JPH1075451A - 映像データ圧縮装置およびその方法 - Google Patents

映像データ圧縮装置およびその方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】映像データの動きの大きさ、絵柄の複雑さに応
じて、量子化値を求めるために用いられる重み付け係数
Ｋp ，ＫB を最適化する。 【解決手段】エンコーダ２６が、１ピクチャー分の圧縮
符号化を行うたびに、ＣＧ算出回路２６２は、量子化値
の平均値および圧縮映像データのデータ量から、ＭＰＥ
Ｇ方式のＴＭ５のグローバルコンプレクシティを算出す
る。目標データ量算出回路２６４は、最新の各ピクチャ
ータイプの実難度データＤj により各ピクチャータイプ
の重み付け係数Ｋp ，ＫB を更新し、次のピクチャーの
目標データ量Ｔj を算出する。量子化インデックス生成
回路２６６は、算出された目標データ量Ｔj に対応する
量子化インデックス（量子化値）を算出し、量子化回路
１６８は、量子化インデックスに基づいて、ＤＣＴ回路
１６６から入力される映像データを量子化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非圧縮映像データ
を圧縮符号化する映像データ圧縮装置およびその方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】非圧
縮のディジタル映像データをＭＰＥＧ(moving picture
experts group)等の方法により、Ｉピクチャー(intra c
oded picture) 、Ｂピクチャー(bi-directionaly predi
ctive coded picture)およびＰピクチャー(predictive
coded picture)から構成されるＧＯＰ(group of pictur
es) 単位に圧縮符号化して光磁気ディスク（ＭＯディス
ク；magneto-optical disc）等の記録媒体に記録する際
には、圧縮符号化後の圧縮映像データのデータ量（ビッ
ト量）を、伸長復号後の映像の品質を高く保ちつつ記録
媒体の記録容量以下、あるいは、通信回線の伝送容量以
下にする必要がある。
【０００３】このために、まず、非圧縮映像データを予
備的に圧縮符号化して圧縮符号化後のデータ量を見積も
り（１パス目）、次に、見積もったデータ量に基づいて
圧縮率を調節し、圧縮符号化後のデータ量が記録媒体の
記録容量以下になるように圧縮符号化する（２パス目）
方法が採られる（以下、このような圧縮符号化方法を
「２パスエンコード」とも記す）。
【０００４】しかしながら、２パスエンコードにより圧
縮符号化を行うと、同じ非圧縮映像データに対して同様
な圧縮符号化処理を２回施す必要があり、時間がかかっ
てしまう。また、１回の圧縮符号化処理で最終的な圧縮
映像データを算出することができないために、撮影した
映像データをそのまま実時間的（リアルタイム）に圧縮
符号化し、記録することができない。
【０００５】本発明は上述した従来技術の問題点に鑑み
てなされたものであり、２パスエンコードによらずに、
所定のデータ量以下に音声・映像データを圧縮符号化す
ることができる映像データ圧縮装置およびその方法を提
供することを目的とする。また、本発明は、ほぼ実時間
的に映像データを圧縮符号化することができ、しかも、
伸長復号後に高品質な映像を得ることができる映像デー
タ圧縮装置およびその方法を提供することを目的とす
る。また、本発明は、２パスエンコードによらずに、圧
縮符号化後のデータ量を見積もって圧縮率を調節し、圧
縮符号化処理を行うことができる映像データ圧縮装置お
よびその方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る映像データ圧縮装置は、非圧縮映像デ
ータを、所定の圧縮方式により、複数の種類のピクチャ
ー（Ｉフレーム、ＰフレームおよびＢフレーム）を所定
の順番で含むピクチャータイプシーケンスの圧縮映像デ
ータに圧縮する映像データ圧縮装置であって、前記ピク
チャータイプそれぞれの圧縮後のデータ量に対応し、前
記非圧縮映像データの難しさを示す難度データを算出す
る難度データ算出手段と、算出した前記ピクチャータイ
プそれぞれの難度データ、および、前記ピクチャータイ
プそれぞれの圧縮後のデータ量を重み付けする重み付け
係数に基づいて、前記ピクチャータイプそれぞれのピク
チャーの圧縮後のデータ量の目標値を算出する目標値算
出手段と、前記非圧縮映像データのピクチャータイプそ
れぞれのピクチャーを、所定の圧縮方法により、圧縮後
のデータ量が算出した前記ピクチャータイプの目標値に
なるように圧縮して前記圧縮映像データを生成する圧縮
手段と、生成した圧縮映像データのデータ量に基づい
て、前記ピクチャータイプそれぞれの重み付け係数を更
新する重み付け係数更新手段とを有する。
【０００７】好適には、前記重み付け係数更新手段は、
少なくともＰピクチャーの重み付け係数Ｋp およびＢピ
クチャーの重み付け係数ＫB を、圧縮後のデータ量を多
くできる場合、および、非圧縮映像データの映像の動き
が大きい場合に、圧縮後のＰピクチャーおよびＢピクチ
ャーの圧縮後のデータ量が多くなる値とする。
【０００８】好適には、前記重み付け係数更新手段は、
少なくともＰピクチャーの重み付け係数Ｋp およびＢピ
クチャーの重み付け係数ＫB それぞれを、所定数のピク
チャーごとに均等に配分したデータ量Ｇに対する所定数
の難度データＤk の加算値ΣＤk の比率ｘ（ｘ＝ΣＤk
／Ｇ）と、最新のＩピクチャーの難度データに対する最
新のＰピクチャーの難度データの比率（ＤI ／Ｄp ）、
および、Ｉピクチャーの難度データに対する最新のＢピ
クチャーの難度データの比率（ＤI ／ＤB ）とに基づい
て算出し、更新する。
【０００９】好適には、前記重み付け係数更新手段は、
ＰピクチャーおよびＢピクチャーの重み付け係数Ｋp ，
ＫB にそれぞれ上限値Ｌp ，ＬB を設け、算出した前記
重み付け係数Ｋp ，ＫB が前記上限値Ｌp ，ＬB を超え
る場合に、前記上限値Ｌp ，ＬB を超えた前記重み付け
係数Ｋp ，ＫB の値を前記上限値Ｌp ，ＬB とする。
【００１０】好適には、前記目標値算出手段は、Ｉピク
チャー、ＰピクチャーおよびＢピクチャーの目標値Ｔj
を、Ｐピクチャーの重み付け係数Ｋp 、Ｂピクチャーの
重み付け係数ＫB 、第ｊ番目のピクチャーの難度データ
Ｄj 、最新のＩピクチャーの難度データＤI 、各ピクチ
ャーに均等に配分した場合のデータ量Ｒj 、所定数のＰ
ピクチャーの難度データを加算した加算値ΣＤp 、およ
び、所定数のＢピクチャーの難度データを加算した加算
値ΣＤB に基づいて算出する。
【００１１】好適には、前記目標値算出手段は、Ｉピク
チャーの第ｊ番目のピクチャーの目標値Ｔj を第１の数
式〔Ｔj ＝Ｋp ＫB Ｄj Ｒj ／（Ｋp ＫB ＤI ＋ＫB Σ
Ｄp＋Ｋp ΣＤB ）〕により算出し、Ｐピクチャーの第
ｊ番目のピクチャーの目標値Ｔpjを第２の数式〔Ｔj ＝
ＫB ＤB Ｒj ／（Ｋp ＫB ＤI ＋ＫB ΣＤp ＋Ｋp ΣＤ
B ）〕により算出し、Ｂピクチャーの第ｊ番目のピクチ
ャーの目標値Ｔj を第３の数式〔Ｔj ＝Ｋp ＤB Ｒj ／
（Ｋp ＫB ＤI ＋ＫB ΣＤp ＋Ｋp ΣＤB ）〕により算
出する。
【００１２】本発明に係る映像データ圧縮装置は、例え
ば、ＭＰＥＧ方式等の圧縮符号化方式により、非圧縮映
像データを圧縮符号化し、複数の種類のピクチャー（Ｉ
フレーム、ＰフレームおよびＢフレーム）を所定の順番
で含むピクチャータイプシーケンスの圧縮映像データを
生成する。
【００１３】本発明に係る映像データ圧縮装置におい
て、難度データ算出手段は、例えば、所定の数値を所定
の関数（一次関数等）に代入することにより、ＤＣＴ処
理後のピクチャーを固定の量子化値により量子化した場
合のデータ量として求められ、非圧縮映像データの各ピ
クチャーの絵柄の複雑さを示す難度データを、各ピクチ
ャータイプ（Ｉピクチャー、ＰピクチャーおよびＢピク
チャー）別に近似的に算出する。なお、難度データの算
出のための上記所定の数値としては、例えば、Ｐピクチ
ャーおよびＢピクチャーの生成時において、動きベクト
ルを生成する際の２つのピクチャー間の誤差成分の電力
パワーとして定義されるＭＥ残差、圧縮符号化後にＩピ
クチャーとなるピクチャーの絵柄の複雑さを示すデータ
として新たに定義されたフラットネスおよびイントラＡ
Ｃ、あるいは、量子化処理の際の量子化値を求めるため
に用いられるグローバルコンプレクシティが用いられ
る。
【００１４】目標値算出手段は、算出した各ピクチャー
タイプの難度データ（Ｄj ：ＤI ，Ｄp ，ＤB ）から、
各ピクチャータイプごとの圧縮符号化のデータ量の目標
値Ｔ j を算出する。具体的には、例えば、目標値算出手
段は、Ｐピクチャーの重み付け係数Ｋp 、Ｂピクチャー
の重み付け係数ＫB 、第ｊ番目のピクチャーの難度デー
タＤj 、最新のＩピクチャーの難度データＤI 、各ピク
チャーに均等に配分した場合のデータ量Ｒj 、所定数の
Ｐピクチャーの難度データを加算した加算値ΣＤp 、お
よび、所定数のＢピクチャーの難度データを加算した加
算値ΣＤB の各数値を、第１の数式〔Ｔj ＝Ｋp ＫB Ｄ
j Ｒj ／（Ｋp ＫB ＤI ＋ＫB ΣＤp ＋Ｋp Σ
ＤB ）〕、第２の数式〔Ｔj ＝ＫB ＤB Ｒj ／（Ｋp Ｋ
B ＤI ＋ＫB ΣＤ p ＋Ｋp ΣＤB ）〕および第３の数式
〔Ｔj ＝Ｋp ＤB Ｒj ／（Ｋp ＫB ＤI ＋ＫB ΣＤp ＋
Ｋp ΣＤB ）〕にそれぞれ代入し、各ピクチャータイプ
の目標値Ｔ j それぞれを算出する。圧縮手段は、例え
ば、ＭＰＥＧ方式により圧縮後の各ピクチャータイプの
データ量がほぼ、目標値算出手段が算出した目標値Ｔj
となるように量子化値を制御して、非圧縮映像データの
ピクチャーそれぞれを圧縮符号化する。
【００１５】重み付け係数更新手段は、圧縮手段が生成
した各ピクチャータイプのデータ量に基づいて、上記第
１の数式〜第３の数式における重み付け係数Ｋp ，ＫB
を更新し、圧縮映像データの品質が全体として向上する
ように、非圧縮映像データの絵柄の複雑さに応じた値に
最適化する。具体的には、重み付け係数更新手段は、例
えば、圧縮後のデータ量を多くできる場合、および、非
圧縮映像データの映像の動きが大きい場合には、圧縮後
のＰピクチャーおよびＢピクチャーの圧縮後のデータ量
を多くするために、重み付け係数Ｋp ，ＫB を小さな値
に制御するとともに、重み付け係数Ｋp ，ＫB にそれぞ
れ上限値Ｌp ，ＬB を設けることにより、これらの係数
が極端な値となることによる映像の品質低下を防止す
る。
【００１６】また、本発明に係る映像データ圧縮方法
は、非圧縮映像データを、所定の圧縮方式により、複数
の種類のピクチャー（Ｉフレーム、ＰフレームおよびＢ
フレーム）を所定の順番で含むピクチャータイプシーケ
ンスの圧縮映像データに圧縮する映像データ圧縮方法で
あって、前記ピクチャータイプそれぞれの圧縮後のデー
タ量に対応し、前記非圧縮映像データの難しさを示す難
度データを算出し、算出した前記ピクチャータイプそれ
ぞれの難度データ、および、前記ピクチャータイプそれ
ぞれの圧縮後のデータ量を重み付けする重み付け係数に
基づいて、前記ピクチャータイプそれぞれのピクチャー
の圧縮後のデータ量の目標値を算出し、前記非圧縮映像
データのピクチャータイプそれぞれのピクチャーを、所
定の圧縮方法により、圧縮後のデータ量が算出した前記
ピクチャータイプの目標値になるように圧縮して前記圧
縮映像データを生成し、生成した圧縮映像データのデー
タ量に基づいて、前記ピクチャータイプそれぞれの重み
付け係数を更新する。
【００１７】
【発明の実施の形態】第１実施形態 以下、本発明の第１の実施形態を説明する。ＭＰＥＧ方
式といった映像データの圧縮符号化方式により、高い周
波数成分が多い絵柄、あるいは、動きが多い絵柄といっ
た難度(difficulty)が高い映像データを圧縮符号化する
と、一般的に圧縮に伴う歪みが生じやすくなる。このた
め、難度が高い映像データは低い圧縮率で圧縮符号化す
る必要があり、難度が高いデータを圧縮符号化して得ら
れる圧縮映像データに対しては、難度が低い絵柄の映像
データの圧縮映像データに比べて、多くの目標データ量
を配分する必要がある。
【００１８】このように、映像データの難度に対して適
応的に目標データ量を配分するためには、従来技術とし
て示した２パスエンコード方式が有効である。しかしな
がら、２パスエンコード方式は、実時間的な圧縮符号化
に不向きである。第１の実施形態として示す簡易２パス
エンコード方式は、かかる２パスエンコード方式の問題
点を解決するためになされたものであり、非圧縮映像デ
ータを予備的に圧縮符号化して得られる圧縮映像データ
の難度データから非圧縮映像データの難度を算出し、予
備的な圧縮符号化により算出した難度に基づいて、ＦＩ
ＦＯメモリ等により所定の時間だけ遅延した非圧縮映像
データの圧縮率を適応的に制御することができる。
【００１９】図１は、本発明に係る映像データ圧縮装置
１の構成を示す図である。図１に示すように、映像デー
タ圧縮装置１は、圧縮符号化部１０およびホストコンピ
ュータ２０から構成され、圧縮符号化部１０は、エンコ
ーダ制御部１２、動き検出器(motion estimator)１４、
簡易２パス処理部１６、第２のエンコーダ(encoder) １
８から構成され、簡易２パス処理部１６は、ＦＩＦＯメ
モリ１６０および第１のエンコーダ１６２から構成され
る。映像データ圧縮装置１は、これらの構成部分によ
り、編集装置およびビデオテープレコーダ装置等の外部
機器（図示せず）から入力される非圧縮映像データＶＩ
Ｎに対して、上述した簡易２パスエンコードを実現す
る。
【００２０】映像データ圧縮装置１において、ホストコ
ンピュータ２０は、映像データ圧縮装置１の各構成部分
の動作を制御する。また、ホストコンピュータ２０は、
簡易２パス処理部１６のエンコーダ１６２が非圧縮映像
データＶＩＮを予備的に圧縮符号化して生成した圧縮映
像データのデータ量、ＤＣＴ処理後の映像データの直流
成分（ＤＣ成分）の値および交流成分（ＡＣ成分）の電
力値を制御信号Ｃ１６を介して受け、受けたこれらの値
に基づいて圧縮映像データの絵柄の難度を算出する。さ
らに、ホストコンピュータ２０は、算出した難度に基づ
いて、エンコーダ１８が生成する圧縮映像データの目標
データ量Ｔj を制御信号Ｃ１８を介してピクチャーごと
に割り当て、エンコーダ１８の量子化回路１６６（図
３）に設定し、エンコーダ１８の圧縮率をピクチャー単
位に適応的に制御する。
【００２１】エンコーダ制御部１２は、非圧縮映像デー
タＶＩＮのピクチャーの有無をホストコンピュータ２０
に通知し、さらに、非圧縮映像データＶＩＮのピクチャ
ーごとに圧縮符号化のための前処理を行う。つまり、エ
ンコーダ制御部１２は、入力された非圧縮映像データを
符号化順に並べ替え、ピクチャー・フィールド変換を行
い、非圧縮映像データＶＩＮが映画の映像データである
場合に３：２プルダウン処理（映画の２４フレーム／秒
の映像データを、３０フレーム／秒の映像データに変換
し、冗長性を圧縮符号化前に取り除く処理）等を行い、
映像データＳ１２として簡易２パス処理部１６のＦＩＦ
Ｏメモリ１６０およびエンコーダ１６２に対して出力す
る。動き検出器１４は、非圧縮映像データの動きベクト
ルの検出を行し、エンコーダ制御部１２およびエンコー
ダ１６２，１８に対して出力する。
【００２２】簡易２パス処理部１６において、ＦＩＦＯ
メモリ１６０は、エンコーダ制御部１２から入力された
映像データＳ１２を、例えば、非圧縮映像データＶＩＮ
が、Ｌ（Ｌは整数）ピクチャー入力される時間だけ遅延
し、遅延映像データＳ１６としてエンコーダ１８に対し
て出力する。
【００２３】図２は、図１に示した簡易２パス処理部１
６のエンコーダ１６２の構成を示す図である。エンコー
ダ１６２は、例えば、図２に示すように、加算回路１６
４、ＤＣＴ回路１６６、量子化回路（Ｑ）１６８、可変
長符号化回路（ＶＬＣ）１７０、逆量子化回路（ＩＱ）
１７２、逆ＤＣＴ（ＩＤＣＴ）回路１７４、加算回路１
７６および動き補償回路１７８から構成される一般的な
映像データ用圧縮符号化器であって、入力される映像デ
ータＳ１２をＭＰＥＧ方式等により圧縮符号化し、圧縮
映像データのピクチャーごとのデータ量等をホストコン
ピュータ２０に対して出力する。
【００２４】加算回路１６４は、加算回路１７６の出力
データを映像データＳ１２から減算し、ＤＣＴ回路１６
６に対して出力する。ＤＣＴ回路１６６は、加算回路１
６４から入力される映像データを、例えば、１６画素×
１６画素のマクロブロック単位に離散コサイン変換（Ｄ
ＣＴ）処理し、時間領域のデータから周波数領域のデー
タに変換して量子化回路１６８に対して出力する。ま
た、ＤＣＴ回路１６６は、ＤＣＴ後の映像データのＤＣ
成分の値およびＡＣ成分の電力値をホストコンピュータ
２０に対して出力する。
【００２５】量子化回路１６８は、ＤＣＴ回路１６６か
ら入力された周波数領域のデータを、固定の量子化値Ｑ
で量子化し、量子化データとして可変長符号化回路１７
０および逆量子化回路１７２に対して出力する。可変長
符号化回路１７０は、量子化回路１６８から入力された
量子化データを可変長符号化し、可変長符号化の結果と
して得られた圧縮映像データのデータ量を、制御信号Ｃ
１６を介してホストコンピュータ２０に対して出力す
る。逆量子化回路１７２は、可変長符号化回路１６８か
ら入力された量子化データを逆量子化し、逆量子化デー
タとして逆ＤＣＴ回路１７４に対して出力する。
【００２６】逆ＤＣＴ回路１７４は、逆量子化回路１７
２から入力される逆量子化データに対して逆ＤＣＴ処理
を行い、加算回路１７６に対して出力する。加算回路１
７６は、動き補償回路１７８の出力データおよび逆ＤＣ
Ｔ回路１７４の出力データを加算し、加算回路１６４お
よび動き補償回路１７８に対して出力する。動き補償回
路１７８は、加算回路１７６の出力データに対して、動
き検出器１４から入力される動きベクトルに基づいて動
き補償処理を行い、加算回路１７６に対して出力する。
【００２７】図３は、図１に示したエンコーダ１８の構
成を示す図である。図３に示すように、エンコーダ１８
は、図２に示したエンコーダ１６２に、量子化制御回路
１８０を加えた構成になっている。エンコーダ１８は、
これらの構成部分により、ホストコンピュータ２０から
設定される目標データ量Ｔj に基づいて、ＦＩＦＯメモ
リ１６０によりＬピクチャー分遅延された遅延映像デー
タＳ１６に対して動き補償処理、ＤＣＴ処理、量子化処
理および可変長符号化処理を施して、ＭＰＥＧ方式等の
圧縮映像データＶＯＵＴを生成し、外部機器（図示せ
ず）に出力する。
【００２８】エンコーダ１８において、量子化制御回路
１８０は、可変長量子化回路１７０が出力する圧縮映像
データＶＯＵＴのデータ量を順次、監視し、遅延映像デ
ータＳ１６の第ｊ番目のピクチャーから最終的に生成さ
れる圧縮映像データのデータ量が、ホストコンピュータ
２０から設定された目標データ量Ｔj に近づくように、
順次、量子化回路１６８に設定する量子化値Ｑj を調節
する。また、可変長量子化回路１７０は、圧縮映像デー
タＶＯＵＴを外部に出力する他に、遅延映像データＳ１
６を圧縮符号化して得られた圧縮映像データＶＯＵＴの
実際のデータ量Ｓj を制御信号Ｃ１８を介してホストコ
ンピュータ２０に対して出力する。
【００２９】以下、第１の実施形態における映像データ
圧縮装置１の簡易２パスエンコード動作を説明する。図
４（Ａ）〜（Ｃ）は、第１の実施形態における映像デー
タ圧縮装置１の簡易２パスエンコードの動作を示す図で
ある。エンコーダ制御部１２は、映像データ圧縮装置１
に入力された非圧縮映像データＶＩＮに対して、エンコ
ーダ制御部１２により符号化順にピクチャーを並べ替え
る等の前処理を行い、図４（Ａ）に示すように映像デー
タＳ１２としてＦＩＦＯメモリ１６０およびエンコーダ
１６２に対して出力する。なお、エンコーダ制御部１２
によるピクチャーの順番並べ替えにより、図４等に示す
ピクチャーの符号化の順番と伸長復号後の表示の順番と
は異なる。
【００３０】ＦＩＦＯメモリ１６０は、入力された映像
データＳ１２の各ピクチャーをＬピクチャー分だけ遅延
し、エンコーダ１８に対して出力する。エンコーダ１６
２は、入力された映像データＳ１２のピクチャーを予備
的に順次、圧縮符号化し、第ｊ（ｊは整数）番目のピク
チャーを圧縮符号化して得られた圧縮符号化データのデ
ータ量、ＤＣＴ処理後の映像データのＤＣ成分の値、お
よび、ＡＣ成分の電力値をホストコンピュータ２０に対
して出力する。
【００３１】例えば、エンコーダ１８に入力される遅延
映像データＳ１６は、ＦＩＦＯメモリ１６０によりＬピ
クチャーだけ遅延されているので、図４（Ｂ）に示すよ
うに、エンコーダ１８が、遅延映像データＳ１６の第ｊ
（ｊは整数）番目のピクチャー（図４（Ｂ）のピクチャ
ーａ）を圧縮符号化している際には、エンコーダ１６２
は、映像データＳ１２の第ｊ番目のピクチャーからＬピ
クチャー分先の第（ｊ＋Ｌ）番目のピクチャー（図４
（Ｂ）のピクチャーｂ）を圧縮符号化していることにな
る。従って、エンコーダ１８が遅延映像データＳ１６の
第ｊ番目のピクチャーの圧縮符号化を開始する際には、
エンコーダ１６２は映像データＳ１２の第ｊ番目〜第
（ｊ＋Ｌ−１）番目のピクチャー（図４（Ｂ）の範囲
ｃ）の圧縮符号化を完了しており、これらのピクチャー
の圧縮符号化後の実難度データＤj ，Ｄ j+1 ，Ｄj+2 ，
…，Ｄj+L-1 は、ホストコンピュータ２０により既に算
出されている。
【００３２】ホストコンピュータ２０は、下に示す式１
により、エンコーダ１８が遅延映像データＳ１６の第ｊ
番目のピクチャーを圧縮符号化して得られる圧縮映像デ
ータに割り当てる目標データ量Ｔj を算出し、算出した
目標データ量Ｔj を量子化制御回路１８０に設定する。
【００３３】
【数１】
【００３４】但し、式１において、Ｄj は映像データＳ
１２の第ｊ番目のピクチャーの実難度データであり、
Ｒ’j は、映像データＳ１２，Ｓ１６の第ｊ番目〜第
（ｊ＋Ｌ−１）番目のピクチャーに割り当てることがで
きる目標データ量の平均であり、Ｒ’j の初期値（Ｒ’
1 ）は、圧縮映像データの各ピクチャーに平均して割り
当て可能な目標データ量であり、下に示す式２で表さ
れ、エンコーダ１８が圧縮映像データを１ピクチャー分
生成する度に、式３に示すように更新される。
【００３５】
【数２】
【００３６】
【数３】
【００３７】なお、式３中の数値ビットレート(Bit rat
e)は、通信回線の伝送容量や、記録媒体の記録容量に基
づいて決められる１秒当たりのデータ量（ビット量）を
示し、ピクチャーレート(Picture rate)は、映像データ
に含まれる１秒当たりのピクチャーの数（３０枚／秒
（ＮＴＳＣ），２５枚／秒（ＰＡＬ））を示し、数値Ｆ
j+L は、ピクチャータイプに応じて定められるピクチャ
ー当たりの平均データ量を示す。エンコーダ１８のＤＣ
Ｔ回路１６６は、入力される遅延映像データＳ１６の第
ｊ番目のピクチャーをＤＣＴ処理し、量子化回路１６８
に対して出力する。量子化回路１６８は、ＤＣＴ回路１
６６から入力された第ｊ番目のピクチャーの周波数領域
のデータを、量子化制御回路１８０が目標データ量Ｔj
に基づいて調節する量子化値Ｑj により量子化し、量子
化データとして可変長符号化回路１７０に対して出力す
る。可変長符号化回路１７０は、量子化回路１６８から
入力された第ｊ番目のピクチャーの量子化データを可変
長符号化して、ほぼ、目標データ量Ｔj に近いデータ量
の圧縮映像データＶＯＵＴを生成して出力する。
【００３８】同様に、図４（Ｂ）に示すように、エンコ
ーダ１８が、遅延映像データＳ１６の第（ｊ＋１）番目
のピクチャー（図４（Ｃ）のピクチャーａ’）を圧縮符
号化している際には、エンコーダ１６２は、映像データ
Ｓ１２の第（ｊ＋１）番目〜第（ｊ＋Ｌ）番目のピクチ
ャー（図４（Ｃ）の範囲ｃ’）の圧縮符号化を完了し、
これらのピクチャーの実難度データＤj+1 ，Ｄj+2 ，Ｄ
j+3 ，・・・，Ｄj+Lは、ホストコンピュータ２０によ
り既に算出されている。
【００３９】ホストコンピュータ２０は、式１により、
エンコーダ１８が遅延映像データＳ１６の第（ｊ＋１）
番目のピクチャーを圧縮符号化して得られる圧縮映像デ
ータに割り当てる目標データ量Ｔj+1 を算出し、エンコ
ーダ１８の量子化制御回路１８０に設定する。
【００４０】エンコーダ１８は、ホストコンピュータ２
０から量子化制御回路１８０に設定された目量データ量
Ｔj に基づいて第（ｊ＋１）番目のピクチャーを圧縮符
号化し、目標データ量Ｔj+1 に近いデータ量の圧縮映像
データＶＯＵＴを生成して出力する。さらに以下、同様
に、映像データ圧縮装置１は、遅延映像データＳ１６の
第ｋ番目のピクチャーを、量子化値Ｑk （ｋ＝ｊ＋２，
ｊ＋３，…）をピクチャーごとに変更して順次、圧縮符
号化し、圧縮映像データＶＯＵＴとして出力する。
【００４１】以上説明したように、第１の実施形態に示
した映像データ圧縮装置１によれば、短時間で非圧縮映
像データＶＩＮの絵柄の難度を算出し、算出した難度に
応じた圧縮率で適応的に非圧縮映像データＶＩＮを圧縮
符号化することができる。つまり、第１の実施形態に示
した映像データ圧縮装置１によれば、２パスエンコード
方式と異なり、ほぼ実時間的に、非圧縮映像データＶＩ
Ｎの絵柄の難度に基づいて適応的に非圧縮映像データＶ
ＩＮを圧縮符号化をすることができ、実況放送といった
実時間性を要求される用途に応用可能である。なお、第
１の実施形態に示した他、本発明に係るデータ多重化装
置１は、エンコーダ１６２が圧縮符号化した圧縮映像デ
ータのデータ量を、そのまま難度データとして用い、ホ
ストコンピュータ２０の処理の簡略化を図る等、種々の
構成を採ることができる。
【００４２】第２実施形態 第１の実施形態に示した簡易２パスエンコード方式によ
れば、実時間かつ、絵柄の難度に応じた適応的な非圧縮
映像データに対する圧縮符号化処理が可能である。しか
しながら、第１の実施形態に示した簡易２パスエンコー
ド方式を用いた場合、実時間性が厳しく要求される場合
には、ＦＩＦＯメモリ１６０の遅延時間を大きくするこ
とができず、真に適切な目標データ量Ｔj の算出が難し
く、圧縮映像データＶＯＵＴを伸長復号して得られる映
像の品質が低下してしまう可能性がある。
【００４３】第２の実施形態においては、第１の実施形
態に示した映像データ圧縮装置１（図１）を用い、ホス
トコンピュータ２０の処理内容を変更して、ＦＩＦＯメ
モリ１６０の遅延時間を長くしなくても適切な目標デー
タ量Ｔj の値を得ることができるように、非圧縮映像デ
ータをＬピクチャー分、予備的に圧縮符号化して得られ
た圧縮映像データの第ｊ番目のピクチャー〜第（ｊ＋Ｌ
−１）番目のピクチャーの実難度データＤj 〜Ｄj+L-1
から、圧縮映像データの第（ｊ＋Ｌ）番目のピクチャー
〜第（ｊ＋Ｌ＋Ｂ）番目のピクチャー（Ｂは整数）の難
度データ（予測難度データ）Ｄj+L 〜Ｄj+L+B を算出
し、実際に得られた難度データＤj 〜Ｄj+ L-1 （実難度
データ）および予測によって得られた難度データＤ’
j+L 〜Ｄ’j+ L+B に基づいて、第１の実施形態に示した
簡易２パスエンコード方式よりも適切な目標データ量Ｔ
j の値を得ることができる圧縮符号化方式（予測簡易２
パスエンコード方式）を説明する。
【００４４】まず、第２の実施形態で説明する予測簡易
２パスエンコード方式を概念的に説明する。予測簡易２
パスエンコード方式は、徐々に絵柄が難しくなってゆ
く、つまり、徐々に圧縮符号化時のＤＣＴ処理後の高い
周波数成分が多くなり、動きが速くなってゆく非圧縮映
像データの絵柄は、さらに難しくなってゆき、逆に、徐
々に絵柄が難しくなくなって（簡単になって）ゆく非圧
縮映像データの絵柄は、さらに簡単になってゆくであろ
うと予測可能であることを前提する。
【００４５】つまり、予測簡易２パスエンコード方式
は、ホストコンピュータ２０が、この前提に基づいて、
さらに絵柄が難しくなってゆくと予測される場合には、
さらに絵柄が難しいピクチャーに備えて、その時点で圧
縮符号化しているピクチャーに割り当てる目標データ量
を節約し、逆に、さらに絵柄が簡単になってゆくと予測
される場合には、その時点で圧縮符号化しているピクチ
ャーに割り当てる目標データ量を増やすようにエンコー
ダ１８に対する圧縮率の制御を行う。
【００４６】さらに、予測簡易２パスエンコード方式の
概念的な説明を続ける。映像データは、一般的に、時間
方向および空間方向について相関性が高く、映像データ
の圧縮符号化は、これらの相関性に着目し、冗長性を除
くことにより行われる。時間方向について相関性が高い
ということは、現時点の非圧縮映像データのピクチャー
の難度とそれ以降の非圧縮映像データのピクチャーの難
度とが近いということを意味する。また、難度の増減の
傾向も、現時点までの難度の増減の傾向がそれ以降も続
くことが多い。
【００４７】具体例を挙げると、カメラが静止状態から
ゆっくりとカメラを水平方向に回し初め、最後に一定の
回転速度で回転しながら、静止している物体を撮影する
場合の非圧縮映像データの絵柄を考える。最初はカメラ
が停止状態であるため、静止映像が撮影され、絵柄の難
度は低くなる。次に、カメラを回し始めて１〜２秒後に
一定の回転速度になると仮定すると、カメラを回し始め
て１〜２秒間は絵柄の難度は高くなる傾向を示す。この
状態を、映像データ圧縮装置１側から見ると、数ＧＯＰ
分の圧縮映像データを生成する間、入力される非圧縮映
像データの絵柄の難度が高くなる傾向が続くことにな
る。
【００４８】従って、この具体例に示したような場合に
は、非圧縮映像データの絵柄の難度が増大傾向を示した
場合に、それ以降の絵柄の難度が増大傾向を示すと予測
するのは妥当である。以下に説明する予測簡易２パスエ
ンコード方式は、このような難度および難度の増減傾向
の時間的相関性を積極的に利用して、圧縮映像データの
各ピクチャーに対して、第１の実施形態に示した簡易２
パスエンコード方式においてよりも適切な目標データ量
の割り当てを行おうとするものである。
【００４９】以下、第２の実施形態における映像データ
圧縮装置１の予測簡易２パスエンコードの動作を説明す
る。図５（Ａ）〜（Ｃ）は、第２の実施形態における映
像データ圧縮装置１の予測簡易２パスエンコードの動作
を示す図である。エンコーダ制御部１２は、第１の実施
形態においてと同様に、映像データ圧縮装置１に入力さ
れた非圧縮映像データＶＩＮに対して、エンコーダ制御
部１２により符号化順にピクチャーを並べ替える等の前
処理を行い、図５（Ａ）に示すように映像データＳ１２
としてＦＩＦＯメモリ１６０およびエンコーダ１６２に
対して出力する。
【００５０】ＦＩＦＯメモリ１６０は、第１の実施形態
においてと同様に、入力された映像データＳ１２の各ピ
クチャーをＬピクチャー分だけ遅延し、エンコーダ１８
に対して出力する。エンコーダ１６２は、第１の実施形
態においてと同様に、入力された映像データＳ１２のピ
クチャーを予備的に順次、圧縮符号化し、第ｊ（ｊは整
数）番目のピクチャーを圧縮符号化して得られた圧縮符
号化データのデータ量、ＤＣＴ処理後の映像データのＤ
Ｃ成分の値およびＡＣ成分の電力値をホストコンピュー
タ２０に対して出力する。ホストコンピュータ２０は、
エンコーダ１６２から入力されたこれらの値に基づい
て、実難度データＤj を順次、算出する。
【００５１】例えば、エンコーダ１８に入力される遅延
映像データＳ１６は、ＦＩＦＯメモリ１６０によりＬピ
クチャーだけ遅延されているので、図５（Ｂ）に示すよ
うに、エンコーダ１８が、遅延映像データＳ１６の第ｊ
番目のピクチャー（図５（Ｂ）のピクチャーａ）を圧縮
符号化している際には、エンコーダ１６２は、第１の実
施形態においてと同様に、映像データＳ１２の第ｊ番目
のピクチャーからＬピクチャー分先の第（ｊ＋Ｌ）番目
のピクチャー（図５（Ｂ）のピクチャーｂ）を圧縮符号
化していることになる。
【００５２】従って、エンコーダ１８が遅延映像データ
Ｓ１６の第ｊ番目のピクチャーの圧縮符号化を開始する
際には、エンコーダ１６２は映像データＳ１２の第（ｊ
−Ａ）番目〜第（ｊ＋Ｌ−１）番目のピクチャー（図５
（Ｂ）の範囲ｃ、但し、図５はＡ＝０の場合を示す）の
圧縮符号化を完了し、これらのピクチャーの圧縮符号化
後のデータ量、および、ＤＣＴ処理後の映像データのＤ
Ｃ成分の値およびＡＣ成分の電力値をホストコンピュー
タ２０に対して出力している。ホストコンピュータ２０
は、エンコーダ１６２から入力されたこれらの値に基づ
いて、難度データ（実難度データ、図５（Ｂ）の範囲
ｄ）Ｄj-A ，Ｄj-A+1 ，…，Ｄj ，Ｄj+1，Ｄj+2 ，
…，Ｄj+L-1 の算出を既に終了している。なお、Ａは整
数であり、正負を問わない。
【００５３】ホストコンピュータ２０は、実難度データ
Ｄj-A ，Ｄj-a+1 ，…，Ｄj ，Ｄj+ 1 ，Ｄj+2 ，…，Ｄ
j+L-1 に基づいて、映像データＳ１２の第（ｊ＋Ｌ）番
目〜第（ｊ＋Ｌ＋Ｂ）番目のピクチャーの圧縮符号化後
の難度データ（予測難度データ、図５（Ｂ）の範囲ｅ）
Ｄ’j+L ，Ｄ’j+L+1 ，Ｄ’j+L+2 ，…，Ｄ’j+L+Bを
予測し、下に示す式４により、遅延映像データＳ１６の
第ｊ番目のピクチャーの圧縮符号化後の目標データ量Ｔ
j を算出する。従って、遅延映像データＳ１６の第ｊ番
目のピクチャーの圧縮符号化後の目標データ量Ｔj を算
出するために、実難度データと予測難度データとを含め
て、図５（Ｂ）の範囲ｃの（Ａ＋Ｌ＋Ｂ＋１）ピクチャ
ー分の難度データを用いることになる。なお、予測難度
データＤ j ’は、例えば、実難度データＤj を直線近似
し、近似により得られた直線を外挿する等の方法により
算出されうる。
【００５４】
【数４】
【００５５】なお、式４の各記号は、式１の各記号に同
じである。エンコーダ１８は、第１の実施形態と同様
に、ホストコンピュータ２０により量子化制御回路１８
０に設定された目標データ量Ｔj に基づいて、目標デー
タ量Ｔj に近いデータ量の圧縮映像データＶＯＵＴを生
成して出力する。さらに、ホストコンピュータ２０は、
図５（Ｂ）に示した動作と同様に、遅延映像データＳ１
６の第（ｊ＋１）番目のピクチャー（図５（Ｃ）のピク
チャーａ’）に対しても、映像データＳ１２の第（ｊ＋
Ｌ＋１）番目のピクチャー（図５（Ｃ）のピクチャー
ｂ’）以前の図５（Ｃ）の範囲ｄ’の実難度データＤ
j-A+1，Ｄj-A+2 ，…，Ｄj ，Ｄj+1 ，Ｄj+2 ，…，Ｄ
j+L 、および、図５（Ｃ）の範囲ｅ’に示す予測難度デ
ータ、Ｄ’j+L+1 ，Ｄ’j+L+2 ，Ｄ’j+L+3 ，…，Ｄ’
j+L+B+1 、つまり、図５（Ｃ）の範囲ｃ’に示す実難度
データと予測難度データとに基づいて、遅延映像データ
Ｓ１６の第（ｊ＋１）番目のピクチャーの圧縮符号化後
の目標データ量Ｔj+1 を算出する。エンコーダ１８は、
ホストコンピュータ２０が算出した目量データ量Ｔj+1
に基づいて、遅延映像データＳ１６の第（ｊ＋１）番目
のピクチャーを圧縮符号化し、目標データ量Ｔj+1 に近
いデータ量の圧縮符号化データＶＯＵＴを生成する。な
お、以上の映像データ圧縮装置１の予測簡易２パスエン
コード動作は、遅延映像データＳ１６の第（ｊ＋１）番
目のピクチャーに対しても同様である。
【００５６】以下、図６を参照して、第２の実施形態に
おける映像データ圧縮装置１の動作を整理して説明す
る。図６は、第２の実施形態における映像データ圧縮装
置１（図１）の動作を示すフローチャートである。図６
に示すように、ステップ１０２（Ｓ１０２）において、
ホストコンピュータ２０は、式１等に用いられる数値
ｊ，Ｒ’1 を、ｊ＝−（Ｌ−１），Ｒ’1 ＝(Bit rate
×(L+B))/Picture rate として初期化する。
【００５７】ステップ１０４（Ｓ１０４）において、ホ
ストコンピュータ２０は、数値ｊが０より大きいか否か
を判断する。数値ｊが０より大きい場合にはＳ１０６の
処理に進み、小さい場合にはＳ１１０の処理に進む。ス
テップ１０６（Ｓ１０６）において、エンコーダ１６２
は、映像データＳ１２の第（ｊ＋Ｌ）番目のピクチャー
を圧縮符号化し、実難度データＤj+L を生成する。
【００５８】ステップ１０８（Ｓ１０８）において、ホ
ストコンピュータ２０は数値ｊをインクリメントする
（ｊ＝ｊ＋１）。ステップ１１０（Ｓ１１０）におい
て、ホストコンピュータ２０は、遅延映像データＳ１６
に第ｊ番目のピクチャーが存在するか否かを判断する。
第ｊ番目のピクチャーが存在する場合にはＳ１１２の処
理に進み、存在しない場合には圧縮符号化処理を終了す
る。
【００５９】ステップ１１２（Ｓ１１２）において、ホ
ストコンピュータ２０は、数値ｊが数値Ａよりも大きい
か否かを判断する。数値ｊが数値Ａよりも大きい場合に
はＳ１１４の処理に進み、小さい場合にはＳ１１６の処
理に進む。ステップ１１４（Ｓ１１４）において、ホス
トコンピュータ２０は、実難度データＤj-A 〜Ｄj+L-1
に基づいて、予測難度データＤ’j+L 〜Ｄ’j+L+B を算
出する。ステップ１１６（Ｓ１１６）において、ホスト
コンピュータ２０は実難度データＤ1 〜Ｄj+L-1 から、
予測難度データＤ’j+L 〜Ｄ’j+L+B を算出する。
【００６０】ステップ１１８（Ｓ１１８）において、ホ
ストコンピュータ２０は、式４を用いて目標データ量Ｔ
j を算出し、エンコーダ１８の量子化制御回路１８０に
設定する。さらに、エンコーダ１８は、量子化制御回路
１８０に設定された目標データ量Ｔj に基づいて遅延映
像データＳ１６の第ｊ番目のピクチャーを圧縮符号化
し、第ｊ番目のピクチャーから実際に得られた圧縮映像
データのデータ量Ｓj をホストコンピュータ２０に対し
て出力する。ステップ１２０（Ｓ１２０）において、ホ
ストコンピュータ２０は、エンコーダ１８からのデータ
量Ｓj を記憶し、さらに、映像データＳ１２の第（ｊ＋
Ｌ）番目のピクチャーの実難度データＤj+L を出力す
る。
【００６１】ステップ１２２（Ｓ１２２）において、エ
ンコーダ１８は、遅延映像データＳ１６の第ｊ番目を圧
縮符号化して得られた圧縮映像データＶＯＵＴを外部に
出力する。ステップ１２４（Ｓ１２４）において、ホス
トコンピュータ２０は、ピクチャータイプに応じて、式
３中に用いられる数値Ｆj+L を算出する。ステップ１２
６（Ｓ１２６）において、ホストコンピュータ２０は、
式３に示した演算（Ｒ’j+1 ＝Ｒ’j −Ｓj ＋Ｆj+L ）
を行う。
【００６２】以上説明したように、第２の実施形態に示
した映像データ圧縮装置１による予測簡易２パスエンコ
ードによれば、短時間で非圧縮映像データＶＩＮの絵柄
の難度を算出し、算出した難度に基づいて予測した難度
をさらに用いて適応的に非圧縮映像データＶＩＮを圧縮
符号化することができ、簡易２パスエンコード方式に比
べて、より適切な目標データ量を圧縮映像データの各ピ
クチャーに割り当てることが可能である。従って、予測
簡易２パスエンコード方式による圧縮映像データを伸長
復号した場合、簡易２パスエンコード方式による圧縮映
像データを伸長復号した場合に比べて、より高品質な映
像を得ることができる。
【００６３】第３実施形態 以下、本発明の第３の実施形態として、編集処理によ
り、複数の非圧縮映像データ（以下、非圧縮映像データ
をシーンとも記す）を連続的に接続して１つの非圧縮映
像データ（編集映像データ）とし、この複数のシーンか
らなる編集映像データを、第１の実施形態に示した映像
データ圧縮装置１（図１）を用いた簡易２パスエンコー
ド方式により圧縮符号化する方法を説明する。
【００６４】図７（Ａ）〜（Ｃ）は、第２の実施形態に
おける予測簡易２パスエンコード方式、および、第３の
実施形態における改良予測簡易２パスエンコード方式に
よる、シーンチェンジの前後のピクチャーに対する圧縮
符号化を示す図である。第２の実施形態に示した予測簡
易２パスエンコード方式は、図７（Ａ）に示すように入
力される映像データに含まれるピクチャー間の時間的な
相関性を利用し、圧縮映像データのピクチャーそれぞれ
のデータ量を予測する。しかしながら、図７（Ｂ）に示
すタイミングでシーンチェンジ(scene change)が生じた
場合、シーンチェンジの前後では、ピクチャー間に相関
性がないので、図７（Ｃ）に示すように、シーンチェン
ジの前の難度データに基づいてシーンチェンジの後のピ
クチャーに対する目標データ量Ｔj を算出することとな
り、第２の実施形態に示した予測簡易２パスエンコード
方式の効果を得ることができないばかりか、却って、伸
長復号後の映像の品質が悪化してしまう可能性がある。
【００６５】つまり、具体例を挙げると、予測簡易２パ
スエンコード方式において、絵柄が簡単なシーンが入力
されている間にシーンチェンジが生じ、絵柄が難しいシ
ーンに代わった場合、ホストコンピュータ２０は、シー
ンチェンジ後も、入力される編集映像データの難度デー
タの値を小さく予測するにも関わらず、実際には、絵柄
が難しいピクチャーが入力され、後のシーンの各ピクチ
ャーに割り当てるデータ量が不足してしまう。このよう
に、割り当てるデータ量が不足した場合、シーンチェン
ジ部分の圧縮映像データに著しい符号化歪みが生じ、伸
長復号して得られる映像の品質が著しく低下してしま
う。
【００６６】第３の実施形態に示す予測簡易２パスエン
コード方式（改良予測簡易２パスエンコード方式）は、
かかる観点からなされたものであって、シーンチェンジ
の前後等において編集映像データの時間的な相関性が失
われた場合に、編集映像データの時間的な相関性が失わ
れた部分に生じる難度データの予測に基づくデータ量の
割り当てに起因する悪影響を除去し、さらに、シーンチ
ェンジ直後のピクチャーに割り当てる符号量を精度よく
予測し、効率的な圧縮符号化を行うことを目的とする。
【００６７】この目的を達成するために、改良予測簡易
２パスエンコード方式は、第２の実施形態に示した映像
データ圧縮装置１（図１）を用いた予測簡易２パスエン
コード方式を改良し、シーンチェンジを検出し、圧縮映
像データのピクチャーに割り当てるデータ量の算出に用
いることができなくなったシーンチェンジ前の実難度デ
ータではなく、シーンチェンジ後に求めた実難度データ
を用いて、可能な限り正確に、その後の所定数のピクチ
ャーの難度を予測する。
【００６８】まず、図８および図９を参照して、改良予
測簡易２パスエンコード方式を概念的に説明する。図８
（Ａ）〜（Ｃ）は、エンコーダ制御部１２（図１）によ
る編集映像データのピクチャーの順序の入れ替え処理、
および、ホストコンピュータ２０によるピクチャーの種
類（ピクチャータイプ）の変更処理を示す図である。図
９は、編集映像データのシーンチェンジ部分付近の実難
度データの値の経時的な変化を例示する図である。な
お、図９において、Ｉピクチャー、Ｐピクチャーおよび
Ｂピクチャーは、編集映像データを圧縮符号化した後の
ピクチャータイプを示す。
【００６９】編集映像データのシーンチェンジが圧縮符
号化後にＰピクチャーとなるピクチャー（以下、「圧縮
符号化後にＰピクチャーとなるピクチャー」等を、単に
「Ｐピクチャー」等とも記す）で生じると、エンコーダ
制御部１２（図１）が、図８（Ａ），（Ｂ）に示すよう
に編集映像データのピクチャーの順序を並び替えた映像
データＳ１２からエンコーダ１６２およびホストコンピ
ュータ２０が生成する実難度データＤj の値は、例え
ば、図９に示すように変化する。つまり、シーンチェン
ジの直後、編集映像データの先頭のＰピクチャーの実難
度データＤj は、このピクチャーから生成される圧縮映
像データのＰピクチャーが、前方のピクチャーを参照す
ることができないため増加し、Ｉピクチャーとほぼ、同
様の処理によって生成されることになる。従って、シー
ンの先頭のＰピクチャーの実難度データＤj の値は、例
えば、Ｉピクチャーの難度データＤj と同程度の値にな
る。
【００７０】従って、ホストコンピュータ２０は、エン
コーダ１６２が生成する圧縮映像データのピクチャータ
イプシーケンスに基づいて、実難度データＤj の値の経
時的な変化を監視し、例えば、Ｐピクチャーの実難度デ
ータＤj の値が、直前のＰピクチャーの実難度データＤ
j の１．５倍以上になった場合、直前のＩピクチャーの
実難度データＤj の０．７倍以上になった場合、あるい
は、第２の実施形態に示した予測簡易２パスエンコード
方式においてと同じ方法でホストコンピュータ２０が予
測した値に比べ、実際の実難度データの値が１．５倍以
上になった場合に、そのＰピクチャーに対応する編集映
像データのピクチャーでシーンチェンジが生じたと判断
することができる。
【００７１】しかしながら、編集映像データのシーンチ
ェンジが圧縮符号化後にＩピクチャーとなるピクチャー
で生じると、ホストコンピュータ２０が生成する実難度
データＤj の値はほとんど変化しないことがあり、逆
に、シーンチェンジ後の編集映像データの絵柄が単純な
場合等には、かえって、実難度データＤj の値が減少す
る可能性がある。また、シーンチェンジ前の編集映像デ
ータの絵柄が複雑で、シーンチェンジ後の編集映像デー
タの絵柄が平坦である場合、あるいは、シーンチェンジ
前後の編集映像データに非常に動きが大きい場合等に
は、Ｐピクチャーの実難度データＤj の値が顕著に増加
しない場合がある。しかしながら、事実上、シーンチェ
ンジの直後は後方のピクチャーのみしか参照できないの
で、シーンチェンジ直後のＢピクチャーの実難度データ
Ｄj の値は、Ｐピクチャーの実難度データＤj の値と同
程度にまで増大する。
【００７２】従って、ホストコンピュータ２０は、実難
度データＤj の値の経時的な変化を監視し、例えば、Ｂ
ピクチャーの実難度データＤj の値が、直前のＢピクチ
ャーの実難度データＤj の１．５倍以上になった場合、
あるいは、予測した値と比べ実際の実難度データＤj の
値が１．５倍以上になった場合に、そのＢピクチャーの
直前のＩピクチャーおよびＰピクチャーに対応する編集
映像データのピクチャーでシーンチェンジが生じたと判
断することができる。なお、Ｐピクチャーの実難度デー
タＤj の変化に基づいてシーンチェンジを検出する方
法、および、Ｂピクチャーの実難度データＤj の変化に
基づいてシーンチェンジを検出する方法を併用すること
により、ホストコンピュータ２０は、シーンチェンジの
検出を確実に行うことができる。
【００７３】一方、シーンチェンジの発生により、編集
映像データのシーンチェンジ以前のピクチャーとシーン
チェンジ以降のピクチャーの相関性はなくなるので、第
２の実施形態に示した予測簡易２パスエンコード方式に
おけるシーンチェンジ以前の実難度データＤj を用い
た、シーンチェンジ以降のピクチャーに対する予測難度
データＤ’j は意味を有さなくなる。しかしながら、編
集映像データのシーンチェンジ直後の数枚のピクチャー
は、それ以降のピクチャーと充分な相関性を有し、従っ
て、シーンチェンジ直後の数枚のピクチャーの実難度デ
ータＤj に基づいて、それ以降の所定枚数のピクチャー
の難度データＤj の値を予測することが可能である。
【００７４】さらに、第２の実施形態に示した予測簡易
２パスエンコード方式においては、式４に示したように
目標データ量Ｔj を算出する。従って、目標データ量Ｔ
j を算出するためには、下に示す式５において定義され
る総和値Ｓｕｍj を用いればよく、必ずしも個々の予測
難度データＤ’j を求める必要はない。
【００７５】
【数５】
【００７６】式５において定義した総和値Ｓｕｍj を用
いると、式４は、下に示す式６に書き換えることができ
る。
【００７７】
【数６】
【００７８】つまり、ホストコンピュータ２０は、個々
の予測難度データＤ’j ではなく、総和値Ｓｕｍj を予
測することができさえすれば、目標データ量Ｔj を算出
することができる。
【００７９】第３の実施形態における改良予測簡易２パ
スエンコード方式において、ホストコンピュータ２０
は、シーンチェンジ直後に生成した実難度データＤj に
基づいて総和値Ｓｕｍj を予測し、予測した総和値Ｓｕ
ｍj に基づいて、目標データ量Ｔj を精度よく算出す
る。続いて所定数の編集映像データのピクチャーが入力
される間、ホストコンピュータ２０は、その後に生成し
た実難度データＤj に基づいて、総和値Ｓｕｍj の値を
順次、補正する。さらに、ホストコンピュータ２０は、
シーンチェンジ以降、さらに所定数のピクチャーが入力
され、充分な数の実難度データＤj を生成した後には、
第２の実施形態に示した予測簡易２パスエンコード方式
においてと同じ方法により、目標データ量Ｔj を生成す
る。
【００８０】次に、第３の実施形態における映像データ
圧縮装置１（図１）の動作を説明する。なお、説明の簡
略化のために、第３の実施形態においても、図７に示し
たように、映像データ圧縮装置１は、第２の実施形態に
おいてと同じピクチャータイプシーケンス（Ｎ＝１５，
Ｍ＝３；Ｎは１ＧＯＰに含まれるピクチャー数、ＭはＰ
ピクチャーの間のＢピクチャー数）に編集映像データを
圧縮符号化し、第２の実施形態においてと同様に、１５
個のピクチャーの実難度データＤj から、次の１５個の
ピクチャーの予測難度データＤ’j を生成する場合を例
に説明する。
【００８１】エンコーダ制御部１２は、第１の実施形態
および第２の実施形態においてと同様の処理を行い、例
えば、図８（Ａ）に示したピクチャータイプシーケンス
で入力される非圧縮映像データのピクチャーの順番を、
図８（Ｂ）に示すように、エンコーダ１６２およびエン
コーダ１８における圧縮符号化に適した順番、つまり、
Ｂピクチャーが直後のＩピクチャーまたはＰピクチャー
の後ろになる順番に入れ替えて、映像データＳ１２とし
てエンコーダ１６２およびＦＩＦＯメモリ１６０に対し
て出力する。従って、例えば、図８（Ａ）に示したよう
に、第１のシーンのデータと第２のシーンのデータとの
間のシーンチェンジがＢピクチャーに圧縮符号化される
べきピクチャーであっても、エンコーダ１６２およびエ
ンコーダ１８に入力される後ろのシーンの最初のピクチ
ャータイプは必ずＰピクチャーまたはＩピクチャーにな
る。ＦＩＦＯメモリ１６０は、第１の実施形態および第
２の実施形態においてと同様に、例えば、入力される編
集映像データを１５ピクチャー分、遅延してエンコーダ
１８に対して出力する。
【００８２】エンコーダ１６２は、第１の実施形態およ
び第２の実施形態においてと同様に、シーンチェンジの
有無にかかわらず、映像データＳ１２をピクチャータイ
プシーケンスＩ，Ｂ，Ｂ，Ｐ，Ｂ，Ｂ，Ｐ，Ｂ，Ｂ，
Ｐ，Ｂ，Ｂ，Ｐ，Ｂ，Ｂ，Ｐ，Ｂ，Ｂで圧縮符号化し、
実難度データＤj を生成してホストコンピュータ２０に
対して出力する。エンコーダ１６２が生成する実難度デ
ータＤj の値の経時的な変化は、例えば、図９に示した
ようになり、一般的に、シーンチェンジが発生した直後
の後ろのシーンの最初のＰピクチャーの実難度データの
値は、他のＰピクチャーの実難度データの値と比べて大
きくなる。
【００８３】ホストコンピュータ２０は、エンコーダ１
６２から入力される実難度データの値の経時的な変化を
監視し、第３の実施形態において上述したように、実難
度データＤj の値が、直前のＰピクチャーの実難度デー
タＤj-1 の、例えば１．５倍（実用的には１．４倍〜
１．８倍の間の値とすると好適）以上の値を示すＰピク
チャーを検出する等の方法によりＰピクチャーでシーン
チェンジが発生したことを判断する。シーンチェンジを
検出した場合、ホストコンピュータ２０はさらに、図８
（Ｃ）に示したように、後ろのシーンの最初のＰピクチ
ャーを前のシーンの最後のピクチャーを参照しないＩピ
クチャーに変更し、前のシーンの最後のＩピクチャーを
Ｐピクチャーに変更するように、エンコーダ１８を制御
して編集映像データのシーンチェンジの前後の部分を圧
縮符号化する際のピクチャータイプシーケンスを変更さ
せる。
【００８４】なお、シーンチェンジが生じてもＩピクチ
ャー自体のデータ量には大きな変化は生じるとは限らな
い。しかし、ホストコンピュータ２０は、第３の実施形
態において上述したように、Ｂピクチャーの実難度デー
タの値の経時的な変化を監視し、例えば、直前のＢピク
チャーの実難度データの１．５倍の値の実難度データを
有するＢピクチャーを検出する等の方法により、Ｉピク
チャーでシーンチェンジが生じたことを判断することが
できる。
【００８５】図１０は、ホストコンピュータ２０が、編
集映像データにシーンチェンジが発生する場合に、実難
度データＤ1 〜Ｄ15に基づいて予測難度データＤ’16〜
Ｄ’ 30を算出する方法、および、編集映像データにシー
ンチェンジが発生しない場合の予測難度データＤ’16〜
Ｄ’30を算出する方法を示す図である。ホストコンピュ
ータ２０は、編集映像データにシーンチェンジが発生し
ない場合には、エンコーダ１６２から得られたデータか
ら、図１０中に○印で示す実難度データＤ1 〜Ｄ15を生
成し、生成した実難度データＤ1 〜Ｄ15に基づいて、図
１０中に×印で示す予測難度データＤ’16〜Ｄ’30をピ
クチャーの種類（ピクチャータイプ）ごとに算出する。
【００８６】つまり、編集映像データにシーンチェンジ
が発生しない場合には、ホストコンピュータ２０は、Ｂ
ピクチャーの実難度データＤ2 ，Ｄ3 ，…，Ｄ13，Ｄ14
の値を、図１０中の点線Ａで直線近似して外挿し、Ｂピ
クチャーの予測難度データＤ’16，Ｄ’17，…，
Ｄ’29，Ｄ’30を生成し、Ｉピクチャーの実難度データ
Ｄ4、および、必要に応じてこれ以前のＩピクチャーの
実難度データＤj の値を直線近似して外挿し、Ｉピクチ
ャーの予測難度データＤ’18を生成し、Ｐピクチャーの
実難度データＤ1 ，Ｄ7 ，…，Ｄ12、および、必要に応
じてこれ以前のＰピクチャーの実難度データＤj の値を
直線近似して外挿し、Ｐピクチャーの予測難度データ
Ｄ’15，Ｄ’21，…，Ｄ’27を生成する。さらに、ホス
トコンピュータ２０は、これらの実難度データＤj およ
び予測難度データＤ’j を用いて、第２の実施形態に示
した予測簡易２パス方式により目標データ量Ｔj を算出
する。
【００８７】以下、ホストコンピュータ２０が、Ｐピク
チャーで編集映像データのシーンチェンジを検出した場
合の処理内容を、段階に分けて説明する。第１段階 ホストコンピュータ２０が、Ｐピクチャーでシーンチェ
ンジが発生したことを検出した場合、図１０中に●で示
すＰピクチャーの実難度データＤ15のみからでは、ピク
チャー間の動きの量等によって左右されるＢピクチャー
およびＰピクチャーの難度を予測することができない。
そこで、ホストコンピュータ２０は、予め実験等により
求められたＩピクチャー、ＰピクチャーおよびＢピクチ
ャーの実難度データの値の比率（ｉ：ｐ：ｂ）を用い
て、式５に定義した総和値Ｓｕｍjを求める。
【００８８】つまり、ホストコンピュータ２０は、第
（ｊ＋１）番目（図１０においてはｊ＝１）のピクチャ
ーに対する目標データ量を算出するために、例えば、下
に示す予め求めたＩピクチャー、ＰピクチャーおよびＢ
ピクチャーの実難度データの値の比率（ｉ：ｐ：ｂ）を
用いた式７に、シーンチェンジが生じたＰピクチャーの
実難度データＤj+15を代入して、第（ｊ＋１）番目のピ
クチャーに対する目標データ量Ｔj+1 の算出に用いる総
和値Ｓｕｍj+1 を予測し、さらに、予測した総和値Ｓｕ
ｍj+1 を式４に代入して、第（ｊ＋１）番目のピクチャ
ーに対する目標データ量Ｔj+1 を算出する。
【００８９】
【数７】
【００９０】式７においては、シーンチェンジが発生し
たＰピクチャーの実難度データＤj+ 15の値が、第３の実
施形態において上述したように、直後のＩピクチャーの
実難度データＤj+18と等しいことを前提とし、ホストコ
ンピュータ２０が、予め求めた比率（ｉ：ｐ：ｂ）、お
よび、１ＧＯＰに含まれるＩピクチャー、Ｐピクチャー
およびＢピクチャーの枚数を乗じた係数を、シーンチェ
ンジ後に最初に算出したＰピクチャーの実難度データＤ
j+15に乗算し、さらに、所定の定数αを加算して総和値
Ｓｕｍj+1 を算出することを意味している。
【００９１】なお、式７においては、定数αは、実験等
により予め求められる所定の値をとり、図１０中の第
（ｊ＋１５）番目のＰピクチャーの直後、つまり、シー
ンチェンジ直後の第（ｊ＋１６）番目および第（ｊ＋１
７）番目のＢピクチャーが、前方予測または後方予測の
みにより生成されるために、他のＢピクチャーに比べて
データ量が多いことを見越したマージンとしての意味を
有する。
【００９２】ホストコンピュータ２０が、式７により求
めた総和値Ｓｕｍj を用いて、第（ｊ＋１５）番目〜第
（ｊ＋３０）番目の難度データの直線予測を変更したと
仮定すると、予測難度データＤ’j+15〜Ｄ’j+30の値
は、シーンチェンジにより増加し、図１０中に点線Ｂで
示した値になる。ただし、目標データ量Ｔj の算出のた
めには総和値Ｓｕｍj の値のみを予測すればよく、ま
た、後述するように、定数αの値は、第（ｊ＋２）番目
のピクチャーに対する総和値Ｓｕｍj+1 を算出する際に
補正されるので、ホストコンピュータ２０は、シーンチ
ェンジが発生しない場合と異なり、シーンチェンジが発
生した場合、難度データの予測をピクチャーの種類（ピ
クチャータイプ）別に敢えて行わない。
【００９３】第２段階 ホストコンピュータ２０が、第（ｊ＋２）番目のピクチ
ャーに対する目標データ量Ｔj+2 を算出する際には、第
（ｊ＋１６）番目のＢピクチャーの実難度データＤj+16
が算出されている。図１０に示した例においては、第
（ｊ＋１６）番目のＢピクチャーは、後ろのシーンに属
するが、図８（Ａ），（Ｂ）に示したように、エンコー
ダ制御部１２がピクチャーの順序を入れ替えているた
め、第（ｊ＋１６）番目のＢピクチャーが、前のシーン
に属している可能性があり、また、前方予測または後方
予測のみにより生成されているため、ホストコンピュー
タ２０は、第（ｊ＋１６）番目のＢピクチャーの実難度
データＤj+16を、第（ｊ＋２）番目のピクチャーに対す
る目標データ量Ｔj+2 を算出する際の総和値Ｓｕｍj+2
の予測に用いることはできない。
【００９４】しかしながら、式７において、定数αとし
てマージンを考慮した２枚のＢピクチャーの内の最初の
１枚のＢピクチャーの実難度データＤj+16の値を用い
て、式７の定数αを補正することは可能である。そこ
で、ホストコンピュータ２０は、下に式８として示すよ
うに、式７の定数αを、実難度データＤj+16に基づいて
補正して定数α’を算出し、さらに精度が高い総和値Ｓ
ｕｍj+2 を予測することができる。ホストコンピュータ
２０は、予測した総和値Ｓｕｍj+2 を式４に代入して、
第（ｊ＋２）番目のピクチャーに対する目標データ量Ｔ
j+2 を算出する。
【００９５】
【数８】
【００９６】第３段階 ホストコンピュータ２０が、第（ｊ＋３）番目のピクチ
ャーに対する目標データ量Ｔj+3 を算出する際には、第
（ｊ＋１７）番目のＢピクチャーの実難度データＤj+17
が算出されている。従って、式７において、定数αとし
てマージンを考慮した２枚のＢピクチャーの両方、つま
り、図８（Ａ）〜（Ｃ）に示したピクチャータイプシー
ケンスにおいて、ＩピクチャーおよびＰピクチャーに挟
まれる１組のＢピクチャー全ての実難度データＤj+16，
Ｄj+16の値が判明したので、下に式９として示すよう
に、式７の定数αあるいは式８の定数α’は不要にな
る。
【００９７】
【数９】
【００９８】第４段階 ホストコンピュータ２０が、第（ｊ＋４）番目のピクチ
ャーに対する目標データ量Ｔj+3 を算出する際には、第
（ｊ＋１８）番目のＩピクチャーの実難度データＤj+18
が算出されている。この段階で、図１０に示した例にお
いては、シーンチェンジ以降の全ての種類（ピクチャー
タイプ）のピクチャーの実難度データＤ i の値が判明す
る。そこで、式７〜式９において用いられた予め求めら
れた比率（ｉ：ｐ：ｂ）の値を、ホストコンピュータ２
０が実際に算出したＩピクチャーの実難度データ
Ｄj+18、Ｐピクチャーの実難度データＤj+15およびＰピ
クチャーの実難度データＤj+16（Ｄj+17）に置き換える
ことが可能になる。
【００９９】このように、ホストコンピュータ２０は、
予め求めた比率（ｉ：ｐ：ｂ）を、実際の比率
〔Ｄj+18：Ｄj+15：Ｄj+16（Ｄj+17）〕に置換した式９
を用いて、さらに精度よく総和値Ｓｕｍj+18を予測し、
式４に代入して第（ｊ＋４）番目のピクチャーに対する
目標データ量Ｔj+4 を算出する。
【０１００】第５段階 第４段階と同様に、第（ｊ＋５）番目以降の数枚（例え
ば６〜９枚）のピクチャーに対する目標データ量Ｔj+3
を算出し、予測難度データＤ’i の算出に充分な数量の
実難度データＤi が得られた後は、ホストコンピュータ
２０は、シーンチェンジが発生しない場合と同様に、直
線近似により予測難度データＤ’i を算出し、算出した
予測難度データＤ’i を式４に代入して、目標データ量
Ｔi を算出する。
【０１０１】ホストコンピュータ２０が、第３の実施形
態において上述したように、Ｉピクチャーの実難度デー
タＤi の変化に基づいて、Ｉピクチャーでシーンチェン
ジが発生したと判断した場合、Ｐピクチャーでシーンチ
ェンジが発生したと判断した場合と同じ処理、つまり、
上述した第１段階〜第５段階の処理を行うことにより、
各ピクチャーに対する目標データ量Ｔi を算出すること
ができる。
【０１０２】一方、ホストコンピュータ２０が、第３の
実施形態において上述したように、Ｂチャネルの実難度
データＤi の値の変化に基づいて、Ｉピクチャーでシー
ンチェンジが発生したと判断した場合、ホストコンピュ
ータ２０は、Ｐピクチャーでシーンチェンジが発生した
と判断した場合における第１段階または第２段階の処理
を行うことができない。従って、Ｂチャネルの実難度デ
ータＤi の値の変化に基づいてＩピクチャーでシーンチ
ェンジが発生したと判断した場合、ホストコンピュータ
２０は、Ｐピクチャーでシーンチェンジが発生したと判
断した場合における第２段階または第３段階の処理を行
い、各ピクチャーに対する目標データ量Ｔi を算出す
る。
【０１０３】以上説明した総和値Ｓｕｍi の予測および
目標データ量Ｔi の算出に係る処理の内容を、フローチ
ャートを参照して、さらに説明する。図１１および図１
２は、第３の実施形態における改良予測簡易２パスエン
コード方式における総和値Ｓｕｍi の予測および目標デ
ータ量Ｔi の算出に係る処理内容を示すフローチャート
図である。
【０１０４】なお、図１１および図１２において、デー
タＳＣ＿Ｆｌａｇは、過去１５ピクチャー以内にシーン
チェンジが生じている場合にはシーンチェンジの位置を
示し、これ以外の場合には０に設定される。また、デー
タＩ＿Ｆｌａｇの値は、図８（Ａ）〜（Ｃ）に示したピ
クチャータイプシーケンスにおいて、Ｉピクチャーの直
後、３ピクチャーに対する処理が終了するまでは１とな
り、それ以外の場合には０になる。また、係数Ｉｔｈ
１，Ｉｔｈ２，Ｐｔｈ，Ｂｔｈは、シーンチェンジの検
出の際に、それぞれＩピクチャー、Ｐピクチャーおよび
Ｂピクチャーの値を判断するために用いる係数を示す。
【０１０５】図１１に示すように、ステップ１００（Ｓ
１００）において、ホストコンピュータ２０は、エンコ
ーダ１６２から所定のデータを得て、実難度データＤi
を生成する。ステップ１０２（Ｓ１０２）において、ホ
ストコンピュータ２０は、データＳＣ＿Ｆｌａｇの値が
０であるか否かを判断する。データＳＣ＿Ｆｌａｇの値
が０である場合にはＳ２００（図１２）の処理に進み、
０でない場合にはＳ１０４の処理に進む。
【０１０６】ステップ１０４（Ｓ１０４）において、ホ
ストコンピュータ２０は、第ｉ番目のピクチャーの種類
（ピクチャータイプ）を判断し、第ｉ番目のピクチャー
がＢピクチャー、Ｐピクチャー、Ｉピクチャーである場
合には、それぞれＳ１０６，Ｓ１２０，Ｓ１２８の処理
に進む。ステップ１０６（Ｓ１０６）において、ホスト
コンピュータ２０は、データＩ＿Ｆｌａｇの値が０であ
るか否かを判断する。データＩ＿Ｆｌａｇの値が０であ
る場合にはＳ１１０の処理に進み、０でない場合にはＳ
１０８の処理に進む。ステップ１０８（Ｓ１０８）にお
いて、ホストコンピュータ２０は、Ｂピクチャーの実難
度データＤi が予測難度データＤ’i ×Ｂｔｈより大き
いか否かを判断し、大きい場合にはＳ１１２の処理に進
み、小さい場合にはＳ１１０の処理に進む。
【０１０７】ステップ１１０（Ｓ１１０）において、ホ
ストコンピュータ２０は、シーンチェンジが発生しない
場合と同じ処理を行って、予測難度データＤ’i を算出
する。ステップ１１２（Ｓ１１２）において、ホストコ
ンピュータ２０は、データＳＣ＿Ｆｌａｇの値を１にす
る。ステップ１１４（Ｓ１１４）において、ホストコン
ピュータ２０は、第ｉ番目のピクチャーが、シーンチェ
ンジ後の１枚目のＢピクチャーである場合には、式８に
より総和値Ｓｕｍi を算出し、シーンチェンジ後の２枚
目のＢピクチャーである場合には、式９により総和値Ｓ
ｕｍi を算出する。
【０１０８】ステップ１１６（Ｓ１１６）において、ホ
ストコンピュータ２０は、予測した総和値Ｓｕｍi また
は予測難度データＤ’i を式４に代入して、第ｉ番目の
ピクチャーに対する目標データ量Ｔi （target bit) を
算出する。ステップ１１８（Ｓ１１８）において、ホス
トコンピュータ２０は、データｉをインクリメントす
る。
【０１０９】ステップ１２０（Ｓ１２０）において、ホ
ストコンピュータ２０は、Ｐピクチャーの実難度データ
Ｄi が予測難度データＤ’i ×Ｐｔｈより大きいか否か
を判断し、大きい場合にはＳ１２２の処理に進み、小さ
い場合にはＳ１１０の処理に進む。ステップ１２２（Ｓ
１２２）において、ホストコンピュータ２０は、データ
ＳＣ＿Ｆｌａｇにデータｉを代入する。ステップ１２４
（Ｓ１２４）において、ホストコンピュータ２０は、デ
ータＩ＿Ｆｌａｇの値を０にする。ステップ１２６（Ｓ
１２６）において、ホストコンピュータ２０は、式７を
用いて、総和値Ｓｕｍi を予測する。
【０１１０】ステップ１２８（Ｓ２２０）において、ホ
ストコンピュータ２０は、Ｉピクチャーの実難度データ
Ｄi が予測難度データＤ’i ×Ｉｔｈ１〜予測難度デー
タＤ’i ×Ｉｔｈ２の範囲外か否かを判断し、範囲外の
場合にはＳ１３０の処理に進み、範囲内の場合にはＳ１
１０の処理に進む。ステップ１３０（Ｓ１３０）におい
て、ホストコンピュータ２０は、データＳＣ＿Ｆｌａｇ
にデータｉを代入する。ステップ１３２（Ｓ１３２）に
おいて、ホストコンピュータ２０は、データＩ＿Ｆｌａ
ｇの値を１にして、Ｓ１２６の処理に進む。
【０１１１】図１２に示すように、ステップ２００（Ｓ
２００）において、ホストコンピュータ２０は、データ
ｉからデータＳＣ＿Ｆｌａｇを減算した値が１，２，３
〜９，９以上である場合にそれぞれ、Ｓ２０２，Ｓ２０
４，Ｓ２０６，Ｓ２１０の処理に進む。ステップ２０２
（Ｓ２０２）において、ホストコンピュータ２０は、式
８により総和値Ｓｕｍi を予測し、Ｓ１１６（図１１）
の処理に進む。ステップ２０４（Ｓ２０４）において、
ホストコンピュータ２０は、式９により総和値Ｓｕｍi
を予測し、Ｓ１１６（図１１）の処理に進む。
【０１１２】ステップ２０６（Ｓ２０６）において、ホ
ストコンピュータ２０は、式９の於ける予め求めた比率
（ｉ：ｐ：ｂ）を、算出した実難度データに置換する。
ステップ２０８（Ｓ２０８）において、ホストコンピュ
ータ２０は、比率（ｉ：ｐ：ｂ）を、算出した実難度デ
ータに置換した式９を用いて、総和値Ｓｕｍiを予測す
る。
【０１１３】ステップ２１０（Ｓ２１０）において、ホ
ストコンピュータ２０は、ピクチャー（ｉ−ＳＣ＿Ｆｌ
ａｇ）枚分の実難度データを用いて、直線近似を行い、
総和値Ｓｕｍi （予測難度データＤ’i ）を算出する。
ステップ２１２（Ｓ２１２）において、ホストコンピュ
ータ２０は、（ｉ−ＳＣ＿Ｆｌａｇ）＝１５であるか否
かを判断する。（ｉ−ＳＣ＿Ｆｌａｇ）＝１５である場
合にはＳ２１４の処理に進み、（ｉ−ＳＣ＿Ｆｌａｇ）
＝１５でない場合にはＳ１１０（図１１）の処理に進
む。
【０１１４】ホストコンピュータ２０は、以上説明した
処理により生成した目標データ量Ｔ j を、エンコーダ１
８の量子化制御回路１８０に設定する。エンコーダ１８
は、第１の実施形態および第２の実施形態においてと同
様に、ホストコンピュータ２０から設定された目標デー
タ量Ｔj に基づいて、図８（Ｃ）に示すように、後ろの
シーンの最初のＰピクチャーが、前のシーンの最後のピ
クチャーを参照しないように、Ｉピクチャーに変更し、
前のシーンの最後のＩピクチャーをＰピクチャーに変更
して圧縮符号化し、圧縮映像データＶＯＵＴとして出力
する。
【０１１５】以上、第３の実施形態に示した改良予測簡
易２パスエンコード方式によれば、シーンチェンジやカ
メラフラッシュ等を含む映像データにより多くのデータ
量を割り当てて圧縮符号化可能である上に、シーンチェ
ンジやカメラフラッシュの前後に発生する符号化歪みを
顕著に低減することができる。従って、第３の実施形態
に示した改良予測簡易２パスエンコード方式によって生
成した圧縮映像データを伸長復号して得られる映像の品
質を向上させることができる。
【０１１６】なお、第３の実施形態においては、Ｎ＝１
５，Ｍ＝３のピクチャーシーケンスに対する処理に適合
する式７〜式９を例示したが、式７〜式９を適切に変更
する（式７〜式９中の係数４，１０をピクチャーシーケ
ンスに合わせて変更する）ことにより、他のピクチャー
シーケンスに対しても、改良予測簡易２パスエンコード
を適用することができる。
【０１１７】第４実施形態 以下、本発明の第４の実施形態として、第３の実施形態
に示した改良予測簡易２パスエンコード方式のシーンチ
ェンジ検出方法の変形例を説明する。まず、本発明の第
４の実施形態におけるシーンチェンジ検出方法の原理を
説明する。
【０１１８】映像データ圧縮装置１（図１）が、シーン
チェンジ付近の編集映像データから、第２の実施形態お
よび第３の実施形態にそれぞれ示した予測簡易２パスエ
ンコード方式および改良予測簡易２パスエンコード方式
において、映像データのピクチャー間の時間的相関性を
用いて生成される予測難度データＤj ’は、実難度デー
タＤj-1 以前の映像データの難度の変化の傾向をよく反
映しており、その実難度データＤj との誤差は、シーン
チェンジがないかぎり非常に少なくなる。例えば、図１
０に示した場合においては、予測難度データＤ16’は、
１５個の実難度データＤ1 〜Ｄ15に基づいて、これらの
１つ先のピクチャーの難度を予測した値であり、シーン
チェンジがない場合には、精度が非常に高いと期待でき
る。
【０１１９】図１３は、シーンチェンジがＰピクチャー
で生じた場合に、その前後における実難度データＤ
j （○印）と予測難度データＤ’j （×印）との関係
を、圧縮符号化の順に例示する図である。一方、図１３
に示すように、シーンチェンジがＰピクチャーで生じた
場合、シーンチェンジ直後のＰピクチャーの実難度デー
タＤj は、多くの場合、前方のピクチャーを参照した圧
縮符号化ができなくなるために、予測難度データＤj ’
よりも大幅に大きな値となる。
【０１２０】逆に、シーンチェンジ部分のＰピクチャー
の実難度データＤj は、例えば、シーンチェンジ前の絵
柄に比べて、シーンチェンジ後の絵柄が平坦である場合
等には、予測難度データＤj ’よりも大幅に小さな値と
なる場合もある。また、シーンチェンジ直後のＢピクチ
ャーの実難度データＤj の値は、後方のピクチャーのみ
を参照して圧縮符号化されるために、予測難度データＤ
j ’に比べて大幅に、例えばＰピクチャー並みに大きく
なる。
【０１２１】図１４は、シーンチェンジがＩピクチャー
で生じた場合に、その前後における実難度データＤ
j （○印）と予測難度データＤ’j （×印）との関係
を、圧縮符号化の順に例示する図である。また、図１４
に示すように、シーンチェンジが、第ｊ（１６）番目の
Ｉピクチャーで生じた場合、シーンチェンジ前後のＩピ
クチャーには時間的相関関係がないので、シーンチェン
ジ直後のＩピクチャーの予測難度データＤj ’と実難度
データＤj との間に誤差が生じる。
【０１２２】しかしながら、Ｉピクチャーは、元々、他
のピクチャーを参照せずに圧縮符号化されるので、Ｐピ
クチャーでシーンチェンジが生じた場合に比べて、予測
難度データＤj ’と実難度データＤj との差は少ない。
一方、シーンチェンジ直後のＢピクチャーの実難度デー
タＤj の値は、Ｐフレームでシーンチェンジが生じた場
合と同様に、予測難度データＤj ’に比べて大幅に大き
くなる。
【０１２３】このように、ＰピクチャーおよびＩピクチ
ャーの予測難度データＤj ’と難度データＤj の値に大
きな誤差が生じない場合であっても、Ｂピクチャー自体
の予測難度データＤj ’と難度データＤj の値に大きな
誤差が生じた場合には、その直前のＩピクチャーまたは
Ｐピクチャーでシーンチェンジが生じたと判断すること
ができる。
【０１２４】第４の実施形態に示すシーンチェンジ検出
方法は、以上説明した実難度データＤj と予測難度デー
タＤj ’との関係を利用しており、第３の実施形態にそ
れぞれ示した改良簡易２パスエンコード方式において、
より正確にシーンチェンジの検出を可能とする。つま
り、第４の実施形態に示すシーンチェンジ検出方法は、
第３の実施形態に示した映像データ圧縮装置１を用いた
改良予測簡易２パスエンコード方式において、予測難度
データＤj ’と実難度データＤj との値を比較してシー
ンチェンジを正確に検出するようになっている。
【０１２５】具体的には、第４の実施形態におけるシー
ンチェンジの検出は、Ｉピクチャーの実難度データＤjI
に対する予測難度データＤjI’の比の値（ＤjI／
ＤjI’）、および、Ｐピクチャーの実難度データＤjpに
対する予測難度データＤjp’の比の値（Ｄjp／Ｄjp’）
が、所定の閾値の範囲外にある場合〔ＴｈI1＜（Ｄj ／
Ｄj’）または（ＤjP／ＤjP’）＜ＴｈI2，Ｔｈp1＜
（ＤjP／ＤjP’）または（Ｄj／Ｄj ’）＜Ｔｈp2。た
だし、ＴｈI1＞１＞ＴｈI2＞０，Ｔｈp1＞１＞Ｔｈp2＞
０〕には、シーンチェンジの発生をそのピクチャーで検
出する。但し、通常、ＰピクチャーのＰピクチャーの実
難度データＤjpに対する予測難度データＤjp’の比の値
（Ｄjp／Ｄjp’）が、加減値ＴｈP2以下になることは殆
どない。
【０１２６】また、第４の実施形態におけるシーンチェ
ンジ検出方法は、ＩピクチャーおよびＰピクチャーの実
難度データＤjI，ＤjPに対する予測難度データＤjI’，
ＤjP’の比の値が、上記所定の閾値の範囲内である場合
であっても、Ｂピクチャーの実難度データＤjBに対する
予測難度データＤjB’の比の値（ＤjB／ＤjB’）が、所
定の範囲外にある場合に〔ＴｈB ＜（ＤjB／ＤjB’）。
但し、ＴｈB ＞１〕、シーンチェンジの発生を、そのＢ
ピクチャーの直前のＩピクチャーまたはＰピクチャーで
シーンチェンジが生じたと検出する。
【０１２７】次に、第４の実施形態における映像データ
圧縮装置１（図１）の動作を説明する。エンコーダ制御
部１２は、第１の実施形態〜第３の実施形態においてと
同様に、非圧縮映像データのピクチャーを、例えば、図
８（Ａ）に示した順番から図８（Ｂ）に示した順番に入
れ替える。ＦＩＦＯメモリ１６０は、第１の実施形態〜
第３の実施形態においてと同様に、例えば、入力される
編集映像データを１５ピクチャー分、遅延する。エンコ
ーダ１６２は、第１の実施形態〜第３の実施形態におい
てと同様に、シーンチェンジの有無にかかわらず、映像
データＳ１２を圧縮符号化し、実難度データＤj を生成
する。
【０１２８】ホストコンピュータ２０は、エンコーダ１
６２から入力される実難度データＤ j と予測難度データ
Ｄj ’とを比較し、第４の実施形態において上述したよ
うに、ＰピクチャーおよびＩピクチャーの予測難度デー
タＤj ’の実難度データＤjに対する比の値、および、
Ｂピクチャーの予測難度データＤj ’の実難度データＤ
j に対する比の値が、上記所定の範囲外となる位置でシ
ーンチェンジが発生したことを検出する。
【０１２９】シーンチェンジを検出した場合、ホストコ
ンピュータ２０はさらに、第３の実施形態においてと同
様に、後ろのシーンの最初のＰピクチャーを前のシーン
の最後のピクチャーを参照しないＩピクチャーに変更し
（図８（Ｃ））、前のシーンの最後のＩピクチャーをＰ
ピクチャーに変更するように、ピクチャータイプシーケ
ンスを変更させる。
【０１３０】ホストコンピュータ２０は、第３の実施形
態においてと同様に、編集映像データにシーンチェンジ
が発生しない場合には、エンコーダ１６２から得られた
データから実難度データＤj を生成し、予測難度データ
Ｄ’16〜Ｄ’30をピクチャータイプごとに算出する。ま
た、ホストコンピュータ２０は、シーンチェンジが発生
した場合には、シーンチェンジ前後でピクチャーの相関
性がなくなるので、第３の実施形態においと同様に、シ
ーンチェンジ直後の所定数枚のピクチャーの実難度デー
タＤj から、式６により、総和値Ｓｕｍj （式５）を算
出し、算出した総和値Ｓｕｍj に基づいて、目標データ
量Ｔj を算出する。エンコーダ１２は、圧縮符号化後の
データ量が、ホストコンピュータ２０が生成した目標デ
ータ量Ｔj が示す値に近くなるように遅延された非圧縮
映像データＳ１６を圧縮符号化し、圧縮映像データＶＯ
ＵＴとして出力する。
【０１３１】以下、フローチャートを参照して、第４の
実施形態に示した映像データ圧縮装置１のホストコンピ
ュータ２０によるシーンチェンジ検出処理の内容をさら
に説明する。図１５は、第４の実施形態における映像デ
ータ圧縮装置１（図１）のホストコンピュータ２０によ
るシーンチェンジ検出処理の内容を示すフローチャート
図である。
【０１３２】図１５に示すように、ステップ３００（Ｓ
３００）において、ホストコンピュータ２０は、第ｊ番
目の実難度データＤj を算出する。ステップ３０２（Ｓ
３０２）において、ホストコンピュータ２０は、第ｊ番
目のピクチャーがあるか否かを判断する。第ｊ番目のピ
クチャーがある場合には、Ｓ３０４の処理に進み、ない
場合には処理を終了する。ステップ３０４（Ｓ３０４）
において、ホストコンピュータ２０は、第ｊ番目のピク
チャーのピクチャータイプを判断する。第ｊ番目のピク
チャーのピクチャータイプがＢピクチャー、Ｉピクチャ
ーまたはＰピクチャーである場合、それぞれ、Ｓ３０
６，Ｓ３１６，Ｓ３２０の処理に進む。
【０１３３】ステップ３０６（Ｓ３０６）において、ホ
ストコンピュータ２０は、数値Ｂ＿ｃｏｕｎｔをインク
リメントする。ステップ３０８（Ｓ３０８）において、
ホストコンピュータ２０は、数値Ｂ＿ｃｏｕｎｔの値が
１であるか否かを判断する。数値Ｂ＿ｃｏｕｎｔの値が
１である場合には、Ｓ３１２の処理に進み、数値Ｂ＿ｃ
ｏｕｎｔの値が１でない場合には、Ｓ３１０の処理に進
む。
【０１３４】ステップ３１０（Ｓ３１０）において、ホ
ストコンピュータ２０は、シーンチェンジが発生しなか
ったと判断する。ステップ３１２（Ｓ３１２）におい
て、ホストコンピュータ２０は、Ｂピクチャーから生成
した予測難度データＤj ’と実難度データＤj との比の
値を算出し、Ｄj ＞ＴｈB ×Ｄj ’（ＤjB／ＤjB’＞Ｔ
ｈB ）であるか否かを判断する。Ｄ j ＞ＴｈB ×Ｄj ’
である場合、Ｓ３１０の処理に進み、Ｄj ＞ＴｈB ×Ｄ
j ’でない場合、Ｓ３１４の処理に進む。ステップ３１
４（Ｓ３１４）において、ホストコンピュータ２０は、
直前のＩピクチャーまたはＰピクチャー〔第（ｊ−１）
番目のピクチャー〕でシーンチェンジが発生したと判定
する。
【０１３５】ステップ３１６（Ｓ３１６）において、ホ
ストコンピュータ２０は、数値Ｂ＿ｃｏｕｎｔの値をゼ
ロクリアする。ステップ３１８（Ｓ３１８）において、
ホストコンピュータ２０は、Ｐピクチャーから生成した
予測難度データＤj ’と実難度データＤj との比の値を
算出し、Ｄj ＞ＴｈP1×Ｄj ’またはＤj ＜ＴｈP2×Ｄ
j ’であるか否かを判断する。Ｄj ＞ＴｈP1×Ｄj ’ま
たはＤj ＜ＴｈP2×Ｄj ’である場合、Ｓ３２４の処理
に進み、Ｄj ＞ＴｈP1×Ｄj ’またはＤj ＜ＴｈP2×Ｄ
j ’でない場合、Ｓ３１０の処理に進む。
【０１３６】ステップ３２０（Ｓ３２０）において、ホ
ストコンピュータ２０は、ホストコンピュータ２０は、
数値Ｂ＿ｃｏｕｎｔの値をゼロクリアする。ステップ３
２２（Ｓ３２２）において、ホストコンピュータ２０
は、Ｉピクチャーから生成した予測難度データＤj ’と
実難度データＤj との比の値を算出し、Ｄj ＞ＴｈI1×
Ｄj ’またはＤj ＜ＴｈI2×Ｄj ’であるか否かを判断
する。Ｄj ＞ＴｈI1×Ｄj ’またはＤj ＜ＴｈI2×
Ｄj ’である場合、Ｓ３２４の処理に進み、Ｄj ＞Ｔｈ
I1×Ｄj ’またはＤj ＜ＴｈI2×Ｄj ’でない場合、Ｓ
３１０の処理に進む。
【０１３７】ステップ３２４（Ｓ３２４）において、ホ
ストコンピュータ２０は、第ｊ番目のピクチャーでシー
ンチェンジが発生したとを判断する。ステップ３２６
（Ｓ３２６）において、ホストコンピュータ２０は、実
難度データＤj までを用いて、次の予測難度データＤ
j+1 を算出する。ステップ３２８（Ｓ３２８）におい
て、ホストコンピュータ２０は、数値ｊをインクリメン
トする。
【０１３８】なお、第４の実施形態においては、予測難
度データＤj ’の予測方法として、第３の実施形態に示
した直線近似を用いたが、予測難度データＤj ’の予測
方法は、これに限らず、例えば、実難度データＤj の差
分値に基づいて、実難度データＤj の変化を予測するこ
とにより予測難度データＤj ’を算出する方法を採って
もよい。また、第４の実施形態においては、シーンチェ
ンジを検出する際に、Ｂピクチャーの前のピクチャーが
ＩピクチャーであろうとＰピクチャーであろうと、同じ
Ｂピクチャーの予測難度データＤj ’と実難度データＤ
j との比較の際に、同じ閾値ＴｈB を用いたが、前のピ
クチャーのピクチャータイプに応じて、閾値を変更して
もよい。
【０１３９】以上第４の実施形態において説明したシー
ンチェンジの検出方法によれば、第３の実施形態に示し
た実難度データＤj の経時的な変化の監視によっては、
検出しにくかったＩピクチャーでのシーンチェンジ、あ
るいは、シーンチェンジの前の絵柄が難しく、シーンチ
ェンジ後の絵柄が優しい場合のＰピクチャーでのシーン
チェンジを、確実に検出することができる。従って、第
３の実施形態に示したシーンチェンジの検出方法を採用
する場合に比べて、圧縮符号化後の映像データの品質を
向上させることができる。
【０１４０】第５実施形態 以下、本発明の第５の実施形態を説明する。第１の実施
形態に示した簡易２パスエンコード方式、および、第２
の実施形態に示した予測簡易２パスエンコード方式は、
入力される非圧縮映像データに、ほぼ１ＧＯＰ分（例え
ば、０．５秒）程度の遅延を与えるだけで圧縮符号化
し、適切なデータ量の圧縮映像データを生成することが
できる優れた方式である。
【０１４１】しかしながら、これらの方式は、エンコー
ダーを２つ必要とする。一般に、映像データを圧縮符号
化するエンコーダーは大規模のハードウェアを必要と
し、集積回路化しても非常に高価であり、しかも、サイ
ズが大きい。従って、これらの方式がエンコーダーを２
つ必要とすることは、これらの方式を実現する装置の低
コスト化、小型化および省電力化を妨げる。また、圧縮
符号化に要する時間遅延は、短ければ短いほど望ましい
が、実難度データＤj および予測難度データＤj’の算
出処理および予備的な圧縮符号化処理そのものが数ピク
チャー分の処理時間を要するので、これらの処理自体
が、時間遅延の短縮化を妨げる原因となる。
【０１４２】第５の実施形態は、かかる問題点を解決す
るためになされたものであって、１つのエンコーダを用
いるのみで、簡易２パスエンコード方式および予測簡易
２パスエンコード方式と同等に適切なデータ量の圧縮映
像データを生成することができ、しかも、処理に要する
時間遅延がより短い映像データ圧縮方式を提供すること
を目的とする。
【０１４３】図１６は、第５の実施形態における本発明
に係る映像データ圧縮装置２の構成の概要を示す図であ
る。図１７は、図１６に示した映像データ圧縮装置２の
圧縮符号化部２４の詳細な構成を示す図である。なお、
図１６および図１７において、映像データ圧縮装置２の
構成部分のうち、第１の実施形態および第２の実施形態
において説明した映像データ圧縮装置１（図１，図２）
の構成部分と同一のものには同一の符号を付して示して
ある。
【０１４４】図１６に示すように、映像データ圧縮装置
２は、映像データ圧縮装置１（図１，図２）の圧縮符号
化部１０を、圧縮符号化部１０からエンコーダ１６２を
除いた圧縮符号化部２４で置換し、エンコーダ制御部１
２をエンコーダ制御部２２で置換し、バッファメモリ(b
uffer)１８２を付加した構成を採る。図１７に示すよう
に、圧縮符号化部２４は、映像並び替え回路２２０、走
査変換・マクロブロック化回路２２２および統計量算出
回路２２４から構成され、圧縮符号化部２４の他の構成
部分は、圧縮符号化部１０と同一の構成を採る。
【０１４５】エンコーダ制御部２２は、エンコーダ制御
部１２と同様に、非圧縮映像データＶＩＮのピクチャー
の有無をホストコンピュータ２０に通知し、さらに、非
圧縮映像データＶＩＮのピクチャーごとに圧縮符号化の
ための前処理を行う。エンコーダ制御部２２において、
映像並び替え回路２２０は、入力された非圧縮映像デー
タを符号化順に並べ替える。
【０１４６】走査変換・マクロブロック化回路２２２
は、ピクチャー・フィールド変換を行い、非圧縮映像デ
ータＶＩＮが映画の映像データである場合に３：２プル
ダウン処理等を行う。統計量算出回路２２４は、映像並
び替え回路２２０および走査変換・マクロブロック化回
路２２２により処理され、Ｉピクチャーに圧縮符号化さ
れるピクチャーからフラットネス(flatness)およびイン
トラＡＣ(intra AC)等の統計量を算出する。
【０１４７】映像データ圧縮装置２は、これらの構成部
分により、非圧縮映像データの統計量（フラットネス，
イントラＡＣ）および動き予測の予測誤差量（ＭＥ残
差）を非圧縮映像データＶＩＮの絵柄の難度の代わりに
用いて、映像データ圧縮装置１（図１，図２）と同様に
適応的に目標データ量Ｔj を算出して、高精度なフィー
ドフォワード制御を行うことにより、非圧縮映像データ
ＶＩＮを適切なデータ量の圧縮映像データに圧縮符号化
する。なお、映像データ圧縮装置２においては、動き検
出器１４およびエンコーダ制御部２２の統計量算出回路
２２４により、予め検出された指標データに基づいて目
標データ量Ｔj が定めるられることから、以下、映像デ
ータ圧縮装置２における圧縮符号化方式を、フィード・
フォワード・レート・コントロール（ＦＦＲＣ; feed f
oward rate control）方式と呼ぶことにする。
【０１４８】なお、ＭＥ残差は、圧縮されるピクチャー
と、参照ピクチャーの映像データとの差分値の絶対値和
あるいは自乗値和として定義され、動き検出器１４によ
り、圧縮後にＰピクチャーおよびＢピクチャーとなるピ
クチャーから算出され、映像の動きの速さおよび絵柄の
複雑さを表し、フラットネスと同様に、難度および圧縮
後のデータ量と相関性を有する。
【０１４９】Ｉピクチャーについては、他のピクチャー
の参照なしに圧縮符号化されるため、ＭＥ残差を求める
ことができず、ＭＥ残差に代わるパラメータとして、フ
ラットネスおよびイントラＡＣを用いる。また、フラッ
トネスは、映像データ圧縮装置２を実現するために、映
像の空間的な平坦さを表す指標として新たに定義された
パラメータであって、映像の複雑さを指標し、映像の絵
柄の難しさ（難度）および圧縮後のデータ量と相関性を
有する。また、イントラＡＣは、映像データ圧縮装置２
を実現するために、ＭＰＥＧ方式におけるＤＣＴ処理単
位のＤＣＴブロックごとの映像データとの分散値の総和
として新たに定義したパラメータであって、フラットネ
スと同様に、映像の複雑さを指標し、映像の絵柄の難し
さおよび圧縮後のデータ量と相関性を有する。
【０１５０】以下、ＭＥ残差、フラットネスおよびイン
トラＡＣについて説明する。第１の実施形態および第２
の実施形態において説明した簡易２パスエンコード方式
および予測簡易２パスエンコード方式において、実難度
データＤj は映像の絵柄の難しさを示し、目標データ量
Ｔj は実難度データＤj に基づいて算出される。
【０１５１】また、エンコーダ１８が生成する圧縮映像
データのデータ量を、目標データ量Ｔj が示す値に近づ
けるために、量子化回路１６８（図２，図１７）におい
て量子化値Ｑj の制御が行われる。従って、映像データ
を圧縮符号化せずに得られ、実難度データＤj と同様に
映像データの絵柄の複雑さ（難しさ）を適切に示すパラ
メータを、エンコーダ１８の量子化回路１６８における
量子化処理以前に得ることができれば、エンコーダ１６
２（図１）を省略し、処理遅延時間の短縮するという目
的を達成することができる。ＭＥ残差、フラットネスお
よびイントラＡＣは、実難度データＤj と強い相関を有
するので、このような目的を達成するために適切であ
る。
【０１５２】ＭＥ残差と実難度データＤj との関係 他のピクチャーを参照して圧縮符号化処理し、Ｐピクチ
ャーおよびＢピクチャーを生成する際には、動き検出器
１４は、圧縮対象となるピクチャー（入力ピクチャー）
と参照されるピクチャー（参照ピクチャー）との間の差
分値の絶対値和あるいは自乗値和が最小となるように動
きベクトルを求める。ＭＥ残差は、動きベクトルを求め
る際の２つのピクチャー間の誤差成分の電力パワーとし
て定義される。
【０１５３】図１８は、映像データ圧縮装置１，２によ
り、Ｐピクチャーを生成する際のＭＥ残差と実難度デー
タＤj との相関関係を示す図である。図１９は、映像デ
ータ圧縮装置１，２により、Ｂピクチャーを生成する際
のＭＥ残差と実難度データＤj との相関関係を示す図で
ある。なお、図１８および図１９は、ＣＣＩＲにより規
格化された標準画像[cheer (cheer leaders), mobile
(mobile and calender), tennis (table tennis), diva
(diva with noise)] およびその他の画像(resort)を実
際にＭＰＥＧ２方式により圧縮符号化した場合に得られ
るＭＥ残差と実難度データＤj との関係を示すグラフで
あり、図１８および図１９において、グラフの縦軸(dif
ficulty)が実難度データＤj を示し、横軸(me resid)が
ＭＥ残差を示す。図１８および図１９を参照して分かる
ように、ＭＥ残差は実難度データＤj と非常に強い相関
関係を有する。従って、圧縮後にＰピクチャーまたはＢ
ピクチャーとなるピクチャーの実難度データＤj の代わ
りに、ＭＥ残差は、目標データ量Ｔj の生成に用いられ
得る。
【０１５４】フラットネスと実難度データＤj との関係 図２０は、フラットネスの計算方法を示す図である。フ
ラットネスは、まず、図２０に示すように、ＭＰＥＧ方
式においてＤＣＴ処理の単位となるＤＣＴブロックそれ
ぞれを、２画素×２画素の小ブロックに分割し、次に、
これらの小ブロック内の対角の画素のデータ（画素値）
の差分値を算出し、差分値を所定の閾値と比較し、さら
に、差分値が閾値よりも小さくなる小ブロック総数をピ
クチャーごとに求めることにより算出される。なお、フ
ラットネスの値は、映像の絵柄が空間的に複雑であるほ
ど小さくなり、平坦であれば大きくなる。
【０１５５】図２１は、映像データ圧縮装置１，２によ
り、Ｉピクチャーを生成する際のフラットネスと実難度
データＤj との相関関係を示す図である。なお、図２１
は、図１８および図１９と同様に、ＣＣＩＲにより規格
化された標準画像およびその他の画像を実際にＭＰＥＧ
２方式により圧縮符号化した場合に得られるフラットネ
スと実難度データＤj との関係を示すグラフであり、図
２１において、グラフの縦軸(difficulty)が実難度デー
タＤj を示し、横軸(flatness)がフラットネスを示す。
図２１に示すように、フラットネスと実難度データＤj
には、強い負の相関関係があり、実難度データＤj は、
フラットネスを一次関数に代入する等の方法により近似
可能であることがわかる。
【０１５６】イントラＡＣと実難度データＤj との関係 イントラＡＣは、ＤＣＴブロックごとに、ＤＣＴブロッ
ク内の画素それぞれの画素値と、ＤＣＴブロック内の画
素値の平均値との差分の絶対値の総和として算出され
る。つまり、イントラＡＣは、下の式１０により求める
ことができる。
【０１５７】
【数１０】
【０１５８】図２２は、映像データ圧縮装置１，２によ
り、Ｉピクチャーを生成する際のイントラＡＣと実難度
データＤj との相関関係を示す図である。なお、図２２
は、図１８および図１９と同様に、ＣＣＩＲにより規格
化された標準画像およびその他の画像を実際にＭＰＥＧ
２方式により圧縮符号化した場合に得られるイントラＡ
Ｃと実難度データＤj との関係を示すグラフであり、図
２２において、グラフの縦軸(difficulty)が実難度デー
タＤj を示し、横軸(intraAC)がイントラＡＣを示す。
図２２に示すように、イントラＡＣと実難度データＤj
との間には強い正の相関関係があり、実難度データＤj
は、イントラＡＣを一次関数に代入する等の方法により
近似可能であることがわかる。
【０１５９】Ｐピクチャーについては下に示す式１１に
より、Ｂピクチャーについては下に示す式１２により、
実難度データＤj はＭＥ残差により近似される。また、
Ｉピクチャーについては、式１１および式１２と同様の
近似式により実難度データＤ j は、フラットネスおよび
イントラＡＣまたはこれらのいずかにより近似される。
【０１６０】
【数１１】
【０１６１】
【数１２】
【０１６２】さらに、第１の実施形態に示した簡易２パ
スエンコード方式においては、これらの近似により得ら
れた実難度データＤj を、式１または式４に代入するこ
とにより目標データ量Ｔj が算出される。あるいは、第
２の実施形態に示した予測簡易２パスエンコード方式に
おいては、これらの近似により得られた実難度データＤ
j から予測難度データＤj ’が算出され、実難度データ
Ｄj および予測難度データＤj ’を式４に代入すること
により目標データ量Ｔj が算出される。
【０１６３】以下、実難度データＤj をＭＥ残差、フラ
ットネスおよびイントラＡＣで近似し、簡易２パスエン
コード方式により非圧縮映像データを圧縮符号化する場
合を例に、映像データ圧縮装置２の動作を説明する。エ
ンコーダ制御部２２において、映像並び替え回路２２０
は、非圧縮映像データＶＩＮを符号化順にピクチャーを
並べ替え、走査変換・マクロブロック化回路２２２は、
ピクチャー・フィールド変換等を行い、統計量算出回路
２２４は、Ｉピクチャーに圧縮符号化されるピクチャー
に対して、図２０および式１０に示した演算処理を行
い、フラットネスおよびイントラＡＣ等の統計量を算出
する。
【０１６４】動き検出器１４は、ＰピクチャーおよびＢ
ピクチャーに圧縮符号化されるピクチャーについて動き
ベクトルを生成し、さらに、ＭＥ残差を算出する。ＦＩ
ＦＯメモリ１６０は、入力された映像データをＬピクチ
ャー分だけ遅延する。
【０１６５】ホストコンピュータ２０は、動き検出器１
４が生成したＭＥ残差に対して式１１および式１２に示
した演算処理を行って実難度データＤj を近似し、式１
１および式１２と同様な演算処理を行って、フラットネ
スおよびイントラＡＣにより実難度データＤj を近似す
る。さらに、ホストコンピュータ２０は、近似した実難
度データＤj を式１または式４に代入し、目標データ量
Ｔj を算出し、算出した目標データ量Ｔj をエンコーダ
１８の量子化制御回路１８０に設定する。
【０１６６】エンコーダ１８のＤＣＴ回路１６６は、遅
延した映像データの第ｊ番目のピクチャーをＤＣＴ処理
する。量子化回路１６８は、ＤＣＴ回路１６６から入力
された第ｊ番目のピクチャーの周波数領域のデータを、
量子化制御回路１８０が目標データ量Ｔj に基づいて調
節する量子化値Ｑj により量子化する。可変長符号化回
路１７０は、量子化回路１６８から入力された第ｊ番目
のピクチャーの量子化データを可変長符号化して、ほ
ぼ、目標データ量Ｔj に近いデータ量の圧縮映像データ
ＶＯＵＴを生成して、バッファメモリ１８２を介して外
部に出力する。
【０１６７】なお、ＭＰＥＧのＴＭ５方式等において
は、マクロブロックの量子化値(MQUANT)を算出するため
に、下の式１３に示すアクティビティ(activity)という
統計量が用いられる。アクティビティは、フラットネス
およびイントラＡＣと同様に、実難度データＤj と強い
相関関係を有するので、これらパラメータの代わりにア
クティビティを用いて、実難度データＤj を近似し、圧
縮符号化を行うように映像データ圧縮装置２を構成して
もよい。
【０１６８】
【数１３】
【０１６９】また、以上、第１の実施形態に示した簡易
２パスエンコードを行う場合を例に、映像データ圧縮装
置２の動作を説明したが、映像データ圧縮装置２は、予
測簡易２パスエンコードを行いうることはいうまでもな
い。また、第５の実施形態に示した映像データ圧縮装置
２に対しても、第１の実施形態および第２の実施形態に
示した映像データ圧縮装置１に対してと同様の変形が可
能である。
【０１７０】第６実施形態 以下、本発明の第６の実施形態を説明する。第５の実施
形態に示したＦＦＲＣ方式においては、統計的に求めら
れた指標データ（統計量）、つまり、ＭＥ残差、フラッ
トネス、イントラＡＣおよびアクティビティを、式１１
および式１２等の一次関数に代入して実難度データＤj
を近似する。これらの指標データと難度データＤj と
は、図１８、図１９、図２１および図２２に示したよう
に、強い相関関係を有するが、映像データの絵柄によっ
ては、上記一次関数から若干の誤差が生じる。
【０１７１】第６の実施形態における映像データ圧縮装
置２の処理は、かかる問題点を解決するためになされた
ものであり、映像データの絵柄等に応じて、式１１およ
び式１２等に示した重み付け係数ａp ，ａB 等を、適応
的に刻一刻と調節して、第５の実施形態においてより高
い精度で実難度データＤj を指標データで近似すること
ができ、より高い品質の圧縮映像データを生成すること
ができるように改良されている。
【０１７２】以下、第６の実施形態における映像データ
圧縮装置２の処理の概要を説明する。映像データ圧縮装
置２（図１６）のエンコーダ１８が、１ピクチャー分の
圧縮符号化を終了するたびに、ホストコンピュータ２０
には、生成した圧縮映像データの１ピクチャー分のデー
タ量が判明し、さらに、圧縮符号化時の量子化値Ｑjの
平均値、および、以下に説明するグローバルコンプレク
シティ(GC; global complexity) を算出することができ
る。グローバルコンプレクシティは、ＭＰＥＧのＴＭ５
において、圧縮映像データのデータ量と量子化値Ｑj と
を乗算した値として、下の式１４−１〜式１４−３に示
すように定義され、映像の絵柄の複雑さを示す。
【０１７３】
【数１４】
【０１７４】なお、式１４−１〜式１４−３において、
ＳI ，ＳB ，Ｓp は、それぞれＩピクチャー、Ｂピクチ
ャーおよびＰピクチャーのデータ量を示し、ＱI ，
ＱB ，Ｑ p は、それぞれＩピクチャー、Ｂピクチャーお
よびＰピクチャーを生成する際の量子化値Ｑj の平均値
を示し、ＸI ，ＸB ，Ｘp は、それぞれＩピクチャー、
ＢピクチャーおよびＰピクチャーのグローバルコンプレ
クシティを示す。式１４−１〜式１４−３に示したグロ
ーバルコンプレクシティは、実難度データＤj とは必ず
しも一致しないが、量子化値Ｑj の平均値が極端に大き
かったり小さかったりしない限り、実難度データＤj と
ほぼ一致する。
【０１７５】ここで、Ｉピクチャー、Ｐピクチャーおよ
びＢピクチャーの指標データ、例えばイントラＡＣ（他
のパラメータでも可）およびＭＥ残差と、グローバルコ
ンプレクシティとが比例関係にあるとすると、これらの
指標データとグローバルコンプレクシティとの比例係数
εI ，εP ，εB は、下の式１５−１〜式１５−３によ
り算出できる。
【０１７６】
【数１５】
【０１７７】各ピクチャータイプの実難度データＤ
j は、式１５−１〜式１５−３により算出した比例係数
εI ，εP ，εB を用いて、下の式１６−１〜式１６−
３に示すように近似され、算出される。
【０１７８】
【数１６】
【０１７９】ホストコンピュータ２０が、式１５−１〜
式１５−３に示したように、比例係数εI ，εP ，εB
を、エンコーダ１８がピクチャーを１枚圧縮符号化する
たびに算出して最適化し、式１６−１〜式１６−３によ
り各ピクチャータイプの実難度データＤj の値を求める
ことにより、映像データの絵柄に関わらず、指標データ
により実難度データＤj を、常に最適に近似することが
できる。
【０１８０】ホストコンピュータ２０は、式１５−１〜
式１５−３および式１６−１〜式１６−３に示したよう
に近似された実難度データＤj に対して、式１または式
４に示した演算処理を行って目標データ量Ｔj を算出す
る。なお、ＭＰＥＧのＴＭ５におけるように、実難度デ
ータＤj に基づいて定める値に対して、意図的に、実際
に算出する目標データ量Ｔj の値を一定の比率で変更す
る場合には、下の式１７−１〜式１７−３により、目標
データ量Ｔj を算出することができる。
【０１８１】
【数１７】
【０１８２】なお、式１７−１〜式１７−３全ての分母
において、ＤI,P,B は、エンコーダ１８に入力される前
のＦＩＦＯメモリ１６０にバッファリングされているＬ
ピクチャー分の非圧縮映像データから生成された指標デ
ータにより近似された実難度データＤj を示し、Ｒ
j は、第ｊ番目のピクチャー以降のＬ枚のピクチャーに
割り当てることができるデータ量の平均値を示す。
【０１８３】以下、図２３を参照して、第６の実施形態
における映像データ圧縮装置２の処理内容を説明する。
図２３は、第６の実施形態における映像データ圧縮装置
２（図１６，図１７）の圧縮符号化処理の内容を、ピク
チャーの符号化順に示す図である。エンコーダ制御部２
２は、第５の実施形態においてと同様に、非圧縮映像デ
ータＶＩＮを符号化順にピクチャーを並べ替え、ピクチ
ャー・フィールド変換等を行い、Ｉピクチャーに圧縮符
号化される第（ｊ＋Ｌ）番目のピクチャーからフラット
ネスおよびイントラＡＣ等の統計量を算出する（図２３
ａ）。
【０１８４】動き検出器１４は、第１の実施形態〜第５
の実施形態においてと同様に、ＰピクチャーおよびＢピ
クチャーに圧縮符号化される第（ｊ＋Ｌ）番目のピクチ
ャーについて動きベクトルを生成し、さらに、ＭＥ残差
を算出する（図２３ａ）。ＦＩＦＯメモリ１６０は、第
１の実施形態〜第５の実施形態においてと同様に、入力
された映像データをＬピクチャー分だけ遅延する。ホス
トコンピュータ２０は、動き検出器１４が生成したＭＥ
残差に対して式１６−１および式１６−２に示した演算
処理を行って実難度データＤj を近似し、式１６−３に
示した演算処理を行って、イントラＡＣ等により実難度
データＤjを近似する（図２３ｂ）。さらに、ホストコ
ンピュータ２０は、近似した実難度データＤj を式１あ
るいは式１７−１〜式１７−３に代入し、目標データ量
Ｔj を算出して、エンコーダ１８の量子化制御回路１８
０に設定する（図２３ｃ）。
【０１８５】エンコーダ１８のＤＣＴ回路１６６は、第
１の実施形態〜第５の実施形態においてと同様に、遅延
した映像データの第ｊ番目のピクチャーをＤＣＴ処理す
る。量子化回路１６８は、ＤＣＴ回路１６６から入力さ
れた第ｊ番目のピクチャーの周波数領域のデータを、量
子化制御回路１８０が目標データ量Ｔj に基づいて調節
する量子化値Ｑj により量子化するとともに、第ｊ番目
のピクチャーの圧縮符号化に用いた量子化値Ｑj の平均
値を算出し、ホストコンピュータ２０に対して出力す
る。可変長符号化回路１７０は、第１の実施形態〜第５
の実施形態においてと同様に、量子化回路１６８から入
力された第ｊ番目のピクチャーの量子化データを可変長
符号化して、ほぼ、目標データ量Ｔj に近いデータ量の
圧縮映像データＶＯＵＴを生成し、バッファメモリ１８
２を介して出力する。
【０１８６】エンコーダ１８が、第ｊ番目のピクチャー
の圧縮符号化を終了すると、ホストコンピュータ２０
は、量子化制御回路１８０から入力される第ｊ番目のピ
クチャーに対する量子化値Ｑj の平均値と、圧縮符号化
された第ｊ番目のピクチャーのデータ量とに基づいて、
式１４−１〜式１４−３に示したようにグローバルコン
プレクシティを算出する（図２３ｄ）。さらに、ホスト
コンピュータ２０は、算出したグローバルコンプレクシ
ティにより、式１５−１〜式１５−３に示したように比
例係数εI ，εP ，εB を更新する（図２３ｅ）。更新
された比例係数εI ，εP ，εB は、次のピクチャーの
圧縮符号化の際の変換式（式１６−１〜式１６−３）に
反映される。
【０１８７】図２４を参照して、第６の実施形態におけ
るホストコンピュータ２０の処理内容をさらに説明す
る。図２４は、第６の実施形態における映像データ圧縮
装置２のホストコンピュータ２０（図１８）の処理内容
を示すフローチャート図である。図２４に示すように、
ステップ３００（Ｓ３００）において、ホストコンピュ
ータ２０は、第（ｊ＋Ｌ）番目のピクチャーのＭＥ残差
あるいはイントラＡＣ等の指標データ（統計量）をエン
コーダ制御部２２または動き検出器１４から取り込む。
【０１８８】ステップ３０２（Ｓ３０２）において、ホ
ストコンピュータ２０は、第（ｊ＋Ｌ）番目のピクチャ
ーがいずれのピクチャータイプに圧縮符号化されるかを
判断する。第（ｊ＋Ｌ）番目のピクチャーがＩピクチャ
ーに圧縮符号化される場合にはＳ３０４の処理に進み、
Ｐピクチャーに圧縮符号化される場合にはＳ３０６の処
理に進み、Ｂピクチャーに圧縮符号化される場合にはＳ
３０８の処理に進む。
【０１８９】ステップ３０４（Ｓ３０４）、ステップ３
０６（Ｓ３０６）およびステップ３０８（Ｓ３０８）そ
れぞれにおいて、ホストコンピュータ２０は、式１６−
１〜式１６−３により実難度データＤj を近似する。ス
テップ３１０（Ｓ３１０）において、ホストコンピュー
タ２０は、近似した実難度データＤj を用いて、式１あ
るいは式１７−１〜式１７−３により、目標データ量Ｔ
j を算出する。ステップ３１２（Ｓ３１２）において、
エンコーダ１８は、第ｊ番目のピクチャーを圧縮符号化
する。
【０１９０】ステップ３１４（Ｓ３１４）において、ホ
ストコンピュータ２０は、エンコーダ１８が圧縮した第
ｊ番目のピクチャーのデータ量、および、量子化制御回
路１８０が量子化回路１６８に設定する量子化値Ｑj の
平均値から、グローバルコンプレクシティＸI ，ＸB ，
Ｘp 〔Ｘ（Ｉ，Ｂ，Ｐ）〕を算出する。
【０１９１】ステップ３１６（Ｓ３１６）において、ホ
ストコンピュータ２０は、第ｊ番目のピクチャーがいず
れのピクチャータイプに圧縮符号化されたかを判断す
る。第ｊ番目のピクチャーがＩピクチャーに圧縮符号化
された場合にはＳ３１８の処理に進み、Ｐピクチャーに
圧縮符号化された場合にはＳ３２０の処理に進み、Ｂピ
クチャーに圧縮符号化された場合にはＳ３２０の処理に
進む。ステップ３１８（Ｓ３１８）、ステップ３２０
（Ｓ３２０）およびステップ３２２（Ｓ３２２）それぞ
れにおいて、ホストコンピュータ２０は、式１５−１〜
式１５−３により比例係数εI ，εP ，εB を更新す
る。ステップ３２４（Ｓ３２４）において、ホストコン
ピュータ２０は、数値ｊをインクリメントする。
【０１９２】なお、第５の実施形態においてと同様に、
例えば、下の式１８に示すように、実難度データＤ
j と、比例係数εI ，εP ，εB と指標データとの乗算
値との間にオフセット（δP ）が存在する場合がある。
このような場合には、下の式１９に示すように、グロー
バルコンプレクシティＸI ，ＸB ，Ｘp からオフセット
値δI ，δB ，δP を減算した値を指標データで除算す
ることにより、比例係数ε I ，εP ，εB を算出するこ
とができる。
【０１９３】
【数１８】
【０１９４】
【数１９】
【０１９５】また、第６の実施形態に示した映像データ
圧縮装置２の動作についても、第５の実施形態等に示し
たものと同様な変形が可能である。以上述べたように、
第６の実施形態における映像データ圧縮装置２の動作に
よれば、第５の実施形態に示した映像データ圧縮装置２
の動作と同じ効果を得られる他、第５の実施形態におけ
るよりもさらに正確な目標データ量Ｔj が算出でき、こ
の結果、圧縮映像データの品質を向上させることができ
る。
【０１９６】第７実施形態 以下、本発明の第７の実施形態を説明する。ＭＰＥＧ方
式等のＴＭ５(test model 5)の処理の第１段階（ステッ
プ１）においては、式１４−１〜式１４−３（第６の実
施形態）に示したグローバルコンプレクシティＸI ，Ｘ
p ，ＸB 〔Ｘ（Ｉ，Ｐ，Ｂ）〕を用いて、圧縮後のピク
チャーそれぞれに割り当てる目標データ量Ｔj が算出さ
れる。
【０１９７】グローバルコンプレクシティＸI ，Ｘp ，
ＸB から目標データ量Ｔj を求める際には、式１７−１
〜式１７−３が用いられる。式１７−１〜式１７−３に
は、ピクチャーの種類（ピクチャータイプ）ごとに目標
データ量Ｔj に異なった重み付けを行うために、Ｋp ，
ＫB という係数が導入されている。式１７−１〜式１７
−３を参照してわかるように、重み付け係数Ｋp ，ＫB
の値をそれぞれ大きくすればするほど、Ｉピクチャーの
目標データ量Ｔj と比較して、ＰピクチャおよびＢピク
チャーの目標データ量Ｔj が少なくなる。
【０１９８】例えば、ＭＰＥＧ方式のＴＭ５において
は、重み付け係数Ｋp ，ＫB は固定値であり、それぞれ
１．０，１．４（Ｋp ＝１．０，ＫB ＝１．４、デフォ
ルト値）である。つまり、ＭＰＥＧ方式のＴＭ５におい
ては、Ｐピクチャーには、Ｉピクチャーのグローバルコ
ンプレクシティＸI に対するＰピクチャーのグローバル
コンプレクシティＸp の比率の通りの目標データ量Ｔj
が与えられ、Ｂピクチャーには、Ｉピクチャーのグロー
バルコンプレクシティＸI に対するＢピクチャーのグロ
ーバルコンプレクシティＸB の比率よりも意図的に小さ
い目標データ量Ｔ j が与えられる。
【０１９９】多くの場合、固定の重み付け係数Ｋp ，Ｋ
B を用いることにより、各ピクチャータイプに対して適
切な値の目標データ量Ｔj が算出される。しかしなが
ら、固定値の重み付け係数Ｋp ，ＫB は、圧縮語のデー
タレートの値、および、非圧縮映像データの絵柄によっ
ては、最適な値でなくなる可能性がある。
【０２００】一方、「ＭＰＥＧ圧縮効率の理論解析とそ
の符号量制御への応用」（甲藤，太田、信学技報 IE95-
10, DSP95-10 (1995-04) p71〜p78 ；文献１）におい
て、非圧縮映像データの動きの大きさ、絵柄の複雑さに
応じて、重み付け係数Ｋp ，Ｋ B （式１７−１〜式１７
−３；第６の実施形態）を最適化することにより、圧縮
映像データの品質を改善することができる旨が報告され
ている。しかしながら、文献１には、圧縮映像データの
データレートおよび非圧縮映像データの動きに応じて重
み付け係数Ｋp ，ＫB を変更する方法は開示されいな
い。
【０２０１】また、実際には、圧縮映像データのデータ
レートを充分高い値にすることができる場合は、重み付
け係数Ｋp ，ＫB の値にデフォルト値を用いて目標デー
タ量Ｔj を求める場合に、圧縮映像データの品質が最良
になる。一方、圧縮映像データのデータレートを充分高
い値にすることができない場合は、重み付け係数Ｋp，
ＫB の値を非圧縮映像データの動きの大きさ、絵柄の複
雑さに応じて、重み付け係数Ｋp ，ＫB を最適化して目
標データ量Ｔj を求める方が、圧縮映像データの品質が
向上する。
【０２０２】具体的には、例えば、動きが大きくても絵
柄が簡単な映像データを圧縮符号化する際には、重み付
け係数Ｋp ，ＫB を変更するよりもデフォルト値とした
方が圧縮映像データの品質が結果として向上する。ま
た、動きが小さい映像データを圧縮符号化する場合は、
Ｉピクチャーに多くのデータ量を割り当てるような重み
付け係数Ｋp ，ＫB 、つまり、値が大きい重み付け係数
Ｋp ，ＫB を用いると圧縮映像データの品質が向上す
る。逆に、動きが大きい映像データを圧縮符号化する場
合は、ＰピクチャーおよびＢピクチャーに多くのデータ
量を割り当てるような重み付け係数Ｋp ，ＫB 、つま
り、値が小さい重み付け係数Ｋp ，ＫB を用いると圧縮
映像データの品質が向上する。
【０２０３】第７の実施形態においては、映像データ圧
縮装置１，２（図１〜図３，図１６，図１７）を改良
し、これらと同様にＦＦＲＣ方式により映像データを圧
縮する装置であって、ピクチャータイプごとの目標デー
タ量Ｔj を算出する際に用いられる重み付け係数Ｋp ，
ＫB を、非圧縮映像データの動き・絵柄に応じて適応的
に変更・調節し、圧縮映像データの品質を改善した映像
データ圧縮装置３を説明する。
【０２０４】図２５は、第７の実施形態における本発明
に係る映像データ圧縮装置３の構成を示す図である。図
２６は、図２５に示したエンコーダ２６の構成を示す図
である。図２５に示すように、映像データ圧縮装置３
は、映像データ圧縮装置２（図１６，図１７）のエンコ
ーダ１８を、エンコーダ２６で置換した構成を採る。な
お、図２５および図２６においては、映像データ圧縮装
置３の構成部分の内、図１〜図３に示した映像データ圧
縮装置１および図１６，図１７に示した映像データ圧縮
装置２の構成部分と同一のものには同一の符号を付して
ある。
【０２０５】また、図２６に示すように、エンコーダ２
６は、量子化制御回路１８０の代わりに、グローバルコ
ンプレクシティ算出回路（ＧＣ算出回路）２６２、目標
データ量算出（Ｔj 算出）回路２６４および量子化イン
デックス生成回路２６６を含む量子化制御部２６０を有
し、ホストコンピュータ２０によらずに、実難度データ
Ｄj またはグローバルコンプレクシティＸI ，Ｘp ，Ｘ
B に基づいて目標データ量Ｔj を算出可能に構成されて
いる。映像データ圧縮装置３は、これらの構成部分によ
り、第５の実施形態および第６の実施形態において説明
したＦＦＲＣ方式により非圧縮映像データを圧縮符号化
し、出力する。
【０２０６】以下、量子化制御部２６０の各構成部分の
動作を説明する。ＧＣ算出回路２６２は、可変長符号化
回路１７０から出力される圧縮映像データのデータ量Ｓ
I ，Ｓp ，ＳB と、量子化回路１６８が量子化に用いた
量子化値の平均値ＱI ，Ｑp ，ＱB とに基づいて、式１
４−１〜式１４−３（第６実施形態）に示したように、
各ピクチャータイプのグローバルコンプレクシティ
ＸI ，Ｘp ，ＸB を算出し、目標データ量算出回路２６
４、量子化インデックス生成回路２６６、および、必要
に応じてホストコンピュータ２０に対して出力する。
【０２０７】目標データ量算出回路２６４は、例えば、
ＭＰＥＧ方式のＴＭ５の第１段階（ステップ１）と同様
に、ＧＣ算出回路２６２から入力されたグローバルコン
プレクシティＸI ，Ｘp ，ＸB により各ピクチャータイ
プの実難度データＤj を近似し、式１７−１〜式１７−
３（第６実施形態）に示したように、各ピクチャータイ
プのピクチャーそれぞれの目標データ量Ｔj を算出し、
量子化インデックス生成回路２６６に対して出力する。
【０２０８】具体例を挙げて上述したように、例えば、
動きが大きくても絵柄が簡単な映像データを圧縮符号化
する際には、重み付け係数Ｋp ，ＫB を変更するよりも
デフォルト値とし、符号化難度が高い（実難度データＤ
j の値が大きい）絵柄の映像データの内、動きが小さい
部分を圧縮符号化する際には重み付け係数Ｋp ，ＫBの
値を大きくし、逆に、動きが大きい映像データを圧縮符
号化する際には、重み付け係数Ｋp ，ＫB の値を比較
的、小さくすることが望ましい。
【０２０９】式２０、式２１−１および式２１−２を参
照して、目標データ量算出回路２６４における重み付け
係数Ｋp ，ＫB の更新処理の内容をさらに説明する。重
み付け係数Ｋp ，ＫB を、どの程度変更すべきかを判断
するために、下に示す圧縮映像データＶＯＵＴのデータ
レートに対する実難度データＤj の比率ｘというパラメ
ータを導入する。
【０２１０】
【数２０】
【０２１１】ただし、式２０において、bitrate は、１
秒間当たりの発生データ量（データレート）であり、Ｎ
は１ＧＯＰ当たりのピクチャーの枚数であり、picture
rateは１秒間あたりのピクチャーの枚数である。
【０２１２】また、非圧縮映像データの動きの大小は、
Ｉピクチャーの実難度データＤI に対するＰピクチャー
の実難度データＤP の比率（ＤI ／Ｄp ）、および、Ｉ
ピクチャーの実難度データＤI に対するＢピクチャーの
実難度データＤB の比率（Ｄ I ／ＤB ）により判断する
ことができる。従って、目標データ量算出回路２６４
は、例えば、最新のＩピクチャーの実難度データＤI と
Ｐピクチャーの実難度データＤp との比率（ＤI ／
Ｄp ）に比例するようにＰピクチャーの重み付け係数Ｋ
p を算出し、最新のＩピクチャーの実難度データＤI と
Ｂピクチャーの実難度データＤB との比率（ＤI ／
ＤB ）に比例するようにＢピクチャーの重み付け係数Ｋ
B を算出する。
【０２１３】図２７は、目標データ量算出回路２６４
（図２６）が算出するＰピクチャーおよびＢピクチャー
の重み付け係数Ｋp ，ＫB を示す図である。しかしなが
ら、非圧縮映像データの絵柄の複雑さおよび動きの大き
さによっては、単純に重み付け係数Ｋp ，ＫB と比率
（ＤI ／Ｄp ，ＤI ／ＤB ）とを比例させた場合、重み
付け係数Ｋp ，ＫB の値が極端に大きくなりすぎる場合
および小さくなりすぎる場合がある。従って、比率ｘ
（式２０）に所定の閾値δ1 ，δ 2 ，δ3 （δ1 ＜
δ2 ，δ3 ）を設ける。
【０２１４】比率ｘが閾値δ1 よりも小さい場合には、
圧縮映像データＶＯＵＴのデータレートが充分に大き
い、あるいは、非圧縮映像データの絵柄が単純または動
きが小さいと判断できるので、重み付け係数Ｋp ，ＫB
の値が小さくなりすぎないように（但し、割り当てられ
るデータ量は多くなりすぎる）、デフォルト値を用い
る。一方、非圧縮映像データの絵柄が複雑であるにもか
かわらず、動きがごく少ない場合には、Ｉピクチャーの
実難度データＤI の値は、ＰピクチャーおよびＢピクチ
ャーの実難度データＤP ，ＤB に比べて非常に大きくな
る。
【０２１５】これらの場合に対応するために、重み付け
係数Ｋp ，ＫB が必要以上に大きくなりすぎる（但し、
割り当てられるデータ量は少なくなりすぎる）ので、Ｐ
ピクチャーについて比率ｘに閾値δ3 、Ｂピクチャーに
ついて比率ｘに閾値δ2 を設け、比率ｘがこれらの閾値
δ3 ，δ2 を超える部分について、重み付け係数Ｋp，
ＫB を上限値Ｌp ，ＬB として制限する。なお、重み付
け係数Ｋp ，ＫB と比率ｘとの関係は、それぞれ閾値δ
1 〜閾値δ3 および閾値δ1 〜閾値δ2 の範囲内で、下
の式２１−１および式２１−２に示す通りとなる。
【０２１６】
【数２１】
【０２１７】目標データ量算出回路２６４は、Ｐピクチ
ャーおよびＢピクチャーの重み付け係数Ｋp ，ＫB を、
以上述べたように、それぞれ閾値δ1 〜閾値δ3 および
閾値δ1 〜閾値δ2 の範囲内で式２１−１および式２１
−２を用いて算出し、これらの範囲外ではデフォルト値
または上限値Ｌp ，ＬB （＝ＤI ／Ｄp ，ＤI ／ＤB）
に制限する。
【０２１８】量子化インデックス生成回路２６６は、例
えば、ＭＰＥＧ方式のＴＭ５の第２段階および第３段階
（ステップ２，ステップ３）と同様に、目標データ量算
出回路２６４から入力された目標データ量Ｔj 、およ
び、ＧＣ算出回路２６２から入力されたグローバルコン
プレクシティＸI ，Ｘp ，ＸB から量子化インデックス
を生成し、量子化回路１６８に対して出力する。
【０２１９】なお、量子化インデックスは、量子化回路
１６８において、量子化処理の単位となるマクロブロッ
クごとに変化する量子化値Ｑj の組み合わせを示すイン
デックスとして用いられるデータであって、量子化値Ｑ
j と１対１に対応する。つまり、量子化インデックス生
成回路２６６から量子化インデックスを受けた量子化回
路１６８は、受けた量子化インデックスが示す量子化値
Ｑj の組み合わせに変換し、ＤＣＴ回路１６６から入力
される映像データを量子化する。
【０２２０】以下、映像データ圧縮装置３（図２５，図
２６）の動作を説明する。動き検出器１４は、第１の実
施形態〜第６の実施形態においてと同様に、動きベクト
ルの生成等を行う。エンコーダ制御部２２は、第５の実
施形態および第６の実施形態においてと同様に、ピクチ
ャーの並び替え等の前処理を行う。ＦＩＦＯメモリ１６
０は、第１の実施形態〜第７の実施形態においてと同様
に、入力された映像データをＬピクチャー分だけ遅延す
る。
【０２２１】エンコーダ２６（図２６）が、１ピクチャ
ー分の圧縮符号化を終了するたびに、量子化制御部２６
０のＧＣ算出回路２６２は、量子化インデックス生成回
路２６６の量子化インデックスから量子化値Ｑj の平均
値を算出し、量子化値Ｑj の平均値および圧縮映像デー
タのデータ量を、式１４−１〜式１４−３（第６実施形
態）に代入し、グローバルコンプレクシティＸI ，
Ｘp ，ＸB を算出する。
【０２２２】目標データ量算出回路２６４は、圧縮映像
データの目標データ量算出回路２６４は、最も新しく生
成された各ピクチャータイプのピクチャーの実難度デー
タＤ j （ＤI ，ＤP ，ＤB ）に基づいて、式２０、式２
１−２および式２１−２に示した処理を行い、各ピクチ
ャータイプの重み付け係数Ｋp ，ＫB を更新し、式１７
−１〜式１７−３（第６実施形態）に示したように、次
のピクチャーの目標データ量Ｔj を算出する。
【０２２３】量子化インデックス生成回路２６６は、算
出された目標データ量Ｔj およびグローバルコンプレク
シティＸI ，Ｘp ，ＸB に基づいて、量子化インデック
スを算出し、エンコーダ２６の量子化回路１６８に設定
する。ＤＣＴ回路１６６は、第１の実施形態〜第６の実
施形態においてと同様に、次のピクチャーに対してＤＣ
Ｔ処理を行う。
【０２２４】量子化回路１６８は、ＤＣＴ処理された映
像データを、設定された量子化インデックスを量子化値
Ｑj に変換し、変化により得られた量子化値Ｑj により
量子化処理を行う。可変長符号化回路１７０は、第１の
実施形態〜第６の実施形態においてと同様に、可変長符
号化を行い、ほぼ、目標データ量Ｔj に近いデータ量の
圧縮映像データＶＯＵＴを生成し、バッファメモリ１８
２を介して出力する。
【０２２５】なお、映像データ圧縮装置３の目標データ
量算出回路２６４を、実難度データＤj の代わりに、Ｇ
Ｃ算出回路２６２から入力されるグローバルコンプレク
シティＸI ，Ｘp ，ＸB を用いて重み付け係数Ｋp ，Ｋ
B の更新を行うように変形することができる。また、こ
のような場合、式２１−１および式２１−２において用
いられる比率（ＤI ／Ｄp ，ＤI ／ＤB ）を、グローバ
ルコンプレクシティＸI ，Ｘp ，ＸBを用いた（ＸI ／
Ｘp ，ＸI ／ＸB ）に置き換えることも可能である。
【０２２６】また、第７の実施形態においては、図２７
に示したように、重み付け係数Ｋp，ＫB と比率ｘとの
所定の範囲内の関係を、一次関数（式２１−１，式２１
−２）で表したが、この範囲の重み付け係数Ｋp ，ＫB
と比率ｘの関係を表すためにより適切な関数があれば、
目標データ量算出回路２６４が、その関数を用いて重み
付け係数Ｋp ，ＫB を更新するように変形してもよい。
また、第７の実施形態として示した映像データ圧縮装置
３の処理の内容は、第１の実施形態〜第６の実施形態に
示した映像データ圧縮装置１，２（図１〜図３，図１
６，図１７）にも応用可能である。
【０２２７】また、第７の実施形態に示した比率ｘの定
義式（式２０）、および、重み付け係数Ｋp ，ＫB の算
出式（式２１−１，式２１−２）は例示であって、同様
な意味を有する他のパラメータを、他の数式により算出
するように目標データ量算出回路２６４の動作を変形す
ることも可能である。また、比率ｘと重み付け係数
Ｋp ，ＫB との関係を、予め実験等により求めておき、
これらの数値の関係を示すテーブルを作成し、比率ｘに
基づいてテーブルを参照することにより、重み付け係数
Ｋp ，ＫB を得るように目標データ量算出回路２６４の
処理内容を変形してもよい。
【０２２８】また、映像データ圧縮装置３において量子
化制御部２６０が行った処理を、映像データ圧縮装置
１，２においてホストコンピュータ２０が行うことも可
能である。また、第７の実施形態に示した映像データ圧
縮装置３に対しては、第１の実施形態〜第６の実施形態
に示した変形が可能である。
【０２２９】第８実施形態 以下、本発明の第８の実施形態を説明する。ここまで
に、第５の実施形態および第６の実施形態として、指標
データ（統計量）、つまり、フラットネス、イントラＡ
Ｃ、アクティビティおよびＭＥ残差を用い、圧縮映像デ
ータの品質の向上と、圧縮符号化処理の実時間性とを両
立させるフィード・フォワード・レート・コントロール
（ＦＦＲＣ）方式を説明した。また、第３の実施形態お
よび第４の実施形態として、簡易２パスエンコード方式
または予測簡易２パスエンコード方式を改良して、編集
映像データを圧縮符号化するために好適な改良予測簡易
２パスエンコード方式を説明した。
【０２３０】第８の実施形態においては、これらの実施
形態に示したＦＦＲＣ方式および改良予測簡易２パスエ
ンコード方式を組み合わせ、映像データ圧縮装置２（図
１６，図１７）を用い、これらの方式両方の特徴を兼ね
備え、実難度データＤj を得るためのエンコーダが不要
で、しかも、編集映像データに含まれる映像データ（シ
ーン）の境界（シーンチェンジ）部分の圧縮映像データ
の品質が低下することがない映像データ圧縮方式（改良
ＦＦＲＣ方式）を説明する。
【０２３１】改良予測簡易２パスエンコード方式におい
ては、実難度データＤj が時間的に大きく変化する部分
をシーンチェンジ部分として検出し、ピクチャータイプ
シーケンスを変更して圧縮符号化を行う。このようなシ
ーンチェンジの検出は、ＦＦＲＣ方式においても、実難
度データＤj の代わりに指標データにより近似した実難
度データＤj の経時的な変化を監視することにより可能
である。
【０２３２】しかしながら、シーンチェンジの有無を判
断するためには、シーンチェンジ部分の前後、１ＧＯＰ
程度の範囲の指標データの時間的変化を監視する必要が
あり、映像データ圧縮装置２において、動き検出器１４
が指標データを算出した後、かなりの時間が経過した後
にシーンチェンジ部分の検出が可能となり、実際には、
エンコーダ１８における圧縮符号化処理の直前になっ
て、初めて、シーンチェンジ部分の検出が可能となる可
能性もある。従って、ホストコンピュータ２０は、処理
時間を確保するために、指標データによる実難度データ
Ｄj の近似する処理（第５の実施形態において示した式
１１，式１２等、および、第６の実施形態において示し
た式１６−１〜式１６−３）を、シーンチェンジの検出
の前にほぼ終了している必要がある。
【０２３３】第８の実施形態における映像データ圧縮装
置２は、シーンチェンジの検出結果が確定していない状
態で、指標データあるいはグローバルコンプレクシティ
による実難度データＤj の近似処理を仮に行い、仮に算
出した実難度データＤj の内、シーンチェンジに伴う変
更を要する部分だけを、シーンチェンジの有無およびピ
クチャータイプシーケンスの変更の有無が確定した後に
補正し、目標データ量Ｔj を算出する処理を行う。
【０２３４】以下、Ｎ枚〔説明の簡略化のために、以
下、例えばＮ＝Ｌ（ＬはＦＩＦＯメモリ１６０の遅延時
間に対応するピクチャー数）とする〕のピクチャーのＭ
Ｅ残差の算出を行う度に、このＮ枚のピクチャーに対す
るピクチャータイプシーケンスを最終的に決定する場合
を例として、第８の実施形態における映像データ圧縮装
置２の圧縮符号化処理の内容を説明する。なお、ピクチ
ャータイプシーケンスの決定に用いられるＮ枚のピクチ
ャーは、ピクチャータイプシーケンスの決定する処理の
処理単位であり、必ずしもエンコーダ１８におけるピク
チャータイプシーケンスと一致していなくてもよく、ま
た、通常のＧＯＰと異なり、先頭がＩピクチャーでなく
ともよい。また、以下、このようなＮ枚のピクチャ一１
組を、レート・コントロールＧＯＰ（ＲＧＣＯＰ;rate
control GOP ）とも記す。
【０２３５】図２８は、第８の実施形態における映像デ
ータ圧縮装置２（図１６，図１７）の圧縮符号化動作を
符号化順に示す図である。動き検出器１４は、第１の実
施形態〜第７の実施形態においてと同様に、Ｐピクチャ
ーおよびＢピクチャーに圧縮符号化される第（ｊ＋Ｎ）
番目のピクチャーについて動きベクトルを生成し、さら
に、ＭＥ残差を算出する（図２３ａ）。エンコーダ制御
部２２は、第５の実施形態〜第７の実施形態においてと
同様に、ピクチャーの並び替え等の前処理を行い、さら
に、フラットネス、イントラＡＣおよびアクティビティ
等の指標データを算出する。ＦＩＦＯメモリ１６０は、
第１の実施形態〜第７の実施形態においてと同様に、入
力された映像データをＬピクチャー分だけ遅延する。
【０２３６】映像データ圧縮装置２（図１６，図１７）
の１ピクチャー分の圧縮符号化が終了するたびに、ホス
トコンピュータ２０には、第５の実施形態〜第７の実施
形態においてと同様に、エンコーダ制御部２２が算出し
たフラットネス、イントラＡＣおよびアクティビティ、
および、動き検出器１４が算出したＭＥ残差（統計量）
が入力される。ホストコンピュータ２０は、これらの指
標データを記憶する（図２８ａ）。さらに、ホストコン
ピュータ２０は、シーンチェンジが発生しておらず、ピ
クチャーシーケンスに変更が生じないと仮定して、第６
の実施形態においてと同様に、最適化された比例係数ε
I ，εP ，εB （第６の実施形態に示した式１４−１〜
式１４−３）を用いて、式１６−１〜式１６−３によ
り、シーンチェンジがないと仮定した場合の実難度デー
タＤj の値を近似し、予測する（図２８ｂ）。
【０２３７】具体的には、ホストコンピュータ２０は、
第１のＲＧＣＯＰのＩピクチャーからＮ枚目のピクチャ
ーはＩピクチャーに圧縮符号化され、Ｍの整数倍（ｎ×
Ｍ）番目のピクチャーはＰピクチャーに圧縮符号化さ
れ、これら以外のピクチャーはＢピクチャーに圧縮符号
化されると仮定し、それぞれＩピクチャー、Ｐピクチャ
ーおよびＢピクチャーに圧縮符号化されるピクチャーか
ら生成された指標データ、および、比例係数εI ，
εP ，εB を、式１６−１〜式１６−３に代入して実難
度データＤj を近似し、算出する。但し、Ｍは、エンコ
ーダ１８におけるシーンチェンジがない場合のＰピクチ
ャーの間隔を示す。
【０２３８】つまり、例えば、ホストコンピュータ２０
は、前のＲＧＣＯＰ（第１のＲＧＣＯＰ；ＲＧＣＯＰ＃
１）のＩピクチャーを基準としてピクチャーの枚数を計
数し、エンコーダ１８が、第２のＲＧＣＯＰ（ＲＧＣＯ
Ｐ＃２）の各ピクチャーをいずれのピクチャータイプに
圧縮符号化するかを仮定し、仮定したピクチャータイプ
に応じて、式１６−１〜式１６−３に示したように、指
標データにより実難度データＤj の値を近似し、予測す
る。
【０２３９】なお、ＲＧＣＯＰ内にシーンチェンジ部分
が存在する確率は、比較的、少ないと考えられるので、
ホストコンピュータ２０は、予測した実難度データＤj
に基づいて、ほとんどのＲＧＣＯＰに対する目標データ
量Ｔj を算出することになる（図２８ｆ）。また、実難
度データＤj は、式１（第１の実施形態）、式４（第２
の実施形態）または式１７−１〜式１７−３（第６の実
施形態）の分母の計算に用いられるのみであり、また、
後述するように、ホストコンピュータ２０は、ピクチャ
ータイプシーケンスの変更の有無が確定した段階で補正
を行うので、常に、目標データ量Ｔj の値を正確に算出
することができる。
【０２４０】第２のＲＧＣＯＰ（ＲＧＣＯＰ＃２）の各
ピクチャーの実難度データＤj の算出が終了すると、算
出した実難度データＤj または指標データに対して、第
３の実施形態および第４の実施形態に示した方法を適用
することにより、ホストコンピュータ２０は、第２のＲ
ＧＣＯＰにおけるシーンチェンジを検出することができ
る。第２のＲＧＣＯＰにおけるシーンチェンジの有無に
応じて、ホストコンピュータ２０は、シーンチェンジの
有無に応じて、エンコーダ１８を制御してピクチャータ
イプシーケンスの変更〔図８（Ｃ）〕を行う。このよう
なホストコンピュータ２０の処理により、ピクチャータ
イプシーケンスの変更の有無が分かり、各ピクチャーを
いずれのピクチャータイプに圧縮符号化するかが確定す
る（図２８ｃ）。
【０２４１】ホストコンピュータ２０は、ピクチャータ
イプシーケンスに変更がある場合には、記憶した指標デ
ータおよび変更後のピクチャータイプに基づいて、第２
のＲＧＣＯＰについて実難度データＤj の値を補正し
て、正しい実難度データＤj を算出し（図２８ｄ）、さ
らに、式１、式４または式１７−１〜式１７−３を用い
て、各ピクチャータイプに応じた第（Ｎ＋１）番目のピ
クチャーの目標データ量ＴN+1 (target bit)を算出し
（図２８ｅ）、エンコーダ１８の量子化制御回路１８０
に設定する。
【０２４２】具体的には、図８（Ｃ）に示したように、
ホストコンピュータ２０は、圧縮後にＰピクチャーでは
なく、Ｉピクチャーになるように変更されたピクチャー
の指標データを、式１６−１の代わりに式１６−２に代
入し、逆に、圧縮後にＩピクチャーではなく、Ｐピクチ
ャーになるように変更されたピクチャーの指標データ
を、式１６−２の代わりに式１６−１に代入して実難度
データＤj の値を補正する。
【０２４３】エンコーダ１８のＤＣＴ回路１６６は、第
１の実施形態〜第７の実施形態においてと同様に、ＤＣ
Ｔ処理を行う。量子化回路１６８は、ＤＣＴ処理された
映像データを、量子化制御回路１８０が目標データ量Ｔ
j に基づいて調節する量子化値Ｑj により量子化し、量
子化値Ｑj の平均値を算出する。可変長符号化回路１７
０は、第１の実施形態〜第７の実施形態においてと同様
に、変長符号化を行い、ほぼ、目標データ量Ｔj に近い
データ量の圧縮映像データＶＯＵＴを生成し、バッファ
メモリ１８２を介して出力する。
【０２４４】エンコーダ１８が、第ｊ番目のピクチャー
の圧縮符号化を終了すると、ホストコンピュータ２０
は、量子化値Ｑj の平均値と、圧縮符号化された第ｊ番
目のピクチャーのデータ量とに基づいて、式１４−１〜
式１４−３に示したようにグローバルコンプレクシティ
を算出する。さらに、ホストコンピュータ２０は、算出
したグローバルコンプレクシティにより、式１５−１〜
式１５−３に示したように比例係数εI ，εP ，εB を
更新し、最適化する。第６の実施形態においてと同様
に、更新された比例係数εI ，εP ，εB は、次のピク
チャーの圧縮符号化の際の変換式（式１６−１〜式１６
−３）に反映される。
【０２４５】図２９を参照して、第８の実施形態におけ
るホストコンピュータ２０の処理内容をさらに説明す
る。図２９は、第８の実施形態における映像データ圧縮
装置２のホストコンピュータ２０（図１６）の処理内容
を示すフローチャート図である。なお、図７において
は、第６の実施形態に示したグローバルコンプレクシテ
ィの算出処理等は省略されている。
【０２４６】図２９に示すように、第８の実施形態にお
けるホストコンピュータ２０の処理は、第１段階（Ｓ４
００）および第２段階（Ｓ４２０）に分かれており、第
１段階においては、シーンチェンジがなく、ピクチャー
タイプシーケンスに変更がない仮定して実難度データＤ
j を予測する処理が行われ、第２段階においては、シー
ンチェンジが生じ、ピクチャータイプシーケンスが変更
された場合に、実難度データＤj の値を補正する処理が
行われる。
【０２４７】第１段階（Ｓ４００；Ｓ４０２〜Ｓ４１
２）は、シーンチェンジがない場合の実難度データＤj
を予測する処理であって、第１段階のステップ４０２
（Ｓ４０２）において、ホストコンピュータ２０は、第
（ｊ＋Ｌ）番目のピクチャーのＭＥ残差あるいはイント
ラＡＣ等の指標データ（統計量）をエンコーダ制御部２
２または動き検出器１４から取り込み、記憶する。ステ
ップ４０４（Ｓ４０４）において、ホストコンピュータ
２０は、第〔ｊ＋Ｌ（ｊ＋Ｎ）〕番目のピクチャーがＢ
ピクチャーに圧縮符号化されるか否かを判断する。第
（ｊ＋Ｌ）番目のピクチャーがＢピクチャーに圧縮符号
化される場合にはＳ４０６の処理に進み、Ｂピクチャー
に圧縮符号化されない場合にはＳ４０８の処理に進む。
【０２４８】ステップ４０６（Ｓ４０６）において、ホ
ストコンピュータ２０は、第（ｊ＋Ｌ）番目のピクチャ
ーがＢピクチャーに圧縮符号化されると予測し、式１６
−３により実難度データＤj を近似し、算出する。ステ
ップ４０８（Ｓ４０８）において、ホストコンピュータ
２０は、前のＲＧＣＯＰにおいてＩピクチャーに圧縮符
号化されるピクチャーから、現在のＲＧＣＯＰの第（ｊ
＋Ｌ）番目のピクチャーまでの間のピクチャーの枚数
（間隔）が、Ｎ枚であるか否かを判断する。間隔がＮ枚
である場合には、Ｓ４１２の処理に進み、Ｎ枚でない場
合にはＳ４１０の処理に進む。
【０２４９】ステップ４１０（Ｓ４１０）において、ホ
ストコンピュータ２０は、第（ｊ＋Ｌ）番目のピクチャ
ーがＰピクチャーに圧縮符号化されると予測し、式１６
−２により実難度データＤj を近似し、算出する。ステ
ップ４１２（Ｓ４１２）において、ホストコンピュータ
２０は、第（ｊ＋Ｌ）番目のピクチャーがＩピクチャー
に圧縮符号化されると予測し、式１６−１により実難度
データＤj を近似し、算出する。
【０２５０】第２段階（Ｓ４２０；Ｓ４２２〜Ｓ４３
４）は、第１段階で予測した実難度データＤj を補正す
る処理であって、第２段階のステップ４２２（Ｓ４２
２）において、ホストコンピュータ２０は、新たなＲＧ
ＣＯＰが始まったか否かを判断し、始まらない場合には
Ｓ４３０の処理に進み、始まった場合にはＳ４２４の処
理に進む。ステップ４２４（Ｓ４２４）において、ホス
トコンピュータ２０は、Ｉピクチャーの位置が変わるよ
うにピクチャータイプシーケンスが変更されたか否かを
判断し、Ｉピクチャーの位置が変わるようにピクチャー
タイプシーケンスが変更された場合にはＳ４２６の処理
に進み、変更されない場合にはＳ４３０の処理に進む。
【０２５１】ステップ４２６（Ｓ４２６）において、ホ
ストコンピュータ２０は、新たにＩピクチャーに圧縮符
号化されるピクチャーについて、式１６−１により実難
度データＤj を近似し、算出する。ステップ４２８（Ｓ
４２８）において、ホストコンピュータ２０は、新たに
Ｐピクチャーに圧縮符号化されるピクチャーについて、
式１６−２により実難度データＤj を近似し、算出す
る。
【０２５２】ステップ４３０（Ｓ４３０）において、ホ
ストコンピュータ２０は、式１、式４または式１７−１
〜式１７−３により、第ｊ番目のピクチャーに対する目
標データ量Ｔj を算出し、エンコーダ１８（図１６，図
１７）の量子化制御回路１８０に設定する。ステップ４
３２（Ｓ４３２）において、エンコーダ１８は、量子化
制御回路１８０に設定された目標データ量Ｔj に基づい
て第ｊ番目のピクチャーを圧縮符号化する。ステップ４
３４（Ｓ４３４）において、ホストコンピュータ２０
は、数値ｊをインクリメントする。
【０２５３】なお、第８の実施形態においては、映像デ
ータ圧縮装置２のホストコンピュータ２０は、シーンチ
ェンジがあった場合に、圧縮後のピクチャーが変更され
たピクチャーの実難度データＤj のみを補正する処理を
行うが、処理時間に余裕があれば、ピクチャータイプシ
ーケンスが確定した後に、全てのピクチャーの実難度デ
ータＤj を算出するように変形することができる。ま
た、第８の実施形態に示した映像データ圧縮装置２の動
作についても、第３の実施形態〜第７の実施形態に示し
たものと同様な変形が可能である。また、第１の実施形
態〜第７の実施形態においてそれぞれ説明した映像デー
タ圧縮装置１，２，３（図１〜図３，図１６，図１７，
図２５，図２６）の処理内容は、互いに矛盾を生じない
限り、組み合わせることが可能である。
【０２５４】以上述べたように、第８の実施形態におけ
る映像データ圧縮装置２の動作によれば、第５の実施形
態〜第７の実施形態に示した映像データ圧縮装置２の動
作と同じ効果を得られる他、これらの実施形態における
よりもさらに正確な目標データ量Ｔj が算出でき、しか
も、シーンチェンジ部分の圧縮映像データの品質が低下
しない。
【０２５５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る映像
データ圧縮装置およびその方法によれば、２パスエンコ
ードによらずに、所定のデータ量以下に音声・映像デー
タを圧縮符号化することができる。また、本発明に係る
映像データ圧縮装置およびその方法によれば、ほぼ実時
間的に映像データを圧縮符号化することができ、しか
も、伸長復号後に高品質な映像を得ることができる。ま
た、本発明に係る映像データ圧縮装置およびその方法に
よれば、２パスエンコードによらずに、圧縮符号化後の
データ量を見積もって圧縮率を調節し、圧縮符号化処理
を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る映像データ圧縮装置の構成を示す
図である。
【図２】図１に示した簡易２パス処理部のエンコーダの
構成を示す図である。
【図３】図１に示したエンコーダの構成を示す図であ
る。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、第１の実施形態における映
像データ圧縮装置の簡易２パスエンコードの動作を示す
図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、第２の実施形態における映
像データ圧縮装置の予測簡易２パスエンコードの動作を
示す図である。
【図６】第２の実施形態における映像データ圧縮装置
（図１）の動作を示すフローチャートである。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、第２の実施形態における予
測簡易２パスエンコード方式、および、第３の実施形態
における改良予測簡易２パスエンコード方式による、シ
ーンチェンジの前後のピクチャーに対する圧縮符号化を
示す図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｃ）は、エンコーダ制御部（図１）
による編集映像データのピクチャーの順序の入れ替え処
理、および、ホストコンピュータによるピクチャータイ
プの変更処理を示す図である。
【図９】編集映像データのシーンチェンジ部分付近の実
難度データの値の経時的な変化を例示する図である。
【図１０】ホストコンピュータ（図１）が、編集映像デ
ータにシーンチェンジが発生する場合に、実難度データ
Ｄ1 〜Ｄ15に基づいて予測難度データＤ’16〜Ｄ’30を
算出する方法、および、編集映像データにシーンチェン
ジが発生しない場合の予測難度データＤ’16〜Ｄ’30を
算出する方法を示す図である。
【図１１】第３の実施形態における改良予測簡易２パス
エンコード方式における総和値Ｓｕｍi の予測および目
標データ量Ｔi の算出に係る処理内容を示す第１のフロ
ーチャート図である。
【図１２】第３の実施形態における改良予測簡易２パス
エンコード方式における総和値Ｓｕｍi の予測および目
標データ量Ｔi の算出に係る処理内容を示す第２のフロ
ーチャート図である。
【図１３】シーンチェンジがＰピクチャーで生じた場合
に、その前後における実難度データＤj （○印）と予測
難度データＤ’j （×印）との関係を、圧縮符号化の順
に例示する図である。
【図１４】シーンチェンジがＩピクチャーで生じた場合
に、その前後における実難度データＤj （○印）と予測
難度データＤ’j （×印）との関係を、圧縮符号化の順
に例示する図である。
【図１５】第４の実施形態における映像データ圧縮装置
（図１）のホストコンピュータによるシーンチェンジ検
出処理の内容を示すフローチャート図である。
【図１６】第５の実施形態における本発明に係る映像デ
ータ圧縮装置の構成の概要を示す図である。
【図１７】図１６に示した映像データ圧縮装置の圧縮符
号化部の詳細な構成を示す図である。
【図１８】図１および図１６に示した映像データ圧縮装
置により、Ｐピクチャーを生成する際のＭＥ残差と実難
度データＤj との相関関係を示す図である。
【図１９】図１および図１６に示した映像データ圧縮装
置により、Ｂピクチャーを生成する際のＭＥ残差と実難
度データＤj との相関関係を示す図である。
【図２０】フラットネスの計算方法を示す図である。
【図２１】図１および図１６に示した映像データ圧縮装
置により、Ｉピクチャーを生成する際のフラットネスと
実難度データＤj との相関関係を示す図である。
【図２２】図１および図１６に映像データ圧縮装置によ
り、Ｉピクチャーを生成する際のイントラＡＣと実難度
データＤj との相関関係を示す図である。
【図２３】第６の実施形態における映像データ圧縮装置
（図１７）の圧縮符号化処理の内容を、ピクチャーの符
号化順に示す図である。
【図２４】第６の実施形態における映像データ圧縮装置
のホストコンピュータ（図１７）の処理内容を示すフロ
ーチャート図である。
【図２５】第７の実施形態における本発明に係る映像デ
ータ圧縮装置の構成を示す図である。
【図２６】図２５に示したエンコーダの構成を示す図で
ある。
【図２７】目標データ量算出回路（図２６）が算出する
ＰピクチャーおよびＢピクチャーの重み付け係数Ｋp ，
ＫB を示す図である。
【図２８】第８の実施形態における映像データ圧縮装置
（図１７）の圧縮符号化動作を符号化順に示す図であ
る。
【図２９】第８の実施形態における映像データ圧縮装置
のホストコンピュータ（図１７）の処理内容を示すフロ
ーチャート図である。
【符号の説明】
１，２…映像データ圧縮装置、１０，２４…圧縮符号化
部、１２，２２…エンコーダ制御部、１４…動き検出
器、１６…簡易２パス処理部、１６０…ＦＩＦＯメモ
リ、１６２，１８，２６…エンコーダ、２６０…量子化
制御部、２６２…ＧＣ算出回路、２６４…目標データ量
算出回路、２６６…量子化インデックス生成回路、１６
４…加算回路、１６６…ＤＣＴ回路、１６８…量子化回
路、１７０…可変長符号化回路、１７２…逆量子化回
路、１７４…逆ＤＣＴ回路、１７６…加算回路、１７８
…動き補償回路、１８０…量子化制御回路、１８２…バ
ッファメモリ、２０…ホストコンピュータ。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】非圧縮映像データを、所定の圧縮方式によ
    り、複数の種類のピクチャー（Ｉフレーム、Ｐフレーム
    およびＢフレーム）を所定の順番で含むピクチャータイ
    プシーケンスの圧縮映像データに圧縮する映像データ圧
    縮装置であって、 前記ピクチャータイプそれぞれの圧縮後のデータ量に対
    応し、前記非圧縮映像データの難しさを示す難度データ
    を算出する難度データ算出手段と、 算出した前記ピクチャータイプそれぞれの難度データ、
    および、前記ピクチャータイプそれぞれの圧縮後のデー
    タ量を重み付けする重み付け係数に基づいて、前記ピク
    チャータイプそれぞれのピクチャーの圧縮後のデータ量
    の目標値を算出する目標値算出手段と、 前記非圧縮映像データのピクチャータイプそれぞれのピ
    クチャーを、所定の圧縮方法により、圧縮後のデータ量
    が算出した前記ピクチャータイプの目標値になるように
    圧縮して前記圧縮映像データを生成する圧縮手段と、 生成した圧縮映像データのデータ量に基づいて、前記ピ
    クチャータイプそれぞれの重み付け係数を更新する重み
    付け係数更新手段とを有する映像データ圧縮装置。
  2. 【請求項２】前記重み付け係数更新手段は、少なくとも
    Ｐピクチャーの重み付け係数Ｋp およびＢピクチャーの
    重み付け係数ＫB を、圧縮後のデータ量を多くできる場
    合、および、非圧縮映像データの映像の動きが大きい場
    合に、圧縮後のＰピクチャーおよびＢピクチャーの圧縮
    後のデータ量が多くなる値とする請求項１に記載の映像
    データ圧縮装置。
  3. 【請求項３】前記重み付け係数更新手段は、少なくとも
    Ｐピクチャーの重み付け係数Ｋp およびＢピクチャーの
    重み付け係数ＫB それぞれを、所定数のピクチャーごと
    に均等に配分したデータ量Ｇに対する所定数の難度デー
    タＤk の加算値ΣＤk の比率ｘ（ｘ＝ΣＤk ／Ｇ）と、
    最新のＩピクチャーの難度データに対する最新のＰピク
    チャーの難度データの比率（ＤI ／Ｄp ）、および、Ｉ
    ピクチャーの難度データに対する最新のＢピクチャーの
    難度データの比率（ＤI ／ＤB ）とに基づいて算出し、
    更新する請求項２に記載の映像データ圧縮装置。
  4. 【請求項４】前記重み付け係数更新手段は、Ｐピクチャ
    ーおよびＢピクチャーの重み付け係数Ｋp ，ＫB にそれ
    ぞれ上限値Ｌp ，ＬB を設け、算出した前記重み付け係
    数Ｋ p ，ＫB が前記上限値Ｌp ，ＬB を超える場合に、
    前記上限値Ｌp ，ＬB を超えた前記重み付け係数Ｋp ，
    ＫB の値を前記上限値Ｌp ，ＬB とする請求項３に記載
    の映像データ圧縮装置。
  5. 【請求項５】前記目標値算出手段は、Ｉピクチャー、Ｐ
    ピクチャーおよびＢピクチャーの目標値Ｔj を、Ｐピク
    チャーの重み付け係数Ｋp 、Ｂピクチャーの重み付け係
    数Ｋ B 、第ｊ番目のピクチャーの難度データＤj 、最新
    のＩピクチャーの難度データＤI 、各ピクチャーに均等
    に配分した場合のデータ量Ｒj 、所定数のＰピクチャー
    の難度データを加算した加算値ΣＤp 、および、所定数
    のＢピクチャーの難度データを加算した加算値ΣＤB に
    基づいて算出する請求項１に記載の映像データ圧縮装
    置。
  6. 【請求項６】前記目標値算出手段は、 Ｉピクチャーの第ｊ番目のピクチャーの目標値Ｔj を第
    １の数式〔Ｔj ＝ＫpＫB Ｄj Ｒj ／（Ｋp ＫB ＤI ＋
    ＫB ΣＤp ＋Ｋp ΣＤB ）〕により算出し、 Ｐピクチャーの第ｊ番目のピクチャーの目標値Ｔpjを第
    ２の数式〔Ｔj ＝ＫBＤB Ｒj ／（Ｋp ＫB ＤI ＋ＫB
    ΣＤp ＋Ｋp ΣＤB ）〕により算出し、 Ｂピクチャーの第ｊ番目のピクチャーの目標値Ｔj を第
    ３の数式〔Ｔj ＝ＫpＤB Ｒj ／（Ｋp ＫB ＤI ＋ＫB
    ΣＤp ＋Ｋp ΣＤB ）〕により算出する請求項５に記載
    の映像データ圧縮装置。
  7. 【請求項７】非圧縮映像データを、所定の圧縮方式によ
    り、複数の種類のピクチャー（Ｉフレーム、Ｐフレーム
    およびＢフレーム）を所定の順番で含むピクチャータイ
    プシーケンスの圧縮映像データに圧縮する映像データ圧
    縮方法であって、 前記ピクチャータイプそれぞれの圧縮後のデータ量に対
    応し、前記非圧縮映像データの難しさを示す難度データ
    を算出し、 算出した前記ピクチャータイプそれぞれの難度データ、
    および、前記ピクチャータイプそれぞれの圧縮後のデー
    タ量を重み付けする重み付け係数に基づいて、前記ピク
    チャータイプそれぞれのピクチャーの圧縮後のデータ量
    の目標値を算出し、 前記非圧縮映像データのピクチャータイプそれぞれのピ
    クチャーを、所定の圧縮方法により、圧縮後のデータ量
    が算出した前記ピクチャータイプの目標値になるように
    圧縮して前記圧縮映像データを生成し、 生成した圧縮映像データのデータ量に基づいて、前記ピ
    クチャータイプそれぞれの重み付け係数を更新する映像
    データ圧縮方法。
  8. 【請求項８】少なくともＰピクチャーの重み付け係数Ｋ
    p およびＢピクチャーの重み付け係数ＫB を、圧縮後の
    データ量を多くできる場合、および、非圧縮映像データ
    の映像の動きが大きい場合に、圧縮後のＰピクチャーお
    よびＢピクチャーの圧縮後のデータ量が多くなる値とす
    る請求項７に記載の映像データ圧縮方法。
  9. 【請求項９】少なくともＰピクチャーの重み付け係数Ｋ
    p およびＢピクチャーの重み付け係数ＫB それぞれを、
    所定数のピクチャーごとに均等に配分したデータ量Ｇに
    対する所定数の難度データＤk の加算値ΣＤk の比率ｘ
    （ｘ＝ΣＤk ／Ｇ）と、最新のＩピクチャーの難度デー
    タに対する最新のＰピクチャーの難度データの比率（Ｄ
    I ／Ｄp ）、および、Ｉピクチャーの難度データに対す
    る最新のＢピクチャーの難度データの比率（ＤI ／
    ＤB ）とに基づいて算出し、更新する請求項８に記載の
    映像データ圧縮方法。
  10. 【請求項１０】ＰピクチャーおよびＢピクチャーの重み
    付け係数Ｋp ，ＫB にそれぞれ上限値Ｌp ，ＬB を設
    け、算出した前記重み付け係数Ｋp ，ＫB が前記上限値
    Ｌp ，Ｌ B を超える場合に、前記上限値Ｌp ，ＬB を超
    えた前記重み付け係数Ｋp ，ＫBの値を前記上限値
    Ｌp ，ＬB とする請求項９に記載の映像データ圧縮方
    法。
  11. 【請求項１１】Ｉピクチャー、ＰピクチャーおよびＢピ
    クチャーの目標値Ｔj を、Ｐピクチャーの重み付け係数
    Ｋp 、Ｂピクチャーの重み付け係数ＫB 、第ｊ番目のピ
    クチャーの難度データＤj 、最新のＩピクチャーの難度
    データＤI 、各ピクチャーに均等に配分した場合のデー
    タ量Ｒj 、所定数のＰピクチャーの難度データを加算し
    た加算値ΣＤp 、および、所定数のＢピクチャーの難度
    データを加算した加算値ΣＤB に基づいて算出する請求
    項７に記載の映像データ圧縮方法。
  12. 【請求項１２】Ｉピクチャーの第ｊ番目のピクチャーの
    目標値Ｔj を第１の数式〔Ｔj ＝ＫpＫB Ｄj Ｒj ／
    （Ｋp ＫB ＤI ＋ＫB ΣＤp ＋Ｋp ΣＤB ）〕により算
    出し、 Ｐピクチャーの第ｊ番目のピクチャーの目標値Ｔpjを第
    ２の数式〔Ｔj ＝ＫBＤB Ｒj ／（Ｋp ＫB ＤI ＋ＫB
    ΣＤp ＋Ｋp ΣＤB ）〕により算出し、 Ｂピクチャーの第ｊ番目のピクチャーの目標値Ｔj を第
    ３の数式〔Ｔj ＝ＫpＤB Ｒj ／（Ｋp ＫB ＤI ＋ＫB
    ΣＤp ＋Ｋp ΣＤB ）〕により算出する請求項１１に記
    載の映像データ圧縮方法。
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