(57)【要約】【課題】  本発明は、符号化装置、符号化方法、符号化方法のプログラム及び符号化方法のプログラムを記録した記録媒体に関し、例えばＭＰＥＧ２のフォーマットによりビデオデータを光ディスクに記録再生する記録再生装置に適用して、他の記録媒体にダビングする場合の画質劣化を低減して、この他の記録媒体に直接記録する場合より高画質によりビデオデータを記録することができるようにする。【解決手段】  本発明は、符号化の困難度（ＤＰ）に基づいて発生符号量、転送レートを切り換えて符号化処理するようにして、この切り換えに係る低い側の転送レートを他の記録媒体に係る転送レートに設定する。【選択図】        図１
2005328434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体への記録に供するビデオデータを符号化処理する符号化装置において、
前記ビデオデータの符号化の困難度を順次検出するパラメータ検出部と、
前記符号化の困難度に基づいて、１つのＧＯＰの目標データ量を高レートの目標データ量と低レートの目標データ量とで切り換えて、前記ビデオデータを符号化処理して主の符号化データを出力する主の符号化手段と、
前記主の符号化データを入力し、前記目標データ量の切り換えに連動して、高レートの転送レートと低レートの転送レートとで転送レートを切り換えて出力する主のバッファメモリとを備え、
前記低レートの転送レートが他の記録媒体における前記ビデオデータの転送レートである
ことを特徴とする符号化装置。
【請求項２】
前記主の符号化データをデコードしてビデオデータを出力する主のデコード手段と、
１つのＧＯＰの目標データ量を前記低レートの目標データ量に設定して、前記主のデコード手段から出力される前記ビデオデータを符号化処理して副の符号化データを出力する副の符号化手段と、
前記主の符号化データのうちの、高レートの目標データ量による符号化データを前記副の符号化データで置き換えて出力する選択手段と、
前記選択手段から出力される符号化データを入力し、前記低レートの転送レートにより出力する副のバッファメモリとを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の符号化装置。
【請求項３】
前記パラメータ検出部は、
隣接画素との間の画素値の差分絶対値を加算して前記符号化の困難度を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の符号化装置。
【請求項４】
前記主の符号化手段は、
フレーム内符号化処理とフレーム間符号化処理とで処理を切り換えて前記ビデオデータを符号化処理し、
前記フレーム内符号化処理においては、前記ビデオデータを直交変換処理し、
前記フレーム間符号化処理においては、予測フレームとの間の差分データを直交変換処理し、
前記パラメータ検出部は、
前記直交変換処理に係る入力データから、前記符号化の困難度を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の符号化装置。
【請求項５】
前記符号化の困難度が、前記符号化手段において、１つのマクロブロックの目標データ量の設定に供するパラメータの１ＧＯＰ分の加算値である
ことを特徴とする請求項１に記載の符号化装置。
【請求項６】
前記主の符号化データの管理情報に、
前記高レートと前記低レートとの識別情報を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の符号化装置。
【請求項７】
前記主の符号化データの管理情報に、
前記高レートと前記低レートとの識別情報を設定し、
前記選択手段は、
前記識別情報に基づいて、前記主の符号化データのうちの、高レートの目標データ量による前記符号化データを前記副の符号化データで置き換える
ことを特徴とする請求項２に記載の符号化装置。
【請求項８】
前記主の符号化データの管理情報に、
フレーム単位の前記符号化データのデータ量の情報を割り当てた
ことを特徴とする請求項１に記載の符号化装置。
【請求項９】
前記主の符号化データの管理情報に、
フレーム単位の前記符号化データのデータ量の情報を割り当て、
前記副の符号化手段は、
前記データ量の情報に基づいて１つのフレームに割り当てる目標データ量を設定して、前記主のデコード手段から出力される前記ビデオデータを符号化処理する
ことを特徴とする請求項２に記載の符号化装置。
【請求項１０】
前記副の符号化手段は、
前記データ量の情報に基づいて、前記副の符号化データの発生データ量を制御すると共に、パディング処理することにより、
フレーム単位で前記主及び副の符号化データをそれぞれＶＢＶバッファに瞬時に転送するとして、該転送完了時点における前記ＶＢＶバッファにおける前記主の符号化データのデータ量と、該転送完了時点における前記ＶＢＶバッファにおける対応する前記副の符号化データのデータ量とが等しくなるように、前記ビデオデータを符号化処理する
ことを特徴とする請求項９に記載の符号化装置。
【請求項１１】
前記データ量の情報が、ＶＢＶバッファにおける占有量の情報である
ことを特徴とする請求項８に記載の符号化装置。
【請求項１２】
入力符号化データを一旦デコードして符号化処理する符号化装置であって、
前記入力符号化データは、
１つのＧＯＰの目標データ量が高レートの目標データ量と低レートの目標データ量とで切り換えられてビデオデータが符号化処理されて生成され、
前記目標データ量の切り換えに連動して、高レートの転送レートと低レートの転送レートとで転送レートが切り換えられ、
前記符号化装置は、
前記入力符号化データをデコードしてビデオデータを出力するデコード手段と、
１つのＧＯＰの目標データ量を前記低レートの目標データ量に設定して、前記デコード手段から出力される前記ビデオデータを符号化処理して副の符号化データを出力する符号化手段と、
前記入力符号化データのうちの、高レートの目標データ量による符号化データを前記副の符号化データで置き換えて出力する選択手段と、
前記選択手段から出力される符号化データを入力し、前記低レートの転送レートにより出力するバッファメモリとを有し、
前記符号化手段は、
前記副の符号化データの発生データ量を制御すると共に、パディング処理することにより、
フレーム単位で前記入力符号化データ及び前記副の符号化データをそれぞれＶＢＶバッファに瞬時に転送するとして、該転送完了時点における前記ＶＢＶバッファにおける前記入力符号化データのデータ量と、該転送完了時点における前記ＶＢＶバッファにおける対応する前記副の符号化データのデータ量とが等しくなるように、前記ビデオデータを符号化処理する
ことを特徴とする符号化装置。
【請求項１３】
記録媒体への記録に供するビデオデータを符号化処理する符号化方法において、
前記ビデオデータの符号化の困難度を順次検出し、
前記符号化の困難度に基づいて、１つのＧＯＰの目標データ量を高レートの目標データ量と低レートの目標データ量とで切り換えて、前記ビデオデータを符号化処理して主の符号化データを生成し、
前記目標データ量の切り換えに連動して、高レートの転送レートと低レートの転送レートとで転送レートを切り換えて出力し、
前記低レートの転送レートが他の記録媒体における前記ビデオデータの転送レートである
ことを特徴とする符号化方法。
【請求項１４】
前記主の符号化データをデコードして前記低レートの目標データ量により符号化処理して副の符号化データを生成し、
前記主の符号化データのうちの、高レートの目標データ量による符号化データを前記副の符号化データで置き換えて前記低レートの転送レートにより出力する
ことを特徴とする請求項１３に記載の符号化方法。
【請求項１５】
記録媒体への記録に供するビデオデータを符号化処理する符号化方法のプログラムにおいて、
前記ビデオデータの符号化の困難度を順次検出する困難度検出のステップと、
前記符号化の困難度に基づいて、１つのＧＯＰの目標データ量を高レートの目標データ量と低レートの目標データ量とで切り換えて、前記ビデオデータを符号化処理して主の符号化データを生成する主の符号化処理のステップと、
前記目標データ量の切り換えに連動して、前記主の符号化データの転送レートを高レートの転送レートと低レートの転送レートとで切り換える転送レートの切り換えのステップとを有し、
前記低レートの転送レートが他の記録媒体における前記ビデオデータの転送レートである
ことを特徴とする記録再生方法のプログラム。
【請求項１６】
記録媒体への記録に供するビデオデータを符号化処理する符号化方法のプログラムを記録した記録媒体において、
前記ビデオデータの符号化の困難度を順次検出する困難度検出のステップと、
前記符号化の困難度に基づいて、１つのＧＯＰの目標データ量を高レートの目標データ量と低レートの目標データ量とで切り換えて、前記ビデオデータを符号化処理して主の符号化データを生成する主の符号化処理のステップと、
前記目標データ量の切り換えに連動して、前記主の符号化データの転送レートを高レートの転送レートと低レートの転送レートとで切り換える転送レートの切り換えのステップとを有し、
前記低レートの転送レートが他の記録媒体における前記ビデオデータの転送レートである
ことを特徴とする記録再生方法のプログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、符号化装置、符号化方法、符号化方法のプログラム及び符号化方法のプログラムを記録した記録媒体に関し、例えばＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）２のフォーマットによりビデオデータを光ディスクに記録再生する記録再生装置に適用することができる。本発明は、符号化の困難度に基づいて目標データ量、転送レートを切り換えて符号化処理するようにして、この切り換えに係る低レートの転送レートを他の記録媒体に係る転送レートに設定することにより、他の記録媒体にダビングする場合の画質劣化を低減して、他の記録媒体に直接記録する場合より高画質によりビデオデータを記録することができるようにする。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ディスク装置等においては、ＭＰＥＧ２によりビデオデータを符号化処理してデータ量を低減するようになされており、このような符号化処理おいては、量子化スケールの制御により、ＶＢＶ（Video Buffering Verifier）バッファのアンダーフローを防止するようになされている。
【０００３】
すなわち図８は、テレビジョン学会誌 Vol.49, No.4 (1995) 455-457頁に記載されている従来のＭＰＥＧによるビデオエンコーダを示すブロック図である。このビデオエンコーダ１において、画面並替部２は、順次入力されるビデオデータＤＶを符号化処理に係るフレーム（ピクチャ）の処理順序に並べ替えて出力し、フレームメモリ３は、この画面並替部２から出力されるビデオデータを１フレームの期間だけ遅延させて出力する。動き検出部４は、例えばブロックマッチング法により、フレームメモリ３から出力されるビデオデータを基準にして、画面並替部２から出力されるビデオデータＤＶの動きベクトルＭＶをマクロブロック単位で検出して出力する。動き補償部５は、フレームメモリ６に保持してなる１フレーム前のビデオデータを動き検出部４で検出された動きベクトルＭＶにより動き補正して出力する。これによりビデオエンコーダ１は、フレーム間符号化処理に供する予測フレーム（参照フレーム）のビデオデータを作成するようになされている。
【０００４】
減算回路７は、画面並替部２から出力されるビデオデータから、動き補償部５から出力されるビデオデータを減算して出力し、これによりこの予測フレームに係るビデオデータを基準にしてフレーム間符号化処理に供する差分データを生成する。選択回路８は、フレーム内符号化処理において、画面並替部２から出力されるビデオデータを選択して出力するのに対し、フレーム間符号化処理において、減算回路７から出力される差分データを選択して出力する。
【０００５】
ディスクリートコサイン変換回路（ＤＣＴ）９は、マクロブロック単位で選択回路８の出力データを直交変換処理の１つであるディスクリートコサイン変換処理し、その処理結果である係数データを出力する。量子化回路（Ｑ）１０は、制御部１１の制御により量子化スケールを切り換えて、ディスクリートコサイン変換回路９から出力される係数データを量子化して出力し、可変長符号化回路（ＶＬＣ）１２は、この量子化回路１０の出力データを可変長符号化処理して符号化データを出力する。バッファ（ＢＵＦ）１３は、この量子化回路１０の出力データを記録して保持し、この保持したデータに制御部１１により設定されるヘッダ等を付加して一定の転送レートにより出力する。これによりこのビデオエンコーダ１では、ビデオデータＤＶを符号化処理してなる符号化データによるストリームデータＤＥＶを出力するようになされている。
【０００６】
逆量子化回路（ＩＱ）１４は、量子化回路１０における量子化スケールの切り換えに連動して量子化スケールを切り換え、量子化回路１０の出力データを量子化し、これにより量子化回路１０の入力データを再生する。逆ディスクリートコサイン変換回路（ＩＤＣＴ）１５は、逆量子化回路１４の出力データを逆ディスクリートコサイン変換処理し、これによりディスクリートコサイン変換回路９の入力データを再生する。選択回路１７は、このようにして逆ディスクリートコサイン変換回路１５により再生されるディスクリートコサイン変換回路９の入力データがフレーム間符号化処理による差分データの場合、動き補償部５の出力データを選択して出力するのに対し、この逆ディスクリートコサイン変換回路１５により再生される入力データがフレーム内符号化処理によるものの場合、動き補償部５の出力データの選択出力を中止する。加算回路１６は、この選択回路１７の出力データを逆ディスクリートコサイン変換回路１５の出力データに加算することにより、減算回路７に入力するビデオデータを再生してフレームメモリ６に入力し、フレームメモリ６は、このビデオデータを１フレームの期間だけ記録して出力する。
【０００７】
これらによりビデオエンコーダ１は、フレーム内符号化処理において、ビデオデータＤＶをマクロブロック単位でディスクリートコサイン変換処理し、その結果得られる係数データを量子化処理、可変長符号化処理してストリームデータＤＥＶを出力するようになされている。これに対してフレーム内符号化処理において、予測フレームとの間の差分データをマクロブロック単位でディスクリートコサイン変換処理、量子化処理、可変長符号化処理してストリームデータＤＥＶを出力するようになされている。
【０００８】
視覚パラメータ検出部２０は、このような符号化処理対象であるビデオデータＤＶに関して、符号化処理単位であるマクロブロック単位で、量子化回路１０における量子化スケールの設定に供するパラメータＤＰを検出して出力する。ここでこのパラメータＤＰは、人間の視覚特性を配慮した符号化の難易度を示すものであり、一定の量子化スケールにより符号化処理する場合の発生符号量を概ね示すものである。このパラメータＤＰは、例えば隣接画素との差分値を絶対値化した後、マクロブロック毎に加算して検出される。制御部１１は、この視覚パラメータ検出部２０で検出されるパラメータＤＰ、バッファ１３の空き領域の監視により検出される発生符号量に応じて、符号化処理に係る目標データ量を設定し、この目標データ量に基づいて量子化回路１０の量子化スケールを制御する。
【０００９】
ここで図９は、この制御部１１における量子化スケールの制御手順を示すフローチャートである。制御部１１は、符号化処理の開始によりこの処理手順を開始してステップＳＰ１からステップＳＰ２に移り、ここで現在の処理に係るフレームへのビット割り当て量を計算することにより、１フレーム当たりの目標データ量を計算する。また続くステップＳＰ３において、ステップＳＰ２で計算した目標データ量により、処理の対象のマクロブロックへのビット割り当て量を計算し、これによりマクロブロック当たりの目標データ量を計算する。制御部１１は、この計算した目標データ量を、視覚パラメータ検出部２０で検出されるパラメータＤＰにより補正し、この補正結果による目標データ量により量子化回路１０の量子化スケールを設定する。
【００１０】
続いて制御部１１は、ステップＳＰ４に移り、ここで処理対象のフレームの末尾のマクロブロックまで符号化処理したか否か判断し、ここで否定結果が得られると、ステップＳＰ３に戻り、バッファ１３のデータ量の監視により実際の符号化処理による発生したデータ量を検出し、この検出したデータ量により続くマクロブロックへのビット割り当て量を補正する。またこの補正したビット割り当て量を視覚パラメータ検出部２０で検出されるパラメータＤＰにより補正し、量子化スケールを設定する。
【００１１】
これにより制御部１１は、ステップＳＰ３−ＳＰ４−ＳＰ３の処理手順をマクロブロック単位で繰り返し、各マクロブロックの符号化処理で発生したデータ量により、さらには符号化の難易度により、続くマクロブロックの量子化スケールを設定し、１フレーム当たりの発生データ量がステップＳＰ２で計算した目標データ量になるように、この処理対象に係る１フレーム分のビデオデータを符号化処理するようになされている。
【００１２】
またこのようにして１フレーム分の符号化処理を完了すると、ステップＳＰ４で肯定結果が得られることにより、ステップＳＰ４からステップＳＰ５に移る。ここで制御部１１は、符号化処理に供する最後のフレームの処理を完了したか否か判断し、ここで否定結果が得られると、ステップＳＰ５からステップＳＰ２に戻る。この場合も制御部１１は、バッファ１３のデータ量の監視により処理対象のフレームの符号化処理により発生したデータ量を検出し、このデータ量を参考にして続くフレームの目標データ量を計算する。
【００１３】
これによりこのようなフレームに係る処理に関しても、実際の符号化処理により発生したデータ量により、続くフレームへの目標データ量を補正して符号化処理するようになされ、全てのフレームについて処理を完了すると、ステップＳＰ５からステップＳＰ６に移ってこの処理手順を終了するようになされている。
【００１４】
これに対して図１０は、図９におけるステップＳＰ２の処理手順である各フレームへのビット割り当ての設定に係る処理手順を詳細に示すフローチャートである。制御部１１は、この処理手順を開始すると、ステップＳＰ１１からステップＳＰ１２に移り、ここでバッファ１３のデータ量の監視結果により、前フレームの符号化処理により発生したデータ量を検出する。また続くステップＳＰ１３において、ＶＢＶバッファの空き容量より、続くフレームに割り当て可能な最大のデータ量を計算する。
【００１５】
ここでＶＢＶバッファは、ＩＳＯ１３８１８−２  Ａｎｎｅｘ  Ｃ等に説明されており、デコード側の入力段に設けられるバッファメモリであり、ＤＶＤフォーマット等で一定の容量を確保することが求められるようになされ、ビデオエンコーダにおいては、連続するフレームのデコードにおいて、このＶＢＶバッファがアンダーフローして映像が途切れないように発生符号量を制御することが求められる。図１１は、このＶＢＶバッファ（ＶＢＶ）をビデオエンコーダ１側に置き換えた構成であり、この場合、ビデオエンコーダ１においては、ＶＢＶバッファ２２がオーバーフローしないように発生符号量を制御することが求められる。ここでこのＶＢＶバッファ２２に対してビデオエンコーダ１からのストリームデータＤＥＶが瞬時に転送されるものと仮定し、ＶＢＶバッファ２２からは転送レートＲｍａｘで出力されるものとすると、ＶＢＶバッファ２２におけるデータ量の変化は、図１２に示すようになる。
【００１６】
すなわちビデオエンコーダ１による各フレームの符号化処理によりそれぞれデータ量Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、……によるストリームデータＤＥＶがＶＢＶバッファ２２に入力されると、一時的にＶＢＶバッファ２２に保持されたストリームデータＤＥＶのデータ量が増大し、この増大したデータ量が転送レートＲｍａｘにより徐々に低下することになる。しかして例えば時点Ｔｘにおいて、ＶＢＶバッファ２２のデータ量が０になると、この場合、ＶＢＶバッファ２２は、ストリームデータＤＥＶの送出を停止することになる。これにより制御部１１は、このステップＳＰ１３において、ストリームデータＤＥＶをＶＢＶバッファ２２に転送する時点０、Ｔ、２Ｔ、……の直前の時点におけるＶＢＶバッファ２２の空き容量Δｘを計算する。
【００１７】
続いて制御部１１は、ステップＳＰ１４において、次フレームのビット割り当て量を計算する。ここでこのステップＳＰ１４における割り当て量の計算においては、例えばＶＢＶバッファ２２に係る転送レートＲｍａｘによる１ＧＯＰ（Group Of Pictures ）当たりに割り当て可能なデータ量を、符号化処理に係るＩピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャに所定の比率により配分して基礎の割り当て量が計算される。制御部１１は、この基礎の割り当て量をステップＳＰ１２で検出したデータ量により補正して続くフレームへの割り当て量を計算する。
【００１８】
続いて制御部１１は、ステップＳＰ１５において、このステップＳＰ１４で計算したビット割り当て量を、ステップＳＰ１３で求めた空き容量Δｘによる割り当て量により制限し、これによりこの場合、ＶＢＶバッファ２２がオーバーフローしないように、すなわち復号側においてはＶＢＶバッファがアンダーフローしないように、符号化処理に供するフレームへのビット割り当て量を計算する。これにより制御部１１は、このフレームに係る目標データ量を計算した後、ステップＳＰ１６に移って元の処理手順に戻る。これらによりビデオエンコーダ１では、デコード結果によるビデオデータにおいて、連続するフレームを確実に再生できるようになされている。
【００１９】
これらによりビデオエンコーダ１においては、転送レートにより求められる１ＧＯＰ当たりのデータ量を各フレームに配分して目標データ量を計算し、発生符号量がこの目標データ量になるように量子化スケールを設定するようにして、実際の符号化処理により発生したデータ量により、このような配分に係る１フレーム当たりの目標データ量を逐次補正するようになされている。また各フレームにおいては、フレームに設定した目標データ量をさらに各マクロブロックに配分して、この各マクロブロックの目標データ量を符号化の難易度により補正して１つのマクロブロックの目標データ量を設定し、実際の符号化処理により発生したデータ量により、この目標データ量を逐次補正するようになされている。これらにより従来のビデオエンコーダ１においては、このような符号化の難易度を用いた符号化制御によりデータ量を効率良く配分してビデオデータをデータ圧縮するようになされている。
【００２０】
ところでこのような符号化処理においては、このようなＶＢＶバッファに係る転送レートを高いレートに設定して符号化処理することにより、各フレームに多くのデータ量を割り当てることができ、その分、符号化処理による画質劣化を防止することができる。これによりこのような高いレートによりビデオデータＤＶを符号化処理して記録媒体に記録すれば、高画質によりビデオデータＤＶを記録することができる。
【００２１】
しかしながらこのようにして高画質により符号化処理して記録した場合であっても、例えば汎用性の高い記録媒体であるＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等にダビングする場合、ＤＶＤのフォーマットによる転送レートにより符号化処理し直すことが必要になる。具体的に、上述した符号化処理により生成されたＭＰＥＧ２のストリームデータＤＥＶを復号して元のベースバンドによるビデオデータＤＶに変換した後、このビデオデータＤＶをＤＶＤのフォーマットによるＭＰＥＧ２のストリームデータに符号化処理することが必要になる。この場合、符号化処理、復号化処理を繰り返すことにより、直接、ＤＶＤのフォーマットによりデータ圧縮する場合に比して、却って画質が劣化する問題がある。
【非特許文献１】テレビジョン学会誌 Vol.49, No.4 (1995) 455-457頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、他の記録媒体にダビングする場合の画質劣化を低減して、他の記録媒体に直接記録する場合より高画質によりビデオデータを記録することができる符号化装置、符号化方法、符号化方法のプログラム及び符号化方法のプログラムを記録した記録媒体を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、ビデオデータの符号化の困難度を順次検出するパラメータ検出部と、符号化の困難度に基づいて、１つのＧＯＰの目標データ量を高レートの目標データ量と低レートの目標データ量とで切り換えて、ビデオデータを符号化処理して主の符号化データを出力する主の符号化手段と、主の符号化データを入力し、目標データ量の切り換えに連動して、高レートの転送レートと低レートの転送レートとで転送レートを切り換えて出力する主のバッファメモリとを備え、低レートの転送レートが他の記録媒体におけるビデオデータの転送レートであるようにする。
【００２４】
また請求項１２の発明においては、入力符号化データを一旦デコードして符号化処理する符号化装置に適用して、入力符号化データは、１つのＧＯＰの目標データ量が高レートの目標データ量と低レートの目標データ量とで切り換えられてビデオデータが符号化処理されて生成され、目標データ量の切り換えに連動して、高レートの転送レートと低レートの転送レートとで転送レートが切り換えられ、符号化装置は、入力符号化データのうちの、高レートの目標データ量による符号化データを副の符号化データで置き換えて出力する選択手段と、選択手段から出力される符号化データを入力し、低レートの転送レートにより出力するバッファメモリとを有し、符号化手段は、副の符号化データの発生データ量を制御すると共に、パディング処理することにより、フレーム単位で入力符号化データ及び副の符号化データをそれぞれＶＢＶバッファに瞬時に転送するとして、該転送完了時点におけるＶＢＶバッファにおける入力符号化データのデータ量と、該転送完了時点におけるＶＢＶバッファにおける対応する副の符号化データのデータ量とが等しくなるように、ビデオデータを符号化処理する。
【００２５】
また請求項１３の発明においては、記録媒体への記録に供するビデオデータを符号化処理する符号化方法に適用して、ビデオデータの符号化の困難度を順次検出し、符号化の困難度に基づいて、１つのＧＯＰの目標データ量を高レートの目標データ量と低レートの目標データ量とで切り換えて、ビデオデータを符号化処理して主の符号化データを生成し、目標データ量の切り換えに連動して、高レートの転送レートと低レートの転送レートとで転送レートを切り換えて出力し、低レートの転送レートが他の記録媒体におけるビデオデータの転送レートであるようにする。
【００２６】
また請求項１５の発明においては、記録媒体への記録に供するビデオデータを符号化処理する符号化方法のプログラムにおいて、ビデオデータの符号化の困難度を順次検出する困難度検出のステップと、符号化の困難度に基づいて、１つのＧＯＰの目標データ量を高レートの目標データ量と低レートの目標データ量とで切り換えて、ビデオデータを符号化処理して主の符号化データを生成する主の符号化処理のステップと、目標データ量の切り換えに連動して、主の符号化データの転送レートを高レートの転送レートと低レートの転送レートとで切り換える転送レートの切り換えのステップとを有し、低レートの転送レートが他の記録媒体におけるビデオデータの転送レートであるようにする。
【００２７】
また請求項１６の発明においては、記録媒体への記録に供するビデオデータを符号化処理する符号化方法のプログラムを記録した記録媒体に適用して、ビデオデータの符号化の困難度を順次検出する困難度検出のステップと、符号化の困難度に基づいて、１つのＧＯＰの目標データ量を高レートの目標データ量と低レートの目標データ量とで切り換えて、ビデオデータを符号化処理して主の符号化データを生成する主の符号化処理のステップと、目標データ量の切り換えに連動して、主の符号化データの転送レートを高レートの転送レートと低レートの転送レートとで切り換える転送レートの切り換えのステップとを有し、低レートの転送レートが他の記録媒体におけるビデオデータの転送レートであるようにする。
【００２８】
請求項１の構成により、記録媒体への記録に供するビデオデータを符号化処理する符号化装置に適用して、ビデオデータの符号化の困難度を順次検出するパラメータ検出部と、符号化の困難度に基づいて、１つのＧＯＰの目標データ量を高レートの目標データ量と低レートの目標データ量とで切り換えて、ビデオデータを符号化処理して主の符号化データを出力する主の符号化手段と、主の符号化データを入力し、目標データ量の切り換えに連動して、高レートの転送レートと低レートの転送レートとで転送レートを切り換えて出力する主のバッファメモリとを備えるようにすれば、符号化処理により画質劣化の恐れのあるＧＯＰには、その分、多くのデータ量を割り当てて符号化処理することができる。これによりこの低レートの転送レートが他の記録媒体におけるビデオデータの転送レートであるようにすれば、単に、低レートの目標データ量により符号化処理する場合に比して、高画質により符号化処理することができ、これにより他の記録媒体に直接記録する場合より高画質によりビデオデータを記録することができる。またこのように低レートの目標データ量により符号化処理した符号化データにあっては、デコード、符号化の処理を省略して他の記録媒体に記録することができ、その分、他の記録媒体に記録する場合の画質劣化を低減することができる。これらにより他の記録媒体にダビングする場合の画質劣化を低減して、この他の記録媒体に直接記録する場合より高画質によりビデオデータを記録することができる。
【００２９】
また請求項１２の構成によれば、入力符号化データを一旦デコードして符号化処理する符号化装置に適用して、入力符号化データは、１つのＧＯＰの目標データ量が高レートの目標データ量と低レートの目標データ量とで切り換えられてビデオデータが符号化処理されて生成され、目標データ量の切り換えに連動して、高レートの転送レートと低レートの転送レートとで転送レートが切り換えられ、符号化装置は、入力符号化データのうちの、高レートの目標データ量による符号化データを副の符号化データで置き換えて出力する選択手段と、選択手段から出力される符号化データを入力し、低レートの転送レートにより出力するバッファメモリとを有し、符号化手段は、副の符号化データの発生データ量を制御すると共に、パディング処理することにより、フレーム単位で入力符号化データ及び副の符号化データをそれぞれＶＢＶバッファに瞬時に転送するとして、該転送完了時点におけるＶＢＶバッファにおける入力符号化データのデータ量と、該転送完了時点におけるＶＢＶバッファにおける対応する副の符号化データのデータ量とが等しくなるように、ビデオデータを符号化処理することにより、他の記録媒体にダビングする場合の画質劣化を低減して、この他の記録媒体に直接記録する場合より高画質により記録してなるビデオデータに関して、このビデオデータを他の記録媒体に記録可能に符号化処理する場合に、デコード、再符号化の期間を極力短くするようにして符号化処理して、当初よりこの他の記録媒体に記録可能に符号化処理する場合と同様のＶＢＶバッファのデータ量の変化により符号化処理することができ、これによりＶＢＶバッファの破綻を有効に回避して符号化処理することができる。
【００３０】
またこれらにより請求項１３、請求項１５、請求項１６の構成によれば、他の記録媒体にダビングする場合の画質劣化を低減して、この他の記録媒体に直接記録する場合より高画質によりビデオデータを記録することができる符号化方法、符号化方法のプログラム、符号化方法のプログラムを記録した記録媒体を提供することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、他の記録媒体にダビングする場合の画質劣化を低減して、この他の記録媒体に直接記録する場合より高画質によりビデオデータを記録することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施例を詳述する。
【実施例１】
【００３３】
（１）実施例の構成
図２は、本発明の実施例に係る記録再生装置を示すブロック図である。この記録再生装置３１は、例えばテレビジョンチュナー等より出力されるビデオデータＤＶ及びオーディオデータＤＡを記録媒体に記録し、またこの記録媒体に記録したビデオデータＤＶ及びオーディオデータＤＡを再生して出力する。この記録再生装置３１では、この記録媒体に転送レートの異なる主及び副の記録媒体である光ディスク３２、３３が適用される。
【００３４】
ここでこれら主及び副の光ディスク３２、３３のうち、副の光ディスク３３には、ビデオデータの転送レートが最大で９．８〔Ｍｂｐｓ〕であるＤＶＤによる光ディスクが適用される。これに対して主の光ディスク３２には、転送レートのモードを切り換えることができる光ディスクであり、このうちの転送レートの低いモード（以下、低レートモードと呼ぶ）では、ＤＶＤの光ディスク３２の最大の転送レートと同一の転送レートによりＭＰＥＧ２によるビデオデータのストリームデータを記録できるようになされいる。また転送レートの高いモード（以下、高レートモードと呼ぶ）では、ＤＶＤの光ディスク３２の最大の転送レートより高い転送レート１５〔Ｍｂｐｓ〕によりＭＰＥＧ２によるビデオデータのストリームデータを記録できるようになされている。
【００３５】
これによりこの記録再生装置３１では、このような高いレートに係る主の光ディスク３２に対応して主の記録系３２Ａ、主の再生系３２Ｂ、主の光ディスクドライブ３２Ｃが設けられ、また副の光ディスク３３に対応して副の記録系３３Ａ、副の再生系３３Ｂ、副の光ディスクドライブ３３Ｃが設けられ、これによりそれぞれ光ディスク３２、３３にビデオデータＤＶ、オーディオデータＤＡを記録し、また光ディスク３２、３３に記録したビデオデータＤＶ、オーディオデータＤＡを再生できるようになされている。またこのように主の光ディスク３２に記録したビデオデータ及びオーディオデータを再生して副の光ディスク３３に記録し直すことができるように、レート変換記録再生系３４が設けられるようになされている。
【００３６】
すなわち主の記録系３２Ａは、記録時、この主の記録系３２Ａに係るデータ転送レートによりビデオデータＤＶ及びオーディオデータＤＡをそれぞれ符号化処理してビデオデータＤＶ及びオーディオデータＤＡの符号化データによるストリームデータを生成する。さらにこのストリームデータをユーザーデータと共に時分割多重化してプログラムストリームを生成し、主の光ディスクドライブ３２Ｃに出力する。主の光ディスクドライブ３２Ｃは、この主の記録系３２Ａの出力データを光ディスク３２に記録し、また再生時、このようにして記録したデータを再生して主の再生系３２Ｂ、レート変換記録再生系３４に出力する。主の再生系３２Ｂは、主の光ディスクドライブ３２Ｃで再生されるプログラムストリームをデコードし、元のビデオデータＤＶ及びオーディオデータＤＡを再生して出力する。
【００３７】
これに対して副の記録系３３Ａは、記録時、この副の記録系３３Ａに係るデータ転送レートによりビデオデータＤＶ及びオーディオデータＤＡをそれぞれ符号化処理してビデオデータＤＶ及びオーディオデータＤＡの符号化データによるストリームデータを生成する。さらにこのストリームデータをユーザーデータと共に時分割多重化してプログラムストリームを生成し、副の光ディスクドライブ３３Ｃに出力する。副の光ディスクドライブ３３Ｃは、この副の記録系３３Ａの出力データ、又はレート変換記録再生系３４の出力データを光ディスク３３に記録し、また再生時、このようにして記録したデータを再生して副の再生系３３Ｂに出力する。副の再生系３３Ｂは、副の光ディスクドライブ３３Ｃで再生されるプログラムストリームをデコードし、元のビデオデータＤＶ及びオーディオデータＤＡを再生して出力する。
【００３８】
レート変換記録再生系３４は、光ディスク３３へのダビング時、主の光ディスクドライブ３２Ｃで再生されるプログラムストリームを、光ディスク３３に記録可能なプログラムストリームに変換して副の光ディスクドライブ３３Ｃに出力する。なお記録再生装置３１において、これら一連の記録再生系３２Ａ〜３３Ｂ、３４は、一部構成が共用化されるようになされている。
【００３９】
図３は、これらの記録再生系３２Ａ〜３３Ｂ、３４のうちの主の記録系３２Ａの構成を示すブロック図である。主の記録系３２Ａにおいて、ビデオエンコーダ（ＶＥＮＣ）４１は、順次入力されるビデオデータＤＶをＭＰＥＧ２によりデータ圧縮し、ビデオデータによるストリームデータＤＥＶを生成して出力する。またこの符号化処理に関する各種の情報を管理情報作成部４２に通知する。オーディオエンコーダ（ＡＥＮＣ）４３は、順次入力されるオーディオデータＤＡをデータ圧縮してオーディオデータによるストリームデータＤＥＡを出力し、またこの符号化処理に関する情報を管理情報作成部４２に通知する。マルチプレクサ（ＭＵＸ）４４は、ビデオデータによるストリームデータＤＥＶとオーディオデータによるストリームデータＤＥＡとを多重化処理して出力する。
【００４０】
バッファ（ＢＵＦ）４６は、このマルチプレクサ４４の出力データをバッファリングし、ユーザーデータに係るパケット等を付加して光ディスクドライブ３２Ｃに出力する。これによりこの記録再生装置３１では、光ディスク３３にビデオデータＤＶ及びオーディオデータＤＡを記録するようになされている。またバッファ４６は、このようにしてプログラムストリームによりビデオデータＤＶ及びオーディオデータＤＡを光ディスク３３に記録して、管理情報作成部４２から出力される管理情報ＤＳによるファイルデータを一時保持して光ディスクドライブ３２Ｃに出力する。
【００４１】
ここで管理情報ＤＳは、このようにして生成されるプログラムストリームによるビデオデータＤＶ及びオーディオデータＤＡのデコードに必要な情報等により構成される。具体的には、ビデオデータＤＶ及びオーディオデータＤＡのデータ圧縮モード、データ圧縮方法等により形成され、管理情報作成部４２により生成される。すなわち管理情報作成部４２は、ビデオエンコーダ４１、オーディオエンコーダ４３から通知される符号化処理に関する情報ＤＳ１より管理情報ＤＳに係るファイルのデータを作成してバッファ１３に出力する。
【００４２】
この実施例では、この管理情報ＤＳに、ビデオデータＤＶの転送レートに係るモードの設定がフラグによる識別情報によりストリームデータＤＥＶにおける時間情報と共に割り当てられるようになされている。これによりこの実施例では、このビデオデータＤＶのストリームデータＤＥＶについて、転送レートをＧＯＰ単位で切り換えて符号化処理し、この転送レートの切り換えをこの管理情報ＤＳにより検出できるようになされている。また管理情報ＤＳには、後述するＶＢＶバッファに係る最大のデータ量Ｐ１、Ｐ２、……によるＶＢＶバッファの占有量、この占有量の設定に係るフィールドの有効、無効を示すフラグが割り当てられるようになされている。
【００４３】
図１は、この主の記録系３３Ａに係るビデオエンコーダ４１を詳細に示すブロック図である。このビデオエンコーダ４１は、転送レート制御部５１が設けられ、この転送レート制御部５１により転送レートを動的に切り換えてビデオデータＤＶを符号化処理する点を除いて、図８について上述したビデオエンコーダ１と同一に形成される。これによりこのビデオエンコーダ４１では、順次入力されるビデオデータＤＶをＧＯＰ単位により区切って、フレーム内符号化処理、フレーム間符号化処理によりデータ圧縮するようになされており、各フレーム、各マクロブロックの目標データ量を制御部１１で計算して量子化回路１０の量子化スケールを切り換えるようになされている。また視覚パラメータ検出部２０において、符号化の難易度を示すパラメータＤＰを検出し、このパラメータＤＰにより各マクロブロックの目標データ量を動的に可変するようになされている。なおここでこの実施例において、視覚パラメータ検出部２０は、このような符号化の難易度を示すパラメータＤＰとして、画素毎に、この画素の周辺画素との間の差分絶対値を検出し、この画素毎の差分絶対値をマクロブロック単位で累積して出力するようになされている。
【００４４】
転送レート制御部５１は、このマクロブロック単位によるパラメータＤＰをＧＯＰ単位で累積し、これにより図４（Ａ）及び（Ｄ）に示すように、ビデオデータＤＶのＧＯＰ毎に、符号化の難易度を示すパラメータＤＰＰを検出する。さらにこのパラメータＤＰＰを所定のしきい値ＴＨにより大小判定し、図４（Ｂ）に示すように、この判定結果によりこの主の記録系３３Ａにおける転送レートのモードを低レートモードと高レートモードとで切り換える。すなわち転送レート制御部５１は、パラメータＤＰＰがしきい値ＴＨ以下の場合、ＤＶＤと同一の転送レートによる低レートモードとなるように、制御部１１、バッファ１３の動作を制御する。これに対してパラメータＤＰＰがしきい値ＴＨ以上となると、ＤＶＤに比して高い転送レートである高レートモードとなるように、制御部１１、バッファ１３の動作を制御する。
【００４５】
すなわちこの場合、転送レート制御部５１は、制御部１１に対して、これら低レートモード、高レートモードに応じて、各ＧＯＰの目標データ量を指示する。これにより符号化の難易度の高いＧＯＰについては、ＤＶＤの場合に比して目標データ量を多く設定して細かな量子化スケールにより符号化処理するようにし、これによりＤＶＤによる場合に比して格段的に高い画質によりビデオデータＤＶを符号化処理する。これに対して符号化の難易度の低いＧＯＰについては、ＤＶＤの場合と同一の目標データ量によりデータ圧縮し、これによりＤＶＤにより記録し直す際の画質劣化を防止する。
【００４６】
また転送レート制御部５１は、バッファ１３からの出力データに係る転送レートを、これら低レートモード、高レートモードの切り換えに応じて切り換える。これにより図４（Ｄ）及び（Ｅ）に示すように、例えば時点Ｔａにおいて、低レートモードから高レートモードに転送レートのモードを切り換えた場合、この切り換えによる目標データ量の変化に対応するように、バッファ１３から出力するビデオストリームの転送速度を増大させるのに対し、これとは逆に時点Ｔｂにおいて、高レートモードから低レートモードに切り換えた場合、この切り換えによる目標データ量の変化に対応するように、バッファ１３から出力するビデオストリームの転送速度を低減させる。
【００４７】
しかしてこのように発生符号量を増大させた分、バッファ１３からの出力レートを増大させることにより、転送レート制御部５１は、図４（Ｂ）、（Ｄ）及び（Ｅ）との対比によりＤＶＤによる転送レートにより全てのＧＯＰを符号化処理する場合を図４（Ｆ）、（Ｇ）及び（Ｈ）に示すように、各ＧＯＰの符号化処理において、ＶＢＶバッファに蓄積される各フレームにおける最大のデータ量Ｐ１、Ｐ２、……自体については、高レートモードの場合と低レートモードの場合とでほぼ等しくなるようにしてビデオデータＤＶを符号化処理するようになされている。なおこの各フレームにおける最大のデータ量Ｐ１、Ｐ２、……は、ＶＢＶバッファに係る転送レートによりＶＢＶバッファに保持したデータを転送するようにした状態で、１フレーム分の符号化処理により発生するデータを瞬時にＶＢＶバッファに転送するとして、この各フレームに係る瞬時の転送完了時点で一時的に増大するＶＢＶバッファのデータ量である。
【００４８】
転送レート制御部５１は、このようにして各ＧＯＰに設定する転送レートのモードを、エンコードに係る情報ＤＳ１の１つとして図３について上述した管理情報作成部４２に通知し、管理情報作成部４２においては、この転送レートのモードに係る識別情報により管理情報ＤＳの転送レートに係るフラグ（図４（Ｃ））を設定するようになされている。
【００４９】
また転送レート制御部５１は、ＶＢＶバッファに係る最大のデータ量Ｐ１、Ｐ２、……によりＶＢＶバッファにおける符号化データの占有量を検出し、この占有量の情報をフレーム単位の符号化データのデータ量の情報として管理情報作成部４２に通知し、これにより、このデータ量の情報を、このデータ量の情報に係るフィールドの有効無効フラグと共に管理情報ＤＳに設定するようになされている。
【００５０】
これらにより図１１との対比により転送レート制御部５１の構成を機能ブロックにより表せば、図５に示すように、パラメータＤＰＰをしきい値により判定してＶＢＶバッファ２２に係る転送レートを、ＤＶＤに係る転送レート９．８〔Ｍｂｐｓ〕と高レートに係る１５〔Ｍｂｐｓ〕とで切り換えるようになされている。
【００５１】
図６は、この光ディスク３３に記録したビデオデータＤＶ及びオーディオデータＤＡを光ディスク３２に記録し直すレート変換記録再生系３４を示すブロック図である。このレート変換記録再生系３４において、バッファ（ＢＵＦ）６１は、光ディスクドライブ３２Ｃから出力される再生データによるプログラムストリーム、管理情報ＤＳのデータを順次記録して保持する。バッファ６１は、この保持したデータのうち管理情報ＤＳについては、管理情報抽出部６２に出力し、またプログラムストリームのデータについては、デマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）６３に出力する。
【００５２】
デマルチプレクサ６３は、バッファ６１の出力データを入力してオーディオデータ、ビデオデータ、ユーザーデータによりストリームデータＤＥＶ、ＤＥＡ、ＤＥＵに分離して出力する。ビデオデコーダ（ＶＤＥＣ）６４は、このデマルチプレクサ６３から出力されるビデオデータによるストリームデータＤＥＶをデコードしてビデオデータＤＶを出力する。これによりこのレート変換記録再生系３４において、バッファ６１からこのビデオデコーダ６４までの構成は、主の再生系３２Ｂの一部を構成するようになされ、主の再生系３２Ｂでは、これらに加えてオーディオデータに係るデコーダによりオーディオデータＤＡを再生し、再生結果であるビデオデータＤＶ及びオーディオデータＤＡをモニタ装置等に出力するようになされている。
【００５３】
しかしてビデオデコーダ６４は、ＭＰＥＧ２によりデータ圧縮されたビデオデータをデコードする通常のデコーダであり、デマルチプレクサ６３から出力されるビデオデータのストリームに設定された制御コードに基づいて、このビデオデータをデータ伸長することにより、図１について上述したビデオエンコーダ４１の処理に係るビデオデータＤＶを再生する。
【００５４】
ビデオエンコーダ（ＶＥＮＣ）６５は、このビデオデコーダ６４から出力されるビデオデータＤＶをＤＶＤフォーマットにより符号化処理して出力する。ここでビデオエンコーダ６５は、図８において括弧書により従来構成に係るビデオエンコーダ１との相違点を示すように、制御部６７による符号化制御を除いて、従来構成によるビデオエンコーダ１と同一に構成される。ビデオエンコーダ６５は、副の記録系３３Ａと共用化され、これにより副の記録系３３Ａにより順次入力されるビデオデータＤＶを符号化処理する場合、制御部６７は、図９及び図１０について説明したように、ＤＶＤに係る転送レートによるＧＯＰの割り当てデータ量を各フレームに配分し、実際の符号化処理により発生したデータ量によりこの配分を逐次補正して順次符号化処理するようになされている。またこのようなフレームの配分に係る目標データ量により各マクロブロックの目標データ量を設定し、この目標データ量を視覚パラメータ検出部２０により検出される符号化の難易度により補正し、また実際の符号化処理により発生したデータ量によりこの各マクロブロックの目標データ量を逐次補正して符号化処理する。
【００５５】
これに対してこのレート変換記録再生系３４によりビデオデコーダ６４から出力されるビデオデータを符号化処理する場合、この処理に係るビデオデータＤＶの管理情報ＤＳに設定された符号化データのデータ量に係る情報に基づいて、各フレームの目標データ量を設定する。これによりこのレート変換記録再生系３４では、ビデオエンコーダ６５で生成されるビデオデータによるストリームデータにおいては、図４について説明した最大のデータ量Ｐ１、Ｐ２、……がビデオデコーダ６４によりデコードする前のストリームデータＤＥＶとほぼ等しく、かつこのストリームデータＤＥＶの最大のデータ量Ｐ１、Ｐ２、……を越えないようにし、続くパディング回路６６によるパディングの処理により、ストリームデータＤＥＶの最大のデータ量Ｐ１、Ｐ２、……と一致させるようになされている。
【００５６】
すなわちビデオエンコーダ６５において、管理情報抽出部６２は、バッファ６１から出力される管理情報ＤＳより、ＶＢＶバッファの占有量に係るフィールドの有効無効フラグ、ＶＢＶバッファの占有量に係るフィールドの情報を抽出して符号化時符号量指定部６９に出力する。符号化時符号量指定部６９は、このＶＢＶバッファの占有量に係るフィールドの有効無効フラグが有効に設定されている場合、ＶＢＶバッファの占有量により各フィールドの目標ビット量をビデオエンコーダ６５の制御部６７に指示する。これに対してこのフラグが有効に設定されていない場合、符号化時符号量指定部６９は、符号化データＤＥＶの各フレームのビット量より、各フィールドの目標ビット量をビデオエンコーダ６５の制御部６７に指示する。これにより符号化時符号量指定部６９は、図７に示す機能ブロックにより構成されるようになされている。
【００５７】
具体的に、符号化時符号量指定部６９は、このようにプログラムストリームＤＥＶにより把握される各フレームのデータ量を、高レートモード及び低レートモードにおいて１つのＧＯＰに割り当てる目標データ量の比率により乗算して、各フレームの目標ビット量を計算する。
【００５８】
このような目標ビット量の指定により、制御部６７は、この目標ビット量より所定ビット量だけ少ないデータ量を各フレームの目標データ量に設定して、図９に示す処理手順の実行により、ビデオデータＤＶを符号化処理する。
【００５９】
パディング回路（ＰＡＤ）６６は、このようにしてビデオデータＤＶを符号化してなるストリームデータを入力し、０パディングすることにより、各フレームのデータ量を符号化時符号量指定部６９により指示された目標ビット量に設定する。
【００６０】
また管理情報抽出部６２は、バッファ６１から出力される管理情報ＤＳより、転送レートのモードを示すフラグを抽出してモード判別回路７０に出力し、モード判別回路７０は、このフラグの設定に応じて選択回路６８の設定を切り換える。選択回路６８は、これによりデマルチプレクサ６３から出力されるビデオデータのストリームデータに代えて、パディング回路６６の出力データを選択出力し、これにより主の記録系で生成されたビデオデータＤＶのストリームデータＤＥＶのうち、高レートのデータ量によるビデオデータの符号化データを、ビデオエンコーダ６５、パディング回路６６で生成された低レートのデータ量による符号化データで置き換えて出力する。
【００６１】
マルチプレクサ７１は、デマルチプレクサ６３から出力されるオーディオデータ、ユーザーデータによるストリームデータ、選択回路６８から出力されるビデオデータによるストリームデータを入力し、これらを多重化して出力する。
【００６２】
管理情報変換部７３は、管理情報ＤＳのファイルに記録された管理情報より、ＤＶＤフォーマットに係るNAVI PACK 、RDI PACKの管理情報を作成し、これらの管理情報をバッファ７２に出力し、バッファ７２は、マルチプレクサ７１の出力データ、管理情報変換部７３により管理情報を一時保持して、ＤＶＤの転送レートにより光ディスクドライブ３３Ｃに出力する。
【００６３】
（２）実施例の動作
以上の構成において、この記録再生装置３１において（図２）、ＤＶＤによる光ディスク３３に記録する場合、記録に供するビデオデータＤＶ及びオーディオデータＤＡは、副の記録系３３Ａによりそれぞれ符号化処理されてビデオデータＤＶ及びオーディオデータＤＡによりストリームデータが生成され、このストリームデータがユーザーデータと共に多重化されてＤＶＤフォーマットによるプログラムストリームが形成され、このプログラムストリームのデータが副の光ディスクドライブ３３ＣによりＤＶＤの光ディスク３３に記録される。またこのようにしてＤＶＤの光ディスク３３に記録されたデータは、光ディスクドライブ３３Ｃによりプログラムストリームのデータが再生され、副の再生系３３ＢによりそれぞれビデオデータＤＶ及びオーディオデータＤＡによるストリームデータに分解された後、ビデオデータＤＶ及びオーディオデータＤＡにデコードされ、このビデオデータＤＶ及びオーディオデータＤＡが外部装置等によるモニタ機器に出力される。
【００６４】
このようにしてビデオデータＤＶ及びオーディオデータＤＡを光ディスク３３に記録する際に、副の記録系３３Ａでは、ビデオエンコーダ６５において（図８）、ＤＶＤフォーマットによる９．８〔Ｍｂｐｓ〕の転送レートで決まる１ＧＯＰ当たりのデータ量が、１ＧＯＰを構成する各フレーム（ピクチャ）に配分されて、各フレームに符号化処理に係る目標データ量が設定される。またこの各フレームの目標データ量が各マクロブロックに配分されて、各マクロブロックに係る符号化処理の目標データ量が設定される。また視覚パラメータ検出部２０において、符号化の困難度によるパラメータＤＰがマクロブロック毎に検出され、このパラメータＤＰによりマクロブロックの目標データ量が補正される。ビデオデータＤＶは、このようにして設定されるマクロブロックの目標データ量により量子化回路１０における量子化スケールが設定されて、ＭＰＥＧのフォーマットによりマクロブロック毎に、符号化処理され、また各マクロブロックの符号化処理による実際の発生符号量により、残りのマクロブロックに係る目標データ量が逐次補正される。またこのようにしてマクロブロックに係る目標データ量を逐次補正して１つのフレームに係る符号化処理が完了すると、この符号化処理による発生符号量により１つのＧＯＰを構成する残りフレームに係る目標データ量が補正されて続くフレームの符号化処理が実行され（図９及び図１０）、これにより符号化の困難度に応じて適切にビット量を配分して、ＤＶＤフォーマットによるデータ転送レートにより符号化処理される。またこのような目標データ量の設定において、ＶＢＶバッファ（図１１）がアンダーフローしないように、すなわちエンコーダ側により見ればオーバーフローしないように目標データ量を設定し、これにより連続するフレームに係るビデオデータを途切れることなくデコードできるように符号化処理される。
【００６５】
これに対してこの記録再生装置３１において（図２）、ＤＶＤの光ディスク３３より高転送レートに係る光ディスク３２にビデオデータＤＶ及びオーディオデータＤＡを記録する場合、記録に供するビデオデータＤＶ及びオーディオデータＤＡは（図３）、主の記録系３２Ａのビデオエンコーダ４１、オーディオエンコーダ４３によりそれぞれ符号化処理されてビデオデータＤＶ及びオーディオデータＤＡによりストリームデータが生成され、このストリームデータがユーザーデータと共に多重化されてプログラムストリームが形成され、このプログラムストリームのデータが主の光ディスクドライブ３２Ｃにより主の光ディスク３２に記録される。またこのようにして主の光ディスク３２に記録されたデータは、光ディスクドライブ３２Ｃによりプログラムストリームのデータが再生され、主の再生系３２ＢによりそれぞれビデオデータＤＶ及びオーディオデータＤＡによるストリームデータに分解された後、ビデオデータＤＶ及びオーディオデータＤＡにデコードされ、このビデオデータＤＶ及びオーディオデータＤＡが外部装置等によるモニタ機器に出力される。
【００６６】
この一連の処理において、ビデオデータＤＶは、ビデオエンコーダ４１（図１）において、光ディスク３３への記録の場合と同様に、転送レートで決まる１ＧＯＰ当たりのデータ量が１ＧＯＰを構成する各フレームに配分されて、さらには実際の処理による発生したデータ量により補正されて、各フレームの目標データ量が設定され、またこの目標データ量が各マクロブロックに配分されて、また視覚パラメータ検出部２０で検出される符号化の困難度のパラメータＤＰにより、さらには実際の処理により発生したデータ量により補正されて各マクロブロックの目標データ量が設定されて、この目標データ量により量子化回路１０における量子化スケールが設定され、ＭＰＥＧ２のフォーマットにより符号化処理される。またＶＢＶバッファによりフレーム当たりの目標データ量が制限されて符号化処理される。これによりこの光ディスク３２への記録においても、この光ディスク３２のフォーマットによるデータ転送レートにより、さらにはＶＢＶバッファがアンダーフローしないようにして、連続するフレームに係るビデオデータＤＶがストリームデータに符号化処理される。
【００６７】
この光ディスク３２に係る記録においては、目標データ量の設定に供するマクロブロック単位による符号化の困難度のパラメータＤＰがＧＯＰ単位で加算されて、１ＧＯＰのビデオデータＤＶについて符号化の困難度が検出され、この符号化の困難度に応じて、目標データ量の設定基準である光ディスク３２への転送レートが、ＤＶＤの光ディスク３３に係る９．８〔Ｍｂｐｓ〕の転送レートと、この転送レートより高い１５〔Ｍｂｐｓ〕の転送レートとで切り換えられて符号化処理が実行され、またこのレートの切り換えに連動してバッファ１３から出力するストリームデータの転送レートが切り換えられる（図４）。
【００６８】
これによりビデオデータＤＶは、転送レートを制限して画質劣化が著しい箇所については、このような画質劣化を防止できるように、多くのデータ量が割り当てられて符号化処理される。これに対して転送レートを制限して画質劣化がそれ程目立たない箇所については、相対的に少ないデータ量が割り当てられて符号化処理される。これによりこの実施例では、ビットの消費量を最適化して効率良くビデオデータＤＶを光ディスク３２に記録することができるようになされている。
【００６９】
またこのようにして符号化の困難度に応じて転送レートを切り換えるようにして、相対的に少ないデータ量により記録する場合が、ＤＶＤのフォーマットによる転送レートであることにより、転送レートを制限して画質劣化が著しい箇所について、画質劣化を防止することができ、その分、直接、ＤＶＤのフォーマットにより符号化処理して記録する場合に比して、高い画質によりビデオデータＤＶを記録することができる。
【００７０】
またこのような転送レートの切り換えによりＤＶＤのフォーマットによる転送レートにより符号化処理した箇所については、ベースバンドのビデオデータＤＶにデコードしなくても、ＤＶＤフォーマットによるストリームデータを生成できることにより、このようなベースバンドへのデコード、ＤＶＤフォーマットへの再エンコードの処理を省略することができ、その分、ＤＶＤフォーマットに変換する際の、画質劣化を防止することができる。
【００７１】
またこのようなベースバンドへのデコード、ＤＶＤフォーマットへの再エンコードの処理により画質劣化が著しい箇所については、符号化の困難度により画質劣化を防止して高い転送レートで符号化処理していることにより、これによってもＤＶＤフォーマットへの変換処理に係る画質劣化を低減することができる。
【００７２】
これらによりこの実施例では、他の記録媒体にダビングする場合の画質劣化を低減して、この他の記録媒体に直接記録する場合より高画質によりビデオデータを記録することができるようになされている。
【００７３】
すなわちこのようにして光ディスク３２に記録されたビデオデータＤＶは、光ディスク３２より再生されたプログラムストリームがレート変換記録再生系３４に入力されてビデオデータＤＶ、オーディオデータＤＡのストリームデータに分解され（図５）、このビデオデータＤＶのストリームデータがビデオデコーダ６４によりベースバンドのビデオデータＤＶにデコードされる。また続くビデオエンコーダ６５によりＤＶＤフォーマットによるストリームデータに変換され、光ディスク３２より再生されたビデオデータＤＶのストリームデータのうちで、高レートにより記録された符号化データが、選択回路６８によりこのＤＶＤフォーマットによるストリームデータにより置き換えられる。これにより光ディスク３２のフォーマットによるビデオデータの符号化データがＤＶＤフォーマットによる符号化データに変換され、この符号化データによるストリームデータが、オーディオデータＤＡのストリームデータ等と多重化処理されてＤＶＤフォーマットによるプログラムストリームが生成され、ＤＶＤの光ディスク３３に記録される。
【００７４】
これによりこの実施例では、他の記録媒体であるＤＶＤの光ディスク３３に直接記録する場合より高画質により光ディスク３２に記録したビデオデータを、このＤＶＤの光ディスクにダビングして画質劣化を低減することができる。
【００７５】
またこのような光ディスク３２に係る処理基準である符号化の困難度を示すパラメータＤＰＰを、目標データ量の設定に供するマクロブロック単位による符号化の困難度のパラメータＤＰより生成することにより、符号化処理に係る従来構成を有効に利用して、レートを切り換えることができ、その分、簡易な構成によりビデオデータＤＶを符号化処理して光ディスク３２に記録することができる。
【００７６】
またこのような光ディスク３２に係る符号化処理において、ビデオデータＤＶは、このような切り換えに係る転送レートの識別情報が、フラグにより管理情報ＤＳに設定されて光ディスク３２に記録され（図１）、レート変換記録再生系３４においては、この識別情報を基準にしたモード判別回路７０による選択回路６８の制御により、高レートにより記録された符号化データが、ＤＶＤフォーマットによるストリームデータにより置き換えられる。これによりレート変換記録再生系３４においては、単に識別情報に基づいて選択回路６８の設定を切り換えるだけの簡易な処理により、簡易かつ確実に、高レートにより記録された符号化データを、ＤＶＤフォーマットによるストリームデータにより置き換えることができ、その分、構成を簡略化することができる。
【００７７】
またフレーム単位の符号化データのデータ量の情報として、ＶＢＶバッファの使用量の情報を併せて記録することにより、ＤＶＤフォーマットへの変換時においては、このデータ量の情報により各フレームへの目標データ量を設定することができ、その分、簡易な処理により光ディスク３２に記録したビデオデータＤＶをＤＶＤフォーマットに変換することができる。
【００７８】
すなわちレート変換記録再生系３４においては、フラグの設定に基づいて、ＶＢＶバッファの使用量の情報により、符号化時符号量指定部６９から各フレームの目標ビット量がビデオエンコーダ６５に指示され、これにより簡易な構成により光ディスク３２に記録したビデオデータＤＶをＤＶＤフォーマットに変換することができる。
【００７９】
またこのような目標データ量の設定に関して、レート変換記録再生系３４においては、目標ビット量を越えないように発生ビット量を制御して、パディングの処理により目標ビット量にデータ量が設定され、これによりＶＢＶバッファに係る最大のデータ量Ｐ１、Ｐ２、……（図４）が、光ディスク３２によるビデオデータのストリームデータと、置き換えに係る対応するＤＶＤフォーマットのストリームデータとで等しくなるように、ビデオデータが符号化処理される。これによりこの記録再生装置３１では、このように高レートにより記録された符号化データを、ＤＶＤフォーマットによるストリームデータにより置き換えてフォーマット変換する場合にあっても、全体をベースバンドによるビデオデータに変換した後、ＤＶＤフォーマットによる再エンコードする場合と同様の符号化データを得ることができる。これによりＶＢＶバッファの破綻を有効に回避して、確実にビデオデータをデコード可能にフォーマット変換することができる。
【００８０】
（３）実施例の効果
以上の構成によれば、符号化の困難度に基づいて発生符号量、転送レートを切り換えて符号化処理するようにして、この切り換えに係る低い側の転送レートを他の記録媒体に係る転送レートに設定することにより、他の記録媒体にダビングする場合の画質劣化を低減して、この他の記録媒体に直接記録する場合より高画質によりビデオデータを記録することができる。
【００８１】
すなわち記録媒体を再生して得られる符号化データをデコード、再エンコードして低レートの符号化データを生成し、記録媒体を再生して得られる符号化データのうちの、高レートのデータ量による符号化データをこの低レートの符号化データにより置き換えることにより、画質劣化を低減して簡易な処理により他の記録媒体にダビング可能に符号化データをフォーマット変換することができる。
【００８２】
またこのような処理基準である符号化の困難度を、隣接画素との間の画素値の差分絶対値を加算して生成することにより、符号化処理に係る目標データ量の設定に係る構成を有効に利用して符号化データを生成することができる。
【００８３】
またこの符号化の困難度が、符号化手段において、１つのマクロブロックに割り当てるデータ量の設定に供するパラメータであることによっても、符号化処理に係る目標データ量の設定に係る構成を有効に利用して符号化データを生成することができる。
【００８４】
また符号化データの管理情報に、高レートによる符号化処理と低レートによる符号化処理との識別情報を設定することにより、この識別情報を利用して記録媒体を再生して得られる符号化データのうちの、高レートのデータ量による符号化データを置き換えることができ、その分、簡易な構成により他の記録媒体にダビング可能に符号化データを変換することができる。
【００８５】
すなわち符号化データ変換の処理において、この識別情報に基づいて、光ディスク３２に係る主の符号化データのうちの、高レートのデータ量による符号化データを置き換えることにより、簡易な構成により符号化データ変換することができる。
【００８６】
また符号化データの管理情報に、フレーム単位の符号化データのデータ量に係る情報を割り当てることにより、このデータ量に係る情報に基づいて、目標データ量を設定することができ、その分、簡易な構成により符号化データ変換することができる。
【００８７】
またこのデータ量に係る情報に基づいて、発生データ量を制御すると共に、パディング処理することにより、符号化データをＶＢＶバッファに瞬時に転送するとして、高レートによるデータ量と、低レートによるデータ量とが等しくなるように、ビデオデータを再エンコードすることにより、全体をベースバンドによるビデオデータに変換した後、ＤＶＤフォーマットによる再エンコードする場合と同一のデータ量により符号化データを得ることができる。これによりＶＢＶバッファの破綻を有効に回避して、確実にビデオデータをデコード可能にフォーマット変換することができる。
【実施例２】
【００８８】
この実施例においては、コンピュータにインストールした処理プログラムの実行により、実施例１について上述した主及び副の記録系、主及び副の再生系、レート変換記録再生系を構成する。なおこの処理プログラムにおいては、コンピュータに事前にインストールして提供する場合の他に、インターネット等のネットワークを介したダウンロードにより提供するようにしてもよく、さらには各種記録媒体を介して提供するようにしてもよい。なおこのような記録媒体にあっては、光ディスク、磁気ディスク、メモリカード等の各種記録媒体を適用することができる。
【００８９】
この実施例のようにプログラムの処理により、ビデオデータを処理する場合にあっても、他の記録媒体にダビングする場合の画質劣化を低減して、この他の記録媒体に直接記録する場合より高画質によりビデオデータを記録することができる。
【実施例３】
【００９０】
なお上述の実施例においては、入力されるビデオデータから直接、符号化の困難度を検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この符号化の困難度にあっては、例えばディスクリートコサイン変換回路の入力データにより検出するようにしてもよい。
【００９１】
また上述の実施例においては、光ディスク３２に記録されたデータを光ディスク３３に直接、ダビングする場合について述べたが、本発明はこれに限らず、光ディスク３２に記録されたデータを再生して例えば内蔵のハードディスク装置等に一時記録して処理する場合等にも広く適用することができる。なおこの場合、実施例１に係る光ディスク３２、３３に係る２系統の光ディスクドライブ等の構成は、光ディスク３２、３３で共用化することができる。
【００９２】
また上述の実施例においては、光ディスク３２に記録されたデータを光ディスク３３に直接、ダビングする場合について述べたが、本発明はこれに限らず、光ディスク３３に記録可能にネットワークに送出する場合にも広く適用することができる。
【００９３】
また上述の実施例においては、光ディスク３２、３３を記録再生可能な記録再生装置に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、光ディスク３２の再生機能を有してなる光ディスク３３の記録再生装置、光ディスク３２に係るプログラムストリームを、光ディスク３３に係るプログラムストリームにフォーマット変換するフォーマット変換装置等にも広く適用することができる。なおこの場合、この光ディスク３２の再生機能については、図６について上述したレート変換記録再生系の構成を適用して担保することができる。
【００９４】
また上述の実施例においては、ＭＰＥＧによりビデオデータを符号化処理する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばディスクリートコサイン変換処理に代えてハール変換処理を適用する場合のように、各種直交変換によりビデオデータを符号化処理する場合、さらには各種の手法によりビデオデータを符号化処理する場合に、広く適用することができる。
【００９５】
また上述の実施例においては、記録媒体として光ディスクを適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、メモリカード等、種々の記録媒体にビデオデータを記録する場合に広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、符号化装置、符号化方法、符号化方法のプログラム及び符号化方法のプログラムを記録した記録媒体に関し、例えばＭＰＥＧ２のフォーマットによりビデオデータを光ディスクに記録再生する記録再生装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の実施例１に係る記録再生装置のビデオエンコーダを示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る記録再生装置を示すブロック図である。
【図３】図２の記録再生装置における主の記録系を示すブロック図である。
【図４】図１のビデオエンコーダに係るタイムチャートである。
【図５】図１のビデオエンコーダにおける転送レート制御部を示すブロック図である。
【図６】図２の記録再生装置におけるレート変換記録再生系を示すブロック図である。
【図７】図６のレート変換記録再生系における符号化時符号量指定部を示すブロック図である。
【図８】従来のビデオエンコーダを示すブロック図である。
【図９】図８のビデオエンコーダにおける目標データ量の設定処理を示すフローチャートである。
【図１０】図８のビデオエンコーダにおける各フレームへの目標データ量の設定処理を示すフローチャートである。
【図１１】ＶＢＶバッファの説明に供するブロック図である。
【図１２】符号化処理の説明に供するタイムチャートである。
【符号の説明】
【００９８】
１、４１、６５……ビデオエンコーダ、９……ディスクリートコサイン変換回路、１０……量子化回路、１１、６７……制御部、１２……可変長符号化回路、２２……ＶＢＶバッファ、３１……記録再生装置、３２、３３……光ディスク、３２Ａ……主の記録系、３２Ｂ……主の再生系、３２Ｃ……主の光ディスクドライブ、３３Ａ……副の記録系、３３Ｂ……副の再生系、３３Ｃ……副の光ディスクドライブ、４２……管理情報作成部、５１……転送レート制御部、６９……ビデオデコーダ、６６……パディング回路、６９……符号化時符号量指定部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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