動画像符号化装置及びプログラム
【課題】 動きや変化の小さい領域と大きい領域とが混在していても、処理負担をさほど増加させることなく、両領域とも復号エラーを抑えることができる動画像符号化装置を提供する。
【解決手段】 入力フレーム画像に対し、相関除去処理を含む所定の変換処理を施して変換量を得る変換手段と、この変換量を量子化した後、ＳＷ符号化してＷＺストリームを得るＷＺ符号化手段とを備える動画像符号化装置に関する。そして、対向する動画像復号装置の予測画像の領域ごとの精度を表す推定情報として、ＷＺ符号化手段から領域ごとのレートを取り込み、このレートに基づいて、ＷＺストリームを得るＳＷ符号化処理が施される量子化値を得る際のビットデプスを領域ごとに決定するビットデプス決定手段を有することを特徴とする。
【解決手段】 入力フレーム画像に対し、相関除去処理を含む所定の変換処理を施して変換量を得る変換手段と、この変換量を量子化した後、ＳＷ符号化してＷＺストリームを得るＷＺ符号化手段とを備える動画像符号化装置に関する。そして、対向する動画像復号装置の予測画像の領域ごとの精度を表す推定情報として、ＷＺ符号化手段から領域ごとのレートを取り込み、このレートに基づいて、ＷＺストリームを得るＳＷ符号化処理が施される量子化値を得る際のビットデプスを領域ごとに決定するビットデプス決定手段を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は動画像符号化装置及びプログラムに関し、例えば、Ｓｌｅｐｉａｎ−Ｗｏｌｆの定理及びＷｙｎｅｒ−Ｚｉｖの定理に基づき動画像を符号化する場合に適用し得るものである。
【背景技術】
【０００２】
動画像符号化技術として、Ｓｌｅｐｉａｎ−Ｗｏｌｆの定理及びＷｙｎｅｒ−Ｚｉｖの定理に基づき構築されたＤＶＣ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ）がある（特許文献１参照）。
【０００３】
Ｈ．２６４／ＡＶＣをはじめとする一般的な動画像符号化技術と比較したときに、ＤＶＣのもっとも大きな特徴は、ＤＶＣのエンコーダが動き推定を伴った予測画像の生成処理を持たないことである。代わりに、予測画像の生成処理はデコーダが担っている。ＤＶＣの符号化は、原画像のＷｙｎｅｒ−Ｚｉｖ符号（量子化器と誤り訂正符号の組み合わせを利用することが多い）を生成することによって行われ、復号は、予測画像に含まれる誤差をＷｙｎｅｒ−Ｚｉｖ符号によって訂正することで行われる。以上の構成から、ＤＶＣは、「エンコーダ（符号化装置）が低負荷で、デコーダ（復号装置）が高負荷になる」という、従来方式とは正反対の性質を持つ。
【０００４】
まず、図１２を用いて、ＤＶＣにおけるＷＺフレーム画像（非キーフレーム画像）の符号化装置（ＷＺフレーム符号化装置）を説明する。ＷＺフレーム符号化装置にキーフレーム画像の符号化装置を加えたものが、ＤＶＣの動画像符号化装置となる。
【０００５】
ＷＺフレーム符号化装置１００は、変換部１０１とＷＺ符号化部１０２とを有する。ＷＺ符号化部６０２は、量子化部１０３とＳＷ符号化部１０４とを有する。
【０００６】
ＷＺフレーム画像ＷＺＦは変換部１０１に与えられ、変換部１０１は、ＷＺフレーム画像ＷＺＦに対して少なくとも相関除去処理を含む所定の変換処理を行い、得られた変換量Ｐ１０１がＷＺ符号化部１０２に与えられる。所定の変換処理は、例えば、フレーム間差分処理、動き補償予測画像との差分処理、又は、直交変換処理（離散コサイン変換など）などのような相関除去処理を少なくとも１つは含む処理である。例えば、フレーム間差分処理後に離散コサイン変換を行うものであっても良い。
【０００７】
ＷＺ符号化部１０２は、変換量Ｐ１０１を外部から設定されたビットデプス（量子化ビット数）ＢＤに従ってＷｙｎｅｒ−Ｚｉｖ符号化（以下、ＷＺ符号化と呼ぶ）し、ＷＺストリームＳＴを出力する。より具体的に言うと、量子化部１０３が、変換量Ｐ１０１をビットデプスＢＰに従って量子化し、ＳＷ符号化部１０４が、得られた量子化値Ｐ１０３を、誤り訂正符号などに符号化することによって、Ｓｌｅｐｉａｎ−Ｗｏｌｆ符号化（以下、ＳＷ符号化と呼ぶ）し、ＷＺストリームＳＴを出力する。
【０００８】
量子化部１０３は、量子化値Ｐ１０３のビットデプスが外部から設定されたビットデプスＢＰになるように、変換量Ｐ１０１の量子化を行う。
【０００９】
例えば、ビットデプスＢＰに２が設定された場合には、量子化値Ｐ１０３は４通りの値をとることができるので、図１３のように変換量のダイナミックレンジ内を４分割し、それぞれの区間に２ビットの量子化値ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２を割り当てる。また例えば、ビットデプスＢＰに３が設定された場合には、量子化値Ｐ１０３は８通りの値をとることができるので、図１４や図１５のように変換量のダイナミックレンジ内を８分割し、それぞれの区間に３ビットの量子化値ａ３、ｂ３、ｃ３、ｄ３、ｅ３、ｆ３、ｇ３、ｈ３を割り当てる。
【００１０】
従来では、量子化に、ミッドトレッド型量子化器を適用していた。ミッドトレッド型量子化器は、変換量Ｐ１０１がゼロ近傍の値のときに、同じ量子化値に量子化する量子化器である。図１３や図１５は、ミッドトレッド型量子化器の例である。例えば、図１３の場合、ゼロ近傍の変換量Ｐ１０１は値ｂ２に量子化され、図１５の場合、ゼロ近傍の変換量Ｐ１０１は値ｄ３に量子化される。
【００１１】
一方、ミッドトレッド型量子化器を適用しなければ、ゼロよりわずかに小さいマイナスの値とゼロよりわずかに大きいプラスの値とが異なる値に量子化される。図１４は、ミッドトレッド型ではない量子化器の例であり、ゼロよりわずかに小さいマイナスの値は量子化値ｃ３に変換され、ゼロよりわずかに大きいプラスのちは量子化値ｄに変換される。
【００１２】
相関除去されている変換量Ｐ１０１は、ゼロを中心にして分散した値をとることが知られているので、原画像の変換量がゼロよりわずかに大きいプラスの値をとり、予測画像の変換量がゼロよりわずかに小さいマイナスの値をとる状況は十分発生し得る。相関除去して直交変換を行っている場合には、特に交流成分の分布はゼロを中心に分散したものとなる。ミッドトレッド型量子化器を適用している場合、原画像や予測画像がゼロを中心に分散する状況でも、原画像や予測画像の量子化値は共に同じ値に量子化され、符号量の増大は回避される。
【００１３】
なお、ミッドトレッド型量子化器を用いて一様量子化したい場合、量子化値は奇数個の区間を表す値を必要とするので、上記の例のように量子化値Ｐ１０３が偶数個の値しか表現できない場合は、どこかの区間が非一様になることを認めなければならない。図１３の例では、区間ｃ２と区間ｄ２の量子化ステップが、その他の区間の量子化ステップの半分になることを認めており、図１５の例では、区間ｇ３と区間ｈ３の量子化ステップが、その他の区間の量子化ステップの半分になることを認めている。
【００１４】
ＳＷ符号化部１０４では、量子化値Ｐ１０３をＳＷ符号化する。ＬＤＰＣ符号やターボ符号などの誤り訂正符号がＳＷ符号として採用されることが多い。ＳＷ符号化部１０４では、量子化値Ｐ１０３を、周波数帯域ごとに分離し（但し、変換部１０１が直交変換処理を実行していることを要する）、周波数帯域ごとにビットプレーンを生成し、ビットプレーンを誤り訂正符号化できるサイズに分割して、それぞれを誤り訂正符号化する。結果として、フレームが幾つかの領域に分割され、領域ごとの誤り訂正符号が生成されたことになる。
【００１５】
なお、ＳＷ符号化部１０４は、デコーダが生成する予測画像の誤り率に応じて、領域ごとの誤り訂正符号ごとに、適切な誤り訂正符号のレート（符号量）を設定する必要がある。適切なレートを推定する方法には、デコーダからのフィードバックを利用する方式やエンコーダで予測画像を生成する方式などがあるが、本発明は、レート推定方法がいずれかに限定されるものではないので、その説明は省略する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００９−１４１６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、ビットデプスを一定値に固定して符号化した場合、動きや変化の小さい領域では復号エラーが小さくなるが、動きや変化の大きい領域では復号エラーが大きくなるという問題が発生する。
【００１８】
かかる不都合を解決するため、あらかじめビットデプスを大きな値にすることも考えられるが、この場合には、動きや変化の小さい領域（もともと復号エラーが小さく、さらに復号エラーを抑えても、画質に与える影響が少ない領域）のレートが増える。又は、動画像符号化技術で一般的に利用されている動きベクトル検出によって、動きや変化を検出し、動きや変化の大きい領域ではビットデプスを大きくすることも考えられるが、この場合には、ＳＷ符号化部１０４の処理負担が大きくなる。
【００１９】
そのため、動きや変化の小さい領域と動きや変化の大きい領域とが混在していても、レートや処理負担をさほど増加させることなく、両領域とも復号エラーを抑えることができる動画像符号化装置及びプログラムが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
第１の本発明は、入力フレーム画像に対し、相関除去処理を含む所定の変換処理を施して変換量を得る変換手段と、上記変換量を量子化した後、ＳＷ符号化してＷＺストリームを得るＷＺ符号化手段とを備える動画像符号化装置において、対向する動画像復号装置の予測画像の領域ごとの精度を表す推定情報として、上記ＷＺ符号化手段から領域ごとのレートを取り込み、上記変換量を量子化して、ＷＺストリームを得るＳＷ符号化処理が施される量子化値を得る際のビットデプスを領域ごとに決定するビットデプス決定手段を有することを特徴とする。
【００２１】
第２の本発明の動画像符号化プログラムは、動画像符号化装置に搭載されるコンピュータを、（１）入力フレーム画像に対し、相関除去処理を含む所定の変換処理を施して変換量を得る変換手段と、（２）上記変換量を量子化した後、ＳＷ符号化してＷＺストリームを得るＷＺ符号化手段と、（３）対向する動画像復号装置の予測画像の領域ごとの精度を表す推定情報として、上記ＷＺ符号化手段から領域ごとのレートを取り込み、上記変換量を量子化して、ＷＺストリームを得るＳＷ符号化処理が施される量子化値を得る際のビットデプスを領域ごとに決定するビットデプス決定手段として機能させることを特徴とする。
【００２２】
第３の本発明は、キーフレーム画像をフレーム内符号化方式で符号化する第１の動画像符号化装置部と、非キーフレーム画像を符号化する第２の動画像符号化装置部とを有する動画像符号化装置において、上記第２の動画像符号化装置部として、第１の本発明の動画像符号化装置を適用したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の動画像符号化装置及びプログラムによれば、動きや変化の小さい領域か動きや変化の大きい領域かをレートの値で推測し、量子化でのビットデプスを領域毎に決定するようにしたので、処理負担をさほど増加させることなく、対向装置での復号エラーを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】第２の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図４】第２の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】第３の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図６】第３の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】第３の実施形態におけるビットデプス再決定方法の説明図である。
【図８】第４の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図９】第４の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】第５の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】第５の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】従来のＷＺフレーム符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】ビットデプスが２の場合の入力値と量子化値との関係を示す説明図である。
【図１４】ビットデプスが３の場合の入力値と量子化値との関係を示す説明図（１）である。
【図１５】ビットデプスが３の場合の入力値と量子化値との関係を示す説明図（２）である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（０）各実施形態に共通する考え方
後述する第１〜第５の実施形態は、エンコーダ（ＷＺフレーム符号化装置）において、デコーダ（ＷＺフレーム復号装置）の予測画像の精度を低負荷で推定し、固定値のビットデプスで生じるビットデプスの不足領域、つまりビットデプスを追加したときに、追加された符号が有効に活用される領域を発見し、その領域のビットデプスを追加しようとしたものである。
【００２６】
（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明による動画像符号化装置及びプログラムの第１の実施形態を、図面を参照しながら説明する。第１の実施形態の動画像符号化装置は、ＤＶＣにおけるＷＺフレーム符号化装置である。なお、第１の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置にキーフレーム画像の符号化装置を加えたものは、ＤＶＣの動画像符号化装置となる。
【００２７】
（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図１は、第１の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の構成を示すブロック図であり、上述した図１２との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。第１の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置は、ＣＰＵと、ＣＰＵが実行するプログラムとで構築することができるが、機能的には、図１で表すことができる。
【００２８】
図１において、第１の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置１００Ａは、変換部１０１と、ＷＺ符号化部１０２Ａと、ビットデプス決定部１０５とを有する。ＷＺ符号化部１０２Ａは、量子化部１０３と、ＳＷ符号化部１０４Ａと、二次量子化部１０６とを有する。
【００２９】
変換部１０１及び量子化部１０３は、図１２で説明したものと同様である。但し、量子化部１０３には、基準ビットデプスＢＤｒｅｆが与えられるので、量子化部１０３は、基準ビットデプスＢＤｒｅｆに従って変換量Ｐ１０１を量子化する。また、量子化部１０３は、ミッドトレッド型量子化器であるとする。
【００３０】
ＷＺ符号化部１０２Ａは、変換量Ｐ１０１を、基準ビットデプスＢＤｒｅｆ又はビットデプスＢＤ１０３に従ってＷＺ符号化し、レートＲＴ１０４ＡとＷＺストリームＳＴとを出力するものである。
【００３１】
ビットデプス決定部１０５は、基準ビットデプスＢＤｒｅｆとレートＲＴ１０４ＡとパラメータＰＲとから、動画像の特徴に応じて適応的に制御されたビットデプスＢＤ１０３を求めるものである。
【００３２】
ＷＺ符号化部１０２ＡにおけるＳＷ符号化部１０４Ａは、一次動作として、量子化値Ｐ１０３をＳＷ符号化したときのレートＲＴ１０４Ａを出力し、二次動作として、二次量子化値Ｐ１０６をＳＷ符号化し、ＷＺストリームＳＴを出力するものである。
【００３３】
二次量子化部１０６は、変換量Ｐ１０１を、量子化値Ｐ１０３とビットデプスＢＤ１０３とに従って量子化し、二次量子化値Ｐ１０６を出力するものである。
【００３４】
（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第１の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置１００Ａの動作を、図１に加え、図２を参照しながら説明する。図２は、ＷＺフレーム符号化装置１００Ａの動作を示すフローチャートである。
【００３５】
ＷＺフレーム画像ＷＺＦが入力されると、変換部１０１において、ＷＺフレーム画像ＷＺＦに対して所定の変換方法による変換が適用され、変換量Ｐ１０１が得られる（ステップＳ１０１）。ここで、変換方法は、背景技術の項で説明したのと同様な方法である。次に、ミッドトレッド型量子化器構成の量子化部１０３において、基準ビットデプスＢＤｒｅｆに従って、変換量Ｐ１０１が量子化される（ステップＳ１０２）。ここまでの処理は、従来と同様である。
【００３６】
次に、ＳＷ符号化部１０４Ａにおいて、量子化値Ｐ１０３をＳＷ符号化したときのレートＲＴ１０４Ａが求められる（ステップＳ１０３）。レートＲＴ１０４Ａの算出方法は、フィードバック方式や予測画像を用いる方式など、既存の算出方法を適用できる。
【００３７】
さらに、ビットデプス決定部１０５において、動画像の特徴に応じて適応的に制御されたビットデプスＢＤ１０３が求められ、ＷＺ符号化部１０２Ａに出力される（ステップＳ１０４）。動きや変化の小さい領域ではレートＲＴ１０４Ａが小さく、動きや変化の大きい領域ではレートＲＴ１０４Ａが大きいという仮定に基づき、ビットデプス決定部１０５は、適応的な制御を実施する。ビットデプスＢＤ１０３を決める具体的な方法を数例挙げると、以下の通りである。なお、ビットデプス決定部１０５が利用するパラメータＰＲには、閾値が含まれ、ビットデプスＢＤ１０３の決定方法によっては、オフセットデプスも含まれる。
【００３８】
（１）レートＲＴ１０４Ａが閾値以上の場合、基準ビットデプスＢＤｒｅｆにパラメータＰＲより与えられたオフセットデプスを加えたものをビットデプスＢＤ１０３として出力し、レートＲＴ１０４Ａが閾値未満の場合、基準ビットデプスＢＤｒｅｆをビットデプスＢＤ１０３として出力する。
【００３９】
（２）レートＲＴ１０４Ａが閾値以上の場合、基準ビットデプスＢＤｒｅｆに、レートＲＴ１０４Ａの大きさに応じて求められたオフセットデプスを加えたものをビットデプスＢＤ１０３として出力し、レートＲＴ１０４Ａが閾値未満の場合、基準ビットデプスＢＤｒｅｆをビットデプスＢＤ１０３として出力する。
【００４０】
（３）レートＲＴ１０４Ａが閾値以上の場合、基準ビットデプスＢＤｒｅｆに、レートＲＴ１０４Ａの大きさに応じて求められたオフセットデプスとパラメータＰＲより与えられたオフセットデプスとを加えたものをビットデプスＢＤ１０３として出力し、レートＲＴ１０４Ａが閾値未満の場合、基準ビットデプスＢＤｒｅｆをビットデプスＢＤ１０３として出力する。
【００４１】
ここで、レートＲＴ１０４Ａの大きさに応じて求められるオフセットデプスは、例えば、レートＲＴ１０４Ａの値に定数倍処理をすることによって求める。
【００４２】
また、レートＲＴ１０４Ａを閾値と比較する方法として、レートＲＴ１０４Ａに含まれる情報の中で、「任意数個のビットプレーンのＳＷ符号のレートの総和と閾値を比較する方法」や「任意数個のビットプレーンのＳＷ符号のレートの総和を求めるときに、各ビットプレーンのレートに対して、ビットプレーンの位に応じた重みを乗じ、その総和と閾値を比較する方法」や「最下位ビットプレーンのＳＷ符号のレートと閾値を比較する方法」などがある。
【００４３】
ビットデプスＢＤ１０３が出力されると、二次量子化部１０６において、ビットデプスＢＤ１０３に基づいて、変換量Ｐ１０１が量子化され、二次量子化値Ｐ１０６が出力される（ステップＳ１０５）。二次量子化部１０６における量子化方法（二次量子化方法）を二例挙げれば、以下の通りである。
【００４４】
（１）量子化値Ｐ１０３を表すビット列と、量子化値Ｐ１０３が示す量子化区間内を追加されたビット数（＝ビットデプスＢＤ１０３−基準ビットデプスＢＤｒｅｆ）のビットでさらに細かく量子化することで生成した追加ビットとを連結して二次量子化値Ｐ１０６として出力する。
【００４５】
（２）量子化部１０３と同様に、ミッドトレッド型量子化器を用いて、変換量Ｐ１０１をビットデプスＢＤ１０３で量子化し、その結果を、二次量子化値Ｐ１０６として出力する。
【００４６】
但し、ビットデプスＢＤ１０３と、量子化値Ｐ１０３を得た基準ビットデプスＢＤｒｅｆが同じ場合には、二次量子化部１０６は量子化値Ｐ１０３をそのまま二次量子化値Ｐ１０６として出力するようにしても良い。
【００４７】
２つの二次量子化方法を具体例を挙げて説明する。基準ビットデプスＢＤｒｅｆが２であるときに、ミッドトレッド型量子化器で量子化すると、量子化区間の配置は、例えば、図１３となる。ビットデプスＢＤ１０３が３であるときに、第１の二次量子化方法で二次量子化を行うと、量子化値ａ２１〜ｄ２をそれぞれ、追加ビット数１で定まる２分割した部分のいずれかに振り分けるので、量子化区間の配置は、例えば図１４となる。ビットデプスＢＤ１０３が３であるときに、第２の二次量子化方法で二次量子化を行うと、量子化を最初からビットデプス３で行っているのと同様であるので、量子化区間の配置は、例えば図１５になる。第２の二次量子化方法は、ビットデプスＢＤ１０３に従って、再び量子化処理を行う必要があるため、第１の二次量子化方法に比べると、計算負荷が上昇する。一方、第２の二次量子化方法は、ミッドトレッド型量子化されているため、背景技術の項で説明した通り、符号化効率を高めることができる。
【００４８】
最後に、ＳＷ符号化部１０４Ａにおいて、二次量子化値Ｐ１０６をＳＷ符号化し、ＷＺストリームＳＴとして出力する（ステップＳ１０６）。このとき、例えば、量子化値Ｐ１０３と二次量子化値Ｐ１０６が同じ値である場合など、ステップＳ１０３のレート計算時に行っていたＳＷ符号化と同じＳＷ符号化を行うことになる場合には、新たなＳＷ符号化を実行せず、ステップＳ１０３の計算結果を利用するようにしても良い。
【００４９】
（Ａ−３）第１の実施形態の効果
以上のように、第１の実施形態によれば、ＳＷ符号のレートが大きい領域は、動きや変化が大きいという仮定に基づき、動画像の特徴に応じて、ビットデプスを適応的に制御するようにしたので、動きや変化の小さい領域と動きや変化の大きい領域とが混在していても、処理負担をさほど増加させることなく、両領域ともにデコーダでの復号エラーを抑えることができる。
【００５０】
ここで、ビットデプスの適応制御の有無に拘らず、計算が必要なＳＷ符号のレートに基づきビットデプスの制御を行っているため、エンコーダの負荷が低いというＷＺ符号化の特徴を維持しながら、ビットデプスの適応制御を実現できる。また、例えば、動きや変化が少なくてビットデプスを増やす必要のない画像を符号化した場合、追加で必要となる処理は、レートＲＴ１０４Ａに基づきビットデプスを計算する処理のみであり、処理負担はごく僅か増加するに過ぎない。
【００５１】
（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明による動画像符号化装置及びプログラムの第２の実施形態を、図面を参照しながら説明する。第２の実施形態の動画像符号化装置も、ＤＶＣにおけるＷＺフレーム符号化装置である。
【００５２】
（Ｂ−１）第２の実施形態の構成
図３は、第２の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の構成を示すブロック図であり、上述した図１との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。
【００５３】
図３において、第２の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置１００Ｂは、変換部１０１と、ＷＺ符号化部１０２Ｂと、ビットデプス決定部１０５Ｂを有する。ＷＺ符号化部１０２Ｂは、量子化部１０３Ｂと、ＳＷ符号化部１０４Ｂと、ディレイ用メモリ部２０７とを有する。変換部１０１は、第１の実施形態のものと同様であるので、その説明は省略する。
【００５４】
ビットデプス決定部１０５Ｂは、基準ビットデプスＢＤｒｅｆと、ＷＺ符号化部１０２Ｂから与えられた遅延後レートＲＴ２０７と、パラメータＰＲとから、量子化部１０３Ｂが適用するビットデプスＢＤ１０５Ｂを決定するものである。
【００５５】
ＷＺ符号化部１０２Ｂの量子化部１０３Ｂは、変換量Ｐ１０１を、ビットデプスＢＤ１０５Ｂに従ってミッドトレッド型量子化器によって量子化し、量子化値Ｐ１０３Ｂを出力するものである。
【００５６】
ＳＷ符号化部１０４Ｂは、量子化値Ｐ１０３ＢをＳＷ符号化し、ＷＺストリームＳＴを出力すると共に、ＳＷ符号化の過程で得られるＳＷ符号のレートＲＴ１０４Ｂをディレイ用メモリ部２０７に与えるものである。
【００５７】
ディレイ用メモリ部２０７は、レートＲＴ１０４Ｂを所定のフレーム数だけ遅延させ、遅延後レートＲＴ２０７としてビットデプス決定部１０５Ｂに与えるものである。
【００５８】
（Ｂ−２）第２の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第２の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置１００Ｂの動作を、図３に加え、図４を参照しながら説明する。図４は、ＷＺフレーム符号化装置１００Ｂの動作を示すフローチャートである。
【００５９】
ＷＺフレーム画像ＷＺＦが入力されると、変換部１０１において、ＷＺフレーム画像ＷＺＦは、所定の変換方法によって変換され、変換量Ｐ１０１が得られる（ステップＳ２０１）。ミッドトレッド型量子化器構成の量子化部１０３Ｂにおいて、基準ビットデプスＢＤ１０５Ｂに従って、変換量Ｐ１０１が量子化される（ステップＳ２０２）。ＳＷ符号化部１０４Ｂにおいて、量子化値Ｐ１０３ＢがＳＷ符号化され、ＷＺストリームＳＴがデコーダに向けて出力されると共に、レートＲＴ１０４Ｂが出力する（ステップＳ２０３）。
【００６０】
レートＲＴ１０４Ｂは、ディレイ用メモリ部２０７を介して、所定フレーム数だけ遅延されてレートＲＴ２０７としてビットデプス決定部１０５Ｂに出力される（ステップＳ２０４）。そして、ビットデプス決定部１０５Ｂにおいて、動画像の特徴に応じて適応的に制御されたビットデプスＢＤ１０５Ｂが求められ、量子化部１０３Ｂに出力される（ステップＳ２０５）。
【００６１】
ビットデプス決定部１０５Ｂは、所定フレーム数だけ前のレートに基づき、ビットデブスＢＤ１０５Ｂを決めていることになる。例えば、ディレイ用メモリ部２０７が、ビットデプス決定部１０５Ｂを１フレームだけ遅延させてレートＲＴ２０７として出力する場合には、ビットデプス決定部１０５Ｂは、１フレーム前のレートに基づき、ビットデブスＢＤ１０５Ｂを決めていることになる。
【００６２】
ここで、ディレイ用メモリ部２０７は、撮影時刻の近いフレーム間において、動きや変化の大きい領域の位置は高い相関を持つという仮定に基づき加えられている。
【００６３】
ビットデプスＢＤ１０５Ｂは、第１の実施形態で説明した方法で決定される。但し、ディレイ用メモリ部２０７がリセットされた直後であって、所定フレーム数だけ前のレートがない場合には、基準ビットデプスＢＤｒｅｆがビットデプスＢＤ１０５Ｂとして出力される。
【００６４】
（Ｂ−３）第２の実施形態の効果
以上のように、第２の実施形態によれば、ＳＷ符号のレートが大きい領域は、動きや変化が大きいという仮定、及び、撮影時刻の近いフレーム間において、動きや変化の大きい領域の位置は高い相関を持つという仮定の下で、動画像の特徴が反映されている所定フレーム数だけ前のレートに応じて、ビットデプスを適応的に制御するようにしたので、動きや変化の小さい領域と動きや変化の大きい領域とが混在していても、処理負担をさほど増加させることなく、両領域ともにデコーダでの復号エラーを抑えることができる。
【００６５】
ここで、第２の実施形態によれば、ビットデプスを計算する処理以外では、レートを遅延させる処理だけが負荷を増大させる程度である。符号化効率の向上が可能なミッドトレッド型量子化器のみを用いたＷＺ符号化を実現できる。
【００６６】
（Ｃ）第３の実施形態
次に、本発明による動画像符号化装置及びプログラムの第３の実施形態を、図面を参照しながら説明する。第３の実施形態の動画像符号化装置も、ＤＶＣにおけるＷＺフレーム符号化装置である。
【００６７】
（Ｃ−１）第３の実施形態の構成
図５は、第３の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の構成を示すブロック図であり、第２の実施形態に係る図３との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。
【００６８】
図５及び図３の比較から明らかなように、第３の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置１００Ｃは、第２の実施形態の構成に加えて、ビットデプス再決定部３０８を有する。
【００６９】
ビットデプス再決定部３０８は、ビットデプス決定部１０５Ｂから出力されたビットデプスＢＤ１０５Ｂを基に、物体が動くことも考慮したビットデプスＢＤ３０８を再計算し、再計算後のビットデブスＢＤ３０８を量子化部１０３Ｂに出力するものである。なお、ビットデプス決定部１０５Ｂ及びビットデプス再決定部３０８とで、ビットデプス決定部が構成されていると見ることができる。
【００７０】
ビットデプス再決定部３０８以外の各部の機能は、第２の実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
【００７１】
（Ｃ−２）第３の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第３の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置１００Ｃの動作を、図５に加え、図６を参照しながら説明する。図６は、ＷＺフレーム符号化装置１００Ｃの動作を示すフローチャートであり、第２の実施形態に係る図４との同一、対応ステップには同一、対応符号を付して示している。
【００７２】
ステップＳ２０１〜Ｓ２０５の処理は、第２の実施形態と同様である。但し、ステップＳ２０２において、量子化部１０３Ｂが参照するビットデプスが、ビットデプス再決定部３０８が再決定したビットデプスＢＤ３０８である点や、ステップＳ２０５において、ビットデプス決定部１０５Ｂによって求められたビットデプスＢＤ１０５Ｂが量子化部１０３Ｂではなくビットデプス再決定部３０８に与えられる点が、第２の実施形態と異なっている。
【００７３】
ビットデプス決定部１０５ＢによってビットデプスＢＤ１０５Ｂが決定されると、ビットデプス再決定部３０８において、ビットデプスＢＤ１０５Ｂを基に、物体が動くことも考慮したビットデプスを再計算し、ビットデプスＢＤ３０８を量子化部１０３Ｂに出力する（ステップＳ３０６）。
【００７４】
物体が動くことも考慮したビットデプスの再計算方法として、例えば、「ビットデブスＢＤ１０３Ｂを参照し、ビットデプスの高い領域の近傍に、ビットデプスの低い領域が存在している場合、当該ビットデプスの低い領域のビットデプスを、当該ビットデプスの高い領域のビットデブスと同じ値にする」という方法を挙げることができる。
【００７５】
この方法に従った再決定の様子を図７に示している。図７（Ａ）は、再決定前のビットデプスＢＤ１０５Ｂを示しており、ある１つの領域ＡＲ４のビットデプスだけが「３」で他の領域ＡＲ１〜ＡＲ３、ＡＲ５〜ＡＲ９のビットデプスが「２」である。「近傍」を接していることとすると、ビットデプスが「３」の領域ＡＲ４に接している領域は領域ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ５、ＡＲ６であるので、図７（Ｂ）に示すように、これら領域ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ５、ＡＲ６のビットデプスが「２」から「３」に変更される。
【００７６】
（Ｃ−３）第３の実施形態の効果
第３の実施形態によっても、第２の実施形態と同様な効果を奏することができる。さらに、第３の実施形態によれば、物体の動きを考慮してビットデプスを再決定するので、撮影時刻の近いフレーム間において、動きや変化の大きい領域の位置が等しくなかった場合でも、動きや変化の大きい領域のビットデプスを大きくできる可能性を高めることでき、
デコーダでの復号エラーを一段と抑えることが期待できる。
【００７７】
（Ｄ）第４の実施形態
次に、本発明による動画像符号化装置及びプログラムの第４の実施形態を、図面を参照しながら説明する。第４の実施形態の動画像符号化装置も、ＤＶＣにおけるＷＺフレーム符号化装置である。
【００７８】
（Ｄ−１）第４の実施形態の構成
図８は、第４の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の構成を示すブロック図であり、第１の実施形態に係る図１との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。
【００７９】
図８及び図１の比較から明らかなように、第４の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置１００Ｄは、第１の実施形態の構成に加えて、パラメータ制御部４０９を有する。
【００８０】
パラメータ制御部４０９は、目標レートＴＧＲＴとＷＺ符号化部１０２Ａから出力されたレートＲＴ１０２ＡとからパラメータＰＲ４０９を求めて、ビットデプス決定部１０５に与えるものである。
【００８１】
ＷＺ符号化部１０２Ａは、第１の実施形態と同様なものであるが、動作段階に応じて、使用するビットデプスが変化したり、出力が変化したりする。ＷＺ符号化部１０２Ａは、基準ビットデプスＢＤｒｅｆを用いて変換量Ｐ１０１をＷＺ符号化し、そのときのレートをレートＲＴ１０２Ａとして出力する一次動作と、ビットデプス決定部１０５からのビットデプスＢＤ１０５を用いて変換量Ｐ１０１をＷＺ符号化し、そのときのレートをレートＲＴ１０２Ａとして出力する二次動作と、ビットデプス決定部１０５からの収束したビットデプスＢＤ１０５を用いて変換量Ｐ１０１をＷＺ符号化し、ＷＺストリームＳＴを出力する三次動作とを実行するものであり、ビットデプスＢＤ１０５が収束するまで二次動作を繰り返すものである。
【００８２】
（Ｄ−２）第４の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第４の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置１００Ｄの動作を、図８に加え、図９を参照しながら説明する。図９は、ＷＺフレーム符号化装置１００Ｄの動作を示すフローチャートである。
【００８３】
まず、パラメータ制御部４０９において、内部に有するオフセットビットデプスや閾値が、初期値（ゼロ以上の値）に初期化される（ステップＳ４０１）。
【００８４】
ＷＺフレーム画像ＷＺＦが入力されると、変換部１０１において、ＷＺフレーム画像ＷＺＦに対して所定の変換方法による変換が適用され、変換量Ｐ１０１が得られる（ステップＳ４０２）。
【００８５】
ＷＺ符号化部１０２Ａにおいて、基準ビットデプスＢＤｒｅｆを用いて変換量Ｐ１０１がＷＺ符号化され、そのときのレートがレートＲＴ１０２Ａとして出力される（ステップＳ４０３）。レートの算出方法は、第１の実施形態と同様である。
【００８６】
パラメータ制御部４０９において、レートＲＴ１０２Ａと目標レートＴＧＲＴとが比較され、レートＲＴ１０２Ａが目標レートＴＧＲＴに近づくようにバラメータが制御され、制御後のパラメータＰＲ４０９がビットデプス決定部１０５に出力される（ステップＳ４０４）。
【００８７】
パラメータＰＲ４０９の制御方法としては、以下に例示するような方法を挙げることができる。
【００８８】
（１）バラメータＰＲ４０９がオフセットビットデプスと閾値とから構成される場合、レートＲＴ１０２Ａと目標レートＴＧＲＴとを比較して、レートＲＴ１０２Ａが目標レートＴＧＲＴよりも低い場合、閾値がゼロより大きいときは閾値を所定量（閾値についての所定量）だけ減少し、閾値がゼロ以下のときは、オフセットビットデプスの値を所定量（オフセットビットデプスについての所定量）だけ増やすと共に閾値を初期値に戻す。
【００８９】
（２）パラメータＰＲ４０９が閾値から構成される場合、レートＲＴ１０２Ａと目標レートＴＧＲＴとを比較して、レートＲＴ１０２Ａが目標レートＴＧＲＴよりも低い場合には、閾値を所定量だけ減少させる。
【００９０】
パラメータＰＲ４０９が更新（制御）されると、ビットデプス決定部１０５において、動画像の特徴に応じて適応的に制御されたビットデプスＢＤ１０５が求められ、ＷＺ符号化部１０２Ａに出力される（ステップＳ４０５）。この際のビットデプスＢＤ１０５の決定方法は、第１の実施形態と同様である。但し、固定パラメータＰＲではなく、制御されたパラメータＰＲ４０９を用いてビットデプスＢＤ１０５を計算しており、この点は、第１の実施形態と異なっている。
【００９１】
ビットデプス決定部１０５若しくはＷＺ符号化部１０２Ａにおいて、ビットデプスＢＤ１０５が収束したと捉えて良いか否かが判別される（ステップＳ４０６）。例えば、前回決定されたビットデプスＢＤ１０５（基準ビットデプスのこともあり得る）と今回決定されたビットデプスＢＤ１０５とが全ての領域について同じ値の場合、若しくは、異なる領域数が所定数以下で、相違領域におけるビットデプスの差も所定値以内の場合に収束したと判別する。
【００９２】
収束していない場合には、ＷＺ符号化部１０２Ａにおいて、ビットデプスＢＤ１０５を用いてＷＺ符号化され、そのときのレートがレートＲＴ１０２Ａとして出力され（ステップＳ４０７）、上述したステップＳ４０４の処理に戻る。この際のレートの算出方法も、第１の実施形態と同様である。なお、この第４の実施形態だけでなく、レートの再計算を要する実施形態においては、ＷＺ符号化部内のＳＷ符号化部が、計算で得られたレートと、その計算に用いたビット列を保持しておき、同じビット列のレートを計算するときは保持されているレートを利用するようにしても良い。すなわち、他の領域が繰り返しのトリガになっていても、収束した領域もあり、このような領域については、過去の計数レートを利用するようにしても良い。
【００９３】
収束した場合には、ＷＺ符号化部１０２Ａにおいて、収束したビットデプスＢＤ１０５を用いて変換量Ｐ１０１がＷＺ符号化され、その結果がＷＺストリームＳＴとして出力される（ステップＳ４０８）。
【００９４】
（Ｄ−３）第４の実施形態の効果
以上のように、第４の実施形態によれば、目標レートに近付くように、ビットデプスの決定に必要なパラメータを自動で制御した上で、ビットデプスを決定するようにしたので、動きや変化の小さい領域と動きや変化の大きい領域とが混在していても、処理負担をさほど増加させることなく、両領域ともにデコーダでの復号エラーを抑えることができる。
【００９５】
ここで、動画像の場合、時刻によって適切なパラメータは変化していくため、パラメータの制御機能を備えない場合には、「想定しているよりも大きなレートを必要とするフレームが発生し得る」が、第４の実施形態では、このような不都合を回避することができる。
【００９６】
（Ｅ）第５の実施形態
次に、本発明による動画像符号化装置及びプログラムの第５の実施形態を、図面を参照しながら説明する。第５の実施形態の動画像符号化装置も、ＤＶＣにおけるＷＺフレーム符号化装置である。
【００９７】
（Ｅ−１）第５の実施形態の構成
図１０は、第５の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の構成を示すブロック図であり、第３の実施形態に係る図５との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。
【００９８】
図１０及び図５の比較から明らかなように、第５の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置１００Ｅは、第３の実施形態の構成に加えて、パラメータ制御部４０９Ｅを有する。パラメータ制御部４０９Ｅは、パラメータを制御するという機能面は第４の実施形態と同様であるが、後述する動作の項の説明で明らかにするように、具体的な制御方法は、第４の実施形態のものと多少異なっている。
【００９９】
なお、第５の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置１００Ｅは、第３の実施形態の技術的特徴と第４の実施形態の技術的特徴とを組み合わせたものであるが、第２の実施形態の技術的特徴と第４の実施形態の技術的特徴とを組み合わせて、ＷＺフレーム符号化装置を構築しても良いことは勿論である。
【０１００】
この第５の実施形態の場合、ＷＺ符号化部１０２Ｂが、ディレイ用メモリ部２０７を内蔵していることやビットデプス再決定部３０８を備えていることに鑑み、ビットデプス決定部１０５からのビットデプスＢＤ１０５が収束するまで繰り返し処理することを実行しない。
【０１０１】
（Ｅ−２）第５の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第５の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置１００Ｅの動作を、図１０に加え、図１１を参照しながら説明する。図１１は、ＷＺフレーム符号化装置１００Ｅの動作を示すフローチャートである。
【０１０２】
まず、パラメータ制御部４０９Ｅにおいて、内部に有するオフセットビットデプスや閾値が、初期値（ゼロ以上の値）に初期化される（ステップＳ５０１）。
【０１０３】
ＷＺフレーム画像ＷＺＦが入力されると、変換部１０１において、ＷＺフレーム画像ＷＺＦに対して所定の変換方法による変換が適用され、変換量Ｐ１０１が得られる（ステップＳ５０２）。
【０１０４】
ＷＺ符号化部１０２Ｂにおいて、ビットデプス決定部１０３が決定し、それをビットデプス再決定部３０８が再決定した後のビットデプスＢＤ３０８が用いられて、変換量Ｐ１０１がＷＺ符号化され、ＷＺストリームＳＴが出力されると共に、遅延後のレートＲＴ２０７がパラメータ制御部４０９Ｅに出力される（ステップＳ５０３）。このステップＳ５０３の処理は、第３の実施形態の処理と同様である。
【０１０５】
パラメータ制御部４０９Ｅにおいて、レートＲＴ２０７と目標レートＴＧＲＴとが比較され、レートＲＴ２０７が目標レートＴＧＲＴに近付くようにパラメータＰＲ４０９Ｅが制御され、そのパラメータＰＲ４０９Ｅがビットデプス決定部１０３に出力される（ステップＳ５０４）。
【０１０６】
パラメータＰＲ４０９Ｅの制御方法としては、以下に例示する方法を挙げることができる。繰り返し処理を実行しないことを考慮し、第４の実施形態の制御方法とは多少異なっている。
【０１０７】
（１）第１の制御方法は、パラメータＰＲ４０９Ｅがオフセットビットデプスと閾値とから構成される場合に適用される方法であり、まず、レートＲＴ２０７と目標レートＴＤＲＴとを比較する。レートＲＴ２０７が目標レートＲＴ２０７よりも低い場合であって、閾値がゼロより大きいときは閾値を所定量だけ減少させ、閾値がゼロ以下のときは、オフセットビットデプスの値を所定量だけ増やすと共に閾値を初期値に戻す。一方、レートＲＴ２０７が目標レートＴＧＲＴよりも高い場合であって、閾値が初期値未満のときは閾値を所定量だけ増加させ、閾値が初期値以上のときは、オフセットビットデプスをゼロ又はゼロ以上の所定値に設定し、閾値を初期値又はゼロ以上の所定値に設定する。
【０１０８】
（２）第２の制御方法は、パラメータＰＲ０９が閾値から構成される場合に適用される方法であり、まず、レートＲＴ２０７と目標レートＴＧＲＴとを比較する。レートＲＴ２０７が目標レートＴＧＲＴよりも低い場合には、閾値を所定量だけ小さくする。一方、レートＲＴ２０７が目標レートＴＧＲＴよりも高い場合であって、閾値が初期値未満のときに、閾値を所定量だけ大きくする。
【０１０９】
パラメータＰＲ４０９Ｅの制御後、ビットデプス決定部１０３において、動画像の特徴に応じて適応的に制御されたビットデプスＢＤ１０３が求められ、ビットデプス再決定部３０８において、ビットデプスＢＤ１０３に基づいて、ビットデプスが再決定され、得られたビットデプスＢＤ３０８がＷＺ符号化部１０２Ｂに出力される（ステップＳ５０５）。ビットデプス決定部１０３やビットデプス再決定部３０８の決定方法は、第３の実施形態と同様である。ビットデプス決定部１０３について言えば、固定パラメータＰＲではなく、制御されたパラメータＰＲ４０９Ｅを用いてビットデプスを計算する点が、第３の実施形態と異なっている。
【０１１０】
（Ｅ−３）第５の実施形態の効果
以上のように、第５の実施形態によれば、目標レートに近付くように、ビットデプスの決定に必要なパラメータを自動で制御した上で、ビットデプスを決定するようにしたので、動きや変化の小さい領域と動きや変化の大きい領域とが混在していても、処理負担をさほど増加させることなく、両領域ともにデコーダでの復号エラーを抑えることができる。
【０１１１】
ここで、動画像の場合、時刻によって適切なパラメータは変化していくため、パラメータの制御機能を備えない場合には、「想定しているよりも大きなレートを必要とするフレームが発生し得る」が、第５の実施形態では、このような不都合を回避することができる。
【０１１２】
（Ｆ）他の実施形態
上記各実施形態においては、ＷＺ符号のレートの高さに応じて基準ビットデプスよりビットデプスを増やす場合を説明したが、当初に適用される基準ビットデプスを大き目に設定しておき、レートの低さに応じてビットデプスを減らすようにしても良い。この場合、ビットデプス決定部は、基準ビットデプスＢＤｒｅｆにオフセットビットデプスやレートの大きさに応じて求められるオフセットを加えるのではなく、基準ビットデプスからオフセットビットデプスやレートの大きさに応じて求められるオフセットを減らすことで、ビットデプス決定部から出力するビットデプスを計算することとなる。
【０１１３】
さらに、ビットデプスの制御は、増大方向への制御や、減少方向への制御だけでなく、増減制御であっても良い。
【０１１４】
上記各実施形態の動画像符号化装置であるＷＺフレーム符号化装置は、例えば、チップ化されたり、専用プログラムとして構築されたりして取引されるものであっても良く、また、キーフレームの符号化装置と同じチップに搭載されたり、キーフレームの符号化装置に係るプログラムと共にアプリケーションとして取引されたりしても良い。すなわち、ＤＶＣ方式に従う動画像符号化装置の一部として、上記各実施形態の動画像符号化装置が盛り込まれていても良い。
【符号の説明】
【０１１５】
１００Ａ〜１００Ｅ…ＷＺフレーム符号化装置、１０１…変換部、１０２Ａ、１０２Ｂ…ＷＺ符号化部、１０３、１０３Ｂ…量子化部、１０４Ａ、１０４Ｂ…ＳＷ符号化部、１０５、１０５Ｂ…ビットデプス決定部、１０６…二次量子化部、２０７…ディレイ用メモリ部、３０８…ビットデプス再決定部、４０９、４０９Ｅ…パラメータ制御部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は動画像符号化装置及びプログラムに関し、例えば、Ｓｌｅｐｉａｎ−Ｗｏｌｆの定理及びＷｙｎｅｒ−Ｚｉｖの定理に基づき動画像を符号化する場合に適用し得るものである。
【背景技術】
【０００２】
動画像符号化技術として、Ｓｌｅｐｉａｎ−Ｗｏｌｆの定理及びＷｙｎｅｒ−Ｚｉｖの定理に基づき構築されたＤＶＣ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ）がある（特許文献１参照）。
【０００３】
Ｈ．２６４／ＡＶＣをはじめとする一般的な動画像符号化技術と比較したときに、ＤＶＣのもっとも大きな特徴は、ＤＶＣのエンコーダが動き推定を伴った予測画像の生成処理を持たないことである。代わりに、予測画像の生成処理はデコーダが担っている。ＤＶＣの符号化は、原画像のＷｙｎｅｒ−Ｚｉｖ符号（量子化器と誤り訂正符号の組み合わせを利用することが多い）を生成することによって行われ、復号は、予測画像に含まれる誤差をＷｙｎｅｒ−Ｚｉｖ符号によって訂正することで行われる。以上の構成から、ＤＶＣは、「エンコーダ（符号化装置）が低負荷で、デコーダ（復号装置）が高負荷になる」という、従来方式とは正反対の性質を持つ。
【０００４】
まず、図１２を用いて、ＤＶＣにおけるＷＺフレーム画像（非キーフレーム画像）の符号化装置（ＷＺフレーム符号化装置）を説明する。ＷＺフレーム符号化装置にキーフレーム画像の符号化装置を加えたものが、ＤＶＣの動画像符号化装置となる。
【０００５】
ＷＺフレーム符号化装置１００は、変換部１０１とＷＺ符号化部１０２とを有する。ＷＺ符号化部６０２は、量子化部１０３とＳＷ符号化部１０４とを有する。
【０００６】
ＷＺフレーム画像ＷＺＦは変換部１０１に与えられ、変換部１０１は、ＷＺフレーム画像ＷＺＦに対して少なくとも相関除去処理を含む所定の変換処理を行い、得られた変換量Ｐ１０１がＷＺ符号化部１０２に与えられる。所定の変換処理は、例えば、フレーム間差分処理、動き補償予測画像との差分処理、又は、直交変換処理（離散コサイン変換など）などのような相関除去処理を少なくとも１つは含む処理である。例えば、フレーム間差分処理後に離散コサイン変換を行うものであっても良い。
【０００７】
ＷＺ符号化部１０２は、変換量Ｐ１０１を外部から設定されたビットデプス（量子化ビット数）ＢＤに従ってＷｙｎｅｒ−Ｚｉｖ符号化（以下、ＷＺ符号化と呼ぶ）し、ＷＺストリームＳＴを出力する。より具体的に言うと、量子化部１０３が、変換量Ｐ１０１をビットデプスＢＰに従って量子化し、ＳＷ符号化部１０４が、得られた量子化値Ｐ１０３を、誤り訂正符号などに符号化することによって、Ｓｌｅｐｉａｎ−Ｗｏｌｆ符号化（以下、ＳＷ符号化と呼ぶ）し、ＷＺストリームＳＴを出力する。
【０００８】
量子化部１０３は、量子化値Ｐ１０３のビットデプスが外部から設定されたビットデプスＢＰになるように、変換量Ｐ１０１の量子化を行う。
【０００９】
例えば、ビットデプスＢＰに２が設定された場合には、量子化値Ｐ１０３は４通りの値をとることができるので、図１３のように変換量のダイナミックレンジ内を４分割し、それぞれの区間に２ビットの量子化値ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２を割り当てる。また例えば、ビットデプスＢＰに３が設定された場合には、量子化値Ｐ１０３は８通りの値をとることができるので、図１４や図１５のように変換量のダイナミックレンジ内を８分割し、それぞれの区間に３ビットの量子化値ａ３、ｂ３、ｃ３、ｄ３、ｅ３、ｆ３、ｇ３、ｈ３を割り当てる。
【００１０】
従来では、量子化に、ミッドトレッド型量子化器を適用していた。ミッドトレッド型量子化器は、変換量Ｐ１０１がゼロ近傍の値のときに、同じ量子化値に量子化する量子化器である。図１３や図１５は、ミッドトレッド型量子化器の例である。例えば、図１３の場合、ゼロ近傍の変換量Ｐ１０１は値ｂ２に量子化され、図１５の場合、ゼロ近傍の変換量Ｐ１０１は値ｄ３に量子化される。
【００１１】
一方、ミッドトレッド型量子化器を適用しなければ、ゼロよりわずかに小さいマイナスの値とゼロよりわずかに大きいプラスの値とが異なる値に量子化される。図１４は、ミッドトレッド型ではない量子化器の例であり、ゼロよりわずかに小さいマイナスの値は量子化値ｃ３に変換され、ゼロよりわずかに大きいプラスのちは量子化値ｄに変換される。
【００１２】
相関除去されている変換量Ｐ１０１は、ゼロを中心にして分散した値をとることが知られているので、原画像の変換量がゼロよりわずかに大きいプラスの値をとり、予測画像の変換量がゼロよりわずかに小さいマイナスの値をとる状況は十分発生し得る。相関除去して直交変換を行っている場合には、特に交流成分の分布はゼロを中心に分散したものとなる。ミッドトレッド型量子化器を適用している場合、原画像や予測画像がゼロを中心に分散する状況でも、原画像や予測画像の量子化値は共に同じ値に量子化され、符号量の増大は回避される。
【００１３】
なお、ミッドトレッド型量子化器を用いて一様量子化したい場合、量子化値は奇数個の区間を表す値を必要とするので、上記の例のように量子化値Ｐ１０３が偶数個の値しか表現できない場合は、どこかの区間が非一様になることを認めなければならない。図１３の例では、区間ｃ２と区間ｄ２の量子化ステップが、その他の区間の量子化ステップの半分になることを認めており、図１５の例では、区間ｇ３と区間ｈ３の量子化ステップが、その他の区間の量子化ステップの半分になることを認めている。
【００１４】
ＳＷ符号化部１０４では、量子化値Ｐ１０３をＳＷ符号化する。ＬＤＰＣ符号やターボ符号などの誤り訂正符号がＳＷ符号として採用されることが多い。ＳＷ符号化部１０４では、量子化値Ｐ１０３を、周波数帯域ごとに分離し（但し、変換部１０１が直交変換処理を実行していることを要する）、周波数帯域ごとにビットプレーンを生成し、ビットプレーンを誤り訂正符号化できるサイズに分割して、それぞれを誤り訂正符号化する。結果として、フレームが幾つかの領域に分割され、領域ごとの誤り訂正符号が生成されたことになる。
【００１５】
なお、ＳＷ符号化部１０４は、デコーダが生成する予測画像の誤り率に応じて、領域ごとの誤り訂正符号ごとに、適切な誤り訂正符号のレート（符号量）を設定する必要がある。適切なレートを推定する方法には、デコーダからのフィードバックを利用する方式やエンコーダで予測画像を生成する方式などがあるが、本発明は、レート推定方法がいずれかに限定されるものではないので、その説明は省略する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００９−１４１６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、ビットデプスを一定値に固定して符号化した場合、動きや変化の小さい領域では復号エラーが小さくなるが、動きや変化の大きい領域では復号エラーが大きくなるという問題が発生する。
【００１８】
かかる不都合を解決するため、あらかじめビットデプスを大きな値にすることも考えられるが、この場合には、動きや変化の小さい領域（もともと復号エラーが小さく、さらに復号エラーを抑えても、画質に与える影響が少ない領域）のレートが増える。又は、動画像符号化技術で一般的に利用されている動きベクトル検出によって、動きや変化を検出し、動きや変化の大きい領域ではビットデプスを大きくすることも考えられるが、この場合には、ＳＷ符号化部１０４の処理負担が大きくなる。
【００１９】
そのため、動きや変化の小さい領域と動きや変化の大きい領域とが混在していても、レートや処理負担をさほど増加させることなく、両領域とも復号エラーを抑えることができる動画像符号化装置及びプログラムが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
第１の本発明は、入力フレーム画像に対し、相関除去処理を含む所定の変換処理を施して変換量を得る変換手段と、上記変換量を量子化した後、ＳＷ符号化してＷＺストリームを得るＷＺ符号化手段とを備える動画像符号化装置において、対向する動画像復号装置の予測画像の領域ごとの精度を表す推定情報として、上記ＷＺ符号化手段から領域ごとのレートを取り込み、上記変換量を量子化して、ＷＺストリームを得るＳＷ符号化処理が施される量子化値を得る際のビットデプスを領域ごとに決定するビットデプス決定手段を有することを特徴とする。
【００２１】
第２の本発明の動画像符号化プログラムは、動画像符号化装置に搭載されるコンピュータを、（１）入力フレーム画像に対し、相関除去処理を含む所定の変換処理を施して変換量を得る変換手段と、（２）上記変換量を量子化した後、ＳＷ符号化してＷＺストリームを得るＷＺ符号化手段と、（３）対向する動画像復号装置の予測画像の領域ごとの精度を表す推定情報として、上記ＷＺ符号化手段から領域ごとのレートを取り込み、上記変換量を量子化して、ＷＺストリームを得るＳＷ符号化処理が施される量子化値を得る際のビットデプスを領域ごとに決定するビットデプス決定手段として機能させることを特徴とする。
【００２２】
第３の本発明は、キーフレーム画像をフレーム内符号化方式で符号化する第１の動画像符号化装置部と、非キーフレーム画像を符号化する第２の動画像符号化装置部とを有する動画像符号化装置において、上記第２の動画像符号化装置部として、第１の本発明の動画像符号化装置を適用したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の動画像符号化装置及びプログラムによれば、動きや変化の小さい領域か動きや変化の大きい領域かをレートの値で推測し、量子化でのビットデプスを領域毎に決定するようにしたので、処理負担をさほど増加させることなく、対向装置での復号エラーを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】第２の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図４】第２の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】第３の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図６】第３の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】第３の実施形態におけるビットデプス再決定方法の説明図である。
【図８】第４の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図９】第４の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】第５の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】第５の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】従来のＷＺフレーム符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】ビットデプスが２の場合の入力値と量子化値との関係を示す説明図である。
【図１４】ビットデプスが３の場合の入力値と量子化値との関係を示す説明図（１）である。
【図１５】ビットデプスが３の場合の入力値と量子化値との関係を示す説明図（２）である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（０）各実施形態に共通する考え方
後述する第１〜第５の実施形態は、エンコーダ（ＷＺフレーム符号化装置）において、デコーダ（ＷＺフレーム復号装置）の予測画像の精度を低負荷で推定し、固定値のビットデプスで生じるビットデプスの不足領域、つまりビットデプスを追加したときに、追加された符号が有効に活用される領域を発見し、その領域のビットデプスを追加しようとしたものである。
【００２６】
（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明による動画像符号化装置及びプログラムの第１の実施形態を、図面を参照しながら説明する。第１の実施形態の動画像符号化装置は、ＤＶＣにおけるＷＺフレーム符号化装置である。なお、第１の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置にキーフレーム画像の符号化装置を加えたものは、ＤＶＣの動画像符号化装置となる。
【００２７】
（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図１は、第１の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の構成を示すブロック図であり、上述した図１２との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。第１の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置は、ＣＰＵと、ＣＰＵが実行するプログラムとで構築することができるが、機能的には、図１で表すことができる。
【００２８】
図１において、第１の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置１００Ａは、変換部１０１と、ＷＺ符号化部１０２Ａと、ビットデプス決定部１０５とを有する。ＷＺ符号化部１０２Ａは、量子化部１０３と、ＳＷ符号化部１０４Ａと、二次量子化部１０６とを有する。
【００２９】
変換部１０１及び量子化部１０３は、図１２で説明したものと同様である。但し、量子化部１０３には、基準ビットデプスＢＤｒｅｆが与えられるので、量子化部１０３は、基準ビットデプスＢＤｒｅｆに従って変換量Ｐ１０１を量子化する。また、量子化部１０３は、ミッドトレッド型量子化器であるとする。
【００３０】
ＷＺ符号化部１０２Ａは、変換量Ｐ１０１を、基準ビットデプスＢＤｒｅｆ又はビットデプスＢＤ１０３に従ってＷＺ符号化し、レートＲＴ１０４ＡとＷＺストリームＳＴとを出力するものである。
【００３１】
ビットデプス決定部１０５は、基準ビットデプスＢＤｒｅｆとレートＲＴ１０４ＡとパラメータＰＲとから、動画像の特徴に応じて適応的に制御されたビットデプスＢＤ１０３を求めるものである。
【００３２】
ＷＺ符号化部１０２ＡにおけるＳＷ符号化部１０４Ａは、一次動作として、量子化値Ｐ１０３をＳＷ符号化したときのレートＲＴ１０４Ａを出力し、二次動作として、二次量子化値Ｐ１０６をＳＷ符号化し、ＷＺストリームＳＴを出力するものである。
【００３３】
二次量子化部１０６は、変換量Ｐ１０１を、量子化値Ｐ１０３とビットデプスＢＤ１０３とに従って量子化し、二次量子化値Ｐ１０６を出力するものである。
【００３４】
（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第１の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置１００Ａの動作を、図１に加え、図２を参照しながら説明する。図２は、ＷＺフレーム符号化装置１００Ａの動作を示すフローチャートである。
【００３５】
ＷＺフレーム画像ＷＺＦが入力されると、変換部１０１において、ＷＺフレーム画像ＷＺＦに対して所定の変換方法による変換が適用され、変換量Ｐ１０１が得られる（ステップＳ１０１）。ここで、変換方法は、背景技術の項で説明したのと同様な方法である。次に、ミッドトレッド型量子化器構成の量子化部１０３において、基準ビットデプスＢＤｒｅｆに従って、変換量Ｐ１０１が量子化される（ステップＳ１０２）。ここまでの処理は、従来と同様である。
【００３６】
次に、ＳＷ符号化部１０４Ａにおいて、量子化値Ｐ１０３をＳＷ符号化したときのレートＲＴ１０４Ａが求められる（ステップＳ１０３）。レートＲＴ１０４Ａの算出方法は、フィードバック方式や予測画像を用いる方式など、既存の算出方法を適用できる。
【００３７】
さらに、ビットデプス決定部１０５において、動画像の特徴に応じて適応的に制御されたビットデプスＢＤ１０３が求められ、ＷＺ符号化部１０２Ａに出力される（ステップＳ１０４）。動きや変化の小さい領域ではレートＲＴ１０４Ａが小さく、動きや変化の大きい領域ではレートＲＴ１０４Ａが大きいという仮定に基づき、ビットデプス決定部１０５は、適応的な制御を実施する。ビットデプスＢＤ１０３を決める具体的な方法を数例挙げると、以下の通りである。なお、ビットデプス決定部１０５が利用するパラメータＰＲには、閾値が含まれ、ビットデプスＢＤ１０３の決定方法によっては、オフセットデプスも含まれる。
【００３８】
（１）レートＲＴ１０４Ａが閾値以上の場合、基準ビットデプスＢＤｒｅｆにパラメータＰＲより与えられたオフセットデプスを加えたものをビットデプスＢＤ１０３として出力し、レートＲＴ１０４Ａが閾値未満の場合、基準ビットデプスＢＤｒｅｆをビットデプスＢＤ１０３として出力する。
【００３９】
（２）レートＲＴ１０４Ａが閾値以上の場合、基準ビットデプスＢＤｒｅｆに、レートＲＴ１０４Ａの大きさに応じて求められたオフセットデプスを加えたものをビットデプスＢＤ１０３として出力し、レートＲＴ１０４Ａが閾値未満の場合、基準ビットデプスＢＤｒｅｆをビットデプスＢＤ１０３として出力する。
【００４０】
（３）レートＲＴ１０４Ａが閾値以上の場合、基準ビットデプスＢＤｒｅｆに、レートＲＴ１０４Ａの大きさに応じて求められたオフセットデプスとパラメータＰＲより与えられたオフセットデプスとを加えたものをビットデプスＢＤ１０３として出力し、レートＲＴ１０４Ａが閾値未満の場合、基準ビットデプスＢＤｒｅｆをビットデプスＢＤ１０３として出力する。
【００４１】
ここで、レートＲＴ１０４Ａの大きさに応じて求められるオフセットデプスは、例えば、レートＲＴ１０４Ａの値に定数倍処理をすることによって求める。
【００４２】
また、レートＲＴ１０４Ａを閾値と比較する方法として、レートＲＴ１０４Ａに含まれる情報の中で、「任意数個のビットプレーンのＳＷ符号のレートの総和と閾値を比較する方法」や「任意数個のビットプレーンのＳＷ符号のレートの総和を求めるときに、各ビットプレーンのレートに対して、ビットプレーンの位に応じた重みを乗じ、その総和と閾値を比較する方法」や「最下位ビットプレーンのＳＷ符号のレートと閾値を比較する方法」などがある。
【００４３】
ビットデプスＢＤ１０３が出力されると、二次量子化部１０６において、ビットデプスＢＤ１０３に基づいて、変換量Ｐ１０１が量子化され、二次量子化値Ｐ１０６が出力される（ステップＳ１０５）。二次量子化部１０６における量子化方法（二次量子化方法）を二例挙げれば、以下の通りである。
【００４４】
（１）量子化値Ｐ１０３を表すビット列と、量子化値Ｐ１０３が示す量子化区間内を追加されたビット数（＝ビットデプスＢＤ１０３−基準ビットデプスＢＤｒｅｆ）のビットでさらに細かく量子化することで生成した追加ビットとを連結して二次量子化値Ｐ１０６として出力する。
【００４５】
（２）量子化部１０３と同様に、ミッドトレッド型量子化器を用いて、変換量Ｐ１０１をビットデプスＢＤ１０３で量子化し、その結果を、二次量子化値Ｐ１０６として出力する。
【００４６】
但し、ビットデプスＢＤ１０３と、量子化値Ｐ１０３を得た基準ビットデプスＢＤｒｅｆが同じ場合には、二次量子化部１０６は量子化値Ｐ１０３をそのまま二次量子化値Ｐ１０６として出力するようにしても良い。
【００４７】
２つの二次量子化方法を具体例を挙げて説明する。基準ビットデプスＢＤｒｅｆが２であるときに、ミッドトレッド型量子化器で量子化すると、量子化区間の配置は、例えば、図１３となる。ビットデプスＢＤ１０３が３であるときに、第１の二次量子化方法で二次量子化を行うと、量子化値ａ２１〜ｄ２をそれぞれ、追加ビット数１で定まる２分割した部分のいずれかに振り分けるので、量子化区間の配置は、例えば図１４となる。ビットデプスＢＤ１０３が３であるときに、第２の二次量子化方法で二次量子化を行うと、量子化を最初からビットデプス３で行っているのと同様であるので、量子化区間の配置は、例えば図１５になる。第２の二次量子化方法は、ビットデプスＢＤ１０３に従って、再び量子化処理を行う必要があるため、第１の二次量子化方法に比べると、計算負荷が上昇する。一方、第２の二次量子化方法は、ミッドトレッド型量子化されているため、背景技術の項で説明した通り、符号化効率を高めることができる。
【００４８】
最後に、ＳＷ符号化部１０４Ａにおいて、二次量子化値Ｐ１０６をＳＷ符号化し、ＷＺストリームＳＴとして出力する（ステップＳ１０６）。このとき、例えば、量子化値Ｐ１０３と二次量子化値Ｐ１０６が同じ値である場合など、ステップＳ１０３のレート計算時に行っていたＳＷ符号化と同じＳＷ符号化を行うことになる場合には、新たなＳＷ符号化を実行せず、ステップＳ１０３の計算結果を利用するようにしても良い。
【００４９】
（Ａ−３）第１の実施形態の効果
以上のように、第１の実施形態によれば、ＳＷ符号のレートが大きい領域は、動きや変化が大きいという仮定に基づき、動画像の特徴に応じて、ビットデプスを適応的に制御するようにしたので、動きや変化の小さい領域と動きや変化の大きい領域とが混在していても、処理負担をさほど増加させることなく、両領域ともにデコーダでの復号エラーを抑えることができる。
【００５０】
ここで、ビットデプスの適応制御の有無に拘らず、計算が必要なＳＷ符号のレートに基づきビットデプスの制御を行っているため、エンコーダの負荷が低いというＷＺ符号化の特徴を維持しながら、ビットデプスの適応制御を実現できる。また、例えば、動きや変化が少なくてビットデプスを増やす必要のない画像を符号化した場合、追加で必要となる処理は、レートＲＴ１０４Ａに基づきビットデプスを計算する処理のみであり、処理負担はごく僅か増加するに過ぎない。
【００５１】
（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明による動画像符号化装置及びプログラムの第２の実施形態を、図面を参照しながら説明する。第２の実施形態の動画像符号化装置も、ＤＶＣにおけるＷＺフレーム符号化装置である。
【００５２】
（Ｂ−１）第２の実施形態の構成
図３は、第２の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の構成を示すブロック図であり、上述した図１との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。
【００５３】
図３において、第２の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置１００Ｂは、変換部１０１と、ＷＺ符号化部１０２Ｂと、ビットデプス決定部１０５Ｂを有する。ＷＺ符号化部１０２Ｂは、量子化部１０３Ｂと、ＳＷ符号化部１０４Ｂと、ディレイ用メモリ部２０７とを有する。変換部１０１は、第１の実施形態のものと同様であるので、その説明は省略する。
【００５４】
ビットデプス決定部１０５Ｂは、基準ビットデプスＢＤｒｅｆと、ＷＺ符号化部１０２Ｂから与えられた遅延後レートＲＴ２０７と、パラメータＰＲとから、量子化部１０３Ｂが適用するビットデプスＢＤ１０５Ｂを決定するものである。
【００５５】
ＷＺ符号化部１０２Ｂの量子化部１０３Ｂは、変換量Ｐ１０１を、ビットデプスＢＤ１０５Ｂに従ってミッドトレッド型量子化器によって量子化し、量子化値Ｐ１０３Ｂを出力するものである。
【００５６】
ＳＷ符号化部１０４Ｂは、量子化値Ｐ１０３ＢをＳＷ符号化し、ＷＺストリームＳＴを出力すると共に、ＳＷ符号化の過程で得られるＳＷ符号のレートＲＴ１０４Ｂをディレイ用メモリ部２０７に与えるものである。
【００５７】
ディレイ用メモリ部２０７は、レートＲＴ１０４Ｂを所定のフレーム数だけ遅延させ、遅延後レートＲＴ２０７としてビットデプス決定部１０５Ｂに与えるものである。
【００５８】
（Ｂ−２）第２の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第２の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置１００Ｂの動作を、図３に加え、図４を参照しながら説明する。図４は、ＷＺフレーム符号化装置１００Ｂの動作を示すフローチャートである。
【００５９】
ＷＺフレーム画像ＷＺＦが入力されると、変換部１０１において、ＷＺフレーム画像ＷＺＦは、所定の変換方法によって変換され、変換量Ｐ１０１が得られる（ステップＳ２０１）。ミッドトレッド型量子化器構成の量子化部１０３Ｂにおいて、基準ビットデプスＢＤ１０５Ｂに従って、変換量Ｐ１０１が量子化される（ステップＳ２０２）。ＳＷ符号化部１０４Ｂにおいて、量子化値Ｐ１０３ＢがＳＷ符号化され、ＷＺストリームＳＴがデコーダに向けて出力されると共に、レートＲＴ１０４Ｂが出力する（ステップＳ２０３）。
【００６０】
レートＲＴ１０４Ｂは、ディレイ用メモリ部２０７を介して、所定フレーム数だけ遅延されてレートＲＴ２０７としてビットデプス決定部１０５Ｂに出力される（ステップＳ２０４）。そして、ビットデプス決定部１０５Ｂにおいて、動画像の特徴に応じて適応的に制御されたビットデプスＢＤ１０５Ｂが求められ、量子化部１０３Ｂに出力される（ステップＳ２０５）。
【００６１】
ビットデプス決定部１０５Ｂは、所定フレーム数だけ前のレートに基づき、ビットデブスＢＤ１０５Ｂを決めていることになる。例えば、ディレイ用メモリ部２０７が、ビットデプス決定部１０５Ｂを１フレームだけ遅延させてレートＲＴ２０７として出力する場合には、ビットデプス決定部１０５Ｂは、１フレーム前のレートに基づき、ビットデブスＢＤ１０５Ｂを決めていることになる。
【００６２】
ここで、ディレイ用メモリ部２０７は、撮影時刻の近いフレーム間において、動きや変化の大きい領域の位置は高い相関を持つという仮定に基づき加えられている。
【００６３】
ビットデプスＢＤ１０５Ｂは、第１の実施形態で説明した方法で決定される。但し、ディレイ用メモリ部２０７がリセットされた直後であって、所定フレーム数だけ前のレートがない場合には、基準ビットデプスＢＤｒｅｆがビットデプスＢＤ１０５Ｂとして出力される。
【００６４】
（Ｂ−３）第２の実施形態の効果
以上のように、第２の実施形態によれば、ＳＷ符号のレートが大きい領域は、動きや変化が大きいという仮定、及び、撮影時刻の近いフレーム間において、動きや変化の大きい領域の位置は高い相関を持つという仮定の下で、動画像の特徴が反映されている所定フレーム数だけ前のレートに応じて、ビットデプスを適応的に制御するようにしたので、動きや変化の小さい領域と動きや変化の大きい領域とが混在していても、処理負担をさほど増加させることなく、両領域ともにデコーダでの復号エラーを抑えることができる。
【００６５】
ここで、第２の実施形態によれば、ビットデプスを計算する処理以外では、レートを遅延させる処理だけが負荷を増大させる程度である。符号化効率の向上が可能なミッドトレッド型量子化器のみを用いたＷＺ符号化を実現できる。
【００６６】
（Ｃ）第３の実施形態
次に、本発明による動画像符号化装置及びプログラムの第３の実施形態を、図面を参照しながら説明する。第３の実施形態の動画像符号化装置も、ＤＶＣにおけるＷＺフレーム符号化装置である。
【００６７】
（Ｃ−１）第３の実施形態の構成
図５は、第３の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の構成を示すブロック図であり、第２の実施形態に係る図３との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。
【００６８】
図５及び図３の比較から明らかなように、第３の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置１００Ｃは、第２の実施形態の構成に加えて、ビットデプス再決定部３０８を有する。
【００６９】
ビットデプス再決定部３０８は、ビットデプス決定部１０５Ｂから出力されたビットデプスＢＤ１０５Ｂを基に、物体が動くことも考慮したビットデプスＢＤ３０８を再計算し、再計算後のビットデブスＢＤ３０８を量子化部１０３Ｂに出力するものである。なお、ビットデプス決定部１０５Ｂ及びビットデプス再決定部３０８とで、ビットデプス決定部が構成されていると見ることができる。
【００７０】
ビットデプス再決定部３０８以外の各部の機能は、第２の実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
【００７１】
（Ｃ−２）第３の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第３の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置１００Ｃの動作を、図５に加え、図６を参照しながら説明する。図６は、ＷＺフレーム符号化装置１００Ｃの動作を示すフローチャートであり、第２の実施形態に係る図４との同一、対応ステップには同一、対応符号を付して示している。
【００７２】
ステップＳ２０１〜Ｓ２０５の処理は、第２の実施形態と同様である。但し、ステップＳ２０２において、量子化部１０３Ｂが参照するビットデプスが、ビットデプス再決定部３０８が再決定したビットデプスＢＤ３０８である点や、ステップＳ２０５において、ビットデプス決定部１０５Ｂによって求められたビットデプスＢＤ１０５Ｂが量子化部１０３Ｂではなくビットデプス再決定部３０８に与えられる点が、第２の実施形態と異なっている。
【００７３】
ビットデプス決定部１０５ＢによってビットデプスＢＤ１０５Ｂが決定されると、ビットデプス再決定部３０８において、ビットデプスＢＤ１０５Ｂを基に、物体が動くことも考慮したビットデプスを再計算し、ビットデプスＢＤ３０８を量子化部１０３Ｂに出力する（ステップＳ３０６）。
【００７４】
物体が動くことも考慮したビットデプスの再計算方法として、例えば、「ビットデブスＢＤ１０３Ｂを参照し、ビットデプスの高い領域の近傍に、ビットデプスの低い領域が存在している場合、当該ビットデプスの低い領域のビットデプスを、当該ビットデプスの高い領域のビットデブスと同じ値にする」という方法を挙げることができる。
【００７５】
この方法に従った再決定の様子を図７に示している。図７（Ａ）は、再決定前のビットデプスＢＤ１０５Ｂを示しており、ある１つの領域ＡＲ４のビットデプスだけが「３」で他の領域ＡＲ１〜ＡＲ３、ＡＲ５〜ＡＲ９のビットデプスが「２」である。「近傍」を接していることとすると、ビットデプスが「３」の領域ＡＲ４に接している領域は領域ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ５、ＡＲ６であるので、図７（Ｂ）に示すように、これら領域ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ５、ＡＲ６のビットデプスが「２」から「３」に変更される。
【００７６】
（Ｃ−３）第３の実施形態の効果
第３の実施形態によっても、第２の実施形態と同様な効果を奏することができる。さらに、第３の実施形態によれば、物体の動きを考慮してビットデプスを再決定するので、撮影時刻の近いフレーム間において、動きや変化の大きい領域の位置が等しくなかった場合でも、動きや変化の大きい領域のビットデプスを大きくできる可能性を高めることでき、
デコーダでの復号エラーを一段と抑えることが期待できる。
【００７７】
（Ｄ）第４の実施形態
次に、本発明による動画像符号化装置及びプログラムの第４の実施形態を、図面を参照しながら説明する。第４の実施形態の動画像符号化装置も、ＤＶＣにおけるＷＺフレーム符号化装置である。
【００７８】
（Ｄ−１）第４の実施形態の構成
図８は、第４の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の構成を示すブロック図であり、第１の実施形態に係る図１との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。
【００７９】
図８及び図１の比較から明らかなように、第４の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置１００Ｄは、第１の実施形態の構成に加えて、パラメータ制御部４０９を有する。
【００８０】
パラメータ制御部４０９は、目標レートＴＧＲＴとＷＺ符号化部１０２Ａから出力されたレートＲＴ１０２ＡとからパラメータＰＲ４０９を求めて、ビットデプス決定部１０５に与えるものである。
【００８１】
ＷＺ符号化部１０２Ａは、第１の実施形態と同様なものであるが、動作段階に応じて、使用するビットデプスが変化したり、出力が変化したりする。ＷＺ符号化部１０２Ａは、基準ビットデプスＢＤｒｅｆを用いて変換量Ｐ１０１をＷＺ符号化し、そのときのレートをレートＲＴ１０２Ａとして出力する一次動作と、ビットデプス決定部１０５からのビットデプスＢＤ１０５を用いて変換量Ｐ１０１をＷＺ符号化し、そのときのレートをレートＲＴ１０２Ａとして出力する二次動作と、ビットデプス決定部１０５からの収束したビットデプスＢＤ１０５を用いて変換量Ｐ１０１をＷＺ符号化し、ＷＺストリームＳＴを出力する三次動作とを実行するものであり、ビットデプスＢＤ１０５が収束するまで二次動作を繰り返すものである。
【００８２】
（Ｄ−２）第４の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第４の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置１００Ｄの動作を、図８に加え、図９を参照しながら説明する。図９は、ＷＺフレーム符号化装置１００Ｄの動作を示すフローチャートである。
【００８３】
まず、パラメータ制御部４０９において、内部に有するオフセットビットデプスや閾値が、初期値（ゼロ以上の値）に初期化される（ステップＳ４０１）。
【００８４】
ＷＺフレーム画像ＷＺＦが入力されると、変換部１０１において、ＷＺフレーム画像ＷＺＦに対して所定の変換方法による変換が適用され、変換量Ｐ１０１が得られる（ステップＳ４０２）。
【００８５】
ＷＺ符号化部１０２Ａにおいて、基準ビットデプスＢＤｒｅｆを用いて変換量Ｐ１０１がＷＺ符号化され、そのときのレートがレートＲＴ１０２Ａとして出力される（ステップＳ４０３）。レートの算出方法は、第１の実施形態と同様である。
【００８６】
パラメータ制御部４０９において、レートＲＴ１０２Ａと目標レートＴＧＲＴとが比較され、レートＲＴ１０２Ａが目標レートＴＧＲＴに近づくようにバラメータが制御され、制御後のパラメータＰＲ４０９がビットデプス決定部１０５に出力される（ステップＳ４０４）。
【００８７】
パラメータＰＲ４０９の制御方法としては、以下に例示するような方法を挙げることができる。
【００８８】
（１）バラメータＰＲ４０９がオフセットビットデプスと閾値とから構成される場合、レートＲＴ１０２Ａと目標レートＴＧＲＴとを比較して、レートＲＴ１０２Ａが目標レートＴＧＲＴよりも低い場合、閾値がゼロより大きいときは閾値を所定量（閾値についての所定量）だけ減少し、閾値がゼロ以下のときは、オフセットビットデプスの値を所定量（オフセットビットデプスについての所定量）だけ増やすと共に閾値を初期値に戻す。
【００８９】
（２）パラメータＰＲ４０９が閾値から構成される場合、レートＲＴ１０２Ａと目標レートＴＧＲＴとを比較して、レートＲＴ１０２Ａが目標レートＴＧＲＴよりも低い場合には、閾値を所定量だけ減少させる。
【００９０】
パラメータＰＲ４０９が更新（制御）されると、ビットデプス決定部１０５において、動画像の特徴に応じて適応的に制御されたビットデプスＢＤ１０５が求められ、ＷＺ符号化部１０２Ａに出力される（ステップＳ４０５）。この際のビットデプスＢＤ１０５の決定方法は、第１の実施形態と同様である。但し、固定パラメータＰＲではなく、制御されたパラメータＰＲ４０９を用いてビットデプスＢＤ１０５を計算しており、この点は、第１の実施形態と異なっている。
【００９１】
ビットデプス決定部１０５若しくはＷＺ符号化部１０２Ａにおいて、ビットデプスＢＤ１０５が収束したと捉えて良いか否かが判別される（ステップＳ４０６）。例えば、前回決定されたビットデプスＢＤ１０５（基準ビットデプスのこともあり得る）と今回決定されたビットデプスＢＤ１０５とが全ての領域について同じ値の場合、若しくは、異なる領域数が所定数以下で、相違領域におけるビットデプスの差も所定値以内の場合に収束したと判別する。
【００９２】
収束していない場合には、ＷＺ符号化部１０２Ａにおいて、ビットデプスＢＤ１０５を用いてＷＺ符号化され、そのときのレートがレートＲＴ１０２Ａとして出力され（ステップＳ４０７）、上述したステップＳ４０４の処理に戻る。この際のレートの算出方法も、第１の実施形態と同様である。なお、この第４の実施形態だけでなく、レートの再計算を要する実施形態においては、ＷＺ符号化部内のＳＷ符号化部が、計算で得られたレートと、その計算に用いたビット列を保持しておき、同じビット列のレートを計算するときは保持されているレートを利用するようにしても良い。すなわち、他の領域が繰り返しのトリガになっていても、収束した領域もあり、このような領域については、過去の計数レートを利用するようにしても良い。
【００９３】
収束した場合には、ＷＺ符号化部１０２Ａにおいて、収束したビットデプスＢＤ１０５を用いて変換量Ｐ１０１がＷＺ符号化され、その結果がＷＺストリームＳＴとして出力される（ステップＳ４０８）。
【００９４】
（Ｄ−３）第４の実施形態の効果
以上のように、第４の実施形態によれば、目標レートに近付くように、ビットデプスの決定に必要なパラメータを自動で制御した上で、ビットデプスを決定するようにしたので、動きや変化の小さい領域と動きや変化の大きい領域とが混在していても、処理負担をさほど増加させることなく、両領域ともにデコーダでの復号エラーを抑えることができる。
【００９５】
ここで、動画像の場合、時刻によって適切なパラメータは変化していくため、パラメータの制御機能を備えない場合には、「想定しているよりも大きなレートを必要とするフレームが発生し得る」が、第４の実施形態では、このような不都合を回避することができる。
【００９６】
（Ｅ）第５の実施形態
次に、本発明による動画像符号化装置及びプログラムの第５の実施形態を、図面を参照しながら説明する。第５の実施形態の動画像符号化装置も、ＤＶＣにおけるＷＺフレーム符号化装置である。
【００９７】
（Ｅ−１）第５の実施形態の構成
図１０は、第５の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置の構成を示すブロック図であり、第３の実施形態に係る図５との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。
【００９８】
図１０及び図５の比較から明らかなように、第５の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置１００Ｅは、第３の実施形態の構成に加えて、パラメータ制御部４０９Ｅを有する。パラメータ制御部４０９Ｅは、パラメータを制御するという機能面は第４の実施形態と同様であるが、後述する動作の項の説明で明らかにするように、具体的な制御方法は、第４の実施形態のものと多少異なっている。
【００９９】
なお、第５の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置１００Ｅは、第３の実施形態の技術的特徴と第４の実施形態の技術的特徴とを組み合わせたものであるが、第２の実施形態の技術的特徴と第４の実施形態の技術的特徴とを組み合わせて、ＷＺフレーム符号化装置を構築しても良いことは勿論である。
【０１００】
この第５の実施形態の場合、ＷＺ符号化部１０２Ｂが、ディレイ用メモリ部２０７を内蔵していることやビットデプス再決定部３０８を備えていることに鑑み、ビットデプス決定部１０５からのビットデプスＢＤ１０５が収束するまで繰り返し処理することを実行しない。
【０１０１】
（Ｅ−２）第５の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第５の実施形態に係るＷＺフレーム符号化装置１００Ｅの動作を、図１０に加え、図１１を参照しながら説明する。図１１は、ＷＺフレーム符号化装置１００Ｅの動作を示すフローチャートである。
【０１０２】
まず、パラメータ制御部４０９Ｅにおいて、内部に有するオフセットビットデプスや閾値が、初期値（ゼロ以上の値）に初期化される（ステップＳ５０１）。
【０１０３】
ＷＺフレーム画像ＷＺＦが入力されると、変換部１０１において、ＷＺフレーム画像ＷＺＦに対して所定の変換方法による変換が適用され、変換量Ｐ１０１が得られる（ステップＳ５０２）。
【０１０４】
ＷＺ符号化部１０２Ｂにおいて、ビットデプス決定部１０３が決定し、それをビットデプス再決定部３０８が再決定した後のビットデプスＢＤ３０８が用いられて、変換量Ｐ１０１がＷＺ符号化され、ＷＺストリームＳＴが出力されると共に、遅延後のレートＲＴ２０７がパラメータ制御部４０９Ｅに出力される（ステップＳ５０３）。このステップＳ５０３の処理は、第３の実施形態の処理と同様である。
【０１０５】
パラメータ制御部４０９Ｅにおいて、レートＲＴ２０７と目標レートＴＧＲＴとが比較され、レートＲＴ２０７が目標レートＴＧＲＴに近付くようにパラメータＰＲ４０９Ｅが制御され、そのパラメータＰＲ４０９Ｅがビットデプス決定部１０３に出力される（ステップＳ５０４）。
【０１０６】
パラメータＰＲ４０９Ｅの制御方法としては、以下に例示する方法を挙げることができる。繰り返し処理を実行しないことを考慮し、第４の実施形態の制御方法とは多少異なっている。
【０１０７】
（１）第１の制御方法は、パラメータＰＲ４０９Ｅがオフセットビットデプスと閾値とから構成される場合に適用される方法であり、まず、レートＲＴ２０７と目標レートＴＤＲＴとを比較する。レートＲＴ２０７が目標レートＲＴ２０７よりも低い場合であって、閾値がゼロより大きいときは閾値を所定量だけ減少させ、閾値がゼロ以下のときは、オフセットビットデプスの値を所定量だけ増やすと共に閾値を初期値に戻す。一方、レートＲＴ２０７が目標レートＴＧＲＴよりも高い場合であって、閾値が初期値未満のときは閾値を所定量だけ増加させ、閾値が初期値以上のときは、オフセットビットデプスをゼロ又はゼロ以上の所定値に設定し、閾値を初期値又はゼロ以上の所定値に設定する。
【０１０８】
（２）第２の制御方法は、パラメータＰＲ０９が閾値から構成される場合に適用される方法であり、まず、レートＲＴ２０７と目標レートＴＧＲＴとを比較する。レートＲＴ２０７が目標レートＴＧＲＴよりも低い場合には、閾値を所定量だけ小さくする。一方、レートＲＴ２０７が目標レートＴＧＲＴよりも高い場合であって、閾値が初期値未満のときに、閾値を所定量だけ大きくする。
【０１０９】
パラメータＰＲ４０９Ｅの制御後、ビットデプス決定部１０３において、動画像の特徴に応じて適応的に制御されたビットデプスＢＤ１０３が求められ、ビットデプス再決定部３０８において、ビットデプスＢＤ１０３に基づいて、ビットデプスが再決定され、得られたビットデプスＢＤ３０８がＷＺ符号化部１０２Ｂに出力される（ステップＳ５０５）。ビットデプス決定部１０３やビットデプス再決定部３０８の決定方法は、第３の実施形態と同様である。ビットデプス決定部１０３について言えば、固定パラメータＰＲではなく、制御されたパラメータＰＲ４０９Ｅを用いてビットデプスを計算する点が、第３の実施形態と異なっている。
【０１１０】
（Ｅ−３）第５の実施形態の効果
以上のように、第５の実施形態によれば、目標レートに近付くように、ビットデプスの決定に必要なパラメータを自動で制御した上で、ビットデプスを決定するようにしたので、動きや変化の小さい領域と動きや変化の大きい領域とが混在していても、処理負担をさほど増加させることなく、両領域ともにデコーダでの復号エラーを抑えることができる。
【０１１１】
ここで、動画像の場合、時刻によって適切なパラメータは変化していくため、パラメータの制御機能を備えない場合には、「想定しているよりも大きなレートを必要とするフレームが発生し得る」が、第５の実施形態では、このような不都合を回避することができる。
【０１１２】
（Ｆ）他の実施形態
上記各実施形態においては、ＷＺ符号のレートの高さに応じて基準ビットデプスよりビットデプスを増やす場合を説明したが、当初に適用される基準ビットデプスを大き目に設定しておき、レートの低さに応じてビットデプスを減らすようにしても良い。この場合、ビットデプス決定部は、基準ビットデプスＢＤｒｅｆにオフセットビットデプスやレートの大きさに応じて求められるオフセットを加えるのではなく、基準ビットデプスからオフセットビットデプスやレートの大きさに応じて求められるオフセットを減らすことで、ビットデプス決定部から出力するビットデプスを計算することとなる。
【０１１３】
さらに、ビットデプスの制御は、増大方向への制御や、減少方向への制御だけでなく、増減制御であっても良い。
【０１１４】
上記各実施形態の動画像符号化装置であるＷＺフレーム符号化装置は、例えば、チップ化されたり、専用プログラムとして構築されたりして取引されるものであっても良く、また、キーフレームの符号化装置と同じチップに搭載されたり、キーフレームの符号化装置に係るプログラムと共にアプリケーションとして取引されたりしても良い。すなわち、ＤＶＣ方式に従う動画像符号化装置の一部として、上記各実施形態の動画像符号化装置が盛り込まれていても良い。
【符号の説明】
【０１１５】
１００Ａ〜１００Ｅ…ＷＺフレーム符号化装置、１０１…変換部、１０２Ａ、１０２Ｂ…ＷＺ符号化部、１０３、１０３Ｂ…量子化部、１０４Ａ、１０４Ｂ…ＳＷ符号化部、１０５、１０５Ｂ…ビットデプス決定部、１０６…二次量子化部、２０７…ディレイ用メモリ部、３０８…ビットデプス再決定部、４０９、４０９Ｅ…パラメータ制御部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力フレーム画像に対し、相関除去処理を含む所定の変換処理を施して変換量を得る変換手段と、上記変換量を量子化した後、ＳＷ符号化してＷＺストリームを得るＷＺ符号化手段とを備える動画像符号化装置において、
対向する動画像復号装置の予測画像の領域ごとの精度を表す推定情報として、上記ＷＺ符号化手段から領域ごとのレートを取り込み、上記変換量を量子化して、ＷＺストリームを得るＳＷ符号化処理が施される量子化値を得る際のビットデプスを領域ごとに決定するビットデプス決定手段を有することを特徴とする動画像符号化装置。
【請求項２】
上記ＷＺ符号化手段は、計算で得られたレートを所定フレーム数だけ遅延させて上記ビットデプス決定手段に与えるレート遅延部を有することを特徴とする請求項１に記載の動画像符号化装置。
【請求項３】
上記ビットデプス決定手段は、
上記ＷＺ符号化手段から取り込んだレートに基づいて、領域ごとのビットデプスを仮決定する仮決定部と、
仮決定されたビットデプスが高い領域を、入力フレーム画像上の物体の動きがある領域として扱い、その近傍の領域も、物体の動きがある領域の可能性が高いとして、ビットデプスを修正するビットデプス再決定部とを有する
ことを特徴とする請求項２に記載の動画像符号化装置。
【請求項４】
上記ＷＺ符号化手段から上記ビットデプス決定手段に与えられるレートが与えられ、このレートと、予め設定されている目標レートとの相違に基づいて、上記ビットデプス決定手段が、上記ＷＺ符号化手段から取り込んだレートを評価する際に用いる閾値を少なくとも制御するパラメータ制御手段を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の動画像符号化装置。
【請求項５】
上記パラメータ制御手段は、与えられたレートと目標レートとの相違に基づいて、上記ビットデプス決定手段が、ビットデプスを更新させる際の変化分を制御することを特徴とする請求項４に記載の動画像符号化装置。
【請求項６】
上記ＷＺ符号化手段は、基準ビットデプスで上記変換量を量子化する第１の量子化部と、上記ビットデプス決定手段が決定したビットデプスで上記変換量を量子化する第２の量子化部とを有し、上記第１の量子化部からの量子化値に基づいて上記ビットデプス決定手段に与えるレートを計算し、上記第２の量子化部からの量子化値に基づいてＷＺストリームを得ることを特徴とする請求項１に記載の動画像符号化装置。
【請求項７】
上記第２の量子化部は、上記第１の量子化部からの量子化値を利用して、上記ビットデプス決定手段が決定したビットデプスで上記変換量を量子化した量子化値を得ることを特徴とする請求項６に記載の動画像符号化装置。
【請求項８】
上記ＷＺ符号化手段から上記ビットデプス決定手段に与えられるレートが与えられ、このレートと、予め設定されている目標レートとの相違に基づいて、上記ビットデプス決定手段が、上記ＷＺ符号化手段から取り込んだレートを評価する際に用いる閾値を少なくとも制御するパラメータ制御手段を有することを特徴とする請求項６又は７に記載の動画像符号化装置。
【請求項９】
上記パラメータ制御手段は、与えられたレートと目標レートとの相違に基づいて、上記ビットデプス決定手段が、ビットデプスを更新させる際の変化分を制御することを特徴とする請求項８に記載の動画像符号化装置。
【請求項１０】
上記ビットデプス決定手段は、上記パラメータ制御手段からパラメータが与えられるごとにビットデプスを決定し直すものであり、ビットデプスが収束したときに決定を停止し、上記ＷＺ符号化手段は、収束したビットデプスを適用してＷＺストリームを得ることを特徴とする請求項８又は９に記載の動画像符号化装置。
【請求項１１】
動画像符号化装置に搭載されるコンピュータを、
入力フレーム画像に対し、相関除去処理を含む所定の変換処理を施して変換量を得る変換手段と、
上記変換量を量子化した後、ＳＷ符号化してＷＺストリームを得るＷＺ符号化手段と、
対向する動画像復号装置の予測画像の領域ごとの精度を表す推定情報として、上記ＷＺ符号化手段から領域ごとのレートを取り込み、上記変換量を量子化して、ＷＺストリームを得るＳＷ符号化処理が施される量子化値を得る際のビットデプスを領域ごとに決定するビットデプス決定手段と
して機能させることを特徴とする動画像符号化プログラム。
【請求項１２】
キーフレーム画像をフレーム内符号化方式で符号化する第１の動画像符号化装置部と、非キーフレーム画像を符号化する第２の動画像符号化装置部とを有する動画像符号化装置において、
上記第２の動画像符号化装置部として、請求項１に記載の動画像符号化装置を適用したことを特徴とする動画像符号化装置。
【請求項１】
入力フレーム画像に対し、相関除去処理を含む所定の変換処理を施して変換量を得る変換手段と、上記変換量を量子化した後、ＳＷ符号化してＷＺストリームを得るＷＺ符号化手段とを備える動画像符号化装置において、
対向する動画像復号装置の予測画像の領域ごとの精度を表す推定情報として、上記ＷＺ符号化手段から領域ごとのレートを取り込み、上記変換量を量子化して、ＷＺストリームを得るＳＷ符号化処理が施される量子化値を得る際のビットデプスを領域ごとに決定するビットデプス決定手段を有することを特徴とする動画像符号化装置。
【請求項２】
上記ＷＺ符号化手段は、計算で得られたレートを所定フレーム数だけ遅延させて上記ビットデプス決定手段に与えるレート遅延部を有することを特徴とする請求項１に記載の動画像符号化装置。
【請求項３】
上記ビットデプス決定手段は、
上記ＷＺ符号化手段から取り込んだレートに基づいて、領域ごとのビットデプスを仮決定する仮決定部と、
仮決定されたビットデプスが高い領域を、入力フレーム画像上の物体の動きがある領域として扱い、その近傍の領域も、物体の動きがある領域の可能性が高いとして、ビットデプスを修正するビットデプス再決定部とを有する
ことを特徴とする請求項２に記載の動画像符号化装置。
【請求項４】
上記ＷＺ符号化手段から上記ビットデプス決定手段に与えられるレートが与えられ、このレートと、予め設定されている目標レートとの相違に基づいて、上記ビットデプス決定手段が、上記ＷＺ符号化手段から取り込んだレートを評価する際に用いる閾値を少なくとも制御するパラメータ制御手段を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の動画像符号化装置。
【請求項５】
上記パラメータ制御手段は、与えられたレートと目標レートとの相違に基づいて、上記ビットデプス決定手段が、ビットデプスを更新させる際の変化分を制御することを特徴とする請求項４に記載の動画像符号化装置。
【請求項６】
上記ＷＺ符号化手段は、基準ビットデプスで上記変換量を量子化する第１の量子化部と、上記ビットデプス決定手段が決定したビットデプスで上記変換量を量子化する第２の量子化部とを有し、上記第１の量子化部からの量子化値に基づいて上記ビットデプス決定手段に与えるレートを計算し、上記第２の量子化部からの量子化値に基づいてＷＺストリームを得ることを特徴とする請求項１に記載の動画像符号化装置。
【請求項７】
上記第２の量子化部は、上記第１の量子化部からの量子化値を利用して、上記ビットデプス決定手段が決定したビットデプスで上記変換量を量子化した量子化値を得ることを特徴とする請求項６に記載の動画像符号化装置。
【請求項８】
上記ＷＺ符号化手段から上記ビットデプス決定手段に与えられるレートが与えられ、このレートと、予め設定されている目標レートとの相違に基づいて、上記ビットデプス決定手段が、上記ＷＺ符号化手段から取り込んだレートを評価する際に用いる閾値を少なくとも制御するパラメータ制御手段を有することを特徴とする請求項６又は７に記載の動画像符号化装置。
【請求項９】
上記パラメータ制御手段は、与えられたレートと目標レートとの相違に基づいて、上記ビットデプス決定手段が、ビットデプスを更新させる際の変化分を制御することを特徴とする請求項８に記載の動画像符号化装置。
【請求項１０】
上記ビットデプス決定手段は、上記パラメータ制御手段からパラメータが与えられるごとにビットデプスを決定し直すものであり、ビットデプスが収束したときに決定を停止し、上記ＷＺ符号化手段は、収束したビットデプスを適用してＷＺストリームを得ることを特徴とする請求項８又は９に記載の動画像符号化装置。
【請求項１１】
動画像符号化装置に搭載されるコンピュータを、
入力フレーム画像に対し、相関除去処理を含む所定の変換処理を施して変換量を得る変換手段と、
上記変換量を量子化した後、ＳＷ符号化してＷＺストリームを得るＷＺ符号化手段と、
対向する動画像復号装置の予測画像の領域ごとの精度を表す推定情報として、上記ＷＺ符号化手段から領域ごとのレートを取り込み、上記変換量を量子化して、ＷＺストリームを得るＳＷ符号化処理が施される量子化値を得る際のビットデプスを領域ごとに決定するビットデプス決定手段と
して機能させることを特徴とする動画像符号化プログラム。
【請求項１２】
キーフレーム画像をフレーム内符号化方式で符号化する第１の動画像符号化装置部と、非キーフレーム画像を符号化する第２の動画像符号化装置部とを有する動画像符号化装置において、
上記第２の動画像符号化装置部として、請求項１に記載の動画像符号化装置を適用したことを特徴とする動画像符号化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−６６０９２（Ｐ２０１３−６６０９２Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０４１１３（Ｐ２０１１−２０４１１３）
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
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