(57)【要約】【課題】バッテリ消費を低減する。【解決手段】バッテリ残量検知装置１１９は、バッテリ１１７の残量が特定のしきい値を超えているかどうかを判定する。この判定結果は、フレームタイプコントローラ１１６に伝送される。フレームタイプコントローラ１１６は、バッテリ残量が予め定められたしきい値よりも多いと判断された場合、通常のＧＯＰ構造に準じたフレームタイプを順次、指定し、バッテリ残量がしきい値よりも低いと判断された場合、フレームの符号化モードを強制的にイントラモードに固定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム内符号化モード及びフレーム間符号化モードからなる符号化モードを有し、動画像を符号化する符号器と、
前記符号化器の内符号化モードを切り換える符号化モード制御手段と、
バッテリと、
前記バッテリの残量を検知する残量検知手段
とを具備する動画像符号化装置であって、
前記符号化モード制御手段が、前記残量検知手段の検知結果に従い、前記バッテリの残量が所定値以下のときに、前記符号化器の符号化モードをフレーム内符号化モードに設定することを特徴とする動画像符号化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＭＰＥＧなどのフレーム間動き補償機能をもった符号化方式を採用した映像記録装置、特にバッテリで駆動される装置においてバッテリ残量に従い符号化モードを制御する動画像符号化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、フレーム間動き補償機能を有する動画像符号化方式、例えば、ＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔ  Ｇｒｏｕｐ）方式が、急激に普及している。規格自体は、ＭＰＥＧ−１（ＩＳＯ／ＩＥＣ  １１１７２−２）、ＭＰＥＧ−２（ＩＳＯ／ＩＥＣ  １３８１８−２）及びＭＰＥＧ−４（ＩＳＯ／ＩＥＣ  １４４９６−２）が制定されているが、すべての方式において、フレーム間動き補償機能が搭載されている。
【０００３】
図７は、ＭＰＥＧ方式を使用する従来の動画像符号化装置の概略構成ブロック図を示す。この種の装置は、例えば、特開平１１−１３６６８２号公報に記載されている。
【０００４】
ビデオ入力装置７０１は、動画像を撮影・入力する。Ａ／Ｄコンバータ７０２は、アナログビデオ信をディジタル信号に変換する。
【０００５】
動きベクトル検出回路７０３は、連続するフレーム間で画像の動きベクトルを検出する。これにより、連続するフレーム間の冗長性を削減して符号化効率を高めることができる。リファレンスフレームメモリ７０４は、後述するローカル復号器によりローカルに復号された画像データを記憶する。減算器７０５は、フレーム間符号化の場合、動きベクトル検出回路７０３からの画像データから、リファレンスフレームメモリ７０４からのリファレンス画像データを減算し、フレーム内符号化の場合、動きベクトル検出回路７０３からの画像データをそのまま出力する。
【０００６】
ＤＣＴ（離散コサイン変換）回路７０６は、時間／周波数変換符号化を行う変換回路である。量子化回路７０７は、ＤＣＴ回路７０６から出力されるＤＶＴ係数を量子化テーブルに従って量子化する。係数並び替え回路７０８は、マクロブロック内でＤＣＴ係数の並び替え（ジグザグスキャン又はオルタネートスキャンと呼ばれる）を行う。これは、以降のランレングス符号化の前処理となる。ハフマンコーダ７０９は、ハフマン符号などを利用して、係数並び替え回路７０８の出力データをランレングス符号化し、また、動きベクトル検出回路７０３で検出された動きベクトルを符号化する。回路７０３〜７１０は、ビデオ符号化器を構成する。
【０００７】
ビットストリーム形成装置７１０は、ハフマンコーダ７０９により符号化された符号データに適宜、ヘッダ情報及びスタートコードなどを付加し、ビットストリームを形成する。多重化装置７１４は、ストリーム形成装置７１０の出力にオーディオストリームを多重化する。多重装置７１４から出力される最終的なビットストリームは、記憶装置７１３に記録される。記憶装置７１３の媒体は、テープ、ディスク及び半導体メモリのいずれであってもよい。記憶装置７１３への記憶前に、必要により誤り訂正符号が付加される。
【０００８】
回路７１１〜７１３は、ローカル復号器を構成する。逆量子化回路７１２は、量子化回路７０７で量子化されたＤＣＴ係数データを逆量子化し、ＩＤＣＴ（逆離散コサイン変換）回路７１１が、逆量子化回路７１２の出力を逆離散コサイン変換する。フレーム間符号化の場合、ＩＤＣＴ回路７１１の出力データは、フレーム間符号化された画像では、リファレンス画像からの差分データになっているが、フレーム内符号化された画像では画像データそのものになっている。加算器７１３は、フレーム間符号の場合、ＩＤＣＴ回路７１１の出力データに、リファレンスフレームメモリ７０４のリファレンス画像を加算して画像データを復元し、フレーム内符号化の場合、ＩＤＣＴ回路７１１の出力データをそのまま出力する。加算器７１３の出力データ、すなわちローカルに復号された画像データは、リファレンスフレームメモリ７０４に格納される。
【０００９】
バッテリ７１６は、上述の各部に電力を供給する。バッテリ制御装置７１７は、バッテリ７１６による各部への電源供給を制御し、バッテリ７１６の状態に従って各部を制御する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図９は、動画像の階層図を示す。８０１は連続するフレームからなるシーケンスと呼ばれる最上位のレイヤである。８０２は連続する限定された数のフレームの集合からなるＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐ  Ｏｆ  Ｐｉｃｔｕｒｅ）、８０３は１枚の画像からなるピクチャ、８０４はＭＢの集合からなるスライス、８０５は輝度ブロックと色差ブロックの組み合わせからなるマクロブロック（ＭＢ）、８０６は８×８のピクセルの集合からなるブロックである。
【００１１】
図１０は、従来の動き検出回路の動作例を示す。一般的に、前方予測及び後方予測での動き検出では、符号化マクロブロックとリファレンスフレームとの間で差分を算出し、その絶対値和が最小となる位置を動きベクトルとして検出する。輝度／色差のサブサンプリング比が４：２：０の場合、マクロブロックは、４つの輝度ブロック（６４×４：総数２５６画素）と２つの色差ブロックからなる。動き検出自体の処理は、４つの輝度ブロックのみを使用して行われる。一点での処理は、２５６回の差分とその絶対値の演算、および絶対値の総和をとる演算からなる。１つのマクロブロックに対する演算は、下記式
【００１２】
【数１】
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で与えられる。ここで、ｂはマクロブロック内のブロックの番号（０≦ｂ≦３）、ｐはマクロブロック内のピクセル番号（０≦ｐ≦６３）である。Ｐｂ，ｐ及びＲｂ，ｐは、それぞれの位置における符号化対象画像及びリファレンスフレームのピクセル値である。例えば、８ビット画像の場合、０≦Ｐｂ，ｐ≦２５５、０≦Ｒｂ，ｐ≦２５５である。従って、１点での演算には、６４×４＝２５６回の差分演算と同数回の絶対値演算、その結果の総和をとる演算が必要となる。
【００１３】
縦横方向にリファレンス位置を動かしながら同様の絶対値和演算を行い、所定の範囲まで演算を行った後に、最終的にその和が最小となる点までの変位量を求める。また、モードによっては、画素の平均化を行い、１／２画素単位で処理を行い、横及び縦方向の動きベクトル値とする。ＭＰＥＧ−４では、マクロブロックではなく、ブロック（８×８）ごとに動きベクトルを求める手法も採用されている。
【００１４】
いずれにしても、動きベクトル探索演算は非常に高負荷の処理である。各種の簡略法が提案されているが、たとえ簡略化したとしても、動き検出処理の負荷は、エンコーダ全体において支配的であることに変わりはない。
【００１５】
図８は、ＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐ  Ｏｆ  Ｐｉｃｔｕｒｅ）のフレーム構成を示す。イントラフレーム（Ｉフレーム）は、フレーム内符号化のみで符号化されるフレーム、前方予測フレーム（Ｐフレーム）は、前方のフレームのみを動き検出の対象としてフレーム間符号化されるフレーム、双方向予測フレーム（Ｂフレーム）は、前後双方のフレームからの動きベクトルを検出されるフレーム間符号化されるフレームである。なお、符号化モードは、マクロブロック単位で設定される。Ｐフレーム及びＢフレームは、フレーム内符号化されるイントラマクロブロックを含むことができる。
【００１６】
Ｉフレームには動き検出処理は不要である。Ｂフレームは、前方フレーム及び後方フレームの両方に対して動きベクトル検出を行うので、Ｐフレームと比べても一層、重い負荷がかかる。動き検出以外の符号化処理（ＤＣＴ、量子化及びハフマン符号化など）においても、Ｂフレームは、Ｉフレームと比較して、動き検出ほどではないにしろ処理負荷が多くなる。
【００１７】
各フレームがＩ，Ｐ及びＢフレームのいずれになるかは、図８に示すようにＧＯＰ構造によって予めが定められているのが通例である。
【００１８】
図６は、このような背景において、フレームタイプごとの消費電力の一例を示す。Ｉフレームが最も消費電力が少なく、次にＰフレーム、一番多いのがＢフレームとなっている。消費電力のフレームごとの絶対的な比率は、必ずしも図６に示すようになるとは限らないが、相対的な大小関係は、基本的に図６に示す関係になると推察される。
【００１９】
従って、バッテリ駆動装置では、Ｐフレーム又はＢフレームで実行される動き検出回路の消費電力が大きく、電圧効果によって急激に記録時間が短くなってしまう。
【００２０】
本発明は、このような不都合を解消する動画像符号化装置を提示することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る動画像符号化装置は、フレーム内符号化モード及びフレーム間符号化モードからなる符号化モードを有し、動画像を符号化する符号器と、前記符号化器の内符号化モードを切り換える符号化モード制御手段と、バッテリと、前記バッテリの残量を検知する残量検知手段
とを具備する動画像符号化装置であって、前記符号化モード制御手段が、前記残量検知手段の検知結果に従い、前記バッテリの残量が所定値以下のときに、前記符号化器の符号化モードをフレーム内符号化モードに設定することを特徴とする。
【００２２】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の第１実施例の概略構成ブロック図を示す。ブロック１０１〜１１５の機能又は作用は、それぞれ、図７のブロック７０１〜７１５の機能又は作用と同じである。
【００２４】
１１７はバッテリ、１１８は、バッテリ１１７を制御するバッテリ制御装置である。バッテリ残量検知装置１１９は、バッテリ１１７の残量が特定のしきい値を超えているかどうかを判定する。この判定結果は、フレームタイプコントローラ１１６に伝送される。フレームタイプコントローラ１１６は、符号化対象の各フレーム（又はピクチャ）のフレームタイプ情報をダイナミックに決定する。
【００２５】
具体的には、バッテリ残量が予め定められたしきい値よりも多いと判断された場合、図８に示したように、通常のＧＯＰ構造に準じたフレームタイプを順次、指定し、符号化が行われる。逆に、バッテリ残量がしきい値よりも低いと判断された場合、フレームの符号化モードを強制的にイントラモードに固定する。
【００２６】
このような処理を行うことによって、バッテリ残量が少なくなった場合、即ち、バッテリ駆動能力が下がった場合に、電力消費が多い動き検出処理を休止し、これにより、システム全体の消費電力を低減する。この結果として、ビデオ録画時間を延長することが可能になる。
【００２７】
図２は、本発明の第２実施例の概略構成ブロック図を示す。この実施例では、符号化モードをより細かく制御する。ブロック２０１〜２１５の機能又は作用は、それぞれ、図７のブロック７０１〜７１５の機能又は作用と同じである。
【００２８】
図１に示す実施例では、バッテリ残量に応じてフレームタイプを適宜変更するようにしたが、図２に示す実施例では、フレームタイプは固定したままで、マクロブロックタイプを変更するモードを追加することで同様の効果をもたせている。
【００２９】
２２０は、ＧＯＰの終了を検出するＧＯＰ終了検出装置である。通常のアプリケーションでは、図８のようなＧＯＰ構造が使用されるが、この場合、ＧＯＰは１５枚のフレームから構成されている。従って、３０ｆｐｓのビデオシーケンスであれば、１ＧＯＰのデュレーションは、０．５ｓｅｃとなる。ＧＯＰ終了検出装置２２０は、この０．５ｓｅｃ内の最終フレームを検知する。
【００３０】
図３は、フレームタイプとＧＯＰの関係を示す。フレーム２２のタイミングにおいて、バッテリ残量が少ないと通知判定された場合、ＧＯＰの最終フレームはフレーム３０となり、フレーム３１からは、次ＧＯＰのスタートとなることを示している。
【００３１】
図３は、２つのモードの動作例を示す。ＭＯＤＥ１は、フレームタイプを変更するモードであり、次のＧＯＰがスタートするフレーム３１から全フレームがイントラモードに指定される。一方、ＭＯＤＥ２では、フレームタイプ自体は、フレーム３１以降も変更されない。その代わり所定のフレームに含まれるマクロブロック（ＭＢ）タイプがすべてイントラモードに指定される。図５は、マクロブロックタイプの変化例を示す。Ｐフレーム及びＢフレームともに、全マクロブロックがイントラモードになっていることがわかる。ＭＢ符号化モードコントローラ２２１が、この制御を司る。
【００３２】
図４は、本処理ＭＯＤＥ１のフローチャートを示す。Ｓ４０２は、符号化開始ステップ、Ｓ４０３はバッテリ残量評価ステップである。バッテリ残量が充分であると判定された場合、ステップＳ４０４において、通常の全てのフレームタイプの選択が行われる。バッテリ残量が不足していると判定された場合、ステップＳ４０５において、現フレームがＧＯＰ内の途中のフレームであるかどうかが判定される。
【００３３】
現ＧＯＰの処理中の場合（Ｓ４０５）、通常のフレームフレーム選択及びマクロブロック選択が行われる（Ｓ４０７，Ｓ４１０）。現在のＧＯＰ処理が終了すると（Ｓ４１１）、次のＧＯＰのスタート時点から（Ｓ４０５）、イントラフレーム及びイントラマクロブロックが選択される（Ｓ４０６，Ｓ４０９）。
【００３４】
以下、本発明の好ましい実施態様を列挙する。
【実施態様１】フレーム内符号化モード及びフレーム間符号化モードからなる符号化モードを有し、動画像を符号化する符号器と、
前記符号化器の内符号化モードを切り換える符号化モード制御手段と、
バッテリと、
前記バッテリの残量を検知する残量検知手段
とを具備する動画像符号化装置であって、
前記符号化モード制御手段が、前記残量検知手段の検知結果に従い、前記バッテリの残量が所定値以下のときに、前記符号化器の符号化モードをフレーム内符号化モードに設定することを特徴とする動画像符号化装置。
【実施態様２】フレーム内符号化モード及びフレーム間符号化モードからなる符号化モードを有し、動画像を符号化する符号器と、
前記符号化器の内符号化モードを切り換える符号化モード制御手段と、
バッテリと、
前記バッテリの残量を検知する残量検知手段
とを具備する動画像符号化装置であって、
前記符号化モード制御手段が、前記残量検知手段の検知結果に従い、前記バッテリの残量が所定値以下のときに、フレーム間符号化を行うフレーム内のマクロブロックの符号化モードをイントラモードに設定することを特徴とする動画像符号化装置。
【実施態様３】フレーム内符号化モード及びフレーム間符号化モードからなる符号化モードを有し、動画像を符号化する符号器と、
前記符号化器の内符号化モードを切り換える符号化モード制御手段と、
バッテリと、
前記バッテリの残量を検知する残量検知手段
とを具備する動画像符号化装置であって、
前記符号化モード制御手段が、前記残量検知手段が前記バッテリの残量が所定値以下になったと判定したタイミング以降の、グループ・オブ・ピクチャの開始フレームから、前記符号化器の符号化モードをフレーム内符号化モードに設定することを特徴とする動画像符号化装置。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれば、バッテリの残量に応じて符号化のフレームタイプ又はマクロブロックタイプを制御することにより、バッテリ動作の、動き補償機能つき符号器を採用したビデオ撮影装置の録画時間を最適化することが可能になる。符号化のフレームタイプや動き検出処理の終了タイミングに同期して、ビットストリームの一次蓄積または、ディスク書き込みを制御することにより、全体の消費電力の時間的な平滑化を行うことができ、結果として、バッテリでの駆動時間を最適化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の概略構成ブロック図である。
【図２】本発明の第２実施例の概略構成ブロック図である。
【図３】ＧＯＰとフレームタイプの変更例を示す図面である。
【図４】第２実施例（ＭＯＤＥ１）の動作フローチャートである。
【図５】マクロブロックの符号化モードの変更例を示す図面である。
【図６】フレームタイプごとの消費電力の例を示す図面である。
【図７】従来例の概略厚生ブロック図である。
【図８】ＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐ  Ｏｆ  Ｐｉｃｔｕｒｅ）のデータ構造を示す図面である。
【図９】動画像の階層構造を示す図である。
【図１０】動き検出の動作説明図である。
【符号の説明】
１０１，２０１：ビデオ入力装置
１０２，２０２：Ａ／Ｄコンバータ
１０３，２０３：動き検出装置
１０４，２０４：リファレンスフレームメモリ
１０５，２０５：画像差分器
１０６，２０６：ＤＣＴ回路
１０７，２０７：量子化回路
１０８，２０８：係数並び替え回路
１０９，２０９：ハフマンコーダ
１１０，２１０：ストリーム形成装置
１１１，２１１：ＩＤＣＴ回路
１１２，２１２：逆量子化器
１１３，２１３：画像加算器
１１４，２１４：多重化装置
１１５，２１５：記録装置
１１６，２１６：フレームタイプコントローラ
１１７，２１７：バッテリ
１１８，２１８：バッテリ制御装置
１１９，２１９：バッテリ残量通知装置
２２０：ＧＯＰ終了検出装置
２２１：マクロブロック（ＭＢ）符号化モードコントローラ
７０１：ビデオ入力装置
７０２：Ａ／Ｄコンバータ
７０３：動き検出装置
７０４：リファレンスフレームメモリ
７０５：画像差分器
７０６：ＤＣＴ回路
７０７：量子化回路
７０８：係数並び替え回路
７０９：ハフマンコーダ
７１０：ストリーム形成装置
７１１：ＩＤＣＴ回路
７１２：逆量子化器
７１３：画像加算器
７１４：多重化器
７１５：記録装置
【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】
2004282658.tif 000011
【図９】
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【図１０】
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