JPH10164597A - 符号化方法およびその方法を用いた符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＭＰＥＧ符号化装置では送信バッファが容易
に溢れた。 【解決手段】 符号化装置１００では、通常のＤＣＴ部
６、量子化部８、可変長符号化部１０、送信バッファ１
２の経路に、第一マスク回路５４が介挿されている。ま
た、動きベクトル情報３４にも第二マスク回路５６が設
けられている。送信バッファ１２が溢れそうになったと
き、第一マスク回路１２で量子化データをすべてゼロマ
スクし、第二マスク回路５６で動きベクトルをすべてゼ
ロベクトルにする。これらのデータは可変長符号化で短
い固定長データに変換されるため、符号化データの総量
が減る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は符号化方法とその
方法を用いた符号化装置に関する。この発明は、一例と
してＭＰＥＧ符号化装置（エンコーダ）に適用できる。

【０００２】

【従来の技術】国際符号化標準ＭＰＥＧに代表されるよ
うに、動画像などのデータを圧縮して符号化し、ＣＤ−
ＲＯＭなど各種記憶媒体に格納して提供する技術が進展
しつつある。今日、いろいろなメーカーがマルチメディ
ア関連機器の開発、商品化に注力しており、ＭＰＥＧに
準拠した商品の市場導入を図っている。従来一般的なＭ
ＰＥＧの符号化装置を説明するために、まずＭＰＥＧの
ピクチャを概説する。

【０００３】ＭＰＥＧでは、画像の表示単位であるフレ
ームがピクチャと呼ばれている。ピクチャにはＩ、Ｐ、
Ｂの三種類がある。Ｉピクチャ（フレーム内符号化ピク
チャ）は自フレーム内で閉じた符号化が行われるもの
で、復号には他のピクチャの参照が要らない。Ｐピクチ
ャ（フレーム間順方向予測符号化ピクチャ）は順方向予
測の対象画像で、その復号には過去再生画像のみを要す
る。Ｂピクチャ（双方向予測符号化ピクチャ）は双方向
予測の対象画像で、再生順序では後にくるＩ、Ｐピクチ
ャも参照される。Ｉピクチャはイントラ符号化ピクチ
ャ、ＰとＢピクチャはインター符号化ピクチャともよば
れる。

【０００４】図５はＧＯＰ（グループ・オブ・ピクチャ
ズ）とよばれるピクチャ群の構成図である。同図に示す
１５枚のピクチャはこの順に撮影されたものと考えてよ
く、これら１５枚のピクチャによって、ひとつの予測処
理単位が形成される。すなわち、Ｐ、Ｂピクチャであっ
ても、その参照先のピクチャを同一のＧＯＰ内に限るこ
とにより、ＧＯＰをランダムアクセスの最小単位として
いる。同図では、予測方向を矢印で示している。実際に
ＧＯＰを符号化するとき、Ｂピクチャよりも後に入力さ
れるＩまたはＰピクチャの内容を知る必要があるため、
例えば、Ｉ２ピクチャはＢ０、Ｂ１ピクチャの先に符号
化装置で符号化される。

【０００５】ＭＰＥＧでは、各ピクチャはマクロブロッ
クという領域の集合で形成される。マクロブロックにも
イントラとインターの二種類があり、前者はそのフレー
ム内で閉じた符号化がなされるが、後者は基準となる他
のピクチャの参照が必要である。Ｉピクチャはイントラ
マクロブロックのみから構成され、Ｐ、Ｂピクチャは通
常インターマクロブロックから構成されるが、イントラ
マクロブロックを含むこともある。符号化に際し、Ｐ、
Ｂピクチャのインターマクロブロックのデータは、参照
ピクチャのいずれかの領域のデータからの差分で記述さ
れる。

【０００６】図６は符号化装置から出力されるデータス
トリーム構成を示す図である。同図のごとく、各種ヘッ
ダ情報を格納するシーケンスヘッダＳＨとＧＯＰが交互
に出力される。ＧＯＰには符号化順に従ってＩ２、Ｂ
０、Ｂ１…のピクチャが格納されている。この図ではＩ
２ピクチャのデータが大きいなど、各ピクチャのデータ
サイズが異なるが、その理由は、後述のごとく可変長符
号化にある。

【０００７】以上の予備知識をもとに、従来一般的なＭ
ＰＥＧ符号化装置を図７の構成図を用いて説明する。同
図のごとく符号化装置２はまず、圧縮と符号化全般を制
御する符号化制御部４と、カメラ映像等のビデオ入力に
対して離散コサイン変換（Discreet CosineTransformat
ion、以下ＤＣＴという）を施すＤＣＴ部６と、ＤＣＴ
後のデータを量子化する量子化部８と、量子化されたデ
ータ（以下、量子化データという）を受け取り、そのデ
ータを符号化する可変長符号化部１０と、動きベクトル
情報３４を生成する動き補償部１４をもつ。動き補償部
１４は、逆量子化部、逆ＤＣＴ部、ブロックマッチング
部（図示せず）を内蔵し、外部には、双方向予測のため
に参照すべきピクチャを格納する参照ピクチャメモリ１
６をもつ。例えば、Ｉピクチャとして符号化すべきビデ
オ入力があったとき、動き補償部１４はそのビデオ入力
を逆量子化と逆ＤＣＴによっていったんもとの映像に戻
した後、これを参照ピクチャメモリ１６に格納してお
く。つぎにＰピクチャとして符号化すべきビデオ入力が
あったとき、先ほどのＩピクチャとの間でブロックマッ
チングを行い、マクロブロックごとに動きベクトルを算
出する。この動きベクトルに従ってＩピクチャから必要
な領域を切り出して差分器２０に与える。ここで差分映
像が生成され、Ｐピクチャは差分映像としてＤＣＴ以下
の処理を受ける。差分映像はＤＣＴ、量子化を受けるた
め、動き補償部１４は逆量子化と逆ＤＣＴによって差分
映像を再現し、これに先のＩピクチャを足し、映像とし
て意味をもつＰピクチャを生成する。このＰピクチャは
以降のピクチャから参照されるため、参照ピクチャメモ
リ１６に格納される。以下、インター符号化ピクチャに
ついては、それ以前の参照ピクチャとの差分のみが可変
長符号化部１０に送られ、一方、そのピクチャ自身は逆
量子化と逆ＤＣＴで再生されて参照ピクチャメモリ１６
に格納されるという処理が繰り返される。なお、差分器
２０はインター符号化ピクチャのインターマクロブロッ
クについてのみ動作するよう、差分器制御信号４０で制
御される。

【０００８】可変長符号化部１０は、符号化制御部４か
ら現在符号化しようとするピクチャの種類（Ｉ、Ｐ、
Ｂ）、そのフレーム内のマクロブロックの種類（インタ
ー、イントラ）など符号化に必要な制御情報３６を受け
取り、これと動きベクトル情報３４と量子化データとを
それぞれ符号化する。制御情報３６を必要とするのは、
ピクチャの種類等に応じて符号化すべきデータのフォー
マットが異なるためである。符号化されたデータ（以
下、符号化データという）はＦＩＦＯ構造の送信バッフ
ァ１２に格納され、符号化された順に符号化出力として
外部に送り出される。容量監視部１８は、送信バッファ
１２に対する符号化データの格納状態を監視し、符号化
データが溢れそうな場合、これを監視結果３８として符
号化制御部４に伝える。監視結果３８による警告を受け
たとき、符号化制御部４は、量子化幅を大きくし、粗く
量子化することにより、符号化データの総量を減らす。

【０００９】以上の構成による動作を説明する。まず、
ビデオ入力が差分器２０に入力される。仮にこれをＩピ
クチャまたはＰ、Ｂピクチャのイントラマクロブロック
として符号化するとき、差分器２０は動作せず、ビデオ
入力がそのままＤＣＴ部６に与えられる。ＤＣＴ部６は
ビデオ入力にＤＣＴを施し、画像を離散的な空間周波数
成分に展開する。つづいて量子化部８で圧縮後のデータ
を所定の量子化レベルに量子化する。このとき、ＤＣＴ
後のデータは低周波成分に片寄ることが知られており、
量子化により、高周波成分の有意のデータ（すなわちゼ
ロ以外のデータ）が少なくなり、データ圧縮が行われ
る。量子化データはは可変長符号化部１０に出力され
る。

【００１０】可変長符号化部１０はデータの出現頻度に
基づいたエントロピー符号化を行う。Ｉピクチャの場合
データに相当のランダム性があるが、Ｐ、Ｂピクチャの
インターマクロブロックの場合、そのデータが参照ピク
チャとの差分で記述されるため、比較的ゼロが多く出現
する。そのため、ゼロを表現する符号を最も短い符号
「０」または「１」などと決める。以降、出現頻度の高
いものから少ない桁数の符号を割り当てていくことで全
体の符号化データ量が減る。符号化データ量はピクチャ
ごとにまちまちだが、図６のごとく、一般にＰ、Ｂピク
チャの場合、Ｉピクチャの数分の１程度になる。

【００１１】一方、ビデオ入力をＰまたはＢピクチャの
インターマクロブロックとして符号化する場合、符号化
制御部４の差分器制御信号４０により、差分器２０が動
作する。ここで、実際のビデオ入力と参照ピクチャの差
分のみがＤＣＴ部６に与えられ、上述同様の処理を経て
符号化される。いずれの場合も、符号化データは送信バ
ッファ１２に蓄積されていく。

【００１２】送信バッファ１２の容量は、ＭＰＥＧに準
拠する符号化装置のハードウエアのクラスごとに決めら
れている。ＭＰＥＧでは、ハードウエアをプロファイル
（大分類）とレベル（中分類）という概念でクラス分け
しており、例えばプロファイルがメイン、レベルがメイ
ンというクラスの場合、容量は１．７５Ｍｂである。

【００１３】送信バッフア１２の容量を規定するのは、
復号装置との整合性を保つためである。例えば符号化装
置のバッファ容量のほうが大きい場合、符号化出力が次
々に復号装置に送り込まれれば、復号装置の受信バッフ
ァが溢れて正常な処理が期待できなくなる。このため、
復号装置の受信バッファの容量をもって符号化装置の送
信バッファの上限値と決められている。

【００１４】容量監視部１８はこうした背景から設けら
れ、手当しなければ比較的容易に溢れる送信バッファ１
２の状態を監視している。ここで溢れが予測されれば、
符号化制御部４経由で量子化幅を大きくし、粗く量子化
するなどの措置をとり、符号化データの総量低減を図っ
ている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ＭＰＥＧの符号化装置
の設計に当たり、送信バッファの溢れの回避は面倒な問
題である。量子化幅を変更しても目標ほどにはデータが
減らず、バッファから溢れを起こす場合がある。また、
画質の一様性の観点からすれば、量子化幅の大きな変更
は避けたい。このためには積分的な制御を採用すればよ
いが、その場合にはタイムラグが生じる。

【００１６】別の提案として、ＤＣＴ部において、より
多くの高周波成分を落とす方法が知られているが、これ
にも同じ危惧がある。さらにこれらの方法の場合、可変
長符号化の過程を経る以上、最終的にどの程度符号化デ
ータ量が減るかを予想しにくい。したがって、送信バッ
ファの溢れに対する危険性を払拭しきれない。

【００１７】この課題を回避すべく、ビデオ入力を最初
にローパスフィルターに通す提案もなされている。しか
し、その場合は画質が一様に落ちる。送信バッファが溢
れない可能性があるときに画質を落とすことは最良の対
策とはいえない。

【００１８】本発明はこうした課題に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、一般に符号化データ量が予期に
反して増大しすぎないよう対処可能な符号化方法および
装置を提供することにある。本発明のさらに具体的な目
的は、送信バッファの溢れを効果的に回避する符号化方
法および装置の提供にある。その際、符号化データ量を
迅速に低減し、かつ低減効果の正確な算出が可能な方法
と装置を提供することも目的である。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の符号化方法は、
所定の符号化処理後に生じるデータによってデータ許容
量が超過されることを予測した場合、前記所定の符号化
処理で生成される符号化データを、該符号化データより
もデータ量の少ない代替データに置換するものである。
ここで「データ」とはピクチャデータ、音声データな
ど、符号化可能な任意のデータをいう。「データ許容
量」とは、例えばデータを格納するバッファの残り容量
をいう。代替データは固定データであってもよい。また
「前記所定の符号化処理で生成される符号化データ」と
は、例えば、符号化処理が、ＤＣＴ、量子化、および可
変長符号化の工程を含む場合、ＤＣＴ処理後のデータの
一部または全部、量子化処理後のデータの一部または全
部、または可変長符号化後のデータの一部または全部の
いずれかなどを意味する。なお、本発明がデータの圧縮
工程と、圧縮されたデータの可変長符号化工程を含むと
き、前記代替データへの置換は、圧縮工程または可変長
符号化工程で行ってもよいし、圧縮工程と可変長符号化
工程の間のいずれの段階で行ってもよい。

【００２０】この方法によれば、データ許容量が超過さ
れると予測されたとき、符号化データが代替データに置
換される。代替データのデータ量は少ないため、当然な
がら符号化データの総量が減り、データ許容量を満足し
やすくなる。また、代替データを固定データとすればそ
の容量が確定するため、データ量の低減効果を容易に算
出でき、確実な対処が可能になる。さらに、データの置
換によって対処するため、迅速な対応が可能となる。な
お、この符号化方法をピクチャデータに適用する場合
は、符号化処理で生成される所定のピクチャに係る符号
化データを代替データに置換すればよい。

【００２１】別の本発明の符号化方法は、ピクチャを、
自ピクチャのデータのみをもとに符号化すべきフレーム
内符号化ピクチャと、参照ピクチャからの差分データと
いう形で符号化すべきフレーム間符号化ピクチャに分類
して符号化する方法であり、所定の符号化処理後に生じ
るデータによってデータ許容量が超過されることを予測
した場合、前記差分データまたは差分データに由来する
データを、よりデータ量の少ない代替データに置換す
る。この符号化方法では、ピクチャのうち、フレーム間
符号化ピクチャの符号化データを低減するものである。
相対的に、フレーム内符号化ピクチャよりもフレーム間
符号化ピクチャの重要度が低いという経験則に基づいて
いる。ただし、ＭＰＥＧのようにフレーム間符号化ピク
チャにＰ、Ｂピクチャ（後述）の二種類がある場合、こ
れら両方またはＢピクチャのみについて置換処理を行っ
てもよい。また、差分データは一般にゼロを中心に分布
するため、ランダムな映像データに比べて例えば固定デ
ータである代替データに置換しやすく、当然その結果も
ランダムな映像データを固定化するよりも良好になる。
この符号化方法でも、処理の迅速性など上述の効果が得
られる。

【００２２】なお、この符号化方法が、データの圧縮工
程と、圧縮されたデータの可変長符号化工程を含むと
き、前記データ許容量が超過されることを予測したと
き、圧縮工程にて前記差分データまたは差分データに由
来するデータすべてゼロに変換して可変長符号化工程に
投入してよいし、いったん通常どおり可変長符号化まで
実行し、そこで得られた符号化データのうち前記差分デ
ータに由来する部分をデータ量の少ない代替データで置
換してもよい。また、この符号化方法が前記フレーム間
符号化ピクチャの符号化に際して動きベクトルも利用す
る場合、前記差分データおよび動きベクトルをすべてゼ
ロに置換してもよい。この場合、さらにデータ量を低減
することができる。例えばＭＰＥＧ２の場合、本発明で
いう圧縮工程は、差分、ＤＣＴ、量子化の工程等を含
み、可変長符号化工程は、ランレングス符号化、ハフマ
ン符号化の工程等を含む。

【００２３】一方、本発明のデータ符号化装置は、所定
の符号化処理後に生じるデータによってデータ許容量が
超過されるか否かを予測する手段（１８）と、前記超過
されることが予測されたとき、前記所定の符号化処理で
生成される符号化データを、該符号化データよりもデー
タ量の少ない代替データに置換する手段（５４、５６、
７６）とを含む。この符号化装置は、例えばＤＣＴ等の
変換を施す変換部（変換手段）、量子化部（量子化手
段）および符号化部（符号化手段）、またはこれらに加
えて動き補償部（動き補償手段）を含む構成である。こ
こで「データ」とは符号化可能な任意のデータである。
このデータがピクチャデータの場合、所定の符号化処理
で生成される所定のピクチャに係る符号化データを代替
データに置換すればよい。この構成によれば、上述の符
号化方法の効果を装置として実現することができる。

【００２４】別の本発明の符号化装置は、複数ピクチャ
のデータを符号化するものであり、入力したピクチャの
データを圧縮する手段（６、８、１４）と、圧縮後のデ
ータと該圧縮後のデータよりもデータ量の少ない代替デ
ータの一方を選択的に出力する選択手段（５４）と、選
択手段から出力されたデータを可変長符号化する手段
（１０）と、可変長符号化されたデータを格納する記憶
手段（１２）と、記憶手段におけるデータの溢れを予測
する手段（１８）とを含み、前記溢れが予測されないと
きは前記圧縮後のデータが選択手段から出力され、前記
溢れが予測されたときは適宜前記代替データが選択手段
から出力される。

【００２５】この構成によれば、前記溢れが予測されな
いときは前記圧縮後のデータが可変長符号化されるた
め、通常の符号化が行われる。一方、溢れが予測された
ときは代替データが可変長符号化されるため、この代替
データから符号化されたデータが最終的な符号化データ
の一部を構成する。この代替データはもともとデータ量
が少なく、最終的な符号化データ量を減らすことができ
る。特に、代替データが固定データの場合、それが可変
長符号化されたときデータ量が一定であるため、データ
量の低減効果が容易に算出でき、溢れに対処しやすい。
例えば、可変長符号化の際に短い符号が与えられるよう
なデータで固定データを構成することにより、符号化デ
ータの低減効果を高めることができる。

【００２６】さらに別の本発明に係る符号化装置は、入
力したピクチャのデータを圧縮する手段（６、８）と、
圧縮後のデータを可変長符号化する手段（１０）と、可
変長符号化されたデータと該可変長符号化されたデータ
よりもデータ量の少ない代替データの一方を選択的に出
力する選択手段（７６）と、選択手段から出力されたデ
ータを格納する記憶手段（１２）と、記憶手段における
データの溢れを予測する監視手段（１８）とを含み、前
記溢れが予測されないときは前記可変長符号化されたデ
ータが選択手段から出力され、前記溢れが予測されたと
きは適宜前記代替データが選択手段から出力される。

【００２７】この構成では、前述の符号化装置と異な
り、いずれの場合もいったん可変長符号化まで同じ方法
で行う。しかる後、溢れが予測されたときは、可変長符
号化されたデータと代替データを入れ替え、これを最終
的な符号化データとする。この場合にもデータ量低減
等、上述の効果が得られる。また、処理の最終段階でデ
ータの置換を行うため、即効性も高い。

【００２８】さらに別の本発明に係る符号化装置は、入
力したピクチャと所定の代替ピクチャの一方を選択的に
出力する選択手段（８４）と、選択手段から出力された
ピクチャのデータを圧縮する手段（６、８）と、圧縮後
のデータを可変長符号化する手段（１０）と、可変長符
号化されたデータを格納する記憶手段（１２）と、記憶
手段におけるデータの溢れを予測する監視手段（１８）
とを含み、前記溢れが予測されないときは前記入力した
ピクチャが選択手段から出力され、前記溢れが予測され
たときは適宜前記代替ピクチャが選択手段から出力され
る。「代替ピクチャ」として、以前に入力されたピクチ
ャまたはそれに基づくピクチャ、例えばＭＰＥＧでいう
参照ピクチャを利用することができる。

【００２９】この構成では、溢れが予測されたとき、入
力されたピクチャの代わりに代替ピクチャが選択され、
以降の圧縮等の処理を受ける。このため、選択手段から
代替ピクチャが出力されている限り、この符号化装置
は、あたかも静止画が入力されつづけているように振る
舞う。この結果、差分データが自動的にゼロとなり、符
号化データ量を低減することができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
適宜図面を参照しながら説明する。

【００３１】実施形態１．本実施形態に係る符号化装置
は、送信バッファが溢れそうになったとき、インター符
号化ピクチャ、すなわちＰおよびＢピクチャの量子化デ
ータを代替データである固定データに置き換え、しかる
後に可変長符号化を行う。このため、インター符号化ピ
クチャがイントラマクロブロックを含む場合は、予めこ
れを強制的にインターマクロブロックに変換する。

【００３２】図１は本実施形態に係る符号化装置の構成
図である。同図において図７同等の部材には同一の符号
を与え、図７との差異を中心に説明する。図１のごとく
符号化装置１００の新たな部材は、容量監視部１８から
の監視結果３８に基づいてインター符号化ピクチャの符
号化データの低減を指示するピクチャデータ低減制御部
５０と、差分器２０を強制的に動作させる強制切替回路
５２と、量子化データをゼロマスクすることによって固
定データ「０、０、…」に変換する第一マスク回路５４
と、同様に動きベクトルをゼロマスクすることによって
固定データ「（０，０）、（０，０）…」に変換する第
二マスク回路５６である。強制切替回路５２、第一マス
ク回路５４、第二マスク回路５６は、それぞれピクチャ
データ低減制御部５０のタイミング出力信号である強制
切替制御信号５８、第一マスク制御信号６４、第二マス
ク制御信号６２によって動作制御される。これらの信号
は以下の場合に活性化される。

【００３３】１．強制切替制御信号５８ 監視結果３８が、送信バッファ１２の溢れが予測された
ことを示しており、かつビデオ入力がインター符号化ピ
クチャ、つまりＰまたはＢピクチャとして符号化すべき
映像である間。従来の場合、インター符号化ピクチャで
あっても、その中のイントラマクロブロックについては
差分器２０を動作させずに素通りさせていたが、本実施
形態ではインター符号化ピクチャをすべて疑似的にイン
ターマクロブロックに変換するため、強制的に参照ピク
チャとの差分をとる。インター符号化ピクチャの量子化
データを「０、０…」に置換する以上、このデータをイ
ントラマクロブロックに用いると映像が空白になるため
である。

【００３４】２．第一マスク制御信号６４ 監視結果３８が、送信バッファ１２の溢れが予測された
ことを示しており、かつ量子化データがインター符号化
ピクチャに関するデータである間。

【００３５】３．第二マスク制御信号６２ 監視結果３８が、送信バッファ１２の溢れが予測された
ことを示しており、かつ動きベクトル情報３４がインタ
ー符号化ピクチャに関する情報である間。

【００３６】これらとの整合をとるために、図７と異な
り、可変長符号化部１０には制御情報３６ではなく、ピ
クチャデータ低減制御部５０の出力する修正制御情報６
０が与えられている。修正制御情報６０ともとの制御情
報３６の相違は、監視結果３８が送信バッファ１２の溢
れが予測されたことを示しており、かつ可変長符号化す
べきデータがインター符号化ピクチャに関するデータで
あるとき、すべてのマクロブロックの種類が「インター
マクロブロック」に固定される点にある。

【００３７】容量監視部１８は、送信バッファ１２の溢
れを以下の方法で予測する。すなわち、まず送信バッフ
ァ１２の残り容量が一定の割合、例えば全容量の１／３
以下になる状態を監視する。つぎに、現在送信バッファ
１２が読み出されているビットレートと、送信バッファ
１２に順次書き込まれるビットレートを比較する。ここ
で後者のほうが大きければ、いずれ溢れが生じうる。そ
こで、仮に量子化幅を、例えばＭＰＥＧの仕様として許
される最大値に変更した場合（つまり粗く量子化する場
合）の書込のビットレートを計算し、この値が未だ前述
の読出ビットレートよりも高ければ、送信バッファ１２
が溢れると予測する。したがって、監視結果３８は「量
子化幅を変更すれば送信バッファ１２は溢れない」、
「量子化幅を変更しても送信バッファ１２が溢れる」な
どの段階的表示であってもよく、本発明では特に後者を
問題とする。

【００３８】以上の構成による動作を説明する。まず、
監視結果３８が送信バッファ１２の溢れを予測しない間
は、強制切替制御信号５８、第一マスク制御信号６４、
第二マスク制御信号６２がすべて不活性状態であるの
で、強制切替回路５２、第一マスク回路５４、第二マス
ク回路５６はいずれも作動せず、従来どおりの符号化が
実現する。

【００３９】つづいて、監視結果３８が送信バッファ１
２の溢れを予測したとする。この場合、ビデオ入力がＩ
ピクチャとして符号化すべき映像であれば、やはり強制
切替回路５２等が作動せず、従来どおりの符号化とな
る。

【００４０】一方、ＰまたはＢピクチャの場合、まず強
制切替制御信号５８が活性化され、強制切替回路５２が
作動し、インター、イントラマクロブロックを問わず、
すべて差分器２０が動作する。このため、もともとイン
トラマクロブロックとして符号化するはずであった映像
領域も差分映像としてＤＣＴ部６に与えられ、ＤＣＴ部
６および量子化部８による量子化を受ける。この量子化
データが出力されるタイミングでピクチャデータ低減制
御部５０から第一マスク制御信号６４が活性化されるた
め、第一マスク回路５４が固定データ「０、０…」を出
力する。固定データの出力は第一マスク制御信号６４が
不活性状態に戻るまで継続する。

【００４１】可変長符号化部１０は、固定データが入力
されたとき、数ビット単位でこれを最も短い１ビットの
符号、例えば「０」などに置き換える。この結果、Ｐお
よびＢピクチャの符号化データは、最短かつ固定長とな
る。

【００４２】一方、第二マスク制御信号６２も活性化さ
れるため、第二マスク回路５６によって動きベクトルが
すべてゼロベクトルに置換される。このゼロベクトルも
可変長符号化部１０において最短かつ固定長の符号化デ
ータとして符号化データストリーム中に組み込まれ、最
終的に送信バッファ１２に出力される。図３は送信バッ
ファ１２に格納されるデータストリームを示しており、
図６と異なり、ＢおよびＰピクチャが一定かつ小さな格
納領域に収まっている。いま仮に、これらの符号化デー
タ量をそれぞれＤ_B、Ｄ_Pとすれば、溢れの警告以降に
Ｂ、Ｐピクチャをそれぞれｋ_B、ｋ_P枚符号化したとき、
符号化データの増分は単純にｋ_BＤ_B＋ｋ_PＤ_Pとなる。一
方、送信バッファ１２から読み出されて装置外部に送出
されることによる符号化データの減分は従来どおりであ
るから、増分を正確に把握できる分、容量監視部１８に
おける予測の確度が増す。その結果、例えば従来に比べ
て警告を早めに解除することができ、画質の無用な低下
が回避できる。

【００４３】以上が本実施形態の構成と動作である。本
実施形態の場合、量子化データを固定データに置き換え
た。この装置では量子化データを単純にゼロマスクすれ
ば済むため、実施上も好都合である。さらにこの装置の
場合、固定データが可変長符号化部１０と動き補償部１
４に並行に入るため、動作の整合性という点でも有利で
ある。なお、本実施形態では量子化データを固定データ
に置換したが、これはＤＣＴ後のデータを対象としても
よい。その場合、第一マスク回路５４と量子化部８の順
序を入れ替えればよい。また本実施形態では、制御情報
３６、差分器２０の動作などに手を加えたが、これらは
従来の符号化装置をベースに考えたためであり、設計上
は当然さまざまな変形例がある。

【００４４】実施形態２．実施形態１では、量子化デー
タを代替データに置き換えた。本実施形態では、可変長
符号化後のデータを代替データである固定データに置き
換える。本実施形態では送信バッファ１２への格納の直
前にデータを置換するだけであるため、実施形態１と違
って差分器２０の強制動作などは行わない。

【００４５】図２は本実施形態に係る符号化装置の構成
図である。同図において図７同等の部材には同一の符号
を与え、それとの差異を中心に説明する。図２のごとく
符号化装置２００の新たな部材は、実施形態１と異なる
制御を行うピクチャデータ低減制御部７０と、可変長符
号化データと固定データの一方を選択して出力する選択
回路７６と、固定データを格納するＲＯＭなどのデータ
パターン記憶部７４である。固定データは次の方法で決
める。すなわち、画素データとして「０、０、…」、動
きベクトルとして「（０，０）、（０，０）…」が可変
長符号化部１０に投入された場合、出力されるべき符号
化データを固定データとする。これは実際には、最短か
つ固定長のゼロの羅列などになる。

【００４６】選択回路７６は、ピクチャデータ低減制御
部７０の出力する選択信号７２で制御される。選択信号
７２は、監視結果３８が送信バッファ１２の溢れが予測
されたことを示しており、かつインター符号化ピクチャ
に関するデータが可変長符号化部１０から出力されてい
る間、活性化される。

【００４７】以上の構成による動作を説明する。まず、
監視結果３８が送信バッファ１２の溢れを予測しない間
は、選択信号７２が不活性状態であるので、従来どおり
の符号化が実現する。

【００４８】つづいて、監視結果３８が送信バッファ１
２の溢れを予測したとする。この場合、ビデオ入力がＩ
ピクチャとして符号化すべき映像であれば従来どおりの
符号化となる。一方、ＰまたはＢピクチャの場合、それ
らのピクチャデータの可変長符号化部１０からの出力開
始に同期して選択信号７２が活性化されるため、選択回
路７６がデータパターン記憶部７４の出力する固定デー
タを選択して出力する。

【００４９】以上が本実施形態の構成と動作である。本
実施形態の場合、データの置換が送信バッファ１２の直
前で行われるため、溢れに対する警告の発生から対処ま
でのタイムラグが極めて短い。したがって、溢れの回避
がさらに容易になる。

【００５０】実施形態３．実施形態１、２では、量子化
データまたは符号化データを固定データに置き換えた。
本実施形態では、ピクチャデータが入力されたとき、す
べての処理に先だってピクチャを代替ピクチャに置換
し、符号化データ量の低減を図る。具体的には、現在入
力中のピクチャを以前入力されたピクチャに置換し、差
分データと動きベクトルを強制的にゼロにする。すなわ
ち、実際にビデオ入力として与えられるピクチャは動画
であっても、ピクチャを代替ピクチャに置換することに
よって、あたかも静止画が入力されているかのようにＤ
ＣＴ部以下の処理を行う。

【００５１】図４は本実施形態に係る符号化装置の構成
図である。同図において図７同等の部材には同一の符号
を与え、それとの差異を中心に説明する。図４のごとく
符号化装置３００の新たな部材は、実施形態１、２と異
なる制御を行うピクチャデータ低減制御部８０と、入力
されたピクチャとＩまたはＰピクチャの格納された参照
ピクチャメモリ１６から読み出した参照ピクチャ８６の
一方を選択して出力する選択回路８４である。ピクチャ
データ低減制御部８０は制御情報３６を参照しており、
監視結果３８が送信バッファ１２の溢れを予測したと
き、かつビデオ入力をＩピクチャ以外のピクチャとして
符号化したいとき、選択信号８２を活性化する。本実施
形態では、符号化データ量を低減するために、本来であ
れば所定枚数ごとに現れるべきＩピクチャをＢまたはＰ
ピクチャに変更し、そのデータを削減する。選択回路８
４は、選択信号８２が活性化されているときには参照ピ
クチャ８６を選択出力し、不活性状態のときにはビデオ
入力側のピクチャを選択出力する。なお、ピクチャデー
タ低減制御部８０は、選択信号８２を活性化している間
は、制御情報３６に含まれるピクチャの種類をすべてＰ
またはＢピクチャに置換し、これを修正制御情報６０に
反映して可変長符号化部１０に与える。

【００５２】以上の構成による動作を説明する。まず、
監視結果３８が送信バッファ１２の溢れを予測しない間
は、選択信号８２が不活性状態であるので、従来どおり
の符号化が実現する。

【００５３】つづいて、監視結果３８が送信バッファ１
２の溢れを予測したとする。この場合、ビデオ入力をＩ
ピクチャとして符号化したいときを除き、選択信号８２
が活性化されるため、選択回路８４から参照ピクチャ８
６が選択出力される。このとき、差分器２０の出力はゼ
ロになる。なぜなら、動き補償部１４の出力は、選択回
路８４から出力される参照ピクチャ８６に対し、同一の
参照ピクチャ８６をもとにマクロブロック単位でブロッ
クマッチングを行った結果の画像だからである。すなわ
ち差分器２０は、参照ピクチャ８６からその各マクロブ
ロックの画像を動きベクトルをゼロとして差し引くこと
になるため、以降、差分データも動きベクトルもすべて
ゼロになる。

【００５４】溢れの予測が継続している間、ピクチャデ
ータ低減制御部８０は、すべてのピクチャをＰまたはＢ
ピクチャに変更してデータの低減を図る。可変長符号化
部１０は修正制御情報６０に従い、ピクチャの種類をＰ
またはＢとして符号化する。このため、この間の符号化
データ量が最少になる。

【００５５】一方、送信バッファ１２の溢れの予測が解
除されたとき、ピクチャデータ低減制御部８０はビデオ
入力をＩピクチャとして符号化すべく、選択信号８２を
不活性状態に戻し、ピクチャがＩピクチャである旨を修
正制御情報６０によって可変長符号化部１０に伝える。
以降、通常のＧＯＰのピクチャ構成に戻して処理を続け
てもよいし、しばらくの間、Ｉピクチャを少なめに、Ｐ
およびＢピクチャを多めにし、かつＰおよびＢピクチャ
についてはそれらの差分データと動きベクトルがゼロに
なるよう選択回路８４を制御してもよい。後者の制御で
は、Ｉピクチャとして符号化されるピクチャどうしの間
が静止画のように扱われる。

【００５６】以上が本実施形態の構成と動作である。本
実施形態の場合、データの置換がすべての処理に先だっ
て行われるため、図４のごとく符号化装置全体のハード
ウエアを簡素化することができる。なお、本実施形態で
はＰまたはＢピクチャのいずれのピクチャのデータを低
減してもよいとしたが、Ｐピクチャ、Ｂピクチャのいず
れのデータを低減するかを設定する手段を設け、そこで
設定されたピクチャに関して本実施形態の方法でデータ
を低減することにしてもよい。圧縮率を上げるという観
点からすれば、Ｂピクチャのデータ低減を優先的に行う
ことが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態１に係る符号化装置の構成図であ
る。

【図２】 実施形態２に係る符号化装置の構成図であ
る。

【図３】 実施形態１において送信バッファに格納され
るデータストリームを示す図である。

【図４】 実施形態３に係る符号化装置の構成図であ
る。

【図５】 ＧＯＰ（グループ・オブ・ピクチャズ）とよ
ばれるピクチャ群の構成図である。

【図６】 符号化装置から出力されるデータストリーム
の構成図である。

【図７】 従来一般的なＭＰＥＧ符号化装置の構成図で
ある。

【符号の説明】 ２，１００，２００，３００ 符号化装置、４ 符号化
制御部、６ ＤＣＴ部、８ 量子化部、１０ 可変長符
号化部、１２ 送信バッファ、１４ 動き補償部、１６
参照ピクチャメモリ、１８ 容量監視部、２０ 差分
器、３４ 動きベクトル情報、３６ 制御情報、３８
監視結果、４０ 差分器制御信号、５０，７０，８０
ピクチャデータ低減制御部、５２ 強制切替回路、５４
第一マスク回路、５６ 第二マスク回路、５８ 強制
切替制御信号、６０ 修正制御情報、６２ 第二マスク
制御信号、６４ 第一マスク制御信号、７２，８２ 選
択信号、７４ データパターン記憶部、７６ 選択回
路、８４ 選択回路、８６参照ピクチャ。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 データを符号化する方法であって、 所定の符号化処理後に生じるデータによってデータ許容
   量が超過されることを予測した場合、前記所定の符号化
   処理で生成される符号化データを、該符号化データより
   もデータ量の少ない代替データに置換することを特徴と
   する符号化方法。
2. 【請求項２】 複数ピクチャのデータを符号化する方法
   であり、 所定の符号化処理後に生じるデータによってデータ許容
   量が超過されることを予測した場合、前記所定の符号化
   処理で生成される所定のピクチャに係る符号化データ
   を、該符号化データよりもデータ量の少ない代替データ
   に置換することを特徴とする符号化方法。
3. 【請求項３】 ピクチャを、自ピクチャのデータのみを
   もとに符号化すべきフレーム内符号化ピクチャと、参照
   ピクチャからの差分データという形で符号化すべきフレ
   ーム間符号化ピクチャに分類して符号化する方法であ
   り、 所定の符号化処理後に生じるデータによってデータ許容
   量が超過されることを予測した場合、前記差分データま
   たは差分データに由来するデータを、よりデータ量の少
   ない代替データに置換することを特徴とする符号化方
   法。
4. 【請求項４】 この符号化方法は、データの圧縮工程
   と、圧縮されたデータの可変長符号化工程を含み、前記
   所定の符号化処理後に生じるデータによってデータ許容
   量が超過されることを予測したとき、圧縮工程から可変
   長符号化工程に至るまでの間に前記差分データまたは差
   分データに由来するデータをすべてゼロに変換して可変
   長符号化工程に投入する請求項３に記載の符号化方法。
5. 【請求項５】 この符号化方法は、データの圧縮工程
   と、圧縮されたデータの可変長符号化工程を含み、前記
   所定の符号化処理後に生じるデータによってデータ許容
   量が超過されることを予測したとき、いったん通常どお
   り可変長符号化まで実行し、そこで得られた符号化デー
   タのうち前記差分データに由来する部分をデータ量の少
   ない代替データで置換する請求項３に記載の符号化方
   法。
6. 【請求項６】 この符号化方法が前記フレーム間符号化
   ピクチャの符号化に際して動きベクトルも利用する場
   合、前記差分データまたは差分データに由来するデータ
   および動きベクトルをすべてゼロに置換する請求項３に
   記載の符号化方法。
7. 【請求項７】 フレーム間符号化ピクチャが、自ピクチ
   ャのデータのみをもとに符号化すべきフレーム内符号化
   領域と、参照ピクチャからの差分データという形で符号
   化すべきフレーム間符号化領域から構成されるとき、予
   めすべてのフレーム内符号化領域をフレーム間符号化領
   域に強制的に変換した後、前記データ量の少ない代替デ
   ータへの置換を行う請求項３、５、６のいずれかに記載
   の符号化方法。
8. 【請求項８】 データを符号化する装置であって、 所定の符号化処理後に生じるデータによってデータ許容
   量が超過されるか否かを予測する手段と、 前記超過されることが予測されたとき、前記所定の符号
   化処理で生成される符号化データを、該符号化データよ
   りもデータ量の少ない代替データに置換する手段と、 を含むことを特徴とする符号化装置。
9. 【請求項９】 複数ピクチャのデータを符号化する装置
   であって、 所定の符号化処理後に生じるデータによってデータ許容
   量が超過されるか否かを予測する手段と、 前記超過されることが予測されたとき、前記所定の符号
   化処理で生成される所定のピクチャに係る符号化データ
   を、該符号化データよりもデータ量の少ない代替データ
   に置換する手段と、 を含むことを特徴とする符号化装置。
10. 【請求項１０】 複数ピクチャのデータを符号化する装
    置であり、 入力したピクチャのデータを圧縮する手段と、 圧縮後のデータと該圧縮後のデータよりもデータ量の少
    ない代替データの一方を選択的に出力する選択手段と、 選択手段から出力されたデータを可変長符号化する手段
    と、 可変長符号化されたデータを格納する記憶手段と、 記憶手段におけるデータの溢れを予測する手段と、 を含み、前記溢れが予測されないときは前記圧縮後のデ
    ータが選択手段から出力され、前記溢れが予測されたと
    きは適宜前記代替データが選択手段から出力されること
    を特徴とする符号化装置。
11. 【請求項１１】 複数ピクチャのデータを符号化する装
    置であり、 入力したピクチャのデータを圧縮する手段と、 圧縮後のデータを可変長符号化する手段と、 可変長符号化されたデータと該可変長符号化されたデー
    タよりもデータ量の少ない代替データの一方を選択的に
    出力する選択手段と、 選択手段から出力されたデータを格納する記憶手段と、 記憶手段におけるデータの溢れを予測する監視手段と、
    を含み、前記溢れが予測されないときは前記可変長符号
    化されたデータが選択手段から出力され、前記溢れが予
    測されたときは適宜前記代替データが選択手段から出力
    されることを特徴とする符号化装置。
12. 【請求項１２】 前記可変長符号化する手段は、その手
    段に対して入力されたデータがゼロのときそれに最短の
    符号を割り当てるものであり、前記代替データはゼロで
    ある請求項１０、１１のいずれかに記載の符号化装置。
13. 【請求項１３】 複数ピクチャのデータを符号化する装
    置であり、 入力したピクチャと所定の代替ピクチャの一方を選択的
    に出力する選択手段と、 選択手段から出力されたピクチャのデータを圧縮する手
    段と、 圧縮後のデータを可変長符号化する手段と、 可変長符号化されたデータを格納する記憶手段と、 記憶手段におけるデータの溢れを予測する監視手段と、
    を含み、前記溢れが予測されないときは前記入力したピ
    クチャが選択手段から出力され、前記溢れが予測された
    ときは適宜前記代替ピクチャが選択手段から出力される
    ことを特徴とする符号化装置。