(57)【要約】【課題】ビットレートを変更する場合にも、信号品質を維持し得る符号化処理装置を提供する。【解決手段】符号化部１２において、ビットレートに対応する単位時間当たりのＥＳの符号発生量を仮想デコーダバッファ占有量とし、復号時刻に達した仮想デコーダバッファ占有量をデコーダバッファから除去するＡＵの符号化サイズとして監視部１２１にて監視し、制御部１５からビットレートを変更する指示を受けた場合に、ビットレート変更制御部１２２にてビットレート変更点が復号時刻となるＡＵの符号化サイズをビットレート変更時点の仮想デコーダバッファ占有量から除去した後の占有量分を変更前のビットレートで送出し、この送出後の次回のＥＳを変更後のビットレートで送出するようにしている。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビットレートに応じて、ベースバンド信号を放送用に規格化されたストリームに圧縮符号化する符号化処理装置において、
前記ビットレートに対応する単位時間当たりの前記ストリームの符号発生量を受信側で前記ストリームを復号するための復号バッファ占有量とし、復号時刻に達した復号バッファ占有量を復号バッファから除去するアクセスユニットの符号化サイズとして監視する監視手段と、
前記ビットレートを変更する場合に、ビットレート変更点が復号時刻となるアクセスユニットの符号化サイズを前記ビットレート変更時点の前記復号バッファ占有量から除去した後の占有量分を変更前のビットレートで送出する第１の処理手段と、
この第１の処理手段による送出後のストリームを変更後のビットレートで送出する第２の処理手段とを具備したことを特徴とする符号化処理装置。
【請求項２】
前記ビットレートが上がる場合に、前記アクセスユニットが前記復号バッファに入力された時刻から復号時間までの時間に相当する復号遅延量が、前記復号バッファサイズをビットレートで除算した商の値に相当する最大復号遅延量を超えないように、前記アクセスユニットの符号化サイズの最小値を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の符号化処理装置。
【請求項３】
ビットレートに応じて、ベースバンド信号を放送用に規格化されたストリームに圧縮符号化する符号化処理方法において、
前記ビットレートに対応する単位時間当たりの前記ストリームの符号発生量を受信側で前記ストリームを復号するための復号バッファ占有量とし、復号時刻に達した復号バッファ占有量を前記復号バッファから除去するアクセスユニットの符号化サイズとして監視する監視ステップと、
前記ビットレートを変更する場合に、ビットレート変更点が復号時刻となるアクセスユニットの符号化サイズを前記ビットレート変更時点の前記復号バッファ占有量から除去した後の占有量分を変更前のビットレートで送出する第１の処理ステップと、
この第１の処理ステップによる送出後のストリームを変更後のビットレートで送出する第２の処理ステップとを具備したことを特徴とする符号化処理方法。
【請求項４】
前記ビットレートが上がる場合に、前記アクセスユニットが前記復号バッファに入力された時刻から復号時間までの時間に相当する復号遅延量が、前記復号バッファサイズをビットレートで除算した商の値に相当する最大復号遅延量を超えないように、前記アクセスユニットの符号化サイズの最小値を制御する制御ステップを備えたことを特徴とする請求項３記載の符号化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばＭＰＥＧ(Moving Picture Experts Group)の符号化規格によるＥＳを生成し、このＥＳからＴＳパケットを生成して送出するデジタル放送信号送出システムに用いられる符号化処理装置及び符号化処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル放送送出設備においては、ＭＰＥＧ(Moving Picture Experts Group)符号化方式により符号化された映像ストリームの切り替え、同期化、多重化などの信号処理を施すスタジオ機器が必要不可欠である。
【０００３】
このスタジオ機器としてのＭＰＥＧエンコーダのアクセスユニット（以下ＡＵ）の符号化サイズは、符号化データを符号化ビットレートでＭＰＥＧ規格に記載されている仮想デコーダに入力した際に、仮想デコーダのデコーダバッファが破綻しないように制御している。このデコーダバッファのサイズは、エンコーダでビットレートを変更する場合に、仮想デコーダでの最大遅延量を一定になるように、ビットレートに比例したデコーダバッファサイズに変更する必要がある。従来は、デコーダバッファのサイズを変更する場合に、必ずデコーダバッファ占有量を強制的に０に遷移させていたが、この場合、ビットレート変更後の画質や音質が劣化する問題があった。
【０００４】
なお、この種に関連する従来技術として、特許文献１に、符号化に先立って指定されたビットレート、画像サイズ、フレームレート等の符号化パラメータで圧縮符号化が可能か否かを判定して、圧縮符号化が不可能と判定された場合には圧縮符号化が可能となるように符号化パラメータを修正する動画像符号化装置が示されている。但し、この特許文献１に記載のものは、指定されたビットレート、画像サイズ、フレームレート等の符号化パラメータで圧縮符号化が可能か否かを問題としており、ビットレート変更後の画質や音質を維持するものではない。
【特許文献１】特開２０００−２３１５５公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上述べたように、従来のエンコーダでは、ビットレートを下げることに伴って、デコーダバッファのサイズを変更する場合に、必ずデコーダバッファ占有量を強制的に０に遷移させていたが、この場合、ビットレート変更後の画質や音質が劣化してしまうことになる。
【０００６】
この発明の目的は、ビットレートを変更する場合にも、信号品質を維持し得る符号化処理装置及び符号化処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明に係る符号化処理装置は、ビットレートに応じて、ベースバンド信号を放送用に規格化されたストリームに圧縮符号化する符号化処理装置において、ビットレートに対応する単位時間当たりのストリームの符号発生量を受信側でストリームを復号するための復号バッファ占有量とし、復号時刻に達した復号バッファ占有量を復号バッファから除去するアクセスユニットの符号化サイズとして監視する監視手段と、ビットレートを変更する場合に、ビットレート変更点が復号時刻となるアクセスユニットをビットレート変更時点の復号バッファ占有量から除去した後の占有量分を変更前のビットレートで送出する第１の処理手段と、この第１の処理手段による送出後のストリームを変更後のビットレートで送出する第２の処理手段とを備えるようにしたものである。
【０００８】
この構成によれば、ビットレートに対応する単位時間当たりのストリームの符号発生量を受信側でストリームを復号するための復号バッファ占有量とし、復号時刻に達した復号バッファ占有量を復号バッファから除去するアクセスユニットの符号化サイズとして監視し、ビットレートを変更する場合に、ビットレート変更点が復号時刻となるアクセスユニットの符号化サイズをビットレート変更時点の復号バッファ占有量から除去した後の占有量分を変更前のビットレートで送出し、この送出後のストリームを変更後のビットレートで送出するようにしているので、復号バッファ占有量を強制的に０に遷移する必要がなくなる。
【０００９】
従って、ビットレートを変更する場合であっても、画質や音質の劣化を防止できる。
【００１０】
また、この発明に係る符号化処理装置は、ビットレートが上がる場合に、アクセスユニットが復号バッファに入力された時刻から復号時間までの時間に相当する復号遅延量が、復号バッファサイズをビットレートで除算した商の値に相当する最大復号遅延量を超えないように、アクセスユニットの符号化サイズの最小値を制御する制御手段を備えるようにしたものである。
【００１１】
この構成によれば、ビットレートを上げる場合に、ビットレートを変更するアクセスユニットから数アクセスユニットは、復号バッファにおける最大復号遅延量を超える可能性があるため、復号遅延量が、最大復号遅延量を超えないように、アクセスユニットの符号化サイズの最小値を制御するようにしている。
【００１２】
従って、ビットレートが上がる場合であっても、画質や音質の劣化を防止できる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、この発明によれば、ビットレートを変更する場合にも、信号品質を維持し得る符号化処理装置及び符号化処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。  
図１は、この発明の一実施形態となる符号化処理装置が適用されるデジタル放送信号送出システムの構成を示すもので、１１は入力処理部である。入力処理部１１は、入力された映像ベースバンド信号や音声ベースバンド信号を処理して符号化部１２に出力する。符号化部１２は、ＭＰＥＧ符号化規格に基づいて符号化する。ＰＥＳ化部１３とＴＳＰ化部１４は、ＭＰＥＧ２システム規格に基づいてＰＥＳ(packetized elementary stream)に変換し、ＰＥＳをＴＳＰ(transport stream packet)に分割する。制御部１５は、ビットレートなど上位制御装置１６から送られる制御内容で、入力処理部１１、符号化部１２、ＰＥＳ化部１３、ＴＳＰ化部１４を制御する。
【００１５】
ところで、上記符号化部１２は、監視部１２１と、ビットレート変更制御部１２２とを備えている。監視部１２１は、ビットレートに対応する単位時間当たりのＥＳの符号発生量を受信側でＴＳを復号するための仮想デコーダバッファ占有量とし、復号時刻に達した仮想デコーダバッファ占有量をデコーダバッファから除去するＡＵの符号化サイズとして監視する。
【００１６】
ビットレート変更制御部１２２は、ビットレートを変更する場合に、ビットレート変更点が復号時刻となるＡＵをビットレート変更時点の仮想デコーダバッファ占有量から除去した後の占有量分を変更前のビットレートで送出し、この送出後のＥＳを変更後のビットレートで送出する。また、ビットレートが上がる場合に、ＡＵが仮想デコーダバッファに入力された時刻から復号時間までの時間に相当するデコーダ遅延量が、仮想デコーダバッファサイズをビットレートで除算した商の値に相当する最大デコーダ遅延量を超えないように、ＡＵの符号化サイズの最小値を制御する。
【００１７】
次に、上記構成における動作について説明する。  
図２は、制御部１５の指示で符号化部１２がビットレートを下げた場合に、符号化部１２が管理する仮想デコーダバッファのバッファサイズの変更とそのバッファ占有量の遷移例を示している。
【００１８】
符号化部１２は、符号化ビットレートと符号化ＡＵのサイズを使用して、仮想デコーダのデコーダバッファの占有量遷移をトレースし、オーバーフローアンダーフローしないように次回符号化するＡＵのサイズを制御する。仮想デコーダのデコーダバッファ占有量の増加の傾きは、符号化ビットレートに等しく、バッファ占有量の瞬時の減少は、仮想デコーダが復号時刻に達したＡＵをデコーダバッファから除去して復号したことを示し、除去したＡＵのサイズは、符号化ＡＵサイズに等しい。
【００１９】
従来は、制御部１５からビットレート変更制御がかかり、仮想デコーダのデコーダバッファ占有量の増加の傾きを変えた時に、バッファ占有量が０となるように、ビットレート変更点が復号時刻となるＡＵのサイズをスタッフィングを利用して大きくしていた。これにより、ビットレート変更点が復号時刻となるＡＵの次のＡＵの先頭から送出ビットレートを変更することができたが、このＡＵのサイズを大きくすると、仮想デコーダバッファがアンダーフローするため、ＡＵのサイズの制約を受けて、画質や音質が劣化していた。
【００２０】
そこで、本実施形態では、ビットレートが下がる場合には、仮想デコーダバッファ占有量を強制的に０に遷移させないようにしている。
【００２１】
図３は、本実施形態における仮想デコーダバッファのバッファ占有量の遷移を示している。  
制御部１５からビットレート変更制御がかかり、仮想デコーダのデコーダバッファ占有量の増加の傾きを変えた時に、ビットレート変更点が復号時刻となるＡＵのサイズをデコーダバッファ占有量が０になるまで大きくしない。これにより、ビットレート変更点が復号時刻となるＡＵの次のＡＵのサイズの制約が減り、画質や音質が劣化しなくなる。これを実現するために、ビットレート変更点が復号時刻となるＡＵをデコーダバッファから除去した後のデコーダバッファ占有量分を、サイズを判断して、変更前のビットレートで送出する処理と、以降のデータは変更後のビットレートで送出する処理を追加する。
【００２２】
図４は、符号化部１２の制御処理手順を示すフローチャートである。  
まず、符号化部１２は、ビットレートに対応する単位時間当たりのＥＳの符号発生量を仮想デコーダバッファ占有量とし、復号時刻に達した仮想デコーダバッファ占有量をデコーダバッファから除去するＡＵの符号化サイズとして監視し（ステップＳＴ４ａ）、制御部１５からビットレートを下げる指示が入るか否かの判断を行う（ステップＳＴ４ｂ）。
【００２３】
そして、ビットレートを下げる指示が入った場合（Ｙｅｓ）、符号化部１２はビットレート変更点のＡＵの符号化サイズをビットレート変更時点の仮想デコーダバッファ占有量から除去した後のデコーダバッファ占有量分を変更前のビットレートで送出し（ステップＳＴ４ｃ）、この送出後の次のＥＳを変更後のビットレートで送出する（ステップＳＴ４ｄ）。
【００２４】
なお、上記制御処理は、ビットレートを上げる場合にも適用できる。
【００２５】
また、この発明での問題点として、ビットレートを上げる場合に、図５に示すように、デコーダ遅延（ＡＵが仮想デコードバッファに入力された時刻から復号時刻までの時間）が、最大デコーダ遅延量（仮想デコーダバッファサイズをビットレートで除算した商の値）を超過して、符号化装置の送出処理が破たんする可能性がある。
【００２６】
これを避けるために、ビットレート変更点より後のＡＵサイズの最小値の制約を加える。最小値を適用した仮想デコーダバッファのバッファ占有量の遷移を図６に示す。
【００２７】
この最小値の計算方法について説明する。  
変更前ビットレートをBitrate1(bps)、変更後ビットレートをBitrate2(bps)、ビットレート変更時に、仮想デコーダバッファから、ＡＵが復号された後のデコーダバッファ占有量をＶ（０）（ｂｉｔ)、フレーム間隔（ＡＵの復号時刻の間隔）をFrameInt(s)、ビットレート変更時に復号されたＡＵを０としてn番目のＡＵのサイズをＡＵ(n)(bit)、最大デコード遅延をDelay(s)、とした場合、ＡＵ（ｎ）の制約は、下記のとおりとなる。
【００２８】
Delay ≧ (V(0)−AU(1)−AU(2)−・・・・・−AU(n))/Bitrate1+n×FrameInt
ただし、ＡＵ（ｎ）の制約は、V(0)−AU(1)−AU(2)−・・・・・−AU(n)≧0の条件を満たす間であり、以降は、制約はなくなる。また、ビットレート変更前の仮想デコーダバッファサイズをBuffer1(bit)、変更後の仮想デコーダバッファサイズをBuffer2(bit)とすると、Delay=Buffer1/Bitrate1=Buffer2/Bitrate2の関係がある。
【００２９】
以上のように上記実施形態では、符号化部１２において、ビットレートに対応する単位時間当たりのＥＳの符号発生量を仮想デコーダバッファ占有量とし、復号時刻に達した仮想デコーダバッファ占有量をデコーダバッファから除去するＡＵの符号化サイズとして監視部１２１にて監視し、制御部１５からビットレートを変更する指示を受けた場合に、ビットレート変更制御部１２２にてビットレート変更点が復号時刻となるＡＵの符号化サイズをビットレート変更時点の仮想デコーダバッファ占有量から除去した後の占有量分を変更前のビットレートで送出し、この送出後の次回のＥＳを変更後のビットレートで送出するようにしている。
【００３０】
従って、仮想デコーダバッファ占有量を強制的に０に遷移させる必要がなくなるので、ビットレートを変更する場合であっても、画質や音質の劣化を防止できる。
【００３１】
また、上記実施形態では、符号化部１２において、制御部１５からビットレートを上げる指示を受けた場合に、ビットレートを変更するＡＵから数ＡＵは、仮想デコーダバッファにおける最大デコーダ遅延量を超える可能性があるため、デコーダ遅延量が、最大デコーダ遅延量を超えないように、ＡＵの符号化サイズの最小値を制御するようにしている。
【００３２】
従って、ビットレートが上がる場合であっても、画質や音質の劣化を防止できる。
【００３３】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の一実施形態となる符号化処理装置が適用されるデジタル放送信号送出システムの構成を示すブロック図。
【図２】ビットレートを下げた場合の仮想デコーダバッファのバッファサイズの変更とそのバッファ占有量の遷移例を示す図。
【図３】同実施形態におけるビットレートを下げた場合の仮想デコーダバッファのバッファ占有量の遷移を示す図。
【図４】同実施形態における符号化部の制御処理手順を示すフローチャート。
【図５】ビットレートを上げた場合の仮想デコーダバッファのバッファサイズの変更とそのバッファ占有量の遷移例を示す図。
【図６】同実施形態におけるビットレートを上げた場合の仮想デコーダバッファのバッファ占有量の遷移を示す図。
【符号の説明】
【００３５】
１１…入力処理部、１２…符号化部、１３…ＰＥＳ化部、１４…ＴＳＰ化部、１５…制御部、１６…上位制御装置、１２１…監視部、１２２…ビットレート制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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