(57)【要約】  一定のビデオ品質を達成するために、別々のフレーム・タイプ（I、P及びB）のアンカー・フレーム及び非アンカー・フレームを異なるビット数を用いて符号化する。しかし、ビデオ系列は一般的に、広範囲にわたるピクチャ・コンテンツを含んでおり、先行して符号化されたフレームを用いて特定のフレームを予測するので、フレーム目標ビットレートの適切な割り当ては、特に非アンカー・フレームの場合、判定が難しい。本発明によれば、非アンカー・フレームは、固定の量子化パラメータを用いて符号化される。非アンカー・フレームの符号化に用いる量子化パラメータは先行符号化アンカー・フレームの平均量子化パラメータから直接導き出されるので、そうした手法によって一定のビデオ品質が確保される。更に、レート制御ストラテジの複雑度が削減されるが、それは、非アンカー・フレームの符号化にマクロブロック・レベルのレート制御が何ら施されないからである。
2007518300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピクチャ系列をディジタル符号化する方法（１０―１９）であって、前記ピクチャ系列のフレーム（FRM）は画素ブロックを含むマクロブロック（MB）に編成され、前記フレームは、それぞれB、P及びIと表す双方向予測符号化タイプ及び予測符号化タイプ並びに/又はイントラ符号化タイプに符号化され、適応的には、全体ビットレート制御の目的で、特定フレーム目標ビット数がこれらの符号化タイプのそれぞれに割り当てられ、前記全体ビットレート制御は、フレーム層レート制御と、マクロブロック層レート制御とを含み、該マクロブロック層レート制御はマクロブロック量子化パラメータを選択し、前記方法は、
目標ビット数をアンカー・フレームのみに割り当てるか、単一のアンカー・フレームと少なくとも１つの非アンカー・フレームとから成る各フレ―ム群に割り当てる工程（１０）と、
マクロブロック層レート制御（１０）を用いて適応的マクロブロック量子化（１２）パラメータによってアンカー・フレーム（P、I）を符号化し、マクロブロック層レート制御（１０）なしで固定のマクロブロック量子化（１２）パラメータを用いることによって非アンカー・フレーム（B）を符号化する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
ピクチャ系列をディジタル符号化する装置（１０―１９）であって、前記ピクチャ系列のフレーム（FRM）は画素ブロックを含むマクロブロック（MB）に編成され、前記フレームは、それぞれB、P及びIと表す双方向予測符号化タイプ及び予測符号化タイプ並びに/又はイントラ符号化タイプに符号化され、適応的には、全体ビットレート制御の目的で、特定フレーム目標ビット数がこれらの符号化タイプのそれぞれに割り当てられ、前記全体ビットレート制御は、フレーム層レート制御と、マクロブロック層レート制御とを含み、該マクロブロック層レート制御はマクロブロック量子化パラメータを選択し、前記装置は、
目標ビット数をアンカー・フレームのみに割り当てるか、単一のアンカー・フレームと少なくとも１つの非アンカー・フレームとから成る各フレ―ム群に割り当てる手段（１０）と、
マクロブロック層レート制御（１０）を用いて適応的マクロブロック量子化（１２）パラメータによってアンカー・フレーム（P、I）を符号化し、マクロブロック層レート制御なしで固定のマクロブロック量子化（１２）パラメータを用いることによって非アンカー・フレーム（B）を符号化する手段（１１−１８）とを含むことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１記載の方法、又は請求項２記載の装置であって、現行フレーム群内の非アンカー・フレームの符号化に用いる量子化（１２）パラメータはその群に属する先行して符号化されたアンカー・フレームの平均量子化（１２）パラメータから直接導き出されることを特徴とする方法又は装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の1項記載の方法又は装置であって、前記群のうちの現行のものの内部のアンカー・フレーム及び非アンカー・フレームのビットレート制御のために、重み付け係数ｆGroup-BP又はfGroup-Iを用い、重み付け係数は、前記ピクチャ系列の符号化中に適応的に制御され、非アンカー・フレームを符号化するのに用いるビット数RNAの、Pフレーム又はBフレームとして符号化された場合にアンカー・フレームを符号化するのに必要なビット数RA-BPに対する推定比、又は、Iフレームとして符号化された場合にアンカー・フレームを符号化するのに必要なビット数RA-Iに対する推定比
【数１】
2007518300.tif 000033
を規定することを特徴とする方法又は装置。
【請求項５】
請求項4記載の方法又は装置であって、ピクチャ系列の符号化の最初の初期化のために、前記重み付け係数fGroup-BP及びfGroup-Iが
【数２】
2007518300.tif 000034
に設定されることを特徴とする方法又は装置。
【請求項６】
請求項４又は５記載の方法又は装置であって、前記群の現行のものの目標ビット数
【数３】
2007518300.tif 000035
又は
【数４】
2007518300.tif 000036
に基づけば、前記アンカー・フレームの前記フレーム目標ビット数
【数５】
2007518300.tif 000037
又は
【数６】
2007518300.tif 000038
がそれぞれ、
【数７】
2007518300.tif 000039
又は
【数８】
2007518300.tif 000040
であり、
NNAはその現行群の非アンカー・フレーム数を表し、それによって相当する正確なマクロブロック層レート制御が用いられることを特徴とする方法又は装置。
【請求項７】
請求項４乃至６の1項に記載の方法又は装置であって、前記群の現行のものの1つ又は複数の非アンカー・フレームが
【数９】
2007518300.tif 000041
の固定量子化ステップ・サイズを用いて符号化され、
【数１０】
2007518300.tif 000042
は、その群のアンカー・フレームの符号化に用いた平均量子化ステップ・サイズを表すことを特徴とする方法又は装置。
【請求項８】
請求項４乃至７の１項に記載の方法又は装置であって、前記群の現行のものが完全に符号化された後、前記重み付け係数fGroup-BP及びfGroup-Iは、前記現行の群のその重み付け係数がそれぞれ
【数１１】
2007518300.tif 000043
又は
【数１２】
2007518300.tif 000044
によって判定されるという点で更新され、
RNA(k)は前記現行の群の内部のk番目の非アンカー・フレームの使用ビット数であり、RA-BP及びRA-Iはそれぞれ、アンカー・フレームをP/Bフレーム又はIフレームとして符号化するのに用いるビット数であり、nGroup-BP及びnGroup-Iは前記重み付け係数の連続して増加する指数であり、
後続群に用いる対象の前記重み付け係数はそれぞれ、最後に符号化された群のいくつか、例えば5個に用いる重み付け係数の相当する平均値として算出されることを特徴とする方法又は装置。
【請求項９】
請求項４記載の方法又は装置であって、イントラ・フレームがめったに符号化されない場合、前記ｆGroup-BP及びfGroup-Iは、
【数１３】
2007518300.tif 000045
であるように、P/Bフレームとして符号化されたアンカー・フレームとIフレームとして符号化されたアンカー・フレームとの推定ビットレート比を規定する、適応的に制御される重み付け係数fBP-I=RA-BP/RA-Iを用いることによって同時に更新されることを特徴とする方法又は装置。
【請求項１０】
符号化ピクチャ系列をディジタル復号化する方法であって、前記ピクチャ系列のフレーム（FRM）は画素ブロックを含むマクロブロック（MB）に編成され、前記フレームは、それぞれB、P及びIと表す双方向予測符号化タイプ及び予測符号化タイプ並びに/又はイントラ符号化タイプに符号化されており、適応的には、全体ビットレート制御の目的で、特定フレーム目標ビット数がこれらの符号化タイプのそれぞれに割り当てられており、前記全体ビットレート制御は、フレーム層レート制御と、マクロブロック層レート制御とを含み、該マクロブロック層レート制御はマクロブロック量子化パラメータを選択しており、目標ビット数はアンカー・フレームのみに割り当てられたか、単一のアンカー・フレームと少なくとも１つの非アンカー・フレームとから成る各フレ―ム群に割り当てられており、
アンカー・フレーム（P、I）は、マクロブロック層レート制御（１０）を用いて適応的マクロブロック量子化（１２）パラメータによって符号化されており、非アンカー・フレーム（B）は、マクロブロック層レート制御（１０）なしで固定のマクロブロック量子化（１２）パラメータを用いることによって符号化されており、前記方法は、
同等に適応的なマクロブロック量子化パラメータを用いて前記アンカー・フレーム（P、I）を復号化し、固定マクロブロック量子化パラメータを用いて前記非アンカー・フレーム（B）を復号化する工程を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタル・ピクチャ系列の符号化方法及び復号化方法、並びに符号化装置であって、ピクチャ系列のフレームが、画素ブロックを備えるマクロブロックに編成され、フレームが、B符号化タイプ、P符号化タイプ及びI符号化タイプを用いて符号化される符号化方法及び復号化方法、並びに符号化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオ系列は、一般に、広範囲にわたるピクチャ・コンテンツを備え、先行して符号化されたフレームを用いて現行フレームを予測する。例えば、ITU-T  and  ISO/IEC  JTC1,
「Generic  coding  of  moving  pictures  and  associated  audio  information-  Part  2:  Video」,  ITU-T  Recommendation  H.262  -  ISO/IEC  13818-2  (MPEG-2  Visual),  Nov.  1994,
ITU-T,  「Video  coding  for  low  bitrate  communication」,ITU-T  Recommendation  H.  263,  version  1,  Nov.  1995,  version  2,Jan.  1998,  ISO/IEC  JTC1,  「Coding  of  audio-visual  objects-Part  2:  Visual」,  ISO/IEC  14496-2  (MPEG-4  Visual  version  1),  Apr.  1999,  Amendment  1  (version  2),  Feb.  2000,
T.  Wiegand  (ed.),  「Joint  Final  Committee  Draft  (JFCD)  of  Joint  Video  Specification  (ITU-T  Rec.  H.264  ｜  ISO/IEC  14496-  10  AVC)」,  Joint  Video  Team  (JVT)  of  ISO/IEC  MPEG  and  ITU-T  VCEG,  JVT-D157,  July  2002
などの、ブロック・ベースのハイブリッド・ビデオ符号器では、マクロブロックの歪み、及び、これを符号化するのに必要なビット数は、マクロブロックの量子化パラメータによって主に制御される。レート制御手法の全般的な目的は、伝送レート及び復号化遅延に関する所定の条件を維持しながら、考えられる最良のビデオ品質を提供することである。通常、レート制御には、フレーム層制御及びマクロブロック層制御が含まれる。一定のビデオ品質を達成するために、別々の符号化タイプ（I（イントラ符号化）、P（予測符号化）及びB（双方向符号化））のアンカー・フレーム及び非アンカー・フレームを、符号化タイプ毎に異なるビット数を用いて符号化しなければならない。例えば、MPEG-2  Visualでは、Pタイプとして符号化する対象の符号器入力フレームであって、Bタイプとして符号化される対象のフレームが先行する符号器入力にある符号化入力フレームの符号は、Bフレームの符号が出力される前に符号器によって出力されるが、それは、Bフレームを再構築Pフレームに基づいて再構築することができる前にPフレームを復号器において再構築しなければならないからである。フレーム層制御は、伝送レート及び復号化遅延に対する条件が維持されるようにフレームの目標ビット数を割り当てるが、マクロブロック層制御は、この目標が達成されるやり方でマクロブロック量子化パラメータを選択する。
【０００３】
別々のフレーム・タイプを符号化する際に目標ビット数を設定するうえで広く用いられている手法として、Test  Model  5  (ISO/IEC  JTC1/SC29/WG11/N0400,  「Test  Model  5,  Draft  Revision  2」,  April  1993)記載のフレーム層レート制御がある。前述の文献には、MPEG-2  Visualの場合の符号器ストラテジが記載されている。フレーム目標の割り当ては、いわゆる大局複雑性尺度に基づいている。フレーム・タイプ（I、P、B）毎に、特定の複雑性尺度が存在し、これはそれぞれのフレーム・タイプの各フレームの符号化後に更新される。フレーム毎の目標ビット数は、こうした大局複雑性尺度を用いてピクチャ群（の残りのフレーム）の利用可能ビット数の重み付けを行うことによって判定される。
【０００４】
しかし、この概念は、別々のフレーム・タイプに、利用可能なビット・バジェットを（一定の主観ビデオ品質の目的で）合理的に分散させることは、判定が別の時間間隔の測定に基づいているので実現可能でないという点で全般的な欠点を有する。特に、双方向符号化フレーム（又は、より一般的には、非アンカー・フレーム）のフレーム目標は判定するのが難しく、（Annex  Oを備えた）H.  263、MPEG-4  Visual  又はH.  264/  AVCのような最近のビデオ符号化標準に施される場合、非アンカー・フレームのマクロブロック層レート制御が特に低ビットレートで非効果的になるという問題が生じるが、それは、大部分のマクロブロックが変換係数なしで符号化され、よって、マクロブロック量子化パラメータを合理的に調節することが可能でないからである。
【０００５】
非常に小さい復号化遅延を必要とするアプリケーションでは、フレームの符号化順序は表示順序と同じであるべきなので、MPEG-2  Visual、（Annex  Oを備えた）H.263、又はMPEG-4  Visualに定義された「クラシカル」Bフレームを用いることはできない。JVT/H.264では、双方向Bピクチャの概念が双予測Bピクチャに一般化されるが、「クラシカル」双方向ピクチャはなおサポートされる。前述のクラスの、遅延が非常に小さいアプリケーションでは、大局レート制御アルゴリズムは、ほぼ一定の目標ビット数を各フレームに割り当てなければならない。
【０００６】
非常に小さい復号化遅延を必要としないアプリケーションでは、フレーム層レート制御の主たる目的は、別々のフレーム又はピクチャのタイプにわたって一定の主観ビデオ品質レベルが維持されるようにフレーム・ビット数目標を別々のフレーム又はピクチャのタイプに対して割り当てることである。いくつかのフレームの高度な解析又は前置符号化を可能にしないリアルタイム・アプリケーションでは、この判定は、先行して符号化されたフレームに基づいて行うべきである。しかし、ビデオ系列のピクチャ・コンテンツが広範囲にわたることが理由で、別の時間間隔に基づいた判定は不適切であることが多く、かつ、特定のピクチャを予測するうえで1つ又は複数の先行符号化ピクチャを用いることが理由で、別々のフレーム・タイプについて関連最適目標ビット数を判定するのに用いることが可能な単純なモデルは何ら存在しない。特に非アンカー・フレームを用いる場合、別々のフレーム・タイプにわたるビット・バジェットの合理的な分散を適切に推定することが可能でない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、別々のフレーム又はピクチャのタイプにわたって一定の主観ビデオ符号化品質又は主観ビデオ復号化品質が達成されるような改良されたビットレート制御を提供することである。この課題は、請求項１に開示した符号化方法及び請求項１０に開示した復号化方法によって解決される。この符号化方法を利用する装置を請求項２に開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、復号器側で出力される表示順序でビデオ系列のフレームを符号化しなくてよいように遅延制約が緩和され、１つのアンカー・フレーム及びいくつかの非アンカー・フレームを含む群（例えば、クラシカルBフレームの場合、「B..BP」）の目標ビット数が一定である必要はないアプリケーションのフレーム層レート制御に関する。
【０００９】
本発明によれば、各タイプのフレームに目標ビット数を符号化前に割り当てるという課題が回避される。その代わりに、固定量子化パラメータを用いて非アンカー・フレームを符号化し、マクロブロック層レート制御は何ら用いない。現行フレーム群内の非アンカー・フレーム又は単一の非アンカー・フレームの符号化に用いる量子化パラメータは、その群に属する先行符号化アンカー・フレームの平均量子化パラメータから直接導き出され（、その群のアンカー・フレームは、復号器側での表示順序においてその非アンカー・フレームに後続す）る。これによって、効果的には、ほぼ一定の（主観）ビデオ品質を確保することが可能である。別々のフレーム・タイプにわたるビット・バジェットの分散は、適切な目標レートをアンカー・フレームについてのみ設定することによって制御することが可能である。
【００１０】
高レベル大局レート制御は、単一のアンカー・フレーム（ピクチャ）及びそのアンカー・フレーム（ピクチャ）に符号化順序において後続し、表示順序において先行するいくつかの非アンカー・フレーム（ピクチャ）から成る前述のフレーム群又はピクチャ群、例えば、クラシカルBフレームの場合、「B…BI」及び「B…BP」に目標ビット数を割り当てるだけでよい。この種のビット分散は、全ての符号化タイプI、P及びBを含むフレームにわたる既知の別個のビット分散よりもかなり簡単に制御することが可能である。
【００１１】
すなわち、非アンカー・フレームは、固定の量子化パラメータを用いて符号化される。非アンカー・フレームの符号化に用いる量子化パラメータは先行符号化アンカー・フレームの平均量子化パラメータから直接導き出されるので、そうした手法によって一定のビデオ品質が確保される。更に、レート制御ストラテジの複雑度が削減されるが、それは、非アンカー・フレームの符号化にマクロブロック・レベルのレート制御が何ら施されないからである。
【００１２】
原則として、本発明の符号化方法はピクチャ系列のディジタル符号化に関し、上記ピクチャ系列のフレームは画素ブロックを含むマクロブロックに編成され、フレームは、それぞれB、P及びIと表す双方向予測符号化タイプ及び予測符号化タイプ並びに/又はイントラ符号化タイプに符号化され、適応的には、全体ビットレート制御の目的で、特定フレーム目標ビット数がこれらの符号化タイプのそれぞれに割り当てられ、上記全体ビットレート制御は、フレーム層レート制御と、マクロブロック層レート制御とを含み、マクロブロック層レート制御はマクロブロック量子化パラメータを選択し、
上記方法は、
目標ビット数をアンカー・フレームのみに割り当てるか、単一のアンカー・フレームと少なくとも１つの非アンカー・フレームとから成る各フレ―ム群に割り当てる工程と、
マクロブロック層レート制御を用いて適応的マクロブロック量子化パラメータによってアンカー・フレームを符号化し、マクロブロック層レート制御なしで固定のマクロブロック量子化パラメータを用いることによって非アンカー・フレームを符号化する工程とを含む。
【００１３】
原則として、本発明の符号化装置はピクチャ系列のディジタル符号化に適しており、上記ピクチャ系列のフレームは画素ブロックを含むマクロブロックに編成され、フレームは、それぞれB、P及びIと表す双方向予測符号化タイプ及び予測符号化タイプ並びに/又はイントラ符号化タイプに符号化され、適応的には、全体ビットレート制御の目的で、特定フレーム目標ビット数がこれらの符号化タイプのそれぞれに割り当てられ、上記全体ビットレート制御は、フレーム層レート制御と、マクロブロック層レート制御とを含み、マクロブロック層レート制御はマクロブロック量子化パラメータを選択し、上記装置は、
目標ビット数をアンカー・フレームのみに割り当てるか、単一のアンカー・フレームと少なくとも１つの非アンカー・フレームとから成る各フレ―ム群に割り当てる手段と、
マクロブロック層レート制御を用いて適応的マクロブロック量子化パラメータによってアンカー・フレームを符号化し、マクロブロック層レート制御なしで固定のマクロブロック量子化パラメータを用いることによって非アンカー・フレームを符号化する手段とを含む。
【００１４】
原則として、本発明の復号化方法は符号化ピクチャ系列のディジタル復号化に関し、上記ピクチャ系列のフレームは画素ブロックを含むマクロブロックに編成され、フレームは、それぞれB、P及びIと表す双方向予測符号化タイプ及び予測符号化タイプ並びに/又はイントラ符号化タイプに符号化されており、適応的には、全体ビットレート制御の目的で、特定フレーム目標ビット数がこれらの符号化タイプのそれぞれに割り当てられており、上記全体ビットレート制御は、フレーム層レート制御と、マクロブロック層レート制御とを含み、マクロブロック層レート制御はマクロブロック量子化パラメータを選択しており、
目標ビット数はアンカー・フレームのみに割り当てられたか、単一のアンカー・フレームと少なくとも１つの非アンカー・フレームとから成る各フレ―ム群に割り当てられており、
アンカー・フレームは、マクロブロック層レート制御を用いて適応的マクロブロック量子化パラメータによって符号化されており、非アンカー・フレームは、マクロブロック層レート制御なしで固定のマクロブロック量子化パラメータを用いることによって符号化されており、上記方法は、
同等に適応的なマクロブロック量子化パラメータを用いてアンカー・フレームを復号化し、固定マクロブロック量子化パラメータを用いて非アンカー・フレームを復号化する工程を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の効果的な実施例を更に、それぞれの従属クレームに開示する。  本発明の例示的な実施例を、添付図面を参照して表す。
【実施例】
【００１６】
図１では、入力ビデオ信号IVSが減算器１１に供給され、動き推定段１８の第１の入力に供給され、符号器コントローラ１０に供給される。符号化は、例として、例えば４つの輝度画素ブロックと、相当するクロミナンス画素ブロックとに編成された16×16の輝度画素をそれぞれが含むマクロブロックMBに分離又は区画化されるフレームFRMに基づいている。減算器１１の出力は、変換、スケーリング及び量子化の段１２、並びにスケーリング、（相当する）逆量子化及び（相当する）逆変換段１３を通って加算器１４に進む。上記変換は好ましくは、画素ブロックに対するDCT変換である。段１２からくる量子化変換係数QTCもエントロピ符号化段１９に供給される。加算器１４の出力は任意的なデブロッキング・フィルタ１５を介して（マクロブロック・ベースの）動き補償段１７に転送され、（マクロブロック・ベースの）動き推定段１８の第２の入力に転送され、それによって復号化出力ビデオ信号DOVSが供給される。動き補償段１７は、要求される動きデータMD、例えば、（マクロブロック・ベースの）動きベクトルを段１８から受信する。段１７及び/又は段１８は少なくとも１つのピクチャ・メモリを含む。動き補償段１７の出力又はイントラ・フレーム予測段１６の出力がスイッチSWを介して減算器１１の減算入力に供給され、加算器１４の第２の入力に供給される。符号器コントローラ１０は段１２、１３、１６、１７、１８及びスイッチＳＷを制御する。相当する制御データＣＤ及び段１８から出力される動きデータＭＤはエントロピ符号化段１９にも供給され、エントロピ符号化段１９では、例えば、ＶＬＣ（可変長符号化）並びに補助情報多重化及び場合によってはエラー保護を含むデータがエントロピ符号化され、符号化出力ビデオＥＯＶＳが送信又は転送されることにつながる。段１３乃至１７は併せて復号器を表す、すなわち、符号器は復号器動作を含む。
【００１７】
高レベル大局レート制御処理は、符号器コントローラ１０を用いて、Pフレームとして（、かつ、H.264ではBフレームとして、）又はIフレームとして符号化されたアンカー・フレーム及びいくつかの非アンカー・フレームから成るフレーム群、例えば、クラシカルBフレームの場合には「B…BP」群又は「B…BI」群であって、それによって前述の群がいくつかのBフレームのかわりに１つのBフレームのみを含むこともあり得る群毎に目標ビット数
【００１８】
【数１】
2007518300.tif 000003
（又は
【００１９】
【数２】
2007518300.tif 000004
）を割り当てる。高レベル大局レート制御では、ほぼ一定のビデオ品質が符号化出力ビデオEOVS内と、復号器内の相当する復号化ビデオ信号内で達成されるように
【００２０】
【数３】
2007518300.tif 000005
又は
【００２１】
【数４】
2007518300.tif 000006
が設定されるよう配慮しなければならない。これは、（例えば、平均二乗誤差によって）画像品質を制御するか、既に符号化されたアンカー・フレームの平均量子化パラメータを制御することによって達成することが可能である。１つのアンカー・フレーム及びいくつかの非アンカー・フレームの群の内部のアンカー・フレーム及び非アンカー・フレームの本発明のレート制御は、ビデオ系列の符号化中に適応的に制御される２つの重み付け係数fGroup-BP及びfGroup-Iを用いる。こうした係数fGroup-BP及びfGroup-Iは、非アンカー・フレームを符号化するのに用いるビット数（RNAと表す）の、P/Bフレームとして符号化された場合にアンカー・フレームを符号化するのに必要なビット数RA-BPに対する比、又は、Iフレームとして符号化された場合にアンカー・フレームを符号化するのに必要なビット数RA-Iに対する比を規定する。
【００２２】
【数５】
2007518300.tif 000007
定義
現行フレームは、この現行フレーム前に先行して符号化されたフレーム全てがこれに表示順序において先行する場合に「アンカー・フレーム」と呼ぶ。
【００２３】
現行フレームは、表示順序において現行フレームに後続する少なくとも１つの先行符号化フレームがある場合に「非アンカー・フレーム」と呼ぶ。
【００２４】
初期化
初期化のために、系列の最初に、係数fGroup-BP及びfGroup-Iが、例えば、コントローラ１０によって所定の値、例えば
【００２５】
【数６】
2007518300.tif 000008
に設定される。
【００２６】
目標レート・アンカー・フレーム
アンカー・フレーム及びいくつかの非アンカー・フレームの群の目標ビット数を
【００２７】
【数７】
2007518300.tif 000009
（又は
【００２８】
【数８】
2007518300.tif 000010
）とすれば、こうした係数は、コントローラ１０において、群内でP/Bフレーム（又はIフレーム）として符号化されたアンカー・フレームにフレーム目標
【００２９】
【数９】
2007518300.tif 000011
（又は
【００３０】
【数１０】
2007518300.tif 000012
）を割り当てるのに用いる。
【００３１】
アンカー・フレームはP/Bフレームとして符号化される。
【００３２】
【数１１】
2007518300.tif 000013
アンカー・フレームはIフレームとして符号化される。
【００３３】
【数１２】
2007518300.tif 000014
（NNA≧0のとき）NNAは関心フレーム群内の非アンカー・フレームの数を表す。相当するアンカー・フレームは、目標レートが
【００３４】
【数１３】
2007518300.tif 000015
（又は
【００３５】
【数１４】
2007518300.tif 000016
）それぞれである正確なマクロブロック層レート制御を用いて符号化される。
アンカー・フレームがフィールド・ピクチャ対として符号化される場合、局所レート制御によって、フレーム目標レートを２つのフィールド・ピクチャにわたって分散させる。
【００３６】
非アンカー・フレームの符号化
アンカー・フレーム及びいくつかの非アンカー・フレームの群の非アンカー・フレームは、
【００３７】
【数１５】
2007518300.tif 000017
の固定量子化ステップ・サイズを用いて符号化され、
【００３８】
【数１６】
2007518300.tif 000018
は、お互いの相当する群のアンカー・フレームと、いくつかの非アンカー・フレームとを符号化するのに用いた平均量子化ステップ・サイズを表す。このことは、量子化パラメータQPの以下の関係につながる。
【００３９】
MPEG-2、H.  263、MPEG-4：
【００４０】
【数１７】
2007518300.tif 000019
JVT/H.  264：
【００４１】
【数１８】
2007518300.tif 000020
ここで、QPmaxは、シンタックスによってサポートされる最大量子化パラメータを表す。なお、非アンカー・フレームは、相当するアンカー・フレームの後に送信されるが、最初に表示される。
【００４２】
符号化後のモデル更新
アンカー・フレーム及びいくつかの非アンカー・フレームの群が完全に符号化された後、重み付け係数fGroup-BP及びfGroup-Iはコントローラ１０内で、符号化非アンカー・ピクチャが0よりも大きい場合に更新される。まず、（指数nGroup-BP又はnGroup-Iが常に増加する、）直近で符号化された群の重み付け係数は、以下によって判定される。
【００４３】
アンカー・フレームがP/Bフレームである：
【００４４】
【数１９】
2007518300.tif 000021
アンカー・フレームがIフレームである：
【００４５】
【数２０】
2007518300.tif 000022
ここで、RNA(k)は群内のk番目の非アンカー・フレームの使用ビット数であり、RA-BP及びRA-Iはそれぞれ、P/Bフレームとしてアンカー・フレームを符号化するのに用いるビット数、及びIフレームとしてアンカー・フレームを符号化するのに用いるビット数である。
【００４６】
後続群のアンカー・フレームに用いるビット・バジェットの目標の割合を判定するのに用いるものである重み付け係数は、１つのアンカー・フレームと非ゼロの数の非アンカー・フレームとの最新符号化群、例えば、最新の５つの符号化群の平均値としてコントローラ１０内で算出される。
【００４７】
アンカー・フレームはP/Bフレームである。
【００４８】
【数２１】
2007518300.tif 000023
アンカー・フレームはIフレームである。
【００４９】
【数２２】
2007518300.tif 000024
他のフレーム層レート制御ストラテジとの基本的な違いは、重み付け係数fGroup-BP及びfGroup-Iを、１つのアンカー・フレーム及びいくつかの非アンカー・フレームの群内部のアンカー・フレームの合理的な目標ビット数の推定にのみ用いるということである。非アンカー・フレームの符号化に用いる品質及びビット数は、相当するアンカー・フレームの平均量子化パラメータQPによってのみ判定される。よって、非アンカー・フレームの符号化に用いるビット数が変動し得る一方、いくぶん一定のビデオ品質が達成される。
【００５０】
単一の重み付け係数の使用
イントラ・フレームがめったに符号化されない場合に特に、重み付け係数fGroup-BP及びfGroup-Iが同時に更新されることが適切である。このことは、「B…BP」ピクチャ群及び「B…BI」ピクチャ群の目標レート
【００５１】
【数２３】
2007518300.tif 000025
及び
【００５２】
【数２４】
2007518300.tif 000026
を設定する前述の高レベル・レート制御と本発明の特徴を組み合わせることによって行うことが可能である。
【００５３】
例えば、一定品質の符号化に適切な、P/Bフレームとして符号化されるアンカー・フレームとIフレームとして符号化されるアンカー・フレームとの推定ビットレート比を規定する適応的に制御される重み付け係数ｆBP-I（fBP-I=RA-BP/RA-I）を用いることによって目標レート
【００５４】
【数２５】
2007518300.tif 000027
及び
【００５５】
【数２６】
2007518300.tif 000028
を割り当てる。目標レート
【００５６】
【数２７】
2007518300.tif 000029
及び
【００５７】
【数２８】
2007518300.tif 000030
は、
【００５８】
【数２９】
2007518300.tif 000031
を利用することによって設定される。このことは、
【００５９】
【数３０】
2007518300.tif 000032
の、２つの重み付け係数であるfGroupーBPとfGroup-Iとの間の関係につながる。
【００６０】
相当する逆ステップは、符号化ピクチャ系列の相当する復号化において行われる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】相当する制御段による本発明の符号器制御を含む、本発明の符号器の構成図である。
【図１】
2007518300.tif 000046
【手続補正書】
【提出日】平成18年2月17日(2006.2.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピクチャ系列をディジタル符号化する方法（１０―１９）であって、前記ピクチャ系列のフレーム（FRM）は画素ブロックを含むマクロブロック（MB）に編成され、前記フレームは、それぞれB、P及びIと表す双予測符号化タイプ及び予測符号化タイプ並びに/又はイントラ符号化タイプに符号化され、適応的には、全体ビットレート制御の目的で、特定フレーム目標ビット数がこれらの符号化タイプに割り当てられ、前記全体ビットレート制御は、フレーム層レート制御と、マクロブロック層レート制御とを含み、該マクロブロック層レート制御はマクロブロック量子化パラメータを選択し、前記方法は、
目標ビット数をアンカー・フレームに割り当てるが、非アンカー・フレームに割り当てない工程（１０）と、
マクロブロック層レート制御（１０）を用いて適応的マクロブロック量子化（１２）パラメータによって前記アンカー・フレーム（P、I）の前記マクロブロックを符号化し、マクロブロック層レート制御（１０）なしで固定のマクロブロック量子化（１２）パラメータを用いることによって前記非アンカー・フレーム（B）の前記マクロブロックを符号化する工程とを特徴とする方法。
【請求項２】
ピクチャ系列をディジタル符号化する装置（１０―１９）であって、前記ピクチャ系列のフレーム（FRM）は画素ブロックを含むマクロブロック（MB）に編成され、前記フレームは、それぞれB、P及びIと表す双予測符号化タイプ及び予測符号化タイプ並びに/又はイントラ符号化タイプに符号化され、適応的には、全体ビットレート制御の目的で、特定フレーム目標ビット数がこれらの符号化タイプに割り当てられ、前記全体ビットレート制御は、フレーム層レート制御と、マクロブロック層レート制御とを含み、該マクロブロック層レート制御はマクロブロック量子化パラメータを選択し、前記装置は、
目標ビット数をアンカー・フレームに割り当てるが、非アンカー・フレームに割り当てない手段（１０）と、
マクロブロック層レート制御（１０）を用いて適応的マクロブロック量子化（１２）パラメータによって前記アンカー・フレーム（P、I）の前記マクロブロックを符号化し、マクロブロック層レート制御（１０）なしで固定のマクロブロック量子化（１２）パラメータを用いることによって前記非アンカー・フレーム（B）の前記マクロブロックを符号化する手段（１１−１８）とを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１記載の方法、又は請求項２記載の装置であって、現行フレーム群内の非アンカー・フレームの符号化に用いる量子化（１２）パラメータはその群に属する先行して符号化されたアンカー・フレームの平均量子化（１２）パラメータから直接導き出されることを特徴とする方法又は装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の1項記載の方法又は装置であって、前記群のうちの現行のものの内部のアンカー・フレーム及び非アンカー・フレームのビットレート制御のために、重み付け係数ｆGroup-BP又はfGroup-Iを用い、重み付け係数は、前記ピクチャ系列の符号化中に適応的に制御され、非アンカー・フレームを符号化するのに用いるビット数RNAの、Pフレーム又はBフレームとして符号化された場合にアンカー・フレームを符号化するのに必要なビット数RA-BPに対する推定比、又は、Iフレームとして符号化された場合にアンカー・フレームを符号化するのに必要なビット数RA-Iに対する推定比
【数１】
2007518300.tif 000047
を規定することを特徴とする方法又は装置。
【請求項５】
請求項4記載の方法又は装置であって、ピクチャ系列の符号化の最初の初期化のために、前記重み付け係数fGroup-BP及びfGroup-Iが
【数２】
2007518300.tif 000048
に設定されることを特徴とする方法又は装置。
【請求項６】
請求項４又は５記載の方法又は装置であって、前記群の現行のものの目標ビット数
【数３】
2007518300.tif 000049
又は
【数４】
2007518300.tif 000050
に基づけば、前記アンカー・フレームの前記フレーム目標ビット数
【数５】
2007518300.tif 000051
又は
【数６】
2007518300.tif 000052
がそれぞれ、
【数７】
2007518300.tif 000053
又は
【数８】
2007518300.tif 000054
であり、
NNAはその現行群の非アンカー・フレーム数を表し、それによって相当する正確なマクロブロック層レート制御が用いられることを特徴とする方法又は装置。
【請求項７】
請求項４乃至６の1項に記載の方法又は装置であって、前記群の現行のものの1つ又は複数の非アンカー・フレームが
【数９】
2007518300.tif 000055
の固定量子化ステップ・サイズを用いて符号化され、
【数１０】
2007518300.tif 000056
は、その群のアンカー・フレームの符号化に用いた平均量子化ステップ・サイズを表すことを特徴とする方法又は装置。
【請求項８】
請求項４乃至７の１項に記載の方法又は装置であって、前記群の現行のものが完全に符号化された後、前記重み付け係数fGroup-BP及びfGroup-Iは、前記現行の群のその重み付け係数がそれぞれ
【数１１】
2007518300.tif 000057
又は
【数１２】
2007518300.tif 000058
によって判定されるという点で更新され、
RNA(k)は前記現行の群の内部のk番目の非アンカー・フレームの使用ビット数であり、RA-BP及びRA-Iはそれぞれ、アンカー・フレームをP/Bフレーム又はIフレームとして符号化するのに用いるビット数であり、nGroup-BP及びnGroup-Iは前記重み付け係数の連続して増加する指数であり、
後続群に用いる対象の前記重み付け係数はそれぞれ、最後に符号化された群のいくつか、例えば5個に用いる重み付け係数の相当する平均値として算出されることを特徴とする方法又は装置。
【請求項９】
請求項４記載の方法又は装置であって、イントラ・フレームがめったに符号化されない場合、前記ｆGroup-BP及びfGroup-Iは、
【数１３】
2007518300.tif 000059
であるように、P/Bフレームとして符号化されたアンカー・フレームとIフレームとして符号化されたアンカー・フレームとの推定ビットレート比を規定する、適応的に制御される重み付け係数fBP-I=RA-BP/RA-Iを用いることによって同時に更新されることを特徴とする方法又は装置。
【請求項１０】
符号化ピクチャ系列をディジタル復号化する方法であって、前記ピクチャ系列のフレーム（FRM）は画素ブロックを含むマクロブロック（MB）に編成され、前記フレームは、それぞれB、P及びIと表す双予測符号化タイプ及び予測符号化タイプ並びに/又はイントラ符号化タイプに符号化されており、適応的には、全体ビットレート制御の目的で、特定フレーム目標ビット数がこれらの符号化タイプに割り当てられており、前記全体ビットレート制御は、フレーム層レート制御と、マクロブロック層レート制御とを含み、該マクロブロック層レート制御はマクロブロック量子化パラメータを選択しており、目標ビット数はアンカー・フレームに割り当てられたが、非アンカー・フレームに割り当てられておらず、
前記アンカー・フレーム（P、I）の前記マクロブロックは、マクロブロック層レート制御（１０）を用いて適応的マクロブロック量子化（１２）パラメータによって符号化されており、前記非アンカー・フレーム（B）の前記マクロブロックは、マクロブロック層レート制御（１０）なしで固定のマクロブロック量子化（１２）パラメータを用いることによって符号化されており、前記方法は、
同等に適応的なマクロブロック量子化パラメータを用いて前記アンカー・フレーム（P、I）を復号化し、固定マクロブロック量子化パラメータのみを用いて前記非アンカー・フレーム（B）を復号化する工程を含むことを特徴とする方法。
【国際調査報告】
2007518300.tif 000060
2007518300.tif 000061
2007518300.tif 000062