JP3013602B2 - 映像信号符号化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は動画像信号を情報圧縮
し、符号量を一定にして所定の記録媒体に記録する場合
等に好適な映像信号符号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２１に従来の符号量制御を行う映像信
号符号化装置のブロック図を示す。１はディジタル映像
入力端子、２はディジタル映像入力信号をブロック化す
るブロック化回路、８はブロック化回路２から出力され
る映像信号ブロックに対して参照フィールドと動き補償
予測を行い、入力ブロックと参照ブロックとの予測誤差
をブロック単位で出力する動き補償回路、３は動き補償
を行わないイントラフィールドの場合はブロック化回路
２の出力を選択し、動き補償予測を行う予測フィールド
の場合は動き補償回路８の出力を選択するスイッチ回路
である。５はスイッチ回路３から出力される画像データ
ブロックに対して直交変換を施す直交変換回路、10は直
交変換回路５から出力される画像データを量子化する量
子化回路、７は量子化回路10の出力を可変長符号化する
符号化回路、11は符号化回路の出力を一定容量に蓄えて
出力するバッファメモリ、９は出力端子である。

【０００３】次に動作について説明する。入力されるデ
ィジタル映像入力信号は、例えば４：２：２のコンポー
ネントディジタル信号が入力され、動き補償予測を行わ
ないイントラフィールド、動き補償予測を行う予測フィ
ールドに係わらずブロック化回路２によって８［画素］
×８［ライン］を１つの単位とする入力ブロックに分割
される。ブロック化回路２の出力は動き補償回路８に入
力され、過去の出力ブロックから再構成され、動き補償
回路８内に記憶されている参照フィールドの画像データ
と動き補償予測を行い、入力ブロックと参照ブロックと
の画素単位での予測誤差をスイッチ回路３に出力する。
一方ブロック化回路２の出力はスイッチ回路３にも入力
される。スイッチ回路３ではイントラフィールドの場合
はブロック化回路２の出力を選択し、予測フィールドの
場合は動き補償回路８の出力を選択する。直交変換回路
５はスイッチ回路３から出力される画像データに対して
例えば離散コサイン変換（以下ＤＣＴと略す）を施し、
量子化回路10に出力する。

【０００４】量子化回路10の出力は動き補償回路８にも
入力される。動き補償回路８では、量子化回路10から出
力される画像データを逆量子化及び逆直交変換処理によ
り復号化した後、予測フィールドの場合は符号化時に予
測誤差を求める際に用いた参照フィールドのデータを加
算することにより再生画像を復元して、これを参照デー
タとして保存する。またイントラフィールドの場合は逆
量子化、逆直交変換処理により復号されたデータをその
まま参照データとして保存する。

【０００５】一方、量子化回路10ではバッファメモリ11
に蓄えられているメモリの残留データ量に従って量子化
ステップを決定し、画像データを量子化する。すなわち
バッファメモリ11の残留データに余裕がある場合は小さ
い量子化ステップサイズが選択されるように制御して発
生するデータ量を増大させる。一方バッファメモリ11が
その許容量を超えそうな場合は大きな量子化ステップサ
イズが選択されるように制御してデータ発生量を低下さ
せる。

【０００６】量子化回路10から出力される画像データは
符号化回路７において可変長符号化され、符号化された
データはバッファメモリ11に出力される。バッファメモ
リ11では符号化された画像データを蓄えておき、所定の
固定レートで読みだされ、伝送または磁気記録等が行わ
れる。これと同時にバッファメモリ11は残留しているデ
ータ量を検出し、残留データ量に応じた制御信号を量子
化回路10に出力することにより量子化回路10の量子化ス
テップを制御してデータ発生量を一定に保つことができ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の映像信号符号化
装置は以上のように構成されていたが、符号化しようと
する動画像に動きの激しい画像があったり、シーンチェ
ンジ等が生じて画像の内容が大きく変化するような場合
においては、符号化されたデータの発生量が急激に変化
するためにバッファメモリがオーバーフローする問題が
あった。

【０００８】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、画像データの情報量を簡単なハードウェア
で試算し、その試算結果に従って実際の量子化パラメー
タを制御して情報量を一定にすることを特徴とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による映像信号符
号化装置は、入力された映像信号をブロックに分割し、
直交変換した後、量子化し、符号化する映像信号符号化
装置であって、映像信号を所定画素毎のブロックに分割
するブロック化手段と、各ブロック内における隣接画素
間の差分の絶対値和を求める差分演算手段と、所定の量
子化ステップにより量子化し符号化した場合にブロック
単位で発生するデータ量を差分演算手段の出力から予測
する符号量予測手段と、符号量予測手段から出力される
ブロック単位での予測データ量を１フィールド分または
１フレーム分について複数ブロック分加算する加算手段
と、複数フィールドまたは複数フレームに関し加算手段
の出力の比を求める符号量比演算手段と、加算手段及び
符号量比演算手段の出力に基づいて各フィールドまたは
各フレームの量子化ステップを決定する量子化ステップ
決定手段と、量子化ステップ決定手段からの量子化ステ
ップにより直交変換されたデータを量子化する量子化手
段とを備えて構成される。 また、本発明による映像信号
符号化装置は、入力された映像信号をブロックに分割
し、直交変換した後、量子化し、符号化する映像信号符
号化装置であって、映像信号を互いに隣接する２以上の
ブロックからなるマクロブロックに分割し、複数マクロ
ブロックからマクロブロックを構成する一部のブロック
を出力するブロック化手段と、各一部のブロック内にお
ける隣接画素間の差分の絶対値和を求める差分演算手段
と、所定の量子化ステップにより量子化し符号化した場
合にブロック単位で発生するデータ量を一部のブロック
に対応する差分演算手段の出力から予測する符号量予測
手段と、符号量予測手段から出力される一部のブロック
の予測データ量を複数ブロック分加算する加算手段と、
加算手段の出力に基づいて複数マクロブロックに対する
量子化ステップを決定する量子化ステップ決定手段と、
量子化ステップ決定手段からの量子化ステップにより直
交変換されたデータを量子化する量子化手段とを備えて
構成される。 また、本発明による映像信号符号化装置
は、入力された映像信号をブロックに分割し、直交変換
した後、量子化し、符号化する映像信号符号化装置であ
って、映像信号を所定画素毎のブロックに分割するブロ
ック化手段と、各ブロック内の ダイナミックレンジを求
めるダイナミックレンジ演算手段と、所定の量子化ステ
ップにより量子化し符号化した場合にブロック単位で発
生するデータ量をダイナミックレンジ演算手段の出力か
ら予測する符号量予測手段と、符号量予測手段から出力
されるブロック単位での予測データ量を１フィールド分
または１フレーム分について複数ブロック分加算する加
算手段と、複数フィールドまたは複数フレームに関し加
算手段の出力の比を求める符号量比演算手段と、加算手
段及び符号量比演算手段の出力に基づいて各フィールド
または各フレームの量子化ステップを決定する量子化ス
テップ決定手段と、量子化ステップ決定手段からの量子
化ステップにより直交変換されたデータを量子化する量
子化手段とを備えて構成される。 また、本発明による映
像信号符号化装置は、入力された映像信号をブロックに
分割し、直交変換した後、量子化し、符号化する映像信
号符号化装置であって、映像信号を互いに隣接する２以
上のブロックからなるマクロブロックに分割し、複数マ
クロブロックからマクロブロックを構成する一部のブロ
ックを出力するブロック化手段と、各一部のブロック内
のダイナミックレンジを求めるダイナミックレンジ演算
手段と、所定の量子化ステップにより量子化し符号化し
た場合にブロック単位で発生するデータ量を一部のブロ
ックに対応するダイナミックレンジ演算手段の出力から
予測する符号量予測手段と、符号量予測手段から出力さ
れる一部のブロックの予測データ量を複数ブロック分加
算する加算手段と、加算手段の出力に基づいて複数のマ
クロブロックに対する量子化ステップを決定する量子化
ステップ決定手段と、量子化ステップ決定手段からの量
子化ステップにより直交変換されたデータを量子化する
量子化手段とを備えて構成される。

【００１０】

【作用】本発明による映像信号符号化装置は、差分演算
手段が、各ブロック内における隣接画素間の差分の絶対
値和を求め、符号量予測手段が、所定の量子化ステップ
により量子化し符号化した場合にブロック単位で発生す
るデータ量を、この差分絶対値和に基づいて予測し、さ
らに、加算手段が、この予測データ量を１フィールド分
または１フレーム分について複数ブロック分加算し、複
数フィールドまたは複数フレームに関し加算手段の出力
の比を求める。そして量子化ステップ決定手段が、加算
手段の出力および符号量比演算手段の出力に基づいて各
フィールドまたは各フレームの量子化ステップを決定
し、量子化手段が、直交変換されたデータをこの量子化
ステップにより量子化する。 また、本発明による映像信
号符号化装置は、ブロック化手段が、映像信号を互いに
隣接する２以上のブロックからなるマクロブロックに分
割し、複数マクロブロックからマクロブロックを構成す
る一部のブロックを出力し、差分演算手段が、各一部の
ブロック内における隣接画素間の差分の絶対値和を求
め、符号量予測手段が、所定の量子化ステップにより量
子化し符号化した場合にブロック単位で発生するデータ
量を、この一部のブロックに対応する差分絶対値和に基
づいて予測し、さらに、加算手段が、一部のブロックの
予測データ量を複数ブロック分加算する。そして量子化
ステップ決定手段が、この加算結果に基づいて複数マク
ロブロックに対する量子化ステップを決定し、量子化手
段が、直交変換されたデータをこの量子化ステップによ
り量子化する。 また、本発明による映像信号符号化装置
は、ダイナミックレンジ演算手段が、各ブロック内のダ
イナミックレンジを求め、符号量予測手段が、所定の量
子化ステップにより量子化し符号化した場合に、さら
に、加算手段がこの予測データ量を１フィールド分また
は１フレーム分について複数ブロック分加算する。そし
て、量子化ステップ決定手段が、加算手段の出力および
符号量比演算手段の出力に基づいて各フィールドまたは
各フレームの量子化ステップを決定し、量子化手段が、
直交変換されたデータをこの量子化ステップにより量子
化する。 また、本発明による映像信号符号化装置は、ブ
ロック化手段が、映像信号を互 いに隣接する２以上のブ
ロックからなるマクロブロックに分割し、複数マクロブ
ロックからマクロブロックを構成する一部のブロックを
出力し、ダイナミックレンジ演算手段が、各一部のブロ
ック内のダイナミックレンジを求め、符号量予測手段
が、所定の量子化ステップにより量子化し符号化した場
合にブロック単位で発生するデータ量を、この一部のブ
ロックに対応するダイナミックレンジに基づいて予測
し、さらに、加算手段が一部のブロックの予測データ量
を複数ブロック分加算する。そして、量子化ステップ決
定手段が、この加算結果に基づいて複数マクロブロック
に対する量子化ステップを決定し、量子化手段が、直交
変換されたデータをこの量子化ステップにより量子化す
る。

【００１１】

【実施例】実施例１．図１は本発明の第１実施例による
映像信号符号化装置を示す構成図である。図において、
１はディジタル映像入力端子、２は入力されたディジタ
ル映像信号をブロック化するブロック化回路、８はブロ
ック化回路２から出力される映像信号ブロックに対して
参照フィールドとの動き補償予測を行い、入力ブロック
と参照ブロックとの予測誤差をブロック単位で出力する
動き補償回路、３は動き補償を行わないイントラフィー
ルドの場合はブロック化回路２の出力を選択し、動き補
償予測を行う予測フィールドの場合は動き補償回路８の
出力を選択するスイッチ回路である。４はスイッチ回路
３から出力される画像データブロックを情報量予測が終
了するまで遅延させて出力すると同時に、例えばフィー
ルド単位で情報量予測を行い、予測結果にしたがって実
際の情報量が目標値以内に収まるような量子化パラメー
タを決定する符号量制御回路である。５は符号量制御回
路４によって遅延された画像データに対して直交変換を
施す直交変換回路である。６は符号量制御回路４によっ
て求められた量子化パラメータにより直交変換回路５の
出力を量子化する量子化回路、７は量子化回路６の出力
を可変長符号化により符号化する符号化回路、12はバッ
ファメモリ、９は符号化された画像データを出力する出
力端子である。

【００１２】次に動作について説明する。入力されるデ
ィジタル映像信号は、例えば４：２：２のコンポーネン
トディジタル信号が入力され、動き補償予測を行わない
イントラフィールド、動き補償予測を行う予測フィール
ドに係わらずブロック化回路２によって例えば８［画
素］×８［ライン］を１つの単位とする入力ブロックに
分割され、出力される。ブロック化回路２の出力は動き
補償回路８に入力され、過去の出力ブロックから再構成
され、動き補償回路８内に記憶されている参照フィール
ドの画像データと動き補償予測を行い、入力ブロックと
参照ブロックとの画素単位での予測誤差をスイッチ回路
３に出力する。一方ブロック化回路２の出力はスイッチ
回路３にも入力される。スイッチ回路３ではイントラフ
ィールドの場合はブロック化回路２の出力を選択し、予
測フィールドの場合は動き補償回路８の出力を選択す
る。

【００１３】スイッチ回路３から出力される画像データ
は符号量制御回路４に入力され画像ブロック単位で情報
量の試算が行われる。ここで、符号量制御回路４は例え
ば図２のような構成になっている。図２において20はフ
ィールドメモリ、21はＹ信号差分絶対値和演算回路、22
はＢ−Ｙ信号差分絶対値和演算回路、23はＲ−Ｙ信号差
分絶対値和演算回路、24はＹ信号符号量予測回路、25は
Ｂ−Ｙ信号符号量予測回路、26はＲ−Ｙ信号符号量予測
回路、27はＹ信号加算回路、28はＢ−Ｙ信号加算回路、
29はＲ−Ｙ信号加算回路、30は量子化レベル判定回路、
31は制御用基準値テーブルである。

【００１４】次に符号量制御回路４の動作について説明
する。入力画像データの内Ｙ信号は、Ｙ信号差分絶対値
和演算回路21に入力され、Ｂ−Ｙ，Ｒ−Ｙ信号はそれぞ
れＢ−Ｙ信号差分絶対値和演算回路22及びＲ−Ｙ信号差
分絶対値和演算回路23に入力される。Ｙ信号差分絶対値
和演算回路21では入力される８画素×８ラインのブロッ
クＤｉ（ｉ，ｊ）（ｉ，ｊ＝１〜８）に対して、ブロッ
ク内の水平方向と垂直方向の差分の絶対値和

【００１５】

【数１】

【００１６】を出力する。

【００１７】Ｙ信号差分絶対値和演算回路21の出力ＳＹ
は、Ｙ信号符号量予測回路24に入力されブロック単位で
発生するデータ量が予測される。図３に、Ｙ信号に対し
て、ブロック内での差分絶対値和ＳＹと各ブロックを直
交変換して標準量子化し符号化した場合に発生するデー
タ量との関係を示す。ここで、図３はサンプル画像に対
して各ブロック単位で発生するデータ量とその場合のＳ
Ｙの値の標準偏差と平均値を求めてグラフにしたもので
ある。これより、所定の差分絶対値和が与えられたとき
の画像データのデータ発生量は、図３においてσ１とσ
２で囲まれた範囲内にあると考えてよい。ここでＹ信号
符号量予測回路24は、例えばＲＯＭにより構成され、図
３の実線で示される様なＹ信号のブロック当りの差分絶
対値和に対して標準量子化によって量子化した場合に発
生するデータ量の平均が記録されている。すなわち、Ｙ
信号符号量予測回路24では、Ｙ信号差分絶対値和演算回
路21の出力に対して、標準量子化を行った場合の予測デ
ータ量を出力する。Ｙ信号符号量予測回路24の出力は、
Ｙ信号加算回路27において１フィールド分について加算
されて、１フィールド分の予測データ量を求める。

【００１８】Ｂ−Ｙ信号及びＲ−Ｙ信号に対するデータ
量予測手段についてはＹ信号の場合と同じであるので省
略する。ただし、４：２：２のコンポーネントディジタ
ル信号の場合、色差信号の標本化周波数はＹ信号の半分
である。このため図４に示すようにＢ−Ｙ，Ｒ−Ｙ信号
の場合はブロック当りの差分絶対値和の合計と発生デー
タ量の関係が図３に示すＹ信号の場合とは異なる。従っ
てＢ−Ｙ信号符号量予測回路25及びＲ−Ｙ信号符号量予
測回路26には、図４に示すような色差信号のブロック当
りの差分絶対値和に対して標準量子化によって量子化し
た場合に発生するデータ量の平均が記録されており、Ｂ
−Ｙ信号差分絶対値演算回路22及びＲ−Ｙ信号差分絶対
値和演算回路23によって出力される各々のブロックの差
分絶対値和に対する予測データ量を出力する。

【００１９】Ｙ信号加算回路27、Ｂ−Ｙ信号加算回路28
およびＲ−Ｙ信号加算回路29によって出力される１フィ
ールド当りの予測データ量は、それぞれ量子化レベル判
定回路30に入力される。量子化レベル判定回路30では
Ｙ，Ｂ−Ｙ，Ｒ−Ｙ信号に対するフィールド当りの予測
データ量を加算し、１フィールド全体の予測データ量を
計算する。さらに１フィールド全体の予測データ量と制
御用基準値テーブル31から出力される１フィールド当り
の目標データ量を比較してその誤差に対応した量子化ス
テップ幅を決定して出力する。すなわち予測データ量が
目標データ量より少ない場合は、量子化のステップ幅を
小さくして発生するデータ量が増大するようする。反対
に予測データ量が目標データ量より多い場合は量子化の
ステップ幅を大きくして発生するデータ量を少なくなる
ようにする。

【００２０】ここで予測データ量をＡｐ、目標データ量
をＡｒとすると量子化レベル判定回路30では Ｅ＝Ａｐ／Ａｒ を求めて、例えば表１に示すような５段階の量子化ステ
ップの中で適当な量子化レベルＬを選択して出力する。

【００２１】

【表１】

【００２２】一方、入力データはフィールドメモリ20に
も入力され、量子化レベル判定回路30から判定結果が出
力されるまでの分のデータ遅延を行ったあと、直交変換
回路５に画像データを出力する。直交変換回路５では入
力データブロックに対して例えばＤＣＴを施す。直交変
換回路５の出力は量子化回路６に入力されて符号量制御
回路４から出力される量子化レベルにしたがって量子化
を行う。すなわち量子化回路６では、符号量制御回路４
から出力される５段階の量子化レベルに対応する量子化
ステップでフィールド全体を量子化することにより、発
生するデータ量を所定の情報量以下に制御している。た
だし表１の量子化レベルは符号量予測の場合に用いた標
準量子化レベルを量子化レベル２として、量子化レベル
が小さいほど量子化ステップ幅が小さくなる様に設定し
てある。

【００２３】また、量子化回路６の出力は動き補償回路
８にも入力される。動き補償回路８では、量子化回路６
から出力される画像データを逆量子化、逆直交変換処理
により復号化した後、予測フィールドの場合は符号化時
に予測誤差を求める際に用いた参照フィールドのデータ
を加算することにより再生画像を復元して、これを参照
データとして保存する。またイントラフィールドの場合
は逆量子化、逆直交変換処理により復号されたデータを
そのまま参照データとして保存する。

【００２４】一方、量子化回路６から出力される画像デ
ータは符号化回路７において可変長符号化され、符号化
されたデータはバッファメモリ12に出力される。バッフ
ァメモリ12では符号化された画像データを蓄えておき、
所定の固定レートで出力端子９から出力され伝送または
磁気記録等が行われる。

【００２５】なお上記実施例では、データ量予測を行う
際に画像データをフィールド単位で情報量制御を行って
いたが必ずしもフィールド単位である必要はなくフレー
ム単位又はフィールドより小さいセグメント単位で情報
量制御を行ってもよい。また量子化レベルを５段階で行
ったが必ずしも５段階である必要はなくｎ段階（ｎ≧
２）で行えばよい。また入力データを８画素×８ライン
に分割したが必ずしも８画素×８ラインである必要はな
くｎ画素×ｍライン（ｎ≧２，ｍ≧２）で行えばよい。

【００２６】実施例２．なお上記実施例１では、符号量
の予測を各ブロック内の差分絶対値和を用いて判別した
が、各ブロック内のダイナミックレンジを用いて符号量
を予測してもよい。この様にして構成した例が本発明の
第２実施例である。

【００２７】図５に本発明の第２実施例に於ける情報量
予測回路４のブロック図を示す。図５において40はフィ
ールドメモリ、41はＹ信号ダイナミックレンジ演算回
路、42はＢ−Ｙ信号ダイナミックレンジ演算回路、43は
Ｒ−Ｙ信号ダイナミックレンジ演算回路、44はＹ信号符
号量予測回路、45はＢ−Ｙ信号符号量予測回路、46はＲ
−Ｙ信号符号量予測回路、47はＹ信号加算回路、48はＢ
−Ｙ信号加算回路、49はＲ−Ｙ信号加算回路、50は量子
化レベル判定回路、51は制御用基準値テーブルである。

【００２８】次に本発明の第２実施例に於ける符号量制
御回路４の動作について説明する。入力画像データの内
Ｙ信号は、Ｙ信号ダイナミックレンジ演算回路41に入力
され、Ｂ−Ｙ，Ｒ−Ｙ信号はそれぞれＢ−Ｙ信号ダイナ
ミックレンジ演算回路42及びＲ−Ｙ信号ダイナミックレ
ンジ演算回路43に入力される。Ｙ信号ダイナミックレン
ジ演算回路41では入力される８画素×８ラインのブロッ
クＤｉ（ｉ，ｊ）（ｉ，ｊ＝１〜８）に対して、ブロッ
ク内の最大値ＳＹmax と最小値ＳＹmin を計算し、ダイ
ナミックレンジＳＹd を次式により計算して出力する。 ＳＹd ＝ＳＹmax −ＳＹmin

【００２９】Ｙ信号ダイナミックレンジ演算回路41の出
力ＳＹｄは、Ｙ信号符号量予測回路44に入力されブロッ
ク単位で発生するデータ量が予測される。図６に、Ｙ信
号に対して、ブロック内でのダイナミックレンジＳＹd
と各ブロックを直交変換して標準量子化し符号化した場
合に発生するデータ量との関係を示す。ここで、図６は
サンプル画像に対して各ブロック単位で発生するデータ
量とその場合のＳＹdの値の平均値を求めてグラフにし
たものである。すなわち、各ブロックに対するダイナミ
ックレンジが与えられた場合、図６より各ブロックに対
して発生する情報量をほぼ予測することができる。ここ
でＹ信号符号量予測回路44は、例えばＲＯＭにより構成
され、図６の実線で示される様なＹ信号のブロック当り
のダイナミックレンジに対して、標準量子化によって量
子化した場合に発生するデータ量の平均が記録されてい
る。すなわち、Ｙ信号符号量予測回路44は、Ｙ信号ダイ
ナミックレンジ演算回路41の出力に対して、標準量子化
を行った場合の予測データ量を出力する。Ｙ信号符号量
予測回路44の出力は、Ｙ信号加算回路47において１フィ
ールド分について加算されて、１フィールド分のＹ信号
の予測データ量が得られる。

【００３０】Ｂ−Ｙ信号及びＲ−Ｙ信号に対するデータ
量予測手段についてはＹ信号の場合と同じであるので省
略する。ただし、４：２：２のコンポーネントディジタ
ル信号の場合、色差信号の標本化周波数はＹ信号の半分
である。このため図７に示すようにＢ−Ｙ，Ｒ−Ｙ信号
の場合はブロック当りのダイナミックレンジと発生デー
タ量の関係が図６に示すＹ信号の場合とは異なる。従っ
てＢ−Ｙ信号符号量予測回路45及びＲ−Ｙ信号符号量予
測回路46には図７に示すような色差信号の１ブロック当
りのダイナミックレンジに対して標準量子化によって量
子化した場合に発生するデータ量の平均が記録されてお
り、Ｂ−Ｙ信号ダイナミックレンジ演算回路42及びＲ−
Ｙ信号ダイナミックレンジ演算回路43によって出力され
る各々の加算結果に対する１ブロック当りの予測データ
量を出力する。

【００３１】Ｙ信号加算回路47、Ｂ−Ｙ信号加算回路48
およびＲ−Ｙ信号加算回路49によって出力される１フィ
ールド当りの予測データ量は、それぞれ量子化レベル判
定回路50に入力される。量子化レベル判定回路50では
Ｙ，Ｂ−Ｙ，Ｒ−Ｙ信号の１フィールド当りの予測デー
タ量を加算して１フィールド全体の予測データ量を求め
る。さらに１フィールド当りの予測データ量と制御用基
準値テーブル51から出力される１フィールド当りの目標
データ量を比較してその誤差に対応した量子化ステップ
幅を決定して出力する。すなわち予測データ量が目標デ
ータ量より少ない場合は、量子化のステップ幅を小さく
してデータ量が増大するようする。反対に予測データ量
が目標データ量より多い場合は量子化のステップ幅を大
きくしてデータ量を少なくなるようにする。またフィー
ルドメモリ20の動作は本発明の第１実施例の場合と同じ
であるため省略する。

【００３２】実施例３．なお上記実施例１及び２では、
各ブロック単位で適応量子化を行っていなかったが、ブ
ロック単位で画質劣化が目立ち易いか否かを判定してｎ
段階（ｎ≧２）の適応量子化判定を行い、各々の適応量
子化レベルで符号化した場合の発生データ量を予測する
ことにより符号量制御を行ってもよい。このようにｎ段
階の適応量子化を行った場合の発生データ量を各々の適
応量子化レベルで予測することにより、フィールド全体
の予測符号量を求めて、符号量の制御を行うように構成
した例が本発明の第３実施例である。

【００３３】図８は本発明の第３実施例による映像信号
符号化装置を示す構成図である。図において、１はディ
ジタル映像入力端子、２は入力されたディジタル映像信
号をブロック化するブロック化回路、８はブロック化回
路２から出力される映像信号ブロックに対して参照フィ
ールドとの動き補償予測を行い、入力ブロックと参照ブ
ロックとの予測誤差をブロック単位で出力する動き補償
回路、３は動き補償を行わないイントラフィールドの場
合はブロック化回路２の出力を選択し、動き補償予測を
行う予測フィールドの場合は動き補償回路８の出力を選
択するスイッチ回路である。15はブロック化回路２から
出力される画像ブロックの性質に応じて例えば３種類の
量子化ステップを決定する適応量子化判定回路、14はス
イッチ回路３から出力される画像データブロックを情報
量予測が終了するまで遅延させて出力すると同時に、適
応量子化判定回路15の判定結果にしたがって各ブロック
を適応量子化した場合の発生データ量を例えばフィール
ド単位で予測して、予測結果にしたがって実際の情報量
が目標値以内に収まるようなフィールド単位での量子化
パラメータを決定する符号量制御回路である。５は符号
量制御回路４によって遅延された画像データに対して直
交変換を施す直交変換回路である。16は符号量制御回路
14によって求められたフィールド単位での量子化パラメ
ータと適応量子化判定回路15によって求められたブロッ
ク単位での量子化パラメータにより直交変換回路５の出
力を量子化する適応量子化回路、７は適応量子化回路６
の出力を可変長符号化により符号化する符号化回路、12
はバッファメモリ、９は符号化された画像データを出力
する出力端子である。

【００３４】次に動作について説明する。ブロック化回
路２、スイッチ回路３及び動き補償回路８の動作は上記
第１の実施例の場合と同じであるため省略する。適応量
子化判定回路15では、入力された画像ブロックが画質劣
化が目立ち易いブロックであるか、画質劣化の目立ちに
くいブロックであるかを判断して、画像ブロックの性質
に応じて例えば３段階の量子化レベルを選択する。ここ
で、画質劣化が最もわかりやすい画像ブロックは平坦な
背景に高いコントラストで細かい線が入っているような
ブロックであり、この様なブロックを粗く量子化すると
復号器側で逆直交変換を行った場合に量子化誤差がブロ
ック全体に広がり、画質劣化がわかりやすい平坦部にノ
イズが重畳されため平坦部のノイズが視感的に目立って
しまう。これに対して、画質劣化が目立たないブロック
は平坦部がなく、ブロック内で全体的に動きの激しい様
な場合である。従って適応量子化判定回路15では符号化
するブロック内に画質劣化の目立ち易い平坦部とエッジ
部があるかどうかを検出することにより適応量子化判定
を行う。

【００３５】次に適応量子化判定回路15の動作について
説明する。適応量子化判定回路15ではブロック化回路２
から出力される画像ブロックをまず４個のサブブロック
に分割する。例えば入力ブロックが８画素×８ラインの
ブロックを出力する場合は図９に示すように４画素×４
ラインのサブブロック４個に分割する。ここで４個のサ
ブブロックをそれぞれＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４とし、各
サブブロックの画素値をそれぞれＤ１（ｉ，ｊ），Ｄ２
（ｉ，ｊ），Ｄ３（ｉ，ｊ），Ｄ４（ｉ，ｊ）（ｉ，ｊ
＝１〜４）と表わすことにする。次に入力サブブロック
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に対してサブブロック内の水平
方向及び垂直方向の差分絶対値和

【００３６】

【数２】

【００３７】を計算し、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の最小
値及び最大値 Ａ＝ＭＩＮ（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４）Ｂ＝ＭＡＸ（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４） 及び Ｃ＝Ｂ−Ａ を求める。

【００３８】ここで、上記計算値Ａは画像ブロックの画
質劣化が分かりやすい平坦部を表わすパラメータで、上
記計算値Ｃは画像ブロックのエッジ部を表わすパラメー
タとみなすことができる。これより、適応量子化判定回
路15では上記計算値ＡとＣを使って図１０に示すような
判定図にしたがって各ブロックに対して３段階の適応量
子化判定を行い、ブロック単位で判定結果を出力する。
すなわち、適応量子化判定回路15では、画質劣化が目立
ち易いブロックには細かい量子化ステップが選択され、
画質劣化が目立ちにくいブロックに対しては粗い量子化
ステップが選択される。ただし、図１０において量子化
レベルは、量子化レベル１，２，３の順に量子化レベル
が粗くなっている。

【００３９】一方、スイッチ回路３から出力される画像
データは符号量制御回路14に入力され適応量子化判定回
路15の判定結果にしたがって画像ブロック単位で発生す
る情報量の試算が行われる。ここで、符号量制御回路14
は例えば図１１のような構成になっている。図１１にお
いて20はフィールドメモリ、21はＹ信号差分絶対値和演
算回路、22はＢ−Ｙ信号差分絶対値和演算回路、23はＲ
−Ｙ信号差分絶対値和演算回路、64はＹ信号符号量予測
回路、65はＢ−Ｙ信号符号量予測回路、66はＲ−Ｙ信号
符号量予測回路、27はＹ信号加算回路、28はＢ−Ｙ信号
加算回路、29はＲ−Ｙ信号加算回路、30は量子化レベル
判定回路、31は制御用基準値テーブルである。

【００４０】次に符号量制御回路14の動作について説明
する。図１１においてＹ信号差分絶対値和演算回路21、
Ｂ−Ｙ信号差分絶対値和演算回路22及びＲ−Ｙ信号差分
絶対値和演算回路23の動作は本発明の第１実施例の場合
と同じであるため省略する。Ｙ信号符号量予測回路64は
各ブロックに対するＹ信号差分絶対値和演算回路21の出
力と適応量子化判定回路15から出力される３段階の適応
量子化判定に従ってブロック当りの符号量予測を行う。
ここで、Ｙ信号符号量予測回路64は、例えば３種類のＲ
ＯＭによって構成され、各々のＲＯＭには図１２に示さ
れる様なＹ信号のブロック当りの差分絶対値和に対して
各々の適応量子化レベルにおいて標準量子化によって量
子化した場合に発生するデータ量の平均が記録されてい
る。即ち、信号符号量予測回路64では、上記３種類のＲ
ＯＭから適応量子化判定結果に対応するＲＯＭを選択し
て、選択されたＲＯＭに各ブロックの差分絶対値和を入
力しその場合の１ブロック当りの予測データ量を出力す
る。但し図１２において（ａ）は図１０の量子化レベル
１に対応し、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ図１０の量子
化レベル２、３に対応している。即ち、Ｙ信号符号量予
測回路64で適応量子化判定によって量子化レベル１を選
択した場合は図１２（ａ）の判定にしたがって符号量予
測を行い、同様に量子化レベル２及び３が選択された場
合はそれぞれ図１２（ｂ），（ｃ）の判定にしたがって
各ブロック当りのデータ発生量を予測して出力する。

【００４１】また、Ｂ−Ｙ信号及びＲ−Ｙ信号に対する
データ量予測手段についてはＹ信号の場合と同じである
ので省略する。ただし、４：２：２のコンポーネントデ
ィジタル信号の場合、色差信号の標本化周波数はＹ信号
の半分である。このため図１３に示すようにＢ−Ｙ，Ｒ
−Ｙ信号の場合はブロック当りの差分絶対値和と発生デ
ータ量の関係がＹ信号の場合とは異なるために、Ｂ−Ｙ
信号符号量予測回路65及びＲ−Ｙ信号符号量予測回路66
には図１３に示すような判定基準で発生データ量を予測
する。次に、Ｙ信号符号量予測回路64、Ｂ−Ｙ信号符号
量予測回路65、Ｒ−Ｙ信号符号量予測回路66の出力はそ
れぞれＹ信号加算回路27、Ｂ−Ｙ信号加算回路28、Ｒ−
Ｙ信号加算回路29によって各々加算され１フィールド分
の予測データ量を求める。

【００４２】Ｙ信号加算回路27、Ｂ−Ｙ信号加算回路28
およびＲ−Ｙ信号加算回路29によって出力される１フィ
ールド当りの予測データ量は、それぞれ量子化レベル判
定回路30に入力される。量子化レベル判定回路30では
Ｙ，Ｂ−Ｙ，Ｒ−Ｙ信号に対するフィールド当りの予測
データ量を加算し、１フィールド全体の予測データ量を
計算する。さらに１フィールド全体の予測データ量と制
御用基準値テーブル31から出力される１フィールド当り
の目標データ量を比較してその誤差に対応した量子化ス
テップ幅を決定して出力する。すなわち予測データ量が
目標データ量より少ない場合は、量子化のステップ幅を
小さくして発生するデータ量が増大するようする。反対
に予測データ量が目標データ量より多い場合は量子化の
ステップ幅を大きくして発生するデータ量を少なくなる
ようにする。

【００４３】ここで予測データ量をＡｐ、目標データ量
をＡｒとすると量子化レベル判定回路30では Ｅ＝Ａｐ／Ａｒ を求めて、例えば表２に示すような５段階の量子化ステ
ップの中で適当な量子化レベルＬを選択して出力する。

【００４４】

【表２】

【００４５】一方、入力データはフィールドメモリ20に
も入力され、量子化レベル判定回路30から判定結果が出
力されるまでの分のデータ遅延を行ったあと、直交変換
回路５に画像データを出力する。直交変換回路５では入
力データブロックに対して例えばＤＣＴを施す。直交変
換回路５の出力は適応量子化回路16に入力されて符号量
制御回路14から出力されるフィールド単位の量子化レベ
ルと適応量子化判定回路15から出力されるブロック単位
での量子化レベルにしたがって量子化を行う。ここで、
適応量子化回路16には例えば表３に示すような７種類の
量子化ステップ幅があり、符号量制御回路14から出力さ
れる５段階のフィールド単位での量子化レベルと適応量
子化判定回路15からブロック単位で出力される３段階の
適応量子化判定により、各ブロック単位での量子化ステ
ップを決定して、量子化することにより、発生するデー
タ量を所定の情報量以下に制御することができる。ただ
し表３の量子化レベルにおいて符号量予測の場合に用い
た３段階の標準量子化レベルはフィールド単位の量子化
レベルＬが２の場合の量子化レベルと同じになる。ま
た、表３においては量子化レベルが小さいほど量子化ス
テップ幅が小さくなる様に設定してある。

【００４６】

【表３】

【００４７】なお上記実施例では、データ量予測を行う
際に画像データをフィールド単位で情報量制御を行って
いたが必ずしもフィールド単位である必要はなくフレー
ム単位又はフィールドより小さいセグメント単位で情報
量制御を行ってもよい。また符号量予測を各ブロック内
の隣接画素間の差分絶対値和によって行ったが、本発明
の第２実施例で示した様に各ブロックのダイナミックレ
ンジを利用して発生データ量を予測してもよい。またフ
ィールド単位での量子化レベルを５段階としたがｎ段階
（ｎ≧２）で行ってもよい。また適応量子化の判定結果
を３段階としたがｍ段階（ｍ≧２）で行ってもよい。同
様に適応量子化回路16の量子化ステップを７種類とした
がｋ種類（ｋ≧２）で行ってもよい。また適応量子化判
定はブロック化回路２の出力を使って判定しているが必
ずしも原画データから判定する必要はなく直交変換係数
から判定してもよい。また入力データを８画素×８ライ
ンに分割したが必ずしも８画素×８ラインである必要は
なくｎ画素×ｍライン（ｎ≧２，ｍ≧２）で行えばよ
い。

【００４８】実施例４．なお上記実施例１及び２では符
号量予測を複数のフィールドまたはフレームを単位とし
て行っていなかったが、複数フィールドまたはフレーム
を単位にして符号量予測を行って符号量制御を行っても
よい。このように複数フィールドまたはフレームを単位
として符号量予測を行って符号量の制御を行うように構
成した例が本発明の第４実施例である。

【００４９】図１４に本発明の第４実施例に於ける符号
量制御回路４のブロック図を示す。図１４において32は
４フィールド分の容量を持つフィールドメモリ、21はＹ
信号差分絶対値和演算回路、22はＢ−Ｙ信号差分絶対値
和演算回路、23はＲ−Ｙ信号差分絶対値和演算回路、24
はＹ信号符号量予測回路、25はＢ−Ｙ信号符号量予測回
路、26はＲ−Ｙ信号符号量予測回路、27はＹ信号加算回
路、28はＢ−Ｙ信号加算回路、29はＲ−Ｙ信号加算回
路、33は符号量比演算回路、34は制御基準値発生回路、
35は量子化レベル判定回路である。

【００５０】次に動作について説明する。ここでは１フ
ィールド分のイントラフィールドと３フィールド分の予
測フィールド（第１、第２、第３インターフィールド）
からなる４フィールドを単位として映像信号を決められ
た一定の情報量に符号化する場合を考える。入力画像デ
ータはそれぞれフィールド単位で、Ｙ信号については、
Ｙ信号差分絶対値和演算回路21に入力され、Ｂ−Ｙ，Ｒ
−Ｙ信号はそれぞれＢ−Ｙ信号差分絶対値和演算回路22
及びＲ−Ｙ信号差分絶対値和演算回路23に入力される。
Ｙ，Ｂ−Ｙ，Ｒ−Ｙ信号に対するフィールド単位での符
号量の予測については上記第１実施例と同じであるため
省略する。次にフィールド単位で求められたＹ，Ｂ−
Ｙ，Ｒ−Ｙ信号に対する予測符号化量は符号量比演算回
路33に入力される。符号量比演算回路33では、各フィー
ルドに対するＹ，Ｂ−Ｙ，Ｒ−Ｙに対するデータ量を合
計して各フィールドの全体のデータ量を求めて、さらに
各フィールド（イントラフィールド及び第１、第２、第
３インターフィールド）のデータ量の比を計算し、制御
基準値テーブル34から出力される４フィールド分の目標
データ量をこれらの比に対応して配分することによって
各フィールドに割り当てる情報量を決定する。

【００５１】例えば、４フィールド分の目標データ量が
１Mbits の場合、フィールド単位で行われた符号量予測
の結果が６：２：2.5 ：1.5 であるとき、イントラフィ
ールドに対して0.5Mbits、第１インターフィールドに0.
166Mbits、第２インターフィールドに0.208Mbits、第３
インターフィールドには0.125Mbitsのデータ量が割り当
てられる。

【００５２】符号量比演算回路33によって決定した各フ
ィールドに割り当てられた情報量と各フィールド単位で
の予測データ量は量子化レベル判定回路35に入力され
る。量子化レベル判定回路35では各フィールドに割り当
てられたデータ量と各フィールド単位で予測されたデー
タ量とを比較してその誤差に対応した量子化ステップ幅
を出力する。すなわち各フィールドの予測データ量が各
フィールドに割り当てられた目標データ量より少ない場
合は、量子化のステップ幅を小さくしてデータ量が増大
するようする。反対に予測データ量が目標データ量より
多い場合は量子化のステップ幅を大きくしてデータ量を
少なくなるようにする。一方、入力される映像信号ブロ
ックはフィールドメモリ32に入力され、量子化レベル判
定回路30によって量子化レベルが決定するまで４フィー
ルド分のデータを遅延させる。以上の様にして４フィー
ルド単位で符号量予測を行い符号量制御を行う映像信号
符号化装置を構成することができる。

【００５３】なお上記実施例では符号量予測をブロック
内の差分絶対値和によって行ったが、上記第２実施例で
示したようにブロック内のダイナミックレンジによって
符号量予測を行ってもよい。また符号量予測を４フィー
ルド単位で行っているが必ずしも４フィールド単位であ
る必要はなく任意のフィールドまたはフレーム単位で行
ってもよい。

【００５４】実施例５．なお上記実施例１及び２ではブ
ロッキング回路２において入力画像データをブロッキン
グして出力する際に、隣合うブロックがなるべく近接し
ないようなシャフリング処理を行っていないが、ブロッ
キング時にシャフリング処理を行うことにより、符号量
を予測する際に１フィールド分の１／ｎのブロックに対
して符号量予測を行えば１フィールド分のデータ量を予
測することができる。このようにブロッキング時にシャ
フリング処理を行うことにより符号量予測を簡略化する
ように構成した例が本発明の第５実施例である。

【００５５】次に動作について説明する。入力信号に
４：２：２のコンポーネント信号が入力されたとき、１
フィールドはＹ信号は720 画素×240 ライン、Ｂ−Ｙ，
Ｒ−Ｙ信号は360 画素×240 ラインのデータによって構
成される。ここで水平方向に隣合うＹ信号の８画素×８
ラインのブロック２個とこれに対応するＢ−Ｙ，Ｒ−Ｙ
信号の８画素×８ラインの各１個のブロックをまとめて
サブマクロブロックと呼ぶことにして、ブロックシャフ
リングをこのサブマクロブロック単位で行うことにす
る。この場合１フィールド分の画像データは水平方向に
45個、垂直方向に30個の合計1350個のサブマクロブロッ
クに分割される。さらに例えば水平方向に５個、垂直方
向に３個の合計15の互いに隣接し合うサブマクロブロッ
クをマクロブロックと呼ぶことにし、１フィールドを図
１５に示すように225 個のマクロブロック単位に分割し
て、各マクロブロックに対して１〜225 の番号を与え
る。また各マクロブロックを構成する15個のサブマクロ
ブロックに対しても図１６に示すように１〜15の番号が
与えてある。

【００５６】ここでブロックシャフリングは、図１５に
示した１番から225 番までのマクロブロックから順番に
１個ずつサブマクロブロックを出力することを繰り返す
ことによって行う。ただし各マクロブロックから１個ず
つ出力されるサブマクロブロックの順番は図１６に示し
た１〜15の順番にしたがって行われる。すなわち、まず
１番のマクロブロックの中から１番のサブマクロブロッ
クを出力し、次に２番のマクロブロックの中から１番の
サブマクロブロックを出力する動作を順次225番のマク
ロブロックまで繰り返した後、再び１番のマクロブロッ
クまで戻り、今度は各マクロブロックから２番のサブマ
クロブロックを順次出力する動作を繰り返すことによっ
てブロックシャフリングを行っている。

【００５７】以上の様なブロックシャフリングを行う
と、１フィールド分のデータを均等に225 分割して、各
マクロブロックから順番に１個ずつサブマクロブロック
が出力されるために225 個のブロックが出力された時点
で、全体の１／15のデータが偏りなく出力されることに
なる。この場合、シャフリングを行った後の全体の１／
15に当たる画像データブロックに対して、符号量予測を
行えば十分１フィールド分のデータ量を予測することが
できる。よって以上の様なブロックシャフリングを行
い、１フィールドの１／15の画像データに対して上記第
１実施例及び第２実施例に於ける符号量予測を行うこと
により１フィールド分のデータ量をおおよそ予測するこ
とができる。従って図１においてブロッキング回路２が
入力画像データをブロッキングして出力する際に上記の
様なブロックシャフリングを行えば、符号量予測回路４
において１フィールドの１／15のデータについて符号量
予測を行うことによって１フィールド分の発生データ量
を予測し、予測データ量に適した量子化パラメータを決
定して符号量制御を行うことによりフィールド全体の符
号量を一定に保つことができる。

【００５８】なお上記実施例では、１フィールド分の１
／15のデータにより１フィールド分のデータ量を予測し
たが必ずしも１／15である必要はなく１／ｎ（ｎ≧２）
のデータ量で全体のデータ量を予測してもよい。またデ
ータ量制御をフィールド単位で行っているが必ずしもフ
ィールド単位で行う必要はなくフレーム単位で行っても
よい。またマクロブロックを15個のサブマクロブロック
によって構成したが必ずしも15個である必要はない。ま
たサブマクロブロックを２つのＹ信号ブロックと各１つ
のＢ−Ｙ，Ｒ−Ｙ信号ブロックの単位で構成したが、必
ずしもこのような単位で構成する必要はなく、互いに隣
接する２ｎ（ｎ≧２）個のＹ信号ブロックとこれに対応
する各ｎ個のＲ−Ｙ，Ｒ−Ｙ信号ブロックで構成しても
よい。またマクロブロック及びサブマクロブロックの読
みだし順位は図１５及び図１６の様な順番で行っている
が必ずしも図１５、図１６のような読みだし順序である
必要はなくフィールド内及びマクロブロック内で任意の
読みだし順序で行ってもよい。

【００５９】実施例６．なお上記第１実施例ではブロッ
キングした画像データを使ってブロック内の差分絶対値
和の合計から符号量予測を行っていたが、ブロッキング
を行わず入力データのまま差分絶対値和を計算して情報
量を予測してもよい。このようにデータ量予測を入力デ
ータの差分絶対値和から計算して符号量制御を行うよう
に構成した例が本発明の第６実施例である。

【００６０】図１７に本発明の第５実施例に於ける映像
信号符号化装置の構成を表わすブロック図を示す。図に
おいて、１はディジタル映像入力端子、２はディジタル
映像入力信号をブロック化するブロック化回路、13は入
力データを例えばフィールド単位で情報量予測を行い、
予測結果にしたがって実際の情報量が目標値以内に収ま
るような量子化パラメータを決定する符号量制御回路、
４はブロック回路２から出力される画像データに対して
直交変換を施す直交変換回路、６は符号量制御回路13に
よって求められた量子化パラメータにより直交変換回路
５の出力を量子化する量子化回路、７は量子化回路６の
出力を可変長符号化により符号化する符号化回路、12は
バッファメモリ、９は符号化された画像データを出力す
る出力端子である。

【００６１】次に動作について説明する。入力されるデ
ィジタル映像信号は、例えば４：２：２のコンポーネン
トディジタル信号が入力され、ブロック化回路２によっ
て例えば８［画素］×８［ライン］を１つの単位とする
入力ブロックに分割される。一方映像信号は符号量制御
回路13にも入力され、フィールド単位での情報量予測が
行われる。ここで、符号量制御回路13は例えば図１８の
ような構成になっている。図１８において61はＹ信号差
分絶対値和演算回路、62はＢ−Ｙ信号差分絶対値和演算
回路、63はＲ−Ｙ信号差分絶対値和演算回路、64はＹ信
号符号量予測回路、65はＢ−Ｙ信号符号量予測回路、66
はＲ−Ｙ信号符号量予測回路、67は量子化レベル判定回
路、68は制御用基準値テーブルである。

【００６２】次に符号量制御回路４の動作について説明
する。入力画像データの内Ｙ信号は、Ｙ信号差分絶対値
和演算回路61に入力され、Ｂ−Ｙ，Ｒ−Ｙ信号はそれぞ
れＢ−Ｙ信号差分絶対値和演算回路62及びＲ−Ｙ信号差
分絶対値和演算回路63に入力される。Ｙ信号差分絶対値
和演算回路61では入力される１フィールド分のデータ72
0 画素×240 ラインのＤＹ（ｉ，ｊ）（ｉ＝１〜720 、
ｊ＝１〜240 ）に対して、水平方向と垂直方向の差分の
絶対値

【００６３】

【数３】

【００６４】を出力する。

【００６５】Ｙ信号差分絶対値和演算回路21の出力ＳＹ
は、Ｙ信号符号量予測回路64に入力される。図１９に、
Ｙ信号の水平及び垂直方向の差分絶対値和ＳＹとブロッ
ク化回路２の出力を直交変換して標準量子化し符号化し
た場合に発生するフィールド単位でのデータ量との関係
を示す。すなわち、上記第１実施例と同じく各フィール
ドに対する差分絶対値和ＳＹが与えられた場合、図１９
より各フィールドに対して発生する情報量をほぼ予測す
ることができる。よってＹ信号符号量予測回路64では、
図１９の実線で示される様なＹ信号の差分絶対値和の合
計に対して標準量子化した場合に発生するデータ量の平
均が記録されており、Ｙ信号差分絶対値和演算回路64の
出力に対する標準量子化した場合の予測データ量を出力
する。

【００６６】これに対してＢ−Ｙ信号及びＲ−Ｙ信号は
４：２：２のコンポーネントディジタル信号の場合、色
差信号のデータ数はＹ信号の半分であるため、Ｂ−Ｙ信
号差分絶対値和演算回路62及びＲ−Ｙ信号差分絶対値和
演算回路63では入力される１フィールド分のＢ−Ｙまた
はＲ−Ｙに対する画像データ360 画素×240 ラインのＤ
Ｃ（ｉ，ｊ）（ｉ＝１〜360 、ｊ＝１〜240 ）に対し
て、水平方向と垂直方向の差分の絶対値和

【００６７】

【数４】

【００６８】を出力する。ここで、４：２：２のコンポ
ーネントディジタル信号の場合、色差信号の標本化周波
数はＹ信号の半分である。このため上記第１実施例の場
合と同じく、図２０に示すようにＢ−Ｙ，Ｒ−Ｙ信号の
差分絶対値和の合計と発生データ量が図１９に示すＹ信
号の場合とは異なる。従ってＢ−Ｙ信号符号量予測回路
65及びＲ−Ｙ信号符号量予測回路66では図２０に従って
Ｂ−Ｙ信号差分絶対値和演算回路65及びＲ−Ｙ信号差分
絶対値和演算回路66によって出力される各々の絶対値和
に対する標準量子化した場合の予測データ量を出力す
る。

【００６９】Ｙ信号符号量予測回路64、Ｂ−Ｙ信号符号
量予測回路65およびＲ−Ｙ信号符号量予測回路66によっ
て出力される予測データ量は、それぞれ量子化レベル判
定回路67に入力される。量子化レベル判定回路67では
Ｙ，Ｂ−Ｙ，Ｒ−Ｙ信号の予測データ量を加算し、１フ
ィールド全体の予測データ量と制御用基準値テーブル68
から出力される目標データ量を比較してその誤差に対応
した量子化ステップ幅を決定して出力する。すなわち予
測データ量が目標データ量より少ない場合は、量子化の
ステップ幅を小さくしてデータ量が増大するようする。
反対に予測データ量が目標データ量より多い場合は量子
化のステップ幅を大きくしてデータ量を少なくなるよう
にする。以下直交変換回路４、量子化回路６、符号化回
路７及びバッファメモリ12の動作は上記第１実施例と同
じであるので省略する。

【００７０】なお上記実施例では、データ量予測を行う
際に画像データをフィールド単位で情報量制御を行って
いたが必ずしもフィールド単位である必要はなくフレー
ム単位又は隣接する複数の画像ブロックから構成される
マクロブロック単位で情報量制御を行ってもよい。

【００７１】

【発明の効果】本発明による映像信号符号化装置は、映
像信号の各ブロック内に隣接画素間の差分の絶対値和を
求め、所定の量子化ステップにより量子化し、符号化し
た場合に発生するデータ量をこの差分の絶対値和から予
測するとともに、この予測データ量を１フィールド分ま
たは１フレーム分について複数ブロック分加算し、複数
フィールドまたは複数フレームについての加算結果の比
を求め、加算結果及びその比に基づいて各フィールドま
たは各フレームの量子化ステップを決定する。 すなわ
ち、ブロック毎の差分の絶対値和から符号量予測を行っ
た場合であっても、フィールドまたはフレーム単位の予
測データ量と、複数フィールドまたは複数フレームに関
する予測データ量の比とに基づいて、複数ブロック毎に
量子化ステップを決定する。このため、実際の発生デー
タ量を一定に保つのに適した量子化ステップを選択して
量子化し、符号化することができる。従って、符号化に
より発生するデータ量をほぼ一定とし、固定レートで符
号化データを出力することができると共に各フィールド
または各フレームにおける画質劣化を抑制しつつ、複数
フィールドまたは複数フレーム単位で実際の発生データ
量を一定に保つことができる映像信号符号化発生装置を
提供することができる。 また、本発明による映像信号符
号化装置は、映像信号のマクロブロックを構成する一部
のブロックについて隣接画素間の差分の絶対値和を求
め、所定の量子化ステップにより量子化し、符号化した
場合に発生するデータ量をこの差分の絶対値和から予測
するとともに、この予測データ量を加算した加算結果に
基づいて複数マクロブロックの量子化ステップを決定す
る。 すなわち、ブロック毎の差分の絶対値和から符号量
予測を行った場合であっても、ほぼ偏りなく一部のブロ
ックを取り出すことにより、一部のブロックについての
予測データ量に基づき、それを含む複数ブロックの複数
ブロック毎に量子化ステップを決定する。このため、実
際の発生データ量を一定に保つのに適した量子化ステッ
プを選択して量子化し、符号化することができる。従っ
て、符号化により発生するデータ量をほぼ一定とし、固
定レートで符号化データを出力する映像信号符号化発生
装置を提供することができる。 また、本発明による映像
信号符号化装置は、映像信号の各ブロック内のダイナミ
ックレンジを求め、所定の量子化ステップにより量子化
し符号化した場合に発生するデータ量をこのダイナミッ
クレンジから予測するとともに、この予測データ量を１
フィールド分または１フレーム分について複数ブロック
分加算し、複数フィールドまたは複数フレームについて
の加算結果の比を求め、加算結果及びその比に基づいて
各フィールドまたは各フレームの量子化ステップを決定
する。 すなわち、ブロック毎のダイナミックレンジから
符号量予測を行った場合であっても、フィールドまたは
フレーム単位の予測データ量と、複数フィールドまたは
複数フレームに関する予測データ量の比とに基づいて、
複数ブロック毎に量子化ステップを決定する。このた
め、実際の発生データ量を一定に保つのに適した量子化
ステップを選択して量子化し、符号化することができ
る。従って、符号化により発生するデータ量をほぼ一定
とし、固定レートで符号化データを出力することができ
ると共に各フィールドまたは各フレームにおける画質劣
化を抑制しつつ、複数フィールドまたは複数フレーム単
位で実際の発生データ量を一定に保つことができる映像
信号符号化装置を提供することができる。 また、本発明
による映像信号符号化装置は、マクロブロックを構成す
る一部のブロックについて映像信号の各ブロック内のダ
イナミックレンジを求め、所定の量子化ステップにより
量子化し符号化した場合に発生するデータ量をこのダイ
ナミックレンジから予測するとともに、この予測データ
量を加算した加算結果に基づいて複数マクロブロックの
量子化ステップを決定する。 すなわち、ブロック毎のダ
イナミックレンジから符号量予測を行った場合であって
も、ほぼ偏りなく一部のブロックを取り出すことによ
り、一部のブロックについての予測データ量に基づき、
それを含む複数ブロックの複数ブロック毎に量子化ステ
ップを決定する。このため、実際の発生データ量を一定
に保つのに適した量子化ステップを選択して量子化し、
符号化することができる。従って、符号化により発生す
るデータ量をほぼ一定とし、固定レートで符号化データ
を出力する映像信号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】本発明の第一実施例を示すブロック図

【図２】本発明の第一実施例における符号量予測回路を
示すブロック図

【図３】本発明の第一実施例における輝度信号に対する
符号量予測器の特性を説明する図

【図４】本発明の第一実施例における色差信号に対する
符号量予測器の特性を説明する図

【図５】本発明の第二実施例における符号量予測回路を
示すブロック図

【図６】本発明の第二実施例における輝度信号に対する
符号量予測器の特性を説明する図

【図７】本発明の第二実施例における色差信号に対する
符号量予測器の特性を説明する図

【図８】本発明の第３実施例を示すブロック図

【図９】本発明の第三実施例の適応量子化判定における
サブマクロブロック分割例を示す図

【図１０】本発明の第三実施例における適応量子化判定
の一例を示す図

【図１１】本発明の第３実施例における符号量予測回路
を示すブロック図

【図１２】本発明の第三実施例における輝度信号に対す
る符号量予測器の特性を説明する図

【図１３】本発明の第三実施例における色差信号に対す
る符号量予測器の特性を説明する図

【図１４】本発明の第四実施例における符号量予測回路
を示すブロック図

【図１５】本発明の第五実施例におけるフィールド内の
シャフリングを説明する図

【図１６】本発明の第五実施例におけるマクロブロック
内のシャフリングを説明する図

【図１７】本発明の第六実施例を示すブロック図

【図１８】本発明の第六実施例における符号量予測回路
を示すブロック図

【図１９】本発明の第六実施例における輝度信号に対す
る符号量予測器の特性を説明する図

【図２０】本発明の第六実施例における色差信号に対す
る符号量予測器の特性を説明する図

【図２１】従来の符号化装置の説明図

【符号の説明】

１ 入力端子 ２ ブロッキング回路 ３ スイッチ回路 ４ 符号量制御回路 ５ 直交変換回路 ６ 量子化回路 ７ 符号化回路 ８ 動き補償回路 ９ 出力端子 12 バッファメモリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−270388（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−291058（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−156794（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 7/32

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された映像信号をブロックに分割
   し、直交変換した後、量子化し、符号化する映像信号符
   号化装置において、 前記映像信号を所定画素毎の前記ブロックに分割するブ
   ロック化手段と、 前記分割された各ブロック内における隣接画素間の差分
   の絶対値和を求める差分演算手段と、 所定の量子化ステップにより量子化し符号化した場合に
   前記ブロック単位で発生するデータ量を前記差分演算手
   段の出力から予測する符号量予測手段と、 前記符号量予測手段から出力される前記ブロック単位で
   の予測データ量を１フィールド分または１フレーム分に
   ついて複数ブロック分加算する加算手段と、 複数フィールドまたは複数フレームに関し加算手段の出
   力の比を求める符号量比演算手段と、 前記加算手段及び前記符号量比演算手段の出力に基づい
   て各フィールドまたは各フレームの量子化ステップを決
   定する量子化ステップ決定手段と、 前記量子化ステップ決定手段からの量子化ステップによ
   り直交変換されたデータを量子化する量子化手段とを備
   えることを特徴とした映像信号符号化装置。
2. 【請求項２】 入力された映像信号をブロックに分割
   し、直交変換した後、量子化し、符号化する映像信号符
   号化装置において、 映像信号を互いに隣接する２以上のブロックからなるマ
   クロブロックに分割し、複数マクロブロックからマクロ
   ブロックを構成する一部のブロックを出力するブロック
   化手段と、 前記各一部のブロック内における隣接画素間の差分の絶
   対値和を求める差分演算手段と、 所定の量子化ステップにより量子化し符号化した場合に
   ブロック単位で発生するデータ量を前記一部のブロック
   に対応する前記差分演算手段の出力から予測する符号量
   予測手段と、 前記符号量予測手段から出力される前記一部のブロック
   の予測データ量を複数ブロック分加算する加算手段と、 前記加算手段の出力に基づいて複数マクロブロックに対
   する量子化ステップを 決定する量子化ステップ決定手段
   と、 前記量子化ステップ決定手段からの量子化ステップによ
   り直交変換されたデータを量子化する量子化手段とを備
   えることを特徴とした映像信号符号化装置。
3. 【請求項３】 入力された映像信号をブロックに分割
   し、直交変換した後、量子化し、符号化する映像信号符
   号化装置において、 映像信号を所定画素毎のブロックに分割するブロック化
   手段と、 各ブロック内のダイナミックレンジを求めるダイナミッ
   クレンジ演算手段と、 所定の量子化ステップにより量子化し符号化した場合に
   ブロック単位で発生するデータ量を前記ダイナミックレ
   ンジ演算手段の出力から予測する符号量予測手段と、 前記符号量予測手段から出力されるブロック単位での予
   測データ量を１フィールド分または１フレーム分につい
   て複数ブロック分加算する加算手段と、 複数フィールドまたは複数フレームに関し加算手段の出
   力の比を求める符号量比演算手段と、 前記加算手段及び前記符号量比演算手段の出力に基づい
   て各フィールドまたは各フレームの量子化ステップを決
   定する量子化ステップ決定手段と、 前記量子化ステップ決定手段からの量子化ステップによ
   り直交変換されたデータを量子化する量子化手段とを備
   えることを特徴とした映像信号符号化装置。
4. 【請求項４】 入力された映像信号をブロックに分割
   し、直交変換した後、量子化し、符号化する映像信号符
   号化装置において、 映像信号を互いに隣接する２以上のブロックからなるマ
   クロブロックに分割し、複数マクロブロックからマクロ
   ブロックを構成する一部のブロックを出力するブロック
   化手段と、 前記各一部のブロック内のダイナミックレンジを求める
   ダイナミックレンジ演算手段と、 所定の量子化ステップにより量子化し符号化した場合に
   ブロック単位で発生するデータ量を前記一部のブロック
   に対応する前記ダイナミックレンジ演算手段の出力から
   予測する符号量予測手段と、 前記符号量予測手段から出力される前記一部のブロック
   の予測データ量を複数 ブロック分加算する加算手段と、 前記加算手段の出力に基づいて複数のマクロブロックに
   対する量子化ステップを決定する量子化ステップ決定手
   段と、 前記量子化ステップ決定手段からの量子化ステップによ
   り直交変換されたデータを量子化する量子化手段とを備
   えることを特徴とした映像信号符号化装置。