專利名稱：：編碼裝置及具備編碼裝置的動態圖像記錄系統的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種高效率地對動態圖像的圖像數據進行壓縮編碼的技術。
背景技術：
：近年來，隨著多媒體應用的發展，一般將所有的媒體的信息(例如圖像、聲音、文本)數字數據化，并對其進行統一處理。其中，由于例如圖像，尤其動態圖像的數字數據(圖像數據)的數據量非常多，所以為了存儲和傳送，需要高效率地壓縮動態圖像數據的壓縮技術。作為為了進行動態圖像的壓縮編碼而開發的壓縮技術，例如公知有由ISO(國際標準化機構)規定的MPEG—1/2/4等的壓縮方式。在這些壓縮方式中，當正交變換圖像數據而進行量子化時，指定了量子化矩陣。根據正交變換系數的各頻率成分而設置量子化矩陣的各要素，利用其要素值使正交變換系數量子化。由于根據如何規定量子化矩陣的值能控制頻率空間內的位(bit)分配特性，所以量子化矩陣顯示了量子化處理的特征(量子化特性)。量子化矩陣能分別對畫面內(幀內(Intra))編碼時、畫面間預測(內部或非幀內(Non—Intra))編碼進行設定。由此，能在各預測方法中具有不同的頻率位分配特性。進而，在MPEG—2標準中，關于亮度數據以及色差數據，也能設定分別不同的量子化矩陣。圖1表示以往的動態圖像編碼裝置100的構成。動態圖像編碼裝置100包括輸入圖像存儲器101、減法部102、正交變換部103、量子化部104、可變長度編碼部105、逆量子化部106、逆正交變換部107、加法部108、參照圖像存儲器109、運動檢測/運動補償部110、和速率控制部lll。在量子化部104中進行使用了量子化矩陣的量子化運算。首先，量子化部104將量子化標度與量子化矩陣的各系數值相乘，算出量子化參數。量子化標度基于壓縮編碼中的目標位速率以及由可變長度編碼部105生成的編碼圖像數據的發生編碼量，通過速率控制部lll而生成。然后，量子化部104以對應的量子化參數對從正交變換部103輸出的正交變換系數的各頻率成分的值進行量子化，并將其結果作為量子化值而輸出。在用于量子化的運算處理中，主要包括用量子化參數除正交變換系數的處理。可變長度編碼部105將該量子化值壓縮編碼并輸出。結果，可得到編碼圖像數據。在MPEG-2標準中，規定了標準使用的量子化矩陣(默認矩陣)(圖4(a)和(b))。例如，在圖4(a)所示的幀內編碼用的量子化矩陣中，越是右下的要素，被設定越大的值(越帶權重的值)。結果，正交變換系數的高頻成分的量子化精度差。另一方面，在圖4(b)所示的非幀內編碼用的默認矩陣中，所有的要素都是相同的值，在加權的程度上沒有差別。因此，正交變換系數的高頻成分的量子化精度相同。換句話說，幀內編碼用矩陣成為對低頻成分分配了相對多的位量的頻率位分配特性，而非幀內編碼用矩陣成為對各頻率成分均等分配了位量的頻率位分配特性。作為現有技術也可利用與上述例子不同的量子化矩陣(圖5(a)和(b))。圖5(a)和(b)所述的矩陣以MPEG—2標準化階段的測試模型而被利用，被稱作"TM5的量子化矩陣"。由圖5(a)和(b)可知，無論哪個矩陣都被加權了系數值，使得高頻成分的量子化精度變差。因此，分配給低頻成分的位量相對較多。若非幀內編碼時的量子化標度相同，則對于高頻成分而言，利用了TM5的量子化矩陣的量子化值比利用了MPEG—2的默認矩陣的量子化值小。因此，能抑制發生編碼量。這是因為前者更多地削減了高頻成分的信息。另外，在MPEG—2標準中，規定了兩個類型的量子化標度。圖2表示量子化標度的分配。對于左欄的量子化標度碼(quantiser—scale—code)131的每一個，規定了類型0(qscale—type=0)以及類型1(qscale—type=l)，任意一方的值作為量子化標度被分配。速率控制部lll基于目標位速率(bitmte)以及編碼圖像數據的發生編碼量決定量子化標度的值。若量子化標度相同，則頻率成分的量子化精度差，即頻率空間內的位分配特性由量子化矩陣的系數值的大小決定。由上述說明可知，量子化矩陣以及量子化標度對量子化^:帶來很大影響。例如專利文獻1公開了一種基于量子化標度以畫面為單位更新量子化矩陣的技術。專利文獻l:日本國特開2001—78194號公報但是，若上述的加權的傾斜、即量子化矩陣的要素間變化的程度比較緩的量子化矩陣被擇一地使用，則會產生各種問題。例如，若使用上述的量子化矩陣，則當以低的目標位速率對規定分辨率的圖像進行壓縮編碼時會產生塊噪聲(blocknoise)等，導致畫質劣化。這是因為降低到對視覺影響大的低頻成分的信息量。更詳細而言，由于僅在量子化矩陣中不能充分降低高頻成分的信息量，所以需要增大量子化標度來進一步降低信息量。但是若增大量子化標度，則低頻成分的信息量也下降。另一方面，在使用上述的量子化矩陣以高的目標位速率進行壓縮編碼時，畫質也將劣化。其理由是，量子化標度僅變化1時產生的畫質變動大，該畫質變動作為畫質劣化而出現。若目標位速率高，則速率控制的結果為以小的值使量子化標度推移的情況變多，即使量子化標度變化了1的情況下，頻率空間內的分配位量也將大幅變化。
發明內容本發明的目的在于，提供一種無論編碼的目標位速率的高低都能始終維持良好畫質的裝置等。本發明的編碼裝置包括變換部，其將用于顯示動態圖像的圖像數據以規定單位變換為多個頻率成分的系數；決定部，其基于所述動態圖像的分辨率以及預先指定的編碼的目標位速率，決定用于規定頻率位分配特性的矩陣；量子化部，其基于所決定的矩陣對各所述系數進行量子化，生成量子化值；和編碼部，其對所述量子化值進行編碼，生成所述動態圖像的編碼數據。可以由所述量子化部保持多種矩陣，所述決定部決定所述多種矩陣中用于所述量子化處理的矩陣。還可以是所述量子化部具有分別與所述多種矩陣對應的電路，所述決定部針對所述量子化部，將信號路徑切換為與所述量子化處理中使用的矩陣對應的電路。所述決定部保持著對與分辨率以及目標位速率相關的多種類的組、和所述多種矩陣之間的對應關系進行了規定的條件表格，基于所述動態圖像的分辨率以及預先指定的編碼的目標位速率并參照所述條件表格，來決定對應的矩陣。所述決定部保持將確定的數值以及確定的數值范圍的至少一方規定為所述目標位速率的條件表格(table)。所述量子化部保持分別與不同的兩個目標位速率對應的兩種矩陣，所述決定部在所指定的目標位速率與所述兩個目標位速率不同時，至少基于所述指定的目標位速率以及所述兩種矩陣來進行運算，算出所述量子化處理所使用的矩陣。所述量子化部保持與確定的目標位速率對應的一個矩陣，所述決定部預先保存有單位位速率的步幅值，當所指定的目標位速率與所述確定的目標位速率不同時，至少基于所述被指定的目標位速率、所述步幅值、以及所述一個矩陣來進行運算，算出所述量子化處理所使用的矩陣。本發明的動態圖像記錄系統包括視頻信號接收部，其接收動態圖像的視頻信號，輸出用于顯示所述動態圖像的圖像數據；編碼裝置，其基于所述圖像數據輸出所述動態圖像的編碼數據；和記錄部，其將所述編碼數據寫入到記錄介質。所述編碼裝置包括變換部，其將所述圖像數據以規定單位變換為多個頻率成分的系數；決定部，其基于所述動態圖像的分辨率以及預先指定的編碼的目標位速率，決定用于規定頻率位分配特性的矩陣；量子化部，其基于所決定的矩陣對各所述系數進行量子化，生成量子化值；和編碼部，其對所述量子化值進行編碼，生成所述動態圖像的編碼數據。本發明的計算機程序，在用于輸出動態圖像的編碼數據的數據處理裝置或系統中被執行。所述計算機程序使執行了所述計算機程序的所述數據處理裝置執行下述步驟將用于顯示所述動態圖像的圖像數據以規定的單位變換成多個頻率成分的系數的步驟；基于所述動態圖像的分辨率以及預先指定的編碼的目標位速率，決定用于規定頻率位分配特性的矩陣的步驟；基于所決定的矩陣對各所述系數進行量子化，生成量子化值的步驟；和對所述量子化值進行編碼，生成所述動態圖像的編碼數據的步驟。發明效果根據本發明的編碼裝置，可基于壓縮編碼中的目標位速率和分辨率的信息決定頻率空間內的位分配特性，使用適于目標畫質的量子化特性進行量子化。由此，能始終維持良好的畫質。具體而言，當相對于規定分辨率的動態圖像以比較低的目標位速率進行壓縮編碼時，對低頻成分分配相對多的位量。由此，能防止塊噪聲等的顯著畫質劣化。另外，當相對于規定分辨率的動態圖像以比較高的目標位速率進行壓縮編碼時，相對量子化標度的變化而使分配位量的變化幅度減小。由此，能進行細微的位分配控制，從而抑制畫質變動。圖1是表示以往的動態圖像編碼裝置100的構成的圖。圖2是表示量子化標度的分配表的圖。圖3是表示實施方式1的記錄器200的構成的圖。圖4是表示MPEG—2標準的矩陣組的圖。圖5是表示測試模型的矩陣組的圖。圖6是表示具有圖4所示的矩陣組的大約一半要素值的矩陣組的圖。圖7是表示多個編碼條件例子的圖。圖8是表示目標位速率以及動態圖像的分辨率不同時的編碼條件的圖。圖9是表示編碼裝置210中的編碼處理的順序的流程圖。圖10是表示使用預先保持的兩個量子化矩陣A和B來生成量子化矩陣C的方法的示意圖。圖11是表示實施方式2的編碼裝置300的構成的圖。圖12是表示實施方式2的多個編碼條件的例子的圖。圖13是表示具有加權的傾斜比TM5的量子化矩陣(圖5)大的量子化特性的量子化矩陣的圖。圖14是表示在決定部312中執行的、用于切換量子化矩陣的控制順序的例子的流程圖。圖15是表示實施方式3的記錄器250的構成的圖。圖16是表示編碼裝置400的構成的圖。圖中100—以往的動態圖像的編碼裝置；101—輸入圖像存儲器；102—減法部；103—正交變換部；104—量子化部；105—可變長度編碼部；106—逆量子化部；107—逆正交變換部；108—加法部；109—參照圖像存儲器；110—運動檢測/運動補償部；lll一速率控制部；200—記錄器；204一量子化部；205—視頻信號接收部；210—實施方式1的動態圖像的編碼裝置；211—速率控制部；212、312、412—頻率位分配特性決定部；215一l、215—2—記錄部；300—實施方式2的動態圖像的編碼裝置；400—實施方式3的動態圖像的編碼裝置；413—分辨率變換部；500—實施方式3的動態圖像的解碼裝置。具體實施例方式以下，參照附圖對本發明的數據處理裝置的實施方式進行說明。在以下的說明中，數據處理裝置是用于錄制動態圖像的記錄器、及/或對記錄器中包含的動態圖像進行壓縮編碼的編碼裝置。(實施方式l)圖3表示本實施方式的記錄器200的構成。記錄器200例如作為接收電視廣播信號并將廣播信號錄制于硬盤或光盤的節目錄像機而實現，或者作為用戶將被拍攝體的視頻/音頻記錄于硬盤或光盤的可攜式攝像機(camcoder)而實現。記錄器200包括視頻信號接收部205、編碼裝置210、記錄部215一l以及215—2。視頻信號接收部205是接收電視廣播的模擬信號，并將該信號變換為數字信號(數字數據)而輸出的調諧器。或者，視頻信號接收部205是將被拍攝體的視頻作為數字數據輸出的CCD元件。編碼裝置210對動態圖像的數字數據進行壓縮編碼，生成編碼圖像數據。編碼裝置210例如作為安裝于1個基板上的編碼板(encoderboard)而實現。記錄部215—1例如是硬盤驅動器。另外，記錄部215—2例如是光盤驅動器。硬盤驅動器和光盤驅動器分別將編碼后的圖像數據(視頻數據流)寫入到硬盤以及光盤，并能讀出所寫入的該數據。其中，為了使附圖簡單，將記錄部215—2表示為光盤。編碼裝置210也能作為l個框體而實現。此時，記錄器200作為記錄系統而獲得，其例如由作為調諧器的視頻信號接收部205、編碼裝置21.0以及記錄裝置215_1/記錄裝置215—2構成。接著，詳細說明編碼裝置210。編碼裝置210包括輸入圖像存儲器101、減法部102、正交變換部103、量子化部204、可變長度編碼部105、逆量子化部106、逆正交變換部107、加法部108、參照圖像存儲器109、運動檢測/運動補償部110、速率控制部211和頻率位分配特性決定部212。編碼裝置210通過兩個編碼方法的任意一個對構成動態圖像的圖像(picture)的數據進行壓縮編碼。即，是畫面內(幀內)編碼以及畫面間預測(inter或非幀內幀內)編碼。以下對編碼裝置210的功能進行概述。首先，編碼裝置210將在輸入圖像存儲器101取得的圖像數據在正交變換部103中變換為頻率成分的系數。然后，頻率位分配特性決定部212(以下記述為"決定部212")基于動態圖像的分辨率以及預先指定的編碼的目標位速率來決定用于編碼處理的量子化矩陣。量子化部204基于所決定的矩陣對頻率成分的各系數進行量子化，生成量子化值。然后，可變長度編碼部105對該量子化值進行編碼，生成動態圖像的編碼數據并輸出。以下，說明編碼裝置210的各構成要素。.輸入圖像存儲器101是用于將輸入的各圖像的圖像數據在編碼之前預先進行存儲的存儲器。輸入圖像存儲器101相對于編碼順序的改變引起的圖像數據的輸出延遲具有充足的存儲容量。輸入后的各圖像的圖像數據在編碼時被分割為多個塊，以塊單位進行編碼。輸入圖像存儲器101能以塊單位輸出圖像數據。另外，在MPEG標準中，將16像素X16像素的集合稱作宏塊(macroblock)。而且，將比該宏塊小的單位的塊(例如8像素X8像素的集合)稱作子宏塊p其中，由于蕖位因編礙處理的不同而改變，所以，下面將宏塊以及子宏塊統稱為"塊"。減法部102將從輸入圖像存儲器101輸出的塊單位的輸入圖像數據輸入到正輸入端子。在不進行運動補償預測的幀內編碼的情況下，直接輸出從正輸入端子輸入的輸入圖像數據。另一方面，在進行運動補償預測的非幀內編碼的情況下，將從運動檢測/運動補償部110輸出的塊單位的運動補償圖像數據輸入到負輸入端子進行減法運算，作為減法運算結果輸出塊單位的預測誤差圖像數據。正交變換部103對從減法部102輸出的塊單位的圖像數據進行正交變換，將其變換為頻率成分。作為正交變換例如公知有離散余弦變換。速率控制部211基于壓縮編碼中的目標位速率、由可變長度編碼部105生成之前被處理的編碼圖像數據的發生編碼量、以及由決定部212決定的量子化矩陣的信息，決定在量子化部204中使用的量子化標度。量子化標度類型一般是固定的，但也可以不固定。參照圖2的表格，所決定的量子化標度與量子化標度碼(quantiser—scale—code)對應。該量子化標度碼在后述的可變長度編碼部105中被編碼。另外，目標位速率例如由用戶在開始錄制前直接設定。或者，通過由用戶選擇與目標位速率對應的錄制模式來設定。目標位速率是壓縮編碼的編碼條件。決定部212基于目標位速率和圖像的分辨率求得頻率空間內的位分配特性，決定在量子化部204中使用的量子化矩陣。預先準備了多個量子化矩陣。例如在圖4圖6的各(a)以及(b)中，表示了由決定部212決定的多個量子化矩陣的例子。換句話說，決定部212從這些矩陣中選擇適當的量子化矩陣。將在后面詳細描述通過決定部212進行的處理。說明圖4圖6所示的矩陣組。圖4表示MPEG—2標準的矩陣組。圖5表示測試模式的矩陣組。圖6表示具有圖4所示的矩陣組大致一半的要素值的矩陣組。各圖(a)以及(b)所示的各矩陣分別被用于幀內編碼時以及非幀內編碼。圖6(a)所示的矩陣的要素值是除了(1，1)成分之外，是圖4(a)所示的矩陣的要素值的約1/2。另外，圖6(b)所示的矩陣的要素值是圖4(b)所示的矩陣的要素值的1/2。上述的圖4圖6的各圖(a)以及(b)所示的各矩陣也可以作為矩陣數據被保持在決定部212內、量子化部204內、或者未圖示的ROM或RAM內。或者，也可以作為硬件電路安裝于量子化部204內。在后者中，只要發揮以下功能即可決定部212決定使用哪個硬件電路，發送對信號路徑進行切換的指示，使得量子化處理利用該硬件電路而進行。另外，通過后述的方法也可以實時計算量子化矩陣。再次參照圖3。量子化部204將由速率控制部211決定的量子化標度與由決定部212決定的量子化矩陣的各要素值相乘，算出量子化參數。量子化參數也作為矩陣得到。然后，量子化部204以對應的量子化參數(對應的矩陣的要素值)對從正交變換部103輸出的正交變換系數的各頻率成分的值進行量子化，并將其結果作為量子化值輸出。該量子化處理主要通過用量子化參數除正交變換系數來進行。可變長度編碼部105對從量子化部204輸出的量子化值進行可變長度編碼，輸出編碼圖像數據。在非幀內編碼的情況下，可變長度編碼部105進一步對由運動檢測/運動補償部110求出的運動向量等信息和量子化值進行可變長度編碼，輸出編碼圖像數據。逆量子化部106對從量子化部204輸出的量子化值進行逆量子化，生成正交變換系數。此時，在進行逆量子化之際，可利用與量子化部204中使用的量子化參數相同的量子化參數。逆正交變換部107對從逆量子化部106輸出的正交變換系數進行逆正交變換，生成解碼圖像數據。此時，當在減法部102中選擇了幀內編碼的情況下，逆正交變換部107生成針對塊單位輸入圖像數據的解碼圖像。另一方面，當在減法部102中選擇了非幀內編碼的情況下，逆正交變換部107生成針對塊單位預測誤差圖像數據的解碼圖像。加法部108將預測誤差圖像數據的解碼圖像和從運動檢測/運動補償部110輸出的塊單位的運動補償圖像數據相加，生成最終的解碼圖像數據。參照圖像存儲器109具有用于存儲并保持編碼時所使用的參照圖像數據的存儲容量。參照圖像存儲器109在幀內編碼時直接存儲由逆正交變換部107生成的塊單位的解碼圖像數據。另一方面，參照圖像存儲器109在非幀內編碼時存儲由加法部108生成的塊單位的解碼圖像數糲。存儲予參照圖像存儲器109中的解碼圖像數據被用作對以后的輸入圖像進行運動補償的畫面間預測編碼時的參照圖像。運動檢測部/運動補償部IIO對于從輸入圖像存儲器101輸出的塊單位的輸入圖像數據，從存儲于參照圖像存儲器109的參照圖像數據被指定的范園檢測類似的塊區域，決定與其移動量相當的a動向纛。并息，根欐存儲于魯照圖像存儲罌109的畫面間預測編碼用的參照圖像，利用由遠動檢測決定的運動向量，生成塊單位的運動補償圖像數據。接著，詳細說明決定部212的處理。輸入到決定部212的目標位速率和分辨率都是作為在記錄器200中使用的編碼條件而由用戶指定的參數。圖7表示多個編碼條件的例子。根據目標位速率和分辨率決定與編碼條件(1)(3)的哪個條件對應，由此，可決定應釆用的量子化矩陣。另外，在圖7中通過附圖編號表示了被采用的量子化矩陣，這是為了說明的方便。在實際的處理中，只要是采用相對應的附圖編號的量子化矩陣的結構即可，實際也可以不存儲圖7所示的表格。對于后述的圖8、圖12而言也同樣。另外，決定部212根據是進行幀內編碼還是進行非幀內編碼，來決定選擇各圖的(a)還是(b)。例如，若進行幀內編碼處理，則決定部212確定與編碼條件(1)(3)的哪一個對應，然后從圖4、圖5和圖6的各(a)中選擇1個矩陣。在圖7所示的例子中，根據目標位速率確定編碼條件(1)(3)中的1個。分辨率都被固定為"720X480"的標準分辨率(StandardDifmition;SD)。編碼條件(1)是目標位速率相對于分辨率"720X480"比較高，為8Mbps。若直接使用MPEG—2標準的默認矩陣(圖4)，則由速率控制決定的量子化標度以比較小的值推移，所以，使用系數值小的量子化矩陣(圖6)。由此，即使量子化標度的值對應于輸入圖像大幅變動，也能夠實現針對其變化的細微的位分配控制，從而可抑制畫質變動。編碼條件(2)是目標位速率相對于分辨率"720X480"是比編碼條件(1)低的4Mbps。由于該條件在MPEG—2的壓縮方式中是標準的編碼條件，所以，使用MPEG—2標準的默認矩陣(圖4)。編碼條件G)是目標位速率相對于分辨率"720X480"比較低為2Mbpg。一般而言，為了適合于目標位速率會較大地設定量子化標度，從而存在塊噪聲變得顯著的傾向。因此，在對應于該條件時，使用相對高頻成分的系數值大的量子化矩陣(圖5)。由此，可使量子化標度比較小，從而提高低頻成分(尤其是直流成分)的再現性。即，能降低塊噪聲。下面說明編碼條件的特征e在編碼條件(1)(3)中，著壓縮編碼后的數據尺寸相同，則基于目標位速率之比輸入的動態圖像的序列長度為h2:4。換句話說，編碼條件(O適用于畫質優先于數據尺寸的用途，編碼條件(3)適用于數據尺寸優先于畫質的用途。因此，作為記錄模式的差異也可以規定為編碼條件(1)為"優良模式(畫質優先模式)"，編碼條件(2)為"一般模式(標準模式)"，編碼條件(3)為"經濟模式(容量優先模式)"。根據圖7所示的量子化矩陣的決定方法，即使分辨率相同也能根據用途而采用不同的量子化矩陣。即，在要求高畫質的用途中，通過選擇相對于量子化標度的變化分配位量的變化幅度小的量子化矩陣，可抑制因畫質變動引起的畫質劣化。另一方面，在優先數據尺寸的用途中，通過選擇相對于低頻成分分配多的位量的量子化矩陣，可抑制塊噪聲等顯著的畫質劣化而得到穩定的畫質。由此，能夠提供具有良好的位分配特性的編碼裝置210。另外，在圖7的例子中，作為目標位速率舉出了多個確定的數值(8.0Mbps、4.0Mbps以及2.0Mbps)，但也可以利用多個數值范圍。例如也可以取代8.0Mbps而利用6.010.0Mbps，取代4.0Mbps而利用4.06.0Mbps，取代2.0Mbps而利用2.04.0Mbps等。而且，還可以根據用戶指定的目標位速率所屬的范圍來確定編碼條件。這樣，在具有多個記錄模式的系統中，由于根據各記錄模式而求得的畫質不同，所以，需要考慮因編碼噪聲或畫質變動引起的畫質劣化，同時決定頻率空間的位分配特性。在本實施方式中，由于根據用戶指定的記錄模式決定編碼條件(目標位速率以及分辨率)，即決定作為與編碼的難易度相關的指標的壓縮比率，所以，利用壓縮率的信息對于實現高畫質是有效的《在圖7所示的例子中，目標位速率不同，但表示了動態圖像的分辨率相同時的編碼條件。不過，動態圖像的分辨率也可以不同。例如，圖8表示目標位速率及動態圖像的分辨率不同時的編碼條件。根據圖8所示的量子化矩陣的決定方法，即使分辨率為"720X480"以外也可以對應。在圖8的表格中，編碼條件(4)(6)與圖7的編碼條件(1)(3)相同。編碼條件(1)(3)是與分辨率為"1920X1080"的視頻，即高品質(HighDifinition;HD)的視頻相關，確定了與目標位速率對應的量子化矩陣。根據圖8所示的頻率位分配特性，與先前的例子同樣，目標位速率越高，分配位量相對于量子化標度變化的變化幅度越小，目標位速率越低，對低頻成分分配了相對多的位量。另外，編碼條件(7)和(8)被指定分辨率"352X480"的情況，例如與在水平方向對"720X480"實施下采樣后進行壓縮編碼的情況相當，該情況下也同樣根據目標位速率決定頻率位分配特性。接著，說明編碼裝置210的處理順序。以對某圖像進行幀內編碼處理時的處理為例進行說明。圖9表示編碼裝置210中的編碼處理的順序。在步驟S91中，編碼裝置210接收動態圖像數據，并將其存儲于輸入圖像存儲器IOI中。在接下來的步驟S92中，輸入圖像存儲器101輸出圖像每個部分(塊)的圖像數據。在步驟S93中，正交變換部103對該塊的圖像數據(像素值)進行正交變換，生成正交變換系數。接著，在步驟S94中，決定部212基于動態圖像的分辨率以及預先指定的目標位速率來決定量子化矩陣。然后，在步驟S95中，量子化部204基于所決定的矩陣對各系數進行量子化，生成量子化值。在步驟S96中，可變長度編碼部105對量子化值進行壓縮編碼生成編碼數據。生成的編碼數據被輸出到記錄部215_1/215—2。接著，在步驟S97中，判定是否對所述圖像所有的塊進行了編碼。在沒有對所有的塊進行編碼時，從步驟92開始繼續處理，在編碼完成時結參照圖9對編碼裝置210的處理順序進行了說明，但通過對圖9追加處理步驟可容易地實現記錄器200的處理順序。具體而言,首先在步驟S91之前追加接收視頻信號的步驟。接著，在步驟S%之后追加將編碼數據寫入到記錄部215—1/215—2的步驟。然后，在從步驟S97進入"是"之后，追加使處理循環的步驟，使得到所有的動態圖像數據的編碼完成之前不結束處理。另外，雖然以塊單位執行了步驟S94的處理，但并不限定于此，也能以圖像單位來執行，還可以在開始錄制時僅執行一次。此外，在本實施方式中，雖然對表示編碼條件的目標位速率和分辨率的幾個組合進行了說明，但對于其他的組合，也能對應各種量子化矩陣來進行確定。而且，在本實施方式中，雖然使表示編碼條件的目標位速率和分辨率的組合與量子化矩陣對應，但也可以僅使用目標位速率或分辨率的任意一個決定量子化矩陣。在本實施方式中，相對表示編碼條件的目標位速率和分辨率的組合，參照圖7和圖8中規定的表格決定了量子化矩陣。但只要基于目標位速率或者分辨率的信息決定量子化矩陣，也可以采用其他的方法。在本實施方式中，選擇并決定了預先保持的3個量子化矩陣(圖4圖6)中的1個作為適用于編碼處理的矩陣。但是，決定部212或量子化部204也可以保持1個或2個量子化矩陣，并利用這些矩陣實時地生成其他量子化矩陣。以下，參照圖10說明生成量子化矩陣的處理。關于以下的處理，例如可通過決定部212基于軟件實現。其中，在量子化部204保持有量子化矩陣時，只要決定部212從量子化部204讀出該量子化矩陣，來進行處理即可。圖10示意性表示使用預先保持的2個量子化矩陣A和B，生成量子化矩陣C的方法。設(a)所示的量子化矩陣A在目標位速率為RA、動態圖像為HD品質時采用。另外，設(b)所示的量子化矩陣B在目標位速率為RB、動態圖像為HD品質時采用。在以下的說明中，設目標位逮率FU在編碼處理210中為可處理的最低位速率，目標位速率RB為最高位速率。但這只是個例子，只要目標位速率Ra和RB存在于最髙位速率和最低位速率之間即可。將量子化矩陣C的(i，j)要素記做Cij等。當以8像素X8像素的宏塊單位進行編碼時，i和j是l8的自然數。要素Cij可作為量子化矩陣A及B所對應的要素aij及要素by、目標位速率RA及RB的函數來規定。圖10的(c)表示用于求取要素Cij的函數F的曲線。橫軸表示目標位速率，縱軸表示要素的值。例如函數F被規定為設始點為(Ra，a^)及設終點為(Rb，by)的線段(一次函數)。而且，可根據由用戶指定的目標位速率Rc求取要素Cij。另外，函數是任意的，可以按照各(i，j)要素任意確定。通過對所有的i及j的組求取要素a,可獲得量子化矩陣C。圖10的(d)表示目標位速率為Rc、動態圖像為HD品質時采用的量子化矩陣C。另外，不需要集中求取量子化矩陣C的要素，可以在量子化處理時一個一個地求取要素。在上述的處理中，雖然需要保持2個量子化矩陣A和B，但僅通過l個量子化矩陣也能進行處理。例如，只要規定上述的量子化矩陣A、和每個單位位速率的要素值的步幅值(增加幅度)，例如由決定部212預先保持即可。由此，決定部212若指定目標位速率Re，則能根據與目標位速率RA的差使要素值增減來求取量子化矩陣C的要素。(實施方式2)圖11表示實施方式2的編碼裝置300的構成。編碼裝置300取代了實施方式1中所說明的編碼裝置210而被安裝作為圖3的記錄器200的一部分。以下說明編碼裝置300。其中，對編碼裝置300的構成要素中與實施方式1的編碼裝置210的構成要素及功能相同的部分標記相同的參照符號，并省略其說明。編碼裝置300包括輸入圖像存儲器101、減法部102、正交變換部103、量子化部204、可變長度編碼部105、逆量子化部106、逆正交變換部i07、加法部108、參照圖像存儲器109、送動檢測/檢測補償部110，速率控制都211和頻率位分配特性決定部312。頻寧位分配特性決定部312(以下記傲"決楚鄯312")義于作為壓縮編碼的壓縮編碼條件而指定的,標位速率和分辨率求取頻率空間內的位分配特性，來決定在量子化部204中使用的量子化矩陣。而且，決定部312基于由速率控制部211決定的量子化標度的信息，以圖像為單位修正頻率位分配特性，變更量子化矩陣。以下，詳細說明決定部312。圖12表示本實施方式的多個編碼條件的例子。如圖12所示，對于壓縮編碼的目標位速率和分辨率的組合，設定了兩種量子化矩陣(類型l和類型2)。量子化矩陣(類型l)具有與圖7的表格中確定的量子化矩陣相同的頻率位分配特性。在開始編碼時使用該量子化矩陣(類型l)。另一方面，量子化矩陣(類型2)用于在規定條件下將發生編碼量抑制得較低。具體而言，是在速率控制部211中沒有將由實際發生的編碼量計算出的實際位速率抑制為目標位速率時，或者，判斷為由塊噪聲引起的畫質劣化顯著時。下面說明量子化矩陣的切換例子。現在，在分辨率"720X480"的情況下指定了2Mbps作為目標位速率。在開始編碼時，使用圖5所示的量子化矩陣。對于該量子化矩陣而言，加權的傾斜、即量子化矩陣的要素間的變化程度比較緩。此后，在運動快的動態圖像等的壓縮編碼困難的輸入圖像接連不斷，無法通過速率控制抑制為目標位速率時，或者量子化后的低頻成分的值平均低于規定的閾值時，采用圖13所示的量子化矩陣。圖13表示具有加權的傾斜比TM5的量子化矩陣(圖5)大的量子化特性的量子化矩陣。(a)在幀內編碼時利用，(b)在非幀內編碼時利用。由此，對低頻成分分配的位量相對較多，可抑制畫質劣化。圖14表示在決定部312中執行的、用于切換量子化矩陣的控制順序的例子。在開始處理時，設定了量子化矩陣(類型1)。開始編碼后，在各圖像的編碼前進行圖14所示的處理。首幾，德歩驟S14i中，決定部3i2判斷暈矛化標度(暴齊小于閾值(Qthl)0在小予閾值(Qthl)時進入步驟S142，在不小于閾值時進入歩驟S143a在步驟S142中，決定部312將所使用的量子化矩陣設定為類型1(量子化矩陣(TYPE1))。此時，可實現所希望的速率控制s另一方面，在歩驟S143中，決定部31.2判斷釁子化標度(Qgeak〗是否為閾值(Qth2)以上。當為閾值(Qth2)以上時進入步驟S144，當不為閾值(Qth2)以上時，由于相對于量子化矩陣的變更具有滯后(hysteresis)，故直接使用在前一個圖像中使用的量子化矩陣。然后，處理結束。在步驟S144中，決定部312將所使用的量子化矩陣設定為類型1(量子化矩陣(TYPE2))。此時，意味著速率控制有失敗的可能性，或者塊噪聲顯著。由圖14的說明可知，閾值Qthl和Qth2分別是用于切換量子化矩陣(類型1)和量子化矩陣(類型2)的值(Qthl《Qth2)。另一方面，Qscale是在速率控制部中以圖像為單位決定的量子化標度。如上述處理那樣，在以速率控制決定的量子化標度大的情況下，通過將高頻成分變更為進一步進行粗略量子化的量子化矩陣，從而能減小量子化標度，可抑制因塊噪聲引起的畫質劣化。另外，在本實施方式中，雖然作為開始編碼時的量子化矩陣(類型1)以外的量子化矩陣僅設定了1種量子化矩陣(類型2)，但也可以切換2種以上的量子化矩陣。而且，在本實施方式中，雖然對量子化標度實施閾值處理進行了與量子化矩陣的變更相關的判定，但若判定條件所使用的信息是與速率控制的狀態相關的信息，則也可以不是量子化標度。在本實施方式中，通過參照表格決定了下一個量子化矩陣，但若是基于表示速率控制狀態的信息決定量子化矩陣的方法，也可以采用其他的方法。(實施方式3)圖15表示本實施方式的記錄器250的構成。記錄器250包括編碼裝置亂解碼裝置知0、記錄部215—1/21S—》。記錄器250例如在將HD品質的數字廣播節目的編碼圖像數據蓄積到記錄部215—1/215—2時，將該編碼圖像數據變換為SD品質(下采樣)而再次進行壓縮編碼時使用。或者，記錄器250在將以比較高的位速率壓縮編碼后的編碼圖像數據再次壓縮編碼以進行復制(dubbing)時使用。進行壓縮編碼時，一旦解碼裝置500對編碼圖像數據進行解碼，則編碼裝置400對解碼后的圖像數據再次進行編碼。另外，也可以利用沒有蓄積在記錄部215—1/215—2中的編碼圖像數據。在圖15中作為1個設備記載了記錄器250。但是，通過將編碼裝置400、解碼裝置500以及記錄部215—1/215—2作為1個設備相互連接，也可以實現動態圖像記錄系統。以下，首先說明解碼裝置500。圖15所示的解碼裝置500對預先被壓縮編碼的編碼圖像數據進行解碼，生成解碼圖像數據。然后，在解碼的過程中，解碼裝置500提取出編碼圖像數據的頻率位分配特性、實際位速率、該編碼圖像數據的分辨率的信息(以下記做"分辨率1的信息")。解碼裝置500只要能進行與編碼處理相反的處理即可。因此，例如通過設置進行與編碼裝置210(圖3)的可變長度編碼部105相反的處理的解碼部、逆量子化部106、逆正交變換部107、參照圖像存儲器109以及運動檢測/運動補償部110，能夠實現編碼圖像數據的解碼。另外，運動檢測/運動補償部110的作用是進行運動補償。接著，說明編碼裝置400。圖16表示編碼裝置400的構成。對編碼裝置400的構成要素中與實施方式1的編碼裝置210或實施方式2的編碼裝置300的構成要素和功能公共的部分標記相同的參照符號，并省略其說明。編碼裝置400包括輸入圖像存儲器IOI、減法部102、正交變換部103、量子化部204、可變長度編碼部105、逆量子化部106、逆正交變換部107、加法部108、參照圖像存儲器109、運動檢測/運動補償部110、速率控制部211、頻率位分配特性決定部412、和分辨率變換部413。首先，分辨率變換部413基于解碼裝置500在解碼過程中提取出的分辨率1的信息、以及作為再次壓縮編碼的編碼條件而由用戶指定的分辨率的信息(以下記述為"分辨率2的信息")，對由解碼裝置500解碼后的解碼圖像數據變換分辨率，生成針對再次壓縮繃碼的輸入圈像數據。德沒有班行分辨率變換的情況下，只要將解碼圖像寬揍作為再次壓縮編碼的輸入圖像數擴即可。頻率位分配特性決定部412(以下記做"決定都412")從解碼裝置500取得編碼圖像數據的頻率位分配特性、實際位速率、分辨率1的信息。并且，決定部412還接收由用戶指定的目標位速率以及分辨率2的信息作為再次壓縮編碼的編碼條件。然后，決定部4U基于上述這些條件決定再次壓縮編碼的頻率位分配特性。在決定部412中，數學式1表示決定頻率位分配特性的數學式的例子。M2—ij=Ml—ijX(R1XH2XV2)/(R2XH1XV1)(數學式1)這里，Mljj、Rl、Hl、VI分別表示進行解碼之前的編碼圖像數據具有的頻率位分配特性、實際位速率、水平分辨率、垂直分辨率。而且，M2一ij、R2、H2、V2分別表示進行再次壓縮編碼的頻率位分配特性、目標位速率、水平分辨率、垂直分辨率。另外，這里頻率位分配特性表示為與頻率空間坐標(i，j)對應的形式的矩陣，與量子化時所使用的量子化矩陣對應。在這樣進行再次壓縮編碼處理時，通過使用解碼前的編碼圖像數據所具有的頻率位分配特性，可減少在再次壓縮編碼的過程中失去的頻率成分的信息量。另夕卜，在本實施方式中，雖然將R1設為實際位速率，但R1也可以是相對于解碼前的編碼數據包含于管理信息等的位速率(例如在過去的編碼時所使用的目標位速率)。此外，數學式1是一個例子，頻率位分配特性的計算式也可以使用其他的數學式。例如，也可以不改變量子化矩陣的直流成分的系數值，而使高頻成分的系數值變化。通過上述解碼裝置500以及編碼裝置400中的處理，若生成再編碼圖像數據，則通過記錄部215—1/215—2寫入到記錄介質。由此，可進行圖像品質的變換、構成動態圖像的各圖像的像素數量的變換、位速率的變換等。通過在通用計算機中執行計算機程序，能實現上述編碼裝置以及解碼裝置中所執行的處理。這樣的計算機程序例如包含執行圖9和圖14所示的流程圖中規定的處理的命令。計算機程序被記錄于以光盤為代表的光記錄介質、SD存儲卡、以EEPROM為代表的半導體記錄介質、以軟盤為代表的磁記錄介質等的記錄介質，并以產品的形式在市場上流通。或者，通過以互聯網為代表的通信網絡來傳送計算機程序。工業上的可利用性本發明所涉及的動態圖像編碼裝置，無論對動態圖像數據進行壓縮編碼時的目標位速率的高低如何，都能始終維持良好的畫質。其實用價值非常高。這樣的動態圖像編碼裝置由于能安裝于l個基板上，或者組裝到其他的設備中，所以能應用于各種動態圖像的數字記錄設備中。權利要求1.一種編碼裝置，其特征在于，包括變換部，其將用于顯示動態圖像的圖像數據以規定的單位變換為多個頻率成分的系數；決定部，其基于所述動態圖像的分辨率以及預先指定的編碼的目標位速率，決定用于對頻率位分配特性進行規定的矩陣；量子化部，其基于所決定的矩陣對各所述系數進行量子化，生成量子化值；和編碼部，其對所述量子化值進行編碼，生成所述動態圖像的編碼數據。2.根據權利要求1所述的編碼裝置，其特征在于，所述量子化部保持多種矩陣，所述決定部決定所述多種矩陣中用于所述量子化處理的矩陣。3.根據權利要求2所述的編碼裝置，其特征在于，所述量子化部具有分別與所述多種矩陣對應的電路，所述決定部針對所述量子化部，使信號路徑切換為與所述量子化處理中使用的矩陣對應的電路。4.根據權利要求1所述的編碼裝置，其特征在于，所述決定部存有對與分辨率以及目標位速率相關的多種類的組、和所述多種矩陣之間的對應關系進行了規定的條件表格，基于所述動態圖像的分辨率以及預先指定的編碼的目標位速率并參照所述條件表格，來決定對應的矩陣。5.根據權利要求4所述的編碼裝置，其特征在于，所述決定部保存有將確定的數值以及確定的數值范圍的至少一方規定為所述目標位速率的條件表格。6.根據權利要求1所述的編碼裝置，其特征在于，所述量子化部保存有分別與不同的兩個目標位速率對應的兩種矩陣，所述決定部在所指定的目標位速率與所述兩個目標位速率不同時，至少基于所述指定的目標位速率以及所述兩種矩陣來進行運算，算出所述量子化處理所使用的矩陣。7.根據權利要求1所述的編碼裝置，其特征在于，所述量子化部保存有與確定的目標位速率對應的一個矩陣，所述決定部預先保存有單位位速率的步幅值，當所指定的目標位速率與所述確定的目標位速率不同時，至少基于所述被指定的目標位速率、所述步幅值、以及所述一個矩陣來進行運算，算出所述量子化處理所使用的矩陣。8.—種動態圖像記錄系統，包括視頻信號接收部，其接收動態圖像的視頻信號，輸出用于顯示所述動態圖像的圖像數據；編碼裝置，其基于所述圖像數據輸出所述動態圖像的編碼數據；和記錄部，其將所述編碼數據寫入到記錄介質，所述編碼裝置包括變換部，其將所述圖像數據以規定的單位變換為多個頻率成分的系數；決定部，其基于所述動態圖像的分辨率以及預先指定的編碼的目標位速率，決定用于對頻率位分配特性進行規定的矩陣；量子化部，其基于所決定的矩陣對各所述系數進行量子化，生成量子化值；和編碼部，其對所述量子化值進行編碼，生成所述動態圖像的編碼數據。全文摘要編碼裝置(210)包括變換部(103)，其將用于顯示動態圖像的圖像數據以規定的單位變換為多個頻率成分的系數；決定部(212)，其基于動態圖像的分辨率以及預先指定的編碼的目標位速率，決定用于規定頻率位分配特性的矩陣；量子化部(204)，其基于所決定的矩陣對各系數進行量子化，生成量子化值；和編碼部(105)，其對量子化值進行編碼，生成動態圖像的編碼數據。由此，無論編碼的目標位速率的高低如何，都能始終維持良好的畫質。文檔編號H04N7/30GK101107862SQ20068000253公開日2008年1月16日申請日期2006年3月10日優先權日2005年3月14日發明者稻垣尋紀申請人:松下電器產業株式會社