JPH10164577A - 動画像符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 動画像をリアルタイムで可変レート符号化す
ることができる動画像符号化装置を提供することを目的
とする。 【解決手段】 本発明による動画像符号化装置１００
は、動画像を符号化する際に、画面内の発生符号量と画
面内の量子化幅の平均値とを乗じた値を画面複雑度とし
て求め、過去の画面複雑度の平均値に対する現在の画面
複雑度の割合を基に、画面の目標発生符号量または目標
量子化幅を決定し、その目標発生符号量または目標量子
化幅を用いて画面の符号化または量子化を行うようにし
たものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は動画像符号化装置に
関し、特にリアルタイムに可変レート符号化を行うこと
のできる動画像符号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、動画像の高能率符号化方法として
ＭＰＥＧ２方式が広く用いられている。ＭＰＥＧ２方式
では、画面を１６×１６画素のマクロブロックに分割
し、そのマクロブロックをさらに８×８画素のブロック
に分割する。そして各ブロック毎に離散コサイン変換を
施して、離散コサイン変換係数を求める。得られた離散
コサイン変換係数を、量子化幅と各周波数成分に対応し
た８×８の量子化行列とで除算することにより、離散コ
サイン変換係数を量子化する。量子化された離散コサイ
ン変換係数は、可変長符号化を施されて符号列となる。
量子化における量子化幅は、マクロブロック単位で変更
することができ、これにより発生符号量を制御すること
ができる。ＭＰＥＧ２ ＴＥＳＴ ＭＯＤＥＬ３におけ
る発生符号量を制御する方法には、ＧＯＰ単位で発生符
号量を一定にする固定レート方法が提案されている。

【０００３】この従来の固定レート符号化装置では、動
きの小さい動画像（情報量が少ない）に割り当てる符号
量と、動きの大きい動画像や複雑な動画像（情報量が多
い）に割り当てる符号量は同じである。そのため、設定
レートが低い場合には、情報量の多い画像に視覚的な画
質劣化が生じてしまっていた。この画質劣化は、設定レ
ートを高くすることにより解決されるが、しかし、情報
量の少ない画像に対しては割り当てた符号量に無駄が多
くなり、例えば記録媒体に符号列を記録するような場合
に記録時間が短くなってしまうというような問題点が生
じた。

【０００４】以上のような問題点を解決するために、特
開平６−１４１２９８号公報では、単位時間毎に設定レ
ートを制御して動画像の全符号量が所定値になるように
発生符号量の制御を行うことにより、画質を向上させる
可変ビットレート符号化装置が提案されている。この従
来の可変ビットレート符号化装置では、同じ入力画像に
対して２回の符号化を行う。まず、入力画像の１回目の
符号化（仮符号化）を、固定の量子化幅を用いて行う。
仮符号化により生成された符号列は、単位時間毎に発生
符号量が計数されて仮転送レートとして記憶される。そ
して、入力画像の全符号量が所定値となるように、単位
時間毎に計数された仮転送レートから目標転送レートを
設定する。次に、入力画像の２回目の符号化（実符号
化）を、各単位時間毎の目標転送レートに合うように発
生符号量を制御しながら行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の可変ビットレート符号化装置では、符号列を得るた
めに２回の符号化動作を行わなければならず、このた
め、少なくとも動画像の全時間長の２倍の時間が必要と
なり、また、動画像のすべてを一度仮符号化しなければ
実符号化を行えないために、リアルタイム性を要求され
るような場合にはこの可変ビットレート符号化装置を使
用できないという課題があった。

【０００６】本発明は、上記のような状況を鑑みてなさ
れたものであり、動画像をリアルタイムに可変ビットレ
ート符号化することのできる動画像符号化装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１にかかる動画像符号化装置は、複
数の画面からなる動画像の該各画面を複数のブロックに
分割するブロック変換手段と、上記ブロック変換手段に
より分割された上記各画面の複数のブロックを、それぞ
れ係数に変換する画像変換手段と、上記画像変換手段に
より変換された上記各画面の複数のブロックの係数を、
量子化幅を用いて量子化する量子化手段と、上記量子化
手段により量子化された上記各画面の複数のブロックの
係数から、上記各画面の符号列を生成する符号列生成手
段と、上記符号列生成手段により生成された上記各画面
の符号列から、上記各画面内の発生符号量を計数する符
号量計数手段と、上記量子化手段で用いた量子化幅の平
均値を求める平均値演算手段と、上記符号量計数手段に
より計数された発生符号量と上記平均値演算手段により
演算された量子化幅の平均値とを乗じた値を上記各画面
の画面複雑度として演算する複雑度演算手段と、上記複
雑度演算手段により演算された過去の画面の平均画面複
雑度を求め、該過去の画面の平均画面複雑度に対する上
記複雑度演算手段により演算された現在の画面の画面複
雑度の割合を求め、その割合から次の画面の目標発生符
号量を決定し、該目標発生符号量を用いて次の画面の量
子化幅を求め、該量子化幅を上記量子化手段に出力する
目標符号量決定手段と、を具備することを特徴とする動
画像符号化装置である。

【０００８】また、本発明の請求項２にかかる動画像符
号化装置は、請求項１記載の動画像符号化装置におい
て、上記目標符号量決定手段は、画面のピクチャタイプ
（Ｉピクチャ，Ｐピクチャ，Ｂピクチャ）のそれぞれに
つき、第１の過去の画面の平均画面複雑度から単位時間
あたりの第２の過去の画面の平均画面複雑度を求め、第
１の現在の画面の画面複雑度及び第１の過去の該現在の
画面以外の２つの画面の画面複雑度から、単位時間あた
りの第２の現在の画面の画面複雑度を求め、上記第２の
過去の画面の平均画面複雑度に対する上記第２の現在の
画面の画面複雑度の割合から次の画面の目標発生符号量
を決定し、該目標発生符号量を用いて次の画面の量子化
幅を求め、該量子化幅を上記量子化手段に出力するもの
であることを特徴とする動画像符号化装置である。

【０００９】また、本発明の請求項３にかかる動画像符
号化装置は、請求項１記載の動画像符号化装置におい
て、上記動画像符号化装置は、所定の目標平均符号化レ
ートと上記符号量計数手段により計数された発生符号量
とから割り当て可能符号残量を求め、その割り当て可能
符号残量を保持する仮想バッファ手段を具備したもので
あり、上記目標符号量決定手段は、画面のピクチャタイ
プ（Ｉピクチャ，Ｐピクチャ，Ｂピクチャ）のそれぞれ
につき、第１の過去の画面の平均画面複雑度から単位時
間あたりの第２の過去の画面の平均画面複雑度を求め、
第１の現在の画面の画面複雑度及び第１の過去の該現在
の画面以外の２つの画面の画面複雑度から、単位時間あ
たりの第２の現在の画面の画面複雑度を求め、上記第２
の過去の画面の平均画面複雑度に対する上記第２の現在
の画面の画面複雑度の割合と上記仮想バッファに保持さ
れた単位時間あたりの割り当て可能符号残量との比率か
ら次の画面の目標発生符号量を決定し、該目標発生符号
量を用いて次の画面の量子化幅を求め、該量子化幅を上
記量子化手段に出力するものであることを特徴とする動
画像符号化装置である。

【００１０】また、本発明の請求項４にかかる動画像符
号化装置は、複数の画面からなる動画像の該各画面を複
数のブロックに分割するブロック変換手段と、上記ブロ
ック変換手段により分割された上記各画面の複数のブロ
ックを、それぞれ係数に変換する画像変換手段と、上記
画像変換手段により変換された上記各画面の複数のブロ
ックの係数を、量子化幅を用いて量子化する量子化手段
と、上記量子化手段により量子化された上記各画面の複
数のブロックの係数から、上記各画面の符号列を生成す
る符号列生成手段と、上記符号列生成手段により生成さ
れた上記各画面の符号列から、上記各画面内の発生符号
量を計数する符号量計数手段と、上記量子化手段で用い
た量子化幅の平均値を求める平均値演算手段と、上記符
号量計数手段により計数された発生符号量と上記平均値
演算手段により演算された量子化幅の平均値とを乗じた
値を上記各画面の画面複雑度として演算する複雑度演算
手段と、上記複雑度演算手段により演算された過去の画
面の平均画面複雑度を求め、該過去の画面の平均画面複
雑度に対する上記複雑度演算手段により演算された現在
の画面の画面複雑度の割合を求め、その割合から次の画
面の目標量子化幅を決定し、該目標量子化幅を上記量子
化手段に出力する目標量子化幅決定手段と、を具備する
ことを特徴とする動画像符号化装置である。

【００１１】また、本発明の請求項５にかかる動画像符
号化装置は、請求項４記載の動画像符号化装置におい
て、上記目標量子化幅決定手段は、画面のピクチャタイ
プ（Ｉピクチャ，Ｐピクチャ，Ｂピクチャ）のそれぞれ
につき、第１の過去の画面の平均画面複雑度から単位時
間あたりの第２の過去の画面の平均画面複雑度を求め、
第１の現在の画面の画面複雑度及び第１の過去の該現在
の画面以外の２つの画面の画面複雑度から、単位時間あ
たりの第２の現在の画面の画面複雑度を求め、上記第２
の過去の画面の平均画面複雑度に対する上記第２の現在
の画面の画面複雑度の割合から次の画面の目標量子化幅
を決定し、該目標量子化幅を上記量子化手段に出力する
ものであることを特徴とする動画像符号化装置である。

【００１２】また、本発明の請求項６にかかる動画像符
号化装置は、請求項４記載の動画像符号化装置におい
て、上記動画像符号化装置は、所定の目標平均符号化レ
ートと上記符号量計数手段により計数された発生符号量
とから割り当て可能符号残量を求め、その割り当て可能
符号残量を保持する仮想バッファ手段を具備したもので
あり、上記目標量子化幅決定手段は、画面のピクチャタ
イプ（Ｉピクチャ，Ｐピクチャ，Ｂピクチャ）のそれぞ
れにつき、第１の過去の画面の平均画面複雑度から単位
時間あたりの第２の過去の画面の平均画面複雑度を求
め、第１の現在の画面の画面複雑度及び第１の過去の該
現在の画面以外の２つの画面の画面複雑度から、単位時
間あたりの第２の現在の画面の画面複雑度を求め、上記
第２の過去の画面の平均画面複雑度に対する上記第２の
現在の画面の画面複雑度の割合と上記仮想バッファに保
持された単位時間あたりの割り当て可能符号残量との比
率から次の画面の目標量子化幅を決定し、該目標量子化
幅を上記量子化手段に出力するものであることを特徴と
する動画像符号化装置である。

【００１３】また、本発明の請求項７にかかる動画像符
号化装置は、請求項１ないし３のいずれかに記載の動画
像符号化装置において、上記目標符号量決定手段により
決定された目標発生符号量を、現在の画面に対する目標
発生符号量とすることを特徴とする動画像符号化装置で
ある。

【００１４】また、本発明の請求項８にかかる動画像符
号化装置は、請求項４ないし６のいずれかに記載の動画
像符号化装置において、上記目標量子化幅決定手段によ
り決定された目標量子化幅を、現在の画面に対する目標
量子化幅とすることを特徴とする動画像符号化装置であ
る。

【００１５】また、本発明の請求項９にかかる動画像符
号化装置は、請求項１ないし３のいずれかに記載の動画
像符号化装置において、上記目標符号量決定手段により
決定された目標発生符号量に対して、上限値と下限値を
設定することを特徴とする動画像符号化装置である。

【００１６】また、本発明の請求項１０にかかる動画像
符号化装置は、請求項４ないし６のいずれかに記載の動
画像符号化装置において、上記目標量子化幅決定手段に
より決定された目標量子化幅に対して、上限値と下限値
を設定することを特徴とする動画像符号化装置である。

【００１７】また、本発明の請求項１１にかかる動画像
符号化装置は、請求項４ないし６のいずれかに記載の動
画像符号化装置において、画面のピクチャタイプ（Ｉピ
クチャ，Ｐピクチャ，Ｂピクチャ）のそれぞれにつき、
上記目標量子化幅決定手段により決定された目標量子化
幅に対して所定の係数を乗じ、その値を上記目標量子化
幅とすることを特徴とする動画像符号化装置である。

【００１８】また、本発明の請求項１２にかかる動画像
符号化装置は、請求項１ないし３のいずれかに記載の動
画像符号化装置において、上記過去の画面複雑度の平均
値を得るための過去の画面数は、画面のピクチャタイプ
（Ｉピクチャ，Ｐピクチャ，Ｂピクチャ）の各々に対し
て、一定値であることを特徴とする動画像符号化装置で
ある。

【００１９】また、本発明の請求項１３にかかる動画像
符号化装置は、請求項４ないし６のいずれかに記載の動
画像符号化装置において、上記過去の画面複雑度の平均
値を得るための過去の画面数は、画面のピクチャタイプ
（Ｉピクチャ，Ｐピクチャ，Ｂピクチャ）の各々に対し
て、一定値であることを特徴とする動画像符号化装置で
ある。

【００２０】また、本発明の請求項１４にかかる動画像
符号化装置は、請求項１に記載の動画像符号化装置にお
いて、上記目標発生符号量決定手段により決定された目
標発生符号量Ｔと、上記過去の画面複雑度の平均値によ
り上記現在の画面複雑度を除した値Ｋは、Ｋ１＜Ｋ２で
あるときにｆ（Ｋ１）≦ｆ（Ｋ２）となる関数ｆ（Ｋ）
に対して、Ｔ＝ｆ（Ｋ）を満たすものであることを特徴
とする動画像符号化装置である。

【００２１】また、本発明の請求項１５にかかる動画像
符号化装置は、請求項２に記載の動画像符号化装置にお
いて、上記目標符号量決定手段により決定された目標発
生符号量Ｔと、上記第３の画面複雑度により上記第４の
画面複雑度を除した値Ｋは、Ｋ１＜Ｋ２であるときにｆ
（Ｋ１）≦ｆ（Ｋ２）となる関数ｆ（Ｋ）に対して、Ｔ
＝ｆ（Ｋ）を満たすものであることを特徴とする動画像
符号化装置である。

【００２２】また、本発明の請求項１６にかかる動画像
符号化装置は、請求項３に記載の動画像符号化装置にお
いて、上記目標符号量決定手段により決定された目標発
生符号量Ｔと、上記第３の画面複雑度により上記第４の
画面複雑度を除した値Ｋは、単位時間当たりの割り当て
可能符号残量Ｒと、Ｋ１＜Ｋ２であるときにｇ（Ｋ１，
Ｒ）≦ｇ（Ｋ２，Ｒ），かつＲ１＜Ｒ２であるときにｇ
（Ｋ，Ｒ２）≦ｇ（Ｋ，Ｒ２）となる関数ｇ（Ｋ，Ｒ）
に対して、Ｔ＝ｇ（Ｋ，Ｒ）を満たすものであることを
特徴とする動画像符号化装置である。

【００２３】また、本発明の請求項１７にかかる動画像
符号化装置は、請求項４に記載の動画像符号化装置にお
いて、上記目標量子化幅決定手段により決定された目標
量子化幅Ｑは、上記過去の画面複雑度の平均値により上
記現在の画面複雑度を除した値Ｋと、Ｋ１＜Ｋ２である
ときにｆ（Ｋ１）≧ｆ（Ｋ２）となる関数ｆとに対し
て、Ｑ＝ｆ（Ｋ）を満たすものであることを特徴とする
動画像符号化装置である。

【００２４】また、本発明の請求項１８にかかる動画像
符号化装置は、請求項５に記載の動画像符号化装置にお
いて、上記目標量子化幅決定手段により決定した目標量
子化幅Ｑと、上記第３の画面複雑度により上記第４の画
面複雑度を除した値Ｋは、Ｋ１＜Ｋ２であるときにｆ
（Ｋ１）≧ｆ（Ｋ２）となる関数ｆ（Ｋ）に対して、Ｑ
＝ｆ（Ｋ）を満たすものであることを特徴とする動画像
符号化装置である。

【００２５】また、本発明の請求項１９にかかる動画像
符号化装置は、請求項６に記載の動画像符号化装置にお
いて、上記目標量子化幅決定手段により決定された目標
量子化幅Ｑと、上記第３の画面複雑度により上記第４の
画面複雑度を除した値Ｋは、単位時間当たりの上記割り
当て可能符号残量Ｒと、Ｋ１＜Ｋ２であるときにｇ（Ｋ
１，Ｒ）≧ｇ（Ｋ２，Ｒ），かつＲ１＜Ｒ２であるとき
にｇ（Ｋ，Ｒ２）≧ｇ（Ｋ，Ｒ２）となる関数ｇに対し
て、Ｓ＝ｇ（Ｋ，Ｒ）を満たすものであることを特徴と
する動画像符号化装置である。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、符号
化方法としてＭＰＥＧ２方式を用いた場合の本発明によ
る動画像符号化装置について説明する。 実施の形態１．まず、実施の形態１について、図面を参
照しながら説明する。図１は、本実施の形態１による動
画像符号化装置のブロック図である。図中１００は本実
施の形態１による動画像符号化装置であり、このように
動画像符号化装置１００は、ブロック変換手段であるブ
ロック変換器１０１と，差分器１０２と，スイッチ１０
３，１１１と，画像変換手段である直交変換器１０４
と，量子化手段である量子化器１０５と，符号量計数手
段，平均値演算手段，複雑度演算手段，目標符号量決定
手段，及び仮想バッファ手段を統合した符号量制御器１
０６と，符号生成手段である可変長符号化器１０７と、
バッファ１０８と，逆量子化器１０９と，逆直交変換器
１１０と，動き補償予測器１１２と，フレームメモリ１
１３と，加算器１１４とからなっている。本実施の形態
１では、このような動画像符号化装置１００に入力され
る動画像を、図２(a) に示すようなフレーム２０１〜２
２７…から構成されているものとし、フレーム２０１〜
２２７はフレーム２０１を先頭として時間順に並んでい
る。また、各フレーム２０１〜２２７に付記されたＩ，
Ｐ，Ｂの記号は、各フレームがそれぞれＩピクチャ（フ
レーム内符号化画像）、Ｐピクチャ（フレーム間順方向
予測符号化画像）、Ｂピクチャ（双方向予測符号化画
像）であることを示している。

【００２７】まず、入力フレームがＩピクチャである場
合の、動画像符号化装置１００の基本動作について図面
を参照しながら説明する。動画像符号化装置１００に入
力された動画像を構成する入力フレームは、図２(b) に
示すように、ブロック変換器１０１により１６×１６画
素からなるマクロブロックに分割される。入力フレーム
がＩピクチャである場合は、スイッチ１０３はｂに接続
され、従ってマクロブロックは直交変換器１０４に入力
される。直交変換器１０４は、図２(c) に示すように、
１個のマクロブロックを８×８画素からなるブロックに
分割し、各ブロック毎に直交変換を施して、各ブロック
を直交変換係数に変換する。なお図２(c) は、画像フォ
ーマットが４：２：０である場合についての１個のマク
ロブロックに含まれるブロックを示している。

【００２８】次に、直交変換係数は、量子化器１０５に
より量子化を施される。この量子化は、直行変換係数
を、符号量制御器１０６により与えられる量子化幅と各
周波数成分に対応した８×８の量子化行列とで除算する
ことにより行われる。量子化された直行変換係数は、可
変長符号化器１０７により符号列に変換されてバッファ
１０８に入力される。バッファ１０８に入力された符号
列は、所定のレートでバースト的あるいは連続的にバッ
ファ１０８から読み出され、蓄積メディア等に蓄積され
るデータとなる。

【００２９】一方、量子化器１０５により量子化された
直交変換係数は、逆量子化器１０９にも入力されて逆量
子化を施され、さらに逆直交変換器１１０により逆直交
変換を施されて局所復号化画像となる。入力画像がＩピ
クチャである場合、スイッチ１１１は接続されず、局所
復号化画像はそのままフレームメモリ１１３に格納され
ることとなる。

【００３０】次に、入力フレームがＰおよびＢピクチャ
である場合の、動画像符号化装置１００の基本動作につ
いて説明する。動画像符号化装置に入力された動画像を
構成する入力フレームは、Ｉピクチャの場合と同様に、
まずブロック変換器１０１により１６×１６画素からな
るマクロブロックに分割される。入力フレームがＰおよ
びＢピクチャである場合は、スイッチ１０３はａに接続
され、従ってマクロブロックは動き補償予測器１１２に
入力され、フレームメモリ１１３に格納された局所復号
化画像を用いて動き予測が行われる。例えば、入力フレ
ームがフレーム２０７（Ｐピクチャ）である場合には、
フレームメモリ１１３に格納されたフレーム２０４（Ｐ
ピクチャ）の局所復号化画像を参照フレームとして用い
て動き予測を行う。また、入力フレームがフレーム２０
６（Ｂピクチャ）である場合には、フレーム２０４（Ｐ
ピクチャ）とフレーム２０７（Ｐピクチャ）の局所復号
化画像を参照フレームとして用いて動き予測を行う。動
き予測により得られた入力フレームの動きベクトルは、
可変長符号化器１０７により可変長符号化される。ま
た、入力フレームのマクロブロックと動き予測により得
られた参照画像のマクロブロックとは、差分器１０２に
より差分が取られ、その差分値は差分マクロブロックと
なる。

【００３１】差分マクロブロックは、Ｉピクチャの場合
と同様に、直交変換器１０４，量子化器１０５，可変長
符号化器１０７により符号列に変換され、バッファ１０
８に入力される。また、入力フレームがＰピクチャの場
合、量子化された差分マクロブロックの直交変換係数
は、逆量子化器１０９にも入力されて逆量子化を施さ
れ、さらに逆直交変換器１１０により逆直交変換を施さ
れた後、動き予測で得られた参照画像との加算が加算器
１１４により行われて、局所復号化画像となりフレーム
メモリ１１３に格納される。入力フレームがＢピクチャ
の場合には、局所復号化画像は生成する必要はない。

【００３２】以上のような動作において、符号量制御器
１０６は、バッファ１０８に入力された符号量を計数
し、計数した各フレームの符号量と量子化幅とを用いて
フレームの複雑度を求め、その複雑度から新しい量子化
幅を決定し、それを量子化器１０５に送る。このような
符号量制御器１０６の構造および動作について以下に説
明を行う。

【００３３】まず、入力フレームがフレーム２０１（Ｉ
ピクチャ）である場合の符号量制御器１０６の詳細な動
作を、図３のフローチャートを参照しながら以下に説明
する。図３は、符号量制御器の動作を示すフローチャー
トである。まず、入力フレームの符号化開始前に符号量
制御器１０６は、ステップ３０１において変数Ｘｉ，Ｘ
ｐ，Ｘｂ，ＡｖｇＸｉ，ＡｖｇＸｐ，ＡｖｇＸｂの初期
値を設定する。Ｘｉ，Ｘｐ，Ｘｂは、現在符号化しよう
としている入力フレームの直前のＩ，Ｐ，Ｂピクチャの
フレーム複雑度を示す。ＡｖｇＸｉは、現在符号化しよ
うとしている入力フレームの直前のＩピクチャよりも以
前のＩピクチャに対する平均フレーム複雑度である。Ａ
ｖｇＸｐ，ＡｖｇＸｂは、現在符号化しようとしている
入力フレームの直前のＰ，Ｂピクチャよりも以前のＰ，
Ｂピクチャに対する平均フレーム複雑度である。例えば
入力フレームがフレーム２２２（Ｐピクチャ）である場
合、この入力フレームを符号化する際のＸｐはフレーム
２１９（Ｐピクチャ）のフレーム複雑度となり、Ａｖｇ
Ｘｐはフレーム２１６より以前（フレーム２１６を含
む）のＰピクチャの平均フレーム複雑度となる。符号量
制御器１０６はこのような変数Ｘｉ，Ｘｐ，Ｘｂ，Ａｖ
ｇＸｉ，ＡｖｇＸｐ，ＡｖｇＸｂの初期値の設定と同時
に、（数１），（数２）による初期化の動作も行う。

【００３４】

【数１】

【００３５】

【数２】

【００３６】（数１）におけるＢｉｔＲａｔｅは目標平
均符号レートを示し、ＦｒａｍｅＲａｔｅは１秒あたり
のフレーム数を示す。また、Ｎは１ＧＯＰを構成するフ
レーム数を示し、例えば図２(a) ではＮ＝１２となる。
よってＧは、１ＧＯＰ当たりの平均割り当て符号量を示
すことになる。（数２）におけるＬは１以上の整数であ
り、Ｒは仮想的なバッファの残量を示す。

【００３７】次にステップ３０２において、入力フレー
ムがＧＯＰの先頭（符号化の開始時点）であるかどうか
を判定する。例えばフレーム２０１ならば、ＧＯＰの先
頭であるのでステップ３０３に進む。ステップ３０３で
は、仮想バッファ残量Ｒの更新を（数３）により行う。

【００３８】

【数３】

【００３９】（数３）における右辺のＲは更新前の仮想
バッファ残量を示すものであり、左辺のＲは更新後の仮
想バッファ残量を示す。

【００４０】ステップ３０４で、１ＧＯＰ単位のフレー
ム目標発生符号量Ｔｇの設定を（数４），（数５），
（数６）により行う。

【００４１】

【数４】

【００４２】

【数５】

【００４３】

【数６】

【００４４】Ｎｐ，Ｎｂはそれぞれ１ＧＯＰに含まれる
Ｐ，Ｂピクチャのフレーム数を示し、例えば図２（ａ）
では３，８となる。従って、Ｘｇは１ＧＯＰ単位のフレ
ーム複雑度、ＡｖｇＸｇは１ＧＯＰ単位の平均フレーム
複雑度を示すこととなる。

【００４５】ステップ３０５で、フレーム２０１に対す
るフレーム目標発生符号量Ｔの設定を、Ｘｉを用いて
（数７）により行う。

【００４６】

【数７】

【００４７】ステップ３０６で、フレーム２０１の符号
化を行う。このとき、フレーム２０１の符号量が、ステ
ップ３０５で設定したフレーム２０１に対するフレーム
目標発生符号量Ｔとなるように、ＭＰＥＧ ＴＥＳＴ
ＭＯＤＥＬ３の方法を用いてフレーム２０１の符号化を
行う。なお、この符号化は、ＭＰＥＧ ＴＥＳＴ ＭＯ
ＤＥＬ３以外の方法を用いて行ってもかまわない。

【００４８】フレーム２０１の符号化が終了すると、ス
テップ３０７において符号化後処理を行う。ここでの符
号化後処理とは、仮想バッファ残量Ｒの更新，平均フレ
ーム複雑度ＡｖｇＸｉ，フレーム複雑度Ｘｉの更新のこ
とである。仮想バッファ残量Ｒの更新は（数８）により
行う。

【００４９】

【数８】

【００５０】（数８）におけるＳはフレーム２０１の発
生符号量を示す。また、（数８）の右辺のＲは更新前の
仮想バッファ残量を示すものであり、左辺のＲは更新後
の仮想バッファ残量を示す。平均フレーム複雑度Ａｖｇ
Ｘｉの更新は（数９），（数１０），（数１１）により
行う。

【００５１】

【数９】

【００５２】

【数１０】

【００５３】

【数１１】

【００５４】（数９）におけるＳｕｍＸｉはフレーム複
雑度Ｘｉの累積値を示し、フレーム２０１の符号化開始
時点では０である。また、（数１０）におけるＦｉは符
号化が終了したＩピクチャ数を示す。フレーム複雑度Ｘ
ｉの更新は（数１２）により行う。

【００５５】

【数１２】

【００５６】（数１２）におけるＱは、Ｉピクチャフレ
ーム内の全マクロブロックに対する量子化幅の平均値を
示す。

【００５７】以上までが、フレーム２０１（Ｉピクチ
ャ）を符号化する際の符号量制御器１０６の動作の説明
である。

【００５８】次に、フレーム２０１の次フレームである
フレーム２０４（Ｐピクチャ）を符号化する際の、符号
量制御器１０６の動作の詳細について、図３のフローチ
ャートを参照しながら以下に説明する。まず、上述のフ
レーム２０１（Ｉピクチャ）のときと同様にして、符号
量制御器１０６はステップ３０１，３０２を行う。フレ
ーム２０４はＧＯＰの先頭フレームではないので、ステ
ップ３０３を飛ばしてステップ３０４を行う。ステップ
３０４において、１ＧＯＰ単位のフレーム目標発生符号
量Ｔｇの設定を行った後、ステップ３０５で、フレーム
２０４に対するフレーム目標発生符号量Ｔの設定を、Ｘ
ｐを用いて（数１３）により行う。上述のフレーム２０
１（Ｉピクチャ）のときは、Ｘｉを用いて（数７）によ
りフレーム目標発生符号量Ｔの設定を行う。

【００５９】

【数１３】

【００６０】ステップ３０６で、フレーム２０４の符号
化を行う。このとき、フレーム２０４の符号量が、ステ
ップ３０５で設定したフレーム２０４に対するフレーム
目標発生符号量Ｔとなるように、ＭＰＥＧ ＴＥＳＴ
ＭＯＤＥＬ３の方法を用いてフレーム２０４の符号化を
行う。なお、この符号化は、ＭＰＥＧ ＴＥＳＴ ＭＯ
ＤＥＬ３以外の方法を用いて行ってもかまわない。

【００６１】フレーム２０１の符号化が終了すると、ス
テップ３０７において符号化後処理を行う。ここでの符
号化後処理とは、仮想バッファ残量Ｒの更新，平均フレ
ーム複雑度ＡｖｇＸｐ，フレーム複雑度Ｘｐの更新のこ
とである。

【００６２】仮想バッファ残量Ｒの更新は（数８）によ
り行う。

【００６３】

【数８】

【００６４】平均フレーム複雑度ＡｖｇＸｐの更新は
（数１４）〜（数１６）により行う。上述のフレーム２
０１（Ｉピクチャ）のときは、（数９）〜（数１１）に
より平均フレーム複雑度ＡｖｇＸｉを更新した。

【００６５】

【数１４】

【００６６】

【数１５】

【００６７】

【数１６】

【００６８】（数１４）におけるＳｕｍＸｐはフレーム
複雑度Ｘｐの累積値を示し、フレーム２０４の符号化開
始時点では０である。また、（数１５）におけるＦｐは
符号化終了済みのＰピクチャ数である。フレーム複雑度
Ｘｐの更新は（数１７）により行う。上述のフレーム２
０１（Ｉピクチャ）のときは、（数１２）によりフレー
ム複雑度Ｘｉを更新した。

【００６９】

【数１７】

【００７０】（数１７）におけるＱは、Ｐピクチャフレ
ーム内の全マクロブロックに対する平均量子化幅であ
る。

【００７１】以上までが、フレーム２０４（Ｐピクチ
ャ）を符号化する際の符号量制御器１０６の動作の説明
である。

【００７２】次に、フレーム２０４の次フレームである
フレーム２０２（Ｂピクチャ）を符号化する際の、符号
量制御器１０６の動作の詳細について、図３のフローチ
ャートを参照しながら以下に説明する。まず、上述のフ
レーム２０１（Ｉピクチャ），フレーム２０４（Ｐピク
チャ）のときと同様にして、符号量制御器１０６はステ
ップ３０１，３０２を行う。フレーム２０２はＧＯＰの
先頭フレームではないので、ステップ３０３を飛ばして
ステップ３０４を行う。ステップ３０４において、１Ｇ
ＯＰ単位のフレーム目標発生符号量Ｔｇの設定を行った
後、ステップ３０５でフレーム２０２に対するフレーム
目標発生符号量Ｔの設定を行う。フレーム２０２に対す
るフレーム目標発生符号量Ｔの設定は、Ｘｂを用いて
（数１８）により行う。先述のフレーム２０１（Ｉピク
チャ）のときはＸｉを用いて（数７）により、フレーム
２０４（Ｐピクチャ）のときはＸｐを用いて（数１３）
により、フレーム目標発生符号量Ｔの設定を行った。

【００７３】

【数１８】

【００７４】ステップ３０６で、フレーム２０２の符号
化を行う。このとき、フレーム２０２の符号量が、ステ
ップ３０５で設定したフレーム２０２に対するフレーム
目標発生符号量Ｔとなるように、ＭＰＥＧ ＴＥＳＴ
ＭＯＤＥＬ３の方法を用いてフレーム２０２の符号化を
行う。なお、この符号化は、ＭＰＥＧ ＴＥＳＴ ＭＯ
ＤＥＬ３以外の方法を用いて行ってもかまわない。

【００７５】フレーム２０２の符号化が終了すると、ス
テップ３０７で符号化後処理を行う。ここでの符号化後
処理とは、仮想バッファ残量Ｒの更新，平均フレーム複
雑度ＡｖｇＸｂ，フレーム複雑度Ｘｂの更新のことであ
る。仮想バッファ残量Ｒの更新は（数８）により行う。

【００７６】

【数８】

【００７７】平均フレーム複雑度ＡｖｇＸｂの更新は
（数１９）〜（数２１）により行う。先述のフレーム２
０１（Ｉピクチャ）のときは（数９）〜（数１１）によ
り、フレーム２０４（Ｐピクチャ）のときは（数１４）
〜（数１６）により、平均フレーム複雑度ＡｖｇＸｉ，
ＡｖｇＸｐを更新した。

【００７８】

【数１９】

【００７９】

【数２０】

【００８０】

【数２１】

【００８１】（数１９）におけるＳｕｍＸｐはフレーム
複雑度Ｘｂの累積値を示し、フレーム２０２の符号化開
始時点では０である。（数２０）におけるＦｂは符号化
が終了したＢピクチャ数である。フレーム複雑度Ｘｂの
更新は（数１７）により行う。なお、先述のフレーム２
０１（Ｉピクチャ）のときは（数１２）により、フレー
ム２０４（Ｐピクチャ）のときは（数１７）により、フ
レーム複雑度Ｘｉ，Ｘｂを更新した。

【００８２】

【数２２】

【００８３】（数２２）におけるＱは、Ｂピクチャフレ
ーム内の全マクロブロックに対する平均量子化幅であ
る。

【００８４】以上までが、フレーム２０２（Ｂピクチ
ャ）を符号化する際の符号量制御器１０６の動作の説明
である。図４(a) ，(b) は、符号量制御器１０６が、上
記のような可変ビットレート符号化方法を用いて動作し
た場合の、発生符号量の時間的変化の例を示す図であ
る。図４(a) の実線はフレーム複雑度Ｘｇを、破線は１
平均フレーム複雑度ＡｖｇＸｇを示す。図４(b) の実線
は１ＧＯＰ単位の発生符号量を、破線は１ＧＯＰ単位の
目標発生符号量を示す。このように、１ＧＯＰ単位のフ
レーム複雑度と１ＧＯＰ単位の発生符号量の時間的変化
は同じような曲線を描いており、すなわちこのグラフ
は、フレーム複雑度に応じた適切な目標発生符号量をも
って動画像の符号化を行っていることを示している。

【００８５】以上のように本実施の形態１による動画像
符号化装置では、過去の平均フレーム複雑度に対する現
在符号化しようとしているフレーム複雑度の比率を求
め、その比率により現在のフレームの目標発生符号量を
求めているので、フレーム複雑度に応じた適切な目標発
生符号量でもって現在のフレームの符号化を行うことが
可能となり、かつ、１ＧＯＰ単位の目標発生符号量を満
足させることも可能となる。従って、本実施の形態１に
よる動画像符号化装置は、予め設定されていた１ＧＯＰ
単位の目標発生符号量が低い場合であっても、従来のよ
うな固定レート符号化方法に比べると画質が向上する効
果が得られる。

【００８６】実施の形態２．次に、図面を参照しなが
ら、本発明の実施の形態２による動画像符号化装置につ
いて説明する。実施の形態２における符号量制御器１０
６は、符号量計数手段，平均値演算手段，複雑度演算手
段，仮想バッファ手段，及び目標量子化幅決定手段を統
合した手段である。先述の実施の形態１における符号量
制御器１０６は、目標量子化幅決定手段を備えておら
ず、その代わりに目標符号量決定手段を備えていた。図
５は、本実施の形態２による符号量制御器１０６の動作
のフローチャートである。図５と実施の形態１による図
３とを比較すると、フレーム目標発生符号量の計算のス
テップ（ステップ３０５）と符号化のステップ（ステッ
プ５０２）の間において、フレーム目標量子化幅の計算
をステップ５０１により行っている点が異なっている。
このように、本実施の形態２による符号量制御器１０６
のステップ３０１〜ステップ３０５とステップ３０７の
動作は、実施の形態１の場合と同様であるので説明は省
略し、ステップ３０５とステップ５０２の動作について
の説明を以下に行う。

【００８７】ステップ３０５で、フレーム目標発生符号
量Ｔを（数７）により設定した後、ステップ５０１にお
いて、そのフレーム目標発生符号量Ｔを用いて（数２
３）によりフレーム目標量子化幅Ｑｉを設定する。ただ
し、（数２３）は現在符号化しようとしているフレーム
（以下、フレームＭとする）がＩピクチャである場合に
用いるものであって、フレームＭがＰ，Ｂピクチャであ
るときは（数２４），（数２５）によりフレーム目標量
子化幅Ｑｐ，Ｑｂの設定を行う。

【００８８】

【数２３】

【００８９】

【数２４】

【００９０】

【数２５】

【００９１】（数２３），（数２４），（数２５）によ
り求めたフレーム目標量子化幅Ｑｉ，Ｑｐ，Ｑｂの値を
そのまま、フレームＭ内のすべてのマクロブロックに対
する量子化幅として用いて、フレームＭの量子化を行
う。

【００９２】以降、ステップ５０２におけるフレームＭ
の符号化と、ステップ３０７における符号化後処理の動
作は、実施の形態１と同様である。

【００９３】なお、フレームＭを量子化する際、フレー
ムＭ内のすべてのマクロブロックに対する量子化幅の値
は、フレーム目標量子化幅Ｑｉ，Ｑｐ，Ｑｂの値をその
まま用いていたが、フレームＭ内の各マクロブロックに
対する量子化幅の平均値が、フレーム目標量子化幅Ｑ
ｉ，Ｑｐ，Ｑｂに近い値になるのであれば、各マクロブ
ロックに対する量子化幅の値を変更してもかまわない。
例えば、図８に示すように、動画像符号化装置１００に
アクティビティ計算器８０１を設け、アクティビティ計
算器８０１により計算された各マクロブロックのアクテ
ィビティに応じて、各マクロブロックに対する量子化幅
を変更してもかまわない。

【００９４】また、フレームＭを量子化する際、フレー
ムＭ内のすべてのマクロブロックに対する量子化幅の値
は、フレーム目標量子化幅Ｑｉ，Ｑｐ，Ｑｂの値をその
まま用いていたが、フレーム目標量子化幅Ｑｉ，Ｑｐ，
Ｑｂの値は、フレームＭのピクチャタイプに応じて重み
をかけてもよい。例えば、フレームＭがＩ，Ｐピクチャ
であれば、フレーム目標量子化幅Ｑｉ，Ｑｐをそのまま
用いてフレームＭの量子化を行い、Ｂピクチャであれ
ば、（数２５）で得たフレーム目標量子化幅Ｑｂを１．
４倍した値をフレーム目標量子化幅Ｑｂとして用いてフ
レームＭの量子化を行ってもよい。

【００９５】以上のように本実施の形態２による動画像
符号化装置では、過去の平均フレーム複雑度に対する現
在符号化しようとしているフレームの複雑度の比率を求
め、その比率により現在のフレームの目標量子化幅を求
め、その目標量子化幅を用いて現在のフレームの量子化
を行っているので、フレーム複雑度に応じた適切な目標
発生符号量でもって現在のフレームの符号化を行うこと
が可能となり、かつ、１ＧＯＰ単位の目標発生符号量を
満足させることも可能となる。従って、本実施の形態２
による動画像符号化装置は、予め設定されていた１ＧＯ
Ｐ単位の目標発生符号量が低い場合であっても、従来の
ような固定レート符号化方法に比べると画質が向上する
効果が得られる。

【００９６】実施の形態３．次に、本発明の実施の形態
３による動画像符号化装置について、図面を参照しなが
ら説明する。図６は、本実施の形態３による動画像符号
化装置のブロック図である。このように本実施の形態３
による動画像符号化装置は、動画像符号化装置６０３，
６０４を組み合わせたものであり、動画像符号化装置６
０３は、実施の形態１による動画像符号化装置１００か
ら符号量制御器１０６とバッファ１０８を取り除き、可
変長符号化器１０７ａの後段に複雑度演算器６０２を付
加したものであり、動画像符号化装置６０４は、動画像
符号化装置１００と同じ装置である。すなわち、本実施
の形態３による動画像符号化装置は、実施の形態１によ
る動画像符号化装置の変形例である。

【００９７】動画像符号化装置６０３は、フレーム複雑
度を求めるために、現在符号化しようとしているフレー
ム（例えば、フレームＭとする）の仮の符号化を行う装
置であり、この動画像符号化装置６０３による符号化の
方法は実施の形態１の場合とほぼ同様である。異なるの
は、符号量制御を行わず、また量子化器１０５ａにおい
て用いる量子化幅が一定である点である。複雑度演算器
６０２は、可変長符号化器１０７ａの出力である符号列
を計数し、フレーム毎の符号量を求める。そして、その
フレーム符号量と量子化幅との積をとることにより、フ
レームＭのフレーム複雑度を求める。求めたフレーム複
雑度は、動画像符号化装置６０４の符号量制御器１０６
ｂに出力する。

【００９８】動画像符号化装置６０４は、フレームＭの
実際の符号化を行って符号列を生成する装置である。フ
レームメモリ６０１により、動画像符号化装置６０４へ
のフレームＭの入力は、動画像符号化装置６０３への入
力よりも少なくとも１フレーム遅れて入力されることに
なる。符号量制御器１０６ｂは動画像符号化装置６０３
から出力されたフレームＭのフレーム複雑度を基に、フ
レームＭに対する目標発生符号量を求め、この目標発生
符号量を量子化器１０５ｂに出力する。そして動画像符
号化装置６０４はフレームＭの符号化を行う。この動画
像符号化装置６０４による符号化の方法は実施の形態１
の場合とほぼ同様であるが、フレーム複雑度に用いる値
が異なっている。すなわち、実施の形態１では、フレー
ム複雑度Ｘｉ，Ｘｐ，Ｘｂは、フレームＭの直前に存在
する同一ピクチャタイプのフレームの複雑度であった
が、本実施の形態３では現在のフレームＭのフレーム複
雑度であり、このフレーム複雑度は複雑度演算器６０２
で求めたものである。従って、例えばフレーム２２２を
符号化する際には、Ｘｐはフレーム２２２のフレーム複
雑度となり、ＡｖｇＸｐはフレーム２１９以前（フレー
ム２１９を含む）のＰピクチャのフレーム複雑度の平均
値となる。また、ステップ３０７において、（数１２）
によるフレーム複雑度の演算を行う必要はない。

【００９９】なお、動画像符号化装置６０４には、実施
の形態２による動画像符号化装置１００を用いても構わ
ない。この場合、符号量制御器１０６ｂは動画像符号化
装置６０３から出力されたフレーム複雑度を基に、フレ
ームＭに対する目標発生符号量を求め、この目標発生符
号量から目標量子化幅を求めて量子化器１０５ｂに出力
する。量子化器１０５ｂは、符号量制御器１０６ｂから
出力された目標量子化幅を用いてフレームＭの量子化を
行う。その後、動画像符号化装置６０４はフレームＭの
符号化を行う。

【０１００】以上のように本実施の形態３による動画像
符号化装置では、過去の平均フレーム複雑度に対する現
在符号化しようとしているフレーム複雑度の比率を求
め、その比率により現在のフレームの目標発生符号量を
求めているので、フレーム複雑度に応じた適切な目標発
生符号量でもって現在のフレームの符号化を行うことが
可能となり、かつ、１ＧＯＰ単位の目標発生符号量を満
足させることも可能となる。従って、本実施の形態３に
よる動画像符号化装置は、予め設定されていた１ＧＯＰ
単位の目標発生符号量が低い場合であっても、従来のよ
うな固定レート符号化方法に比べると画質が向上する効
果が得られる。

【０１０１】なお、本実施の形態１〜３における符号化
方法は、ＭＰＥＧ２方式を基にして説明したが、これは
量子化幅により発生符号量を制御する方法（Ｈ．２６１
方式，Ｍｏｔｉｏｎ ＪＰＥＧ方式等）であれば、どの
ような符号化方法であってもよい。

【０１０２】また、本実施の形態１〜３における動画像
の単位は、フレームとして説明したが、フィールドであ
ってもよい。

【０１０３】また、本実施の形態１〜３における（数
６）の式は、ＧＯＰ換算の複雑度ＸｇとＧＯＰ換算の平
均複雑度ＡｖｇＸｇの比をそのまま割り当て符号量Ｔｇ
に反映させたものであるが、割り当て符号量ＴｇがＸｇ
／ＡｖｇＸｇに対して単純増加関数になるのであれば、
どのような反映方法であってもよい。例えば、（数６）
の代わりに（数２６）のような式が考えられる。

【０１０４】

【数２６】

【０１０５】また、本実施の形態１〜３において、平均
フレーム複雑度ＡｖｇＸｉ，ＡｖｇＸｐ，ＡｖｇＸｂ
は、シーケンスの先頭からの平均値としたが、これは現
在符号化しようとしているフレームの直前の数ＧＯＰ分
のフレームの平均値としてもよい。例えば、現在符号化
しようとしているフレームがＩピクチャであって、その
直前のＧ個のフレームのフレーム複雑度の平均値を平均
フレーム複雑度として用いるとすると、ステップ３０７
での（数９）〜（数１１）の計算（数２７）のようにな
る。

【０１０６】

【数２７】

【０１０７】（数２７）における右辺のＡｖｇＸｉは更
新前の値、左辺のＡｖｇＸｉは更新後の値である。

【０１０８】また、本実施の形態１〜３において、各ピ
クチャタイプの先頭フレームの符号化は、ステップ３０
１で設定したＸｉ，Ｘｐ，Ｘｂ，ＡｖｇＸｉ，ＡｖｇＸ
ｐ，ＡｖｇＸｂの初期値によりフレーム目標発生符号量
またはフレーム目標量子化幅を求め、これらフレーム目
標発生符号量またはフレーム目標量子化幅を用いて符号
化したが、固定の量子化幅を用いて符号化してもよい。

【０１０９】また、本実施の形態１〜３において、フレ
ーム目標発生符号量Ｔの値をそのまま用いて入力フレー
ムの符号化を行っていたが、フレーム目標発生符号量Ｔ
に対して最大値，最小値の制限を設けてもよい。この場
合、図３，図４に示したフローチャートは、それぞれ図
７(a) ，(b) に示すようなものとなる。この図７の最大
値，最小値の制限を設定するというステップ７０１の処
理は、（数２８）により行うものとする。

【０１１０】

【数２８】

【０１１１】（数２８）におけるＴｍａｘ，Ｔｍｉｎ
は、それぞれフレーム目標発生符号量Ｔに対する最大
値，最小値である。この制限は１ＧＯＰ単位のフレーム
目標発生符号量Ｔｇに対して行ってもよい。

【０１１２】

【発明の効果】以上のように本発明による動画像符号化
装置では、動画像を符号化する際、画面内の発生符号量
と画面内の量子化幅の平均値とを乗じた値を画面複雑度
とし、過去の画面複雑度の平均値に対する現在の画面複
雑度の割合を基に、画面の目標発生符号量または目標量
子化幅を決定するようにしたので、画面の複雑度に応じ
た目標発生符号量または目標量子化幅を各画面に割り当
てることが可能となり、かつ、１ＧＯＰ単位の目標発生
符号量を満足することも可能となる。従って、本発明に
よる動画像符号化装置は、予め設定されていた目標発生
符号量が低い場合であっても、従来のような固定レート
符号化方法に比べると画質が飛躍的に向上する効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による動画像符号化装置
の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の動画像符号化装置に入力される動画像
を構成するフレーム，マクロブロック，ブロックを説明
するための図である。

【図３】本実施の形態１による符号量制御器の動作を示
すフローチャート図である。

【図４】本実施の形態１における量子化幅と発生符号量
の時間的推移の例を示す図である。

【図５】本実施の形態２による符号量制御器の動作を示
すフローチャート図である。

【図６】本実施の形態３による動画像符号化装置のブロ
ック図である。

【図７】本実施の形態２による符号量制御器の動作の例
を示すフローチャート図である。

【図８】本実施の形態２による符号量制御器の構成の例
を示すブロック図である。

【符号の説明】

１００，６０３，６０４ 動画像符号化装置、１０１
ブロック変換器、１０２ 差分器、１０３，１１１ ス
イッチ、１０４ 直交変換器、１０５ 量子化器、１０
６ 符号量制御器、１０７ 可変長符号化器、１０８
バッファ、１０９ 逆量子化器、１１０ 逆直交変換
器、１１２ 動き補償予測器、１１３，６０１ フレー
ムメモリ、１１４ 加算器、２０１〜２２７ フレー
ム、６０２複雑度演算器、８０１ アクティビティ計算
器。

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の画面からなる動画像の該各画面を
   複数のブロックに分割するブロック変換手段と、 上記ブロック変換手段により分割された上記各画面の複
   数のブロックを、それぞれ係数に変換する画像変換手段
   と、 上記画像変換手段により変換された上記各画面の複数の
   ブロックの係数を、量子化幅を用いて量子化する量子化
   手段と、 上記量子化手段により量子化された上記各画面の複数の
   ブロックの係数から、上記各画面の符号列を生成する符
   号列生成手段と、 上記符号列生成手段により生成された上記各画面の符号
   列から、上記各画面内の発生符号量を計数する符号量計
   数手段と、 上記量子化手段で用いた量子化幅の平均値を求める平均
   値演算手段と、 上記符号量計数手段により計数された発生符号量と上記
   平均値演算手段により演算された量子化幅の平均値とを
   乗じた値を上記各画面の画面複雑度として演算する複雑
   度演算手段と、 上記複雑度演算手段により演算された過去の画面の平均
   画面複雑度を求め、該過去の画面の平均画面複雑度に対
   する上記複雑度演算手段により演算された現在の画面の
   画面複雑度の割合を求め、その割合から次の画面の目標
   発生符号量を決定し、該目標発生符号量を用いて次の画
   面の量子化幅を求め、該量子化幅を上記量子化手段に出
   力する目標符号量決定手段と、を具備することを特徴と
   する動画像符号化装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の動画像符号化装置におい
   て、 上記目標符号量決定手段は、画面のピクチャタイプ（Ｉ
   ピクチャ，Ｐピクチャ，Ｂピクチャ）のそれぞれにつ
   き、第１の過去の画面の平均画面複雑度から単位時間あ
   たりの第２の過去の画面の平均画面複雑度を求め、第１
   の現在の画面の画面複雑度及び第１の過去の該現在の画
   面以外の２つの画面の画面複雑度から、単位時間あたり
   の第２の現在の画面の画面複雑度を求め、上記第２の過
   去の画面の平均画面複雑度に対する上記第２の現在の画
   面の画面複雑度の割合から次の画面の目標発生符号量を
   決定し、該目標発生符号量を用いて次の画面の量子化幅
   を求め、該量子化幅を上記量子化手段に出力するもので
   あることを特徴とする動画像符号化装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の動画像符号化装置におい
   て、 上記動画像符号化装置は、所定の目標平均符号化レート
   と上記符号量計数手段により計数された発生符号量とか
   ら割り当て可能符号残量を求め、その割り当て可能符号
   残量を保持する仮想バッファ手段を具備したものであ
   り、 上記目標符号量決定手段は、画面のピクチャタイプ（Ｉ
   ピクチャ，Ｐピクチャ，Ｂピクチャ）のそれぞれにつ
   き、第１の過去の画面の平均画面複雑度から単位時間あ
   たりの第２の過去の画面の平均画面複雑度を求め、第１
   の現在の画面の画面複雑度及び第１の過去の該現在の画
   面以外の２つの画面の画面複雑度から、単位時間あたり
   の第２の現在の画面の画面複雑度を求め、上記第２の過
   去の画面の平均画面複雑度に対する上記第２の現在の画
   面の画面複雑度の割合と上記仮想バッファに保持された
   単位時間あたりの割り当て可能符号残量との比率から次
   の画面の目標発生符号量を決定し、該目標発生符号量を
   用いて次の画面の量子化幅を求め、該量子化幅を上記量
   子化手段に出力するものであることを特徴とする動画像
   符号化装置。
4. 【請求項４】 複数の画面からなる動画像の該各画面を
   複数のブロックに分割するブロック変換手段と、 上記ブロック変換手段により分割された上記各画面の複
   数のブロックを、それぞれ係数に変換する画像変換手段
   と、 上記画像変換手段により変換された上記各画面の複数の
   ブロックの係数を、量子化幅を用いて量子化する量子化
   手段と、 上記量子化手段により量子化された上記各画面の複数の
   ブロックの係数から、上記各画面の符号列を生成する符
   号列生成手段と、 上記符号列生成手段により生成された上記各画面の符号
   列から、上記各画面内の発生符号量を計数する符号量計
   数手段と、 上記量子化手段で用いた量子化幅の平均値を求める平均
   値演算手段と、 上記符号量計数手段により計数された発生符号量と上記
   平均値演算手段により演算された量子化幅の平均値とを
   乗じた値を上記各画面の画面複雑度として演算する複雑
   度演算手段と、 上記複雑度演算手段により演算された過去の画面の平均
   画面複雑度を求め、該過去の画面の平均画面複雑度に対
   する上記複雑度演算手段により演算された現在の画面の
   画面複雑度の割合を求め、その割合から次の画面の目標
   量子化幅を決定し、該目標量子化幅を上記量子化手段に
   出力する目標量子化幅決定手段と、を具備することを特
   徴とする動画像符号化装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の動画像符号化装置におい
   て、 上記目標量子化幅決定手段は、画面のピクチャタイプ
   （Ｉピクチャ，Ｐピクチャ，Ｂピクチャ）のそれぞれに
   つき、第１の過去の画面の平均画面複雑度から単位時間
   あたりの第２の過去の画面の平均画面複雑度を求め、第
   １の現在の画面の画面複雑度及び第１の過去の該現在の
   画面以外の２つの画面の画面複雑度から、単位時間あた
   りの第２の現在の画面の画面複雑度を求め、上記第２の
   過去の画面の平均画面複雑度に対する上記第２の現在の
   画面の画面複雑度の割合から次の画面の目標量子化幅を
   決定し、該目標量子化幅を上記量子化手段に出力するも
   のであることを特徴とする動画像符号化装置。
6. 【請求項６】 請求項４記載の動画像符号化装置におい
   て、 上記動画像符号化装置は、所定の目標平均符号化レート
   と上記符号量計数手段により計数された発生符号量とか
   ら割り当て可能符号残量を求め、その割り当て可能符号
   残量を保持する仮想バッファ手段を具備したものであ
   り、 上記目標量子化幅決定手段は、画面のピクチャタイプ
   （Ｉピクチャ，Ｐピクチャ，Ｂピクチャ）のそれぞれに
   つき、第１の過去の画面の平均画面複雑度から単位時間
   あたりの第２の過去の画面の平均画面複雑度を求め、第
   １の現在の画面の画面複雑度及び第１の過去の該現在の
   画面以外の２つの画面の画面複雑度から、単位時間あた
   りの第２の現在の画面の画面複雑度を求め、上記第２の
   過去の画面の平均画面複雑度に対する上記第２の現在の
   画面の画面複雑度の割合と上記仮想バッファに保持され
   た単位時間あたりの割り当て可能符号残量との比率から
   次の画面の目標量子化幅を決定し、該目標量子化幅を上
   記量子化手段に出力するものであることを特徴とする動
   画像符号化装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし３のいずれかに記載の動
   画像符号化装置において、 上記目標符号量決定手段により決定された目標発生符号
   量を、現在の画面に対する目標発生符号量とすることを
   特徴とする動画像符号化装置。
8. 【請求項８】 請求項４ないし６のいずれかに記載の動
   画像符号化装置において、 上記目標量子化幅決定手段により決定された目標量子化
   幅を、現在の画面に対する目標量子化幅とすることを特
   徴とする動画像符号化装置。
9. 【請求項９】 請求項１ないし３のいずれかに記載の動
   画像符号化装置において、 上記目標符号量決定手段により決定された目標発生符号
   量に対して、上限値と下限値を設定することを特徴とす
   る動画像符号化装置。
10. 【請求項１０】 請求項４ないし６のいずれかに記載の
    動画像符号化装置において、 上記目標量子化幅決定手段により決定された目標量子化
    幅に対して、上限値と下限値を設定することを特徴とす
    る動画像符号化装置。
11. 【請求項１１】 請求項４ないし６のいずれかに記載の
    動画像符号化装置において、 画面のピクチャタイプ（Ｉピクチャ，Ｐピクチャ，Ｂピ
    クチャ）のそれぞれにつき、上記目標量子化幅決定手段
    により決定された目標量子化幅に対して所定の係数を乗
    じ、その値を上記目標量子化幅とすることを特徴とする
    動画像符号化装置。
12. 【請求項１２】 請求項１ないし３のいずれかに記載の
    動画像符号化装置において、 上記過去の画面複雑度の平均値を得るための過去の画面
    数は、画面のピクチャタイプ（Ｉピクチャ，Ｐピクチ
    ャ，Ｂピクチャ）の各々に対して、一定値であることを
    特徴とする動画像符号化装置。
13. 【請求項１３】 請求項４ないし６のいずれかに記載の
    動画像符号化装置において、 上記過去の画面複雑度の平均値を得るための過去の画面
    数は、画面のピクチャタイプ（Ｉピクチャ，Ｐピクチ
    ャ，Ｂピクチャ）の各々に対して、一定値であることを
    特徴とする動画像符号化装置。
14. 【請求項１４】 請求項１に記載の動画像符号化装置に
    おいて、 上記目標発生符号量決定手段により決定された目標発生
    符号量Ｔと、上記過去の画面複雑度の平均値により上記
    現在の画面複雑度を除した値Ｋは、Ｋ１＜Ｋ２であると
    きにｆ（Ｋ１）≦ｆ（Ｋ２）となる関数ｆ（Ｋ）に対し
    て、Ｔ＝ｆ（Ｋ）を満たすものであることを特徴とする
    動画像符号化装置。
15. 【請求項１５】 請求項２に記載の動画像符号化装置に
    おいて、 上記目標符号量決定手段により決定された目標発生符号
    量Ｔと、上記第３の画面複雑度により上記第４の画面複
    雑度を除した値Ｋは、Ｋ１＜Ｋ２であるときにｆ（Ｋ
    １）≦ｆ（Ｋ２）となる関数ｆ（Ｋ）に対して、Ｔ＝ｆ
    （Ｋ）を満たすものであることを特徴とする動画像符号
    化装置。
16. 【請求項１６】 請求項３に記載の動画像符号化装置に
    おいて、 上記目標符号量決定手段により決定された目標発生符号
    量Ｔと、上記第３の画面複雑度により上記第４の画面複
    雑度を除した値Ｋは、単位時間当たりの割り当て可能符
    号残量Ｒと、Ｋ１＜Ｋ２であるときにｇ（Ｋ１，Ｒ）≦
    ｇ（Ｋ２，Ｒ），かつＲ１＜Ｒ２であるときにｇ（Ｋ，
    Ｒ２）≦ｇ（Ｋ，Ｒ２）となる関数ｇ（Ｋ，Ｒ）に対し
    て、Ｔ＝ｇ（Ｋ，Ｒ）を満たすものであることを特徴と
    する動画像符号化装置。
17. 【請求項１７】 請求項４に記載の動画像符号化装置に
    おいて、 上記目標量子化幅決定手段により決定された目標量子化
    幅Ｑは、上記過去の画面複雑度の平均値により上記現在
    の画面複雑度を除した値Ｋと、Ｋ１＜Ｋ２であるときに
    ｆ（Ｋ１）≧ｆ（Ｋ２）となる関数ｆとに対して、Ｑ＝
    ｆ（Ｋ）を満たすものであることを特徴とする動画像符
    号化装置。
18. 【請求項１８】 請求項５に記載の動画像符号化装置に
    おいて、 上記目標量子化幅決定手段により決定した目標量子化幅
    Ｑと、上記第３の画面複雑度により上記第４の画面複雑
    度を除した値Ｋは、Ｋ１＜Ｋ２であるときにｆ（Ｋ１）
    ≧ｆ（Ｋ２）となる関数ｆ（Ｋ）に対して、Ｑ＝ｆ
    （Ｋ）を満たすものであることを特徴とする動画像符号
    化装置。
19. 【請求項１９】 請求項６に記載の動画像符号化装置に
    おいて、 上記目標量子化幅決定手段により決定された目標量子化
    幅Ｑと、上記第３の画面複雑度により上記第４の画面複
    雑度を除した値Ｋは、単位時間当たりの上記割り当て可
    能符号残量Ｒと、Ｋ１＜Ｋ２であるときにｇ（Ｋ１，
    Ｒ）≧ｇ（Ｋ２，Ｒ），かつＲ１＜Ｒ２であるときにｇ
    （Ｋ，Ｒ２）≧ｇ（Ｋ，Ｒ２）となる関数ｇに対して、
    Ｓ＝ｇ（Ｋ，Ｒ）を満たすものであることを特徴とする
    動画像符号化装置。