(57)【要約】【課題】  画質と圧縮率が変化し、特に動画の画質が劣化する従来の映像符号化方法では、監視の用途における画質と圧縮率との関係、すなわち、静止画でも動画でも高画質であり、しかも圧縮率が大きいという関係に十分応えられていない。【解決手段】  画像圧縮部１はＧＯＰを構成するｎフレーム（ｎは２以上の自然数）単位で符号化する。ＧＯＰの先頭の１フレームはイントラフレーム（Ｉピクチャ）に符号化され、残りの（ｎ−１）フレームは予測フレーム（Ｐピクチャ）に符号化される。また、Ｉピクチャは目標のデータ量になるように符号量制御を行って符号化し、Ｐピクチャは符号量制御は行わず、ＧＯＰ単位の符号量制御も行わない。これにより、動きの大きい画像はデータ量が大きくなる。また、Ｐピクチャは間引いてＩピクチャと共に出力する。動画と静止画のＩピクチャは同じ符号量となるため画質が劣化せず、動画も高画質となる。【選択図】            図１
2006279638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力映像信号をフレーム内圧縮符号化したイントラフレーム及び前記イントラフレームとの相関関係を用いて予測符号化した予測フレームのいずれかの符号化を選択的に行う映像符号化方法であって、
前記入力映像信号の連続したｎフレーム（ｎは２以上の自然数）を符号化グループ単位とし、その符号化グループ単位毎に、先頭の１フレームを、データ量を所望の目標値に近付ける符号量制御を行いながら、前記イントラフレームに符号化する第１のステップと、
前記符号化グループ単位毎に、先頭の１フレームを除いた残りの（ｎ−１）フレームを、符号量制御を行うことなく前記予測フレームに符号化する第２のステップと、
前記第２のステップで符号化された前記予測フレームを、予め設定した割合で間引く第３のステップと、
前記第１のステップで得られた前記イントラフレームと、前記第３のステップで間引かれた残りの前記予測フレームとからなる符号列を所定のフォーマットで出力する第４のステップと
を含むことを特徴とする映像符号化方法。
【請求項２】
入力映像信号をフレーム内圧縮符号化したイントラフレーム及び前記イントラフレームとの相関関係を用いて予測符号化した予測フレームのいずれかの符号化を選択的に行って得られた符号列を記録媒体に記録する映像記録装置であって、
前記入力映像信号の連続したｎフレーム（ｎは２以上の自然数）を符号化グループ単位とし、その符号化グループ単位毎に、先頭の１フレームを、データ量を所望の目標値に近付ける符号量制御を行いながら、前記イントラフレームに符号化する第１の符号化手段と、
前記符号化グループ単位毎に、先頭の１フレームを除いた残りの（ｎ−１）フレームを、符号量制御を行うことなく前記予測フレームに符号化する第２の符号化手段と、
前記第２の符号化手段で符号化された前記予測フレームを、予め設定した割合で間引くフレーム間引き手段と、
前記第１の符号化手段で得られた前記イントラフレームと、前記フレーム間引き手段で間引かれた残りの前記予測フレームとからなる符号列を所定のフォーマットで記録媒体に記録する記録手段と
を有することを特徴とする映像記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は映像符号化方法及び映像記録装置に係り、特に動画像に関する標準テレビジョン信号を、フレーム間圧縮を用いて間欠動画像信号を生成するのに好適な映像符号化方法及びその間欠動画像信号を記録する映像記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スーパーマーケット、コンビニエンスストア、パチンコ店などでは、店内の万引きなどの犯罪防止、証拠保全のため、カメラによる監視システムが使われている。以前はこの監視システムに、長時間記録監視用ＶＴＲであるタイムラプスＶＴＲが使用されていたが、磁気テープを記録媒体として用いているために、記録再生ヘッドの目詰まり、テープ巻き込みなどの不具合が発生することがあるため、近年ではハードディスク又は光ディスクに画像信号を記録するビデオディスクレコーダ（以下、ＶＤＲと称す）が監視システムに採用されることが多くなってきている。
【０００３】
このＶＤＲにおいても、以前のタイムラプスＶＴＲと同様に、記録時間を延ばすため、動画像を間欠に記録する方法が採られている。また、動画像を効率良く間欠的に記録するために、記録する動画像の画像信号に対して画像圧縮が行われている。このようなＶＤＲにおいて、入力動画像信号のｎフレーム（ｎは２以上の自然数）毎に、先頭の１フレームをイントラフレームに符号化すると共に、その先頭の１フレーム以降の（ｎ−１）フレームにはイントラフレームとの相関関係を用いた予測フレームであるＰピクチャに符号化し、符号化されたフレームを所定の割合で間引いて、１個のイントラフレームとｍ個（ｍはｎ−１以下の自然数）の予測フレームとし、１個のイントラフレームとｍ個の予測フレームからなる符号列を出力する映像符号化方法が本出願人により先に提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この従来の映像符号化方法によれば、Ｐピクチャを間引くことによって、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）方式によるフレーム内圧縮された画像データや、ＭＰＥＧ２方式のイントラフレームであるＩピクチャのみのフレーム内圧縮画像データを記録する場合よりも、低フレームレートで高画質・高圧縮の動画像信号を記録できる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３３３５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の従来の映像符号化方法では、動画や静止画などの画像の種類により圧縮率や画質が変化する。図８は従来のフレームとデータ量の関係の模式図を示す。図８（ａ）は静止画を圧縮した例であり、Ｐピクチャのデータ量は小さい。一般にＭＰＥＧ方式の圧縮ではＧＯＰ（Group Of Picture）単位でデータ量がほぼ一定になるような符号量制御を行うことが多い。
【０００７】
図８（ａ）によれば、Ｐピクチャのデータ量が小さいためＧＯＰ全体のデータ量が小さい。そこで、ＧＯＰ単位でデータ量を一定になるような符号量制御を適用すると、図８（ｂ）に示すように全体のデータ量が増え、Ｉピクチャのデータ量は大きくなる。この画像のＰピクチャを間引くと、図８（ｃ）に示すようになり、間引くことによるデータ量の削減効果は少なく、静止画は必要以上に高画質である。
【０００８】
次に、図８（ｄ）は動画を圧縮した例であり、Ｐピクチャのデータ量が大きいため、ＧＯＰ全体のデータ量が大きい。この画像にＧＯＰ単位でデータ量を一定になるような符号量制御を行うと、図８（ｅ）に示すように全体としてデータ量が減り、Ｉピクチャのデータ量は小さくなる。この画像のＰピクチャを間引くと、図８（ｆ）に示すようになり、データ量は削減されるもののＩピクチャのデータ量が小さいため動画の画質が劣化する。
【０００９】
監視の用途においては、異常がない通常の場合は被写体の動きがなく、異常が発生して画像を見たいのは被写体の動きがある場合が多く、特に動画を高画質で記録することが求められている。そのため、画質と圧縮率が変化し、特に動画の画質が劣化する従来の映像符号化方法では、上記の監視の用途における要求に十分応えられていないという課題がある。
【００１０】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、入力映像信号をフレーム間圧縮を用いて間欠動画像信号を生成するに際し、静止画と動画での画質のばらつきが少なく、静止画に対しては符号データ量が少なく、動画に対しては高画質となる、監視の用途に特に好適な映像符号化方法及びその間欠動画像信号を記録する映像記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明の映像符号化方法は、入力映像信号をフレーム内圧縮符号化したイントラフレーム及びイントラフレームとの相関関係を用いて予測符号化した予測フレームのいずれかの符号化を選択的に行う映像符号化方法であって、入力映像信号の連続したｎフレーム（ｎは２以上の自然数）を符号化グループ単位とし、その符号化グループ単位毎に、先頭の１フレームを、データ量を所望の目標値に近付ける符号量制御を行いながら、イントラフレームに符号化する第１のステップと、符号化グループ単位毎に、先頭の１フレームを除いた残りの（ｎ−１）フレームを、符号量制御を行うことなく予測フレームに符号化する第２のステップと、第２のステップで符号化された予測フレームを、予め設定した割合で間引く第３のステップと、第１のステップで得られたイントラフレームと、第３のステップで間引かれた残りの予測フレームとからなる符号列を所定のフォーマットで出力する第４のステップとを含むことを特徴とする。
【００１２】
この発明では、イントラフレームと、（ｎ−１）個の予測フレームから間引いて得た予測フレームとからなる符号列を出力するに際し、イントラフレームのデータ量を目標値に近付ける符号化を行うことにより、従来のようにイントラフレームのデータ量に配慮せずに符号化する場合に比べ、少ないデータ量で画質のよい間欠動画像信号を生成することができる。
【００１３】
また、上記の目的を達成するため、本発明の映像記録装置は、入力映像信号をフレーム内圧縮符号化したイントラフレーム及びイントラフレームとの相関関係を用いて予測符号化した予測フレームのいずれかの符号化を選択的に行って得られた符号列を記録媒体に記録する映像記録装置であって、入力映像信号の連続したｎフレーム（ｎは２以上の自然数）を符号化グループ単位とし、その符号化グループ単位毎に、先頭の１フレームを、データ量を所望の目標値に近付ける符号量制御を行いながら、イントラフレームに符号化する第１の符号化手段と、符号化グループ単位毎に、先頭の１フレームを除いた残りの（ｎ−１）フレームを、符号量制御を行うことなく予測フレームに符号化する第２の符号化手段と、第２の符号化手段で符号化された予測フレームを、予め設定した割合で間引くフレーム間引き手段と、第１の符号化手段で得られたイントラフレームと、フレーム間引き手段で間引かれた残りの予測フレームとからなる符号列を所定のフォーマットで記録媒体に記録する記録手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
この発明では、イントラフレームと、（ｎ−１）個の予測フレームから間引いて得た予測フレームとからなる符号列を記録媒体に記録するに際し、イントラフレームのデータ量を目標値に近付ける符号化を行うことにより、従来のようにイントラフレームのデータ量に配慮せずに符号化した符号列を記録する場合に比べ、同じ容量の記録媒体に対して高画質で長時間の符号列の記録ができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、イントラフレームのデータ量を目標値に近付ける符号化を行い、符号化グループ単位の符号量制御は行わず、また、予測フレームは符号量制御を行わず、動きの大きい画像は多くのデータ量として、予測フレームの一部を間引いて出力又は記録するものとしたので、動画のイントラフレームも静止画のイントラフレームと同じ符号量となるので画質が劣化せず、また動きの大きい画像の予測フレームは多くのデータ量となるので、動きに関しても十分な画質の映像信号を出力又は記録することができ、特に監視の用途に適用して好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の一実施の形態について図面と共に説明する。図１は本発明になる映像符号化方法の一実施の形態が適用される画像圧縮部のブロック図を示す。同図において、画像圧縮部１内の画像フォーマット変換部１０１は、供給された原画像データを三原色信号のＲＧＢフォーマットや、サンプリング比が４：２：０以外の色差フォーマットから輝度信号Ｙと２種類の色差信号Ｃｂ及びＣｒからなる、４：２：０のＹＣｂＣｒフォーマットの画像データに変換し、このうちＣｂ及びＣｒのみを例えば０ｘ８０（１６進数）だけプラス方向にレベルシフトして出力する。
【００１７】
２次元ＤＣＴ処理部１０２は、画像フォーマット変換部１０１から供給された、例えば４：２：０のＹＣｂＣｒフォーマットの、Ｙ／Ｃｂ／Ｃｒの各画像データそれぞれを別々にブロック単位で２次元ＤＣＴ（離散コサイン変換）処理して各ＤＣＴ係数を出力する。バッファ部１０３は、２次元ＤＣＴ処理部１０２から供給されたＹ／Ｃｂ／Ｃｒの各画像データの各ＤＣＴ係数について、少なくとも１画面分のＤＣＴ係数を一時記憶する。
【００１８】
量子化処理部１０４は、バッファ部１０３から読み出した各ＤＣＴ係数をそれぞれ量子化して圧縮データをエントロピ符号化部１０５へ出力する。エントロピ符号化部１０５は、量子化処理部１０４から供給されたＹ，Ｃｂ，及びＣｒの各画像データの各圧縮データをそれぞれエントロピ符号化して、更に圧縮された符号データを出力バッファ部１０６へ出力する。出力バッファ部１０６は、エントロピ符号化部１０５から供給された各符号データを一時記憶する。
【００１９】
更に、符号量決定部１０７は、最終的な目標符号量を設定すると共に、エントロピ符号化部１０５から供給された各符号データの符号量に基づき、輝度信号データ（Ｙデータ）についての目標符号量を決定する。量子化テーブル算出部１０８は、符号量決定部１０７で設定及び決定された目標符号量と、後述する量子化テーブル設定部１０９に設定された量子化テーブルとに基づき、輝度信号データのＤＣＴ係数の量子化処理で使用する量子化テーブルを生成して、量子化処理部１０４に設定する。
【００２０】
量子化テーブル記憶部１１０は、少なくともＹ／Ｃｂ／Ｃｒの各画像データそれぞれのＤＣＴ係数を最初に量子化処理する際に使用するデフォルトの量子化テーブルを記憶している。読み出し制御部１１１は、量子化テーブル設定部１０９の制御に基づいて、バッファ部１０３に記憶されたＹ／Ｃｂ／Ｃｒの各画像データの各ＤＣＴ係数の中から、量子化処理部１０４で量子化処理するために使用するＤＣＴ係数を選択して読み出す制御を実行する。
【００２１】
次に、本発明になる映像符号化装置の一実施の形態について説明する。図２は本発明になる映像符号化装置の一実施の形態のブロック図を示す。同図において、ＶＤＲ２０は、本発明になる映像符号化装置の一実施の形態としての間欠動画像の記録機能だけでなく、再生機能をも備えた記録再生装置（ビデオディスクレコーダ）で、Ａ／Ｄ変換部２１、図１に示した構成の画像圧縮部２２、音声圧縮部２３、間引き処理部２４、ディスク装置２５、画像伸張部２６、音声伸張部２７、Ｄ／Ａ変換部２８、ＣＰＵ（中央処理装置）２Ａ、操作部２Ｂ及び表示部２Ｃを有しており、これらの各部２１〜２８、２Ａ、２Ｂ及び２Ｃは双方向のバス２９を介してＣＰＵ２Ａが統括的に制御する構成とされている。
【００２２】
画像圧縮部２２及び音声圧縮部２３は、標準テレビジョン信号を公知のＭＰＥＧ２方式に準拠した圧縮符号化を行う汎用のＭＰＥＧ圧縮用集積回路（ＩＣ）により構成されている。また、操作部２Ｂは、使用者により操作され、記録モードか再生モードかの指定、記録するフレーム数などを入力する。ＣＰＵ２Ａはこの操作部２Ｂからの入力指示に従って、上記の各部のうち必要なブロックを制御する。また、表示部２Ｃは、ＶＤＲ２０の状況を表示する。
【００２３】
次に、図２の実施の形態の動作について、図３のタイムチャートを併せ参照して説明する。まず、記録時の動作について説明する。図示しないカメラにより監視対象等の被写体を撮像して得られた、例えばＮＴＳＣ方式の標準テレビジョン信号は、ＶＤＲ２０内のＡ／Ｄ変換部２１に供給され、画像信号は必要なフレームだけディジタル化された後、画像圧縮部２２に供給され、音声信号はディジタル化された後、音声圧縮部２３に供給される。
【００２４】
図３（ａ）はＶＤＲ２０に入力される標準テレビジョン信号を１フレーム単位で模式的に示したものである。ここでは、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４の４フレーム分のテレビジョン信号（画像信号及び音声信号）を示している。また、後述する間引き処理部２４による間引く度合いを１／３（３フレーム中２フレーム間引く）とする。
【００２５】
上記の画像圧縮部２２は、Ａ／Ｄ変換部２１から入力されたディジタル化された画像信号に対して、図１のブロック図の構成によりＭＰＥＧ２−ＰＳ（Program Stream）方式に準拠した圧縮符号化を行うが、この実施の形態では、動画像に関する入力標準テレビジョン信号の所定の連続したｎフレーム（ｎは２以上の自然数）毎に先頭の１フレームを１つの空間的相関関係を用いて符号化されたＩピクチャとし、残りの（ｎ−１）フレームはＩピクチャとの相関関係を用いて符号化して得られた予測フレーム、すなわち、Ｐピクチャとする。図３の例では、上記のｎは６である。従って、上記の画像圧縮部２２は、図３（ａ）に示す第１のフレームＶ１はＩピクチャに符号化する。Ｉピクチャの符号化は、所望の目標値のデータ量に近付くよう符号量制御を行う。
【００２６】
この画像圧縮部２２によるＩピクチャの符号化の動作について、図１のブロック図及び図４、図５のフローチャート等を併せ参照して詳細に説明するに、まず、画像圧縮部２２に供給されたＲＧＢフォーマットの画像データは、図１の画像フォーマット変換部１０１においてＲＧＢフォーマットからＹＣｂＣｒフォーマットに変換される。このフォーマット変換は、周知のマトリクス変換式によって容易に変換可能なものであり、このマトリクス変換についての詳細の説明は省略する。
【００２７】
次に、上記の変換後のＹＣｂＣｒデータについて、Ｙ（輝度）データについては画素の間引きをせず、Ｃｂ及びＣｒ（いずれも色差）データについては水平及び垂直の各方向に１画素おきの間引きをして、サンプリング比４：２：０のＹＣｂＣｒデータを生成する。続いて、生成されたＣｂ及びＣｒデータは、図１に示す２次元ＤＣＴ処理部１０２での２次元ＤＣＴ処理をし易くするために、プラス方向に０ｘ８０だけレベルシフトされて出力される（以上、図４のステップＳ２０１）。
【００２８】
このサンプリング比４：２：０のＹＣｂＣｒデータの生成においては、図６に示すように、Ｃｂ及びＣｒデータに各１つのブロックデータの生成に対して、Ｙデータは４つのブロックデータＹ０，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３が生成される。よって、画像フォーマット変換部１０１から出力されるＹ／Ｃｂ／Ｃｒの各ブロックデータを、Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２，及びＹ３，並びにＣｂ及びＣｒとして以下説明する。
【００２９】
次に、２次元ＤＣＴ処理部１０２は、画像フォーマット変換部１０１からそれぞれ出力されたＣｂ及びＣｒ、並びにＹ０〜Ｙ３について、各１画面分のデータについてブロック単位で２次元ＤＣＴ処理を行い、それぞれのＤＣＴ係数を図１に示すバッファ部１０３に記憶させる（図４のステップＳ２０２）。このとき、バッファ部１０３に記憶される各ＤＣＴ係数は、読み出し制御部１１１によって読み出し可能な状態で記憶される。
【００３０】
次に、図１の量子化テーブル設定部１０９は、量子化テーブル記憶部１１０に予め記憶させてあるＣｂデータ用のデフォルト量子化テーブルを読み出して量子化処理部１０４に設定する（図４のステップＳ２０３）。続いて、量子化テーブル設定部１０９は、バッファ部１０３からＣｂデータのＤＣＴ係数を連続的に読み出すよう読み出し制御部１１１を制御する。これにより、読み出し制御部１１１は、バッファ部１０３をアドレス制御することよって、バッファ部１０３からＣｂデータのＤＣＴ係数を読み出して量子化処理部１０４に供給し、ここでＣｂデータ用のデフォルト量子化テーブルに基づいて量子化させる（図４のステップＳ２０４）。
【００３１】
次に、量子化処理部１０４から出力されたＣｂの量子化データは、図１のエントロピ符号化部１０５でハフマン符号化されて更にデータ圧縮される（図４のステップＳ２０５）。エントロピ符号化部１０５でハフマン符号化されたＣｂの符号データは、必要に応じてバイトスタッフされて出力バッファ部１０６に一時記憶されると共に、このＣｂの符号データのデータサイズＳＩＺＥｂｃｂが符号量決定部１０７に記憶される（図４のステップＳ２０６，Ｓ２０７）。
【００３２】
次に、図１の量子化テーブル設定部１０９は、量子化テーブル記憶部１１０に予め記憶させてあるＣｒデータ用のデフォルト量子化テーブルを読み出して量子化処理部１０４に設定する（図４のステップＳ２０８）。これにおいて、Ｃｒデータ用のデフォルト量子化テーブルは、前述したＣｂデータ用のデフォルト量子化テーブルと同一であってもよい。このＣｒデータに関する以降の処理（図４のステップＳ２０９〜Ｓ２１２）は前述したＣｂデータに関する処理（図４のステップＳ２０４〜Ｓ２０７）と同様であるため、説明を省略する。但し、符号量決定部１０７に記憶されるＣｒの符号データのデータサイズをＳＩＺＥｂｃｒとする。
【００３３】
以上により、１画面分の色差データ（Ｃｂ及びＣｒ）の圧縮後の符号データが出力バッファ部１０６に一時記憶されると共に、各符号量ＳＩＺＥｂｃｂ及びＳＩＺＥｂｃｒと全体的な１画面分の目標符号量ＴＡＲＧＥＴとが符号量決定部１０７に設定記憶されることとなる。
【００３４】
次に、図１の画像圧縮部１（図２の２２）は、上記の図４のステップＳ２１２の処理に続いて、Ｙデータのデータ圧縮処理を図５のフローチャートに従って行う。まず、図１の符号量決定部１０７は、全体的な１画面分の目標符号量ＴＡＲＧＥＴと、Ｃｂ及びＣｒの１画面分の符号量ＳＩＺＥｂｃｂ及びＳＩＺＥｂｃｒとからＹデータの目標符号量ＴＡＲＧＥＴｙを次の計算式によって求めて記憶する（図５のステップＳ２１３）。
【００３５】
ＴＡＲＧＥＴｙ＝ＴＡＲＧＥＴ−（ＳＩＺＥｂｃｂ＋ＳＩＺＥｂｃｒ）
次に、Ｙデータについて図６に示したＹ０，Ｙ１，Ｙ２，及びＹ３に組み分けされる各輝度データについて、Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２，そしてＹ３の順番でＤＣＴ係数の量子化及びエントロピ符号化の各処理を実行する。まず、量子化テーブル設定部１０９は、量子化テーブル記憶部１１０に予め記憶してあるＹデータ用のデフォルト量子化テーブル（Ｑ０ｙ）を読み出して量子化処理部１０４に設定する（図５のステップＳ２１４）。
【００３６】
続いて、量子化テーブル設定部１０９は、バッファ部１０３からＹ０データのＤＣＴ係数を連続的に読み出すよう読み出し制御部１１１を制御し、これにより、読み出し制御部１１１はバッファ部１０３をアドレス制御することによって、バッファ部１０３からＹ０データのＤＣＴ係数を読み出して量子化処理部１０４に供給させ、ここで量子化させる（図５のステップＳ２１５）。続いて、量子化されたＹ０データのＤＣＴ係数は、エントロピ符号化部１０５によりハフマン符号化され、得られた符号データのデータサイズＳＩＺＥ０ｙが符号量決定部１０７に供給される（図５のステップＳ２１６）。
【００３７】
次に、符号量決定部１０７は、Ｙ０の符号データのデータサイズＳＩＺＥ０ｙと、前記Ｙデータの目標符号量ＴＡＲＧＥＴｙとを比較し、例えばＳＩＺＥ０ｙがＴＡＲＧＥＴｙの±５％以内にあると判定した場合は、これ以降のＹ１，Ｙ２，及びＹ３の処理を止めるよう制御する（図５のステップＳ２１７  Ｙｅｓ）。一方、符号量決定部１０７がＳＩＺＥ０ｙがＴＡＲＧＥＴｙの±５％以内にないと判定した場合（ステップＳ２１７  Ｎｏ）は、その判定結果が量子化テーブル算出部１０８に供給され、量子化テーブル算出部１０８により次の計算式によってＹ１用の量子化テーブルＱ１ｙが計算される（図５のステップＳ２１８）。
【００３８】
Ｑ１ｙ＝（（１／４）×ＴＡＲＧＥＴｙ／ＳＩＺＥ０ｙ）×Ｑ０
次に、量子化テーブル設定部１０９は、量子化テーブル算出部１０８で算出した上記のＹ１用の量子化テーブルＱ１ｙを、量子化処理部１０４に設定する（図５のステップＳ２１９）。続いて、前記ステップＳ２１５〜Ｓ２１７と同様に、Ｙ１データのＤＣＴ係数の量子化処理部１０４による量子化処理（図５のステップＳ２２０）、エントロピ符号化部１０５によるＹ１の量子化データの符号化処理（図５のステップＳ２２１）、符号量決定部１０７による、Ｙ１の符号データのデータサイズＳＩＺＥ１ｙが前記Ｙデータの目標符号量ＴＡＲＧＥＴｙの±５％以内にあるか否かの判定処理（図５のステップＳ２２２）が順次に行われる。
【００３９】
そして、ＳＩＺＥ１ｙが目標符号量ＴＡＲＧＥＴｙの±５％以内にあるときは以降の処理を中止し、±５％より大きいときは、量子化テーブル算出部１０８は、次の計算式によってＹ２用の量子化テーブルＱ２ｙを計算する（図５のステップＳ２２３）。
【００４０】
Ｑ２ｙ＝（（１／４）×ＴＡＲＧＥＴｙ／ＳＩＺＥ１ｙ）×Ｑ１ｙ
次に、量子化テーブル設定部１０９は、量子化テーブル算出部１０８で算出した上記のＹ２用の量子化テーブルＱ２ｙを、量子化処理部１０４に設定する（図５のステップＳ２２４）。続いて、前記ステップＳ２１５〜Ｓ２１７と同様に、Ｙ２データのＤＣＴ係数の量子化処理部１０４による量子化処理（図５のステップＳ２２５）、エントロピ符号化部１０５によるＹ２の量子化データの符号化処理（図５のステップＳ２２６）、符号量決定部１０７による、Ｙ２の符号データのデータサイズＳＩＺＥ２ｙが前記Ｙデータの目標符号量ＴＡＲＧＥＴｙの±５％以内にあるか否かの判定処理（図５のステップＳ２２７）が順次に行われる。
【００４１】
そして、ＳＩＺＥ２ｙが目標符号量ＴＡＲＧＥＴｙの±５％以内にあるときは以降の処理を中止し、±５％より大きいときは、量子化テーブル算出部１０８は、次の計算式によってＹ３用の量子化テーブルＱ３ｙを計算する（図５のステップＳ２２８）。
【００４２】
Ｑ３ｙ＝（（１／４）×ＴＡＲＧＥＴｙ／ＳＩＺＥ２ｙ）×Ｑ２ｙ
次に、量子化テーブル設定部１０９は、量子化テーブル算出部１０８で算出した上記のＹ３用の量子化テーブルＱ３ｙを、量子化処理部１０４に設定する（図５のステップＳ２２９）。続いて、前記ステップＳ２１５、Ｓ２１６と同様に、Ｙ３データのＤＣＴ係数の量子化処理部１０４による量子化処理（図５のステップＳ２３０）、エントロピ符号化部１０５によるＹ３の量子化データの符号化処理（図５のステップＳ２３１）が順次に行われる。
【００４３】
そして、量子化テーブル算出部１０８は、符号量決定部１０７により決定されたＹ３の符号データのデータサイズＳＩＺＥ３ｙを用いて、次の計算式によって最終的なＹデータ全体用の量子化テーブルＱｙを計算する（図５のステップＳ２３２）。
【００４４】
Ｑｙ＝（（１／４）×ＴＡＲＧＥＴｙ／ＳＩＺＥ３ｙ）×Ｑ３ｙ
続いて、この最終的なＹデータ全体用の量子化テーブルＱｙは、量子化テーブル設定部１０９により量子化処理部１０４に設定された後（図５のステップＳ２３３）、１画面分のＹデータのＤＣＴ係数のすべてについて量子化処理部１０４による量子化処理（図５のステップＳ２３４）と、エントロピ符号化部１０５によるＹデータの量子化データの符号化処理（図５のステップＳ２３５）とが順次に行われる。
【００４５】
なお、ＳＩＺＥ０ｙ，ＳＩＺＥ１ｙ，又はＳＩＺＥ２ｙがＴＡＲＧＥＴｙの±５％以内にあると判定されて前述したステップＳ２１７，Ｓ２２２，又はＳ２２７からステップＳ２３４に分岐移行された場合は、その時点での量子化テーブルＱ１ｙ，Ｑ２ｙ，又はＱ３ｙをＱｙとして用いる。
【００４６】
上記のステップＳ２３５の処理に続いて、エントロピ符号化部１０５でハフマン符号化された最終的なＹの符号データは、必要に応じてバイトスタッフされて出力バッファ部１０６に供給されて、既に一時記憶されているＣｂ及びＣｒの符号データと共に圧縮データとして出力される（図５のステップＳ２３６）。このようにして、Ｉピクチャの処理を行うことで、最終的に目標符号量に最も近似した符号量となる符号データの出力が可能となる。
【００４７】
次に、図２の画像圧縮部２２は、図３（ａ）に示す第２のフレーム以降のフレームＶ２、Ｖ３、Ｖ４、…、Ｖ（ｎ−１）は、上記のようにして符号化して得たＩピクチャとの相関関係を用いて符号化する予測フレーム、すなわちＰピクチャに符号化する。Ｐピクチャの符号化においては、符号量制御を行わず、常に同じ処理を行って公知の方法で符号化する。これにより動きが激しい動画ではＰピクチャのサイズが大きくなる。
【００４８】
静止画を符号化して得たデータ量とフレームの関係の一例を図７（ａ）に、動画を符号化して得たデータ量とフレームの関係の一例を図７（ｃ）に示す。入力標準テレビジョン信号のｎフレーム毎に上記の符号化が行われる（図７の例ではｎ＝６）。このようにして、符号化を行うので、データストリーム全体としてはＣＢＲ（コンスタントビットレート）ではなくＶＢＲ（バリアブルビットレート）として符号化されることとなる。
【００４９】
各ピクチャは、それぞれ複数のビデオパケット（ビデオＰＥＳ（Packetized Elementary Stream））から構成されている。また、図２の音声圧縮部２３は、Ａ／Ｄ変換部２１から入力されたディジタル化された音声信号に対して、圧縮符号化してオーディオパックを出力する。このオーディオパックは、画像圧縮部２２から出力されるビデオパケットと共にデータストリームに入れられる。
【００５０】
オーディオパックとビデオパケットには、それぞれ提示時刻を表すＰＴＳ（Presentation Time Stamp）データが含まれている。これらをまとめると、画像圧縮部２２と音声圧縮部２３の各出力信号は、図３（ｂ）に示すようになる。図３（ｂ）において、Ｖ．ＰＥＳはビデオＰＥＳ、Ａ．ＰＥＳはオーディオＰＥＳを模式的に示す。ただし、図３（ｂ）において、オーディオＰＥＳのみが音声圧縮部２３の出力パケットであり、それ以外が画像圧縮部２２の出力パケットを示す。また、ｐａ１〜ｐａ４は、固定ビットレートの場合全体のビットレートを一定にするためのパディングパケットである。
【００５１】
図２において、画像圧縮部２２から出力された圧縮符号化された画像データ（ＰＳ）は、間引き処理部２４に供給され、ここで先頭の１フレームのＩピクチャを含む連続した３フレーム毎に、先頭のフレームを除く２フレームのビデオパケット（Ｖ．ＰＥＳ）と全フレームのパディングパケットとを間引かれた後、ディスク装置２５に供給される。一方、これと同時に、音声圧縮部２３から出力された圧縮符号化された音声データ（オーディオＰＥＳ）は、間引かれること無くディスク装置２５に供給される。
【００５２】
これにより、ディスク装置２５には図３（ｃ）に模式的に示すように、先頭の１フレームのＩピクチャと、３フレーム当たり１フレームのＰピクチャのビデオＰＥＳと、すべてのオーディオＰＥＳとからなる離散的なデータが入力され、これらがハードディスクあるいは光ディスクに記録される。すなわち、ディスク装置２５は、ＩピクチャとＰピクチャとが時系列的に合成された間欠動画像のフレーム間圧縮が行われたパケットをハードディスクあるいは光ディスクに記録する。ハードディスクあるいは光ディスクに記録される、フレームとデータ量の関係を示す、静止画を間引いたデータの例を図７（ｂ）に、動画を間引いた例を図７（ｄ）に示す。
【００５３】
次に、図２の再生系の動作について説明する。ＣＰＵ２Ａはディスク装置２５を制御し、ハードディスクあるいは光ディスクに記録されているデータを再生させ、得られた再生データのうちＩピクチャ又はＰピクチャのビデオＰＥＳは画像伸張部２６に供給し、オーディオＰＥＳは音声伸張部２７に供給する。
【００５４】
それぞれの伸張部２６、２７は内部の基準同期信号ＳＴＣ（System Time Clock）が入力再生データ中のＰＴＳに達した時、そのアクセスユニットを出力する。これにより、画像伸張部２６は、例えば図３（ｃ）のＩピクチャ、Ｐピクチャをデコードして、図３（ｄ）に示す先頭の１フレームＶ１とそれ以降のＶ４を復号し、これらをＤ／Ａ変換部２８に供給する。
【００５５】
Ｄ／Ａ変換部２８は、入力された復号フレームＶ１及びＶ４をアナログ画像信号に変換すると共に、間引かれている第２、第３フレームＶ２、Ｖ３を第１フレームＶ１のアナログ画像信号で補間し、第５、第６フレームを第４フレームＶ４のアナログ画像信号で補間する等の補間処理を行い、図３（ｅ）に示すように、信号としては毎秒３０フレームのＮＴＳＣ方式標準テレビジョン信号で、中身の画像としては、毎秒１０駒の間欠動画像の信号を出力する。
【００５６】
一方、オーディオＰＥＳは間引かれていないので、音声伸張部２７で伸張されて得られたオーディオデータは、Ｄ／Ａ変換部２８により、図３（ｅ）に示すように途切れのないアナログ音声信号に変換されて出力される。
【００５７】
ここで、ディスク装置２５が再生するハードディスクあるいは光ディスクに記録されているビデオＰＥＳは、静止画を間引いたデータの場合は例えば図７（ｂ）に、動画を間引いたデータの場合は例えば図７（ｄ）に示される。図７（ｂ）、（ｄ）から分かるように、Ｉピクチャのサイズが固定なので、静止画と動画での画質のばらつきが少なくなる。また、動きが激しい動画ではＰピクチャのサイズが大きいので、画質に応じて圧縮率は変化するが、動きが激しいほど高ビットレートになる。
【００５８】
映像を用いて監視を行う場合、通常の状態は静止画が多く、異常があった状態は画面上で動きがあることが多い。そのため、本実施の形態を監視用のＶＤＲに適用すると、通常の状態ではデータ量が少なくなり、異常があった状態では高画質となるので、監視の用途に特に好適である。
【００５９】
このように、本実施の形態によれば、画像圧縮部１でＩピクチャを目標のデータ量になるよう符号量制御を行って符号化し、ＧＯＰ単位の符号量制御は行わず、またＰピクチャは符号量制御を行わず、動きの大きい画像は多くのデータ量として、Ｐピクチャの一部を間引いて記録するものとしたので、動画のＩピクチャも静止画のＩピクチャと同じ符号量となるので画質が劣化せず、また、動きの大きい画像のＰピクチャは多くのデータ量となるので、動きに関しても十分な画質で映像を記録媒体に記録できる。
【００６０】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、画像圧縮部２２、音声圧縮部２３、画像伸張部２６及び音声伸張部２７を、エンコード・デコード機能を併せ持つ一つのＭＰＥＧコーデック用ＩＣを用いることができる。また、記録手段として実施の形態ではハードディスク又は光ディスクに符号列を記録し再生するディスク装置２５を用いているが、磁気テープや磁気ディスクに符号列を記録し再生する磁気記録再生装置、半導体メモリに符号列を記録し再生するメモリ記録再生装置にも本発明を適用することができることは勿論である。
【００６１】
なお、磁気テープを用いた場合は、前述したヘッドの目詰まりの問題はあるが、本発明によれば従来と同じ容量の磁気テープや磁気ディスクに対して従来よりも大容量の符号列の記録再生、すなわち長時間の記録再生が可能という特長は有する。また、本発明は、図１の画像圧縮部１（図２の２２）の動作をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムも包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明方法の一実施の形態が適用される画像圧縮部のブロック図である。
【図２】本発明の映像記録装置の一実施の形態のブロック図である。
【図３】図１及び図２の動作説明用タイムチャートである。
【図４】図１の動作説明用フローチャート（その１）である。
【図５】図１の動作説明用フローチャート（その２）である。
【図６】本発明装置における記録画像の一例の模式図である。
【図７】本発明の一実施の形態におけるフレームとデータ量の関係の模式図である。
【図８】従来の一例のフレームとデータ量の関係の模式図である。
【符号の説明】
【００６３】
１、２２  画像圧縮部
２０  ＶＤＲ
２１  Ａ／Ｄ変換部
２３  音声圧縮部
２４  間引き処理部
２５  ディスク装置
２６  画像伸張部
２７  音声伸張部
２８  Ｄ／Ａ変換部
２Ａ  中央処理装置（ＣＰＵ）
２Ｂ  操作部
２Ｃ  表示部
１０１  画像フォーマット変換部
１０２  ２次元ＤＣＴ処理部
１０３  バッファ部
１０４  量子化処理部
１０５  エントロピ符号化部
１０６  出力バッファ部
１０７  符号量決定部
１０８  量子化テーブル算出部
１０９  量子化テーブル設定部
１１０  量子化テーブル記憶部
１１１  読み出し制御部
【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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【図７】
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【図８】
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