JP5008718B2 - 符号化ビットレート制御方法及び装置、そのプログラム並びにプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

符号化ビットレート制御方法及び装置、そのプログラム並びにプログラムを記録した記録媒体 Download PDF

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Description

本発明は、フレーム内予測およびフレーム間予測を切り替え可能な映像符号化で用いられる符号化ビットレート制御方法およびその装置と、その符号化ビットレート制御方法の実現に用いられる符号化ビットレート制御プログラムおよびそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体とに関する。
本願は、２００７年３月１４日に出願された特願２００７−０６４２７１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
多くの映像符号化方式では、入力される映像の性質によって発生符号量が変化する。そこで、発生符号量を制御し、符号化ビットレートを一定に保つ符号化ビットレート制御技術が必要となる。
発生符号量は量子化ステップサイズと密接な関係があり、発生符号量は量子化ステップサイズを変動させることで制御する。
ＭＰＥＧ−2 テストモデル５（以下、ＴＭ５と略記する）では、量子化ステップサイズと発生符号量との間の関係を利用して、符号量制御を行っている（例えば、非特許文献１参照）。
以下に、ＭＰＥＧ−2 ＴＭ５での符号量制御について説明する。
ＭＰＥＧ−2 ＴＭ５では、ＧＯＰ（Ｇroup of Ｐictures)と呼ばれる、Ｉ、Ｐ、及びＢピクチャという異なるピクチャタイプからなるピクチャ群（Ｉ/Ｐ/Ｂ）の単位で符号量制御を行う。
図７に、ＭＰＥＧ−2 ＴＭ５における符号量制御のフローチャートを図示する。
ＭＰＥＧ−2 ＴＭ５での符号量制御では、このフローチャートに示すように、先ず最初に、ステップＳ３０１で、ピクチャタイプ毎に複雑さ指標Ｘx ( ｘ＝ｉ，ｐ，ｂ（それぞれ、Ｉ、Ｐ、Ｂピクチャに対応））を、
Ｘx ＝Ｓx ・＜Ｑx ＞
という式に従って求める。
ここで、ｘはピクチャ種別を示し、Ｓx は直近に符号化した同一ピクチャタイプの発生符号量を示し、＜Ｑx ＞はその符号化における量子化ステップサイズの平均値を示す。
一般に、発生符号量Ｓx は量子化ステップサイズＱx に反比例する。そこで、この複雑さ指標Ｘx を算出することで、発生符号量と量子化ステップサイズとの関係を知ることができる。
続いて、ステップＳ３０２で、下記の算出式に従って、ピクチャタイプ毎に目標符号量Ｔx ( ｘ＝ｉ，ｐ，ｂ）を設定する。
Figure 0005008718
ここで、ＲはＧＯＰに割り当てられた符号量を示し、Ｎp はＧＯＰ内のＰピクチャの数を示し、Ｎb はＧＯＰ内のＢピクチャの数を示し、Ｋp,Ｋb は定数を示す。
この式の意味するところは、目標符号量Ｔi を設定する場合には、Ｘp ／Ｘi に従ってＰピクチャをＩピクチャに換算し、Ｘb ／Ｘi に従ってＢピクチャをＩピクチャに換算して、その換算値とピクチャ数Ｎp,Ｎb とＧＯＰに割り当てられた符号量Ｒとに基づいて、目標符号量Ｔi を算出することを意味している。
そして、目標符号量Ｔp を設定する場合には、Ｘb ／Ｘp に従ってＢピクチャをＰピクチャに換算して、その換算値とピクチャ数Ｎp,Ｎb とＧＯＰに割り当てられた符号量Ｒとに基づいて、目標符号量Ｔp を算出することを意味している。
そして、目標符号量Ｔb を設定する場合には、Ｘp ／Ｘb に従ってＰピクチャをＢピクチャに換算して、その換算値とピクチャ数Ｎp,Ｎb とＧＯＰに割り当てられた符号量Ｒとに基づいて、目標符号量Ｔb を算出することを意味している。
続いて、ステップＳ３０３で、このようにして設定したピクチャ単位の目標符号量Ｔx に基づいて、符号化対象となる小ブロックについての量子化ステップサイズを決定する。
続いて、ステップＳ３０４で、決定した量子化ステップサイズを用いて、小ブロック毎に量子化および符号化処理を行う。
続いて、ステップＳ３０５で、１ピクチャ分の符号化を終了後、量子化ステップサイズの平均値＜Ｑx ＞を算出する。
続いて、ステップＳ３０６で、（１ピクチャ分の符号化を終了後、）実際の発生符号量Ｓx を計測する。
この計測した発生符号量Ｓx とこの算出した平均量子化ステップサイズ＜Ｑx ＞とに基づいて、再びステップＳ３０１で、次の同一ピクチャタイプの複雑さ指標Ｘx を更新することになる。
このような方法により、ＭＰＥＧ−2 ＴＭ５では、ピクチャ毎に目標符号量を設定して符号化処理を行い、発生符号量を制御している。
従来方法では、ＧＯＰに割り当てられた符号量を、ピクチャタイプ毎の複雑さ指標に基づいて目標符号量を決定していた。この方法は、量子化ステップサイズと発生符号量との間に反比例の関係があることを前提にしている。
しかし、動き補償予測の動きベクトルや符号化モードなど、量子化ステップサイズの大きさに関わらずに発生する符号量が支配的になると、この前提が崩れる可能性がある。この前提が崩れた場合、発生符号量の推定に誤りが生じ、正しい目標符号量の設定ができない問題がある。
この問題を解決するために、下記に示す特許文献１では、固定長符号量を除いて量子化制御する方法を提案している。
この方法では、ビットレートに依存しない要素であるＭＰＥＧ−2 のフレーム内符号化モードにおけるＤＣ成分の符号量や動きベクトルの符号量を、量子化ステップサイズに依存しない符号量としている。
MPEG-2, Test Model5(TM5), Doc.ISO/IECJTC1/SC29/WG11/NO400, Test Model Editing Committee, pp. 59-63, Apr.1993. 特開平１０−２９０４６１号公報
非特許文献１では、符号化モードの選択時に量子化ステップサイズを考慮していないため、量子化の粗さに関係なく、予測誤差が最小となる予測モードが選択されていた。
従来からある多くの映像符号化方式では、動きベクトルなどの符号量に比べて、直交変換係数の符号量の占める割合が高いことから、この方法でも符号化効率の低下は大きな問題とはならない。
しかし、ＩＴＵ−Ｔ Ｈ.264のような１つのマクロブロックに最大３２の動きベクトルが存在するような符号化方式では、直交変換係数の符号量が全発生符号量に占める割合は、常に支配的とは限らない。
直交変換係数以外の発生符号量が多く発生する符号化方式では、常に予測誤差最小の予測モードを選択すると、直交変換係数以外の発生符号量が多くなり、結果として符号化効率が低下する。
そこで、予測モード選択時に、量子化ステップサイズを使って、予測誤差電力に加え、動きベクトルなど直交変換係数以外の符号量で重み付けをしてコストを算出している。
Ｈ.264の参照ソフトウェアでは、予測モード選択時に、
Ｃost ＝Ｄ＋λ・Ａ
というコスト関数を用いている。
ここで、Ｄは予測誤差電力、Ａは直交変換係数以外の発生符号量、λは量子化ステップサイズによって決まる定数である。
量子化ステップサイズが小さくなると、λは小さくなり、コスト関数の多くを予測誤差電力が占める。逆に、量子化ステップサイズが大きくなると、λが大きくなり、直交変換係数以外の発生符号量が支配的となる。
このように、ＩＴＵ−Ｔ Ｈ.264のような直交変換係数以外の発生符号量が多く発生する符号化方式において、上記のコスト関数による予測モード選択を行った場合、特許文献１の方法では、直交変換係数以外の情報の発生符号量を量子化ステップに依存しないことを前提としているため、発生符号量の推定が不正確となり、符号量の制御が困難な場合がある。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、直交変換係数以外の発生符号量が支配的な符号化方式であっても、その発生符号量を考慮した目標符号量を設定できるようにすることで、安定した符号化ビットレート制御を実現する新たな技術の提供を目的とする。
この目的を達成するために、本発明の符号化ビットレート制御装置は、フレーム内予測およびフレーム間予測を切り替え可能な映像符号化で用いられるときにあって、（１）符号化を行ったピクチャに関する量子化対象情報の発生符号量を計測する第１の計測手段と、（２）符号化を行ったピクチャに関する非量子化対象情報の発生符号量を計測する第２の計測手段と、（３）第１および第２の計測手段の計測結果に基づいて、全発生符号量に対する非量子化対象情報の発生符号量の比率を算出する算出手段と、（４）算出手段の算出した非量子化対象情報の発生符号量比率を用いて、符号化対象ピクチャの目標符号量を決定する決定手段とを備えるように構成する。
このように構成されるときに、量子化ステップサイズと非量子化対象情報の発生符号量比率との間の関係について記述する関数（例えば、量子化ステップサイズの値の範囲に応じて傾きの変化する直線で構成される）を用いることがあり、このときには、算出手段の算出した非量子化対象情報の発生符号量比率と、符号化を行ったピクチャの符号化に用いられた量子化ステップサイズとに基づいて、この関数を決定する関数決定手段を備えることがある。
以上の各処理手段が動作することで実現される本発明の符号化ビットレート制御方法はコンピュータプログラムでも実現できるものであり、このコンピュータプログラムは、適当な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たり、ネットワークを介して提供され、本発明を実施する際にインストールされてＣＰＵなどの制御手段上で動作することにより本発明を実現することになる。
このように構成される本発明の符号化ビットレート制御装置では、符号化を行ったピクチャに関する量子化対象情報の発生符号量を計測するとともに、符号化を行ったピクチャに関する非量子化対象情報の発生符号量を計測する。
そして、この２つの計測結果に基づいて、全発生符号量に対する非量子化対象情報の発生符号量の比率を算出して、その算出した非量子化対象情報の発生符号量比率を用いて、符号化対象ピクチャの目標符号量を決定する。
例えば、符号化を行ったピクチャに関する量子化対象情報についての複雑さ指標を算出し、その算出した複雑さ指標と算出した非量子化対象情報の発生符号量比率とに基づいて、予め定めた仮の量子化ステップサイズで符号化対象ピクチャを符号化した際の発生符号量を推定して、その推定した発生符号量を用いて符号化対象ピクチャの目標符号量を決定する。
この仮の量子化ステップサイズとして、フレーム内予測符号化ピクチャ（Ｉピクチャ）の符号化に利用した量子化ステップサイズと予め定めた比率とを用いて、フレーム間予測符号化ピクチャ（ＰまたはＢピクチャ）の仮の量子化ステップサイズを算出することがある。
また、関数決定手段の決定した関数を使って、仮の量子化ステップサイズに応じて、算出した非量子化対象情報の発生符号量比率を変化させて、その変化させた発生符号量比率を用いて符号化対象ピクチャの目標符号量を決定することもある。
本発明によれば、非量子化対象情報の発生符号量が支配的な符号化方式であっても、その発生符号量を考慮した目標符号量を設定できるようになる。
これから、本発明によれば、非量子化対象情報の発生符号量を考慮して目標符号量を定めることで、推定発生符号量の誤差が減少し、安定した符号化ビットレート制御を実現できるようになる。
本発明に従った動作のフローチャートである。 ヘッダ符号量比の説明図である。 本発明の適用される映像符号化装置の構成例である。 同映像符号化装置の内部構成例である。 ヘッダ符号量比の導出に用いる関数の一例を示す図である。 同映像符号化装置の実行するフローチャートの一例である。 ＭＰＥＧ−2 ＴＭ５における符号量制御のフローチャートである。
符号の説明
１ 映像符号化装置
１０ 量子化制御部
２０ 量子化・符号化実行部
１００ ピクチャ種別管理部
１０１ 仮量子化ステップサイズ算出部
１０２ 推定発生符号量算出部
１０３ 目標符号量算出部
１０４ 量子化ステップサイズ算出部
１０５ Ｉピクチャ情報記憶部
１０６ Ｉピクチャ情報更新部
１０７ パラメータ情報記憶部
１０８ ＧＯＰ情報記憶部
１０９ 更新部
１０７０ 変換係数符号量複雑さ指標記憶部
１０７１ ヘッダ符号量比導出関数記憶部
１０７２ ピクチャ複雑さ指標記憶部
１０９０ パラメータ情報更新部
１０９１ ＧＯＰ情報更新部
次に、実施の形態に従って本発明を説明する。
本発明では、直交変換係数以外の発生符号量（以下、ヘッダ符号量と称する）を考慮するため、直交変換係数の発生符号量（以下、変換係数符号量と称する）とヘッダ符号量との比率を求めることで、正確な発生符号量の推定を可能とする。
図１に、本発明に従った動作のフローチャート例を図示する。
先ず最初に、ステップＳ１０１で、ピクチャタイプ毎に予め定めた仮の量子化ステップサイズで符号化した際の発生符号量を推定する。
その際に、
・変換係数符号量の複雑さ指標：αsx 但し、ｘ＝ｉ，ｐ，ｂ
・ヘッダ符号量比 ：αrx 但し、ｘ＝ｉ，ｐ，ｂ
という情報を用いて推定発生符号量を算出する。
ここで、ヘッダ符号量比（＝ヘッダ符号量／全発生符号量）が量子化ステップサイズによって変化する場合、ヘッダ符号量比を、
αrx＝Ｆunc(Ｑx ）
というように量子化ステップサイズＱx ( ｘ＝ｉ，ｐ，ｂ）の関数として扱う。
例えば、図２に示すように、量子化ステップサイズＱx に応じてヘッダ符号量比αrxが変化する場合、ヘッダ符号量比αrxを量子化ステップサイズＱx の関数として算出する必要がある。
なお、この関数については、符号化モード選択時のコスト算出方法により異なる。従って、利用するコスト算出方法に合わせた関数を用いる必要がある。
続いて、ステップＳ１０２で、ピクチャタイプ毎に推定した発生符号量から、符号化対象ピクチャの目標符号量を算出する。
続いて、ステップＳ１０３で、算出した目標符号量に基づいて、符号化対象ピクチャの持つ符号化対象となる小ブロックについての量子化ステップサイズを決定する。
続いて、ステップＳ１０４で、決定した量子化ステップサイズを用いて、小ブロック毎に量子化および符号化処理を実行する。
１ピクチャ分の符号化処理を終了後、以下に示す
・平均量子化ステップサイズ ：＜Ｑx ＞
・変換係数符号量の複雑さ指標：αsx 但し、ｘ＝ｉ，ｐ，ｂ
・ヘッダ符号量比 ：αrx 但し、ｘ＝ｉ，ｐ，ｂ
というパラメータを算出する。
すなわち、続いて、ステップＳ１０５で、量子化ステップサイズの平均値＜Ｑx ＞を算出する。
続いて、ステップＳ１０６で、変換係数符号量Ｇtxおよびヘッダ符号量Ｇhxを計測する。
続いて、ステップＳ１０７で、変換係数符号量Ｇtxと平均量子化ステップサイズ＜Ｑx ＞との積を計算することで、次の同一ピクチャで用いる変換係数符号量の複雑さ指標αsxを算出する。
続いて、ステップＳ１０８で、符号化対象ピクチャの全発生符号量Ｇx に対するヘッダ符号量Ｇhxの比であるヘッダ符号量比αrxを算出することで、次の同一ピクチャで用いるヘッダ符号量比αrxを算出する。
ヘッダ符号量比αrxが量子化ステップサイズに依存しないとすれば、ヘッダ符号量比αrxは、
αrx＝Ｇhx／Ｇx
という算出式に従って求めることができる。ヘッダ符号量比αrxを量子化ステップサイズＱx の関数Ｆunc(Ｑx ）とする場合には、数値計算に必要な関数内のパラメータを算出する。
このようにして、本発明によれば、ヘッダ符号量を考慮して目標符号量を定めることで、推定発生符号量の誤差が減少し、安定した符号化ビットレート制御を実現できるようになる。
次に、具体的な実施例に従って本発明を説明する。
図３に、本発明の一実施例としての、映像符号化装置１の装置構成を図示する。
この図に示すように、この映像符号化装置１は、映像信号の予測信号を生成して、映像信号とその予測信号との差分値を求め、それを量子化し符号化することで符号化ビットストリームを生成して出力するという処理を行うものであり、量子化制御を司る量子化制御部１０と、量子化部および情報源符号化部で構成される量子化・符号化実行部２０とを備える。
図４に、本映像符号化装置１の備える量子化制御部１０の採る構成の一例を図示する。
この図に示すように、量子化制御部１０は、本発明に従ってＧＯＰ単位（イントラフレーム周期）での符号量の割り当てを行うことで符号化ビットレートを制御するために、ピクチャ種別管理部１００と、仮量子化ステップサイズ算出部１０１と、推定発生符号量算出部１０２と、目標符号量算出部１０３と、量子化ステップサイズ算出部１０４と、Ｉピクチャ情報記憶部１０５と、Ｉピクチャ情報更新部１０６と、パラメータ情報記憶部１０７と、ＧＯＰ情報記憶部１０８と、更新部１０９とを備える。
ピクチャ種別管理部１００は、量子化制御部１０で現在処理対象となっているピクチャ種別がどういうものであるのかという情報を管理する。
仮量子化ステップサイズ算出部１０１は、直前に符号化したＩピクチャの平均量子化ステップサイズ＜Ｑi ＞と、予め設定した比率値Ｒp,Ｒb とに基づいて、ＰピクチャとＢピクチャの仮の量子化ステップサイズＱp,Ｑb を算出する。
ここで、本実施例では、直前に符号化したＩピクチャの平均量子化ステップサイズ＜Ｑi ＞を基準にして、その平均量子化ステップサイズ＜Ｑi ＞と、ＰピクチャおよびＢピクチャのそれぞれの量子化ステップサイズＱp,Ｑb との比Ｒp,Ｒb が一定であることを想定している。
推定発生符号量算出部１０２は、仮量子化ステップサイズ算出部１０１の算出した仮の量子化ステップサイズＱx と、変換係数符号量の複雑さ指標αsxと、ヘッダ符号量比αrx（Ｑx ）とに基づいて、ＰピクチャとＢピクチャの発生符号量Ｓp,Ｓb を推定する。ここで、Ｉピクチャについては、直前に符号化したＩピクチャの発生符号量を推定結果（Ｓi）とする。
目標符号量算出部１０３は、推定発生符号量算出部１０２の推定した発生符号量Ｓx と、ＧＯＰに割り当てられた符号量（以下、符号量Ｒで表す）と、ＧＯＰ内のＰピクチャの枚数Ｎp と、ＧＯＰ内のＢピクチャの枚数Ｎb とに基づいて、符号化対象ピクチャの目標符号量Ｔx を算出する。
量子化ステップサイズ算出部１０４は、目標符号量算出部１０３の算出した目標符号量Ｔx と、ピクチャタイプ毎の複雑さ指標Ｘx とに基づいて、量子化ステップサイズＱx を算出する。
量子化・符号化実行部２０は、量子化ステップサイズ算出部１０４の算出した量子化ステップサイズＱx を使い、小ブロック毎に量子化および符号化処理を実行する。
Ｉピクチャ情報記憶部１０５は、仮量子化ステップサイズ算出部１０１の必要とする、直前に符号化したＩピクチャの平均量子化ステップサイズ＜Ｑi ＞と、推定発生符号量算出部１０２の必要とする、直前に符号化したＩピクチャの発生符号量とを記憶する。
Ｉピクチャ情報更新部１０６は、量子化・符号化実行部２０の処理結果に基づいて、Ｉピクチャ情報記憶部１０５の記憶する情報を更新する。
パラメータ情報記憶部１０７は、
・推定発生符号量算出部１０２の必要とする変換係数符号量の複雑さ指標αsxを記憶する変換係数符号量複雑さ指標記憶部１０７０と、
・推定発生符号量算出部１０２の必要とするヘッダ符号量比αrx（Ｑx ）の導出に用いる関数の情報を記憶するヘッダ符号量比導出関数記憶部１０７１と、
・量子化ステップサイズ算出部１０４の必要とするピクチャタイプ毎の複雑さ指標Ｘx を記憶するピクチャ複雑さ指標記憶部１０７２と
を備えることで、上述した各情報を記憶する。
このヘッダ符号量比導出関数記憶部１０７１は、例えば、
αrx（Ｑx ）＝αx ・Ｑx Ｑx ＜Ｑthx
＝０．９５ Ｑx ≧Ｑthx
という、量子化ステップサイズＱthx を境にして２つの直線で構成される（図５における２本の破線参照）関数の情報（αr（後述する「直線の傾き」）、Ｑthx の情報）を記憶することで、ヘッダ符号量比αrx（Ｑx ）の導出に用いる関数の情報を記憶する。
ＧＯＰ情報記憶部１０８は、目標符号量算出部１０３の必要とする符号量Ｒ、（未だ符号化されていない）Ｐピクチャ枚数Ｎp およびＢピクチャ枚数Ｎb を記憶する。
更新部１０９は、
・量子化・符号化実行部２０の処理結果に基づいて、パラメータ情報記憶部１０７の記憶する情報を更新するパラメータ情報更新部１０９０と、
・量子化・符号化実行部２０の処理結果に基づいて、ＧＯＰ情報記憶部１０８の記憶する情報を更新するＧＯＰ情報更新部１０９１と
を備えることで、パラメータ情報記憶部１０７およびＧＯＰ情報記憶部１０８の記憶する情報を更新する。
図６に、図４のように構成される映像符号化装置１の実行するフローチャートの一例を図示する。
次に、このフローチャートに従って、映像符号化装置１の実行する符号化ビットレート制御処理について詳細に説明する。
映像符号化装置１では、図６のフローチャートに示すように、先ず最初に、ステップＳ２０１で、Ｉピクチャ情報記憶部１０５から読み出した、直前に符号化したＩピクチャの平均量子化ステップサイズ＜Ｑi ＞と、予め設定した比率値Ｒp,Ｒb とに基づき、
Ｑx ＝＜Ｑi ＞／Ｒx
という算出式に従って、ＰピクチャとＢピクチャの仮の量子化ステップサイズＱp,Ｑb を算出する。
続いて、ステップＳ２０２で、算出した仮の量子化ステップサイズＱx と、変換係数符号量複雑さ指標記憶部１０７０から読み出した変換係数符号量の複雑さ指標αsxと、ヘッダ符号量比導出関数記憶部１０７１の記憶する関数情報に基づいて算出したヘッダ符号量比αrx（Ｑx ）とに基づき、
Ｓx ＝αsx／［（１−αrx（Ｑx ))・Ｑx ］
という算出式に従って、ＰピクチャとＢピクチャの発生符号量Ｓp,Ｓb を推定する。
ここで、Ｉピクチャについては、Ｉピクチャ情報記憶部１０５から読み出した直前に符号化したＩピクチャの発生符号量を推定結果とする。
続いて、ステップＳ２０３で、ピクチャタイプ毎に推定した発生符号量Ｓx と、ＧＯＰ情報記憶部１０８から読み出した符号量Ｒ、Ｐピクチャ枚数Ｎp およびＢピクチャ枚数Ｎb とに基づき、下記の算出式に従って、符号化対象ピクチャの目標符号量Ｔx を算出する。
すなわち、符号化対象ピクチャがＩピクチャの場合には、次の算出式に従って、符号化対象ピクチャの目標符号量Ｔi を算出する。
Figure 0005008718
そして、符号化対象ピクチャがＰピクチャの場合には、次の算出式に従って、符号化対象ピクチャの目標符号量Ｔp を算出する。
Figure 0005008718
そして、符号化対象ピクチャがＢピクチャの場合には、次の算出式に従って、符号化対象ピクチャの目標符号量Ｔb を算出する。
Figure 0005008718
続いて、ステップＳ２０４で、例えば、算出した目標符号量Ｔx と、ピクチャ複雑さ指標記憶部１０７２から読み出したピクチャタイプ毎の複雑さ指標Ｘx とに基づき、
Ｑx ＝Ｘx ／Ｔx
という算出式に従って、量子化ステップサイズＱx を算出する。
ここで、ピクチャタイプ毎の複雑さ指標Ｘx については、直前に符号化した同一ピクチャタイプのピクチャの符号化結果から、平均量子化ステップサイズ＜Ｑx ＞と発生符号量Ｇx とに基づいて、
Ｘx ＝＜Ｑx ＞・Ｇx
として求めたものである。
続いて、ステップＳ２０５で、算出した量子化ステップサイズＱx を使い、小ブロック毎に量子化および符号化処理を実行する。
１ピクチャ分の符号化処理を終了後、パラメータ情報記憶部１０７の記憶する情報と、ＧＯＰ情報記憶部１０８の記憶する情報とを更新する処理を実行するとともに、Ｉピクチャを符号化した場合には、Ｉピクチャ情報記憶部１０５の記憶する情報を更新する処理を実行する。
すなわち、続いて、ステップＳ２０６で、量子化ステップサイズの平均値＜Ｑx ＞を算出する。
続いて、ステップＳ２０７で、変換係数符号量Ｇtxおよびヘッダ符号量Ｇhxを計測するとともに、その２つの和を算出することで発生符号量Ｇx を算出する。
続いて、ステップＳ２０８で、変換係数符号量Ｇtxと平均量子化ステップサイズ＜Ｑx ＞との積である、
αsx＝Ｇtx・＜Ｑx ＞
を算出することで、変換係数符号量の複雑さ指標αsxを算出して、その算出値に従って、変換係数符号量複雑さ指標記憶部１０７０の記憶する変換係数符号量の複雑さ指標αsxを更新する。
続いて、ステップＳ２０９で、発生符号量Ｇx とヘッダ符号量Ｇhxと平均量子化ステップサイズ＜Ｑx ＞とに基づき、
αx ＝Ｇhx／［Ｇx ・＜Ｑx ＞］
という算出式に従って、図５に示すヘッダ符号量比αrxの導出関数の直線の傾きαx を算出するとともに、その直線がαrx＝０．９５という値を持つ量子化ステップサイズＱthx を算出して、それらの算出値に従って、ヘッダ符号量比導出関数記憶部１０７１の記憶する関数情報（αx,Ｑthx の情報）を更新する。
続いて、ステップＳ２１０で、発生符号量Ｇx と平均量子化ステップサイズ＜Ｑx ＞とに基づき、
Ｘx ＝＜Ｑx ＞・Ｇx
という算出式に従って、ピクチャタイプ毎の複雑さ指標Ｘx を算出して、その算出値に従って、ピクチャ複雑さ指標記憶部１０７２の記憶するピクチャタイプ毎の複雑さ指標Ｘx を更新する。
続いて、ステップＳ２１１で、ＧＯＰ情報記憶部１０８の記憶するＧＯＰの割り当て符号量ＲおよびＰ，Ｂピクチャタイプの未符号化枚数Ｎx を更新するとともに、Ｉピクチャを符号化した場合には、Ｉピクチャ情報記憶部１０５の記憶する平均量子化ステップサイズ＜Ｑi ＞およびＩピクチャの発生符号量を更新することで、次のピクチャの符号化に備えるようにする。
このようにして、本発明では、ヘッダ符号量と変換係数符号量とを分離して計測し、ヘッダ符号量比および変換係数符号量の複雑さ指標を算出することで、ヘッダ符号量を考慮した目標符号量の設定が可能となり、これにより、安定した符号化ビットレート制御を実現できるようになる。
図示実施例に従って本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、実施例では、ヘッダ符号量比の導出関数を２本の直線で近似したが、これに従う必要はない。
また、実施例で説明した、目標符号量から量子化ステップサイズを算出する方法は一例にすぎない。
本発明によれば、非量子化対象情報の発生符号量を考慮して目標符号量を定めることで、推定発生符号量の誤差が減少し、安定した符号化ビットレート制御を実現できるようになる。

Claims (7)

  1. フレーム内予測およびフレーム間予測を切り替え可能な映像符号化で用いられる符号化ビットレート制御方法であって、
    符号化を行ったピクチャに関する量子化対象情報の発生符号量を計測する過程と、
    符号化を行ったピクチャに関する非量子化対象情報の発生符号量を計測する過程と、
    前記２つの計測結果に基づいて、全発生符号量に対する前記非量子化対象情報の発生符号量の比率を算出する過程と、
    前記算出した非量子化対象情報の発生符号量比率を用いて、符号化対象ピクチャの目標符号量を決定する過程とを備え、
    前記目標符号量を決定する過程では、前記符号化を行ったピクチャに関する量子化対象情報についての複雑さ指標を算出し、その算出した複雑さ指標と前記算出した非量子化対象情報の発生符号量比率とに基づいて、予め定めた仮の量子化ステップサイズで符号化対象ピクチャを符号化した際の発生符号量を推定して、その推定した発生符号量を用いて符号化対象ピクチャの目標符号量を決定する際に、
    前記仮の量子化ステップサイズに応じて、前記算出した非量子化対象情報の発生符号量比率を変化させて、その変化させた発生符号量比率を用いて符号化対象ピクチャの目標符号量を決定することを、
    特徴とする符号化ビットレート制御方法。
  2. 請求項１に記載の符号化ビットレート制御方法において、
    前記目標符号量を決定する過程では、量子化ステップサイズと非量子化対象情報の発生符号量比率との間の関係について記述する関数を使って、前記仮の量子化ステップサイズに応じて、前記算出した非量子化対象情報の発生符号量比率を変化させることを、
    特徴とする符号化ビットレート制御方法。
  3. 請求項２に記載の符号化ビットレート制御方法において、
    前記関数が、量子化ステップサイズの値の範囲に応じて傾きの変化する直線で構成されることを、
    特徴とする符号化ビットレート制御方法。
  4. 請求項２に記載の符号化ビットレート制御方法において、
    前記算出した非量子化対象情報の発生符号量比率と、前記符号化を行ったピクチャの符号化に用いられた量子化ステップサイズとに基づいて、前記関数を決定する過程を備えることを、
    特徴とする符号化ビットレート制御方法。
  5. フレーム内予測およびフレーム間予測を切り替え可能な映像符号化で用いられる符号化ビットレート制御装置であって、
    符号化を行ったピクチャに関する量子化対象情報の発生符号量を計測する手段と、
    符号化を行ったピクチャに関する非量子化対象情報の発生符号量を計測する手段と、
    前記２つの計測結果に基づいて、全発生符号量に対する前記非量子化対象情報の発生符号量の比率を算出する手段と、
    前記算出した非量子化対象情報の発生符号量比率を用いて、符号化対象ピクチャの目標符号量を決定する手段とを備え、
    前記目標符号量を決定する手段では、前記符号化を行ったピクチャに関する量子化対象情報についての複雑さ指標を算出し、その算出した複雑さ指標と前記算出した非量子化対象情報の発生符号量比率とに基づいて、予め定めた仮の量子化ステップサイズで符号化対象ピクチャを符号化した際の発生符号量を推定して、その推定した発生符号量を用いて符号化対象ピクチャの目標符号量を決定する際に、
    前記仮の量子化ステップサイズに応じて、前記算出した非量子化対象情報の発生符号量比率を変化させて、その変化させた発生符号量比率を用いて符号化対象ピクチャの目標符号量を決定することを、
    特徴とする符号化ビットレート制御装置。
  6. 請求項１に記載の符号化ビットレート制御方法の実現に用いられる処理をコンピュータに実行させるための符号化ビットレート制御プログラム。
  7. 請求項１に記載の符号化ビットレート制御方法の実現に用いられる処理をコンピュータに実行させるための符号化ビットレート制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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