(57)【要約】【課題】低コストで、高速に、かつ少ない画質劣化で映像データの再圧縮符号化ができ得る、トランスコーダ及びトランスコード方法を提供する。【解決手段】復号部と、再量子化部と、符号化部とを備え、前記復号部は、第１の圧縮符号化方式に従って符号化された映像データを復号し、逆量子化を行い、逆量子化した前記映像データを前記再量子化部に入力し、前記再量子化部は、前記復号部が入力した映像データに対し、設定された符号量を実現する量子化ステップ値で再量子化を行い、前記復号部は、前記再量子化部で再量子化された映像データを第２の圧縮符号化方式に従って符号化する。前記再量子化部は、フレーム内予測符号化された映像データ（イントラ  ピクチャ）を再量子化する場合において、再量子化対象マクロブロックの画面位置、および周辺ブロックからの被参照度を考慮し、予測誤差の蓄積を軽減するよう量子化ステップ値を決定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動き補償フレーム間予測、およびフレーム内予測符号化を行う第１の圧縮符号化方式に従って符号化された映像データを復号し、これを第２の圧縮符号化方式に従って再度符号化するトランスコーダであって、
復号部と、再量子化部と、符号化部とを備え、
前記復号部は、前記第１の圧縮符号化方式に従って符号化された前記映像データを復号し、逆量子化を行い、逆量子化した前記映像データを前記再量子化部に入力し、
前記再量子化部は、前記復号部が入力した映像データに対し、設定された符号量を実現する量子化ステップ値で再量子化を行い、
前記復号部は、前記再量子化部で再量子化された映像データを前記第２の圧縮符号化方式に従って符号化する、
ことを特徴とするトランスコーダ。
【請求項２】
前記再量子化部は、
フレーム内予測符号化された映像データ（イントラ  ピクチャ）を再量子化する場合において、
再量子化対象マクロブロックの画面位置、および周辺ブロックからの被参照度に基づき量子化ステップ値を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載のトランスコーダ。
【請求項３】
前記第１の圧縮符号化方式がＨ．２６４方式であり、前記第２の圧縮符号化方式がＨ．２６４方式である請求項１に記載のトランスコーダ。
【請求項４】
動き補償フレーム間予測、およびフレーム内予測符号化を行う第１の圧縮符号化方式に従って符号化された映像データを復号し、これを第２の圧縮符号化方式に従って再度符号化するトランスコード方法であって、
（ａ）前記第１の圧縮符号化方式に従って符号化された前記映像データを復号し、逆量子化を行う工程と、
（ｂ）前記（ａ）の工程で復号・逆量子化された映像データに対し、設定された符号量を実現する量子化ステップ値で再量子化を行う工程と、
（ｃ）前記（ｂ）の工程で再量子化された映像データを前記第２の圧縮符号化方式に従って符号化する工程、
を有することを特徴とするトランスコード方法。
【請求項５】
前記（ｂ）の工程は、
フレーム内予測符号化された映像データ（イントラ  ピクチャ）を再量子化する場合において、
再量子化対象マクロブロックの画面位置、および周辺ブロックからの被参照度に基づき量子化ステップ値を決定する
ことを特徴とする請求項４に記載のトランスコード方法。
【請求項６】
前記第１の圧縮符号化方式がＨ．２６４方式であり、前記第２の圧縮符号化方式がＨ．２６４方式である請求項４に記載のトランスコード方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像データの再符号化（トランスコード）技術に係り、特に、あるビットレートを想定して生成された符号化データを、より低いビットレートに対応する符号化データに変換するためのトランスコーダおよびトランスコード方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、映像を圧縮符号化する方式の一つとして、ＭＰＥＧ２方式が知られている。ＭＰＥＧ２方式は、画質の劣化を抑制しつつ、映像データを圧縮できることから、ＤＶＤ、デジタル放送といった種々の分野で広く利用されている。
【０００３】
近年においては、Ｈ．２６４方式という新たな圧縮符号化方式も開発されている。Ｈ．２６４方式によれば、ＭＰＥＧ２方式よりも、更に高い圧縮率で映像を圧縮符号化できる。例えば、ＭＰＥＧ２方式と、Ｈ．２６４方式とによって、同一の映像データを同程度の画質で圧縮符号化した場合、Ｈ．２６４方式によって圧縮符号化された映像データのデータ量は、ＭＰＥＧ２方式によるそれの半分程度となる。このためＨ．２６４方式は、ＢＤや動画再生機能を備えた各種の携帯端末装置において、標準動画形式として採用されている。
【０００４】
また近年、これらの符号化方式を用いて得られた映像データを再圧縮符号化（トランスコード）することが検討されるに至っている。
【０００５】
例えば、デジタル放送をＨＤＤに蓄積する場合、映像データの符号量を１／２に圧縮することにより、長時間（２倍）録画が可能となる。あるいは、映像データを伝送レートが異なる複数のネットワークを介して伝送する場合、高速ネットワーク⇒低速ネットワーク間の伝送で、ビットレートの変換（圧縮）が必要となる。
【０００６】
このトランスコーダとしては、クローズドループアーキテクチャを利用したトランスコーダが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示のトランスコーダは、デコーダと、エンコーダとを備えている。
【０００７】
デコーダは、元のＭＰＥＧ映像データに対して、可変長復号化（ＶＬＤ）、逆量子化（ＩＱ）、及び逆離散コサイン変換（ＩＤＣＴ）を順に行い、再生映像を生成する。再生映像は、エンコーダのバッファメモリに出力される。エンコーダは、バッファメモリに蓄積された再生映像をフレーム毎に抽出し、抽出した再生映像に対して、離散コサイン変換（ＤＣＴ）、量子化（Ｑ）、及び可変長符号化（ＶＬＣ）を行い、Ｈ．２６４映像データを再作成する。またエンコーダは、抽出した再生映像に対して動き補償（ＭＣ）を行うため、参照ピクチャを蓄積する参照メモリを用いて動きベクトルを生成し、生成した動きベクトルに対しても可変長符号化を行う。
【０００８】
このように、特許文献１に開示のトランスコーダによれば、ＭＰＥＧ２映像データをＨ．２６４映像データにトランスコードでき、データ量を元のＭＰＥＧ２映像データのデータ量の半分以下とできる。よって、例えば、ハードディスクレコーダが上記のトランスコーダを備えている場合は、ハードディスク容量が節約され、より多くのタイトルの録画が可能となる。また、伝送速度の低いネットワーク内においても、画質の優れた映像を伝送することが可能となる。
【０００９】
その他、オープンループアーキテクチャを採用したトランスコーダも知られている（例えば、特許文献２参照）。このトランスコーダは、元の映像データを可変復号化及び逆量子化し、得られたデータに対して、量子化ステップ値Ｑを変えて再量子化を行い、そして可変符号化を実行する。この結果、元の映像データよりもデータ量が圧縮された新たな映像データが生成される。
【特許文献１】特開２００７−１０４２３１号公報
【特許文献２】特許第３２４４３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
クローズドループアーキテクチャを利用した前者のトランスコーダでは、上述したように、バッファメモリや参照メモリが不可欠であり、多くのメモリリソースが必要となる。また、前者のトランスコーダの実現には、大規模な回路が必要となる。これらの点から、前者のトランスコーダには、安いコストでそれを提供できないという問題がある。
【００１１】
更に、前者のトランスコーダでは、デコーダはＶＬＤ、ＩＤＣＴを行う必要があり、エンコーダはＤＣＴ、ＭＣ及びＶＬＣを行う必要がある。このため処理の高速化は難しく、トランスコードを完了するまでの時間が、元の映像データの再生時間よりも長くなってしまう場合もある。
【００１２】
一方、オープンループアーキテクチャを利用した後者のトランスコーダでは、デコーダによるＩＤＣＴとエンコーダによるＤＣＴ、およびＭＣは行われない。このため、メモリリソースは殆ど必要なく、更に回路規模も小さくてすむため、コストの上昇は抑制される。また、トランスコードの高速化も容易に達成できる。
【００１３】
しかし、後者のトランスコーダは、ローカルデコードによる再予測を行わないため、予測誤差・誤差蓄積を生じやすく画質劣化が大きいという課題がある。特にＨ．２６４では、フレーム内予測符号化も用いていることから、誤差蓄積による画質劣化は顕著である。
【００１４】
本発明の目的は、上記問題を解決し、低コストで、高速に、かつ少ない画質劣化で映像データの再圧縮符号化ができ得る、トランスコーダ及びトランスコード方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明におけるトランスコーダは、動き補償フレーム間予測、およびフレーム内予測符号化を行う第１の圧縮符号化方式に従って符号化された映像データを復号し、これを第２の圧縮符号化方式に従って再度符号化するトランスコーダであって、復号部と、再量子化部と、符号化部とを備え、前記復号部は、前記第１の圧縮符号化方式に従って符号化された前記映像データを復号し、逆量子化を行い、逆量子化した前記映像データを前記再量子化部に入力し、前記再量子化部は、前記復号部が入力した映像データに対し、設定された符号量を実現する量子化ステップ値で再量子化を行い、前記復号部は、前記再量子化部で再量子化された映像データを前記第２の圧縮符号化方式に従って符号化する、ことを特徴とするトランスコーダであって、前記再量子化部は、フレーム内予測符号化された映像データ（イントラ  ピクチャ）を再量子化する場合において、再量子化対象マクロブロックの画面位置、および周辺ブロックからの被参照度に基づき量子化ステップ値を決定する、ことを特徴とする。
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明におけるトランスコード方法は、動き補償フレーム間予測、およびフレーム内予測符号化を行う第１の圧縮符号化方式に従って符号化された映像データを復号し、これを第２の圧縮符号化方式に従って再度符号化するトランスコード方法であって、（ａ）前記第１の圧縮符号化方式に従って符号化された前記映像データを復号し、逆量子化を行う工程と、（ｂ）前記（ａ）の工程で復号・逆量子化された映像データに対し、設定された符号量を実現する量子化ステップ値で再量子化を行う工程と、（ｃ）前記（ｂ）の工程で再量子化された映像データを前記第２の圧縮符号化方式に従って符号化する工程、を有することを特徴とするトランスコード方法であって、前記（ｂ）の工程は、フレーム内予測符号化された映像データ（イントラ  ピクチャ）を再量子化する場合において、再量子化対象マクロブロックの画面位置、および周辺ブロックからの被参照度に基づき量子化ステップ値を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、動き補償フレーム間予測、およびフレーム内予測符号化を行う第１の圧縮符号化方式に従って符号化された映像データを、第２の圧縮符号化方式に従って再符号化することができる。このとき、従来のクローズドループアーキテクチャを利用する場合のような、大きなメモリリソースや回路規模は必要としないため、コストの上昇が抑制される。さらに、従来のオープンループアーキテクチャを利用する場合のような、予測誤差の蓄積による画質劣化は軽減される。すなわち、コストと画質品位の両立が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明におけるトランスコーダは、動き補償フレーム間予測、およびフレーム内予測符号化を行う第１の圧縮符号化方式に従って符号化された映像データを復号し、これを第２の圧縮符号化方式に従って再度符号化するトランスコーダであって、復号部と、再量子化部と、符号化部とを備え、前記復号部は、前記第１の圧縮符号化方式に従って符号化された前記映像データを復号し、逆量子化を行い、逆量子化した前記映像データを前記再量子化部に入力し、前記再量子化部は、前記復号部が入力した映像データに対し、設定された符号量を実現する量子化ステップ値で再量子化を行い、前記復号部は、前記再量子化部で再量子化された映像データを前記第２の圧縮符号化方式に従って符号化する、ことを特徴とするトランスコーダであって、前記再量子化部は、フレーム内予測符号化された映像データ（イントラ  ピクチャ）を再量子化する場合において、再量子化対象マクロブロックの画面位置、および周辺ブロックからの被参照度を考慮し、予測誤差の蓄積を軽減するよう量子化ステップ値を決定する、ことを特徴とする。
【００１９】
本発明におけるトランスコード方法は、動き補償フレーム間予測、およびフレーム内予測符号化を行う第１の圧縮符号化方式に従って符号化された映像データを復号し、これを第２の圧縮符号化方式に従って再度符号化するトランスコード方法であって、（ａ）前記第１の圧縮符号化方式に従って符号化された前記映像データを復号し、逆量子化を行う工程と、（ｂ）前記（ａ）の工程で復号・逆量子化された映像データに対し、設定された符号量を実現する量子化ステップ値で再量子化を行う工程と、（ｃ）前記（ｂ）の工程で再量子化された映像データを前記第２の圧縮符号化方式に従って符号化する工程、を有することを特徴とするトランスコード方法であって、前記（ｂ）の工程は、フレーム内予測符号化された映像データ（イントラ  ピクチャ）を再量子化する場合において、再量子化対象マクロブロックの画面位置、および周辺ブロックからの被参照度を考慮し、予測誤差の蓄積を軽減するよう量子化ステップ値を決定することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、上記本発明におけるトランスコーダを具現化するためのプログラムであっても良い。このプログラムをコンピュータにインストールして実行することにより、本発明におけるトランスコーダを得ることができる。
【００２１】
本発明において、前記第１の圧縮符号化方式、および前記第２の圧縮符号化方式としては、Ｈ．２６４が挙げられる。
【００２２】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態におけるトランスコーダについて、図１〜図３を参照しながら説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態におけるトランスコーダの概略構成を示すブロック図である。本構成により、Ｈ．２６４形式で圧縮符号化された映像データを、Ｈ．２６４形式で再度圧縮符号化する。
【００２４】
図１に示す本実施形態におけるトランスコーダは、入力されたＨ．２６４映像データを可変長復号するＶＬＤ部１と、復号されたマクロブロック（ＭＢ）数ライン分を格納するバッファ部２、バッファに格納されたＭＢの逆量子化を行うＩＱ部３、逆量子化されたＭＢに対して、異なる量子化ステップ値（ｑｐ）で再量子化を行うＱ部４、再量子化した映像を可変長符号化（または算術符号化）しＨ．２６４映像データを出力するＶＬＣ部５、とを備えている。加えて、量子化ステップ値（ｑｐ）を決定するレート制御部６、ｑｐ決定のパラメタとしてＭＢの被参照度情報をレート制御部に入力する被参照度算出部７、同じくｑｐ決定のパラメタとしてＭＢの画面位置情報をレート制御部に入力する画面位置算出部８、とを備えている。
【００２５】
次に、本実施形態で備えるレート制御部６について具体的に説明する。レート制御部６には、ＶＬＤ部１が復号した入力映像ビット量と、目標出力ビット量、およびＶＬＣ部５が符号化した出力映像ビット量のフィードバックが入力される。レート制御部６は、入力された入力映像ビット量、目標出力ビット量、および出力映像ビット量から、目標ビット量を達成するための量子化ステップ値（除算値）を各ＭＢごとに算出する。レート制御部６は、算出した各ＭＢごとの量子化ステップ値をＱ部４に通知する。ここでのレート制御の一般的（公知）なアルゴリズムとしては、ＴＭ５（ＭＰＥＧ２  ＴＥＳＴ  ＭＯＤＥＬ  ５）などが知られている。
【００２６】
このとき、従来のオープンループアーキテクチャのトランスコーダは、ローカルデコード・再予測を行わないことから、再量子化時の量子化ステップ値を大きくした場合、量子化歪による予測誤差が発生・蓄積し、画質が劣化するという課題がある。特にＨ．２６４では、Ｉ（イントラ）ピクチャに対してフレーム内（画面内）予測符号化が適用されている。フレーム内予測に対して発生する予測誤差は、以下の２点の理由からから大きな画質劣化の要因となる。一つ目の理由は、同予測が画面左上から右下方向に行われるため、同方向に対して誤差蓄積による偽境界を生じやすいことである。二つ目の理由は、ＩピクチャはＰ／Ｂピクチャから参照されるため、Ｉピクチャで発生した予測誤差が時間方向にも伝播・蓄積されることである。
【００２７】
これに対して、本実施形態のレート制御部６は、フレーム内予測の誤差蓄積を軽減するよう各ＭＢの量子化ステップ値（ｑｐ）を算出する機能を有している。すなわち、各ＭＢの『被参照度』および『画面位置係数』を加味して量子化ステップ値を決定する。この２点について、以下で詳述する。
【００２８】
被参照度算出部７は、バッファ部２に蓄えられている、ｑｐ算出対象ＭＢの周辺ブロックのヘッダ情報を評価し、そのＭＢの被参照度Ｒｍを求め、これをレート制御部６に入力する。
【００２９】
まず、被参照度の利用について説明する。フレーム内予測が適用されているピクチャにおいて、多くの周辺ブロックから参照されているＭＢの量子化ステップ値を大きくしてしまうと、復号時にそのＭＢを参照する多くのブロックで予測誤差が発生し、多岐に伝播・蓄積される。逆に、周辺ブロックからの参照が少ないＭＢは量子化ステップ値を大きくしても、復号時の周辺ブロックへの予測誤差の蓄積は少ない。そこで、各ＭＢについて周辺ブロックからの被参照度を算出する。被参照度の大きいＭＢは相対的に量子化ステップ値を小さく（符号量大）設定する。また、被参照度の小さいＭＢは相対的に量子化ステップ値を大きく（符号量小）設定する。このように、被参照度に応じて各ＭＢの量子化ステップ値を設定することにより、誤差蓄積を抑えつつ符号量を圧縮できる。
【００３０】
次に被参照度の算出の方法について説明する。ＭＢの被参照度は、周辺ブロックそれぞれのヘッダ情報に付加されている予測モードフラグを評価することにより算出することができる。具体的には、Ｈ．２６４での参照ブロックが左・左上・上・右上と規定されている。このため、Ｈ．２６４において、あるＭＢに対する予測モード評価対象のブロックは、図２に示すとおり、そのＭＢの右・右下・下・左下に隣接するブロック（１次被参照ブロックと呼ぶ）、およびこの１次被参照ブロックの右・右下・下・左下に隣接するブロック（２次被参照ブロックと呼ぶ）とする。このとき、ＭＢの被参照度Ｒｍは、
【００３１】
【数１】
2009088826.tif 000003
【００３２】
と表すことができる。αは２次被参照の重み（０≦α≦１）、Ｎは正規化係数（０≦Ｒｍ≦２  に正規化する）である。すなわち、対象ＭＢの１次被参照ブロックすべてについて、そのブロックの予測モードを評価し、予測モードが対象ＭＢの画素を指していれば加点する。さらに２次被参照ブロックすべてについて、そのブロックの予測モードを評価し、予測モードが対象ＭＢを参照するブロックの画素を指していれば加点する。ただし、２次被参照ブロックにおいて加点する場合は、０≦α≦１なるαを乗算する。１次被参照ブロックにおいて加点する場合は１を加点するのに対し、２次被参照ブロックにおいて加点する場合はαを加点することとなる。したがって、１ブロックあたりの加点量は、２次被参照ブロックにおける加点の方が１次被参照ブロックによる加点より少なくなる。この１次被参照ブロックにおける加点と２次被参照ブロックにおける加点との総和をＮで正規化することによりＲｍが求まる。なお、ここでは２次被参照までを予測モード評価の対象としたが、これは１次参照まで、あるいは３次・４次まで評価しても良い。
【００３３】
画面位置算出部８は、ＶＬＤ部１から得られるピクチャ情報（ＳＰＳに含まれる水平ＭＢ数など）と、画面位置算出部８でカウントした処理ＭＢ数から、そのＭＢの画面位置係数Ｐｍを求め、これをレート制御部６に入力する。
【００３４】
画面位置係数Ｐｍについて説明する。Ｈ．２６４のフレーム内予測は、先にも述べたとおり、画面左上から右下方向に行われるため、画面左上のＭＢの量子化ステップ値を大きくしてしまうと、復号時に発生する予測誤差が多岐に伝播・蓄積される可能性が高い。逆に、画面右下のＭＢの量子化ステップ値を大きくしても、復号時の予測誤差の伝播・蓄積は少ない。そこで、各ＭＢについて画面位置を求め、画面左上のＭＢは相対的に量子化ステップ値を小さく（符号量大）設定する。また、画面右下のＭＢは相対的に量子化ステップ値を大きく（符号量小）設定する。このように、画面位置に応じて各ＭＢの量子化ステップ値を設定することにより、誤差蓄積を抑えつつ符号量を圧縮できる。
【００３５】
次に画面位置の求め方について説明する。ＭＢの画面位置は、ピクチャ中の処理ＭＢ数をカウントすることにより、ピクチャ情報から算出することができる。例えば、処理済ＭＢ数が１０００で、水平ＭＢ数が１２０であれば、処理中のＭＢは上から８ＭＢライン目・左から４１ＭＢ目となる。
【００３６】
このとき、ＭＢの画面位置係数Ｐｍは、図３に示すように、画面左上が小（＜１）、画面右下が大（＞１）となるよう矩形領域と係数が設定されたテーブルを用いることにより、ＭＢの画面位置から求めることができる。
【００３７】
レート制御部６は、以上で得られた被参照度Ｒｍと画面位置係数Ｐｍから、量子化ステップ値ｑｐを決定する。ここで、従来のレート制御アルゴリズム（ＴＭ５など）により求まった量子化ステップ値をｑｐ’とすると、
ｑｐ＝ｑｐ’×ｆ（Ｒｍ）×ｆ（Ｐｍ）
となる。関数ｆ（Ｒｍ）、ｆ（Ｐｍ）は画質と圧縮率をふまえてチューニングすべきであるが、簡易な算出方法としては、単に線形的に
ｑｐ＝ｑｐ’×Ｒｍ×Ｐｍ
とすれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上のように、本発明によれば、低コストで、高速に、かつ少ない画質劣化で映像データの再圧縮符号化（トランスコード）を行うことができる。よって、本発明におけるトランスコーダ及びトランスコード方法は、各種の映像機器に有用であり、産業上の利用可能性を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例の構成を示したブロック図
【図２】被参照度算出時の周辺ブロック例を示した説明図
【図３】画面位置係数の設定例を示した説明図
【符号の説明】
【００４０】
１    ＶＬＤ（可変長複号化部）
２    Ｂｕｆｅｒ（バッファ部）
３    ＩＱ（逆量子化部）
４    Ｑ（再量子化部）
５    ＶＬＣ（可変長符号化部）
６    レート制御部
７    被参照度検出部
８    画面位置検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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