JPH10191343A

JPH10191343A - 映像データ圧縮装置およびその方法

Info

Publication number: JPH10191343A
Application number: JP8343666A
Authority: JP
Inventors: Takuya Kitamura; 卓也北村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-12-24
Filing date: 1996-12-24
Publication date: 1998-07-21

Abstract

(57)【要約】【課題】圧縮映像データの発生符号量を正確に予測し、
通信回線の伝送容量等を有効利用し、映像の品質を向上
させる。【解決手段】予測系４０の予測器４２は、エンコーダ３
２の量子化部２１０が実際の圧縮符号化に用いた量子化
ステップＱの単位期間ごとの平均値を算出し、この平均
値が中心値となるように、量子化ステップＱ_iの範囲を
求める。量子化部３０６_iは、予測器４２が求めた範囲
に基づいて量子化ステップＱ_iを算出し、ＤＣＴ係数を
量子化する。発生符号長計数部３０８_iは、量子化後の
映像データのデータ量を計数し、符号化割当部３１０
は、発生符号長計数部３０８_iの計数値に基づいて、各
マクロブロックに対する目標データ量を算出する。二分
検索部３４は、圧縮後のデータ量を、ほぼ、設定された
目標データ量とする量子化ステップＱを求め、量子化部
２１０に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＭＰＥＧ方式等に
より映像データを圧縮符号化し、記録媒体の記録容量あ
るいは伝送路の伝送レート等に適合したデータ量の圧縮
映像データを生成し、しかも圧縮映像データの品質を高
く保つ映像データ圧縮装置およびその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】近
年、映像データに対して動き補償処理（ＭＣ）、離散余
弦変換（ＤＣＴ）処理、量子化処理および可変長符号化
処理等を行って、映像データを圧縮符号化するＭＰＥＧ
方式等のＭＣ−ＤＣＴ方式が用いられている。

【０００３】このような圧縮符号化処理においては、圧
縮率を低くし、圧縮映像データのデータ量を増やすと一
般に映像の品質が向上し、圧縮率を高くし、圧縮映像デ
ータのデータ量を減らすと一般に映像の品質が低下する
ので、映像の品質を高く保つためには、圧縮率を低くす
ることが望ましい。一方、圧縮映像データをＭＯディス
ク等の記録媒体に記録したり、通信回線を介して伝送す
る場合には、圧縮映像データのデータ量（データレー
ト）を、一定値以下に抑える必要がある。

【０００４】従って、映像の品質を高く保ちつつ、記録
媒体あるいは通信回線に適合した圧縮映像データを生成
するためには、量子化処理に用いる量子化ステップ（量
子化インデックス）を適切に調節し、圧縮映像データの
データ量（データレート）を、記録媒体の記録容量ある
いは通信回線の伝送レート以下であって、これらとほぼ
同じとなるようにすることが重要である。

【０００５】本発明は、以上の述べた観点からなされた
ものであり、映像データを圧縮符号化し、記録媒体の記
録容量あるいは通信回線の伝送容量を有効利用し、しか
も、映像の品質を高く保ちうるデータ量（データ量）の
圧縮映像データを生成することができる映像データ圧縮
装置およびその方法を提供することを目的とする。ま
た、本発明は、量子化ステップを適切に制御することに
より、記録媒体の記録容量あるいは通信回線の伝送容量
を有効利用し、しかも、映像の品質を高く保ちうる映像
データ圧縮装置およびその方法を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る映像データ圧縮装置は、映像データに
対して、予め設定された範囲内の複数の第１の量子化ス
テップによる量子化処理を少なくとも行い、前記複数の
第１の量子化ステップそれぞれに対応する複数の量子化
データを生成する量子化処理手段と、生成した前記複数
の量子化データのデータ量に基づいて、圧縮後の映像デ
ータのデータ量を予測し、予測した前記圧縮後の映像デ
ータのデータ量に基づいて、圧縮後の映像データのデー
タ量の目標値を算出する目標値算出手段と、圧縮後の映
像データのデータ量を、算出した前記目標値以下であっ
て、前記目標値に近い値にする第２の量子化ステップを
生成する量子化ステップ生成手段と、生成した前記第２
の量子化ステップに基づいて、前記複数の第１の量子化
ステップの範囲を決定し、前記量子化処理手段に設定す
る範囲決定・設定手段と、前記映像データに対して生成
した前記第２の量子化ステップによる量子化処理を少な
くとも行い、前記映像データを圧縮する映像データ圧縮
手段とを有する。

【０００７】好適には、前記映像データに所定の時間遅
延を与える時間遅延手段をさらに有し、前記量子化処理
手段は、前記映像データから前記複数の量子化データを
生成し、前記映像データ圧縮手段は、前記所定の時間遅
延を与えた前記映像データを圧縮する。

【０００８】好適には、前記量子化処理手段は、前記複
数の第１の量子化ステップそれぞれにより前記映像デー
タを量子化処理し、前記複数の量子化データそれぞれを
生成する複数の単位量子化処理手段を有する。

【０００９】好適には、前記映像データ圧縮手段は、前
記映像データを複数の種類のピクチャーに圧縮し、前記
目標値算出手段は、前記ピクチャーの種類それぞれのデ
ータ量を予測し、予測した前記圧縮後の映像データのデ
ータ量に基づいて、前記ピクチャーの種類それぞれの前
記目標値を算出する。

【００１０】好適には、前記目標値算出手段は、生成し
た前記複数の量子化データそれぞれに基づいて、前記複
数の量子化データそれぞれから生成される圧縮後の映像
データのデータ量それぞれを予測する複数の単位予測手
段と、予測した前記複数の量子化データそれぞれから生
成される圧縮後の映像データのデータ量に基づいて、前
記所定の期間それぞれに割り当てられるデータ量を、前
記映像データの所定の処理単位それぞれに対して前記目
標値として配分するデータ量配分手段とを有する。

【００１１】好適には、前記映像データ圧縮手段は、前
記映像データをマクロブロックごとに処理して圧縮し、
前記データ量配分手段は、前記所定の期間それぞれに割
り当てられるデータ量を、前記映像データのマクロブロ
ックそれぞれに対して前記目標値として配分する。

【００１２】本発明に係る映像データ圧縮装置は、映像
データに対して所定の遅延時間を与え、この遅延時間の
間に映像データを予備的に圧縮符号化して圧縮後のデー
タ量（発生符号量）を予測し、予測した発生符号量に基
づいて、遅延した映像データにデータ量を割り当て、圧
縮符号化する。本発明に係る映像データ圧縮装置におい
て、時間遅延手段は、映像データの圧縮後の発生符号量
を予測し、データ量を割り当てる処理に要する時間だ
け、入力される映像データを遅延し、映像データ圧縮手
段に供給する。

【００１３】量子化処理手段には、量子化ステップ生成
手段が生成し、映像データ圧縮手段が実際の圧縮符号化
において量子化処理に用いる第２の量子化ステップに基
づいて、範囲決定・設定手段により決定された、複数の
第１の量子化ステップの範囲が予め設定される。量子化
処理手段の複数の単位量子化処理手段それぞれは、設定
された範囲に含まれる複数の第１の量子化ステップそれ
ぞれにより、映像データを動き補償処理および離散的余
弦変換（ＤＣＴ）処理等して得られるＤＣＴ係数を量子
化処理し、複数の第１の量子化ステップに対応する複数
の量子化データをそれぞれ生成する。

【００１４】目標値算出手段の複数の単位予測手段それ
ぞれは、量子化処理手段が生成した複数の量子化データ
それぞれを、例えば可変長符号化して、複数の第１の量
子化ステップそれぞれを用いて圧縮符号化して得られる
複数の発生符号量を、所定の単位期間（例えば１ＧＯ
Ｐ）ごとにそれぞれ予測する。なお、目標値算出手段に
より予測された発生符号量は、入力された映像データの
映像の複雑さ、および、動きの速さ（絵柄の難度）に対
応する。

【００１５】目標値算出手段のデータ量配分手段は、例
えば、単位期間ごとに圧縮映像データに許されるデータ
量、具体例を挙げると、圧縮映像データを伝送する伝送
路の伝送レートが６Ｍｂｐｓであり、単位期間がＮＴＳ
Ｃ方式の非圧縮映像データ、１５ピクチャーを圧縮符号
化する時間である場合に、単位期間（０．５秒）に許さ
れる３Ｍビットのデータ量を発生符号量の目標値とし
て、複数の単位予測手段の発生符号量の予測値の内、３
Ｍビットに近い１つ以上の予測値に基づいて、絵柄が難
しいマクロブロックには多く配分し、絵柄が簡単なマク
ロブロックには少なく配分する。

【００１６】量子化ステップ生成手段は、例えば、二分
検索（バイナリサーチ）と呼ばれる方法により、発生符
号量の目標値に対応するマクロブロックを実際に圧縮符
号化して得られるデータ量それぞれが、データ量配分手
段により配分された発生符号量それぞれの目標値以下で
あって、ほぼこの目標値に近い値となるように、映像デ
ータ圧縮手段が量子化処理に用いる第２の量子化ステッ
プを生成する。

【００１７】範囲決定・設定手段は、例えば、量子化ス
テップ生成手段が生成した第２の量子化ステップが、上
記予備的な圧縮符号化に用いられる複数の第１の量子化
ステップの中心値となるように、複数の第１の量子化ス
テップの範囲を短期期間ごとに決定し、決定した範囲を
量子化処理手段に短期期間ごとに設定する。

【００１８】映像データの時間的相関性から、直前の単
位期間の映像データに用いられた第２の量子化ステップ
を中心とする値の第１の量子化ステップを用いることに
より、目標値算出手段は、精度よくその次の単位期間の
映像データの発生符号量を予測することができる。

【００１９】しかも、第２の量子化ステップを中心とす
る値の第１の量子化ステップを用いて発生符号量を予測
することにより、目標値算出手段において、発生符号量
の予測に用いることができないほど値がかけ離れた量子
化ステップを用いる量子化処理、あるいは、単位量子化
処理手段を省略することができので、ハードウェア量の
削減あるいはソフトウェア処理に要する時間の短縮が可
能になる。

【００２０】映像データ圧縮手段は、予備的な圧縮符号
化と同じ方式、例えば、動き補償処理、ＤＣＴ処理、量
子化処理、および、可変長符号化等を行うＭＰＥＧ方式
により、時間遅延手段が遅延した映像データを量子化ス
テップ生成手段が生成した第２の量子化ステップを用い
て圧縮符号化し、圧縮映像データを生成する。

【００２１】また、本発明に係る映像データ圧縮方法
は、映像データに対して、予め設定された範囲内の複数
の第１の量子化ステップによる量子化処理を少なくとも
行い、前記複数の第１の量子化ステップそれぞれに対応
する複数の量子化データを生成し、生成した前記複数の
量子化データのデータ量に基づいて、圧縮後の映像デー
タのデータ量を予測し、予測した前記圧縮後の映像デー
タのデータ量に基づいて、圧縮後の映像データのデータ
量の目標値を算出し、圧縮後の映像データのデータ量
を、算出した前記目標値以下であって、前記目標値に近
い値にする第２の量子化ステップを生成し、生成した前
記第２の量子化ステップに基づいて、前記複数の第１の
量子化ステップの範囲を決定して設定し、前記映像デー
タに対して生成した前記第２の量子化ステップによる量
子化処理を少なくとも行い、前記映像データを圧縮す
る。

【００２２】好適には、前記映像データに所定の時間遅
延を与え、前記所定の時間遅延に対応する期間ごとに、
前記映像データから前記複数の量子化データを生成し、
前記所定の時間遅延を与えた前記映像データを圧縮す
る。

【００２３】好適には、前記映像データを複数の種類の
ピクチャーに圧縮し、前記ピクチャーの種類それぞれの
データ量を予測し、予測した前記圧縮後の映像データの
データ量に基づいて、前記ピクチャーの種類それぞれの
前記目標値を算出する。

【００２４】好適には、予測した前記複数の量子化デー
タそれぞれから生成される圧縮後の映像データのデータ
量に基づいて、前記所定の期間それぞれに割り当てられ
るデータ量を、前記映像データの所定の処理単位それぞ
れに対して前記目標値として配分する。

【００２５】好適には、前記映像データをマクロブロッ
クごとに処理して圧縮し、前記所定の期間それぞれに割
り当てられるデータ量を、前記映像データのマクロブロ
ックそれぞれに対して前記目標値として配分する。

【００２６】また、本発明に係る記録媒体は、映像デー
タに対して、予め設定された範囲内の複数の第１の量子
化ステップによる量子化処理を少なくとも行い、前記複
数の第１の量子化ステップそれぞれに対応する複数の量
子化データを生成し、生成した前記複数の量子化データ
のデータ量に基づいて、圧縮後の映像データのデータ量
を予測し、予測した前記圧縮後の映像データのデータ量
に基づいて、圧縮後の映像データのデータ量の目標値を
算出し、圧縮後の映像データのデータ量を、算出した前
記目標値以下であって、前記目標値に近い値にする第２
の量子化ステップを生成し、生成した前記第２の量子化
ステップに基づいて、前記複数の第１の量子化ステップ
の範囲を決定して設定し、前記映像データに対して生成
した前記第２の量子化ステップによる量子化処理を少な
くとも行い、前記映像データを圧縮するプログラムを記
録する。

【００２７】

【発明の実施の形態】第１実施形態以下、本発明の第１の実施形態を説明する。

【００２８】映像データ圧縮装置１図１は、本発明に係る映像データ圧縮装置１の構成を示
す図である。図１に示すように、本発明に係る映像デー
タ圧縮装置１は、ディジタルビデオテープレコーダ（Ｖ
ＴＲ）等の再生装置１０、記録装置１２、制御用コンピ
ュータ１４およびエンコーダ２０から構成される。

【００２９】映像データ圧縮装置１は、これらの構成部
分により、いわゆる２パスエンコードを行う。つまり、
映像データ圧縮装置１は、第１回目の圧縮符号化処理
（１パス目）において、固定の量子化ステップ（量子化
値）Ｑを用いて非圧縮の映像データを圧縮符号化し、所
定の単位期間（例えばＧＯＰ）ごとの圧縮映像データの
データ量（発生符号量；ＧＢ）を求める。

【００３０】さらに、映像データ圧縮装置１は、、第２
回目の圧縮符号化処理（２パス目）において、１パス目
において求めた単位期間ごとの発生符号量ＧＢに基づい
て、単位期間ごとの目標データ量ＴＢを算出し、各単位
期間ごとの発生符号量ＧＢがほぼ、目標データ量ＴＢと
等しくなるように非圧縮の映像データを再度、圧縮符号
化し、最終的な圧縮映像データを生成する。

【００３１】制御用コンピュータ１４制御用コンピュータ１４は、映像データ圧縮装置１の各
構成部分の動作を制御する。また、制御用コンピュータ
１４は、１パス目の圧縮符号化時の単位期間ごとの圧縮
映像データの発生符号量ＧＢに基づいて、２パス目の圧
縮符号化時に、発生符号量ＧＢの総和が、例えば、記録
装置１２に用いられる記録媒体（ＶＴＲテープ）の記録
容量以下であって、この記録容量とほぼ同じになり、し
かも、圧縮映像データＶＯＵＴの品質を全体として高く
保つことができる目標データ量ＴＢを単位期間ごとに算
出し、エンコーダ２０に設定する。

【００３２】再生装置１０再生装置１０は、１パス目および２パス目の圧縮符号化
時に、非圧縮時映像データＶＩＮを再生し、エンコーダ
２０による圧縮符号化に対して出力する。記録装置１２
記録装置１２は、２パス目の圧縮符号化により得られた
圧縮映像データＶＯＵＴを記録する。

【００３３】エンコーダ２０図２は、第１の実施形態におけるエンコーダ２０（図
１）の構成および処理内容を示す図であって、（Ａ）は
第１の実施形態におけるエンコーダ２０の第１回目（１
パス目）の処理内容を示し、（Ｂ）は第１の実施形態に
おけるエンコーダ２０の第２回目（２パス目）の処理内
容を示す。

【００３４】図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、図１に
示したエンコーダ２０は、ピクチャー並べ替え部２０
０、走査変換ブロック化部２０２、動き検出部２０４、
減算回路２０６、ＤＣＴ部２０８、量子化部２１０、可
変長符号化部（ＶＬＣ）２１２、逆量子化部２１４、逆
ＤＣＴ（ＩＤＣＴ）部２１６、加算回路２１８、動き補
償部２２２，バッファ（ｂｕｆｆｅｒ）２２４および符
号量制御部２４から構成される。

【００３５】エンコーダ２０は、これらの構成部分によ
り、制御用コンピュータ１４の制御に従って、一般的な
ＭＰＥＧ方式のエンコーダと同様に、動き補償処理、Ｄ
ＣＴ処理および可変長符号化処理を行って、入力映像デ
ータのピクチャーをＩピクチャー、Ｐピクチャーおよび
Ｂピクチャーの組み合わせから構成されるＧＯＰ(group
of picture)単位に圧縮符号化する。

【００３６】なお、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、
エンコーダ２０の１パス目の動作と２パス目の動作とは
異なっており、第１回目の圧縮符号化においては、図２
（Ａ）に示すように、再生装置１０から入力される非圧
縮の映像データＶＩＮに対して、制御用コンピュータ１
４から設定される固定の量子化ステップＱを用いた圧縮
符号化を行い、圧縮符号化処理の結果として得られた圧
縮映像データの単位期間ごとの発生符号量ＧＢを計数し
て制御用コンピュータ１４に対して出力する動作を行
う。

【００３７】さらに、エンコーダ２０は、第２回目の圧
縮符号化においては、図２（Ｂ）に示すように、単位期
間ごとの発生符号量ＧＢが、制御用コンピュータ１４か
ら単位期間ごとに設定される目標データ量ＴＢとほぼ同
じになるように映像データを圧縮符号化し、記録装置１
２に対して出力する。

【００３８】エンコーダ２０の構成部分エンコーダ２０において、ピクチャー並べ替え部２００
は、ピクチャータイプ制御部２５０の制御に従って、圧
縮符号化後にいずれのピクチャータイプとなるかに応じ
て、再生装置１０から入力される非圧縮映像データＶＩ
Ｎのピクチャーを圧縮符号化に適した順番に並び替え
て、走査変換ブロック化部２０２に対して出力する。

【００３９】走査変換ブロック化部２０２は、ピクチャ
ー並べ替え部２００から入力された映像データをフィー
ルド／フレーム変換し、さらにマクロブロック化して動
き検出部２０４および減算回路２０６に対して出力す
る。動き検出部２０４は、走査変換ブロック化部２０２
から入力される映像データをマクロブロック単位に処理
してその動きを検出し、映像の動きを示す動きベクトル
を生成して動き検出部２０４に対して出力する。

【００４０】減算回路２０６は、走査変換ブロック化部
２０２から入力される映像データに含まれるピクチャー
の内、圧縮符号化後にＩピクチャーとなるピクチャーの
映像データをそのままＤＣＴ部２０８に対して出力す
る。また、減算回路２０６は、走査変換ブロック化部２
０２から入力される映像データに含まれるピクチャーの
内、圧縮符号化後にＰピクチャーまたはＢピクチャーと
なるピクチャーの映像データから動き補償部２２２の出
力映像データを減算し、予測誤差データを生成してＤＣ
Ｔ部２０８に対して出力する。

【００４１】ＤＣＴ部２０８は、減算回路２０６から入
力される圧縮符号化後にＩピクチャーとなる映像デー
タ、および、圧縮符号化後にＰピクチャーまたはＢピク
チャーとなる映像データの予測誤差データをＤＣＴ処理
し、ＤＣＴ処理の結果として得られたＤＣＴ係数を量子
化部２１０に対して出力する。

【００４２】量子化部２１０は、１パス目の圧縮符号化
時には、制御用コンピュータ１４により設定される固定
の量子化ステップＱにより、２パス目の圧縮符号化時に
は、符号量制御部２４により単位期間ごとに設定される
量子化ステップＱにより、ＤＣＴ部２０８から入力され
たＤＣＴ係数を量子化し、量子化データとして可変長符
号化部２１２および逆量子化部２１４に対して出力す
る。

【００４３】可変長符号化部２１２は、量子化部２１０
から入力される量子化データを、例えばランレングス符
号化方式により可変長符号化して圧縮映像データを生成
し、バッファ２２４に対して出力する。逆量子化部２１
４は、入力される量子化データに対して、量子化部２１
０と逆の処理を行ってＤＣＴ係数を再生し、逆ＤＣＴ部
２１６に対して出力する。

【００４４】逆ＤＣＴ部２１６は、入力されるＤＣＴ係
数に対してＤＣＴ部２０８と逆の処理を行って映像デー
タを再生し、加算回路２１８に対して出力する。加算回
路２１８は、逆ＤＣＴ部２１６から入力される映像デー
タと、動き補償部２２２から入力される映像データとを
加算して映像データを再生し、動き補償部２２２に対し
て出力する。

【００４５】バッファ２２４は、１パス目の圧縮符号化
時には、可変長符号化部２１２から入力される圧縮映像
データの発生符号量ＧＢを単位期間ごとに計数して制御
用コンピュータ１４に対して出力し、２パス目の圧縮符
号化時には、可変長符号化部２１２から入力される圧縮
映像データＶＯＵＴをバッファリングして記録装置１２
に対して出力するとともに、単位期間ごとに発生符号量
ＧＢを順次、計数し、符号量制御部２４に対して出力す
る。

【００４６】動き補償部２２２は、加算回路２１８から
入力される映像データに対して、動き検出部２０４から
入力される動きベクトルを用いた動き補償処理を行い、
減算回路２０６およびＤＣＴ部２０８に対して出力す
る。

【００４７】符号量制御部２４符号量制御部２４は、２パス目の圧縮符号化時に、制御
用コンピュータ１４から単位期間ごとに設定される目標
データ量ＴＢ、および、バッファ２２４から順次、入力
される発生符号量ＧＢに基づいて、単位期間ごとの圧縮
映像データの発生符号量ＧＢが、目標データ量ＴＢと等
しくなるように量子化ステップＱの値を調節し、量子化
部２１０に設定する。

【００４８】映像データ圧縮装置１の動作以下、第１の実施形態における映像データ圧縮装置１の
動作を説明する。

【００４９】１パス目の圧縮符号化制御用コンピュータ
１４の制御に従って、再生装置１０は、ＶＴＲテープ等
から非圧縮映像データＶＩＮを再生し、エンコーダ２０に
対して出力する。エンコーダ２０の各構成部分は、制御
用コンピュータ１４の制御に従って、図２（Ａ）に示し
た１パス目の圧縮符号化処理を行う。

【００５０】つまり、エンコーダ２０の量子化部２１０
には、制御用コンピュータ１４により固定の量子化ステ
ップＱが設定され、量子化部２１０は、ピクチャー並べ
替え部２００〜ＤＣＴ部２０８、および、逆量子化部２
１４〜動き補償部２２２が生成したＤＣＴ係数を、固定
の量子化ステップＱにより量子化し、量子化データを可
変長符号化部２１２に対して出力する。

【００５１】可変長符号化部２１２は、量子化部２１０
から入力される量子化データを可変長符号化し、圧縮映
像データをバッファ２２４に対して出力する。バッファ
２２４は、可変長符号化部２１２から入力される圧縮映
像データの発生符号量ＧＢを計数し、単位期間ごとに制
御用コンピュータ１４に対して出力する。

【００５２】制御用コンピュータ１４は、エンコーダ２
０のバッファ２２４から入力される単位期間ごとの発生
符号量ＧＢに基づいて、単位期間ごとの目標データ量Ｔ
Ｂを算出する。

【００５３】２パス目の圧縮符号化制御用コンピュータ１４の制御に従って、再生装置１０
は、ＶＴＲテープ等から１パス目の圧縮符号化時と同じ
非圧縮映像データＶＩＮを再生し、エンコーダ２０に対
して出力する。エンコーダ２０の各構成部分は、制御用
コンピュータ１４の制御に従って、図２（Ｂ）に示した
２パス目の圧縮符号化処理を行う。

【００５４】つまり、エンコーダ２０の符号量制御部２
４には、制御用コンピュータ１４により、上述のように
算出された目標データＴＢが単位期間ごとに設定され、
符号量制御部２４は、設定された目標データ量ＴＢに基
づいて、各単位期間ごとの圧縮映像データの発生符号量
ＧＢを目標データ量ＴＢとほぼ等しくする量子化ステッ
プＱを順次、生成し、量子化部２１０に設定する。

【００５５】量子化部２１０は、ピクチャー並べ替え部
２００〜ＤＣＴ部２０８、および、逆量子化部２１４〜
動き補償部２２２が生成したＤＣＴ係数を、符号量制御
部２４から単位期間ごとに順次、設定される量子化ステ
ップＱにより量子化し、量子化データを可変長符号化部
２１２に対して出力する。

【００５６】可変長符号化部２１２は、量子化部２１０
から入力される量子化データを可変長符号化し、圧縮映
像データＶＯＵＴを生成し、バッファ２２４を介して記
録装置１２に対して出力する。記録装置１２は、バッフ
ァ２２４を介して入力される圧縮映像データを、ＶＴＲ
テープ等の記録媒体に記録する。

【００５７】図３は、図２（Ａ）に示した映像データ圧
縮装置１による１パス目の圧縮符号化により得られる圧
縮映像データの発生符号量ＧＢを例示する図表である。
図４は、図２（Ｂ）に示した映像データ圧縮装置１によ
る２パス目の圧縮符号化により得られる圧縮映像データ
の発生符号量ＧＢを例示する図表である。なお、図３お
よび図４においては、単位期間が、１５枚のピクチャー
を圧縮符号化するのに要する時間である場合について例
示してある。

【００５８】単位期間が１５枚のピクチャーを圧縮符号
化する時間であり、圧縮映像データＶＯＵＴのデータレ
ートが６Ｍｂｐｓである場合には、単位期間ごとに割り
当てられるデータ量は３Ｍビットである。ここで、図２
（Ａ）に示した１パス目の圧縮符号化により、ある単位
期間の圧縮映像データの発生符号量ＧＢの総和が、図３
に示す通り、１７４４３８０ビットである場合には、制
御用コンピュータ１４は、図２（Ｂ）に示した２パス目
の圧縮符号化において、対応する単位期間の圧縮映像デ
ータＶＯＵＴの発生符号量ＧＢが、１パス目の３０００
０００／１７４４３８０倍になるように目標データ量Ｔ
Ｂを算出し、符号量制御部２４に設定すればよい。この
ようにして、２パス目の圧縮符号化により得られる圧縮
映像データＶＯＵＴの発生符号量ＧＢは、例えば、図４
に示す通りとなる。

【００５９】以上説明したように、映像データ圧縮装置
１による２パスエンコードによれば、記録媒体の記録容
量を有効利用し、しかも、映像の品質を高く保って映像
データを圧縮符号化することができる。特に、２パスエ
ンコードの処理には、少なくとも２回、非圧縮映像デー
タを再生する時間が必要となるので、通信回線を介して
圧縮映像データを伝送する場合等、実時間性（リアルタ
イム性）を要求される用途には、必ずしも向いていない
が、記録媒体に記録する圧縮映像データを生成する場合
等、実時間性（リアルタイム性）を要求されない用途に
は好適である。

【００６０】第２実施形態以下、本発明の第２の実施形態を説明する。

【００６１】第２の実施形態の背景まず、第２の実施形態の背景を説明する。図２（Ａ），
（Ｂ）に示した２パスエンコードによれば、図３および
図４に例示したように、２パス目の圧縮符号化において
は、記録媒体の記録容量を、１パス目の圧縮符号化にお
いてよりも有効に利用することができる。

【００６２】しかしながら、１パス目の圧縮符号化で用
いる量子化ステップＱは、映像データＶＩＮの絵柄の複
雑さ、あるいは、動きの速さ（難度）にかかわらず一定
であり、固定の量子化ステップＱと２パス目の圧縮符号
化時に用いられる量子化ステップＱとの間の差が大き
く、１パス目の圧縮符号化により得られた発生符号量Ｇ
Ｂからは、目標データ量ＴＢを近似的にしか算出できな
いことがある。従って、２パス目で用いられる目標デー
タ量ＴＢは、必ずしも最適値ではなく、映像データＶＩ
Ｎの絵柄の内容によっては、記録媒体の記録容量と実際
の圧縮映像データＶＯＵＴの発生符号量ＧＢとの誤差が
非常に大きくなってしまう。

【００６３】本発明の第２の実施形態は、このような観
点からなされたものであり、映像データ圧縮装置１（図
１）のエンコーダ２０（図１，図２）の動作を変更し、
さらに多くの回数、圧縮符号化を行い、固定の量子化ス
テップＱを用いて奇数回目の圧縮符号化を行って偶数回
目の圧縮符号化において用いられる目標データ量ＴＢを
算出し、算出した目標データ量ＴＢを用いて偶数回目の
圧縮符号化を行って、奇数回目の圧縮符号化において用
いられる固定の量子化ステップＱを算出するという処理
を繰り返すことにより、目標データ量ＴＢの最適値を算
出し、この最適化した目標データ量ＴＢを用いて、最終
的な圧縮符号化を行うことにより、記録媒体の記録容量
をより有効に利用し、映像の品質をより向上させるよう
に構成されている。

【００６４】映像データ圧縮装置１の構成部分以下、図５および図６をさらに参照して、映像データ圧
縮装置１の構成部分の内、第１の実施形態においてと異
なる動作を行うものを説明する。

【００６５】図５は、第２の実施形態におけるエンコー
ダ２０（図１）の動作を示す図であって、（Ａ）はエン
コーダ２０の奇数回〔２ｉ−１パス（１≦ｉ≦ｍ；２≦
ｍ）〕目の圧縮符号化における動作を示し、（Ｂ）はエ
ンコーダ２０の偶数回（２ｉパス）目の圧縮符号化にお
ける動作を示す。図６は、制御用コンピュータ１４が、
偶数回目の圧縮符号化において求められた量子化ステッ
プＱの平均値を算出する処理を示すフローチャート図で
ある。

【００６６】なお、特に記さない限り、映像データ圧縮
装置１（図１）の構成部分の動作は第１の実施形態にお
いてと同様であり、および、図５（Ａ），（Ｂ）に示し
たエンコーダ２０の構成部分の機能および動作は、図２
に同一符号を付して示したエンコーダ２０の構成部分と
同じである。

【００６７】制御用コンピュータ１４制御用コンピュータ１４は、第１回目の圧縮符号化にお
いては、第１の実施形態においてと同様に、エンコーダ
２０の量子化部２１０に固定の量子化ステップＱの初期
値を設定し、その後の奇数（３，５，…）回目の圧縮符
号化においては、図５（Ａ）に示すように、例えば、直
前の偶数（２，４，…）回目の圧縮符号化で用いられた
量子化ステップＱの平均値求めて固定の量子化ステップ
Ｑを最適化し、エンコーダ２０に設定する。

【００６８】制御用コンピュータ１４は、直前の奇数
（１，３，５，…）回目の圧縮符号化において生成され
た単位期間ごとの圧縮映像データの発生符号量ＧＢに基
づいて、図５（Ｂ）に示すように、偶数回目の圧縮符号
化に用いる単位期間ごとの目標符号量ＴＢを算出するこ
とにより最適化し、エンコーダ２０の符号量制御部２４
に設定する。

【００６９】図６を参照して、制御用コンピュータ１４
が量子化ステップＱを算出する処理をさらに説明する。
図６に示すように、ステップ１００（Ｓ１００）におい
て、制御用コンピュータ１４は、量子化ステップＱの平
均値の算出に用いる変数ｉ，ｓｕｍを初期化（値を０
に）する。ステップ１０２（Ｓ１０２）において、制御
用コンピュータ１４は、変数ｉが数値ｍ（第２の実施形
態における偶数回目の圧縮符号化処理の数）と等しいか
否かを判断し、等しい場合にはＳ１０８の処理に進み、
変数ｉが数値ｍ未満である場合にはＳ１０４の処理に進
む。

【００７０】ステップ１０４（Ｓ１０４）において、制
御用コンピュータ１４は、符号量制御部２４から入力さ
れた量子化ステップＱを累加算する（ｓｕｍ←ｓｕｍ＋
Ｑ）。ステップ１０６（Ｓ１０６）において、制御用コ
ンピュータ１４は、変数ｉをインクリメント（ｉ←ｉ＋
１）する。ステップ１０８（Ｓ１０８）において、制御
用コンピュータ１４は、量子化ステップＱの累加算値を
数値ｍで除算し、量子化ステップＱの平均値Ｑａｖｅを
算出する（Ｑａｖｅ←ｓｕｍ／ｍ）。

【００７１】エンコーダ２０エンコーダ２０は、上述のように、さらに多くの回数、
映像データＶＩＮを圧縮符号化する。つまり、エンコー
ダ２０は、図５（Ａ）に示すように、制御用コンピュー
タ１４から設定される固定の量子化ステップＱを用いて
奇数回目の圧縮符号化を行い、圧縮符号化の結果として
得られた圧縮映像データの発生符号量ＧＢを制御用コン
ピュータ１４に対して出力する。

【００７２】また、図５（Ｂ）に示すように、エンコー
ダ２０は、制御用コンピュータ１４から単位期間ごとに
設定される目標データ量ＴＢを用いて偶数回目の圧縮符
号化を行い、偶数回目の圧縮符号化において用いた量子
化ステップＱの値を制御用コンピュータ１４に対して出
力する。また、エンコーダ２０は、最後の偶数回目の圧
縮符号化において、制御用コンピュータ１４により最適
化された目標データ量ＴＢを用いて生成した圧縮映像デ
ータＶＯＵＴをバッファ２２４を介して記録装置１２に
対して出力する。

【００７３】エンコーダ２０の構成部分符号量制御部２４符号量制御部２４は、図５（Ｂ）に示すように、第１の
実施形態においてと同様に、偶数回目の圧縮符号化にお
いて、制御用コンピュータ１４から設定される目標デー
タ量ＴＢに基づいて量子化ステップＱを生成し、量子化
部２１０に設定することにより、圧縮映像データの発生
符号量ＧＢを制御する。また、符号量制御部２４は、図
５（Ｂ）に示すように、偶数回目の圧縮符号化において
生成した量子化ステップＱを制御用コンピュータ１４に
対して出力する。

【００７４】バッファ２２４バッファ２２４は、図５（Ａ）に示すように、奇数回目
の圧縮符号化において生成された圧縮映像データの単位
期間ごとの発生符号量ＧＢを制御用コンピュータ１４に
対して出力する。また、バッファ２２４は、図５（Ｂ）
に示すように、最後の偶数（２ｍ）回目の圧縮符号化に
おいて、制御用コンピュータ１４により最適化された目
標データ量ＴＢを用いて生成された圧縮映像データＶＯ
ＵＴを記録装置１２に対して出力する。

【００７５】映像データ圧縮装置１の動作以下、図７をさらに参照して、第２の実施形態における
映像データ圧縮装置１の動作を説明する。図７は、第２
の実施形態における映像データ圧縮装置１の動作を示す
フローチャート図である。

【００７６】図７に示すように、ステップ２００（Ｓ２
００）において、制御用コンピュータ１４は、変数ｉを
初期化する（ｉ←１）。ステップ２０１（Ｓ２０１）に
おいて、制御用コンピュータ１４は、エンコーダ２０の
量子化部２１０に、固定の量子化ステップＱの初期値を
設定し、再生装置１０を制御して非圧縮映像データＶＩ
Ｎを再生させる。

【００７７】ステップ２０２（Ｓ２０２）において、エ
ンコーダ２０は、再生装置１０から入力された映像デー
タＶＩＮを、制御用コンピュータ１４が符号量制御部２
４に設定した固定の量子化ステップＱを用いて圧縮符号
化する〔（２ｉ−１）パス符号化〕。制御用コンピュー
タ１４は、エンコーダ２０のバッファ２２４が出力する
圧縮映像データの単位期間ごとの発生符号量ＧＢを取り
込む。

【００７８】ステップ２０４（Ｓ２０４）において、制
御用コンピュータ１４は、Ｓ２０２の処理において取り
込んだ発生符号量ＧＢに基づいて、例えば、第１の実施
形態においてと同様に、単位期間ごとの目標データ量Ｔ
Ｂを計算し、エンコーダ２０の符号量制御部２４に設定
する。

【００７９】ステップ２０６（Ｓ２０６）において、制
御用コンピュータ１４は、再生装置１０を制御して同じ
映像データＶＩＮを再生させる。エンコーダ２０は、圧
縮符号化後の発生符号量ＧＢが、符号量制御部２４に設
定された目標データ量ＴＢが示す値と同じになるよう
に、映像データＶＩＮを圧縮符号化する〔２ｉパス符号
化〕。なお、最後の圧縮符号化においては、制御用コン
ピュータ１４は、記録装置１２を制御して、エンコーダ
２０が生成した圧縮映像データＶＯＵＴを記録させる。

【００８０】ステップ２０８（Ｓ２０８）において、制
御用コンピュータ１４は、変数ｉを２倍した値と数値ｍ
とを比較し、ｉ×２＝ｍの場合は処理を終了し、ｉ×２
＜ｍの場合はＳ２１０の処理に進む。ステップ２１０
（Ｓ２１０）において、制御用コンピュータ１４は、変
数ｉをインクリメント（ｉ←ｉ＋１）する。

【００８１】ステップ２１２（Ｓ２１２）において、制
御用コンピュータ１４は、Ｓ２０６における圧縮符号化
時に符号量制御部２４が生成した量子化ステップＱを取
り込む。ステップ２１４（Ｓ２１４）において、制御用
コンピュータ１４は、例えば、図６に示した処理を行
い、Ｓ２０６における圧縮符号化時に符号量制御部２４
が生成した量子化ステップＱの平均値を求めることによ
り、次の圧縮符号化における固定の量子化ステップＱを
算出し、符号量制御部２４に設定する。

【００８２】変形例１以下、図８を参照して、第２の実施形態の第１の変形例
を説明する。図８は、本発明の第２の実施形態の第１の
変形例の処理を示すフローチャートである。

【００８３】ＭＰＥＧ方式は、映像データをＩピクチャ
ー、ＰピクチャーおよびＢピクチャーの組み合わせに圧
縮符号化する。これらのピクチャーの性質に応じて、そ
れぞれ異なった量子化ステップＱを用いて量子化を行う
と、圧縮映像データの品質をさらに向上させ、しかも、
記録媒体の記録容量をさらに有効利用することができ
る。以下に示す第１の変形例は、かかる観点から、Ｉピ
クチャー、ＰピクチャーおよびＢピクチャーそれぞれの
量子化ステップＱを算出するように、図６および図７の
Ｓ２１４に示した量子化ステップＱの算出処理を改良し
たものである。

【００８４】図８に示すように、ステップ３００（Ｓ３
００）において、制御用コンピュータ１４は、各変数
（ｉ，Ｎ_i，Ｎ_p，Ｎ_b，ｓｕｍ_i，ｓｕｍ_p，ｓｕｍ
_b）をゼロクリアする。ステップ３０２（Ｓ３０２）に
おいて、制御用コンピュータ１４は、変数ｉと数値ｍと
を比較し、ｉ＝ｍの場合はＳ３２０の処理に進み、ｉ＜
ｍの場合はＳ３０４の処理に進む。

【００８５】ステップ３０４（Ｓ３０４）において、制
御用コンピュータ１４は、エンコーダ２０の符号量制御
部２４から取り込んだ量子化ステップＱが、Ｉピクチャ
ー、ＰピクチャーおよびＢピクチャーのいずれのピクチ
ャータイプの生成に用いられたかを検出し、量子化ステ
ップＱが、Ｂピクチャーの生成に用いられたものである
場合にはＳ３０６の処理に進み、量子化ステップＱが、
Ｐピクチャーの生成に用いられたものである場合にはＳ
３１０の処理に進み、量子化ステップＱが、Ｉピクチャ
ーの生成に用いられたものである場合にはＳ３１４の処
理に進む。

【００８６】ステップ３０６（Ｓ３０６）において、制
御用コンピュータ１４は、符号量制御部２４から取り込
んだ量子化ステップＱの内、Ｂピクチャーに対して用い
られた量子化ステップＱを累加算する（ｓｕｍ_b←ｓｕ
ｍ_b＋Ｑ）。ステップ３０８（Ｓ３０８）において、制
御用コンピュータ１４は、変数Ｎ_bをインクリメントす
る。

【００８７】ステップ３１０（Ｓ３１０）において、制
御用コンピュータ１４は、符号量制御部２４から取り込
んだ量子化ステップＱの内、Ｐピクチャーに対して用い
られた量子化ステップＱを累加算する（ｓｕｍ_p←ｓｕ
ｍ_p＋Ｑ）。ステップ３１２（Ｓ３０８）において、制
御用コンピュータ１４は、変数Ｎ_pをインクリメントす
る。

【００８８】ステップ３１４（Ｓ３１０）において、制
御用コンピュータ１４は、符号量制御部２４から取り込
んだ量子化ステップＱの内、Ｉピクチャーに対して用い
られた量子化ステップＱを累加算する（ｓｕｍ_i←ｓｕ
ｍ_i＋Ｑ）。ステップ３１６（Ｓ３０８）において、制
御用コンピュータ１４は、変数Ｎ_iをインクリメントす
る。ステップ３１８（Ｓ３１８）において、制御用コン
ピュータ１４は、変数ｉをインクリメントする。

【００８９】ステップ３２０（Ｓ３２０）において、制
御用コンピュータ１４は、Ｓ３０６の処理において算出
したＢピクチャーに対して用いられた量子化ステップＱ
の累加算値を変数Ｎ_bで除算し、Ｓ３１０の処理におい
て算出したＰピクチャーに対して用いられた量子化ステ
ップＱの累加算値を変数Ｎ_pで除算し、Ｓ３１４の処理
において算出したＩピクチャーに対して用いられた量子
化ステップＱの累加算値を変数Ｎ_iで除算し、Ｂピクチ
ャー、ＰピクチャーおよびＩピクチャーそれぞれの生成
に用いられた量子化ステップＱの平均値Ｑａｖｅ_b，Ｑ
ａｖｅ_p，Ｑａｖｅ_iを算出する。

【００９０】Ｓ３２０の処理において算出された各ピク
チャータイプの生成に用いられた量子化ステップＱの平
均値Ｑａｖｅ_b，Ｑａｖｅ_p，Ｑａｖｅ_iは、エンコー
ダ２０の符号量制御部２４に設定され、符号量制御部２
４は、圧縮符号化後にそれぞれＢピクチャー、Ｐピクチ
ャーおよびＩピクチャーになるピクチャーのＤＣＴ係数
を、平均値Ｑａｖｅ_b，Ｑａｖｅ_p，Ｑａｖｅ_iそれぞ
れで量子化し、量子化データを生成し、逆量子化部２１
４および可変長符号化部２１２に対して出力する。

【００９１】変形例２以下、図９を参照して、第２の実施形態の第２の変形例
を説明する。図９は、第２の実施形態の第２の変形例、
映像データ圧縮装置２の構成を示す図である。なお、図
９に示した映像データ圧縮装置２の構成部分のうち、図
１に示した映像データ圧縮装置１の構成部分と同じもの
には、同一の符号を付して示してある。

【００９２】図９に示すように、映像データ圧縮装置２
は、再生装置１０、記録装置１２、制御用コンピュータ
１４および２ｍ個のエンコーダ２０₁〜２０_2mから構成
されており、奇数番目のエンコーダ２０_2i-1が、図７に
示したＳ２０２の圧縮符号化処理〔（２ｉ−１）パス符
号化〕を行い、偶数番目のエンコーダ２０_2iが、図７に
示したＳ２０２の圧縮符号化処理〔２ｉパス符号化〕を
行う。

【００９３】制御用コンピュータ１４は、奇数番目のエ
ンコーダ２０_2i-1が生成した圧縮映像データの発生符号
量ＧＢに基づいて、奇数番目のエンコーダ２０_2iに設定
する目標データ量ＴＢを生成し、最適化する。エンコー
ダ２０_2mは、最適化された目標データ量ＴＢを用いて、
最終的に映像データＶＩＮを圧縮符号化し、圧縮映像デ
ータＶＯＵＴを生成して記録装置１２に対して出力す
る。

【００９４】なお、映像データ圧縮装置１およびエンコ
ーダ２０の各構成部分は、同等の機能および性能を実現
可能であるかぎり、ソフトウェアにより構成されるか、
ハードウェアにより構成されるかを問わず、エンコーダ
２０の各構成部分がソフトウェア的に構成される場合に
は、フロッピーディスクあるいはＭＯディスク等の記録
媒体に記録される。また、映像データ圧縮装置１および
エンコーダ２０の各構成部分は、同等の機能および性能
を有する他の手段に置換することができる。また、第２
の実施形態およびその２つの変形例として示した圧縮符
号化方法は、互いに矛盾しないかぎり、組み合わせて用
いることができる。

【００９５】以上説明したように、本発明の第２の実施
形態によれば、固定の量子化ステップＱを用いて奇数回
目の圧縮符号化を行い、偶数回目の圧縮符号化において
用いられる目標データ量ＴＢを算出し、算出した目標デ
ータ量ＴＢを用いて偶数回目の圧縮符号化を行い、奇数
回目の圧縮符号化において用いられる固定の量子化ステ
ップＱを算出するという処理を繰り返すことにより、目
標データ量ＴＢを最適化することができる。従って、こ
の最適化した目標データ量ＴＢを用いて、最終的な圧縮
符号化を行うことにより、記録媒体の記録容量をより有
効に利用でき、映像の品質をより向上させることができ
る。

【００９６】第３実施形態以下、本発明の第３の実施形態を説明する。第１の実施
形態において、図２（Ａ），（Ｂ）に示した２パスエン
コード方式により映像データを圧縮符号化する場合に
は、少なくとも、映像データを２回、再生する時間が必
要になる。従って、２パスエンコード方式は、必ずし
も、圧縮映像データを、直ちに通信回線を介して伝送す
るといった、実時間性を要求される用途には向いていな
い。このため、映像データを遅延し、この遅延時間を利
用して、予備的に固定の量子化ステップＱを用いて映像
データを圧縮符号化し、発生符号量ＧＢを予測して目標
データ量を求めて、上記遅延時間を除いて実時間的に圧
縮符号化を行うことができる簡易２パスエンコード方式
が考えだされた。

【００９７】しかしながら、簡易２パスエンコード方式
においては、１種類の量子化ステップＱを用いて映像デ
ータを圧縮符号化し、発生符号量ＧＢを予測するので、
予測に用いる量子化ステップＱが、実際の圧縮符号化に
おいて用いるべき量子化ステップＱと値が大きく異なる
場合に、発生符号量ＧＢに大きな誤差が生じる可能性が
ある。本発明の第３の実施形態として示す映像データ圧
縮装置は、簡易２パスエンコード方式の実時間性を保ち
つつ、発生符号量ＧＢを正確に予測して、圧縮映像デー
タの映像の品質を高く保ちうるように構成されている。

【００９８】映像データ圧縮装置３の構成図１０は、第３の実施形態における本発明に係る映像デ
ータ圧縮装置３の構成を示す図である。なお、図１０に
おいては、映像データ圧縮装置３の構成部分のうち、エ
ンコーダ２０〔図２（Ａ），（Ｂ）等〕の構成部分と同
じ者には、同一符号を付して示してある。

【００９９】図１０に示すように、映像データ圧縮装置
３は、再生装置１０、記録装置１２、予測系３０、エン
コーダ３２から構成される。予測系３０は、動き補償部
３００、減算回路３０２、ＤＣＴ部３０４、量子化部３
０６₁〜３０６_n、発生符号長計数部（ＤＣＴ計数→符
号長）３０８₁〜３０８_n、符号化割当部３１０から構
成される。

【０１００】エンコーダ３２は、ピクチャー並べ替え部
２００、走査変換ブロック化部２０２、動き検出部２０
４、減算回路２０６、ＤＣＴ部２０８、量子化部２１
０、可変長符号化部２１２、逆量子化部２１４、逆ＤＣ
Ｔ部２１６、加算回路２１８、動き補償部２２２、バッ
ファ２２４、ＦＩＦＯ３６０，３６２および二分検索部
３４から構成される。

【０１０１】つまり、映像データ圧縮装置３は、映像デ
ータ圧縮装置１（図１）の制御用コンピュータ１４を予
測系３０で置換した構成を採り、エンコーダ３２は、エ
ンコーダ２０〔図２（Ａ），（Ｂ）等〕の符号量制御部
２４を削除し、ＦＩＦＯ３６０，３６２および二分検索
部３４を付加した構成を採る。

【０１０２】エンコーダ３２エンコーダ３２は、再生装置１０から入力される非圧縮
映像データに時間遅延を与え、この時間遅延に対応する
映像データから予測系３０が生成した各マクロブロック
（マクロブロックｐ）目標データ量ＴＢ（ｐ）を用いて
圧縮符号化し、エンコーダ２０〔図２（Ａ），（Ｂ）〕
等と同様に、圧縮映像データを記録装置１２に対して出
力する。

【０１０３】エンコーダ３２の構成部分エンコーダ２０と異なるエンコーダ３２の構成部分を説
明する。

【０１０４】ＦＩＦＯ３６０ＦＩＦＯ３６０は、予測系３０が予備的な圧縮符号化を
行い、発生符号量ＧＢを予測し、目標データ量ＴＢ
（ｐ）を生成するために要する時間だけ、再生装置１０
から入力される映像データをバッファリングし、時間遅
延を与えて減算回路２０６に対して出力する。

【０１０５】ＦＩＦＯ３６２ＦＩＦＯ３６２は、ＦＩＦＯ３６０と同様に、予測系３
０における処理時間に対応する時間だけ、動き検出部２
０４が生成した動きベクトルに時間遅延を与え、動き補
償部２２２に対して出力する。

【０１０６】二分検索部３４二分検索部３４は、ＤＣＴ部２０８から入力されるＤＣ
Ｔ係数を量子化部２１０に対して出力するとともに、二
分検索法により、各マクロブロックのＤＣＴ係数の圧縮
符号化後のデータ量と、予測系３０からマクロブロック
ごとに設定される目標データ量ＴＢ（ｐ）とをほぼ等し
く量子化値Ｑを求め、量子化部２１０に設定する。

【０１０７】二分検索部３４における二分検索につい
て、さらに説明する。二分検索部３４は、入力されるマ
クロブロックの映像データを、例えば、量子化部２１０
において用いられる量子化ステップＱ_mの中心値で量子
化し、さらに、可変長符号化して得られるデータ量が、
予測系３０から設定された目標データ量ＴＢ（ｐ）以下
であるか否かを判断し、目標データ量ＴＢ（ｐ）以下で
ある場合には、量子化ステップＱ_m以下の量子化ステッ
プの中心値Ｑ_m1を用いた量子化および可変長符号化を行
い、目標データ量ＴＢ（ｐ）との比較を行う。

【０１０８】二分検索部３４は、以上の量子化、可変長
符号化および比較を繰り返すことにより、各量子化値を
二分木探索して、圧縮後の映像データのデータ量を、目
標データ量ＴＢ（ｐ）以下であって、目標データ量ＴＢ
（ｐ）に最も近い値とする最適な量子化ステップＱを求
める。このように、各量子化ステップＱを二分木探索す
ることにより、二分検索部３４の処理時間あるいはハー
ドウェア量を少なくすることができる。

【０１０９】予測系３０予測系３０は、所定の処理が施された映像データに対し
て動き補償処理、ＤＣＴ処理、ｎ個の固定の量子化ステ
ップＱ₁〜Ｑ_nを用いた量子化処理、および、可変長符
号化処理を行ってｎ個の圧縮映像データを生成し、これ
らｎ個の圧縮映像データの発生符号量ＧＢ₁〜ＧＢ_nを
算出し、単位期間に許されるデータ量Ｐ（許容データ
量）に最も近い値を示す発生符号量ＧＢに基づいて、単
位期間ごとの発生符号量ＧＢを予測し、マクロブロック
ごと（マクロブロックｐ）の目標データ量ＴＢ（ｐ）を
生成する。つまり、予測系３０は、入力映像データに対
して複数の量子化ステップＱを用いて予備的な圧縮符号
化処理を行って、複数の量子化ステップＱそれぞれに対
応する発生符号量ＧＢを予測し、予測した発生符号量Ｇ
Ｂに基づいて、目標データ量ＴＢ（ｐ）を算出する。

【０１１０】予測系３０の構成部分動き補償部３００動き補償部３００は、エンコーダ３２のピクチャー並べ
替え部２００およびエンコーダ２０３が処理を施した映
像データに対して、動き検出部２０４が検出した動きベ
クトルを用いて動き補償処理を行い、動き補償処理した
映像データを減算回路３０２に対して出力する。

【０１１１】減算回路３０２減算回路３０２は、エンコーダ２０〔図２（Ａ），
（Ｂ）等〕の減算回路２０６と同様に、圧縮符号化後に
Ｉピクチャーとなる映像データをそのままＤＣＴ部３０
４に対して供給し、圧縮符号化後にＰピクチャーまたは
Ｂピクチャーになる映像データから、減算回路３０２が
動き補償した映像データを減算し、予測誤差を算出して
ＤＣＴ部３０４に対して出力する。

【０１１２】ＤＣＴ部３０４ＤＣＴ部３０４は、減算回路３０２から入力される圧縮
符号化後にＩピクチャーになる映像データ、および、予
測誤差をＤＣＴ処理し、量子化部３０６₁〜３０６_nに
対して出力する。量子化部３０６ ₁〜３０６ _n 量子化部３０６_i（１≦ｉ≦ｎ）は、それぞれ予め設定
された量子化ステップＱ_iを用いて、ＤＣＴ部３０４か
ら入力されるＤＣＴ係数を量子化し、量子化データを生
成して発生符号長計数部３０８_iに対して出力する。

【０１１３】発生符号長計数部３０８ ₁〜３０８ _n 発生符号長計数部３０８_iは、単位期間ごとに量子化部
３０６_iから入力された量子化データを可変長符号化
し、発生符号量ＧＢ_iを計数して符号化割当部３１０に
対して出力する。

【０１１４】符号化割当部３１０符号化割当部３１０は、発生符号長計数部３０８_iが計
数した発生符号量ＧＢ_iの内、単位期間ごとに許される
許容データ量Ｐ以下で、最も値が大きい発生符号量ＧＢ
_k（１≦ｋ≦ｎ−１）、および、単位期間ごとに許され
る許容データ量Ｐ以上で、最も値が大きい発生符号量Ｇ
Ｂ_k+1とを検出し、例えば、下式に示すようにこれらの
間で直線近似を行って、マクロブロックｐに対する目標
データ量ＴＢ（ｐ）を算出する。

【０１１５】

【数１】 TB(p) = [(GB_k-P) ×GB(p,k)+(P-GB _k+1)×GB(p,k+1)]/(GB_k-GB _k+1) …（１）ただし、GB(p,k) は、符号発生量GB_kを与える量子化ス
テップＱ_kにより得られたマクロブロックｐの発生符号
量を示し、GB(p,k+1) は、符号発生量GB_k+1を与える量
子化ステップＱ_k+1により得られたマクロブロックｐの
発生符号量を示す。

【０１１６】映像データ圧縮装置３の動作以下、映像データ圧縮装置３の動作を説明する。

【０１１７】再生装置１０は、非圧縮映像データＶＩＮ
を再生し、予測系３０およびエンコーダ３２のピクチャ
ー並べ替え部２００に対して出力する。ピクチャー並べ
替え部２００および走査変換ブロック化部２０２は、入
力映像データＶＩＮのピクチャーを圧縮符号化に適した
順番に並び替え、さらに、走査変換処理およびマクロブ
ロック化処理を行って予測系３０およびエンコーダ３２
に対して出力する。

【０１１８】予測系３０の動き補償部３００、減算回路
３０２およびＤＣＴ部３０４は、走査変換ブロック化部
２０２から入力された映像データからＤＣＴ係数を生成
する。量子化部３０６_iは、入力されるＤＣＴ係数を量
子化ステップＱ_iにより量子化し、量子化データを生成
する。発生符号長計数部３０８_iは、入力される量子化
データを可変長符号化し、単位期間ごとの発生符号量Ｇ
Ｂ_iを計数する。

【０１１９】符号化割当部３１０は、発生符号量ＧＢ_i
に基づいて、マクロブロックｐの目標データ量ＴＢ
（ｐ）を算出して、エンコーダ３２の二分検索部３４に
設定する。

【０１２０】具体例を挙げる。図１１は、図１０に示し
た映像データ圧縮装置３の発生符号長計数部３０８_iが
係数する発生符号量ＧＢ_iを例示する図表である。な
お、図１１は、単位時間が、１５ピクチャー分のＮＴＳ
Ｃ方式の映像データを圧縮符号化する時間であり、量子
化部３０６_iおよび発生符号長計数部３０８_iの個数が
８であり、映像データ圧縮装置３が出力する圧縮映像デ
ータＶＯＵＴに許されるデータレートが６Ｍｂｐｓ、許
容データ量が３Ｍビット（＝６Ｍ×１５／３０）である
場合を例示する。

【０１２１】例えば、発生符号長計数部３０８_iが量子
化部３０６_iから入力される量子化データの発生符号量
ＧＢ_iを計数した結果が図１１に示す通りである場合、
この単位期間におけるＧＢ_k（式１）はＧＢ₄（４２５
６３９２）となり、ＧＢ_k+1はＧＢ₅（２２１５０８
６）となる。従って、符号化割当部３１０は、これらの
数値を式１に代入することにより、下式に示すように、
この単位期間に含まれる各マクロブロックｐの目標デー
タ量ＴＢ（ｐ）を算出する。

【０１２２】

【数２】 TB(p) = [GB(p,4)×(3000000-2215086)+ GB(p,5)×(4256392-30000)]/ (4256392-2215086) …（２）

【０１２３】エンコーダ３２のＦＩＦＯ３６０は、予測
系３０が目標データ量ＴＢ（ｐ）を算出するために要す
る時間だけ、走査変換ブロック化部２０２から入力され
る映像データに時間遅延を与える。エンコーダ３２の動
き検出部２０４は、走査変換ブロック化部２０２から入
力される映像データから動きベクトルを検出し、ＦＩＦ
Ｏ３６２は、動き検出部２０４が検出した動きベクトル
に予測系３０が目標データ量ＴＢ（ｐ）を算出するため
に要する時間だけ、時間遅延を与える。

【０１２４】減算回路２０６は、圧縮符号化後にＩピク
チャーとなる映像データ、および、予測誤差をＤＣＴ部
２０８に対して出力する。ＤＣＴ部２０８は、減算回路
２０６から入力されるデータをＤＣＴ処理してＤＣＴ係
数を生成し、二分検索部３４および量子化部２１０に対
して出力する。二分検索部３４は、上述した二分検索に
より、予測系３０から設定される目標データ量ＴＢ
（ｐ）に基づいて、各マクロブロックｐに対する最適な
量子化ステップＱを求め、量子化部２１０に設定する。

【０１２５】量子化部２１０は、二分検索部３４から設
定された量子化ステップＱを用いて、ＤＣＴ係数を量子
化し、量子化データを生成する。可変長符号化部２１２
は、量子化データを可変長符号化して圧縮映像データＶ
ＯＵＴを生成し、逆量子化部２１４を介して記録装置１
２に対して出力する。逆量子化部２１４、逆ＤＣＴ部２
１６、加算回路２１８および動き補償部２２２は、量子
化部２１０から入力される映像データを伸長し、減算回
路２０６に対して出力する。

【０１２６】第４実施形態以下、本発明の第４の実施形態を説明する。第３の実施
形態として示した映像データ圧縮装置３において、エン
コーダ３２が生成する圧縮映像データＶＯＵＴの発生符
号量ＧＢを、許容データ量Ｐにより近づけるためには、
発生符号量ＧＢ_iの精度を高める必要がある。

【０１２７】発生符号量ＧＢ_iの精度を高めるために
は、量子化部３０６_iおよび発生符号長計数部３０８_i
の個数を増やし、発生符号量ＧＢ_iの予測に用いる量子
化ステップＱ_iの間隔を狭めればよい。しかしながら、
量子化部３０６_iおよび発生符号長計数部３０８_iの個
数を増やすと、ハードウェア量が増加し、あるいは、処
理量が増して目標データ量ＴＢ（ｐ）の算出に時間がか
かるという問題が生じる。

【０１２８】また、発生符号量ＧＢ_iの精度を高めるた
めには、量子化部３０６_iの個数をそのままにして、用
いる量子化ステップＱ_iの間隔のみを狭める方法をとる
ことも可能である。しかしながら、この方法を採ると、
量子化部３０６_iが用いる量子化ステップＱ_iの範囲が
狭くなり、映像データＶＩＮの絵柄によっては、式１に
示した、最も許容データ量Ｐに近い発生符号量ＧＢ_k，
ＧＢ_k+1を与える量子化ステップＱ_k，Ｑ_k+1が、この
範囲外となり、発生符号量ＧＢ_iの予測精度が却って悪
化する可能性がある。

【０１２９】本発明の第４の実施形態として示す映像デ
ータ圧縮装置は、かかる観点からなされたものであり、
映像データの時間方向の相関性に着目し、エンコーダに
おいて実際に用いられる量子化ステップＱを、次の単位
期間において量子化部３０６_iが用いる量子化ステップ
Ｑ_iの中心値とすることにより、発生符号量ＧＢ_iを精
度よく予測するように構成されている。

【０１３０】映像データ圧縮装置４図１２は、第４の実施形態における本発明に係る映像デ
ータ圧縮装置４の構成を示す図である。なお、図１２に
おいては、映像データ圧縮装置４の構成部分のうち、映
像データ圧縮装置１，３〔図２（Ａ），（Ｂ），図１０
等〕の構成部分と同じものには同一の符号を付してあ
り、再生装置１０および記録装置１２を省略してある。
図１３は、図１２に示した予測器４２の構成を示す図で
ある。

【０１３１】図１２に示すように、映像データ圧縮装置
４は、予測系４０およびエンコーダ３２から構成され、
予測系４０は、予測系３０（図１０）に予測器４２を付
加した構成を採る。また、図１３に示すように、予測器
４２は、例えば、ＣＰＵ４２０、ＲＯＭ４２２およびＲ
ＡＭ４２４から構成される。

【０１３２】映像データ圧縮装置４は、これらの構成部
分により、第３の実施形態に示した映像データ圧縮装置
３（図１０）と同様に、複数の量子化ステップＱを用い
て発生符号量ＧＢを予測して、目標データ量ＴＢ（ｐ）
を生成し、さらに、ある単位期間において二分検索部３
４が生成した量子化ステップＱが、次の単位期間におい
て量子化部３０６_iが用いる量子化ステップＱ_iの中心
値となるように、量子化ステップＱ_iの範囲を調節す
る。

【０１３３】映像データ圧縮装置４の構成部分以下、映像データ圧縮装置３（図１０）と動作が異なる
映像データ圧縮装置４の構成部分を説明する。

【０１３４】予測器４２以下、図１４を参照して、図１２および図１３に示した
予測器４２をさらに説明する。予測器４２は、図１３に
示した構成により、コンピュータとして動作し、エンコ
ーダ３２の二分検索部３４から順次、入力される各マク
ロブロックに対する量子化ステップＱの平均値を算出
し、この平均値を中心値とする範囲を量子化部３０６_i
に設定する。

【０１３５】図１４は、図１２および図１３に示した予
測器４２の処理を示すフローチャート図である。図１４
に示すように、予測器４２は、ステップ４００（Ｓ４０
０）において、新たな単位期間が始まると、変数ｉ，ｓ
ｕｍをゼロクリアする（ｉ←０，ｓｕｍ←０）。ステッ
プ４０２（Ｓ４０２）において、予測器４２は、変数ｉ
と各単位期間に含まれるマクロブロック数Ｎとを比較
し、ｉ＝Ｎの場合にはＳ４０８の処理に進み、ｉ＜Ｎの
場合にはＳ４０４の処理に進む。

【０１３６】ステップ４０６（Ｓ４０６）において、予
測器４２は、二分検索部３４が求めた量子化値Ｑを累加
算する（ｓｕｍ←ｓｕｍ＋Ｑ）。ステップ４０６（Ｓ４
０６）において、予測器４２は、変数ｉをインクリメン
トする。

【０１３７】ステップ４０８（Ｓ４０８）において、予
測器４２は、変数ｓｕｍを数値Ｎで除算し、量子化ステ
ップＱの平均値を算出し、この平均値を中心値とし、間
隔が予測系４０において精度よく発生符号量ＧＢを予測
可能な値となるように量子化部３０６_iにおいて用いら
れる量子化ステップＱ_iの範囲（量子化ステップＱ_iの
値）を求め、量子化部３０６_iに設定する。

【０１３８】なお、予測器４２による算出する量子化ス
テップＱ_iの範囲（量子化ステップＱ_i）に基づいて算
出される目標データ量Ｔ（ｐ）は、量子化部２１０にお
ける量子化処理に対して１単位期間分の時間遅延を有す
るが、映像データは時間方向に強い相関性を有するの
で、絵柄の難しさの変化は、１単位期間分の時間をおい
ても非常に少なく、この時間遅延は殆ど問題にならな
い。

【０１３９】量子化部３０６ _i 量子化部３０６_iは、予測器４２が設定する量子化ステ
ップＱ_iの範囲に基づいて量子化ステップＱ_iを算出
し、算出した量子化ステップＱ_iを、次の単位期間にお
ける量子化処理において用いる。

【０１４０】映像データ圧縮装置４の動作以下、映像データ圧縮装置４の動作を説明する。再生装
置１０は、映像データ圧縮装置３（図１０）においてと
同様に、非圧縮映像データＶＩＮを再生し、予測系３０
およびエンコーダ３２のピクチャー並べ替え部２００に
対して出力する。ピクチャー並べ替え部２００および走
査変換ブロック化部２０２は、映像データ圧縮装置３に
おいてと同様に、入力映像データＶＩＮのピクチャーを
圧縮符号化に適した順番に並び替え、さらに、走査変換
処理およびマクロブロック化処理を行って予測系３０お
よびエンコーダ３２に対して出力する。

【０１４１】予測系３０の動き補償部３００、減算回路
３０２およびＤＣＴ部３０４は、映像データ圧縮装置３
においてと同様に、走査変換ブロック化部２０２から入
力された映像データからＤＣＴ係数を生成する。量子化
部３０６_iは、予測器４２から設定される量子化ステッ
プＱ_iの範囲に基づいて、量子化ステップＱ_iを算出
し、算出した量子化ステップＱ_iを用いて入力されるＤ
ＣＴ係数を量子化し、量子化データを生成する。発生符
号長計数部３０８_iは、映像データ圧縮装置３において
と同様に、入力される量子化データを可変長符号化し、
単位期間ごとの発生符号量ＧＢ_iを計数する。

【０１４２】符号化割当部３１０は、映像データ圧縮装
置３においてと同様に、発生符号量ＧＢ_iに基づいて、
マクロブロックｐの目標データ量ＴＢ（ｐ）を算出し
て、エンコーダ３２の二分検索部３４に設定する。

【０１４３】エンコーダ３２のＦＩＦＯ３６０は、映像
データ圧縮装置３においてと同様に、予測系３０が目標
データ量ＴＢ（ｐ）を算出するために要する時間だけ、
走査変換ブロック化部２０２から入力される映像データ
に時間遅延を与える。エンコーダ３２の動き検出部２０
４は、映像データ圧縮装置３においてと同様に、走査変
換ブロック化部２０２から入力される映像データから動
きベクトルを検出し、ＦＩＦＯ３６２は、動き検出部２
０４が検出した動きベクトルに予測系３０が目標データ
量ＴＢ（ｐ）を算出するために要する時間だけ、時間遅
延を与える。

【０１４４】減算回路２０６は、映像データ圧縮装置３
においてと同様に、圧縮符号化後にＩピクチャーとなる
映像データ、および、予測誤差をＤＣＴ部２０８に対し
て出力する。ＤＣＴ部２０８は、映像データ圧縮装置３
においてと同様に、減算回路２０６から入力されるデー
タをＤＣＴ処理してＤＣＴ係数を生成し、二分検索部３
４および量子化部２１０に対して出力する。

【０１４５】二分検索部３４は、上述した二分検索によ
り、予測系３０から設定される目標データ量ＴＢ（ｐ）
に基づいて、各マクロブロックｐに対する最適な量子化
ステップＱを求め、量子化部２１０に設定するととも
に、予測系４０の予測器４２に対して出力する。

【０１４６】予測系４０の予測器４２は、図１４に示し
た処理を行って、その単位期間において二分検索部３４
が求めた量子化ステップＱの平均値を算出し、次の単位
期間の量子化ステップＱ_iの範囲を求めて、求めた量子
化ステップＱ_iの範囲を、次の単位期間の開始時に発生
符号長計数部３０８_iに設定する。

【０１４７】量子化部２１０は、映像データ圧縮装置３
においてと同様に、二分検索部３４から設定された量子
化ステップＱを用いて、ＤＣＴ係数を量子化し、量子化
データを生成する。可変長符号化部２１２は、映像デー
タ圧縮装置３においてと同様に、量子化データを可変長
符号化して圧縮映像データＶＯＵＴを生成し、逆量子化
部２１４を介して記録装置１２に対して出力する。逆量
子化部２１４、映像データ圧縮装置３においてと同様
に、逆ＤＣＴ部２１６、加算回路２１８および動き補償
部２２２は、量子化部２１０から入力される映像データ
を伸長し、減算回路２０６に対して出力する。

【０１４８】変形例以下、図１５を参照して、第２の実施形態の第１の変形
例を説明する。図１５は、本発明の第４の実施形態の変
形例の処理を示すフローチャートである。

【０１４９】第２の実施形態においても述べたように、
ＭＰＥＧ方式は、映像データをＩピクチャー、Ｐピクチ
ャーおよびＢピクチャーの組み合わせに圧縮符号化す
る。これらのピクチャーの性質に応じて、それぞれ異な
った量子化ステップＱを用いて量子化を行うと、圧縮映
像データの品質をさらに向上させ、しかも、記録媒体の
記録容量をさらに有効利用することができる。以下に示
す変形例は、かかる観点から、Ｉピクチャー、Ｐピクチ
ャーおよびＢピクチャーそれぞれの量子化ステップＱ_i
の範囲を算出するように予測器４２の処理を改良したも
のである。

【０１５０】図１５に示すように、ステップ５００（Ｓ
５００）において、予測器４２は、単位期間の開始時
に、各変数（ｉ，Ｎ_i，Ｎ_p，Ｎ_b，ｓｕｍ_i，ｓｕｍ
_p，ｓｕｍ_b）をゼロクリアする。ステップ５０２（Ｓ
５０２）において、予測器４２は、変数ｉと１単位期間
に含まれるマクロブロック数を示す数値Ｎとを比較し、
ｉ＝ｍの場合はＳ５２０の処理に進み、ｉ＜ｍの場合は
Ｓ５０４の処理に進む。

【０１５１】ステップ５０４（Ｓ５０４）において、予
測器４２は、エンコーダ３２の二分検索部３４から取り
込んだ量子化ステップＱが、Ｉピクチャー、Ｐピクチャ
ーおよびＢピクチャーのいずれのピクチャータイプの生
成に用いられたかを検出し、量子化ステップＱが、Ｂピ
クチャーの生成に用いられたものである場合にはＳ５０
６の処理に進み、量子化ステップＱが、Ｐピクチャーの
生成に用いられたものである場合にはＳ５１０の処理に
進み、量子化ステップＱが、Ｉピクチャーの生成に用い
られたものである場合にはＳ５１４の処理に進む。

【０１５２】ステップ５０６（Ｓ５０６）において、予
測器４２は、二分検索部３４から取り込んだ量子化ステ
ップＱの内、Ｂピクチャーに対して用いられた量子化ス
テップＱを累加算する（ｓｕｍ_b←ｓｕｍ_b＋Ｑ）。ス
テップ５０８（Ｓ５０８）において、予測器４２は、変
数Ｎ_bをインクリメントする。

【０１５３】ステップ５１０（Ｓ５１０）において、予
測器４２は、二分検索部３４から取り込んだ量子化ステ
ップＱの内、Ｐピクチャーに対して用いられた量子化ス
テップＱを累加算する（ｓｕｍ_p←ｓｕｍ_p＋Ｑ）。ス
テップ５１２（Ｓ５０８）において、予測器４２は、変
数Ｎ_pをインクリメントする。

【０１５４】ステップ５１４（Ｓ５１０）において、予
測器４２は、二分検索部３４から取り込んだ量子化ステ
ップＱの内、Ｉピクチャーに対して用いられた量子化ス
テップＱを累加算する（ｓｕｍ_i←ｓｕｍ_i＋Ｑ）。ス
テップ５１６（Ｓ５０８）において、予測器４２は、変
数Ｎ_iをインクリメントする。ステップ５１８（Ｓ５１
８）において、予測器４２は、変数ｉをインクリメント
する。

【０１５５】ステップ５２０（Ｓ５２０）において、予
測器４２は、Ｓ５０６の処理において算出したＢピクチ
ャーに対して用いられた量子化ステップＱの累加算値を
変数Ｎ_bで除算し、Ｓ５１０の処理において算出したＰ
ピクチャーに対して用いられた量子化ステップＱの累加
算値を変数Ｎ_pで除算し、Ｓ５１４の処理において算出
したＩピクチャーに対して用いられた量子化ステップＱ
の累加算値を変数Ｎ_iで除算し、Ｂピクチャー、Ｐピク
チャーおよびＩピクチャーそれぞれの生成に用いられた
量子化ステップＱの平均値Ｑａｖｅ_b，Ｑａｖｅ_p，Ｑ
ａｖｅ_iを算出する。さらに、予測器４２は、量子化部
３０６_iが、Ｂピクチャー、ＰピクチャーおよびＩピク
チャーそれぞれの量子化に用いる量子化ステップの範囲
を算出する。

【０１５６】Ｓ５２０の処理において算出された量子化
ステップの範囲は、予測系４０の量子化部３０６_iに設
定され、量子化部３０６_iは、圧縮符号化後にそれぞれ
Ｂピクチャー、ＰピクチャーおよびＩピクチャーになる
ピクチャーのＤＣＴ係数を、Ｂピクチャー、Ｐピクチャ
ーおよびＩピクチャーそれぞれの量子化に用いる量子化
ステップの範囲に基づいて算出した量子化ステップそれ
ぞれで量子化し、量子化データを生成し、逆量子化部２
１４および可変長符号化部２１２に対して出力する。

【０１５７】なお、第４の実施形態においては、予測器
４２が量子化ステップの範囲を求める場合を示したが、
予測器４２の動作を、量子化部３０６_iに設定する量子
化ステップそのものの値を算出し、量子化部３０６_iに
設定するように変形し、量子化部３０６_iが設定された
値を用いて量子化を行うように構成してもよい。また、
映像データ圧縮装置４は、エンコーダ３２が使用した量
子化ステップを予測系４０にフィードバックするように
構成されているが、ＶＢＶ残量を予測系４０にフィード
バックし、ＶＢＶ残量に応じて量子化部３０６_iの量子
化ステップの範囲を調節するように変形することが可能
である。

【０１５８】また、エンコーダ３２が使用した量子化ス
テップの代わりに、動き検出処理において算出されるＭ
Ｅ残差に基づいて、量子化部３０６_iの量子化ステップ
の範囲を調節するように映像データ圧縮装置４を変形す
ることも可能である。また、映像データ圧縮装置４に対
しても、上記各実施形態に示した変形が可能である。

【０１５９】以上説明したように、本発明の第４の実施
形態として示した映像データ圧縮装置４においては、映
像データ圧縮装置は、映像データの時間方向の相関性に
着目し、エンコーダにおいて実際に用いられる量子化ス
テップＱを、次の単位期間において発生符号量の予測に
フィードバックすることにより、発生符号量が精度よく
予測され、目標データ量が正確に算出される。従って、
映像データ圧縮装置４を用いて映像データを圧縮符号化
すると、映像データ圧縮装置３に比べて通信回線の伝送
容量等をより効率的に利用することができ、しかも、映
像の品質が向上する。

【０１６０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る映像デ
ータ圧縮装置およびその方法によれば、映像データを圧
縮符号化し、記録媒体の記録容量あるいは通信回線の伝
送容量を有効利用し、しかも、映像の品質を高く保ちう
るデータ量（データ量）の圧縮映像データを生成するこ
とができる。また、本発明に係る映像データ圧縮装置お
よびその方法によれば、量子化ステップを適切に制御す
ることにより、記録媒体の記録容量あるいは通信回線の
伝送容量を有効利用し、しかも、映像の品質を高く保ち
うる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る映像データ圧縮装置の構成を示す
図である。

【図２】第１の実施形態におけるエンコーダ（図１）の
構成および処理内容を示す図であって、（Ａ）は第１の
実施形態におけるエンコーダの第１回目（１パス目）の
処理内容を示し、（Ｂ）は第１の実施形態におけるエン
コーダの第２回目（２パス目）の処理内容を示す。

【図３】図２（Ａ）に示した映像データ圧縮装置による
１パス目の圧縮符号化により得られる圧縮映像データの
発生符号量ＧＢを例示する図表である。

【図４】図２（Ｂ）に示した映像データ圧縮装置による
２パス目の圧縮符号化により得られる圧縮映像データの
発生符号量ＧＢを例示する図表である。

【図５】図５は、第２の実施形態におけるエンコーダ
（図１）の動作を示す図であって、（Ａ）はエンコーダ
の奇数回〔２ｉ−１パス（１≦ｉ≦ｍ；２≦ｍ）〕目の
圧縮符号化における動作を示し、（Ｂ）はエンコーダの
偶数回（２ｉパス）目の圧縮符号化における動作を示
す。

【図６】図６は、制御用コンピュータが、偶数回目の圧
縮符号化において求められた量子化ステップＱの平均値
を算出する処理を示すフローチャート図である。

【図７】第２の実施形態における映像データ圧縮装置の
動作を示すフローチャート図である。

【図８】本発明の第２の実施形態の第１の変形例の処理
を示すフローチャートである。

【図９】第２の実施形態の第２の変形例を示す図であ
る。

【図１０】第３の実施形態における本発明に係る映像デ
ータ圧縮装置の構成を示す図である。

【図１１】図１０に示した映像データ圧縮装置の発生符
号長計数部が係数する発生符号量ＧＢ_iを例示する図表
である。

【図１２】第４の実施形態における本発明に係る映像デ
ータ圧縮装置の構成を示す図である。

【図１３】図１２に示した予測器の構成を示す図であ
る。

【図１４】図１２および図１３に示した予測器の処理を
示すフローチャート図である。

【図１５】本発明の第４の実施形態の変形例の処理を示
すフローチャートである。

【符号の説明】

１，２，３，４…映像データ圧縮装置、１０…再生装
置、１２…記録装置、１４…制御用コンピュータ、２
０，２０₁〜２０_2m，３２…エンコーダ、２００…ピク
チャー並べ替え部、２０２…走査変換ブロック化部、２
０４…動き検出部、２０６…減算回路、２０８…ＤＣＴ
部、２１０…量子化部、２１２…可変長符号化部、２１
４…逆量子化部、２１６…逆ＤＣＴ部２１６、２１８…
加算器、２２２…動き補償部、２２４…バッファ、２４
…符号量制御部、３４…二分検索部、３６０，３６２…
ＦＩＦＯ、３０，４０…予測系、３００…動き補償部、
３０２…減算回路、３０４…ＤＣＴ部、３０６₁〜３０
６_n，３０６_i…量子化部、３０８₁〜３０８_n，３０
８_i…発生符号長計数部、３１０…符号化割当部、４２
…予測器、４２０…ＣＰＵ、４２２…ＲＯＭ、４２４…
ＲＡＭ。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年９月４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項７

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る映像データ圧縮装置は、映像データに
対して、予め設定された範囲内の複数の第１の量子化ス
テップによる量子化処理を少なくとも行い、前記複数の
第１の量子化ステップそれぞれに対応する複数の量子化
データを生成する量子化処理手段と、生成した前記複数
の量子化データのデータ量に基づいて、圧縮後の映像デ
ータのデータ量を予測し、予測した前記圧縮後の映像デ
ータのデータ量に基づいて、圧縮後の映像データのデー
タ量の目標値を算出する目標値算出手段と、圧縮後の映
像データのデータ量を、前記目標値に近い値にする第２
の量子化ステップを生成する量子化ステップ生成手段
と、生成した前記第２の量子化ステップに基づいて、前
記複数の第１の量子化ステップの範囲を決定し、前記量
子化処理手段に設定する範囲決定・設定手段と、前記映
像データに対して生成した前記第２の量子化ステップに
よる量子化処理を少なくとも行い、前記映像データを圧
縮する映像データ圧縮手段とを有する。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】量子化ステップ生成手段は、例えば、二分
検索（バイナリサーチ）と呼ばれる方法により、発生符
号量の目標値に対応するマクロブロックを実際に圧縮符
号化して得られるデータ量それぞれが、ほぼこの目標値
に近い値となるように、映像データ圧縮手段が量子化処
理に用いる第２の量子化ステップを生成する。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】また、本発明に係る映像データ圧縮方法
は、映像データに対して、予め設定された範囲内の複数
の第１の量子化ステップによる量子化処理を少なくとも
行い、前記複数の第１の量子化ステップそれぞれに対応
する複数の量子化データを生成し、生成した前記複数の
量子化データのデータ量に基づいて、圧縮後の映像デー
タのデータ量を予測し、予測した前記圧縮後の映像デー
タのデータ量に基づいて、圧縮後の映像データのデータ
量の目標値を算出し、圧縮後の映像データのデータ量
を、前記目標値に近い値にする第２の量子化ステップを
生成し、生成した前記第２の量子化ステップに基づい
て、前記複数の第１の量子化ステップの範囲を決定して
設定し、前記映像データに対して生成した前記第２の量
子化ステップによる量子化処理を少なくとも行い、前記
映像データを圧縮する。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】また、本発明に係る記録媒体は、映像デー
タに対して、予め設定された範囲内の複数の第１の量子
化ステップによる量子化処理を少なくとも行い、前記複
数の第１の量子化ステップそれぞれに対応する複数の量
子化データを生成し、生成した前記複数の量子化データ
のデータ量に基づいて、圧縮後の映像データのデータ量
を予測し、予測した前記圧縮後の映像データのデータ量
に基づいて、圧縮後の映像データのデータ量の目標値を
算出し、圧縮後の映像データのデータ量を、前記目標値
に近い値にする第２の量子化ステップを生成し、生成し
た前記第２の量子化ステップに基づいて、前記複数の第
１の量子化ステップの範囲を決定して設定し、前記映像
データに対して生成した前記第２の量子化ステップによ
る量子化処理を少なくとも行い、前記映像データを圧縮
するプログラムを記録する。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１１４】符号化割当部３１０符号化割当部３１０は、発生符号長計数部３０８_iが計
数した発生符号量ＧＢ_iの内、単位期間ごとに許される
許容データ量Ｐ以下で、最も値が大きい発生符号量ＧＢ
_k（１≦ｋ≦ｎ−１）、および、単位期間ごとに許され
る許容データ量Ｐ以上で、最も値が小さい発生符号量Ｇ
Ｂ_k+1とを検出し、例えば、下式に示すようにこれらの
間で直線近似を行って、マクロブロックｐに対する目標
データ量ＴＢ（ｐ）を算出する。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１１５】

【数１】 TB(p) = [(GB_k-P) ×GB(p,k+1)+(P-GB _k+1)×GB(p,k)]/(GB_k-GB _k+1) …（１）ただし、GB(p,k) は、符号発生量GB_kを与える量子化ス
テップＱ_kにより得られたマクロブロックｐの発生符号
量を示し、GB(p,k+1) は、符号発生量GB_k+1を与える量
子化ステップＱ_k+1により得られたマクロブロックｐの
発生符号量を示す。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正１１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図９】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】映像データに対して、予め設定された範囲
内の複数の第１の量子化ステップによる量子化処理を少
なくとも行い、前記複数の第１の量子化ステップそれぞ
れに対応する複数の量子化データを生成する量子化処理
手段と、生成した前記複数の量子化データのデータ量に基づい
て、圧縮後の映像データのデータ量を予測し、予測した
前記圧縮後の映像データのデータ量に基づいて、圧縮後
の映像データのデータ量の目標値を算出する目標値算出
手段と、圧縮後の映像データのデータ量を、算出した前記目標値
以下であって、前記目標値に近い値にする第２の量子化
ステップを生成する量子化ステップ生成手段と、生成した前記第２の量子化ステップに基づいて、前記複
数の第１の量子化ステップの範囲を決定し、前記量子化
処理手段に設定する範囲決定・設定手段と、前記映像データに対して生成した前記第２の量子化ステ
ップによる量子化処理を少なくとも行い、前記映像デー
タを圧縮する映像データ圧縮手段とを有する映像データ
圧縮装置。
【請求項２】前記映像データに所定の時間遅延を与える
時間遅延手段をさらに有し、前記量子化処理手段は、前記映像データから前記複数の
量子化データを生成し、前記映像データ圧縮手段は、前記所定の時間遅延を与え
た前記映像データを圧縮する請求項１に記載の映像デー
タ圧縮装置。
【請求項３】前記量子化処理手段は、前記複数の第１の量子化ステップそれぞれにより前記映
像データを量子化処理し、前記複数の量子化データそれ
ぞれを生成する複数の単位量子化処理手段を有する請求
項１に記載の映像データ圧縮装置。
【請求項４】前記映像データ圧縮手段は、前記映像デー
タを複数の種類のピクチャーに圧縮し、前記目標値算出手段は、前記ピクチャーの種類それぞれ
のデータ量を予測し、予測した前記圧縮後の映像データ
のデータ量に基づいて、前記ピクチャーの種類それぞれ
の前記目標値を算出する請求項１に記載の映像データ圧
縮装置。
【請求項５】前記目標値算出手段は、生成した前記複数の量子化データそれぞれに基づいて、
前記複数の量子化データそれぞれから生成される圧縮後
の映像データのデータ量それぞれを予測する複数の単位
予測手段と、予測した前記複数の量子化データそれぞれから生成され
る圧縮後の映像データのデータ量に基づいて、前記所定
の期間それぞれに割り当てられるデータ量を、前記映像
データの所定の処理単位それぞれに対して前記目標値と
して配分するデータ量配分手段とを有する請求項１に記
載の映像データ圧縮装置。
【請求項６】前記映像データ圧縮手段は、前記映像デー
タをマクロブロックごとに処理して圧縮し、前記データ量配分手段は、前記所定の期間それぞれに割
り当てられるデータ量を、前記映像データのマクロブロ
ックそれぞれに対して前記目標値として配分する請求項
５に記載の映像データ圧縮装置。
【請求項７】映像データに対して、予め設定された範囲
内の複数の第１の量子化ステップによる量子化処理を少
なくとも行い、前記複数の第１の量子化ステップそれぞ
れに対応する複数の量子化データを生成し、生成した前記複数の量子化データのデータ量に基づい
て、圧縮後の映像データのデータ量を予測し、予測した
前記圧縮後の映像データのデータ量に基づいて、圧縮後
の映像データのデータ量の目標値を算出し、圧縮後の映像データのデータ量を、算出した前記目標値
以下であって、前記目標値に近い値にする第２の量子化
ステップを生成し、生成した前記第２の量子化ステップに基づいて、前記複
数の第１の量子化ステップの範囲を決定して設定し、前記映像データに対して生成した前記第２の量子化ステ
ップによる量子化処理を少なくとも行い、前記映像デー
タを圧縮する映像データ圧縮方法。
【請求項８】前記映像データに所定の時間遅延を与え、前記映像データから前記複数の量子化データを生成し、前記所定の時間遅延を与えた前記映像データを圧縮する
請求項７に記載の映像データ圧縮方法。
【請求項９】前記映像データを複数の種類のピクチャー
に圧縮し、前記ピクチャーの種類それぞれのデータ量を予測し、予
測した前記圧縮後の映像データのデータ量に基づいて、
前記ピクチャーの種類それぞれの前記目標値を算出する
請求項７に記載の映像データ圧縮方法。
【請求項１０】予測した前記複数の量子化データそれぞ
れから生成される圧縮後の映像データのデータ量に基づ
いて、前記所定の期間それぞれに割り当てられるデータ
量を、前記映像データの所定の処理単位それぞれに対し
て前記目標値として配分する請求項７に記載の映像デー
タ圧縮方法。
【請求項１１】前記映像データをマクロブロックごとに
処理して圧縮し、前記所定の期間それぞれに割り当てられるデータ量を、
前記映像データのマクロブロックそれぞれに対して前記
目標値として配分する請求項１０に記載の映像データ圧
縮方法。
【請求項１２】映像データに対して、予め設定された範
囲内の複数の第１の量子化ステップによる量子化処理を
少なくとも行い、前記複数の第１の量子化ステップそれ
ぞれに対応する複数の量子化データを生成し、生成した前記複数の量子化データのデータ量に基づい
て、圧縮後の映像データのデータ量を予測し、予測した
前記圧縮後の映像データのデータ量に基づいて、圧縮後
の映像データのデータ量の目標値を算出し、圧縮後の映像データのデータ量を、算出した前記目標値
以下であって、前記目標値に近い値にする第２の量子化
ステップを生成し、生成した前記第２の量子化ステップに基づいて、前記複
数の第１の量子化ステップの範囲を決定して設定し、前記映像データに対して生成した前記第２の量子化ステ
ップによる量子化処理を少なくとも行い、前記映像デー
タを圧縮するプログラムを記録した記録媒体。