論 文
DCT と動きベクトルを極力継承して再量子化雑音を低減する

インタレース映像用 MPEG-2/H.264 再符号化手法
吉留

健† a)

上倉 一人†

牧野 昭二††

北脇 信彦††An MPEG-2 to H.264 Transcoding Preserving DCT Types and Motion Vectors to
Suppress Re-Quantization Noise for Interlace Contents
Takeshi YOSHITOME†a) , Kazuto KAMIKURA† , Shoji MAKINO†† ,and Nobuhiko KITAWAKI††

あらまし インタレース映像を符号化した MPEG-2 ストリームを H.264 へトランスコードする際に，初段符号化情報を利用して，混入する量子化雑音を低減する手法を提案する．本手法では，MPEG-2 の DCT 種別と動き補償種別を H.264 へ極力継承し，更にフレームベクトルからフィールドベクトルに変換すれば継承可能となるペア MB を DCT 種別と動き補償種別の組合せから判別し，ベクトル変換することで継承率を向上させる．実
験の結果，符号化情報を利用しない従来手法に比べ，0.19〜0.31 dB の PSNR 向上が確認できた．
キーワード

トランスコーディング，MPEG-2，H.264

1. ま え が き数倍といわれる H.264 のエンコード処理量の削減を

近年，MPEG-2 符号化された映像を H.264 を用いように同一圧縮規格における再符号化では，初段符号て，低レートに変換する再符号化の研究が多数報告さ

化時の符号化情報（ピクチャタイプ，マクロブロック

れている．例えば，MPEG-2 の 8x8 DCT ブロック(MB) タイプ，DCT タイプ，動きベクトル等）を継を 4x4 整数 DCT などへ数学的に直接行列変換する

承して再符号化することで，DCT 成分がほとんど保ことで MPEG-2 デコード処理と H.264 エンコード処存され，再符号化時に混入する量子化雑音を極めて小理を不要にする方法 [1] や，H.264 で選択可能な多数

さく抑えられることが報告されている [6]〜[8]．筆者の MB モードすべてを試すのではなく MPEG-2 符号

らは，これを異なる符号化規格である MPEG-2 から化時に選択したモードを参考に適用する H.264 モー

H.264 への再符号化に適用する試みを進めている．プ

ドを限定したり，あるいは良い評価値が得られた時点

ログレッシブ映像の MPEG-2 ストリームの H.264 再で打ち切ることで処理時間の短縮を図る方法 [2]〜[4]符号化手法 [9], [10] や，フレーム/フィールド MB が目的としたものが多い．一方，MPEG-2/MPEG-2 のや，フィールドとフレームの混在した MPEG-2 スト

混在した MPEG-2 ストリームの H.264 再符号化につリームを対象に MPEG-2 の MB タイプや動きベクト

いては，イントラ符号化部分に限定した手法を報告しルを再利用し，動き補償等の処理時間を短縮する手てきた [11]．筆者らのアプローチが，他の MPEG-2

法 [5] なども提案されている．いずれも，MPEG-2 の符号化情報を用いた H.264 再符号化の既提案手法と決定的に異なる点は，再量子化時に混入する量子化雑†††日本電信電話株式会社 NTT サイバースペース研究所，横須賀市

音を極力削減する点にある．他の H.264 再符号化手法

NTT Cyber Space Laboratories, NTT Corporation, 1–1

は処理時間は削減されるものの，その代償として，通Hikarinooka, Yokosuka-shi, 239–0847 Japan常の動きベクトル探索やモード選択を行う H.264 再

筑波大学システム情報工学研究科，筑波市
Graduate School of Systems and Information Engineering,

符号化に比べ，変換画質は当然劣ることとなる．これUniversity of Tsukuba, 1–1–1 Tennodai, Tsukuba-shi, 305–に対し，我々は MPEG-2 と極めて類似した符号化動

8573 Japana) E-mail: yoshitome.takeshi@lab.ntt.co.jp

電子情報通信学会論文誌

作を H.264 で再現させることで，再符号化レートに

c （社）電子情報通信学会 2011
D Vol. J94–D No. 2 pp. 469–480 

469

電子情報通信学会論文誌 2011/2 Vol. J94–D No. 2

よっては，通常の動きベクトル探索やモード選択を行

合が多いが，ここでは，簡単のため 2x2 とし，量子化

う H.264 の再符号化よりも，高い画質が得られる場合

はデッドゾーン付きを仮定する．

のあることを [9]〜[11] で示してきた．

Enc1 で入力 MB の画素値 (A,B,C,D) が動き探索と

本論文では，インタ符号化部分も対象としたフレー

直交変換された後，得られた DCT 係数 (47,36,25,18)

ム/フィールド MB 混在の MPEG-2 ストリームをが量子化ステップ Δ=10 で量子化される際に量子

H.264 再符号化する手法を提案する．2. で初段符号化雑音が混入するため，逆量子化後の DCT 係数は化情報を利用する場合としない場合の再符号化例を示(45,35,25,15) となり，異なる値となる．そのため初段し，利用しない場合に混入する再量子化雑音が，符号デコーダ Dec1 の出力 (a,b,c,d) も入力 MB 画素値に化情報の利用で抑圧される原理を示す．3. でフレー雑音が混入したものとなる．ここまでは初段符号化情

ム/フィールド MB の取扱いを中心に，MPEG-2 と報の再使用の有無にかかわらず共通である．

H.264 の差異を示す．4. ではその差異を最小化する方

Enc3 で行われる初段符号化情報を使用しない再符法を示し，MPEG-2 から H.264 への変換規則を提案

号化では，Dec1 の出力 (a,b,c,d) に対して最適な探する．5. で実験結果を示し，提案手法と従来手法を比索，例えば動き探索差分 (p’,q’,r’,s’) が最小となるよ較する．

2. 初段符号化情報の再利用による量子化
雑音低減の原理

うな動きベクトルを求める．このとき，Enc1 よりもEnc3 が探索能力が優れている（探索画素精度が細かい，参照画像枚数が多いなど）とき，Enc3 の動き探
索差分は Enc1 の動き探索差分 (A’,B’,C’,D’) よりも

再 符 号 化 に お い て ，初 段 符 号 化 情 報 を 使 用 し た

一般に小さくできる．同様に Enc1 よりも Enc3 の直場合と使用しない場合のデータの流れを図 1 に示

交変換サイズや形状が多様であれば，Enc1 と同じ量

す．Enc1→Dec1→Enc2→Dec2 が使用した場合を，子化ステップで量子化したとしても，量子化後直交

Enc1→Dec1→Enc3→Dec3 で使用しない場合を示す．

変換係数 (2,2,1,0) も一般により少ない符号量で表現

MB サイズは 16x16，直交変換サイズは 8x8 などの場

でき，最終的に得られる bitstream#3 も小さくなる．
しかし，Enc3 の動き補償誤差 (p’,q’,r’,s’) を直交変換して得られる変換係数 (29,27,19,8) を再量子化する際に，2 回目の量子化雑音が混入してしまう．このため，

Dec3 のデコード出力 (p,q,r,s) は再符号化で入力した(a,b,c,d) から更に劣化した映像となる．つまり，より性能の高い Enc3 を用いて符号量を削減できたとしても Enc3 で量子化雑音の再混入は避けられない．
一方，Enc2 で行われる初段符号化情報を利用する
再符号化では，Enc1 と全く同ーの動き探索，直交変換，量子化を行う．これによって，動き補償の残差(a’,b’,c’,d’) と直交変換係数 (45,35,25,15) と量子化後直交変換係数 (4,3,2,1) は Dec1 と Enc2 でほぼ完全に一致させることができる．その後得られる逆量子化
後の直交変換係数も (45,35,25,15) と変化せず，Enc3で混入したような量子化雑音の再混入は Enc2 ではほ
とんどない．このとき，符号化情報を利用する先行研究の手法では，Enc1 の動きベクトルの周辺を再探索
して，動き補償の残差 (a’,b’,c’,d’) を更に小さくしようとするものも多いが，再探索で残差が変更されると
図1

初段符号化情報を利用した再符号化と利用しない再符号化
Fig. 1 Transcoding with and without ﬁrst encoding
information.

470

Enc3 と同様に再量子化時に 2 回目の量子化雑音が混入する．再量子化雑音の混入抑圧を目指す本手法では，再探索はせずに，あくまで初段符号化の動きベク

論文／DCT と動きベクトルを極力継承して再量子化雑音を低減するインタレース映像用 MPEG-2/H.264 再符号化手法

トルや直交変換種別等を再使用する．ただし，得られおけるフィールド/フレーム MB の指定単位，(2) 動る bitsteam#2 のサイズは bitstream#1 とほぼ同じ

き補償におけるフィールド/フレーム MB の指定単位，

であり，bitstream#3 に比べて大きくなる．

については，MPEG-2 の各モード等に完全一致で対本研究では，Enc2 を MPEG-2 とした場合に得ら応する H.264 モードが存在せず，(1) はイントラ再量

れたような再量子化雑音の極めて少ない再符号化を，子化の観点での検討 [11] があるがインタ再量子化を扱

Enc2 を H.264 として同様の効果を実現することをう本論文には不十分であり，(2) は未検討である．以目指す．初段符号化に MPEG-2 を 2 段目符号化に

下，要検討とした相違点について，詳細とその影響を

H.264 を使用した再符号化で同様の効果を実現できれ最小限にとどめる方法を考察する．

ば，H.264 のもつ高いエントロピー符号化性能や，動きベクトル表現の高度化などによって，符号量も削減可能で，かつ，再量子化雑音がほとんどない再符号化

4. フレーム/フィールド指定方法
4. 1 MPEG-2 と H.264 の直交変換種別の指定が実現できる．ただし，H.264 は MPEG-2 の上位互

MPEG-2 の入力 MB と DCT 対象画素の関係を換な符号化規則ではない．上述した再量子化雑音の

図 2 (a) に示す．同図で太実線で囲まれた 8x8 画素は，抑圧効果を得るためには，H.264 符号化の各処理で，サイズ 8x8 の DCT 変換を受ける画素ブロックであMPEG-2 符号化を極力模擬する必要がある．次章でる．DCT 種別がフレームのときには画素ブロック A〜

は MPEG-2 と H.264 の相違点について述べる．

D を，また DCT 種別がフィールドのときには画素ブ

3. MPEG-2 と H.264 の相違

ロック a〜d を，対象に DCT が実施される．これに対MPEG-2 と H.264 の相違点を表 1 にまとめた．こチャ内で混在させる場合には，MacroBlock Adaptiveのうち，H.264 で同一の処理が可能な項目には H.264

Frame Field coding (MBAFF) を宣言して，図 2 (b)代用の欄に◎を，類似してはいるが完全一致させるこに示すように，縦に連続した二つの MB（ペア MB とし H.264 でフレーム MB/フィールド MB を同一ピクとができない項目のうち，[9]〜[11] で考察済みの項目には○を付けた．同表で要検討とした (1) 直交変換に

表 1 MPEG-2 と H.264 の主な相違点
Table 1 Major diﬀerences between MPEG-2 andH.264.
MPEG-2

H.264

H.264

ブロックサイズ

16x16

4x4,4x8,8x4,8x8

代用
◎

16x8

8x16,16x8,16x16

動ベクトル精度
画面内予測

0.5 画素直交変換種別直交変換サイズ
エントロピー符号化
量子化マトリックス指定
予測映像の補間方法

DCT

0.25 画素
ブロックの境界画素参照整数 DCT

8x8

8x8(*1),4x4

VLC

CAVLC,CABAC

なし

◎
○
○
◎
◎
○
○

可能
可能 (*1)線形
6 タップ FIR
補間
フィルタ
量子化ステップの間隔
リニア
ログ○
量子化でのデッドゾーン inter 量子化なし○
ループフィルタなし
あり（指定可能）◎直交変換におけるフィールド/フレーム MB 各 MB ごと ペア MB ごと
要検討
の指定単位
(*2)
動き補償におけるフィールド/フレーム MB 各 MB ごと ペア MB ごと
要検討
の指定単位
(*2)
(*1)：HighProﬁle で可能．MainProﬁle にはない．
(*2)：動き補償と直交変換のペア MB 種別は同一でなければならない

図 2 MPEG-2 と H.264 の DCT 種別の指定方法
Fig. 2 DCT type speciﬁcation manner in MPEG-2
and in H.264.

471

電子情報通信学会論文誌 2011/2 Vol. J94–D No. 2
表2

MPEG-2 の DCT 種別が H.264 へ継承される MBと H.264 ペア MB 種別の関係
Table 2 Relationship between H.264 MBpair type
and MPEG-2 DCT type succession.
入力

出力 H.264
フィールド
DCT
ペア MB
選
継
M
種別
選択時
択
承
B 上
下
上
下
す
M
番 側
側
側
側
る
B
号 M
M
M
M
M
M
種
数
B
B
B
B
B
B
別
0 Fr
Fr
○
○
×
×
Fr
2
1
Fi
○
×
×
×
Fr
1
2 Fi
Fr
×
○
×
×
Fr
1
3
Fi
×
×
○
○
Fi
2
Fr：フレーム，Fi：フィールド○：DCT種別が継承されるMB，×：DCT種別が継承されないMBペア

MPEG-2

フレーム
ペア MB
選択時
上
下
側
側

呼ばれる）ごとにフレーム/フィールドを設定する．

MPEG-2 のペア MB の DCT 種別が異なる場合には，H.264 再符号化時にフレーム/フィールドどちらのペア種別を選択しても，1 個の MB は種別継承できない．MPEG-2 と H.264 のフレーム/フィールド種別が一致しないと，DCT ブロック構成画素も一致しな

図 3 MPEG-2 と H.264 の動き補償種別の指定方法
Fig. 3 Motion compensation type speciﬁcationmanner in MPEG-2 and in H.264.

いため，2. で示した再量子化雑音の低減効果が得られない．継承できない場合には，文献 [11] で検討した

対応して動き補償される．フィールド動き補償の場

ところ，フレームペアを選択した方が有利であった．

合には，上側 MB のトップフィールドと下側 MB の入力ペア MB の MPEG-2 での各種 DCT 種別に対しトップフィールド及び上側 MB のボトムフィールドとて，H.264 再符号化で選択するペア種別を表 2 に再下側 MB のボトムフィールドの合計四つの 16x8 画素

掲する．同表にフレームペアを選択した場合とフィーブロックに対して，それぞれ動きベクトル mv0tH264 ，ルドペアを選択した場合に継承あるいは非継承となる

mv1tH264 ，mv0bH264 ，mv1bH264 が対応する．なお，

MB も示した．本手法においても，イントラ MB に関

H.264 の DCT 種別と動き種別はペア種別を示すフ

しては，同表のペア選択方法を用いる．インタ MB に

ラグ mb f ield decoded f lag によって共通指定される

関しては，DCT 種別だけでなく，動き補償種別も同ため，H.264 の DCT 種別と動き種別は常に同じであ時に一致することが必要である．次節で MPEG-2 とる．MB 単位で自由な組合せが可能な MPEG-2 の動

H.264 の動き補償種別について述べる．

き補償のフレーム/フィールド種別を，変えることな

4. 2 MPEG-2 と H.264 の動き補償種別の指定

く H.264 に引き継げるのは，MPEG-2 のペア MB が

MPEG-2 の入力 MB と動き補償対象画素の関係をともにフレーム動き補償であるか，あるいはともに

図 3 (a) に示す．フレーム動き補償では MB に一つのフィールド動き補償のときだけである．これら以外のフレームベクトル M VM P EG が対応して動き補償さ場合には，少なくとも片方の MB で引き継ぐことがでれる．フィールドの場合は MB のトップフィールド側

きない．次節では，DCT 種別と動き補償種別を同時の 16x8 画素にフィールドベクトル mvtM P EG が，ボに引継ぎ可能な MB を増やす方法について述べる．

トムフィールド側の 16x8 画素にフィールドベクトル

4. 3 ベクトル変換と変換対象ペア MB の識別

mvbM P EG が対応して，それぞれ動き補償される．

本節では，MPEG-2 の DCT 種別と動き補償種別を

これに対し H.264 では，図 3 (b) に示すように，DCT

H.264 に同時に引き継げる比率を高める方法を提案す

種別指定と同様に，ペア MB ごとに動き補償種別が指る．基本的な考え方は，DCT 種別と動き補償種別が定される．ペア MB を構成する二つの MB に対して，異なるため継承不能な MB でも，動き補償種別を変更

それぞれフレームベクトル M V 0H264 ，M V 1H264 がすることで，継承可能にしようとする方法である．こ472

論文／DCT と動きベクトルを極力継承して再量子化雑音を低減するインタレース映像用 MPEG-2/H.264 再符号化手法の実現には（手段 A）動き補償種別変更すれば継承可

ルの Y 方向のベクトル量で，図 4 (a) は M V y = −2

能になるペア MB の識別手段，（手段 B）動き補償種の場合を，図 4 (b) は M V y = −1 の場合を，図 4 (c)

別の変更手段，の二つが必要になる．本論文では（手は M V y = −0.5 の場合を示している．参照画像と

段 B）に，フレームベクトルをフィールドベクトルに原画像の参照関係を見ると，図 4 (a) では同一フィー変換する手法 [5] を用いることとした．これについて

ルド間，つまり，原画像のトップフィールドは参照画

まず説明する．なお，[5] は動き探索時間短縮を目的に像のトップフィールドを指し，原画像のボトムフィー

ベクトル変換するため，ベクトルを再探索する従来手

ルドは参照画像のボトムフィールドを指すのに対し，法に比べて画質劣化が大きい．ベクトルを含めすべて

図 4 (b) の参照関係は異フィールド間である．最上端の符号化情報を用いて雑音低減し，従来手法を上回るのトップフィールド画素は，最上端のボトムフィール

変換画質を得ようとする本手法とは大きく異なる．

ド画素より，1 画素分上に位置する．したがって，フフレームベクトルからフィールドベクトルに変換すレームでベクトル量=−1 の動きは，トップフィールドる例を図 4 に示す．なお，フレームベクトルと対比さベクトルではベクトル量=−2 の動きで表現され，ボせるため，フィールドベクトルの Y 方向成分を 2 倍のトムフィールドベクトルではベクトル量=0 の動きで大きさで以下，記述する．M V y は，フレームベクト表現される．両フィールドベクトルのベクトル量が 1
画素ずれる状態は，もとのフレームベクトルの Y 方向のベクトル量が奇数値の場合に発生する．なお，ベク
トル量が 0.5 画素などの非整数値の場合は図 4 (c) に示すように，同一フィールド画像に対して，通常の動き補償でも行われる補間画素の生成を行い，参照画素とする．

MPEG-2 においてペア MB のうち上側 MB がフレーム動き補償されており，この MB の MPEG-2 ベ
クトル M V 0 の X，Y 方向のベクトル量を M V 0x，

M V 0y ，H.264 フィールドペア MB の上側 MB のトップ及びボトムフィールドベクトル mvt0，mvb0 の X，Y方向のベクトル量を mvt0x，mvt0y ，mvb0x，mvb0y ，それぞれの参照フィールドを t0ref ，b0ref とすると，

mvt0 と mvb0 は，式 (1) と式 (2) で示される．また，
t0ref ，b0ref は式 (3)，式 (4) で示される．
mvt0x = M V 0x
mvt0y = M V 0y + αwhere α =−1 (M V 0y = ±1, ±3, ±5, ..)0(M V 0y = otherwise)(1)

mvb0x = M V 0x
mvb0y = M V 0y + βwhere β =図 4 フレームベクトルからフィールドベクトルへの変換(a) Y ベクトルが −2 画素，(b) Y ベクトルが −1 画素，(c) Y ベクトルが −0.5 画素
Fig. 4 Conversion from frame vector to ﬁeld vector.
(a) Y vector = −2 pix(b) Y vector = −1 pix(c) Y vector = −0.5 pixt0ref =

0

(M V 0y = otherwise)bottom (M V 0y = ±1, ±3, ±5, ..)top(M V 0y = otherwise)top(M V 0y = ±1, ±3, ±5, ..)b0ref =

+1 (M V 0y = ±1, ±3, ±5, ..)bottom (M V 0y = otherwise)

(2)

(3)

(4)
473

電子情報通信学会論文誌 2011/2 Vol. J94–D No. 2

下側 MB がフレーム動き補償されているときも，同様に 2 本の 16x8 画素フィールドベクトルで近似できる．上述したベクトル変換を使って，MPEG-2 のペ
ア MB の動き補償種別が異なる場合に，MPEG-2 フ
レーム動き補償された MB をフィールド動き補償のMB とみなして，H.264 再変換でフィールド動き補償

表 3 H.264 ペア MB 種別選択と，DCT 種別と動き補償
種別の MPEG-2 から H.264 への継承の関係
Table 3 Relationship between H.264 MBpair selection and the succession of DCT and MC
type from MPEG-2 to H.264.
ペア

することで，すべての MB で動き補償種別を継承でM

きる．なお，このフレームからフィールドへのベクト番号

ル変換は，近似であり，等価ではない．理由を以下にB述べる．MPEG-2 ベクトルは 0.5 画素精度をもつた

12

周辺画素は，フレーム画像に含まれる．これに対し，
フレームベクトルから変換されたフィールドベクトルを使った補間で使用される周辺画素は，フィールド画像であり，フレーム画像ではない．補間で使用される

3

M

M

M

M

B

B

B

B

B

B

Fr

Fr

Fi

Fr

Fr

Fr

Fi

Fr

Fr

Fr

Fi

Fr

Fr

Fr

Fi

Fr

○
○
×
×
○
○
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×

○
×
○
×
×
×
×
×
○
×
○
×
×
×
×
×

×
×
×
×
×
×
×
×
●
●
○
○
●
●
○
○

×
×
×
×
●
○
●
○
×
×
×
×
●
○
●
○

8(4)

8(4)

Fr

Fi

Fr

Fi
Fi

Fi

7

Fi

8
9

Fr

10
12

度が低ければ，MPEG-2 の DCT 種別と動き補償種

14

別を，H.264 に継承可能とした MB における雑音抑15

た H.264 の MB は，ベクトル変換を使用しない場合

M

B

6

11

に近い雑音抑圧効果が得られる可能性がある．

M

B

5

らないが，ある程度近似することが予想される．近似

ば，MPEG-2 の DCT 種別と動き補償種別を継承しM

4

画素が異なるため，動き補償結果は完全な同一とはな

圧効果は高められない．しかし，近似度が十分高けれ

出力 H.264
フレーム
フィールド
ペア MB 選択時 ペア MB 選択時
上
下
上
下
側
側
側
側

0

め，整数グリッド上にない動き補償の際に，補間処理が入る．フレームベクトルを使った補間で使用される

入力 MPEG-2
動き補償
種別
種別
上 下 上
下
側 側 側
側
DCT

13

Fi

Fi

Fi
Fi

Fi
Fi

継承される MB 数の合計 4
4
Fr：フレーム，Fi：フィールド○：ベクトル変換なしで継承可能な MB●：ベクトル変換ありで継承可能な MB
×：継承不能な MB()：ベクトル変換なしの場合の継承 MB 数

M

次に，
（手段 A）の動き補償種別変更すれば継承可能になるペア MB の識別について述べる．MPEG-2 の

DCT 種別と動き補償種別が，H.264 ペア MB 種別設定によって継承可能になる H.264 の MB の対応を表 3

5. 提案手法と評価に示す．MPEG-2 のペア MB は，DCT 種別と動き補

5. 1 提 案 手 法

償種別が上下 MB で独立に指定可能なため，組合せ数

前章で検討した H.264 のペア MB 選択と MPEG-2

は合計 16 種類となる．H.264 再符号化でフレームあの DCT 種別と動き補償種別の継承可否の関係をもと

るいはフィールドペアを選択した場合に，DCT 種別に，提案する MPEG-2/H.264 再符号化方式の P ピクと動き補償種別がともに継承される MB を○あるい

チャのインタ MB 変換規則を表 5 に示す．なお，I ピ

は●で示した．○は上述したベクトル変換を使わずにクチャ変換規則は文献 [11] の規則（表 4）を使用し，B継承できることを，●はベクトル変換を使用して継承

ピクチャは MPEG-2 の符号化情報を利用しない従来できることを意味する．表 3 に示した 16 通りあるフ手法を使用する．提案手法は，入力 MPEG-2 の各ペ

レーム/フィールドの組合せが同等の発生確率がある

ア MB を対象に，16 通りある DCT 種別，動き補償種と仮定すると，ベクトル変換なしの場合，DCT 種別

別の組合せごとに，H.264 で使用するペア MB 種別，及び動き補償種別が継承される MB の割合が 43.5%にMB タイプ，動き補償に使用するベクトル，整数 DCT

とどまるのに対し，16 通りの組合せ種別ごとに○と●のサイズを指定する T ransf orm size 8x8 f lag を決の和が大きいペア種別を選択し，●が一つ以上ある場

定する．H.264 のペア MB 種別は，入力 MPEG-2 の合にはベクトル変換を実施することで，62.5%に向上

ペア MB の DCT 種別と動き補償種別をともに継承する．

する MB 数を最大化するように選ばれる．その際にベクトル変換した場合としない場合で，継承 MB 数474

論文／DCT と動きベクトルを極力継承して再量子化雑音を低減するインタレース映像用 MPEG-2/H.264 再符号化手法
表 4 MPEG-2/H.264 再符号化方式のイントラ MB 変換規則
Table 4 Intra MB conversion rule from MPEG-2 to H.264 transcoding.
入力
ペア

MPEG-2

M

種別
上
下
側
側

B

番
号
0

DCT

3

MB タイプ

画面内予測モード

上
側

下
側

上
側

下
側

M

M

M

M

B

B

B

B

I8x8

I8x8

DC

DC

M

M

B

B

Fr

Fr
Fi

Fr

I8x8

I8x8

DC

DC

Fi

Fr

Fr

I8x8

I8x8

DC

DC

Fi

Fi

I8x8

I8x8

DC

DC

1
2

出力 H.264
選
択
す
る
種
別
Fr

Fr：フレーム，Fi：フィールド

表 5 提案する MPEG-2/H.264 再符号化方式の P ピクチャのインタ MB 変換規則
Table 5 Inter MB conversion rule from MPEG-2 to H.264 transcoding.
入力 MPEG-2
DCT 動き補償
種別
種別

出力 H.264

T ransf orm size
M
MB タイプ
ベクトル値
8x8 f lag
B
上 下 上
下
ペ
側 側 側
側
ア
上側
下側
上側
下側
上側
下側
M M M
M
種
MB
MB
MB
MB
MB
MB
B B B
B
別
0
Fr Fr
Fr
P L0 16x16
P L0 16x16
継承
継承
1
1
1
Fr
Fi
Fr
P L0 16x16
再判定
継承
再探索
1
再判定
2
Fi Fr
Fr
再判定
P L0 16x16
再探索
継承
再判定
1
3 Fr
Fi 再判定再判定
再判定
再探索 再探索 再判定
再判定
4
Fr Fr
Fr
P L0 16x16
再判定
継承
再探索
1
再判定
5
Fi
Fi
Fr
P L0 16x16
再判定
継承
再探索
1
再判定
6
Fi Fr
Fi
再判定
P L0 L0 16x8 再探索
変換
再判定
1
7
Fi
Fi
再判定
P L0 L0 16x8 再探索
継承
再判定
1
8
Fr Fr
Fr
再判定
P L0 16x16
再探索
継承
再判定
1
9
Fr
Fi
Fi
P L0 L0 16x8
再判定
変換
再探索
1
再判定
10
Fi Fr
Fr
再判定
P L0 16x16
再探索
継承
再判定
1
11 Fi
Fi
Fi
P L0 L0 16x8
再判定
継承
再探索
1
再判定
12
Fr Fr
Fi
P L0 L0 16x8 P L0 L0 16x8
変換
変換
1
1
13
Fi
Fi
Fi
P L0 L0 16x8 P L0 L0 16x8
変換
継承
1
1
14
Fi Fr
Fi
P L0 L0 16x8 P L0 L0 16x8
継承
変換
1
1
15
Fi
Fi
P L0 L0 16x8 P L0 L0 16x8
継承
継承
1
1
Fr：フレーム，Fi：フィールド，変換：フレームベクトルからフィールドベクトルへの変換

ペ
ア
M
B
番
号

が同じ場合には，ベクトル変換しないペア種別を選択

来の符号化処理と同様に，予測誤差を最小とする動する．フィールドペア選択時に発生するベクトル変換

きベクトルを 0.25 画素精度で探索し，MB タイプやによる符号量の増加を避けるためである．継承できるT ransf orm size 8x8 f lag 設定値を再判定する．まMB については，MB タイプを P L0 16x16（フレー

た継承の有無にかかわらず提案法が出力する MB が，

ムペア選択時）あるいは P L0 L0 16x8（フィールド

H.264 規格で規定されたスキップ MB の条件（再量ペア選択時）とする．ベクトル値はそのまま継承する

子化後の DCT 係数がすべて 0 で，MB タイプや動か，あるいは 4. 3 で述べたベクトル変換の後に継承

きベクトルが予測値と等しいなど）を満たすとき，スする．整数 DCT サイズは MPEG-2 の DCT と同じ

キップ MB として出力する．スキップされた継承 MB

8x8 とするため T ransf orm size 8x8 f lag = 1 を設

も，スキップされてない継承 MB と同様に，継承した定する．継承できない MB（表 5 の MB タイプ欄がMB タイプや動きベクトルを使ってデコード映像が作“再判定” の MB）は，符号化情報を再利用しない従成される．また，H.264 のプロファイルは，MPEG-2475電子情報通信学会論文誌 2011/2 Vol. J94–D No. 2の DCT サイズ 8x8 が使用可能な HighProﬁle を用い，

±30 画素，量子化マトリックスは H.264 デフォルト

MPEG-2 の 8x8 量子化マトリックスと同じ係数の量子設定）の条件で使用した．提案手法の H.264 再符号化マトリックスを用いる．P ピクチャの参照画像数は化には，初段 MPEG-2 符号化情報の入力機能を追加

1 枚，B ピクチャの参照画像数は 2 枚とし，MPEG-2

した jm12.1 を使用した．いずれも画面内の量子化スと同一画像を参照させる．

テップは固定し，GOP 構造は MPEG-2 と同じ M =3，

5. 2 シミュレーション条件

N =15，デブロッキングフィルタは，断りのない限り，提案手法の性能評価のため，シミュレーションを行っ

デフォルト設定（フィルタあり）とした．

た．比較対象は初段符号化情報（ピクチャタイプ以外）

5. 3 種別継承による効果とデブロッキングフィルタ

を用いずに通常の動き探索及びモード選択で H.264

本節では P ピクチャにおける種別継承の効果を確か

再符号化する手法（従来手法）とし，以下の条件でめる．提案手法と従来手法で P ピクチャ内の各 MB比較した．入力映像は 720x480 画素のインタレースの PSNR を測定し，MPEG-2 の DCT 種別と動き補

映像 6 種で，初段 MPEG-2 符号化には TM5 [13] を償種別の組合せ（16 パターン）ごとに集計した結果を使用した．GOP 構造を M =3，N =15，I/B/P ピク

表 7 に示す．入力ストリームは cheer-8，デブロッキ

チャの量子化ステップを (Δ1I ,Δ1P ,Δ1B )=(8,8,8) あングフィルタは H.264 のデフォルト設定（フィルタあ

るいは (16,16,16) として得られた 12 本の MPEG-り）である．提案及び従来手法の I ピクチャは同一の

2 ビット ス ト リ ー ム を ，H.264 再 符 号 化 の 入 力 と画像にするために，ともに提案手法の再符号化を行っして使用した．ビットレートを表 6 に示す．以後，た．PSNR 値は，原画像を初段 MPEG-2 デコード画

Δ1I = Δ1P = Δ1B = n で MPEG-2 符号化した映像

像，被評価画像を H.264 再符号化映像としたときの値

名 XXXX のストリームを XXXX-n と記述する．従で，2 段目 H.264 の量子化ステップ (Δ2I ,Δ2P ,Δ2B )来手法の H.264 再符号化に jm12.1 [14] を（探索範囲

は，提案手法で (8,10,10)，従来手法で (8,9,10) とした．これは，提案手法の先頭 P ピクチャ符号量が従来

表 6 入力 MPEG-2 ストリームのビットレート (kbit/s)
Table 6 Bitrate of input MPEG-2 streams (kbit/s).

手法と同じか小さい条件で比較するためである．表 8に，Δ2P を 9，10，11 としたときの従来手法の I ピク
チャ及び先頭 P ピクチャ符号量と，提案手法との比較

Δ1I ,Δ1P ,Δ1B

Boat

Bus

Cheer

Plane

Race

Sussie

8,8,8

3278

4796

7129

2340

3420

1556

を示す．Δ2P =10 とした従来手法の P ピクチャ符号

16,16,16

1666

2315

3423

1307

1422

899

量 (693312 bit) は，提案手法のビット量 (706200 bit)

Table 7表 7 ペア種別ごとの提案手法と従来手法の PSNR 比較
PSNR Comparison between proposed method and conventional method.

MB
提案手法の PSNR
従来手法の PSNRPSNR の差
継承方法
ペア MB ペア 上側 MB 下側 MB 上側 MB 下側 MB
差分
差分 上側 下側
番号
数
(*1)
(*2)
(*3)
(*4) (*1– *3) (*2 – *4) MBMB
098
43.02243.00642.26642.312
0.756
0.694
o
o
1
41
40.22038.04039.05038.8271.170−0.787ox
2
5337.62640.13938.42539.058−0.799
1.081
x
o
3
79
37.65537.72838.63138.609−0.976−0.881xx
4
57
41.33139.92640.02841.0661.303−1.140ox
53440.62138.24640.24639.2910.375−1.045ox
6
1238.38541.66739.22141.192−0.836
0.475
x
#
7
39
37.49838.61738.37638.745−0.878−0.128xo
83139.95240.72540.71239.554−0.760
1.171
x
o
9
8
39.27537.71139.68038.708−0.405−0.997#x
103338.36540.50839.33140.032−0.966
0.476
x
o
11
36
38.66537.69338.88638.645−0.221−0.952ox
1260
41.26341.60340.79740.762
0.466
0.841
#
#
13
19
40.89840.27840.53639.935
0.362
0.343
#
o
14
14
40.76140.99439.87640.459
0.885
0.535
o
#
15
61
39.15739.69838.95839.058
0.199
0.640
o
o
o：そのまま継承，#：ベクトル変換して継承，x：継承せずにベクトル再探索と MB タイプ再判定
提案手法の P ピクチャ符号量 706200 bit
従来手法の P ピクチャ符号量 767272 bit476

論文／DCT と動きベクトルを極力継承して再量子化雑音を低減するインタレース映像用 MPEG-2/H.264 再符号化手法

Table 8提案手法
従来手法

表 8 ピクチャ符号量と Δ2P の関係
Relationship between picture bits and Δ2P .
Δ2I ,Δ2P

I ピクチャのΔ2B の設定

符号量 (bit)(8,10,10)801931706200o(8, 9,10)801931767272o(8,10,10)801931693312-(8,11,10)801931643439-表 9 スキップ MB の割合（%）
Table 9 Percentage of skipped MB.
入力
Boat-8Bus-8
Cheer-8
Plane-8Race-8
Sussie-8

先頭 P ピクチャ 比較の符号量 (bit) 対象を入力 MPEG-2 の Δ1P =8 よりも大きい値を設定したのは，量子化デッドゾーンのある MPEG-2 インタ
符号化ストリームを量子化デッドゾーンのない H.264
でインタ再符号化する場合，H.264 量子化ステップ Δ2
は，初段量子化 Δ1 の 1.1〜1.3 倍程度が適切との知見 [10] による．提案手法において，MPEG-2 の DCT

従来手法
21.55
0.07
1.92
8.66
1.25
23.11

提案手法
21.03
0.14
2.67
7.92
0.00
22.67

表 10 デブロッキングフィルタの有無と PSNR
Table 10 Deblocking ﬁlter and PSNR.

よりも小さいため，Δ2P =9 の従来手法（ビット量767272 bit）を比較対象とした．提案手法の Δ2P =10

入力 MPEG-2
20.07
0.07
0.00
7.03
0.00
16.44

PSNR1(dB)
フィルタ
あり
なし
差
Boat-8 39.072 38.884 0.188
Bus-8 37.162 37.089 0.073
Cheer-8 36.689 36.642 0.047
Plane-8 39.996 39.789 0.207
Race-8 38.230 38.133 0.097
Sussie-8 39.434 39.325 0.109
Ave.
38.431 38.310 0.121

入力

PSNR2(dB)
フィルタ
あり
なし
差
43.205 43.656 −0.451
40.456 40.566 −0.110
39.147 39.193 −0.046
43.714 44.054 −0.340
41.874 42.332 −0.458
43.777 44.117 −0.340
42.029 42.320 −0.291

種別と動き補償種別をそのまま継承した MB（表 7
中の “o”）は，従来手法で再符号化する場合に比べて−0.221〜1.303 dB（平均 0.675 dB）高い PSNR が得られた．ベクトル変換して継承した MB（同 “#”）は，−0.405〜0.841 dB（平均 0.551 dB）高い PSNR が得られている．これに対し，継承せずに動きベクトル再探索と MB タイプ再判定をした MB（同 “x”）は，従来手法の差が −1.140〜−0.760 dB（平均 −0.924 dB）であった．ベクトル変換せずに MPEG-2 の DCT 種
別と動き補償種別をそのまま継承させた MB だけでなく，ベクトル変換して継承させた MB においても，

表 11

デブロッキングフィルタの有無と先頭 P ピクチャ
ビット量
Table 11 Deblocking ﬁlter and P-picture bits.
先頭 P ピクチャビット量フィルタ
比率
あり (*1) なし (*2) (*2)/(*1)
Boat-82694482704801.00383Bus-84406004412241.00142
Cheer-87062007065761.00053
Plane-8
170512
1709281.00244
Race-8286736287712
1.00340
Sussie-8
115760116272
1.00442
Ave.
3315433321991.00267
入力

PSNR が向上することが分かる．先頭 P ピクチャ全
体の PSNR は従来手法が 39.294 dB で，提案手法の

PSNR を測定した（表 10）．入力 MPEG-2 ストリー

39.147 dB よりも高い結果が得られたが，従来手法のム及び提案手法と従来手法の量子化ステップの設定

符号量が提案手法よりも約 8.6%大きく，本節では手値は前述のスキップ頻度測定時と同じである．表の左法の優劣は示せない．後述する 5. 5 で同等の符号量で側が MPEG-2 入力画像を原画像としたときの H.264の PSNR 比較結果を示す．

デコード画像の PSNR（以下，PSNR1）で，右側がまた，入力 MPEG-2，提案手法，従来手法のスキッ

MPEG-2 デコード画像を原画像としたときの H.264

プ MB の発生頻度を調べた．入力 MPEG-2 は Boat-8

デコード画像の PSNR（同 PSNR2）を示す．PSNR1から Sussie-8 の 6 ストリームとし，提案手法と従来が最終的な画質を表し，PSNR2 が H.264 再符号化時

手法の量子化ステップは (Δ2I =8,Δ2P =10,Δ2B =10)に混入した雑音のみを表す．表 10 で比較した P ピとした．P ピクチャ内 MB 総数とスキップ MB 数のクチャの符号量を表 11 に示す．フィルタの有無によ

比を表 9 に示す．入力 MPEG-2，提案法，従来法でる差は平均 0.267%と極めて小さく，発生符号量にほ大きな差はなく，提案法のスキップ発生率は従来法ととんど影響しないが，表 10 から PSNR には影響を同程度とみなせる．

与えていることが分かる．PSNR2 はフィルタなしが次に，デブロックフィルタが提案手法に与える影響

ありより高いが，PSNR1 では逆になしよりありが高を調べた．フィルタありとフィルタなしで提案手法

い．これは，MPEG-2 にないデブロックフィルタの使を使って H.264 再符号化した際の先頭 P ピクチャの用で，初段符号化とは異なる再符号化が行われるため477

電子情報通信学会論文誌 2011/2 Vol. J94–D No. 2

再符号化雑音が混入し，MPEG-2 デコード映像とはさせるときに得られると予想される PSNR 値を，従更に異なる映像が H.264 デコード映像として得られ来手法の測定結果から補間して求めた値を従来手法のる．しかし，フィルタの効果でブロックノイズが除去

PSNR とした．

された H.264 デコード映像は，ブロックノイズが混入

距離=3 と近い P ピクチャでは従来手法との PSNR

した MPEG-2 デコード映像とは異なるものの，初段差分は 0.32〜2.95 dB と，提案手法の高い有効性が確

MPEG-2 に入力された原映像と比較すると類似度が認できる．距離が 6 以下で提案手法は従来手法より上がり，PSNR1 が向上したと推測される．

PSNR が高いが，距離が離れるにつれて提案手法の優

5. 4 I ピクチャからの距離と提案手法の性能

位性が下がる．距離=(3,6,9,12) で提案手法と従来手提案手法の MB 種別継承による PSNR 向上効果

法の PSNR 差は平均で (0.88, 0.53, 0.30, 0.17) dB でが，I ピクチャとの距離が大きくなるにつれて，どのあった．I ピクチャからの距離が大きいピクチャでは，ように変化するかを検証した．Boat-16 から Sussie-

MPEG-2 近似動作が複数回繰り返されることとなり，16 の 6 ストリームを共通入力とし，提案手法では参照画像上のドリフト誤差が蓄積するためと考えられ(Δ2I ,Δ2P ,Δ2B )=(16,18,18) で再符号化した H.264 ス

る．距離=12 では 6 映像中で 2 映像で提案手法がよりトリーム (M=3) の各 P ピクチャ（I ピクチャからの距

高い PSNR が得られたが，4 映像で従来以下であった．

離が 3，6，9，12）について，その符号量と PSNR 特性

本節では GOP 前半で提案手法の優位性が高く，後を求めた（表 12）．従来手法では (Δ2I =16,Δ2P =2〜半では減少することを示したが，次節では GOP 全体

34,Δ2B =Δ2P ) と広い範囲で P ピクチャの量子化パラで提案及び従来手法の画質評価を行う．

メータを振って再符号化して得た H.264 再符号化ストリームで各 P ピクチャの符号量と PSNR を複数測定しておき，提案手法と同等の P ピクチャ符号量を発生

5. 5 I，P，B ピクチャを含む GOP 全体の画質評価
本節では，すべてのピクチャタイプを含んだ GOP
全体での評価を行う．5. 2 で示したストリーム 12 本

(Boat-8,..,Sussie-8,Boat-16,..,Sussie-16) を入力とし，
表 12 I ピクチャからの距離と P ピクチャの PSNR
Table 12 Distance from I-picture and PSNR of
P-picture.
MPEG-2 入力

提案方式

Δ1I =16,Δ1P =16

Δ2I =16,Δ2P =18

従来
方式

差分

提案方法と，提案手法からベクトル変換機能を削除した手法のそれぞれで再符号化したときの H.264 ビットレートと PSNR を表 13 と表 14 に示す．H.264 量子化ステップ (Δ2I ,Δ2P ,Δ2B ) は，表 13 で (8,10,10)，

入力

距 PSNR 符号量 符号量 圧縮 PSNR PSNR (dB)
離 (dB) (kbit) (kbit) 比(dB) (dB)

表 14 で (16,18,18) である．ベクトル変換機能を削除

3

36.69

122.80 102.07 0.83 35.75

35.29

0.46

した手法とは提案手法の MB 変換規則（表 5）のベクト

Boat-166

36.40

130.78 112.74 0.86 35.19

35.11

0.08

9

36.30

132.72 112.78 0.85 34.92

34.90

0.01

ル値欄の「変換」を「再探索」とし，対応するペア MB

12 36.19

140.12 122.13 0.87 34.64

34.79

-0.15

番号の MB タイプ欄と T ransf orm size 8x8 f lag 欄

3

34.01

213.86 185.91 0.87 32.80

29.84

2.95

6

34.07

219.21 193.94 0.88 32.39

30.09

2.29

を「再判定」とした手法である．表 13，表 14 で従来

9Bus-1634.08

223.22 203.66 0.91 32.14

30.29

1.85

手法の PSNR 値は，表 12 の場合と同様，従来手法

12 34.05

208.13 198.87 0.96 31.97

30.06

1.91

の PSNR 測定結果からの補間値である．表 13 の入

3

34.14

373.89 346.98 0.93 32.31

31.88

0.43

Cheer-16 6

34.10

338.28 314.28 0.93 32.10

31.82

0.28

力 Race-8 では，前述した GOP 後半の優位性低下に

9

34.09

348.99 320.11 0.92 32.01

31.91

0.09

より，提案手法の PSNR は従来手法をわずかに下回

12 34.11

351.45 328.02 0.93 31.91

31.87

0.03

3

37.82

80.27

68.59

0.85 36.82

36.05

0.77

6

37.70

80.39

70.85

0.88 36.32

35.93

0.40

両手法の差は，(Δ1I ,Δ1P ,Δ1B )=(8,8,8) の MPEG-2

9

37.63

88.31

82.13

0.93 35.96

35.97

-0.01

12 37.26

103.25 94.17

0.91 35.58

35.85

-0.27

映像入力の場合で平均 0.19 dB，(16,16,16) の場合で

3

35.07

105.25 81.42

0.77 34.30

33.98

0.32

平均 0.31 dB で本提案手法の有効性が確認できる．ま

6

35.21

105.01 82.54

0.79 34.24

34.20

0.04

9

35.09

119.01 98.26

た，ベクトル変換機能を削除した手法は従来方法に比Plane-16Race-16

るが，それ以外の入力は提案手法は従来手法を上回り，0.83 33.89

34.06

-0.17

12 35.20

129.58 115.04 0.89 33.70

34.12

-0.43

3

37.56

51.05

27.70

0.54 36.80

36.39

0.40

Sussie-16 6

37.56

46.57

23.55

0.51 36.55

36.43

0.11

9

37.58

44.03

23.14

0.53 36.35

36.31

0.04

差分 (0.09〜0.33 dB) がベクトル変換の寄与分と考え

12 37.43

55.74

34.27

0.61 35.98

36.06

-0.07

られる．

478

べ，(Δ1I ,Δ1P ,Δ1B )=(8,8,8) のときで平均 0.10 dB，(16,16,16) で平均 −0.02 dB で提案手法に比べて劣る．

論文／DCT と動きベクトルを極力継承して再量子化雑音を低減するインタレース映像用 MPEG-2/H.264 再符号化手法
表 13 提案手法と従来手法の PSNR 比較 (Δ2I =8,Δ2P,2B =10)
Table 13 PSNR of proposed and conventional method. (Δ2I =8,Δ2P,2B =10)
初段符号化
Δ1I,1P,1B =8

入力

提案再符号化手法（ベクトル変換あり）と同一レートの従来手法の比較
ビットレート PSNR 従来 PSNR
差分

提案再符号化手法（ベクトル変換なし）と同一レートの従来手法の比較
ビットレート PSNR 従来 PSNR
差分

PSNR

ビットレート(dB)(kbit/s)(kbit/s)

(dB)

(dB)

(dB)

(kbit/s)

(dB)

(dB)

Boat-839.21

3279.95

2536.33

38.02

38.00

0.02

2757.46

38.14

38.17

Bus-8

37.96

4796.024077.22

36.36

35.48

0.88

4191.25

36.44

35.60

0.84

Cheer-837.89

7128.686146.94

36.06

35.98

0.08

6355.42

36.03

36.09

−0.07

Plene-840.43

2339.60

1789.51

39.21

39.19

0.02

2000.70

39.30

39.38

−0.07

Race-838.46

3419.512653.16

37.01

37.04

−0.03

2771.86

37.21

37.12

0.09

Sussie-8

40.17

1555.74936.85

39.10

38.97

0.13

1086.92

39.12

39.17

−0.04

Ave.

39.02

3753.253023.34

37.63

37.44

0.19

4102.64

37.09

36.98

0.10

−0.02

表 14 提案手法と従来手法の PSNR 比較 (Δ2I =16,Δ2P,2B =18)
Table 14 PSNR of proposed and conventional method. (Δ2I =16,Δ2P,2B =18)
初段符号化
Δ1I,1P,1B =16

入力

提案再符号化手法（ベクトル変換あり）と同一レートの従来手法の比較
ビットレート PSNR 従来 PSNR 差分

PSNR

ビットレート(dB)(kbit/s)(kbit/s)

(dB)

(dB)

(dB)

(kbit/s)

(dB)

(dB)

Boat-1635.90

1666.251080.98

34.54

34.49

0.05

1426.30

34.71

35.05

Bus-1633.54

2315.06

1805.78

31.98

30.74

1.24

1974.07

32.12

31.08

1.04

Cheer-1633.23

3423.252934.37

31.57

31.39

0.18

3099.79

31.53

31.54

−0.02

Plene-1637.25

1307.27821.50

35.92

35.81

0.11

1125.37

36.03

36.48

−0.45

Race-1634.69

1421.73854.98

33.57

33.54

0.03

1070.34

33.64

33.80

−0.16

Sussie-16

37.76

898.74363.08

36.69

36.50

0.18

584.30

36.67

37.05

−0.39

Ave.

35.40

1838.721310.12

34.05

33.74

0.31

1934.77

33.19

33.21

−0.02

June 2005.

フレーム/フィールド MB が混在した MPEG-2 ス[3]a focus on MPEG-2/H.264 transcoding,” Proc. IS-

ディングにおいて，初段符号化情報を利用して，混入する量子化雑音を低減する再符号化手法を提案した．

CAS 2005, vol.2, pp.1246–1249, May 2005.
[4]

ing,” Proc. 12th Annual ACM International Confer-

力継承し，更にフレームベクトルからフィールドベク

ence on Multimedia, pp.300–303, Oct. 2004.
[5]

to H.264 transcoding,” Proc. IEEE Int’l Symp. Cir-

で継承率を高めた．提案手法を用いた再符号化シミュ

cuits Syst., vol.2, pp.1230–1233, 2005.
[6]

The new generation of MPEG-2 encoders,” SMPTE

き探索回数を削減できるため，演算量が，従来手法にJournal, April 2000.
[7]

中 村 健 ，吉 留 健 ，長 沼 次 郎 ，八 島 由 幸 ，“H.264/
MPEG-4AVC における再符号化方法の検討，” 2005 信学総大，D-11-50, March 2005.

[8]

[9]

角野眞也，栄藤 稔，横矢直和，“MPEG-2 再符号化のた” 信学論（D-II），vol.J83めのゾーン処理付き再量子化法，
D-II, no.9, pp.1879–1887, Sept. 2000.
吉留 健，長沼次郎，八島由幸，“イントラ符号化された[10]

MPEG-2 プログレッシブ映像の H.264 再符号化方法の検” 映情学誌，vol.62, no.11, pp.1819–1824, 2008.
討，
吉留 健，長沼次郎，八島由幸，“DCT 成分を極力保存の適用や，GOP 後半で提案手法の有効性が落ちる点の改善を進める．
文

献

J.-K. Lee and K.-D. Chung, “Quantization/DCT
conversion scheme for DCT-domain MPEG-2 to
H.264/AVC transcoding,” IEICE Trans. Commun.,vol.E87-B, no.7, pp.2856–2863, July 2004.

筑波健史，永吉功，花村剛，富永英義，“MPEG-2 か

P. Guilotel, D. Thoreau, P. Ruellou, P. Bordes, B.
Chupeau B, and C. Chevance, “Adaptive encoders:

0.31 dB の PSNR 向上が得られた．また，本手法は動比べ少なくて済む特徴もある．今後は，B ピクチャへ

Z. Zhou, Z. Zhou, S. Sun, S. Lei, and M.-T. Sun, “Motion information and coding mode reuse for MPEG-2と動き補償種別の組合せから判別して変換すること
レーションの結果，提案手法は従来手法に比べ，0.19〜

G. Chen, Y. Zhang, S. Lin, and F. Dai, “Eﬃcient
block size selection for MPEG-2 to H.264 transcod-

MPEG-2 の DCT 種別と動き補償種別を H.264 へ極トルに変換すれば継承可能となる MB を，DCT 種別

X. Lu, A.M. Tourapis, P. Yin, and J. Boyce, “Fastmode decision and motion estimation for H.264 with

トリームを対象とした MPEG-2/H.264 トランスコー

[2]

−0.34

手法に関する検討，” 情処研報，2005-AVM-49, pp.37–42,

6. む す び[1]

提案再符号化手法（ベクトル変換なし）と同一レートの従来手法の比較
ビットレート PSNR 従来 PSNR
差分

ら H.264 への再符号化におけるイントラ予測モード決定479

電子情報通信学会論文誌 2011/2 Vol. J94–D No. 2

[11]

[12]

討，
” 画電学全大，R1-1, 2009.
ITE 監修 ハイビジョン用ディジタル標準画像データ
http://www.ite.or.jp/shippan/test chart index.html[13]MPEG-2,

Test Model 5 (TM5),

Doc ISO/IEC

JTC/SC29/WG11/N0400, Test Model Editing Committe, April 1993.
[14]

Joint Video Team (JCT), “Reference Software
JM12.1,” http://iphome.hhi.de/suehring/tml/（平成 22 年 5 月 11 日受付，8 月 20 日再受付）

吉留健

1982 筑波大・第三学群・情報学類卒．1983
同大大学院理工学研究科修士課程了．同年
電電公社厚木電気通信研究所（現 NTT）

入社．以来，映像符号化 LSI 及び超高精細映像 CODEC の構成法・設計法，の研究開発に従事．2001 NTT 社長表彰．工博．
現在，NTT サイバースペース研究所画像メディア通信プロジェ
クト主任研究員．

上倉

一人 （正員）1984 東京理科大・理工・電気卒．1986
同大大学院修士課程了．同年日本電信電話（株）入社．1993 NTT 画像通信事業本部
で自治体向けマルチメディアシステムの開発に従事．1995 ヒューマンインタフェー
ス研究所において画像符号化の研究に従事．
現在，NTT サイバースペース研究所画像メディア通信プロジェ
クト主幹研究員．工博．

牧野昭二 （正員：フェロー）

1981 東北大大学院修士課程了．同年日
本電信電話公社（現 NTT）入社．以来，NTT 研究所において，音響エコーキャン

セラ，ブラインド音源分離などの音響信号処理の研究に従事．2009 から筑波大学教授．工博．日本音響学会技術開発賞，本会業績賞，ICA Unsupervised Learning Pioneer Award 各受
賞．IEEE Fellow．

480

北脇

するプログレッシブ映像用 MPEG-2/H.264 再符号化手” 映情学誌，vol.63, no.6, pp.837–846, 2009.
法，
吉留 健，上倉一人，北脇信彦，“インターレース映像を対象とした MPEG-2/H.264 イントラ再符号化方法の検信彦（正員：フェロー）1969 東北大・工・電子卒．1971 同大大学院修士課程了．同年日本電信電話公社

電気通信研究所入所．1997 筑波大学教授．
2010 から同大特任教授．工博．知覚 QoE
評価法，音声符号化，音信号処理，e ラー
ニングの研究に従事．1989 電気通信普及財団賞，1990 NTT 社長表彰，1994 日本 ITU 協会賞，1995
RCR 郵政大臣表彰，共著「音のコミュニケーション工学」等，
IEEE Fellow．