(57)【要約】【課題】  ２パス以上のマルチパス方式の圧縮符号化処理において、２回目以後の発生符号量を目標符号量へ精度良く合わせる。【解決手段】  圧縮符号化方法は、（ａ）動画像信号を直交変換し量子化しエントロピー符号化して符号化ストリームを生成するステップと、（ｂ）前記ステップ（ａ）で得られた符号化結果に基づいて単位区間毎に目標符号量を設定するステップと、（ｃ）量子化幅に対する発生符号量を予測する予測グラフを参照して前記目標符号量に応じた量子化幅を決定し前記ステップ（ａ）の処理を実行するステップと、を備える。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
２パス以上のマルチパス方式の圧縮符号化方法であって、
（ａ）動画像信号を直交変換し量子化しエントロピー符号化して符号化ストリームを生成するステップと、
（ｂ）前記ステップ（ａ）で得られた符号化結果に基づいて単位区間毎に目標符号量を設定するステップと、
（ｃ）量子化幅に対する発生符号量を予測する予測グラフを参照して前記目標符号量に応じた量子化幅を決定し前記ステップ（ａ）の処理を実行するステップと、
を備えることを特徴とする圧縮符号化方法。
【請求項２】
請求項１記載の圧縮符号化方法であって、
前記ステップ（ａ）で得られた符号化結果に基づいて特徴量を得るステップと、
前記特徴量に基づいて前記単位区間を定めるステップと、
をさらに備えることを特徴とする圧縮符号化方法。
【請求項３】
請求項２記載の圧縮符号化方法であって、
前記ステップ（ａ）で得られた符号化結果に基づいて、前記符号化ストリームを受信する受信側のバッファメモリの占有量を予測するステップをさらに備え、
前記ステップ（ｃ）は、前記占有量に応じて前記量子化幅を決定するステップを含むことを特徴とする圧縮符号化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動画像信号を圧縮符号化する高能率符号化技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代の高能率動画像符号化規格として、ＩＴＵ−Ｔ（International Telecommunication Union-Telecommunication Sector）のＶＣＥＧ（Video Coding Experts Group）とＩＳＯ／ＩＥＣ（International Organization for Standardization/International Electrotechnical Commission）のＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）という２つの標準化団体が共同で策定した「Ｈ．２６４」（ISO/IEC14496-10）が注目されている。
【０００３】
また、動画像信号の符号化技術として、符号化ストリームのビットレートを可変に制御する可変ビットレート符号化と、そのビットレートを一定に制御する固定ビットレート符号化とが知られている。２パス方式の可変ビットレート符号化法は、１回目（１パス目）の符号化結果に基づいて単位区間毎の目標符号量を決定し、２回目（２パス目）の圧縮符号化時に、前記目標符号量に応じて量子化幅を変えることで単位区間毎の発生符号量が目標符号量に近づくように制御する方法である。２パス方式の可変ビットレート符号化技術は、たとえば、特許文献１（特開平１１−１３６６７３号公報）に開示されている。
【特許文献１】特開１１−１３６６７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の２パス方式の圧縮符号化法では、２回目の符号化処理による発生符号量と、１回目の符号化処理で決定した目標符号量との差が広がりやすいという問題がある。特に、上記Ｈ．２６４による２パス方式の圧縮符号化方法は、従来のＭＰＥＧ方式による圧縮符号化法と比べると演算量が多いため、目標符号量に対する量子化幅の予測が難しく、前述の問題が起きやすい。
【０００５】
以上の状況などに鑑みて本発明の主目的は、２パス以上のマルチパス方式の圧縮符号化処理において、２回目以後の発生符号量を目標符号量へ精度良く合わせることを可能にする圧縮符号化方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すべく、請求項１記載の発明は、２パス以上のマルチパス方式の圧縮符号化方法であって、（ａ）動画像信号を直交変換し量子化しエントロピー符号化して符号化ストリームを生成するステップと、（ｂ）前記ステップ（ａ）で得られた符号化結果に基づいて単位区間毎に目標符号量を設定するステップと、（ｃ）量子化幅に対する発生符号量を予測する予測グラフを参照して前記目標符号量に応じた量子化幅を決定し前記ステップ（ａ）の処理を実行するステップと、を備えることを特徴としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る実施例について説明する。
【０００８】
図１は、Ｈ．２６４に準拠する符号化器１の構成を概略的に示すブロック図である。符号化器１は、減算器１０，変換部１１，量子化部１２，エントロピー符号化部１３，逆量子化部１４，逆変換部１５，加算器１６，ループフィルタ１７，フレームメモリ１８，フレーム内予測部１９，動き補償部２０，動き予測部２１，スイッチ部２２および符号化制御部２３を備えている。マルチパス方式の圧縮符号化法を説明する前に、まず、符号化器１の動作を概説する。
【０００９】
動画像信号は、時間的に連続する複数枚のフレーム映像からなり、符号化器１に入力する。減算器１０は、入力フレーム映像とスイッチ部２２から伝達するフレーム映像との差分を変換部１１に出力する。スイッチ部２２は、符号化制御部２３の制御を受けて、Ｉピクチャ（Intra-coded picture）についてフレーム内予測符号化を行うときは、フレーム内予測部１９と減算器１０とを接続し、Ｂピクチャ（Bidirectionally predictive-coded picture）とＰピクチャ（Predictive-coded picture）についてフレーム間予測符号化を行うときは、動き補償部２０と減算器１０とを接続する。
【００１０】
変換部１１は、入力信号を４×４画素単位で整数変換し、その変換係数を量子化部１２に出力する。量子化部１２は、符号化制御部２３から供給される量子化幅（量子化ステップ幅）Ｑで、入力する変換係数を量子化し、その結果得られる量子化係数をエントロピー符号化部１３と逆量子化部１４とに出力する。ここで、量子化幅Ｑが大きいほどに発生符号化量は小さくなり、量子化幅Ｑが小さいほどに発生符号化量は大きくなる。動き予測部２１は、符号化器１に入力する２枚〜５枚のフレーム映像を参照して動きベクトルを生成しこれをエントロピー符号化部１３に供給しており、エントロピー符号化部１３は、前記動きベクトルに基づいて前記量子化係数に可変長符号化を施すことで符号化ビットストリームを生成する。
【００１１】
逆量子化部１４は、量子化部１２から入力した量子化係数を逆量子化し、逆変換部１５は、逆量子化部１４から入力した変換係数を逆変換することでフレーム映像に復号化する。このフレーム映像は、スイッチ部２２から伝達するフレーム映像と加算され、ループフィルタ１７でブロック・ノイズを低減された後にフレームメモリ１８に蓄積される。フレームメモリ１８は、フレーム内予測部１９と動き補償部２０とに遅延したフレーム映像を供給する。
【００１２】
次に、上記符号化器１を用いたマルチパス方式の符号化方法について説明する。図２に示すように、第１回目（１パス目）の符号化処理では、最適符号化予測部３０が符号化器１に対して量子化幅Ｑなどを含む制御信号を供給する。符号化器１は、最適符号化予測部３０の制御を受けて動画像信号を圧縮符号化することで符号化ストリームを生成する。このとき、最適符号化予測部３０は、初期情報に基づいて、フレーム映像毎あるいはＧＯＰ（Group of picture）毎に量子化幅Ｑを指定する。
【００１３】
最適符号化予測部３０は、第１回目の符号化結果から特徴量を取得する。特徴量としては、たとえば、各フレーム映像毎のフレーム内符号化またはフレーム間符号化の種別、各フレーム映像毎の発生符号量，符号化前の元の動画像信号とこれを符号化した後に復号化した動画像信号との誤差，フレーム内符号化に使用された画素ブロックの個数などが挙げられる。
【００１４】
次に、第２回目（２パス目）の符号化処理では、図３に示すように、特徴量解析部３１が、第１回目で取得された特徴量を解析して入力動画像信号をシーン単位で分割する。ここで、シーンとは、フレーム映像間の相関が著しく小さくなるシーンチェンジとシーンチェンジとの間のフレーム映像群を意味する。また、特徴量解析部３１は、映像ショット毎の発生符号量に基づいて後述の重み付け係数Ｗを設定する。特徴量解析部３１は、重み付け係数Ｗや映像ショット情報などを事前符号量予測部３２に供給する。
【００１５】
事前符号量予測部３２は、前回の符号化結果に基づいて、符号化ストリームの受信側のバッファメモリの占有量（データ蓄積量）を予測する。図４は、特徴量解析部３１で特徴量を解析する前の受信側のバッファメモリの占有量を概略的に例示する図である。図５は、事前符号量予測部３２が予測する占有量を概略的に例示する図である。図４の場合では、占有量がバッファメモリの上限値（バッファ上限）を超えるため、バッファメモリが破綻してしまう。このような事態を避けるべく、図５に示すようにシーン毎に占有量を予測しておく。このとき、事前符号量予測部３２は、図６に示す予測グラフを用いて各シーン毎の予測符号量を算出する。この予測グラフの横軸は、量子化幅ｘを、縦軸は、量子化幅ｘに関する発生符号量f(ｘ)をそれぞれ示している。予測符号量Ｐ（ｎ＋１）は、前回の発生符号量Ｐ（ｎ）に、前記重み付け係数Ｗと(f(Q)-f(Q+dQ))/f(Q)とを乗算して得られる。すなわち、Ｐ（ｎ＋１）＝Ｐ（ｎ）×Ｗ×(f(Q)-f(Q+dQ))/f(Q)、である。事前符号量予測部３２による予測結果は、最適符号化予測部３０に供給される。なお、予測グラフは、符号化処理に対する発生符号量を統計処理することで図５に示すような量子化幅と発生符号量との間の関係を得ることができる。
【００１６】
最適符号化予測部３０は、事前符号量予測部３２による予測結果に基づいて、図６に示す予測グラフを用いて、各シーン毎の目標符号量に合わせて量子化幅Ｑを決定する。決定された量子化幅Ｑは符号化器１に供給される。また、最適符号化予測部３０は、第２回目の符号化結果から特徴量を取得する。この特徴量は、第３回目の符号化処理に使用され得る。
【００１７】
上記の通り、本実施例のマルチパス方式の圧縮符号化によれば、予測グラフ（図６）に基づいて目標符号量が算出されるため、２回目以後の発生符号量を目標符号量へ精度良く合わせることが可能となる。また、上記の圧縮符号化処理を３パス以上繰り返すことで一定のビットレートへ早く収束させることが可能であり、固定ビットレート符号化を効率良く実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】Ｈ．２６４に準拠する符号化器の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】１回目（１パス目）の符号化処理を説明するための図である。
【図３】２回目（２パス目）以後の符号化処理を説明するための図である。
【図４】受信側のバッファメモリの占有量を概略的に例示する図である。
【図５】事前符号量予測部で予測される占有量を概略的に例示する図である。
【図６】量子化幅に関する発生符号量を予測する予測グラフを概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  符号化器
１０  減算器
１１  変換部
１２  量子化部
１３  エントロピー符号化部
１４  逆量子化部
１５  逆変換部
１６  加算器
１７  ループフィルタ
１８  フレームメモリ
１９  フレーム内予測部
２０  動き補償部
２１  動き予測部
２２  スイッチ部
２３  符号化制御部
【図１】
2005295064.tif 000002
【図２】
2005295064.tif 000003
【図３】
2005295064.tif 000004
【図４】
2005295064.tif 000005
【図５】
2005295064.tif 000006
【図６】
2005295064.tif 000007