(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声データおよび映像データまたはこれらのいずれか（音声・映像データ）が第１の記録媒体から第２の記録媒体にコピーされている間に並行して前記音声・映像データを符号化し、前記音声・映像データの発生データ量をピクチャ単位又はＧＯＰ単位では算出する発生データ量算出手段と、
前記発生データ量算出手段により算出されたピクチャ単位又はＧＯＰ単位の前記発生データ量と前記発生データ量の総和とに基づいて、前記音声・映像データを符号化する際の割当データ量をピクチャ単位又はＧＯＰ単位で算出する割当データ量算出手段と、
前記割当データ量算出手段により算出された前記割当データ量に従って、前記音声・映像データを符号化する符号化手段と
有する符号化装置。
【請求項２】
前記割当データ量算出手段は、ピクチャ単位又はＧＯＰ単位の前記発生データ量と前記発生データ量の総和との比率に基づいて、前記割当データ量を算出する
請求項１に記載の符号化装置。
【請求項３】
前記割当データ量算出手段は、ピクチャ単位又はＧＯＰ単位の前記発生データ量と前記発生データ量の総和との比率と、前記音声・映像データを記録する第３の記録媒体の記録可能な容量とに基づいて、前記割り当てデータ量を算出する
請求項２に記載の符号化装置。
【請求項４】
前記発生データ量算出手段により算出された前記発生データ量、又は、前記割当データ量算出手段により算出された前記割り当てデータ量を記録媒体に記録する第４の記録手段を更に有する、
請求項１に記載の符号化装置。
【請求項５】
前記符号化手段は、
前記音声・映像データを前記第１の記録媒体から前記第２の記録媒体にコピーしている間に並行して、前記音声・映像データを符号化するとき、固定の量子化値で量子化して圧縮符号化処理し、
前記前記第１の記録媒体または前記第２の記録媒体から読みだした前記音声・映像データを、前記割当データ量算出手段により算出された前記割当データ量に従って符号化するとき、可変レート圧縮符号化処理する、
請求項１に記載の符号化装置。
【請求項６】
音声データおよび映像データまたはこれらのいずれか（音声・映像データ）が第１の記録媒体から第２の記録媒体にコピーされている間に並行して前記音声・映像データを符号化し、前記音声・映像データの発生データ量をピクチャ単位又はＧＯＰ単位では算出する発生データ量算出ステップと、
前記発生データ量算出ステップにおいて算出されたピクチャ単位又はＧＯＰ単位の前記発生データ量と前記発生データ量の総和とに基づいて、前記音声・映像データを符号化する際の割当データ量をピクチャ単位又はＧＯＰ単位で算出する割当データ量算出ステップと、
前記割当データ量算出ステップにおいて算出された前記割当データ量に従って、前記音声・映像データを符号化する符号化ステップと
有する符号化方法。
【請求項７】
音声データおよび映像データまたはこれらのいずれか（音声・映像データ）を符号化することによって算出されたピクチャ単位又はＧＯＰ単位の発生データ量が記録された記録媒体から、前記発生データ量を取得する発生データ量取得手段と、
前記発生データ量取得手段により取得されたピクチャ単位又はＧＯＰ単位の前記発生データ量と前記発生データ量の総和とに基づいて、前記音声・映像データを符号化する際の割当データ量をピクチャ単位又はＧＯＰ単位で算出する割当データ量算出手段と、
前記割当データ量算出手段により算出された前記割当データ量に従って、前記音声・映像データを符号化する符号化手段と
有する符号化装置。
【請求項８】
前記割当データ量算出手段は、前記割当データ量を、ピクチャ単位又はＧＯＰ単位の前記発生データ量と前記発生データ量の総和との比率に基づいて算出する、
請求項７に記載の符号化装置。
【請求項９】
前記割当データ量算出手段は、前記割当データ量を、ピクチャ単位又はＧＯＰ単位の前記発生データ量と前記発生データ量の総和との比率と、前記音声・映像データを記録する第２の記録媒体の記録可能な容量とに基づいて算出する、
請求項７に記載の符号化装置。
【請求項１０】
前記記録媒体に記録されている前記発生データ量は、前記音声・映像データが前記第１の記録媒体から第２の記録媒体にコピーされている間に並行して前記音声・映像データを符号化することによって算出された
請求項７に記載の符号化装置。
【請求項１１】
音声データおよび映像データまたはこれらのいずれか（音声・映像データ）を符号化することによって算出されたピクチャ単位又はＧＯＰ単位の発生データ量が記録された記録媒体から、前記発生データ量を取得する発生データ量取得ステップと、
前記発生データ量取得ステップにおいて取得されたピクチャ単位又はＧＯＰ単位の前記発生データ量と前記発生データ量の総和とに基づいて、前記音声・映像データを符号化する際の割当データ量をピクチャ単位又はＧＯＰ単位で算出する割当データ量算出ステップと、
前記割当データ量算出ステップにおいて算出された前記割当データ量に従って、前記音声・映像データを符号化する符号化ステップと
有する符号化方法。
【請求項１２】
音声データおよび映像データまたはこれらのいずれか（音声・映像データ）を符号化することによって算出されたピクチャ単位又はＧＯＰ単位の発生データ量と、前記発生データ量の総和とに基づいて算出されたピクチャ単位又はＧＯＰ単位の割当データ量が記録された記録媒体から、前記割当データ量を取得する割当データ量取得手段と、
前記割当データ量取得手段により取得された前記割当データ量に従って、前記音声・映像データを符号化する符号化手段と
有する符号化装置。
【請求項１３】
前記割当データ量は、ピクチャ単位又はＧＯＰ単位の前記発生データ量と前記発生データ量の総和との比率に基づいて算出された
請求項１２に記載の符号化装置。
【請求項１４】
前記割当データ量は、ピクチャ単位又はＧＯＰ単位の前記発生データ量と前記発生データ量の総和との比率と、前記音声・映像データを記録する記録媒体の記録可能な容量とに基づいて算出された
請求項１２に記載の符号化装置。
【請求項１５】
前記記録媒体に記録されている前記発生データ量は、前記音声・映像データが前記第１の記録媒体から第２の記録媒体にコピーされている間に並行して前記音声・映像データを符号化することによって算出された
請求項１２に記載の符号化装置。
【請求項１６】
音声データおよび映像データまたはこれらのいずれか（音声・映像データ）を符号化することによって算出されたピクチャ単位又はＧＯＰ単位の発生データ量と前記発生データ量の総和とに基づいて算出されたピクチャ単位又はＧＯＰ単位の割当データ量が記録された記録媒体から、前記割当データ量を取得する割当データ量取得ステップと、
前記割当データ量取得ステップにおいて取得された前記割当データ量に従って、前記音声・映像データを符号化する符号化ステップと
有する符号化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非圧縮音声・映像データをＭＰＥＧ（Moving Picture coding Experts Groupによる動画像符号化方式）等の圧縮符号化方式により可変長符号化し、光磁気ディスク（ＭＯ）、ハードディスク（ＨＤ）といった従来から存在する記録媒体、あるいは、ＤＶＤといった新たな記録媒体に記録する音声・映像データ符号化・記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
番組データ等の圧縮符号化されていないオリジナルの音声・映像データ（ソースデータまたは素材データ）が記録されているビデオテープ（マスタビデオテープ）の記録媒体から素材データを読み出して圧縮符号化する場合、通常、不慮の事態に備えて、マスタビデオテープから素材データを再生し、他のＶＴＲテープ（ワークビデオテープ）にコピーし、さらに、ワークビデオテープから素材データを再生して圧縮符号化するという手順がとられる。
また、音声・映像データを圧縮符号化し、光磁気ディスク（ＭＯ）あるいはＤＶＤ等の記録媒体に記録したり、他の装置に伝送したりする際に用いられる圧縮符号化方式として、固定レート（固定長）圧縮符号化方式と可変レート（可変長）圧縮符号化方式とが知られている。
【０００３】
以下、映像データを圧縮符号化する場合を例に、可変レート圧縮符号化方式と固定レート圧縮符号化方式について説明する。なお、音声データの圧縮符号化も映像データの圧縮符号化と基本的に同様に考えることができるが、音声データは一般的に映像データよりもデータ量が少なく、映像データより圧縮符号化が容易であるため、音声データの圧縮符号化については、ここでは言及しない。
固定レート圧縮符号化方式においては圧縮符号化率（ビットレート）は常に一定である。
一方、可変レート圧縮符号化方式においては、圧縮符号化データ（圧縮データ）を伸長復号したときの映像全体の品質を維持するために、映像の複雑さおよび動きに基づいて、圧縮符号化率を変化させる。例えば、素材データの動きの激しい比較的難しい部分に対して可変レート圧縮符号化を行うと、発生するデータ量が多くなり（ビットレートが高くなり）、素材データの動きの少ない比較的簡単な部分に対して可変レート圧縮符号化を行うと、発生するデータ量が少なくなる（ビットレートが低くなる）。
【０００４】
伸長復号後の映像の品質を考慮すると、可変レート圧縮符号化方式を用いた場合、複雑な映像にはデータ量を多く割り当てて圧縮符号化し、簡単な映像にはデータ量を少なく割り当てて圧縮符号化することができるので、映像全体として均質な映像を維持しながら圧縮符号化を行うことができる。
【０００５】
しかしながら、固定レート圧縮符号化方式で圧縮符号化すると、映像が複雑で動きが激しく（絵柄が複雑で）、情報量が多い部分においては、各部分に割り当てる固定のデータ量が、充分な映像の品質を保つためには不足してしまう。逆に、映像が簡単で動きもゆるやかで（絵柄が単純で）、情報量が少ない部分においては、固定のデータ量が、充分な映像の品質を保つために必要とされる量に対して過剰となってしまう。
したがって、一般的に、伸長復号後の映像の品質は、固定レート圧縮符号化方式を用いた場合に比べ、可変レート圧縮符号化方式を用いた場合の方が高くなる。
圧縮後の圧縮データのデータ量を考慮すると、固定レート圧縮符号化方式を用いた場合、一定の圧縮符号化率で素材データを圧縮符号化するので、圧縮符号化前の素材データのデータ量から圧縮符号化後のデータ量を正しく見積もることができる。したがって、圧縮符号化後の圧縮データの記録するために必要な記録容量を有する記録媒体を簡単に選択することができる。
【０００６】
一方、上述したように、固定レート圧縮符号化方式を用いると、素材データの絵柄が複雑な部分の対しても、絵柄が単純な部分に対しても、同じ圧縮符号化率で圧縮符号化を行うため、素材データの絵柄が複雑な部分の映像の品質が悪くなってしまう。
また、固定レート圧縮符号化方式においては、圧縮符号化率の値に応じて圧縮符号化後のデータ量が変化するので、圧縮データを記録する記録媒体の記憶容量が小さい場合には、圧縮符号化率を低くしなければならず、伸長復号後の全体的な映像の品質が低くなる。したがって、伸長復号後の映像の品質を高く維持するには記録媒体の記録容量を大きくしなければならない。
可変レート圧縮符号化方式を用いた場合、絵柄の複雑さに応じて適応的に圧縮符号化率を変化させて圧縮符号化を行う。つまり、可変レート圧縮符号化方式においては、素材データの絵柄が難しい部分は低い圧縮符号化率で圧縮符号化され、絵柄が単純な部分の映像データは高い圧縮符号化率で圧縮符号化される。
【０００７】
したがって、可変レート圧縮符号化方式を用いると、固定レート圧縮符号化方式を用いた場合に比べて、伸長復号後の映像の品質を高くすることができる。
しかしながら、可変レート圧縮符号化方式を用いると圧縮前の素材データのデータ量からは圧縮符号化後のデータ量を一義的に見積もることができない。したがって、１回だけの圧縮符号化処理では、素材データを、確実にＤＶＤ等の記録媒体の記録容量以下のデータ量に圧縮符号化し、確実に記録することはできない。
固定レート圧縮符号化方式と可変レート圧縮符号化方式との上述したように一長一短があるが、最近の傾向としては、固定レート圧縮符号化方式に比べて全体的に伸長復号後の映像の品質が高くなる可変レート圧縮符号化方式が適用されることが多い。可変レート圧縮符号化方式の代表的なものとして、ＭＰＥＧ１，ＭＰＥＧ２に代表されるＭＰＥＧ方式（Moving Picture coding Experts Groupによる動映像圧縮符号化方式）が知られている。
【０００８】
ＤＶＤなどの記録媒体に圧縮データを記録するには、圧縮符号化率（ビットレート）を適切に設定して、圧縮データがその記録媒体に収容できるように圧縮符号化して記録しなければならない。このため、以下に述べる２パス方式が適用される。
まず、圧縮符号化後の圧縮データのデータ量が、ＤＶＤ等の記録媒体の記録容量以下となるように、圧縮符号化率を決定するための圧縮符号化処理を行う（第１回目の圧縮符号化処理）。つまり、圧縮データの全てが記録媒体に記録できるように、記録媒体の記録容量から逆算して、素材データの各部分にデータ量を割り当てる処理を行う。
次いで、素材データの各部分に割り当てたデータ量を参照して、圧縮符号化後のデータ量が、これらの部分それぞれに割り当てたデータ量となるように、再度、精密な圧縮符号化処理（２回目の圧縮符号化処理）を行って圧縮データを生成し、ＤＶＤなどの記録媒体に記録する。
【０００９】
より具体的には、例えば、素材データを時間ｔsceneごとの場面（シーン）に分割し、各場面ｉごとにその場面に適したデータ量ｄ（ｉ）を割り当て、そのデータ量ｄ（ｉ）の全映像データの中に占める割合に基づいて、例えば式１を満足するようなビットレートを各場面について求める。次いで、そのビットレートでその場面の圧縮符号化を行う。
Ｒv（i）×ｔscene≦（Ｓ×（d（i）/Ｄ））            …（１）
ただし、Ｒv（i）は、場面ｉの映像データの圧縮符号化ビットレート、
ｔsceneは、場面ｉの時間、
Ｓは、記録メディアの容量、
ｉは、場面の番号、
ｄ（i）は、場面ｉの映像データの圧縮データ量、
Ｄは、全映像データのデータ量でＤ＝Σｄ（i）
である。
【００１０】
このような２パス方式の可変レート圧縮符号化方式は、２回の圧縮符号化処理を行うため、下記に挙げる不利益を有している。
２回の圧縮符号化処理を行う必要があるので、圧縮符号化処理に時間がかかり、圧縮符号化処理を行う作業員の労力もかかる。その結果、制作価格が高くなってしまう。例えば、マスタビデオテープに記録された１３５分の映画プログラムの素材データを圧縮圧縮符号化し、映像・音声データとしてＤＶＤに記録するには、少なくとも２倍の２７０分（４時間３０分）の処理時間を要し、さらに、この他に、マスタビデオテープの巻き戻し時間等の作業時間が必要になる。
また可変レート圧縮符号化方式により圧縮符号化装置においては、実際の圧縮符号化処理（第２回目の圧縮符号化処理）に先立って、素材データの各部分のデータ発生量を求める第１回目の圧縮符号化処理を行う圧縮符号化部が必要となり、装置が複雑になり装置規模が大きくなる。
【００１１】
上述した２パス方式の可変レート圧縮符号化方式においては、第２回目の圧縮符号化処理で必要とされ、第１回目の圧縮符号化処理によって得られた圧縮データのデータ量に基づいて素材データの各部分に割り当てたデータ量の情報（割り当て情報）は、例えば、圧縮符号化処理を制御するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）などに保存される。
素材データの圧縮符号化を１度しか行わない場合は、割り当て情報を、圧縮符号化処理を制御するパーソナルコンピュータに記憶させておくだけでもよい。しかしながら、圧縮符号化の後も割り当て情報がそのままパーソナルコンピュータに保存され続けるという保証はないので、マスタービデオテープまたはワークマスタビデオテープに記録された素材データを何度も繰り返して再生し、圧縮符号化を行う場合には、その都度、２パス方式で圧縮符号化処理を行わなければならなくなる可能性がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の不利益を克服するためになされたものであり、記録媒体の記録容量に応じた圧縮符号化率で素材データを圧縮符号化し、記録媒体の記録容量を有効に利用することができ、しかも、伸長復号後のデータを高品質にすることがきる音声・映像データ符号化装置およびその方法を提供することを目的とする。
【００１３】
また、本発明は、マスタビデオテープからワークビデオテープに素材データをコピーする間に、可変レート圧縮符号化方式により素材データを圧縮した後のデータ量を見積もることができる音声・映像データ符号化装置およびその方法を提供することを目的とする。
【００１４】
また、本発明は、素材データを記録した記録媒体に、素材データの各部分に割り当てたデータ量を示す割り当てデータも一緒に記録することができる音声・映像データ符号化装置およびその方法を提供することを目的とする。
【００１５】
また、本発明は、素材データとともに、割り当てデータを記録媒体から再生し、再生した割り当てデータに基づいて可変レート圧縮符号化処理を行うことができる音声・映像データ符号化装置およびその方法を提供することを目的とする。
【００１６】
また、本発明は、同じ素材データを圧縮符号化するたびに、２パス方式の可変レート圧縮符号化方式を用いる必要がなく、迅速に素材データを圧縮符号化することができる音声・映像データ符号化装置およびその方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、音声データおよび映像データまたはこれらのいずれか（音声・映像データ）が第１の記録媒体から第２の記録媒体にコピーされている間に並行して前記音声・映像データを符号化し、前記音声・映像データの発生データ量をピクチャ単位又はＧＯＰ単位では算出する発生データ量算出手段と、前記発生データ量算出手段により算出されたピクチャ単位又はＧＯＰ単位の前記発生データ量と前記発生データ量の総和とに基づいて、前記音声・映像データを符号化する際の割当データ量をピクチャ単位又はＧＯＰ単位で算出する割当データ量算出手段と、前記割当データ量算出手段により算出された前記割当データ量に従って、前記音声・映像データを符号化する符号化手段と有する符号化装置が提供される。
【００１８】
本発明によれば、音声データおよび映像データまたはこれらのいずれか（音声・映像データ）が第１の記録媒体から第２の記録媒体にコピーされている間に並行して前記音声・映像データを符号化し、前記音声・映像データの発生データ量をピクチャ単位又はＧＯＰ単位では算出する発生データ量算出ステップと、前記発生データ量算出ステップにおいて算出されたピクチャ単位又はＧＯＰ単位の前記発生データ量と前記発生データ量の総和とに基づいて、前記音声・映像データを符号化する際の割当データ量をピクチャ単位又はＧＯＰ単位で算出する割当データ量算出ステップと、前記割当データ量算出ステップにおいて算出された前記割当データ量に従って、前記音声・映像データを符号化する符号化ステップと有する符号化方法が提供される。
【００１９】
また本発明によれば、音声データおよび映像データまたはこれらのいずれか（音声・映像データ）を符号化することによって算出されたピクチャ単位又はＧＯＰ単位の発生データ量および符号化前の音声・映像データが記録された記録媒体から、前記発生データ量を取得する発生データ量取得手段と、前記発生データ量取得手段により取得されたピクチャ単位又はＧＯＰ単位の前記発生データ量と前記発生データ量の総和とに基づいて、前記音声・映像データを符号化する際の割当データ量をピクチャ単位又はＧＯＰ単位で算出する割当データ量算出手段と、前記割当データ量算出手段により算出された前記割当データ量に従って、前記記録媒体に記録された前記符号化前の音声・映像データを符号化する符号化手段と有する符号化装置が提供される。
【００２０】
本発明によれば、音声データおよび映像データまたはこれらのいずれか（音声・映像データ）を符号化することによって算出されたピクチャ単位又はＧＯＰ単位の発生データ量および符号化前の音声・映像データが記録された第１の記録媒体から、前記発生データ量を取得する発生データ量取得ステップと、前記発生データ量取得ステップにおいて取得されたピクチャ単位又はＧＯＰ単位の前記発生データ量と前記発生データ量の総和とに基づいて、前記第１の記録媒体に記録された符号化前の音声・映像データを符号化する際の割当データ量をピクチャ単位又はＧＯＰ単位で算出する割当データ量算出ステップと、前記割当データ量算出ステップにおいて算出された前記割当データ量に従って、前記第１の記録媒体に記録された前記符号化前の音声・映像データを符号化する符号化ステップと有する符号化方法が提供される。
【００２１】
本発明によれば、音声データおよび映像データまたはこれらのいずれか（音声・映像データ）を符号化することによって算出されたピクチャ単位又はＧＯＰ単位の発生データ量と、前記発生データ量の総和とに基づいて算出されたピクチャ単位又はＧＯＰ単位の割当データ量が記録された記録媒体から、前記割当データ量を取得する割当データ量取得手段と、前記割当データ量取得手段により取得された前記割当データ量に従って、前記音声・映像データを符号化する符号化手段と有する符号化装置が提供される。
【００２２】
本発明によれば、音声データおよび映像データまたはこれらのいずれか（音声・映像データ）を符号化しることによって算出されたピクチャ単位又はＧＯＰ単位の発生データ量と前記発生データ量の総和とに基づいて算出されたピクチャ単位又はＧＯＰ単位の割当データ量が記録された記録媒体から、前記割当データ量を取得する割当データ量取得ステップと、前記割当データ量取得ステップにおいて取得された前記割当データ量に従って、前記音声・映像データを符号化する符号化ステップと有する符号化方法が提供される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
第１実施の形態
以下、本発明の第１の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る音声・映像データ圧縮装置１の構成を示す図である。
図１に示すように、音声・映像データ圧縮装置１は、第１のＶＴＲ装置１０、第２のＶＴＲ装置１２、スイッチ回路（ＳＷ）１６、ＭＰＥＧ２用のエンコーダ１８、光磁気ディスク記録装置（ＭＳ）２０、制御装置（ＰＣ）２２およびモニタ装置２４から構成される。
音声・映像データ圧縮装置１は、これらの構成部分により、マスタ用のＶＴＲテープ（マスタビデオテープ；第１の記録媒体）２６に記録されており、編集処理の対象となる番組等の音声データおよび映像データまたはこれらのいずれか（音声・映像データ；素材データ）を予備用のＶＴＲテープ（ワークビデオテープ；第２の記録媒体）２８にコピーするとともに、例えばＭＰＥＧ２方式により圧縮符号化し、記録装置２０に装荷されている光磁気ディスク（ＭＯ）あるいはＤＶＤ（第３の記録媒体）に記録する。
制御装置２２は、例えばパーソナルコンピュータであって、音声・映像データ圧縮装置１の操作者が入力する操作データに応じ、制御信号Ｃ１０，Ｃ１２，Ｃ１６，Ｃ１８，Ｃ２０を介して音声・映像データ圧縮装置１の各部分を制御する。
また、制御装置２２は、エンコーダ１８から入力され、エンコーダ１８が予め設定された固定値の量子化値Ｑfで素材データを圧縮符号化した場合の圧縮データのグループオブピクチャー（ＧＯＰ）単位のデータ量ＤＣを計数し、ＧＯＰ単位で計数したデータ量を累加算して圧縮データ全体のデータ量ＤＭを算出する。
【００２４】
また、制御装置２２は、算出した圧縮データ全体のデータ量に基づいて、例えば、素材データを圧縮符号化し、記録装置２０に装荷された光磁気ディスクの記録容量ＳＣに記録可能で、最も光磁気データの残り容量が少なくなる量子化値Ｑvを算出し、エンコーダ１８に対して出力する。なお、制御装置２２は、例えば、予めデータ量ＤＭと記録容量ＳＣとを対応付けて記憶したＲＯＭテーブルを参照することにより、あるいは、下式により量子化値Ｑvを算出する。
Ｑv＝〔Ｑf（ＤＭ／ＳＣ）〕＋１；Ｑf（ＤＭ／ＳＣ）が非整数
Ｑv＝Ｑf（ＤＭ／ＳＣ）        ；Ｑf（ＤＭ／ＳＣ）が整数…（２）
ただし、Ｑvは、新たな量子化値、
Ｑfは、固定値の量子化値、
ＤＭは、素材データを量子化値Ｑfを用いて圧縮符号化した場合の圧縮データ全体のデータ量、
ＳＣは、記録装置２０が圧縮データを記録する記録媒体の記録容量、
〔ｘ〕は、ｘを超えない整数を示す。
【００２５】
ＶＴＲ装置１０は、制御装置２２の制御信号Ｃ１０を介した制御に従って、マスタビデオテープ２６から素材データＳ１０を再生し、ＶＴＲ装置１２、モニタ装置２４およびマスタビデオテープ２６に対して出力する。なお、素材データＳ１０には、素材データのＧＯＰの境界等を示すタイムコードＴＣ1と音声・映像データの本体（音声・映像データＡＶ1）が含まれる。
ＶＴＲ装置１２は、制御装置２２の制御信号Ｃ１２を介した制御に従って、ＶＴＲ装置１０から入力された素材データＳ１０をワークビデオテープ２８に記録する。
また、ＶＴＲ装置１２は、制御装置２２の制御に従って、ワークビデオテープ２８に記録した素材データを再生し、素材データＳ１２としてスイッチ回路１６に対して出力する。なお、素材データＳ１２には、素材データＳ１０と同様に、素材データのＧＯＰの境界等を示すタイムコードＴＣ2と音声・映像データの本体（音声・映像データＡＶ2）が含まれる。
スイッチ回路１６は、制御装置２２の制御信号Ｃ１６を介した制御に従って、ＶＴＲ装置１０が素材データを再生している場合には、素材データＳ１０を選択してエンコーダ１８に対して出力する。
また、スイッチ回路１６は、制御装置２２の制御に従って、ＶＴＲ装置１２が素材データを再生している場合には、素材データＳ１２を選択してエンコーダ１８に対して出力する。
【００２６】
モニタ装置２４は、ＶＴＲ装置１０が再生した素材データＳ１０を表示し、音声・映像データ圧縮装置１の操作者の素材データＳ１０の内容確認の用に供する。
図２は、図１に示したエンコーダ１８の構成を示す図である。
図２に示すように、エンコーダ１８は、制御回路１８０、圧縮回路１８２、量子化回路（Ｑ）１８４およびランレングスリミテット符号化回路（ＲＬＬ符号化回路）１８６から構成される。
エンコーダ１８は、これらの構成部分により、制御装置２２の制御信号Ｃ１８を介した制御に従って、予め設定された固定値の量子化値Ｑf、または、制御装置２２から入力される量子化値Ｑvを用いて、素材データＳ１０，Ｓ１２を、例えばＭＰＥＧ２方式で圧縮符号化する。
制御回路１８０は、制御装置２２から入力される制御信号Ｃ１８に従って、制御信号Ｃ１８２，Ｃ１８４，Ｃ１８６を介してエンコーダ１８の各構成部分を制御する。
また、制御回路１８０は、ＶＴＲ装置１０からスイッチ回路１６を介して入力された素材データＳ１０の音声・映像データＡＶ1を、圧縮回路１８２および量子化回路１８４が量子化値Ｑfを用いて圧縮し、量子化した量子化信号Ｓ１８４のデータ量ＤＣを、タイムコードＴＣ1を用いてＧＯＰ単位で計数し、制御装置２２に対して出力する。
また、制御回路１８０は、制御装置２２から入力される新たな量子化値Ｑvを、制御信号Ｃ１８４を介して量子化回路１８４に設定する。
圧縮回路１８２は、フレーム間の差を算出する差分算出回路、および、音声・映像データＡＶ1，ＡＶ2をＤＣＴするＤＣＴ回路等から構成される。
これらの構成部分により、圧縮回路１８２は、制御回路１８０の制御信号Ｃ１８２を介した制御に従って、音声・映像データをＧＯＰ単位で圧縮し、圧縮データＳ１８２として量子化回路１８４に対して出力する。
量子化回路１８４は、制御回路１８０の制御信号Ｃ１８４を介した制御に従って、素材データＳ１０（＝Ｓ１６）の音声・映像データＡＶ1から生成された圧縮データＳ１８２を量子化値Ｑfの刻みで量子化し、量子化信号Ｓ１８４としてＲＬＬ符号化回路１８６に対して出力する。
【００２７】
また、量子化回路１８４は、制御回路１８０の制御に従って、素材データＳ１２（＝Ｓ１６）の音声・映像データＡＶ2から生成された圧縮データＳ１８２を、量子化値Ｑvの刻みで量子化し、量子化信号Ｓ１８４としてＲＬＬ符号化回路１８６に対して出力する。
ＲＬＬ符号化回路１８６は、制御回路１８０の制御信号Ｃ１８６を介した制御に従って、量子化信号Ｓ１８４を、例えばＲＬＬ（１，７）符号化方式で符号化し、圧縮符号化信号Ｓ１８として記録装置２０に対して出力する。
記録装置２０（図１）は、制御回路１８０の制御信号Ｃ２０を介した制御に従って、エンコーダ１８が、素材データＳ１２から生成した圧縮データＳ１８を、光磁気ディスクあるいはＤＶＤに記録する。
以下、図１および図４を参照して、音声・映像データ圧縮装置１の動作を説明する。
音声・映像データ圧縮装置１の操作者は、ＶＴＲ装置１０にマスタビデオテープ２６を装荷し、制御装置２２を操作して、ＶＴＲ装置１０に素材データＳ１０（タイムコードＴＣ1、音声・映像データＡＶ1）を再生させ、ＶＴＲ装置１２にコピーさせるとともに、圧縮符号化して制御装置２２に記録させる旨の操作データを入力する。
まず、制御装置２２は、入力された操作データに従って、スイッチ回路１６を制御して素材データＳ１０を選択させ、ＶＴＲ装置１０を制御してマスタビデオテープ２６から素材データの再生を開始させ、ＶＴＲ装置１２を制御して素材データＳ１０の記録を開始させ、エンコーダ１８に圧縮符号化を開始させる。
エンコーダ１８は、ＶＴＲ装置１２が素材データＳ１０をワークビデオテープ２８に記録している間、並行して、入力された素材データＳ１０（Ｓ１６）を、固定の量子化値Ｑfを用いて圧縮符号化し、ＧＯＰ単位のデータ量ＤＣを順次、制御装置２２に対して出力する。
【００２８】
制御装置２２は、エンコーダ１８から入力されたデータ量ＤＣを順次、累加算し、ＶＴＲ装置１０が素材データＳ１０の再生を終了した際に、量子化値Ｑfを用いて素材データＳ１０（Ｓ１６）全体を圧縮符号化して得られた圧縮データ全体のデータ量ＤＭを算出する。さらに、制御装置２２は、例えば、式２に示したようにデータ量ＤＭに基づいて新たな量子化値Ｑvを算出し、エンコーダ１８の制御回路１８０に対して出力する。
エンコーダ１８の制御回路１８０は、制御装置２２から入力された新たな量子化値Ｑvを、量子化回路１８４に設定する。
また、制御装置２２は、スイッチ回路１６を制御して素材データＳ１２を選択させ、ＶＴＲ装置１２を制御してワークビデオテープ２８に記録された素材データＳ１２の再生を開始させる。
さらに、制御装置２２は、エンコーダ１８を制御して量子化値Ｑvを用いた素材データＳ１２（Ｓ１６）に対する圧縮符号化を開始させ、記録装置２０に圧縮符号化信号Ｓ１８の記録を開始させる。
エンコーダ１８は、ＶＴＲ装置１２が再生した素材データＳ１２を順次、圧縮符号化して圧縮データＳ１８を生成する。
記録装置２０は、エンコーダ１８から入力される圧縮データＳ１８を順次、光磁気ディスクに記録する。
なお、本発明に係る音声・映像データ圧縮装置１は、データのコピーをとり、圧縮符号化後のデータ量を見積もって、圧縮符号化および記録する用途に広く利用することができる。
また、音声・映像データ圧縮装置１が記録装置２０に記録するデータは音声・映像データに限らない。従って、音声・映像データ圧縮装置１は、音声・映像データ圧縮装置１に適するあらゆるデータ、例えば映像データのみ、あるいは、音声データのみに適用することができる。
【００２９】
また、エンコーダ１８において、量子化回路１８４の量子化値以外の変数を変更して圧縮率を変更するように、動画像符号化装置を構成してもよい。
また、素材データをコピーしたエディット・マスタテープを第１のＶＴＲ１０で再生し、エンコーダ１８により圧縮符号化するように構成してもよい。
また、光磁気ディスク用の記録装置２０をハードディスク用の記録装置に、ＶＴＲ装置１０，１２を、例えばハードディスク用あるいは光磁気ディスクの記録装置に置換してもよい。
また、エンコーダ１８において、量子化回路１８４の量子化値以外の変数を変更して圧縮率を変更するように、音声・映像データ圧縮装置１を構成してもよい。
また、素材データをコピーしたワークビデオテープ２８をＶＴＲ装置１０で再生し、エンコーダ１８により圧縮符号化するように音声・映像データ圧縮装置１を構成しても、本発明の技術的範囲に含まれる。
また、音声・映像データ圧縮装置１の各構成部分は、同一の機能および性能を実現可能な限り、ハードウェア的な構成によるか、ソフトウェア的な構成によるかを問わない。
また、第１の実施形態として示した音声・映像データ圧縮装置１のエンコーダ１８は、ＭＰＥＧ方式により映像データの圧縮符号化を行うが、エンコーダ１８を、他の圧縮符号化方式により映像データの圧縮符号化を行うように変形することも可能である。
従来は、音声・映像データのコピーをとり、圧縮符号化後のデータ量を見積もって、圧縮符号化および記録する動作を、マスタビデオテープ２６からワークビデオテープ２８へのコピー、データ量の見積もり、および、圧縮符号化および記録それぞれの際に、素材データの再生を３回繰り返して行う、いわゆる２ウェイで行う必要があった。これに対して、本発明に係る音声・映像データ圧縮装置１は、以上述べたように、見かけ上、素材データを２回再生するだけであり、かかる動作を１ウェイで行うことができる。従って、音声・映像データ圧縮装置１によれば、作業効率が向上する。
また、音声・映像データ圧縮装置１の各構成部分は、同様な動作を行う従来の音声・映像データ圧縮装置においても必須構成部分であり、従来に比べて装置規模が殆ど増加しない。
【００３０】
以上述べたように、本発明の第１の実施例によれば、素材データおよび圧縮符号化後の記録媒体の記録容量に応じた圧縮率で素材データを圧縮符号化し、記録媒体の記録容量を有効に利用し、伸長復号後のデータを高品質にすることがきる。
また、本発明の第１の実施例によれば、マスタビデオテープからワークビデオテープに素材データをコピーする間に、可変レート圧縮符号化方式により素材データを圧縮した後のデータ量を見積もることができる。
【００３１】
第２実施の形態
以下、図３〜図８を参照して、映像データの圧縮符号化を例に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
第２実施例において説明する音声・映像データ圧縮装置２は、第１の実施形態において示した音声・映像データ圧縮装置１（図１）と同様に、例えば、動画の非圧縮映像データを、ＭＰＥＧ２による可変レート圧縮符号化方式により圧縮符号化し、ディジタル・ビデオ・ディスク（ＤＶＤ）に記録する。
図３は、第２の実施例における本発明にかかる音声・映像データ圧縮装置２の構成を示す図である。
マスタビデオテープ２６には、第１の実施形態において図１に示した音声・映像データ圧縮装置１においてと同様に、例えば、映画番組の非圧縮の映像データ（素材データ）が記録されている。
映像データ圧縮装置２は、マスタビデオテープ２６を装荷して映像データを読み出し再生するビデオテープ記録再生装置（ＶＴＲ）３００と、ＶＴＲ３００で再生した映像データを表示するモニタＴＶ４００と、ＭＰＥＧ２による圧縮符号化処理を行う圧縮符号化装置１００と、ＶＴＲ３００および圧縮符号化装置１００を制御して、希望する圧縮符号化処理を遂行する統括制御処理を行う制御装置２００を有している。
【００３２】
エディット・マスタテープ３０には、後述する第１回目の圧縮符号化処理によって得られた結果（圧縮データおよび割り当てデータ）が記録される。
図４は、図３に示した音声・映像データ圧縮装置２の制御装置２００の構成図である。
制御装置２００は、第２の実施例においては、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）を用いて構成される。
制御装置２００は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）の本体としてのＣＰＵ２０２、バス２０４、後述する処理プログラムが収容されているＲＯＭ２０６、データを一時的に記憶するＲＡＭ２０８、キーボードコントローラー２１０、ディスプレーコントローラー２１２、ディスプレー装置２１４、フロッピディスク（ＦＤ）コントローラ２１６、ＶＴＲ３００に接続されているデータ入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット２１８、圧縮符号化装置１００に接続されているデータ入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット２２０を有している。
データ入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット２１８は、ＲＯＭ２０６またはフロッピディスク（ＦＤ）コントローラ２１４に装着されるフロッピディスクに記憶された制御処理プログラムに基づいて、ＣＰＵ２０２がＶＴＲ３００の動作を制御するときのインターフェースである。
データ入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット２２０は、ＲＯＭ２０６またはフロッピディスク（ＦＤ）コントローラ２１４に装着されるフロッピディスクに記憶された制御処理プログラムに基づいて、ＣＰＵ２０２が圧縮符号化装置１００の動作を制御するときのインターフェースである。
キーボードコントローラー２１０、ディスプレーコントローラー２１２、および、ディスプレー装置２１４は、操作者とのインタラクティブ（対話形式の）操作に使用する。つまり、これらの構成部分は、操作者による圧縮符号化処理の開始、中断あるいは終了の指示、および、圧縮符号化処理によって得られた情報のディスプレー装置２１４への表示に使用される。なお、上述した制御操作に使用するディスプレー装置２１４は、マスタビデオテープ２６に記録されている映像データを表示するモニタＴＶ４００とは異なる。また、フロッピディスク（ＦＤ）コントローラ２１６に装荷されるＦＤは、後述する圧縮符号化結果を示すデータを一時的に記憶するためにも使用される。
図５は、図３に示した映像データ圧縮装置２の概略的動作を示すフローチャートである。
【００３３】
ステップ１（Ｓ１）：準備作業
操作者は、モニタＴＶ４００、ＶＴＲ３００、制御装置２００、圧縮符号化装置１００などの電源を投入し、これらを動作可能状態とする。次いで、操作者は、マスタビデオテープ２６をＶＴＲ３００に装荷し、マスタビデオテープ２６を初期状態に巻き戻しておく。
ステップ２（Ｓ２）：動作開始指示
操作者は、制御装置２００内のキーボードコントローラー２１０、ディスプレー装置２１４を用いて、対話形式で第１回目の圧縮符号化処理の開始を指示する。
ステップ３（Ｓ３）：符号化、表示、割りつけデータの生成
第一回目の圧縮符号化処理の指示があると、制御装置２００のＣＰＵ２０２は、データ入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット２１８を介してＶＴＲ３００を制御して再生動作を行わせる。また、制御装置２００はデータ入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット２２０を介して圧縮符号化装置１００を制御し、動作可能状態にする。
これらの制御装置２００の制御により、ＶＴＲ３００は再生動作を開始し、マスタビデオテープ２６に記憶された映像データを連続的に再生してモニタＴＶ４００に出力し、モニタＴＶ４００は、ＶＴＲ３００から入力された映像データの再生映像を操作者に表示する。
操作者は、モニタＴＶ４００に表示された再生映像により、正しい映像データが再生されているか否かを肉眼で判断する。ＶＴＲ３００は、再生した映像データを、モニタＴＶ４００に対して出力すると同時に、圧縮符号化装置１００に対しても入力する。
圧縮符号化装置１００は、ＶＴＲ３００から入力された映像データを、音声・映像データ圧縮装置１（図１）のエンコーダ１８と同様に、ＤＣＴ処理等により圧縮し、固定の量子化値で量子化して圧縮符号化し、圧縮データを生成する。なお、圧縮符号化装置１００の具体例は後述する。
圧縮符号化装置１００は、圧縮データの各フレームごとのデータ量（ビット発生量）およびピクチャータイプ割り当てデータを求め、制御装置２００は、装荷されたＦＤ（図示せず）にこれらの結果を記憶する。なお、制御装置２００は、ビットレートデータおよび割り当てデータだけでなく、符号化の段階で得られた種々の情報、例えば、シーンチェンジのフレーム情報をＦＤに記憶することができる。
【００３４】
図６は、マスタビデオテープ２６（図３）の記録領域を示す図である。
映像データは、マスタビデオテープ２６のタイムコードＴＣ１からプログラムエンドを示すタイムコードＴＣ２までの範囲に記録され、ＶＴＲ３００により再生される。なお、この連続的な再生動作の期間、操作者はモニタＴＶ４００を監視し、再生した表示内容に問題がないことを確認する。もし、モニタＴＶ４００に表示された映像の品質が悪い場合などは、操作者は、キーボードコントローラー２１０を介して上述した再生動作を中断させることもできる。場合によっては、使用しない部分の再生データを削除するため、操作者は該当部分をスキップさせることもできる。
ステップ４（Ｓ４）：再生終了
再び図５を参照する。ＶＴＲ３００においてマスタビデオテープ２６に記録されている映像データの最後まで再生が行われると、ＶＴＲ３００から制御装置２００に終了信号が送出される。その状態がディスプレー装置２１４に表示される。これにより、操作者は再生終了を知る。
モニタＴＶ４００の表示内容を監視していた操作者が表示内容に問題がないことを確認したら、正しく再生動作が行われたことと理解することができる。
操作者はキーボードコントローラー２１０を介して、マスタビデオテープ２６の巻き戻しを指令する。制御装置２００のＣＰＵ２０２はデータ入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット２１８を経由してＶＴＲ３００にマスタビデオテープ２６の巻き戻しを指令する。ＶＴＲ３００はマスタビデオテープ２６を巻き戻す。なお、ＶＴＲ３００から終了信号を受信したら、制御装置２００は自動的にマスタビデオテープ２６の巻き戻しをＶＴＲ３００に指令することもできる。
【００３５】
ステップ５（Ｓ５）：ビットレートデータの記録
巻き戻しが終了すると、ＶＴＲ３００は巻き戻しが終了したことを制御装置２００に出力する。制御装置２００のＣＰＵ２０２は、データ入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット２１８を経由して制御装置２００においてＦＤに記録した各フレームごとのビットレートデータを巻き戻したマスタビデオテープ２６の先頭位置に記録する。
第２の実施例として示す音声・映像データ圧縮装置２においては、図６に示したように、タイムコードＴＣ０からタイムコードＴＣ１までの範囲に各フレームごとの圧縮データのデータ量（ビットレートデータ；割り当てデータ）を記録する。言い換えると、音声・映像データ圧縮装置２においては、図６に示したように、マスタビデオテープ２６のＴＣ０〜ＴＣ１の範囲に、各フレームごとのビットレートデータを記録する予備領域（ビットレートデータ記録エリア）が準備される。
たとえば、１３５分の映画プログラムの場合、ビットレートデータは約４００ＫＢである。ディジタル・ＶＴＲの場合、マスタビデオテープ２６としては１秒程度の再生時間のディジタル量に相当するに過ぎない。なお、ビットレートデータを記録するトラックとして、ビデオトラックを用いても、オーディオトラックを用いてもよい。
【００３６】
なお、ＴＣ０〜ＴＣ１の予備領域には、上述した各フレームごとのビットレートデータだけでなく、例えば、ステップ３（図５）の処理における圧縮符号化の段階で得られ、ＦＤに記憶された種々の情報も記憶することができる。
ステップ６（Ｓ６）：終了動作
制御装置２００は、ビットレートデータをマスタビデオテープ２６のＴＣ０〜ＴＣ１の予備領域に書き込んだ後、ＶＴＲ３００を制御して、マスタビデオテープ２６をテープトップ（図６に示したＴＣ０）まで巻き戻させる。
以上のように、ＴＣ１〜ＴＣ２の範囲に記録されていた素材データ（映像データ）に加えて、ＴＣ０〜ＴＣ１の予備領域にビットレートデータが記録されたマスタビデオテープ２６を、以下、編集に利用するからエディット・マスタビデオテープ３０と呼ぶ。
図７は、図３に示した圧縮符号化装置１００の構成例である。
圧縮符号化装置１００は、ＭＰＥＧ２の規定に従って、マスタビデオテープ２６から再生された映像データの圧縮符号化後の各フレームごとのデータ量（ビットレート）などを算出する。
圧縮符号化装置１００は、減算部１０１、ＤＣＴ部１０２、量子化部１０３、可変長符号化部１０４、逆量子化部１０５、逆ＤＣＴ部１０６、加算器１０７、フレームメモリ１０８、動き検出部１０９、動き補償部１１０、切り換え回路１１１およびレート制御部１１３を有する。
ＶＴＲ３００で再生されて圧縮符号化装置１００入力された映像データは、減算部１０１において切り換え回路１１１からの入力との差分が求められ、その差分がＤＣＴ部１０２に出力される。イントラピクチャモードの時には、切り換え回路１１１からは有意な映像データが入力されないので、加算器１０１に入力された映像データがそのままＤＣＴ部１０２に出力される。動き補償予測モードの時には、切り換え回路１１１からはその前の再生映像に基づいた映像データが入力されるので、その差分を加算器１０１で求め、その差分をＤＣＴ部１０２に対して出力する。
ＤＣＴ部１０２は、加算器１０１から入力された映像データに対して、直交変換の１種である離散コサイン変換（ＤＣＴ:Discrete Cosine Transform）を行い、得られた変換結果を量子化部１０３に対して出力する。
量子化部１０３は、レート制御部１１３より入力される所定の量子化値により、ＤＣＴ部１０２から入力される変換結果を量子化し、可変長符号化部１０４および逆量子化部１０５に対して出力する。
【００３７】
可変長符号化部１０４は、量子化された変換結果を可変長符号化し、圧縮データ（映像ビットストリーム）を生成し、その圧縮データのフレームごとのデータ量をレート制御部１１３に出力する。
レート制御部１１３は、量子化部１０３への量子化レートの指示、後述するフレームメモリ１０８への映像データの記録、切り換え回路１１１の切り換え、および、圧縮符号化装置１００を構成する各部の制御等を行う。
量子化部１０３で量子化された変換結果は、逆量子化部１０５において逆量子化され、さらに逆ＤＣＴ部１０６において逆離散コサイン変換（逆ＤＣＴ）処理される。動き補償予測を行うモードの時には、加算器１０７で、その逆ＤＣＴ処理された映像データと、前記動き補償予測により得られた映像データとを加算して元の映像データに戻し、フレームメモリ１０８に記録する。イントラピクチャモードの時には、逆ＤＣＴ部１０６で逆ＤＣＴされた映像データがそのままフレームメモリ１０８に記録される。
動き補償予測を行う場合には、動き検出部１０９は、フレームメモリ１０８に記録されている映像データを用いる。つまり、フレームメモリ１０８に記録されている映像データに基づいて、動き検出部１０９は、入力映像データの次のフレームの動き検出を行い、動きベクトルを検出する。
さらに、動き補償部１１０は、動き検出部１０９が検出した動きベクトルに基づいて動き補償予測を行い、動き補償予測により得られた映像データを、切り換え回路１１１を介して加算器１０１に対して出力する。加算器１０１は、入力された次のフレームの入力映像データとの差分を求める。
図８は、上述した図７に示した圧縮符号化装置１００の動作によって得られる各フレームごとのビットレートデータ（割り当てデータ）の値を図解した例であって、各期間ｉのビットレートデータ〔発生データ量ｄ（ｉ）〕を示す。
【００３８】
制御装置２００のフロッピディスク（ＦＤ）コントローラ２１６に装荷されるＦＤには圧縮符号化装置１００で符号化された映像データのデータ量（発生データ量）、さらに図８に示すビットレートデータ（割り当てデータ）が記録される。
次いで、第２回目の圧縮符号化処理について述べる。
図９は、本発明の実施例のオーサリング装置３の構成図である。
オーサリング装置３は、上述のマスタビデオテープ２６（エディット・マスタビデオテープ３０）に記録されたデータを再生する第１のＶＴＲ３１０、映像データとは独立に音声データを記録しているオーディオマスタ３２から音声データを再生する第２のＶＴＲ３２０、サブタイトルマスタ３４から映画などのサブタイトルを読み出すためのサブタイトル再生装置３３０、ＴＯＣマスタ２６からＴＯＣを読み出すＴＯＣ再生装置３４０を有している。
オーサリング装置３は、ビデオ符号化装置５１０とマルチプレクサ５４０を収容したエンコーダユニット５００と、オーディオエンコーダ５２０と、サブタイトルエンコーダ５３０を有している。
オーサリング装置３は、エンコーダユニット５００、オーディオエンコーダ５２０、サブタイトルエンコーダ５３０の動作を制御するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）で構成された制御装置２００Ａを有している。なお、制御装置２００Ａの構成は、図４に示した制御装置２００と同様である。
エディット・マスタビデオテープ３０が第１のＶＴＲ３１０に装荷されて、制御装置２００Ａの制御指令に応じてエディット・マスタビデオテープ３０に記録されたデータが再生され、ビデオ符号化装置５１０に入力される。
【００３９】
なお、その前に、エディット・マスタビデオテープ３０の先頭に記憶されているビットレートデータ（割り当てデータ）等が制御装置２００Ａに最初に読み出されて、オーサリング装置３における第２回目の復号処理に使用される。
オーディオマスタ３２が第２のＶＴＲ３２０に装荷されて制御装置２００Ａの制御指令に応じてオーディオマスタ３２に記録されている音声データが再生されてオーディオエンコーダ５２０に入力される。
サブタイトルマスタ３４がサブタイトル再生装置３３０に装荷されて制御装置２００Ａの制御指令に応じてサブタイトルマスタ３４に記録されているデータが読み出されてサブタイトルエンコーダ５３０に入力される。
ＴＯＣマスタ２６がＴＯＣ再生装置３４０に装荷されてＴＯＣマスタ２６に記録されているＴＯＣデータがマルチプレクサ５４０に入力される。
オーサリング装置３において、ビデオ符号化装置５１０は、第１のＶＴＲ３１０がエディット・マスタビデオテープ３０から再生した映像データ（ビデオデータ）Ｓ３１０を圧縮符号化する。
オーディオエンコーダ５２０は、第２のＶＴＲ３２０がオーディオマスタ３２から再生した音声データを圧縮符号化する。
サブタイトルエンコーダ５３０は、サブタイトル再生装置３３０がサブタイトルマスタ３４から再生したサブタイトルを圧縮符号化する。
【００４０】
マルチプレクサ５４０は、制御装置２００Ａの制御に従って、圧縮符号化されたこれらのデータと、ＴＯＣ再生装置３４０が再生したＴＯＣとを多重化（マルチプレキシング）する。
マルチプレクサ５４０は、マルチプレクシングしたこれらのデータを、カッティングマスタ３８に記録し、ＥＣＣおよび変調装置６００は、カッティングマスタ３８に記録されたデータを再生し、ＥＣＣを付加し、さらに変調してＤＶＤに記録する。
以下、図１０を参照して、ビデオ符号化装置５１０における映像データ（ビデオデータ）の第２回目の圧縮符号化処理について説明する。
図１０は、図９に示したオーサリング装置３のビデオ符号化装置５１０の構成図である。なお、図１０に図解したビデオ符号化装置５１０は、基本的に図７に示した圧縮符号化装置１００に同じであり、ビデオ符号化装置５１０（図１０）の量子化部５１３は、圧縮符号化装置１００（図７）の減算部１０１、ＤＣＴ部１０２、量子化部１０３、逆量子化部１０５、逆ＤＣＴ部１０６、加算器１０７、フレームメモリ１０８、動き検出部１０９および動き補償部１１０を含む。
また、ビデオ符号化装置５１０（図１０）の可変長符号化部５１４は、圧縮符号化装置１００（図７）の可変長符号化部１０４に対応する。
また、ビデオ符号化装置５１０（図１０）のレート制御部５１５は、圧縮符号化装置１００（図７）のレート制御部１１３に対応する。
【００４１】
以下、ビデオ符号化装置５１０を、さらに図７を参照して説明する。
第１のＶＴＲ３１０（図９）によって再生された映像データは、ビデオ符号化装置５１０の量子化部５１３に含まれる減算部１０１に供給される。
レート制御部５１５は、制御装置２００Ａから供給されるエディット・マスタテープ３２の予備領域（図６）に記録されている第１回目の割り当てデータ（ビットレートデータ）に基づいて、第２回目の圧縮符号化により生成される圧縮データ（映像ビットストリーム）の各フレームのデータ量（ビットレート）、または、そのデータ量を満たす量子化値を算出する。
量子化部５１３の量子化部１０３は、レート制御部５１５から与えられたビットレートまたは量子化値に基づいて、ＤＣＴ部１０２から供給されたデータを量子化する。
具体的には、レート制御部５１３は、各映像データ発生量と、記録しようとする記録媒体（ＤＶＤ）の記録容量とに基づいて、１フレーム分の時間ごとに式３に示す演算を行い、各映像データのフレームに対して圧縮符号化後のデータ量を割り当てる。
【００４２】
dd（i）＝Ｓ×（d（i）/Ｄ）                              …（３）
ただし、dd（i）は、割り当てデータ量、
ｉは、時間ｔ（＝１フレーム分の時間）ごとの期間の番号、
Ｓは、記録メディアの容量、
ｄ（i）は、期間ｉの映像データの第１回目の符号化時のデータ発生量、
Ｄは、全映像データの第１回目の符号化時のデータ発生量、
である。
【００４３】
さらに、レート制御部５１５は、式３により割り当てられたデータ量に基づいて、下式４に示す演算を行って、各フレームの圧縮符号化後のデータ量（符号化ビットレート）を決定する。
【００４４】
Ｒv（i）≦dd（i）／ｔ                            …（４）
ただし、ｉは、時間ｔごとの期間の番号、
Ｒv（i）は、期間ｉの映像データの符号化ビットレート、
dd（i）は、割り当てられたデータ量、
である。
【００４５】
なお、式３および式４においては、時間ｔを１フレーム分の時間としたが、例えば、１ＧＯＰ分の時間とすることも可能である。
レート制御部５１５は、符号化ビットレートが最終的に式４により求められた値になるように、量子化部５１３において行われる量子化の量子化値を制御する。
量子化部５１３は、レート制御部５１５より制御される前記量子化値に従って、第１のＶＴＲ３１０て再生された映像データを量子化する。量子化された映像データは、量子化部５１３の可変長符号化部１０４に出力される。
量子化部５１３の可変長符号化部１０４は、量子化された変換結果を可変長符号化し、圧縮データ（映像ビットストリーム）を生成し、出力する。
以上説明したように生成された圧縮データ（映像ビットストリーム）と、オーディオエンコーダ５２０が圧縮符号化した音声データと、サブタイトルエンコーダ５３０が圧縮符号化したサブタイトルとが、マルチプレクサ５４０においてマルチプレクシングされていく。
マルチプレクサ５４０でマルチプレクシングされた圧縮データは、カッティングマスタ３８に記録される。
カッティングマスタ３８に記録された圧縮データは、ＥＣＣおよび変調装置６００においてＥＣＣが付加され、変調されてＤＶＤに記録される。
【００４６】
第２実施例の効果
以上説明したように、オーサリング装置３によれば、作業終了後、長期間経過しても、第１回目の符号化情報が素材データが記録されているエディット・マスタビデオテープ３０に保存されていることになる。
したがって、第１回目の圧縮符号化処理が済んだ状態のエディット・マスタビデオテープ３０を保存しておけば、それ以降、必要に応じて符号化するときに、このエディット・マスタビデオテープ３０を用いて第２回目の圧縮符号化処理だけを行えば、ＤＶＤなどの記憶容量が規定されている記録媒体にその記憶容量内で圧縮データを記録することができる。
また、ビデオ・オン・デマントシステムなどにおいても、エディット・マスタビデオテープ３０を用いて映像データを実時間で再生するときも、２回目の圧縮符号化処理を行えば、規定されたビットレートで実時間的に圧縮データを提供できる。
また、第２の実施例として音声・映像データ圧縮装置２およびオーサリング装置３においては、図６に示したように、第１回目の圧縮符号化処理において、各場面ｉの圧縮符号化後のデータ量を求め、次いで、各場面のデータ量が求めた値となるように第２回目の圧縮符号化処理を行う２パス方式の可変レート圧縮符号化方式を採る。従って、ＤＶＤ等の記録容量を有効に活用することができ、しかも、復号伸長後の映像の品質が高い。
【００４７】
また、本発明にかかる音声・映像データ圧縮装置の圧縮符号化装置１００においては、一度符号化を行い、その際の各画像のデータ発生量を求め、ＦＤに一時的に記録し、最終的にエディット・マスタビデオテープ３０のＴＣ０〜ＴＣ１に記録する。次いで、オーサリング装置３のビデオ符号化装置５１０においてエディット・マスタビデオテープ３０のＴＣ０〜ＴＣ１に記録されている各画像のデータ発生量を読み出し、そのデータ発生量に基づいて各映像データに対してデータ量を割り当てて、ビデオ符号化装置５１０において圧縮符号化を行っている。したがって、各映像データに対して映像の品質を維持した適切な可変レート符号化を行った上で、ＤＶＤなどの記録容量に制限のある記録媒体にその映像データを記録容量内で適切に記録することができる。
また、圧縮符号化装置１００において、まず画像に対して、ＤＣＴ、量子化、さらに動き補償などを行って、空間的および時間的冗長度を削減する圧縮をし、さらに目的とする圧縮率よりも十分低い圧縮率になるような所定の固定量子化ステップで量子化し、第１回目の可変長圧縮符号化処理を行っている。そして、第２回目の圧縮符号化処理を行うビデオ符号化装置５１０において、各映像データごとに決められた量子化ステップを用いて、各映像データを再度量子化することにより、所望のレートで符号化された映像データを得るようにしている。
なお、本発明は本実施形態にのみ限られるものではなく、種々の改変が可能である。
たとえば、圧縮符号化装置１００において検出された各映像データのデータ発生量に基づいて、圧縮データ量を割り当て、符号化ビットレートを決定する処理を、ビデオ符号化装置５１０のレート制御部５１５において行っていた。しかし、この処理は、圧縮符号化装置１００のレート制御部１１３で、第１回目の圧縮符号化後に行い、エディットマスタテープに符号化ビットレートまたは量子化値を記録することもできる。
【００４８】
また、第１回目の圧縮符号化でのデータ発生量に基づいて、第２回目の符号化ビットレートの算出を制御装置２００Ａで行い、求められた符号化ビットレートのデータを、ビデオ符号化装置５１０のレート制御部５１５に送るようにしてもよい。
また、第２の実施形態として示した音声・映像データ圧縮装置２およびオーサリング装置３は、圧縮符号化の対象となる素材データを、ＶＴＲテープ（マスタビデオテープ２６）に記録するように構成されているが、これらを素材データを他の記録媒体、例えば、ハード磁気ディスク（ＨＤ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、および、ディジタルビデオディスク（ＤＶＤ）に記録するように構成してもよい。
また、圧縮符号化装置１００における符号化方法も、上記例示したＭＰＥＧに従った可変レート圧縮符号化方式に限定されない。たとえば、直交変換として、ＤＣＴに代えて、たとえばHadamard、フーリエ変換などを用いるような方法でもよい。
【００４９】
第３実施の形態
以下、本発明の第３の実施の形態を説明する。
図１１は本発明の符号化装置の第３実施例としての音声・映像データ圧縮装置４の構成図である。
第２実施例においては、マスタビデオテープ２６のＴＣ０〜ＴＣ１に、圧縮符号化装置１００で求めたビットレートデータ（割り当てデータ）を記録してエディット・マスタビデオテープ３０としたが、マスタビデオテープ２６にそのようなデータを記録すると困る場合がある。
マスタビデオテープには、貴重な素材データが記録されているので、誤って消去してしまうような不慮の事態に備えて、通常、編集や圧縮符号化処理を行う際には、まず、マスタテープから素材データがコピーされたワークマスタテープが作成される。このワークマスタテープから再生された素材データに対して、第１回目の圧縮符号化が行われ、データ量が算出される。
さらに、再度、エディット・マスタテープから再生された素材データに対して、２回目の２回目の圧縮符号化が行われる。このような手順で圧縮符号化処理を行うと、合計３回の素材データの再生が必要とされ、圧縮符号化処理に長時間を要する。例えば、２時間の映画の素材データを圧縮符号化する場合には、少なくとも圧縮符号化処理に６時間を要することになる。
そこで、第３実施例においては、ワークマスタテープを作成する際に、同時に第１回目の圧縮符号化を行い、ビットレートを計算し、さらに、ワークマスタテープにビットレートデータ（割り当てデータ）を記録するようにした。
【００５０】
そのため、マスタビデオテープ２６に記録された映像データを再生するＶＴＲ３００の他に、ワークマスタテープ４０にマスタビデオテープ２６から読み出した映像データを記録し、ワークマスタテープ４０のＴＣ０〜ＴＣ１に圧縮符号化装置１００で算出したビットレートデータ（割り当てデータ）を記録する第２のＶＴＲ３５０を設けている。
なお、図１１に示した音声・映像データ圧縮装置４の圧縮符号化装置１００、制御装置２００、ＶＴＲ３００およびモニタＴＶ４００は、図３おいて同一の符号を付して示した音声・映像データ圧縮装置２の構成部分と実質的に同じである。
音声・映像データ圧縮装置４の動作の概要を以下に説明する。
準備作業
操作者は、モニタＴＶ４００、第１のＶＴＲ３００、第２のＶＴＲ３５０、制御装置２００および圧縮符号化装置１００等の電源を投入し、これらを動作可能状態にしておく。次いで操作者は、マスタビデオテープ２６をＶＴＲ３００に装荷しマスタビデオテープ２６を初期状態に巻き戻しておく。同様に、ワークマスタテープ４０を第２のＶＴＲ３５０に装荷して初期状態に巻き戻ししておく。
動作開始指示
操作者が、制御装置２００内のキーボードコントローラー２１０、ディスプレー装置２１４を用いて、対話形式で第１回目の圧縮符号処理の開始を指示する。
符号化、表示、割り当てデータの生成
制御装置２００はＶＴＲ３００を制御して、マスタビデオテープ２６に記録されているデータの再生動作を行わせる。また、制御装置２００は、第２のＶＴＲ３５０にマスタビデオテープ２６から再生された映像データをワークマスタテープ４０に記録させる動作を行わせる。さらに制御装置２００は、圧縮符号化装置１００を制御して動作可能状態とする。
【００５１】
これにより、ＶＴＲ３００は再生動作を開始し、マスタビデオテープ２６に記録されている映像データおよびビットレートデータ（割り当てデータ）等を連続的に再生し、モニタＴＶ４００に対して出力し、モニタＴＶ４００は、ＶＴＲ３００から入力された映像データの再生映像を表示する。
モニタＴＶ４００に表示された再生映像は、操作者が正しい映像データが再生されているか否かを肉眼で判断するために使用される。ＶＴＲ３００で再生された映像データは、モニタＴＶ４００に出力されると同時に、第２のＶＴＲ３５０に入力されてワークマスタテープ４０に記録されていく。
また、ＶＴＲ３００で再生された映像データは、圧縮符号化装置１００にも入力され、固定の量子化値で圧縮符号化される。圧縮符号化装置１００は、各フレームごとに圧縮符号化後の映像データのデータ量（発生データ量）のデータを求め、制御装置２００は、装荷されているＦＤ（図示せず）に得られた圧縮符号化後の映像データのデータ量（発生データ量）を記憶する。
【００５２】
なお、ＦＤにはビットレートデータ（割り当てデータ）のみでなく、各フレームをいかなる種類のピクチャー（ピクチャータイプ）に圧縮符号化するかを示すデータ、および、圧縮符号化の段階で得られた種々の情報、例えば、シーンチェンジが発生したフレームの情報も記憶することができる。
この連続的な再生動作の期間の間に、操作者はモニタＴＶ４００を監視し、再生した表示内容に問題がないことを確認する。もし、モニタＴＶ４００に表示された映像の品質が悪い場合などは、操作者は、キーボードコントローラー２１０を介して上述した再生動作を中断させることもできる。場合によっては、使用しない部分の再生データを削除するため、操作者は該当部分をスキップさせることもできる。
再生終了
ＶＴＲ３００がマスタビデオテープ２６に記録されている映像データの再生を全て終了すると、ＶＴＲ３００は、制御装置２００に終了信号を送出する。制御装置２００は、映像データの再生を終了した旨をディスプレー装置２１４に表示する。この表示により、操作者はＶＴＲ３００が映像データの再生を終了したことを知る。モニタＴＶ４００の表示内容を監視していた操作者が表示内容に問題がないことを確認したら、正しく再生動作が行われたことと理解することができる。
操作者は制御装置２００に第１のＶＴＲ３００に装荷されているマスタビデオテープ２６、および、第２のＶＴＲ３５０に装荷されているワークマスタテープ４０の巻き戻しを指令する。ＶＴＲ３００と第２のＶＴＲ３５０は巻き戻しを行う。
なお、ＶＴＲ３００から終了信号を受信したら、制御装置２００は自動的にマスタビデオテープ２６およびワークマスタテープ４０の巻き戻しをＶＴＲ３００，３５０に指令することもできる。
【００５３】
ビットレートデータの記録
巻き戻しが終了すると、第２のＶＴＲ３５０はワークマスタテープ４０の巻き戻しが終了したことを制御装置２００に出力する。制御装置２００はＦＤに記録した各フレームごとのビットレートデータ（割り当てデータ）を巻き戻したワークマスタテープ４０のＴＣ０〜ＴＣ１に記録する（図６参照）。具体的には、各フレームごとのビットレートデータ（割り当てデータ）は、ワークマスタテープ４０のＴＣ０〜ＴＣ１のビデオトラックまたはオーディオトラックに記憶される。なお、ＴＣ０〜ＴＣ１の領域には、上述した各フレームごとのデータ発生量だけでなく、圧縮符号化の段階で得られ、ＦＤに記憶されていた種々の情報も記憶することができる。
終了動作
制御装置２００がビットレートデータ（割り当てデータ）をワークマスタテープ４０のＴＣ０〜ＴＣ１に書き込んだ後、制御装置２００はワークマスタテープ４０をテープトップまで巻き戻す指令をＶＴＲ３５０に出力する。
このようにして、マスタビデオテープ２６に記録されていた映像データがワークマスタテープ４０に記録され、さらに、圧縮符号化処理によって得られたビットレートデータがワークマスタテープ４０のＴＣ０〜ＴＣ１に記録される。
【００５４】
このワークマスタテープ４０は、図９に示したオーサリング装置３において、エディット・マスタテープ３０に代えて第１のＶＴＲ３１０に装荷され、ワークマスタテープ４０に記憶されたビットレートデータ（割り当てデータ）等が最初に読み出されて制御装置２００に保存され、上述した第２回目の圧縮符号化処理が行われる。
また、第１の圧縮符号化処理後に、発生ビット量から第２回目の圧縮符号化時の割当ビット量または量子化値を求め、それらをワークマスタテープに記録してもよい。
また、第１回目の圧縮符号化でのデータ発生量のデータを、ワークマスタテープに記録するのではなく、制御装置２００内のフロッピーディスク（ＦＤ）内にのみ記録し、第２回目の圧縮符号化時に、このフロッピーディスクを制御装置２００Ａに装荷し、フロッピーディスクからデータ発生量のデータを読み出すようにしてもよい。
素材データの他に、第２回目の符号化に用いるビットレートデータなどをマスタビデオテープ２６を保存したまま、ワークマスタテープ４０に記録するから、マスタビデオテープ２６がそのまま保存でき、かつ、圧縮符号化に要する時間を大幅に短縮することができる。
図１２はある番組（プログラム）の映像データを固定レート圧縮符号化方式および可変レート圧縮符号化方式により各々符号化した際の、再生時間と符号化ビットレートの関係を示す図である。
固定レート圧縮符号化方式においては圧縮符号化率（またはビットレート）は常に一定である。
【００５５】
一方、第１〜第３の実施形態に示した音声・映像データ圧縮装置１，２，４およびオーサリング装置３は、可変レート圧縮符号化方式を採用しており、圧縮符号化した映像デー
タを伸長復号したときの映像全体の品質を維持するために、画像の複雑さにより圧縮符号化率（ビットレート）を変化させる。たとえば、期間ａは動きの激しい比較的難しい画像データの期間なので符号化によって符号化による発生データ量が大きくなり（ビットレートが高くなり）、期間ｂ1，ｂ2は動きの少ない比較的簡単な画像データの期間なので少ない符号化データ（低いビットレート）で符号化できる。
以上説明したように、本発明にかかる音声・映像データ圧縮装置およびその方法によれば、第１回目の符号化処理によって得られか第２回目の符号化処理に使用するデータがエデット・マスタビデオテープまたはワークマスタテープあるいはマスタービデオテープ自体に記録されているから、それらのビデオテープを用いれば任意の時間に実時間圧縮符号化したデータを提供できる。
【００５６】
しかも、実時間圧縮符号化したデータは、ＤＶＤなどの記録容量に制限のある記録媒体に記憶可能なレートで記録でき、または、規定されたビットレートで伝送する伝送系統に伝送できる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明にかかる音声・映像データ圧縮装置およびその方法は、非圧縮の映像データを記録容量以下のデータ量に圧縮符号化し、光磁気ディスク（ＭＯ）あるいはＤＶＤ等に記録する記録装置、および、伝送容量以下のデータレートに圧縮符号化した圧縮データを、視聴者の家まで配信するケーブルテレビジョンシステム等において、効果的に利用され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明にかかる実施の形態の音声・映像データ圧縮装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示したエンコーダの構成を示す図である。
【図３】図３は、本発明にかかる第２の実施の形態の音声・映像データ圧縮装置の構成を示す図である。
【図４】図４は、図３に示した音声・映像データ圧縮装置の制御装置の構成図である。
【図５】図５は、図３に示した映像データ圧縮装置の概略的動作を示すフローチャート図である。
【図６】図６は、マスタビデオテープ（図３）の記録領域を示す図である。
【図７】図７は、図３に示した圧縮符号化装置の構成例を示す図である。
【図８】図８は、図７に示した圧縮符号化装置の動作によって得られる各フレームごとのビットレートデータ（割り当てデータ）の値を例示する図である。
【図９】図９は、本発明にかかる実施の形態のオーサリング装置の構成図である。
【図１０】図１０は、図９に示したオーサリング装置のビデオ符号化装置の構成図である。
【図１１】図１１は、本発明にかかる第３の実施の形態の音声・映像データ圧縮装置の構成図である。
【図１２】図１２は、ある番組の映像データを固定レート圧縮符号化方式および可変レート圧縮符号化方式により各々符号化した際の、再生時間と符号化ビットレートの関係を示す図である。
【符号の説明】
１，２，４…音声・映像データ圧縮装置
３…オーサリング装置
１０，１２…ＶＴＲ装置、１６…スイッチ回路、
１８…エンコーダ
１８０…制御回路、１８２…圧縮回路、１８４…量子化回路
１８６…ＲＬＬ符号化回路
２０…記録装置、２２…制御装置、２４…モニタ装置
２６…マスタビデオテープ、２８…ワークビデオテープ
３０…エディットマスタテープ
２００，２００Ａ…制御装置、３００…ＶＴＲ
４００…モニタＴＶ、５１０…ビデオ符号化装置
３２…オーディオマスタ、３４…サブタイトルマスタ
３６…ＴＯＣマスタ、３８…カッティングマスタ
３１０，３２０…ＶＴＲ、３３０…サブタイトル再生装置
３４０…ＴＯＣ再生装置
５００…エンコーダユニット、５１０…ビデオ符号化装置
５２０…オーディオエンコーダ、５３０…サブタイトルエンコーダ
５４０…マルチプレクサ
６００…ＥＣＣおよび変調装置
【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】
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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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