子化パラメータと前
のマクロブロックの量子化パラメータの差が伝送不可能
な大きさになった場合も、確実に正しく量子化パラメー
タを伝送することができる。

【０２５３】また、符号量制御部は、符号化部の出力か
らビデオパケットの区切りを決定すると共に当該ビデオ
パケットの先頭にヘッダを挿入することを特徴とするの
で、１マクロブロックの符号量がビデオパケットの長さ
制限を越えるのを防止できるとともに、決定した量子化
パラメータと前のマクロブロックの量子化パラメータの
差が伝送不可能な大きさになった場合も、確実に正しく
量子化パラメータを伝送することができる。

【０２５４】この発明に係る映像信号符号化装置は、複
数画素からなるマクロブロックより構成される入力映像
信号および当該入力映像信号より先に入力され符号化さ
れた符号化信号に基づいて求まる動き情報から動き補償
予測画像信号を出力する動き補償予測画像出力部と、前
記入力映像信号と前記動き補償画像信号との差分を求め
る減算部と、前記入力映像信号または前記減算部の出力
のいずれかに直交変換を施して変換係数を出力する直交
変換部と、前記マクロブロックに対応する前記変換係数
に基づいて符号化した際の符号量が予め定めたビデオパ
ケットの長さを超える場合、当該マクロブロックに対応
する前記変換係数の内の一部を０に置換した新たな変換
係数に対応する符号化結果を出力する符号化部とを備え
ることを特徴とするので、１マクロブロックの符号量が
ビデオパケットの長さ制限を越えないように制御するこ
とができる。

【０２５５】また、直交変換部の後段に該直交変換部か
ら出力される変換係数を量子化する量子化部と、該量子
化部の出力を記憶するメモリとを備え、マクロブロック
に対応する前記変換係数に基づく符号化部における符号
化の際の符号量が予め定めたビデオパケットの長さを超
える場合、当該マクロブロックに対応する前記変換係数
の内の一部を０に置換した新たな変換係数に対応するよ
うに、前記新たな変換係数の０に対応する前記メモリに
記憶されている前記量子化部の出力の一部を０に置換し
て前記メモリに記憶し、符号化部が新たな変換係数に対
応する符号化結果を出力するに際し、前記量子化部の出
力の一部が０に置換された前記メモリからの出力に基づ
いて符号化を行うことを特徴とするので、簡易な構成
で、１マクロブロックの符号量がビデオパケットの長さ
制限を越えないように制御することができる。

【０２５６】また、変換係数の内の所定の帯域を超える
帯域に対応する前記変換係数の一部を０として新たな変
換係数とすることを特徴とするので、画質の変動をなる
べく抑えて、１マクロブロックの符号量がビデオパケッ
トの長さ制限を越えないように制御することができる。

【０２５７】この発明に係る映像信号符号化方法は、入
力映像信号の複数画素からなるマクロブロックに対する
符号化形式を前記マクロブロックの各々について決定
し、前記入力映像信号および当該入力映像信号より先に
入力され符号化された符号化信号に基づいて求まる動き
情報から動き補償予測画像信号を出力し、前記入力映像
信号と前記動き補償画像信号との差分を求め、前記決定
された符号化形式に応じて前記入力映像信号または前記
差分のいずれかに直交変換を施し、該直交変換後の出力
を所定の量子化パラメータにより量子化し、該量子化後
の出力を符号化し、前記決定された符号化形式がイント
ラ符号化である場合に、前記符号化の際の符号量情報に
基づいて決定される前記量子化パラメータを予め定めた
範囲に制御することを含むので、復号の際における画質
の安定した符号化を実現できる。

【０２５８】また、先に決定された量子化パラメータと
新たに符号化するマクロブロックに対して決定される量
子化パラメータとの差が所定値以上の場合に、前記新た
に符号化するマクロブロックに対応する符号化後の出力
から新たなビデオパケットを構成することを特徴とする
ので、イントラ符号化におけるビデオパケットの増加を
抑えることができる。

【０２５９】また、符号化後の出力に基づいてビデオパ
ケットの区切りを決定すると共に当該ビデオパケットの
先頭にヘッダを挿入することを特徴とするので、１マク
ロブロックの符号量がビデオパケットの長さ制限を越え
るのを防止できるとともに、決定した量子化パラメータ
と前のマクロブロックの量子化パラメータの差が伝送不
可能な大きさになった場合も、正しく量子化パラメータ
を伝送することができる。

【０２６０】この発明に係る映像信号符号化方法は、複
数画素からなるマクロブロックより構成される入力映像
信号および当該入力映像信号より先に入力され符号化さ
れた符号化信号に基づいて求まる動き情報から動き補償
予測画像信号を出力すると共に、前記入力映像信号およ
び前記動き補償予測画像信号に基づいて求められる予測
歪を出力し、前記入力映像信号と前記動き補償画像信号
との差分を求め、該差分に直交変換を施し、該直交変換
後の出力を所定の量子化パラメータにより量子化し、該
量子化後の出力を符号化し、前記予測歪が所定値以上で
ある場合に、前記符号化後の符号量情報に基づいて決定
される前記量子化パラメータを予め定めた範囲に制御す
ることを含むので、復号の際における画質の安定した符
号化を実現できる。

【０２６１】また、先に決定された量子化パラメータと
新たに符号化するマクロブロックに対して決定される量
子化パラメータとの差が所定値以上の場合に、前記新た
に符号化するマクロブロックに対応する符号化後の出力
から新たなビデオパケットを構成することを特徴とする
ので、決定した量子化パラメータと前のマクロブロック
の量子化パラメータの差が伝送不可能な大きさになった
場合も、確実に正しく量子化パラメータを伝送すること
ができる。

【０２６２】また、符号化後の出力に基づいてビデオパ
ケットの区切りを決定すると共に当該ビデオパケットの
先頭にヘッダを挿入することを特徴とするので、１マク
ロブロックの符号量がビデオパケットの長さ制限を越え
るのを防止できるとともに、決定した量子化パラメータ
と前のマクロブロックの量子化パラメータの差が伝送不
可能な大きさになった場合も、確実に正しく量子化パラ
メータを伝送することができる。

【０２６３】この発明に係る映像信号符号化方法は、複
数画素からなるマクロブロックより構成される入力映像
信号および当該入力映像信号より先に入力され符号化さ
れた符号化信号に基づいて求まる動き情報から動き補償
予測画像信号を出力し、前記入力映像信号と前記動き補
償画像信号との差分を求め、前記入力映像信号または前
記差分のいずれかに直交変換を施して変換係数を出力
し、前記マクロブロックに対応する前記変換係数に基づ
いて符号化した際の符号量が予め定めたビデオパケット
の長さを超える場合、当該マクロブロックに対応する前
記変換係数の内の一部を０に置換した新たな変換係数に
対応する符号化結果を出力することを含むので、１マク
ロブロックの符号量がビデオパケットの長さ制限を越え
ないように制御することができる。

【０２６４】また、直交変換後に該直交変換によって得
られる変換係数を量子化し、該量子化後の出力を記憶
し、マクロブロックに対応する前記変換係数に基づく符
号化の際の符号量が予め定めたビデオパケットの長さを
超える場合、当該マクロブロックに対応する前記変換係
数の内の一部を０に置換した新たな変換係数に対応する
ように、前記新たな変換係数の０に対応する前記記憶さ
れている量子化後の出力の一部を０に置換して記憶し、
新たな変換係数に対応する符号化結果を出力するに際
し、前記量子化後の出力の一部が０に置換された記憶値
に基づいて符号化を行うことを特徴とするので、簡易な
構成で、１マクロブロックの符号量がビデオパケットの
長さ制限を越えないように制御することができる。

【０２６５】また、変換係数の内の所定の帯域を超える
帯域に対応する前記変換係数の一部を０として新たな変
換係数とすることを特徴とするので、画質の変動をなる
べく抑えて、１マクロブロックの符号量がビデオパケッ
トの長さ制限を越えないように制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１による映像信号符号
化装置を示すブロック図である。

【図２】この発明の実施の形態１における一時バッフ
ァと送信バッファの状態（Ｉフレームの場合）を示す説
明図である。

【図３】この発明の実施の形態１における一時バッフ
ァと送信バッファの状態（Ｐフレームの場合）を示す説
明図である。

【図４】この発明の実施の形態１における１フレーム
分のビットストリームの構成を示す図である。

【図５】この発明の実施の形態１における画面上のビ
デオパケットの配置の一例を示す図である。

【図６】この発明の実施の形態１における符号量制御
のフローチャートである。

【図７】この発明の実施の形態２による映像信号符号
化装置を示すブロック図である。

【図８】この発明の実施の形態２における符号量制御
のフローチャートである。

【図９】この発明の実施の形態２において符号量制御
が強制的にＤＣＴ係数を０に置き換える場合の、０に置
き換えられるＤＣＴ係数の位置の一例を示す図である。

【図１０】この発明の実施の形態２において符号量制
御が強制的にＤＣＴ係数を０に置き換える場合の、０に
置き換えられるＤＣＴ係数の位置の他の例を示す図であ
る。

【図１１】従来の映像信号符号化装置を示すブロック
図である。

【図１２】従来の映像信号符号化装置への入力信号を
示す説明図である。

【符号の説明】

１減算器、２ＤＣＴ手段、３量子化手段、４可
変長符号化手段、１０動き補償予測手段、１０２イン
トラブロック決定手段、１０５符号量制御手段、７０
１予測歪、７０２メモリ。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年７月１０日（２００１．７．１
０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３５】例えば、イントラ符号化するマクロブロッ
クの数が極端に少ない場合、前のフレームでイントラ符
号化したマクロブロックが、偶々、平坦な画像である
と、次のフレームのイントラ符号化の目標符号量は、極
端に少なくなる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１２５】同時に、残りのフレーム数Ｎｒ（ｋ＋１）
をＮｒ（ｋ＋１）＝Ｎｒ（ｋ）−１と更新する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者貴島淳子東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者杉山和宏東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 5C059 KK01 MA00 MA04 MA05 MA23 MC11 MC38 ME02 NN01 PP04 PP16 RC24 SS07 SS10 TA23 TA46 TB07 TC18 TC38 TD06 TD15 UA02 UA05 UA33 UA34 5J064 AA01 BA08 BA09 BA16 BB05 BC01 BC02 BC08 BC16 BD03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力映像信号の複数画素からなるマクロ
ブロックに対する符号化形式を前記マクロブロックの各
々について決定する符号化決定部と、前記入力映像信号および当該入力映像信号より先に入力
され符号化された符号化信号に基づいて求まる動き情報
から動き補償予測画像信号を出力する動き補償予測画像
出力部と、前記入力映像信号と前記動き補償画像信号との差分を求
める減算部と、前記符号化決定部の出力に応じて前記入力映像信号また
は前記減算部の出力のいずれかに直交変換を施す直交変
換部と、該直交変換部の出力を所定の量子化パラメータにより量
子化する量子化部と、該量子化部の出力を符号化する符
号化部と、前記符号化決定部により決定された符号化形式がイント
ラ符号化である場合に、前記符号化部の符号量情報に基
づいて決定される前記量子化パラメータを予め定めた範
囲に制御する符号量制御部とを備えることを特徴とする
映像信号符号化装置。
【請求項２】符号量制御部は、先に決定された量子化
パラメータと新たに符号化するマクロブロックに対して
決定される量子化パラメータとの差が所定値以上の場合
に、前記新たに符号化するマクロブロックに対応する符
号化部の出力から新たなビデオパケットを構成すること
を特徴とする請求項１に記載の映像信号符号化装置。
【請求項３】符号量制御部は、符号化部の出力からビ
デオパケットの区切りを決定すると共に当該ビデオパケ
ットの先頭にヘッダを挿入することを特徴とする請求項
１に記載の映像信号符号化装置。
【請求項４】複数画素からなるマクロブロックより構
成される入力映像信号および当該入力映像信号より先に
入力され符号化された符号化信号に基づいて求まる動き
情報から動き補償予測画像信号を出力すると共に、前記
入力映像信号および前記動き補償予測画像信号に基づい
て求められる予測歪を出力する動き補償予測画像出力部
と、前記入力映像信号と前記動き補償画像信号との差分を求
める減算部と、前記減算部の出力に直交変換を施す直交変換部と、該直交変換部の出力を所定の量子化パラメータにより量
子化する量子化部と、該量子化部の出力を符号化する符
号化部と、前記予測歪が所定値以上である場合に、前記符号化部の
符号量情報に基づいて決定される前記量子化パラメータ
を予め定めた範囲に制御する符号量制御部とを備えるこ
とを特徴とする映像信号符号化装置。
【請求項５】符号量制御部は、先に決定された量子化
パラメータと新たに符号化するマクロブロックに対して
決定される量子化パラメータとの差が所定値以上の場合
に、前記新たに符号化するマクロブロックに対応する符
号化部の出力から新たなビデオパケットを構成すること
を特徴とする請求項４に記載の映像信号符号化装置。
【請求項６】符号量制御部は、符号化部の出力からビ
デオパケットの区切りを決定すると共に当該ビデオパケ
ットの先頭にヘッダを挿入することを特徴とする請求項
４に記載の映像信号符号化装置。
【請求項７】複数画素からなるマクロブロックより構
成される入力映像信号および当該入力映像信号より先に
入力され符号化された符号化信号に基づいて求まる動き
情報から動き補償予測画像信号を出力する動き補償予測
画像出力部と、前記入力映像信号と前記動き補償画像信号との差分を求
める減算部と、前記入力映像信号または前記減算部の出力のいずれかに
直交変換を施して変換係数を出力する直交変換部と、前記マクロブロックに対応する前記変換係数に基づいて
符号化した際の符号量が予め定めたビデオパケットの長
さを超える場合、当該マクロブロックに対応する前記変
換係数の内の一部を０に置換した新たな変換係数に対応
する符号化結果を出力する符号化部とを備えることを特
徴とする映像信号符号化装置。
【請求項８】直交変換部の後段に該直交変換部から出
力される変換係数を量子化する量子化部と、該量子化部の出力を記憶するメモリとを備え、マクロブロックに対応する前記変換係数に基づく符号化
部における符号化の際の符号量が予め定めたビデオパケ
ットの長さを超える場合、当該マクロブロックに対応す
る前記変換係数の内の一部を０に置換した新たな変換係
数に対応するように、前記新たな変換係数の０に対応す
る前記メモリに記憶されている前記量子化部の出力の一
部を０に置換して前記メモリに記憶し、符号化部が新たな変換係数に対応する符号化結果を出力
するに際し、前記量子化部の出力の一部が０に置換され
た前記メモリからの出力に基づいて符号化を行うことを
特徴とする請求項７に記載の映像信号符号化装置。
【請求項９】変換係数の内の所定の帯域を超える帯域
に対応する前記変換係数の一部を０として新たな変換係
数とすることを特徴とする請求項７または８に記載の映
像信号符号化装置。
【請求項１０】入力映像信号の複数画素からなるマク
ロブロックに対する符号化形式を前記マクロブロックの
各々について決定し、前記入力映像信号および当該入力映像信号より先に入力
され符号化された符号化信号に基づいて求まる動き情報
から動き補償予測画像信号を出力し、前記入力映像信号と前記動き補償画像信号との差分を求
め、前記決定された符号化形式に応じて前記入力映像信号ま
たは前記差分のいずれかに直交変換を施し、該直交変換後の出力を所定の量子化パラメータにより量
子化し、該量子化後の出力を符号化し、前記決定された符号化形式がイントラ符号化である場合
に、前記符号化の際の符号量情報に基づいて決定される
前記量子化パラメータを予め定めた範囲に制御すること
を含む映像信号符号化方法。
【請求項１１】先に決定された量子化パラメータと新
たに符号化するマクロブロックに対して決定される量子
化パラメータとの差が所定値以上の場合に、前記新たに
符号化するマクロブロックに対応する符号化後の出力か
ら新たなビデオパケットを構成することを特徴とする請
求項１０に記載の映像信号符号化方法。
【請求項１２】符号化後の出力に基づいてビデオパケ
ットの区切りを決定すると共に当該ビデオパケットの先
頭にヘッダを挿入することを特徴とする請求項１０に記
載の映像信号符号化方法。
【請求項１３】複数画素からなるマクロブロックより
構成される入力映像信号および当該入力映像信号より先
に入力され符号化された符号化信号に基づいて求まる動
き情報から動き補償予測画像信号を出力すると共に、前
記入力映像信号および前記動き補償予測画像信号に基づ
いて求められる予測歪を出力し、前記入力映像信号と前記動き補償画像信号との差分を求
め、該差分に直交変換を施し、該直交変換後の出力を所定の量子化パラメータにより量
子化し、該量子化後の出力を符号化し、前記予測歪が所定値以上である場合に、前記符号化後の
符号量情報に基づいて決定される前記量子化パラメータ
を予め定めた範囲に制御することを含む映像信号符号化
方法。
【請求項１４】先に決定された量子化パラメータと新
たに符号化するマクロブロックに対して決定される量子
化パラメータとの差が所定値以上の場合に、前記新たに
符号化するマクロブロックに対応する符号化後の出力か
ら新たなビデオパケットを構成することを特徴とする請
求項１３に記載の映像信号符号化方法。
【請求項１５】符号化後の出力に基づいてビデオパケ
ットの区切りを決定すると共に当該ビデオパケットの先
頭にヘッダを挿入することを特徴とする請求項１３に記
載の映像信号符号化方法。
【請求項１６】複数画素からなるマクロブロックより
構成される入力映像信号および当該入力映像信号より先
に入力され符号化された符号化信号に基づいて求まる動
き情報から動き補償予測画像信号を出力し、前記入力映像信号と前記動き補償画像信号との差分を求
め、前記入力映像信号または前記差分のいずれかに直交変換
を施して変換係数を出力し、前記マクロブロックに対応する前記変換係数に基づいて
符号化した際の符号量が予め定めたビデオパケットの長
さを超える場合、当該マクロブロックに対応する前記変
換係数の内の一部を０に置換した新たな変換係数に対応
する符号化結果を出力することを含む映像信号符号化方
法。
【請求項１７】直交変換後に該直交変換によって得ら
れる変換係数を量子化し、該量子化後の出力を記憶し、マクロブロックに対応する前記変換係数に基づく符号化
の際の符号量が予め定めたビデオパケットの長さを超え
る場合、当該マクロブロックに対応する前記変換係数の
内の一部を０に置換した新たな変換係数に対応するよう
に、前記新たな変換係数の０に対応する前記記憶されて
いる量子化後の出力の一部を０に置換して記憶し、新たな変換係数に対応する符号化結果を出力するに際
し、前記量子化後の出力の一部が０に置換された記憶値
に基づいて符号化を行うことを特徴とする請求項１６に
記載の映像信号符号化方法。
【請求項１８】変換係数の内の所定の帯域を超える帯
域に対応する前記変換係数の一部を０として新たな変換
係数とすることを特徴とする請求項１６または１７に記
載の映像信号符号化方法。