JPH0818960A - 総符号量制御を行なう動画像符号化装置 - Google Patents

総符号量制御を行なう動画像符号化装置

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JPH0818960A
JPH0818960A JP16594694A JP16594694A JPH0818960A JP H0818960 A JPH0818960 A JP H0818960A JP 16594694 A JP16594694 A JP 16594694A JP 16594694 A JP16594694 A JP 16594694A JP H0818960 A JPH0818960 A JP H0818960A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 画質が均一化されるように適切に符号量の配
分が容易な動画像符号化装置を提供する。 【構成】符号化対象の画像信号に対する1回目の符号化
動作によりブロック毎の発生符号量、ピクチャ毎の仮符
号量、GOP毎の仮符号量を求め、次に符号化後の画像
信号全体の総符号量として用いられるGOP毎の仮符号
量の総計が、予め定められている目標総符号量未満の符
号量の内で最も大きな符号量となるように、前記したG
OP毎の仮符号量について符号量を変換し、前記のGO
P毎に、ピクチャ毎の目標符号量、ブロック毎の目標符
号量を、GOPの目標符号量に基づいて設定する。1回
目の符号化動作によって仮符号量を求めた画像信号と同
一の画像信号に対して2回目の符号化動作を行なって、
その画像信号に対する符号化後の総符号量が、画像信号
全体の総符号量として予め定められている目標総符号量
となるように、前記した各ブロック毎の目標符号量に基
づいて量子化スケールを可変制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は総符号量制御を行なう動
画像符号化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、デジタル画像信号の各サンプル
値に対して信号レベルを均等に分割して、それぞれの範
囲に含まれる値を一つの代表値で置き換える直線量子化
(均等量子化)手段を採用した場合に、代表点と本来の値
との差が判らないようにするのには、一般に自然画像に
ついては6ビット(64階調)から8ビット(256階調)
が必要であるとされているから、均等量子化によりデジ
タル化した画像信号をそのまま記録,再生、伝送等を行
なうようにすると、各サンプル値に対して前記のような
多くの情報量を扱うことが必要とされることになる。そ
れで、記録,再生、伝送の対象にされる画像信号を、よ
り少ない情報量で記録,再生、伝送できるようにするた
めに、従来から各種の高能率符号化方式が提案されてい
ることは周知のとおりである。
【0003】すなわち、画像信号を少ない情報量で符号
化するのに、例えば、信号の変化の少ない部分におけ
る変化については敏感であるが、信号の変化の激しい部
分においてはある程度の誤差があっても、それを検知し
難いという人間の視覚や聴覚の性質を利用する、記録
の対象にされている情報信号における時空間軸上での相
関を利用して、画像を画素に分解した後に各画素の輝度
値の隣接相関の高さを利用して原情報の近似値の少数を
伝送したり、または画素間差分あるいはフレ−ム間差分
を伝送する、時間軸予測モードにより、フレーム内予
測符号化画像、フレーム間予測符号化画像を予測符号化
する、高周波数成分が少ないということを利用して周
波数要素の削減を行なう、等の手法を適用した各種の高
能率符号化方式によってデ−タ量の圧縮を行なったデジ
タル画像・デ−タを記録,伝送,送信し、また、前記の
ようにデ−タ量が圧縮されたデジタル画像・デ−タを再
生,受信した後に画像デ−タの伸張を行なって画像の復
元をすることが従来から行なわれて来ている。
【0004】一方、各種の情報の記録再生に用いられる
記録媒体についても、高い記録密度で各種の情報信号を
記録したいという要望が高まるのにつれて、近年来、色
々な構成原理や動作原理に基づいて作られた情報記録媒
体により、情報信号の高密度記録再生が行なわれるよう
になり、例えば、情報記録媒体における強磁性体製の記
録層に情報信号に応じた磁気記録を行なったり、もしく
は光磁気記録媒体を用いて光学的な手段によって記録再
生を行なったり、あるいは例えば、情報記録媒体の信号
面に、情報信号に応じた凹凸を形成させて情報信号の記
録を行ない、前記の記録された情報信号を光学的な手段
によって再生することが既に実用されており、また、各
種の技術分野における高密度記録再生の要求に応じるた
めに、情報記録媒体の記録層に情報信号により強度変調
されたビームを照射して、情報記録媒体における記録層
に情報信号に応じた物理的変化あるいは化学的変化を生
じさせることにより、情報信号の記録が行なわれるよう
にした情報記録媒体についても実用化されるようになっ
た。
【0005】そして安定な動作を行なう半導体レーザが
容易に得られるようになったのに伴い、レーザ光を用い
て高密度記録再生を行なうようにした各種の光学的記録
媒体が、非接触状態での記録再生が可能なことから、傷
や塵埃に強く、また高密度記録により大きな記憶容量が
得られる等の利点を有するために、幾何学的な凹部ある
いは凸部として形成されているピットにより情報信号が
記録された原盤から大量に複製された記録済み光ディス
ク(再生専用の光ディスク)として、例えばコンパクト
・ディスク(CD)が普及している他、CD−I(Comp
act Disc-Interactive)デイスクも用いられており、
また、書換え可能な光ディスクとしても、例えば光磁気
ディスクその他の光ディスクが、例えばオフィス用ファ
イルメモリ、その他の用途で実用化(例えば光磁気ディ
スクを用いたMD)されている。
【0006】ところで、例えば前記したコンパクト・デ
ィスク(CD)は、原信号に対して単位時間当りに発生
する符号量が、情報内容に関係なく一定になるようにし
て音響信号をデジタル符号化し、それを一定な転送レー
トで記録媒体に記録させてある記録済み記録媒体であ
り、また、例えばCD−Iデイスクは、適応パルスコー
ド変調(ADPCM)によって情報量が圧縮された音響
信号を、標本化周期によって決定される固定転送レート
で記録媒体に記録させており、さらに、例えば前記した
MD(ミニディスク)でも情報量を圧縮して、一定の転
送レートで記録媒体に記録させているから、これらの記
録媒体に記録された記録データを再生する場合にも、前
記した記録時と同じ一定の転送レートで再生するだけ
で、単位時間当りのデータ量が一定の状態で再生でき
る。
【0007】既述のように、原信号に対して単位時間当
りに発生する符号量が、情報内容に関係なく一定となる
ようにして原信号をデジタル符号化し、それを固定の一
定な転送レートで記録媒体に記録させ、記録媒体から記
録データを記録時と同一の転送レートで再生するように
されている従来の一般的な記録,再生装置では、単位時
間当りのデータ量が常に一定の状態であるために、記録
系や記録媒体及び再生系に特別な構成等を施す必要もな
いという利点が得られるが、原信号における情報内容が
どうであっても固定の一定転送レートでの記録再生が行
なわれるようにされているために、記録媒体の記録容量
を有効に活用てきるようにして長時間の原信号の情報を
記録,再生することができなかった。
【0008】それで、原信号の情報内容の内で、復原に
影響がない情報内容の部分については所定時間当りの符
号量として少ない符号量を割当て、また、原信号の情報
内容の内で、復原に際して必要性の大きな情報内容の部
分については、所定時間当りの符号量として多くの符号
量を割当てるようにして、記録媒体の記録容量を有効に
活用てきるようにした可変転送レート符号化による高能
率符号化方式が提案された。そして、前記の可変転送レ
ート符号化による高能率符号化方式によって高能率符号
化して得た記録データを、所定の記憶容量の記録媒体に
予め定められた記録密度で記録した場合には、前記の記
録媒体に従来の固定転送レート符号化による高能率符号
化方式によって高能率符号化して得た記録データを、前
記した場合と同一の記録密度で記録させた場合に比べ
て、2倍の時間長の原信号と対応する記録データを記録
することができた。
【0009】図8は可変転送レート符号化による高能率
符号化方式に使用される符号化装置の従来例のブロック
図であって、1は画像源(画像信号源)、2は予測減算
器、3は直交変換器、4は量子化器、5は画像情報変化
態様検出器(アクティビイテイ検出器)、7は符号化
器、8は局部復号器、9は加算器、10は予測器であ
り、また、11,18は切換スイッチ、12は仮符号量
カウンタ、13は符号量変換器、14は仮符号量メモ
リ、15は目標転送レート設定器、16はバッファメモ
リ、17は基準量子化スケール設定器である。図8に例
示されている従来の符号化装置は、高能率符号化の対象
にされている画像信号に対して、まず、仮の符号化動作
を行なって発生符号量についてのデータを求め、次い
で、前記した仮の符号化動作によって得たデータを用い
て、目標とする総符号量に適合する発生符号量の状態で
符号化動作が行なわれるように符号化の条件を設定し
て、高能率符号化の対象にされている画像信号に対する
符号化動作を行なう、というように、高能率符号化の対
象にされている同一の画像信号に対して、2度の符号化
動作を行なうことにより、例えば、記録媒体の記憶容量
に適合する発生符号量の状態で高能率符号化された可変
転送レートのデータを発生させることができるようにし
た符号化装置である。
【0010】図8に示す従来例の符号化装置において、
画像源1から供給される高能率符号化の対象にされてい
る画像信号に対する符号化動作を行なう場合には、ま
ず、2つの切換スイッチ11,18の可動接点vを、固
定接点b側に切換えた状態にした後、画像源1からの画
像信号に対する1回目の符号化動作を開始する。前記し
た画像源(画像信号源)1から送出された画像信号は、
画像情報変化態様検出器5と予測減算器2とに供給され
る。前記の画像情報変化態様検出器5では、画像信号か
ら切出された順次のブロック(例えば8×8画素)毎の
画像情報の変化の程度と対応して、量子化制御器6で決
定されるべき量子化スケールの設定のために用いられる
情報を発生して、それを量子化制御器6に供給する。前
記した画像情報変化態様検出器5では、例えば画素値の
分散、予測誤差値の絶対値和、直交変換係数の絶対値和
などを用いて、画像情報の変化の程度を検出する。
【0011】前記の量子化制御器6では、基準量子化ス
ケール設定器17から切換スイッチ18の固定接点bと
可動接点vとを介して供給される予め定められた量子化
スケールを設定させうるような情報と、前記の画像情報
変化態様検出器5から供給される量子化スケールの設定
のために用いられる情報とによって、量子化器4におけ
る量子化スケールの設定を行なう。すなわち画像内容の
変化の激しい画像による画像信号が量子化の対象にされ
ている場合には、前記の量子化制御器6では量子化スケ
ールを大きな値に設定し、また、画像内容の変化が少な
い画像による画像信号が量子化の対象にされている場合
には、前記の量子化制御器6では量子化スケールを小さ
な値に設定する。前記のように量子化スケールを変化さ
せるのは、画像内容の変化の激しい画像では符号化誤差
が目立ち難く、画像内容の変化が少ない画像では符号化
誤差が目立ち易いからである。
【0012】画像源(画像信号源)1から送出されて予
測減算器2に被減数信号として供給された画像信号は、
予測減算器2で予測器10の出力信号が減算されて直交
変換器3に与えられる。前記の直交変換器3から出力さ
れた直交変換係数は、量子化器4に供給されるが、その
直交変換係数は、前記した量子化制御器6で設定された
量子化スケールで量子化され、デジタルデータとして、
局部復号器8と、符号化器7とに供給される。そして、
局部復号器8では、逆量子化動作と逆直交変換動作とに
よって、再生予測誤差信号を出力して、それを加算器9
に供給する。加算器9では予測器(画像間予測器)10
から出力されている予測信号(画像間予測信号)と、前
記した再生予測誤差信号とを加算して予測器10に供給
する。前記の予測器では、再生画像信号を1画像期間遅
延させて動き補償を行ない、予測信号(画像間予測信
号)を出力して、それを予測減算器2と加算器9とに供
給する。
【0013】また、前記の量子化器4から出力したデジ
タルデータが供給された符号化器7では、それに入力さ
れたデジタルデータを可変長符号化してデータ量が圧縮
された状態の符号化データを出力して切換スィッチ11
の可変接点vに与えるが、画像源1からの画像信号に対
する1回目の符号化動作を行なっている状態における切
換スイッチ11の可変接点vは、既述のように固定接点
b側に接触しているから、符号化器7から出力された符
号化データは切換スィッチ11の可変接点vと固定接点
bとを介して仮符号量カウンタ12に供給される。前記
した仮符号量カウンタ12では、それに供給された1回
目の符号化動作の結果として得られた符号化データの単
位時間当りのデータ量を計数して、その計数結果(単位
時間当りの仮符号量)を符号量変換器13と仮符号量メ
モリ14とに供給する。前記の仮符号量メモリ14で
は、それに供給された単位時間当りの符号量を記憶す
る。
【0014】また前記した符号量変換器13は、例えば
図9に例示されているような構成態様、すなわち入力端
子58に供給された符号化データが与えられる複数の変
換器61〜64と、前記の各変換器61〜64と個別に
対応して設けられている累積加算器65〜68と、前記
の累積加算器65〜68と個別に対応して設けられてい
る比較器69〜72と、前記の各比較器69〜72に対
して共通に総目標符号量のデータを与える総目標符号量
設定部60と、前記した各比較器69〜72からの出力
に基づいて最適な変換特性を判定する判定器73とを備
えて構成されており、前記の判定器73からの判定結果
の信号が出力端子59に出力される。
【0015】前記した符号量変換器13に設けられてい
る複数の変換器61〜64は、それに入力された仮符号
量に対して、それぞれ異なった目標符号量が出力できる
ようなそれぞれ異なった変換特性を有するものとして構
成されている。図10中に例示されている曲線(61)
〜(64)は、図9中に示されている複数の変換器61
〜64における各変換特性であり、例えば図10中の変
換特性(61)は、図9中に示されている複数の変換器
61の変換特性を示し、また、例えば図10中の変換特
性(64)は、図9中に示されている複数の変換器64
の変換特性を示している、というような対応関係で、図
9中に示されている各変換器61〜64の変換特性と、
図10中の変換特性(61)〜(64)とが対応してい
る。
【0016】総目標符号量設定部60に設定される総目
標符号量としては、例えば、高能率符号化の対象にされ
ている画像信号を符号化して得た符号化データを記録す
るのに用いられる記録媒体の記憶容量が用いられる。す
なわち、前記した符号量変換器13における変換器61
と累積加算器65と比較器69とによる回路配置と、変
換器62と累積加算器66と比較器70とによる回路配
置と、変換器63と累積加算器67と比較器71とによ
る回路配置と、変換器64と累積加算器68と比較器7
2とによる回路配置とからなるn組の回路配置には、入
力端子58から同一の画像信号による同一の符号化デー
タが供給されている。
【0017】前記の符号化データはn組の回路配置中に
設けられていて、それぞれ異なる変換特性を備えている
変換器61〜64で変換された変換符号化データを、そ
れぞれ個別の累積加算器65〜68によって、それぞれ
画像信号の全体と対応して累積して得たn個の全変換符
号化データが、前記した総目標符号量設定部60に設定
された総目標符号量と比較されることにより、前記のn
個の比較器69〜72からのn個の出力は、前記した総
目標符号量設定部60に設定された同一の総目標符号量
との間での、それぞれ異なる比較結果を有しているもの
となる。判定部73では、前記したn個の回路配置中に
個別に設けられている比較器69〜72からのn個の出
力において、前記した総目標符号量設定部60に設定さ
れた同一の総目標符号量未満の符号量の内で、最も大き
な符号量を生じさせた回路配置における変換特性を見付
けて、それに対応して定まる転送レート情報を目標転送
レート設定器15に与える。
【0018】次に、図8に示す従来例の符号化装置にお
いて、画像源1から供給される高能率符号化の対象にさ
れている画像信号に対して本格的な符号化動作を行な
う。それには、2つの切換スイッチ11,18の可動接
点vを、固定接点a側に切換えた状態にした後に、1回
目の符号化動作を行なった際に用いられた画像信号と同
一の画像信号を、画像源1から出力させて2回目の符号
化動作を開始する。2回目の符号化動作において、画像
源(画像信号源)1から送出された画像信号は、既述し
た1回目の符号化動作の場合と同様に、画像情報変化態
様検出器5と予測減算器2とに供給され、前記の画像情
報変化態様検出器5では、画像信号から切出された順次
のブロック(例えば8×8画素)毎の画像情報の変化の
程度と対応して、量子化制御器6で決定されるべき量子
化スケールの設定のために用いられる情報を発生して量
子化制御器6に供給する。
【0019】ところで、画像源1から送出されて予測減
算器2に被減数信号として供給された画像信号が、予測
減算器2で予測器10の出力信号が減算されて直交変換
器3に与えられ、また、前記の直交変換器3から出力さ
れた直交変換係数が、量子化器4に供給されて、量子化
制御器6で設定された量子化スケールで量子化され、デ
ジタルデータとして、局部復号器8と、符号化器7とに
供給されること、及び局部復号器8では、逆量子化動作
と逆直交変換動作とによって、再生予測誤差信号を出力
して、それが加算器9に供給され、加算器9では予測器
(画像間予測器)10から出力されている予測信号(画
像間予測信号)と、前記した再生予測誤差信号とを加算
して予測器10に供給され、前記の予測器では、再生画
像信号を1画像期間遅延させて動き補償を行ない、予測
信号(画像間予測信号)を出力して、それを予測減算器
2と加算器9とに供給すること、ならびに前記の量子化
器4から出力したデジタルデータが供給された符号化器
7では、それに入力されたデジタルデータを可変長符号
化してデータ量が圧縮された状態の符号化データを出力
して切換スィッチ11の可変接点vに与えることなど
は、既述した第1回目の符号化動作の場合と同様であ
る。
【0020】しかし、2回目の符号化動作における符号
化器7から出力された符号化データは、切換スィッチ1
1の可変接点vと固定接点aとを介して、バッファメモ
リ16に供給されて書込まれ、そして前記のバッファメ
モリ16から読出された符号化データは出力端子28に
送出される。前記のようにバッファメモリ16に記憶さ
れている符号化データが読出されて出力端子28から送
出される符号化データの転送レートは、目標転送レート
設定器15から、単位時間毎にバッファメモリ16に供
給される転送レート情報信号によって変化される。前記
したバッファメモリ16に記憶されている符号化データ
の記憶量は、バッファメモリ16への符号化データの単
位時間当りの書込み量と、バッファメモリ16からの符
号化データの単位時間当りの読出し量との差によって変
動するから、前記したバッファメモリ16における符号
化データの記憶量の程度(バッファ充足度)も変化する
ことになる。
【0021】そして、図8を参照して説明した従来の符
号化装置では、前記したファメモリ16における符号化
データの記憶量の程度(バッファ充足度)の情報(例え
ば書込みアドレスと読出しアドレスとの差の情報)を、
切換スイッチ11の固定接点aと可動接点vとを介して
量子化制御器6に与えるようにしており、前記の量子化
制御器6では画像情報変化態様検出器5において発生さ
れた量子化制御器6で決定されるべき量子化スケールの
設定のために用いられる情報と、前記したバッファメモ
リ16の充足度を示す情報とによって、量子化器4にお
ける量子化スケールの設定が行なわれるようにしてい
る。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】それでバッファ充足度
と量子化スケールとの関係は、例えば図11に例示され
ているように、バッファメモリ16に符号化データが多
量に記憶されている状態の場合の量子化器4における量
子化動作は、量子化制御器6で設定された大きな量子化
スケールで量子化され、また、バッファメモリ16に符
号化データが少量しか記憶されていない状態の場合の量
子化器4における量子化動作は、量子化制御器6で設定
された小さな量子化スケールで量子化されることにな
る。このように従来の符号化装置では、バッファメモリ
の充足度に応じて、ブロック毎の量子化スケールが定め
られるために、発生符号量の変動に伴って量子化スケー
ルが変化して画質が大きく変化することが問題になり、
それの解決策が求められた。
【0023】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも、
量子化スケールが制御される量子化器と、符号化器とを
含んで構成されている高能率符号化手段と、前記した高
能率符号化手段によって高能率符号化された画像信号に
おける複数のピクチャよりなる画像単位毎の仮符号量を
求める手段と、前記した複数のピクチャよりなる画像単
位毎の仮符号量の総計として求められる総仮符号量が、
高能率符号化後の画像信号全体の総符号量として、予め
定められている目標総符号量未満の符号量の内で最も大
きな符号量として得られる前記した複数のピクチャより
なる画像単位毎の目標符号量となるように、前記した複
数のピクチャよりなる画像単位毎の仮符号量を変換する
手段と、前記した複数のピクチャよりなる画像単位毎
に、前記した複数のピクチャよりなる画像単位を構成し
ている画像情報毎の目標符号量を、その画像情報が属す
る画像単位の目標符号量に基づいて設定する手段と、前
記した複数のピクチャよりなる画像単位毎の目標符号量
と、前記した複数のピクチャよりなる画像単位における
画像情報毎の目標符号量とが設定された後に、前記した
仮符号量を求めるのに使用された画像信号と同一の画像
信号を高能率符号化手段に与えて、その画像信号の高能
率符号化後の総符号量が、画像信号全体の総符号量とし
て予め定められている目標総符号量となるように高能率
符号化する際には、前記した前記した複数のピクチャよ
りなる画像単位における画像情報毎の目標符号量に基づ
いて量子化スケールを制御して発生符号量を制御する手
段とを備えてなる総符号量制御を行なう動画像符号化装
置、及び、少なくとも、量子化スケールが制御される量
子化器と、符号化器とを含んで構成されている高能率符
号化手段と、前記した高能率符号化手段によって高能率
符号化された画像信号におけるピクチュア毎の発生符号
量を求めてそれをピクチュア毎の仮符号量とする手段
と、前記の各ピクチュア毎の仮符号量に基づいて、複数
のピクチャよりなる画像単位毎の仮符号量を求める手段
と、前記した複数のピクチャよりなる画像単位毎の仮符
号量の総計として求められる総仮符号量が、高能率符号
化後の画像信号全体の総符号量として、予め定められて
いる目標総符号量未満の符号量の内で最も大きな符号量
として得られる前記した複数のピクチャよりなる画像単
位毎の目標符号量となるように、前記した複数のピクチ
ャよりなる画像単位毎の仮符号量を変換する手段と、前
記した複数のピクチャよりなる画像単位毎に、前記した
各画像単位を構成しているピクチャ毎の目標符号量を、
そのピクチャが属する画像単位の目標符号量に基づいて
設定する手段と、前記した複数のピクチャよりなる画像
単位毎の目標符号量と、各画像単位を構成しているピク
チャ毎の目標符号量とが設定された後に、前記した仮符
号量を求めるのに使用された画像信号と同一の画像信号
を高能率符号化手段に与えて、その画像信号の高能率符
号化後の総符号量が、画像信号全体の総符号量として予
め定められている目標総符号量となるように高能率符号
化する際には、前記した各ピクチュア毎の目標符号量に
基づいて量子化スケールを制御して発生符号量を制御す
る手段とを備えてなる総符号量制御を行なう動画像符号
化装置、ならびに、少なくとも、量子化スケールが制御
される量子化器と、符号化器とを含んで構成されている
高能率符号化手段と、前記した高能率符号化手段によっ
て高能率符号化された画像信号におけるブロック毎の発
生符号量を求めてそれをブロック毎の仮符号量とする手
段と、前記の各ブロック毎の仮符号量に基づいて、複数
のピクチャよりなる画像単位毎の仮符号量を求める手段
と、前記した複数のピクチャよりなる画像単位毎の仮符
号量の総計として求められる総仮符号量が、高能率符号
化後の画像信号全体の総符号量として、予め定められて
いる目標総符号量未満の符号量の内で最も大きな符号量
として得られる前記した複数のピクチャよりなる画像単
位毎の目標符号量となるように、前記した複数のピクチ
ャよりなる画像単位毎の仮符号量を変換する手段と、前
記した複数のピクチャよりなる画像単位毎に、前記した
各画像単位を構成しているピクチャ毎の目標符号量を、
そのピクチャが属する画像単位の目標符号量に基づいて
設定する手段と、前記した各ピクチャを構成しているブ
ロック毎の目標符号量を、そのブロックが属する画像単
位の目標符号量に基づいて設定する手段と、前記した複
数のピクチャよりなる画像単位毎の目標符号量と、各画
像単位を構成しているピクチャ毎の目標符号量と、各画
像単位を構成しているブロック毎の目標符号量とが設定
された後に、前記した仮符号量を求めるのに使用された
画像信号と同一の画像信号を高能率符号化手段に与え
て、その画像信号の高能率符号化後の総符号量が、画像
信号全体の総符号量として予め定められている目標総符
号量となるように高能率符号化する際には、前記した各
ブロック毎の目標符号量に基づいて量子化スケールを制
御して発生符号量を制御する手段とを備えてなる総符号
量制御を行なう動画像符号化装置、及び前記の符号化装
置において、高能率符号化手段によって高能率符号化さ
れた画像信号についての仮符号量に基づいて得た複数の
ピクチャよりなる画像単位毎の目標符号量と、各画像単
位を構成しているブロック毎の目標符号量とが、それぞ
れ設定された後に、前記した仮符号量を求めるのに使用
された画像信号と同一の画像信号を高能率符号化手段に
与えて、その画像信号の高能率符号化後の総符号量が、
画像信号全体の総符号量として予め定められている目標
総符号量となるように高能率符号化する際における前記
した各ブロック毎の目標符号量に基づいて量子化スケー
ルを制御して発生符号量を制御するのに、量子化スケー
ルの初期設定をピクチャの目標符号量によって行なうよ
うにした総符号量制御を行なう動画像符号化装置を提供
する。
【0024】
【作用】符号化の対象にされている同一の画像信号に対
して、2度の符号化動作を行なって所定の符号量の符号
化データを得るようにするのに、まず、第1回目の符号
化動作によって、ブロック毎の発生符号量(仮符号量)
や、複数のピクチャよりなる画像単位毎の仮符号量、及
び複数のピクチャよりなる画像単位毎の仮符号量を求め
る。次に、高能率符号化後の画像信号全体の総符号量と
して用いられる複数のピクチャよりなる画像単位毎の仮
符号量の総計が、予め定められている目標総符号量(例
えば、記録媒体の記憶容量)未満の符号量の内で最も大
きな符号量となるように、前記した複数のピクチャより
なる画像単位毎の仮符号量について符号量を変換する。
そして、前記した複数のピクチャよりなる画像単位毎
に、前記した各画像単位を構成しているピクチャ毎の目
標符号量を、そのピクチャが属する画像単位の目標符号
量に基づいて設定し、また前記した複数のピクチャより
なる画像単位毎に、前記した各画像単位を構成している
ブロック毎の目標符号量を、そのブロックが属する画像
単位の目標符号量に基づいて設定する。
【0025】前記した複数のピクチャよりなる画像単位
毎の目標符号量と、各画像単位を構成しているブロック
毎の目標符号量とが設定された後に、前記した第1回目
の符号化動作によって仮符号量を求めた画像信号と同一
の画像信号に対して第2回目の符号化動作を行なって、
その画像信号の高能率符号化後の総符号量が、画像信号
全体の総符号量として予め定められている目標総符号量
となるように、前記した各ブロック毎の目標符号量に基
づいて量子化スケールを制御して、目標とする総符号量
に適合する発生符号量が得られるようにするが、前記の
各ブロック毎の目標符号量に基づいて量子化スケールを
制御して発生符号量を制御する際における量子化スケー
ルの初期設定は、ピクチャの目標符号量に基づいて行な
う。
【0026】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の総符号量
制御を行なう動画像符号化装置の具体的な内容を詳細に
説明する。図1は本発明の総符号量制御を行なう動画像
符号化装置のブロック図、図2は仮符号量カウンタ及び
仮符号量メモリ部分の具体的な構成例を示すブロック
図、図3及び図4ならびに図10は符号量変換器の符号
量変換特性例を示す曲線図、図5は符号化データの符号
量の変換の状態の説明図、図6は符号量比較器の具体的
な構成例を示すブロック図、図7は高能率符号化の対象
にされた画像信号の構成例を示す図である。まず、本発
明の総符号量制御を行なう動画像符号化装置の概略構成
を示す図1において、図8を参照して既述した従来の符
号化装置における構成部分と同様な構成部分には、図8
中で使用した図面符号と同一の図面符号を付してある。
【0027】図1に示してある本発明の総符号量制御を
行なう動画像符号化装置において、1は画像源(画像信
号源)であり、また2は予測減算器、3は直交変換器、
4は量子化器、5は画像情報変化態様検出器、7は符号
化器、8は局部復号器、9は加算器、10は予測器であ
り、また、11,18は切換スイッチ、13は符号量変
換器、15は目標転送レート設定器、16はバッファメ
モリ、17は基準量子化スケール設定器、25は量子化
スケール設定器、19は仮符号量カウンタ(具体的な構
成例が図2中に示されている)、20は仮符号量メモリ
(具体的な構成例が図2中に示されている)、22は目標
符号量への変換器、23は目標符号量メモリ、24は符
号量比較器、28は出力端子である。
【0028】図1に示した総符号量制御を行なう動画像
符号化装置は、符号化の対象にされている同一の画像信
号に対して、2度の符号化動作を行なって所定の符号量
の符号化データが得られるような構成形態に属するもの
であり、画像源1から供給される高能率符号化の対象に
されている画像信号に対する符号化動作を行なう場合に
は、まず、2つの切換スイッチ11,18の可動接点v
を、固定接点b側に切換えた状態にするとともに、スイ
ッチ26をオフの状態にした後に、画像源1からの画像
信号に対する1回目の符号化動作を開始する。
【0029】前記した画像源(画像信号源)1から送出
された画像信号は、画像情報変化態様検出器(アクティ
ビイティ検出器)5と予測減算器2とに供給される。前
記の画像情報変化態様検出器5では、例えば画素値の分
散、予測誤差値の絶対値和、直交変換係数の絶対値和な
どを用いて、画像情報の変化の程度を検出し、画像信号
から切出された順次のブロック(例えば8×8画素)毎
の画像情報の変化の程度と対応して、量子化制御器6で
決定されるべき量子化スケールの設定のために用いられ
る情報を発生して、それを量子化制御器6に供給する。
なお、画像信号から切出された順次のブロックが集合し
てピクチャとなり、また、前記のピクチャが集合して複
数のピクチャよりなる画像単位(GOP)となる状態が
図7に例示されている。
【0030】前記の量子化制御器6では、基準量子化ス
ケール設定器17から切換スイッチ18の固定接点bと
可動接点vとを介して供給される予め定められた量子化
スケールを設定させうるような情報と、前記の画像情報
変化態様検出器5から供給される量子化スケールの設定
のために用いられる情報とによって、画像内容の変化の
激しい画像による画像信号が量子化の対象にされている
場合には、前記の量子化制御器6が量子化スケールを小
さな値に設定し、また、画像内容の変化の激しい画像に
よる画像信号が量子化の対象にされている場合には、前
記の量子化制御器6が量子化スケールを大きな値に設定
する。
【0031】画像源(画像信号源)1から送出されて予
測減算器2に被減数信号として供給された画像信号は、
予測減算器2で予測器10の出力信号が減算されて直交
変換器3に与えられて、前記の直交変換器3から出力さ
れた直交変換係数は、量子化器4に供給される。直交変
換器3から出力された直交変換係数は、前記した量子化
制御器6で設定された量子化スケールで量子化されて、
デジタルデータとして局部復号器8と、符号化器7とに
供給される。そして、局部復号器8では、逆量子化動作
と逆直交変換動作とを行なって再生予測誤差信号を出力
し、それを加算器9に供給する。加算器9では予測器
(画像間予測器)10から出力されている予測信号(画
像間予測信号)と、前記した再生予測誤差信号とを加算
して予測器10に供給する。前記の予測器では、再生画
像信号を1画像期間遅延させて動き補償を行ない、予測
信号(画像間予測信号)を出力して、それを予測減算器
2と加算器9とに供給する。
【0032】前記の量子化器4から出力したデジタルデ
ータが供給された符号化器7では、それに入力されたデ
ジタルデータを可変長符号化してデータ量が圧縮された
状態の符号化データを出力して切換スィッチ11の可変
接点vに与えるが、画像源1からの画像信号に対する1
回目の符号化動作を行なっている状態における切換スイ
ッチ11の可変接点vは、既述のように固定接点b側に
接触しているから、符号化器7から出力された符号化デ
ータは切換スィッチ11の可変接点vと固定接点bとを
介して仮符号量カウンタ19に供給される。前記した仮
符号量カウンタ19は、それの具体的な構成の概略が図
2中に示されている。図2における仮符号量カウンタ1
9の端子29には、符号化器7から切換スイッチ11の
可動接点vと固定接点bとを介して、順次のブロックの
符号化データが供給される。図2において30はブロッ
ク符号量カウンタ、31ははピクチャ符号量カウンタ、
32はGOP符号量カウンタであり、また、33は各1
ブロック毎の終端の検出部、34は各1ピクチャ毎の終
端の検出部、35は各1GOP毎の終端の検出部であ
る。
【0033】前記の仮符号量カウンタ19の入力端子2
9に供給された符号化データは、ブロック符号量カウン
タ30に与えられる。ブロック符号量カウンタ30に供
給された符号化データは、ブロック符号量カウンタ30
と各1ブロック毎の終端の検出部33との動作によっ
て、順次の各ブロック毎の符号量を計数して順次の各ブ
ロック毎の符号量のデータを発生する。前記の順次の各
ブロック毎の符号量のデータは、伝送線41を介して仮
符号量メモリ20におけるブロック仮符号量メモリ36
に与えられ、それに順次に記憶される。次いで前記のブ
ロック仮符号量メモリ36に記憶された各ブロック毎の
符号量のデータは、ブロック仮符号量メモリ36から読
出され、線43を介して前記の仮符号量カウンタ19に
おけるピクチャ符号量カウンタ31に与えられる。
【0034】ピクチャ符号量カウンタ31に供給された
符号化データは、ピクチャ符号量カウンタ31と、各1
ピクチャ毎の終端の検出部34との動作によって、順次
の各ピクチャ毎の符号量を計数して、順次の各ピクチャ
毎の符号量のデータを発生する。前記の順次の各ピクチ
ャ毎の符号量のデータは、伝送線40を介して仮符号量
メモリ20におけるピクチャ仮符号量メモリ37に与え
られ、それに順次に記憶される。前記のピクチャ仮符号
量メモリ37に記憶された各ピクチャ毎の符号量のデー
タは、ピクチャ仮符号量メモリ37にから読出され、線
42を介して前記の仮符号量符号量カウンタ19におけ
るGOP符号量カウンタ32に与えられる。
【0035】GOP符号量カウンタ32に供給された符
号化データは、GOP符号量カウンタ32と各1GOP
毎の終端の検出部35との動作によって、順次の各GO
P毎の符号量を計数して順次の各GOP毎の符号量のデ
ータを発生する。前記の順次の各GOP毎の符号量のデ
ータは、伝送線39を介して仮符号量メモリ20におけ
るGOP仮符号量メモリ38に与えられ、それに順次に
記憶される。前記のようにして仮符号量メモリ20にお
けるブロック仮符号量メモリ36と、ピクチャ仮符号量
メモリ37と、GOP仮符号量メモリ38とに、それぞ
れ記憶された符号量のデータは、画像源1からの画像信
号に対する第2回目の符号化動作時に、前記した仮符号
量メモリ20における各メモり、すなわち、ブロック仮
符号量メモリ36と、ピクチャ仮符号量メモリ37と、
GOP仮符号量メモリ38から読出されて、後述のよう
に高能率符号化のために使用されるのである。
【0036】前記した図2中に例示してある仮符号量カ
ウンタ19と仮符号量メモリ20との構成例では、仮符
号量カウンタ19においてブロック、ピクチャ、GOP
の3段階の符号量について個別に計数し、仮符号量メモ
リ20ではブロック、ピクチャ、GOPの3段階の階層
の符号量を個別に記憶させるような構成態様のものを示
しているが、本発明の実施に当っては、例えば、ISO
11172−2(動画像国際標準化規格)のように、ブ
ロック、マクロブロック、スライス、ピクチャ、GOP
の5段階の階層に分けて、5段階の階層のそれぞれの階
層の符号量を個別に計数して、それを個別に記憶させる
ようにしてもよいのであり、一般的な表現では、N段階
の階層に分けてN段階の階層のそれぞれの階層の符号量
を個別に計数して、それを個別に記憶させるようにして
も良いのである。
【0037】さて、画像源1からの画像信号に対する第
1回目の符号化動作時に、前記した仮符号量カウンタ1
9から線39を介して出力された順次の各GOPの仮符
号量のデータは符号量変換器13に供給されて、符号量
変換器13に設定されている変換特性に従って目標符号
量のデータに変換される。前記の符号量変換器13とし
ては、図9を参照して既述したように、例えば、入力端
子58に供給された符号化データが与えられる複数の変
換器61〜64と、前記の各変換器61〜64と個別に
対応して設けられている累積加算器65〜68と、前記
の累積加算器65〜68と個別に対応して設けられてい
る比較器69〜72と、前記の各比較器69〜72に対
して共通に総目標符号量のデータを与える総目標符号量
設定部60と、前記した各比較器69〜72からの出力
に基づいて最適な変換特性を判定する判定器73とを備
えて構成されていて、前記の判定器73からの判定結果
の信号が出力端子59に出力されるような構成態様のも
のを使用できる。
【0038】画像源1からの画像信号に対して行なわれ
た第1回目の符号化動作時に、仮符号量カウンタ19か
ら線39を介して前記した符号量変換器13に供給され
る順次のGOP(複数のピクチャよりなる画像単位)の
仮符号量をT1i(iは順次のGOPの順番を示す数値1
〜nを示す)とし、また、前記の仮符号量T1iを符号
量変換器13における変換特性fgによって変換するこ
とによって得ようとする目標符号量をT2i(iは順次の
GOPの順番を示す数値1〜nを示す)とすると、前記
したT2iとfgとT1iとの関係は、次式によって示さ
れる。 T2i=fg・T1i …(1)
【0039】前記した変換特性fgとしては、仮符号量
の総和S1と、2回目の符号化動作時に目標とすべき目
標符号量S2との比によって、 fg(x)=k・S1/S2・x …(2) (ただし、定数kはk>0) 前記の(2)式で示されるような変換特性(例えば図3
に例示されているような特性)とされてもよいし、ある
いは、発生符号量が少ないGOPである程、画質の劣化
が目立つので、発生符号量が少ない場合に多い符号量を
配分するような、例えば図4に示されているような変換
特性、すなわち、次の(3)式で例示されるような変換
特性とされてもよい。 fg(x)=a・X^bS2・x …(3) (ただし、^はべき乗を示し 、また、定数a,bはa>0, 0<b<1) 前記した目標符号量T2iは、符号化データを記録する
記録媒体の記憶容量、あるいは復号装置における制限に
より上限値が定められる。
【0040】図9に例示してある符号量変換器13中の
複数の変換器61〜64は、既述のように、それらに入
力された仮符号量に対して、それぞれ異なった目標符号
量が出力できるように、それぞれ異なった変換特性fg
1,fg2,fg3…(図3,図4には、それぞれ1つずつ
の変換特性が例示されている)を有するものとして構成
されており、また総目標符号量設定部60に設定される
総目標符号量としては、例えば、高能率符号化の対象に
されている画像信号を符号化して得た符号化データを記
録するのに用いられる記録媒体の総記憶容量が用いられ
る。すなわち前記した符号量変換器13における変換器
61と累積加算器65と比較器69とによる回路配置
と、変換器62と累積加算器66と比較器70とによる
回路配置と、変換器63と累積加算器67と比較器71
とによる回路配置と、変換器64と累積加算器68と比
較器72とによる回路配置とからなるn組の回路配置に
は、入力端子58から同一の画像信号による同一の符号
化データが供給されている。
【0041】前記の符号化データはn組の回路配置中に
設けられていて、それぞれ異なる変換特性を備えている
変換器61〜64で変換された変換符号化データを、そ
れぞれ個別の累積加算器65〜68によって、それぞれ
画像信号の全体と対応して累積して得たn個の全変換符
号化データが、前記した総目標符号量設定部60に設定
された総目標符号量と比較されることにより、前記のn
個の比較器69〜72からのn個の出力は、前記した総
目標符号量設定部60に設定された同一の総目標符号量
との間での、それぞれ異なる比較結果を有しているもの
となる。判定部73では、前記したn個の回路配置中に
個別に設けられている比較器69〜72からのn個の出
力において、前記した総目標符号量設定部60に設定さ
れた同一の総目標符号量未満の符号量の内で、最も大き
な符号量を生じさせた回路配置における変換特性を見付
けて、それに対応して定まる転送レート情報を目標転送
レート設定器15に与える。
【0042】次に、図1に示す本発明の符号化装置にお
いて、画像源1から供給される高能率符号化の対象にさ
れている画像信号に対して本格的な符号化動作を行なう
場合には、2つの切換スイッチ11,18の可動接点v
を、固定接点a側に切換えた状態にするとともに、スイ
ッチ26をオンの状態にした後に、既述した1回目の符
号化動作を行なった際に用いられた画像信号と同一の画
像信号を、画像源1から出力させて2回目の符号化動作
を開始する。2回目の符号化動作において、画像源(画
像信号源)1から送出された画像信号は、既述した1回
目の符号化動作の場合と同様に、画像情報変化態様検出
器5と予測減算器2とに供給され、前記の画像情報変化
態様検出器5では、画像信号から切出された順次のブロ
ック(例えば8×8画素)毎の画像情報の変化の程度と
対応して、量子化制御器6で決定されるべき量子化スケ
ールの設定のために用いられる情報を発生して量子化制
御器6に供給する。
【0043】また、前記の量子化制御器6には、前記し
た切換スイッチ18の可動接点vと固定接点aとを介し
て、量子化スケール設定器24から、各ピクチャの最初
のブロックと対応して供給される量子化スケールの設定
のために用いられる情報が供給される他に、前記した量
子化スケール設定器24が量子化制御器6に量子化スケ
ールの設定のために用いられる情報を供給する期間以外
には、スイッチ26を介して符号量比較器24(具体的
な構成例が図6に示されている)から、量子化スケール
の設定のために用いられる情報が供給される。
【0044】画像源(画像信号源)1から送出されて予
測減算器2に被減数信号として供給された画像信号は、
予測減算器2で予測器10の出力信号が減算されて直交
変換器3に与えられ、前記の直交変換器3から出力され
た直交変換係数が、量子化器4に供給されて、量子化制
御器6で設定された量子化スケールで量子化され、デジ
タルデータとして、局部復号器8と、符号化器7とに供
給されること、及び前記の局部復号器8では、逆量子化
動作と逆直交変換動作とによって、再生予測誤差信号を
出力して、それが加算器9に供給され、加算器9では予
測器(画像間予測器)10から出力されている予測信号
(画像間予測信号)と、前記した再生予測誤差信号とを
加算して予測器10に供給され、前記の予測器では、再
生画像信号を1画像期間遅延させて動き補償を行ない、
予測信号(画像間予測信号)を出力して、それを予測減
算器2と加算器9とに供給すること、ならびに前記の量
子化器4から出力したデジタルデータが供給された符号
化器7では、それに入力されたデジタルデータを可変長
符号化してデータ量が圧縮された状態の符号化データを
出力して切換スィッチ11の可変接点vに与えることな
どは、既述した第1回目の符号化動作の場合と同様であ
る。
【0045】しかし、2回目の符号化動作における符号
化器7から出力された符号化データは、切換スィッチ1
1の可変接点vと固定接点aとを介して、バッファメモ
リ16と符号量比較器24(具体的な構成例が図6に示
されている)とに供給されており、前記のバッファメモ
リ16に供給された符号化データは、順次にバッファメ
モリ16に書込まれる。そして、バッファメモリ16に
記憶された符号化データは、目標転送レート設定器15
から供給される転送レート情報に基づいて定められる読
出し速度で読出されて、出力端子28に可変転送レート
の符号化データとして送出される。また、前記した符号
量比較器24では、後述の目標符号量メモリ23から与
えられる目標符号量のデータと、2回目の符号化動作に
おける符号化器7から出力された符号化データの符号量
との比較を行なって発生した量子化スケールの設定のた
めに用いられる情報(量子化スケール制御情報)を出力
して、それをスイッチ26を介して量子化制御器6に供
給する。
【0046】2回目の符号化動作時に、符号化の対象に
されている画像信号全体による符号化データの総符号量
を、目標にされている総符号量(例えば、符号化の対象
にされている画像信号全体による符号化データを記録す
るのに用いられる記録媒体の総記憶容量)未満の符号量
の内で、最も大きな符号量にさせることができるよう
に、量子化器4における量子化スケールを制御する量子
化制御器6には、既述のように、画像情報変化態様検出
器(アクティビィティ検出器)5と、量子化スケール設
定器25と、符号量比較器24とから、量子化スケール
の設定のために用いられる情報(量子化スケール制御情
報)が与えられている。そして、前記した量子化スケー
ル設定器25では、各ピクチャの最初のブロックについ
ての量子化スケールの設定のために用いられる情報(量
子化スケール制御情報)だけを発生し、また、符号量比
較器24では、前記の量子化スケール設定器25で量子
化スケール制御情報を発生する期間以外におけるブロッ
ク毎の量子化スケールの設定のために用いられる情報
(量子化スケール制御情報)を発生する。
【0047】既述のようにして、2回目の符号化動作時
に符号化器7から出力された符号化データ、すなわち可
変長符号化してデータ量が圧縮された状態の符号化デー
タが供給される符号量比較器24では、目標符号量メモ
リ23から供給される目標符号量のデータと、2回目の
符号化動作における符号化器7から出力された符号化デ
ータの符号量をブロック発生符号量検出部21で検出し
て得たブロック毎の符号量との比較を行なって、量子化
スケールの設定のために用いられる情報(量子化スケー
ル制御情報)を出力する。前記の符号量比較器24の具
体的な構成例を示している図6において、端子47には
前記した符号化器7から出力された符号化データが供給
されており、また、端子49には目標符号量メモリ23
からの順次のブロック毎の目標符号量のデータが与えら
れており、そのブロック毎の目標符号量のデータは減算
器54に被減数として与えられる。端子47に供給され
た符号化データは、ブロック符号量検出部21によって
順次のブロック毎の符号量が検出される。ブロック符号
量検出部21によって検出された順次のブロック毎の符
号量データは減算器54に減数として与えられる。
【0048】減算器54では、目標符号量メモリ23か
ら端子49を介して供給されている順次のブロック毎の
目標符号量のデータを被減数とし、また前記の順次のブ
ロック毎の符号量のデータを減数とする演算を行なっ
て、演算結果の出力を2つの比較器55,56に与え
る。前記した2つの比較器55,56の内の一方の比較
器55には、しきい値設定部51に設定された正値のし
きい値が与えられており、また、他方の比較器56に
は、しきい値設定部50に設定された負値のしきい値が
与えられている。前記した減算器54からの出力が正、
すなわち、ブロック目標符号量の方がブロック発生符号
量よりも大きく、かつ、しきい値設定部51に設定され
ている正値のしきい値よりも大きな場合には、比較器5
5から比較出力が判定器57に与えられ、また、前記し
た減算器54からの出力が負、すなわち、ブロック目標
符号量の方がブロック発生符号量よりも小さく、かつ、
しきい値設定部50に設定された負値のしきい値よりも
大きな場合には、比較器56から比較出力が判定器57
に与えられる。
【0049】さらに、前記した減算器54からの出力
が、しきい値設定部51に設定されている正値のしきい
値と、しきい値設定部50に設定された負値のしきい値
との間の場合、すなわち、ブロック目標符号量と、ブロ
ック発生符号量との差が予め定められた差よりも大きく
ない場合には、前記した2つの比較器55,56の双方
の出力が零となる。前記した各比較器55,56からの
出力が供給された判定器57では、順次のブロック毎
に、量子化スケールの設定のために用いられる情報(量
子化スケール制御情報)を出力して、それを出力端子4
9及びスイッチ26を介して量子化制御器6に供給す
る。前記のように判定器57から量子化制御器6に供給
される量子化スケール制御情報は、2つの比較器55,
56の双方の出力が零の場合には、量子化スケールを変
化させないものとされるのであり、また、ブロック目標
符号量の方がブロック発生符号量よりも大きく比較器5
5からの比較出力が判定器57に与えられた場合には、
量子化スケールを小さくさせるようなものとされ、さら
に、ブロック目標符号量の方がブロック発生符号量より
も小さく比較器56からの比較出力が判定器57に与え
られた場合には、量子化スケールを大さくさせるような
ものとされる。
【0050】2回目の符号化動作時に、符号化の対象に
されている画像信号全体による符号化データの総符号量
を、目標にされている総符号量未満の符号量の内で、最
も大きな符号量T2にさせることができるように、量子
化器4における量子化スケールを制御する量子化制御器
6に対して、各ピクチャの最初のブロックについての量
子化スケールの設定のために用いられる情報(量子化ス
ケール制御情報)だけ供給するように動作する量子化ス
ケール設定器25では、1回目の符号化動作時に切換ス
イッチ18の固定接点bと可動接点vとを介して、量子
化スケール制御情報を量子化制御器6に供給するのに用
いられた基準量子化スケール設定器17で発生している
基準量子化スケール情報と、目標符号量メモリ23から
供給されたピクチャ符号量情報とに基づいて、各ピクチ
ャの最初のブロックについての量子化スケールの設定の
ために用いられる情報(量子化スケール制御情報)を発
生して、それをスイッチ26を介して量子化制御器6に
供給する。前記のスイッチ26は前記の量子化スケール
制御情報の伝送時だけにオンの状態にさせる。
【0051】前記のように2回目の符号化動作時に、量
子化スケールの設定のために用いられる情報(量子化ス
ケール制御情報)を、量子化制御器6に供給するために
用いられる量子化スケール設定器25と符号量比較器2
4とは、前記の量子化スケール制御情報を発生させるの
に、目標符号量メモリ23から供給された目標符号量デ
ータを用いている。そして、前記した目標符号量メモリ
23に記憶させてある目標符号量のデータは、既述した
仮符号量メモリ20に記憶されていた符号化の対象にさ
れている画像信号における各ブロック毎の符号量のデー
タ、各ピクチャ毎の符号量のデータ等を、それぞれ目標
符号量への変換器22によって、目標符号量のデータに
変換することによって得られたものである。
【0052】さて、1回目の符号化動作時に、仮符号量
カウンタ19の計数動作によって得た符号量のデータ、
すなわち、符号化の対象にされている画像信号における
各ブロック毎の符号量のデータ、各ピクチャ毎の符号量
のデータ、複数のピクチャよりなる画像単位(GOP)
毎の符号量のデータ等は、仮符号量メモリ20に記憶さ
せてあるとともに、前記した複数の符号量のデータの内
の各GOP毎のデータは、符号量変換器13にも与えら
れていて、符号化の対象にされている画像信号全体によ
る符号化データの総符号量が、目標とされる総符号量
(例えば、符号化の対象にされている画像信号全体によ
る符号化データを記録するのに用いられる記録媒体の総
記憶容量)未満の符号量の内で、最も大きな符号量にさ
せることができるような符号量変換特性の決定のために
も用いられていることは図9をも参照して既述してある
ところである。
【0053】前記のように、1回目の符号化動作によっ
て得た順次のGOP(複数のピクチャよりなる画像単
位)の仮符号量T1i(iは順次のGOPの順番を示す数
値1〜nを示す)のデータが符号量変換器13に供給さ
れることにより、符号量変換器13では符号化の対象に
されている画像信号全体による符号化データの総符号量
が、目標にされている総符号量(例えば、符号化の対象
にされている画像信号全体による符号化データを記録す
るのに用いられる記録媒体の総記憶容量)未満の符号量
の内で、最も大きな符号量T2(目標符号量)にさせる
ことができるような符号量変換特性fgを決定し、前記
の符号量変換器13から、順次のGOP毎の目標符号量
T2i(iは順次のGOPの順番を示す数値1〜nを示
す)のデータを、符号量変換器13から目標転送レート
設定器15に供給し、それが目標転送レート設定器15
で保持されている。
【0054】前記のように、2回目の符号化動作が行な
われる段階における目標転送レート設定器15には、順
次のGOPの仮符号量T1i(iは順次のGOPの順番を
示す数値1〜nを示す)が目標符号量T2i(iは順次
のGOPの順番を示す数値1〜nを示す)に変換された
状態の符号量データが保持されており、また、仮符号量
メモリ20には順次のブロックの仮符号量のデータ、順
次のピクチャの仮符号量のデータ、順次のGOPの仮符
号量のデータとが記憶されており、さらに、前記の目標
転送レート設定器15に保持されている順次のGOPの
目標符号量T2i(iは順次のGOPの順番を示す数値
1〜nを示す)は、1回目の符号化動作時に発生した仮
符号量T1iを符号量変換器13における適正な変換特
性fgで変換することによって得られたものである。
【0055】そして前記の適正な変換特性fgは、既述
した(1)式から、fg=T2i/T1i(iは順次のG
OPの順番を示す数値1〜nを示す)として求められる
ことから、本発明の符号化装置における2回目の符号化
動作時には、前記した目標転送レート設定器15に保持
されている順次のGOPの目標符号量T2i(iは順次
のGOPの順番を示す数値1〜nを示す)のデータと、
仮符号量メモリ20に記憶されている順次のブロックの
仮符号量のデータ、順次のピクチャの仮符号量のデー
タ、順次のGOPの仮符号量のデータとを、目標符号量
の変換器22に供給し、前記した目標符号量の変換器2
2において、前記した仮符号量メモリ20に記憶されて
いる順次のブロックの符号量のデータや順次のピクチャ
の符号量のデータを、順次のブロックの目標符号量のデ
ータと、順次のピクチャの目標符号量のデータとに変換
して、前記のデータの内の必要なものを量子化スケール
設定器25と符号量比較器24とに供給するようにして
いる。
【0056】図5は、GOPの仮符号量がT1(i)で目
標符号量がT2(i)である場合に、目標符号量への変換
器22において、順次のピクチャの仮符号量と、順次の
ブロックの仮符号量とのそれぞれをT2/T1の関係にあ
る所定の目標符号量に変換させるようにした場合の目標
符号量への変換器22の動作状態を説明した図である。
図5中において、Tp1(0),Tp1(1)…は順次のピクチ
ャの仮符号量を示しており、またTp2(0),Tp2(1)…
は順次のピクチャの目標符号量を示している。この図に
例示されている例においては、仮符号量がT1(i)であ
るような1つのGOPを構成している複数のピクチャに
おける仮符号量がTp1(0),Tp1(1)…であった場合
に、前記の仮符号量T1(i)である1つのGOPが、目
標符号量T2(i)に符号量が変換されていた場合、すな
わちfg=T2(i)/T1(i) によって示される変換特
性で符号量の変換が行なわれていた場合には、前記した
GOPを構成している順次のピクチャの仮標符号量Tp
1(0),Tp1(1)…も、fg=T2(i)/T1(i) によっ
て示される変換特性によって符号量の変換が行なわれ
て、順次のピクチャの目標符号量がTp2(0),Tp2(1)
…のようにされることを示している。
【0057】また、図5中において、Tb1(0),Tb1
(1)…は順次のブロックの仮符号量を示しており、また
Tb2(0),Tb2(1)…は順次のブロックの目標符号量を
示している。この図に例示されている例においては、仮
符号量がTp1(i)であるような1つのピクチャを構成
している複数のブロックにおける仮符号量がTb1(0),
Tb1(1)…であった場合に、前記の仮符号量Tp1(i)
である1つのピクチャが、目標符号量Tp2(i)に符号
量が変換されていた場合、すなわちfg=Tp2(i)/
Tp1(i)=T2(i)/T1(i) によって示される変換
特性で符号量の変換が行なわれていた場合には、前記し
たピクチャを構成している順次のブロックの仮標符号量
Tb1(0),Tb1(1)…も、fg=Tp2(i)/Tp1(i)
=T2(i)/T1(i)によって示される変換特性によって
符号量の変換が行なわれて、順次のブロックの目標符号
量がTb2(0),Tb2(1)…のようにされることを示して
いる。
【0058】図5に例示した目標符号量への変換器22
における変換特性は、上位階層のにおける仮符号量と目
標符号量との比を、下位階層についても適用して比例配
分するようにしているものであるが、本発明の実施に当
っては既述した(3)式、すなわち、 fg(x)=a
・X^bS2・x …(3) (ただし、^はべき乗を
示し、また、定数a,bはa>0, 0<b<1)
のように重み付けを行なって配分するようにしてもよ
い。
【0059】
【発明の効果】以上、詳細に説明したところから明らか
なように本発明の総符号量制御を行なう動画像符号化装
置は、符号化の対象にされている同一の画像信号に対し
て、2度の符号化動作を行なって所定の符号量の符号化
データを得るようにするのに、まず、1回目の符号化動
作によって、ブロック毎の発生符号量(仮符号量)、ピク
チャ毎の仮符号量、複数のピクチャよりなる画像単位毎
の仮符号量等を求めて、次に、高能率符号化後の画像信
号全体の総符号量として用いられる複数のピクチャより
なる画像単位毎の仮符号量の総計が、予め定められてい
る目標総符号量(例えば、記録媒体の記憶容量)未満の
符号量の内で最も大きな符号量となるように、前記した
複数のピクチャよりなる画像単位毎の仮符号量について
符号量を変換し、前記した複数のピクチャよりなる画像
単位毎に、例えば前記した各画像単位を構成しているピ
クチャ毎の目標符号量を、そのピクチャが属する画像単
位の目標符号量に基づいて設定し、また例えば前記した
複数のピクチャよりなる画像単位毎に、前記した各画像
単位を構成しているブロック毎の目標符号量を、そのブ
ロックが属する画像単位の目標符号量に基づいて設定
し、前記した複数のピクチャよりなる画像単位毎の目標
符号量と、各画像単位を構成しているブロック毎の目標
符号量における所定のものが設定された後に、前記した
1回目の符号化動作によって仮符号量を求めた画像信号
と同一の画像信号に対して2回目の符号化動作を行なっ
て、その画像信号の高能率符号化後の総符号量が、画像
信号全体の総符号量として予め定められている目標総符
号量となるように、例えば前記した各ブロック毎の目標
符号量等のような所定の画像情報に基づいて量子化スケ
ールを制御して、目標とする総符号量に適合する発生符
号量が得られるようにしたものであり、また、前記の各
ブロック毎の目標符号量に基づいて量子化スケールを制
御して発生符号量を制御する際における量子化スケール
の初期設定をピクチャの目標符号量に基づいて行なうよ
うにしたものであるから、本発明によれば画質が均一化
されるように適切に符号量の配分が行なわれるために画
質が向上し、また、シーンチェンジに際しても量子化ス
ケール制御動作における量子化スケールの変動が少なく
なるために、ピクチャ内、画像間の画質が安定し、平均
的符号量を減少させることが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の総符号量制御を行なう動画像符号化装
置のブロック図である。
【図2】仮符号量カウンタ及び仮符号量メモリ部分の具
体的な構成例を示すブロック図である。
【図3】符号量変換器の符号量変換特性例を示す曲線図
である。
【図4】符号量変換器の符号量変換特性例を示す曲線図
である。
【図5】符号化データの符号量の変換の状態の説明図で
ある。
【図6】符号量比較器の具体的な構成例を示すブロック
図である。
【図7】高能率符号化の対象にされた画像信号の構成例
を示す図である。
【図8】可変転送レート符号化による高能率符号化方式
に使用される符号化装置の従来例のブロック図である。
【図9】符号量変換器の具体的な構成例を示すブロック
図である。
【図10】符号量変換器の符号量変換特性例を示す曲線
図である。
【図11】バッファ充足度と量子化ビット数との関係を
例示する曲線図である。
【符号の説明】
1…画像源(画像信号源)、2…予測減算器、3…直交
変換器、4…量子化器、5…画像情報変化態様検出器、
6…量子化制御器、7…符号化器、8…局部復号器、9
…加算器、10…予測器、11,18…切換スイッチ、
12,19…仮符号量カウンタ、13…符号量変換器、
14,20…仮符号量メモリ、21…ブロック発生符号
量検出部、15…目標転送レート設定器、16…バッフ
ァメモリ、17,25…量子化ビット数設定器、22目
標符号量への変換器、23…目標符号量メモリ、24…
符号量比較器、26…スイッチ、30…ブロック符号量
カウンタ、31…ピクチャ符号量カウンタ、32…GO
P符号量カウンタ、33…各1ブロック毎の終端の検出
部、34…各1ピクチャ毎の終端の検出部、35…各1
GOP毎の終端の検出部、36…ブロック仮符号量メモ
リ、37…ピクチャ仮符号量メモリ、38…GOP仮符
号量メモリ、54…減算器、55,56…比較器、60
…総目標符号量設定部、61〜64…変換器、65〜6
8…累積加算器、69〜72…比較器、
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年5月17日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図8
【補正方法】変更
【補正内容】
【図8】
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図6
【補正方法】変更
【補正内容】
【図6】
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0021
【補正方法】変更
【補正内容】
【0021】そして、図8を参照して説明した従来の符
号化装置では、前記したバッファメモリ16における符
号化データの記憶量の程度(バッファ充足度)の情報
(例えば書込みアドレスと読出しアドレスとの差の情
報)を、切換スイッチ11の固定接点aと可動接点vと
を介して量子化制御器6に与えるようにしており、前記
の量子化制御器6では画像情報変化態様検出器5におい
て発生された量子化制御器6で決定されるべき量子化ス
ケールの設定のために用いられる情報と、前記したバッ
ファメモリ16の充足度を示す情報とによって、量子化
器4における量子化スケールの設定が行なわれるように
している。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも、量子化スケールが制御され
    る量子化器と符号化器とを含んで構成されている高能率
    符号化手段と、前記した高能率符号化手段によって高能
    率符号化された画像信号における複数のピクチャよりな
    る画像単位毎の仮符号量を求める手段と、前記した複数
    のピクチャよりなる画像単位毎の仮符号量の総計として
    求められる総仮符号量が、高能率符号化後の画像信号全
    体の総符号量として、予め定められている目標総符号量
    未満の符号量の内で最も大きな符号量として得られる前
    記した複数のピクチャよりなる画像単位毎の目標符号量
    となるように、前記した複数のピクチャよりなる画像単
    位毎の仮符号量を変換する手段と、前記した複数のピク
    チャよりなる画像単位毎に、前記した複数のピクチャよ
    りなる画像単位を構成している画像情報毎の目標符号量
    を、その画像情報が属する画像単位の目標符号量に基づ
    いて設定する手段と、前記した複数のピクチャよりなる
    画像単位毎の目標符号量と、前記した複数のピクチャよ
    りなる画像単位における画像情報毎の目標符号量とが設
    定された後に、前記した仮符号量を求めるのに使用され
    た画像信号と同一の画像信号を高能率符号化手段に与え
    て、その画像信号の高能率符号化後の総符号量が、画像
    信号全体の総符号量として予め定められている目標総符
    号量となるように高能率符号化する際には、前記した前
    記した複数のピクチャよりなる画像単位における画像情
    報毎の目標符号量に基づいて量子化スケールを可変制御
    して発生符号量を制御する手段とを備えてなる総符号量
    制御を行なう動画像符号化装置。
  2. 【請求項2】 少なくとも、量子化スケールが制御され
    る量子化器と符号化器とを含んで構成されている高能率
    符号化手段と、前記した高能率符号化手段によって高能
    率符号化された画像信号におけるピクチュア毎の発生符
    号量を求めてそれをピクチュア毎の仮符号量とする手段
    と、前記の各ピクチュア毎の仮符号量に基づいて、複数
    のピクチャよりなる画像単位毎の仮符号量を求める手段
    と、前記した複数のピクチャよりなる画像単位毎の仮符
    号量の総計として求められる総仮符号量が、高能率符号
    化後の画像信号全体の総符号量として、予め定められて
    いる目標総符号量未満の符号量の内で最も大きな符号量
    として得られる前記した複数のピクチャよりなる画像単
    位毎の目標符号量となるように、前記した複数のピクチ
    ャよりなる画像単位毎の仮符号量を変換する手段と、前
    記した複数のピクチャよりなる画像単位毎に、前記した
    各画像単位を構成しているピクチャ毎の目標符号量を、
    そのピクチャが属する画像単位の目標符号量に基づいて
    設定する手段と、前記した複数のピクチャよりなる画像
    単位毎の目標符号量と、各画像単位を構成しているピク
    チャ毎の目標符号量とが設定された後に、前記した仮符
    号量を求めるのに使用された画像信号と同一の画像信号
    を高能率符号化手段に与えて、その画像信号の高能率符
    号化後の総符号量が、画像信号全体の総符号量として予
    め定められている目標総符号量となるように高能率符号
    化する際には、前記した各ピクチュア毎の目標符号量に
    基づいて量子化スケールを可変制御して発生符号量を制
    御する手段とを備えてなる総符号量制御を行なう動画像
    符号化装置。
  3. 【請求項3】 少なくとも、量子化スケールが制御され
    る量子化器と符号化器とを含んで構成されている高能率
    符号化手段と、前記した高能率符号化手段によって高能
    率符号化された画像信号におけるブロック毎の発生符号
    量を求めてそれをブロック毎の仮符号量とする手段と、
    前記の各ブロック毎の仮符号量に基づいて、複数のピク
    チャよりなる画像単位毎の仮符号量を求める手段と、前
    記した複数のピクチャよりなる画像単位毎の仮符号量の
    総計として求められる総仮符号量が、高能率符号化後の
    画像信号全体の総符号量として、予め定められている目
    標総符号量未満の符号量の内で最も大きな符号量として
    得られる前記した複数のピクチャよりなる画像単位毎の
    目標符号量となるように、前記した複数のピクチャより
    なる画像単位毎の仮符号量を変換する手段と、前記した
    複数のピクチャよりなる画像単位毎に、前記した各画像
    単位を構成しているピクチャ毎の目標符号量を、そのピ
    クチャが属する画像単位の目標符号量に基づいて設定す
    る手段と、前記した各ピクチャを構成しているブロック
    毎の目標符号量を、そのブロックが属する画像単位の目
    標符号量に基づいて設定する手段と、前記した複数のピ
    クチャよりなる画像単位毎の目標符号量と、各画像単位
    を構成しているピクチャ毎の目標符号量と、各画像単位
    を構成しているブロック毎の目標符号量とが設定された
    後に、前記した仮符号量を求めるのに使用された画像信
    号と同一の画像信号を高能率符号化手段に与えて、その
    画像信号の高能率符号化後の総符号量が、画像信号全体
    の総符号量として予め定められている目標総符号量とな
    るように高能率符号化する際には、前記した各ブロック
    毎の目標符号量に基づいて量子化スケールを可変制御し
    て発生符号量を制御する手段とを備えてなる総符号量制
    御を行なう動画像符号化装置。
  4. 【請求項4】 高能率符号化手段によって高能率符号化
    された画像信号についての仮符号量に基づいて得た複数
    のピクチャよりなる画像単位毎の目標符号量と、各画像
    単位を構成しているピクチャ毎の目標符号量と、各画像
    単位を構成しているブロック毎の目標符号量とが、それ
    ぞれ設定された後に、前記した仮符号量を求めるのに使
    用された画像信号と同一の画像信号を高能率符号化手段
    に与えて、その画像信号の高能率符号化後の総符号量
    が、画像信号全体の総符号量として予め定められている
    目標総符号量となるように高能率符号化する際における
    前記した各ブロック毎の目標符号量に基づいて量子化ス
    ケールを可変制御して発生符号量を制御するのに、量子
    化スケールの初期設定をピクチャの目標符号量によって
    行なうようにした請求項1乃至請求項3のいずれかの総
    符号量制御を行なう動画像符号化装置。
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