JP2000134617A

JP2000134617A - 画像符号化装置

Info

Publication number: JP2000134617A
Application number: JP30113698A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Saito; 浩齋藤; Hideaki Mita; 英明三田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-10-22
Filing date: 1998-10-22
Publication date: 2000-05-12

Abstract

(57)【要約】【課題】入力画像を分割して並列に圧縮符号化する装
置において、並列処理間の符号化歪みの差を無くすとと
もに、局所的あるいは瞬間的な量子化ステップの変動を
抑制して画質を安定させる。【解決手段】入力画像を画面分割回路２で２個の分割
画像に分割し、ＭＰＥＧ２エンコーダ３，４により分割
された２つの画像信号を与えられた量子化ステップで並
列に圧縮符号化し、ＭＰＥＧ２エンコーダ３，４から出
力される２チャンネルの符号データを多重化手段１７で
多重化する。多重化手段１７は、２チャンネルの符号デ
ータから入力画像全体を復号可能な１本の合成ストリー
ムを生成し、合成ストリームの発生符号量によってスタ
ッフィング処理を制御し、合成ストリームの発生符号量
が所望の符号量となるように２個のＭＰＥＧ２エンコー
ダ３，４に対して同一の量子化ステップをフィードバッ
クする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像データを圧縮符
号化して、伝送または記録する画像符号化装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】自然動画像に対する高能率な圧縮符号化
技術として、ＤＣＴ（離散コサイン変換）と動き補償を
組み合わせた方式が有効とされ、国際標準としてＭＰＥ
Ｇ２方式（ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８）が広く利用され
始めている。近年では、ＭＰ＠ＭＬ（メインプロファイ
ル・メインレベル）に対応した１チップ符号化ＬＳＩも
開発され、比較的容易に符号化できるようになってきた
（例えばＩＳＳＣＣ９７［ＦＰ１６．２］）。

【０００３】一方、放送分野では画像の高画質化を目指
してプログレッシブ方式やＨＤＴＶなどの新放送方式が
提案され、圧縮符号化技術を応用したディジタル放送の
実現に向けて検討が重ねられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、新放送
方式として提案されている５２５プログレッシブ、ある
いは１１２５インタレース、７５０プログレッシブなど
のＨ１４Ｌ（ハイ１４レベル）やＨＬ（ハイレベル）相
当の高画質映像信号は、単位時間当たりの有効画素数が
多いために、１個のＭＰ＠ＭＬ符号化ＬＳＩで符号化す
ることは処理能力の面で不可能である。

【０００５】そこで、複数個の符号化ＬＳＩを用いて処
理を並列化することが試みられているが、空間的あるい
は時間的に分割して独立に符号化する並列符号化方式で
は並列処理間の適応的ビット配分が困難になる。例え
ば、ある符号化ＬＳＩでは発生符号量が極端に少ないた
めに無効データをスタッフィング処理する一方、他の符
号化ＬＳＩでは極端に発生符号量が多くなって符号化を
打ち切らざるを得ないようなアンバランスが生じる場合
がある。さらにここまで極端な場合では無くても、並列
処理間の符号化歪みの差が分割の境界を際立たせるため
に歪みが検知されやすくなり、主観画質を劣化させるこ
とが課題とされてきた。

【０００６】したがって、本発明の目的は、高画質化を
達成することができる画像符号化装置を提供することで
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、本発明では第１に、入力画像をＮ個（Ｎは２以上の
整数）の領域に分割して圧縮符号化する画像符号化装置
において、Ｎ個の分割画像を得る画面分割手段と、Ｎ系
統に分割された画像信号を与えられた量子化ステップで
並列に圧縮符号化するＮ個の符号化手段と、Ｎ個の符号
化手段から出力されるＮチャンネルの符号データを多重
化することによりＮチャンネルの符号データから入力画
像全体を復号可能な１本の合成ストリームを生成する多
重化手段とを備え、これによって並列符号化を実現する
とともに、多重化手段において、多重化後の総発生符号
量、つまり合成ストリームの発生符号量によってスタッ
フィング処理を制御することで不必要なスタッフィング
を抑制し、また総発生符号量が所望の符号量となるよう
な量子化ステップを常時再計算して、すべての並列符号
化手段に対して同一の量子化ステップをフィードバック
する符号量制御を行うことにより、並列処理間のビット
配分を自動的に最適化して高画質化を可能とするもので
ある。

【０００８】第２に、符号化手段がＭＰＥＧ２に準拠す
るとき、ＭＰＥＧ２エンコーダはデコーダの入力バッフ
ァがオーバーフローあるいはアンダーフローの破綻を引
き起こさないために、ＶＢＶ（Video Buffering Verifi
er）バッファ制御を行う必要がある。本発明では、個々
の並列符号化単位にＶＢＶバッファ制御を行うのではな
く、緩やかに変化する画像全体のＶＢＶバッファの充足
度に応じて量子化ステップを決定することで局所的ある
いは瞬間的な量子化ステップの変動を抑制して画質を安
定させることを可能とするものである。

【０００９】第３に、上記第２の手段に示した量子化ス
テップの更新による符号量制御でも所望の符号量に抑え
込むことが困難になると予測される場合、ＶＢＶバッフ
ァの充足度によってＡＣ（交流）係数を周波数に応じて
選択的に符号化する、あるいはＩ、Ｐ、Ｂのピクチャタ
イプに応じて重み付けを変更する、あるいはプリフィル
タの特性を変更して入力画像の性質を変化させること
で、量子化歪みが多く発生する複雑な動画像においても
視覚的に歪みが検知されにくい符号化を可能とするもの
である。

【００１０】具体的に説明すると、第２の手段で示す制
御（ＶＢＶバッファ制御）で符号量は制御可能である
が、例えば圧縮が難しい細かい絵柄が連続して入力され
るような場合、第２の手段に加えて第３の手段でデータ
量を調整することで画質劣化を抑え込むことが可能であ
る。第３の手段（ＶＢＶバッファの充足度によってＡＣ
（交流）係数を周波数に応じて選択的に符号化する、あ
るいはＩ、Ｐ、Ｂのピクチャタイプに応じて重み付けを
変更する、あるいはプリフィルタの特性を変更して入力
画像の性質を変化させること）は、符号化が困難でＶＢ
Ｖバッファが追い込まれたときに特に有効である。予測
はＶＢＶバッファのレベル（つまり、ＶＢＶバッファの
充足度）をチェックすることで容易に可能である。

【００１１】つぎに、ＶＢＶバッファの充足度によって
ＡＣ係数を周波数に応じて選択的に符号化する点あるい
は、ＶＢＶバッファの充足度に応じてＮ個の符号化手段
で符号化すべきＡＣ係数を選択する点について説明す
る。ＤＣＴ符号化では、記録・伝送されるデータは周波
数に分解されている。低周波数の成分ほど再生画質に影
響が大きく、高周波数の成分は精細な情報のみを含んで
いる。したがって、特にＶＢＶバッファが追い込まれて
符号化が困難な場合は、高周波数成分から順次切り捨て
ていくことで、相対的に重要度の高い低周波数成分を符
号化することができる。つまり、選択的に符号化という
のは、低周波数成分を優先して高周波数成分を捨てるこ
とを意味する。

【００１２】つぎに、Ｉ、Ｐ、Ｂのピクチャタイプに応
じて重み付けを変更する点について説明する。例えばＶ
ＢＶバッファに余裕がなく追い込まれた場合は、Ｉ、
Ｐ、Ｂの順に重要度が高いとして重み付けをすると、Ｉ
ピクチャほど多くの符号量で符号化される。通常はＩ、
Ｐ、Ｂの重み付けをしないことに対して画質の改善が得
られる。

【００１３】つぎに、プリフィルタの特性を変更して入
力画像の性質を変化させる点について説明する。前述と
同様に、ＶＢＶバッファに余裕がなくなった場合には、
入力画像をフィルタ処理でぼかす。これによって高周波
成分が減少するため、先の例のように、相対的に重要度
の高い低周波数成分が選択的に符号化されたのと同様の
画質改善が得られる。

【００１４】上記の多重化手段は、具体的には、Ｎ個の
符号化手段の出力が供給されるＮ個のＦＩＦＯメモリ
と、Ｎ個のＦＩＦＯメモリの出力を切り替えて出力する
切り替えスイッチと、Ｎ個の符号化手段の出力の符号量
を積算するＮ個の符号量カウンタと、Ｎ個の符号量カウ
ンタの積算値の総和に基づいてフレーム毎にスタッフィ
ングすべき無効データのビット数を算出するスタッフィ
ング制御回路と、スタッフィング制御回路が指示するビ
ット数だけ無効データを切り替えスイッチからの出力に
挿入するスタッフィング回路と、Ｎ個の符号量カウンタ
の積算値の総和にスタッフィングすべき無効データのビ
ット数を加えた最終的な合成ストレームの発生符号量を
所望の符号量に制御するために最適で唯一の量子化ステ
ップを算出してＮ個の符号化手段にフィードバックする
量子化スイッチ決定回路とからなる。これによって、並
列符号化でありながら符号量制御のフィードバックルー
プをＦＩＦＯメモリの前で完結しているので、フィード
バックディレイを最小限にとどめることができ、きめ細
かく正確な符号量制御が実現できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、ＭＰ＠ＭＬのＭＰＥＧ２エンコーダを２個並列にし
てＭＰ＠Ｈ１４Ｌに相当する５２５プログレッシブ信号
を符号化する場合を例に、図１から図６を用いて説明す
る。

【００１６】（第１の実施の形態）図１は本発明におけ
る第１の実施の形態の画像符号化装置のブロック図を示
している。図１において、１は５２５プログレッシブ信
号の入力端子である。２は５２５プログレッシブ画像を
上下に２等分割する画面分割手段としての画面分割回路
である。３および４はそれぞれ並列化された符号化手段
としての第１および第２のＭＰＥＧ２エンコーダであ
り、２系統に分割された画像信号を与えられた量子化ス
テップで並列に圧縮符号化する。５および６は第１およ
び第２のＭＰＥＧ２エンコーダ３，４が発生する符号量
を積算する第１および第２の符号量カウンタである。

【００１７】７および８は第１および第２のＭＰＥＧ２
エンコーダ３，４が発生する符号データを一時格納する
第１および第２のＦＩＦＯメモリである。９はＦＩＦＯ
メモリ出力の切り替えスイッチである。１０は所望の符
号量にするための量子化ステップを決定する量子化ステ
ップ決定回路である。１１はフレーム毎にスタッフィン
グすべき無効データのビット数を算出するスタッフィン
グ制御回路である。１２はバッファアンダーフローを防
止するためにスタッフィング制御回路１１が指示するビ
ット数だけ無効データを挿入するスタッフィング回路で
ある。１３はストリームの合成によって内容変更を必要
とするヘッダのパラメータを書き換えるヘッダ処理回路
である。１４は最終的に合成された５２５プログレッシ
ブ信号の圧縮ストリームの出力端子である。１５，１６
はそれぞれ加算器である。

【００１８】上記において、第１および第２の符号量カ
ウンタ５，６、第１および第２のＦＩＦＯメモリ７，
８、ＦＩＦＯメモリ出力の切り替えスイッチ９、量子化
ステップ決定回路１０、スタッフィング制御回路１１、
スタッフィング回路１２およびヘッダ処理回路１３が多
重化手段１７を構成し、第１および第２のＭＰＥＧ２エ
ンコーダ３，４から出力される２チャンネルの符号デー
タを多重化することにより２チャンネルの符号データか
ら入力画像全体を復号可能な１本の合成ストリームを生
成する。また、この多重化手段１７は、合成ストリーム
の発生符号量によってスタッフィング処理を制御し、合
成ストリームの発生符号量が所望の符号量となるように
第１および第２のＭＰＥＧ２エンコーダ３，４すべてに
対して同一の量子化ステップをフィードバックする。

【００１９】なお、ヘッダ処理回路１３におけるパラメ
ータ書き換えについては、Ｎ個の並列符号化手段によっ
てどの程度必要かは違うが、例えば合成ストリームは分
割されたストリームより大きな画像サイズになっている
はずである。したがって、画像サイズに関するパラメー
タは書き換える必要がある。

【００２０】以上のように構成された画像符号化装置に
ついて、多重化手段１７の動作の詳細を含めて、以下そ
の動作を説明する。

【００２１】図２は５２５プログレッシブ信号を上下に
２等分割して疑似インタレース信号に変換する概念を示
す概念図である。入力端子１から入力される５２５プロ
グレッシブ信号は、図２（ａ），（ｃ）に示すように、
有効画素数７２０画素×４８０ライン、フレームレート
５９．９４Ｈｚの順次走査であり、ＭＰＥＧ２における
ＭＰ＠Ｈ１４Ｌ相当の映像信号である。これを画面分割
回路２で画面を上下に２等分して１ライン毎に交互に抜
き出すことで、図２（ｂ），（ｄ）に示すように、擬似
的に有効画素数７２０画素×１２０ライン、フィールド
レート１１９．８８Ｈｚの飛び越し走査に分割すること
ができる。

【００２２】なお、図２（ａ），（ｂ）では、１ライン
毎に交互に抜き取ることを説明している。これによりプ
ログレッシブ信号をインターレース信号として扱うこと
ができる。図２（ｃ），（ｄ）の黒丸、白丸は画素を示
しており、白黒は同図（ａ），（ｂ）の実線と破線の関
係と同じである。丸を串刺しにしている破線は時間軸方
向を示しており、隣接するフレーム／フィールドとの間
隔を表している。

【００２３】このように、５２５プログレッシブ信号を
上下２等分して生成した疑似インタレース信号の単位時
間当たりの有効画素数はＭＰＥＧ２におけるＭＰ＠ＭＬ
相当となるため、処理量的にＭＰ＠ＭＬのＭＰＥＧ２エ
ンコーダを２個並列に用いることで符号化が可能であ
る。

【００２４】ここでは、上下に２等分した上半分の画像
を第１のＭＰＥＧ２エンコーダ３で、下半分の画像を第
２のＭＰＥＧ２エンコーダ４で並列に符号化して、符号
データをそれぞれ第１のＦＩＦＯメモリ７および第２の
ＦＩＦＯメモリ８に書き込む形態であるとする。

【００２５】第１の符号量カウンタ５は上半分の発生符
号量を積算し、第２の符号量カウンタ６は下半分の発生
符号量を積算する。ただし、第２の符号量カウンタ６に
ついてはスライスヘッダより上位階層のヘッダデータ
（例えばシーケンスヘッダ、ＧＯＰヘッダ、ピクチャヘ
ッダなど）の符号量については積算しない。したがって
第１および第２の符号量カウンタ５，６の積算値の総和
は後段のＦＩＦＯメモリ出力の切り替えスイッチ９の読
み出しで合成されるストリームのスタッフィング前の符
号量に等しくなる。

【００２６】スタッフィング制御回路１１は、合成スト
リームの発生符号量が極端に少ない場合のバッファアン
ダーフローを防止するため、フレーム毎にスタッフィン
グすべき無効データのビット数を第１および第２の符号
量カウンタ５，６の積算値の総和から算出する。スタッ
フィング回路１２は、スタッフィング制御回路１１が指
示するビット数だけ無効データを切り替えスイッチ９か
らの出力に挿入する。

【００２７】量子化ステップ決定回路１０は、第１およ
び第２の符号量カウンタ５，６の積算値の総和にスタッ
フィング制御回路１１の指示するスタッフィングビット
数（スタッフィングすべき無効データのビット数）を加
えた最終的な合成ストリームの発生符号量が加算器１
５，１６を介して入力されると、上記最終的な合成スト
リームの発生符号量を所望の符号量に制御するため、直
ちに最適で唯一の量子化ステップを算出して第１および
第２のＭＰＥＧ２エンコーダ３，４に同一の量子化ステ
ップをフィードバックする。

【００２８】したがって、並列化されたＭＰＥＧ２エン
コーダ３，４は、ある時刻においてすべて同一の量子化
ステップで符号化することになり、並列処理間の符号化
歪みのばらつきを抑制することが可能になる。並列に符
号化されて第１および第２のＦＩＦＯメモリ７，８に書
き込まれた符号データは、ＦＩＦＯメモリ出力の切り替
えスイッチ９によって双方のピクチャヘッダコードを検
出する度に切り替えながら交互に読み出され、１本のス
トリームに合成される。

【００２９】図３はＦＩＦＯメモリ出力の切り替えスイ
ッチ９の動作を示す模式図である。図３の左側には、第
１および第２のＦＩＦＯメモリ７，８に書き込まれて順
次出力されるデータの並びと、第１および第２のＦＩＦ
Ｏメモリ７，８におけるデータの読み出し順を示し、同
図の右側にはＦＩＦＯメモリ出力の切り替えスイッチ９
から出力されるデータの並びを示している。第１のＦＩ
ＦＯメモリ７には、シーケンスヘッダおよびＧＯＰヘッ
ダに続いて、ピクチャヘッダとスライスヘッダ０〜スラ
イスヘッダ１４までが繰り返し並び、第２のＦＩＦＯメ
モリ８には、シーケンスヘッダおよびＧＯＰヘッダに続
いて、ピクチャヘッダとスライスヘッダ１５〜スライス
ヘッダ２９までが繰り返し並んでいる。

【００３０】このとき、ＦＩＦＯメモリ出力の切り替え
スイッチ９は、第２のＦＩＦＯメモリ８から読み出され
た下半分の画像に対する符号データについてはスライス
階層よりも上位階層のヘッダデータを廃棄することで、
ＭＰＥＧ２のシンタックスを満足するように貼り合わせ
ることができる。

【００３１】スタッフィング制御回路１１では、合成ス
トリームの発生符号量が極端に少なく、ＭＰＥＧ２のデ
コーダの入力バッファがアンダーフローする危険性があ
る場合にどれだけのビット数だけ無効データを挿入する
べきかを算出してスタッフィング回路１２に無効データ
の挿入を指示するとともに、発生符号量の総和から量子
化ステップを決定するために量子化ステップ決定回路１
０にもスタッフィングビット数を与える。

【００３２】ここで、量子化ステップ決定回路１０、ス
タッフィング制御回路１１およびスタッフィング回路１
２の構成について説明する。量子化ステップ決定回路１
０は、ＶＢＶバッファ充足度に応じて、例えば図６のよ
うな関数で量子化ステップを決めるものである。スタッ
フィング制御回路１１は、スタッフィングが必要かどう
かを判断して必要ならばスタッフィングする無効データ
のビット数を計算するものである。スタッフィング回路
１２は、スタッフィング制御回路１１の結果に従って実
際のスタッフィングを実行するものである。

【００３３】以上のようなストリームの合成によって、
シーケンスヘッダにおける画像垂直サイズやピクチャヘ
ッダにおけるＶＢＶディレイ、スライスヘッダにおける
スライスの垂直位置など、書き換えが必要になるいくつ
かのヘッダパラメータをヘッダ処理回路１３で書き換え
て５２５プログレッシブ信号としてデコード可能な１本
の圧縮ストリームを完成する。

【００３４】このように構成することによって、並列符
号化でありながら符号量制御のフィードバックループを
第１および第２のＦＩＦＯメモリ７，８の前で完結して
フィードバックディレイを最小限にとどめて、きめ細か
く正確な符号量制御が実現できるとともに、並列エンコ
ーダ単位の不必要なスタッフィングを抑制して合成した
ストリームに対してのみスタッフィングを行うことで符
号化効率を改善できる。さらに、同一の量子化ステップ
を用いて並列符号化するために並列処理間で自動的に最
適なビット配分が達成される。その結果、高画質化が達
成できる。

【００３５】（第２の実施の形態）以下、本発明の第２
の実施の形態の画像符号化装置について、図面を参照し
ながら説明する。

【００３６】第１の実施の形態１と同様の構成で、特に
符号化方式がＭＰＥＧ２である場合において、さらに高
画質符号化を達成する量子化ステップ決定回路１０の動
作について、固定レートの場合を例にとって説明する。

【００３７】図４は入力フレーム順４１が符号化順４２
に並べ替えて符号化されるＭＰＥＧ２の符号化出力４３
によるＶＢＶバッファの増減４４と、その際のＶＢＶバ
ッファ充足度４５を示すタイムチャートである。発生符
号量の累計からフレームの復号によって消費される符号
量を減じて、のこぎり状の変動を繰り返すＶＢＶバッフ
ァの増減４４において、符号の発生とともに右斜め上方
に伸びていくのこぎり歯の傾きは伝送路のビットレート
によって決まり、固定レートの場合の傾きは一定で、レ
ートが高くなる程傾きが大きくなる。

【００３８】デコーダの入力バッファを破綻させない範
囲で最高の画質を得るためには、ＶＢＶバッファの充足
度の増減４４が常に上限値と下限値の間にあるように制
御しながら可能な限り強制的な発生符号量の制限を加え
ないことが肝要である。そこで、ＶＢＶバッファ充足度
４５を実際の発生符号量と目標符号量の差分の総和とし
て、比較的緩やかに変化するＶＢＶバッファ充足度４５
を量子化ステップの決定に利用する。

【００３９】ここで、実際の発生符号量と目標符号量と
ＶＢＶバッファの増減４４の上限値、下限値との関係に
ついて説明する。目標符号量は平均のビットレートを１
フレームあたりで等分割したものであるが、実際にはそ
の通りに正確には合わない。そこで、過去に発生した実
際の符号量の積算値がＶＢＶバッファの充足度とほぼ等
価になるが、その積算値が上限、下限を超えないように
する必要がある。

【００４０】図５は本発明における第２の実施の形態の
画像符号化装置の量子化ステップ決定回路のブロック図
を示している。図５において、５１は発生符号量と目標
符号量との差分の総和からＶＢＶバッファの充足度を求
める積算回路である。５２はＶＢＶバッファの充足度か
ら量子化ステップを決定する量子化ステップ決定関数で
ある。

【００４１】図１に示した画像符号化装置のように、２
並列符号化の場合、同時に処理される２マクロブロック
（図では、ＭＢと記す）の発生符号量と２マクロブロッ
ク分の目標符号量の差を積分する構成になる。マクロブ
ロックは、画面をブロック状に分割して符号化する際の
１まとまりの単位である。複数のマクロブロックで構成
される１フレームの符号量をマクロブロックの数で割っ
たものがマクロブロック当たりの符号量ということにな
る。並列に処理する場合は、注目しているマクロブロッ
クが同時に２個あることになるので、２マクロブロック
単位で考えることになる。

【００４２】量子化ステップは、ＶＢＶバッファの充足
度から関数を用いて直接的に決定できる。例えば、図６
に示すような量子化ステップ決定関数を用いる場合、Ｖ
ＢＶバッファの充足度が目標値に近い範囲で感度を低く
設定することにより、局所的な画像の性質によって量子
化ステップが急激に変動することを抑制して画質の安定
化を達成する一方、ＶＢＶバッファ充足度が極端に大き
いところでは感度を高く設定してオーバーフローを防止
している。以上のように、符号量制御における画質と応
答時間をこの関数形によって任意に設定することが可能
になる。

【００４３】なお、以上の実施の形態では、５２５プロ
グレッシブ信号を上下に２等分割して２個のＭＰ＠ＭＬ
のＭＰＥＧ２エンコーダで符号化する場合を例に説明し
たが、１１２５インタレースや７５０プログレッシブな
どのＨＤＴＶ信号を並列に符号化する場合、あるいは１
個のＭＰＥＧ２エンコーダの処理速度がさらに遅い場合
でも、分割方法や並列数を最適（３以上の任意の値）に
設定し、合成方法を変更することで同様に実施可能であ
る。

【００４４】（第３の実施例）第２の実施の形態を拡張
することを基本として、第１のＭＰＥＧ２エンコーダ
３，第２のＭＰＥＧ２エンコーダ４が、ＶＢＶバッファ
充足度に応じて決定される量子化ステップが大きくなる
ほど、高周波のＡＣ係数を符号化せず、低周波のＡＣ係
数のみを選択的に符号化するものとすることで、ＶＢＶ
バッファがオーバーフローすることを防止するととも
に、画質劣化を抑制することが可能となる。

【００４５】（第４の実施の形態）第２の実施の形態の
第１および第２のＭＰＥＧ２エンコーダ３，４におい
て、ＶＢＶバッファ充足度に応じて決定される量子化ス
テップが大きい程、（Ｉピクチャの目標符号量）＞（Ｐ
ピクチャの目標符号量）＞（Ｂピクチャの目標符号量）
となるように、ピクチャタイプによって差をつけること
で、ＶＢＶバッファのオーバーフローを防止し、画質劣
化を抑制することが可能となる。

【００４６】（第５の実施の形態）第２の実施の形態の
第１および第２のＭＰＥＧ２エンコーダ３，４におい
て、ＶＢＶバッファ充足度に応じて決定される量子化ス
テップが大きい程、入力画像の通過帯域を制限するロー
パスフィルタの特性を変化させて入力画像の高周波成分
を除去するようにすることで、オーバーフローを防止
し、画質劣化を抑制することが可能となる。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１記載の
画像符号化装置によれば、また並列符号化単位で不必要
なスタッフィングを行わず、合成したストリームに対し
てのみスタッフィングを行うことで符号化効率を改善で
きる。さらに、同一の量子化ステップを用いて並列符号
化するために並列処理間で自動的に最適なビット配分が
なされる結果、高画質化が達成できる。

【００４８】請求項２記載の画像符号化装置によれば、
圧縮符号化方式としてＭＰＥＧ２を用いる場合、緩やか
に変化する画面全体の合成ストリームのＶＢＶバッファ
充足度に従って量子化ステップを変化させることで、局
所的、瞬間的な量子化ステップの変動を抑制して画質を
安定させるとこができる。

【００４９】請求項３，４または５の画像符号化装置に
よれば、ＶＢＶバッファの充足度に応じて符号化するＡ
Ｃ係数を選択する、あるいはＩ、Ｐ、Ｂのピクチャタイ
プに応じてビット配分（重み付け）を変更する、あるい
はプリフィルタの特性を変更することで量子化歪みが多
く発生する複雑な動画像においても視覚的に歪みが検知
されにくくなるように符号化することが可能となる。

【００５０】請求項６記載の画像符号化装置によれば、
並列符号化でありながら符号量制御のフィードバックル
ープをＦＩＦＯメモリの前で完結しているので、フィー
ドバックディレイを最小限にとどめることができ、きめ
細かく正確な符号量制御が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における画像符号化
装置の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態における５２５プロ
グレッシブ信号の上下２等分割を表す概念図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態におけるＦＩＦＯメ
モリ出力の切り替えスイッチの動作を表す模式図であ
る。

【図４】本発明の第２の実施の形態におけるＶＢＶバッ
ファの増減を表すタイムチャートである。

【図５】本発明の第２の実施の形態における量子化ステ
ップ決定回路の構成を示すブロック図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態における量子化ステ
ップ決定関数の例を表す模式図である。

【符号の説明】

１入力端子２画面分割回路３第１のＭＰＥＧ２エンコーダ４第２のＭＰＥＧ２エンコーダ５第１の符号量カウンタ６第１の符号量カウンタ７第２のＦＩＦＯメモリ８第２のＦＩＦＯメモリ９ＦＩＦＯメモリ出力の切り替えスイッチ１０量子化ステップ決定回路１１スタッフィング制御回路１２スタッフィング回路１３ヘッダ処理回路１４出力端子１５加算器１６加算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5B047 AA30 EA07 5B057 AA20 CG02 CG03 CH04 5C059 KK11 KK13 PP04 RB12 SS01 SS11 TA41 TA45 TA46 TB07 TC18 TD07 TD11 UA31 UA34 5C078 AA04 BA57 CA00 DA01 DA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力画像をＮ個（Ｎは２以上の整数）の
領域に分割して圧縮符号化する画像符号化装置であっ
て、Ｎ個の分割画像を得る画面分割手段と、前記Ｎ系統に分割された画像信号を与えられた量子化ス
テップで並列に圧縮符号化するＮ個の符号化手段と、前記Ｎ個の符号化手段から出力されるＮチャンネルの符
号データを多重化することにより前記Ｎチャンネルの符
号データから入力画像全体を復号可能な１本の合成スト
リームを生成する多重化手段とを備え、前記多重化手段は、前記合成ストリームの発生符号量に
よってスタッフィング処理を制御し、前記合成ストリー
ムの発生符号量が所望の符号量となるように前記Ｎ個の
符号化手段すべてに対して同一の量子化ステップをフィ
ードバックするようにしたことを特徴とする画像符号化
装置。
【請求項２】Ｎ個の符号化手段がそれぞれＭＰＥＧ２
エンコーダであって、多重化手段は、生成する合成スト
リームの発生符号量から画像全体に対するＶＢＶバッフ
ァ制御を行い、画像全体のＶＢＶバッファの充足度に応
じてＮ個の符号化手段にフィードバックする量子化ステ
ップを決定するようにしたことを特徴とする請求項１記
載の画像符号化装置。
【請求項３】多重化手段は、画像全体のＶＢＶバッフ
ァの充足度に応じてＮ個の符号化手段で符号化すべきＡ
Ｃ係数を選択することを特徴とする請求項２記載の画像
符号化装置。
【請求項４】多重化手段は、画像全体のＶＢＶバッフ
ァの充足度に応じてＮ個の符号化手段で符号化するＩピ
クチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャの重み付けを変更する
ことを特徴とする請求項２記載の画像符号化装置。
【請求項５】多重化手段は、画像全体のＶＢＶバッフ
ァの充足度に応じて入力画像全体を適応フィルタ処理す
ることを特徴とする請求項２記載の画像符号化装置。
【請求項６】多重化手段は、Ｎ個の符号化手段の出力
が供給されるＮ個のＦＩＦＯメモリと、前記Ｎ個のＦＩ
ＦＯメモリの出力を切り替えて出力する切り替えスイッ
チと、前記Ｎ個の符号化手段の出力の符号量を積算する
Ｎ個の符号量カウンタと、前記Ｎ個の符号量カウンタの
積算値の総和に基づいてフレーム毎にスタッフィングす
べき無効データのビット数を算出するスタッフィング制
御回路と、前記スタッフィング制御回路が指示するビッ
ト数だけ無効データを前記切り替えスイッチからの出力
に挿入するスタッフィング回路と、前記Ｎ個の符号量カ
ウンタの積算値の総和に前記スタッフィングすべき無効
データのビット数を加えた最終的な合成ストリームの発
生符号量を所望の符号量に制御するために最適で唯一の
量子化ステップを算出して前記Ｎ個の符号化手段にフィ
ードバックする量子化スイッチ決定回路とからなる請求
項１記載の画像符号化装置。