JPH114436A - 画像符号化装置とその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】所定数のマクロブロックごとに所定の量子化ス
テップで量子化・符号化を行う場合、符号量が規定デー
タ量を大幅に下回り、有効に使えず、画質も必要以上に
劣化する。 【解決手段】マクロブロックごとの画像データを、第１
〜第１６の符号量予測部１２２_-0〜１２２_-15 において
０〜１５のＱナンバにより量子化・符号化し、規定符号
量以下で最大のＱナンバＮをＱナンバデコード部１２３
で検出する。第１７の符号量予測部１２５〜加算器１２
８により、そのＱナンバＮを用いた時の５マクロブロッ
ク分の総符号量に、１つ上のＱナンバＮ＋１を用いた場
合とＱナンバＮを用いた場合の符号量の差をマクロブロ
ックごとに順に加え、その値をオーバーフロー判断部１
２９で規定されたデータ量を比較し、規定符号量以下の
場合にはそのマクロブロックを量子化部１３２でＱナン
バＮ＋１で量子化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像を所定の符号
化データ量で高品質に符号化することのできる画像符号
化装置および画像符号化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像処理技術などの進展により、種々の
画像処理装置や画像記録再生装置などが開発されている
が、テープ状記録媒体に動画像をデジタル信号で記録す
るデジタルビデオカセットテープレコーダ（ＤＶＣ）
は、今後、広範に普及する画像記録再生装置として期待
されている。このＤＶＣにおいても、これまでのいくつ
かの画像処理装置と同様に、画像信号をＤＣＴ(Discret
e Cosine Transform) により変換符号化し、量子化し、
可変長符号化するという画像符号化処理が行われる。

【０００３】そしてこのＤＶＣにおいても、生成される
符号化データ量の制御などのために、量子化器において
量子化の粗さを示すＱナンバがダイナミックに設定され
るようになっている。このＱナンバは０〜１５の間の整
数で定義され、この値が小さい程量子化後のデータ量を
削減できるが、量子化が粗くなり画質が劣化する。ＤＶ
Ｃにおいては、画面の中のマクロブロック（ＭＢ）ごと
にＱナンバを換えてもよいが、そのように量子化を制御
するためには自由度がありすぎて回路が大規模になって
しまう。そこで、これまでは、通常、５マクロブロック
ごとに符号化データ量の総量を規定し、５マクロブロッ
クに対してそのデータ量内で最大の符号化データ量とな
るＱナンバを検出し、このＱナンバを用いてその５マク
ロブロックを量子化するようにしている。

【０００４】そのようなＤＶＣに用いられる量子化部の
構成について、図７を参照して具体的に説明する。図７
は、従来の量子化部の構成を示すブロック図である。量
子化部９２には、ＤＣＴ変換された画像信号のマクロブ
ロックごとのデータが順次入力され、５ＭＢディレイ部
１２１に記録されるとともに、第１〜第１６の符号化デ
ータ量予測部１２２_-0〜１２２_-15 に入力される。第１
〜第１６の符号化データ量予測部１２２_-0〜１２２_-15
に各々入力されたマクロブロックごとのデータは、各符
号化データ量予測部１２２_-i（ｉ＝０〜１５）ごとに０
〜１５に設定されたＱナンバを用いて量子化され、さら
に符号化されてその符号化データ量が検出され、５マク
ロブロックごとに累積される。

【０００５】各符号量予測部１２２_-iで累積された符号
化データ量はＱナンバデコード部１２３に出力され、規
定されたデータ量内で最もデータ量が多い符号化データ
量が検出されそのＱナンバＮが求められる。そのＱナン
バＮが、量子化部１３２に出力され、量子化部１３２は
そのＱナンバを用いて、５ＭＢディレイ部１２１にバッ
ファリングされていたＱナンバＮを求めるために第１〜
第１６の符号量予測部１２２_-0〜１２２_-15 で量子化を
行ったのと同じ５マクロブロックに対して、量子化を行
う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の量子化部においては、５マクロブロックごとに
適切なＱナンバを検出し、その５マクロブロックに対し
てその同じＱナンバを用いて量子化を行っているため、
たとえば図８に示すように、実際の符号化データ量は規
定されたデータ量を大幅に下回る場合があり、そのよう
な場合には、その規定されたデータ量をより有効に使用
したいという要望がある。Ｑナンバが小さい、すなわち
量子化ステップが粗いと符号化データ量は少なくて済む
が符号化された画像の画質は劣化する。したがって、規
定されたデータ量の範囲内であれば可能な限りデータ量
を多くし画質の品位を維持する方が適切である。しか
し、前述した量子化部においては、その規定されたデー
タ量を有効に利用していない。したがって、その規定デ
ータ量により予期できる画質よりも、符号化されたデー
タの画質が低品質である可能性が高く、改善が望まれて
いるのである。

【０００７】前述したように、たとえばＤＶＣにおいて
は、各マクロブロックごとにＱナンバを設定することが
できるのであるから、これを細かく制御して符号化デー
タのデータ量を規定の符号化データ量により近づけるの
が望ましい。しかしながら、そのような緻密な制御を行
おうとすると、処理が複雑で回路規模が大きくなるとい
う問題が生じ、たとえば家庭用の機器などにそのような
量子化部を用いることは望ましくない。

【０００８】したがって本発明の目的は、大幅な回路の
追加をすることなく簡単な構成により、規定された符号
化データ量を有効に使用してデータを量子化し、これに
より高品位な画質で画像の符号化ができるような画像符
号化装置を提供することにある。また本発明の他の目的
は、大幅な回路の追加をすることなく簡単な構成によ
り、規定された符号化データ量を有効に使用してデータ
を量子化し、これにより高品位な画質で画像の符号化が
できるような画像符号化方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、基本的には従来と同様の方法により５マクロブロッ
クごとに設定されたＱナンバを用いて量子化を行うよう
にし、規定されたデータ量を越えない範囲内で、最初の
数マクロブロックについては１つ上のＱナンバを用いて
量子化を行うようにした。そしてそのために、最初のい
くつかのマクロブロックについて１つ上のＱナンバを用
いて量子化を行った際に、５マクロブロック全体の符号
化データ量が規定データ量を越えるか否かを簡単な構成
の回路により検出できるようにした。

【００１０】したがって、本発明の画像符号化装置は、
所定数のたとえばマクロブロックなどの所定の単位ごと
の画像データに対して複数の異なる量子化ステップを用
いて量子化・符号化を行った場合の各量子化ステップに
対する符号量を予測する符号量予測手段と、その予測結
果に基づいて、その符号量が規定されたデータ量以下で
最大となる第１の量子化ステップとそのデータ量より大
きく最小となる第２の量子化ステップとを検出する量子
化ステップ検出手段と、その所定数の画像データの先頭
からいくつかの画像データについて前記第２の量子化ス
テップを用いて量子化を行い、残りの画像データを前記
第１の量子化ステップを用いて量子化を行い各々符号化
した場合に、符号量が前記規定のデータ量以下であり可
能な限り前記第２の量子化ステップを用いて量子化を行
うように、前記第２の量子化ステップを用いて量子化を
行う画像データの範囲を決定するステップ変更位置検出
手段と、その決定に基づいて、その所定数のマクロブロ
ックをその各量子化ステップで量子化する量子化手段
と、量子化された画像データを符号化する符号化手段と
を有する。

【００１１】好適には、前記符号量予測手段は、所定数
ごとのマクロブロックに対して、所定の量子化ステップ
を用いて量子化を行い符号化を行った場合の符号量を予
測する個別符号量予測手段を複数有し、それらの個別符
号量予測手段を並列に動作させることによりその複数の
量子化ステップごとの符号量を並列に算出する。そして
特定的には、その個別符号量予測手段は、マクロブロッ
クごとの画像データを所定の量子化ステップを用いて量
子化する手段と、量子化された画像データを符号化する
手段と、符号化された画像データの符号量を前記所定数
のマクロブロックについて累積する手段とを有する。

【００１２】また好適には、前記量子化ステップ変更位
置検出手段は、先頭から順次入力されるマクロブロック
について、第２の量子化ステップを用いて量子化・符号
化を行った場合の符号量を検出する第１の符号量検出手
段と、第１の量子化ステップを用いて量子化・符号化を
行った場合の符号量を検出する第２の符号量検出手段
と、その検出された符号量の差を求める符号量差算出手
段と、その符号量の差を、符号量予測手段で予測された
所定数のマクロブロックについて第１の量子化ステップ
を用いて量子化・符号化を行った場合の符号量に加える
総符号量算出手段と、その符号量が前記規定データ量以
下であるか否かを判定する手段と総符号量判定手段とを
有し、前記量子化手段は、順次入力されるマクロブロッ
クについて、前記総符号量判定手段において符号量が、
規定データ量以下であると判定された場合にそのマクロ
ブロックを前記第２の量子化ステップを用いて量子化を
行い、規定データ量を越えていると判定された場合にそ
のマクロブロックを前記第１の量子化ステップを用いて
量子化を行う。

【００１３】この画像符号化装置によれば、符号量予測
手段で、複数の異なる量子化ステップ各々について、所
定数のマクロブロックに対して量子化・符号化を行った
場合の符号量を検出し、その各量子化ステップに対する
符号量に基づいて、量子化ステップ検出手段において、
符号量が規定値以下となる最大の符号量に対応する第１
の量子化ステップを検出する。また、同時に第１の量子
化ステップより１段階細かな量子化ステップ、換言すれ
ば規定値より大きく最小の符号量になるような第２の量
子化ステップを検出しておき、所定数のマクロブロック
の中の先頭のいくつかについては、この第２の量子化ス
テップを用いて量子化を行うようにする。

【００１４】そのどのマクロブロックまでを第２の量子
化ステップを用いるかを決定するために、所定数のマク
ロブロックについて１つずつ順次、第２の量子化ステッ
プを用いた場合と第１の量子化ステップを用いた場合の
符号量の差を求め、それを所定数のマクロブロックを第
１の量子化ステップで量子化・符号化した場合の総符号
量に加え、そのマクロブロックまでを第２の量子化ステ
ップで量子化・符号化した場合の所定数のマクロブロッ
クについての総符号量を求める。この値を規定符号量と
比較することにより、そのマクロブロックを第２の量子
化ステップを用いて符号化・量子化してよいか否かを決
定する。

【００１５】また本発明の画像符号化方法は、所定数の
たとえばマクロブロックなどの所定の単位ごとの画像デ
ータに対して複数の異なる量子化ステップを用いて量子
化・符号化を行った場合の各量子化ステップに対する符
号量を予測し、その予測結果に基づいて、その符号量が
規定されたデータ量以下で最大となる第１の量子化ステ
ップとそのデータ量より大きく最小となる第２の量子化
ステップとを検出し、その所定数の画像データの先頭か
らいくつかの画像データについて前記第２の量子化ステ
ップを用いて量子化を行い、残りの画像データを前記第
１の量子化ステップを用いて量子化を行い各々符号化し
た場合に、符号量が前記規定のデータ量以下であり可能
な限り前記第２の量子化ステップを用いて量子化を行う
ように、前記第２の量子化ステップを用いて量子化を行
う画像データの範囲を決定し、その決定に基づいて、そ
の所定数のマクロブロックをその各量子化ステップで量
子化し、量子化された画像データを符号化する。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態の画像符号
化装置について、図１〜図６を参照して説明する。本実
施の形態の画像符号化装置は、デジタルビデオカセット
テープレコーダ（ＤＶＣ）に搭載され、入力されたビデ
オ信号をテープに記録するために符号化する装置であ
る。図１は、その画像符号化装置１の構成を示すブロッ
ク図である。画像符号化装置１は、ブロック分割部１
０、ＤＣＴ変換部１１、量子化部１２および可変長符号
化部１３を有する。

【００１７】まず、画像符号化装置１について説明す
る。ブロック分割部１０は、入力された映像信号を所望
の形式の映像信号、具体的には４：１：１でサンプリン
グされた信号に変換し、所定のマクロブロックに分割
し、符号化データ量を平均化するためにマクロブロック
単位に所定のシャッフリングを行う。

【００１８】ＤＣＴ変換部１１は、ブロック分割部１０
で抽出されたマクロブロックごとにＤＣＴ変換(Discret
e Cosine Transform) を行う。さらに、得られた変換係
数に対しては、高域成分に対して感度が低下する人の視
覚特性を考慮して重み付けを行う。そして、得られた係
数をジグザグスキャンすることによりＤＣ成分、ＡＣ成
分の低周波成分より高周波成分の順に並んだ係数列を得
る。

【００１９】量子化部１２は、入力されるデータに対し
て、データ量が所定の範囲内に納まりように量子化精度
を適宜決定しながら量子化を行う。なお、本発明に係わ
るこの量子化部１２の、さらに詳細な構成および動作に
ついては後述する。

【００２０】可変長符号化部１３は、量子化部１２によ
り量子化され得られた係数の列に対して、有効係数値間
の０の数（ラン）と有効係数値（アンプ）との組に基づ
いて予め定めた所定のテーブルを参照して可変長符号化
して有効ビットを減少させ、さらに発生確率の多い符号
に少ないビットを、少ない符号に多いビットを割り当て
る２次元ハフマン符号化をして、符号化結果の符号列を
得る。

【００２１】なお、このような画像符号化装置１により
得られた符号化された画像信号の列は、画像符号化装置
１を有する前述したデジタルビデオカセットテープレコ
ーダ内の図示せぬ後段の処理部により、さらに外符号お
よび内符号が付加され、所定の固定長データにフォーマ
ット化され、記録用の符号化が行われた後、テープ状記
録媒体に記録される。

【００２２】次に、画像符号化装置１の本発明に係わる
量子化部１２の構成および動作について図２〜図５を参
照して詳細に説明する。量子化部１２は、５マクロブロ
ック（ＭＢ）ディレイ部１２１、第１〜第１６の１６個
の符号化データ量予測部１２２_-0〜１２２_-15 、Ｑナン
バデコード部１２３、第１７の符号化データ量予測部１
２５、第１８の符号化データ量予測部１２６、減算器１
２７、加算器１２８、オーバーフロー（ＯＦ）判断部１
２９、加算器１３０、１マクロブロク（ＭＢ）ディレイ
部１３１、および、量子化部１３２を有する。

【００２３】まず、量子化部１２の各部の機能について
説明する。５ＭＢディレイ部１２１は、量子化部１２に
順次入力されるマクロブロックごとのデータを、５マク
ロブロック分のデータが入力される期間遅延させ、その
期間経過後順次１ＭＢディレイ部１３１、第１７の符号
化データ量予測部１２５および第１８の符号化データ量
予測部１２６に出力する。具体的には５ＭＢディレイ部
１２１は、５マクロブロックデータ分の記録容量を有す
る実質的なＦＩＦＯメモリで構成される。

【００２４】第１〜第１６の符号化データ量予測部１２
２_-0〜１２２_-15 は、符号化データ量予測部１２２に順
次入力されるマクロブロックごとのデータを、各々設定
される所定のＱナンバを用いて量子化し、その量子化デ
ータのデータ量をＱナンバデコード部１２３に各々出力
する。第１〜第１６の符号化データ量予測部１２２_-0〜
１２２_-15 には、各々Ｑナンバとして、０〜１５が設定
される。

【００２５】この符号化データ量予測部１２２_-i（ｉ＝
０〜１５）の構成を図３に示す。符号化データ量予測部
１２２_-iは、量子化部１４１、符号化部１４２、累積リ
セットスイッチ１４３、加算器１４４および記憶部１４
５を有する。量子化部１４１には、被量子化信号、およ
び、その符号化データ量予測部１２２_-iで予測する量子
化のＱナンバが入力され、そのＱナンバで入力被量子化
信号を順次量子化し、符号化部１４２に出力する。符号
化部１４２は、量子化部１４１より出力される量子化さ
れた係数の列に対して、予め定めた所定のテーブルを参
照して可変長符号を割り当て、さらに２次元ハフマン符
号化をして符号化結果の符号列を求め、そして、この符
号化データのデータ量を求めて加算器１４４に出力す
る。

【００２６】累積リセットスイッチ１４３は、外部より
入力される選択信号Ｓに基づいて、後述する加算器１４
４に対して出力する累積符号化データ量の値として、０
を出力するか、後述する記憶部１４５に記憶されている
値を出力するかを選択する。この選択信号Ｓによれば、
符号化部１４２より出力される符号化データ量が、符号
化データ量が規定される５マクロブロックごとの単位の
最初のマクロブロックに対するものである場合は、累積
リセットスイッチ１４３は端子ａを選択して０を出力す
る、すなわち符号化データ量の累積値を０にし、残りの
第２〜第５番目のマクロブロックに対するものである場
合は、端子ｂを選択して記憶部１４５に記憶されていた
符号化データ量を出力する。

【００２７】加算器１４４は、符号化部１４２において
検出され入力される符号化データ量と、累積リセットス
イッチ１４３を介して入力される累積データ量とを加算
し、記憶部１４５に出力する。これにより、符号化デー
タ量が規定される５マクロブロックごとの単位内におい
て、各マクロブロックの符号化データ量が順次累積され
る。記憶部１４５は、加算器１４４より入力される符号
化データ量の累積値を記録し、符号化データ量予測部１
２２_-iの外部、および、累積リセットスイッチ１４３の
端子ｂに対して出力する。

【００２８】このような構成の符号化データ量予測部１
２２_-i（ｉ＝０〜１５）においては、各符号化データ量
予測部１２２_-iごとに０〜１５に設定されたＱナンバに
従って、量子化部１４１で外部より入力される被量子化
信号を量子化し、符号化部１４２で符号化して符号化デ
ータ量を求め、累積リセットスイッチ１４３および加算
器１４４により所定の５マクロブロックごとのその符号
化データ量の累積値を求め、記憶部１４５に記録する。
記憶部１４５に記録された符号化データ量は、Ｑナンバ
デコード部１２３より適宜参照される。

【００２９】量子化部１２のＱナンバデコード部１２３
は、第１〜第１６の符号化データ量予測部１２２_-0〜１
２２_-15 で各々予測された符号化データ量に基づいて、
符号化データ量が規定される所定の５マクロブロックご
とに、その規定された符号化データ量を越えないで最も
データ量が多くなるような符号化データ量で符号化を行
った符号化データ量予測部１２２_-Nを第１〜第１６の符
号化データ量予測部１２２_-0〜１２２_-15 より選択し、
その符号化データ量を加算器１２８に、その時のＱナン
バを第１７の符号化データ量予測部１２５に出力する。

【００３０】第１７の符号化データ量予測部１２５は、
５ＭＢディレイ部１２１より入力されるマクロブロック
ごとのデータを、Ｑナンバデコード部１２３より入力さ
れるＱナンバＮを用いて量子化し、その量子化データの
データ量を減算器１２７に出力する。５ＭＢディレイ部
１２１には、既に第１〜第１６の符号化データ量予測部
１２２_-0〜１２２_-15 で符号化データ量が推定された所
定の５マクロブロックごとのデータが記録されている。
その５マクロブロックの符号化データ量に基づいてＱナ
ンバデコード部１２３で決定された所定の符号化データ
量を越えないＱナンバＮを用いて、第１７の符号化デー
タ量予測部１２５においては１マクロブロックずつ再び
順次符号化データ量を求める。

【００３１】第１８の符号化データ量予測部１２６は、
５ＭＢディレイ部１２１より入力されるマクロブロック
ごとのデータを、Ｑナンバデコード部１２３より入力さ
れるＱナンバＮに基づいて、そのＱナンバＮより１つ上
のＱナンバＮ＋１を用いて量子化し、その量子化データ
のデータ量を減算器１２７に出力する。前述したよう
に、５ＭＢディレイ部１２１には、既に第１〜第１６の
符号化データ量予測部１２２_-0〜１２２_-15 で符号化デ
ータ量が推定された所定の５マクロブロックごとのデー
タが記録されている。その５マクロブロックの符号化デ
ータ量に基づいてＱナンバデコード部１２３で決定され
た所定の符号化データ量を越えないＱナンバＮより１つ
上のＱナンバＮ＋１を用いて、第１７の符号化データ量
予測部１２５においては１マクロブロックずつ再び順次
符号化データ量を求める。

【００３２】減算器１２７は、第１８の符号化データ量
予測部１２６で求められ１マクロブロックごとに累積さ
れて順次入力されるＱナンバＮ＋１で符号化した場合の
符号化データ量より、第１７の符号化データ量予測部１
２５で同じマクロブロックに対して求められ１マクロブ
ロックごとに累積されて順次入力されるＱナンバＮで符
号化した場合の符号化データ量を減じ、すなわち、その
差を求め、その減算結果を加算器１２８に出力する。

【００３３】加算器１２８においては、Ｑナンバデコー
ド部１２３より入力される符号化データ量が規定されて
いる所定の５マクロブロックをＱナンバＮで量子化した
場合の符号化データ量と、減算器１２７より入力され
る、その５マクロブロックの順次入力されるマクロブロ
ックまでを１つ上のＱナンバＮ＋１で符号化した場合と
ＱナンバＮで符号化した場合との符号化データ量の差を
加算し、その加算結果を加算器１２８に出力する。すな
わち、加算器１２８からは、符号化データ量が規定され
る所定の５マクロブロックの中の最初の数マクロブロッ
クについてＱナンバＮ＋１で量子化し、残りをＱナンバ
Ｎで量子化した場合の総符号化データ量が出力される。

【００３４】オーバーフロー判断部１２９は、加算器１
２８より入力される符号化データ量に基づいて、その値
が予め定めたその５マクロブロックについて規定されて
いる所定の符号化データ量より大きいか否かを判断し、
大きければ符号化データ量がオーバーフローしたものと
して０を、小さければ符号化データ量が未だ規定内であ
るとして１を、加算器１３０に出力する。

【００３５】加算器１３０は、Ｑナンバデコード部１２
３より入力される、５マクロブロックを全て同じＱナン
バで量子化する場合に規定の符号化データ量を越えない
最大のＱナンバＮに対して、オーバーフロー判断部１２
９より入力される０または１を加え、最終的に量子化を
行う場合のＱナンバを決定する。具体的には、オーバー
フロー判断部１２９より１が出力されている場合、すな
わち、ＱナンバＮ＋１で量子化を行っても総符号化デー
タ量が規定値内に収まる場合には、その１をＮに加算し
てＮ＋１を量子化のためのＱナンバとして量子化部１３
２に出力する。また、オーバーフロー判断部１２９より
０が出力されている場合、すなわち、ＱナンバＮ＋１で
量子化を行うと総符号化データ量が規定値内を越えてし
まう場合には、その０をＮに加算して、すなわちＮをそ
のまま量子化のためのＱナンバとして量子化部１３２に
出力する。

【００３６】１ＭＢディレイ部１３１は、前述した第１
７の符号化データ量予測部１２５から加算器１３０の処
理により量子化部１３２における量子化のＱナンバが決
定されるため、５ＭＢディレイ部１２１より量子化部１
３２に出力されるデータをその処理に係わる期間分、す
なわち、１マクロブロック分の処理の期間遅らせる。

【００３７】量子化部１３２は、１ＭＢディレイ部１３
１より入力されるデータに対して、加算器１３０より入
力されるＱナンバを用いて量子化を行い、量子化された
データを画像符号化装置１の可変長符号化部１３に出力
する。

【００３８】次に、量子化部１２の動作について、図４
および図５を参照して説明する。まず、量子化部１２に
は、図４（Ａ）に示すようなＤＣＴ変換部１１より画像
信号のマクロブロックごとのデータが順次入力され、５
ＭＢディレイ部１２１に記録されるとともに、第１〜第
１６の符号化データ量予測部１２２_-0〜１２２_-15 に入
力される。

【００３９】第１〜第１６の符号化データ量予測部１２
２_-0〜１２２_-15 に各々入力された図４（Ａ）に示した
ようなマクロブロックごとのデータは、各符号化データ
量予測部１２２_-i（ｉ＝０〜１５）の量子化部１４１で
各符号化データ量予測部１２２_-iごとに設定されたＱナ
ンバｎを用いて量子化され、符号化部１４２において符
号化されてその符号化データ量が検出され、累積リセッ
トスイッチ１４３、加算器１４４および記憶部１４５に
より所定の５マクロブロックごとに累積される。記憶部
１４５に各マクロブロックの符号化データ量が累積さ
れ、５マクロブロックの符号化データ量が求められる状
態を図４（Ｂ）に示す。なお、図４（Ｂ）においてＱｎ
＿ｍは、Ｑナンバｎを用いて量子化および符号化を行っ
た場合のｍマクロブロク目のデータ量であることを示
す。

【００４０】このように各符号量予測部１２２_-iで累積
された符号化データ量はＱナンバデコード部１２３に出
力され、規定されたデータ量内で最もデータ量が多い符
号化データ量が検出されそのＱナンバＮが求められる。
そのＱナンバＮ、および、ＱナンバＮより求められる１
つ上のＱナンバＮ＋１を用いて、第１７の符号量予測部
１２５および第１８の符号量予測部１２６において、５
ＭＢディレイ部１２１にバッファリングされていた第１
〜第１６の符号量予測部１２２_-0〜１２２_-15 でＱナン
バＮを求めるために量子化を行ったのと同じ５マクロブ
ロックに対して、再び量子化および符号化を行い符号量
の検出を行う。

【００４１】この第１７の符号量予測部１２５および第
１８の符号量予測部１２６における量子化および符号化
については、１マクロブロックに対する符号化データ量
の検出および累積が終了するたびに、その符号化データ
量の差、すなわち、そのマクロブロックを１つ上のＱナ
ンバＮ＋１で量子化・符号化した場合の符号化データ量
の増加量が減算器１２７で求められる。その符号化デー
タ量の増加量は、加算器１２８においてＱナンバデコー
ド部１２３より出力される所定の５マクロブロックを全
てＱナンバＮで量子化・符号化した場合の総符号化デー
タ量に加えられる。これにより、５マクロブロックの中
のあるマクロブロックまでを１つ上のＱナンバＮ＋１で
量子化・符号化し、残りをＱナンバＮで量子化・符号化
した場合の５マクロブロックの総符号化データ量が求め
られる。

【００４２】この総符号化データ量を、オーバーフロー
判断部１２９において規定されたデータ量と比較する。
そして、総符号化データ量が規定されたデータ量の範囲
内であれば、とりあえずそのマクロブロックまでは１つ
上のＱナンバＮ＋１で量子化・符号化してもよいという
ことになる。したがって、その場合、オーバーフロー判
断部１２９は１を加算器１３０に出力し、量子化部１３
２に入力するＱナンバの指定値をＮ＋１にする。一方、
加算器１２８で求められた総符号化データ量が規定のデ
ータ量を越えれるとオーバーフロー判断部１２９で判断
された場合は、そのマクロブロックはＱナンバＮ＋１で
量子化・符号化してはならず、元のＱナンバＮで符号化
しなければならないことになる。したがって、オーバー
フロー判断部１２９は０を出力し、加算器１３０は、Ｑ
ナンバデコード部１２３より出力されたＱナンバＮをそ
のまま量子化部１３２に出力する。

【００４３】この動作を図５に模式的に示す。入力され
るマクロブロックごとのデータを、まず、第１〜第１６
の符号量予測部１２２_-0〜１２２_-15 において０〜１５
のＱナンバにより量子化・符号化が行い、その結果に基
づいて、規定のデータ量を越えない最大のＱナンバＮを
Ｑナンバデコード部１２３により検出する。そして、そ
のＱナンバＮで量子化・符号化を行った時の５マクロブ
ロックの総符号化データ量に、第１７の符号量予測部１
２５〜加算器１２８により、１つ上のＱナンバＮ＋１を
用いて量子化・符号化を行った場合とＱナンバＮを用い
て量子化・符号化を行った場合との各マクロブロックの
符号化データ量の差を順に加えることにより、５マクロ
ブロックの中の最初の１〜４マクロブロックについてＱ
ナンバＮ＋１を用いて量子化・符号化を行った場合の５
マクロブロックの総符号化データ量を順次求める。これ
をオーバーフロー判断部１２９により規定されたデータ
量を比較することにより、そのデータ量を越えないでよ
りデータ量を大きくする最適なＱナンバＮ＋１とＱナン
バＮの割り当てが決定される。

【００４４】このように、本実施の形態の画像符号化装
置１によれば、５マクロブロックごとにＱナンバを設定
する従来の方法に比べて、規定された符号化データ量を
有効に使って量子化および符号化を行うことができ、符
号化された画像の画質を向上することができる。。具体
的に説明すると、これまでは５マクロブロックごとに同
じマクロブロックを決定していたため、たとえば図６に
示すように、規定されているデータ量に対して相当少な
い符号化データ量となるＱナンバＮが設定される場合が
あった。そのような場合に本実施の形態の画像符号化装
置１においては、規定されているデータ量の範囲内で可
能な限り、５マクロブロックの中の先頭のマクロブロッ
ク（図６に示す例においては、第１および第２のマクロ
ブロック）について、１つ上のＱナンバＮ＋１を用いて
量子化・符号化を行うようにしている。したがって、図
６に示すように、規定されているデータ量を有効に使用
して、量子化・符号化を行うことができる。そしてその
結果、１つ上のＱナンバＮ＋１を用いて量子化・符号化
を行ったマクロブロックについては画質が向上してお
り、画像全体としても画質が向上する。

【００４５】また、画像符号化装置１の量子化部１２
は、図７を参照して例示した従来の量子化部９２に対し
て、２つの符号量予測部と１マクロブロック分のディレ
イ部、および、加算器、減算器、比較器などを追加する
ことにより構成される。換言すれば、量子化部の元の構
成と比較して比較的簡単な回路の追加により構成するこ
とができる。

【００４６】なお、本発明画像符号化装置は、本実施例
に限れるものではなく、種々の改変が可能である。たと
えば、第１〜第１６の符号量予測部１２２_-0〜１２２
_-15 、第１７の符号量予測部１２５および第１８の符号
量予測部１２６における符号量の推定方法は、本実施の
形態のように、量子化部１３２および可変長符号化部１
３と同様に実際に量子化・符号化を行う方法に限られる
ものではなく、その他の任意の方法を用いてよい。ま
た、本実施の形態の量子化部１２は、５マクロブロック
ごとに符号化データ量の総量が規定されるような場合に
のみ適用されるものではなく、任意の数のマクロブロッ
クごとに符号化データ量が規定されるような場合にも適
用可能である。その場合には、ディレイ部１２１の容量
を変更すればよい。また、本実施の形態の画像符号化装
置１は、ＤＶＣにのみ適用可能なものではなく、その他
の任意の画像記録装置や画像伝送装置などに適用可能で
ある。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像符号
化装置によれば、大幅な回路の追加をすることなく、規
定された符号化データ量を有効に使用して、画像データ
を量子化し符号化することができる。その結果、より高
品位な画質で画像を符号化する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】本発明の一実施の形態の画像符号化装置の構成
を示すブロック図である。

【図２】図１に示した画像符号化装置の量子化部の構成
を示すブロック図である。

【図３】図２に示した量子化部の第１〜第１８の符号化
データ量予測部の構成を示すブロック図である。

【図４】図３に示した符号量予測部における処理を説明
するための図であり、（Ａ）は入力されるマクロブロッ
クごとのデータを示す図であり、（Ｂ）は各マクロブロ
ックの符号化データ量が累積される状態を示す図であ
る。

【図５】図２に示した量子化部における処理を説明する
ための図である。

【図６】図２に示した量子化部で量子化されたデータに
基づいて符号化されたデータの符号化データ量を説明す
るための図である。

【図７】従来の量子化部の構成を示すブロック図であ
る。

【図８】図７に示した量子化部で量子化されたデータに
基づいて符号化されたデータの符号化データ量を説明す
るための図である。

【符号化装置の説明】

１…画像符号化装置、１０…ブロック分割部、１１…Ｄ
ＣＴ変換部、１２…量子化部、１３…可変長符号化部、
１２１…５ＭＢディレイ部、１２２，１２５，１２６…
符号量予測部、１２３…Ｑナンバデコード部、１２４…
１ＭＢディレイ部、１２７…減算器、１２８…加算器、
１２９…オーバーフロー判断部、１３０…加算器、１３
１…１ＭＢディレイ部、１３２…量子化部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の単位ごとに順次入力される画像デー
   タの所定数ごとの前記所定の単位に対して、複数の量子
   化ステップについて、各量子化ステップを用いて量子化
   を行い符号化を行った場合の符号量を予測する符号量予
   測手段と、 前記複数の量子化ステップより、前記予測された符号量
   に基づいて、当該符号量が予め定めた所定のデータ量以
   下で最大となる第１の量子化ステップと、当該符号量が
   前記所定のデータ量より大きく最小となる第２の量子化
   ステップとを検出する量子化ステップ検出手段と、 前記所定数の前記所定の単位の画像データの、先頭から
   のｎ個（ｎ＝０〜前記所定数−１）の前記所定の単位に
   ついて前記第２の量子化ステップを用いて量子化を行
   い、残りの前記所定の単位について前記第１の量子化ス
   テップを用いて量子化を行い、前記各量子化された画像
   データを符号化した場合の符号量が、前記所定のデータ
   量以下となる最大の前記ｎを検出する量子化ステップ変
   更位置検出手段と、 前記検出結果に基づいて、前記所定数のマクロブロック
   の画像データの先頭から前記最大のｎ個の前記所定の単
   位について前記第２の量子化ステップを用いて量子化を
   行い、残りの前記所定の単位について前記第１の量子化
   ステップを用いて量子化を行う量子化手段と、 前記量子化された所定数の前記所定の単位の画像データ
   を順次符号化する符号化手段とを有する画像符号化装
   置。
2. 【請求項２】入力された画像データを、所定の画素構成
   で規定されたマクロブロック単位に圧縮する画像データ
   圧縮手段をさらに有し、 前記符号量予測手段は、前記所定数ごとのマクロブロッ
   クに対して前記符号量を予測し、 前記量子化ステップ変更位置検出手段は、前記所定数の
   前記マクロブロックの画像データの、先頭からのｎ個の
   前記マクロブロックについて前記第２の量子化ステップ
   を用いて量子化を行い、残りの前記マクロブロックにつ
   いて前記第１の量子化ステップを用いて量子化を行い、
   前記各量子化された画像データを符号化した場合の符号
   量が、前記所定のデータ量以下となる最大の前記ｎを検
   出し、 前記量子化手段は、前記所定数のマクロブロックの画像
   データの先頭から前記最大のｎ個の前記マクロブロック
   について前記第２の量子化ステップを用いて量子化を行
   い、残りの前記マクロブロックについて前記第１の量子
   化ステップを用いて量子化を行い、 前記符号化手段は、前記量子化された所定数の前記マク
   ロブロックの画像データを順次符号化する請求項１記載
   の画像符号化装置。
3. 【請求項３】前記符号量予測手段は、前記所定数ごとの
   マクロブロックに対して、所定の量子化ステップを用い
   て量子化を行い符号化を行った場合の符号量を予測する
   個別符号量予測手段を、前記複数の量子化ステップごと
   に複数有する請求項２記載の画像符号化装置。
4. 【請求項４】前記個別符号量予測手段は、 マクロブロックごとの画像データを前記所定の量子化ス
   テップを用いて量子化する手段と、 前記量子化された画像データを符号化する手段と、 前記符号化された画像データの符号量を前記所定数のマ
   クロブロックについて累積する手段とを有する請求項３
   記載の画像符号化装置。
5. 【請求項５】前記量子化ステップ変更位置検出手段は、 先頭から順次入力される前記所定数のマクロブロックの
   各マクロブロックについて、前記第２の量子化ステップ
   を用いて量子化および符号化を行った場合の符号量を検
   出する第１の符号量検出手段と、 前記第１の量子化ステップを用いて量子化および符号化
   を行った場合の符号量を検出する第２の符号量検出手段
   と、 前記検出された符号量の差を求める符号量差算出手段
   と、 前記求められた符号量の差を、前記符号量予測手段で予
   測された前記所定数のマクロブロックについて前記第１
   の量子化ステップを用いて量子化および符号化を行った
   場合の符号量に加える総符号量算出手段と、 前記加えられた符号量が、前記所定のデータ量以下であ
   るか否かを判定する手段と総符号量判定手段とを有する
   請求項２記載の画像符号化装置。
6. 【請求項６】前記量子化手段は、先頭から順次入力され
   る前記所定数のマクロブロックの各マクロブロックにつ
   いて、前記総符号量判定手段において、前記符号量が前
   記所定のデータ量以下であると判定された場合に当該マ
   クロブロックを前記第２の量子化ステップを用いて量子
   化を行い、前記総符号量判定手段において、前記符号量
   が前記所定のデータ量を越えていると判定された場合に
   当該マクロブロックを前記第１の量子化ステップを用い
   て量子化を行う請求項５記載の画像符号化装置。
7. 【請求項７】入力された画像データを、所定の画素構成
   で規定されたマクロブロック単位で圧縮し、 前記マクロブロック所定数ごとに対して、複数の異なる
   量子化ステップについて、各量子化ステップを用いて量
   子化を行い符号化を行った場合の符号量を予測し、 前記複数の量子化ステップより、前記予測された符号量
   に基づいて、当該符号量が予め定めた所定のデータ量以
   下で最大となる第１の量子化ステップと、当該符号量が
   前記所定のデータ量より大きく最小となる第２の量子化
   ステップとを検出し、 前記所定数のマクロブロックの、先頭からのｎ個（ｎ＝
   ０〜前記所定数−１）について前記第２の量子化ステッ
   プを用いて量子化を行い、残りのマクロブロックについ
   て前記第１の量子化ステップを用いて量子化を行い、前
   記各量子化された画像データを符号化した場合の符号量
   が、前記所定のデータ量以下となる最大の前記ｎを検出
   し、 前記検出結果に基づいて、前記所定数のマクロブロック
   の画像データの先頭から前記最大のｎ個のマクロブロッ
   クについて前記第２の量子化ステップを用いて量子化を
   行い、残りのマクロブロックについて前記第１の量子化
   ステップを用いて量子化を行い、 前記量子化された所定数マクロブロックを順次符号化す
   る画像符号化方法。