(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デイジタル映像信号を符号化する映像信号符号化方法において、
上記デイジタル映像信号を固定の量子化ステツプに基づいて符号化することにより得られるＧＯＰ（Group of Pictures）又はピクチヤ毎の発生符号量に基づいて生成された、上記ＧＯＰ又は上記ピクチヤ毎の割当て符号量に基づいて、上記ＧＯＰにおける上記ピクチヤ当たりの平均符号化データ速度を算出する平均符号化データ速度算出ステツプと、
ピクチヤレートに対する上記平均符号化データ速度の割合いで表される第１のパラメータを上記ＧＯＰ毎に算出する第１のパラメータ算出ステツプと、
符号化対象としているＧＯＰより時間的に１つ前のＧＯＰにおいて、符号化順序で現在の符号化対象のピクチヤと同じ画像タイプの最後のピクチヤにおける最後のブロツクについての第１の量子化ステツプ及び符号化対象としているＧＯＰについての上記第１のパラメータに基づいて、各画像タイプ毎の各ピクチヤにおける各ブロツクについての量子化ステツプを算出する際に用いる仮想的なバツフアの充満度を第３のパラメータとして算出し、符号化対象のブロツクの一つ前のブロツクまでについての割当て符号量と発生符号量との差分を上記第３のパラメータに反映させた仮想的なバツフアの充満度を、第２のパラメータとして算出する第２のパラメータ算出ステツプと、
上記第１のパラメータ及び上記第２のパラメータに基づいて上記符号化対象としているブロツクについての上記第１の量子化ステツプを算出する第１の量子化ステツプ算出ステツプと、
上記第１の量子化ステツプ算出ステツプで算出された上記第１の量子化ステツプを用いて上記デイジタル映像信号を量子化して量子化データを生成する量子化処理ステツプと、
上記量子化データを符号化する符号化ステツプと
を具えることを特徴とする映像信号符号化方法。
【請求項２】
上記ピクチヤ毎の割当て符号量は、上記デイジタル映像信号を固定の量子化ステツプに基づいて符号化することにより発生した発生符号量に基づいて上記ＧＯＰ毎の割当て符号量を算出し、当該ＧＯＰ毎の割当て符号量に基づいて決定される
ことを特徴とする請求項１に記載の映像信号符号化方法。
【請求項３】
上記符号化対象としているブロツクの各輝度ブロツクにおける画素値に基づいて当該ブロツクについてのアクテイビテイを算出し、当該アクテイビテイ及び上記符号化対象としているブロツクについての上記第１の量子化ステツプに基づいて当該ブロツクについての第２の量子化ステツプを算出する第２の量子化ステツプ算出ステツプを具え、
上記量子化処理ステツプは、上記第２の量子化ステツプ算出ステツプで算出された上記第２の量子化ステツプを用いて上記デイジタル映像信号を量子化して上記量子化データを生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の映像信号符号化方法。
【請求項４】
デイジタル映像信号を符号化する映像信号符号化方法において、
上記デイジタル映像信号を固定の量子化ステツプに基づいて符号化することにより得られる符号化対象のピクチヤを含む所定数のピクチヤの発生符号量に基づいて生成された、上記所定数のピクチヤの割当て符号量に基づいて、上記所定数のピクチヤにおけるピクチヤ当たりの平均符号化データ速度を算出する平均符号化データ速度算出ステツプと、
ピクチヤレートに対する上記平均符号化データ速度の割合いで表される第１のパラメータをＧＯＰ（Group of Pictures）毎に算出する第１のパラメータ算出ステツプと、
符号化対象としているＧＯＰより時間的に１つ前のＧＯＰにおいて、符号化順序で現在の符号化対象のピクチヤと同じ画像タイプの最後のピクチヤにおける最後のブロツクについての第１の量子化ステツプ及び符号化対象としているＧＯＰについての上記第１のパラメータに基づいて、各画像タイプ毎の各ピクチヤにおける各ブロツクについての量子化ステツプを算出する際に用いる仮想的なバツフアの充満度を第３のパラメータとして算出し、符号化対象のブロツクの一つ前のブロツクまでについての割当て符号量と発生符号量との差分を上記第３のパラメータに反映させた仮想的なバツフアの充満度を、第２のパラメータとして算出する第２のパラメータ算出ステツプと、
上記第１のパラメータ及び上記第２のパラメータに基づいて上記符号化対象としているブロツクについての上記第１の量子化ステツプを算出する第１の量子化ステツプ算出ステツプと、
上記第１の量子化ステツプ算出ステツプで算出された上記第１の量子化ステツプを用いて上記デイジタル映像信号を量子化して量子化データを生成する量子化処理ステツプと、
上記量子化データを符号化する符号化ステツプと
を具えることを特徴とする映像信号符号化方法。
【請求項５】
デイジタル映像信号を符号化する映像信号符号化方法において、
上記デイジタル映像信号を固定の量子化ステツプに基づいて符号化することによりＧＯＰ（Group of Pictures）又はピクチヤ毎の発生符号量を算出する発生符号量算出ステツプと、
上記発生符号量算出ステツプで算出された発生符号量に基づいて上記ＧＯＰ又は上記ピクチヤ毎の割当て符号量を算出する割当符号量算出ステツプと、
上記割当符号量算出ステツプで算出された割当て符号量に基づいて上記ＧＯＰにおける上記ピクチヤ当たりの平均符号化データ速度を算出する平均符号化データ速度算出ステツプと、
ピクチヤレートに対する上記平均符号化データ速度の割合いで表される第１のパラメータを上記ＧＯＰ毎に算出する第１のパラメータ算出ステツプと、
符号化対象としているＧＯＰより時間的に１つ前のＧＯＰにおいて、符号化順序で現在の符号化対象のピクチヤと同じ画像タイプの最後のピクチヤにおける最後のブロツクについての第１の量子化ステツプ及び符号化対象としているＧＯＰについての上記第１のパラメータに基づいて、各画像タイプ毎の各ピクチヤにおける各ブロツクについての量子化ステツプを算出する際に用いる仮想的なバツフアの充満度を第３のパラメータとして算出し、符号化対象のブロツクの一つ前のブロツクまでについての割当て符号量と発生符号量との差分を上記第３のパラメータに反映させた仮想的なバツフアの充満度を、第２のパラメータとして算出する第２のパラメータ算出ステツプと、
上記第１のパラメータ及び上記第２のパラメータに基づいて上記符号化対象としているブロツクについての上記第１の量子化ステツプを算出する第１の量子化ステツプ算出ステツプと、
上記第１の量子化ステツプ算出ステツプで算出された上記第１の量子化ステツプを用いて上記デイジタル映像信号を量子化して量子化データを生成する量子化処理ステツプと、
上記量子化データを符号化する符号化ステツプと
を具えることを特徴とする映像信号符号化方法。
【請求項６】
デイジタル映像信号を符号化する映像信号符号化方法において、
上記デイジタル映像信号を固定の量子化ステツプに基づいて符号化することにより符号化対象のピクチヤを含む所定数のピクチヤの発生符号量を算出する発生符号量算出ステツプと、
上記発生符号量算出ステツプで算出された発生符号量に基づいて上記所定数のピクチヤの割当て符号量を算出する割当符号量算出ステツプと、
上記割当符号量算出ステツプで算出された割当て符号量に基づいて上記所定数のピクチヤにおける上記ピクチヤ当たりの平均符号化データ速度を算出する平均符号化データ速度算出ステツプと、
ピクチヤレートに対する上記平均符号化データ速度の割合いで表される第１のパラメータをＧＯＰ（Group of Pictures）毎に算出する第１のパラメータ算出ステツプと、
符号化対象としているＧＯＰより時間的に１つ前のＧＯＰにおいて、符号化順序で現在の符号化対象のピクチヤと同じ画像タイプの最後のピクチヤにおける最後のブロツクについての第１の量子化ステツプ及び符号化対象としているＧＯＰについての上記第１のパラメータに基づいて、各画像タイプ毎の各ピクチヤにおける各ブロツクについての量子化ステツプを算出する際に用いる仮想的なバツフアの充満度を第３のパラメータとして算出し、符号化対象のブロツクの一つ前のブロツクまでについての割当て符号量と発生符号量との差分を上記第３のパラメータに反映させた仮想的なバツフアの充満度を、第２のパラメータとして算出する第２のパラメータ算出ステツプと、
上記第１のパラメータ及び上記第２のパラメータに基づいて上記符号化対象としているブロツクについての上記第１の量子化ステツプを算出する第１の量子化ステツプ算出ステツプと、
上記第１の量子化ステツプ算出ステツプで算出された上記第１の量子化ステツプを用いて上記デイジタル映像信号を量子化して量子化データを生成する量子化処理ステツプと、
上記量子化データを符号化する符号化ステツプと
を具えることを特徴とする映像信号符号化方法。
【請求項７】
デイジタル映像信号を符号化する映像信号符号化装置において、
上記デイジタル映像信号を固定の量子化ステツプに基づいて符号化することにより得られるＧＯＰ（Group of Pictures）又はピクチヤ毎の発生符号量に基づいて生成された、上記ＧＯＰ又は上記ピクチヤ毎の割当て符号量に基づいて、上記ＧＯＰにおける上記ピクチヤ当たりの平均符号化データ速度を算出する平均符号化データ速度算出手段と、
ピクチヤレートに対する上記平均符号化データ速度の割合いで表される第１のパラメータを上記ＧＯＰ毎に算出する第１のパラメータ算出手段と、
符号化対象としているＧＯＰより時間的に１つ前のＧＯＰにおいて、符号化順序で現在の符号化対象のピクチヤと同じ画像タイプの最後のピクチヤにおける最後のブロツクについての第１の量子化ステツプ及び符号化対象としているＧＯＰについての上記第１のパラメータに基づいて、各画像タイプ毎の各ピクチヤにおける各ブロツクについての量子化ステツプを算出する際に用いる仮想的なバツフアの充満度を第３のパラメータとして算出し、符号化対象のブロツクの一つ前のブロツクまでについての割当て符号量と発生符号量との差分を上記第３のパラメータに反映させた仮想的なバツフアの充満度を、第２のパラメータとして算出する第２のパラメータ算出手段と、
上記第１のパラメータ及び上記第２のパラメータに基づいて上記符号化対象としているブロツクについての上記第１の量子化ステツプを算出する第１の量子化ステツプ算出手段と、
上記第１の量子化ステツプ算出手段によつて算出された上記第１の量子化ステツプを用いて上記デイジタル映像信号を量子化して量子化データを生成する量子化手段と、
上記量子化データを符号化する符号化手段と
を具えることを特徴とする映像信号符号化装置。
【請求項８】
上記ピクチヤ毎の割当て符号量は、上記デイジタル映像信号を固定の量子化ステツプに基づいて符号化することにより発生した発生符号量に基づいて上記ＧＯＰ毎の割当て符号量を算出し、当該ＧＯＰ毎の割当て符号量に基づいて決定される
ことを特徴とする請求項７に記載の映像信号符号化装置。
【請求項９】
上記符号化対象としているブロツクの各輝度ブロツクにおける画素値に基づいて当該ブロツクについてのアクテイビテイを算出し、当該アクテイビテイ及び上記符号化対象としているブロツクについての上記第１の量子化ステツプに基づいて当該ブロツクについての第２の量子化ステツプを算出する第２の量子化ステツプ算出手段を具え、
上記量子化手段は、上記第２の量子化ステツプ算出手段で算出された上記第２の量子化ステツプを用いて上記デイジタル映像信号を量子化して上記量子化データを生成する
ことを特徴とする請求項７に記載の映像信号符号化装置。
【請求項１０】
デイジタル映像信号を符号化する映像信号符号化装置において、
上記デイジタル映像信号を固定の量子化ステツプに基づいて符号化することにより得られる符号化対象のピクチヤを含む所定数のピクチヤの発生符号量に基づいて生成された、上記所定数のピクチヤの割当て符号量に基づいて、上記所定数のピクチヤにおけるピクチヤ当たりの平均符号化データ速度を算出する平均符号化データ速度算出手段と、
ピクチヤレートに対する上記平均符号化データ速度の割合いで表される第１のパラメータをＧＯＰ（Group of Pictures）毎に算出する第１のパラメータ算出手段と、
符号化対象としているＧＯＰより時間的に１つ前のＧＯＰにおいて、符号化順序で現在の符号化対象のピクチヤと同じ画像タイプの最後のピクチヤにおける最後のブロツクについての第１の量子化ステツプ及び符号化対象としているＧＯＰについての上記第１のパラメータに基づいて、各画像タイプ毎の各ピクチヤにおける各ブロツクについての量子化ステツプを算出する際に用いる仮想的なバツフアの充満度を第３のパラメータとして算出し、符号化対象のブロツクの一つ前のブロツクまでについての割当て符号量と発生符号量との差分を上記第３のパラメータに反映させた仮想的なバツフアの充満度を、第２のパラメータとして算出する第２のパラメータ算出手段と、
上記第１のパラメータ及び上記第２のパラメータに基づいて上記符号化対象としているブロツクについての上記第１の量子化ステツプを算出する第１の量子化ステツプ算出手段と、
上記第１の量子化ステツプ算出手段によつて算出された上記第１の量子化ステツプを用いて上記デイジタル映像信号を量子化して量子化データを生成する量子化手段と、
上記量子化データを符号化する符号化手段と
を具えることを特徴とする映像信号符号化装置。
【請求項１１】
デイジタル映像信号を符号化する映像信号符号化装置において、
上記デイジタル映像信号を固定の量子化ステツプに基づいて符号化することによりＧＯＰ（Group of Pictures）又はピクチヤ毎の発生符号量を算出する発生符号量算出手段と、
上記発生符号量算出手段によつて算出された発生符号量に基づいて上記ＧＯＰ又は上記ピクチヤ毎の割当て符号量を算出する割当符号量算出手段と、
上記割当符号量算出手段によつて算出された割当て符号量に基づいて上記ＧＯＰにおける上記ピクチヤ当たりの平均符号化データ速度を算出する平均符号化データ速度算出手段と、
ピクチヤレートに対する上記平均符号化データ速度の割合いで表される第１のパラメータを上記ＧＯＰ毎に算出する第１のパラメータ算出手段と、
符号化対象としているＧＯＰより時間的に１つ前のＧＯＰにおいて、符号化順序で現在の符号化対象のピクチヤと同じ画像タイプの最後のピクチヤにおける最後のブロツクについての第１の量子化ステツプ及び符号化対象としているＧＯＰについての上記第１のパラメータに基づいて、各画像タイプ毎の各ピクチヤにおける各ブロツクについての量子化ステツプを算出する際に用いる仮想的なバツフアの充満度を第３のパラメータとして算出し、符号化対象のブロツクの一つ前のブロツクまでについての割当て符号量と発生符号量との差分を上記第３のパラメータに反映させた仮想的なバツフアの充満度を、第２のパラメータとして算出する第２のパラメータ算出手段と、
上記第１のパラメータ及び上記第２のパラメータに基づいて上記符号化対象としているブロツクについての上記第１の量子化ステツプを算出する第１の量子化ステツプ算出手段と、
上記第１の量子化ステツプ算出手段によつて算出された上記第１の量子化ステツプを用いて上記デイジタル映像信号を量子化して量子化データを生成する量子化手段と、
上記量子化データを符号化する符号化手段と
を具えることを特徴とする映像信号符号化装置。
【請求項１２】
デイジタル映像信号を符号化する映像信号符号化装置において、
上記デイジタル映像信号を固定の量子化ステツプに基づいて符号化することにより符号化対象のピクチヤを含む所定数のピクチヤの発生符号量を算出する発生符号量算出手段と、
上記発生符号量算出手段によつて算出された発生符号量に基づいて上記所定数のピクチヤの割当て符号量を算出する割当符号量算出手段と、
上記割当符号量算出手段によつて算出された割当て符号量に基づいて上記所定数のピクチヤにおける上記ピクチヤ当たりの平均符号化データ速度を算出する平均符号化データ速度算出手段と、
ピクチヤレートに対する上記平均符号化データ速度の割合いで表される第１のパラメータをＧＯＰ（Group of Pictures）毎に算出する第１のパラメータ算出手段と、
符号化対象としているＧＯＰより時間的に１つ前のＧＯＰにおいて、符号化順序で現在の符号化対象のピクチヤと同じ画像タイプの最後のピクチヤにおける最後のブロツクについての第１の量子化ステツプ及び符号化対象としているＧＯＰについての上記第１のパラメータに基づいて、各画像タイプ毎の各ピクチヤにおける各ブロツクについての量子化ステツプを算出する際に用いる仮想的なバツフアの充満度を第３のパラメータとして算出し、符号化対象のブロツクの一つ前のブロツクまでについての割当て符号量と発生符号量との差分を上記第３のパラメータに反映させた仮想的なバツフアの充満度を、第２のパラメータとして算出する第２のパラメータ算出手段と、
上記第１のパラメータ及び上記第２のパラメータに基づいて上記符号化対象としているブロツクについての上記第１の量子化ステツプを算出する第１の量子化ステツプ算出手段と、
上記第１の量子化ステツプ算出手段によつて算出された上記第１の量子化ステツプを用いて上記デイジタル映像信号を量子化して量子化データを生成する量子化手段と、
上記量子化データを符号化する符号化手段と
を具える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】
【目次】
以下の順序で本発明を説明する。
発明の属する技術分野
従来の技術
発明が解決しようとする課題
課題を解決するための手段
発明の実施の形態
（１）全体構成（図１）
（２−１）量子化制御部の構成（図２〜図４）
（２−２）実施例の動作及び効果
（３）第３実施例
発明の効果
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は映像信号符号化方法及び映像信号符号化装置に関し、特にデイジタル映像信号を所定の映像単位毎に可変レートで符号化する映像信号符号化方法及び映像信号符号化装置に適用し得る。
【０００３】
【従来の技術】
従来、映像信号をデイジタル化して所定の記録媒体に記録し又は伝送する場合、データ量が膨大となるためデータを符号化（圧縮）している。代表的な符号化方式として動き補償予測符号化が知られている。
この動き補償予測符号化は、映像信号の時間軸方向の相関を利用する方法であり、既に復号再生されている映像信号より現在の符号化対象の動き情報（動きベクトル）を推定し、復号されている映像信号を信号の動きに合わせて移動させ、この動きベクトルとその時の予測残差を伝送することにより、符号化に必要な情報量を圧縮する方法である。
【０００４】
この動き補償予測符号化の代表的なものとして、ＭＰＥＧ（Moving Picture Expert Group ）が知られている。このＭＰＥＧ方式は、１画像（１フレーム又は１フイールド）を16×16画素で構成されるマクロブロツクと呼ばれるブロツクに分割し、このブロツク単位で動き補償予測符号化を行う。
この動き補償予測符号化には、イントラ符号化及び非イントラ符号化の２つの方法がある。イントラ符号化は自らのマクロブロツクの情報だけを用いる符号化方法であり、非イントラ符号化は自らのマクロブロツクの情報と他の時刻に現れる画像より得た情報との双方の情報を用いる符号化方法である。
【０００５】
ＭＰＥＧ方式は、各フレームを３つの画像タイプ、すなわちＩピクチヤ（intra coded picture ）、Ｐピクチヤ（predictive coded picture）又はＢピクチヤ（bidirectionally predictive coded picture）のいずれかの画像タイプのピクチヤとして符号化する。
Ｉピクチヤの画像信号は、その１フレーム分の画像信号がそのまま符号化されて伝送される。Ｐピクチヤの画像信号は、当該Ｐピクチヤより時間的に過去にあるＩピクチヤ又はＰピクチヤの画像信号との差分が符号化されて伝送される。Ｂピクチヤは、時間的に過去にあるＰピクチヤ若しくはＩピクチヤ又は時間的に未来にあるＰピクチヤ若しくはＩピクチヤのいずれかのピクチヤとの差分が符号化されて伝送されるか、又は時間的に過去及び未来にあるＩピクチヤ又はＰピクチヤの双方のピクチヤとの差分が符号化されて伝送される。
【０００６】
このように映像信号符号化装置において符号化されたデータ（ビツトストリーム）は固定ビツトレートで出力され、所定の記録媒体に記録され又はデイジタル映像信号復号装置に伝送される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで映像信号には、動きが激しい絵柄であるために圧縮符号化に向かない画像と、圧縮符号化を非常に簡単に行うことができる静止画に近いような画像が含まれている。従つて映像信号を固定レートで符号化すると、複雑な絵柄の画質が大幅に劣化することになる。
【０００８】
そこで複雑な絵柄に割り当てる符号量を多くし、簡単な絵柄に割り当てる符号量を少なくすることより、平均のビツトレートが低くても映像信号全体として高画質を実現するようにした可変レート符号化方式と呼ばれる符号化方法が提案されている。この可変レート符号化方式は、読出し速度を自由に調整できるような記録媒体、例えばデイジタルビデオデイスク（Digital Video Disk、ＤＶＤ）で用いることかできる。
【０００９】
従つてこの可変レート符号化方式を用いる場合には、入力される映像信号の圧縮の難しさ（すなわち絵柄の複雑さや動きの激しさ）を予め把握しておかなければないならい。そこでこの可変レート符号化方式においては、まずデイジタル映像信号を固定の量子化ステツプ基づいて符号化することにより発生した発生符号量に基づいてＧＯＰ（Group of Pictures ）又はフレーム毎の割当て符号量を算出し、当該割当て符号量に応じてデイジタル映像信号を符号化するといういわゆる２パスエンコーデイングと呼ばれる方法を用いている。
【００１０】
ここで各フレーム毎の割当て符号量が決定すると、当該割当て符号量を満たすように量子化制御する必要がある。ここで量子化制御とは、符号化によつて発生する発生符号量を、ある時間幅においてみたときに所定のビツトレートになるように、量子化における量子化ステツプを制御することを言う。この量子化制御法としては、ＭＰＥＧ方式において規定されたテストモデル（Test Model）と呼ばれる量子化制御法が一般に使用されている。このテストモデルと呼ばれる量子化制御法は、発生符号量と割当て符号量（目標ビツト数）の差をフイードバツクするものである。
【００１１】
以下、このテストモデルにおける量子化制御アルゴリズムについて説明する。この量子化制御アルゴリズムは３つの大きなステツプによつて構成されている。
【００１２】
（１）量子化制御アルゴリズムの第１ステツプ
この第１ステツプにおいては、各画像タイプ毎の割当て符号量を算出するステツプであり、各フレームを符号化する前に、それぞれ次式
【数１】
0003937248.tif 000002
【数２】
0003937248.tif 000003
【数３】
0003937248.tif 000004
によつて定義されたＩピクチヤ、Ｐピクチヤ及びＢピクチヤの複雑さ指標ＸI 、ＸP 及びＸB を更新する。
【００１３】
ここでＳI 、ＳP 及びＳB は、それぞれＩピクチヤ、Ｐピクチヤ及びＢピクチヤでの発生符号量を表す。またＱIave、ＱPave及びＱBaveは、それぞれＩピクチヤ、Ｐピクチヤ及びＢピクチヤにおける平均的な量子化パラメータ、すなわち１フレーム中における全てのマクロブロツクの量子化ステツプの平均値（１〜31の範囲に正規化されている）を表す。
【００１４】
この複雑さ指標ＸI 、ＸP 及びＸB は、符号化した際の発生符号量が多いような画像対しては大きくなり、高い圧縮率が得られる画像に対しては小さくなる。従つてこれから符号化を行おうとしている画像タイプによつてどの程度符号量が必要であるかを、ある数値で規格化することにより相対的に見積もつたものである。
【００１５】
この複雑さ指標ＸI 、ＸP 及びＸB の初期値ＸI(init) 、ＸP(init) 及びＸB(init) は、それぞれ次式
【数４】
0003937248.tif 000005
【数５】
0003937248.tif 000006
【数６】
0003937248.tif 000007
によつて定義されている。
【００１６】
ＧＯＰ中の次のフレームに対する割当て符号量ＴI 、ＴP 及びＴB は、Ｉピクチヤ、Ｐピクチヤ及びＢピクチヤ毎にそれぞれ次式
【数７】
0003937248.tif 000008
【数８】
0003937248.tif 000009
【数９】
0003937248.tif 000010
によつて表される。
【００１７】
ここでＧＯＰとは、必ずＩピクチヤを含む何枚かのピクチヤをひとまとまりとした処理単位であり、ＧＯＰ内のフレームの枚数（すなわちＩピクチヤの間隔）をＮというパラメータで表し、Ｐピクチヤ又はＩピクチヤの間隔をＭというパラメータで表す。従つてＧＯＰはパラメータＮ及びＭによつて決定される。
【００１８】
（７）式〜（９）式において、ＫP 及びＫB は、量子化マトリクスに依存する恒常的な定数であり、それぞれＩピクチヤに対するＰピクチヤの量子化の際の粗さの程度、及びＩピクチヤに対するＢピクチヤの量子化の際の粗さの程度を表す。このテストモデルの場合、ＫP ＝ 1.0と定義されているので、ＰピクチヤはＩピクチヤと同じ粗さで量子化され、Ｂピクチヤについては、ＫB ＝ 1.4と定義されているので、ＢピクチヤはＩピクチヤの 1.4倍の粗さで量子化される。
【００１９】
またＮP 及びＮB は、それぞれ１ＧＯＰ中の符号化順序において、Ｐピクチヤ及びＢピクチヤの残りの枚数を表す。Ｒは、符号化対象としているＧＯＰに与えられた残りの符号量（ビツト数）であり、あるフレームを符号化した後においては、次式
【数１０】
0003937248.tif 000011
【数１１】
0003937248.tif 000012
【数１２】
0003937248.tif 000013
のいずれかとなる。
【００２０】
すなわち例えば（７）式を用いてＩピクチヤの割当て符号量ＴI を算出した後、Ｉピクチヤの後に続くピクチヤ、例えばＢピクチヤの割当て符号量ＴB を（９）式を用いて算出する際には、（９）式におけるＲは、Ｉピクチヤに使用された符号量ＳI を除いた値（すなわち（１０）式で計算されたＲ＝Ｒ−ＳI ）が用いられ、これにより１ＧＯＰに割り当てられた割当て符号量を一定に保持している。ここでＧＯＰ中の最初のピクチヤ、すなわち符号化順序で最初のピクチヤであるＩピクチヤの割当て符号量ＴI を算出する際のＲは、次式
【数１３】
0003937248.tif 000014
に設定されている。
【００２１】
従つてＩピクチヤの割当て符号量ＴI 、Ｐピクチヤの割当て符号量ＴP 及びＢピクチヤの割当て符号量ＴB は、ＧＯＰ中における残りの符号量Ｒを、当該ＧＯＰ中におけるＩピクチヤ、Ｐピクチヤ及びＢピクチヤの残りの枚数の自分の画像タイプに換算したもので除算することによつて得ることができる。すなわち（７）式〜（９）式は、ＧＯＰ中における符号化されていない全てのピクチヤが、これから符号化しようとするピクチヤと同じ画像タイプであるとみなしたとき、１フレーム当たりどの程度の符号量を割り当てることができるかの目安を与えることを表している。
【００２２】
（２）量子化制御アルゴリズムの第２ステツプ
この第２ステツプは、各フレームにおける各マクロブロツクを順次符号化しながら、仮の量子化ステツプ、すなわち後述するように、画像の複雑さや動きの激しさを考慮しない場合の量子化ステツプ（以下、これを参照量子化ステツプと呼ぶ）を第１の量子化ステツプとして算出するステツプであり、符号化対象としているフレームに対する割当て符号量ＴI 、ＴP 又はＴB と、符号化して実際に発生した発生符号量との差分をマクロブロツク毎にフイードバツクする。
【００２３】
従つて実際に符号化して発生した発生符号量が、当初想定していた割当て符号量より多い場合には、発生符号量を減らすために量子化ステツプは大きくなり、発生符号量が割当て符号量より少ない場合には、量子化ステツプは小さくなる。
【００２４】
まず符号化対象としているＩピクチヤ、Ｐピクチヤ又はＢピクチヤにおけるｉ番目のマクロブロツクｉを符号化する前に、Ｉピクチヤ、Ｐピクチヤ及びＢピクチヤ毎にそれぞれ用意された仮想的なバツフアの充満度ｄIi、ｄPi及びｄBiを、それぞれ次式
【数１４】
0003937248.tif 000015
【数１５】
0003937248.tif 000016
【数１６】
0003937248.tif 000017
を用いて算出する。
【００２５】
これら（１４）式〜（１６）式において、Ｂi-1 は、ｉ番目のマクロブロツクを含んで符号化対象としているフレームのそれまでの全てのマクロブロツクを実際に符号化して発生した発生符号量の合計を表し、MB＿cnt は、１フレーム内のマクロブロツク数を表す（以下、同様）。従つて（１４）式、（１５）式及び（１６）式において、ＴI ×（ｉ−１）／MB＿cnt 、ＴP ×（ｉ−１）／MB＿cnt 及びＴB ×（ｉ−１）／MB＿cnt は、それぞれＩピクチヤ、Ｐピクチヤ及びＢピクチヤにそれぞれ割り当てられた割当て符号量ＴI 、ＴP 及びＴB を、それぞれＩピクチヤ、Ｐピクチヤ及びＢピクチヤにおける各マクロブロツクに対して均等に割り当てたと想定したときの想定割当て符号量を表すことになる。
【００２６】
従つて（１４）式、（１５）式及び（１６）式は、ｉ番目のマクロブロツクを含んで符号化対象としているフレームのそれまでの全てのマクロブロツクを符号化して発生した発生符号量の合計と、符号化対象としているフレームの割当て符号量ＴI 、ＴP 又はＴB を符号化対象としているフレームの各マクロブロツクに均等に割り当てたと想定したときのｉ−１番目までの想定符号量の合計との差分をマクロブロツク毎に算出し、当該差分を、符号化対象としているフレームと同じ画像タイプの１つ前のフレームの最後のマクロブロツクについての参照量子化ステツプＱを算出する際に用いた仮想的なバツフアの充満度ｄＩ0 、ｄＰ0 又はｄＢ0 に加算することにより、符号化対象としているマクロブロツクｉについての参照量子化ステツプＱi を算出する際に用いる仮想的なバツフアの充満度ｄＩi 、ｄＰi 及びｄＢi として算出している。
【００２７】
ここで各画像タイプにおける最後のマクロブロツクについて算出した仮想的なバツフアの充満度ｄＩi 、ｄＰi 及びｄＢi は、次の同じ画像タイプのフレームにおける各マクロブロツクについての参照量子化ステツプＱを算出する際の初期値ｄＩ0 、ｄＰ0 及びｄＢ0 として使用される。
【００２８】
また最初のＧＯＰ中の最初のＩピクチヤ、Ｐピクチヤ及びＢピクチヤにおける最初のマクロブロツクについての参照量子化ステツプＱを算出する際に用いる仮想的なバツフアの充満度ｄＩi 、ｄＰi 及びｄＢi を算出するために必要となる仮想的なバツフアの充満度ｄＩ0 、ｄＰ0 及びｄＢ0 （すなわち初期値）は、それぞれ次式
【数１７】
0003937248.tif 000018
【数１８】
0003937248.tif 000019
【数１９】
0003937248.tif 000020
によつて定義されている。
【００２９】
続いてマクロブロツクｉの参照量子化ステツプＱi は、次式
【数２０】
0003937248.tif 000021
で与えられる。ここで＊は当該フレームの画像タイプのいずれかを表す（以下、同様）。またピクチヤレートに対するビツトレート（符号化データ速度）の割合いで表される第１のパラメータｒは、次式
【数２１】
0003937248.tif 000022
によつて定義されている。ここで（１７）式における第１のパラメータｒも（２０）式によつて表される。
【００３０】
かくして各画像タイプにおける各マクロブロツク毎の参照量子化ステツプＱが算出される。
【００３１】
（３）量子化制御アルゴリズムの第３ステツプ
上述の第２ステツプにおいて算出した参照量子化ステツプＱは、各マクロブロツクにおける画像の複雑さ（空間周波数の振幅の大きさ）や動きの激しさを考慮せずに算出した値であるため、この第３ステツプにおいては、各マクロブロツクにおける画像の複雑さや動きの激しさを考慮した各マクロブロツク毎の量子化ステツプMQUANTを第２の量子化ステツプとして算出するステツプである。すなわち量子化パラメータの平均値を、マクロブロツク毎のアクテイビテイ（ブロツク当たりのＡＣ成分のエネルギー（活性度））によつて変化させる。
【００３２】
マクロブロツクｉの空間的なアクテイビテイact i は、その輝度ブロツク（１マクロブロツク中に４個存在する）よりイントラ（intra ）画素値を用いて次式
【数２２】
0003937248.tif 000023
を用いて算出する。ここで varsblkは、マクロブロツクｉの４つの輝度ブロツク（サブブロツクsblk）におけるアクテイビテイを表し、各サブブロツクsblkにおけるアクテイビテイ varsblkは、次式
【数２３】
0003937248.tif 000024
によつて算出する。ここで各マクロブロツクは16×16画素から構成されているものとし、Ｐj は画素値を表す。
【００３３】
すなわち（２３）式は、４つの各サブブロツクsblkついて、サブブロツクsblkにおける各画素値Ｐj と、次式
【数２４】
0003937248.tif 000025
を用いて算出した当該サブブロツクsblkにおける各画素値Ｐj の平均値Ｐave との差分を２乗したものを、当該サブブロツクsblkにおける全ての画素（64個）について算出し、これら各画素毎に算出した演算結果（Ｐj −Ｐave ）2 の合計を当該サブブロツクsblkにおけるアクテイビテイ varsblkとして算出し、４つのサブブロツクsblkについてそれぞれ算出したアクテビテイ varsblkのうち、最小のアクテイビテイ varsblkをもつサブブロツクsblkのアクテイビイテイ varsblkをマクロブロツクｉについてのアクテイビテイ acti とすることを意味する。
【００３４】
このようにして算出したマクロブロツクｉのアクテイビテイ acti を正規化した係数を次式
【数２５】
0003937248.tif 000026
を用いて正規化する。すなわちアクテイビテイ acti を、平均的なアクテイビテイの値からの偏りによつて 0.5〜2.0 の範囲に正規化した係数 N＿ acti を算出する。
【００３５】
ここで avg＿act は、符号化対象としているフレームの１つ前のフレームにおける acti の平均値を表す。マクロブロツクｉについての最終的な量子化ステツプMQUANTi は、次式
【数２６】
0003937248.tif 000027
によつて得られる。
【００３６】
すなわち画像の複雑さや動きの激しさを考慮しないときの各マクロブロツクについての参照量子化ステツプＱi に、正規化した係数 N＿ acti を乗ずることにより、マクロブロツクｉについて画像の複雑さや動きの激しさを考慮した量子化ステツプMQUANTi を得ることかできる。最終的にMQUANTi は、１〜31の範囲の整数に制限される。
【００３７】
このようにして符号化対象としているフレームの符号化対象としているマクロブロツクｉについての量子化ステツプMQUANTi が決定されると、当該量子化ステツプMQUANTi を用いてマクロブロツクが量子化されて符号化され、このときに実際に発生した発生符号量が（１４）式、（１５）式又は（１６）式におけるＢi-1 に加算される。
【００３８】
以降、次のフレームに対して上述の第１〜第３のステツプを繰り返すことにより当該フレームについての全てのマクロブロツクについて量子化ステツプMQUANTi が順次決定し、デイジタル映像信号中のあるＧＯＰにおける全てのフレームについて全てのマクロブロツクに対する量子化ステツプMQUANTが決定すると、次のＧＯＰについて上述の第１〜第３のステツプが行われる。
【００３９】
ところが上述のようなテストモデルによる量子化制御法においては、ビツトレートとして固定レートを前提としているので、上述のような可変レート符号化方式に適用することができなかつた。すなわちビツトレートが固定であるということは、（２１）式において第１のパラメータｒが固定であることを意味し、従つて各ＧＯＰにおける第１のパラメータｒも一定となるので、テストモデルによる量子化制御法を絵柄の複雑さや動きの激しさに応じてビツトレートを可変にする可変レート符号化方式には適用できなかつた。
【００４０】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、可変レート符号化方式に対応し得る量子化制御を行うことのできる映像信号符号化方法及び映像信号符号化装置を提案しようとするものである。
【００４１】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、ＧＯＰ又はピクチヤ毎の割当て符号量に基づいて、ＧＯＰにおけるピクチヤ当たりの平均符号化データ速度を算出し、ピクチヤレートに対する平均符号化データ速度の割合いで表される第１のパラメータをＧＯＰ毎に算出し、符号化対象としているＧＯＰより時間的に１つ前のＧＯＰにおいて、符号化順序で現在の符号化対照のピクチヤと同じ画像タイプの最後のピクチヤにおける最後のブロツクについての第１の量子化ステツプ及び符号化対象としているＧＯＰについての第１のパラメータに基づいて、各画像タイプ毎の各ピクチヤにおける各ブロツクについての量子化ステツプを算出する際に用いる仮想的なバツフアの充満度を第３のパラメータとして算出し、符号化対象のブロツクの一つ前のブロツクまでについての割当て符号量と発生符号量との差分を第３のパラメータに反映させた仮想的なバツフアの充満度を、第２のパラメータとして算出し、第１のパラメータ及び第２のパラメータに基づいて符号化対象としているブロツクについての第１の量子化ステツプを算出するようにした。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。
【００４３】
（１）全体構成
図１において、１は全体として本発明を適用した映像信号符号化装置を示し、映像信号Ｓ１は画像符号化タイプ指定回路２に入力される。
画像符号化タイプ指定回路２は入力される映像信号Ｓ１の各フレームを第２の映像単位としてＩピクチヤ、Ｐピクチヤ又はＢピクチヤのうちのどの画像タイプのピクチヤとして処理するかを指定して画像符号化並替え回路３に送出する。この映像信号符号化装置１は、例えば15個のフレームを第１の映像単位としての１ＧＯＰとして処理の１単位とする。
【００４４】
画像符号化順序並替え回路３は指定された画像符号化タイプに従つて各フレームを符号化する順番に並び替えて画像信号Ｓ２としてスキヤンコンバータ４に送出すると共に、当該画像信号Ｓ２についての画像符号化タイプＳ３を予測モード決定回路５、動きベクトル検出回路６及び量子化制御回路７に送出する。また画像符号化並替え回路３は現在符号化されているフレームの動きベクトルを検出するために現在画像と、当該現在画像より時間的に過去にある画像（以下、これを過去参照画像と呼ぶ）及び又は現在画像より時間的に未来にある画像（以下、これを未来参照画像と呼ぶ）Ｓ４とを動きベクトル検出回路６に送出する。
【００４５】
スキヤンコンバータ４は、画像信号Ｓ２をフレーム毎にブロツクフオーマツトの信号に変換し、この１フレームの信号を16ラインを１単位としてＮ個のスライスに区分すると共に、各スライスを16×16の画素に対応する輝度信号によつて構成されるＭ個のマクロブロツクに分割し、当該各マクロブロツクを第３の映像単位（伝送単位）として量子化制御回路７及び演算回路８に送出する。
【００４６】
動きベクトル検出回路６は画像信号Ｓ２の各フレームに同期した画像符号化タイプＳ３に従つて各フレームの画像データをＩピクチヤ、Ｐピクチヤ又はＢピクツチヤとして処理する。すなわちＩピクチヤとして処理されるフレームの画像データは、動きベクトル検出回路６から、過去参照画像を格納する過去参照画像メモリ（図示せず）に格納され、Ｂピクチヤとして処理されるフレームの画像データは現在画像を格納する現在画像メモリ（図示せず）に格納され、Ｐピクチヤとして処理されるフレームの画像データは未来参照画像を格納する未来参照画像メモリ（図示せず）に格納される。
【００４７】
ここで次のタイミングにおいて、Ｂピクチヤ又はＰピクチヤとして処理すべきフレームが動きベクトル検出回路６に入力されたとき、これまでに未来参照画像メモリに格納されていた最初のＰピクチヤの画像データは過去参照画像メモリに格納される。また次のＢピクチヤの画像データは現在画像メモリに格納され、次のＰピクチヤの画像データは未来参照画像メモリに格納される。以降このような動作が順次繰り返される。
【００４８】
動きベクトル検出回路６は順方向予測における動きベクトル及びそのときの動きベクトル推定残差Ｓ５を予測モード決定回路５に送出する。ここで動きベクトル検出回路６は、Ｂピクチヤの場合には、逆方向予測における動きベクトルとそのときの動きベクトル推定残差とを送出する。
予測モード決定回路５はイントラモード、順方向予測モード、逆方向予測モード又は双方向予測モードのうちどの予測モードを選択するかを決定する。
【００４９】
ここでイントラモードは、符号化対象となるフレームの画像データをそのまま伝送データとして伝送する処理であり、順方向予測モードは、過去参照画像との予測残差と順方向動きベクトルとを伝送する処理である。また逆方向予測モードは、未来参照画像との予測残差と逆方向動きベクトルとを伝送する処理であり、双方向予測モードは、過去参照画像と未来参照画像の２つの予測画像の平均値との予測残差と順方向及び逆方向の２つの動きベクトルとを伝送する処理である。Ｂピクチヤの場合には、これら４種類の予測モードをマクロブロツク単位で切り換える。
【００５０】
予測モード決定回路５は画像符号化並替え回路３から送出される画像符号化タイプＳ３に基づいて、Ｉピクチヤの場合にはイントラモードを選択し、Ｐピクチヤの場合にはイントラモード又は順方向予測モードのいずれかの予測モードを選択し、Ｂピクチヤの場合には、イントラモード、順方向予測モード、逆方向予測モード又は双方向予測モードのうちいずれかの予測モードを選択し、選択した予測モードＳ６を演算回路８に送出する。
【００５１】
演算回路８はスキヤンコンバータ４より読み出されたマクロブロツクＳ７に対して、予測モードＳ６に基づいてイントラ、順方向予測、逆方向予測又は双方向予測の演算を行う。
演算回路８はマクロブロツクＳ７としてＩピクチヤとして処理すべき画像データが入力された場合、当該画像データをイントラ符号化してＤＣＴ（Discrete Cosine Transform 、離散コサイン変換）回路９に送出する。ＤＣＴ回路９はイントラ符号化された画像データをＤＣＴ係数に変換して量子化回路１０に送出する。
【００５２】
量子化回路１０は各ＤＣＴ係数を量子化制御回路７から指定された量子化ステツプで量子化して可変長符号化回路１１及び逆量子化回路１２に送出する。
可変長符号化回路１１は量子化された画像データ、予測モード決定回路５から送出される予測モードＳ６及び動きベクトル検出回路６から送出される動きベクトルＳ５を例えばハフマン符号などの可変長符号に変換し、バツフア１３を介して量子化制御回路７に送出すると共に外部に出力する。
【００５３】
逆量子化回路１２は量子化された画像データを量子化時における量子化ステツプに応じて逆量子化してＩＤＣＴ（逆ＤＣＴ）回路１４に送出する。ＩＤＣＴ回路１４は逆量子化回路１２からの出力を逆ＤＣＴ処理する。ＩＤＣＴ回路１４からの出力は演算器１５を介してフレームメモリ１６内の過去参照画像を格納する過去参照画像記憶部（図示せず）に格納される。
【００５４】
次に演算回路８にスキヤンコンバータ４からＰピクチヤとして処理すべき画像データが入力され、予測モード決定回路５から送出される予測モードＳ６がイントラモードの場合、当該画像データは上述のＩピクチヤの場合と同様にイントラ符号化されてＤＣＴ回路９、量子化回路１０、可変長符号化回路１１及びバツフア１３を介して量子化制御回路７に送出される共に外部に出力され、逆量子化回路１２、ＩＤＣＴ回路１４及び演算器１５を介してフレームメモリ１６内の未来参照画像を格納する未来参照画像記憶部（図示せず）に格納される。
【００５５】
予測モードＳ６が順方向予測モードの場合には、フレームメモリ１６の過去参照画像記憶部に格納されている画像データ（この場合Ｉピクチヤの画像データ）が読み出されて動き補償回路１７に送出される。
動き補償回路１７はこの画像データを動きベクトル検出回路６から送出される順方向動きベクトルＳ５に対応して動き補償する。
【００５６】
すなわち動き補償回路１７は、順方向予測モードの場合、フレームメモリ１６の過去参照画像記憶部の読出しアドレスを、動きベクトル検出回路６が現在出力しているマクロブロツクの位置に対応する位置から順方向動きベクトルＳ５に対応する分だけずらしてデータを読み出して予測参照画像を生成し、演算回路８及び演算器１５に送出する。
【００５７】
演算回路８はスキヤンコンバータ４から送出される参照画像のマクロブロツクのデータから、動き補償回路１７から送出された当該マクロブロツクに対応する予測参照画像の画像データを減算して予測残差としての差分データを得、この差分データをＤＣＴ回路９に送出する。この差分データはＤＣＴ回路９、量子化回路１０、可変長符号化回路１１及びバツフア１３を介して量子化制御回路７に送出されると共に外部に出力される。またこの差分データは逆量子化回路１２及びＩＤＣＴ回路１４によつて局所的に復号されて演算器１５に送出される。
【００５８】
演算器１５はＩＤＣＴ回路１４から送出される差分データに、動き補償回路１７から送出される予測参照画像の画像データを加算する。これにより局所的に復号したＰピクチヤの画像データが得られる。このＰピクチヤの画像データはフレームメモリ１６内の未来参照画像を格納する未来参照画像記憶部に格納される。
【００５９】
次に演算回路８にスキヤンコンバータ４からＢピクチヤとして処理すべきフレームの画像データが入力され、予測モード決定回路５から送出される予測モードＳ６がイントラモード又は順方向予測モードの場合、当該フレームの画像データは上述のＰピクチヤの場合と同様に処理される。これに対して予測モードＳ６が逆方向予測モードに設定された場合には、フレームメモリ１６の未来参照画像記憶部に格納されている画像データ（この場合Ｐピクチヤの画像データ）が読み出されて動き補償回路１７に送出される。
動き補償回路１７はこの画像データを動きベクトル検出回路６から送出される逆方向動きベクトルＳ５に対応して動き補償する。
【００６０】
すなわち動き補償回路１７は、逆方向予測モードの場合、フレームメモリ１６の未来参照画像記憶部の読出しアドレスを、動きベクトル検出回路６が現在出力しているマクロブロツクの位置に対応する位置から動きベクトルＳ５に対応する分だけずらしてデータを読み出して予測参照画像を生成し、演算回路８及び演算器１５に送出する。
【００６１】
演算回路８はスキヤンコンバータ４から送出される参照画像のマクロブロツクのデータから、動き補償回路１７から送出された当該マクロブロツクに対応する予測参照画像の画像データを減算して予測残差としての差分データを得、この差分データをＤＣＴ回路９に送出する。この差分データはＤＣＴ回路９、量子化回路１０、可変長符号化回路１１及びバツフア１３を介して量子化制御回路７に送出されると共に外部に送出される。またこの差分データは逆量子化回路１２及びＩＤＣＴ回路１４によつて局所的に復号されて演算器１５に送出される。
演算器１５はＩＤＣＴ回路１４から送出される差分データに、動き補償回路１７から送出される予測参照画像の画像データを加算する。これにより局所的に復号したＢピクチヤの画像データが得られる。
【００６２】
双方向予測モードの場合には、フレームメモリ１６の過去参照画像記憶部に格納されている画像データ（この場合Ｉピクチヤの画像データ）と、未来参照画像記憶部に格納されている画像データ（この場合Ｐピクチヤの画像データ）とが読み出されて動き補償回路１７に送出される。
動き補償回路１７はこの画像データを動きベクトル検出回路６から送出される順方向動きベクトル及び逆方向動きベクトルＳ５に対応して動き補償する。
【００６３】
すなわち動き補償回路１７は、双方向予測モードの場合、フレームメモリ１６の過去参照画像記憶部と未来参照画像記憶部の読出しアドレスを、動きベクトル検出回路６が現在出力しているマクロブロツクの位置に対応する位置から順方向動きベクトル及び逆方向動きベクトルＳ５に対応する分だけずらしてデータを読み出して予測参照画像を生成し、演算回路８及び演算器１５に送出する。
【００６４】
演算回路８はスキヤンコンバータ４から送出される参照画像のマクロブロツクのデータから、動き補償回路１７から送出された当該マクロブロツクに対応する予測参照画像の画像データの平均値を減算して予測残差としての差分データを得、この差分データをＤＣＴ回路９に送出する。この差分データはＤＣＴ回路９、量子化回路１０、可変長符号化回路１１及びバツフア１３を介して量子化制御回路７に送出されると共に外部に出力される。またこの差分データは逆量子化回路１２及びＩＤＣＴ回路１４によつて局所的に復号されて演算器１５に送出される。
【００６５】
演算器１５はＩＤＣＴ回路１４から送出される差分データに、動き補償回路１７から送出される予測参照画像の画像データを加算する。これにより局所的に復号したＢピクチヤの画像データが得られる。ここでＢピクチヤは他の画像の予測画像として使用されないので、フレームメモリ１６には格納されない。
【００６６】
（２−１）量子化制御部の構成
ここで映像信号符号化装置１における量子化制御部７の構成について説明する。図２に示すように、量子化制御部７は、以下に説明する量子化制御アルゴリズに応じたプログラムを記録媒体としてのＲＯＭ（Read Only Memory）７Ａに格納しており、ＣＰＵ７Ｂがこの量子化制御アルゴリズムに従つて量子化回路１０において各マクロブロツクを量子化する際に用いる量子化ステツプMQUANTを、ＲＡＭ（Random Access Memory）７Ｃをワークエリアとして用いて算出し、当該量子化ステツプMQUANTを量子化回路１０に送出する。
【００６７】
量子化制御部７における量子化制御アルゴリズムについて図３及び図４に示すフローチヤートを用いて説明する。
ここでこの映像信号符号化装置１は、符号化方法として可変レート符号化方式を採用しており、量子化制御アルゴリズムを開始する前に、まずデイジルタ映像信号Ｓ１を固定の量子化ステツプで符号化した際に発生した発生符号量に基づいて各フレーム毎の割当て符号量Ｔi を決定し、当該各フレーム毎の割当て符号量Ｔi を量子化制御部７のＲＡＭ７Ｃに格納しているものとする。
【００６８】
実際上、量子化制御部７は固定の量子化ステツプＱＳを量子化回路１０に送出する。量子化回路１０は、量子化制御部７によつて指定された量子化ステツプＱＳに基づいて、ＤＣＴ回路９から出力されるＤＣＴ係数を量子化して可変長符号化回路１１に送出する。可変長符号化回路１１は、量子化回路１０からの出力を可変長符号化して、当該符号化結果を量子化制御部７に送出する。量子化制御部７は、可変長符号化回路１１からの出力に基づいて、各フレーム毎に実際に発生した発生符号量を算出し、当該発生符号量に基づいて各フレーム毎の割当て符号量Ｔi を算出し、ＲＡＭ７Ｃに格納する。
【００６９】
ＣＰＵ７Ｂは、ステツプＳＰ１より量子化制御アルゴリズムを開始し、ステツプＳＰ２において、デイジタル映像信号Ｓ１における最初のＧＯＰ中において符号化順序で最初のＩピクチヤの最初のマクロブロツクについての量子化ステツプｑＩPREVの初期値を「10」に設定する。また最初のＧＯＰ中において符号化順序で最初のＰピクチヤの最初のマクロブロツクについての量子化ステツプｑＰPREVとして、Ｉピクチヤにおける最後のマクロブロツクについての参照量子化ステツプＱ（第１の量子化ステツプ）にｋP （ｋP ＝ 1.0）を乗じた値を設定し、最初のＧＯＰ中において符号化順序で最初のＢピクチヤの最初のマクロブロツクについての量子化ステツプｑＢPREVとして、Ｉピクチヤにおける最後のマクロブロツクについての参照量子化ステツプＱにｋB （ｋB ＝ 1.0）を乗じた値を設定する。ここでＫP ＝ 1.0、ＫB ＝ 1.4であり、上述したテストモデルの場合と同様にＩピクチヤに対する粗さの程度を表す。
【００７０】
ここで実際上、量子化制御は各ピクチヤ毎に符号化順に行われるので、ステツプＳＰ２において、最初のＧＯＰ中において符号化順序で最初のＰピクチヤ及びＢピクチヤにおけるそれぞれ最初のマクロブロツクについての量子化ステツプｑＢPREV及びｑＰPREVは、Ｉピクチヤに対する量子化制御が終了してから設定される。
【００７１】
またデイジルタ映像信号Ｓ１における最初のＧＯＰ以降のＧＯＰにおいて符号化順序で最初のＩピクチヤにおける最初のマクロブロツクについての量子化ステツプｑＩPREVとして、１つ前のＧＯＰにおける最後のＩピクチヤの最後のマクロブロツクについての参照量子化ステツプＱを用いる。従つて最初のＧＯＰ以降のＧＯＰにおいて符号化順序で最初のＰピクチヤ及びＢピクチヤにおける最初のマクロブロツクについての量子化ステツプｑＰPREV及びｑＩPREVとしては、符号化対象としているＧＯＰにおけるＩピクチヤの最後のマクロブロツクについての量子化ステツプｑＩPREVにそれぞれＫP 及びＫB を乗じたものが使用される。
【００７２】
続いてＣＰＵ７Ｂは、ステツプＳＰ３において、カウンタcurr＿GOP を最初のＧＯＰに設定した後、ステツプＳＰ４において、符号化対象としているＧＯＰcurr＿GOP に対応する各フレームの割当て符号量Ｔi をＲＡＭ７Ｃより順次読み出し、符号化対象としているＧＯＰcurr＿GOP における１フレーム当たりの平均ビツトレートcurr＿brを、平均符号化データ速度として、次式
【数２７】
0003937248.tif 000028
を用いて算出する。ここでこの映像信号符号化装置１は、可変レート符号化方式を採用しているので、ステツプＳＰ４において算出した平均ビツトレートCurr＿brはＧＯＰ毎に変化することになる。
【００７３】
平均ビツトレートCurr＿brの算出処理について図４に示すフローチヤートを用いて説明する。
ＣＰＵ７Ｂは、ステツプＳＰ２０より平均ビツトレートCurr＿brの算出処理を開始し、ステツプＳＰ２１において、フレーム数をカウントするカウンタのカウンタ値ｋを初期化すると共に、符号化対象としているＧＯＰcurr＿GOP 中における各フレームの割当て符号量Ｔi の累積値を演算する演算器の累計値sum を初期化した後、ステツプＳＰ２２において、符号化対象としているＧＯＰcurr＿GOP 中のｋ番目のフレームの割当て符号量Ｔk を演算器の累積値sum に足し込む。
【００７４】
続いてＣＰＵ７Ｂは、ステツプＳＰ２３において、カウンタのカウント値ｋと符号化対象としているＧＯＰcurr＿GOP 中のフレーム数Ｎとを比較し、カウンタのカウント値ｋとフレーム数Ｎとが一致していないと判断したときには、当該ＧＯＰcurr＿GOP 中の全てのフレームについての割当て符号量Ｔi が累積値sum に累積されていないと判断してステツプＳＰ２４に進み、カウンタのカウント値ｋをインクリメントしてステツプＳＰ２２に進む。
【００７５】
すなわちＣＰＵ７Ｂは、符号化対象としているＧＯＰcurr＿GOP 中の全てのフレームの割当て符号量Ｔi の累積値sum を得るまでステツプＳＰ２２からステツプＳＰ２４までの処理ループを実行する。ＣＰＵ７Ｂは、ステツプＳＰ２３において肯定結果を得ると、ステツプＳＰ２５に進んで、累積値sum 及びピクチヤレート Picture＿rateに基づいて、符号化対象としているＧＯＰcurr＿GOP における１フレーム当たりの平均ビツトレートCurr＿brを算出し、ステツプＳＰ２６において平均ビツトレートCurr＿brの算出処理を終了してメインルーチンのステツプＳＰ５に進む。
【００７６】
ＣＰＵ７Ｂは、ステツプＳＰ５において、平均ビツトレートCurr＿br及びピクチヤレート Picture＿rateに基づき、次式
【数２８】
0003937248.tif 000029
を用いて第１のパラメータｒを算出する。すなわちＣＰＵ７Ｂは、ピクチヤレート Picture＿rateに対する平均ビツトレートCurr＿br（平均符号化データ速度）の割合いで表される第１のパラメータｒを算出する。ここでステツプＳＰ４において算出した平均ビツトレートCurr＿brはＧＯＰ毎に変化するので、これに連動して第１のパラメータｒもＧＯＰ毎に変化することになる。
【００７７】
次いでＣＰＵ７Ｂは、ステツプＳＰ６において、符号化対象としているＧＯＰcurr＿GOP の１つ前のＧＯＰにおける各ピクチヤタイプの最後のフレームにおける最後のマクロブロツクの量子化ステツプｑＩPREV、ｑＰPREV又はｑＢPREV（すなわち後述する参照量子化ステツプＱ）と、ステツプＳＰ５において算出した第１のパラメータｒとに基づき、次式
【数２９】
0003937248.tif 000030
【数３０】
0003937248.tif 000031
【数３１】
0003937248.tif 000032
をそれぞれ用いて、符号化対象としているマクロブロツクｊについての参照量子化ステツプＱj を算出する際に用いる各ピクチヤタイプ毎の仮想的なバツフアの充満度ｄＩ0 、ｄＰ0 及びｄＢ0 を第３のパラメータとして算出する。
【００７８】
ここで従来のテストモデルは、第１のパラメータｒが固定であつた（すなわちビツトレートが固定であつた）ため学習効果を利用することができたが、本発明では、ビツトレートがＧＯＰ毎に変化するために第１のパラメータｒもＧＯＰ毎に変化するため、そのままでは学習効果を得ることができない。このため本発明においては、第１のパラメータｒの変化に伴つて仮想的なバツフアの充満度をＧＯＰ毎に計算する。
【００７９】
また最初のＧＯＰ中における符号化順序で最初のピクチヤとなるＩピクチヤの最初のマクロブロツクについての参照量子化ステツプＱを算出する際に用いるＩピクチヤ用の仮想的なバツフアの充満度ｄＩ0 を算出するために必要となる量子化ステツプｑＩPREV（ステツプＳＰ６）は、「10」となる。
【００８０】
次いでＣＰＵ７Ｂは、ステツプＳＰ７において、符号化対象としているフレームCurr＿frame を符号化対象としているＧＯＰcurr＿GOP 中の最初のフレームに設定した後、ステツプＳＰ８において、フレームカウンタｊを初期化する。続いてＣＰＵ７Ｂは、ステツプＳＰ９において、次式
【数３２】
0003937248.tif 000033
を用いて、符号化対象としているフレームCurr＿frame についての仮想的なバツフアの充満度ｄ＊j を第２のパラメータとして算出する。
【００８１】
ここでＣＰＵ７Ｂは、（３２）式におけるｄ＊0 として、各ピクチヤタイプに応じて、ステツプＳＰ６において算出した仮想的なバツフアの充満度ｄＩ0 、ｄＰ0 又はｄＢ0 を初期値として用いる。従つてステツプＳＰ６において算出した仮想的なバツフアの充満度ｄＩ0 、ｄＰ0 又はｄＢ0 は、第１のパラメータｒがＧＯＰ毎に変動すると共に、後述するように量子化ステツプｑＩPREV、ｑＰPREV及びｑＢPREVもＧＯＰ毎に変動するので、仮想的なバツフアの充満度ｄ＊0 （すなわち第３のパラメータｄＩ0 、ｄＰ0 及びｄＢ0 ）はＧＯＰ毎に更新されることになる。
【００８２】
ここでＢj-1 は符号化対象としているフレームCurr＿frame における最初のマクロブロツクから（ｊ−１）番目のマクロブロツクまでに実際に発生した発生符号量の合計を表し、Ｔcurr＿frame は符号化対象としているフレームCurr＿frame の割当て符号量Ｔを表す。従つてｄ＊j は、符号化対象としているフレームのｊ番目のマクロブロツクについての参照量子化ステツプＱj を算出する際に用いる仮想的なバツフアの充満度を表している。さらにMB＿cnt は、符号化対象としているフレームにおけるマクロブロツク数を表す。
【００８３】
すなわちＣＰＵ７Ｂは、ステツプＳＰ６において算出した各ピクチヤタイプ毎の第３のパラメータとしての仮想的なバツフアの充満度ｄ＊0 （すなわちｄＩ0 、ｄＰ0 又はｄＢ0 ）を初期値として、当該第３のパラメータに、（ｊ−１）番目のマクロブロツクまでに実際に発生した発生符号量Ｂi-1 と、符号化対象としているフレームCurr＿frame の割当て符号量Ｔcurr＿frame を符号化対象としているフレームCurr＿frame の各マクロブロツクに均等に割り当てたと想定したときのｊ−１番目までの想定割当て符号量の合計（（ｊ−１）×Ｔcurr＿frame ／ＭＢ＿ｃｎｔ）との差分（マクロブロツク毎の差分）を反映させたものを、符号化対象としているマクロブロツクｊについての参照量子化ステツプＱj を算出する際に用いる仮想的なバツフアの充満度ｄ＊j （ｄＩj 、ｄＰj 又はｄＢj ）を第２のパラメータとして算出する。これにより、ステツプＳＰ５において算出した第１のパラメータｒが、符号化対象としているＧＯＰCurr＿GOP において変化しないように、第２のパラメータとしての仮想的なバツフアの充満度ｄ＊j を制御するようになされている。
【００８４】
次いでＣＰＵ７Ｂは、ステツプＳＰ１０において、第１のパラメータｒ及び第２のパラメータとしての仮想的なバツフアの容量ｄ＊j に基づき、次式
【数３３】
0003937248.tif 000034
を用いて、符号化対象としているマクロブロツクｊの参照量子化ステツプＱj を算出した後、ステツプＳＰ１１において、ステツプＳＰ６における量子化ステツプｑ＊prev（ｑＩprev、ｑＰprev又はｑＢprev）を当該参照量子化ステツプＱj に更新する。
【００８５】
従つて符号化対象としているＧＯＰ中の全てのフレームについて全てのマクロブロツクについて参照量子化ステツプＱを算出すると、当該ＧＯＰ中における各ピクチヤタイプの最後のピクチヤにおける最後のマクロブロツクについての参照量子化ステツプＱが、次のＧＯＰ中における各ピクチヤタイプの最初のマクロブロツクについての量子化ステツプｑＩprev、ｑＰprev及びｑＢprev（ステツプＳＰ６）として使用され、これにより次のＧＯＰにおいて、各ピクチヤタイプ毎に各マクロブロツクについての参照量子化ステツプＱを算出する際に用いる第２のパラメータとしての仮想的なバツフアの充満度ｄ＊j を算出する際に用いる第３のパラメータとしての仮想的なバツフアの充満度ｄＩ0 、ｄＰ0 及びｄＢ0 （初期値）が更新される。かくして各ＧＯＰ毎に第１のパラメータｒが変化しても参照量子化ステツプＱの連続性を保持することができるようになされている。
【００８６】
続いてＣＰＵ７Ｂは、ステツプＳＰ１２において、上述したテストモデルにおける第３のステツプと同様の処理を行うことにより、マクロブロツクｊについての量子化ステツプMQUANTj を第２の量子化ステツプとして算出する。すなわちＣＰＵ７Ｂは、まずマクロブロツクｊを４つのサブブロツク（輝度ブロツク）sblkに分割した後、４つの各サブブロツクsblkについて、サブブロツクsblkにおける各画素値Ｐm と、次式
【数３４】
0003937248.tif 000035
を用いて算出した当該サブブロツクsblkにおける各画素値Ｐm の平均値Ｐave との差分を２乗したものを、当該サブブロツクsblkにおける全ての画素（64個）について算出し、これら各画素毎に算出した演算結果（Ｐm −Ｐave ）2 の合計を当該サブブロツクsblkにおけるアクテイビテイ varsblkとして次式
【数３５】
0003937248.tif 000036
を用いて算出し、次式
【数３６】
0003937248.tif 000037
を用いて、４つのサブブロツクsblkのうち、最小のアクテイビテイ varsblkをもつサブブロツクsblkのアクテイビテイ varsblkをマクロブロツクｊについてのアクテイビテイ actj として算出する。
【００８７】
次いでＣＰＵ７Ｂは、マクロブロツクｊについてのアクテイビテイ actj を次式
【数３７】
0003937248.tif 000038
を用いて正規化した後、正規化した係数 N＿ actj と、ステツプＳＰ１１で算出した参照量子化ステツプＱj とに基づき、次式
【数３８】
0003937248.tif 000039
を用いて、マクロブロツクｊについての最終的な量子化ステツプMQUANTj を算出する。
【００８８】
続いてＣＰＵ７Ｂは、ステツプＳＰ１３において、符号化対象としているマクロブロツクｊが符号化対象としているフレームCurr＿frame における最後のマクロブロツクか否かを判定し、否定結果を得たときには、ステツプＳＰ１４に進んで、フレームカウンタｊをインクリメントとし、ステツプＳＰ９からステツプＳＰ１２までの処理を実行する。すなわちＣＰＵ７Ｂは、ステツプＳＰ１３において肯定結果を得るまで、すなわち符号化対象としているフレームCurr＿frame の全てのマクロブロツクについて量子化ステツプMQUANTを算出するまで、ステツプＳＰ９からステツプＳＰ１４までの処理ループを実行する。
【００８９】
ＣＰＵ７Ｂは、ステツプＳＰ１３において肯定結果を得ると、ステツプＳＰ１５に進んで、符号化対象としているフレームCurr＿frame が符号化対象としているＧＯＰCurr＿GOP における最後のフレームであるか否かを判定し、否定結果を得たときには、ステツプＳＰ１６に進んで処理対象を次のフレームに設定し、ステツプＳＰ８からステツプＳＰ１３までの処理を実行する。すなわちＣＰＵ７Ｂは、ステツプＳＰ１５において肯定結果を得るまで、すなわち符号化対象としているＧＯＰCurr＿GOP 中の全てのフレームにおける全てのマクロブロツクについて量子化ステツプMQUANTを算出するまで、ステツプＳＰ８からステツプＳＰ１６までの処理ループを実行する。
【００９０】
ＣＰＵ７Ｂは、ステツプＳＰ１５において肯定結果を得ると、ステツプＳＰ１７に進んで、符号化対象としているＧＯＰCurr＿GOP がデイジルタ映像信号Ｓ１における最後のＧＯＰであるか否かを判定し、否定結果を得たときには、ステツプＳＰ１８に進んで処理対象を次のＧＯＰに設定し、ステツプＳＰ４からステツプＳＰ１７までの処理を実行する。すなわちＣＰＵ７Ｂは、ステツプＳＰ１７において肯定結果を得るまで、すなわち符号化対象としているデイジルタ映像信号Ｓ１における全てのＧＯＰ中において、全てのフレームにおける全てのマクロブロツクについて量子化ステツプMQUANTを算出するまで、ステツプＳＰ４からステツプＳＰ１８までの処理ループを実行する。
ＣＰＵ７Ｂは、ステツプＳＰ１７において肯定結果を得ると、ステツプＳＰ１９において量子化制御アルゴリズムを終了する。
【００９１】
量子化制御部７は上述の量子化制御アルゴリズムに従つて各マクロブロツク毎に算出した量子化ステツプMQUANTを量子化回路１１に送出し、量子化回路１１は、ＤＣＴ回路９から出力されるＤＣＴ係数を量子化制御部７によつて指定された量子化ステツプMQUANTに基づいて量子化する。
かくしてこの映像信号符号化装置１は、可変レート符号化方式においても量子化制御し得るようになされている。
【００９２】
（２−２）実施例の動作及び効果
以上の構成において、この映像信号符号化装置１は、ＧＯＰ毎にＧＯＰにおける１フレーム当たりの平均符号化データ速度curr＿brを算出し、当該平均符号化データ速度curr＿brを用いてＧＯＰ毎に第１のパラメータｒを算出するので、第１のパラメータｒを各ＧＯＰにおける符号化データ速度curr＿brに応じて変化させることができる。
【００９３】
またこの映像信号符号化装置１は、ＧＯＰ中における各ピクチヤタイプ毎の各フレームについての量子化ステツプＱを算出する際に用いる第３のパラメータとしての仮想的なバツフアの充満度ｄＩo 、ｄＰo 及びｄＢo を、それぞれ符号化対象としているＧＯＰより１つ前のＧＯＰにおいて、符号化順序で各ピクチヤタイプの最後のフレームにおける最後のマクロブロツクについての参照量子化ステツプＱを用いて更新したので、ＧＯＰ毎に第１のパラメータｒが変化しても各ＧＯＰ間における参照量子化ステツプＱの連続性を維持することができる。
【００９４】
以上の構成によれば、ＧＯＰ毎にＧＯＰにおける１フレーム当たりの平均符号化データ速度curr＿brを算出し、当該平均符号化データ速度curr＿brを用いてＧＯＰ毎に第１のパラメータｒを算出し、符号化対象としているＧＯＰより１つ前のＧＯＰにおいて、符号化順序で各ピクチヤタイプの最後のフレームにおける最後のマクロブロツクについての参照量子化ステツプＱ及び符号化対象としているＧＯＰについて算出した第１のパラメータｒに基づいて、各ピクチヤタイプ毎の各フレームにおける各マクロブロツクについての量子化ステツプＱを算出する際に用いる仮想的なバツフアの充満度ｄＩo 、ｄＰo 及びｄＢo を第３のパラメータとして算出し、当該仮想的なバツフアの充満度ｄＩo 、ｄＰo 及びｄＢo に、符号化対象としているマクロブロツクｊの１つ前のマクロブロツクまでに実際に発生した発生符号量の合計と、符号化対象としているマクロブロツクｊの１つ前のマクロブロツクまでの想定割当て符号量の合計との差分を反映させたものをそれぞれのピクチヤタイプ毎に第２のパラメータとしての仮想的なバツフアの充満度ｄＩj 、ｄＰj 及びｄＢj として算出し、当該仮想的なバツフアの充満度ｄＩj 、ｄＰj 又はｄＢj 及び符号化対象としているＧＯＰについて算出した第１のパラメータｒに基づいて、各ピクチヤタイプの各フレームにおける各マクロブロツクについての参照量子化ステツプＱを算出し、当該各参照量子化ステツプＱについて画像の複雑さや動きの激しさを考慮した量子化ステツプMQUANTを算出したことにより、第１のパラメータｒを各ＧＯＰにおける平均符号化データ速度curr＿brに応じて変化させることができると共に、ＧＯＰ毎に第１のパラメータｒが変化しても各ＧＯＰ間における参照量子化ステツプＱの連続性を維持することができる。
かくして可変レート符号化方式に対応し得る量子化制御を行うことのできる映像信号符号化方法及び映像信号符号化装置を実現し得る。また図３に示すような量子化アルゴリズムをプログラムとして記録媒体（ＲＯＭ７Ａ）に記録することにより、可変レート符号化方式に対応し得る量子化制御を行うことのできる映像信号符号化装置を実現することができる。
【００９５】
（３）第３実施例
なお上述の実施例においては、デイジタル映像信号Ｓ１を固定の量子化ステツプに基づいて符号化して発生した発生符号量に基づいて各フレーム毎の割当て符号量Ｔi を決定し、当該各フレーム毎の割当て符号量Ｔi を量子化制御部７のＲＡＭ７Ｃに格納した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、デイジタル映像信号Ｓ１を固定の量子化ステツプで符号化して発生した発生符号量に基づいて各ＧＯＰ毎の割当て符号量を決定し、当該各ＧＯＰ毎の割当て符号量を量子化制御部７のＲＡＭ７Ｃに格納しておくようにしてもよい。この場合、上述のタイムモデルにおける第１ステツプにおけるＲ（ＧＯＰに与えられた残りの符号量）をＧＯＰ毎に変えて、この第１ステツプと同様の処理で各フレームに対して割当て符号量を割り当てた後、本発明の量子化制御アルゴリズムを適用する。
【００９６】
また上述の実施例においては、デイジタル映像信号Ｓ１を固定の量子化ステツプに基づいて符号化して発生した発生符号量に基づいて決定した各フレーム毎の割当て符号量Ｔi を予め量子化制御部７のＲＡＭ７Ｃに格納しておいた場合について述べたが、本発明はこれに限らず、デイジタル映像信号Ｓ１を固定の量子化ステツプで符号化して発生した発生符号量に基づいて各フレーム毎の割当て符号量Ｔi を決定するステツプを、図３に示す量子化アルゴリズムの最初の処理ステツプとしてプログラムしてもよい。
【００９７】
さらに上述の実施例においては、ＧＯＰを第１の映像単位として平均符号化データ速度を算出した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図５に示すように、符号化対象としているフレームを含んで１つずつフレームをスライドさせていくようにして平均ビツトレートを算出するようにしてもよい。この場合、符号化対象としているフレームを含んで所定数分スライドさせていくようにしてもよい。またＧＯＰよりも大きな映像単位、例えば２ＧＯＰ単位で平均ビツトレートを算出したり、ＧＯＰより小さな単位で平均ビツトレートを算出するようにしてもよい。この図５においては、Ｎ＝６の場合の例である。
【００９８】
さらに上述の実施例においては、映像信号符号化装置１において、デイジタル映像信号Ｓ１を固定の量子化ステツプで符号化した際に発生した発生符号量に基づいて各フレーム毎の割当て符号量Ｔi を決定し、当該各フレーム毎の割当て符号量Ｔi を量子化制御部７のＲＡＭ７Ｃに格納した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、別の映像信号符号化装置を用いて各フレーム毎の割当て符号量を算出し、当該各フレーム毎の割当て符号量を量子化制御部７に送出してＲＡＭ７Ｃに格納させるようにしてもよい。
【００９９】
さらに上述の実施例においては、図３に示した量子化制御アルゴリズムをプログラムとして有するＲＯＭ７Ａを用いて実現した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図３に示した量子化制御アルゴリズムをハードウエアとして実現するようにしてもよい。
【０１００】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、ＧＯＰ又はピクチヤ毎の割当て符号量に基づいて、ＧＯＰにおけるピクチヤ当たりの平均符号化データ速度を算出し、ピクチヤレートに対する平均符号化データ速度の割合いで表される第１のパラメータをＧＯＰ毎に算出し、符号化対象としているＧＯＰより時間的に１つ前のＧＯＰにおいて、符号化順序で現在の符号化対照のピクチヤと同じ画像タイプの最後のピクチヤにおける最後のブロツクについての第１の量子化ステツプ及び符号化対象としているＧＯＰについての第１のパラメータに基づいて、各画像タイプ毎の各ピクチヤにおける各ブロツクについての量子化ステツプを算出する際に用いる仮想的なバツフアの充満度を第３のパラメータとして算出し、符号化対象のブロツクの一つ前のブロツクまでについての割当て符号量と発生符号量との差分を第３のパラメータに反映させた仮想的なバツフアの充満度を、第２のパラメータとして算出し、第１のパラメータ及び第２のパラメータに基づいて符号化対象としているブロツクについての第１の量子化ステツプを算出することにより、第１のパラメータを各ＧＯＰにおける平均符号化データ速度に応じて変化させることができる。かくして可変レート符号化方式に対応し得る量子化制御を行うことのできる映像信号符号化方法及び映像信号符号化装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した映像信号符号化装置の全体構成を示すブロツク図である。
【図２】量子化制御部の構成を示すブロツク図である。
【図３】量子化制御部における量子化アルゴリズムの説明に供するフローチヤートである。
【図４】平均ビツトレートの算出処理の処理手順の説明に供するフローチヤートである。
【図５】他の実施例による平均ビツトレートの算出方法の説明に供する略線図である。
【符号の説明】
１……映像信号符号化装置、２……画像符号化タイプ指定回路、３……画像符号化順序並替え回路、４……スキヤンコンバータ、５……予測モード決定回路、６……動きベクトル検出回路、７……量子化制御回路、７Ａ……ＲＯＭ、７Ｂ……ＣＰＵ、７Ｃ……ＲＡＭ、８……演算回路、９……ＤＣＴ回路、１０……量子化回路、１１……可変長符号化回路、１２……逆量子化回路、１３……バツフア、１４……ＩＤＣＴ回路、１５……演算器、１６……フレームメモリ、１７……動き補償回路。
【図１】
0003937248.tif 000040
【図２】
0003937248.tif 000041
【図３】
0003937248.tif 000042
【図４】
0003937248.tif 000043
【図５】
0003937248.tif 000044