JPH1098726A - 量子化活動度を用いてビット発生量を制御する映像符号化方法及び装置 - Google Patents

量子化活動度を用いてビット発生量を制御する映像符号化方法及び装置

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 量子化活動度を用いてビット発生量を制御
し、バッファメモリのオーバフローないしアンダフロー
発生を防止し、伝送チャンネルを効率よく使用できる映
像符号化方法及び装置。 【解決手段】 離散余弦変換器１２と、変換係数を量子
化ステップサイズにより量子化及び可変長符号化する量
子化器及び可変長符号化器１７、可変長符号化されたデ
ータを一時貯蔵して一定ビット率に伝送するバッファメ
モリ１８と、変換係数にそれぞれの量子化ステップサイ
ズを適用した量子化係数のうち“０”でない量子化係数
の個数を計数して量子化活動度を計算する量子化活動度
計算部１４、及びバッファメモリの充満度と伝送率を通
して所望のビット発生量を予測し、計算された量子化活
動度と可変長符号化されたデータ発生量との線形的な比
例関係を用いて予測したビット量に最も近く発生させう
る量子化活動度の量子化ステップサイズを決定する量子
化制御部１６より構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は映像符号化方法及び
装置に係り、特に量子化活動度を用いて符号化される映
像データのビット発生量を正確に制御できる映像符号化
方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、ビデオ及びオーディオ信号を伝送
したり、あるいは貯蔵媒体に貯蔵するディジタルデータ
に符号化し、ビデオ信号及びオーディオ信号を再生する
ために符号化されたディジタルデータを復号化する多様
な方法が提示されている。符号化及び復号化システムの
産業上の利用のためにその国際的標準化の必要性が高ま
り、その結果によりＩＴＵ−ＴＳのＨ．２６１を初め、
ＩＳＯ／ＩＥＣのＭＰＥＧ−１、ＭＰＥＧ−２などの標
準化がなされた。このような標準化によれば、画像はＭ
（水平）×Ｎ（垂直）サイズのブロックに分割され、離
散余弦変換（ＤＣＴ）、量子化、可変長符号化、動き推
定及び動き補償符号化、そしてＤＰＣＭなどを通して符
号化される。
【０００３】可変ビット量でデータを符号化する装置
は、符号化されたデータを一定のビット率に出力するた
めにバッファメモリを用いる。ところが、符号化された
データ量は映像の内容により多様に変わるので、各フレ
ームに対する符号化されたデータ量を正確に予測し難
い。それについてバッファメモリは限られた容量を有
し、伝送チャンネルも限られた帯域を有する。その結
果、バッファメモリのオーバフローによるデータ損失、
バッファメモリのアンダフローにより可用伝送帯域を十
分利用できない問題点が生ずる。従って、データ損失を
防ぎ可用伝送帯域を十分活用するために符号化されるデ
ータ量を適宜に制御するのが必須である。
【０００４】従来はバッファメモリの充満度により量子
化ステップサイズを調節することにより発生符号量を制
御した。すなわち、バッファメモリに貯蔵されたデータ
量が多い時はバッファメモリのオーバフローを防ぐため
に量子化ステップサイズを大きくして符号化されるデー
タのビット発生量を少なくした。バッファメモリに貯蔵
されたデータ量が少ない時はバッファメモリのアンダフ
ローを防止するために量子化ステップサイズを小さくし
て符号化されるデータのビット発生量を増やした。
【０００５】量子化ステップサイズの変化がバッファメ
モリの充満度にやや依存する場合、量子化ステップサイ
ズによる発生ビット数の不確実な変動によりバッファメ
モリにオーバフローとアンダフローが頻繁に発生しう
る。バッファメモリにオーバフローないしアンダフロー
が一応発生すればこれを解消するに長時間がかかる。バ
ッファメモリのオーバフローによるデータ損失は復号器
における復号を不可能にする恐れもある。バッファメモ
リのアンダフローは帯域の利用効率を劣化してコスト高
を招く。逆に、量子化ステップサイズをバッファメモリ
の充満度に依存し過ぎる場合、バッファメモリのオーバ
フローないしアンダフローを防止しうる。しかし、量子
化ステップサイズがバッファメモリの充満度に極めて敏
感に反応するので、符号化されたデータを復元する場合
は画質がひどく変動する。
【０００６】実際に、符号化されたデータ量は映像の内
容により異なるので、バッファメモリの充満度に基づき
量子化ステップサイズを可変させる方法ではビット発生
量を正確に制御できない。言い換えれば、量子化ステッ
プサイズとバッファメモリの充満度との関係は映像の内
容により変わるので、一律的に設定できない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前述した問題
点を解決するために案出されたもので、その目的はバッ
ファメモリの充満度に依存せずバッファメモリのオーバ
フローないしアンダフローを防止できるように入力映像
の内容を反映する量子化活動度を用いて所望のビット発
生量に最も近く符号化されるデータのビット量を発生さ
せうる量子化ステップサイズを決定して符号化フレーム
のビット発生量を正確に制御する方法を提供することで
ある。
【０００８】本発明の他の目的は前述した量子化活動度
を用いてビット発生量を制御する映像符号化方法を具現
した装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために本発明の量子化活動度を用いてビット発生量を制
御する映像符号化方法は、映像データを符号化してバッ
ファを通して一定した伝送率で伝送する方法において、
（ａ）入力する映像データを一定サイズのブロック単位
に変換して変換係数を出力する段階と、（ｂ）段階
（ａ）から出力された変換係数の既に設定したデータ単
位に対する既に設定した量子化ステップサイズに応ずる
量子化活動度を計算する段階と、（ｃ）段階（ｂ）で計
算された量子化活動度、伝送率及びバッファの充満度に
基づき量子化ステップサイズを決定する段階と、（ｄ）
段階（ａ）の変換係数を段階（ｃ）で決定された量子化
ステップサイズにより量子化し、符号化する段階とを含
む。
【００１０】本発明の他の目的を達成するために量子化
活動度を用いてビット発生量を制御する映像符号化装置
は、受信されるデータを一定した伝送率に伝送するバッ
ファ部と、映像データを一定サイズのブロック単位に変
換して変換係数を出力する変換部と、前記変換部から受
信される変換係数の既に設定されたデータ単位に対する
既に設定された量子化ステップサイズに応ずる量子化活
動度を計算する量子化活動度計算部と、前記量子化活動
度計算部で計算した量子化活動度と前記バッファ部の充
満度及び伝送率を入力され量子化ステップサイズを決定
する量子化制御部と、前記量子化制御部で決定した量子
化ステップサイズにより前記変換係数を量子化し、符号
化して前記バッファ部に出力する符号化部とを含む。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明の望ましい実施例を詳述する。図１は本発明の一実施
例による映像符号化装置を示す。図１の映像符号化装置
は受信される現在フレームの映像信号と復元された以前
フレームの映像信号との差信号を求める減算器１１を備
える。離散余弦変換器（ＤＣＴ）１２は減算器１１から
の差信号を受信し、受信された差信号をブロック単位に
離散余弦変換して変換係数を出力する。第１フレームメ
モリ１３はＤＣＴ１２から出力する変換係数を入力され
１フレームに当たる時間間隔だけ遅延させる。量子化活
動度計算部１４は第１フレームメモリ１３により遅延さ
れるその変換係数のフレーム単位に対する量子化ステッ
プサイズに応ずる量子化活動度を計算する。量子化活動
度計算部１４に対するさらに具体的な構成は図２及び図
３に示した。また、映像符号化装置は第１フレームメモ
リ１３により１フレーム遅延された変換係数を入力され
量子化する量子化器１５、量子化されたデータを入力さ
れ可変長符号化してデータを圧縮する可変長符号化器１
７及び可変長符号化されたデータを一定した伝送率に伝
送するバッファメモリ１８を備える。量子化制御部１６
は量子化活動度計算部１４で計算された量子化活動度は
バッファメモリ１８の充満度及び伝送率に基づき量子化
ステップサイズを決定する。量子化制御部１６に対する
さらに具体的な構成は図４に示した。
【００１２】量子化制御部１６で決定した量子化ステッ
プサイズは量子化器１５と逆量子化器１９に入力する。
可変長符号化器１７に入力する量子化されたデータは逆
量子化器１９へも入力する。逆量子化器１９及び逆離散
余弦変換器（ＩＤＣＴ）２０は入力される量子化された
データを逆量子化及び逆離散余弦変換する。また、映像
符号化装置は復元される以前フレームの映像データを貯
蔵する第２フレームメモリ２３と、ＩＤＣＴ２０の出力
データと第２フレームメモリ２３から入力される復元さ
れた以前フレームデータを加算する加算器２１を備え
る。加算器２１から出力される映像データは復元された
映像データであって、メモリ２２に貯蔵される。メモリ
２２は貯蔵された以前フレームの復元された映像データ
を減算器１１に出力すると共に第２フレームメモリ２３
に出力する。
【００１３】図１において、減算器１１は入力される現
在フレームのディジタル映像信号ｘ（ｎ）とメモリ２２
から入力される以前フレームの復元された映像信号
【００１４】
【数２】
【００１５】を減算してフレーム間差信号
【００１６】
【数３】
【００１７】を求める。ＤＣＴ１２は減算器１１からの
差信号
【００１８】
【数４】
【００１９】を受信し、受信された差信号を一定（例え
ば、８×８画素）サイズのブロック単位に離散余弦変換
する。離散余弦変換はフレーム間差信号の画素間の相関
性を取り除くために使われる。変換係数は８×８の二次
元的な分布を有するので、可変長符号化の効率を高める
ためにジグザグスキャンにより一次元的に変換する。Ｄ
ＣＴ１２から出力される変換係数ＡＣn （ｉ，ｊ）は現
在フレームｘ（ｎ）に基づき求めたフレーム間差信号を
離散余弦変換した結果のうちｉ番目離散余弦変換ブロッ
クのジグザグスキャンの結果、ｊ番目の変換係数を示
す。１フレームの映像が８×８画素サイズを有するＭ個
のブロックに分かれる場合、ｉは０，ｉ，・・・，Ｍ−
１の値を有し、ｊは変換係数ブロックにおいて係数の位
置を示し、０，１，・・・，６３の値を有する。変換係
数ＡＣn （ｉ，ｊ）は第１フレームメモリ１３と量子化
活動度計算部１４に入力される。第１フレームメモリ１
３が入力された変換係数ＡＣn （ｉ，ｊ）を１フレーム
に当たる時間間隔だけ遅延させる間、量子化活動度計算
部１４はその変換係数ＡＣn （ｉ，ｊ）から量子化ステ
ップサイズ（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）に対する量子化
活動度ＡＣＴk n を計算して量子化制御部１６に出力す
る。この際、第１フレームメモリ１３により１フレーム
遅延された変換係数ＡＣn （ｉ，ｊ）は量子化器１５に
出力される。ここで、Ｋは適用しようとする量子化ステ
ップサイズの最大値であり、Ｋを３１にする場合、１フ
レームに対する量子化活動度は３１種（ＡＣＴ1 n ，Ａ
ＣＴ2 n ，・・・，ＡＣＴ31 n ）が存する。量子化活動
度ＡＣＴk n は変換係数ＡＣn （ｉ，ｊ）を量子化ステ
ップサイズｋに量子化した時“０”でない量子化係数Ｑ
ＡＣ k n （ｉ，ｊ）の個数に定義される。この際、変換
係数のうちＡＣ成分の係数のみ鑑みる（ＡＣn （ｉ，
ｊ）、ｊ＝１，２，・・・６３）。量子化活動度計算部
１４についはて図２及び図３に基づき後述する。
【００２０】量子化制御部１６は量子化活動度計算部１
４で計算した量子化活動度ＡＣＴk n-1 とバッファメモ
リ１８の充満度Ｂn-1 及び伝送率Ｒを入力され第１フレ
ームメモリ１３から出力する変換係数ＡＣn-1 （ｉ，
ｊ）に適用する量子化ステップサイズＱn-1 を決定す
る。量子化制御部１６については図４及び図５に基づき
後述する量子化制御部１６で決定した量子化ステップサ
イズＱn-1 は量子化器１５と逆量子化器１９に入力す
る。量子化器１５は入力される量子化ステップサイズＱ
n- 1 により第１フレームメモリ１３から出力される変換
係数ＡＣn-1 （ｉ，ｊ）を量子化する。量子化された係
数（ＱＡＣQ n-1 （ｉ，ｊ））は可変長符号化器１７と
逆量子化器１９に入力する。可変長符号化器１７は入力
される量子化係数ＱＡＣQ n-1 （ｉ，ｊ））について統
計的な特性を生かして可変長符号化してデータを圧縮さ
せる。可変長符号化されたデータはバッファメモリ１８
に貯蔵され、バッファメモリ１８に貯蔵されたデータは
チャンネルを通して伝送される。
【００２１】一方、逆量子化器１９及びＩＤＣＴ２０は
入力される量子化係数ＱＡＣQ n-1（ｉ，ｊ）について
同一な量子化ステップサイズＱn-1 に逆量子化し、逆離
散余弦変化して変換される前の状態に復元する。ＤＣＴ
１２とＩＤＣＴ２０は有限ビットに計算され、その結果
を有限ビットと表現するのでこの過程でエラーが発生す
る。かつ、量子化器１５によるエラーも発生する。それ
で、ＩＤＣＴ２０から出力する逆量子化及び逆離散余弦
変換された映像データ
【００２２】
【数５】
【００２３】はＤＣＴ１２に入力する映像データ
【００２４】
【数６】
【００２５】とは異なる。加算器２１はＩＤＣＴ２０か
ら出力する映像データ
【００２６】
【数７】
【００２７】に第２フレームメモリ２３の出力
【００２８】
【数８】
【００２９】を加算して以前フレームｘ（ｎ−１）に対
する復元フレームの映像信号
【００３０】
【数９】
【００３１】を生成する。メモリ２２は加算器２１で生
成するフレームの映像信号
【００３２】
【数１０】
【００３３】を入力され貯蔵し、減算器１１にフレーム
単位の映像信号が入力される際に合わせて貯蔵していた
映像信号を減算器１１に出力する。図２は図１の量子化
活動度計算部１４の詳細図であって、量子化ステップサ
イズの最大値Ｋに当たる個数ほどの量子化活動度ＡＣＴ
1 〜ＡＣＴk 計算部１４１ 1 〜１４１k にそれに応ずる
レジスタ１４２1 〜１４２k より構成される。
【００３４】図２において、量子化活動度計算部１４は
ＤＣＴ１２から出力される変換係数ＡＣn （ｉ，ｊ）を
入力される。量子化ステップサイズについて一対一対応
する量子化活動度ＡＣＴ1 〜ＡＣＴk 計算部１４１1 〜
１４１k はそれぞれ入力される変換係数ＡＣn （ｉ，
ｊ）を対応量子化ステップサイズに量子化する場合の量
子化活動度を計算する。量子化活動度計算器１４１1 ，
１４１2 ，・・・，１４１k ，・・・，１４１K により
計算されたそれぞれの量子化活動度ＡＣＴ1 n ，ＡＣＴ
2 n ，・・・，ＡＣＴk n ，・・・，ＡＣＴK n は応ず
るレジスタ１４２ 1 ，１４２2 ，・・・，１４２k ，・
・・，１４２K に出力される。レジスタ１４２1 ，１４
２2 ，・・・，１４２k ，・・・，１４２K は入力され
る量子化活動度を貯蔵し、貯蔵していた量子化活動度Ａ
ＣＴ1 n-1 ，ＡＣＴ2 n-1 ，・・・，ＡＣＴk n-1 ，・
・・、ＡＣＴK n-1 を量子化制御部１６に出力する。量
子化活動度計算器１４１1 ，１４２2 ，・・・，１４１
k ，・・・，または１４１Kについては図３に基づきさ
らに具体的に説明する。
【００３５】図３は量子化ステップサイズ“ｋ”に応ず
る量子化活動度ＡＣＴk 計算器の詳細図である。この量
子化活動度ＡＣＴk は変換係数ＡＣ（ｉ，ｊ）を量子化
ステップサイズ“ｋ”に量子化した時“０”でない量子
化係数ＱＡＣk （ｉ，ｊ）の個数に定義される。量子化
活動度ＡＣＴk は１フレームの映像が８×８画素サイズ
を有するＭ個のブロックに分かれる場合、次の（式１）
に定義される。
【００３６】
【数１１】
【００３７】ここで、Ｉk （ｉ，ｊ）は量子化係数ＱＡ
Ｃk （ｉ，ｊ）が“０”か否かを示し、次の（式２）に
定義される。
【００３８】
【数１２】
【００３９】量子化された係数を［ラン，レベル］一対
を一つの符号語として可変長符号化する場合、上記（式
１）に定義される量子化活動度は符号語の個数となる。
従って、可変長符号化後ビット発生量は上記（式１）の
量子化活動度と線形的に比例する。この線形的な比例関
係を用いてビット発生量を予測及び制御する。図３にお
いて、前述したように定義される量子化活動度計算のた
め、入力される変換係数ＡＣ（ｉ，ｊ）は比較器３２に
入力される。この変換係数ＡＣ（ｉ，ｊ）は一定範囲内
に存する整数の値を有する。比較器３２もルックアップ
テーブル（ＬＵＴ）３１からスレショルド値ｔk （ｊ）
を入力される。ここで、スレショルド値ｔk （ｊ）は６
４個の変換係数のうちｊ番目変換ＡＣ（ｉ，ｊ）を量子
化ステップサイズ“ｋ”に量子化する場合、量子化係数
ＱＡＣk （ｉ，ｊ）が“０”となる変換係数ＡＣ（ｉ，
ｊ）値のうち最大値である。比較器３２は入力される変
換係数ＡＣ（ｉ，ｊ）の値とスレショルド値ｔk （ｊ）
とを比較する。比較器３２は比較結果、変換係数値がス
レショルド値より大きければ二進信号“１”を、変換係
数値がスレショルド値より小さいか等しければ二進信号
“０”を計数器３３に出力する。計数器３３は各フレー
ムが開始する時毎に係数値を“０”にリセットする。計
数器３３は比較器３２から出力する二進信号が“１”の
場合を計数する。計数器３３は１フレームの全体につい
て計数した値を量子化ステップサイズ“ｋ”に対する量
子化活動度ＡＣＴk にして出力する。他の量子化ステッ
プサイズに対する量子化活動度も上記の同様に計算され
る。
【００４０】例えば、ＭＰＥＧ−１では次のように量子
化活動度を計算できる。ＭＰＥＧ−１において変換ブロ
ックはイントラと非イントラの二種の符号モードのうち
一つに符号化される。イントラ符号モードの場合はＡＣ
成分の変換係数を次の（式３）に量子化し、非イントラ
符号モードの場合は次の（式４）に量子化される。 ＱＡＣQ （ｉ，ｊ）＝８×ＡＣ（ｉ，ｊ）／／（Ｑ×ｗ（ｍi ＝intra ，ｊ)) （式３） ＱＡＣQ （ｉ，ｊ）＝８×ＡＣ（ｉ，ｊ）／／（Ｑ×ｗ（ｍi ＝non-intra,ｊ)) （式４） ここで、／／は除算の結果を四捨五入して整数にする演
算子であり、／は除算の結果から小数点以下を捨てるこ
とにより整数にする演算子である。そして、ｗ（ｍi ＝
intra ，ｊ）とｗ（ｍi ＝non-intra,ｊ）は主観的な画
質を向上させるためにそれぞれの変換係数が有する視覚
的な特性を反映した加重値である。ｍiはｉ番目ブロッ
クの符号モードである。
【００４１】スレショルド値ｔQ （ｊ）、Ｑ＝１，２，
・・・，３１、ｊ＝１，２，・・・，６３は上記（式
３）と（式４）から容易に求められる。ＭＰＥＧ−１に
おいて各符号モードの加重値ｗ（ｍi ＝intra ，ｊ）と
ｗ（ｍi ＝non-intra,ｊ）に対するスレショルド値は図
６及び図７の図表の通りである。図６ないし図７は図３
のＬＵＴ３１においてイントラ／非イントラ符号モード
によるスレショルド値の一例であって、１から２０まで
の量子化ステップサイズＱについてのみスレショルド値
ｔQ （ｊ）、ｊ＝１，２，・・・，６３を計算したもの
である。
【００４２】図６をみれば、イントラ符号モードについ
ては全て１９種の加重値が存する。図７をみれば、非イ
ントラ符号モードについては位置に問わず全て同じ加重
値１６を有する。従って、ＬＵＴ３１は量子化ステップ
サイズによるスレショルド値のうち入力される符号モー
ドｍi と変換係数の位置ｊを組み合わせて得られるスレ
ショルド値を比較器３２に出力する。ＭＰＥＧ−１でな
い場合も上記の同様な方法でスレショルド値を計算して
ルックアップテーブルを構成する。
【００４３】図４は図１の量子化制御部１６の詳細図で
あって、バッファメモリ１８の充満度Ｂと伝送率Ｒを入
力されビット発生量Ｘを予測するビット発生量予測器１
６１と、量子化活動度計算部１４で計算された量子化活
動度を入力されビット発生量予測器１６１で予測したビ
ット発生量Ｘに最も近くビット量を発生させうる量子化
ステップサイズを選択する量子化ステップサイズ選択器
１６２より構成される。
【００４４】図４において、量子化制御部１６のビット
発生量予測器１６１は入力されるバッファメモリ１８の
充満度Ｂとチャンネル伝送率Ｒを用いて現在フレームか
らの所望のビット発生量Ｘを予測する。予測されたビッ
ト発生量Ｘは量子化ステップサイズ選択器１６２に入力
される。量子化ステップサイズ選択器１６２は量子化活
動度計算部１４で計算した量子化活動度（ＡＣＴk 、１
≦ｋ≦Ｋ）を用いて予測されたビット発生量Ｘを現在フ
レームから発生させうる量子化ステップサイズＱを選択
する。量子化ステップサイズ選択器１６２については図
５に基づき説明する。
【００４５】図５は図４の量子化ステップサイズ選択器
１６２に対する動作を説明するためのフローチャートで
ある。図５において、量子化ステップサイズ選択器１６
２はビット発生量予測器１６１で予測されたビット発生
量Ｘを現在フレームから発生させるための量子化活動度
ＡＣＴX を次の（式５）に基づき計算する（段階５１
０）。
【００４６】ＡＣＴX ＝ｍＸ＋ｎ
（式５）上記（式５）は前述し
た通り、量子化活動度とビット発生量の線形的な比例関
係を具体的に示したもので、ビット発生予測モデルであ
る。ここで、ｍとｎは定数であって、符号モードにより
相違になり、実験を通して決定される。ＭＰＥＧ−１は
符号モードによりＩ−フレーム、Ｐ−フレームそしてＢ
−フレームの三種のフレーム形態を有し、実験を通して
次のようなビット発生予測モデルを有する。
【００４７】 Ｉ−フレームの場合、ＡＣＴ＝０．１６５Ｘ Ｐ−フレームの場合、ＡＣＴ＝０．１５０Ｘ Ｂ−フレームの場合、ＡＣＴ＝０．１５０Ｘ−１０００ ここで、ＡＣＴは量子化活動度であって、量子化ステッ
プサイズに無関係である。例えば、あるＩ−フレームに
おいて所望のビット発生量Ｘが１５０，０００ビットな
ら、変換係数にいずれか量子化係数を適用して得るべき
量子化活動度ＡＣＴX は０．１６５×１５０，０００
（＝２４７５０）となる。
【００４８】段階５１０において、ビット発生予測モデ
ルを用いて量子化活動度ＡＣＴX が計算されれば、量子
化ステップサイズ選択器１６２はその量子化活動度ＡＣ
ＴXと量子化活動度計算部１４で計算した各量子化ステ
ップサイズによる量子化活動度を比較して次の条件を満
たす量子化ステップサイズ“ｋ”を捜す（段階５２
０）。
【００４９】ＡＣＴk+1 ＜ＡＴＣX ≦ＡＣＴk 一般に、同一変換係数について量子化ステップサイズが
大きい値を適用した量子化活動度値は量子化ステップサ
イズが小さい値を適用した量子化活動度値より常に等し
いか小さい。それで、量子化ステップサイズ選択器１６
２はビット発生予測モデルを用いて計算した量子化活動
度ＡＣＴX が量子化活動度計算部１４で計算した量子化
ステップサイズ“ｋ＋１”の量子化活動度より大きく、
量子化ステップサイズ“ｋ”の量子化活動度より小さい
か等しい場合の量子化ステップサイズ“ｋ”を現在フレ
ームの量子化ステップサイズＱとして最終選択する（段
階５３０）。ここで、量子化ステップサイズを“ｋ”と
すれば、所望のビット発生量Ｘより等しいか最も近く多
くのビットが発生できる。量子化ステップサイズ選択器
１６２は選択した量子化ステップサイズＱを図１の量子
化器１５と逆量子化器１９にそれぞれ伝達する（段階５
４０）。次のフレームの入力映像信号に対する量子化ス
テップサイズも段階５１０から行って選択する。
【００５０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の量子化活動
度を用いてビット発生量を制御する映像符号化方法及び
装置は、変換係数から量子化ステップサイズに当たる量
子化活動度を計算し、バッファメモリの充満度及び伝送
率を用いて各フレーム毎に所望のビット発生量を予測
し、予測したビット発生量を発生しうる量子化活動度の
量子化ステップサイズに符号化されたデータの発生量を
制御することによりバッファメモリのオーバフローない
しアンダフローを確実に防止でき、伝送チャンネルを効
率よく使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による映像符号化装置を示すブロック図
である。
【図２】図１の量子化活動度計算部を示す詳細図であ
る。
【図３】図２の量子化活動度計算部を示す詳細図であ
る。
【図４】図１の量子化制御部を示す詳細図である。
【図５】図４の量子化ステップサイズ選択器に対する動
作を説明するためのフローチャートである。
【図６】図３のルックアップテーブルにおてイントラ符
号モードによるスレショルド値の一例を示す図表であ
る。
【図７】図３のルックアップテーブルにおて非イントラ
符号モードによるスレショルド値の一例を示す図表であ
る。
【符号の説明】
１４ 量子化活動度計算部 １６ 量子化制御部 ３１ ルックアップテーブル（ＬＵＴ） ３２ 比較器 ３３ 計数器 １４１1 〜１４１K 量子化活動度計算器 １４２1 〜１４２K レジスタ １６１ ビット発生量予測器 １６２ 量子化ステップサイズ選択器

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 映像データを符号化してバッファを通し
    て一定した伝送率で伝送する方法において、 （ａ）入力する映像データを一定サイズのブロック単位
    に変換して変換係数を出力する段階と、 （ｂ）段階（ａ）から出力された変換係数の既に設定し
    たデータ単位に対する既に設定した量子化ステップサイ
    ズに応ずる量子化活動度を計算する段階と、 （ｃ）段階（ｂ）で計算された量子化活動度、伝送率及
    びバッファの充満度に基づき量子化ステップサイズを決
    定する段階と、 （ｄ）段階（ａ）の変換係数を段階（ｃ）で決定された
    量子化ステップサイズにより量子化し、符号化する段階
    とを含むことを特徴とする映像符号化方法。
  2. 【請求項２】 前記段階（ａ）はフレーム映像データが
    入力されることを特徴とする請求項１に記載の映像符号
    化方法。
  3. 【請求項３】 前記段階（ａ）は隣接した二つのフレー
    ム映像データの差分データが入力されることを特徴とす
    る請求項１に記載の映像符号化方法。
  4. 【請求項４】 前記量子化活動度は前記変換係数を量子
    化ステップサイズに量子化した時“０”でない量子化係
    数の個数であることを特徴とする請求項１に記載の映像
    符号化方法。
  5. 【請求項５】 前記段階（ｂ）は入力する映像データが
    ｍ×ｎ画素サイズのＭ個ブロックに分かれる場合、次の
    式、 【数１】 ここで、ＡＣＴk は量子化ステップサイズｋ（＝１，
    ２，・・・Ｋ）に対する量子化活動度、ｉはブロック位
    置、ｊはブロック内のＡＣ成分変換係数位置であって、
    Ｎはｍ×ｎ、Ｉk は変換係数を量子化ステップサイズｋ
    で量子化した時量子化係数が‘０’なら‘０’、‘０’
    でなければ‘１’を示す、に基づき量子化活動度を計算
    することを特徴とする請求項４に記載の映像符号化方
    法。
  6. 【請求項６】 前記量子化活動度は前記可変長符号化さ
    れたデータの発生ビット量に線形的に比例することを特
    徴とする請求項５に記載の映像符号化方法。
  7. 【請求項７】 前記段階（ｂ）は、 （ｂ１）前記変換係数と予め設定したスレショルド値を
    比較する段階と、 （ｂ２）段階（ｂ１）の比較結果によりスレショルド値
    より大きい変換係数の個数をフレーム単位に計数して量
    子化活動度として出力する段階とを備えることを特徴と
    する請求項６に記載の映像符号化方法。
  8. 【請求項８】 前記スレショルド値はイントラ及び非イ
    ントラの符号モードによりブロック単位ＡＣ成分変換係
    数の値のうち量子化ステップサイズのそれぞれについて
    量子化係数が‘０’となる最大変換係数の値に区分設定
    されることを特徴とする請求項７に記載の映像符号化方
    法。
  9. 【請求項９】 前記段階（ｃ）は、 （ｃ１）伝送率とバッファの充満度に基づき前記既に設
    定されたデータ単位に対するビット発生量を予測する段
    階と、 （ｃ２）段階（ｂ）で計算された量子化活動度と段階
    （ｃ１）で予測されたビット発生量を用いて量子化ステ
    ップサイズを決定する段階とを備えることを特徴とする
    請求項１に記載の映像符号化方法。
  10. 【請求項１０】 前記段階（ｃ２）は、 （ｃ２ａ）段階（ｃ１）で予測されたビット発生量を前
    記既に設定されたデータ単位で発生させるための量子化
    活動度を計算する段階と、 （ｃ２ｂ）段階（ｃ２ａ）で計算された量子化活動度と
    段階（ｂ）で計算した量子化活動度とを比較し、その比
    較結果に基づき量子化ステップサイズを決定する段階と
    を備えることを特徴とする請求項９に記載の映像符号化
    方法。
  11. 【請求項１１】 前記段階（ｃ２ａ）は予測されたビッ
    ト発生量Ｘを発生させるための量子化活動度ＡＣＴX を
    次の式、 ＡＣＴX ＝ａＸ＋ｂ ここで、ａ，ｂは定数であって実験を通して決定され
    る、に基づき計算することを特徴とする請求項１０に記
    載の映像符号化方法。
  12. 【請求項１２】 前記段階（ｃ２ｂ）は前記計算した量
    子化活動度ＡＣＴXと前記段階（ｂ）により計算された
    量子化活動度を比較して次の条件、 ＡＣＴkij ＜ＡＣＴX ≦ＡＣＴk を満たす量子化活動度ＡＣＴk の量子化ステップサイズ
    を決定することを特徴とする請求項１１に記載の映像符
    号化方法。
  13. 【請求項１３】 映像データ符号化装置において、 受信されるデータを一定した伝送率に伝送するバッファ
    部と、 映像データを一定サイズのブロック単位に変換して変換
    係数を出力する変換部と、 前記変換部から受信される変換係数の既に設定されたデ
    ータ単位に対する既に設定された量子化ステップサイズ
    に応ずる量子化活動度を計算する量子化活動度計算部
    と、 前記量子化活動度計算部で計算した量子化活動度と前記
    バッファ部の充満度及び伝送率を入力され量子化ステッ
    プサイズを決定する量子化制御部と、 前記量子化制御部で決定した量子化ステップサイズによ
    り前記変換係数を量子化し、符号化して前記バッファ部
    に出力する符号化部とを含むことを特徴とする映像符号
    化装置。
  14. 【請求項１４】 前記量子化活動度は１フレーム分の変
    換係数を所定の量子化ステップサイズに量子化した時
    ‘０’でない量子化係数の個数であることを特徴とする
    請求項１３に記載の映像符号化装置。
  15. 【請求項１５】 前記量子化活動度計算部は、 変換係数を入力され量子化ステップサイズのそれぞれに
    ついてフレーム単位の量子化活動度を計算する量子化活
    動度計算器と、 前記量子化活動度計算器に応じて連結され、計算された
    量子化活動度を貯蔵し、貯蔵された量子化活動度を前記
    量子化制御部に出力するレジスタとを備えることを特徴
    とする請求項１４に記載の映像符号化装置。
  16. 【請求項１６】 前記量子化活動度計算器は、 それぞれの変換係数について量子化係数が‘０’となる
    値のうち最大値をスレショルド値として貯蔵し、イント
    ラ及び非イントラのブロック単位符号モードと変換係数
    の位置を組み合わせた部分に当たるスレショルド値を出
    力するルックアップテーブルと、 入力される変換係数とスレショルド値とを比較する比較
    器と、 前記比較結果、スレショルド値より大きい変換係数をフ
    レーム単位に計数してその計数した個数を量子化活動度
    として出力する計数器を備えることを特徴とする請求項
    １５に記載の映像符号化装置。
  17. 【請求項１７】 前記量子化制御部は量子化活動度と発
    生ビット量との間に線形的な比例関係を用いて量子化ス
    テップサイズを決定することを特徴とする請求項１３に
    記載の映像符号化装置。
  18. 【請求項１８】 前記量子化制御部は、 前記バッファ部の充満度とチャンネルの伝送率を入力さ
    れ現在フレームについての所望のビット発生量を予測す
    るビット発生量予測器と、 前記予測したビット発生量を発生させるための量子化活
    動度を計算し、この計算した量子化活動度と前記量子化
    活動度計算部で計算された量子化活動度とを比較して予
    測したビット発生量を発生させうる量子化ステップサイ
    ズを選択する量子化ステップサイズ選択器とを備えるこ
    とを特徴とする請求項１７に記載の映像符号化装置。
  19. 【請求項１９】 前記量子化ステップサイズ選択器は同
    一変換係数について量子化ステップサイズが大きい値を
    適用した量子化活動度値が量子化ステップサイズが小さ
    い値を適用した量子化活動度値より小さいか等しいこと
    に基づき前記量子化活動度計算部で計算された量子化活
    動度のうち計算した量子化活動度より大きいか等しい量
    子化活動度を有する量子化活動度に応ずる量子化ステッ
    プサイズを選択することを特徴とする請求項１８に記載
    の映像符号化装置。
  20. 【請求項２０】 前記量子化活動度計算部で量子化活動
    度を計算する間前記変換部の変換係数を貯蔵するメモリ
    をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の映像
    符号化装置。
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