JPH0993537A - ディジタル映像信号記録再生装置及びディジタル映像信号符号化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディジタル映像信号を可変レートで高能率符
号化する際に、画質劣化を生じることなく効率良く可変
レートの符号化を行う。 【解決手段】 入力信号を固定の量子化レベルで符号化
を行う装置と、発生する情報量をＧＯＰ単位で記録する
装置と、ＧＯＰ単位で記録された発生情報量を用いて前
記ディジタル映像信号が目標とする情報量を設定する装
置と、ＧＯＰ単位で求められた目標情報量により符号量
制御を行う装置により構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ディジタル映像
信号の記録、再生を行うディジタル映像信号記録再生装
置及びディジタル映像信号符号化方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図１６は例えば、ISO-IEC/JTC1/SC29/WG
11 MPEG 92/N0245 Test Model 2 に示された従来の映像
信号符号化方式における記録系の一構成例を示すブロッ
ク回路図である。図において、入力端子１から入力され
たディジタル映像信号は、メモリ回路９０１に入力され
る。メモリ回路９０１から出力される映像信号９２１
は、減算器９０２の第１の入力および動き補償予測回路
９１０の第２の入力に与えられる。減算器９０２の出力
は、ＤＣＴ（離散コサイン変換）回路９０３を介して、
量子化回路９０４に入力される。この量子化回路９０４
の出力は、可変長符号化回路９０５を介して、送信バッ
ファ９０６の入力に与えられる。送信バッファ９０６の
出力は、出力端子２から出力される。一方、量子化回路
９０４の出力は、逆量子化回路９０７を介して、ＩＤＣ
Ｔ回路（逆離散コサイン変換）９０８にも入力される。
このＩＤＣＴ回路９０８の出力は、加算器９０９の第１
の入力に与えられる。加算器９０９の出力９２２は、動
き補償予測回路９１０の第１の入力に与えられる。動き
補償予測回路９１０の出力９２３は、加算器９０９の第
２の入力および減算器９０２の第２の入力に与えられ
る。

【０００３】図１７は従来の映像信号符号化法方式にお
ける再生系の一構成例を示すブロック回路図である。図
において、入力端子２０から入力された映像信号は、受
信バッファ１００１に入力される。受信バッファ１００
１からの出力は、可変長復号化回路１００２に入力さ
れ、逆量子化回路１００３において逆量子化され、ＩＤ
ＣＴ回路１００４で逆離散コサイン変換が施され、加算
器１００６の第１の入力に与えられる。一方受信バッフ
ァ１００１の出力は予測データ復号回路１００５にも入
力され、予測データ復号回路１００５の出力は加算器１
００６の第２の出力に与えられる。加算器１００６の出
力はメモリ回路１００７を介して出力端子３０より出力
される。

【０００４】図１８は従来の映像信号符号化方式におけ
るメモリ回路の動作を説明するための概念図である。図
において、入力端子１２０１ａには加算器９０９の出力
９２２が、入力端子１２０１ｂにはメモリ回路９０１の
出力９２１が、それぞれ与えられる。入力端子１２０１
ａから入力される信号９２２は、切り換え器１２０３を
介して、フレームメモリ１２０４ａまたはフレームメモ
リ１２０４ｂに入力される。フレームメモリ１２０４ａ
から出力される参照画像は、動きベクトル検出回路１２
０５ａの第１の入力に与えられる。動きベクトル検出回
路１２０５ａの第２の入力には、入力端子１２０１ｂか
ら入力される映像信号９２１が与えられる。動きベクト
ル検出回路１２０５ａの出力は、予測モード選択器１２
０６に入力される。

【０００５】一方、フレームメモリ１２０４ｂから出力
される参照画像は、動きベクトル検出回路１２０５ｂの
第１の入力に与えられる。動きベクトル検出回路１２０
５ｂの第２の入力には、入力端子１２０１ｂから入力さ
れる映像信号９２１が与えられる。動きベクトル検出回
路１２０５ｂの出力は、予測モード選択器１２０６の第
２の入力に与えられる。予測モード選択器１２０６の第
３の入力には、入力端子１２０１ｂから入力される映像
信号９２１が与えられる。予測モード選択器１２０６の
第１の出力は、切り換え器１２０７の第１の入力に与え
られる。切り換え器１２０７の第２の入力には０信号が
与えられる。切り換え器１２０７の第３の入力には、予
測モード選択器１２０６の第２の出力が与えられる。切
り換え器１２０７の出力９２３は、出力端子１２０２か
ら出力される。

【０００６】次に動作について説明する。映像信号を符
号化する場合の高能率符号化方式の一つとして、動き補
償予測を用いた画像間予測符号化と画像内変換符号化を
組み合わせたハイブリッド符号化方式がある。ここで述
べる従来例も、上記ハイブリッド符号化方式を採用して
いる。まず、画像間予測符号化の部分について概略を説
明する。

【０００７】図１９は従来の映像信号符号化方式におけ
る動き補償予測を示す概念図である。また、図２０は従
来の映像信号符号化方式におけるメモリ回路９０１の動
作を示す概念図である。

【０００８】図１９において、各画像は、画像内符号化
画像（以下、Ｉピクチャという）、片方向予測符号化画
像（以下、Ｐピクチャという）、両方向予測符号化画像
（以下、Ｂピクチャという）の３つのタイプに分けられ
る。例えば、Ｎ枚に１枚の画像をＩピクチャとし、Ｍ枚
に１枚はＰピクチャまたはＩピクチャとする場合、ｎ、
ｍを整数、かつ、１≦ｍ≦Ｎ／Ｍとして、（Ｎ×ｎ＋
Ｍ）番目の画像はＩピクチャ、（Ｎ×ｎ＋Ｍ×ｍ）番目
の画像（ｍ≠１）はＰピクチャ、（Ｎ×ｎ＋Ｍ×ｍ＋
１）番目から（Ｎ×ｎ＋Ｍ×ｍ＋Ｍ−１）番目の画像は
Ｂピクチャとする。このとき、（Ｎ×ｎ＋１）番目の画
像から（Ｎ×ｎ＋Ｎ）番目の画像までをまとめて、ＧＯ
Ｐ（Ｇroup of Ｐictures）と呼ぶ。

【０００９】ここで、図１９はＮ＝１５、Ｍ＝３の場合
を示している。図において、Ｉピクチャは画像間予測を
行わず、画像内変換符号化のみを行う。Ｐピクチャは直
前のＩピクチャまたはＰピクチャから予測を行う。例え
ば、図中６番の画像はＰピクチャであるが、これは３番
のＩピクチャから予測を行う。また、図中９番のＰピク
チャは６番のＰピクチャから予測する。Ｂピクチャは直
前と直後のＩピクチャまたはＰピクチャから予測する。
例えば、図中、４番および５番のＢピクチャは、３番の
Ｉピクチャと６番のＰピクチャの双方から予測すること
になる。従って、４番、５番の画像は、６番の画像の符
号化を行った後、符号化する。

【００１０】図１６は上記ハイブリッド符号化方式のブ
ロック回路図である。入力端子１から入力されたディジ
タル映像信号は、メモリ回路９０１に入力される。メモ
リ回路９０１は、画像を符号化順に並べ換えて出力す
る。すなわち、先に述べたように、図１９において、例
えば１番のＢピクチャは３番のＩピクチャの後に符号化
するので、ここで画像の並べ換えを行うのである。図２
０はこの並べ換えの動作を示している。図２０（ａ）の
ように入力された画像シーケンスは、図２０（ｂ）の順
で出力される。

【００１１】メモリ回路９０１から出力される映像信号
９２１は、時間軸方向の冗長度を落とすために減算機９
０２で動き補償予測回路９１０から出力される予測画像
９２３との画像間の差分がとられたのち、空間軸方向に
ＤＣＴが施される。変換された係数は量子化回路９０４
によって量子化され、可変長符号化された後に、送信バ
ッファ９０６を介して出力される。

【００１２】ここで、送信バッファ９０６では可変長符
号化された画像データの符号量が予め設定された符号化
レートにほぼ等しくなるように符号量制御を行う。すな
わち、送信バッファ９０６において現在符号化されてい
る情報量が設定されたレートよりも多い場合は量子化回
路９０４に対して発生する符号量が減少するように大き
な量子化パラメータを選択されるように量子化パラメー
タを制御する。これに対して現在符号化されている情報
量が設定されたレートよりも少ない場合は量子化回路９
０４に対して発生する符号量が増加するように小さな量
子化パラメータが選択されるように量子化パラメータを
制御する。

【００１３】実際には、量子化回路９０４では３１段階
の量子化パラメータＱ（ｍ）（ｍ＝１〜３１）が用意さ
れており、例えば線形量子化の場合は Ｑ（ｍ）＝２ｍ
で示されるように量子化ステップ幅２で２から６２迄
の３１段階の量子化パラメータとなり、送信バッファ９
０６から入力される量子化番号ｍにしたがってＤＣＴ回
路９０３から出力されるＤＣＴ係数に対して量子化を行
う。ただし、量子化番号ｍが小さいほど量子化ステップ
が小さく細かい量子化が行われ、量子化番号が大きくな
るほど量子化ステップが大きく粗い量子化が行われる。

【００１４】一方、量子化された変換係数は、逆量子化
され、ＩＤＣＴが施された後加算器９０２で、予測画像
９２３と加算されて、復号画像９２２が求められる。復
号画像９２２は、次の画像の符号化のために、動き補償
予測回路９１０に入力される。

【００１５】次に、動き補償予測回路９１０の動作を、
図１８に従って説明する。動き補償予測回路９１０は、
フレームメモリ１２０４ａとフレームメモリ１２０４ｂ
に記憶された２つの参照画像を用いて、メモリ回路９０
１から出力される映像信号９２１を動き補償予測し、予
測画像９２３を出力する。

【００１６】まず、上記のように符号化され復号された
画像９２２がＩピクチャまたはＰピクチャである場合、
次の画像の符号化のために、この画像９２２は、フレー
ムメモリ１２０４ａまたはフレームメモリ１２０４ｂに
記憶される。このとき、フレームメモリ１２０４ａとフ
レームメモリ１２０４ｂのうち、時間的に先に更新され
た方を選択するよう、切り換え器１２０３が切り換えら
れる。復号された画像９２２がＢピクチャである場合
は、フレームメモリ１２０４ａおよびフレームメモリ１
２０４ｂへの書き込みは行われない。

【００１７】このような切り換えにより、例えば、図１
９の１番、２番のＢピクチャが符号化されるときには、
フレームメモリ１２０４ａとフレームメモリ１２０４ｂ
に、それぞれ０番のＰピクチャと３番のＩピクチャが記
憶されており、その後、６番のＰピクチャが符号化され
復号されると、フレームメモリ１２０４ａは６番のＰピ
クチャの復号画像に書き換えられる。従って、次の４
番、５番のＢピクチャが符号化されるときには、上記フ
レームメモリには、それぞれ、６番のＰピクチャと３番
のＩピクチャが記憶されている。さらに、９番のＰピク
チャが符号化され復号されると、フレームメモリ１２０
４ｂは９番のＰピクチャの復号画像に書き換えられる。
従って、７番、８番のＢピクチャが符号化されるときに
は、上記フレームメモリには、それぞれ、６番のＰピク
チャと９番のＰピクチャが記憶されている。

【００１８】メモリ回路９０１から出力される映像信号
９２１が、動き補償予測回路９１０に入力されると、２
つの動きベクトル検出回路１２０５ａ、１２０５ｂが、
それぞれ、フレームメモリ１２０４ａ、１２０４ｂに記
憶されている参照画像をもとに、動きベクトルを検出
し、動き補償予測画像を出力する。すなわち、映像信号
９２１を複数のブロックに分割し、各ブロックについ
て、参照画像の中で最も予測歪が小さくなるようなブロ
ックを選び、そのブロックの相対的位置を動きベクトル
として出力するとともに、このブロックを動き補償予測
画像として出力する。

【００１９】他方、予測モード選択器１２０６は、動き
ベクトル検出回路１２０５ａ、１２０５ｂから出力され
る２つの動き補償予測画像および、これらの平均画像の
うち、予測歪が最も小さいものを選択し、予測画像とし
て出力する。このとき、映像信号９２１がＢピクチャで
なければ、時間的に先に入力された参照画像に相当する
動き補償予測画像を常に選択して、出力する。また、予
測モード選択器１２０６は、予測を行わない画像内符号
化と、選択された予測画像による画像間予測符号化のう
ち、符号化効率がよい方を選択する。

【００２０】このとき、映像信号９２１がＩピクチャで
あれば、常に、画像内符号化が選択される。画像内符号
化が選択された場合は、画像内符号化モードを示す信号
が予測モードとして出力され、画像間予測符号化が選択
された場合は、選択された予測画像を示す信号が予測モ
ードとして出力される。切り換え器１２０７は、予測モ
ード選択器１２０６から出力される予測モードが、画像
内符号化モードであれば０信号を出力し、そうでなけれ
ば、予測モード選択器１２０６から出力される予測画像
を出力する。

【００２１】以上のことから、メモリ回路９０１から出
力される映像信号９２１がＩピクチャのときは、動き補
償予測回路９１０は常に０信号を予測画像９２３として
出力するので、Ｉピクチャは画像間予測を行わず、画像
内変換符号化される。また、メモリ回路９０１から出力
される映像信号９２１が、例えば、図１９の６番のＰピ
クチャのときは、動き補償予測回路９１０は、図１９の
３番のＩピクチャから動き補償予測し、予測画像９２３
を出力する。また、メモリ回路９０１から出力される映
像信号９２１が、例えば図１９の４番のＢピクチャのと
きは、動き補償予測回路９１０は、図１９の３番のＩピ
クチャと６番のＰピクチャから動き補償予測し、予測画
像９２３を出力する。

【００２２】次に、復号化時の動作を図１７に従って説
明する。高能率符号化された画像データは、入力端子２
０により入力され受信バッファを介して、可変長復号化
回路１００２に入力されて、可変長のデータが固定長デ
ータとなって逆量子化され、ＩＤＣＴが施されて加算器
１００６に出力される。これに対して予測データ復号回
路１００５では、受信バッファ１００１から出力される
動きベクトルに従って、予測画像を復号し、加算器１０
０６に出力する。

【００２３】この場合、予測データ復号回路１００５に
は動き補償予測回路９１０と同じく、加算器１００６に
よって復号されるＩピクチャおよびＰピクチャデータを
記憶するフレームメモリを備えており、Ｐピクチャおよ
びＢピクチャ時には、入力される動きベクトルに従い、
対象となるＩピクチャおよびＰピクチャから予測画像を
再現して加算器１００６に出力する。なお、Ｉピクチャ
およびＰピクチャ時の、参照画像データの更新方法につ
いては、符号化時の場合と同じであるので説明を省略す
る。

【００２４】加算器１００６では予測データ復号回路１
００５の出力とＩＤＣＴ回路１００４の出力を加算し、
メモリ回路１００７に出力する。ここで、符号化時に
は、時間的に連続する映像信号を、図２０に示す様に符
号化する順に従ってフレームの並び換えを行っている。
このため、メモリ回路１００７では、図２０（ｂ）に示
す順で入力されるデータを図２０（ａ）の順に画像デー
タが時間的に連続する様に並び換えて出力端子３０に出
力する。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】従来の映像信号符号化
方式は以上のように構成されているので、一定の情報記
憶容量を持つストレージメディアに符号化されたデータ
を記録する場合、常に一定のレートで符号化を行うよう
に符号量制御を行うために、少ない符号量割り当てで十
分なＧＯＰに対して多くの符号量が割り当てられたり、
多くの符号量割り当てが必要なＧＯＰに対して十分な符
号量割り当てを行われないなど、各ＧＯＰに対して適切
な符号量割り当てが行われないため再生画像の画質劣化
がわかりやすい。また、特に画質劣化がわかりやすいシ
ーンや画質劣化がわかりにくいシーンの検出も行なわれ
ないため、適切な符号量割り当てを行うことができない
といった問題点があった。

【００２６】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、一定の情報記憶容量を持つスト
レージメディアにＧＯＰ単位で可変レートの符号量制御
を行い記録再生することができ、かつ画質劣化がわかり
やすい映像か否かを判定して符号量を割り当てることが
できるため、画質劣化のない再生画像が得られるディジ
タル映像信号記録再生装置及びディジタル映像信号符号
化方法を得ることを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】この発明に係るディジタ
ル映像信号記録再生装置においては、入力されるディジ
タル映像信号に対して１回目符号化では固定の量子化レ
ベルで符号化を行い発生する情報量をＧＯＰ単位で記録
して、前記ＧＯＰ単位で記録された発生情報量を用いて
前記ディジタル映像信号が目標とする情報量に収まるよ
うにＧＯＰ単位で目標情報量を設定し、２回目の符号化
で前記ＧＯＰ単位で求められた目標情報量により符号量
制御を行うように構成したものである。

【００２８】また、入力されるディジタル映像信号に対
して１回目の符号化では固定の量子化レベルで符号化を
行い発生する情報量とタイムコードをＧＯＰ単位で記録
して、前記ＧＯＰ単位で記録された発生情報量を用いて
前記ディジタル映像信号が目標とする情報量に収まるよ
うにＧＯＰ単位で目標情報量を設定し、２回目の符号化
で前記ＧＯＰ単位で求められた目標情報量とタイムコー
ドにより符号量制御を行うように構成したものである。

【００２９】さらに、入力されるディジタル映像信号を
１回目の符号化では固定の量子化レベルで符号化を行い
発生する情報量をＧＯＰ単位で記憶して、前記ＧＯＰ単
位で記憶された発生情報量を用いて前記ディジタル映像
信号が目標とする情報量に収まるようにＧＯＰ単位で目
標情報量を設定し、２回目の符号化で前記ＧＯＰ単位で
求められた目標情報量により符号量制御を行うように構
成したものである。

【００３０】また、入力されるディジタル映像信号を１
回目の符号化では固定の量子化レベルで符号化を行い発
生する情報量をＧＯＰ単位で記録するとともに、画質劣
化が目立ちやすいＧＯＰか否かの判定を行いＧＯＰ単位
で記録し、前記ＧＯＰ単位で記録された発生情報量と判
定結果を用いて前記ディジタル映像信号が目標とする情
報量に収まるようにＧＯＰ単位で目標情報量を設定し、
２回目の符号化で前記ＧＯＰ単位で求められた目標情報
量により符号量制御を行うように構成したものである。

【００３１】さらに、入力されるディジタル映像信号を
１回目の符号化では固定の量子化レベルで符号化を行い
発生する情報量をＧＯＰ単位で記録するとともに、ＧＯ
Ｐ内にパニングシーンが含まれるか否かの判定を行いＧ
ＯＰ単位で記録し、前記ＧＯＰ単位で記録された発生情
報量と判定結果を用いて前記ディジタル映像信号が目標
とする情報量に収まるようにＧＯＰ単位で目標情報量を
設定し、２回目の符号化で前記ＧＯＰ単位で求められた
目標情報量により符号量制御を行うように構成したもの
である。

【００３２】さらにまた、入力されるディジタル映像信
号を１回目の符号化では固定の量子化レベルで符号化を
行い発生する情報量をＧＯＰ単位で記録するとともに、
ピクチャ全体の輝度レベルを検出し、輝度レベルが小さ
いピクチャが多く含まれるＧＯＰか否かを判定しＧＯＰ
単位で記録し、前記ＧＯＰ単位で記録された発生情報量
と判定結果を用いて前記ディジタル映像信号が目標とす
る情報量に収まるようにＧＯＰ単位で目標情報量を設定
し、２回目の符号化で前記ＧＯＰ単位で求められた目標
情報量により符号量制御を行うように構成したものであ
る。

【００３３】また、この発明に係るディジタル映像信号
符号方法においては、入力されるディジタル映像信号を
１回目の符号化では固定の量子化レベルで符号化を行い
発生する情報量をＧＯＰ単位で記憶するとともに、画質
劣化が目立ちやすいＧＯＰか否かの判定を行いＧＯＰ単
位で記憶し、前記ＧＯＰ単位で記憶された発生情報量と
判定結果を用いて前記ディジタル映像信号が目標とする
情報量に収まるようにＧＯＰ単位で目標情報量を設定
し、２回目の符号化で前記ＧＯＰ単位で求められた目標
情報量により符号量制御を行うようにしたものである。

【００３４】さらに、入力されるディジタル映像信号を
１回目の符号化では固定の量子化レベルで符号化を行
い、発生する情報量をＧＯＰ単位で記憶するとともに、
ＧＯＰ内にパニングシーンが含まれるか否かの判定を行
いＧＯＰ単位で記憶し、前記ＧＯＰ単位で記憶された発
生情報量と判定結果を用いて前記ディジタル映像信号が
目標とする情報量に収まるようにＧＯＰ単位で目標情報
量を設定し、２回目の符号化で前記ＧＯＰ単位で求めら
れた目標情報量により符号量制御を行うようにしたもの
である。

【００３５】また、入力されるディジタル映像信号を１
回目の符号化では固定の量子化レベルで符号化を行い、
発生する情報量をＧＯＰ単位で記憶するとともに、ピク
チャ全体の輝度レベルを検出し、輝度レベルが小さいピ
クチャが多く含まれるＧＯＰか否かを判定しＧＯＰ単位
で記憶し、前記ＧＯＰ単位で記憶された発生情報量と判
定結果を用いて前記ディジタル映像信号が目標とする情
報量に収まるようにＧＯＰ単位で目標情報量を設定し、
２回目の符号化で前記ＧＯＰ単位で求められた目標情報
量により符号量制御を行うように構成したものである。

【００３６】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態であるディ
ジタル映像信号記録再生装置においては、入力されるデ
ィジタル映像信号を１回目の符号化で固定の量子化レベ
ルで符号化を行った際に発生する情報量をＧＯＰ単位で
記録して、前記ＧＯＰ単位で記録された発生情報量を用
いて前記ディジタル映像信号が目標とする情報量に収ま
るようにＧＯＰ単位で目標情報量を設定し、２回目の符
号化で前記ＧＯＰ単位で求められた目標情報量により符
号量制御を行うため、効率のよい可変レートの符号量制
御を実現できる。

【００３７】また、入力されるディジタル映像信号を１
回目の符号化で固定の量子化レベルで符号化を行った際
に発生する情報量とタイムコードをＧＯＰ単位で記録し
て、前記ＧＯＰ単位で記録された発生情報量を用いて前
記ディジタル映像信号が目標とする情報量に収まるよう
にＧＯＰ単位で目標情報量を設定し、２回目の符号化で
前記ＧＯＰ単位で求められた目標情報量とタイムコード
により符号量制御を行うために、目標符号量割り当てを
行ったＧＯＰと実際に符号化するＧＯＰがずれることな
く、効率のよい可変レートの符号量制御を実現できる。

【００３８】さらに、入力されるディジタル映像信号を
１回目の符号化で固定の量子化レベルで符号化を行った
際に発生する情報量をＧＯＰ単位で記憶して、前記ＧＯ
Ｐ単位で記録された発生情報量を用いて前記ディジタル
映像信号が目標とする情報量に収まるようにＧＯＰ単位
で目標情報量を設定し、２回目の符号化で前記ＧＯＰ単
位で求められた目標情報量により符号量制御を行うた
め、効率のよい可変レートの符号量制御を実現できる。

【００３９】また、入力されるディジタル映像信号を１
回目の符号化で固定の量子化レベルで符号化を行った際
に発生する情報量と画質劣化が目立ちやすいＧＯＰか否
かの判定結果をＧＯＰ単位で記録し、前記ＧＯＰ単位で
記録された発生情報量と判定結果を用いて前記ディジタ
ル映像信号が目標とする情報量に収まるようにＧＯＰ単
位で目標情報量を設定し、２回目の符号化で前記ＧＯＰ
単位で求められた目標情報量により符号量制御を行うた
めに, 画質劣化の目立ちやすいＧＯＰには目標情報量を
多く配分し、画質劣化の目立ちにくいＧＯＰには目標情
報量を少なく配分するため画質劣化が目立ちにくく、効
率のよい可変レートの符号量制御を実現できる。

【００４０】さらに、入力されるディジタル映像信号を
１回目の符号化で固定の量子化レベルで符号化を行った
際に発生する情報量をＧＯＰ単位で記録するとともに、
ＧＯＰ内にパニングシーンが含まれるか否かの判定を行
いＧＯＰ単位で記録し、前記ＧＯＰ単位で記録された発
生情報量と判定結果を用いて前記ディジタル映像信号が
目標とする情報量に収まるようにＧＯＰ単位で目標情報
量を設定し、２回目の符号化で前記ＧＯＰ単位で求めら
れた目標情報量により符号量制御を行うように構成する
ために、画質劣化の目立ちやすいパニングシーンでも画
質劣化が生じることなく、効率のよい可変レートの符号
量制御を実現できる。

【００４１】さらにまた、入力されるディジタル映像信
号を１回目の符号化で固定の量子化レベルで符号化を行
った際に発生する情報量をＧＯＰ単位で記録するととも
に、ピクチャ全体の輝度レベルを検出し、輝度レベルが
小さいピクチャが多く含まれるＧＯＰか否かを判定しＧ
ＯＰ単位で記録し、前記ＧＯＰ単位で記録された発生情
報量と判定結果を用いて前記ディジタル映像信号が目標
とする情報量に収まるようにＧＯＰ単位で目標情報量を
設定し、２回目の符号化で前記ＧＯＰ単位で求められた
目標情報量により符号量制御を行うように構成するため
に、画質劣化のわかりにくい輝度信号レベルが小さいシ
ーンには目標符号量を少なくすることができるために、
その他のシーンの目標符号量を多くすることができるた
め、画質劣化が生じることなく、効率のよい可変レート
の符号量制御を実現できる。

【００４２】また、この発明に係るディジタル映像信号
符号化方法においては、入力されるディジタル映像信号
を１回目の符号化で固定の量子化レベルで符号化を行っ
た際に発生する情報量と画質劣化が目立ちやすいＧＯＰ
か否かの判定結果をＧＯＰ単位で記録し、前記ＧＯＰ単
位で記録された発生情報量と判定結果を用いて前記ディ
ジタル映像信号が目標とする情報量に収まるようにＧＯ
Ｐ単位で目標情報量を設定し、２回目の符号化で前記Ｇ
ＯＰ単位で求められた目標情報量により符号量制御を行
うために, 画質劣化の目立ちやすいＧＯＰには目標情報
量を多く配分し、画質劣化の目立ちにくいＧＯＰには目
標情報量を少なく配分するため画質劣化が目立ちにく
く、効率のよい可変レートの符号量制御を実現できる。

【００４３】さらに、入力されるディジタル映像信号を
１回目の符号化で固定の量子化レベルで符号化を行った
際に発生する情報量をＧＯＰ単位で記録するとともに、
ＧＯＰ内にパニングシーンが含まれるか否かの判定を行
いＧＯＰ単位で記録し、前記ＧＯＰ単位で記録された発
生情報量と判定結果を用いて前記ディジタル映像信号が
目標とする情報量に収まるようにＧＯＰ単位で目標情報
量を設定し、２回目の符号化で前記ＧＯＰ単位で求めら
れた目標情報量により符号量制御を行うように構成する
ために、画質劣化の目立ちやすいパニングシーンでも画
質劣化が生じることなく、効率のよい可変レートの符号
量制御を実現できる。

【００４４】また、入力されるディジタル映像信号を１
回目の符号化で固定の量子化レベルで符号化を行った際
に発生する情報量をＧＯＰ単位で記録するとともに、ピ
クチャ全体の輝度レベルを検出し、輝度レベルが小さい
ピクチャが多く含まれるＧＯＰか否かを判定しＧＯＰ単
位で記録し、前記ＧＯＰ単位で記録された発生情報量と
判定結果を用いて前記ディジタル映像信号が目標とする
情報量に収まるようにＧＯＰ単位で目標情報量を設定
し、２回目の符号化で前記ＧＯＰ単位で求められた目標
情報量により符号量制御を行うように構成するために、
画質劣化のわかりにくい輝度信号レベルが小さいシーン
には目標符号量を少なくすることができるために、その
他のシーンの目標符号量を多くすることができるため、
画質劣化が生じることなく、効率のよい可変レートの符
号量制御を実現できる。

【００４５】以下、この発明をその実施の形態を示す図
面に基づいて具体的に説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１であるデ
ィジタル映像信号記録再生装置の記録系のブロック回路
図である。図において、映像信号入力回路１から出力さ
れるディジタル映像信号は、メモリ回路２に入力され
る。メモリ回路２から出力される映像信号は減算器３へ
の第１の入力および、動き補償予測回路１１の第２の入
力に与えられる。減算器３の出力は、ＤＣＴ回路４を介
して、量子化回路５の第１の入力に入力される。量子化
回路５の出力は、可変長符号化回路６を介して、バッフ
ァメモリ１２の第１の入力に与えられる。一方、量子化
回路５の出力は、逆量子化回路７を介して、ＩＤＣＴ回
路８にも入力される。ＩＤＣＴ回路８の出力は、加算器
１０の第１の入力に与えられる。

【００４６】加算器１０の出力は、動き補償予測回路１
１の第１の入力に与えられる。動き補償予測回路１１の
第１の出力は、加算器１０の第２の入力および減算器４
の第２の入力に与えられる。また動き補償予測回路１１
の第２の出力はバッファメモリ１２の第２の入力に与え
られる。バッファメモリの第２の出力は符号量割り当て
回路１５に入力され、符号量割り当て回路１５の出力は
符号量制御回路１６の第１の入力に与えられる。また、
バッファメモリ１２の第３の出力は符号量制御回路１６
の第２の入力に与えられ、符号量制御回路１６の出力は
量子化回路の第２の入力に出力される。一方、バッファ
メモリ１２の第１の出力は、光ディスク等のストレージ
メディア１４に記録される。

【００４７】図２はこの発明の実施の形態１である映像
信号記録再生装置における復号化部を示すブロック回路
図である。図において、光ディスクなどのストレージメ
ディア２０から読み出された映像情報は、バッファメモ
リ２１に入力される。バッファメモリ２１からの第１の
出力は、可変長復号化回路２２に入力され、逆量子化回
路２３において逆量子化され、ＩＤＣＴ回路２４で逆離
散コサイン変換が施され、加算器２５の第１の入力に与
えられる。一方、バッファメモリ２１の出力は予測デー
タ復号回路２６にも入力され、予測データ復号回路２６
からの出力が加算器２５の第２の入力に与えられる。ま
た、加算器２５の出力はメモリ回路２７を介して映像信
号出力回路２８より出力される。

【００４８】次に動作について説明する。本願では映像
信号を可変レートで符号化するために、２パス方式で符
号化を行う。すなわち、１パス目の符号化において固定
レートで量子化を行い符号量をＧＯＰ単位で算出し、各
ＧＯＰ毎に目標符号量を決定する。さらに、２パス目に
１パス目で得られた各ＧＯＰ毎の目標符号量にしたがっ
て可変レートでの符号量制御を行い符号化を行う。

【００４９】ここで、１パス目の符号化では映像信号入
力回路１よりディジタル映像信号がライン単位で入力さ
れ、メモリ回路２へ供給される。ただし、動き補償予測
は、従来例と同様に、図３に示すように１ＧＯＰを１５
フレームとし、１枚のＩピクチャ、４枚のＰピクチャ
（Ｐ１〜Ｐ４）、１０枚のＢピクチャ（Ｂ１〜Ｂ１０）
として予測符号化を行う。この場合、メモリ回路２で
は、従来例と同様に連続して入力される映像データを図
４に示すような順序でフレーム単位で並び換えて出力す
る。

【００５０】さらに、メモリ回路２ではライン単位で入
力されるデータを８×８画素のブロック単位に並び換え
を行い、図５に示すようなマクロブロック（隣接する４
つの輝度信号Ｙブロックとこれらに位置的に対応する２
つの色差信号Ｃｒ，Ｃｂブロックの合計６ブロック）を
構成し、マクロブロック単位でデータを出力する。ここ
で、マクロブロックは動き補償予測の最小単位で、動き
補償予測のための動きベクトルは、マクロブロック単位
で求められる。さらに、図６（ａ）に示すように水平方
向に対して４５個のマクロブロック（ＭＢ）によって構
成される帯をスライスと呼び、１ピクチャは図６（ｂ）
に示すように３０スライスで構成される。

【００５１】メモリ回路２の出力は減算器３および動き
補償予測回路１１に入力されるが、減算器３及びＤＣＴ
回路４の動作については従来の実施例と同様であるので
説明を省略する。ここで、１パス目の符号化では符号量
制御を行なわないので、量子化回路５では固定の量子化
レートで量子化を行う。例えば、量子化回路５では、３
１段階ある量子化レベルの中間となるＱ（１６）の量子
化レベルで量子化を行う。

【００５２】量子化回路５の出力は逆量子化回路７及び
可変長符号化回路６に入力されるが、可変長符号化６、
逆量子化回路７、ＩＤＣＴ回路８、加算器１０および動
き補償予測回路１１の動作については従来の実施例と同
様であるので説明を省略する。

【００５３】可変長符号化回路６から出力される映像デ
ータと動き補償予測回路１１から出力される動きベクト
ルは、バッファメモリ１２に入力される。ここで、１パ
ス目ではバッファメモリ１２は、１ＧＯＰ分の映像デー
タと動きベクトルの情報量を検出しＧＯＰ単位で符号量
割り当て回路１５に出力する。

【００５４】符号量割り当て回路１５では、ＧＯＰ単位
で入力される１パス目の符号量を記録し、１パス目の符
号化が終了した時点で２パス目の符号化で各ＧＯＰ毎に
割り当てる目標情報量を決定する。ここで、各ＧＯＰ毎
の目標情報量の決定方法は、映像データ全体に割り当て
る情報量をＤｏ、１パス目に発生した各ＧＯＰ毎の情報
量Ｄ（ｍ）（ｍ：ＧＯＰの番号）、１パス目に発生した
情報量の合計Ｄａｍｔ、各ＧＯＰ毎に割り当てる目標情
報量Ｄ２（ｍ）とすると Ｄ２（ｍ）＝Ｄｏ×（Ｄ（ｍ）／Ｄａｍｔ） として求める。

【００５５】次に２パス目の符号化の動作について説明
する。２パス目において、映像信号入力回路１からＤＣ
Ｔ回路４までの動作については１パス目と同じであるた
め説明を省略する。２パス目では、１パス目で求めた各
ＧＯＰ単位での目標符号量にしたがって符号化を行う。
すなわち、量子化回路５では、符号量制御回路１６によ
って決定した量子化パラメータにしたがって量子化を行
う。

【００５６】ここで、符号量制御回路１６では１パス目
に符号量割り当て回路１５によって求められた各ＧＯＰ
毎の目標符号量とバッファメモリ１２から出力される現
在のバッファメモリの残量から３１段階ある量子化パラ
メータの中から適切なパラメータを決定し量子化回路５
に出力する。

【００５７】例えば、符号量制御の制御単位はスライス
単位で行う。すなわち、符号化開始直後のスライスで
は、初期設定されている量子化パラメータによって符号
化を行うが、１スライス分の符号化が終了した時点で、
発生した符号量を検値して符号量割り当て回路１５から
出力されるＧＯＰ単位での目標符号量との誤差にしたが
って量子化パラメータを制御する。

【００５８】実際には、ＧＯＰ毎に割り当てられた目標
符号量をＴａ、スライス番号をｍ、符号化を行なってい
るｍ−１スライスまでに発生した符号量をＳ（ｍ−
１）、第ｎ−１番目のＧＯＰまでに生じた目標符号量と
の誤差をＤｐ（ｎ）とすると、現在のスライスにおける
目標符号量との誤差Ｄ（ｎ，ｍ）は、 Ｄ（ｎ，ｍ）＝Ｄｐ（ｎ）＋Ｓ（ｍ−１）−Ｔａ×（ｍ
−１）／３０ で表わされる。

【００５９】さらに、現在の量子化パラメータをＱ
（ｔ）とし、量子化パラメータ変更のスレッショルドを
ｔｄとし、 ｔｄ＝Ｄ（ｎ，ｍ）／ｔｈ ｔ＝ｔ＋ｔｄ のように量子化パラメータの変更を行う。ただし、量子
化パラメータは３１段階のためｔの値は１から３１まで
で変動するようにする。

【００６０】量子化回路５では、スライス毎に符号量制
御回路１６から入力される量子化パラメータにしたがっ
てＤＣＴ係数を量子化する。ここで、量子化回路５の出
力は逆量子化回路７に入力されるが、逆量子化回路７か
ら動き補償回路１１までの動作は１パス目の動作と同じ
であるために説明を省略する。

【００６１】また、量子化回路５の出力は可変長符号化
回路６を介してバッファメモリ１２にも入力される。バ
ッファメモリ１２では、動き補償回路１１から出力され
る動きベクトルと可変長符号化回路６から出力されるデ
ータを多重して符号量制御回路１６にスライス毎の発生
符号量を出力すると共にストレージメディア１４に符号
化された映像データを出力し記録する。なお、復合化部
については従来例と同じであるため、説明を省略する。

【００６２】以下、図７に示すフローチャートにしたが
い符号化方法についての動作説明を行う。図７において
入力される映像信号はピクチャ並び換え部６１において
図３に示すようなピクチャ毎の並び換えが行われ、さら
に図５に示すようなブロッキングが行われて動き補償予
測部６２に出力される。動き補償予測部６２ではＩピク
チャに関しては動き補償予測を行なわずＤＣＴによる直
交変換を行い、Ｐ及びＢピクチャに関しては参照画像と
の動き補償予測を行いその差分誤差に対してＤＣＴを行
い量子化部６３に出力する。さらに、量子化部６３で量
子化されたデータはもう一度動き補償予測部６２に入力
されて逆量子化及びＩＤＣＴが行われ動き補償予測の参
照データとして使われる。

【００６３】次に、量子化部６３では１パス目では固定
の量子化ステップで量子化を行い可変長符号化部６４へ
出力する。可変長符号化部６４では１パス目ではＧＯＰ
毎に発生符号量を計算し、符号量割り当て部６６に出力
する。符号量割り当て部６６ではＧＯＰ単位で発生した
符号量を記憶して１パス目が終了した時点で、画像デー
タ全体に割り当てられた情報量（平均ビットレート）を
１パス目でＧＯＰ単位で発生した情報量にしたがって分
割することにより各ＧＯＰに対する割り当て符号量を決
定する。

【００６４】一方、２パス目では量子化部６３では符号
量制御部６７によって入力される量子化パラメータにし
たがって量子化を行う。ここで、符号量制御部では各Ｇ
ＯＰの符号量が符号量割り当て部６６によって決定した
各ＧＯＰ毎の割り当て符号量に等しくなるように符号量
制御を行う。ただし、符号量の制御は可変長符号化部６
４から出力されるスライス単位での発生符号量にしたが
って符号量制御を行う。さらに、２パス目で符号量制御
が行われ可変長符号化された映像データは可変長符号化
部６４より逐次出力される。

【００６５】以上のように、可変レートの符号化を行う
際に１パス目で固定の量子化パラメータを用いて符号量
を試算し、各ＧＯＰ毎に目標の符号量を割り当て、２パ
ス目の符号化で前記目標符号量を用いて符号量制御を行
うことにより、正確な可変レートの符号化を実現するこ
とができ、低レートで品質の良いディジタル映像信号の
符号化装置を実現することができる。

【００６６】なお、上記実施の形態では符号量制御回路
１６ではスライス単位で符号量の制御を行なっていたが
必ずしもスライス単位で行う必要はなくｍマクロブロッ
ク単位（ｍ＞１）で行なってもよい。また、符号量割り
当て回路１５ではＧＯＰ毎に符号量を割り当てていたが
必ずしもＧＯＰ毎に割り当てる必要はなくｎＧＯＰ単位
（ｎ＞１）で目標符号量を割り当てても良い。

【００６７】また図８に示すように映像信号入力回路１
より現在符号化されている映像データのタイムコードを
符号量制御回路１９及び符号量割り当て回路１８に入力
し、１パス目の符号化の際に符号量割り当て回路１８に
おいて、ＧＯＰ毎の符号量と同時にタイムコードを記録
し、２パス目の符号化の際に符号量制御回路１９におい
て符号量割り当て回路１８に記録されているタイムコー
ドと現在符号化されているタイムコードを参照して符号
化を行なえば、１パス目の符号化と２パス目の符号化が
ずれることなく正確に可変レートの符号量制御を行うこ
とができる。

【００６８】実施の形態２．図９はこの発明の実施の形
態２であるディジタル映像信号記録再生装置の記録系を
示すブロック図である。実施の形態１では、１パス目で
固定の量子化ステップを用いて発生した符号量によって
ＧＯＰ毎の符号量割り当てを行なっていたが、図９に示
すように各ＧＯＰ毎に画質劣化がわかりやすい画像か否
かを判定して、画質劣化がわかりやすいＧＯＰには目標
符号量を多く割り当て、逆に画質劣化がわかりにくいＧ
ＯＰには目標符号量を少なく割り当てるようにしてもよ
い。図９において、３０はメモリ回路、３１は画像判定
回路、３２は符号量制御回路、３３は符号量割り当て回
路である。

【００６９】次に動作について説明する。映像信号入力
回路１より入力される映像データはメモリ回路３０に入
力されメモリ回路３０によってデータの並び換え及びブ
ロッキングが行われた後、減算器３及び動き補償回路１
１に入力される。減算器３からバッファメモリ１２まで
の動作については実施例１と同じであるので説明を省略
する。

【００７０】一方メモリ回路３０の出力は画像判定回路
３１にも入力される。画像判定回路３１では、１パス目
に各ＧＯＰ毎に画質劣化の目立ちやすいＧＯＰであるか
否かの判定を行う。ここで、画質劣化がわかりやすいシ
ーンとしては、パニングシーンがある。パニングシーン
とは撮影時にカメラをパンさせた場合に生じるシーン
で、例えば映画などで一人の人間が歩く姿をカメラをパ
ンさせて追うシーンや移動中の車や電車等から外の風景
を撮影したシーン等があり、背景全体が一定方向に移動
するシーンである。

【００７１】図１０は実施の形態２である画像判定回路
３１を示すブロック図である。図において、４０はブロ
ッキング回路、４１は動きベクトル検出回路、４２は判
定回路、４３はフレームメモリである。次に画像判定回
路３１の動作を図１０にしたがって説明する。メモリ回
路３０から入力される映像データはブロッキング回路４
０とフレームメモリ４３に入力される。

【００７２】ここで、パニングシーンは背景全体が一定
方向に移動するので動き補償予測のようにマクロブロッ
クサイズ（１６画素×１６ライン）で動きベクトルを検
索するよりも、もっと大きなエリアサイズで検索を行な
った方が効果的である。したがって、ブロッキング回路
４０では、図１１に示すように１ピクチャを１２分割す
る１８０画素×１６０ラインの大きさのエリアでブロッ
キングを行い、動きベクトル検出回路４１に出力する。

【００７３】一方、フレームメモリ４３には１フレーム
前の画像データが記録されており、ブロッキング回路４
０から出力されるブロックに対して例えば水平±１５画
素、垂直±１５ラインの範囲で参照パターンを出力す
る。さらに、動きベクトル検出回路４１では、フレーム
メモリ４３から出力される水平±１５画素、垂直±１５
ラインの範囲の参照パターンとブロッキング回路４０の
出力との差分を最少とする場合のベクトルを動きベクト
ルとして選び、判定回路４２に動きベクトルとその差分
値を出力する。

【００７４】判定回路４２では、動きベクトル検出回路
４１から出力される１ピクチャ分の動きベクトルと差分
値によりパニングの検出を行い、ＧＯＰ毎にパニングシ
ーンが含まれるか否かを判定する。パニングの判定は１
２個の動きベクトルをｍｖ（ｉ）、差分値ｄｉｆ（ｉ）
（ｉ＝１〜１２）とすると、１２個の動きベクトルｍｖ
（ｉ）／ｎｍｖと差分値ｄｉｆ（ｉ）／ｎｄｉ（ｎｍｖ
及びｎｄｉは整数で例えばｎｍｖ＝２、ｎｄｉ＝１２０
である）の値のうち６個以上が同じ値であれば、このピ
クチャはパニングシーンと判定する。さらに、１ＧＯＰ
１５ピクチャのうち連続７ピクチャ以上がパニングと判
定された場合、このＧＯＰはパニングシーンを含むＧＯ
Ｐと判定する。

【００７５】また、画像判定回路３１の判定結果はバッ
ファメモリ１２から出力される固定の量子化ステップで
符号化した場合の情報量と共に符号量割り当て回路３３
に入力される。符号量割り当て回路３３では、ＧＯＰ単
位で入力される１パス目の符号量を記録するが、パニン
グシーンが含まれるＧＯＰには発生した情報量に０．５
Ｍｂｉｔ加えた値を発生符号量として記録する。さら
に、１パス目の符号化が終了した時点で実施例１と同様
に発生した総符号量を求め、２パス目の符号化時に各Ｇ
ＯＰに割り当てる目標情報量を決定する。ここで、各Ｇ
ＯＰ毎の目標情報量の決定方法及び２パス目の符号量制
御回路３２の動作については、実施の形態１と同じであ
るため説明を省略する。

【００７６】以下、図１２に示すフローチャートにした
がい実施の形態２の符号化方法についての動作説明を行
う。図１２において入力される映像信号はピクチャ並び
換え部６１において図３に示すようにピクチャ毎に並び
換えが行われ、さらにブロッキングが行われて動き補償
予測部６２に出力される。動き補償予測部６２ではＩピ
クチャに関しては動き補償予測を行なわずＤＣＴによる
直交変換を行い、Ｐ及びＢピクチャに関しては参照画像
との動き補償予測を行いその差分誤差に対してＤＣＴを
行い量子化部６３に出力する。さらに、量子化部６３で
量子化されたデータはもう一度動き補償予測部６２に入
力されて逆量子化及びＩＤＣＴが行われ動き補償予測の
参照データとして使われる。

【００７７】一方ピクチャ並び換え部６１の出力は画像
判定部７１に入力されＧＯＰ毎に画質劣化が目立ちやす
いか否かの判定を行い符号量割り当て部７０に出力す
る。ここで、画像判定部７１は例えばパニングシーンを
検出するもので、図１３に示すようなフローチャートで
構成されている。図１３において入力される画像データ
はブロッキング部７３において図１１に示すように１画
面を１２分割するブロックを構成して動きベクトル検出
部７４に出力する。一方入力される映像データは参照パ
ターン発生部７６にも入力され１フレームの遅延が行わ
れ、ブロッキング部７３によって出力される各ブロック
に対する参照パターンを出力する。

【００７８】動き検出部７４ではブロッキング部７３か
ら入力されるブロックと参照パターン発生部７６によっ
て入力される参照パターンの差分を求め、最少差分値と
動きベクトルと求めて判定部７５に出力する。判定部７
５では１ピクチャ分の動きベクトルとその差分値により
まずピクチャ毎のパニングの判定を行なう。さらに、連
続する７ピクチャがパニングシーンと判定された場合は
入力されたＧＯＰはパニングシーンと判定して出力す
る。

【００７９】また、量子化部６３では１パス目では固定
の量子化ステップで量子化を行い可変長符号化部６４へ
出力する。可変長符号化部６４では１パス目ではＧＯＰ
毎に発生符号量を計算し、符号量割り当て部７０に出力
する。符号量割り当て部７０ではＧＯＰ単位で発生した
符号量を記憶するが、この際に画像判定部７１によって
パニングシーンと判定された場合は発生符号量に対して
０．５Ｍｂｉｔの情報量を加えることにより、パニング
シーンに対する情報量割り当てを増やすように制御す
る。さらに、１パス目が終了した時点で、画像データ全
体に割り当てられた情報量を１パス目でＧＯＰ単位で発
生した情報量にしたがって分割することにより各ＧＯＰ
に対する割り当て符号量を決定する。

【００８０】一方、２パス目では量子化部６２では符号
量制御部６７によって入力される量子化パラメータにし
たがって量子化を行う。ここで、符号量制御部６７では
各ＧＯＰの符号量が符号量割り当て部７０によって決定
した各ＧＯＰ毎の割り当て符号量に等しくなるように符
号量制御を行う。ただし、符号量の制御は可変長符号化
部６４から出力されるスライス単位での発生符号量にし
たがって符号量制御を行う。さらに、２パス目で符号量
制御が行われ可変長符号化された映像データは可変長符
号化部６４より逐次出力される。

【００８１】以上のように、実施の形態２では、パニン
グシーンが含まれるＧＯＰには発生した情報量に０．５
Ｍｂｉｔ加えた値を発生符号量としているので、画質劣
化がわかりやすいパニングシーンが含まれるＧＯＰに対
しては通常のＧＯＰの場合よりも目標情報量が多く割り
当てられるため画質劣化がわかりくい。

【００８２】なお、上記実施の形態では、画質判定回路
３１において１ピクチャを１２分割して動きベクトルを
求めていたが必ずしも１２分割である必要はない。ま
た、パニングの判定は６個以上の動きベクトル及び差分
値が一致した場合としていたが必ずしも６個以上である
必要はない。さらに、連続する７ピクチャがパニングシ
ーンの場合のＧＯＰをパニングと判定していたが必ずし
も連続する７ピクチャである必要はなく不連続でｎピク
チャ（ｎ整数）以上のパニングするピクチャが存在する
場合にＧＯＰをパニングと判定してもよい。また、上記
実施の形態ではパニングを含むＧＯＰに対して発生した
情報量に０．５Ｍｂｉｔ加算した値を発生符号量として
いたが、必ずしも０．５Ｍｂｉｔである必要はなく任意
の情報量を加算すればよい

【００８３】実施の形態３．上記実施の形態２では、画
像判定回路３１において画質劣化がわかりやすいパニン
グシーンのみを検出していたが、逆に画質劣化がわかり
にくい全体的に輝度の低いシーンを検出して、これらの
ＧＯＰに対する目標符号量を減らすように制御を行なっ
てもよい。図１４は実施の形態３である画像判定を説明
するための概念図である。図において、５０は輝度レベ
ル検出回路、５１は判定回路である。

【００８４】次に、画像判定回路３１の動作について説
明する。画像判定回路３１では、１パス目に各ＧＯＰ毎
に画質劣化の目立たないＧＯＰであるか否かの判定を行
う。メモリ回路３０から入力される画像データは輝度レ
ベル検出回路５０に入力され、１ピクチャ分の平均輝度
レベルを検出する。ここで、一般に輝度の暗いシーンは
画質劣化が目立たない。このため、判定回路５１では輝
度レベル検出回路５０からピクチャ単位で出力される輝
度レベルＹｐ（ｉ）（ｉ＝１〜１５）がＹｐ＜Ｙｐｔｈ
（例えばｙｐｔｈ＝６０）となるピクチャが８ピクチャ
以上存在する場合、このＧＯＰは画質劣化が目立ちにく
いＧＯＰと判定する。

【００８５】画像判定回路３１の判定結果はバッファメ
モリ１２から出力される固定の量子化ステップで符号化
した場合の情報量と共に符号量割り当て回路３３に入力
される。符号量割り当て回路３３では、ＧＯＰ単位で入
力される１パス目の符号量を記録するが、画像判定回路
３１において画質劣化が目立ちにくいと判定されたＧＯ
Ｐに対しては発生した情報量から０．５Ｍｂｉｔ減算し
た値を発生符号量として記録する。さらに、１パス目の
符号化が終了した時点で実施例１と同様に発生した総符
号量を求め、２パス目に各ＧＯＰ毎に割り当てる目標情
報量を決定する。ただし、各ＧＯＰ毎の目標情報量の決
定方法及び２パス目の符号量制御回路３２の動作につい
ては、実施の形態１と同じであるため説明を省略する。

【００８６】以下、図１２と図１５に示すフローチャー
トにしたがい実施の形態３の符号化方法についての動作
説明を行う。図１２において入力される映像信号はピク
チャ並び換え部６１から可変長符号化部６４までの動作
については実施の形態２と同じであるため説明を省略す
る。

【００８７】ピクチャ並び換え部６１の出力は画像判定
部７１に入力されＧＯＰ毎に画質劣化が目立ちやすいか
否かの判定を行い符号量割り当て部７０に出力する。こ
こで、画像判定部７１は例えば画質劣化がわかりにくい
全体的に輝度レベルが低いピクチャによって構成される
ＧＯＰか否かを判定するもので、図１５に示すようなフ
ローチャートで構成されている。

【００８８】ここで、図１５において入力される画像デ
ータは輝度レベル検出部でピクチャ毎の輝度レベルの平
均を検出し判定部７９に出力する。判定部７９ではピク
チャ毎に入力される輝度レベルが一定値より小さい場合
は画質劣化がわかりにくいピクチャと判定し、さらに画
質劣化がわかりにくいと判定されたピクチャが１ＧＯＰ
内に８ピクチャ以上存在する場合にそのＧＯＰは画質劣
化がわかりにくいＧＯＰと判定して出力する。

【００８９】また、量子化部６３では１パス目では固定
の量子化ステップで量子化を行い可変長符号化部６４へ
出力する。可変長符号化部６４では１パス目ではＧＯＰ
毎に発生符号量を計算し、符号量割り当て部７０に出力
する。符号量割り当て部７０ではＧＯＰ単位で発生した
符号量を記憶するが、この際に画像判定部７１によって
画質劣化がわかりやすいと判定された場合は発生符号量
から０．５Ｍｂｉｔの情報量を減算することにより、画
質劣化がわかりにくい輝度レベルが低いＧＯＰに対する
情報量割り当てを減らすように制御する。さらに、１パ
ス目が終了した時点で、画像データ全体に割り当てられ
た情報量を１パス目でＧＯＰ単位で発生した情報量にし
たがって分割することにより各ＧＯＰに対する割り当て
符号量を決定する。

【００９０】一方、２パス目では量子化部６２では符号
量制御部６７によって入力される量子化パラメータにし
たがって量子化を行う。ここで、符号量制御部では各Ｇ
ＯＰの符号量が符号量割り当て部７０によって決定した
各ＧＯＰ毎の割り当て符号量に等しくなるように符号量
制御を行う。ただし、符号量の制御は可変長符号化部６
４から出力されるスライス単位での発生符号量にしたが
って符号量制御を行う。さらに、２パス目で符号量制御
が行われ可変長符号化された映像データは可変長符号化
部６４より逐次出力される。

【００９１】以上のように上記実施の形態３では、画質
劣化がわかりにくいと判定されたＧＯＰには発生した情
報量から０．５Ｍｂｉｔ減算した値を発生符号量するた
め、通常のＧＯＰの場合よりも目標情報量が少なく割り
当てられるが画質劣化はわかりにくい。さらに、画質劣
化がわかりにくいと判定されたＧＯＰから減らされた目
標符号量がその他のＧＯＰに割り当てられるために、画
像全体として画質劣化が生じることなく、効率のよい可
変レートの符号量制御を実現できる。

【００９２】なお、上記実施の形態では画質判定回路３
１において、８ピクチャ以上が画質劣化が目立たないピ
クチャと判定された場合のＧＯＰを画質劣化がわかりに
くいＧＯＰと判定していたが、必ずしも８ピクチャであ
る必要はなくｎピクチャ（ｎ整数）以上の画質劣化がわ
かりにくいピクチャが存在する場合にそのＧＯＰを画質
劣化がわかりにくいＧＯＰと判定してもよい。また、上
記実施例では画質劣化がわかりにくいと判断されたＧＯ
Ｐに対して発生した情報量から０．５Ｍｂｉｔ減算した
値を発生符号量としていたが、必ずしも０．５Ｍｂｉｔ
である必要はなく任意の情報量を減算すればよい。

【００９３】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。

【００９４】入力されるディジタル映像信号を１度固定
の量子化ステップで符号化し、その発生符号量をＧＯＰ
単位で記録して、ＧＯＰ単位で記録された発生情報量を
参照して前記ディジタル映像信号が目標とする情報量に
収まるようにＧＯＰ単位で目標情報量を設定し、ＧＯＰ
単位で求められた目標情報量により符号量制御を行うよ
うに構成するため効率の良い可変レートの符号化を行う
ことができる。

【００９５】また、入力されるディジタル映像信号を１
度固定の量子化ステップで符号化し、その発生符号量と
タイムコードをＧＯＰ単位で記録して、ＧＯＰ単位で記
録された発生情報量を参照して前記ディジタル映像信号
が目標とする情報量に収まるようにＧＯＰ単位で目標情
報量を設定し、ＧＯＰ単位で求められた目標情報量とタ
イムコードにより符号量制御を行うように構成するため
１パス目で目標符号量割り当てを行ったＧＯＰと実際に
符号化するＧＯＰがずれることなく効率の良い可変レー
トの符号化を行うことができる。

【００９６】さらに、入力されるディジタル映像信号を
１度固定の量子化ステップで符号化し、その発生符号量
をＧＯＰ単位で記録して、ＧＯＰ単位で記録された発生
情報量を参照して前記ディジタル映像信号が目標とする
情報量に収まるようにＧＯＰ単位で目標情報量を設定
し、ＧＯＰ単位で求められた目標情報量により符号量制
御を行うように構成するため効率の良い可変レートの符
号化を行うことができる。

【００９７】また、入力されるディジタル映像信号を最
初に固定の量子化レベルで符号化を行い発生する情報量
をＧＯＰ単位で記録するとともに、画質劣化が目立ちや
すいＧＯＰか否かの判定を行いＧＯＰ単位で記録し、前
記ＧＯＰ単位で記録された発生情報量と判定結果を用い
て前記ディジタル映像信号が目標とする情報量に収まる
ようにＧＯＰ単位で目標情報量を設定し、前記ＧＯＰ単
位で求められた目標情報量により符号量制御を行うよう
に構成するため、画質劣化がわかりやすいＧＯＰには通
常のＧＯＰよりも多くの符号量が割り当てられ、画質劣
化がわかりにくいＧＯＰには通常のＧＯＰよりも少ない
符号量が割り当てられるため、画質劣化が目立ちにくく
効率の良い可変レートの符号化を行うことができる。

【００９８】さらに、入力されるディジタル映像信号を
最初に固定の量子化レベルで符号化を行い発生する情報
量をＧＯＰ単位で記録するとともに、ＧＯＰ内にパニン
グシーンが含まれるか否かの判定を行いＧＯＰ単位で記
録し、前記ＧＯＰ単位で記録された発生情報量と判定結
果を用いて前記ディジタル映像信号が目標とする情報量
に収まるようにＧＯＰ単位で目標情報量を設定し、前記
ＧＯＰ単位で求められた目標情報量により符号量制御を
行うように構成するので画質劣化がわかりやすいパニン
グシーンを含むＧＯＰには通常のＧＯＰよりも多くの符
号量が割り当てられ、画質劣化が目立ちにくく効率の良
い可変レートの符号化を行うことができる。

【００９９】さらにまた、入力されるディジタル映像信
号を最初に固定の量子化レベルで符号化を行い発生する
情報量をＧＯＰ単位で記録するとともに、ピクチャ全体
の輝度レベルを検出し、輝度レベルが小さいピクチャが
多く含まれるＧＯＰか否かを判定しＧＯＰ単位で記録
し、前記ＧＯＰ単位で記録された発生情報量と判定結果
を用いて前記ディジタル映像信号が目標とする情報量に
収まるようにＧＯＰ単位で目標情報量を設定し、前記Ｇ
ＯＰ単位で求められた目標情報量により符号量制御を行
うように構成するので画質劣化がわかりにくいＧＯＰの
目標符号量を減らし、通常のＧＯＰに割り当てるため、
画質劣化が目立ちにくく効率の良い可変レートの符号化
を行うことができる。

【０１００】また、この発明に係るディジタル映像信号
符号化方法によれば、入力されるディジタル映像信号を
最初に固定の量子化レベルで符号化を行い発生する情報
量をＧＯＰ単位で記録するとともに、画質劣化が目立ち
やすいＧＯＰか否かの判定を行いＧＯＰ単位で記録し、
前記ＧＯＰ単位で記録された発生情報量と判定結果を用
いて前記ディジタル映像信号が目標とする情報量に収ま
るようにＧＯＰ単位で目標情報量を設定し、前記ＧＯＰ
単位で求められた目標情報量により符号量制御を行うよ
うに構成するため、画質劣化がわかりやすいＧＯＰには
通常のＧＯＰよりも多くの符号量が割り当てられ、画質
劣化がわかりにくいＧＯＰには通常のＧＯＰよりも少な
い符号量が割り当てられるため、画質劣化が目立ちにく
く効率の良い可変レートの符号化を行うことができる。

【０１０１】また、入力されるディジタル映像信号を最
初に固定の量子化レベルで符号化を行い発生する情報量
をＧＯＰ単位で記録するとともに、ＧＯＰ内にパニング
シーンが含まれるか否かの判定を行いＧＯＰ単位で記録
し、前記ＧＯＰ単位で記録された発生情報量と判定結果
を用いて前記ディジタル映像信号が目標とする情報量に
収まるようにＧＯＰ単位で目標情報量を設定し、前記Ｇ
ＯＰ単位で求められた目標情報量により符号量制御を行
うように構成するので画質劣化がわかりやすいパニング
シーンを含むＧＯＰには通常のＧＯＰよりも多くの符号
量が割り当てられ、画質劣化が目立ちにくく効率の良い
可変レートの符号化を行うことができる。

【０１０２】さらに、入力されるディジタル映像信号を
最初に固定の量子化レベルで符号化を行い発生する情報
量をＧＯＰ単位で記録するとともに、ピクチャ全体の輝
度レベルを検出し、輝度レベルが小さいピクチャが多く
含まれるＧＯＰか否かを判定しＧＯＰ単位で記録し、前
記ＧＯＰ単位で記録された発生情報量と判定結果を用い
て前記ディジタル映像信号が目標とする情報量に収まる
ようにＧＯＰ単位で目標情報量を設定し、前記ＧＯＰ単
位で求められた目標情報量により符号量制御を行うよう
に構成するので画質劣化がわかりにくいＧＯＰの目標符
号量を減らし、通常のＧＯＰに割り当てるため、画質劣
化が目立ちにくく効率の良い可変レートの符号化を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１であるディジタル映
像信号記録再生装置の記録系を示すブロック回路図であ
る。

【図２】 実施の形態１であるディジタル映像信号記録
再生装置の再生系を示すブロック回路図である。

【図３】 実施の形態１である予測符号化を説明するた
めの概念図である。

【図４】 実施の形態１である予測符号化を説明するた
めの概念図である。

【図５】 実施の形態１であるマクロブロックを説明す
るための概念図である。

【図６】 実施の形態１であるスライスを説明するため
の概念図である。

【図７】 実施の形態１であるディジタル映像符号化方
法を示すフローチャートである。

【図８】 実施の形態１であるディジタル映像信号記録
再生装置の別の構成例を示すブロック回路図である

【図９】 この発明の実施の形態２であるディジタル映
像信号記録再生装置の記録系を示すブロック回路図であ
る。

【図１０】 実施の形態２である画像判定回路を示すブ
ロック回路図である。

【図１１】 実施の形態２である画像判定を説明するた
めの概念図である。

【図１２】 実施の形態２であるディジタル映像符号化
方法を示すフローチャートである。

【図１３】 実施の形態２である画像判定を示すフロー
チャートである。

【図１４】 実施の形態３である画像判定を説明するた
めの概念図である。

【図１５】 実施の形態３であるディジタル映像符号化
方法を示すフローチャートである。

【図１６】 従来の映像信号符号化方式における記録系
の一構成例を示すブロック回路図である。

【図１７】 従来の映像信号符号化方式における再生系
の一構成例を示すブロック回路図である。

【図１８】 従来の映像信号符号化方式におけるメモリ
回路の動作を説明するための概念図である。

【図１９】 従来の映像信号符号化方式における動き補
償予測を示す概念図である。

【図２０】 従来の映像信号符号化方式におけるメモリ
回路の動作を示す概念図である。

【符号の説明】

１ 映像入力回路 ２ メモリ回路、３ 減算器、４
ＤＣＴ回路、５ 量子化回路、６ 可変長符号化回路、
７ 逆量子化回路、８ ＩＤＣＴ回路、１０加算器、１
１ 動き補償予測回路、１２ バッファメモリ、１４
ストレージメディア、１５ 符号量割り当て回路、１６
符号量制御回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 9/808

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力されるディジタル映像信号を高能率
   符号化して一定の情報記憶容量を持つストレージメディ
   アに可変レートで記録するディジタル映像信号記録再生
   装置において、固定の量子化レベルで前記ディジタル映
   像信号の符号化を行い発生する情報量をＧＯＰ（Ｇｒｏ
   ｕｐ ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒｅ）単位で記録する装置と、
   前記ＧＯＰ単位で記録された発生情報量を用いて前記デ
   ィジタル映像信号が目標とする情報量に収まるようにＧ
   ＯＰ単位で目標情報量を設定する装置と、前記ＧＯＰ単
   位で求められた目標情報量にしたがい符号量制御を行う
   装置により構成したことを特徴とするディジタル映像信
   号記録再生装置。
2. 【請求項２】 固定の量子化レベルで前記ディジタル映
   像信号の符号化を行い発生する情報量とタイムコードを
   ＧＯＰ単位で記録する装置と、前記ＧＯＰ単位で記録さ
   れた発生情報量とタイムコードを用いて前記ディジタル
   映像信号が目標とする情報量に収まるようにＧＯＰ単位
   で目標情報量を設定する装置により構成したことを特徴
   とする請求項１記載のディジタル映像信号記録再生装
   置。
3. 【請求項３】 入力されるディジタル映像信号を決めら
   れた平均レートの範囲内で可変レートで高能率符号化し
   符号量制御を行うディジタル映像信号符号化方式におい
   て、固定の量子化レベルで前記ディジタル映像信号の符
   号化を行い、発生する情報量をＧＯＰ単位で記憶する手
   段と、前記ＧＯＰ単位で記録された発生情報量を用いて
   前記ディジタル映像信号が目標とする情報量に収まるよ
   うにＧＯＰ単位で目標情報量を設定する手段と、前記Ｇ
   ＯＰ単位で求められた目標情報量により符号量制御を行
   う手段により構成したことを特徴とするディジタル映像
   信号記録再生装置。
4. 【請求項４】 入力されるディジタル映像信号を高能率
   符号化して一定の情報記憶容量を持つストレージメディ
   アに可変レートで記録するディジタル映像信号記録再生
   装置において、画質劣化が目立ちやすいＧＯＰか否かの
   判定を行う装置と、固定の量子化レベルで前記ディジタ
   ル映像信号の符号化を行い、発生する情報量と判定結果
   をＧＯＰ単位で記録する装置と、前記ＧＯＰ単位で記録
   された発生情報量と判定結果を用いて前記ディジタル映
   像信号が目標とする情報量に収まるようにＧＯＰ単位で
   目標情報量を設定する装置と、前記ＧＯＰ単位で求めら
   れた目標情報量により符号量制御を行う装置により構成
   したことを特徴とするディジタル映像信号記録再生装
   置。
5. 【請求項５】 背景全体が一定方向に移動するパニング
   シーンが含まれるＧＯＰを検出してＧＯＰ単位で記録
   し、前記パニングシーンが含まれるＧＯＰには目標情報
   量を多くする様に設定を行う装置により構成したことを
   特徴とする請求項４記載のディジタル映像信号記録再生
   装置。
6. 【請求項６】 ピクチャ全体の輝度レベルを検出し、輝
   度レベルが小さいピクチャが多く含まれるＧＯＰか否か
   を判定しＧＯＰ単位で記録し、前記輝度レベルが小さい
   ピクチャが多く含まれるＧＯＰには目標情報量を少なく
   する様に設定を行う装置により構成したことを特徴とす
   る請求項４記載のディジタル映像信号記録再生装置。
7. 【請求項７】 入力されるディジタル映像信号を決め
   られた平均レートの範囲内で可変レートで高能率符号化
   し符号量制御を行うディジタル映像信号符号化方式にお
   いて、固定の量子化レベルで前記ディジタル映像信号の
   符号化を行い、発生する情報量をＧＯＰ単位で記憶し、
   画質劣化が目立ちやすいＧＯＰか否かの判定を行いＧＯ
   Ｐ単位で記憶し、前記ＧＯＰ単位で記録された発生情報
   量と前記ＧＯＰ単位で記録された判定結果を用いて前記
   ディジタル映像信号が目標とする情報量に収まるように
   ＧＯＰ単位で目標情報量を設定し、前記ＧＯＰ単位で求
   められた目標情報量により符号量制御を行うことにより
   構成したことを特徴とするディジタル映像信号符号化方
   法。
8. 【請求項８】 背景全体が一定方向に移動するパニング
   シーンが含まれるＧＯＰを検出してＧＯＰ単位で記憶
   し、前記パニングシーンが含まれるＧＯＰには目標情報
   量を通常のＧＯＰより多く割り当てる様に設定を行うこ
   とにより構成したことを特徴とする請求項７記載のディ
   ジタル映像信号符号化方法。
9. 【請求項９】 ピクチャ全体の輝度レベルを検出し、輝
   度レベルが小さいピクチャが多く含まれるＧＯＰか否か
   を判定しＧＯＰ単位で記憶し、前記輝度レベルが小さい
   ピクチャが多く含まれるＧＯＰには通常のＧＯＰよりも
   目標情報量を少なく割り当てる様に設定を行うことによ
   り構成したことを特徴とする請求項７記載のディジタル
   映像信号符号化方法。