(57)【要約】【課題】圧縮符号化された動画像ストリームのビットレート変換後の出力ストリームのビットレートを一定に保つように制御する。【解決手段】符号量削減部において、量子化スケール変更、再量子化時の丸め閾値補正及び離散コサイン変換係数削減による３つの符号量削減方式の組み合わせにより、ビットレート単位を細かく制御できるようにあらかじめ符号量削減パラメータを定め、所定の制御単位毎に目標ビットレートから目標符号量を算出し、目標符号量と出力符号量の誤差の累積から符号量削減パラメータを求めて符号量削減を行い、目標符号量に対して出力符号量の誤差を所定の範囲内に抑えるように符号量制御を行う。また、目標ビットレートが低く、ピクチャタイプによってはビットレートが下げられない場合には、ピクチャタイプごとの目標符号量比率を変更し、ビットストリーム全体の目標ビットレートを一定に保つ。【選択図】図１
2006310912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交変換を用いて圧縮符号化された動画像ビットストリームを、所望のビットレートに変換する動画像ビットレート変換方法であって、
所定の符号量制御単位ごとに動画像ビットストリームの入力符号量と出力符号量をカウントするステップと、
前記入力符号量と所定の符号量削減率から目標符号量を演算するステップと、
前記目標符号量と前記出力符号量との符号量誤差を演算するステップと、
ピクチャタイプごとに前記符号量誤差の累積演算を行うステップと、
前記累積符号量誤差を平滑化するステップと、
前記平滑化した累積符号量誤差から符号量削減パラメータを演算するステップと、
動画像ビットストリームを所定の符号量制御単位ごとに可変長復号化して逆量子化した離散コサイン変換系数列を、前記符号量削減パラメータにより再量子化して離散コサイン変換系数列の削減を行い、可変長符号化することにより符号量削減を行うステップとを備え、
前記符号量削減パラメータは、再量子化時に量子化スケールに加算する値を決定するパラメータと量子化丸め処理時に離散コサイン変換系数列に加算する値を決定するパラメータと離散コサイン変換係数列を削減する数を指定するパラメータとを含み、
符号量削減パラメータを制御することにより、動画像ビットストリームを所望のビットレートに変換する動画像ビットレート変換方法。
【請求項２】
前記符号量削減パラメータは、離散コサイン変換系数列の係数削減による符号量削減を行った後、量子化スケールに値を加算して符号量削減を行うように設定する請求項１に記載の動画像ビットレート変換方法。
【請求項３】
前記符号量削減パラメータは、量子化スケールを１加算して再量子化する際の丸め処理時に、量子化丸め補正値を加算する量子化丸め補正パラメータを変化させた後、量子化スケールを２以上加算するように設定する請求項１に記載の動画像ビットレート変換方法。
【請求項４】
前記符号量削減パラメータは、前記累積符号量誤差をピクチャタイプごとに定めた制御単位符号量で除算することにより求める請求項１に記載の動画像ビットレート変換方法。
【請求項５】
前記制御単位符号量は、制御単位当たりの平均入力符号量を符号量削減パラメータ数で除算し、ピクチャタイプごとの符号量比率を乗算した値である請求項４に記載の動画像ビットレート変換方法。
【請求項６】
前記制御単位符号量は、ピクチャタイプごとの符号量比率を固定の符号量比率として仮定し、あらかじめ定めておく請求項４に記載の動画像ビットレート変換方法。
【請求項７】
前記所定の制御単位は、スライス単位である請求項１に記載の動画像ビットレート変換方法。
【請求項８】
前記所定の制御単位は、マクロブロック単位である請求項１に記載の動画像ビットレート変換方法。
【請求項９】
所定の符号量検出単位ごとに動画像ビットストリームの入力符号量をカウントするステップと、
前記所定の符号量検出単位ごとに動画像ビットストリーム中の可変長符号量をカウントするステップと、
ビットレート削減率、前記入力符号量及び前記可変長符号量から所定の符号量検出単位に非削減ビット列を除く符号量削減率を演算するステップとを備える請求項１に記載の動画像ビットレート変換方法。
【請求項１０】
前記動画像ビットストリームがＭＰＥＧ２−ＴＳである場合には、符号量検出単位ごとのＭＰＥＧ２−ＴＳパケット数をカウントし、
前記ＭＰＥＧ２−ＴＳパケット数から入力符号量を算出して、所定の符号量検出単位に非削減ビット列を除く符号量削減率を演算する請求項９に記載の動画像ビットレート変換方法。
【請求項１１】
前記所定の符号量検出単位はピクチャ単位である請求項９に記載の動画像ビットレート変換方法。
【請求項１２】
前記符号量削減パラメータがあらかじめ設定した下限の値であるにもかかわらず、累積した符号量誤差が所定の符号量制御単位ごとに増加している場合には、ピクチャタイプごとの目標符号量を目標符号量比率により補正し、出力符号量を削減する請求項１に記載の動画像ビットレート変換方法。
【請求項１３】
初期状態においてピクチャタイプごとの目標符号量比率が同一であり、前記符号量削減パラメータがあらかじめ設定した下限の値であるにもかかわらず、累積した符号量誤差が所定の符号量制御単位ごとに増加している場合には、Ｐピクチャの目標符号量比率を下げて出力符号量を削減する請求項１２に記載の動画像ビットレート変換方法。
【請求項１４】
Ｐピクチャの目標符号量をＢピクチャの目標符号量まで下げた時点で、なおかつ累積した符号量誤差が所定の符号量制御単位ごとに増加している場合には、Ｉピクチャの目標符号量比率を下げ、出力符号量を削減する請求項１３に記載の動画像ビットレート変換方法。
【請求項１５】
前記目標符号量比率は、入力ビットストリーム中のＧＯＰ単位ごとにピクチャタイプ別の平均符号量から平均符号量比率を演算し、
前記平均符号量比率をもとに補正するピクチャタイプごとの目標符号量比率を演算する請求項１２に記載の動画像ビットレート変換方法。
【請求項１６】
前記目標符号量比率は、入力されるピクチャタイプごとの符号量比率が固定であると仮定し、
前記ピクチャタイプごとの符号量比率をもとに補正するピクチャタイプごとの目標符号量比率をあらかじめ演算して保有している請求項１２に記載の動画像ビットレート変換方法。
【請求項１７】
１ＧＯＰあるいは複数のＧＯＰを符号量補正単位とし、
前記符号量補正単位ごとに、目標符号量比率により補正した目標符号量と目標符号量の誤差累積して全誤差補正量を演算し、
前記全誤差補正量をピクチャタイプ別目標符号量比率で分割してピクチャタイプ別の誤差補正量を演算し、
次の符号量補正単位で符号量制御単位ごとに前記ピクチャタイプ別の誤差補正量を分散して目標符号量を補正するステップを備える請求項１２に記載の動画像ビットレート変換方法。
【請求項１８】
異なる符号量削減パラメータを用いて符号量削減を行う複数のステップと、
符号量削減を行った複数の出力符号量の中から、目標符号量を下回り、目標符号量に最も近い出力符号量を出力した符号量削減パラメータを選択するステップとを備える請求項１に記載の動画像ビットレート変換方法。
【請求項１９】
異なる符号量削減パラメータを順次用いて符号量制御単位ごとに符号量削減を行うステップと、
符号量制御単位ごとに出力符号量を検出し、符号量削減パラメータとともに保持するステップと、
保持した複数の出力符号量の中から目標符号量を下回り、目標符号量に最も近い出力符号量を出力した符号量削減パラメータ選択するステップとを備える請求項１に記載の動画像ビットレート変換方法。
【請求項２０】
直交変換を用いて圧縮符号化された動画像ビットストリームを入力とし、所望のビットレートに変換して出力する動画像ビットレート変換装置であって、
所定の符号量制御単位ごとに入力された動画像ビットストリームの入力符号量をカウントする入力符号量検出部と、
所定の符号量制御単位ごとに出力する動画像ビットストリームの出力符号量をカウントする出力符号量検出部と、
前記入力符号量と所定の符号量削減率から目標符号量を演算する目標符号量演算部と、
前記目標符号量と前記出力符号量との符号量誤差を演算する符号量誤差演算部と、
ピクチャタイプごとに前記符号量誤差の累積演算を行う符号量誤差累積演算部と、
前記累積した符号量誤差を平滑化する符号量誤差平滑化部と、
前記平滑化した累積符号量誤差から符号量削減パラメータを演算する符号量削減パラメータ演算部と、
動画像ビットストリームを所定の符号量制御単位ごとに可変長復号化して逆量子化した離散コサイン変換系数列を、前記符号量削減パラメータにより再量子化して離散コサイン変換系数列の削減を行い、可変長符号化することにより符号量削減を行う符号量削減部とを有し、
前記符号量削減パラメータは、再量子化時に量子化スケールに加算する値を指定するパラメータと量子化丸め処理時に離散コサイン変換系数列に加算する値を指定するパラメータと離散コサイン変換係数列を削減する数を指定するパラメータとを含む動画像ビットレート変換装置。
【請求項２１】
動画像ビットストリーム及びビットレート削減率を入力とし、
所定の符号量検出単位の先頭を検出する単位コード検出部と、
所定の符号量単位ごとに入力された動画像ビットストリームの入力符号量をカウントする符号量検出部と、
所定の符号量単位ごとに入力された動画像ビットストリームの中の入力可変長符号量をカウントする可変長符号量検出部と、
前記入力符号量、前記入力可変長符号量、及び与えられたビットレート削減率から符号量削減率を演算する符号量削減率演算部とを備え、
前記符号量削減率を前記目標符号量演算部へ出力する請求項２０に記載の動画像ビットレート変換装置。
【請求項２２】
符号量削減パラメータが下限に達したにもかかわらず、累積符号量誤差が増加していると判断した場合に、符号量削減パラメータ演算部から比率変更指示を受け、前記目標符号量のピクチャタイプごとの比率を補正する目標符号量比率補正部と、
前記目標符号量と前記ピクチャタイプごとの比率を補正した目標符号量との符号量誤差を補正する目標符号量誤差補正部とを備え、
前記補正した目標符号量を符号量誤差演算部に出力する請求項２０に記載の動画像ビットレート変換装置。
【請求項２３】
複数の符号量削減パラメータの初期値を記憶する符号量削減パラメータ記憶部と、
前記符号量削減パラメータの初期値あるいは符号量削減パラメータ演算部の出力である符号量削減パラメータを用いてそれぞれ符号量の削減を行う複数の符号量削減部と、
複数の符号量削減部から１つを選択するスイッチ部とを備え、
ビットレート変換時に、前記複数の符号量削減部の出力から目標符号量を下回り、かつ前記所定の目標符号量に最も近い出力符号量を出力する符号量削減部を選択し、
以降選択された符号量削減部は符号量削減パラメータ演算部の出力である符号量削減パラメータを用いて符号量削減を行う請求項２０に記載の動画像ビットレート変換装置。
【請求項２４】
複数の符号量削減パラメータの初期値を記憶する符号量削減パラメータ記憶部と、
前記複数の符号量削減パラメータの初期値を順次用いて制御単位ごとに符号量削減を行う第１の符号量削減部と、
前記第１の符号量削減部の出力符号量をカウントして、符号量削減パラメータとともに保持する出力符号量検出部と、
符号量削減パラメータを用いて符号量削減を行う第２の符号量削減部とを備え、
ビットレート変換時に、所定の目標符号量により、前記複数の符号量削減パラメータを用いて符号量削減を行ったの出力符号量から目標符号量を下回り、かつ前記所定の目標符号量に最も近い出力符号量を出力する符号量削減パラメータを選択し、
前記第２の符号量削減部は、ビットレート変換時に、前記選択した符号量削減パラメータを用い、それ以外の場合は、符号量削減パラメータ演算部の出力である符号量削減パラメータを用いて符号量削減を行う請求項２０に記載の動画像ビットレート変換装置。
【請求項２５】
複数の符号量削減パラメータの初期値を記憶する符号量削減パラメータ記憶部と、
符号量削減パラメータ演算部から与えられる符号量削減パラメータを用いて符号量削減を行う第１の符号量削減部と、
前記符号量削減パラメータの初期値を用いて符号量削減を行う第２の符号量削減部と、
前記第２の符号量削減部が出力した出力ビットストリームの出力符号量を符号量制御単位ごとに検出し、符号量削減パラメータの初期値とともに保持する出力符号量検出保持部とを備え、
ビットレート変換時に、前記出力符号量検出保持部が保持している出力符号量から目標符号量を下回り、目標符号量に最も近い出力符号量を得た符号量削減パラメータを選択し、
前記第１の符号量削減部は、ビットレート変換時のみ、前記選択した符号量削減パラメータを用いて符号量削減を行う請求項２０に記載の動画像ビットレート変換装置。
【請求項２６】
前記請求項１から請求項１９までのいずれかに記載の動画像ビットストリーム変換方法が有する機能の全部または一部をコンピュータで実現するためのプログラムを格納して構成されているプログラム記録媒体。
【請求項２７】
直交変換を用いて圧縮符号化された動画像ビットストリームを入力とし、所望のビットレートに変換して出力する動画像ビットレート変換回路であって、
所定の符号量制御単位ごとに入力された動画像ビットストリームの入力符号量をカウントする入力符号量検出部と、
所定の符号量制御単位ごとに出力する動画像ビットストリームの出力符号量をカウントする出力符号量検出部と、
前記入力符号量と所定の符号量削減率から目標符号量を演算する目標符号量演算部と、
前記目標符号量と前記出力符号量との符号量誤差を演算する符号量誤差演算部と、
ピクチャタイプごとに前記符号量誤差の累積演算を行う符号量誤差累積演算部と、
前記累積した符号量誤差を平滑化する符号量誤差平滑化部と、
前記平滑化した累積符号量誤差から符号量削減パラメータを演算する符号量削減パラメータ演算部と、
動画像ビットストリームを所定の符号量制御単位ごとに可変長復号化して逆量子化した離散コサイン変換系数列を、前記符号量削減パラメータにより再量子化して離散コサイン変換系数列の削減を行い、可変長符号化することにより符号量削減を行う符号量削減部とを有し、
前記符号量削減パラメータは、再量子化時に量子化スケールに加算する値を指定するパラメータと量子化丸め処理時に離散コサイン変換系数列に加算する値を指定するパラメータと離散コサイン変換係数列を削減する数を指定するパラメータとを含む動画像ビットレート変換回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）等で規格化された動画像圧縮技術を用いて圧縮符号化された動画像ビットストリームのビットレートを所望のビットレートにリアルタイム変換する動画像ビットレート変換方法及び動画像ビットレート変換装置に関するものである。特に、動画像ビットストリームの標準規格を満たした上で、符号化した動画像ビットストリームを復号化することなくビットレート変換し、定ビットレートに保つ動画像ビットレート変換方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータやＤＶＤレコーダ等に代表される映像サーバーに蓄積されている圧縮符号化された動画像ビットストリームを、ＬＡＮ等のネットワークを介してクライアントとなる動画像受信端末に伝送する動画像伝送システムが普及し始めている。これらの動画像ビットストリームは、一般的に圧縮符号化方式として離散コサイン変換を用いたＭＰＥＧ１（ＩＳＯ／ＩＥＣ１１１７２）、ＭＰＥＧ２（ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−２）、ＭＰＥＧ４（ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４９６−２）等のＭＰＥＧ規格を用いて圧縮符号化されている。
【０００３】
このような動画像伝送システムにおいて、高画質な動画像ビットストリームを伝送すると、ＭＰＥＧ規格により圧縮符号化されてはいるものの、ネットワークの伝送帯域が不十分であったり、動画像受信端末の性能が受信した動画像ビットストリームを復号するのに十分でなかったりするために、動画像受信端末において受信した動画像をリアルタイムに再生できない場合がある。そこで、ネットワークの監視端末や動画像受信端末からの要求に応じて、映像サーバーに蓄積されている動画像ビットストリームを映像サーバー内やネットワーク上の中継局等においてビットレートを削減して伝送する方法がある。
【０００４】
このように、すでに圧縮符号化されている動画像ビットストリームのビットレートを削減する方法としては特許文献１に記載されている動画像ビットレート変換装置などがある。
【０００５】
図１６は、前記従来の動画像ビットレート変換装置の構成を示すものである。図１６において、従来の動画像ビットレート変換装置１１０は、ＭＰＥＧ２により圧縮符号化された入力ビットストリームｂｓ１を入力とし、入力ビットストリームｂｓ１の可変長復号化を行う可変長復号化部１１１、可変長復号化を行ったビットストリームを逆量子化して離散コサイン係数変換列を出力する逆量子化部１１２、離散コサイン係数変換列を再度量子化スケールで除算して量子化を行う再量子化部１１３、再量子化した離散コサイン係数変換列を可変長符号化して出力ビットストリームｂｓ２を得る可変長符号化部１１４を備え、ビットレートを変換した出力ビットストリームｂｓ２を出力する。
【０００６】
さらに、従来の動画像ビットレート変換装置１１０は再量子化部１１３において再量子化時に用いる量子化スケールを与える符号量制御部１１５を備える。符号量制御部１１５は出力される出力ビットストリームｂｓ２のビットレートが一定になるように符号量制御を行う。
【０００７】
図１７は、従来の動画像ビットレート変換装置の符号量制御部１１５の詳細な動作を示すフローチャートである。図１７を用いて符号量制御部１１５の詳細な動作について説明する。
【０００８】
まず、最初のステップで、Ｉピクチャ、Ｐピクチャ及びＢピクチャの複雑度Ｘｉ、Ｘｐ及びＸｂを、それぞれ以下の式により算出する。
【０００９】
Ｘｉ＝Ｓｉ×Ｑｉ
Ｘｐ＝Ｓｐ×Ｑｐ
Ｘｂ＝Ｓｂ×Ｑｂ
ここで、Ｓｉ、Ｓｐ及びＳｂはそれぞれＩピクチャ、Ｐピクチャ及びＢピクチャの発生符号量であり、Ｑｉ、Ｑｐ及びＱｂはそれぞれＩピクチャ内、Ｐピクチャ内及びＢピクチャ内における全マクロブロックの量子化スケールの平均値である。
【００１０】
また、Ｉピクチャ、Ｐピクチャ及びＢピクチャの複雑度Ｘｉ、Ｘｐ及びＸｂの初期値は、それぞれ以下の式により与えられる。
【００１１】
Ｘｉ＝１６０×Ｒｔａｒｇｅｔ／１１５
Ｘｐ＝６０×Ｒｔａｒｇｅｔ／１１５
Ｘｂ＝４２×Ｒｔａｒｇｅｔ／１１５
次のステップでは、ＧＯＰ内のＩピクチャ、Ｐピクチャ及びＢピクチャに対する割当て符号量Ｔｉ、Ｔｐ及びＴｂをそれぞれ以下の式により算出する。
【００１２】
Ｔｉ＝Ｋｐ・Ｋｂ・Ｘｉ
／（Ｋｐ・Ｋｂ・Ｘｉ＋Ｋｂ・Ｎｐ・Ｘｐ＋Ｋｐ・Ｎｂ・Ｘｂ）×Ｒ
Ｔｐ＝Ｋｂ・Ｘｐ／（Ｋｂ・Ｎｐ・Ｘｐ＋Ｋｐ・Ｎｂ・Ｘｂ）×Ｒ
Ｔｂ＝Ｋｐ・Ｘｂ／（Ｋｐ・Ｎｂ・Ｘｂ＋Ｋｂ・Ｎｐ・Ｘｐ）×Ｒ
ここで、Ｎｐ及びＮｂは、それぞれＧＯＰ内の未符号化のＰピクチャ及びＢピクチャの数であり、また、Ｋｐ及びＫｂは、Ｉピクチャの量子化スケールを基準としたＰピクチャ及びＢピクチャの量子化スケールの比率を示す。実験的に、Ｋｐ＝１．０及びＫｂ＝１．４となる場合に、全体の画質が最適化される。
【００１３】
続くステップでは、ＧＯＰ内の未符号化ピクチャに対する割当て符号量Ｒを算出する。
【００１４】
Ｒ＝Ｒ−Ｓｉ
Ｒ＝Ｒ−Ｓｐ
Ｒ＝Ｒ−Ｓｂ
ここで、Ｓｉ、Ｓｐ及びＳｂは、それぞれ１つ前のピクチャが符号化された時のＩピクチャ、Ｐピクチャ及びＢピクチャの発生符号量であり、符号化するピクチャタイプにより、上に示したいずれかの式を用いる。
【００１５】
また、ＧＯＰの最初のピクチャを符号化するときのＧＯＰ内の未符号化ピクチャに対する割当て符号量Ｒは、以下の式で与えられる。
【００１６】
Ｒ＝Ｒｔａｒｇｅｔ×Ｎ／ｆｒａｍｅ＿ｒａｔｅ＋Ｒ
ここで、ＮはＧＯＰ内のピクチャの総数、ｆｒａｍｅ＿ｒａｔｅはフレームレートで、１秒間に表示される画面の枚数を表す。
【００１７】
次のステップでは、Ｉピクチャ、Ｐピクチャ及びＢピクチャ内のｊ番目のマクロブロックを符号化する時のバッファ占有量ｄｉ（ｊ）、ｄｐ（ｊ）及びｄｂ（ｊ）を、それぞれ以下の式により算出する。
【００１８】
ｄｉ（ｊ）＝ｄｉ（０）＋Ｂ（ｊ−１）−Ｔｉ×（ｊ−１）／ＮＭＢ
ｄｐ（ｊ）＝ｄｐ（０）＋Ｂ（ｊ−１）−Ｔｐ×（ｊ−１）／ＮＭＢ
ｄｂ（ｊ）＝ｄｂ（０）＋Ｂ（ｊ−１）−Ｔｂ×（ｊ−１）／ＮＭＢ
ここで、Ｂ（ｊ−１）は、（ｊ−１）番目のマクロブロックまでの全マクロブロックの発生符号量であり、ＮＭＢはピクチャ内のマクロブロック数である。また、ｄｉ（０）、ｄｐ（０）及びｄｂ（０）は、それぞれＩピクチャ、Ｐピクチャ及びＢピクチャのバッファ占有量の初期値であり、以下の式で与えられる。
【００１９】
ｄｉ（０）＝１０×ｒ／３１
ｄｐ（０）＝Ｋｐ×ｄｉ（０）
ｄｂ（０）＝Ｋｂ×ｄｉ（０）
ここで、ｒはリアクションパラメータと呼ばれ、以下の式で与えられる。
【００２０】
ｒ＝２×Ｒｔａｒｇｅｔ／ｆｒａｍｅ＿ｒａｔｅ
また、Ｉピクチャ、Ｐピクチャ及びＢピクチャの符号化終了時のバッファ占有量、すなわちＮＭＢ番目のマクロブロックを符号化した時のバッファ占有量ｄｉ（ＮＭＢ）、ｄｐ（ＮＭＢ）及びｄｂ（ＮＭＢ）は、ピクチャタイプごとに次回符号化する時のバッファ占有量の初期値ｄｉ（０）、ｄｐ（０）及びｄｂ（０）として用いられる。
【００２１】
次のステップでは、バッファの占有量ｄ（ｊ）から、ピクチャタイプごとにｊ番目のマクロブロックを量子化するための量子化スケールを以下の式により求める。
【００２２】
Ｑ（ｊ）＝ｄ（ｊ）×３１／ｒ
次のステップでは、ピクチャ内のマクロブロックの符号化をＮＭＢ番目のマクロブロックまで終了したか否かを判断し、終了した場合には次のステップへ進み、終了していない場合にはマクロブロック符号化時のバッファ占有量算出ステップへ戻り、以下の処理を繰り返す。
【００２３】
次に、符号化対象のピクチャすべてを符号化し終えたか否かを判断し、すべて符号化し終えている場合には処理を終了し、符号化し終えていない場合にはピクチャ複雑度算出ステップに戻り、以下の処理を繰り返す。
【特許文献１】特開２００１−１２８１７５号公報（第７−８頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
しかしながら、前記従来の動画像ビットレート変換方法においては、原画像からの圧縮符号化を行う際の符号量制御を行っているために、ＧＯＰの構造を解析し、ピクチャタイプごとの複雑度を演算して割当て符号量を求め、バッファ占有量が一定となるように符号量制御を行っている。
【００２５】
このため、ＧＯＰ構造の解析が必要となるため、処理遅延が大きくなり、また回路構成が複雑になるという課題を有していた。
【００２６】
本発明の動画像ビットレート変換方法及び装置は、前記従来の課題を解決するもので、圧縮符号化された動画像ビットストリームの入力符号量情報をもとに目標ビットレートに保った符号量の削減を行うことができ、回路規模を増大させずに符号量削減を行うことが可能な動画像ビットレート変換方法及びその装置、ならびに記録媒体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】
【００２７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の動画像ビットレート変換方法は、所定の符号量制御単位ごとに動画像ビットストリームの入力符号量と出力符号量をカウントするステップと、前記入力符号量と所定の符号量削減率から目標符号量を演算するステップと、前記目標符号量と前記出力符号量との符号量誤差を演算するステップと、ピクチャタイプごとに前記符号量誤差の累積演算を行うステップと、前記累積符号量誤差を平滑化するステップと、前記平滑化した累積符号量誤差からピクチャタイプごとに符号量削減パラメータを演算するステップと、動画像ビットストリームを所定の符号量制御単位ごとに可変長復号化して逆量子化した離散コサイン変換系数列を、前記符号量削減パラメータにより再量子化して離散コサイン変換系数列の削減を行い、可変長符号化することにより符号量削減を行うステップとを備え、前記符号量削減パラメータは、再量子化時に量子化スケールに加算する値を指定するパラメータと量子化丸め処理時に離散コサイン変換系数列に加算する値を指定するパラメータと離散コサイン変換係数列を削減する数を指定するパラメータとを含み、符号量削減パラメータを制御することにより、動画像ビットストリームを所望のビットレートに変換するようにしたものである。
【００２８】
この方法により、あらかじめ細かいビットレート単位で符号量制御できるように符号量削減パラメータを設定しているので、所定の符号量制御単位ごとに低遅延の処理で所望のビットレートに保つように最適な符号量制御を行うことができる。
【００２９】
本発明の請求項２に記載の動画像ビットレート変換方法は、符号量削減パラメータを、離散コサイン変換系数列の係数削減による符号量削減を行った後、量子化スケールに値を加算して符号量削減を行うように設定するようにしたものである。
【００３０】
この方法により、符号量削減指示を行う符号量削減パラメータを細かいビットレート単位で設定することができる。
【００３１】
本発明の請求項３に記載の動画像ビットレート変換方法は、符号量削減パラメータを、量子化スケールを１加算して再量子化する際の丸め処理時に、量子化丸め補正値を加算する量子化丸め補正パラメータを変化させた後、量子化スケールを２以上加算するように設定するようにしたものである。
【００３２】
この方法により、符号量削減指示を行う符号量削減パラメータを細かいビットレート単位で設定することができる。
【００３３】
本発明の請求項４に記載の動画像ビットレート変換方法は、符号量削減パラメータを、累積符号量誤差をピクチャタイプごとに定めた制御単位符号量で除算することにより求めるようにしたものである。
【００３４】
この方法により、ピクチャタイプごとにそれぞれのピクチャの符号量特性に応じて符号量制御を行うことができる。
【００３５】
本発明の請求項５に記載の動画像ビットレート変換方法は、制御単位符号量を、制御単位当たりの平均入力符号量を符号量削減パラメータ数で除算し、ピクチャタイプごとの符号量比率を乗算した値であるように設定するようにしたものである。
【００３６】
この方法により、ピクチャタイプごとにそれぞれのピクチャの符号量特性に応じて符号量制御を行うことができる。
【００３７】
本発明の請求項６に記載の動画像ビットレート変換方法は、制御単位符号量は、ピクチャタイプごとの符号量比率を固定の符号量比率として仮定し、あらかじめ定めておくように設定するようにしたものである。
【００３８】
この方法により、符号量を検出するごとに符号量比率を演算する必要がなくなるので、回路規模を削減することができる。
【００３９】
本発明の請求項７に記載の動画像ビットレート変換方法は、所定の制御単位は、スライス単位であるように設定するようにしたものである。
【００４０】
この方法により、スライス単位で符号量制御を行うことができ、ビットレート変換の処理遅延を小さくすることができる。
【００４１】
本発明の請求項８に記載の動画像ビットレート変換方法は、所定の制御単位は、マクロブロック単位であるように設定するようにしたものである。
【００４２】
この方法により、マクロブロック単位で符号量制御を行うことができ、ビットレート変換の処理遅延を小さくすることができる。
【００４３】
本発明の請求項９に記載の動画像ビットレート変換方法は、所定の符号量検出単位ごとに動画像ビットストリームの入力符号量をカウントするステップと、前記所定の符号量検出単位ごとに動画像ビットストリーム中の可変長符号量をカウントするステップと、ビットレート削減率、前記入力符号量及び前記可変長符号量から所定の符号量検出単位に非削減ビット列を除く符号量削減率を演算するようにしたものである。
【００４４】
この方法により、非削減ビット列を除く正確な符号量削減率を元に符号量制御を行うことができ、所望の目標ビットレートに符号量削減したビットストリームを出力することができる。
【００４５】
本発明の請求項１０に記載の動画像ビットレート変換方法は、動画像ビットストリームがＭＰＥＧ２−ＴＳである場合には、符号量検出単位ごとのＭＰＥＧ２−ＴＳパケット数をカウントし、ＭＰＥＧ２−ＴＳパケット数から入力符号量を算出して、所定の符号量検出単位に非削減ビット列を除く符号量削減率を演算するようにしたものである。
【００４６】
この方法により、入力ビットストリームがＭＰＥＧ２−ＴＳであっても、非削減ビット列を除く正確な符号量削減率を元に符号量制御を行うことができ、所望の目標ビットレートに符号量削減したビットストリームを出力することができる。
【００４７】
本発明の請求項１１に記載の動画像ビットレート変換方法は、所定の符号量検出単位はピクチャ単位であるように設定したものである。
【００４８】
この方法により、ピクチャ単位ごとに所望の目標ビットレートを出力するための符号量削減率を求めることができる。
【００４９】
本発明の請求項１２に記載の動画像ビットレート変換方法は、符号量削減パラメータがあらかじめ設定した下限の値であるにもかかわらず、累積した符号量誤差が所定の符号量制御単位ごとに増加している場合には、ピクチャタイプごとの目標符号量を目標符号量比率により補正し、出力符号量を削減するようにしたものである。
【００５０】
この方法により、目標ビットレートが低く、ピクチャタイプによっては符号量を削減できない場合においても、ピクチャタイプごとの目標符号量比率を補正することにより、ビットストリーム全体のビットレートを所望の目標ビットレートに削減することができる。
【００５１】
本発明の請求項１３に記載の動画像ビットレート変換方法は、初期状態においてピクチャタイプごとの目標符号量比率が同一であり、前記符号量削減パラメータがあらかじめ設定した下限の値であるにもかかわらず、累積した符号量誤差が所定の符号量制御単位ごとに増加している場合には、Ｐピクチャの目標符号量比率を下げて出力符号量を削減するようにしたものである。
【００５２】
この方法により、目標ビットレートが低く、ピクチャタイプによっては符号量を削減できない場合においても、Ｐピクチャの目標符号量比率を削減することにより、最低限の画質を保ったまま、ビットストリーム全体のビットレートを所望の目標ビットレートに削減することができる。
【００５３】
本発明の請求項１４に記載の動画像ビットレート変換方法は、Ｐピクチャの目標符号量をＢピクチャの目標符号量まで下げた時点で、なおかつ累積した符号量誤差が所定の符号量制御単位ごとに増加している場合には、Ｉピクチャの目標符号量比率を下げて出力符号量を削減するようにしたものである。
【００５４】
この方法により、目標ビットレートが低く、Ｐピクチャの目標符号量比率を下げただけでは符号量を削減できない場合においても、Ｉピクチャの目標符号量比率を削減することにより、ビットストリーム全体のビットレートを所望の目標ビットレートに削減することができる。
【００５５】
本発明の請求項１５に記載の動画像ビットレート変換方法は、前記目標符号量比率を、入力ビットストリーム中のＧＯＰ単位ごとにピクチャタイプ別の平均符号量から平均符号量比率を演算し、前記平均符号量比率をもとに補正するピクチャタイプごとの目標符号量比率を演算するようにしたものである。
【００５６】
この方法により、ビットストリーム中のピクチャタイプごとの符号量比率特性に応じた目標符号量比率の補正値を求めることができる。
【００５７】
本発明の請求項１６に記載の動画像ビットレート変換方法は、前記目標符号量比率を、入力されるピクチャタイプごとの符号量比率が固定であると仮定し、前記ピクチャタイプごとの符号量比率をもとに補正するピクチャタイプごとの目標符号量比率をあらかじめ演算して保有するようにしたものである。
【００５８】
この方法により、符号量検出ごとに目標符号量補正値を演算する必要がなく、回路規模を削減することができる。
【００５９】
本発明の請求項１７に記載の動画像ビットレート変換方法は、１ＧＯＰあるいは複数のＧＯＰを符号量補正単位とし、前記符号量補正単位ごとに、目標符号量比率により補正した目標符号量と目標符号量の誤差累積して全誤差補正量を演算し、前記全誤差補正量をピクチャタイプ別目標符号量比率で分割してピクチャタイプ別の誤差補正量を演算し、次の符号量補正単位で符号量制御単位ごとに前記ピクチャタイプ別の誤差補正量を分散して目標符号量を補正するようにしたものである。
【００６０】
この方法により、１ＧＯＰあるいは複数のＧＯＰ単位で生ずる目標符号量の誤差を補正することができる。
【００６１】
本発明の請求項１８に記載の動画像ビットレート変換方法は、異なる符号量削減パラメータを用いて符号量削減を行う複数のステップと、符号量削減を行った複数の出力符号量の中から、目標符号量を下回り、目標符号量に最も近い出力符号量を出力した符号量削減パラメータを選択するステップとを備えるようにしたものである。
【００６２】
この方法により、ビットレート変換直後の符号量削減パラメータとして、元のビットレートから符号量制御を行う場合と比較して、高速かつ安定的に引き込む符号量制御が可能となる。また、ビットレート変換直後に、目標符号量より低い出力符号量のビットストリームを出力しているので、ネットワークの伝送帯域が不足している場合などには有効である。
【００６３】
本発明の請求項１９に記載の動画像ビットレート変換方法は、異なる符号量削減パラメータを順次用いて符号量制御単位ごとに符号量削減を行うステップと、符号量制御単位ごとに出力符号量を検出し、符号量削減パラメータとともに保持するステップと、保持した複数の出力符号量の中から目標符号量を下回り、目標符号量に最も近い出力符号量を出力した符号量削減パラメータ選択するステップとを備えるようにしたものである。
【００６４】
この方法により、ビットレート変換直後の符号量削減パラメータとして、元のビットレートから符号量制御を行う場合と比較して、高速かつ安定的に引き込む符号量制御が可能となる。また、ビットレート変換直後に、目標符号量より低い出力符号量のビットストリームを出力しているので、ネットワークの伝送帯域が不足している場合などには有効である。
【００６５】
本発明の請求項２０に記載の動画像ビットレート変換装置は、直交変換を用いて圧縮符号化された動画像ビットストリームを入力とし、所望のビットレートに変換して出力する動画像ビットレート変換装置であって、所定の符号量制御単位ごとに入力された動画像ビットストリームの入力符号量をカウントする入力符号量検出部と、所定の符号量制御単位ごとに出力する動画像ビットストリームの出力符号量をカウントする出力符号量検出部と、前記入力符号量と与えられた符号量削減率から目標符号量を演算する目標符号量演算部と、前記目標符号量と前記出力符号量の符号量誤差を演算する符号量誤差演算部と、ピクチャタイプごとに前記符号量誤差の累積演算を行う符号量誤差累積演算部と、前記累積した符号量誤差を平滑化する符号量誤差平滑化部と、前記平滑化した累積符号量誤差から符号量削減パラメータを演算する符号量削減パラメータ演算部と、動画像ビットストリームを所定の符号量制御単位ごとに可変長復号化して逆量子化した離散コサイン変換系数列を、前記符号量削減パラメータにより再量子化して離散コサイン変換系数列の削減を行い、可変長符号化することにより符号量削減を行う符号量削減部とを有し、前記符号量削減パラメータは、再量子化時に量子化スケールに加算する値を指定するパラメータと量子化丸め処理時に離散コサイン変換系数列に加算する値を指定するパラメータと離散コサイン変換係数列を削減する数を指定するパラメータとを含むように設定したものである。
【００６６】
本構成により、あらかじめ細かいビットレート単位で符号量制御できるように符号量削減パラメータを設定しているので、所定の符号量制御単位ごとに低遅延の処理で所望のビットレートに保つように符号量制御を行い、目標ビットレートに変換した動画像ビットストリームを出力することができる。
【００６７】
本発明の請求項２１に記載の動画像ビットレート変換装置は、動画像ビットストリーム及びビットレート削減率を入力とし、所定の符号量検出単位の先頭を検出する単位コード検出部と、所定の符号量単位ごとに入力された動画像ビットストリームの入力符号量をカウントする符号量検出部と、所定の符号量単位ごとに入力された動画像ビットストリームの中の入力可変長符号量をカウントする可変長符号量検出部と、前記入力符号量、前記入力可変長符号量、及び与えられたビットレート削減率から符号量削減率を演算する符号量削減率演算部とを備え、前記符号量削減率を前記目標符号量演算部へ出力するように設定したものである。
【００６８】
本構成により、非削減ビット列を除く正確な符号量削減率を元に符号量制御を行うことができ、所望の目標ビットレートに符号量削減したビットストリームを出力することができる。
【００６９】
本発明の請求項２２に記載の動画像ビットレート変換装置は、請求項２０に記載の動画像ビットレート変換装置において、符号量削減パラメータが下限に達したにもかかわらず、累積符号量誤差が増加していると判断した場合に、符号量削減パラメータ演算部から比率変更指示を受け、前記目標符号量のピクチャタイプごとの比率を補正する目標符号量比率補正部と、前記目標符号量と前記ピクチャタイプごとの比率を補正した目標符号量との符号量誤差を補正する目標符号量誤差補正部とを備え、前記補正した目標符号量を符号量誤差演算部に出力するように設定したものである。
【００７０】
本構成により、目標ビットレートが低く、ピクチャタイプによっては符号量を削減できない場合においても、ピクチャタイプごとの目標符号量比率を補正することにより、ビットストリーム全体のビットレートを所望の目標ビットレートに削減することができる。
【００７１】
本発明の請求項２３に記載の動画像ビットレート変換装置は、請求項２０に記載の動画像ビットレート変換装置において、複数の符号量削減パラメータの初期値を記憶する符号量削減パラメータ記憶部と、前記符号量削減パラメータの初期値あるいは符号量削減パラメータ演算部の出力である符号量削減パラメータを用いてそれぞれ符号量の削減を行う複数の符号量削減部と、複数の符号量削減部から１つを選択するスイッチ部とを備え、ビットレート変換時に、前記複数の符号量削減部の出力から目標符号量を下回り、かつ目標符号量に最も近い出力符号量を出力する符号量削減部を選択し、以降選択された符号量削減部は符号量削減パラメータ演算部の出力である符号量削減パラメータを用いて符号量削減を行うように設定したものである。
【００７２】
本構成により、ビットレート変換直後の符号量削減パラメータとして、元のビットレートから符号量制御を行う場合と比較して、高速かつ安定的に引き込む符号量制御が可能となる。
【００７３】
本発明の請求項２４に記載の動画像ビットレート変換装置は、請求項２０に記載の動画像ビットレート変換装置において、複数の符号量削減パラメータの初期値を記憶する符号量削減パラメータ記憶部と、前記複数の符号量削減パラメータの初期値を順次用いて制御単位ごとに符号量削減を行う第１の符号量削減部と、前記第１の符号量削減部の出力符号量をカウントして、符号量削減パラメータとともに保持する出力符号量検出部と、符号量削減パラメータを用いて符号量削減を行う第２の符号量削減部とを備え、ビットレート変換時に、与えられた目標符号量により、前記複数の符号量削減パラメータを用いて符号量削減を行ったの出力符号量から目標符号量を下回り、かつ目標符号量に最も近い出力符号量を出力する符号量削減パラメータを選択し、前記第２の符号量削減部は、ビットレート変換時に、前記選択した符号量削減パラメータを用い、それ以外の場合は、符号量削減パラメータ演算部の出力である符号量削減パラメータを用いて符号量削減を行うように設定したものである。
【００７４】
本構成により、ビットレート変換直後の符号量削減パラメータとして、元のビットレートから符号量制御を行う場合と比較して、高速かつ安定的に引き込む符号量制御が可能となる。
【００７５】
本発明の請求項２５に記載の動画像ビットレート変換装置は、請求項２０に記載の動画像ビットレート変換装置において、複数の符号量削減パラメータの初期値を記憶する符号量削減パラメータ記憶部と、符号量削減パラメータ演算部から与えられる符号量削減パラメータを用いて符号量削減を行う第１の符号量削減部と、前記符号量削減パラメータの初期値を用いて符号量削減を行う第２の符号量削減部と、前記第２の符号量削減部が出力した出力ビットストリームの出力符号量を符号量制御単位ごとに検出し、符号量削減パラメータの初期値とともに保持する出力符号量検出保持部とを備え、ビットレート変換時に、前記出力符号量検出保持部が保持している出力符号量から目標符号量を下回り、目標符号量に最も近い出力符号量を得た符号量削減パラメータを選択し、前記第１の符号量削減部は、ビットレート変換時のみ、前記選択した符号量削減パラメータを用いて符号量削減を行うように設定したものである。
【００７６】
本構成により、ビットレート変換直後の符号量削減パラメータとして、元のビットレートから符号量制御を行う場合と比較して、高速かつ安定的に引き込む符号量制御が可能となる。
【００７７】
本発明の請求項２６に記載のプログラム記録媒体は、請求項１から請求項１８までのいずれかに記載の動画像ビットストリーム変換方法が有する機能の全部または一部をコンピュータで実現するためのプログラムを格納するようにしたものである。
【００７８】
本構成により、動画像ビットストリーム変換方法をハードウェアだけでなく、ソフトウェアで実現可能となる。
【００７９】
本発明の請求項２７に記載の集積回路は、直交変換を用いて圧縮符号化された動画像ビットストリームを入力とし、請求項１から請求項１９までのいずれかに記載の動画像ビットストリーム変換方法が有する機能の全部または一部を集積化した回路で実現し、所望のビットレートに変換した動画像ビットストリームを出力するようにしたものである。
【００８０】
本構成により、動画像ビットストリーム変換方法を集積化することにより、機器の小型化及び大幅なコストダウンが可能となる。
【発明の効果】
【００８１】
本発明の動画像ビットレート変換方法によれば、動画像ビットストリームの入力符号量情報を元に、符号量制御単位ごとに入力符号量と符号量削減率から目標符号量を演算し、目標符号量と出力符号量の符号量誤差から符号量削減パラメータを符号量制御単位ごとに設定することができるので、簡単な回路構成で符号量制御を行い、目標ビットレートに符号量を削減することが可能となる。
【００８２】
さらに、本発明の動画像ビットレート変換方法によれば、量子化スケール変更、再量子化時の丸め閾値補正及び離散コサイン変換係数削による３つの符号量削減方式の組み合わせにより、ビットレート単位を細かく制御できるようにあらかじめ符号量削減パラメータを定めているので、目標ビットレートを一定に保つために最適な符号量制御を行うことが可能となる。
【００８３】
また、本発明の動画像ビットレート変換方法によれば、目標ビットレートが低く、ピクチャタイプによってはビットレートが下げられない場合には、ピクチャタイプごとの目標符号量比率を変更することで、最低限の画質を保ったまま、目標ビットレートに符号量削減を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８４】
以下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。
【００８５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における動画像ビットレート変換装置の構成を示す。動画像ビットレート変換装置１００は、入力された入力ビットストリームｂｓ１を所定の目標ビットレートＲ＿ｔａｒｇｅｔを有する出力ビットストリームｂｓ２に変換して出力する。入力ビットストリームｂｓ１は、例えば直交変換を用いた動画像圧縮方式であるＭＰＥＧ２を用いて圧縮符号化された情報ストリーム、あるいは前記ＭＰＥＧ２を用いて圧縮符号化された情報ストリームをパケット化したＭＰＥＧ２−ＰＳ（ＭＰＥＧ２  Ｐｒｏｇｒａｍ  Ｓｔｒｅａｍ）、あるいはＭＰＥＧ２−ＴＳ（ＭＰＥＧ２  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｓｔｒｅａｍ）などである。
【００８６】
図１８は、以下で説明する各実施の形態において取り扱う圧縮符号化された動画像ビットストリームの階層構造を説明した図である。ここでは、一例としてＭＰＥＧ２のビットストリームの説明を行う。図１８において、ＭＰＥＧ２はシーケンス層、ＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐ  ｏｆ  Ｐｉｃｔｕｒｅｓ）層、ピクチャ層、スライス層、マクロブロック層、ブロック層により構成される。本実施の形態において、ビットの削減を行うのはブロック層の可変長符号であり、それ以外の付加情報の削減は行わない。スライスヘッダ及びマクロブロックヘッダは量子化スケールコードを含み、当該スライス及びマクロブロックを量子化した時の量子化ステップを表す。
【００８７】
図１において、動画像ビットレート変換装置１００は、入力ビットストリームｂｓ１を入力とし、入力ビットストリームｂｓ１の符号量を削減して出力ビットストリームｂｓ２を出力する符号量削減部１０、所定の制御単位ごとに入力ビットストリームｂｓ１の符号量を検出する入力符号量検出部２０、所定の制御単位ごとに出力ビットストリームｂｓ２のビットレートを検出する出力符号量検出部３０、所定の制御単位ごとに目標符号量を演算する目標符号量演算部４０、入力符号量と出力符号量の誤差を演算する符号量誤差演算部５１、符号量誤差を累積演算する符号量誤差累積演算部５２、累積符号量誤差を平滑化する符号量誤差平滑化部５３、及びレート変換パラメータを演算する符号量削減パラメータ演算部５４により構成され、出力ビットストリームｂｓ２を出力する。
【００８８】
図２に、符号量削減部１０の詳細な構成を示す。符号量削減部１０は、入力ビットストリームｂｓ１を入力とし、可変長復号化部１１、逆量子化部１２、再量子化部１３、係数削減部１４、可変長符号化部１５から構成され、出力ビットストリームｂｓ２を出力する。再量子化部１３及び係数削減部１４は、出力ビットストリームのビットレートが所望のビットレートを保つように、図１に示す動画像ビットレート変換装置１００の符号量削減パラメータ演算部５４から符号量削減パラメータによる指示を受け、所定の符号量削減パラメータを用いて各々の処理を行う。
【００８９】
以上のように構成された動画像ビットレート変換装置１００の詳細な動作について説明する。動画像ビットレート変換装置１００に入力された入力ビットストリームｂｓ１は、まず入力符号量検出部２０に入力される。
【００９０】
入力符号量検出部２０は、所定の制御単位ごとに入力ビットストリームｂｓ１の符号量をカウントし、そのカウント結果、すなわち所定の制御単位ごとの入力符号量を目標符号量演算部４０に出力する。ここで、所定の制御単位とは、ＭＰＥＧ２で定義されるストリーム構造のレイヤ単位であり、例えば、ピクチャ、スライスあるいはマクロブロック等の機能単位ごとに分割された単位である。以降、所定の制御単位をスライス単位として説明する。但し、制御単位はスライスに限定されるものではなく、マクロブロック単位であってもよい。
【００９１】
入力ビットストリームｂｓ１は、同時に符号量削減部１０に入力される。符号量削減部１０は、符号量削減パラメータ演算部５４からの指示により、所定の符号量削減パラメータを用いて符号量の削減を行う。図２に示す符号量削減部１０の詳細な構成において、可変長復号化部１１は、入力された入力ビットストリームｂｓ１の可変長復号を行い、離散コサイン変換係数列を得て、逆量子化部１２に出力する。
【００９２】
逆量子化部１２は、可変長復号化部１１で得られた離散コサイン変換係数列をビットストリーム中に記載されている量子化スケールにより逆量子化する。逆量子化部１２はこの逆量子化された離散コサイン変換系数列を再量子化部１３に出力する。
【００９３】
再量子化部１３は、逆量子化部１２で逆量子化の際に用いた量子化スケールに、符号量削減パラメータ演算部５４より与えられた符号量削減パラメータで示された量子化パラメータ値を加算した量子化スケールにより離散コサイン変換系数列を再量子化する。再量子化部１３は、再量子化した離散コサイン変換系数列を係数削減部１４へ出力する。
【００９４】
係数削減部１４は、再量子化した離散コサイン変換系数列を、符号量削減パラメータ演算部５４より与えられた符号量削減パラメータで示された係数削減パラメータにより削減する。
【００９５】
この時、離散コサイン変換係数列を削減する方法について、図３を用いて説明する。図３は、現動画像を８画素×８ラインのブロックごとに分割して離散コサイン変換を行い、量子化した後、可変長符号化を行う際の離散コサイン変換係数のスキャン順序を示す。図３（ａ）はジグザグスキャンの順序を示す図であり、図３（ｂ）はオルタネートスキャンの順序を示す図である。これらのスキャン順序はＭＰＥＧ２により規格化されており、いずれのスキャン順序が採用されているかはビットストリーム中に記載されている。係数削減部１４において、符号量削減パラメータの係数削減パラメータにより、スキャン順における所定の番号以降の離散コサイン変換系数列を０として、可変長符号化することにより、ビットレートを削減することが可能となる。
【００９６】
係数削減部１４は、係数削減パラメータにより所定のスキャン順番号以降の離散コサイン変換係数を０に変換した離散コサイン変換系数列を可変長符号化部１５へ出力する。
【００９７】
可変長符号化部１５は、離散コサイン変換系数列を可変長符号化し、ビットレートを変換した出力ビットストリームｂｓ２を出力する。
【００９８】
次に、目標符号量演算部４０は、制御単位ごとの入力符号量と符号量削減率を乗算することにより目標符号量を演算する。符号量削減率は図示しないビットレート制御部などから与えられ、所望のビットレートを入力ビットストリームｂｓ１の平均ビットレートで除算する方法により求めることができる。制御単位ごとに目標符号量を求めることで、ＧＯＰの構造を解析して目標符号量を割り当てる必要がなく、制御単位を最小単位として符号量制御を行うことができる。目標符号量演算部４０は、求めた目標符号量を符号量誤差演算部５１へ出力する。
【００９９】
出力符号量検出部３０は、入力符号量検出部２０と同様、所定の制御単位ごとに符号量削減部１０より出力されたビットストリームｂｓ２の符号量をカウントする。カウントした出力符号量は符号量誤差演算部５１へ出力する。
【０１００】
符号量誤差演算部５１は、入力ビットストリームｂｓ１を制御単位ごとに分割した入力符号量に対する目標符号量と、出力ビットストリームｂｓ２中の同一制御単位における出力符号量の誤差符号量を演算する。例えば、制御単位をスライス単位とすれば、入力ビットストリームｂｓ１中のＧＯＰの先頭からｍ番目のピクチャのｎ番目のスライスの目標符号量がＳｔａｒｇｅｔ（ｍ，ｎ）であり、出力ビットストリームｂｓ２のＧＯＰの先頭からｍ番目のピクチャのｎ番目のスライスの出力符号量がＳｏｕｔ（ｍ，ｎ）である場合、Ｓｔａｒｇｅｔ（ｍ，ｎ）−Ｓｏｕｔ（ｍ，ｎ）を演算する。符号量誤差演算部５１は求めた符号量誤差を符号量誤差累積演算部５２に出力する。
【０１０１】
符号量誤差累積演算部５２は、符号量誤差演算部５１で求めた符号量誤差をピクチャタイプごとに累積する。すなわち、Ｉピクチャ、Ｐピクチャ及びＢピクチャのそれぞれのピクチャタイプに関して、符号量誤差演算部５１から出力されるスライス単位ごとの符号量誤差を累積し、その演算結果である累積符号量誤差を符号量誤差平滑化部５３へ出力する。
【０１０２】
符号量誤差平滑化部５３は、符号量誤差累積演算部５２で求めたピクチャタイプごとの累積符号量誤差のばらつきを抑えるために、ピクチャタイプごとにフィルタ等を用いて累積符号量誤差を平滑化する。
【０１０３】
図７は、符号量誤差平滑化部５３の詳細な構成の一例を示す図である。図７に示す構成は、フィードバックループで用いられるループフィルタであり、低域通過フィルタの一種である。Ｇ１及びＧ２はフィルタのゲインを表しており、動画像ビットレート変換装置のシステム要求に応じて、出力符号量のフィードバックを含めた２次系のフィードバックループのモデル解析結果より求めることができる。
【０１０４】
符号量削減パラメータ演算部５４は、符号量誤差平滑化部５３により平滑化した累積符号量誤差から符号量削減パラメータを求める。符号量削減パラメータは、符号量誤差平滑化部５３の出力である累積符号量誤差をピクチャタイプ別に定めた制御単位符号量で除算することにより求める。この演算により、出力符号量を目標符号量との符号量誤差を補正するための符号量削減パラメータの差分を求めることができ、求めた符号量削減パラメータを用いて符号量削減部１０で符号量を削減することにより、出力符号量を目標符号量に近づけるように符号量制御を行うことができる。
【０１０５】
ここで、制御単位符号量は、ピクチャタイプ別に以下のように定義する。
【０１０６】
Ｕｉ＝Ｒｉｎ／ｆｒａｍｅ＿ｒａｔｅ／Ｎｃｕ／Ｎｒｃｐ×Ｋｉ
Ｕｐ＝Ｒｉｎ／ｆｒａｍｅ＿ｒａｔｅ／Ｎｃｕ／Ｎｒｃｐ×Ｋｐ
Ｕｂ＝Ｒｉｎ／ｆｒａｍｅ＿ｒａｔｅ／Ｎｃｕ／Ｎｒｃｐ×Ｋｂ
上式において、Ｕｉ、Ｕｐ、ＵｂはＩピクチャ、Ｐピクチャ及びＢピクチャの制御単位符号量、Ｒｉｎは入力ビットストリームｂｓ１のビットレート、ｆｒａｍｅ＿ｒａｔｅは入力ビットストリームｂｓ１のフレームレート、Ｎｃｕはピクチャ内の制御単位数、Ｎｒｃｐは符号量削減パラメータ数、Ｋｉ、Ｋｐ、ＫｂはＩピクチャ、Ｐピクチャ及びＢピクチャの符号量比率である。ピクチャ内の制御単位数Ｎｃｕは制御単位がスライス単位である場合には、ピクチャ内のスライス数であり、制御単位がマクロブロック単位である場合には、ピクチャ内のマクロブロック数となる。
【０１０７】
ピクチャタイプごとの符号量比率Ｋｉ、Ｋｐ及びＫｂは以下の手順により求める。まず、ＧＯＰ単位の平均入力符号量Ｓｇｏｐは、
Ｓｇｏｐ＝Ｓｉ×Ｎｉ＋Ｓｐ×Ｎｐ＋Ｓｂ×Ｎｂ
また、平均ピクチャ数Ｎｇｏｐは、
Ｎｇｏｐ＝Ｎｉ＋Ｎｐ＋Ｎｂ
となる。上式において、Ｓｉ、Ｓｐ及びＳｂはそれぞれＩピクチャ、Ｐピクチャ及びＢピクチャの平均入力符号量であり、Ｎｉ、Ｎｐ及びＮｂはそれぞれＩピクチャ、Ｐピクチャ及びＢピクチャの平均ピクチャ数である。この時、Ｉピクチャ、Ｐピクチャ及びＢピクチャの符号量比率はそれぞれ以下の式により算出することができる。
【０１０８】
Ｋｉ＝Ｓｉ／Ｓｇｏｐ×Ｎｇｏｐ
Ｋｐ＝Ｓｐ／Ｓｇｏｐ×Ｎｇｏｐ
Ｋｂ＝Ｓｂ／Ｓｇｏｐ×Ｎｇｏｐ
なお、上記においてはピクチャタイプごとの符号量比率Ｋｉ、Ｋｐ、Ｋｂを入力ビットストリームｂｓ１中のＩピクチャ、Ｐピクチャ、及びＢピクチャのそれぞれの平均符号量を元に算出したが、入力ビットストリームｂｓ１における前ＧＯＰ中のＩピクチャ、Ｐピクチャ、及びＢピクチャの符号量として算出しても良い。
【０１０９】
また、あらかじめＩピクチャ、Ｐピクチャ、及びＢピクチャの符号量比率を固定の比率、例えば、４：２：１と想定し、上記式の平均符号量に代入して算出しても良い。Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、及びＢピクチャの符号量比率を４：２：１、ピクチャ数を１：４：１０と想定した場合、Ｋｉ、Ｋｐ、及びＫｂの値は上式による演算を省略して、あらかじめ以下のように定めることができる。
【０１１０】
Ｋｉ＝２．７２７
Ｋｐ＝１．３６３
Ｋｂ＝０．６８２
次に、符号量削減パラメータについて説明する。符号量削減パラメータは、量子化パラメータ、量子化丸め補正パラメータ及び係数削減パラメータの３つの変数により構成される。
【０１１１】
量子化パラメータは、逆量子化部１２において、逆量子化時に用いた量子化スケールに加算する値で、再量子化部１３において再量子化時に量子化スケールとして用いる。例えば、入力ビットストリームｂｓ１の１マクロブロックの量子化スケールが３であり、量子化パラメータが１である場合には、再量子化部１３において、再量子化時に用いる量子化スケールは４となる。量子化スケールに量子化パラメータを加算した値が量子化スケールの最大値である３１を超える場合には再量子化時の量子化スケールとして３１を用いることとする。
【０１１２】
係数削減パラメータは、係数削減部１４において、離散コサイン変換系数列を０に変換するスキャン順の所定の番号をあらかじめ定めた変数である。図４に、係数削減パラメータの一例を示す。図４（ａ）はジグザグスキャン、図４（ｂ）はオルタネートスキャンを用いた場合の係数削減パラメータと０に変換する離散コサイン変換系数列のスキャン順番号を示している。例えば、ジグザグスキャンを用いている場合に、係数削減パラメータが１の場合は、図３（ａ）におけるスキャン順番号の５８以降の離散コサイン変換係数をすべて０にする。オルタネートスキャンを用いている場合に、係数削減パラメータが２の場合は、図３（ｂ）におけるスキャン順番号の５２以降の離散コサイン変換係数をすべて０にする。
【０１１３】
図５は、ＣＣＩＲ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｒａｄｉｏ  Ｃｏｎｓｕｌｔａｔｉｖｅ  Ｃｏｍｉｔｔｅｅ）の１２Ｍｂｐｓのテストシーケンス「Ｍｏｂｉｌｅ＆Ｃａｌｅｎｄａｒ」を係数削減パラメータ及び量子化パラメータをそれぞれ１〜１０まで変化させて符号量削減を行った場合の平均出力ビットレートを表している。図５から明らかなように、係数削減パラメータを変化させることによる平均出力ビットレートの変化は、緩やかに削減されているのに対し、量子化パラメータを変化させた場合は、量子化パラメータが１で急激に平均出力ビットレートが削減され、以降緩やかに削減されている。このことから、符号量削減時のパラメータとして、まず係数削減パラメータ１〜９を用いた後、量子化パラメータを用いることにより、比較的細かいビットレート単位に、かつリニアに近い変化する出力符号量を得ることが可能となり、符号量制御が行いやすくなる。この場合、符号量削減パラメータ数を１５として、符号量削減パラメータの１〜８には係数削減パラメータの１〜８を、符号量削減パラメータの９〜１５には量子化パラメータの１〜６を割り当てる。
【０１１４】
ただし、上記のパラメータの割当ては一例であり、同様の手法で他の割当てを行っても同様の効果が得られ、圧縮符号化された様々なビットストリーム例をもとにパラメータの割当てを行っても良い。量子化パラメータは１〜３０までの値を取ることができ、離散コサイン変換係数列の削減スキャン順番号は２〜６３までの値をとることが可能であり、この中から符号量削減パラメータを設定することができる。離散コサイン変換係数の削減スキャン順数が１の場合はＤＣ係数のみを残す場合であり、この場合は除外する。
【０１１５】
次に、符号量削減パラメータの他の例について説明する。量子化丸め補正パラメータは、再量子化部１３において再量子化演算を行う際の丸め処理を、通常は小数点以下の切捨てを行っているところを、量子化丸め補正値を加算した後、丸め処理を行うものである。例えば、再量子化演算時に丸め処理前の離散コサイン変換係数列の１係数が３．８である場合、通常は小数点以下を切り捨てするのみであるので、丸め処理後の値は３となるが、量子化丸め補正値を０．３７５とした場合、係数の値３．８に０．３７５を加算して４．１７５から切り捨て処理を行うので、丸め処理後の値は４となる。従って、量子化丸め補正値を大きくすると、小数点以下を切り上げする確率が高くなり、可変長符号化時の削減符号量が小さくなる。
【０１１６】
図６は、ＣＣＩＲの１２Ｍｂｐｓのテストシーケンス「Ｍｏｂｉｌｅ＆Ｃａｌｅｎｄａｒ」を、再量子化時の量子化パラメータを１、量子化丸め補正パラメータを１〜６、すなわち量子化丸め補正値として０．５、０．３７５、０．２５、０．１８７、０．１２５及び０を用いて符号量削減を行った場合の平均出力ビットレートを表している。量子化丸め補正値が０の場合は離散コサイン変換系数列の小数点以下を切り捨て、０．５の場合は四捨五入を行っているのと同じ処理になる。図６から、再量子化時に単純に量子化スケールを増やすだけでなく、量子化丸め補正値を変えることにより、より細かいビットレート単位で変化する出力符号量を得ることが可能となる。従って、量子化パラメータが１の場合には量子化丸め補正パラメータと組み合わせ、量子化丸め補正パラメータを１〜６変化させた後、量子化パラメータの２以上の値を取るように符号量削減パラメータを設定すれば、比較的細かいビットレート単位に、かつリニアに近い変化する出力符号量を得ることが可能となり、符号量制御が行いやすくなる。
【０１１７】
ただし、上記で示した符号量削減パラメータの組み合わせは一例であり、他の組み合わせを用いてもよい。
【０１１８】
以上、符号量削減パラメータの３つの要素である量子化パラメータ、量子化丸め補正パラメータ及び係数削減パラメータとその組み合わせについて説明したが、これらの組み合わせにより符号量削減パラメータをあらかじめ定義して保有し、符号量削減パラメータ演算部５４から符号量削減部１０に符号量削減パラメータによる指示を行うことにより細かいビットレート単位に符号量制御が可能となる。
【０１１９】
以上の動作により、スライス単位あるいはマクロブロック単位に符号量制御を行い、レート変換遅延の少なく、かつ所望の目標ビットレートを保つビットレート変換を行うことが可能となる。
【０１２０】
なお、本実施の形態１においては、符号量削減時に係数削減部１４において量子化された離散コサイン変換係数列を削減した後、可変長符号化部１５において当該離散コサイン変換系数列の可変長符号化を行ったが、可変長符号化部１５において可変長符号化時に、離散コサイン変換系数列を所定のスキャン順で読み出し、符号量削減パラメータ演算部５４からの指示による削減パラメータまで至った時に残りの離散コサイン変換系数列を０として可変長符号化を行い、係数削減部１４の処理を省略してもよい。
【０１２１】
また、本実施の形態１においては、逆量子化部１２と再量子化部１３を２つの処理ブロックに分割したが、逆量子化部１２において、離散コサイン変換系数列を入力量子化スケールにより乗算する演算と、再量子化部１３において、離散コサイン変換系数列を入力量子化スケールに量子化パラメータを加算した量子化スケールにより除算を行う演算を１つにし、逆量子化部１２と再量子化部１３を２つの処理ブロックを１つの処理ブロックにしてもよい。
【０１２２】
なお、本実施の形態１においては、動画像ビットレート変換装置として説明したが、これらの装置構成をソフトウェアプログラムに記述して記録媒体に記録し、ＣＰＵで実行するようにしても実現可能である。
【０１２３】
さらに、本実施の形態１においては、各機能ブロックは典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部又は全てを含むように１チップ化されても良い。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
【０１２４】
図１４及び図１５を用いて、本実施の形態１における動画像ビットレート変換装置の各機能ブロックを集積化したＬＳＩが適用される映像サーバー及びネットワーク中継器について説明する。
【０１２５】
図１４は、本実施の形態１における動画像ビットレート変換装置の各機能ブロックを集積化したＬＳＩを用いた映像サーバー８０の構成を示すブロック図である。図１４において、映像サーバー８０は、動画像ビットストリームのビットレートを変換する動画像ビットレート変換部８１、ネットワークインタフェース８２、ネットワーク制御部８３、動画像を記録し、動画像ビットストリームを出力する動画像記録部８４により構成される。
【０１２６】
動画像記録部８４は動画像ビットストリームを記録し、ネットワークを介して図示しないクライアントからの要求に応じて、記録してある動画像ビットストリームを動画像ビットレート変換部８１に出力する。
【０１２７】
動画像ビットストリーム変換部８１は、動画像ビットレート変換装置１００の各機能ブロックを集積化した回路であり、動画像記録部８４から入力された入力ビットストリームｂｓ１を、ネットワーク制御部８３から与えられる符号量削減率により所望のビットレートに変換して、出力ビットストリームｂｓ２を出力する。
【０１２８】
ネットワークインタフェース８２は、動画像ビットストリームを受信して再生するクライアントとネットワークを介して接続するためのＬＡＮ等の送受信処理インタフェースである。ここでは、ネットワークインタフェースとして特定の通信規格を規定しないが、例えば代表的な通信規格として、ＬＡＮの標準規格としてはＩＥＥＥ８０２．３、無線ＬＡＮ規格としてはＩＥＥＥ８０２．１１などがある。これらは通信規格の一例であり、前記通信規格に縛られることなく他の通信手段を用いてもよい。
【０１２９】
ネットワーク制御部８３は、ネットワークインタフェース８２の通信状態を監視し、動画像ビットレート変換部８１に符号量削減率を与えて、出力ビットストリームｂｓ２のビットレートを制御し、ネットワークインタフェース８２の送信バッファオーバーフローがおきないように制御を行う。ネットワークインタフェース８２の通信状態を監視方法としては、送信バッファオーバーフローを発生させない閾値を設定し、送信バッファの容量が前記閾値を超えた場合に、符号量を削減するように符号量削減率を設定する。また、通信状態を監視する他の方法としては、伝送誤りの発生状態を監視して、伝送誤り率があらかじめ設定した閾値を超えた場合に、符号量を削減するように符号量削減率を設定する。
【０１３０】
以上の動作により、映像サーバーとクライアントを接続するネットワークの伝送容量が動画像記録部８４に記録されている動画像ビットストリームのビットレートよりも小さい場合などにおいても、ネットワークインタフェース８２の送信バッファオーバーフローが発生せず、クライアントは受信した動画像ビットストリームを途切れることなく再生することができる。
【０１３１】
図１５は、本実施の形態１における動画像ビットレート変換装置の各機能ブロックを集積化したＬＳＩを用いたネットワーク中継器の構成を示すブロック図である。図１５において、ネットワーク中継器９０は、動画像ビットストリームのビットレートを変換する動画像ビットレート変換部９１、ネットワークインタフェース９２及び９３、ネットワークインタフェース９２及び９３のブリッジ処理を行うブリッジ部９４、ネットワーク制御部９５により構成される。
【０１３２】
動画像ビットレート変換部９１は、動画像ビットレート変換装置１００の各機能ブロックを集積化した回路であり、ブリッジ部９４から入力された入力ビットストリームｂｓ１を、ネットワーク制御部９５から与えられる符号量削減率により所望のビットレートに変換して、出力ビットストリームｂｓ２をブリッジ部９４へ出力する。
【０１３３】
ネットワークインタフェース９２及び９３は、映像サーバーやクライアントとネットワークを介して接続するためのＬＡＮ等の送受信処理インタフェースである。ここでは、ネットワークインタフェースとして特定の通信規格を規定しないが、例えば代表的な通信規格として、ＬＡＮの標準規格としてはＩＥＥＥ８０２．３、無線ＬＡＮ規格としてはＩＥＥＥ８０２．１１などがある。これらは通信規格の一例であり、前記通信規格に縛られることなく他の通信手段を用いてもよい。また、ネットワークインタフェース９２と９３はそれぞれ同一の通信規格であっても良いし、異なる通信規格であっても良い。
【０１３４】
ブリッジ部９４はネットワークインタフェース９２と９３のブリッジ処理を行うとともに、ネットワークインタフェース９２あるいは９３で受信したフレーム内から動画像ビットストリームを抽出して動画像ビットレート変換部９１に供給する。また、動画像ビットレート変換部９１から出力された出力ビットストリームｂｓ２をネットワークインタフェース９２あるいは９３に出力する。ネットワークインタフェース９２と９３が異なる通信規格である場合にはフレームフォーマットの変換等も行う。
【０１３５】
ネットワーク制御部９５は、ネットワークインタフェース９２及び９３の通信状態を監視し、動画像ビットレート変換部９１に符号量削減率を与えて、出力ビットストリームｂｓ２のビットレートを制御し、ネットワークインタフェース９２あるいは９３の送信バッファオーバーフローが発生しないように制御を行う。
【０１３６】
以上の動作により、動画像ビットストリームを受信して再生するクライアントと繋がるネットワークインタフェース９２あるいは９３のいずれかが接続されるネットワークの伝送容量が、もう一方の映像サーバーと繋がるネットワークインタフェースから送られてくる動画像ビットストリームのビットレートよりも小さい場合などにおいても、ネットワークインタフェース９２あるいは９３の送信バッファオーバーフローが発生せず、クライアントは受信した動画像ビットストリームを途切れることなく再生することができる。
【０１３７】
（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２における動画像ビットレート変換装置１０１の構成を示すブロック図である。図８において、動画像ビットレート変換装置１０１は、入力ビットストリームｂｓ１を入力とし、入力ビットストリームｂｓ１の符号量を削減して出力ビットストリームｂｓ２を出力する符号量削減部１０、所定の制御単位ごとに入力ビットストリームｂｓ１の符号量を検出する入力符号量検出部２０、所定の制御単位ごとに出力ビットストリームｂｓ２のビットレートを検出する出力符号量検出部３０、所定の符号量検出単位ごとに符号量削減率を演算する符号量削減率検出部４１、所定の制御単位ごとに目標符号量を演算する目標符号量演算部４０、入力符号量と出力符号量の誤差を演算する符号量誤差演算部５１、符号量誤差を累積演算する符号量誤差累積演算部５２、累積符号量誤差を平滑化する符号量誤差平滑化部５３、及び符号量削減パラメータを演算する符号量削減パラメータ演算部５４により構成され、出力ビットストリームｂｓ２を出力する。
【０１３８】
動画像ビットレート変換装置１０１において、符号量削減率検出部４１以外の各処理ブロックは、実施の形態１における動画像ビットレート変換装置１００の各処理ブロックと同じ動作を行うので、符号量削減率検出部４１以外の各処理ブロックの詳細な説明はここでは省略する。
【０１３９】
図９は、動画像ビットレート変換装置１０１における符号量削減率検出部４１の詳細な構成を示すブロック図である。図９において、動画像ビットレート変換装置１０１は、入力ビットストリームｂｓ１及びビットレート削減率を入力とし、所定の符号量検出単位の先頭を検出する単位コード検出部４２、所定の符号量単位ごとに入力ビットストリームｂｓ１の入力符号量をカウントする符号量検出部４３、所定の符号量単位ごとに入力ビットストリームｂｓ１中の入力可変長符号量をカウントする可変長符号量検出部４４、入力符号量、入力可変長符号量、及びビットレート削減率から符号量削減率を演算する符号量削減率演算部４５より構成され、符号量削減率を図８に示す動画像ビットレート変換装置１０１の目標符号量演算部４０へ出力する。
【０１４０】
以上のように構成された動画像ビットレート変換装置１０１の詳細な動作について説明する。
【０１４１】
単位コード検出部４２は入力ビットストリームｂｓ１から所定の符号量検出単位の先頭部を検出する。ここで、所定の符号量検出単位とは、ＭＰＥＧ２で定義されるストリーム構造のレイヤ単位であり、ＧＯＰ、ピクチャあるいはスライス等の機能単位ごとに分割された単位とする。以降、所定の符号量検出単位はピクチャ単位として説明する。単位コード検出部４２は入力ビットストリームｂｓ１から符号量検出単位の先頭であるピクチャスタートコードを検出し、ピクチャの先頭タイミングを符号量検出部４３及び可変長符号量検出部４４に出力する。
【０１４２】
符号量検出部４３は、単位コード検出部４２から出力されたピクチャ先頭タイミングから次のピクチャ先頭タイミングまで、入力ビットストリームｂｓ１の入力ビット列をカウントする。この操作により、ピクチャ単位の入力符号量を求めることができる。符号量検出部４３は、カウントしたピクチャ単位の入力符号量を符号量削減率演算部４５へ出力する。
【０１４３】
可変長符号量検出部４４は、単位コード検出部４２から出力されたピクチャ先頭タイミングから次のピクチャ先頭タイミングまで、入力ビットストリームｂｓ１中の可変長符号化されたビット列のみをカウントする。この操作により、ピクチャ単位でヘッダ等の非削減部を除く正味のビット削減部分である可変長符号化されたビット列の符号量を求めることができる。符号量検出部４３は、カウントしたピクチャ単位の入力可変長符号量を符号量削減率演算部４５へ出力する。
【０１４４】
符号量削減率演算部４５は、符号量検出部４３から入力符号量、可変長符号量検出部４４から入力可変長符号量、図示しないビットレート制御部等からビットレート削減率を得て、以下の演算により符号量検出単位、すなわちピクチャ単位ごとの符号量削減率を演算する。
【０１４５】
まず、以下の計算式により、本来符号量削減部１０において、入力ビットストリームｂｓ１中の符号量が削減されないヘッダ等が占める非削減符号量をピクチャ単位に求める。
【０１４６】
Ｓｎｒ（ｍ）＝Ｓｆｕ（ｍ）−Ｓｖｌｃ（ｍ）
ここでＳｎｒ（ｍ）は符号量検出単位当たりの非削減符号量、Ｓｆｕ（ｍ）は符号量検出単位当たりの入力符号量、Ｓｖｌｃ（ｍ）は符号量検出単位当たりの可変長符号量である。また、ｍは自然数で分割されたピクチャ単位に番号を割り振ったものである。
【０１４７】
次に、ピクチャ単位の入力符号量とレート削減率から求めた目標符号量から前記非削減符号量Ｓｎｒ（ｍ）補正した正確なピクチャごとの削減目標符号量を求める。
【０１４８】
Ｓｔａｒｇｅｔ（ｍ）＝Ｓｉｎ（ｍ）×Ｒｒｅｄ−Ｓｎｒ（ｍ）
ここで、Ｓｔａｒｇｅｔ（ｍ）は符号量検出単位当たりの正味の目標符号量、入力ビットストリームｂｓ１をピクチャ単位に分割した入力符号量、Ｒｒｅｄはレート削減率である。
【０１４９】
最後に、符号量削減率Ｒｓ（ｍ）は正味の目標符号量と可変長符号量から以下の計算式により求められる。
【０１５０】
Ｒｓ（ｍ）＝Ｓｔａｒｇｅｔ（ｍ）／Ｓｖｌｃ（ｍ）
符号量削減率演算部４５は、上記で求めたピクチャ単位ごとの符号量削減率Ｒｓ（ｍ）を図８に示す動画像ビットレート変換装置１０１の目標符号量演算部４０に出力する。
【０１５１】
以上の動作により、与えられたレート削減率から動画像ビットストリーム中のヘッダ等の非削減部分を除いた正確な符号量削減率を求めることができ、出力符号量をより安定的に制御することが可能となる。
【０１５２】
なお、入力ビットストリームがＭＰＥＧ２−ＴＳである場合には、ビデオＴＳ以外にオーディオＴＳやセクション符号量検出部４２において、この操作により、ＭＰＥＧ２−ＴＳからオーディオＴＳやエレメンタリストリームのヘッダ等を除いた正味の符号量を求めることができる。
【０１５３】
この時、ピクチャ単位当たりの入力符号量は以下の式により求められる。
【０１５４】
Ｓｉｎ（ｍ）＝Ｎｔｓ（ｍ）×１８８×８
ここで、Ｎｔｓ（ｍ）は所定の符号量検出単位当たりの入力ＴＳパケット数、１８８はＴＳパケットのバイト数、８はバイトをビットに変換するものである。
【０１５５】
以上の動作により、入力ビットストリームｂｓ１がＭＰＥＧ２−ＴＳであっても、与えられたレート削減率から動画像ビットストリーム中のオーディオＴＳやヘッダ等の非削減部分を除いた正確な符号量削減率を求めることが可能となる。
【０１５６】
なお、本実施の形態２においては、動画像ビットレート変換装置として説明したが、これらの装置構成をソフトウェアプログラムに記述して記録媒体に記録し、ＣＰＵで実行するようにしても実現可能である。
【０１５７】
なお、本実施の形態２においては、各機能ブロックは典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部又は全てを含むように１チップ化されても良い。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
【０１５８】
また、本実施の形態２における動画像ビットレート変換装置の各機能ブロックを集積化したＬＳＩが適用される映像サーバー及びネットワーク中継器はそれぞれ実施の形態１における図１４及び図１５の構成と同様である。ただし、ネットワーク制御部８３及び９５から動画像ビットレート変換部８１及び９１へ与えられる符号量削減率は、実施の形態２においてはビットレート削減率となる。
【０１５９】
（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３における動画像ビットレート変換装置の構成を示すブロック図である。図１０において、動画像ビットレート変換装置１０２は、入力ビットストリームｂｓ１を入力とし、入力ビットストリームｂｓ１の符号量を削減して出力ビットストリームｂｓ２を出力する符号量削減部１０、所定の制御単位ごとに入力ビットストリームｂｓ１の符号量を検出する入力符号量検出部２０、所定の制御単位ごとに出力ビットストリームｂｓ２のビットレートを検出する出力符号量検出部３０、所定の制御単位ごとに目標符号量を演算する目標符号量演算部４０、ピクチャタイプごとに目標符号量比率を補正する目標符号量比率補正部４６、目標符号量誤差の補正を行う目標符号量誤差補正部４７、入力符号量と出力符号量の誤差を演算する符号量誤差演算部５１、符号量誤差を累積演算する符号量誤差累積演算部５２、累積符号量誤差を平滑化する符号量誤差平滑化部５３、及び符号量削減パラメータを演算する符号量削減パラメータ演算部５４により構成され、出力ビットストリームｂｓ２を出力する。
【０１６０】
動画像ビットレート変換装置１０２において、目標符号量演算部４０、目標符号量比率補正部４６、目標符号量誤差補正部４７、及び符号量削減パラメータ演算部５４以外の各処理ブロックは、実施の形態１における動画像ビットレート変換装置１００の各処理ブロックと同じ動作を行うので、目標符号量演算部４０、目標符号量比率補正部４６、目標符号量誤差補正部４７、及び符号量削減パラメータ演算部５４以外の各処理ブロックの詳細な説明はここでは省略する。
【０１６１】
なお、目標符号量演算部４０への入力である符号量削減率は、実施の形態２における符号量削減率検出部４１の出力である符号量削減率を用いてもよい。
【０１６２】
符号量削減部１０において、符号量を削減する時に、指定された符号量削減率が低い場合には、あらかじめ定めた符号量削減パラメータが下限に達し、ビットレートを削減できなくなる。特に、ピクチャタイプ別に見ると、Ｂピクチャはもともと符号量が小さいため、符号量を削減するには限界がある。そこで、Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャの符号量比率を補正することで、所望のビットレートに削減できるようにする。
【０１６３】
符号量削減パラメータ演算部５４は、符号量削減パラメータが下限に達したにもかかわらず、累積符号量誤差が増加していると判断した場合に、目標符号量比率補正部４６に対して、比率変更指示を出力する。
【０１６４】
目標符号量比率補正部４６は、初期状態においてはＩピクチャ、Ｐピクチャ及びＢピクチャの目標符号量比率を１：１：１とし、目標符号量の補正を行わない。初期状態において、目標符号量比率補正部４６は符号量削減パラメータ演算部５４から比率変更指示を受けとると、まずＩピクチャの目標符号量比率は変更せずに、Ｐピクチャの目標符号量比率を所定の比率分下げる。目標符号量比率補正部４６は符号量削減パラメータ演算部５４から比率変更指示を受ける毎に、Ｐピクチャの目標符号量比率を所定の比率分下げて行くが、Ｐピクチャの目標符号量をＢピクチャの目標符号量と同じになるまで下げた時点で、次に、Ｉピクチャの符号量比率を下げる。以上のように、符号量比率を変更することで、Ｉピクチャ、Ｐピクチャ及びＢピクチャを固定の比率で変更する場合よりもさらに符号量を削減することが可能となる。
【０１６５】
以下、符号量比率補正方法について詳細に説明する。まず、Ｉピクチャの符号量比率は変えず、Ｐピクチャの符号量比率を下げる場合について説明する。ＧＯＰ単位のＰピクチャ及びＢピクチャの平均符号量の合計Ｓｐｂは、
Ｓｐｂ＝Ｓｐ×Ｎｐ＋Ｓｂ×Ｎｂ
Ｂピクチャの平均符号量に対するＰピクチャの平均符号量の比率Ｋｐｂは、
Ｋｐｂ＝Ｓｐ／Ｓｂ
となる。ここで、Ｐピクチャの符号量比率をＫｃ（０＜Ｋｃ＜１）に下げる時、Ｐピクチャの目標符号量比率はＢピクチャを１とするとＫｐｂ×Ｋｃとなる。従って、符号量比率１当たりの目標符号量Ｄｔは、
Ｄｔ＝Ｓｐｂ／（Ｎｐ×Ｋｐｂ×Ｋｃ＋Ｎｂ）
以上から、Ｐピクチャ及びＢピクチャの目標符号量比率Ｋｔｐ、Ｋｔｂはそれぞれ以下の計算式により求めることができる。
【０１６６】
Ｋｔｐ＝Ｄｔ／Ｓｐ×Ｋｐｂ×Ｋｃ
Ｋｔｂ＝Ｄｔ／Ｓｂ
上記で求めたＰピクチャ及びＢピクチャの目標符号量比率Ｋｔｐ及びＫｔｂを、目標符号量演算部４０の出力であるＰピクチャ及びＢピクチャの目標符号量にそれぞれ乗算することにより、Ｐピクチャの目標符号量比率をＫｃに下げた時の各ピクチャの目標符号量を求めることができる。
【０１６７】
次に、Ｉピクチャ及びＰピクチャ双方の符号量比率を下げる場合について説明する。ＧＯＰ単位のＩピクチャ、Ｐピクチャ及びＢピクチャの平均符号量の合計Ｓｉｐｂは、
Ｓｉｐｂ＝Ｓｉ×Ｎｉ＋Ｓｐ×Ｎｐ＋Ｓｂ×Ｎｂ
Ｂピクチャの平均符号量に対するＩピクチャ及びＰピクチャの平均符号量の比率Ｋｉｂ及びＫｐｂは、それぞれ、
Ｋｐｉ＝Ｓｉ／Ｓｂ
Ｋｐｂ＝Ｓｐ／Ｓｂ
となる。ここで、Ｉピクチャの符号量比率をＫｃｉ（０＜Ｋｃｉ＜１）、Ｐピクチャの符号量比率をＫｃｐ（０＜Ｋｃｐ＜１）に下げる時、Ｉピクチャ及びＰピクチャの目標符号量比率はＢピクチャを１とすると、Ｋｉｂ×Ｋｃｉ及びＫｐｂ×Ｋｃｐとなる。従って、符号量比率１当たりの目標符号量Ｄｔは、
Ｄｔ＝Ｓｉｐｂ／（Ｎi×Ｋｉｂ×Ｋｃｉ＋Ｎｐ×Ｋｐｂ×Ｋｃｐ＋Ｎｂ）
以上から、Ｉピクチャ、Ｐピクチャ及びＢピクチャの目標符号量比率Ｋｔｉ、Ｋｔｐ、Ｋｔｂはそれぞれ以下の計算式により求めることができる。
【０１６８】
Ｋｔｉ＝Ｄｔ／Ｓｉ×Ｋｉｂ×Ｋｃｉ
Ｋｔｐ＝Ｄｔ／Ｓｐ×Ｋｐｂ×Ｋｃｐ
Ｋｔｂ＝Ｄｔ／Ｓｂ
上記で求めたＩピクチャ、Ｐピクチャ及びＢピクチャの目標符号量比率Ｋｔｉ、Ｋｔｐ及びＫｔｂを、目標符号量演算部４０の出力であるＩピクチャ、Ｐピクチャ及びＢピクチャの目標符号量にそれぞれ乗算することにより、Ｉピクチャの目標符号量比率をＫｃｉ、Ｐピクチャの目標符号量比率をＫｃｐに下げた時の各ピクチャの目標符号量を求めることができる。
【０１６９】
なお、上記においてはＧＯＰ単位のＩピクチャ、Ｐピクチャ及びＢピクチャの平均符号量を元に、目標符号量比率を算出したが、ＧＯＰ単位のＩピクチャ、Ｐピクチャ及びＢピクチャの平均符号量を固定の符号量比率とし、あらかじめ補正する目標符号量比率をメモリに保有しておき、符号量削減パラメータ演算部５４から比率変更指示を受けるごとにメモリから順次補正比率を読み出して、目標符号量を補正してもよい。
【０１７０】
目標符号量誤差補正部４７は、１ＧＯＰあるいは複数のＧＯＰを符号量補正単位とした場合に、符号量補正単位で生ずる補正目標符号量と目標符号量の誤差を補正する。誤差補正量は符号量補正単位ごとに、全ピクチャの目標符号量比率による補正後の目標符号量と補正前の目標符号量の誤差を累積して全誤差補正量を求め、求めた全誤差補正量を符号量補正単位のピクチャタイプ別目標符号量比率で分割することにより求める。求めたピクチャタイプ別の誤差補正量は、次以降の符号量補正単位で符号量制御単位ごとに分散して目標符号量を補正する。
【０１７１】
誤差補正量の分散方法としては、ピクチャタイプ別の誤差補正量を、ピクチャタイプごとの符号量制御単位で均等に分散して目標符号量の補正を行う。また、誤差補正量の別の分散方法としては、符号量制御単位ごとに、ピクチャタイプ別の制御単位符号量Ｕｉ、Ｕｐ及びＵｂ単位で分散して目標符号量の補正を行う。
【０１７２】
以上の動作により、符号量削減率が著しく低い場合においても、所望のビットレートに変換した出力ビットストリームを出力することが可能となる。
【０１７３】
なお、本実施の形態３においては、動画像ビットレート変換装置として説明したが、これらの装置構成をソフトウェアプログラムに記述して記録媒体に記録し、ＣＰＵで実行するようにしても実現可能である。
【０１７４】
なお、本実施の形態３においては、各機能ブロックは典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部又は全てを含むように１チップ化されても良い。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
【０１７５】
また、本実施の形態３における動画像ビットレート変換装置の各機能ブロックを集積化したＬＳＩが適用される映像サーバー及びネットワーク中継器は、それぞれ実施の形態１における図１４及び図１５の構成と同様である。
【０１７６】
（実施の形態４）
図１１は、本発明の実施の形態４における符号量削減装置の構成を示すブロック図であり、実施の形態１〜３において、符号量削減部１０の代替として用いることができる。図１１において、符号量削減装置６０は、入力ビットストリームｂｓ１を入力とし、複数の符号量削減パラメータの初期値を記憶する符号量削減パラメータ記憶部６５、符号量削減パラメータの初期値及び符号量削減パラメータを選択してそれぞれ符号量の削減を行う第１の符号量削減回路６１、第２の符号量削減回路６２、第３の符号量削減回路６３及び第４の符号量削減回路６４、目標符号量により第１〜第４の符号量削減回路６１〜６４の出力を選択して出力ビットストリームｂｓ２を出力するスイッチ部６６を備える。
【０１７７】
第１〜第４の符号量削減回路６１〜６４は、図２に示す符号量削減部１０と同様の構成を有している。符号量削減パラメータは実施の形態１〜３で説明した符号量削減パラメータ演算部５４から与えられ、また、目標符号量は目標符号量演算部４０から与えられる。なお、ここでは説明の都合上、符号量削減回路の数を４としたが、回路規模やシステム用件に応じて、２以上の複数の数から選択するものとする。
【０１７８】
以上のように構成した符号量削減装置６０の詳細な動作について説明する。まず、ネットワークの帯域不足や受信端末からの要求等により、動画像ビットストリームのビットレート変換が必要になった場合、図示しない制御装置からビットレート変換の指示が符号量削減装置６０に与えられる。この時、第１〜第４の符号量削減回路６１〜６４は、符号量削減パラメータ記憶部６５から符号量削減パラメータの初期値を読み出して、それぞれ入力ビットストリームの符号量削減を行う。この時、第１〜第４の符号量削減回路６１〜６４に与えられる符号量削減パラメータの初期値はすべて異なる値であり、異なる出力符号量が得られる。
【０１７９】
図１２は、第１〜第４の符号量削減回路６１〜６４から出力される符号量制御単位、すなわちスライス単位の出力符号量の遷移を示す図である。図１２において、スライス番号０の時点でビットレート変換の指示が与えられ、符号量削減パラメータの初期値により符号量削減を行い、以降符号量削減パラメータ演算部５４から与えられる符号量削減パラメータにより出力符号量を目標符号量に近づくように符号量制御を行っている。白丸で示した点は下から第１〜第４の符号量削減部６１〜６４がそれぞれ出力した出力符号量である。この時、スイッチ部６６は目標符号量を下回り、目標符号量に最も近い出力符号量である第２の符号量削減回路６２の出力を選択する。以降、第２の符号量削減回路６２は符号量削減パラメータ演算部５４から符号量削減パラメータを与えられ、符号量削減を行った出力ビットストリームｂｓ２を出力する。
【０１８０】
以上の動作により、ビットレート変換直後の符号量削減パラメータとして、元のビットレートから符号量制御を行う場合と比較して、高速かつ安定的に引き込む符号量制御が可能となる。また、ビットレート変換直後に目標符号量より低い出力符号量のビットストリームを出力しているので、元の高ビットレートからの符号量制御を行う場合に比べて、ネットワークの伝送帯域が不足している場合などには有効である。
【０１８１】
なお、上記においては、符号量削減回路を並列に並べて符号量削減を行い、その中から目標符号量を下回る最大の出力符号量を出力した符号量削減回路を選択したが、符号量削減回路を１個とし、符号量削減パラメータ記憶部６５から与えられる複数の符号量削減パラメータを用いて同一のスライスの符号量削減を行い、目標符号量を下回り、目標符号量に最も近い出力符号量を出力した符号量削減パラメータを選択して、以降符号量削減を行うようにしても良い。
【０１８２】
なお、本実施の形態４においては、符号量削減装置として説明したが、これらの装置構成をソフトウェアプログラムに記述して記録媒体に記録し、ＣＰＵで実行するようにしても実現可能である。
【０１８３】
なお、本実施の形態４においては、各機能ブロックは典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部又は全てを含むように１チップ化されても良い。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
【０１８４】
また、本実施の形態４における動画像ビットレート変換装置の各機能ブロックを集積化したＬＳＩが適用される映像サーバー及びネットワーク中継器はそれぞれ実施の形態１における図１４及び図１５の構成と同様である。
【０１８５】
（実施の形態５）
図１３は、本発明の実施の形態５における動画像ビットレート変換装置の符号量削減部構成を示すブロック図であり、実施の形態１〜３において、符号量削減部１０の代替として用いることができる。図１３において、符号量削減装置７０は、入力ビットストリームｂｓ１を入力とし、複数の符号量削減パラメータの初期値を記憶する符号量削減パラメータ記憶部７３、符号量削減パラメータ演算部５４から与えられる符号量削減パラメータを用いて符号量削減を行う第１の符号量削減回路７１、符号量削減パラメータの初期値を用いて符号量削減を行う第２の符号量削減回路７２、符号量削減回路７２の出力符号量を検出して符号量削減パラメータとともに保持する出力符号量検出保持部７４とを備える。
【０１８６】
第１の符号量削減部７１及び第２の符号量削減回路７２は、図２に示す符号量削減部１０と同様の構成を有している。また、符号量削減パラメータは実施の形態１〜３で説明した符号量削減パラメータ演算部５４から与えられ、また、目標符号量は目標符号量演算部４０から与えられる。
【０１８７】
以上のように構成した符号量削減装置７０の詳細な動作について説明する。第２の符号量削減回路７２は符号量制御単位ごとに符号量削減パラメータ記憶部７３から符号量削減パラメータを順次読み出し、符号量の削減を行う。すなわち、スライス単位ごとに異なる符号量削減パラメータを用いて符号量削減を行うことになる。符号量削減回路７２は、符号量削減パラメータ記憶部７３に記憶されているすべての符号量削減パラメータを使用した後、再び最初の符号量削減パラメータから繰り返し符号量削減を行う。符号量削減回路７２は、出力ビットストリームと用いた符号量削減パラメータを出力符号量検出部保持部７４へ出力する。
【０１８８】
出力符号量検出保持部７４は、符号量制御単位ごとに出力ビットストリームの出力符号量を検出し、符号量削減パラメータとともに保持する。符号量削減回路７２から同じ符号量削減パラメータが入力された場合には、保持しておいた出力符号量と符号量削減パラメータを消去する。
【０１８９】
ここで、ネットワークの帯域不足や受信端末からの要求等により、動画像ビットストリームのビットレート変換が必要になった場合、図示しない制御装置からビットレート変換の指示が符号量削減装置７０に与えられる。この時、出力符号量検出保持部７４は、目標符号量演算部４０から目標符号量を与えられ、繰り返し符号量削減を行った出力結果である出力符号量から目標符号量を下回り、目標符号量に最も近い出力符号量を得た符号量削減パラメータを選択し、符号量削減回路７１へ出力する。
【０１９０】
符号量削減回路７１は、以降出力符号量検出保持部７４から与えられた符号量削減パラメータを用いて符号量削減を行い、出力ビットストリームｂｓ２を出力する。
【０１９１】
以上の動作により、ビットレート変換直後の符号量削減パラメータとして、元のビットレートから符号量制御を行う場合と比較して、高速かつ安定的に引き込む符号量制御が可能となる。また、ビットレート変換直後に目標符号量より低い出力符号量のビットストリームを出力しているので、元の高ビットレートからの符号量制御を行う場合に比べて、ネットワークの伝送帯域が不足している場合などには有効である。
【０１９２】
なお、本実施の形態５においては、動画像ビットレート変換装置として説明したが、これらの装置構成をソフトウェアプログラムに記述して記録媒体に記録し、ＣＰＵで実行するようにしても実現可能である。
【０１９３】
なお、本実施の形態５においては、各機能ブロックは典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部又は全てを含むように１チップ化されても良い。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
【０１９４】
また、本実施の形態５における動画像ビットレート変換装置の各機能ブロックを集積化したＬＳＩが適用される映像サーバー及びネットワーク中継器はそれぞれ実施の形態１における図１４及び図１５の構成と同様である。
【産業上の利用可能性】
【０１９５】
本発明にかかる動画像ビットレート変換方法及び装置は、ＭＰＥＧ等の直交変換により圧縮符号化された動画像ビットストリームのビットレートをリアルタイムに変換する機能を有し、動画像サーバー内やビデオカメラ内、あるいはネットワーク上の中継器内等に配置され、動画像の受信端末からの要求や伝送路の負荷状況等に応じて動画像のビットレートを変換して伝送する動画像伝送システムとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１９６】
【図１】本発明の実施の形態１における動画像ビットレート変換装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における符号量削減部の構成を示すブロック図
【図３】可変長符号化を行う際に離散コサイン変換係数列のスキャン順序を示す図
【図４】本発明の実施の形態１における係数削減パラメータの一例を示す図
【図５】本発明の実施の形態１における符号量削減部において、係数削減パラメータ及び量子化パラメータを変化させた時の平均出力ビットレートを表す図
【図６】本発明の実施の形態１における符号量削減部において、量子化丸め補正パラメータを変化させた時の平均出力ビットレートを表す図
【図７】本発明の実施の形態１における符号量誤差平滑化部の構成を示すブロック図
【図８】本発明の実施の形態２における動画像ビットレート変換装置の構成を示すブロック図
【図９】本発明の実施の形態２における符号量削減率検出部の構成を示すブロック図
【図１０】本発明の実施の形態３における動画像ビットレート変換装置における符号量削減部の構成を示すブロック図
【図１１】本発明の実施の形態４における動画像ビットレート変換装置における符号量削減部の構成を示すブロック図
【図１２】本発明の実施の形態４における符号量削減部の出力符号量の遷移を示す説明図
【図１３】本発明の実施の形態５における動画像ビットレート変換装置における符号量削減部の構成を示すブロック図
【図１４】本発明の実施の形態１における映像サーバーの構成を示すブロック図
【図１５】本発明の実施の形態１におけるネットワーク中継器の構成を示すブロック図
【図１６】従来の動画像ビットレート変換装置の構成を示すブロック図
【図１７】従来の動画像ビットレート変換装置の符号量制御部の動作を示すフローチャート
【図１８】ＭＰＥＧ２規格のビットストリームの階層構造を示す説明図
【符号の説明】
【０１９７】
１０    符号量削減部
１１    可変長復号化部
１２    逆量子化部
１３    再量子化部
１４    係数削減部
１５    可変長符号化部
２０    入力符号量検出部
３０    出力符号量検出部
４０    目標符号量演算部
４１    符号量削減率検出部
４２    単位コード検出部
４３    符号量検出部
４４    可変長符号量検出部
４５    符号量削減率演算部
４６    目標符号量比率補正部
４７    目標符号量誤差補正部
５０    符号量制御部
５１    符号量誤差演算部
５２    符号量誤差累積演算部
５３    符号量誤差平滑化部
５４    符号量削減パラメータ演算部
６０，７０    符号量削減装置
６１，６２，６３，６４，７１，７２    符号量削減回路
６５，７３    符号量削減パラメータ記憶部
６６    スイッチ部
７４    出力符号量検出保持部
８０    映像サーバー
８１    動画像ビットレート変換部
８２    ネットワークインタフェース
８３    ネットワーク制御部
８４    動画像記録部
９０    ネットワーク中継器
９１    動画像ビットレート変換部
９２，９３    ネットワークインタフェース
９４    ブリッジ部
９５    ネットワーク制御部
１００，１０１，１０２    動画像ビットレート変換装置
１１０    従来の動画像ビットレート変換装置
１１１    可変長復号化部
１１２    逆量子化部
１１３    再量子化部
１１４    可変長符号化部
１１５    符号量制御部
【図１】
2006310912.tif 000003
【図２】
2006310912.tif 000004
【図３】
2006310912.tif 000005
【図４】
2006310912.tif 000006
【図５】
2006310912.tif 000007
【図６】
2006310912.tif 000008
【図７】
2006310912.tif 000009
【図８】
2006310912.tif 000010
【図９】
2006310912.tif 000011
【図１０】
2006310912.tif 000012
【図１１】
2006310912.tif 000013
【図１２】
2006310912.tif 000014
【図１３】
2006310912.tif 000015
【図１４】
2006310912.tif 000016
【図１５】
2006310912.tif 000017
【図１６】
2006310912.tif 000018
【図１７】
2006310912.tif 000019
【図１８】
2006310912.tif 000020