(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力映像信号を時間情報に基づいて、一定の画像単位群（ＭＧＯＰ：Ｍｕｌｔｉ  Ｇｒｏｕｐ  Ｏｆ  Ｐｉｃｔｕｒｅ）に分割するＭＧＯＰ分割手段と、ＭＧＯＰに分割された映像信号をＭＧＯＰ毎に初期化情報を元に一定の初期状態から符号化する符号化手段と、前記符号化手段内部での各画像単位の符号化情報を時間情報と共に蓄積し出力する符号化情報作成手段と、前記符号化手段により符号化されたビットストリームを所定の圧縮レートになるようにダミーデータを挿入しながら順次連結し出力するストリーム連結手段とを有することを特徴とする映像信号符号化装置。
【請求項２】
入力映像信号を時間情報に基づいて、一定の画像単位群（ＭＧＯＰ：Ｍｕｌｔｉ  Ｇｒｏｕｐ  Ｏｆ  Ｐｉｃｔｕｒｅ）に分割するＭＧＯＰ分割手段と、ＭＧＯＰに分割された映像信号をＭＧＯＰ毎に初期化情報を元に一定の初期状態から並列に符号化するＮ個の符号化手段（Ｎ＝１，２，３，…）と、前記Ｎ個の符号化手段内部での各画像単位の符号化情報を時間情報と共に蓄積し出力する符号化情報作成手段と、前記Ｎ個の符号化手段により符号化されたビットストリームを所定の圧縮レートになるようにダミーデータを挿入しながら順次連結し出力するストリーム連結手段とを有することを特徴とする映像信号符号化装置。
【請求項３】
符号化手段は、入力映像信号を符号化し出力する圧縮符号化手段と、前記圧縮符号化手段から間欠的に出力されるビットストリームを一定レートで出力し続けるバッファ手段と、前記バッファ手段の内部情報から前記圧縮符号化手段の動作を制御し符号化情報を作成する符号化制御手段とからなる請求項１または２記載の映像信号符号化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はビデオＣＤ等に記録するディジタル化され圧縮された映像信号を作成する映像信号符号化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、編集が簡単に出来る画像符号化方法としては、特開平７−２４０９１５号公報に記載されたものが知られている。
【０００３】
以下、従来のビットストリームが編集可能な画像符号化方法について図４及び図６を参考にしながら説明する。図４において、４１は入力映像信号を符号化する圧縮符号化手段、４２は符号化されたビットストリームを一定レートで出力するためのバッファ手段、４３はバッファ手段の内部状態を監視しバッファの占有情報を使用して圧縮符号化手段の動作を制御する符号化制御手段である。図６は、この映像信号符号化装置で作成されたビットストリームを復号化した場合の復号器側のバッファ（仮想バッファ）の占有状態の変化を示す模式図で、Ｂｌはバッファが空になった状態でＢｈはバッファが一杯になった状態を示す。また、Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２は編集の単位となる一定数の符号化画像単位（ＧＯＰ：Ｇｒｏｕｐ  Ｏｆ  Ｐｉｃｔｕｒｅ）の開始時のバッファの初期状態を示している。映像信号を符号化する際に、まず初期化情報に基づいてバッファ手段４２の内部状態が予め指定された占有状態（Ｂ０）に初期化される。そして入力される映像信号は圧縮符号化手段４１により符号化処理を受ける。符号化制御手段４３はＧＯＰに対して固定の符号化ターゲッ値を定め、符号化されたビットストリームの総量がＧＯＰ毎のターゲットを越えることや、バッファ手段４２の内部状態がオーバーフロー（図６ではＢｌ以下になること）やアンダーフロー（図６ではＢｈ以上になること）の状態にならないように圧縮符号化手段４１の動作を制御する。また圧縮符号化手段４１はＧＯＰ当たりの総符号化量が固定の符号化ターゲットと同じになるように、実際の発生符号量と符号化ターゲット量との差分量をダミーデータとしてビットストリームに付加し、次のＧＯＰの符号化開始時のバッファ手段４２の占有状態が予め定められた初期状態と同一（Ｂ１、Ｂ２）になるように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この映像信号符号化装置においては、上記した編集作業の容易性と共に符号化された結果の画質が良好であることが要求されている。しかしながら上記した従来の映像信号符号化装置では編集の単位となるＧＯＰ当たりの総符号化量が常に同じ固定値となるように制御されているため、特に圧縮レートが高くなった場合あらゆる入力映像信号に対して良好な画質を維持することは困難であった。又再編集により画質が悪い部分を再符号化して入れ換えようとしても、ＧＯＰ当たりの総符号化量が固定値として定められているために情報量を多く必要とするような入力映像信号に対して、多くの符号量を割り当てるような制御を行なうことは不可能であり、画質の向上を図るのは困難であった。
【０００５】
本発明は上記した従来の映像信号符号化装置の持つ問題点を解決するもので、編集作業の容易性を維持しながら、あらゆる入力映像信号に対して良好な符号化結果を得ることが可能な映像信号符号化装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、編集の単位を複数のＧＯＰで構成されるＭＧＯＰとして、ＭＧＯＰ毎に同一の初期状態から符号化を開始し、各ＭＧＯＰの符号化量が所定の圧縮レートを満たすよう符号化手段を制御し、符号化されたＭＧＯＰ毎のストリームを最終的に所定の圧縮レートと同じになるようにダミーデータを挿入しながら連結して出力し、同時に各ＭＧＯＰの符号化情報を時間情報と共に出力するように構成したものである。
【０００７】
これにより、編集作業が容易で、あらゆる入力映像信号に対して良好な符号化結果を得ることが可能な映像信号符号化装置が得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、入力映像信号を時間情報に基づいて、一定の画像単位群に分割するＭＧＯＰ分割手段と、ＭＧＯＰに分割された映像信号をＭＧＯＰ毎に初期化情報を元に一定の初期状態から符号化する符号化手段と、前記符号化手段内部での各画像単位の符号化情報を時間情報と共に蓄積し出力する符号化情報作成手段と、前記符号化手段により符号化されたビットストリームを所定の圧縮レートになるようにダミーデータを挿入しながら順次連結し出力するストリーム連結手段とを有することを特徴とする映像信号符号化装置であり、ＭＧＯＰ分割手段によって作成されたＭＧＯＰ毎に同一の初期状態で符号化が行なわれるために、ＭＧＯＰ単位での編集作業が容易であり、編集の単位をＭＧＯＰに拡大しているため多くの情報量を必要とするような入力映像信号の部分に対して多くの情報量を割り当てることが可能となり、又各ＭＧＯＰ毎の符号化情報を出力するようにしていることから、再符号化を行なう際に以前の符号化情報を利用して入力映像信号の特徴に応じた最適な符号量の割当を行ない、符号化された結果の画質の向上を図ることが可能となるという作用を有する。
【０００９】
また、本発明は、入力映像信号を時間情報に基づいて、一定の画像単位群に分割するＭＧＯＰ分割手段と、ＭＧＯＰに分割された映像信号をＭＧＯＰ毎に初期化情報を元に一定の初期状態から並列に符号化するＮ個の符号化手段（Ｎ＝１，２，３，…）と、前記Ｎ個の符号化手段内部での各画像単位の符号化情報を時間情報と共に蓄積し出力する符号化情報作成手段と、前記Ｎ個の符号化手段により符号化されたビットストリームを所定の圧縮レートになるようにダミーデータを挿入しながら順次連結し出力するストリーム連結手段とを有することを特徴とする映像信号符号化装置であり、上記した発明の作用に加え、符号化手段をＮ個用意することで符号化処理の並列化が可能となり符号化処理時間を大幅に短縮することが可能となるという作用を有する。
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１による映像信号符号化装置の実施例のブロック図を示し、図３は映像信号符号化装置中の符号化手段の構成例のブロック図を示したものである。
【００１２】
図１において１１はＭＧＯＰ分割手段、１２は符号化手段、１３はストリーム（Ｓｔｒｅａｍ）連結手段、１４は符号化情報作成手段である。図３において、３１は圧縮符号化手段、３２はバッファ手段、３３は符号化制御手段である。図５はこの映像信号符号化装置で作成されたビットストリームを復号化した場合の復号器側のバッファ（仮想バッファ）の占有状態の変化を示す模式図で、Ｂｌはバッファが空になった状態でＢｈはバッファが一杯になった状態を示す。又Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２はＧＯＰの開始時のバッファの初期状態を示している。
【００１３】
図５では例として９フレーム分の画像データを一つのＧＯＰとし、２ＧＯＰを一つのＭＧＯＰとしている。入力された映像信号はＭＧＯＰ分割手段１１により、同時に入力される時間情報に基づきＭＧＯＰに分割され符号化手段１２に出力される。このときＭＧＯＰ分割手段１１には映像信号と共に時間情報も入力されているので、時間的には不連続な画像フレームも連続した画像フレームとしてＭＧＯＰに構成することが可能である。具体的には、業務用ＶＴＲ（Ｖｉｄｅｏ  Ｔａｐｅ  Ｒｅｃｏｄｅｒ）に記録されているような各画像フレーム毎にタイムコード情報を持つような入力映像信号に対して、不要な画像フレームの部分をタームコードで指定しておくことで、その画像フレームを除去しながらＭＧＯＰを作成することが可能である。
【００１４】
このようにして作成されたＭＧＯＰ単位の映像信号は符号化手段１２内部で符号化処理されビットストリームとしてストリーム連結手段１３に出力される。符号化手段１２内部では入力された映像信号は圧縮符号化手段３１により符号化処理され一旦バッファ手段３２に蓄積され一定レートのビットストリームとして出力される。この映像信号符号化装置によって作成されたビットストリームが復号化される場合は、復号器内部のバッファ装置に一定レートのビットストリームとして一旦入力され、復号処理を終えたフレーム単位で一度に出力される事になるので、バッファ手段３２の動作は復号器側のバッファ装置の動作を逆の状態で模倣しているのと同様と考えられる。そこでバッファ手段３２の大きさを復号器側で使用されるバッファ装置と同じ大きさにしておき、符号化制御手段３３がオーバーフローやアンダーフローを起こさないようにバッファ手段３２の占有状態を監視しながら圧縮符号化手段３１の動作を制御している。
【００１５】
ＭＧＯＰ単位に分割された映像信号が入力されると、バッファ手段３２は初期化情報に基づき自己の占有状態を予め定められた初期状態（図５ではＢ０の状態）に設定し、１フレーム単位で間欠的に入力されてくる圧縮符号化手段３１により符号化された画像データを一旦蓄積し、一定レートのビットストリームとして連続的にストリーム連結手段１３に出力する。バッファ手段３２の占有状態の初期化はＭＧＯＰ単位でしか行なわれないので、途中のＧＯＰの開始時のバッファ手段３２の占有状態（図５ではＢ１の状態）は必ずしも初期状態とは一致しておらず、ＧＯＰ毎に圧縮レートを所定のレートに完全に一致させる必要もないのでダミーデータの挿入も行なわれず、各画像フレームの情報量に応じた有効な符号量の配分が可能となる。
【００１６】
符号化制御手段３３はバッファ手段３２の占有状態を監視しながら、オーバーフローやアンダーフローのエラーを起こしたり、ＭＧＯＰ当たりの符号化量が所定の符号化量を越えたりすることの無いように圧縮符号化手段３１の動作を制御し、各画像フレームの実際の符号化量や、そのときのバッファ手段３２の占有状態、各画像フレームの時間情報等の符号化情報を符号化情報作成手段１４に出力する。符号化情報作成手段１４は符号化制御手段３３から入力されてくる符号化情報をＭＧＯＰ単位で蓄積しておき順次もしくは符号化終了時にまとめて出力する。又符号化情報作成手段１４はＭＧＯＰ毎の符号化終了時のバッファ手段３２の占有状態をストリーム連結手段１３に出力する。ストリーム連結手段１３は符号化情報作成手段１４から入力された各ＭＧＯＰの符号化終了時のバッファ手段３２の占有状態から実際に発生した各ＭＧＯＰの符号量と所定の符号化量ターゲットとの差分を計算し、符号化手段１２から入力される各ＭＧＯＰのビットストリームにこの差分量に相当するダミーデータを付加しながら、これらを順次連結し最終的なビットストリームを作成し出力する。
【００１７】
なお、以上の説明では、ストリーム連結手段１３が各ＭＧＯＰのビットストリームに付加するダミーデータの量はバッファ手段３２の符号化終了時の占有状態から計算するとして説明したが、各ＭＧＯＰ毎の符号化量から計算することも可能である。又これらの情報は符号化情報作成手段１４から入力されるよう構成した例で説明したが、その他に符号化制御手段３３から直接入力されるよう構成した場合についても同様に実施可能である。
【００１８】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２による映像信号符号化装置の実施例のブロック図を示す。図２において、２１はＭＧＯＰ分割手段、２２はＮ個で構成された符号化手段、２３はストリーム連結手段、２４は符号化情報作成手段である。ＭＧＯＰ分割手段２１において時間情報に基づいてＭＧＯＰ単位に分割された入力映像信号は、Ｎ個の符号化手段２２に順次入力され並列に符号化処理される。符号化処理が並列に行なわれるために高速処理が可能となり、符号化処理時間の大幅な短縮が可能となる。各符号化手段で処理されたＭＧＯＰ毎のビットストリームはストリーム連結手段２３に出力され、符号化情報は符号化情報作成手段２４に出力される。実施の形態１の映像信号符号化装置と同様に、ＭＧＯＰ単位で符号化されたビットストリームはストリーム連結手段２３でダミーデータが挿入され、最終的なビットストリームに生成され出力され、ＭＧＯＰ毎の符号化情報は符号化情報作成手段２４で集約されて出力される。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、編集作業が容易で、あらゆる入力映像信号に対して良好な符号化結果を得ることが可能な映像信号符号化装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による映像信号符号化装置を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態２による映像信号符号化装置を示すブロック図
【図３】本発明の映像信号符号化装置における符号化手段を示すブロック図
【図４】従来の編集作業が容易な映像信号符号化装置を示すブロック図
【図５】本発明の映像信号符号化装置で作成したビットストリームを復号化した場合の復号器側のバッファの動作を示す模式図
【図６】従来の編集作業が容易な映像信号符号化装置で作成したビットストリームを復号化した場合の復号器側のバッファの動作を示す模式図
【符号の説明】
１１，２１  ＭＧＯＰ分割手段
１２，２２  符号化手段
１３，２３  ストリーム連結手段
１４，２４  符号化情報作成手段
３１  圧縮符号化手段
３２  バッファ手段
３３  符号化制御手段
【図１】
0003599035.tif 000002
【図２】
0003599035.tif 000003
【図３】
0003599035.tif 000004
【図４】
0003599035.tif 000005
【図５】
0003599035.tif 000006
【図６】
0003599035.tif 000007