JPH04341085A - 動画像符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、テレビ電話やテレビ会
議等に用いられるもので、動画像を直交変換して量子化
し、可変長符号化する動画像符号化装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、アイ　　イー　　イー　　イー　　トランスア
クションズ　　オン　　コミニケーションズ（ＩＥＥＥ
　ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ　ＯＮ　ＣＯＭＭＵＮＩＣ
ＡＴＩＯＮＳ　）、ＣＯＭ−３２［３］（１９８４−３
）（米）Ｗ．Ｈ．ＣＨＥＮ＆　　Ｗ．Ｋ．ＰＲＡＴＴ“
シーン　　アダプティブ　　コーダ（Ｓｃｅｎｅ　Ａｄ
ａｐｔｉｖｅ　Ｃｏｄｅｒ）”、Ｐ．２２５−２３２に
記載されるものがあった。

【０００３】この種の文献に記載されているように、従
来、動画像を符号化する動画像符号化装置としては、動
画像を正方ブロックに分割し、該ブロックデータを直交
変換して量子化し、可変長符号化する装置がよく知られ
ている。符号化されたデータは、通常、符号バッファに
入力され、該符号バッファより伝送路へ出力される。符
号バッファは、蓄積容量に制限があり、さらに伝送路に
は伝送容量に制限があるので、量子化時の量子化ステッ
プ幅を制御することにより、符号量を所定範囲内に確保
する必要がある。

【０００４】この符号量制御方式に関する技術が、前記
文献に記載されている。この技術によれば、ｍをブロッ
ク番号、Ｓ（ｍ）をブロックｍが符号化された時点での
符号バッファ状態（−０．５＜Ｓ（ｍ）＜０．５）、Ｂ
（ｍ）をブロックｍの符号量、Ｌをバッファ容量、Ｒを
伝送路のブロック当りの平均伝送量、Φ｛・｝を符号バ
ッファ状態に対する量子化ステップ幅の補正量関数、Ｃ
を適当な定数（０＜Ｃ＜１）として、ブロックｍの量子
化ステップ幅Ｄ（ｍ）が次式（１）により計算される。 　　　　　　　　Ｄ（ｍ）＝ＣＤ（ｍ−１）＋（１−Ｃ
）Φ｛Ｓ（ｍ）｝　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１）　　但
し、 　　　　　　Ｓ（ｍ）＝（ｍ−１）＋［Ｂ（ｍ）−Ｒ］
／Ｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　・・・（２）この符号量制御方式
によれば、符号バッファに占める符号データの割合が５
０％以上である場合（Ｓ（ｍ）＞０）には、量子化ステ
ップ幅を増加して符号量の増加を抑制し、これに対して
前記割合が５０％以下である場合（Ｓ（ｍ）＜０）には
、量子化ステップ幅を減少して符号量の増加を促進する
。そのため、常に前記割合が５０％（Ｓ（ｍ）＝０）付
近になるようブロック単位で量子化ステップ幅が制御さ
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の装置では、次のような課題があった。

【０００６】画素値変化の激しい領域や動きの大きい領
域等、もともと情報量の多い領域データを含む動画像を
符号化すると、該画素値変化の激しい領域や動きの大き
い領域に対し、量子化ステップ幅が増大して画質劣化（
ぼけ）が発生するという問題があった。

【０００７】さらに、従来の装置では、符号バッファに
占める符号データの割合が５０％付近となるようブロッ
ク単位で量子化ステップ幅が変更されるので、該量子化
ステップ幅が振動して不安定になる傾向がある。その結
果、ブロック境界が視覚的に目立って観察される現象（
ブロック歪み）が発生するという問題もあり、それらを
解決することが困難であった。

【０００８】本発明は、前記従来技術が持っていた課題
として、画質が局所的に劣化するという点について解決
した動画像符号化装置を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、前記課題
を解決するために、動画像を直交変換して量子化ステッ
プ幅で量子化し、その量子化データを可変長符号化して
符号化データを出力する動画像符号化装置において、現
フレーム以前の１または複数のフレームにおける前記量
子化ステップ幅と前記符号化データのフレーム符号量と
に基づき、フレーム符号量対量子化ステップ幅関数を推
定する関数推定手段と、前記フレーム符号量対量子化ス
テップ幅関数に基づき、現フレームの目標符号量に対応
した前記量子化ステップ幅を算出するステップ幅計算手
段とを、設けている。

【００１０】第２の発明は、第１の発明の関数推定手段
を、前記量子化ステップ幅をｑ、前記フレーム符号量を
Ｎとし、前記フレーム符号量対量子化ステップ幅関数を
Ｎ＝ａ１　ｑ−１＋ａ２　（ａ１　，ａ２　；正定数）
の形で推定する構成にしている。

【００１１】第３の発明は、第１の発明の関数推定手段
を、前記量子化ステップサイズをｑ、前記フレーム符号
量をＮとし、前記フレーム符号量対量子化ステップ幅関
数をＮ＝ａ１　ｑ−ａ２　＋ａ３　（ａ１　，ａ２　，
ａ３　；正定数）の形で推定する構成にしている。

【００１２】第４の発明は、第１の発明の関数推定手段
を、前記量子化ステップ幅をｑ、前記フレーム符号量を
Ｎとし、前記フレーム符号量対量子化ステップ幅関数を
Ｎ＝ａ１　ｅ×ｐ（−ａ２　ｑ）＋ａ３　（ａ１　，ａ
２　，ａ３　；正定数）の形で推定する構成にしている
。

【００１３】第５の発明は、第１の発明の関数推定手段
を、前記量子化ステップ幅をｑ、前記フレーム符号量を
Ｎとし、前記フレーム符号量対量子化ステップ幅関数を
Ｎ＝ａ１　−ａ２　Ｌｏｇ（ｑ）（ａ１　，ａ２　；正
定数）の形で推定する構成にしている。

【００１４】

【作用】第１の発明によれば、以上のように動画像符号
化装置を構成したので、動画像が入力されると、その動
画像が直交変換して量子化データ幅で量子化され、その
量子化データが可変長符号化されて符号化データが出力
される。関数推定手段では、現フレーム以前のフレーム
における量子化ステップ幅とフレーム符号量とに基づき
、フレーム符号量対量子化ステップ幅関数を推定してス
テップ幅計算手段へ与える。

【００１５】ステップ幅計算手段では、フレーム符号量
対量子化ステップ幅関数に基づき、現フレームの目標符
号量に対応した量子化幅を算出し、その算出した量子化
幅によって前記の量子化を行わせる。これにより、安定
した画質で再現可能な動画像の符号化が行える。

【００１６】第２の発明によれば、量子化ステップ幅と
フレーム符号量とに基づき、フレーム符号量対量子化ス
テップ幅関数が推定され、入力された動画像の特徴に整
合したフレーム符号量対量子化ステップ幅関数が、１フ
レーム単位に修正される。従って、その修正されたフレ
ーム符号量対量子化ステップ幅関数に基づき、量子化ス
テップ幅が計算され、的確な量子化が行える。

【００１７】第３〜第５の発明によれば、対象フレーム
の直前の複数フレームに基づき、フレーム符号量対量子
化ステップ幅関数が修正されるので、より精度の高いフ
レーム符号量対量子化ステップ幅関数の修正が行われ、
より的確な量子化処理が行える。従って、前記課題を解
決できるのである。

【００１８】

【実施例】

第１の実施例 図１は、本発明の第１の実施例を示す動画像符号化装置
の機能ブロック図である。

【００１９】この動画像符号化装置は、個別回路、ある
いはコンピュータのプログラム制御等で構成されており
、動画像データＳｉを直交変換データＳ１に変換する直
交変換手段１を有し、その出力側には、量子化手段２が
接続されている。量子化手段２は、量子化ステップ幅Ｓ
７で直交変換データＳ１を量子化し、該量子化データＳ
２を出力する機能を有している。量子化手段２の出力側
には、量子化データＳ２を可変長符号化して符号化デー
タＳ３ａ及びその符号長データＳ３ｂを出力する可変長
符号化手段３が接続され、さらにその可変長符号化手段
３の出力側に、符号化データＳ３ａを一時記憶して所定
のタイミングで符号化データＳｏを伝送路へ出力する符
号バッファ４が接続されている。

【００２０】可変長符号化手段３の出力側には、符号量
計数手段５、及び関数推定手段６を介してステップ幅計
算手段７が接続されている。符号量計数手段５は、符号
量レジスタを有し、符号長データＳ３ｂを入力してフレ
ーム符号量Ｓ５を関数推定手段６へ出力する機能を有し
ている。関数推定手段６は、フレーム符号量Ｓ５と、ス
テップ幅計算手段７から出力される量子化ステップ幅Ｓ
７とを入力し、フレーム符号量対量子化ステップ幅関数
Ｓ６を推定し、それをステップ幅計算手段７へ与える機
能を有している。ステップ幅計算手段７は、フレーム符
号量対量子化ステップ幅関数Ｓ６と目標符号量データＳ
ｔとを入力し、量子化ステップ幅Ｓ７を計算して量子化
手段２及び関数推定手段６へ与える機能を有している。

【００２１】次に、図２及び図３を参照しつつ、各機能
ブロックの動作（１）〜（８）を説明する。

【００２２】（１）　　直交変換手段１動画像データＳ
ｉが直交変換手段１へ入力される。この動画像データＳ
ｉは、１フレームの正方ブロックに分割し、該ブロック
毎にラスタ走査されたディジタル信号列であって、例え
ばＴＶカメラ（テレビジョンカメラ）等により入力され
たアナログ動画像をアナログ／ディジタル変換（以下、
Ａ／Ｄ変換という）してフレームメモリに格納する。そ
して、該フレームメモリより、ブロック毎の画像データ
を読出せばよい。正方ブロックの大きさは、例えば８×
８画素または１６×１６画素とする。

【００２３】このような動画像データＳｉが直交変換手
段１に入力されると、該直交変換手段１では、動画像デ
ータＳｉを例えば離散コサイン変換（以下、ＤＣＴとい
う）を行い、直交変換データ（例えば、ＤＣＴデータ）
Ｓ１を量子化手段２へ出力する。この直交変換データＳ
１は、動画像データＳｉとして入力されたブロック毎に
、低周波成分より高周波成分に順番に出力される。この
順番は、いわゆるジグ−ザグ（Ｚｉｇ−Ｚａｇ）走査と
呼ばれる方法等、種々の方法に従えばよい。

【００２４】（２）　　量子化手段２ 量子化手段２は、ステップ幅計算手段７から出力される
量子化ステップ幅Ｓ７に基づき、直交変換データＳ１を
量子化するために、該直交変換データＳ１に対応する例
えば離散的な代表値（量子化データ）Ｓ２を計算し、可
変長符号化手段３へ出力する。量子化データＳ２の計算
は、種々の方法を適用できるが、一例として次式（３）
より計算する。 　　　　　　Ｑｉ＝ωｉ×Ｄｉ／ｑ　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・
・（３）但し、Ｄｉは１ブロックの直交変換データ列中
のｉ番目のデータ、ＱｉはＤｉに対応する量子化データ
、ωｉはＤｉに対する重み係数（１≧ω１　≧ω２　≧
…≧０）、ｑは量子化ステップ幅である。

【００２５】（３）　　可変長符号化手段３可変長符号
化手段３は、量子化データＳ２を入力し、可変長の符号
化データＳ３ａを符号バッファ４へ出力すると共に、該
符号化データＳ３ａの符号長データＳ３ｂを符号量計数
手段５へ出力する。

【００２６】可変長符号化の方法としては、種々の方法
が適用できるが、本実施例では例えば一般によく知られ
た方法として、次のような方法により可変長符号化を行
う。即ち、ブロック毎の量子化データ列において、連続
して発生するデータ「０」の数ＺＲと、続いて発生する
量子化データの値Ｌの組合せ（ＺＲ，Ｌ）を検出する。 そして（ＺＲ，Ｌ）の生起確率に応じて予め用意された
ハフマン符号テーブルを参照することにより、該（ＺＲ
，Ｌ）に対応する符号化データＳ３ａ及び符号長データ
Ｓ３ｂを検出する。

【００２７】（４）　　符号バッファ４符号バッファ４
は、符号化データＳ３ａを入力し、それを一時的に蓄積
する。そして、蓄積された符号化データＳｏを順次伝送
路へ出力する。

【００２８】（５）　　符号量計数手段５符号量計数手
段５は、１フレームの符号化処理開始時に、内部の符号
量レジスタを０にリセットする。その後、符号量データ
Ｓ３ｂを入力する度に、該符号長データＳ３ｂを符号量
レジスタに加算し、１フレームの符号化処理終了時に符
号量レジスタのデータを関数推定手段６へ出力する。こ
の時点において、関数推定手段６へ送られるデータは、
１フレームの符号量（これをフレーム符号量という）と
なる。

【００２９】（６）　　関数推定手段６関数推定手段６
は、ステップ幅計算手段７より量子化ステップ幅Ｓ７を
入力すると共に、符号量計数手段５よりフレーム符号量
Ｓ５を入力し、フレーム符号量対量子化ステップ幅関数
Ｓ６を推定する。フレーム符号量対量子化ステップ幅関
数Ｓ６は、既に符号化された最新フレームＦｔ−１　の
フレーム符号量とＮｔ−１　と量子化ステップ幅ｑｔ−
１　とに基づき、次のフレームＦｔ　に関するフレーム
符号量Ｎｔ　と量子化ステップ幅ｑｔ　との関係を推定
したものであって、例えば次式（４），（５）のように
表現する。 　　　　　　Ｎｔ　＝ａ１　／ｑｔ　＋ａ２　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・
・・（４）　　　　　　　　　　＝ａ１　／ｑｔ　＋Ｎ
ｔ−１　−ａ１　／ｑｔ−１　　　　　　　　　　　　
　・・・（５）但し、 　　　　　　ａ１　＝ａ１　（ｑｔ−１　，Ｎｔ−１　
）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・
・（６）ここで、（６）式のパラメータａ１　（ｑｔ−
１　，Ｎｔ−１　）のテーブルは、実際の動画像のサン
プルから実験的に定めておけばよい。

【００３０】（５）式によれば、パラメータａ１　を定
めることにより、フレーム符号量対量子化ステップ幅関
数が一意に定まることがわかる。そこで、関数推定手段
６では、ステップ幅計算手段７より量子化ステップ幅ｑ
ｔ−１　を入力すると共に、符号量計数手段５よりフレ
ーム符号量Ｎｔ−１　を入力し、ａ１　（ｑｔ−１　，
Ｎｔ−１　）の値をステップ幅計算手段７へ出力する。

【００３１】第２図は、本実施例のフレーム符号量対量
子化ステップ幅関数の例を示す図である。縦軸はフレー
ム符号量Ｎｔ　を、横軸は量子化ステップ幅ｑｔ　をそ
れぞれ表す。

【００３２】ｑｔ−１　＝ｑｉ　かつＮｔ−１　＝Ｎｉ
のときには、フレーム符号量対量子化ステップ幅関数Ｓ
６として曲線１１が選択される。関数推定手段６は、ス
テップ幅計算手段７へパラメータａ１　（ｑｉ　，Ｎｉ
　）のデータを出力する。同様に、ｑｔ−１　＝ｑｊ　
かつＮｔ−１　＝Ｎｊ　のときには、フレーム符号量対
量子化ステップ幅関数Ｓ６として曲線１２が選択される
。関数推定部６は、ステップ幅計算手段７へパラメータ
ａ１　（ｑｊ，Ｎｊ　）のデータを出力する。

【００３３】（７）　　ステップ幅計算手段７ステップ
幅計算手段７は、関数推定手段６よりパラメータａ１　
のデータを入力すると共に、目標符号量データＳｔを入
力し、次のフレームの符号化処理のための量子化ステッ
プ幅Ｓ７を計算し、該量子化ステップ幅Ｓ７を量子化手
段２へ出力する。

【００３４】量子化ステップ幅Ｓ７は、（５）式に基づ
き、次式（７）より求められる。

【００３５】

【数１】

【００３６】目標符号量データＳｔは、次のフレームの
符号化処理に当り、該フレームの目標とすべき符号量を
示すデータである。図１において、目標符号量データＳ
ｔの与え方については特に明示していないが、該目標符
号量データＳｔが常に固定データとなるよう構成しても
よい。あるいは、符号量計数手段５より得られるフレー
ム符号量Ｓ５に基づき、目標符号量データＳｔが修正さ
れるよう構成してもよい。

【００３７】（８）　　図１の全体的な動作図３を参照
しつつ、本実施例による動画像符号化装置の全体的な動
作を説明する。

【００３８】図３は、本実施例による量子化ステップ幅
Ｓ７の検出例を示す図である。縦軸はフレーム符号量Ｎ
ｔ　を、横軸は量子化ステップ幅ｑｔ　をそれぞれ表す
。

【００３９】まず、本装置に符号化開始の指示が与えら
れると、関数推定手段６は、パラメータａ１　の初期値
として曲線２０に対応する（５）式上のデータをステッ
プ幅計算手段７へ出力する。次いで、ステップ幅計算手
段７は、第１フレームの目標符号量Ｓｔ１とパラメータ
ａ１　とに基づいて曲線２０上の目標符号量Ｓｔ１に対
応するステップ幅ｑ１　を第１フレームの量子化ステッ
プ幅として量子化手段２へ出力する。

【００４０】動画像データＳｉは直交変換手段１で直交
変換データＳ１に変換され、量子化ステップ幅ｑ１　を
用いて、量子化手段２、可変長符号化手段３及び符号バ
ッファ４により、第１フレームの符号化処理が行われる
。 同時に、符号量計数手段５では、符号長データＳ３ｂの
フレーム符号量Ｓ５を計数する。

【００４１】第１フレームの符号化処理が完了すると、
符号量計数手段５が関数推定手段６へフレーム符号量Ｎ
１　を出力する。関数推定手段６が座標Ｐ１　（ｑ１　
，Ｎ１　）の値に基づき、図３中の曲線２１に該当する
パラメータａ１　をステップ幅計算手段７へ出力すると
、該ステップ幅計算手段７では、第２フレームに対する
目標符号量Ｓｔ２とパラメータａ１　に基づいて、曲線
２１上の目標符号量Ｓｔ２に対応するステップ幅ｑ２　
を第２フレームの量子化ステップ幅として量子化手段２
へ出力する。

【００４２】その後、直交変換手段１、量子化手段２、
可変長符号化手段３、及び符号バッファ４は、ステップ
幅ｑ２　を用いて第２フレームの符号化処理を行う。第
２フレームの符号化処理が完了すると、符号量計数手段
５がフレーム符号量Ｎ２　を検出し、関数推定手段６が
座標Ｐ２　（ｑ２　，Ｎ２　）の値に基づき、曲線２２
に該当するパラメータａ１　を検出する。そして、ステ
ップ幅計算手段７が、第３フレームの目標符号量Ｓｔ３
とパラメータａ１　とに基づき、曲線２２上の目標符号
量Ｓｔ３に対応するステップ幅ｑ３　を、第３フレーム
の量子化ステップ幅として量子化手段２へ出力する。

【００４３】以下同様の処理が繰り返され、本装置に符
号化停止の指示が与えられた時点で、本装置の１回の符
号化動作が終了する。

【００４４】以上のように、この第１の実施例によれば
、入力された動画像の特徴に整合したフレーム符号量対
量子化ステップ幅関数Ｓ６が１フレーム単位に修正され
、該関数Ｓ６に基づいて最適な量子化ステップ幅Ｓ７が
選択できる。そのため、例えばシーンチェンジの伴う入
力画像に対しても、安定した画質を維持しつつ、符号量
の制御が的確に行える。

【００４５】第２の実施例 第２の実施例は、図１における関数推定手段６とステッ
プ幅計算手段７の内部構成が第１の実施例と異なる以外
、第１の実施例と同一である。従って、第１の実施例と
異なる関数推定手段６、ステップ幅計算手段７、及び装
置全体の機能と動作（Ｉ）〜（ＩＩＩ）について図４及
び図５を参照しつつ以下説明する。

【００４６】（Ｉ）　　関数推定手段６関数推定手段６
は、ステップ幅計算手段７より量子化ステップ幅Ｓ７を
入力すると共に、符号量計数手段５よりフレーム符号量
Ｓ５を入力し、該入力された２つのデータの組を記憶す
る。関数推定手段６は入力データの組をＭ組記憶するよ
う構成され、新規のデータ組が入力される毎に、記憶内
容が最新のＭ組分のデータに更新される。

【００４７】関数推定手段６は、記憶されたＭ組のフレ
ーム符号量及び量子化ステップ幅のデータに基づき、フ
レーム符号量対量子化ステップ幅関数Ｓ６を推定する。 フレーム符号量対量子化ステップ幅関数は、既に符号化
された最新Ｍ個のフレームＦｔ−１　，Ｆｔ−２　，…
，Ｆｔ−Ｍ　のフレーム符号量Ｎｔ−１　，Ｎｔ−２　
，…，Ｎｔ−Ｍ　と量子化ステップ幅ｑｔ−１　，ｑｔ
−２　，…，ｑｔ−Ｍ　とに基づき、次のフレームＦｔ
　に関するフレーム符号量Ｎｔ　と量子化ステップ幅ｑ
ｔ　との関係を推定したものであって、本実施例では、
第１の実施例と同様に、次式（８）のように表現する。

【００４８】 　　　　Ｎｔ　＝ｂｋ　／ｑｔ　＋ｃｋ　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・
（８）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　但し、ｂｋ　，ｃｋ　（ｋ＝１，２，…，ＫＭＡＸ
　）；定数関数推定手段６は、（８）式で表現されるＫ
ＭＡＸ　個のフレーム符号量対量子化ステップ幅関数Ｓ
６の中から、Ｍ組のデータｑｔ−ｉ　，Ｎｔ−ｉ　（ｉ
＝１，２，…，Ｍ）に最も一致する関数を選択し、対応
するｂｋ　，ｃｋ　の値をステップ幅計算手段７へ出力
する。

【００４９】関数の選択方法としては、従来公知の類似
度計算方法等といった種々の方法を適用できるが、本実
施例では一例として次の手順（ｉ），（ｉｉ）によって
関数の選択を行う。（ｉ）ｋ＝１，２，…，ｋＭＡＸ　
の各々に対し、（８）式とＭ組のデータｑｔ−ｉ　，Ｎ
ｔ−ｉ　（ｉ＝１，２，…，Ｍ）との距離Ｒｋ　を計算
する。距離Ｒｋ　は次式（９），（１０）により定義す
る。 　　　　　　γｉｋ＝Ｔ（ｋ，ｑｔ−ｉ　，Ｎｔ−ｉ　
）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（
１０）但し、ωｉ　はω１　＞ω２　…＞ωＭ　なる重
み係数、Ｔ（ｋ，ｑ，Ｎ）は（８）式とデータ（量子化
ステップ幅ｑ，フレーム符号量Ｎ）とのユークリッド距
離を表す定数テーブルである。

【００５０】（ｉｉ）　　Ｒｋ　が最小となるｋを検出
し、対応するｂｋ　，ｃｋ　を選択することにより、（
８）式のフレーム符号量対量子化ステップ幅関数Ｓ６を
一意に決定する。図４は、本実施例における関数推定手
段６の動作を説明する図である。縦軸はフレーム符号量
Ｎｔ　を、横軸は量子化ステップ幅ｑｔ　をそれぞれ表
す。

【００５１】図４において、曲線４１は、（８）式で表
現されるフレーム符号量対量子化ステップ幅関数Ｓ６の
１つであり、座標（ｑｔ−ｉ　，Ｎｔ−ｉ　），（ｑｔ
−２　，Ｎｔ−２　），（ｑｔ−３　，Ｎｔ−３　）は
各々フレームＦｔ−１　，Ｆｔ−２　，Ｆｔ−３　の符
号化により得られた量子化ステップ幅ｑｔ　及びフレー
ム符号量Ｎｔ　である。

【００５２】（９）式によれば、曲線４１とＭ＝３組の
データｑｔ−ｉ　，Ｎｔ−ｉ　（ｉ＝１，２，３）との
距離Ｒｋ　は、 　　　　　　Ｒｋ　＝ω１　γ１ｋ＋ω２　γ２ｋ＋ω
３　γ３ｋ　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（
１１）で表され、データｑｔ−ｉ　，Ｎｔ−ｉ　（ｉ＝
１，２，３）が曲線４１に近づくほど、小さな値をとる
。従って、前記（ｉ），（ｉｉ）のステップを踏むこと
により、複数個のフレーム符号量対量子化ステップ幅関
数Ｓ６の中から、Ｍ組のデータｑｔ−ｉ　，Ｎｔ−ｉ　
（ｉ＝１，２，…，Ｍ）に最も整合する関数が決定され
る。

【００５３】（ＩＩ）　　ステップ幅計算手段７ステッ
プ幅計算手段７は、関数推定手段６よりパラメータｂｋ
　，ｃｋ　を入力すると共に、目標符号量データＳｔを
入力し、次のフレームの符号化処理のための量子化ステ
ップ幅Ｓ７を計算し、該量子化ステップ幅Ｓ７を量子化
手段２へ出力する。

【００５４】量子化ステップ幅Ｓ７は、（８）式に基づ
き、次式（１２）によって計算される。

【００５５】

【数２】

【００５６】但し、Ｓｔ；第１の実施例と同様の目標符
号量 （ＩＩＩ）　　図１の全体的な動作 図５を参照しつつ、本実施例による動画像符号化装置の
全体的な動作を説明する。

【００５７】図５は、本実施例による量子化ステップ幅
Ｓ７の検出例を示す図である。縦軸はフレーム符号量Ｎ
ｔ　を、横軸は量子化ステップ幅ｑｔ　をそれぞれ表す
。

【００５８】まず、本装置に符号化開始の指示が与えら
れると、関数推定手段６がパラメータｂｋ　，ｃｋ　の
初期値として曲線５１に対応する（８）式上の値をステ
ップ幅計算手段７へ出力すると共に、曲線５１上の適当
な２点Ｐ−１，Ｐｏ　の座標データを記憶する。

【００５９】ステップ幅計算手段７は、第１フレームの
目標符号量Ｓｔ１とパラメータｂｋ　，ｃｋ　に基づき
、曲線５１上の目標符号量Ｓｔ１に対応するステップ幅
ｑ１　を第１フレームの量子化ステップ幅として量子化
手段２へ出力する。直交変換手段１、量子化手段２、可
変長符号化手段３、及び符号バッファ４は、量子化ステ
ップ幅ｑ１　を用いて第１フレームの符号化処理を行い
、同時に符号量計数手段５が符号化データの符号量を計
数する。

【００６０】第１フレームの符号化処理が完了すると、
符号量計数手段５が、関数推定手段６へフレーム符号量
Ｎ１　を出力する。関数推定手段６は、座標Ｐ１　（ｑ
１　，Ｎ１　）の値を記憶すると共に、座標Ｐ−１，Ｐ
０　，Ｐ１　に基づいてフレーム符号量対量子化ステッ
プ幅関数Ｓ６を決定する。この例では、該関数Ｓ６が曲
線５１のまま変更されない。

【００６１】関数推定手段６は、曲線５１に対応するパ
ラメータｂｋ　，ｃｋ　をステップ幅計算手段７へ出力
する。次いで、ステップ幅計算手段７が第２フレームの
目標符号量Ｓｔ２とパラメータｂｋ　，ｃｋ　に基づき
、曲線５１上の目標符号量Ｓｔ２に対応する量子化ステ
ップ幅ｑ２　を第２フレームの量子化ステップ幅として
量子化手段２へ出力すると、直交変換手段１、量子化手
段２、可変長符号化手段３、及び符号バッファ４が量子
化ステップ幅ｑ２　を用いて第２フレームの符号化処理
を行う。第２フレームの符号化処理が終了すると、符号
量計数手段５が関数推定手段６へフレーム符号量Ｎ２　
を出力し、関数推定手段６が座標Ｐ２　（ｑ２　，Ｎ２
　）の値を記憶し、さらに座標Ｐ０　，Ｐ１　，Ｐ２　
に基づいてフレーム符号量対量子化ステップ幅関数を決
定する。この例では、該関数Ｓ６が曲線５２に変更され
る。

【００６２】関数推定手段６は、曲線５２に対応するパ
ラメータｂｋ　，ｃｋ　をステップ幅計算手段７へ出力
する。ステップ幅計算手段７は、第３フレームの目標符
号量Ｓｔ３とパラメータｂｋ　，ｃｋ　に基づき、曲線
５２上の目標符号量Ｓｔ３に対応するステップ幅ｑ３　
を第３フレームの量子化ステップ幅として量子化手段２
へ出力すると、続いて第３フレームの符号化処理が行わ
れる。

【００６３】以下同様の処理が繰り返され、本装置に符
号化停止の指示が与えられた時点で、本装置の１回の符
号化動作が終了する。

【００６４】以上のように、この第２の実施例によれば
、入力された動画像の特徴に整合したたフレーム符号量
対量子化ステップ幅関数が、１フレーム単位に修正され
る。しかも、該修正は対象フレームの直前の複数フレー
ムに基づいて行われるので、直前１フレームのみによる
第１の実施例に比べ、より精度の高い修正が可能である
。　　なお、本発明は上記実施例に限定されず、種々の
変形が可能である。その変形例としては、例えば次のよ
うなものがある。

【００６５】（Ａ）　　第１及び第２の実施例では、フ
レーム符号量対量子化ステップ幅関数Ｓ６を（４）式，
（８）式のように表現するよう関数推定手段６を構成す
る場合につき説明した。これは、動画像を直交変換して
量子化し、可変長符号化する動画像符号化装置において
は、量子化ステップ幅Ｓ７の増加に伴ってフレーム符号
量Ｓ５の減少の割合が緩やかに変化するという一般的傾
向に基づいている。従って、前記関数としては、第１及
び第２の実施例に記載した以外の前記一般的傾向を有す
る任意好適な形で表現してよい。

【００６６】例えば、次の３式（１３），（１４），（
１５）を用いても、関数推定手段６及びステップ幅計算
手段７の内部構成を変更することにより、第１及び第２
の実施例と同様の効果が得られる。 　　　　　　Ｎｔ　＝ａ３　×ｑｔ　−ａ４　＋ａ５　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・
（１３）　　　　　　Ｎｔ　＝ａ６　×ｅｘｐ（−ａ７
　×ｑｔ　）＋ａ８　　　　　　　　　・・・（１４）
　　　　　　Ｎｔ　＝ａ９　−ａ１０×Ｌｏｇｑｔ　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１５
）（Ｂ）　　第１及び第２の実施例では、動画像データ
ＳｉはＴＶカメラ等により入力されたアナログ画像をデ
ィジタル化した原画像データであるとして説明を行った
が、該動画像データＳｉを原画像データに基づいて加工
された他の画像データとしてもよい。例えば、動画像デ
ータＳｉを、原画像フレームデータと既に符号化された
直前フレームの復号化画像データとの差分画像データと
してもよい。この場合、連続する原画像フレーム間の相
関が高いときには、第１及び第２の実施例に比べ符号化
効率が向上する。

【００６７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１の発明
によれば、現フレーム以前のフレームにおける量子化ス
テップ幅とフレーム符号量とに基づき、フレーム符号量
対量子化ステップ幅関数を推定し、その推定値により、
現フレームが目標符号量に対応した量子化ステップ幅を
算出するようにしたので、画像の特徴に最も整合したフ
レーム符号量対量子化ステップ幅関数を推定でき、目標
符号量に対する最適な量子化ステップ幅が選択され、安
定した符号量制御が行える。従って、従来のように量子
化ステップ幅をブロック単位で補正する場合に比べ、画
質の局所的な劣化（例えば、画素値変化の激しい領域や
動きの大きい領域に対するぼけ、異なる量子化ステップ
幅を持つブロック間に発生するブロック歪み等）のない
安定した画質が得られる。

【００６８】第２の発明によれば、入力された動画像の
特徴に整合したフレーム符号量対量子化ステップ幅関数
が１フレーム単位に修正され、該関数に基づいて最適な
量子化ステップ幅を選択できる。そのため、例えばシー
ンチェンジの伴う入力画像に対しても、安定した画質を
維持しつつ、符号量の制御が的確に行える。

【００６９】第３〜第５の発明によれば、入力された動
画像の特徴に整合したフレーム符号量対量子化ステップ
幅関数が、１フレーム単位に修正される。しかも、該修
正は対象フレームの直前の複数フレームに基づいて行わ
れるので、直前１フレームのみによる第１の発明に比べ
、より精度の高い修正が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す動画像符号化装置の機能
ブロック図である。

【図２】第１の実施例を示すフレーム符号量対量子化ス
テップ幅関数の例を示す図である。

【図３】第１の実施例を示す量子化ステップ幅の検出例
を示す図である。

【図４】第２の実施例を示す関数推定手段の動作説明図
である。

【図５】第２の実施例を示す量子化ステップ幅の検出例
を示す図である。

【符号の説明】

１　　　　　　　　　　　　直交変換手段２　　　　　
　　　　　　　量子化手段３　　　　　　　　　　　　
可変長符号化手段４　　　　　　　　　　　　符号バッ
ファ５　　　　　　　　　　　　符号量計数手段６　　
　　　　　　　　　　関数推定手段７　　　　　　　　
　　　　ステップ幅計算手段Ｓｉ　　　　　　　　　　
動画像データＳ１　　　　　　　　　　直交変換データ
Ｓ２　　　　　　　　　　量子化データＳ３ａ，Ｓｏ　
　符号化データ Ｓ３ｂ　　　　　　　　符号長データ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　動画像を直交変換して量子化ステップ
   幅で量子化し、その量子化データを可変長符号化して符
   号化データを出力する動画像符号化装置において、現フ
   レーム以前の１または複数のフレームにおける前記量子
   化ステップ幅と前記符号化データのフレーム符号量とに
   基づき、フレーム符号量対量子化ステップ幅関数を推定
   する関数推定手段と、前記フレーム符号量対量子化ステ
   ップ幅関数に基づき、現フレームの目標符号量に対応し
   た前記量子化ステップ幅を算出するステップ幅計算手段
   とを、設けたことを特徴とする動画像符号化装置。
2. 【請求項２】　　請求項１記載の動画像符号化装置にお
   いて、前記関数推定手段は、前記量子化ステップ幅をｑ
   、前記フレーム符号量をＮとし、前記フレーム符号量対
   量子化ステップ幅関数をＮ＝ａ１　ｑ−１＋ａ２　（ａ
   １　，ａ２　；正定数）の形で推定する構成にした動画
   像符号化装置。
3. 【請求項３】　　請求項１記載の動画像符号化装置にお
   いて、前記関数推定手段は、前記量子化ステップサイズ
   をｑ、前記フレーム符号量をＮとし、前記フレーム符号
   量対量子化ステップ幅関数をＮ＝ａ１　ｑ−ａ２　＋ａ
   ３　（ａ１　，ａ２　，ａ３　；正定数）の形で推定す
   る構成にした動画像符号化装置。
4. 【請求項４】　　請求項１記載の動画像符号化装置にお
   いて、前記関数推定手段は、前記量子化ステップ幅をｑ
   、前記フレーム符号量をＮとし、前記フレーム符号量対
   量子化ステップ幅関数をＮ＝ａ１　ｅｘｐ（−ａ２　ｑ
   ）＋ａ３　（ａ１　，ａ２　，ａ３　；正定数）の形で
   推定する構成にした動画像符号化装置。
5. 【請求項５】　　請求項１記載の動画像符号化装置にお
   いて、前記関数推定手段は、前記量子化ステップ幅をｑ
   、前記フレーム符号量をＮとし、前記フレーム符号量対
   量子化ステップ幅関数をＮ＝ａ１　−ａ２　Ｌｏｇ（ｑ
   ）（ａ１　，ａ２　；正定数）の形で推定する構成にし
   た動画像符号化装置。