JPH11317942A

JPH11317942A - 画像符号化装置

Info

Publication number: JPH11317942A
Application number: JP3556699A
Authority: JP
Inventors: Eiji Miyakoshi; 英司宮越; Akihiro Watabe; 彰啓渡部
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-02-19
Filing date: 1999-02-15
Publication date: 1999-11-16

Abstract

(57)【要約】【課題】符号化データを復号することなく符号化デー
タを受け手メディアのビットレートに調整できる画像符
号化装置を提供する。【解決手段】目標ビット決定手段４により受け手メデ
ィア２のビットレート情報からピクチャタイプごとの目
標ビット量Ｂとブロックごとの目標ビット量Ｃを算出す
る。送り手メディア１のビットストリームからストリー
ム分離手段３によりビデオストリーム８を分離し、ビッ
ト量調整手段５に入力する。ビット量調整手段５はピク
チャごとのデータ量Ａをカウントし、ＡとＢを比較す
る。Ａ＜Ｂであれば、ブロックごとにＥＯＢ付加を調整
してビット量を調整し、または、マクロブロックごとに
ＣＢＰ変更、ランレベル変更などの手段によりビット量
を調整する。Ｂ＜＝Ａであり、かつ受け手メディアが固
定レートであれば、ダミーデータを付加してピクチャの
ビットレートをＡに調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、符号化データの転
送レートを受け手のメディアが扱うビットレートに応じ
て調整しつつ当該符号化データを転送する画像符号化装
置に関する。ここでメディアとは、蓄積媒体、ネットワ
ークなどのデータキャリアを含む。

【０００２】

【従来の技術】近年、記録メディアの高密度化、大容量
化と、ＭＰＥＧ２(Moving Picture Experts Group 2)な
どのデジタル動画像圧縮技術により、従来のＣＤ−ＲＯ
Ｍと同じサイズの光ディスクに１２０分以上の映像を、
Ｓ−ＶＨＳ並みの画質で格納できるＤＶＤ（デジタルビ
デオディスク）等のディジタル記憶システム、記憶媒体
がすでに実用化されている。また、ＤＶＤなどのランダ
ムアクセスが可能な記憶媒体は、磁気テープ記憶媒体と
比較して複製が容易なことから、複製ソフトの量産性が
格段に優れている。

【０００３】デジタル技術の進展は、一方で放送分野に
おいても、格段の進展をもたらしており、一部の放送メ
ディアでは、すでにＭＰＥＧ２などのデジタル動画像圧
縮技術を用いたデータの配信が実用段階に入っており、
将来的には放送局のビデオサーバーにＤＶＤが用いられ
るものと考えられている。

【０００４】一般に、伝送路は、１チャンネル当りの伝
送レートを出来る限り少なくすることを通じて経済的な
運用を図る必要があることから、データ伝送において、
固定レートを採用することが多い。この固定レート符号
化により、ＭＰＥＧの場合では、Ｉ、Ｐ、Ｂピクチャに
対して目標となるある一定のビット量を割り付けること
とし、その目標ビット量に近づけるようにレートコント
ーロールすることが行われる。

【０００５】一方、ＤＶＤ等のディジタル記憶において
は、可変レート符号化技術が用いられている。可変レー
ト符号化とは、ＭＰＥＧの場合、フレーム間でオブジェ
クトの動きの激しい複雑なものに多くのビット量を割り
付け、簡単なものに少ないビット量を割り付けた符号化
を行うことで、データを効率良く圧縮して高画質にする
ものである。

【０００６】固定レートの伝送メディアを利用して、可
変レート符号化技術を用いているＤＶＤなどの記憶媒体
上のデータを伝送する場合には整合性が保てない場合が
ある。従来技術では、データ伝送に先立ち、可変レート
符号化されたデータを固定レート符号化すればよい。つ
まり、ＤＶＤに蓄積された可変レート符号化されたデー
タを一旦復号化し、得られた復号画像信号をデジタル動
画像圧縮装置で再び固定レートに再符号化して固定レー
トの伝送路で伝送する方法が考えられる。

【０００７】また、従来技術において、高いビットレー
トのメディアから低いビットレートのメディアへ符号化
データを転送、記録する場合も、符号化データを一旦復
号化し、得られた復号画像信号を、画像圧縮装置により
その低いビットレートとなるように符号化を行った後
に、再符号化データを転送する方法が考えられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来技術の方法では、転送元メディアの符号化データを
一旦復号化するための画像復号装置および得られた復号
画像信号を転送先メディアのビットレートに合わせて再
び符号化する画像圧縮装置が新たに必要となり、コスト
の上昇を招き、また処理工数が余計に増えるという問題
があった。

【０００９】本発明は、上記問題点を解決すべくなされ
たもので、再符号化という方法を用いずに、可変レート
符号化データを固定レート符号化データに変換してデー
タを伝送する画像符号化装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】また、本発明は、ビットレートの異なる２
つのメディア間のデータ転送において、再符号化という
方法を用いずに、ビットレートを受け手のメディアが扱
うビットレート以下に調整して符号化データを伝送する
画像符号化装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明にかかる画像符号化装置は、変換するビット
レートと変換対象のブロック数からブロックあたりの目
標ビット量を算出する目標ビット量決定手段と、ビット
ストリームを監視してブロックあたりのビット量が前記
目標ビット量になったときにブロックデータ中にブロッ
ク終了を示す終了識別子を付加し、前記付加された終了
識別子に後続する符号を削除するビット量調整手段とを
備えたことを特徴とする。

【００１２】上記構成により、データを復号化すること
なく、簡単なシステム構成のみでブロックあたりのビッ
ト量を調整することにより、画像符号化データの転送レ
ートを受け手のメディアが扱うビットレートに調整する
ことができる。

【００１３】また、本発明の画像符号化装置は、変換す
るビットレートと変換対象のマクロブロック数からマク
ロブロックあたりの目標ビット量を算出する目標ビット
量決定手段と、ビットストリームを監視してマクロブロ
ックあたりのビット量が前記目標ビット量になったとき
にマクロブロック情報であるコードブロックパターンを
変更し、前記コードブロックが変更されたブロックの符
号を削除するビット量調整手段とを備えたことを特徴と
する。

【００１４】上記構成により、データを復号化すること
なく、簡単なシステム構成のみでマクロブロックあたり
のビット量を調整することにより、画像符号化データの
転送レートを受け手のメディアが扱うビットレートに調
整することができる。

【００１５】また、本発明の画像符号化装置は、変換す
るビットレートと変換対象のブロック数からブロックあ
たりの目標ビット量を算出する目標ビット量決定手段
と、一符号あたりのラン・レベル情報をより低いラン・
レベル情報に変換して符号あたりのビット量を削減して
ブロックあたりのビット量を前記目標ビット量となるよ
うにビット量を削減するビット量調整手段とを備えたこ
とを特徴とする。

【００１６】上記構成により、データを復号化すること
なく、簡単なシステム構成のみで符号あたりのビット量
を削減してブロックあたりのビット量を調整することに
より、画像符号化データの転送レートを受け手のメディ
アが扱うビットレートに調整することができる。

【００１７】また、本発明にかかる画像符号化装置は、
変換するビットレートと変換対象のマクロブロック数か
らマクロブロックあたりの目標ビット量を算出する目標
ビット量決定手段と、一符号あたりのラン・レベル情報
をより低いラン・レベル情報に変換して符号あたりのビ
ット量を削減してマクロブロックあたりのビット量を前
記目標ビット量となるようにビット量を削減するビット
量調整手段とを備えたことを特徴とする。

【００１８】上記構成により、データを復号化すること
なく、簡単なシステム構成のみで符号あたりのビット量
を削減してマクロブロックあたりのビット量を調整する
ことにより、画像符号化データの転送レートを受け手の
メディアが扱うビットレートに調整することができる。

【００１９】次に、前記画像符号化装置は、符号化終了
コード付近の符号に対してのみ、前記ビット量調整手段
を行なうことが好ましい。

【００２０】上記構成により、ＤＣＴ係数の性質から、
データの高周波成分のみを処理することにより、画質を
高く保つことができる。

【００２１】次に、前記画像符号化装置は、前記ビット
量調整手段を繰り返すことによりビット量を削減するこ
とが好ましい。

【００２２】上記構成により、一度の処理による符号あ
たりのビット量の削減で前記変換するレートが達成でき
ない場合でも、複数回行うことにより確実に変換するレ
ートを達成することができる。

【００２３】次に、前記目標ビット量決定手段におい
て、イントラ符号化画像データ量と順方向予測画像デー
タ量とを不変として双方向予測画像データのみを用いて
ビットレート変換後のビット量を達成するための双方向
予測画像データに対する目標ビット量を算出し、前記ビ
ット量調整手段において双方向予測画像データに対して
のみをビット量を削減する処理を行うことが好ましい。

【００２４】上記構成により、イントラ符号化画像デー
タと順方向予測画像データが不変であるので、画質の劣
化を小さく抑えることができる。

【００２５】次に、前記ビットレートが固定レートであ
って、転送先メディアのビットレートの方が転送元メデ
ィアのビットレートより高い場合、前記ビット量調整手
段は、転送データのビットレートが前記転送先メディア
のビットレートとなるようにダミーデータを付加するこ
とが好ましい。

【００２６】上記構成により、可変レート符号化データ
を受け手のメディアが扱う固定レート符号化データに変
換してデータを伝送することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下、本発明の
実施形態にかかる画像符号化装置について、図面を参照
しながら説明する。以下、本実施形態１において、最初
に本発明の画像符号化装置の基本動作を述べ、次に、具
体的な実施形態として、ビット量調整手段としてブロッ
ク中のＥＯＢ（End of block：ブロック終了コード）を
利用する装置構成例について述べる。なお、実施形態２
以下では別のビット量調整手段を利用する装置構成例に
ついて述べる。

【００２８】まず、本発明の画像符号化装置の基本動作
を述べる。図１は、本発明の画像符号化装置の基本動作
を説明する図であり、本発明の画像符号化装置を用い
て、２つのビットレートの異なるメディア間で符号化デ
ータを転送する処理の概要を示したブロック図である。
１が送り手となるメディアであり、２が受け手となるメ
ディアである。ＤＶＤやハードディスク等のディジタル
記録メディア、ケーブル放送の伝送路メディアなど、メ
ディアの形態は問わない。また、送り手メディア１、受
け手メディア２が扱う符号化データは可変レートであっ
ても固定レートであってもよい。また、データは、画像
データだけでなく音声データも含んでいても良い。３は
ビットストリーム分離手段であり、入力された符号化デ
ータをビデオストリーム８とオーディオストリーム９に
分離する。なお、音声データの圧縮は、一般に、固定レ
ートで扱われており、また、データ量も高々数１００k
ビット／秒であるので、本実施形態では、特に触れず、
ビデオデータを中心に説明する。

【００２９】６は本発明の画像符号化装置であって、目
標ビット量決定手段４と、ビット量調整手段５を備えて
いる。７はビットストリーム結合手段であり、分離した
ビデオストリーム８とオーディオストリーム９を結合・
合成する。１０は本発明の画像符号化装置６を適用した
装置全体のモジュールである。

【００３０】送り手メディア１から符号化データがモジ
ュール１０に入力されると、ストリーム分離手段３によ
りビデオストリーム８とオーディオストリーム９と分離
され、ビデオストリーム８は画像符号化装置６に入力さ
れる。画像符号化装置６の詳細な構成、動作は図２を用
いて後述するが、画像符号化装置６の処理動作の概要
は、あらかじめ受け手メディア２の扱うビットレートに
応じて目標ビット量決定手段４により目標ビット量を定
めておく。入力された符号化データのビットレートと目
標ビット量との比較結果に基づいてビット量調整手段５
により、ビット量を調整して所定のビットレートに変換
し、ストリーム結合手段７に出力する。なお、前記比較
結果によりビット量調整が必要ない場合はビット量を調
整せずにストリーム結合手段７にスルーさせる。ストリ
ーム結合手段７はビデオストリーム８をオーディオスト
リーム９に結合した後、受け手メディア２に符号化デー
タを渡す。

【００３１】上記のビット量の調整は、以下に従う。

【００３２】（１）入力された符号化データのビットレ
ートが受け手メディア２のビットレートより大きい場合
は、ビット調整手段５により受け手メディア２のビット
レートを満たすように、入力された符号化データのビッ
ト量を削減する。

【００３３】（２）受け手メディア２の扱うデータが可
変レートであり、入力された符号化データのビットレー
トが受け手メディア２のビットレート以下の場合は、ビ
ット調整手段５によるビット量調整は行わず、符号化デ
ータをスルーさせる。

【００３４】（３）受け手メディア２の扱うデータが固
定レートであり、入力された符号化データのビットレー
トが受け手メディア２のビットレート以下の場合は、ビ
ット調整手段５により受け手メディア２のビットレート
まで入力された符号化データに対してダミーデータを付
加してビット量を調整する。

【００３５】以上が本発明の画像符号化装置の基本動作
である。

【００３６】ビット調整手段は、処理単位、ビット量調
整方法に応じて複数のバリエーションが可能である。以
下、本実施形態１は、処理単位をブロック単位とし、符
号化データのブロックごとに目標ビット量を定め、必要
に応じてブロック終了コードＥＯＢを利用してビット量
を削減する構成例を示す。

【００３７】まず、ＥＯＢについて簡単に説明してお
く。

【００３８】図４は、扱われるビデオストリーム８のデ
ータ構造の例を示している。これは、ＭＰＥＧなどにお
いて広く用いられているデータ形式である。

【００３９】図４に示すように、ビデオデータのビット
ストリームは、シーケンス層１１、ＧＯＰ(Group Of Pi
ctures)層１２、ピクチャ層１３、スライス層１４、マ
クロブロック層１５、ブロック層１６で構成されてい
る。シーケンス層１１は、画面フォーマット等を規定す
るものである。ＧＯＰ層１２は、一般に、ランダムアク
セスの単位となる画面グループの最小単位を示すもので
ある。ピクチャ層１３は、１枚の画面に共通な属性を与
えるもので、例えば、画面符号化モード（イントラモー
ド、インターモードなどのピクチャータイプ）等の情報
を含む。スライス層１４は、１枚の画面を任意の長さに
分割した小画面に共通の情報（例えば、量子化特性値）
等を含む。マクロブロック層１５は、例えば、動きベク
トル値などの情報が含まれている。ブロック層１６は、
画像データが格納されており、画像データの大半の領域
が含まれている。このブロック層１６には当該ブロック
に含まれているデータの終了を示すブロック終了コード
ＥＯＢが付加されている。本実施形態１では、このＥＯ
Ｂを利用してブロック層１６に含まれるビット量、つま
りブロック単位ごとにビット量を調整し、ビデオストリ
ーム８全体のビット量を調整するものである。

【００４０】図２は、本実施形態１の画像符号化装置６
の詳細ブロック図である。図３は画像符号化装置６の処
理動作のフローチャートである。

【００４１】図２において、２１は目標ビット量決定
部、２２はピクチャタイプ判定・ビット量カウント部、
２３はピクチャビット量比較器、２４はＥＯＢ付加部、
２５はダミーデータ付加部である。目標ビット量決定部
２１が目標ビット量決定手段に相当し、ピクチャタイプ
判定・ビット量カウント部２２、ピクチャビット量比較
器２３、ＥＯＢ付加部２４およびダミーデータ付加部２
５がビット量調整手段に相当する。

【００４２】目標ビット量決定部２１は、あらかじめ受
け手メディア２のビットレート情報を受け付け、ピクチ
ャタイプごとに、そのピクチャ単位の目標ビット量Ｂと
ブロック毎の目標ビット量Ｃを算出・保持する。

【００４３】ピクチャタイプ判定・ビット量カウント部
２２は、ビットストリーム中の情報から処理中の画像デ
ータのピクチャタイプを検知し、さらに当該ピクチャの
ビット量Ａをカウントする。

【００４４】ピクチャビット量比較器２３は、カウント
したビット量Ａと、当該ピクチャタイプの目標ビット量
Ｂとを比較し、比較結果に応じてイネーブル信号を出力
する。

【００４５】ＥＯＢ付加部２４は、ピクチャビット量比
較器２３の比較においてＡ＞Ｂの場合にイネーブルとな
り、ビットストリームのビット量をブロックごとにカウ
ントして、ブロック目標ビット量Ｃと比較し、ブロック
目標ビット量Ｃに達したときに強制的にブロックデータ
の終了を示すＥＯＢを付加してそのブロックの後続デー
タを削除する。

【００４６】ダミーデータ付加部２５は、ピクチャビッ
ト量比較器２３の比較においてＢ＜＝Ａの場合にイネー
ブルとなり、ビットストリームのビット量をブロックご
とにカウントしてブロック目標ビット量Ｃと比較し、ブ
ロック目標ビット量Ｃに未達であるのにＥＯＢがあった
場合に、強制的にダミーデータを挿入し、ブロック毎の
データを目標ビット量Ｃに調整する。

【００４７】図３は、画像符号化装置６の処理動作を示
すフローチャートである。

【００４８】ステップＳ３０１において、受け手メディ
ア２のビットレート情報を基に、目標ビット量決定部２
１によりピクチャタイプ（Ｉ，Ｐ，Ｂ）ごとにピクチャ
の目標ビット量Ｂ（Ｂ_I，Ｂ_P，Ｂ_B）を算出する。

【００４９】次に、目標ビット量決定部２１により各ピ
クチャタイプ（Ｉ，Ｐ，Ｂ）についてブロックごとの目
標ビット量Ｃ（Ｃ_I，Ｃ_P，Ｃ_B）を算出する（ステップ
Ｓ３０２）。ここで、ブロックごとの目標ビット量Ｃ
（Ｃ_I，Ｃ_P，Ｃ_B）は（数１）〜（数３）により算出さ
れる。

【００５０】

【数１】Ｃ_I＝Ｂ_I／[(横方向マクロブロック数)×(縦方
向マクロブロック数)×６]

【００５１】

【数２】Ｃ_P＝Ｂ_P／[(横方向マクロブロック数)×(縦方
向マクロブロック数)×６]

【００５２】

【数３】Ｃ_B＝Ｂ_B／[(横方向マクロブロック数)×(縦方
向マクロブロック数)×６] 上記（数１）〜（数３）中の“６”という係数は、図４
で示すように、１マクロブロックが６ブロックで構成さ
れているためである。

【００５３】以上のステップＳ３０１〜Ｓ３０２は、前
処理としてあらかじめ行っておくことができる。

【００５４】次に、ステップ３０３において、送り手メ
ディア１からストリーム分離手段３を介してビデオビッ
トストリームが入力される。

【００５５】ステップＳ３０４において、ピクチャタイ
プ判定・ビット量カウント部２２によりピクチャ層１３
が示すピクチャタイプを判断して、入力されたビットス
トリームがIピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャのいず
れであるかを判断する。

【００５６】また、ステップＳ３０５において、ピクチ
ャタイプ判定・ビット量カウント部２２によりピクチャ
ごとのビット量Ａ（Ａ_I，Ａ_P，またはＡ_B）をカウント
する。

【００５７】次に、ステップＳ３０６において、認識し
たピクチャタイプに従い、ピクチャビット量比較器２３
により目標ビット量決定部２１の示す目標ビット量Ｂ
（Ｂ_I，Ｂ_P，またはＢ_B）とステップＳ３０６でカウン
トした実際のピクチャごとのビット量Ａ（Ａ_I，Ａ_P，ま
たはＡ_B）を比較する。

【００５８】ステップＳ３０６の比較の結果、Ｂ＜Ａで
あれば、ビット量削減処理が必要となるので、ＥＯＢ付
加部２４に対してイネーブル信号が出力され、ステップ
Ｓ３０７に進む。

【００５９】ステップＳ３０７において、ＥＯＢ付加部
２４には、ビットストリーム、イネーブル信号、ピクチ
ャタイプに応じたブロック毎の目標ビット量Ｃ（Ｃ_I，
Ｃ_P，またはＣ_B）が入力される。ＥＯＢ付加部２４は、
流れるビットストリームをカウントし、ブロック毎の目
標ビット量Ｃと比較する。

【００６０】ステップＳ３０８において、ＥＯＢ付加部
２４は、カウントしているブロックデータ量がブロック
毎の目標ビット量Ｃに達したとき、強制的に当該ブロッ
クデータのＤＣＴ係数の区切り単位の後にＥＯＢを付加
する。これにより当該ブロック中の後続データは削除さ
れることとなり、符号化データを受け手メディア２のビ
ットレートを持つビデオストリーム８に変換することが
できる。

【００６１】ステップＳ３０９において、ストリーム結
合手段７にビット量調整済みのデータを出力し、さら
に、処理すべきビデオストリーム８があればステップＳ
３０４に戻り、なければ終了する（ステップＳ３１
０）。

【００６２】一方、ステップＳ３０６のの比較の結果、
Ｂ＜＝Ａであれば、受け手メディア２が固定レートであ
るか否かをチェックし（ステップＳ３１１）、固定レー
トであればピクチャビット量をＡに調整する必要がある
ため、ダミーデータ付加部２５によりピクチャデータ量
がＡと等しくなるまで必要量のダミーデータをＥＯＢの
前に付加し（ステップＳ３１２）、ストリーム結合手段
７を介して出力する。固定レートでなければ、ピクチャ
ビット量をＡに調整する必要がないため、符号化データ
をピクチャビット量Ｂのままストリーム結合手段７を介
して出力する。

【００６３】上記ステップＳ３０１〜ステップＳ３１２
により、符号化データを復号化、再符号化することな
く、簡単な処理により符号化データのビットレートを受
け手メディア２のビットレートに変換できる。

【００６４】（実施形態２）以下、図面を参照しつつ、
実施形態２の画像符号化装置について説明する。本実施
形態２は、ビット量調整手段として、処理単位をマクロ
ブロック単位とし、符号化データのマクロブロックごと
に目標ビット量を定め、必要に応じてコードブロックパ
ターン（ＣＢＰ）を利用してビット量を削減する構成例
を示す。

【００６５】まず、コードブロックパターン（ＣＢＰ）
について簡単に説明しておく。

【００６６】図５は、図４に示したマクロブロック層１
５とブロック層１６の詳細な説明図である。ここで、マ
クロブロック層１５とブロック層１６に含まれるデータ
及びフォーマットは通常のＭＰＥＧ等において用いられ
るものと同様である。図５に示すように、マクロブロッ
ク層１５は、マクロブロックエスケープ(MacroblockEsc
ape)、マクロブロックアドレスインクリメント(Macrobl
ock Address Increment)、マクロブロックタイプ、量子
化スケール、動き水平前方コード(Motion Horizontal F
orward Code)、動き水平前方ｒ(Motion Horizontal For
ward r)、動き垂直後方コード(Motion Vertical Backwa
rd Code)、動き垂直後方ｒ(Motion Vertical Backward
r)、ＣＢＰ、ＤＣＴ係数、符号化終了コード(End of Bl
ock)から構成されている。マクロブロックエスケープは
マクロブロックスキップ３３個分に相当する。マクロブ
ロックアドレスインクリメントはスライス層１４内のマ
クロブロックの位置を示すものである。マクロブロック
タイプはマクロブロック内の符号化モードを示すもので
ある。量子化スケールはマクロブロック内の量子化ステ
ップ幅を示すものである。

【００６７】動き水平前方コード〜動き垂直後方ｒは、
動きベクトルの前方、後方、垂直、水平成分を示すもの
である。ＣＢＰはマクロブロック内の６つのブロックが
係数を持つか持たないかを示すものである。ＤＣＴ係数
は、量子化、ＤＣＴ処理されたものをランレングス符号
化した結果をハフマン符号化したデータである。ここ
で、ランレングス符号化とは、画像データの係数０の数
とそれに引き続く符号化レベルを１つの符号化の区切り
として、符号化する方法である。ハフマン符号化とは、
統計上発生頻度の高いデータに短い符号化コードを割り
当て、統計上発生頻度の低いデータに長い符号化コード
を割り当て、圧縮率を稼ぐ方法である。符号化終了コー
ドにより符号化の終了を表し、符号化終了コード以降の
符号は、すべて０であることを示す。

【００６８】本実施形態２のビット量調整手段は、上記
マクロブロック情報のうちコードブロックパターンに注
目し、マクロブロックあたりのビット量の総和が目標ビ
ット量になったときに、コードブロックパターンを変更
し、コードブロックパターンが変更されたブロックの符
号を削除するものであり、マクロブロック単位ごとにビ
ット量を調整し、ビデオストリーム８全体のビット量を
調整する。

【００６９】図６は、本実施形態２の画像符号化装置の
詳細ブロック図である。図７は画像符号化装置の処理動
作のフローチャートである。

【００７０】図６において、２１ａは目標ビット量決定
部、２２はピクチャタイプ判定・ビット量カウント部、
２３はピクチャビット量比較器、２６はＣＢＰ変更部、
２５はダミーデータ付加部である。なお、実施形態１の
図２に示した要素と同様のものには同じ番号を付してお
り、ここでの説明は適宜省略する。目標ビット量決定部
２１ａが目標ビット量決定手段に相当し、ピクチャタイ
プ判定・ビット量カウント部２２、ピクチャビット量比
較器２３、ＣＢＰ変更部２６およびダミーデータ付加部
２５がビット量調整手段に相当する。

【００７１】目標ビット量決定部２１ａは、あらかじめ
受け手メディア２のビットレート情報を受け付け、ピク
チャタイプごとに、そのピクチャ単位の目標ビット量Ｂ
（Ｂ _I，Ｂ_P，Ｂ_B）とマクロブロック毎の目標ビット量
Ｄ（Ｄ_I，Ｄ_P，Ｄ_B）を算出・保持する。

【００７２】ＣＢＰ変更部２６は、ピクチャビット量比
較器２３の比較においてＡ＞Ｂの場合にイネーブルとな
り、ビットストリームのビット量をマクロブロックごと
にカウントして、マクロブロック目標ビット量Ｄと比較
し、カウントしたビット量がマクロブロック目標ビット
量Ｄに達したときに強制的にコードブロックパターンを
変更するものであり、当該コードブロックパターンの変
更に従ってブロックデータを削除する。

【００７３】ピクチャタイプ判定・ビット量カウント部
２２、ピクチャビット量比較器２３、ダミーデータ付加
部２５は、それぞれ、実施形態１で説明したものと同様
のものである。

【００７４】図７に本実施形態２の画像符号化装置６の
処理のフローチャートを示す。

【００７５】ステップＳ７０１において、受け手メディ
ア２のビットレート情報を基に、目標ビット量決定部２
１ａによりピクチャタイプ（Ｉ，Ｐ，Ｂ）ごとにピクチ
ャの目標ビット量Ｂ（Ｂ_I，Ｂ_P，Ｂ_B）を算出する。

【００７６】次に、目標ビット量決定部２１ａにより各
ピクチャタイプ（Ｉ，Ｐ，Ｂ）についてマクロブロック
ごとの目標ビット量Ｄ（Ｄ_I，Ｄ_P，Ｄ_B）を算出する
（ステップＳ７０２）。ここで、ブロックごとの目標ビ
ット量Ｄ（Ｄ_I，Ｄ_P，Ｄ_B）は（数４）〜（数６）によ
り算出される。

【００７７】

【数４】Ｄ_I＝Ｂ_I／[(横方向マクロブロック数)×(縦方
向マクロブロック数)]

【００７８】

【数５】Ｄ_P＝Ｂ_P／[(横方向マクロブロック数)×(縦方
向マクロブロック数)]

【００７９】

【数６】Ｄ_B＝Ｂ_B／[(横方向マクロブロック数)×(縦方
向マクロブロック数)] 実施形態１と同様、以上のステップＳ７０１〜Ｓ７０２
は、前処理としてあらかじめ行っておくことができる。

【００８０】ステップＳ７０３〜ステップＳ７０６の過
程は、実施形態１で示した図２のフローチャートのステ
ップＳ３０３〜ステップＳ３０６と同様であるので、こ
こでは説明を適宜省略する。

【００８１】ステップＳ７０６の比較の結果、Ｂ＜Ａで
あれば、ビット量削減処理が必要となるので、ＣＢＰ変
更部２６に対してイネーブル信号が出力され、ステップ
Ｓ７０７に進む。

【００８２】ステップＳ７０７において、ＣＢＰ変更部
２６には、ビットストリーム、イネーブル信号、ピクチ
ャタイプに応じたマクロブロック毎の目標ビット量Ｄ
（Ｄ_I，Ｄ_P，またはＤ_B）が入力される。ＣＢＰ変更部
２６は、流れるビットストリームをカウントし、マクロ
ブロック毎の目標ビット量Ｄと比較する。

【００８３】ステップＳ７０８において、ＣＢＰ変更部
２６は、カウントしているマクロブロックデータ量がマ
クロブロック毎の目標ビット量Ｄに達したとき、強制的
に後続のブロックが削除されるようにＣＢＰを変更し、
マクロブロックごとにビット量を調整する。

【００８４】ステップＳ７０９において、ストリーム結
合手段７にビット量調整済みのデータを出力し、さら
に、処理すべきビデオストリーム８があればステップＳ
７０４に戻り、なければ終了する（ステップＳ７１
０）。

【００８５】一方、ステップＳ７０６の比較の結果、Ｂ
＜＝Ａである場合のダミーデータ付加処理は、実施形態
１の図３のステップＳ３１１〜Ｓ３１２の処理と同様で
あるのでここでの説明は適宜省略する。

【００８６】上記ステップＳ７０１〜ステップＳ７１２
により、符号化データを復号化、再符号化することな
く、簡単な処理により符号化データのビットレートを受
け手メディア２のビットレートに変換できる。

【００８７】（実施形態３）以下、図面を参照しつつ、
実施形態３の画像符号化装置について説明する。本実施
形態３は、ビット量調整手段として、処理単位をマクロ
ブロック単位とし、符号化データのマクロブロックごと
に目標ビット量を定め、必要に応じてハフマン符号化テ
ーブルのラン、レベル情報を利用して符号あたりのビッ
ト量を調整する構成例を示す。

【００８８】まず、ハフマン符号化テーブルのラン、レ
ベル情報について簡単に説明する。図８にＭＰＥＧ等で
用いられる典型的なハフマン符号化テーブルの構成例を
説明する図を示す。この図８において、横軸８１はレベ
ル、縦軸８２はラン、ｘで示した位置８３は、ハフマン
コードが存在するところである。ｘ以外のところは、ハ
フマンコードを用いずに、ＭＰＥＧ２の場合では、６ビ
ットのＥＳＣコード“０００００１”と６ビットのＲＵ
Ｎと１２ビットＬＥＶＥＬデータで示す。

【００８９】ハフマンコード内の典型的なコード例とし
ては、ＭＰＥＧ２の場合では、ＲＵＮ６．ＬＥＶＥＬ３のコードは、“0000 0000 0001
0100 0” ＲＵＮ６．ＬＥＶＥＬ２のコードは、“0000 0001 1110
0” ＲＵＮ６．ＬＥＶＥＬ１のコードは、“0000 1100”で
ある。

【００９０】このコード例から分かるようにＬＥＶＥＬ
が小さい程、ビット量が少ないコードが割り付けられ
る。

【００９１】同様に、同じＬＥＶＥＬであれば、ＲＵＮ
が小さい程、ビット量が少ないコードが割り付けられ
る。

【００９２】本実施形態３のビット量調整手段は、上記
ハフマン符号化テーブルのラン、レベル情報に注目し、
マクロブロックあたりのビット量の総和が目標ビット量
を越える場合に、１つの符号あたりのラン・レベル（ラ
ン、レベル）情報をより低いラン、より低いレベル情報
（（ラン−Ｍ、レベル−Ｎ）但し、Ｍ，Ｎは１以上の整
数）に変換して、符号あたりのビット量を削減すること
により、マクロブロック単位ごとにビット量を調整し、
ビデオストリーム８全体のビット量を調整する。

【００９３】図９は、本実施形態３の画像符号化装置の
詳細ブロック図である。図９において、２１ａは目標ビ
ット量決定部、２２はピクチャタイプ判定・ビット量カ
ウント部、２３はピクチャビット量比較器、２７はラン
レベル情報変更部、２５はダミーデータ付加部である。
なお、実施形態１、２の図２、図６に示した要素と同様
のものには同じ番号を付しており、ここでの説明は適宜
省略する。目標ビット量決定部２１ａが目標ビット量決
定手段に相当し、ピクチャタイプ判定・ビット量カウン
ト部２２、ピクチャビット量比較器２３、ランレベル情
報変更部２７およびダミーデータ付加部２５がビット量
調整手段に相当する。

【００９４】ランレベル情報変更部２７は、ピクチャビ
ット量比較器２３の比較においてＡ＞Ｂの場合にイネー
ブルとなり、ビットストリームのビット量をマクロブロ
ックごとにカウントして、マクロブロック目標ビット量
Ｄと比較し、カウントしたビット量がマクロブロック目
標ビット量Ｄを越える場合に強制的に１つの符号あたり
のラン・レベル（ラン、レベル）情報をより低いラン、
より低いレベル情報に変更してビット量を低減するもの
である。ピクチャタイプ判定・ビット量カウント部２
２、ピクチャビット量比較器２３、ダミーデータ付加部
２５は、それぞれ、実施形態１で説明したものと同様の
ものである。

【００９５】ラン、レベル情報を、低く調整する方法の
一例としては、レベル情報の低減を優先して低減する方
法が挙げられる。つまり、（ＲＵＮ，ＬＥＶＥＬ）から
（ＲＵＮ−Ｍ，ＬＥＶＥＬ−Ｎ）への低減処理におい
て、まず、Ｍを０とし、Ｎを１ずつ増加してビット量を
調整し、ＬＥＶＥＬが１に達しても更なる低減が必要な
場合はＭを１ずつ増加させる方法である。例えば、図８
に示すように、ＲＵＮ６ＬＥＶＥＬ３のデータの可変長
符号化コードは、ＭＰＥＧ２の規格によれば、“0000 0
000 0001 0100”である。このＲＵＮ６ＬＥＶＥＬ３の
可変長符号化コードでマクロブロックごとのビット量が
目標ビット量Ｄを越える場合、ＲＵＮ６ＬＥＶＥＬ２
（Ｍ＝０、Ｎ＝１で低減する場合）に低減する。この場
合、可変長符号化コードは、ＭＰＥＧ２の規格によれ
ば、“0000 0001 1110”となり、ビット量において１符
号あたり４ビット低減する。このＬＥＶＥＬ情報の
“１”低減によってもマクロブロックごとのビット量が
目標ビット量Ｄを越える場合、さらにレベル情報を下
げ、ＲＵＮ６ＬＥＶＥＬ１（Ｍ＝０、Ｎ＝２で低減する
場合）に低減する。さらにビット量を削減する必要があ
る場合は、既にＬＥＶＥＬが１に達しているので、次は
ＲＵＮ情報を低減し、ＲＵＮ５ＬＥＶＥＬ１（Ｍ＝１、
Ｎ＝２で低減する場合）に低減する。このように、レベ
ル情報を優先して低減し、次にラン情報を低減する規則
により、マクロブロックのビット量が目標ビット量Ｄ以
内になるようにランレベル情報を低減する。

【００９６】図１０に本実施形態３の画像符号化装置６
の処理のフローチャートを示す。

【００９７】ステップＳ１００１〜ステップＳ１００６
までの処理は、実施形態２で示した図７のフローチャー
トのステップＳ７０１〜Ｓ７０６と同様であるのでここ
での説明は適宜省略する。

【００９８】ステップＳ１００６の比較の結果、Ｂ＜Ａ
であれば、ビット量削減処理が必要となるので、ランレ
ベル情報変更部２７に対してイネーブル信号が出力さ
れ、ステップＳ１００７に進む。

【００９９】ステップＳ１００７において、ランレベル
変更部２７には、ビットストリーム、イネーブル信号、
ピクチャタイプに応じたマクロブロック毎の目標ビット
量Ｄ（Ｄ_I，Ｄ_P，またはＤ_B）が入力される。ランレベ
ル変更部２７は、流れるビットストリームをカウント
し、マクロブロック毎の目標ビット量Ｄと比較する。

【０１００】ステップＳ１００８において、ランレベル
変更部２７は、カウントしているマクロブロックデータ
量がマクロブロック毎の目標ビット量Ｄを越える場合、
強制的にランレベル情報を低減し、１符号あたりのビッ
ト量を低減し、ビット量を調整する。

【０１０１】上記ステップＳ１００７〜Ｓ１００８の処
理により、目標ビット量に充分近づいていない場合に
は、上記ステップＳ１００７〜Ｓ１００８の処理フロー
を複数回繰り返して行うことにより、目標ビット量以下
にする。

【０１０２】出力処理であるステップＳ１００９〜ステ
ップＳ１０１０は実施形態１のステップＳ３０９〜３１
０と同様であるので説明は省略する。

【０１０３】また、ステップＳ１００６の比較の結果、
Ｂ＜＝Ａである場合のダミーデータ付加処理は、実施形
態１の図３のステップＳ３１１〜Ｓ３１２の処理と同様
であるのでここでの説明は省略する。

【０１０４】上記ステップＳ１００１〜ステップＳ１０
１２により、簡単な処理により符号化データのビットレ
ートを受け手メディア２のビットレートに変換できる。

【０１０５】なお、この処理を、高周波成分となる符号
化終了コード３１の近くの符号化コード３０に対しての
み行なえば、画質を高く保つことができる。

【０１０６】なお、本実施形態３では、フローチャート
で示した処理ではマクロブロック単位の目標ビット量を
採用したが、ブロック単位の目標ビット量を採用しても
良い。

【０１０７】また、上記各実施形態のビット量調整手段
においてビット量削減が必要な場合、Ｂピクチャを優先
してビット量を削減し、Ｉピクチャ、Ｐピクチャに対し
てはビット量を削減しない手法がある。Ｉ，Ｐピクチャ
に多くのビット量を割り当てることにより画質を高く保
つことができる。この場合、受け手メディア２のビット
レートにより決まるＧＯＰのビット総量から、Ｉピクチ
ャとＰピクチャの総ビット量を引き、目標のレートまで
の残ビット量を算出してＢピクチャに割り当てられる目
標ビット量を計算する。上記実施形態１〜３の構成によ
り、入力されたデータの実際のＢピクチャビット量を、
目標ビット量まで削減すれば良い。

【０１０８】

【発明の効果】以上のように、請求項１〜８に係る本発
明の画像符号化装置は、簡単なシステム構成のみでビッ
ト量を調整することにより、画像符号化データの転送レ
ートを受け手のメディアが扱うビットレートに調整する
ことができる。

【０１０９】また、請求項１に係る本発明では、ビット
量調整手段として、ブロックあたりのビット量をＥＯＢ
を用いて調整することができる。

【０１１０】また、請求項２に係る本発明では、ビット
量調整手段として、マクロブロックあたりのビット量を
ＣＢＰ変更により調整することができる。

【０１１１】また、請求項３〜４に係る本発明では、ビ
ット量調整手段として、ランレベル情報の低減によりブ
ロックあたりまたはマクロブロックあたりのビット量を
調整することができる。

【０１１２】また、請求項８に係る本発明では、ビット
レートが固定レートであって、転送先メディアのビット
レートの方が転送元メディアのビットレートより高い場
合、ビット量調整手段は、ダミーデータを付加し、可変
レート符号化データを受け手のメディアが扱う固定レー
ト符号化データに変換してデータを伝送できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像符号化装置の基本動作を説明す
る図

【図２】本実施形態１の画像符号化装置の詳細ブロッ
ク図

【図３】本実施形態１の画像符号化装置の処理動作の
フローチャート

【図４】ビデオストリーム８のデータ構造の例を説明
する図

【図５】マクロブロックとブロック層の関係を説明す
る図

【図６】本実施形態２の画像符号化装置の詳細ブロッ
ク図

【図７】本実施形態２の画像符号化装置の処理動作の
フローチャート

【図８】ＭＰＥＧ等で用いられる典型的なハフマン符
号化テーブルの構成例を説明する図

【図９】本実施形態３の画像符号化装置の詳細ブロッ
ク図

【図１０】本実施形態３の画像符号化装置の処理動作
のフローチャート

【符号の説明】

１送り手のメディア２受け手のメディア３ストリーム分離手段４目標ビット量決定手段５ビット量調整手段６画像符号化装置７ストリーム結合手段８ビデオストリーム９オーディオストリーム１０本発明の画像符号化装置６を適用した装置全体の
モジュール１１シーケンス層１２ＧＯＰ(Group Of Pictures)層１３ピクチャ層１４スライス層１５マクロブロック層１６ブロック層２１，２１ａ目標ビット量決定部２２ピクチャタイプ判定・ビット量カウント部２３ピクチャビット量比較器２４ＥＯＢ付加部２５ダミーデータ付加部２６ＣＢＰ変更部２７ランレベル情報変更部８１ＬＥＶＥＬ８２ＲＵＮ８３ハフマン符号テーブルが存在するところ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】変換するビットレートと変換対象のブロ
ック数からブロックあたりの目標ビット量を算出する目
標ビット量決定手段と、ビットストリームを監視してブ
ロックあたりのビット量が前記目標ビット量になったと
きにブロックデータ中にブロック終了を示す終了識別子
を付加し、前記付加された終了識別子に後続する符号を
削除するビット量調整手段とを備えたことを特徴とする
画像符号化装置。
【請求項２】変換するビットレートと変換対象のマク
ロブロック数からマクロブロックあたりの目標ビット量
を算出する目標ビット量決定手段と、ビットストリーム
を監視してマクロブロックあたりのビット量が前記目標
ビット量になったときにマクロブロック情報であるコー
ドブロックパターンを変更し、前記コードブロックが変
更されたブロックの符号を削除するビット量調整手段と
を備えたことを特徴とする画像符号化装置。
【請求項３】変換するビットレートと変換対象のブロ
ック数からブロックあたりの目標ビット量を算出する目
標ビット量決定手段と、一符号あたりのラン・レベル情
報をより低いラン・レベル情報に変換して符号あたりの
ビット量を削減してブロックあたりのビット量を前記目
標ビット量となるようにビット量を削減するビット量調
整手段とを備えたことを特徴とする画像符号化装置。
【請求項４】変換するビットレートと変換対象のマク
ロブロック数からマクロブロックあたりの目標ビット量
を算出する目標ビット量決定手段と、一符号あたりのラ
ン・レベル情報をより低いラン・レベル情報に変換して
符号あたりのビット量を削減してマクロブロックあたり
のビット量を前記目標ビット量となるようにビット量を
削減するビット量調整手段とを備えたことを特徴とする
画像符号化装置。
【請求項５】符号化終了コード付近の符号に対しての
み、前記ビット量調整手段を行なう請求項３または４に
記載の画像符号化装置。
【請求項６】前記ビット量調整手段を繰り返すことに
よりビット量を削減する請求項３〜５のいずれか１項に
記載の画像符号化装置。
【請求項７】前記目標ビット量決定手段において、イ
ントラ符号化画像データ量と順方向予測画像データ量と
を不変として双方向予測画像データのみを用いてレート
変換後のビット量を達成するための双方向予測画像デー
タに対する目標ビット量を算出し、前記ビット量調整手
段において双方向予測画像データに対してのみをビット
量を削減する処理を行う請求項１〜６のいずれか１項に
記載の画像符号化装置。
【請求項８】前記ビットレートが固定レートであっ
て、転送先メディアのビットレートの方が転送元メディ
アのビットレートより高い場合、前記ビット量調整手段
は、転送データのビットレートが前記転送先メディアの
ビットレートとなるようにダミーデータを付加する請求
項１〜７のいずれか１項に記載の画像符号化装置。