JP2019117974A - 符号化装置、ビットレート制御方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ビットレートと画質との関係を維持するビットレートの制御を行うこと。【解決手段】ビットレートが高いほど高画質となるようにマルチレート符号化を行う符号化装置であって、入力された映像を、第１のビットレートである第１の映像と、第１のビットレートよりも低いビットレートである第２ビットレートである第２の映像とに符号化する符号化部と、第１の映像における主観画質が第２の映像における主観画質よりも高くなるようにビットレートを制御する制御部と、を備える符号化装置。【選択図】図１

Description

本発明は、符号化装置、ビットレート制御方法及びコンピュータプログラムに関する。

従来、スマートフォンやタブレット等の携帯端末、３Ｇ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）や４Ｇ／ＬＴＥ（４ｔｈ Ｇｅｒｅｒａｔｉｏｎ／Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｒｕｔｉｏｎ）といった移動体通信規格の普及に伴って、不安定なネットワーク環境下でも継続した映像配信を行うことが求められている。

また、家庭内等で用いられる高速光回線を用いた映像配信サービスにおいても、近年はＨＤ(Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ)という１９２０画素×１０８０ラインの映像の４倍の３８４０画素×２１６０ラインの解像度を有する４Ｋ映像や、さらに４Ｋ映像の４倍の解像度である７６８０画素×４３２０ラインの解像度を有する８Ｋ映像等の超高精細映像が扱われるようになっている。

超高精細映像の配信においては、Ｈ．２６４／ＡＶＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ）やＨ．２６５／ＨＥＶＣ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ）といった映像符号化国際標準で定められている映像符号化を行うことで配信時の映像データ量を削減する。しかし、それでも常に家庭向け光回線に対しても、画像の主観画質を維持したまま安定的に配信可能なビットレートにまで圧縮を行うには不足しており、移動体通信での映像配信サービスと同様に、不安定なネットワーク環境下での映像配信が求められる。

インターネットをはじめとした不安定なネットワーク環境下での映像配信のＱｏＥ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ）を向上させるための配信方式として、国際標準方式としてＭＰＥＧ−ＤＡＳＨ（ＭＰＥＧ−Ｄｙｎａｍｉｃ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｓｔｒｅａｍｉｎｇ Ｏｖｅｒ ＨＴＴＰ）方式が規格化されている（例えば、非特許文献１参照）。

ＭＰＥＧ−ＤＡＳＨ方式では、映像視聴ユーザーのネットワーク状況等に応じて、映像のビットレートを動的に切り替えて配信を行うＡＢＲ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｂｉｔ Ｒａｔｅ）という配信制御が行われている。そのため、映像を配信するサーバ側では、１つの映像データに対して複数のビットレートによる同時符号化を行う必要がある。

従来、ＡＢＲ配信では、予めサービス事業者が決定した所定のビットレートに基づいて、一定のビットレートで符号化を行うＣＢＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｂｉｔ Ｒａｔｅ）方式を用いる。しかし、サービス事業者が決定するビットレートは、エンコーダの処理性能も鑑みると多くの種類を設定することはできないため、限られたチャネル数でビットレートを設定するしかない。その上、さまざまな映像データを符号化するにあたって同等画質を達成するために必要なビットレートは映像コンテンツの難易度によっても異なるため、簡単な映像シーンにおいては、必要以上に多くのビットレートで符号化を行うことになり、ネットワークの伝送帯域を不必要に消費してしまうという問題がある。

このような問題を解決するために、映像特性に応じて符号化ビットレートを変化させて高画質に符号化を行うＶＢＲ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｂｉｔ Ｒａｔｅ）方式が知られている。ＶＢＲ方式では、各映像シーンでの特性に応じて符号化レートを設定できるため、符号化難易度の高い映像には高いビットレートを設定し、符号化難易度の低い映像には低いビットレートを設定することで、伝送帯域をより効率的使いつつ、主観画質を維持した符号化処理を実現することができる。

また、複数の映像データを平行して符号化処理を行う際に、各映像データの主観画質を良好に保つことができる映像符号化装置も知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の技術では、各符号化部において各チャネルの入力画像の内容に応じた可変ビットレートの符号化ストリームを生成し、一本のストリームに多重化する動画像符号化装置において、各チャネルについて符号化処理中の複数ピクチャ分の量子化パラメータ平均値を用いた上で、各チャネル間の量子化パラメータ平均値の差分量に応じて、ビットレート調整オフセットを設定する。そして、片方のチャネルにはビットレートオフセットを加算し、他方のチャネルにはビットレートオフセットを減算させることで、各チャネルの合計ビットレートが同一になるようにしながら、各チャネル間の画質が均一になるように適応ビットレート配分を行うものである。

特開２０１３−２５５２０８号公報

ISO/IEC 23009−1,"Information technology − Dynamic adaptive streaming over HTTP (DASH)−Part 1: Media presentation description and segment formats"，p.7−12、134−135, 2014−05−15．

しかしながら、特許文献１に記載の動画像符号化装置では、各チャネル間の合計ビットレートが同一となるような適応ビットレート配分処理が行われるが、ＡＢＲ方式では、各チャネルの解像度に応じてターゲットとなるビットレートが大きく異なる。そのため、ビットレートオフセットが、元のビットレートに与える影響が各チャネル間で異なり、片方のチャネルに対してビットレートオフセットを加算しても影響が出ず、もう片方のチャネルに対してビットレートオフセットを減算すると大幅にビットレートが下がってしまい主観画質が大きく損なわれてしまうという問題があった。

このような問題が発生すると、各チャネルでの初期設定ビットレートの値によっては、上位チャネルである高解像度映像のビットレートと、下位チャネルである低解像度映像のビットレートが逆転してしまう場合がある。この場合、ビットレート情報を元に取得するチャネルを選択するクライアントプレイヤーが、高ビットレートの映像を選択したにもかかわらず、実際には主観画質が低い映像を取得してしまう場合がある。

上記事情に鑑み、本発明は、ビットレートと画質との関係を維持するビットレートの制御を行うことができる技術の提供を目的としている。

本発明の一態様は、ビットレートが高いほど高画質となるようにマルチレート符号化を行う符号化装置であって、入力された映像を、第１のビットレートである第１の映像と、前記第１のビットレートよりも低いビットレートである第２のビットレートである第２の映像とに符号化する符号化部と、前記第１の映像における主観画質が前記第２の映像における主観画質よりも高くなるようにビットレートを制御する制御部と、を備える符号化装置である。

本発明の一態様は、上記の符号化装置であって、前記制御部は、前記第１の映像の量子化パラメータである第１量子化パラメータと、前記第２の映像の量子化パラメータである第２量子化パラメータとの関係に基づいて前記ビットレートを制御する。

本発明の一態様は、上記の符号化装置であって、前記制御部は、前記第１の映像の主観画質が前記第２の映像の主観画質よりも高くない場合、前記第１量子化パラメータと前記第２量子化パラメータの差が小さくなるように前記ビットレートを制御する。

本発明の一態様は、上記の符号化装置であって、前記制御部は、前記第１のビットレートと前記第２のビットレートとの差を大きくするように前記ビットレートを制御する。

本発明の一態様は、上記の符号化装置であって、前記制御部は、前記第１の映像の量子化パラメータの平均である第１の平均量子化パラメータと、前記第２の映像の量子化パラメータの平均である第２の平均量子化パラメータと、の関係若しくは、前記第１の平均量子化パラメータ及び前記第１の映像の符号量と、前記第２の平均量子化パラメータと前記第２の映像の符号量との関係のいずれか一方に基づいて前記ビットレートの制御を行う。

本発明の一態様は、上記の符号化装置であって、前記制御部は、前記第１の平均量子化パラメータが第１の閾値以上であり、前記第２の平均量子化パラメータが前記第１の閾値と異なる第２の閾値以下である場合、前記第１のビットレートを大きくし、前記第２のビットレートを小さくするように前記ビットレートの制御を行う。

本発明の一態様は、ビットレートが高いほど高画質となるようにマルチレート符号化を行う符号化装置が行うビットレート制御方法であって、入力された映像を、第１のビットレートである第１の映像と、前記第１のビットレートよりも低いビットレートである第２ビットレートである第２の映像とに符号化する符号化ステップと、前記第１の映像における主観画質が前記第２の映像における主観画質よりも高くなるようにビットレートを制御する制御ステップと、を有するビットレート制御方法である。

本発明の一態様は、上記の符号化装置として機能させるためのコンピュータプログラムである。

本発明により、ビットレートと画質との関係を維持するビットレートの制御を行うことが可能となる。

本発明の第１の実施形態における動画像符号化装置の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態における制御部の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態における制御部の処理の流れを示すフローチャートである。 第２の実施形態における動画像符号化装置の構成を示すブロック図である。 第２の実施形態における制御部の処理の流れを示すフローチャートである。 ＢＲＯＦＦＳＥＴテーブルの具体例を示す図である。 第３の実施形態における動画像符号化装置の構成を示すブロック図である。 第３の実施形態における制御部の処理の流れを示すフローチャートである。 第３の実施形態における制御部の処理の流れを示すフローチャートである。 ＱＰＯＦＦＳＥＴテーブルの具体例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における動画像符号化装置１０の構成を示すブロック図である。
動画像符号化装置１０は、マルチレート符号化を行う装置である。具体的には、動画像符号化装置１０は、符号化・配信パラメータと、符号化対象の映像コンテンツデータ（以下「映像データ」という。）とを入力し、入力した映像データの解像度を、符号化・配信パラメータに基づいて２つ以上の解像度に変換する。なお、動画像符号化装置１０は、入力した映像データの解像度をそのまま利用する場合には、入力した映像データの解像度を変換しなくてもよい。次に、動画像符号化装置１０は、変換後の映像データそれぞれに対して、符号化・配信パラメータに基づいてそれぞれの映像に対応するビットレートで符号化を行う。そして、動画像符号化装置１０は、符号化後の映像データを、出力ストリームを用いてＡＢＲ向け配信用コンテンツとして出力する。

動画像符号化装置１０は、制御部１１、動画像変換部１２、複数の符号化部１３−１〜１３−Ｎ（Ｎは２以上の整数）及び配信処理部１４を備える。なお、以下の説明において、符号化部１３−１〜１３−Ｎを特に区別しない場合には総称して符号化部１３と記載する。
制御部１１は、各機能部を制御する。具体的には、制御部１１は、外部から符号化・配信パラメータを入力し、入力した符号化・配信パラメータを動画像変換部１２及び符号化部１３に設定する。ここで、符号化・配信パラメータは、解像度及び目標ビットレートである。解像度として、例えば２１６０ｐ、１０８０ｐ、４８０ｐ等の情報が制御部１１に入力される。なお、解像度は、上記に限定される必要はない。

目標ビットレートとして、例えば１０Ｍ、７Ｍ、１Ｍ等の情報が制御部１１に入力される。なお、目標ビットレートは、上記に限定される必要はない。また、目標ビットレートとして、映像データの入力初期時には、入力された目標ビットレートが用いられる。そして、映像データにおける次フレーム（例えば、ｔ＋１フレーム）以降のフレームにおいては、各符号化部１３による符号化の結果から得られる画質の指標を加味した目標ビットレートが用いられる。

制御部１１は、解像度を動画像変換部１２に設定し、目標ビットレートを符号化部１３に設定する。以下の説明では、制御部１１は、解像度として、２１６０ｐ、１０８０ｐ及び４８０ｐを動画像変換部１２に設定し、符号化部１３−１に対して目標ビットレート１０Ｍ、符号化部１３−２に対して目標ビットレート７Ｍ、符号化部１３−Ｎに対して目標ビットレート１Ｍを設定したとする。この場合、符号化部１３−１が最もビットレートが高く、符号化部１３−Ｎが最もビットレートが低くなる。また、制御部１１は、チャンク長及び配信先を配信処理部１４に設定する。

動画像変換部１２は、制御部１１によって設定された解像度に基づいて、映像データを１つ以上の解像度に変換する。一例として、以下の説明では、動画像変換部１２は、映像データを３つの解像度（例えば、２１６０ｐ、１０８０ｐ、４８０ｐ）に変換したとする。動画像変換部１２は、２１６０ｐの解像度の映像データを符号化部１３−１に出力し、１０８０ｐの解像度の映像データを符号化部１３−２に出力し、４８０ｐの解像度の映像データを符号化部１３−Ｎに出力する。なお、動画像変換部１２は、映像データに対して入力時と同じ解像度のまま変換しなくてもよいし、フレームレートを変換してもよい。また、動画像変換部１２は、映像データに対して解像度とフレームレートの両方を変換してもよい。

符号化部１３は、制御部１１によって設定された目標ビットレートと、動画像変換部１２から出力された映像データとに基づいて、映像データの符号化を行ない、映像ストリームを配信処理部１４に出力する。具体的には、符号化部１３−１は、制御部１１によって設定された目標ビットレート（例えば、１０Ｍ）と、動画像変換部１２から出力された映像データ（例えば、２１６０ｐの解像度の映像データ）とに基づいて映像データの符号化を行う。また、符号化部１３−２は、制御部１１によって設定された目標ビットレート（例えば、７Ｍ）と、動画像変換部１２から出力された映像データ（例えば、１０８０ｐの解像度の映像データ）とに基づいて映像データの符号化を行う。また、符号化部１３−３は、制御部１１によって設定された目標ビットレート（例えば、１Ｍ）と、動画像変換部１２から出力された映像データ（例えば、４８０ｐの解像度の映像データ）とに基づいて映像データの符号化を行う。

また、符号化部１３−１〜１３−Ｎそれぞれは、過去一定時間分の符号化により得られた量子化パラメータ（以下「ＱＰ」（Quantization Parameter）という。）の平均値と、画質の指標と、ＱＰとを制御部１１に出力する。符号化部１３は、例えばＳＳＥ（sum of squared errors of prediction：残差二乗和）により画質の指標を算出する。なお、符号化部１３は、ＭＳＥ（Mean Square Error：平均二乗誤差）、ＳＳＩＭ（structural similarity）、ＭＳ−ＳＳＩＭ（Multiscale - Structural Similarity）、知覚均等モデルを用いたＣＩＥ１９７６L*a*b*色差ΔＥ等の手法を用いて画質の指標を算出してもよい。平均値を算出する時間は、１ＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐ Ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒｅ）にあたる時間や、ＡＢＲ配信時に指定される動画のセグメント長の時間、またはこれらの間の時間とする。

配信処理部１４は、各符号化部１３から出力された映像ストリームを入力とし、制御部１１によって設定されたチャンク長に基づいて、ＡＢＲ配信向けにある一定時間長に映像ストリームをセグメント（分割）化する。また、配信処理部１４は、セグメント化されたデータを元に配信用のプレイリストとなるマニフェストファイルを生成する。その後、配信処理部１４は、制御部１１によって設定された配信先にマニフェストファイルを配信する。

図２は、第１の実施形態における制御部１１の構成を示すブロック図である。制御部１１は、画像劣化度判定部１１１、量子化パラメータオフセット算出部１１２、ビットレートオフセット算出部１１３及び目標ビットレート設定部１１４を備える。
制御部１１は、過去Ｍ（Ｍは１以上の整数）フレーム分の各チャネル（解像度）の映像を符号化する符号化部１３−１〜１３−Ｎの符号化により得られた符号化済み画像と原画像のＳＳＥと、ＱＰの平均値とを入力し、入力したＳＳＥと、ＱＰの平均値とに基づいて、チャネル毎の新たな目標ビットレートを算出する。その後、制御部１１は、算出したチャネル毎の新たな目標ビットレートをそれぞれ出力する。

画像劣化度判定部１１１は、入力データとして、各チャネル（ｃｈｎ）（ｎ＝１，・・・，Ｎ）のＳＳＥｄ＿ｎを入力とし、入力したＳＳＥｄ＿ｎに、各チャネルにおける映像データの解像度に応じたスケーリング係数ｓ＿ｎを乗算した値（ｄ’＿ｎ＝ｓ＿ｎ×ｄ＿ｎ）を画像劣化度として算出する。なお、画像劣化度は、値が高いほど画像が劣化している、すなわち画質が悪いことを表す。スケーリング係数ｓ＿ｎは、解像度の違いによるＳＳＥの値を補正するために使用される係数である。

ここで、ｓ＿ｎは、解像度毎に事前に定められた定数値でもよいし、映像データの隣接画素間差分値やフレーム間差分値、ＱＰの平均値に応じて決定されてもよい。画像劣化度判定部１１１は、各チャネル（ｃｈｎ）の画像劣化度を算出する。なお、以下の説明では、ｎの値が小さいほど、すなわちチャネル番号が小さいものほど、解像度及びビットレートの高い上位のチャネルを表す。

その後、画像劣化度判定部１１１は、算出した各チャネル（ｃｈｎ）の画像劣化度に基づいて、上位チャネルの画質が下位チャネルの画質よりも劣化しているか否かを判定する。

量子化パラメータオフセット算出部１１２は、上位チャネルの画質が下位チャネルの画質よりも劣化している場合に、各符号化部１３−１〜１３−Ｎにおいて調整する量子化パラメータオフセット値を算出する。具体的には、量子化パラメータオフセット算出部１１２は、各符号化部１３−１〜１３−Ｎにおける目標ビットレートと、量子化パラメータオフセット算出部１１２から出力された画質劣化度と、各符号化部１３−１〜１３−Ｎから得られた量子化パラメータ平均値とを入力とし、各符号化部１３−１〜１３−Ｎにおいて調整する量子化パラメータオフセット値ＱＰＯＦＦＳＥＴを算出する。量子化パラメータオフセット算出部１１２は、算出した量子化パラメータオフセット値ＱＰＯＦＦＳＥＴを、ビットレートオフセット算出部１１３に出力する。

ビットレートオフセット算出部１１３は、各符号化部１３−１〜１３−Ｎに現在設定されているビットレートと、量子化パラメータオフセット値ＱＰＯＦＦＳＥＴとを入力とし、符号化部１３−１〜１３−Ｎ毎のビットレートオフセット値ＢＲＯＦＦＳＥＴを算出する。ビットレートオフセット算出部１１３は、算出した符号化部１３−１〜１３−Ｎ毎のビットレートオフセット値ＢＲＯＦＦＳＥＴを目標ビットレート設定部１１４に出力する。

目標ビットレート設定部１１４は、ビットレートオフセット算出部１１３から出力されたビットレートオフセット値ＢＲＯＦＦＳＥＴと、現在設定されているビットレートとを入力として、符号化部１３−１〜１３−Ｎ毎の新たな目標ビットレート値を算出する。目標ビットレート設定部１１４は、算出した符号化部１３−１〜１３−Ｎ毎の新たな目標ビットレート値を各符号化部１３−１〜１３−Ｎに設定する。

上記のように、目標ビットレート設定部１１４が、符号化部１３−１〜１３−Ｎ毎の新たな目標ビットレート値を各符号化部１３−１〜１３−Ｎに設定することによって、各符号化部１３−１〜１３−Ｎは、設定された新たな目標ビットレートで符号化を行う。その後、符号化部１３−１〜１３−Ｎは、再度符号化結果を制御部１１に入力することで、符号化ビットレートを逐次更新する。

図３は、第１の実施形態における制御部１１の処理の流れを示すフローチャートである。なお、図３では、制御部１１が、各チャネルにおける符号化結果をもとに、各符号化部１３−１〜１３−Ｎの目標ビットレートを算出する処理動作について説明する。ここで、チャネル番号が小さいものほど、解像度及びビットレートの高い上位のチャネルを表すことを前提とする。また、図３において、矢印（「←」）は代入を表す。

画像劣化度判定部１１１は、変数ｎに最上位のチャネル番号、すなわち１を設定する（ステップＳ１０１）。ここで、総チャネル数はＮであり、図３では例としてＮ＝３における動作を説明する。
画像劣化度判定部１１１は、チャネルｎの符号化部１３−ｎ及びチャネル（ｎ＋１）の符号化部１３−（ｎ＋１）それぞれに現在設定されているビットレートを取得する（ステップＳ１０２）。ｎ＝１の場合、画像劣化度判定部１１１は、チャネル１（ｃｈ１）の符号化部１３−１及びチャネル２（ｃｈ２）の符号化部１３−２それぞれに現在設定されているビットレートを取得する。

そして、画像劣化度判定部１１１は、チャネルｎの符号化部１３−ｎに現在設定されているビットレートを変数ＢＲ［ｎ］に設定し、チャネル（ｎ＋１）の符号化部１３−（ｎ＋１）に現在設定されているビットレートをＢＲ［ｎ＋１］に設定する。

さらに、画像劣化度判定部１１１は、チャネルｎの符号化部１３−ｎ及びチャネル（ｎ＋１）の符号化部１３−（ｎ＋１）それぞれの過去Ｍフレーム分のＱＰの平均値を取得する（ステップＳ１０３）。ｎ＝１の場合、画像劣化度判定部１１１は、チャネル１（ｃｈ１）の符号化部１３−１及びチャネル２（ｃｈ２）の符号化部１３−２それぞれの過去Ｍフレーム分のＱＰの平均値を取得する。

そして、画像劣化度判定部１１１は、チャネルｎの符号化部１３−ｎの過去Ｍフレーム分のＱＰの平均値を変数ａｖｅＱＰ［ｎ］に設定し、チャネル（ｎ＋１）の符号化部１３−（ｎ＋１）の過去Ｍフレーム分のＱＰの平均値をａｖｅＱＰ［ｎ＋１］に設定する。

さらに、画像劣化度判定部１１１は、チャネルｎの符号化部１３−ｎ及びチャネル（ｎ＋１）の符号化部１３−（ｎ＋１）それぞれのＳＳＥを取得する（ステップＳ１０４）。ｎ＝１の場合、画像劣化度判定部１１１は、チャネル１（ｃｈ１）の符号化部１３−１及びチャネル２（ｃｈ２）の符号化部１３−２それぞれのＳＳＥを取得する。

その後、画像劣化度判定部１１１は、取得した各ＳＳＥに、各チャネルにおける映像データの解像度に応じたスケーリング係数を乗算した値を画像劣化度として算出する。具体的には、画像劣化度判定部１１１は、符号化部１３−ｎから取得したＳＳＥに、チャネルｎにおける映像データの解像度に応じたスケーリング係数ｓ＿ｎを乗算することによって、チャネルｎの画像劣化度を算出する。

また、画像劣化度判定部１１１は、符号化部１３−（ｎ＋１）から取得したＳＳＥに、チャネル（ｎ＋１）における映像データの解像度に応じたスケーリング係数ｓ＿（ｎ＋１）を乗算することによって、チャネル（ｎ＋１）の画像劣化度を算出する。
そして、画像劣化度判定部１１１は、チャネル（ｎ）の画像劣化度を変数Ｄ’［ｎ］に設定し、チャネル（ｎ＋１）の画像劣化度をＤ’［ｎ＋１］に設定する。

画像劣化度判定部１１１は、取得した各値を用いて以下の（式１）に基づいて、（式１）の条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０５）。

（式１）における「＆＆」は、左項と右項の論理積を表す。また、ｎ＝１の場合、（式１）は以下の（式２）のように表される。

（式１）の条件が満たされている場合（ステップＳ１０５−ＹＥＳ）、上位チャネルの設定ビットレートが高いにも関わらず、映像の劣化が下位チャネルよりも大きいことになる。これは、上位チャネルと下位チャネルでビットレートと画質の大小関係が逆転していることになる。この場合、動画像符号化装置１０は、上位チャネルの方が、相対的に画質劣化が小さくなるように、下位チャネルのビットレートを減少させるように下位チャネルに対してビットレートオフセットを設定する処理を行う。

具体的には、量子化パラメータオフセット算出部１１２は、チャネルｎの符号化部１３−ｎ及びチャネル（ｎ＋１）の符号化部１３−（ｎ＋１）それぞれから得られたＱＰの平均値と、チャネル全体でのＱＰの平均値とに基づいて、チャネル（ｎ＋１）のビットレートオフセットを算出するための量子化パラメータオフセットＱＰＯＦＦＳＥＴ［ｎ＋１］を、以下の（式３）に基づいて算出する（ステップＳ１０６）。

（式３）における［１，．．．，Ｎ］は、チャネル１からチャネルＮまで、すなわちチャネル全体を表す。また、（式３）における｜．．．｜は、内部の値の絶対値を表す。また、ｎ＝１の場合、（式３）は以下の（式４）のように表される。

上記の（式３）の意味するところは、下位チャネルのＱＰに対して上位チャネルのＱＰの平均値が大きくなるほど、下位チャネルのビットレートをより減少させるように、下位チャネルに設定する量子化パラメータオフセットを正の方向に大きくするとともに、チャネル全体間でのＱＰの平均値のばらつきが大きくなりすぎないようにするものである。すなわち、制御部１１は、上位チャネルのビットレートである第１の映像に係る主観画質が、下位チャネルのビットレートである第２の映像に係る主観画質よりも高くない場合、上位チャネルのＱＰと下位チャネルのＱＰの差が小さくなるように制御する。

ＱＰは、符号化の際の量子化の強度を調整するパラメータであり、ＱＰの値が大きいほど粗い量子化となり、ビットレートの削減効果は大きくなるが、主観画質は低下する。そのため、ビットレートを下げるには高いＱＰ値を用いる。逆に、主観画質を上げるには低いＱＰで量子化を行うのが望ましいが、その反面ビットレートは上がってしまう。なお、映像の複雑さによって所望のビットレートを達成可能なＱＰ値は異なるため、目標ビットレートが同じでも映像が異なれば利用するＱＰ値は異なる。

上記の上位チャネルのＱＰと下位チャネルのＱＰの差が小さくなるように制御は、各チャネルのＱＰが同じであれば、解像度が大きいチャネルｎの方がチャネル（ｎ＋１）よりも高画質となることが期待されるが、チャネルｎよりもチャネル（ｎ＋１）の方が高画質となる場合（Ｄ’［ｎ＋１］＜Ｄ’［ｎ］の場合）、ａｖｅＱＰ［ｎ］＞ａｖｅＱＰ［ｎ＋１］となっていることが想定される。そのため、一例にはａｖｅＱＰ［ｎ］＝ａｖｅＱＰ［ｎ＋１］となるまでチャネル（ｎ＋１）のａｖｅＱＰを大きくすれば、チャネル間での画質の逆転現象は回避できるためである。

また、なぜＱＰの差が小さくなるように制御するかについては、ＱＰを用いて画質制御を行う際、それぞれＱＰをどのように調整したらよいか（上位チャネルのＱＰ（第１ＱＰ）を上げる／下げる、下位チャネルのＱＰ（第２ＱＰ）を上げる／下げる、どの程度上げ下げするか）といった点が課題になる。マルチレート符号化では、上位チャネルの映像と下位チャネルの映像との主観品質差は許容するが、ＱＰを用いて画質制御を行う際に上位チャネルの映像と下位チャネルの映像とで主観品質の関係が逆転してしまうと、高速度回線ユーザに対して低画質な映像を配信することになってしまい、映像視聴のＱｏＥが低下してしまうため、逆転現象が発生しないようにする制御が必要となる。

上記のようにＱＰは、量子化の強度を調整するパラメータであるため、高ければ画質が悪く、低ければ画質が良いという傾向が一般にある。同じ映像、同じ映像サイズ（解像度、フレームレート）で、ＱＰが同じであれば両者の画質は同じになる。マルチレート符号化では、一般に上位チャネルの映像と下位チャネルの映像とで画像サイズも変える（例えば、第１は４Ｋで第２は２Ｋ）ため、ＱＰが同じでも、下位チャネルの映像は上位チャネルの映像に対して画像サイズが小さい（画像が荒い）分、主観品質は「上位チャネル＞下位チャネル」になる。すなわち、この場合に主観品質を揃えようとすると、上位チャネルの映像のＱＰは下位チャネルの映像のＱＰよりも高く指定する必要がある。逆に、主観品質差を「上位チャネル＞下位チャネル」にするには、上位チャネルの映像のＱＰと下位チャネルの映像のＱＰとの差を小さくする（上位チャネルの映像のＱＰが低く、下位チャネルの映像のＱＰが高い状況を想定。これらのＱＰを近づける）ようにすれば、少なくともこの主観品質差の関係を達成できるためである。

ビットレートオフセット算出部１１３は、チャネル（ｎ＋１）の量子化パラメータオフセットＱＰＯＦＦＳＥＴ［ｎ＋１］及び現在設定されているビットレートＢＲ［ｎ＋１］を用いて、ビットレートオフセットＢＲＯＦＦＳＥＴ［ｎ＋１］を以下の（式５）に基づいて算出する（ステップＳ１０７）。

（式５）におけるＢＲＵＮＩＴは、ビットレートの調整幅を表す定数であり、値が大きいほど、ビットレートオフセットの変化量が大きくなる。ＢＲＵＮＩＴは、０〜０．１の範囲で設定される。

目標ビットレート設定部１１４は、ビットレートオフセットＢＲＯＦＦＳＥＴ［ｎ＋１］を用いて、チャネル（ｎ＋１）の新たな目標ビットレートＢＲ’［ｎ＋１］を以下の（式６）に基づいて算出する（ステップＳ１０８）。

その後、画像劣化度判定部１１１は、変数ｎを１増加させる（ステップＳ１０９）。画像劣化度判定部１１１は、変数ｎが総チャネル数Ｎ以上になったか否か判定する（ステップＳ１１０）。変数ｎが総チャネル数Ｎ以上になった場合（ステップＳ１１０−ＹＥＳ）、動画像符号化装置１０は処理を終了する。

一方、変数ｎが総チャネル数Ｎ以上になっていない場合（ステップＳ１１０−ＮＯ）、動画像符号化装置１０はステップ１０２〜１０９の処理を繰り返し実行する。このように、動画像符号化装置１０は、最下位チャネルＮの符号化部１３−Ｎまで処理を繰り返し実行する。上記の処理によって得られた新たな目標ビットレートによって各符号化部１３は符号化処理を行う。そして、各符号化部１３による符号化結果を再度制御部１１に入力させていくことで、目標ビットレートを動的に更新していく。

ステップＳ１０５の処理において、（式１）の条件が満たされていない場合（ステップＳ１０５−ＮＯ）、動画像符号化装置１０はチャネル（ｎ＋１）における量子化パラメータオフセット算出処理及びビットレートオフセット算出処理は行わず、変数ｎを１増加させ、変数ｎが総チャネル数Ｎに達成するまでステップＳ１０２〜Ｓ１０９の処理を繰り返す。

次に、図３の処理について、一具体例を挙げて説明する。前提条件として、ｃｈ［ｎ］とｃｈ［ｎ＋１］が同一ＱＰの場合、常に画質はｃｈ［ｎ］＞ｃｈ［ｎ＋１］であり、画質がｃｈ［ｎ］＜ｃｈ［ｎ＋１］となりうる場合、チャネル間のＱＰはｃｈ［ｎ］＞ｃｈ［ｎ＋１］と仮定する。
チャネル数Ｎ＝３（ｎ＝１，２，３）、ｎ＝１が最大解像度、ｎ＝３が最低解像度。以下、［］内の数字はチャネル番号である。また、ａｖｅＱＰ［１］＝４５、ａｖｅＱＰ［２］＝４２、ａｖｅＱＰ［３］＝４０、ＢＲ［１］＝５Ｍ、ＢＲ［２］＝４Ｍ、ＢＲ［３］＝１Ｍとする。ａｖｅＱＰ［１］は、ｃｈ［１］の符号化部１３−１から得られたＱＰの平均値である。ａｖｅＱＰ［２］は、ｃｈ［２］の符号化部１３−１から得られたＱＰの平均値である。ａｖｅＱＰ［３］は、ｃｈ［３］の符号化部１３−１から得られたＱＰの平均値である。ＢＲ［１］は、チャネル１の符号化部１３−１に現在設定されているビットレートである。ＢＲ［２］は、チャネル２の符号化部１３−２に現在設定されているビットレートである。ＢＲ［３］＝１Ｍは、チャネル３の符号化部１３−３に現在設定されているビットレートである。

ＭＳＥ［１］＞ＭＳＥ［２］の場合:動画像符号化装置１０は、チャネル２のビットレートを下げる。下げ幅は、ａｖｅＱＰの差を元に決定される。なお、ＭＳＥは、ＳＳＥを、計算で用いた画素数で除算した値である。
量子化パラメータオフセット算出部１１２は、（式３）に基づいて、ＱＰＯＦＦＳＥＴ［２］を以下のように算出する。
ＱＰＯＦＦＳＥＴ［２］＝（４５−４２）−｜４２−（４５＋４２＋４０）／３）｜＝２．７

次に、ビットレートオフセット算出部１１３は、ＢＲ［２］＝４Ｍｂｐｓ、ＢＲＵＮＩＴ＝０．０５とし、（式５）に基づいて、ＢＲＯＦＦＳＥＴ［２］を以下のように算出する。
ＢＲＯＦＦＳＥＴ［２］＝ＢＲＵＮＩＴ×ＱＰＯＦＦＳＥＴ［２］×ＢＲ［２］＝０．０５×２．７×４＝０．５４（Ｍｂｐｓ）

そして、目標ビットレート設定部１１４は、ｎ＝１、ＢＲ［２］＝４Ｍｂｐｓ、ＢＲＯＦＦＳＥＴ［２］＝０．５４Ｍｂｐｓとし、（式６）に基づいて、ＢＲ’［２］を以下のように算出する。
ＢＲ’［２］＝ＢＲ［２］−ＢＲＯＦＦＳＥＴ［２］＝４−０．５４＝３．４６（Ｍｂｐｓ）

ＭＳＥ［２］＞ＭＳＥ［３］の場合:動画像符号化装置１０は、チャネル３のビットレートを下げる。下げ幅は、ａｖｅＱＰの差を元に決定される。
量子化パラメータオフセット算出部１１２は、（式３）に基づいて、ＱＰＯＦＦＳＥＴ［３］を以下のように算出する。
ＱＰＯＦＦＳＥＴ［３］＝（ａｖｅＱＰ［２］−ａｖｅＱＰ［３］）−｜ａｖｅＱＰ［３］−ａｖｅＱＰ［１，２，３］｜＝（４２−４０）−｜４０−（４５＋４２＋４０）／３｜＝２−｜４２−４２．３｜＝１．７

次に、ビットレートオフセット算出部１１３は、ＢＲ［３］＝１Ｍｂｐｓ、ＢＲＵＮＩＴ＝０．０５とし、（式５）に基づいて、ＢＲＯＦＦＳＥＴ［３］を以下のように算出する。
ＢＲＯＦＦＳＥＴ［３］＝ＢＲＵＮＩＴ×ＱＰＯＦＦＳＥＴ［３］×ＢＲ［３］＝０．０５×１．７×１＝０．０８５（Ｍｂｐｓ）

そして、目標ビットレート設定部１１４は、ｎ＝２、ＢＲ［３］＝１Ｍｂｐｓ、ＢＲＯＦＦＳＥＴ［３］＝０．０８５Ｍｂｐｓとし、（式６）に基づいて、ＢＲ’［３］を以下のように算出する。
ＢＲ’［３］＝ＢＲ［３］−ＢＲＯＦＦＳＥＴ［３］＝１−０．０８５＝０．９１５（Ｍｂｐｓ）

以上のように構成された動画像符号化装置１０によれば、上位チャネルのビットレートである第１の映像と、上位チャネルのビットレートよりも低いビットレートである下位チャネルのビットレートである映像とに符号化を行い、第１の映像の主観画質が第２の映像の主観画質よりも高くなるようにビットレートを制御する。したがって、各チャネルでの初期設定ビットレート値やビットレート制御方式の違いによらずにチャネル間での画質差の関係を維持することができる。そのため、ビットレートと画質との関係を維持するビットレートの制御を行うことが可能になる。

また、目標ビットレートの更新処理は所定のフレーム枚数時間毎に逐次行われていくため、一度の処理で上位チャネルと下位チャネルの画質の逆転が解消できなくとも、一定時間経過後には解消される。また、ゆるやかにビットレート調整量を設定する、例えばＢＲＵＮＩＴの値を小さく設定することで、ビットレート更新前後でのビットレート変動量に起因する画質変化による主観画質の低下を防ぐことも可能である。

１つの映像ソースから複数解像度の映像を生成して平行して符号化を行うＡＢＲ用符号化を行う際に、各チャネルでの初期設定ビットレート値やビットレート制御方式の違いによらずにチャネル間での画質差の関係を維持することができるとともに、主観画質を維持したまま、各チャネルの映像データ量を削減して配信を行うことが可能となる。

＜変形例＞
本実施形態では、下位チャネル側（チャネル（ｎ＋１）側）のビットレートを減少させる処理について説明をしたが、動画像符号化装置１０はビットレートオフセット値を上位チャネル側（チャネルｎ側）に加算させることによって、相対的に下位チャネル側のビットレートを減少させるようにしてもよい。

（第２の実施形態）
第２の実施形態において、動画像符号化装置１０の構成は、制御部１１及び符号化部１３が制御部１１ａ及び符号化部１３ａに代わった点以外は第１の実施形態の各機能と同様である。以下、異なる構成について説明する。
図４は、第２の実施形態における動画像符号化装置１０ａの構成を示すブロック図である。なお、図４では、第１の実施形態と異なる構成である制御部１１ａ及び符号化部１３ａのみを示している。

符号化部１３ａは、制御部１１ａによって設定された目標ビットレートと、動画像変換部１２から出力された映像データとに基づいて、映像データの符号化を行ない、映像ストリームを配信処理部１４に出力する。また、符号化部１３ａ−１〜１３ａ−Ｎそれぞれは、ＱＰの平均値と、ＱＰを制御部１１ａに出力する。

制御部１１ａは、画像劣化度判定部１１１ａ、ビットレートオフセット算出部１１３ａ及び目標ビットレート設定部１１４ａを備える。制御部１１ａは、画像劣化度判定部１１１、ビットレートオフセット算出部１１３及び目標ビットレート設定部１１４に代えて画像劣化度判定部１１１ａ、ビットレートオフセット算出部１１３ａ及び目標ビットレート設定部１１４ａを備える点、量子化パラメータオフセット算出部１１２を備えない点で制御部１１と構成が異なる。以下、画像劣化度判定部１１１ａ、ビットレートオフセット算出部１１３ａ及び目標ビットレート設定部１１４ａについて説明する。

画像劣化度判定部１１１ａは、各符号化部１３ａより得られたＱＰの平均値を入力とし、ＱＰの平均値の差分値ΔＱＰを算出する。画像劣化度判定部１１１ａは、算出した差分値ΔＱＰをビットレートオフセット算出部１１３ａに出力する。

ビットレートオフセット算出部１１３ａは、各符号化部１３ａ−１〜１３ａ−Ｎにおける現在設定されているビットレートと、差分値ΔＱＰを入力とし、符号化部１３ａ−１〜１３ａ−Ｎ毎のビットレートオフセット値ＢＲＯＦＦＳＥＴを算出する。ビットレートオフセット算出部１１３ａは、算出した符号化部１３ａ−１〜１３ａ−Ｎ毎のビットレートオフセット値ＢＲＯＦＦＳＥＴを目標ビットレート設定部１１４ａに出力する。

目標ビットレート設定部１１４ａは、ビットレートオフセット算出部１１３ａから出力されたビットレートオフセット値ＢＲＯＦＦＳＥＴと、各符号化部１３ａ−１〜１３ａ−Ｎにおける現在設定されているビットレートとを入力とし、符号化部１３−１〜１３−Ｎ毎の新たな目標ビットレート値を算出する。

図５は、第２の実施形態における制御部１１ａの処理の流れを示すフローチャートである。なお、図５では、制御部１１ａが、各チャネルにおける符号化結果をもとに、各符号化部１３−１〜１３−Ｎの目標ビットレートを算出する処理動作について説明する。ここで、チャネル番号が小さいものほど、解像度及びビットレートの高い上位のチャネルを表すことを前提とする。また、図５において、矢印（「←」）は代入を表す。

画像劣化度判定部１１１ａは、変数ｎに最上位のチャネル番号、すなわち１を設定する（ステップＳ２０１）。ここで、総チャネル数はＮであり、図５では例としてＮ＝３における動作を説明する。
画像劣化度判定部１１１ａは、チャネルｎの符号化部１３ａ−ｎの初期のビットレートを取得する（ステップＳ２０２）。ｎ＝１の場合、画像劣化度判定部１１１ａは、チャネル１（ｃｈ１）の符号化部１３ａ−１の初期のビットレートを取得する。そして、画像劣化度判定部１１１ａは、チャネルｎの符号化部１３ａ−ｎの初期のビットレートを変数ＢＲ＿ｉｎｉｔ［ｎ］に設定する。

さらに、画像劣化度判定部１１１ａは、チャネルｎの符号化部１３ａ−ｎ及びチャネル（ｎ＋１）の符号化部１３ａ−（ｎ＋１）それぞれに現在設定されているビットレートを取得する（ステップＳ２０３）。ｎ＝１の場合、画像劣化度判定部１１１ａは、チャネル１（ｃｈ１）の符号化部１３ａ−１及びチャネル２（ｃｈ２）の符号化部１３ａ−２それぞれに現在設定されているビットレートを取得する。

そして、画像劣化度判定部１１１ａは、チャネルｎの符号化部１３ａ−ｎに現在設定されているビットレートを変数ＢＲ［ｎ］に設定し、チャネル（ｎ＋１）の符号化部１３ａ−（ｎ＋１）に現在設定されているビットレートをＢＲ［ｎ＋１］に設定する。

さらに、画像劣化度判定部１１１ａは、チャネルｎの符号化部１３ａ−ｎ及びチャネル（ｎ＋１）の符号化部１３ａ−（ｎ＋１）それぞれの過去Ｍフレーム分のＱＰの平均値を取得する（ステップＳ２０４）。ｎ＝１の場合、画像劣化度判定部１１１ａは、チャネル１（ｃｈ１）の符号化部１３ａ−１及びチャネル２（ｃｈ２）の符号化部１３ａ−２それぞれの過去Ｍフレーム分のＱＰの平均値を取得する。

そして、画像劣化度判定部１１１ａは、チャネルｎの符号化部１３ａ−ｎの過去Ｍフレーム分のＱＰの平均値を変数ａｖｅＱＰ［ｎ］に設定し、チャネル（ｎ＋１）の符号化部１３ａ−（ｎ＋１）の過去Ｍフレーム分のＱＰの平均値をａｖｅＱＰ［ｎ＋１］に設定する。

画像劣化度判定部１１１ａは、取得した各値を用いて以下の（式７）に基づいて、（式７）の条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ２０５）。

（式７）における「＆＆」は、左項と右項の論理積を表す。（式７）中のＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３は、それぞれＱＰの閾値を表す。なお、ＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３は、ＴＨ２≧ＴＨ３≧ＴＨ１の関係である。また、ｎ＝１の場合、（式７）は以下の（式８）のように表される。

（式７）の意味するところは、上位チャネルと下位チャネルそれぞれのＱＰがある所定の値以上で、かつ、上位チャネルのＱＰが下位チャネルのＱＰよりも所定の値以上大きいか否かを判定するものである。これは、上位チャネルと下位チャネルでそれぞれＱＰが大きい領域では、解像度が高くデータ量が大きい上位チャネルを高いＱＰで符号化処理を行うことによって、上位チャネルの方が下位チャネルよりも画質が低下するという画質の逆転が起きうるためである。

（式７）の条件が満たされている場合（ステップＳ２０５−ＹＥＳ）、画像劣化度判定部１１１ａは、以下の（式９）に基づいて、各チャネル間のＱＰの平均値の差分値ΔＱＰを算出する（ステップＳ２０６）。

画像劣化度判定部１１１ａは、算出した差分値ΔＱＰをビットレートオフセット算出部１１３ａに出力する。ビットレートオフセット算出部１１３ａは、差分値ΔＱＰ及び各チャネルの現在設定されているビットレート値を用いて、各チャネルに対するビットレートオフセットＢＲＯＦＦＳＥＴ［ｎ］及びＢＲＯＦＦＳＥＴ［ｎ＋１］を以下の（式１０）に基づいて決定する（ステップＳ２０７）。

（式１０）におけるＢＲＯＦＦＳＥＴ＿ＴＢＬ（…）は、ＢＲＯＦＦＳＥＴテーブルに基づいて得られる。ＢＲＯＦＦＳＥＴテーブルは、差分値ΔＱＰと、チャネルｎの符号化部１３ａ−ｎに現在設定されているビットレートとの関係に基づくビットレートオフセットの値が複数登録されている。ＢＲＯＦＦＳＥＴテーブルの具体例を図６に示す。図６に示すように、ビットレートオフセットは、差分値ΔＱＰの値が大きいほど大きな値が設定され、チャネルｎの符号化部１３ａ−ｎに現在設定されているビットレートが大きいほど、大きな値が設定されるように設定することで、上位チャネルでビットレートが大きいものには大きく作用し、下位チャネルでビットレートが小さいものには小さく作用する。

ビットレートオフセット算出部１１３ａは、決定したＢＲＯＦＦＳＥＴ［ｎ］及びＢＲＯＦＦＳＥＴ［ｎ＋１］を目標ビットレート設定部１１４ａに出力する。目標ビットレート設定部１１４ａは、ビットレートオフセット算出部１１３ａから出力されたＢＲＯＦＦＳＥＴ［ｎ］及びＢＲＯＦＦＳＥＴ［ｎ＋１］と、チャネルｎの符号化部１３ａ−ｎ及びチャネル（ｎ＋１）の符号化部１３ａ−（ｎ＋１）それぞれに現在設定されているビットレートとを用いて、上位チャネルｎおよび下位チャネル（ｎ＋１）それぞれの新しい目標ビットレートＢＲ［ｎ］、ＢＲ［ｎ＋１］を以下の（式１１）に基づいて算出する（ステップＳ２０８）。

ここで、（式１１）におけるα、βは、スケーリング係数であり正の定数ある。（式１１）の意味するところは、（式１０）で得られたビットレートオフセットを現在設定されているビットレートに加算または減算することで、上位チャネルおよび下位チャネルの新しい目標ビットレートを算出するものである。上位チャネルのＱＰが下位チャネルのＱＰよりも大きくなるほど、上位チャネルの画質を改善する方向に、ビットレートオフセットの値を正方向に大きくし、下位チャネルのビットレートは上位ビットレートとの差がより広がるように、ビットレートを減少させる方向に、ビットレートオフセットは大きな負の値が設定される。

次に、画像劣化度判定部１１１ａは、第１の条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ２０９）。第１の条件は、（式１１）で得られた上位チャネルの新たな目標ビットレートが、初期のビットレートを上回るビットレートであるといった条件である。ｎ＝１の場合、画像劣化度判定部１１１ａは、上位チャネルであるチャネル１（ｃｈ１）の符号化部１３ａ−１の新たな目標ビットレートが、初期のビットレートを上回るビットレートであるか否かを判定する。

第１の条件を満たす場合（ステップＳ２０９−ＹＥＳ）、画像劣化度判定部１１１ａは上位チャネルの新たな目標ビットレートの上限を初期のビットレートとする（ステップＳ２１０）。

次に、画像劣化度判定部１１１ａは、第２の条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ２１１）。第２の条件は、ｎ＋２≦Ｎを満たし、かつ、（式１１）で得られた下位チャネル（ｎ＋１）の新たな目標ビットレートＢＲ［ｎ＋１］が、下位チャネル（ｎ＋２）のビットレートＢＲ［ｎ＋２］を下回るといった条件である。第２の条件を満たす場合（ステップＳ２１１−ＹＥＳ）、画像劣化度判定部１１１ａは下位チャネル（ｎ＋２）のビットレートＢＲ［ｎ＋２］をビットレート値の下限とする（ステップＳ２１２）。

その後、画像劣化度判定部１１１ａは、変数ｎを１増加させる（ステップＳ２１３）。画像劣化度判定部１１１ａは、変数ｎが総チャネル数Ｎ以上になったか否か判定する（ステップＳ２１４）。変数ｎが総チャネル数Ｎ以上になった場合（ステップＳ２１４−ＹＥＳ）、動画像符号化装置１０は処理を終了する。

一方、変数ｎが総チャネル数Ｎ以上になっていない場合（ステップＳ２１４−ＮＯ）、動画像符号化装置１０はステップ２０２〜２１３の処理を繰り返し実行する。このように、動画像符号化装置１０は、最下位チャネルＮの符号化部１３ａ−Ｎまで処理を繰り返し実行する。上記の処理によって得られた新たな目標ビットレートによって各符号化部１３ａは符号化処理を行う。そして、各符号化部１３ａによる符号化結果を再度制御部１１ａに入力させていくことで、目標ビットレートを動的に更新していく。

また、ステップＳ２０５の処理において、（式７）の条件が満たされていない場合（ステップＳ２０５−ＮＯ）、画像劣化度判定部１１１ａは、変数ｎが総チャネル数Ｎ以上になったか否か判定する（ステップＳ２１４）。
また、ステップＳ２０９の処理において、第１の条件を満たさない場合（ステップＳ２０９−ＮＯ）、画像劣化度判定部１１１ａは第２の条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ２１１）。
また、ステップＳ２１１の処理において、第２の条件を満たさない場合（ステップＳ２１１−ＮＯ）、画像劣化度判定部１１１ａは変数ｎを１増加させる（ステップＳ２１３）。

以上の処理を、所定の時間間隔で実行していくことで、入力される映像特徴に応じた符号化ビットレートの制御が可能となり、映像複雑度の小さい符号化が簡単な映像については、符号化ビットレートを下げることで、映像配信時の伝送帯域を節約することが可能となる。ここで所定の時間間隔とは、ＧＯＰ単位や、ＡＢＲ配信時に指定される動画のセグメント長の時間、またはこれらの間の時間とする。

次に、図５の処理について、一具体例を挙げて説明する。チャネル数Ｎ＝３（ｎ＝１，２，３）、ｎ＝１が最大解像度、ｎ＝３が最低解像度。以下、［］内の数字はチャネル番号である。また、ａｖｅＱＰ［１］＝４７、ａｖｅＱＰ［２］＝４２、ａｖｅＱＰ［３］＝４０、ＢＲ［１］＝１０Ｍ、ＢＲ［２］＝５Ｍ、ＢＲ［３］＝４Ｍとする。ａｖｅＱＰ［１］は、ｃｈ［１］の符号化部１３ａ−１から得られたＱＰの平均値である。ａｖｅＱＰ［２］は、ｃｈ［２］の符号化部１３ａ−１から得られたＱＰの平均値である。ａｖｅＱＰ［３］は、ｃｈ［３］の符号化部１３ａ−１から得られたＱＰの平均値である。ＢＲ［１］は、チャネル１の符号化部１３ａ−１に現在設定されているビットレートである。ＢＲ［２］は、チャネル２の符号化部１３ａ−２に現在設定されているビットレートである。ＢＲ［３］＝１Ｍは、チャネル３の符号化部１３ａ−３に現在設定されているビットレートである。また、α＝β＝１とする。

まずチャネル１及びチャネル２について説明する。
画像劣化度判定部１１１ａは、ｃｈ［１］の符号化部１３ａ−１から得られたＱＰの平均値と、ｃｈ［２］の符号化部１３ａ−２から得られたＱＰの平均値とを用いて（式９）に基づいて、差分値ΔＱＰを以下のように算出する。
差分値ΔＱＰ＝ａｖｅＱＰ［１］−ａｖｅＱＰ［２］＝４７−４２＝５

そして、ビットレートオフセット算出部１１３ａは、算出された差分値ΔＱＰと、チャネル１の符号化部１３ａ−１に現在設定されているビットレート及びチャネル２の符号化部１３ａ−２に現在設定されているビットレートとを用いて（式１０）に基づいて、ＢＲＯＦＦＳＥＴ［１］及びＢＲＯＦＦＳＥＴ［２］を以下のように決定する。
ＢＲＯＦＦＳＥＴ［１］＝＋ＢＲＯＦＦＳＥＴ＿ＴＢＬ（ΔＱＰ,ＢＲ［１］）＝＋ＢＲＯＦＦＳＥＴ＿ＴＢＬ（５,１０Ｍ）＝２．０
ＢＲＯＦＦＳＥＴ［２］＝−ＢＲＯＦＦＳＥＴ＿ＴＢＬ（ΔＱＰ,ＢＲ［２］）＝−ＢＲＯＦＦＳＥＴ＿ＴＢＬ（５,５Ｍ）＝−１．０

そして、目標ビットレート設定部１１４ａは、決定されたＢＲＯＦＦＳＥＴ［１］及びＢＲＯＦＦＳＥＴ［２］と、チャネル１の符号化部１３ａ−１に現在設定されているビットレート及びチャネル２の符号化部１３ａ−２に現在設定されているビットレートとを用いて（式１１）に基づいて、ＢＲ［１］及びＢＲ［２］を以下のように算出する。
ＢＲ［１］＝ＢＲ［１］＋α×ＢＲＯＦＦＳＥＴ＿ＴＢＬ（ΔＱＰ,ＢＲ［１］）＝１０＋（１×２．０）＝１２Ｍ
ＢＲ［２］＝ＢＲ［２］−β×ＢＲＯＦＦＳＥＴ＿ＴＢＬ（ΔＱＰ,ＢＲ［２］）＝５−（１×（−１．０））＝６Ｍ

目標ビットレート設定部１１４ａは、上記のように算出した新たなビットレートＢＲ［１］を符号化部１３ａ−１に設定し、ＢＲ［２］を符号化部１３ａ−２に設定する。

次にチャネル２及びチャネル３について説明する。
画像劣化度判定部１１１ａは、ｃｈ［２］の符号化部１３ａ−２から得られたＱＰの平均値と、ｃｈ［３］の符号化部１３ａ−３から得られたＱＰの平均値とを用いて（式９）に基づいて、差分値ΔＱＰを以下のように算出する。
差分値ΔＱＰ＝ａｖｅＱＰ［２］−ａｖｅＱＰ［３］＝４２−４０＝２

そして、ビットレートオフセット算出部１１３ａは、算出された差分値ΔＱＰと、チャネル２の符号化部１３ａ−２に現在設定されているビットレート及びチャネル３の符号化部１３ａ−３に現在設定されているビットレートとを用いて（式１０）に基づいて、ＢＲＯＦＦＳＥＴ［２］及びＢＲＯＦＦＳＥＴ［３］を以下のように決定する。
ＢＲＯＦＦＳＥＴ［２］＝＋ＢＲＯＦＦＳＥＴ＿ＴＢＬ（ΔＱＰ,ＢＲ［２］）＝＋ＢＲＯＦＦＳＥＴ＿ＴＢＬ（２,４Ｍ）＝０．１
ＢＲＯＦＦＳＥＴ［３］＝−ＢＲＯＦＦＳＥＴ＿ＴＢＬ（ΔＱＰ,ＢＲ［３］）＝−ＢＲＯＦＦＳＥＴ＿ＴＢＬ（２,４Ｍ）＝−０．１

そして、目標ビットレート設定部１１４ａは、決定されたＢＲＯＦＦＳＥＴ［２］及びＢＲＯＦＦＳＥＴ［３］と、チャネル２の符号化部１３ａ−２に現在設定されているビットレート及びチャネル３の符号化部１３ａ−３に現在設定されているビットレートとを用いて（式１１）に基づいて、ＢＲ［２］及びＢＲ［３］を以下のように算出する。
ＢＲ［２］＝ＢＲ［２］＋α×ＢＲＯＦＦＳＥＴ＿ＴＢＬ（ΔＱＰ,ＢＲ［２］）＝５＋（１×０．１）＝５．１Ｍ
ＢＲ［３］＝ＢＲ［３］−β×ＢＲＯＦＦＳＥＴ＿ＴＢＬ（ΔＱＰ,ＢＲ［３］）＝４−（１×（−０．１））＝４．１Ｍ

目標ビットレート設定部１１４ａは、上記のように算出した新たなビットレートＢＲ［２］を符号化部１３ａ−２に設定し、ＢＲ［３］を符号化部１３ａ−３に設定する。

以上のように構成された動画像符号化装置１０ａによれば、上位チャネルのビットレートと下位チャネルのビットレートとの差を大きくするようにビットレートを制御する。これにより、第１の実施形態より確実に上位チャネルのビットレートの映像と下位チャネルのビットレートの映像との画質差の逆転が起こらなくなる。そのため、ビットレートと画質との関係を維持するビットレートの制御を行うことが可能になる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態において、動画像符号化装置１０の構成は、制御部１１及び符号化部１３が制御部１１ｂ及び符号化部１３ｂに代わった点以外は第１の実施形態及び第２の実施形態の各機能と同様である。以下、異なる構成について説明する。
図７は、第３の実施形態における動画像符号化装置１０ｂの構成を示すブロック図である。なお、図７では、第１の実施形態及び第２の実施形態と異なる構成である制御部１１ｂ及び符号化部１３ｂのみを示している。

符号化部１３ｂは、制御部１１ｂによって設定された目標ビットレートと、動画像変換部１２から出力された映像データとに基づいて、映像データの符号化を行ない、映像ストリームを配信処理部１４に出力する。また、符号化部１３ｂ−１〜１３ｂ−Ｎそれぞれは、ＱＰの平均値と、ＱＰと、発生符号量とを制御部１１ｂに出力する。

制御部１１ｂは、ビットレートオフセット算出部１１３ｂ、目標ビットレート設定部１１４及びビットレート調整モード決定部１１５を備える。
制御部１１ｂは、ビットレートオフセット算出部１１３に代えてビットレートオフセット算出部１１３ｂを備える点、ビットレート調整モード決定部１１５を新たに備える点、画像劣化度判定部１１１及び量子化パラメータオフセット算出部１１２を備えない点で制御部１１と構成が異なる。以下、ビットレートオフセット算出部１１３及びビットレート調整モード決定部１１５について説明する。

ビットレート調整モード決定部１１５は、各符号化部１３ｂにおける解像度、現在設定されているビットレート、ＱＰの平均値及び発生符号量をそれぞれ入力として、ＱＰの平均値、又は、ＱＰの平均値と発生符号量の積で表される複雑さ指標を取得する。そして、ビットレート調整モード決定部１１５は、取得した複雑さ指標に基づいて、ビットレート調整モードを決定し、そのビットレート調整モード、およびＱＰの平均値の差分ΔＱＰをビットレートオフセット算出部１１３ｂに出力する。

ここで、ＱＰの平均値、又は、ＱＰの平均値と発生符号量に基づいて複雑さ指標を取得する理由は以下の通りである。
一般的に、符号量のみでも画像のある程度の複雑さは得られるが、符号量のみで複雑さの指標を取得する場合、大きなＱＰで（荒く）量子化をした結果、符合量が小さくなったのか、元々符号化を行うにはやさしい映像（例えば、ほとんど静止している映像）のため符号量が小さいのかの区別がつきにくくなる。それに対し、ＱＰの平均値から複雑さの指標を取得する場合には、ある目標ビットレートを達成するにあたり、映像が簡単であれば小さいＱＰで符号化が可能で、映像が複雑であれば発生符号量を押さえ込むために大きいＱＰで量子化することになるため、複雑さ指標として利用可能であるためである。また、ＱＰの平均値と発生符号量に基づいた複雑さの指標については、従来ＭＰＥＧ２のころより、ＱＰの平均値と符号量の積の関係を複雑さ指標と利用している通り、ＱＰが小さくかつ符号量も少なければ簡単な映像、ＱＰが大きくかつ符号量も多ければ複雑な映像として扱えるためである。

本実施形態において、ビットレート調整モードは、ｍｏｄｅ１、ｍｏｄｅ２及びｍｏｄｅ３がある。ｍｏｄｅ１は、各チャネルで複雑さ指標がそれぞれ十分に低い場合に決定されるモードである。ｍｏｄｅ１の場合、動画像符号化装置１０ｂは各チャネル間の画質関係を維持するように、各チャネルのビットレートを下げる。ｍｏｄｅ１では、主観画質が大きく変化しないようにビットレートを削減する。ただし、画質は上位ｃｈ＞下位ｃｈとなっていると想定である。

ｍｏｄｅ２は、上位チャネルの複雑さ指標が所定の閾値より高く、下位チャネルの複雑さ指標が所定の閾値より低い場合に決定されるモードである。ｍｏｄｅ２の場合、動画像符号化装置１０ｂは各チャネル間の画質関係を維持するように、上位チャネルのビットレートを上げ、下位チャネルのビットレートを下げる。

ｍｏｄｅ３は、各チャネルの複雑さ指標それぞれ所定の閾値より高い場合に決定されるモードである。ｍｏｄｅ３の場合、動画像符号化装置１０ｂは各チャネルのビットレートを上げる。例えば、動画像符号化装置１０ｂは、上位チャネルほど、大きくビットレートを上げる。

ビットレートオフセット算出部１１３ｂは、ビットレート調整モード決定部１１５から出力されたビットレート調整モード及びＱＰの平均値の差分ΔＱＰを入力とし、各符号化部１３ｂのビットレートオフセット値を算出し、目標ビットレート設定部１１４に出力する。

図８及び９は、第３の実施形態における制御部１１ｂの処理の流れを示すフローチャートである。なお、図８及び９では、制御部１１ｂが、各チャネルにおける符号化結果をもとに、各符号化部１３ｂ−１〜１３ｂ−Ｎの目標ビットレートを算出する処理動作について説明する。ここで、チャネル番号が小さいものほど、解像度及びビットレートの高い上位のチャネルを表すことを前提とする。また、図８及び９において、矢印（「←」）は代入を表す。

まず、ビットレート調整モード決定部１１５は、は、変数ｎに最上位のチャネル番号、すなわち１を設定する（ステップＳ３０１）。ここで、総チャネル数はＮであり、図８では例としてＮ＝３における動作を説明する。
ビットレート調整モード決定部１１５は、チャネルｎの符号化部１３ａ−ｎの初期のビットレートを取得する（ステップＳ３０２）。ｎ＝１の場合、ビットレート調整モード決定部１１５は、チャネル１（ｃｈ１）の符号化部１３ｂ−１の初期のビットレートを取得する。そして、ビットレート調整モード決定部１１５は、チャネルｎの符号化部１３ａ−ｎの初期のビットレートを変数ＢＲ＿ｉｎｉｔ［ｎ］に設定する。

さらに、ビットレート調整モード決定部１１５は、チャネルｎの符号化部１３ｂ−ｎ及びチャネル（ｎ＋１）の符号化部１３ｂ−（ｎ＋１）それぞれに現在設定されているビットレートを取得する（ステップＳ３０３）。ｎ＝１の場合、ビットレート調整モード決定部１１５は、チャネル１（ｃｈ１）の符号化部１３ｂ−１及びチャネル２（ｃｈ２）の符号化部１３ｂ−２それぞれに現在設定されているビットレートを取得する。

そして、ビットレート調整モード決定部１１５は、チャネルｎの符号化部１３ｂ−ｎに現在設定されているビットレートを変数ＢＲ［ｎ］に設定し、チャネル（ｎ＋１）の符号化部１３ｂ−（ｎ＋１）に現在設定されているビットレートをＢＲ［ｎ＋１］に設定する。

さらに、ビットレート調整モード決定部１１５は、チャネルｎの符号化部１３ｂ−ｎ及びチャネル（ｎ＋１）の符号化部１３ｂ−（ｎ＋１）それぞれの過去Ｍフレーム分のＱＰの平均値を取得する（ステップＳ３０４）。ｎ＝１の場合、ビットレート調整モード決定部１１５は、チャネル１（ｃｈ１）の符号化部１３ｂ−１及びチャネル２（ｃｈ２）の符号化部１３ｂ−２それぞれの過去Ｍフレーム分のＱＰの平均値を取得する。

そして、ビットレート調整モード決定部１１５は、チャネルｎの符号化部１３ｂ−ｎから得られたＱＰの平均値を変数ａｖｅＱＰ［ｎ］に設定し、チャネル（ｎ＋１）の符号化部１３ｂ−（ｎ＋１）から得られたＱＰの平均値を変数ａｖｅＱＰ［ｎ＋１］に設定する。

さらに、ビットレート調整モード決定部１１５は、チャネルｎの符号化部１３ｂ−ｎ及びチャネル（ｎ＋１）の符号化部１３ｂ−（ｎ＋１）それぞれの過去Ｍフレーム分の複雑さを表す指標を取得する（ステップＳ３０５）。ｎ＝１の場合、ビットレート調整モード決定部１１５は、チャネル１（ｃｈ１）の符号化部１３ｂ−１及びチャネル２（ｃｈ２）の符号化部１３ｂ−２それぞれの過去Ｍフレーム分の複雑さを表す指標を取得する。

そして、ビットレート調整モード決定部１１５は、チャネルｎの符号化部１３ｂ−ｎの過去Ｍフレーム分の複雑さを表す指標を変数ａｖｅＸ［ｎ］に設定し、チャネル（ｎ＋１）の符号化部１３ｂ−（ｎ＋１）の過去Ｍフレーム分の複雑さを表す指標を変数ａｖｅＸ［ｎ＋１］に設定する。

ビットレート調整モード決定部１１５は、取得した各値を用いて以下の（式１２）に基づいて、（式１２）の条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ３０６）。

（式１２）における「＆＆」は、左項と右項の論理積を表す。（式１２）中のＴＨ１、ＴＨ２は、それぞれＱＰの閾値を表す。（式１２）の意味するところは、上位チャネルと下位チャネルそれぞれのＱＰがある所定の値以下であるかを判定するものである。これは、上位チャネルと下位チャネルでそれぞれＱＰが小さい領域では、各符号化部１３ｂで符号化した映像の画質が十分に高画質であり、それぞれビットレートを多少削減しても主観的な画質には影響がない可能性が高いことを判定するためのものである（ビットレート調整モード決定部１１５が決定するＭＯＤＥ１に相当する）。

（式１２）の条件を満たす場合（ステップＳ３０６−ＹＥＳ）、ビットレート調整モード決定部１１５は調整モードをＭＯＤＥ１に決定する（ステップＳ３０７）。その後、ビットレート調整モード決定部１１５は、各チャネルのＱＰの平均値ａｖｅＱＰ［ｎ］、ａｖｅＱＰ［ｎ＋１］を用いて、ビットレート削減目安となる量子化パラメータオフセット値ＱＰＯＦＦＳＥＴ［ｎ］及びＱＰＯＦＦＳＥＴ［ｎ＋１］を以下の（式１３）に基づいて取得する（ステップＳ３０８）。

（式１３）におけるＱＰＯＦＦＳＥＴ＿ＴＢＬ（…）は、ＱＰＯＦＦＳＥＴテーブルに基づいて得られる。ＱＰＯＦＦＳＥＴテーブルは、ＱＰの平均値ａｖｅＱＰと、量子化パラメータオフセットの値とが対応付けて複数登録されている。ＱＰＯＦＦＳＥＴテーブルの具体例を図１０に示す。図１０に示すように、量子化パラメータオフセットは、ａｖｅＱＰ値が小さいほど大きな値が設定される。ビットレート調整モード決定部１１５は、ＱＰＯＦＦＳＥＴテーブルを参照して取得した量子化パラメータオフセット値ＱＰＯＦＦＳＥＴ［ｎ］及びＱＰＯＦＦＳＥＴ［ｎ＋１］をビットレートオフセット算出部１１３ｂに出力する。

ビットレートオフセット算出部１１３ｂは、各チャネルの量子化パラメータオフセットの値及び各チャネルの現在設定されているビットレート値を用いて、各チャネルに対するビットレートオフセットＢＲＯＦＦＳＥＴ［ｎ］及びＢＲＯＦＦＳＥＴ［ｎ＋１］を以下の（式１４）に基づいて決定する（ステップＳ３０９）。

（式１４）の通り、各チャネルのビットレートオフセットは、それぞれのチャネルのビットレートを減少させるように、負の値が設定される。ビットレートオフセット算出部１１３ｂは、決定したビットレートオフセットＢＲＯＦＦＳＥＴ［ｎ］及びＢＲＯＦＦＳＥＴ［ｎ＋１］を目標ビットレート設定部１１４に出力する。

また、ステップＳ３０６の処理において、（式１２）の条件を満たさない場合（ステップＳ３０６−ＮＯ）、ビットレート調整モード決定部１１５は各チャネルのＱＰの平均値ａｖｅＱＰ［ｎ］、ａｖｅＱＰ［ｎ＋１］を用いて、以下の（式１５）を満たすか否かを判定する（ステップＳ３１０）。（式１５）中のＴＨ２、ＴＨ３は、それぞれＱＰの閾値を表す。

（式１５）の意味するところは、上位チャネルのＱＰがある所定の値以上で、下位チャネルのＱＰがある所定の値以下の場合には、上位チャネルの方が下位チャネルよりも画質が低下するという画質の逆転が起きうるため、それを判定するためのものである。（式１５）の条件を満たす場合（ステップＳ３１０−ＹＥＳ）、ビットレート調整モード決定部１１５は調整モードをＭＯＤＥ２に決定する（ステップＳ３１１）。その後、ビットレート調整モード決定部１１５は、取得した各チャネルのＱＰの平均値を用いて、以下の（式１６）に基づいて、各チャネル間のＱＰの平均値の差分ΔＱＰを算出する（ステップＳ３１２）。

ビットレート調整モード決定部１１５は、算出した各チャネル間のＱＰの平均値の差分ΔＱＰをビットレートオフセット算出部１１３ｂに出力する。ビットレートオフセット算出部１１３ｂは、ビットレート調整モード決定部１１５から出力されたＱＰの平均値の差分ΔＱＰをと、各チャネルの現在設定されているビットレート値とを用いて、（式１０）に基づいて各チャネルに対するビットレートオフセットＢＲＯＦＦＳＥＴ［ｎ］、ＢＲＯＦＦ［ｎ＋１］を決定する（ステップＳ３１３）。ビットレートオフセット算出部１１３ｂは、決定したビットレートオフセットＢＲＯＦＦＳＥＴ［ｎ］及びＢＲＯＦＦＳＥＴ［ｎ＋１］を目標ビットレート設定部１１４に出力する。

また、ステップＳ３１０の処理において、（式１５）の条件を満たさない場合（ステップＳ３１０−ＮＯ）、ビットレート調整モード決定部１１５は各チャネルのＱＰの平均値ａｖｅＱＰ［ｎ］、ａｖｅＱＰ［ｎ＋１］を用いて、以下の（式１７）を満たすか否かを判定する（ステップＳ３１４）。

（式１７）の意味するところは、上位チャネルおよび下位チャネルのＱＰがともにある所定の値以上であり、それぞれ画質劣化が大きくなっていると想定されるため、それを判定するためのものである。（式１７）の条件を満たす場合（ステップＳ３１４−ＹＥＳ）、ビットレート調整モード決定部１１５は調整モードをＭＯＤＥ３に決定する（ステップＳ３１５）。その後、ビットレート調整モード決定部１１５は、各チャネルのＱＰの平均値ａｖｅＱＰ［ｎ］、ａｖｅＱＰ［ｎ＋１］を用いて、ビットレート削減目安となる量子化パラメータオフセット値ＱＰＯＦＦＳＥＴ［ｎ］及びＱＰＯＦＦＳＥＴ［ｎ＋１］を（式１３）に基づいて取得する（ステップＳ３１６）。ビットレート調整モード決定部１１５は、ＱＰＯＦＦＳＥＴテーブルを参照して取得した量子化パラメータオフセット値ＱＰＯＦＦＳＥＴ［ｎ］及びＱＰＯＦＦＳＥＴ［ｎ＋１］をビットレートオフセット算出部１１３ｂに出力する。

ビットレートオフセット算出部１１３ｂは、各チャネルの量子化パラメータオフセットと、各チャネルの現在設定されているビットレート値とを用いて、各チャネルに対するビットレートオフセットＢＲＯＦＦＳＥＴ［ｎ］、ＢＲＯＦＦ［ｎ＋１］を以下の（式１８）に基づいて決定する（ステップＳ３１７）。

（式１８）の通り、各チャネルのビットレートオフセットは、それぞれのチャネルのビットレートを増加させるように、正の値が設定される。ビットレートオフセット算出部１１３ｂは、決定したビットレートオフセットＢＲＯＦＦＳＥＴ［ｎ］及びＢＲＯＦＦＳＥＴ［ｎ＋１］を目標ビットレート設定部１１４に出力する。

ステップＳ３０９の処理後、又は、ステップＳ３１３の処理後、又は、ステップＳ３１７の処理後において、目標ビットレート設定部１１４は、ビットレートオフセット算出部１１３ｂから出力されたＢＲＯＦＦＳＥＴ［ｎ］及びＢＲＯＦＦＳＥＴ［ｎ＋１］と、チャネルｎの符号化部１３ｂ−ｎ及びチャネル（ｎ＋１）の符号化部１３ｂ−（ｎ＋１）それぞれに現在設定されているビットレートとを用いて、上位チャネルｎおよび下位チャネル（ｎ＋１）それぞれの新しい目標ビットレートＢＲ［ｎ］、ＢＲ［ｎ＋１］を（式１１）に基づいて算出する（ステップＳ３１８）。

次に、ビットレート調整モード決定部１１５は、第１の条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ３１９）。第１の条件を満たす場合（ステップＳ３１９−ＹＥＳ）、ビットレート調整モード決定部１１５は上位チャネルの新たな目標ビットレートの上限を初期のビットレートとする（ステップＳ３２０）。次に、ビットレート調整モード決定部１１５は、第２の条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ３２１）。第２の条件を満たす場合（ステップＳ３２１−ＹＥＳ）、ビットレート調整モード決定部１１５は下位チャネル（ｎ＋２）のビットレートＢＲ［ｎ＋２］をビットレート値の下限とする（ステップＳ３２２）。

その後、ビットレート調整モード決定部１１５は、変数ｎを１増加させる（ステップＳ３２３）。ビットレート調整モード決定部１１５は、変数ｎが総チャネル数Ｎ以上になったか否か判定する（ステップＳ３２４）。変数ｎが総チャネル数Ｎ以上になった場合（ステップＳ３２４−ＹＥＳ）、動画像符号化装置１０ｂは処理を終了する。

一方、変数ｎが総チャネル数Ｎ以上になっていない場合（ステップＳ３２４−ＮＯ）、動画像符号化装置１０ｂはステップ３０２〜３２３の処理を繰り返し実行する。このように、動画像符号化装置１０ｂは、最下位チャネルＮの符号化部１３ｂ−Ｎまで処理を繰り返し実行する。上記の処理によって得られた新たな目標ビットレートによって各符号化部１３ｂは符号化処理を行う。そして、各符号化部１３ｂによる符号化結果を再度制御部１１ｂに入力させていくことで、目標ビットレートを動的に更新していく。

また、ステップＳ３１４の処理において、（式１７）の条件が満たされていない場合（ステップＳ３１４−ＮＯ）、ビットレート調整モード決定部１１５は、変数ｎが総チャネル数Ｎ以上になったか否か判定する（ステップＳ３２４）。
また、ステップＳ３１９の処理において、第１の条件を満たさない場合（ステップＳ３１９−ＮＯ）、ビットレート調整モード決定部１１５は第２の条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ３２１）。
また、ステップＳ３２１の処理において、第２の条件を満たさない場合（ステップＳ３２１−ＮＯ）、ビットレート調整モード決定部１１５は変数ｎを１増加させる（ステップＳ３２３）。

以上のように構成された動画像符号化装置１０ｂによれば、上位チャネルの映像のＱＰの平均であるＱＰの平均値と、下位チャネルの映像のＱＰの平均であるＱＰの平均値との関係、もしくは、上位チャネルの映像のＱＰの平均値及び上位チャネルの映像の符号量と、下位チャネルの映像のＱＰの平均値及び下位チャネルの映像の符号量との関係の何れか一方に基づいてビットレートの制御を行う。これにより、映像の複雑さを加味したビットレート制御ができる。そのため、ビットレートと画質との関係を維持するビットレートの制御を行うことが可能になる。

また、動画像符号化装置１０ｂによれば、演算されて得られた新たな目標ビットレートによって各符号化部１３ｂは符号化処理を行い、各符号化部１３ｂでの処理結果を改めて全体制御部に入力させていくことで、必要以上に高いビットレートで符号化している場合にはビットレートを減少されることで、ＮＷ帯域を削減して映像配信が可能なビットレート制御を行いつつ、各チャネル間での画質の逆転が起きないような映像符号化装置の実現が可能となる。

＜変形例＞
本実施形態では、動画像符号化装置１０ｂは、各チャネルのＱＰの平均値を用いたが、これに加えて、各符号化部１３ｂから得られる発生符号量を元にした複雑さ指標を用いて、映像複雑度を判定し、同様の処理を行ってもよい。

上述した実施形態における動画像符号化装置１０、１０ａ、１０ｂをコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１０、１０ａ、１０ｂ…動画像符号化装置， １１、１１ａ、１１ｂ…制御部， １２…動画像変換部， １３（１３−１〜１３−Ｎ）、１３ａ（１３ａ−１〜１３ａ−Ｎ）…符号化部， １４…配信処理部， １１１、１１１ａ…画像劣化度判定部， １１２…量子化パラメータオフセット算出部， １１３、１１３ａ、１１３ｂ…ビットレートオフセット算出部， １１４、１１４ａ…目標ビットレート設定部， １１５…ビットレート調整モード決定部

Claims (8)

1. ビットレートが高いほど高画質となるようにマルチレート符号化を行う符号化装置であって、
   入力された映像を、第１のビットレートである第１の映像と、前記第１のビットレートよりも低いビットレートである第２のビットレートである第２の映像とに符号化する符号化部と、
   前記第１の映像における主観画質が前記第２の映像における主観画質よりも高くなるようにビットレートを制御する制御部と、
   を備える符号化装置。
2. 前記制御部は、前記第１の映像の量子化パラメータである第１量子化パラメータと、前記第２の映像の量子化パラメータである第２量子化パラメータとの関係に基づいて前記ビットレートを制御する、請求項１に記載の符号化装置。
3. 前記制御部は、前記第１の映像の主観画質が前記第２の映像の主観画質よりも高くない場合、前記第１量子化パラメータと前記第２量子化パラメータの差が小さくなるように前記ビットレートを制御する、請求項２に記載の符号化装置。
4. 前記制御部は、前記第１のビットレートと前記第２のビットレートとの差を大きくするように前記ビットレートを制御する、請求項２に記載の符号化装置。
5. 前記制御部は、前記第１の映像の量子化パラメータの平均である第１の平均量子化パラメータと、前記第２の映像の量子化パラメータの平均である第２の平均量子化パラメータと、の関係若しくは、前記第１の平均量子化パラメータ及び前記第１の映像の符号量と、前記第２の平均量子化パラメータと前記第２の映像の符号量との関係のいずれか一方に基づいて前記ビットレートの制御を行う、請求項１に記載の符号化装置。
6. 前記制御部は、前記第１の平均量子化パラメータが第１の閾値以上であり、前記第２の平均量子化パラメータが前記第１の閾値と異なる第２の閾値以下である場合、前記第１のビットレートを大きくし、前記第２のビットレートを小さくするように前記ビットレートの制御を行う、請求項５に記載の符号化装置。
7. ビットレートが高いほど高画質となるようにマルチレート符号化を行う符号化装置が行うビットレート制御方法であって、
   入力された映像を、第１のビットレートである第１の映像と、前記第１のビットレートよりも低いビットレートである第２ビットレートである第２の映像とに符号化する符号化ステップと、
   前記第１の映像における主観画質が前記第２の映像における主観画質よりも高くなるようにビットレートを制御する制御ステップと、
   を有するビットレート制御方法。
8. 請求項１から６のいずれか一項に記載の符号化装置として機能させるためのコンピュータプログラム。

Images