(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
MPEGシステムストリームを生成し記録する圧縮記録装置において、記録を一時中断する際には再開後の圧縮動作に必要な符号化パラメータなどの各種情報を一時記憶装置に保持し、記録再開後に同保持情報を用いて中断前と連続したストリームを生成することを特徴とする圧縮記録装置であって、
上記圧縮記録装置は、記録停止時には次のPピクチャもしくはIピクチャの手前までストリームを生成してから符号化に必要なパラメータを記憶装置に記憶し、記録再開時にその記憶内容を使用して停止前と連続したストリームをPピクチャもしくはIピクチャから生成し、Pピクチャから始める場合にはそれをフレーム内符号化することを特徴とする圧縮記録装置。
【請求項２】
MPEGシステムストリームを生成し記録する圧縮記録装置において、記録を一時中断する際には再開後の圧縮動作に必要な符号化パラメータなどの各種情報を一時記憶装置に保持し、記録再開後に同保持情報を用いて中断前と連続したストリームを生成することを特徴とする圧縮記録装置であって、
上記圧縮記録装置は、ビデオとオーディオのストリームの記録を一時中断する際には、ストリーム生成したビデオストリームに対応した分だけのオーディオストリームも生成してから記録を停止し、停止後にダミーのビデオパケットを挿入してシステムストリームを生成し、記録再開後にはダミーのオーディオパケットを挿入してシステムストリームを生成し、再開前のビデオのダミーパケットは新たに生成したビデオパケットと置き換え、再開後のオーディオのダミーパケットは再開前に生成したオーディオパケットと置き換えて連続したシステムストリームを生成することを特徴とする圧縮記録装置。
【請求項３】
MPEGシステムストリームを生成し記録する圧縮記録装置において、記録を一時中断する際には再開後の圧縮動作に必要な符号化パラメータなどの各種情報を一時記憶装置に保持し、記録再開後に同保持情報を用いて中断前と連続したストリームを生成することを特徴とする圧縮記録装置であって、
上記圧縮記録装置は、ビデオとオーディオのストリームの記録を一時中断する際には、ストリーム生成したビデオストリームに対応した分だけのオーディオストリームも生成してから記録を停止し、記録再開後には最後に余った分のオーディオパケットを捨ててから再開後のシステムストリームを繋げることを特徴とする圧縮記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動画像および音声の圧縮記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来までのテープ記録式のＶＴＲ、ビデオカメラでは、入力信号に同期してテープ走行、及びドラム回転を制御し、記録処理をおこなっている。このシステムでは、記録の一時停止や電源切断等で一部が不連続になった場合、テープ走行、及びドラム回転制御が一瞬不安定となった状態で記録が行なわれるが、これを再生した時、繋ぎ目で若干の画像の乱れはあるものの再生不能のような事態になることはなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８で規定されたＭＰＥＧ方式で圧縮処理した画像データをフラッシュメモリやハードディスクといった媒体に連続記録する場合には、ヘッダ＋データより成るそのストリームを直接書き込む事になる。そして書き込まれたデータを従来のテープメディアと同様な使用感にしようとすれば、同じストリームに連続記録するのが望ましい。しかし、途中で記録を停止したり電源が切断した場合などでは、そのまま同じストリームに続けて書いたのでは記録再開前と再開後で記録レートや参照画像等の各種情報に不連続が生じ正確に再生できない場合がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、記録停止の際には、連続したストリームを生成するのに必要となるデータを記憶素子に記憶させておき、記録再開後にそのデータを用いて圧縮処理を行ないストリームを生成する。具体的には以下の方法による。
【０００５】
MPEGストリームを生成する際に一時中断して再び開始する場合、連続性を保つためにレート制御とバッファ制御を工夫しなければならない。
【０００６】
レート制御は、現在主流である固定レートのストリームを生成する上で、画質を一定に保つための技術である。これは、あらかじめ決められた符号量をＩ，Ｐ，Ｂの各ピクチャに効果的に配分することで全体的な画質を最適化する。記録停止によりストリーム生成が一時中断した場合、次に再開する時には以前までのレートコントロールに従う必要がある。そのためには、中断時にそれまでのパラメータを記憶素子に憶えさせておき、再開後にそれを用いて再開前と同様に符号量を制御し連続のストリームを生成する。具体的には以下の方法による。（"Test Model 5"；ISO/IEC,JTC/SC29/WG11/N0400より）
ピクチャタイプ毎に画面の複雑さを規定するパラメータとして、Iピクチャ、Pピクチャ、Bピクチャに対しそれぞれXi、Xp、Xbを以下の式で求める。
【０００７】
Xi=Si×Qi
Xp=Sp×Qp
Xb=Sb×Qb
ただしS、Qはそれぞれのピクチャタイプにおける発生符号ビット量および平均量子化スケールをあらわす。
【０００８】
これに対し、GOP 内での各ピクチャに対する割当ビット量は、
Ti=max{ R/(1+Np×Xp/Xi×Kp+Nb×Xb/Xi×Kb),Bit_Rate/(8×Picture_Rate) }
Tp=max{ R/(Np+Nb×Kp×Xb/Xp×Kb),Bit_Rate/(8×Picture_Rate) }
Tb=max{ R/(Nb+Np×Kp×Xp/Xb×Kp),Bit_Rate/(8×Picture_Rate) }
となる。ここでKp、KbはIピクチャの量子化スケールを基準としたP、Bピクチャの量子化スケールの比率で、Kp=1.0、Kb=1.4と定められる。またNp、NbはGOP 内でまだ符号化されていないP、Bピクチャの枚数である。このように求めた割当符号量を基に、各ピクチャを符号化する毎に、GOP 内の未符号化ピクチャに対し割当られるビット量Rを以下の式で更新する。
【０００９】
R=R-Si,p,b
以上より、ストリーム生成を一時中断する場合には、中断直前の各ピクチャの発生符号量Si,p,b、平均量子化スケールQi,p,b、未符号化ピクチャの割当符号量Rを記憶しておけば、ストリーム生成再開後に同値を用いることでレート制御の連続性が保証される。
【００１０】
バッファ制御は、仮想デコーダモデルに含まれる受信バッファ（VBVバッファ）の占有量に対する拘束条件で、ストリームに対する制限を規定する。その制御方法は、以下に示すようにエンコード・パラメータであるvbv_dealyの値による。
【００１１】
vbv_delayは、各ピクチャがバッファに入力されてから復号されるまでの時間を示す。この値を各ピクチャ毎に求めてピクチャヘッダに付加する事で上記制御が可能となる。具体的には以下の方法による。
【００１２】
n番目のピクチャのエンコードが完了した時点で、n番目のピクチャのvbv_delay(n)、発生符号量B(n)は確定している。これらの値とBit_Rate、dt_chk（VBV_Bufferの検査周期：エンコードするピクチャタイプにより決まる）からn+1番目のピクチャのvbv_delayの値は以下のように求まる。
【００１３】
vbv_delay(n+1) = (vbv_delay(n)-B(n))/Bit_Rate + dt_chk
よって、ストリーム生成を中断した場合に再開後のバッファ制御を円滑にするためには、中断直前のピクチャのvbv_delay値ならびに発生符号量を記憶しておけばよいことがわかる。ストリーム生成再開後にはこの記憶された値を用いてエンコードを行なう。
【００１４】
予測画像に関しては、図２に示すようにフレーム予測の単位であるPBBの最後でストリームを中断するようにして、次に再開した時には最初のPピクチャはフレーム内予測（Intra-Picture）にするようにすれば、それ以降の画質に悪影響を与えない。
【００１５】
次に、MPEGシステムストリームの生成に関し説明する。システムストリームは図３のように、ビデオパケットとオーディオパケットが一定の比率で組み合わさった形で構成される。通常の符号化処理では、ビデオストリームの方がオーディオストリームより先に生成されるため、システムストリームの最初の部分ではビデオパケットが余り、最後の部分ではオーディオパケットが余る。したがってビデオストリームの生成を停止した場合には、図３に示すように、最後にビデオのダミーパケット（Vd）を挿入してオーディオストリームを最後まで生成しパケット化（An）をおこなう。また再開後は逆に、はじめにビデオパケット（V0）が余りオーディオのダミーパケット（Ad）を挿入する構成となる。よって、記録再開時には、再開前のシステムストリームのダミーパケット部（Vd）に再開後の最初のビデオパケット（V0）を上書きし、次に再開前のオーディオパケット（An)を繋げ、以後通常のストリーム生成を行なうようにすれば、矛盾なくシステムストリームが構成できる。また図６に示すように、停止前の最後のオーディオパケット（An）を捨てて再開後のビデオパケット（V0）をそのまま繋げても良い。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施例を図面を用いて詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施例である、ストリーム生成を中断した場合、再開後に以前と連続したストリームを生成するための圧縮装置のブロック図である。
【００１８】
同図において１は各種符号化パラメータを記憶する記憶素子である記憶装置、２はストリーム生成再開後に記憶装置より読み出される各種符号化パラメータ、３は記録停止時に記憶装置に書き込まれる各種符号化パラメータ、４は入力された画像からMPEGビデオストリームを生成する画像符号化器、５は入力された音声からMPEGオーディオストリームを生成する音声符号化器、６は画像符号化器で生成されたMPEGビデオストリーム、７は音声符号化器で生成されたMPEGオーディオストリーム、８はビデオストリームとオーディオストリームからMPEGシステムストリームを生成するストリーム生成器、９はストリーム生成器で生成されたMPEGシステムストリーム、１０はシステムストリームを記録する記録媒体、をそれぞれ表す。
【００１９】
最初に記録が始まった時には、画像符号化器４、音声符号化器５で生成されたビデオストリーム６、オーディオストリーム７は、ストリーム生成器８で各種ヘッダ情報が付加されMPEGのシステムストリーム９に合成される。合成されたシステムストリームは、そのまま記憶媒体１０に記録される。記録途中に記録停止された場合、GOPの最後までビデオストリームを生成し、それに合わせてオーディオストリームも生成してその分のシステムストリームを記憶媒体１０へ書き込んだ後に停止する。その時の各種符号化パラメータは記憶装置１に記憶させる。その後記録が再開された時には、記憶装置１の各種パラメータを読み出し、読み出されたパラメータを用いて停止前とストリームの連続性を保った状態で記憶媒体１０へのストリームの書き込みを始める。
【００２０】
図２は、本発明の一実施例である、記録停止によってビデオストリームの生成を途中で中断した場合の説明図である。
【００２１】
図２に示すように、記録停止でストリーム生成を中断する場合、そのまま次のIもしくはPピクチャの手前まで生成を続ける。次に記録を再開した時には、以前に停止したストリームの続きより、停止前の符号化パラメータを用いてIもしくはPピクチャよりストリーム生成を再開する。このとき、再開後にPピクチャよりエンコードを始めてストリーム生成をする場合は、強制的にフレーム内符号化（Intra-Coding）で行なう。そして続くBピクチャは強制的に後方予測モードのみ使用する。
【００２２】
図３は、本発明の一実施例である、記録停止によってストリーム生成を途中で中断した場合のシステムストリームの構成の説明図である。
【００２３】
同図において１１は生成を途中で停止したビデオストリーム、１２は生成を途中で停止したオーディオストリーム、１３は生成再開後のビデオストリーム、１４は生成再開後のオーディオストリーム、１５はビデオストリーム生成が停止してからオーディオストリーム生成が停止するまでの空き期間、１６はビデオストリーム生成を開始してからオーディオストリーム生成が開始するまでの空き期間、１７は停止前までに生成されたシステムストリーム、２２は１７に挿入されたビデオのダミーパケット、１８は再開後に生成されたシステムストリーム、２３は１８に挿入されたオーディオのダミーパケット、２４は１７と１８を合成してできた最終的なシステムストリーム、をそれぞれ表す。
【００２４】
通常のMPEGストリームは、生成されたビデオストリームとオーディオストリームを分割してパケット化したもので構成される。この時、再生時にビデオ・オーディオの同期をとるためビデオストリームとオーディオストリームはほぼ一定の比率で合成される。通常の符号化処理では、オーディオエンコードにさきがけてビデオエンコードが行われるので、ストリーム生成の停止後には図３に示すように最後にオーディオパケットが余る状態になる。したがって、ビデオのダミーパケット２２を挿入し、ビデオとオーディオの構成比率を変えないようにシステムストリーム１７を生成する。逆にストリーム生成の再開後には、ビデオエンコードがオーディオエンコードに１６の期間分だけ先がけて行なわれるため、図３に示すように最初のビデオパケット（V0）の後でオーディオのダミーパケット（Ad）を挿入し、システムストリームの構成比率を合わせる。それを以前のシステムストリームに繋ぐ時には、以前のビデオのダミーパケット２２を新しいビデオパケット（V0）で書き換え、新しいオーディオのダミーパケット２３は以前のオーディオパケット（An）で書き換える。
【００２５】
図４は、本発明の一実施例である、電源切断によりストリーム生成を中断した場合、再開後に以前と連続したストリームを生成するための圧縮装置のブロック図である。
【００２６】
同図において１は各種符号化パラメータを記憶するメモリ等の一時記憶素子である記憶装置、２はストリーム生成再開後に記憶装置より読み出される各種符号化パラメータ、３は記録停止時に記憶装置に書き込まれる各種符号化パラメータ、４は入力された画像からMPEGビデオストリームを生成する画像符号化器、５は入力された音声からMPEGオーディオストリームを生成する音声符号化器、６は画像符号化器で生成されたMPEGビデオストリーム、７は音声符号化器で生成されたMPEGオーディオストリーム、８はビデオストリームとオーディオストリームからMPEGシステムストリームを生成するストリーム生成器、９はストリーム生成器で生成されたMPEGシステムストリーム、１０はシステムストリームを記録するハードディスク等の不揮発性の記録媒体、１９は１の出力と１０の出力を選択して４に出力するための選択器、２０は１０から読みだされる各種符号化パラメータ、２１は１０に書き込まれる各種符号化パラメータ、をそれぞれ表す。最初にMPEGストリーム記録が始まった時には、画像符号化器４、音声符号化器５で生成されたビデオストリーム６、オーディオストリーム７は、ストリーム生成器８で各種ヘッダ情報が付加されMPEGのシステムストリーム９に合成される。合成されたシステムストリームは、そのままハードディスク等の不揮発性記憶媒体１０に記録される。記録途中に電源切断で記録停止された場合、GOPの最後までビデオストリームを生成し、それに合わせてオーディオストリームも生成してその分のシステムストリームを記憶媒体１０へ書き込んだ後に停止する。その時の各種符号化パラメータも記録媒体１０に記憶させる。その後電源が再投入され記録が再開された時には、記録媒体１０の各種パラメータを読み出し、読み出されたパラメータを用いて停止前とストリームの連続性を保った状態でシステムストリームを生成し記憶媒体１０へのストリームの書き込みを始める。
【００２７】
図５は、本発明の一実施例である、記録停止によってストリーム生成を途中で中断した場合のシステムストリームの構成の説明図である。
【００２８】
同図において１１は生成を途中で停止したビデオストリーム、１２は生成を途中で停止したオーディオストリーム、１３は生成再開後のビデオストリーム、１４は生成再開後のオーディオストリーム、１５はビデオストリーム生成が停止してからオーディオストリーム生成が停止するまでの空き期間、１６はビデオストリーム生成を開始してからオーディオストリーム生成が開始するまでの空き期間、１７は停止前までに生成されたシステムストリーム、２５は期間１５の分だけ余計に生成されたオーディオストリーム、１８は再開後に生成されたシステムストリーム、２３は１８に挿入されたオーディオのダミーパケット、２６は１７と１８を合成してできた最終的なシステムストリーム、をそれぞれ表す。
【００２９】
通常のMPEGストリームは、生成されたビデオストリームとオーディオストリームを分割してパケット化したもので構成される。この時、再生時にビデオ・オーディオの同期をとるためビデオストリームとオーディオストリームはほぼ一定の比率で合成される。通常の符号化処理では、オーディオエンコードにさきがけてビデオエンコードが行われるので、ストリーム生成の停止後には図６に示すように最後にオーディオパケットが余る状態になる。したがって、ビデオとオーディオの構成比率を変えないようにシステムストリーム２６を生成するために、停止前の最後のオーディオパケット（An）２５を削除したところから新しいシステムストリーム１８を繋げるようにすれば、ビデオとオーディオのパケットの構成比率が一定なシステムストリーム２６が生成できる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、一時停止や電源の切断によりMPEGストリームの記録が中断した場合でも再開後に同一ストリームとして以前のものと連続したストリームが生成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例である、ストリーム生成を中断した場合、再開後に以前と連続したストリームを生成するための圧縮装置のブロック図である。
【図２】本発明の第二の実施例である、 記録停止によってビデオストリームの生成を途中で中断した場合の説明図である。
【図３】本発明の第三の実施例である、記録停止によってストリーム生成を途中で中断した場合のシステムストリームの構成の説明図である。
【図４】本発明の第四の実施例である、電源切断によりストリーム生成を中断した場合、再開後に以前と連続したストリームを生成するための圧縮装置のブロック図である。
【図５】本発明の第五の実施例である、記録停止によってストリーム生成を途中で中断した場合のシステムストリームの構成の説明図である。
【符号の説明】
１ 記憶装置
２ １から読み出された符号化パラメータ
３ １に書き込まれた符号化パラメータ
４ 画像符号化器
５ 音声符号化器
６ ビデオストリーム
７ オーディオストリーム
８ システムストリーム生成器
９ MPEGシステムストリーム
１０ 不揮発性記録媒体
１１ 記録停止前ビデオストリーム
１２ 記録停止前オーディオストリーム
１３ 記録再開後ビデオストリーム
１４ 記録再開後オーディオストリーム
１５ 記録停止前ビデオパケット
１６ 記録停止前オーディオパケット
１７ 記録再開後ビデオパケット
１８ 記録再開後オーディオパケット
１９ 選択器
２０ １０から読み出された符号化パラメータ
２１ １０に書き込まれた符号化パラメータ
２２ 記録停止前のビデオのダミーパケット
２３ 記録再開後のオーディオのダミーパケット
２４ システムストリーム
２５ 余計に生成されたオーディオパケット
２６ システムストリーム
【図１】
0003930995.tif 000002
【図２】
0003930995.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003930995.tif 000005
【図５】
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