JP3889552B2 - 符号量割り当て装置および方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオ信号を符号化して記録媒体に記録する圧縮符号化データ記録における符号量割り当て装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、画像をディジタル化して、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭやハードディスクなどの記録媒体に記録する場合、そのデータ量は膨大なものとなるため、通常は圧縮符号化して記録される。この圧縮符号化方法には、各種の圧縮符号化方式があり、特に、画像の空間周波数が低周波に集中する性質を利用して圧縮を行うＤＣＴ（Discrete Cosine Transform）をベースとした符号化方式が、比較的多く使用されている。ＤＣＴはＪＰＥＧ(Joint Photographic Coding Experts Group)や、ＭＰＥＧ（Moving Picture Coding Experts Group)１、ＭＰＥＧ２、またはＭＰＥＧ４などの国際標準の符号化方式の中で使用されている。
【０００３】
従来より、ＭＰＥＧ方式により圧縮符号化を行う装置では、固定ビットレート符号化方式や、可変ビットレート符号化方式により、符号化制御を行うことが知られている。
【０００４】
固定ビットレート符号化方式では、ビデオ・シーケンスを構成する各フレームの目標符号量は、その画像の複雑さに関係なく一定値であり、符号化の時点においてデコーダ・バッファの占有率を勘案し、オーバーフローや、アンダーフローを発生させないように符号化制御を行っている。
【０００５】
一方、可変ビットレート符号化方式では、前もって得られた画像複雑さ指標に基づいて、事前にビデオ・シーケンス内の各フレームの最適な符号量割り当てを行っているため、各フレームに必要とされる符号量の割り当てが可能であり、フレームの間の画質の差を抑えることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、各フレームの符号発生量は、そのフレームの画像複雑さ指標と相関関係があるので、画像複雑さ指標を無視した各フレームの符号量割り当てでは、各フレームの画質にムラが生じることとなる。また、符号化の時点でのデコーダ・バッファの占有率を勘案した符号量割り当てでは、より多くの符号量が欲しい場合に、バッファの余地が少ないために大きな符号量を割り当てられず画質劣化が生じ、少ない符号量で十分の画質が得られる場合でも、バッファの余地が大きいために多くの符号量を割り当ててしまう。
【０００７】
一方、単純に、画像複雑さ指標に基づいて、各フレームの符号量割り当てを行うと、デコーダ・バッファが、オーバーフローや、アンダーフローを起こしてしまう結果となる。
【０００８】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、ビデオ・シーケンスを構成する各フレームの画像複雑さ指標に基づいて、各フレームに最適な符号量を割り当てる装置および方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、ビデオ信号を符号化して記録媒体に記録する圧縮符号化データ記録における符号量割り当て装置であって、ビデオ信号に含まれる複数の所定数の画像フレームを有する画像群の目標符号発生量を、それぞれの画像群の画像複雑さ指標に基づいて求め、それぞれの画像群のバッファ占有率であってフレームのデータ発生前のバッファ占有率を算出する画像群バッファ占有率算出手段と、前記算出された画像群のバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値と下限値との間の範囲内に収まるように、前記画像群のバッファ占有率を補正し、当該画像群単位で符号量を割り当てる画像群符号量割当手段と、前記符号量が割り当てられた画像群内における最初のフレームの目標符号発生量を、それぞれの最初のフレームの画像複雑さ指標に基づいて求め、それぞれの最初のフレームのデータ発生後のバッファ占有率を算出する第１フレームバッファ占有率算出手段と、前記算出された最初のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値を超えないように、前記最初のフレームのバッファ占有率を補正し、当該最初のフレームに符号量を割り当てる第１フレーム符号量割当手段と、前記符号量が割り当てられた画像群内における最初のフレーム以外のフレームの目標符号発生量を、それぞれのフレームの画像複雑さ指標に基づいて求め、それぞれのフレームのデータ発生後のバッファ占有率を算出する第２フレームバッファ占有率算出手段と、前記算出された最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値と下限値との間の範囲内に収まるように、前記最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率を補正し、当該フレームに符号量を割り当てる第２フレーム符号量割当手段と、を備え、 前記画像群符号量割当手段は、前記算出されたそれぞれの画像群のバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値より大きいか否か、および予め設定されたバッファ占有率の下限値より小さいか否かを判断し、前記上限値より大きい画像群については、当該画像群のバッファ占有率と予め設定されたバッファ占有率の上限値との比を上限画像群補正比率として算出し、前記下限値より小さい画像群については、当該画像群のバッファ占有率と予め設定されたバッファ占有率の下限値との比を下限画像群補正比率として算出し、前記算出された上限画像群補正比率のうち最も大きい上限画像群補正比率を、基準となる初期バッファ占有率より大きい前記画像群のバッファ占有率に乗算して補正し、前記算出された下限画像群補正比率のうち最も大きい下限画像群補正比率を、基準となる初期バッファ占有率より小さい前記画像群のバッファ占有率に乗算して補正し、当該画像群単位で符号量を割り当てるように構成する。
【００１０】
このように構成された発明によれば、ビデオ信号に含まれる複数の所定数の画像フレームを有する画像群の目標符号発生量が、それぞれの画像群の画像複雑さ指標に基づいて求められ、それぞれの画像群のバッファ占有率であってフレームのデータ発生前のバッファ占有率が算出される。次に、前記算出された画像群のバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値と下限値との間の範囲内に収まるように、前記画像群のバッファ占有率が補正され、当該画像群単位で符号量が割り当てられる（第１の段階）。次に、前記符号量が割り当てられた画像群内における最初のフレームの目標符号発生量が、それぞれの最初のフレームの画像複雑さ指標に基づいて求められ、それぞれの最初のフレームのデータ発生後のバッファ占有率が算出される。次に、前記算出された最初のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値を超えないように、前記最初のフレームのバッファ占有率が補正され、当該最初のフレームに符号量が割り当てられる（第２の段階）。次に、前記符号量が割り当てられた画像群内における最初のフレーム以外のフレームの目標符号発生量が、それぞれのフレームの画像複雑さ指標に基づいて求められ、それぞれのフレームのデータ発生後のバッファ占有率が算出される。前記算出された最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値と下限値との間の範囲内に収まるように、前記最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率が補正され、当該フレームに符号量が割り当てられる（第３の段階）。
【００１１】
従って、画像複雑さ指標に基づいて求められた符号発生量が、３段階で補正（画像群単位のバッファ占有率の補正、最初のフレームのバッファ占有率の補正、最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率の補正）されることより、デコーダ・バッファにおいてオーバーフローや、アンダーフローの無い最適な符号量を各フレームに割り当てることができ、より高画質を実現することができる。また、第２段階において、第３段階に先立ち、最初のフレームの符号量の割り当てを行うことで、極力、最初のフレームの発生符号量を維持することができるので、より綺麗な画像を再生することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の符号量割り当て装置において、前記第１フレーム符号量割当手段は、前記算出された最初のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値より大きいか否か判断し、当該上限値より大きい場合には、前記最初のフレームバッファ占有率が、前記予め設定されたバッファ占有率の上限値と等しくなるように補正し、前記最初のフレームに符号量を割り当てるように構成する。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の符号量割り当て装置において、前記第１フレーム符号量割当手段は、前記算出された最初のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の下限値より小さいか否か判断し、当該下限値より小さい場合には、前記最初のフレームバッファ占有率が、前記予め設定されたバッファ占有率の下限値と等しくなるように補正し、前記最初のフレームに符号量を割り当てるように構成する。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、ビデオ信号を符号化して記録媒体に記録する圧縮符号化データ記録における符号量割り当て装置であって、ビデオ信号に含まれる複数の所定数の画像フレームを有する画像群の目標符号発生量を、それぞれの画像群の画像複雑さ指標に基づいて求め、それぞれの画像群のバッファ占有率であってフレームのデータ発生前のバッファ占有率を算出する画像群バッファ占有率算出手段と、前記算出された画像群のバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値と下限値との間の範囲内に収まるように、前記画像群のバッファ占有率を補正し、当該画像群単位で符号量を割り当てる画像群符号量割当手段と、前記符号量が割り当てられた画像群内における最初のフレームの目標符号発生量を、それぞれの最初のフレームの画像複雑さ指標に基づいて求め、それぞれの最初のフレームのデータ発生後のバッファ占有率を算出する第１フレームバッファ占有率算出手段と、前記算出された最初のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値を超えないように、前記最初のフレームのバッファ占有率を補正し、当該最初のフレームに符号量を割り当てる第１フレーム符号量割当手段と、前記符号量が割り当てられた画像群内における最初のフレーム以外のフレームの目標符号発生量を、それぞれのフレームの画像複雑さ指標に基づいて求め、それぞれのフレームのデータ発生後のバッファ占有率を算出する第２フレームバッファ占有率算出手段と、前記算出された最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値と下限値との間の範囲内に収まるように、前記最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率を補正し、当該フレームに符号量を割り当てる第２フレーム符号量割当手段と、を備え、前記第２フレーム符号量割当手段は、前記算出された最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値より大きいか否か、および、予め設定されたバッファ占有率の下限より小さいか否かを判断し、前記上限値より大きい前記フレームのバッファ占有率または前記下限値より小さい前記フレームのバッファ占有率と、予め求められたラインであって前記第１フレーム符号量割当手段により符号量が割り当てられた最初のフレームのバッファ占有率と、当該最初のフレームを有する画像群内における最後のフレームのバッファ占有率との間にひかれた理想ライン上のバッファ占有率との第１の差分を算出するとともに、前記バッファ占有率の上限値または下限値と、前記予め求められた理想ライン上のバッファ占有率との第２の差分を算出し、前記第１の差分と前記第２の差分との比をフレーム補正比率として算出し、当該算出されたフレーム補正比率のうち最も大きいフレーム補正比率を、前記上限値または前記下限値のそれぞれについて求め、当該フレーム補正比率を最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率に乗算して補正し、当該フレームに符号量を割り当てるように構成する。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、ビデオ信号を符号化して記録媒体に記録する圧縮符号化データ記録における符号量割り当て方法であって、ビデオ信号に含まれる複数の所定数の画像フレームを有する画像群の目標符号発生量を、それぞれの画像群の画像複雑さ指標に基づいて求め、それぞれの画像群のバッファ占有率であってフレームのデータ発生前のバッファ占有率を算出する画像群バッファ占有率算出工程と、前記算出された画像群のバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値と下限値との間の範囲内に収まるように、前記画像群のバッファ占有率を補正し、当該画像群単位で符号量を割り当てる画像群符号量割当工程と、前記符号量が割り当てられた画像群内における最初のフレームの目標符号発生量を、それぞれの最初のフレームの画像複雑さ指標に基づいて求め、それぞれの最初のフレームのデータ発生後のバッファ占有率を算出する第１フレームバッファ占有率算出工程と、前記算出された最初のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値を超えないように、前記最初のフレームのバッファ占有率を補正し、当該最初のフレームに符号量を割り当てる第１フレーム符号量割当工程と、前記符号量が割り当てられた画像群内における最初のフレーム以外のフレームの目標符号発生量を、それぞれのフレームの画像複雑さ指標に基づいて求め、それぞれのフレームのデータ発生後のバッファ占有率を算出する第２フレームバッファ占有率算出工程と、前記算出された最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値と下限値との間の範囲内に収まるように、前記最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率を補正し、当該フレームに符号量を割り当てる第２フレーム符号量割当工程と、を備え、前記画像群符号量割当工程は、前記算出されたそれぞれの画像群のバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値より大きいか否か、および予め設定されたバッファ占有率の下限値より小さいか否かを判断し、前記上限値より大きい画像群については、当該画像群のバッファ占有率と予め設定されたバッファ占有率の上限値との比を上限画像群補正比率として算出し、前記下限値より小さい画像群については、当該画像群のバッファ占有率と予め設定されたバッファ占有率の下限値との比を下限画像群補正比率として算出し、前記算出された上限画像群補正比率のうち最も大きい上限画像群補正比率を、基準となる初期バッファ占有率より大きい前記画像群のバッファ占有率に乗算して補正し、前記算出された下限画像群補正比率のうち最も大きい下限画像群補正比率を、基準となる初期バッファ占有率より小さい前記画像群のバッファ占有率に乗算して補正し、当該画像群単位で符号量を割り当てるように構成する。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の符号量割り当て方法において、前記第１フレーム符号量割当工程は、前記算出された最初のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値より大きいか否か判断し、当該上限値より大きい場合には、前記最初のフレームバッファ占有率が、前記予め設定されたバッファ占有率の上限値と等しくなるように補正し、前記最初のフレームに符号量を割り当てるように構成する。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の符号量割り当て方法において、前記第１フレーム符号量割当工程は、前記算出された最初のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の下限値より小さいか否か判断し、当該下限値より小さい場合には、前記最初のフレームバッファ占有率が、前記予め設定されたバッファ占有率の下限値と等しくなるように補正し、前記最初のフレームに符号量を割り当てるように構成する。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、ビデオ信号を符号化して記録媒体に記録する圧縮符号化データ記録における符号量割り当て方法であって、ビデオ信号に含まれる複数の所定数の画像フレームを有する画像群の目標符号発生量を、それぞれの画像群の画像複雑さ指標に基づいて求め、それぞれの画像群のバッファ占有率であってフレームのデータ発生前のバッファ占有率を算出する画像群バッファ占有率算出工程と、前記算出された画像群のバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値と下限値との間の範囲内に収まるように、前記画像群のバッファ占有率を補正し、当該画像群単位で符号量を割り当てる画像群符号量割当工程と、前記符号量が割り当てられた画像群内における最初のフレームの目標符号発生量を、それぞれの最初のフレームの画像複雑さ指標に基づいて求め、それぞれの最初のフレームのデータ発生後のバッファ占有率を算出する第１フレームバッファ占有率算出工程と、前記算出された最初のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値を超えないように、前記最初のフレームのバッファ占有率を補正し、当該最初のフレームに符号量を割り当てる第１フレーム符号量割当工程と、前記符号量が割り当てられた画像群内における最初のフレーム以外のフレームの目標符号発生量を、それぞれのフレームの画像複雑さ指標に基づいて求め、それぞれのフレームのデータ発生後のバッファ占有率を算出する第２フレームバッファ占有率算出工程と、前記算出された最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値と下限値との間の範囲内に収まるように、前記最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率を補正し、当該フレームに符号量を割り当てる第２フレーム符号量割当工程と、を備え、前記第２フレーム符号量割当工程は、前記算出された最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値より大きいか否か、および、予め設定されたバッファ占有率の下限より小さいか否かを判断し、前記上限値より大きい前記フレームのバッファ占有率または前記下限値より小さい前記フレームのバッファ占有率と、予め求められたラインであって前記第１フレーム符号量割当工程により符号量が割り当てられた最初のフレームのバッファ占有率と、当該最初のフレームを有する画像群内における最後のフレームのバッファ占有率との間にひかれた理想ライン上のバッファ占有率との第１の差分を算出するとともに、前記バッファ占有率の上限値または下限値と、前記予め求められた理想ライン上のバッファ占有率との第２の差分を算出し、前記第１の差分と前記第２の差分との比をフレーム補正比率として算出し、当該算出されたフレーム補正比率のうち最も大きいフレーム補正比率を、前記上限値または前記下限値のそれぞれについて求め、当該フレーム補正比率を最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率に乗算して補正し、当該フレームに符号量を割り当てるように構成する。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００４４】
以下に説明する実施の形態は、ビデオ信号をＭＰＥＧ方式により符号化して記録媒体に記録する圧縮符号化データ記録における符号量割り当て装置（以下「ＭＰＥＧエンコーダ」と称す。）において、各フレームへの最適な符号量の割り当てに関して本発明を適用した場合の実施形態である。なお、記録媒体には、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスクなどが含まれる。
【００４５】
本発明の実施形態を具体的に説明する前に、ＭＰＥＧエンコーダにより作成され、記録媒体に記録されたビデオ・シーケンス（以下「ビット・ストリーム（符号化されたデータ列）」と称す）が、ＭＰＥＧ方式による復号を行う復号装置（以下「ＭＰＥＧデコーダ」と称す。）でデコードされる際の流れを図１および図２を参照して説明する。図１は、ＭＰＥＧデコーダの理想（仮想）モデル（ＳＴＤ：System Target Decoder）を示す図である。この理想モデルは、ＶＢＶ（Video Buffer Verifier）バッファ１０と、ＭＰＥＧデコータ２０と、整列用バッファ３０を備える。図２は、ＶＢＶバッファ１０のデータ占有率（％）の推移状況を示す図である。なお、ここでは、流れを簡単に説明するため、固定ビットレート、固定フレームレートとするが、可変であっても同じ事がいえる。
【００４６】
図１に示すように、ＭＰＥＧエンコーダにより作成されたビット・ストリームは、ビットレートＲでＶＢＶバッファ１０に入力され、蓄積されていく。こうして、図２の符号５０部に示すように、徐々に、ＶＢＶバッファ１０のデータ占有量（bits）が増していくこととなる。ここで、ビットレートＲとは、フレーム間にＶＢＶバッファ１０に入力されるデータ量（bits）をいい、ビットレートＲ＝ビットレート／フレームレートを示すものである。また、ビット・ストリームは、ＶＳＨ（Video Sequence Header）などの各種ヘッダ情報と、所定数の画像フレームを有する画像群であるＧＯＰ（Group Of Picture）から構成される。ＧＯＰは１個以上のピクチャから構成され、１つのピクチャが１フレームを示している。このピクチャには、フレーム内符号のみから構成(予測符号化なし)されるＩピクチャ（Intra-Picture）と、前方向のみのフレーム間予測符号から構成（フレーム間順方向予測符号化）されるＰピクチャ（Predictive-Picture）と、前後の双方向のフレーム間予測符号から構成（双方向予測符号化）されるＢピクチャ（Bidirectionally predictive-Picture）の３種類がある。通常、ＧＯＰのフレーム構造は、最初にＩピクチャ、その後、Ｐピクチャ、Ｂピクチャが続いている。それぞれピクチャの平均的な符号発生量は、Ｉピクチャ＞Ｐピクチャ＞Ｂピクチャの順となる。ピクチャは任意の領域に分割された複数のスライスから構成される。スライスは左から右へ、または上から下への順序で並んだ複数のマクロブロックから構成される。
【００４７】
次に、ＶＢＶバッファ１０に入力されたビット・ストリームが、ビットストリーム中に指定された図２に示す初期バッファ占有量（Ｂ'0）分のデータ量に達すると、１フレーム分のデータが、ＶＢＶバッファ１０からＭＰＥＧデコーダ２０に瞬時に転送される。これにより、図２に示すように、転送された符号量（ｄ0）分、ＶＢＶバッファ１０のデータ占有量（bits）が減少する。また、引き続きビットストリームが、ＶＢＶバッファ１０に蓄積されていく。次のフレームのデータについても、次のフレームのデコードすべき時間に達すると、ＶＢＶバッファ１０からＭＰＥＧデコーダ２０に瞬時に転送される。以降も、ＶＢＶバッファ１０に入力されたビット・ストリームは、各フレームのデコードすべき時間に達する毎に転送される。ここで、図２に示す「Ｂ」は、ＶＢＶバッファサイズ（bits）を、「Ｂ'N」は、第Ｎフレームのデータを取り除く（転送）前のＶＢＶバッファ占有量（bits）を、「ＢN」は、第Ｎフレームのデータを取り除いた後のＶＢＶバッファ占有量（bits）を、「ｄN」は、第Ｎフレームの符号量（bits）を、それぞれ示している。また、図２の例では、最初のフレームがＩピクチャのため、そのバッファ占有量（Ｂ'0）が、これ以降のフレームのバッファ占有量（例えば、Ｂ'N）より大きくなっている。
【００４８】
次に、ＭＰＥＧデコーダ２０に転送された１フレームのデータは、瞬時にデコード（復号）され、画像データとして出力される。この時、フレームの順番の入れ替えが必要な場合、例えば、そのフレームがＢピクチャの場合には、整列バッファ３０にて、フレームの順番を入れ替えられ出力される。
【００４９】
このように、入力されたビット・ストリームは、ＭＰＥＧデコーダ２０にてデコード（復号）されるが、この時、ＶＢＶバッファ１０が、図３に示すように、オーバーフローや、アンダーフローを起こさないように、ＭＰＥＧエンコーダでは、ＢN≧０、かつ、Ｂ’N≦Ｂの条件を保証しなければならない。つまり、ＭＰＥＧエンコーダは、かかる条件を満足するように、各フレームに最適な符号量の割り当てを行い、ビット・ストリームを作成する必要がある。
【００５０】
以下に、ＭＰＥＧエンコーダにおける各フレームへの最適な符号量の割り当てに関して本発明の実施形態を図４乃至図１４を参照して具体的に説明する。
【００５１】
図４は、本発明の実施形態にかかるＭＰＥＧエンコーダ１００の概略構成図である。図１に示すように、ＭＰＥＧエンコーダ１００は、取得部５０と、動き検出部５１と、符号化部５２と、最適符号量計算部５３と、発生符号量計算部５４と、量子化制御部５５と、マルチプレクサ５６と、バッファメモリ５７と、を備えている。
【００５２】
先ず、ＭＰＥＧエンコーダ１００の動作を簡単に説明する。
【００５３】
取得部５０は、入力ディジタルビデオ信号から画像データを１フレーム毎に取得してフィールド間引きなどの所定の処理を行う。また、取得したフレームのピクチャ種別を判別し、フレームの順番の変更が必要な場合、例えば、Ｂピクチャである場合には、フレームの順番の変更も行う。動き検出部５１は、１６×１６画素のマクロブロック単位で、入力画像の動きベクトルを算出し、フレーム信号Ｓｖとして出力する。
【００５４】
符号化部５２は、加算部５２ａと、離散コサイン変換部（ＤＣＴ：Discrete Cosine Transform）５２ｂと、量子化部（Ｑ：Quantization）５２ｃと、可変長符号化部（ＶＬＣ：Variable Length Coding）５２ｄと、逆量子化部（Ｑ-1）５２ｅと、逆離散コサイン変換部（ＤＣＴ-1）５２ｆと、フレーム蓄積および動き補償予測部５２ｇと、を備えている。
【００５５】
加算部５２ａは、動き補償予測部５２ｇからの補償信号Ｓｅを、動き検出部５１からのフレーム信号Ｓｖから減算し、減算信号Ｓａとして離散コサイン変換部５２ｂへ出力する。離散コサイン変換部５２ｂは、減算信号Ｓａを８×８画素のブロックで２次元離散コサイン変換し、変換信号Ｓｄとして量子化部５２ｃへ出力する。量子化部５２ｃは、変換信号Ｓｄを後述する量子化制御部５５からのレート信号Ｓｒに基づいて決定される量子化スケールで量子化し、量子化信号Ｓｑとして可変長符号化部５２ｄおよび逆量子化部５２ｅへ出力する。
【００５６】
逆量子化部５２ｅは、量子化信号Ｓｑに対して逆量子化処理を施し、逆量子化信号Ｓｉｇとして逆離散コサイン変換部（ＤＣＴ-1）５２ｆへ出力する。逆離散コサイン変換部５２ｆは、逆量子化信号Ｓｉｇを逆離散コサイン変換し、逆変換信号Ｓｉｄとして動き補償予測部５２ｇへ出力する。動き補償予測部５２ｇは、逆変換信号Ｓｉｄと、動き検出部５１からのフレーム信号Ｓｖに含まれる動きベクトルに基づいて、ＭＰＥＧ方式におけるいわゆるフレーム間予測を用いた動き補償処理を行い、上記補償信号Ｓｅを生成して加算部５２ａに出力する。
【００５７】
一方、可変長符号化部５２ｄは、上記量子化信号Ｓｑに対して可変長符号化処理を施し、可変長符号Ｓｏｕｔとしてマルチプレクサ５６を介してバッファメモリ５７へ出力する。こうして、バッファメモリ５７から、可変長符号Ｓｏｕｔがビット・ストリームとして出力され、記録媒体に記録されることとなる。このとき、発生符号量計算部５４は、バッファメモリ５７の可変長符号Ｓｏｕｔに基づき、実際の発生符号量を計算し、目標値を超える場合には、補正信号Ｓｈを量子化制御部５５へ出力する。これにより、量子化制御部５５は、補正信号Ｓｈと、レート信号Ｓｒに基づいて量子化スケールを決定する。
【００５８】
次に、本発明の特徴部分である各フレームへの最適な符号発生量の割り当て処理について説明する。かかる処理は、最適符号量計算部５３にて行われる。最適符号量計算部５３は、画像複雑さ指標計算部５３ａと、画像複雑さ指標蓄積部５３ｂと、セレクタ５３ｃと、符号量割り当て計算部５３ｄと、を備えている。
【００５９】
画像複雑さ指標計算部５３ａは、符号化部５２の加算部５２ａから出力された減算信号Ｓａに基づいて、各フレームの画像複雑さ指標を算出する。画像複雑さ指標は、分散、或いは、平均絶対値誤差で現され、各フレームの符号発生量と比例関係（或いは、何らかの関数、例えば、指数関数）にある。例えば、画像複雑さ指標として、Ｉピクチャでは分散を、Ｐピクチャ、Ｂピクチャでは差分画像の分散を、それぞれ使用する。画像複雑さ指標蓄積部５３ｂは、画像複雑さ指標計算部５３ａで算出された画像複雑さ指標を蓄積する。そして、全てのフレームの画像複雑さ指標が算出された後、かかる画像複雑さ指標のデータが、画像複雑さ指標蓄積部５３ｂからセレクタ５３ｃを介して、符号割り当て計算部５３ｄへ出力される。但し、第１回目のＧＯＰ内の各フレームの画像複雑さ指標は、画像複雑さ指標計算部５３ａにて計算できないため、予め、ある比率で設定した画像複雑さ指標を、シーケンス情報として、セレクタ５３ｃから取り込み、符号割り当て計算部５３ｄへ出力する。そして、符号割り当て計算部５３ｄは、各フレームの画像複雑さ指標に基づいて、各フレームに最適な符号量を割り当てるための計算を行う。かかる計算は、図５に示すように、大きく３段階に分けることができる。第１の段階はＧＯＰ単位での符号発生量の補正、第２の段階は最初のフレームの符号発生量の補正、第３の段階はフレーム単位での符号発生量の補正である。
【００６０】
（１）ＧＯＰ単位での符号発生量の補正
以下に、第１の段階のＧＯＰ単位での符号発生量の補正について、図６および図７を参照して説明する。図６は、符号割り当て計算部５３ｄによるＧＯＰ単位での符号発生量の補正の処理を示すフローチャートを、図７は、ＧＯＰ単位での符号発生量の補正におけるバッファ占有率（％）を示す図である。
【００６１】
先ず、各フレームの画像複雑さ指標に基づいて、各ＧＯＰの目標符号発生量（bits）が算出される（Ｓ１）。例えば、目標総符号発生量（目標ビットレート（bps）×秒数（s））をＴ、総画像複雑さ指標をＳ、第ｉ番目ＧＯＰの画像複雑さ指標をＳＧiとした場合、第ｉ番目のＧＯＰの目標符号発生量（ＴＧi）は、式（数１）によって算出される。
【００６２】
ＴＧi＝Ｔ・ＳＧi／Ｓ （数１）
ここで、以降の説明に度々使用する画像複雑さ指標、目標符号発生量について、フレーム単位、ＧＯＰ単位、総ＧＯＰで表した時の相互関係を図１５に示しておく。
【００６３】
次に、求められた各ＧＯＰの目標符号発生量（bits）に基づいて、各ＧＯＰの開始時点でのＶＢＶバッファ占有率（％）（フレームデータ発生前）が算出される（Ｓ２）。例えば、ＶＢＶバッファサイズ（bits）をＢ、第ｉ番目ＧＯＰのフレーム数をＮＧi、各フレーム毎のバッファの減少量（bits）をＲとした場合、第ｉ＋１番目のＧＯＰの開始時点でのＶＢＶバッファ占有率（ＢＬi+1,0）は、式（数２）によって算出される。
【００６４】
ＢＬi+1,0＝ＢＬi,0＋（ＴＧi−Ｒ・ＮＧi）／Ｂ （数２）
但し、第１番目のＧＯＰの開始時点でのＶＢＶバッファ占有率（ＢＬi,0）は、初期バッファ占有率（Ｂ0）に一致する。即ち、ＢＬi,0＝Ｂ0となる。
【００６５】
こうして、全てのＧＯＰの開始時点のＶＢＶバッファ占有率（％）が算出されると、後述するオーバーフロー側のＧＯＰ補正比率（ＲＧmax）が「１」に、アンダーフロー側のＧＯＰ補正比率（ＲＧmin）が「１」に設定される（Ｓ３）。このＲＧmax、ＲＧminは、ＧＯＰ単位での符号発生量の補正にあたり使用されるパラメータであり、初期段階では「１」（即ち、補正無しを示す）に設定される。
【００６６】
次に、ＧＯＰの開始時点のＶＢＶバッファ占有率（％）が、予め設定されたＶＢＶバッファ占有率（％）のＧＯＰ上限値（ＬＵＧ）より大きいＧＯＰがあるか否か（オーバーフローのＧＯＰがあるか否か）が判断される（Ｓ４）。例えば、図７に示すように、第Ｎ−２番目のＧＯＰの開始時点でのＶＢＶバッファ占有率（ＢＬN-2,0）が、ＶＢＶバッファ占有率（％）のＧＯＰ上限値（ＬＵＧ）を超えた場合には、オーバーフローと判断される。そして、オーバーフローと判断されたＧＯＰの全てについて（図７では、ＢＬN-2,0のみであるが実際には、複数存在する）ＧＯＰ補正比率（ＲＧmax）が算出され、そのうち、最大のＧＯＰ補正比率（ＲＧmax）が新たなＧＯＰ補正比率（ＲＧmax）として設定される（Ｓ５）。初期バッファ占有率（％）をＢ0とすると、最大のＧＯＰ補正比率（ＲＧmax）は、式（数３）によって算出される。
【００６７】
ＲＧmax＝ｍａｘ（（ＢＬi,0−Ｂ0）／（ＬＵＧ−Ｂ0）） （数３）
次に、上記ＧＯＰの開始時点のＶＢＶバッファ占有率（％）が、予め設定されたＶＢＶバッファ占有率（％）のＧＯＰ下限値（ＬＬＧ）より小さいＧＯＰがあるか否か（アンダーフローのＧＯＰがあるか否か）が判断される（Ｓ６）。例えば、図７に示すように、第３番目のＧＯＰの開始時点でのＶＢＶバッファ占有率（ＢＬ3,0）が、ＶＢＶバッファ占有率（％）のＧＯＰ下限値（ＬＬＧ）を下回った場合には、アンダーフローと判断される。そして、アンダーフローと判断されたＧＯＰの全てについて、ＧＯＰ補正比率（ＲＧmin）が算出され、そのうち、最大のＧＯＰ補正比率（ＲＧmin）が新たなＧＯＰ補正比率（ＲＧmin）として設定される（Ｓ７）。最大のＧＯＰ補正比率（ＲＧmin）は、式（数４）によって算出される。
【００６８】
ＲＧmin＝ｍａｘ（（ＢＬi,0−Ｂ0）／（ＬＬＧ−Ｂ0）） （数４）
ここで、ＧＯＰ上限値（ＬＵＧ）およびＧＯＰ下限値（ＬＬＧ）は、実際の符号発生量とのズレを見込んで任意に設定することができる。
【００６９】
次に、各ＧＯＰの開始時点のＶＢＶバッファ占有率（％）について、初期バッファ占有率（Ｂ0）より大きいか否かが判断される（Ｓ８）。初期バッファ占有率（Ｂ0）より大きいと判断されたＧＯＰについては、そのＧＯＰの開始時点のＶＢＶバッファ占有率（％）が、ステップＳ５で算出された補正比率（ＲＧmax）に基づいて補正される（Ｓ９）。即ち、図７に示すように、当該ＧＯＰ内の全てのフレームのバッファ占有率（％）が、補正比率（ＲＧmax）に基づいて、一律に低下（図７の例では、実線のバッファ占有率（％）から破線のバッファ占有率（％）に補正）されることとなる。例えば、ステップＳ９による補正後の第ｉ番目のＶＢＶバッファ占有率（ＢＬ’i,0）は、式（数５）によって算出される。
【００７０】
ＢＬ’i,0＝Ｂ0＋（ＢＬi,0−Ｂ0）／ＲＧmax （数５）
次に、各ＧＯＰの開始時点のＶＢＶバッファ占有率（％）について、初期バッファ占有率（Ｂ0）より小さいか否かが判断される（Ｓ１０）。初期バッファ占有率（Ｂ0）より小さいと判断されたＧＯＰについては、そのＧＯＰの開始時点のＶＢＶバッファ占有率（％）が、ステップＳ７で算出された補正比率（ＲＧmin）に基づいて補正される（Ｓ１１）。かかる補正では、当該ＧＯＰ内の全てのフレームのバッファ占有率（％）が、補正比率（ＲＧmin）に基づいて、一律に上昇されることとなる。例えば、ステップＳ１１による補正後の第ｉ番目のＶＢＶバッファ占有率（ＢＬ’i,0）は、式（数６）によって算出される。
【００７１】
ＢＬ’i,0＝Ｂ0＋（ＢＬi,0−Ｂ0）／ＲＧmin （数６）
こうして、各ＧＯＰの開始時点のＶＢＶバッファ占有率（％）の補正が行われると、これらの補正結果による各ＧＯＰの割り当て符号量が算出される（Ｓ１２）。例えば、第ｉ番目ＧＯＰのフレーム数をＮＧi、各フレーム毎のＶＢＶバッファの減少量（bits）をＲとした場合、第ｉ番目のＧＯＰの割り当て符号量（ＴＧ’i）は、式（数７）によって算出される。
【００７２】
ＴＧ’i＝Ｒ・ＮＧi＋（ＢＬi+1,0−ＢＬi,0）・Ｂ （数７）
ここで、ＢＬi+1,0、ＢＬi,0には、ステップＳ７、若しくはステップＳ９にて補正されたものは補正後のＢＬ’i+1,0、ＢＬ’i,0を、補正されていないものはステップＳ３で算出されたＢＬi+1,0、ＢＬi,0を使用する。
【００７３】
このように、第１の段階では、ＧＯＰ単位での符号発生量の補正を行い、各ＧＯＰに符号量が割り当てられる。これにより、先ず、ＧＯＰ単位で、オーバーフロー、アンダーフローの発生を極力抑えることができる。
【００７４】
なお、符号化するシーケンスがＧＯＰ構造を持たず、かつ、シーケンスが短い場合には、全体を１つのＧＯＰとみなし、上記処理をスキップするように構成する。また、符号化するシーケンスがＧＯＰ構造を持たず、かつ、シーケンスが長い場合には、全体を複数のシーケンスに分割し、それぞれをＧＯＰとみなして上記処理を行うように構成する。
【００７５】
（２）最初のフレームの符号発生量の補正
上記第１の段階の補正では、ＧＯＰ内の各フレーム毎のＶＢＶバッファ占有率（％）は考慮せず、ＧＯＰ単位でＶＢＶバッファ占有率（％）を考慮して割り当てる符号量を決定したため、ＧＯＰ内のフレームのバッファ占有率（％）が、予め設定されたＶＢＶバッファ占有率（％）のフレーム上限値（ＬＵＦ）より大きくなったり、或いは、ＶＢＶバッファ占有率（％）のフレーム下限値（ＬＬＦ）より小さくなったりする場合がある。かかる場合に、この第２の段階では、最初のフレームの符号発生量を補正し、最初のフレームに最適な符号量を割り当てるものである。そして、最初のフレーム以外のフレームの符号発生量の補正は、第３の段階で行う。
【００７６】
以下に、第２の段階の最初のフレームの符号発生量の補正について、図８および図９を参照して説明する。図８は、符号割り当て計算部５３ｄによる最初のフレームの符号発生量の補正の処理を示すフローチャートを、図９は、最初のフレームの符号発生量の補正におけるバッファ占有率（％）を示す図である。
【００７７】
先ず、ＧＯＰの目標符号発生量（bits）と、最初のフレームの画像複雑さ指標とＧＯＰの画像複雑さ指標との比より、ＧＯＰの最初のフレームの目標符号発生量（bits）が算出される（Ｓ２１）。例えば、第ｉ番目ＧＯＰの最初のフレームの画像複雑さ指標をＳＦi,0、第ｉ番目ＧＯＰの画像複雑さ指標をＳＧiとした場合、第ｉ番目のＧＯＰの最初のフレームの目標符号発生量（bits）（ＴＦi,0）は、式（数８）によって算出される。
【００７８】
ＴＦi,0＝ＴＧi・ＳＦi,0／ＳＧi （数８）
次に、求められたＧＯＰの開始時点のＶＢＶバッファ占有率（％）に基づいて、その最初のフレームのＶＢＶバッファ占有率（％）（例えば、ｉ番目ＧＯＰの最初のフレームのＶＢＶバッファ占有率ＢＵi,0）が式（数９）によって算出される（Ｓ２２）。
【００７９】
ＢＵi,0＝ＢＬi,0＋ＴＦi,0／Ｂ （数９）
次に、かかる最初のフレームのＶＢＶバッファ占有率（％）が、予め設定されたＶＢＶバッファ占有率（％）のフレーム上限値（ＬＵＦ）より大きいか否か（オーバーフローしているか否か）が判断される（Ｓ２３）。フレーム上限値（ＬＵＦ）より大きいと判断された場合、最初のフレームのＶＢＶバッファ占有率（％）が補正される（Ｓ２４）。例えば、補正後の第ｉ番目のＧＯＰの最初のフレームのバッファ占有率（ＢＵ’i,0）は、式（数１０）によって算出される。
【００８０】
ＢＵ’i,0＝ＬＵＦ （数１０）
図９の例では、最初のフレームのＶＢＶバッファ占有率（ＢＵi,0）から、フレーム上限値（ＬＵＦ）を超えた分（Ｘ）が差し引かれ、新たなＶＢＶバッファ占有率（ＢＵ’i,0）として設定されることを示している。この差し引かれた「Ｘ」分の符号量、即ち、本来、最初のフレームに割り当てるべき符号量は、後述する第３の段階の補正にて、後のフレーム（同じＧＯＰ内の最初のフレーム以外のフレーム）に補填（比例配分）することとなる。
【００８１】
次に、ＧＯＰの最初のフレームのＶＢＶバッファ占有率（％）が、予め設定されたＶＢＶバッファ占有率（％）のフレーム下限値（ＬＬＦ）より小さいか否か（アンダーフローしているか否か）が判断される（Ｓ２５）。フレーム下限値（ＬＬＦ）より小さいと判断された場合、最初のフレームのＶＢＶバッファ占有率（％）が補正される（Ｓ２６）。例えば、補正後の第ｉ番目のＧＯＰの最初のフレームのバッファ占有率（ＢＵ’i,0）は、式（数１１）によって算出される。
【００８２】
ＢＵ’i,0＝ＬＬＦ （数１１）
ここで、フレーム上限値（ＬＵＦ）およびフレーム下限値（ＬＬＦ）は、実際の符号発生量とのズレを見込んで任意に設定することができる。
【００８３】
こうして、ＧＯＰの最初のフレームのＶＢＶバッファ占有率（％）の補正が行われると、これらの補正結果によるＧＯＰの最初のフレームの割り当て符号量が算出される（Ｓ２７）。例えば、第ｉ番目のＧＯＰの最初のフレームの割り当て符号量（ＴＦ’i,0）は、式（数１２）によって算出される。
【００８４】
ＴＦ’i,0＝（ＢＵi,0−ＢＬi,0）・Ｂ （数１２）
ここで、ＢＵi,0には、ステップＳ２４、若しくはステップＳ２６にて補正されたものは補正後のＢＵ’i,0を、補正されていないものはステップＳ２２で算出されたＢＵi,0を使用する。
【００８５】
なお、最初のフレームの符号発生量の補正は、符号化するシーケンス内の全てのＧＯＰが対象となる。
【００８６】
このように、第２の段階では、ＧＯＰ内の最初のフレームの符号発生量の補正を行い、最初のフレームに最適な符号量が割り当てられる。これにより、最初のフレームの符号量が確定し、これを基準に第３の段階にて、最初のフレーム以外のフレームの符号発生量の補正を行うことができる。このように、最初のフレームの発生符号量を、先ず始めに補正することとしたのは、上述した通り、ＧＯＰは、通常、Ｉピクチャの後に、Ｐピクチャ、Ｂピクチャがくるような構造となっており、Ｐピクチャ、Ｂピクチャは、Ｉピクチャのフレームを参照して予測していくものであるため、綺麗な画像を得るには、なるべく、最初のフレームであるＩピクチャの符号発生量を維持する必要があるからである。即ち、第２の段階で、最初のフレームのＶＢＶバッファ占有率がオーバーフローにならない場合には、最初のフレームたるＩピクチャの符号発生量はそのまま維持され、その後の第３の段階にて補正されない。また、第２の段階で、最初のフレームのＶＢＶバッファ占有率がオーバーフローになる場合にも、最初のフレームであるＩピクチャの符号発生量は最小限の補正にとどまり、その後の第３の段階にて補正されないので、綺麗な画像を確保できるのである。
【００８７】
（３）フレーム単位での符号発生量の補正
第２の段階の補正では、ＧＯＰの最初のフレームの符号発生量を補正し、最適な符号量の割り当てを行なったが、この第３の段階の補正では、最初のフレーム以外のフレームの符号発生量を補正し、最適な符号量の割り当てを行うものである。
【００８８】
以下に、第３の段階のフレーム単位での符号発生量の補正について、図１０および図１１を参照して説明する。図１０は、符号割り当て計算部５３ｄによるフレーム単位での符号発生量の補正の処理を示すフローチャートを、図１１は、フレーム単位での符号発生量の補正におけるバッファ占有率（％）を示す図である。
【００８９】
先ず、ＧＯＰ内の最初のフレーム以外の各フレームの目標符号発生量(bits)が、各フレームの画像複雑さ指標に基づいて算出される（Ｓ３１）。各フレームの目標符号発生量(bits)は、ＧＯＰに割り当てられた符号量から最初のフレームの符号量を差し引いたものを、画像複雑さ指標で比例配分して算出される。例えば、ｔ＝ＴＧi−ＴＦi,0とし、ｓ＝ＳＧi−ＳＦi,0とすると、第ｉ番目ＧＯＰの第ｊ番目フレームの目標符号発生量（bits）（ＴＦi,j）は、式（数１３）によって算出される。
【００９０】
ＴＦi,j＝ｔ・ＳＦi,j／ｓ （数１３）
次に、求められたＧＯＰのフレームの目標符号発生量（bits）に基づいて、フレームデータ発生前と、発生後のＶＢＶバッファ占有率（％）が算出される（Ｓ３２）。例えば、ＶＢＶバッファサイズ（bits）をＢとした場合、第ｉ番目ＧＯＰの第ｊ番目フレームのデータ発生後のＶＢＶバッファ占有率（ＢＵi,j）は、式（数１４）によって算出される。
【００９１】
ＢＵi,j＝ＢＬi,j＋ＴＦi,j／Ｂ （数１４）
また、式（数１３）の「ＢＬi,j」は、第ｉ番目ＧＯＰの第ｊ番目フレームのデータ発生前のＶＢＶバッファ占有率（％）を示しており、例えば、式（数１５）によって算出される。
【００９２】
ＢＬi,j+1＝ＢＵi,j−Ｒ／Ｂ （数１５）
こうして、図１１に示すＢＵi,j、ＢＬi,jが算出されると、オーバーフロー側のフレーム補正比率（ＲＦmax）が「１」に、アンダーフロー側のフレーム補正比率（ＲＦmin）が「１」に設定される（Ｓ３３）。このＲＦmax、ＲＦminは、フレーム単位での符号発生量の補正にあたり使用されるパラメータであり、初期段階では、「１」（即ち、補正無しを示す）に設定される。
【００９３】
次に、図１１（Ａ）に示すように、一つのＧＯＰ内の最初のフレームのバッファ占有率（％）と、最後のフレームバッファ占有率（％）の間の目標（理想）ラインの値が、算出される（Ｓ３４）。例えば、第ｉ番目ＧＯＰの最初のフレームのＶＢＶバッファ占有率をＢＵi,0と、第ｉ番目ＧＯＰの最後のフレーム（第ｉ番目ＧＯＰのフレーム総数（ＮＧi）−１）のＶＢＶバッファ占有率をＢＵi,NGi-1、とすると、第ｉ番目ＧＯＰの第ｊ番目のフレームの目標ラインの値（Ｋj）は、式（数１６）によって算出される。
【００９４】
Ｋj＝ＢＵi,0＋（ＢＵi,NGi-1−ＢＵi,0）・ｊ／（ＮＧi−１） （数１６）
次に、ステップＳ３２で算出されたフレームのデータ発生後のＶＢＶバッファ占有率（％）が、予め設定されたＶＢＶバッファ占有率（％）のフレーム上限値（ＬＵＦ）より大きいフレームがあるか否か（オーバーフローのフレームがあるか否か）が判断される（Ｓ３５）。オーバーフローと判断されたフレームの全てについて、フレーム補正比率（ＲＦmax）が算出され、そのうち、最大のフレーム補正比率（ＲＦmax）が新たなフレーム補正比率（ＲＦmax）として設定される（Ｓ３６）。最大のフレーム補正比率（ＲＦmax）は、式（数１７）によって算出される。
【００９５】
ＲＦmax＝ｍａｘ（（ＢＵi,j−Ｋj）／（ＬＵＦ−Ｋj）） （数１７）
次に、ステップＳ３２で算出されたフレームのデータ発生前のＶＢＶバッファ占有率（％）が、予め設定されたＶＢＶバッファ占有率（％）のフレーム下限値（ＬＬＦ）より小さいフレームがあるか否か（アンダーフローのフレームがあるか否か）が判断される（Ｓ３７）。アンダーフローと判断されたフレームの全てについて、フレーム補正比率（ＲＦmin）が算出され、そのうち、最大のフレーム補正比率（ＲＦmin）が新たなフレーム補正比率（ＲＦmin）として設定される（Ｓ３８）。最大のフレーム補正比率（ＲＦmin）は、式（数１８）によって算出される。
【００９６】
ＲＦmin＝ｍａｘ（（Ｋj−ＢＬi,j）／（Ｋj−ＬＬＦ）） （数１８）
図１１（Ａ）では、第ｉ番目ＧＯＰの第ｊ番目フレームがアンダーフローを起こしているが、式（数１７）の「（Ｋj−ＢＬi,j）／（Ｋj−ＬＬＦ）」は、図１１（Ｂ）の「ａ／ｂ」に相当する。同じＧＯＰ内のフレームの「ａ／ｂ」（アンダーフローを起こしているフレームに限る。）のうち、最も大きい値がＲＦminとして設定される。
【００９７】
次に、一つのフレームのデータ発生後のＶＢＶバッファ占有率（％）が目標ラインの値（Ｋj）より大きく、かつ、そのフレームの次のフレームのデータ発生前のＶＢＶバッファ占有率（％）も目標ラインの値（Ｋj）より大きいという条件を満たすその一つのフレームがあるか否かが判断される（Ｓ３９）。例えば、ＢＵi,j＞Ｋj、かつ、ＢＬi,j+1＞Ｋj+1の条件を満たす第ｊ番目のフレームがあるか否か判断される。そのようなフレームがあると判断された場合には、そのフレームのデータ発生後のＶＢＶバッファ占有率（％）が、ステップＳ３６で算出されたフレーム補正比率（ＲＦmax）に基づいて補正される（Ｓ４０）。例えば、そのようなフレームが第ｊ番目フレームであるとすると、補正後の第ｊ番目フレームのデータ発生後のＶＢＶバッファ占有率（ＢＵ’i,j）は、式（数１９）によって算出される。
【００９８】
ＢＵ’i,j＝Ｋj＋（ＢＵi,j−Ｋj）／ＲＦmax （数１９）
このような補正は、上記条件を満たす全てのフレームについて行われる。
【００９９】
次に、一つのフレームのデータ発生後のＶＢＶバッファ占有率（％）が目標ラインの値（Ｋj）より小さく、かつ、そのフレームの次のフレームのデータ発生前のＶＢＶバッファ占有率（％）も目標ラインの値（Ｋj）より小さいという条件を満たすその一つのフレームがあるか否かが判断される（Ｓ４１）。例えば、ＢＵi,j＜Ｋj、かつ、ＢＬi,j+1＜Ｋj+1の条件を満たす第ｊ番目のフレームがあるか否か判断される。そのようなフレームがあると判断された場合には、そのフレームの次のフレームのデータ発生前のＶＢＶバッファ占有率（％）が、ステップＳ３８で算出されたフレーム補正比率（ＲＦmin）に基づいて補正される（Ｓ４２）。例えば、そのようなフレームが第ｊ番目フレームであるとすると、補正後の第ｊ＋１番目フレームのデータ発生前のＶＢＶバッファ占有率（ＢＬ’i,j+1）は、式（数２０）によって算出される。
【０１００】
ＢＬ’i,j+1＝Ｋj+1−（Ｋj+1−ＢＬi,j+1）／ＲＦmin （数２０）
即ち、図１１（Ｃ）に示すように、最初のフレーム以外のフレームのＶＢＶバッファ占有率（％）がＲＦmin＝ｂ／ａで比例補正される。
【０１０１】
また、ＢＵ’i,jとＢＬ’i,j+1との関係は、式（数２１）で表される。
【０１０２】
ＢＵ’i,j＝ＢＬ’i,j+1＋Ｒ／Ｂ （数２１）
なお、図１０に示す処理は、シーケンス内の全てのＧＯＰについて行われるが、ステップ３５にてオーバーフローのフレームもなく、ステップＳ３７にてアンダーフローのフレームもないと判断されたＧＯＰについては、上記補正は行われないこととなる。
【０１０３】
こうして、ＧＯＰの最初のフレーム以外のフレームのＶＢＶバッファ占有率（％）の補正が行われると、これらの補正結果によるＧＯＰの最初のフレーム以外のフレームの割り当て符号量が算出される（Ｓ４３）。例えば、第ｉ番目ＧＯＰのｊ番目フレームの割り当て符号量（ＴＦ’i,j）は、式（数２２）によって算出される。
【０１０４】
ＴＦ’i,j＝Ｒ＋（ＢＬi,j+1−ＢＬi,j）・Ｂ＝Ｒ＋（ＢＵi,j−ＢＵi,j-1）・Ｂ （数２２）
ここで、ＢＬi,j+1、ＢＬi,jには、ステップＳ４２にて補正されたものは補正後のＢＬ’i,j+1、ＢＬ’i,jを、補正されていないものはステップＳ３２で算出されたＢＬi,j+1、ＢＬi,jを使用する。また、ＢＵi,j、ＢＵi,j-1には、ステップＳ４０にて補正されたものは補正後のＢＵ’i,j、ＢＵ’i,j-1を、補正されていないものはステップＳ３２で算出されたＢＵi,j、ＢＵi,j-1を使用する。
【０１０５】
このように、第３の段階では、フレーム単位での符号発生量の補正を行い、各フレーム（最初のフレームを除く）に最適な符号量が割り当てられる。これにより、各フレーム単位のオーバーフロー、アンダーフローを完全に無くすことができる。
【０１０６】
以上の説明したように、符号割り当て計算部５３ｄは、上記３段階の補正を行い、最適な符号量の割り当てを行なった後、かかる符号量をレート信号Ｓｒとして、量子化制御部５５へ出力する。そして、上述した通り、符号化部５２は、変換信号Ｓｄを量子化制御部５５からのレート信号Ｓｒに基づいて決定される量子化スケールで量子化して、ビデオ・ストリームを作成して出力する。
【０１０７】
このように作成されたビデオ・ストリームにより、ＭＰＥＧデコーダでデコードされる際、オーバーフロー、アンダーフローを発生させずに、かつ、高画質の画像を再生させることができる。
【０１０８】
図１２乃至図１４は、上記補正のシミュレーション結果を示すものである。図１２は、補正前と後のＶＢＶバッファ占有率（％）および割り当て符号量（bits）をＧＯＰ単位で示したものである。図１２に示すように、補正前のバッファ占有率５５は、バッファ占有率のＧＯＰ上限値（ＬＵＧ＝７５％）とバッファ占有率のＧＯＰ下限値（ＬＬＧ＝１５％）の範囲内に無いＧＯＰが存在し、オーバーフロー、アンダーフローを起こしているが、補正後のバッファ占有率５６は、かかる範囲内に収まっていることがわかる。また、図１３は、補正前と後のＶＢＶバッファ占有率（％）および割り当て符号量（bits）をフレーム単位で示したものであり、オーバーフロー側の補正に関するものである。図１４は、補正前と後のＶＢＶバッファ占有率（％）および割り当て符号量（bits）をフレーム単位で示したものであり、アンダーフロー側の補正に関するものである。図１３および図１４を合わせて見ると、補正前のバッファ占有率６０は、図１３に示すバッファ占有率のフレーム上限値（ＬＵＦ＝８５％）と、図１４に示すバッファ占有率のフレーム下限値（ＬＬＧ＝１５％）の範囲内に無いフレームが存在し、オーバーフロー、アンダーフローを起こしているが、補正後のバッファ占有率６１は、かかる範囲内に収まっていることがわかる。また、かかる補正は、上述した通り、理想ライン６２を中心に補正されていることがわかる。
【０１０９】
なお、上記実施形態においては、上記３段階の補正を行い、最適な符号量を割り当てることとしたが、これに限定されず、例えば、上記第１の段階の補正（ＧＯＰ単位での符号発生量の補正）のみを行って、最適な符号量を割り当てるようにしてもよく、或いは、上記第２の段階の補正（最初のフレームの符号発生量の補正）および上記第３の段階の補正（フレーム単位での符号発生量の補正）のみを行って、最適な符号量を割り当てるようにしてもよい。
【０１１０】
また、上記実施形態において、Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャ、ＧＯＰの名称は、ＭＰＥＧ−１、ＭＰＥＧ−２における呼び名であるが、ＭＰＥＧ−４の場合には、ＩピクチャをＩ−ＶＯＰ（Video Object Plane）、ＰピクチャをＰ−ＶＯＰ、ＢピクチャをＢ−ＶＯＰ、ＧＯＰをＧＯＶ（Group Of VOP）と読み替えることで、同様の機能を実現できる。所定数の画像フレームを有する画像群には、ＧＯＶも含まれる。
【０１１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ビデオ・シーケンスを構成する、各画像群、各フレームの画像複雑さ指標に基づいて算出された符号発生量に対して３段階の補正を行うことにより、オーバーフロー、アンダーフローが発生しない最適な符号量を割り当てることができる。また、最初のフレームの発生符号量の補正は最小限にとどめ、出来る限り最初のフレームの符号発生量を維持することができるので、より綺麗な画像を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかるＭＰＥＧデコーダの理想（仮想）モデルを示す図である。
【図２】本発明の実施形態にかかるＶＢＶバッファのデータ占有量（bits）の推移状況を示す図である。
【図３】図２において、オーバーフロー、アンダーフローがある場合のＶＢＶバッファのデータ占有量（bits）の推移状況を示す図である。
【図４】本発明の実施形態にかかるＭＰＥＧエンコーダ１００の概略構成図である。
【図５】本発明の実施形態にかかる符号発生量の補正処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態にかかる符号割り当て計算部によるＧＯＰ単位での符号発生量の補正の処理を示すフローチャートである。
【図７】ＧＯＰ単位での符号発生量の補正におけるバッファ占有率（％）を示す図である。
【図８】本発明の実施形態にかかる符号割り当て計算部による最初のフレームの符号発生量の補正の処理を示すフローチャートである。
【図９】最初のフレームの符号発生量の補正におけるバッファ占有率（％）を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態にかかる符号割り当て計算部によるフレーム単位での符号発生量の補正の処理を示すフローチャートである。
【図１１】フレーム単位での符号発生量の補正におけるバッファ占有率（％）を示す図である。
【図１２】補正前と後のＶＢＶバッファ占有率（％）および割り当て符号量（bits）をＧＯＰ単位で示した図である。
【図１３】補正前と後のＶＢＶバッファ占有率（％）および割り当て符号量（bits）をフレーム単位で示したものであり、オーバーフロー側の補正に関する図である。
【図１４】補正前と後のＶＢＶバッファ占有率（％）および割り当て符号量（bits）をフレーム単位で示したものであり、アンダーフロー側の補正に関する図である。
【図１５】画像複雑さ指標、目標符号発生量について、フレーム単位、ＧＯＰ単位、総ＧＯＰで表した時の相互関係を示す図である。
【符号の説明】
１０…ＶＢＶバッファ
２０…ＭＰＥＧデコーダ
３０…整列用バッファ
５０…取得部
５１…動き検出部
５２…符号化部
５２ａ…加算部
５２ｂ…離散コサイン変換部
５２ｃ…量子化部
５２ｄ…可変長符号化部
５２ｅ…逆量子化部
５２ｆ…逆離散コサイン変換部
５２ｇ…フレーム蓄積および補償予測部
５３…最適符号量計算部
５３ａ…画像複雑さ指標計算部
５３ｂ…画像複雑さ指標蓄積部
５３ｃ…セレクタ
５３ｄ…符号量割り当て計算部
５４…発生符号量計算部
５５…量子化計算部
５６…マルチプレクサ
５７…バッファメモリ

Claims (10)

  1. ビデオ信号を符号化して記録媒体に記録する圧縮符号化データ記録における符号量割り当て装置であって、
    ビデオ信号に含まれる複数の所定数の画像フレームを有する画像群の目標符号発生量を、それぞれの画像群の画像複雑さ指標に基づいて求め、それぞれの画像群のバッファ占有率であってフレームのデータ発生前のバッファ占有率を算出する画像群バッファ占有率算出手段と、
    前記算出された画像群のバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値と下限値との間の範囲内に収まるように、前記画像群のバッファ占有率を補正し、当該画像群単位で符号量を割り当てる画像群符号量割当手段と、
    前記符号量が割り当てられた画像群内における最初のフレームの目標符号発生量を、それぞれの最初のフレームの画像複雑さ指標に基づいて求め、それぞれの最初のフレームのデータ発生後のバッファ占有率を算出する第１フレームバッファ占有率算出手段と、
    前記算出された最初のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値を超えないように、前記最初のフレームのバッファ占有率を補正し、当該最初のフレームに符号量を割り当てる第１フレーム符号量割当手段と、
    前記符号量が割り当てられた画像群内における最初のフレーム以外のフレームの目標符号発生量を、それぞれのフレームの画像複雑さ指標に基づいて求め、それぞれのフレームのデータ発生後のバッファ占有率を算出する第２フレームバッファ占有率算出手段と、
    前記算出された最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値と下限値との間の範囲内に収まるように、前記最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率を補正し、当該フレームに符号量を割り当てる第２フレーム符号量割当手段と、
    を備え、
    前記画像群符号量割当手段は、前記算出されたそれぞれの画像群のバッファ占有率が
    、予め設定されたバッファ占有率の上限値より大きいか否か、および予め設定されたバッファ占有率の下限値より小さいか否かを判断し、前記上限値より大きい画像群については、当該画像群のバッファ占有率と予め設定されたバッファ占有率の上限値との比を上限画像群補正比率として算出し、前記下限値より小さい画像群については、当該画像群のバッファ占有率と予め設定されたバッファ占有率の下限値との比を下限画像群補正比率として算出し、前記算出された上限画像群補正比率のうち最も大きい上限画像群補正比率を、基準となる初期バッファ占有率より大きい前記画像群のバッファ占有率に乗算して補正し、前記算出された下限画像群補正比率のうち最も大きい下限画像群補正比率を、基準となる初期バッファ占有率より小さい前記画像群のバッファ占有率に乗算して補正し、当該画像群単位で符号量を割り当てることを特徴とする符号量割り当て装置。
  2. 請求項１に記載の符号量割り当て装置において、
    前記第１フレーム符号量割当手段は、前記算出された最初のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値より大きいか否か判断し、当該上限値より大きい場合には、前記最初のフレームバッファ占有率が、前記予め設定されたバッファ占有率の上限値と等しくなるように補正し、前記最初のフレームに符号量を割り当てることを特徴とする符号量割り当て装置。
  3. 請求項１に記載の符号量割り当て装置において、
    前記第１フレーム符号量割当手段は、前記算出された最初のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の下限値より小さいか否か判断し、当該下限値より小さい場合には、前記最初のフレームバッファ占有率が、前記予め設定されたバッファ占有率の下限値と等しくなるように補正し、前記最初のフレームに符号量を割り当てることを特徴とする符号量割り当て装置。
  4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の符号量割り当て装置において、
    前記第２フレーム符号量割当手段は、前記算出された最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値より大きいか否か、および、予め設定されたバッファ占有率の下限より小さいか否かを判断し、前記上限値より大きい前記フレームのバッファ占有率または前記下限値より小さい前記フレームのバッファ占有率と、予め求められたラインであって前記第１フレーム符号量割当手段により符号量が割り当てられた最初のフレームのバッファ占有率と、当該最初のフレームを有する画像群内における最後のフレームのバッファ占有率との間にひかれた理想ライン上のバッファ占有率との第１の差分を算出するとともに、前記バッファ占有率の上限値または下限値と、前記予め求められた理想ライン上のバッファ占有率との第２の差分を算出し、前記第１の差分と前記第２の差分との比をフレーム補正比率として算出し、当該算出されたフレーム補正比率のうち最も大きいフレーム補正比率を、前記上限値または前記下限値のそれぞれについて求め、当該フレーム補正比率を最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率に乗算して補正し、当該フレームに符号量を割り当てることを特徴とする符号量割り当て装置。
  5. ビデオ信号を符号化して記録媒体に記録する圧縮符号化データ記録における符号量割り当て装置であって、
    ビデオ信号に含まれる複数の所定数の画像フレームを有する画像群の目標符号発生量を、それぞれの画像群の画像複雑さ指標に基づいて求め、それぞれの画像群のバッファ占有率であってフレームのデータ発生前のバッファ占有率を算出する画像群バッファ占有率算出手段と、
    前記算出された画像群のバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値と下限値との間の範囲内に収まるように、前記画像群のバッファ占有率を補正し、当該画像群単位で符号量を割り当てる画像群符号量割当手段と、
    前記符号量が割り当てられた画像群内における最初のフレームの目標符号発生量を、それぞれの最初のフレームの画像複雑さ指標に基づいて求め、それぞれの最初のフレームのデータ発生後のバッファ占有率を算出する第１フレームバッファ占有率算出手段と、
    前記算出された最初のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値を超えないように、前記最初のフレームのバッファ占有率を補正し、当該最初のフレームに符号量を割り当てる第１フレーム符号量割当手段と、
    前記符号量が割り当てられた画像群内における最初のフレーム以外のフレームの目標符号発生量を、それぞれのフレームの画像複雑さ指標に基づいて求め、それぞれのフレームのデータ発生後のバッファ占有率を算出する第２フレームバッファ占有率算出手段と、
    前記算出された最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値と下限値との間の範囲内に収まるように、前記最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率を補正し、当該フレームに符号量を割り当てる第２フレーム符号量割当手段と、
    を備え、
    前記第２フレーム符号量割当手段は、前記算出された最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値より大きいか否か、および、予め設定されたバッファ占有率の下限より小さいか否かを判断し、前記上限値より大きい前記フレームのバッファ占有率または前記下限値より小さい前記フレームのバッファ占有率と、予め求められたラインであって前記第１フレーム符号量割当手段により符号量が割り当てられた最初のフレームのバッファ占有率と、当該最初のフレームを有する画像群内における最後のフレームのバッファ占有率との間にひかれた理想ライン上のバッファ占有率との第１の差分を算出するとともに、前記バッファ占有率の上限値または下限値と、前記予め求められた理想ライン上のバッファ占有率との第２の差分を算出し、前記第１の差分と前記第２の差分との比をフレーム補正比率として算出し、当該算出されたフレーム補正比率のうち最も大きいフレーム補正比率を、前記上限値または前記下限値のそれぞれについて求め、当該フレーム補正比率を最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率に乗算して補正し、当該フレームに符号量を割り当てることを特徴とする符号量割り当て装置。
  6. ビデオ信号を符号化して記録媒体に記録する圧縮符号化データ記録における符号量割り当て方法であって、
    ビデオ信号に含まれる複数の所定数の画像フレームを有する画像群の目標符号発生量を、それぞれの画像群の画像複雑さ指標に基づいて求め、それぞれの画像群のバッファ占有率であってフレームのデータ発生前のバッファ占有率を算出する画像群バッファ占有率算出工程と、
    前記算出された画像群のバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値と下限値との間の範囲内に収まるように、前記画像群のバッファ占有率を補正し、当該画像群単位で符号量を割り当てる画像群符号量割当工程と、
    前記符号量が割り当てられた画像群内における最初のフレームの目標符号発生量を、それぞれの最初のフレームの画像複雑さ指標に基づいて求め、それぞれの最初のフレームのデータ発生後のバッファ占有率を算出する第１フレームバッファ占有率算出工程と、
    前記算出された最初のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値を超えないように、前記最初のフレームのバッファ占有率を補正し、当該最初のフレームに符号量を割り当てる第１フレーム符号量割当工程と、
    前記符号量が割り当てられた画像群内における最初のフレーム以外のフレームの目標符号発生量を、それぞれのフレームの画像複雑さ指標に基づいて求め、それぞれのフレームのデータ発生後のバッファ占有率を算出する第２フレームバッファ占有率算出工程と、
    前記算出された最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値と下限値との間の範囲内に収まるように、前記最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率を補正し、当該フレームに符号量を割り当てる第２フレーム符号量割当工程と、
    を備え、
    前記画像群符号量割当工程は、前記算出されたそれぞれの画像群のバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値より大きいか否か、および予め設定されたバッファ占有率の下限値より小さいか否かを判断し、前記上限値より大きい画像群については、当該画像群のバッファ占有率と予め設定されたバッファ占有率の上限値との比を上限画像群補正比率として算出し、前記下限値より小さい画像群については、当該画像群のバッファ占有率と予め設定されたバッファ占有率の下限値との比を下限画像群補正比率として算出し、前記算出された上限画像群補正比率のうち最も大きい上限画像群補正比率を、基準となる初期バッファ占有率より大きい前記画像群のバッファ占有率に乗算して補正し、前記算出された下限画像群補正比率のうち最も大きい下限画像群補正比率を、基準となる初期バッファ占有率より小さい前記画像群のバッファ占有率に乗算して補正し、当該画像群単位で符号量を割り当てることを特徴とする符号量割り当て方法。
  7. 請求項６に記載の符号量割り当て方法において、
    前記第１フレーム符号量割当工程は、前記算出された最初のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値より大きいか否か判断し、当該上限値より大きい場合には、前記最初のフレームバッファ占有率が、前記予め設定されたバッファ占有率の上限値と等しくなるように補正し、前記最初のフレームに符号量を割り当てることを特徴とする符号量割り当て方法。
  8. 請求項６に記載の符号量割り当て方法において、
    前記第１フレーム符号量割当工程は、前記算出された最初のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の下限値より小さいか否か判断し、当該下限値より小さい場合には、前記最初のフレームバッファ占有率が、前記予め設定されたバッファ占有率の下限値と等しくなるように補正し、前記最初のフレームに符号量を割り当てることを特徴とする符号量割り当て方法。
  9. 請求項６乃至８の何れか一項に記載の符号量割り当て方法において、
    前記第２フレーム符号量割当工程は、前記算出された最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値より大きいか否か、および、予め設定されたバッファ占有率の下限より小さいか否かを判断し、前記上限値より大きい前記フレームのバッファ占有率または前記下限値より小さい前記フレームのバッファ占有率と、予め求められたラインであって前記第１フレーム符号量割当工程により符号量が割り当てられた最初のフレームのバッファ占有率と、当該最初のフレームを有する画像群内における最後のフレームのバッファ占有率との間にひかれた理想ライン上のバッファ占有率との第１の差分を算出するとともに、前記バッファ占有率の上限値または下限値と、前記予め求められた理想ライン上のバッファ占有率との第２の差分を算出し、前記第１の差分と前記第２の差分との比をフレーム補正比率として算出し、当該算出されたフレーム補正比率のうち最も大きいフレーム補正比率を、前記上限値または前記下限値のそれぞれについて求め、当該フレーム補正比率を最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率に乗算して補正し、当該フレームに符号量を割り当てることを特徴とする符号量割り当て方法。
  10. ビデオ信号を符号化して記録媒体に記録する圧縮符号化データ記録における符号量割り当て方法であって、
    ビデオ信号に含まれる複数の所定数の画像フレームを有する画像群の目標符号発生量を、それぞれの画像群の画像複雑さ指標に基づいて求め、それぞれの画像群のバッファ占有率であってフレームのデータ発生前のバッファ占有率を算出する画像群バッファ占有率算出工程と、
    前記算出された画像群のバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値と下限値との間の範囲内に収まるように、前記画像群のバッファ占有率を補正し、当該画像群単位で符号量を割り当てる画像群符号量割当工程と、
    前記符号量が割り当てられた画像群内における最初のフレームの目標符号発生量を、それぞれの最初のフレームの画像複雑さ指標に基づいて求め、それぞれの最初のフレームのデータ発生後のバッファ占有率を算出する第１フレームバッファ占有率算出工程と、
    前記算出された最初のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値を超えないように、前記最初のフレームのバッファ占有率を補正し、当該最初のフレームに符号量を割り当てる第１フレーム符号量割当工程と、
    前記符号量が割り当てられた画像群内における最初のフレーム以外のフレームの目標符号発生量を、それぞれのフレームの画像複雑さ指標に基づいて求め、それぞれのフレームのデータ発生後のバッファ占有率を算出する第２フレームバッファ占有率算出工程と、
    前記算出された最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値と下限値との間の範囲内に収まるように、前記最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率を補正し、当該フレームに符号量を割り当てる第２フレーム符号量割当工程と、
    を備え、
    前記第２フレーム符号量割当工程は、前記算出された最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率が、予め設定されたバッファ占有率の上限値より大きいか否か、および、予め設定されたバッファ占有率の下限より小さいか否かを判断し、前記上限値より大きい前記フレームのバッファ占有率または前記下限値より小さい前記フレームのバッファ占有率と、予め求められたラインであって前記第１フレーム符号量割当工程により符号量が割り当てられた最初のフレームのバッファ占有率と、当該最初のフレームを有する画像群内における最後のフレームのバッファ占有率との間にひかれた理想ライン上のバッファ占有率との第１の差分を算出するとともに、前記バッファ占有率の上限値または下限値と、前記予め求められた理想ライン上のバッファ占有率との第２の差分を算出し、前記第１の差分と前記第２の差分との比をフレーム補正比率として算出し、当該算出されたフレーム補正比率のうち最も大きいフレーム補正比率を、前記上限値または前記下限値のそれぞれについて求め、当該フレーム補正比率を最初のフレーム以外のフレームのバッファ占有率に乗算して補正し、当該フレームに符号量を割り当てることを特徴とする符号量割り当て方法。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030185299A1 (en) * 2001-11-30 2003-10-02 Taro Takita Program, recording medium, and image encoding apparatus and method
JP4179917B2 (ja) * 2003-04-22 2008-11-12 株式会社東芝 動画像符号化装置及び方法
JP3675464B2 (ja) * 2003-10-29 2005-07-27 ソニー株式会社 動画像符号化装置および動画像符号化制御方法
BR112012027960A2 (ja) * 2010-05-06 2018-05-08 Nippon Telegraph And Telephone Corporation The image coding control method and a device
CN102986212B (zh) 2010-05-07 2015-11-25 日本电信电话株式会社 活动图像编码控制方法、活动图像编码装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3085465B2 (ja) * 1989-10-31 2000-09-11 オリンパス光学工業株式会社 画像データの符号化装置および符号化方法
JP3614448B2 (ja) * 1993-07-22 2005-01-26 日本放送協会 画像信号符号化多重方法及びその装置
US5563549A (en) * 1995-03-17 1996-10-08 Maxim Integrated Products, Inc. Low power trim circuit and method
US5650860A (en) * 1995-12-26 1997-07-22 C-Cube Microsystems, Inc. Adaptive quantization
TW369747B (en) * 1997-01-16 1999-09-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Image encoding device and the method
US5949490A (en) * 1997-07-08 1999-09-07 Tektronix, Inc. Distributing video buffer rate control over a parallel compression architecture
US6563549B1 (en) * 1998-04-03 2003-05-13 Sarnoff Corporation Method and apparatus for adaptively encoding an information stream
US6434196B1 (en) * 1998-04-03 2002-08-13 Sarnoff Corporation Method and apparatus for encoding video information
JP3395892B2 (ja) * 1999-05-06 2003-04-14 日本電気株式会社 動画像符号化装置

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