JP2000224589A - 動画像符号化装置および動画像符号化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高解像度の動画像信号に対して、画質変動の
小さい高画質の可変レート符号化を行うことができる動
画像符号化装置を提供する。 【解決手段】 ＨＤＴＶ画面をＮ個（Ｎ≧２）の分割画
面に分割して並列または時分割で符号化を行う手段を備
え、各分割画面毎の符号化統計量を収集するための第１
の符号化を並列または時分割で行い、この各分割画面毎
の符号化統計量から各分割画面毎の符号化目標量を求
め、この各分割画面毎の符号化目標量に基づいて可変レ
ートでの第２の符号化を並列または時分割で行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動画像信号を圧縮
符号化する動画像符号化装置、特に、ＨＤＴＶのような
高解像度の動画像信号を、たとえばディジタルビデオデ
ィスクなどの蓄積メディア用に圧縮符号化するのに適し
た動画像符号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】より大量の映像信号を少ないデータ量で
伝送・蓄積するための動画像符号化技術は、たとえばＭ
ＰＥＧ２ビデオ規格（ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−２）
に代表されるように実用化が進んでいる。ＭＰＥＧ２ビ
デオ規格では、１枚の画面を複数の８画素×８画素のブ
ロックに分割し、各ブロックにＤＣＴ（離散コサイン変
換）を施して、得られたＤＣＴ係数を量子化して可変長
符号化することを基本としている。また、動き補償画面
間予測を併用することによって、時間方向の画像の相関
も利用して符号化効率を高めている。

【０００３】このような動画像符号化技術を用いること
により、限られた容量のディジタルビデオディスクのよ
うな蓄積メディアに、長時間、たとえば２時間程度の映
像データを収録して供給することができるようになっ
た。

【０００４】長時間の映像データには、圧縮符号化が難
しいシーンも易しいシーンも含まれている。たとえば、
細かい模様がランダムに動くようなシーンは符号化が難
しく、多くの符号量を必要とする。このようにいろいろ
なシーンが含まれる長時間の映像を、一定のレートすな
わち固定レートで符号化すると、再生する際の画質がシ
ーンに応じて時間的に大きく変動してしまう。

【０００５】そこで、蓄積メディア用の圧縮符号化の場
合には、リアルタイムで符号化する必要がないため、い
わゆる２パス可変レート符号化がよく行われる。これ
は、第１回目（１パスめ）の符号化（プリ符号化、プリ
スキャンなどとも言う）により映像全体の統計量を収集
した後に、第２回目（２パスめ）の符号化を行うもので
ある。すなわち、第１回目に収集した統計量を参照し
て、符号化が易しいシーンには相対的に少ないビット量
を配分し、符号化が難しいシーンには相対的に多くのビ
ット量を配分して、第２回目の符号化を行う。こうした
２パス可変レート符号化を行えば、同一の平均符号化レ
ートであっても、固定レート符号化よりも画質が時間的
に安定し、全体で見て高画質の符号化をすることができ
る。

【０００６】ところで、標準ＴＶに続いて、より高解像
度のＨＤＴＶも普及しつつある。特に、ＨＤＴＶ信号を
ＭＰＥＧ２により符号化したディジタル放送の開始も近
い。

【０００７】しかし、現在実用化されているのは標準Ｔ
Ｖ用の符号化装置が中心であり、ＨＤＴＶ用の符号化装
置は非常に高速処理となるため、高価かつ大規模なもの
となる。そこで、特開平１０−２３４０４３に記載され
ているように、ＨＤＴＶ画面を分割して並列または時分
割で符号化を行う動画像符号化装置が考案されている。

【０００８】一方、前記ディジタルビデオディスクなど
の蓄積メディアについても、ＨＤＴＶ用のものがいずれ
実用化されていくと考えられる。上記のように画面を分
割して並列または時分割で符号化を行う装置を用いれ
ば、ＨＤＴＶの通常の符号化は可能になる。しかし、蓄
積メディア用の符号化については、ＨＤＴＶのような高
解像度の動画像信号に対して、画質変動の小さい高画質
の可変レート符号化を行う適切な方法がない、という問
題点があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従
来、ＨＤＴＶのような高解像度の動画像信号に対して、
画質変動の小さい高画質の可変レート符号化を行う適切
な方法がない、という問題点があった。

【００１０】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、ＨＤＴＶのような高解像度の動画像信号に
対して、画質変動の小さい高画質の可変レート符号化を
行うことができる、特に蓄積メディア用の符号化に適し
た動画像符号化装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するために、入力動画像信号を構成する単位時間毎に
表示されるべき画面を複数の分割画面に分割して分割動
画像信号を形成する分割画像信号形成手段と、各分割動
画像信号毎の符号化を並列または時分割で行う符号化手
段と、符号化手段から出力された複数の符号化データを
１つの符号化データに統合する統合手段と、符号化手段
を制御する制御手段とを備えた動画像符号化装置におい
て、前記制御手段は、各分割動画像信号毎の第１回目の
符号化を並列または時分割で行って分割画面毎の符号化
統計量を得て、分割画面毎の符号化統計量に基づいて分
割画面毎の符号化目標量を設定すると共に、符号化目標
量に基づいて各分割動画像信号毎の第２回目の符号化を
並列または時分割で可変レートで行うように前記符号化
手段を制御することを特徴とする。

【００１２】また本発明は、入力動画像信号を圧縮符号
化する動画像符号化装置において、前記入力動画像信号
を構成する各画面をＮ個（Ｎ≧２）の分割画面に分割し
てＮ個の分割動画像信号を形成する分割手段と、前記各
分割動画像信号毎の符号化を並列または時分割で行う１
個以上Ｎ個以下の符号化手段と、前記符号化手段のＮ個
の符号化データ出力を１つの符号化データに統合する統
合手段と、前記符号化手段を制御する制御手段と、を備
え、前記制御手段は、前記符号化手段を制御して前記各
分割動画像信号毎の第１回目の符号化を並列または時分
割で行って前記分割画面毎の符号化統計量を得るステッ
プと、前記分割画面毎の符号化統計量に基づいて前記分
割画面毎の符号化目標量を設定するステップと、前記符
号化手段を制御して前記符号化目標量に基づいて前記各
分割動画像信号毎の第２回目の符号化を並列または時分
割で可変レートで行うステップと、を実行するように制
御を行うようにしたものである。

【００１３】これにより、小規模の符号化手段を並列ま
たは時分割で使用して、ＨＤＴＶのような高解像度の動
画像信号に対して、画質変動の小さい高画質の２パス可
変レート符号化を行うことができる。

【００１４】また、本発明は、入力動画像信号を圧縮符
号化する動画像符号化装置において、前記入力動画像信
号を構成する各画面をＮ個（Ｎ≧２）の分割画面に分割
してＮ個の分割動画像信号を形成する分割手段と、前記
各分割動画像信号毎の符号化を並列または時分割で行う
１個以上Ｎ個以下の符号化手段と、前記符号化手段のＮ
個の符号化データ出力を１つの符号化データに統合する
統合手段と、前記動画像信号と同一内容であって前記動
画像信号よりも低解像度の低解像度動画像信号が符号化
された低解像度符号化データを解析する解析手段と、前
記符号化手段および前記解析手段を制御する制御手段
と、を備え、前記制御手段は、前記解析手段を制御して
前記低解像度符号化データを解析して前記分割画面毎の
低解像度符号化統計量を得るステップと、前記分割画面
毎の低解像度符号化統計量に基づいて前記分割画面毎の
符号化目標量を設定するステップと、前記符号化手段を
制御して前記符号化目標量に基づいて前記分割動画像信
号毎の第２回目の符号化を並列または時分割で可変レー
トで行うステップと、を実行するように制御を行うよう
にしたものである。

【００１５】これにより、過去に符号化済みの同一内容
の低解像度符号化データを活用して、ＨＤＴＶのような
高解像度の動画像信号に対して、短時間で高画質の符号
化を行うことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
形態を説明する。以下の実施形態においては、たとえば
ディジタルＶＴＲから入力されるＨＤＴＶ動画像信号
を、ＭＰＥＧ２方式により圧縮符号化するものとする。 （第１の実施形態）まず、本発明の第１の実施形態につ
いて述べる。

【００１７】図１は本発明の第１の実施形態における動
画像符号化装置の概略構成図である。図１の動画像符号
化装置は、原画像再生部１０１、画面分割部１０２、分
割画像符号化部１０３ａ〜１０３ｆ、統合ストリーム生
成部１０４、ビットストリーム出力端子１０５、制御部
１０６、記憶部１０７から構成されている。

【００１８】原画像再生部１０１はたとえばディジタル
ＶＴＲであり、ここから入力されたＨＤＴＶ動画像信号
は、まず画面分割部１０２において動画像信号を構成す
る各画面が６個の分割画面に分割され、６個の分割動画
像信号が生成される。これらの分割動画像信号は分割画
像符号化部１０３ａ〜１０３ｆに供給されてそれぞれ並
列に圧縮符号化される。この符号化は２回行われるが、
詳細については後述する。分割画像符号化部１０３ａ〜
１０３ｆから第２回目の符号化で出力された６個のビデ
オストリームは、統合ストリーム生成部１０４において
１つのビデオストリームに統合され、ビットストリーム
出力端子１０５から符号化ビデオストリームとして出力
される。制御部１０６は、後述のように原画像再生部１
０１、符号化部１０３ａ〜１０３ｆの制御を行う。記憶
部１０７は、制御部１０６に接続されており、後述のよ
うに符号化統計量や符号化目標量などを記憶する。

【００１９】以下では、本実施形態のさらに詳細な説明
を行う。

【００２０】画面分割部１０２におけるＨＤＴＶ画面の
分割方法は、たとえば図２（ａ）〜（ｃ）に示したよう
な方法が考えられる。画面の分割数（これをＮとする）
は、それぞれの分割画面の総画素数がほぼＭＰＥＧ２の
ＭＰ＠ＭＬ（Ｍａｉｎ Ｐｒｏｆｉｌｅ ａｔ Ｍａｉ
ｎ Ｌｅｖｅｌ）と同等となるようにする。ここでは、
６個の画面に分割している（Ｎ＝６）。図２（ａ）は縦
をほぼ２等分、横をほぼ３等分する例、図２（ｂ）は縦
をほぼ６等分する例、図２（ｃ）は横をほぼ６等分する
例である。この他、１スライスを単位として６スライス
周期で６分割する方法なども可能である。

【００２１】分割画像符号化部１０３ａ〜１０３ｆは、
それぞれがＭＰ＠ＭＬを処理できる程度の能力を有して
おり、各分割動画像信号を並列に符号化する。

【００２２】統合ストリーム生成部１０４は、各分割画
像符号化部１０３ａ〜１０３ｆから出力された６個のビ
デオストリームを統合して１個のＭＰ＠ＨＬ（Ｍａｉｎ
Ｐｒｏｆｉｌｅ ａｔ Ｈｉｇｈ Ｌｅｖｅｌ）のビ
デオストリームを生成する。この統合処理の詳細は前記
特開平１０−２３４０４３に記載されているが、基本的
には、図２（ａ）の場合を例にとれば、スライスを単位
として６個のビデオストリームの多重を行うとともに、
ヘッダ情報の統合・修正等を行えばよい。なお、この統
合処理は後述の第２回目の符号化の時にだけ行えばよ
く、第１回目の符号化の際は必ずしも行う必要はない。

【００２３】次に、制御部１０６による符号化制御につ
いて詳細に説明する。

【００２４】制御部１０６は、原画像再生部１０１、分
割画像符号化部１０３ａ〜１０３ｆを制御することによ
り、２パス可変レート符号化を実行する。制御に必要な
情報は、記憶部１０７に一時的に記憶される。

【００２５】制御部１０６による制御に基づいて実行さ
れる２パス可変レート符号化の手順は、以下のとおりで
ある。

【００２６】（ステップ１）原画像再生部１０１から符
号化対象となる原画像を再生する。分割画像符号化部１
０３ａ〜１０３ｆにおいて、たとえば量子化スケールを
固定して並列に符号化を行い、各分割画面毎の符号化統
計量を求め、記憶部１０７に記憶する。これを１パスめ
の符号化と呼ぶ。なお、符号化統計量については後述す
る。

【００２７】（ステップ２）記憶部１０７に記憶された
各分割画面毎の符号化統計量をもとにして、制御部１０
６において、各分割画面毎の符号化目標量を計算し、記
憶部１０７に記憶する。なお、符号化目標量、およびそ
の計算方法についても後述する。

【００２８】（ステップ３）再び原画像再生部１０１か
ら符号化対象となる原画像を再生する。分割画像符号化
部１０３ａ〜１０３ｆにおいて、記憶部１０７に記憶さ
れた各分割画面毎の符号化目標量に基づいて、可変レー
トで並列に符号化を行う。さらに、それぞれの出力ビデ
オストリームを統合ストリーム生成部で統合して、最終
的な符号化結果である１つのＭＰ＠ＨＬビデオストリー
ムを得る。これを２パスめの符号化と呼ぶ。

【００２９】図３に記憶部１０７内の記憶データの例を
示す。記憶される情報は、ピクチャタイプ情報、フィー
ルド反復情報、符号化統計量（分割画面１〜６）、符号
化目標量（分割画面１〜６）であり、これらが符号化対
象ピクチャ数（これをＫとする）の分だけ記憶される。

【００３０】第１回目の符号化の際に、符号化順のピク
チャ毎に、まずピクチャタイプ情報（Ｉ／Ｐ／Ｂ）とフ
ィールド反復情報（０または１）が記憶される。これ
は、第２回目の符号化において、第１回目の符号化と同
じピクチャタイプと３：２プルダウンパターンで符号化
をするために必要である。また、やはり第１回目の符号
化の際に、各ピクチャの各分割画面毎の符号化統計量Ｘ
ｉｊ（ｉはピクチャ番号、ｊは分割画面番号）が記憶さ
れる。

【００３１】そして、第１回目の符号化終了後に、符号
化統計量が読み出されて、これに基づいて各ピクチャの
各分割画面毎の符号化目標量Ｔｉｊ（ｉはピクチャ番
号、ｊは分割画面番号）が計算され記憶される。この符
号化目標量は、第２回目の符号化の際に読み出される。

【００３２】符号化統計量Ｘｉｊとは、ピクチャ番号
ｉ、分割画面番号ｊの分割画面の符号化の難しさに関連
した指標であれば何でもよく、たとえば、 ・量子化スケール固定で符号化した場合の分割画面内の
発生符号量 ・分割画面内の平均量子化スケールと発生符号量の積 ・分割画面内の動き補償予測誤差 ・分割画面内のアクティビティ などである。また、たとえば分割画面内の平均量子化ス
ケールと発生符号量の関係を表す近似関数のパラメータ
でもよい。さらに、符号化統計量は１つでなくても、複
数であってもよい。

【００３３】符号化目標量Ｔｉｊとは、第２回目の符号
化でピクチャ番号ｉ、分割画面番号ｊの分割画面を符号
化する際に目標とする指標であり、たとえば、 ・分割画面の割り当て符号量 ・分割画面の目標量子化スケール などである。また、符号化目標量は１つでなくても、複
数であってもよい。

【００３４】次に、前記（ステップ２）において、符号
化統計量Ｘｉｊをもとに符号化目標量Ｔｉｊを算出する
方法について述べる。

【００３５】最も基本的な算出方法は、与えられた符号
量を符号化統計量Ｘｉｊに応じて下式のように各分割画
面に比例配分することである。なお、この式では、符号
化統計量Ｘｉｊが大きいほど符号化が難しく、符号化目
標量Ｔｉｊが大きいほど符号化画質がよい場合を想定し
ている。

【００３６】Ｔｉｊ＝（平均レート）×（符号化時間）
×（Ｘｉｊ／ΣＸｉｊ） （ただし、１≦ｉ≦Ｋ、１≦ｊ≦Ｎ） ここで、ΣＸｉｊは全ピクチャ・全分割画面のＸｉｊの
総和を示している。また、（平均レート）×（符号化時
間）は全符号化に与えられた符号量を示している。この
式の意味するところは、第１回目の符号化の結果、符号
化が難しい（Ｘｉｊが大きい）分割画面ほど、多い符号
量を配分するということである。

【００３７】また、別の方法として、全ピクチャ・全分
割画面の量子化スケールがほぼ一定になるように各ピク
チャ・分割画面の符号化目標量Ｔｉｊを求めてもよい。

【００３８】さらに、こうした基本的な計算に加えて、
ピクチャタイプに応じた補正を行い、たとえばＢピクチ
ャは予測に用いられないので、割り当てる符号量を減ら
すようにしてもよい。また、分割画面のアクティビティ
に応じてアクティビティが小さいほどＴｉｊを大きくす
るように補正してもよいし、Ｔｉｊに上限・下限を設け
てもよい。

【００３９】上記符号化目標量の算出に要する時間は、
符号化対象となる原画像の長さと比較して十分に短い。
従って、本実施形態では符号化対象動画像の長さのほぼ
２倍の時間で全符号化を完了する。

【００４０】上記（ステップ３）の２パスめの符号化に
おいては、各分割画像符号化部１０３ａ〜１０３ｆが、
各ピクチャ・各分割画面毎に（ステップ２）で設定した
符号化目標量Ｔｉｊになるように量子化スケールを制御
しつつ可変レート符号化を行う。この時、各分割画像符
号化部１０３ａ〜１０３ｆは、相互に協調した符号化制
御を行ってもよいし、あるいは独立に符号化を行っても
よい。ただし、統合ストリーム生成部１０４から出力さ
れるＭＰ＠ＨＬビデオストリームがＶＢＶ（Ｖｉｄｅｏ
Ｂｕｆｆｅｒｉｎｇ Ｖｅｒｉｆｉｅｒ）バッファの
制約を満たすようにする。

【００４１】本実施形態の第２回目の符号化は、可変レ
ート符号化であるため、符号化レートが時間とともに変
動する。逆に量子化スケールは変動が小さくなり、主観
的な画質も変動が小さくなる。従来の固定レート符号化
の場合は、符号化レートが一定であり、符号化の難易度
に応じて量子化スケールが変動し、主観画質も変動す
る。従って、同一の平均レートで比較すれば、本実施形
態による可変レートの方が全体で見て高画質となる。

【００４２】なお、本実施形態では、符号化統計量や符
号化目標量の最小単位を１ピクチャ・１分割画面とした
が、これを１ＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐ ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒ
ｅｓ）・１分割画面としてもよい。この場合は記憶部１
０７の記憶容量が小さくて済む。

【００４３】また、３パス以上の符号化を行って、２種
類以上の異なる固定量子化スケール値を設定して、それ
ぞれピクチャ毎・分割画面毎の発生符号量を測定しても
よい。これにより、たとえば量子化スケール対発生符号
量の関係をより厳密に求めることができる。従って、よ
り精度の高い符号化目標量の設定ができ、最終的な符号
化においてさらに画質の安定した符号化を行うことがで
きる。

【００４４】また、本実施形態では、全ての符号化目標
量の計算を２パスめの符号化開始前に完了するようにな
っているが、２パスめの符号化を行いながら順次必要な
符号化目標量を計算するようにしてもよい。この場合、
記憶部１０７の記憶容量を節約することができる。

【００４５】以上説明してきたように、本実施形態によ
れば、 （１）比較的小規模の装置を複数並列に使用することに
より、ＨＤＴＶ映像の符号化を低コストで実現すること
ができる。 （２）第１回目の符号化で分割画面毎の符号化統計量を
測定して分割画面毎の符号化目標量を設定した上で第２
回目の符号化を行うことにより、ＨＤＴＶ映像に対し
て、画質変動の小さい高画質の可変レート符号化を行う
ことができる。 （第２の実施形態）次に、本発明の第２の実施形態につ
いて述べる。この実施形態は、各分割動画像信号の符号
化を、並列ではなく時分割で行うものである。

【００４６】図４は本発明の第２の実施形態における動
画像符号化装置の概略構成図である。図４の動画像符号
化装置は、原画像再生部１０１、画面分割部１０２、符
号化部４０１、記憶部４０２、統合ストリーム生成部１
０４、ビットストリーム出力端子１０５、制御部１０
６、記憶部１０７から構成されている。

【００４７】以下、第１の実施形態との相違点を中心に
説明する。

【００４８】符号化部４０１は、第１の実施形態におけ
る分割画像符号化部１０３ａ〜１０３ｆのうちの一つと
同等の処理能力を有しており、６つの分割動画像信号に
対して時分割で使用される。

【００４９】制御部１０６は、原画像再生部１０１、画
面分割部１０２、符号化部４０１、記憶部４０２、統合
ストリーム生成部１０４を制御して、以下のような手順
で２パス可変レート符号化を実行する。

【００５０】（ステップ１）原画像再生部１０１から符
号化対象となる原画像を６回再生する。画面分割部１０
２では、分割画面１、分割画面２、・・・、分割画面６
の順に分割画面の切り出し位置を毎回変えながら、分割
動画像信号を６回生成する。符号化部４０１において
は、たとえば量子化スケールを固定して時分割で６回符
号化を行い、各分割画面毎の符号化統計量を求め、記憶
部１０７に記憶する。これが１パスめの符 号化であ
る。

【００５１】（ステップ２）は第１の実施形態と同様で
ある。

【００５２】（ステップ３）再び原画像再生部１０１か
ら符号化対象となる原画像を６回再生する。画面分割部
１０２では、分割画面１、分割画面２、・・・、分割画
面６の順に分割画面の切り出し位置を毎回変えながら、
分割動画像信号を６回生成する。符号化部４０１におい
ては、記憶部１０７に記憶された各分割画面毎の符号化
目標量に基づいて、可変レートで時分割で６回符号化を
行う。この際、６回の符号化により生成された６個の出
力ビデオストリームは、記憶部４０２にいったん蓄積さ
れた後に統合ストリーム生成部１０４で統合され、最終
的な符号化結果である１個のＭＰ＠ＨＬビデオストリー
ムを得る。これが２パスめの符号化である。

【００５３】その他の詳細は、分割動画像の符号化が並
列ではなく時分割で行われることに伴う変更を除けば、
第１の実施形態と同じである。

【００５４】本実施形態によれば、全符号化に要する時
間は原画像の長さのほぼ２Ｎ倍必要となる（Ｎは画面分
割数）が、第１の実施形態よりもさらに小規模の装置で
ＨＤＴＶの高画質な可変レート符号化を行うことができ
る。 （第３の実施形態）次に、本発明の第３の実施形態につ
いて述べる。この実施形態は、過去にすでに符号化した
同一内容の低解像度符号化動画像データを活用して、短
時間で、第１の実施形態とほぼ同等の画質の可変レート
符号化を行うことができるものである。

【００５５】図５は本実施形態における動画像符号化装
置の概略構成図である。図５の動画像符号化装置は、原
画像再生部１０１、画面分割部１０２、分割画像符号化
部１０３ａ〜１０３ｆ、統合ストリーム生成部１０４、
ビットストリーム出力端子１０５、制御部１０６、記憶
部１０７、符号化データ解析部５０１から構成されてい
る。

【００５６】図１と同じ部分については、同じ番号を付
して説明を省略するが、図５では、図１の動画像符号化
装置に対して、符号化データ解析部５０１が追加になっ
ている。

【００５７】本実施形態では、第１・第２の実施形態で
必要であった１パスめの符号化を行わず、かわりに符号
化対象のＨＤＴＶ映像と同一内容の標準ＴＶ映像を過去
に符号化した低解像度符号化データ（ＭＰ＠ＭＬビデオ
ストリーム）を解析することによって、ＨＤＴＶ映像の
可変レート符号化に必要な情報を得るものである。

【００５８】符号化データ解析部５０１では、低解像度
符号化データを解析して分割画面毎の低解像度符号化統
計量を生成する。この低解像度符号化統計量は、制御部
１０６を経由して記憶部１０７に記憶される。

【００５９】符号化データ解析部５０１では、低解像度
符号化データを仮想的に６個の分割画面に区分して低解
像度符号化統計量を収集する。すなわち、低解像度符号
化データは（特に分割されていない）単一のビデオスト
リームであるが、マクロブロック毎の量子化スケールや
発生符号量等のデータを仮想的に分割画面毎に分けて集
計する。

【００６０】図６は、標準ＴＶの分割画面１〜６とＨＤ
ＴＶの分割画面１〜６の対応関係を示している。この図
は、ＨＤＴＶ画面の分割方法が図２（ａ）である場合の
例を示している。図６（ａ）は通常の標準ＴＶの場合、
図６（ｂ）はレターボックスの標準ＴＶの場合を示して
いる。すなわち、図６（ａ）の通常の場合には、（ＨＤ
ＴＶ画面と同様に）標準ＴＶの縦をほぼ２等分、横をほ
ぼ３等分して分割画面１〜６への対応づけが行われるの
に対し、図６（ｂ）のレターボックスの場合には、上下
の映像のない部分（黒部分）を除いた縦約３８４画素の
部分のみを対象として縦をほぼ２等分、横をほぼ３等分
して分割画面１〜６への対応づけが行われる。ここで、
レターボックスとは、ＨＤＴＶと同じ１６対９のアスペ
クト比の画像を４対３のアスペクト比の標準ＴＶに表示
する一方法である。図６（ｂ）のような対応づけを行う
ことにより、レターボックスの場合にも標準ＴＶの分割
画面とＨＤＴＶの分割画面の対応の正確さが増す。

【００６１】制御部１０６による制御に基づいて実行さ
れる可変レート符号化の手順は、以下のとおりである。

【００６２】（ステップ１）符号化データ解析部５０１
は、低解像度符号化データを解析して、標準ＴＶ映像の
各分割画面毎の低解像度符号化統計量を求め、記憶部１
０７に記憶する。

【００６３】（ステップ２）記憶部１０７に記憶された
標準ＴＶ映像の各分割画面毎の低解像度符号化統計量を
もとにして、制御部１０６において、ＨＤＴＶ映像の各
分割画面毎の符号化目標量を計算し、記憶部１０７に記
憶する。

【００６４】（ステップ３）は第１の実施形態と同様で
ある。

【００６５】上記（ステップ１）と（ステップ２）に要
する時間は、符号化対象となる原画像の長さと比較して
十分に短い。従って、本実施形態では符号化対象動画像
の長さにほぼ等しい時間で全符号化を完了する。

【００６６】本実施形態においては、上記（ステップ
２）において、標準ＴＶ映像の各分割画面毎の低解像度
符号化統計量から、ＨＤＴＶ映像の各分割画面毎の符号
化目標量を算出する。

【００６７】図６のような対応づけを行った標準ＴＶの
各分割画面毎の低解像度符号化統計量は、ＨＤＴＶの各
分割画面毎の符号化統計量と強い相関がある。すなわ
ち、相対的な符号化難易度の時間的変動および符号化難
易度の１画面内の分布はほぼ同じである。従って、第１
の実施形態で述べたのと同様の計算方法で、標準ＴＶの
各分割画面の低解像度符号化統計量からＨＤＴＶの各分
割画面の符号化目標量を直接求めることができる。もち
ろん、直接求める方法だけでなく、下記のようにいくつ
かの手順が可能である。

【００６８】・標準ＴＶの符号化統計量→ＨＤＴＶの符
号化目標量 ・標準ＴＶの符号化統計量→標準ＴＶの符号化目標量→
ＨＤＴＶの符号化目標量 ・標準ＴＶの符号化統計量→ＨＤＴＶの符号化統計量→
ＨＤＴＶの符号化目標量 また、各種の補正を途中で加えることも可能である。

【００６９】なお、上記（ステップ１）において、標準
ＴＶの低解像度符号化統計量からＨＤＴＶの符号化統計
量への変換を行ってから記憶部１０７に記憶するように
しても構わない。その場合、（ステップ２）以降は第１
の実施形態と全く同じになる。

【００７０】本実施形態の（ステップ３）でＨＤＴＶ映
像を符号化する際には、同一内容の標準ＴＶ映像と、ピ
クチャ単位での時間的な対応づけを守ることが必要であ
る。これに必要な時間情報は外部から別途供給するか、
またはＨＤＴＶ映像の一部のみを符号化してみたり符号
化標準ＴＶデータの一部を復号してみたりして対応関係
を検出する、などの方法がある。また、（ステップ３）
のＨＤＴＶ映像の符号化では、ピクチャタイプ等の符号
化パラメータも標準ＴＶ映像の符号化データと一致させ
るべきであるが、こうした情報は（ステップ１）におい
て低解像度符号化データの中から抽出して記憶しておけ
ばよい。

【００７１】なお、本実施形態で用いる低解像度符号化
統計量については、第１の実施形態と異なり、低解像度
符号化データが量子化スケール固定で符号化したもので
はないので、たとえば分割画面内の平均量子化スケール
と発生符号量の積を求めて符号化統計量とする。

【００７２】ところで、本実施形態は、これから符号化
しようとするＨＤＴＶ動画像信号と同一内容の標準ＴＶ
動画像信号を符号化した低解像度符号化データがすでに
存在するという前提に立っている。これは都合のよい前
提のように見えるが、以下に述べるように、今後こうし
た状況は増えていくものと思われる。

【００７３】現在、周知のようにＤＶＤが急速に普及し
ており、続々と新しいディスクが制作されている。これ
らのコンテンツはＭＰＥＧ２のＭＰ＠ＭＬで符号化され
ており、このうちかなりの割合のものが２パス可変レー
ト符号化により高画質で符号化されたものである。

【００７４】しかし、ＨＤＴＶ用のディジタルビデオデ
ィスクもいずれ登場することが予想され、その場合はＨ
ＤＴＶ用のディスクを制作し直さなければならない。第
１の実施形態で述べたような２パス可変レート符号化は
高画質であるが、符号化に時間がかかり、制作コストが
高くついてしまう。

【００７５】ところが、上述のように、ＤＶＤ用として
過去に同一コンテンツを符号化した符号化動画像データ
が存在する場合がある。たとえば、ある映画からＨＤＴ
Ｖ用のテレシネ変換を行った動画像信号を符号化したい
場合に、過去に同じ映画から標準ＴＶ用のテレシネ変換
を行った動画像信号を符号化した符号化動画像データが
ある場合などである。

【００７６】本実施形態では、このようなＤＶＤ用の符
号化動画像データなどを有効活用することにより、符号
化時間を短縮しつつＨＤＴＶの高画質の符号化を行うも
のである。この方法によれば、符号化動画像データすな
わちビットストリームそのものを解析することによって
必要な情報を得るため、過去に標準ＴＶ映像を符号化し
た際のその他の情報ファイル（符号化ログファイル等）
が残っていなくても問題ない。もちろん、ビットストリ
ームだけでなく、こうした過去の符号化時のログファイ
ル等を使用することも可能である。

【００７７】本実施形態は、第１の実施形態と比較すれ
ば、標準ＴＶの符号化統計量をＨＤＴＶの符号化に流用
するために多少の誤差はあるが、それでも固定レート符
号化よりははるかに高画質であり、しかも全符号化が短
時間で終了するという長所がある。これにより、符号化
に伴うコストを大幅に削減することができる。 （変形例）本発明は上記第１〜第３の実施形態にとどま
ることなく、たとえば下記（１）〜（５）に例示したよ
うに種々の変形・応用が可能である。 （１）本発明は蓄積メディア用の符号化に特に適してい
るが、それに限るものではない。また、動画像信号を入
力する装置としてディジタルＶＴＲを想定したが、これ
以外のものでも構わない。 （２）圧縮符号化方式としてはＭＰＥＧ２を想定した
が、これ以外の方式でもよい。 （３）ＨＤＴＶ画面の分割数は６個であったが、これに
限るものではなく、たとえば４個あるいは８個などとし
てもよい。また、ＨＤＴＶをさらに超える解像度を有す
る動画像を分割符号化する際にも応用できる。 （４）ハードウェアによる符号化だけでなく、ソフトウ
ェアによる符号化にも適用することができる。すなわ
ち、ＭＰ＠ＭＬクラスの低解像度画像用の符号化ソフト
ウェアを使用して、ＨＤＴＶ画面を分割して並列あるい
は時分割で圧縮符号化を行う場合にも応用することがで
きる。 （５）第３の実施形態において、過去に符号化した同一
内容の低解像度符号化データを解析して低解像度符号化
統計量を抽出したが、この技術は分割符号化を行わずに
一括してＨＤＴＶ画像を符号化する場合に、単独で用い
ても有用である。その場合は、低解像度符号化データす
なわちＭＰ＠ＭＬビットストリームを解析して（各分割
画面毎ではなく）各ピクチャ毎の低解像度符号化統計量
を得て、それに基づいて（各分割画面毎ではなく）各Ｈ
ＤＴＶピクチャ毎の符号化目標量を設定すればよい。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＨＤＴＶのような高解像度の動画像信号に対して、小規
模の装置により、画質変動の小さい高画質の可変レート
符号化を行うことができる、特に蓄積メディア用の符号
化に適した動画像符号化装置を提供することができる。

【００７９】また、本発明によれば、過去に符号化した
同一内容の低解像度符号化データを活用して、ＨＤＴＶ
のような高解像度の動画像信号に対して、短時間で、画
質変動の小さい高画質の可変レート符号化を行うことが
できる動画像符号化装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における動画像符号化
装置の概略構成図。

【図２】同実施形態におけるＨＤＴＶ画面の分割方法の
例を示す図。

【図３】同実施形態における記憶部の記憶データを示す
図。

【図４】本発明の第２の実施形態における動画像符号化
装置の概略構成図。

【図５】本発明の第３の実施形態における動画像符号化
装置の概略構成図。

【図６】同実施形態における標準ＴＶ画面とＨＤＴＶ画
面との分割画面の対応図。

【符号の説明】

１０１ 原画像再生部 １０２ 画面分割部 １０３ａ〜１０３ｆ 分割画像符号化部 １０４ 統合ストリーム生成部 １０５ ビットストリーム出力端子 １０６ 制御部 １０７ 記憶部 ４０１ 符号化部 ４０２ 記憶部 ５０１ 符号化データ解析部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力動画像信号を構成する単位時間毎に
   表示されるべき画面を複数の分割画面に分割して分割動
   画像信号を形成する分割画像信号形成手段と、各分割動
   画像信号毎の符号化を並列または時分割で行う符号化手
   段と、符号化手段から出力された複数の符号化データを
   １つの符号化データに統合する統合手段と、符号化手段
   を制御する制御手段とを備えた動画像符号化装置におい
   て、前記制御手段は、各分割動画像信号毎の第１回目の
   符号化を並列または時分割で行って分割画面毎の符号化
   統計量を得て、分割画面毎の符号化統計量に基づいて分
   割画面毎の符号化目標量を設定すると共に、符号化目標
   量に基づいて各分割動画像信号毎の第２回目の符号化を
   並列または時分割で可変レートで行うように前記符号化
   手段を制御することを特徴とする動画像符号化装置。
2. 【請求項２】 入力動画像信号を圧縮符号化する動画像
   符号化装置であって、前記入力動画像信号を構成する各
   画面をＮ個（Ｎ≧２）の分割画面に分割してＮ個の分割
   動画像信号を形成する分割手段と、前記各分割動画像信
   号毎の符号化を並列または時分割で行う１個以上Ｎ個以
   下の符号化手段と、前記符号化手段のＮ個の符号化デー
   タ出力を１つの符号化データに統合する統合手段と、前
   記符号化手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御
   手段は、前記符号化手段を制御して前記各分割動画像信
   号毎の第１回目の符号化を並列または時分割で行って前
   記分割画面毎の符号化統計量を得るステップと、前記分
   割画面毎の符号化統計量に基づいて前記分割画面毎の符
   号化目標量を設定するステップと、前記符号化手段を制
   御して前記符号化目標量に基づいて前記各分割動画像信
   号毎の第２回目の符号化を並列または時分割で可変レー
   トで行うステップと、を実行するように制御を行うこと
   を特徴とする動画像符号化装置。
3. 【請求項３】 入力動画像信号を圧縮符号化する動画像
   符号化装置であって、前記入力動画像信号を構成する各
   画面をＮ個（Ｎ≧２）の分割画面に分割してＮ個の分割
   動画像信号を形成する分割手段と、前記各分割動画像信
   号毎の符号化を並列または時分割で行う１個以上Ｎ個以
   下の符号化手段と、前記符号化手段のＮ個の符号化デー
   タ出力を１つの符号化データに統合する統合手段と、前
   記動画像信号と同一内容であって前記動画像信号よりも
   低解像度の低解像度動画像信号が符号化された低解像度
   符号化データを解析する解析手段と、前記符号化手段お
   よび前記解析手段を制御する制御手段と、を備え、前記
   制御手段は、前記解析手段を制御して前記低解像度符号
   化データを解析して前記分割画面毎の低解像度符号化統
   計量を得るステップと、前記分割画面毎の低解像度符号
   化統計量に基づいて前記分割画面毎の符号化目標量を設
   定するステップと、前記符号化手段を制御して前記符号
   化目標量に基づいて前記分割動画像信号毎の第２回目の
   符号化を並列または時分割で可変レートで行うステップ
   と、を実行するように制御を行うことを特徴とする動画
   像符号化装置。
4. 【請求項４】 入力動画像信号を圧縮符号化する動画像
   符号化方法であって、前記入力動画像信号を構成する各
   画面をＮ個（Ｎ≧２）の分割画面に分割してＮ個の分割
   動画像信号を形成するステップと、前記各分割動画像信
   号毎の第１回目の符号化を並列または時分割で行って前
   記分割画面毎の符号化統計量を得るステップと、前記分
   割画面毎の符号化統計量に基づいて前記分割画面毎の符
   号化目標量を設定するステップと、前記符号化目標量に
   基づいて前記各分割動画像信号毎の第２回目の符号化を
   並列または時分割で可変レートで行うステップと、前記
   第２回目の符号化で得られたＮ個の符号化データ出力を
   １つの符号化データに統合するステップと、を含むこと
   を特徴とする動画像符号化方法。
5. 【請求項５】 入力動画像信号を圧縮符号化する動画像
   符号化方法であって、前記入力動画像信号を構成する各
   画面をＮ個（Ｎ≧２）の分割画面に分割してＮ個の分割
   動画像信号を形成するステップと、前記動画像信号と同
   一内容であって前記動画像信号よりも低解像度の低解像
   度動画像信号が符号化された低解像度符号化データを解
   析して前記分割画面毎の低解像度符号化統計量を得るス
   テップと、前記分割画面毎の低解像度符号化統計量に基
   づいて前記分割画面毎の符号化目標量を設定するステッ
   プと、前記符号化目標量に基づいて前記分割動画像信号
   毎の第２回目の符号化を並列または時分割で可変レート
   で行うステップと、前記第２回目の符号化で得られたＮ
   個の符号化データ出力を１つの符号化データに統合する
   ステップと、を含むことを特徴とする動画像符号化方
   法。