(57)【要約】【課題】  送信バッファに蓄積されている間の遅延時間を短縮する。【解決手段】  レート制御部４は、設定された送信バッファ３の最小蓄積量に基づき符号化開始時点から送信バッファ３よりビットストリームデータ１０６を出力するまでの遅延時間を算出して出力開始指示１１０として出力し、送信バッファ３の最小蓄積量、復号側の受信バッファの最大蓄積量、マクロブロック単位の情報発生量１０５及び送信バッファ残量１０７に基づき量子化幅１０８を算出し、マクロブロック単位の情報発生量１０５、送信バッファの最小蓄積量及び送信バッファ残量１０７に基づき所定数のスライスに挿入するスタッフ量１０９を算出する。【選択図】        図１
2006121600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビデオ信号に対して指示された量子化幅に基づき符号化を行い、指示されたスタッフ量に基づき所定数のスライスにスタッフを挿入してビットストリームデータを出力すると共にマクロブロック単位の情報発生量を出力するビデオ符号化部と、
上記ビットストリームデータを蓄積し、与えられた出力開始指示により蓄積している上記ビットストリームデータを所定レートで出力すると共に送信バッファ残量を出力する送信バッファと、
設定された上記送信バッファの最小蓄積量に基づき符号化開始時点から上記送信バッファよりビットストリームデータを出力するまでの遅延時間を算出して上記出力開始指示として出力し、上記送信バッファの最小蓄積量、復号側の受信バッファの最大蓄積量、上記マクロブロック単位の情報発生量及び上記送信バッファ残量に基づき上記量子化幅を算出し、上記マクロブロック単位の情報発生量、上記送信バッファの最小蓄積量及び上記送信バッファ残量に基づき上記所定数のスライスに挿入するスタッフ量を算出するレート制御部とを備えた動画像符号化装置。
【請求項２】
上記レート制御部は、
上記遅延時間を算出して上記出力開始指示として出力する出力制御部と、
上記送信バッファの最小蓄積量、上記受信バッファの最大蓄積量及び上記送信バッファ残量に基づき、これから符号化するピクチャの情報発生量の上限値を算出する最大情報発生量算出部と、
上記送信バッファの最小蓄積量及び上記送信バッファ残量に基づき、これから符号化する所定数のスライスの情報発生量の下限値を算出する最小情報発生量算出部と、
上記マクロブロック単位の情報発生量、上記ピクチャの情報発生量の上限値及び上記所定数のスライスの情報発生量の下限値に基づき、これから符号化するピクチャの情報発生量の目標値を算出する目標情報発生量算出部と、
上記マクロブロック単位の情報発生量、上記ピクチャの情報発生量の目標値及び上記ピクチャの情報発生量の上限値に基づき、次のマクロブロックの量子化幅を算出する量子化幅算出部と、
上記マクロブロック単位の情報発生量及び上記所定数のスライスの情報発生量の下限値に基づき、所定数のスライスに挿入するスタッフ量を算出するスタッフ量算出部とを備えたことを特徴とする請求項１載の動画像符号化装置。
【請求項３】
上記レート制御部に設定される上記送信バッファの最小蓄積量は、１ピクチャ時間当りのデータ引き抜き量よりも小さいことを特徴とする請求項１載の動画像符号化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は動画像データを圧縮符号化する動画像符号化装置、特に送信バッファに蓄積される間の遅延時間を短縮する動画像符号化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
動画像データを高能率に圧縮する符号化技術として、国際標準規格であるＭＰＥＧ２（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ  ２）符号化方式がある。ＭＰＥＧ２符号化方式による動画像符号化装置を用いてリアルタイムに動画像符号化を行い固定ビットレートでビットストリームを伝送するシステムにおいて、画像信号が動画像符号化装置に入力されてから符号化されたビットストリームを動画像復号装置に入力して復号画像を出力するまでにかかる時間、すなわち遅延時間を短縮する技術として、まず、Ｂピクチャを用いないことでフレームの並べ替えに要する遅延時間を短縮する方法が挙げられる。
【０００３】
これ以外に遅延時間の中で大きな割合を占める時間は、動画像符号化装置の出力段に置かれる送信バッファ及び動画像復号装置の入力段に置かれる受信バッファにビットストリームデータが蓄積される時間である。このとき、動画像復号装置の受信バッファにビットストリームデータの入力が開始された時点からビットストリームデータに多重されているＶｂｖ＿ｄｅｌａｙ値の時間だけビットストリームデータを貯めた後に復号を開始すれば、受信バッファが破綻（アンダーフロー又はオーバーフロー）することなく復号を行うことができるように、動画像符号化装置側で情報発生量を制御しなければならない。
【０００４】
このうち、動画像復号装置の受信バッファに蓄積される間の遅延時間を短縮し、かつ画質を維持するために、例えば、特許文献１に示す従来の動画像符号化装置では、１ピクチャの目標ビット数と上限ビット数を設定し、ピクチャの途中で上限ビット数を超えた場合はマクロブロック符号化をスキップし、１ピクチャの最後まで符号化しても目標ビット数に満たなかった場合には、スタッフを挿入するようなレート制御を行うことによって、ピクチャあたりの情報発生量を一定にしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１６９２８１号公報  段落００３８〜００４３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の動画像符号化装置では、固定ビットレートでリアルタイム伝送を行うシステムにおいては、Ｂピクチャを用いないことでピクチャの並べ替えに要する遅延時間を短縮する方法や動画像復号装置の受信バッファに蓄積される間の遅延時間を短縮するレート制御方法が提案され、また、上記特許文献１でも、受信バッファに蓄積される間の遅延時間を短縮しているが、送信バッファに蓄積される間の遅延時間、すなわち、符号化を開始した時から送信バッファに蓄積されているビットストリームデータの引き抜きを開始するまでの時間を短縮する制御は行われていないという課題があった。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、動画像符号化装置における送信バッファに蓄積される間の遅延時間を短縮することにより、動画像符号化装置が符号化を開始してから動画像復号装置が復号画像を出力するまでにかかる遅延時間をさらに短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る動画像符号化装置は、ビデオ信号に対して指示された量子化幅に基づき符号化を行い、指示されたスタッフ量に基づき所定数のスライスにスタッフを挿入してビットストリームデータを出力すると共にマクロブロック単位の情報発生量を出力するビデオ符号化部と、上記ビットストリームデータを蓄積し、与えられた出力開始指示により蓄積している上記ビットストリームデータを所定レートで出力すると共に送信バッファ残量を出力する送信バッファと、設定された上記送信バッファの最小蓄積量に基づき符号化開始時点から上記送信バッファよりビットストリームデータを出力するまでの遅延時間を算出して上記出力開始指示として出力し、上記送信バッファの最小蓄積量、復号側の受信バッファの最大蓄積量、上記マクロブロック単位の情報発生量及び上記送信バッファ残量に基づき上記量子化幅を算出し、上記マクロブロック単位の情報発生量、上記送信バッファの最小蓄積量及び上記送信バッファ残量に基づき上記所定数のスライスに挿入するスタッフ量を算出するレート制御部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明により、送信バッファに蓄積される間の遅延時間を短縮することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による動画像符号化装置の全体構成を示すブロック図である。この動画像符号化装置は、ビデオ前処理部１、ビデオ符号化部２、送信バッファ３及びレート制御部４を備えている。図１において、ビデオ前処理部１は入力したビデオ信号１０１に対してフィルタ演算や特徴パラメータ１０２の演算等を行い、ビデオ符号化部２は符号化単位のビデオ信号１０３を符号化して可変長のビットストリームデータ１０６を出力し、送信バッファ３は可変長のビットストリームデータ１０６を固定レートで出力し続けるためにレートの差を吸収するＦＩＦＯ型バッファで構成され、レート制御部４は符号化により発生する情報発生量１０５を、送信バッファ３及び動画像復号装置の受信バッファが破綻しないように制御する。
【００１１】
次に動作について説明する。
ビデオ前処理部１は、入力されたビデオ信号１０１に対してフィルタ演算や特徴パラメータ１０２の演算等を行い、マクロブロック単位のビデオ信号１０３に変換する。ビデオ符号化部２は、レート制御部４により決定された量子化幅１０８に基づき、マクロブロック単位のビデオ信号１０３を符号化し、レート制御部４により決定されたスタッフ量１０９に基づきスタッフを挿入し、マクロブロック単位で発生する起動信号であるマクロブロックパルス１０４と、符号化によって発生したマクロブロック単位の情報発生量１０５をレート制御部４に出力すると共に、可変長のビットストリームデータ１０６を送信バッファ３に出力する。
【００１２】
送信バッファ３は、可変長のビットストリームデータ１０６を蓄積し、符号化を開始した時点からレート制御部４にて決定された時間だけ遅延した出力開始指示１１０に基づき、蓄積しているビットストリームデータ１０６の回線側への出力を開始して送信バッファ残量１０７をレート制御部４に通知する。通知される送信バッファ残量１０７は次の式（１）で示される。
送信バッファ残量Ｂｅ（ｎ）＝Ｂｅ（ｎ−１）＋Ｓ（ｎ−１）−ＲＴ        （１）
ここで、Ｂｅ（ｎ）は第ｎピクチャ符号化開始時の送信バッファ残量、Ｓ（ｎ）は第ｎピクチャの符号化による情報発生量、ＲＴは固定レートＲで送信バッファ３からビットストリームデータ１０６を引き抜いたときの１ピクチャ時間当たりのデータ引き抜き量を表している。
【００１３】
レート制御部４は、ビデオ前処理部１からのビデオ信号の特徴パラメータ１０２、ビデオ符号化部２からのマクロブロックパルス１０４及びマクロブロック単位の情報発生量１０５、送信バッファ３からの送信バッファ残量１０７に基づき、量子化幅１０８及びスタッフ量１０９を決定してビデオ符号化部２に出力し、符号化を開始した時点から決められた時間だけ遅延した出力開始指示１１０を送信バッファ３に出力する。このとき、レート制御部４は、送信バッファ３及び動画像復号装置の受信バッファがアンダーフローやオーバーフローとなって破綻しないようにマクロブロック単位の情報発生量１０５を制御する必要がある。
【００１４】
図２は送信バッファ３のデータ充填量の推移の一例を示す図であり、図３は画像復号装置の受信バッファのデータ充填量の推移の一例を示す図である。図２において、横軸の時間軸の１目盛りは１ピクチャ時間Ｔを表わし、縦軸のデータ充填量軸の１目盛りは固定レートＲで送信バッファ３からデータを引き抜いたときの１ピクチャ時間当たりのデータ引き抜き量ＲＴを表わしている。また、送信バッファ３のデータ充填量の推移を分かりやすくするために、１ピクチャ時間の最初に１ピクチャ内で発生する情報量の全てが発生し、固定レートでデータが引き抜かれるような図としている。同様に、図３では、１ピクチャ時間の最初に１ピクチャ分のビットストリームデータ全てが引き抜かれ、固定レートでビットストリームデータが充填されるような図としている。さらに、図２及び図３におけるａ〜ｈは同じピクチャを表わしており、図２の符号化によって発生した情報発生量１０５と同じ量が、図３の復号によって復号バッファから引き抜かれているのが分かる。
【００１５】
このとき、送信バッファ３では、例えば常に１ピクチャ時間当たりのデータ引き抜き量ＲＴ以上にデータ充填量を保つように情報発生量１０５を制御し、符号化を開始してから１フレーム時間遅延した後に送信バッファ３からのデータの引き抜きを開始すれば、送信バッファ３はアンダーフロー（受信バッファのオーバーフロー）を起こさずに固定レートＲにてデータの引き抜きを継続して行うことができる。
【００１６】
また、この１ピクチャ時間当たりのデータ引き抜き量ＲＴに受信バッファ側での最大蓄積量（ここでは例えば２ＲＴ）を加算したデータ充填量（ここでは３ＲＴ）を超えないように情報発生量１０５を制御することによって、受信バッファのアンダーフローを起こさないようにすることができる。図３に示すように、受信バッファでは送信側で決めた最大蓄積量まで蓄積するまでの時間、いわゆるＶｂｖ＿ｄｅｌａｙ値の時間だけビットストリームデータを蓄積した後に復号を開始すれば、データ充填量の推移のようにアンダーフロー及びオーバーフローすることなく復号処理を連続して行うことができるので復号画像が途切れることはない。ここで、Ｖｂｖ＿ｄｅｌａｙ値は、受信バッファにビットストリームデータが入力されてから受信バッファからビットストリームデータを読み出して復号を開始するまでの遅延時間であり、図３の例では最大蓄積量２ＲＴまで蓄積するまでの時間２Ｔとなる。
【００１７】
次に送信バッファ３の最小蓄積量を、図２に示した１ピクチャ時間当たりのデータ引き抜き量ＲＴよりも小さくした場合について説明する。
図４は送信バッファ３の最小蓄積量を１ピクチャ時間当たりのデータ引き抜き量ＲＴよりも小さい１／３ＲＴにした場合の送信バッファ３のデータ充填量の推移の一例を示す図であり、図５は送信バッファ３の最小蓄積量を１／３ＲＴにした場合の画像復号装置の受信バッファのデータ充填量の推移の一例を示す図である。図４では、送信バッファ３のデータ推移を分かりやすくするために、１／３ピクチャ時間の最初に１／３ピクチャ内で発生する情報量の全てが発生し、固定レートでデータが引き抜かれるような図としている。このとき、送信バッファ３では常にバッファ充填量を１／３ＲＴ以上に保つようにマクロブロック単位の情報発生量１０５を制御し、さらに符号化を開始してから１／３ピクチャ時間遅延した後に送信バッファ３からのデータの引き抜きを開始すれば、送信バッファ３はアンダーフロー（受信バッファのオーバーフロー）を起こさずに固定レートＲにてデータの引き抜きを継続して行うことができる。
【００１８】
そのためには、１／３ピクチャすなわち数スライス（例えば、ＮＴＳＣ信号のＤ１フォーマットの場合には１０スライス相当）の符号化が終了した時点で、送信バッファ３の充填量が１／３ＲＴに満たなくなるような場合には、数スライスの最後でスタッフを挿入するような制御を行わなければならない。
【００１９】
図６はレート制御部４の内部構成を示すブロック図である。このレート制御部４は、ＭＢ（マクロブロック）数カウンタ部１１、スライスパルス発生部１２、ＭＢ単位情報発生量カウンタ部１３、スライス単位情報発生量カウンタ部１４、ピクチャ単位情報発生量カウンタ部１５、目標情報発生量算出部１６、最大情報発生量算出部１７、最小情報発生量算出部１８、量子化幅算出部１９、スタッフ量算出部２０及び出力開始制御部２１を備えており、上記のような送信バッファ３及び受信バッファのデータ充填量の推移を実現するためのものである。
【００２０】
図６において、ＭＢ数カウンタ部１１はマクロブロックパルス１０４の数をカウントすることによりピクチャ内で符号化が終了したマクロブロック数１２１を算出する。スライスパルス発生部１２はマクロブロック数１２１に基づきスライス毎にスライスパルス１２２を発生する。ここで、例えばＮＴＳＣ信号のＤ１フォーマットの場合には、１スライスは４５ブロックに相当し、スライスパルス発生部１２は４５個のマクロブロック数１２１毎にスライスパルス１２２を発生する。
【００２１】
ＭＢ単位情報発生量カウンタ部１３は、マクロブロックパルス１０４と符号化により発生したマクロブロック単位の情報発生量１０５を入力し、マクロブロック単位の情報発生量１０５をマクロブロックパルス１０４毎に取り込むことによりマクロブロック単位の情報発生量の累算値１２３を算出する。
【００２２】
スライス単位情報発生量カウンタ部１４は、スライスパルス１２２とマクロブロック単位の情報発生量１０５を入力し、符号化により発生した１スライス単位の情報発生量を累算して所定数のスライスの情報発生量１２４を算出する。
【００２３】
ピクチャ単位情報発生量カウンタ部１５は、所定数のスライスの情報発生量１２４に基づき、符号化により発生した１ピクチャの情報発生量１２５を算出する。ここで、例えばＮＴＳＣ信号のＤ１フォーマットの場合には、１ピクチャは３０スライスに相当する。
【００２４】
最大情報発生量算出部１７は、送信バッファ残量１０７と予め設定されている送信バッファ３の最小蓄積量（図４の例では１／３ＲＴ）と受信バッファの最大蓄積量（図５の例では２ＲＴ）により、これから符号化する１ピクチャの情報発生量の上限値１２６を算出する。
【００２５】
最小情報発生量算出部１８は、送信バッファ残量１０７と予め設定されている送信バッファ３の最小蓄積量（図４の例では１／３ＲＴ）とにより、これから符号化する所定数のスライスの情報発生量の下限値１２７を算出する。
【００２６】
目標情報発生量算出部１６は、１ピクチャの情報発生量１２５と特徴パラメータ１０２と符号化の際の符号化パラメータとこれから符号化する１ピクチャの情報発生量の上限値１２６とこれから符号化する所定数のスライスの情報発生量の下限値１２７により、これから符号化する１ピクチャの情報発生量の目標値１２８を算出する。
【００２７】
量子化幅算出部１９は、符号化が終了したマクロブロック数１２１とマクロブロック単位の情報発生量の累算値１２３とこれから符号化する１ピクチャの情報発生量の上限値１２６とこれから符号化する１ピクチャの情報発生量の目標値１２８により、次に符号化するマクロブロックの量子化幅１０８を算出する。
【００２８】
スタッフ量算出部２０は、所定数のスライスの情報発生量１２４と最小情報発生量算出部１８が算出した所定数のスライスの情報発生量の下限値１２７を比較し、所定数のスライスの情報発生量１２４が所定数のスライスの情報発生量の下限値１２７より小さい場合に、所定数のスライスに挿入するスタッフ量１０９を算出する。
【００２９】
出力開始制御部２１は、予め設定されている送信バッファ３の最小蓄積量により、符号化を開始した時点からビットストリームデータ１０６の回線側への出力を開始するまでの遅延時間を算出して出力開始指示１１０として出力する。
【００３０】
図７は動画像符号化装置のレート制御に係る処理の流れを示すフローチャートである。図８は図７におけるレート制御初期化処理ＳＴ１００を示し、図９は図７におけるレート制御処理ＳＴ２００を示し、図１０は図９における目標情報発生量の算出処理ＳＴ２１０を示し、図１１は図９におけるマクロブロックの量子化幅の算出処理ＳＴ２４０を示し、図１２は図９におけるスタッフ量の算出処理ＳＴ２６０を示している。
【００３１】
図７のステップＳＴ１００において、レート制御部４は、ビデオ信号１０１の符号化が開始される前に、レート制御を行うためのレート制御初期化処理を行って、符号化を開始した時点からビットストリームデータ１０６の回線側の出力を開始するまでの遅延時間を算出し、算出した遅延時間を出力開始指示１１０として送信バッファ３に出力する。
【００３２】
ステップＳＴ２００において、レート制御部４は、ビデオ信号１０１の符号化が開始されると、送信バッファ３及び動画像復号装置の受信バッファがアンダーフローやオーバーフローとなって破綻しないようにマクロブロック単位の情報発生量１０５を制御するレート制御処理を行う。
【００３３】
ステップＳＴ３００において、動画像符号化装置は、ビデオ信号１０１の符号化が終了したかを確認し、ビデオ信号１０１の符号化が終了するまでステップＳＴ２００のレート制御処理を続行する。
【００３４】
次に図８のレート制御初期化処理について説明する。
ステップＳＴ１０１において、レート制御部４に、例えば送信バッファ３の最小蓄積量Ｂｅ（０）＝１／３ＲＴ、受信バッファの最大蓄積量Ｂｄ（０）＝２ＲＴが設定される。
【００３５】
ステップＳＴ１０２において、出力開始制御部２１は、送信バッファ３の最小蓄積量Ｂｅ（０）＝１／３ＲＴに基づき、符号化を開始した時点からビットストリームデータ１０６の回線側の出力を開始するまでの遅延時間を算出する。この遅延時間は、最小蓄積量Ｂｅ（０）＝１／３ＲＴがビットストリームデータ１０６の引き抜きレートＲで全て引き抜かれる時間となり、送信バッファ３の最小蓄積量Ｂｅ（０）＝１／３ＲＴなので、遅延時間は１／３Ｔとなる。出力開始制御部２１は算出した遅延時間１／３Ｔを出力開始指示１１０として送信バッファ３に出力する。
【００３６】
次に図９のレート制御処理について説明する。
ビデオ符号化部２により次のピクチャの符号化が開始される前に、ステップＳＴ２１０において、レート制御部４は次のピクチャの目標情報発生量の算出処理を行う。
【００３７】
ステップＳＴ２２０において、ＭＢ数カウンタ部１１は次のピクチャの符号化が開始されビデオ符号化部２からマクロブロックパルス１０４が入力されているかを確認し、入力されている場合には、ステップＳＴ２３０において、ＭＢ数カウンタ部１１はマクロブロックパルス１０４の数をカウントすることによりピクチャ内で符号化が終了したマクロブロック数１２１を算出する。ステップＳＴ２４０において、レート制御部４はマクロブロックの量子化幅の算出処理を行う。
【００３８】
ステップＳＴ２５０において、スライスパルス発生部１２は所定数のスライスの符号化が終了したかを確認し、所定数のスライスの符号化が終了していない場合にはステップＳＴ２２０の処理に戻る。所定数のスライスの符号化が終了している場合には、ステップＳＴ２６０において、レート制御部４はスタッフ量の算出処理を行う。
【００３９】
ステップＳＴ２７０において、レート制御部４は１ピクチャの符号化が終了したかを確認し、１ピクチャの符号化が終了していない場合にはステップＳＴ２２０の処理に戻り、１ピクチャの符号化が終了している場合にはレート制御処理を終了する。
【００４０】
次に図１０の目標情報発生量の算出処理について説明する。
ステップＳＴ２１１において、最大情報発生量算出部１７は、送信バッファ残量１０７と上記ステップＳＴ１０１で設定された送信バッファ３の最小蓄積量（１／３ＲＴ）と受信バッファの最大蓄積量（２ＲＴ）により、次の式（２）を用いてこれから符号化する１ピクチャの情報発生量の上限値１２６（Ｔｍａｘ）を算出する。
Ｔｍａｘ＝Ｂｅ（０）＋Ｂｄ（０）−Ｂｅ（ｎ）                          （２）
ここで、Ｂｅ（０）＝送信バッファ３の最小蓄積量（１／３ＲＴ）、Ｂｄ（０）＝受信バッファの最大蓄積量（２ＲＴ）、Ｂｅ（ｎ）＝第ｎフレーム符号化開始時の送信バッファ残量である。
【００４１】
ステップＳＴ２１２において、最小情報発生量算出部１８は、送信バッファ残量１０７と上記ステップＳＴ１０１で設定された送信バッファ３の最小蓄積量（１／３ＲＴ）とにより、次の式（３）を用いてこれから符号化する所定数のスライスの情報発生量の下限値１２７を算出する。
Ｔｍｉｎ＝Ｂｅ（０）−（Ｂｅ（ｎ）−１／３ＲＴ）                      （３）
ここで、Ｂｅ（０）＝送信バッファ３の最小蓄積量（１／３ＲＴ）、Ｂｅ（ｎ）＝第ｎスライス符号化開始時の送信バッファ残量で、式（３）における１／３ＲＴは固定レートＲで送信バッファ３からビットストリームデータ１０６を引き抜いたときの１／３ピクチャ時間当たりのデータ引き抜き量である。
【００４２】
ステップＳＴ２１３において、目標情報発生量算出部１６は、１ピクチャの情報発生量１２５と特徴パラメータ１０２と符号化の際の符号化パラメータにより、次の式（４）を用いてこれから符号化する１ピクチャの情報発生量の目標値１２８（Ｔｘ）を算出する。
Ｔｘ＝Ｔｉ＝ｍａｘ｛ＲＧＯＰ／（１＋Ｎｐ・Ｘｐ／Ｘｉ・Ｋｐ＋Ｎｂ・Ｘｂ
／Ｘｉ・Ｋｂ），１／８ＲＴ｝
Ｔｘ＝Ｔｐ＝ｍａｘ｛ＲＧＯＰ／（Ｎｐ＋Ｎｂ・Ｋｐ・Ｘｂ／Ｋｂ・Ｘｐ），１
／８ＲＴ｝
Ｔｘ＝Ｔｂ＝ｍａｘ｛ＲＧＯＰ／（Ｎｂ＋Ｎｐ・Ｋｂ・Ｘｐ／Ｋｐ・Ｘｂ），１
／８ＲＴ｝                                                        （４）
【００４３】
上記式（４）において、ＴｉはＩピクチャのこれから符号化する１ピクチャの情報発生量の目標値、ＴｐはＰピクチャのこれから符号化する１ピクチャの情報発生量の目標値、ＴｂはＢピクチャのこれから符号化する１ピクチャの情報発生量の目標値、ＲＧＯＰは１ピクチャの情報発生量１２５により算出されたＧＯＰ内の未符号化ピクチャに対して割り当てられるビット量、Ｘｉ，Ｘｐ，ＸｂはＩピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャ毎に画像の複雑さを示すパラメータ、Ｋｐ，ＫｂはＩピクチャの量子化スケールコードを基準とした特徴パラメータ１０２であるＰピクチャ、Ｂピクチャの量子化スケールコードの比率、Ｎｐ，ＮｂはＧＯＰ内でまだ符号化されていないＰピクチャ、Ｂピクチャの枚数である。上記の式（４）のうち、ピクチャタイプ、ピクチャタイプ毎の画像の複雑さＸｉ，Ｘｐ，Ｘｂ、ＧＯＰ内でまだ符号化されていないＰピクチャ、Ｂピクチャの枚数Ｎｐ，Ｎｂが符号化パラメータである。
【００４４】
ステップＳＴ２１４において、目標情報発生量算出部１６は、上記式（４）を用いて求めたこれから符号化する１ピクチャの情報発生量の目標値１２８（Ｔｘ）が上限値Ｔｍａｘと下限値Ｔｍｉｎの範囲になるようにリミット処理を行う。
【００４５】
次に図１１のマクロブロックの量子化幅の算出処理について説明する。
ステップＳＴ２４１において、ＭＢ単位情報発生量カウンタ部１３はマクロブロックパルス１０４と符号化により発生したマクロブロック単位の情報発生量１０５を入力し、マクロブロック単位の情報発生量１０５をマクロブロックパルス１０４毎に取り込むことによりマクロブロック単位の情報発生量の累算値１２３を算出する。
【００４６】
ステップＳＴ２４２において、量子化幅算出部１９は、マクロブロック数１２１とマクロブロック単位の情報発生量の累算値１２３とステップＳＴ２１１で算出した１ピクチャの情報発生量の上限値１２６（Ｔｍａｘ）とステップＳＴ２１３で算出した１ピクチャの情報発生量の目標値１２８（Ｔｘ）により、符号化するときのマクロブロックの量子化幅１０８を次の式（５）を用いて算出する。
Ｑj ＝Ｑ0 ＋３１／ｒ×（Ｓj-1 −Ｔｘ×（ｊ−１）／ＭＢ_cnt）            （５）
上記式（５）において、Ｑj はｊ番目のマクロブロックの量子化幅、Ｑ0 はピクチャ先頭の量子化幅、ｒはビットレートに依存するリアクションパラメータ、Ｓj はピクチャの先頭からｊ番目のマクロブロックまでの情報発生量の累算値１２３、Ｔｘは各ピクチャタイプにおける１ピクチャの情報発生量の目標値１２８、（ｊ−１）はマクロブロック数１２１、ＭＢ_cntは１ピクチャ内のマクロブロック数である。
【００４７】
ここで、量子化幅算出部１９は、マクロブロック単位の情報発生量の累算値１２３が１ピクチャの情報発生量の上限値１２６（Ｔｍａｘ）に近づいた場合には、係数を切り捨てる等の処理を行う。従って、例えば１ピクチャ内のマクロブロック数で情報発生量を均等割りし（上記式（５）におけるＴｘ／ＭＢ_cnt）、１ピクチャの先頭から実際の情報発生量Ｓj-1 に応じてマクロブロックの量子化幅１０８を増減させ（上記式（５）における（Ｓj-1 −Ｔｘ×（ｊ−１）／ＭＢ_cnt））、１ピクチャの符号化が終了した時点で、１ピクチャの情報発生量の目標値１２８に近づくよう、すなわち、Ｓj-1 が大きいときはＱj を大きくして１ピクチャ内の情報発生量を小さくするようにマクロブロックの量子化幅１０８を算出する。
【００４８】
次に図１２のスタッフ量の算出処理について説明する。
ステップＳＴ２６１において、スライス単位情報発生量カウンタ部１４は、スライスパルス１２２とマクロブロック単位の情報発生量１０５を入力し、符号化により発生した１スライス単位の情報発生量を累算して所定数のスライスの情報発生量１２４を算出する。
【００４９】
ステップＳＴ２６２において、スタッフ量算出部２０は、所定数のスライスの情報発生量１２４と所定数のスライスの情報発生量の下限値１２７（Ｔｍｉｎ）を比較する。所定数のスライスの情報発生量１２４がＴｍｉｎ以下の場合には、ステップＳＴ２６３において、スタッフ量算出部２０は、次の式（６）により所定数のスライスに挿入するスタッフ量を算出する。
スタッフ量＝下限値Ｔｍｉｎ−所定数のスライスの情報発生量            （６）
所定数のスライスの情報発生量１２４がＴｍｉｎを超える場合には、ステップＳＴ２６４において、スタッフ量算出部２０は、所定数のスライスに挿入するスタッフ量を０とする。
【００５０】
ステップＳＴ２６５において、最小情報発生量算出部１８は、上記ステップＳＴ２１２と同様にして、送信バッファ残量１０７と送信バッファ３の最小蓄積量（１／３ＲＴ）とにより、次の上記式（３）を用いて次に符号化する所定数のスライスの情報発生量の下限値１２７を算出する。
【００５１】
以上のように、この実施の形態１によれば、送信バッファ３の最小蓄積量を、１ピクチャ時間当りのデータ引き抜き量ＲＴより小さい例えば１／３ＲＴのようにし、ピクチャ単位ではなく所定数のスライスにスタッフを挿入することにより、符号化を開始してから送信バッファ３からのデータの引き抜きを開始するまでの時間を１ピクチャ時間より小さくできるため、送信バッファ３に蓄積される間の遅延時間を短縮することができるという効果が得られる。
【００５２】
上記実施の形態１では、所定数のスライスにスタッフを挿入するよう制御しているが、１個のスライスにスタッフを挿入するよう制御しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】この発明の実施の形態１による動画像符号化装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】動画像符号化装置における送信バッファのデータ充填量の推移の一例を示す図である。
【図３】動画像符号化装置における送信バッファのデータ充填量が図２で示す場合の画像復号装置における受信バッファのデータ充填量の推移の一例を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１による動画像符号化装置における送信バッファのデータ充填量の推移の一例を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１による動画像符号化装置における送信バッファのデータ充填量が図４で示す場合の画像復号装置における受信バッファのデータ充填量の推移の一例を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１による動画像符号化装置におけるレート制御部の内部構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態１による動画像符号化装置のレート制御に係る処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】図７におけるレート制御初期化処理を示すフローチャートである。
【図９】図７におけるレート制御処理を示すフローチャートである。
【図１０】図９における目標情報発生量の算出処理を示すフローチャートである。
【図１１】図９におけるマクロブロックの量子化幅の算出処理を示すフローチャートである。
【図１２】図９におけるスタッフ量の算出処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５４】
１  ビデオ前処理部、２  ビデオ符号化部、３  送信バッファ、４  レート制御部、１１  ＭＢ数カウンタ部、１２  スライスパルス発生部、１３  ＭＢ単位情報発生量カウンタ部、１４  スライス単位情報発生量カウンタ部、１５  ピクチャ単位情報発生量カウンタ部、１６  目標情報発生量算出部、１７  最大情報発生量算出部、１８  最小情報発生量算出部、１９  量子化幅算出部、２０  スタッフ量算出部、２１  出力開始制御部、１０１  ビデオ信号、１０２  特徴パラメータ、１０３  マクロブロック単位のビデオ信号、１０４  マクロブロックパルス、１０５  マクロブロック単位の情報発生量、１０６  ビットストリームデータ、１０７  送信バッファ残量、１０８  量子化幅、１０９  スタッフ量、１１０  出力開始指示、１２１  マクロブロック数、１２２  スライスパルス、１２３  マクロブロック単位の情報発生量の累算値、１２４  所定数のスライスの情報発生量、１２５  １ピクチャの情報発生量、１２６  １ピクチャの情報発生量の上限値、１２７  所定数のスライスの情報発生量の下限値、１２８  １ピクチャの情報発生量の目標値。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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