JPH10308944A - 符号化伝送方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可変レートによる符号化の場合は変動する符
号量に従って映像信号符号化回路の出力を一旦蓄えるバ
ッファメモリのリードドライト制御をコントロールする
必要があり、コントロールが複雑になりハードウエアが
大きくなるという問題点があった。 【解決手段】 複数フレーム分の映像信号をｎバイトの
整数倍ｉ×ｎバイト（ｎ＞１、１≦ｉ≦ｍ）の情報量に
可変レートで映像符号化回路４で圧縮してバッファメモ
リ５に書き込み、読み出し側では複数フレームの時間内
にｍ回読み出すシーケンスを持ち、そのうちｉ回はバッ
ファメモリからｎバイトのデータを読み出すが、残りの
ｍ−ｉ回はデータの読み出しを行わないように制御を行
う。

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、ディジタル映像
信号を高能率符号化したデータをパケット化して伝送す
る符号化伝送方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来のＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ
Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）方式で
映像信号を符号化伝送する映像信号符号化伝送装置を示
すブロック回路図である。図において、入力端子１から
入力されるディジタル映像信号は、ＭＰＥＧ符号化装置
１０１に入力される。ＭＰＥＧ符号化装置１０１で符号
化された映像データは、一旦パケット用バッファメモリ
１０２に入力される。パケット用バッファメモリ１０２
に蓄えられた映像信号は、順次パケット回路１０３に入
力される。パケット回路１０３の出力は多重化回路１０
５の第１の入力に入力される。一方、入力端子２から入
力される音声信号は、音声符号化回路１０６に入力され
る。音声符号化回路１０６の出力は、音声パケット回路
１０７を介して多重化回路１０５の第２の入力に入力さ
れる。多重化回路１０５では入力される映像信号と音声
信号を多重して出力端子３を介して伝送路に出力する。

【０００３】次に動作について説明する。ＭＰＥＧによ
る符号化方式では、画像内符号化と動き補償予測を用い
た片方向予測符号化及び両方向予測符号化を行う。実際
にはＭＰＥＧ符号化装置１０１は図７に示すような構成
になる。図７において、９０１はメモリ回路、９０２は
加算器、９０３はＤＣＴ回路、９０４は量子化回路、９
０５は可変長符号化回路、９０７は逆量子化回路、９０
８はＩＤＣＴ回路、９０９は加算器、９１０は動き補償
回路である。

【０００４】図８は上記画像間予測符号化の概略を示し
ている。各画像は、画像内符号化画像（以下、「Ｉピク
チャ」という）、片方向予測符号化画像（以下、「Ｐピ
クチャ」という）、両方向予測符号化画像（以下、「Ｂ
ピクチャ」という）の３つのタイプに分けられる。図８
では、Ｎ枚に１枚の画像をＩピクチャとし、Ｍ枚に１枚
はＰピクチャまたはＩピクチャとする場合、ｎ、ｍを整
数、かつ、１≦ｍ≦Ｎ／Ｍとして、（Ｎ×ｎ＋Ｍ）番目
の画像はＩピクチャ、（Ｎ×ｎ＋Ｍ×ｍ）番目の画像
（ｍ≠１）はＰピクチャ、（Ｎ×ｎ＋Ｍ×ｍ＋１）番目
から（Ｎ×ｎ＋Ｍ×ｍ＋Ｍ−１）番目の画像はＢピクチ
ャとする。このとき、（Ｎ×ｎ＋１）番目の画像から
（Ｎ×ｎ＋Ｎ）番目の画像までをまとめて、ＧＯＰ（Ｇ
ｒｏｕｐ ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒｅｓ）と呼ぶ。

【０００５】図８は、Ｎ＝１５、Ｍ＝３の場合を示して
いる。図において、Ｉピクチャは画像間予測を行わず、
画像内変換符号化のみを行う。Ｐピクチャは直前のＩピ
クチャまたはＰピクチャから予測を行う。例えば、図中
のＰ１画像はＰピクチャであるが、これは直前のＩピク
チャから予測を行う。また、図中Ｐ２のＰピクチャはＰ
１から予測する。Ｂピクチャは直前と直後のＩピクチャ
またはＰピクチャから予測する。例えば、図中、Ｂ１お
よびＢ２はＩとＰ１の双方から予測することになる。

【０００６】次にＭＰＥＧ符号化装置１０１の動作を図
７により説明する。フレームメモリで構成されるメモリ
回路９０１では、入力される画像データを、図８（ｂ）
に示すように符号化を行う順番に並び換えて出力すると
同時に、ライン単位で入力される映像データを８画素×
８ラインのブロック単位に並び換え、さらに図９に示す
ようなマクロブロック（縦横に隣接する４つの輝度信号
Ｙブロックとこれらに位置的に対応する２つの色差信号
Ｃｒ、Ｃｂブロックの合計６ブロック）を構成して出力
する。ここで、マクロブロックは動き補償予測の最小単
位で、動き補償予測のための動きベクトルは、マクロブ
ロック単位で求められる。

【０００７】ここで、Ｉピクチャの場合、メモリ回路９
０１の出力は加算器９０２では動き補償回路９１０の出
力は加算せずそのままＤＣＴ回路９０３に入力されＤＣ
Ｔ変換される。ＤＣＴ回路９０３によって直行変換され
た画像データは、量子化回路９０４にて量子化された後
に、可変長符号化回路９０５にて可変長符号化される。
また、量子化されたデータはＩＤＣＴ回路９０８にて復
元した後に、動き補償回路９１０内のフレームメモリに
Ｐ及びＢピクチャの参照データとして蓄えられる。

【０００８】一方Ｐ及びＢピクチャの場合は、メモリ回
路９０１の出力が動き補償回路９１０に入力され、参照
画像との動き補償予測を行い、参照パターンとの差分誤
差の絶対値和が最小となる場合の動きベクトルと参照画
像を選び、加算器９０２に出力する。加算器９０２で
は、メモリ回路９０１から出力される画像データと動き
補償回路９１０から出力される参照データとの差分をＤ
ＣＴ回路９０３に出力する。ＤＣＴ回路９０３以降の信
号処理はＩピクチャと同じであるため説明を省略する。

【０００９】ただし、参照パターンとして使用するのは
Ｉ及びＰピクチャであるので、Ｂピクチャについては逆
量子化以降の処理は行わない。また、Ｐピクチャの復元
画像は、動き補償回路９１０から出力される参照パター
ンとＩＤＣＴ回路９０８の出力を加算して得られる。ま
た、Ｐ、Ｂピクチャの場合は動き補償回路９１０から可
変長符号化回路９０５に動きベクトルを出力する。この
場合、可変長符号化回路９０５では、動きベクトルと可
変長符号化された画像データを合わせて出力する。

【００１０】以上のようにしてＭＰＥＧ方式で符号化さ
れたデータは固定レートで符号化されていても、可変長
符号化されるため、一定の間隔でデータが出力されるわ
けではない。このため、符号化データを一旦パケット用
バッファメモリ１０２に蓄える。次に、パケット回路１
０３では、例えばＩピクチャ分の画像データをバッファ
メモリ１０２から取り出し、ＩＤ情報などをへッダ情報
として付加した映像信号のパケット（ＰＥＳパケット：
Ｐａｃｋｅｔｉｚｅｄ ＥｌｅｍｅｎｔａｒｙＳｔｒｅ
ａｍ Ｐａｃｋｅｔ）を作り、多重化回路１０５に出力
する。

【００１１】また、音声信号については、音声符号化回
路１０６で符号化し、音声パケット回路１０７にて音声
のＰＥＳパケットを作り多重化回路１０５に入力する。
多重化回路１０５では映像のＰＥＳパケットと音声のＰ
ＥＳパケットを多重して出力する。例えば、多重化する
際のパケットの大きさはＭＰＥＧ２、ＴＳ（Ｔｒａｎｓ
ｐｏｒｔ Ｓｔｒｅａｍ）の場合は映像及び音声のＰＥ
Ｓパケットを１８８バイトの大きさのＴＳパケットに分
割多重して伝送する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来の符号化伝送装置
は以上のように構成され、固定の符号化レートで圧縮符
号化されたデータを一旦バッファメモリに貯え、一定の
レートでバッファメモリから読み出しパケット化してい
る。このため、バッファメモリに書き込まれるデータ量
とバッファメモリから読み出されるデータ量の関係が一
定時間内で同じ量になるように制御する必要がある。し
かし、可変レートで符号化を行う場合は、発生する符号
量が変動するため、読み出し側で一定のレートでデータ
を読み出すと、バッファメモリのオーバーフローまたは
アンダーフローが発生する。このため、可変レートによ
る符号化の場合は、変動する符号量に従ってバッファメ
モリのリードライト制御をコントロールする必要があ
り、コントロールが複雑になりハードウエアが大きくな
るという問題点があった。また、バッファメモリの容量
を大きくしてオーバーフロー及びアンダーフローが起き
ないようにする方法もあるが、この場合、信号が符号化
装置に入力されてから出力するまでの時間が長くなると
いう問題点がある。

【００１３】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、可変レート符号化時でもバッ
ファメモリのリードライト制御が簡単で、ハードウエア
規模が小さく、データが入力されてから伝送されるまで
の遅延が小さい符号化伝送方式を得ることを目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明に係る符号化伝
送方式は、複数フレーム分の映像信号をｎバイトの整数
倍ｉ×ｎバイト（ｎ＞１、１≦ｉ≦ｍ）の情報量に可変
レートで圧縮してバッファメモリに書き込み、読み出し
側では複数フレームの時間内にｍ回読み出すシーケンス
を持ち、そのうちｉ回はバッファメモリからｎバイトの
データを読み出すが、残りのｍ−ｉ回はデータの読み出
しを行わないように制御を行う。

【００１５】また、この発明に係る符号化伝送方式は、
フレーム分の映像信号をｎバイトの整数倍ｉ×ｎバイト
（ｎ＞１、１≦ｉ≦ｍ）の情報量に可変レートで圧縮し
てバッファメモリに書き込み、読み出し側では１フレー
ムの時間内にｍ回読み出すシーケンスを持ち、そのうち
ｉ回はバッファメモリからｎバイトのデータを読み出す
が、残りのｍ−ｉ回はデータの読み出しを行わないよう
に制御を行う。

【００１６】また、この発明に係る符号化伝送方式は、
ある一定の時間単位で映像信号をｎバイトの整数倍ｉ×
ｎバイト（ｎ＞１、１≦ｉ≦ｍ）の情報量に動き補償と
ＤＣＴを用いて可変レートで圧縮してバッファメモリに
書き込み、読み出し側では一定の時間内にｍ回読み出す
シーケンスを持ち、そのうちｉ回はバッファメモリから
ｎバイトのデータを読み出すが、残りのｍ−ｉ回はデー
タの読み出しを行わないように制御を行う。

【００１７】また、この発明に係る符号化伝送方式は、
ＧＯＰ単位で映像信号をｎバイトの整数倍ｉ×ｎバイト
（ｎ＞１、１≦ｉ≦ｍ）の情報量に動き補償とＤＣＴを
用いて可変レートで圧縮してバッファメモリに書き込
み、読み出し側では１ＧＯＰの時間内にｍ回読み出すシ
ーケンスを持ち、そのうちｉ回はバッファメモリからｎ
バイトのデータを読み出すが、残りのｍ−ｉ回はデータ
の読み出しを行わないように制御を行う。

【００１８】また、この発明に係る符号化伝送方式は、
１ピクチャ単位で映像信号をｎバイトの整数倍ｉ×ｎバ
イト（ｎ＞１、１≦ｉ≦ｍ）の情報量に動き補償とＤＣ
Ｔを用いて可変レートで圧縮してバッファメモリに書き
込み、読み出し側では１ピクチャの時間内にｍ回読み出
すシーケンスを持ち、そのうちｉ回はバッファメモリか
らｎバイトのデータを読み出すが、残りのｍ−ｉ回はデ
ータの読み出しを行わないように制御を行う。

【００１９】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．次に、この発明の実施の形態１について
説明する。図１は実施の形態１の符号化伝送装置のブロ
ック回路図である。図において、１は映像入力端子、４
は映像符号化回路、５はパケット用バッファメモリ、６
パケット回路、８はバッファリードコントローラ、２は
音声入力端子、１０６は音声符号化回路、１０７は音声
パケット回路、９は多重化回路、３は出力端子である。

【００２０】次に動作を説明する。ディジタル映像信号
は、入力端子１より映像符号化回路４へ供給される。映
像信号は、例えばＭＰＥＧ方式に従って符号化する。こ
こで、ＭＰＥＧ方式による映像符号化回路４は図２に示
すような回路になる。図２において、１０は量子化回
路、１１は可変長符号化回路、１２は符号量コントロー
ラであり、その他の構成は図７と同じであるので、同一
符号を付して説明を省略する。

【００２１】図２に示す映像符号化回路４の動作を説明
する。図２において、可変長符号化回路１１から出力さ
れる映像データと動きベクトルは、パケット用バッファ
メモリ５に出力されると同時に符号量コントローラ１２
にも入力される。符号量コントローラ１２では、発生す
る情報量を監視して、例えば１ＧＯＰ単位で発生する符
号量が目標のビットレートになるように符号量をコント
ロールする。

【００２２】次に、符号量コントローラ１２での符号量
制御の動作について図３に従って説明する。符号量制御
は１ＧＯＰに対して基準となる目標ビットレートが設定
されており、この目標ビットレートにＧＯＰ単位で発生
符号量を合わせるように量子化パラメータを制御する。
この場合、例えば１ＧＯＰを１５フレームとして、１Ｇ
ＯＰがＩピクチャ１フレーム、Ｐピクチャ４フレーム、
Ｂピクチャ１０フレームで構成されている場合、Ｉピク
チャに全体の２０％、Ｐピクチャに１０％、Ｂピクチャ
に４％の情報量を割り当てる。ただし、発生する符号量
の状況に応じて割り当て符号量を可変にできるようにす
る。

【００２３】実際には、符号量の制御はＧＯＰよりも小
さいスライス単位で行う。ここで、スライスとは、水平
方向のマクロブロックの１次元構造となっており、画面
の左端から右端に連続するような帯である。１ピクチャ
が７２０画素×４８０ラインの場合は１スライスが４５
マクロブロックで構成され、１ピクチャは３０スライス
で構成される。

【００２４】すなわち、符号量コントローラ１２では、
発生した符号量をカウントしてスライス単位で図３に示
す各時点での目標符号量と発生符号量とを比較し、差を
計算する。ここで、現在までの発生符号量−目標値の値
をＥＲＲ、量子化レベル変更のしきい値α（αは例えば
目標符号量の１０％の値とする）とした場合、−α＜Ｅ
ＲＲ＜＋αの範囲であれば現在と同じＱレベルを維持
し、ＥＲＲ＜−αの場合（発生符号量が少ない場合）は
Ｑレベルが細かくなるように変更し、ＥＲＲ＞＋αの場
合（発生符号量が大きい場合）はＱレベルが粗くなるよ
うに変更する。

【００２５】ここで、ｊスライス（ｊ≧１：例えばｊ＝
５とする）連続で誤差が｜ＥＲＲ｜＞βとなった場合
（βは例えば目標符号量の２０％の値とする）は目標値
を変更する。ただし、平均の符号化レートについては予
め決められているため、符号量コントローラ１２では発
生する情報量の合計が一定値になるように制御する必要
がある。従って、ｊスライス連続で誤差が｜ＥＲＲ｜＞
βとなった場合でも平均の符号化レートを維持するため
に目標値を修正しない場合も生じる。また、現在までに
発生した情報量が目標値よりも多い場合は１スライスで
もＥＲＲ＜−αとなった時点で目標値を下方修正する。
一方、現在までに発生した情報量が目標値よりも少ない
場合は、１スライスでもＥＲＲ＞αとなった時点で目標
値を上方修正する。

【００２６】実際には、１ＧＯＰに対する目標値の設定
はｍバイトの整数倍で設定し、ビットレートの変更はｍ
バイト毎でｎ段階変更できるように設定する。この場
合、符号化レートは最大ｍ×ｎバイトのレートまで変更
できることになる。例えばｍ＝１００００バイト、ｎ＝
４５とした場合、目標値を１００００×３０バイト
（４．８Ｍｂｐｓ：ｎ＝３０）での場合、符号化レート
は４．８Ｍｂｐｓを中心に最大７．２Ｍｂｐｓまで変化
することになる。

【００２７】ここで例えば、３０ＧＯＰ分の映像データ
を平均符号化レートｎ＝３０（１ＧＯＰ当たり０．３Ｍ
バイト）、Ｊ＝５で符号化する場合を考える。例えば、
第１番目のＧＯＰで連続５スライスの間、ＥＲＲ＞βと
なった場合、このＧＯＰの目標符号量をｎ＝３１（１Ｇ
ＯＰ当たり０．３１Ｍバイト）と変更する。２番目のＧ
ＯＰの目標符号量はｎ＝３１として符号量制御を行う。
ただし、例えば第２フレームで、ＥＲＲ＜−αとなった
場合はその時点でｎ＝３０に修正する。

【００２８】また、符号化する総ＧＯＰ数をＭＡＧ、現
在までに発生した情報量ＰＡ、平均符号化レートＡＶＲ
＝１００００×３０バイトに対して （ＡＶＲ×ＭＡＧ−ＰＡ）／（ＡＶＲ×ＭＡＧ）＞１０
％ となった場合は、符号化するデータの総量が目標値に収
束できないと判断して、これ以上目標値を上方修正しな
いように制御する。さらに、現在の目標符号量が平均レ
ートより大きい場合は、平均レートまで下方修正する。
例えば、ｎ＝３５となっていた場合はｎ＝３０とする。
一方 （ＡＶＲ×ＭＡＧ）／（ＡＶＲ×ＭＡＧ）＜−１０％ となった場合は、これ以上目標値を下方修正しないよう
に制御する。さらに、現在の目標符号量が平均レートよ
り小さい場合は、平均レートまで上方修正する。例え
ば、ｎ＝２５となっていた場合はｎ＝３０とする。

【００２９】以上のようにして１ＧＯＰ分の画像データ
はｍバイトの整数倍になるように符号量制御され、可変
長符号化されたデータは、順次パケット用バッファメモ
リ５に書き込まれる。ただし、ＭＰＥＧ方式の場合デー
タの符号化に要する時間がＩピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂ
ピクチャによってそれぞれ異なるため、映像データは可
変長符号化が終了次第順次パケット用バッファメモリ５
に書き込まれる。

【００３０】一方、バッファリードコントローラ８で
は、符号量コトローラ１２から出力される１ＧＯＰ内に
発生した情報量に従い、バッファメモリ５から１ＧＯＰ
の期間に発生した符号量に応じてパケット用バッファメ
モリ５から１ＧＯＰ単位データを読み出し、パケット回
路６に出力する。

【００３１】ここで、符号量コントローラ１２から、バ
ッファリードコントローラ８にパケット用バッファメモ
り５側に書き込んだデータ量が入力されるが、実際には
１ＧＯＰのデータがｍバイトの整数倍ｉで制御されるた
め、符号量コントローラ１２からはｉの値のみを出力す
る。従って、バッファリードコントローラ８側では１Ｇ
ＯＰの期間にパケット用バッファメモリ５からｍバイト
分のデータをｉ回読み出し、パケット回路６に出力する
ように制御すればよい。

【００３２】この場合、バッファリードコントローラ８
では、最大ビットレートがｍ×ｎバイトの場合、１ＧＯ
Ｐの期間内にｍバイトのデータをｎ回読み出すシーケン
ス（最大のビットレートに対応したシーケンス）を用意
しておき、このうちｉ回のみｍバイトのデータを読み出
し、残りのｉ−ｍ回はデータを読み出さないように制御
を行う。

【００３３】ここで、バッファリードコントローラ８は
例えば図４に示すような回路によって構成される。図４
において、バッファリードコントローラ８内では１ＧＯ
Ｐの時間をｍバイトのカウンタ２１とｍバイトカウンタ
をｎ回カウントするｎ進カウンタ２２によってカウント
し、ｎ進カウンタ２２の出力と符号量コントローラ１２
の出力とを比較器２３で比較し、ｎ進カウンタ２２の値
が符号量コントローラ１２から出力されてくる整数値ｉ
以下の場合はリードアドレス発生回路２４にパケット用
バッファメモり５からデータをリードするように制御
し、ｉより大きい場合はパケット用バッファメモり５か
らデータを読み出さないようにリードアドレス発生回路
２４を制御する。

【００３４】例えば、パケット用バッファメモり５から
データを２７ＭＨｚのクロックに同期して読み出す場
合、映像の符号化レートとしては２７Ｍｂｐｓのレート
まで対応できることになる。この場合、１ＧＯＰには最
大１３．５Ｍｂｉｔのデータが発生し、０．５Ｍｂｉｔ
単位で符号量を可変とすれば、バッファリードコントロ
ーラ８側では１ＧＯＰの時間内で０．５Ｍｂｉｔのデー
タを２７回読み出すリードシーケンス（２７ＭＨｚカウ
ンタで０．５Ｍバイトデータを読み出すシーケンスを２
７回）を用意すればよい。

【００３５】このように、可変レートの符号量制御のス
テップをｍバイト毎に制御して、１ＧＯＰ内でのバッフ
ァメモリからの読み出しを、ｍバイト単位のデータ読み
出しをｉ回繰り返すことによって実現することにより、
バッファメモリのコントロールが容易となる。さらに、
バッファメモリからの読み出しシーケンスを簡単にして
いるため、バッファメモリの容量を不必要に大きくする
必要がなく、バッファメモリへのデータが書き込まれて
から読み出すまでの遅延時間を短くすることができる。
また、パケット回路６、音声符号化回路１０６、音声パ
ケット回路１０７及び多重化回路９の動作については従
来のものと同じであるため説明を省略する。

【００３６】なお、上記実施の形態１では、映像情報符
号化装置としてＭＰＥＧによる動き補償予測とＤＣＴを
用いて映像情報を符号化したが、必ずしもＭＰＥＧ方式
の符号化でデータ圧縮を行う必要はなく、例えばＤＣＴ
のみを使って符号化を行っても問題ない。

【００３７】また、この実施の形態１のバッファリード
コントローラ８では１ＧＯＰをｍバイト×ｎのクロック
数で表すように構成したが、必ずしもｍバイト×ｎであ
る必要はなく、ｍｍ×ｎ（ｍｍ＞ｍ）のクロック数であ
らわすようにしてもよい。ただし、この場合、バッファ
リードコントローラ８では、ｍｍバイトカウンタのｍバ
イトまではパケット用バッファメモリ５からデータを読
み出し、残りｍｍ−ｍバイト分のデータはデータを読み
出さないように制御する必要がある。

【００３８】また、この実施の形態１では符号量の制御
を１ＧＯＰ単位で行っていたが、必ずしも１ＧＯＰ単位
で行う必要はなく、例えば２ＧＯＰ毎のようにある一定
の期間でｍバイト×ｎの符号量に制御してもよく、任意
の期間で符号量制御を行ってもよい。

【００３９】実施の形態２．次に、この発明の実施の形
態２を図５について説明する。上記実施の形態１では映
像信号を１ＧＯＰ単位で符号量制御していたが、必ずし
も１ＧＯＰ単位である必要はなく１ピクチャ単位で符号
量制御を行ってもよい。符号量コントローラ１２で１ピ
クチャ単位で符号量制御を行う場合の動作について図５
に従って説明する。

【００４０】１ピクチャ単位で符号量制御を行う場合
は、予めＩ、Ｐ、Ｂピクチャに対して基準となる目標ビ
ットレートを設定しておき、この目標ビットレートに１
ピクチャ単位で発生符号量を合わせるように量子化パラ
メータを制御する。この場合、例えば１ＧＯＰを１５フ
レーム、Ｉピクチャ１フレーム、Ｐピクチャ４フレー
ム、Ｂピクチャ１０フレームで構成した場合、Ｉピクチ
ャに全体の２０％、Ｐピクチャに１０％、Ｂピクチャに
４％の割合で情報量を割り当てる。ただし、発生する符
号量の状況に応じて割り当て符号量を可変にできるよう
にする。

【００４１】実際には、１ピクチャに割り当てた情報量
に実際の符号量が等しくなるように１ピクチャよりも小
さいスライス単位で微調整を行って符号量制御を行う。
ここで、スライスとは、水平方向のマクロブロックの１
次元構造となっており、画面の左端から右端に連続する
ような帯である。１ピクチャが７２０画素×４８０ライ
ンの場合は１スライスが４５マクロブロックで構成さ
れ、１ピクチャは３０スライスで構成される。

【００４２】すなわち、符号量コントローラでは、発生
した符号量をカウントしてスライス単位で図５に示す各
時点での目標符号量と発生符号量とを比較し、差を計算
する。ここで、現在までの発生符号量−目榛値の値をＥ
ＲＲ、量子化レベル変更のしきい値α（αは例えば目標
符号量の１０％の値とする）とした場合、−α＜ＥＲＲ
＜＋αの範囲であれば現在と同じＱレベルを維持し、Ｅ
ＲＲ＜−αの場合（発生符号量が少ない場合）はＱレベ
ルを細かくなるように変更し、ＥＲＲ＞＋αの場合（発
生符号量が大きい場合）はＱレベルが粗くなるように変
更する。

【００４３】ここで、ｊスライス（ｊ≧１：例えばｊ＝
５とする）連続で誤差が｜ＥＲＲ｜＞βとなった場合
（βは例えば目標符号量の２０％の値とする）は目標値
を変更する。ただし、平均の符号化レートについては予
め決められているため、符号量コントローラ１２では発
生する情報量の合計が一定値になるように制御する必要
がある。従って、ｊスライス連続で誤差が｜ＥＲＲ｜＞
βとなった場合でも平均の符号化レートを維持するため
に目標値を修正しない場合も生じる。また、現在までに
発生した情報量が目標値よりも多い場合は１スライスで
もＥＲＲ＜−αとなった時点で目標値を下方修正する。
一方、現在までに発生した情報量が目標値よりも少ない
場合は１スライスでもＥＲＲ＞αとなった時点で目標値
を上方修正する。

【００４４】ここで、１ピクチャに対する目標値の設定
はｍバイトの整数倍で設定し、ビットレートの変更はｍ
バイト毎で最大ｍ×ｎのレートまで変更できるものとす
る。例えばｍｐ＝１０００バイト、ｎ＝５０とした場
合、目標値を１０００×１５バイト（３．６Ｍｂｐｓ：
ｎ＝１５）とすれば、符号化レートは３．６Ｍｂｐｓを
中心に最大１２Ｍｂｐｓまで変化することになる。すな
わち、上記符号量制御アルゴリズムにおいて最初はｎ＝
１５０であるが、連続ｊスライスの間、ＥＲＲ＜−βと
なった時点で１ピクチャの目標符号量をｎ＝１４と変更
する。

【００４５】ここで、例えば、３０ＧＯＰ分の映像デー
タを平均符号化レートｎ＝１５（１ピクチャ当たり１５
Ｋバイト）、ｊ＝５で符号化する場合を考える。例え
ば、第１番目のＧＯＰで連続５スライスの間、ＥＲＲ＞
βとなった場合、このＧＯＰの目標符号量をｎ＝１６
（１ＧＯＰ当たり１６Ｋバイト）と変更する。２番目の
ＧＯＰの目標符号量はｎ＝１６として符号量制御を行
う。ただし、例えば第２フレームで、ＥＲＲ＜−αとな
った場合はその時点でｎ＝１５に修正する。

【００４６】また、符号化する総ピクチャ数をＭＡＰ、
現在までに発生した情報量ＰＡ、平均符号化レートＡＶ
Ｒ＝１０００×１５バイトに対して （ＡＶＲ×ＭＡＰ−ＰＡ）／（ＡＶＲ×ＭＡＰ）＞１０
％ となった場合は、符号化するデータの総量が目標値に収
束できないと判断して、これ以上目標値を上方修正しな
いように制御する。さらに、現在の目標符号量が平均レ
ートより大きい場合は、平均レートまで下方修正する。
例えば、ｎ＝２５となっていた場合はｎ＝１５とする。
一方 （ＡＶＲ×ＭＰＧ−ＰＡ）／（ＡＶＲ×ＭＰＧ）＜−１
０％ となった場合は、これ以上目標値を下方修正しないよう
に制御する。さらに、現在の目標符号量が平均レートよ
り小さい場合は、平均レートまで上方修正する。例え
ば、ｎ＝１０となっていた場合はｎ＝１５とする。

【００４７】以上のようにして、１ピクチャ分の画像デ
ータはｍｐバイトの整数倍になるように符号量制御さ
れ、可変長符号化されたデータは、順次パケット用バッ
ファメモリ５に書き込まれる。ただし、ＭＰＥＧ方式の
場合、データの符号化に要する時間がＩピクチャ、Ｐピ
クチャ、Ｂピクチャによってそれぞれ異なるため、映像
データは可変長符号化が終了し次第、順次パケット用バ
ッファメモリ５に書き込まれる。

【００４８】一方、バッファリードコントローラ８で
は、符号量コントローラ１２から出力される発生符号量
に従い、パケット用バッファメモリ５から１ピクチャの
期間に発生した符号量に応じてパケット用バッファメモ
リ５から１ピクチャ単位データを読み出し、パケット回
路に出力する。

【００４９】ここで、符号量コントローラ１２からバッ
ファリードコントローラ８にパケット用バッファメモり
５側に書き込んだデータ量が入力されるが、実際には１
ピクチャのデータがｍｐバイトの整数倍ｉで制御される
ため、符号量コントローラ１２からはｉの値のみを出力
する。従って、バッファリードコントローラ８側では１
ピクチャの期間にパケット用バッファメモリ５からｍバ
イト分のデータをｉ回読み出し、パケット回路６に出力
するように制御すればよい。

【００５０】この場合、バッファリードコントローラ８
では、最大ビットレートがｍ×ｎバイトの場合、１ピク
チャの期間内にｍｐバイトのデータをｎ回読み出すシー
ケンス（最大のビットレートに対応したシーケンス）を
用意しておき、このうちｉ回のみｍｐバイトのデータを
読み出し、残りのｉ−ｍｐ回はデータを読み出さないよ
うに制御を行う。

【００５１】ここで、バッファリードコントローラ８の
動作については上記実施の形態１と同様のため説明を省
略する。以上のように、可変レートの符号量制御のステ
ップをｍｐバイト毎に制御して、１ピクチャ内でのバッ
ファメモリからの読み出しを、ｍｐバイト単位のデータ
読み出しをｉ回繰り返すことによって実現することによ
り、バッファメモリのコントロールが容易となる。

【００５２】なお、この実施の形態２では、映像情報符
号化装置としてＭＰＥＧによる動き補償予測とＤＣＴを
用いて映像情報を符号化したが、必ずしもＭＰＥＧ方式
の符号化でデータ圧縮を行う必要はなく、例えばＤＣＴ
のみを使って符号化を行っても問題ない。

【００５３】また、上記実施の形態２のバッファリード
コントローラ８では、１ピクチャの符号量制御を１スラ
イス単位で行っているが、必ずしもスライス単位である
必要はなく、２スライス単位で行ってもよいし、スライ
スよりも小さいマクロブロック単位で行ってもよい。

【００５４】

【発明の効果】この発明に係る符号化伝送方式によれ
ば、複数フレーム単位で可変レートで符号化する際に、
ｎバイトの整数倍ｉ×ｎバイト（ｎ＞１、１≦ｉ≦ｍ）
の情報量に可変レートで圧縮し、一旦バッファメモリに
書き込み、読み出し側では上記複数フレームの時間内に
バッファメモリからｎバイト単位でｍ回読み出すシーケ
ンスを持ち、そのうちｉ回はバッファメモリからｎバイ
トのデータを読み出し、残りのｍ−ｉ回はデータの読み
出しを行わないように制御を行うため、バッファメモリ
へのデータのリードライト動作を制御するハードウエア
を簡単にでき、バッファにデータをライトしてからリー
ドするまでの時間も短くできるので符号化伝送遅延を短
くすることができる。

【００５５】また、この発明に係る符号化伝送方式によ
れば、１フレーム単位で可変レートで符号化する際に、
ｎバイトの整数倍ｉ×ｎバイト（ｎ＞１、１≦ｉ≦ｍ）
の情報量に可変レートで圧縮し、一旦バッファメモリに
書き込み、読み出し側では上記１フレームの時間内にバ
ッファメモリからｎバイト単位でｍ回読み出すシーケン
スを持ち、そのうちｉ回はバッファメモリからｎバイト
のデータを読み出し、残りのｍ−ｉ回はデータの読み出
しを行わないように制御を行うため、バッファメモリへ
のデータのリードライト動作を制御するハードウエアを
簡単にでき、バッファにデータをライトしてからリード
するまでの時間も短くできるので符号化伝送遅延を短く
することができる。

【００５６】また、この発明に係る符号化伝送方式によ
れば、ある一定の時間単位で動き補償とＤＣＴを用いて
可変レートで符号化する際に、ｎバイトの整数倍ｉ×ｎ
バイト（ｎ＞１、１≦ｉ≦ｍ）の情報量に可変レートで
圧縮し、一旦バッファメモリに書き込み、読み出し側で
は上記一定の時間内にバッファメモリからｎバイト単位
でｍ回読み出すシーケンスを持ち、そのうちｉ回はバッ
ファメモリからｎバイトのデータを読み出し、残りのｍ
−ｉ回はデータの読み出しを行わないように制御を行う
ため、バッファメモリへのデータのリードライト動作を
制御するハードウエアを簡単にでき、バッファにデータ
をライトしてからリードするまでの時間も短くできるの
で符号化伝送遅延を短くすることができる。

【００５７】また、この発明に係る符号化伝送方式によ
れば、１ＧＯＰの単位で動き補償とＤＣＴを用いて可変
レートで符号化する際に、ｎバイトの整数倍ｉ×ｎバイ
ト（ｎ＞１、１≦ｉ≦ｍ）の情報量に可変レートで圧縮
し、一旦バッファメモリに書き込み、読み出し側では上
記１ＧＯＰの時間内にバッファメモリからｎバイト単位
でｍ回読み出すシーケンスを持ち、そのうちｉ回はバッ
ファメモリからｎバイトのデータを読み出し、残りのｍ
−ｉ回はデータの読み出しを行わないように制御を行う
ため、バッファメモリへのデータのリードライト動作を
制御するハードウエアを簡単にでき、バッファにデータ
をライトしてからリードするまでの時間も短くできるの
で符号化伝送遅延を短くすることができる。

【００５８】また、この発明に係る符号化伝送方式によ
れば、１ピクチャの単位で動き補償とＤＣＴを用いて可
変レートで符号化する際に、ｎバイトの整数倍ｉ×ｎバ
イト（ｎ＞１、１≦ｉ≦ｍ）の情報量に可変レートで圧
縮し、一旦バッファメモリに書き込み、読み出し側では
上記１ピクチャの時間内にバッファメモリからｎバイト
単位でｍ回読み出すシーケンスを持ち、そのうちｉ回は
バッファメモリからｎバイトのデータを読み出し、残り
のｍ−ｉ回はデータの読み出しを行わないように制御を
行うため、バッファメモリへのデータのリードライト動
作を制御するハードウエアを簡単にでき、バッファにデ
ータをライトしてからリードするまでの時間も短くでき
るので符号化伝送遅延を短くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１に係る符号化伝送装
置を示すブロック図である。

【図２】 実施の形態１の映像符号化回路を示すブロッ
ク図である。

【図３】 実施の形態１における符号量制御を説明する
ための概念図である。

【図４】 実施の形態１におけるバッファリードコント
ローラ回路を示すブロック図である。

【図５】 この発明の実施の形態２における符号量制御
を説明するための概念図である。

【図６】 従来の符号化伝送装置を示すブロック図であ
る。

【図７】 従来の映像符号化回路を示すブロック図であ
る。

【図８】 映像符号化のピクチャの並び替えを説明する
ための概念図である。

【図９】 マクロブロックの構成を説明するための概念
図である。

【符号の説明】

１ 映像入力端子、２ 音声入力端子、３ 出力端子、
４ 映像符号化回路、５ パケット用バッファメモリ、
６ パケット回路、８ バッファリードコントローラ、
９ 多重化回路、１０ 量子化回路、１１ 可変長符号
化回路、１２ 符号量コントローラ、２１ ｍバイトカ
ウンタ、２２ ｎ進カウンタ、２３ 比較器、２４ リ
ードアドレス発生回路、１０６ 音声符号化回路、１０
７ 音声パケット回路、９０１ メモリ回路、９０２
加算器、９０３ ＤＣＴ回路、９０７ 逆量子化回路、
９０８ ＩＤＣＴ回路、９０９ 加算器、９１０ 動き
補償回路。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 映像信号を複数フレーム単位で可変レー
   トにて符号化して伝送する符号化伝送方式であって、映
   像信号を上記複数フレーム単位で可変レートで符号化す
   る際に、ｎバイトの整数倍ｉ×ｎバイト（ｎ＞１、１≦
   ｉ≦ｍ）の情報量に可変レートで圧縮して、一旦バッフ
   ァメモリに書き込み、読み出し側では上記複数フレーム
   の時間内にバッファメモリからｎバイト単位でｍ回読み
   出すシーケンスを持ち、そのうちｉ回はバッファメモリ
   からｎバイトのデータを読み出し、残りのｍ−ｉ回はデ
   ータの読み出しを行わないように制御を行うようにした
   ことを特徴とする符号化伝送方式。
2. 【請求項２】 映像信号をフレーム単位で可変レートに
   て符号化して伝送する符号化伝送方式であって、映像信
   号を上記フレーム単位で可変レートで符号化する際に、
   ｎバイトの整数倍ｉ×ｎバイト（ｎ＞１、１≦ｉ≦ｍ）
   の情報量に可変レートで圧縮して、一旦バッファメモリ
   に書き込み、読み出し側では上記１ピクチャの時間内に
   バッファメモリからｎバイト単位でｍ回読み出すシーケ
   ンスを持ち、そのうちｉ回はバッファメモリからｎバイ
   トのデータを読み出し、残りのｍ−ｉ回はデータの読み
   出しを行わないように制御を行うようにしたことを特徴
   とする符号化伝送方式。
3. 【請求項３】 映像信号を動き補償とＤＣＴを用いてあ
   る一定の時間単位で可変レートにて符号化して伝送する
   符号化伝送方式であって、上記一定の時間単位で映像信
   号を符号化する際に、ｎバイトの整数倍ｉ×ｎバイト
   （ｎ＞１、１≦ｉ≦ｍ）の情報量に可変レートで圧縮し
   て、一旦バッファメモリに書き込み、読み出し側では上
   記一定の時間内にバッファメモリからｎバイト単位でｍ
   回読み出すシーケンスを持ち、そのうちｉ回はバッファ
   メモリからｎバイトのデータを読み出し、残りのｍ−ｉ
   回はデータの読み出しを行わないように制御を行うよう
   にしたことを特徴とする符号化伝送方式。
4. 【請求項４】 映像信号を動き補償とＤＣＴを用いてＧ
   ＯＰ（Ｇｒｏｕｐｏｆ Ｐｉｃｔｕｒｅｓ）単位で可変
   レートにて符号化して伝送する符号化伝送方式であっ
   て、上記ＧＯＰ単位で映像信号を符号化する際に、ｎバ
   イトの整数倍ｉ×ｎバイト（ｎ＞１、１≦ｉ≦ｍ）の情
   報量に可変レートで圧縮して、一旦バッファメモリに書
   き込み、読み出し側では上記ＧＯＰの時間内にバッファ
   メモリからｎバイト単位でｍ回読み出すシーケンスを持
   ち、そのうちｉ回はバッファメモリからｎバイトのデー
   タを読み出し、残りのｍ−ｉ回はデータの読み出しを行
   わないように制御を行うようにしたことを特徴とする符
   号化伝送方式。
5. 【請求項５】 映像信号を動き補償とＤＣＴを用いて１
   ピクチャ単位で可変レートにて符号化して伝送する符号
   化伝送方式であって、上記１ピクチャ単位で映像信号を
   符号化する際に、ｎバイトの整数倍ｉ×ｎバイト（ｎ＞
   １、１≦ｉ≦ｍ）の情報量に可変レートで圧縮して、一
   旦バッファメモリに書き込み、読み出し側では上記１ピ
   クチャの時間内にバッファメモリからｎバイト単位でｍ
   回読み出すシーケンスを持ち、そのうちｉ回はバッファ
   メモリからｎバイトのデータを読み出し、残りのｍ−ｉ
   回はデータの読み出しを行わないように制御を行うよう
   にしたことを特徴とする符号化伝送方式。