JP2003032677A

JP2003032677A - 動画像圧縮符号化装置

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Publication number: JP2003032677A
Application number: JP2001217512A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Motosu; 聰本巣; Hideo Arai; 英雄新井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-07-18
Filing date: 2001-07-18
Publication date: 2003-01-31
Also published as: US20030016878A1; EP1280106A2; EP1280106A3

Abstract

(57)【要約】【課題】ＭＰＥＧ２規格に従う動画像信号の符号化にお
いて、１ピクチャ分の２パス符号化を行う際に、繰り返
し実行すべき処理量を減らしつつ、１ピクチャ分の画像
データを格納するためのメモリの容量を小さくする。ま
た、発生符号量を予測するための処理量を削減する。【解決手段】量子化処理を、量子化マトリクスによる除
算処理と、量子化スケールによる除算処理に分割し、量
子化マトリクスによる量子化後の１ピクチャ分のデータ
を一時格納するメモリを持つ。マクロブロック毎に発生
する符号量を予測するために行う一回目の符号化におい
て、除算ではなく、ビットシフトを用いて量子化処理を
行う。また、量子化処理における四捨五入処理を切り捨
て処理に置きかえる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディジタル動画像信号を
高能率符号化する動画像符号化方法に係り、特に、符号
量制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】動画像を圧縮・符号化する代表的な方式
として、「ITU-Tホワイトブック、オーディオビジュア
ル／マルチメディア関連（Ｈシリーズ）勧告集」（財団
法人日本ITU協会、平成7年2月18日発行）に規定されて
いる動画像圧縮規格H.262（通称ＭＰＥＧ２）がある。
ＭＰＥＧ２では、動画像情報に含まれる冗長な情報や人
間の視覚特性上重要でない情報を削除することにより、
動画像情報を圧縮する。ＭＰＥＧ２による一般的な符号
化の方法は次の通りである。まず、動画像を構成する静
止画像（以下「ピクチャ」という。）を所定の正方形の
領域（以下「マクロブロック」という。）に分割する。
次に、ピクチャ間の相関性を利用した動き補償をする。
そして、マクロブロック毎にＤＣＴ演算をする。ＤＣＴ
演算とは、直交変換の一種で、２次元空間成分の動画像
信号を２次元周波数成分に変換する演算である。次に、
ＤＣＴ演算後のデータを量子化をする。量子化とは、Ｄ
ＣＴ演算後のデータをある除数（以下「量子化ステッ
プ」という。）で除算する処理である。最後に、符号の
出現確率を利用した可変長符号化をし、符号化データ
（以下「ビットストリーム」ともいう。）を得る。

【０００３】ところで、ＭＰＥＧ２で符号化して得られ
たビットストリームを、容量が限られたメディアに記録
したり、転送レートに制約がある伝送路を通して送信す
るためには、符号量を制御しなければならない。ＭＰＥ
Ｇ２の符号化における符号量制御は、量子化ステップの
操作により行われる。量子化ステップを大きくするほ
ど、符号量は小さくなるが、量子化歪みが大きくなり、
画質が劣化してしまう。そこで、ＭＰＥＧ２の符号化に
おける符号量制御において、量子化ステップを適切に調
整することが重要である。この点について、以下のよう
な提案がなされている。

【０００４】例えば、特開平７−１４７６７９号公報
（以下「第一文献」という。）では、フレーム間引きを
施された動画像信号の符号量制御の技術が提案されてい
る。この技術は、フレーム間引きにより生じた空き時間
を利用し、符号化対象となるフレーム画像の符号量を目
標符号量に近い値となるように量子化特性を調整する。
具体的には、動画像データをＤＣＴ演算し、フレームメ
モリに記憶すると同時に第１の量子化特性を用いて第１
回目の量子化をし、可変長符号化をし、符号化データを
第１のバッファメモリに記憶する。次に、この符号化デ
ータに応じて第２の量子化特性を選択し、フレームメモ
リに記憶されているＤＣＴ係数を第２の量子化特性を用
いて第２回目の量子化をし、可変長符号化をし、符号化
データを第２のバッファメモリに記憶する。そして、第
１のバッファメモリと第２のバッファメモリとに記憶さ
れた両符号化データを比較し、目標符号量に近い方を圧
縮データとする。

【０００５】又、特開平１０−１９１３４３号公報（以
下「第二文献」という。）では、各マクロブロックに発
生する符号量を正確に予測し、各マクロブロックに適切
な目標符号量を配分し、量子化ステップを適切に制御す
る技術が提案されている。この技術は、エンコーダと予
測系とからなる。エンコーダは、ほぼ通常のＭＰＥＧ２
の構成に二分探索部を追加した構成をしている。予測系
は、複数の量子化部と複数の発生符号長計数部と符号化
割当部とを備える。まず予測系が、複数の異なる量子化
ステップを用いて映像データに対し１回目の符号化を
し、発生する符号量を元に各マクロブロックに対する目
標データ量を算出する。次に、二分探索部が、符号化後
のデータ量と目標データ量とをほぼ等しくする量子化ス
テップを求め、エンコーダで２回目の符号化をする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第一文
献及び第二文献ともに、次のような課題を残している。

【０００７】第一文献に記載の技術は、ＤＣＴ処理後の
信号をメモリに記憶し、量子化処理及び符号化処理を２
回繰り返す。量子化処理では、量子化ステップを用いた
除算を行っている。量子化ステップは、量子化マトリク
スの行列要素と量子化スケールとの積として与えられ
る。量子化マトリクスは、人間の視覚特性上の空間周波
数毎の量子化感度を利用した効率的な符号化を実現する
ものである。量子化スケールは、符号量制御に対応した
局所的な量子化ステップの変更を実現するものである。
ここで、量子化スケールはマクロブロック毎に可変であ
るのに対し、量子化マトリクスはピクチャ内で不変であ
る。従って、２回の量子化処理において、１回目と２回
目とで変化の無い量子化マトリクスに係る演算を繰り返
す必要は無い。

【０００８】第二文献に記載の技術は、予測系で量子化
処理及び符号化処理をし、次に、エンコーダで再び量子
化処理及び符号化処理を行う。ここで、量子化処理は、
予測系もエンコーダも、量子化ステップを用いた除算を
行っている。従って、第一文献と同様、それぞれの量子
化処理において、予測系とエンコーダとで変化の無い量
子化マトリクスに係る演算を２度行う必要は無い。

【０００９】本発明が解決しようとする第一の課題は、
符号量制御を行う際に実行すべき処理量を減らすことで
ある。

【００１０】ところで、上述の通り、符号量制御の方法
としては、第一文献の如く量子化処理と符号化処理とを
繰り返す方法と、第二文献の如く予測系で量子化処理と
符号化処理とをした後エンコーダで再び量子化処理と符
号化処理とをする方法とがある。ＭＰＥＧ２における量
子化処理には、上述の通り除算処理が含まれている。除
算は減算を繰り返すことにより実現されるので、加減算
や論理演算などに比べ、処理量がかなり多くなる。特
に、第二文献に記載の技術では、予測系に備えられてい
る複数の量子化部により複数の量子化処理をするので、
その処理量は膨大になる。

【００１１】本発明が解決しようとする第二の課題は、
予測系を設けて符号量制御を行う際に、発生符号量を正
確に予測しつつ、予測系の処理量を削減することであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、第一の課題を
解決するため、量子化処理を、量子化マトリクスを用い
て行う第一量子化と量子化スケールを用いて行う第二量
子化との２段階に分割することを特徴とする。又、第一
量子化と第二量子化との間に、１ピクチャ分の画像信号
を格納するメモリを備えることを特徴とする。

【００１３】符号量制御は、第二量子化の量子化スケー
ルを制御して行う。量子化スケールの制御は、第二量子
化を繰り返して行う方法と予測系を設けて行う方法とが
ある。

【００１４】そして、特に予測系を設けて符号量制御を
するとき、本発明は、第二の課題を解決するため、マク
ロブロック毎に発生する符号量を正確に予測するための
複数の量子化手段において、除算手段に代えてビットシ
フト手段を備えることを特徴とする。又、剰余の四捨五
入手段に代えて切り捨て手段を備えることを特徴とす
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明による動画像圧縮符号化装
置の第一実施形態について説明する。第一実施形態は、
通常の固定ビットレート制御方式によるＭＰＥＧ２実時
間符号化装置に、第一の課題を解決するための手段を適
用した実施形態である。

【００１６】ＭＰＥＧ２規格では、ビットストリーム中
に埋め込む量子化スケールコードを、そのまま逆量子化
処理に用いるのではなく、規格で定められた表に従い、
量子化スケールコードを量子化スケールに変換して用い
る。量子化スケールコードから量子化スケールへの変換
表は、２種類用意されており、ピクチャ毎に選択するこ
とができる。どちらの表を用いても良いが、本発明の全
ての実施形態において、２種類の表のうち、量子化スケ
ールが量子化スケールコードの２倍の値となっている表
を、全てのピクチャで用いるものとする。この表で使用
できる量子化スケールは、２から６２までの偶数であ
る。

【００１７】図１に第一実施形態の動画像圧縮符号化装
置のブロック図を示す。図１の動画像圧縮符号化装置
は、ディジタル動画像入力端子101、動き補償手段であ
るＭＣ部102、ＤＣＴ変換手段であるＤＣＴ部103、第一
量子化手段である第一量子化部104、記憶手段であるフ
レームメモリ105、第二量子化手段である第二量子化部1
06、符号化手段であるＶＬＣ部107、送信バッファ108、
ビットストリーム出力端子109、逆量子化部110、逆ＤＣ
Ｔ部111、量子化制御手段である量子化制御部120、目標
符号量決定手段である目標値決定部121から構成され
る。ＭＣとは、Motion Compensation（動き補償）の略
称であり、ＶＬＣとはVariable length coding（可変長
符号化）の略称である。尚、量子化制御部120と目標値
決定部121とを合わせて量子化制御手段を構成する場合
もある。

【００１８】ディジタル動画像入力端子101は、ディジ
タル動画像信号を入力し、ＭＣ部102に出力する。ＭＣ
部102は、逆量子化部111から入力した信号を元にローカ
ルデコード画像を作成し、ローカルデコード画像と、デ
ィジタル動画像入力端子101から入力した原画像の差分
をＤＣＴ部103に出力する。ＤＣＴ部103は、ＭＣ部102
から入力した信号をＤＣＴ演算し、第一量子化部104に
出力する。第一量子化部104はＤＣＴ部103から入力した
２次元周波数成分信号を１６倍し、量子化マトリクスの
対応する行列要素で割り算し、その結果をフレームメモ
リ105に出力する。フレームメモリ105は、第一量子化部
104から入力した信号を、逐次、第二量子化部106に出力
すると共に、メモリに格納する。フレームメモリ105
は、１ピクチャ分の信号を第二量子化部に出力し、メモ
リに格納した後、メモリに格納された１ピクチャ分の信
号を、再び第二量子化部106に出力する。つまり、フレ
ームメモリ105は、第一量子化部104から入力した１ピク
チャ分の同一の信号を、第二量子化部106に２回出力す
る。

【００１９】ここで、フレームメモリ105の容量につい
て説明する。ＭＰＥＧ２規格で扱うディジタル動画像信
号は、輝度成分、色差成分ともに、８ビット精度であ
る。そして、この８ビット精度の信号に対してＭＣ部10
2により動き補償をされて９ビット精度となる。次に、
この９ビット精度の信号に対してＤＣＴ部103によりＤ
ＣＴ演算をするが、ＤＣＴ演算は実数演算であるので、
十分な精度を確保するために、演算結果は１２ビット精
度で表す規定になっている。そして、第一量子化部104
により１６倍されると１６ビット精度となる。量子化マ
トリクスは、マトリクスをストリーム中に埋め込んで指
定することもできるが、特に指定しない場合、ＭＰＥＧ
２規格で定められた固定のマトリクスが使用される。Ｍ
ＰＥＧ２規格で定められた固定の量子化マトリクスの行
列要素は、最も小さな値でも８、つまり３ビットであ
る。量子化マトリクスをｎ（≧３）ビットとおくと、第
一量子化部104の出力信号は１６−ｎ（＜１３）ビット
となる。

【００２０】従って、第一量子化部104の出力信号を格
納するのに必要なフレームメモリ105の容量は、ｎが４
の場合は１２ビットとなり、第一量子化前の信号と変わ
らない。ｎが５の場合は１１ビットとなり、メモリ容量
を約８％少なくすることができる。ｎが６の場合は１０
ビットとなり、メモリ容量を約１７％少なくすることが
できる。量子化マトリクスの行列要素をもっと大きな値
にすることにより、更に、第一量子化部104の出力信号
を格納するのに必要なメモリの容量を小さくすることが
できる。

【００２１】尚、上述の通り、量子化スケールコードか
ら量子化スケールへの変換表は、量子化スケールが量子
化スケールコードの２倍の値となっているものを全ての
ピクチャで用いるものとしているので、量子化スケール
は２以上の値となり、第一量子化処理後の除算結果の２
進小数第一位が第二量子化処理後の四捨五入の対象にな
ることはなく、２進小数第一位を保存しておく必要はな
い。しかし、他のものを用いる場合で、特に量子化スケ
ールが２未満となることがあるときは、第一量子化処理
後の除算結果の２進小数第一位が第二量子化処理後の四
捨五入の対象になるので、２進小数第一位を保存してお
く必要がある。

【００２２】図１に戻って、第二量子化部106は、フレ
ームメモリ105から、第一量子化後の信号を入力し、量
子化制御部120の指示する量子化スケールで除算し、剰
余を四捨五入して、その結果、絶対値が２５５を越える
ときは、絶対値を２５５としてから、ＶＬＣ部107に出
力する。ＶＬＣ部107は、第二量子化部106から入力した
信号を可変長符号化し、マクロブロック毎に発生した符
号量を目標値決定部121に出力する。

【００２３】第二量子化部106は、フレームメモリ105か
ら、同一のピクチャの信号を２回入力し、それぞれに対
し量子化処理を行う。ＶＬＣ部107も、第二量子化部106
から、同一のピクチャの信号を２回入力し、それぞれに
対し可変長符号化を２回行う。

【００２４】量子化制御部120は、第二量子化部106の１
回目の量子化の際には、第二量子化部106に対し、ピク
チャ内の全てのマクロブロックで同一の量子化スケール
を指示する。１回目の量子化は、マクロブロック毎の目
標符号量を決定するための処理であり、量子化スケール
はどんな値を用いても良い。第一実施形態では、例え
ば、量子化スケールの最小値である２を使うことにす
る。目標値決定部121は、１回目の可変長符号化の際
に、マクロブロック毎に発生した符号量を記憶し、全マ
クロブロックで発生した符号量を集計し、ピクチャで発
生した符号量を算出する。目標値決定部121は、１回目
の可変長符号化でピクチャで発生した符号量と、マクロ
ブロック毎に発生した符号量から、ピクチャ毎の目標符
号量をピクチャ内の各マクロブロックに配分し、マクロ
ブロック毎の目標符号量を決定する。各マクロブロック
の目標符号量は、ピクチャで発生した符号量と、各マク
ロブロックで発生した符号量の割合を、ピクチャ毎の目
標符号量に乗じて求める。

【００２５】目標値決定部121は、第二量子化部106の２
回目の量子化処理の際には、マクロブロック毎の目標符
号量を量子化制御部120に出力する。量子化制御部120
は、第二量子化部106の２回目の量子化処理の際には、
目標値決定部121から入力したマクロブロック毎の目標
符号量と、ＶＬＣ部107から入力したマクロブロック毎
の発生符号量とを比較し、その差分を、以降のマクロブ
ロックの目標値にフィードバックすると共に、発生符号
量が目標符号量より大きければ、その差分に応じて、次
のマクロブロックの量子化スケールを大きくなるように
修正し、発生符号量が目標符号量より小さければ、その
差分に応じて、次のマクロブロックの量子化スケールを
小さくなるように修正して、フィードバック制御を行
う。ピクチャ内の最初のマクロブロックの量子化スケー
ルは、どんな値でも構わないが、例えば、最小値２と最
大値６４の中間値である３２を用いる。

【００２６】例えば、１ピクチャをｎ（ｎ：正の整数）
個のマクロブロックに分割した際の第ｋ（ｋ：ｋ＜ｎの
正の整数）番目のマクロブロックについての処理は、ｋ
＝１のとき、量子化スケールは３２を用い、他のとき
は、第ｋ番目のマクロブロックの発生符号量と第ｋ番目
の目標符号量とを比較し、その差分に応じて第ｋ＋１番
目のマクロブロックの量子化スケールを修正する。

【００２７】尚、ここでは最初のマクロブロックの量子
化スケールを３２としたが、これに限られるものでな
く、上述のようにどのような値を用いても構わない。特
に、前ピクチャ（前ピクチャの種類（Ｉ，Ｐ，Ｂ）が異
なるときは、直前の同一種類のピクチャ）から求めるよ
うにしても良い。例えば、前ピクチャの最後のマクロブ
ロックの量子化スケール、前ピクチャの後半のマクロブ
ロックの量子化スケールの平均、又は、前ピクチャの全
マクロブロックの量子化スケールの平均、等を用いるこ
とができる。

【００２８】ＶＬＣ部107は、２回目の可変長符号化の
際には、マクロブロック毎に発生した符号量を目標値決
定部121に出力すると共に、符号化して生成したビット
ストリームを、送信バッファ108に出力する。送信バッ
ファ108はＶＬＣ部107から入力したビットストリームを
ビットストリーム出力端子108に出力する。ビットスト
リーム出力端子109は、ビットストリームを、ＤＶＤ−
ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ、ハードディスク等
のディスクメディアや、Ｄ−ＶＨＳ等のテープメディア
や、通信装置や、ＭＰＥＧ２システム規格に従う多重化
装置に出力する。

【００２９】目標値決定部121は、ＶＬＣ部107がピクチ
ャ内の全てのマクロブロックの２回目の可変長符号化を
終えた時点で、ＶＬＣ部107から入力したマクロブロッ
ク毎の符号量と、量子化制御部120が出力する量子化ス
ケールから、次のピクチャの目標符号量を決定し、量子
化制御部120に出力する。

【００３０】逆量子化部110は、第二量子化部106から入
力した信号を、逆量子化して、逆ＤＣＴ部111に出力す
る。逆ＤＣＴ部111は、逆量子化部110から入力した信号
を、逆ＤＣＴ演算して、ＭＣ部102に出力する。

【００３１】第一実施形態によれば、各マクロブロック
への目標符号量の配分を最適化し、符号量を制御し、ピ
クチャ内の画質を均一にするという効果が得られる。
又、繰り返し実行すべき量子化処理は量子化スケールに
よる除算であるので、量子化マトリクスと量子化スケー
ルとの積で与えられる量子化ステップで除算を行う通常
の量子化に比べ除数の値（ビット幅）が小さく、除算に
要する処理量は小さくなる。具体的には、量子化マトリ
クスは２５６段階（８ビット）の値を取り、量子化スケ
ールは３２段階（５ビット）の値を取る。よって、符号
量制御に当り、量子化ステップによる除算をする方法で
は１３ビットの除数による除算を繰り返すのに対し、量
子化スケールによる除算をする方法では５ビットの除数
による除算を繰り返せばよいので、処理量は大幅に削減
されている。又、メモリ容量は、量子化マトリクスの行
列要素を４ビットより大きくすれば、量子化処理の前に
置いた場合と比べて小さくすることができる。

【００３２】次に、本発明の第二実施形態について説明
する。第二実施形態は、通常の固定ビットレート制御方
式によるＭＰＥＧ２実時間符号化装置に、第一の課題を
解決するための手段を適用した実施形態である。

【００３３】第二実施形態では、ピクチャ内の各マクロ
ブロックで、同一の量子化スケールを使用する。同一の
量子化スケールを用いることにより、量子化歪みの程度
を均一にし、ピクチャ内の画質を均一にする効果があ
る。一方、符号量制御の観点から、ピクチャで発生する
符号量を、ピクチャの目標符号量に一致させる必要もあ
る。ピクチャ内の各マクロブロックで同一の量子化スケ
ールを用いる場合に、ピクチャの目標符号量に最も近い
符号量を発生させる量子化スケールを決定しなければな
らない。これには、発生符号量予測系を設け、量子化ス
ケールに対して発生する符号量を予測し、目標符号量に
最も近い符号量を発生させる量子化スケールを選択する
ようにする。

【００３４】図２に第二実施形態のブロック図を示す。
図２の動画像圧縮符号化装置は、ディジタル動画像入力
端子101、ＭＣ部102、ＤＣＴ部103、第一量子化部104、
フレームメモリ105、第二量子化部106、ＶＬＣ部107、
送信バッファ108、ビットストリーム出力端子109、逆量
子化部110、逆ＤＣＴ部111、量子化制御部120、目標値
決定部121、予測系第二量子化手段である第二量子化部2
01と第二量子化部202と第二量子化部203と第二量子化部
204、予測系符号化手段であるＶＬＣ部205とＶＬＣ部20
6とＶＬＣ部207とＶＬＣ部208から構成される。第一実
施形態と共通する部分は、同じ符号を付けて示してい
る。ディジタル動画像入力端子101、ＭＣ部102、ＤＣＴ
部103、第一量子化部104、送信バッファ108、ビットス
トリーム出力端子109、逆量子化部110、逆ＤＣＴ部111
の各部の動作は、第一実施形態と同一なので、説明を省
略する。以下、第一実施形態と動作が異なる部分につい
て説明する。

【００３５】フレームメモリ105は、第一量子化部104か
ら入力した信号を、逐次、第二量子化部201、202、20
3、204に出力すると共に、メモリに格納する。フレーム
メモリ105は、１ピクチャ分の信号を第二量子化部201、
202、203、204に出力し、メモリに格納した後、メモリ
に格納された１ピクチャ分の信号を、第二量子化部106
に出力する。つまり、フレームメモリ105は、第一量子
化部104から入力した１ピクチャ分の同一の信号を、最
初は第二量子化部201、202、203、204に出力し、次に第
二量子化部106に出力する。

【００３６】第二量子化部201、202、203、204は、フレ
ームメモリ105から入力した画像データを、それぞれ異
なる量子化スケールを用いて第二量子化処理を行い、そ
の結果を、それぞれ、ＶＬＣ部205、206、207、208に出
力する。ＶＬＣ部205、206、207、208は、それぞれの入
力信号を可変長符号化し、発生した符号量を量子化制御
部120に出力する。

【００３７】第二量子化部201、202、203、204で用いる
量子化スケールは、２から６２までの整数から、異なる
ものを４個を選べばよく、例えば、第二量子化部201で
は２、第二量子化部202では１６、第二量子化部203では
３２、第二量子化部204では６２とする。ここでの量子
化スケールは、発生符号量の予測のために用いる予測系
量子化スケールである。

【００３８】図３に、第二量子化部201、202、203、204
を示したブロック図を示す。第二量子化部201は、除算
部311、四捨五入処理部321、最大値制限部331から構成
される。第二量子化部202は、除算部312、四捨五入処理
部322、最大値制限部332から構成される。第二量子化部
203は、除算部313、四捨五入処理部323、最大値制限部3
33から構成される。第二量子化部204は、除算部314、四
捨五入処理部324、最大値制限部334から構成される。除
算部311、312、313、314は、フレームメモリ105から入
力した画像データを、それぞれ、２、１６、３２、６２
で除算し、それぞれ、四捨五入処理部321、322、323、3
24に出力する。四捨五入処理部321、322、323、324は、
除算結果の小数部分を四捨五入して、それぞれ、最大値
制限部331、332、333、334に出力する。最大値制限部33
1、332、333、334は、入力信号の絶対値が２５５以下の
ときには、入力信号をそのままＶＬＣ部205、206、20
7、208に出力し、入力信号の絶対値が２５５を越えると
きは、絶対値を２５５に変換してからＶＬＣ部205、20
6、207、208に出力する。

【００３９】量子化制御部120は、ピクチャ内のすべて
のマクロブロックに対する第二量子化、可変長符号化が
終わった時点で、目標値決定部121から入力したピクチ
ャの目標符号量と、ＶＬＣ部205、206、207、208から入
力したピクチャの符号量とを比較し、目標符号量に最も
近い符号量を発生させる量子化スケールを予測する。

【００４０】図４に、目標符号量に最も近い符号量を発
生させる量子化スケールを予測するためのグラフを示
す。図４の横軸は量子化スケールであり、縦軸はピクチ
ャ内で発生した符号量である。量子化スケール２、１
６、３２、６２に対して発生するピクチャの符号量は既
知情報であり、グラフ中に黒丸で示している。２、１
６、３２、６２以外の量子化スケールを用いた場合のピ
クチャの符号量は不明なので、２、１６、３２、６２の
点を補間することにより、符号量を予測する。図４で
は、演算を容易に実行するため、各点を折れ線補間して
いる。この例では、折れ線補間により符号量を予測した
が、別の補間を用いても良い。例えば、スプライン補間
などを用いて予測しても良い。量子化制御部120は、２
から６２までの全ての量子化スケールに対する符号量を
予測した後で、目標符号量に最も近い符号量を発生する
と予測する量子化スケールを選び出し、第二量子化部10
6に出力する。

【００４１】第二量子化部106は、量子化スケール決定
部120が量子化スケールを決定した後で、フレームメモ
リ105から、第一量子化後のデータを逐次読み出し、ピ
クチャ内の全てのマクロブロックに対し、量子化制御部
120が出力する量子化スケールで、第二量子化を行い、
ＶＬＣ部107に出力する。

【００４２】目標値決定部121は、ＶＬＣ部107から入力
したマクロブロック毎の符号量と、量子化制御部120が
出力する量子化スケールから、次のピクチャの目標符号
量を決定し、量子化制御部120に出力する。

【００４３】第二実施形態によれば、発生符号量予測系
を設け、量子化スケールに対して発生する符号量を予測
し、目標符号量に最も近い符号量を発生させる量子化ス
ケールを選択することにより、符号量制御をすることが
できる。又、ピクチャ内で同一の量子化スケールを用い
ることにより、量子化歪みの程度を均一にし、ピクチャ
内の画質を均一にする効果がある。

【００４４】次に、本発明の第三実施形態について説明
する。第三実施形態は、通常の固定ビットレート制御方
式によるＭＰＥＧ２実時間符号化装置に、第一の課題を
解決するための手段と、第二の課題を解決するための手
段とを適用した実施形態である。

【００４５】第三実施形態の全体の構成は、第二実施形
態のブロック図である図２と同じであるが、第二量子化
部201、202、203、204の構成が異なる。第二実施形態と
共通する動作の説明は省略し、第二実施形態と異なる動
作のみを説明する。

【００４６】図５は、第二量子化部201、202、203、204
を示したブロック図である。第二量子化部201は、除算
部311、切り捨て処理部521、最大値制限部331から構成
される。第二量子化部202は、除算部312、切り捨て処理
部522、最大値制限部332から構成される。第二量子化部
203は、除算部313、切り捨て処理部523、最大値制限部3
33から構成される。第二量子化部204は、除算部314、切
り捨て処理部524、最大値制限部334から構成される。第
二実施形態と共通する部分は、同じ符号を付けて示して
いる。除算部311、312、313、314は、フレームメモリ10
5から入力した画像データを、それぞれ、２、１６、３
２、６２で除算し、それぞれ、切り捨て処理部521、52
2、523、524に出力する。切り捨て処理部521、522、52
3、524は、除算結果の小数部分を切り捨てて、それぞ
れ、最大値制限部331、332、333、334に出力する。最大
値制限部331、332、333、334は、入力信号の絶対値が２
５５以下のときには、入力信号をそのままＶＬＣ部20
5、206、207、208に出力し、入力信号の絶対値が２５５
を越えるときは、絶対値を２５５に変換してからＶＬＣ
部205、206、207、208に出力する。

【００４７】第三実施形態は、第二実施形態の四捨五入
処理部321、322、323、324を、それぞれ、切り捨て処理
部521、522、523、524に置換えたものに相当する。四捨
五入を切り捨て処理に置換えたことにより、第二量子化
部の出力結果は、第二実施形態の場合に比べ、±１の範
囲内で誤差が生じてしまうが、発生する符号量には、ほ
とんど影響を与えることはない。発生する符号量の予測
にも、ほとんど影響を与えることはない。２パス符号化
のうちの一回目の符号化は、符号量を予測するために行
う符号化であり、実際に記録するためのビットストリー
ムを生成するわけではないので、２パス符号化のうちの
一回目の符号化の量子化処理で、剰余の四捨五入処理の
替わりに、切り捨て処理を行ったとしても、問題はな
い。一方、四捨五入処理と切り捨て処理の処理量を比較
すると、四捨五入処理は、無効桁の最上位ビットに応じ
て、有効桁の最下位ビットに１を足し込み、有効桁を抽
出する処理であるのに対し、切り捨て処理は、有効桁を
そのまま抽出する処理である。四捨五入処理に比べ、切
り捨て処理は、処理量が小さい。従って、第三実施形態
の動画像圧縮符号化装置は、第二実施形態に比べ、発生
する符号量を予測するために要する処理量を軽減でき
る。

【００４８】次に、本発明の第四実施形態について説明
する。第四実施形態は、通常の固定ビットレート制御方
式によるＭＰＥＧ２実時間符号化装置に、第一の課題を
解決するための手段と、第二の課題を解決するための手
段とを適用した実施形態である。

【００４９】図６に第四実施形態による動画像圧縮符号
化装置のブロック図を示す。第四実施形態は、ディジタ
ル動画像入力端子101、ＭＣ部102、ＤＣＴ部103、第一
量子化部104、フレームメモリ105、第二量子化部106、
ＶＬＣ部107、送信バッファ108、ビットストリーム出力
端子109、量子化制御部120、目標値決定部121、ＶＬＣ
部205、ＶＬＣ部206、ＶＬＣ部207、ＶＬＣ部208、ビッ
トシフト部611、ビットシフト部612、ビットシフト部61
3、ビットシフト部614、最大値制限部631、最大値制限
部632、最大値制限部633、最大値制限部634から構成さ
れる。第二実施形態と共通する部分は、同じ符号を付け
て示している。ディジタル動画像入力端子101、ＭＣ部1
02、ＤＣＴ部103、第一量子化部104、送信バッファ10
8、ビットストリーム出力端子109、逆量子化部110、逆
ＤＣＴ部111の各部の動作は、第二実施形態と同一なの
で、説明を省略する。以下、第二実施形態と動作が異な
る部分について説明する。

【００５０】フレームメモリ105は、第一量子化部104か
ら入力した信号を、逐次、ビットシフト部611、612、61
3、614に出力すると共に、メモリに格納する。フレーム
メモリ105は、１ピクチャ分の信号をビットシフト部61
1、612、613、614に出力し、メモリに格納した後、メモ
リに格納された１ピクチャ分の信号を、第二量子化部10
6に出力する。つまり、フレームメモリ105は、第一量子
化部104から入力した１ピクチャ分の同一の信号を、最
初はビットシフト部611、612、613、614に出力し、次に
第二量子化部106に出力する。

【００５１】ビットシフト部611、612、613、614は、フ
レームメモリ105から入力した画像データを、それぞれ
異なる量で右ビットシフトして、その結果を、それぞ
れ、最大値制限部631、632、633、634に出力する。最大
値制限部631、632、633、634は、入力信号の絶対値が２
５５以下のときには、入力信号をそのままＶＬＣ部20
5、206、207、208に出力し、入力信号の絶対値が２５５
を越えるときは、絶対値を２５５に変換してからＶＬＣ
部205、206、207、208に出力する。ＶＬＣ部205、206、
207、208は、ビットシフトされた信号を可変長符号化
し、発生した符号量を量子化制御部120に出力する。

【００５２】複数の量子化スケールの量子化処理を行う
のは、マクロブロック毎に発生する符号量を正確に予測
するためであるが、正確に予測することができれば、量
子化スケールは、自由に選んでも問題はない。そこで、
予測に用いる量子化スケールを２の累乗とする。２の累
乗を除数とする除算処理は、右ビットシフト動作により
実現できる。右ビットシフト動作は、減算を繰り返すこ
とにより実現する通常の除算処理に比べ、はるかに少な
い処理量で実現できる。

【００５３】ビットシフト部611、612、613、614のそれ
ぞれで用いるビットシフト量は、０から６までの整数か
ら、異なるものを４個を選べばよく、例えば、ビットシ
フト部611は１ビットシフト、ビットシフト部612は４ビ
ットシフト、ビットシフト部613は５ビットシフト、ビ
ットシフト部614は６ビットシフトとする。これらの右
ビットシフトを行うことは、それぞれ、２、１６、３
２、６４で除算を行って剰余を切り捨てるのと等価であ
る。つまり、第四実施形態は、第三実施形態の除算部31
1、312、313、314で除数として用いる量子化スケール
を、それぞれ、２、１６、３２、６４とした場合と全く
同じ動作をする。

【００５４】量子化制御部120は、ピクチャ内のすべて
のマクロブロックに対するビットシフト、可変長符号化
が終わった時点で、目標値決定部121から入力したピク
チャの目標符号量と、ＶＬＣ部205、206、207、208から
入力したピクチャの符号量を比較し、目標符号量に最も
近い符号量を発生させる量子化スケールを予測する。

【００５５】図７に、目標符号量に最も近い符号量を発
生させる量子化スケールを予測する為のグラフを示す。
図の横軸は量子化スケールであり、縦軸はピクチャ内で
発生した符号量である。量子化スケール２、１６、３
２、６４に対して発生するピクチャの符号量は既知情報
であり、グラフ中に黒丸で示している。２、１６、３
２、６４以外の量子化スケールを用いた場合のピクチャ
の符号量は不明なので、２、１６、３２、６４の点を補
間することにより、符号量を予測する。図７では、演算
を容易に実行するため、各点を折れ線補間している。こ
の例では、折れ線補間により符号量を予測したが、別の
補間を用いても良い。例えば、スプライン補間などを用
いて予測しても良い。量子化制御部120は、２から６２
までの全ての量子化スケールに対する符号量を予測した
後で、目標符号量に最も近い符号量を発生すると予測す
る量子化スケールを選び出し、第二量子化部106に出力
する。

【００５６】第二量子化部106は、量子化スケール決定
部120が量子化スケールを決定した後で、フレームメモ
リ105から、第一量子化後のデータを逐次読み出し、ピ
クチャ内の全てのマクロブロックに対し、量子化制御部
120が出力する量子化スケールで、第二量子化を行い、
ＶＬＣ部107に出力する。

【００５７】目標値決定部121は、ＶＬＣ部107から入力
したマクロブロック毎の符号量と、量子化制御部120が
出力する量子化スケールから、次のピクチャの目標符号
量を決定し、量子化制御部120に出力する。

【００５８】第四実施形態は、第三実施形態に比べ、除
算処理をビットシフト処理に置換えているため、発生符
号量を予測するための処理量が大幅に削減されている。

【００５９】次に、本発明の第五実施形態について説明
する。第五実施形態は、通常の固定ビットレート制御方
式によるＭＰＥＧ２実時間符号化装置に、第一の課題を
解決するための手段を適用した実施形態である。

【００６０】第二実施形態は、ビットストリームを生成
するために使用する第二量子化部106とＶＬＣ部107とは
別に、量子化スケールに対して発生する符号量を予測す
るための４個の第二量子化部と４個のＶＬＣ部を持って
いる。しかし、第二量子化部106とＶＬＣ部107が高速に
動作する場合、１ピクチャ期間中に、第二量子化部106
とＶＬＣ部107を複数回動作させることにより、量子化
スケールに対して発生する符号量を予測することが可能
である。第五実施形態は、第二量子化部106とＶＬＣ部1
07を高速に複数回動作させることにより、符号量を予測
するための特別な手段を追加せずに、第二実施形態と同
様の効果を得る実施形態である。

【００６１】第五実施形態では、ピクチャ内の各マクロ
ブロックで、同一の量子化スケールを使用する。同一の
量子化スケールを用いることにより、量子化歪みの程度
を均一にし、ピクチャ内の画質を均一にする効果があ
る。一方、符号量制御の観点から、ピクチャで発生する
符号量を、ピクチャの目標符号量に一致させる必要もあ
る。ピクチャ内の各マクロブロックで同一の量子化スケ
ールを用いる場合に、ピクチャの目標符号量に最も近い
符号量を発生させる量子化スケールを決定しなければな
らない。

【００６２】第五実施形態では、いわゆる挟み撃ち法を
使って量子化スケールを決定する。ＭＰＥＧ２では、同
一のデータに対して符号化を行う場合、量子化スケール
を大きくするほど符号量は小さくなる。量子化スケール
Ｑaにより符号化して得られる符号量が、目標符号量よ
りも小さく、量子化スケールＱbにより符号化して得ら
れる符号量が、目標符号量よりも大きい場合、目標符号
量に最も近い符号量を発生させる量子化スケールはＱa
とＱbの間に存在する。もし、ＱaとＱbの中間値（Ｑa＋
Ｑb）／２で符号化して得られる符号量が、目標符号量
より大きければ、目標符号量に最も近い符号量を発生さ
せる量子化スケールはＱaと（Ｑa＋Ｑb）／２の間に存
在する。もし、ＱaとＱbの中間値（Ｑa＋Ｑb）／２で符
号化して得られる符号量が、目標符号量より小さけれ
ば、目標符号量に最も近い符号量を発生させる量子化ス
ケールは（Ｑa＋Ｑb）／２とＱｂの間に存在する。この
ように、目標符号量に最も近い符号量を発生させる量子
化スケールが、２つの異なる量子化スケールの間に存在
していることがわかっている場合、それら２つの量子化
スケールの中間値で、符号化を行い符号量を得ること
で、目標符号量に最も近い符号量を発生させる量子化ス
ケールが存在する範囲を、もとの半分の範囲に限定する
ことができる。これを繰り返すことにより、目標符号量
に最も近い符号量を発生させる量子化スケールが存在す
る範囲を狭めていき、最終的に、目標符号量に最も近い
符号量を発生させる量子化スケールを求めることが出来
る。ＭＰＥＧ２では、量子化スケールは、３２通りの値
を持つので、挟み撃ち法を用いれば、同一のピクチャを
５回符号化すれば、ピクチャの目標符号量に最も近い符
号量を発生させる量子化スケールを正確に決定すること
ができる。

【００６３】第五実施形態の構成は、第一実施形態と全
く同じであり、ブロック図は、図１である。以下、第一
実施形態と動作が異なる部分について説明する。

【００６４】フレームメモリ105は、第一量子化部104か
ら入力した信号を、逐次、第二量子化部106に出力する
と共に、メモリに格納する。フレームメモリ105は、１
ピクチャ分の信号を第二量子化部に出力し、メモリに格
納した後、メモリに格納された１ピクチャ分の信号を、
第二量子化部106に５回出力する。つまり、フレームメ
モリ105は、第一量子化部104から入力した１ピクチャ分
の同一の信号を、第二量子化部106に６回出力する。第
二量子化部106は、フレームメモリ105から、同一のピク
チャの信号を６回入力し、それに伴って６回量子化処理
を行う。ＶＬＣ部107も、第二量子化部106から、同一の
ピクチャの信号を６回入力し、それに伴って可変長符号
化を６回行う。

【００６５】量子化制御部120は、第二量子化部106が一
回目の量子化を行う際には、量子化スケールの最小値２
と最大値６２の中間の偶数である３２を、第二量子化部
106に指示する。

【００６６】量子化制御部120は、全マクロブロックで
発生した符号量を集計し、ピクチャで発生した符号量を
算出する。量子化制御部120は、ピクチャ内のすべての
マクロブロックに対する第二量子化、可変長符号化が終
わる度に、目標値決定部121から入力したピクチャの目
標符号量と、ピクチャで発生した符号量を比較し、量子
化スケールを再設定する。例えば、１回目の第二量子化
と可変長符号化が終了した時点で、発生符号量が目標符
号量よりも大きい場合には、目標符号量に最も近い符号
量を発生させる量子化スケールは、３２と６２の間に存
在すると判断し、新たな量子化スケールを３２と６２の
中間の偶数４８に設定する。発生符号量が目標符号量よ
りも小さい場合には、目標符号量に最も近い符号量を発
生させる量子化スケールは、２と３２の間に存在すると
判断し、新たな量子化スケールを２と３２の中間の偶数
１６に設定する。第二量子化と可変長符号化を５回繰り
返した後で、量子化制御部121は、目標符号量に最も近
い符号量を発生させる量子化スケールを決定する。

【００６７】量子化制御部121が、目標符号量に最も近
い符号量を発生させる量子化スケールを決定した後で、
第二量子化部106は、フレームメモリから、もう一度、
第一量子化後のデータを入力して、ピクチャ内の全マク
ロブロックのデータに対し、量子化制御部121が指示す
る量子化スケールを固定して第二量子化処理を行う。こ
のとき、第二量子化部106は、ＶＬＣ部107にだけでな
く、逆量子化部108にも、第二量子化後のデータを出力
する。ＶＬＣ部107は第二量子化部106から入力したデー
タを可変長符号化し、マクロブロック毎に発生する符号
量を算出し、目標値決定部121に出力する。このとき、
ＶＬＣ部107は符号量を出力するだけではなく、符号化
により得られたビットストリームを送信バッファ108に
出力する。

【００６８】目標値決定部121は、ＶＬＣ部107がピクチ
ャ内の全てのマクロブロックの６回目の可変長符号化を
終えた時点で、ＶＬＣ部107から入力したマクロブロッ
ク毎の符号量と、量子化制御部120が出力する量子化ス
ケールから、次のピクチャの目標符号量を決定し、量子
化制御部120に出力する。

【００６９】第五実施形態によれば、第二量子化部106
とＶＬＣ部107を高速に複数回動作させることにより、
符号量を予測するための特別な手段を追加せずに、第二
実施形態と同様の効果を得ることができる。

【００７０】次に、本発明をハードディスクレコーダ
（以下「ＨＤレコーダ」という。）に応用した第六実施
形態を説明する。ここでは、第一実施形態をＨＤレコー
ダに応用した場合を説明するが、他の実施形態であって
も同様に応用することは当然できる。又、ここでは、Ｈ
Ｄレコーダの用途の１つであるアナログ放送の記録につ
いて説明する。

【００７１】図８は、第六実施形態のＨＤレコーダを示
したブロック図である。図８のＨＤレコーダは、ＭＣ部
102、ＤＣＴ部103、第一量子化部104、フレームメモリ1
05、第二量子化部106、ＶＬＣ部107、送信バッファ10
8、逆量子化部110、逆ＤＣＴ部111、量子化制御部120、
目標値決定部121、アナログ映像入力端子801、Ａ／Ｄコ
ンバータ802、アナログ音声入力端子803、Ａ／Ｄコンバ
ータ804、音声圧縮符号化部805、多重化部806、ハード
ディスク807から構成される。第一実施形態と共通する
部分は、同じ符号を付けて示している。ＭＣ部102、Ｄ
ＣＴ部103、第一量子化部104、フレームメモリ105、第
二量子化部106、ＶＬＣ部107、送信バッファ108、逆量
子化部110、逆ＤＣＴ部111、量子化制御部120、目標値
決定部121の各部の動作は、第一実施形態と同一なの
で、説明を省略する。以下、第一実施形態と動作が異な
る部分について説明する。

【００７２】まず、図示しないアナログテレビチューナ
ーによりアナログ放送が受信され、アナログ映像信号と
アナログ音声信号が出力される。アナログ映像入力端子
801がアナログ映像信号を入力し、Ａ／Ｄコンバータ802
に出力する。Ａ／Ｄコンバータ802は、入力されたアナ
ログ映像信号をＡ／Ｄ変換し、ＭＣ部102に出力する。
そして、第一実施例と同様にして、ＭＣ部102に入力さ
れた動画像信号を圧縮符号化し、送信バッファ108から
多重化部806に映像ビットストリームを出力する。

【００７３】一方、音声については、アナログ音声入力
端子803がアナログ音声信号を入力し、Ａ／Ｄコンバー
タ804に出力する。Ａ／Ｄコンバータ804は、入力された
アナログ音声信号をＡ／Ｄ変換し、音声圧縮符号化部80
5に出力する。音声圧縮符号化部805は、入力されたＡ／
Ｄ変換後のデジタル音声信号を圧縮符号化し、多重化部
806に音声ビットストリームを出力する。音声の圧縮符
号化については、通常の従来技術を用いればよい。

【００７４】多重化部806では、送信バッファ108から出
力された映像ビットストリームと音声圧縮符号化部805
から出力された音声ビットストリームとを多重する。こ
の多重も、通常の従来技術を用いればよい。そして、多
重化されたビットストリームをハードディスク807に記
録する。

【００７５】尚、本実施形態ではハードディスク807に
記録したが、ハードディスク807の代わりに、ＤＶＤ−
ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ等の光ディスクドラ
イブやＤ−ＶＨＳ等の磁気テープレコーダに記録するよ
うにしても良い。多重化されたビットストリームをこれ
らのメディアに記録する具体的な手段（記録手段）につ
いても通常の従来技術を用いればよい。

【００７６】第六実施形態によれば、第一実施形態と同
様に、適切に符号量制御を行っているので、ピクチャ内
の画質を均一にした高画質の記録が可能となる。又、録
画予約された場合など、録画すべき時間が分かっている
場合には、ＨＤの残容量不足により録画が途中で終了し
てしまわない様に、画質を高く維持しながらもＨＤの残
容量に応じた符号量制御をすることができる。

【００７７】以上、第一実施形態から第六実施形態を説
明したが、本発明はこれらに限られることは無く、当然
に、これらの変形例もある。又、以上の各実施形態で
は、それぞれの構成における各部をハードウエア資源と
して説明した。即ち、例えば第一実施形態において、Ｍ
Ｃ部102、ＤＣＴ部103、第一量子化部104、第二量子化
部106、ＶＬＣ部107、逆量子化部110、逆ＤＣＴ部111、
量子化制御部120、目標値決定部121は、それぞれ、ＭＣ
回路102、ＤＣＴ回路103、第一量子化回路104、第二量
子化回路106、ＶＬＣ回路107、逆量子化回路110、逆Ｄ
ＣＴ回路111、量子化制御回路120、目標値決定回路121
として実現されるものである。又、例えば、第一実施形
態において、フレームメモリ105を除いた他の各部は１
チップのＬＳＩで実現し、フレームメモリ105は、１画
面分の画像データを蓄えるのに必要なメモリの容量は大
きいため、ＳＤＲＡＭを用いるのが良い。この場合、Ｌ
ＳＩからＳＤＲＡＭへ第一量子化後の信号が入力され、
ＳＤＲＡＭに第一量子化後の信号が記憶され、ＳＤＲＡ
ＭからＬＳＩへ第一量子化後の信号が複数回出力され
る。他の実施形態の場合も同様である。

【００７８】一方、以上の各実施形態をソフトウエアに
より実施することも可能である。例えば、第一実施形態
の場合、演算部と記憶部とを有するコンピュータにおい
て、演算部は、ＭＣ部102、ＤＣＴ部103、第一量子化部
104、第二量子化部106、ＶＬＣ部107、逆量子化部110、
逆ＤＣＴ部111、量子化制御部120、目標値決定部121と
して機能し、上述したそれぞれの演算処理をする。記憶
部は、フレームメモリ105、送信バッファ108、目標値決
定部121として機能し、第一量子化後の信号、発生符号
量や目標符号量、出力信号を記憶する。他の実施形態の
場合も同様に、演算処理に係る部分はコンピュータの演
算部が演算処理をし、記憶に係る部分はコンピュータの
記憶部が記憶をするようにすればよい。演算部と記憶部
をそれぞれ上述のように機能させる為には、その手順を
コンピュータに実行させるプログラムを、コンピュータ
にインストールする。ここで、このプログラムは、ＣＤ
−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記
録して提供され、又はインターネット等のネットワーク
経由により通信で提供される。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
符号量制御を行う際に実行すべき処理量を減らすことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施形態および第五実施形態のブロック
図である。

【図２】第二実施形態および第三実施形態のブロック
図である。

【図３】第二実施形態の第二量子化部を示したブロッ
ク図である。

【図４】第二実施形態および第三実施形態の量子化ス
ケールと発生符号量の予測グラフである。

【図５】第三実施形態の第二量子化部を示したブロッ
ク図である。

【図６】第四実施形態のブロック図である。

【図７】第四実施形態の量子化スケールと発生符号量
の予測グラフである。

【図８】第六実施形態のブロック図である。

【符号の説明】

101……ディジタル動画像入力端子 102……ＭＣ部 103……ＤＣＴ部 104……第一量子化部 105……フレームメモリ 106……第二量子化部 107……ＶＬＣ部 108……送信バッファ 109……ビットストリーム出力端子 110……逆量子化部 111……逆ＤＣＴ部 120……量子化制御部 121……目標値決定部 201……第二量子化部 202……第二量子化部 203……第二量子化部 204……第二量子化部 205……ＶＬＣ部 206……ＶＬＣ部 207……ＶＬＣ部 208……ＶＬＣ部 311……除算部 312……除算部 313……除算部 314……除算部 321……四捨五入処理部 322……四捨五入処理部 323……四捨五入処理部 324……四捨五入処理部 331……最大値制限部 332……最大値制限部 333……最大値制限部 334……最大値制限部 521……切り捨て処理部 522……切り捨て処理部 523……切り捨て処理部 524……切り捨て処理部 611……ビットシフト部 612……ビットシフト部 613……ビットシフト部 614……ビットシフト部 631……最大値制限部 632……最大値制限部 633……最大値制限部 634……最大値制限部 801……アナログ映像入力端子 802……Ａ／Ｄコンバータ 803……アナログ音声入力端子 804……Ａ／Ｄコンバータ 805……音声圧縮符号化部 806……多重化部 807……ハードディスク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5C053 GB23 GB26 GB28 GB29 GB33 GB34 GB38 JA07 KA04 KA25 5C059 KK15 MA00 MA23 MC14 MC15 MC38 ME01 NN21 PP04 RB01 RC32 SS12 SS20 TA46 TB04 TB07 TC04 TC06 TC20 TC38 TD11 UA02 UA32 UA33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】動画像信号に対し量子化処理と符号化処理
をする動画像圧縮符号化装置であって、該量子化処理を、量子化マトリクスを用いた除算をする
第一量子化と量子化スケールを用いた除算をする第二量
子化との２段階にし、該量子化スケールを制御すること
により符号量制御をすること、を特徴とする動画像圧縮符号化装置。
【請求項２】動画像信号に対し量子化処理と符号化処理
をする動画像圧縮符号化装置であって、該量子化処理を、量子化マトリクスを用いた除算をする
第一量子化と量子化スケールを用いた除算をする第二量
子化との２段階にし、該第一量子化と該第二量子化との
間に該第一量子化後の信号を記憶する記憶手段を設け、
該第二量子化を複数回繰り返すことにより符号量制御を
すること、を特徴とする動画像圧縮符号化装置。
【請求項３】動画像信号を所定の量子化マトリクスを用
いて除算する第一量子化手段と、該第一量子化手段の出力信号を記憶する記憶手段と、該記憶手段の出力信号を量子化スケールを用いて除算す
る第二量子化手段と、該第二量子化手段の出力信号を符号化する符号化手段
と、該符号化手段の出力信号の符号量に基づいて、該第二量
子化手段の量子化スケールを可変制御する量子化制御手
段と、を備えることを特徴とする動画像圧縮符号化装置。
【請求項４】請求項３において、前記第二量子化手段と前記符号化手段はそれぞれ複数回
動作し、前記量子化制御手段は、各回の前記符号化手段の出力信
号の符号量に基づいて、前記第二量子化手段の量子化ス
ケールを可変制御すること、を特徴とする動画像圧縮符号化装置。
【請求項５】請求項３において、前記記憶手段は、前記第一量子化手段の出力信号を２回
出力し、前記第二量子化手段は、第１回目の前記記憶手段の出力
信号を第１の量子化スケールで除算し、第２回目の前記
記憶手段の出力信号を第２の量子化スケールで除算し、前記符号化手段は、前記第二量子化手段の出力信号を符
号化し、前記量子化制御手段は、前記第二量子化手段で第１の量
子化スケールで除算され前記符号化手段で符号化された
信号の符号量に基づいて、前記第二量子化手段の第２の
量子化スケールを可変制御すること、を特徴とする動画像圧縮符号化装置。
【請求項６】請求項３において、前記記憶手段は、前記第一量子化手段の出力信号を２回
出力し、第１回目において、前記第二量子化手段は、１ピクチャ分の前記記憶手段の
出力信号を前記量子化スケールを用いてマクロブロック
毎に除算し、前記符号化手段は、１ピクチャ分の前記第二量子化手段
の出力信号をマクロブロック毎に符号化し、前記量子化制御手段は、前記符号化手段の出力信号のマ
クロブロック毎の符号量に基づいてマクロブロック毎の
目標符号量を算出し、第２回目において、前記第二量子化手段は、前記記憶手段の出力信号を前記
量子化スケールを用いてマクロブロック毎に除算し、前記符号化手段は、前記第二量子化手段の出力信号をマ
クロブロック毎に符号化し、前記量子化制御手段は、前記符号化手段の出力信号のマ
クロブロック毎の符号量と該マクロブロック毎の目標符
号量とを比較し、該比較結果に基づいて、前記第二量子
化手段が第２回目に用いる前記量子化スケールを前記第
二量子化手段に供給すること、を特徴とする動画像圧縮符号化装置。
【請求項７】複数のマクロブロックに分割された動画像
信号を所定の量子化マトリクスを用いて除算する第一量
子化手段と、該第一量子化手段の出力信号を１ピクチャ分記憶する記
憶手段と、該記憶手段の出力信号を該複数のマクロブロック毎に第
１の量子化スケールで除算する第二量子化手段と、該第二量子化手段の量子化スケールを制御する量子化制
御手段と、該第二量子化手段の出力信号を符号化する符号化手段
と、該符号化手段の出力信号の該複数のマクロブロック毎の
符号量に基づいて、該量子化制御手段に供給する該複数
のマクロブロック毎の目標符号量を決定する目標符号量
決定手段と、を備え、該第二量子化手段は、該記憶手段の出力信号を該複数の
マクロブロック毎に第２の量子化スケールで除算し、該符号化手段は、該第二量子化手段の出力信号を符号化
し、該量子化制御手段は、該符号化手段の出力信号の該複数
のマクロブロック毎の符号量と該目標符号量決定手段よ
り供給される該複数のマクロブロック毎の目標符号量と
を比較し、該比較結果に基づいて、該第二量子化手段の
第２の量子化スケールを制御すること、を特徴とする動画像圧縮符号化装置。
【請求項８】ｎ個（ｎ：任意の正の整数）のマクロブロ
ックに分割された１ピクチャ分の動画像信号を所定の量
子化マトリクスを用いて除算する第一量子化手段と、該第一量子化手段の出力信号を１ピクチャ分記憶する記
憶手段と、該記憶手段の出力信号を量子化スケールを用いて除算す
る第二量子化手段と、該第二量子化手段の量子化スケールを制御する量子化制
御手段と、該第二量子化手段の出力信号を符号化する符号化手段
と、該符号化手段の出力信号の符号量から該マクロブロック
毎の目標符号量を決定する目標符合量決定手段と、を備え、前記記憶手段は、前記第一量子化手段の出力信号を２回
出力し、第１回目において、前記第二量子化手段は、前記記憶手段の第１回目の１ピ
クチャ分の出力信号を、第１の量子化スケールを用いて
前記マクロブロック毎に除算し、前記符号化手段は、該第１の量子化スケールを用いて除
算された信号を前記マクロブロック毎に符号化し、前記目標符号量決定手段は、該第１の量子化スケールを
用いて除算された信号が符号化された信号の前記マクロ
ブロック毎の符号量及び該符号量の１ピクチャ分の合計
に基づいて、前記マクロブロック毎の目標符号量を決定
し、第２回目において、前記第二量子化手段は、前記記憶手段から出力される第
ｋ番目（ｋ：ｋ＜ｎの正の整数）のマクロブロックの信
号を第２の量子化スケールを用いて除算し、前記符号化手段は、該第２の量子化スケールを用いて除
算された第ｋ番目のマクロブロックの信号を符号化し、前記量子化制御手段は、該第２の量子化スケールを用い
て除算された第ｋ番目のマクロブロックの信号が符号化
された信号の符号量と該第ｋ番目のマクロブロックの目
標符号量とを比較し、該比較結果に基づいて、前記第二
量子化手段が第ｋ＋１番目のマクロブロックの信号の除
算に用いる該第２の量子化スケールを可変制御するこ
と、を特徴とする動画像圧縮符号化装置。
【請求項９】動画像信号を所定の量子化マトリクスを用
いて除算する第一量子化をするステップと、該第一量子化をするステップにおいて除算された信号を
記憶するステップと、該第一量子化をするステップにおいて除算された信号又
は該記憶するステップにおいて記憶された信号を量子化
スケールを用いて除算する第二量子化をするステップ
と、該第二量子化をするステップにおいて除算された信号を
符号化するステップと、該符号化をするステップにおいて符号化された信号の符
号量に基づいて、該第二量子化をするステップにおいて
用いられる量子化スケールを可変制御するステップと、を備えることを特徴とする動画像圧縮符号化方法。
【請求項１０】第一量子化手段と記憶手段と第二量子化
手段と量子化制御手段と符号化手段とを備える動画像圧
縮符号化装置における動画像圧縮符号化方法であって、該第一量子化手段が、ｎ個（ｎ：任意の正の整数）のマ
クロブロックに分割された１ピクチャ分の動画像信号を
所定の量子化マトリクスを用いて除算するステップと、該記憶手段が、該第一量子化手段の出力信号を１ピクチ
ャ分記憶するステップと、該第二量子化手段が、該記憶手段から出力される１ピク
チャ分の信号を第１の量子化スケールを用いて該マクロ
ブロック毎に除算するステップと、該符号化手段が、該第１の量子化スケールを用いて除算
された信号を該マクロブロック毎に符号化するステップ
と、該量子化制御手段が、該第１の量子化スケールを用いて
除算された信号が符号化された信号の該マクロブロック
毎の符号量と該符号量の１ピクチャ分の合計とに基づい
て、該マクロブロック毎の目標符号量を決定するステッ
プと、該第二量子化手段が、該記憶手段から出力される第ｋ番
目（ｋ：ｋ＜ｎの正の整数）のマクロブロックの信号を
第２の量子化スケールを用いて除算するステップと、該符号化手段が、該第２の量子化スケールを用いて除算
された第ｋ番目のマクロブロックの信号を符号化するス
テップと、該量子化制御手段が、該第２の量子化スケールを用いて
除算された第ｋ番目のマクロブロックの信号が符号化さ
れた信号の符号量と該第ｋ番目のマクロブロックの目標
符号量とを比較し、該比較結果に基づいて、該第二量子
化手段が第ｋ＋１番目のマクロブロックの信号の除算に
用いる該第２の量子化スケールを可変制御するステップ
と、を有することを特徴とする動画像圧縮符号化方法。
【請求項１１】記憶手段と演算手段とを備えるコンピュ
ータにおける動画像圧縮符号化方法であって、該演算手段が、動画像信号を所定の量子化マトリクスを
用いて除算する第一量子化をするステップと、該記憶手段が、該第一量子化をするステップにおいて除
算された信号を記憶するステップと、該演算手段が、該第一量子化をするステップにおいて除
算された信号又は該記憶するステップにおいて記憶され
た信号を量子化スケールを用いて除算する第二量子化を
するステップと、該演算手段が、該第二量子化をするステップにおいて除
算された信号を符号化するステップと、該演算手段が、該符号化するステップにおいて符号化さ
れた信号の符号量に基づいて、該第二量子化をするステ
ップにおいて用いられる量子化スケールを可変制御する
ステップと、を備えることを特徴とする動画像圧縮符号化方法。
【請求項１２】記憶手段と演算手段とを備えるコンピュ
ータに、該演算手段に、動画像信号を所定の量子化マトリクスを
用いて除算させる第一量子化手順と、該記憶手段に、該第一量子化手順において除算された信
号を記憶させる記憶手順と、該演算手段に、該第一量子化手順において除算された信
号又は該記憶手順において記憶された信号を量子化スケ
ールを用いて除算させる第二量子化手順と、該演算手段に、該第二量子化手順において除算された信
号を符号化させる符号化手順と、該演算手段に、該符号化手順において符号化された信号
の符号量に基づいて、該第二量子化手順において用いら
れる量子化スケールを可変制御させる量子化制御手順
と、を実行させるための動画像圧縮符号化プログラム。
【請求項１３】請求項１２に記載の動画像圧縮符号化プ
ログラムを記憶したコンピュータ読取可能な記憶媒体。
【請求項１４】動画像信号を所定の量子化マトリクスを
用いて除算する第一量子化手段と、該第一量子化手段の出力信号を記憶する記憶手段と、該記憶手段の出力信号を複数の異なる予測系量子化スケ
ールを用いて除算する複数の予測系第二量子化手段と、該複数の予測系第二量子化手段の出力信号を符号化する
複数の予測系符号化手段と、該記憶手段の出力信号を量子化スケールを用いて除算す
る第二量子化手段と、該第二量子化手段の出力信号を符号化する符号化手段
と、該複数の予測系符号化手段の出力信号の符号量に基づい
て該量子化スケールを可変制御する量子化制御手段と、を備えることを特徴とする動画像圧縮符号化装置。
【請求項１５】請求項１４において、前記複数の異なる予測系量子化スケールは、それぞれ、
２の累乗となっており、前記複数の予測系第二量子化手段は、それぞれ、前記複
数の異なる予測系量子化スケールを用いた除算をビット
シフトにより演算すること、を特徴とする動画像圧縮符号化装置。
【請求項１６】請求項１４において、前記複数の予測系第二量子化手段は、それぞれ、前記複
数の異なる予測系量子化スケールを用いて除算した結果
のうち剰余を切り捨てること、を特徴とする動画像圧縮符号化装置。
【請求項１７】アナログ映像信号が入力され、該入力さ
れたアナログ映像信号をＡ／Ｄ変換する第１のＡ／Ｄコ
ンバータと、該第１のＡ／Ｄコンバータの出力信号に対して動き補償
をする動き補償手段と、該動き補償手段の出力信号をＤＣＴ変換するＤＣＴ変換
手段と、該ＤＣＴ変換手段の出力信号を所定の量子化マトリクス
を用いて除算する第一量子化手段と、該第一量子化手段の出力信号を記憶する記憶手段と、該記憶手段の出力信号を量子化スケールを用いて除算す
る第二量子化手段と、該第二量子化手段の出力信号を符号化する符号化手段
と、該符号化手段の出力信号の符号量に基づいて、該第二量
子化手段の量子化スケールを可変制御する量子化制御手
段と、アナログ音声信号が入力され、該入力されたアナログ音
声信号をＡ／Ｄ変換する第２のＡ／Ｄコンバータと、該第２のＡ／Ｄコンバータの出力信号を圧縮符号化する
音声圧縮符号化手段と、該符号化手段の出力信号と該音声圧縮符号化手段の出力
信号とを多重する多重化手段と、該多重化手段により多重された信号を記録する記録手段
と、を備えることを特徴とする動画像圧縮符号化記録装置。