JPH09307507A - 伝送レート変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＶＢＲストリームをＣＢＲストリームに変換し
て伝送する場合でも受信バッファのオーバーフロー又は
アンダーフローを防止する。 【解決手段】入力データはシンタックスデコード部２に
よってシンタックスデコードされ、符号量に関する計測
結果が得られる。制御部４は、この計測結果に基づいて
削減又は付加する符号量を算出する。例えば、単にＣＢ
Ｒストリームに変換すると、受信バッファがアンダーフ
ローする場合には、制御部４はＡＣ係数を削減するため
の情報を出力する。これにより、ＶＢＲストリームから
ＡＣ係数が削除される。伝送バッファ７はＣＢＲストリ
ームに変換して出力する。ＡＣ係数が削減されているの
で、このＣＢＲストリームを受信した場合でも、受信バ
ッファにアンダーフローが発生することはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可変レートに対応
した符号化出力を固定レートに変換するものに好適な伝
送レート変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像の高能率符号化技術の確立に
伴って、画像のディジタル処理が普及してきている。高
能率符号化技術は、ディジタル伝送及び記録等の効率を
向上させるために、少ないビットレートで画像データを
符号化するものである。この高能率符号化においては、
ｍ×ｎ画素のブロック単位でＤＣＴ（離散コサイン変
換）処理等の直交変換を行っている。直交変換は、入力
される標本値を空間周波数成分等の直交成分に変換する
ものである。これにより空間的な相関成分が削減可能と
なる。直交変換された成分は量子化することにより、ブ
ロックの信号の冗長度を削減する。

【０００３】更に、量子化出力にハフマン符号化等の可
変長符号化を施すことにより、データ量を一層削減す
る。ハフマン符号化は、量子化出力の統計的符号量から
算出した結果に基づいて符号化を行うものであり、出現
確率が高いデータには短いビットを割当て、出現確率が
低いデータには長いビットを割当てる可変長符号化によ
って全体のデータ量を削減する。

【０００４】更に、高能率符号化を行う装置において
は、ＭＰＥＧ（Moving Picture experts group）等など
で検討されているハイブリッド方式が主流となってい
る。この方式では、フレーム内の画像をＤＣＴ処理する
フレーム内圧縮の外に、フレーム間の相関を利用して時
間軸方向の冗長度を削減するフレーム間圧縮も採用す
る。フレーム間圧縮は、一般の動画像が前後のフレーム
でよく似ているという性質を利用して、前後のフレーム
の差分を求め差分値（予測誤差）を符号化することによ
って、ビットレートを一層低減させるものである。特
に、画像の動きを予測してフレーム間差を求めることに
より予測誤差を低減する動き補償フレーム間予測符号化
が有効である。

【０００５】このように、ハイブリッド方式では、所定
フレームの画像データをそのままＤＣＴ処理して符号化
するフレーム内符号化の外に、所定フレームの画像デー
タとこのフレーム前後のフレームの参照画像データとの
差分データのみをＤＣＴ処理して符号化する予測符号化
とを採用する。予測符号化方法としては、時間的に前方
向の参照画像データを動き補償して予測誤差を求める前
方予測符号化と、時間的に後方向の参照画像データを動
き補償して予測誤差を求める後方予測符号化と、符号化
効率を考慮して、前方若しくは後方のいずれか一方又は
両方向の平均を用いた両方向予測符号化とがある。

【０００６】フレーム内符号化によって符号化されたフ
レーム（以下、Ｉピクチャという）はフレーム内情報の
みによって符号化されているので、単独の符号化データ
のみによって復号可能である。従って、ＭＰＥＧ規格に
おいては、エラー伝播防止等のために、Ｉピクチャを固
定周期（例えば１２フレーム）に１枚挿入するようにな
っている。ＭＰＥＧ規格では、このＩピクチャを用いた
前方予測符号化によってフレーム間符号化フレーム（以
下、Ｐピクチャという）を得る。なお、Ｐピクチャは前
方のＰピクチャを前方予測符号化することによっても得
られる。また、前方若しくは後方のいずれか一方又は両
方向のＩ，Ｐピクチャを用いた両方向予測符号化によっ
て両方向予測適応切換フレーム（以下、Ｂピクチャとい
う）を得る。

【０００７】図７はこの方式の圧縮法を説明するための
説明図である。図７（ａ）は入力されるフレーム画像を
示し、図７（ｂ）は符号化データを示し、図７（ｃ）は
復号化データを示している。

【０００８】フレーム番号０のフレーム画像はフレーム
内符号化される。このフレーム画像の符号化データを復
号化して得た復元画像を参照画像として用いてフレーム
番号３のフレーム画像を前方予測符号化する。図７
（ｂ）の矢印はこのような符号化の予測方向を示してお
り、フレーム番号６のフレーム画像も前方のフレーム番
号３の復元画像を参照画像として前方予測符号化する。
また、フレーム番号１，２のフレーム画像はフレーム番
号０，３の復元画像を参照画像として両方向予測符号化
する。また、フレーム番号４，５のフレーム画像はフレ
ーム番号３，６の復元画像を参照画像として両方向予測
符号化する。

【０００９】次に入力されるフレーム番号１のフレーム
画像については、フレーム番号０，３の復元画像を用い
た両方向予測符号化を行うので、フレーム番号３のフレ
ーム画像を符号化するまではメモリに保持する。同様
に、フレーム番号２のフレーム画像についてもフレーム
番号３のフレーム画像の符号化の後に符号化する。フレ
ーム番号３のフレーム画像については、フレーム番号０
の復元画像を参照画像として用いた前方予測符号化を行
ってＰピクチャを得る（図７（ｂ））。即ち、フレーム
番号０の復元画像データを動きベクトルを用いて動き補
償し、動き補償した参照画像データと現フレーム（フレ
ーム番号３のフレーム）の画像データとの差分（予測誤
差）をＤＣＴ処理する。ＤＣＴ変換係数を量子化した後
可変長符号化することはフレーム内符号化時と同様であ
る。

【００１０】次に、既に符号化したフレーム番号０，３
のＩピクチャ，Ｐピクチャを用いてフレーム番号１，２
のフレーム画像を順次両方向予測符号化する。こうし
て、図７（ｂ）に示すように、２つのＢピクチャを得
る。以後同様にして、図７（ｂ）に示すように、フレー
ム番号６，４，５，…のフレーム画像の順に符号化を行
って、Ｐピクチャ，Ｂピクチャ，Ｂピクチャ，…を得
る。

【００１１】Ｉ，Ｐ，Ｂピクチャのうち予測符号化を行
わないＩピクチャの符号量は比較的多く、Ｂピクチャの
符号量は最も少ない。一般的には、上述したように、誤
りの伝搬を抑制するために、所定のピクチャ数単位（以
下、ＧＯＰ（Group Of Pictures ））で１枚Ｉピクチャ
を挿入するようになっている。

【００１２】ところで、伝送路が固定ビットレート（以
下、ＣＢＲという）である場合には、ＧＯＰ毎の符号量
の変動が少なくなるように符号化が行われる。また、伝
送レートが可変である可変ビットレート（以下、ＶＢＲ
という）である場合には、伝送路の特性を利用して画質
の変動が少なくなるように符号化が行われる。

【００１３】図８及び図９は横軸に一連のＧＯＰをとり
縦軸にビットレートをとって、伝送路としてＣＢＲ又は
ＶＢＲを採用した場合のＧＯＰのビットレートの変動を
示すグラフである。図８はＣＢＲの例を示し、図９はＶ
ＢＲの例を示している。

【００１４】上述したように、ＣＢＲの例では、ＧＯＰ
毎の符号量の変動が少なくなるように符号化を行う。従
って、図８に示すように、各ＧＯＰのビットレートは略
々一定である。これに対し、ＶＢＲの例では、画質の変
動が少なくなるように符号化が行われるので、図９に示
すように、シーン毎に各ＧＯＰのビットレートは大きく
変動する。

【００１５】いま、伝送路としてＣＢＲ又はＶＢＲを採
用して符号化された符号化データを復号化するものとす
る。符号化データの発生符号量は絵柄によって相違する
と共に、同一絵柄であってもピクチャタイプによって相
違する。従って、復号化装置においては、各ピクチャを
実時間で復号化するために、発生符号量のバースト性を
吸収するための受信バッファを有している。

【００１６】図１０は横軸にピクチャ単位のデコード時
間をとり縦軸に受信バッファの記憶量（受信バッファ
量）をとって、伝送路としてＣＢＲを採用して符号化さ
れた符号化データを復号化する場合の受信バッファ量を
説明するためのグラフである。

【００１７】破線は受信バッファの最大容量を示してい
る。ＣＢＲにおいては、固定ビットレートで受信バッフ
ァに符号化データが入力される。従って、図１０に示す
ように、受信バッファ量の増加の傾きは常に一定であ
る。図１０の第０ピクチャの復号化に必要な符号化デー
タが受信バッファに蓄積され第０ピクチャの復号化を行
うタイミングに到達すると、復号化装置は、受信バッフ
ァから第０ピクチャの符号化データを読出して符号化を
行う。読出した符号量の分だけ受信バッファ量が低下す
る。

【００１８】以後同様にして、第１，２，…ピクチャの
復号化タイミングで受信バッファに蓄積されている符号
化データが読出されて復号化が行われる。図１０では受
信バッファ量が著しく低下する第０及び第５ピクチャの
ピクチャタイプがＩピクチャであることが分かる。

【００１９】符号化時に受信バッファと同一記憶容量の
送信バッファがオーバーフロー又はアンダーフローしな
いように符号化を行うことにより、受信バッファがオー
バーフロー又はアンダーフローすることなく復号化が可
能である。

【００２０】図１１は伝送路としてＶＢＲを採用して符
号化された符号化データを復号化する場合の受信バッフ
ァ量を説明するためのグラフである。ＶＢＲにおいて
は、可変ビットレートで受信バッファに符号化データが
入力される。従って、図１１に示すように、受信バッフ
ァ量の増加の傾きは変動する。各ピクチャの復号化タイ
ミングで、受信バッファに格納されている符号化データ
が読出されて復号化される。図１１の例においても第
０，５ピクチャのピクチャタイプがＩピクチャであるこ
とが分かる。

【００２１】ＶＢＲでは、伝送路の最大伝送レートは極
めて大きく、図１１に示すように、受信バッファに空き
の容量がある場合には符号化データを伝送して受信バッ
ファに記憶させ、受信バッファに空きがない場合には符
号化データの入力を停止させることにより、可変レート
での伝送を行っている。

【００２２】ところで、最近規格化されたＤＶＤ（Digi
tal Versatile Disc） においては、伝送路が可変レー
トであり、このＤＶＤに記録する映像データはＶＢＲを
考慮したＭＰＥＧ方式によって符号化するようになって
いる。ＤＶＤに記録された符号化データを再生して、Ｄ
ＶＤに対応した復号化装置によって復号化することによ
り、元の映像データを復元することができる。

【００２３】また、ＤＶＤに記録された符号化データを
再生して例えば放送を行うことも考えられる。しかし、
放送に用いられる伝送路は固定ビットレートである。こ
のため、受信側の復号化装置において受信バッファにオ
ーバーフロー又はアンダーフローが発生することがある
という問題があった。

【００２４】図１２はこの問題点を説明するためのグラ
フである。図１２は横軸にピクチャ単位のデコード時間
をとり縦軸に受信バッファ量をとって、図１１における
符号化データを受信する場合の特性を示している。

【００２５】上述したように、伝送路はＣＢＲであるの
で、受信バッファ量の増加の傾きは一定である。各ピク
チャの符号量は図１１と同様であり、各ピクチャの復号
化タイミングで図１１と同一量だけ符号化データが受信
バッファから読出される。ところが、伝送路のビットレ
ートが図１１のＶＢＲの場合に比して低く、比較的各ピ
クチャの符号量が大きいことから、受信バッファに書込
まれるデータ量よりも読出されるデータ量の方が大き
く、第５ピクチャの符号化データの読出し時に受信バッ
ファにアンダーフローが生じてしまう。即ち、第５ピク
チャの復号化に必要な符号化データを受信バッファから
読出すことができず、復号化が行われないという問題が
あった。

【００２６】なお、図１２では受信バッファがアンダー
フローする場合について説明したが、ＶＢＲに対応した
符号化データにおいて各ピクチャの発生符号量が比較的
低い場合には、各ピクチャの復号化時に受信バッファか
ら読出す符号量が少なく受信バッファ量が大きくなっ
て、オーバーフローが発生してしまうこともある。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来、Ｖ
ＢＲに対応した符号化ストリームをＣＢＲで伝送した場
合には、復号化時に受信バッファがオーバーフロー又は
アンダーフローしてしまうことがあるという問題点があ
った。

【００２８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、ＶＢＲに対応した符号化ストリームをＣＢ
Ｒで伝送する場合でも、復号化時に受信バッファがオー
バーフロー又はアンダーフローすることを防止すること
ができる伝送レート変換装置を提供することを目的とす
る。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る伝送レート
変換装置は、入力データをシンタックスデコードして符
号量に関する計測結果を得るシンタックスデコード手段
と、受信側の受信バッファの占有量を制御するために、
前記計測結果に基づいて削減又は付加する符号量を算出
する制御手段と、この制御手段の算出結果に基づいて前
記入力データから所定のデータを削減するか又は前記入
力データに所定のデータを付加する削減挿入手段と、こ
の削減挿入手段の出力を一定データレートで出力する伝
送手段とを具備したものである。

【００３０】本発明において、入力データはシンタック
スデコード手段によってシンタックスデコードされ、符
号量に関する計測結果が得られる。制御手段は、この計
測結果に基づいて削減又は付加する符号量を算出する。
例えば、制御手段は、ピクチャの符号量が大きく、受信
バッファがアンダーフローする場合には、アンダーフロ
ーを回避するために必要な削減符号量を算出する。削減
挿入手段は、制御手段の算出結果に基づいて入力データ
から所定のデータを削減するか又は入力データに所定の
データを付加する。削減挿入手段の出力は伝送手段によ
って一定データレートで出力される。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について詳細に説明する。図１は本発明に係る
伝送レート変換装置の一実施の形態を示すブロック図で
ある。

【００３２】入力装置１は例えばＤＶＤの再生装置であ
り、ＶＢＲに対応した符号化データのストリーム（以
下、ＶＢＲストリームという）を出力する。なお、ＶＢ
Ｒストリームは例えばＭＰＥＧ規格に対応している。

【００３３】ＭＰＥＧ規格においてはＤＣＴ（離散コサ
イン変換）処理が採用される。ＤＣＴ処理は、ブロック
単位で画素データの空間座標成分を空間周波数成分に変
換する。このＤＣＴ処理のために、画像データは例えば
８×８画素単位のブロック単位にブロック化されて処理
される。ＤＣＴ処理においては、画素データを空間周波
数成分に変換し、変換係数の直流成分（ＤＣ係数）及び
交流成分（ＡＣ係数）を水平及び垂直周波数の低域から
高域に向かって順次出力する。このＤＣＴ変換係数を所
定の量子化幅で量子化することにより、符号量を削減す
ることができる。更に、ＭＰＥＧ規格では、量子化出力
に対して、例えばハフマン符号化等の可変長符号化を行
って、符号量を一層削減する。可変長符号化による発生
符号量に基づいて量子化幅を制御することにより、ＶＢ
Ｒに対応した符号化データを得ることができる。

【００３４】入力装置１からのＶＢＲストリームはシン
タックスデコード部２に供給される。シンタックスデコ
ード部２は入力されたＶＢＲストリームをシンタックス
デコードしてそのストリーム構造を解釈し、各種符号量
を計測する。即ち、シンタックスデコード部２は、例え
ば、ＶＢＲストリームの各ＧＯＰの先頭データ位置を検
出し、各ＧＯＰ毎に、符号量の合計、表示に必要な時間
及びＡＣ係数の符号量（ＡＣ符号量）等を計測する。シ
ンタックスデコード部２からの各種計測値は制御部４に
供給される。

【００３５】シンタックスデコード部２によってシンタ
ックスデコードされたストリームは例えばＧＯＰ単位で
バッファ３に供給される。バッファ３は入力されたスト
リームを記憶して、ＡＣ係数削除部５に出力する。ＡＣ
係数削除部５は、制御部４に制御されて、バッファ３か
ら読出したデータから所定のＡＣ係数を削除して伝送バ
ッファ７に出力するようになっている。

【００３６】伝送バッファ７にはスタッフィング挿入部
６からのデータも与えられるようになっている。スタッ
フィング挿入部６は、制御部４に制御されて、伝送する
ストリームに付加するための所定のスタッフィングデー
タを伝送バッファ７に出力するようになっている。

【００３７】伝送バッファ７はＡＣ係数削除部５によっ
てＡＣ係数が削除されたストリームをＣＢＲのストリー
ム（ＣＢＲストリーム）に変換して出力する。また、伝
送バッファ７はＡＣ係数削除部５によってＡＣ係数が削
除されていないストリームが与えられることもある。こ
の場合には、伝送バッファ７は入力されたストリームに
スタッフィング挿入部６からのスタッフィングデータを
付加した後、ＣＢＲストリームに変換して出力する。伝
送バッファ７からのＣＢＲストリームは図示しないＣＢ
Ｒの伝送路を介して伝送されるようになっている。

【００３８】制御部４は、シンタックスデコード部２か
らの計測結果に基づいて、受信側の受信バッファがオー
バーフロー又はアンダーフローしないために必要な符号
量を算出して、ＡＣ係数削除部５及びスタッフィング挿
入部６を制御する。即ち、制御部４は、ＣＢＲの伝送路
の伝送レートと１ＧＯＰの表示に要する時間とからＧＯ
Ｐ単位で目標データ量を演算し、ＧＯＰの符号量の合計
と目標データ量とから削減又は付加すべき符号量を算出
する。

【００３９】ところで、符号量を削減する場合には、Ａ
Ｃ係数の符号のみを対象とする。この場合において、削
減するＡＣ係数をＧＯＰ内の各ブロックに均等に配分し
ても、画質の劣化は各ブロックで均等にならない。ま
た、Ｐ，Ｂピクチャにおいては、ＡＣ係数を有していな
いブロックが存在し、このようなブロックについては符
号量を削減することはできない。

【００４０】そこで、シンタックスデコード部１は、各
ブロックのＡＣ係数の符号量も計測するようになってお
り、制御部４は、この計測結果を用いて、削除しなけれ
ばならない符号量とＧＯＰ全体のＡＣ符号量の比に基づ
いて、各ブロックのＡＣ係数を削減するようになってい
る。即ち、ＡＣ係数の符号量が大きいブロックについて
はＡＣ係数の符号量の削減量を大きくし、ＡＣ係数の符
号量が比較的小さいブロックについてはＡＣ係数の符号
量の削減量を小さくして、画面内の全ブロックに亘って
ＡＣ係数を削減することにより画質の劣化を均質化す
る。

【００４１】制御部４は、例えば各ＧＯＰ毎に、削除す
るＡＣ係数の情報及び付加するスタッフィングデータの
情報を夫々ＡＣ係数削除部５及びスタッフィング挿入部
６に出力するようになっている。

【００４２】次に、このように構成された実施の形態の
動作について図２乃至図５を参照して説明する。図２は
横軸にＧＯＰ単位の時間をとり縦軸にビットレートをと
って、ＶＢＲストリームをＣＢＲストリームに変換した
場合のビットレートを示すグラフである。図２は図９に
対応している。図３はＡＣ係数の削除を説明するための
説明図である。また、図４及び図５は横軸にピクチャ単
位のデコード時間をとり縦軸に受信バッファの記憶量
（受信バッファ量）をとって、本実施の形態においてＶ
ＢＲストリームをＣＢＲストリームに変換した場合にお
ける受信バッファ量を説明するためのグラフである。

【００４３】入力装置１からのＶＢＲストリームはシン
タックスデコード部２に供給される。シンタックスデコ
ード部２によってＶＢＲストリームはシンタックスデコ
ードされ、各種符号量が計測される。この計測値は制御
部４に供給される。シンタックスデコード部２によって
シンタックスデコードされたストリームはバッファ３に
与えられ、時間合わせが行われた後例えばＧＯＰ単位で
ＡＣ係数削除部５に供給される。

【００４４】制御部４は伝送路の伝送レートと１ＧＯＰ
を表示する時間とから１ＧＯＰの目標データ量を演算
し、ＧＯＰ毎に削減するデータ量又は付加するデータ量
を算出する。

【００４５】いま、入力されたＶＢＲストリームのＧＯ
Ｐ単位のビットレートが図２に示すものであるものとす
る。即ち、ＣＢＲの伝送レートよりも高いビットレート
のＧＯＰが存在し、単にＣＢＲストリームに変換しただ
けでは、受信側の受信バッファがアンダーフローしてし
まうストリームを伝送するものとする。制御部４は、Ｃ
ＢＲの伝送レートを越えるビットレートのＧＯＰについ
ては、削除すべきＡＣ係数の符号量を算出し、更に、各
ブロックのＡＣ係数の符号量に基づいて、各ブロック毎
に削減するＡＣ係数の符号量を求める。

【００４６】説明を簡略化するために、符号量を削減す
べき対象ＧＯＰが５ピクチャで構成され、各ピクチャは
水平３ブロック、垂直３ブロックの９ＤＣＴブロックで
構成されているものとする。図３はこの対象ＧＯＰのＡ
Ｃ係数の削減を説明するためのものであり、図３（ａ）
乃至（ｅ）はＡＣ係数削除部５に入力される対象ＧＯＰ
のＤＣＴ変換係数のビット数を示し、図３（ｆ）乃至
（ｊ）はＡＣ係数削除部５によってＡＣ係数が削除され
た後のＤＣＴ変換係数のビット数を示している。図３
（ａ）乃至（ｅ）は夫々対象ＧＯＰの第１乃至第５ピク
チャに対応しており、図３（ｆ）乃至（ｊ）も夫々第１
乃至第５ピクチャに対応している。なお、図３（ａ）乃
至（ｊ）の右下の数字は、各ピクチャのＡＣ係数の総ビ
ット数を示している。

【００４７】ＧＯＰの目標データ量は出力伝送レート×
１秒当たりの伝送枚数によって算出する。いま、目標デ
ータ量が４０６ビットであるものとする。また、対象Ｇ
ＯＰのデータ量が５００ビットで、このＧＯＰ内のＡＣ
係数符号量が３９３ビットであるものとする。削除可能
なＡＣ係数は３９３ビットであるので、各種ヘッダ情報
及び動きベクトル等の削除することができないデータの
符号量は、５００−３９３＝１０７ビットである。目標
データ量が４０６ビットであるので、目標とするＡＣ係
数の符号量は４０６−１０７＝２９９ビットになる。Ａ
Ｃ符号量を２９９ビットにするためには、対象ＧＯＰか
ら９４（＝３９３−２９９）ビットだけＡＣ係数を削減
すればよい。

【００４８】図３の例では、ＧＯＰ内に４５個の変換係
数を有しているが、９４ビットを削減するために各変換
係数から均等に約２ビットずつ削減するものとすると、
例えば第１ピクチャ（図３（ａ））の画像の劣化は比較
的小さいのに対し、第２ピクチャの画像ではＡＣ係数を
殆ど伝送することができなくなることから画質劣化が極
めて大きくなる。

【００４９】そこで、上述したように、制御部４は各ブ
ロックのＡＣ係数の符号量に基づいて各ブロック毎に削
減する符号量を求める。例えば、制御部４は各ブロック
の各変換係数の符号量を２９９／３９３倍に制限する。
こうして、図３（ｆ）乃至（ｊ）に示す変換係数のビッ
ト数が得られる。

【００５０】制御部４は各ブロックの各変換係数に対す
る削減ビット数の情報をＡＣ係数削除部５に出力する。
ＡＣ係数削除部５はバッファ３を介して入力されたスト
リームから制御部４によって指定されたＡＣ係数を削除
して出力する。各ブロックのＡＣ係数の符号量に応じた
比率でＡＣ係数を削減するので、各ピクチャ毎の画質劣
化を均一にすることができる。

【００５１】なお、ＡＣ係数は、複数のビットによって
１つの符号語を構成していることから、制御部４が指定
する削除ビット数とＡＣ係数削除部５が削除可能なビッ
ト数とは一致しない。そこで、ＡＣ係数削除部５は、符
号語の一部のみが削除ビットとして指定された場合に
は、この符号語については削除することなく伝送バッフ
ァ７に出力し、伝送バッファ７に超過して書込まれた符
号量分については、次のブロックの削除ビット数として
繰り越すことにより、ＧＯＰ全体で符号量を指定ビット
数に抑制するようになっている。

【００５２】また、フレーム間圧縮を用いたＰピクチャ
及びＢピクチャにおいては、ＤＣ係数に相当する係数も
ＡＣ係数と同等に扱っており、１つも係数を符号化して
いない場合はヘッダ情報に示すことになっている。前の
ブロックからの繰り越しによって、ブロックの送ること
のできる符号量が０ビット以下になったとしても、Ｐ，
Ｂピクチャでは最低１つのＡＣ係数符号語は伝送バッフ
ァに書込むことによって、そのヘッダ情報を書き換える
ことなくＭＰＥＧのシンタックスに従ったＣＢＲストリ
ームを作成することができる。

【００５３】ＡＣ係数削除部５からのストリームは伝送
バッファ７に供給され、伝送バッファ７によってＣＢＲ
ストリームに変換されて出力される。ＡＣ係数削除部５
によってＡＣ係数が削除されているので、図２の太線に
て示すように、ＧＯＰ単位のビットレートはＣＢＲの伝
送レート以下に抑制される。

【００５４】このＣＢＲストリームを受信側において受
信してデコードするものとする。受信データは受信バッ
ファに供給されて、各ピクチャのデコードタイミングに
基づいて読出される。図４の細線は送信側においてＶＢ
Ｒストリームを単にＣＢＲストリームに変換して伝送し
た場合の受信バッファ量を示し、太線は図１の実施の形
態によってＣＢＲストリームに変換されたデータを受信
した場合の受信バッファ量を示している。図４は図１２
に対応しており、図１のＶＢＲストリームの第０，１，
２，…ピクチャの符号量は図１２の符号量と同一であ
る。

【００５５】このようなＶＢＲストリームを単にＣＢＲ
ストリームに変換すると、ピクチャの復元に用いられる
データのデータ量が比較的大きいことから、図４の細線
にて示すように、受信バッファにおいてアンダーフロー
が発生する。これに対し、本実施の形態においては、ピ
クチャに割り当てられる符号量がＣＢＲの伝送レート及
び１ＧＯＰを表示する時間に応じて制御されている。即
ち、図４の例では、ＶＢＲストリームのＡＣ係数が削減
された後ＣＢＲストリームに変換されている。このた
め、受信側のデコード時には、ピクチャの復元に用いら
れるデータのデータ量が抑制され、図４の太線に示すよ
うに、第５及び第６ピクチャにおいて受信バッファがア
ンダーフローすることが防止されている。

【００５６】図２乃至図４は受信バッファにおいてアン
ダーフローが発生する場合の例であったが、受信バッフ
ァにオーバーフローが発生することもある。この場合に
は、制御部４はスタッフィングデータを挿入するための
情報を出力する。

【００５７】すなわち、制御部４は、ＧＯＰのレートが
低く、受信バッファにオーバーフローが発生してしまう
場合には、スタッフィング挿入部６を制御する。制御部
４は、シンタックスデコード部１からの計測値に基づい
て、スタッフィングバイトの挿入ビット数を算出し、ス
タッフィング挿入部６を制御する。スタッフィング挿入
部６は、制御部４に制御されてスタッフィングバイトを
発生して伝送バッファ７に出力する。伝送バッファ７は
入力されたＶＢＲストリームにスタッフィングバイトを
挿入した後、ＣＢＲストリームに変換して出力する。

【００５８】図５の細線は送信側においてＶＢＲストリ
ームを単にＣＢＲストリームに変換して伝送した場合の
受信バッファ量を示し、太線は図１の実施の形態によっ
てＣＢＲストリームに変換されたデータを受信した場合
の受信バッファ量を示している。

【００５９】このようなＶＢＲストリームを単にＣＢＲ
ストリームに変換すると、ピクチャの復元に用いられる
データのデータ量が比較的小さいことから、図５の細線
にて示すように、受信バッファにおいてオーバーフロー
が発生する。これに対し、図５の例では、スタッフィン
グ挿入部６によって、ＶＢＲストリームにスタッフィン
グバイトが挿入された後にＣＢＲストリームに変換され
ている。このため、受信側のデコード時には、ピクチャ
の復元に用いられるデータのデータ量が増大し、図５の
太線に示すように、第５及び第７ピクチャにおいて受信
バッファがオーバーフローすることが防止されている。

【００６０】このように、本実施の形態においては、受
信バッファにオーバーフロー又はアンダーフローが発生
するような低レート又は高レートのＧＯＰについては、
夫々スタッフィングデータを挿入するか又はＡＣ係数を
削減した後にＣＢＲストリームに変換している。これに
より、受信バッファがオーバーフロー又はアンダーフロ
ーすることが防止される。更に、符号量の制御は各ピク
チャ毎に均等に、且つ、画面全体に均等に割り当ててお
り、画質の劣化を画面全体に亘って均一にすることによ
り、画面品位劣化を抑制している。

【００６１】ところで、ＭＰＥＧ等においては、ＧＯＰ
の先頭にはＩピクチャが配列されて伝送される。受信側
では、Ｉピクチャの復元画像を以降のＰピクチャ及びＢ
ピクチャを復号化するための参照画像として用いる。従
って、Ｉピクチャに誤りが発生すると、この誤りは他の
ピクチャにも伝搬される。これに対し、Ｂピクチャの復
元画像は他のピクチャの参照画像として用いられない。
つまり、Ｂピクチャに発生した誤りが伝搬することはな
い。また、ＧＯＰ内の前半に配列されて伝送されたＰピ
クチャの復元画像は以後に伝送されたＰピクチャの復号
化において参照画像として用いられるが、ＧＯＰ内の最
後に配列されて伝送されたＰピクチャはＢピクチャの復
号化に用いる参照画像としてしか使用されない。

【００６２】このように、ＧＯＰの各ピクチャの種類に
応じてＧＯＰ内の画質に及ぼす影響が異なる。従って、
制御部４がピクチャタイプに応じて削減又は挿入するビ
ット数に重み付けすることにより、各ＧＯＰのレートを
一定に制御する場合に比べて、画質を改善することが可
能である。

【００６３】更に、上述した実施の形態においては、各
ＧＯＰ単位で一定のデータ量に固定レート化する方法に
ついて説明したが、伝送バッファの占有量と受信バッフ
ァの占有量とは１対１に対応することを利用して、伝送
バッファの占有量から仮想的な受信バッファの占有量を
チェックし、受信バッファの占有量が多い場合には、Ｇ
ＯＰの目標データ量を多くするように制御してもよいこ
とは明らかである。

【００６４】図６は本発明の他の実施の形態を示すブロ
ック図である。図６において図１と同一の構成要素には
同一符号を付して説明を省略する。

【００６５】図１の実施の形態においてはＶＢＲストリ
ームをＣＢＲストリームに変換する例について説明した
が、本発明はＣＢＲストリームを更に低レートのＣＢＲ
ストリームに変換する場合にも適用可能である。

【００６６】図６は入力装置１に代えて入力装置８を用
いて、スタッフィング挿入部６を削除した点が図１の実
施の形態と異なる。入力装置８はＣＢＲに対応した符号
化データのストリーム（ＣＢＲストリーム）を出力す
る。このＣＢＲストリームも例えばＭＰＥＧ規格に対応
している。

【００６７】入力装置１からのＣＢＲストリームはシン
タックスデコード部２に供給される。ＣＢＲストリーム
はバッファ３を介してＡＣ係数削除部５に供給される。
ＣＢＲストリームはＡＣ係数削除部５によってＡＣ係数
が削除された後、伝送バッファ７を介して出力される。
こうして、低レートに変換されたＣＢＲストリームが得
られる。

【００６８】他の作用及び効果は図１の実施の形態と同
様である。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｖ
ＢＲに対応した符号化ストリームをＣＢＲで伝送する場
合でも、復号化時に受信バッファがオーバーフロー又は
アンダーフローすることを防止することができるという
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る伝送レート変化装置の一実施の形
態を示すブロック図。

【図２】実施の形態を説明するためのグラフ。

【図３】実施の形態を説明するための説明図。

【図４】実施の形態の動作を説明するためのグラフ。

【図５】実施の形態の動作を説明するためのグラフ。

【図６】本発明の他の実施の形態を示すブロック図。

【図７】ＭＰＥＧ規格の符号化を説明するための説明
図。

【図８】ＣＢＲの伝送路を説明するためのグラフ。

【図９】ＶＢＲの伝送路を説明するためのグラフ。

【図１０】ＣＢＲにおける受信バッファ量を説明するた
めのグラフ。

【図１１】ＶＢＲにおける受信バッファ量を説明するた
めのグラフ。

【図１２】従来例の問題点を説明するためのグラフ。

【符号の説明】

２…シンタックスデコード部、４…制御部、５…ＡＣ係
数削除部、６…スタッフィング挿入部、７…伝送バッフ
ァ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力データをシンタックスデコードして
   符号量に関する計測結果を得るシンタックスデコード手
   段と、 受信側の受信バッファの占有量を制御するために、前記
   計測結果に基づいて削減又は付加する符号量を算出する
   制御手段と、 この制御手段の算出結果に基づいて前記入力データから
   所定のデータを削減するか又は前記入力データに所定の
   データを付加する削減挿入手段と、 この削減挿入手段の出力を一定データレートで出力する
   伝送手段とを具備したことを特徴とする伝送レート変換
   装置。
2. 【請求項２】 前記入力データは、所定のブロック単位
   で符号化され複数枚のピクチャによって構成されるグル
   ープ単位で入力されるものであって、 前記制御手段は、前記グループ単位で求めた削減符号量
   と前記入力データの符号量との比率に応じて前記ブロッ
   ク毎に削減する符号量を算出することを特徴とする請求
   項１に記載の伝送レート変換装置。
3. 【請求項３】 前記入力データは直交変換符号化された
   ものであって、 前記制御手段は、前記入力データに含まれる交流成分の
   みを削減するための算出結果を出力することを特徴とす
   る請求項１に記載の伝送レート変換装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、前記入力データのピク
   チャタイプに基づいて、符号量配分を変更することを特
   徴とする請求項１に記載の伝送レート変換装置。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、前記伝送手段に保持さ
   れているデータ量に基づいて、符号量配分を変更するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の伝送レート変換装置。