(57)【要約】【課題】圧縮符号化データを含むビットストリームの符号量制御を、レートに対する歪みを抑えるように、少ない演算量で且つ高速に実行し得る符号量制御装置の提供。【解決手段】符号量制御装置１において、ＭＭＵ３は、ＪＰＥＧ２０００方式で圧縮符号化された圧縮符号化データを含む入力ビットストリームを記憶装置２に一時記憶し、制御信号ＣＳ１，ＣＳ２に従って記憶装置２からデータＯＤを読み出して多重化部５に出力する。多重化部５は、データＯＤを多重化して出力ビットストリームとして出力する。ビット切り捨て制御部４は、目標画質に合わせて符号化対象を選択する画質制御部１０と、目標符号量に合わせて符号量を制御する符号量制御部１１とを備えている。レイヤー分割制御部７は、ＭＭＵ３に対して、複数のレイヤーに分割した出力ビットストリームを生成させる読出制御信号ＣＳ２を出力する。【選択図】　　　　図１
2004064115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーブレット変換により画像信号を高域成分と低域成分とに再帰的に帯域分割して複数の帯域成分の変換係数を算出し、該変換係数をエントロピー符号化して圧縮された圧縮画像データの符号量を制御する符号量制御装置であって、
前記圧縮画像データの前記各帯域成分に対して、前記低域成分に再帰的に帯域分割された回数に応じて設定された優先度に対応するビット数だけ当該帯域成分をビットシフトすると共に、ビットシフトした前記帯域成分から、目標画質に合わせて符号化対象を選択する画質制御部、
を備えることを特徴とする符号量制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の符号量制御装置であって、前記画質制御部は、人間の視覚特性を考慮した重み付けをされた前記優先度を用いる機能を有する、符号量制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の符号量制御装置であって、前記画質制御部は、前記符号化対象を前記ビットプレーン単位で決定する機能を有する、符号量制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の符号量制御装置であって、前記画質制御部は、前記符号化対象を前記符号化パス単位で決定する機能を有する、符号量制御装置。
【請求項５】
ウェーブレット変換により画像信号を高域成分と低域成分とに再帰的に帯域分割して複数の帯域成分の変換係数を算出し、該変換係数をエントロピー符号化して圧縮された圧縮画像データの符号量を制御する符号量制御装置であって、
前記圧縮画像データの前記各帯域成分に対して、前記低域成分に再帰的に帯域分割された回数に応じて設定された優先度に対応するビット数だけ当該帯域成分をビットシフトすると共に、ビットシフトした前記帯域成分の符号化データを所定の走査順序で並べ替えて生成した符号列から、目標符号量に適合する切り捨て点を算出し、当該切り捨て点よりも前の前記符号列を出力させるように制御する符号量制御部、
を備えることを特徴とする符号量制御装置。
【請求項６】
請求項５記載の符号量制御装置であって、
前記符号量制御部は、前記符号化データを、前記優先度の高い順に且つ同一の前記優先度においては高域側から低域側に向けた前記走査順序で並べ替えて前記符号列を生成する、符号量制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の符号量制御装置であって、
前記圧縮画像データの前記各帯域成分に対して、前記低域成分に再帰的に帯域分割された回数に応じて設定された優先度に対応するビット数だけ当該帯域成分をビットシフトすると共に、ビットシフトした前記帯域成分を複数のレイヤーに分割するように制御するレイヤー分割制御部、
を更に備える符号量制御装置。
【請求項８】
請求項７記載の符号量制御装置であって、前記レイヤー分割制御部は、人間の視覚特性を考慮した重み付けをされた前記優先度を用いる機能を有する、符号量制御装置。
【請求項９】
ウェーブレット変換により画像信号を高域成分と低域成分とに再帰的に帯域分割して複数の帯域成分の変換係数を算出し、該変換係数をエントロピー符号化して圧縮された圧縮画像データの符号量を制御するためのプログラムであって、
前記圧縮画像データの前記各帯域成分に対して、前記低域成分に再帰的に帯域分割された回数に応じて設定された優先度に対応するビット数だけ当該帯域成分をビットシフトすると共に、ビットシフトした前記帯域成分から、目標画質に合わせて符号化対象を選択する画質制御部として、
マイクロプロセッサを機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項１０】
請求項９記載のプログラムであって、前記画質制御部は、人間の視覚特性を考慮した重み付けをされた前記優先度を用いるように前記マイクロプロセッサを機能させるプログラム。
【請求項１１】
請求項９または１０記載のプログラムであって、前記画質制御部は、前記符号化対象を前記ビットプレーン単位で決定するように前記マイクロプロセッサを機能させるプログラム。
【請求項１２】
請求項９〜１１の何れか１項に記載のプログラムであって、前記画質制御部は、前記符号化対象を前記符号化パス単位で決定するように前記マイクロプロセッサを機能させるプログラム。
【請求項１３】
ウェーブレット変換により画像信号を高域成分と低域成分とに再帰的に帯域分割して複数の帯域成分の変換係数を算出し、該変換係数をエントロピー符号化して圧縮された圧縮画像データの符号量を制御するためのプログラムであって、
前記圧縮画像データの前記各帯域成分に対して、前記低域成分に再帰的に帯域分割された回数に応じて設定された優先度に対応するビット数だけ当該帯域成分をビットシフトすると共に、ビットシフトした前記帯域成分の符号化データを所定の走査順序で並べ替えて生成した符号列から、目標符号量に適合する切り捨て点を算出し、当該切り捨て点よりも前の前記符号列を出力させるように制御する符号量制御部として、
マイクロプロセッサを機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項１４】
請求項１３記載のプログラムであって、
前記符号量制御部は、前記符号化データを、前記優先度の高い順に且つ同一の前記優先度においては高域側から低域側に向けた前記走査順序で並べ替えて前記符号列を生成するように前記マイクロプロセッサを機能させるプログラム。
【請求項１５】
請求項９〜１４の何れか１項に記載のプログラムであって、
前記圧縮画像データの前記各帯域成分に対して、前記低域成分に再帰的に帯域分割された回数に応じて設定された優先度に対応するビット数だけ当該帯域成分をビットシフトすると共に、ビットシフトした前記帯域成分を複数のレイヤーに分割するように制御するレイヤー分割制御部として、
前記マイクロプロセッサを機能させるプログラム。
【請求項１６】
請求項１５記載のプログラムであって、前記レイヤー分割制御部は、人間の視覚特性を考慮した重み付けをされた前記優先度を用いるように前記マイクロプロセッサを機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮画像信号を含むビットストリームの符号量を制御する符号量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像データの次世代の高能率符号化方式として、ＩＳＯ（国際標準化機構）やＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合電気通信標準化部門）によって、ＪＰＥＧ２０００（Ｊｏｉｎｔ　Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ　Ｅｘｐｅｒｔｓ　Ｇｒｏｕｐ　２０００）方式が策定されている。ＪＰＥＧ２０００方式は、現在主流のＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ　Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ　Ｅｘｐｅｒｔｓ　Ｇｒｏｕｐ）方式と比べて優れた機能を有するものであり、直交変換としてＤＷＴ（離散ウェーブレット変換；Ｄｉｓｃｒｅｔｅ　Ｗａｖｅｌｅｔ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を採用し、エントロピー符号化に、ビットプレーン符号化を伴うＥＢＣＯＴ（Ｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｂｌｏｃｋ　Ｃｏｄｉｎｇ　ｗｉｔｈ　Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ　Ｔｒｕｎｃａｔｉｏｎ）と称する方法を採用する点に特徴がある。
【０００３】
以下、図２３に示す圧縮符号化装置（エンコーダ）１００を参照しつつ、ＪＰＥＧ２０００方式の圧縮符号化手順を概説する。
【０００４】
この圧縮符号化装置１００に入力する画像信号は、ＤＣレベルシフト部１０２で必要に応じてＤＣレベル変換を施された後に、色空間変換部１０３に出力される。次に、色空間変換部１０３は、ＤＣレベルシフト部１０２から入力する信号の色空間を変換する。次に、タイリング部１０４は、色空間変換部１０３から入力する画像信号を、複数の矩形状の「タイル」と称する領域成分に分割してＤＷＴ部１０５に出力する。ＤＷＴ部１０５は、タイリング部１０４から入力する画像信号に対してタイル単位で整数型または実数型のＤＷＴを施し、その結果得られる変換係数を出力する。ＤＷＴでは、２次元画像信号に対して、高域成分（高周波数成分）と低域成分（低周波数成分）とに分割する１次元フィルタが垂直方向と水平方向の順に適用される。ＪＰＥＧ２０００の基本方式では、垂直方向と水平方向との双方向に低域側に分割した帯域成分のみを再帰的に帯域分割していくオクターブ分割方式が採用されている。またその再帰的に帯域分割した回数は、分解レベル（ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｌｅｖｅｌ）と呼ばれる。
【０００５】
図２４は、オクターブ分割方式に従って、分解レベル３のＤＷＴを施された２次元画像１２０を示す模式図である。分解レベル１では、２次元画像１２０は、垂直方向と水平方向とに前述の１次元フィルタを順次適用することで、ＨＨ１，ＨＬ１，ＬＨ１およびＬＬ１（図示せず）の４つの帯域成分に分割される。ここで、「Ｈ」は高域成分を、「Ｌ」は低域成分をそれぞれ示している。例えば、ＨＬ１は、分解レベル１における水平方向の高域成分Ｈと垂直方向の低域成分Ｌとからなる帯域成分である。その表記法を一般化して、「ＸＹｎ」（Ｘ，ＹはＨ，Ｌの何れか；ｎは１以上の整数）は、分解レベルｎにおける水平方向の帯域成分Ｘと垂直方向の帯域成分Ｙとからなる帯域成分を指すものとする。
【０００６】
次に、分解レベル２では、低域成分ＬＬ１は、ＨＨ２，ＨＬ２，ＬＨ２およびＬＬ２（図示せず）に帯域分割される。更に、分解レベル３では、低域成分ＬＬ２は、ＨＨ３，ＨＬ３，ＬＨ３およびＬＬ３に帯域分割される。以上で生成された帯域成分ＨＨ１〜ＬＬ３を配列したのが図２４である。
【０００７】
次に、量子化部１０６は、ＤＷＴ部１０５から出力された変換係数を、必要に応じてスカラー量子化する機能を有する。また量子化部１０６は、ＲＯＩ部１０７による指定領域（ＲＯＩ；Ｒｅｇｉｏｎ　Ｏｆ　Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）の画質を優先させるビットシフト処理を行う機能も有している。尚、可逆（ロスレス）変換を行う場合には、量子化部１０６でのスカラー量子化は行われない。ＪＰＥＧ２０００方式では、この量子化部１０６でのスカラー量子化と後述するポスト量子化（ｔｒｕｎｃａｔｉｏｎ）との２種類の量子化手段が用意されている。
【０００８】
次に、量子化部１０６から出力された変換係数は、上述のＥＢＣＯＴに従って、係数ビットモデリング部１０８と算術符号化部１０９とで順次、ブロックベースのエントロピー符号化を施され、符号量制御部１１０でレートを制御される。具体的には、係数ビットモデリング部１０８は、入力する変換係数の帯域成分を３２×３２や６４×６４程度の「コードブロック」と称する領域に分割し、更に、各コードブロックを、各ビットの２次元配列で構成される複数のビットプレーンに分解する。
【０００９】
図２５は、複数のコードブロック１２１，１２１，１２１，…に分解された２次元画像１２０を示す模式図である。また、図２６は、このコードブロック１２１を構成するｎ枚のビットプレーン１２２０〜１２２ｎ−１（ｎ：自然数）を示す模式図である。図２６に示すように、コードブロック１２１中の１点の変換係数の２進値１２３が”０１１…０”である場合、この２進値１２３を構成するビットは、それぞれ、ビットプレーン１２２ｎ−１，１２２ｎ−２，１２２ｎ−３，…，１２２０に属するように分解される。図中のビットプレーン１２２ｎ−１は、変換係数の最上位ビット（ＭＳＢ）のみからなる最上位ビットプレーンを表し、ビットプレーン１２２０は、その最下位ビット（ＬＳＢ）のみからなる最下位ビットプレーンを表している。
【００１０】
更に、係数ビットモデリング部１０８は、各ビットプレーン１２２ｋ（ｋ＝０〜ｎ−１）内の各ビットのコンテクスト（ｃｏｎｔｅｘｔ）判定を行い、図２７に示すように、各ビットの有意性（判定結果）に応じて、ビットプレーン１２２ｋを３種類の符号化パス、すなわち、ＣＬパス（ＣＬｅａｎｕｐ　ｐａｓｓ），ＭＲパス（Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ　Ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ　ｐａｓｓ），ＳＩＧパス（ＳＩＧｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ　ｐａｓｓ）に分解する。各符号化パスに関するコンテクスト判定のアルゴリズムは、ＪＰＥＧ２０００の規格で定められている。それによれば、「有意である」とは、これまでの符号化処理において注目係数がゼロでないとわかっている状態のことを意味し、「有意で無い」とは、係数値がゼロであるか、或いはゼロである可能性がある状態のことを意味する。
【００１１】
係数ビットモデリング部１０８は、ＳＩＧパス（有意な係数が周囲にある有意でない係数の符号化パス）、ＭＲパス（有意な係数の符号化パス）およびＣＬパス（ＳＩＧパス，ＭＲパスに該当しない残りの係数情報の符号化パス）の３種類の符号化パスでビットプレーン符号化を実行する。ビットプレーン符号化は、最上位ビットプレーンから最下位ビットプレーンにかけて、各ビットプレーンのビットを４ビット単位で走査し、有意な係数が存在するか否かを判定することで行われる。有意で無い係数（０ビット）のみで構成されるビットプレーンの数はパケットヘッダに記録され、有意な係数が最初に出現したビットプレーンから実際の符号化が開始される。その符号化開始のビットプレーンはＣＬパスのみで符号化され、当該ビットプレーンよりも下位のビットプレーンは、上記３種類の符号化パスで順次符号化される。
【００１２】
次に、算術符号化部１０９は、ＭＱコーダを用いて、係数ビットモデリング部１０８からの係数列に対して、コンテクストの判定結果に基づいて符号化パス単位で算術符号化を実行する。尚、この算術符号化部１０９で、係数ビットモデリング部１０８から入力する係数列の一部を算術符号化させないバイパス処理を行うモードもある。
【００１３】
次に、符号量制御部１１０は、算術符号化部１０９が出力した符号列の下位ビットプレーンを切り捨てるポスト量子化を行うことで、最終符号量を制御する。そして、ビットストリーム生成部１１１は、符号量制御部１１０が出力した符号列と付加情報（ヘッダ情報，レイヤー構成，スケーラビリティ，量子化テーブルなど）とを多重化したビットストリームを生成し、圧縮画像として出力する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した圧縮符号化装置１００では、レート・歪み最適化（Ｒ−Ｄ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ）を用いて、符号化レートに対する歪量を最適化するように最終符号量などを制御していた。レート・歪み最適化は、上記算術符号化の段階で計算される各符号化パスにおける歪量などを利用して行われる。レート・歪み最適化のアルゴリズムについては、「Ｄａｖｉｄ　Ｓ．　Ｔａｕｂｍａｎ　ａｎｄ　Ｍｉｃｈａｅｌ　Ｗ．　Ｍａｒｃｅｌｌｉｎ，　”ＪＰＥＧ２０００　ＩＭＡＧＥ　ＣＯＭＰＲＥＳＳＩＯＮ　ＦＵＮＤＡＭＥＮＴＡＬＳ，　ＳＴＡＮＤＡＲＤＳ　ＡＮＤ　ＰＲＡＣＴＩＣＥ，”　Ｋｌｕｗｅｒ　Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ」の文献（以下、参考文献Ａと呼ぶ。）に開示される。
【００１５】
一方、デジタルカメラなどのデジタル機器では、圧縮済みの画像データの画質、画像サイズ、符号量およびスケーラビリティ（階層性）などを変更する場合がある。かかる場合には、トランスコーダを用いて、圧縮画像の符号量やスケーラビリティなどを変更していた。ＪＰＥＧ２０００方式では圧縮画像信号を復号化せずに、そのスケーラビリティや符号量などを変更できるが、従来のＪＰＥＧベースライン方式では、一旦、圧縮画像信号を復号化した後で、そのスケーラビリティと符号量を変更し、圧縮符号化を実行しなければならないため、演算量が多く且つリアルタイム性が低い。
【００１６】
よって、ＪＰＥＧ２０００方式のトランスコーダを用いることで、圧縮符号化装置１００で生成されたビットストリーム中の圧縮符号化データのスケーラビリティや符号量などを少ない演算量で変更することができる。しかしながら、ＪＰＥＧ２０００方式のトランスコーダは、圧縮符号化装置１００で算出された歪量を知ることができないため、レート・歪み最適化を用いてビットストリームの符号量制御を容易に行うことができないという問題がある。たとえレート・歪み最適化を用いた符号量制御を行うトランスコーダが実現可能だとしても、その符号量制御処理の演算量は多大となり、そのリアルタイム性は低くなる。
【００１７】
以上の問題などに鑑みて本発明が課題とするところは、圧縮符号化データを含むビットストリームの符号量制御を、レートに対する歪みを抑制し得るように、少ない演算量で且つ高速に実行し得る符号量制御装置を提供する点にある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、ウェーブレット変換により画像信号を高域成分と低域成分とに再帰的に帯域分割して複数の帯域成分の変換係数を算出し、該変換係数をエントロピー符号化して圧縮された圧縮画像データの符号量を制御する符号量制御装置であって、前記圧縮画像データの前記各帯域成分に対して、前記低域成分に再帰的に帯域分割された回数に応じて設定された優先度に対応するビット数だけ当該帯域成分をビットシフトすると共に、ビットシフトした前記帯域成分から、目標画質に合わせて符号化対象を選択する画質制御部、を備えることを特徴としている。
【００１９】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の符号量制御装置であって、前記画質制御部は、人間の視覚特性を考慮した重み付けをされた前記優先度を用いる機能を有するものである。
【００２０】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の符号量制御装置であって、前記画質制御部は、前記符号化対象を前記ビットプレーン単位で決定する機能を有するものである。
【００２１】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載の符号量制御装置であって、前記画質制御部は、前記符号化対象を前記符号化パス単位で決定する機能を有するものである。
【００２２】
次に、請求項５に係る発明は、ウェーブレット変換により画像信号を高域成分と低域成分とに再帰的に帯域分割して複数の帯域成分の変換係数を算出し、該変換係数をエントロピー符号化して圧縮された圧縮画像データの符号量を制御する符号量制御装置であって、前記圧縮画像データの前記各帯域成分に対して、前記低域成分に再帰的に帯域分割された回数に応じて設定された優先度に対応するビット数だけ当該帯域成分をビットシフトすると共に、ビットシフトした前記帯域成分の符号化データを所定の走査順序で並べ替えて生成した符号列から、目標符号量に適合する切り捨て点を算出し、当該切り捨て点よりも前の前記符号列を出力させるように制御する符号量制御部、を備えることを特徴としている。
【００２３】
請求項６に係る発明は、請求項５記載の符号量制御装置であって、前記符号量制御部は、前記符号化データを、前記優先度の高い順に且つ同一の前記優先度においては高域側から低域側に向けた前記走査順序で並べ替えて前記符号列を生成するものである。
【００２４】
請求項７に係る発明は、請求項１〜６の何れか１項に記載の符号量制御装置であって、前記圧縮画像データの前記各帯域成分に対して、前記低域成分に再帰的に帯域分割された回数に応じて設定された優先度に対応するビット数だけ当該帯域成分をビットシフトすると共に、ビットシフトした前記帯域成分を複数のレイヤーに分割するように制御するレイヤー分割制御部、を更に備えたものである。
【００２５】
そして、請求項８に係る発明は、請求項７記載の符号量制御装置であって、前記レイヤー分割制御部は、人間の視覚特性を考慮した重み付けをされた前記優先度を用いる機能を有するものである。
【００２６】
次に、請求項９に係る発明は、ウェーブレット変換により画像信号を高域成分と低域成分とに再帰的に帯域分割して複数の帯域成分の変換係数を算出し、該変換係数をエントロピー符号化して圧縮された圧縮画像データの符号量を制御するためのプログラムであって、前記圧縮画像データの前記各帯域成分に対して、前記低域成分に再帰的に帯域分割された回数に応じて設定された優先度に対応するビット数だけ当該帯域成分をビットシフトすると共に、ビットシフトした前記帯域成分から、目標画質に合わせて符号化対象を選択する画質制御部として、マイクロプロセッサを機能させることを特徴としている。
【００２７】
請求項１０に係る発明は、請求項９記載のプログラムであって、前記画質制御部は、人間の視覚特性を考慮した重み付けをされた前記優先度を用いるように前記マイクロプロセッサを機能させるものである。
【００２８】
請求項１１に係る発明は、請求項９または１０記載のプログラムであって、前記画質制御部は、前記符号化対象を前記ビットプレーン単位で決定するように前記マイクロプロセッサを機能させるものである。
【００２９】
請求項１２に係る発明は、請求項９〜１１の何れか１項に記載のプログラムであって、前記画質制御部は、前記符号化対象を前記符号化パス単位で決定するように前記マイクロプロセッサを機能させるものである。
【００３０】
次に、請求項１３に係る発明は、ウェーブレット変換により画像信号を高域成分と低域成分とに再帰的に帯域分割して複数の帯域成分の変換係数を算出し、該変換係数をエントロピー符号化して圧縮された圧縮画像データの符号量を制御するためのプログラムであって、前記圧縮画像データの前記各帯域成分に対して、前記低域成分に再帰的に帯域分割された回数に応じて設定された優先度に対応するビット数だけ当該帯域成分をビットシフトすると共に、ビットシフトした前記帯域成分の符号化データを所定の走査順序で並べ替えて生成した符号列から、目標符号量に適合する切り捨て点を算出し、当該切り捨て点よりも前の前記符号列を出力させるように制御する符号量制御部として、マイクロプロセッサを機能させることを特徴としている。
【００３１】
請求項１４に係る発明は、請求項１３記載のプログラムであって、前記符号量制御部は、前記符号化データを、前記優先度の高い順に且つ同一の前記優先度においては高域側から低域側に向けた前記走査順序で並べ替えて前記符号列を生成するように前記マイクロプロセッサを機能させるものである。
【００３２】
請求項１５に係る発明は、請求項９〜１４の何れか１項に記載のプログラムであって、前記圧縮画像データの前記各帯域成分に対して、前記低域成分に再帰的に帯域分割された回数に応じて設定された優先度に対応するビット数だけ当該帯域成分をビットシフトすると共に、ビットシフトした前記帯域成分を複数のレイヤーに分割するように制御するレイヤー分割制御部として、前記マイクロプロセッサを機能させるものである。
【００３３】
そして、請求項１６に係る発明は、請求項１５記載のプログラムであって、前記レイヤー分割制御部は、人間の視覚特性を考慮した重み付けをされた前記優先度を用いるように前記マイクロプロセッサを機能させるものである。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００３５】
符号量制御装置の構成．
図１は、本発明の実施形態に係る符号量制御装置の概略構成を示す機能ブロック図である。この符号量制御装置（トランスコーダ）１は、大容量の記憶装置２、この記憶装置２に対してデータの読出しと書出しの制御を行うＭＭＵ（メモリ管理部）３、ビット切り捨て制御部４、多重化部５、優先度テーブル６およびレイヤー分割制御部７を備えて構成される。
【００３６】
尚、この符号量制御装置１を構成する処理部４，５，６および７の全部または一部は、ハードウェアで構成されてもよいし、マイクロプロセッサを機能させるプログラムで構成されていてもよい。
【００３７】
この符号量制御装置１のＭＭＵ３は、ＪＰＥＧ２０００方式で圧縮符号化された圧縮符号化データを含む入力ビットストリームを記憶装置２に一時記憶した後に、その符号量を制御する制御信号ＣＳ１，ＣＳ２に従って、記憶装置２からデータＯＤを読み出して多重化部５に出力する。多重化部５は、データＯＤを多重化し、出力ビットストリームとして出力する。
【００３８】
図２は、図１に示した符号量制御装置１におけるビット切り捨て制御部４の概略構成を示す機能ブロック図である。ビット切り捨て制御部４は、目標画質に合わせて符号化対象を選択する画質制御部１０と、目標符号量（最終符号量）に合わせて符号量を制御する符号量制御部１１とを備えている。また、符号量制御部１１は、ＭＭＵ３から供給される入力ビットストリームのデータ構造情報ＤＳに基づいて、画質制御部１０で選択された符号化対象から、目標符号量に適合する切り捨て点を算出し、当該切り捨て点よりも前の符号列を読み出させる読出制御信号ＣＳ１を生成し、ＭＭＵ３に供給する。
【００３９】
また、図１に示すレイヤー分割制御部７は、ＭＭＵ３から供給される入力ビットストリームのデータ構造情報ＤＳに基づいて、複数のレイヤーに分割した出力ビットストリームを生成させるための読出制御信号ＣＳ２を生成し、ＭＭＵ３に出力する。
【００４０】
そして、優先度テーブル６は、入力ビットストリームに含まれる圧縮符号化データの各帯域成分に対して、ＪＰＥＧ２０００方式に従って低域成分に再帰的に帯域分割された回数に応じて設定される優先度を格納しており、その優先度データＰＳ１，ＰＳ２を、ビット切り捨て制御部４とレイヤー分割制御部７とに供給している。
【００４１】
以上の構成を有する符号量制御装置１の構成と動作について以下に詳説する。
【００４２】
優先度設定処理（第１実施例）．
上記優先度テーブル６に記録する優先度の設定方法の第１実施例について説明する。本発明では、優先度は、各帯域成分（サブバンド）に対して、低域成分に再帰的に帯域分割された回数に応じて決定される。本実施例では、分解レベルｎ（ｎ：１以上の整数）における帯域成分ＨＨｎの優先度は「ｎ−１」、帯域成分ＨＬｎおよびＬＨｎの優先度は「（ｎ−１）＋１」、帯域成分ＬＬｎの優先度は「（ｎ−１）＋２」にそれぞれ決定される。例えば、図２４に示す帯域成分ＨＨ１の優先度は「０」、帯域成分ＬＬ３の優先度は「４」に設定される。図３は、オクターブ分割方式に従って帯域分割した２次元画像２５を示す模式図である。各帯域成分に優先度「０」，「１」，「２」，「３」，「４」の何れかが付されている。
【００４３】
優先度テーブル６には、帯域成分ＨＨｎ，ＨＬｎ，ＬＨｎ，ＬＬｎのそれぞれに対応する優先度の情報が記録されており、画質制御部１０，符号量制御部１１およびレイヤー分割制御部７は、この優先度テーブル６から取得した優先度データＰＳ１，ＰＳ２に従って、各帯域成分に対して優先度を設定する。具体的には、各帯域成分においてエントロピー符号化された変換係数（以下、単に「変換係数」と呼ぶ。）を、優先度に対応するビット数だけシフトさせることで、各変換係数に対して優先度が設定される。尚、このビットシフト処理では、必ずしも、各変換係数に対して実際にビットシフト演算を施す必要は無く、変換係数の各ビットの位置を仮想的にシフトさせればよい。この場合、変換係数の各ビットが属するビットプレーンの位置は変わらない。
【００４４】
図４は、ビットシフトによる優先度設定処理を説明するための図である。図３に示した例では、帯域成分ＬＬ３の優先度は「４」であるから、該当する変換係数２６は４ビット左シフトされている。また、優先度「３」を設定された帯域成分ＨＬ３，ＬＨ３の変換係数２６，２６は、３ビット左シフトされ、優先度「２」を設定された帯域成分ＨＨ３，ＨＬ２，ＬＨ２の変換係数２６，２６，２６は、２ビット左シフトされ、優先度「１」を設定された帯域成分ＨＨ２，ＨＬ１，ＬＨ１の変換係数２６，２６，２６は、１ビット左シフトされる。このとき、図５に示すように、ビットシフト前の２次元画像２５Ａの変換係数は、前述の左ビットシフト処理によって２次元画像２５Ｂで示す変換係数に変化する。例えば、帯域成分ＬＬ３の変換係数値（＝４）は、４ビットの左シフトにより、４×２４＝６４に変換される。
【００４５】
次に、以上のように優先度を設定する理由（理論的背景）を以下に説明する。
【００４６】
上述した従来のレート・歪み最適化（Ｒ−Ｄ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ）の方法では、歪測度を利用した最適化処理が行われていた。Ｄａｖｉｄ　Ｓ．　Ｔａｕｂｍａｎらによる前記参考文献Ａによれば、歪測度Ｄｉ（ｚ）は次式（１）に従って算出される。
【００４７】
【数１】
2004064115.tif 000003
【００４８】
上式（１）中、ｚは、ビット切り捨て点（ｂｉｔ　ｔｒｕｎｃａｔｉｏｎ　ｐｏｉｎｔ）；ｏｙｉＫ［ｉ，ｊ］［ｊ］は、Ｋ［ｉ，ｊ］番目のビットプレーンで逆量子化されたコードブロックのｊ番目のサンプル値（係数値）；ｙｉ［ｊ］は、当該コードブロックのｊ番目のサンプル値（係数値）；Ｇｂ［ｉ］は、サブバンドｂ［ｉ］に対応する合成フィルタ係数のノルムの二乗であって、当該サブバンドｂに依存する歪モデルの重み係数を示している。尚、説明の便宜上、上式（１）に示した記号の表記法は、前記参考文献Ａでのそれとは若干異なる。
【００４９】
レート・歪み最適化では、この歪測度Ｄｉ（ｚ）のサブバンドｂ［ｉ］における総和量を最小にするような最適化処理が行われる。サブバンドｂの重み係数Ｇｂは、画像の歪みを低減させるための重み付けを表している。
【００５０】
サブバンドｂの重み係数Ｇｂは、次式（２）に従って算出される。
【００５１】
【数２】
2004064115.tif 000004
【００５２】
ここで、上式（２）中、ｓｂ［ｎ］は、サブバンドｂの１次元合成フィルタ係数を示している。また、記号｜｜ｘ｜｜は、ベクトルｘに関するノルムを示す。
【００５３】
前記参考文献Ａに記載される数式（４．３９）と（４．４０）によれば、分解レベル１における低域成分Ｌ１の１次元合成フィルタ係数ｓＬ［１］［ｎ］と、同分解レベルにおける高域成分Ｈ１の１次元合成フィルタ係数ｓＨ［１］［ｎ］とは、次式（３）に従って算出される。
【００５４】
【数３】
2004064115.tif 000005
【００５５】
ここで、上式（３）中、ｇ０［ｎ］は、画像信号を帯域分割する順変換フィルタのローパス・フィルタ係数、ｇ１［ｎ］は、そのハイパス・フィルタ係数をそれぞれ示している。
【００５６】
また、分解レベルｄ（ｄ＝１，２，…，Ｄ）における低域成分Ｌｄの１次元合成フィルタ係数ｓＬ［ｄ］［ｎ］と、同分解レベルにおける高域成分Ｈｄの１次元合成フィルタ係数ｓＨ［ｄ］［ｎ］とは、次式（４）に従って算出される。
【００５７】
【数４】
2004064115.tif 000006
【００５８】
そして、分解レベルｄにおける低域成分Ｌｄの１次元合成フィルタ係数のノルムの二乗は、次式（５）に従って算出される。
【００５９】
【数５】
2004064115.tif 000007
【００６０】
高域成分の１次元合成フィルタ係数のノルムの二乗も、上式（５）と同様にして算出することができる。
【００６１】
次に、分解レベルｄ（ｄ＝１，２，…，Ｄ；Ｄは整数）における帯域成分ＬＬＤ，ＨＬｄ，ＬＨｄ，ＨＨｄの２次元合成フィルタ係数は、上記１次元合成フィルタ係数の積で表現することができ、帯域成分ｂの２次元の重み係数Ｇｂも、１次元の重み係数の積で表現することができる。具体的には、２次元合成フィルタ係数と２次元の重み係数とは、次式（６）に従って算出される。
【００６２】
【数６】
2004064115.tif 000008
【００６３】
上式（６）中、添字ＬＬ［Ｄ］はサブバンドＬＬＤを示し，ＨＬ［ｄ］，ＬＨ［ｄ］およびＨＨ［ｄ］はそれぞれサブバンドＨＬｄ，ＬＨｄおよびＨＨｄを表している。
【００６４】
重み係数Ｇｂの平方根がノルムである。以下の表１〜表４に、２次元の重み係数Ｇｂに関する計算結果を示す。表１に、（９，７）フィルタ（９×７タップのフィルタ）の各帯域成分のノルムの二乗の数値を、表２には、表１に対応するノルムの数値をそれぞれ示す。また、表３に、（５，３）フィルタ（５×３タップのフィルタ）の各帯域成分のノルムの二乗の数値を、表４には、表３に対応するノルムの数値をそれぞれ示す。
【００６５】
【表１】
2004064115.tif 000009
【００６６】
【表２】
2004064115.tif 000010
【００６７】
【表３】
2004064115.tif 000011
【００６８】
【表４】
2004064115.tif 000012
【００６９】
更に、分解レベル１における低域成分ＬＬ１のノルムをαで表すとき、このノルムαを用いて、各帯域成分について図６に示すような値を設定する。図６に示す２次元画像２７は、オクターブ分割方式に従って帯域分割された２次元画像１２０を示す図である。分解レベルｎ（ｎ：１以上の整数）における帯域成分ＨＨｎの設定値は「２ｎ−３×α」、帯域成分ＨＬｎおよびＬＨｎの設定値は「２ｎ−２×α」、帯域成分ＬＬｎの設定値は「２ｎ−１×α」にそれぞれ設定される。従って、例えば、帯域成分ＬＨ１の設定値は「２−１×α」に設定されている。
【００７０】
上記設定値と、表２と表４に示したノルムの数値とを比較すれば、両者は概ね近似する。例えば、表２の場合（α＝１．９６５９１）、図６に示す各帯域成分の「設定値（対応する帯域成分）」は、約０．４９（ＨＨ１）、約０．９８（ＨＬ１，ＬＨ１）、約１．９６（ＨＬ２，ＬＨ２，ＨＨ３）、約３．９３（ＨＬ３，ＬＨ３）、約７．８６（ＬＬ３）となり、これら設定値は、表２に示したノルムの数値と近似していることが分かる。
【００７１】
また、図６において、帯域成分ＬＬ１のノルムをα＝２に丸め込み、各帯域成分の設定値を１ビット左シフトした値、すなわち、全ての設定値に２１を乗算した２の巾乗値の指数は、図３に示した優先度の値に一致することが分かる。よって、第１実施例のように各帯域成分に優先度を設定することは、近似的に、レート・歪み最適化で使用するフィルタのノルム（重み係数の平方根）を各帯域成分のサンプル値（変換係数値）に乗算することに等しい。従って、本実施例の優先度は画像の歪みを低減させ得るように設定されるものである。
【００７２】
優先度設定処理（第２実施例）．
次に、優先度設定方法の第２実施例について説明する。本実施例では、各帯域成分の上記重み係数Ｇｂの平方根であるノルムを、最も高い分解レベルにおける最低域成分ＬＬのノルムで除算した値を２の巾乗値に丸め込み、その２の巾乗値の指数の絶対値を、優先度として設定する。具体的には、最も高い分解レベルｎの最低域成分ＬＬｎのノルムをαとし、その他の帯域成分のノルムをｘとし、２の巾乗に丸め込む変数ｙに関する関数をＲ［ｙ］とし、変数ｙの２の巾乗２ｍの指数ｍを算出する関数をｍ＝Ｉ［２ｍ］とし、変数ｙに関する絶対値を｜ｙ｜とするとき、優先度ｐは、ｐ＝｜Ｉ［Ｒ［ｘ／α］］｜、に従って算出される。
【００７３】
以下の表５に、上記表２に示した（９，７）フィルタのノルムを用いて算出した優先度を示す。ここで、最も高い分解レベルは５であり、α＝３３．９２４９３、である。また、図７に、表５に示した優先度を記した２次元画像２８を示す帯域分割図を示す。尚、表中の「×」は、当該帯域成分の優先度は計算されていないことを意味する。
【００７４】
【表５】
2004064115.tif 000013
【００７５】
また、以下の表６に、上記表４に示した（５，３）フィルタのノルムを用いて算出した優先度を示す。
【００７６】
【表６】
2004064115.tif 000014
【００７７】
上記第１実施例では、各帯域成分の変換係数を優先度のビット数だけ左シフトさせて優先度を設定していたが、本第２実施例では、各帯域成分の変換係数を優先度のビット数だけ右シフトさせる処理が実行される。但し、変換係数のビット長を拡大させるように右ビットシフト処理が実行される。図８は、図７に示す優先度のビット数だけ右シフトされた帯域成分の変換係数２９，２９，…を示す模式図である。
【００７８】
優先度設定処理（第３実施例）．
次に、人間の視覚特性を考慮した第３実施例に係る優先度設定方法について説明する。数百万画素程度の高解像度の画像について上記第２実施例で示した優先度を適用した場合、復号画像の画質は客観評価では良いが、人間の視覚評価では必ずしも良いとは限らない。そこで、本実施例の優先度設定方法は、人間の視覚特性を考慮した重み付けをされた優先度を採用するものである。これにより、高い表示画質の圧縮画像を生成することが可能になる。
【００７９】
前記参考文献ＡのＣｈａｐｔｅｒ　１６には、ＣＳＦ（ｈｕｍａｎ　ｖｉｓｕａｌ　ｓｙｓｔｅｍ　Ｃｏｎｔｒａｓｔ　Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）に基づいた重み付けＭＳＥ（Ｗｅｉｇｈｔｅｄ　Ｍｅａｎ　Ｓｑｕａｒｅｄ　Ｅｒｒｏｒ；ＷＭＳＥ）が記載されている。この記載によれば、人間の視覚評価を改善するために、上式（１）を次式（７）に修正するのが望ましい。
【００８０】
【数７】
2004064115.tif 000015
【００８１】
ここで、上式（７）中、Ｗｂ［ｉ］ｃｓｆは、サブバンドｂ［ｉ］の”ｅｎｅｒｇｙ　ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ　ｆａｃｔｏｒ”と呼ばれており、Ｗｂ［ｉ］ｃｓｆの推奨数値は、「ＩＳＯ／ＩＥＣ　ＪＴＣ　１／ＳＣ　２９／ＷＧ１（ＩＴＵ−Ｔ　ＳＧ８）　Ｎ２４０６，　”ＪＰＥＧ　２０００　Ｐａｒｔ　１　ＦＤＩＳ　（ｉｎｃｌｕｄｅｓ　ＣＯＲ　１，　ＣＯＲ　２，　ａｎｄ　ＤＣＯＲ３），”　４　Ｄｅｃｅｍｂｅｒ　２００１」の文献（以下、参考文献Ｂと呼ぶ。）に記載されている。図９〜図１１に、参考文献Ｂに記載される”ｅｎｅｒｇｙ　ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ　ｆａｃｔｏｒ”の数値を示す。
【００８２】
図９〜図１１中の”ｌｅｖｅｌ”および　”Ｌｅｖ”は分解レベルを、”Ｃｏｍｐ”は輝度成分Ｙと色差成分Ｃｂ，Ｃｒをそれぞれ示しており、”Ｖｉｅｗｉｎｇ　ｄｉｓｔａｎｃｅ（視距離）”が１０００，１７００，２０００，３０００，４０００の例が示されている。また、”Ｖｉｅｗｉｎｇ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　１０００”，　”Ｖｉｅｗｉｎｇ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　１７００”，　”Ｖｉｅｗｉｎｇ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　２０００”，　”Ｖｉｅｗｉｎｇ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　３０００”，　”Ｖｉｅｗｉｎｇ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　４０００”は、それぞれ、１００ｄｐｉ，１７０ｄｐｉ，２００ｄｐｉ，３００ｄｐｉ，４００ｄｐｉのディスプレイまたは印刷物を１０インチ離れて見たときの視距離を意味する。
【００８３】
図９〜図１１に示す数値を用いて、上式（７）の重み付け係数の平方根（Ｗｂ［ｉ］ｃｓｆ・Ｇｂ［ｉ］）１／２を計算した。その計算結果を、以下の表７〜表１８に示す。表７〜表９は、図９に示す数値を用いて計算した（９，７）フィルタの白黒用数値、表１０〜表１２は、図１０と図１１に示す数値を用いて計算した（９，７）フィルタのカラー用数値を、表１３〜表１５は、図９に示す数値を用いて計算した（５，３）フィルタの白黒用数値を、表１６〜表１８は、図１０と図１１に示す数値を用いて計算した（５，３）フィルタのカラー用数値をそれぞれ示している。
【００８４】
【表７】
2004064115.tif 000016
【００８５】
【表８】
2004064115.tif 000017
【００８６】
【表９】
2004064115.tif 000018
【００８７】
【表１０】
2004064115.tif 000019
【００８８】
【表１１】
2004064115.tif 000020
【００８９】
【表１２】
2004064115.tif 000021
【００９０】
【表１３】
2004064115.tif 000022
【００９１】
【表１４】
2004064115.tif 000023
【００９２】
【表１５】
2004064115.tif 000024
【００９３】
【表１６】
2004064115.tif 000025
【００９４】
【表１７】
2004064115.tif 000026
【００９５】
【表１８】
2004064115.tif 000027
【００９６】
次に、上記表７〜表１８に示す数値を用いて、上記第２実施例で述べたのと同じ手順で各帯域成分の優先度を算出した。すなわち、最も高い分解レベルｎの最低域成分ＬＬｎの数値をαとし、その他の帯域成分の数値をｘとし、２の巾乗に丸め込む変数ｙに関する関数をＲ［ｙ］とし、変数ｙの２の巾乗２ｍの指数ｍを算出する関数をｍ＝Ｉ［２ｍ］とし、変数ｙに関する絶対値を｜ｙ｜とするとき、優先度ｐは、ｐ＝｜Ｉ［Ｒ［ｘ／α］］｜、に従って算出される。
【００９７】
優先度の値を、以下の表１９〜表３０に示す。表１９，表２０，表２１，表２２，表２３，表２４，表２５，表２６，表２７，表２８，表２９および表３０の優先度は、それぞれ、上記した表７，表８，表９，表１０，表１１，表１２，表１３，表１４，表１５，表１６，表１７および表１８の数値を用いて算出されたものである。
【００９８】
【表１９】
2004064115.tif 000028
【００９９】
【表２０】
2004064115.tif 000029
【０１００】
【表２１】
2004064115.tif 000030
【０１０１】
【表２２】
2004064115.tif 000031
【０１０２】
【表２３】
2004064115.tif 000032
【０１０３】
【表２４】
2004064115.tif 000033
【０１０４】
【表２５】
2004064115.tif 000034
【０１０５】
【表２６】
2004064115.tif 000035
【０１０６】
【表２７】
2004064115.tif 000036
【０１０７】
【表２８】
2004064115.tif 000037
【０１０８】
【表２９】
2004064115.tif 000038
【０１０９】
【表３０】
2004064115.tif 000039
【０１１０】
本実施例では、上記第２実施例と同じように、以上の表１９〜表３０に示す優先度のビット数だけ右シフトさせることで、各帯域成分の変換係数に対して優先度が設定される。これにより、人間の視覚特性を考慮した優先度を設定できる。
【０１１１】
画質制御処理．
次に、図２に示した画質制御部１０の構成と処理内容について説明する。図１２は、この画質制御部１０の概略構成を示す機能ブロック図である。
【０１１２】
この画質制御部１０は、目標画質（高画質，標準画質，低画質など）に基づいて、複数の画質パラメータ群から当該目標画質に適した画質パラメータＱＰを選択して出力する画質パラメータ選択部３１と、符号化対象を決定する符号化対象判定部３０とを備えている。符号化対象判定部３０は、優先度テーブル６から取得した優先度データＰＳ１に従って、入力ビットストリームに含まれる圧縮画像データの各帯域成分に対して上述の優先度を設定する。また符号化対象判定部３０は、設定した優先度に従って、前記画質パラメータＱＰで指定される目標画質に合わせて符号化対象を決定し、走査領域情報ＳＡを生成出力する。
【０１１３】
以下、符号化対象判定部３０における符号化対象の決定方法について説明する。図１３は、優先度に応じてビットシフトされた変換係数３３，３３，…を例示する模式図である。各変換係数３３は優先度に応じてビットシフトされている。また、変換係数３３の各ビットに付した番号０，１，…，１０は、当該ビットが属するビットプレーンの番号を示している。ここで、ＬＳＢ番号＝０，ＭＳＢ番号＝１０、である。
【０１１４】
符号化対象判定部３０は、画質パラメータＱＰに従って符号化終了ライン３２を設定し、当該符号化終了ライン３２よりも上位ビットを符号化対象に決定し、そのライン３２よりも下位ビットを符号化対象から外すように走査領域情報ＳＡを生成する。これにより符号化対象を効率的に選別することが可能になる。この結果、走査領域情報ＳＡを受けた符号量制御部１１は、各コードブロックにおいて、符号化終了ライン３２よりも上位のビットプレーンのみを走査し、そのライン３２よりも下位のビットプレーンを切り捨てることになる。
【０１１５】
符号化対象判定部３０は、更に、画質パラメータＱＰに従って、符号化パス単位で符号化対象を決定することができる。画質パラメータＱＰは、符号化対象のビットプレーンの制限と、符号化対象の符号化パス（ＣＬパス，ＳＩＧパスおよびＭＲパス）の制限とを示すパラメータ群を含んでいる。以下の表３１に、２０４８×２５６０画素の解像度をもつ画像に適した画質パラメータＱＰを例示する。尚、最低域のサブバンドの解像度を１２８×１２８画素よりも小さくする必要があるため、５以上の分解レベルが必要である。
【０１１６】
【表３１】
2004064115.tif 000040
【０１１７】
表３１において「ビットプレーン数」は、図１３に示した符号化終了ライン３２よりも下位ビットの切り捨て対象のビットプレーンの数を、「パス名」は、符号化対象の中の最終符号化パスを、「最大パス数」は、符号化対象の符号化パス数の上限をそれぞれ表している。
【０１１８】
図１３と表３１を適用した場合の処理例を以下に説明する。図１４に、帯域成分ＬＬ５の変換係数３３として”０００１１０１０１１１２＝２１５１０”を例示する（Ｙ２は２進値Ｙを、Ｘ１０は１０進値Ｘを表すものとする）。表３１に示す通り、帯域成分ＬＬ５における最終符号化パスはＣＬパス、最大パス数は１７に制限されている。
【０１１９】
図１４に示す変換係数の７番目ビットは、ＳＩＧパスまたはＣＬパスに属するようにコンテクスト判定がなされている。８番目〜１０番目の上位ビットは、０ビットのみで構成されるビットプレーンに属する場合はタグツリー（Ｔａｇ　ｔｒｅｅ）と称する方式で符号化されており、既に符号化パスが開始している場合はＳＩＧパスまたはＣＬパスで符号化されている。７番目ビットが符号化開始パス（ＣＬパス）に属する場合、６番目ビットを含む下位ビットは、ＭＲパスに属するようにコンテクスト判定される。一般に、符号化開始のビットプレーンよりも下位のビットプレーンは、符号化効率の観点から、ＳＩＧパス，ＭＲパスおよびＣＬパスの順番で符号化されている。よって、最大パス数は１７に制限されているため、７番目ビットのＣＬパスから１番目ビットのＳＩＧパス迄の計１７パスが符号化対象になる。但し、１番目ビットはＭＲパスに属するため符号化対象に入らない。従って、下位２ビットは切り捨てられ、切り捨て後の値は”０００１１０１０１００２＝２１２１０”となる。この値がミッドポイントで逆量子化されれば、”０００１１０１０１１０２＝２１４１０”となる。
【０１２０】
次に、図１５に、帯域成分ＬＬ５の変換係数３３として”０００００００１１１１２＝１５１０”を例示する。変換係数の３番目ビットは、ＳＩＧパスまたはＣＬパスに属する。４番目〜１０番目の上位ビットは、０ビットのみで構成されるビットプレーンに属する場合はタグツリー（Ｔａｇ　ｔｒｅｅ）で符号化されており、既に符号化パスが開始している場合はＳＩＧパスまたはＣＬパスで符号化されている。３番目ビットが符号化開始パス（ＣＬパス）に属する場合、２番目ビットを含む下位ビットはＭＲパスに属し、３番目ビットのＣＬパスから０番目ビットのＣＬパス迄の計１０パスが符号化対象になる。切り捨て後の値は”０００００００１１１１２＝１５１０”となり、この値が逆量子化されれば、”０００００００１１１１２＝１５１０”となる。
【０１２１】
次に、図１６に、帯域成分ＨＨ２の変換係数３３として”００００１０１１１１１２＝９５１０”を例示する。表３１に示す通り、帯域成分ＨＨ２における最終符号化パスはＳＩＧパス、最大パス数は１４に制限されている。また下位３ビットのビットプレーンは切り捨てられる。
【０１２２】
変換係数の６番目ビットは、ＳＩＧパスまたはＣＬパスに属する。７番目〜１０番目の上位ビットは、０ビットのみで構成されるビットプレーンに属する場合はタグツリー（Ｔａｇ　ｔｒｅｅ）で符号化されており、既に符号化パスが開始している場合はＳＩＧパスまたはＣＬパスで符号化されている。６番目ビットが符号化開始パス（ＣＬパス）に属する場合、５番目ビットを含む下位ビットはＭＲパスに属する。また、３番目ビットプレーンのＳＩＧパス迄しか符号化しないという制限のため、６番目ビットのＣＬパスから４番目ビットのＳＩＧパス迄の８パスが符号化対象になるが、３番目ビットはＭＲパスに属するため符号化対象に入らない。従って、切り捨て後の値は”００００１０１００００２＝８０１０”となり、この値がミッドポイントで逆量子化されれば、”００００１０１１０００２＝８８１０”となる。
【０１２３】
尚、各ビットプレーンが、ＳＩＧパス，ＭＲパスおよびＣＬパスの順番で符号化されているのは、ＳＩＧパスの歪みに対する符号化効率が最も高いからである。図１７に、各符号化パスにおけるレート・歪み特性を示す。Ｒ−Ｄ曲線中、点Ｐ１〜Ｐ２の部分がＳＩＧパス，点Ｐ２〜Ｐ３の部分がＭＲパス、点Ｐ３〜Ｐ４の部分がＣＬパスを示している。各符号化パスにおけるレート（符号量）に対する歪みの比率ΔＤＳＩＧ／ΔＲＳＩＧ，ΔＤＭＲ／ΔＲＭＲ，ΔＤＣＬ／ΔＲＣＬをみれば、ＳＩＧパスにおける曲線勾配が最も急であり、符号化効率が最も高いことが分かる。
【０１２４】
以上のように、本実施形態に係る画質制御処理では、優先度に応じてビットシフトした変換係数に対して、変換係数を符号化対象とするか否かが決定される。符号化対象のみが選択されるため、歪みの少ない高画質の圧縮画像を生成し得るように、符号量を効率良く制御することが可能である。
【０１２５】
符号量制御処理．
次に、図２に示した符号量制御部１１の処理内容について説明する。符号量制御部１１は、入力ビットストリームに含まれる圧縮符号化データの容量の小計を、帯域成分単位，ビットプレーン単位および符号化パス単位で算出する。
【０１２６】
前記符号量制御部１１は、以下に説明する走査順序で並べ替えて生成した符号列から、目標符号量に適合するように切り捨て点（ｔｒｕｎｃａｔｉｏｎ　ｐｏｉｎｔ）を算出する。次に、符号量制御部１１は、その符号列のうち切り捨て点よりも前の符号列を読出すように読出制御信号ＣＳ１をＭＭＵ３に出力する。
【０１２７】
図１８と図１９は、前記走査順序と切り捨て点の一例を説明するための図である。図１８と図１９には、図１３に示したのと同じ規則で、優先度に応じてビットシフトされた変換係数３３，３３，…が表示されている。
【０１２８】
図１８の矢印に示すように、変換係数３３，３３，…は、ビットプレーン単位または符号化パス単位で、優先度の高い順に（上位ビットから下位ビットに向けて）且つ同一の優先度においては高域側から低域側に向けた走査順序で並べ替えられる。一般に、下位のビットプレーンを符号化する程にＭＲパスの割合が増えて圧縮効率が下がる傾向にある。よって、圧縮効率を向上させるために出来るだけ多くのＳＩＧパスを符号化すべく、同一の優先度においては高域側から低域側に向けた走査順序を採用している。
【０１２９】
そして、符号量制御部１１は、実際の符号量（バイト数）が目標符号量（バイト数）以下になる条件を満たすように切り捨て点を決定し、当該切り捨て点以降の符号列に含まれる下位ビットプレーンを切り捨てる。これにより、圧縮符号化データの符号量制御を、各サブバンドに設定した優先度に従って効率的に行うことができる。ここで、図１９に示すように、目標符号量に合わせてサブバンドＨＬ３の２番目ビットプレーンが切り捨て点として決定された場合、矢印で示す部分のビットが切り捨てられることになる。
【０１３０】
図２０は、ビットプレーン単位で並べ替えられた符号列を示す図、図２１は、符号化パス単位で並べ替えられた符号列を示す図である。図２０では、各ビットプレーンに対して、サブバンドを示す符号ＬＬ５，ＨＬ５，…と、ビットプレーン番号１０，９，…とが付されている。サブバンドＨＬ３の２番目ビットプレーンに付されたライン４４以降のビットプレーンが切り捨てられる。
【０１３１】
また、図２１では、各符号化パスに対して、符号化パスの種類を示す符号ＣＬ，ＳＩＧ，ＭＲと、サブバンドを示す符号ＬＬ５，ＨＬ５，…と、ビットプレーン番号１０，９，…とが付されている。サブバンドＨＬ３の２番目ビットプレーンのＭＲパスに付されたライン４４以降のビットプレーンが切り捨てられる。
【０１３２】
以上のように本実施形態に係る符号量制御処理によれば、レート・歪み最適化処理のために各符号化パスにおける歪量を利用せずに済み、リアルタイム性が高く、オーバーヘッドが低い高効率の符号量制御を実現できる。
【０１３３】
レイヤー分割処理．
次に、図２に示したレイヤー分割制御部７の動作を以下に説明する。レイヤー分割制御部７は、優先度テーブル６から取得した優先度データＰＳ２を用いて、入力ビットストリームに含まれる圧縮符号化データを優先度に対応するビット数だけビットシフトした符号列に変換し、その符号列を複数のレイヤー（マルチ・レイヤー）に分割させる制御機能を有している。
【０１３４】
以下、レイヤー分割処理について説明する。ＭＭＵ３は、入力ビットストリームを大容量の記憶装置２に一時的に記憶させる。レイヤー分割制御部７は、ＭＭＵ４１から圧縮符号化データのデータ構造情報ＤＳを取得する。次いで、レイヤー分割制御部７は、優先度テーブル６から優先度データＰＳ２を取得し、この優先度データＰＳ２に含まれる優先度に従って、圧縮符号化データの各帯域成分の変換係数を所定ビット数だけシフトさせる。これにより、各帯域成分の変換係数に対して優先度が設定される。優先度の設定方法としては、上記した第１実施例、第２実施例および第３実施例の方法を採用すればよい。
【０１３５】
図２２は、優先度に対応するビット数だけシフトされた変換係数４４，４４，…を例示する模式図である。各帯域成分ＬＬ５〜ＨＨ１の変換係数４４，４４，…は、優先度のビット数だけ右ビットシフト或いは左ビットシフトされている。また、各変換係数４４の各ビットに付した番号０，１，…，１０は、当該ビットが属するビットプレーンの番号を示している。ここで、ＬＳＢ番号＝０，ＭＳＢ番号＝１０、である。
【０１３６】
次に、レイヤー分割制御部７は、レイヤー分割情報に基づき、ビットシフトした符号化データを、ビットプレーン単位或いは符号化パス単位で複数のレイヤーにグループ分けするように分割位置を決定する。レイヤー分割情報としては、シングル・レイヤーとマルチ・レイヤーとの何れかを選択させる選択情報や、ビットプレーン単位または符号化パス単位でレイヤー分割位置を指定する情報などが含まれる。図２２の例では、圧縮符号化データを５枚のレイヤー０〜レイヤー４にビットプレーン単位で分割する分割位置が示されている。そして、レイヤー分割制御部７は、その分割位置に従ってレイヤー単位でデータを読出す旨の読出制御信号ＣＳ２をＭＭＵ３に供給する。ＭＭＵ３は、読出制御信号ＣＳ２に従って、記憶装置２に記憶されたデータＯＤを、上位レイヤーから下位レイヤーにかけて順番に読出して、多重化部５に出力する。
【０１３７】
以上のレイヤー分割処理では、優先度は、各帯域成分を当該優先度に対応するビット数だけビットシフトして設定される。このようにビットシフトした帯域成分を複数のレイヤーに分割することで、レートに対する歪みを低減し得るように、ビットプレーン単位或いは符号化パス単位で複数のレイヤーを効率的に生成することが可能である。従って、必ずしも、上述のレート・歪み最適化を用いてレイヤー分割処理を行う必要は無く、歪みを低減し得るようにリアルタイム性の高いレイヤー分割処理を行うことが可能になる。
【０１３８】
【発明の効果】
以上の如く、本発明の請求項１に係る符号量制御装置および請求項９に係るプログラムによれば、各帯域成分は優先度に対応するビット数だけシフトされ、シフトするビット数に応じて帯域成分の優先度が定まることから、圧縮画像の目標画質に合わせて符号化対象を効率的に指定し、少ない演算量で高速な符号量制御を行うことが可能になる。
【０１３９】
請求項２および請求項１０によれば、人間の視覚評価に適した、高い表示画質を実現するように符号量制御を行うことが可能となる。
【０１４０】
請求項３および請求項１１によれば、目標画質に合わせてビットプレーン単位で符号量を細かく且つ効率的に制御できる。
【０１４１】
請求項４および請求項１２によれば、目標画質に合わせて符号化パス単位で符号量を細かく且つ効率的に制御できる。
【０１４２】
請求項５，６および請求項１３，１４によれば、圧縮符号化データの符号量制御を、当該圧縮符号化データを復号化せずに、各帯域成分に設定した優先度に従って効率的に行うことが可能である。また、必ずしも、レート・歪み最適化を用いなくても、歪みを抑制し得るようにリアルタイム性の高い符号量制御を行うことが可能である。
【０１４３】
請求項７および請求項１５によれば、優先度に応じてビットシフトした帯域成分を複数のレイヤーに分割するため、レートに対する歪みを低減し得るように複数のレイヤーを効率的に生成することが可能である。
【０１４４】
請求項８および請求項１６によれば、人間の視覚評価に適した、高い表示画質を有する圧縮画像を生成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る符号量制御装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図１に示した符号量制御装置におけるビット切り捨て制御部の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図３】オクターブ分割方式に従って帯域分割した２次元画像を示す模式図である。
【図４】ビットシフトによる優先度設定処理を説明するための図である。
【図５】ビットシフトされた変換係数を例示する図である。
【図６】ウェーブレット変換によって帯域分割した２次元画像を示す模式図である。
【図７】ウェーブレット変換によって帯域分割した２次元画像を示す模式図である。
【図８】図７に示す優先度に応じて右ビットシフトされた帯域成分の変換係数を示す模式図である。
【図９】Ｅｎｅｒｇｙ　ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ　ｆａｃｔｏｒの数値テーブルを示す図である。
【図１０】Ｅｎｅｒｇｙ　ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ　ｆａｃｔｏｒの数値テーブルを示す図である。
【図１１】Ｅｎｅｒｇｙ　ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ　ｆａｃｔｏｒの数値テーブルを示す図である。
【図１２】本実施形態に係る画質制御部の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図１３】優先度に応じてビットシフトされた変換係数を例示する模式図である。
【図１４】帯域成分ＬＬ５の変換係数の処理例を説明するための図である。
【図１５】帯域成分ＬＬ５の変換係数の処理例を説明するための図である。
【図１６】帯域成分ＨＨ２の変換係数の符号化処理例を説明するための図である。
【図１７】レート・歪み特性の曲線を示す図である。
【図１８】走査順序の一例を説明するための図である。
【図１９】切り捨て点の一例を説明するための図である。
【図２０】ビットプレーン単位で並べ替えられた符号列を示す図である。
【図２１】符号化パス単位で並べ替えられた符号列を示す図である。
【図２２】複数のレイヤーに分割された符号化データを例示する模式図である。
【図２３】ＪＰＥＧ２０００方式による圧縮符号化装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２４】オクターブ分割方式に従って帯域分割された２次元画像を示す模式図である。
【図２５】複数のコードブロックに分解された２次元画像を示す模式図である。
【図２６】コードブロックを構成する複数枚のビットプレーンを示す模式図である。
【図２７】３種類の符号化パスを示す模式図である。
【符号の説明】
１　符号量制御装置
２　記憶装置
３　ＭＭＵ
４　ビット切り捨て制御部
５　多重化部
６　優先度テーブル
７　レイヤー分割制御部
１０　画質制御部
１１　符号量制御部
【図１】
2004064115.tif 000041
【図２】
2004064115.tif 000042
【図３】
2004064115.tif 000043
【図４】
2004064115.tif 000044
【図５】
2004064115.tif 000045
【図６】
2004064115.tif 000046
【図７】
2004064115.tif 000047
【図８】
2004064115.tif 000048
【図９】
2004064115.tif 000049
【図１０】
2004064115.tif 000050
【図１１】
2004064115.tif 000051
【図１２】
2004064115.tif 000052
【図１３】
2004064115.tif 000053
【図１４】
2004064115.tif 000054
【図１５】
2004064115.tif 000055
【図１６】
2004064115.tif 000056
【図１７】
2004064115.tif 000057
【図１８】
2004064115.tif 000058
【図１９】
2004064115.tif 000059
【図２０】
2004064115.tif 000060
【図２１】
2004064115.tif 000061
【図２２】
2004064115.tif 000062
【図２３】
2004064115.tif 000063
【図２４】
2004064115.tif 000064
【図２５】
2004064115.tif 000065
【図２６】
2004064115.tif 000066
【図２７】
2004064115.tif 000067