(57)【要約】      （修正有）【課題】輝度信号と、色差信号と、から構成される映像信号を符号化する際に行なわれるレート制御において、量子化マトリクスをスケールアップする場合であっても、適切に輝度符号量及び、色差符号量を配分可能な映像信号符号化装置及び、映像信号符号化方法を提供する。【解決手段】輝度符号化信号が有する符号量を示す輝度符号量と、色差符号化信号が有する符号量を示す色差符号量とを取得する符号量取得部と、取得した前記輝度符号量と、色差符号量との比率を算出する比率算出部と、算出した比率を基に、映像信号を符号化する際に適用する量子化マトリクスの設定変更を行なうレート制御部とを備えることにより、量子化マトリクスをスケールアップする。【選択図】図１
2010183402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
輝度信号と、色差信号と、から構成される映像信号を、所定の規格で符号化し、輝度符号化信号と、色差符号化信号と、から構成される符号化信号を出力する、映像信号符号化装置であって、
前記輝度符号化信号が有する符号量を示す輝度符号量と、前記色差符号化信号が有する符号量を示す色差符号量と、を取得する符号量取得部と、
取得した前記輝度符号量と、前記色差符号量と、の比率を算出する比率算出部と、
算出した前記比率を基に、前記映像信号を符号化する際に適用する量子化マトリクスの設定変更を行なうレート制御部と、
を備える、
映像信号符号化装置。
【請求項２】
前記レート制御部は、前記比率を基に、前記色差符号量が所定の値よりも大きい
と判定した場合、前記色差信号に適用する量子化マトリクスのスケールアップを行なうことを特徴とする、
請求項１に記載の映像信号符号化装置。
【請求項３】
前記レート制御部は、前記比率を基に、前記輝度信号が所定の値よりも大きいと判定した場合、前記輝度信号に適用する量子化マトリクスのスケールアップを行なうことを特徴とする、
請求項１に記載の映像信号符号化装置。
【請求項４】
前記レート制御部は、前記比率が第１の閾値よりも大きい場合、前記色差符号量が所定の値よりも大きいと判定することを特徴とする請求項２に記載の映像信号符号化装置。
【請求項５】
前記レート制御部は、前記比率が第２の閾値よりも小さい場合、前記輝度符号量が所定の値よりも大きいと判定することを特徴とする請求項３に記載の映像信号符号化装置。
【請求項６】
前記第２の閾値は、前記第１の閾値よりも小さいことを特徴とする請求項４及び、請求項５に記載の映像信号符号化装置。
【請求項７】
前記レート制御部は、量子化マトリクスのスケールアップを行なう場合、前記比率に対応した乗数値を、当該量子化マトリクスに乗算することを特徴とする、
請求項２及び、請求項３に記載の映像信号符号化装置。
【請求項８】
前記乗数値は、量子化マトリクスの周波数成分毎に異なる値を持ち、高周波数成分よりも低周波数成分の乗数値の方が小さな値を持つことを特徴とする、
請求項７に記載の映像信号符号化装置。
【請求項９】
前記レート制御部は、前記比率に応じて予め定義しておいた複数の量子化マトリクスから対応するものを選択して符号化に使用することを特徴とする、
請求項１に記載の映像信号符号化装置。
【請求項１０】
輝度信号と、色差信号と、から構成される映像信号を、所定の規格で符号化し、輝度符号化信号と、色差符号化信号と、から構成される符号化信号を出力する、映像信号符号化方法であって、
前記輝度符号化信号が有する符号量を示す輝度符号量と、前記色差符号化信号が有する符号量を示す色差符号量と、を取得する符号量取得ステップと、
取得した前記輝度符号量と、前記色差符号量と、の比率を算出する比率算出ステップと、
算出した前記比率を基に、前記映像信号を符号化する際に適用する量子化マトリクスの設定変更を行なうレート制御ステップと、
を備える、
映像信号符号化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像信号の映像信号符号化装置及び、映像信号符号化方法に関し、特に、符号化された輝度信号及び、色差信号を用いたレート制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＡＶ情報のデジタル化が進み、動画像信号をデジタル化して取り扱うことのできる機器が広く普及しつつある。動画像信号は膨大な情報量を有するので、記録容量や伝送効率を考慮して情報量を削減しつつ符号化するのが一般的である。動画像信号の符号化技術としては、ＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）という作業部会により策定された国際規格が広く利用されている。
【０００３】
ここで、符号化方式の標準規格である Ｈ．２６４（特に、非特許文献１及び、非特許文献２を参照。）について図６を用い説明する。
【０００４】
図６は、従来のＨ．２６４で符号化行なう符号化装置を表す模式図である。符号化装置１０００は、画像並替部１００１、減算器１００２、直交変換部１００３、量子化部１００４、二値化部１００５、算術符号化部１００６、レート制御部１００７、逆量子化部１００８、逆直交変換部１００９、加算器１０１０、デブロッキングフィルタ部１０１１、フレームメモリ１０１２、動きベクトル検出部１０１３、動き補償部１０１４、画面内予測方向検出部１０１５、画面内予測部１０１６、選択部１０１７から構成される。
【０００５】
画像並替部１００１は、符号化装置１０００に入力される、輝度信号と、色差信号と、で構成される映像信号を、符号化処理順のフレーム順序に並び替え、さらに符号化単位に分割し、出力する。画像並替部１００１は、例えば輝度信号を符号化する場合、当該輝度信号を符号化処理順のフレーム順序に並び替え、１６×１６画素のマクロブロック（以下、ＭＢと称す。）単位に分割し、減算器１００２、画面内予測部１０１６及び、画面内予測方向検出部１０１５に出力する。
【０００６】
減算器１００２は、画像並替部１００１から出力されたＭＢと、選択部１０１７から出力される画面内予測部１０１６又は、動き補償部１０１４にて生成された予測ＭＢとの差分を算出し、残差ＭＢを生成する。そして、直交変換部１００３に出力する。
【０００７】
直交変換部１００３は、減算器１００２から出力される残差ＭＢを直交変換することでＤＣＴ係数を生成し、量子化部１００４に出力する。
【０００８】
量子化部１００４は、直交変換部１００３から出力されるＤＣＴ係数を、量子化パラメータから決定される量子化ステップで除算する。さらに、量子化部１００４は、除算した結果を整数値に丸めることで、量子化係数を生成し、二値化部１００５及び、逆量子化部１００８に出力する。なお、Ｈ．２６４における量子化ステップの量子化パラメータＱＰに対する関係は、符号化装置１０００から出力される符号化信号のＳＮ比（信号対雑音比）が比例関係となるように設定されている。なお、量子化部１００４において量子化を行なう際、輝度ＭＢと、色差ＭＢとでは、それぞれ異なる量子化パラメータＱＰ＿Ｙ及び、ＱＰ＿Ｃとが用いられる。ここで、ＱＰ＿Ｃは、(数１)によって算出されるｑＰ＿Ｉ及び、図７に示すテーブルを基に決定される変数であり、ＱＰ＿Ｙと従属する関係である。例えば、ｑＰ＿Ｉが５１と算出された場合、ＱＰ＿Ｃは、３９と設定される。また、ｑＰ＿Ｉが３０よりも小さい値の場合、ＱＰ＿Ｃは、ｑＰ＿Ｉと同じ値に設定される。
【０００９】
【数１】
2010183402.tif 000003
【００１０】
なお、Ｃｌｉｐ３（０，５１，ｘ）は、ｘを下限０，上限５１にクリップ処理した値を返す関数である。また、ｑＰ＿Ｏｆｆｓｅｔは、Ｈ．２６４において定義されるＱＰ＿Ｙ若しくは、ＱＰ＿Ｃに加算されるオフセット値である。ここで、色差信号のＣｂ成分及び、Ｃｒ成分において設定されるｑＰ＿Ｏｆｆｓｅｔは、それぞれ（数２）及び、（数３）で表現される。
【００１１】
【数２】
2010183402.tif 000004
【００１２】
【数３】
2010183402.tif 000005
【００１３】
なお、ｃｈｒｏｍａ＿ｑｐ＿ｉｎｄｅｘ＿ｏｆｆｓｅｔは、ＱＰ＿Ｃを決定する際に使用されるオフセット値であり、−１２から１２の範囲にある値を取る。また、ｓｅｃｏｎｄ＿ｃｈｒｏｍａ＿ｑｐ＿ｉｎｄｅｘ＿ｏｆｆｓｅｔは、ＱＰ＿Ｃのうち、Ｃｒ成分に対応するＱＰ＿Ｃを決定する際に使用されるオフセット値であり、−１２から１２の範囲にある値を取る。このｓｅｃｏｎｄ＿ｃｈｒｏｍａ＿ｑｐ＿ｉｎｄｅｘ＿ｏｆｆｓｅｔを使用する場合、ｃｈｒｏｍａ＿ｑｐ＿ｉｎｄｅｘ＿ｏｆｆｓｅｔは、色差信号のＣｂ成分に対応する値として扱う。
【００１４】
二値化部１００５は、量子化部１００４から出力される多値データで表現される量子化係数を、二値データに変換し、算術符号化部１００６及び、レート制御部１００７に出力する。
【００１５】
算術符号化部１００６は、二値化部１００５から出力される二値データを算術符号化することにより、符号化された映像情報である符号化情報を生成し、内部又は、外部に接続された記録媒体に出力する。なお、上記符号化情報は、輝度信号を符号化して得られる輝度符号化信号と、色差信号を符号化して得られる色差符号化信号と、を含む構成となっている。
【００１６】
レート制御部１００７は、規格上のコンフォーマンスを守りつつ、さらに、符号化装置１０００から算術符号化部１００６で発生する算術符号量を一定にするため、量子化部１００４にて使用される量子化パラメータＱＰの設定変更を行なう制御部である。具体的に、レート制御部１００７は、二値化部１００５が出力する二値化符号量と、算術符号化部１００６の出力する算術符号量とを用い、量子化パラメータＱＰの設定変更を行なう。
【００１７】
レート制御部１００７において、二値化符号量と算術符号量との関係を用いてレート制御を行なう方法は、例えば特許文献２に記載されている。この特許文献２に記載されている方法では、過去の二値化符号量と算術符号量との関係より、現在のピクチャでの推定算術符号量を求め、これを発生符号量として用い、量子化パラメータを決定するものである。
【００１８】
またレート制御の別方法として、推定算術符号量、つまり、ピクチャ毎の発生符号量より、量子化パラメータＱＰを決定する方式としては、同一シーンでは、（コンプレキシティ）＝（ピクチャ発生符号量）×（ピクチャ内平均量子化幅）が一定である、という条件のもと、ピクチャタイプ毎の割当符号量Ｔを算出し、この値と、実際の発生符号量Ｂとの差により累積した仮想バッファの値ｄを算出し、このｄに基づき量子化パラメータを決定する方式である。
【００１９】
逆量子化部１００８は、量子化部１００４から出力される量子化係数を逆量子化することでＤＣＴ係数に復元し、逆直交変換部１００９に出力する。
【００２０】
逆直交変換部１００９は、逆量子化部１００８から出力されるＤＣＴ係数を逆直交変換することで残差ＭＢに復元し、加算器１０１０に出力する。
【００２１】
加算器１０１０は、逆直交変換部１００９から出力された残差ＭＢと、選択部１０１７から出力される画面内予測部１０１６又は、動き補償部１０１４にて生成された予測ＭＢとを加算して復号ＭＢを生成し、デブロッキングフィルタ部１０１１、画面内予測方向検出部１０１５及び、画面内予測部１０１６に出力する。
【００２２】
デブロッキングフィルタ部１０１１は、加算器１０１０から出力される複数の復号ＭＢのＭＢ境界に対し、デブロッキングフィルタ処理を行ない、フレームメモリ１０１２に出力する。
【００２３】
フレームメモリ１０１２は、デブロッキングフィルタ部１０１１から出力される復号ＭＢを蓄積する。フレームメモリ１０１２は、フラッシュメモリ、ＤＲＡＭ、強誘電体メモリ等の記録可能な部で構成される。
【００２４】
動きベクトル検出部１０１３は、現在符号化対象であるＭＢを基に、フレームメモリ１０１２に蓄積されている復号ＭＢに対する動きベクトルを検出する。なお、動きベクトル検出部１０１３において処理されるＭＢの処理サイズは、例えば、Ｈ．２６４規格であれば、７種類のＭＢサイズが規定されている。動きベクトル検出部１０１３は、この７種類からＭＢ毎に１つを選択する構成となる。
【００２５】
動き補償部１０１４は、動きベクトル検出部１０１３によって検出した動きベクトルを基に、フレームメモリ１０１２に蓄積される復号ＭＢに対して動き補償を行なった予測ＭＢを生成する。
【００２６】
画面内予測方向検出部１０１５は、加算器１０１０から出力される復号ＭＢと、画像並替部１００１から出力されるＭＢと、を基に、画面内予測に適用する予測モードを検出する。そして、検出した予測モードを画面内予測部１０１６に出力する。
【００２７】
画面内予測部１０１６は、加算器１０１０から出力される復号ＭＢに対して画面内予測を行い、予測ＭＢを生成する。そして、選択部１０１７に予測ＭＢを出力する。
【００２８】
選択部１０１７は、画面内予測部１０１６及び、動き補償部１０１４から出力される予測ＭＢのうち、一方の予測ＭＢを選択し、減算器１００２に出力する。
【００２９】
上記のように構成される符号化装置１０００のレート制御部１００７では、量子化ステップと、符号化装置１０００から出力される映像信号の符号量との積が、同じシーンでは一定である、という性質を利用したレート制御方式が使用されている。
【００３０】
上記のような従来のＨ．２６４における量子化方法においては、ｑＰ＿Ｉが３０近傍の値を取る場合、ＱＰ＿Ｃの増加量は、変更前のＱＰ＿Ｙの値によって変化する特徴がある。例えば、図８に示すように、（ａ）変更前のＱＰ＿Ｙが１７の場合、ＱＰ＿Ｃの増加量は＋１２であるが、（ｂ）変更前のＱＰ＿Ｙが２９の場合、ＱＰ＿Ｃの増加量は＋７となる。この場合、Ｈ．２６４における量子化パラメータと、量子化ステップには図９に示すような関係があるため、ＱＰ＿Ｙを＋１２、すなわち、量子化ステップでは４倍増となる。しかし、ＱＰ＿Ｃは＋７、すなわち、量子化ステップでは２倍強（≒２．２４）であって、想定される４倍より小さな値を用いることになる。このため、レート制御部１００７は、量子化パラメータを調整し、色差信号及び、輝度信号に適用する量子化ステップを４倍にすることで、符号量を１／４にしようとするが、色差信号の符号量については量子化ステップが約２倍にしかならないため、符号量が１／２程度にしかならず、レート制御動作が正しく動作しない、という課題がある。
【００３１】
また、ｑＰ＿Ｉが３０以上では、ＱＰ＿Ｙに比べＱＰ＿Ｃが小さな値であるため、色差信号に適用する量子化ステップが小さな値となり、色差信号の符号量が大きくなる。このため、主観画質により大きな影響を与える輝度信号に割当可能な符号量が、相対的に少なくなり、主観画質が劣化する、という課題がある。
【００３２】
なお、上記の課題に関連して、特許文献１においては、輝度及び色差信号の配分符号量を算出するものが開示されている。しかし、その配分方法は、１回目の符号化で求めた輝度・色差発生符号量の比率に基づき決定するものである。すなわち、（数４）のように４つの画像領域毎に、輝度符号量ＮＹ１，ＮＹ２，ＮＹ３，ＮＹ４と色差符号量ＮＣ１，ＮＣ２，ＮＣ３，ＮＣ４を求め、比率Ｎ＿｛Ｙ／Ｃ｝を算出している。
【００３３】
【数４】
2010183402.tif 000006
【００３４】
そして、この比率に基づき輝度配分符号量Ｎ＿｛Ｙｔ｝および色差配分符号量Ｎ＿｛Ｃｔ｝を（数５）及び、（数６）のように算出する
【００３５】
【数５】
2010183402.tif 000007
【００３６】
【数６】
2010183402.tif 000008
【００３７】
しかし上記のような処理の場合、発生符号量の輝度と色差の比率が、次のピクチャでも同じになるように、符号量を配分しているため、画質の観点での符号量配分が考慮されていない。
【非特許文献１】ITU-T Ｈ．２６４ (03/2005) : Infrastructure of audiovisual services - Coding of moving video, Advanced video coding for generic audiovisual services
【非特許文献２】大久保他、Ｈ．２６４/AVC 教科書、(株)インプレス (2004)
【特許文献１】特開平７−２１２５９８号公報
【特許文献２】特開２００７−１５８４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３８】
そこで、本発明は上記のような課題を解決し、輝度信号と、色差信号と、から構成される映像信号を符号化する際に行なわれるレート制御において、量子化マトリクスをスケールアップする場合であっても、適切に輝度符号量及び、色差符号量を配分可能な映像信号符号化装置及び、映像信号符号化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３９】
本実施の形態における映像信号符号化装置は、輝度信号と、色差信号と、から構成される映像信号を、所定の規格で符号化し、輝度符号化信号と、色差符号化信号と、から構成される符号化信号を出力する、映像信号符号化装置であって、前記輝度符号化信号が有する符号量を示す輝度符号量と、前記色差符号化信号が有する符号量を示す色差符号量と、を取得する符号量取得部と、取得した前記輝度符号量と、前記色差符号量と、の比率を算出する比率算出部と、算出した前記比率を基に、前記映像信号を符号化する際に適用する量子化マトリクスの設定変更を行なうレート制御部と、を備えることを特徴とする。
【００４０】
また、本実施の形態における映像信号符号化方法は、輝度信号と、色差信号と、から構成される映像信号を、所定の規格で符号化し、輝度符号化信号と、色差符号化信号と、から構成される符号化信号を出力する、映像信号符号化方法であって、前記輝度符号化信号が有する符号量を示す輝度符号量と、前記色差符号化信号が有する符号量を示す色差符号量と、を取得する符号量取得ステップと、取得した前記輝度符号量と、前記色差符号量と、の比率を算出する比率算出ステップと、算出した前記比率を基に、前記映像信号を符号化する際に適用する量子化マトリクスの設定変更を行なうレート制御ステップと、を備える、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００４１】
以上のように、本実施の形態における映像符号化装置によれば、映像信号を符号化することで生成される符号化信号の色差符号量と、輝度符号量を監視し、その値に応じて量子化マトリクスをスケールアップする場合であっても、適切に輝度符号量及び、色差符号量を配分することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
本実施の形態における映像信号符号化装置は、輝度信号と、色差信号と、から構成される映像信号を、所定の規格で符号化し、輝度符号化信号と、色差符号化信号と、から構成される符号化信号を出力する、映像信号符号化装置であって、前記輝度符号化信号が有する符号量を示す輝度符号量と、前記色差符号化信号が有する符号量を示す色差符号量と、を取得する符号量取得部と、取得した前記輝度符号量と、前記色差符号量と、の比率を算出する比率算出部と、算出した前記比率を基に、前記映像信号を符号化する際に適用する量子化マトリクスの設定変更を行なレート制御部と、を備えることを特徴とする。
【００４３】
また、本実施の形態における映像信号符号化方法は、輝度信号と、色差信号と、から構成される映像信号を、所定の規格で符号化し、輝度符号化信号と、色差符号化信号と、から構成される符号化信号を出力する、映像信号符号化方法であって、前記輝度符号化信号が有する符号量を示す輝度符号量と、前記色差符号化信号が有する符号量を示す色差符号量と、を取得する符号量取得ステップと、取得した前記輝度符号量と、前記色差符号量と、の比率を算出する比率算出ステップと、算出した前記比率を基に、前記映像信号を符号化する際に適用する量子化マトリクスの設定変更を行なうレート制御ステップと、を備える、ことを特徴とする。
【００４４】
上記の映像信号符号化装置及び、映像信号符号化方法によれば、映像信号を符号化することで生成される符号化信号の色差符号量と、輝度符号量を監視し、その値に応じて量子化マトリクスをスケールアップする場合であっても、適切に輝度符号量及び、色差符号量を配分することが可能となる。
【００４５】
また、本実施の形態における映像信号符号化装置は、前記比率を基に、前記色差符号量が所定の値よりも大きいと判定した場合、前記色差信号に適用する量子化マトリクスのスケールアップを行ってもよい。さらに、前記比率を基に、前記輝度信号が所定の値よりも大きいと判定した場合、前記輝度信号に適用する量子化マトリクスのスケールアップを行ってもよい。
【００４６】
この場合、従来方式に比べ、輝度信号よりも色差信号により多くの符号量を配分するというアンバランスな状態を解消できるという効果を奏する。
【００４７】
また、本実施の形態における映像信号符号化装置は、前記比率が第１の閾値よりも大きい場合、前記色差符号量が所定の値よりも大きいと判定してもよい。また、前記比率が第２の閾値よりも小さい場合、前記輝度符号量が所定の値よりも大きいと判定してもよい。
【００４８】
この場合、輝度信号と色差信号との符号量配分の妥当性を、比率という情報により簡易に判定できる、という効果を奏する。
【００４９】
また、本実施の形態における映像信号符号化装置は、前記第２の閾値は、前記第１の閾値よりも小さく設定してもよい。
【００５０】
この場合、閾値判定による条件分岐が３通りのみとなるため、制御ルールを簡単化することができる、という効果を奏する。
【００５１】
また、本実施の形態における映像信号符号化装置は、量子化マトリクスのスケールアップを行なう場合、前記比率に対応した乗数値を、当該量子化マトリクスに乗算する構成にしても構わない。
【００５２】
この場合、ハードウェア実装が容易となる、という効果を奏する。
【００５３】
また、本実施の形態における映像信号符号化装置において、前記乗数値は、量子化マトリクスの周波数成分毎に異なる値を持ち、高周波数成分よりも低周波数成分の乗数値の方が小さな値に設定してもよい。
【００５４】
この場合、人間の視覚的に影響の受けやすい低周波数成分の画質劣化を最小限に抑制しながら、全体としてのビット量を抑制するという効果を奏する。
【００５５】
また、本実施の形態における映像信号符号化装置において、前記レート制御部は、前記比率に応じて予め定義しておいた複数の量子化マトリクスから対応するものを選択する構成にしても構わない。
【００５６】
この場合、量子化マトリクスを生成するための乗算処理が不要となり処理量を削減するという効果を奏する。
【００５７】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図６に示す従来の符号化装置１０００と同様の部分は同じ番号を付与し、その説明を省略する。
【００５８】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１に係る符号化装置１００の模式図である。本実施の形態１に係る符号化装置１００は、従来の符号化装置１０００と比較して、輝度符号量計測部１０１、色差符号量計測部１０２、比率検出部１０３をさらに備え、また、レート制御部１００７に代えて、レート制御部１０４を備える構成となっている。
【００５９】
輝度符号量計測部１０１は、算術符号化部１００６から出力される輝度符号化情報に相当する符号量のうち、１ピクチャ内の総和である輝度符号量を算出する。そして、算出した輝度符号量を比率検出部１０３に出力する。なお、輝度符号量計測部１０１からピクチャ内における符号量の総和を出力する構成にしたが、ピクチャ内の符号量をそのまま出力する構成にしても構わない。この場合、より詳細な単位で算術符号化部１００６から出力される符号量の制御を行なうことが可能となる。
【００６０】
色差符号量計測部１０２は、算術符号化部１００６から出力される色差符号化情報に相当する符号量のうち、１ピクチャ内の総和である色差符号量を算出する。そして、算出した色差符号量を比率検出部１０３に出力する。なお、色差符号量計測部１０２からピクチャ内における符号量の総和を出力する構成にしたが、ピクチャ内の符号量をそのまま出力する構成にしても構わない。この場合、より詳細な単位で算術符号化部１００６から出力される符号量の制御を行なうことが可能となる。
【００６１】
比率検出部１０３は、輝度符号量計測部１０１及び、色差符号量計測部１０２から出力される符号量を基に、（数７）を用いて、色差符号量の輝度符号量に対する比率ｒを算出する。そして、算出したｒをレート制御部１０４に出力する。
【００６２】
【数７】
2010183402.tif 000009
【００６３】
なお、色差符号量又は、輝度符号量に重み付けした値を元に、比率ｒを算出する構成にしても構わない。
【００６４】
レート制御部１０４は、従来のレート制御部１００７が行なう動作に加え、さらに、比率検出部１０３の算出したｒに基づき、量子化部１００４において使用される量子化マトリクスの設定変更を行なう。
【００６５】
以下、レート制御部１０４における量子化マトリクスのスケールアップ方法について、図面を参照しながら説明する。
【００６６】
量子化マトリクスのスケールアップ方法は、例えば、ｒが閾値ｒ＿Ｈより大きい場合、色差信号に用いる量子化マトリクスをスケールアップする方法がある。また逆に、ｒが閾値ｒ＿Ｌより小さい場合には、輝度信号に用いる量子化マトリクスをスケールアップする方法がある。なお、閾値ｒ＿Ｈよりも小さく、かつ閾値ｒ＿Ｌよりも大きい場合、量子化マトリクスの設定変更を行なわない構成にしても構わない。
【００６７】
また、量子化マトリクスのスケールアップについては、量子化マトリクスの各要素を大きくする方法であれば、どのようなものを利用しても構わない。
【００６８】
以下、量子化マトリクスの他のスケールアップ方法について図面を参照しながら説明する。
【００６９】
図２は、比率ｒと、乗数値ｍとを紐付けしたテーブルである。図２に示す乗数値ｍは、任意に設定されるパラメータである。
【００７０】
レート制御部１０４は、図２に示すテーブルを用いて、量子化マトリクスのスケールアップを行なう。レート制御部１０４は、スケールアップを行なう際、ｒと紐付けされた乗数値を、基準となる量子化マトリクスに乗算することで、スケールアップ後の量子化マトリクスを設定する。
【００７１】
ここで、図３を用いてレート制御部１０４の量子化マトリクスのスケールアップについて説明する。
【００７２】
図３は、基準となる量子化マトリクス（ａ）と、スケールアップ後の量子化マトリクス（ｂ）示す図である。
【００７３】
例えば、比率検出部１０３において、ｒが例えば０．１８と算出されたことを想定する。レート制御部１０４は、ｒが０．１８であるので、図２に示すテーブルから、ｒが０．１よりも大きく０．２よりも小さい場合の乗数値２を取得する。そして、レート制御部１０４は、図３の（ａ）に示す基準の量子化マトリクスに２を乗算し、図３の（ｂ）に示す量子化マトリクスを設定することになる。
【００７４】
なお、スケールアップに使用する乗数値の決定は、図２に示すテーブルから決定する方法に限定されるものではなく、（数８）に示すような１次関数から決定しても構わない。
【００７５】
【数８】
2010183402.tif 000010
【００７６】
なお、α及び、βは任意に設定可能なパラメータとする。
【００７７】
なお、スケールアップに使用する乗数値は、量子化マトリクスの周波数成分毎に異なる値を定義してもよい。このとき、高周波数成分よりも低周波数成分の乗数値の方が小さな値を持つように設定することにより、人間の視覚的に影響の受けやすい低周波数成分の画質劣化を最小限に抑制しながら、全体としてのビット量を抑制することが可能となる。ここで、具体例として図３（ａ）に示す基準量子化マトリクスの周波数成分毎に異なる値を設定することを考える。この場合、図３（ｃ）のような乗数値テーブルが設定され、この乗数値を基準量子化マトリクスの各要素に乗算する構成になる。乗算した結果、図３（ｄ）に示す量子化マトリクスが構成されることになる。
【００７８】
なお、予めスケールアップを段階的に行った量子化マトリクスを複数定義しておき、比率検出部１０３において算出された比率ｒに応じて前記複数の量子化マトリクスの中から対応するものを選択して符号化に使用するようにしてもよい。これにより、量子化マトリクスを生成するための乗算処理が不要となり処理量の削減を行うことが可能となる。
【００７９】
なお、符号化装置１００は、Ｈ．２６４によって符号化を行なう場合、量子化パラメータを調整することで量子化ステップを変更し、符号化装置１００から出力する色差符号量と、輝度符号量を調整する構成にしても構わない。その場合、レート制御部１０４が、量子化部１００４において設定される量子化パラメータにｑＰ＿Ｏｆｆｓｅｔを利用する方法がある。Ｈ．２６４では、（数１）及び、図９に示す関係が規格で規定されているので、例えば乗数値を２とした場合と同様の効果を得たい場合は、ｑＰ＿Ｏｆｆｓｅｔを６と設定すればよい。
【００８０】
また、より簡略的に処理するために、レート制御部１０４は、図５のようなテーブル値を利用し、比率検出部１０３において算出したｒの集合値に紐付けされたｑＰ＿Ｏｆｆｓｅｔの集合値に含まれる第１の値によって量子化パラメータを調整し、量子化ステップを変更する構成にしても構わない。具体的に、比率検出部１０３においてｒが０．１８と算出された場合、レート制御部１０４は、１から６の範囲に含まれる数値を使用し、量子化ステップを求める動作となる。この場合、ｑＰ＿Ｉが大きな値の場合、例えばｑＰ＿Ｉが３０よりも大きい場合、ｑＰ＿Ｉが６増加してもＱＰ＿Ｃは６増加せずとも、ｑＰ＿Ｏｆｆｓｅｔをある範囲から選択できるため、符号化装置１００から出力される符号量を適切に制御することが可能となる。
【００８１】
ただし、ｑＰ＿Ｉが３４よりも大きい場合、図７よりＱＰ＿Ｃの上限が３９であるため、乗数値が２の値、つまり、量子化パラメータで＋６に相当するＱＰ＿Ｃが４０の値を設定できない。そこで、例えば、ｑＰ＿Ｉが３４以上の値等の、一定値以上にならないよう、デフォルトのｑＰ＿Ｏｆｆｓｅｔの値を調整する構成にする。具体的には、デフォルトのｑＰ＿Ｏｆｆｓｅｔ＝−１２と設定し、これに対して、図３から求めたｑＰ＿Ｏｆｆｓｅｔを加算した値を、実際の処理に用いるｑＰ＿Ｏｆｆｓｅｔとすればよい。なお、量子化部１００４からの出力結果を通常のｑＰ＿Ｏｆｆｓｅｔを用いたときと同じにするため、ｑＰ＿Ｏｆｆｓｅｔのデフォルトの値を−１２、つまり、量子化ステップを１／４にする場合には、量子化部１００４にて設定される量子化マトリクスを４倍にする必要がある。このようにした場合、ｑＰ＿Ｉが３４以上となるのは、（数１）よりＱＰ＿Ｙが４６以上の場合とすることができる。
【００８２】
以上のように、本実施の形態によれば、輝度符号量と色差符号量との比率に応じて、色差もしくは輝度の量子化マトリクスをスケールアップすることで、発生符号量と量子化ステップの積を概ね一定とすることができる。また、主観画質も、極端に色差符号量が多い場合には、色差信号の量子化マトリクスをスケールアップすることで、色差符号量が減り、レート制御動作により相対的に輝度符号量が増えるため、輝度成分の主観画質改善が可能となる。
【００８３】
さらに、Ｈ．２６４では、ｑＰ＿Ｏｆｆｓｅｔを小さな値（−１２）と設定することにより、問題が生じるｑＰ＿Ｉが３４以上をなるべく使わないようにすることで、レート制御を適切に行なうことが可能となる。
【００８４】
なお、上記した通り、ｑＰ＿Ｉが３４以上の場合に問題が生じるので、図２での乗数値を用いたスケールアップ処理を、ｑＰ＿Ｉ≧３４の場合のみ起動するようにしてもよい。
【００８５】
なお、本実施の形態では、輝度符号量と色差符号量を用いて、比率ｒを算出したが、請求項１に記載するように、量子化後の情報に基づき、輝度符号量と色差符号量が算出できればよい。例えば、量子化後の輝度情報の絶対値和と、量子化後の色差情報の絶対値和を用いて、比率ｒを算出するようにしてもよい。また、算術符号化部１００６ではなく、二値化部１００５の出力する二値化符号量のうち、輝度情報に相当する符号量と、色差情報に相当する符号量とより、比率ｒを算出するようにしてもよい。
【００８６】
また、比率検出部１０３での色差符号量として、色差のＵ成分とＶ成分とを独立に扱うようにしてもよい。この場合、色差のＵ成分の符号量と、輝度符号量とより算出した比率ｒ＿Ｕにより、Ｕ信号に適用する量子化マトリクスのスケールアップを行なう。すなわち、Ｕ信号の量子化マトリクスを乗数倍する、もしくは、Ｈ．２６４の場合であれば、Ｕ信号に相当するｑＰ＿Ｏｆｆｓｅｔである ｃｈｒｏｍａ＿ｑｐ＿ｉｎｄｅｘ＿ｏｆｆｓｅｔ を図３〜４の表に基づき設定する。Ｖ成分についても同様であって、色差のＶ成分の符号量と、輝度符号量とより算出したｒ＿Ｖにより、Ｖ信号に適用する量子化マトリクスのスケールアップを行なう。すなわち、Ｖ信号の量子化マトリクスを乗数倍する、もしくは、Ｈ．２６４の場合であれば、Ｖ信号に相当するｑｐ＿Ｏｆｆｓｅｔであるｓｅｃｏｎｄ＿ｃｈｒｏｍａ＿ｑｐ＿ｉｎｄｅｘ＿ｏｆｆｓｅｔ を図３〜４の表に基づき設定する。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明にかかる映像符号化装置は、色差符号量を監視し、その値に応じて量子化マトリクスをスケールアップすることにより、輝度符号量が、色差符号量に比べ、極端に小さくなり画質劣化が生じる、といった課題を解決することができる。特に、低レートにおいて顕著な効果を奏する方式であって、記録媒体に録画可能な動画像の記録時間をより長くすることができる発明であり、産業上の利用可能性は高い。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施の形態１における映像信号符号化装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１における比率ｒと、乗数値ｍとを紐付けしたテーブルを示す図
【図３】本発明の実施の形態１における基準となる量子化マトリクス（ａ）と、スケールアップ後の量子化マトリクス（ｂ）を示す図
【図４】本発明の実施の形態１における比率ｒと、ｑＰ＿Ｏｆｆｓｅｔとの関連性を示すテーブルを示す図
【図５】本発明の実施の形態１におけるｑＰ＿Ｉに依存した比率ｒと、ｑＰ＿Ｏｆｆｓｅｔとの関連性を示すテーブルを示す図
【図６】従来技術における符号化装置の構成図
【図７】ｑＰ＿Ｉと、ＱＰ＿Ｃとの関係を示すテーブルを示す図
【図８】ＱＰ＿Ｃと、ｑＰ＿Ｉと、ＱＰ＿Ｙの増加量を説明するための図
【図９】量子化パラメータと、量子化ステップとの関係を示す図
【符号の説明】
【００８９】
１００  符号化装置
１０１  輝度符号量計測部
１０２  色差符号量計測部
１０３  比率検出部
１０４  レート制御部
１００１  画像並替部
１００２  減算器
１００３  直交変換部
１００４  量子化部
１００５  二値化部
１００６  算術符号化部
１００７  レート制御部
１００８  逆量子化部
１００９  逆直交変換部
１０１０  加算器
１０１１  デブロッキングフィルタ部
１０１２  フレームメモリ
１０１３  動きベクトル検出部
１０１４  動き補償部
１０１５  画面内予測方向検出部
１０１６  画面内予測部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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