(57)【要約】【課題】急激な符号量の変化がある場合にも画質劣化を抑制可能なレート変換方法及び装置を提供すること。【解決手段】複数の画面から構成される第一画像符号化データに対して、可変長復号、逆量子化、再量子化、可変長符号化、多重化を行い、所望のビットレートレートを有する第二画像符号化データへと変換するレート変換装置であって、レート変換内容に応じて各ピクチャへの割り当て符号量を制御し、該符号量に基づき再量子化時のパラメータを制御するレート制御手段と、各マクロブロック（ＭＢ）タイプの出現割合を解析するＭＢタイプ解析手段とを有し、前記ＭＢタイプ解析手段により解析した各タイプの出現割合に応じて、レート制御手段は割り当て符号量を変動させるとともに、他のピクチャへの割り当て符号量を調整し符号量を一定化させる。【選択図】図１
2006295449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画面から構成される動画像を圧縮符号化した第一画像符号化データから、直交変換ブロックに対応する第一量子化パラメータ及び符号化方式情報を含む非変換画像情報を抽出し、直交変換ブロック毎に第一量子化画像データを順次可変長復号する可変長復号ステップと、
前記直交変換ブロック毎に前記第一量子化パラメータを用いて、前記第一量子化画像データを量子化前の逆量子化画像データに戻す逆量子化ステップと、
前記逆量子化画像データを、第二量子化パラメータを用いて量子化し、第二量子化画像データを生成する再量子化ステップと、
前記第二量子化画像データを順次可変長符号化し可変長符号化画像データを作成する可変長符号化ステップと、
前記第二量子化パラメータ及び前記可変長符号化画像データ、及び非変換画像情報より第二画像符号化データを作成する多重化ステップと、
前記符号化方式情報から所定単位画素ブロックにおける各符号化方式の出現割合を算出する符号化方式比率解析ステップと、
前記第一画像符号化データの所定単位時間もしくは画素ブロックの入力符号量、及び前記第二画像符号化データの所定単位時間もしくは画素ブロックの出力符号量、及び目標ビットレートとに基づき画面もしくは画素ブロック単位毎の目標出力符号量を設定し、第二量子化パラメータを制御することによってビットレートの制御を行うレート制御ステップとを備え、
前記符号化方式比率解析ステップにより得られる所定単位画素ブロックに対する各符号化方式の出現割合に基づき、前記レート制御ステップは、所定単位画素ブロックに対する目標出力符号量を設定するレート変換方法。
【請求項２】
前記符号化方式比率解析ステップより得られる符号化方式比率情報に基づき画面ごとの重み付け係数を算出する重み付け係数算出ステップを備え、
前記レート制御ステップは、前記画面ごとの重み付け係数を用いて画面ごとの目標出力符号量を算出する請求項１に記載のレート変換方法。
【請求項３】
前記符号化方式比率解析ステップより得られる符号化方式比率情報に基づき画面内画素ブロックごとの重み付け係数を算出する重み付け係数算出ステップを備え、
前記レート制御ステップは、前記画面内画素ブロックごとの重み付け係数を用いて画面内画素ブロックごとの目標出力符号量を算出する請求項１に記載のレート変換方法。
【請求項４】
前記符号化方式比率解析ステップより得られる符号化方式比率情報より、画面ごとのイントラ符号化された画素ブロックの出現割合を閾値と比較する符号化方式比率比較部を備え、
前記レート制御ステップは、前記符号化方式比率比較部において閾値以上と判定された画面に対してイントラ符号化された画面と同等の削減比率となるように画面目標出力符号量を算出する請求項１に記載のレート変換方法。
【請求項５】
前記符号化方式比率解析ステップより得られる符号化方式比率情報より、画面ごとのイントラ符号化された画素ブロックの出現割合を閾値と比較する符号化方式比率比較部を備え、
前記レート制御ステップは、前記符号化方式比率比較部において閾値以上と判定された画面に対して、イントラ符号化された画面と同等の符号量と該当画面の削減前符号量のいずれか小さい方の符号量となるように画面目標出力符号量を算出する請求項１に記載のレート変換方法。
【請求項６】
複数の画面から構成される動画像を圧縮符号化した第一画像符号化データから、直交変換ブロックに対応する第一量子化パラメータ及び符号化方式情報を含む非変換画像情報を抽出し、直交変換ブロック毎に第一量子化画像データを順次可変長復号する可変長復号手段と、
前記直交変換ブロック毎に前記第一量子化パラメータを用いて、前記第一量子化画像データを量子化前の逆量子化画像データに戻す逆量子化手段と、
前記逆量子化画像データを、第二量子化パラメータを用いて量子化し、第二量子化画像データを生成する再量子化手段と、
前記第二量子化画像データを順次可変長符号化し可変長符号化画像データを作成する可変長符号化手段と、
前記第二量子化パラメータ及び前記可変長符号化画像データ、及び非変換画像情報より第二画像符号化データを作成する多重化手段と
前記符号化方式情報から所定単位画素ブロックにおける各符号化方式の出現割合を算出する符号化方式比率解析手段と、
前記第一画像符号化データの所定単位時間もしくは画素ブロックの入力符号量、及び前記第二画像符号化データの所定単位時間もしくは画素ブロックの出力符号量、及び目標ビットレートとに基づき画面もしくは画素ブロック単位毎の目標出力符号量を設定し、第二量子化パラメータを制御することによってビットレートの制御を行うレート制御手段とを備え、
前記符号化方式比率解析手段により得られる所定単位画素ブロックに対する各符号化方式の出現割合に基づき、前記レート制御手段は、所定単位画素ブロックに対する目標出力符号量を設定するレート変換装置。
【請求項７】
前記符号化方式比率解析手段より得られる符号化方式比率情報に基づき画面ごとの重み付け係数を算出する重み付け係数算出手段を備え、
前記レート制御手段は、前記画面ごとの重み付け係数を用いて画面ごとの目標出力符号量を算出する請求項６に記載のレート変換装置。
【請求項８】
前記符号化方式比率解析手段より得られる符号化方式比率情報に基づき画面内画素ブロックごとの重み付け係数を算出する重み付け係数算出手段を備え、
前記レート制御手段は、前記画面内画素ブロックごとの重み付け係数を用いて画面内画素ブロックごとの目標出力符号量を算出する請求項６に記載のレート変換装置。
【請求項９】
前記符号化方式比率解析手段より得られる符号化方式比率情報より、画面ごとのイントラ符号化された画素ブロックの出現割合を閾値と比較する符号化方式比率比較部を備え、
前記レート制御手段は、前記符号化方式比率比較部において閾値以上と判定された画面に対してイントラ符号化された画面と同等の削減比率となるように画面目標出力符号量を算出する請求項６に記載のレート変換装置。
【請求項１０】
前記符号化方式比率解析手段より得られる符号化方式比率情報より、画面ごとのイントラ符号化された画素ブロックの出現割合を閾値と比較する符号化方式比率比較部を備え、
前記レート制御手段は、前記符号化方式比率比較部において閾値以上と判定された画面に対して、イントラ符号化された画面と同等の符号量と該当画面の削減前符号量のいずれか小さい方の符号量となるように画面目標出力符号量を算出する請求項６に記載のレート変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動画像符号化データのビットレート変換を実行するための方法及び装置に関し、特に、動画像を完全に復号再生せずに、動画像符号化データが有する情報を利用してビットレート変換を行う方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル動画像を効率よく伝送・記録するためには圧縮符号化が必要である。デジタルビデオおよび付随するオーディオに対する圧縮符号化方式の標準規格として周知であるＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔ  Ｇｒｏｕｐ）−２では、一連の複数の画面（フレーム）から構成される動画像において、フレーム間の差分を取ることによって時間軸方向の冗長度を削減し、さらに、各フレームを構成する複数の画素にＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｃｏｓｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；離散コサイン変換）による直交変換処理を施した後、量子化を行い空間軸方向の冗長度を削減することにより効率の良い動画像符号化を実現している。
【０００３】
ＭＰＥＧ−２のビットストリームは階層構造を有し、最上位のシーケンス層からＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐ  ｏｆ  Ｐｉｃｔｕｒｅ）層、ピクチャ層、スライス層、マクロブロック層およびブロック層の順の各層からなる。以下では、ＭＰＥＧ−２ビットストリームの構成の詳細を説明する。
【０００４】
シーケンスは、動画像を構成する時系列のピクチャの集合である。ビットストリームは、最上位層のデータとして、このシーケンスに対応したシーケンス層のデータを含んでいる。
【０００５】
シーケンス層のデータには、このシーケンスを構成する複数のＧＯＰに対応したＧＯＰ層のデータが含まれている。
【０００６】
１つのＧＯＰは、複数のピクチャによって構成されている。ＧＯＰを構成する各ピクチャには、イントラ符号化ピクチャ（Ｉピクチャ）、順方向予測ピクチャ（Ｐピクチャ）、双方向予測ピクチャ（Ｂピクチャ）の３種類がある。
【０００７】
Ｉピクチャは、他のピクチャとは独立して静止画として符号化される画面のことである。Ｐピクチャは、時間的に過去に位置するＩまたはＰピクチャに基づいて予測符号化される画面のことである。Ｂピクチャは、時間的に前後に位置するＩまたはＰピクチャを用いて順方向、逆方向または双方向のピクチャに基づいて予測符号化される画面のことである。
【０００８】
ＧＯＰ層のデータ中には、以上説明したようなＧＯＰを構成する各ピクチャに対応したピクチャ層のデータが含まれている。
【０００９】
１つのピクチャは、複数のスライスから構成され、ピクチャ層のデータには、そのピクチャを構成する各スライスに対応したスライス層のデータが含まれている。また、各スライスに対応したスライス層のヘッダには、そのスライスに適用する量子化スケールを指定するデータが含まれる。
【００１０】
１つのスライスは、各々が１６×１６個の画素からなる複数のマクロブロックにより構成されている。スライス層のデータには、そのスライスを構成する各マクロブロックに対応したマクロブロック層のデータが含まれている。
【００１１】
マクロブロックタイプと呼ばれるマクロブロック単位での処理方法切替の符号が、ピクチャ毎に準備されており、マクロブロック層のヘッダ部分に含まれる。マクロブロック単位での予測符号化の種類にはイントラ符号化、順方向予測、逆方向予測、双方向予測がある。
【００１２】
ここで、順方向予測、逆方向予測、双方向予測に対応したマクロブロック層のデータは、各マクロブロック毎に、当該マクロブロックのピクチャ間予測符号化のために参照された他のピクチャ内の参照画像の位置を特定する動きベクトル情報を含んでいる。また、マクロブロック層のヘッダには、同一スライス内の以降のマクロブロックに適用する量子化スケールを指定するデータが含まれる場合がある。
【００１３】
各マクロブロックに対応したマクロブロック層のデータには、そのマクロブロックを構成する各ブロックに対応したブロック層のデータが含まれている。
【００１４】
Ｉピクチャに対応したブロック層のデータは、各ブロック毎に、当該ブロック内の各画素値から得られた複数のＤＣＴ係数を量子化し、かつ、可変長符号化することにより得られた可変長符号化データを含んでいる。
【００１５】
ＰピクチャまたはＢピクチャに対応したブロック層のデータは、ブロック毎に、当該ブロックとその参照画像との間の差分情報に対応したＤＣＴ係数を量子化し、かつ、可変長符号化することにより得られた可変長符号化データを含んでいる。以上が、ＭＰＥＧ−２ビットストリームの構成の詳細である。
【００１６】
符号化装置で符号化された動画像符号化データは、所定の転送速度で伝送路に送出され、復号装置に入力されて復号され再生される。しかしながら、無線通信などの狭帯域の伝送路に接続された復号装置も存在するため、動画像符号化データのビットレートを変換する必要がある。このビットレートの変換を行うのがレート変換装置である。
【００１７】
動画像符号化データのビットレートを変換するには大きく分けて以下の二つの方法がある。その一つは、復号装置と符号化装置の両方を用意し、動画像符号化データを復号装置で復号し画像を再生した後に、符号化装置でその再生画像を所望のビットレートまで再圧縮符号化する方法である。この方法では、復号装置と符号化装置両方を必要としており高価になる上、復号してから再び符号化するため遅延が大きくなり、実用的ではない。
【００１８】
一方、画像を完全に復号再生せずに、ビットレート変換を行う方法がある。ＭＰＥＧ−２で圧縮符号化した画像を例にして、図８を用いて説明する。図８は完全な復号再生を必要としないレート変換装置の概略構成を示すブロック図である。
【００１９】
レート変換装置２０では、入力端子１００への入力ビットストリーム内のシーケンス層、ＧＯＰ層、ピクチャ層、スライス層およびマクロブロック層の符号化情報を殆ど再利用する。基本的にブロック層のＤＣＴ係数の変換およびブロック層の変換に伴い修正が必要なマクロブロック層の符号の変換処理のみが行われる。
【００２０】
まず、ＭＰＥＧ−２で圧縮符号化された画像のビットストリームを入力端子１００から入力する。可変長復号部（ＶＬＤ）１１０ではビットストリームを解析しながら、ブロック毎に第一の量子化スケールＱ＿ｓｃａｌｅ１と量子化されたＤＣＴ係数ａ［ｉ］を抽出する。ここで、ｉ＝１，・・・，６４である。
【００２１】
可変長復号部１１０はＱ＿ｓｃａｌｅ１、ａ［ｉ］を逆量子化部（ＩＱ）１２０に送り、それ以外のデータを分離し、マルチプレクサ１５０（ＭＵＸ）に送る。
【００２２】
逆量子化部１２０では係数ａ［ｉ］にＱ＿ｓｃａｌｅ１を積算して逆量子化操作を行い、ｂ［ｉ］を生成し、量子化部（Ｑ）１３０に送る。量子化部１３０では逆量子化して得られた逆量子化係数ｂ［ｉ］を第二の量子化スケールＱ＿ｓｃａｌｅ２で除算して再量子化係数ｃ［ｉ］を生成する。ｃ［ｉ］とＱ＿ｓｃａｌｅ２を可変長符号化部（ＶＬＣ）１４０に送り、可変長符号に変換してマルチプレクサ１５０に送る。
【００２３】
マルチプレクサ１５０では、送られてきたデータを多重化して出力する。なお、所望のビットレートに圧縮するためにレート制御部１６１にて、可変長復号部１１０への入力符号量及びマルチプレクサ１５０の出力符号量等に基づき、Ｑ＿ｓｃａｌｅ２を決定する。
【００２４】
レート制御部１６１における代表的な符号量制御方式としては、ＩＳＯ／ＩＥＣ ＪＴＣ１／ＳＣ２９／ＷＧ１１ Ｎ０４００  ＭＰＥＧ２ Ｔｅｓｔ Ｍｏｄｅｌ ５（ＴＭ５）で記載されている方式がある。ＴＭ５のレート制御では、ステップ１で、まずピクチャタイプ毎にＧＯＰ内の未符号化ピクチャに対する割り当て符号量Ｒに基づいて符号量割り当てを行う。ステップ２で、マクロブロック単位に符号化処理をする際に使用する第二の量子化スケールＱ＿ｓｃａｌｅ２を、符号量割り当てに基づいて算出した仮想バッファ占有量から算出する。
【００２５】
しかしながら、ＴＭ５のレート制御のような、画像ＧＯＰ構造などの情報に基づいて符号量割り当てを行う方法は、入力画像構造を仮定する必要がある。そこで、ＧＯＰ構造を仮定せずにレート制御を行う方法を採用しているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【００２６】
図９は前記特許文献１に記載された第２の従来のトランスコーダ３０を示すものである。以下ではトランスコーダ３０における各ピクチャへの符号量割り当て方法について説明する。
【００２７】
トランスコーダ３０は、所定の単位時間内に復号すべき入力ビットストリーム内の複数のピクチャの符号量と、同じ単位時間内の復号済みピクチャの符号量との差から未復号符号量を算出し、所定の単位時間内に出力可能な出力ビットストリームの複数のピクチャの符号量と、同じ単位時間内に出力されたピクチャの符号量との差から未出力符号量を算出し、未復号符号量と未出力符号量に基づいて、目標ビットレート比率ｉｏＲａｔｉｏを各ピクチャ毎に更新して、各マクロブロックにおける符号化処理におけるレート制御を行うものである。このようにして画像構造が未知であっても、各ピクチャへの符号量割り当てが可能となる。
【００２８】
また、入出力ビットレート比率が大きい場合には、Ｉピクチャの割り当て符号量が十分でないため画質低下が生じる場合がある。そこで、ピクチャタイプ別に重みを決定するパラメータを変化させることにより、画質の低下を抑制することも考えられている。
【特許文献１】特開２００１−７８１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
しかしながら、前記従来の構成では、符号量割り当ての際、ピクチャタイプ毎の重み付けはなされるものの、同ピクチャタイプ間での重み付けはなされない。そのため、シーンチェンジをＧＯＰ内に含む場合や、ＧＯＰ内で背景が著しく変化する場合等では、これらのフレームには通常の同タイプピクチャより多くの符号量（ビット数）割り当てが必要にもかかわらず、十分な割り当てが行われず、該ＧＯＰにおける画質劣化が生じてしまうという課題を有していた。
【００３０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ＧＯＰ内でシーンチェンジ等の急激な符号量の変化がある場合にも画質劣化を抑制可能なレート変換方法及び装置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】
【００３１】
前記従来の課題を解決するために、本発明のレート変換方法は、複数の画面から構成される動画像を圧縮符号化した第一画像符号化データから、直交変換ブロックに対応する第一量子化パラメータ及び符号化方式情報を含む非変換画像解析情報を抽出し、直交変換ブロック毎に第一量子化画像データを順次可変長復号する可変長復号ステップと、前記直交変換ブロック毎に前記第一量子化パラメータを用いて、前記第一量子化画像データを量子化前の逆量子化画像データに戻す逆量子化ステップと、前記逆量子化画像データを、第二量子化パラメータを用いて量子化し、第二量子化画像データを生成する再量子化ステップと、前記第二量子化画像データを順次可変長符号化し可変長符号化画像データを作成する可変長符号化ステップと、前記第二量子化パラメータ及び前記可変長符号化画像データ、及び非変換画像情報より第二画像符号化データを作成する多重化ステップと、前記符号化方式情報から所定の単位領域毎に各符号化方法の出現割合を算出する符号化方式比率解析ステップと、前記第一画像符号化データの所定単位時間もしくは画素ブロックの入力符号量及び、前記第二画像符号化データの所定単位時間もしくは画素ブロックの出力符号量、及び目標ビットレートとに基づき画面もしくは画素ブロック単位毎の目標出力符号量を設定し、第二量子化パラメータを制御することによってビットレートの制御を行うレート制御ステップとを備え、前記符号化方式比率解析ステップにより得られる前記直交変換ブロックに対するマクロブロック（ＭＢ）のタイプ毎の統計情報に基づき、前記レート制御ステップは、画面もしくは画素ブロック単位に対する割り当て符号量を変更する。
【００３２】
本構成によって、別タイプピクチャ間のみならず、同タイプピクチャ間にも重み付けを行い、重要度に応じた符号量割り当てを行うことができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明のレート変換方法及び装置によれば、シーンチェンジ等の急激な符号量の変化がある場合にも符号量を効率的に割り当てることが可能なため、画質劣化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
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。これらの実施の形態では、背景技術のところで説明したＭＰＥＧ−２で圧縮符号化して得られたビットストリームを例として用いるが、本発明のレート変換方法及びレート変換装置はこの方式に限るものではなく、他の圧縮符号化方式に対して同様に適用できる。
【００３５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるレート変換装置１０の構成を示すブロック図である。図１において、図８と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を一部省略する。
【００３６】
レート変換装置１０では、入力端子１００への入力ビットストリーム内のシーケンス層、ＧＯＰ層、ピクチャ層、スライス層およびマクロブロック層の符号化情報の殆どを再利用する。基本的にブロック層のＤＣＴ係数の変換およびブロック層の変換に伴い修正が必要なマクロブロック層の符号の変換処理のみが行われる。また、本実施の形態１では入力ビットストリームのＧＯＰ構造が既知であるか、もしくは入力時に解析を行うことによりＧＯＰ構造を把握した上で変換処理を行う。
【００３７】
以下、レート変換装置１０の動作の概要を説明する。まず、ＭＰＥＧ−２で圧縮符号化された画像のビットストリームを入力端子１００から入力する。可変長復号部１１０では、入力ビットストリームを解析しながら、ブロック毎に第一の量子化スケールコードＱ＿ｃｏｄｅ１及び量子化スケールタイプＱ＿ｔｙｐｅとＤＣＴ係数ブロックを抽出し、入力ビットストリームからＤＣＴ係数ブロック以外のデータを分離しマルチプレクサ１５０（ＭＵＸ）に送る。
【００３８】
ここで、第一の量子化スケールＱ＿ｓｃａｌｅ１は、第一の量子化スケールコードＱ＿ｃｏｄｅ１及び量子化スケールタイプＱ＿ｔｙｐｅにより特定される。量子化スケールコードは、「１」〜「３１」のいずれかの値をとる。また、量子化スケールタイプの値は、線形量子化スケールの場合は「０」、非線形量子化スケールの場合は「１」である。
【００３９】
可変長復号部１１０では、ＤＣＴ係数ブロックを可変長復号し、量子化されたＤＣＴ係数ａ［ｉ］を生成する。ここで、ｉは可変長符号化時のスキャンの順番を表し、ｉ＝１，・・・，６４である。可変長復号部１１０は、ａ［ｉ］とともにＱ＿ｃｏｄｅ１とＱ＿ｔｙｐｅを逆量子化部（ＩＱ）１２０に送る。ここで、可変長復号部１１０は、Ｑ＿ｃｏｄｅ１とＱ＿ｔｙｐｅの代わりに直接Ｑ＿ｓｃａｌｅ１を逆量子化部１２０に送ってもよい。また、可変長復号部１１０は、Ｑ＿ｃｏｄｅ１、Ｑ＿ｔｙｐｅ及び入力ビットストリームの各種解析結果をレート制御部１６０に送り、マクロブロック毎にマクロブロックタイプを抽出しマクロブロックタイプ比率解析部１７０へと送る。
【００４０】
なお、入力ビットストリームのＧＯＰ構造が既知でない場合は、可変長復号部１１０においてＧＯＰ構造の解析を行う。その際、可変長復号部１１０では、１ＧＯＰ分の遅延処理を行う。
【００４１】
逆量子化部１２０では、Ｑ＿ｃｏｄｅ１とＱ＿ｔｙｐｅより求めたＱ＿ｓｃａｌｅ１に係数ａ［ｉ］を積算して逆量子化操作を行い、ｂ［ｉ］を生成し、量子化部（Ｑ）１３０に送る。量子化部１３０では逆量子化して得られた逆量子化係数ｂ［ｉ］を第二の量子化スケールＱ＿ｓｃａｌｅ２で除算し、小数点以下を丸め閾値Ｒｔｈで丸め、再量子化係数ｃ［ｉ］を生成する。ここで、小数点以下を丸め閾値Ｒｔｈで丸めるとは、小数点以下の値がＲｔｈ以上の場合は切り上げ、そうでない場合は、切り下げ（切り捨て）することを意味する。Ｒｔｈの値は特に限定しないが例えば０．５または１．０である。また、Ｒｔｈの値によって画質と符号量に差が生じるため、Ｒｔｈをレート制御のためのパラメータとして変更してもよい。
【００４２】
また、量子化部１３０において量子化によりブロック内の再量子化係数が全て０となる場合には、マクロブロック中のどのブロックにＤＣＴ係数が存在するかを示すＣＢＰ（Ｃｏｄｅｄ  Ｂｌｏｃｋ  Ｐａｔｔｅｒｎ）等を変更する必要が生じる。これを避けるため、再量子化係数が全て０となる場合には、元々非０成分のうちＤＣＴスキャン順の最初に位置する成分をレベル絶対値１へと変換して残す処理等を行ってもよい。
【００４３】
一方、マクロブロックタイプ比率解析部１７０では、ピクチャ毎の各マクロブロックタイプの出現比率を算出し重み付け係数算出部１８０へ送る。重み係数算出部１８０では、各マクロブロックタイプの出現比率に応じてｎ番目のピクチャへの重み付け係数ｗ＿ｎを算出しレート制御部１６０へ送る。
【００４４】
【数１】
2006295449.tif 000003
【００４５】
ここで、ｗ＿ｎは（数１）により求まる値である。α＿ｉ、α＿ｐ、α＿ｂはそれぞれＩ、Ｐ、Ｂタイプのマクロブロックに対応するパラメータでありα＿ｉ≧α＿ｐ≧α＿ｂの関係がある。α＿ｉ、α＿ｐ、α＿ｂの値は、例えばα＿Ｉ＝１．２、α＿ｐ＝０．８、α＿ｂ＝０．６である。なお、パラメータα＿ｉ、α＿ｐ、α＿ｂは、様々な種類のソース対してシミュレーションを行って求めることが望ましい。また、ｐｒｏｂ＿ｎ（ＭＢ＿ｉ）、ｐｒｏｂ＿ｎ（ＭＢ＿ｐ）、ｐｒｏｂ＿ｎ（ＭＢ＿ｂ）はそれぞれＩ、Ｐ、Ｂタイプのマクロブロックのｎ番目のピクチャ内における出現割合でありｐｒｏｂ＿ｎ（ＭＢ＿ｉ）＋ｐｒｏｂ＿ｎ（ＭＢ＿ｐ）＋ｐｒｏｂ＿ｎ（ＭＢ＿ｂ）＝１である。
【００４６】
なお、ＩタイプとはＩピクチャが取り得るマクロブロックタイプ（イントラマクロブロック）を指し、ＰタイプとはＰピクチャが取り得るマクロブロックタイプからＩタイプを除いたものを指し、ＢタイプとはＩ、Ｐタイプのどちらにも属さないマクロブロックタイプを指す。
【００４７】
以上より、重み付け係数ｗ＿ｎはＩピクチャでは常にα＿ｉとなるが、Ｐ、Ｂピクチャ間では重み付けが各マクロブロックタイプの出現割合に応じて変動する。特にシーンチェンジ等の際に多く生じるイントラマクロブロックに対して、最も重み付けがなされることからシーンチェンジ等の符号量が多く必要なピクチャに対して他の同種のピクチャよりも多くの符号量が割り当てられるようになる。
【００４８】
レート制御部１６０では、出力ビットストリームを目標ビットレートに圧縮するために目標ビットレート、可変長復号部１１０による入力ビットストリームの解析結果、マルチプレクサ１５０の出力符号量および重み付け係数ｗ＿ｎを基に第２の量子化スケールＱ＿ｓｃａｌｅ２を決定する。Ｑ＿ｓｃａｌｅ２は、第二の量子化スケールコードＱ＿ｃｏｄｅ２及びＱ＿ｔｙｐｅにより特定される。なお、第２の量子化スケールＱ＿ｓｃａｌｅ２算出方法の詳細は後述する。
【００４９】
レート制御部１６０は、Ｑ＿ｃｏｄｅ２、Ｑ＿ｔｙｐｅを量子化部１３０に送る。量子化部１３０はｃ［ｉ］とＱ＿ｃｏｄｅ２及びＱ＿ｔｙｐｅを可変長符号化部（ＶＬＣ）１４０に送り、可変長符号化部１４０はｃ［ｉ］を可変長符号に変換してマルチプレクサ１５０に送るとともに、Ｑ＿ｃｏｄｅ２及びＱ＿ｔｙｐｅも併せてマルチプレクサ１５０に送る。
【００５０】
マルチプレクサ１５０では、可変長復号部１１０より送られてきた分離データに対して、レート変換処理に伴い修正が必要となった部分の修正を行った後、可変長符号化部１４０より送られてくる可変長符号データとの多重化を行い、ＭＰＥＧ−２ビットストリームを出力する。修正が必要となる部分は、基本的には量子化スケールコードが示されている部分のみであるが、レート変換内容によっては、前述のＣＢＰや他の部分の修正も必要となる。
【００５１】
以下、本実施の形態１によるレート制御部１６０のＱ＿ｓｃａｌｅ２の決定手順の詳細を図２のフローチャートに従って説明する。また、図３にレート制御部１６０の詳細なブロック構成を示す。ここでは、前記背景技術において述べたＴＭ５レート制御のステップ２に基づいてＱ＿ｓｃａｌｅ２を決定するが、これに限定するものではない。
【００５２】
レート制御部１６０は、ＧＯＰ単位で制御を行う。目標ビットレート比率設定部２１０は、まずＧＯＰ単位での目標ビットレート比率ｉｏＲａｔｉｏを（数２）より算出する（ステップＡ０１）。
【００５３】
【数２】
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【００５４】
ここで、Ｒａｔｅ＿ｔａｒｇｅｔは目標ビットレートであり、Ｒａｔｅ＿ｉｎは入力ビットレートである。また、Ｔ＿ｉｎは現在のＧＯＰにおける入力符号量であり、Ｔ＿ｄｉｆは前ＧＯＰにおける目標出力符号量Ｔ＿ｔａｒｇｅｔと実際の出力符号量Ｔ＿ｏｕｔの差分であり差分符号量算出部２５０において算出され送られてくる。Ｒａｔｅ＿ｉｎ、Ｔ＿ｉｎは可変長復号器１１０より送られてくるストリーム解析結果に含まれる。なお、Ｔ＿ｄｉｆの初期値は０である。また、次にステップＡ０２において、ピクチャ番号ｎを１に初期化する。また、Ｔ＿ｏｕｔを０に初期化する。ステップＡ０３では、ピクチャ目標出力符号量算出部２２０において、ｎ番目のピクチャの目標出力符号量Ｓ＿ｔａｒｇｅｔを重み付け係数算出部１８０より算出された重み付け係数ｗ＿ｎ、目標ビットレート比率ｉｏＲａｔｉｏ、ピクチャ単位入力符号量Ｓ＿ｉｎに基づき算出する。
【００５５】
【数３】
2006295449.tif 000005
【００５６】
ここで、Ｓ＿ｔａｒｇｅｔは（数３）により求まり、Ｓ＿ｉｎは可変長復号器１１０より送られてくるストリーム解析結果に含まれる。さらにピクチャ目標出力符号量算出部２２０は、Ｓ＿ｔａｒｇｅｔを差分符号量算出部２５０に送る。差分符号量算出部２５０では、ＧＯＰ目標出力符号量Ｔ＿ｔａｒｇｅｔをカウントする。
【００５７】
続くステップＡ０４においてＳ＿ｔａｒｇｅｔに基づきマクロブロック毎にＱ＿ｓｃａｌｅ２を算出しｎ番目のピクチャのレートを制御する。このステップＡ０４の詳細を図４のフローチャートに従って説明する。
【００５８】
まず、ステップＢ０１で変数ｊに１を設定する。ここで、変数ｊは、１ピクチャ内の複数のマクロブロックに付けられた番号を示す。以後、ｊ番目のマクロブロックをＭＢ（ｊ）と示す。また、１ピクチャ内のマクロブロック総数をＮＭＢとする。
【００５９】
続くステップＢ０２では、仮想バッファ管理部２３０において、Ｉ、ＰおよびＢピクチャ内のｊ番目のマクロブロックＭＢ（ｊ）を符号化する時の仮想バッファの占有量ｄｉ（ｊ）、ｄｐ（ｊ）およびｄｂ（ｊ）が（数４）、（数５）および（数６）によりそれぞれ算出される。ここで、Ｂ（ｊ−１）は、（ｊ−１）番目のマクロブロックＭＢ（ｊ−１）までの全マクロブロックの発生符号量である。
【００６０】
【数４】
2006295449.tif 000006
【００６１】
【数５】
2006295449.tif 000007
【００６２】
【数６】
2006295449.tif 000008
【００６３】
また、ｄｉ（０）、ｄｐ（０）およびｄｂ（０）は、それぞれＩ、ＰおよびＢピクチャの仮想バッファ占有量の初期値であり、（数７）、（数８）および（数９）でそれぞれ与えられる。
【００６４】
【数７】
2006295449.tif 000009
【００６５】
【数８】
2006295449.tif 000010
【００６６】
【数９】
2006295449.tif 000011
【００６７】
【数１０】
2006295449.tif 000012
【００６８】
ｒはリアクションパラメータと呼ばれ、（数１０）で示され、フィードバックループの応答速度を制御する。ここで、ｐｉｃ＿ｒａｔｅは１秒間に復号され表示されるピクチャの枚数である。また、ＫｐおよびＫｂは、Ｉピクチャの量子化スケールコードを基準としたＰおよびＢピクチャの量子化スケールコードの比率を示し、Ｋｐ＝１．０およびＫｂ＝１．４になる場合に、常に全体の画質が最適化されると仮定する。
【００６９】
また、Ｉ、ＰおよびＢピクチャ符号化終了時の仮想バッファ占有量、すなわちＮＭＢ番目のマクロブロックＭＢ（ＮＭＢ）を符号化したときの仮想バッファ占有量ｄｉ（ＮＭＢ）、ｄｐ（ＮＭＢ）およびｄｂ（ＮＭＢ）は、ピクチャタイプ毎に、次回符号化する時の仮想バッファ占有量の初期値ｄｉ（０）、ｄｐ（０）およびｄｂ（０）として用いられる。
【００７０】
続くステップＢ０３では、量子化スケール算出部２４０において、前記の仮想バッファの占有量ｄ（ｊ）に基づいて、各ピクチャ毎にｊ番目のマクロブロックＭＢ（ｊ）に対する量子化スケールコードＱ＿ｃｏｄｅ２が（数１１）により求められる。Ｑ＿ｓｃａｌｅ２は、量子化スケールコードＱ＿ｃｏｄｅ２及びＱ＿ｔｙｐｅより決定される。
【００７１】
【数１１】
2006295449.tif 000013
【００７２】
続くステップＢ０４では、ステップＢ０３で算出されたＱ＿ｓｃａｌｅ２を使用してｊ番目のマクロブロックＭＢ（ｊ）を量子化を行い（量子化部１３０）、可変長符号化し（可変長符号化部１４０）、多重化する（マルチプレクサ１５０）。その際、マルチプレクサ１５０ではＭＢ（ｊ）の発生符号量をカウントし、差分符号量算出部２５０及び仮想バッファ管理部に送る。差分符号量算出部２５０ではピクチャ出力符号量Ｓ＿ｏｕｔ、ＧＯＰ出力符号量Ｔ＿ｏｕｔをカウントする。
【００７３】
続くステップＢ０５で、変数ｊをインクリメントして、ステップＢ０６へ進み、変数ｊがマクロブロック総数ＮＭＢを超えているか否かの判定をする。変数ｊがマクロブロック総数ＮＭＢを超えていない場合は、ステップＢ０２へ戻り、変数ｊがマクロブロック総数ＮＭＢを超えている場合は、ステップＡ０５へ進む。
【００７４】
このようにして、変数ｊは、ステップＢ０２〜Ｂ０６の符号化処理を繰り返すためのループカウンタとしても使用される。これにより、ｎ番目のピクチャのマクロブロックＭＢ（１）からマクロブロックＭＢ（ＮＭＢ）まで全てのマクロブロックに対して順次符号化処理を行う。
【００７５】
ステップＡ０５では、変数ｎをインクリメントして、ステップＡ０６へ進み、変数ｎが符号化対象のピクチャ総数ＮＰＩＣを超えているか否かの判定をする。ここで、変数ｎがＧＯＰ内のピクチャ総数ＮＰＩＣを超えていない場合は、ステップＡ０３へ戻り、変数ｎがピクチャ総数ＮＰＩＣを超えている場合は、ステップＡ０７へ進む。
【００７６】
ステップＡ０７では、差分符号量算出部２５０において差分Ｔ＿ｄｉｆを目標出力符号量Ｔ＿ｔａｒｇｅｔと実際の出力符号量Ｔ＿ｏｕｔから（数１２）により求め、本処理を終了する。
【００７７】
【数１２】
2006295449.tif 000014
【００７８】
以上のようにして、レート制御部１６０は各ピクチャに対して目標出力符号量を算出し、Ｑ＿ｓｃａｌｅ２を決定する。
【００７９】
ここでは、ＧＯＰ単位の差分Ｔ＿ｄｉｆをフィードバックして符号量の制御を行っているため、シーンチェンジ等の画面を含むＧＯＰには符号量が多く割り当てられ、次のＧＯＰでシーンチェンジ等の画面を含まない場合は該ＧＯＰへの符号量の割り当てが減ることになる。このようにピクチャのみならず、ＧＯＰ内の画面内容に応じてＧＯＰへの符号量の割り当ても変動する。
【００８０】
かかる構成によれば各マクロブロックタイプの出現比率に応じて各ピクチャへの重み付け係数を算出することにより、別タイプピクチャ間のみならず、同タイプピクチャ間にも重み付けを行い、重要度に応じた符号量割り当てを行うことができ、シーンチェンジ等の急激な符号量の変化がある場合にも符号量を効率的に割り当てることが可能なため、画質劣化を抑制することができる。
【００８１】
なお、ＧＯＰ単位の符号量を一定に制御する場合には、ＧＯＰ内でピクチャ単位でのフィードバック制御を加えて行ってもよい。すなわち、ピクチャ復号毎に、復号済ピクチャまでの目標出力符号量と実際の出力符号量との差分を求め、該差分と残りのＧＯＰ内の未復号ピクチャの入力符号量から目標ビットレート比率ｉｏＲａｔｉｏを更新し、ピクチャの目標出力符号量Ｓ＿ｔａｒｇｅｔを算出する。このような構成とすることにより符号量制御が安定する。
【００８２】
また、同様にＧＯＰ単位の符号量を一定に制御する方法として、重み付け係数ｗ＿ｎの代わりに（数１３）により表されるｗ＿ｎ’を用いてもよい。ただし、Ｎ＿ｇｏｐは正規化係数であり、（数１４）より算出される。
【００８３】
【数１３】
2006295449.tif 000015
【００８４】
【数１４】
2006295449.tif 000016
【００８５】
さらに、本実施の形態１においては、入力ビットストリームのＧＯＰ構造を把握した上でレート制御を行っているが、背景技術において述べたようなＧＯＰ構造を仮定しないレート制御において、前述の重み付け係数による各ピクチャへの符号量割り当てを行った場合でも同様の効果が得られる。
【００８６】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、各ピクチャ毎に割り当てられた符号量に対するピクチャ内の各スライスもしくはマクロブロック毎の符号量割り当て処理において、実施の形態１と相違するものである。したがって、実施の形態２のレート変換装置の基本構成は実施の形態１と同様であり図１に示すとおりである。レート変換装置の動作概要の説明は省略する。
【００８７】
本発明の実施の形態２では、各ピクチャ毎に割り当てられた符号量を、各スライスもしくはマクロブロックに各マクロブロックタイプの出現比率に応じた重み付けを行い、配分する。
【００８８】
以下、本実施の形態２によるレート制御部１６０のＱ＿ｓｃａｌｅ２の決定手順の詳細を説明する。本実施の形態２によるレート制御部１６０は、基本的に図２のフローチャートに従って制御を行うが、ステップＡ０４における処理が実施の形態１と相違する。ここでは、ステップＡ０４における処理の詳細を図５のフローチャートに従って説明する。また、図６に本実施の形態２によるレート制御部１６０の詳細なブロック構成を示す。
【００８９】
以下では、量子化スケールコード変更量を出力結果に基づきフィードバック制御しＱ＿ｓｃａｌｅ２を決定する方式を用いて説明を行うが、Ｑ＿ｓｃａｌｅ２の決定方式はこれに限定されるものではない。
【００９０】
ステップＡ０３においてピクチャ目標出力符号量算出部２２０によりピクチャに対する目標出力符号量Ｓ＿ｔａｒｇｅｔを得た後、続くステップＣ０１において変数ｋを１に初期化する。ここで、変数ｋは、１ピクチャ内の複数のスライスに付けられた番号を示す。以後、ｋ番目のスライスをＳｌｉｃｅ（ｋ）と示す。また、１ピクチャ内のスライス総数をＮＳＬＩとする。
【００９１】
続くステップＣ０２においてスライスＳｌｉｃｅ（ｋ）の目標出力符号量Ｕ＿ｔａｒｇｅｔを算出する。スライス目標出力符号量Ｕ＿ｔａｒｇｅｔは、（数１５）より求まる。ここで、Ｕ＿ｉｎ、ｗ＿ｋはそれぞれＳｌｉｃｅ（ｋ）の入力符号量及び重み付け係数である。また、Ｕ＿ｉｎは可変長復号部１１０より送られてくるストリーム解析結果に含まれる。
【００９２】
【数１５】
2006295449.tif 000017
【００９３】
【数１６】
2006295449.tif 000018
【００９４】
スライス重み付け係数ｗ＿ｋは、（数１６）より求まる値であり、重み付け係数算出部１８０より得られる。ただし、Ｉピクチャに対しては重み付け係数ｗ＿ｋは常に１．０とする。これはＩピクチャは、Ｉタイプのマクロブロックのみで構成されることから、スライス毎に重み付けをする必要がないためである。
【００９５】
ここで、β＿ｉ、β＿ｐ、β＿ｂはそれぞれＩ、Ｐ、Ｂタイプのマクロブロックに対応するパラメータでありβ＿ｉ≧β＿ｐ≧β＿ｂの関係がある。なお、パラメータβ＿ｉ、β＿ｐ、β＿ｂは、様々な種類のソース対してシミュレーションを行って求めることが望ましい。また、ｐｒｏｂ＿ｋ（ＭＢ＿ｉ）、ｐｒｏｂ＿ｋ（ＭＢ＿ｐ）、ｐｒｏｂ＿ｋ（ＭＢ＿ｂ）はそれぞれＳｌｉｃｅ（ｋ）におけるＩ、Ｐ、Ｂタイプのマクロブロックの出現割合でありｐｒｏｂ＿ｋ（ＭＢ＿ｉ）＋ｐｒｏｂ＿ｋ（ＭＢ＿ｐ）＋ｐｒｏｂ＿ｋ（ＭＢ＿ｂ）＝１である。
【００９６】
以上より、Ｐ、Ｂピクチャ内のスライス間において重み付けが各マクロブロックタイプの出現割合に応じて変動する。特にシーンチェンジチェンジ等の際に多く生じるイントラマクロブロックに対して、最も重み付けがなされることからシーンチェンジ等の符号量が多く必要なスライスに対して他のスライスよりも多くの符号量が割り当てられるようになる。
【００９７】
続くステップＣ０３において変数ｊ’に１を設定する。ここで、変数ｊ’は、１スライス内の複数のマクロブロックに付けられた番号を示す。以後、ｊ’番目のマクロブロックをＭＢ（ｊ’）と示す。また、１スライス内のマクロブロック総数をＮＭＢ’とする。
【００９８】
続くステップＣ０４において変数ｋが１であるかどうか判定する。ｋが１でない場合はステップＣ０６へと進む。一方ｋが１である場合はステップＣ０５へと進み、量子化スケール算出部２４１において目標ビットレート比率ｉｏＲａｔｉｏと量子化スケールコード変更量の対応テーブル等を参照して量子化スケールコード変更量の初期値を設定し、ステップＣ１０へと進む。
【００９９】
ステップＣ０６では、量子化スケール算出部２４１において、前回のマクロブロック符号化後の時点での累積誤差Ｅ（ｋ，ｊ−１）が閾値を超えるかどうか判定する。累積誤差Ｅ（ｋ，ｊ−１）が閾値を超えない場合は量子化スケールコード変更量を現在の値から変更せずステップＣ１０へと進む。一方、累積誤差Ｅ（ｋ，ｊ）が閾値を超えた場合はステップＣ０７へと進む。ここで累積誤差Ｅ（ｋ，ｊ−１）は（数１７）より求まる値である。
【０１００】
【数１７】
2006295449.tif 000019
【０１０１】
ここで、Ｂ（ｊ−１）は、（ｊ−１）番目のマクロブロックＭＢ（ｊ−１）までの１スライス中の全マクロブロックの発生符号量である。ここで、閾値は、量子化スケールコード変更量決定時のフィードバックの応答速度を決めるパラメータとなり、シミュレーション等により求めることが望ましい。
【０１０２】
ステップＣ０７では、量子化スケール算出部２４１において、累積誤差Ｅ（ｋ，ｊ−１）の正負を判定する。累積誤差が正の場合は、量子化スケールコード変更量を１増やし（ステップＣ０８）、ステップＣ１０へと進む。一方、累積誤差が負の場合は、量子化スケールコード変更量を１減らし（ステップＣ０９）、ステップＣ１０へと進む。ここで、量子化スケールコード変更量の増減量は１としているが前記累積誤差閾値を複数用意して、複数の増減量と対応させてもよい。
【０１０３】
続くステップＣ１０では、量子化スケール算出部２４１において、前述のステップにおいて求めた量子化スケールコード変更量及び元々の量子化スケールコードＱ＿ｃｏｄｅ１と量子化スケールタイプＱ＿ｔｙｐｅより第二の量子化スケールＱ＿ｓｃａｌｅ２を決定し、Ｑ＿ｓｃａｌｅ２を用いてＭＢ（ｊ’）の符号化を行う。その際、マルチプレクサ１５０ではＭＢ（ｊ’）の発生符号量をカウントし、差分符号量算出部２５０及び量子化スケール算出部２４１に送る。差分符号量算出部２５０ではピクチャ出力符号量Ｓ＿ｏｕｔ、ＧＯＰ出力符号量Ｔ＿ｏｕｔをカウントし、量子化スケール算出部２４１では累積誤差（ｋ，ｊ）をカウントする。
【０１０４】
続くステップＣ１１で、変数ｊ’をインクリメントして、ステップＣ０１２へ進み、変数ｊ’がマクロブロック総数ＮＭＢ’を超えているか否かの判定をする。変数ｊ’がマクロブロック総数ＮＭＢ’を超えていない場合は、ステップＣ０２へ戻り、変数ｊ’がマクロブロック総数ＮＭＢ’を超えている場合は、ステップＣ１３へ進む。
【０１０５】
続くステップＣ１３で、変数ｋをインクリメントして、ステップＣ０１４へ進み、変数ｋがスライス総数ＮＳＬＩを超えているか否かの判定をする。変数ｋがスライス総数ＮＳＬＩを超えていない場合は、ステップＣ０２へ戻り、変数ｋがスライス総数ＮＳＬＩを超えている場合は、ステップＡ０５へ進む。
【０１０６】
以上のようにして、レート制御部１６０は各スライスに対して目標出力符号量を算出し、Ｑ＿ｓｃａｌｅ２を決定する。
【０１０７】
かかる構成によれば各マクロブロックタイプの出現比率に応じて各スライスへの重み付け係数を算出することにより、ピクチャ間のみならず、ピクチャ内のスライス間にも重み付けを行い、重要度に応じた符号量割り当てを行うことができるため、画質劣化を抑制することができる。さらに、同ピクチャ間の重み付けを行わない場合には、１ＧＯＰ分の解析を必要とせず、１ピクチャの解析のみでよいため実施の形態１よりも遅延時間が小さくなる。
【０１０８】
なお、本実施の形態２では、レート制御部１６０はＱ＿ｓｃａｌｅ２の決定において、各スライスの目標出力符号量を算出し、スライス単位でのフィードバック制御を行っているが、各マクロブロックの目標出力符号量を算出し、マクロブロック単位でのフィードバック制御を行ってもよい。
【０１０９】
また、量子化スケールの変更による符号量制御だけでなく、ＤＣＴ係数の高周波成分のカットや量子化時の丸め閾値Ｒｔｈ変更を組み合わせて柔軟な符号量制御を行ってもよい。
【０１１０】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３は、各ピクチャ毎の符号量割り当て処理において、実施の形態１及び実施の形態２と相違するものである。本発明の実施の形態３におけるレート変換装置１１の構成を示すブロック図である。図７において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。また、レート変換装置の動作概要の説明は前述のとおりである。
【０１１１】
本発明の実施の形態３では、ＰピクチャまたはＢピクチャにおいてイントラマクロブロックの出現比率が閾値を超える場合、該当ピクチャに対する符号量割り当てを増加させ、急激な符号量増加が生じる画面における画質劣化を抑える。
【０１１２】
以下では、前述の該当ピクチャに対する割り当て符号量の増加方法について述べる。ここでは、入力ビットレート及び目標ビットレート等より、Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャそれぞれの削減比率を１／Ｌ、１／Ｍ、１／Ｎと決定していると仮定する。ただし、Ｎ≧Ｍ≧Ｌである。
【０１１３】
マクロブロックタイプ比率比較部１９０では、ピクチャ毎に、マクロブロックタイプ比率解析部１７０より得られるイントラマクロブロックの出現比率ｐｒｏｂ＿ｎ（ＭＢ＿ｉ）が閾値Ｐ＿ｔｈ以上かどうかの判定を行う。
【０１１４】
ｐｒｏｂ＿ｎ（ＭＢ＿ｉ）が閾値Ｐ＿ｔｈ以上場合、該当ピクチャの削減比率を１／Ｌへと変更する。なお、Ｂピクチャに対しては閾値としてＰ＿ｔｈ、Ｐ＿ｔｈ２（Ｐ＿ｔｈ＞Ｐ＿ｔｈ２）の２個を用意し、Ｐ＿ｔｈ＞ｐｒｏｂ＿ｎ（ＭＢ＿ｉ）≧Ｐ＿ｔｈ２の場合は１／Ｍへと変更してもよい。一方、ｐｒｏｂ＿ｎ（ＭＢ＿ｉ）が閾値Ｐ＿ｔｈを越えない場合は、削減比率の変更は行わない。
【０１１５】
割り当て符号量増加に伴う誤差の補正は、レート制御部１６０における処理方法によって異なる。実施の形態１におけるレート変換装置のようにＧＯＰ単位でのフィードバック制御を行う場合には、発生した誤差が、差分符号量に含まれるため、次のＧＯＰで誤差の補正を行うことになる。また、ＧＯＰ単位ではなく、所定の時間単位での制御を行う場合には、同様に次の所定時間で誤差の補正を行う。
【０１１６】
以上では、イントラマクロブロックの出現比率が閾値以上の場合に削減比率の変更を行ったが、削減比率の変更ではなくＩピクチャの削減後符号量と同等の符号量を直接設定してもよい。すなわち、Ｉピクチャの入力符号量をＳ＿ｉとすると、該当ピクチャの目標出力符号量をＳ＿ｉ／Ｌと設定してもよい。ただし、該当ピクチャの入力符号量がＳ＿ｉ／Ｌより小さい場合は、該当ピクチャの削減は行わないでよい。
【０１１７】
かかる構成によれば、急激な符号量の増加を伴うピクチャに対して他の同種のピクチャよりも符号量を多く割り当てることにより、画質劣化を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明にかかるレート変換方法及びレート変換装置は、構成が簡素であり、シーンチェンジ等の急激な符号量の変化がある場合にも画質劣化を抑制可能な特徴を有し、通信路状況に応じて動画像符号化データのレートをリアルタイムで制御可能なＡＶＣサーバ等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の実施の形態１における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及び２におけるレート制御部の動作手順を示すフローチャート
【図３】本発明の実施の形態１におけるレート制御部の詳細構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態１におけるステップＡ０４の詳細を示すフローチャート
【図５】本発明の実施の形態２におけるステップＡ０４の詳細を示すフローチャート
【図６】本発明の実施の形態２におけるレート制御部の詳細構成を示すブロック図
【図７】本発明の実施の形態３におけるレート変換装置の構成を示すブロック図
【図８】第一の従来のレート変換装置の構成を示すブロック図
【図９】第二の従来のレート変換装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【０１２０】
１０，２０，３０    レート変換装置
１００    入力端子
１０１    出力端子
１０２    目標ビットレート入力端子
１１０，１１１    可変長復号部
１２０，１２１    逆量子化部
１３０，１３１    量子化部
１４０，１４１    可変長符号化部
１５０    マルチプレクサ
１６０，１６１    レート制御部
１７０    ＭＢタイプ比率解析部
１８０    重み付け係数算出部
１９０    ＭＢタイプ比率比較部
２１０，２１１    目標ビットレート比率設定部
２２０    ピクチャ目標出力符号量算出部
２３０，２３１    仮想バッファ管理部
２４０，２４１    量子化スケール算出部
２５０    差分符号量算出部
２５１    未処理符号量算出部
２６０    スライス目標出力符号量算出部
【図１】
2006295449.tif 000020
【図２】
2006295449.tif 000021
【図３】
2006295449.tif 000022
【図４】
2006295449.tif 000023
【図５】
2006295449.tif 000024
【図６】
2006295449.tif 000025
【図７】
2006295449.tif 000026
【図８】
2006295449.tif 000027
【図９】
2006295449.tif 000028