(57)【要約】【課題】映像信号を符号化する際の発生符号量を状況に応じて柔軟にコントロールすることにより、符号データにより再現される映像の画質を向上させる。【解決手段】映像信号符号化装置１は、映像信号を処理単位ブロックごとに量子化する量子化処理を含む符号化処理により符号データを生成する符号化部１０と、符号データを一時記憶するバッファ３０と、符号化部１０の量子化処理に用いる量子化パラメータを制御する符号量制御部４０とを備える。符号量制御部４０は、バッファ３０の符号蓄積量ＢＦと量子化パラメータの増減値Ｒとの関係を表す判定基準を用いて、バッファ３０符号蓄積量ＢＦに基づいて次の量子化処理に用いる量子化パラメータＱＰｎ＋１を決定する。このとき、符号量制御部４０の判定部４３は、現量子化パラメータＱＰｎに応じて、判定基準を可変に設定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号を所定の処理単位ごとに量子化パラメータを用いて量子化することによって符号化する符号化手段と、
前記符号化手段にて符号化された映像信号を蓄積するバッファと、
前記バッファに蓄積されたデータの容量と量子化パラメータの増減値との関係を表す量子化パラメータ増減基準を用いて、前記バッファに蓄積されたデータの容量に基づいて量子化パラメータを決定する量子化パラメータ決定手段と、
前記処理単位のデータに対して用いた量子化パラメータに応じて、前記処理単位の後の処理単位のデータに対して用いる量子化パラメータを決定するための量子化パラメータ増減基準を可変に設定する基準変更手段と、
を備えたことを特徴とする映像信号符号化装置。
【請求項２】
前記基準変更手段は、前記処理単位のデータに対して用いた量子化パラメータが所定の閾値よりも高いときは、前記量子化パラメータが前記閾値より低いときよりも、量子化パラメータの減少傾向が強い量子化パラメータ増減基準を設定することを特徴とする請求項１に記載の映像信号符号化装置。
【請求項３】
前記量子化パラメータ決定手段は、
前記量子化パラメータ増減基準に従って量子化パラメータを算出する量子化パラメータ算出手段と、
前記量子化パラメータ算出手段にて算出された量子化パラメータを用いて前記処理単位のデータを量子化したときの発生符号量を予測する符号量予測手段と、
前記符号量予測手段にて予測された発生符号量に基づいて、前記量子化パラメータ算出手段にて算出された量子化パラメータを採用するか否かを判定する採用判定手段とを有し、
前記採用判定手段にて採用すると判定された量子化パラメータを前記符号化手段にて用いる量子化パラメータとして決定することを特徴とする請求項１または２に記載の映像信号符号化装置。
【請求項４】
前記符号化手段は、複数のフレームからなる動画を表す映像信号をフレーム内符号化およびフレーム間符号化によって符号化し、
前記基準変更手段は、フレーム間符号化される処理単位のデータに対しては、次のフレーム内符号化までの符号化の回数に応じて前記量子化パラメータ増減基準を設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の映像信号符号化装置。
【請求項５】
複数のフレームからなる動画を表す映像信号を所定の処理単位ごとに量子化パラメータを用いて量子化することによって、前記複数のフレームをフレーム内符号化およびフレーム間符号化によって符号化する符号化手段と、
前記符号化手段にて符号化された映像信号を格納するバッファと、
前記バッファに蓄積されたデータの容量と量子化パラメータの増減値との関係を表す量子化パラメータ増減基準を用いて、前記バッファに蓄積されたデータの容量に基づいて量子化パラメータを決定する量子化パラメータ決定手段と、
前記符号化手段にてフレーム間符号化される処理単位のデータに対しては、次のフレーム内符号化までの符号化の回数に応じて前記量子化パラメータ増減基準を可変に設定する基準変更手段と、
を備えたことを特徴とする映像信号符号化装置。
【請求項６】
前記基準変更手段は、前記フレーム内符号化の直前の処理単位のデータに対しては、他の処理単位のデータよりも量子化パラメータの増加傾向が強い量子化パラメータ増減基準を設定することを特徴とする請求項５に記載の映像信号符号化装置。
【請求項７】
映像信号を所定の処理単位ごとに量子化パラメータを用いて量子化することによって、前記映像信号を符号化する符号化手段と、
前記符号化手段にて符号化された映像信号を格納するバッファと、
前記バッファに蓄積されたデータの容量と量子化パラメータの増減値との関係を表す量子化パラメータ増減基準を用いて、前記バッファに蓄積されたデータの容量に基づいて量子化パラメータを決定する量子化パラメータ決定手段と、
前記処理単位の後の処理単位のデータに対して用いる量子化パラメータを決定するための量子化パラメータ増減基準を可変に設定する基準変更手段と、
を備えたことを特徴とする映像信号符号化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像信号を符号化する技術に関するものであり、特に、符号化処理に用いる量子化パラメータを制御して発生符号量を調整する映像信号符号化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、映像信号を符号化する映像信号符号化装置において、符号化処理に用いる量子化パラメータを制御することによって、符号化処理にて得られる映像信号の符号量（以下、発生符号量という）を調整する技術が知られている。この種の映像信号符号化装置は、映像信号を符号化する符号化部と、符号化された映像信号を格納して所定の容量ごとに出力するバッファと、符号化部の量子化パラメータを制御する制御部とを備えている。
【０００３】
符号化部には、複数のフレームからなる動画を表す映像信号が入力される。符号化部は、各フレームを複数の処理単位ブロックに分割して、処理単位ブロックごとに映像信号を符号化して符号データを生成する。この符号化処理には、量子化パラメータを用いて映像信号を量子化する量子化処理が含まれている。
【０００４】
符号化部は、複数のフレームに対して所定の間隔でフレーム内符号化を行なうとともに、フレーム内符号化される２つのフレームの間ではフレーム間符号化を行なう。ここで、フレーム内符号化とは、対象とするフレームのみを用いた符号化である。また、フレーム間符号化とは、フレーム間の相互の関係を用いた符号化である。一般的には、フレーム内符号化にて生成された符号データの方がフレーム間符号化にて生成された符号データより符号量が大きい。
【０００５】
バッファは、符号データを順次蓄積していくとともに、所定のタイミングおよび所定のビットレートで、蓄積した符号データ出力する。ここで、バッファから一度に出力できる容量は、上記のビットレートに応じて決まっている。そこで、バッファ内に蓄積された映像信号の符号量が、一度に出力できるデータ容量よりも小さいときには、一度の出力でバッファ内のすべての信号が出力される。一方、バッファ内に蓄積された符号量が、一度に出力できるデータ容量よりも大きいときには、すべてのデータを出力できずに、出力後にある程度のデータが残る。残ったデータは次の出力タイミングで出力される。
【０００６】
ここで、映像信号の符号化処理では、同じ画素数の処理単位ブロックを符号化したときにも、信号の内容によって符号化処理により発生する符号量が異なる。これに対して、符号化処理によって発生する符号量は、符号化処理に用いる量子化パラメータの増減によって変化させることができる。そこで、制御部は、量子化パラメータを増減させることにより、バッファに蓄積される符号量を調整する。
【０００７】
このために、制御部は、符号化処理中に、バッファに蓄積された符号量（以下、符号蓄積量という）とその時点での目標符号量との差分をとり、その差分に応じて符号化部にて用いる量子化パラメータを増減させる。具体的には、制御部は、バッファ内の符号蓄積量が目標符号量よりも大きいときは、量子化パラメータを小さくして発生符号量を増大させ、逆に、符号蓄積量が目標符号量よりも小さいときは、量子化パラメータを大きくして発生符号量を抑える。
【０００８】
上記のような映像信号符号化装置は、例えば特許文献１に記載されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−１６９２８１号公報（第７−１１頁、第５図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の映像信号符号化装置では、バッファの符号蓄積量が目標符号量に対して低くなったときに、量子化パラメータを小さくしても、発生符号量を増加させるのに時間がかかってしまう。このことによって、目標符号量に対してバッファの空き容量に余裕が生じて発生符号量を増加させてもよい状況でも、その空き容量の余裕を有効に活用して画質を向上させることができない事態が生じる。
【００１１】
また、上述のように、フレーム内符号化にて発生する符号量はフレーム間符号化により発生する符号量よりも大きい。そして、バッファから１回の出力で出力できるデータ量は、上記のように、決まっている。そこで、フレーム内符号化の時点では、バッファ内の符号蓄積量をなるべく小さくしておくことが望ましい。そのためには、フレーム内符号化の前で発生符号量を抑える必要がある。しかし、発生符号量を抑えれば、その分だけ画質が低下してしまう。
【００１２】
本発明は、映像信号を符号化する際の発生符号量を状況に応じて柔軟にコントロールすることにより、符号化された映像信号の画質を向上させることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の映像信号符号化装置は、映像信号を所定の処理単位ごとに量子化パラメータを用いて量子化することによって符号化する符号化手段と、前記符号化手段にて符号化された映像信号を蓄積するバッファと、前記バッファに蓄積されたデータの容量と量子化パラメータの増減値との関係を表す量子化パラメータ増減基準を用いて、前記バッファに蓄積されたデータの容量に基づいて量子化パラメータを決定する量子化パラメータ決定手段と、前記処理単位のデータに対して用いた量子化パラメータに応じて、前記処理単位の後の処理単位のデータに対して用いる量子化パラメータを決定するための量子化パラメータ増減基準を可変に設定する基準変更手段とを備えている。
【００１４】
この構成により、ある処理単位のデータの符号化処理に用いた量子化パラメータに基づいて、その後の処理単位のデータに用いる量子化パラメータの増減基準が設定されるので、適切な量子化パラメータを設定でき、符号化処理にて発生する符号量を柔軟にコントロールすることができる。なお、上記の映像信号符号化装置において、上記の各手段はすべての処理単位のデータに対して機能しなければならないものではなく、後述するように、特定の処理単位のデータに対しては、他の手段が機能するように構成されてもよい。
【００１５】
また、上記の映像信号符号化装置では、前記基準変更手段は、前記処理単位のデータに対して用いた量子化パラメータが所定の閾値よりも高いときは、前記量子化パラメータが前記閾値より低いときよりも、量子化パラメータの減少傾向が強い量子化パラメータ増減基準を設定する。
【００１６】
この構成により、量子化パラメータが高く設定されていることによって発生符号量が抑えられており、かつバッファの空き容量に余裕が生じて発生符号量を増加させてもよいときには、量子化パラメータを速く減少させることができるので、バッファの空き容量の余裕を有効に活用して、符号データにより再現される映像の画質を向上させることができる。
【００１７】
また、上記の映像信号符号化装置において、前記量子化パラメータ決定手段は、前記量子化パラメータ増減基準に従って量子化パラメータを算出する量子化パラメータ算出手段と、前記量子化パラメータ算出手段にて算出された量子化パラメータを用いて前記処理単位のデータを量子化したときの発生符号量を予測する符号量予測手段と、前記符号量予測手段にて予測された発生符号量に基づいて、前記量子化パラメータ算出手段にて算出された量子化パラメータを採用するか否かを判定する採用判定手段とを有し、前記採用判定手段にて採用すると判定された量子化パラメータを前記符号化手段にて用いる量子化パラメータとして決定する。
【００１８】
この構成により、採用判定手段にて発生符号量の予測に基づく採否の判定が行なわれた上で量子化パラメータが決定されるので、量子化パラメータの増減による発生符号量の過度の変化を防止することができる。
【００１９】
また、上記の映像信号符号化装置において、前記符号化手段は、複数のフレームからなる動画を表す映像信号をフレーム内符号化およびフレーム間符号化によって符号化し、前記基準変更手段は、フレーム間符号化される処理単位のデータに対しては、次のフレーム内符号化までの符号化の回数に応じて前記量子化パラメータ増減基準を設定する。
【００２０】
この構成により、フレーム間符号化される処理単位のデータについては、次のフレーム内符号化までの符号化の回数に応じて量子化パラメータ増減基準が設定されるので、フレーム間の相関関係を用いて動画を符号化する場合に、バッファの空き容量を有効に活用して、効率のよい符号化処理を実現できる。なお、次のフレーム内符号化までの符号化の回数として、次のフレーム内符号化までのフレーム数がカウントされてもよいし、次のフレーム内符号化までに処理すべき処理単位の数がカウントされてもよい。
【００２１】
本発明の他の態様の映像信号符号化装置は、複数のフレームからなる動画を表す映像信号を所定の処理単位ごとに量子化パラメータを用いて量子化することによって、前記複数のフレームをフレーム内符号化およびフレーム間符号化によって符号化する符号化手段と、前記符号化手段にて符号化された映像信号を格納するバッファと、前記バッファに蓄積されたデータの容量と量子化パラメータの増減値との関係を表す量子化パラメータ増減基準を用いて、前記バッファに蓄積されたデータの容量に基づいて量子化パラメータを決定する量子化パラメータ決定手段と、前記符号化手段にてフレーム間符号化される処理単位のデータに対しては、次のフレーム内符号化までの符号化の回数に応じて前記量子化パラメータ増減基準を可変に設定する基準変更手段とを備えている。
【００２２】
この構成により、フレーム間符号化される処理単位のデータについては、次のフレーム内符号化までの符号化の回数に応じて量子化パラメータ増減基準が設定されるので、フレーム間の相関関係を用いて動画を符号化する場合に、バッファの空き容量を有効に活用して、効率のよい符号化処理を実現できる。
【００２３】
また、上記の映像信号符号化装置において、前記基準変更手段は、前記フレーム内符号化の直前の処理単位のデータに対しては、他の処理単位のデータよりも量子化パラメータの増加傾向が強い量子化パラメータ増減基準を設定する。
【００２４】
この構成により、フレーム内符号化の直前では、他の処理単位のデータよりも量子化パラメータの増加傾向が強い量子化パラメータ増減基準が設定されるので、フレーム内符号化の直前で急速に量子化パラメータを増加させて、発生符号量を減少させることができる。このことによって、フレーム内符号化されるフレームに対しては十分な符号量を発生させることができるとともに、フレーム間符号化されるフレームに対しては、より多くの処理単位に対して発生符号量を多くした符号化が可能となり、符号データにより再現される映像の画質を向上させることができる。
【００２５】
本発明のさらに他の態様の映像信号符号化装置は、映像信号を所定の処理単位ごとに量子化パラメータを用いて量子化することによって、前記映像信号を符号化する符号化手段と、前記符号化手段にて符号化された映像信号を格納するバッファと、前記バッファに蓄積されたデータの容量と量子化パラメータの増減値との関係を表す量子化パラメータ増減基準を用いて、前記バッファに蓄積されたデータの容量に基づいて量子化パラメータを決定する量子化パラメータ決定手段と、前記処理単位の後の処理単位のデータに対して用いる量子化パラメータを決定するための量子化パラメータ増減基準を可変に設定する基準変更手段とを備えている。
【００２６】
この構成により、量子化パラメータの増減基準が可変に設定されるので、発生符号量を状況に応じて柔軟にコントロールすることにより、符号データにより再現される映像の画質を向上させることができる。
【００２７】
また、本発明の特徴を備えた映像信号符号化方法、その映像信号符号化方法をコンピュータに実行させるプログラム、およびそのプログラムを格納した記録媒体によっても上記の課題が解決される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２９】
（第１の実施の形態）
図１および図２は、第１の実施の形態の映像信号符号化装置１の構成を示すブロック図である。第１の実施の形態の映像信号符号化装置１は、映像信号を符号化して圧縮する符号化部１０、符号化された映像信号を一時記憶するバッファ３０、および符号化部１０にて発生する符号量を制御する符号量制御部４０を備えている。図１では、符号量制御部４０の構成が詳しく説明されており、図２では、符号化部１０の構成が詳しく説明されている。以下では、まず、図２を用いて映像信号符号化装置１の全体の構成および符号化部１０の構成を説明し、その後に図１を参照して符号量制御部４０の構成を説明する。
【００３０】
図２は、上述したように、符号化部１０の構成が詳しく示された映像信号符号化装置１の構成を示すブロック図である。図２に示すように、映像信号符号化装置１は、符号化部１０、バッファ３０および符号量制御部４０を備えている。
【００３１】
符号化部１０は、分割部１１、減算部１２、ＤＣＴ部１３、量子化部１４およびＶＬＣ部１５を備えている。分割部１１は、撮像素子などによって得られた動画を示す映像信号を取り込む。映像信号は、複数のフレームからなっている。分割部１１には、例えば１秒間に３０フレームの画像が入力される。分割部１１は、入力された各フレームの画像を処理単位ブロックに分割して、処理単位ブロックごとの画像を示す画像データを生成する。分割部１１は、例えば、１フレームの画像を横方向に３等分し、縦方向に５等分して、それぞれ大きさの等しい１５の処理単位ブロックに分割する。なお、この処理単位ブロックが本発明の処理単位に相当するが、本発明の処理単位は、上記のように１５分割されたブロックより大きくても小さくてもよく、さらに、１フレームが処理単位とされてもよい。
【００３２】
分割部１１より出力された処理単位ブロックは、そのブロックがフレーム間符号化される場合には、減算部１２に入力され、そのブロックがフレーム内符号化されるときには、ＤＣＴ部１３に入力される。
【００３３】
減算部１２は、フレーム間符号化すべき処理単位ブロックの画像データを取り込む。そして、減算部１２は、その処理単位ブロックの画像データから後述する予測参照画像データを差し引いて予測誤差データを算出する。ＤＣＴ部１３は、分割部１１より出力された処理単位ブロックの画像データおよび減算部１２より出力された予測誤差データに対して２次元離散コサイン変換を行なう。
【００３４】
量子化部１４は、ＤＣＴ部１３にて２次元離散コサイン変換された処理単位ブロックの画像データおよび予測誤差データを量子化する。ここで、量子化部１４は、量子化パラメータを用いて量子化処理を行なう。量子化パラメータとは、量子化幅、すなわち量子化の粗さを示すパラメータである。量子化パラメータが大きいと、符号データの容量、すなわち発生符号量が少なくなり、逆に、量子化パラメータが小さいと、発生符号量は多くなる。ＶＬＣ部１５は、量子化された処理単位ブロックの画像データおよび予測誤差データを可変長変換して、符号データを生成する。符号データは、バッファ３０に出力される。
【００３５】
符号化部１０は、さらに、逆量子化部１６、逆ＤＣＴ部１７、加算部１８、メモリ部１９、動き検出部２０、動き補償部２１および動き予測部２２を備えている。逆量子化部１６は、量子化部１４にて量子化された画像データおよび予測誤差データに対して逆量子化を施す。逆ＤＣＴ部１７は、逆量子化部１６で逆量子化された処理単位ブロックのデータに対して２次元逆離散コサイン変換を施して予測誤差データまたは再構成画像データを生成する。加算器１８は、逆ＤＣＴ部１７で作成された予測誤差データと動き補償部２１で得られた予測参照画像データを加算して、再構成画像データを生成する。メモリ部１９は、加算器１８または逆ＤＣＴ部１７にて生成された再構成画像データを記憶する。
【００３６】
動き検出部２０は、メモリ部１９に記憶された再構成画像データを取り込む。動き検出部２０は、分割部１１から入力された非圧縮の処理単位ブロックの画像データから再構成画像データを比較することにより、動きベクトルデータを検出する。動き補償部２１は、動き検出部２０にて検出された動きベクトルデータをもとに、再構成画像データから予測参照画像データを取り出す。この予測参照画像データは、上述のように、減算部１２にて用いられる。すなわち、減算部１２は、非圧縮の処理単位ブロックの画像データから動き補償部２１で生成された予測参照画像データを差し引くことにより、予測誤差データを算出する。動き予測部２２は、予測動きベクトルデータを算出し、動き検出部２０にて検出された動きベクトルデータから予測動きベクトルデータを差し引いて動きベクトル差分データを算出する。
【００３７】
上記の構成によって、フレーム内符号化されるフレームの画像データは、分割部１１で分割された処理単位ブロックに分割されて、ＤＣＴ部１３、量子化部１４およびＶＬＣ部１５にて処理を施され、符号データとしてバッファ３０に出力される。また、フレーム間符号化されるフレームの画像データは、分割部１１で処理単位ブロックに分割されて、減算部１２に入力される。減算部１２では、フレーム間符号化される処理単位ブロックの画像データから予測参照画像データを差し引くことにより予測誤差データを算出する。そして予測誤差データは、ＤＣＴ部１３、量子化部１４およびＶＬＣ部１５での処理を経て、符号データとしてバッファ３０に出力される。また、予測誤差データは、量子化部１４にて量子化された後に予測参照画像データを生成するために用いられる。
【００３８】
上記のような映像信号の符号化処理において、量子化部１４にて用いられる量子化パラメータは、符号量制御部４０によって制御される。量子化パラメータが制御されることによって、符号化部１０から出力される符号データの符号量が制御される。符号量制御部４０は、バッファ３０の使用状況に応じて、バッファ３０の符号蓄積量が目標とする値になるように量子化パラメータを制御する。
【００３９】
図１は、符号量制御部４０の構成が示された映像信号符号化装置１のブロック図である。符号量制御部４０は、目標符号量算出部４１、差分算出部４２、判定部４３、量子化パラメータ算出部４４、符号量予測部４５および量子化パラメータ決定部４６を備えている。
【００４０】
目標符号量算出部４１は、符号化部１０にて処理単位ブロックの画像データが符号化されるごとに、その時点でバッファ３０に蓄積されているべき目標符号量ＴＢを算出する。目標符号量算出部４１は、フレームレートＦＲ、ビットレートＢＲを用いて、式（１）によって目標符号量ＴＢを算出する。
【数１】
目標符号量ＴＢ＝（ビットレートＢＲ／フレームレートＦＲ）×（ブロック番号ＢＮ／総ブロック数ＴＮ）  ・・・（１）
【００４１】
ここで、ブロック番号ＢＮは、１フレーム中の圧縮処理が終了した処理単位ブロックの数を示し、総ブロック数ＴＮは、１フレームに含まれる処理単位ブロックの総数を示す。すなわち、目標符号量ＴＢは、１フレーム分のすべての処理単位ブロックを処理したときにバッファ３０に蓄積されているべき符号量（ビットレートＢＲ／フレームレートＦＲ）に対して、１フレームの総ブロック数に対する圧縮処理が済んだブロックまでの割合（ブロック番号ＢＮ／総ブロック数ＴＮ）を掛けた値である。
【００４２】
差分算出部４２は、バッファ３０の符号蓄積量ＢＦと目標符号量ＴＢとの差分Ｎを算出する。判定部４３には、バッファ３０の符号蓄積量ＢＦと量子化パラメータの増減値Ｒとの関係をブロック番号ＢＮごとに規定した増減値の判定基準が記憶されている。判定基準は、符号蓄積量ＢＦと目標符号量ＴＢとの差分Ｎがプラスのときには、増減値Ｒがゼロもしくはプラスになるように、また、差分Ｎがマイナスのときには、増減値Ｒがゼロもしくはマイナスになるように、差分Ｎと増減値Ｒとの関係を規定している。また、この判定基準では、差分Ｎが大きいほど量子化パラメータの増減値Ｒも大きくなる。
【００４３】
判定部４３は、この判定基準に従って、各ブロック番号ＢＮについてバッファ３０の符号蓄積量がそのブロック番号ＢＮに対応する目標符号量ＴＢよりも多いときは、量子化パラメータを増加させる。これによって、発生符号量が減少して、符号蓄積量ＢＦが目標符号量ＴＢに近づけられる。一方、判定部４３は、符号蓄積量が目標符号量よりも少ないときは、判定基準に従って、量子化パラメータを減少させる。これによって、発生符号量が増加して、符号蓄積量ＢＦが目標符号量ＴＢに近づけられる。
【００４４】
このように、判定部４３は、バッファ３０の符号蓄積量ＢＦに基づいて、量子化パラメータを増減させることにより、符号蓄積量ＢＦが目標符号量ＴＢに近づくように制御する。ただし、符号蓄積量ＢＦと目標符号量ＴＢとの差分Ｎが同じであって量子化パラメータに同じ増減値Ｒを加算したとしても、量子化パラメータが既に大きな値に設定されていて発生符号量が増加傾向にあるのか、量子化パラメータが小さく設定されていて発生符号量が減少傾向にあるのかによって、符号蓄積量ＢＦが目標符号量ＴＢに近づくまでの速度、すなわち符号蓄積量ＢＦが目標符号量ＴＢに近づくまでに要する処理単位ブロック数は異なる。例えば、既に量子化パラメータが大きく設定されて、発生符号量が少なく抑えられているときに、符号蓄積量ＢＦが目標符号量ＴＢに満たなくなった場合には、直ちに発生符号量を増加させて目標符号量ＴＢに到達させることが望まれる。したがって、符号蓄積量ＢＦをより早く目標符号量ＴＢに到達させるためには、符号蓄積量ＢＦと目標符号量ＴＢとの差分Ｎだけでなく、発生符号量が増加する状態にあるのか減少する状態にあるのかを考慮して、量子化パラメータを制御することが望ましい。
【００４５】
そこで、判定部４３は、上記のような判定基準であって量子化パラメータの減少傾向または増加傾向の強弱が互いに異なる複数の判定基準を記憶している。本実施の形態では、判定部４３に２種類の判定基準が記憶されている。そして、判定部４３は、発生符号量が増加する状態にあるか減少する状態にあるかに応じて、処理単位ブロックの処理ごとに、この２つの判定基準のいずれを用いるかを決定し、決定された判定基準に従って量子化パラメータの増減値Ｒを算出する。この判定基準は、本発明の量子化パラメータ増減基準に相当する。以下では、まず判定部４３に記憶されている複数の判定基準を説明し、その後に、いずれの判定基準を採用するかの決定を説明する。
【００４６】
図３および図４は、判定部４３に記憶されている判定基準を示すグラフである。図３および図４には、横軸が符号化部１０にて符号化処理が済んだ処理単位ブロックのブロック番号ＢＮであって、縦軸がバッファ３０の符号蓄積量ＢＦであるグラフが示されている。これらのグラフには、目標符号量ＴＢが示されている。目標符号量ＴＢは、上述のように、式（１）によって定義される量であるので、図３および図４に示すように、符号化済処理単位ブロックが大きいほど、すなわち、符号化処理が進むほど目標符号量ＴＢも増加していく。図３および図４のグラフには、目標符号量ＴＢの推移を示す直線と平行な線によって、各増減値（−２〜＋２）が割り当てられた複数の領域に区分けされている。
【００４７】
図３と図４とを比較すると、図３に示す判定基準は、各増減値の領域が図４の判定基準に比べて高く設定されており、図４の判定基準と比べて、量子化パラメータの減少傾向が強い判定基準である。逆に、図４に示す判定基準は、図３の判定基準よりは量子化パラメータの増加傾向が強い。すなわち、図３の判定基準の各増減値の領域の方が図４の判定基準のそれらに比べて符号蓄積量が大きい位置にある。このことにより、ある処理単位ブロックを処理した時点での符号蓄積量が同じであったとしても、図３の判定基準を用いる場合と図４の判定基準を用いる場合とでは、図３の判定基準を用いた方が量子化パラメータの増加量が少ない（または、減少量が多い）ことがある。
【００４８】
例えば、図３の判定基準では、増減値０の領域と増減値−１の領域とが目標符号量ＴＢの推移を示す直線によって区分けされており、バッファ３０の符号蓄積量ＢＦが目標符号量ＴＢを下回ると、直ちに増減値Ｒがマイナスになる。これに対して、図４の判定基準では、増減値０の領域が目標符号量ＴＢの推移を示す直線を含んでおり、バッファ３０の符号蓄積量ＢＦが目標符号量ＴＢを下回っても、差分Ｎが小さいときには、増減値Ｒはゼロになる。また、図３の判定基準では、符号蓄積量ＢＦが相当に目標符号量ＴＢを上回らない限り、量子化パラメータの増減値Ｒはプラスにはならないのに対して、図４の判定基準では、符号蓄積量ＢＦが目標符号量ＴＢを上回る場合に、図３の判定基準よりも小さい差分で＋１の領域に達する。
【００４９】
図３および図４に示した判定基準は、数式によって表現することができる。すなわち、各増減値Ｒに対応する領域は、以下の判定式によって表される。
【数２】
増減値＋２の領域：ＢＦ−ＴＢ＞ＰＢ×ｎ１  ・・・（２）
【数３】
増減値＋１の領域：ＰＢ×ｎ１≧ＢＦ−ＴＢ＞ＰＢ×ｎ２  ・・・（３）
【数４】
増減値０の領域：ＰＢ×ｎ２≧ＢＦ−ＴＢ＞ＰＢ×ｎ３  ・・・（４）
【数５】
増減値−１の領域：ＰＢ×ｎ３≧ＢＦ−ＴＢ＞ＰＢ×ｎ４  ・・・（５）
【数６】
増減値−２の領域：ＰＢ×ｎ４≧ＢＦ−ＴＢ  ・・・（６）
ここで、ｎ１〜ｎ４は、増減値の境界を決定する係数であって、ｎ４＜ｎ３≦０＜ｎ２＜ｎ１である。ｎ１〜ｎ４が大きいほど、各増減値の領域は、符号蓄積量が高い位置に設定さる。また、式（２）〜（６）において、ＢＦは符号蓄積量、ＴＢは目標符号量であり、ＰＢは１つの処理単位ブロックに対する目標発生符号量であって式（７）により求められる値である。
【数７】
目標発生符号量ＰＢ＝（ビットレートＢＲ／フレームレートＦＲ）×（１処理単位ブロックの画素数／１フレームの画素数）・・・（７）
【００５０】
図３に対応する式（２）〜（６）のｎ１〜ｎ４の各々は、図４に対応する式（２）〜（６）のｎ１〜ｎ４の各々よりも大きい。このことは、図３に対応する判定基準式では、図４に対応する判定基準式と比べて、量子化パラメータの減少傾向が強いことを意味している。
【００５１】
判定部４３は、判定基準として、上記の式（２）〜（６）とｎ１〜ｎ４の値の組み合わせの情報を含むテーブルとを記憶している。図３および図４のそれぞれに対応するテーブルは、例えば、以下のＴａｂｌｅ１およびＴａｂｌｅ２である。
Ｔａｂｌｅ１：
ｎ１＝１３
ｎ２＝１０
ｎ３＝−２
ｎ４＝−３
Ｔａｂｌｅ２：
ｎ１＝７
ｎ２＝５
ｎ３＝−３
ｎ４＝−５
【００５２】
判定部４３は、上述したように、符号化部１０にて１処理単位ブロックを処理するごとに、上記のいずれの判定基準を採用するかを決定する。本実施の形態では、判定部４３は、いずれの判定基準を採用するかを決定するために、量子化パラメータ算出部４４から判定基準を採用する時点で最後に用いられた量子化パラメータ（以下、現量子化パラメータＱＰｎという）を取得する。このとき、判定部４３は、本発明の基準変更手段として機能する。
【００５３】
上述したように、図３に示した判定基準の方が図４に示した判定基準よりも量子化パラメータの減少傾向が強い。したがって、図３に示した判定基準を用いて量子化パラメータの増減値Ｒを決定した方が、発生符号量は増加しやすくなる。特に、既に量子化パラメータが大きく設定されて、発生符号量が少なく抑えられているときに、符号蓄積量ＢＦが目標符号量ＴＢに満たなくなった場合には、直ちに発生符号量を増加させて符号蓄積量ＢＦを目標符号量ＴＢに到達させることが望まれる。そこで、判定部４３は、現量子化パラメータＱＰｎが所定の閾値ｍより大きいときには、より早く発生符号量を増加させるために、図３に示した、比較的量子化パラメータの減少傾向が強い判定基準を採用する。これとは逆に、現量子化パラメータＱＰｎが閾値ｍよりも小さいときには、図４に示した判定基準を採用する。なお、現量子化パラメータＱＰｎが閾値ｍと等しい場合には、図３および図４のいずれの判定基準を用いてもよく、装置を設計する段階においていずれかを適宜に決めればよい。
【００５４】
なお、上記の例では、判定部４３は、２つの判定基準を記憶しており、量子化パラメータの大きさに基づいていずれかの判定基準を採用したが、これに限られない。すなわち、判定部４３は、量子化パラメータの減少傾向または増加傾向が互いに異なる３つ以上の判定基準を記憶してもよい。この場合には、現量子化パラメータＱＰｎの閾値は判定基準の数に応じて複数設定されて、現量子化パラメータＱＰｎの大きさに応じて適当な判定基準が決定される。
【００５５】
さらに、上記の例では、複数の判定基準は、あらかじめ設定された状態で判定部４３に記憶されていたが、これに限られない。例えば、現量子化パラメータＱＰｎの大きさに応じて上記の判定式のｎ１〜ｎ４の値を変化させてもよい。この場合には、判定部４３は、現量子化パラメータが増加するとｎ１〜ｎ４をそれぞれ単調増加させる複数の関数を記憶しており、これらの関数に現量子化パラメータＱＰｎを代入することによりｎ１〜ｎ４をそれぞれ算出する。
【００５６】
また、上記の例では、増減値は、−２〜＋２の範囲で設定されたが、増減値の範囲はこの範囲より広くても狭くてもよい。上記の式（２）〜（６）は、増減値の範囲に対応させて適宜に設定すればよい。
【００５７】
図１に戻って、量子化パラメータ算出部４４は、判定部４３にて求められた増減値Ｒを現量子化パラメータＱＰｎに加算することにより、新たな量子化パラメータを算出する。
【００５８】
ここで、本実施の形態では、上記のように、現量子化パラメータＱＰｎの大きさに応じて量子化パラメータの判定基準を可変に設定するので、発生符号量を柔軟に制御できる。ただし、量子化パラメータの大きさと発生符号量との対応関係は常に一定ではなく、量子化パラメータが同じ大きさであっても画像の内容によって発生符号量が異なる。そこで、発生符号量を考慮して符号蓄積量ＢＦを調整するために、本実施の形態の符号量制御部４０は、符号量予測部４５および量子化パラメータ決定部４６を備えている。この構成によって、符号量制御部４０では、量子化パラメータ算出部４４にて算出された量子化パラメータをそのまま採用するのではなく、その量子化パラメータを用いて符号化処理をした場合の符号蓄積量ＢＦを予測した上で次の処理単位ブロックに対して用いる量子化パラメータＱＰｎ＋１を決定する。
【００５９】
このために、符号量予測部４５は、既に処理済の処理単位ブロックにおける量子化パラメータの大きさと発生符号量との関係に基づいて、量子化パラメータ算出部４４で算出された量子化パラメータを用いたときの発生符号量を予測する（以下、予測された発生符号量を予測発生符号量Ｘという）。符号予測部４５は、以前のいくつかの処理単位ブロックの処理における量子化パラメータと符号蓄積量との推移により、発生符号量を予測する。例えば、量子化パラメータ算出部４４にて量子化パラメータ＝９と算出された場合には、過去に同じ量子化パラメータ（＝９）を用いたときの発生符号量の平均値が予測発生符号量Ｘとされる。
【００６０】
そして、量子化パラメータ決定部４６は、符号量予測部４５で算出した予測発生符号量Ｘを取り込んで、その予測発生符号量Ｘを実際にバッファ３０に蓄積されている符号蓄積量ＢＦに加算した予測符号蓄積量（Ｘ＋ＢＦ）を算出し、その予測符号蓄積量（Ｘ＋ＢＦ）を目標符号量ＴＢと比較する。この比較の結果、予測符号蓄積量（Ｘ＋ＢＦ）の目標符号量ＴＢに対する超過が所定の閾値ｓを越えない場合には、量子化パラメータ決定部４６は、量子化パラメータ算出部４４にて算出された量子化パラメータを採用する。そして、予測符号蓄積量（Ｘ＋ＢＦ）の目標符号量ＴＢに対する超過が閾値ｓを越える場合には、量子化パラメータ決定部４６は、量子化パラメータを増減させることなく、現量子化パラメータＱＰｎを採用する。
【００６１】
このために、量子化パラメータ決定部４６には、あらかじめ所定の閾値ｓが記憶されている。量子化パラメータ決定部４６は、下記の式（８）を満たすときは、量子化パラメータ算出部４４で算出された量子化パラメータを次の量子化パラメータＱＰｎ＋１として決定し、下記の式（９）を満たすときは、現量子化パラメータＱＰｎを次の量子化パラメータＱＰｎ＋１として決定する。
【数８】
（Ｘ＋ＢＦ）−ＴＢ＞ｓ  ・・・（８）
【数９】
（Ｘ＋ＢＦ）−ＴＢ≦ｓ  ・・・（９）
【００６２】
ここで、量子化パラメータ算出部４４、符号量予測部４５および量子化パラメータ決定部４６によって本発明の量子化パラメータ決定手段が構成される。また、量子化パラメータ算出部４４は、本発明の量子化パラメータ算出手段に相当し、符号量予測部４５は、本発明の符号量予測手段に相当し、量子化パラメータ決定部４６は、本発明の採用判定手段に相当する。ただし、符号量予測部４５および量子化パラメータ決定部４６は、本発明の量子化パラメータ決定手段に必須の構成ではなく、符号量を予測することなく量子化パラメータ算出部４４にて算出された量子化パラメータを次の量子化パラメータＱＰｎ＋１として採用したとしても、本発明の効果が奏される。
【００６３】
図５は、上記の映像信号符号化装置１にて実行される符号量制御処理を示すフローチャートである。符号量制御処理では、まず、目標符号量算出部４１が、上記の式（７）によって、１処理単位ブロックの目標発生符号量ＰＢを算出する（ステップ５０１）。目標符号量算出部４１は、続いて、上記の式（１）によって、圧縮処理が終了した処理単位ブロックまでの目標符号量ＴＢを算出する（ステップ５０２）。次に、差分算出部４２および量子化パラメータ決定部４６にバッファ３０の符号蓄積量ＢＦが入力される（ステップ５０３）。そして、差分算出部４２は、目標符号量算出部４１にて算出された目標符号量ＰＢとバッファ３０より入力された符号蓄積量ＢＦとの差分Ｎを算出する（ステップ５０４）。
【００６４】
判定部４３は、現量子化パラメータＱＰｎが閾値ｍより大きいか否かを判断する（ステップ５０５）。ステップ５０５にて、現量子化パラメータＱＰｎが閾値ｍより大きいと判断されたときには、判定部４３に記憶されたテーブルのうちのＴａｂｌｅ１からｎ１〜ｎ４を読み出して設定する（ステップ５０６）。一方、ステップ５０５にて、現量子化パラメータＱＰｎが閾値ｍ以下であると判断されたときは、判定部４３に記憶されたテーブルのうちのＴａｂｌｅ２からｎ１〜ｎ４を読み出して設定する（ステップ５０７）。
【００６５】
ステップ５０６またはステップ５０７にてｎ１〜ｎ４が設定されると、判定部４３は、ｎ１〜ｎ４が設定された式（２）〜（４）を用いて、差分Ｎがいずれの領域に属するかを判断し、その領域に対応する増減値Ｒを求める（ステップ５０８）。量子化パラメータ算出部４４は、ステップ５０８にて求めた増減値Ｒを現量子化パラメータＱＰｎに加算して新たな量子化パラメータを算出する（ステップ５０９）。符号量予測部４５は、ステップ５０９にて算出された量子化パラメータを採用した際の予測発生符号量Ｘを算出する（ステップ５１０）。
【００６６】
量子化パラメータ決定部４６は、ステップ５１０にて算出された予測発生符号量Ｘと、ステップ５０３にて入力された符号蓄積量ＢＦと、ステップ５０２にて算出された目標符号量ＴＢとを用いて、式（８）および式（９）に従って次の量子化パラメータＱｐｎ＋１を決定する（ステップ５１１）。そして、すべての処理単位ブロックの処理が終了したときには（ステップ５１２にてＹＥＳ）、符号量制御処理を終了し、すべての処理単位ブロックの処理が終了していなければ（ステップ５１２でＮＯ）ステップ５０２に戻り、ステップ５０２〜ステップ５１１の処理を繰り返す。
【００６７】
以上説明したように、第１の実施の形態の映像信号符号化装置１によれば、現量子化パラメータＱＰｎに基づいて、次の処理単位ブロックに用いる量子化パラメータＱＰｎ＋１を算出するための判定基準が設定されるので、バッファの使用状況に応じて、適切な量子化パラメータＱＰｎ＋１を設定できる。これによって、バッファの使用状況に応じて、符号化処理にて発生する符号量を柔軟にコントロールすることができる。
【００６８】
また、現量子化パラメータＱＰｎが高く設定されていることによって発生符号量が低く抑えられており、かつ、バッファ３０の空き容量に余裕が生じて発生符号量を増加させてもよいときに、量子化パラメータを速く減少させることができるので、バッファ３０の空き容量の余裕を有効に活用して符号データにより再現される映像の画質を向上させることができる。
【００６９】
さらに、量子化パラメータ算出部４４にて算出された新たな量子化パラメータに対して、量子化パラメータ決定部４６にて予測発生符号量Ｘに基づく採否の判定が行なわれた上で次の量子化パラメータＱＰｎ＋１が決定されるので、量子化パラメータの増減による発生符号量の過度の変化を防止することができる。
【００７０】
（第２の実施の形態）
図６は、第２の実施の形態の映像信号符号化装置２の構成を示すブロック図である。映像信号符号化装置２は、第１の実施の形態の映像信号符号化装置と同様に、符号化部１０、バッファ３０および符号量制御部４０を備えている。符号化部１０の構成は、第１の実施の形態の符号化部の構成と同様である。符号量制御部４０は、第１の実施の形態と同様に、目標符号量算出部４１、差分算出部４２、判定部４３および量子化パラメータ算出部４４を備えている。
【００７１】
上述のように、符号化部１０は、複数のフレームに対してあらかじめ設定された一定の間隔でフレーム内符号化を施すとともに、フレーム内符号化の間のフレームに対してはフレーム間符号化を施す。そして、一般的にはフレーム内符号化により発生する符号量は、フレーム間符号化により発生する符号量よりも大きい。したがって、フレーム内符号化処理の直前のバッファ３０の出力後には、バッファ３０に残留している符号蓄積量をなるべく小さくしておくことが望ましく、ゼロにしておくことが最も望ましい。そのためには、フレーム内符号化処理の前では、バッファ３０の符号蓄積量が、一度の出力で出力できる符号量よりも大きくならないように制御する必要がある。
【００７２】
そこで、本実施の形態では、目標符号量算出部４１は、通常のフレーム間符号化を行なうフレームに対しては、上記の式（１）を用いて目標符号量ＴＢを算出するとともに、フレーム内符号化すべきフレームが近くなると、発生符号量を低く抑えるために、下記の式（１０）を用いて目標符号量ＴＢを低くする。
【数１０】
目標符号量ＴＢ＝（ビットレートＢＲ／フレームレートＦＲ）×（ブロック番号ＢＮ／総ブロック数ＴＮ）×α  ・・・（１０）
ここで、αは、α＜１を満たす係数である。
【００７３】
また、フレーム内符号化処理では、目標符号量算出部４１は、発生符号量を多くするために、目標符号量ＴＢを大きくする。この場合には、下記の式（１１）を用いて目標符号量ＴＢが算出される。
【数１１】
目標符号量ＴＢ＝（ビットレートＢＲ／フレームレートＦＲ）×（ブロック番号ＢＮ／総ブロック数ＴＮ）×β  ・・・（１１）
ここで、βは、β＞１を満たす係数である。
【００７４】
式（１０）を用いて説明したように、フレーム内符号化の前に目標符号量ＴＢを低く設定することによって、発生符号量が処理単位ブロックごとに減少していき、またバッファ３０からの出力後にバッファ３０に残留する符号蓄積量ＢＦがフレームの処理ごとに減少していく。そして、フレーム内符号化処理にて式（１１）を用いて目標符号量を高く設定することにより、十分な符号量を発生させてフレーム内符号化されたフレームの画質を高くすることができる。
【００７５】
しかしながら、単に目標符号量を下げるだけでは、以下に説明するように、バッファの符号蓄積量ＢＦの低下に時間がかかるという問題がある。バッファ３０の符号蓄積量ＢＦは、所定のステップ幅（＋２〜−２）で量子化パラメータを増減させることにより制御されるので、符号蓄積量ＢＦが十分に減少するまでには、相当数の処理単位ブロックの符号化処理および出力処理を行なわなければならない。したがって、フレーム内符号化処理の時点でバッファ３０の符号蓄積量ＢＦをゼロにしておくためには、フレーム内符号化処理の相当前から、式（１０）を用いて目標符号量ＴＢを低くした状態で符号化処理を行なわなければならない。そして、目標符号量ＴＢを低く設定した状態で処理される処理単位ブロックが多いと、その分画質が低下してしまう。
【００７６】
そこで、本実施の形態では、フレーム内符号化に向けてバッファ３０の符号蓄積量ＢＦを十分に減らすまでの符号化処理の回数（すなわち、処理単位ブロック数）を極力少なくして、目標符号量ＴＢを高くした状態でのフレーム間符号化処理を極力多く行なうことによって画質の維持を図るために、符号量制御部４０は、以下のように構成されている。
【００７７】
すなわち、判定部４３には、第１の実施の形態と同様に、図３および図４に示した２つの量子化パラメータの増減値の判定基準を記憶しているほかに、量子化パラメータの増加傾向が強い判定基準を記憶している。そして、通常のフレーム間符号化処理では、第１の実施の形態と同様にして図３および図４に示した２つの判定基準のいずれかを選択するとともに、フレーム内符号化処理の直前の所定数のフレームに対しては、量子化パラメータの増加傾向が強い判定基準を採用する。すなわち、目標符号量算出部４１がフレーム内符号化処理の直前にて発生符号量を低く抑えるために目標符号量ＴＢを低く設定したときに、判定部４３も量子化パラメータの判定基準も増加傾向の強いものに変更して、発生符号量を急速に減少させる。
【００７８】
このような処理を行なうために、本実施の形態の映像信号符号化装置２では、図６に示すように、第１の実施の形態の符号量制御部の構成に加えて、さらに、カウンタ４７および減算部４８を備えている。カウンタ４７は、符号化部１０が１フレームの画像データを処理するごとにカウント値を更新し、フレーム内符号化のタイミングでカウント値をリセットする。減算部４８は、フレーム内符号化されるフレーム間のフレーム数からカウンタ４７のカウント値を減算して、次のフレーム内符号化処理までのフレーム数を算出する。
【００７９】
符号化部１０は、例えば１５フレームをフレーム間符号化するごとに１フレームをフレーム内符号化する。そして、減算部４８には、フレーム内符号化されるフレーム間のフレーム数である数値１５が記憶されており、カウンタ４７から得られたカウント値を１５から減算することにより、フレーム内符号化までのフレーム数を算出する。減算部４８での減算の結果、残りフレーム数が所定の数になると、目標符号量算出部４１は、式（１０）を用いて目標符号量ＴＢを低くし、判定部４３は、量子化パラメータの増加傾向が強い判定基準を用いて量子化パラメータの増減値Ｒを算出する。また、フレーム内符号化処理では、目標符号量算出部４１は、式（１１）を用いて目標符号量ＴＢを算出する。これにより、フレーム内符号化処理において十分な符号量を発生させることができる。
【００８０】
そして、判定部４３は、増減値Ｒを量子化パラメータ算出部４４に出力する。量子化パラメータ算出部４４は、現量子化パラメータＱＰｎに増減値Ｒを加算して新たな量子化パラメータを算出する。符号化部１０では、量子化パラメータ算出部で算出された量子化パラメータを次の処理単位ブロックの量子化パラメータＱＰｎ＋１とする。本実施の形態では、この量子化パラメータ算出部４４が本発明の量子化パラメータ決定手段に相当する。
【００８１】
図７は、フレーム内符号化の直前に採用される判定基準を示すグラフである。図７に示される判定基準は、図３および図４に示される判定基準、すなわち、通常のフレーム間符号化処理にて用いられる判定基準と比較して、量子化パラメータの増加傾向が強い。図７の判定基準では、各増減値の領域は、図３や図４の判定基準よりも符号量が小さい位置に位置している。図７に示すように、この判定基準に従えば、バッファ３０の符号蓄積量ＢＦが目標符号量ＴＢを越えると、直ちに量子化パラメータが増加（＋１）される。
【００８２】
また、図７の判定基準では、各増減値の領域は、式（１０）にて算出される目標符号量ＴＢの推移を示す直線と平行な境界線によって区分けされている。式（１０）では、式（１）と比較して処理済ブロック数に対する目標符号量ＴＢの増加が緩やかである。そして、図７の判定基準の各境界線も、式（１０）を示す直線と平行であるので、その傾きが緩やかである。
【００８３】
図８は、処理が終了した処理単位ブロック数とバッファ３０の符号蓄積量ＢＦとの関係を示すグラフである。図８は、フレーム内符号化の直前の２フレームに対して目標符号量ＴＢを低く設定したフレーム間符号化処理を行なう例を示している。
【００８４】
カウンタ４７は、１フレームの処理ごとにカウント値を加算していく。減算部４８では、１フレームの処理ごとに、フレーム間符号化するフレーム数である１５からカウンタ４７でのカウント値を減算する。減算した結果が２より大きい場合、すなわち通常のフレーム間符号化処理では、目標符号量算出部４１は、式（１）を用いて目標符号量ＴＢを算出する。これにより、図８に示すように、１フレーム分の目標符号量は、バッファ３０が一度に出力できる符号量になる（符号量ｂ）。
【００８５】
減算部４８にて、フレーム内符号化までのフレーム数が残り２フレームになると、目標符号量算出部４１は、式（１０）を用いて目標符号量ＴＢを算出する。これにより、１フレーム分の目標符号量が低くなる（符号量ｃ）。目標符号量ＴＢが低くなると、バッファ３０の符号蓄積量ＢＦが目標符号量ＴＢを越えるこことなる。これにより、量子化パラメータは処理単位ブロックごとに増加していき、それに伴って発生符号量は減少していく。判定部４３は、この２フレームに対しては、図７に示した判定基準を用いて量子化パラメータの増減値を算出する。これにより、処理単位ごとの発生符号量は、急速に減少していく。そして、２フレームを処理する間にバッファ３０の符号蓄積量ＢＦが十分に減少し、フレーム内符号化の直前の最後のフレームを出力した後には、バッファ３０に残留した符号蓄積量ＢＦはゼロになる。
【００８６】
減算部４８にてフレーム内符号化までのフレーム数がゼロになると、符号化部１０は、次のフレームの画像データをフレーム内符号化する。このとき、目標符号量算出部４１は、式（１１）を用いて目標符号量ＴＢを算出する。これにより、１フレーム分の目標符号量が高くなる（符号量ａ）。なお、式（１）、式（１０）および式（１１）から明らかなように、１フレーム分の目標符号量ａ、ｂおよびｃは、ａ＝β×ｂ、ｃ＝α×ｂの関係にある。
【００８７】
このように、バッファ３０の符号蓄積量ＢＦを減少させるために図７に示した判定基準を用いれば、目標符号量ＴＢを低く設定した符号化処理は、フレーム内符号化の直前の２フレームのみでよくなり、目標符号量ＴＢを高くした状態でのフレーム間符号化処理をより多く行なうことができる。これにより、フレーム間符号化処理にて生成される符号データの画質低下を軽減できるとともに、フレーム内符号化処理では、十分な符号量を発生させることができる。
【００８８】
なお、上記の例では、フレーム内符号化するフレームの直前の２フレームに対して、量子化パラメータの増加傾向が強い判定基準を用いたが、判定基準の切替えは処理単位ブロックの単位で行なってもよい。すなわち、カウンタ４７は、フレーム数をカウントしても処理単位ブロックをカウントしてもよい。いずれにしても、フレーム内符号化処理の直前の所定回数の符号化処理に対して、量子化パラメータの増加傾向が強い判定基準を用いればよい。カウンタ４７が処理単位ブロックをカウントする場合には、減算部４８は、フレーム内符号化されるフレーム間のフレーム数に１フレーム当たりの処理単位ブロックの分割数を掛けた値（上記の例では、１５フレーム×１５ブロック＝２２５ブロック）を記憶する。
【００８９】
以上説明したように、第２の実施の形態の映像信号符号化装置２によれば、フレーム間符号化される処理単位ブロックの画像データに対しては、次のフレーム内符号化までの符号化の回数に応じて判定基準を設定されるので、フレーム間符号化処理をする場合に、バッファの空き容量を有効に活用した効率のよい符号化処理を実現できる。
【００９０】
なお、上記の例では、通常のフレーム間符号化処理において、第１の実施の形態と同様にして、複数の判定基準を用いて量子化パラメータの増減値を算出したが、第２の実施の形態では、通常のフレーム間符号化処理の間は他の方法にて量子化パラメータの制御を実行してもよい。ただし、上記の例のように、通常のフレーム間符号化処理にて、複数の判定基準を用い、符号蓄積量が常に目標符号量を上回るように量子化パラメータが制御されるときには、フレーム内符号化処理の直前にて急速に量子化パラメータを減少させることにより画質の劣化を軽減できるという効果が顕著になる。
【００９１】
また、図６に示した映像信号符号化装置２は、第１の実施の形態の映像信号符号化装置１のように符号量予測部および量子化パラメータ決定部を備えていないが、本実施の形態でも第１の実施の形態と同様に、符号量予測部および量子化パラメータ決定部を設けて、量子化パラメータ４４にて算出された量子化パラメータを用いた際の発生符号量を予測した上で、最終的に次の量子化パラメータを決定してもよいことは勿論である。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、量子化パラメータの増減基準を可変に設定することにより、種々の状況に応じて発生符号量を柔軟にコントロールし、出力される映像信号の画質を向上させることができるというすぐれた効果を有する映像信号処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の映像信号処理装置の構成を示すブロック図
【図２】第１の実施の形態の映像信号処理装置の構成を示すブロック図
【図３】第１の実施の形態の判定基準（減少傾向：強）を示すグラフ
【図４】第１の実施の形態の判定基準（減少傾向：弱）を示すグラフ
【図５】第１の実施の形態の符号量制御処理を示すフローチャート
【図６】第２の実施の形態の映像信号処理装置の構成を示すブロック図
【図７】第２の実施の形態の判定基準（増加傾向：強）を示すグラフ
【図８】第２の実施の形態の処理済ブロック数と符号蓄積量との関係を示すグラフ
【符号の説明】
１０  符号化部
１１  分割部
１４  量子化部
３０  バッファ
４０  符号量制御部
４１  目標符号量算出部
４２  差分算出部
４３  判定部
４４  量子化パラメータ算出部
４５  符号量予測部
４６  量子化パラメータ決定部
４７  カウンタ
４８  減算部
【図１】
2004297696.tif 000003
【図２】
2004297696.tif 000004
【図３】
2004297696.tif 000005
【図４】
2004297696.tif 000006
【図５】
2004297696.tif 000007
【図６】
2004297696.tif 000008
【図７】
2004297696.tif 000009
【図８】
2004297696.tif 000010