JP2002506605A - データ圧縮 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 データ（Ｄ）は、圧縮パラメータ（ＣＰＡＲ）に依存して圧縮される。そのようなデータ圧縮の一例は、ＭＰＥＧによって規定された規格に基づく画像のシーケンスの符号化である。データ（Ｄ）の圧縮プロセス中、以下の３ステップが繰り返し実行される。予測ステップ（ＰＲＤ）では、圧縮パラメータ（ＣＰＡＲ）の初期値（ＶＡＬｉｎｔ）に基づいて、どれ程度の圧縮データ量Ｘｐｒｄが将来の瞬時Ｔｆｕｔで取得されるかを予測する。適合ステップ（ＡＤＰ）では、初期値（ＶＡＬｉｎｔ）を、予測されるデータ量（Ｘｐｒｄ）と所望のデータ量（Ｘｄｅｓ）との間の差（ΔＸ）に基づいて適合させて、圧縮パラメータ（ＣＰＡＲ）の適合値（ＶＡＬａｄｐ）を取得する。適用ステップ（ＡＰＬ）において、圧縮パラメータ（ＣＰＡＲ）の適合値（ＶＡＬａｄｐ）を、次に適合ステップ（ＡＤＰ）が続く次の予測ステップ（ＰＲＤ）が実行されるまで適用する。そのようなデータ圧縮によって、情報の損失に関して良好な品質を発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】 データ圧縮 発明の分野 本発明は、圧縮パラメータに依存するデータ圧縮に関するものである。そのよ うなデータ圧縮は、例えば、ＭＰＥＧによって規定された画像符号化規格に従う 画像のシーケンスの符号化に適用される。 発明の背景 米国特許明細書第５，６８０，４８３号（代理人整理番号ＰＨＦ９４．５１０ ）は、画像のシーケンスを、ブロックで配置した連続するＮ個の画像群に分割す る装置を記載している。それは、そのブロックの量子化及び可変長符号化用のチ ャネルと、ビット伝送速度制御サブアセンブリとを具える。このアセンブリは、 バッファメモリと、量子化ステップを変更する装置とを順に具える。その装置は 複数の段を有する。第１段は、画像のシーケンスの連続する画像の各々に対して ビット数を割り当てる。第２段は、現在の画像及びそれに続くＮ−１個の画像に 対してビット数を割り当てる。第３段は、符号化すべき新たな画像の各々に対す るビット数割当てを補正する。第４段は、補正したビット数割当ての機能のよう な量子化ステップを変更する。 発明の要約 本発明の目的は、良好な品質となるデータ圧縮を行うことである。 本発明は、以下の態様を考慮する。圧縮データを受信するエンティティ、例え ば、伝送チャネル、記憶媒体又はその両方によって処理できる程度の圧縮データ 量を取得するようにデータ圧縮を行うのが有利である。データが大幅に圧縮され る場合、不必要なデータ損失がある。その理由は、受信エンティティのデータ処 理容量が十分に用いられないからである。データが少量しか圧縮されない場合に も不必要なデータ損失がある。その理由は、受信エンティティが圧縮データの所 定の部分を処理することができず、その結果、この部分を損失するからである。 したがって、情報の損失を最小にすることに関して、データ圧縮の品質は、デー タを圧縮する程度を決定する圧縮パラメータによって相当な影響が及ぼされる。 引用した背景技術は、ＭＰＥＧビデオ符号化の際に圧縮パラメータを調整する ために以下の原理を適用する。画像群の開始時に、圧縮パラメータの初期値が計 算される。圧縮パラメータの初期値は、好適には画像群を表すデータを圧縮する ことによって取得すべき圧縮データ量に相当する。以前の画像群を圧縮したとき の経験に基づいて、典型的な中間結果は、群中の連続する画像の各々に対して規 定される。各画像に対して、初期圧縮パラメータは、これまで実際に発生した圧 縮データ量と典型的な中間結果との間の差に基づいて適合される。したがって、 従来技術では、画像間圧縮面が画像群の始端で形成され、圧縮パラメータが、こ の面からの偏差に応じて調整される。 本発明によれば、以下のステップを繰り返し実行する。圧縮パラメータの初期 値に基づいて、どれくらいのデータ圧縮量が将来の瞬時に取得されるかを予測す る。初期値を、予測されるデータ量と所望のデータ量との間の差に基づいて適合 させて、圧縮パラメータの適合値を取得する。圧縮パラメータの適合値を、次の 適合ステップが続く次の予測ステップを実行するまで適用する。 本発明は、従来のように間接ではなく直接に所望の圧縮データ量に関連した圧 縮パラメータの調整を提供する。その結果、一般的には従来よりも所望の圧縮デ ータ量に近い圧縮データ量を取得する。したがって、本発明は、圧縮データを受 信するエンティティのデータ処理容量に更に正確に整合したデータ圧縮を許容す る。その結果、本発明は、データの損失に関して更に良好な品質を発生させる。 本発明及びそれを好適に実現するのに任意に使用できる他の形態を、添付図面 を参照して明らかにする。 図面の簡単な説明 図１は、請求の範囲１に記載した本発明の基本形態を示す概念図である。 図２及び３はそれぞれ、請求の範囲２及び３に記載した他の形態を示す概念図 である。 図４は、ＭＰＥＧビデオコーダの一例のブロック図である。 図５は、本発明によるビデオ符号化の方法を示すフローチャートである。 図６は、図５の方法によるビデオ符号化中に発生するおそれがある状態を示す グラフである。 図面の詳細な説明 先ず、参照符号を用いて一部を説明する。図面中、同様なエンティティを同一 文字符号によって説明する。単一の図において、種々の同様なエンティティを示 す。その場合、小文字の番号又は接尾辞を文字符号に付加して、同様なエンティ ティを互いに区別する。番号又は接尾辞は、同様なエンティティの数が連続パラ メータである場合、括弧内に存在する。明細書及び請求の範囲において、参照符 号の任意の番号又は接尾辞を、適切な場合には省略する。図１は、全体に亘る本 発明の基本形態を示す。データＤは、圧縮パラメータＣＰＡＲに応じてＣＭＰに 圧縮される。データＤの圧縮プロセス中、以下の３ステップが繰り返し実行され る。予測ステップＰＲＤにおいて、どの程度の圧縮データ量Ｘｐｒｄが将来の瞬 時Ｔｆｕｔで取得されるかを、圧縮パラメータＣＰＡＲの初期値ＶＡＬｉｎｔに 基づいて予測する。適合ステップＡＤＰにおいて、初期値ＶＡＬｉｎｔを、予測 されるデータ量Ｘｐｒｄと所望のデータ量Ｘｄｅｓとの間の差ΔＸに基づいて適 合化して、圧縮パラメータＣＰＡＲの適合値ＶＡＬａｄｐを取得する。適用ステ ップＡＰＬにおいて、次の適合ステップＡＤＰが続く次の予測ステップＰＲＤが 実行されるまで、圧縮パラメータＣＰＡＲの適合値ＶＡＬａｄｐを適用する。 図１の形態を有効に実現するために、以下の態様を考慮する。３ステップＰＲ Ｄ，ＡＤＰ，ＡＰＬを実行するときは常に、圧縮パラメータＣＰＡＲの値が変化 する。圧縮パラメータＣＰＡＲの値が比較的安定していることが好ましい。圧縮 パラメータＣＰＡＲの値が顕著に変動する場合、一つ以上のデータ部分が比較的 大きく圧縮される事態が生じる。その結果、これらデータ部分の圧縮は、比較的 重要な情報の損失を伴う。これは、圧縮パラメータＣＰＡＲが平均値に近接した 状態の場合には一般的に良好な全体に亘る品質に悪影響を及ぼす。すなわち、全 体に亘る品質は、一般に１０，１１，９，８，１０，１２となる圧縮パラメータ ＣＰＡＲの連続する値の方が連続する値１０，１４，６，２，１０，１８の場合 に比べて良好なものとなる。 図２は、以下の形態を示す。圧縮パラメータＣＰＡＲは、３ステップＰＲＤ， ＡＤＰ，ＡＰＬが少なくとももう一度実行される時間間隔ΔＴｇｒｐに亘って供 給されるべき圧縮データＸｇｒｐの量に関連する。 図２の形態は、以下の利点を提供する。３ステップＰＲＤ，ＡＤＰ，ＡＰＬが 瞬時Ｔ[ｉ]で実行されるとともに、これらステップがその後瞬時Ｔ[ｉ＋１]，Ｔ [ｉ＋２],...で実行されると仮定する。図２の形態が適用される場合、瞬時Ｔ[ ｉ]の圧縮パラメータＣＰＡＲは、瞬時Ｔ[ｉ]に続く時間間隔ΔＴｇｒｐ[ｉ]に 亘って供給すべきデータの量に関連する。同様に、瞬時Ｔ[ｉ＋１]の圧縮パラメ ータＣＰＡＲは、瞬時Ｔ[ｉ＋１]に続く時間間隔ΔＴｇｒｐ[ｉ＋１]に亘って供 給すべきデータの量に関連する。これら時間間隔ΔＴｇｒｐ[ｉ],ΔＴｇｒｐ[ｉ ＋１]がほとんど重なり合うので、瞬時Ｔ[ｉ]，Ｔ[ｉ＋１]の予測されるデータ 量Ｘｐｒｄ[ｉ]，Ｘｐｒｄ[ｉ＋１]の差が比較的小さい。その結果、瞬時Ｔ[ｉ ＋１]の適合値ＶＡＬａｄｐ[ｉ＋１]は、瞬時Ｔ[ｉ]の適合値ＶＡＬａｄｐ[ｉ] と大きく相違しない。したがって、図２の形態を適用する場合、圧縮パラメータ ＣＰＡＲの値は比較的安定する。その結果、図２の形態は、品質を良好にするの に寄与する。 図１の形態を利用するために、以下の態様も考慮する必要がある。データＤは 、本来は他の部分に比べて圧縮が困難な１個以上の部分を具える。すなわち、圧 縮パラメータＣＰＡＲの値を固定した場合、圧縮が困難な部分は、他の部分に比 べて多い量の圧縮データを提供する。その結果、圧縮が困難なデータ部分は、圧 縮データにおいて相当の増大が生じる。そのような相当な増大は、情報の損失を 引き起こす圧縮データを受信するエンティティのデータ処理容量を超える。例え ば、受信エンティティをメモリとする場合、圧縮データに相当の増大があるとき にはメモリがオーバーフローするおそれがある。 図３は、以下の形態を示す。将来の瞬時Ｔｆｕｔは、圧縮データの予測される 相当の増大ＩＮＣの直前にある。 図３の形態は、以下の利点を提供する。将来の瞬時Ｔｆｕｔで発生した圧縮デ ータ量は、所望の圧縮データ量Ｘｄｅｓのに比較的近接する。図３の形態によれ ば、将来の瞬時Ｔｆｕｔが、予測される相当のデータの増大の直前にあるので、 図３の形態は、情報の損失を防止する以下の予防手段を許容する。所望のデータ 量Ｘｄｅｓは、圧縮データの相当の増大を処理するために圧縮データを受信する エンティティがそれ自体十分な部屋に存在するように規定される。例えば、受信 エンティティをメモリとする場合、所望のデータ量Ｘｄｅｓを、圧縮が困難なデ ータ部分の発生前にメモリがほぼ空になるように規定する。したがって、図３の 形態は、情報の損失に対する予防手段を許容し、その結果、それは、品質を良好 にするのに寄与している。 図４は、本発明によるＭＰＥＧビデオコーダの一例を示す。それは、８×８画 素のブロックに分割した画像Ｐｉｎのシーケンスに応答したビット伝送速度Ｒを 有するＭＰＥＧデータストリームＤＳを提供する。図４のデコーダは、移動補償 予測器(ｍｏｔｉｏｎ−ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ｐｒｅｄｉｃｔｏｒ)ＭＰＣと、 減算器ＳＵＢと、離散的余弦変換器ＤＣＴと、量子化器Ｑと、可変長コーダＶＬ Ｃと、出力バッファＯＢＵＦと、コントローラＣＯＮとを具える。 どの画像Ｐｉｎａ符号化するかに応じた３タイプの符号化、すなわち、Ｉ−タ イプ符号化、Ｐ−タイプ符号化及びＢ−タイプ符号化がある。画像をＩ−タイプ 符号化する場合、離散的余弦変換器ＤＣＴは、任意の変形なく符号化すべき画像 を受信する。すなわち、移動補償予測器ＭＣＰ及び減算器ＳＵＢは、Ｉ−タイプ 画像の符号化に悪影響を及ぼさない。画像をＰ−タイプ符号化する場合、移動補 償予測器は、復号化端で利用できるように、以前の画像に基づいてこの画像の予 測を行う。画像をＢ−タイプ符号化する場合、移動補償予測器は、復号化端で利 用できるように、以前の画像及び次の画像に基づいてこの画像の予測を行う(Ｂ は双方向を意味する。)。したがって、Ｐ又はＢ−タイプ符号化の場合、移動補 償予測器ＭＣＰは予測画像Ｐｐｒｅｐを提供する。減算器は、予測画像Ｐｐｒｅ ｐを、符号化すべき画像Ｐｉｎから減算し、その結果、予測誤差画像Ｐｅｅｒを 離散的余弦変換器に供給する。Ｉ−タイプ、Ｐ−タイプ又はＢ−タイプ符号化し た画像を、以後Ｉ−画像、Ｐ−画像又はＢ−画像とそれぞれ称する。 画像Ｐのシーケンスに対して適用される符号化のタイプには循環的なパターン がある。各サイクルは、画像ＰｉｎのＩ−タイプ符号化とともに開始し、次の画 像Ｐｉｎに対してＰ及びＢ−タイプ符号化が続く。サイクルは、Ｎを整数とした 場合、Ｎ個の画像をカバーする。符号化サイクルによってカバーされたＮ個の画 像を、画像群と称する。したがって、画像群は、Ｉ−画像で開始し、１個以上の Ｐ−画像及びＢ−画像が続く。例えば、Ｎ＝６と仮定した場合、画像群は以下の 画像：Ｉ−Ｂ−Ｂ−Ｐ−Ｂ−Ｂを具える。 任意の符号化のタイプＩ，Ｐ又はＢに対して、以下の動作を実行する。離散的 余弦変換器ＤＣＴは、８×８画素のブロックを離散的余弦変換係数のブロックに 変換する。Ｉ−タイプ符号化の場合、離散的余弦係数は、符号化すべき画像に直 接関連し、Ｐ又はＢ−タイプ符号化の場合、離散的余弦係数は、予測誤差画像に 関連する。量子化器Ｑは、離散的余弦変換係数を量子化して、量子化係数を取得 する。可変長コーダは、一連の量子化係数をコードワードに変換する。出力バッ ファＯＢＵＦは、コードワードを一時的に格納し、ＭＰＥＧデータストリームを 発生させる。 更に詳細には、量子化器Ｑは、量子化パラメータＱＰＡＲによって離散的余弦 変換係数の各々を除算し、この除算の結果を、最も近い整数に丸める。例えば、 離散的余弦変換係数が−１２８と１２７との間の任意の整数値を有すると仮定す る。その場合、離散的余弦変換係数を２値形態で表すには８ビットが要求される 。量子化パラメータＱＰＡＲが４の値を有する場合、−３２と３１との間の任意 の整数を有する量子化された離散的余弦変換係数を取得する。その場合、量子化 された離散的余弦係数を表すのに６ビットしか要求されない。しかしながら、量 子化パラメータが８の値を有する場合、−１６と１５との間の任意の整数を有す る量子化された離散的余弦変換係数を取得する。その場合、量子化されたＤＣＴ 係数を表すのに５ビットしか要求されない。 量子化パラメータＱＰＡＲは、どの程度の画像品質を復号化端で取得するでき るかをかなりの程度決定する。比較的大きい値を有する量子化パラメータＱＰＡ Ｒによって画像を符号化する場台、量子化された係数は、比較的少ないビット数 を具え、その結果、画像は、比較的小さい解像度を有する。それに対して、比較 的小さい値を有する量子化パラメータＱＰＡＲによって画像を符号化する場合、 量子化された係数は、比較的大きいビット数を具え、その結果、画像は、比較的 大きい解像度を有する。 しかしながら、量子化パラメータＱＰＡＲに関して、以下の制約を遵守する必 要がある。画像Ｐｉｎの符号化は、概して、画像周期Ｔｐによって分割したＭＰ ＥＧデータストリームのビット伝送速度Ｒに等しいビット数を発生させる。出力 バッファＯＢＵＦ及び復号化端の入力バッファの存在のために、特定の画像の符 号化によって、平均よりも多い又は少ないビット数を発生させる。すなわち、こ れらバッファは、一時的に平均から逸脱するためにある程度の余裕を提供する。 余裕の量は、各バッファサイズによって制限される。平均からの逸脱が非常に大 きい場合、符号化端の入力バッファはアンダーフローし又はオーバーフローする 。その場合、１個以上の画像が、不完全なものとなり、完全に消失するおそれも ある。いうまでもなく、これは、全体に亘る品質に比較的大きな影響を与える。 したがって、上記観点に関して、量子化パラメータＱＰＡＲは、好適には以下 のストラテジに基づいて制御される。量子化パラメータＱＰＡＲには、復号化端 の入力バッファのアンダーフロー又はオーバーフローを回避する間できるだけ小 さい値が与えられる。これに関して、量子化パラメータは、好適には、ある画像 から他の画像までほとんど変化しない値を有する。後者の事態が発生すると、最 高の量子化パラメータ（最低の解像度）を有する画像は、全体に亘る画像品質に 比較的大きな影響を及ぼす。したがって、値がほぼ一定の量子化パラメータＱＰ ＡＲを有することは、値が増減する場合に比べて良好なものとなる。 量子化パラメータＱＰＡＲを調整する基本態様がある。任意の符号化タイプＩ ，Ｐ又はＢに対して、量子化パラメータＱＰＡＲの所定の値に対して何ビット取 得されるかを予め決定することができない。この理由は、任意の符号化タイプＩ ，Ｐ又はＢに対して、それが具えるビット数とそれを取得するのに用いられる量 子化パラメータとの間には一定の関係がないからである。Ｐ又はＢ−画像に含ま れるビット数は、符号化すべき画像Ｐｉｎを移動補償予測器ＭＣＰがどれだけ良 好に予測したかに依存する。さらに、可変長符号化に当たり、入力データに含ま れるビット数と出力コードとの間の一定でない関係は、規定によって存在する。 出力コードに含まれるビット数は、ＭＰＥＧ符号化の際に符号化すべき画像Ｐｉ ｎの成分によって決定される入力データの成分に依存する。 図５は、図４のＭＰＥＧビデオコーダの量子化パラメータＱＰＡＲを調整する 方法の一例を示す。この方法は、図１−３の特徴を再現し、適切にプログラムさ れたコンピュータの形態であるコントローラＣＯＮによって実行される。この方 法は、画像の符号化の開始前に実行される複数のステップＳ１−Ｓ９を具える。 ステップＳ１−Ｓ９も、好適には画像内の新たなスライスの符号化前に実行され る。 ステップＳ１において、画像の複雑さＰＣＸを、画像Ｉ，Ｐ及びＢの各タイプ に対して計算する。画像の複雑さＰＣＸの各々は、最近の符号化によって発生し たビット数ＮＯＢと、最近の符号化で用いられた量子化パラメータＱＰＡＲとの 積となる。画像の複雑さＰＣＸの各々は、実際には関連の符号化のタイプに対す る以前の符号化経験となる。それは、量子化パラメータＱＰＡＲの所定の値に対 する予測に用いられ、その出力ビット数は、次の画像が符号化される場合に取得 される。使用すべき符号化タイプに対する画像の複雑さＰＣＸは、量子化パラメ ータＱＰＡＲの値によって除算される。この除算の結果は、以前の符号化経験に 基づいた、取得される出力ビット数の予測となる。 ステップＳ２において、画像群の複雑さＧＣＸを計算する。画像群の複雑さＧ ＣＸは３項の和となる。各項は、互いに相違する画像タイプに関連し、画像群内 の関連のタイプの画像数Ｍが乗算されるとともに関連のタイプに対する重み係数 Ｋによって除算される関連のタイプの画像の複雑さＰＣＸとなる。画像群の複雑 さＧＣＸは、実際には以前の符号化経験となり、量子化パラメータＱＰＡＲに対 する値を計算するのに使用される画像の複雑さＰＣＸよりも複雑になる。例えば 、画像群の複雑さＧＣＸは、Ｎ個の連続する画像に対して取得すべき所望の出力 ビット数によって除算される。したがって、Ｎ個の連続する画像の符号化によっ て所望のビット数を発生させる量子化パラメータＱＰＡＲの値は、以前の符号化 経験に基づいて取得される。しかしながら、後者のようにする必要はない。 ステップＳ３において、画像符号化推定ＰＣＥを、画像Ｉ，Ｐ及びＢの各タイ プに対して計算する。画像符号化推定ＰＣＥは第１及び第２項の積となる。第１ 項は、関連のタイプの重み係数Ｋによって除算した関連のタイプの画像の複雑さ ＰＣＸとする。第２項を、ステップＳ２で計算した画像群の複雑さＧＣＸによっ て除算された群符号化ターゲットＧＣＴに対する初期値ＶＡＬｉｎｔとする。群 符号化ターゲットＧＣＴを、現在の画像及びそれに続くＮ−１個の画像によって 取得すべきビット数とする。群符号化ターゲットＧＣＴに対する初期値ＶＡＬｉ ｎｔを、現在の画像及びそれに続くＮ−１個の画像をカバーする期間中に出力バ ッファＯＢＵＦから出力されるビット数とする。したがって、画像符号化推定Ｐ ＣＥは、以下のターゲットに基づくものである。出力バッファＯＢＵＦに通じる データ量を、関連の期間中に出力バッファＯＢＵＦから除去すべきデータ量に等 しくする必要がある。画像符号化予測ＰＣＥの第２項は、以前の符号化経験に基 づいてこのターゲットを達成すべき量子化パラメータＱＰＡＲに対する値を表す 。 ステップＳ４において、次のＩ−画像での予測バッファ充填量ＢＦ[ｎｅｘｔ Ｉ]が計算される。予測バッファ充填量ＢＦ[ｎｅｘｔＩ]は、群符号化ターゲッ トＧＣＴに対する初期値及びそれから取得した画像符号化推定ＰＥＣに基づく。 予測バッファ充填量ＢＦ[ｎｅｘｔＩ]は、出力バッファの現在の充填量ＢＦ[ｎ ｏｗ]に、次のＩ−画像まで各画像に対する画像符号化予測ＰＣＥを具える画像 符号化予測の和Σを加算し及び次のＩ−画像まで出力バッファから出力されたビ ット数ＯＵＴ[ｎｅｘｔＩ]を減算したものである。 ステップＳ５において、バッファ残余量ΔＢＦが計算される。バッファ残余量 ΔＢＦは、次のＩ画像における予測バッファ充填量ＢＦ[ｎｅｘｔＩ]と所望のバ ッファ充填量ＢＦ[ｄｅｓ]との間の差となる。バッファ充填量ＢＦ[ｄｅｓ]を、 好適には、Ｉ画像復号化直前にデータがほとんど充填された復号化端の入力バッ ファに対応するように規定する。 ステップＳ６において、群符号化ターゲットＧＣＴに対する適合値ＶＡＬａｄ ｐが計算される。群符号化ターゲットＧＣＴに対する適合値ＶＡＬａｄｐは、現 在の画像及び次のＮ−１個の画像をカバーする期間中出力バッファから出力され るビット数となる群符号化ターゲットＧＣＴに対する初期値に、バッファ残余量 ΔＢＦを減算したものとなる。 ステップＳ７において、画像符号化ターゲットＰＣＴが、現在の画像の符号化 に対して計算される。画像符号化ターゲットＰＣＴは、画像符号化推定ＰＣＥが 群符号化ターゲットＧＣＴの初期値ＶＡＬｉｎｔに基づくのと同様に群符号化タ ーゲットＧＣＴの適合値ＶＡＬａｄｐに基づくものである。画像符号化ターゲッ トＰＣＴを第１項及び第２項の積とする。第１項を、タイプに対して用いられる 重み係数Ｋによって除算した符号化すべき画像のタイプＩ，Ｂ又はＰに属する画 像の複雑さＰＣＸとする。第２項を、画像群の複雑さＧＣＸによって除算した群 符号化ターゲットＧＣＴに対する適合値ＶＡＬａｄｐとする。 ステップＳ８において、確認された画像符号化ターゲットＰＣＴｖｅｒを取得 するために、画像符号化ターゲットＰＣＴが確認される。このステップにおいて 、画像符号化ターゲットＰＣＴに等しいビット数を現在の画像の符号化によって 発生させる場合、アンダーフロー又はオーバーフローが復号化端で生じるか否か 検査する。アンダーフローもオーバーフローもない場合、確認された画像符号化 ターゲットＰＣＴｖｅｒは、画像符号化ターゲットＰＣＴに等しくなり、すなわ ち、画像符号化ターゲットＰＣＴは変化しない。しかしながら、画像符号化ター ゲットＰＣＴによってアンダーフロー又はオーバーフローとなる場合、画像符号 化ターゲットＰＣＴは、アンダーフロー又はオーバーフローを防止する値によっ て、それを置換する際に有効にクリップされる。 ステップＳ９において、量子化パラメータＱＰＡＲに対する値が計算される。 その値は、第１項及び第２項の和となる。第１項を、確認された画像符号化ター ゲットＰＣＴｖｅｒによって除算した関連のタイプの画像の複雑さＰＣＸとする 。第２項を、ターゲットからの偏差ΔＴＧＴ及び応答パラメータＲＰの積となる 。ターゲットからの偏差ΔＴＧＴは、現在の画像を符号化することによってこれ まで発生したビット数ＮＯＢＰに、現在の画像を符号化する際のこれまでの時間 経過ｔ−ｔ₀及び画像周期Ｔｐの比並びに確認した画像符号化ターゲットＰＣＴ の乗算したものを減算したものである。応答パラメータＲＰを、ＭＰＥＧデータ ストリームＤＳのビット伝送速度Ｒによって除算した５１２とする。 量子化パラメータＱＰＡＲに対する値に関して、以下説明する。第１項を、量 子化パラメータＱＰＡＲを調整する際の広域すなわち長期ストラテジとする。画 像符号化ターゲットがクリップされないと仮定し、それは、確認された画像符号 化ターゲットＰＣＴｖｅｒが画像符号化ターゲットＰＣＴに等しいことを意味す る。その場合、第１項は、群画像の複雑さＧＣＸによって乗算されるとともに群 符号化ターゲットＧＣＴの適合値ＶＡＬａｄｐによって除算される関連の画像に 対する重み係数Ｋに相当する。群画像の複雑さＧＣＸは、「実際に直前に発生し たビット数」及び「供給された量子化パラメータ」の積の和からなる。したがっ て、 第１項は、以前の経験に基づいて所望のビット数の結果を予測する量子化パラメ ータＱＰＡＲに対する値を有効に表す。第２項を、量子化パラメータＱＰＡＲを 調整するための局所的すなわち短期ストラテジとする。それは、検査された画像 符号化ターゲットＰＣＴｖｅｒのビット数から比較的大きく逸脱するビット数を 符号化の際に発生させるのを防止するには安全な手段である。 図６は、図５の方法の一例である。図６は、水平軸が時間を表すとともに垂直 軸がデータ量すなわちビット数を表すグラフである。図６は、曲線Ａ及び曲線Ｂ を具える。曲線Ａは、図４のＭＰＥＧビデオコーダの出力バッファＯＢＵＦに書 き込まれたビット数を表す。曲線Ｂは、出力バッファＯＢＵＦから読み出された ビット数を表し、したがってＭＰＥＧデータストリームＤＳを形成する。その結 果、曲線Ｂは、ＭＰＥＧデータストリームＤＳのビット伝送速度Ｒに相当する勾 配を有する。所定の瞬時における曲線Ａと曲線Ｂとの間の差は、その瞬時におけ る出力バッファＯＢＵＦの充填量に相当する。現在の時間を表す符号Ｔｎｏｗと 、現在の時間Ｔｎｏｗとの関連を有する次のＩ−画像の発生を表す符号Ｔｎｅｘ ｔＩとを、水平軸にプロットする。現在の時間Ｔｎｏｗは、画像群の最初のＢ− 画像の符号化の開始に相当する。 図６の例において、以下の仮定を行う。画像群は、以下のタイプ：Ｉ，Ｂ，Ｂ ，Ｐ，Ｂ，Ｂの６画像、ｎ＝６を具える。最近のＩ，Ｐ及びＢ−画像の符号化は 、２４０キロビット、１２０キロビット及び６０キロビットを発生させる。これ ら画像の各々に対して、量子化パラメータＱＰＡＲは、５の値を有する。瞬時Ｔ ｎｏｗにおける出力バッファの充填量は２５０キロビットである。次のＩ画像に おける所望のバッファ充填量ＢＦ[ｄｅｓ]は、１０キロビットであり、すなわち 、バッファがほとんど空である必要がある。ＭＰＥＧデータストリームＤＳのビ ット伝送速度Ｒを、５メガビット／秒とし、画像周期を２０ｍｓとする。その結 果、Ｎ個の画像をカバーする周期中に出力バッファから出力されるビット数は、 ５メガビット×２０ｍｓ×６＝６００キロビットとなる。群符号化ターゲットＧ ＣＴに対する初期値ＶＡＬｉｎｔを６００ｋとする。画像の各タイプに対する重 み係数Ｋを、簡単のために実際には無視する。 ステップＳ１は、それぞれ１２００キロビット、６００キロビット及び３００ キロビットであるＩ，Ｐ及びＢ−画像に対する画像の複雑さＰＣＸ[Ｉ]，ＰＣＸ [Ｐ]及びＰＣＸ[Ｂ]を提供する。ステップＳ２は、１２００キロビット＋６００ キロビット＋４×３００キロビット＝３０００キロビットの画像群の複雑さＧＣ Ｘを提供する。ステップＳ３は、１２００キロビット×{６００キロビット／３ ０００キロビット}＝２４０キロビット、６００キロビット×{６００キロビット ／３０００キロビット}＝１２０キロビット、３００キロビット×{６００キロビ ット／３０００キロビット}＝６０キロビットであるＩ−,Ｐ−及びＢ−画像に対 する典型的なビット数を提供する。ステップＳ４は、２００キロビット（実際の バッファ充填量）＋４×６０キロビット（進行する４個のＢ−画像）＋１２０キ ロビット（進行する１個のＰ−画像）−{５メガビット×５×２０ｍｓ}＝２５０ キロビット＋２４０キロビット＋１２０キロビット−５００キロビット＝１１０ キロビットを提供する。ステップＳ５は、１１０キロビット−１０キロビット＝ １００キロビットのバッファ残余量ΔＢＦを提供する。ステップＳ６は、６００ キロビット−１００キロビット＝５００キロビットの群符号化ターゲットＧＣＴ に対する適合値ＶＡＬａｄｐを提供する。ステップＳ７は、３００キロビット× {５００キロビット／３０００キロビット}＝５０キロビットの現在のＢ−画像の 符号化に対する画像符号化ターゲットＰＣＴを提供する。ステップＳ８は、確認 した画像符号化ターゲットＰＣＴｖｅｒが５０キロビットとなるように、画像符 号化ターゲットＰＣＴをクリップしない。ステップＳ９は、３００キロビット／ ５０キロビット＝６の量子化パラメータに対する値を提供する。上記第２項は、 まだ役割を果たさない。その理由は、現在のＢ−画像の符号化をまさに開始しよ うと仮定しているからである。 既に説明したように、図５の方法は、図１−３の特徴を有する。図１の特徴に 関して、以下のような説明を行う。図５の方法において、データを構成する画像 が、圧縮パラメータを構成する群符号化ターゲットＧＣＴに応じて圧縮される。 ステップＳ４において、次のＩ−画像におけるバッファ充填量ＢＦ[ｎｅｘｔＩ] は、群符号化ターゲットＧＣＴの初期値ＶＡＬｉｎｔに基づいて予測される。こ れは、圧縮データ量が将来の瞬時において発生する予測に相当する。ステップＳ ５において、バッファ残余量ΔＢＦは、予測される圧縮データ量と所望の圧縮デ ータ量との間の差に相当する。ステップＳ６において、群符号化ターゲットに対 する適合値ＶＡＬａｄｐを、バッファ残余量ΔＢＦに基づいて群符号化ターゲッ トＧＣＴの初期値ＶＡＬｉｎｔを適合させることによって取得する。群符号化タ ーゲットＧＣＴに対する適合値ＶＡＬａｄｐを用いて、任意の確認後量子化パラ メータＱＰＡＲを決定する画像符号化ターゲットを計算する。 図２の特性を有する図５の方法に関して、以下の説明を行う。図１に示した３ ステップＰＲＤ，ＡＤＰ，ＡＰＬを有する図５の方法を、各画像の符号化前に実 施する。図５の方法において、群符号化ターゲットＧＣＴは、適合される圧縮パ ラメータを構成する。群符号化ターゲットは、現在の画像及びそれに続くＮ−１ 個の画像を符号化することによって取得すべきデータ量に関連する。したがって 、図５の方法において、圧縮パラメータは、３ステップＰＲＤ，ＡＤＰ，ＡＰＬ が少なくとももう一度実行される期間中に提供すべきデータ量に関連する。 図３の特徴を有する図５の方法に関して、以下の説明を行う。図５の方法にお いて、次のＩ−画像のバッファ充填量ＢＦ[ｎｅｘｔＩ]を予測する。これは、ど の程度の圧縮データ量を次のＩ−画像のときまでに取得するかの予測に相当する 。Ｉ−画像の符号化は、一般にＰ又はＢ−画像の符号化の場合よりも多いビット 数を発生させる。したがって、予測が行われる将来の瞬時は、圧縮画像の予測さ れる相当の増大の直前にある。 これまで説明した図面及び明細書は、本発明を制限するものではない。添付し た請求の範囲内に種々の変形例があるのは明らかである。これに関して、以下の 締めくくりの説明を行う。 種々のユニットに亘る物理的に拡張した機能及び機能要素が複数存在する。こ れに関して、図面は非常に線形的であり、その各々は、本発明の１個のあり得る 実施の形態のみを示す。したがって、図面が相違するブロックとして相違する機 能要素を示すとしても、これは、単一の物理的ユニットとしての一部の機能要素 又は全ての機能要素の実現を除外するものではない。 図５の方法を、ＭＰＥＧビデオデコーダ及びそれに直列に結合したＭＰＥＧビ デオエンコーダの組合わせとして機能的にみなすことができるＭＰＥＧビデオト ランスコーダに適用することもできる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＮ，ＪＰ，Ｋ Ｒ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．圧縮パラメータに依存してデータを圧縮する方法であって、 − 前記圧縮パラメータの初期値に基づいて、どの程度の圧縮データ量を将来の 瞬時に取得するかを予測するステップと、 − 予測されたデータ量と所望のデータ量との間の差に基づいて、前記初期値を 適合させて、前記圧縮パラメータの適合値を取り出すステップと、 − 次の適合ステップが続く次の予測ステップが実行されるまで、前記圧縮パラ メータの適合値を適用するステップとを繰り返し実行することを特徴とする方法 。 ２．前記圧縮パラメータが、前記３ステップを少なくとも１回実行する期間に亘 って供給すべき圧縮データ量に関連することを特徴とする請求の範囲１記載のデ ータ圧縮方法。 ３．前記将来の瞬時が、前記圧縮データの予測される相当の増大の直前に存在す ることを特徴とする請求の範囲１記載のデータ圧縮方法。 ４．請求の範囲１記載の方法を実施するコントローラを具えるデータ圧縮機。 ５．請求の範囲１記載の方法を実施する命令のセットを具える、データ圧縮機で 用いられるコンピュータプログラムプロダクト。