JP3852209B2 - ビデオ信号の符号化装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオ信号を量子化処理によって符号化するビデオ信号の符号化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオ信号の符号化のために、いわゆる２パス符号化方式が提案されている。特開平７−２８４０９７号公報によれば、１ビデオ信号を第１のパスと第２のパスに分けて符号化し、第１のパスでは第２のパスの符号化に必要な情報を出力する。符号化方式自体はＭＰＥＧなどの方式に従って実行される。
【０００３】
従来の第１のパスを実行する装置のブロック図を図５に示す。第１のパスではビデオ信号は通常速度で再生入力され、入力情報は全ビデオシーケンスに対して短区間ごとに発生符号量を情報として記録する。図５の符号化回路は、動き補償ＤＣＴ方式を用いてデータ圧縮を行う。ここで、ＤＣＴというのは、離散コサイン変換として知られるデータ圧縮の方式のことであり、動き補償ＤＣＴ方式は、入力画像データのうち、周期的に選択された１フレームをそのフレーム内のデータのみを用いて圧縮し、残りのフレームに関しては、前のフレームとの差分を圧縮して伝送する方式のひとつである。フレーム間の差分を計算するのに際して、前フレームとの間で画像の動きベクトルを検出し、動きを合わせてから差分をとることにより圧縮率の向上を達成する。
【０００４】
入力されたビデオデータはまず減算器２に入力され、ここで現在フレームと動き補償予測回路４から得られる前フレームとの差分を計算し、ＤＣＴ回路６に入力する。ＤＣＴ回路６は入力された１枚分の画像を例えば８×８画素の正方形の画素ブロックに分割し、各画素ブロックごとにＤＣＴ処理を施す。ＤＣＴによって得られた各係数に対し量子化を施して可変長符号化（ＶＬＣ）回路１０に入力する。ＶＬＣ回路１０は、統計的に出現確率のより高いデータに、より短い符号長を割り当てる手法であって、データの持つ統計的な冗長成分を除去するために用いられる。
【０００５】
量子化回路８の出力信号はまた逆量子化回路１２に入力され、ここで逆量子化処理により量子化前のデータに変換される。逆量子化回路１２の出力信号を逆ＤＣＴ回路１４に通すことにより、ＤＣＴ回路６とは逆の変換処理を行って元の画像データに復元し、それを画像メモリ１６に記憶される。動き補償予測回路４は現在の再生画像を、入力画像メモリ１６から読み出される所定数のフレーム分だけ前の画像データと比較して、画像の動き量を計算し、その動き量に応じて画像タの位置を移動させる。このようにして動き補償された画像データが減算器２に入力され、現在の画像データとの間の差分計算に用いられる。
【０００６】
ＶＬＣ回路１０の出力信号はバッファ１８を介し符号化データとして出力されると共に、符号量カウンタ２０によって発生符号量がカウントされ、そのカウント結果が記憶回路２２に記憶される。
【０００７】
ＭＰＥＧに代表される符号化方式では可変長符号化を行っているので、量子化幅を固定にして第１のパスを行うと、符号化画像の複雑さや、動き補償残差成分量に応じて発生符号量が多くなる。この性質を利用して、発生符号量の分布状態を予め調査し、第２のパスではその分布に極力近くなるように符号量の配分を行うことにより、画質をほぼ均一にすることが可能となる。第２のパスではその符号量配分比率を保つと同時に、全体の目標符号量を達成できるように制御しなければならない。発生符号量は、第１のパスで発生した短区間単位で検出し、その情報を記録する。短区間の例としてはピクチャ内独立符号化ステップごとに区切ることが可能な約１５ピクチャ程度の１ＧＯＰ（グループオブピクチャ）が考えられる。この場合、図７にＵＧとして示すように、各ＧＯＰ単位にどの位の発生符号量であったかが記憶回路２２に記憶される。
【０００８】
第１のパスでは一般的に量子化幅を小さめにして、第２のパスで出力される最終的な符号量より多くの符号量を発生させるのが普通である。その理由は、第１のパスで量子化幅を小さくすることにより、画像の高周波成分まで細かく情報を検出し、その画像の特性を検出する必要があるからである。第１のパスのｉ番目の短区間内に発生した符号量を pass1BIT(i) とする。この各短区間内に発生した符号量の比率を、第２のパスでもほぼ同じになるようにして、最終目標総符号量を第２のパスにおける各短区間内の目標符号量とする。
【０００９】
例えば短区間を１ＧＯＰとすると、以下のような方法で、画質をある程度保ちながら符号を制御することができる。
【００１０】
次に第２のパスについて第６図のブロック図を用いて説明する。発生符号量を増加させるには、量子化スケールを小さくし、符号量を減少させるには大きくする。この原理を用いて、例えばバッファの占有率をもとに、量子化幅を制御する方法が考えられる。注意すべき点は片方向ピクチャ間予測符号化される画面（Ｐピクチャ）はひとつ前のピクチャ内独立符号化される画面（Ｉピクチャ）もしくはＰピクチャから、両方向ピクチャ間予測符号化される画面（Ｂピクチャ）は時間的に両側のＩピクチャとＰピクチャから予測されている関係上、Ｉピクチャが劣化すると、連動して他のピクチャも劣化する。以下の方式例はこれらのピクチャに対する符号量配分を考慮しながら全体の符号量制御を実現できる。
【００１１】
まず、各ＧＯＰの目標符号量 Pass2BIT(i) は、記憶回路からの第１のパスで得られた符号量 pass1BIT(i) を使用して、
pass2BIT(i)＝最終目標総符号量＊pass1BIT(i)／Σpass1BIT(i)
で計算する。ここで、ひとつのＧＯＰに与える符号量 pass2BIT(i) をＲとすると、具体的な符号量制御は以下のようなアルゴリズムで符号量制御回路で行われる。
【００１２】
（ａ）ステップ１
ステップ１では一つのＧＯＰの各ピクチャに対する割り当て符号量を、ＧＯＰ内でまだ符号化していないピクチャに対して、所定の重みをつけて配分する。すなわち、
Ｘｉ＝Ｓｉ＊Ｑｉ ， Ｘｐ＝Ｓｐ＊Ｑｐ ， Ｘｂ＝Ｓｂ＊Ｑｂ
ここで、Ｘｉ，Ｘｐ，Ｘｂは、ＧＣＭ（グローバル・コンプレキシティ・メジャー）と呼ばれるもので、ひとつ前の同ピクチャタイプの符号化結果の発生符号量Ｓｉ，Ｓｐ，Ｓｂと、各符号量ごとの平均量スケールＱｉ，Ｑｐ，Ｑｂとの積として定義する。
【００１３】
理想的な画質を達成するための各ピクチャの量子化スケールＴｉ，Ｔｐ，Ｔｂは、Ｉピクチャを基準とした場合のＰピクチャの比率Ｋｐを、Ｋｐ＝１．０とし、Ｂピクチャの比率Ｋｂを、Ｋｂ＝１．４と仮定し、さらにピクチャレートをPR、ビットレートをBRとして、
Ｔｉ＝MAX｛Ｒｉ／（１＋（ＮｐＸｐ／ＸｉＫｐ）＋（ＮｂＸｂ／ＸｉＫｂ）），BR／（８＊PR）｝
Ｔｐ＝MAX｛Ｒｐ／（Ｎｐ＋（ＮｂＫｐＸｂ／ＫｂＸｐ）），BR／（８＊PR）｝
Ｔｂ＝MAX｛Ｒｂ／（Ｎｂ＋（ＮｐＫｂＸｐ／ＫｂＸｂ）），BR／（８＊PR）｝
として求められる。ここで、Ｎｐ，Ｎｂは１ＧＯＰ内の未符号化Ｐピクチャおよび未符号化Ｂピクチャの枚数である。
【００１４】
Ｒｉ，Ｒｐ，ＲｂはそのＧＯＰに与えられた符号量であって、それはＧＯＰ内で符号化が進むごとに次のように更新される。すなわち、
Ｒｉ＝Ｒｉ−Ｓｉ， Ｒｐ＝Ｒｐ−Ｓｐ， Ｒｂ＝Ｒｂ−Ｓｂ
（ｂ）ステップ２
ステップ２ではステップ１で割り当てられた各ピクチャの符号量Ｔｉ，Ｔｐ，Ｔｂと実際の発生符号量を一致させるため、ＭＢ（マクロブロック）毎に発生符号量を加算しつつ、目標符号量から途中での予測目標符号量との差を量子化スケールにＭＢ単位でフィードバックする。各ピクチャ毎の仮想バッファの初期占有量をｄＯｉ，ｄＯｐ，ｄＯｂ、符号量カウンタ２０によってカウントされた各ピクチャの先頭からｊ番目のＭＢまでの発生符号量をＢｊ、１ピクチャ内のＭＢ数をＭＢcnt、フィードバックの応答速度を決定するパラメータをｒとして、各ピクチャ毎に量子化スケールＱｉ，Ｑｐ，Ｑｂは、
Ｑｉ＝ｄji＊３１／ｒ
Ｑｐ＝ｄjp＊３１／ｒ
Ｑｂ＝ｄjb＊３１／ｒ
ただし、パラメータｒは、ピクチャレートPRおよびビットレートBRを用いて、ｒ＝２＊BR／PR
であるとし、さらに、ｄji，ｄjp，ｄjbは次のように定義する。
【００１５】
ｄji＝ｄＯｉ＋Ｂ(j-1)−（Ｔｉ(j-1)／ＭＢcnt）
ｄjp＝ｄＯｐ＋Ｂ(j-1)−（Ｔｐ(j-1)／ＭＢcnt）
ｄjb＝ｄＯｂ＋Ｂ(j-1)−（Ｔｂ(j-1)／ＭＢcnt）
このようにして符号量制御を行うことにより、所定の画質を維持しつつ、符号化のための時間を短縮することができる。
【００１６】
なお、ＭＰＥＧ自体は、国際規格ＩＳＯ−ＩＥＣ１１１７２−２，ＩＴＵ−ＴＨ．２６２／ＩＳＯ−ＩＥＣ１３８１８−２ に記載されているものであり、ここではその詳細についての説明は省略する。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来、画像データの符号化のためには、２回のパスを通す関係上、符号化時間として符号化対象のビデオ信号の通常再生速度の場合の時間の少なくとも２倍はかかってしまっていた。
【００１８】
したがって、本発明の課題は、符号化時間を短縮できるビデオ信号の符号化方法を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１に係る発明は、ビデオ信号を所定の量子化幅によって仮符号化し、その仮符号化結果に基づいて設定された目標符号量に基づいてビデオ信号の本符号化を行うビデオ信号の符号化装置であり、本符号化は、ピクチャ内独立符号化、片方向ピクチャ間予測符号化、両方向ピクチャ間予測符号化の３種類の符号化タイプを用いる符号化であって、かつ、本符号化は符号化対象ビデオ信号を構成する各画面に対して、前記各符号化タイプを予め定められている所定の順番に従って用いて符号化を行うものであるビデオ信号の符号化装置において、本符号化されるべき第１のビデオ信号から抽出された、本符号化時にピクチャ内独立符号化の対象となる画面と本符号化時に片方向ピクチャ間予測符号化の対象となる画面とで構成した第２のビデオ信号が入力され、第２のビデオ信号に対する符号化を、それぞれ対象となる画面に対してピクチャ内独立符号化又は片方向ピクチャ間予測符号化を用いて行う仮符号化手段として機能すると共に、仮符号化時に発生する発生符号量に基づき前記第１のビデオ信号に対して予測設定される目標符号量に従った前記第１のビデオ信号に対する符号化を、それぞれ対象となる画面に対して、ピクチャ内独立符号化又は片方向ピクチャ間予測符号化又は両方向ピクチャ間予測符号化を用いて行う本符号化手段として機能する符号化手段と、仮符号化時に発生する発生符号量に基づき、本符号化時に使用する前記目標符号量を予測設定する目標符号量予測手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００２１】
請求項２に係る発明は、ビデオ信号を所定の量子化幅によって仮符号化し、その仮符号化結果に基づいて設定された目標符号量に基づいてビデオ信号の本符号化を行うビデオ信号の符号化装置であり、本符号化は、ピクチャ内独立符号化、片方向ピクチャ間予測符号化、両方向ピクチャ間予測符号化の３種類の符号化タイプを用いる符号化であって、かつ、本符号化は符号化対象ビデオ信号を構成する各画面に対して、前記各符号化タイプを予め定められている所定の順番に従って用いて符号化を行うものであるビデオ信号の符号化装置において、本符号化されるべき第１のビデオ信号から抽出された、本符号化時にピクチャ内独立符号化の対象となる画面で構成した第２のビデオ信号が入力され、その第２のビデオ信号に対する符号化をピクチャ内独立符号化を用いて行う仮符号化手段として機能すると共に、仮符号化時に発生する発生符号量に基づき前記第１のビデオ信号に対して予測設定される目標符号量に従った前記第１のビデオ信号に対する符号化を、それぞれ対象となる画面に対して、ピクチャ内独立符号化又は片方向ピクチャ間予測符号化又は両方向ピクチャ間予測符号化を用いて行う本符号化手段として機能する符号化手段と、仮符号化時に発生する発生符号量に基づき、本符号化時に使用する前記目標符号量を予測設定する目標符号量予測手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００２２】
請求項３に係る発明は、ビデオ信号を所定の量子化幅によって仮符号化し、その仮符号化結果に基づいて設定された目標符号量に基づいてビデオ信号の本符号化を行うビデオ信号の符号化装置であり、本符号化は、ピクチャ内独立符号化、片方向ピクチャ間予測符号化、両方向ピクチャ間予測符号化の３種類の符号化タイプを用いる符号化であって、かつ、本符号化は符号化対象ビデオ信号を構成する各画面に対して、前記各符号化タイプを予め定められている所定の順番に従って用いて符号化を行うものであるビデオ信号の符号化装置において、本符号化されるべき第１のビデオ信号から第１の所定再生時間間隔毎に抽出した第２の所定再生時間分のビデオ信号により構成された第２のビデオ信号が入力され、その第２のビデオ信号に対する仮符号化を行う仮符号化手段として機能すると共に、仮符号化時に発生する発生符号量に基づき前記第１のビデオ信号に対して予測設定される目標符号量に従った前記第１のビデオ信号に対する符号化を、それぞれ対象となる画面に対して、ピクチャ内独立符号化又は片方向ピクチャ間予測符号化又は両方向ピクチャ間予測符号化を用いて行う本符号化手段として機能する符号化手段と、仮符号化時に発生する発生符号量に基づき、本符号化時に使用する前記目標符号量を予測設定する目標符号量予測手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の特徴は概要的に説明すれば次の通りである。
（１）仮符号化の際に用いる入力画像を通常再生速度より速い速度で再生入力する。
（２）仮符号化の際に入力されるビデオ信号が、ピクチャ内独立符号化される画面と片方向ピクチャ間予測符号化される画面に対応する画面で構成されているピクチャのみ符号化し、両方向ピクチャ間予測符号化される画面は仮符号化しないようにする。
（３）仮符号化の際に用いる入力画像を部分的に再生入力する。すなわち、部分的に再生入力してから、次の所定の位置まで、入力画像を早送り、もしくはランダムアクセスする一連の操作を、所定の回数行う。
【００２４】
上記のようにすることにより、仮符号化の際に用いる入力画像を通常再生速度より速い速度で再生入力するので、従来２倍程度かかっていた符号化時間を短縮することができる。
【００２５】
仮符号化の際に入力されるビデオ信号が、ＩピクチャとＰピクチャに対応する画面で構成されているピクチャのみ符号化し、Ｂピクチャは仮符号化しないようにすることにより、従来２倍程度かかっていた符号化時間を短縮することができる。すなわち、一般的に、ＭＰＥＧではＩピクチャとＰピクチャの間には、Ｂピクチャを２〜３枚程度配置するが、このＢピクチャを読みとばして３〜４倍速の画像入力速度にすると、１．２５倍から１．３３倍の符号化時間ですむようになる。
【００２６】
仮符号化の際に用いる入力画像を部分的に再生入力する。すなわち、部分的に再生入力してから次の所定の位置まで、入力画像を早速り、もしくはランダムアクセスする一連の操作を所定の回数行う。仮に２時間の映画素材を、部分的に３．０秒間再生入力し、４分３０秒間早送りする一連の操作を、２４回繰返して再生入力すれば、早送り時間を１０秒と仮定しても１６分程度で符号化可能で、全体で１．１４倍の符号化時間で済むようになる。
【００２７】
本発明における第１のパスの信号処理過程を、図１ないし図３を参照し、第２のパスの信号処理過程を、図４を参照して説明する。本実施の形態での符号化には、例えばＭＰＥＧ符号化方式を用いるものとする。
【００２８】
請求項１に係る発明に関して、図１および図４を用いて概略的に説明する。
【００２９】
まず入力画像信号として、１ＧＯＰ中のＩピクチャとＰピクチャのみを使用する。すなわち、図８に示すように、各ＧＯＰの最初に出現するＩピクチャのデータと、その後に続いて繰返し出現する２つのＢピクチャと１つのＰピクチャのうち、Ｐピクチャのデータとを使用する。入力装置の代表例としてディジタルＶＴＲがあり得るが、テープ走行速度やヘッド回転速度を高速回転させることによって、所定のピクチャのみを入力することは可能である。
【００３０】
輝度信号Ｙと色差信号Ｃとで構成されるビデオ信号はデジタル化された後、ピクチャタイプに合わせて画面の並べ替えが行われる。入力画像に対し符号化順に動き補償予測回路４において動き補償予測が行われ、ＤＣＴ回路６においてＤＣＴ処理が行われる。ＤＣＴ係数は量子化回路８で量子化され、動きベクトルや符号化モードとともにＶＬＣ回路１０で可変長符号化（ＶＬＣ）された後、バッファ１８に蓄積され、符号化データすなわちＭＰＥＧビデオストリームとして出力される。また、ＩピクチャおよびＰピクチャは、後で動き補償予測の参照画面として用いられるため、量子化回路８で量子化された情報は逆量子化回路１２により逆量子化され、さらに逆ＤＣＴ回路１４による逆ＤＣＴおよび動き補償予測回路４による動き補償を通して局部復号化が行われ、復号器と同じ画像が復元されて画像メモリ１６に蓄積される。この蓄積画像は次の動き補償予測の参照画面として用いられる。
【００３１】
第１のパスではＭＰＥＧの符号化を固定の量子化値を用いて行う。本発明ではＶＬＣ回路１０で可変長符号化をする際、ブロック（たとえば１６×１６画素）ごとの発生符号量結果情報を符号量カウンタ２０に送り、そのカウント内容を記憶回路２２に記憶させる。記憶回路２２としてはハードディスクや、高速のストレージメディアなど、周知のものを適宜使用することができる。
【００３２】
第２のパスの信号処理過程を、図４を参照して説明する。第２のパスでは、記憶回路２２に記憶された３ピクチャ（Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャ）のそれぞれの発生符号量データを用い、ＩピクチャとＰピクチャに対応する画面で構成されているピクチャのみ符号化したデータを用いて、全体発生符号量予測回路２４において、１ＧＯＰの全体符号発生量を予測する。一般にＢピクチャとその両側に位置するＰピクチャやＩピクチャの発生符号量には相関があり、ｉ番目のＧＯＰの発生符号量pass1BIT(i)は、下式に示すように、１ＧＯＰ内に存在する１枚のＩピクチャの発生符号量Ｉbit と４枚のＰピクチャの発生符号量Ｐbit の和に、計５枚の平均に５０％の重みを付けた値を仮にＢピクチャの発生符号量と仮定して、その値に１ＧＯＰ内のＢピクチャの枚数１０を乗算した値を加算することによって予測することができる。
【００３３】
pass1BIT(i)＝（Ｉbit＋ΣＰbit）＋（Ｉbit＋ΣＰbit）＊０．５＊１０／５
pass2BIT(i)＝最終目標総符号量＊pass1BIT(i)／Σpass1BIT(i)
pass2BIT(i)まで求まったらその後は従来例と同じ方法で符号化を行う。以上のようにして予測された発生符号量に従い目標符号量決定回路２６により目標符号量を決定し、その決定内容に従い符号化制御回路２８により符号量をフィードバック制御する。
【００３４】
次に請求項２に係る発明に関して図２および図４を参照して説明する。まず、入力画像は１ＧＯＰ中のＩピクチャのみを使用する。図８に示した１ＧＯＰの場合、Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、およびＢピクチャからなる１ＧＯＰ中の１５ピクチャを対象として１５ピクチャごとに出現するＩピクチャのみを使用する。
【００３５】
第１のパスのブロック図を図２に示す。この場合は局部復号化の必要がないので、逆量子化や逆ＤＣＴ回路は不要である。
【００３６】
ｉ番目のＧＯＰの発生符号量pass1BIT(i)は、１枚のＩピクチャの発生符号量Ｉbit のみから予測する。基本的にＰピクチャのような画像の動きの予測算差情報がないため符号量予測精度は低下するが、１５倍速の恩恵は大きい。
【００３７】
この場合のＧＯＰの全体符号発生量は、ＧＯＰのピクチャ枚数１５を乗算することにより予測することができる。
【００３８】
pass1BIT(i)＝Ｉbit＊１５
pass2BIT(i)＝最終目標総符号量＊pass1BIT(i)／Σpass1BIT(i)
pass2BIT(i)まで求まったら、その後は従来例と同じ方法で実現できる。
【００３９】
次に請求項３に係る発明に関して図３および図４を参照して説明する。図３は第１のパスの処理過程を示すブロック図である。入力画像データは間欠ビデオ入力として入力される。すなわち、部分的に再生入力してから次の所定の位置まで、入力画像を早送り、もしくはランダムアクセスする一連の操作を所定の回数行って入力ビデオデータとする。仮に２時間の映画素材を、部分的に３０秒間再生入力し、次の４分３０秒間を早送りするという一連の操作（１回につき５分）を、２４回繰返すとする。図９に実際の発生符号量を太線の連続曲線９０として、また、５分に１回の割合で仮符号化された３０秒間の発生符号量を棒グラフ９２として示す。
【００４０】
この場合、１ＧＯＰの全体符号発生量として、実際に仮符号化を行った区間ではその発生符号量データ（棒グラフ９２によるデータ）を使用し、それ以外の仮符号化区間の相互間では、図９に示すように隣り合うＧＯＰの発生符号量値を使用して線形補間予測を行うことによって計算することができる。この線形補間予測による発生符号量を細線の連続折れ線９４として示す。
【００４１】
すなわち、実際仮符号化を行った区間では、
pass1BIT(i)＝実測値(i)
それ以外の区間では、前後の実測値の存在するＧＯＰの位置をｔ＝ｊおよびｋとして、位置ｊ〜ｋ間の任意の位置ｉにおける発生符号量は次のようにして求めることができる。
【００４２】
pass1BIT(i)＝実測値(j)＋（実測値(k)−実測値(j)）
＊（(ｉ−ｊ)／(ｋ−ｊ)）
pass2BIT(i)＝最終目標総符号量＊pass1BIT(i)／Σpass1BIT(i)
pass2BIT(i)まで求まったら、その後は従来技術に従って符号化を行えばよい。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、仮符号化の際に用いる入力画像を通常再生速度より速い速度で再生入力するので、仮符号化時間を短縮することができる。
【００４４】
また仮符号化の際に入力されるビデオ信号が、ＩピクチャとＰピクチャに対応する画面で構成されているピクチャのみ符号化し、Ｂピクチャは仮符号化しないようにすることにより、仮符号化時間の一層の時間短縮を図ることができる。
【００４５】
さらに仮符号化の際に用いる入力画像を間欠的に再生入力することにより、すなわち、部分的に再生入力してから次の所定の位置まで、入力画像を早速り、もしくはランダムアクセスする一連の操作を所定の回数行うことにより、仮符号化時間を大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１および２に係る発明の第１のパスの処理過程を説明するためのブロック図。
【図２】請求項３に係る発明の第１のパスの処理過程を説明するためのブロック図。
【図３】請求項４に係る発明の第１のパスの処理過程を説明するためのブロック図。
【図４】請求項１ないし４に係る発明の第２のパスの処理過程を説明するためのブロック図。
【図５】従来技術による場合の第１のパスの処理過程を説明するためのブロック図。
【図６】従来技術による場合の第２のパスの処理過程を説明するためのブロック図。
【図７】時間と発生符号量の関係を示す説明図。
【図８】時間と各ピクチャタイプの発生符号量との関係を示す説明図。
【図９】仮符号化したＧＯＰ発生符号量と線形予測したＧＯＰ発生符号量との関係を示す比較説明図。
【符号の説明】
２ 減算回路
４ 動き補償予測回路
６ ＤＣＴ回路
８ 量子化回路
１０ ＶＬＣ回路
１２ 逆量子化回路
１４ 逆ＤＣＴ回路
１６ 画像メモリ
１８ バッファ
２０ 符号量カウンタ
２２ 記憶回路
２４ 全体発生符号量予測回路
２６ 目標符号量決定回路
２８ 符号量制御回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオ信号を量子化処理によって符号化するビデオ信号の符号化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオ信号の符号化のために、いわゆる２パス符号化方式が提案されている。特開平７−２８４０９７号公報によれば、１ビデオ信号を第１のパスと第２のパスに分けて符号化し、第１のパスでは第２のパスの符号化に必要な情報を出力する。符号化方式自体はＭＰＥＧなどの方式に従って実行される。
【０００３】
従来の第１のパスを実行する装置のブロック図を図５に示す。第１のパスではビデオ信号は通常速度で再生入力され、入力情報は全ビデオシーケンスに対して短区間ごとに発生符号量を情報として記録する。図５の符号化回路は、動き補償ＤＣＴ方式を用いてデータ圧縮を行う。ここで、ＤＣＴというのは、離散コサイン変換として知られるデータ圧縮の方式のことであり、動き補償ＤＣＴ方式は、入力画像データのうち、周期的に選択された１フレームをそのフレーム内のデータのみを用いて圧縮し、残りのフレームに関しては、前のフレームとの差分を圧縮して伝送する方式のひとつである。フレーム間の差分を計算するのに際して、前フレームとの間で画像の動きベクトルを検出し、動きを合わせてから差分をとることにより圧縮率の向上を達成する。
【０００４】
入力されたビデオデータはまず減算器２に入力され、ここで現在フレームと動き補償予測回路４から得られる前フレームとの差分を計算し、ＤＣＴ回路６に入力する。ＤＣＴ回路６は入力された１枚分の画像を例えば８×８画素の正方形の画素ブロックに分割し、各画素ブロックごとにＤＣＴ処理を施す。ＤＣＴによって得られた各係数に対し量子化を施して可変長符号化（ＶＬＣ）回路１０に入力する。ＶＬＣ回路１０は、統計的に出現確率のより高いデータに、より短い符号長を割り当てる手法であって、データの持つ統計的な冗長成分を除去するために用いられる。
【０００５】
量子化回路８の出力信号はまた逆量子化回路１２に入力され、ここで逆量子化処理により量子化前のデータに変換される。逆量子化回路１２の出力信号を逆ＤＣＴ回路１４に通すことにより、ＤＣＴ回路６とは逆の変換処理を行って元の画像データに復元し、それを画像メモリ１６に記憶される。動き補償予測回路４は現在の再生画像を、入力画像メモリ１６から読み出される所定数のフレーム分だけ前の画像データと比較して、画像の動き量を計算し、その動き量に応じて画像タの位置を移動させる。このようにして動き補償された画像データが減算器２に入力され、現在の画像データとの間の差分計算に用いられる。
【０００６】
ＶＬＣ回路１０の出力信号はバッファ１８を介し符号化データとして出力されると共に、符号量カウンタ２０によって発生符号量がカウントされ、そのカウント結果が記憶回路２２に記憶される。
【０００７】
ＭＰＥＧに代表される符号化方式では可変長符号化を行っているので、量子化幅を固定にして第１のパスを行うと、符号化画像の複雑さや、動き補償残差成分量に応じて発生符号量が多くなる。この性質を利用して、発生符号量の分布状態を予め調査し、第２のパスではその分布に極力近くなるように符号量の配分を行うことにより、画質をほぼ均一にすることが可能となる。第２のパスではその符号量配分比率を保つと同時に、全体の目標符号量を達成できるように制御しなければならない。発生符号量は、第１のパスで発生した短区間単位で検出し、その情報を記録する。短区間の例としてはピクチャ内独立符号化ステップごとに区切ることが可能な約１５ピクチャ程度の１ＧＯＰ（グループオブピクチャ）が考えられる。この場合、図７にＵＧとして示すように、各ＧＯＰ単位にどの位の発生符号量であったかが記憶回路２２に記憶される。
【０００８】
第１のパスでは一般的に量子化幅を小さめにして、第２のパスで出力される最終的な符号量より多くの符号量を発生させるのが普通である。その理由は、第１のパスで量子化幅を小さくすることにより、画像の高周波成分まで細かく情報を検出し、その画像の特性を検出する必要があるからである。第１のパスのｉ番目の短区間内に発生した符号量を pass1BIT(i) とする。この各短区間内に発生した符号量の比率を、第２のパスでもほぼ同じになるようにして、最終目標総符号量を第２のパスにおける各短区間内の目標符号量とする。
【０００９】
例えば短区間を１ＧＯＰとすると、以下のような方法で、画質をある程度保ちながら符号を制御することができる。
【００１０】
次に第２のパスについて第６図のブロック図を用いて説明する。発生符号量を増加させるには、量子化スケールを小さくし、符号量を減少させるには大きくする。この原理を用いて、例えばバッファの占有率をもとに、量子化幅を制御する方法が考えられる。注意すべき点は片方向ピクチャ間予測符号化される画面（Ｐピクチャ）はひとつ前のピクチャ内独立符号化される画面（Ｉピクチャ）もしくはＰピクチャから、両方向ピクチャ間予測符号化される画面（Ｂピクチャ）は時間的に両側のＩピクチャとＰピクチャから予測されている関係上、Ｉピクチャが劣化すると、連動して他のピクチャも劣化する。以下の方式例はこれらのピクチャに対する符号量配分を考慮しながら全体の符号量制御を実現できる。
【００１１】
まず、各ＧＯＰの目標符号量 Pass2BIT(i) は、記憶回路からの第１のパスで得られた符号量 pass1BIT(i) を使用して、
pass2BIT(i)＝最終目標総符号量＊pass1BIT(i)／Σpass1BIT(i)
で計算する。ここで、ひとつのＧＯＰに与える符号量 pass2BIT(i) をＲとすると、具体的な符号量制御は以下のようなアルゴリズムで符号量制御回路で行われる。
【００１２】
（ａ）ステップ１
ステップ１では一つのＧＯＰの各ピクチャに対する割り当て符号量を、ＧＯＰ内でまだ符号化していないピクチャに対して、所定の重みをつけて配分する。すなわち、
Ｘｉ＝Ｓｉ＊Ｑｉ ， Ｘｐ＝Ｓｐ＊Ｑｐ ， Ｘｂ＝Ｓｂ＊Ｑｂ
ここで、Ｘｉ，Ｘｐ，Ｘｂは、ＧＣＭ（グローバル・コンプレキシティ・メジャー）と呼ばれるもので、ひとつ前の同ピクチャタイプの符号化結果の発生符号量Ｓｉ，Ｓｐ，Ｓｂと、各符号量ごとの平均量スケールＱｉ，Ｑｐ，Ｑｂとの積として定義する。
【００１３】
理想的な画質を達成するための各ピクチャの量子化スケールＴｉ，Ｔｐ，Ｔｂは、Ｉピクチャを基準とした場合のＰピクチャの比率Ｋｐを、Ｋｐ＝１．０とし、Ｂピクチャの比率Ｋｂを、Ｋｂ＝１．４と仮定し、さらにピクチャレートをPR、ビットレートをBRとして、
Ｔｉ＝MAX｛Ｒｉ／（１＋（ＮｐＸｐ／ＸｉＫｐ）＋（ＮｂＸｂ／ＸｉＫｂ）），BR／（８＊PR）｝
Ｔｐ＝MAX｛Ｒｐ／（Ｎｐ＋（ＮｂＫｐＸｂ／ＫｂＸｐ）），BR／（８＊PR）｝
Ｔｂ＝MAX｛Ｒｂ／（Ｎｂ＋（ＮｐＫｂＸｐ／ＫｂＸｂ）），BR／（８＊PR）｝
として求められる。ここで、Ｎｐ，Ｎｂは１ＧＯＰ内の未符号化Ｐピクチャおよび未符号化Ｂピクチャの枚数である。
【００１４】
Ｒｉ，Ｒｐ，ＲｂはそのＧＯＰに与えられた符号量であって、それはＧＯＰ内で符号化が進むごとに次のように更新される。すなわち、
Ｒｉ＝Ｒｉ−Ｓｉ， Ｒｐ＝Ｒｐ−Ｓｐ， Ｒｂ＝Ｒｂ−Ｓｂ
（ｂ）ステップ２
ステップ２ではステップ１で割り当てられた各ピクチャの符号量Ｔｉ，Ｔｐ，Ｔｂと実際の発生符号量を一致させるため、ＭＢ（マクロブロック）毎に発生符号量を加算しつつ、目標符号量から途中での予測目標符号量との差を量子化スケールにＭＢ単位でフィードバックする。各ピクチャ毎の仮想バッファの初期占有量をｄＯｉ，ｄＯｐ，ｄＯｂ、符号量カウンタ２０によってカウントされた各ピクチャの先頭からｊ番目のＭＢまでの発生符号量をＢｊ、１ピクチャ内のＭＢ数をＭＢcnt、フィードバックの応答速度を決定するパラメータをｒとして、各ピクチャ毎に量子化スケールＱｉ，Ｑｐ，Ｑｂは、
Ｑｉ＝ｄji＊３１／ｒ
Ｑｐ＝ｄjp＊３１／ｒ
Ｑｂ＝ｄjb＊３１／ｒ
ただし、パラメータｒは、ピクチャレートPRおよびビットレートBRを用いて、ｒ＝２＊BR／PR
であるとし、さらに、ｄji，ｄjp，ｄjbは次のように定義する。
【００１５】
ｄji＝ｄＯｉ＋Ｂ(j-1)−（Ｔｉ(j-1)／ＭＢcnt）
ｄjp＝ｄＯｐ＋Ｂ(j-1)−（Ｔｐ(j-1)／ＭＢcnt）
ｄjb＝ｄＯｂ＋Ｂ(j-1)−（Ｔｂ(j-1)／ＭＢcnt）
このようにして符号量制御を行うことにより、所定の画質を維持しつつ、符号化のための時間を短縮することができる。
【００１６】
なお、ＭＰＥＧ自体は、国際規格ＩＳＯ−ＩＥＣ１１１７２−２，ＩＴＵ−ＴＨ．２６２／ＩＳＯ−ＩＥＣ１３８１８−２ に記載されているものであり、ここではその詳細についての説明は省略する。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来、画像データの符号化のためには、２回のパスを通す関係上、符号化時間として符号化対象のビデオ信号の通常再生速度の場合の時間の少なくとも２倍はかかってしまっていた。
【００１８】
したがって、本発明の課題は、符号化時間を短縮できるビデオ信号の符号化方法を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１に係る発明は、ビデオ信号を所定の量子化幅によって仮符号化し、その仮符号化結果に基づいて設定された目標符号量に基づいてビデオ信号の本符号化を行うビデオ信号の符号化装置であり、本符号化は、ピクチャ内独立符号化、片方向ピクチャ間予測符号化、両方向ピクチャ間予測符号化の３種類の符号化タイプを用いる符号化であって、かつ、本符号化は符号化対象ビデオ信号を構成する各画面に対して、前記各符号化タイプを予め定められている所定の順番に従って用いて符号化を行うものであるビデオ信号の符号化装置において、本符号化されるべき第１のビデオ信号から抽出された、本符号化時にピクチャ内独立符号化の対象となる画面と本符号化時に片方向ピクチャ間予測符号化の対象となる画面とで構成した第２のビデオ信号が入力され、第２のビデオ信号に対する符号化を、それぞれ対象となる画面に対してピクチャ内独立符号化又は片方向ピクチャ間予測符号化を用いて行う仮符号化手段として機能すると共に、仮符号化時に発生する発生符号量に基づき前記第１のビデオ信号に対して予測設定される目標符号量に従った前記第１のビデオ信号に対する符号化を、それぞれ対象となる画面に対して、ピクチャ内独立符号化又は片方向ピクチャ間予測符号化又は両方向ピクチャ間予測符号化を用いて行う本符号化手段として機能する符号化手段と、仮符号化時に発生する発生符号量に基づき、本符号化時に使用する前記目標符号量を予測設定する目標符号量予測手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００２１】
請求項２に係る発明は、ビデオ信号を所定の量子化幅によって仮符号化し、その仮符号化結果に基づいて設定された目標符号量に基づいてビデオ信号の本符号化を行うビデオ信号の符号化装置であり、本符号化は、ピクチャ内独立符号化、片方向ピクチャ間予測符号化、両方向ピクチャ間予測符号化の３種類の符号化タイプを用いる符号化であって、かつ、本符号化は符号化対象ビデオ信号を構成する各画面に対して、前記各符号化タイプを予め定められている所定の順番に従って用いて符号化を行うものであるビデオ信号の符号化装置において、本符号化されるべき第１のビデオ信号から抽出された、本符号化時にピクチャ内独立符号化の対象となる画面で構成した第２のビデオ信号が入力され、その第２のビデオ信号に対する符号化をピクチャ内独立符号化を用いて行う仮符号化手段として機能すると共に、仮符号化時に発生する発生符号量に基づき前記第１のビデオ信号に対して予測設定される目標符号量に従った前記第１のビデオ信号に対する符号化を、それぞれ対象となる画面に対して、ピクチャ内独立符号化又は片方向ピクチャ間予測符号化又は両方向ピクチャ間予測符号化を用いて行う本符号化手段として機能する符号化手段と、仮符号化時に発生する発生符号量に基づき、本符号化時に使用する前記目標符号量を予測設定する目標符号量予測手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００２２】
請求項３に係る発明は、ビデオ信号を所定の量子化幅によって仮符号化し、その仮符号化結果に基づいて設定された目標符号量に基づいてビデオ信号の本符号化を行うビデオ信号の符号化装置であり、本符号化は、ピクチャ内独立符号化、片方向ピクチャ間予測符号化、両方向ピクチャ間予測符号化の３種類の符号化タイプを用いる符号化であって、かつ、本符号化は符号化対象ビデオ信号を構成する各画面に対して、前記各符号化タイプを予め定められている所定の順番に従って用いて符号化を行うものであるビデオ信号の符号化装置において、本符号化されるべき第１のビデオ信号から第１の所定再生時間間隔毎に抽出した第２の所定再生時間分のビデオ信号により構成された第２のビデオ信号が入力され、その第２のビデオ信号に対する仮符号化を行う仮符号化手段として機能すると共に、仮符号化時に発生する発生符号量に基づき前記第１のビデオ信号に対して予測設定される目標符号量に従った前記第１のビデオ信号に対する符号化を、それぞれ対象となる画面に対して、ピクチャ内独立符号化又は片方向ピクチャ間予測符号化又は両方向ピクチャ間予測符号化を用いて行う本符号化手段として機能する符号化手段と、仮符号化時に発生する発生符号量に基づき、本符号化時に使用する前記目標符号量を予測設定する目標符号量予測手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の特徴は概要的に説明すれば次の通りである。
（１）仮符号化の際に用いる入力画像を通常再生速度より速い速度で再生入力する。
（２）仮符号化の際に入力されるビデオ信号が、ピクチャ内独立符号化される画面と片方向ピクチャ間予測符号化される画面に対応する画面で構成されているピクチャのみ符号化し、両方向ピクチャ間予測符号化される画面は仮符号化しないようにする。
（３）仮符号化の際に用いる入力画像を部分的に再生入力する。すなわち、部分的に再生入力してから、次の所定の位置まで、入力画像を早送り、もしくはランダムアクセスする一連の操作を、所定の回数行う。
【００２４】
上記のようにすることにより、仮符号化の際に用いる入力画像を通常再生速度より速い速度で再生入力するので、従来２倍程度かかっていた符号化時間を短縮することができる。
【００２５】
仮符号化の際に入力されるビデオ信号が、ＩピクチャとＰピクチャに対応する画面で構成されているピクチャのみ符号化し、Ｂピクチャは仮符号化しないようにすることにより、従来２倍程度かかっていた符号化時間を短縮することができる。すなわち、一般的に、ＭＰＥＧではＩピクチャとＰピクチャの間には、Ｂピクチャを２〜３枚程度配置するが、このＢピクチャを読みとばして３〜４倍速の画像入力速度にすると、１．２５倍から１．３３倍の符号化時間ですむようになる。
【００２６】
仮符号化の際に用いる入力画像を部分的に再生入力する。すなわち、部分的に再生入力してから次の所定の位置まで、入力画像を早速り、もしくはランダムアクセスする一連の操作を所定の回数行う。仮に２時間の映画素材を、部分的に３．０秒間再生入力し、４分３０秒間早送りする一連の操作を、２４回繰返して再生入力すれば、早送り時間を１０秒と仮定しても１６分程度で符号化可能で、全体で１．１４倍の符号化時間で済むようになる。
【００２７】
本発明における第１のパスの信号処理過程を、図１ないし図３を参照し、第２のパスの信号処理過程を、図４を参照して説明する。本実施の形態での符号化には、例えばＭＰＥＧ符号化方式を用いるものとする。
【００２８】
請求項１に係る発明に関して、図１および図４を用いて概略的に説明する。
【００２９】
まず入力画像信号として、１ＧＯＰ中のＩピクチャとＰピクチャのみを使用する。すなわち、図８に示すように、各ＧＯＰの最初に出現するＩピクチャのデータと、その後に続いて繰返し出現する２つのＢピクチャと１つのＰピクチャのうち、Ｐピクチャのデータとを使用する。入力装置の代表例としてディジタルＶＴＲがあり得るが、テープ走行速度やヘッド回転速度を高速回転させることによって、所定のピクチャのみを入力することは可能である。
【００３０】
輝度信号Ｙと色差信号Ｃとで構成されるビデオ信号はデジタル化された後、ピクチャタイプに合わせて画面の並べ替えが行われる。入力画像に対し符号化順に動き補償予測回路４において動き補償予測が行われ、ＤＣＴ回路６においてＤＣＴ処理が行われる。ＤＣＴ係数は量子化回路８で量子化され、動きベクトルや符号化モードとともにＶＬＣ回路１０で可変長符号化（ＶＬＣ）された後、バッファ１８に蓄積され、符号化データすなわちＭＰＥＧビデオストリームとして出力される。また、ＩピクチャおよびＰピクチャは、後で動き補償予測の参照画面として用いられるため、量子化回路８で量子化された情報は逆量子化回路１２により逆量子化され、さらに逆ＤＣＴ回路１４による逆ＤＣＴおよび動き補償予測回路４による動き補償を通して局部復号化が行われ、復号器と同じ画像が復元されて画像メモリ１６に蓄積される。この蓄積画像は次の動き補償予測の参照画面として用いられる。
【００３１】
第１のパスではＭＰＥＧの符号化を固定の量子化値を用いて行う。本発明ではＶＬＣ回路１０で可変長符号化をする際、ブロック（たとえば１６×１６画素）ごとの発生符号量結果情報を符号量カウンタ２０に送り、そのカウント内容を記憶回路２２に記憶させる。記憶回路２２としてはハードディスクや、高速のストレージメディアなど、周知のものを適宜使用することができる。
【００３２】
第２のパスの信号処理過程を、図４を参照して説明する。第２のパスでは、記憶回路２２に記憶された３ピクチャ（Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャ）のそれぞれの発生符号量データを用い、ＩピクチャとＰピクチャに対応する画面で構成されているピクチャのみ符号化したデータを用いて、全体発生符号量予測回路２４において、１ＧＯＰの全体符号発生量を予測する。一般にＢピクチャとその両側に位置するＰピクチャやＩピクチャの発生符号量には相関があり、ｉ番目のＧＯＰの発生符号量pass1BIT(i)は、下式に示すように、１ＧＯＰ内に存在する１枚のＩピクチャの発生符号量Ｉbit と４枚のＰピクチャの発生符号量Ｐbit の和に、計５枚の平均に５０％の重みを付けた値を仮にＢピクチャの発生符号量と仮定して、その値に１ＧＯＰ内のＢピクチャの枚数１０を乗算した値を加算することによって予測することができる。
【００３３】
pass1BIT(i)＝（Ｉbit＋ΣＰbit）＋（Ｉbit＋ΣＰbit）＊０．５＊１０／５
pass2BIT(i)＝最終目標総符号量＊pass1BIT(i)／Σpass1BIT(i)
pass2BIT(i)まで求まったらその後は従来例と同じ方法で符号化を行う。以上のようにして予測された発生符号量に従い目標符号量決定回路２６により目標符号量を決定し、その決定内容に従い符号化制御回路２８により符号量をフィードバック制御する。
【００３４】
次に請求項２に係る発明に関して図２および図４を参照して説明する。まず、入力画像は１ＧＯＰ中のＩピクチャのみを使用する。図８に示した１ＧＯＰの場合、Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、およびＢピクチャからなる１ＧＯＰ中の１５ピクチャを対象として１５ピクチャごとに出現するＩピクチャのみを使用する。
【００３５】
第１のパスのブロック図を図２に示す。この場合は局部復号化の必要がないので、逆量子化や逆ＤＣＴ回路は不要である。
【００３６】
ｉ番目のＧＯＰの発生符号量pass1BIT(i)は、１枚のＩピクチャの発生符号量Ｉbit のみから予測する。基本的にＰピクチャのような画像の動きの予測算差情報がないため符号量予測精度は低下するが、１５倍速の恩恵は大きい。
【００３７】
この場合のＧＯＰの全体符号発生量は、ＧＯＰのピクチャ枚数１５を乗算することにより予測することができる。
【００３８】
pass1BIT(i)＝Ｉbit＊１５
pass2BIT(i)＝最終目標総符号量＊pass1BIT(i)／Σpass1BIT(i)
pass2BIT(i)まで求まったら、その後は従来例と同じ方法で実現できる。
【００３９】
次に請求項３に係る発明に関して図３および図４を参照して説明する。図３は第１のパスの処理過程を示すブロック図である。入力画像データは間欠ビデオ入力として入力される。すなわち、部分的に再生入力してから次の所定の位置まで、入力画像を早送り、もしくはランダムアクセスする一連の操作を所定の回数行って入力ビデオデータとする。仮に２時間の映画素材を、部分的に３０秒間再生入力し、次の４分３０秒間を早送りするという一連の操作（１回につき５分）を、２４回繰返すとする。図９に実際の発生符号量を太線の連続曲線９０として、また、５分に１回の割合で仮符号化された３０秒間の発生符号量を棒グラフ９２として示す。
【００４０】
この場合、１ＧＯＰの全体符号発生量として、実際に仮符号化を行った区間ではその発生符号量データ（棒グラフ９２によるデータ）を使用し、それ以外の仮符号化区間の相互間では、図９に示すように隣り合うＧＯＰの発生符号量値を使用して線形補間予測を行うことによって計算することができる。この線形補間予測による発生符号量を細線の連続折れ線９４として示す。
【００４１】
すなわち、実際仮符号化を行った区間では、
pass1BIT(i)＝実測値(i)
それ以外の区間では、前後の実測値の存在するＧＯＰの位置をｔ＝ｊおよびｋとして、位置ｊ〜ｋ間の任意の位置ｉにおける発生符号量は次のようにして求めることができる。
【００４２】
pass1BIT(i)＝実測値(j)＋（実測値(k)−実測値(j)）
＊（(ｉ−ｊ)／(ｋ−ｊ)）
pass2BIT(i)＝最終目標総符号量＊pass1BIT(i)／Σpass1BIT(i)
pass2BIT(i)まで求まったら、その後は従来技術に従って符号化を行えばよい。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、仮符号化の際に用いる入力画像を通常再生速度より速い速度で再生入力するので、仮符号化時間を短縮することができる。
【００４４】
また仮符号化の際に入力されるビデオ信号が、ＩピクチャとＰピクチャに対応する画面で構成されているピクチャのみ符号化し、Ｂピクチャは仮符号化しないようにすることにより、仮符号化時間の一層の時間短縮を図ることができる。
【００４５】
さらに仮符号化の際に用いる入力画像を間欠的に再生入力することにより、すなわち、部分的に再生入力してから次の所定の位置まで、入力画像を早速り、もしくはランダムアクセスする一連の操作を所定の回数行うことにより、仮符号化時間を大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１および２に係る発明の第１のパスの処理過程を説明するためのブロック図。
【図２】請求項３に係る発明の第１のパスの処理過程を説明するためのブロック図。
【図３】請求項４に係る発明の第１のパスの処理過程を説明するためのブロック図。
【図４】請求項１ないし４に係る発明の第２のパスの処理過程を説明するためのブロック図。
【図５】従来技術による場合の第１のパスの処理過程を説明するためのブロック図。
【図６】従来技術による場合の第２のパスの処理過程を説明するためのブロック図。
【図７】時間と発生符号量の関係を示す説明図。
【図８】時間と各ピクチャタイプの発生符号量との関係を示す説明図。
【図９】仮符号化したＧＯＰ発生符号量と線形予測したＧＯＰ発生符号量との関係を示す比較説明図。
【符号の説明】
２ 減算回路
４ 動き補償予測回路
６ ＤＣＴ回路
８ 量子化回路
１０ ＶＬＣ回路
１２ 逆量子化回路
１４ 逆ＤＣＴ回路
１６ 画像メモリ
１８ バッファ
２０ 符号量カウンタ
２２ 記憶回路
２４ 全体発生符号量予測回路
２６ 目標符号量決定回路
２８ 符号量制御回路
Claims (3)
- ビデオ信号を所定の量子化幅によって仮符号化し、その仮符号化結果に基づいて設定された目標符号量に基づいてビデオ信号の本符号化を行うビデオ信号の符号化装置であり、本符号化は、ピクチャ内独立符号化、片方向ピクチャ間予測符号化、両方向ピクチャ間予測符号化の３種類の符号化タイプを用いる符号化であって、かつ、本符号化は符号化対象ビデオ信号を構成する各画面に対して、前記各符号化タイプを予め定められている所定の順番に従って用いて符号化を行うものであるビデオ信号の符号化装置において、
本符号化されるべき第１のビデオ信号から抽出された、本符号化時にピクチャ内独立符号化の対象となる画面と本符号化時に片方向ピクチャ間予測符号化の対象となる画面とで構成した第２のビデオ信号が入力され、第２のビデオ信号に対する符号化を、それぞれ対象となる画面に対してピクチャ内独立符号化又は片方向ピクチャ間予測符号化を用いて行う仮符号化手段として機能すると共に、仮符号化時に発生する発生符号量に基づき前記第１のビデオ信号に対して予測設定される目標符号量に従った前記第１のビデオ信号に対する符号化を、それぞれ対象となる画面に対して、ピクチャ内独立符号化又は片方向ピクチャ間予測符号化又は両方向ピクチャ間予測符号化を用いて行う本符号化手段として機能する符号化手段と、
仮符号化時に発生する発生符号量に基づき、本符号化時に使用する前記目標符号量を予測設定する目標符号量予測手段と、
を備えたことを特徴とするビデオ信号の符号化装置。 - ビデオ信号を所定の量子化幅によって仮符号化し、その仮符号化結果に基づいて設定された目標符号量に基づいてビデオ信号の本符号化を行うビデオ信号の符号化装置であり、本符号化は、ピクチャ内独立符号化、片方向ピクチャ間予測符号化、両方向ピクチャ間予測符号化の３種類の符号化タイプを用いる符号化であって、かつ、本符号化は符号化対象ビデオ信号を構成する各画面に対して、前記各符号化タイプを予め定められている所定の順番に従って用いて符号化を行うものであるビデオ信号の符号化装置において、
本符号化されるべき第１のビデオ信号から抽出された、本符号化時にピクチャ内独立符号化の対象となる画面で構成した第２のビデオ信号が入力され、その第２のビデオ信号に対する符号化をピクチャ内独立符号化を用いて行う仮符号化手段として機能すると共に、仮符号化時に発生する発生符号量に基づき前記第１のビデオ信号に対して予測設定される目標符号量に従った前記第１のビデオ信号に対する符号化を、それぞれ対象となる画面に対して、ピクチャ内独立符号化又は片方向ピクチャ間予測符号化又は両方向ピクチャ間予測符号化を用いて行う本符号化手段として機能する符号化手段と、
仮符号化時に発生する発生符号量に基づき、本符号化時に使用する前記目標符号量を予測設定する目標符号量予測手段と、
を備えたことを特徴とするビデオ信号の符号化装置。 - ビデオ信号を所定の量子化幅によって仮符号化し、その仮符号化結果に基づいて設定された目標符号量に基づいてビデオ信号の本符号化を行うビデオ信号の符号化装置であり、本符号化は、ピクチャ内独立符号化、片方向ピクチャ間予測符号化、両方向ピクチャ間予測符号化の３種類の符号化タイプを用いる符号化であって、かつ、本符号化は符号化対象ビデオ信号を構成する各画面に対して、前記各符号化タイプを予め定められている所定の順番に従って用いて符号化を行うものであるビデオ信号の符号化装置において、
本符号化されるべき第１のビデオ信号から第１の所定再生時間間隔毎に抽出した第２の所定再生時間分のビデオ信号により構成された第２のビデオ信号が入力され、その第２のビデオ信号に対する仮符号化を行う仮符号化手段として機能すると共に、仮符号化時に発生する発生符号量に基づき前記第１のビデオ信号に対して予測設定される目標符号量に従った前記第１のビデオ信号に対する符号化を、それぞれ対象となる画面に対して、ピクチャ内独立符号化又は片方向ピクチャ間予測符号化又は両方向ピクチャ間予測符号化を用いて行う本符号化手段として機能する符号化手段と、
仮符号化時に発生する発生符号量に基づき、本符号化時に使用する前記目標符号量を予測設定する目標符号量予測手段と、
を備えたことを特徴とするビデオ信号の符号化装置。
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