(57)【要約】【課題】符号化対象画像から簡単な計算により、従来より精度が高い符号量推定を行うことが可能な符号量推定方法を提供する。【解決手段】映像の画面内符号化において発生符号量を推定する方法であって、画面内の第１の座標の輝度と、該座標から左方向に所定の量だけずれた第２の座標の輝度との差分絶対値を横方向輝度差として算出するステップと、第１の座標の輝度と、該座標から上方向に所定の量だけずれた第３の座標の輝度との差分絶対値を縦方向輝度差として算出するステップと、横方向輝度差と縦方向輝度差のうち大きな方を選択してＭＡＸ値とするステップと、横方向輝度差と縦方向輝度差のうち小さな方を選択してＭＩＮ値とするステップと、ＭＡＸ値と、ＭＩＮ値とを予め定められた比率による内分値を求めて画面全体で画素平均値を算出するステップと、量子化パラメータ毎に定まる比例定数を画素平均値に乗算した値を推定符号量とするステップとを有する。【選択図】図１
2016208392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像の画面内符号化において発生符号量を推定する符号量推定装置が行う符号量推定方法であって、
画面内の第１の座標の輝度と、該座標から左方向に所定の量だけずれた第２の座標の輝度との差分絶対値を横方向輝度差として算出する横方向輝度差算出ステップと、
前記第１の座標の輝度と、該座標から上方向に所定の量だけずれた第３の座標の輝度との差分絶対値を縦方向輝度差として算出する縦方向輝度差算出ステップと、
前記横方向輝度差と前記縦方向輝度差のうち大きな方を選択してＭＡＸ値とするＭＡＸ値選択ステップと、
前記横方向輝度差と前記縦方向輝度差のうち小さな方を選択してＭＩＮ値とするＭＩＮ値選択ステップと、
前記ＭＡＸ値と、前記ＭＩＮ値とを予め定められた比率による内分値を求めて画面全体で画素平均値を算出するＧｒａｄ算出ステップと、
量子化パラメータ毎に定まる比例定数を前記画素平均値に乗算した値を推定符号量とする推定符号量算出ステップと
を有する符号量推定方法。
【請求項２】
前記Ｇｒａｄ算出ステップでは、αを０≦α＜０．５なる正の実数として、前記内分値をα×前記ＭＡＸ値＋（１−α）×前記ＭＩＮ値として算出する請求項１に記載の符号量推定方法。
【請求項３】
映像の画面内符号化において発生符号量を推定する符号量推定装置が行う符号量推定方法であって、
画面内の第１の座標の輝度と、該座標から左方向に所定の量だけずれた第２の座標の輝度との差分絶対値を横方向輝度差として算出する横方向輝度差算出ステップと、
前記第１の座標の輝度と、該座標から上方向に所定の量だけずれた第３の座標の輝度との差分絶対値を縦方向輝度差として算出する縦方向輝度差算出ステップと、
前記横方向輝度差と前記縦方向輝度差のうち小さな方を選択してＭＩＮ値とするＭＩＮ値選択ステップと、
前記ＭＩＮ値を画面内の全画素について総和を計算する総和計算ステップと、
量子化パラメータ毎に定まる比例定数を前記総和に乗算した値を推定符号量とする推定符号量算出ステップと
を有する符号量推定方法。
【請求項４】
前記横方向輝度差算出ステップにおける所定の量は、整数ａを法とする剰余に１を加えた数であり、
前記縦方向輝度差算出ステップにおける所定の量は、整数ａを法とする剰余に１を加えた数である請求項１から３のいずれか１項に記載の符号量推定方法。
【請求項５】
映像の画面内符号化において発生符号量を推定する符号量推定装置であって、
画面内の第１の座標の輝度と、該座標から左方向に所定の量だけずれた第２の座標の輝度との差分絶対値を横方向輝度差として算出する横方向輝度差算出部と、
前記第１の座標の輝度と、該座標から上方向に所定の量だけずれた第３の座標の輝度との差分絶対値を縦方向輝度差として算出する縦方向輝度差算出部と、
前記横方向輝度差と前記縦方向輝度差のうち大きな方を選択してＭＡＸ値とするＭＡＸ値選択部と、
前記横方向輝度差と前記縦方向輝度差のうち小さな方を選択してＭＩＮ値とするＭＩＮ値選択部と、
前記ＭＡＸ値と、前記ＭＩＮ値とを予め定められた比率による内分値を求めて画面全体で画素平均値を算出するＧｒａｄ算出部と、
量子化パラメータ毎に定まる比例定数を前記画素平均値に乗算した値を推定符号量とする推定符号量算出部と
を備える符号量推定装置。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項に記載の符号量推定方法をコンピュータに実行させるための符号量推定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像符号化の発生符号量を推定する符号量推定方法、符号量推定装置及び符号量推定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｈ．２６４やＨＥＶＣなど多くの映像符号化標準規格では、ＤＣＴ（離散コサイン変換）係数を量子化する際の量子化パラメータＱＰを調整することで、発生符号量の調整が行われる。通常、量子化パラメータＱＰを大きくすると画質が低下する代わりに符号量が小さくなり、量子化パラメータＱＰを小さくするとその逆となる。
【０００３】
映像を符号化する際には、目標とするファイルサイズや、ネットワーク伝送時の帯域制約などから、各ピクチャの符号量を制御する必要がある。そのため一般的な映像符号化器（エンコーダ）には、符号量制御あるいはレート制御と呼ばれる機構が組み込まれており、各ピクチャの量子化パラメータＱＰを調整することで間接的に発生符号量の制御を行っている。但し、同じ量子化パラメータＱＰを与えても、符号化対象となるピクチャによって発生する符号量が異なる。そのため、あるピクチャに対してある量子化パラメータＱＰを与えた時に、どの位の符号量が発生するかを予測する仕組みが必要となる。
【０００４】
中でもＩピクチャは、最初に符号化されるピクチャであるため後続のピクチャに与える影響が大きく、精度の高い発生符号量推定が望まれる。またＩピクチャはフレーム内予測（Ｉｎｔｒａ予測）しか使えないため発生符号量がＰピクチャやＢピクチャに比べて多いことから、推定誤差の影響も他ピクチャより大きい。
【０００５】
Ｈ．２６４のＩｎｔｒａ予測は、周辺の復号画素から予測信号を生成し、その差分信号を符号化することで従来のＭＰＥＧ−２などと比べて符号化効率を高めている。一例として、４×４画素単位で予測を行うＩｎｔｒａ４ｘ４予測に関する予測信号の概要を図８に示す。図中の白丸で示した画素が符号化対象となる被予測画素、グレーの画素が予測信号の生成に用いられる隣接画素である。予測モードは全部で９種類（予測モード０〜８）あり、隣接画素を矢印で示した方向に並べる（あるいは補間する）形で予測信号を生成する。符号化時には、この９モードの中から予測信号を１つ選択し、その予測残差信号と、選択した予測モード番号を符号化する。
【０００６】
非特許文献１では、Ｈ．２６４のＩピクチャにおける量子化パラメータＱＰと発生符号量の関係性を（式１）から求めている。
【数１】
2016208392.tif 000003
ここで、Ｍはピクチャの縦幅、Ｎは横幅、Ｉｉ，ｊは座標（ｉ，ｊ）における輝度値である。このＧｒａｄは符号化対象ピクチャから一意に求めることができる。
【０００７】
ある量子化パラメータＱＰに対して、このＧｒａｄとＨ．２６４のＩピクチャ符号量は任意のピクチャに関してほぼ比例の関係がある。そのため、この比例係数を各量子化パラメータＱＰについて予め実験などで求めておけば、あるピクチャに関するＨ．２６４のＩピクチャの符号量推定値は以下の式で求められる。
符号量推定値＝ｋ（ＱＰ）×Ｇｒａｄ  …（式２）
ここでｋ（ＱＰ）は予め実験などから算出した各量子化パラメータＱＰにおける比例定数である。
【０００８】
例えば、ある量子化パラメータＱＰにおいて、様々なピクチャをＨ．２６４のＩピクチャとして符号化し、その時のＧｒａｄの値を横軸、発生符号量を縦軸に取るとおおよそ比例の関係となるため、最小二乗法などを用いて原点を通る近似直線を引き、その時の傾きが当該量子化パラメータＱＰにおけるｋ（ＱＰ）となる。この測定を各量子化パラメータＱＰに対して行うことで、任意の量子化パラメータＱＰにおける比例定数ｋ（ＱＰ）を求めることができる。
【０００９】
以上のようなｋ（ＱＰ）を使って、（式２）を用いることで、Ｉピクチャの符号量推定値を比較的簡単に求めることができる。
【００１０】
次に、図９、図１０を参照して、従来技術による符号量算出処理について説明する。図９は、従来技術による符号量算出を行う装置の構成を示すブロック図である。
【００１１】
図９の装置構成では、計算制御部１、座標カウンタ２、横方向隣接座標計算器３、縦方向隣接座標計算器４、画像メモリ５、２つの減算器６、７、２つの絶対値計算器（ＡＢＳ）８、９、加算器１０、総和算出部１１、比例定数ｋ保存部１２、乗算器１３から構成されている。また、図９において、符号Ａは、Ｇｒａｄ算出部である。
【００１２】
計算制御部１は、符号化対象ピクチャの入力を検知したら総和算出部１１に対してリセット命令の制御信号を送ると共に、座標カウンタ２に開始指示を出す。また、計算制御部１は、座標カウンタ２から終了信号を受けると、総和算出部１１に対して計算終了命令の制御信号を出す。
【００１３】
座標カウンタ２は、計算制御部１の開始指示の制御信号を受けると、外部から入力する符号化対象ピクチャの左上画素から右下画素までの座標（ｉ，ｊ）を順に生成し、画像メモリ５、横方向隣接座標計算器３、縦方向隣接座標計算器４に送る。右下の座標まで全て送り終わったら、座標カウンタ２は、計算制御部１に終了信号を送る。
【００１４】
横方向隣接座標計算器３は、座標カウンタ２から送られた座標値のひとつ右の隣接座標（ｉ＋１，ｊ）を算出して画像メモリ５に送る。縦方向隣接座標計算器４は、座標カウンタ２から送られた座標値のひとつ下の隣接座標（ｉ，ｊ＋１）を算出して画像メモリ５に送る。
【００１５】
画像メモリ５は、符号化対象ピクチャを保存し、座標カウンタ２、横方向隣接座標計算器３、縦方向隣接座標計算器４から送られる座標値に従い、各座標に相当する輝度値を出力する。２つの減算器６、７は、入力された輝度値の差分をそれぞれ計算し絶対値計算器（ＡＢＳ）８、９に送る。
【００１６】
２つの絶対値計算器（ＡＢＳ）８、９は、減算器６、７から送られた差分値の絶対値を計算して出力する。加算器１０は、入力値の和を計算して総和算出部１１に送る。
【００１７】
総和算出部１１は、計算制御部１からリセット命令を受けると、内部の保持値を０で初期化する。また、総和算出部１１は、加算器１０から数値が入力される度に、内部の保持値にその入力値を加算する。また、総和算出部１１は、計算制御部１から計算終了命令の制御信号を受けると、保持値を乗算器１３に出力する。
【００１８】
比例定数ｋ保存部１２は、各量子化パラメータＱＰに対応する比例定数ｋ（ＱＰ）を保持しておき、外部から量子化パラメータＱＰが入力されたらそれに対応する比例定数を乗算器１３に出力する。乗算器１３は、入力された値の積を求めて結果を出力する。
【００１９】
次に、図１０を参照して、図９に示す装置の動作を説明する。図１０は、図９に示す装置において、ある符号化対象ピクチャをある量子化パラメータＱＰで符号化する場合の符号量推定値を求める処理動作を示すフローチャートである。処理を開始すると、総和算出部１１は、まず変数Ｇｒａｄを０で初期化する（ステップＳ１）。そして、座標カウンタ２は、画面内の全画素（ｉ，ｊ）について反復処理するために、ｊを０からＮまでカウントアップしながら以下の処理を反復する（ステップＳ２）。また、座標カウンタ２は、ｉを０からＭまでカウントアップしながら以下の処理を反復する（ステップＳ３）。
【００２０】
各画素の処理では、減算器６、７、ＡＢＳ８、９、加算器１０及び総和算出部１１によって横方向に関する輝度の差分絶対値｜Ｉｉ，ｊ−Ｉｉ＋１，ｊ｜と縦方向に関する輝度の差分絶対値｜Ｉｉ，ｊ−Ｉｉ，ｊ＋１｜を求め、その和をＧｒａｄに加算して総和を求める（ステップＳ４）。そして、２つの反復処理が終了した後、乗算器１３は、対象量子化パラメータＱＰに関する比例定数ｋ（ＱＰ）をＧｒａｄに掛け、画面の面積（Ｍ×Ｎ）で除する（１／（Ｍ＋Ｎ）を乗ずる）こと（ステップＳ５）で、当該ピクチャに関する対象量子化パラメータＱＰの符号量推定値を求める。
【００２１】
次に、従来技術によるｋ（ＱＰ）算出処理を行う装置構成を説明する。図１１は、従来技術によるｋ（ＱＰ）算出処理を行う装置構成を示すブロック図である。ｋ（ＱＰ）算出処理を行う装置は、映像保存部２１、全体制御部２２、係数算出制御部２３、ＱＰ値生成部２４、Ｈ．２６４Ｉｎｔｒａ符号化器２５、Ｇｒａｄ算出部Ａ、測定結果保存部２６、近似直線算出部２７、乗算器２８、結果保存部２９、スイッチ３０から構成される。
【００２２】
図１１に示すＧｒａｄ算出部Ａは図９に示すＧｒａｄ算出部Ａに相当する。また、映像保存部２１は外部から入力するテスト映像を保存し、係数算出制御部２３から制御信号を受ける度に、保存した映像を先頭から１ピクチャずつ順にＨ．２６４Ｉｎｔｒａ符号化器２５とＧｒａｄ算出部Ａに送る。また同時にその映像サイズ（Ｍ×Ｎ）を乗算器２８に送る。そして、映像保存部２１は、全てのピクチャを送出し終わったら終了信号を係数算出制御部２３に送る。
【００２３】
全体制御部２２は、処理が開始すると係数算出制御部２３に処理開始命令を意味する制御信号を送ると共に、ＱＰ値生成部に制御信号としてＱＰ値生成命令を送る。以降、全体制御部２２は、係数算出制御部２３から終了信号を受け取る度にＱＰ値生成部２４に制御信号としてＱＰ値生成命令を送り、ＱＰ値生成部２４から終了信号を受け取ると、スイッチ３０に切り替え命令の切り替え信号を出して結果保存部２９に保存されている結果を出力させる。
【００２４】
係数算出制御部２３は、全体制御部２２から処理開始命令を受け取る度に、映像保存部２１に対して１ピクチャ目から順に映像を出力する命令を送ると共に、測定結果保存部２６に対してリセット信号を送る。また、係数算出制御部２３は、映像保存部２１から終了信号を受け取ると、近似直線算出部に対して計算を開始させる開始信号を送る。
【００２５】
ＱＰ値生成部２４は、ＱＰ値を生成してＨ．２６４Ｉｎｔｒａ符号化器２５と結果保存部２９に送る。そして、ＱＰ値生成部２４は、全体制御部２２から最初のＱＰ値生成命令の制御信号を受け取るとＱＰ値として０を生成・出力し、以降ＱＰ値生成命令を受け取る度にＱＰ値を１、２と１つずつインクリメントさせていき、ＱＰ値が５１に達したら終了信号を全体制御部２２に送る。
【００２６】
Ｈ．２６４Ｉｎｔｒａ符号化器２５は映像保存部２１から送られる１ピクチャ分の映像をＨ．２６４のＩピクチャとして符号化し、その発生符号量を測定結果保存部２６に送る。測定結果保存部２６は、Ｈ．２６４Ｉｎｔｒａ符号化器２５から送られる発生符号量と、Ｇｒａｄ算出部Ａから送られるＧｒａｄの値を１つの組として保存し、全ての組を近似直線算出部２７に送る。また、測定結果保存部２６は、係数算出制御部２３からリセット信号を受け取ると、保持した組を全て初期化する。
【００２７】
近似直線算出部２７は、測定結果保存部２６に保存された発生符号量とＧｒａｄの組について原点を通る近似直線の傾きｐを最小二乗法により算出し、乗算器２８へ送る。乗算器２８では、近似直線算出部２７から送られる傾きｐと映像保存部２１から送られる映像の面積Ｍ×Ｎの積を求め、結果保存部２９に送る。
【００２８】
結果保存部２９では、乗算器２８から送られる数値とＱＰ値生成部２４から送られる量子化パラメータＱＰを１つの組ｋ（ＱＰ）として保存する。スイッチ３０は、処理開始時点ではＯＦＦになっており、全体制御部２２から切り替え信号を受けるとＯＮに切り替わり、結果保存部に保存されたｋ（ＱＰ）の組を出力する。
【００２９】
次に、図１１に示す装置が比例定数ｋ（ＱＰ）を算出する処理動作を説明する。図１２は、図１１に示す装置が比例定数ｋ（ＱＰ）を算出する処理動作を示すフローチャートである。処理が開始されると、以下の処理（ステップＳ１２〜Ｓ１６）を量子化パラメータＱＰが０から５１まで反復する（ステップＳ１１）。まず、入力映像の全ピクチャについて以下２つの処理を行う（ステップＳ１２）。１つ目はＨ．２６４Ｉｎｔｒａ符号化器２５が対象ピクチャをＨ．２６４のＩピクチャとして符号化し、発生符号量を計測して出力する（ステップＳ１３）。２つ目はＧｒａｄ算出部Ａが当該ピクチャのＧｒａｄを計算して出力する（ステップＳ１４）。具体的な計算法は図１０の破線の中の処理となる。
【００３０】
これら２つの値を組として全ピクチャに対する組を求めたら、近似直線算出部２７は、横軸をＧｒａｄ、縦軸をＨ．２６４  Ｉピクチャの発生符号量として全組をプロットし、この分布に対して原点を通る近似直線の傾きｐを算出する（ステップＳ１５）。この近似直線は最小二乗法などを用いればよい。このようにして求めたｐに対して、乗算器２８は、入力映像の面積Ｍ×Ｎを掛けた値を当該量子化パラメータＱＰに対する比例定数ｋ（ＱＰ）とする（ステップＳ１６）。このような処理を行うことで全量子化パラメータＱＰに対する比例定数ｋ（ＱＰ）が決定できる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００３１】
【非特許文献１】"A Novel Intra-Rate Estimation Method for H.264 Rate Control" (ISCAS2006)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
前述の通り、Ｈ．２６４のＩｎｔｒａ予測では（式１）、（式２）から比較的簡単に符号量の推定を行うことができる。しかしながら、単純に隣接画素の差分絶対値和から算出する方法のため、Ｉｎｔｒａ予測の効果が反映されておらず、ピクチャによって推定精度が低下することがある。特に、Ｈ．２６４の次の世代の符号化規格ＨＥＶＣに適用した場合、シーンによっては推定精度が有意に低下してしまうという問題がある。
【００３３】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、符号化対象画像から簡単な計算により、従来よりも精度が高い符号量推定を行うことが可能となる符号量推定方法、符号量推定装置及び符号量推定プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
本発明の一態様は、映像の画面内符号化において発生符号量を推定する符号量推定装置が行う符号量推定方法であって、画面内の第１の座標の輝度と、該座標から左方向に所定の量だけずれた第２の座標の輝度との差分絶対値を横方向輝度差として算出する横方向輝度差算出ステップと、前記第１の座標の輝度と、該座標から上方向に所定の量だけずれた第３の座標の輝度との差分絶対値を縦方向輝度差として算出する縦方向輝度差算出ステップと、前記横方向輝度差と前記縦方向輝度差のうち大きな方を選択してＭＡＸ値とするＭＡＸ値選択ステップと、前記横方向輝度差と前記縦方向輝度差のうち小さな方を選択してＭＩＮ値とするＭＩＮ値選択ステップと、前記ＭＡＸ値と、前記ＭＩＮ値とを予め定められた比率による内分値を求めて画面全体で画素平均値を算出するＧｒａｄ算出ステップと、量子化パラメータ毎に定まる比例定数を前記画素平均値に乗算した値を推定符号量とする推定符号量算出ステップとを有する符号量推定方法である。
【００３５】
本発明の一態様は、前記符号量推定方法であって、前記Ｇｒａｄ算出ステップでは、αを０≦α＜０．５なる正の実数として、前記内分値をα×前記ＭＡＸ値＋（１−α）×前記ＭＩＮ値として算出する。
【００３６】
本発明の一態様は、映像の画面内符号化において発生符号量を推定する符号量推定装置が行う符号量推定方法であって、画面内の第１の座標の輝度と、該座標から左方向に所定の量だけずれた第２の座標の輝度との差分絶対値を横方向輝度差として算出する横方向輝度差算出ステップと、前記第１の座標の輝度と、該座標から上方向に所定の量だけずれた第３の座標の輝度との差分絶対値を縦方向輝度差として算出する縦方向輝度差算出ステップと、前記横方向輝度差と前記縦方向輝度差のうち小さな方を選択してＭＩＮ値とするＭＩＮ値選択ステップと、前記ＭＩＮ値を画面内の全画素について総和を計算する総和計算ステップと、量子化パラメータ毎に定まる比例定数を前記総和に乗算した値を推定符号量とする推定符号量算出ステップとを有する符号量推定方法である。
【００３７】
本発明の一態様は、前記符号量推定方法であって、前記横方向輝度差算出ステップにおける所定の量は、整数ａを法とする剰余に１を加えた数であり、前記縦方向輝度差算出ステップにおける所定の量は、整数ａを法とする剰余に１を加えた数である。
【００３８】
本発明の一態様は、映像の画面内符号化において発生符号量を推定する符号量推定装置であって、画面内の第１の座標の輝度と、該座標から左方向に所定の量だけずれた第２の座標の輝度との差分絶対値を横方向輝度差として算出する横方向輝度差算出部と、前記第１の座標の輝度と、該座標から上方向に所定の量だけずれた第３の座標の輝度との差分絶対値を縦方向輝度差として算出する縦方向輝度差算出部と、前記横方向輝度差と前記縦方向輝度差のうち大きな方を選択してＭＡＸ値とするＭＡＸ値選択部と、前記横方向輝度差と前記縦方向輝度差のうち小さな方を選択してＭＩＮ値とするＭＩＮ値選択部と、前記ＭＡＸ値と、前記ＭＩＮ値とを予め定められた比率による内分値を求めて画面全体で画素平均値を算出するＧｒａｄ算出部と、量子化パラメータ毎に定まる比例定数を前記画素平均値に乗算した値を推定符号量とする推定符号量算出部とを備える符号量推定装置である。
【００３９】
本発明の一態様は、前記符号量推定方法をコンピュータに実行させるための符号量推定プログラムである。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、符号化対象画像から簡単な計算により、従来よりも精度が高い符号量推定を行うことが可能になるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態による符号量推定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す符号量推定装置が、ある符号化対象ピクチャをある量子化パラメータＱＰで符号化する場合の符号量推定値を求める処理動作を示すフローチャートである。
【図３】図１に示す比例定数ｋ’保存部２０の構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示す比例定数ｋ’保存部２０が予め算出しておく比例定数ｋ’（ＱＰ）を算出する処理動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態による符号量推定装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示す符号量推定装置が、ある符号化対象ピクチャをある量子化パラメータＱＰで符号化する場合の符号量推定値を求める処理動作を示すフローチャートである。
【図７】横方向輝度差と縦方向輝度差を示す模式図である。
【図８】４×４画素単位で予測を行うＩｎｔｒａ４ｘ４予測に関する予測信号の概要を示す説明図である。
【図９】従来技術による符号量算出を行う装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】図９に示す装置において、ある符号化対象ピクチャをある量子化パラメータＱＰで符号化する場合の符号量推定値を求める処理動作を示すフローチャートである。
【図１１】従来技術によるｋ（ＱＰ）算出処理を行う装置構成を示すブロック図である。
【図１２】図１１に示す装置が比例定数ｋ（ＱＰ）を算出する処理動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による符号量推定方法、符号量推定装置及び符号量推定プログラムを説明する。始めに本発明の動作原理について説明する。本発明ではかかる問題を解決するため、原画の特徴からＩピクチャの発生符号量を推定する方法において、各座標（ｉ，ｊ）における輝度と、そこから左方向に整数ａを法とする剰余に１を加えた数だけずれた座標における輝度との差分絶対値を横方向輝度差として算出する手段と、同じく各座標（ｉ，ｊ）における輝度と、そこから上方向に整数ａを法とする剰余に１を加えた数だけずれた座標における輝度との差分絶対値を縦方向輝度差として算出する手段と、前記横方向輝度差と前記縦方向輝度差のうち大きな方を選択するＭＡＸ値計算手段と、同じく前記横方向輝度差と前記縦方向輝度差のうち小さな方を選択するＭＩＮ値計算手段をもち、前記ＭＡＸ値計算手段によって求められた輝度差のＭＡＸ値と、前記ＭＩＮ値計算手段によって求められた輝度差のＭＩＮ値を予め定められた比率による内分値を求めて画面全体で画素平均値を取り、予め実験などから定めた量子化パラメータＱＰ毎の比例定数を掛けることで推定符号量を求める。
【００４３】
これを式で表すと、以下のようになる。
横方向輝度差Ｄｉｆｆ＿Ｈ（ｉ，ｊ）＝｜Ｉｉ，ｊ−Ｉｉ−（ｉ  ｍｏｄ  ａ）−１，ｊ｜
縦方向輝度差Ｄｉｆｆ＿Ｖ（ｉ，ｊ）＝｜Ｉｉ，ｊ−Ｉｉ，ｊ−（ｊ  ｍｏｄ  ａ）−１｜
輝度差のＭＡＸ値Ｄｍａｘ（ｉ，ｊ）＝ＭＡＸ［Ｄｉｆｆ＿Ｈ（ｉ，ｊ），Ｄｉｆｆ＿Ｖ（ｉ，ｊ）］
輝度差のＭＩＮ値  Ｄｍｉｎ（ｉ，ｊ）＝ＭＩＮ［Ｄｉｆｆ＿Ｈ（ｉ，ｊ），Ｄｉｆｆ＿Ｖ（ｉ，ｊ）］
内分値Ｐ（ｉ，ｊ）＝α×Ｄｍａｘ（ｉ，ｊ）＋（１−α）×Ｄｍｉｎ（ｉ，ｊ）
【数２】
2016208392.tif 000004
【００４４】
ここで、ａは６４以下の正の整数、ｉ  ｍｏｄ  ａは、ａを法とするｉの剰余、ＭＡＸ［ａ，ｂ］はａとｂのうち小さくない方を返す関数、ＭＩＮ［ａ，ｂ］はａとｂのうち大きくない方を返す関数、αは予め定められた正の実数で、０≦α＜０．５である。
【００４５】
なお、ａは符号化対象ピクチャを分割するサイズを考慮して２のべき乗とするのが好ましい。
【００４６】
このようにして求められた新Ｇｒａｄに関して、各量子化パラメータＱＰに対する比例係数ｋ’（ＱＰ）を予め実験で算出しておくことで、Ｉピクチャの符号量予測値は
符号量＝ｋ’（ＱＰ）×新Ｇｒａｄ
によって求めることができる。
【００４７】
＜第１実施形態＞
次に、図１を参照して、前述した動作原理に基づく第１実施形態による符号量推定装置の構成を説明する。図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、図９に示す従来の装置と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。この図に示す装置が従来の装置と異なる点は、左方向隣接座標計算器１４、上方向隣接座標計算器１５、ＭＡＸ計算器（ＭＡＸ）１６、ＭＩＮ計算器（ＭＩＮ）１７、２つの乗算器１８、１９、比例定数ｋ’保存部２０を新たに設けた点である。図１において、符号Ｂは、新Ｇｒａｄ算出部である。
【００４８】
左方向隣接座標計算器１４は、座標カウンタ２から送られた座標（ｉ，ｊ）に対して、そこから左方向に整数ａを法とする剰余に１を加えた数だけずれた座標（ｉ−（ｉ  ｍｏｄ  ａ）−１，ｊ）を算出し、画像メモリ５に送る。同様に上方向隣接座標計算器１５は、座標カウンタ２から送られた座標（ｉ，ｊ）に対して、そこから上方向に整数ａを法とする剰余に１を加えた数だけずれた座標（ｉ，ｊ−（ｊ  ｍｏｄ  ａ）−１）を算出し、画像メモリ５に送る。
【００４９】
画像メモリ５は図９に示す画像メモリ５と同等の機能を有するが、入力された３座標が図９と異なるため、出力される輝度値もそれぞれ（ｉ，ｊ）、（ｉ−（ｉ  ｍｏｄ  a）−１，ｊ）、（ｉ，ｊ−（ｊ  ｍｏｄ  ａ）−１）に対応したものとなる。
【００５０】
ＭＡＸ計算器１６は、２つの絶対値計算器８、９から送られた値のうち、小さくない方を選択して乗算器１８に送る。乗算器１８はαを掛けた後、加算器１０に送る。またＭＩＮ計算器１７は、２つの絶対値計算器８、９から送られた値のうち、大きくない方を選択して乗算器１９に送る。乗算器１９は、（１−α）を掛けた後、加算器１０に送る。
【００５１】
比例定数ｋ’保存部２０は、生成された比例定数ｋ’（ＱＰ）が保存されており、入力される量子化パラメータＱＰに対応する比例定数を乗算器１３に送る。
【００５２】
次に、図２を参照して、図１に示す符号量推定装置の処理動作を説明する。図２は、図１に示す符号量推定装置が、ある符号化対象ピクチャをある量子化パラメータＱＰで符号化する場合の符号量推定値を求める処理動作を示すフローチャートである。処理を開始すると、総和算出部１１は、まず変数Ｇｒａｄを０で初期化する（ステップＳ２１）。
【００５３】
座標カウンタ２は、画面内の全画素（ｉ，ｊ）について反復処理するために、ｊを０からＮまでカウントアップしながら以下の処理を反復する（ステップＳ２２）。また、座標カウンタ２は、ｉを０からＭまでカウントアップしながら以下の処理を反復する（ステップＳ２３）。各画素の処理では、まず減算器６とＡＢＳ８によって｜Ｉｉ，ｊ−Ｉｉ−（ｉ  ｍｏｄ  a）−１，ｊ｜を求め、これを横方向に関する輝度の差分絶対値Ｄｉｆｆ＿Ｈ（ｉ，ｊ）に代入する（ステップＳ２４）。また、減算器７とＡＢＳ９によって｜Ｉｉ，ｊ−Ｉｉ，ｊ−（ｊ  ｍｏｄ  a）−１｜を求め、これを縦方向に関する輝度の差分絶対値Ｄｉｆｆ＿Ｖ（ｉ，ｊ）に代入する（ステップＳ２５）。
【００５４】
次に、ＭＡＸ１６、ＭＩＮ１７によって、ＡＢＳ８、９の２つの出力のうち、小さくない方の値であるＤｍａｘ（ｉ，ｊ）（ステップＳ２６）と、大きくない方の値であるＤｍｉｎ（ｉ，ｊ）を求める（ステップＳ２７）。そして、乗算器１８は、ＭＡＸ１６の出力にαを乗算する。また、乗算器１９は、ＭＩＮ１７の出力に（１−α）を乗算する。加算器１０は、ＭＡＸ１６とＭＩＮ１７の出力の両者をα：（１−α）に内分した点α×Ｄｍａｘ（ｉ，ｊ）＋（１−α）×Ｄｍｉｎ（ｉ，ｊ）を求める。総和算出部１１は、Ｇｒａｄに加算し、画面内の全画素に関するこの値の総和を求める（ステップＳ２８）。
【００５５】
次に、乗算器１３は、予め求めておいた対象量子化パラメータＱＰに関する比例定数ｋ’（ＱＰ）を総和算出部１１の出力（Ｇｒａｄ）に掛け、画面の面積（Ｍ×Ｎ）で除する（１／（Ｍ＋Ｎ）を乗ずる）ことで、当該ピクチャに関する対象量子化パラメータＱＰの符号量推定値を求める（ステップＳ２９）。
【００５６】
次に、図３を参照して、図１に示す比例定数ｋ’保存部２０の構成を説明する。図３は、図１に示す比例定数ｋ’保存部２０の構成を示すブロック図である。この図において、図１１に示す従来の装置と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。この図に示す装置が従来の装置と異なる点は、Ｈ．２６４  Ｉｎｔｒａ符号化器２５に代えてＨＥＶＣ  Ｉｎｔｒａ符号化器３１が設けられている点と、Ｇｒａｄ算出部Ａが図１に示す新Ｇｒａｄ算出部Ｂに置き換えられている点である。ＨＥＶＣ  Ｉｎｔｒａ符号化器３１は、映像保存部２１から送られる１ピクチャ分の映像をＨＥＶＣ  Ｉピクチャとして符号化し、その発生符号量を測定結果保存部２６に送る。
【００５７】
次に、図４を参照して、図３に示す比例定数ｋ’保存部２０の処理動作を説明する。図４は、図３に示す比例定数ｋ’保存部２０が予め算出しておく比例定数ｋ’（ＱＰ）を算出する処理動作を示すフローチャートである。処理が開始されると、以下の処理（ステップＳ３２〜Ｓ３６）を量子化パラメータＱＰが０から５１まで反復する（ステップＳ３１）。まず、入力映像の全ピクチャについて以下２つの処理を行う（ステップＳ３２）。１つ目はＨＥＶＣ  Ｉｎｔｒａ符号化器３１が対象ピクチャをＨＥＶＣのＩピクチャとして符号化し、発生符号量を計測して出力する（ステップＳ３３）。２つ目は新Ｇｒａｄ算出部Ｂが当該ピクチャのＧｒａｄを計算して出力する（ステップＳ３４）。具体的な計算法は図２の破線の中の処理となる。
【００５８】
これら２つの値を組として全ピクチャに対する組を求めたら、近似直線算出部２７は、横軸をＧｒａｄ、縦軸をＨＥＶＣのＩピクチャ発生符号量として全組をプロットし、この分布に対して原点を通る近似直線の傾きｐ’を算出する（ステップＳ３５）。この近似直線は最小二乗法などを用いればよい。このようにして求めたｐ’に対して、乗算器２８は、入力映像の面積Ｍ×Ｎを掛けた値を当該量子化パラメータＱＰに対する比例定数ｋ’（ＱＰ）とする（ステップＳ３６）。このような処理を行うことで全量子化パラメータＱＰに対する比例定数ｋ’（ＱＰ）が決定できる。
【００５９】
＜第２実施形態＞
次に、図５を参照して、前述した動作原理に基づく第２実施形態による符号量推定装置の構成を説明する。図５に示す構成は、α＝０とした場合の例を示している。この場合、ＭＡＸの計算、係数αの乗算とその乗算結果の線形結合が不要となるため、図５に示す構成となる。
図５は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、図１に示す装置と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。この図に示す装置が図１に示す装置と異なる点は、ＭＡＸ計算器（ＭＡＸ）１６、と、２つの乗算器１８、１９と、加算器１０を省き、２つのＡＢＳ８、９の出力をＭＩＮ計算器（ＭＩＮ）１７に入力するようにした点である。図５において、符号Ｂは、新Ｇｒａｄ算出部である。
【００６０】
次に、図６を参照して、図５に示す符号量推定装置の処理動作を説明する。図６は、図５に示す符号量推定装置が、ある符号化対象ピクチャをある量子化パラメータＱＰで符号化する場合の符号量推定値を求める処理動作を示すフローチャートである。この図において、図２に示す処理動作と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を簡単に行う。
【００６１】
処理を開始すると、総和算出部１１は、まず変数Ｇｒａｄを０で初期化する（ステップＳ２１）。
【００６２】
座標カウンタ２は、画面内の全画素（ｉ，ｊ）について反復処理するために、ｊを０からＮまでカウントアップしながら以下の処理を反復する（ステップＳ２２）。また、座標カウンタ２は、ｉを０からＭまでカウントアップしながら以下の処理を反復する（ステップＳ２３）。各画素の処理では、まず減算器６とＡＢＳ８によって｜Ｉｉ，ｊ−Ｉｉ−（ｉ  ｍｏｄ  a）−１，ｊ｜を求め、これを横方向に関する輝度の差分絶対値Ｄｉｆｆ＿Ｈ（ｉ，ｊ）に代入する（ステップＳ２４）。また、減算器７とＡＢＳ９によって｜Ｉｉ，ｊ−Ｉｉ，ｊ−（ｊ  ｍｏｄ  a）−１｜を求め、これを縦方向に関する輝度の差分絶対値Ｄｉｆｆ＿Ｖ（ｉ，ｊ）に代入する（ステップＳ２５）。
【００６３】
次に、ＭＩＮ１７によって、ＡＢＳ８、９の２つの出力のうち、大きくない方の値であるＤｍｉｎ（ｉ，ｊ）を求める（ステップＳ２７）。そして、総和算出部１１は、Ｄｍｉｎ（ｉ，ｊ）をＧｒａｄに加算し、画面内の全画素に関するこの値の総和を求める（ステップＳ３０）。
【００６４】
次に、乗算器１３は、予め求めておいた対象量子化パラメータＱＰに関する比例定数ｋ’（ＱＰ）を総和算出部１１の出力（Ｇｒａｄ）に掛け、画面の面積（Ｍ×Ｎ）で除する（１／（Ｍ＋Ｎ）を乗ずる）ことで、当該ピクチャに関する対象量子化パラメータＱＰの符号量推定値を求める（ステップＳ２９）。
【００６５】
以上説明したように、前述した実施形態による符号量推定装置によれば、符号化対象画像から簡単な計算によって、従来技術よりも精度が高い符号量推定を行うことが可能となる。一例として図７に、前述のａを４とした場合の座標（６６，３４）および座標（６４，３３）に関する横方向輝度差と縦方向輝度差の模式図を示す。このようにａを４とした時の輝度差は、Ｉｎｔｒａ４ｘ４予測における隣接画素と同じ位置の画素との差分になっている。そして内分値Ｐ（ｉ，ｊ）は、縦方向輝度差と横方向輝度差のうち値が小さい方に重きを置いた値となるため、コストが小さいＩｎｔｒａ４ｘ４予測方向を選択することに近い効果が得られる。この結果、従来法よりＩｎｔｒａ予測の効果をより適切に評価できるため、特にＩｎｔｒａ予測効率が高いＨＥＶＣにおいて、Ｉピクチャの符号量推定精度を高めることができる。
【００６６】
前述した実施形態における符号量推定装置の全部または一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されるものであってもよい。
【００６７】
以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明してきたが、上記実施の形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
符号化対象画像から簡単な計算により、従来よりも精度が高い符号量推定を行うことが不可欠な用途に適用できる。
【符号の説明】
【００６９】
１・・・計算制御部、２・・・座標カウンタ、５・・・画像メモリ、６、７・・・減算器、８、９・・・ＡＢＳ、１０・・・加算器、１１・・・総和算出部、１３・・・乗算器、１４・・・左方向隣接座標計算器、１５・・・上方向隣接座標計算器、１６・・・ＭＡＸ、１７・・・ＭＩＮ、１８、１９・・・乗算器、２０・・・比例定数ｋ’保存部、Ｂ・・・新Ｇｒａｄ算出部、２１・・・映像保存部、２２・・・全体制御部、２３・・・係数算出制御部、２４・・・ＱＰ値生成部、２６・・・測定結果保存部、２７・・・近似直線算出部、２８・・・乗算器、２９・・・結果保存部、３０・・・スイッチ、３１・・・ＨＥＶＣ  Ｉｎｔｒａ符号化器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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