JPH08251587A - 画像符号化データのレート変換方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トランス符号化よりも簡単な手段を用いて、
トランス符号化と同様な性能を持つ画像符号化データの
レート変換装置を提供すること。 【構成】 符号化データ入力端子１より入力された符号
化レートＲ１で符号化された画像符号化データ１ａは、
可変長復号器２に供給される。可変長復号器２では可変
長符号化されたデータの復号化が行なわれ、DCT 符号化
情報２ａは逆量子化器３に入力される。量子化制御器５
は、再量子化に必要な量子化ステップを求め、量子化器
６を制御する。逆量子化器３で逆量子化されたDCT 符号
化情報２ａはDCT 係数３ａに復元される。このDCT 係数
３ａは量子化制御器５により定められる量子化ステップ
Ｑにより、量子化器６で再度量子化され、可変長符号化
器７に入力される。可変長符号化器７は、可変長符号化
後、符号化レートＲ２で符号化された画像符号化データ
７ａを符号化データ出力端子８に出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像符号化データのレー
ト変換方法および装置に関し、特にディジタル動画像を
記録、伝送、又は表示する装置において、簡単な構成で
かつ少ない画質劣化でレート変換をすることのできる画
像符号化データのレート変換方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】動画像の高能率符号化の従来例として
は、ISO （国際標準化機構）とIEC （国際電気標準会
議）のJTC(Joint Technical Committee)で提案されてい
る動画像の符号化の標準方式、すなわちMPEG1 （Moving
Pictures Experts Group ）やMPEG2 がある。MPEG方式
の符号化により、テレビジョン信号は画質に応じて1Mbi
t/sから数10Mbit/s程度の伝送速度の符号化データに変
換され、コンピュータハードディスクに蓄積されたり、
LAN(Local Area Network) などにより伝送される。

【０００３】一方インタネットやISDNなどの伝送路で
は、回線の混雑度や契約回線速度により利用できる伝送
速度はさまざまであるため、動画像の伝送に関しても色
々な速度での伝送要求がある。このため、例えば、一旦
蓄積された符号化データがある場合には、これを復号し
て画像を復元し、再度所要の伝送速度に合わせて再符号
化を行なう技術がある。これはトランス符号化と呼ばれ
るものであり、図１１を用いて、その概要を説明する。

【０００４】図示されているように、符号化データ入力
端子５１から入力された符号化レートＲ１で符号化され
たデータは、復号器５２で一旦画像に戻される。その画
像は符号化器５３に入力され、符号化レート入力端子５
５から入力される符号化レートにより再度符号化され、
符号化データ出力端子５４から符号化レートがＲ２に変
換された符号化データとして出力される。

【０００５】これに対して、符号化されたデータを復元
して画像まで戻すことなく、符号化されたデータ上で符
号化レート変換を行なう技術がある。その１つに松本、
木村による" 符号化レート変換方式の検討", 1994 年テ
レビジョン学会年次大会, pp183-184 がある。この方式
を、図１２を用いて、簡単に説明する。

【０００６】図示されているように、符号化データ入力
端子６１から入力された符号化レートＲ１で符号化され
たデータは、可変長復号器６２によりDCT （離散コサイ
ン変換）符号化情報を取り出され、符号化レート入力端
子６６から入力される符号化レートに従ってDCT 係数選
択器６３でDCT 符号化情報を削減され、削減後のDCT符
号化情報は可変長符号化器６４で符号化され、符号化デ
ータ出力端子６５から符号化レートがＲ２に変換された
符号化データとして出力される。ここではこの方式をDC
T 分割方式と呼ぶ。

【０００７】該DCT 分割方式を、図１３を参照してより
具体的に説明する。符号化処理は、一般に、８×８画素
を１ブロックとして行われるが、図では、説明を簡単に
するために、４×４画素ブロックが示されている。図に
おいて、図示されていない４×４画素ブロックをDCT 処
理して得られた係数行列が符号７１で示されるものであ
るとすると、該係数行列７１は量子化行列７２の対応す
る要素により割り算される。この割り算された値の余り
は切捨てられ、整数部分から量子化係数行列７４（すな
わち前記符号化情報）が得られる。該符号化情報７４の
各要素は、ジグザグスキャン行列７５の各要素の順に並
べ変えられ、量子化係数行列７６が得られる。この量子
化係数行列７６は、次に、エントロピー符号化を行われ
る。

【０００８】前記DCT 分割方式は、前記可変長復号器６
２でエントロピー符号化されたデータを符号化情報７４
に復号し、DCT 係数選択器６３で例えば符号化情報７４
の一部７４ａのみを選択し、残余の符号化情報は削除す
る。このようにして、削減された後のDCT 符号化情報７
４ａは前記可変長符号化器６４で符号化され、符号化デ
ータ出力端子６５から符号化レートがＲ２に変換された
符号化データとして出力される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
文献中の説明によると、前記トランス符号化は、元の符
号化レートＲ１を６Mbit/s、変換後のレートＲ２を４Mb
it/sとすると、トランス符号化はMPEG2 ではノーマル符
号化に比らべて１. ５ｄＢ程度劣化するという問題があ
る。ここに、ノーマル符号化は、レート変換せずに行う
通常の符号化、換言すれば画像を符号化器で直接行う符
号化を意味する。また、該トランス符号化は、復号器５
２と符号化器５３とを使用するため、装置構成が大掛か
りになり、装置の費用が高くなるという問題がある。

【００１０】一方、前記DCT 分割方式は、前記可変長復
号器６２、DCT 係数選択器６３および可変長符号化器６
４で実現することができるため、トランス符号化に比べ
て装置構成は非常に簡単になるが、上記文献の説明によ
ると、ノーマル符号化に対して３ｄＢ程度劣化する。こ
のため、DCT 分割方式は、変換による画質劣化が非常に
大きいという問題がある。なお、この画質劣化の理由
は、例えば図１３において、ＤＣＴ符号化情報７４の７
４ａ以外の残余の情報が削除されるためであると考えら
れる。

【００１１】本発明の目的は、前記した従来技術の問題
点を除去し、トランス符号化よりも簡単な手段を用い
て、トランス符号化と同様な性能を持つ画像符号化デー
タのレート変換方法および装置を提供することにある。
他の目的は、トランス符号化よりも簡単な手段を用い
て、DCT 分割方式でのレート変換よりも変換効率を向上
させることのできる画像符号化データのレート変換方法
および装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、（１）符号化された動画像データにおい
て、該符号化レートを変換する場合に、逆量子化された
符号化データに対して再量子化を行なうことにより、量
子化のレベルでレート変換を行なうことを特徴とするレ
ート変換方法を提供した点、（２）動画像の符号化デー
タを逆量子化する手段と、前記逆量子化された符号化デ
ータを再量子化する手段と、前記再量子化に必要な量子
化ステップの制御を行なう量子化制御手段とからなる画
像符号化データのレート変換装置を提供した点に特徴が
ある。

【００１３】

【作用】本発明によれば、動画像の符号化データの一部
を削減することなく画像符号化データのレート変換を行
うことができるので、画像劣化を最小限に抑えて符号化
データのレート変換をすることができる。また、従来装
置のように、復号器と符号化器とを必要としないので、
簡単な装置構成で安価に構成することができる。

【００１４】

【実施例】以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説
明する。本発明は、静止画像や動画像いずれについて
も、どのような画像符号化方式にも適用可能であるが、
以下の実施例では、DCT を用いたMPEG方式による動画像
符号化の場合について説明する。MPEGでは８画素×８ラ
イン単位のブロックでDCT 符号化が行なわれる。また、
量子化ステップはマクロブロック単位に付与される。こ
こでマクロブロックは例えばMPEG1 では図１０(a) に示
されているように１６画素×１６ラインからなり、同図
(b) に示されているように、４個の８画素×８ライン単
位の輝度ブロックと、２個の８画素×８ライン単位の色
差ブロックから構成される。

【００１５】図１は本発明のレート変換装置の第１実施
例の構成を示すブロック図である。符号化データ入力端
子１より入力された符号化レートＲ１で符号化された画
像符号化データ１ａは、まず可変長復号器２に供給され
る。可変長復号器２では可変長符号化されたデータの復
号化が行なわれ、ブロック毎のDCT 符号化情報や量子化
ステップ情報などが復号される。この内、DCT 符号化情
報２ａは逆量子化器３に入力され、DCT 符号化情報以外
の情報（例えば、量子化ステップ、動きベクトル等）２
ｂはメモリ４に入力される。さらに可変長復号器２では
各画像の総ビット量がカウントされ、該総ビット量２ｃ
は量子化制御器５に入力される。

【００１６】逆量子化器３に入力されたDCT 符号化情報
２ａは該逆量子化器３によって逆量子化され、DCT 係数
３ａに復元される。このDCT 係数は図１３のDCT の係数
行列７１に相当する。復元されたDCT 係数３ａは量子化
制御器５により定められる量子化ステップＱにより、量
子化器６で再度量子化される。量子化制御器５には、メ
モリ４からの量子化ステップ４ａ、可変長復号器２から
の変換前の総ビット量２ｃ、可変長符号器７からの変換
後の変換ブロックまでの総ビット量７ｂおよび変換後の
量子化ステップ７ｃ、ならびに符号化レート入力端子９
からの符号化レート９ａが入力される。

【００１７】量子化器６から出力されるDCT 符号化情報
６ａは、メモリ４に蓄積された動きベクトルなどのDCT
符号化情報以外の情報４ｂおよび量子化制御器５からの
量子化ステップＱと共に可変長符号化器７に入力され、
可変長符号化後、符号化レートＲ２で符号化された画像
符号化データ７ａとして符号化データ出力端子８から出
力される。図１中の符号１１、１４、１６、１９、２０
および２２は、図２との関係を明らかにするために設け
られたものである。

【００１８】なお、前記可変長復号器２、逆量子化器３
はMPEG方式に準拠した復号器で用いるものと同一の方式
を用いることができる。また、量子化器６と可変長符号
化器７はMPEG方式に準拠した符号器で用いるものと同一
の方式を用いることができる。

【００１９】図２は前記量子化制御器５の一実施例を示
すブロック図である。図２において、図１と同じ符号
は、同一または同等物を示す。図の量子化ステップ入力
端子１１に、現在処理を行なっているブロックの変換前
の量子化ステップQ1m(n, i) が入力される。ここで、n
はフレーム番号で画像の表示順序で番号付けが行なわれ
る。またi はマクロブロックの番号で、例えば図１０に
示されているように、画面Ｐの左上から右下に向けて番
号が順番に付けられる（i = 0, 1, 2 ... T-1, Tは画面
中の全マクロブロック）。i およびn は、以下において
も同様の意味を有している。

【００２０】量子化ステップQ1m(n, i) は量子化ステッ
プ演算部２１に入力されるほか、平均値処理部１２に入
力される。平均値処理部１２では画面内の各マクロブロ
ックの量子化ステップが加算され、画面内すべての量子
化ステップが入力された段階でその平均値がとられ、画
面平均量子化ステップQ1p(n)が求められる。平均値処理
部１２から出力される画面平均量子化ステップQ1p(n)は
メモリ１３に蓄積される。該メモリ１３からは、同一符
号化タイプで直前に符号化された画面の平均量子化ステ
ップQ1P(n-k)が出力される。ここで、k は正の整数で、
フレーム番号n-k は現在処理を行なっている画面n と同
一の符号化タイプの画面で直前に復号化された画面の番
号を示す。例えば、現在処理を行なっているフレーム番
号n が n=5で、符号化タイプがMPEGで規定しているPred
ictive coded pictures (Pピクチャ) の場合で、直前に
符号化されたP ピクチャのフレームが２フレーム前に存
在する場合、k=2 としてn-k は３となり、フレーム番号
３を示す。

【００２１】次に、変換前画面ビットカウント入力端子
１４には変換前の画面の総符号化ビット量B1p(n)が入力
される。変換前画面符号化ビット量B1p(n)はメモリ１５
に蓄積される。該メモリ１５からは、同一符号化タイプ
で直前に符号化された画面の変換前の総符号化ビット量
B1p(n-k)が出力される。

【００２２】変換後量子化ステップ入力端子１６からの
変換後量子化ステップQ2m(n,i)は平均値処理部１７に入
力される。平均値処理部１７では画面内の各マクロブロ
ックの量子化ステップが加算され、画面内すべての量子
化ステップが入力された段階でその平均値がとられ、変
換後の画面平均量子化ステップQ2p(n)が求められる。平
均値処理部１７から出力される変換後画面平均量子化ス
テップQ2p(n)はメモリ１８に蓄積される。該メモリ１８
からは、１つ前の同じ符号化タイプの変換後画面平均量
子化ステップQ2p(n-k)が出力される。変換後画面ビット
カウント入力端子１９には変換後の画面の該ブロックま
での符号化ビット量B2u(n, i) が入力される。

【００２３】量子化ステップ演算部２１には、量子化ス
テップ入力端子１１からのブロックの量子化ステップQ1
m(n, i) 、メモリ１３からの画面平均量子化ステップQ1
p(n-k)が、メモリ１５からの変換前画面符号化ビット量
B1p(n-k)、メモリ１８からの変換後画面平均量子化ステ
ップQ2p(n-k)、変換後画面ビットカウント入力端子１９
からの変換後の画面の該ブロックまでの符号化ビット量
B2u(n, i) 、および符号化レート入力端子２０からレー
ト変換前の符号化レートＲ１と変換後の符号化レートＲ
２が入力され、変換後の量子化ステップQ2m(n, i) が量
子化ステップ出力端子２２に出力される。なお、前記Q1
m 、B1p 、Q2p 、B2u 等の添字１は変換前を表し、添字
２は変換後を表す。以下においても同様である。

【００２４】次に、前記量子化ステップ演算部２１の動
作を詳細に説明する。まず、下記の説明で出てくる諸量
のうちの主なものの意味について、図９を参照して予め
説明する。いま、画面が時間的にＰ(n-k) 、Ｐ(n-k+1)
、…、Ｐ(n) と変化するものとし、現在レート変換中
の画面のマクロブロックがｎフレーム目の画面Ｐ(n) の
ｉ番目のブロックｉであるとする。また、該画面Ｐ(n)
と同一符号化タイプで直前に符号化された画面が画面Ｐ
(n) よりｋフレーム前の画面Ｐ(n-k) であるとする。

【００２５】Q1p(n-k)…画面Ｐ(n-k) のレート変換前の
平均量子化ステップ、Q2p(n-k)…画面Ｐ(n-k) のレート
変換後の平均量子化ステップ、B1p(n-k)…画面Ｐ(n-k)
のレート変換前の総ビット量、Q1m(n,i)…画面Ｐ(n) の
レート変換前のマクロブロックｉの量子化ステップ、Q2
m(n,i)…画面Ｐ(n) のレート変換後のマクロブロックｉ
の量子化ステップ、Q2b(n,i)…画面Ｐ(n) のマクロブロ
ックｉのレート変換後のベース量子化ステップ、B1p(n)
…画面Ｐ(n) の変換前の総符号化ビット量、B2t(n)…画
面Ｐ(n) のレート変換後のターゲット（目標）ビット
量、B2u(n,i)…画面Ｐ(n) のレート変換後のマクロブロ
ックｉまで（図示の斜線部）のビット量、η…画面Ｐ
(n) の変換後のマクロブロックｉまで（図示の斜線部）
の符号化ビット量を反映した該画面のターゲット（目
標）ビット量。

【００２６】さて、量子化ステップ演算部２１は、以下
のようにして、該ブロックのベース量子化ステップQ2b
(n, i) 、変換前の該ブロックの量子化ステップQ1m(n,
i) および同一符号化タイプで直前に符号化された画面
（以下、直前同一符号化画面と略す）の変換前の平均量
子化ステップQ1p(n-k)から、関数F1により、変換後の量
子化ステップQ2m(n, i) を求めることができる。

【００２７】 Q2m(n, i) = F1( Q2b(n, i), Q1m(n, i), Q1p(n-k) ) (1) 前記直前同一符号化画面の変換前の平均量子化ステップ
Q1p(n-k)に対するブロックｉの変換前の量子化ステップ
Q1m(n,i)の比Q1m(n,i)/ Q1p(n-k)は、シーンが連続的で
あると仮定すると、該ブロックｉの画面平均に対する量
子化の特性を示す。例えば、平均量子化ステップQ1p(n-
k)に対してQ1m(n,i)が大きい時には、変換後の量子化ス
テップQ2m(n,i)も変換後の画面平均量子化ステップに対
して大きくする必要がある。したがって、前記関数F1
は、例えば下記の(2) 式のように、該ブロックのベース
量子化ステップQ2b(n,i)に重み付け係数Q1m(n,i)/Q1p(n
-k)を乗算した形態として表すことができる。ここに、
ブロックｉのベース量子化ステップQ2b(n, i) とは、下
記の(4) 式から明らかになるように、直前同一符号化画
面の変換後の平均量子化ステップQ2p(n-k)に、該ブロッ
クｉまでの変換後符号化ビット量を反映した量子化ステ
ップであると言うことができる。 F1( Q2b(n, i), Q1m(n, i), Q1p(n-k, i) ) = α Q2b(n, i) x Q1m(n, i) / Q 1p(n-k) (2) ここで、αは正の実数で、例えばα= 1 を用いることが
できる。

【００２８】また、前記ブロックのベース量子化ステッ
プQ2b(n, i) は，以下のように、直前同一符号化画面の
変換後の量子化ステップQ2p(n-k)と、該画面のターゲッ
トビット量B2t(n)と、変換処理後の該ブロックまでのビ
ット量B2u(n, i) とを用いて、関数G1により求めること
ができる。 Q2b(n, i) = G1 (Q2p(n-k),B2t(n), B2u(n, i) ) (3)

【００２９】該ブロックまでの変換後の符号化ビット量
を反映した該画面のターゲットビット量ηに対する該画
面のターゲットビット量B2t(n)/ ηは、該ブロックでの
使用可能ビット量を反映した量子化の特性を示す。例え
ば、B2t(n)に比べてηが大きい場合は、既に符号化した
ビット量が予想以上に多いため、ベース量子化ステップ
を大きくする必要がある。また、変換後の量子化ステッ
プの基本としては、直前同一符号化画面の変換後の平均
量子化ステップQ2p(n-k)を用いることができる。したが
って、関数G1は(4) 式のように、量子化ステップQ2p(n-
k)に重み付け係数B2t(n)/ ηを乗算した形態として求め
ることができる。 G1 (Q2p(n-k), B2t(n), B2u(n, i) ) = Q2p(n-k) x B2t(n) / η (4)

【００３０】該ブロックｉまでの使用予定ビット量B2t
(n)xi/Tと、実際に符号化されて得られるビット量B2u
(n,i)の差B2t(n)xi/T-B2u(n,i) とにより、該ブロック
ｉまでの使用ビット量の増減がわかる。例えば、B2t(n)
が１００ｋビット、ｉが２０、Ｔが４０の場合、使用予
定ビット量は５０ｋビットとなる。もし、実際に符号化
されて得られるビット量B2u(n,i)が６０ｋビットの場
合、使用予定ビット量に比べて、実際の符号化ビット量
が超過していることを示す。したがって、ηは(5) 式の
ように、該画面のターゲットビット量B2t(n)に、該ブロ
ックまでの使用ビット量の増減値を加えることにより求
めることができる。 η = ( B2t(n) + B2t(n)x i / T- B2u(n, i) ) (5)

【００３１】また、B2t(n)は以下のように、同一符号化
タイプで直前に符号化された画面のビット量B1p(n-k)お
よび変換前後の符号化レート、R1, R2を用いて、関数H1
により求めることができる。 B2t(n) = H1 ( B1p(n-k), R1, R2) (6) 関数H1は(7) 式のように、直前同一符号化画面の総ビッ
ト量B1p(n-k)に変換比率R2/R1 を乗算して求めることが
できる。 H1 ( B1p(n-k), R1, R2) = εB1p(n-k) x R2 / R1 (7) ただし、εは正の実数で、例えばε = 1を用いることが
できる。

【００３２】以上のことをまとめると、変換後の量子化
ステップQ2m(n, i) は、下記の(8)式のようになり、図
２の量子化ステップ演算部２１に入力する諸量から求め
ることができる。

【００３３】

【数１】 本実施例によれば、以上のようにして、前記量子化ステ
ップ演算部２１から出力される変換後のブロックｉの量
子化ステップQ2m(n,i)を、該量子化ステップ演算部２１
に入力してくるデータを用いて求めることができる。本
実施例では、従来のDCT 分割方式のようにDCT 符号化情
報の一部を削減することなく、逆量子化器３で逆量子化
し、次いで前記量子化ステップ演算部２１で求められた
量子化ステップＱに基づいてレート変換するようにして
いるので、DCT 分割方式より小さな画像劣化でレート変
換をすることができる。また、量子化ステップ演算部２
１はフレームｎのブロックｉの量子化ステップＱを、該
ブロックｉが属するフレームｎのブロックｉまでの諸量
および直前同一符号化画面（ｎ−ｋ）の諸量を考慮に入
れて求めるようにしているので、システムの要求に適合
した効率の良いレート変換を行うことができる。

【００３４】次に、本発明の第２実施例について、図３
を参照して説明する。図３は、図１の量子化制御器５の
第２実施例を示すブロック図である。図中、図２と同一
の符号は同一または同等物を示す。

【００３５】図３において、変換前画面ビットカウント
入力端子１４には変換前の画面の符号化ビット量B1p(n)
と変換前の該ブロックｉの符号化ビット量B1m(n, i) が
入力される。これらのデータはメモリ１５に蓄積され
る。変換後量子化ステップ入力端子１６からは変換後量
子化ステップQ2m(n,i)が入力され、メモリ１８からは直
前同一符号化画面の変換後の平均量子化ステップQ2p(n-
k)が出力される。

【００３６】変換後画面ビットカウント入力端子１９に
は、変換後の画面の該ブロックまでの符号化ビット量B2
u(n, i) が入力される。量子化ステップ演算部２１に
は、メモリ１５からの変換前の画面の符号化ビット量Ｂ
1p(n-k) と変換前の該ブロックｉのビット量B1m(n, i)
、変換後画面ビットカウント入力端子１９からの変換
後の画面の該ブロックｉまでの符号化ビット量B2u(n,
i) 、および符号化レート入力端子２０からのレート変
換前の符号化レートＲ１と変換後の符号化レートＲ２と
が入力され、量子化ステップ出力端子２２に変換後の量
子化ステップQ2m(n, i) が出力される。

【００３７】量子化ステップ演算部２１では以下のよう
にして、該ブロックのベース量子化ステップQ2b(n, i)
、変換前の該ブロックのビット量B1m(n, i) および直
前同一符号化画面の変換前のビット量Ｂ1p(n-k) から、
関数F3により、変換後の量子化ステップQ2m(n, i) を求
めることができる。 Q2m(n, i) = F3( Q2b(n, i), B1m(n, i), B1p(n-k) ) (9) 変換前の該ブロックのビット量B1m(n,i)をＴ倍した画面
換算のビット量に対する直前同一符号化画面の変換前の
ビット量B1p(n-k)の比 T xB1m(n,i)/B1p(n-k)は、該ブ
ロックのビット量を反映した量子化の特性を示す。例え
ば、 T xB1m(n,i)がB1p(n-k)に比べて大きい場合は、該
ブロック符号量が平均よりも大きいため、量子化ステッ
プも大きくする必要がある。したがって、関数F3は、次
の(10)式のように、ベース量子化ステップQ2b(n,i)に重
み付け係数 T xB1m(n,i)/B1p(n-k) を乗算する形態をと
ることができる。 F3( Q2b(n, i), B1m(n, i), B1p(n-k) ) = β Q2b(n, i) x T x B1m(n, i) / B1p(n-k) (10) ここで、βは正の実数で、例えばβ= 1 を用いることが
できる。また、T は画面内の全ブロック数を示す。ま
た、該ブロックのベース量子化ステップQ2b(n, i)は前
記第１実施例と同様に求めることができる。

【００３８】この実施例は、第１実施例に比べて、ベー
ス量子化ステップQ2b(n,i)に、重み付け係数 T x B1m
(n, i) / B1p(n-k) を乗算した点で相違するが、第１実
施例と同様に、DCT 分割方式より小さな画像劣化でレー
ト変換をすることができる。

【００３９】次に、本発明の第３実施例を図４を参照し
て説明する。図４は、図１の量子化制御器５の第３実施
例を示すブロック図である。図中、図２と同一の符号は
同一または同等物を示す。

【００４０】図４において、量子化ステップ入力端子１
１に、現在処理を行なっているブロックの量子化ステッ
プQ1m(n, i) が入力される。量子化ステップQ1m(n, i)
は量子化ステップ演算部２１に入力される他、平均値処
理部１２に入力される。平均値処理部１２では画面内の
各ブロックの量子化ステップが加算され、画面内すべて
の量子化ステップが入力された段階で、平均値をとり、
画面平均量子化ステップQ1p(n)が求められる。平均値処
理部１２から出力される画面平均量子化ステップQ1p(n)
はメモリ１３に蓄積される。

【００４１】変換前画面ビットカウント入力端子１４に
は変換前の画面の符号化ビット量B1p(n)と変換前の該ブ
ロックの符号化ビット量B1m(n, i) が入力される。これ
らのデータはメモリ１５に蓄積される。変換後量子化ス
テップ入力端子１６からは変換後量子化ステップQ2m(n,
i)が入力され、メモリ１８からは直前同一符号化画面の
変換後の平均量子化ステップQ2p(n-k)が出力される。変
換後画面ビットカウント入力端子１９には変換後の画面
の該ブロックまでの符号化ビット量B2u(n, i)が入力さ
れる。

【００４２】量子化ステップ演算部２１には、量子化ス
テップ入力端子１１からのブロックの量子化ステップQ1
m(n, i) 、メモリ１３からの画面平均量子化ステップQ1
p(n-k)、メモリ１５からの変換前画面符号化ビット量B1
p(n-k)と変換前の該ブロックのビット量B1m(n, i) 、変
換後画面ビットカウント入力端子１９からの変換後の画
面の該ブロックまでの符号化ビット量B2u(n, i) 、およ
び符号化レート入力端子２０からのレート変換前の符号
化レートＲ１と変換後の符号化レートＲ２が入力され、
量子化ステップ出力端子２２に変換後の量子化ステップ
Q2m(n, i) が出力される。

【００４３】量子化ステップ演算部２１では、以下のよ
うにして、該ブロックのベース量子化ステップQ2b(n,
i) 、該ブロックの予測アクティビテイAm(n, i)および
同一符号化タイプで直前に符号化された画面のブロック
当たりの予測アクティビテイAp(n-k) から、関数F4によ
り、変換後の量子化ステップQ2m(n, i) を求めることが
できる。 Q2m(n, i) = F4( Q2b(n, i), Am(n, i), Ap(n-k) ) (11) 直前同一符号化画面のブロック当たりの予測アクティビ
テイAp(n-k) に対する該ブロックの予測アクティビテイ
Am(n,i) の比Am(n,i) / Ap(n-k) は、該ブロックのアク
ティビテイを反映した量子化の特性を示す。例えば、ブ
ロックのアクティビテイAm(n,i) の方が、画面平均され
たアクティビテイAp(n-k) に比べて大きい場合、符号化
ビット量も大きくなるため、量子化ステップを大きくす
る必要がある。したがって、関数F4は、次の(12)式のよ
うにベースの量子化ステップQ2b(n,i)にアクティビテイ
による重み付けAm(n,i) / Ap(n-k) を乗算する形態をと
ることができる。 F4( Q2b(n, i), Am(n, i), Ap(n-k) ) = γ Q2b(n, i) x Am(n, i) / ( Ap( n-k) ) (12) ここで、γは正の実数で、例えばγ= 1 を用いることが
できる。

【００４４】該ブロックのベース量子化ステップQ2b(n,
i) は前記第１実施例と同様に求めることができる。ま
た、該ブロックの予測アクティビテイAm(n, i) は変換
前の該ブロックの量子化ステップQ1m(n, i) と変換前の
該ブロックのビット量B1m(n,i) から関数H1により求め
ることができる。 Am(n, i) = H1 ( Q1m(n, i) , B1m(n, i) ) (13) また、直前に符号化された画面のブロック当たりの予測
アクティビテイAp(n-k) は、直前に符号化された画面の
変換前の平均量子化ステップQ1p(n-k)と同画面の総ビッ
ト量B1p(n-k)から関数H2により求めることができる。 Ap(n-k) = H2 ( Q1p(n-k) , B1p(n-k) / CB ) (14) ただし、CBは画面内で符号化されたブロック数を示す。

【００４５】前記関数H1とH2の１例を図５に示す。この
図は、量子化ステップをパラメータにブロックごとのア
クティビテイとブロックごとのビット量の関係を示した
ものである。図６に図５を用いてAm(n,i) を求める例を
示す。まず、ブロックの予測アクティビテイAm(n, i)に
ついては、同図において変換前の量子化ステップQ1m(n,
i) に該当する量子化ステップのグラフ上で変換前の該
ブロックのビット量B1m(n, i) との交点におけるアクテ
ィビテイを該ブロックの予測アクティビテイAm(n, i)
として求めることができる。また、直前に符号化された
画面のブロック当たりの予測アクティビテイAp(n-k)
は、直前に符号化された画面の変換前の平均量子化ステ
ップQ1p(n-k)に該当するグラフ上で同画面の平均ビット
量B1p(n-k)/ CB との交点におけるアクティビテイをAp
(n-k) とすることができる。

【００４６】なお、図５のグラフは、１例として、以下
のようにして求めることができる。まず、量子化ステッ
プを可能な最低値に固定して、画像を符号化する。その
際、各ブロックの発生ビット量およびアクティビテイを
測定し、MPEGで用いられている画面符号化モード（Ｉ，
Ｐ，Ｂピクチャ）別に分類する。なお、アクティビテイ
については例えば、輝度信号についてブロック内の平均
輝度に対する、ブロック内輝度信号の二乗誤差平均値と
して求めることが可能である。発生ビット量に対するア
クティビテイ測定処理を複数の画像について行ない、符
号化モード別にアクティビテイに対するビット量のグラ
フを作成する。次に量子化ステップを増加させて、同様
の処理を行ない、該量子化ステップに関するグラフを作
成し、最大量子化ステップまでこの処理を繰り返す。

【００４７】次に、本発明の第４実施例を、図７を参照
して説明する。図７は、図１の量子化制御器５の第４実
施例を示すブロック図である。図中、図２と同一の符号
は同一または同等物を示す。

【００４８】図７において、量子化ステップ入力端子１
１に、現在処理を行なっているブロックの量子化ステッ
プQ1m(n, i) が入力される。変換前画面ビットカウント
入力端子１４には変換前の該ブロックの符号化ビット量
B1m(n, i) が入力される。量子化ステップ演算部２１に
は、量子化ステップ入力端子１１からのブロックの量子
化ステップQ1m(n, i) 、変換前画面ビットカウント入力
端子１４からの変換前の該ブロックのビット量B1m(n,
i) 、および符号化レート入力端子２０からのレート変
換前の符号化レートＲ１と変換後の符号化レートＲ２が
入力され、量子化ステップ出力端子２２に変換後の量子
化ステップQ2m(n, i) が出力される。

【００４９】量子化ステップ演算部２１では，以下のよ
うにして、該ブロックの予測アクティビテイAm(n, i)
、該ブロックの変換後の予測ビット量B2m(n, i) によ
り、変換後の量子化ステップQ2m(n, i) を求めることが
できる。 Q2m(n, i) = F5 ( Am(n, i), B2m(n, i) ) (15) ただし、該ブロックの予測アクティビテイAm(n, i) は
変換前の量子化ステップQ1m(n, i) と変換前の該ブロッ
クのビット量B1m(n, i) から、次の関数H1により求める
ことができる。 Am(n, i) = H1 ( Q1m(n, i) , B1m(n, i) ) (16) また、該ブロックの変換後の予測ビット量B2m(n, i) は
変換前の該ブロックのビット量B1m(n, i) 、レート変換
前の符号化レートＲ１および変換後の符号化レートＲ２
から以下のようにして求めることができる。 B2m(n, i) = δ B1m(n, i) x R2 / R1 (17) ここで、δは正の実数で、例えばδ= 1 を用いることが
できる。

【００５０】関数F5およびH1は１例として図５を用いて
求めることができる。図８に図５を用いてAm(n,i) とQ2
m(n,i)を求める方法を示す。まず、Am(n,i) について
は、変換前の量子化ステップQ1m(n, i) に該当する量子
化ステップのグラフ上で変換前の該ブロックのビット量
B1m(n, i) との交点におけるアクティビテイを該ブロッ
クの予測アクティビテイAm(n, i) として求めることが
できる。次に同図において、予測アクティビテイAm(n,
i)と予測ビット量B2m(n, i) の交点上あるいは近傍のグ
ラフの量子化ステップを変換後の量子化ステップQ2m(n,
i) として求めることができる。 （変形例）本発明は、前記した実施例に限定されず、さ
まざまな変形が可能である。まず、符号化において量子
化処理の後に可変長符号化処理が用いられず、他の符号
化器や復号器が用いられている場合は、図１の構成例に
おいて、可変長符号化器と可変長復号器とがそれぞれ、
符号化器と復号器に変更される。また、例えばITU-T の
H.261 やJPEG方式など、MPEG以外の動画像符号化方式、
静止画像符号化方式において用いることが可能である。

【００５１】また、同一の符号化タイプの画面で直前に
復号化された画面の番号を示すn-kフレームで求められ
る画面平均量子化ステップQ1p(n-k)、変換前画面符号化
ビット量B1p(n-k)、直前に符号化された画面のブロック
当たりの予測アクティビテイAp(n-k, i)については、い
ずれも、処理の簡略化等の目的で、直前のフレームを示
すk=1 や、該フレームを示すk=0 などの値を用いること
が可能である。

【００５２】また、量子化ステップを求める関数とし
て、前記(2) 式のQ1m(n,i)/Q1p(n-k)項は簡単な項に置
き換えることができる。例えば、簡単な重み付けとし
て、１などの定数を用いることも可能である。この場合
には、量子化ステップを求める関数Q2m(n,i)は、前記ベ
ース量子化ステップQ2b(n,i)の関数となる。なお、この
場合には、レート変換後の性能が前記実施例に比べて、
若干劣化する場合がある。

【００５３】また、図５のビット量とアクティビテイに
関するグラフについては、MPEGで用いられている画面の
符号化モード（Ｉ，Ｐ，Ｂピクチャ）別に求めている
が、例えばある符号化モードのグラフを代表して用いた
り、すべての符号化モード全体の平均を代表して用いる
ことができる。さらに、MPEG以外の方式の場合、該方式
によりグラフを作成することも可能である。

【００５４】また、図１の可変長復号器２と可変長符号
化器７をそれぞれ異なった方式に対応させることによっ
て、異なる方式の変換やレート変換を伴う方式変換装置
として用いることが可能である。例えば、MPEG2 方式で
2Mbit/s で符号化されたデータを1Mbit/s にレート変換
し、MPEG1 方式の可変長復号器を用いて、1Mbit/s のMP
EG1 方式の符号化データに変換したり、MPEG1 方式の1M
bit/s の符号化データをH.261 方式の1Mbit/s のデータ
に変換することも可能である。

【００５５】

【発明の効果】本発明は、以上の説明から明らかなよう
に、量子化器と逆量子化器を基本としてレート変換を行
っているため、トランス符号化のように、非常に多量の
処理を要するDCT 、IDCT等の処理を行う必要がなく、ま
た大容量のメモリも必要がなくなり、簡便な構成で実現
可能となる。また、その性能もトランス符号化に匹敵す
る。また、DCT 分割方式では、量子化、逆量子化がない
ため、処理量は本発明に比較して若干小さな規模で実現
可能であるが、DCT 分割方式での性能は本発明に比較し
て大幅に劣化する。

【００５６】本発明をMPEG1 方式で符号化を行なった画
像に関して処理を行なった。その結果、ISO でテスト画
像として用いられているFlower Garden やMobile Calen
darにおいて前記第１実施例を用いた場合、一旦復号し
て画像にもどして再度符号化を行なうトランス符号化に
比べて大幅に処理の軽減を図りながら、トランス符号化
とほぼ同程度のSN比を得ることができることが確認され
た。また、DCT 分割方式と比べた場合、処理量はあまり
変わらないものの、符号化性能は、５ｄＢから８ｄＢに
向上を図ることができることが確認された。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の符号化レート変換装置の一実施例の
構成を示すブロック図である。

【図２】 図１における量子化制御器の第１実施例の構
成を示すブロック図である。

【図３】 図１における量子化制御器の第２実施例の構
成を示すブロック図である。

【図４】 図１における量子化制御器の第３実施例の構
成例示すブロック図である。

【図５】 ブロックアクティビテイとブロック符号化量
の関係を示すグラフである。

【図６】 図５を利用してブロック符号化量からブロッ
クアクティビテイを求める説明図である。

【図７】 図１における量子化制御器の第４実施例の構
成を示すブロック図である。

【図８】 図５を利用してブロックアクティビテイとブ
ロック符号化量から量子化ステップを求める説明図であ
る。

【図９】 量子化制御器の演算に使用される諸量の説明
図である。

【図１０】 マクロブロックの構成の説明図である。

【図１１】 従来例１の符号化レート変換装置の構成を
示すブロック図である。

【図１２】 従来例２の符号化レート変換装置の構成を
示すブロック図である。

【図１３】 従来の符号化処理の概要を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１…符号化データ入力端子、２…可変長復号器、３…逆
量子化器、４…メモリ、５…量子化制御器、６…量子化
器、７…可変長符号化器、８…符号化データ出力端子、
９…符号化レート入力端子、１１…量子化ステップ入力
端子、１２…平均値処理部、１３，１５…メモリ、１４
…変換前画面ビットカウント入力端子、１９…変換後画
面ビットカウント入力端子、２０…符号化レート入力端
子、２１…量子化ステップ演算部、２２…量子化ステッ
プ出力端子。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 動画像の符号化データの符号化レートを
   変換するレート変換方法であって、 逆量子化された符号化データに対して再量子化を行なう
   ことにより、量子化のレベルでレート変換を行なうよう
   にしたことを特徴とする画像符号化データのレート変換
   方法。
2. 【請求項２】 動画像の符号化データの符号化レートを
   変換するレート変換装置において、 動画像の符号化データを逆量子化する手段と、 前記逆量子化された符号化データを再量子化する手段
   と、 前記再量子化に必要な量子化ステップの制御を行なう量
   子化制御手段とを具備したことを特徴とする画像符号化
   データのレート変換装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載のレート変換装置におい
   て、 前記量子化制御手段は、同一または既に符号化された画
   面の変換前後の平均量子化ステップを用いて該注目ブロ
   ックの再量子化の制御を行うようにしたことを特徴とす
   る画像符号化データのレート変換装置。
4. 【請求項４】 請求項２記載のレート変換装置におい
   て、 前記量子化制御手段は、同一または既に符号化された画
   面の変換後の平均量子化ステップに動画像のフレームの
   注目ブロックまでの変換後ビット量を反映した該注目ブ
   ロックのベース量子化ステップを用いて、該注目ブロッ
   クの再量子化の制御を行うようにしたことを特徴とする
   画像符号化データのレート変換装置。
5. 【請求項５】 請求項２〜４のいずれかに記載のレート
   変換装置において、 前記量子化制御手段は、同一または既に符号化された画
   面の変換後の平均量子化ステップに動画像のフレームの
   注目ブロックまでの変換後ビット量を反映した該注目ブ
   ロックのベース量子化ステップに対して、同一または既
   に符号化された画面の変換前の平均量子化ステップに対
   する変換前の該注目ブロックの量子化ステップの比によ
   り、重み付けをして再量子化に必要な量子化ステップを
   求め、該注目ブロックの再量子化の制御を行なうように
   したことを特徴とする画像符号化データのレート変換装
   置。
6. 【請求項６】 請求項２〜４のいずれかに記載のレート
   変換装置において、 前記量子化制御手段は、同一または既に符号化された画
   面の変換後の平均量子化ステップに動画像のフレームの
   注目ブロックまでの変換後ビット量を反映した該注目該
   ブロックのベース量子化ステップに対して、変換前の該
   注目ブロックのビット量を画面換算したビット量に対す
   る同一または既に符号化された画面の変換前のビット量
   の比により、重み付けをして再量子化に必要な量子化ス
   テップを求め、該注目ブロックの再量子化の制御を行な
   うようにしたことを特徴とする画像符号化データのレー
   ト変換装置。
7. 【請求項７】 請求項２〜４のいずれかに記載のレート
   変換装置において、 前記量子化制御手段は、同一または既に符号化された画
   面の変換後の平均量子化ステップに動画像のフレームの
   注目ブロックまでの変換後ビット量を反映した該注目ブ
   ロックのベース量子化ステップに対して、同一または既
   に符号化された画面のブロック当たりの予測アクティビ
   テイに対する該注目ブロックの予測アクティビテイの比
   により、重み付けをして再量子化に必要な量子化ステッ
   プを求め、該注目ブロックの再量子化の制御を行なうよ
   うにしたことを特徴とする画像符号化データのレート変
   換装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載のレート変換装置におい
   て、 前記同一または既に符号化された画面のブロック当たり
   の予測アクティビテイは該同一または既に符号化された
   画面の変換前の平均量子化ステップと同画面の総ビット
   量とから求められ、 前記注目ブロックの予測アクティビテイは、変換前の該
   注目ブロックの量子化ステップと変換前の該注目ブロッ
   クのビット量とから求められることを特徴とする画像符
   号化データのレート変換装置。
9. 【請求項９】 請求項２〜４のいずれかに記載のレート
   変換装置において、 前記量子化制御手段は、動画像のフレームの注目ブロッ
   クの予測アクティビテイと変換後の予測ビット量とから
   再量子化に必要な量子化ステップを求め、該注目ブロッ
   クの再量子化の制御を行なうようにしたことを特徴とす
   る画像符号化データのレート変換装置。