(57)【要約】データ符号化装置は、選択可能なターゲットデータ量及び選択可能なターゲットデータ品質のうちの少なくとも１つに基づいて複数のデータブロックを符号化し、符号化データを生成する。データ符号化装置は、各データブロックについて、符号化処理に用いられ、符号化処理により生成される符号化データのデータ量及び符号化処理を用いて符号化された符号化データブロックを復号して得られる復号データブロックの品質に影響を与える符号化パラメータの値を、各符号化データブロックのターゲットデータ量及びターゲットデータ品質の少なくともいずれかを満足させるように決定するパラメータコントローラと、各データブロックに対して決定された符号化パラメータの値を用いて、符号化処理により各データブロックを符号化して符号化データブロックを生成するエンコーダとをそれぞれ有する複数の符号化プロセッサと、各データブロックについて、複数の符号化プロセッサにより生成された複数の符号化データブロックのうち、最も良いデータ品質及び最も少ないデータ量の少なくとも一方を実現する符号化データブロックを選択する選択プロセッサとを備える。符号化処理は、各データブロックの圧縮比が固定されているか、又は復号データ品質が固定され、符号化データ量が変化できるかに応じて選択される。本発明は、特に、ＭＰＥＧ４符号化方式に準拠するビデオデータの符号化に適用することができる。
2004504781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択可能なターゲットデータ量及び選択可能なターゲットデータ品質のうちの少なくとも１つに基づいて複数のデータブロックを符号化し、符号化データを生成するデータ符号化装置において、
上記各データブロックについて、符号化処理に用いられ、該符号化処理により生成される符号化データのデータ量及び該符号化処理を用いて符号化された符号化データブロックを復号して得られる復号データブロックの品質に影響を与える符号化パラメータの値を、上記各符号化データブロックのターゲットデータ量及びターゲットデータ品質の少なくともいずれかを満足させるように決定するパラメータコントローラと、上記各データブロックに対して決定された符号化パラメータの値を用いて、上記符号化処理により各データブロックを符号化して符号化データブロックを生成するエンコーダとをそれぞれ有する複数の符号化プロセッサと、
上記各データブロックについて、上記複数の符号化プロセッサにより生成された複数の符号化データブロックのうち、最も良いデータ品質及び最も少ないデータ量の少なくとも一方を実現する符号化データブロックを選択する選択プロセッサとを備えるデータ符号化装置。
【請求項２】
当該データ符号化装置は、上記複数のデータブロックを符号化して実質的に一定の選択可能な符号化データ量を生成し、上記ターゲットデータ量は、上記一定の符号化データ量を満足させるように選択され、上記各符号化プロセッサは、上記ターゲットデータ量を満足させる符号化パラメータを決定し、上記選択プロセッサは、上記複数の符号化データブロックのうち、最も品質が良い復号データブロックが得られる符号化データブロックを選択することを特徴とする請求項１記載のデータ符号化装置。
【請求項３】
上記選択プロセッサは、各データブロックについて、上記複数の符号化プロセッサにより符号化された各符号化データブロックを復号し、元のデータブロックに対応する復号データブロックを生成し、該復号データブロックと、対応する元のデータブロックとの間の比較により決定された上記各符号化データブロックの品質測定値に基づいて、品質測定値が最も良い符号化データブロックを選択することにより、上記複数の符号化データブロックから１つの符号化データブロックを選択することを特徴とする請求項１又は２記載のデータ符号化装置。
【請求項４】
当該データ符号化装置は、上記複数のデータブロックを符号化して実質的に一定の選択可能な符号化データ品質を生成し、上記ターゲットデータ品質は、上記一定の符号化データ品質を満足させるように選択され、上記各符号化プロセッサは、上記ターゲットデータ品質を満足させる符号化パラメータを決定し、上記選択プロセッサは、上記複数の符号化データブロックのうち、最もデータ量が少ない復号データブロックが得られる符号化データブロックを選択することを特徴とする請求項１記載のデータ符号化装置。
【請求項５】
上記各符号化プロセッサは、上記符号化データブロック及び元のデータブロックから、上記ターゲットデータ品質に対応する符号化データブロックの品質を推定することを特徴とする請求項４記載のデータ符号化装置。
【請求項６】
上記データ品質の推定は、所定の関係に基づき、各符号化データブロックについて行われることを特徴とする請求項５記載のデータ符号化装置。
【請求項７】
上記データ品質の推定は、上記各符号化プロセッサにより、符号化パラメータが異なる複数の符号化データブロックを生成し、各符号化データブロックを復号して復号データブロックを生成し、復号データブロックと元のデータブロック間の比較に基づいて品質測定値を算出し、上記ターゲットデータ品質を満足させる品質測定値を有する符号化データブロックを選択することにより行われることを特徴とする請求項５記載のデータ符号化装置。
【請求項８】
上記各エンコーダにより生成される各符号化データブロックは、それぞれ所定のワード長を有する符号化データシンボルから構成され、上記各符号化パラメータは、上記各符号化シンボルを生成するために使用された量子化レベルであることを特徴とする請求項１記載のデータ符号化装置。
【請求項９】
上記符号化シンボルは、上記所定のワード長を有するバイナリワードであり、上記量子化レベルは、切り捨てられ、又は丸められる該バイナリワードのビット数であることを特徴とする請求項８記載のデータ符号化装置。
【請求項１０】
上記選択プロセッサにより選択された符号化データブロックが供給され、上記符号化シンボルをエントロピ符号化シンボルにより表現するエントロピエンコーダを備えることを特徴とする請求項１乃至９いずれか１項記載のデータ符号化装置。
【請求項１１】
上記符号化プロセッサのパラメータコントローラは、上記符号化データブロックをエントロピ符号化した際に生成されるエントロピ符号化データのデータ量に基づいて、上記符号化パラメータを選択することを特徴とする請求項１０及び請求項１乃至３いずれか１項記載のデータ符号化装置。
【請求項１２】
上記選択プロセッサは、上記符号化データブロックをエントロピ符号化した際に生成されるエントロピ符号化データのデータ量に基づいて、上記符号化データのデータ量を判定することを特徴とする請求項１０及び請求項４乃至７いずれか１項記載のデータ符号化装置。
【請求項１３】
上記データはビデオデータであり、上記データブロックは、ビデオピクチャ全体の一部を表し、当該データ符号化装置は、上記各符号化データブロックについて、上記選択可能なデータ量及びデータ品質のうちの少なくとも１つに基づいて、上記複数の符号化プロセッサにより実行される符号化処理の１つを適用する圧縮エンコーダを備えることを特徴とする請求項１乃至１２いずれか１項記載のデータ符号化装置。
【請求項１４】
上記複数の符号化プロセッサのうちの１つにより実行される符号化処理は、離散コサイン変換であり、上記符号化プロセッサにより生成される符号化シンボルは、離散コサイン変換係数であり、上記符号化パラメータは、上記離散コサイン変換係数又は上記データブロックのシンボルの量子化レベルであることを特徴とする請求項１乃至１３いずれか１項記載のデータ符号化装置。
【請求項１５】
上記符号化プロセッサのエンコーダは、
上記各データブロックを表す離散コサイン変換係数を生成する上記離散コサイン変換を実行する離散コサイン変換プロセッサと、
それぞれが所定の異なるレベルにより上記離散コサイン変換係数を量子化し、異なるバージョンの第１の符号化データブロックを生成する複数の量子化プロセッサと、
それぞれが上記量子化プロセッサの１つに接続され、上記符号化データブロックの１つのバージョンのデータ量を判定するデータ長プロセッサとを備え、第１のパラメータコントローラは、上記選択可能なデータ量を満足させる符号化データブロックのバージョンの１つを選択することにより、上記符号化パラメータとして量子化レベルを決定し、上記エンコーダは、上記選択された第１の符号化データブロックのバージョンを出力することを特徴とする請求項１４記載のデータ符号化装置。
【請求項１６】
上記選択プロセッサは、上記符号化データブロックの量子化された離散コサイン変換係数を逆量子化及び逆離散コサイン変換することにより、該符号化データブロックを復号して、復号データブロックを生成することにより、上記１つの符号化プロセッサにより符号化された符号化データブロックの品質測定値を算出することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に従属する請求項１４記載のデータ符号化装置。
【請求項１７】
上記１つの符号化プロセッサは、上記符号化データブロックの量子化された離散コサイン変換係数を逆量子化及び逆離散コサイン変換することにより、該符号化データブロックを復号して、復号データブロックを生成することにより、上記品質測定値を算出することを特徴とする請求項７に従属する請求項１４記載のデータ符号化装置。
【請求項１８】
上記複数の符号化プロセッサのうちの他の符号化プロセッサにより実行される符号化処理は、差分パルスコード変調予測処理であり、上記符号化パラメータは、符号化データブロックを生成する該差分パルスコード変調予測処理の前又は後に形成されるシンボルの量子化レベルであることを特徴とする請求項１乃至１７いずれか１項記載のデータ符号化装置。
【請求項１９】
上記他の符号化プロセッサのエンコーダは、
それぞれが所定の異なるレベルにより上記各データブロックのシンボルを量子化し、量子化レベルが異なる複数のバージョンの符号化データブロックを生成する複数の量子化プロセッサと、
それぞれが上記量子化プロセッサの１つに接続され、該量子化プロセッサから供給される上記量子化レベルが異なる複数のバージョンの符号化データブロックを予測符号化し、第２の符号化データブロックを生成する複数の差分パルスコード変調予測プロセッサとを備え、
第２のパラメータコントローラは、上記複数の差分パルスコード変調プロセッサにより生成された符号化データブロックのうち、上記選択可能なデータ量を満足させる符号化データブロックの１つを選択することにより、上記符号化パラメータとして量子化レベルを決定し、上記エンコーダは、上記選択された第１の符号化データブロックのバージョンを出力することを特徴とする請求項１８記載のデータ符号化装置。
【請求項２０】
上記選択プロセッサは、逆量子化により上記第２の符号化データブロックからデータブロックを再生する処理を含む逆差分パルスコード変調により上記符号化プロセッサからの符号化データブロックを復号することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に従属する請求項１８記載のデータ符号化装置。
【請求項２１】
上記他の符号化プロセッサは、逆量子化により上記第２の符号化データブロックからデータブロックを再生する処理を含む逆差分パルスコード変調により上記符号化プロセッサからの符号化データブロックを復号することにより上記品質測定値を算出することを特徴とする請求項７に従属する請求項１８記載のデータ符号化装置。
【請求項２２】
上記差分パルスコード変調予測プロセッサにより使用される符号化パラメータは、所定の量子化レベルであることを特徴とする請求項１８記載のデータ符号化装置。
【請求項２３】
上記複数符号化プロセッサのうち、第３の符号化プロセッサにより実行される符号化処理は、整数ウェーブレット変換、サブバンド変換、フラクタル変換を含む符号化処理であることを特徴とする請求項１乃至２２いずれか１項記載のデータ符号化装置。
【請求項２４】
上記品質測定値は、上記各データブロックについて、再生されたデータブロック及び元のデータブロック間の誤差の数に基づいて算出されることを特徴とする請求項１乃至２３いずれか１項記載のデータ符号化装置。
【請求項２５】
上記品質測定値は、再生されたデータブロック及び元のデータブロック間の絶対誤差の総和であることを特徴とする請求項２４記載のデータ符号化装置。
【請求項２６】
上記品質測定値は、再生されたデータブロックと元のデータブロック間の自乗誤差カウントの関数であることを特徴とする請求項２４記載のデータ符号化装置。
【請求項２７】
上記選択プロセッサに接続され、上記選択された符号化データブロックを、各元のデータブロックに対して、上記複数の符号化プロセッサのうち、どの符号化プロセッサが選択されたかを示す第１のデータフィールドを含む所定のデータフォーマットを有するデータストリームに変換する出力プロセッサを備える請求項１乃至２６いずれか１項記載のデータ符号化装置。
【請求項２８】
上記出力プロセッサにより生成されるデータフォーマットは、上記選択された符号化データブロックの符号化処理において使用された符号化パラメータの値を示す第２のデータフィールドを有することを特徴とする請求項２７記載のデータ符号化装置。
【請求項２９】
上記少なくとも１つの符号化プロセッサは、パラメータコントローラを備えておらず、該符号化プロセッサは、所定の符号化パラメータに基づいて上記データブロックを符号化することを特徴とする請求項１乃至２８いずれか１項記載のデータ符号化装置。
【請求項３０】
上記所定の符号化パラメータに基づいて、上記符号化プロセッサにより上記データブロックを符号化する符号化処理は、差分パルスコード変調処理であることを特徴とする請求項２９記載のデータ符号化装置。
【請求項３１】
請求項２８記載のデータ符号化装置により生成されたフォーマットを有する符号化データを復号するデータ復号装置において、
上記符号化データストリームから上記符号化データブロックと、上記第１及び第２のデータフィールドとを再生するデータデフォーマッタと、
上記複数の符号化プロセッサにより実行された１つの符号化処理に基づく符号化データブロックを復号し、上記符号化パラメータを使用して、上記符号化データブロックを表すデータブロックを再生する複数のデコーダと、
上記符号化データブロックの符号化に使用された符号化プロセッサを示す第１のフィールドに基づいて、上記符号化パラメータの値とともに、該符号化データブロックを上記複数のデコーダのうちの対応する１つに供給する復号プロセッサとを備えるデータ復号装置。
【請求項３２】
選択可能なターゲットデータ量及び選択可能なターゲットデータ品質のうちの少なくとも１つに基づいて複数のデータブロックを符号化し、符号化データを生成するデータ符号化方法において、
上記各データブロックについて、符号化処理に用いられ、該符号化処理により生成される符号化データのデータ量及び該符号化処理を用いて符号化された符号化データブロックを復号して得られる復号データブロックの品質に影響を与える符号化パラメータの値を、上記各符号化データブロックのターゲットデータ量及びターゲットデータ品質の少なくともいずれかを満足させるように決定するステップと、
上記各データブロックに対して決定された符号化パラメータの値を用いて、上記符号化処理により各データブロックを符号化して符号化データブロックを生成するステップと、
上記各データブロックについて、上記複数の符号化プロセッサにより生成された複数の符号化データブロックのうち、最も良いデータ品質及び最も少ないデータ量の少なくとも一方を実現する符号化データブロックを選択するステップとを有するデータ符号化方法。
【請求項３３】
当該データ符号化方法は、上記複数のデータブロックを符号化して実質的に一定の選択可能な符号化データ量を生成し、上記ターゲットデータ量は、上記一定の符号化データ量を満足させるように選択され、
上記符号化データブロックを復号して各元のデータを再生した復号データブロックを生成するステップと、
上記各符号化データブロックについて、該復号データブロックと、対応する元のデータブロックとの間の比較により品質測定値を算出するステップと、
上記品質測定値に基づいて、上記符号化データブロックの１つを選択するステップとを有することを特徴とする請求項３２記載のデータ符号化方法。
【請求項３４】
当該データ符号化方法は、上記複数のデータブロックを符号化して実質的に一定の選択可能な符号化データ品質を生成し、
上記ターゲットデータ品質を満足する符号化パラメータを決定するステップと、
上記複数の符号化データブロックからデータ量が最も少ない符号化データブロック選択するステップとを有する請求項３２記載のデータ符号化方法。
【請求項３５】
上記各データブロックについて、符号化処理に用いられる符号化パラメータの値を決定するステップは、上記符号化処理の少なくとも１つに所定の符号化パラメータを適用し、該符号化処理においては、該所定の符号化パラメータを用いて、各データブロックを符号化し、符号化データブロックを生成するステップを有することを特徴とする請求項３２乃至３４いずれか１項記載のデータ符号化方法。
【請求項３６】
ビデオデータを符号化して、選択可能なターゲットデータ量の符号化ビデオデータを生成するビデオ処理装置において、
上記ビデオデータを、それぞれが上記ビデオデータにより表されるピクチャの一部又は全体を表すデータブロックに分割するブロック生成器と、
上記各データブロックについて、第１の符号化処理に用いられ、該第１の符号化処理により生成される符号化データのデータ量に影響を与える第１の符号化パラメータの値を、上記各符号化データブロックのターゲットデータ量を満足させるように決定する第１のパラメータコントローラと、上記各データブロックに対して決定された第１の符号化パラメータの値を用いて、上記第１の符号化処理により各データブロックを符号化して符号化データブロックを生成する第１のエンコーダとを有する第１の符号化プロセッサと、
上記各データブロックについて、第２の符号化処理に用いられ、該第２の符号化処理により生成される符号化データのデータ量に影響を与える第２の符号化パラメータの値を、上記各符号化データブロックのターゲットデータ量を満足させるように決定する第２のパラメータコントローラと、上記各データブロックに対して決定された第２の符号化パラメータの値を用いて、上記第２の符号化処理により各データブロックを符号化して符号化データブロックを生成する第２のエンコーダとを有する第２の符号化プロセッサと、
各データブロックについて、上記第１及び第２の符号化処理により符号化された第１及び第２の符号化データブロックを復号して、元のデータブロックに対応する第１及び第２の復号データブロックを生成し、該第１及び第２の復号データブロックをそれぞれ元のデータブロックに比較して決定された第１及び第２の符号化データブロックに関する品質測定値に基づいて、上記第１又は第２の符号化データブロックを選択する選択プロセッサとを備えるビデオ処理装置。
【請求項３７】
上記選択プロセッサに接続され、上記ビデオデータを表す選択された第１又は第２の符号化データブロックを、各元のデータブロックに対して上記第１及び第２の符号化プロセッサのうちどの符号化プロセッサが選択されたかを示す第１のデータフィールドと、上記選択された符号化データブロックの符号化処理において使用された符号化パラメータの値を示す第２のデータフィールドとを有するフォーマットを有するビデオストリームに変換する出力プロセッサを備える請求項３６記載のビデオ処理装置。
【請求項３８】
上記第１の符号化処理は、離散コサイン変換であり、第１の符号化シンボルは、離散コサイン変換係数であり、上記符号化パラメータは、上記離散コサイン変換係数の量子化レベルであり、上記選択プロセッサは、符号化データブロックの量子化された離散コサイン変換係数に対する逆量子化及び逆離散コサイン変換により上記第１の符号化データブロックを復号し、
上記第２のエンコーダは、各データブロックのデータシンボルを量子化し、量子化されたデータシンボルを差分パルスコード変調予測処理に基づいて処理し、上記第２の符号化パラメータは、上記差分パルスコード変調予測処理を実行する前の、上記第２の符号化データブロックを生成するためのデータの量子化レベルを表し、上記選択プロセッサは、上記第２の符号化データブロックを逆差分パルスコード変調処理し、逆差分パルスコード変調処理されたシンボルを逆量子化することにより、上記第２の符号化データブロックから上記データブロックを再生することを特徴とする請求項３６又は３７記載のビデオ処理装置。
【請求項３９】
上記第２のエンコーダは、所定の符号化パラメータに基づいて上記データブロックを符号化することを特徴とする請求項３６乃至３８いずれか１項記載のビデオ処理装置。
【請求項４０】
選択可能なターゲットデータ量及び選択可能なターゲットデータ品質のうちの少なくとも１つに基づいて複数のデータブロックを符号化し、符号化データを生成するデータ符号化装置において、
上記各データブロックについて、第１の符号化処理に用いられ、該第１の符号化処理により生成される符号化データのデータ量及び該第１の符号化処理を用いて符号化された符号化データブロックを復号して得られる復号データブロックの品質に影響を与える第１の符号化パラメータの値を、上記各符号化データブロックのターゲットデータ量及びターゲットデータ品質の少なくともいずれかを満足させるように決定する第１のパラメータコントローラと、上記各データブロックに対して決定された第１の符号化パラメータの値を用いて、上記第１の符号化処理により各データブロックを符号化して符号化データブロックを生成する第１のエンコーダとを有する第１の符号化プロセッサと、
第２の符号化処理により上記各データブロックを符号化して第２の符号化データブロックを生成する第２の符号化プロセッサと、
上記各データブロックについて、上記複数の符号化プロセッサにより生成された複数の符号化データブロックのうち、最も良いデータ品質及び最も少ないデータ量の少なくとも一方を実現する符号化データブロックを選択する選択プロセッサとを備えるデータ符号化装置。
【請求項４１】
上記選択プロセッサは、各データブロックについて、上記第１及び第２の符号化プロセッサにより符号化された各符号化データブロックを復号し、元のデータブロックに対応する第１及び第２の復号データブロックを生成し、該第１及び第２の復号データブロックのそれぞれと、対応する元のデータブロックとの間の比較により決定された上記第１及び第２の各符号化データブロックの品質測定値に基づいて、上記第１及び第２の符号化データブロックのいずれかを選択することを特徴とする請求項４０記載のデータ符号化装置。
【請求項４２】
上記第１の符号化処理は、離散コサイン変換であり、第１の符号化シンボルは、離散コサイン変換係数であり、上記符号化パラメータは、上記離散コサイン変換係数の量子化レベルであり、上記選択プロセッサは、符号化データブロックの量子化された離散コサイン変換係数に対する逆量子化及び逆離散コサイン変換により上記第１の符号化データブロックを復号することを特徴とする請求項４０又は４１記載のデータ符号化装置。
【請求項４３】
上記第２の符号化処理は、差分パルスコード変調予測処理であり、上記選択プロセッサは、上記第２の符号化データブロックを逆差分パルスコード変調して該第２の符号化データブロックから上記データブロックを再生することにより、該第２の符号化データブロックを復号することを特徴とする請求項４０乃至４２いずれか１項記載のデータ符号化装置。
【請求項４４】
ビデオデータを符号化して、選択可能なターゲットデータ量の符号化ビデオデータを生成するビデオ処理装置において、
上記ビデオデータを、それぞれが上記ビデオデータにより表されるピクチャの一部又は全体を表すデータブロックに分割するブロック生成器と、
請求項４０乃至４３いずれか１項記載のデータ符号化装置とを備えるビデオ処理装置。
【請求項４５】
請求項３６乃至４４いずれか１項記載のビデオ処理装置と、
各元のデータブロックに対応する上記選択された第１又は第２のデータブロックを、各元のデータブロックについて、上記第１又は第２のデータブロックのうちのいずれが選択されたかを示す第１のデータフィールドを含む記録フォーマットにフォーマットするフォーマットプロセッサと、
上記記録フォーマットを有する符号化ビデオデータを記録媒体に記録する記録プロセッサとを備えるデータ記録／再生装置。
【請求項４６】
上記フォーマットプロセッサにより生成される記録フォーマットは、上記選択された第１又は第２のデータブロックにおいて使用された第１又は第２の符号化パラメータを示す第２のデータフィールドを有することを特徴とする請求項４５記載のデータ記録／再生装置。
【請求項４７】
請求項４５又は４６記載のデータ記録／再生装置により生成された記録フォーマットを有する符号化ビデオデータを表す信号が記録された記録媒体。
【請求項４８】
制限された帯域を介してビデオデータを伝送する通信装置において、
上記制限された帯域に基づいて、上記ビデオデータを伝送するための選択されたデータ量を決定する制御プロセッサと、
上記選択されたデータ量に応じ符号化ビデオデータを生成する請求項３６乃至４４いずれか１項記載のビデオ処理装置と、
上記符号化ビデオデータを送信する送信機とを備える通信装置。
【請求項４９】
上記ビデオ処理装置に接続され、上記ビデオデータを表す選択された第１又は第２の符号化データブロックを、各元のデータブロックに対して上記第１及び第２の符号化プロセッサのうちどの符号化プロセッサが選択されたかを示す第１のデータフィールドと、上記選択された符号化データブロックの符号化処理において使用された符号化パラメータの値を示す第２のデータフィールドとを有する所定のフォーマットを有するビデオストリームに変換するフォーマットプロセッサを備え、上記送信機は、上記所定のフォーマットを有する符号化データを伝送することを特徴とする請求項４８記載の通信装置。
【請求項５０】
請求項４８又は４９記載の通信装置により生成された所定のフォーマットを有する符号化ビデオデータを表す信号。
【請求項５１】
請求項４８又は４９記載の通信プロセッサにより送信された、上記所定のフォーマットを有する符号化ビデオデータを受信し、該符号化ビデオデータのフォーマットを解除し、上記第１及び第２のデータフィールドを用いて、該符号化ビデオデータを復号して上記ビデオデータを再生する通信受信装置。
【請求項５２】
請求項３６乃至４４いずれか１項記載のビデオ処理装置により生成されたデータフォーマット。
【請求項５３】
請求項３６乃至４４いずれか１項記載のビデオ処理装置により生成されたデータフォーマットを表す信号。
【請求項５４】
請求項２７又は２８記載のデータ符号化装置により生成されたデータフォーマット。
【請求項５５】
請求項２７又は２８記載のデータ符号化装置により生成されたデータフォーマットを表す信号。
【請求項５６】
データプロセッサにロードされて、該データプロセッサを請求項１乃至３１又は４０乃至４３いずれか１項記載のデータ符号化装置、又は請求項３６乃至３９又は４４いずれか１項記載のビデオ処理装置として動作させるコンピュータにより実行可能な命令を有するコンピュータプログラム。
【請求項５７】
データプロセッサにロードされて、該データプロセッサに請求項３３乃至３５いずれか１項記載のデータ符号化方法を実行させるコンピュータにより実行可能な命令を有するコンピュータプログラム。
【請求項５８】
請求項５６又は５７記載のコンピュータプログラムを表す情報信号が記録されたコンピュータにより読取可能な媒体を有するコンピュータプログラム製品。
【請求項５９】
添付の図面を参照してここに説明するデータ符号化装置及びデータ復号装置。
【請求項６０】
添付の図面を参照してここに説明するデータブロック符号化方法及びデータブロック復号方法。
【請求項６１】
添付の図面を参照してここに説明するビデオ処理装置及びビデオ処理方法。
【請求項６２】
添付の図面を参照してここに説明するデータ記録／再生装置。
【請求項６３】
添付の図面を参照してここに説明する通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、データ符号化装置及びデータ符号化方法に関する。好ましい実施の形態においては、符号化されるデータはビデオデータであるため、本発明は、さらに、ビデオデータ処理装置及びビデオデータ処理方法に関する。
【０００２】
さらに、本発明は、ビデオデータ記録／再生装置、ビデオデータを送受信する通信装置及び符号化ビデオフォーマットに関する。
【０００３】
発明の背景
通信、蓄積又は識別を目的として、データは、異なる形式に符号化されることが多い。データ符号化の例としては、通信又は蓄積のためにデータ量を削減するための符号化もある。このような符号化は、圧縮又は圧縮符号化と呼ばれている。圧縮符号化は、全ての種類のデータに対して適用することができるが、特に、ビデオデータは、画像を表現するために比較的大量のデータを必要とするため、圧縮符号化は、ビデオデータに対して適用されることが多い。
【０００４】
ビデオデータの符号化技術としては、離散フーリエ変換又は離散コサイン変換（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：以下、ＤＣＴという。）が用いられ、これにより、画像データは、空間領域から、画素値間に相関がない（ｄｅ−ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ）変換領域に変換される。そして、相関がない変換領域のデータは、より効率的に圧縮符号化してもよい。さらに、変換領域において、ＤＣＴ符号化された画像を表現するＤＣＴ係数は量子化され、これにより、画像を表現するために必要なデータ量が削減される。さらに、画像を逆離散コサイン変換復号したときに、人間の目に感じられる復号画像の画質の劣化は、特に、高い周波数成分は低い周波数成分より粗く量子化しても、通常、知覚されないほど少ない。ＤＣＴ変換は、例えばジョイントフォトグラフィックエキスパートグループ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ：以下、ＪＰＥＧという。）及びモーションピクチャエキスパートグループ（Ｍｏｔｉｏｎ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ：以下、ＭＰＥＧという。）圧縮符号化規格において用いられている。
【０００５】
ＤＣＴ変換は、特に圧縮符号化のために広く採用されているが、ＤＣＴ係数を表すために使用されるバイナリデータワードのデータ長は、通常、空間領域のデータのデータ長より長くなるという問題を有している。この結果、相当量の量子化を行わなければならず、圧縮率を高めると、符号化画像から情報が欠落する。さらに、圧縮比（符号化前のデータ量に対する符号化データのデータ量の比）を高くすると、量子化されたＤＣＴ符号化画像を逆量子化及び逆ＤＣＴ復号した場合、画質が大きく劣化する。
【０００６】
発明の開示
本発明は、選択可能なターゲットデータ量及び選択可能なターゲットデータ品質のうちの少なくとも１つに基づいて複数のデータブロックを符号化し、符号化データを生成するデータ符号化装置において、各データブロックについて、符号化処理に用いられ、符号化処理により生成される符号化データのデータ量及び符号化処理を用いて符号化された符号化データブロックを復号して得られる復号データブロックの品質に影響を与える符号化パラメータの値を、各符号化データブロックのターゲットデータ量及びターゲットデータ品質の少なくともいずれかを満足させるように決定する第１のパラメータコントローラと、各データブロックに対して決定された符号化パラメータの値を用いて、符号化処理により各データブロックを符号化して符号化データブロックを生成するエンコーダとをそれぞれ有する複数の符号化プロセッサと、各データブロックについて、複数の符号化プロセッサにより生成された複数の符号化データブロックのうち、最も良いデータ品質及び最も少ないデータ量の少なくとも一方を実現する符号化データブロックを選択する選択プロセッサとを備える。
【０００７】
あるデータ圧縮比では、第１の符号化処理が第２の符号化処理より画質が高い復号画像を提供し、他の圧縮比では、第２の符号化処理が第１の符号化処理より高い画質を提供することができる。さらに、画像符号化の具体例においては、このような現象に加えて、各符号化処理により生成される符号化データ量は、符号化される画像の部分のコンテンツに応じて異なる。本発明は、ターゲットとなる様々な品質及び量を満足させるために最適な符号化処理は１つではないという事実に基づいている。すなわち、所定の圧縮比又はターゲット品質に対して、及び所定の符号化データブロックに対して、複数の符号化処理の１つのうちの１つが最良の処理となる。したがって、符号化装置により一定のデータレートが要求される場合、第１の段階において、各符号化処理について、ターゲットデータ量を満足させる符号化パラメータを決定する。第２の段階において、複数の符号化処理のうち、最も良い品質を実現する符号化処理に基づく符号化データブロックが選択される。なお、本発明に基づく符号化装置は、可変データレートに対応させてもよい。可変データレートにおいて、符号化データの品質は固定され、第１の段階では、複数の符号化処理のそれぞれの符号化パラメータについて、ターゲットデータ量を満足させる符号化パラメータが選択され、第２の段階では、最も少ないデータ量を実現する符号化処理が選択される。これに代えて、ターゲットデータ品質及びターゲットデータ量を設定して符号化及び選択を行い、両方の要求を満足させる符号化処理を選択してもよい。
【０００８】
一具体例においては、データ符号化装置は、複数のデータブロックを符号化して実質的に一定の選択可能な符号化データ量を生成し、ターゲットデータ量は、一定の符号化データ量を満足させるように選択され、各符号化プロセッサは、ターゲットデータ量を満足させる符号化パラメータを決定し、選択プロセッサは、複数の符号化データブロックのうち、最も品質が良い復号データブロックが得られる符号化データブロックを選択する。この具体例では、圧縮比は、選択された符号化データ量を実現するように選択される。データ符号化装置は、各符号化プロセッサ対し、各符号化処理について選択された符号化データ量を満足させる符号化パラメータを決定し、次に、符号化画像を復号して得られる画像品質を判定し、復号時に最良の画質が得られる符号化処理を選択する。すなわち、この具体例では、本発明に基づくデータ符号化装置は、ターゲットとなる選択された符号化データ量及び復号により得られるデータブロックの品質に基づいて、複数の符号化処理から最適な符号化処理を選択する。
【０００９】
また、他の具体例においては、本発明を適用したデータ符号化装置は、複数のデータブロックを符号化して実質的に一定の選択可能な符号化データ品質を生成し、ターゲットデータ品質は、一定の符号化データ品質を満足させるように選択され、各符号化プロセッサは、ターゲットデータ品質を満足させる符号化パラメータを決定し、選択プロセッサは、複数の符号化データブロックのうち、最もデータ量が少ない復号データブロックが得られる符号化データブロックを選択する。この具体例においては、データ符号化装置により生成されるデータ量は変化することができ、符号化処理は、復号データの固定された品質を満足させるように実行される。ここでは、符号化データのデータ量が最も少ない符号化データブロックが選択される。
【００１０】
好ましい実施の形態においては、各エンコーダにより生成される符号化データブロックは、最大値及び最小値を有する符号化データシンボルにより構成され、各符号化パラメータは、各符号化シンボルを生成するために使用された量子化レベルを表す。符号化処理において実行される量子化は、生成される符号化データのデータ量に影響する。各ブロックについて、選択されたターゲットデータ量を実現するために必要な量子化レベルは、符号化処理毎に異なる。損失のない符号化では、量子化レベルをゼロに設定し、データは、所定の完全な長さを有するワードにより表現される。符号化シンボルは、何進数により表されるシンボルであってもよいが、好ましい具体例においては、符号化シンボルは、例えばバイナリワードであり、量子化のレベルは、バイナリワードにおいて、切り捨て又は丸められる最下位ビットの数により表される。
【００１１】
好ましくは、圧縮効率を高めるために、データ符号化装置は、選択プロセッサにより選択された符号化データブロックが供給され、符号化シンボルをエントロピ符号化シンボルにより表現するエントロピエンコーダを備え、符号化プロセッサのパラメータコントローラは、符号化データブロックをエントロピ符号化した際に生成されるエントロピ符号化データのデータ量に基づいて、符号化パラメータを選択する。すなわち、パラメータコントローラは、フィードフォワード形式（ｆｅｅｄ ｆｏｒｗａｒｄ ｍａｎｎｅｒ）で動作し、データ符号化装置により選択されたデータが符号化処理され、さらにエントロピエンコーダにより符号化された後に出力される符号化データのデータ量を判定する。
【００１２】
上述のように、本発明に係るデータ符号化装置は、選択されたターゲットデータ量又はターゲットデータ品質を満足させる、いかなる種類のデータの符号化に適用してもよい。特に、本発明は、各データブロックがビデオピクチャの一部又は全体を表すビデオデータの符号化に好適に適用され、このデータ符号化装置は、選択可能なデータ量及び符号化データブロックに対するデータ品質測定値に基づいて、複数の符号化処理のうちの１つを適用する圧縮エンコーダを構成する。
【００１３】
好ましい実施の形態においては、第１の符号化処理は、離散コサイン変換であり、第１の符号化シンボルは、離散コサイン変換係数であり、符号化パラメータは、離散コサイン変換係数の量子化レベルであり、選択プロセッサは、符号化データブロックの量子化された離散コサイン変換係数に対する逆量子化及び逆離散コサイン変換により第１の符号化データブロックを復号する。離散コサイン変換は、高い圧縮比において、他の符号化処理より高い復号画質を実現することが見出され、さらに離散コサイン変換により、ＭＰＥＧ２に準拠する復号データを生成することができる。しかしながら、圧縮比が低い場合、差分パルスコード変調（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｕｌｓｅ Ｃｏｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＤＰＣＭ）予測処理の方が、離散コサイン変換より高い復号画質を実現する。したがって、本発明の好ましい実施の形態においては、第２符号化処理は、差分パルスコード変調予測処理に基づく処理であり、第２の符号化パラメータは、差分パルスコード変調予測処理を実行する前又は後の第２の符号化データブロックを生成するためのデータの量子化レベルを表し、選択プロセッサは、第２の符号化データブロックを逆差分パルスコード変調処理し、逆差分パルスコード変調処理されたシンボルを逆量子化することにより、第２の符号化データブロックからデータブロックを再生する。
【００１４】
差分パルスコード変調予測符号化／復号処理については、例えば、同時に継続中の英国特許出願番号第００１４８９０．８号に記載されており、さらに、ＶＷ−ＤＰＣＭ等の差分パルスコード変調の全ての変化形もこの英国特許出願に開示されている。
【００１５】
さらに、整数ウェーブレット変換（Ｉｎｔｅｇｅｒ Ｗａｖｅｌｅｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＩＷＴ）として知られる符号化技術によれば、非常に高い圧縮比において、離散コサイン変換及び差分パルスコード変調予測処理より高い復号画質が得られることが見出された。したがって、複数の符号化処理のうちの１つは、この整数ウェーブレット変換に基づいて実行してもよい。
【００１６】
本発明の実施の形態は、添付の請求の範囲に示す、選択可能なターゲットデータ量及び選択可能なターゲットデータ品質のうちの少なくとも１つに基づいて複数のデータブロックを符号化し、符号化データを生成するデータ符号化方法を含む。
【００１７】
添付の請求の範囲には、本発明の様々な形態及び特徴が定義されている。従属請求項における特徴は、請求項において明示的に言及していなくても、独立請求項の特徴に適切に組み合わせることができる。
【００１８】
好ましい実施の形態の説明
上述のように、本発明は、データ圧縮を目的として、いかなる種類のデータの符号化にも適用することができる。以下では、ビデオデータの圧縮符号化を例に本発明を説明する。本発明は、例えばＭＰＥＧ４圧縮符号化規格に基づく符号化処理に適用することができる。
【００１９】
本発明の具体例では、異なる圧縮符号化処理の特徴、すなわち、圧縮比が異なる符号化間で、復号された画像の信号対雑音比が異なるという特徴を利用する。この特徴をＦＩＧ．１に示す。
【００２０】
ＦＩＧ．１には、３つの曲線が示されており、これらは、ＤＣＴ変換符号化、ＩＷＴ変換符号化、ＤＰＣＭ予測符号化の３つの符号化処理に関して、元のデータブロックと符号化及び復号されたデータブロックとを比較して得られた信号対雑音比及びビットレートの関係を表している。ターゲットビットレートは、３つの符号化処理において、例えば量子化レベル等の符号化パラメータの値を調整することにより、実現されている。ＦＩＧ．１に示す３つの曲線において、復号された画像の画質は、符号化されたデータブロックを復号し、逆量子化して得られたデータブロックと、元のデータブロックとの比較に基づく、画像データブロックの信号対雑音比により判定される。なお、この判定は、画質を測定するための一具体例にすぎない。この他、絶対誤差カウント（ａｂｓｏｌｕｔｅ ｅｒｒｏｒ ｃｏｕｎｔ）、平均自乗誤差等に基づいて画質を測定してもよい。
【００２１】
なお、ＦＩＧ．１に示す３つの圧縮符号化処理に関するビットレートと信号対雑音比の関係は、一般的傾向を例示したものである。これは、任意の特定のビットレート（データ圧縮の度合いにより決定される）における信号対雑音比は、符号化されるデータブロックのコンテンツに依存するためである。ＦＩＧ．１に示す第１の曲線１は、ＤＣＴ符号化データにおける信号対雑音比とビットレートの関係を示している。第２の曲線２は、ＩＷＴ符号化データにおける信号対雑音比とビットレートの関係を示し、第３の曲線４は、ＤＰＣＭ予測符号化における信号対雑音比とビットレートの関係を示している。３つの曲線のそれぞれにおいて、ビットレートは、各符号化処理における符号化パラメータを調整することにより低減されている。この具体例では、符号化パラメータとして、符号化処理において適用された量子化のレベルを用いているが、他のパラメータを調整してビットレートを変化させてもよい。
【００２２】
ＦＩＧ．１に示すように、ビットレートが第１の範囲（ａ）内である中間から低い圧縮比では、ＤＰＣＭ予測符号化は、ＤＣＴ変換符号化及びＩＷＴ変換符号化より高い信号対雑音比を示す。一方、第２の領域（ｂ）においては、ＤＣＴ変換符号化が、最も高い信号対雑音比を示し、第３の領域（ｃ）では、ＩＷＴ変換符号化が最も高い信号対雑音比を示す。
【００２３】
ＦＩＧ．１に示すように、最良の符号化処理は、符号化処理により生成されるデータ量を決定する圧縮比に依存する。本発明の実施の形態は、この特性を利用し、選択された符号化データのデータ量及び各符号化処理を適用して得られる復号画像の画質に基づいて、最適な符号化処理を選択するようにしている。上述のように、３つの符号化処理のそれぞれにより得られる符号化画像の画質は、符号化及び復号される画像ブロックのコンテンツに依存して異なるため、符号化処理は、単にターゲットビットレートに応じて選択するのではなく、ブロック毎に復号画像の画質に応じて決定する。これに対し、上述のように、他の具体例においては、符号化画像の画質を固定し、ビットレートを変化させ、最も低いビットレートを実現する符号化処理を選択するようにしてもよい。ＦＩＧ．１に示す一般的傾向に対応する画質に基づく最適な符号化処理の選択は、通常、以下の表のように要約することができる。
【００２４】
【表１】
2004504781.tif 000003
所望の圧縮比から決定される選択されたデータ量を得るために、本発明の具体例では、各符号化処理において使用され、符号化処理により符号化データのデータ量を変化させる効果のある符号化パラメータを決定する。上述のように、ここで説明する具体例では、任意の特定のデータブロックにおける符号化データのデータ量を左右する符号化パラメータとして、符号化処理の一部として実行される量子化の量子化レベルを使用する。なお、ターゲットデータ量を満足させるために適用される量子化レベルは、画像ブロックのコンテンツに非常に依存する。この現象をＦＩＧ．２ａに示す。ＦＩＧ．２ａは、ＤＣＴ変換処理の例である。なお、他の具体例においては、量子化レベルをゼロに設定し、損失のない符号化を実行してもよい。この場合、符号化処理は、発生するデータ量に基づいて選択される。
【００２５】
以下の説明では、符号化処理は、１６×１６画素を含むブロックである複数のマクロブロックからなるデータブロックに対して実行されると仮定する。マクロブロックユニットは、１つのマクロブロックから構成されてもよく、ピクチャ全体を含んでもよく、すなわち、マクロブロックユニットは、特定のアプリケーションに応じて変化する。
【００２６】
ＦＩＧ．２ａは、ＤＣＴ変換符号化によりデータブロックを符号化した場合に発生するビット数と、ＤＣＴ係数の量子化レベルとの関係を示すグラフである。ＤＣＴ符号化処理については、後に説明するが、ＦＩＧ．２ａに示すグラフは、各ブロックについて、ＤＣＴ符号化により生成されるビット数と、用いられた量子化との間に関係があることを示している。すなわち、符号化データのデータ量を決定する、用いられた圧縮比から判定されるターゲットビットサイズが与えられれば、使用される特定の符号化処理に対し、各データブロックについての量子化レベルを決定することができる。後述するように、ＦＩＧ．２ｂに基づいて、４つの離散的な量子化レベルの例に対するビット量を判定することにより、量子化ステップサイズをより実践的に決定することができる。符号化データのデータ量が一定の具体例においては、符号化処理における量子化レベルは、所定の圧縮比を実現でき、選択されたデータ量を満足する最小の量子化レベルに設定される。
【００２７】
上述の説明からわかるように、ビットレートを一定とする符号化については、ビデオデータブロックを符号化するための最適な方式として、まず、各符号化処理について、選択されたビット量を満足させる量子化レベルを判定し、次に、元のデータブロックに対する復号されたデータブロックの相対的画質を比較し、最も良い画質を実現できる符号化方式を選択するとよい。この具体例は、本発明の実施の形態を説明するためのものであるが、他の具体例においては、符号化／復号データの画質を固定し、データ量が最も少なくなる符号化処理を選択するようにしてもよい。
【００２８】
本発明に基づき、異なる符号化プロセッサの特性を利用する符号化装置の構成をＦＩＧ．３に示す。ＦＩＧ．３に示すように、符号化装置１０は、それぞれ接続チャンネル１６を介してビデオデータが供給される第１の符号化プロセッサ１２と、第２の符号化プロセッサ１４を備える。上述のように、ビデオデータは、マクロブロックユニットから構成されており、各マクロブロックユニットは、整数個のマクロブロックからなり、すなわち、ビデオデータのピクチャは、同じサイズの複数の領域に分割されている。第１及び第２の符号化プロセッサ１２、１４は、制御チャンネル１８を介して制御信号が入力される。この制御信号は、圧縮符号化のために選択されたデータ量を示し、これにより符号化データブロックのターゲットビット量が設定される。第１及び第２の符号化プロセッサ１２、１４は、それぞれ第１及び第２の符号化データブロックを生成し、これらは接続チャンネル２０、２２を介して、制御スイッチ２４に供給される。制御スイッチ２４は、選択プロセッサ３０から切換制御チャンネル２８を介して供給される制御信号に基づいて、これらの第１又は第２の符号化データブロックのいずれかを選択し、エントロピエンコーダ４０に供給する。エントロピエンコーダ４０は、ハフマン符号化又はＶＬＣ符号化等のエントロピ符号化を実行し、選択され、エントロピ符号化されたブロックを出力チャンネル２６に出力する。選択プロセッサ３０は、第１及び第２の符号化プロセッサ１２、１４から、接続チャンネル２０、２２を介して符号化データブロックが供給されるとともに、接続チャンネル３２、３４を介して元のデータブロックのコピーが供給される。さらに、選択プロセッサ３０は、接続チャンネル３６、３８を介して、第１及び第２の符号化プロセッサ１２、１４において用いられた量子化レベルが供給される。
【００２９】
ビデオデータを符号化する場合、通常のフォーマットでは、ビデオデータは、カラー画像の赤、緑、青に対応する３つの成分を含み、又は輝度信号Ｙと２つの色差信号ＵＶを含んでいる。以下の説明では、信号成分のみについて記述するが、ＹＵＶ成分又はＲＧＢ成分の１つである単一の成分に対する符号化について説明するが、他の成分に対しても同様に適用できることはいうまでもない。
【００３０】
第１の符号化プロセッサ１２の構成をＦＩＧ．４に示す。ＦＩＧ．４において、ＦＩＧ．３に示す部分と同一の部分については共通の符号を付している。ＦＩＧ．４に示すように、第１の符号化プロセッサ１２は、パラメータコントローラ５０とエンコーダ５２を備える。ＦＩＧ．４に示すように、ビデオデータのマクロブロックユニットは、接続チャンネル１６を介して、エンコーダ５２とパラメータコントローラ５０の両方に供給される。各データブロックは、接続チャンネル３２を介して、選択プロセッサ３０に供給される。パラメータコントローラ５０は、エンコーダ５２により実行される第１の符号化処理においてデータブロックを符号化するために用いられた量子化レベルを判定する。そして、第１の符号化データブロックは、接続チャンネル２０を介して、選択プロセッサ３０及び制御スイッチ２４に供給される。パラメータコントローラ５０は、第１のエンコーダ５２により用いられた量子化レベルを接続チャンネル３６から出力する。
【００３１】
ＦＩＧ．３に示すように、符号化装置１０は、エントロピエンコーダ４０を備え、エントロピエンコーダ４０は、制御スイッチ２４から供給される第１の符号化データブロック又は第２の符号化データブロックをエントロピ符号化する。したがって、パラメータコントローラ５０は、出力チャンネル２６から出力されるエントロピ符号化されたデータとしての全体の符号化データのデータ量に対応する量子化レベルを判定する。したがって、ＦＩＧ．４に示す符号化プロセッサ１２は、ＦＩＧ．３に示す符号化装置１０によって実行される符号化処理の第１のフィードフォワードパスを構成している。第１及び第２の符号化データブロックのいずれかが元のデータブロックを表するために選択される第２のパスをＦＩＧ．５に示す。ＦＩＧ．５において、ＦＩＧ．３及びＦＩＧ．４に示す部分と同一の部分については、共通の符号を付している。
【００３２】
ＦＩＧ．５に示すように、選択プロセッサ３０は、第１及び第２のデコーダ６０、６２を備え、第１及び第２のデコーダ６０、６２は、接続チャンネル２０、２２を介して、第１及び第２の符号化データブロックが供給される。さらに、第１及び第２のデコーダ６０、６２には、第１及び第２の符号化処理において、データブロックを符号化するために使用された第１及び第２の量子化レベルも供給されている。第１及び第２のデコーダ６０、６２は、各符号化処理において適用された量子化に対応する逆量子化を適用して、第１及び第２のデータブロックを復号する。これにより再生されたデータブロックは、測定プロセッサ（ｍｅｔｒｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）６４に供給される。測定プロセッサ６４には、接続チャンネル３２、３４を介して、元のデータブロックも供給されている。測定プロセッサ６４は、再生されたデータブロックと元のデータブロック間の信号対雑音比又は平均自乗誤差又は再生されたデータブロックと元のデータブロック間の絶対誤差カウント等の画質測定値（ｑｕａｌｉｔｙ ｍｅｔｒｉｃ）を算出する。そして、画質測定値は、接続チャンネル６８を介して比較器６６に供給され、比較器６６は、最良の画質測定値に基づいて第１又は第２の符号化データブロックを選択し、選択した符号化データブロックを示す制御信号を制御チャンネル２８を介して出力する。
【００３３】
ＦＩＧ．５に示す選択プロセッサ３０の構成から明らかなように、画質測定値は、逆量子化されて復号されたデータブロックと元のデータブロックとの比較に基づき、第１及び第２の符号化データブロックのそれぞれについて算出される。この画質測定値に基づいて、第１又は第２のデータブロックが選択され、これにより、ＦＩＧ．１に示す特性に応じて、最良の符号化処理が選択されることとなる。なお、変形例においては、画質測定値を量子化レベル及び符号化処理の種類に基づいて予測してもよい。
【００３４】
第１及び第２の符号化処理は、適切ないかなる符号化処理であってもよいが、この具体例では、第１の符号化処理をＤＣＴ変換符号化処理とし、第２の符号化処理をＤＰＣＭ予測符号化処理とする。この具体例における、第１の符号化プロセッサ１２の構成をＦＩＧ．６に示す。なお、ＦＩＧ．６において、ＦＩＧ．３及びＦＩＧ．４と同一の部分については、共通の符号を付している。
【００３５】
ＦＩＧ．６に示すように、データブロックは、接続チャンネル１６を介して、まず、ＤＣＴ変換プロセッサ１００に供給される。ＤＣＴ変換プロセッサ１００によりＤＣＴ変換されたデータブロックは、複数の量子化プロセッサＱ１、Ｑ２、Ｑ３・・・ＱＮに供給される。各量子化プロセッサＱ１、Ｑ２、Ｑ３・・・ＱＮは、例えば、ＦＩＧ．２ｂに離散的値として示す量子化レベルの１つにより、変換されたデータブロックのＤＣＴ係数を量子化する。変換され、量子化されたデータブロックは、それぞれ対応するデータ長プロセッサ（ｌｅｎｇｔｈ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３・・・ＬＮの１つに供給され、データ長プロセッサＬ１、Ｌ２、Ｌ３・・・ＬＮは、変換され、量子化されたデータブロックをエントロピエンコーダ４０によりエントロピ符号化した場合に生成されるであろう相対的データ量を決定する。そして、ビットアロケータ９０は、制御チャンネル１８からの制御信号で決まる選択されたビット量を満足する最小の量子化レベルを実現する、変換され、量子化された符号化データブロックを選択する。続いて、ビットアロケータ９０は、選択した量子化レベルに対応する変換され、量子化された符号化データブロックを接続チャンネル２０に出力するとともに、自らが選択した量子化レベルを示すデータを接続チャンネル３６に出力する。このように、ＤＣＴ変換プロセッサ１００、量子化プロセッサＱ１、Ｑ２、Ｑ３・・・ＱＮ及びデータ長プロセッサＬ１、Ｌ２、Ｌ３・・・ＬＮは、ＦＩＧ．４に示すエンコーダ５２を構成し、ビットアロケータ９０は、データ長プロセッサＬ１、Ｌ２、Ｌ３・・・ＬＮと組み合わされてパラメータコントローラ５０を構成する。
【００３６】
第２の符号化プロセッサ１４は、ＤＰＣＭ予測符号化を実行する。この第２の符号化プロセッサの具体的な構成をＦＩＧ．７に示す。このＦＩＧ．７において、ＦＩＧ．３及びＦＩＧ．４と同一の部分については、共通の符号を付している。ＦＩＧ．７に示す第２の符号化プロセッサ１４は、ＦＩＧ．６に示す第１の符号化プロセッサ１２と実質的に同様な構成を有しているため、ここでは、相異する点についてのみ説明する。ＦＩＧ．７に示す第２の符号化プロセッサ１４は、複数の量子化プロセッサＱ１、Ｑ２、Ｑ３・・・ＱＮを備え、量子化プロセッサＱ１、Ｑ２、Ｑ３・・・ＱＮは、画素領域のデータブロックの各画素を、異なるレベルで量子化する。異なるレベルで量子化された各データブロックは、ＤＰＣＭ予測符号化プロセッサで予測符号化され、これにより、それぞれ異なる量子化レベルの予測符号化されたデータブロックが生成される。データ長プロセッサＬ１、Ｌ２、Ｌ３・・・ＬＮは、予測符号化されたデータブロックがエントロピエンコーダ４０よりエントロピ符号化された場合に生成されるであろうデータ量を決定する。ビットアロケータ９２は、選択されたデータ量を満足する最小の量子化レベルの予測符号化データブロックを選択し、対応するＤＰＣＭ予測符号化データブロックを接続チャンネル２２を介し、第２の符号化データブロックとして出力する。これに応じて、ビットアロケータ９２は、選択した符号化データブロックに対応する量子化レベルを表す信号を接続チャンネル３８に出力する。変形例として、量子化をＤＰＣＭ予測符号化の後に行ってもよい。
【００３７】
第１の符号化処理がＤＣＴ変換符号化であり、第２の符号化処理がＤＰＣＭ予測符号化である具体例における、ＦＩＧ．５に示す第１及び第２のデコーダ６０、６２の構成例をＦＩＧ．８及びＦＩＧ．９に示す。なお、ＦＩＧ．８及びＦＩＧ．９において、ＦＩＧ．５と同一の部分については、共通の符号を付している。ＦＩＧ．８に示すように、第１のデコーダ６０は、逆量子化器１００を備え、逆量子化器１００は、接続チャンネル２０を介して、量子化されたＤＣＴ変換符号化データブロックが供給され、第１の符号化データブロックに対して決定された量子化レベルに応じて、変換係数を逆量子化する。逆ＤＣＴ変換器１０２は、逆ＤＣＴ変換を行い、データブロックを再生して、再生したデータブロックを接続チャンネル６１を介して、測定プロセッサ６４内のビット毎比較器（ｂｉｔ−ｗｉｓｅ ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ）１０４に供給する。ビット毎比較器１０４の第２の入力端子には、接続チャンネル３２を介して元のデータブロックが供給されており、この比較において異なると判定されたビットの数の総和が加算器１０６により算出され、これにより画質測定値が生成され、この画質測定値を示す信号が出力チャンネル６８から出力される。一方、ＦＩＧ．９に示す第２のデコーダ６２は、ＦＩＧ．８に示す第１のデコーダ６０と類似した構成を有しているが、この第２のデコーダ６２では、逆ＤＰＣＭ予測符号化器１１０によって逆ＤＰＣＭ予測符号化を行った後に、逆ＤＰＣＭ予測符号化されたデータブロックを逆量子化器１１２により逆量子化する点が異なっている。画質測定値は、測定プロセッサ６４により、上述と同様な手法で算出される。
【００３８】
ＦＩＧ．３に示す上述の符号化装置１０は、データを伝送又はデータを蓄積する等の様々なアプリケーションにおいて使用することができ、特に、ＭＰＥＧ４規格等のビデオデータに適用することができる。ＦＩＧ．１０ａは、データ記録及び／又は再生装置の構成を単純化して示す図である。データ記録及び／又は再生装置１４０は、データ符号化装置１０と、データフォーマット回路（ｄａｔａ ｆｏｒｍａｔｔｅｒ）１４２とを備える。データフォーマット回路１４２は、符号化データブロックを、各ブロックが第１及び第２のフィールドを有するヘッダを含むデータフォーマットにフォーマットする。このデータフォーマットをＦＩＧ．１０ｂに示す。
【００３９】
ＦＩＧ．１０ｂにおいて、符号化データブロックは、データフィールドＤに格納される。各データフィールドＤは、第１のフィールドＦ１及び第２のフィールドＦ２からなるヘッダＨを有している。第１のフィールドＦ１にはデータフィールドＤに格納されている符号化データブロックを生成するために、第１及び第２の符号化処理のいずれが使用されたかを示すデータが格納される。第２のフィールドＦ２には、この第１又は第２の符号化処理において、データブロックを符号化するために使用された符号化パラメータ（量子化レベル）を表すデータが格納される。フォーマットされたデータは、例えば磁気テープ等の適切な記録媒体に記録され、この記録処理は、ＦＩＧ．１０ａに示す具体例では、テープドライブ１４６により行われる。なお、このデータフォーマットは、データの蓄積ばかりではなく、データを伝送し、符号化データを遠隔で復号する場合にも使用することができる。ここで、ＦＩＧ．１０ｂに示すフォーマットを有するデータを復号するためのデータ復号装置をＦＩＧ．１１に示す。
【００４０】
ＦＩＧ．１１に示すように、データ復号装置１６０は、データデフォーマット回路１６４を備え、データデフォーマット回路１６４は、接続チャンネル１６２を介して、フォーマットされた符号化データが供給される。データデフォーマット回路１６４は、符号化データからヘッダ情報を分離して、データブロックを制御スイッチ１６６に供給する。制御プロセッサ１６８は、第１及び第２のフィールドＦ１、Ｆ２に格納されている情報が供給され、制御スイッチ１６６に供給する制御信号によって、符号化データブロックを第１及び第２のデコーダ２６０、２６２に供給する。第１及び第２のデコーダ２６０、２６２は、実質的に、ＦＩＧ．８及びＦＩＧ．９に示す第１及び第２のデコーダ６０、６２と同じように構成することができる。これにより、フィールドＦ１の値に応じて、第１のデコーダ２６０又は第２のデコーダ２６２には、フィールドＤに格納されている符号化データブロックが供給され、第１及び第２のデコーダ２６０、２６２は、第２のデータフィールドＦ２に格納されている量子化レベルを用いて、データブロックを再生する。
【００４１】
本発明の他の具体例においては、損失のない圧縮符号化を実現するために、符号化処理において量子化を行わない。このような場合、符号化データ量が最も少なくなる符号化処理を選択し、或いは他のパラメータに基づいて符号化処理を選択する。この場合、データフォーマットは第２のフィールドＦ２を必要とせず、すなわち、この具体例におけるフォーマットは、各ブロックについて、そのブロックをどのような符号化処理により符号化したかを示す１つのフィールドのみを含む。更なる変形例として、１又は複数のフィールドをヘッダに設けず、符号化データ内に所定の方式で分散させてもよい。
【００４２】
ＦＩＧ．３に示す符号化装置１０の更なる応用例をＦＩＧ．１２に示す。ＦＩＧ．１２は、動的に変化する制限された帯域幅を有する通信チャンネル２２２を介して、ビデオデータを送受信する通信プロセッサ２２０の構成を示すブロック図である。通信チャンネル２２２において利用可能な帯域幅を表す信号が、接続チャンネル２２６を介してコントローラ２２４に供給される。コントローラ２２４は、選択された符号化データのデータ量を設定する制御信号を生成し、生成した制御信号を接続チャンネル２２８を介して符号化装置１０に供給し、符号化装置１０は、これに基づいて符号化データを生成し、出力チャンネル２３０を介して、符号化データを通信チャンネル２２２に出力する。符号化装置１０は、接続チャンネル２３２からマクロブロックユニット内のビデオデータが供給され、割り当てられた帯域幅に適合するターゲットデータ量に応じて、最も適切な符号化処理を選択し、ビデオデータを符号化する。ここで、通信チャンネル２２２において利用可能な帯域幅が要求時に変化する場合、符号化データの品質を固定し、符号化装置１０は、固定されたデータの品質に対して、符号化データ量が最も少ない符号化処理を選択するようにしてもよい。
【００４３】
上述の実施の形態は、本発明の範囲を逸脱することなく、様々に変更することができる。例えば、上述では、本発明をビデオデータに適用した具体例を説明しているが、本発明は、ビデオデータのみではなく、オーディオデータを含むいかなる種類のデータにも適用してもよい。すなわち、本発明は、オーディオデータを符号化して、選択可能なターゲットデータ量の符号化オーディオデータを生成するオーディオ処理装置を提供し、オーディオ処理装置は、オーディオデータを複数のデータブロックに分割するブロック生成器と、各データブロックについて、符号化処理に用いられ、符号化処理によって生成される符号化データのデータ量を左右する符号化パラメータの値を、各符号化データブロックのターゲットデータ量を満足させるように決定するパラメータコントローラと、各データブロックに対して決定された第１の符号化パラメータの値を用いて、第１の符号化処理により各データブロックを符号化して符号化データブロックを生成するエンコーダとを有する第１の符号化プロセッサと、各データブロックについて、符号化処理により符号化された符号化データブロックを復号して、元のデータブロックに対応する復号データブロックを生成し、復号データブロックを元のデータブロックに比較して決定された符号化データブロックに関する品質測定値に基づいて、符号化データブロックを選択する選択プロセッサとを備える。
【００４４】
上述のように、幾つかの具体例においては、符号化処理の間に量子化を行わない。すなわち、符号化は、少なくとも１つの符号化プロセッサにより、変換係数を量子化することなく、又は少なくとも所定のレベルの量子化を行うことにより実行される。
【００４５】
他の具体例においては、１以上の符号化プロセッサは、所定の符号化パラメータを用いて符号化を行う。したがって、これらの符号化プロセッサは、パラメータコントローラを有していなくてもよく、或いは、少なくとも所定の符号化パラメータを適用するためのパラメータコントローラを有していてもよい。
【００４６】
また、本発明は、選択可能なターゲットデータ量及び選択可能なターゲットデータ品質のうちの少なくとも１つに基づいて複数のデータブロックを符号化し、符号化データを生成するデータ符号化装置を提供する。データ符号化装置は、各データブロックについて、第１の符号化処理に用いられ、第１の符号化処理により生成される符号化データのデータ量及び第１の符号化処理を用いて符号化された符号化データブロックを復号して得られる復号データブロックの品質に影響を与える第１の符号化パラメータの値を、各符号化データブロックのターゲットデータ量及びターゲットデータ品質の少なくともいずれかを満足させるように決定する第１のパラメータコントローラを有する符号化プロセッサを備える。符号化プロセッサは、さらに、各データブロックに対して決定された第１の符号化パラメータの値を用いて、第１の符号化処理により各データブロックを符号化して符号化データブロックを生成する第１のエンコーダを備える。第２の符号化プロセッサは、第２の符号化処理により各データブロックを符号化して第２の符号化データブロックを生成する。選択プロセッサは、各データブロックについて、複数の符号化プロセッサにより生成された複数の符号化データブロックのうち、最も良いデータ品質及び最も少ないデータ量の少なくとも一方を実現する符号化データブロックを選択する。
【００４７】
ある具体例においては、選択プロセッサは、各データブロックについて、複数の符号化プロセッサにより符号化された各符号化データブロックを復号し、元のデータブロックに対応する復号データブロックを生成し、復号データブロックと、対応する元のデータブロックとの間の比較により決定された各符号化データブロックの品質測定値に基づいて、品質測定値が最も良い符号化データブロックを選択する。
【００４８】
第１の符号化処理は、ＤＣＴであってもよく、この場合、第１の符号化シンボルはＤＣＴ係数であり、符号化パラメータはＤＣＴコサイン変換係数の量子化レベルであり、選択プロセッサは、符号化データブロックの量子化されたＤＣＴ係数を逆量子化及び逆ＤＣＴして第１の符号化データブロックを復号する。
【００４９】
また、第２の符号化処理は、ＤＰＣＭ予測処理であってもよく、この場合、選択プロセッサは、第２の符号化データブロックを逆ＤＰＣＭ処理により復号して、第２の符号化データブロックからデータブロックを再生する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
ＦＩＧ．１は、３つの符号化処理に対する信号対雑音比とビットレートの関係を表すグラフを示す図である。
【図２ａ】
ＦＩＧ．２ａは、量子化レベルと、ＦＩＧ．１に示す符号化処理の１つを用いて符号化された符号化データブロックのビット数の関係を表すグラフを示す図である。
【図２ｂ】
ＦＩＧ．２ｂは、ＦＩＧ．２ａにプロットされた関係の離散値を示す図である。
【図３】
ＦＩＧ．３は、本発明を適用した符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図４】
ＦＩＧ．４は、ＦＩＧ．３に示す符号化プロセッサの構成例を示すブロック図である。
【図５】
ＦＩＧ．５は、ＦＩＧ．３に示す選択プロセッサをより詳細に示すブロック図である。
【図６】
ＦＩＧ．６は、ＤＣＴ符号化処理を説明する図である。
【図７】
ＦＩＧ．７は、ＤＰＣＭ予測符号化処理を説明する図である。
【図８】
ＦＩＧ．８は、ＤＣＴ符号化データを復号するデコーダの構成を示すブロック図である。
【図９】
ＦＩＧ．９は、ＤＰＣＭ予測符号化データを復号するデコーダの構成を示すブロック図である。
【図１０ａ】
ＦＩＧ．１０ａは、本発明に基づくデータ記録／再生装置の構成を示すブロック図である。
【図１０ｂ】
ＦＩＧ．１０ｂは、ＦＩＧ．１０ａに示すデータ記録再生装置により生成されるデータのデータフォーマットを図式的に示す図である
【図１１】
ＦＩＧ．１１は、データ復号装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】
ＦＩＧ．１２は、通信プロセッサの構成を示すブロック図である。
【国際公開パンフレット】
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2004504781.tif 000005
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【国際調査報告】
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2004504781.tif 000047
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