トランスコーダ
【課題】画質を劣化させることなく、出力ストリームの発生符号量を目標ビットレートに向けて適正に制御することを目的とする。
【解決手段】トランスコーダ１は、第１ストリームをデコードし、デコードされた画像を再びエンコードして第２ストリームを出力する。第１ストリームをデコードした画像と第２ストリームをデコードした画像から歪評価値ｄｎを算出する。歪評価値ｄｎと目標全体歪評価値ｄとの比を歪目標比とすると、第２ストリームの第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１は、第２ストリームの全体目標ビットレートＴに歪目標比を乗算することで求められる。あるいは歪目標比を適当な関数θ１で調整し、第２ストリームの全体目標ビットレートＴに歪目標比を加算することで目標設定ビットレートＴｎ＋１が求められる。
【解決手段】トランスコーダ１は、第１ストリームをデコードし、デコードされた画像を再びエンコードして第２ストリームを出力する。第１ストリームをデコードした画像と第２ストリームをデコードした画像から歪評価値ｄｎを算出する。歪評価値ｄｎと目標全体歪評価値ｄとの比を歪目標比とすると、第２ストリームの第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１は、第２ストリームの全体目標ビットレートＴに歪目標比を乗算することで求められる。あるいは歪目標比を適当な関数θ１で調整し、第２ストリームの全体目標ビットレートＴに歪目標比を加算することで目標設定ビットレートＴｎ＋１が求められる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力ストリームをデコードして異なる出力ストリームに変換するトランスコーダに関し、詳しくは、出力ストリームの発生符号量を目標ビットレートに向けて適正に制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル放送で配信される画像や、ＤＶＤ、ハードディスクなどに格納される画像などは、各種の符号化方式に従って圧縮される。これは、伝送帯域を圧迫しないため、伝送速度を上げるため、あるいは、記憶サイズを小さくするなどの目的のためである。
【０００３】
画像の符号化方式には、ＭＰＥＧ２やＨ．２６４など様々な規格が存在する。そして、入力した符号化画像の符号量を削減するなどの目的で符号化方式の変換が行われる場合がある。トランスコーダは、入力した符号化画像を一旦デコードする。そして、トランスコーダは、デコードした画像を、再び異なる符号化方式（あるいは同じ符号化方式）で符号化する。このようにして、トランスコーダは、出力ストリームのビットレートを制御するのである。
【０００４】
下記特許文献１は、第１の圧縮符号化方式で圧縮された入力ストリームを第２の圧縮符号化方式で圧縮された出力ストリームに変換するトランスコーダに関するものである。このトランスコーダは、第１の圧縮符号化方式で圧縮された入力ストリームを復号する過程で、画像のばらつき度合い、画像の時間方向の変化度合いを取得する。そして、これらの値を評価値として、第２の圧縮符号化で用いる量子化ステップ値を算出するようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−４２４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１で開示された符号化変換技術は、ビットレートを目標の値に制御しつつ、出力ストリームから品質の高い画像を得ることを目的としている。つまり、画像の内容に関わらずビットレートを単純に一定に制御する方法では、ビット割り当てが均等に行われるため画質の劣化を招くことがある。特許文献１の方法をとることで、より多くのビット割り当てを必要する画像に対してビットが多く割り当てられ、多くのビット割り当てを必要としない画像には、余分なビット割り当てが行われない。
【０００７】
このように入力ストリームから得られる画像の情報に基づいて、最適な量子化ステップ値を算出する技術は、基本的には、入力ストリームの状態から最適なビット割り当てを予測するものである。したがって、実際に生成された出力ストリームの画像の状態も考慮することで、さらなる最適化が図られることが期待される。
【０００８】
そこで、本発明は前記問題点に鑑み、出力ストリームの画像の品質を高く維持しながら出力ストリームの発生符号量を目標ビットレートに向けて適正に制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、第１のストリームを第２のストリームに変換するトランスコーダであって、第２のストリーム全体の目標ビットレートを設定する手段と、第２のストリーム全体の目標ビットレートと、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と、第２のストリーム全体の目標歪評価値に基づいて第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを決定する目標ビットレート決定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との比に基づいて算出される値を歪目標比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、第２のストリームの全体の目標ビットレートに前記歪目標比を乗算することにより第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを算出することを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との比に基づいて算出される値を歪目標比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、第２のストリームの全体の目標ビットレートに前記歪目標比を加算することにより第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを算出することを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との差に基づいて算出される値を歪目標差とすると、前記目標ビットレート決定手段は、第２のストリームの全体の目標ビットレートに前記歪目標差を加算することにより第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを算出することを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との差に基づいて算出される値を歪目標差とすると、前記目標ビットレート決定手段は、第２のストリームの全体の目標ビットレートに前記歪目標差を乗算することにより第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを算出することを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明は、第１のストリームを第２のストリームに変換するトランスコーダであって、第２のストリーム全体の目標ビットレートを設定する手段と、第２のストリーム全体の目標ビットレートと、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームのビットレートおよび歪評価値と、第Ｎ期間の第２のストリームの目標ビットレートと、第２のストリーム全体の目標歪評価値に基づいて第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを決定する目標ビットレート決定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の発明は、請求項６に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との比に基づいて算出される値を歪目標比とし、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームのビットレートと第ｎ期間の第２のストリームの目標ビットレートとの比に基づいて算出される値をレート目標比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、第２のストリームの全体の目標ビットレートと前記レート目標比との比に前記歪目標比を乗算することにより第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを算出することを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の発明は、請求項７に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ−１期間の第１ストリームのビットレートと第Ｎ期間の第１ストリームのビットレートとの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標比に前記期間比を乗算し、前記レート目標比を調整することを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の発明は、請求項７に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間の第１のストリームのビットレートと第Ｎ＋１期間の第１のストリームのビットレートの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標比に前記期間比を乗算し、前記レート目標比を調整することを特徴とする。
【００１８】
請求項１０記載の発明は、請求項７に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ−１期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートと第Ｎ期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標比に前記期間比を乗算し、前記レート目標比を調整することを特徴とする。
【００１９】
請求項１１記載の発明は、請求項７に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートと第Ｎ＋１期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標比に前記期間比を乗算し、前記レート目標比を調整することを特徴とする。
【００２０】
請求項１２記載の発明は、請求項６に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との比に基づいて算出される値を歪目標比とし、第ｎ期間の第２のストリームの目標ビットレートと第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームのビットレートとの差に基づいて算出される値をレート目標差とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標差に前記歪目標比を乗算した値を第２のストリームの全体の目標ビットレートに加算することにより第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを算出することを特徴とする。
【００２１】
請求項１３記載の発明は、請求項１２に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間の第１ストリームのビットレートと第Ｎ−１期間の第１ストリームのビットレートとの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標差に前記期間比を乗算し、前記レート目標差を調整することを特徴とする。
【００２２】
請求項１４記載の発明は、請求項１２に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ＋１期間の第１のストリームのビットレートと第Ｎ期間の第１のストリームのビットレートの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標差に前記期間比を乗算し、前記レート目標差を調整することを特徴とする。
【００２３】
請求項１５記載の発明は、請求項１２に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートと第Ｎ−１期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標差に前記期間比を乗算し、前記レート目標差を調整することを特徴とする。
【００２４】
請求項１６記載の発明は、請求項１２に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ＋１期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートと第Ｎ期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標差に前記期間比を乗算し、前記レート目標差を調整することを特徴とする。
【００２５】
請求項１７記載の発明は、請求項６ないし請求項１６のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームのビットレートとして、第Ｎ期間の第２のストリームのビットレートが用いられることを特徴とする。
【００２６】
請求項１８記載の発明は、請求項６ないし請求項１６のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームのビットレートとして、第Ｎ期間を含む過去複数期間の第２のストリームの平均ビットレートが用いられることを特徴とする。
【００２７】
請求項１９記載の発明は、請求項１ないし請求項１８のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値として、第Ｎ期間の第２のストリームの歪評価値が用いられることを特徴とする。
【００２８】
請求項２０記載の発明は、請求項１ないし請求項１８のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値として、第Ｎ期間を含む過去複数期間の第２のストリームの平均歪評価値が用いられることを特徴とする。
【００２９】
請求項２１記載の発明は、請求項１ないし請求項２０のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、第２のストリームの歪評価値は、第１のストリームをデコードした画像と第２のストリームをデコードした画像との差分二乗和に基づいて算出されることを特徴とする。
【００３０】
請求項２２記載の発明は、請求項１ないし請求項２０のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、第２のストリームの歪評価値は、第１のストリームをデコードした画像と第２のストリームをデコードした画像との差分絶対値和に基づいて算出されることを特徴とする。
【００３１】
請求項２３記載の発明は、請求項１ないし請求項２２のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、さらに、前記目標ビットレート決定手段により決定された第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートと第Ｎ期間以前の第１のストリームのビットレートとの比に基づいて、第Ｎ＋１期間の量子化ステップ変換係数を算出する手段と、第Ｎ＋１期間の第１のストリームの量子化ステップ値に第Ｎ＋１期間の量子化ステップ変換係数を乗算することで、第Ｎ＋１期間の第２のストリームの量子化ステップ値を算出する手段と、
を備えることを特徴とする。
【００３２】
請求項２４記載の発明は、請求項１ないし請求項２２のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、さらに、前記目標ビットレート決定手段により決定された第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートと第Ｎ＋１期間以前の第１のストリームのビットレートとの比に基づいて、第Ｎ＋１期間の量子化ステップ変換係数を算出する手段と、第Ｎ＋１期間の第１のストリームの量子化ステップ値に第Ｎ＋１期間の量子化ステップ変換係数を乗算することで、第Ｎ＋１期間の第２のストリームの量子化ステップ値を算出する手段と、を備えることを特徴とする。
【００３３】
請求項２５記載の発明は、請求項２、請求項３、請求項７、請求項１２のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との比が１である領域を境界として、算出される歪目標比の変化率が非対称であることを特徴とする。
【００３４】
請求項２６記載の発明は、請求項４または請求項５に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との差が０である領域を境界として、算出される歪目標差の変化率が非対称であることを特徴とする。
【００３５】
請求項２７記載の発明は、請求項２１または請求項２２に記載のトランスコーダにおいて、第２のストリームの歪評価値を算出するために第２のストリームをデコードする処理部として、エンコーダ内のローカルデコーダが用いられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、エンコードされた画像の歪評価値を算出し、目標歪評価値との関係に基づいて、第２のストリームの目標設定ビットレートを決定する。これにより、画質の劣化を発生させることなく、第２のストリームのビットレートを目標ビットレートに向けて最適制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係るトランスコーダ１のブロック図である。このトランスコーダ１は、ＣＰＵ１１、第１デコーダ１２、画像メモリ１３、ステップ値算出部１４、エンコーダ１５、バッファメモリ１６、第２デコーダ１７、歪算出部１８を備えている。
【００３８】
第１デコーダ１２は、第１ストリームを入力する。第１ストリームは、符号化画像のストリームである。第１デコーダ１２は、第１ストリームをデコードし、非圧縮の画像データを画像メモリ１３に出力する。エンコーダ１５は、画像メモリ１３に格納されたデコード後の非圧縮の画像データを再び符号化し、第２ストリームを出力する。
【００３９】
たとえば、トランスコーダ１は、ＭＰＥＧ２で符号化された第１ストリームを入力し、Ｈ．２６４で符号化された第２ストリームを出力するなど、ストリームの符号化方式を変換する処理を行う。そして、変換処理を行う際、出力する第２ストリームのレート制御を最適に行えるよう本発明は工夫されている。あるいは、トランスコーダ１は、ＭＰＥＧ２で符号化された第１ストリームを入力し、再びＭＰＥＧ２で符号化された第２ストリームを出力するなど、同じ符号化方式のストリームを出力する。このときにも、出力する第２ストリームのレート制御を最適に行えるよう本発明は工夫されている。
【００４０】
なお、第１デコーダ１２、ステップ値算出部１４、エンコーダ１５、第２デコーダ１７、歪算出部１８における各演算処理は、ハードウェアにより実現されてもよいし、ソフトウェア処理により実現されていてもよい。つまり、これら演算処理部は、ハードウェア回路として構成されていてもよいし、ＣＰＵとメモリに格納されたプログラムとで構成されていてもよい。あるいは、一部の処理がハードウェアで処理され、一部の処理がソフトウェアで処理される形態であってもよい。
【００４１】
図２は、トランスコーダ１が入出力するストリームの制御単位期間ごとの情報を表した図である。トランスコーダ１は、処理時間軸を制御単位期間Ｌｎ（ｎ＝１，２・・・）に区分し、この制御単位期間Ｌｎを処理単位としてレート制御を行う。以下の説明において、適宜、制御単位期間Ｌｎを第ｎ期間と呼ぶことにする。制御単位期間Ｌｎとしては、１フレーム、連続する複数フレーム、１ＧＯＰ、連続する複数ＧＯＰなどを１単位期間として設定することが可能である。
【００４２】
第１ストリームの入力全体ビットレートＳは、シーケンスヘッダなどから取得される。入力平均ビットレートＳｎは、第ｎ期間における第１ストリームの平均ビットレートである。トランスコーダ１は、Ｍ期間分の入力平均ビットレートＳｎに関する情報をバッファメモリ１６に格納可能としている。つまり、バッファメモリ１６は、第（ｎ−Ｍ＋１）期間から第ｎ期間までの入力平均ビットレートＳｎに関する情報を格納可能としている。期間平均ビットレートＡＳｎは、第（ｎ−Ｍ＋１）期間から第ｎ期間における入力平均ビットレートＳｎを平均した値である。期間平均ビットレートＡＳｎは、数（１）式で表される。
【００４３】
【数１】
【００４４】
第２ストリームの全体目標ビットレートＴは、ユーザにより設定される。たとえば、ユーザが、トランスコーダ１に設けられた図示せぬ操作部を用いて全体目標ビットレートＴを設定する。
【００４５】
目標設定ビットレートＴｎは、第ｎ期間における第２ストリームの目標ビットレートである。出力平均ビットレートＣｎは、第ｎ期間における変換済みの第２ストリームの平均ビットレートである。トランスコーダ１は、Ｍ期間分の出力平均ビットレートＣｎに関する情報をバッファメモリ１６に格納可能としている。つまり、バッファメモリ１６は、第（ｎ−Ｍ＋１）期間から第ｎ期間までの出力平均ビットレートＣｎに関する情報を格納可能としている。期間平均ビットレートＡＣｎは、第（ｎ−Ｍ＋１）から第ｎ期間における出力平均ビットレートＣｎを平均した値である。期間平均ビットレートＡＣｎは、数（２）式で表される。なお、この実施の形態では、期間平均ビットレートＡＳｎ、ＡＣｎを計算する場合に利用するバッファ期間を、制御単位期間Ｌｎと連動させたが、バッファ期間の設定方法は、これに限るものではない。たとえば、符号化が終わった時点の過去１フレーム、連続する過去複数フレーム、過去１ＧＯＰ、連続する過去複数ＧＯＰなどをバッファ期間として設定することが可能である。
【００４６】
【数２】
【００４７】
第２ストリームの全体目標歪評価値ｄは、ユーザにより設定される。たとえば、ユーザが、トランスコーダ１に設けられた図示せぬ操作部を用いて全体目標歪評価値ｄを設定する。
【００４８】
平均歪評価値ｄｎは、第ｎ期間における変換済みの第２ストリームの画像歪の度合いを表す評価値である。トランスコーダ１は、Ｍ期間分の平均歪評価値ｄｎに関する情報をバッファメモリ１６に格納可能としている。つまり、バッファメモリ１６は、第（ｎ−Ｍ＋１）期間から第ｎ期間までの平均歪評価値ｄｎに関する情報を格納可能としている。期間平均歪評価値Ａｄｎは、第（ｎ−Ｍ＋１）から第ｎ期間における平均歪評価値ｄｎを平均した値である。期間平均歪評価値Ａｄｎは、数（３）式で表される。
【００４９】
【数３】
【００５０】
量子化ステップ変換係数αｎは、第（ｎ−１）期間の終了時に算出される係数である。第１ストリームの量子化ステップ値そのもの、あるいは第１ストリームの量子化ステップ値から計算される値Ｐに、量子化ステップ変換係数αｎを乗算することで、第２ストリームの量子化ステップ値Ｑが決定される。この関係を数（４）式に示す。
【００５１】
【数４】
【００５２】
再び、図１を参照する。ＣＰＵ１１は、第１デコーダ１２から第１ストリームのピクチャごとのビットレートｓ＿ｂを取得し、バッファメモリ１６に格納する。ＣＰＵ１１は、バッファメモリ１６に格納されたビットレートｓ＿ｂに基づき、第ｎ期間の入力平均ビットレートＳｎや期間平均ビットレートＡＳｎを算出する。
【００５３】
第１デコーダ１２は、第１ストリームのマクロブロックごとの量子化ステップ値Ｐをステップ値算出部１４に出力する。
【００５４】
ＣＰＵ１１は、エンコーダ１５から変換済みの第２ストリームのピクチャごとのビットレートｃ＿ｂを取得し、バッファメモリ１６に格納する。ＣＰＵ１１は、バッファメモリ１６に格納されたビットレートｃ＿ｂに基づき、第ｎ期間の出力平均ビットレートＣｎや期間平均ビットレートＡＣｎを算出する。
【００５５】
ＣＰＵ１１は、また、ユーザにより設定された全体目標ビットレートＴ、全体目標歪評価値ｄを取得する。
【００５６】
エンコーダ１５は、ステップ値算出部１４から入力した量子化ステップ値Ｑに基づいて非圧縮の画像データを符号化し、第２ストリームを生成する。第２デコーダ１７は、エンコーダ１５において符号化された第２ストリームを入力し、第２ストリームを再びデコードして非圧縮の画像データを得る。歪算出部１８は、画像メモリ１３および第２デコーダ１７からそれぞれ非圧縮の画像データを入力し、第２ストリームのピクチャごとの歪評価値ｄＩを算出する。
【００５７】
たとえば、歪算出部１８は、画像メモリ１３から取得した非圧縮の画像データと、第２デコーダ１７から取得した非圧縮の画像データを比較し、両画像の画素差分値の二乗和を算出することでピクチャごとの歪評価値ｄＩを算出する。あるいは、両画像の画素差分値の絶対値和を用いて歪評価値ｄＩを算出してもよい。
【００５８】
ＣＰＵ１１は、歪算出部１８からピクチャごとの歪評価値ｄＩを入力し、バッファメモリ１６に格納する。ＣＰＵ１１は、バッファメモリ１６に格納された歪評価値ｄＩから平均歪評価値ｄｎや、期間平均歪評価値Ａｄｎを算出する。
【００５９】
本実施の形態においては、歪評価値ｄＩは、値が小さいほど画像の歪が小さいことを示している。したがって、平均歪評価値ｄｎ、期間平均歪評価値Ａｄｎについても値が小さいほど画像の歪が小さいことを示している。歪評価値ｄＩを算出するにあたり、色成分に応じた重み付けを行うようにしてもよい。
【００６０】
ＣＰＵ１１は、全体目標ビットレートＴ、全体目標歪評価値ｄ、平均歪評価値ｄｎ、期間平均歪評価値Ａｄｎ、出力平均ビットレートＣｎ、期間平均ビットレートＡＣｎ、入力平均ビットレートＳｎ、期間平均ビットレートＡＳｎなどの情報を利用し、後で説明する第１〜第６の実施の形態の演算処理を実行して、第（ｎ＋１）期間の第２ストリームの目標設定ビットレートＴｎ＋１を決定する。さらに、第（ｎ＋１）期間の第２ストリームの目標設定ビットレートＴｎ＋１から量子化ステップ変換係数αｎ＋１を算出し、ステップ値算出部１４に出力する。ステップ値算出部１４は、数（４）式に示す演算を実行することで、第２ストリームの量子化ステップ値Ｑを算出し、エンコーダ１５に与える。
【００６１】
数（４）式より量子化ステップ変換係数αｎは量子化ステップ値の比であることがわかる。ビットレートの比ＲＢと、量子化ステップ値の比ＲＱとの関係を、関数ｆを用いて数（５）式のように表すことができる。
【００６２】
【数５】
【００６３】
関数ｆの具体例を説明する。本実施の形態では、数（６）式に示すように、ピクチャあるいはマクロブロックのタイプＩ、Ｐ、Ｂ（Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャ）それぞれに異なる特性で量子化ステップ値の比を制御できる関数を利用している。数（６）式中、ｆＩ（ｘ）、ｆＰ（ｘ）、ｆＢ（ｘ）は、それぞれＩ、Ｐ、Ｂピクチャに対応して適応される関数を示している。
【００６４】
【数６】
【００６５】
数（６）式においては、ＭＰＥＧ２からＨ．２６４へストリーム変換する場合のεＩ、εＰ、εＢ、δＩ、δＰ、δＢの値として、実験等に基づいて算出された具体的数値を例示した。つまり、実験の結果、εＩ＝２．１、εＰ＝２．１、εＢ＝１．３、δＩ＝１．１、δＰ＝０．８、δＢ＝０．９とすることで、良好な特性が得られた。これ以外に、入力ストリームをデコードする際に得られる画像の特徴量を利用して、ε、δの値を決定するようにしてもよい。たとえば、数（７）式に示すように、入力ストリームのＡｃｔｉｖｉｔｙ値（ａｃｔ値）や、動き評価値（ｓａｄ値）に基づいてε、δの値を決定するようにしてもよい。
【００６６】
【数７】
【００６７】
数（７）式中、ａは、ａｃｔ値、ｓはｓａｄ値を示しており、εＩ（ａ，ｓ）、εＰ（ａ，ｓ）、εＢ（ａ，ｓ）、−δＩ（ａ，ｓ）、−δＰ（ａ，ｓ）、−δＢ（ａ，ｓ）は、ａｃｔ値およびｓａｄ値をパラメータとして、εおよびδの値が算出されることを示している。
【００６８】
Ａｃｔｉｖｉｔｙ値は、マクロブロック内の画素平均値とマクロブロック内の各画素の画素値との差分絶対値和をマクロブロックごとに計算したものである。つまり、Ａｃｔｉｖｉｔｙ値は、マクロブロック内の画素のばらつき度合い示す評価値である。ＭＰＥＧ２の符号量制御モデルＴＭ５などで用いられるＡｃｔｉｖｉｔｙ値と同様である。動き評価値（ｓａｄ値）は、マクロブロックごとに参照画像マクロブロック内の画素とフレーム間差分絶対値和を計算したものである。つまり、マクロブロックの各画素と、参照画像マクロブロックの各画素とを比較し、同じ座標位置にある画素同士の画素値差分の絶対値和を算出したものである。
【００６９】
より一般的には、第ｎ期間における画像の特徴量をＩＬｎとすると、ｆＩ（ｘ）、ｆＰ（ｘ）、ｆＢ（ｘ）は、それぞれ数（８）式で表される。
【００７０】
【数８】
【００７１】
数（８）式中、εＩ（ＩＬｎ）、εＰ（ＩＬｎ）、εＢ（ＩＬｎ）、−δＩ（ＩＬｎ）、−δＰ（ＩＬｎ）、−δＢ（ＩＬｎ）は、それぞれ、画像の特徴量ＩＬｎをパラメータとして、係数ε、δが決定されることを示している。
【００７２】
｛第１の実施の形態｝
次に、本発明の第１の実施の形態について説明する。第１の実施の形態のトランスコーダ１は、第ｎ期間が終了した時点で、第（ｎ＋１）期間における第２ストリームの目標設定ビットレートＴｎ＋１を決定する。第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１が決定すると、数（５）式を用いて説明した場合と同様の方法で、量子化ステップ変換係数αｎ＋１が算出される。つまり、数（６）式〜数（８）式で例示したような関数ｆを利用して、量子化ステップ変換係数αｎ＋１が算出される。
【００７３】
具体的には、数（９）式で示すように、第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１と第ｎ期間の入力平均ビットレートＳｎの比を関数ｆに入力することで、量子化ステップ変換係数αｎ＋１を算出する。そして、算出した量子化ステップ変換係数αｎ＋１を用いて、数（４）式の演算を行うことにより、第２ストリームの量子化ステップ値Ｑを算出する。
【００７４】
【数９】
【００７５】
あるいは、数（１０）式で示すように、第ｎ期間における入力平均ビットレートＳｎに代えて、第（ｎ−Ｍ＋１）期間から第ｎ期間までの期間平均ビットレートＡＳｎを用いて量子化ステップ変換係数αｎ＋１を算出してもよい。
【００７６】
【数１０】
【００７７】
数（１１）式は、第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１を算出する式である。つまり、トランスコーダ１が、第ｎ期間終了後に算出する第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１を示している。具体的には、第ｎ期間の変換済みの第２ストリームの平均歪評価値ｄｎを全体目標歪評価値ｄで除算した値を歪目標比と考えると、第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１は、第２ストリームの全体目標ビットレートＴに歪目標比を乗算することで算出される。
【００７８】
【数１１】
【００７９】
数（１１）式中、ｋは正の係数であり、歪目標比を調整するための係数である。第ｎ期間における平均歪評価値ｄｎが全体目標歪評価値ｄを上回る場合には、画質が目標を下回っていることになる。この場合ｄｎ／ｄが１より大きくなり、目標設定ビットレートＴｎ＋１が大きくなる方向に調整される。逆にｄｎ／ｄが１より小さい場合には、画質が目標を上回っているので、目標設定ビットレートＴｎ＋１を抑制する。抑制した分は、画質が低下した別の単位制御期間に割り振ることができる。画質が目標を上回っている場合には、目標設定ビットレートＴｎ＋１を抑制しないようにしてもよい。このように、ｄｎ／ｄにより第ｎ期間における画像歪の目標との比を算出し、全体目標ビットレートＴに歪目標比を乗算することで、画像の歪が大きくならないように第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１を調整する。
【００８０】
数（１１）式では、ｄｎ／ｄをそのまま歪目標比として第２ストリームの全体目標ビットレートＴに乗算するようにしたが（係数ｋは乗算しているが）、数（１２）式で示すように、ｄｎ／ｄを関数θ１に入力することで、歪目標比を求めるようにしてもよい。この場合には、歪目標比を全体目標ビットレートＴに加算することで、目標設定ビットレートＴｎ＋１を調整することができる。
【００８１】
【数１２】
【００８２】
数（１３）式は、関数θ１の具体例を示す式である。
【００８３】
【数１３】
【００８４】
数（１３）式中の、ａ０、ａ１、ｂ０、ｂ１、ｃ０、ｃ１の関係を、数（１４）式に示す。また、このような条件で表される関数θ１の特性を図３に示す。
【００８５】
【数１４】
【００８６】
このように関数θ１は、入力値が１の近傍では、その出力も“０”から大きく変動しないような特性を持っている。そして、入力値がある閾値よりも大きくなったところから（あるいはある閾値よりも小さくなったところから）、線形的にその出力値も変動するような特性を持っている。数（１３）式、数（１４）式で示した具体例であれば、入力値が（１＋ｃ０）より大きくなるか、（１−ｃ１）より小さくなったところから出力値の変動も大きくなる。
【００８７】
このような関数θ１を用いることで、ｄｎ／ｄが、少し“１”からずれている場合に、目標設定ビットレートＴｎ＋１が全体目標ビットレートＴから大きく変動してしまうことを回避できる。歪目標比が比較的大きくずれた場合に、目標設定ビットレートＴｎ＋１を変動させることで、画質の改善を図る。
【００８８】
図３で示した例では、関数θ１は左右対称（（１，０）点について点対称）の特性をもっている。つまり、ｄｎ／ｄの値が１である領域を境界にして、変化率が対称となっている。ｄｎ／ｄの値が１より大きいときの歪目標比の上昇率と、１より小さいときの歪目標比の減少率が同じである。ｄｎ／ｄの値が１である領域を境界にして、変化率を非対称としてもよい。ｄｎ／ｄの値が１より大きいときの歪目標比の上昇率と、１より小さいときの歪目標比の減少率が異なるようにするのである。ａ０やａ１の値を調整して左右非対称な特性を持たせることができる。たとえば、ａ０を大きく、ａ１を小さくすることにより、画像の歪評価値が歪目標値よりも大きくなったときは、早急な画質の改善を図り、歪評価値が歪目標値より小さくなったときは、緩やかにビットレートを抑制する。
【００８９】
｛第２の実施の形態｝
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様、第ｎ期間が終了した時点で、第（ｎ＋１）期間における第２ストリームの目標設定ビットレートＴｎ＋１を決定する。
【００９０】
第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１が決定すると、数（５）式を用いて説明した場合と同様の方法で、量子化ステップ変換係数αｎ＋１が算出される。つまり、数（６）式〜数（８）式で例示したような関数ｆを利用して、数（９）式あるいは数（１０）式の演算を行うことにより量子化ステップ変換係数αｎ＋１が算出される。量子化ステップ変換係数αｎ＋１が算出されると、数（４）式を用いて、第２ストリームの量子化ステップ値Ｑを算出する。
【００９１】
数（１５）式は、第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１を算出する式である。第ｎ期間の変換済みの第２ストリームの出力平均ビットレートＣｎを第ｎ期間の目標設定ビットレートＴｎで除算した値をレート目標比と考える。第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１は、第２ストリームの全体目標ビットレートＴをレート目標比で除算した値に、歪目標比を乗算することで算出される。歪目標比は、第１の実施の形態と同様、平均歪評価値ｄｎを全体目標歪評価値ｄで除算した値である。
【００９２】
【数１５】
【００９３】
数（１５）式中、ｋは正の係数であり、レート目標比および歪目標比を調整するための係数である。Ｃｎ／Ｔｎにより第ｎ期間におけるビットレートの目標との比を算出し、全体目標ビットレートＴをレート目標比で除算することで第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１を調整している。出力平均ビットレートＣｎが目標設定ビットレートＴｎを上回っている場合には、Ｃｎ／Ｔｎが１より大きくなり、目標設定ビットレートＴｎ＋１を抑制し、全体として目標ビットレートに近づくよう制御される。
【００９４】
さらに、全体目標ビットレートＴには歪目標比（ｄｎ／ｄ）が乗算されており、画像が劣化している場合（ｄｎ／ｄが１より大きくなる）には、目標設定ビットレートＴｎ＋１を増大させる方向に調整する。これにより、目標ビットレートを維持しつつ、画質の向上を図ることができる。逆にｄｎ／ｄが１より小さい場合には、画質が目標を上回っているので、目標設定ビットレートＴｎ＋１を抑制する。抑制した分は、画質が低下した別の単位制御期間に割り振ることができる。画質が目標を上回っている場合には、目標設定ビットレートＴｎ＋１を抑制しないようにしてもよい。
【００９５】
数（１５）式では、Ｃｎ／Ｔｎをレート目標比としてそのまま利用しているが（係数ｋは乗算しているが）、数（１６）式で示すように、Ｃｎ／Ｔｎを関数θ２に入力することで、レート目標比を求めるようにしてもよい。
【００９６】
【数１６】
【００９７】
数（１７）式は、関数θ２の具体例を示す式である。
【００９８】
【数１７】
【００９９】
数（１７）式中の、ａ０、ａ１、ｂ０、ｂ１、ｃ０、ｃ１の関係を、数（１８）式に示す。また、このような条件で表される関数θ２の特性を図４に示す。
【０１００】
【数１８】
【０１０１】
このように関数θ２は、入力値が１の近傍では、その出力も“１”から大きく変動しないような特性を持っている。そして、入力値がある閾値よりも大きくなったところから（あるいはある閾値よりも小さくなったところから）、線形的にその出力値も変動するような特性を持っている。数（１７）式、数（１８）で示した具体例であれば、入力値が（１＋ｃ０）より大きくなるか、（１−ｃ１）より小さくなったところから出力値の変動も大きくなる。
【０１０２】
このような関数θ２を用いることで、Ｃｎ／Ｔｎが、少し“１”からずれている場合に、目標設定ビットレートＴｎ＋１が全体目標ビットレートＴから大きく変動してしまうことを回避できる。レート目標比が比較的大きくずれた場合に、目標設定ビットレートＴｎ＋１を変動させることで、目標に対する最適な追従が行える。
【０１０３】
図４で示した例では、関数θ２は左右対称（（１，１）点について点対称）の特性をもっている。つまり、Ｃｎ／Ｔｎの値が１である領域を境界にして、変化率が対称となっている。Ｃｎ／Ｔｎの値が１より大きいときのレート目標比の上昇率と、１より小さいときのレート目標比の減少率が同じである。Ｃｎ／Ｔｎの値が１である領域を境界にして、変化率を非対称としてもよい。Ｃｎ／Ｔｎの値が１より大きいときのレート目標比の上昇率と、１より小さいときのレート目標比の減少率が異なるようにするのである。ａ０やａ１の値を調整して左右非対称な特性を持たせることができる。たとえば、ａ０を大きく、ａ１を小さくすることにより、ビットレートが目標値よりも大きくなったときは、目標値に早く戻るように制御し、目標値より小さくなったときは、緩やかに目標値に戻るように制御することができる。
【０１０４】
数（１５）式では、第ｎ期間の第２ストリームの出力平均ビットレートＣｎを目標設定ビットレートＴｎで除算した値をレート目標比として利用しているが、このレート目標比をさらに調整するようにしたのが、数（１９）式である。
【０１０５】
【数１９】
【０１０６】
数（１９）式において、レート目標比にＳｎ−１／Ｓｎが乗算されている。Ｓｎ−１／Ｓｎは、第（ｎ−１）期間の第１ストリームの入力平均ビットレートＳｎ−１を、第ｎ期間の第１ストリームの入力平均ビットレートＳｎで除算した値であり、入力平均ビットレートの期間比と呼ぶことができる。つまり、レート目標比に期間比を乗算することで、目標比を調整しているのである。
【０１０７】
目標比に期間比を乗算することで、局所的な目標比の変化を補正することができる。たとえば、入力平均ビットレートＳｎが局所的に小さく変化した場合には、それに伴い、目標比Ｃｎ／Ｔｎも小さく変動する場合がある。このような場合にも、期間比Ｓｎ−１／Ｓｎ（この場合、期間比が１より大きな値となる。）を乗算することで、目標比を調整し、目標設定ビットレートＴｎ＋１が大きく変動することを回避できるのである。逆に、入力平均ビットレートＳｎが局所的に大きく変化した場合には、期間比Ｓｎ−１／Ｓｎが１より小さい値となり、目標比が急激に大きくなることを抑制することができる。
【０１０８】
数（１６）式で示した関数θ２を用いて目標設定ビットレートＴｎ＋１を算出する方法についても、同様に、期間比を乗算し、レート目標比を設定するようにしてもよい。この方法により求められる目標設定ビットレートＴｎ＋１を数（２０）式に示す。この場合にも、入力平均ビットレートの変動に伴いレート目標比を調整し、目標設定ビットレートＴｎ＋１が大きく変動することを回避できるのである。
【０１０９】
【数２０】
【０１１０】
数（１９）式では、第（ｎ−１）期間の第１ストリームの入力平均ビットレートＳｎ−１を、第ｎ期間の第１ストリームの入力平均ビットレートＳｎで除算した値を期間比とした。これに対して、第１ストリームの第（ｎ＋１）期間の入力平均ビットレートＳｎ＋１を先読みできる場合には、入力平均ビットレートＳｎ＋１を利用してもよい。入力平均ビットレートＳｎ＋１を先読みできる場合とは、入力平均ビットレートＳｎ＋１に関する情報をバッファリングした上で、第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１を算出できる時間的余裕がある場合である。つまり、ある程度の処理遅延が許されるような場合である。
【０１１１】
入力平均ビットレートＳｎ＋１を先読みできる場合、数（１９）式において、期間比Ｓｎ−１／Ｓｎに代えて、期間比Ｓｎ／Ｓｎ＋１をレート目標比に乗算すればよい。より最新の入力情報を用いることで、目標ビットレートに対する最適制御を行うことができる。
【０１１２】
数（２０）式では、関数θ２を用いて求めたレート目標比に期間比を乗算した。この場合についても、同様に、期間比Ｓｎ−１／Ｓｎに代えて、期間比Ｓｎ／Ｓｎ＋１をレート目標比に乗算するようにしてもよい。目標設定ビットレートＴｎ＋１をより精度高く制御することが可能である。
【０１１３】
期間比として、第（ｎ＋１）期間の第１ストリームの入力平均ビットレートＳｎ＋１を利用した場合には、数（９）式に代えて、数（２１）式で示すように、第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１と、第（ｎ＋１）期間の入力平均ビットレートＳｎ＋１の比を関数ｆに入力することで、第（ｎ＋１）期間の量子化ステップ変換係数αｎ＋１を算出するようにすればよい。
【０１１４】
【数２１】
【０１１５】
また、数（１９）式、数（２０）式では、期間比としてＳｎ−１／Ｓｎを利用した。これに代えて、第（ｎ−１）期間を含む過去Ｍ期間の期間平均ビットレートＡＳｎ−１と、第ｎ期間を含む過去Ｍ期間の期間平均ビットレートＡＳｎの比を期間比として用いてもよい。つまり、数（１９）式、数（２０）式において、期間比として、Ｓｎ−１／Ｓｎに代えて、ＡＳｎ−１／ＡＳｎを用いてもよい。局所的な変動の影響を小さくし、目標設定ビットレートＴｎ＋１を最適制御することが可能である。
【０１１６】
あるいは、第１ストリームの第（ｎ＋１）期間の入力平均ビットレートＳｎ＋１を先読みできる場合には、第ｎ期間を含む過去Ｍ期間の期間平均ビットレートＡＳｎと、第（ｎ＋１）期間を含む過去Ｍ期間の期間平均ビットレートＡＳｎ＋１の比を期間比として用いてもよい。つまり、数（１９）式、数（２０）式において、期間比として、Ｓｎ−１／Ｓｎに代えて、ＡＳｎ／ＡＳｎ＋１を用いてもよい。局所的な変動の影響を小さくするとともに、最新の入力ビットレートを利用することで、より精度高く目標設定ビットレートＴｎ＋１を制御することが可能である。
【０１１７】
期間比として、第（ｎ＋１）期間を含む過去Ｍ期間の期間平均ビットレートＡＳｎ＋１を利用した場合には、数（１０）式に代えて、数（２２）式で示すように、第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１と、第（ｎ＋１）期間を含む過去Ｍ期間の期間平均ビットレートＡＳｎ＋１の比を関数ｆに入力することで、第（ｎ＋１）期間の量子化ステップ変換係数αｎ＋１を算出するようにすればよい。
【０１１８】
【数２２】
【０１１９】
また、第２の実施の形態における目標設定ビットレートＴｎ＋１の計算方法を、数（１５）式、数（１６）式、数（１９）式、数（２０）式などを用いて説明したが、これら数式を用いて説明した場合を含め第２の実施の形態における全ての場合において、第ｎ期間の出力平均ビットレートＣｎに代えて、第（ｎ−Ｍ＋１）期間から第ｎ期間までの期間平均ビットレートＡＣｎを用いても良い。たとえば、数（１５）式、数（１６）式、数（１９）式、数（２０）式などにおいて、Ｃｎに代えてＡＣｎを用いるのである。Ｃｎの変動を緩やかに評価することで、目標設定ビットレートＴｎ＋１を、最適制御することが可能である。
【０１２０】
｛第３の実施の形態｝
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態においても、第１、第２の実施の形態と同様、第ｎ期間が終了した時点で、第（ｎ＋１）期間における第２ストリームの目標設定ビットレートＴｎ＋１を決定する。
【０１２１】
第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１が決定すると、数（５）式を用いて説明した場合と同様の方法で、量子化ステップ変換係数αｎ＋１が算出される。つまり、数（６）式〜数（８）式で例示したような関数ｆを利用して、数（９）式あるいは数（１０）式の演算を行うことにより量子化ステップ変換係数αｎ＋１が算出される。量子化ステップ変換係数αｎ＋１が算出されると、数（４）式を用いて、第２ストリームの量子化ステップ値Ｑを算出する。
【０１２２】
数（２３）式は、第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１を算出する式である。第ｎ期間の目標設定ビットレートＴｎから第ｎ期間の変換済みの第２ストリームの出力平均ビットレートＣｎを減算した値をレート目標差と考える。レート目標差に歪目標比（ｄｎ／ｄ）を乗算することで、レート目標差を調整する。第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１は、第２ストリームの全体目標ビットレートＴに、歪目標比によって調整されたレート目標差を加算することで算出される。
【０１２３】
【数２３】
【０１２４】
数２３式中、ｋは正の係数であり、レート目標差および歪目標比を調整するための係数である。（Ｔｎ−Ｃｎ）により、第ｎ期間における目標との差を算出し、全体目標ビットレートＴにレート目標差を加算することで、第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１を調整している。出力平均ビットレートＣｎが目標設定ビットレートＴｎを上回っている場合には、（Ｔｎ−Ｃｎ）が負になり、目標設定ビットレートＴｎ＋１を抑制し、全体として目標ビットレートに近づくよう制御する。逆に、出力平均ビットレートＣｎが目標設定ビットレートＴｎを下回っている場合には、（Ｔｎ−Ｃｎ）が正になり、目標設定ビットレートＴｎ＋１を増大させ、全体として目標ビットレートに近づくよう制御する。
【０１２５】
さらに、レート目標差には歪目標比（ｄｎ／ｄ）が乗算されている。出力平均ビットレートＣｎがＴｎを下回り画質が目標を下回っていれば、ｄｎ／ｄが１より大きくなり、目標設定ビットレートＴｎ＋１の増大幅を大きくする方向に調整する。これにより、画質を早急に改善させる。出力平均ビットレートＣｎがＴｎを上回り画質が目標を上回っていれば、ｄｎ／ｄが１より小さくなり、目標設定ビットレートＴｎ＋１の抑制幅を小さくし、緩やかにビットレートを抑制する。
【０１２６】
数（２３）式では、（Ｔｎ−Ｃｎ）をそのままレート目標差として利用しているが（係数ｋは乗算しているが）、数（２４）式で示すように、（Ｔｎ−Ｃｎ）を関数θ３に入力することで、レート目標差を求めるようにしてもよい。
【０１２７】
【数２４】
【０１２８】
数（２５）式は、関数θ３の具体例を示す式である。
【０１２９】
【数２５】
【０１３０】
数（２５）式中の、ａ０、ａ１、ｂ０、ｂ１、ｃ０、ｃ１の関係を、数（２６）式に示す。また、このような条件で表される関数θ３の特性を図５に示す。
【０１３１】
【数２６】
【０１３２】
このように関数θ３は、入力値が０の近傍では、その出力も“０”から大きく変動しないような特性を持っている。数（２５）式、数（２６）式で示した例であれば、入力値がｃ０より大きくなるか、−ｃ１より小さくなるところから出力値も大きく変動するような特性となっている。
【０１３３】
このような関数θ３を用いることで、（Ｔｎ−Ｃｎ）が、少し“０”からずれている場合に、目標設定ビットレートＴｎ＋１が全体目標ビットレートＴから大きく変動してしまうことを回避できる。目標差が比較的大きくずれた場合に、目標設定ビットレートＴｎ＋１を変動させることで、目標に対する最適な追従が行えるように制御できる。
【０１３４】
図５で示した例では、関数θ３は左右対称（（０，０）点について点対称）の特性をもっている。（Ｔｎ−Ｃｎ）の値が０である領域を境界にして、変化率を非対称としてもよい。たとえば、ａ１を大きく、ａ０を小さくすることにより、ビットレートが目標値よりも大きくなったときは、目標値に早く戻るように制御し、目標値より小さくなったときは、緩やかに目標値に戻るように制御することができる。
【０１３５】
数（２３）式では、第ｎ期間の目標設定ビットレートＴｎから第ｎ期間の第２ストリームの出力平均ビットレートＣｎを減算したレート目標差を利用しているが、このレート目標差をさらに調整するようにしたのが、数（２７）式である。
【０１３６】
【数２７】
【０１３７】
数（２７）式において、レート目標差にＳｎ／Ｓｎ−１が乗算されている。Ｓｎ／Ｓｎ−１は、第ｎ期間の第１ストリームの入力平均ビットレートＳｎを、第（ｎ−１）期間の第１ストリームの入力平均ビットレートＳｎ−１で除算した期間比である。つまり、レート目標差に期間比を乗算することで、目標差を調整しているのである。
【０１３８】
レート目標差に期間比を乗算することで、局所的な目標差の変化を補正することができる。たとえば、第ｎ期間の入力平均ビットレートＳｎが局所的に第（ｎ−１）期間と比べて小さく変化した場合には、それに伴い、レート目標差（Ｔｎ−Ｃｎ）が急激に大きくなる場合がある。このような場合にも、期間比Ｓｎ／Ｓｎ−１（この場合、期間比が１より小さな値となる。）を乗算することで、レート目標差を調整し、目標設定ビットレートＴｎ＋１が急激に増大することを回避できる。
【０１３９】
さらに、レート目標差には歪目標比（ｄｎ／ｄ）が乗算されている。出力平均ビットレートＣｎがＴｎを下回り画質が目標を下回っていれば、ｄｎ／ｄが１より大きくなり、目標設定ビットレートＴｎ＋１の増大幅を大きくする方向に調整する。これにより、画質を早急に改善させる。出力平均ビットレートＣｎがＴｎを上回り画質が目標を上回っていれば、ｄｎ／ｄが１より小さくなり、目標設定ビットレートＴｎ＋１の抑制幅を小さくし、緩やかにビットレートを抑制する。
【０１４０】
数（２４）式で示した関数θ３を用いて目標設定ビットレートＴｎ＋１を算出する方法についても、同様に、期間比を乗算し、レート目標差を設定するようにしてもよい。この方法により求められる目標設定ビットレートＴｎ＋１を数（２８）式に示す。この場合にも、入力平均ビットレートの変動に伴いレート目標差を調整し、目標設定ビットレートＴｎ＋１が大きく変動することを回避できる。さらに、レート目標差には、歪目標比（ｄｎ／ｄ）が乗算されており、目標ビットレートを維持しつつ、画質の向上を図ることができる。
【０１４１】
【数２８】
【０１４２】
数（２７）式では、第ｎ期間の第１ストリームの入力平均ビットレートＳｎを、第（ｎ−１）期間の第１ストリームの入力平均ビットレートＳｎ−１で除算した値を期間比とした。これに対して、第１ストリームの第（ｎ＋１）期間の入力平均ビットレートＳｎ＋１を先読みできる場合には、入力平均ビットレートＳｎ＋１を利用してもよい。入力平均ビットレートＳｎ＋１を先読みできる場合とは、上述したように、入力平均ビットレートＳｎ＋１に関する情報をバッファリングした上で、第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１を算出できる時間的余裕がある場合である。この場合には、数（２７）式において、期間比として、Ｓｎ／Ｓｎ−１に代えて、Ｓｎ＋１／Ｓｎを用いるのである。このように、第（ｎ＋１）期間の第１ストリームの入力平均ビットレートＳｎ＋１を利用することで、目標設定ビットレートＴｎ＋１をより高い精度で制御することが可能となる。
【０１４３】
数（２８）式では、関数θ３を用いて求めたレート目標差に期間比を乗算した。この場合についても、同様に、期間比Ｓｎ／Ｓｎ−１に代えて、期間比Ｓｎ＋１／Ｓｎを用いてもよい。この場合にも、目標設定ビットレートＴｎ＋１をより精度高く制御することが可能である。
【０１４４】
期間比として、第（ｎ＋１）期間の第１ストリームの入力平均ビットレートＳｎ＋１を利用した場合には、数（９）式に代えて、数（２１）式で示すように、第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１と、第（ｎ＋１）期間の入力平均ビットレートＳｎ＋１の比を関数ｆに入力することで、第（ｎ＋１）期間の量子化ステップ変換係数αｎ＋１を算出するようにすればよい。
【０１４５】
また、数（２７）式、数（２８）式では、期間比としてＳｎ／Ｓｎ−１を利用した。これに代えて、第ｎ期間を含む過去Ｍ期間の期間平均ビットレートＡＳｎと、第（ｎ−１）期間を含む過去Ｍ期間の期間平均ビットレートＡＳｎ−１の比を期間比として用いてもよい。つまり、数（２７）式、数（２８）式において、期間比として、Ｓｎ／Ｓｎ−１に代えて、ＡＳｎ／ＡＳｎ−１を用いてもよい。これにより、局所的な変動の影響を小さくし、目標設定ビットレートＴｎ＋１を最適制御することが可能である。
【０１４６】
あるいは、第１ストリームの第（ｎ＋１）期間の入力平均ビットレートＳｎ＋１を先読みできる場合には、第（ｎ＋１）期間を含む過去Ｍ期間の期間平均ビットレートＡＳｎ＋１と、第ｎ期間を含む過去Ｍ期間の期間平均ビットレートＡＳｎの比を期間比として用いてもよい。つまり、数（２７）式、数（２８）式において、期間比として、Ｓｎ／Ｓｎ−１に代えて、ＡＳｎ＋１／ＡＳｎを用いてもよい。これにより、局所的な変動の影響を小さくするとともに、最新の入力ビットレートを利用することで、より精度高く目標設定ビットレートＴｎ＋１を制御することが可能である。
【０１４７】
期間比として、第（ｎ＋１）期間を含む過去Ｍ期間の期間平均ビットレートＡＳｎ＋１を利用した場合には、数（１０）式に代えて、数（２２）式で示すように、第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１と、第（ｎ＋１）期間を含む過去Ｍ期間の期間平均ビットレートＡＳｎ＋１の比を関数ｆに入力することで、第（ｎ＋１）期間の量子化ステップ変換係数αｎ＋１を算出するようにすればよい。
【０１４８】
また、第３の実施の形態における目標設定ビットレートＴｎ＋１の計算方法を、数（２３）式、数（２４）式、数（２７）式、数（２８）式などを用いて説明したが、これら数式を用いて説明した実施の形態を含め、この第３の実施の形態において説明した全ての計算方法において、第ｎ期間の出力平均ビットレートＣｎに代えて、第（ｎ−Ｍ＋１）期間から第ｎ期間までの期間平均ビットレートＡＣｎを用いても良い。たとえば、数（２３）式、数（２４）式、数（２７）式、数（２８）式などにおいて、Ｃｎに代えてＡＣｎを用いても良い。Ｃｎの変動を緩やかに評価することで、目標設定ビットレートＴｎ＋１を、最適制御することが可能である。
【０１４９】
｛第４の実施の形態｝
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態においても、第１〜３の実施の形態と同様、第ｎ期間が終了した時点で、第（ｎ＋１）期間における第２ストリームの目標設定ビットレートＴｎ＋１を決定する。第４の実施の形態は、第１〜第３の実施の形態の応用例である。
【０１５０】
数（１１）式では、平均歪評価値ｄｎを全体目標歪評価値ｄで除算した値をそのまま歪目標比として用いたが、数（２９）式で示すように、ｄｎ／ｄを関数θ４に入力することで、歪目標比を求めてもよい。
【０１５１】
【数２９】
【０１５２】
数（３０）式は、関数θ４の具体例を示す式である。
【０１５３】
【数３０】
【０１５４】
数（３０）式中の、ａ０、ａ１、ｂ０、ｂ１、ｃ０、ｃ１の関係を、数（３１）式に示す。また、このような条件で表される関数θ４の特性を図６に示す。
【０１５５】
【数３１】
【０１５６】
このように関数θ４は、入力値が１の近傍では、その出力も“１”から大きく変動しないような特性を持っている。数（３０）式、数（３１）式で示した例であれば、入力値が（１＋ｃ０）より大きくなるか、（１−ｃ１）より小さくなるところから出力値も大きく変動するような特性となっている。
【０１５７】
このような関数θ４を用いることで、歪目標比（ｄｎ／ｄ）が、少し“１”からずれている場合に、目標設定ビットレートＴｎ＋１が全体目標ビットレートＴから大きく変動してしまうことを回避できる。歪目標比が比較的大きくずれた場合に、目標設定ビットレートＴｎ＋１を変動させることで、目標に対する最適な追従が行える。
【０１５８】
図６で示した例では、関数θ４は左右対称（（１，１）点について点対称）の特性をもっている。（ｄｎ／ｄ）の値が１である領域を境界にして、変化率を非対称としてもよい。たとえば、ａ０を大きく、ａ１を小さくすることにより、歪評価値が歪目標値よりも大きくなったとき（つまり画質が劣化したとき）、早急に画質の改善を図り、歪評価値が歪目標値より小さくなったときは、緩やかに目標値に戻るように制御することができる。
【０１５９】
数（１１）式においてｄｎ／ｄをθ４（ｄｎ／ｄ）に置き換える実施の形態を数（２９)式を用いて説明したが、同様に、第２の実施の形態における数（１５）式、数（１６）式、数（１９）式、数（２０）式においても、ｄｎ／ｄをθ４（ｄｎ／ｄ）に置き換えるようにしてもよい。
【０１６０】
関数θ４を用いることによって、画像の歪評価値が歪目標値を上回っている場合（画質が目標よりも劣化している場合）には、所望の速度で目標設定ビットレートＴｎ＋１を増大させる方向に調整することができる。これにより、ストリーム全体としては目標ビットレートを維持しつつ、画質の向上を図ることができる。
【０１６１】
また、第３の実施の形態における数（２３）式、数（２４）式、数（２７）式、数（２８）式、においても、ｄｎ／ｄをθ４（ｄｎ／ｄ）に置き換えるようにしてもよい。ただし、この場合は、数（１１）式、数（１５）式などに関数θ４を適用させた場合とは異なり、ａ０、ａ１、ｂ０、ｂ１、ｃ０、ｃ１を調整することで、関数θ４の特性を少し異ならせる必要がある。数（１１）式、数（１５）式等に適用させた場合は、θ４（ｄｎ／ｄ）は、全体目標ビットレートＴに乗算するパラメータとして利用したが、第３の実施の形態における数（２３）式等に適用させる場合は、θ４（ｄｎ／ｄ）は、レート目標差に乗算されるパラメータとして利用されるからである。
【０１６２】
｛第５の実施の形態｝
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。第５の実施の形態においても、第１〜４の実施の形態と同様、第ｎ期間が終了した時点で、第（ｎ＋１）期間における第２ストリームの目標設定ビットレートＴｎ＋１を決定する。
【０１６３】
第１〜第４の実施の形態においては、平均歪評価値ｄｎを全体目標歪評価値ｄで除算して得られる歪目標比をパラメータとして利用したが、第５の実施の形態では、平均歪評価値ｄｎから全体目標歪評価値ｄを減算して得られる歪目標差をパラメータとして利用する。
【０１６４】
数（３２）式は、第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１を算出する式である。全体目標ビットレートＴに歪目標差（ｄｎ−ｄ）を加算することで、目標設定ビットレートＴｎ＋１を算出する。
【０１６５】
【数３２】
【０１６６】
数３２式中、ｋは正の係数であり、歪目標差を調整するための係数である。画質が目標を下回り、（ｄｎ−ｄ）が正になった場合には、目標設定ビットレートＴｎ＋１が増大する方向に調整され、画質の改善が図られる。画質が目標を上回り、（ｄｎ−ｄ）が負になった場合には、目標設定ビットレートＴｎ＋１が抑制される。抑制されたビットは、後で画質の改善が必要な制御単位期間に割り当てることができる。画質が目標を上回った場合に、目標設定ビットレートＴｎ＋１を抑制しないようにしてもよい。
【０１６７】
数（３２）式では、（ｄｎ−ｄ）をそのまま歪目標差として全体目標ビットレートＴに加算するようにしたが（係数ｋは乗算しているが）、数（３３）式で示すように、（ｄｎ−ｄ）を関数θ５に入力することで、歪目標差を求めるようにしてもよい。この場合には、歪目標差を全体目標ビットレートＴに乗算することで、目標設定ビットレートＴｎ＋１を調整することができる。
【０１６８】
【数３３】
【０１６９】
数（３４）式は、関数θ５の具体例を示す式である。
【０１７０】
【数３４】
【０１７１】
数（３４）式中の、ａ０、ａ１、ｂ０、ｂ１、ｃ０、ｃ１の関係を、数（３５）式に示す。また、このような条件で表される関数θ５の特性を図７に示す。
【０１７２】
【数３５】
【０１７３】
このように関数θ５は、入力値が０の近傍では、その出力も“１”から大きく変動しないような特性を持っている。数（３４）式、数（３５）式で示した例であれば、入力値がｃ０より大きくなるか、−ｃ１より小さくなるところから出力値も大きく変動するような特性となっている。
【０１７４】
このような関数θ５を用いることで、（ｄｎ−ｄ）が、少し“０”からずれている場合に、目標設定ビットレートＴｎ＋１が全体目標ビットレートＴから大きく変動してしまうことを回避できる。歪目標差が比較的大きくずれた場合に、目標設定ビットレートＴｎ＋１を変動させることで、歪の大きさに応じて画質の改善を図ることができる。
【０１７５】
図７で示した例では、関数θ５は左右対称（（０，１）点について点対称）の特性をもっている。（ｄｎ−ｄ）の値が０である領域を境界にして、変化率を非対称としてもよい。たとえば、ａ０を大きく、ａ１を小さくすることにより、平均歪評価値ｄｎが全体目標歪評価値ｄよりも大きくなったときは、画質が目標よりも劣化しているので、早急に画質の改善が図られる。逆に平均歪評価値ｄｎが全体目標歪評価値ｄよりも小さくなったときは、画質が目標を上回っているので、緩やかに目標設定ビットレートＴｎ＋１を抑制する。
【０１７６】
数（３２）式において、（ｄｎ−ｄ）の値をそのまま歪目標差として利用したが、数（３６）式に示すように、（ｄｎ−ｄ）を関数θ６に入力するようにしてもよい。
【０１７７】
【数３６】
【０１７８】
数（３７）式は、関数θ６の具体例を示す式である。
【０１７９】
【数３７】
【０１８０】
数（３７）式中の、ａ０、ａ１、ｂ０、ｂ１、ｃ０、ｃ１の関係を、数（３８）式に示す。また、このような条件で表される関数θ６の特性を図８に示す。
【０１８１】
【数３８】
【０１８２】
このように関数θ６は、入力値が０の近傍では、その出力も“０”から大きく変動しないような特性を持っている。数（３７）式、数（３８）式で示した例であれば、入力値がｃ０より大きくなるか、−ｃ１より小さくなるところから出力値も大きく変動するような特性となっている。
【０１８３】
このような関数θ６を用いることで、（ｄｎ−ｄ）が、少し“０”からずれている場合に、目標設定ビットレートＴｎ＋１が全体目標ビットレートＴから大きく変動してしまうことを回避できる。歪目標差が比較的大きくずれた場合に、目標設定ビットレートＴｎ＋１を変動させることで、歪の大きさに応じて画質の改善を図ることができる。
【０１８４】
図８で示した例では、関数θ６は左右対称（（０，０）点について点対称）の特性をもっている。（ｄｎ−ｄ）の値が０である領域を境界にして、変化率を非対称としてもよい。たとえば、ａ０を大きく、ａ１を小さくすることにより、平均歪評価値ｄｎが全体目標歪評価値ｄよりも大きくなったときは、画質が目標よりも劣化しているので、早急に画質の改善が図られる。逆に平均歪評価値ｄｎが全体目標歪評価値ｄよりも小さくなったときは、画質が目標を上回っているので、緩やかに目標設定ビットレートＴｎ＋１を抑制する。
【０１８５】
｛第６の実施の形態｝
第１〜第５の実施の形態においては、目標設定ビットレートＴｎ＋１を算出するために、パラメータとして平均歪評価値ｄｎを利用した。ここで、第１〜第５の実施の形態において、平均歪評価値ｄｎに代えて期間平均歪評価値Ａｄｎを利用してもよい。たとえば、数（１１）式、数（１２）式、数（１５）式、数（１６）式、数（１９）式、数（２０）式、数（２３）式、数（２４）式、数（２７）式、数（２８)式、数（２９）式、数（３２）式、数（３３）式、数（３６）式などにおいて、平均歪評価値ｄｎを期間平均歪評価値Ａｄｎに置き換えればよい。
【０１８６】
これにより、局所的な画質の歪に影響されることなく、平均歪評価値ｄｎの変化を緩やかに評価し、画質の改善を図りつつ、目標設定ビットレートＴｎ＋１を最適制御することができる。
【０１８７】
｛第７の実施の形態｝
図１に示したトランスコーダ１においては、エンコーダ１５から出力された第２ストリームをデコードする第２デコーダ１７を別個に設けた。第７の実施の形態においては、図９に示すように、エンコーダ１５内のローカルデコーダ１５１から出力されたデータを歪算出部１８に出力する。
【０１８８】
ローカルデコーダ１５１は、エンコーダ１５内において、符号化された画像データを再度デコードし、フレーム間予測を行うために用いられる処理ブロックである。ローカルデコーダ１５１をエンコード処理用と歪評価値算出用で兼用させることで、歪評価値を算出するためのデコーダを別個に設ける必要がなく、装置構成をコンパクトにすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１８９】
【図１】トランスコーダのブロック図である。
【図２】入力ストリーム（第１ストリーム）と出力ストリーム（第２ストリーム）の情報を制御単位期間ごとに示した図である。
【図３】関数θ１の特性を表す図である。
【図４】関数θ２の特性を表す図である。
【図５】関数θ３の特性を表す図である。
【図６】関数θ４の特性を表す図である。
【図７】関数θ５の特性を表す図である。
【図８】関数θ６の特性を表す図である。
【図９】第７の実施の形態に係るトランスコーダのブロック図である。
【符号の説明】
【０１９０】
１ トランスコーダ
１１ ＣＰＵ
１２ 第１デコーダ
１５ エンコーダ
１７ 第２デコーダ
１８ 歪算出部
ＡＣｎ 期間平均ビットレート
ＡＳｎ 期間平均ビットレート
Ａｄｎ 期間平均歪評価値
Ｃｎ 出力平均ビットレート
ｄ 全体目標歪評価値
ｄｎ 平均歪評価値
Ｌｎ 制御単位期間
Ｐ （第１ストリーム）量子化ステップ値
Ｑ （第２ストリーム）量子化ステップ値
Ｓ 入力全体ビットレート
Ｓｎ 入力平均ビットレート
Ｔ 全体目標ビットレート
Ｔｎ 目標設定ビットレート
αｎ 量子化ステップ変換係数
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力ストリームをデコードして異なる出力ストリームに変換するトランスコーダに関し、詳しくは、出力ストリームの発生符号量を目標ビットレートに向けて適正に制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル放送で配信される画像や、ＤＶＤ、ハードディスクなどに格納される画像などは、各種の符号化方式に従って圧縮される。これは、伝送帯域を圧迫しないため、伝送速度を上げるため、あるいは、記憶サイズを小さくするなどの目的のためである。
【０００３】
画像の符号化方式には、ＭＰＥＧ２やＨ．２６４など様々な規格が存在する。そして、入力した符号化画像の符号量を削減するなどの目的で符号化方式の変換が行われる場合がある。トランスコーダは、入力した符号化画像を一旦デコードする。そして、トランスコーダは、デコードした画像を、再び異なる符号化方式（あるいは同じ符号化方式）で符号化する。このようにして、トランスコーダは、出力ストリームのビットレートを制御するのである。
【０００４】
下記特許文献１は、第１の圧縮符号化方式で圧縮された入力ストリームを第２の圧縮符号化方式で圧縮された出力ストリームに変換するトランスコーダに関するものである。このトランスコーダは、第１の圧縮符号化方式で圧縮された入力ストリームを復号する過程で、画像のばらつき度合い、画像の時間方向の変化度合いを取得する。そして、これらの値を評価値として、第２の圧縮符号化で用いる量子化ステップ値を算出するようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−４２４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１で開示された符号化変換技術は、ビットレートを目標の値に制御しつつ、出力ストリームから品質の高い画像を得ることを目的としている。つまり、画像の内容に関わらずビットレートを単純に一定に制御する方法では、ビット割り当てが均等に行われるため画質の劣化を招くことがある。特許文献１の方法をとることで、より多くのビット割り当てを必要する画像に対してビットが多く割り当てられ、多くのビット割り当てを必要としない画像には、余分なビット割り当てが行われない。
【０００７】
このように入力ストリームから得られる画像の情報に基づいて、最適な量子化ステップ値を算出する技術は、基本的には、入力ストリームの状態から最適なビット割り当てを予測するものである。したがって、実際に生成された出力ストリームの画像の状態も考慮することで、さらなる最適化が図られることが期待される。
【０００８】
そこで、本発明は前記問題点に鑑み、出力ストリームの画像の品質を高く維持しながら出力ストリームの発生符号量を目標ビットレートに向けて適正に制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、第１のストリームを第２のストリームに変換するトランスコーダであって、第２のストリーム全体の目標ビットレートを設定する手段と、第２のストリーム全体の目標ビットレートと、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と、第２のストリーム全体の目標歪評価値に基づいて第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを決定する目標ビットレート決定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との比に基づいて算出される値を歪目標比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、第２のストリームの全体の目標ビットレートに前記歪目標比を乗算することにより第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを算出することを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との比に基づいて算出される値を歪目標比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、第２のストリームの全体の目標ビットレートに前記歪目標比を加算することにより第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを算出することを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との差に基づいて算出される値を歪目標差とすると、前記目標ビットレート決定手段は、第２のストリームの全体の目標ビットレートに前記歪目標差を加算することにより第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを算出することを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との差に基づいて算出される値を歪目標差とすると、前記目標ビットレート決定手段は、第２のストリームの全体の目標ビットレートに前記歪目標差を乗算することにより第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを算出することを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明は、第１のストリームを第２のストリームに変換するトランスコーダであって、第２のストリーム全体の目標ビットレートを設定する手段と、第２のストリーム全体の目標ビットレートと、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームのビットレートおよび歪評価値と、第Ｎ期間の第２のストリームの目標ビットレートと、第２のストリーム全体の目標歪評価値に基づいて第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを決定する目標ビットレート決定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の発明は、請求項６に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との比に基づいて算出される値を歪目標比とし、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームのビットレートと第ｎ期間の第２のストリームの目標ビットレートとの比に基づいて算出される値をレート目標比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、第２のストリームの全体の目標ビットレートと前記レート目標比との比に前記歪目標比を乗算することにより第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを算出することを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の発明は、請求項７に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ−１期間の第１ストリームのビットレートと第Ｎ期間の第１ストリームのビットレートとの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標比に前記期間比を乗算し、前記レート目標比を調整することを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の発明は、請求項７に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間の第１のストリームのビットレートと第Ｎ＋１期間の第１のストリームのビットレートの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標比に前記期間比を乗算し、前記レート目標比を調整することを特徴とする。
【００１８】
請求項１０記載の発明は、請求項７に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ−１期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートと第Ｎ期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標比に前記期間比を乗算し、前記レート目標比を調整することを特徴とする。
【００１９】
請求項１１記載の発明は、請求項７に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートと第Ｎ＋１期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標比に前記期間比を乗算し、前記レート目標比を調整することを特徴とする。
【００２０】
請求項１２記載の発明は、請求項６に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との比に基づいて算出される値を歪目標比とし、第ｎ期間の第２のストリームの目標ビットレートと第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームのビットレートとの差に基づいて算出される値をレート目標差とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標差に前記歪目標比を乗算した値を第２のストリームの全体の目標ビットレートに加算することにより第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを算出することを特徴とする。
【００２１】
請求項１３記載の発明は、請求項１２に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間の第１ストリームのビットレートと第Ｎ−１期間の第１ストリームのビットレートとの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標差に前記期間比を乗算し、前記レート目標差を調整することを特徴とする。
【００２２】
請求項１４記載の発明は、請求項１２に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ＋１期間の第１のストリームのビットレートと第Ｎ期間の第１のストリームのビットレートの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標差に前記期間比を乗算し、前記レート目標差を調整することを特徴とする。
【００２３】
請求項１５記載の発明は、請求項１２に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートと第Ｎ−１期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標差に前記期間比を乗算し、前記レート目標差を調整することを特徴とする。
【００２４】
請求項１６記載の発明は、請求項１２に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ＋１期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートと第Ｎ期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標差に前記期間比を乗算し、前記レート目標差を調整することを特徴とする。
【００２５】
請求項１７記載の発明は、請求項６ないし請求項１６のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームのビットレートとして、第Ｎ期間の第２のストリームのビットレートが用いられることを特徴とする。
【００２６】
請求項１８記載の発明は、請求項６ないし請求項１６のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームのビットレートとして、第Ｎ期間を含む過去複数期間の第２のストリームの平均ビットレートが用いられることを特徴とする。
【００２７】
請求項１９記載の発明は、請求項１ないし請求項１８のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値として、第Ｎ期間の第２のストリームの歪評価値が用いられることを特徴とする。
【００２８】
請求項２０記載の発明は、請求項１ないし請求項１８のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値として、第Ｎ期間を含む過去複数期間の第２のストリームの平均歪評価値が用いられることを特徴とする。
【００２９】
請求項２１記載の発明は、請求項１ないし請求項２０のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、第２のストリームの歪評価値は、第１のストリームをデコードした画像と第２のストリームをデコードした画像との差分二乗和に基づいて算出されることを特徴とする。
【００３０】
請求項２２記載の発明は、請求項１ないし請求項２０のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、第２のストリームの歪評価値は、第１のストリームをデコードした画像と第２のストリームをデコードした画像との差分絶対値和に基づいて算出されることを特徴とする。
【００３１】
請求項２３記載の発明は、請求項１ないし請求項２２のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、さらに、前記目標ビットレート決定手段により決定された第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートと第Ｎ期間以前の第１のストリームのビットレートとの比に基づいて、第Ｎ＋１期間の量子化ステップ変換係数を算出する手段と、第Ｎ＋１期間の第１のストリームの量子化ステップ値に第Ｎ＋１期間の量子化ステップ変換係数を乗算することで、第Ｎ＋１期間の第２のストリームの量子化ステップ値を算出する手段と、
を備えることを特徴とする。
【００３２】
請求項２４記載の発明は、請求項１ないし請求項２２のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、さらに、前記目標ビットレート決定手段により決定された第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートと第Ｎ＋１期間以前の第１のストリームのビットレートとの比に基づいて、第Ｎ＋１期間の量子化ステップ変換係数を算出する手段と、第Ｎ＋１期間の第１のストリームの量子化ステップ値に第Ｎ＋１期間の量子化ステップ変換係数を乗算することで、第Ｎ＋１期間の第２のストリームの量子化ステップ値を算出する手段と、を備えることを特徴とする。
【００３３】
請求項２５記載の発明は、請求項２、請求項３、請求項７、請求項１２のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との比が１である領域を境界として、算出される歪目標比の変化率が非対称であることを特徴とする。
【００３４】
請求項２６記載の発明は、請求項４または請求項５に記載のトランスコーダにおいて、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との差が０である領域を境界として、算出される歪目標差の変化率が非対称であることを特徴とする。
【００３５】
請求項２７記載の発明は、請求項２１または請求項２２に記載のトランスコーダにおいて、第２のストリームの歪評価値を算出するために第２のストリームをデコードする処理部として、エンコーダ内のローカルデコーダが用いられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、エンコードされた画像の歪評価値を算出し、目標歪評価値との関係に基づいて、第２のストリームの目標設定ビットレートを決定する。これにより、画質の劣化を発生させることなく、第２のストリームのビットレートを目標ビットレートに向けて最適制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係るトランスコーダ１のブロック図である。このトランスコーダ１は、ＣＰＵ１１、第１デコーダ１２、画像メモリ１３、ステップ値算出部１４、エンコーダ１５、バッファメモリ１６、第２デコーダ１７、歪算出部１８を備えている。
【００３８】
第１デコーダ１２は、第１ストリームを入力する。第１ストリームは、符号化画像のストリームである。第１デコーダ１２は、第１ストリームをデコードし、非圧縮の画像データを画像メモリ１３に出力する。エンコーダ１５は、画像メモリ１３に格納されたデコード後の非圧縮の画像データを再び符号化し、第２ストリームを出力する。
【００３９】
たとえば、トランスコーダ１は、ＭＰＥＧ２で符号化された第１ストリームを入力し、Ｈ．２６４で符号化された第２ストリームを出力するなど、ストリームの符号化方式を変換する処理を行う。そして、変換処理を行う際、出力する第２ストリームのレート制御を最適に行えるよう本発明は工夫されている。あるいは、トランスコーダ１は、ＭＰＥＧ２で符号化された第１ストリームを入力し、再びＭＰＥＧ２で符号化された第２ストリームを出力するなど、同じ符号化方式のストリームを出力する。このときにも、出力する第２ストリームのレート制御を最適に行えるよう本発明は工夫されている。
【００４０】
なお、第１デコーダ１２、ステップ値算出部１４、エンコーダ１５、第２デコーダ１７、歪算出部１８における各演算処理は、ハードウェアにより実現されてもよいし、ソフトウェア処理により実現されていてもよい。つまり、これら演算処理部は、ハードウェア回路として構成されていてもよいし、ＣＰＵとメモリに格納されたプログラムとで構成されていてもよい。あるいは、一部の処理がハードウェアで処理され、一部の処理がソフトウェアで処理される形態であってもよい。
【００４１】
図２は、トランスコーダ１が入出力するストリームの制御単位期間ごとの情報を表した図である。トランスコーダ１は、処理時間軸を制御単位期間Ｌｎ（ｎ＝１，２・・・）に区分し、この制御単位期間Ｌｎを処理単位としてレート制御を行う。以下の説明において、適宜、制御単位期間Ｌｎを第ｎ期間と呼ぶことにする。制御単位期間Ｌｎとしては、１フレーム、連続する複数フレーム、１ＧＯＰ、連続する複数ＧＯＰなどを１単位期間として設定することが可能である。
【００４２】
第１ストリームの入力全体ビットレートＳは、シーケンスヘッダなどから取得される。入力平均ビットレートＳｎは、第ｎ期間における第１ストリームの平均ビットレートである。トランスコーダ１は、Ｍ期間分の入力平均ビットレートＳｎに関する情報をバッファメモリ１６に格納可能としている。つまり、バッファメモリ１６は、第（ｎ−Ｍ＋１）期間から第ｎ期間までの入力平均ビットレートＳｎに関する情報を格納可能としている。期間平均ビットレートＡＳｎは、第（ｎ−Ｍ＋１）期間から第ｎ期間における入力平均ビットレートＳｎを平均した値である。期間平均ビットレートＡＳｎは、数（１）式で表される。
【００４３】
【数１】
【００４４】
第２ストリームの全体目標ビットレートＴは、ユーザにより設定される。たとえば、ユーザが、トランスコーダ１に設けられた図示せぬ操作部を用いて全体目標ビットレートＴを設定する。
【００４５】
目標設定ビットレートＴｎは、第ｎ期間における第２ストリームの目標ビットレートである。出力平均ビットレートＣｎは、第ｎ期間における変換済みの第２ストリームの平均ビットレートである。トランスコーダ１は、Ｍ期間分の出力平均ビットレートＣｎに関する情報をバッファメモリ１６に格納可能としている。つまり、バッファメモリ１６は、第（ｎ−Ｍ＋１）期間から第ｎ期間までの出力平均ビットレートＣｎに関する情報を格納可能としている。期間平均ビットレートＡＣｎは、第（ｎ−Ｍ＋１）から第ｎ期間における出力平均ビットレートＣｎを平均した値である。期間平均ビットレートＡＣｎは、数（２）式で表される。なお、この実施の形態では、期間平均ビットレートＡＳｎ、ＡＣｎを計算する場合に利用するバッファ期間を、制御単位期間Ｌｎと連動させたが、バッファ期間の設定方法は、これに限るものではない。たとえば、符号化が終わった時点の過去１フレーム、連続する過去複数フレーム、過去１ＧＯＰ、連続する過去複数ＧＯＰなどをバッファ期間として設定することが可能である。
【００４６】
【数２】
【００４７】
第２ストリームの全体目標歪評価値ｄは、ユーザにより設定される。たとえば、ユーザが、トランスコーダ１に設けられた図示せぬ操作部を用いて全体目標歪評価値ｄを設定する。
【００４８】
平均歪評価値ｄｎは、第ｎ期間における変換済みの第２ストリームの画像歪の度合いを表す評価値である。トランスコーダ１は、Ｍ期間分の平均歪評価値ｄｎに関する情報をバッファメモリ１６に格納可能としている。つまり、バッファメモリ１６は、第（ｎ−Ｍ＋１）期間から第ｎ期間までの平均歪評価値ｄｎに関する情報を格納可能としている。期間平均歪評価値Ａｄｎは、第（ｎ−Ｍ＋１）から第ｎ期間における平均歪評価値ｄｎを平均した値である。期間平均歪評価値Ａｄｎは、数（３）式で表される。
【００４９】
【数３】
【００５０】
量子化ステップ変換係数αｎは、第（ｎ−１）期間の終了時に算出される係数である。第１ストリームの量子化ステップ値そのもの、あるいは第１ストリームの量子化ステップ値から計算される値Ｐに、量子化ステップ変換係数αｎを乗算することで、第２ストリームの量子化ステップ値Ｑが決定される。この関係を数（４）式に示す。
【００５１】
【数４】
【００５２】
再び、図１を参照する。ＣＰＵ１１は、第１デコーダ１２から第１ストリームのピクチャごとのビットレートｓ＿ｂを取得し、バッファメモリ１６に格納する。ＣＰＵ１１は、バッファメモリ１６に格納されたビットレートｓ＿ｂに基づき、第ｎ期間の入力平均ビットレートＳｎや期間平均ビットレートＡＳｎを算出する。
【００５３】
第１デコーダ１２は、第１ストリームのマクロブロックごとの量子化ステップ値Ｐをステップ値算出部１４に出力する。
【００５４】
ＣＰＵ１１は、エンコーダ１５から変換済みの第２ストリームのピクチャごとのビットレートｃ＿ｂを取得し、バッファメモリ１６に格納する。ＣＰＵ１１は、バッファメモリ１６に格納されたビットレートｃ＿ｂに基づき、第ｎ期間の出力平均ビットレートＣｎや期間平均ビットレートＡＣｎを算出する。
【００５５】
ＣＰＵ１１は、また、ユーザにより設定された全体目標ビットレートＴ、全体目標歪評価値ｄを取得する。
【００５６】
エンコーダ１５は、ステップ値算出部１４から入力した量子化ステップ値Ｑに基づいて非圧縮の画像データを符号化し、第２ストリームを生成する。第２デコーダ１７は、エンコーダ１５において符号化された第２ストリームを入力し、第２ストリームを再びデコードして非圧縮の画像データを得る。歪算出部１８は、画像メモリ１３および第２デコーダ１７からそれぞれ非圧縮の画像データを入力し、第２ストリームのピクチャごとの歪評価値ｄＩを算出する。
【００５７】
たとえば、歪算出部１８は、画像メモリ１３から取得した非圧縮の画像データと、第２デコーダ１７から取得した非圧縮の画像データを比較し、両画像の画素差分値の二乗和を算出することでピクチャごとの歪評価値ｄＩを算出する。あるいは、両画像の画素差分値の絶対値和を用いて歪評価値ｄＩを算出してもよい。
【００５８】
ＣＰＵ１１は、歪算出部１８からピクチャごとの歪評価値ｄＩを入力し、バッファメモリ１６に格納する。ＣＰＵ１１は、バッファメモリ１６に格納された歪評価値ｄＩから平均歪評価値ｄｎや、期間平均歪評価値Ａｄｎを算出する。
【００５９】
本実施の形態においては、歪評価値ｄＩは、値が小さいほど画像の歪が小さいことを示している。したがって、平均歪評価値ｄｎ、期間平均歪評価値Ａｄｎについても値が小さいほど画像の歪が小さいことを示している。歪評価値ｄＩを算出するにあたり、色成分に応じた重み付けを行うようにしてもよい。
【００６０】
ＣＰＵ１１は、全体目標ビットレートＴ、全体目標歪評価値ｄ、平均歪評価値ｄｎ、期間平均歪評価値Ａｄｎ、出力平均ビットレートＣｎ、期間平均ビットレートＡＣｎ、入力平均ビットレートＳｎ、期間平均ビットレートＡＳｎなどの情報を利用し、後で説明する第１〜第６の実施の形態の演算処理を実行して、第（ｎ＋１）期間の第２ストリームの目標設定ビットレートＴｎ＋１を決定する。さらに、第（ｎ＋１）期間の第２ストリームの目標設定ビットレートＴｎ＋１から量子化ステップ変換係数αｎ＋１を算出し、ステップ値算出部１４に出力する。ステップ値算出部１４は、数（４）式に示す演算を実行することで、第２ストリームの量子化ステップ値Ｑを算出し、エンコーダ１５に与える。
【００６１】
数（４）式より量子化ステップ変換係数αｎは量子化ステップ値の比であることがわかる。ビットレートの比ＲＢと、量子化ステップ値の比ＲＱとの関係を、関数ｆを用いて数（５）式のように表すことができる。
【００６２】
【数５】
【００６３】
関数ｆの具体例を説明する。本実施の形態では、数（６）式に示すように、ピクチャあるいはマクロブロックのタイプＩ、Ｐ、Ｂ（Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャ）それぞれに異なる特性で量子化ステップ値の比を制御できる関数を利用している。数（６）式中、ｆＩ（ｘ）、ｆＰ（ｘ）、ｆＢ（ｘ）は、それぞれＩ、Ｐ、Ｂピクチャに対応して適応される関数を示している。
【００６４】
【数６】
【００６５】
数（６）式においては、ＭＰＥＧ２からＨ．２６４へストリーム変換する場合のεＩ、εＰ、εＢ、δＩ、δＰ、δＢの値として、実験等に基づいて算出された具体的数値を例示した。つまり、実験の結果、εＩ＝２．１、εＰ＝２．１、εＢ＝１．３、δＩ＝１．１、δＰ＝０．８、δＢ＝０．９とすることで、良好な特性が得られた。これ以外に、入力ストリームをデコードする際に得られる画像の特徴量を利用して、ε、δの値を決定するようにしてもよい。たとえば、数（７）式に示すように、入力ストリームのＡｃｔｉｖｉｔｙ値（ａｃｔ値）や、動き評価値（ｓａｄ値）に基づいてε、δの値を決定するようにしてもよい。
【００６６】
【数７】
【００６７】
数（７）式中、ａは、ａｃｔ値、ｓはｓａｄ値を示しており、εＩ（ａ，ｓ）、εＰ（ａ，ｓ）、εＢ（ａ，ｓ）、−δＩ（ａ，ｓ）、−δＰ（ａ，ｓ）、−δＢ（ａ，ｓ）は、ａｃｔ値およびｓａｄ値をパラメータとして、εおよびδの値が算出されることを示している。
【００６８】
Ａｃｔｉｖｉｔｙ値は、マクロブロック内の画素平均値とマクロブロック内の各画素の画素値との差分絶対値和をマクロブロックごとに計算したものである。つまり、Ａｃｔｉｖｉｔｙ値は、マクロブロック内の画素のばらつき度合い示す評価値である。ＭＰＥＧ２の符号量制御モデルＴＭ５などで用いられるＡｃｔｉｖｉｔｙ値と同様である。動き評価値（ｓａｄ値）は、マクロブロックごとに参照画像マクロブロック内の画素とフレーム間差分絶対値和を計算したものである。つまり、マクロブロックの各画素と、参照画像マクロブロックの各画素とを比較し、同じ座標位置にある画素同士の画素値差分の絶対値和を算出したものである。
【００６９】
より一般的には、第ｎ期間における画像の特徴量をＩＬｎとすると、ｆＩ（ｘ）、ｆＰ（ｘ）、ｆＢ（ｘ）は、それぞれ数（８）式で表される。
【００７０】
【数８】
【００７１】
数（８）式中、εＩ（ＩＬｎ）、εＰ（ＩＬｎ）、εＢ（ＩＬｎ）、−δＩ（ＩＬｎ）、−δＰ（ＩＬｎ）、−δＢ（ＩＬｎ）は、それぞれ、画像の特徴量ＩＬｎをパラメータとして、係数ε、δが決定されることを示している。
【００７２】
｛第１の実施の形態｝
次に、本発明の第１の実施の形態について説明する。第１の実施の形態のトランスコーダ１は、第ｎ期間が終了した時点で、第（ｎ＋１）期間における第２ストリームの目標設定ビットレートＴｎ＋１を決定する。第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１が決定すると、数（５）式を用いて説明した場合と同様の方法で、量子化ステップ変換係数αｎ＋１が算出される。つまり、数（６）式〜数（８）式で例示したような関数ｆを利用して、量子化ステップ変換係数αｎ＋１が算出される。
【００７３】
具体的には、数（９）式で示すように、第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１と第ｎ期間の入力平均ビットレートＳｎの比を関数ｆに入力することで、量子化ステップ変換係数αｎ＋１を算出する。そして、算出した量子化ステップ変換係数αｎ＋１を用いて、数（４）式の演算を行うことにより、第２ストリームの量子化ステップ値Ｑを算出する。
【００７４】
【数９】
【００７５】
あるいは、数（１０）式で示すように、第ｎ期間における入力平均ビットレートＳｎに代えて、第（ｎ−Ｍ＋１）期間から第ｎ期間までの期間平均ビットレートＡＳｎを用いて量子化ステップ変換係数αｎ＋１を算出してもよい。
【００７６】
【数１０】
【００７７】
数（１１）式は、第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１を算出する式である。つまり、トランスコーダ１が、第ｎ期間終了後に算出する第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１を示している。具体的には、第ｎ期間の変換済みの第２ストリームの平均歪評価値ｄｎを全体目標歪評価値ｄで除算した値を歪目標比と考えると、第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１は、第２ストリームの全体目標ビットレートＴに歪目標比を乗算することで算出される。
【００７８】
【数１１】
【００７９】
数（１１）式中、ｋは正の係数であり、歪目標比を調整するための係数である。第ｎ期間における平均歪評価値ｄｎが全体目標歪評価値ｄを上回る場合には、画質が目標を下回っていることになる。この場合ｄｎ／ｄが１より大きくなり、目標設定ビットレートＴｎ＋１が大きくなる方向に調整される。逆にｄｎ／ｄが１より小さい場合には、画質が目標を上回っているので、目標設定ビットレートＴｎ＋１を抑制する。抑制した分は、画質が低下した別の単位制御期間に割り振ることができる。画質が目標を上回っている場合には、目標設定ビットレートＴｎ＋１を抑制しないようにしてもよい。このように、ｄｎ／ｄにより第ｎ期間における画像歪の目標との比を算出し、全体目標ビットレートＴに歪目標比を乗算することで、画像の歪が大きくならないように第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１を調整する。
【００８０】
数（１１）式では、ｄｎ／ｄをそのまま歪目標比として第２ストリームの全体目標ビットレートＴに乗算するようにしたが（係数ｋは乗算しているが）、数（１２）式で示すように、ｄｎ／ｄを関数θ１に入力することで、歪目標比を求めるようにしてもよい。この場合には、歪目標比を全体目標ビットレートＴに加算することで、目標設定ビットレートＴｎ＋１を調整することができる。
【００８１】
【数１２】
【００８２】
数（１３）式は、関数θ１の具体例を示す式である。
【００８３】
【数１３】
【００８４】
数（１３）式中の、ａ０、ａ１、ｂ０、ｂ１、ｃ０、ｃ１の関係を、数（１４）式に示す。また、このような条件で表される関数θ１の特性を図３に示す。
【００８５】
【数１４】
【００８６】
このように関数θ１は、入力値が１の近傍では、その出力も“０”から大きく変動しないような特性を持っている。そして、入力値がある閾値よりも大きくなったところから（あるいはある閾値よりも小さくなったところから）、線形的にその出力値も変動するような特性を持っている。数（１３）式、数（１４）式で示した具体例であれば、入力値が（１＋ｃ０）より大きくなるか、（１−ｃ１）より小さくなったところから出力値の変動も大きくなる。
【００８７】
このような関数θ１を用いることで、ｄｎ／ｄが、少し“１”からずれている場合に、目標設定ビットレートＴｎ＋１が全体目標ビットレートＴから大きく変動してしまうことを回避できる。歪目標比が比較的大きくずれた場合に、目標設定ビットレートＴｎ＋１を変動させることで、画質の改善を図る。
【００８８】
図３で示した例では、関数θ１は左右対称（（１，０）点について点対称）の特性をもっている。つまり、ｄｎ／ｄの値が１である領域を境界にして、変化率が対称となっている。ｄｎ／ｄの値が１より大きいときの歪目標比の上昇率と、１より小さいときの歪目標比の減少率が同じである。ｄｎ／ｄの値が１である領域を境界にして、変化率を非対称としてもよい。ｄｎ／ｄの値が１より大きいときの歪目標比の上昇率と、１より小さいときの歪目標比の減少率が異なるようにするのである。ａ０やａ１の値を調整して左右非対称な特性を持たせることができる。たとえば、ａ０を大きく、ａ１を小さくすることにより、画像の歪評価値が歪目標値よりも大きくなったときは、早急な画質の改善を図り、歪評価値が歪目標値より小さくなったときは、緩やかにビットレートを抑制する。
【００８９】
｛第２の実施の形態｝
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様、第ｎ期間が終了した時点で、第（ｎ＋１）期間における第２ストリームの目標設定ビットレートＴｎ＋１を決定する。
【００９０】
第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１が決定すると、数（５）式を用いて説明した場合と同様の方法で、量子化ステップ変換係数αｎ＋１が算出される。つまり、数（６）式〜数（８）式で例示したような関数ｆを利用して、数（９）式あるいは数（１０）式の演算を行うことにより量子化ステップ変換係数αｎ＋１が算出される。量子化ステップ変換係数αｎ＋１が算出されると、数（４）式を用いて、第２ストリームの量子化ステップ値Ｑを算出する。
【００９１】
数（１５）式は、第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１を算出する式である。第ｎ期間の変換済みの第２ストリームの出力平均ビットレートＣｎを第ｎ期間の目標設定ビットレートＴｎで除算した値をレート目標比と考える。第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１は、第２ストリームの全体目標ビットレートＴをレート目標比で除算した値に、歪目標比を乗算することで算出される。歪目標比は、第１の実施の形態と同様、平均歪評価値ｄｎを全体目標歪評価値ｄで除算した値である。
【００９２】
【数１５】
【００９３】
数（１５）式中、ｋは正の係数であり、レート目標比および歪目標比を調整するための係数である。Ｃｎ／Ｔｎにより第ｎ期間におけるビットレートの目標との比を算出し、全体目標ビットレートＴをレート目標比で除算することで第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１を調整している。出力平均ビットレートＣｎが目標設定ビットレートＴｎを上回っている場合には、Ｃｎ／Ｔｎが１より大きくなり、目標設定ビットレートＴｎ＋１を抑制し、全体として目標ビットレートに近づくよう制御される。
【００９４】
さらに、全体目標ビットレートＴには歪目標比（ｄｎ／ｄ）が乗算されており、画像が劣化している場合（ｄｎ／ｄが１より大きくなる）には、目標設定ビットレートＴｎ＋１を増大させる方向に調整する。これにより、目標ビットレートを維持しつつ、画質の向上を図ることができる。逆にｄｎ／ｄが１より小さい場合には、画質が目標を上回っているので、目標設定ビットレートＴｎ＋１を抑制する。抑制した分は、画質が低下した別の単位制御期間に割り振ることができる。画質が目標を上回っている場合には、目標設定ビットレートＴｎ＋１を抑制しないようにしてもよい。
【００９５】
数（１５）式では、Ｃｎ／Ｔｎをレート目標比としてそのまま利用しているが（係数ｋは乗算しているが）、数（１６）式で示すように、Ｃｎ／Ｔｎを関数θ２に入力することで、レート目標比を求めるようにしてもよい。
【００９６】
【数１６】
【００９７】
数（１７）式は、関数θ２の具体例を示す式である。
【００９８】
【数１７】
【００９９】
数（１７）式中の、ａ０、ａ１、ｂ０、ｂ１、ｃ０、ｃ１の関係を、数（１８）式に示す。また、このような条件で表される関数θ２の特性を図４に示す。
【０１００】
【数１８】
【０１０１】
このように関数θ２は、入力値が１の近傍では、その出力も“１”から大きく変動しないような特性を持っている。そして、入力値がある閾値よりも大きくなったところから（あるいはある閾値よりも小さくなったところから）、線形的にその出力値も変動するような特性を持っている。数（１７）式、数（１８）で示した具体例であれば、入力値が（１＋ｃ０）より大きくなるか、（１−ｃ１）より小さくなったところから出力値の変動も大きくなる。
【０１０２】
このような関数θ２を用いることで、Ｃｎ／Ｔｎが、少し“１”からずれている場合に、目標設定ビットレートＴｎ＋１が全体目標ビットレートＴから大きく変動してしまうことを回避できる。レート目標比が比較的大きくずれた場合に、目標設定ビットレートＴｎ＋１を変動させることで、目標に対する最適な追従が行える。
【０１０３】
図４で示した例では、関数θ２は左右対称（（１，１）点について点対称）の特性をもっている。つまり、Ｃｎ／Ｔｎの値が１である領域を境界にして、変化率が対称となっている。Ｃｎ／Ｔｎの値が１より大きいときのレート目標比の上昇率と、１より小さいときのレート目標比の減少率が同じである。Ｃｎ／Ｔｎの値が１である領域を境界にして、変化率を非対称としてもよい。Ｃｎ／Ｔｎの値が１より大きいときのレート目標比の上昇率と、１より小さいときのレート目標比の減少率が異なるようにするのである。ａ０やａ１の値を調整して左右非対称な特性を持たせることができる。たとえば、ａ０を大きく、ａ１を小さくすることにより、ビットレートが目標値よりも大きくなったときは、目標値に早く戻るように制御し、目標値より小さくなったときは、緩やかに目標値に戻るように制御することができる。
【０１０４】
数（１５）式では、第ｎ期間の第２ストリームの出力平均ビットレートＣｎを目標設定ビットレートＴｎで除算した値をレート目標比として利用しているが、このレート目標比をさらに調整するようにしたのが、数（１９）式である。
【０１０５】
【数１９】
【０１０６】
数（１９）式において、レート目標比にＳｎ−１／Ｓｎが乗算されている。Ｓｎ−１／Ｓｎは、第（ｎ−１）期間の第１ストリームの入力平均ビットレートＳｎ−１を、第ｎ期間の第１ストリームの入力平均ビットレートＳｎで除算した値であり、入力平均ビットレートの期間比と呼ぶことができる。つまり、レート目標比に期間比を乗算することで、目標比を調整しているのである。
【０１０７】
目標比に期間比を乗算することで、局所的な目標比の変化を補正することができる。たとえば、入力平均ビットレートＳｎが局所的に小さく変化した場合には、それに伴い、目標比Ｃｎ／Ｔｎも小さく変動する場合がある。このような場合にも、期間比Ｓｎ−１／Ｓｎ（この場合、期間比が１より大きな値となる。）を乗算することで、目標比を調整し、目標設定ビットレートＴｎ＋１が大きく変動することを回避できるのである。逆に、入力平均ビットレートＳｎが局所的に大きく変化した場合には、期間比Ｓｎ−１／Ｓｎが１より小さい値となり、目標比が急激に大きくなることを抑制することができる。
【０１０８】
数（１６）式で示した関数θ２を用いて目標設定ビットレートＴｎ＋１を算出する方法についても、同様に、期間比を乗算し、レート目標比を設定するようにしてもよい。この方法により求められる目標設定ビットレートＴｎ＋１を数（２０）式に示す。この場合にも、入力平均ビットレートの変動に伴いレート目標比を調整し、目標設定ビットレートＴｎ＋１が大きく変動することを回避できるのである。
【０１０９】
【数２０】
【０１１０】
数（１９）式では、第（ｎ−１）期間の第１ストリームの入力平均ビットレートＳｎ−１を、第ｎ期間の第１ストリームの入力平均ビットレートＳｎで除算した値を期間比とした。これに対して、第１ストリームの第（ｎ＋１）期間の入力平均ビットレートＳｎ＋１を先読みできる場合には、入力平均ビットレートＳｎ＋１を利用してもよい。入力平均ビットレートＳｎ＋１を先読みできる場合とは、入力平均ビットレートＳｎ＋１に関する情報をバッファリングした上で、第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１を算出できる時間的余裕がある場合である。つまり、ある程度の処理遅延が許されるような場合である。
【０１１１】
入力平均ビットレートＳｎ＋１を先読みできる場合、数（１９）式において、期間比Ｓｎ−１／Ｓｎに代えて、期間比Ｓｎ／Ｓｎ＋１をレート目標比に乗算すればよい。より最新の入力情報を用いることで、目標ビットレートに対する最適制御を行うことができる。
【０１１２】
数（２０）式では、関数θ２を用いて求めたレート目標比に期間比を乗算した。この場合についても、同様に、期間比Ｓｎ−１／Ｓｎに代えて、期間比Ｓｎ／Ｓｎ＋１をレート目標比に乗算するようにしてもよい。目標設定ビットレートＴｎ＋１をより精度高く制御することが可能である。
【０１１３】
期間比として、第（ｎ＋１）期間の第１ストリームの入力平均ビットレートＳｎ＋１を利用した場合には、数（９）式に代えて、数（２１）式で示すように、第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１と、第（ｎ＋１）期間の入力平均ビットレートＳｎ＋１の比を関数ｆに入力することで、第（ｎ＋１）期間の量子化ステップ変換係数αｎ＋１を算出するようにすればよい。
【０１１４】
【数２１】
【０１１５】
また、数（１９）式、数（２０）式では、期間比としてＳｎ−１／Ｓｎを利用した。これに代えて、第（ｎ−１）期間を含む過去Ｍ期間の期間平均ビットレートＡＳｎ−１と、第ｎ期間を含む過去Ｍ期間の期間平均ビットレートＡＳｎの比を期間比として用いてもよい。つまり、数（１９）式、数（２０）式において、期間比として、Ｓｎ−１／Ｓｎに代えて、ＡＳｎ−１／ＡＳｎを用いてもよい。局所的な変動の影響を小さくし、目標設定ビットレートＴｎ＋１を最適制御することが可能である。
【０１１６】
あるいは、第１ストリームの第（ｎ＋１）期間の入力平均ビットレートＳｎ＋１を先読みできる場合には、第ｎ期間を含む過去Ｍ期間の期間平均ビットレートＡＳｎと、第（ｎ＋１）期間を含む過去Ｍ期間の期間平均ビットレートＡＳｎ＋１の比を期間比として用いてもよい。つまり、数（１９）式、数（２０）式において、期間比として、Ｓｎ−１／Ｓｎに代えて、ＡＳｎ／ＡＳｎ＋１を用いてもよい。局所的な変動の影響を小さくするとともに、最新の入力ビットレートを利用することで、より精度高く目標設定ビットレートＴｎ＋１を制御することが可能である。
【０１１７】
期間比として、第（ｎ＋１）期間を含む過去Ｍ期間の期間平均ビットレートＡＳｎ＋１を利用した場合には、数（１０）式に代えて、数（２２）式で示すように、第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１と、第（ｎ＋１）期間を含む過去Ｍ期間の期間平均ビットレートＡＳｎ＋１の比を関数ｆに入力することで、第（ｎ＋１）期間の量子化ステップ変換係数αｎ＋１を算出するようにすればよい。
【０１１８】
【数２２】
【０１１９】
また、第２の実施の形態における目標設定ビットレートＴｎ＋１の計算方法を、数（１５）式、数（１６）式、数（１９）式、数（２０）式などを用いて説明したが、これら数式を用いて説明した場合を含め第２の実施の形態における全ての場合において、第ｎ期間の出力平均ビットレートＣｎに代えて、第（ｎ−Ｍ＋１）期間から第ｎ期間までの期間平均ビットレートＡＣｎを用いても良い。たとえば、数（１５）式、数（１６）式、数（１９）式、数（２０）式などにおいて、Ｃｎに代えてＡＣｎを用いるのである。Ｃｎの変動を緩やかに評価することで、目標設定ビットレートＴｎ＋１を、最適制御することが可能である。
【０１２０】
｛第３の実施の形態｝
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態においても、第１、第２の実施の形態と同様、第ｎ期間が終了した時点で、第（ｎ＋１）期間における第２ストリームの目標設定ビットレートＴｎ＋１を決定する。
【０１２１】
第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１が決定すると、数（５）式を用いて説明した場合と同様の方法で、量子化ステップ変換係数αｎ＋１が算出される。つまり、数（６）式〜数（８）式で例示したような関数ｆを利用して、数（９）式あるいは数（１０）式の演算を行うことにより量子化ステップ変換係数αｎ＋１が算出される。量子化ステップ変換係数αｎ＋１が算出されると、数（４）式を用いて、第２ストリームの量子化ステップ値Ｑを算出する。
【０１２２】
数（２３）式は、第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１を算出する式である。第ｎ期間の目標設定ビットレートＴｎから第ｎ期間の変換済みの第２ストリームの出力平均ビットレートＣｎを減算した値をレート目標差と考える。レート目標差に歪目標比（ｄｎ／ｄ）を乗算することで、レート目標差を調整する。第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１は、第２ストリームの全体目標ビットレートＴに、歪目標比によって調整されたレート目標差を加算することで算出される。
【０１２３】
【数２３】
【０１２４】
数２３式中、ｋは正の係数であり、レート目標差および歪目標比を調整するための係数である。（Ｔｎ−Ｃｎ）により、第ｎ期間における目標との差を算出し、全体目標ビットレートＴにレート目標差を加算することで、第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１を調整している。出力平均ビットレートＣｎが目標設定ビットレートＴｎを上回っている場合には、（Ｔｎ−Ｃｎ）が負になり、目標設定ビットレートＴｎ＋１を抑制し、全体として目標ビットレートに近づくよう制御する。逆に、出力平均ビットレートＣｎが目標設定ビットレートＴｎを下回っている場合には、（Ｔｎ−Ｃｎ）が正になり、目標設定ビットレートＴｎ＋１を増大させ、全体として目標ビットレートに近づくよう制御する。
【０１２５】
さらに、レート目標差には歪目標比（ｄｎ／ｄ）が乗算されている。出力平均ビットレートＣｎがＴｎを下回り画質が目標を下回っていれば、ｄｎ／ｄが１より大きくなり、目標設定ビットレートＴｎ＋１の増大幅を大きくする方向に調整する。これにより、画質を早急に改善させる。出力平均ビットレートＣｎがＴｎを上回り画質が目標を上回っていれば、ｄｎ／ｄが１より小さくなり、目標設定ビットレートＴｎ＋１の抑制幅を小さくし、緩やかにビットレートを抑制する。
【０１２６】
数（２３）式では、（Ｔｎ−Ｃｎ）をそのままレート目標差として利用しているが（係数ｋは乗算しているが）、数（２４）式で示すように、（Ｔｎ−Ｃｎ）を関数θ３に入力することで、レート目標差を求めるようにしてもよい。
【０１２７】
【数２４】
【０１２８】
数（２５）式は、関数θ３の具体例を示す式である。
【０１２９】
【数２５】
【０１３０】
数（２５）式中の、ａ０、ａ１、ｂ０、ｂ１、ｃ０、ｃ１の関係を、数（２６）式に示す。また、このような条件で表される関数θ３の特性を図５に示す。
【０１３１】
【数２６】
【０１３２】
このように関数θ３は、入力値が０の近傍では、その出力も“０”から大きく変動しないような特性を持っている。数（２５）式、数（２６）式で示した例であれば、入力値がｃ０より大きくなるか、−ｃ１より小さくなるところから出力値も大きく変動するような特性となっている。
【０１３３】
このような関数θ３を用いることで、（Ｔｎ−Ｃｎ）が、少し“０”からずれている場合に、目標設定ビットレートＴｎ＋１が全体目標ビットレートＴから大きく変動してしまうことを回避できる。目標差が比較的大きくずれた場合に、目標設定ビットレートＴｎ＋１を変動させることで、目標に対する最適な追従が行えるように制御できる。
【０１３４】
図５で示した例では、関数θ３は左右対称（（０，０）点について点対称）の特性をもっている。（Ｔｎ−Ｃｎ）の値が０である領域を境界にして、変化率を非対称としてもよい。たとえば、ａ１を大きく、ａ０を小さくすることにより、ビットレートが目標値よりも大きくなったときは、目標値に早く戻るように制御し、目標値より小さくなったときは、緩やかに目標値に戻るように制御することができる。
【０１３５】
数（２３）式では、第ｎ期間の目標設定ビットレートＴｎから第ｎ期間の第２ストリームの出力平均ビットレートＣｎを減算したレート目標差を利用しているが、このレート目標差をさらに調整するようにしたのが、数（２７）式である。
【０１３６】
【数２７】
【０１３７】
数（２７）式において、レート目標差にＳｎ／Ｓｎ−１が乗算されている。Ｓｎ／Ｓｎ−１は、第ｎ期間の第１ストリームの入力平均ビットレートＳｎを、第（ｎ−１）期間の第１ストリームの入力平均ビットレートＳｎ−１で除算した期間比である。つまり、レート目標差に期間比を乗算することで、目標差を調整しているのである。
【０１３８】
レート目標差に期間比を乗算することで、局所的な目標差の変化を補正することができる。たとえば、第ｎ期間の入力平均ビットレートＳｎが局所的に第（ｎ−１）期間と比べて小さく変化した場合には、それに伴い、レート目標差（Ｔｎ−Ｃｎ）が急激に大きくなる場合がある。このような場合にも、期間比Ｓｎ／Ｓｎ−１（この場合、期間比が１より小さな値となる。）を乗算することで、レート目標差を調整し、目標設定ビットレートＴｎ＋１が急激に増大することを回避できる。
【０１３９】
さらに、レート目標差には歪目標比（ｄｎ／ｄ）が乗算されている。出力平均ビットレートＣｎがＴｎを下回り画質が目標を下回っていれば、ｄｎ／ｄが１より大きくなり、目標設定ビットレートＴｎ＋１の増大幅を大きくする方向に調整する。これにより、画質を早急に改善させる。出力平均ビットレートＣｎがＴｎを上回り画質が目標を上回っていれば、ｄｎ／ｄが１より小さくなり、目標設定ビットレートＴｎ＋１の抑制幅を小さくし、緩やかにビットレートを抑制する。
【０１４０】
数（２４）式で示した関数θ３を用いて目標設定ビットレートＴｎ＋１を算出する方法についても、同様に、期間比を乗算し、レート目標差を設定するようにしてもよい。この方法により求められる目標設定ビットレートＴｎ＋１を数（２８）式に示す。この場合にも、入力平均ビットレートの変動に伴いレート目標差を調整し、目標設定ビットレートＴｎ＋１が大きく変動することを回避できる。さらに、レート目標差には、歪目標比（ｄｎ／ｄ）が乗算されており、目標ビットレートを維持しつつ、画質の向上を図ることができる。
【０１４１】
【数２８】
【０１４２】
数（２７）式では、第ｎ期間の第１ストリームの入力平均ビットレートＳｎを、第（ｎ−１）期間の第１ストリームの入力平均ビットレートＳｎ−１で除算した値を期間比とした。これに対して、第１ストリームの第（ｎ＋１）期間の入力平均ビットレートＳｎ＋１を先読みできる場合には、入力平均ビットレートＳｎ＋１を利用してもよい。入力平均ビットレートＳｎ＋１を先読みできる場合とは、上述したように、入力平均ビットレートＳｎ＋１に関する情報をバッファリングした上で、第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１を算出できる時間的余裕がある場合である。この場合には、数（２７）式において、期間比として、Ｓｎ／Ｓｎ−１に代えて、Ｓｎ＋１／Ｓｎを用いるのである。このように、第（ｎ＋１）期間の第１ストリームの入力平均ビットレートＳｎ＋１を利用することで、目標設定ビットレートＴｎ＋１をより高い精度で制御することが可能となる。
【０１４３】
数（２８）式では、関数θ３を用いて求めたレート目標差に期間比を乗算した。この場合についても、同様に、期間比Ｓｎ／Ｓｎ−１に代えて、期間比Ｓｎ＋１／Ｓｎを用いてもよい。この場合にも、目標設定ビットレートＴｎ＋１をより精度高く制御することが可能である。
【０１４４】
期間比として、第（ｎ＋１）期間の第１ストリームの入力平均ビットレートＳｎ＋１を利用した場合には、数（９）式に代えて、数（２１）式で示すように、第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１と、第（ｎ＋１）期間の入力平均ビットレートＳｎ＋１の比を関数ｆに入力することで、第（ｎ＋１）期間の量子化ステップ変換係数αｎ＋１を算出するようにすればよい。
【０１４５】
また、数（２７）式、数（２８）式では、期間比としてＳｎ／Ｓｎ−１を利用した。これに代えて、第ｎ期間を含む過去Ｍ期間の期間平均ビットレートＡＳｎと、第（ｎ−１）期間を含む過去Ｍ期間の期間平均ビットレートＡＳｎ−１の比を期間比として用いてもよい。つまり、数（２７）式、数（２８）式において、期間比として、Ｓｎ／Ｓｎ−１に代えて、ＡＳｎ／ＡＳｎ−１を用いてもよい。これにより、局所的な変動の影響を小さくし、目標設定ビットレートＴｎ＋１を最適制御することが可能である。
【０１４６】
あるいは、第１ストリームの第（ｎ＋１）期間の入力平均ビットレートＳｎ＋１を先読みできる場合には、第（ｎ＋１）期間を含む過去Ｍ期間の期間平均ビットレートＡＳｎ＋１と、第ｎ期間を含む過去Ｍ期間の期間平均ビットレートＡＳｎの比を期間比として用いてもよい。つまり、数（２７）式、数（２８）式において、期間比として、Ｓｎ／Ｓｎ−１に代えて、ＡＳｎ＋１／ＡＳｎを用いてもよい。これにより、局所的な変動の影響を小さくするとともに、最新の入力ビットレートを利用することで、より精度高く目標設定ビットレートＴｎ＋１を制御することが可能である。
【０１４７】
期間比として、第（ｎ＋１）期間を含む過去Ｍ期間の期間平均ビットレートＡＳｎ＋１を利用した場合には、数（１０）式に代えて、数（２２）式で示すように、第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１と、第（ｎ＋１）期間を含む過去Ｍ期間の期間平均ビットレートＡＳｎ＋１の比を関数ｆに入力することで、第（ｎ＋１）期間の量子化ステップ変換係数αｎ＋１を算出するようにすればよい。
【０１４８】
また、第３の実施の形態における目標設定ビットレートＴｎ＋１の計算方法を、数（２３）式、数（２４）式、数（２７）式、数（２８）式などを用いて説明したが、これら数式を用いて説明した実施の形態を含め、この第３の実施の形態において説明した全ての計算方法において、第ｎ期間の出力平均ビットレートＣｎに代えて、第（ｎ−Ｍ＋１）期間から第ｎ期間までの期間平均ビットレートＡＣｎを用いても良い。たとえば、数（２３）式、数（２４）式、数（２７）式、数（２８）式などにおいて、Ｃｎに代えてＡＣｎを用いても良い。Ｃｎの変動を緩やかに評価することで、目標設定ビットレートＴｎ＋１を、最適制御することが可能である。
【０１４９】
｛第４の実施の形態｝
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態においても、第１〜３の実施の形態と同様、第ｎ期間が終了した時点で、第（ｎ＋１）期間における第２ストリームの目標設定ビットレートＴｎ＋１を決定する。第４の実施の形態は、第１〜第３の実施の形態の応用例である。
【０１５０】
数（１１）式では、平均歪評価値ｄｎを全体目標歪評価値ｄで除算した値をそのまま歪目標比として用いたが、数（２９）式で示すように、ｄｎ／ｄを関数θ４に入力することで、歪目標比を求めてもよい。
【０１５１】
【数２９】
【０１５２】
数（３０）式は、関数θ４の具体例を示す式である。
【０１５３】
【数３０】
【０１５４】
数（３０）式中の、ａ０、ａ１、ｂ０、ｂ１、ｃ０、ｃ１の関係を、数（３１）式に示す。また、このような条件で表される関数θ４の特性を図６に示す。
【０１５５】
【数３１】
【０１５６】
このように関数θ４は、入力値が１の近傍では、その出力も“１”から大きく変動しないような特性を持っている。数（３０）式、数（３１）式で示した例であれば、入力値が（１＋ｃ０）より大きくなるか、（１−ｃ１）より小さくなるところから出力値も大きく変動するような特性となっている。
【０１５７】
このような関数θ４を用いることで、歪目標比（ｄｎ／ｄ）が、少し“１”からずれている場合に、目標設定ビットレートＴｎ＋１が全体目標ビットレートＴから大きく変動してしまうことを回避できる。歪目標比が比較的大きくずれた場合に、目標設定ビットレートＴｎ＋１を変動させることで、目標に対する最適な追従が行える。
【０１５８】
図６で示した例では、関数θ４は左右対称（（１，１）点について点対称）の特性をもっている。（ｄｎ／ｄ）の値が１である領域を境界にして、変化率を非対称としてもよい。たとえば、ａ０を大きく、ａ１を小さくすることにより、歪評価値が歪目標値よりも大きくなったとき（つまり画質が劣化したとき）、早急に画質の改善を図り、歪評価値が歪目標値より小さくなったときは、緩やかに目標値に戻るように制御することができる。
【０１５９】
数（１１）式においてｄｎ／ｄをθ４（ｄｎ／ｄ）に置き換える実施の形態を数（２９)式を用いて説明したが、同様に、第２の実施の形態における数（１５）式、数（１６）式、数（１９）式、数（２０）式においても、ｄｎ／ｄをθ４（ｄｎ／ｄ）に置き換えるようにしてもよい。
【０１６０】
関数θ４を用いることによって、画像の歪評価値が歪目標値を上回っている場合（画質が目標よりも劣化している場合）には、所望の速度で目標設定ビットレートＴｎ＋１を増大させる方向に調整することができる。これにより、ストリーム全体としては目標ビットレートを維持しつつ、画質の向上を図ることができる。
【０１６１】
また、第３の実施の形態における数（２３）式、数（２４）式、数（２７）式、数（２８）式、においても、ｄｎ／ｄをθ４（ｄｎ／ｄ）に置き換えるようにしてもよい。ただし、この場合は、数（１１）式、数（１５）式などに関数θ４を適用させた場合とは異なり、ａ０、ａ１、ｂ０、ｂ１、ｃ０、ｃ１を調整することで、関数θ４の特性を少し異ならせる必要がある。数（１１）式、数（１５）式等に適用させた場合は、θ４（ｄｎ／ｄ）は、全体目標ビットレートＴに乗算するパラメータとして利用したが、第３の実施の形態における数（２３）式等に適用させる場合は、θ４（ｄｎ／ｄ）は、レート目標差に乗算されるパラメータとして利用されるからである。
【０１６２】
｛第５の実施の形態｝
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。第５の実施の形態においても、第１〜４の実施の形態と同様、第ｎ期間が終了した時点で、第（ｎ＋１）期間における第２ストリームの目標設定ビットレートＴｎ＋１を決定する。
【０１６３】
第１〜第４の実施の形態においては、平均歪評価値ｄｎを全体目標歪評価値ｄで除算して得られる歪目標比をパラメータとして利用したが、第５の実施の形態では、平均歪評価値ｄｎから全体目標歪評価値ｄを減算して得られる歪目標差をパラメータとして利用する。
【０１６４】
数（３２）式は、第（ｎ＋１）期間の目標設定ビットレートＴｎ＋１を算出する式である。全体目標ビットレートＴに歪目標差（ｄｎ−ｄ）を加算することで、目標設定ビットレートＴｎ＋１を算出する。
【０１６５】
【数３２】
【０１６６】
数３２式中、ｋは正の係数であり、歪目標差を調整するための係数である。画質が目標を下回り、（ｄｎ−ｄ）が正になった場合には、目標設定ビットレートＴｎ＋１が増大する方向に調整され、画質の改善が図られる。画質が目標を上回り、（ｄｎ−ｄ）が負になった場合には、目標設定ビットレートＴｎ＋１が抑制される。抑制されたビットは、後で画質の改善が必要な制御単位期間に割り当てることができる。画質が目標を上回った場合に、目標設定ビットレートＴｎ＋１を抑制しないようにしてもよい。
【０１６７】
数（３２）式では、（ｄｎ−ｄ）をそのまま歪目標差として全体目標ビットレートＴに加算するようにしたが（係数ｋは乗算しているが）、数（３３）式で示すように、（ｄｎ−ｄ）を関数θ５に入力することで、歪目標差を求めるようにしてもよい。この場合には、歪目標差を全体目標ビットレートＴに乗算することで、目標設定ビットレートＴｎ＋１を調整することができる。
【０１６８】
【数３３】
【０１６９】
数（３４）式は、関数θ５の具体例を示す式である。
【０１７０】
【数３４】
【０１７１】
数（３４）式中の、ａ０、ａ１、ｂ０、ｂ１、ｃ０、ｃ１の関係を、数（３５）式に示す。また、このような条件で表される関数θ５の特性を図７に示す。
【０１７２】
【数３５】
【０１７３】
このように関数θ５は、入力値が０の近傍では、その出力も“１”から大きく変動しないような特性を持っている。数（３４）式、数（３５）式で示した例であれば、入力値がｃ０より大きくなるか、−ｃ１より小さくなるところから出力値も大きく変動するような特性となっている。
【０１７４】
このような関数θ５を用いることで、（ｄｎ−ｄ）が、少し“０”からずれている場合に、目標設定ビットレートＴｎ＋１が全体目標ビットレートＴから大きく変動してしまうことを回避できる。歪目標差が比較的大きくずれた場合に、目標設定ビットレートＴｎ＋１を変動させることで、歪の大きさに応じて画質の改善を図ることができる。
【０１７５】
図７で示した例では、関数θ５は左右対称（（０，１）点について点対称）の特性をもっている。（ｄｎ−ｄ）の値が０である領域を境界にして、変化率を非対称としてもよい。たとえば、ａ０を大きく、ａ１を小さくすることにより、平均歪評価値ｄｎが全体目標歪評価値ｄよりも大きくなったときは、画質が目標よりも劣化しているので、早急に画質の改善が図られる。逆に平均歪評価値ｄｎが全体目標歪評価値ｄよりも小さくなったときは、画質が目標を上回っているので、緩やかに目標設定ビットレートＴｎ＋１を抑制する。
【０１７６】
数（３２）式において、（ｄｎ−ｄ）の値をそのまま歪目標差として利用したが、数（３６）式に示すように、（ｄｎ−ｄ）を関数θ６に入力するようにしてもよい。
【０１７７】
【数３６】
【０１７８】
数（３７）式は、関数θ６の具体例を示す式である。
【０１７９】
【数３７】
【０１８０】
数（３７）式中の、ａ０、ａ１、ｂ０、ｂ１、ｃ０、ｃ１の関係を、数（３８）式に示す。また、このような条件で表される関数θ６の特性を図８に示す。
【０１８１】
【数３８】
【０１８２】
このように関数θ６は、入力値が０の近傍では、その出力も“０”から大きく変動しないような特性を持っている。数（３７）式、数（３８）式で示した例であれば、入力値がｃ０より大きくなるか、−ｃ１より小さくなるところから出力値も大きく変動するような特性となっている。
【０１８３】
このような関数θ６を用いることで、（ｄｎ−ｄ）が、少し“０”からずれている場合に、目標設定ビットレートＴｎ＋１が全体目標ビットレートＴから大きく変動してしまうことを回避できる。歪目標差が比較的大きくずれた場合に、目標設定ビットレートＴｎ＋１を変動させることで、歪の大きさに応じて画質の改善を図ることができる。
【０１８４】
図８で示した例では、関数θ６は左右対称（（０，０）点について点対称）の特性をもっている。（ｄｎ−ｄ）の値が０である領域を境界にして、変化率を非対称としてもよい。たとえば、ａ０を大きく、ａ１を小さくすることにより、平均歪評価値ｄｎが全体目標歪評価値ｄよりも大きくなったときは、画質が目標よりも劣化しているので、早急に画質の改善が図られる。逆に平均歪評価値ｄｎが全体目標歪評価値ｄよりも小さくなったときは、画質が目標を上回っているので、緩やかに目標設定ビットレートＴｎ＋１を抑制する。
【０１８５】
｛第６の実施の形態｝
第１〜第５の実施の形態においては、目標設定ビットレートＴｎ＋１を算出するために、パラメータとして平均歪評価値ｄｎを利用した。ここで、第１〜第５の実施の形態において、平均歪評価値ｄｎに代えて期間平均歪評価値Ａｄｎを利用してもよい。たとえば、数（１１）式、数（１２）式、数（１５）式、数（１６）式、数（１９）式、数（２０）式、数（２３）式、数（２４）式、数（２７）式、数（２８)式、数（２９）式、数（３２）式、数（３３）式、数（３６）式などにおいて、平均歪評価値ｄｎを期間平均歪評価値Ａｄｎに置き換えればよい。
【０１８６】
これにより、局所的な画質の歪に影響されることなく、平均歪評価値ｄｎの変化を緩やかに評価し、画質の改善を図りつつ、目標設定ビットレートＴｎ＋１を最適制御することができる。
【０１８７】
｛第７の実施の形態｝
図１に示したトランスコーダ１においては、エンコーダ１５から出力された第２ストリームをデコードする第２デコーダ１７を別個に設けた。第７の実施の形態においては、図９に示すように、エンコーダ１５内のローカルデコーダ１５１から出力されたデータを歪算出部１８に出力する。
【０１８８】
ローカルデコーダ１５１は、エンコーダ１５内において、符号化された画像データを再度デコードし、フレーム間予測を行うために用いられる処理ブロックである。ローカルデコーダ１５１をエンコード処理用と歪評価値算出用で兼用させることで、歪評価値を算出するためのデコーダを別個に設ける必要がなく、装置構成をコンパクトにすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１８９】
【図１】トランスコーダのブロック図である。
【図２】入力ストリーム（第１ストリーム）と出力ストリーム（第２ストリーム）の情報を制御単位期間ごとに示した図である。
【図３】関数θ１の特性を表す図である。
【図４】関数θ２の特性を表す図である。
【図５】関数θ３の特性を表す図である。
【図６】関数θ４の特性を表す図である。
【図７】関数θ５の特性を表す図である。
【図８】関数θ６の特性を表す図である。
【図９】第７の実施の形態に係るトランスコーダのブロック図である。
【符号の説明】
【０１９０】
１ トランスコーダ
１１ ＣＰＵ
１２ 第１デコーダ
１５ エンコーダ
１７ 第２デコーダ
１８ 歪算出部
ＡＣｎ 期間平均ビットレート
ＡＳｎ 期間平均ビットレート
Ａｄｎ 期間平均歪評価値
Ｃｎ 出力平均ビットレート
ｄ 全体目標歪評価値
ｄｎ 平均歪評価値
Ｌｎ 制御単位期間
Ｐ （第１ストリーム）量子化ステップ値
Ｑ （第２ストリーム）量子化ステップ値
Ｓ 入力全体ビットレート
Ｓｎ 入力平均ビットレート
Ｔ 全体目標ビットレート
Ｔｎ 目標設定ビットレート
αｎ 量子化ステップ変換係数
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のストリームを第２のストリームに変換するトランスコーダであって、
第２のストリーム全体の目標ビットレートを設定する手段と、
第２のストリーム全体の目標ビットレートと、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と、第２のストリーム全体の目標歪評価値に基づいて第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを決定する目標ビットレート決定手段と、
を備えることを特徴とするトランスコーダ。
【請求項２】
請求項１に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との比に基づいて算出される値を歪目標比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、第２のストリームの全体の目標ビットレートに前記歪目標比を乗算することにより第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを算出することを特徴とするトランスコーダ。
【請求項３】
請求項１に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との比に基づいて算出される値を歪目標比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、第２のストリームの全体の目標ビットレートに前記歪目標比を加算することにより第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを算出することを特徴とするトランスコーダ。
【請求項４】
請求項１に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との差に基づいて算出される値を歪目標差とすると、前記目標ビットレート決定手段は、第２のストリームの全体の目標ビットレートに前記歪目標差を加算することにより第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを算出することを特徴とするトランスコーダ。
【請求項５】
請求項１に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との差に基づいて算出される値を歪目標差とすると、前記目標ビットレート決定手段は、第２のストリームの全体の目標ビットレートに前記歪目標差を乗算することにより第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを算出することを特徴とするトランスコーダ。
【請求項６】
第１のストリームを第２のストリームに変換するトランスコーダであって、
第２のストリーム全体の目標ビットレートを設定する手段と、
第２のストリーム全体の目標ビットレートと、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームのビットレートおよび歪評価値と、第Ｎ期間の第２のストリームの目標ビットレートと、第２のストリーム全体の目標歪評価値に基づいて第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを決定する目標ビットレート決定手段と、
を備えることを特徴とするトランスコーダ。
【請求項７】
請求項６に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との比に基づいて算出される値を歪目標比とし、
第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームのビットレートと第ｎ期間の第２のストリームの目標ビットレートとの比に基づいて算出される値をレート目標比とすると、
前記目標ビットレート決定手段は、第２のストリームの全体の目標ビットレートと前記レート目標比との比に前記歪目標比を乗算することにより第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを算出することを特徴とするトランスコーダ。
【請求項８】
請求項７に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ−１期間の第１ストリームのビットレートと第Ｎ期間の第１ストリームのビットレートとの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標比に前記期間比を乗算し、前記レート目標比を調整することを特徴とするトランスコーダ。
【請求項９】
請求項７に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間の第１のストリームのビットレートと第Ｎ＋１期間の第１のストリームのビットレートの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標比に前記期間比を乗算し、前記レート目標比を調整することを特徴とするトランスコーダ。
【請求項１０】
請求項７に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ−１期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートと第Ｎ期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標比に前記期間比を乗算し、前記レート目標比を調整することを特徴とするトランスコーダ。
【請求項１１】
請求項７に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートと第Ｎ＋１期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標比に前記期間比を乗算し、前記レート目標比を調整することを特徴とするトランスコーダ。
【請求項１２】
請求項６に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との比に基づいて算出される値を歪目標比とし、
第ｎ期間の第２のストリームの目標ビットレートと第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームのビットレートとの差に基づいて算出される値をレート目標差とすると、
前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標差に前記歪目標比を乗算した値を第２のストリームの全体の目標ビットレートに加算することにより第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを算出することを特徴とするトランスコーダ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間の第１ストリームのビットレートと第Ｎ−１期間の第１ストリームのビットレートとの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標差に前記期間比を乗算し、前記レート目標差を調整することを特徴とするトランスコーダ。
【請求項１４】
請求項１２に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ＋１期間の第１のストリームのビットレートと第Ｎ期間の第１のストリームのビットレートの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標差に前記期間比を乗算し、前記レート目標差を調整することを特徴とするトランスコーダ。
【請求項１５】
請求項１２に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートと第Ｎ−１期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標差に前記期間比を乗算し、前記レート目標差を調整することを特徴とするトランスコーダ。
【請求項１６】
請求項１２に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ＋１期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートと第Ｎ期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標差に前記期間比を乗算し、前記レート目標差を調整することを特徴とするトランスコーダ。
【請求項１７】
請求項６ないし請求項１６のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームのビットレートとして、第Ｎ期間の第２のストリームのビットレートが用いられることを特徴とするトランスコーダ。
【請求項１８】
請求項６ないし請求項１６のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームのビットレートとして、第Ｎ期間を含む過去複数期間の第２のストリームの平均ビットレートが用いられることを特徴とするトランスコーダ。
【請求項１９】
請求項１ないし請求項１８のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値として、第Ｎ期間の第２のストリームの歪評価値が用いられることを特徴とするトランスコーダ。
【請求項２０】
請求項１ないし請求項１８のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値として、第Ｎ期間を含む過去複数期間の第２のストリームの平均歪評価値が用いられることを特徴とするトランスコーダ。
【請求項２１】
請求項１ないし請求項２０のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、
第２のストリームの歪評価値は、第１のストリームをデコードした画像と第２のストリームをデコードした画像との差分二乗和に基づいて算出されることを特徴とするトランスコーダ。
【請求項２２】
請求項１ないし請求項２０のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、
第２のストリームの歪評価値は、第１のストリームをデコードした画像と第２のストリームをデコードした画像との差分絶対値和に基づいて算出されることを特徴とするトランスコーダ。
【請求項２３】
請求項１ないし請求項２２のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、さらに、
前記目標ビットレート決定手段により決定された第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートと第Ｎ期間以前の第１のストリームのビットレートとの比に基づいて、第Ｎ＋１期間の量子化ステップ変換係数を算出する手段と、
第Ｎ＋１期間の第１のストリームの量子化ステップ値に第Ｎ＋１期間の量子化ステップ変換係数を乗算することで、第Ｎ＋１期間の第２のストリームの量子化ステップ値を算出する手段と、
を備えることを特徴とするトランスコーダ。
【請求項２４】
請求項１ないし請求項２２のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、さらに、
前記目標ビットレート決定手段により決定された第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートと第Ｎ＋１期間以前の第１のストリームのビットレートとの比に基づいて、第Ｎ＋１期間の量子化ステップ変換係数を算出する手段と、
第Ｎ＋１期間の第１のストリームの量子化ステップ値に第Ｎ＋１期間の量子化ステップ変換係数を乗算することで、第Ｎ＋１期間の第２のストリームの量子化ステップ値を算出する手段と、
を備えることを特徴とするトランスコーダ。
【請求項２５】
請求項２、請求項３、請求項７、請求項１２のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との比が１である領域を境界として、算出される歪目標比の変化率が非対称であることを特徴とするトランスコーダ。
【請求項２６】
請求項４または請求項５に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との差が０である領域を境界として、算出される歪目標差の変化率が非対称であることを特徴とするトランスコーダ。
【請求項２７】
請求項２１または請求項２２に記載のトランスコーダにおいて、
第２のストリームの歪評価値を算出するために第２のストリームをデコードする処理部として、エンコーダ内のローカルデコーダが用いられることを特徴とするトランスコーダ。
【請求項１】
第１のストリームを第２のストリームに変換するトランスコーダであって、
第２のストリーム全体の目標ビットレートを設定する手段と、
第２のストリーム全体の目標ビットレートと、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と、第２のストリーム全体の目標歪評価値に基づいて第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを決定する目標ビットレート決定手段と、
を備えることを特徴とするトランスコーダ。
【請求項２】
請求項１に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との比に基づいて算出される値を歪目標比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、第２のストリームの全体の目標ビットレートに前記歪目標比を乗算することにより第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを算出することを特徴とするトランスコーダ。
【請求項３】
請求項１に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との比に基づいて算出される値を歪目標比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、第２のストリームの全体の目標ビットレートに前記歪目標比を加算することにより第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを算出することを特徴とするトランスコーダ。
【請求項４】
請求項１に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との差に基づいて算出される値を歪目標差とすると、前記目標ビットレート決定手段は、第２のストリームの全体の目標ビットレートに前記歪目標差を加算することにより第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを算出することを特徴とするトランスコーダ。
【請求項５】
請求項１に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との差に基づいて算出される値を歪目標差とすると、前記目標ビットレート決定手段は、第２のストリームの全体の目標ビットレートに前記歪目標差を乗算することにより第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを算出することを特徴とするトランスコーダ。
【請求項６】
第１のストリームを第２のストリームに変換するトランスコーダであって、
第２のストリーム全体の目標ビットレートを設定する手段と、
第２のストリーム全体の目標ビットレートと、第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームのビットレートおよび歪評価値と、第Ｎ期間の第２のストリームの目標ビットレートと、第２のストリーム全体の目標歪評価値に基づいて第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを決定する目標ビットレート決定手段と、
を備えることを特徴とするトランスコーダ。
【請求項７】
請求項６に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との比に基づいて算出される値を歪目標比とし、
第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームのビットレートと第ｎ期間の第２のストリームの目標ビットレートとの比に基づいて算出される値をレート目標比とすると、
前記目標ビットレート決定手段は、第２のストリームの全体の目標ビットレートと前記レート目標比との比に前記歪目標比を乗算することにより第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを算出することを特徴とするトランスコーダ。
【請求項８】
請求項７に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ−１期間の第１ストリームのビットレートと第Ｎ期間の第１ストリームのビットレートとの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標比に前記期間比を乗算し、前記レート目標比を調整することを特徴とするトランスコーダ。
【請求項９】
請求項７に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間の第１のストリームのビットレートと第Ｎ＋１期間の第１のストリームのビットレートの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標比に前記期間比を乗算し、前記レート目標比を調整することを特徴とするトランスコーダ。
【請求項１０】
請求項７に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ−１期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートと第Ｎ期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標比に前記期間比を乗算し、前記レート目標比を調整することを特徴とするトランスコーダ。
【請求項１１】
請求項７に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートと第Ｎ＋１期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標比に前記期間比を乗算し、前記レート目標比を調整することを特徴とするトランスコーダ。
【請求項１２】
請求項６に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との比に基づいて算出される値を歪目標比とし、
第ｎ期間の第２のストリームの目標ビットレートと第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームのビットレートとの差に基づいて算出される値をレート目標差とすると、
前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標差に前記歪目標比を乗算した値を第２のストリームの全体の目標ビットレートに加算することにより第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートを算出することを特徴とするトランスコーダ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間の第１ストリームのビットレートと第Ｎ−１期間の第１ストリームのビットレートとの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標差に前記期間比を乗算し、前記レート目標差を調整することを特徴とするトランスコーダ。
【請求項１４】
請求項１２に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ＋１期間の第１のストリームのビットレートと第Ｎ期間の第１のストリームのビットレートの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標差に前記期間比を乗算し、前記レート目標差を調整することを特徴とするトランスコーダ。
【請求項１５】
請求項１２に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートと第Ｎ−１期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標差に前記期間比を乗算し、前記レート目標差を調整することを特徴とするトランスコーダ。
【請求項１６】
請求項１２に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ＋１期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートと第Ｎ期間を含む過去複数期間の第１のストリームの平均ビットレートの比を期間比とすると、前記目標ビットレート決定手段は、前記レート目標差に前記期間比を乗算し、前記レート目標差を調整することを特徴とするトランスコーダ。
【請求項１７】
請求項６ないし請求項１６のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームのビットレートとして、第Ｎ期間の第２のストリームのビットレートが用いられることを特徴とするトランスコーダ。
【請求項１８】
請求項６ないし請求項１６のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームのビットレートとして、第Ｎ期間を含む過去複数期間の第２のストリームの平均ビットレートが用いられることを特徴とするトランスコーダ。
【請求項１９】
請求項１ないし請求項１８のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値として、第Ｎ期間の第２のストリームの歪評価値が用いられることを特徴とするトランスコーダ。
【請求項２０】
請求項１ないし請求項１８のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値として、第Ｎ期間を含む過去複数期間の第２のストリームの平均歪評価値が用いられることを特徴とするトランスコーダ。
【請求項２１】
請求項１ないし請求項２０のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、
第２のストリームの歪評価値は、第１のストリームをデコードした画像と第２のストリームをデコードした画像との差分二乗和に基づいて算出されることを特徴とするトランスコーダ。
【請求項２２】
請求項１ないし請求項２０のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、
第２のストリームの歪評価値は、第１のストリームをデコードした画像と第２のストリームをデコードした画像との差分絶対値和に基づいて算出されることを特徴とするトランスコーダ。
【請求項２３】
請求項１ないし請求項２２のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、さらに、
前記目標ビットレート決定手段により決定された第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートと第Ｎ期間以前の第１のストリームのビットレートとの比に基づいて、第Ｎ＋１期間の量子化ステップ変換係数を算出する手段と、
第Ｎ＋１期間の第１のストリームの量子化ステップ値に第Ｎ＋１期間の量子化ステップ変換係数を乗算することで、第Ｎ＋１期間の第２のストリームの量子化ステップ値を算出する手段と、
を備えることを特徴とするトランスコーダ。
【請求項２４】
請求項１ないし請求項２２のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、さらに、
前記目標ビットレート決定手段により決定された第Ｎ＋１期間の第２のストリームの目標ビットレートと第Ｎ＋１期間以前の第１のストリームのビットレートとの比に基づいて、第Ｎ＋１期間の量子化ステップ変換係数を算出する手段と、
第Ｎ＋１期間の第１のストリームの量子化ステップ値に第Ｎ＋１期間の量子化ステップ変換係数を乗算することで、第Ｎ＋１期間の第２のストリームの量子化ステップ値を算出する手段と、
を備えることを特徴とするトランスコーダ。
【請求項２５】
請求項２、請求項３、請求項７、請求項１２のいずれかに記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との比が１である領域を境界として、算出される歪目標比の変化率が非対称であることを特徴とするトランスコーダ。
【請求項２６】
請求項４または請求項５に記載のトランスコーダにおいて、
第Ｎ期間以前の変換済みの第２のストリームの歪評価値と第２のストリーム全体の目標歪評価値との差が０である領域を境界として、算出される歪目標差の変化率が非対称であることを特徴とするトランスコーダ。
【請求項２７】
請求項２１または請求項２２に記載のトランスコーダにおいて、
第２のストリームの歪評価値を算出するために第２のストリームをデコードする処理部として、エンコーダ内のローカルデコーダが用いられることを特徴とするトランスコーダ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２９６０４０（Ｐ２００９−２９６０４０Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４４７４０（Ｐ２００８−１４４７４０）
【出願日】平成２０年６月２日（２００８．６．２）
【出願人】（５９１１２８４５３）株式会社メガチップス (322)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２日（２００８．６．２）
【出願人】（５９１１２８４５３）株式会社メガチップス (322)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]