JPH1023433A - 目標符号量計算装置及び符号量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像信号を符号化する際の符号量制御におい
て、目標符号量の計算を容易とすることにより、符号化
処理が容易で複雑な回路構成が必要ない目標符号量計算
装置及び符号量制御装置を提供する。 【解決手段】 目標符号量計算装置２２における目標符
号量（Ｔ_n ）の計算に際して、画像信号の任意の区間内
の符号量の残存量（Ｒ）と、該区間におけるピクチャー
数の残存数（Ｎ_I，Ｎ_P，Ｎ_B）と、当該ピクチャーと同
種の直前のピクチャーにおける発生符号量（Ｓ_I，Ｓ_P，
Ｓ_B）とを変数とする関数に従い計算を行う。その際、
量子化パラメータの値（Ｑ）は変数としない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像信号を符号化
するに際して、符号量を制御する符号量制御装置に関す
るものであり、特に、目標符号量を計算する目標符号量
計算装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＭＰＥＧは、主に動画データ
を圧縮する画像標準符号化の技術と知られている。ＭＰ
ＥＧ方式等の画像符号化方式については、以下の文献に
も示され極めて周知である。又、ＭＰＥＧは、元々、蓄
積用動画像符号化方式を検討する委員会の名前である
が、現在では一般技術用語として用いられる。このＭＰ
ＥＧでは、動き補償フレーム間予測符号化を使用してデ
ータ圧縮を行っている。

【０００３】ここで、動き補償フレーム間予測符号化に
おいては、周知のごとく、あるピクチャーを符号化して
伝送する場合に、初めのピクチャーについては、全デー
タを符号化して送るが、後のピクチャーについては、ピ
クチャーの全データを送るのではなく、例えば、当該ピ
クチャーと、既に符号化したピクチャーから動きベクト
ルを利用して作成した予測画面との間で差分を取り、こ
の差分情報のデータを送るものである。なお、このよう
な処理はピクチャー全体で行うのではなく、分割された
マクロブロックというブロック単位で行われる。そし
て、通常、動き補償フレーム間予測技術では、すでに符
号化した前（過去）のピクチャーを使用して予測を行う
が、ＭＰＥＧでは、前（過去）のピクチャーだけでな
く、先に後（未来）のピクチャーを符号化して後（未
来）のピクチャーも使用して符号化を行っている。

【０００４】ここで、前のピクチャーからの予測画面を
利用して圧縮処理するピクチャーをＰピクチャー、前後
のピクチャーからの予測画面を利用して圧縮処理するピ
クチャーをＢピクチャー、予測画面を利用した圧縮処理
をしない独立したピクチャーをＩピクチャーと呼んでい
る。なお、Ｂピクチャーは、前後の画面からの予測画面
を利用しているが、これは、必ずしもＢピクチャーは前
と後の両画面を必ず使用して予測画面を作成しなければ
ならないものではない。つまり、Ｂピクチャーであって
も、前の画面との相関性が全く無ければ、後のピクチャ
ーのみから予測画面を作成してもよい。またＢピクチャ
ーであっても、前のピクチャー、そして後のピクチャー
とも全く相関性が無ければ、予測画面を使用せずにＩピ
クチャーと同様な処理としてもよい。図２にＭＰＥＧの
一般的なピクチャー構成であるＧＯＰ構成を示す。ＧＯ
Ｐとはその単位で独立再生ができるようにするための編
集の単位であり、原画像に対してこのパターンで繰り返
して符号化が行われる。

【０００５】また、一般的にＭＰＥＧの符号化装置で
は、各ピクチャーごとに目標符号量の設定及び符号量制
御が行われて、符号化が行われる。以下に代表的な目標
符号量設定方式及び符号量制御方式について説明する。

【０００６】（ａ）目標符号量設定 あるピクチャーを符号化する前に、そのピクチャーの発
生符号量を推定し、そして、その分量をそのピクチャー
が使用できる符号量として割り当てる。ここで、それぞ
れ各ピクチャーごとに配分される符号量Ｔは下記の式で
表される。

【０００７】

【数２】

【０００８】ここで、上記式（１）において、各記号は
以下の意味を有する。つまり、Ｒは、ＧＯＰ内における
符号量の残存量を示すものである。つまり、あるＧＯＰ
において、これから符号化を行うデータの符号量を示
す。また、上記Ｎ_I、Ｎ_P、Ｎ_Bは、ＧＯＰ内における
Ｉ，Ｐ，Ｂピクチャーのピクチャー数の残存量を示す。
つまり、Ｉ，Ｐ，Ｂの各ピクチャー符号化後において
は、符号化前のＮ_I、Ｎ_P、Ｎ_Bの値から１を引いた値が
その値となる。つまり、 Ｎ_I，_P，_B−１→Ｎ_I，_P，_B ・・・・・式（２） となる。例えば、Ｐピクチャーを符号化した場合には、
符号化前のＮ_Pの値から１を引いた値が符号化後のＮP
の値となる。また、上記Ｋ_I、Ｋ_P、Ｋ_Bは、量子化マト
リックスに依存する恒常な定数であり、通常以下の値と
なる。 Ｋ_I＝１．０，Ｋ_P＝１．０，Ｋ_B＝１．４・・・・・式（３）

【０００９】また、上記Ｘ_I、Ｘ_P、Ｘ_Bは、それぞれ
Ｉ，Ｐ，Ｂピクチャーに対するＧｌｏｂａｌ Ｃｏｍｐ
ｌｅｘｉｔｙであり、以下の式（４）により表される。
このＸ_I，Ｘ_P，Ｘ_Bはピクチャーを符号化するごとに更
新される。 Ｘ_I＝Ｓ_IＱ´_I，Ｘ_P＝Ｓ_PＱ´_P，Ｘ_B＝Ｓ_BＱ´_B ・・・式（４） なお、上記Ｘ_I ，Ｘ_P ，Ｘ_B の初期値は、以下のように
設定される。 Ｘ_Iの初期値＝１６０×Ｂｉｔ ｒａｔｅ／１１５・・・式（５−１） Ｘ_Pの初期値＝６０×Ｂｉｔ ｒａｔｅ／１１５・・・・式（５−２） Ｘ_Bの初期値＝４２×Ｂｉｔ ｒａｔｅ／１１５・・・・式（５−３）

【００１０】また、上記Ｓ_I、Ｓ_P、Ｓ_Bは、それぞれ直
前のＩピクチャー、Ｐピクチャー、Ｂピクチャーの発生
符号量を示す。つまり、例えば、Ｓ_Pは直前に符号化し
たＰピクチャーを符号化した際の発生符号量を示す。な
お、あるピクチャーを符号化すると、上記Ｒはそのピク
チャーの発生符号量分だけ減少する。つまり、以下の式
（６）で表すことができる。 Ｒ−Ｓ_I，_P，_B→Ｒ・・・・・式（６）

【００１１】また、Ｑ´_I、Ｑ´_P、Ｑ´_Bは、直前の
Ｉ、Ｐ、Ｂのピクチャーの平均量子化パラメータ参照値
であり、すなわち、各ピクチャーの量子化パラメータＱ
の平均値である。つまり、例えば、Ｑ´_Pは直前に符号
化を行ったＰピクチャーにおいて、各マクロブロックに
おけるＱの平均値となる。また、上記式（５−１）〜式
（５−３）におけるＢｉｔ ｒａｔｅは符号化レートで
あり、具体的には１秒間におけるビット数を示す。な
お、上記Ｒ（ＧＯＰ内における符号量の残存量）はＧＯ
Ｐの最初の画面の符号化前には、次のように規定され
る。つまり、直前のＧＯＰにおけるＲにＢｉｔ ｒａｔｅ
×ＧＯＰ内のピクチャー枚数／Ｐｉｃｔｕｒｅ ｒａｔ
ｅを加えた値が次のＧＯＰのＲとなる。すなわち、以下
の式（７）のように表される。

【００１２】

【数３】

【００１３】なお、最初のＧＯＰの符号化前において
は、直前のＧＯＰのＲは０とする。また、上記Ｐｉｃｔ
ｕｒｅ ｒａｔｅはピクチャーレートであり、具体的に
は１秒間におけるピクチャー数を示す。

【００１４】ここで、上記式（１）の目標符号量Ｔは、
通常のＢＢＩＢＢＰＢＢＰＢＢＰＢＢＰのピクチャー構
成によるＧＯＰでは以下のように示される。つまり、Ｉ
ピクチャーの目標符号量Ｔ_Iは以下の式（８）のように
示される。

【００１５】

【数４】

【００１６】これは、式（１）において、ｎをＩとして
分母と分子をＸ_I／Ｋ_Iで約分し、分母のＮ_IはＩピクチ
ャーは１枚しかないので１となり、さらに、Ｋ_I＝１．
０として得たものである。また、Ｐピクチャーの目標符
号量Ｔ_Pは以下の式（９）のように示される。

【００１７】

【数５】

【００１８】これは、式（１）において、ｎをＰとして
分母と分子をＸ_P／Ｋ_Pで約分したものである。なお、分
母におけるＮ_IＸ_I／Ｋ_Iの項はすでにＩピクチャーは符
号化し終わっているので、無視することとする。また、
Ｂピクチャーの目標符号量Ｔ_Bは以下の式（１０）のよ
うに示される。

【００１９】

【数６】

【００２０】これは、式（１）において、ｎをＢとして
分母と分子をＸ_B／Ｋ_Bで約分したものである。なお、分
母におけるＮ_IＸ_I／Ｋ_Iの項はすでにＩピクチャーは符
号化し終わっているので、無視することとする。

【００２１】（ｂ）符号量制御 上記のように各ピクチャーごとに割り当てられた目標符
号量Ｔに対して、仮想バッファｄ_iを使用して、量子化
パラメータの参照値である量子化パラメータＱを求め
る。この時、下記のように仮想バッファｄ_iを考えて、
ピクチャー内でマクロブロックごとに発生する符号量を
制御する。

【００２２】

【数７】

【００２３】

【数８】

【００２４】ここで、ｄ_iは仮想バッファの残存量を示
し、ｄ₀はｉ＝０の場合のｄ_iを示し、Ｂ_iは０〜ｉの間
のマクロブロックで発生した総発生符号量を示し、ＭＢ
Ｃｎｔはピクチャー内のマクロブロックの総数を示
す。式（１１−１）、式（１１−２）の仮想バッファｄ
_iはＩ,Ｐ,Ｂピクチャーそれぞれ個別に設けられている
ものとし、下記のような各ピクチャーごとの３つの仮想
バッファの残存量ｄ_i ^I，ｄ_i ^P，ｄ_i ^Bによって、量子化パ
ラメータＱを求め、ピクチャー内で発生する符号量を制
御する。

【００２５】

【数９】

【００２６】

【数１０】

【００２７】また、各ピクチャーにおける仮想バッファ
の残存量の初期値ｄ₀ ^I,ｄ₀ ^P,ｄ₀ ^Bは下記のようにして設
定される。 ｄ₀ ^I＝２×量子化パラメータＱの初期値×Ｂｉｔ ｒａ
ｔｅ／（３１×Ｐｉｃｔｕｒｅ ｒａｔｅ）・・・・・
・式（１３−１） ｄ₀ ^P＝Ｋ_P×ｄ₀ ^I・・・・・・・式（１３−２） ｄ₀ ^B＝Ｋ_B×ｄ₀ ^I・・・・・・・式（１３−３） また、各マクロブロックごとの量子化パラメータＱは各
マクロブロック番号ｉごとにＱiが下記のように求めら
れる。

【００２８】

【数１１】

【００２９】次に、従来における画像符号化システムに
おける目標符号量の設定方法及び符号量制御方法につい
て説明する。従来における画像符号化システムＡ´は、
図１に示すように、原画像格納装置１０と、復号画像格
納装置１２と、符号化装置１４と、符号量制御装置２０
とを有している。ここで、原画像格納装置１０は、符号
化前の原画像を格納する。また、復号画像格納装置１２
は、符号化後にその復号画像をローカル復号画像として
格納しておくためのもので、ＰピクチャーやＢピクチャ
ーを符号化する場合には、この復号画像格納装置１２に
格納されている画像が参照される。また、符号化装置１
４は、原画像の符号化処理を行う。

【００３０】また、符号量制御装置２０は、目標符号量
計算装置２２、Ｉピクチャーの仮想バッファ２４（以
下、「仮想バッファ２４」とする）、Ｐピクチャーの仮
想バッファ２６（以下、「仮想バッファ２６」とす
る）、Ｂピクチャーの仮想バッファ２８（以下、「仮想
バッファ２８」とする）、符号量制御バッファ３０を有
している。ここで、目標符号量計算装置２２は、各ピク
チャーごとの目標符号量を算出する。また、仮想バッフ
ァ２４、２６、２８は、目標符号量計算装置２２におい
て算出された目標符号量により各マクロブロックの量子
化パラメータを算出する。また、符号量制御バッファ３
０は、符号化レートに応じてデータを出力する。

【００３１】次に、上記構成の画像符号化システムＡ´
におけるＢＢＩＢＢＰＢＢＰＢＢＰＢＢＰのピクチャー
構成によるＧＯＰを符号化する時の動作説明を行う。ま
ず、符号化対象たるピクチャーがフレーム又はフィール
ドごとに原画像格納装置１０から符号化装置１４に送ら
れる。符号化装置１４では、まず、Ｉピクチャーの符号
化処理が行われるが、その際、符号量制御装置２０では
以下の処理が行われる。

【００３２】すなわち、符号化装置１４から符号化レー
トの値が目標符号量計算装置２２に送られ、目標符号量
計算装置２２では符号化レートの値に応じて上記の式
（５−１）〜式（５−３）より、Ｇｌｏｂａｌ Ｃｏｍ
ｐｌｅｘｉｔｙの初期値Ｘ_I、Ｘ_P、Ｘ_Bが設定され、ま
た、符号化装置１４からの情報により、Ｎ_I＝１、Ｎ_P＝
４、Ｎ_B＝１０が設定される。また、符号化装置１４か
らＩピクチャーを符号化するという情報を受け取ると、
目標符号量計算装置２２においては上記式（７）により
Ｒの初期値が設定され、式（８）により初めにＩピクチ
ャーの目標符号量Ｔ_Iが算出される。

【００３３】そして、その目標符号量Ｔ_IがＩピクチャ
ーの仮想バッファ２４に送られ、式（１３−１）、式
（１４）により、Ｉピクチャーにおける最初のマクロブ
ロックの量子化パラメータＱ_i=0 が算出される。する
と、符号化装置１４ではまず最初のＩピクチャーのＹ信
号及びＣ信号の最初のマクロブロックをＤＣＴ変換後
に、上記量子化パラメータＱ_i=0 に応じた量子化ステッ
プ幅で量子化する。つまり、ＤＣＴ変換において得られ
たＤＣＴ係数を量子化ステップ幅で割る。そして、符号
化処理に伴う発生符号量は符号化装置１４からＩピクチ
ャーの仮想バッファ２４に送られる。Ｉピクチャーの仮
想バッファ２４では、次のマクロブロックの量子化パラ
メータＱ_i=1が計算され、同様に、符号化装置１４で
は、次のマクロブロックをＤＣＴ変換後に、上記量子化
パラメータＱ_i=1 に応じた量子化ステップ幅で量子化す
る。以下同様にして、量子化パラメータＱ_iの算出と符
号化をＩピクチャーのマクロブロックの個数分だけ繰り
返す。

【００３４】また、Ｉピクチャーの発生符号量が送られ
てくるＩピクチャーの仮想バッファ２４では、目標符号
量Ｔ_Iをマクロブロックの個数分で割った分量だけ、マ
クロブロック１個が符号化されるごとに掃き出されて、
符号量制御バッファ３０に貯められると考える。そし
て、符号量制御バッファ３０では符号化レートに応じて
データが送出されていく。そして、Ｉピクチャーの符号
化が終了した段階で式（４）によって、符号化装置１４
でＸ_Iが更新され、それが目標符号量計算装置２２に送
られる。また、Ｉピクチャーの発生符号量Ｓ_Iも符号化
装置１４から目標符号量発生装置２２に送られ、式
（６）により、ＲからＳ_Iが引かれる。また式（２）よ
り、Ｎ_Iが１枚引かれて、Ｎ_I＝０となる。

【００３５】Ｉピクチャーの符号化後には、Ｂピクチャ
ーが符号化される。符号化装置１４からＢピクチャーを
符号化するという情報を受け取った目標符号量計算装置
２２では今度は上記式（１０）により、Ｂピクチャーの
目標符号量Ｔ_Bを算出し、符号化装置１４、Ｂピクチャ
ーの仮想バッファ２８、そして目標符号量計算装置２２
により、上記Ｉピクチャーと同様の処理を行う。Ｐピク
チャーについても同様に符号化装置１４、Ｐピクチャー
の仮想バッファ２６、目標符号量計算装置２２により、
やはり同様な処理を行う。このようにして、各ピクチャ
ーの目標符号量の設定と符号量制御が行われる。

【００３６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記に示した
従来法の式（１）による目標符号量の設定では、ハード
ウェアでの実現を考えると式（１）が複雑な式であるた
めに複雑な回路が必要となってしまう。そこで、本発明
は、目標符号量の計算を容易とすることにより、符号化
処理が容易で複雑な回路構成が必要ない目標符号量計算
装置及び符号量制御装置を提供することを目的とするも
のである。

【００３７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するために創作されたものであって、第１には、画像
信号を符号化する際の符号量制御において目標符号量を
計算する目標符号量計算装置であって、あるピクチャー
に配分される目標符号量（Ｔ_n）の計算に際して、量子
化パラメータの値（Ｑ）を変数とせず、画像信号の任意
の区間内の符号量の残存量（Ｒ）と、該区間におけるピ
クチャー数の残存数（Ｎ_I，Ｎ_P，Ｎ_B）と、当該ピクチ
ャーと同種の直前のピクチャーにおける発生符号量（Ｓ
_I，Ｓ_P，Ｓ_B）とを変数とする関数に従い計算を行うこ
とを特徴とする。この第１の構成の目標符号量計算装置
においては、目標符号量を、画像信号の任意の区間内の
符号量の残存量（Ｒ）と、該区間におけるピクチャー数
の残存数（Ｎ_I，Ｎ_P，Ｎ_B）と、当該ピクチャーと同種
の直前のピクチャーにおける発生符号量（Ｓ_I，Ｓ_P，Ｓ
_B）とを変数とする関数に従い計算する。目標符号量が
計算されると、この目標符号量に従い量子化パラメータ
が算出され、この量子化パラメータに応じた量子化ステ
ップ幅で量子化が行われることになる。よって、この第
１の構成の目標符号量計算装置によれば、量子化パラメ
ータの値（Ｑ）の値に依存せず、画像信号の任意の区間
内の符号量の残存量（Ｒ）と、該区間におけるピクチャ
ー数の残存数（Ｎ_I，Ｎ_P，Ｎ_B）と、当該ピクチャーと
同種の直前のピクチャーにおける発生符号量（Ｓ_I，
Ｓ_P，Ｓ_B）とを変数とする関数に従い計算するので、計
算式が簡単になり、よって、符号化処理が容易で、複雑
な回路構成が必要ない。

【００３８】また、第２には、上記第１の構成におい
て、目標符号量（Ｔ_n）の計算を、Ｒを画像信号の任意
の区間内の符号量の残存量、Ｎ_I、Ｎ_P、Ｎ_Bをそれぞれ
Ｉピクチャー、Ｐピクチャー、Ｂピクチャーの上記区間
における残存数、Ｓ_I、Ｓ_P、Ｓ_BをそれぞれＩピクチャ
ー、Ｐピクチャー、Ｂピクチャーにおいて同種の直前の
ピクチャーにおける発生符号量とし、以下の計算式によ
り行うことを特徴とする。

【００３９】

【数１２】

【００４０】この第２の構成の目標符号量計算装置によ
れば、Ｒ、Ｎ_I、Ｎ_P、Ｎ_B、Ｓ_I、Ｓ_P、Ｓ_Bを変数とする
関数により目標符号量が計算されるので、計算式が簡単
になり、よって、符号化処理が容易で、複雑な回路構成
が必要ない。また、第３には、上記第２の構成におい
て、あるピクチャーを符号化する際に、当該ピクチャー
と同種の直前のピクチャーにおける発生符号量（Ｓ_I，
Ｓ_P，Ｓ_B）の初期値を、Ｎ_IＣ_I＋Ｎ_PＣ_P＋Ｎ_BＣ_B＝１の
式を満たすＣ_I、Ｃ_P、Ｃ_Bのいずれかの値であって、ピ
クチャーの種類に応じて選択された値を少なくとも１つ
の変数とする関数によって計算することを特徴とする。

【００４１】また、第４には、上記第１から第３のいず
れかの構成において、上記任意の区間がＭＰＥＧのＧＯ
Ｐであることを特徴とする。また、第５には、符号量制
御装置であって、上記第１から第４のいずれかの構成の
目標符号量計算装置と、該目標符号量計算装置により計
算された目標符号量によって量子化パラメータを各マク
ロブロックに求める量子化パラメータ計算装置と、を有
することを特徴とする。この第５の構成の符号量制御装
置によっても、計算式が簡単になり、よって、符号化処
理が容易で、複雑な回路構成が必要ない。

【００４２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態としての実施
例を図面を利用して説明する。本発明に基づく画像符号
化システムＡは、ブロック図としては、従来における画
像符号化システムＡ´を示した図１と同様である。すな
わち、画像符号化システムＡは、原画像格納装置１０
と、復号画像格納装置１２と、符号化装置１４と、符号
量制御装置２０とを有している。ここで、原画像格納装
置１０は、符号化前の原画像を格納し、復号画像格納装
置１２は、符号化後にその復号画像を格納し、Ｐピクチ
ャーやＢピクチャーを符号化する場合には、この復号画
像格納装置１２に格納されている画像が参照される。ま
た、符号化装置１４は、原画像の符号化処理を行う。

【００４３】また、符号量制御装置２０は、上記従来の
場合と同様に、目標符号量計算装置２２、Ｉピクチャー
の仮想バッファ２４（以下、「仮想バッファ２４」とす
る）、Ｐピクチャーの仮想バッファ２６（以下、「仮想
バッファ２６」とする）、Ｂピクチャーの仮想バッファ
２８（以下、「仮想バッファ２８」とする）、符号量制
御バッファ３０を有している。ここで、仮想バッファ２
４、２６、２８は、請求項５の量子化パラメータ計算装
置に相当する。目標符号量計算装置２２は、各ピクチャ
ーごとの目標符号量を算出する。ここで、目標符号量計
算装置２２は、上記式（１）の代わりに以下の式（１
５）により目標符号量を算出する。

【００４４】

【数１３】

【００４５】ここで、上記従来の場合と同様に、Ｒは、
ＧＯＰ内における符号量の残存量を示す。また、Ｓ
_nは、直前のピクチャーの発生符号量を示す。また、
Ｎ_I、Ｎ_P 、Ｎ_B は、ＧＯＰ内における各ピクチャーの
ピクチャー数の残存数を示す。この式（１５）は、基本
的には式（１）に対して直前の各ピクチャーの量子化パ
ラメータの平均値等を省いたものといえる。

【００４６】また、上記の式（１５）において、Ｓ_nの
初期値は以下のように規定される。つまり、Ｓ_Iの初期
値は以下の式（１６−１）により規定される。 Ｓ_Iの初期値＝Ｂｉｔ ｒａｔｅ×ＧＯＰ内のピクチャー数×Ｃ_I／Ｐｉｃｔｕ ｒｅ ｒａｔｅ・・・・・式（１６−１） また、Ｓ_Pの初期値は以下の式（１６−２）により規定
される。 Ｓ_Pの初期値＝Ｂｉｔ ｒａｔｅ×ＧＯＰ内のピクチャー数×Ｃ_P／Ｐｉｃｔｕ ｒｅ ｒａｔｅ・・・・・式（１６−２） また、Ｓ_Bの初期値は以下の式（１６−３）により規定
される。 Ｓ_Bの初期値＝Ｂｉｔ ｒａｔｅ×ＧＯＰ内のピクチャー数×Ｃ_B／Ｐｉｃｔｕ ｒｅ ｒａｔｅ・・・・・式（１６−３）

【００４７】ここで、Ｃ_I、Ｃ_P、Ｃ_B は、Ｎ_IＣ_I＋Ｎ_P
Ｃ_P＋Ｎ_BＣ_B＝１の要件を満たす０以上、１以下の実定
数である。つまり、Ｃ_I、Ｃ_P、Ｃ_Bは、各種類のピクチ
ャーにおける１枚のピクチャーのＧＯＰにおける符号量
の比率を示すことになる。

【００４８】また、仮想バッファ２４、２６、２８は、
目標符号量計算装置２２において算出された目標符号量
により各マクロブロックの量子化パラメータを算出す
る。ここで、量子化パラメータの算出に際し、式（１３
−２）のｄ₀ ^Pおよび式（１３−３）のｄ₀ ^Bも下記の式
（１７−１）、式（１７−２）のように変更する。な
お、この時、従来法と同様にＡ_P＝１．０、Ａ_B＝１．４
と設定することも可能である。 ｄ₀ ^P＝Ａ_P ×ｄ₀ ^I（Ａ_Pは１以上の任意の実定数）・・・式（１７−１） ｄ₀ ^B＝Ａ_B ×ｄ₀ ^I（Ａ_Bは１より大きい任意の実定数）・・式（１７−２） なお、この時、従来の場合と同様にＡ_P＝１．０、Ａ_B＝
１．４と設定することも可能である。目標符号量により
各マクロブロックの量子化パラメータを算出する方法は
上記の点を除き従来の場合と同様である。また、符号量
制御バッファ３０は、符号化レートに応じてデータを出
力する。

【００４９】次に、上記構成の画像符号化システムＡに
おけるＢＢＩＢＢＰＢＢＰＢＢＰＢＢＰのピクチャー構
成によるＧＯＰを符号化する時の動作説明を行う。基本
的には、上記従来の場合と比べて目標符号量の算出の仕
方が異なるのみで、後は同様である。つまり、符号化対
象たるピクチャーがフレーム又はフィールドごとに原画
像格納装置１０から符号化装置１４に送られる。符号化
装置１４では、まず、Ｉピクチャーの符号化処理が行わ
れるが、符号化装置１４からの情報により、Ｎ_I＝１、
Ｎ_P＝４、Ｎ_B＝１０が設定される。また、符号化装置１
４からＩピクチャーを符号化するという情報を受け取る
と、目標符号量計算装置２２においては上記式（７）に
よりＲの初期値が設定され、また、式（１６−１）〜
（１６−３）よりＳ_I、Ｓ_P 、Ｓ_B の初期値が設定され
る。初期値の設定に必要な値は、符号化装置１４から送
られる。そして、式（１５）により初めにＩピクチャー
の目標符号量Ｔ_Iが算出される。

【００５０】そして、その目標符号量Ｔ_IがＩピクチャ
ーの仮想バッファ４に送られ、式（１７−１）、式（１
４）により、Ｉピクチャーにおける最初のマクロブロッ
クの量子化パラメータＱ_i=0 が算出される。すると、符
号化装置１４ではまず最初のＩピクチャーのＹ信号及び
Ｃ信号の最初のマクロブロックをＤＣＴ変換後に、上記
量子化パラメータＱ_i=0 に応じた量子化ステップ幅で量
子化する。そして、符号化処理に伴う発生符号量は符号
化装置１４からＩピクチャーの仮想バッファ２４に送ら
れる。Ｉピクチャーの仮想バッファ２４では、次のマク
ロブロックの量子化パラメータＱ_i=1が計算され、同様
に、符号化装置１４では、次のマクロブロックをＤＣＴ
変換後に、上記量子化パラメータＱ_i=1 に応じた量子化
ステップ幅で量子化する。以下同様にして、量子化パラ
メータＱ_iの算出と符号化をＩピクチャーのマクロブロ
ックの個数分だけ繰り返す。

【００５１】また、Ｉピクチャーの発生符号量が送られ
てくるＩピクチャーの仮想バッファ２４では、目標符号
量Ｔ_Iをマクロブロックの個数分で割った分量だけ、マ
クロブロック１個が符号化されるごとに掃き出されて、
符号量制御バッファ３０に貯められると考える。そし
て、符号量制御バッファ３０では符号化レートに応じて
データが送出されていく。そして、Ｉピクチャーの符号
化が終了した段階で、Ｓ_Iが符号化装置１４から目標符
号量計算装置２２に送られ、目標符号量計算装置２２で
は式（６）によりＲからＳ_Iが引かれる。また、式
（２）より、Ｎ_Iが１枚引かれて、Ｎ_I＝０となる。な
お、上記Ｓ_Iの値は次のＧＯＰのＩピクチャーの符号化
において、目標符号量Ｔ_Iの算出に利用されることにな
る。また、従来の場合のようなＸ_Iの更新はない。

【００５２】Ｉピクチャーの符号化後には、Ｂピクチャ
ーが符号化される。符号化装置１４からＢピクチャーを
符号化するという情報を受け取った目標符号量計算装置
２２では上記式（１５）により、Ｂピクチャーの目標符
号量Ｔ_Bを算出する。この場合には、Ｎ_I＝０となってい
るので、Ｔ_B ＝ＲＳ_B ／（Ｎ_P Ｓ_P ＋Ｎ_BＳ_B）の式によ
り目標符号量Ｔ_Bを算出することになる。また、ＲもＳ_I
が引かれた値である。Ｓ_B、Ｓ_Pはそれぞれの初期値が利
用される。そして、目標符号量Ｔ_B がＢピクチャーの仮
想バッファ２８に送られ、式（１７−３）、式（１４）
により、Ｂピクチャーにおける最初のマクロブロックの
量子化パラメータＱ_i=0 が算出される。

【００５３】すると、符号化装置１４では、上記Ｉピク
チャーと同様に、最初のマクロブロックについて上記量
子化パラメータＱ_i=0 に応じた量子化ステップ幅で量子
化する。そして、符号化処理に伴う発生符号量は符号化
装置１４からＢピクチャーの仮想バッファ２８に送られ
る。Ｂピクチャーの仮想バッファ２４では、次のマクロ
ブロックの量子化パラメータＱ_i=1が計算され、同様
に、符号化装置１４では、次のマクロブロックを上記量
子化パラメータＱ_i=1 に応じた量子化ステップ幅で量子
化する。以下同様にして、量子化パラメータＱ_iの算出
と符号化をＢピクチャーのマクロブロックの個数分だけ
繰り返す。

【００５４】そして、上記Ｂピクチャーの符号化が終了
した段階で、Ｓ_Bが符号化装置１４から目標符号量計算
装置２２に送られ、目標符号量計算装置２２では式
（６）によりＲからＳ_Bが引かれる。また、式（２）よ
り、Ｎ_Bが１枚引かれる。Ｂピクチャーの符号化後に
は、再度Ｂピクチャーが符号化されるが、この場合も上
記と同様に、目標符号量Ｔ_Bの算出、量子化パラメータ
の算出を行い、量子化を行う。なお、上記と同様に、Ｔ
_B＝ＲＳ_B／（Ｎ_PＳ_P ＋Ｎ_BＳ_B）の式により目標符号量
Ｔ_Bを算出することになる。ここで、ＲはＳ_Bがさらに引
かれた値である。Ｓ_Bは符号化装置１４から送られた値
が使用される。Ｓ_Pはまだ直前の値がないので初期値が
利用される。以上のようにして、符号量制御を行い、符
号化処理を行う。

【００５５】なお、式（１６−１）〜式（１６−３）に
関して、Ｃ_I、Ｃ_P、Ｃ_B、Ａ_P、Ａ_Bについては、例え
ば、以下のように設定する。 Ｃ_I＝０．２３、Ｃ_P＝０．０８７５、Ｃ_B＝０．０４
２、Ａ_P＝１．０、Ａ_B＝ １．４ これらの値は画像の種類に応じて変化させ、画像の種類
により最適な値とするのが望ましい。以上のように、本
実施例の目標符号量計算装置及び符号量制御装置によれ
ば、式（１５）により目標符号量の計算を行うので、計
算式が簡単になり、よって、符号化処理が容易で複雑な
回路構成が必要ない。なお、上記の説明において、Ｒは
ＧＯＰ内における符号量の残存量、Ｎ_I、Ｎ_P、Ｎ_BはＧ
ＯＰ内における各ピクチャーの残存数として説明した
が、ＧＯＰ内にける値ではなく、任意の区間の値として
もよい。

【００５６】

【発明の効果】本発明に基づく目標符号量計算装置及び
符号量制御装置によれば、量子化パラメータの値（Ｑ）
の値に依存せず、画像信号の任意の区間内の符号量の残
存量（Ｒ）と、該区間におけるピクチャー数の残存数
（Ｎ_I，Ｎ_P，Ｎ_B）と、当該ピクチャーと同種の直前の
ピクチャーにおける発生符号量（Ｓ_I，Ｓ_P，Ｓ_B）とを
変数とする関数に従い計算するので、計算式が簡単にな
り、よって、符号化処理が容易で、複雑な回路構成が必
要ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に基づく画像符号化システムの
構成を示すブロック図である。

【図２】ＭＰＥＧにおけるＧＯＰの構造を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

Ａ 画像符号化システム １０ 原画像格納装置 １２ 復号画像格納装置 １４ 符号化装置 ２０ 符号量制御装置 ２２ 目標符号量計算装置 ２４、２６、２８ 仮想バッファ ３０ 符号量制御バッファ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像信号を符号化する際の符号量制御に
   おいて目標符号量を計算する目標符号量計算装置であっ
   て、 あるピクチャーに配分される目標符号量（Ｔ_n）の計算
   に際して、量子化パラメータの値（Ｑ）を変数とせず、
   画像信号の任意の区間内の符号量の残存量（Ｒ）と、該
   区間におけるピクチャー数の残存数（Ｎ_I，Ｎ_P，Ｎ_B）
   と、当該ピクチャーと同種の直前のピクチャーにおける
   発生符号量（Ｓ_I，Ｓ_P，Ｓ_B）とを変数とする関数に従
   い計算を行うことを特徴とする目標符号量計算装置。
2. 【請求項２】 目標符号量（Ｔ_n）の計算を、Ｒを画像
   信号の任意の区間内の符号量の残存量、Ｎ_I、Ｎ_P、Ｎ_B
   をそれぞれＩピクチャー、Ｐピクチャー、Ｂピクチャー
   の上記区間における残存数、Ｓ_I、Ｓ_P、Ｓ_Bをそれぞれ
   Ｉピクチャー、Ｐピクチャー、Ｂピクチャーにおいて同
   種の直前のピクチャーにおける発生符号量とし、以下の
   計算式により行うことを特徴とする請求項１に記載の目
   標符号量計算装置。 【数１】
3. 【請求項３】 あるピクチャーを符号化する際に、当該
   ピクチャーと同種の直前のピクチャーにおける発生符号
   量（Ｓ_I，Ｓ_P，Ｓ_B）の初期値を、Ｎ_IＣ_I＋Ｎ_PＣ_P＋Ｎ_B
   Ｃ_B＝１の式を満たすＣ_I、Ｃ_P、Ｃ_Bのいずれかの値であ
   って、ピクチャーの種類に応じて選択された値を少なく
   とも１つの変数とする関数によって計算することを特徴
   とする請求項２に記載の目標符号量計算装置。
4. 【請求項４】 上記任意の区間が、ＭＰＥＧのＧＯＰで
   あることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載
   の目標符号量計算装置。
5. 【請求項５】 請求項１から４のいずれかに記載の目標
   符号量計算装置と、該目標符号量計算装置により計算さ
   れた目標符号量によって量子化パラメータを各マクロブ
   ロックに求める量子化パラメータ計算装置と、を有する
   ことを特徴とする符号量制御装置。