JPH09331531A - 画像符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な予測モデルに基づいて符号量を予測す
ることにより、1フレームで符号量制御が完結してシー
ンチェンジに対応可能な画像符号化装置を実現するこ
と。 【解決手段】 入力信号を分析して画像の性質を表すア
クティビティを求め、アクティビティと予測中間量子化
ステップとから、あらかじめ定められた予測モデルに基
づいて予測符号量を求める。次にこの予測符号量と目標
とする目標符号量とを比較して量子化ステップを決定す
る。予測符号量が目標符号量に近い場合は予測量子化ス
テップを量子化手段に与えて入力信号を量子化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像を蓄積・伝送
するために画像信号を効率良く符号化する画像符号化装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像信号を所定のデータ量で伝送
したり、蓄積したりする用途が増え、そのために画像信
号を所定の符号量に圧縮する符号量制御法の開発が必要
とされるようになっている。動画像信号を画面内符号化
し、磁気テープ上の記録容量の決められたトラックに記
録したり、電子スチルカメラのように静止画像を、決め
られた記録容量のメモリカードに決められた枚数を記録
するためには、定められた記録容量をこえないように画
像信号の符号量を制御する必要がある。従来の画像の符
号化方式としては、ＭＰＥＧやＪＰＥＧなどが盛んに用
いられているが、これらの従来の符号量制御方式の例と
してＭＰＥＧ２におけるテストモデルの画像符号化装置
のブロック図を図１４に示す。テストモデルとはＭＰＥ
Ｇ２の符号化方式を国際標準として採用するにあたって
検討過程で作られた符号化モデルである。図示のよう
に、この画像符合化装置は、入力信号１が入力されるブ
ロック化手段２、ブロック化信号３が印加される直交変
換手段４、直交変換係数５が印加される量子化手段６、
量子化係数７が入力端に印加される可変長符号化手段８
符号化信号９が入力端に印加されるバッファ量計算手段
１０量子化ステップ決定制御信号１１が入力端に印加さ
れ量子化ステップ１３を決定する量子化ステップ決定手
段１２、をそれぞれ備えている。目標符号量１４はバッ
ファ量計算手段１０に印加される。

【０００３】以上のように構成された従来の画像符号化
装置の動作を以下に説明する。ブロック化手段２では入
力信号１を符号化処理の単位であるブロック単位に分割
しブロック化信号３を形成し、直交変換手段４に出力す
る。直交変換手段４では入力されたブロック化信号３に
対してＤＣＴやアダマール変換、ハール変換などの直交
変換を行い直交変換係数５を形成して量子化手段６に出
力する。量子化手段６では、量子化ステップ決定手段１
２から出力された量子化ステップ１３を用いて直交変換
係数５の量子化処理を行い量子化係数７を形成して可変
長符号化手段８に出力する。可変長符号化手段８では、
量子化係数７に2次元ハフマン符号化などの可変長符号
化を行って符号化信号９を出力する。符号化信号９は次
の入力信号の符号化に用いるため、バッファ量計算手段
１０に出力される。バッファ量計算手段１０では、符号
化信号９とあらかじめ定められた目標符号量１４とか
ら、入力信号の符号化難易度を示すバッファ量を計算す
る。バッファ量が多い場合は次の入力に対しては量子化
ステップを小さくし符号量を多くするように制御する。
逆にバッファ量が少ない場合には量子化ステップを大き
くし符号量を少なくするように制御する。バッファ量計
算手段１０は上記の制御を行う量子化ステップ決定制御
信号１１を形成して量子化ステップ決定手段１２に出力
する。なお、最初の入力信号に対しては、バッファ量と
して「所定の定数値」を用いる。量子化ステップ決定手
段１２では量子化ステップ決定制御信号１１に基づいて
量子化ステップ１３を決定し、量子化手段６に出力す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の構成で
は、符号量制御に用いるバッファ量の初期状態として定
数値を用いているので、符号量制御を開始してから符号
量が目標符号量に対して安定するまでに時間がかかり、
その間は適切な符号量制御ができない。また、時間的に
先行する前フレームでの符号量からバッファ量を計算す
るので、画面の画像が変化するシーンチェンジが生じた
場合には、上記のような符号量制御方法では対応できな
い。本発明は、あらかじめ画像の性質を分析して符号量
を予測することにより、上記課題を解決する装置を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、入力信号を分
析して画像の性質を表すアクティビティを求め、アクテ
ィビティと符号量を予測するとき仮に設定される量子化
ステップである予測中間量子化ステップとから、あらか
じめ定めた予測モデルに基づいて予測符号量を計算す
る。次にこの予測符号量と、目標とする符号量である目
標符号量とを比較し、予測量子化ステップを決定する。
予測符号量が目標符号量に近い場合は予測量子化ステッ
プを量子化手段に与えて入力信号を量子化する。予測符
号量が目標符号量と大幅に異なる場合は予測中間量子化
ステップを変更して予測符号量を変更する。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の画像符号化装置は、入力
信号を符号化処理単位にブロック化しブロック化信号を
出力するブロック化手段と、前記入力信号から画像の性
質を表わすアクティビティを計算し出力するアクティビ
ティ計算手段と、前記アクティビティと符号量を予測す
るとき仮に設定される量子化ステップである予測中間量
子化ステップとから、所定の予測モデルに基づいて予測
符号量を計算し出力する予測符号量計算手段と、前記予
測符号量と目標符号量とを比較し、量子化ステップ決定
制御信号を出力する量子化ステップ決定手段と、前記量
子化ステップ決定制御信号に基づき、前記予測符号量が
前記目標符号量と大幅に異なる場合には、変更した予測
中間量子化ステップを前記予測符号量計算手段に出力
し、前記予測符号量が前記目標符号量に近い場合には、
予測量子化ステップを量子化手段に出力する量子化ステ
ップ決定手段と、前記ブロック化信号を直交変換し、直
交変換係数を出力する直交変換手段と、前記直交変換係
数を前記予測量子化ステップにより量子化し量子化係数
を出力する量子化手段と、前記量子化係数を可変長符号
化し、符号化信号を出力する可変長符号化手段とを有す
る。

【０００７】画像符号化装置は、インターレース入力信
号を記憶して、第1フィールドをフィールド信号として
出力し、第1フィールド信号と第2フィールド信号とから
フレーム信号を構成し出力するメモリ手段と、前記フレ
ーム信号を符号化処理単位にブロック化しブロック化信
号を出力するブロック化手段と、前記フィールド信号か
ら画像の性質を表わすアクティビティを計算し出力する
アクティビティ計算手段と、前記アクティビティと予測
中間量子化ステップとから、所定の予測モデルに基づい
て予測符号量を計算し出力する予測符号量計算手段と、
前記予測符号量と目標符号量とを比較し、量子化ステッ
プ決定制御信号を出力する量子化ステップ決定手段と、
前記量子化ステップ決定制御信号に基づき、前記予測符
号量が前記目標符号量と大幅に異なる場合には、変更し
た予測中間量子化ステップを前記予測符号量計算手段に
出力し、前記予測符号量が前記目標符号量に近い場合に
は、予測量子化ステップを量子化手段に出力する量子化
ステップ決定手段と、前記ブロック化信号を直交変換
し、直交変換係数を出力する直交変換手段と、前記直交
変換係数を前記予測量子化ステップにより量子化し量子
化係数を出力する量子化手段と、前記量子化係数を可変
長符号化し、符号化信号を出力する可変長符号化手段と
を有する。

【０００８】さらに画像符号化装置は、プログレッシブ
入力信号をインターレース化して、片方のフィールド信
号を出力するインターレース化手段と、前記プログレッ
シブ入力信号を符号化処理単位にブロック化しブロック
化信号を出力するブロック化手段と、前記フィールド信
号から画像の性質を表わすアクティビティを計算し出力
するアクティビティ計算手段と、前記アクティビティと
予測中間量子化ステップとから、所定の予測モデルに基
づいて予測符号量を計算し出力する予測符号量計算手段
と、前記予測符号量と目標符号量とを比較し、量子化ス
テップ決定制御信号を出力する量子化ステップ決定手段
と、前記量子化ステップ決定制御信号に基づき、前記予
測符号量が前記目標符号量と大幅に異なる場合には、変
更した予測中間量子化ステップを前記予測符号量計算手
段に出力し、前記予測符号量が前記目標符号量に近い場
合には、予測量子化ステップを量子化手段に出力する量
子化ステップ決定手段と、前記ブロック化信号を直交変
換し、直交変換係数を出力する直交変換手段と、前記直
交変換係数を前記予測量子化ステップにより量子化し量
子化係数を出力する量子化手段と、前記量子化係数を可
変長符号化し、符号化信号を出力する可変長符号化手段
とを有する。

【０００９】さらに画像符号化装置は、入力信号を符号
化処理単位にブロック化しブロック化信号を出力するブ
ロック化手段と、前記入力信号から画像の性質を表わす
アクティビティを計算し出力するアクティビティ計算手
段と、前記アクティビティと予測中間量子化ステップと
から、所定の予測モデルに基づいて予測符号量を計算し
出力する予測符号量計算手段と、前記予測符号量と目標
符号量と実際の符号量とを比較し、量子化ステップ決定
制御信号を出力する量子化ステップ決定手段と、前記量
子化ステップ決定制御信号に基づき、前記符号量と前記
目標符号量との誤差を考慮し、前記予測符号量が前記目
標符号量と大幅に異なる場合には、変更した予測中間量
子化ステップを前記予測符号量計算手段に出力し、前記
予測符号量が前記目標符号量に近い場合には、最適化量
子化ステップを量子化手段に出力する量子化ステップ決
定手段と、前記ブロック化信号を直交変換し、直交変換
係数を出力する直交変換手段と、前記直交変換係数を前
記最適化量子化ステップにより量子化し量子化係数を出
力する量子化手段と、前記量子化係数を可変長符号化
し、符号化信号を出力する可変長符号化手段と、前記符
号化信号から符号量を計算する符号量計算手段とを有す
る。

【００１０】さらに画像符号化装置は、入力信号を符号
化処理単位にブロック化しブロック化信号を出力するブ
ロック化手段と、前記入力信号から画像の性質を表わす
アクティビティを計算し出力するアクティビティ計算手
段と、前記アクティビティと修正可能な仮の量子化ステ
ップである修正中間量子化ステップとから、所定の予測
モデルに基づいて予測符号量を計算し出力する予測符号
量計算手段と、前記予測符号量と目標符号量と実際の符
号量とを比較し、量子化ステップ決定制御信号を出力す
る量子化ステップ決定手段と、前記量子化ステップ決定
制御信号に基づき、前記予測符号量が前記目標符号量と
大幅に異なる場合には、変更した中間量子化ステップを
前記予測符号量計算手段に出力し、前記予測符号量が前
記目標符号量に近い場合には、予測量子化ステップを量
子化手段に出力する量子化ステップ決定手段と、前記予
測量子化ステップが入力されるまでの平均値を計算し
て、入力された前記予測量子化ステップと比較し、量子
化ステップを修正するための量子化ステップ修正制御信
号を出力する量子化ステップ平均値計算手段と、前記中
間量子化ステップを、前記量子化ステップ修正制御信号
に基づいて修正し、修正中間量子化ステップを前記予測
符号量計算手段に出力する量子化ステップ修正手段と、
前記ブロック化信号を直交変換し、直交変換係数を出力
する直交変換手段と、前記直交変換係数を前記予測量子
化ステップにより量子化し量子化係数を出力する量子化
手段と、前記量子化係数を可変長符号化し、符号化信号
を出力する可変長符号化手段と、前記符号化信号から符
号量を計算する符号量計算手段とを有する。

【００１１】さらに画像符号化装置は、入力信号を符号
化処理単位にブロック化しブロック化信号を出力するブ
ロック化手段と、前記入力信号から画像の性質を表わす
アクティビティを計算し出力するアクティビティ計算手
段と、前記アクティビティと予測中間量子化ステップと
から、所定の予測モデルに基づいて予測符号量を計算し
出力する予測符号量計算手段と、前記予測符号量と目標
符号量とを比較し、予測符号量修正制御信号を出力する
符号量比較手段と、前記予測符号量を、前記予測符号量
制御信号に基づき予測符号量を修正する前記量子化ステ
ップ決定制御信号に基づき、前記予測符号量が前記目標
符号量と大幅に異なる場合には、変更した予測中間量子
化ステップを前記予測符号量計算手段に出力し、前記予
測符号量が前記目標符号量に近い場合には、予測量子化
ステップを出力する量子化ステップ決定手段と、前記予
測量子化ステップに基づき、線形量子化パラメータまた
は非線形量子化パラメータを選択し量子化パラメータを
出力する線形／非線形量子化選択手段と、前記ブロック
化信号を直交変換し、直交変換係数を出力する直交変換
手段と、前記直交変換係数を前記予測量子化パラメータ
により量子化し量子化係数を出力する量子化手段と、前
記量子化係数を可変長符号化し、符号化信号を出力する
可変長符号化手段とを有する。

【００１２】さらに画像符号化装置は、入力信号を符号
化処理単位にブロック化しブロック化信号を出力するブ
ロック化手段と、前記入力信号から画像の性質を表わす
アクティビティを計算し出力するアクティビティ計算手
段と、前記アクティビティと予測中間量子化ステップと
から、所定の予測モデルに基づいて予測符号量を計算
し、さらに予測符号量修正制御信号に基づいて修正され
た予測符号量を出力する予測符号量計算手段と、前記予
測符号量と目標符号量とを比較し、量子化ステップ決定
制御信号を出力する量子化ステップ決定手段と、前記量
子化ステップ決定制御信号に基づき、前記予測符号量が
前記目標符号量と大幅に異なる場合には、変更した予測
中間量子化ステップを前記予測符号量計算手段に出力
し、前記予測符号量が前記目標符号量に近い場合には、
予測量子化ステップを量子化手段に出力する量子化ステ
ップ決定手段と、前記量子化マトリクスから、量子化の
重み付けの分布を勾配値として計算し、この勾配値に基
づく予測符号量修正制御信号を出力する量子化マトリク
ス勾配計算手段と、前記ブロック化信号を直交変換し、
直交変換係数を出力する直交変換手段と、前記直交変換
係数を前記予測量子化ステップと前記量子化マトリクス
とにより量子化し量子化係数を出力する量子化手段と、
前記量子化係数を可変長符号化し、符号化信号を出力す
る可変長符号化手段とを有する。

【００１３】さらに画像符号化装置は、入力信号を符号
化処理単位にブロック化しブロック化信号を出力するブ
ロック化手段と、前記入力信号から画像の性質を表わす
アクティビティを計算し出力するアクティビティ計算手
段と、前記アクティビティと修正中間量子化ステップと
から、所定の予測モデルに基づいて予測符号量を計算し
出力する予測符号量計算手段と、前記予測符号量と目標
符号量と実際の符号量とを比較し、量子化ステップ決定
制御信号を出力する量子化ステップ決定手段と、前記量
子化ステップ決定制御信号に基づき、前記予測符号量が
前記目標符号量と大幅に異なる場合には、前記修正中間
量子化ステップの変更を前記予測符号量計算手段に指示
し、前記予測符号量が前記目標符号量に近い場合には、
前記修正中間量子化ステップを予測量子化ステップとし
て量子化手段に出力する量子化ステップ決定手段と、発
生符号量と前記目標符号量の差を用いて、前記予測量子
化ステップを基準に修正した修正量子化ステップを出力
する量子化ステップ修正手段と、前記ブロック化信号を
直交変換し、直交変換係数を出力する直交変換手段と、
前記直交変換係数を前記修正量子化ステップにより量子
化し量子化係数を出力する量子化手段と、前記量子化係
数を可変長符号化し、符号化信号を出力する可変長符号
化手段と、前記符号化信号から符号量を計算する符号量
計算手段とを有する。

【００１４】さらに画像符号化装置は、入力信号を符号
化処理単位にブロック化しブロック化信号を出力するブ
ロック化手段と、前記入力信号から画像の性質を表わす
アクティビティを計算し出力するアクティビティ計算手
段と、前記アクティビティと修正中間量子化ステップと
から、所定の予測モデルに基づいて予測符号量を計算し
出力する予測符号量計算手段と、前記予測符号量と目標
符号量と実際の符号量とを比較し、量子化ステップ決定
制御信号を出力する量子化ステップ決定手段と、前記量
子化ステップ決定制御信号に基づき、前記予測符号量が
前記目標符号量と大幅に異なる場合には、前記修正中間
予測量子化ステップの変更を前記予測符号量計算手段に
指示し、前記予測符号量が前記目標符号量に近い場合に
は、前記修正中間予測量子化ステップを予測量子化ステ
ップとして量子化手段に出力する量子化ステップ決定手
段と、発生符号量と前記目標符号量の差を用いて、前記
予測量子化ステップを基準に修正した修正量子化ステッ
プを出力し、前記予測量子化ステップと前記修正量子化
ステップが大きく異なる場合には前記予測量子化ステッ
プと１つ前の前記修正量子化ステップを基準に次の修正
量子化ステップを出力する量子化ステップ修正手段と、
前記ブロック化信号を直交変換し、直交変換係数を出力
する直交変換手段と、前記直交変換係数を前記修正量子
化ステップにより量子化し量子化係数を出力する量子化
手段と、前記量子化係数を可変長符号化し、符号化信号
を出力する可変長符号化手段と、前記符号化信号から符
号量を計算する符号量計算手段とを有する。

【００１５】さらに画像符号化装置は、インターレース
入力信号を記憶して、第1フィールドをフィールド信号
として出力し、第1フィールド信号と第2フィールド信号
とからフレーム信号を構成し出力するメモリ手段と、前
記フレーム信号を符号化処理単位にブロック化しブロッ
ク化信号を出力するブロック化手段と、前記フィールド
信号から画像の性質を表わすアクティビティを計算し出
力するアクティビティ計算手段と、前記アクティビティ
と修正中間量子化ステップとから、所定の予測モデルに
基づいて予測符号量を計算し出力する予測符号量計算手
段と、前記予測符号量と目標符号量と実際の符号量とを
比較し、量子化ステップ決定制御信号を出力する量子化
ステップ決定手段と、前記量子化ステップ決定制御信号
に基づき、前記予測符号量が前記目標符号量と大幅に異
なる場合には、前記修正中間予測量子化ステップの変更
を前記予測符号量計算手段に指示し、前記予測符号量が
前記目標符号量に近い場合には、前記修正中間予測量子
化ステップを予測量子化ステップとして量子化手段に出
力する量子化ステップ決定手段と、発生符号量と前記目
標符号量の差を用いて、前記予測量子化ステップを基準
に修正した修正量子化ステップを出力する量子化ステッ
プ修正手段と、前記ブロック化信号を直交変換し、直交
変換係数を出力する直交変換手段と、前記直交変換係数
を前記修正量子化ステップにより量子化し量子化係数を
出力する量子化手段と、前記量子化係数を可変長符号化
し、符号化信号を出力する可変長符号化手段と、前記符
号化信号から符号量を計算する符号量計算手段とを有す
る。

【００１６】さらに画像符号化装置は、インターレース
入力信号を記憶して、第1フィールドをフィールド信号
として出力し、第1フィールド信号と第2フィールド信号
とからフレーム信号を構成し出力するメモリ手段と、前
記フレーム信号を符号化処理単位にブロック化しブロッ
ク化信号を出力するブロック化手段と、前記フィールド
信号から画像の性質を表わすアクティビティを計算し出
力するアクティビティ計算手段と、前記アクティビティ
と修正中間量子化ステップとから、所定の予測モデルに
基づいて予測符号量を計算し出力する予測符号量計算手
段と、前記予測符号量と目標符号量と実際の符号量とを
比較し、量子化ステップ決定制御信号を出力する量子化
ステップ決定手段と、前記量子化ステップ決定制御信号
に基づき、前記予測符号量が前記目標符号量と大幅に異
なる場合には、前記修正中間予測量子化ステップの変更
を前記予測符号量計算手段に指示し、前記予測符号量が
前記目標符号量に近い場合には、前記修正中間予測量子
化ステップを予測量子化ステップとして量子化手段に出
力する量子化ステップ決定手段と、発生符号量と前記目
標符号量の差を用いて、前記予測量子化ステップを基準
に修正した修正量子化ステップを出力し、前記予測量子
化ステップと前記修正量子化ステップが大きく異なる場
合には前記予測量子化ステップと１つ前の前記修正量子
化ステップを基準に次の修正量子化ステップを出力する
量子化ステップ修正手段と、前記ブロック化信号を直交
変換し、直交変換係数を出力する直交変換手段と、前記
直交変換係数を前記修正量子化ステップにより量子化し
量子化係数を出力する量子化手段と、前記量子化係数を
可変長符号化し、符号化信号を出力する可変長符号化手
段と、前記符号化信号から符号量を計算する符号量計算
手段とを有する。

【００１７】

【実施例】以下に図１ないし図１３を参照して本発明の
第１ないし第１１の実施形態を説明する。 《第１の実施形態》図１に第１の実施形態の第１実施例
の画像符号化装置のブロック図を示す。図において、画
像符号化装置は、入力信号1001が印加されるブロック化
手段1004、ブロック化手段1004から出力されるブロック
化信号1005が入力端に印加される直交変換手段1006、直
交変換手段1006から出力される直交変換係数1007が入力
端に印加される量子化手段1008、量子化手段1008から出
力される量子化係数1009が入力端に印加され符号化信号
1011が出力される可変長符号化手段を備えている。さら
に入力信号1001のアクティビティ1022を計算し出力する
アクティビティ計算手段1021、アクティビティ1022が入
力端に印加され予測符号量1024を計算し出力する予測符
号量計算手段1023、予測符号量1024と目標符号量1020を
受けて比較し量子化ステップ決定制御信号1026を出力す
る符号量比較手段1025、量子化ステップ決定制御信号10
26が入力端に印加され予測量子化ステップ1028と予測中
間量子化ステップ1029を出力する量子化ステップ決定手
段1027を備えている。アクティビティ１０２２は、画像
を符号化する際の複雑さや、符号化の難易度を表す指標
となる統計的な数値である。アクティビティ1022として
は、例えば、（１）ブロック内の直交変換係数の桁数の
和、（２）直交変換係数の絶対値の和の平方根と、直交
変換係数が零でない係数の数との積、（３）ブロック内
の画素数の標準偏差、などが用いられる。量子化ステッ
プは、画像の符号化を行う際に符号量を削減するための
基本的手法において用いられる基準値のことである。例
えばＤＣＴなどで変換した後、その係数値をそのまま符
号化するのではなく、量子化ステップ（量子化スケール
又は量子化パラメータとも云う）の値で割り算した値を
符号化する。予測中間量子化ステップとは、符号量を予
測する際に最終的な量子化ステップが決まる前に、中間
的な値として用いられる仮の量子化ステップのことであ
る。

【００１８】以上のように構成された、本実施形態の画
像符号化装置の動作を以下に説明する。動作を「符号化
の部分」と「符号量予測の部分」とに分けて説明する。
まず、「符号化の部分」の動作を説明する。ブロック化
手段1004は、入力信号1001を符号化処理のブロック単位
に分割してブロック化信号1005を生成し、直交変換手段
1006に出力する。符号化処理のブロック単位としては、
ＭＰＥＧのなど場合には水平及び垂直各8画素の矩形ブ
ロックを４つまとめて水平及び垂直各16画素のマクロブ
ロックとして処理する場合もある。またＪＰＥＧなどの
場合には水平及び垂直各8画素の矩形ブロックの場合も
ある。いずれの場合にも符号化方式に対応した処理単位
に分割する。直交変換手段1006では、入力されたブロッ
ク化信号1005にＤＣＴやアダマール変換、ハール変換な
どの直交変換を施し、直交変換係数1007を生成して量子
化手段1008に出力する。量子化手段1008では、後述する
符号量予測の部分で計算される予測量子化ステップに基
づいて量子化処理を行い、量子化係数1009を生成して可
変長符号化手段1010に出力する。可変長符号化手段1010
では、量子化係数1009は2次元ハフマン符号化などの可
変長符号化が施され符号化信号1011として出力される。

【００１９】一方、「符号量予測の部分」の動作は以下
の通りである。アクティビティ計算手段1021では、入力
信号1001を分析して画像の性質を表わすアクティビティ
1022が計算され予測符号量計算手段1023に出力される。
予測符号量計算手段1023では、符号量を予測するとき仮
に設定される量子化ステップである予測中間量子化ステ
ップ1029に基づいて、あらかじめ計算した符号量予測モ
デルに基づいて予測符号量1024を計算し、予測符号量が
目標符号量に近づくまで符号量比較手段1025に出力す
る。符号量比較手段1025では、予測符号量1024と目標符
号量1020とを比較して、予測符号量1024が目標符号量10
20に十分近い場合や、予測符号量1024が目標符号量1020
を超えない場合には量子化ステップ決定制御信号1026を
量子化ステップ決定手段1027に出力して予測量子化ステ
ップを決定する。量子化ステップ決定手段1027では、量
子化ステップ決定制御信号1026に基づいて、量子化ステ
ップを決定する場合には、予測量子化ステップ1028を量
子化手段1008に出力する。また量子化ステップが決定さ
れない場合には、量子化ステップを変更して、予測中間
量子化ステップ1029として予測符号量計算手段1023に出
力して改めて符号量を予測し直す。このように、符号量
を、時間的に先行する前の画面などではなく、現在の画
面から予測することにより1フレーム内で動作が完結す
る符号量制御が実現される。

【００２０】以上のように、本実施形態によれば、画像
の性質を分析してアクティビティを計算し、このアクテ
ィビティから簡単な予測モデルに基づいて符号量を予測
して量子化ステップを決定することにより、適切な量子
化ステップが得られる。その結果記録媒体のあらかじめ
定められた記録領域に画像を記録することが可能とな
る。また1フレーム内で符号量制御が完結するので画面
の画像が変化するシーンチェンジが生じた場合でもそれ
に対応する適切な符号量制御が可能となる。

【００２１】図２に第１の実施形態の第２実施例の画像
符号化装置のブロック図を示す。図において、入力信号
1001はブロック化手段1031に印加されブロック化信号10
32が出力される。ブロック化信号1032は、直交変換手段
1033に印加され、直交変換係数1034が出力される。直交
変換係数1034はアクティビティ計算手段1021に印加され
アクティビティ1022が生成され、予測符号量計算手段10
23に印加される。その他の構成は前記の第１実施例と同
様である。。

【００２２】以上のように構成された、第２実施例の画
像符号化装置の動作を以下に説明する。第２実施例は、
第１実施例の符号量予測のモデル計算に直交変換係数10
34を用いるものである。まず入力信号1001をブロック化
手段1031でブロック化してブロック化信号1032を出力す
る。直交変換手段1033でブロック化信号1032にＤＣＴや
アダマール変換、ハール変換などの直交変換を施し直交
変換係数1034を生成し、アクティビティ計算手段1021に
印加する。アクティビティ計算手段1021では直交変換係
数1034に基づいたアクティビティが計算される。アクテ
ィビティとして、ブロック内の直交変換係数の桁数の和
や、ブロック内の直交変換係数の絶対値の和の平方根と
直交変換係数が０でない係数の数との積を計算する。こ
のようにすると、符号量予測モデルとして、予測符号量
とアクティビティとが１次線形式として表現できること
が経験的に知られており、予測モデルを簡単な１次式で
計算することが可能となる。また、直交変換としてＤＣ
Ｔではなくアダマール変換などを用いることにより、ハ
ードウェア規模を縮小したり、計算処理時間を低減する
ことが可能となる。以上のように、この第２実施例によ
れば、符号量予測モデルを計算の簡単な１次線形式で計
算することにより計算処理時間を低減することが可能と
なる。

【００２３】図３に第１の実施形態の第３実施例の画像
符号化装置のブロック図を示す。図において、入力信号
1001はブロック化手段1035に印加されブロック化信号10
36が出力される。ブロック化信号1036は画素標準偏差値
計算手段1037に印加され、画素標準偏差値1038が出力さ
れる。画素標準偏差値1038はアクティビティ計算手段10
21に印加されアクティビティ1022が生成され、予測符号
量計算手段1023に印加される。その他の構成は前記の第
１実施例と同様である。

【００２４】以上のように構成された、第３実施例の画
像符号化装置の動作を以下に説明する。第３実施例は、
第１の実施形態の符号量予測のモデル計算に画素標準偏
差値を用いたものであり、入力信号1001をブロック化手
段1035でブロック化してブロック化信号1036を出力す
る。ブロック化信号1036は画素標準偏差値手段1038に印
加されて、ブロックの画素の標準偏差値1037が計算して
出力され、アクティビティ計算手段1021で画素標準偏差
値1037に基づいたアクティビティ1022が計算される。ア
クティビティ1022として、ブロック内の画素標準偏差値
1037を用いると、符号量予測モデルとして、予測符号量
1024とアクティビティ1022とが１次線形式として表現で
きることが経験的に知られており、予測モデルを簡単な
１次式で計算することが可能となる。

【００２５】以上のように、第３実施例によれば、符号
量予測モデルとして、計算の簡単な１次線形式で計算す
ることにより計算処理時間を低減することが可能とな
る。

【００２６】《第２の実施形態》図４に第２の実施形態
の画像符号化装置のブロック図を示す。図において、イ
ンターレース入力信号1011は、メモリ手段1102に印加さ
れ、フレーム信号1103がメモリ手段1102から出力され
る。フレーム信号1103はブロック化手段1104に印加され
る。その他の構成は図１と同様である。

【００２７】以上のように構成された、本実施形態の画
像符号化装置の動作を以下に説明する。動作を「符号化
の部分」と「符号量予測の部分」とに分けて説明する。
まず、符号化の部分の動作を説明する。メモリ手段1102
では、インターレス入力信号1101を蓄積してフレーム化
し、フレーム信号1103を生成してブロック化手段1004に
出力する。入力信号がインターレース入力信号1101の場
合、メモリ手段1102によるこのフレーム化処理が必ず必
要である。ブロック化手段1004は、フレーム信号1103を
符号化処理のブロック単位に分割し、ブロック化信号10
05を生成し、直交変換手段1006に出力する。符号化処理
のブロック単位としては、ＭＰＥＧのなど場合には水平
及び垂直各8画素の矩形ブロックを４つまとめて水平及
び垂直各16画素のマクロブロックとして処理する場合も
ある。ＪＰＥＧなどの場合には水平及び垂直各8画素の
矩形ブロックの場合もある。いずれの場合にも符号化方
式に対応した処理単位に分割する。直交変換手段1006で
は入力されたブロック化信号1005にＤＣＴやアダマール
変換、ハール変換などの直交変換を施し、直交変換係数
1007を生成して量子化手段1008に出力する。量子化手段
1008では、後述する符号量予測の部分で計算される予測
量子化ステップに基づいて、量子化処理を行い、量子化
係数1009を生成し、可変長符号化手段1010に出力する。
可変長符号化手段1010では、量子化係数1009は2次元ハ
フマン符号化などの可変長符号化が施され符号化信号10
11として出力される。

【００２８】一方、符号量予測の部分の動作は以下の通
りである。メモリ手段1102では、最初に入力されたイン
ターレース信号1101のフィールド信号1104をアクティビ
ティ計算手段1021に印加する。アクティビティ計算手段
1021では、フィールド信号1104を分析して画像の性質を
表わすアクティビティ1022が計算され予測符号量計算手
段1023に出力される。このとき、フィールド信号はフレ
ーム信号の半分なので、フィールド信号1104のアクティ
ビティの計算はフレーム信号の場合に比べ単純に考える
と半分ですむことになり、計算時間、処理量を低減する
ことが可能となる。予測符号量計算手段1023では、予測
中間量子化ステップ1029に基づいて、あらかじめ計算し
た符号量予測モデルに基づいて予測符号量1024を計算
し、予測符号量1024が目標符号量1020に近づくまで符号
量比較手段1025に予測符号量1024を出力する。符号量比
較手段1025では、予測符号量1024と目標符号量1020とを
比較して、予測符号量1024が目標符号量1020に十分近い
場合や、予測符号量1024が目標符号量1020を超えない場
合に量子化ステップ決定制御信号1026を量子化ステップ
決定手段1027に出力して予測量子化ステップを決定す
る。量子化ステップ決定手段1027では、量子化ステップ
決定制御信号1026に基づいて、量子化ステップを決定す
る場合には、予測量子化ステップ1028を量子化手段1008
に出力する。量子化ステップが決定されない場合には、
量子化ステップを変更して、予測中間量子化ステップ10
29として予測符号量計算手段1023に出力して改めて符号
量を予測し直す。この符号量予測処理を、符号化の部分
で説明したフレーム化処理の時間内にできれば、符号量
予測のための遅延時間を追加する必要がなくなる。

【００２９】以上のように、本実施形態によれば、入力
信号がインターレース信号である場合、1フレームの符
号量を最初に入力されたフィールド信号から予測するこ
とにより、符号量予測のための遅延時間を追加すること
なく符号量予測が可能である。また、1フィールド分の
面積のみに対応する信号を符号量予測に用いるので、1
フレーム分の面積に対応する信号を用いる場合に比べて
符号量予測の計算処理量を低減することが可能となる。 《第３の実施形態》

【００３０】図５に第３の実施形態の画像符号化装置の
ブロック図を示す。図においてプログレッシブ入力信号
1105はブロック化手段1004とインターレース化手段1106
に印加される。インターレース化手段1106では、フィー
ルド信号1107が生成されアクティビティ計算手段1021に
印加される。その他の構成は図１と同様である。

【００３１】以上のように構成された、本実施形態の画
像符号化装置の動作を以下に説明する。動作を「符号化
の部分」と「符号量予測の部分」とに分けて説明する。
まず、符号化の部分の動作を説明する。ブロック化手段
1004は、プログレッシブ入力信号1105を符号化処理のブ
ロック単位に分割し、ブロック化信号1005を生成して直
交変換手段1006に出力する。符号化処理のブロック単位
としては、ＭＰＥＧのなど場合には水平及び垂直各8画
素の矩形ブロックを４つまとめて水平及び垂直各16画素
のマクロブロックとして処理する場合もある。また、Ｊ
ＰＥＧなどの場合には水平及び垂直各8画素の矩形ブロ
ックの場合もある。いずれの場合でも符号化方式に対応
した処理単位に分割する。直交変換手段1006では入力さ
れたブロック化信号1005にＤＣＴやアダマール変換、ハ
ール変換などの直交変換を施し、直交変換係数1007を量
子化手段1008に出力する。量子化手段1008では、後述す
る符号量予測の部分で計算される予測量子化ステップに
基づいて、量子化処理を行い、量子化係数1009を可変長
符号化手段1010に出力する。可変長符号化手段1010で
は、量子化係数1009は2次元ハフマン符号化などの可変
長符号化が施され符号化信号1011として出力される。

【００３２】一方、符号量予測の部分の動作は以下の通
りである。インターレース化手段1106では、プログレッ
シブ入力信号1105をインタレース信号とみなして、一方
のフィールドから1ライン毎に入力信号抽出してフィー
ルド信号1107を出力する。アクティビティ計算手段1021
では、フィールド信号1107を分析して画像の性質を表わ
すアクティビティ1022が計算されて予測符号量計算手段
1023に出力される。このとき、フィールド信号はフレー
ム信号のの半分なので、アクティビティの計算はフレー
ム信号の場合に比べ単純に考えると半分ですむことにな
り、計算時間、処理量を低減することが可能となる。予
測符号量計算手段1023では、予測中間量子化ステップ10
29に基づいて、あらかじめ計算した符号量予測モデルに
基づいて予測符号量1024を計算し、予測符号量1024が目
標符号量1020に近づくまで予測符号量1024を符号量比較
手段1025に出力する。符号量比較手段1025では、予測符
号量1024と目標符号量1020とを比較して、予測符号量10
24が目標符号量1020に十分近い場合や、予測符号量1024
が目標符号量1020を超えない場合に量子化ステップ決定
制御信号1026を量子化ステップ決定手段1027に出力して
予測量子化ステップを決定する。量子化ステップ決定手
段1027では、量子化ステップ決定制御信号1026に基づい
て、量子化ステップを決定する場合には、予測量子化ス
テップ1028を量子化手段1008に出力し、量子化ステップ
が決定されない場合には、量子化ステップを変更して、
予測中間量子化ステップ1029として予測符号量計算手段
1023に出力して改めて符号量を予測し直す。

【００３３】以上のように、第３の実施形態によれば、
入力信号がプログレッシブ信号である場合、1フレーム
の符号量をインターレース化信号に変換して、一方のフ
ィールド信号から符号量を予測する。1フィールド分の
面積の信号のみを符号量予測に用いるので、1フレーム
分の信号を用いる場合に比べて符号量予測の計算処理量
を低減することが可能となる。 《第４の実施形態》

【００３４】図６に第４の実施形態の画像符号化装置の
ブロック図を示す。、図において、可変長符号化手段10
10の出力の符号化信号1011は符号量計算手段1012に印加
され、符号量1013が出力される。符号量1013は符号量比
較手段1225に印加される。その他の構成は図１と同様で
ある。

【００３５】以上のように構成された、本実施形態の画
像符号化装置の動作を以下で説明する。動作を「符号化
の部分」と「符号量予測の部分」とに分けて説明する。
まず、符号化の部分の動作を説明する。ブロック化手段
1004は、入力信号1001を符号化処理のブロック単位に分
割し、ブロック化信号1005を直交変換手段1006に出力す
る。符号化処理のブロック単位としては、ＭＰＥＧのな
ど場合には水平及び垂直各8画素の矩形ブロックを４つ
まとめて水平及び垂直各16画素のマクロブロックとして
処理する場合もある。またＪＰＥＧなど場合には水平及
び垂直各8画素の矩形ブロックの場合もある。いずれの
場合にも符号化方式に対応した処理単位に分割する。直
交変換手段1006では入力されたブロック化信号1005にＤ
ＣＴやアダマール変換、ハール変換などの直交変換を施
し、直交変換係数1007を量子化手段1008に出力する。量
子化手段1008では、後述する符号量予測の部分で計算さ
れた予測量子化ステップに基づいて、量子化処理を行
い、量子化係数1009を可変長符号化手段1010に出力す
る。可変長符号化手段1010では、量子化係数1009は2次
元ハフマン符号化などの可変長符号化が施され符号化信
号1011として出力される。符号量計算手段1012では符号
化信号1011から符号量1013が計算され符号量比較手段12
25に出力される。

【００３６】一方、符号量予測の部分の動作は以下の通
りである。アクティビティ計算手段1021では、入力信号
1001を分析して画像の性質を表わすアクティビティ1022
が計算され予測符号量計算手段1023に出力される。予測
符号量計算手段1023では、予測中間量子化ステップ1229
に基づいて、あらかじめ計算した符号量予測モデルに基
づいて予測符号量1024を計算し、予測符号量1024が目標
符号量1020に近づくまで予測符号量1024を符号量比較手
段1025に出力する。符号量比較手段1225では、符号量計
算手段1012から出力された符号量1013に基づき、符号化
の途中でそれまでの予測符号量1024と実際の符号量1013
との誤差を計算する。この誤差を次の段階の予測符号量
1024に過不足計算してから、予測符号量1024と目標符号
量1020とを再度比較する。過不足計算とは過大又は不足
という情報に基づいてあらかじめ定められ計算を行うこ
とを意味する。予測符号量1024が目標符号量1020に十分
近い場合や、予測符号量1024が目標符号量1020を超えな
い場合には量子化ステップ決定制御信号1226を量子化ス
テップ決定手段1227に出力して予測量子化ステップを決
定する。量子化ステップ決定手段1227では、量子化ステ
ップ決定制御信号1226に基づいて、量子化ステップを決
定する場合には、予測量子化ステップ1228を量子化手段
1008に出力する。量子化ステップが決定されない場合に
は、量子化ステップを変更して、予測中間量子化ステッ
プ1229を予測符号量計算手段1023に出力して改めて符号
量を予測し直す。

【００３７】以上のように、本実施形態によれば、画像
の性質を分析してアクティビティを計算し、このアクテ
ィビティから簡単な予測モデルに基づいて符号量を予測
する。そして符号化の途中で、実際の符号量を計算し、
予測符号量と実際の符号量との誤差から修正を加えて量
子化ステップを計算する。その結果目標符号量に近い符
号量で符号化を制御することが可能となる。 《第５の実施形態》

【００３８】図７に第５の実施形態の画像符号化装置の
ブロック図を示す。図において、予測量子化ステップ12
28は量子化ステップ平均値計算手段1328に印加され、量
子化ステップ修正制御信号1327が生成される。量子化ス
テップ修正制御信号1327は量子化ステップ修正手段1326
に印加され3修正中間量子化ステップ1325が生成され
る。また中間量子化ステップ1329が量子化ステップ修正
手段1326に印加される。修正中間量子化ステップ1325は
予測符号量計算手段1323に印加される。その他の構成は
図６と同様である。

【００３９】以上のように構成された、本実施形態の画
像符号化装置の動作を以下に説明する。動作を「符号化
の部分」と「符号量予測の部分」とに分けて説明する。
まず、符号化の部分の動作を説明する。ブロック化手段
1004は、入力信号1001を符号化処理のブロック単位に分
割し、ブロック化信号1005を直交変換手段1006に出力す
る。符号化処理のブロック単位としては、ＭＰＥＧのな
ど場合には水平及び垂直各8画素の矩形ブロックを４つ
まとめて水平及び垂直各16画素のマクロブロックとして
処理する場合もある。ＪＰＥＧなどの場合には水平及び
垂直各8画素の矩形ブロックの場合もある。いずれの場
合にも符号化方式に対応した処理単位に分割する。直交
変換手段1006では入力されたブロック化信号1005にＤＣ
Ｔやアダマール変換、ハール変換などの直交変換を施
し、直交変換係数1007を量子化手段1008に出力する。量
子化手段1008では、後述する符号量予測の部分で計算さ
れる予測量子化ステップに基づいて、量子化処理を行
い、量子化係数1009を可変長符号化手段1010に出力す
る。可変長符号化手段1010では、量子化係数1009は2次
元ハフマン符号化などの可変長符号化が施され符号化信
号1011として出力される。符号量計算手段1012では符号
化信号1011から符号量1013が計算され符号量比較手段12
25に出力される。

【００４０】一方、符号量予測の部分の動作は以下の通
りである。アクティビティ計算手段1021では、入力信号
1001を分析して画像の性質を表わすアクティビティ1022
が計算されて予測符号量計算手段1023に出力される。予
測符号量計算手段1023では、修正中間量子化ステップ13
25に基づいて、あらかじめ計算した符号量予測モデルに
基づいて予測符号量1024を計算し、予測符号量1024が目
標符号量1020に近づくまで予測符号量1024を符号量比較
手段1025に出力する。符号量比較手段1225では、符号量
計算手段1012から出力された符号量1013に基づき、符号
化の途中でそれまでの予測符号量と実際の符号量との誤
差を計算する。この誤差を次の段階の予測符号量1024に
過不足計算してから、予測符号量1024と目標符号量1020
とを再度比較する。予測符号量1024が目標符号量1020に
十分近い場合や、予測符号量1024が目標符号量1020を超
えない場合には量子化ステップ決定制御信号1226を量子
化ステップ決定手段1227に出力して予測量子化ステップ
を決定する。量子化ステップ決定手段1227では、量子化
ステップ決定制御信号1226に基づいて、量子化ステップ
を決定する場合には、予測量子化ステップ1228を量子化
手段1008に出力する。量子化ステップが決定されない場
合には、量子化ステップを変更して、中間量子化ステッ
プ1329として量子化ステップ修正手段手段1326に出力す
る。一方、予測量子化ステップ1228は量子化ステップ平
均値計算手段1328において、符号化途中までの予測量子
化ステップ1228の平均値を計算し、次の量子化ステップ
を決定するもとになる量子化ステップ修正制御信号1327
を量子化ステップ修正手段1326に出力する。このように
途中までの量子化ステップの平均値を用いて、予測量子
化ステップ1228の決定を行うことにより、符号化途中の
画像の性質に適応した量子化ステップを決定することが
可能となる。量子化ステップ修正手段1326では、量子化
ステップ修正制御信号1327に基づいて、中間量子化ステ
ップ1329を修正して修正中間量子化ステップ1325を予測
符号量計算手段1323に出力して、改めて符号量を予測し
直す。

【００４１】以上のように、本実施形態によれば、符号
化の途中で実際の符号量と予測符号量との誤差から予測
量子化ステップを修正する場合、修正された量子化ステ
ップの平均値を計算する。そして次の予測符号量を計算
する際に、量子化ステップの平均値に基づいて予測量子
化ステップを修正することにより、目標符号量に近い符
号量で符号化を制御することが可能となる。 《第６の実施形態》

【００４２】図８に第６の実施形態の画像符号化装置の
ブロック図を示す。、図において、量子化ステップ決定
手段1027で生成された予測量子化ステップ1028は、線形
／非線形量子化選択手段1501に印加され量子化パラメー
タ1502が生成される。量子化パラメータ1502は量子化手
段1008に印加される。その他の構成は図１と同様であ
る。

【００４３】以上のように構成された、本実施形態の画
像符号化装置の動作を以下に説明する。動作を「符号化
の部分」と「符号量予測の部分」とに分けて説明する。
まず、符号化の部分の動作を説明する。ブロック化手段
1004は、入力信号1001を符号化処理のブロック単位に分
割し、ブロック化信号1005を直交変換手段1006に出力す
る。符号化処理のブロック単位としては、ＭＰＥＧのな
ど場合には水平及び垂直各8画素の矩形ブロックを４つ
まとめて水平及び垂直各16画素のマクロブロックとして
処理する場合もある。またＪＰＥＧなどの場合には水平
及び垂直各8画素の矩形ブロックの場合もある。いずれ
の場合にも符号化方式に対応した処理単位に分割する。
直交変換手段1006では入力されたブロック化信号1005に
ＤＣＴやアダマール変換、ハール変換などの直交変換を
施し、直交変換係数1007を量子化手段1008に出力する。
量子化手段1008では、後述する符号量予測の部分で計算
される予測量子化ステップに基づいて、量子化処理を行
い、量子化係数1009を可変長符号化手段1010に出力す
る。可変長符号化手段1010では、量子化係数1009は2次
元ハフマン符号化などの可変長符号化が施され符号化信
号1011として出力される。

【００４４】一方、符号量予測の部分の動作は以下の通
りである。アクティビティ計算手段1021では、入力信号
1001を分析して画像の性質を表わすアクティビティ1022
が計算されて予測符号量計算手段1023に出力される。予
測符号量計算手段1023では、予測中間量子化ステップ10
29に基づいて、あらかじめ計算した符号量予測モデルに
基づいて予測符号量1024を計算し、予測符号量が目標符
号量に近づくまで符号量比較手段1025に出力する。符号
量比較手段1025では、予測符号量1024と目標符号量1020
とを比較する。予測符号量1024が目標符号量1020に十分
近い場合や、予測符号量1024が目標符号量1020を超えな
い場合には量子化ステップ決定制御信号1026を量子化ス
テップ決定手段1027に出力して予測量子化ステップを決
定する。量子化ステップ決定手段1027では、量子化ステ
ップ決定制御信号1026に基づいて、量子化ステップを決
定する場合には、予測量子化ステップ1028を線形／非線
形量子化選択手段1501に出力する。量子化ステップが決
定されない場合には、量子化ステップを変更して、予測
中間量子化ステップ1029として予測符号量計算手段1023
に出力して改めて符号量を予測し直す。線形／非線形量
子化選択手段1501では、予測量子化ステップ1028に基づ
いて、線形量子化又は非線形量子化を選択し、予測量子
化ステップ1028を量子化パラメータ1502に変換して量子
化手段1008に出力する。ＭＰＥＧでは、実際に量子化に
用いる量子化ステップと符号化に用いる量子化パラメー
タとの間に線形関係がある線形量子化と、量子化ステッ
プと符号化に用いる量子化パラメータとの間に線形の関
係がなく、量子化パラメータが小さい時は量子化ステッ
プを細かくし、量子化パラメータが大きい時は量子化ス
テップを粗くするような関係である非線形量子化とを選
択することが可能である。従って符号化レートが非常に
高い高画質の場合や、高周波成分を多く含み符号化が厳
しい画像では非線形量子化を用い、それ以外の場合は線
形量子化を用いるという使い分けをする必要がある。

【００４５】以上のように、本実施形態によれば、1フ
レームの符号量の予測に用いる予測量子化ステップに基
づいてＭＰＥＧなどで用いられている線形量子化と非線
形量子化とを切り替えることにより、事前に量子化の種
類を決定しなくても自動的に画像に応じた線形量子化と
非線形量子化との切り替えが可能となる。 《第７の実施形態》

【００４６】図９に第７の実施形態における画像符号化
装置のブロック図を示す。、図において、量子化マトリ
クス1506の勾配を計算する量子化マトリクス勾配計算手
段1505を有し、それによって予測符号量修正制御信号15
04を生成する。その他の構成は図１と同様である。

【００４７】以上のように構成された、本実施形態の画
像符号化装置の動作を以下に説明する。動作を「符号化
の部分」と「符号量予測の部分」とに分けて説明する。
まず、符号化の部分の動作を説明する。ブロック化手段
1004は、入力信号1001を符号化処理のブロック単位に分
割し、ブロック化信号1005を生成して直交変換手段1006
に出力する。符号化処理のブロック単位としては、ＭＰ
ＥＧのなど場合には水平及び垂直各8画素の矩形ブロッ
クを４つまとめて水平及び垂直各16画素のマクロブロッ
クとして処理する場合もあ、る。またＪＰＥＧなどの場
合には水平及び垂直各8画素の矩形ブロックの場合もあ
る。いずれの場合にも符号化方式に対応した処理単位に
分割する。直交変換手段1006では入力されたブロック化
信号1005にＤＣＴやアダマール変換、ハール変換などの
直交変換を施し、直交変換係数1007を生成して量子化手
段1008に出力する。量子化手段1008では、後述する符号
量予測の部分で計算される予測量子化ステップ1028を用
いて、量子化マトリクス1506に基づいて重みづけを考慮
して量子化処理を行い、量子化係数1009を生成して可変
長符号化手段1010に出力する。可変長符号化手段1010で
は、量子化係数1009は2次元ハフマン符号化などの可変
長符号化が施され符号化信号1011として出力される。

【００４８】一方、符号量予測の部分の動作は以下の通
りである。アクティビティ計算手段1021では、入力信号
1001を分析して画像の性質を表わすアクティビティ1022
が計算されて予測符号量計算手段1023に出力される。予
測符号量計算手段1023では、予測中間量子化ステップ10
29に基づいて、あらかじめ計算した符号量予測モデルに
基づいて予測符号量1024を計算する。次に予測符号量修
正制御信号1504に基づいて予測符号量を修正した後、予
測符号量1024が目標符号量1020に近づくまで符号量比較
手段1025に出力する。予測符号量修正制御信号1504は、
量子化マトリクス1506からマトリクスの勾配値を計算す
る量子化マトリクス勾配計算手段1505から出力される。
通常ＭＰＥＧなどでは、量子化マトリクスはデフォルト
（変更の必要がないときに用いられる所定の初期デー
タ）の値が用意されている。この量子化マトリクスを変
更して、画像の性質に適応させることにより、画質を向
上させたり、符号化効率を向上させたりすることが可能
である。しかし、量子化マトリクスを変更可能にする
と、変更した量子化マトリクスに合わせて、符号量の予
測モデルを生成し直す必要がある。そこで、例えば、予
測モデルはデフォルトの量子化マトリクスを用いて生成
し、実際の符号化時にデフォルト以外の量子化マトリク
スを用いた場合には、この量子化マトリクスの勾配値を
計算し、デフォルトの量子化マトリクスの勾配値と比較
して、予測符号量の修正をモデル化する。これにより、
デフォルト以外の量子化マトリクスの利用が可能とな
る。すなわち、符号量予測のモデル化と実際の符号化と
で量子化マトリクスを、任意に選ぶことができることに
なる。符号量比較手段1025では、予測符号量1024と目標
符号量1020とを比較して、予測符号量1024が目標符号量
1020に十分近い場合や、予測符号量1024が目標符号量10
20を超えない場合に量子化ステップ決定制御信号1026を
量子化ステップ決定手段1027に出力して予測量子化ステ
ップを決定する。量子化ステップ決定手段1027では、量
子化ステップ決定制御信号1026に基づいて、量子化ステ
ップを決定する場合には、予測量子化ステップ1028を量
子化手段1008に出力する。量子化ステップが決定されな
い場合には、量子化ステップを変更して、予測中間量子
化ステップ1029として予測符号量計算手段1023に出力し
て改めて符号量を予測し直す。

【００４９】以上のように、本実施形態によれば、量子
化マトリクスの勾配値を計算し、予測符号量に修正を加
えることにより、ＭＰＥＧなどで定められたデフォルト
の量子化マトリクスや、符号量予測のモデル化の段階で
用いられた量子化マトリクスだけでなく、符号化効率
や、高画質化といった画像符号化の目的に適した量子化
マトリクスを選択することが可能となる。 《第８の実施形態》

【００５０】図１０に第８の実施形態の画像符号化装置
のブロック図を示す。、図において、可変長符号化手段
1010から出された符号化信号1011は符号量計算手段1012
に印加され符号量1013が生成される。アクティビティ計
算手段1021から出力されたアクティビティ1022は、予測
符号量計算手段1801に印加され、予測符号量1024が生成
されて、符号量比較手段1802に印加される。符号量比較
手段1802では目標符号量1020と比較されて予測量子化ス
テップ決定制御信号1803が生成され、予測量子化ステッ
プ決定手段1804に印加される。予測制御信号1805と、予
測量子化ステップ1806が生成され、それぞれ予測符号量
計算手段1801と量子化ステップ修正手段1807に印加され
る。量子化ステップ修正手段1807には符号量1013も印加
され、量子化ステップ1808が生成されて量子化手段1008
に印加される。

【００５１】以上のように構成された、本実施形態の画
像符号化装置の動作を以下に説明する。動作を「符号化
の部分」と「符号量予測の部分」とに分けて説明する。
まず、符号量予測の部分の動作は以下の通りである。ア
クティビティ計算手段1021では、入力信号1001を分析し
て画像の性質を表わすアクティビティ1022が計算されて
予測符号量計算手段1023に出力される。予測符号量計算
手段1801では、初期設定されている量子化ステップに基
づいて、あらかじめ設定されている符号量予測モデルに
基づいて予測符号量1024を計算する。そして予測制御信
号1805によって予測の決定が知らされるまで符号量比較
手段1802に出力する。符号量比較手段1802では、予測符
号量1024と目標符号量1020を比較して、その差が小さい
時には、予測量子化ステップ決定制御信号1803によって
予測量子化ステップの決定を予測量子化ステップ決定手
段1804に知らせる。それ以外の時には、予測量子化ステ
ップ決定制御信号1803によって予測の継続を予測量子化
ステップ決定手段1804に知らせる。予測量子化ステップ
決定手段1804は、予測量子化ステップ決定制御信号1803
によって予測量子化ステップの決定を知らされた場合に
は、現在の予測量子化ステップを予測量子化ステップ18
06として量子化ステップ修正手段1807に出力し、かつ、
予測制御信号1805で予測の決定を予測符号量計算手段18
01に知らせる。それ以外の場合には、次の予測を行なう
ために予測制御信号1805で予測の継続を予測符号量計算
手段1801に知らせる。量子化ステップ修正手段1807は、
符号量1013と目標符号量1020から導出される現在までに
符号化した符号量の予測の誤差と、予測量子化ステップ
1806を修正した量子化ステップ1808を生成して出力す
る。

【００５２】次に、符号化の部分の動作を説明する。ブ
ロック化手段1004は、入力信号1001を符号化処理のブロ
ック単位に分割し、ブロック化信号1005を生成して直交
変換手段1006に出力する。符号化処理のブロック単位と
しては、ＭＰＥＧのなど場合には水平及び垂直各8画素
の矩形ブロックを４つまとめて水平及び垂直各16画素の
マクロブロックとして処理する場合もある。またＪＰＥ
Ｇなど場合には水平及び垂直各8画素の矩形ブロックの
場合もある。いずれの場合にも、符号化方式に対応した
処理単位に分割する。直交変換手段1006では入力された
ブロック化信号1005をＤＣＴやアダマール変換、ハール
変換などの直交変換を施し、直交変換係数1007を生成し
て量子化手段1008に出力する。量子化手段1008では、量
子化ステップ1808に基づいて、量子化処理を行い、量子
化係数1009を生成して可変長符号化手段1010に出力す
る。可変長符号化手段1010では、量子化係数1009は2次
元ハフマン符号化などの可変長符号化が施され符号化信
号1011として出力される。符号量計算手段1012では符号
化信号1011から符号量1013を計算して量子化ステップ修
正手段1807に出力される。

【００５３】なお、アクティビティ計算手段1021はブロ
ック化信号1005を入力としてアクティビティ1022を計算
してもよい。また、アクティビティとして、ブロック化
を行なった後にブロック内の直交変換係数の桁数の和
や、ブロック内の直交変換係数の絶対値の和の平方根と
直交変換係数が０でない係数の数との積を計算すると、
符号量予測モデルとしての、予測符号量とアクティビテ
ィとが１次線形式として表現されることが経験的にわか
っている。その結果予測モデルを簡単な１次式で計算す
ることが可能となる。また、直交変換をＤＣＴではなく
アダマール変換などを用いることにより、ハードウェア
規模を縮小したり、計算処理時間を低減することが可能
となる。

【００５４】以上のように、本実施形態によれば、符号
化の途中で、実際の符号量と予測符号量との誤差と、予
測量子化ステップとから量子化ステップを修正すること
により、目標符号量に近い符号量で符号化を制御するこ
とが可能となる。 《第９の実施形態》

【００５５】図１１に第９の実施形態の画像符号化装置
のブロック図を示す。図において、図１０中の要素と同
じ番号を有するものは同じ動作をするのでその説明を省
略する。第９の実施形態では図１０の構成に量子化ステ
ップ修正手段1907が付加されている。

【００５６】以上のように構成された、本実施形態の画
像符号化装置の動作を以下で説明する。動作を「符号化
の部分」と「符号量予測の部分」とに分けて説明する。
まず、符号量予測の部分の動作は以下の通りである。ア
クティビティ計算手段1021では、入力信号1001を分析し
て画像の性質を表わすアクティビティ1022が計算されて
予測符号量計算手段1023に出力される。予測符号量計算
手段1801では、初期設定されている量子化ステップに基
づいて、あらかじめ設定されている符号量予測モデルに
基づいて予測符号量1024を計算し、予測制御信号1805に
よって予測の決定が通知されるまで符号量比較手段1802
に出力する。符号量比較手段1802では、予測符号量1024
と目標符号量1020とを比較して、その差が小さい時に
は、予測量子化ステップ決定制御信号1803によって予測
量子化ステップの決定を予測量子化ステップ決定手段18
04に知らせる。それ以外の時には、予測量子化ステップ
決定制御信号1803によって予測の継続を予測量子化ステ
ップ決定手段1804に知らせる。予測量子化ステップ決定
手段1804は、予測量子化ステップ決定制御信号1803によ
って予測量子化ステップの決定を知らされた場合には、
現在の予測量子化ステップを予測量子化ステップ1806と
して量子化ステップ修正手段1907に出力し、かつ、予測
制御信号1805によって予測の決定を予測符号量計算手段
1801に知らせる。それ以外の場合には、次の予測を行な
うために予測制御信号1805によって予測の継続を予測符
号量計算手段1801に知らせる。

【００５７】量子化ステップ修正手段1907は、符号量10
13と目標符号量1020から導出される現在までに符号化し
た符号量の予測との誤差と、予測量子化ステップ1806と
記憶しておいた１つ前の量子化ステップとの線形和であ
る線形和量子化ステップ(LQ)を指標として量子化ステッ
プ1808を生成して出力し、かつ出力した量子化ステップ
を記憶する。つまり、線形和量子化ステップ(LQ)は、予
測量子化ステップ1806を(PQ)、１つ前の量子化ステップ
を(PB)とすると、LQ = (3×PQ+PB)/4 となる。このと
き、予測量子化ステップ1806と記憶しておいた１つ前の
量子化ステップが大きく異なる場合は、線形和量子化ス
テップ(LQ)は、LQ = (PQ+3×PB)/4 となる。つまり、一
般的には、予測量子化ステップを基準に次の予測量子化
ステップの基準となる線形和量子化ステップを決定し、
１つ前の量子化ステップが大きく異なる場合は、１つ前
の量子化ステップを基準に次の予測量子化ステップの基
準となる線形和量子化ステップを決定する。

【００５８】次に、符号化の部分の動作を説明する。ブ
ロック化手段1004は、入力信号1001を符号化処理のブロ
ック単位に分割し、ブロック化信号1005を直交変換手段
1006に出力する。符号化処理のブロック単位としては、
ＭＰＥＧのなど場合には水平及び垂直各8画素の矩形ブ
ロックを４つまとめて水平及び垂直各16画素のマクロブ
ロックとして処理する場合もある。またＪＰＥＧなど場
合には水平及び垂直各8画素の矩形ブロックの場合もあ
る。いずれの場合でも号化方式に対応した処理単位に分
割する。直交変換手段1006では入力されたブロック化信
号1005にＤＣＴやアダマール変換、ハール変換などの直
交変換を施し、直交変換係数1007を量子化手段1008に出
力する。量子化手段1008では、量子化ステップ1808に基
づいて、量子化処理を行い、量子化係数1009を可変長符
号化手段1010に出力する。可変長符号化手段1010では、
量子化係数1009は2次元ハフマン符号化などの可変長符
号化をが施され符号化信号1011として出力される。符号
量計算手段1012では符号化信号1011から符号量1013を計
算して量子化ステップ修正手段1807に出力される。

【００５９】なお、アクティビティ計算手段1021はブロ
ック化信号1005を入力としてアクティビティ1022を計算
してもよい。また、アクティビティとして、ブロック化
を行なった後にブロック内の直交変換係数の桁数の和
や、ブロック内の直交変換係数の絶対値の和の平方根と
直交変換係数が０でない係数の数との積を計算すると、
符号量予測モデルとして、予測符号量とアクティビティ
とが１次線形式として表現されることが経験的にわかっ
ており、予測モデルの計算を簡単な１次式で計算するこ
とが可能となる。また、直交変換としてＤＣＴではなく
アダマール変換などを用いることにより、ハードウェア
規模を縮小したり、計算処理時間を低減することが可能
となる。また、一例として示した線形和量子化ステップ
は別の線形和の関係式を用いてもよい。

【００６０】以上のように、本実施形態によれば、符号
化の途中で、実際の符号量と予測符号量との誤差と、実
際の量子化ステップと予測量子化ステップとから量子化
ステップを修正することにより、目標符号量に近い符号
量で符号化を制御することが可能となる。 《第１０の実施形態》

【００６１】図１２に第１０の実施形態における画像符
号化装置のブロック図を示す。図においてインターレー
ス入力信号2001は、メモリ手段2002に印加され、フレー
ム入力信号2003とフィールド入力信号2004が生成され
る。その他の構成は図１０と同様である。

【００６２】以上のように構成された、本実施形態の画
像符号化装置の動作を以下で説明する。本実施形態は、
第８の実施形態の入力信号に対する処理を変更したもの
であり、図１０中の要素と同じ符号を有するものは同じ
動作をするのでその説明を省略する。

【００６３】メモリ手段2002は、インターレース形式の
画像信号であるインターレース入力信号2001を蓄積して
フレームを構成し、フレーム入力信号2003をブロック化
手段1004に出力するとともにフィールド入力信号2004を
アクティビティ計算手段1021に出力する。アクティビテ
ィ計算手段1021では、フィールド信号2004を分析して画
像の性質を表わすアクティビティ1022が計算されて予測
符号量計算手段1801に出力される。

【００６４】なお、アクティビティとして、ブロック化
を行なった後にブロック内の直交変換係数の桁数の和
や、ブロック内の直交変換係数の絶対値の和の平方根と
直交変換係数が０でない係数の数との積を計算する。こ
のようにすると、符号量予測モデルとして、予測符号量
とアクティビティとが１次線形式として表現されること
が経験的にわかっており、予測モデルの計算を簡単な１
次式で計算することが可能となる。また、直交変換とし
てＤＣＴではなくアダマール変換などを用いることによ
り、ハードウェアの規模を縮小したり、計算処理時間を
低減することが可能となる。

【００６５】以上のように、本実施形態によれば、入力
信号がインターレース信号である場合、1フレームの符
号量を最初に入力されたフィールド信号から予測するこ
とにより、符号量予測のための遅延時間を追加すること
なく符号量予測が可能となる。また、1フィールド分の
信号のみを符号量予測に用いるので、1フレーム分の信
号を用いる場合に比べて符号量予測の計算処理量を低減
することが可能となる。 《第１１の実施形態》

【００６６】図１３に第１１の実施形態の画像符号化装
置のブロック図を示す。図において、インターレース入
力信号2001は、メモリ手段2002に印加され、フレーム入
力信号2003が生成される。その他の構成は図１１と同様
である。

【００６７】以上のように構成された、本実施形態の画
像符号化装置の動作を以下に説明する。本実施形態は、
第９の実施形態の入力信号に対する処理を変更したもの
であり、図１１中の要素と同じ符号のものは同じ動作を
するのでその説明を省略する。

【００６８】メモリ手段2002は、インターレース形式の
画像信号であるインターレース入力信号2001を蓄積して
フレーム信号を形成して、フレーム入力信号2003をブロ
ック化手段1004に出力するとともに、フィールド信号20
04をアクティビティ計算手段1021に出力する。アクティ
ビティ計算手段1021では、フィールド信号2004をを分析
して画像の性質を表わすアクティビティ1022が計算され
て予測符号量計算手段1023に出力される。

【００６９】なお、アクティビティとして、ブロック化
を行なった後にブロック内の直交変換係数の桁数の和
や、ブロック内の直交変換係数の絶対値の和の平方根と
直交変換係数が０でない係数の数との積を計算する。こ
のようにすると、符号量予測モデルとして、予測符号量
とアクティビティとが１次線形式として表現されること
が経験的にわかっており、予測モデルの計算を簡単な１
次式で計算することが可能となる。また、直交変換とし
てＤＣＴではなくアダマール変換などを用いることによ
り、ハードウェア規模を縮小したり、計算処理時間を低
減することが可能となる。

【００７０】以上のように、本実施形態によれば、入力
信号がインターレース信号である場合、1フレームの符
号量を最初に入力されたフィールド信号から予測するこ
とにより、符号量予測のための遅延時間を追加すること
なく符号量予測が可能である。また、1フィールド分の
面積に対応する信号のみを符号量予測に用いるので、1
フレーム分の信号を用いる場合に比べて符号量予測の計
算処理量を低減することが可能となる。

【００７１】

【発明の効果】本発明の画像符号化装置によれば、画像
の性質を分析してアクティビティを計算し、このアクテ
ィビティから簡単な予測モデルに基づいて符号量を予測
して量子化ステップを決定することにより、あらかじめ
定められた記録領域に画像を記録することが可能とな
り、かつ1フレーム内で符号量制御が完結するのでシー
ンチェンジが生じてもそれに対応する適切な符号量制御
が可能となる。

【００７２】また、入力信号がインターレース信号であ
る場合、1フレームの符号量を最初に入力されたフィー
ルド信号から予測することにより、符号量予測のための
遅延時間を追加することなく符号量が可能となる。ま
た、1フィールド分の面積に対応するを符号量予測に用
いるので、1フレーム分の信号を用いる場合に比べて符
号量予測の計算処理量を低減することが可能となる。

【００７３】さらに、入力信号がプログレッシブ信号で
ある場合、1フレームの符号量をインターレース化し
て、片方のフィールド信号から符号量を予測する。1フ
ィールド分の面積に対応する信号のみを符号量予測に用
いるので、1フレーム分の信号を用いる場合に比べて符
号量予測の計算処理量を低減することが可能となる。

【００７４】さらに、画像の性質を分析してアクティビ
ティを計算し、このアクティビティから簡単な予測モデ
ルに基づいて符号量を予測する。そして符号化の途中
で、実際の符号量を計算し、予測符号量と実際の符号量
との誤差に基づいて修正を加えて量子化ステップを計算
することにより、目標符号量に近い符号量で符号化制御
することが可能となる。

【００７５】さらに、符号化の途中で、実際の符号量と
予測符号量との誤差から予測量子化ステップを修正する
場合、修正された量子化ステップの平均値を計算し、次
の予測符号量を計算する際に、量子化ステップの平均値
に基づいて予測量子化ステップを修正することにより、
目標符号量に近い符号量で符号化制御をすることが可能
となる。

【００７６】さらに、1フレームの符号量の予測に用い
た予測量子化ステップに基づいて、ＭＰＥＧなどで用い
られている線形量子化と非線形量子化とを切り替えるこ
とにより、事前に量子化の種類を決定することなく、自
動的に画像に応じた線形量子化と非線形量子化との切り
替えが可能となる。

【００７７】さらに、量子化マトリクスの勾配値を計算
し、予測符号量に修正を加えることにより、ＭＰＥＧな
どで定められたデフォルトの量子化マトリクスや、符号
量予測のモデル化の段階で用いられた量子化マトリクス
だけでなく、符号化効率や、高画質化といった画像符号
化の目的に適した量子化マトリクスを選択することが可
能となる。

【００７８】さらに、画像の性質を分析してアクティビ
ティを計算し、このアクティビティから簡単な予測モデ
ルに基づいて符号量を予測して量子化ステップを決定す
る。また発生符号量と目標符号量の差を検出しながら符
号化するので、あらかじめ定められた記録領域に画像を
記録することが可能となる符号量制御が行なえるととも
に、1フレームで符号量制御が完結するのでシーンチェ
ンジが生じてもそれに対応する適切な符号量制御が可能
となる。

【００７９】さらに、画像の性質を分析してアクティビ
ティを計算し、このアクティビティから簡単な予測モデ
ルに基づいて符号量を予測して量子化ステップを決定す
るとともに、発生符号量と目標符号量との差と、予測量
子化ステップと符号化時の修正量子化ステップとの差を
検出しながら符号化するので、あらかじめ定められた記
録領域に画像を記録することが可能な符号量制御が行な
え、1フレームで符号量制御が完結するのでシーンチェ
ンジが生じてもそれに対応する適切な符号量制御が可能
となる。

【００８０】さらに、入力信号がインターレース信号で
ある場合、1フレームの符号量を最初に入力されたフィ
ールド信号から予測することにより、符号量予測のため
の遅延時間を追加することなく符号量予測が可能であ
る。また、1フィールド分の信号のみを符号量予測に用
いるので、1フレーム分を用いる場合に比べて符号量予
測の計算処理量を低減することが可能となる。また画像
の性質を分析してアクティビティを計算し、このアクテ
ィビティから簡単な予測モデルに基づいて符号量を予測
して量子化ステップを決定し、かつ、発生符号量と目標
符号量との差を検出しながら符号化するので、あらかじ
め定められた記録領域に画像を記録することが可能であ
る符号量制御が行なえ、1フレームで符号量制御が完結
するのでシーンチェンジが生じてもそれに対応する適切
な符号量制御が可能となる。

【００８１】さらに、入力信号がインターレース信号で
ある場合、1フレームの符号量を最初に入力されたフィ
ールド信号から予測することにより、符号量予測のため
の遅延時間を追加することなく符号量予測が可能であ
る。また、1フィールド分の信号のみを符号量予測に用
いるので、1フレーム分を用いる場合に比べて符号量予
測の計算処理量を低減することが可能となる。さらに画
像の性質を分析してアクティビティを計算し、このアク
ティビティから簡単な予測モデルに基づいて符号量を予
測して量子化ステップを決定する。また発生符号量と目
標符号量との差と、予測量子化ステップと符号化時の修
正量子化ステップとの差を検出しながら符号化するの
で、あらかじめ定められた記録領域に画像を記録するこ
とが可能である符号量制御が行なえるとともに、1フレ
ームで符号量制御が完結するのでシーンチェンジが生じ
てもそれに対応する適切な符号量制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の第１実施例の画像符号化装置
のブロック図

【図２】第１の実施形態の第２実施例の画像符号化装置
のブロック図

【図３】第１の実施形態の第３実施例の画像符号化装置
のブロック図

【図４】第２の実施形態の画像符号化装置のブロック図

【図５】第３の実施形態の画像符号化装置のブロック図

【図６】第４の実施形態の画像符号化装置のブロック図

【図７】第５の実施形態の画像符号化装置のブロック図

【図８】第６の実施形態の画像符号化装置のブロック図

【図９】第７の実施形態の画像符号化装置のブロック図

【図１０】第８の実施形態の画像符号化装置のブロック
図

【図１１】第９の実施形態の画像符号化装置のブロック
図

【図１２】第８の実施形態の画像符号化装置のブロック
図

【図１３】第９の実施形態の画像符号化装置のブロック
図

【図１４】従来例の画像符号化装置のブロック図

【符号の説明】 1004 ブロック化手段 1006 直交変換手段 1008 量子化手段 1010 可変長符号化手段 1021 アクティビティ計算手段 1023 予測符号量計算手段 1025 符号量比較手段 1027 量子化ステップ決定手段 1031 ブロック化手段 1033 直交変換手段 1035 ブロック化手段 1037 画素標準偏差値計算手段 1102 メモリ手段 1106 インターレース化手段 1012 符号量計算手段 1225 符号量比較手段 1227 量子化ステップ決定手段 1323 予測符号量計算手段 1326 量子化ステップ修正手段 1328 量子化ステップ平均値計算手段 1501 線形／非線形量子化選択手段 1503 予測符号量計算手段 1505 量子化マトリクス勾配計算手段 1801 予測符号量計算手段 1802 符号量比較手段 1803 予測量子化ステップ決定制御信号 1804 予測量子化ステップ決定手段 1805 予測制御信号 1806 予測量子化ステップ 1807,1907 量子化ステップ修正手段 1808 量子化ステップ 2001 インターレース入力信号 2002 メモリ手段 2003 フレーム入力信号 2004 フィールド入力信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西野 正一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号を符号化処理単位にブロック化
   しブロック化信号を出力するブロック化手段と、前記入
   力信号から画像の性質を表わすアクティビティを計算し
   て出力するアクティビティ計算手段と、前記アクティビ
   ティと符号量を予測するとき仮に設定される量子化ステ
   ップである予測中間量子化ステップとから、所定の予測
   モデルに基づいて予測符号量を計算し出力する予測符号
   量計算手段と、前記予測符号量と目標符号量とを比較
   し、量子化ステップ決定制御信号を出力する量子化ステ
   ップ決定手段と、前記量子化ステップ決定制御信号に基
   づき、前記予測符号量が前記目標符号量と大幅に異なる
   場合には、変更した予測中間量子化ステップを前記予測
   符号量計算手段に出力し、前記予測符号量が前記目標符
   号量に近い場合には、予測量子化ステップを量子化手段
   に出力する量子化ステップ決定手段と、前記ブロック化
   信号を直交変換し、直交変換係数を出力する直交変換手
   段と、前記直交変換係数を前記予測量子化ステップによ
   り量子化し量子化係数を出力する量子化手段と、前記量
   子化係数を可変長符号化し、符号化信号を出力する可変
   長符号化手段と、 を有する画像符号化装置。
2. 【請求項２】 前記アクティビティは、ブロック内の直
   交変換係数の桁数の和であることを特徴とする請求項１
   記載の画像符号化装置。
3. 【請求項３】 前記アクティビティは、ブロック内の直
   交変換係数の絶対値の和の平方根と、直交変換係数が０
   でない係数の数との積であることを特徴とする請求項１
   記載の画像符号化装置。
4. 【請求項４】 前記アクティビティは、ブロック内の画
   素値の標準偏差であることを特徴とする請求項１記載の
   画像符号化装置。
5. 【請求項５】 インターレース入力信号を記憶して、第
   1フィールド信号をフィールド信号として出力し、第1フ
   ィールド信号と第2フィールド信号とからフレーム信号
   を構成し出力するメモリ手段と、前記フレーム信号を符
   号化処理単位にブロック化しブロック化信号を出力する
   ブロック化手段と、前記フィールド信号から画像の性質
   を表わすアクティビティを計算し出力するアクティビテ
   ィ計算手段と、前記アクティビティと符号量を予測する
   とき仮に設定される量子化ステップである予測中間量子
   化ステップとから、所定の予測モデルに基づいて予測符
   号量を計算し出力する予測符号量計算手段と、前記予測
   符号量と目標符号量とを比較し、量子化ステップ決定制
   御信号を出力する量子化ステップ決定手段と、前記量子
   化ステップ決定制御信号に基づき、前記予測符号量が前
   記目標符号量と大幅に異なる場合には、変更した予測中
   間量子化ステップを前記予測符号量計算手段に出力し、
   前記予測符号量が前記目標符号量に近い場合には、予測
   量子化ステップを量子化手段に出力する量子化ステップ
   決定手段と、前記ブロック化信号を直交変換し、直交変
   換係数を出力する直交変換手段と、前記直交変換係数を
   前記予測量子化ステップにより量子化し量子化係数を出
   力する量子化手段と、前記量子化係数を可変長符号化
   し、符号化信号を出力する可変長符号化手段と、 を有する画像符号化装置。
6. 【請求項６】 プログレッシブ入力信号をインターレー
   ス信号に変換して、一方のフィールド信号を出力するイ
   ンターレース化手段と、前記プログレッシブ入力信号を
   符号化処理単位にブロック化しブロック化信号を出力す
   るブロック化手段と、前記フィールド信号から画像の性
   質を表わすアクティビティを計算し出力するアクティビ
   ティ計算手段と、前記アクティビティと符号量を予測す
   るとき仮に設定される量子化ステップである予測中間量
   子化ステップとから、所定の予測モデルに基づいて予測
   符号量を計算し出力する予測符号量計算手段と、前記予
   測符号量と目標符号量とを比較し、量子化ステップ決定
   制御信号を出力する量子化ステップ決定手段と、前記量
   子化ステップ決定制御信号に基づき、前記予測符号量が
   前記目標符号量と大幅に異なる場合には、変更した予測
   中間量子化ステップを前記予測符号量計算手段に出力
   し、前記予測符号量が前記目標符号量に近い場合には、
   予測量子化ステップを量子化手段に出力する量子化ステ
   ップ決定手段と、前記ブロック化信号を直交変換し、直
   交変換係数を出力する直交変換手段と、前記直交変換係
   数を前記予測量子化ステップにより量子化し量子化係数
   を出力する量子化手段と、前記量子化係数を可変長符号
   化し、符号化信号を出力する可変長符号化手段と、 を有する画像符号化装置。
7. 【請求項７】 入力信号を符号化処理単位にブロック化
   しブロック化信号を出力するブロック化手段と、前記入
   力信号から画像の性質を表わすアクティビティを計算し
   出力するアクティビティ計算手段と、前記アクティビテ
   ィと符号量を予測するとき仮に設定される量子化ステッ
   プである予測中間量子化ステップとから、所定の予測モ
   デルに基づいて予測符号量を計算し出力する予測符号量
   計算手段と、前記予測符号量と目標符号量と実際の符号
   量とを比較し、量子化ステップ決定制御信号を出力する
   量子化ステップ決定手段と、前記量子化ステップ決定制
   御信号に基づき、前記符号量と前記目標符号量との誤差
   を考慮し、前記予測符号量が前記目標符号量と大幅に異
   なる場合には、変更した予測中間量子化ステップを前記
   予測符号量計算手段に出力し、前記予測符号量が前記目
   標符号量に近い場合には、最適化量子化ステップを量子
   化手段に出力する量子化ステップ決定手段と、前記ブロ
   ック化信号を直交変換し、直交変換係数を出力する直交
   変換手段と、前記直交変換係数を前記最適化量子化ステ
   ップにより量子化し量子化係数を出力する量子化手段
   と、前記量子化係数を可変長符号化し、符号化信号を出
   力する可変長符号化手段と、前記符号化信号から符号量
   を計算する符号量計算手段と、 を有する画像符号化装置。
8. 【請求項８】 入力信号を符号化処理単位にブロック化
   しブロック化信号を出力するブロック化手段と、前記入
   力信号から画像の性質を表わすアクティビティを計算し
   出力するアクティビティ計算手段と、前記アクティビテ
   ィと修正可能な仮の量子化ステップである修正中間量子
   化ステップとから、所定の予測モデルに基づいて予測符
   号量を計算し出力する予測符号量計算手段と、前記予測
   符号量と目標符号量と実際の符号量とを比較し、量子化
   ステップ決定制御信号を出力する量子化ステップ決定手
   段と、前記量子化ステップ決定制御信号に基づき、前記
   予測符号量が前記目標符号量と大幅に異なる場合には、
   変更した中間量子化ステップを前記予測符号量計算手段
   に出力し、前記予測符号量が前記目標符号量に近い場合
   には、予測量子化ステップを量子化手段に出力する量子
   化ステップ決定手段と、前記予測量子化ステップが入力
   されるまでの平均値を計算して、入力された前記予測量
   子化ステップと比較し、量子化ステップを修正するため
   の量子化ステップ修正制御信号を出力する量子化ステッ
   プ平均値計算手段と、前記中間量子化ステップを、前記
   量子化ステップ修正制御信号に基づいて修正し、修正中
   間量子化ステップを前記予測符号量計算手段に出力する
   量子化ステップ修正手段と、前記ブロック化信号を直交
   変換し、直交変換係数を出力する直交変換手段と、前記
   直交変換係数を前記予測量子化ステップにより量子化し
   量子化係数を出力する量子化手段と、前記量子化係数を
   可変長符号化し、符号化信号を出力する可変長符号化手
   段と、前記符号化信号から符号量を計算する符号量計算
   手段と、 を有する画像符号化装置。
9. 【請求項９】 入力信号を符号化処理単位にブロック化
   しブロック化信号を出力するブロック化手段と、前記入
   力信号から画像の性質を表わすアクティビティを計算し
   出力するアクティビティ計算手段と、前記アクティビテ
   ィと符号量を予測するとき仮に設定される量子化ステッ
   プである予測中間量子化ステップとから、所定の予測モ
   デルに基づいて予測符号量を計算し出力する予測符号量
   計算手段と、前記予測符号量と目標符号量とを比較し、
   予測符号量修正制御信号を出力する符号量比較手段と、
   前記予測符号量を、前記予測符号量制御信号に基づき予
   測符号量を修正する前記量子化ステップ決定制御信号に
   基づき、前記予測符号量が前記目標符号量と大幅に異な
   る場合には、変更した予測中間量子化ステップを前記予
   測符号量計算手段に出力し、前記予測符号量が前記目標
   符号量に近い場合には、予測量子化ステップを出力する
   量子化ステップ決定手段と、前記予測量子化ステップに
   基づき、線形量子化パラメータまたは非線形量子化パラ
   メータを選択し量子化パラメータを出力する線形／非線
   形量子化選択手段と、前記ブロック化信号を直交変換
   し、直交変換係数を出力する直交変換手段と、前記直交
   変換係数を前記予測量子化パラメータにより量子化し量
   子化係数を出力する量子化手段と、前記量子化係数を可
   変長符号化し、符号化信号を出力する可変長符号化手段
   と、 を有する画像符号化装置。
10. 【請求項１０】 入力信号を符号化処理単位にブロック
    化しブロック化信号を出力するブロック化手段と、前記
    入力信号から画像の性質を表わすアクティビティを計算
    し出力するアクティビティ計算手段と、前記アクティビ
    ティと符号量を予測するとき仮に設定される量子化ステ
    ップである予測中間量子化ステップとから、所定の予測
    モデルに基づいて予測符号量を計算し、さらに予測符号
    量修正制御信号に基づいて修正された予測符号量を出力
    する予測符号量計算手段と、前記予測符号量と目標符号
    量とを比較し、量子化ステップ決定制御信号を出力する
    量子化ステップ決定手段と、前記量子化ステップ決定制
    御信号に基づき、前記予測符号量が前記目標符号量と大
    幅に異なる場合には、変更した予測中間量子化ステップ
    を前記予測符号量計算手段に出力し、前記予測符号量が
    前記目標符号量に近い場合には、予測量子化ステップを
    量子化手段に出力する量子化ステップ決定手段と、前記
    量子化マトリクスから、量子化の重み付けの分布を勾配
    値として計算し、この勾配値に基づく予測符号量修正制
    御信号を出力する量子化マトリクス勾配計算手段と、前
    記ブロック化信号を直交変換し、直交変換係数を出力す
    る直交変換手段と、前記直交変換係数を前記予測量子化
    ステップと前記量子化マトリクスとにより量子化し量子
    化係数を出力する量子化手段と、前記量子化係数を可変
    長符号化し、符号化信号を出力する可変長符号化手段
    と、 を有する画像符号化装置。
11. 【請求項１１】 入力信号を符号化処理単位にブロック
    化しブロック化信号を出力するブロック化手段と、前記
    入力信号から画像の性質を表わすアクティビティを計算
    し出力するアクティビティ計算手段と、前記アクティビ
    ティと修正可能な仮の量子化ステップである修正中間量
    子化ステップとから、所定の予測モデルに基づいて予測
    符号量を計算し出力する予測符号量計算手段と、前記予
    測符号量と目標符号量と実際の符号量とを比較し、量子
    化ステップ決定制御信号を出力する量子化ステップ決定
    手段と、前記量子化ステップ決定制御信号に基づき、前
    記予測符号量が前記目標符号量と大幅に異なる場合に
    は、前記修正中間量子化ステップの変更を前記予測符号
    量計算手段に指示し、前記予測符号量が前記目標符号量
    に近い場合には、前記修正中間量子化ステップを予測量
    子化ステップとして量子化手段に出力する量子化ステッ
    プ決定手段と、発生符号量と前記目標符号量の差を用い
    て、前記予測量子化ステップを基準に修正した修正量子
    化ステップを出力する量子化ステップ修正手段と、前記
    ブロック化信号を直交変換し、直交変換係数を出力する
    直交変換手段と、前記直交変換係数を前記修正量子化ス
    テップにより量子化し量子化係数を出力する量子化手段
    と、前記量子化係数を可変長符号化し、符号化信号を出
    力する可変長符号化手段と、前記符号化信号から符号量
    を計算する符号量計算手段と、 を有する画像符号化装置。
12. 【請求項１２】 入力信号を符号化処理単位にブロック
    化しブロック化信号を出力するブロック化手段と、前記
    入力信号から画像の性質を表わすアクティビティを計算
    し出力するアクティビティ計算手段と、前記アクティビ
    ティと修正可能な仮の量子化ステップである修正中間量
    子化ステップとから、所定の予測モデルに基づいて予測
    符号量を計算し出力する予測符号量計算手段と、前記予
    測符号量と目標符号量と実際の符号量とを比較し、量子
    化ステップ決定制御信号を出力する量子化ステップ決定
    手段と、前記量子化ステップ決定制御信号に基づき、前
    記予測符号量が前記目標符号量と大幅に異なる場合に
    は、前記修正中間予測量子化ステップの変更を前記予測
    符号量計算手段に指示し、前記予測符号量が前記目標符
    号量に近い場合には、前記修正中間予測量子化ステップ
    を予測量子化ステップとして量子化手段に出力する量子
    化ステップ決定手段と、発生符号量と前記目標符号量の
    差を用いて、前記予測量子化ステップを基準に修正した
    修正量子化ステップを出力し、前記予測量子化ステップ
    と前記修正量子化ステップが大きく異なる場合には前記
    予測量子化ステップと１つ前の前記修正量子化ステップ
    を基準に次の修正量子化ステップを出力する量子化ステ
    ップ修正手段と、前記ブロック化信号を直交変換し、直
    交変換係数を出力する直交変換手段と、前記直交変換係
    数を前記修正量子化ステップにより量子化し量子化係数
    を出力する量子化手段と、前記量子化係数を可変長符号
    化し、符号化信号を出力する可変長符号化手段と、前記
    符号化信号から符号量を計算する符号量計算手段と、 を有する画像符号化装置。
13. 【請求項１３】 インターレース入力信号を記憶し
    て、第1フィールドをフィールド信号として出力し、第1
    フィールド信号と第2フィールド信号とからフレーム信
    号を構成し出力するメモリ手段と、前記フレーム信号を
    符号化処理単位にブロック化しブロック化信号を出力す
    るブロック化手段と、 前記フィールド信号から画
    像の性質を表わすアクティビティを計算し出力するアク
    ティビティ計算手段と、前記アクティビティと修正可能
    な仮の量子化ステップである修正中間量子化ステップと
    から、所定の予測モデルに基づいて予測符号量を計算し
    出力する予測符号量計算手段と、前記予測符号量と目標
    符号量と実際の符号量とを比較し、量子化ステップ決定
    制御信号を出力する量子化ステップ決定手段と、前記量
    子化ステップ決定制御信号に基づき、前記予測符号量が
    前記目標符号量と大幅に異なる場合には、前記修正中間
    予測量子化ステップの変更を前記予測符号量計算手段に
    指示し、前記予測符号量が前記目標符号量に近い場合に
    は、前記修正中間予測量子化ステップを予測量子化ステ
    ップとして量子化手段に出力する量子化ステップ決定手
    段と、発生符号量と前記目標符号量の差を用いて、前記
    予測量子化ステップを基準に修正した修正量子化ステッ
    プを出力する量子化ステップ修正手段と、前記ブロック
    化信号を直交変換し、直交変換係数を出力する直交変換
    手段と、前記直交変換係数を前記修正量子化ステップに
    より量子化し量子化係数を出力する量子化手段と、前記
    量子化係数を可変長符号化し、符号化信号を出力する可
    変長符号化手段と、前記符号化信号から符号量を計算す
    る符号量計算手段と、 を有する画像符号化装置。
14. 【請求項１４】 インターレース入力信号を記憶して、
    第1フィールドをフィールド信号として出力し、第1フィ
    ールド信号と第2フィールド信号とからフレーム信号を
    構成し出力するメモリ手段と、前記フレーム信号を符号
    化処理単位にブロック化しブロック化信号を出力するブ
    ロック化手段と、前記フィールド信号から画像の性質を
    表わすアクティビティを計算し出力するアクティビティ
    計算手段と、前記アクティビティと修正可能な仮の量子
    化ステップである修正中間量子化ステップとから、所定
    の予測モデルに基づいて予測符号量を計算し出力する予
    測符号量計算手段と、前記予測符号量と目標符号量と実
    際の符号量とを比較し、量子化ステップ決定制御信号を
    出力する量子化ステップ決定手段と、前記量子化ステッ
    プ決定制御信号に基づき、前記予測符号量が前記目標符
    号量と大幅に異なる場合には、前記修正中間予測量子化
    ステップの変更を前記予測符号量計算手段に指示し、前
    記予測符号量が前記目標符号量に近い場合には、前記修
    正中間予測量子化ステップを予測量子化ステップとして
    量子化手段に出力する量子化ステップ決定手段と、発生
    符号量と前記目標符号量の差を用いて、前記予測量子化
    ステップを基準に修正した修正量子化ステップを出力
    し、前記予測量子化ステップと前記修正量子化ステップ
    が大きく異なる場合には前記予測量子化ステップと１つ
    前の前記修正量子化ステップを基準に次の修正量子化ス
    テップを出力する量子化ステップ修正手段と、前記ブロ
    ック化信号を直交変換し、直交変換係数を出力する直交
    変換手段と、前記直交変換係数を前記修正量子化ステッ
    プにより量子化し量子化係数を出力する量子化手段と、
    前記量子化係数を可変長符号化し、符号化信号を出力す
    る可変長符号化手段と、前記符号化信号から符号量を計
    算する符号量計算手段と、 を有する画像符号化装置。
15. 【請求項１５】 前記アクティビティ計算手段の入力を
    ブロック化信号とし、前記アクティビティは、ブロック
    内の直交変換係数の桁数の和であることを特徴とする請
    求項５ないし１４のいずれか１項に記載の画像符号化装
    置。
16. 【請求項１６】 前記アクティビティ計算手段の入力を
    ブロック化信号とし、前記アクティビティは、ブロック
    内の直交変換係数の絶対値の和の平方根と、直交変換係
    数が０でない係数の数との積であることを特徴とする請
    求項５ないし１４のいずれか１項に記載の画像符号化装
    置。
17. 【請求項１７】 前記アクティビティ計算手段の入力を
    ブロック化信号とし、前記アクティビティは、ブロック
    内の画素値の標準偏差であることを特徴とする請求項１
    １又は請求項１４記載の画像符号化装置。