KR20000068362A - 화상 부호화 제어장치와 방법, 부호화 시스템, 전송 시스템 및방송 시스템 - Google Patents

화상 부호화 제어장치와 방법, 부호화 시스템, 전송 시스템 및방송 시스템 Download PDF

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KR20000068362A
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KR
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미하라간지
기타무라다쿠야
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이데이 노부유끼
소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

본 발명은 통계다중의 수법을 이용하면서, 각 프로그램 데이터마다 적합한 목표 부호 레이트의 할당을 가능하게 한다. 컨트롤러(3)는, 각 화상 부호화 장치(2i)로부터, 각 프로그램의 부호화 난이도(Di)를 취득하고, 부호화 난이도(Di)와 비트 레이트의 변환식에 근거하여, 임시 비트 레이트(tmp_Ratei)를 계산한다. 컨트롤러(3)는, 더욱이, 목표 비트 레이트(target_Ratei)의 총합이 소정의 허용치내로 들어가도록, 임시 비트 레이트(tmp_Ratei)를 수정하여, 최종적인 목표 비트 레이트(target_Ratei)를 결정하여, 각 화상 부호화 장치(2i)로 공급한다.

Description

화상 부호화 제어장치와 방법, 부호화 시스템, 전송 시스템 및 방송 시스템{Device and method for controlling image encoding, encoding system, transmission system and broadcast system}
최근, 화상 데이터 등을 디지털 데이터로서 송수신하는 디지털방송이 주목받고 있다. 디지털방송의 이점은, 아날로그방송에 비하여, 같은 전송로에 있어서 보다 많은 프로그램 데이터(이하, 프로그램이라고 한다.)를 전송할 수 있다고 하는 것이다. 이것은 화상 데이터를 압축하여 전송할 수 있다고 하는 것에 의한 바가 크다. 화상 데이터의 압축방법으로서는, 예를 들면 MPEG(Moving Picture Experts Group) 규격으로 채용되어 있는 쌍방향 예측 부호화방식이 있다. 이 쌍방향 예측 부호화방식에서는, 프레임내 부호화, 프레임간 순방향 예측 부호화 및 쌍방향 예측 부호화의 3개 타입의 부호화가 행하여지며, 각 부호화 타입에 의한 화상은, 각각 I 픽처(intra coded picture), P 픽처(predictive coded picture) 및 B 픽처(bidirectionally predictive coded picture)라고 불린다.
디지털방송에 있어서의 화상의 압축 부호화에서는, 압축 부호화 후의 데이터량(비트량)을, 전송로의 전송용량 이하로 억제하면서, 화질을 고품질로 유지할 필요가 있다.
소정의 전송용량의 전송로에 대하여, 보다 많은 프로그램을 보내는 방법으로서, 「통계다중」이라는 수법이 있다. 통계다중은, 각 프로그램의 전송 레이트를 동적으로 변화시킴으로써, 보다 많은 프로그램을 전송하는 수법이다. 이 통계다중에서는, 예를 들면 전송 레이트를 줄여도 화질의 열화(劣化)가 눈에 띄지 않는 프로그램에 관해서는 전송 레이트를 줄임으로써, 보다 많은 프로그램의 전송을 가능하게 한다.
여기서, 도 12 및 도 13을 참조하여, 통계다중에 관해서 더욱 설명한다. 도 12는, 종래의 고정 레이트에 의해 다중화한 경우의 각 프로그램에 대한 할당 부호 레이트의 일례를 나타낸 것이고, 종축이 각 프로그램에 대한 할당 부호 레이트, 횡축이 시간을 나타내고 있다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 일기예보, 뉴스 및 드라마라고 하는 다중화되는 각 프로그램의 할당 부호 레이트는, 초기 값으로서 할당된 부호 레이트대로이고, 시간의 경과에 의해서 변동하지 않고 있다. 각 프로그램에 대하여 초기 값으로서 할당되는 부호 레이트는, 각 프로그램의 화질의 열화가 눈에 띄는 부분(시간)에 있어서의 화질의 열화가 허용범위에 들어가도록 할당되어 있다. 따라서, 화질의 열화가 눈에 띄는 부분 이외에는, 필요 이상의 부호 레이트가 할당되어 있게 된다.
도 13은, 통계다중의 수법을 사용하여, 각 프로그램에 대한 할당 부호 레이트를 동적으로 변화시켜 다중화한 경우의 각 프로그램에 대한 할당 부호 레이트의 예를 나타낸 것이고, 종축이 각 프로그램에 대한 할당 부호 레이트, 횡축이 시간을 나타내고 있다. 통계다중은, 각 프로그램의 화질의 열화가 눈에 띄는 부분(시간)이 같은 때에 겹치는 일이 드문 것을 이용한 것이다. 그 때문에, 어느 프로그램에서는 화질 열화가 눈에 띄는 부분일 때, 다른 프로그램은 부호 레이트를 떨어뜨리더라도 화질 열화가 눈에 띄지 않는 경우가 많으므로, 다른 프로그램의 부호 레이트를 떨어뜨려, 화질 열화가 눈에 띄는 프로그램에 대하여 부호 레이트를 많이 할당할 수 있다. 도 13에 나타낸 예에서는, 시각 P에 있어서, 드라마(1)에서는 화질 열화가 눈에 띄는 부분이고, 뉴스 및 드라마(2)에서는 화질 열화가 눈에 띄지 않은 부분일 때, 뉴스 및 드라마(2)의 부호 레이트를 떨어뜨려, 드라마(1)에 대하여 그 만큼의 부호 레이트를 많이 할당한다. 이렇게 하여, 통계다중을 사용함으로써, 통상보다도 많은 프로그램을 전송할 수 있다.
그런데, 이러한 통계다중에서는, 각 프로그램에 대하여 할당하는 부호 레이트로서의 비트 레이트량을 결정하는 비트 레이트 할당수법이, 화질 등을 결정하는 중요한 요소이다. 비트 레이트 할당수법으로서 종래부터 제안되어 있는 대표적인 수법으로서는, 각 프로그램에서 사용하는 양자화 스텝을 감시하고, 그 양자화 스텝이 모든 프로그램에서 같아지도록, 혹은 미리 각 프로그램에 대하여 설정된 중량 붙임에 따른 밸런스가 되도록, 양자화 스텝을 피드백 제어한다고 하는 것이 있다. 이러한 피드백 제어에서는, 어느 화상의 부호화가 종료한 후에, 그 화상의 부호화 때의 양자화 스텝에 근거하여 다음 비트 레이트를 결정하므로, 신 체인지 등에서 급격히 어려운 그림으로 변한 경우에는 대응이 늦어지고 말아, 화상의 왜곡이 현저하게 생긴다고 하는 문제점이 있었다.
한편, 이러한 피드백 제어에 의한 제어계의 대응 지연의 문제를 해결하기 위해서, 본 출원인은, 이제부터 부호화하고자 하는 화상에 관해서, 부호화의 난이도를 나타내는 부호화 난이도(Difficulty)를 먼저 구하고, 이 부호화 난이도에 따라서, 각 프로그램의 비트 레이트를 결정하는 피드 포워드 제어라는 수법을 제안하고 있다. 이 피드 포워드 제어의 수법은, 기본적으로 각 프로그램으로부터, 부호화 처리에 앞서 취득된 부호화 난이도 데이터의 비율에 따라서, 다중화 후의 총 비트 레이트를 각 프로그램에 분배함으로써 실현된다. 부호화 난이도 데이터의 비율에 따른 각 프로그램에 대한 비트 레이트의 배분은, 다음 수학식 1과 같이 비례 배분에 의해 결정된다.
Ri=(Di=∑Dk)×Total_Rate
또, 수학식 1에 있어서, Ri는 i번째 프로그램의 비트 레이트, Di는 그 프로그램의 단위시간당 부호화 난이도, Total_Rate는 총 비트 레이트, ∑는, k=1 내지 L(L은 총 프로그램수)에 관해서의 총합를 의미한다.
혹은, 각 프로그램에 대한 비트 레이트의 배분은, 각 프로그램에 중량 계수 Wi를 덧붙여, 다음 수학식 2와 같이 결정된다.
Ri=｛Wi×Di/∑(Wk×Dk)｝×Total_Rate
그러나, 상술한 부호화 난이도에 의한 비트 레이트의 비례 배분에는 이하에 기술하는 것과 같은 문제가 있다.
(1) 부호화 난이도에 의한 비례 배분은, 반드시 인간의 시각특성에 최적이지는 않다. 예를 들면, 간단한 그림은 부호화 난이도가 낮게 되므로 비트 레이트는 낮게 억제할 수 있으나, 인간의 시각특성은 간단한 그림에 대하여 왜곡을 발견하기 쉽고, 반대로 복잡하게 얽힌 그림에 대하여는 왜곡을 알아차리기 어려운 경향이 있다. 따라서, 모든 프로그램에 대하여 1개의 식을 사용하여, 각 프로그램마다의 부호화 난이도에 따라서, 단순히 총 비트 레이트를 비례 배분하여 버리면, 어려운 그림의 프로그램에서는 비트량이 필요이상으로 배분되고, 반대로 비트량을 줄인 간단한 그림의 프로그램에서는, 부호화에 의한 왜곡이 눈에 띄기 때문에, 시청자에게 있어서는 불쾌하여진다.
(2) 일반적으로, 통계다중을 사용하는 디지털방송국에서는, 각 프로그램 제공 기업에 대하여, 점유하는 비트 레이트에 따라서 금액 부과가 행하여진다. 그 때에, 디지털방송국은, 각 프로그램 제공기업의 예산에 따라서, 미리 평균 비트 레이트의 할당을 구할 수 있는 경우가 많다. 그러나, 통계다중을 사용하는 경우에는, 비트 레이트가 동적으로 변화하여, 미리 평균 비트 레이트를 구할 수 없기 때문에, 예산에 따른 정확한 금액 부과를 할 수 없었다.
(발명의 개시)
따라서, 본 발명의 목적은, 통계다중의 수법을 사용하면서, 각 프로그램 데이터마다 알맞은 목표부호 레이트의 할당을 가능하게 한 화상 부호화 제어장치와 방법, 부호화 시스템, 전송 시스템 및 방송 시스템을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 화상 부호화 제어장치는, 각각 화상 데이터를 포함하는 복수의 프로그램 데이터를 부호화하는 복수의 부호화 수단과, 각 부호화 수단의 출력 데이터를 다중화 하는 다중화 수단을 구비한 시스템에 사용되고, 각 부호화 수단에 대하여 단위시간당 목표발생 부호량으로서의 목표부호 레이트를 설정하여 각 부호화 수단을 제어하는 화상 부호화 제어장치이고, 각 프로그램 데이터마다 부호화의 난이도를 나타내는 부호화 난이도를 취득하고, 각 프로그램 데이터마다 설정된 부호화 난이도와 목표부호 레이트와의 대응관계를 이용하여, 취득한 각 프로그램 데이터마다의 부호화 난이도에 대응하는 각 프로그램 데이터마다의 잠정적인 목표부호 레이트를 결정하는 잠정적 목표부호 레이트 결정 수단과, 각 프로그램 데이터마다의 목표부호 레이트의 총합이 소정의 허용치내에 들어가도록, 잠정적 목표부호 레이트 결정 수단에 의해서 결정된 잠정적인 목표부호 레이트를 수정하여 최종적인 각 프로그램 데이터마다의 목표부호 레이트를 결정하고, 각 부호화 수단에 대하여 설정하는 목표부호 레이트 수정 수단을 구비한 것이다.
이 화상 부호화 제어장치에서는, 잠정적 목표부호 레이트 결정 수단에 의해서, 각 프로그램 데이터마다 부호화의 난이도를 나타내는 부호화 난이도가 취득되고, 각 프로그램 데이터마다 설정된 부호화 난이도와 목표부호 레이트의 대응관계를 이용하여, 취득된 각 프로그램 데이터마다의 부호화 난이도에 대응하는 각 프로그램 데이터마다의 잠정적인 목표부호 레이트가 결정된다. 이 잠정적인 목표부호 레이트는, 목표부호 레이트 수정 수단에 의해, 각 프로그램 데이터마다의 목표부호 레이트의 총합이 소정의 허용치내에 들어가도록 수정되어 최종적인 각 프로그램 데이터마다의 목표부호 레이트가 결정되고, 각 부호화 수단에 대하여 설정된다.
본 발명의 화상 부호화 제어방법은, 각각 화상 데이터를 포함하는 복수의 프로그램 데이터를 부호화하는 복수의 부호화 수단과, 각 부호화 수단의 출력 데이터를 다중화하는 다중화 수단을 구비하는 시스템에 사용되고, 각 부호화 수단에 대하여 단위시간당 목표발생 부호량으로서의 목표부호 레이트를 설정하여 각 부호화 수단을 제어하는 화상 부호화 제어방법이고, 각 프로그램 데이터마다 부호화의 난이도를 나타내는 부호화 난이도를 취득하고, 각 프로그램 데이터마다 설정된 부호화 난이도와 목표부호 레이트와의 대응관계를 이용하여, 취득한 각 프로그램 데이터마다의 부호화 난이도에 대응하는 각 프로그램 데이터마다의 잠정적인 목표부호 레이트를 결정하는 잠정적 목표부호 레이트 결정순서와, 각 프로그램 데이터마다의 목표부호 레이트의 총합이 소정의 허용치내에 들어가도록, 잠정적 목표부호 레이트 결정순서에 의해서 결정된 잠정적인 목표부호 레이트를 수정하여 최종적인 각 프로그램 데이터마다의 목표부호 레이트를 결정하고, 각 부호화 수단에 대하여 설정하는 목표부호 레이트 수정순서를 포함하는 것이다.
이 화상 부호화 제어방법에서는, 잠정적 목표부호 레이트 결정순서에 의해서, 각 프로그램 데이터마다 부호화 난이도가 취득되어, 각 프로그램 데이터마다 설정된 부호화 난이도와 목표부호 레이트와의 대응관계를 이용하고, 각 프로그램 데이터마다의 부호화 난이도에 대응하는 각 프로그램 데이터마다의 잠정적인 목표부호 레이트가 결정된다. 나아가, 목표부호 레이트 수정순서에 의해서, 각 프로그램 데이터마다의 목표부호 레이트의 총합이 소정의 허용치내에 들어가도록, 각 프로그램 데이터마다의 잠정적인 목표부호 레이트가 수정되어 최종적인 목표부호 레이트가 결정된다.
본 발명의 부호화 시스템은, 각각 화상 데이터를 포함하는 복수의 프로그램 데이터를 부호화하여, 부호화된 데이터를 다중화하는 부호화 시스템이고, 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화할 때의 부호화의 난이도를 나타내는 부호화 난이도를, 각 프로그램 데이터마다 검출하는 복수의 부호화 난이도 검출수단과, 각각 공급된 단위시간당 목표발생 부호량으로서의 목표부호 레이트에 근거하여, 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화하는 복수의 부호화 수단과, 각 부호화 수단에 의해서 부호화된 데이터를 다중화하는 다중화 수단과, 각 부호화 난이도 검출수단에 의해서 검출된 부호화 난이도로부터 각 프로그램 데이터마다의 목표부호 레이트를 연산하여, 연산된 목표부호 레이트를 각 부호화 수단에 대하여 공급하는 제어수단을 구비하고 있다.
제어수단은, 예를 들면, 각 프로그램 데이터마다 독자적으로 설정된 부호화 난이도로부터 목표부호 레이트를 연산하기 위한 연산식에 근거하여 목표부호 레이트를 연산한다.
제어수단은, 예를 들면, 각 프로그램 데이터마다 미리 정해진 목표부호 레이트의 평균치에 근거하여 결정되어, 각 프로그램 데이터마다 독자적으로 설정된 부호화 난이도로부터 목표부호 레이트를 연산하기 위한 연산식에 근거하여 목표부호 레이트를 연산한다.
제어수단은, 예를 들면, 각 프로그램 데이터마다, 각 부호화 난이도 검출수단에 의해서 검출된 부호화 난이도로부터 각 프로그램 데이터마다의 임시 목표부호 레이트를 연산하여, 각 프로그램 데이터마다 연산된 임시 목표부호 레이트의 총합이 소정의 허용범위내에 들어가도록, 임시 목표부호 레이트로부터 각 프로그램마다의 목표부호 레이트를 연산한다.
제어수단은, 예를 들면, 각 프로그램 데이터마다, 다른 프로그램 데이터에 있어서의 부호화 난이도에 관계없이, 각 부호화 난이도 검출수단에 의해서 검출된 부호화 난이도로부터 각 프로그램 데이터마다의 임시 목표부호 레이트를 연산하여, 각 프로그램 데이터마다 연산된 임시 목표부호 레이트의 총합이 소정의 허용범위내에 들어가도록, 임시 목표부호 레이트로부터 각 프로그램마다의 목표부호 레이트를 연산한다.
제어수단은, 예를 들면, 부호화 난이도로부터 임시 목표부호 레이트를 연산하기 위한 연산식이고, 각 프로그램 데이터마다 독자적으로 설정되어, 다른 프로그램 데이터에 있어서의 부호화 난이도의 영향을 받지 않는 연산식에 근거하여, 각 부호화 난이도 검출수단에 의해서 검출된 부호화 난이도로부터 각 프로그램 데이터마다의 임시 목표부호 레이트를 연산하여, 각 프로그램 데이터마다 연산된 임시 목표부호 레이트의 총합이 소정의 허용범위내에 들어가도록, 임시 목표부호 레이트로부터 각 프로그램마다의 목표부호 레이트를 연산한다.
본 발명의 전송 시스템은, 각각 화상데이터를 포함하는 복수의 프로그램 데이터를 부호화하여, 부호화된 데이터를 다중화하고 전송용 데이터로서 출력하는 전송 시스템이고, 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화할 때의 부호화의 난이도를 나타내는 부호화 난이도를, 각 프로그램 데이터마다 검출하는 복수의 부호화 난이도 검출수단과, 각각 공급된 단위시간당 목표발생 부호량으로서의 목표부호 레이트에 근거하여, 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화하는 복수의 부호화 수단과, 각 부호화 수단에 의해서 부호화된 데이터를 다중화하여 전송용 데이터로서 출력하는 다중화 수단과, 각 프로그램 데이터마다 독자적으로 설정된 부호화 난이도로부터 목표부호 레이트를 연산하기 위한 연산식에 근거하여, 각 부호화 난이도 검출수단에 의해서 검출된 부호화 난이도로부터 각 프로그램 데이터마다의 목표부호 레이트를 연산하여, 연산된 목표부호 레이트를 각 부호화 수단에 대하여 공급하는 제어수단을 구비한 것이다. 제어수단의 특징은, 부호화 시스템의 경우와 같다.
본 발명의 방송 시스템은, 각각 화상 데이터를 포함하는 복수의 프로그램 데이터를 부호화하여, 부호화된 데이터를 다중화하여 방송용 데이터로서 송신하는 방송 시스템이고, 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화할 때의 부호화의 난이도를 나타내는 부호화 난이도를, 각 프로그램 데이터마다 검출하는 복수의 부호화 난이도 검출수단과, 각각 공급된 단위시간당 목표발생 부호량으로서의 목표부호 레이트에 근거하여, 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화하는 복수의 부호화 수단과, 각 부호화 수단에 의해서 부호화된 데이터를 다중화하여 방송용 데이터로서 출력하는 다중화 수단과, 각 프로그램 데이터마다 독자적으로 설정된 부호화 난이도로부터 목표부호 레이트를 연산하기 위한 연산식에 근거하여, 각 부호화 난이도 검출수단에 의해서 검출된 부호화 난이도로부터 각 프로그램 데이터마다의 목표부호 레이트를 연산하여, 연산된 목표부호 레이트를 각 부호화 수단에 대하여 공급하는 제어수단을 구비한 것이다. 제어수단의 특징은, 부호화 시스템의 경우와 같다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특징 및 이익은, 다음 설명으로써 충분히 명백하여 질 것이다.
본 발명은, 화상 데이터를 압축 부호화하는 화상 부호화 제어장치와 방법, 부호화 시스템, 전송 시스템 및 방송 시스템에 관한 것이다.
도 1은, 본 발명의 한 실시예에 관련되는 화상 부호화 제어장치를 포함하는 통계다중 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 블록도.
도 2는, 도 1에 나타낸 화상 부호화 장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도.
도 3은, 도 1에 있어서의 컨트롤러의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도.
도 4는, 본 발명의 한 실시예에 있어서의 단위시간당 부호화 난이도와 할당 비트 레이트와의 관계를 나타내는 설명도.
도 5는, 본 발명의 한 실시예에 있어서의 단위시간당 부호화 난이도와 할당 비트 레이트와의 다른 관계를 나타내는 설명도.
도 6은, 본 발명의 한 실시예에 있어서의 평균 부호화 난이도의 추정치를 갱신한 때의 단위시간당 부호화 난이도와 할당 비트 레이트의 관계의 변화를 나타내는 설명도.
도 7은, 본 발명의 한 실시예에 있어서의 각 프로그램에 대한 목표 비트 레이트의 할당 동작을 나타내는 플로차트.
도 8은, 도 7에 계속되는 동작을 나타내는 플로차트.
도 9는, 도 8에 계속되는 동작을 나타내는 플로차트.
도 10은, 본 발명의 한 실시예에 있어서의 변형예의 동작을 나타내는 플로차트.
도 11은, 본 발명의 한 실시예의 변형예에 있어서의 각 프로그램에 대한 목표 비트 레이트의 할당 동작의 일례를 나타내는 설명도.
도 12는, 종래의 고정 레이트에 의해 다중화한 경우의 각 프로그램에 대한 할당 부호 레이트를 설명하기 위한 설명도.
도 13은, 종래의 부호 레이트를 동적으로 변화시켜 다중화한 경우의 각 프로그램에 대한 할당 부호 레이트를 설명하기 위한 설명도.
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
이하, 본 발명의 실시예에 관해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은, 본 발명의 한 실시예에 관련되는 화상 부호화 제어장치로서의 컨트롤러, 복수의 프로그램 데이터를 부호화하는 복수의 부호화 수단으로서의 화상 부호화 장치 및 각 부호화 수단의 출력 데이터를 다중화하는 다중화 수단으로서의 다중화 장치를 포함하는 통계다중 시스템의 구성예를 나타내는 블록도이다. 이 통계다중 시스템(1)은, 본 발명에 있어서의 부호화 시스템, 전송 시스템 및 방송 시스템에 대응한다. 통계다중 시스템(1)은, 각각, 본 발명에 있어서의 프로그램 데이터로서의 프로그램(Si)(i는 1이상의 정수 값)을 입력하여, 압축 부호화하는 복수의 화상 부호화 장치(2i)와, 각 화상 부호화 장치(2i)에 대하여 피드 포워드형의 비트 레이트 제어를 하는 본 실시예에 관련되는 화상 부호화 제어장치로서의 컨트롤러(3)와, 각 화상 부호화 장치(2i)에서 각각 출력되는 압축 부호화 데이터(Sti)를 다중화하여, 전송로에 대하여 화상 데이터(Sm)를 출력하는 다중화 장치(4)를 구비하고 있다. 통계다중 시스템(1)은 전송 시스템으로서 사용되는 경우에는, 다중화 장치(4)에서 출력되는 화상 데이터(Sm)를, 전송용 데이터로서 전송로에 대하여 출력하도록 되어 있다. 통계다중 시스템(1)은, 방송 시스템으로서 사용되는 경우에는 다중화 장치(4)에서 출력되는 화상 데이터(Sm)를, 방송용 데이터로서, 방송용의 전송로를 개재시켜 수신장치 측에 송신하도록 되어 있다.
도 3은, 도 1에 있어서의 컨트롤러(3)의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다. 컨트롤러(3)는, CPU(중앙처리장치)(51)와, ROM(read only memory)(52)과, 작업영역이 되는 RAM(random access memory)(53)과, 이것들이 접속된 버스(70)를 구비하고 있다. 컨트롤러(3)는, 나아가, 각각 인터페이스(도 3에서는, I/F라고 기록한다.)(54내지 59)를 개재시켜 버스(70)에 접속된 CRT(음극선관)(60), 하드디스크 드라이브(61), CD(콤팩트 디스크)-ROM 드라이브(62), 플로피 디스크 드라이브(63), 키보드(64) 및 마우스(65)를 구비하고 있다.
이 컨트롤러(3)에서는, CPU(51)가, RAM(53)을 작업영역으로서, 예를 들면 ROM(52) 혹은 하드디스크 드라이브(61)내의 하드디스크에 격납된 비트 레이트 제어프로그램을 실행함으로써 후술하는 각 기능을 실현하도록 되어 있다. 비트 레이트 제어프로그램은, CD-ROM 드라이브(62)에 의해서 구동되는 CD-ROM이나, 플로피 디스크 드라이브(63)에 의해서 구동되는 플로피 디스크에 기록하여, 이들로부터 하드디스크 드라이브(61)내의 하드디스크에 인스톨하도록 하더라도 좋다.
도 2는, 도 1에 있어서의 화상 부호화 장치(2i)의 상세한 구성을 나타내는 프로그램이다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 화상 부호화 장치(2i)는, 프로그램(Si)을 입력하고, 압축 부호화를 위한 전(前)처리 등을 하는 인코더 제어부(11)와, 이 인코더 제어부(11)의 출력 데이터를 소정 시간만 지연하여 출력하기 위한 FIFO(선입선출) 메모리(12)와, 이 FIFO 메모리(12)의 출력 데이터를 입력하고, 픽처마다 픽처 타입에 따른 부호화방법에 의해서 압축 부호화하여, 압축화상 데이터(Sti)를 출력하는 인코더(13)와, 인코더 제어부(11)의 출력 데이터에 근거하여 움직임 벡터를 검출하고, 인코더(13)에 보내는 움직임 검출회로(14)와, 인코더 제어부(11)로부터 출력되는 통계량 데이터(Sai)와 움직임 검출회로(14)로부터 출력되는 ME 잔차(殘差) 데이터(Szi)에 근거하여 인코더(13)를 제어하는 부호화 제어부(15)를 구비하고 있다. 또한, ME 잔차란, 간단히 말하면, 움직임 예측오차를 픽처 전체에 관해서 절대치 합 혹은 제곱 합한 것이고, ME 잔차 데이터(Szi)는 ME 잔차를 구하기 위한 데이터이고, 나중에 상세히 설명한다.
인코더 제어부(11)는, 프로그램(Si)을 입력하여, 부호화하는 순서에 따라서 픽처(I 픽처, P 픽처, B 픽처)의 순서를 바꾸어 늘어놓는 화상순서 변환회로(21)와, 이 화상순서 변환회로(21)의 출력 데이터를 입력하여, 프레임 구조인지 필드 구조인지를 판별하고, 판별결과에 따른 주사변환 및 16×16화소의 매크로 블록화를 하는 주사변환·매크로 블록화 회로(22)와, 이 주사변환·매크로 블록화 회로(22)의 출력 데이터를 입력하여, I 픽처에 있어서의 인트라 AC나 액티비티나 플랫네스 등의 통계량을 산출하여, 통계량 데이터(Sai)를 부호화 제어부(15)에 보냄과 동시에, 주사변환·매크로 블록화 회로(22)의 출력 데이터를 FIFO 메모리(12) 및 움직임 검출회로(14)에 보내는 통계량산출 회로(23)를 구비하고 있다. 인트라 AC나 액티비티나 플랫네스에 관해서는, 나중에 상세히 설명한다.
인코더(13)는, FIFO 메모리(12)의 출력 데이터와 예측화상 데이터와의 차분(差分)을 취하는 감산회로(31)와, 이 감산회로(31)의 출력 데이터에 대하여, DCT 블록단위로 DCT를 하여, DCT 계수를 출력하는 DCT 회로(32)와, 이 DCT 회로(32)의 출력 데이터를 양자화하는 양자화 회로(33)와, 이 양자화 회로(33)의 출력 데이터를 가변장 부호화하는 가변장 부호화 회로(34)와, 이 가변장 부호화 회로(34)의 출력 데이터를 일단 유지하여, 비트 스트림으로 이루어지는 압축 부호화 데이터(Sti)로서 출력하는 버퍼 메모리(35)와, 양자화 회로(33)의 출력 데이터를 역양자화하는 역양자화 회로(36)와, 이 역양자화 회로(36)의 출력 데이터에 대하여 역DCT를 하는 역DCT 회로(37)와, 이 역DCT 회로(37)의 출력 데이터와 예측화상 데이터를 가산하여 출력하는 가산회로(38)와, 이 가산회로(38)의 출력 데이터를 유지하고, 움직임 검출회로(14)에서 보내어지는 움직임 벡터에 따라서 움직임 보상을 하여 예측 화상 데이터를 감산회로(31) 및 가산회로(38)에 출력하는 움직임 보상회로(39)를 구비하고 있다.
움직임 검출회로(14)는, 인코더 제어부(11)의 출력 데이터에 근거하여, 압축 부호화의 대상이 되는 픽처의 주목 매크로 블록과, 참조되는 픽처에 있어서 주목 매크로 블록과의 사이의 화소 값 차분의 절대치 합 혹은 제곱 합이 최소가 되는 매크로 블록을 찾아, 움직임 벡터를 검출하고 움직임 보상회로(39)에 보내도록 되어 있다. 또한, 움직임 검출회로(14)는, 움직임 벡터를 구할 때에, 최소가 된 매크로 블록간에서의 화소 값의 차분의 절대치 합 혹은 제곱 합을, ME 잔차 데이터(Szi)로 하여 부호화 제어부(15)에 보내도록 되어 있다.
부호화 제어부(15)는, 움직임 검출회로(14)로부터의 ME 잔차 데이터(Szi)를 픽처 전체에 관해서 더한 값인 ME 잔차를 산출하는 ME 잔차 계산부(41)와, 이 ME 잔차 계산부(41)에 의해서 산출된 ME 잔차와 통계량 산출회로(23)에서의 통계량 데이터(Sai) 에 근거하여, 픽처 부호화의 난이도를 나타내는 부호화 난이도(Di)를 산출하여, 컨트롤러(3)에 보내는 부호화 난이도 계산부(42)를 구비하고 있다.
부호화 제어부(15)는, 나아가, 부호화 난이도 계산부(42)에 의해서 산출된 부호화 난이도(Di)에 근거하여 컨트롤러(3)에 있어서 결정된 목표 비트 레이트 Target_Ratei가 되도록 양자화 회로(33)에 있어서의 양자화 특성 값에 대응하는 양자화 인덱스를 결정하여, 양자화 회로(33)에 보내는 양자화 인덱스 결정부(45)를 구비하고 있다.
여기서, 부호화 난이도(Difficulty)에 대해서 설명한다. 부호화 난이도는, 픽처의 부호화의 난이도를 나타내는 것이고, 이것은, 부호화하였을 때에 같은 화질을 유지하기 위해서 필요한 데이터량의 비율이라고 바꿔 말할 수 있다. 부호화 난이도를 수치화하는 방법은 여러 가지를 생각할 수 있다. 부호화 난이도를 산출하기 위한 파라미터로서는, 상기와 같이, ME 잔차, 인트라 AC, 액티비티, 플랫네스 등이 있다. 또한, 인트라 AC란, I 픽처에 있어서, 8×8화소의 PCT(이산(離散) 코사인변환) 블록내의 각 화소의 화소 값과 DCT 블록내 화소 값의 평균치와의 차분의 절대치 총합으로서 정의되며, 그림의 복잡함을 나타내는 것이라 말할 수 있다. 또한, 액티비티란, 화상 그림의 복잡함을 나타내어, 예를 들면 원화(原畵) 휘도 신호의 화소 값의 분산에 근거하여 산출되고, TM5(Test Model Editing Committee : "Test Model 5" ; ISO/IEC JTC/SC292/WG11/NO400(Apr. 1993)) 등에 있어서 매크로 블록의 양자화 값의 산출을 위해 사용된다. 플랫네스란, 영상이 공간적인 평탄함을 나타내는 지표로서 정의되며, 영상의 복잡함을 나타내어, 영상 그림의 어려움(난이도) 및 압축 후의 데이터량과 상관성을 갖는다. 상기와 같이, 인트라 AC 및 액티비티는 그림의 복잡함을 나타내고, ME 잔차는 영상 움직임의 속도 및 그림의 복잡함을 나타내며, 플랫네스는 영상이 공간적인 평탄함을 나타내어, 이것들은 부호화의 난이도와 강한 상관이 있는 사실로부터, 이것들을 변수로 하는 일차 함수 등에 의해, 부호화 난이도를 산출하는 것이 가능하다.
여기서, 통계량의 일례로서의 인트라 AC는, 이하의 식에 의해서 나타내어진다.
Intra_AC=∑|fcurr(x, y)-(∑fcurr)/N)|
또한, 이 식에 있어서, Intra_AC는 인트라 AC를 나타내고, fcurr(x, y)는 DCT 블록내의 각 화소의 화소 값을 나타내며, ∑fcurr는 DCT 블록내의 화소 값의 총합을 나타내고, N은 DCT 블록내의 화소 수를 나타내고 있다. 또한, ∑는 DCT 블록내의 각 화소에 대한 총합을 나타내고 있다.
또한, 본 출원인은, 부호화 난이도를 보다 정확히 수치화하는 수법으로서, 예를 들면 TM5에 있어서 규정되어, 이전에 부호화한 같은 타입의 픽처에 있어서의 화면의 복잡함을 나타내는 파라미터인 글로벌 컴플렉시티(Global Complexity)나, 부호화처리에 앞서 취득(이하, 미리 읽기라고 한다.)한 통계량(ME 잔차, 액티비티, 플랫네스 및 인트라 AC)에서 부호화 난이도로 변환하는 변환식을 시시각각 학습에 의해 갱신하여 가는 방법을 제안하고 있다. 이 방법에서는, 예를 들면, 1개의 픽처를 압축할 때마다, 글로벌 컴플렉시티를 미리 읽은 통계량에서 제산(除算)하여, 부호화 난이도 데이터의 근사(近似)에 사용되는 중량 붙임 계수를 산출하여, 연산처리에 사용되는 중량 붙임 계수를 갱신한다. 이 중량 붙임 계수의 갱신에 의해, 항상 영상 데이터의 그림에 최적인 중량 붙임 계수를 사용할 수 있어, 미리 읽은 통계량에 의해 부호화 난이도를 높은 정밀도로 근사하는 것이 가능하여 진다.
이러한 수법에 의해 미리 읽은 통계량(인트라 AC, 액티비티 등)에 근거하여, 정밀도가 높은 부호화 난이도가 얻어지는 경우, 그 부호화 난이도를 사용하여 통계다중에 있어서의 각 프로그램의 목표 비트 레이트 Target_Rate를 결정하는 것이 가능하다.
다음으로, 부호화 난이도에 근거한 각 프로그램에의 목표 비트 레이트의 할당방법에 관해서 설명한다. 이하, 간단히 하기 위해, 미리 읽히는 부호화 난이도 데이터는 1 GOP(Group of picture) 분(分)이라 하여 설명한다. 여기서, 1 GOP의 픽처 매수는 N매이라고 한다. 즉, i번째 프로그램의 픽처 j를 부호화할 때에, 픽처 j에서 픽처 j+N-1까지의 N매의 픽처에 관한 부호화 난이도 데이터 Di, j내지 Di, j+N-1이 얻어지고 있는 것으로 한다. 또한, 간단히 하기 위해, 각 화상 부호화 장치는, 매 프레임 단위에 목표 비트 레이트를 변경 가능하다고 한다. 또, 각 화상 부호화 장치가 GOP 단위로밖에 목표 비트 레이트를 변경할 수 없는 경우의 목표 비트 레이트의 할당방법에 대해서는, 본 실시예의 변형예에서 설명한다.
다음으로, 컨트롤러(3)가 각 프로그램에 할당하는 목표 비트 레이트를 결정하는 동작의 개략에 관해서 설명한다. 컨트롤러(3)는, 각 프로그램 각각에 부호화 난이도와 목표 비트 레이트와의 대응관계를 나타내는 식으로서, 부호화 난이도를 목표 비트 레이트로 변환하기 위한 변환식을 주어, 이 변환식을 사용하여, 각 프로그램이 요구하는 잠정적인 목표부호 레이트로서의 임시 비트 레이트를 계산하도록 되어 있다. 그래서, 각 프로그램의 임시 비트 레이트의 합계와, 소정의 허용치, 예를 들면 전체의 회선용량과의 비율을 사용하여, 실제로 각 프로그램에 할당하는 목표 비트 레이트를 계산하도록 되어 있고, 그 때, 각 프로그램의 부호화 난이도로부터 목표 비트 레이트로의 변환식은, 그 프로그램에 관한 임시 비트 레이트의 평균치가 그 프로그램에 대하여 미리 설정된 목표 비트 레이트의 평균치에 가까이 가도록, 이미 취득한 부호화 난이도 데이터에 근거하여, 수시 갱신하여 가도록 되어 있다. 또한, 부호화 난이도 데이터에 관해서도, 항상 최신 N매의 부호화 난이도 데이터를 단위시간당 부호화 난이도로 환산함으로써, 각 프로그램의 GOP의 위상이 갖추어져 있지 않은 상황에 있어서도, 최신 상태에 근거한 목표 비트 레이트의 할당을 가능하게 한다.
이하에, 컨트롤러(3)가 각 프로그램에 할당하는 목표 비트 레이트 결정을 위한 픽처마다 행하는 3개의 스텝에 관해서, 상세히 설명한다. 또, 이하의 설명은, 본 실시예에 관련되는 화상 부호화 제어방법의 설명을 겸하고 있다. 제1의 스텝에서는, 컨트롤러(3)는 각 프로그램마다, 최신 N매의 데이터로부터 단위시간당 부호화 난이도를 구하도록 되어 있다. 여기서는, 컨트롤러(3)는 우선, 전 프로그램에 관해서, 부호화 난이도 계산부(42)에 의해 구하여진 최신 N매의 부호화 난이도 데이터의 합계 ∑Dik를 구한다. 그리고, 프로그램(Si)이 픽처 j를 이제부터 부호화할 때에는, 최신 N매의 부호화 난이도의 평균치에 픽처 레이트 Picture_Rate를 곱함으로써, 1초당으로 환산한 부호화 난이도(DAi)를다음 수학식 3에 의해 구한다. 또한, ∑는 k=j내지 j+N-1에 관한 총합을 의미한다.
DAi=(∑Dik×Picture_Rate)/N
여기서, 단위시간(1초간)당으로 환산한 부호화 난이도(DAi)를 구하는 이유는, 2-3 풀 다운을 하는 프로그램 등에 있어서 1 GOP에 필요한 시간이 다르거나, 각 프로그램마다 GOP의 길이가 다르거나 하는 경우가 있고, GOP 단위의 부호화 난이도의 합계에서만은, 목표 비트 레이트를 결정할 수 없기 때문이다.
다음으로, 제2의 스텝에서는, 컨트롤러(3)는 각 프로그램에 관해서, 단위시간당 부호화 난이도를 목표 비트 레이트로 변환하기 위한 변환식을 사용하여, 각 프로그램이 요구하는 임시 비트 레이트를 결정하도록 되어 있다. 여기서는, 컨트롤러(3)는, 단위시간(1초)당으로 환산한 부호화 난이도(DAi)를 사용하여, 각 프로그램마다의 임시 비트 레이트 Tmp_Rate를 결정한다. 또한, 컨트롤러(3)는, 부호화 난이도(DAi)로부터 임시 비트 레이트 Tmp_Rate에의 변환식을 최신의 것으로 갱신한다.
여기서, DVD(디지털 비디오 데스크) 등의 오서링(제작)에 사용되는 2패스 인코딩에 있어서도 채용되고 있는 바와 같이, 부호화 난이도와 비트 레이트의 관계는, 양자의 비가 일정한 비례관계가 아니라, 부호화 난이도가 작은 곳에는 비례관계와 비교하여 많게, 부호화 난이도가 큰 곳에는 비례관계와 비교하여 적게 비트 레이트를 할당하는 편이 인간의 주관적인 화질평가 결과가 향상한다. 그래서, 본 실시예에서는, 부호화 난이도로부터 목표 비트 레이트에의 변환식을, 부호화 난이도가 클수록 목표 비트 레이트가 커지고, 또, 부호화 난이도가 그 평균치보다도 큰 소정의 범위에서는, 부호화 난이도와 목표 비트 레이트가 비례관계인 경우에 비하여 같은 부호화 난이도에 대응하는 목표 비트 레이트는 작게 되어, 부호화 난이도가 그 평균치보다도 작은 소정의 범위에서는, 부호화 난이도와 목표 비트 레이트가 비례관계인 경우에 비하여 같은 부호화 난이도에 대응하는 목표 비트 레이트는 커지도록 설정한다.
도 4는, 상술한 취지에 따른, 단위시간당으로 환산한 부호화 난이도(DAi)와 할당하는 비트 레이트와의 관계의 일례를 나타낸 것이다. 이 도면에 있어서, 종축은 할당하는 비트 레이트, 횡축은 단위시간당으로 환산한 부호화 난이도(DAi)를 나타낸다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서는, 부호화 난이도(DAi)로부터 목표 비트 레이트(이 경우, 임시 비트 레이트) Tmp_Ratei에의 변환식을, 부호화 난이도(DAi)가 클수록 목표 비트 레이트 Tmp_Ratei가 커지며, 또, 부호화 난이도(DAi)가 그 평균치Avg_Difficulty보다도 큰 소정의 범위에서는, 부호(90)로 나타낸 부호화 난이도(DAi)와 목표 비트 레이트 Tmp_Ratei가 비례관계인 경우에 비하여 같은 부호화 난이도(DAi)에 대응하는 목표 비트 레이트 Tmp_Ratei는 작아지고, 부호화 난이도(DAi)가 그 평균치 Avg_Difficulty보다도 작은 소정의 범위에서는, 부호화 난이도(DAi)와 목표 비트 레이트 Tmp_Ratei가 비례관계인 경우에 비하여 같은 부호화 난이도(DAi)에 대응하는 목표 비트 레이트 Tmp_Ratei는 커지도록 설정되어 있다. 또, 도면 중, Max_Rate, Min_Rate 및 Avg_Rate는, 각 프로그램마다 설정되어 있는 최대 비트 레이트, 최소 비트 레이트, 평균 비트 레이트이다. 또, 각 프로그램마다 설정되는 평균 비트 레이트의 합계는, 회선(전송로)용량 Total_Rate를 상회하여서는 안 된다. 또한, 도면 중, Avg_Difficulty는 부호화하는 입력영상 소재의 평균 부호화 난이도의 추정치이다. 추정치로 하는 것은, 입력영상 소재의 부호화 난이도는 무한하게 부호화가 계속하는 것과 같은 방송의 애플리케이션에서는 불명료하기 때문에, 과거의 부호화결과로부터 추정할 수밖에 없기 때문이다. 이 Avg_Difficulty의 갱신방법은 후술한다.
이와 같이 Max_Rate, Min_Rate, Avg_Rate 및 Avg_Difficulty가 주어졌을 때, 부호화 난이도(DAi)와, i번째 프로그램에 할당되는 임시 비트 레이트 Tmp_Ratei와의 관계는, 도 4에 나타낸 예에서는, 부호화 난이도(DAi)가 0일 때 Min_Rate, 부호화 난이도(DAi)가 Avg_Difficulty일 때 Avg_Rate가 되는 것과 같은 직선으로 나타내어지고, 또한, 비트 레이트가 Max_Rate를 넘지 않도록 제한이 마련된다. 즉, 다음 수학식 4 에 의해 프로그램 i의 임시 비트 레이트 Tmp_Ratei가 결정된다.
Tmp_Rate=min{Min_Rate+(Avg_Rate-Min_Rate)/Avg_Difficulty×DAi, Max_Rate}
또한, min{x, y}는, x와 y 중의 작은 편을 취한다고 하는 의미이다.
이렇게 하여, 컨트롤러(3)는, 모든 프로그램에 대한 임시 비트 레이트 Tmp­Rate를 결정한다. 또, 부호화 난이도와 비트 레이트와의 관계는, 도 5에 있어서의 A에 나타낸 것과 같은 직선관계가 아니라, 도 5에 있어서의 B에 나타낸 것과 같은, 부호화 난이도가 클 수록 비트 레이트가 커지고, 또한, 부호화 난이도가 그 평균치보다도 큰 소정의 범위에서는, 부호화 난이도가 커짐에 따라서, 부호화 난이도의 변화에 대한 비트 레이트의 변화의 경사가 작아지도록, 예를 들면 지수 함수적으로 경사가 완만하게 되는 것과 같은 관계식에 의해 정의하여도 된다.
다음으로, 스텝(3)에서는, 컨트롤러(3)는 모든 프로그램으로부터의 임시 비트 레이트를 더한 것과, 전체의 회선용량과의 비율을 사용하여, 각 프로그램의 목표 비트 레이트를 결정한다. 이 때에, 각 프로그램의 목표 비트 레이트가, 각각의 최대 비트 레이트, 최소 비트 레이트의 제한을 넘지 않도록 처리를 하도록 되어 있다. 여기서는, 컨트롤러(3)는, 우선, 모든 프로그램에 대하여 구하여진 임시 비트 레이트 Tmp_Rate1내지 Tmp_RateL의 총합 Sum_Tmp_Rate를 다음 수학식 5에 의해 구한다. 또, ∑는 k=1내지 L에 관한 총합을 의미한다.
Sum_Tmp_Rate=∑Tmp_Ratek
다음으로, 컨트롤러(3)는, 수학식 5에 의해 구한 임시 비트 레이트의 총합 Sum_Tmp_Rate와 회선용량 Total_Rate를 비교하여, 회선용량 Total_Rate를 넘어 있거나, 혹은 크게 하회하고 있는지 어떤지를 검증하고, 그 결과에 근거하여 실제의 목표 비트 레이트 Target_Rate를 결정한다.
임시 비트 레이트의 총합 Sum_Tmp_Rate가 회선용량 Total_Rate를 넘어 있는 경우는, 각 프로그램이 요구하는 비트 레이트의 합계가 회선용량을 상회하고 있기 때문에, 각 프로그램의 최종적인 목표 비트 레이트 Target_Rate는, 임시 비트 레이트 Tmp_Rate보다도 낮게 해야한다. 그래서, 컨트롤러(3)는, 기본적으로는, 각 프로그램의 목표 비트 레이트 Target_Ratei를 다음 수학식 6에 의해 결정한다.
Target_Ratei=Tmp_Ratei×(Total_Rate/Sum_Tmp_Rate)
=min{Min_Rate+(Avg_Rate-Min_Rate)/Avg_Difficulty×DAi, Max_Rate}×(Total_Rate/Sum_Tmp_Rate)
그러나, 이와 같이 각 프로그램의 목표 비트 레이트를내린 경우에는, 각 프로그램에 대하여 설정된 최소 비트 레이트 Min_Rate를 하회하는 프로그램이 나갈 가능성도 있다. 그래서, 목표 비트 레이트 Target_Ratei가 최소 비트 레이트 Min_Ratei보다도 작아지는 프로그램이 존재하는 경우에는, 그 프로그램의 목표 비트 레이트 Target-Ratei의 값을 최소 비트 레이트 Min_Ratei로 하여, 회선용량 Total_Rate에서 최소 비트 레이트 Min-Ratei로 한 프로그램의 비트 레이트를 빼고, 그 나머지 비트 레이트를 각 프로그램에 대하여 분배한다. 그 때, 최소 비트 레이트 Min_Rate가 아닌 프로그램 i의 목표 비트 레이트 Target-Ratei는 다음 수학식 7에 의해 나타내어진다. 또, ∑Min-Ratek는 목표 비트 레이트를 최소 비트 레이트로 한 프로그램에 대한 총합이고, ∑Tmp-Ratek는 최소 비트 레이트로 한 프로그램의 임시 비트 레이트의 총합을 의미한다.
Target_Ratei=Tmp_Ratei×(Total_Rate-∑Min-Ratek)
/(Sum_Tmp_Rate-∑Min-Ratek)
컨트롤러(3)는, 수학식 7에 의해 비트 레이트를 분배한 후, 새롭게 최소 비트 레이트 Min-Rate를 하회하는 프로그램이 존재한 경우는, 그 프로그램 비트 레이트의 값을 최소 비트 레이트로 하여서, 나머지 프로그램에 관해서, 수학식 7에 의해 목표 비트 레이트를 결정한다.
한편, 임시 비트 레이트의 총합 Sum_Tmp_Rate가 회선용량 Total_Rate를 넘지 않고 있는 경우는, 각 프로그램이 요구하는 비트 레이트의 합계가 회선용량과 같던지 회선용량을 하회하고 있다. 따라서, 회선용량을 넘는 경우는 없으므로, 반드시 수정할 필요는 없다. 그러나, 회선용량을 유효하게 이용하여 보다 좋은 화질을 실현하기 위해서, 각 프로그램의 목표 비트 레이트를 임시 비트 레이트보다도 높게 하는 것이 가능하다. 그래서, 본 실시예에서는, 컨트롤러(3)는, 기본적으로는, 식(6)에 의해 각 프로그램의 목표 비트 레이트 Target_Ratei를 결정한다. 이 경우, 임시 비트 레이트 Tmp_Ratei보다도 큰 값의 목표 비트 레이트 Target_Ratei가 얻어진다. 그러나, 이와 같이 각 프로그램의 목표 비트 레이트를 올린 경우에는, 각 프로그램에 대하여 설정된 최대 비트 레이트 Max-Rate를 상회하는 프로그램이 나갈 가능성도 있다. 그래서, 수학식 6에 의해 결정된 목표 비트 레이트 Target_Ratei가 최대 비트 레이트 Max_Ratei보다도 커지는 프로그램이 존재하는 경우에는, 그 프로그램의 비트 레이트의 값을 최대 비트 레이트 Max_Ratei로 하여, 회선용량 Total_Rate에서 최대 비트 레이트 Max_Ratei로 한 프로그램 i의 비트 레이트를 빼어, 그 나머지 비트 레이트를 각 프로그램에 분배한다. 그 때, 최대 비트 레이트 Max_Rate가 아닌 프로그램 i의 목표 비트 레이트 Target_Ratei는 다음 수학식 8에 의해 나타내어진다. 또, ∑Max_Ratek는 목표 비트 레이트를 최대 비트 레이트로 한 프로그램에 대한 총합이고, ∑Tmp_Ratek는 최대 비트 레이트로 한 프로그램의 임시 비트 레이트의 총합을 의미한다.
Target_Ratei=Tmp_Ratei×(Total_Rate-∑Max_Ratek)
/(Sum_Tmp_Rate-∑Tmp_Ratek)
컨트롤러(3)는, 수학식 8에 의해 비트 레이트를 분배한 후, 새롭게 최대 비트 레이트 Max_Rate를 상회하는 프로그램이 존재한 경우는, 그 프로그램의 비트 레이트의 값을 최대 비트 레이트 Max_Ratei로 하고, 나머지 프로그램에 관해서, 수학식 8에 의해 목표 비트 레이트를 결정한다.
또한, 본 실시예에서는, 상기와 같이 각 프로그램의 부호화 난이도로부터 목표 비트 레이트에의 변환식(6)은, 그 프로그램에 대한 임시 비트 레이트의 평균치가 그 프로그램에 대하여 미리 설정된 평균 비트 레이트에 가까이 가도록, 이미 취득한 부호화 난이도에 근거하여, 수시 갱신하여 가도록 하고 있다. 그 때문에, 컨트롤러(3)는, 생성한 부호화 난이도를 사용하여 평균 부호화 난이도를 갱신하도록 되어 있다. 여기서, 각 프로그램의 부호화 난이도에 대한 비트 레이트의 관계식을 결정하고 있는 파라미터는, 초기 값으로서 설정하는 Max_Rate, Min_Rate, Avg_Rate와, 변수인 Avg_Difficulty이다. 예를 들면 영화와 같이, 이미 있는 시간범위의 영상의 부호화 난이도의 평균치를 알고 있는 경우는 그 값을 사용하면 되나, 통상은 부호화 난이도의 평균치는 알고 있지 않다. 그래서, 예를 들면 GOP에 1회의 간격으로, 1초당으로 환산한 부호화 난이도(DAi)를 사용하여, 부호화하는 입력영상 소재의 평균 부호화 난이도 Avg_Difficulty를 갱신한다. Avg_Difficulty를 구하는 방법은, 여러 가지를 생각할 수 있으나, 예를 들면 이전의 Avg_Difficulty에 중량을 붙여, 최신 부호화 난이도(DAi)와의 평균을 취하는 방법에 의해 구하여진다. 이 경우, 평균 부호화 난이도Avg_Difficulty는, 다음 수학식 9에 의해 구하여진다.
Avg_Difficulty={(w­1)×Avg_Difficulty'+DAi}/W
또, Avg_Difficulty'는, 전회(前回) 계산결과의 평균 부호화 난이도이고, w는 중량 계수이며, 충분히 큰 정수 값(예를 들면 256)으로 한다. 중량 계수 w의 크기는, 부호화 난이도의 평균치의 변동시 정수에 대응하여, 중량 계수 w의 값이 클수록, 평균치의 변동은 적지만, 실제 부호화 난이도의 평균치에 가까이 갈 때까지는 시간이 걸리기 때문에, 애플리케이션에 따라서 중량 계수 w의 크기를 설정하는 것이 바람직하다.
또한, Avg_Difficulty의 초기 값에는, 통계적으로 구하여진 값이 사용된다. 예를 들면, 입력영상의 부호화 조건(해상도, 풀 다운의 유무 등) 및 입력영상 소재의 종류(영화, 비디오, 스포츠, 뉴스 등)에 의해서, 입력 소재의 평균 부호화 난이도로서 상정되는 값이 설정된다. 예를 들면 영상 소재의 경우는, 2-3 풀 다운 및 프레임 DCT 에 의한 압축효율의 향상이 얻어지는 것으로부터, 부호화 난이도의 평균치는 일반적으로 비디오 소재보다도 꽤 작아지기 때문에, Avg_Difficulty의 초기 값으로서는 작은 값을 설정한다.
이렇게 하여, Avg_Difficulty가 구하여지면, 임시 비트 레이트를 산출하는 식(4)이 갱신된다. 도 6은, Avg_Difficulty가 갱신되었을 때의 부호화 난이도와 비트 레이트의 대응관계의 변화의 일례를 나타낸 것이다. 도면 중, C는 갱신되기 전의 평균 부호화 난이도 E(Avg_Difficulty')에 근거하는 대응관계를 나타내고, D는 갱신된 후의 평균 부호화 난이도 F에 근거하는 대응관계를 나타낸 것이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 부호화 난이도가 갱신되면, 부호화 난이도로부터 임시 비트 레이트를 구하는 변환식도 약간 변경되어, 결과로서, 전체의 목표 부호량의 범위내에서 부호화할 수 있도록 보정된다. 예를 들면, 도 6에 나타낸 예에서는, 최신의 부호화 난이도가 평균치 Avg_Difficulty를 크게 상회하였기 때문에, Avg_Difficulty가 커지도록 갱신되어, 그 결과, 변환식의 경사가 완만하게 되어 있다.
다음으로, 도 1에 나타낸 통계다중 시스템(1)의 동작에 관해서 설명한다. 이 통계다중 시스템(1)에서는, 프로그램(Si)은, 각각 화상 부호화 장치(2i)에 의해서 부호화된다. 각 화상 부호화 장치(2i)는, 각 프로그램(Si)에 관해서, 이제부터 부호화하고자 하는 화상에 관한 부호화의 난이도를 나타내는 부호화 난이도(Di)를 컨트롤러(3)에 각각 출력한다. 컨트롤러(3)는, 통계다중의 수법을 사용하여, 입력된 부호화 난이도(Di)에 근거하여, 각 프로그램(Si)에 대한 단위시간당 목표발생 부호량인 목표부호 레이트로서의 목표 비트 레이트 Target_Ratei를 각각 결정하여, 각 화상 부호화 장치(2i)에 대하여 설정한다. 화상 부호화 장치(2i)는, 설정된 목표 비트 레이트 Target_Ratei에 근거하여, 프로그램(Si)을 각각 압축 부호화하여, 압축 부호화 데이터(Sti)를 다중화 장치(4)에 출력한다. 다중화 장치(4)는, 입력된 각 압축 부호화 데이터(Sti)를 다중화하여 출력용의 화상 데이터(Sm)를 생성하고, 전송로에 대하여 출력한다.
다음으로, 도 2에 나타낸 화상 부호화 장치(2i)의 동작에 관해서 설명한다. 우선, 프로그램(Si)은, 화상 부호화 장치(2i)의 인코더 제어부(11)에 입력된다. 인코더 제어부(11)에서는, 우선, 화상순서 변환회로(21)에 의해서, 부호화하는 순서에 따라서 픽처(I 픽처, P 픽처, B 픽처)의 순서를 바꿔 늘어놓고, 다음으로, 주사변환·매크로 블록화 회로(22)에 의해서, 프레임 구조인지 필드 구조인지를 판별하여, 판별결과에 따른 주사변환 및 매크로 블록화를 하고, 다음으로, I 픽처인 경우에는, 통계량 산출회로(23)에 의해서, 인트라 AC를 산출하여 통계량 데이터(Sai)를 부호화 제어부(15)의 부호화 난이도 계산부(42)에 보낸다. 또한, 주사변환·매크로 블록화 회로(22)의 출력 데이터는, 통계량산출 회로(23)를 거쳐, FIFO 메모리(12) 및 움직임 검출회로(14)에 보내어진다.
FIFO 메모리(12)는, 부호화 난이도 계산부(42)에 있어서, 부호화가 종료한 픽처에 이어지는 N매분 픽처의 부호화 난이도를 산출하는 데 필요한 시간만 입력한 화상데이터를 지연하여, 인코더(13)에 출력한다. 움직임 검출회로(14)는, 움직임 벡터를 검출하여 움직임 보상회로(39)에 보냄과 동시에, ME 잔차 데이터(Szi)를 부호화 제어부(15)의 ME 잔차 계산부(41)에 보낸다.
I 픽처의 경우에는, 인코더(13)에서는, 감산회로(31)에 있어서 예측화상 데이터와의 차분을 취하는 일없이, FIFO 메모리(12)의 출력 데이터를 그대로 DCT 회로(32)에 입력하여 DCT를 하고, 양자화 회로(33)에 의해서 DCT 계수를 양자화하여, 가변장 부호화 회로(34)에 의해서 양자화 회로(33)의 출력 데이터를 가변장 부호화하여, 버퍼 메모리(35)에 의해서 가변장 부호화 회로(34)의 출력 데이터를 일단 유지하여, 비트 스트림으로 이루어지는 압축 부호화 데이터(Sti)로서 출력한다. 또한, 역양자화 회로(36)에 의해서 양자화 회로(33)의 출력 데이터를 역양자화하고, 역DCT 회로(37)에 의해서 역양자화 회로(36)의 출력 데이터에 대하여 역DCT를 하여, 역DCT 회로(37)의 출력화상 데이터를 가산회로(38)를 개재시켜 움직임 보상회로(39)에 입력하여 유지시킨다.
P 픽처의 경우에는, 인코더(13)에서는, 움직임 보상회로(39)에 의해서, 유지하고 있는 과거의 I 픽처 또는 P 픽처에 대응하는 화상 데이터와 움직임 검출회로(14)로부터의 움직임 벡터에 근거하여 예측화환 데이터를 생성하여, 예측화상 데이터를 감산회로(31) 및 가산회로(38)에 출력한다. 또한, 감산회로(31)에 의해서, FIFO 메모리(12)의 출력 데이터와 움직임 보상회로(39)로부터의 예측화상 데이터와의 차분을 취하여, DCT 회로(32)에 의해서 DCT를 하고, 양자화 회로(33)에 의해서 DCT 계수를 양자화하여, 가변장 부호화 회로(34)에 의해서 양자화 회로(33)의 출력 데이터를 가변장 부호화하며, 버퍼 메모리(35)에 의해서 가변장 부호화 회로(34)의 출력 데이터를 일단 유지하여 압축 부호화 데이터(Sti)로서 출력한다. 또한, 역양자화 회로(36)에 의해서 양자화 회로(33)의 출력 데이터를 역양자화하여, 역DCT 회로(37)에 의해서 역양자화 회로(36)의 출력 데이터에 대하여 역DCT를 하고, 가산회로(38)에 의해서 역DCT 회로(37)의 출력 데이터와 예측화상 데이터를 가산하여, 움직임 보상회로(39)에 입력하여 유지시킨다.
B 픽처의 경우에는, 인코더(13)에서는, 움직임 보상회로(39)에 의해서, 유지하고 있는 과거 및 미래의 I 픽처 또는 P 픽처에 대응하는 2개의 화상 데이터와 움직임 검출회로(14)로부터의 2개의 움직임 벡터에 근거하여 예측화상 데이터를 생성하여, 예측화상 데이터를 감산회로(31) 및 가산회로(38)에 출력한다. 또한, 감산회로(31)에 의해서, FIFO 메모리(12)의 출력 데이터와 움직임 보상회로(39)로부터의 예측화상 데이터와의 차분을 취하여, DCT 회로(32)에 의해서 DCT를 하고, 양자화 회로(33)에 의해서 DCT 계수를 양자화하여, 가변장 부호화 회로(34)에 의해서 양자화 회로(33)의 출력 데이터를 가변장 부호화하며, 버퍼 메모리(35)에 의해서 가변장 부호화 회로(34)의 출력 데이터를 일단 유지하여 압축 부호화 데이터(Sti)로서 출력한다. 또, B 픽처는 움직임 보상회로(39)에 유지시키지 않는다.
다음으로, 도 7내지 도 9의 플로차트를 참조하여, 화상 부호화 장치(2)의 부호화 제어부(15) 및 컨트롤러(3)의 동작에 관해서 설명한다. 이 동작에서는, 우선 컨트롤러(3)는, 전 회선용량 Total_Rate의 설정을 한다(스텝(S101)). 다음으로, 컨트롤러(3)는, 전 프로그램에 대하여 최대 비트 레이트 Max_Rate, 최소 비트 레이트 Min_Rate, 평균 비트 레이트 Avg_Rate, 해상도, 풀 다운 등의 부호화조건을 설정한다(스텝(S102)). 이 부호화 조건에 따라서, 컨트롤러(3)는, 전 프로그램에 대하여, 평균 부호화 난이도 Avg_Difficulty의 초기 값을 설정한다(스텝(S103)). 다음으로, 프레임마다의 처리가 개시된다. 즉, 우선, 부호화 제어부(15)의 부호화 난이도 계산부(42)에 의해서, 전 프로그램에 관해서, ME 잔차 등에 근거하여, 픽처 j+N-l의 부호화 난이도(Di)가 구하여지고, 기억된다(스텝(S104)). 다음으로, 컨트롤러(3)는, 전 프로그램에 관해서, 부호화 난이도 계산부(42)에 의해 구하여진 최신의 N매의 부호화 난이도에 근거하여, 수학식 3에 의해, 단위시간(1초)당으로 환산한 부호화 난이도(DAi)를 구한다(스텝(S105)). 다음으로, 컨트롤러(3)는, 이 부호화 난이도(DAi)를 사용하고, 수학식 4에 의해 각 프로그램의 임시 비트 레이트 Tmp_Rate를 결정한다(스텝(S106)). 다음으로, 컨트롤러(3)는, 모든 프로그램에 대하여 구하여진 임시 비트 레이트 Tmp_Rate1내지 Tmp_RateL의 총합 Sum_Tmp_Rate를 식학식 5에 의해 구한다(스텝(S107)).
다음으로, 컨트롤러(3)는, 임시 비트 레이트의 총합 Sum_Tmp_Rate가 회선용량 Total_Rate를 넘어 있는지 아닌지를 판단한다(스텝(S108)). 임시 비트 레이트의 합 Sum_Tmp_Rate가 회선용량 Total_Rate를 넘어서 있는 경우(스텝(S108);Y)는, 임시 비트 레이트 Tmp_Rate를 수정하고, 각 프로그램의 목표 비트 레이트 Target_Rate를 결정한다. 구체적으로는, 우선, 수학식 6에 의해, 각 프로그램에 관해서 목표 비트 레이트 Target_Rate를 계산한다(스텝(S109)). 다음으로, 최소 비트 레이트 Min_Rate를 하회하는 프로그램이 존재하는지 아닌지를 판정한다(스텝(S110)). 최소 비트 레이트 Min_Rate를 하회하는 프로그램이 존재한 경우(스텝(S110);Y)는, 그 프로그램의 비트 레이트 값을 최소 비트 레이트 Min_Rate로서 설정한다(스텝(S111)). 다음으로, 컨트롤러(3)는, 스텝(S109)에 되돌아가, 최소 비트 레이트 Min_Rate가 아닌 프로그램의 비트 레이트 Target_Ratei를, 수학식 7에 의해 구하고, 그것들의 프로그램에 대하여 분배한다(스텝(S109)). 또한, 최소 비트 레이트 Min_Rate를 하회하는 프로그램이 존재하지 않는 경우(스텝(S110);N)는, 컨트롤러(3)는, 모든 화상 부호화 장치(2i)의 양자화 인덱스 결정부(45)에 목표 비트 레이트 Target_Ratei를 설정한다(스텝(S115)).
한편, 임시 비트 레이트의 총합 Sum_Tmp_Rate가 회선용량 Total_Rate를 넘어 있지 않는 경우(스텝(S108);N)도, 임시 비트 레이트 Tmp_Rate를 수정하여, 각 프로그램의 목표 비트 레이트 Target_Rate를 결정한다. 구체적으로는, 우선, 수학식 6에 의해, 각 프로그램의 목표 비트 레이트 Target_Rate를 계산한다(스텝(S112)). 다음으로, 최대 비트 레이트 Max_Rate를 상회하는 프로그램이 존재하는가 아닌가를 판정한다(스텝(S113)). 최대 비트 레이트 Max_Rate를 상회하는 프로그램이 존재한 경우(스텝(S113);Y)는, 그 프로그램의 비트 레이트의 값을 최대 비트 레이트 Max_Rate로 하여 설정한다(스텝(S114)). 다음으로, 컨트롤러(3)는, 스텝(S112)에 되돌아가, 최대 비트 레이트 Max_Rate가 아닌 프로그램의 목표 비트 레이트 Target_Ratei를, 수학식 8에 의해 구하여, 그것들의 프로그램에 대하여 분배한다(스텝(S112)). 또한, 최대 비트 레이트 Max_Rate를 상회하는 프로그램이 존재하지 않는 경우(스텝(S113);N)는, 컨트롤러(3)는, 모든 화상 부호화 장치(2i)의 양자화 인덱스 결정부(45)에 목표 비트 레이트 Target_Ratei를 설정한다(스텝(S115)).
다음으로, 양자화 인덱스 결정부(45)는, 컨트롤러(3)에 의해 설정된 목표 비트 레이트 Target_Ratei가 되도록 양자화 회로(33)에 있어서의 양자화 특성 값에 대응하는 양자화 인덱스를 결정하여, 양자화 회로(33)에 보낸다. 이에 따라서, 픽처 i의 부호화가 행하여진다(스텝(S116)). 또, 픽처 j란, 지금부터 부호화하는 픽처를 의미한다.
픽처 j의 부호화가 종료하면, 다음 픽처의 처리를 위해, j+1을 새로운 j로 하여(스텝(S117)), 픽처 j가 GOP의 최후의 프레임인 프로그램에 관해서만, 생성한 부호화 난이도를 사용하여, 수학식 9에 의해 평균 부호화 난이도 Avg_Difficulty를 갱신한다(스텝(S118)).
다음으로, 픽처 j의 부호화를 종료할 것인가 아닌가를 판정하여(스텝(S119)) , 부호화를 계속하는 경우(스텝(S119);N)는, 스텝(S104)에 되돌아가고, 부호화를 종료하는 경우(스텝(S119);Y)는, 도 7내지 도 9에 나타낸 동작을 종료한다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 각 프로그램마다 설정된 부호화 난이도와 목표 비트 레이트와의 대응관계에 근거하여, 각 프로그램마다 부호화 난이도에 대응하는 임시 비트 레이트를 산출하고, 임시 비트 레이트의 합계와 전체의 회선용량과의 비율에 의해 구한 목표 비트 레이트가, 각 프로그램의 최대 혹은 최소 비트 레이트의 제한을 넘은 경우에는, 최대 혹은 최소 비트 레이트에 의해 제한하여, 임시 비트 레이트의 합계로부터 최소 혹은 최대 비트 레이트에 의해 제한한 비트 레이트를 빼고, 그 나머지의 비트 레이트를 각 프로그램에 배분하도록 하였으므로, 인간에 있어서의 주관적으로 최적인 그림의 실현을 가능하게 함과 동시에, 디지털방송국의 운용상 필요한 평균 비트 레이트, 최대 혹은 최소 비트 레이트의 설정에 대응한 목표 비트 레이트의 할당이 가능해진다.
또한, 본 실시예에서는, GOP마다 평균 부호화 난이도의 추정치를 갱신하여, 부호화 난이도로부터 목표 비트 레이트를 구하는 변환식도 변경하도록 하였으므로, 항상 최적인 목표 비트 레이트의 할당을 할 수 있다.
나아가, 본 실시예에서는, 목표 비트 레이트의 산출에 사용하는 데이터로서, 항상 최신의 N매의 부호화 난이도 데이터를 단위시간당 부호화 난이도로 환산하여 목표 비트 레이트를 구하도록 하였으므로, 각 프로그램의 GOP의 위상이 갖추어지지 않은 상황에 있어서도, 최신의 상태에 근거한 최적인 목표 비트 레이트의 배분을 할 수 있다.
다음으로, 도 7, 도 8 및 도 10을 참조하여, TM5 등으로 규정된 GOP 단위의 레이트 컨트롤을 사용하는 화상 부호화 장치를 사용하여, 목표 비트 레이트의 변경이 GOP 단위에 제한된 경우의 본 실시예의 변형예에 관해서 설명한다. 또, 상기 실시예와 동일 구성부분에 관해서는 동일부호를 붙여, 그 설명은 생략한다. 또한, 도 8에 나타낸 분기점②까지의 동작(도 7, 도 8)은 상기 실시예와 같다.
목표 비트 레이트의 변경이 GOP 단위에 제한된 경우, 모든 프로그램에 있어서 GOP의 위상이 갖추어져 있으면 일제히 목표 비트 레이트를 변경할 수가 있으나, 실제로는 2-3 풀 다운을 하는 프로그램 등이 혼재하기 때문에, GOP의 위상은 어긋나 있다. 이러한 경우에는, 회선용량을 넘지 않도록 하기 위해서, 목표 비트 레이트를내리는 프로그램을 우선하는 궁리가 필요하다.
이 변형예에서는, 프레임 단위로 전 프로그램에 대하여, 최소 혹은 최대 비트 레이트를 넘지 않는 목표 비트 레이트를 결정하기(스텝(S110);N, 스텝(S113);N)까지는, 상기 실시예와 같다. 이 변형예에서는, 목표 비트 레이트 Target_Ratei를 결정한 후, L개의 프로그램 중, GOP의 변환기에서 목표 비트 레이트의 변경 가능한 프로그램과, 변경 불가능한 프로그램이 존재하기 때문에, 우선, 목표 비트 레이트의 변경 가능한 프로그램에 할당할 수 있는 비트 레이트의 용량 Available_Rate를 다음 수학식 10에 의해 구한다(스텝(S120)). 또, ∑Target_Ratek는 GOP의 변환기에서 목표 비트 레이트의 변경 불가능한 프로그램에 있어서의 목표 비트 레이트의 총합을 의미한다.
Available_Rate=Total_Rate-∑Target_Ratek
다음으로, 목표 비트 레이트의 변경 가능한 프로그램에 대하여, 목표 비트 레이트 Target_Rate의 총합이 Available_Rate를 넘는지 아닌지를 판단한다(스텝(S121)). 목표 비트 레이트 Target_Rate의 총합이 Available_Rate를 넘지 않는 경우(스텝(S121);N)는, 이 목표 비트 레이트 Target_Rate를 그대로 설정하여도 회선용량을 넘지 않으므로, 목표 비트 레이트의 변경 가능한 프로그램의 화상 부호화 장치(2i)의 부호화 제어부(15)의 양자화 인덱스 결정부(45)에, 이 목표 비트 레이트 Target_Rate를 설정한다(스텝(S122)). 이 때, 회선용량이 남게 되지만, 이것은 다음으로 어려운 그림의 프로그램에 대하여 비트 레이트를 올리기 위해서 사용한다.
한편, 목표 비트 레이트 Target_Rate의 총합이 Available_Rate를 넘고 마는 경우(스텝(S121);Y)는, 그대로는 회선용량을 넘고 말므로, 비트 레이트의 변경 가능한 프로그램에 관해서, Available_Rate를 넘지 않도록, 다음 수학식 11에 의해 목표 비트 레이트 Target_Ratei'를내려, 새로운 목표 비트 레이트 Target_Ratei'를 결정한다(스텝(S123)). 또, ∑Target Ratek는 목표 비트 레이트의 변경 가능한 프로그램의 목표 비트 레이트 Target_Rate의 총합을 의미한다.
Target_Ratei'= Target_Ratei×(Available_Rate/∑Target Ratek)
다음으로, 새롭게 결정한 목표 비트 레이트 Target Ratei'가 최소 비트 레이트 Min_Rate를 하회하는 프로그램이 존재하는가 아닌가를 판정한다(스텝(S124)). 최소 비트 레이트 Min_Rate를 하회하는 프로그램이 존재한 경우(스텝(S124);Y)는, 그 프로그램의 비트 레이트 값을 최소 비트 레이트 Min_Rate로 하고(스텝(S125)), 스텝(S123)에 되돌아가, 최소 비트 레이트 Min-Rate가 아닌 프로그램의 비트 레이트를, 수학식 11에 의해 그것들의 프로그램에 대하여 분배한다(스텝(S123)). 또한, 최소 비트 레이트 Min_Rate를 하회하는 프로그램이 존재하지 않는 경우(스텝(S124);N)는, 컨트롤러(3)는, 목표 비트 레이트의 변경 가능한 프로그램의 화상부호호화 장치(2i)의 부호화 제어부(15)의 양자화 인덱스 결정부(45)에, 이 목표 비트 레이트 Target_Rate를 설정한다(스텝(S122)). 목표 비트 레이트 Target_Ratei'의 설정 후의 스텝(S126내지 S129)은, 도 8에 있어서의 스텝(S116내지 S119)과 같다.
본 변형예에 의하면, GOP 단위에밖에 목표 비트 레이트를 변경할 수 없으며, 그 위상이 어긋나 있는 경우에서도, GOP의 변환기에서 목표 비트 레이트를 변경할 수 있는 프로그램에 관해서, 변경 가능한 프로그램의 용량을 넘지 않도록, 각 프로그램의 최신의 부호화 난이도 및 최대 혹은 최소 비트 레이트의 설정에 대응한 목표 비트 레이트의 할당을 하도록 하였으므로, 항상 회선용량을 넘는 일없이, 인간의 시각특성을 반영한 주관적인 화질을 대폭 향상시킬 수 있다.
도 11은, 본 변형예에 있어서의 각 프로그램에 대한 목표 비트 레이트의 할당 동작의 일례를 나타내는 설명도이다. 이 도면에 있어서, 종축은 각 프로그램에 할당되는 목표 비트 레이트를 나타내며, 횡축은 시간을 나타내고 있다. 또한, 총 비트 레이트는, 10 Mbps(megabits per second)로 하고 있다.
도 11에 나타낸 예에서는, 3개의 프로그램 A내지 C에 대하여, 상기 변형예에 근거하여 목표 비트 레이트를 할당하고 있다. 도면 중, # 1, # 2, …은, GOP의 번호를 나타내고 있다. 또한, 도면 중, 괄호내의 숫자는, 수학식 11 중의 목표 비트 레이트 Target_Ratei를 나타내며, 괄호 좌측의 숫자는, 도 11 중의 목표 비트 레이트 Target_Ratei를 나타내고 있다. 비트 레이트의 단위는, Mbps이다. 또한, 도면 중, (t 1)은 프로그램 A의 GOP # 1 및 프로그램 C의 GOP # 1의 개시의 시각, (t 2)는 프로그램 B의 GOP # 2의 개시의 시각, (t 3)은 프로그램 C의 GOP # 2의 개시의 시각, (t 4)는 프로그램 A의 GOP # 2의 개시의 시각, (t 5)는 프로그램 B의 GOP # 3의 개시의 시각, (t 6)은 프로그램 C의 GOP # 3의 개시의 시각, (t 7)은 프로그램 A의 GOP # 3의 개시의 시각을 나타내고 있다.
이 예에서는, 프로그램 B의 GOP # 2의 개시의 시각 (t 2)에 있어서, 목표 비트 레이트의 변경 가능한 프로그램 B의 목표 비트 레이트 target_Ratei는, 4 Mbps로 되어 있다. 그러나, 시각(t 2)에 있어서, 목표 비트 레이트의 변경 가능한 프로그램 B에 할당 가능한 비트 레이트의 용량 Available_Rate는, 2 Mbps로 되어 있다. 그 때문에, 수학식 11으로부터, 프로그램 B의 새로운 목표 비트 레이트 target_Ratei'는 4×(2/4), 즉 2 Mbps로 설정된다.
또, 본 발명은, 상기 실시예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 프로그램마다의 부호화 난이도와 목표 비트 레이트의 대응관계는, 실시 형태에서 든 예에 한정되지 않으며, 적당히 설정할 수 있다. 또한, 임시 비트 레이트를 수정하여 최종적인 목표 비트 레이트를 산출하는 방법도 적당히 설정할 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 각 프로그램 데이터마다 설정된 부호화 난이도와 목표 부호 레이트의 대응 관계를 이용하여, 취득한 각 프로그램마다의 부호화 난이도에 대응하는 각 프로그램 데이터마다의 잠정적인 목표 부호 레이트를 결정하고, 각 프로그램 데이터마다의 목표 부호 레이트 총합이 소정의 허용치내에 들어가도록, 잠정적인 목표 부호 레이트를 수정하여 최종적인 각 프로그램 데이터마다의 목표 부호 레이트를 결정하도록 하였으므로, 통계다중의 수법을 사용하여, 소정의 허용치를 넘지 않고서, 사람에 따른 주관적으로 최적인 그림의 실현을 가능하게 하는 동시에, 각 프로그램 데이터마다, 예를 들면 목표 부호 레이트의 최대치, 최소치 및 평균치의 설정에 대응한, 각 프로그램 데이터마다 적합한 목표 부호 레이트의 할당이 가능하게 된다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 각 프로그램 데이터마다, 미리 정해진 목표 부호 레이트의 평균치의 설정에 대응한 목표 부호 레이트의 할당이 가능하게 되며, 이것에 의해, 예산에 따른 정확한 금액을 부과할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 부호화 수단이, 복수 매의 화상 단위로 목표 부호 레이트의 변경이 가능한 경우에, 각 화상 단위로 잠정적인 목표 부호 레이트를 결정하고, 각 프로그램 데이터마다의 목표 부호 레이트의 총합이 소정의 허용치내에 들어가도록, 목표 부호 레이트의 변경이 가능한 부호화 수단에 대해서만, 잠정적인 목표 부호 레이트를 수정하여 최종적인 목표 부호 레이트를 결정하도록 하였으므로, 추가로, 복수 매의 화상 단위로 밖에 목표 부호량을 변경할 수 없는 경우라도, 소정의 허용치를 넘지 않고서, 사람에 따른 주관적으로 최적인 그림의 실현을 가능하게 하는 동시에, 각 프로그램 데이터마다, 평균 부호 레이트, 최소 부호 레이트, 최대 부호 레이트의 설정에 대응한 목표 부호 레이트의 할당이 가능하게 된다는 효과가 있다.
위의 설명에 근거하여, 본 발명의 여러 양태나 변형예를 실시할 수 있는 것은 분명하다. 따라서, 아래의 특허청구범위의 균등 범위에 있어서, 상기 상세한 설명에 있어서의 양태 이외의 양태로 본 발명을 실시할 수 있다.

Claims (53)

  1. 각각 화상 데이터를 포함하는 복수의 프로그램 데이터를 부호화하는 복수의 부호화 수단과, 각 부호화 수단의 출력 데이터를 다중화하는 다중화 수단을 구비한 시스템에 사용하여, 각 부호화 수단에 대하여 단위 시간당 목표 발생 부호량으로서의 목표 부호 레이트를 설정하여 각 부호화 수단을 제어하는 화상 부호화 제어장치에 있어서,
    각 프로그램 데이터마다 부호화의 난이도를 나타내는 부호화 난이도를 취득하고, 각 프로그램 데이터마다 설정된 부호화 난이도와 목표 부호 레이트의 대응관계를 이용하여, 취득한 각 프로그램 데이터마다의 부호화 난이도에 대응하는 각 프로그램 데이터마다의 잠정적인 목표 부호 레이트를 결정하는 잠정적인 목표 부호 레이트 결정수단과,
    각 프로그램 데이터마다의 목표 부호 레이트의 총합이 소정의 허용치내에 들어가도록, 상기 잠정적 목표 부호 레이트 결정수단에 의해서 결정된 잠정적인 목표 부호 레이트를 수정하여 최종적인 각 프로그램 데이터마다의 목표 부호 레이트를 결정하고, 각 부호화 수단에 대하여 설정하는 목표 부호 레이트 수정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 화상 부호화 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 잠정적 목표 부호 레이트 결정수단에 있어서 이용하는 부호화 난이도와 목표 부호 레이트의 대응관계는, 각 프로그램 데이터마다 미리 정해진 목표 부호 레이트의 최대치, 최소치 및 평균치와 각 프로그램 데이터마다의 부호화 난이도의 평균치에 따라서 설정되는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 잠정적 목표 부호 레이트 결정수단에 있어서 이용하는 부호화 난이도와 목표 부호 레이트의 대응관계는, 부호화 난이도가 클수록 목표 부호 레이트가 커지고, 또한, 부호화 난이도가 그 평균치보다도 큰 소정의 범위에서는, 부호화 난이도와 목표 부호 레이트가 비례관계인 경우에 비하여 같은 부호화 난이도에 대응하는 목표 부호 레이트는 작아지고, 부호화 난이도가 그 평균치보다도 작은 소정의 범위에서는, 부호화 난이도와 목표 부호 레이트가 비례관계인 경우에 비하여 같은 부호화 난이도에 대응하는 목표 부호 레이트는 커지도록 설정되는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 제어장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 잠정적 목표 부호 레이트 결정수단에 있어서 이용하는 부호화 난이도와 목표 부호 레이트의 대응관계는, 부호화 난이도가 클수록 목표 부호 레이트가 커지고, 또한, 부호화 난이도가 그 평균치보다도 큰 소정의 범위에서는, 부호화 난이도가 커짐에 따라서, 부호화 난이도의 변화에 대한 목표 부호 레이트의 변화의 경사가 작아지도록 설정되는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 제어장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 잠정적 목표 부호 레이트 결정수단은, 이 잠정적 목표 부호 레이트 결정수단에 의해서 결정되는 잠정적인 목표 부호 레이트의 평균치가 미리 정해진 목표 부호 레이트의 평균치에 근접하도록, 이미 취득한 부호화 난이도에 근거하여, 부호화 난이도와 목표 부호 레이트와의 대응관계를 수시로 갱신하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 제어장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 목표 부호 레이트 수정수단은, 최종적인 각 프로그램 데이터마다의 목표 부호 레이트를 결정하는 과정에서, 각 프로그램 데이터마다의 잠정적인 목표 부호 레이트의 총합과 상기 허용치의 비율을 각 프로그램 데이터마다의 잠정적인 목표 부호 레이트에 곱하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 제어장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 목표 부호 레이트 수정수단은, 상기 비율을 각 프로그램 데이터마다의 잠정적인 목표 부호 레이트에 곱하여 얻어진 값이, 각 프로그램 데이터마다 미리 정해진 목표 부호 레이트의 최대치 또는 최소치를 넘는 프로그램 데이터에 관해서는, 상기 최대치 또는 최소치를 최종적인 목표 부호 레이트로서 결정하고, 나머지의 프로그램 데이터에 관해서는, 나머지의 프로그램 데이터의 목표 부호 레이트의 총합이, 상기 허용치로부터 이미 결정된 목표 부호 레이트를 뺀 값내에 들어가도록, 잠정적인 목표 부호 레이트를 수정하여 최종적인 목표 부호 레이트를 결정하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 제어장치.
  8. 제1항에 있어서, 각 부호화 수단은, 각각 복수 매의 화상 단위로 목표 부호 레이트의 변경이 가능한 것이며,
    상기 잠정적 목표 부호 레이트 결정수단은, 각 화상 단위로 잠정적인 목표 부호 레이트를 결정하고,
    상기 목표 부호 레이트 수정수단은, 각 프로그램 데이터마다의 목표 부호 레이트의 총합이 소정의 허용치내에 들어가도록, 목표 부호 레이트의 변경이 가능한 부호화 수단에 대해서만, 상기 잠정적 목표 부호 레이트 결정수단에 의해서 결정된 잠정적인 목표 부호 레이트를 수정하여 최종적인 목표 부호 레이트를 결정하며, 부호화 수단에 대하여 설정하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 제어장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 목표 부호 레이트 수정수단은, 목표 부호 레이트의 변경이 가능한 부호화 수단에 대한 잠정적인 목표 부호 레이트의 총합이, 목표 부호 레이트의 변경이 가능한 부호화 수단에 대하여 할당 가능한 부호 레이트 이하인 경우는, 목표 부호 레이트의 변경이 가능한 부호화 수단에 대해서, 잠정적인 목표 부호 레이트를 그대로 최종적인 목표 부호 레이트로서 결정하고, 목표 부호 레이트의 변경이 가능한 부호화 수단에 대한 잠정적인 목표 부호 레이트의 총합이, 목표 부호 레이트의 변경이 가능한 부호화 수단에 대하여 할당 가능한 부호 레이트를 넘는 경우는, 목표 부호 레이트의 변경이 가능한 부호화 수단에 대한 최종적인 목표 부호 레이트의 총합이, 목표 부호 레이트의 변경이 가능한 부호화 수단에 대하여 할당 가능한 부호 레이트내에 들어가도록, 목표 부호 레이트의 변경이 가능한 부호화 수단에 대한 잠정적인 목표 부호 레이트를 수정하여 최종적인 목표 부호 레이트를 결정하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 제어장치.
  10. 각각 화상 데이터를 포함하는 복수의 프로그램 데이터를 부호화하는 복수의 부호화 수단과, 각 부호화 수단의 출력 데이터를 다중화하는 다중화 수단을 구비한 시스템에 사용되고, 각 부호화 수단에 대하여 단위 시간당 목표 발생 부호량으로서의 목표 부호 레이트를 설정하여 각 부호화 수단을 제어하는 화상 부호화 제어방법에 있어서,
    각 프로그램 데이터마다 부호화의 난이도를 나타내는 부호화 난이도를 취득하여, 각 프로그램 데이터마다 설정된 부호화 난이도와 목표 부호 레이트의 대응관계를 이용하여, 취득한 각 프로그램 데이터마다의 부호화 난이도에 대응하는 각 프로그램 데이터마다의 잠정적이다 목표 부호 레이트를 결정하는 잠정적 목표 부호 레이트 결정 순서와,
    각 프로그램 데이터마다의 목표 부호 레이트의 총합이 소정의 허용치내에 들어가도록, 상기 잠정적 목표 부호 레이트 결정 순서에 의해서 결정된 잠정적인 목표 부호 레이트를 수정하여 최종적인 각 프로그램 데이터마다의 목표 부호 레이트를 결정하고, 각 부호화 수단에 대하여 설정하는 목표 부호 레이트 수정 순서를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 제어방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 잠정적 목표 부호 레이트 결정 순서에서 이용하는 부호화 난이도와 목표 부호 레이트의 대응관계는, 각 프로그램 데이터마다 미리 정해진 목표 부호 레이트의 최대치, 최소치 및 평균치와 각 프로그램 데이터마다의 부호화 난이도의 평균치에 따라서 설정되는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 제어방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 잠정적 목표 부호 레이트 결정 순서에서 이용하는 부호화 난이도와 목표 부호 레이트의 대응관계는, 부호화 난이도가 클수록 목표 부호 레이트가 커지고, 또한, 부호화 난이도가 그 평균치보다도 큰 소정의 범위에서는, 부호화 난이도와 목표 부호 레이트가 비례관계인 경우에 비하여 같은 부호화 난이도에 대응하는 목표 부호 레이트는 작아지며, 부호화 난이도가 그 평균치보다도 작은 소정의 범위에서는, 부호화 난이도와 목표 부호 레이트가 비례관계인 경우에 비하여 같은 부호화 난이도에 대응하는 목표 부호 레이트는 커지도록 설정되는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 제어방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 잠정적 목표 부호 레이트 결정 순서에 있어서 이용하는 부호화 난이도와 목표 부호 레이트의 대응관계는, 부호화 난이도가 클수록 목표 부호 레이트가 커지고, 또한, 부호화 난이도가 그 평균치보다도 큰 소정의 범위에서는, 부호화 난이도가 커짐에 따라서, 부호화 난이도의 변화에 대한 목표 부호 레이트의 변화의 경사가 작아지도록 설정되는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 제어방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 잠정적 목표 부호 레이트 결정 순서는, 이 잠정적 목표 부호 레이트 결정 순서에 의해서 결정되는 잠정적인 목표 부호 레이트의 평균치가 미리 정해진 목표 부호 레이트의 평균치에 근접하도록, 이미 취득한 부호화 난이도에 근거하여, 부호화 난이도와 목표 부호 레이트의 대응관계를 수시로 갱신하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 제어방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 목표 부호 레이트 수정 순서는, 최종적인 각 프로그램 데이터마다의 목표 부호 레이트를 결정하는 과정에서, 각 프로그램 데이터마다의 잠정적인 목표 부호 레이트의 총합과 상기 허용치의 비율을 각 프로그램 데이터마다의 잠정적인 목표 부호 레이트에 곱하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 제어방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 목표 부호 레이트 수정 순서는, 상기 비율을 각 프로그램 데이터마다의 잠정적인 목표 부호 레이트에 곱하여 얻어진 값이, 각 프로그램 데이터마다 미리 정해진 목표 부호 레이트의 최대치 또는 최소치를 넘는 프로그램 데이터에 관해서는, 상기 최대치 또는 최소치를 최종적인 목표 부호 레이트로서 결정하고, 나머지의 프로그램 데이터에 관해서는, 나머지의 프로그램 데이터의 목표 부호 레이트의 총합이, 상기 허용치로부터 이미 결정된 목표 부호 레이트를 뺀 값내에 들어가도록, 잠정적인 목표 부호 레이트를 수정하여 최종적인 목표 부호 레이트를 결정하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 제어방법.
  17. 제10항에 있어서, 각 부호화 수단은, 각각 복수 매의 화상 단위로 목표 부호 레이트의 변경이 가능한 것이며,
    상기 잠정적 목표 부호 레이트 결정 순서는, 각 화상 단위로 잠정적인 목표 부호 레이트를 결정하고,
    상기 목표 부호 레이트 수정 순서는, 각 프로그램 데이터마다의 목표 부호 레이트의 총합이 소정의 허용치내에 들어가도록, 목표 부호 레이트의 변경이 가능한 부호화 수단에 대해서만, 상기 잠정적 목표 부호 레이트 결정 순서에 의해서 결정된 잠정적인 목표 부호 레이트를 수정하여 최종적인 목표 부호 레이트를 결정하며, 부호화 수단에 대하여 설정하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 제어방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 목표 부호 레이트 수정 순서는, 목표 부호 레이트의 변경이 가능한 부호화 수단에 대한 잠정적인 목표 부호 레이트의 총합이, 목표 부호 레이트의 변경이 가능한 부호화 수단에 대하여 할당 가능한 부호 레이트 이하인 경우는, 목표 부호 레이트의 변경이 가능한 부호화 수단에 대해서, 잠정적인 목표 부호 레이트를 그대로 최종적인 목표 부호 레이트로서 결정하고, 목표 부호 레이트의 변경이 가능한 부호화 수단에 대한 잠정적인 목표 부호 레이트의 총합이, 목표 부호 레이트의 변경이 가능한 부호화 수단에 대하여 할당 가능한 부호 레이트를 넘는 경우는, 목표 부호 레이트의 변경이 가능한 부호화 수단에 대한 잠정적인 목표 부호 레이트의 총합이, 목표 부호 레이트의 변경이 가능한 부호화 수단에 대하여 할당 가능한 부호 레이트내에 들어가도록, 목표 부호 레이트의 변경이 가능한 부호화 수단에 대한 잠정적인 목표 부호 레이트를 수정하여 최종적인 목표 부호 레이트를 결정하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 제어방법.
  19. 각각 화상 데이터를 포함하는 복수의 프로그램 데이터를 부호화하고, 부호화된 데이터를 다중화하는 부호화 시스템에 있어서,
    상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화할 때의 부호화의 난이도를 나타내는 부호화 난이도를, 각 프로그램 데이터마다 검출하는 복수의 부호화 난이도 검출수단과,
    각각, 공급된, 단위 시간당 목표 발생 부호량으로서의 목표 부호 레이트에 근거하여, 상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화하는 복수의 부호화 수단과,
    각 부호화 수단에 의해서 부호화된 데이터를 다중화하는 다중화 수단과,
    각 프로그램 데이터마다 독자적으로 설정된, 상기 부호화 난이도로부터 상기 각 부호 레이트를 연산하기 위한 연산식에 근거하여, 상기 각 부호화 난이도 검출수단에 의해서 검출된 부호화 난이도로부터 각 프로그램 데이터마다의 목표 부호 레이트를 연산하고, 연산된 목표 부호 레이트를, 상기 각 부호화 수단에 대하여 공급하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 부호화 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 연산식은, 각 프로그램 데이터마다의 부호화 난이도의 평균치에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 하는 부호화 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 상기 부호화 난이도의 평균치는, 부호화의 결과에 따라서 갱신되는 것을 특징으로 하는 부호화 시스템.
  22. 제19항에 있어서, 상기 연산식은, 각 프로그램 데이터마다, 목표 부호 레이트의 최대치 및 최소치를 규정하는 것을 특징으로 하는 부호화 시스템.
  23. 각각 화상 데이터를 포함하는 복수의 프로그램 데이터를 부호화하고, 부호화된 데이터를 다중화하는 부호화 시스템에 있어서,
    상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화할 때의 부호화의 난이도를 나타내는 부호화 난이도를, 각 프로그램 데이터마다 검출하는 복수의 부호화 난이도 검출수단과,
    각각, 공급된, 단위 시간당 목표 발생 부호량으로서의 목표 부호 레이트에 근거하여, 상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화하는 복수의 부호화 수단과,
    각 부호화 수단에 의해서 부호화된 데이터를 다중화하는 다중화 수단과,
    각 프로그램 데이터마다 미리 정해진 목표 부호 레이트의 평균치에 근거하여 결정되고, 각 프로그램 데이터마다 독자적으로 설정된, 상기 부호화 난이도로부터 상기 목표 부호 레이트를 연산하기 위한 연산식에 근거하여, 상기 각 부호화 난이도 검출수단에 의해서 검출된 부호화 난이도로부터 각 프로그램 데이터마다의 목표 부호 레이트를 연산하며, 연산된 목표 부호 레이트를, 상기 각 부호화 수단에 대하여 공급하는 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 부호화 시스템.
  24. 제23항에 있어서, 상기 연산식은, 각 프로그램 데이터마다의 부호화 난이도의 평균치에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 하는 부호화 시스템.
  25. 제24항에 있어서, 상기 부호화 난이도의 평균치는, 부호화의 결과에 따라서 갱신되는 것을 특징으로 하는 부호화 시스템.
  26. 제23항에 있어서, 상기 연산식은, 각 프로그램 데이터마다, 목표 부호 레이트의 최대치 및 최소치를 규정하는 것을 특징으로 하는 부호화 시스템.
  27. 각각 화상 데이터를 포함하는 복수의 프로그램 데이터를 부호화하고, 부호화된 데이터를 다중화하는 부호화 시스템에 있어서,
    상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화할 때의 부호화의 난이도를 나타내는 부호화 난이도를, 각 프로그램 데이터마다 검출하는 복수의 부호화 난이도 검출수단과,
    각각, 공급된, 단위 시간당 목표 발생 부호량으로서의 목표 부호 레이트에 근거하여, 상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화하는 복수의 부호화 수단과,
    각 부호화 수단에 의해서 부호화된 데이터를 다중화하는 다중화 수단과,
    각 프로그램 데이터마다, 상기 각 부호화 난이도 검출수단에 의해서 검출된 부호화 난이도로부터 각 프로그램 데이터마다의 임시 목표 부호 레이트를 연산하고, 각 프로그램 데이터마다 연산된 임시 목표 부호 레이트의 총합이 소정의 허용범위내에 들어가도록, 상기 임시 목표 부호 레이트로부터 각 프로그램마다의 목표 부호 레이트를 연산하며, 연산된 목표 부호 레이트를, 상기 각 부호화 수단에 대하여 공급하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 부호화 시스템.
  28. 제27항에 있어서, 상기 제어수단은, 각 프로그램 데이터마다 독자적으로 설정된, 상기 부호화 난이도로부터 상기 임시 목표 부호 레이트를 연산하기 위한 연산식에 근거하여, 상기 각 부호화 난이도 검출수단에 의해서 검출된 부호화 난이도로부터 각 프로그램 데이터마다의 상기 임시 목표 부호 레이트를 연산하는 것을 특징으로 하는 부호화 시스템.
  29. 제28항에 있어서, 상기 연산식은, 각 프로그램 데이터마다 미리 정해진 목표 부호 레이트의 평균치에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 하는 부호화 시스템.
  30. 제28항에 있어서, 상기 연산식은, 각 프로그램 데이터마다의 부호화 난이도의 평균치에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 하는 부호화 시스템.
  31. 제30항에 있어서, 상기 부호화 난이도의 평균치는, 부호화의 결과에 따라서 갱신되는 것을 특징으로 하는 부호화 시스템.
  32. 제28항에 있어서, 상기 연산식은, 각 프로그램 데이터마다, 목표 부호 레이트의 최대치 및 최소치를 규정하는 것을 특징으로 하는 부호화 시스템.
  33. 각각 화상 데이터를 포함하는 복수의 프로그램 데이터를 부호화하고, 부호화된 데이터를 다중화하는 부호화 시스템에 있어서,
    상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화할 때의 부호화의 난이도를 나타내는 부호화 난이도를, 각 프로그램 데이터마다 검출하는 복수의 부호화 난이도 검출수단과,
    각각, 공급된, 단위 시간당 목표 발생 부호량으로서의 목표 부호 레이트에 따라서, 상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화하는 복수의 부호화 수단과,
    각 부호화 수단에 의해서 부호화된 데이터를 다중화하는 다중화 수단과,
    각 프로그램 데이터마다, 다른 프로그램 데이터에 있어서의 부호화 난이도에 관계없이, 상기 각 부호화 난이도 검출수단에 의해서 검출된 부호화 난이도로부터 각 프로그램 데이터마다의 임시 목표 부호 레이트를 연산하고, 각 프로그램 데이터마다 연산된 임시 목표 부호 레이트의 총합이 소정의 허용범위내에 들어가도록, 상기 임시 목표 부호 레이트로부터 각 프로그램마다의 목표 부호 레이트를 연산하며, 연산된 목표 부호 레이트를, 상기 각 부호화 수단에 대하여 공급하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 부호화 시스템.
  34. 제33항에 있어서, 상기 제어수단은, 각 프로그램 데이터마다 독자적으로 설정된, 상기 부호화 난이도로부터 상기 임시 목표 부호 레이트를 연산하기 위한 연산식에 근거하여, 상기 각 부호화 난이도 검출수단에 의해서 검출된 부호화 난이도로부터 각 프로그램 데이터마다의 상기 임시 목표 부호 레이트를 연산하는 것을 특징으로 하는 부호화 시스템.
  35. 제34항에 있어서, 상기 연산식은, 각 프로그램 데이터마다 미리 정해진 목표 부호 레이트의 평균치에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 하는 부호화 시스템.
  36. 제34항에 있어서, 상기 연산식은, 각 프로그램 데이터마다의 부호화 난이도의 평균치에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 하는 부호화 시스템.
  37. 제36항에 있어서, 상기 부호화 난이도의 평균치는, 부호화의 결과에 따라서 갱신되는 것을 특징으로 하는 부호화 시스템.
  38. 제34항에 있어서, 상기 연산식은, 각 프로그램 데이터마다, 목표 부호 레이트의 최대치 및 최소치를 규정하는 것을 특징으로 하는 부호화 시스템.
  39. 각각 화상 데이터를 포함하는 복수의 프로그램 데이터를 부호화하고, 부호화된 데이터를 다중화하는 부호화 시스템에 있어서,
    상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화할 때의 부호화의 난이도를 나타내는 부호화 난이도를, 각 프로그램 데이터마다 검출하는 복수의 부호화 난이도 검출수단과,
    각각, 공급된, 단위 시간당 목표 발생 부호량으로서의 목표 부호 레이트에 근거하여, 상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화하는 복수의 부호화 수단과,
    각 부호화 수단에 의해서 부호화된 데이터를 다중화하는 다중화 수단과,
    상기 부호화 난이도로부터 임시 목표 부호 레이트를 연산하기 위한 연산식으로서, 각 프로그램 데이터마다 독자적으로 설정되며, 다른 프로그램 데이터에 있어서의 부호화 난이도의 영향을 받지 않는 연산식에 근거하여, 상기 각 부호화 난이도 검출수단에 의해서 검출된 부호화 난이도로부터 각 프로그램 데이터마다의 임시 목표 부호 레이트를 연산하고, 각 프로그램 데이터마다 연산된 임시 목표 부호 레이트의 총합이 소정의 허용범위내에 들어가도록, 상기 임시 목표 부호 레이트로부터 각 프로그램마다의 목표 부호 레이트를 연산하며, 연산된 목표 부호 레이트를, 상기 각 부호화 수단에 대하여 공급하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 부호화 시스템.
  40. 제39항에 있어서, 상기 연산식은, 각 프로그램 데이터마다 미리 정해진 목표 부호 레이트의 평균치에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 하는 부호화 시스템.
  41. 제39항에 있어서, 상기 연산식은, 각 프로그램 데이터마다의 부호화 난이도의 평균치에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 하는 부호화 시스템.
  42. 제41항에 있어서, 상기 부호화 난이도의 평균치는, 부호화의 결과에 따라서 갱신되는 것을 특징으로 하는 부호화 시스템.
  43. 제39항에 있어서, 상기 연산식은, 각 프로그램 데이터마다, 목표 부호 레이트의 최대치 및 최소치를 규정하는 것을 특징으로 하는 부호화 시스템.
  44. 각각 화상 데이터를 포함하는 복수의 프로그램 데이터를 부호화하고, 부호화된 데이터를 다중화하여 전송용 데이터로서 출력하는 전송 시스템에 있어서,
    상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화할 때의 부호화의 난이도를 나타내는 부호화 난이도를, 각 프로그램 데이터마다 검출하는 복수의 부호화 난이도 검출수단과,
    각각, 공급된, 단위 시간당 목표 발생 부호량으로서의 목표 부호 레이트에 근거하여, 상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화하는 복수의 부호화 수단과,
    각 부호화 수단에 의해서 부호화된 데이터를 다중화하여 전송용 데이터로서 출력하는 다중화 수단과,
    각 프로그램 데이터마다 독자적으로 설정된, 상기 부호화 난이도로부터 상기 목표 부호 레이트를 연산하기 위한 연산식에 근거하여, 상기 각 부호화 난이도 검출 수단에 의해서 검출된 부호화 난이도로부터 각 프로그램 데이터마다의 목표 부호 레이트를 연산하며, 연산된 목표 부호 레이트를, 상기 각 부호화 수단에 대하여 공급하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전송 시스템.
  45. 각각 화상 데이터를 포함하는 복수의 프로그램 데이터를 부호화하고, 부호화된 데이터를 다중화하여 전송용 데이터로서 출력하는 전송 시스템에 있어서,
    상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화할 때의 부호화의 난이도를 나타내는 부호화 난이도를, 각 프로그램 데이터마다 검출하는 복수의 부호화 난이도 검출수단과,
    각각, 공급된, 단위 시간당 목표 발생 부호량으로서의 목표 부호 레이트에 근거하여, 상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화하는 복수의 부호화 수단과,
    각 부호화 수단에 의해서 부호화된 데이터를 다중화하여 전송용 데이터로서 출력하는 다중화 수단과,
    각 프로그램 데이터마다 미리 정해진 목표 부호 레이트의 평균치에 근거하여 결정되고, 각 프로그램 데이터마다 독자적으로 설정된, 상기 부호화 난이도로부터 상기 목표 부호 레이트를 연산하기 위한 연산식에 근거하여, 상기 각 부호화 난이도 검출수단에 의해서 검출된 부호화 난이도로부터 각 프로그램 데이터마다의 목표 부호 레이트를 연산하며, 연산된 목표 부호 레이트를, 상기 각 부호화 수단에 대하여 공급하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전송 시스템.
  46. 각각 화상 데이터를 포함하는 복수의 프로그램 데이터를 부호화하고, 부호화된 데이터를 다중화하여 전송용 데이터로서 출력하는 전송 시스템에 있어서,
    상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화할 때의 부호화의 난이도를 나타내는 부호화 난이도를, 각 프로그램 데이터마다 검출하는 복수의 부호화 난이도 검출수단과,
    각각, 공급된, 단위 시간당 목표 발생 부호량으로서의 목표 부호 레이트에 근거하여, 상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화하는 복수의 부호화 수단과,
    각 부호화 수단에 의해서 부호화된 데이터를 다중화하여 전송용 데이터로서 출력하는 다중화 수단과,
    각 프로그램 데이터마다, 상기 각 부호화 난이도 검출수단에 의해서 검출된 부호화 난이도로부터 각 프로그램 데이터마다의 임시 목표 부호 레이트를 연산하고, 각 프로그램 데이터마다 연산된 임시 목표 부호 레이트의 총합이 소정의 허용범위내에 들어가도록, 상기 임시 목표 부호 레이트로부터 각 프로그램마다의 목표 부호 레이트를 연산하며, 연산된 목표 부호 레이트를, 상기 각 부호화 수단에 대하여 공급하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전송 시스템.
  47. 각각 화상 데이터를 포함하는 복수의 프로그램 데이터를 부호화하고, 부호화된 데이터를 다중화하여 전송용 데이터로서 출력하는 전송 시스템에 있어서,
    상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화할 때의 부호화의 난이도를 나타내는 부호화 난이도를, 각 프로그램 데이터마다 검출하는 복수의 부호화 난이도 검출수단과,
    각각, 공급된, 단위 시간당 목표 발생 부호량으로서의 목표 부호 레이트에 근거하여, 상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화하는 복수의 부호화 수단과,
    각 부호화 수단에 의해서 부호화된 데이터를 다중화하여 전송용 데이터로서 출력하는 다중화 수단과,
    각 프로그램 데이터마다, 다른 프로그램 데이터에 있어서의 부호화 난이도에 관계없이, 상기 각 부호화 난이도 검출수단에 의해서 검출된 부호화 난이도로부터 각 프로그램 데이터마다의 임시 목표 부호 레이트를 연산하고, 각 프로그램 데이터마다 연산된 임시 목표 부호 레이트의 총합이 소정의 허용범위내에 들어가도록, 상기 임시 목표 부호 레이트로부터 각 프로그램마다의 목표 부호 레이트를 연산하며, 연산된 목표 부호 레이트를, 상기 각 부호화 수단에 대하여 공급하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전송 시스템.
  48. 각각 화상 데이터를 포함하는 복수의 프로그램 데이터를 부호화하고, 부호화된 데이터를 다중화하여 전송용 데이터로서 출력하는 전송 시스템에 있어서,
    상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화할 때의 부호화의 난이도를 나타내는 부호화 난이도를, 각 프로그램 데이터마다 검출하는 복수의 부호화 난이도 검출 수단과,
    각각, 공급된, 단위 시간당 목표 발생 부호량으로서의 목표 부호 레이트에 근거하여, 상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화하는 복수의 부호화 수단과,
    각 부호화 수단에 의해서 부호화된 데이터를 다중화하여 전송용 데이터로서 출력하는 다중화 수단과,
    상기 부호화 난이도로부터 임시 목표 부호 레이트를 연산하기 위한 연산식으로서, 각 프로그램 데이터마다 독자적으로 설정되고, 다른 프로그램 데이터에 있어서의 부호화 난이도의 영향을 받지 않는 연산식에 근거하여, 상기 각 부호화 난이도 검출수단에 의해서 검출된 부호화 난이도로부터 각 프로그램 데이터마다의 임시 목표 부호 레이트를 연산하며, 각 프로그램 데이터마다 연산된 임시 목표 부호 레이트의 총합이 소정의 허용범위내에 들어가도록, 상기 임시 목표 부호 레이트로부터 각 프로그램마다의 목표 부호 레이트를 연산하고, 연산된 목표 부호 레이트를, 상기 각 부호화 수단에 대하여 공급하는 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전송 시스템.
  49. 각각 화상 데이터를 포함하는 복수의 프로그램 데이터를 부호화하고, 부호화된 데이터를 다중화하여 방송용 데이터로서 송신하는 방송 시스템에 있어서,
    상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화할 때의 부호화의 난이도를 나타내는 부호화 난이도를, 각 프로그램 데이터마다 검출하는 복수의 부호화 난이도 검출수단과,
    각각, 공급된, 단위 시간당 목표 발생 부호량으로서의 목표 부호 레이트에 근거하여, 상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화하는 복수의 부호화 수단과,
    각 부호화 수단에 의해서 부호화된 데이터를 다중화하여 방송용 데이터로서 출력하는 다중화 수단과,
    각 프로그램 데이터마다 독자적으로 설정된, 상기 부호화 난이도로부터 상기 목표 부호 레이트를 연산하기 위한 연산식에 근거하여, 상기 각 부호화 난이도 검출수단에 의해서 검출된 부호화 난이도로부터 각 프로그램 데이터마다의 목표 부호 레이트를 연산하고, 연산된 목표 부호 레이트를, 상기 각 부호화 수단에 대하여 공급하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 방송 시스템.
  50. 각각 화상 데이터를 포함하는 복수의 프로그램 데이터를 부호화하고, 부호화된 데이터를 다중화하여 방송용 데이터로서 송신하는 방송 시스템에 있어서,
    상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화할 때의 부호화의 난이도를 나타내는 부호화 난이도를, 각 프로그램 데이터마다 검출하는 복수의 부호화 난이도 검출수단과,
    각각, 공급된, 단위 시간당 목표 발생 부호량으로서의 목표 부호 레이트에 근거하여, 상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화하는 복수의 부호화 수단과,
    각 부호화 수단에 의해서 부호화된 데이터를 다중화하여 방송용 데이터로서 출력하는 다중화 수단과,
    각 프로그램 데이터마다 미리 정해진 목표 부호 레이트의 평균치에 근거하여 결정되고, 각 프로그램 데이터마다 독자적으로 설정된, 상기 부호화 난이도로부터 상기 목표 부호 레이트를 연산하기 위한 연산식에 근거하여, 상기 각 부호화 난이도 검출수단에 의해서 검출된 부호화 난이도로부터 각 프로그램 데이터마다의 목표 부호 레이트를 연산하며, 연산된 목표 부호 레이트를, 상기 각 부호화 수단에 대하여 공급하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 방송 시스템.
  51. 각각 화상 데이터를 포함하는 복수의 프로그램 데이터를 부호화하고, 부호화된 데이터를 다중화하여 방송용 데이터로서 송신하는 방송 시스템에 있어서,
    상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화할 때의 부호화의 난이도를 나타내는 부호화 난이도를, 각 프로그램 데이터마다 검출하는 복수의 부호화 난이도 검출수단과,
    각각, 공급된, 단위 시간당 목표 발생 부호량으로서의 목표 부호 레이트에 근거하여, 상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화하는 복수의 부호화 수단과,
    각 부호화 수단에 의해서 부호화된 데이터를 다중화하여 방송용 데이터로서 출력하는 다중화 수단과,
    각 프로그램 데이터마다, 상기 각 부호화 난이도 검출수단에 의해서 검출된 부호화 난이도로부터 각 프로그램 데이터마다의 임시 목표 부호 레이트를 연산하고, 각 프로그램 데이터마다 연산된 임시 목표 부호 레이트의 총합이 소정의 허용범위내에 들어가도록, 상기 임시 목표 부호 레이트로부터 각 프로그램마다의 목표 부호 레이트를 연산하며, 연산된 목표 부호 레이트를, 상기 각 부호화 수단에 대하여 공급하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 방송 시스템.
  52. 각각 화상 데이터를 포함하는 복수의 프로그램 데이터를 부호화하고, 부호화된 데이터를 다중화하여 방송용 데이터로서 송신하는 방송 시스템에 있어서,
    상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화할 때의 부호화의 난이도를 나타내는 부호화 난이도를, 각 프로그램 데이터마다 검출하는 복수의 부호화 난이도 검출수단과,
    각각, 공급된, 단위 시간당 목표 발생 부호량으로서의 목표 부호 레이트에 근거하여, 상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화하는 복수의 부호화 수단과,
    각 부호화 수단에 의해서 부호화된 데이터를 다중화하여 방송용 데이터로서 출력하는 다중화 수단과,
    각 프로그램 데이터마다, 다른 프로그램 데이터에 있어서의 부호화 난이도에 관계없이, 상기 각 부호화 난이도 검출수단에 의해서 검출된 부호화 난이도로부터 각 프로그램 데이터마다의 임시 목표 부호 레이트를 연산하고, 각 프로그램 데이터마다 연산된 임시 목표 부호 레이트의 총합이 소정의 허용범위내에 들어가도록, 상기 임시 목표 부호 레이트로부터 각 프로그램마다의 목표 부호 레이트를 연산하며, 연산된 목표 부호 레이트를, 상기 각 부호화 수단에 대하여 공급하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 방송 시스템.
  53. 각각 화상 데이터를 포함하는 복수의 프로그램 데이터를 부호화하고, 부호화된 데이터를 다중화하여 방송용 데이터로서 송신하는 방송 시스템에 있어서,
    상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화할 때의 부호화의 난이도를 나타내는 부호화 난이도를, 각 프로그램 데이터마다 검출하는 복수의 부호화 난이도 검출수단과,
    각각, 공급된, 단위 시간당 목표 발생 부호량으로서의 목표 부호 레이트에 근거하여, 상기 각 프로그램 데이터에 포함되는 화상 데이터를 부호화하는 복수의 부호화 수단과,
    각 부호화 수단에 의해서 부호화된 데이터를 다중화하고 방송용 데이터로서 출력하는 다중화 수단과,
    상기 부호화 난이도로부터 임시 목표 부호 레이트를 연산하기 위한 연산식으로서, 각 프로그램 데이터마다 독자적으로 설정되고, 다른 프로그램 데이터에 있어서의 부호화 난이도의 영향을 받지 않는 연산식에 근거하여, 상기 각 부호화 난이도 검출수단에 의해서 검출된 부호화 난이도로부터 각 프로그램 데이터마다의 임시 목표 부호 레이트를 연산하며, 각 프로그램 데이터마다 연산된 임시 목표 부호 레이트의 총합이 소정의 허용범위내에 들어가도록, 상기 임시 목표 부호 레이트로부터 각 프로그램마다의 목표 부호 레이트를 연산하고, 연산된 목표 부호 레이트를, 상기 각 부호화 수단에 대하여 공급하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 방송 시스템.
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