WO2011122285A1 - 画像符号化装置 - Google Patents

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WO2011122285A1
WO2011122285A1 PCT/JP2011/055614 JP2011055614W WO2011122285A1 WO 2011122285 A1 WO2011122285 A1 WO 2011122285A1 JP 2011055614 W JP2011055614 W JP 2011055614W WO 2011122285 A1 WO2011122285 A1 WO 2011122285A1
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WO
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encoding
macroblock
macroblocks
code amount
encoded
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Application number
PCT/JP2011/055614
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English (en)
French (fr)
Inventor
長谷川　弘
敏充 達可
武明 小室
Original Assignee
株式会社メガチップス
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Publication date
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    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/102—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
    • H04N19/124—Quantisation
    • H—ELECTRICITY
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    • H04N19/176—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding the unit being an image region, e.g. an object the region being a block, e.g. a macroblock
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    • H04N19/192—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the adaptation method, adaptation tool or adaptation type used for the adaptive coding the adaptation method, adaptation tool or adaptation type being iterative or recursive
    • H04N19/194—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the adaptation method, adaptation tool or adaptation type used for the adaptive coding the adaptation method, adaptation tool or adaptation type being iterative or recursive involving only two passes
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    • H04N19/61—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding in combination with predictive coding

Definitions

  • the present invention relates to an image encoding device that encodes a plurality of image data and outputs one compressed image data.
  • a plurality of cameras may be installed. By monitoring from different angles using a plurality of cameras, it is possible to prevent the generation of blind spots.
  • the video signal generated by each camera is encoded and transmitted because the bandwidth of the transmission path is limited. Since it is necessary to simultaneously display and monitor the video of each camera, it is necessary to multiplex and transmit a plurality of video signals corresponding to each camera.
  • Patent Document 1 discloses a video signal encoding apparatus that converts a plurality of frame videos input from each camera into a single system of compressed data.
  • the video signal encoding apparatus deletes a frame video that is not encoded from a frame video input from each camera, and extracts a frame video to be encoded.
  • the extracted frame images are arranged for each camera.
  • the arranged frame images are encoded in GOP (Group of Pictures) units. Thereby, a plurality of frame images input from each camera are converted into one system of compressed data.
  • GOP Group of Pictures
  • the video signal encoding apparatus extracts a frame video to be encoded.
  • the video signal encoding device cannot generate compressed data until the number of encoding target frame videos that can generate a GOP is extracted.
  • the time (delay) from when the frame video is input to the video signal encoding device to when it is output as one system of compressed data becomes long, it is difficult to transmit the video of each camera in real time. .
  • code amount control is performed in units of GOPs.
  • the generated code amount may momentarily exceed the target code amount.
  • the target code amount is determined by the bandwidth of the transmission path. For this reason, there is a possibility that a transmission delay or the like occurs when the generated code amount greatly exceeds the target code amount.
  • the image encoding device of the present invention is an image encoding device that encodes first to Nth (N is a natural number of 1 or more) image data.
  • the image coding apparatus according to the present invention when k is a natural number from 1 to N, determines the k-th macroblock based on the order information indicating the coding order of the k-th macroblock included in the k-th image data.
  • the quantization parameter determination unit identifies the first number of macroblocks encoded immediately before the encoding target macroblock from the group of encoded macroblocks encoded by the encoding unit, A correction amount of the quantization parameter based on a code amount integration unit that calculates an integrated value of the generated code amount for each number of macroblocks, an integration value, and a target code amount for the first number of macroblocks A correction value determination unit that determines and corrects the quantization parameter based on the correction value.
  • the image coding apparatus performs code amount control in units of the first number of macroblocks. For this reason, it is possible to prevent the bit rate of the compressed data generated by encoding the k-th macroblock from instantaneously greatly exceeding the target bit rate. Therefore, the present invention can suppress transmission delay and the like.
  • the first number of macroblocks includes encoded macroblocks of image data different from the kth image data. For this reason, even if the generated code amount of a coded macroblock of other image data changes greatly, the correction value of the quantization parameter of the encoding target macroblock is changed according to the change of the generated code amount. can do. Therefore, the present invention can flexibly control the bit rate of the compressed data.
  • an object of the present invention is to provide an image encoding apparatus that performs code amount control corresponding to a system for transmitting video in real time.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the structure of the image transmission system which concerns on embodiment of this invention. It is a block diagram which shows the functional structure of the image coding apparatus shown in FIG. It is a figure which shows the structure of the macroblock of uncompressed image data. It is a figure which shows the encoding order of a macroblock group. It is a figure which shows the encoding order of a macroblock group. It is a flowchart which shows the flow of encoding of a macroblock. It is the schematic which shows the structure of multiplexed compression data. It is a figure which shows the calculation object of a line generation code amount. It is a figure which shows a correction value determination table. It is a figure which shows the calculation object of a line generation code amount.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an image transmission system according to an embodiment of the present invention.
  • An image transmission system 100 shown in FIG. 1 includes cameras 1a and 1b, an image encoding device 2, and monitoring devices 4a and 4b.
  • the image transmission system 100 is a system that monitors an ATM corner provided in a financial institution store in real time.
  • Cameras 1a and 1b are attached so that ATM corners can be photographed from different angles.
  • the cameras 1a and 1b take pictures of ATM corners and generate uncompressed image data 31a and 31b.
  • the image encoding device 2 is installed at the ATM corner together with the cameras 1a and 1b.
  • the frame of uncompressed image data 31a and 31b is input to the image encoding device 2 in synchronization.
  • the image encoding device 2 encodes and multiplexes the uncompressed image data 31a and 31b to generate multiplexed compressed data 33.
  • the multiplexed compressed data 33 is transmitted to a monitor room that monitors an ATM corner via a wireless communication network or the like.
  • the monitoring devices 4a and 4b are installed in the monitor room and receive the multiplexed compressed data 33.
  • the monitoring devices 4a and 4b perform demultiplexing and decoding processing on the multiplexed compressed data 33, and display images corresponding to the cameras 1a and 1b.
  • the cameras 1a and 1b photograph the same place (ATM corner) from different angles. For this reason, the monitoring devices 4a and 4b display the images of the cameras 1a and 1b in synchronization so that the timing for displaying the images of the cameras 1a and 1b is not shifted.
  • a monitor resident in the monitor room remotely monitors the ATM corner by viewing the images displayed on the monitoring devices 4a and 4b.
  • the description will be focused on the point that the image encoding device 2 encodes the uncompressed image data 31a and 31b and generates the multiplexed compressed data 33, respectively.
  • the macroblocks of the uncompressed image data 31a and 31b are each divided into macroblock groups (hereinafter referred to as “MB groups”) composed of one or more macroblocks based on preset division units.
  • the multiplexed compressed data 33 is generated by alternately encoding the MB group of the uncompressed image data 31a and the MB group of the uncompressed image data 31b.
  • the image encoding device 2 determines a quantization parameter of an encoding target macroblock (hereinafter referred to as an encoding target MB).
  • the quantization parameter is determined based on a target code amount per predetermined number of macroblocks and a total sum of generated code amounts of a predetermined number of macroblocks encoded immediately before encoding of the encoding target MB. That is, the image encoding device 2 executes code amount control in units of a predetermined number of macroblocks when the uncompressed image data 31a and 31b are encoded to generate the multiplexed compressed data 33. Since the code amount control is performed in a unit time shorter than the GOP unit, it is possible to prevent the bit rate of the multiplexed compressed data 33 from exceeding a preset target bit rate.
  • the predetermined number of macroblocks encoded immediately before include the macroblock of the uncompressed image data 31b.
  • the image encoding device 2 uses the code amount of the encoded macroblock of the uncompressed image data 31b. Therefore, the bit rate of the multiplexed compressed data 33 can be stably controlled even if the code amount of the encoded data of the uncompressed image data 31b changes greatly.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a functional configuration of the image encoding device 2.
  • the image encoding device 2 includes an order determination unit 21, an encoding unit 22, a quantization parameter determination unit 23, a multiplexing unit 24, and a communication unit 25.
  • the order determination unit 21 determines the order of encoding the macroblocks of the uncompressed image data 31a and 31b. Order information 41 is created based on the determined order. The order determination unit 21 outputs the order information 41 to the encoding unit 22 and the multiplexing unit 24.
  • the encoding unit 22 encodes the macroblocks of the uncompressed image data 31a and 31b based on the order information 41 to generate encoded data 32a and 32b.
  • For encoding the uncompressed image data 31a and 31b for example, H.264 is used.
  • An encoding method such as H.264 or MPEG2 is used.
  • the encoding unit 22 outputs the generated code amount Ea of the encoded MB to be encoded to the quantization parameter determining unit 23.
  • the generated code amount Ea is used when determining the quantization parameter QP of the next encoding target MB.
  • the quantization parameter determination unit 23 determines a quantization parameter QP used for quantization of each macroblock of the uncompressed image data 31a and 31b.
  • the quantization parameter determination unit 23 includes a generated code amount integration unit 231, an initial value determination unit 232, and a correction value determination unit 233.
  • the generated code amount accumulation unit 231 accumulates the generated code amounts of a predetermined number of macroblocks encoded immediately before the encoding target MB.
  • the initial value determination unit 232 determines the initial value of the quantization parameter QP of the encoding target MB.
  • the correction value determination unit 233 corrects an initial value based on the target code amount per predetermined number of macroblocks and the integrated value of the generated code amounts of the predetermined number of macroblocks encoded immediately before. Is calculated.
  • the quantization parameter determination unit 23 outputs the sum of the initial value and the correction value to the encoding unit 22 as the quantization parameter QP.
  • the multiplexing unit 24 generates the multiplexed compressed data 33 by arranging the macroblocks of the encoded uncompressed image data 31a and 31b in the encoded order.
  • the communication unit 25 adds an error correction signal to the multiplexed compressed data 33 and performs digital modulation.
  • the communication unit 25 transmits the digitally modulated multiplexed compressed data 33 to the monitoring devices 4a and 4b using wireless communication.
  • the order determination unit 21 determines the order (encoding order) for encoding the macroblocks of the uncompressed image data 31a and 31b. In determining the encoding order, the order determining unit 21 generates a first MB group from the macroblock of the uncompressed image data 31a and a second MB group from the macroblock of the uncompressed image data 31b.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the macroblocks of the uncompressed image data 31a and 31b. As shown in FIG. 3, each frame of the uncompressed image data 31a and 31b is composed of 36 macro blocks. The frame rates of the uncompressed image data 31a and 31b are the same.
  • the uncompressed image data 31a and 31b are composed of 6 macro blocks by 6 horizontal blocks.
  • the macro blocks of the uncompressed image data 31a are assigned numbers Ma0 to Ma35 from the upper left to the lower right.
  • the macro blocks of the uncompressed image data 31b are assigned numbers Mb0 to Mb35 from the upper left to the lower right.
  • a set of six macroblocks arranged in a line in the horizontal direction is called a macroblock line (MB line).
  • the uncompressed image data 31a has MB lines La1, La2, La3, La4, La5 and La6.
  • the uncompressed image data 31b has MB lines Lb1, Lb2, Lb3, Lb4, Lb5, and Lb6.
  • the order determining unit 21 generates the first MB group and the second MB group by dividing the macroblocks of the uncompressed image data 31a and 31b based on a preset division unit. Macroblocks, MB lines, and the like can be used as partition units.
  • each of the macroblocks Ma0 to Ma35 is classified as a first MB group.
  • Each of the macro blocks Mb0 to Mb35 is divided as the second MB group.
  • the MB line is set as the division unit, the MB lines La1 to La6 are each divided as the first MB group.
  • the MB lines Lb1 to Lb6 are each divided as the second MB group.
  • the partition unit may be set so that the MB group is composed of one or more macroblocks. For example, when four macroblocks are set as the division unit, the macroblocks Ma0 to Ma3, Ma4 to Ma7, etc. of the uncompressed image data 31a are classified as the first MB group.
  • the order determining unit 21 determines the encoding order of the MB groups so that the first MB group and the second MB group are alternately encoded after generating the MB group.
  • FIG. 4 is a diagram showing an encoding order when MB groups are generated in units of macroblocks.
  • the order determination unit 21 determines the encoding order so that the macroblocks Ma0, Mb0, Ma1, Mb1, Ma2, Mb2,..., Mb34, Ma35, and Mb35 are encoded in this order. That is, the encoding order is determined so that the macroblock of the uncompressed image data 31a and the macroblock of the uncompressed image data 31b are encoded alternately.
  • FIG. 5 is a diagram showing an encoding order when MB groups are generated in units of MB lines.
  • the order determination unit 21 determines the encoding order such that the MB lines La1, Lb1, La2, Lb2, La3, Lb3,..., La6, Lb6 are encoded in this order. That is, the encoding order is determined so that the MB line of the uncompressed image data 31a and the MB line of the uncompressed image data 31b are encoded alternately.
  • the macroblocks of each MB line are encoded in order from the left (in order of increasing macroblock number).
  • the order determination unit 21 outputs order information 41 indicating the encoding order of the MB group to the encoding unit 22. Based on the order information 41, the encoding unit 22 encodes the macroblocks Ma0 to Ma35 and Mb0 to Mb35 for each MB group.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the flow of encoding a macroblock.
  • encoding unit 22 specifies an encoding target MB based on order information 41 (step S1).
  • the quantization parameter determination unit 23 determines whether or not an exception condition is met when determining the quantization parameter QP of the encoding target MB (step S2). If the exception condition is met (Yes in step S2), the quantization parameter QP is determined by executing the exception process (step S10). The exception process determines the quantization parameter QP without using the target code amount per predetermined number of macroblocks and the integrated value of the generated code amount of the macroblock encoded immediately before encoding of the encoding target MB. It is processing to do.
  • the quantization parameter determination unit 23 determines the quantization parameter QP by the processing of steps S3 to S7.
  • the initial value determining unit 232 calculates the initial value of the quantization parameter QP of the encoding target MB (step S3).
  • the correction value determining unit 233 determines the correction value V1 (step S4).
  • the correction value V1 is calculated based on the target code amount of the macroblocks per predetermined number and the integrated value of the generated code amounts of the predetermined number of macroblocks encoded immediately before the encoding target MB.
  • the correction value determination unit 233 determines the correction value V2 based on the activity indicating the complexity of the image of the encoding target MB (step S5).
  • the correction value determination unit 233 determines the correction value V3 based on the generated code amount of the macroblock encoded immediately before among the encoded macroblocks of the uncompressed image data to which the encoding target MB belongs (step). S6).
  • the quantization parameter determination unit 23 determines the quantization parameter QP of the encoding target MB by summing the initial value and the correction values V1, V2, and V3 (step S7).
  • the encoding unit 22 encodes the encoding target MB using the determined quantization parameter QP (step S8).
  • the encoded macroblock is output to the multiplexing unit 24 as encoded data 32a.
  • the encoded macro block is output to the multiplexing unit 24 as encoded data 32b.
  • step S9 If all the macroblocks of the uncompressed image data 31a and 31b have not been encoded (No in step S9), the image encoding device 2 returns to the process of step S1. If encoding of all the macroblocks has been completed (Yes in step S9), the image encoding device 2 ends the processing shown in FIG.
  • the multiplexing unit 24 generates the multiplexed compressed data 33 by arranging the encoded data 32a and 32b in the input order.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the multiplexed compressed data 33.
  • the multiplexed compressed data 33 includes a stream header 34 and stream data Sa and Sb.
  • the stream header 34 includes control information used when reproducing the multiplexed compressed data 33.
  • Stream data Sa corresponds to uncompressed image data 31a, and includes a group header 35a and encoded data 32a.
  • the group header 35a includes identification information of the uncompressed image data 31a and information for specifying the macroblocks constituting the first MB group.
  • the stream data Sb corresponds to the uncompressed image data 31b, and includes a group header 35b and encoded data 32b.
  • the group header 35b includes identification information for the uncompressed image data 31b and information for specifying the macroblocks constituting the second MB group.
  • the multiplexing unit 24 generates stream data Sa and Sb each time the encoded data 32a and 32b are input.
  • the group headers 35a and 35b are created based on the order information 41.
  • the stream data Sa and Sb are sequentially transmitted to the monitoring devices 4a and 4b as multiplexed compressed data 33.
  • the image encoding device 2 can start encoding of the uncompressed image data 31a and 31b if data corresponding to the MB group is input from the uncompressed image data 31a and 31b. Therefore, it is possible to reduce the delay that occurs with the encoding of the uncompressed image data 31a and 31b.
  • the monitoring devices 4a and 4b continuously receive the multiplexed compressed data 33.
  • the monitoring devices 4a and 4b demultiplex the multiplexed compressed data 33 to obtain encoded data 32a and 32b. Which of the cameras 1a and 1b corresponds to the encoded data 32a and 32b can be confirmed based on the group headers 35a and 35b.
  • the monitoring devices 4a and 4b decode the encoded data 32a and 32b in the order of acquisition, and generate decoded data.
  • the monitoring device 4a When the monitoring device 4a is set to display the video of the camera 1a, the monitoring device 4a displays the decoded data corresponding to the camera 1a.
  • the monitoring device 4b When the monitoring device 4b is set to display the video of the camera 1b, the monitoring device 4b displays the decoded data corresponding to the camera 1b.
  • step S3 to S7 see FIG. 6
  • the process of determining the quantization parameter QP (steps S3 to S7, see FIG. 6) will be described in detail for each step.
  • the encoding target MB is the macroblock Ma16.
  • the initial value determination unit 232 calculates the initial value QPi of the quantization parameter QP of the macroblock Ma16 (Step S3).
  • the macroblocks Ma0 to Ma15 are already encoded regardless of the MB group partition unit (see FIGS. 4 and 5).
  • the initial value determination unit 232 identifies a predetermined number (six) of macroblocks Ma10 to Ma15 encoded immediately before the macroblock Ma16 among the encoded macroblocks of the uncompressed image data 31a to which the macroblock Ma16 belongs. To do.
  • the predetermined number (six) is the number of macroblocks of 1 MB line.
  • the initial value determining unit 232 calculates an average value of the quantization parameters QP of the specified macroblocks Ma10 to Ma15, and determines the calculated average value as the initial value QPi.
  • the initial value QPi is a reference value for the quantization parameter QP of the macroblock Ma16.
  • the quantization parameter QP of the macroblock Ma16 is determined.
  • the initial value determination unit 232 is the average value of a predetermined number of macroblocks encoded immediately before the encoding target MB among the encoded macroblocks of the uncompressed image data to which the encoding target MB belongs. Is calculated as the initial value QPi of the encoding target MB.
  • the initial value QPi of the macroblock Ma16 does not change significantly from the quantization parameter QP of the encoded macroblock of the uncompressed image data 31a. Therefore, it is possible to prevent the image quality of the encoded data 32a generated from the uncompressed image data 31a from changing suddenly.
  • step S4 Determination of correction value V1 (step S4) ⁇
  • the correction value determination unit 233 determines the correction value V1 (step S4).
  • the correction value V1 is calculated based on the generated code amount of the encoded macroblock of the uncompressed image data 31a and 31b.
  • the process in step S4 will be described separately when the MB group is configured in units of macroblocks and when configured in units of MB lines.
  • the correction value V1 is an integrated value (line generation code) of the target code amount set per predetermined number (6) of macroblocks and the generated code amount of six macroblocks encoded immediately before the macroblock Ma16. It is determined on the basis of the difference from the amount.
  • the target code amount of macroblocks per predetermined number (six) is referred to as a line target code amount. This is because the predetermined number is set to the number of macro blocks (6) per 1 MB line.
  • the quantization parameter determining unit 23 calculates a target code amount (MB target code amount) per macroblock in advance.
  • the MB target code amount includes the target bit rate TR (36 Mbps, see FIG. 2) of the multiplexed compressed data 33, the frame rate (30 fps) of the uncompressed image data 31a and 31b, and the macroblocks of the uncompressed image data 31a and 31b. Is calculated on the basis of the total number (72).
  • the line target code amount is calculated by multiplying the MB target code amount by the number of macroblocks per MB line (six).
  • the correction value determination unit 233 selects a predetermined number (six) of the macroblocks Ma0 to Ma15 and Mb0 to Mb15 (encoded macroblock group) that have already been encoded, which are encoded immediately before the macroblock Ma16 is encoded. ) Macroblock.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a calculation target of the line generation code amount. As shown in FIG. 8, the six macroblocks encoded immediately before the encoding of the macroblock Ma16 are the macroblocks Ma13, Mb13, Ma14, Mb14, Ma15, and Mb15 in the order of encoding. This is because the macroblock of the uncompressed image data 31a and the macroblock of the uncompressed image data 31b are encoded alternately (see FIG. 4).
  • the calculation target of the line generation code amount changes.
  • the macroblock Mb16 becomes the encoding target MB
  • the macroblocks Ma14 to Ma16 and Mb13 to Mb15 are the targets for calculation of the line generation code amount.
  • the macroblock Ma17 is the encoding target MB
  • the macroblocks Ma14 to Ma16 and Mb14 to Mb16 are targets for calculating the line generation code amount.
  • the ratio between the macroblocks of the uncompressed image data 31a and the macroblocks of the uncompressed image data 31b, which are targets for calculation of the line generation code amount is 1: 1.
  • the generated code amount integrating unit 231 calculates the line generated code amount by integrating the generated code amounts of the macroblocks Ma13 to Ma15 and Mb13 to Mb15.
  • the correction value determination unit 233 calculates a difference value ⁇ B1 obtained by subtracting the line target code amount from the line generation code amount.
  • the correction value determination unit 233 determines the correction value V1 based on the calculated difference value ⁇ B1 and the preset variation value determination table 51.
  • FIG. 9 is a diagram showing the correction value determination table 51.
  • the correction value V1 is set to ⁇ 4. If the difference value ⁇ B1 is equal to or larger than the threshold value Th00 and smaller than the threshold value Th01 ( ⁇ 500 bits), the correction value V1 is set to ⁇ 2. If the difference value ⁇ B1 is equal to or greater than the threshold value Th01 and smaller than the threshold value Th02 (0 bit), the correction value V1 is set to ⁇ 1. If the difference value ⁇ B1 is equal to or greater than the threshold value Th02 and smaller than the threshold value Th03 (500 bits), the correction value V1 is set to +1.
  • the correction value V1 is set to +2. If the difference value ⁇ B1 is equal to or greater than the threshold value Th04, the correction value V1 is set to +4.
  • the correction value determination unit 233 determines the correction value V1 of the macroblock Ma16 using the generated code amount of the encoded macroblock of the uncompressed image data 31b.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a calculation target of the line generation code amount when the MB group is configured in units of MB lines.
  • the correction value determining unit 233 identifies macroblocks Mb10, Mb11, Ma12 to Ma15 as six macroblocks encoded immediately before the macroblock Ma16 becomes the encoding target MB.
  • macroblocks belonging to the same MB line are encoded in order from the smallest number.
  • Ma12 to Ma15 correspond to four of the six macroblocks encoded immediately before the macroblock Ma16 is encoded.
  • the MB line encoded immediately before the MB line La3 is the MB line Lb2.
  • the macroblocks Mb10 and Mb11 of the MB line Lb2 correspond to two of the six macroblocks encoded immediately before the macroblock Ma16.
  • the generated code amount integrating unit 231 calculates the line generated code amount by integrating the generated code amounts of the macroblocks Mb10, Mb11, Ma12 to Ma15 specified by the correction value determining unit 233.
  • the calculation method of the correction value V1 after the line generation code amount is calculated is the same as described above.
  • the correction value V1 of the macroblock Ma16 is determined based on the generated code amount of the encoded macroblock of the uncompressed image data 31a even when the MB group is configured in units of MB lines.
  • the calculation target of the line generation code amount changes.
  • the macroblocks Ma17, Mb12, and Mb13 are specified as encoding target MBs.
  • the calculation target of the line generation code amount is the macro blocks Mb11, Ma12 to Ma16.
  • the calculation target of the line generation code amount is the macroblocks Ma12 to Ma17.
  • the calculation target of the line generation code amount is the macroblocks Ma13 to Ma17, Mb12.
  • the correction value V1 generates the target code amount (line target code amount) per predetermined number of macroblocks and the occurrence of the predetermined number of macroblocks encoded immediately before the encoding target MB is encoded. It is determined based on the integrated value of the code amount (line generation code amount). In the present embodiment, correction is performed based on the amount of generated code generated in units of time shorter than GOP units or frame units. Therefore, since the bit rate of the multiplexed compressed data 33 can be prevented from instantaneously exceeding the target bit rate TR instantaneously, occurrence of transmission delay can be prevented.
  • the correction value V1 of the encoding target MB is determined based on the generated code amount of the encoded macroblock of other uncompressed image data.
  • the bit rate of encoded data generated from one non-compressed image data is low, the bit rate of encoded data generated from the other uncompressed image data can be set high, and the flexible code amount Control becomes possible.
  • correction value V2 is determined based on the activity of the encoding target MB.
  • the correction value determination unit 233 calculates the activity in the upper, lower, left, and right areas of the encoding target MB. Specifically, the activity of an area (upper area) of 4 vertical pixels ⁇ 16 horizontal pixels including the upper side of the encoding target MB is calculated. Similarly, a vertical 4 pixel ⁇ horizontal 16 pixel region including the lower side (lower region), a vertical 16 pixel ⁇ horizontal 4 pixel region including the left side (left region), and a vertical 16 pixel ⁇ horizontal 4 pixel including the right side. Activity in the area (right area) is calculated.
  • the activity is a numerical value indicating the degree of variation in pixel values of pixels existing in each region. For example, the absolute difference value between the average luminance value of all the pixels in a certain region and the luminance value of each pixel can be calculated as an activity.
  • the correction value determination unit 233 selects the minimum activity ACT having the minimum value among the activities in the upper, lower, left, and right areas. Based on the minimum activity ACT and a preset correction value determination table 52, the correction value V2 is determined.
  • FIG. 11 is a diagram showing the correction value determination table 52.
  • the correction value V2 is set to ⁇ 4. If minimum activity ACT is equal to or greater than threshold value Th10 and smaller than threshold value Th11 (5), correction value V2 is set to ⁇ 2. If minimum activity ACT is equal to or greater than threshold value Th11 and is smaller than threshold value Th12 (10), correction value V2 is set to zero. If the minimum activity ACT is equal to or greater than the threshold value Th12 and smaller than the threshold value Th13 (30), the correction value V2 is set to +2. If the minimum activity ACT is equal to or greater than the threshold value Th13, the correction value V2 is set to +4.
  • the correction value determining unit 233 determines the correction value V2 used for correcting the quantization parameter QP based on the minimum activity ACT among the activities in the upper, lower, left, and right regions of the encoding target MB.
  • the activity of the encoding target MB may be used instead of the minimum activity ACT.
  • the correction value determination unit 233 calculates the activity of the entire region of the encoding target MB (vertical 16 pixels ⁇ horizontal 16 pixels) and determines the correction value V2.
  • correction value V3 is determined based on the generated code amount of one macro block encoded immediately before the encoding target MB. The determination of the correction value V3 when the MB group is configured in units of macro blocks will be described.
  • the correction value determination unit 233 uses the generated code amount of the macroblock Ma15 encoded immediately before the macroblock Ma16 among the encoded macroblocks of the uncompressed image data 31a. . That is, the correction value determination unit 233 acquires the generated code amount of the encoded macroblock encoded immediately before among the encoded macroblocks belonging to the same uncompressed image data as the encoding target MB. The correction value determination unit 233 determines the correction value V3 based on the acquired generated code amount (reference generated code amount RA).
  • the correction value determination unit 233 determines the correction value V3 based on the generated code amount (reference generated code amount RA) of the macroblock Ma15 and the preset correction value value determination table 53.
  • FIG. 12 is a diagram showing the variation value determination table 53.
  • the correction value V3 is set to -2.
  • the MB target code amount is the target code amount per macroblock as described above. If reference generated code amount RA is equal to or greater than threshold value Th20 and smaller than threshold value Th21 (MB target code amount), correction value V3 is set to -1. If reference generated code amount RA is equal to or greater than threshold value Th21 and smaller than threshold value Th22 (3/2 of the MB target code amount), correction value V3 is set to +1. If the reference generated code amount RA is equal to or greater than the threshold value Th22, the correction value V3 is set to +2.
  • the correction value determination unit 233 sets the correction value V3 so that the quantization parameter QP increases when the reference generated code amount RA is larger than the MB target code amount. Thereby, the bit rate of the encoded data corresponding to the encoding target MB can be suppressed. If the reference generated code amount RA is smaller than the MB target code amount, the correction value V3 is set so that the quantization parameter QP becomes smaller. Thereby, the image quality of the encoding target MB can be improved.
  • step S7 After determining the correction values V1, V2, and V3 (steps S4 to S6, see FIG. 6), the quantization parameter determination unit 23 adds the correction values V1, V2, and V3 to the initial value QPi calculated by the initial value determination unit 232. Is added as the quantization parameter QP of the encoding target MB (macroblock Ma16) (step S7).
  • the quantization parameter determination unit 23 outputs the quantization parameter QP of the macroblock Ma16 to the encoding unit 22.
  • the encoding unit 22 encodes the macroblock Ma16 using the input quantization parameter QP (step S8).
  • the encoding unit 22 outputs the encoded macroblock Ma16 to the multiplexing unit 24 as encoded data 32a.
  • Step S10 The exception condition determination (step S2) and exception processing (step S10) shown in FIG. 6 will be described in detail below.
  • the exceptional process (step S10) is a process executed when the upper limit comparison code amount may exceed the upper limit set based on the target bit rate.
  • the quantization parameter QP of the encoding target MB is forcibly set without considering the line generation code amount and the minimum activity of the encoding target MB.
  • the upper limit comparison code amount is an integrated value of the generated code amounts of 12 encoded macroblocks encoded immediately before the encoding target MB.
  • the twelve encoded macroblocks correspond to one third of the number of macroblocks (36) of the uncompressed image data 31a and 31b.
  • step S2 will be described by taking as an example a case where the MB group is configured in units of macroblocks. Even when the MB group is configured in units of MB lines, the processes in steps S2 and S10 are similarly executed.
  • the quantization parameter determination unit 23 identifies a macroblock that is a calculation target of the upper limit comparison code amount based on the order information 41 and the position of the encoding target MB.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a calculation target of the upper limit comparison code amount.
  • the calculation targets of the upper limit comparison code amount are the macroblocks Ma15 to Ma20 and the macroblocks Mb14 to Mb19.
  • the calculation targets of the upper limit comparison code amount are the macroblocks Ma27 to Ma32 and Mb27 to Mb32.
  • the ratio between the macroblocks of the uncompressed image data 31a and the macroblocks of the uncompressed image data 31b, which are the targets for calculating the upper limit comparison code amount is 1: 1. It becomes.
  • the ratio of the macro block of the non-compressed image data 31a and the macro block of the non-compressed image data 31b which is the calculation target of the upper limit comparison code amount, similarly to the line generation code amount Changes according to the position of the encoding target MB.
  • the quantization parameter determination unit 23 determines whether or not the encoding process of the uncompressed image data 31a and 31b satisfies the exceptional condition based on the upper limit comparison code amount and the upper limit value (step S2). A method for calculating the upper limit value will be described.
  • the quantization parameter determination unit 23 calculates, as an allowable code amount, a value obtained by multiplying the MB target code amount by the number of macroblocks (12) for which the upper limit comparison code amount is to be calculated.
  • a value obtained by multiplying the allowable code amount by a predetermined coefficient is set in the quantization parameter determination unit 23 as an upper limit value. For example, 0.98 is set as the value of the predetermined coefficient.
  • the quantization parameter determination unit 23 determines that the encoding process does not satisfy the exception condition (No in step S2). In this case, the quantization parameter QP is determined by executing the steps S3 to S7 described above.
  • the quantization parameter determination unit 23 determines that the encoding process satisfies the exception condition (Yes in Step S2), and executes the exception process (Step S10). This is because the bit rate of the multiplexed compressed data 33 may exceed the target bit rate TR.
  • the number of encoded macroblocks encoded immediately before the encoding target MB may be less than twelve.
  • the determination as to whether or not the exception condition is satisfied is performed by comparing the upper limit comparison code amount calculated by the following calculation method with the allowable generated code amount. If the number of encoded macroblocks is four, the upper limit comparison code amount is the sum of the generated code amounts of the four encoded macroblocks.
  • the allowable generated code amount is a value obtained by multiplying the MB target code amount by the number of encoded macroblocks (four). Further, when there is no encoded macroblock (when the macroblock Ma0 is the encoding target MB), the process of step S2 is omitted. This is because the upper limit comparison code amount cannot be calculated.
  • the quantization parameter determination unit 23 obtains the quantization parameter QP of the macroblock Ma7 encoded immediately before the macroblock Ma8 among the encoded macroblocks of the uncompressed image data 31a.
  • the quantization parameter determination unit sets the obtained quantization parameter QP of the macroblock Ma7 to the initial value (forced initial value) of the macroblock Ma8.
  • the quantization parameter determination unit 23 determines a value obtained by adding a preset forced correction value to the forced initial value as the quantization parameter QP of the macroblock Ma8.
  • the quantization parameter determination unit 23 identifies the macroblock encoded immediately before among the macroblocks of the uncompressed image data to which the encoding target MB belongs. To do. A value larger than the quantization parameter QP of the identified macroblock is determined as the quantization parameter QP of the encoding target MB. Thereby, since the amount of codes generated by encoding the encoding target MB can be suppressed, it is possible to prevent the bit rate of the multiplexed compressed data 33 from exceeding the target bit rate.
  • ⁇ Modification 1 ⁇ In the above-described embodiment, an example in which two pieces of image data (uncompressed image data 31a and 31b) are input to the image encoding device 2 has been described. However, the number of uncompressed image data input to the image encoding device 2 may be three or more. In this case, an MB group is generated for each input uncompressed image data. The order determination unit 21 determines the encoding order so that the MB groups of the respective uncompressed image data are encoded in order.
  • the image encoding device 2 inputs the first, second,..., Nth image data.
  • the encoding unit 22 encodes the kth macroblock based on the order information 41 indicating the encoding order of the kth macroblock included in the kth image data.
  • N is a natural number of 1 or more.
  • k is a natural number from 1 to N.
  • the generated code amount accumulating unit 231 calculates the six generated code immediately before the encoding target MB when calculating the line generated code amount used for determining the correction value V1 of the encoding target MB (kth macroblock).
  • the generated code amount of the encoded macroblock is integrated to calculate the line generated code amount.
  • the calculation target of the line generation code amount includes encoded macroblocks of other image data different from the kth image data.
  • the quantization parameter QP of the encoding target MB (kth macroblock) is corrected according to the generated code amount of the six macroblocks encoded immediately before. Therefore, the image encoding device 2 can stably control the bit rate of the multiplexed compressed data 33.
  • the image encoding device 2 may include two encoding units that encode the uncompressed image data 31a and 31b, respectively.
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating a functional configuration of the image encoding device 2 according to the second modification of the present embodiment.
  • the image encoding device 2 illustrated in FIG. 14 includes an encoding unit 22a and an encoding unit 22b instead of the encoding unit 22.
  • the encoding units 22a and 22b encode the macroblocks of the uncompressed image data 31a and 31b, respectively, to generate encoded data 32a and 32b.
  • the image encoding device 2 newly includes an output control unit 26 in addition to the encoding units 22a and 22b. Based on the order information 41, the output control unit 26 controls the timing at which the encoding unit 22a outputs the encoded data 32a and the timing at which the encoding unit 22b outputs the encoded data 22b.
  • the multiplexing unit 24 generates the multiplexed compressed data 33 by arranging the encoded data 32a and 32b in the order input from the encoding units 22a and 22b. Since the encoding of the uncompressed image data 31a and 31b is performed in parallel, the delay associated with the encoding of the uncompressed image data 31a and 31b can be shortened.
  • the encoding units 22a and 22b may each encode two macro blocks of uncompressed image data, similarly to the encoding unit 22 (see FIG. 2).
  • the image encoding device 2 shown in FIG. 14 can generate the multiplexed compressed data 33 from the four uncompressed image data.
  • uncompressed image data 31a and 31b with synchronized frames is input from the cameras 1a and 1b to the image encoding device 2 .
  • the image encoding device 2 may generate uncompressed image data 31a and 31b in which frames are synchronized inside the device itself.

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Abstract

　画像符号化装置（２）は、非圧縮画像データ（３１ａ，３１ｂ）を入力する。符号化部（２２）は、非圧縮画像データ（３１ａ，３１ｂ）のマクロブロックの符号化順序を示す順序情報（４１）に基づいて、非圧縮画像データ（３１ａ，３１ｂ）のマクロブロックを符号化する。初期値決定部（２３２）は、符号化対象ＭＢの量子化パラメータ（ＱＰ）の初期値を決定する。発生符号量積算部（２３１）は、符号化対象ＭＢの符号化直前に符号化された所定数のマクロブロックの発生符号量を積算する。補正値決定部（２３３）は、所定数のマクロブロックあたりの目標符号量と、所定数のマクロブロックの発生符号量の積算値とに基づいて、初期値の補正に用いる補正値（Ｖ１）を決定する。初期値と補正値（Ｖ１）とが加算されることにより、符号化対象ＭＢの量子化パラメータ（ＱＰ）が決定される。

Description

画像符号化装置
　本発明は、複数の画像データを符号化して一つの圧縮画像データを出力する画像符号化装置に関する。
　金融機関の店舗に設けられるＡＴＭ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｔｅｌｌｅｒ　Ｍａｃｈｉｎｅ）コーナーなどを監視する際に、複数のカメラが設置されることがある。複数のカメラを用いて異なる角度から監視することにより、死角の発生を防ぐことができる。
　各カメラが生成した映像信号は、伝送路の帯域などが制限されているため、符号化された上で伝送される。各カメラの映像を同時に表示させて監視する必要があるため、各カメラに対応する複数の映像信号を多重化して伝送する必要がある。
　下記特許文献１には、各カメラから入力される複数のフレーム映像を１系統の圧縮データに変換する映像信号符号化装置が開示されている。
　特許文献１に係る映像信号符号化装置は、各カメラから入力されるフレーム映像から符号化しないフレーム映像を削除し、符号化対象のフレーム映像を抽出する。抽出されたフレーム映像は、カメラごとに配列される。配列されたフレーム映像は、ＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐ　ｏｆ　Ｐｉｃｔｕｒｅｓ）単位で符号化される。これにより、各カメラから入力される複数のフレーム映像が、１系統の圧縮データに変換される。
特開２００５－１５１４８５号公報
　上述したように、上記特許文献１に係る映像信号符号化装置は、符号化対象のフレーム映像を抽出する。映像信号符号化装置は、ＧＯＰを生成できる数の符号化対象のフレーム映像を抽出するまで、圧縮データを生成することができない。この結果、フレーム映像が映像信号符号化装置に入力されてから1系統の圧縮データとして出力されるまでの時間（遅延）が長くなるため、各カメラの映像をリアルタイムに伝送することが困難である。
　上記特許文献１では、符号量制御をＧＯＰ単位で行っている。ＧＯＰ単位で符号量制御が行われた場合、発生符号量が目標符号量を瞬間的に大きく上回ることがある。目標符号量は、伝送路の帯域などによって決定される。このため、発生符号量が目標符号量を大きく上回ることにより、伝送遅延などが発生するおそれがある。
　本発明の画像符号化装置は、第１～第Ｎ（Ｎは１以上の自然数）画像データを符号化する画像符号化装置である。本発明の画像符号化装置は、ｋを１からＮまでの自然数とした場合において、第ｋ画像データに含まれる第ｋマクロブロックの符号化順序を示す順序情報に基づいて、第ｋマクロブロックを符号化する符号化部と、符号化対象マクロブロックの量子化パラメータを決定する量子化パラメータ決定部と、を備える。量子化パラメータ決定部は、符号化部により符号化された符号化済みマクロブロック群の中から、符号化対象マクロブロックの直前に符号化された第１の数のマクロブロックを特定し、第１の数のマクロブロックごとの発生符号量の積算値を算出する符号量積算部と、積算値と、第１の数のマクロブロックあたりの目標符号量とに基づいて、量子化パラメータの補正値を決定し、補正値に基づいて量子化パラメータを補正する補正値決定部と、を備える。
　本発明の画像符号化装置は、第１の数のマクロブロック単位で符号量制御を行う。このため、第ｋマクロブロックが符号化されて生成される圧縮データのビットレートが、目標ビットレートを瞬間的に大きく超えることを防止することができる。したがって、本発明は、伝送遅延などを抑制することができる。
　符号化対象マクロブロックが第ｋ画像データに含まれる場合、第１の数のマクロブロックは、第ｋ画像データと異なる画像データの符号化済みマクロブロックを含む。このため、他の画像データの符号化済みマクロブロックの発生符号量が大きく変化した場合であっても、符号化対象マクロブロックの量子化パラメータの補正値を、発生符号量の変化に応じて変更することができる。したがって、本発明は、圧縮データのビットレートを柔軟に制御できる。
　それゆえに本発明の目的は、上記問題点に鑑み、映像をリアルタイムに伝送するシステムに対応した符号量制御を行う画像符号化装置を提供することである。
　この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面によって、明白となる。
本発明の実施の形態に係る画像伝送システムの構成を示す図である。 図１に示す画像符号化装置の機能的構成を示すブロック図である。 非圧縮画像データのマクロブロックの構成を示す図である。 マクロブロックグループの符号化順序を示す図である。 マクロブロックグループの符号化順序を示す図である。 マクロブロックの符号化の流れを示すフローチャートである。 多重化圧縮データの構成を示す概略図である。 ライン発生符号量の計算対象を示す図である。 補正値決定テーブルを示す図である。 ライン発生符号量の計算対象を示す図である。 補正値決定テーブルを示す図である。 補正値決定テーブルを示す図である。 上限比較符号量の計算対象を示す図である。 本発明の実施の形態の変形例に係る画像符号化装置の機能的構成を示すブロック図である。
｛１．画像伝送システムの全体構成｝
　図１は、本発明の実施の形態に係る画像伝送システムの構成を示す図である。図１に示す画像伝送システム１００は、カメラ１ａ，１ｂと、画像符号化装置２と、監視装置４ａ，４ｂとを備える。画像伝送システム１００は、金融機関の店舗に設けられたＡＴＭコーナーをリアルタイムに監視するシステムである。
　カメラ１ａ，１ｂは、ＡＴＭコーナーを異なる角度から撮影できるように取り付けられる。カメラ１ａ，１ｂは、ＡＴＭコーナーの様子を撮影して、非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂを生成する。画像符号化装置２は、カメラ１ａ，１ｂとともに、ＡＴＭコーナーに設置される。画像符号化装置２には、非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂのフレームが同期して入力される。画像符号化装置２は、非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂの符号化及び多重化を行って、多重化圧縮データ３３を生成する。多重化圧縮データ３３は、無線通信網などを介して、ＡＴＭコーナーを監視するモニタ室へ送信される。
　監視装置４ａ，４ｂは、モニタ室に設置され、多重化圧縮データ３３を受信する。監視装置４ａ，４ｂは、多重化圧縮データ３３に対して逆多重化及び復号化処理を行って、カメラ１ａ，１ｂに対応する映像を表示する。カメラ１ａ，１ｂは、同じ場所（ＡＴＭコーナー）を異なる角度から撮影している。このため、カメラ１ａ，１ｂの映像を表示するタイミングがずれないように、監視装置４ａ，４ｂは、カメラ１ａ，１ｂの映像を同期して表示させる。モニタ室に常駐する監視員は、監視装置４ａ，４ｂに表示される映像を見ることにより、ＡＴＭコーナーを遠隔監視する。
　本実施の形態では、画像符号化装置２が、非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂをそれぞれ符号化して、多重化圧縮データ３３を生成する点を中心に説明する。
　非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂのマクロブロックは、予め設定された区分単位に基づいて、一つ以上のマクロブロックで構成されるマクロブロックグループ（以下、「ＭＢグループ」と呼ぶ。）にそれぞれ区分される。非圧縮画像データ３１ａのＭＢグループと、非圧縮画像データ３１ｂのＭＢグループとが交互に符号化されることにより、多重化圧縮データ３３が生成される。
　画像符号化装置２は、符号化対象マクロブロック（以下、符号化対象ＭＢと呼ぶ。）の量子化パラメータを決定する。量子化パラメータは、所定数のマクロブロックあたりの目標符号量と、符号化対象ＭＢの符号化の直前に符号化された所定数のマクロブロックの発生符号量の総和とに基づいて決定される。つまり、画像符号化装置２は、非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂを符号化して多重化圧縮データ３３を生成するときに、所定数のマクロブロック単位で符号量制御を実行する。ＧＯＰ単位よりも短い単位時間で符号量制御が行われるため、多重化圧縮データ３３のビットレートが、予め設定される目標ビットレートを上回ることを防ぐことができる。
　非圧縮画像データ３１ａのマクロブロックが符号化対象ＭＢである場合、直前に符号化された所定数のマクロブロックは、非圧縮画像データ３１ｂのマクロブロックを含む。画像符号化装置２は、非圧縮画像データ３１ａのマクロブロックの量子化パラメータを決定するときに、非圧縮画像データ３１ｂの符号化済みマクロブロックの符号量を利用する。したがって、非圧縮画像データ３１ｂの符号化データの符号量が大きく変化しても、多重化圧縮データ３３のビットレートを安定的に制御することができる。
｛２．画像符号化装置２の構成｝
　図２は、画像符号化装置２の機能的構成を示すブロック図である。図２に示すように、画像符号化装置２は、順序決定部２１と、符号化部２２と、量子化パラメータ決定部２３と、多重化部２４と、通信部２５とを備える。
　順序決定部２１は、非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂのマクロブロックを符号化する順序を決定する。順序情報４１が、決定された順序に基づいて作成される。順序決定部２１は、順序情報４１を符号化部２２及び多重化部２４へ出力する。
　符号化部２２は、順序情報４１に基づいて、非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂのマクロブロックを符号化して符号化データ３２ａ，３２ｂを生成する。非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂの符号化には、例えば、Ｈ．２６４あるいはＭＰＥＧ２などの符号化方式が用いられる。符号化部２２は、符号化した符号化対象ＭＢの発生符号量Ｅａを量子化パメータ決定部２３に出力する。発生符号量Ｅａは、次の符号化対象ＭＢの量子化パラメータＱＰを決定するときに使用される。
　量子化パラメータ決定部２３は、非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂの各マクロブロックの量子化に用いられる量子化パラメータＱＰを決定する。量子化パラメータ決定部２３は、発生符号量積算部２３１と、初期値決定部２３２と、補正値決定部２３３とを備える。
　発生符号量積算部２３１は、符号化対象ＭＢの直前に符号化された所定数のマクロブロックの発生符号量を積算する。初期値決定部２３２は、符号化対象ＭＢの量子化パラメータＱＰの初期値を決定する。補正値決定部２３３は、所定数のマクロブロックあたりの目標符号量と、直前に符号化された所定数のマクロブロックの発生符号量の積算値とに基づいて、初期値の補正に用いる補正値を算出する。量子化パラメータ決定部２３は、初期値と補正値との和を、量子化パラメータＱＰとして符号化部２２に出力する。
　多重化部２４は、符号化された非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂのマクロブロックを符号化された順に配列することにより、多重化圧縮データ３３を生成する。
　通信部２５は、多重化圧縮データ３３に対して誤り訂正信号の付加、及びデジタル変調などを行う。通信部２５は、デジタル変調された多重化圧縮データ３３を、無線通信を利用して監視装置４ａ，４ｂに送信する。
｛３．画像符号化装置２の動作｝
　以下、画像符号化装置２の動作について詳しく説明する。
｛３．１．符号化順序の決定｝
　最初に、順序決定部２１が、非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂの各マクロブロックを符号化する順序（符号化順序）を決定する。符号化順序を決定するにあたり、順序決定部２１は、非圧縮画像データ３１ａのマクロブロックから第１ＭＢグループを、非圧縮画像データ３１ｂのマクロブロックから第２ＭＢグループを生成する。
　図３は、非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂのマクロブロックの構成を示す図である。図３に示すように、非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂの各フレームは、３６個のマクロブロックで構成されている。非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂのフレームレートは、同一である。
　非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂは、横６個×縦６個のマクロブロックで構成されている。非圧縮画像データ３１ａのマクロブロックには、左上から右下に向かってＭａ０～Ｍａ３５の番号が付与されている。非圧縮画像データ３１ｂのマクロブロックには、左上から右下に向かってＭｂ０～Ｍｂ３５の番号が付与されている。
　非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂにおいて、横方向に一列に並ぶ６個のマクロブロックの集合を、マクロブロックライン（ＭＢライン）と呼ぶ。非圧縮画像データ３１ａは、ＭＢラインＬａ１，Ｌａ２，Ｌａ３，Ｌａ４，Ｌａ５，Ｌａ６を有する。非圧縮画像データ３１ｂは、ＭＢラインＬｂ１，Ｌｂ２，Ｌｂ３，Ｌｂ４，Ｌｂ５，Ｌｂ６を有する。
　順序決定部２１は、非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂのマクロブロックを予め設定された区分単位に基づいて区分することにより、第１ＭＢグループ及び第２ＭＢグループを生成する。区分単位として、マクロブロック、及びＭＢラインなどを用いることができる。
　区分単位としてマクロブロックが設定されていた場合、マクロブロックＭａ０～Ｍａ３５のそれぞれが第１ＭＢグループとして区分される。マクロブロックＭｂ０～Ｍｂ３５のそれぞれが第２ＭＢグループとして区分される。区分単位としてＭＢラインが設定されていた場合、ＭＢラインＬａ１～Ｌａ６が、それぞれ第１ＭＢグループとして区分される。ＭＢラインＬｂ１～Ｌｂ６が、それぞれ第２ＭＢグループとして区分される。
　区分単位は、一つ以上のマクロブロックによりＭＢグループが構成されるように設定されていればよい。たとえば、区分単位として４個のマクロブロックが設定されている場合、非圧縮画像データ３１ａのマクロブロックＭａ０～Ｍａ３，Ｍａ４～Ｍａ７などが、第１ＭＢグループとして区分される。
　順序決定部２１は、ＭＢグループを生成した後に、第１ＭＢグループと第２ＭＢグループとが交互に符号化されるように、ＭＢグループの符号化順序を決定する。
　図４は、マクロブロック単位でＭＢグループが生成された場合における符号化順序を示す図である。この場合、順序決定部２１は、マクロブロックＭａ０，Ｍｂ０，Ｍａ１，Ｍｂ１，Ｍａ２，Ｍｂ２，・・・，Ｍｂ３４，Ｍａ３５，Ｍｂ３５の順に符号化されるように、符号化順序を決定する。つまり、非圧縮画像データ３１ａのマクロブロックと非圧縮画像データ３１ｂのマクロブロックとが交互に符号化されるように、符号化順序が決定される。
　図５は、ＭＢライン単位でＭＢグループが生成された場合における符号化順序を示す図である。この場合、順序決定部２１は、ＭＢラインＬａ１，Ｌｂ１，Ｌａ２，Ｌｂ２，Ｌａ３，Ｌｂ３，・・・，Ｌａ６，Ｌｂ６の順に符号化されるように、符号化順序を決定する。つまり、非圧縮画像データ３１ａのＭＢラインと非圧縮画像データ３１ｂのＭＢラインとが交互に符号化されるように、符号化順序が決定される。各ＭＢラインのマクロブロックは、左側から順（マクロブロックの番号の小さい順）に符号化される。
｛３．２．符号化処理の概略｝
　順序決定部２１は、ＭＢグループの符号化順序を示す順序情報４１を符号化部２２へ出力する。符号化部２２は、順序情報４１に基づいて、マクロブロックＭａ０～Ｍａ３５，Ｍｂ０～Ｍｂ３５をＭＢグループごとに符号化する。
　図６は、マクロブロックの符号化の流れを示すフローチャートである。図６を参照して、符号化部２２は、順序情報４１に基づいて、符号化対象ＭＢを特定する（ステップＳ１）。
　量子化パラメータ決定部２３は、符号化対象ＭＢの量子化パラメータＱＰを決定するにあたり、例外条件に該当するか否かを判定する（ステップＳ２）。例外条件に該当する場合（ステップＳ２においてＹｅｓ）は、量子化パラメータＱＰは、例外処理（ステップＳ１０）の実行により決定される。例外処理は、所定数のマクロブロックあたりの目標符号量と、符号化対象ＭＢの符号化直前に符号化されたマクロブロックの発生符号量の積算値とを用いることなく、量子化パラメータＱＰを決定する処理である。
　例外条件に該当しない場合（ステップＳ２においてＮｏ）、量子化パラメータ決定部２３は、ステップＳ３～Ｓ７の処理により量子化パラメータＱＰを決定する。
　初期値決定部２３２は、符号化対象ＭＢの量子化パラメータＱＰの初期値を算出する（ステップＳ３）。補正値決定部２３３は、補正値Ｖ１を決定する（ステップＳ４）。補正値Ｖ１は、所定数あたりのマクロブロックの目標符号量と、符号化対象ＭＢの直前に符号化された所定数のマクロブロックの発生符号量の積算値とに基づいて算出される。
　補正値決定部２３３は、符号化対象ＭＢの画像の複雑さを示すアクティビティに基づいて、補正値Ｖ２を決定する（ステップＳ５）。補正値決定部２３３は、符号化対象ＭＢが属する非圧縮画像データの符号化済みマクロブロックのうち、直前に符号化されたマクロブロックの発生符号量に基づいて、補正値Ｖ３を決定する（ステップＳ６）。量子化パラメータ決定部２３は、初期値と、補正値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３とを合計することにより、符号化対象ＭＢの量子化パラメータＱＰを決定する（ステップＳ７）。
　符号化部２２は、決定された量子化パラメータＱＰを用いて、符号化対象ＭＢを符号化する（ステップＳ８）。符号化対象ＭＢがマクロブロックＭａ０～Ｍａ３５のいずれかである場合、符号化されたマクロブロックは、符号化データ３２ａとして多重化部２４に出力される。符号化対象ＭＢがマクロブロックＭｂ０～Ｍｂ３５のいずれかである場合、符号化されたマクロブロックは、符号化データ３２ｂとして多重化部２４に出力される。
　非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂの全てのマクロブロックの符号化が終了していなければ（ステップＳ９においてＮｏ）、画像符号化装置２は、ステップＳ１の処理に戻る。全てのマクロブロックの符号化が終了したのであれば（ステップＳ９においてＹｅｓ）、画像符号化装置２は、図６に示す処理を終了する。
　多重化部２４は、符号化データ３２ａ，３２ｂを入力された順に配列することにより、多重化圧縮データ３３を生成する。図７は、多重化圧縮データ３３の構成を示す模式図である。多重化圧縮データ３３は、ストリームヘッダ３４と、ストリームデータＳａ，Ｓｂとを備える。ストリームヘッダ３４は、多重化圧縮データ３３の再生時に使用する制御情報などを含む。
　ストリームデータＳａは、非圧縮画像データ３１ａに対応し、グループヘッダ３５ａと符号化データ３２ａとを含む。グループヘッダ３５ａは、非圧縮画像データ３１ａの識別情報と、第１ＭＢグループを構成するマクロブロックを特定する情報とを含む。
　ストリームデータＳｂは、非圧縮画像データ３１ｂに対応し、グループヘッダ３５ｂと符号化データ３２ｂとを含む。グループヘッダ３５ｂは、非圧縮画像データ３１ｂの識別情報と、第２ＭＢグループを構成するマクロブロックを特定する情報とを含む。
　多重化部２４は、符号化データ３２ａ，３２ｂが入力されるたびにストリームデータＳａ，Ｓｂを生成する。グループヘッダ３５ａ，３５ｂは、順序情報４１に基づいて作成される。ストリームデータＳａ，Ｓｂは、多重化圧縮データ３３として監視装置４ａ，４ｂへ順次送信される。
　画像符号化装置２は、非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂのうちＭＢグループに対応するデータが入力されていれば、非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂの符号化を開始することができる。したがって、非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂの符号化に伴って発生する遅延を短縮することができる。
　監視装置４ａ，４ｂは、多重化圧縮データ３３を継続的に受信する。監視装置４ａ，４ｂは、多重化圧縮データ３３を逆多重化して、符号化データ３２ａ，３２ｂを取得する。符号化データ３２ａ，３２ｂがカメラ１ａ，１ｂのどちらに対応しているかは、グループヘッダ３５ａ，３５ｂに基づいて確認することができる。
　監視装置４ａ，４ｂは、符号化データ３２ａ，３２ｂを取得した順に復号化して、復号化したデータを生成する。監視装置４ａは、カメラ１ａの映像を表示するように設定されている場合、カメラ１ａに対応する復号化データを表示する。監視装置４ｂは、カメラ１ｂの映像を表示するように設定されている場合、カメラ１ｂに対応する復号化データを表示する。
　以下、量子化パラメータＱＰを決定する処理（ステップＳ３～Ｓ７、図６参照）について、ステップごとに詳しく説明する。特に説明のない限り、符号化対象ＭＢは、マクロブロックＭａ１６であると仮定する。
｛３．３．初期値ＱＰｉの決定（ステップＳ３）｝
　初期値決定部２３２は、マクロブロックＭａ１６の量子化パラメータＱＰの初期値ＱＰｉを算出する（ステップＳ３）。マクロブロックＭａ０～Ｍａ１５は、ＭＢグループの区分単位に関係なく、既に符号化されている（図４及び図５参照）。初期値決定部２３２は、マクロブロックＭａ１６が属する非圧縮画像データ３１ａの符号化済みマクロブロックのうち、マクロブロックＭａ１６の直前に符号化された所定数（６個）のマクロブロックＭａ１０～Ｍａ１５を特定する。所定数（６個）は、１ＭＢラインのマクロブロック数である。初期値決定部２３２は、特定したマクロブロックＭａ１０～Ｍａ１５の量子化パラメータＱＰの平均値を算出し、算出した平均値を初期値ＱＰｉとして決定する。
　初期値ＱＰｉは、マクロブロックＭａ１６の量子化パラメータＱＰの基準となる値である。初期値ＱＰｉに補正値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が加算されることにより、マクロブロックＭａ１６の量子化パラメータＱＰが決定される。
　このように、初期値決定部２３２は、符号化対象ＭＢが属する非圧縮画像データの符号化済みのマクロブロックのうち、符号化対象ＭＢの直前に符号化された所定数のマクロブロックの平均値を、符号化対象ＭＢの初期値ＱＰｉとして算出する。マクロブロックＭａ１６の初期値ＱＰｉが、非圧縮画像データ３１ａの符号化済みマクロブロックの量子化パラメータＱＰから大きく変化することがない。したがって、非圧縮画像データ３１ａから生成される符号化データ３２ａの画質が急激に変化することを防止することができる。
｛３．４．補正値Ｖ１の決定（ステップＳ４）｝
　次に、補正値決定部２３３が、補正値Ｖ１を決定する（ステップＳ４）。補正値Ｖ１は、非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂの符号化済みマクロブロックの発生符号量に基づいて算出される。ステップＳ４の処理については、ＭＢグループがマクロブロック単位で構成されているときと、ＭＢライン単位で構成されているときとに分けて説明する。
（ＭＢグループがマクロブロック単位で構成されているとき）
　補正値Ｖ１は、所定数（６個）のマクロブロックあたりに設定された目標符号量と、マクロブロックＭａ１６の直前に符号化された６個のマクロブロックの発生符号量の積算値（ライン発生符号量）との差に基づいて決定される。以下、所定数（６個）あたりのマクロブロックの目標符号量を、ライン目標符号量と呼ぶ。所定数が、１ＭＢライン当たりのマクロブロック数（６個）に設定されているためである。
　ライン目標符号量の算出について説明する。量子化パラメータ決定部２３は、マクロブロック１個あたりの目標符号量（ＭＢ目標符号量）を予め算出しておく。ＭＢ目標符号量は、多重化圧縮データ３３の目標ビットレートＴＲ（３６Ｍｂｐs、図２参照）と、非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂのフレームレート（３０ｆｐｓ）と、非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂのマクロブロックの総数（７２個）に基づいて算出される。ＭＢ目標符号量に、１ＭＢラインあたりのマクロブロック数（６個）を乗じることにより、ライン目標符号量が算出される。
　補正値決定部２３３は、既に符号化されたマクロブロックＭａ０～Ｍａ１５，Ｍｂ０～Ｍｂ１５（符号化済みマクロブロック群）の中から、マクロブロックＭａ１６の符号化直前に符号化された所定数（６個）のマクロブロックを特定する。図８は、ライン発生符号量の計算対象を示す図である。図８に示すように、マクロブロックＭａ１６の符号化直前に符号化された６個のマクロブロックは、符号化された順に、マクロブロックＭａ１３，Ｍｂ１３，Ｍａ１４，Ｍｂ１４，Ｍａ１５，Ｍｂ１５である。これは、非圧縮画像データ３１ａのマクロブロックと、非圧縮画像データ３１ｂのマクロブロックとが交互に符号化されるためである（図４参照）。
　符号化対象ＭＢが変化することにより、ライン発生符号量の計算対象が変化する。図８に示すように、マクロブロックＭｂ１６が符号化対象ＭＢとなった場合、マクロブロックＭａ１４～Ｍａ１６，Ｍｂ１３～Ｍｂ１５が、ライン発生符号量の計算対象となる。マクロブロックＭａ１７が符号化対象ＭＢとなった場合、マクロブロックＭａ１４～Ｍａ１６，Ｍｂ１４～Ｍｂ１６が、ライン発生符号量の計算対象となる。マクロブロック単位でＭＢグループが構成された場合、ライン発生符号量の計算対象となる非圧縮画像データ３１ａのマクロブロックと、非圧縮画像データ３１ｂのマクロブロックとの比率は、一対一となる。
　マクロブロックＭａ１６が符号化対象ＭＢであるときの説明に戻る。発生符号量積算部２３１は、マクロブロックＭａ１３～Ｍａ１５，Ｍｂ１３～Ｍｂ１５の発生符号量を積算して、ライン発生符号量を算出する。補正値決定部２３３は、ライン発生符号量からライン目標符号量を差し引いた差分値ΔＢ１を算出する。
　補正値決定部２３３は、算出した差分値ΔＢ１と、予め設定された変動値決定テーブル５１とに基づいて、補正値Ｖ１を決定する。
　図９は、補正値決定テーブル５１を示す図である。図９に示すように、差分値ΔＢ１がしきい値Ｔｈ００（－１０００ビット）よりも小さければ、補正値Ｖ１は、－４に設定される。差分値ΔＢ１がしきい値Ｔｈ００以上であり、かつ、しきい値Ｔｈ０１（－５００ビット）よりも小さければ、補正値Ｖ１は、－２に設定される。差分値ΔＢ１がしきい値Ｔｈ０１以上であり、かつ、しきい値Ｔｈ０２（０ビット）よりも小さければ、補正値Ｖ１は、－１に設定される。差分値ΔＢ１が、しきい値Ｔｈ０２以上であり、かつ、しきい値Ｔｈ０３（５００ビット）よりも小さければ、補正値Ｖ１は、＋１に設定される。差分値ΔＢ１が、しきい値Ｔｈ０３以上であり、かつ、しきい値Ｔｈ０４（１０００ビット）よりも小さければ、補正値Ｖ１は、＋２に設定される。差分値ΔＢ１が、しきい値Ｔｈ０４以上であれば、補正値Ｖ１は、＋４に設定される。
　このように、補正値決定部２３３は、非圧縮画像データ３１ｂの符号化済みマクロブロックの発生符号量を用いて、マクロブロックＭａ１６の補正値Ｖ１を決定する。
（ＭＢグループがＭＢライン単位で構成される場合）
　ＭＢグループがＭＢライン単位で構成されている場合における、補正値Ｖ１の決定について説明する。ライン発生符号量の計算対象となるマクロブロックが、ＭＢグループがマクロブロック単位で構成されているときと異なる。図１０は、ＭＢグループがＭＢライン単位で構成されている場合における、ライン発生符号量の計算対象を示す図である。
　図１０に示すように、補正値決定部２３３は、マクロブロックＭａ１６が符号化対象ＭＢとなる直前に符号化された６個のマクロブロックとして、マクロブロックＭｂ１０，Ｍｂ１１，Ｍａ１２～Ｍａ１５を特定する。ＭＢグループがＭＢライン単位で構成された場合、同一のＭＢラインに属するマクロブロックは、番号が小さいものから順に符号化される。ＭＢラインＬａ３では、Ｍａ１２～Ｍａ１５が、マクロブロックＭａ１６が符号化される直前に符号化された６個のマクロブロックのうち４個分に該当する。図５に示すように、ＭＢラインＬａ３の直前に符号化されるＭＢラインは、ＭＢラインＬｂ２である。このため、ＭＢラインＬｂ２のマクロブロックＭｂ１０，Ｍｂ１１が、マクロブロックＭａ１６の直前に符号化された６個のマクロブロックのうち２個分に該当する。
　発生符号量積算部２３１は、補正値決定部２３３が特定したマクロブロックＭｂ１０，Ｍｂ１１，Ｍａ１２～Ｍａ１５の発生符号量を積算して、ライン発生符号量を算出する。ライン発生符号量が算出された後の、補正値Ｖ１の算出方法は、上記と同様である。このように、マクロブロックＭａ１６の補正値Ｖ１は、ＭＢグループがＭＢライン単位で構成されるときも、非圧縮画像データ３１ａの符号化済みマクロブロックの発生符号量に基づいて決定される。
　符号化対象ＭＢが変化することにより、ライン発生符号量の計算対象が変化する。マクロブロックＭａ１６が符号化された後に、マクロブロックＭａ１７，Ｍｂ１２，Ｍｂ１３が、符号化対象ＭＢとして特定される。マクロブロックＭａ１７が符号化対象ＭＢのとき、ライン発生符号量の計算対象は、マクロブロックＭｂ１１，Ｍａ１２～Ｍａ１６である。マクロブロックＭｂ１２が符号化対象ＭＢのとき、ライン発生符号量の計算対象は、マクロブロックＭａ１２～Ｍａ１７である。マクロブロックＭｂ１３が符号化対象ＭＢのとき、ライン発生符号量の計算対象は、マクロブロックＭａ１３～Ｍａ１７，Ｍｂ１２である。ＭＢグループがＭＢライン単位で構成された場合、ライン発生符号量の計算対象となる非圧縮画像データ３１ａのマクロブロックと、非圧縮画像データ３１ｂのマクロブロックとの比率が変化する。
　以上のように、補正値Ｖ１は、所定数のマクロブロックあたりの目標符号量（ライン目標符号量）と、符号化対象ＭＢが符号化される直前に符号化された所定数のマクロブロックの発生符号量の積算値（ライン発生符号量）とに基づいて決定される。本実施の形態では、ＧＯＰ単位やフレーム単位より短い時間単位で発生した発生符号量に基づいて補正される。したがって、多重化圧縮データ３３のビットレートが、瞬間的に目標ビットレートＴＲを大きく上回ることを防止できるため、伝送遅延の発生を防ぐことができる。
　符号化対象ＭＢの補正値Ｖ１は、他の非圧縮画像データの符号化済みマクロブロックの発生符号量に基づいて決定される。一方の非圧縮画像データから生成された符号化データのビットレートが小さい場合に、他方の非圧縮画像データから生成された符号化データのビットレートを高く設定することが可能となり、柔軟な符号量制御が可能となる。
｛３．５．補正値Ｖ２の決定（ステップＳ５）｝
　次に、補正値Ｖ２の決定処理（ステップＳ５）について説明する。補正値Ｖ２は、符号化対象ＭＢのアクティビティに基づいて決定される。
　補正値決定部２３３は、符号化対象ＭＢの上下左右の領域のアクティビティを算出する。具体的には、符号化対象ＭＢの上辺を含む縦４画素×横１６画素の領域（上側領域）のアクティビティを算出する。同様に、下辺を含む縦４画素×横１６画素の領域（下側領域）と、左辺を含む縦１６画素×横４画素の領域（左側領域）と、右辺を含む縦１６画素×横４画素の領域（右側領域）とにおけるアクティビティがそれぞれ算出される。アクティビティは、各領域に存在する画素の画素値のばらつき度合いを示す数値である。たとえば、ある領域における全画素の画素値の輝度平均値と、各画素の輝度値との差分絶対値を、アクティビティとして算出することができる。
　補正値決定部２３３は、上下左右の各領域のアクティビティの中で、最小値を有する最小アクティビティＡＣＴを選択する。最小アクティビティＡＣＴと、予め設定された補正値決定テーブル５２とに基づいて、補正値Ｖ２が決定される。図１１は、補正値決定テーブル５２を示す図である。
　図１１に示すように、最小アクティビティＡＣＴが、しきい値Ｔｈ１０（２）よりも小さければ、補正値Ｖ２は、－４に設定される。最小アクティビティＡＣＴが、しきい値Ｔｈ１０以上であり、かつ、しきい値Ｔｈ１１（５）よりも小さければ、補正値Ｖ２は、－２に設定される。最小アクティビティＡＣＴが、しきい値Ｔｈ１１以上であり、かつ、しきい値Ｔｈ１２（１０）よりも小さければ、補正値Ｖ２は、０に設定される。最小アクティビティＡＣＴが、しきい値Ｔｈ１２以上であり、かつ、しきい値Ｔｈ１３（３０）よりも小さければ、補正値Ｖ２は、＋２に設定される。最小アクティビティＡＣＴが、しきい値Ｔｈ１３以上であれば、補正値Ｖ２は、＋４に設定される。
　このように、補正値決定部２３３は、符号化対象ＭＢの上下左右の領域のアクティビティのうち最小アクティビティＡＣＴに基づいて、量子化パラメータＱＰの補正に用いられる補正値Ｖ２を決定する。符号化対象ＭＢの画像の複雑さに応じて量子化パラメータＱＰを補正することにより、画質を極端に劣化させることなく符号量制御を実行することが可能となる。
　補正値Ｖ２の決定において、最小アクティビティＡＣＴに代えて、符号化対象ＭＢのアクティビティを用いてもよい。この場合、補正値決定部２３３は、符号化対象ＭＢの全領域（縦１６画素×横１６画素）のアクティビティを算出して、補正値Ｖ２を決定する。
｛３．６．補正値Ｖ３の決定（ステップＳ６）｝
　次に、補正値Ｖ３の決定処理（ステップＳ６）について説明する。補正値Ｖ３は、符号化対象ＭＢの直前に符号化された一つのマクロブロックの発生符号量に基づいて決定される。マクロブロック単位でＭＢグループが構成された場合における、補正値Ｖ３の決定について説明する。
　図８を参照する。符号化対象ＭＢがマクロブロックＭａ１６であるとする。補正値決定部２３３は、補正値Ｖ３を決定するときに、非圧縮画像データ３１ａの符号化済みマクロブロックの中で、マクロブロックＭａ１６の直前に符号化されたマクロブロックＭａ１５の発生符号量を用いる。つまり、補正値決定部２３３は、符号化対象ＭＢと同じ非圧縮画像データに属する符号化済みマクロブロック中で、直前に符号化された符号化済みマクロブロックの発生符号量を取得する。補正値決定部２３３は、取得した発生符号量（参照発生符号量ＲＡ）に基づいて、補正値Ｖ３を決定する。
　補正値決定部２３３は、マクロブロックＭａ１５の発生符号量（参照発生符号量ＲＡ）と、予め設定された補正値値決定テーブル５３とに基づいて、補正値Ｖ３を決定する。図１２は、変動値決定テーブル５３を示す図である。
　参照発生符号量ＲＡが、しきい値Ｔｈ２０（ＭＢ目標符号量の１／２）よりも小さければ、補正値Ｖ３は、－２に設定される。ＭＢ目標符号量とは、上述したように、マクロブロック1個あたりの目標符号量である。参照発生符号量ＲＡが、しきい値Ｔｈ２０以上であり、かつ、しきい値Ｔｈ２１（ＭＢ目標符号量）よりも小さければ、補正値Ｖ３は、－１に設定される。参照発生符号量ＲＡが、しきい値Ｔｈ２１以上であり、かつ、しきい値Ｔｈ２２（ＭＢ目標符号量の３／２）よりも小さければ、補正値Ｖ３は、＋１に設定される。参照発生符号量ＲＡが、しきい値Ｔｈ２２以上であれば、補正値Ｖ３は、＋２に設定される。
　このように、補正値決定部２３３は、参照発生符号量ＲＡがＭＢ目標符号量よりも大きければ、量子化パラメータＱＰが大きくなるように、補正値Ｖ３を設定する。これにより、符号化対象ＭＢに対応する符号化データのビットレートを抑制することができる。参照発生符号量ＲＡがＭＢ目標符号量よりも小さければ、量子化パラメータＱＰが小さくなるように、補正値Ｖ３を設定する。これにより、符号化対象ＭＢの画質を向上させることができる。
｛３．７．量子化パラメータＱＰの算出（ステップＳ７）｝
　補正値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を決定した（ステップＳ４～Ｓ６、図６参照）後に、量子化パラメータ決定部２３は、初期値決定部２３２が算出した初期値ＱＰｉに、補正値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を加算した値を、符号化対象ＭＢ（マクロブロックＭａ１６）の量子化パラメータＱＰとして決定する（ステップＳ７）。
　量子化パラメータ決定部２３は、マクロブロックＭａ１６の量子化パラメータＱＰを符号化部２２に出力する。符号化部２２は、入力された量子化パラメータＱＰを用いてマクロブロックＭａ１６を符号化する（ステップＳ８）。符号化部２２は、符号化されたマクロブロックＭａ１６を、符号化データ３２ａとして多重化部２４に出力する。
｛３．８．例外処理（ステップＳ１０）｝
　以下、図６に示す例外条件の判定（ステップＳ２）と、例外処理（ステップＳ１０）とについて詳しく説明する。例外処理（ステップＳ１０）は、上限比較符号量が、目標ビットレートに基づいて設定された上限値を超えるおそれがあるときに実行される処理である。例外処理では、符号化対象ＭＢの量子化パラメータＱＰが、ライン発生符号量や符号化対象ＭＢの最小アクティビティなどを考慮することなく、強制的に設定される。
　上限比較符号量は、符号化対象ＭＢの直前に符号化された１２個の符号化済みマクロブロックの発生符号量の積算値である。１２個の符号化済みマクロブロックは、非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂのそれぞれのマクロブロック数（３６個）の１／３に相当する。
　ステップＳ２の処理について、ＭＢグループがマクロブロック単位で構成されているケースを例に説明する。ＭＢグループがＭＢライン単位で構成されている場合も、ステップＳ２，Ｓ１０の処理は、同様に実行される。
　量子化パラメータ決定部２３は、順序情報４１と、符号化対象ＭＢの位置とに基づいて、上限比較符号量の計算対象となるマクロブロックを特定する。図１３は、上限比較符号量の計算対象を示す図である。ＭＢグループがマクロブロック単位で構成されている場合、非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂのマクロブロックは、交互に符号化される（図４参照）。このため、符号化対象ＭＢがマクロブロックＭａ８である場合、マクロブロックＭａ２～Ｍａ７，Ｍｂ２～Ｍｂ７が計算対象となる。発生符号量積算部２３１は、特定された符号化済みのマクロブロックＭａ２～Ｍａ７，Ｍｂ２～Ｍｂ７の発生符号量を積算する。これにより、上限比較符号量が算出される。
　マクロブロックＭｂ２０が符号化対象ＭＢである場合、上限比較符号量の計算対象は、マクロブロックＭａ１５～Ｍａ２０，マクロブロックＭｂ１４～Ｍｂ１９となる。マクロブロックＭａ３３が符号化対象ＭＢである場合、上限比較符号量の計算対象は、マクロブロックＭａ２７～Ｍａ３２，Ｍｂ２７～Ｍｂ３２となる。このように、マクロブロック単位でＭＢグループが構成された場合、上限比較符号量の計算対象となる非圧縮画像データ３１ａのマクロブロックと、非圧縮画像データ３１ｂのマクロブロックとの比率は、一対一となる。ＭＢグループがＭＢライン単位で構成された場合、ライン発生符号量と同様に、上限比較符号量の計算対象となる非圧縮画像データ３１ａのマクロブロックと、非圧縮画像データ３１ｂのマクロブロックとの比率は、符号化対象ＭＢの位置に応じて変化する。
　量子化パラメータ決定部２３は、非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂの符号化処理が例外条件に該当するか否かを、上限比較符号量と上限値とに基づいて判定する（ステップＳ２）。上限値の算出方法を説明する。量子化パラメータ決定部２３は、上限比較符号量の計算対象となるマクロブロックの数（１２個）をＭＢ目標符号量に乗じた値を、許容符号量として算出する。許容符号量に所定の係数を乗じた値が、上限値として量子化パラメータ決定部２３に設定される。所定の係数の値は、たとえば、０．９８が設定される。
　上限比較符号量が上限値以下である場合、量子化パラメータ決定部２３は、符号化処理が例外条件を満たしていないと判定する（ステップＳ２においてＮｏ）。この場合、上述したステップＳ３～Ｓ７が実行されることにより、量子化パラメータＱＰが決定される。
　上限比較符号量が上限値よりも大きい場合、量子化パラメータ決定部２３は、符号化処理が例外条件を満たしていると判定し（ステップＳ２においてＹｅｓ）、例外処理（ステップＳ１０）を実行する。これは、多重化圧縮データ３３のビットレートが、目標ビットレートＴＲを上回る可能性があるためである。
　ステップＳ２の処理において、符号化対象ＭＢの直前に符号化された符号化済みマクロブロックの数が１２個に満たないことがある。この場合、例外条件に該当するか否かの判定（ステップＳ２）は、下記の計算方法で算出された上限比較符号量と、許容発生符号量とを比較することにより実行される。符号化済みマクロブロックの数が４個であれば、上限比較符号量は、４個の符号化済みマクロブロックの発生符号量の総和となる。許容発生符号量は、ＭＢ目標符号量に符号化済みマクロブロックの数（４個）を乗じた値である。また、符号化済みマクロブロックが存在しない場合（マクロブロックＭａ０が符号化対象ＭＢである場合）、ステップＳ２の処理は省略される。これは、上限比較符号量を算出することができないためである。
　例外処理（ステップＳ１０）について詳しく説明する。上述のように、符号化対象ＭＢがマクロブロックＭａ８である。このため、量子化パラメータ決定部２３は、非圧縮画像データ３１ａの符号化済みマクロブロックの中で、マクロブロックＭａ８の直前に符号化されたマクロブロックＭａ７の量子化パラメータＱＰを取得する。量子化パラメータ決定部は、取得したマクロブロックＭａ７の量子化パラメータＱＰを、マクロブロックＭａ８の初期値（強制初期値）に設定する。量子化パラメータ決定部２３は、強制初期値に予め設定されている強制補正値を加算した値を、マクロブロックＭａ８の量子化パラメータＱＰとして決定する。
　このように、符号化処理が例外条件に該当する場合、量子化パラメータ決定部２３は、符号化対象ＭＢが属する非圧縮画像データのマクロブロックの中で、直前に符号化されたマクロブロックを特定する。特定されたマクロブロックの量子化パラメータＱＰより大きい値が、符号化対象ＭＢの量子化パラメータＱＰとして決定される。これにより、符号化対象ＭＢの符号化によって発生する符号量を抑制することができるため、多重化圧縮データ３３のビットレートが目標ビットレートを超えることを防止することができる。
｛変形例１｝
　上記実施の形態では、二つの画像データ（非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂ）が画像符号化装置２に入力される例を説明した。しかし、画像符号化装置２に入力される非圧縮画像データの数は、三つ以上でもよい。この場合、入力された非圧縮画像データごとにＭＢグループが生成される。順序決定部２１は、各非圧縮画像データのＭＢグループが順番に符号化されるように符号化順序を決定する。
　具体的には、画像符号化装置２は、第１、第２、・・・、第Ｎの画像データを入力する。符号化部２２は、第ｋ画像データに含まれる第ｋマクロブロックの符号化順序を示す順序情報４１に基づいて、第ｋマクロブロックを符号化する。Ｎは、１以上の自然数である。ｋは、１からＮまでの自然数である。発生符号量積算部２３１は、符号化対象ＭＢ（第ｋマクロブロック）の補正値Ｖ１の決定に用いるライン発生符号量を計算するときに、符号化対象ＭＢの直前に符号化された６個の符号化済みマクロブロックの発生符号量を積算して、ライン発生符号量を算出する。ライン発生符号量の計算対象には、第ｋ画像データと異なる他の画像データの符号化済みマクロブロックが含まれる。符号化対象ＭＢ（第ｋマクロブロック）の量子化パラメータＱＰは、直前に符号化された６個のマクロブロックの発生符号量に応じて補正される。したがって、画像符号化装置２は、多重化圧縮データ３３のビットレートを安定的に制御できる。
｛変形例２｝
　上記実施の形態では、一つの符号化部２２が、非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂのマクロブロックを符号化する例を説明した。しかし、画像符号化装置２は、非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂをそれぞれ符号化する二つの符号化部を備えてもよい。
　図１４は、本実施の形態の変形例２に係る画像符号化装置２の機能的構成を示すブロック図である。図１４に示す画像符号化装置２は、符号化部２２に代えて、符号化部２２ａと、符号化部２２ｂとを備える。符号化部２２ａ，２２ｂは、非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂのマクロブロックをそれぞれ符号化して、符号化データ３２ａ，３２ｂを生成する。
　画像符号化装置２は、符号化部２２ａ，２２ｂの他に、出力制御部２６を新たに備える。出力制御部２６は、順序情報４１に基づいて、符号化部２２ａが符号化データ３２ａを出力するタイミングと、符号化部２２ｂが符号化データ２２ｂを出力するタイミングとを制御する。多重化部２４は、符号化部２２ａ，２２ｂから入力された順に、符号化データ３２ａ，３２ｂを配列して、多重化圧縮データ３３を生成する。非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂの符号化が並列的に実行されるため、非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂの符号化に伴う遅延を短縮することができる。
　符号化部２２ａ，２２ｂは、符号化部２２（図２参照）と同様に、二つの非圧縮画像データのマクロブロックをそれぞれ符号化してもよい。この場合、図１４に示す画像符号化装置２は、四つの非圧縮画像データから多重化圧縮データ３３を生成することができる。
　上記実施の形態では、フレームが同期した非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂがカメラ１ａ，１ｂから画像符号化装置２に入力される例を説明した。しかし、画像符号化装置２が、自装置の内部で、フレームが同期した非圧縮画像データ３１ａ，３１ｂを生成してもよい。
　この発明を添付図面に示す実施態様について説明したが、この発明は、特に明記した部分を除いては、その詳細な説明の記載をもって制約しようとするものではなく、特許請求の範囲に記載する範囲において広く構成しようとするものである。

Claims (8)

  1. 　第１～第Ｎ（Ｎは１以上の自然数）画像データを符号化する画像符号化装置（２）であって、
    　ｋを１からＮまでの自然数とした場合において、前記第ｋ画像データに含まれる第ｋマクロブロックの符号化順序を示す順序情報に基づいて、前記第ｋマクロブロックを符号化する符号化部（２２）と、
    　符号化対象マクロブロックの量子化パラメータを決定する量子化パラメータ決定部（２３）と、
    を備え、
    　前記量子化パラメータ決定部（２３）は、
    　前記符号化部により符号化された符号化済みマクロブロック群の中から、前記符号化対象マクロブロックの直前に符号化された第１の数のマクロブロックを特定し、前記第１の数のマクロブロックごとの発生符号量の積算値を算出する符号量積算部（２３１）と、
    　前記積算値と、前記第１の数のマクロブロックあたりの目標符号量とに基づいて、前記量子化パラメータの補正値を決定し、前記補正値に基づいて前記量子化パラメータを補正する補正値決定部（２３３）と、
    を備える。
  2. 　請求項１に記載の画像符号化装置（２）において、
    　前記量子化パラメータ決定部（２３）は、
    　前記符号化対象マクロブロックが前記第ｋ画像データに含まれる場合、前記符号化対象マクロブロックの直前に符号化された第２の数の第ｋマクロブロックを特定し、前記第２の数の第ｋマクロブロックごとの量子化パラメータの平均値を、初期値として算出する初期値決定部（２３２）、
    を含み、
    　前記量子化パラメータ決定部（２３）は、前記初期値と前記補正値とに基づいて前記量子化パラメータを決定する。
  3. 　請求項１に記載の画像符号化装置（２）において、
    　前記補正値決定部（２３３）は、前記符号化対象マクロブロックが前記第ｋ画像データに含まれる場合、前記符号化対象マクロブロックの直前に符号化された一つの第ｋマクロブロックの発生符号量に基づいて、前記補正値を決定する。
  4. 　請求項１に記載の画像符号化装置（２）において、
    　前記補正値決定部（２３３）は、前記符号化対象マクロブロックの複雑さを示すアクティビティに基づいて、前記補正値を決定する。
  5. 　請求項４に記載の画像符号化装置（２）において、
    　前記補正値決定部（２３３）は、前記符号化対象マクロブロックの上辺、下辺、左辺、及び右辺をそれぞれ含む４つの領域におけるアクティビティを算出し、各領域のアクティビティのうち最小のアクティビティに基づいて、前記補正値を決定する。
  6. 　請求項１に記載の画像符号化装置（２）において、
    　前記第１の数は、横方向に一列に並ぶマクロブロックのラインを構成するマクロブロックの数である。
  7. 　請求項１に記載の画像符号化装置（２）において、
    　前記符号量積算部（２３１）は、前記符号化済みマクロブロック群の中から、前記符号化対象マクロブロックの直前に符号化された第３の数のマクロブロックを特定し、前記第３の数のマクロブロックごとの発生符号量を積算して、上限比較符号量を算出し、
    　前記量子化パラメータ決定部（２３）は、前記符号化対象マクロブロックが第ｋ画像データに含まれ、かつ前記上限比較符号量が予め設定された上限値よりも大きい場合、前記符号化対象マクロブロックの直前に符号化された一つの第ｋマクロブロックの量子化パラメータを強制初期値として決定し、
    　前記補正値決定部（２３３）は、予め設定された強制補正値を用いて前記強制初期値を補正する。
  8. 　請求項１に記載の画像符号化装置（２）において、
    　前記符号化部（２２）は、
    　前記第１～第Ｎ画像データをそれぞれ符号化する第１～第Ｎの個別符号化部（２２ａ，２２ｂ）と、
    　前記順序情報に基づいて、第ｋの符号化部が生成した第ｋの符号化データの出力タイミングを制御する出力制御部（２６）と、
    を含む。
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