JPH10304372A - 画像符号化方法および装置、画像伝送方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮符号化処理時間を短縮すると共に、符号
化ビットレートを任意に配できる画像符号化方法および
装置、画像伝送方法を提供する。 【解決手段】 ステップＳ４１で設定されたエンコード
条件に従って、ステップＳ４２でエンコード素材（ビデ
オ素材）に対するビット配分の重み係数を含むカスタマ
イズパラメータを設定する。ステップＳ４３で、このパ
ラメータに基づいてＧＯＰに対する符号化レートの配分
を計算し、コントロールファイルを作成する。このと
き、仮想的な符号化難易度を導入することにより、ＧＯ
Ｐ単位でカスタマイズを行うことができる。その後、必
要に応じてステップＳ４４でプレビューを行い、ステッ
プＳ４５で画質評価した後に、ステップＳ４３で作成さ
れたコントロールファイルを用いて１パス画像符号化を
実行し、ステップＳ４７で後処理を行って画像符号化処
理を終了する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも１つの
フレーム内符号化画像と、フレーム間順方向予測符号化
画像および双方向予測符号化画像を含んで構成される画
像符号化グループを単位として画像を圧縮符号化する画
像符号化方法および装置、ならびに上記の圧縮符号化さ
れた画像を伝送する画像伝送方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタルビデオディスク（Digital Vi
deo Disk：ＤＶＤ）やビデオＣＤなどの、いわゆるパッ
ケージメディアに蓄積されるビデオデータには、圧縮符
号化処理が施されている。このような圧縮符号化処理
（エンコード）を行う際には、ビデオ素材を画像符号化
装置（エンコーダ）に２回読み込んで処理する２パス符
号化（２パスエンコード）と呼ばれる方法が用いられ
る。

【０００３】この２パスエンコードでは、１パス目の読
み込み時に、エンコードされる画像毎の符号化難易度
（Difficulty）がビデオ素材の全体に亘って測定され、
その符号化難易度に基づいて、データ圧縮されたビデオ
素材がパッケージメディアの記録容量に収まるように符
号化の際のビット配分（Bit assign）が計算される。そ
して、２パス目の読み込み時には、上記のビット配分に
従って、ビデオ素材が可変レートで圧縮符号化される。

【０００４】以上のような可変レートの２パスエンコー
ドは、限られた符号化ビット量を有効に利用できるた
め、圧縮されたビデオ素材をディジタルビデオディスク
（Digital Video Disk：ＤＶＤ）やビデオＣＤのような
所定の記録容量のパッケージメディアに蓄積する際に有
効である。

【０００５】しかし、２パスエンコードを行うために
は、ビデオ素材の長さの少なくとも２倍の作業時間が必
要であるため、制作コストが上昇する一因になる。この
ため、画質よりも作業時間の短縮を優先させる場合に
は、１パスの固定レートのエンコードが選択されること
がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の１パスエンコー
ドによれば、ビデオ素材を１回だけエンコーダに読み込
ませればよいため、２パスエンコードに比べて作業時間
を短縮できる。しかし、固定レートでエンコードするた
め、複数のエンコード単位からなるビデオ素材のうちの
特定のエンコード単位の符号化ビットレートだけを他の
エンコード単位よりも上げる等の処理ができなかった。
このような要求があるビデオ素材としては、例えば、広
告用のビデオクリップなどがあるために問題であった。

【０００７】また、エンコードを行う前に、ビデオ素材
の静止画の部分や、被写体の動きが特に激しく複雑な画
像の部分について、タイムコードなどの時間情報が分か
っている場合には、符号化が特に難しいと予測される部
分についてのみ符号化ビットレートを上げたいという要
求がある。さらに、１パスエンコードを行った結果の画
質に問題があるときには、特定の範囲のレートだけを調
整したいという要求も生じる。しかし、固定レートのエ
ンコードは、このような要求には応じられないという問
題があった。

【０００８】本発明は、このような問題を解決するため
に行われたものであり、エンコード作業時間を短縮する
ことができる１パスのエンコードにおいて、ビデオ素材
に配分される符号化ビットレートを可変して圧縮符号化
できる画像符号化方法および装置、ならびに上記の圧縮
符号化を施して画像を伝送する画像伝送方法を提供する
ことを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに提案する本発明の画像符号化方法は、ビデオ素材に
対してビット配分の重み係数を含むカスタマイズパラメ
ータを設定するカスタマイズパラメータ設定工程と、上
記設定されたカスタマイズパラメータに基づいて、少な
くとも１つのフレーム内符号化画像と、フレーム間順方
向予測符号化画像および双方向予測符号化画像を含んで
構成される画像符号化グループを単位とする符号化ビッ
トレートを、それらの総データ量が予め設定された所定
のデータ量を越えないように配分するレート配分工程と
を有することを特徴とするものである。

【００１０】また、上記の課題を解決するために提案す
る本発明の画像符号化装置は、ビデオ素材に対してビッ
ト配分の重み係数を含むカスタマイズパラメータを設定
するためのカスタマイズパラメータ設定手段と、上記設
定されたカスタマイズパラメータに基づいて、少なくと
も１つのフレーム内符号化画像と、フレーム間順方向予
測符号化画像および双方向予測符号化画像を含んで構成
される画像符号化グループを単位とする符号化ビットレ
ートを、それらの総データ量が予め設定された所定のデ
ータ量を越えないように配分するための制御手段とを備
えることを特徴とするものである。

【００１１】また、上記の課題を解決するために提案す
る本発明の画像伝送方法は、ビデオ素材に対してビット
配分の重み係数を含むカスタマイズパラメータを設定す
るカスタマイズパラメータ設定工程と、上記設定された
カスタマイズパラメータに基づいて、少なくとも１つの
フレーム内符号化画像と、フレーム間順方向予測符号化
画像および双方向予測符号化画像を含んで構成される画
像符号化グループを単位とする符号化ビットレートを、
それらの総データ量が予め設定された所定の伝送データ
量を越えないように配分するレート配分工程と、上記ビ
ットレートが配分された符号化画像を伝送する伝送工程
とを有することを特徴とするものである。

【００１２】上記の本発明によれば、ビデオ素材のエン
コード作業時間を短縮することができる１パスのエンコ
ードにおいて、ビデオ素材の任意の部分に仮想的な符号
化難易度に基づいて重み付けされた符号化ビットレート
を配分できるようにしたため、高画質を保ちながらデー
タ量を効果的に圧縮できる画像符号化方法および装置、
ならびに上記の圧縮符号化を施して画像を伝送する画像
伝送方法を提供できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照しながら説明する。

【００１４】以下では、まず本発明の画像符号化装置の
構成について説明する。次に、上記の画像符号化装置の
構成に基づいて、本発明の画像符号化方法の基本となる
２パスエンコードおよび固定レートの１パスエンコード
について説明し、その後、本発明の画像符号化方法につ
いて説明する。なお、本発明の画像伝送方法については
最後に説明する。

【００１５】図１は、本発明の画像符号化装置の実施の
一形態であるビデオエンコードシステムの構成例を示す
ブロック図である。このビデオエンコードシステムは、
ビデオ素材を圧縮符号化して、ＤＶＤなどの記録媒体
（パッケージメディア）に蓄積するためのものである。

【００１６】スーパーバイザコントローラ１は、オペレ
ーティングシステムを構成するプログラムのうち、この
ビデオエンコードシステム全体の動作を監視して効率的
に制御するプログラムであるスーパーバイザを実行する
コントローラである。

【００１７】このビデオエンコードシステムでは、スー
パーバイザコントローラ１が、ＤＶＤのオーサリングシ
ステム全体の管理を行い、ビデオ，オーディオ，字幕や
メニューなどのデータをエンコードするための各エンコ
ードシステムにエンコード条件を与えたり、エンコード
結果の報告を受ける。

【００１８】なお、オーサリングとは、映像，音声，字
幕などのデータを、それぞれのデータ圧縮方式でエンコ
ードして、最終的にＤＶＤなどの記録媒体に記録できる
ディジタルデータにまとめることをいう。

【００１９】ビデオエンコードコントローラ２０は、ビ
デオエンコードを制御するシステム全体を管理するため
のものであり、ネットワーク２を介してスーパーバイザ
コントローラ１に接続されている。

【００２０】このビデオエンコードシステムでは、スー
パーバイザコントローラ１から送られる「v.enc 」とい
うファイルによって、ビデオエンコード条件が指定され
る。そして、ビデオエンコードコントローラ２０側から
は、ＲＡＩＤ（Redundant Arrays of Inexpensive Disk
es）１６上のアドレス「v.adr 」と、データ「vxxx.au
i」がスーパーバイザコントローラ１に報告される。上
記の「v.adr 」は、エンコード結果のビット列（ビット
ストリーム）が書き込まれるＲＡＩＤ１６のアドレスで
ある。「vxxx.aui」は、エンコード結果のビットストリ
ームがオーディオや字幕，メニュー等のサブピクチャと
多重化（マルチプレックス）される際に必要とされるデ
ータである。なお、ＲＡＩＤ１６は、複数台のハードデ
ィスクドライブ（ＨＤＤ）を並列接続して冗長度を付与
することにより、記録容量や転送速度を向上させた記録
再生装置である。

【００２１】ビデオエンコードコントローラ２０は、ビ
デオ素材に対して符号化ビットレートを配分（以下では
単にビット配分ともいう。）する際の重み係数を含むカ
スタマイズパラメータを設定するためのカスタマイズパ
ラメータ設定手段であるグラフィカルユーザインターフ
ェース（ＧＵＩ）２１と、ビット配分計算部２２と、Ｍ
ＰＥＧエンコーダコントローラ２３と、ディジタルＶＴ
Ｒ（ＤＶＴＲ）コントローラ２４を備えており、パーソ
ナルコンピュータなどを用いて構成される。

【００２２】ユーザは、ＧＵＩ２１を介して、ビット配
分計算部２２に格納されているプログラム「BIT_ASSIG
N」と、ＭＰＥＧエンコーダコントローラ２３の３つの
プログラムを管理することができる。また、ユーザは、
ＧＵＩ２１を介してＤＶＴＲコントローラ２４を管理す
ることもできる。

【００２３】ＭＰＥＧエンコーダコントローラ２３は、
フレーム間順方向予測符号化画像および双方向予測符号
化画像を含んで構成される画像符号化グループを単位と
する符号化ビットレートを、それらの総データ量が予め
設定された所定のデータ量を越えないように配分するた
めの制御手段であり、後述するＭＰＥＧエンコーダ２５
を制御する。

【００２４】また、ＤＶＴＲコントローラ２４は、ＤＶ
ＴＲ（ディジタルＶＴＲ）１７を制御するためのもので
ある。このＤＶＴＲ１７は、ＭＰＥＧエンコーダ２５と
接続されている。

【００２５】ＭＰＥＧエンコーダ２５は、ビデオデータ
などをＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）方式
により圧縮符号化するためのものである。ここでは、ビ
デオデータの時間方向の冗長度が、動き補償予測により
除去される。なお、動き補償予測は、前画像から現在の
画像を予測して符号化する予測符号化に際して、画像中
の動きがある部分の変化分（動きのずれの量）を表す
「動きベクトル」を符号化することによりビデオデータ
を効果的に圧縮する方法である。

【００２６】また、ＭＰＥＧエンコーダ２５は、エンコ
ードした結果を表示するためのモニタ１８に接続され、
また、エンコード結果のビットストリームが記録される
ＲＡＩＤ１６にも接続されている。

【００２７】ＭＰＥＧエンコーダ２５では、前画像を用
いる予測符号化を行わずにフレーム内だけで符号化され
る画像であるＩピクチャ（Intra-Picture ）、過去の画
像から現在の画像を予測して符号化される画像であるＰ
ピクチャ（Predictive-Picture）、過去と未来の両方向
の画像から現在の画像を予測して符号化される画像であ
るＢピクチャ（Bidirectionally Predictive-Picture）
が生成される。

【００２８】そして、生成されたピクチャは、少なくと
も１枚のＩピクチャを必ず含む画像符号化グループであ
るＧＯＰ（Group of Pictures ）として構成される。

【００２９】図２は、ＧＯＰ内の各ピクチャの配置例を
示している。ここでは、１つのＧＯＰを構成するピクチ
ャ（フレーム）枚数Ｎが１５であり、Ｉピクチャまたは
Ｐピクチャが現れる周期Ｍが３である場合を例示してい
る。

【００３０】Ｉピクチャは、ＧＯＰの独立性を保ち、ラ
ンダムアクセスを可能にするために必要なピクチャであ
り、通常は１フィールドに１枚（１フレームに２枚）の
割合で含まれている。そして、１５枚（０．５秒）程度
の画面が１つのＧＯＰとされて取り扱われるのが通常で
ある。

【００３１】表示順におけるＧＯＰの先頭は、Ｉピクチ
ャの前にある最初のＰピクチャ、またはＩピクチャの次
にあるＢピクチャである。また、ＧＯＰの最後は、次の
Ｉピクチャの前にある最初のＰピクチャである。

【００３２】次に、ビデオ素材を圧縮符号化処理するた
めの２パスエンコードについて説明する。

【００３３】図３は、図１のビデオエンコードシステム
において、２パスエンコードを行う際の処理手順を示す
フローチャートである。

【００３４】まず、ステップＳ７１で、エンコード条件
を示すファイル「v.enc 」が、スーパーバイザコントロ
ーラ１からネットワーク２を経由してビデオエンコード
コントローラ２０に与えられる。そして、ＭＰＥＧエン
コーダコントローラ２３は、このファイル「v.enc 」に
より示される、ビデオ素材に割り当てられる符号化のた
めのビット総量や最大レートなどのエンコード条件を設
定する。

【００３５】ステップＳ７２では、ＭＰＥＧエンコーダ
コントローラ２３が、エンコード素材（ビデオ素材）の
符号化難易（Difficulty）を測定する。この符号化難易
度については後述する。また、ここでは、上記のビデオ
素材の各画素のＤＣ（直流成分）値や動きベクトル量Ｍ
Ｅなども測定される。そして、これらの測定結果に基づ
いてファイルが作成される。

【００３６】上記の符号化難易度（Difficulty）は、次
のように測定される。エンコード素材となるビデオデー
タは、例えばＤＶＴＲ（ディジタルＶＴＲ）１７により
磁気テープにマスタとして収録されている。このマスタ
は、ＤＶＴＲコントローラ２４により制御されながらＤ
ＶＴＲ１７で再生されて、ＭＰＥＧコントローラ２３で
ピクチャ毎の符号化難易度（Difficulty）が測定され
る。

【００３７】このとき、符号化時の量子化ステップ数を
固定値に設定しておき、エンコード素材を符号化する際
の発生ビット量が符号化難易度として測定される。この
測定により、被写体の動きが多く、高い周波数成分を多
く含む画像は、符号化時の発生ビット量が大きくなるた
め符号化難易度が高いとされる。一方、静止画や平坦な
部分が多い画像は、発生ビット量が少なくなるため符号
化難易度が低いとされる。

【００３８】次に、ステップＳ７３では、ビデオエンコ
ードコントローラ２０が、ステップＳ７１で設定された
エンコード条件に基づいて、割り当てビット量（ターゲ
ット量）の配分計算を行う。このビットの配分計算は、
ステップＳ７２で測定された各ピクチャの符号化難易度
に応じて、ビット配分計算部２２に格納された計算プロ
グラム「BIT_ASSIGN」を実行することにより行われるも
のである。なお、このビットの配分計算については後述
する。

【００３９】そして、ステップＳ７４では、ステップＳ
７３で得たビット配分計算の結果を用いてエンコードさ
れた画像の画質を確認するためのプレビュー（Preview
）が行われる。このプレビューは、ＭＰＥＧエンコー
ダ２５に内蔵されているローカルデコーダを用いるモー
ドであり、エンコード結果のビットストリームの任意の
範囲を指定することができる。なお、上記のエンコード
結果は、ＲＡＩＤ１６には転送されない。

【００４０】ステップＳ７５では、ユーザーが、プレビ
ュー画像の画質を確認して、上記のビット配分計算の結
果を用いて最終的にエンコードを実行するかどうかを判
断する。この評価で画質に問題がないとされる場合には
ステップＳ７８に進む。一方、ステップＳ７５の画質評
価で問題があるとされる場合には、ステップＳ７６に進
む。

【００４１】ステップＳ７６では、プレビューされたビ
ットストリームのうちの画質に問題があるとされた部分
に対して、ビット配分を多く（ビットレートを高く）し
たり、ビデオデータのＲ，Ｇ，Ｂの各成分に適切なノイ
ズリダクション処理を行う際のフィルターレベルを調整
するなどの、画質調整のためのカスタマイズが行われ
る。

【００４２】そして、ステップＳ７７でビット配分の再
計算を行った後にステップＳ７４に戻り、カスタマイズ
を行った部分のプレビューを行う。そして、画質に問題
がないとされればステップＳ７８に進む。

【００４３】ステップＳ７８では、ＭＰＥＧエンコーダ
２５が、ステップＳ７７で計算されたビット配分に従っ
て、エンコード素材全体のエンコードを実行する。

【００４４】そして、ステップＳ７９で、エンコード結
果のビットストリームが、ＳＣＳＩ（Small Computer S
ystem Interface ）を介してＲＡＩＤ１６に直接転送さ
れて書き込まれる。また、ビデオエンコードコントロー
ラ２０は、ステップＳ７８におけるエンコードの終了後
に、エンコード結果情報をネットワーク２を経由してス
ーパーバイザコントローラ１に報告する。このような後
処理が終了すると、２パスエンコード処理が終了したこ
とになる。

【００４５】なお、この図３に示す処理手順において、
ステップＳ７２，ステップＳ７４およびステップＳ７８
はオンライン処理であり、その他の各ステップの処理は
オフラインで行われる。

【００４６】次に、図３に示した処理手順のステップＳ
７３で行われるビットの配分計算について詳細に説明す
る。

【００４７】まず、エンコード結果が最終的に蓄積され
るＤＶＤなどの記録媒体の容量のうちの、ビデオデータ
に割り当てられるビット総量「QTY_BYTES 」と最大ビッ
トレート「MAXRATE 」が、スーパーバイザコントローラ
１から指定される。

【００４８】これに対して、ビット配分計算部２２は、
最大ビットレート「MAXRATE 」以下になるように制限を
加えた総ビット量「USB_BYTES 」を求め、この値からＧ
ＯＰのヘッダ（GOP header）として必要なビット量「TO
TAL_HEADER」を差し引いた値と、全体のフレーム総数か
らターゲット数の総和の目標値となる「SUPPLY_BYTES」
を算出する。そして、エンコード結果が「SUPPLY_BYTE
S」の大きさに収まるように、各ピクチャに対する符号
化ビット量（以下では、ターゲット（target）量とい
う。）を配分する。

【００４９】なお、計算プログラム「BIT_ASSIGN」は、
例えばビデオエンコードコントローラ２０のメモリに格
納されており、上記のビットの配分計算は、実際にはＭ
ＰＥＧエンコーダコントローラ２３で実行される。

【００５０】図４は、上記のビットの配分計算の処理手
順を示すフローチャートである。

【００５１】ここでは、エンコード素材に対して、まず
ビット量がＧＯＰ単位で配分され、その後、各ＧＯＰ内
で各ピクチャの符号化難易度（Difficulty）に応じてビ
ット配分が行われるものとして説明する。このとき、各
ＧＯＰ毎の符号化難易度の和である「GOP_DIFF」に応じ
て、エンコードする際のＧＯＰ単位のビット割り当て量
「GOP_TARGET」が配分される。

【００５２】まず、ステップＳ８１で、エンコード条件
が入力される。このエンコード条件は、前述したよう
に、ビット総量「QTY_BYTES 」と最大ビットレート「MA
XRATE」などであり、スーパーバイザコントローラ１か
ら送られる。

【００５３】次に、ステップＳ８２で、図３のステップ
Ｓ７２における符号化難易度（Difficulty）の測定に基
づいて作成されたファイルがそのまま読み込まれる。

【００５４】ステップＳ８３では、上記の符号化難易度
と併せて測定された各画像のＤＣ（直流成分）値や動き
ベクトル量ＭＥの大きさのパラメータの変化量から、シ
ーンが変化するシーンチェンジ点が検出され、後述する
シーンチェンジ処理が行われる。

【００５５】なお、ステップＳ８３におけるシーンチェ
ンジ検出／処理は、本発明の出願人が特願平８−２７４
０９４号明細書および図面にて既に開示した「映像信号
処理装置」に応じて行われる処理である。この「映像信
号処理装置」は、各フレームの映像信号の直流成分のレ
ベルを検出し、この直流レベルを曲線近似して得られる
誤差値を用いて上記映像信号のシーンチェンジのフレー
ムを検出するものである。

【００５６】図５は、シーンチェンジ指定ポイントで、
ＰピクチャがＩピクチャに変更される様子を示してい
る。

【００５７】このように、シーンチェンジが検出された
ポイントでは、Ｐピクチャを、前画像を用いる予測符号
化を行わずにフレーム内だけで符号化される画像である
Ｉピクチャに変更することにより、画質改善が図られ
る。

【００５８】次に、ステップＳ８４で、チャプタ（CHAP
TER ）境界処理が行われる。ＤＶＤ再生装置におけるチ
ャプタサーチ時には、表示される画像が、特定されない
画像（ピクチャ）からチャプタ指定ポイントにジャンプ
してくることになる。その場合にも表示される再生画像
が乱れないようにするため、チャプタ指定ポイントが必
ずＧＯＰの先頭になるようにピクチャタイプが変更され
る。

【００５９】図６は、このようなチャプタ指定ポイント
で、ＰピクチャがＩピクチャに変更される様子を示して
いる。

【００６０】そして、ステップＳ８５では、符号化難易
度（Difficulty）の値が変更後のピクチャタイプに合わ
せた値に補間／補正される。これは、ステップＳ８２お
よびステップＳ８３における一連の処理の結果、ピクチ
ャタイプ（Ｉ，Ｐ，Ｂピクチャ）が変更されたことによ
り符号化難易度測定時のピクチャタイプも変更されるた
めである。

【００６１】ステップＳ８６では、ステップＳ８５で補
間／補正されて得られた符号化難易度と、エンコード素
材全体に対して与えられたビット（ターゲット）数の総
和の目標値である「SUPPLY_BYTES」に応じて、各ピクチ
ャ毎のターゲットビット量が計算される。

【００６２】そして、ステップＳ８７で、エンコード結
果のビットストリームをＲＡＩＤ１６に書き込む際のア
ドレスが計算される。

【００６３】そして、ステップＳ８８では、エンコーダ
用のコントロールファイルが作成される。

【００６４】以上の手順により、図３のステップＳ７３
におけるビット配分計算が行われる。

【００６５】ところで、上記のビット配分計算におい
て、各ＧＯＰ毎の符号化難易度の和である「GOP_DIFF」
と、エンコードする際のＧＯＰ単位のビット割り当て量
「GOP_TARGET」とを変換するために、適当な評価関数が
用いられている。

【００６６】図７は、上記の「GOP_DIFF」と「GOP_TARG
ET」とを変換するための最も簡単な関数の例を示してい
る。この例では、縦軸Ｙを「GOP_TARGET」，横軸Ｘを
「GOP_DIFF」として、Ｙ＝ＡＸ＋Ｂという形の評価関数
を用いている。なお、全てのピクチャの符号化難易度の
総和「DIFFICULTY_SUM」は、予め算出されているものと
している。

【００６７】次に、上記の評価関数を用いて行われるビ
ット配分計算について具体的に説明する。

【００６８】まず、最大ビットレート「MAXRATE 」以下
になるように制限を加えた総ビット量「USB_BYTES 」
を、スーパーバイザコントローラ１から与えられたビッ
ト総量「QTY_BYTES 」と最大ビットレート「MAXRATE 」
を用いて（１）式のように求める。

【００６９】 USB_BYTES ＝ min（QTY_BYTES，MAXRATE × KT × total_frame_number） （１） ここで、ビデオ信号規格がＮＴＳＣ方式である場合には
ＫＴ＝１／８（bits）／３０（Hz）であり、ＰＡＬ方式
の場合には１／８（bits）／２５（Hz）である。

【００７０】「total_frame_number」はエンコードする
ビデオ素材のフレーム総数であり、「min（s,t）」は
ｓ，ｔのうちの小さい方を選択する関数である。

【００７１】ターゲット数の総和の目標値「SUPPLY_BYT
ES」は、（１）式で求めた制限を加えた総ビット量「US
B_BYTES 」からＧＯＰのヘッダに必要なビット量「TOTA
L_HEADER」を差し引いて（２）式のように求める。

【００７２】 SUPPLY_BYTES ＝ （USB_BYTES ）−（TOTAL_HEADER） （２） また、全てのピクチャの符号化難易度（Difficulty）の
総和「DIFFICULTY_SUM」は、（３）式で表される。

【００７３】 DIFFICULTY_SUM ＝ Σ（Difficulty） （３） さらに、ＧＯＰ単位のビット割り当て量「GOP_TARGET」
の最小値を（４）式のようにおくと（５）式を得る。

【００７４】 Ｂ ＝ GOP_MINBYTES （４） Σy ＝ Ａ×Σx ＋ Ｂ×n （５） ここで、Σy ＝ SUPPLY_BYTES ，Σx ＝ DIFFICULTY_SU
M であり、ｎはＧＯＰの総数である。これより（６）式
を得る。

【００７５】 Ａ ＝ （SUPPLY_BYTES − Ｂ×ｎ）／（DIFFICULTY_SUM） （６） 従って、各ＧＯＰ毎のターゲット量は（７）式で表され
る。

【００７６】 GOP_TARGET ＝ Ａ × （GOP_DIFF） ＋ Ｂ （７） その後、各ＧＯＰ内で、ピクチャ毎の符号化難易度（Di
fficulty）に応じたビット配分が行われる。ＧＯＰ内の
各ピクチャに配分される符号化ビット量を符号化難易度
の大きさに比例させる場合には、各ピクチャのターゲッ
ト量は（８）式で求められる。

【００７７】 target（k） ＝（GOP_TARGET × diffuculty(k) ）／（GOP_DIFF） （１ ≦ ｋ ≦ ＧＯＰ内のピクチャ数） （８） この場合には、ビデオ素材の中に符号化が極端に難しい
（すなわち「GOP_DIFF」が大きい）ピクチャがあると、
「GOP_TARGET」が非常に大きい量になってしまい、許容
されている最大ビットレートを越えてしまうことがあ
る。このため、最大のターゲット量が、「GOP_MAXBYTE
S」などの固定量を用いて制限されるようにする必要が
ある。同様に、最小のターゲット量も固定値「GOP_MINB
YTES」で制限される。このようなターゲット量の制限
は、具体的には、以下に説明するアルゴリズムにより行
われる。

【００７８】ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Grou
p）によるビデオエンコード時には、仮想デコーダのバ
ッファ残量を考慮しながらビット配分することが義務付
けられている。この仮想バッファ残量の計算はＶＢＶ
（Video buffering verifier）と呼ばれる。

【００７９】図８は、このＶＢＶの計算手順を例示して
いる。計算の最初の「OCCUPANCY_UP（0） 」は、次の
（９）式に示すように固定値（この例では「VBVMAX * 2
/3」）からスタートする。

【００８０】 OCCUPANCY_UP（0） ＝ VBVMAX * 2/3 （９） なお、以下の説明では、「OCCUPANCY_UP」がグラフ上の
各ピクチャの上側のポイントを意味し、「OCCUPANCY_DO
WN」がグラフ上の各ピクチャの下側のポイントを意味す
るものとする。

【００８１】例えば、ＤＶＤのバッファサイズ「VBVMAX
（1.75Mbits） 」に対して、ｋ番目のピクチャのバッフ
ァのスタート点を「Occupancy_up（k） 」とし、そのピ
クチャのターゲット量を「target（k） 」とすると、ピ
クチャにビットを配分した後のバッファ内のデータ残量
「OCCUPANCY_DOWN（k） 」は（１０）式で表される。

【００８２】このバッファには、ビデオ素材のデータ量
に応じたビットレートとされるデータ量「SYSTEM_SUPPL
Y 」が、デコーダから供給され蓄積される。また、ピク
チャにビットを配分した後のバッファ内のデータ残量
「OCCUPANCY_UP（k+1） 」は（１１）式で表される。

【００８３】 OCCUPANCY_DOWN（k） ＝ OCCUPANCY_UP（k） − target（k） （１０） OCCUPANCY_UP（k+1） ＝ OCCUPANCY_DOWN（k） ＋ SYSTEM_SUPPLY （１１） （１１）式で表されるビット配分後のバッファ内のデー
タ残量は、図８中の右上に向かって上昇する矢印で表さ
れる量に相当する。すなわち、各ピクチャに配分される
ビットレートが大きいほど、この傾きは大きくなり、デ
ータがバッファに蓄積されやすいことを示す。なお、バ
ッファが一杯になった場合には、デコーダからバッファ
へのデータ供給が中止されるため、バッファのオーバー
フローを考慮する必要はない。このことは、バッファ残
量を、ある設定値ちょうどになるように制御する必要は
なく、設定値以上になるように制御すれば良いことを意
味している。逆に、各ピクチャに配分されるデータ量が
大きすぎると、バッファに蓄積されるデータが減少して
しまうことになる。

【００８４】つまり、このバッファ内のデータ残量が一
定値以下にならないように、ターゲットビット量が計算
される。そして、ビデオ素材のデータ量に応じたビット
レートとされるデータ量「SYSTEM_SUPPLY 」が（１２）
式で求められる。

【００８５】 SYSTEM_SUPPLY ＝ MAXRATE（bps） * KT （１２） 図９は、ＧＯＰ単位のターゲットビット配分計算の結果
の一例を示している。ここで、図９（Ａ）は、前述した
評価関数と、最大ビットレート「GOP_MAXRATE」による
制限を考慮して求めたターゲット量に対して、上記のＶ
ＢＶバッファ計算を行った結果の一例である。この図中
の１番目，４番目，７番目のピクチャでは、ＶＢＶの下
限である「VBVMIN」の値を下回っている。そこで、ＶＢ
Ｖが「VBVMIN」を下回ったピクチャを含むＧＯＰのター
ゲット量が削減される。

【００８６】ＧＯＰ内で、ＶＢＶ制限を加える前のター
ゲット量を用いてＶＢＶ計算を実行したときの「OCCUPA
NCY 」の最小値を「Occ_min 」とすると、ＶＢＶが制限
された値を越えないようにするための調整量は以下の式
で表される。ここで、ＶＢＶ制限を開始するスタート点
「kstart」は、「OCCUPANCY_UP（k） 」が基準値「VBVL
INE（例えば VBVMAX * 3/4）」以上のｋの値であり、こ
のときの「OCCUPANCY_UP（k）」の値を「Occ_start」と
する。OCCUPANCY_MIN ＜ VBVMIN のときには r ＝ （Occ_start - VBVMIN）／（VBVSTART - Occ_min） （１３） ただし、各ターゲットに対して（１４）式が成り立つと
する。

【００８７】 target（j） ＝ target（j） × r （kstart ≦ j ≦ k） （１４） また、図９（Ｂ）は、上記のＶＢＶ制限を行った後の計
算結果の例を示している。このように求められたターゲ
ット量に基づいて作成されたコントロールファイルを用
いてエンコード処理を行うことにより、ビデオ素材の画
像毎の符号化難易度に応じてビットレートを配分する可
変ビットレートエンコードが実行される。

【００８８】しかし、２パスエンコードを行うために
は、前述したように、ビデオ素材の長さの少なくとも２
倍の作業時間が必要である。このため、制作コストが上
昇するという問題があり、画質よりも作業時間の短縮を
優先させる場合には、以下に説明する１パスの固定レー
トのエンコードが選択される。

【００８９】次に、従来行われている固定レートの１パ
スエンコードについて、再び図１のビデオエンコードシ
ステムの構成を参照しながら説明する。

【００９０】図１０は、固定レートの１パスエンコード
における処理手順を示すフローチャートである。

【００９１】まず、ステップＳ２１では、スーパーバイ
ザコントローラ１から、ネットワーク２を経由してエン
コード条件「v.enc 」が与えられる。この「v.enc 」
は、ビデオ素材に割り当てる符号化ビットの総量や最大
レートなどに関する情報である。そして、ＭＰＥＧエン
コーダコントローラ１３は、このエンコード条件に基づ
いてＭＰＥＧエンコーダ２５を設定する。

【００９２】ステップＳ２２では、１パスエンコード用
のコントロールファイルが作成される。このコントロー
ルファイルの具体的な作成手順については後述する。

【００９３】ステップＳ２３では、ステップＳ２２で作
成されたコントロールファイルを用いてエンコード処理
が行われる。

【００９４】最後に、ステップＳ２４で、エンコード結
果のビットストリームをＲＡＩＤ１６に書き込むための
アドレスの設定や、エンコーダ用コントロールファイル
を出力する等の後処理が行われ、１パスエンコード処理
が終了する。

【００９５】なお、ステップＳ２３のエンコード工程を
除く各ステップにおける処理は、オフラインで行われる
処理である。

【００９６】ところで、上記のようなエンコードにおい
て、エンコード素材（ビデオ素材）を１本の磁気テープ
に記録することができない場合には、複数の磁気テープ
に分割して記録されることになる。この場合には、デジ
タルＶＴＲ１７で磁気テープの入れ換え作業を行う必要
があるため、エンコード処理を連続して行うことができ
ない。このような場合に、処理を中断することなく一度
にエンコードできる素材のエンコード単位（ＥＮＣＵ：
ENCode Unit ）と定義する。図１１は、前述した１パス
エンコード用コントロールファイルの作成手順を示すフ
ローチャートである。

【００９７】まず、ステップＳ３１で、エンコード条件
が入力される。ここでは、前述した２パスエンコードの
場合と同様に、ディスク容量のうちのビデオに割り当て
られたビット総量「QTY_BYTES 」と、最大ビットレート
「MAXRATE 」が、オーサリングシステムから指定され
る。そして、これに対して、最大ビットレート以下にな
るように制限を加えられた総ビット量「USB_BYTES 」が
求められる。

【００９８】ステップＳ３２では、ピクチャタイプが指
定される。ここでは、ピクチャタイプが、先頭のフレー
ムから順にＩ，Ｂ，Ｂ，Ｐ，Ｂ，Ｂ，・・・と規則正し
く設定されていく。

【００９９】各エンコードユニット（ＥＮＣＵ）の先頭
からｋ番目のフレーム番号ｋのピクチャタイプを「p_ty
pe[k] 」とし、ＧＯＰの長さを「gop_n 」とすると、
「p_type[k] 」は（１５）式で与えられる。

【０１００】 gop_cycle[15] ＝ ｛"B","B","I","B","B","P","B","B","P","B","B","P","B","B","P"｝ p_type[k] ＝ gop_cycle［（k+2） mod（gop_n）］ （１５） 次に、ステップＳ３３では、ＣＥＬＬ境界（チャプタ境
界）処理が行われる。この処理は、図６に示した２パス
エンコードにおけるチャプタ境界処理と同様であるの
で、ここでは説明を省略する。

【０１０１】次に、ステップＳ３４で、平均のビットレ
ートが計算される。

【０１０２】固定レートの１パスエンコードにおける平
均ビットレート「CONSTANT_RATE 」は、以下の（１７）
式で表される。

【０１０３】 USB_BYTES ＝ min（QTY_BYTES - MAXRATE × KT × total_frame_number） （１６） CONSTANT_RATE ＝ USB_BYTES ／ total_frame_number ／ KT （１７） なお、上記の（１６）式は、前述した２パスエンコード
における（１）式と同様の式であり、ＮＴＳＣ方式の場
合にはＫＴ＝１／８（bits）／３０（Hz）であり、ＰＡ
Ｌ方式の場合には１／８（bits）／２５（Hz）である。

【０１０４】また、「total_frame_number」はエンコー
ド素材（ビデオ素材）のフレーム総数であり、「min
（s,t）」はｓ，ｔのうちの小さい方を選択する関数で
ある。

【０１０５】ステップＳ３５では、ＧＯＰ毎に配分され
るビットレートが設定される。このビットレートの平均
がエンコード時のターゲットレートとされ、各ＧＯＰは
このターゲットレートに合わせてエンコードされる。

【０１０６】そして、ステップＳ３６で、エンコード結
果のビットストリームをＲＡＩＤ１６に書き込む際のア
ドレスが設定され、ステップＳ３７で、エンコーダ用コ
ントロールファイルが出力される。このようにして作成
されたコントロールファイルを用いることにより、ピク
チャタイプが指定された固定レートの１パスエンコード
が実行される。

【０１０７】ところが、上述した固定レートの１パスの
エンコードでは、２パスエンコードに比べて作業時間を
短縮できるものの、例えば複数のエンコード単位からな
るビデオ素材のうちの任意のエンコード単位のビットレ
ートだけを他のエンコード単位よりも高くすることなど
はできなかった。このため、ビデオ素材のうちの、符号
化が特に難しいと予測される部分についてのみビットレ
ートを上げたいという要求や、エンコード結果の画質に
問題があときに、特定の範囲のビットレートだけを調整
したいという要求には応じられないという問題がある。

【０１０８】以下では、上記の問題を解決するために提
案する本発明の画像符号化方法について説明する。な
お、ここでは、上述した２パスおよび固定レートの１パ
スによる画像符号化方法と共通する部分についての説明
は省略し、これらとは異なる部分について主に説明する
ものとする。

【０１０９】図１２は、本発明の画像符号化方法に係る
１パスエンコードの処理手順を示すフローチャートであ
る。この図１２に示す処理手順において、ステップＳ４
２，ステップＳ４４およびステップＳ４６はオンライン
で行われる処理であり、その他の各ステップの処理はオ
フラインで行われる。

【０１１０】まず、ステップＳ４１で、エンコード条件
が設定される。このエンコード条件は、従来と同様にス
ーパーバイザコントローラ１から送られる「v.enc 」と
いうファイルによって指定される。

【０１１１】次に、ステップＳ４２で、カスタマイズ処
理を行うためのカスタマイズパラメータが設定される。
このカスタマイズパラメータは、前述したように、ビデ
オ素材に対する符号化ビットレートを配分する際の重み
係数を含むものである。このカスタマイズパラメータに
より、画質に問題があるとされた部分に対するビット配
分を多く（ビットレートを高く）する、画質調整のため
のカスタマイズが行われる。

【０１１２】このとき、ユーザーが、ビデオ素材に対し
て符号化レート配分などを変えて画質調整したい範囲
を、エンコードの開始前に知っている場合には、最初に
画質調整用のカスタマイズファイルが作成される。

【０１１３】ステップＳ４３では、ＧＯＰ毎のレート配
分が計算され、１パスエンコード用のコントロールファ
イルが作成される。そして、ピクチャタイプと各ＧＯＰ
毎のターゲットレートが指定される。ここで、従来の１
パスエンコードと異なる点は、ＧＯＰ毎に割り当てられ
るビットレートが固定ではなく、異なるレートが指定さ
れることである。このＧＯＰ毎のターゲットレートは、
ビデオ素材の全再生時間が、記録媒体の記録容量や伝送
路の伝送容量など、予め設定される総ビット量以内に収
まるように決定される。

【０１１４】ステップＳ４４では、ステップＳ４３で作
成されたコントロールファイルに従ってエンコードを実
行するどうかが判断される。実際には、ユーザーが、Ｍ
ＰＥＧエンコーダ２５に内蔵されているローカルデコー
ダから出力される画質をチェックするプレビュー（Prev
iew ）を行って判断する。

【０１１５】このプレビューは、上記のローカルデコー
ダから出力されるエンコード結果のビットストリームを
ＲＡＩＤ１６に出力しないモードであり、ユーザがロー
カルデコードする範囲を任意に指定することができる。

【０１１６】そして、ステップＳ４５で画質に問題がな
いと判断された場合には、ステップＳ４６に進み、ステ
ップＳ４３で作成されたコントロールファイルに従って
エンコードを実行する。一方、ステップＳ４５で画質に
問題があると判断された場合には、ステップＳ４２に戻
って画質調整のためのカスタマイズ作業を行い、各ＧＯ
Ｐに対するレート配分計算を再度実行する。このカスタ
マイズ作業では、画質に問題がある部分のビットレート
を高くしたり、フィルターレベルを調整することなどが
行われる。

【０１１７】その後、ステップＳ４６に進み、ユーザ
が、カスタマイズした部分の画質を確認し、全ての部分
が良好であるとされれば全体のエンコードを実行させ
る。

【０１１８】そして、ステップＳ４７では、エンコード
結果であるビットストリームが、ＳＣＳＩを経由して、
オーサリングシステムのサーバーであるＲＡＩＤ１６に
直接書き込まれるなどの後処理が行われる。また、エン
コード後には、エンコード結果情報が、ネットワーク経
由でスーパーバイザーに報告される。

【０１１９】以上の手順は、本発明に係る画像符号化方
法によるビデオ素材のエンコード処理を示しているが、
プレビューによる画質評価を行う必要がない場合には、
処理を簡略化することができる。

【０１２０】図１３は、図１２に示した処理手順を簡略
化した手順を示している。すなわち、ＧＯＰ毎のターゲ
ットレートを部分的に変更する必要がないことが予め分
かっている場合には、ステップＳ４３でＧＯＰ毎のレー
ト配分を計算した後に、プレビューによる画質確認を省
略してステップＳ４６に進み、エンコード素材全体のエ
ンコード処理を実行するようにする。

【０１２１】このようにすれば、エンコード作業時間を
さらに短縮することができる。

【０１２２】図１４は、上述した本発明に係るエンコー
ド処理手順のステップＳ４３におけるＧＯＰレート配分
計算の手順を具体的に示している。

【０１２３】まず、ステップＳ５１では、エンコード条
件が入力される。ここで、ディスク容量の中からビデオ
に割り当てられたビット総量「QTY_BYTES 」と、最大ビ
ットレート「MAXRATE 」に対して、最大ビットレート以
下になるように制限を加えた総ビット量「USB_BYTES 」
を求め、この値からＧＯＰヘッダに必要なビット量「TO
TAL_HEADER」を差し引いた値と全体のフレーム総数から
ターゲット数の総和の目標値となる「TOTAL_SUPPLY」
を算出する。

【０１２４】ステップＳ５２では、カスタマイズファイ
ルが読み込まれ、カスタマイズパラメータが設定され
る。

【０１２５】表１は、カスタマイズファイル「weight.t
xt」の例である。「ENCU_nb 」はエンコードするロール
の番号、「Filter」はフィルターの強さ、「D_weight」
はビット配分の際の重み係数を意味している。また、
「mquant_level」は、各ピクチャでの平坦な画像の場合
のフレーム内の処理モードの選択「MQUANT ON／OFF」で
ある。「scene_add 」は、シーンチェンジ点などでＰピ
クチャをＩピクチャにマニュアルで変更したい場合に用
いられる。ここでは、パラメータの変化点の時間情報が
タイムコードとして表されている。なお、表１中では、
「Filter」を「Fil 」、「D_weight」を「D_w 」、「sc
ene_add 」を「S_add」、「mquant_level」を「Mq」と
それぞれ略記している。

【０１２６】

【表１】

【０１２７】カスタマイズパラメータの指定方法、およ
びカスタマイズファイルの作成手順については後述す
る。

【０１２８】ステップＳ５３では、ピクチャタイプが指
定される。これは、従来の場合と同じである。ここで、
シーンチェンジが指定された（すなわち「weight.txt」
の「scene_add 」が１とされた）フレームでは、Ｐピク
チャがＩピクチャに変換される。このとき、指定された
フレームがＢピクチャである場合には、そのフレームか
ら最も近いＰピクチャがＩピクチャに変換される。な
お、このピクチャタイプの指定については、前述した場
合と同様であるので、ここでは詳しい説明を省略する。

【０１２９】ステップＳ５４ではシーンチェンジ処理が
行われ、ステップＳ５５ではチャプタ境界処理が行われ
る。このシーンチェンジ処理およびチャプタ境界処理に
ついても、前述した場合と同様であるので、ここでは詳
しい説明を省略する。

【０１３０】そして、ステップＳ５６で、上記のように
指定されたピクチャタイプに対して、仮想的な符号化難
易度（Difficulty）の値が作成される。

【０１３１】次に、この仮想符号化難易度の値を作成す
る方法について説明する。

【０１３２】仮想符号化難易度は（１８）式で表され
る。

【０１３３】 difficulty[k] ＝ d_weight[k] * KX * genbit （１８） ここで、「d_weight[k] 」はエンコードユニットＥＮＣ
Ｕの先頭からｋ番目のフレームの重み係数の値、「cons
t 」は定数、「KX」はピクチャタイプに対する重み係数
であり、「genbit」は各ピクチャタイプ（Ｉ，Ｐ，Ｂピ
クチャ）に対する仮想的な符号化難易度である。この
「KX」と「genbit」は、（１９）〜（２１）式で与えら
れる。

【０１３４】p_type[k] ＝ "I" （Ｉピクチャ）のとき KX ＝ Ki, genbit ＝ Gi （１９） p_type[k] ＝ "P" （Ｐピクチャ）のとき KX ＝ Kp, genbit ＝ Gp （２０） p_type[k] ＝ "B" （Ｂピクチャ）のとき KX ＝ Kb，genbit ＝ Gb （２１） これらの値は、例えば、Ki ＝ 1.0, Gi ＝ 40000, Kp
＝ 1.0, Gp ＝ 20000,Kb ＝ 1.4, Gb ＝ 10000などであ
る。そして、「difficulty[k] 」には、「weight.txt
」に設定された重み付けが反映される。

【０１３５】次に、各ＥＮＣＵのターゲット数の総和の
目標値「SUPPLY_BYTES」を求める。

【０１３６】図１５は、総ビット量と「SUPPLY_BYTES」
との関係を示している。例えば、ＥＮＣＵが２つの場合
には次の式で求められる。

【０１３７】 Qt[1] ＝ frame_number[1] × e_weight[1] （２２） Qt[2] ＝ frame_number[2] × e_weight[2] （２３） SUPPLY_BYTES[1] ＝ TOTAL_SUPPLY × Qt[1]／（Qt[1] ＋ Qt[2]） （２４） SUPPLY_BYTES[2] ＝ TOTAL_SUPPLY × Qt[2]／（Qt[1] ＋ Qt[2]） （２５） ここで、「frame_number[1] 」，「frame_number[2] 」
は「ENCU 1」，「ENCU2」のフレーム数であり、「e_wei
ght[1] 」，「e_weight[2] 」は各ＥＮＣＵのレート配
分時に対する重み係数である。

【０１３８】そして、ステップＳ５７では、ＧＯＰレー
トが計算される。ここでは、各ＧＯＰに対して、仮想的
な符号化難易度（difficuty ）を用い、図７のような評
価関数を用いて符号化ビットレートの配分が計算され
る。「ENCU 1」の各ＧＯＰへのレート配分は、次の（２
６）式〜（３１）式により求められる。「ENCU 2」に対
するレート配分についても同様である。 DIFFICULTY_SUM ＝ Σ（difficulty[k]） （２６） Ｂ ＝ GOP_MINBYTES （２７） Σy ＝ Ａ × Σx ＋ Ｂ × n （２８） ここで、Σy ＝ SUPPLY_BYTES[1]，Σx ＝ DIFFICULTY_
SUM であり、ｎはＧＯＰの総数である。よって、（２
８）式が得られ、「gop_target[j] 」および「target_r
ate[j]」は、（３０）式および（３１）式で与えられ
る。

【０１３９】 Ａ ＝ （SUPPLY_BYTES[1] − Ｂ×n）／DIFFICULTY_SUM （２９） gop_target[j] ＝ Ａ × （gop_diff[j]）＋ Ｂ （３０） target_rate[j] ＝ gop_target[j]／gop_nb[j]／KT （３１） ｊはＥＮＣＵの最初から数えたＧＯＰの番号、「gop_di
ff」および「gop_nb」はｊ番目のＧＯＰに含まれるピク
チャの符号化難易度の総和およびピクチャの数である。
また、「GOP_MINBYTES」はＧＯＰ単位での最小ターゲッ
トバイト数（定数）である。各ＧＯＰは、このターゲッ
トレートに合わせてエンコード処理されることになる。

【０１４０】ステップＳ５８では、エンコード結果のビ
ットストリームが書き込まれるＲＡＩＤ１６のアドレス
が計算される。

【０１４１】そして、ステップＳ５９で、エンコーダ用
コントロールファイルが出力され、処理が終了する。図
１６は、カスタマイズパラメータの指定方法の具体例を
示している。

【０１４２】「WINDOW (1) 」は、ビット計算の結果の
各ピクチャに対するターゲットビット量を棒グラフで示
しており、縦方向はビットの大きさ、横方向は時間軸で
ある。

【０１４３】ユーザーは、エンコードした結果を見て、
画質を改善するためにターゲットビット量を調整したい
部分の仮想的な符号化難易度の重み係数「d_weight」を
指定する。また、「WINDOW (2) 」は、各ピクチャに対
する仮想的な符号化難易度の重み係数「d_weight」を示
している。なお、「WINDOW (3) 」は、「cs enable
[k]」により再配分される０の範囲を示している。

【０１４４】この例では、各ピクチャに対する符号化ビ
ットレートは、重み付け後の符号化難易度に応じて配分
されているため、「WINDOW （2）」で重み係数を大きく
すると、レート配分計算の結果、その分だけレートが増
加することになる。

【０１４５】ユーザーは、図中のＴＳからＴＥまでのカ
スタマイズ範囲と、重み係数の大きさを指定する。ここ
で、ＴＳは「START POINT 」を示しており、ＴＥは「EN
D POINT 」を示している。フィルターなどの他のパラメ
ータも同様に指定される。

【０１４６】このようなカスタマイズパラメータ指定作
業の結果として、カスタマイズ用のコントロールファイ
ル「weight.txt」が作成される。

【０１４７】図１７は、上述したカスタマイズファイル
の作成手順を示すフローチャートである。ステップＳ６
１では、ＶＢＶ制限を行うスタート点「kstart」および
エンド点「kend」が設定され、カスタマイズ範囲が入力
される。

【０１４８】ステップＳ６２では、カスタマイズレベル
が指定される。このカスタマイズレベルは、画質を改善
するためにターゲットビット量を調整したい部分の仮想
的な符号化難易度の重み係数「d_weight」により指定さ
れる。

【０１４９】そして、ステップＳ６３で、カスタマイズ
用のコントロールファイル「weight.txt」が作成され
る。なお、ここで作成されるカスタマイズ用のコントロ
ールファイル「weight.txt」は、前述の表１に示したも
のと同様である。

【０１５０】表２は、タイムコード指定するためのカス
タマイズメニューの例を示している。これにより仮想的
な符号化難易度の重みを変えて、特定の範囲のターゲッ
トビット量を調整する。

【０１５１】

【表２】

【０１５２】ところで、ユーザーが、エンコード素材の
段階でＥＮＣＵ間のビット配分を操作したい場合があ
る。例えば、映画素材の前に挿入される宣伝用の画像だ
けはビットレートを上げたいという場合である。このよ
うな場合には、各ＥＮＣＵのレート配分時に、重み係数
「ｅ＿ｗｅｉｇｈｔ」を設定する。この重み係数は、例
えば、表３のようなファイルにより設定され、レート配
分計算時に読み込まれる。

【０１５３】

【表３】

【０１５４】なお、ここでは、ＥＮＣＵが２個の場合に
ついて説明したが、ＥＮＣＵが２個より多い場合にも同
様に計算できる。このようにして作成されたコントロー
ルファイルによるエンコード処理を行うことにより、カ
スタマイズパラメータが反映された１パスエンコードが
実現される。

【０１５５】次に、本発明に係る画像符号化方法におい
て、エンコード素材が映画フィルムに記録された映像で
ある場合の処理手順について説明する。

【０１５６】映画フィルムに記録された映像を、ビデオ
映像規格のメディアに記録するためには、オーサリング
に先だって、デジタルＶＴＲに記録してマスタを作成す
るテレシネ変換と呼ばれる作業が行われる。このテレシ
ネ変換の際には、２４コマ／秒で構成されているフィル
ム映像を、例えばＮＴＳＣ方式の３０フレーム／秒に変
換するプルダウン（pull down ）と呼ばれる処理も行わ
れる。この処理は、同じフィールドを周期的に繰り返す
ものであり、２−３プルダウンなどと呼ばれる。

【０１５７】本発明に係るエンコードシステムでは、圧
縮符号化されたビデオ素材をＤＶＤに蓄積する際には２
４コマ／秒のままでディスクに記録し、再生時にＤＶＤ
プレーヤ内部の信号処理により、これを３０フレーム／
秒に変換することにより記録されるデータ量を低減して
いる。

【０１５８】図１８は、このような２−３プルダウンを
含むエンコードの処理手順を示すフローチャートであ
る。

【０１５９】ステップＳ９１では、まずエンコード条件
が入力される。

【０１６０】そして、ステップＳ９２で、上記の入力さ
れたエンコード条件に基づいて、プルダウンパターンが
測定される。なお、この測定は、プルダウン指定時にの
み各ＥＮＣＵごとに３０秒間ずつ行われる。

【０１６１】ステップＳ９３では、上記のプルダウンパ
ターンに従ってレート配分計算が行われる。

【０１６２】そして、ステップＳ９４で、エンコードを
実行するかどうかが判断される。ここで、上記の計算さ
れたレート配分に基づいてエンコードを実行すると画質
に問題があると判断された場合にはステップＳ９５に進
み、そのままエンコードを実行してもよいと判断された
場合にはステップＳ９８に進む。

【０１６３】ステップＳ９５では、前述した手順と同様
にカスタマイズ条件が設定される。

【０１６４】ステップＳ９６では、上記の設定されたカ
スタマイズ条件に基づいてレートの再配分計算が行われ
る。そして、必要に応じてステップＳ９７でプレビュー
を行って、ユーザが画質を確認した後に、再びステップ
Ｓ９４に戻り、エンコードを実行するかどうかが判断さ
れる。

【０１６５】一方、ステップＳ９４でエンコードを実行
してもよいと判断された場合には、ステップＳ９８でそ
のままエンコードが実行される。

【０１６６】そして、ステップＳ９９で、エンコードを
終了するかどうかが判断される。ここで、エンコードを
終了してもよいと判断された場合にはステップＳ１００
に進み、エンコードをやり直す必要があると判断された
場合にはステップＳ９５以降のステップを繰り返す。

【０１６７】そして、ステップＳ１００で、エンコード
結果のビットストリームをＲＡＩＤ１６に書き込むため
のアドレスの設定や、エンコーダ用コントロールファイ
ルを出力する等の後処理が行われてエンコード作業を終
了する。

【０１６８】ところで、以上の本発明に係る画像符号化
方法についての説明は、ビデオ素材を圧縮符号化してパ
ッケージメディアに蓄積することを前提としている。し
かし、本発明の画像符号化方法により、ＧＯＰ毎に符号
化ビットレートが配分されて圧縮符号化されたビデオ素
材は、パッケージメディアに蓄積されるのみでなく、エ
ンコードシステムから他の機器に伝送されることもあ
る。

【０１６９】すなわち、本発明の画像伝送方法は、ビデ
オ素材に対してビット配分の重み係数を含むカスタマイ
ズパラメータを設定した後に、そのカスタマイズパラメ
ータに基づいて、ＧＯＰを単位とする符号化ビットレー
トを、それらの総データ量が予め設定された所定の伝送
データ量を越えないように配分するものである。

【０１７０】この画像伝送方法によれば、前述した本発
明に係る画像符号化装置を用いて、短時間にエンコード
作業時間を行うことができ、ビデオ素材の任意の部分に
符号化ビットを配分できる画像伝送方法を提供できる。

【０１７１】

【発明の効果】本発明によれば、固定レートの１パスエ
ンコードにおいて、仮想的な符号化難易度を導入してビ
ット配分を行うようにしたため、エンコード作業時間を
短縮すると共に、ユーザーの多様な要求に応じて任意に
符号化ビットレートを配分できる画像符号化方法および
装置、画像伝送方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像符号化装置の構成例を示すブ
ロック図である。

【図２】ＧＯＰについて説明するための図である。

【図３】２パスエンコードの手順を示すフローチャート
である。

【図４】２パスエンコードにおけるコントロールファイ
ルの作成手順を示すフローチャートである。

【図５】シーンチェンジについて説明するための図であ
る。

【図６】チャプタ処理について説明するための図であ
る。

【図７】「GOP_DIFF」と「GOP_TARGET」量とを変換する
ための関数の一例を示す図である。

【図８】ＶＢＶの計算について模式的に示す図である。

【図９】ＧＯＰ単位のターゲットビット配分計算の一例
を示す図である。

【図１０】１パス固定レートエンコードの手順を示すフ
ローチャートである。

【図１１】１パス固定レートエンコードにおけるコント
ロールファイルの作成手順を示すフローチャートであ
る。

【図１２】本発明に係る画像符号化方法の処理手順を示
すフローチャートである。

【図１３】本発明に係る画像符号化方法の別の処理手順
を示すフローチャートである。

【図１４】本発明に係る画像符号化方法におけるコント
ロールファイルの作成手順を示すフローチャートであ
る。

【図１５】総ビット量と「SUPPLY_BYTES」との関係を示
す図である。

【図１６】カスタマイズパラメータの指定方法の様子を
説明するための図である。

【図１７】本発明に係る画像符号化方法におけるカスタ
マイズファイルの作成手順を示すフローチャートであ
る。

【図１８】本発明に係る画像符号化方法を映画素材のプ
ルダウン処理に適用した場合の処理手順を示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１ スーパーバイザコントローラ、 ２ ネットワー
ク、 １６ ＲＡＩＤ、１７ ＤＶＴＲ（ディジタルＶ
ＴＲ）、 １８ モニタ、 ２０ ビデオエンコードコ
ントローラ、 ２１ グラフィカルユーザインターフェ
ース（ＧＵＩ）、 ２２ ビット配分計算部、 ２３
ＭＰＥＧエンコーダコントローラ、 ２４ ディジタル
ＶＴＲ（ＤＶＴＲ）コントローラ、 ２５ ＭＰＥＧエ
ンコーダ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ビデオ素材に対してビット配分の重み係
   数を含むカスタマイズパラメータを設定するカスタマイ
   ズパラメータ設定工程と、 上記設定されたカスタマイズパラメータに基づいて、少
   なくとも１つのフレーム内符号化画像と、フレーム間順
   方向予測符号化画像および双方向予測符号化画像を含ん
   で構成される画像符号化グループを単位とする符号化ビ
   ットレートを、それらの総データ量が予め設定された所
   定のデータ量を越えないように配分するレート配分工程
   とを有することを特徴とする画像符号化方法。
2. 【請求項２】 上記カスタマイズパラメータ設定工程に
   おいて、ビデオ素材に対して画質調整を行うカスタマイ
   ズ範囲を指定することを特徴とする請求項１記載の画像
   符号化方法。
3. 【請求項３】 上記レート配分工程において、上記画像
   符号化グループを構成する画像毎に設定される仮想符号
   化難易度と上記重み係数を用いて、符号化ビットレート
   を配分することを特徴とする請求項１記載の画像符号化
   方法。
4. 【請求項４】 ビデオ素材に対してビット配分の重み係
   数を含むカスタマイズパラメータを設定するためのカス
   タマイズパラメータ設定手段と、 上記設定されたカスタマイズパラメータに基づいて、少
   なくとも１つのフレーム内符号化画像と、フレーム間順
   方向予測符号化画像および双方向予測符号化画像を含ん
   で構成される画像符号化グループを単位とする符号化ビ
   ットレートを、それらの総データ量が予め設定された所
   定のデータ量を越えないように配分するための制御手段
   とを備えることを特徴とする画像符号化装置。
5. 【請求項５】 上記カスタマイズパラメータ設定手段
   は、ビデオ素材に対して画質調整を行うカスタマイズ範
   囲を指定することを特徴とする請求項４記載の画像符号
   化装置。
6. 【請求項６】 上記制御手段は、上記画像符号化グルー
   プを構成する画像毎に設定される仮想符号化難易度と上
   記重み係数を用いて、符号化ビットレートを配分するこ
   とを特徴とする請求項４記載の画像符号化装置。
7. 【請求項７】 ビデオ素材に対してビット配分の重み係
   数を含むカスタマイズパラメータを設定するカスタマイ
   ズパラメータ設定工程と、 上記設定されたカスタマイズパラメータに基づいて、少
   なくとも１つのフレーム内符号化画像と、フレーム間順
   方向予測符号化画像および双方向予測符号化画像を含ん
   で構成される画像符号化グループを単位とする符号化ビ
   ットレートを、それらの総データ量が予め設定された所
   定の伝送データ量を越えないように配分するレート配分
   工程と、 上記ビットレートが配分された符号化画像を伝送する伝
   送工程とを有することを特徴とする画像伝送方法。