JP2001148852A - 画像情報変換装置及び画像情報変換方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｉピクチャにおける再量子化に伴う画質劣化
を低減することにより、このＩピクチャに基づいて構成
されるＰピクチャ及びＢピクチャの画質劣化を低減する
ようにする。 【解決手段】 量子化行列切替装置４は、付加情報に基
づいて、画像情報符号化装置５において用いられる所定
の量子化行列を、イントラマクロブロック用の量子化行
列からインターマクロブロック用の量子化行列に切り替
える。画像情報符号化装置５は、付加情報と量子化行列
切替装置４から供給されたインターマクロブロック用の
量子化行列とに基づいて、画像情報復号装置２から供給
された動画像情報を直交変換して低ビットレートの画像
圧縮情報に符号化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮された画像情
報のビットレートを変換する画像情報変換装置及び画像
情報変換方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像情報をデジタルデータとして
取り扱い、そのデジタルデータに対して画像情報特有の
冗長性を利用した直交変換と動き補償により圧縮を行
い、衛星放送やケーブルテレビジョン等のネットワーク
メディアへ伝送や、光ディスクや磁気ディスク等のスト
レージメディアへの記録を行う装置が普及している。こ
のような装置では、一般に、画像圧縮方式に、離散コサ
イン変換を用いたＭＰＥＧ−２（Moving Picture Exper
ts Group phase - 2）が用いられている。

【０００３】また、近年、このＭＰＥＧ−２等の画像圧
縮方式を用いたデジタルテレビジョン放送の規格化が進
められている。デジタルテレビジョン放送の規格には、
標準解像度画像（例えば垂直方向の有効ライン数が５７
６本）に対応した規格、高解像度画像（例えば垂直方向
の有効ライン数が１１５２本）に対応した規格等があ
る。

【０００４】ところで、この高解像度画像の画像情報は
膨大であり、ＭＰＥＧ−２等の符号化方式を用いて圧縮
しても、十分な画質を得るためには多くの符号量（ビッ
トレート）が必要となる。例えば、画枠が１９２０画素
×１０８０画素の３０Ｈｚの飛び越し走査画像の場合に
は、１８〜２２Ｍｂｐｓ程度或いはそれ以上の符号量を
必要とする。

【０００５】そのため、例えば衛星放送やケーブルテレ
ビジョン等のネットワークメディアへこのような高解像
度画像を伝送する場合には、伝送経路のバンド幅に合わ
せて更に符号量の削減をしなければならない。同様に、
光ディスクや磁気ディスク等のストレージメディアへこ
のような高解像度画像を記録する場合にも、メディアの
記録容量に合わせて、更に符号量の削減をしなければな
らない。また、このような符号量の削減の必要性は、高
解像度画像のみならず、標準解像度画像（例えば画枠が
７２０画素×４８０画素の３０Ｈｚの飛び越し走査画像
等）でも生じることが考えられる。

【０００６】かかる問題を解決する手段としては、階層
符号化（スケーラビリティ）、又は画像情報変換（トラ
ンスコーディング）等がある。ＭＰＥＧ−２では、前者
について、ＳＮＲスケーラビリティが標準化されてお
り、これを用いて、高ＳＮＲの画像圧縮情報（ビットス
トリーム）と低ＳＮＲの画像圧縮情報（ビットストリー
ム）を階層的に符号化している。しかしながら、階層符
号化を行うためには、符号化の時点で、バンド幅又は記
憶容量等の所定の値が既知である必要があるが、実際の
システムにおいては、未知であることが多い。従って、
後者の方が、実際のシステムに則した、より自由度の高
い方式であると言える。

【０００７】そして、この後者の画像情報変換（トラン
スコーディング）を用いた従来の画像情報変換装置（ト
ランスコーダ）では、入力となる画像圧縮情報（ビット
ストリーム）を復号又は部分復号する復号化部と、この
復号化部の出力を再符号化する符号化部とが並列接続さ
れ、空間領域又は周波数領域の２つの領域で画像情報が
復号化部から符号化部へ供給されている。

【０００８】前者の空間領域で画像情報が復号化部から
符号化部へ供給されている従来の画像情報変換装置は、
演算処理量は大きいが、出力となる画像圧縮情報（ビッ
トストリーム）の復号化画像の劣化を抑えることが可能
で、主として放送用機器等のアプリケーションに用いら
れている。一方、後者の周波数領域で画像情報が復号化
部から符号化部へ供給されている従来の画像情報変換装
置は、前者の画像情報変換装置に比べて、若干の画質劣
化を引き起こすものの、より少ない演算処理量での実現
が可能で、主として民生用機器のアプリケーションに用
いられている。

【０００９】つぎに、これら空間領域又は周波数領域の
それぞれの領域で用いられる従来の画像情報変換装置に
ついて、図面を参照しながら説明する。

【００１０】最初に、空間領域で用いられる従来の画像
情報変換装置について説明する。この空間領域で用いら
れる従来の画像情報変換装置を図１９に示す。

【００１１】従来の画像情報変換装置１００は、この図
１９に示すように、画像情報復号装置１０１と、付加情
報バッファ１０２と、画像情報符号化装置１０３とを備
える。

【００１２】この従来の画像情報変換装置１００は、一
般に画像圧縮情報（ビットストリーム）の持つ符号量を
削減する装置であり、画像情報復号装置１０１から画像
情報符号化装置１０３への画像情報の供給を、空間領域
で行う。

【００１３】まず、従来の画像情報変換装置１００で
は、画像情報復号装置１０１は、高ビットレートの画像
圧縮情報が入力される。この画像情報復号装置１０１
は、高ビットレートの画像圧縮情報を一旦完全に復号
し、ベースバンドのビデオデータを出力する。これと同
時的に、付加情報バッファ１０２は、画像情報復号装置
１０１が復号化の際に用いた情報（以下、付加情報とい
う。）を当該画像情報復号装置１０１から供給され、こ
の供給された付加情報を記憶する。

【００１４】なお、この付加情報には、例えば、動きベ
クトル、予測モード、ＤＣＴモード、量子化スケールコ
ード等のマクロブロック毎の情報、及び、ＧＯＰヘッダ
（Groupe of Picture Header）、ピクチャヘッダ（Pict
ure Header）、シーケンスヘッダ（Sequence Heade
r）、シーケンス表示拡張部（Sequence Display Extens
ion）ピクチャ符号化機能拡張部（Picture Coding Exte
nsion ）、量子化マトリックス拡張部（Quantization M
atrix Extension）、ピクチャ表示拡張部（PictureDisp
lay Extension）等の、より上位の階層に関する情報が
ある。

【００１５】そして、画像情報符号化装置１０２は、予
め、入力された画像圧縮情報の符号量（高ビットレー
ト）より低い目標符号量（ターゲットビットレート）が
与えられていて、この目標符号量と、付加情報バッファ
１０２から取得した付加情報とに基づいて、符号化処理
を行う。即ち、画像情報符号化装置１０３は、この目標
符号量と付加情報とに基づいて、画像情報復号装置１０
１の出力として得られるベースバンドのビデオデータを
再符号化し、低ビットレートの画像圧縮情報を出力す
る。このように、画像情報符号化装置１０３は、付加情
報バッファ１０２に記憶された付加情報を利用すること
により、再符号化に伴う演算処理量の増大や画質劣化等
を低減することができる。

【００１６】例えば、一般的に画像情報を符号化する場
合には、動きベクトル探索に多大なる演算処理量を要す
るが、従来の画像情報変換装置１００では、付加情報バ
ッファ１０２に記憶された各マクロブロック毎の動きベ
クトル及び予測モードを用いることにより、動きベクト
ル探索を行うことなく符号化処理を行うことができる。

【００１７】つぎに、周波数領域で用いられる従来の画
像情報変換装置について説明する。この周波数領域で用
いられる従来の画像情報変換装置を図２０に示す。

【００１８】従来の画像情報変換装置１１０は、この図
２０に示すように、符号バッファ１１１と、圧縮情報解
析装置１１２と、可変長復号化装置１１３と、逆量子化
装置１１４と、帯域制限装置１１５と、量子化装置１１
６と、情報バッファ１１７と、可変長符号化装置１１８
と、符号バッファ１１９と、符号量制御装置１２０とを
備える。

【００１９】符号バッファ１１１は、多くの符号量（高
ビットレート）の画像圧縮情報（ビットストリーム）が
入力され、この入力された画像圧縮情報を蓄積する。こ
の符号バッファ１１１では、ＭＰＥＧ−２で規定された
ＶＢＶ（Video Buffer Verifier）の拘束条件を満たす
ように符号化された画像圧縮情報（ビットストリーム）
が蓄積されているので、オーバーフロー及び／又はアン
ダーフローが起きることはない。そして、符号バッファ
１１１は、蓄積された画像圧縮情報を、圧縮情報解析装
置１１２に供給する。

【００２０】圧縮情報解析装置１１２は、ＭＰＥＧ−２
で規定された構文（シンタクス）に基づいて、符号バッ
ファ１１１から供給された画像圧縮情報（ビットストリ
ーム）の中から後述する各処理に必要な情報（以下、解
析結果情報という。）を抽出し、この抽出した解析結果
情報を可変長復号化装置１１３及び情報バッファ１１７
に供給する。この圧縮情報解析装置１１２は、上記解析
結果情報の中でも、特に、後述する符号量制御装置１２
０における処理に必要となる、ピクチャ符号化タイプ情
報（picture_coding_type）や、各マクロブロック毎の
量子化値に関する情報である量子化スケール情報（q_sc
ale）等を、情報バッファ１１７に供給する。

【００２１】可変長復号化装置１１３は、圧縮情報解析
装置１１２から供給された画像圧縮情報のイントラマク
ロブロックの直流成分に対しては隣のブロックとの差分
値として符号化されているデータを可変長復号し、その
他の係数に対してはランとレベルにより符号化されたデ
ータを可変長復号することにより、量子化された一次元
の離散コサイン変換係数を得る。そして、可変長復号化
装置１１３は、圧縮情報解析装置１１２により抽出され
た解析結果情報に含まれる走査方式（ジグザグスキャン
若しくはオルタネートスキャン）に関する情報に基づ
き、一次元配列された離散コサイン変換係数を逆スキャ
ンして、量子化された二次元の離散コサイン変換係数に
再配列する。可変長復号化装置１１３は、二次元配列及
び量子化された離散コサイン変換係数を、逆量子化装置
１１４に供給する。

【００２２】逆量子化装置１１４は、解析結果情報に含
まれる量子化幅及び量子化行列に関する情報に基づき、
二次元配列及び量子化された離散コサイン変換係数を逆
量子化する。逆量子化装置１１４は、この逆量子化され
た離散コサイン変換係数を、帯域制限装置１１５に供給
する。

【００２３】帯域制限装置１１５は、逆量子化装置１１
４から供給された離散コサイン変換係数に対して、ＤＣ
Ｔブロック毎に、水平方向高周波成分係数の帯域制限を
行う。そして、帯域制限装置１１５は、この帯域制限を
行った離散コサイン変換係数を、量子化装置１１６に供
給する。

【００２４】量子化装置１１６は、帯域制限装置１１５
から供給された８×８離散コサイン変換係数を、符号量
制御装置１２０により制御される、出力される画像圧縮
情報（ビットストリーム）の目標符号量（ターゲットビ
ットレート）に応じた量子化幅とに基づいて、量子化を
行う。そして、量子化装置１１６は、この量子化を行っ
た離散コサイン変換係数を、可変長符号化装置１１８に
供給する。

【００２５】情報バッファ１１７は、圧縮情報解析装置
１１２から供給された、例えばピクチャ符号化タイプ情
報（picture_coding_ type）や量子化スケール情報（q_
scale）等の解析結果情報を、記憶する。そして、情報
バッファ１１７は、この記憶した解析結果情報を、符号
量制御装置１２０に供給する。

【００２６】可変長符号化装置１１８は、量子化装置１
１６から供給された量子化済の離散コサイン変換係数の
可変長符号化を行い、この可変長符号化が行われた離散
コサイン変換係数を符号バッファ１１９に供給する。

【００２７】符号バッファ１１９は、出力する低ビット
レートの画像圧縮情報の情報量を一定にするためのバッ
ファメモリであり、少ない符号量（低ビットレート）の
画像圧縮情報（ビットストリーム）が入力され、この入
力された画像圧縮情報を蓄積する。この符号バッファ１
１９では、ＭＰＥＧ−２で規定されたＶＢＶ（VideoBuf
fer Verifier）の拘束条件を満たすように符号化された
画像圧縮情報（ビットストリーム）が蓄積されているの
で、オーバーフロー及び／又はアンダーフローが起きる
ことはない。そして、符号バッファ１１９は、蓄積され
た画像圧縮情報を、出力するとともに、符号量制御装置
１２０に供給する。

【００２８】符号量制御装置１２０は、可変長符号化装
置１１８により可変長符号化された後の画像圧縮情報が
符号バッファ１１９においてオーバーフロー及び／又は
アンダーフローを起こさないように、予め与えられた目
標符号量（ターゲットビットレート）と、情報バッファ
１１７から取得する解析結果情報とに基づいて、量子化
装置１１６において用いられる量子化行列の量子化幅の
制御を行う。

【００２９】以上のように構成された画像情報変換装置
１１０では、逆量子化装置１１４は、可変長復号化装置
１１３から供給された二次元配列及び量子化された離散
コサイン変換係数を、解析結果情報に含まれる量子化幅
及び量子化行列に関する情報に基づいて逆量子化し、こ
の逆量子化した離散コサイン変換係数を帯域制限装置１
１５に供給する。そして、量子化装置１１６は、逆量子
化装置１１４から帯域制限装置１１５を介して供給され
た８×８離散コサイン変換係数を、符号量制御装置１２
０により制御された量子化幅とに基づいて、量子化を行
う。そして、量子化装置１１６は、この量子化を行った
離散コサイン変換係数を、可変長符号化装置１１８に供
給する。このように処理されることにより、低ビットレ
ートの画像圧縮情報が符号バッファ１１９から出力され
る。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＣＣＩＲ
（International Radio Consultative Committee）テス
トシーケンス「Ｍｏｂｉｌｅ＆Ｃａｌｅｎｄａｒ」を、
Ｔｅｓｔ Ｍｏｄｅｌ ５に準拠したＭＰＥＧ−２対応
の画像情報符号化装置（以下、ＭＰＥＧ−２画像情報符
号化装置という。）によって符号化した画像圧縮情報
（ビットストリーム）の復号画像の原画像に対する輝度
信号の信号雑音比（以下、ｐＳＮＲという。）の各フレ
ーム毎の遷移を、図２１に示す。

【００３１】ここで、符号化の条件は、ビットレートが
６Ｍｂｐｓで、ＧＯＰ（Group of Pictures）の構成
が、Ｎ＝１５，Ｍ＝３である。なお、上記Ｎは、ＧＯＰ
内のピクチャ枚数であり、上記Ｍは、Ｉピクチャ又はＰ
ピクチャが現れる周期である。

【００３２】このとき、各フレーム毎の原画像との平均
二乗誤差をＭＳＥとすれば、ｐＳＮＲは、次式（１）で
表される。

【００３３】

【数１】

【００３４】そして、図２１では、例えば３，９，１５
等のフレーム番号からなるＩピクチャは、近隣のＰピク
チャ又はＢピクチャと比較して、高いｐＳＮＲを示して
いる。これは、ＭＰＥＧ−２画像情報符号化装置におい
て、Ｉピクチャは、目標符号量（ターゲットビット）
が、Ｐピクチャ又はＢピクチャと比べて高く設定されて
いるためである。従って、Ｉピクチャの画質が向上する
と、これを参照して構成されるＰピクチャ又はＢピクチ
ャの画質も向上する。

【００３５】一方、ＣＣＩＲテストシーケンス「Ｍｏｂ
ｉｌｅ＆Ｃａｌｅｎｄａｒ」を、符号量制御を行わず、
バッファのオーバーフロー及び／又はアンダーフローは
考慮しないで、量子化値を１に固定して、ＭＰＥＧ−２
画像情報符号化装置によって符号化した画像圧縮情報
（ビットストリーム）の復号画像の原画像に対する輝度
信号のｐＳＮＲの各フレーム毎の遷移を、図２２に示
す。

【００３６】この図２２では、図２１の場合とは反対
に、例えば３，９，１５等のフレーム番号からなるＩピ
クチャは、近隣のＰピクチャ又はＢピクチャと比較し
て、低いｐＳＮＲを示している。即ち、Ｉピクチャは、
近隣のＰピクチャ又はＢピクチャと比較して、画質が低
くなっている。

【００３７】これは、ＭＰＥＧ−２画像情報符号化装置
において用いられる量子化行列に起因するものである。
即ち、ＭＰＥＧ−２画像情報符号化装置では、イントラ
マクロブロック、インターマクロブロックのそれぞれに
対して、それぞれ図２３（ａ）、図２３（ｂ）に示した
ような量子化行列がデフォルト値で定義されているた
め、イントラマクロブロックは、図２３（ａ）に示した
量子化行列で２度量子化されている。従って、Ｉピクチ
ャは、図２２に示すように、Ｐピクチャ又はＢピクチャ
と比較して、より多くの符号量（ビット）が割り当てら
れているにもかかわらず、高域成分における再量子化歪
みが大きくなっている。

【００３８】なお、実用上用いられているＭＰＥＧ−２
画像情報符号化装置では、図２３（ｂ）で定められてい
る量子化行列に代えて、Ｔｅｓｔ Ｍｏｄｅｌ ５で定
められている図２３（ｃ）の量子化行列が一般に用いら
れる。また、図２１，図２２，図２４，図２５に示した
実験結果は、全て、イントラマクロブロック用、インタ
ーマクロブロック用の量子化行列として、それぞれ図２
３（ａ）、図２３（ｃ）に示したものが用いられたもの
である。

【００３９】また、ＣＣＩＲテストシーケンス「Ｍｏｂ
ｉｌｅ＆Ｃａｌｅｎｄａｒ」を、６Ｍｂｐｓに圧縮した
画像圧縮情報（ビットストリーム）を入力とし、図１９
若しくは図２０に示した画像情報変換装置を用いて、更
なる符号量（ビットレート）の削減を行い、４Ｍｂｐｓ
として出力した画像圧縮情報（ビットストリーム）の復
号画像の原画像に対する輝度信号のｐＳＮＲの各フレー
ム毎の遷移を、それぞれ図２４及び図２５に示す。

【００４０】図２４に示す結果は、図１９における付加
情報バッファ１０２を用いないで、画像情報復号装置１
０１と画像情報符号化装置１０３をそれぞれ独立に動作
させ、動きベクトルの再計算を行って得られたものであ
る。

【００４１】また、図２５に示す結果は、図２０におけ
る帯域制限装置１１５での高域周波数成分の削減は行わ
ず、動き補償誤差の補正は、Ｐピクチャ及びＢピクチャ
ともに８×８の離散コサイン変換係数全ての成分に対し
て行い、図２１に示したフイードフォワードバッファの
容量として、１５フレーム分を確保したものである。そ
して、正規化アクティビティＮ＿ａｃｔは、次式（２）
で表される。

【００４２】

【数２】

【００４３】ここで、図２４及び図２５における画質の
傾向としては、上述した図２２に示したものと同様であ
り、例えば１８，３３，４８等のフレーム番号からなる
Ｉピクチャの画質は、近隣のＰピクチャ又はＢピクチャ
と比較して、低くなっている。

【００４４】このような原因としては、上述した図２２
に示した実験結果と同様のことが言える。即ち、上述し
た符号量制御装置１２０の作用により、図２４及び図２
５に示した実験においても、イントラマクロブロック
は、図２３（ａ）に示した量子化行列で２度量子化され
ている。従って、Ｉピクチャは、Ｐピクチャ又はＢピク
チャと比較して、より多くの符号量（ビット）が割り当
てられているにもかかわらず、高域成分における再量子
化歪みが大きくなっている。

【００４５】このように、Ｉピクチャにより多くの符号
量（ビット）を割り当てるという正の効果よりも、イン
トラマクロブロックに対する再量子化歪みという負の効
果の方が、相対的に大きなものであるため、図２４及び
図２５においては、Ｉピクチャの画質が低くなってい
る。主観的にも、Ｉピクチャでの画質の劣化が１５フレ
ーム（０．５秒）に一度、フラッシュ現象として観測さ
れる。さらに、このようなことは、Ｉピクチャを参照し
て構成されるＰピクチャ及びＢピクチャの画質の向上を
妨げる原因ともなっている。

【００４６】そこで、本発明は、このような実情に鑑み
てなされたものであり、Ｉピクチャにおける再量子化に
伴う画質劣化を低減することにより、このＩピクチャに
基づいて構成されるＰピクチャ及びＢピクチャの画質劣
化を低減する画像情報変換装置及び画像情報変換方法を
提供することを目的とするものである。

【００４７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明に係る画像情報変換装置は、所定の画素ブ
ロックからなる直交変換ブロック単位で直交変換をする
ことにより画像信号を圧縮符号化した第１のビットレー
トの第１の画像圧縮情報を、上記第１のビットレートよ
りも低いビットレートの第２のビットレートの第２の画
像圧縮情報に変換する画像情報変換装置において、上記
第１の画像圧縮情報を復号して動画像情報を生成する復
号手段と、上記第１の画像圧縮情報が生成されるときに
用いられたフレーム内符号化用の量子化行列であるイン
トラマクロブロック用の量子化行列を、フレーム間符号
化用の量子化行列であるインターマクロブロック用の量
子化行列に切り替える量子化行列切替手段と、上記復号
手段が上記第１の画像圧縮情報を復号する際に用いた付
加情報に基づいて、上記復号手段により生成された動画
像情報を直交変換して上記第２の画像圧縮情報に符号化
する符号化手段とを備え、上記符号化手段は、上記量子
化行列切替手段により切り替えられたインターマクロブ
ロック用の量子化行列に基づいて、イントラマクロブロ
ックを量子化し、上記復号手段が上記第１の画像圧縮情
報を復号する際に用いたインターマクロブロック用の量
子化行列に基づいて、インターマクロブロックを量子化
することを特徴とする。

【００４８】この画像情報変換装置では、量子化行列切
替手段は、イントラマクロブロック用の量子化行列をイ
ンターマクロブロック用の量子化行列に切り替える。そ
して、符号化手段は、量子化行列切替手段により切り替
えられたインターマクロブロック用の量子化行列に基づ
いて、イントラマクロブロックを量子化し、復号手段が
第１の画像圧縮情報を復号する際に用いたインターマク
ロブロック用の量子化行列に基づいて、インターマクロ
ブロックを量子化する。

【００４９】また、本発明に係る画像情報変換装置は、
所定の画素ブロックからなる直交変換ブロック単位で直
交変換をすることにより画像信号を圧縮符号化した第１
のビットレートの第１の画像圧縮情報を、上記第１のビ
ットレートよりも低いビットレートの第２のビットレー
トの第２の画像圧縮情報に変換する画像情報変換装置に
おいて、入力された上記第１の画像圧縮情報を解析する
画像圧縮情報解析手段と、上記画像圧縮情報解析手段に
より解析された解析結果である解析結果情報に基づい
て、上記画像圧縮情報解析手段に入力された第１の画像
圧縮情報の直交変換係数を逆量子化する逆量子化手段
と、出力する上記第２の画像圧縮情報が上記第２のビッ
トレートとなるような量子化幅に基づいて、上記逆量子
化手段により逆量子化された上記第１の画像圧縮情報の
直交変換係数を再量子化する量子化手段と、上記第１の
画像圧縮情報が生成されるときに用いられたフレーム内
符号化用の量子化行列であるイントラマクロブロック用
の量子化行列を、フレーム間符号化用の量子化行列であ
るインターマクロブロック用の量子化行列に切り替える
量子化行列切替手段とを備え、上記量子化手段は、上記
量子化行列切替手段により切り替えられたインターマク
ロブロック用の量子化行列と上記量子化幅とに基づい
て、イントラマクロブロックを量子化し、上記逆量子化
手段が上記第１の画像圧縮情報を逆量子化する際に用い
たインターマクロブロック用の量子化行列と上記量子化
幅とに基づいて、インターマクロブロックを量子化する
ことを特徴とする。

【００５０】この画像情報変換装置では、量子化行列切
替手段は、イントラマクロブロック用の量子化行列をイ
ンターマクロブロック用の量子化行列に切り替える。そ
して、量子化手段は、量子化行列切替手段により切り替
えられたインターマクロブロック用の量子化行列と量子
化幅とに基づいて、イントラマクロブロックを量子化
し、逆量子化手段が第１の画像圧縮情報を逆量子化する
際に用いたインターマクロブロック用の量子化行列と量
子化幅とに基づいて、インターマクロブロックを量子化
する。

【００５１】さらに、本発明に係る画像情報変換方法
は、所定の画素ブロックからなる直交変換ブロック単位
で直交変換をすることにより画像信号を圧縮符号化した
第１のビットレートの第１の画像圧縮情報を、上記第１
のビットレートよりも低いビットレートの第２のビット
レートの第２の画像圧縮情報に変換する画像情報変換方
法において、上記第１の画像圧縮情報を復号して動画像
情報を生成し、上記第１の画像圧縮情報が生成されると
きに用いられたフレーム内符号化用の量子化行列である
イントラマクロブロック用の量子化行列を、フレーム間
符号化用の量子化行列であるインターマクロブロック用
の量子化行列に切り替え、上記第１の画像圧縮情報を復
号する際に用いた付加情報と、切り替えられた上記イン
ターマクロブロック用の量子化行列とに基づいて、イン
トラマクロブロックを量子化し、上記付加情報と上記第
１の画像圧縮情報を復号する際に用いたインターマクロ
ブロック用の量子化行列とに基づいて、インターマクロ
ブロックを量子化することを特徴とする。

【００５２】この画像情報変換方法では、イントラマク
ロブロック用の量子化行列をインターマクロブロック用
の量子化行列に切り替え、第１の画像圧縮情報を復号す
る際に用いた付加情報と、切り替えられたインターマク
ロブロック用の量子化行列とに基づいて、イントラマク
ロブロックを量子化し、付加情報と第１の画像圧縮情報
を復号する際に用いたインターマクロブロック用の量子
化行列とに基づいて、インターマクロブロックを量子化
する。

【００５３】さらにまた、本発明に係る画像情報変換方
法は、所定の画素ブロックからなる直交変換ブロック単
位で直交変換をすることにより画像信号を圧縮符号化し
た第１のビットレートの第１の画像圧縮情報を、上記第
１のビットレートよりも低いビットレートの第２のビッ
トレートの第２の画像圧縮情報に変換する画像情報変換
方法において、上記第１のビットレートの第１の画像圧
縮情報を入力し、入力された当該第１の画像圧縮情報を
解析し、解析された解析結果である解析結果情報に基づ
いて、上記入力された第１の画像圧縮情報の直交変換係
数を逆量子化し、上記第１の画像圧縮情報が生成される
ときに用いられたフレーム内符号化用の量子化行列であ
るイントラマクロブロック用の量子化行列を、フレーム
間符号化用の量子化行列であるインターマクロブロック
用の量子化行列に切り替え、切り替えられた上記インタ
ーマクロブロック用の量子化行列と、出力する上記第２
の画像圧縮情報が上記第２のビットレートとなるような
量子化幅とに基づいて、イントラマクロブロックを量子
化し、上記第１の画像圧縮情報を逆量子化する際に用い
たインターマクロブロック用の量子化行列と上記量子化
幅とに基づいて、インターマクロブロックを量子化する
ことを特徴とする。

【００５４】この画像情報変換方法では、イントラマク
ロブロック用の量子化行列をインターマクロブロック用
の量子化行列に切り替え、切り替えられたインターマク
ロブロック用の量子化行列と、出力する第２の画像圧縮
情報が第２のビットレートとなるような量子化幅とに基
づいて、イントラマクロブロックを量子化し、第１の画
像圧縮情報を逆量子化する際に用いたインターマクロブ
ロック用の量子化行列と量子化幅とに基づいて、インタ
ーマクロブロックを量子化する。

【００５５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した第１の実
施の形態について、図面を参照しながら説明する。

【００５６】本発明を適用した第１の実施の形態である
画像情報変換装置は、例えばＭＰＥＧ−２（Moving Pic
ture Experts Group phase - 2）方式で符号化された画
像圧縮情報（ビットストリーム）の符号量（ビットレー
ト）を削減して、低ビットレートの画像圧縮情報を出力
する装置である。この本発明を適用した第１の実施の形
態である画像情報変換装置では、画像情報を復号する復
号部から画像情報を符号化する符号化部への当該画像情
報の供給が、空間領域で行われている。本発明を適用し
た第１の実施の形態である画像情報変換装置を図１に示
す。なお、ＭＰＥＧ−２とは、飛び越し走査画像及び順
次走査画像、並びに、標準解像度画像及び高解像度画像
の双方に対応した画像情報の圧縮方式をいう。

【００５７】画像情報変換装置１は、この図１に示すよ
うに、画像情報復号装置２と、付加情報バッファ３と、
量子化行列切替装置４と、画像情報符号化装置５とを備
える。この画像情報変換装置１は、一般に、画像圧縮情
報（ビットストリーム）の持つ符号量を削減する装置で
あり、画像情報復号装置２から画像情報符号化装置５へ
の画像情報の供給を、空間領域で行う。

【００５８】画像情報復号装置２は、高ビットレートの
画像圧縮情報が入力され、この入力された高ビットレー
トの画像圧縮情報を一旦完全に復号し、この復号した結
果得られたベースバンドのビデオデータを、画像情報符
号化装置５に供給する。また、この処理と同時的に、画
像情報復号装置２は、入力された高ビットレートの画像
圧縮情報に対する復号処理に用いた付加情報を、付加情
報バッファ３に供給する。

【００５９】なお、この付加情報には、例えば、動きベ
クトル、予測モード、ＤＣＴモード、量子化スケールコ
ード等のマクロブロック毎の情報、及び、ＧＯＰヘッダ
（Groupe of Picture Header）、ピクチャヘッダ（Pict
ure Header）、シーケンスヘッダ（Sequence Heade
r）、シーケンス表示拡張部（Sequence Display Extens
ion）ピクチャ符号化機能拡張部（Picture Coding Exte
nsion ）、量子化マトリックス拡張部（Quantization M
atrix Extension）、ピクチャ表示拡張部（PictureDisp
lay Extension）等の、より上位の階層に関する情報が
ある。

【００６０】付加情報バッファ３は、画像情報復号装置
２から供給された付加情報を記憶する。具体的には、付
加情報バッファ３は、画像情報復号装置２が用いたイン
トラマクロブロック用及びインターマクロブロック用の
２つの量子化行列に関する情報を、当該画像情報復号装
置２から供給され、そして記憶する。即ち、ここでは、
付加情報には、図２（ａ）に示すようなイントラマクロ
ブロック用の量子化行列に関する情報と、図２（ｂ）に
示すようなインターマクロブロック用の量子化行列に関
する情報とが含まれるものとする。

【００６１】そして、付加情報バッファ３は、これら供
給された２つの量子化行列に関する情報のうち、インタ
ーマクロブロック用の量子化行列に関する情報のみを、
量子化行列切替装置４からの制御情報に応じて、量子化
行列切替装置４に供給する。

【００６２】量子化行列切替装置４は、付加情報バッフ
ァ３から取得した付加情報に基づいて、画像情報復号装
置２に入力された高ビットレートの画像圧縮情報が生成
されるときに用いられたフレーム内符号化用の量子化行
列であるイントラマクロブロック用の量子化行列を、フ
レーム間符号化用の量子化行列であるインターマクロブ
ロック用の量子化行列に切り替える。

【００６３】具体的には、量子化行列切替装置４は、付
加情報バッファ３に記憶された付加情報の中からインタ
ーマクロブロック用の量子化行列に関する情報のみを選
択し、この選択した情報を当該付加情報バッファ３から
取得する。そして、量子化行列切替装置４は、この取得
したインターマクロブロック用の量子化行列に関する情
報に基づいて、画像情報復号装置２に入力された高ビッ
トレートの画像圧縮情報が生成されるときに用いられた
イントラマクロブロック用の量子化行列をインターマク
ロブロック用の量子化行列に切り替える。その後、量子
化行列切替装置４は、この切り替えたインターマクロブ
ロック用の量子化行列を画像情報符号化装置５に供給す
る。

【００６４】但し、量子化行列切替装置４は、上記切り
替えたインターマクロブロック用の量子化行列の第
（０，０）成分が８でない場合には、例えば図３に示す
ような当該第（０，０）成分を８に変換した量子化行列
を生成し、この生成した量子化行列を画像情報符号化装
置５に供給する。これは、ＭＰＥＧ−２の規格では、量
子化行列の第（０，０）成分は、８であることが規定さ
れているからである。

【００６５】画像情報符号化装置５は、予め、入力され
た画像圧縮情報の符号量（高ビットレート）より低い目
標符号量（ターゲットビットレート）が与えられてい
て、この目標符号量と、付加情報バッファ３から取得し
た付加情報と、量子化行列切替装置４から供給された量
子化行列とに基づいて、符号化処理を行う。即ち、画像
情報符号化装置５は、この目標符号量と付加情報と量子
化行列に基づいて、画像情報復号装置２から供給された
ベースバンドのビデオデータを再符号化し、低ビットレ
ートの画像圧縮情報を出力する。

【００６６】例えば、画像情報符号化装置５は、上記目
標符号量と付加情報と量子化行列切替装置４により切り
替えられたインターマクロブロック用の量子化行列とに
基づいて、イントラマクロブロックを量子化する。ま
た、画像情報符号化装置５は、上記目標符号量と付加情
報と画像情報復号装置２が入力された高ビットレートの
画像圧縮情報を復号する際に用いたインターマクロブロ
ック用の量子化行列とに基づいて、インターマクロブロ
ックを量子化する。

【００６７】以上のように構成された画像情報変換装置
１では、画像情報復号装置２に入力された高ビットレー
トの画像圧縮情報は、この画像情報復号装置２で一旦完
全に復号されて、ベースバンドのビデオデータとして画
像情報符号化装置５に供給される。そして、画像情報符
号化装置５に供給されたベースバンドのビデオデータ
は、この画像情報符号化装置５で、目標符号量と付加情
報と量子化行列とに基づいて再符号化され、低ビットレ
ートの画像圧縮情報として出力される。

【００６８】つぎに、本発明を適用した第１の実施の形
態である画像情報変換装置１における量子化行列切替装
置４を用いて行った測定結果を図４に示し、また、この
ときに用いた測定と同条件での測定によりどの程度画質
が向上するのかを輝度信号のｐＳＮＲにより表した測定
結果を、図５に示す。

【００６９】この場合に、入力される画像圧縮情報（ビ
ットストリーム）については、イントラマクロブロック
用及びインターマクロブロック用のそれぞれの量子化行
列に、図６（ａ）、図６（ｃ）に示した量子化行列を用
いる。従って、出力される画像圧縮情報（ビットストリ
ーム）について用いられるイントラマクロブロック用の
量子化行列は、図７に示すようになる。但し、インター
マクロブロック用の量子化行列は、図６（ｃ）に示した
量子化行列のままである。

【００７０】また、画像情報変換装置１において、量子
化行列の切替を行った場合と量子化行列の切替を行わな
かった場合とにおける輝度信号のｐＳＮＲにより表した
測定結果の変化を表した図を、図５に示す。

【００７１】この図５に示すように、画像情報変換装置
１においては、量子化行列を切り替えることにより、Ｉ
ピクチャについて、１．０〜３．０ｄＢ程度の大幅な画
質の向上があり、主観評価においても、図４において観
測されていたフラッシュ現象が観測されなくなる。Ｉピ
クチャに基づいて構成されるＰピクチャ及びＢピクチャ
の画質も向上している。

【００７２】次に、図５に示した測定で、出力される画
像圧縮情報（ビットストリーム）の各フレームに割り当
てられた符号量（ビット）を測定した図を図８に示す。

【００７３】画像情報変換装置１では、図８に示すよう
に、画像情報符号化装置５において用いる量子化行列
を、インターマクロブロック用の量子化行列に切り替え
ることにより、高域成分が粗く量子化されるのが防止さ
れるのと同時に、より多くの符号（ビット）がＩピクチ
ャに割り当てられ、その分Ｐピクチャにより少ない符号
（ビット）が割り当てられ、これによってＩピクチャの
画質が向上し、さらに、これに基づいて構成されるＰピ
クチャ及びＢピクチャの画質が向上している。

【００７４】以上述べたように、本発明を適用した第１
の実施の形態である画像情報変換装置１では、画像情報
符号化装置５において用いる量子化行列を、イントラマ
クロブロック用の量子化行列から、このイントラマクロ
ブロック用の量子化行列に比べて高域成分を粗く量子化
しないインターマクロブロック用の量子化行列に切り替
えることで、Ｉピクチャにおける画質劣化が防がれ、主
観的にも画像のフラッシュ現象が回避されることによ
り、このＩピクチャに基づいて構成されるＰピクチャ及
びＢピクチャの画質をも向上させることができる。

【００７５】また、本発明を適用した第１の実施の形態
である画像情報変換装置１では、このようにインターマ
クロブロック用の量子化行列を、イントラマクロブロッ
ク用及びインターマクロブロック用の両方に用いること
で、量子化行列切替装置４は、記憶媒体を備えて、切替
のための量子化行列を格納する必要がなくなる。

【００７６】なお、上述した画像情報変換装置１では、
ＭＰＥＧ−２による画像圧縮情報（ビットストリーム）
が入力されているが、直交変換と動き補償によって符号
化された画像圧縮情報（ビットストリーム）であれば、
例えばＭＰＥＧ−１やＨ．２６３等のような画像圧縮情
報（ビットストリーム）が入力されてもよい。

【００７７】つぎに、本発明を適用した第２の実施の形
態について、図面を参照しながら説明する。

【００７８】本発明を適用した第２の実施の形態である
画像情報変換装置も、上述した第１の実施の形態である
画像情報変換装置１と同様に、例えばＭＰＥＧ−２方式
で符号化された画像圧縮情報（ビットストリーム）の符
号量（ビットレート）を削減して、低ビットレートの画
像圧縮情報を出力する装置である。この本発明を適用し
た第２の実施の形態である画像情報変換装置では、画像
情報を復号する復号部から画像情報を符号化する符号化
部への当該画像情報の供給が、周波数領域で行われてい
る。本発明を適用した第２の実施の形態である画像情報
変換装置を図９に示す。

【００７９】画像情報変換装置１０は、この図９に示す
ように、符号バッファ１１と、圧縮情報解析装置１２
と、可変長復号化装置１３と、逆量子化装置１４と、帯
域制限装置１５と、情報バッファ１６と、量子化行列切
替装置１７と、量子化装置１８と、可変長符号化装置１
９と、符号バッファ２０と、符号量制御装置２１とを備
える。

【００８０】符号バッファ１１は、多くの符号量（高ビ
ットレート）の画像圧縮情報（ビットストリーム）が入
力され、この入力された画像圧縮情報を蓄積する。この
符号バッファ１１では、ＭＰＥＧ−２で規定されたＶＢ
Ｖ（Video Buffer Verifier）の拘束条件を満たすよう
に符号化された画像圧縮情報（ビットストリーム）が蓄
積されているので、オーバーフロー及び／又はアンダー
フローが起きることはない。そして、符号バッファ１１
は、蓄積された画像圧縮情報を、圧縮情報解析装置１２
に供給する。

【００８１】圧縮情報解析装置１２は、ＭＰＥＧ−２で
規定された構文（シンタクス）に基づいて、符号バッフ
ァ１１から供給された画像圧縮情報（ビットストリー
ム）の中から後述する各処理に必要な情報を抽出し、こ
の抽出した情報（以下、解析結果情報という。）を可変
長復号化装置１３及び情報バッファ１６に供給する。こ
の圧縮情報解析装置１２は、上記解析結果情報の中で
も、特に、後述する符号量制御装置２１における処理に
必要となる、ピクチャ符号化タイプ情報（picture_codi
ng_type）や、各マクロブロック毎の量子化値に関する
情報である量子化スケール情報（q_scale）等を、情報
バッファ１６に供給する。

【００８２】可変長復号化装置１３は、圧縮情報解析装
置１２から供給された画像圧縮情報のイントラマクロブ
ロックの直流成分に対しては隣のブロックとの差分値と
して符号化されているデータを可変長復号し、その他の
係数に対してはランとレベルにより符号化されたデータ
を可変長復号することにより、量子化された一次元の離
散コサイン変換係数を得る。そして、可変長復号化装置
１３は、圧縮情報解析装置１２により抽出された解析結
果情報に含まれる走査方式（図１０（ａ）に示すジグザ
グスキャン若しくは図１０（ｂ）に示すオルタネートス
キャン）に関する情報に基づき、一次元配列された離散
コサイン変換係数を逆スキャンして、量子化された二次
元の離散コサイン変換係数に再配列する。可変長復号化
装置１３は、二次元配列及び量子化された離散コサイン
変換係数を、逆量子化装置１４に供給する。

【００８３】逆量子化装置１４は、解析結果情報に含ま
れる量子化幅及び量子化行列に関する情報に基づき、二
次元配列及び量子化された離散コサイン変換係数を逆量
子化する。逆量子化装置１４は、この逆量子化された離
散コサイン変換係数を、帯域制限装置１５に供給する。

【００８４】帯域制限装置１５は、逆量子化装置１４か
ら供給された離散コサイン変換係数に対して、ＤＣＴブ
ロック毎に、水平方向高周波成分係数の帯域制限を行
う。

【００８５】図１１に、帯域制限装置１５における水平
方向高周波成分の帯域制限処理の一例を示す。例えば、
帯域制限装置１５は、輝度信号に関しては、図１１
（ａ）に示すように８×８の離散コサイン変換係数のう
ち、水平方向低域成分である８×６係数のみの値を保存
し、残りを０と置きかえる。また、帯域制限装置１５
は、色差信号に関しては、図１１（ｂ）に示すように、
８×８の離散コサイン変換係数のうち、水平方向低域成
分である８×４係数のみの値を保存し、残りを０と置き
かえる。このように離散コサイン変換係数の高周波成分
を帯域制限することで、周波数領域において符号量（ビ
ットレート）の削減をすることができる。

【００８６】また、入力となる画像圧縮情報（ビットス
トリーム）が、飛び越し走査画像のものである場合に
は、フィールド間の時間差に関する情報を、離散コサイ
ン変換係数の垂直方向高域成分が含むことになる。その
ため、垂直方向の離散コサイン変換係数の帯域制限を行
うことは大幅な画質劣化に繋がる。従って、この帯域制
限装置１５では、垂直方向の帯域制限は行わない。

【００８７】さらに、この帯域制限装置１５では、劣化
がより人間の目に付きやすい輝度信号に比べ、より人間
の目に付きにくい色差信号に対して、より大きく帯域制
限を行っている。このことにより、この帯域制限装置１
５では、画質劣化を最小限に抑えながら、再量子化の歪
みを低減することができる。なお、削減する符号量（ビ
ットレート）が少ない場合や回路的な制限がある場合等
は、輝度信号と色差信号との帯域制限を同一にしてもよ
い。

【００８８】さらにまた、帯域制限装置１５における水
平方向の離散コサイン変換係数の帯域制限処理は、この
図１１に示したような係数を０と置く処理に限らない。
例えば、０と置き換える代わりに、予め用意した重み係
数を離散コサイン変換の水平方向高域成分に乗じること
で同様に符号量（ビットレート）を削減することが可能
である。

【００８９】帯域制限装置１５は、上述したような帯域
制限を行った離散コサイン変換係数を、量子化装置１８
に供給する。

【００９０】情報バッファ１６は、圧縮情報解析装置１
２から供給された、例えばピクチャ符号化タイプ情報
（picture_coding_ type）や量子化スケール情報（q_sc
ale）等の解析結果情報を、記憶する。そして、情報バ
ッファ１６は、この記憶した解析結果情報を、量子化行
列切替装置１７及び符号量制御装置２１に供給する。

【００９１】量子化行列切替装置１７は、情報バッファ
１６から取得した解析結果情報に基づいて、符号バッフ
ァ１１に入力された高ビットレートの画像圧縮情報が生
成されるときに用いられたイントラマクロブロック用の
量子化行列を、インターマクロブロック用の量子化行列
に切り替える。

【００９２】具体的には、量子化行列切替装置１７は、
情報バッファ１６に記憶された付加情報の中からインタ
ーマクロブロック用の量子化行列に関する情報のみを選
択し、この選択した情報を当該情報バッファ１６から取
得する。そして、量子化行列切替装置１７は、この取得
したインターマクロブロック用の量子化行列に関する情
報に基づいて、符号バッファ１１に入力された高ビット
レートの画像圧縮情報が生成されるときに用いられたイ
ントラマクロブロック用の量子化行列をインターマクロ
ブロック用の量子化行列に切り替える。その後、量子化
行列切替装置１７は、この切り替えたインターマクロブ
ロック用の量子化行列を量子化装置１８に供給する。

【００９３】但し、量子化行列切替装置１７は、上記切
り替えたインターマクロブロック用の量子化行列の第
（０，０）成分が８でない場合には、例えば図３に示す
ような当該第（０，０）成分を８に変換した量子化行列
を生成し、この生成した量子化行列を量子化装置１８に
供給する。これも、ＭＰＥＧ−２の規格では、量子化行
列の第（０，０）成分は、８であることが規定されてい
るからである。

【００９４】量子化装置１８は、帯域制限装置１５から
供給された８×８離散コサイン変換係数を、量子化行列
切替装置１７から供給された量子化行列と、以下に説明
するような符号量制御装置２１により制御される、出力
される画像圧縮情報（ビットストリーム）の目標符号量
（ターゲットビットレート）に応じた量子化幅とに基づ
いて、量子化を行う。そして、量子化装置１８は、この
量子化を行った離散コサイン変換係数を、可変長符号化
装置１９に供給する。

【００９５】例えば、量子化装置１８は、量子化行列切
替装置１７により切り替えられたインターマクロブロッ
ク用の量子化行列と上記量子化幅とに基づいて、イント
ラマクロブロックを量子化する。また、量子化装置１８
は、逆量子化装置１４が入力された高ビットレートの画
像圧縮情報を逆量子化する際に用いたインターマクロブ
ロック用の量子化行列と上記量子化幅とに基づいて、イ
ンターマクロブロックを量子化する。

【００９６】可変長符号化装置１９は、量子化装置１８
から供給された量子化済の離散コサイン変換係数の可変
長符号化を行い、この可変長符号化が行われた離散コサ
イン変換係数を符号バッファ２０に供給する。

【００９７】符号バッファ２０は、出力する低ビットレ
ートの画像圧縮情報の情報量を一定にするためのバッフ
ァメモリであり、少ない符号量（低ビットレート）の画
像圧縮情報（ビットストリーム）が入力され、この入力
された画像圧縮情報を蓄積する。この符号バッファ２０
では、ＭＰＥＧ−２で規定されたＶＢＶ（Video Buffer
Verifier）の拘束条件を満たすように符号化された画
像圧縮情報（ビットストリーム）が蓄積されているの
で、オーバーフロー及び／又はアンダーフローが起きる
ことはない。そして、符号バッファ２０は、蓄積された
画像圧縮情報を、出力するとともに、符号量制御装置２
１に供給する。

【００９８】符号量制御装置２１は、可変長符号化装置
１９により可変長符号化された後の画像圧縮情報が符号
バッファ２０においてオーバーフロー及び／又はアンダ
ーフローを起こさないように、予め与えられた目標符号
量（ターゲットビットレート）と、情報バッファ１６か
ら取得する解析結果情報とに基づいて、量子化装置１８
において用いられる量子化行列の量子化幅の制御を行
う。

【００９９】以上のように構成された画像情報変換装置
１では、逆量子化装置１４は、可変長復号化装置１３か
ら供給された二次元配列及び量子化された離散コサイン
変換係数を、解析結果情報に含まれる量子化幅及び量子
化行列に関する情報に基づいて逆量子化し、この逆量子
化した離散コサイン変換係数を帯域制限装置１５に供給
する。そして、量子化装置１８は、逆量子化装置１４か
ら帯域制限装置１５を介して供給された８×８離散コサ
イン変換係数を、量子化行列切替装置１７から供給され
た量子化行列と、符号量制御装置２１により制御された
量子化幅とに基づいて、量子化を行う。そして、量子化
装置１８は、この量子化を行った離散コサイン変換係数
を、可変長符号化装置１９に供給する。このように処理
されることにより、低ビットレートの画像圧縮情報が符
号バッファ２０から出力される。

【０１００】つぎに、符号量制御装置２１における処理
について、詳しく説明する。

【０１０１】ＭＰＥＧ−２に対応した画像情報符号化装
置において適用されるＭＰＥＧ−２Ｔｅｓｔ Ｍｏｄｅ
ｌ ５（ＩＳＯ／ＩＥＣ ＪＴＣ１／ＳＣ２９／ＷＧ１
１Ｎ０４００）で用いられている手法では、まず、ＧＯ
Ｐを構成する各ピクチャ（Ｉピクチャ，Ｐピクチャ，Ｂ
ピクチャ）に対する割当ビット量は、割当て対象ピクチ
ャを含め、ＧＯＰ内でまだ符号化されていないピクチャ
に対して割り当てられるビット量に基づいて配分され
る。次に、この配分された各ピクチャに対する割当てビ
ット量を実際の符号量と一致させるために、量子化スケ
ールコードは、各ピクチャ毎に独立に設定した３種類の
仮想バッファの記憶容量に基づいて、マクロブロック単
位のフィードバック制御により求められる。次に、この
求められた量子化スケールコードを、視覚的に劣化の目
立ちやすい平坦部でより細かく量子化し、劣化の比較的
目立ちにくい絵柄の複雑な部分でより粗く量子化するよ
うに、各マクロブロック毎のアクテイビティによって変
化させる。

【０１０２】このように、本発明を適用した実施の形態
である画像情報変換装置１０も、このＴｅｓｔ Ｍｏｄ
ｅｌ ５で定められた方式に準じたアルゴリズムによっ
て符号量制御が行われている。

【０１０３】しかしながら、この手法を、図９に示した
画像情報変換装置１０の符号化部にそのまま適用する
と、以下の２つの問題が生じる。

【０１０４】まず、第１の問題は、上述したＭＰＥＧ−
２ Ｔｅｓｔ Ｍｏｄｅｌ ５で用いられている手法に
おいて、最初に処理される内容に関する問題である。即
ち、ＭＰＥＧ−２に対応した画像情報変換装置では、予
めＧＯＰの構造が与えられており、これに基づいて上記
最初の処理を行うことができるのに対し、図９に示した
画像情報変換装置１０では、ＧＯＰの構造は、入力され
る画像圧縮情報（ビットストリーム）の内の１ＧＯＰ分
の情報の全てを構文（シンタクス）解析することにより
既知となる。このＧＯＰの長さは一定であるとは限ら
ず、ＭＰＥＧ−２対応の画像情報変換装置では、シーン
チェンジを検出し、それに応じて適応的にＧＯＰの長さ
を画像圧縮情報（ビットストリーム）中で制御するとい
うものも存在する。

【０１０５】また、第２の問題は、上述したＭＰＥＧ−
２ Ｔｅｓｔ Ｍｏｄｅｌ ５で用いられている手法に
おいて、最後に処理される内容に関する問題である。即
ち、ＭＰＥＧ−２対応の画像情報変換装置では、アクテ
ィビティを、原画像の輝度信号画素値を用いて算出して
いる。しかしながら、図９に示した画像情報変換装置１
０では、ＭＰＥＧ−２対応の画像圧縮情報（ビットスト
リーム）を入力としているため、原画像の輝度信号画素
値を知ることは不可能である。

【０１０６】そこで、上記第１の問題を解決する方法と
しては、以下に説明するような擬似ＧＯＰを定義し、こ
れに基づいて符号量制御を行う方法がある。ここで、こ
の擬似ＧＯＰとは、１つのＩピクチャ、及び複数のＰピ
クチャ及びＢピクチャから構成される擬似的なＧＯＰを
いう。この擬似ＧＯＰの長さは可変であり、画像圧縮情
報（ビットストリーム）中で、どのようにＩピクチャを
検出するのかに依存する。

【０１０７】以下、上記第１の問題及び第２の問題を解
決する方法を含めた符号量制御装置２１における一連の
処理の流れを、図１２に示すフローチャートに従って説
明する。

【０１０８】まず、図１２のステップＳ１において、情
報バッファ１６は、図１３に示すようなpicture＿codin
g＿typeを格納する環状バッファを備えている。この環
状バッファは、ＭＰＥＧで規定されている、１ＧＯＰに
含むことのできる最大フレーム数と同じ２５６のpictur
e＿coding＿typeを格納するだけの記憶容量を備える。
また、環状バッファの各要素には、予め初期値が格納さ
れている。

【０１０９】ここで、画像圧縮情報（ビットストリー
ム）に含まれる各フレームの情報が、Ｐ，Ｂ，Ｂ，Ｉ，
Ｂ，Ｂまで処理され、次のＰピクチャの処理を行う場合
について考える。この場合、画像情報変換装置１０で
は、まず、圧縮情報解析装置１２に備えられたフィード
フォワードバッファによって、数フレーム分のpicture
＿coding＿typeが先読みされ、環状バッファの要素が更
新される。このフィードフォワードバッファの大きさ
は、任意であるが、図１３に示す環状バッファでは６フ
レーム分である。また、擬似ＧＯＰの長さは、図１３に
示す環状バッファの状態から、現在のＩピクチャを示す
ポインタａと次のＩピクチャを示すポインタｂとを参照
することにより設定される。さらに、擬似ＧＯＰの構成
は、フィードフォワードバッファの最後のフレームを示
すポインタｄと、既に設定された擬似ＧＯＰの長さとか
ら設定される。

【０１１０】このように、プリパーシングにより、擬似
ＧＯＰの構成が設定される。

【０１１１】続いて、ステップＳ２において、上述した
ようにして設定された擬似ＧＯＰの構成が、［Ｂ₁，
Ｂ₂，Ｐ₁，Ｂ₃，Ｂ₄，Ｉ₁，Ｂ₅，Ｂ₆，・・・，Ｐ_L，Ｂ
_M-1，Ｂ_M］である場合、擬似ＧＯＰの大きさであるＬ＿
ｐｇｏｐは、次の式（３）で表される。

【０１１２】

【数３】

【０１１３】このとき、Ｉピクチャ，Ｐピクチャ，Ｂピ
クチャの各ピクチャ（各フレーム）の目標符号量（ター
ゲットビット）Ｔ_i，Ｔ_p，Ｔ_bは、それぞれ次の式
（４）、式（５）、式（６）により算出される。

【０１１４】

【数４】

【０１１５】

【数５】

【０１１６】

【数６】

【０１１７】但し、Ｒは、割り当て対象ピクチャを含め
た、ＧＯＰ内でまだ符号化されていないピクチャに対し
て割り当てられるビット量であり、Θを擬似ＧＯＰ内に
おいて既に処理が終わったフレーム、Ωを擬似ＧＯＰ内
においてこれから処理が行われるフレーム、Ｆをフレー
ムレート、Ｂを出力される画像圧縮情報の符号量（ビッ
トレート）とすると、次の式（７）、式（８）を用いて
表される。

【０１１８】

【数７】

【０１１９】

【数８】

【０１２０】また、Ｘ（）は、各フレームの複雑さを表
すパラメータ（global complexitymeasure）であり、圧
縮情報解析装置１２でプリパーシングを行う際に、当該
フレームの総符号量（ビット数）であるＳと、平均量子
化スケールコードであるＱを予め算出しておけば、次の
式（９）により表される。

【０１２１】

【数９】

【０１２２】さらに、Ｋ_p及びＫ_bは、それぞれ、ＭＰＥ
Ｇ−２ Ｔｅｓｔ Ｍｏｄｅｌ ５で規定されているＩ
ピクチャの量子化スケールコードを基準とした、Ｐピク
チャ及びＢピクチャの量子化スケールコードの比率であ
り、次の式（１０）により表される。

【０１２３】

【数１０】

【０１２４】そして、Ｋ_p及びＫ_bが上記式（１０）によ
り表される値のときに、常に全体の画質が最適化される
と仮定する。

【０１２５】続いて、ステップＳ３において、実際の発
生符号量とステップ２で算出された各ピクチャに対する
割当ビット量（Ｔ_i，Ｔ_p，Ｔ_b）と一致させるため、各
ピクチャタイプに独立に設定した３種類の仮想バッファ
の容量に基づき、量子化スケールコードをマクロブロッ
ク単位のフィードバック制御により求める。

【０１２６】まず、ｊ番目のマクロブロック符号化に先
だち、仮想バッファの占有量は、次の式（１１）、式
（１２）、式（１３）により表される。

【０１２７】

【数１１】

【０１２８】

【数１２】

【０１２９】

【数１３】

【０１３０】但し、これらの式（１１）〜式（１３）で
示した“ｄ₀ ⁱ”，“ｄ₀ ^p”，“ｄ_０ ^ｂ”はＩ，Ｐ，Ｂの
各ピクチャの仮想バッファの初期占有量であり、
“Ｂ_ｊ”はピクチャの先頭からｊ番目のマクロブロック
までの発生ビット量であり、“ＭＢ＿ｃｎｔ”は１ピク
チャ内のマクロブロック数である。ピクチャ符号化終了
時の各仮想バッファ占有量（ｄ_{MB_cnt} ⁱ，ｄ_{MB_cnt} ^p，ｄ
_{MB_cnt} ^b）は、それぞれ同一のピクチャタイプで、次の
ピクチャに対する仮想バッファ占有量の初期値（ｄ₀ ⁱ，
ｄ₀ ^p，ｄ₀ ^b）として用いられる。

【０１３１】次に、ｊ番目のマクロブロックに対する量
子化スケールコードは、次の式（１４）により表され
る。

【０１３２】

【数１４】

【０１３３】但し、この式（１４）で示した“ｒ”はリ
アクションパラメーターと呼ばれるフィードバックルー
プの応答を制御する変数であり、次の式（１５）により
与えられる。

【０１３４】

【数１５】

【０１３５】なお、符号化開始時における仮想バッファ
の初期値は、次の式（１６）で与えられる。

【０１３６】

【数１６】

【０１３７】続いて、ステップＳ４において、入力され
る画像圧縮情報（ビットストリーム）における、各マク
ロブロックの量子化スケールＱは、符号化時に、原画像
の輝度信号画素値を用いて算出されるものである。そこ
で、まず、圧縮情報解析装置１２では、プリパーシング
が行われる際に、当該フレーム内の各マクロブロックの
量子化スケールＱ、及び符号量（ビット数）Ｂが抽出さ
れ、この抽出された量子化スケールＱ及び符号量（ビッ
ト数）Ｂが情報バッファ１６に格納される。これと同時
に、圧縮情報解析装置１２では、当該フレーム全体の
Ｑ、Ｂの平均値Ｅ（Ｑ）、Ｅ（Ｂ）、又は、その積の平
均値Ｅ（ＱＢ）が予め算出され、これらの値が情報バッ
ファ１６に格納される。

【０１３８】また、符号量制御装置２１では、正規化ア
クティビティＮ＿ａｃｔは、情報バッファ１６に格納さ
れたＱ，Ｂの情報に基づいて、次の式（１７）、式（１
８）、式（１９）の内のいずれかの式によって表され
る。

【０１３９】

【数１７】

【０１４０】

【数１８】

【０１４１】

【数１９】

【０１４２】このうち、式（１８）と式（１９）は等価
処理となる。このように、ＤＣＴ領域において算出され
る正規化アクティビティＮ＿ａｃｔに基づいて適応量子
化が行われる。そして、画質を信号雑音比（ｐＳＮＲ）
で評価した場合には、式（１７）の方がより高画質とな
るが、主観画質は、式（１８）又は式（１９）で表され
るものの方が良い。

【０１４３】続いて、ステップＳ５において、まず、所
定のマクロブロックに対する、入力される画像圧縮情報
（ビットストリーム）における量子化値をＱ１、符号量
制御装置２１において上記の方式により表された、出力
される画像圧縮情報（ビットストリーム）に対する量子
化値をＱ２とする。そして、画像情報変換装置１０は符
号量（ビットレート）を削減するためのものであるか
ら、Ｑ１＞Ｑ２となった場合には、一度粗く量子化され
たマクロブロックが再量子化された結果より細かく量子
化されたことになる。粗く量子化されたことによる歪み
は、細かく再量子化されることでは低減されない。ま
た、このマクロブロックに対してビットが多く使われる
ことになるため、他のマクロブロックに割り当てられる
ビットの減少を招き、更なる画質劣化を引き起こす。こ
のため、Ｑ１＞Ｑ２である場合には、Ｑ１＝Ｑ２とする
ことにする。

【０１４４】即ち、Ｑ１＞Ｑ２である場合には、Ｑ１を
出力し、一方、Ｑ１＞Ｑ２でない場合には、Ｑ２を出力
するようにする。

【０１４５】以上のような処理を経て再量子化された離
散コサイン変換係数は、量子化装置１８から可変長符号
化装置１９に供給される。

【０１４６】可変長符号化装置１９は、量子化装置１８
から供給される量子化された離散コサイン変換係数を、
平均符号長が短くなるように符号化する。その際、可変
長符号化装置１９は、離散コサイン変換係数の直流成分
に関しては、１ブロック前の直流成分係数を予測値とし
てその差分を符号化し、その他の成分に関しては、予め
設定された走査方式（ジグザグスキャン又はオルタネー
トスキャン）に基づいて１次元の配列データに並べ替え
た後、連続する０係数の数（ラン）及び非０係数（レベ
ル）のペアを事象とした可変長符号化を行う。

【０１４７】そして、量子化装置１８は、ＤＣＴブロッ
ク内のスキャンを行っている際に、それ以降の係数の値
が全て０となった場合には、ＥＯＢ（End Of Block）と
呼ばれる符号を出力し、そのブロックに対する可変長符
号化を終了する。

【０１４８】なお、可変長符号化装置１９は、入力され
た高い符号量（高ビットレート）の画像圧縮情報のスキ
ャン方式に関わらず、オルタネートスキャン方式により
離散コサイン変換係数を１次元データに配列してもよ
い。オルタネートスキャン方式により離散コサイン変換
係数を１次元データに配列するのは、以下の理由によ
る。

【０１４９】即ち、入力される画像圧縮情報（ビットス
トリーム）の所定のブロックの離散コサイン変換係数
が、例えば、図１４（ａ）に示すようになっていたとす
る。図１４において、●で示す係数は非０係数であり、
○で示す係数は０係数である。このような離散コサイン
変換係数に対して離散コサイン変換係数の水平高周波成
分を０としたとすると、非０係数の分布は例えば図１４
（ｂ）に示すようになる。この図１４（ｂ）に示す水平
高周波成分を０とした離散コサイン変換係数を、ジグザ
グスキャンで再符号化すると、最後の非０係数のスキャ
ン番号は５０となる（図１０（ａ）参照）。それに対
し、走査変換を行ってオルタネートスキャンで改めて符
号化すると、最後の非０係数のスキャン番号は４４にな
る（図１０（ｂ）参照）。このことから、水平高周波成
分を０とした離散コサイン変換係数に対して可変長符号
化する場合には、オルタネートスキャン方式によりスキ
ャンをすれば、ジグザグスキャンの場合よりも早いスキ
ャン番号でＥＯＢ信号を設定することができる。そのた
め、量子化幅としてより細かな値を割り当てることがで
き、再量子化に伴う量子化歪みを低減することができ
る。

【０１５０】そして、可変長符号化装置１９により可変
長符号化された離散コサイン変換係数は符号バッファ２
０に供給され、この符号バッファ２０に一時格納された
のち、ＭＰＥＧ−２に規定されたビットストリーム構造
とされて、圧縮画像情報として出力される。

【０１５１】つぎに、本発明を適用した第２の実施の形
態画像情報変換装置１０における量子化行列切替装置１
７を用いて行った測定結果を図１５に示し、また、この
ときに用いた測定と同条件での測定によりどの程度画質
が向上するのかを輝度信号のｐＳＮＲにより表した測定
結果を、図１６に示す。

【０１５２】この場合に、入力される画像圧縮情報（ビ
ットストリーム）については、イントラマクロブロック
用及びインターマクロブロック用のそれぞれの量子化行
列に、図６（ａ）、図６（ｃ）に示した量子化行列を用
いる。従って、出力される画像圧縮情報（ビットストリ
ーム）について用いられるイントラマクロブロック用の
量子化行列は、図７に示すようになる。但し、インター
マクロブロック用の量子化行列は、図６（ｃ）に示した
量子化行列のままである。

【０１５３】また、画像情報変換装置１０において、量
子化行列の切替を行った場合と量子化行列の切替を行わ
なかった場合とにおける輝度信号のｐＳＮＲにより表し
た測定結果の変化を表した図を、図１６に示す。

【０１５４】この図１６に示すように、画像情報変換装
置１０においては、量子化行列を切り替えることによ
り、Ｉピクチャについて、０．４ｄＢ程度の画質の向上
があり、主観評価においても、図４において観測されて
いたフラッシュ現象が観測されなくなる。Ｉピクチャに
基づいて構成されるＰピクチャ及びＢピクチャの画質も
向上している。

【０１５５】次に、図１６に示した測定で、出力される
画像圧縮情報（ビットストリーム）の各フレームに割り
当てられた符号量（ビット）を測定した図を図１７に示
す。

【０１５６】画像情報変換装置１０では、図１７に示す
ように、量子化装置１８において用いる量子化行列を、
インターマクロブロック用の量子化行列に切り替えるこ
とにより、高域成分が粗く量子化されるのが防止されて
いる。

【０１５７】以上述べたように、本発明を適用した第２
の実施の形態である画像情報変換装置１０では、周波数
領域で各ブロックのデータの受け渡しを行って符号量
（ビットレート）を削減することができるので、ベース
バンドのビデオデータまで復号した後符号化する従来の
画像情報変換装置に比べて、演算量が少なくなり、ま
た、回路構成を大幅に削減することができる。

【０１５８】また、本発明を適用した第２の実施の形態
である画像情報変換装置１０では、量子化装置１８にお
いて用いる量子化行列を、イントラマクロブロック用の
量子化行列から、このイントラマクロブロック用の量子
化行列に比べて高域成分を粗く量子化しないインターマ
クロブロック用の量子化行列に切り替えることで、Ｉピ
クチャにおける画質劣化が防がれ、主観的にも画像のフ
ラッシュ現象が回避されることにより、このＩピクチャ
に基づいて構成されるＰピクチャ及びＢピクチャの画質
をも向上させることができる。

【０１５９】また、本発明を適用した第２の実施の形態
である画像情報変換装置１０では、このようにインター
マクロブロック用の量子化行列を、イントラマクロブロ
ック用及びインターマクロブロック用の両方に用いるこ
とで、量子化行列切替装置１７は、記憶媒体を備えて、
切替のための量子化行列を格納する必要がなくなる。

【０１６０】なお、上述した画像情報変換装置１０で
は、ＭＰＥＧ−２による画像圧縮情報（ビットストリー
ム）が入力されているが、直交変換と動き補償によって
符号化された画像圧縮情報（ビットストリーム）であれ
ば、例えばＭＰＥＧ−１やＨ．２６３等のような画像圧
縮情報（ビットストリーム）が入力されてもよい。

【０１６１】つぎに、本発明を適用した第３の実施の形
態について、図面を参照しながら説明する。

【０１６２】本発明を適用した第３の実施の形態である
画像情報変換装置も、上述した第１の実施の形態である
画像情報変換装置１と同様に、例えばＭＰＥＧ−２方式
で符号化された画像圧縮情報（ビットストリーム）の符
号量（ビットレート）を削減して、低ビットレートの画
像圧縮情報を出力する装置である。この本発明を適用し
た第２の実施の形態である画像情報変換装置では、画像
情報を復号する復号部から画像情報を符号化する符号化
部への当該画像情報の供給が、周波数領域で行われてい
る。本発明を適用した第３の実施の形態である画像情報
変換装置を図１８に示す。

【０１６３】なお、この画像情報変換装置３０を説明す
るにあたり、上記第２の実施の形態である画像情報変換
装置１０と同一の構成要素には、図面中に同一の符号を
付け、その詳細な説明を省略する。

【０１６４】量子化行列切替装置１７は、図１８に示す
ように、情報バッファ１６から取得した解析結果情報に
基づいて、符号バッファ１１に入力された高ビットレー
トの画像圧縮情報が生成されるときに用いられたイント
ラマクロブロック用の量子化行列を、インターマクロブ
ロック用の量子化行列に切り替える。

【０１６５】具体的には、量子化行列切替装置１７は、
情報バッファ１６に記憶された付加情報の中からインタ
ーマクロブロック用の量子化行列に関する情報のみを選
択し、この選択した情報を当該情報バッファ１６から取
得する。そして、量子化行列切替装置１７は、この取得
したインターマクロブロック用の量子化行列に関する情
報に基づいて、符号バッファ１１に入力された高ビット
レートの画像圧縮情報が生成されるときに用いられたイ
ントラマクロブロック用の量子化行列をインターマクロ
ブロック用の量子化行列に切り替える。その後、量子化
行列切替装置１７は、この切り替えたインターマクロブ
ロック用の量子化行列を量子化装置１８に供給する。

【０１６６】但し、量子化行列切替装置１７は、上記切
り替えたインターマクロブロック用の量子化行列の第
（０，０）成分が８でない場合には、例えば図３に示す
ような当該第（０，０）成分を８に変換した量子化行列
を生成し、この生成した量子化行列を量子化装置１８に
供給する。これも、ＭＰＥＧ−２の規格では、量子化行
列の第（０，０）成分は、８であることが規定されてい
るからである。

【０１６７】画像情報変換装置３０は、符号バッファ１
１と、圧縮情報解析装置１２と、可変長復号化装置１３
と、逆量子化装置１４と、加算器４０と、帯域制限装置
１５と、情報バッファ１６と、量子化行列切替装置１７
と、量子化装置１８と、可変長符号化装置１９と、符号
バッファ２０と、符号量制御装置２１と、動き補償誤差
補正装置５０とを備える。

【０１６８】加算器４０は、逆量子化装置１４と帯域制
限装置１５との間に設けられる。この加算器４０は、逆
量子化装置１４が逆量子化して得られた離散コサイン変
換係数から、動き補償誤差補正装置５０により生成され
た動き補償誤差補正係数を減算する。

【０１６９】動き補償誤差補正装置５０は、逆量子化装
置１４により逆量子化した離散コサイン変換係数を、量
子化装置１８により再量子化する際に生じる動き補償誤
差を補正する動き補償誤差補正係数を生成する。

【０１７０】次に、動き補償誤差が生じる原因について
説明する。

【０１７１】まず、原画像の画素値をＯとし、入力され
た高い符号量（高ビットレート）の画像圧縮情報（ビッ
トストリーム）のこの原画像の画素値Ｏに対する量子化
幅をＱ₁とし、再符号化後の低い符号量（低ビットレー
ト）の画像圧縮情報（ビットストリーム）のこの原画像
の画素値Ｏに対する量子化幅をＱ₂とする。そして、こ
れら量子化幅Ｑ₁及び量子化幅Ｑ₂で復号された参照画像
の画素値を、それぞれＬ（Ｑ₁），Ｌ（Ｑ₂）とする。

【０１７２】インターマクロブロックの画素は、符号化
時において、例えば図１８に示した画像情報変換装置３
０の加算器４０により差分値“Ｏ−Ｌ（Ｑ₁）”が計算
され、この差分値“Ｏ−Ｌ（Ｑ₁）”に離散コサイン変
換が施される。このように符号化されたインターマクロ
ブロックの画素は、復号時においては、差分値“Ｏ−Ｌ
（Ｑ₁）”に逆離散コサイン変換が施され、この差分値
“Ｏ−Ｌ（Ｑ₁）”から動き補償により生成された参照
画像“Ｌ（Ｑ₁）”が減算され、原画像の画素値Ｏが復
号される。

【０１７３】一方、インターマクロブロックの画素は、
図９に示した画像情報変換装置１０による符号量（ビッ
トレート）の削減時において、逆量子化装置１４及び量
子化装置１８により差分値“Ｏ−Ｌ（Ｑ₁）”の量子化
幅がＱ１からＱ２に変換される。このように符号量を削
減したインターマクロブロックの画素は、復号時におい
ては、差分値“Ｏ−Ｌ（Ｑ₂）”が量子化幅Ｑ₂で符号化
されたものと見なされて復号される。

【０１７４】ここで、画像情報変換装置１０において量
子化幅を変えて符号量を削減していることからＱ₁＝Ｑ₂
は成立せず、インターマクロブロックの復号時に量子化
誤差が生じる。従って、インターマクロブロックにより
符号化がされているＰピクチャ、Ｂピクチャに、動き補
償に伴う誤差が発生する。

【０１７５】Ｐピクチャで生じた誤差は、以後このＰピ
クチャを参照画像とするＰピクチャやＢピクチャに伝播
し、さらなる画質劣化に繋がる。このように、ＧＯＰの
動き補償に伴う誤差の蓄積が原因で画質が劣化し、次の
ＧＯＰも先頭でまた良好な画質に戻るという現象（ドリ
フト）が発生する。

【０１７６】この第３の実施の形態である画像情報変換
装置３０の動き補償誤差補正装置５０では、動き補償誤
差補正係数を生成し、逆量子化装置１４により逆量子化
した離散コサイン変換係数から減算し、以上の動き補償
誤差を補正している。

【０１７７】続いて、この動き補償誤差補正装置５０に
ついて説明する。

【０１７８】動き補償誤差補正装置５０は、逆量子化装
置５１と、加算器５２と、逆離散コサイン変換装置５３
と、ビデオメモリ５４と、動き補償予測装置５５と、離
散コサイン変換装置５６とを備える。

【０１７９】逆量子化装置５１は、量子化装置１８によ
り再量子化された離散コサイン変換係数を、上記量子化
装置１８で用いられた量子化行列に基づき逆量子化す
る。逆量子化装置５１により逆量子化された離散コサイ
ン変換係数は、加算器５２に供給される。

【０１８０】加算器５２は、逆量子化装置５１により逆
量子化された離散コサイン変換係数から、加算器４０に
より動き補償誤差補正係数が減算された離散コサイン変
換係数を減算し、逆離散コサイン変換装置５３に供給す
る。

【０１８１】逆離散コサイン変換装置５３は、加算器５
２から供給された離散コサイン変換係数に対して、逆離
散コサイン変換を施す。逆離散コサイン変換を施して得
らた結果は、動き補償誤差補正情報として、ビデオメモ
リ５４に格納される。

【０１８２】動き補償予測装置５５は、入力された高い
符号量（高ビットレート）の画像圧縮情報（ビットスト
リーム）内における動き補償予測モード情報（フィール
ド動き補償予測モード或いはフレーム動き補償予測モー
ド、及び、前方向予測モード、後方向予測モード、或い
は、双方向予測モード）及び、動きベクトル情報に基づ
き、ビデオメモリ５４内の動き補償誤差補正情報に対し
て動き補償を行う。動き補償がされたデータが、空間領
域での誤差補正値となる。この誤差補正値は、離散コサ
イン変換装置５６に供給される。

【０１８３】離散コサイン変換装置５６は、供給された
誤差補正値に対して離散コサイン変換を施し、周波数領
域での誤差補正値である動き補償誤差補正係数を生成す
る。この動き補償誤差補正係数は、加算器４０に供給さ
れる。

【０１８４】そして、この加算器４０において、逆量子
化装置１４により逆量子化された離散コサイン変換係数
から、この動き補償誤差補正係数を減算することによっ
て、動き補償に起因する誤差の補正がされる。

【０１８５】以上のように構成された本発明を適用した
第３の実施の形態である画像情報変換装置３０では、周
波数領域で各ブロックのデータの受け渡しを行って符号
量（ビットレート）を削減することができるので、ベー
スバンドのビデオデータまで復号した後符号化する従来
の画像情報変換装置に比べて、演算量が少なくなり、ま
た、回路構成を大幅に削減することができる。これとと
もに、画像情報変換装置３０では、動き補償誤差の蓄積
に起因する画質劣化を生じさせずに、符号量を削減する
ことができる。

【０１８６】なお、上記動き補償誤差補正装置５０の逆
離散コサイン変換装置５３及び離散コサイン変換装置５
６では、文献”Ａ ｆａｓｔ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ
ａｌａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｉｓｃｒ
ｅｔｅ ｃｏｓｉｎｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ”（ＩＥＥ
Ｅ Ｔｒａｎｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．，ｖｏｌ．２５，ｎ
ｏ．９ ｐｐ．１００４−１００９，１９７７）に示さ
れているような高速アルゴリズムを適用することが可能
である。

【０１８７】また、逆離散コサイン変換装置５３及び離
散コサイン変換装置５６では、帯域制限装置１５におい
て水平高域成分の係数が０と置き換えられている場合、
０と置き換えられている係数に対する逆離散コサイン変
換及び離散コサイン変換を省くことで、回路規模及び演
算処理量を削減することが可能である。

【０１８８】さらに、画像における色差信号の劣化は、
輝度信号の劣化に比べ、人間の目には分かり難いという
特色を有しているため、上記の動き補償誤差補正を、輝
度信号のみに適用することで、画質劣化を最小に保ちな
がら回路規模及び演算処理量を大幅に削減することもで
きる。また、Ｐピクチャにおける誤差はＢピクチャに伝
播するが、Ｂピクチャにおける誤差はそれ以上伝播しな
い。一方、Ｂピクチャには双方向予測モードを含み、多
大なる演算処理量を要する。そこで、Ｐピクチャにのみ
動き補償誤差補正を行うことで、画質劣化を最小に保ち
ながら回路規模及び演算処理量を大幅に削減することも
考えられる。Ｂピクチャにおける処理を行わないこと
で、ビデオメモリ５４の容量を削減することも可能とな
る。

【０１８９】以上述べたように、本発明を適用した第３
の実施の形態である画像情報変換装置３０では、周波数
領域で各ブロックのデータの受け渡しを行って符号量
（ビットレート）を削減することができるので、ベース
バンドのビデオデータまで復号した後符号化する従来の
画像情報変換装置に比べて、演算量が少なくなり、ま
た、回路構成を大幅に削減することができる。

【０１９０】また、本発明を適用した第３の実施の形態
である画像情報変換装置３０では、量子化装置１８にお
いて用いる量子化行列を、イントラマクロブロック用の
量子化行列から、このイントラマクロブロック用の量子
化行列に比べて高域成分を粗く量子化しないインターマ
クロブロック用の量子化行列に切り替えることで、Ｉピ
クチャにおける画質劣化が防がれ、主観的にも画像のフ
ラッシュ現象が回避されることにより、このＩピクチャ
に基づいて構成されるＰピクチャ及びＢピクチャの画質
をも向上させることができる。

【０１９１】さらに、本発明を適用した第３の実施の形
態である画像情報変換装置３０では、このようにインタ
ーマクロブロック用の量子化行列を、イントラマクロブ
ロック用及びインターマクロブロック用の両方に用いる
ことで、量子化行列切替装置１７は、記憶媒体を備え
て、切替のための量子化行列を格納する必要がなくな
る。

【０１９２】なお、上述した画像情報変換装置３０で
は、ＭＰＥＧ−２による画像圧縮情報（ビットストリー
ム）が入力されているが、直交変換と動き補償によって
符号化された画像圧縮情報（ビットストリーム）であれ
ば、例えばＭＰＥＧ−１やＨ．２６３等のような画像圧
縮情報（ビットストリーム）が入力されてもよい。

【０１９３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る画像
情報変換装置及び画像情報変換方法によれば、符号化手
段又は量子化手段において用いる量子化行列を、イント
ラマクロブロック用の量子化行列からインターマクロブ
ロック用の量子化行列に切り替えることで、Ｉピクチャ
における画質劣化が防がれ、主観的にも画像のフラッシ
ュ現象が回避されることにより、このＩピクチャに基づ
いて構成されるＰピクチャ及びＢピクチャの画質をも向
上させることができる。

【０１９４】また、本発明に係る画像情報変換装置及び
画像情報変換方法によれば、このようにインターマクロ
ブロック用の量子化行列を、イントラマクロブロック用
及びインターマクロブロック用の両方に用いることで、
量子化行列切替手段に、記憶媒体を備えて、切替のため
の量子化行列を格納する必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した第１の実施の形態である画像
情報変換装置のブロック構成図である。

【図２】量子化行列のデフォルト値を示す図である。
（ａ）はイントラマクロブロックについて用いられるデ
フォルトに設定された量子化行列を示す図であり、
（ｂ）はインターマクロブロックについて用いられるデ
フォルト値に設定された量子化行列を示す図である。

【図３】イントラマクロブロックを符号化するための量
子化行列を示す図である。

【図４】本発明を適用した第１の実施の形態である画像
情報変換装置によって符号量を削減された画像圧縮情報
の、原画像に対する輝度信号の信号雑音比の遷移を示し
た図である。

【図５】本発明を適用した第１の実施の形態である画像
情報変換装置において、量子化行列の切替を行った場合
と量子化行列の切替を行わなかった場合とにおける、輝
度信号のｐＳＮＲにより表した測定結果の変化を表した
図である。

【図６】量子化行列のデフォルト値を示す図である。
（ａ）はイントラマクロブロックについて用いられるデ
フォルトに設定された量子化行列を示す図であり、
（ｂ）はインターマクロブロックについて用いられるデ
フォルト値に設定された量子化行列を示す図であり、
（ｃ）はＴｅｓｔ Ｍｏｄｅｌ ５で規定された量子化
行列を示す図である。

【図７】出力する画像圧縮情報について用いられるイン
トラマクロブロック用の量子化行列を示す図である。

【図８】本発明を適用した第１の実施の形態である画像
情報変換装置において、量子化行列の切替を行う前後
で、各フレームに割り当てられた符号量を示す図であ
る。

【図９】本発明を適用した第２の実施の形態である画像
情報変換装置のブロック構成図である。

【図１０】可変長符号化をする際の離散コサイン変換係
数のスキャン順序を示す図である。（ａ）はジグザグス
キャンのスキャン順序を示す図であり、（ｂ）はオルタ
ネートスキャンのスキャン順序を示す図である。

【図１１】第２の実施の形態である画像情報変換装置の
帯域制限装置による離散コサイン変換係数の水平高周波
成分の帯域制限例を説明する図である。（ａ）は輝度信
号に対する離散コサイン変換係数の帯域制限例を示す図
であり、（ｂ）は色差信号に対する離散コサイン変換係
数の帯域制限例を示す図である。

【図１２】第２の実施の形態である画像情報変換装置の
符号量制御装置の動作内容を示すフローチャートであ
る。

【図１３】擬似ＧＯＰの構成を説明する図である。

【図１４】オルタネートスキャン方式により離散コサイ
ン変換係数をスキャンすることを説明する図である。
（ａ）は帯域制限まえの離散コサイン変換係数を示す図
であり、（ｂ）は帯域制限後の離散コサイン変換係数を
示す図である。

【図１５】本発明を適用した第２の実施の形態である画
像情報変換装置によって符号量を削減された画像圧縮情
報の、原画像に対する輝度信号の信号雑音比の遷移を示
した図である。

【図１６】本発明を適用した第２の実施の形態である画
像情報変換装置において、量子化行列の切替を行った場
合と量子化行列の切替を行わなかった場合とにおける、
輝度信号のｐＳＮＲにより表した測定結果の変化を表し
た図である。

【図１７】本発明を適用した第２の実施の形態である画
像情報変換装置において、量子化行列の切替を行う前後
で、各フレームに割り当てられた符号量を示す図であ
る。

【図１８】本発明を適用した第３の実施の形態である画
像情報変換装置のブロック構成図である。

【図１９】従来の画像情報変換装置のブロック構成図で
ある。

【図２０】従来の画像情報変換装置のブロック構成図で
ある。

【図２１】従来の画像情報変換装置によって符号化され
た画像圧縮情報の、原画像に対する輝度信号の信号雑音
比の遷移を示した図である。

【図２２】従来の画像情報変換装置によって符号化され
た画像圧縮情報の、原画像に対する輝度信号の信号雑音
比の遷移を示した図である。

【図２３】量子化行列のデフォルト値を示す図である。
（ａ）はイントラマクロブロックについて用いられるデ
フォルトに設定された量子化行列を示す図であり、
（ｂ）はインターマクロブロックについて用いられるデ
フォルト値に設定された量子化行列を示す図であり、
（ｃ）はＴｅｓｔ Ｍｏｄｅｌ ５で規定された量子化
行列を示す図である。

【図２４】従来の画像情報変換装置によって符号量を削
減された画像圧縮情報の、原画像に対する輝度信号の信
号雑音比の遷移を示した図である。

【図２５】従来の画像情報変換装置によって符号量を削
減された画像圧縮情報の、原画像に対する輝度信号の信
号雑音比の遷移を示した図である。

【符号の説明】

１ 画像情報変換装置、２ 画像情報復号装置、３ 付
加情報バッファ、４量子化行列切替装置、５ 画像情報
符号化装置、１０ 画像情報変換装置、１１符号バッフ
ァ、１２ 圧縮情報解析装置、１３ 可変長復号化装
置、１４ 逆量子化装置、１５ 帯域制限装置、１６
情報バッファ、１７ 量子化行列切替装置、１８ 量子
化装置、１９ 可変長符号化装置、２０ 符号バッフ
ァ、２１符号量制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） ９Ａ００１ (72)発明者 岡田 紳太郎 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 リュウ イク 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 柳原 尚史 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5C052 AA17 AB03 AB04 CC11 DD10 GB06 GC05 GE04 5C055 AA07 EA02 EA04 EA16 FA22 HA31 5C059 KK01 KK41 MA00 MA05 MA14 MA23 MC14 ME01 NN21 PP05 PP06 PP07 PP16 RC14 RC16 SS02 SS06 SS12 SS13 TA43 TA47 TB03 TC02 TC06 TC10 TC16 TD11 UA02 UA05 UA32 UA33 UA38 5C066 AA02 AA06 AA07 BA17 CA05 DD01 DD06 EF11 GA02 GA05 HA02 KC08 KE01 KE03 KE09 KF05 5C078 BA21 BA44 BA53 DA01 9A001 EE02 EZ04 HZ27

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の画素ブロックからなる直交変換ブ
   ロック単位で直交変換をすることにより画像信号を圧縮
   符号化した第１のビットレートの第１の画像圧縮情報
   を、上記第１のビットレートよりも低いビットレートの
   第２のビットレートの第２の画像圧縮情報に変換する画
   像情報変換装置において、 上記第１の画像圧縮情報を復号して動画像情報を生成す
   る復号手段と、 上記第１の画像圧縮情報が生成されるときに用いられた
   フレーム内符号化用の量子化行列であるイントラマクロ
   ブロック用の量子化行列を、フレーム間符号化用の量子
   化行列であるインターマクロブロック用の量子化行列に
   切り替える量子化行列切替手段と、 上記復号手段が上記第１の画像圧縮情報を復号する際に
   用いた付加情報に基づいて、上記復号手段により生成さ
   れた動画像情報を直交変換して上記第２の画像圧縮情報
   に符号化する符号化手段とを備え、 上記符号化手段は、上記量子化行列切替手段により切り
   替えられたインターマクロブロック用の量子化行列に基
   づいて、イントラマクロブロックを量子化し、上記復号
   手段が上記第１の画像圧縮情報を復号する際に用いたイ
   ンターマクロブロック用の量子化行列に基づいて、イン
   ターマクロブロックを量子化することを特徴とする画像
   情報変換装置。
2. 【請求項２】 上記量子化行列切替手段は、上記イント
   ラマクロブロック用の量子化行列をインターマクロブロ
   ック用の量子化行列に切り替え、この切り替えたインタ
   ーマクロブロック用の量子化行列の第（０，０）成分が
   ８でない場合には、当該第（０，０）成分を８に変換し
   た量子化行列を生成することを特徴とする請求項１記載
   の画像情報変換装置。
3. 【請求項３】 所定の画素ブロックからなる直交変換ブ
   ロック単位で直交変換をすることにより画像信号を圧縮
   符号化した第１のビットレートの第１の画像圧縮情報
   を、上記第１のビットレートよりも低いビットレートの
   第２のビットレートの第２の画像圧縮情報に変換する画
   像情報変換装置において、 入力された上記第１の画像圧縮情報を解析する画像圧縮
   情報解析手段と、 上記画像圧縮情報解析手段により解析された解析結果で
   ある解析結果情報に基づいて、上記画像圧縮情報解析手
   段に入力された第１の画像圧縮情報の直交変換係数を逆
   量子化する逆量子化手段と、 出力する上記第２の画像圧縮情報が上記第２のビットレ
   ートとなるような量子化幅に基づいて、上記逆量子化手
   段により逆量子化された上記第１の画像圧縮情報の直交
   変換係数を再量子化する量子化手段と、 上記第１の画像圧縮情報が生成されるときに用いられた
   フレーム内符号化用の量子化行列であるイントラマクロ
   ブロック用の量子化行列を、フレーム間符号化用の量子
   化行列であるインターマクロブロック用の量子化行列に
   切り替える量子化行列切替手段とを備え、 上記量子化手段は、上記量子化行列切替手段により切り
   替えられたインターマクロブロック用の量子化行列と上
   記量子化幅とに基づいて、イントラマクロブロックを量
   子化し、上記逆量子化手段が上記第１の画像圧縮情報を
   逆量子化する際に用いたインターマクロブロック用の量
   子化行列と上記量子化幅とに基づいて、インターマクロ
   ブロックを量子化することを特徴とする画像情報変換装
   置。
4. 【請求項４】 上記量子化行列切替手段は、上記イント
   ラマクロブロック用の量子化行列をインターマクロブロ
   ック用の量子化行列に切り替え、この切り替えたインタ
   ーマクロブロック用の量子化行列の第（０，０）成分が
   ８でない場合には、当該第（０，０）成分を８に変換し
   た量子化行列を生成することを特徴とする請求項３記載
   の画像情報変換装置。
5. 【請求項５】 上記逆量子化手段により逆量子化された
   直交変換係数水平方向の高周波成分の値を制限する帯域
   制限手段を備え、 上記量子化手段は、上記量子化行列切替手段により切り
   替えられたインターマクロブロック用の量子化行列と上
   記量子化幅とに基づいて、上記帯域制限手段により水平
   方向の高周波成分が制限された直交変換係数を再量子化
   することを特徴とする請求項３記載の画像情報変換装
   置。
6. 【請求項６】 所定の画素ブロックからなる直交変換ブ
   ロック単位で直交変換をすることにより画像信号を圧縮
   符号化した第１のビットレートの第１の画像圧縮情報
   を、上記第１のビットレートよりも低いビットレートの
   第２のビットレートの第２の画像圧縮情報に変換する画
   像情報変換方法において、 上記第１の画像圧縮情報を復号して動画像情報を生成
   し、 上記第１の画像圧縮情報が生成されるときに用いられた
   フレーム内符号化用の量子化行列であるイントラマクロ
   ブロック用の量子化行列を、フレーム間符号化用の量子
   化行列であるインターマクロブロック用の量子化行列に
   切り替え、 上記第１の画像圧縮情報を復号する際に用いた付加情報
   と、切り替えられた上記インターマクロブロック用の量
   子化行列とに基づいて、イントラマクロブロックを量子
   化し、上記付加情報と上記第１の画像圧縮情報を復号す
   る際に用いたインターマクロブロック用の量子化行列と
   に基づいて、インターマクロブロックを量子化すること
   を特徴とする画像情報変換方法。
7. 【請求項７】 上記イントラマクロブロック用の量子化
   行列をインターマクロブロック用の量子化行列に切り替
   え、この切り替えたインターマクロブロック用の量子化
   行列の第（０，０）成分が８でない場合には、当該第
   （０，０）成分を８に変換した量子化行列を生成するこ
   とを特徴とする請求項６記載の画像情報変換方法。
8. 【請求項８】 所定の画素ブロックからなる直交変換ブ
   ロック単位で直交変換をすることにより画像信号を圧縮
   符号化した第１のビットレートの第１の画像圧縮情報
   を、上記第１のビットレートよりも低いビットレートの
   第２のビットレートの第２の画像圧縮情報に変換する画
   像情報変換方法において、 上記第１のビットレートの第１の画像圧縮情報を入力
   し、 入力された当該第１の画像圧縮情報を解析し、 解析された解析結果である解析結果情報に基づいて、入
   力された上記第１の画像圧縮情報の直交変換係数を逆量
   子化し、 上記第１の画像圧縮情報が生成されるときに用いられた
   フレーム内符号化用の量子化行列であるイントラマクロ
   ブロック用の量子化行列を、フレーム間符号化用の量子
   化行列であるインターマクロブロック用の量子化行列に
   切り替え、 切り替えられた上記インターマクロブロック用の量子化
   行列と、出力する上記第２の画像圧縮情報が上記第２の
   ビットレートとなるような量子化幅とに基づいて、イン
   トラマクロブロックを量子化し、上記第１の画像圧縮情
   報を逆量子化する際に用いたインターマクロブロック用
   の量子化行列と上記量子化幅とに基づいて、インターマ
   クロブロックを量子化することを特徴とする画像情報変
   換方法。
9. 【請求項９】 上記イントラマクロブロック用の量子化
   行列をインターマクロブロック用の量子化行列に切り替
   え、この切り替えたインターマクロブロック用の量子化
   行列の第（０，０）成分が８でない場合には、当該第
   （０，０）成分を８に変換した量子化行列を生成するこ
   とを特徴とする請求項８記載の画像情報変換方法。
10. 【請求項１０】 逆量子化された直交変換係数水平方向
    の高周波成分の値を制限し、 切り替えられた上記インターマクロブロック用の量子化
    行列と上記量子化幅とに基づいて、水平方向の高周波成
    分が制限された上記直交変換係数を再量子化することを
    特徴とする請求項８記載の画像情報変換方法。