JP3125923B2 - Moving image recording apparatus and transfer rate control method - Google Patents

Moving image recording apparatus and transfer rate control method

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JP3125923B2
JP3125923B2 JP20616498A JP20616498A JP3125923B2 JP 3125923 B2 JP3125923 B2 JP 3125923B2 JP 20616498 A JP20616498 A JP 20616498A JP 20616498 A JP20616498 A JP 20616498A JP 3125923 B2 JP3125923 B2 JP 3125923B2
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transfer rate
virtual buffer
capacity
moving image
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賢二 杉山
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Victor Company of Japan Ltd
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  • Television Signal Processing For Recording (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】テレビジョン放送等の動画像
情報を、随時記録再生可能な記録媒体に記録する装置に
おいて、特に可変転送レートで記録再生が行われ、入力
された動画像信号を高能率符号化する際に、転送レート
の制御を行う動画像記録装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION In an apparatus for recording moving image information such as television broadcasts on a recording medium which can be recorded and reproduced at any time, recording and reproduction are performed particularly at a variable transfer rate, and an inputted moving image signal can be efficiently recorded. The present invention relates to a moving image recording apparatus that controls a transfer rate when encoding.

【0002】[0002]

【従来の技術】<動画像記録装置と転送レート制御方法
>MPEG等に代表される画像間予測処理を行う動画像
高能率符号化は、画像の部分により発生符号量が大きく
変動する。そのため、発生符号量は目的に応じて制御さ
れる。記録媒体が固定転送レートの場合、符号化も固定
転送レートとなるように行われる。具体的には、0.2
秒分程度の平均発生符号量の出力符号バッファを持ち、
バッファがオーバーフローやアンダーフローを起こさな
いように、バッファの充足度に応じて量子化ステップを
制御する。この場合、本来発生符号量の多い部分では、
量子化が粗くなるように制御され画質は低下する。従っ
て、そのような部分でも画質が問題とならない程度にま
で転送レートを高めに設定しておく必要がある。
2. Description of the Related Art <Moving picture recording apparatus and transfer rate control method> In a moving picture high-efficiency coding which performs an inter-picture prediction process represented by MPEG or the like, a generated code amount greatly varies depending on an image portion. Therefore, the generated code amount is controlled according to the purpose. When the recording medium has a fixed transfer rate, the encoding is also performed at the fixed transfer rate. Specifically, 0.2
It has an output code buffer with an average generated code amount of about seconds,
The quantization step is controlled according to the buffer sufficiency so that the buffer does not overflow or underflow. In this case, in the part where the generated code amount is originally large,
The quantization is controlled to be coarse, and the image quality is reduced. Therefore, it is necessary to set the transfer rate to such a high level that the image quality does not matter.

【0003】一方、DVD(Digital Video Disc)等の再
生転送レートが随時変更可能な記録媒体に対しては、可
変転送レートで符号化することが可能になる。ただし、
発生総容量は媒体容量に合わせる必要があるので、まず
仮符号化で画像の各部分の必要符号量を求めてから、各
部分の配分符号量を決める。その配分符号量に合わせる
ように制御しながら本符号化を行う。その具体的手法
は、本願と同一出願人による特開平6−141298号
「可変転送レート符号化装置及び記録媒体」等に記載さ
れている。この手法は、再生専用媒体に対し、総容量と
部分符号量が共に理想的となる記録を可能とするが、2
度符号化を行う必要があるので、入来する動画像を随時
符号化して記録する場合には使えない。動画像を随時記
録する装置では、各媒体に対して録画可能時間を明確に
する必要があるので、可変転送レートであっても固定転
送レートと類似した制御が行われる。具体的には、通常
の固定転送レートで0.2秒分程度であった出力符号バ
ッファの容量を、200秒分程度まで大きく想定する。
そうすれば、その範囲内での発生符号量変動は許容され
るので、平均転送レートは下げられる。
On the other hand, a recording medium such as a DVD (Digital Video Disc) whose reproduction transfer rate can be changed at any time can be encoded at a variable transfer rate. However,
Since the total generated capacity needs to be adjusted to the medium capacity, the necessary code amount of each part of the image is first determined by tentative coding, and then the distribution code amount of each part is determined. The main encoding is performed while controlling so as to match the distribution code amount. The specific method is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-141298, entitled "Variable Transfer Rate Coding Apparatus and Recording Medium" by the same applicant as the present application. This method enables recording in which both the total capacity and the partial code amount are ideal for a read-only medium.
Since it is necessary to perform encoding, it cannot be used when an incoming moving image is encoded and recorded as needed. In a device that records moving images at any time, it is necessary to clarify the recordable time for each medium, so that control similar to a fixed transfer rate is performed even with a variable transfer rate. Specifically, it is assumed that the capacity of the output code buffer, which was about 0.2 seconds at a normal fixed transfer rate, is increased to about 200 seconds.
Then, since the generated code amount variation within the range is allowed, the average transfer rate is reduced.

【0004】この場合、バッファ分の符号量は不確定と
なるので、その分を余裕として持つ必要があり、録画時
間の損失となる。しかし、総録画時間を3時間とすれ
ば、損失はその2%程度であり、可変転送による平均レ
ート低減の効果の方が大きい。なお、バッファは実際に
その容量のものを有するわけではなく、符号化制御のた
めの仮想バッファとなる。発生符号量の変動はバッファ
ではなく、記録再生系が吸収することになる。
In this case, since the code amount of the buffer is uncertain, it is necessary to have a margin for the code amount, which results in a loss of recording time. However, if the total recording time is 3 hours, the loss is about 2%, and the effect of reducing the average rate by the variable transfer is greater. Note that the buffer does not actually have the capacity, but becomes a virtual buffer for encoding control. The fluctuation of the generated code amount is absorbed not by the buffer but by the recording / reproducing system.

【0005】<動画像記録装置>従来の動画像記録装置
の一構成例について以下に説明する。図6は、その構成
を示したものである。画像信号入力端子1から入来した
動画像信号は、動画像符号化器2で符号列となり、記録
回路3と仮想バッファ61とに与えられる。動画像符号
化器2はMPEG−2方式等の動画像高能率符号化が行
われる。仮想バッファ61では入来する符号列を受け、
バッファ動作におけるバッファ充足度の情報を量子化制
御器7に与える。量子化制御器7は、バッファ充足度の
情報によって量子化ステップを設定し、その値を動画像
符号化器2に与える。動画像符号化器2は与えられた量
子化ステップに基づいて入来する符号列の量子化を行
う。
<Moving Image Recording Apparatus> One configuration example of a conventional moving image recording apparatus will be described below. FIG. 6 shows the configuration. The moving image signal input from the image signal input terminal 1 is converted into a code string by the moving image encoder 2 and is supplied to the recording circuit 3 and the virtual buffer 61. The moving picture encoder 2 performs high-efficiency moving picture coding such as the MPEG-2 system. The virtual buffer 61 receives an incoming code string,
Information on the buffer sufficiency in the buffer operation is given to the quantization controller 7. The quantization controller 7 sets a quantization step according to the information on the buffer sufficiency, and supplies the value to the video encoder 2. The moving image encoder 2 performs quantization of an incoming code sequence based on a given quantization step.

【0006】一方、記録回路3は符号列に誤り訂正符号
付加やEFM変調等のディジタル記録用の信号処理を施
し、得られた記録信号をピックアップ9に供給する。ピ
ックアップ9はディスク等の記録媒体12に記録用の動
画像信号を記録し、また記録媒体12から読み取るもの
である。記録媒体12への記録や再生は、記録位置制御
器62で設定されたトラック位置に行う。記録位置制御
器62は、それまでの記録動作や記録媒体12の記録内
容表(TOC)から未記録領域または記録可能領域を把握
し、そこに順次記録するようにピックアップ9を制御す
る。
On the other hand, the recording circuit 3 subjects the code sequence to digital recording signal processing such as error correction code addition and EFM modulation, and supplies the obtained recording signal to the pickup 9. The pickup 9 records a moving image signal for recording on a recording medium 12 such as a disk, and reads the moving image signal from the recording medium 12. Recording or reproduction on the recording medium 12 is performed at the track position set by the recording position controller 62. The recording position controller 62 grasps the unrecorded area or the recordable area from the recording operation up to that time and the recorded contents table (TOC) of the recording medium 12, and controls the pickup 9 so as to sequentially record there.

【0007】記録媒体12は、10GByte程度の容
量を有する記録可能な光ディスク等である。符号列の転
送レートを平均7Mbpsとすると、3時間の動画像を
記録することが出来る。つぎに再生時であるが、記録媒
体12よりピックアップ9で読み取られた再生信号は再
生回路4に供給される。再生回路4は、記録回路3の逆
処理を行うものであり、読み取られた信号から動画像符
号列を再生し、動画像復号化器5に与える。動画像復号
化器5では、動画像符号化器2の逆処理が行われ、得ら
れた再生画像信号が画像出力端子6から出力される。
[0007] The recording medium 12 is a recordable optical disk or the like having a capacity of about 10 Gbytes. Assuming that the average transfer rate of the code string is 7 Mbps, a moving image of 3 hours can be recorded. Next, during reproduction, a reproduction signal read by the pickup 9 from the recording medium 12 is supplied to the reproduction circuit 4. The reproduction circuit 4 performs the reverse processing of the recording circuit 3, reproduces a moving image code string from the read signal, and supplies the reproduced signal to the moving image decoder 5. In the moving picture decoder 5, the inverse processing of the moving picture encoder 2 is performed, and the obtained reproduced picture signal is output from the picture output terminal 6.

【0008】<レート制御方法>仮想バッファを用いた
フィードバックによるレート制御の基本手法について説
明する。動画像符号化器2で発生符号量が多く仮想バッ
ファ61に符号が溜まる形になると、量子化制御器7で
量子化ステップは粗くされ、発生符号量は抑圧され、反
対に発生符号量が少なく仮想バッファが空く形になる
と、量子化ステップは細かくされ、発生符号量は増加さ
れる。
<Rate Control Method> A basic method of rate control by feedback using a virtual buffer will be described. When the generated code amount is large in the video encoder 2 and the code is accumulated in the virtual buffer 61, the quantization step is coarsened by the quantization controller 7, the generated code amount is suppressed, and conversely, the generated code amount is small. When the virtual buffer becomes empty, the quantization step is made finer, and the generated code amount is increased.

【0009】そのレート制御方法の具体的動作はつぎの
ようになる。仮想バッファ61で目標平均符号量(レー
ト)と実符号量(レート)の差が求められる。仮想バッフ
ァ61では、流入する符号から符号量が随時観測され、
予め設定されている目標転送レートの符号量が読み出さ
れると仮定して、その差の累積値を仮想バッファに残留
する符号量として求める。残留符号量は、バッファの容
量によって正規化され、仮想バッファに何%データが溜
まっているかのバッファ充足度となり、出力される。な
お、MPEG等では、バッファ容量は一定なので、転送
レートを定数倍したリアクション係数で正規化する。
The specific operation of the rate control method is as follows. In the virtual buffer 61, the difference between the target average code amount (rate) and the actual code amount (rate) is obtained. In the virtual buffer 61, the code amount is observed at any time from the incoming code,
Assuming that the code amount of the preset target transfer rate is read, the accumulated value of the difference is obtained as the code amount remaining in the virtual buffer. The residual code amount is normalized by the capacity of the buffer, becomes the buffer sufficiency of what percentage of the data is stored in the virtual buffer, and is output. In the case of MPEG or the like, since the buffer capacity is constant, the transfer rate is normalized by a reaction coefficient obtained by multiplying the transfer rate by a constant.

【0010】量子化制御器7は、バッファ充足度に応じ
て、量子化ステップを設定する。その設定特性を図5に
示すが、発生符号量が目標より多くバッファ充足度が高
くなった場合、量子化ステップを大きくし、発生符号量
を押さえる。反対に、発生符号量が目標より少なくバッ
ファ充足度が低くなった場合には、量子化ステップを小
さくし、発生符号量を多くする。なお、MPEGでは、
画像予測構造(ピクチャータイプ)により発生符号量が大
きく異なるので、単なるバッファ充足度ではなく、ピク
チャー毎に設定される目標レートとのずれが用いられて
いる。
The quantization controller 7 sets a quantization step according to the buffer sufficiency. FIG. 5 shows the setting characteristics. When the generated code amount is larger than the target and the buffer sufficiency is high, the quantization step is increased to suppress the generated code amount. Conversely, when the generated code amount is smaller than the target and the buffer sufficiency is low, the quantization step is reduced and the generated code amount is increased. In MPEG,
Since the amount of generated codes greatly differs depending on the image prediction structure (picture type), a deviation from a target rate set for each picture is used instead of a mere buffer sufficiency.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】従来の随時記録用の可
変転送レート制御方法は、仮想バッファの容量を大きく
すると、転送レートの自由度が増して平均転送レートを
下げられるが、記録終端での符号量誤差が大きくなり、
記録可能時間に無駄が生じる。一方、仮想バッファ容量
を小さくすると固定転送レートに近い動作になり、符号
化効率も固定転送レートに近いものになる。本発明は以
上の点に着目してなされたもので、仮想バッファ容量を
記録残容量に応じて設定し、残容量が少なくなるに従っ
てバッファ容量を小さくしかつ目標平均転送レートを増
加させる動画像可変転送レート制御方法を提供すること
を目的とする。
According to the conventional variable transfer rate control method for occasional recording, when the capacity of the virtual buffer is increased, the degree of freedom of the transfer rate increases and the average transfer rate can be reduced. The code amount error increases,
The recordable time is wasted. On the other hand, when the virtual buffer capacity is reduced, the operation becomes close to the fixed transfer rate, and the coding efficiency also becomes close to the fixed transfer rate. The present invention has been made by paying attention to the above points, and a moving image variable in which the virtual buffer capacity is set according to the remaining recording capacity, the buffer capacity is reduced as the remaining capacity decreases, and the target average transfer rate is increased. It is an object to provide a transfer rate control method.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、所定の記録総
容量を有する記録媒体に、動画像信号を可変転送レート
で符号化して記録する際に、記録媒体の記録可能総符号
量と記録済符号量から得られる残容量に応じて、転送レ
ート制御で用いる仮想バッファの容量を設定し、その容
量の仮想バッファの充足度に応じて量子化ステップを得
て、その量子化ステップに基づいて動画像を符号化する
動画像記録装置及び転送レート制御方法である。また、
残容量に応じて仮想バッファから読み出される目標平均
転送レートを設定する動画像記録装置及び転送レート制
御方法である。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, when a moving image signal is encoded at a variable transfer rate and recorded on a recording medium having a predetermined total recording capacity, the total recordable code amount of the recording medium and the recording amount are recorded. According to the remaining capacity obtained from the completed code amount, the capacity of the virtual buffer used in the transfer rate control is set, and the quantization step is obtained according to the degree of sufficiency of the virtual buffer of the capacity, and based on the quantization step, A moving image recording apparatus that encodes a moving image and a transfer rate control method. Also,
A moving image recording apparatus for setting a target average transfer rate read from a virtual buffer according to a remaining capacity and a transfer rate control method.

【0013】( 作 用 )本発明の動画像記録再生装
置では、随時記録用の転送レート制御において、仮想バ
ッファ容量を記録残容量に応じて設定し、残容量が多い
時点では仮想バッファが大きいので、フィードバック制
御は緩やかであり発生符号量はフリーに近い動作とな
る。残容量が少なくなるに従って仮想バッファを小さく
し、かつ目標平均レートを増加させるので、動作は通常
の固定転送レートの場合に近づく。終端での仮想バッフ
ァ容量は固定転送レートの場合と同等になるので、目標
に対する発生符号量のずれも僅かとなる。仮想バッファ
容量に応じた目標平均レートが与えられるので、画質の
バランスも適切となる。
(Operation) In the moving image recording / reproducing apparatus of the present invention, the virtual buffer capacity is set in accordance with the remaining recording capacity in the transfer rate control for occasional recording, and the virtual buffer is large when the remaining capacity is large. In this case, the feedback control is gradual, and the generated code amount is almost free. Since the virtual buffer is made smaller and the target average rate is increased as the remaining capacity decreases, the operation approaches that of a normal fixed transfer rate. Since the virtual buffer capacity at the end is equal to that of the fixed transfer rate, the deviation of the generated code amount from the target becomes small. Since the target average rate according to the virtual buffer capacity is given, the balance of the image quality is also appropriate.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】<実施例動画像記録装置>本発明
の動画像記録装置の一実施例について以下に説明する。
図1は、その構成を示したもので、図6の従来例と同一
構成要素には同一番号を付してある。図1には、図6に
はない仮想バッファ制御器10が示されている。また、
仮想バッファ8、記録位置制御器10の動作は、図6の
仮想バッファ61、記録位置制御器62と異なる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Moving Image Recording Apparatus One embodiment of the moving image recording apparatus of the present invention will be described below.
FIG. 1 shows the configuration, and the same components as those in the conventional example of FIG. 6 are denoted by the same reference numerals. FIG. 1 shows a virtual buffer controller 10 not shown in FIG. Also,
The operations of the virtual buffer 8 and the recording position controller 10 are different from those of the virtual buffer 61 and the recording position controller 62 in FIG.

【0015】画像信号入力端子1から入来した動画像信
号は、動画像符号化器2で符号列となり、記録回路3と
仮想バッファ8に与えられる。動画像符号化器2はMP
EG−2方式等の動画像高能率符号化を行うものであ
る。符号化は可変転送レートで行われ、発生符号量は随
時変化する。仮想バッファ8は、入来する符号列から、
平均目標転送レートと仮想バッファ容量に応じたバッフ
ァ充足度を得てそのバッファ充足度の情報を量子化制御
器7に与える。仮想バッファ8における平均目標転送レ
ートと仮想バッファ容量は、バッファ制御器10から与
えられる設定情報により随時設定される。この動作は本
発明の特徴なので後に詳述する。
A moving image signal input from an image signal input terminal 1 is converted into a code string by a moving image encoder 2 and is supplied to a recording circuit 3 and a virtual buffer 8. The moving image encoder 2 has MP
It performs high-efficiency moving picture coding such as the EG-2 method. Encoding is performed at a variable transfer rate, and the generated code amount changes as needed. The virtual buffer 8 calculates from the incoming code sequence
A buffer sufficiency corresponding to the average target transfer rate and the virtual buffer capacity is obtained, and information on the buffer sufficiency is given to the quantization controller. The average target transfer rate and the virtual buffer capacity in the virtual buffer 8 are set as needed based on setting information provided from the buffer controller 10. This operation is a feature of the present invention and will be described later in detail.

【0016】バッファ制御器10は、記録位置制御器1
1から与えられる記録残容量により平均目標転送レート
と仮想バッファ容量を設定し出力する。記録位置制御器
11は、記録媒体12の総容量とそれまでの記録動作や
記録媒体12の記録内容表(TOC)から未記録領域また
は記録可能領域を把握し、残容量を算出して出力する。
量子化制御器7は、バッファ充足度の情報によって量子
化ステップを設定し、その値を動画像符号化器2に与え
る。バッファ充足度に対する量子化ステップの例を図5
に示す。動画像符号化器2はバッファ充足度に対応して
与えられた量子化ステップに基づき量子化を行う。一
方、記録回路3は符号列に誤り訂正符号付加やEFM変
調等のディジタル記録用の信号処理を施し、得られた記
録信号をピックアップ9に与える。
The buffer controller 10 includes a recording position controller 1
The average target transfer rate and the virtual buffer capacity are set and output based on the remaining recording capacity given from No. 1. The recording position controller 11 grasps the unrecorded area or the recordable area from the total capacity of the recording medium 12 and the recording operation up to that time and the recording contents table (TOC) of the recording medium 12, calculates the remaining capacity, and outputs the remaining capacity. .
The quantization controller 7 sets a quantization step according to the information on the buffer sufficiency, and supplies the value to the video encoder 2. FIG. 5 shows an example of the quantization step for the buffer sufficiency.
Shown in The moving image encoder 2 performs quantization based on a quantization step given according to the buffer sufficiency. On the other hand, the recording circuit 3 performs signal processing for digital recording such as addition of an error correction code or EFM modulation on the code sequence, and supplies the obtained recording signal to the pickup 9.

【0017】ピックアップ9は記録媒体12に記録用の
動画像信号を記録し、また読み取るものである。媒体1
2への記録や再生は、記録位置制御器11で設定された
トラック位置に行う。ここで入来する信号は可変転送レ
ートであるのに対し信号記録速度は一定なので、レート
に応じて間欠的に記録する。レートが高い場合は連続し
て記録するが、レートが低い場合は間が開く。記録位置
制御器11は、未記録領域(記録可能領域)に順次記録
するようにピックアップ9を制御する。記録媒体12
は、10GByte程度の容量を有する記録可能な光デ
ィスク等である。自由度の高い可変転送レートにより、
従来例より平均転送は低く設定され、平均転送レートが
4Mbpsなら、5時間の録画が可能になる。
The pickup 9 records and reads a moving image signal for recording on a recording medium 12. Medium 1
Recording and reproduction to and from the track 2 are performed at the track position set by the recording position controller 11. Here, the incoming signal has a variable transfer rate, while the signal recording speed is constant, so that the signal is intermittently recorded according to the rate. When the rate is high, recording is performed continuously, but when the rate is low, a gap is opened. The recording position controller 11 controls the pickup 9 so as to sequentially record data in an unrecorded area (recordable area). Recording medium 12
Is a recordable optical disk or the like having a capacity of about 10 Gbytes. With a variable transfer rate with a high degree of freedom,
The average transfer is set lower than in the conventional example, and if the average transfer rate is 4 Mbps, recording for 5 hours is possible.

【0018】つぎに再生時の動作について説明する。図
1において、ピックアップ9により読み取られた信号
は、再生回路5に与えられる。ここで記録されている信
号は可変転送レートであるのに対し信号読取り速度は一
定なので、レートに応じて間欠的に読み取る。レートが
高い場合は連続して読み取るが、レートが低い場合には
間が開く。再生回路4は、記録回路3の逆処理を行うも
ので、読み取られた信号から動画像符号列を再生し、動
画像復号化器5に与える。動画像復号化器5では、動画
像符号化器2の逆処理が行われ、得られた再生画像信号
が画像出力端子6から出力される。
Next, the operation at the time of reproduction will be described. In FIG. 1, a signal read by a pickup 9 is given to a reproducing circuit 5. Since the signal recorded here has a variable transfer rate and a constant signal reading speed, it is read intermittently according to the rate. When the rate is high, reading is performed continuously, but when the rate is low, a gap is opened. The reproducing circuit 4 performs the reverse process of the recording circuit 3, reproduces a moving image code string from the read signal, and supplies the reproduced signal to the moving image decoder 5. In the moving picture decoder 5, the inverse processing of the moving picture encoder 2 is performed, and the obtained reproduced picture signal is output from the picture output terminal 6.

【0019】<仮想バッファの動作>図1における本発
明の内部構成の一実施例を図2に示し、本発明の特徴で
あるその仮想バッファ8の動作を以下に説明する。図2
に示されるように、仮想バッファ8は、符号計数器2
1、減算器22、累積加算器23、正規化器24、目標
平均転送レートメモリ25、及び、仮想バッファ容量メ
モリ26より構成されている。
<Operation of Virtual Buffer> FIG. 2 shows an embodiment of the internal structure of the present invention shown in FIG. 1, and the operation of the virtual buffer 8 which is a feature of the present invention will be described below. FIG.
As shown in the figure, the virtual buffer 8
1, a subtractor 22, an accumulator 23, a normalizer 24, a target average transfer rate memory 25, and a virtual buffer capacity memory 26.

【0020】動画像符号化器2から入来する符号列は、
符号計数器21で1フレーム等所定単位時間当たりの符
号量が計数され、減算器22に与えられる。減算器22
では、目標平均転送レートメモリ25から与えられる目
標平均レートにより決る所定単位時間当たりの目標符号
量が減算される。減算結果は累積加算器23で累積さ
れ、仮想バッファ8の残留符号量となる。残留符号量の
初期値は、バッファ容量の中央値とするのが一般的であ
るが、本発明ではバッファ容量が変更されるので0とす
る。この場合、発生符号量が目標より少ないと残留符号
量は負の値となるが、仮想バッファなので不都合はな
い。
The code sequence coming from the video encoder 2 is
The code amount per predetermined unit time such as one frame is counted by the code counter 21, and is supplied to the subtracter 22. Subtractor 22
Then, the target code amount per predetermined unit time determined by the target average rate given from the target average transfer rate memory 25 is subtracted. The result of the subtraction is accumulated by the accumulator 23 and becomes the residual code amount of the virtual buffer 8. The initial value of the residual code amount is generally set to the median value of the buffer capacity, but is set to 0 in the present invention because the buffer capacity is changed. In this case, if the generated code amount is smaller than the target, the residual code amount becomes a negative value, but there is no inconvenience due to the virtual buffer.

【0021】仮想バッファ残留符号量は、正規化器24
において仮想バッファ容量メモリ26から与えられる仮
想バッファ容量で除算され、正規化された仮想バッファ
充足度として出力される。なお、本発明は可変転送レー
トなので、発生符号量が目標値より低い場合に、発生符
号量を無理に増やす必要性は低い。そこで、充足度が負
の場合は、仮想バッファの値をより大きな値として除算
してもよい。ここで、目標平均転送レート及び仮想バッ
ファ容量は、パラメータとしてバッファ制御器10から
与えられ、更新されるまで目標平均転送レートメモリ2
5及び仮想バッファ容量メモリ26に保持される。
The virtual buffer residual code amount is calculated by a normalizer 24.
Is divided by the virtual buffer capacity given from the virtual buffer capacity memory 26 and output as a normalized virtual buffer sufficiency. Since the present invention is a variable transfer rate, when the generated code amount is lower than the target value, it is not necessary to forcibly increase the generated code amount. Therefore, when the sufficiency is negative, the value of the virtual buffer may be divided as a larger value. Here, the target average transfer rate and the virtual buffer capacity are given from the buffer controller 10 as parameters, and are updated until the target average transfer rate memory 2 is updated.
5 and the virtual buffer capacity memory 26.

【0022】<仮想バッファの容量の設定>本発明の特
徴である仮想バッファの容量の設定について説明する。
仮想バッファの容量は、図3に示されるように記録媒体
の残容量に比例したもので、具体的な容量は残容量の半
分程度とする。この容量は、符号化制御の仮想バッファ
としては極めて大きなもので、目標符号量とのずれが非
常に長い時間に渡って蓄積しない限りフィードバック制
御の作用は僅かである。ほとんどの場合、平均的な量子
化値が持続され、理想的な可変転送レート符号化とな
る。
<Setting of Capacity of Virtual Buffer> Setting of capacity of a virtual buffer, which is a feature of the present invention, will be described.
The capacity of the virtual buffer is proportional to the remaining capacity of the recording medium as shown in FIG. 3, and the specific capacity is about half of the remaining capacity. This capacity is extremely large as a virtual buffer for encoding control, and the effect of feedback control is small unless a deviation from the target code amount is accumulated for a very long time. In most cases, the average quantization value is maintained, resulting in ideal variable transfer rate coding.

【0023】仮想バッファの容量は記録媒体12の残容
量に比例しているので、仮想バッファがオーバーフロー
やアンダーフローしない限り、残りの記録時間に対して
常時所定の残り記録容量が確保される。その程度は仮想
バッファの充足度で決まり、仮想バッファを記録媒体の
残容量のA倍に設定すると以下のようになる。まず、充
足度が0の場合は予定通りの発生符号量となり、それ以
降予め設定された目標平均レートで符号化することが出
来る記録容量が残っている。発生符号量が目標値より少
なく、充足度が−0.5(仮想バッファが空)になったと
すると、それ以降平均の(1+A/2)のレートで符号化
することになる。反対に、充足度が+0.5(仮想バッフ
ァが満)の場合は、それ以降平均の(1−A/2)のレー
トで符号化することになる。
Since the capacity of the virtual buffer is proportional to the remaining capacity of the recording medium 12, a predetermined remaining recording capacity is always secured for the remaining recording time unless the virtual buffer overflows or underflows. The degree is determined by the degree of sufficiency of the virtual buffer. When the virtual buffer is set to A times the remaining capacity of the recording medium, the following is obtained. First, when the sufficiency is 0, the generated code amount is as planned, and there remains a recording capacity that can be encoded at a preset target average rate thereafter. Assuming that the generated code amount is smaller than the target value and the sufficiency becomes -0.5 (virtual buffer is empty), coding is thereafter performed at an average (1 + A / 2) rate. Conversely, if the sufficiency is +0.5 (virtual buffer is full), then encoding is performed at an average rate of (1-A / 2).

【0024】この値は、記録位置(残容量)に関係なく常
に成り立ち、それ以降の符号化レートへの影響が常に均
等となる。ここで、記録残容量に対する仮想バッファ容
量Aは、その割合を大きくすればレート変化の自由度は
増し、可変転送レートの効果を大きくすることが出来る
が、残容量のずれが大きくなり、後半で不適切なレート
となる危険性も高くなる。それらのバランスからAの具
体値は0.5程度としている。
This value always holds irrespective of the recording position (remaining capacity), and the effect on the encoding rate thereafter is always equal. Here, as the ratio of the virtual buffer capacity A to the remaining recording capacity is increased, the degree of freedom of the rate change is increased and the effect of the variable transfer rate can be increased. The risk of improper rates increases. From these balances, the specific value of A is set to about 0.5.

【0025】つぎに、記録位置(残容量)の推移に伴う変
化について、以下に説明する。媒体に動画像情報を記録
していくに従って残容量は少なくなり、仮想バッファ容
量も少なくなる。それにしたがって次第に制御がかかり
やすくなるが、その作用は緩やかである。残容量が1割
程度になっても、500MByteと依然非常に大きな
仮想バッファであり、可変転送レート動作となる。通常
の固定転送レートに近い動作になるのは極最後のみであ
る。なお、仮想バッファは最後に完全に0となるのは不
都合なので、通常の固定転送レートで使われる分(20
0kByte)程度は残す。
Next, a change accompanying a change in the recording position (remaining capacity) will be described below. As moving image information is recorded on the medium, the remaining capacity decreases, and the virtual buffer capacity also decreases. The control becomes gradually easier according to this, but the action is moderate. Even if the remaining capacity becomes about 10%, it is still a very large virtual buffer of 500 MByte, and the variable transfer rate operation is performed. The operation near the normal fixed transfer rate is performed only at the very end. Since it is inconvenient for the virtual buffer to be completely zero at the end, the virtual buffer used at the normal fixed transfer rate (20
About 0 kByte) is left.

【0026】<目標平均レートの設定>残容量の減少に
伴って仮想バッファ容量が少なくなり、制御がかかりや
すくなると、発生符号量の多い場所では粗い量子化が行
われ易くなる。この場合、平均転送レートが同じでは、
画質劣化が生じる。そこで、仮想バッファの減少に伴っ
て平均目標転送レートを増加させる。この程度は予め統
計的に求められた転送レートの自由度と必要平均転送レ
ートの関係に基づいて設定されるが、顕著に増加させる
のは残容量が非常に少なくなった場合である。
<Setting of Target Average Rate> If the virtual buffer capacity decreases as the remaining capacity decreases and control becomes easier, coarse quantization is more likely to be performed in places where the generated code amount is large. In this case, if the average transfer rate is the same,
Image quality degradation occurs. Therefore, the average target transfer rate is increased as the number of virtual buffers decreases. This degree is set based on the relationship between the degree of freedom of the transfer rate statistically obtained in advance and the required average transfer rate. However, the degree of remarkable increase is when the remaining capacity becomes extremely small.

【0027】図4に本発明の目標平均転送レートと実転
送レートの様子を示す。実線で示した実転送レートは、
点線で示した目標平均転送レートに追従し、レート変動
の度合いは残容量が少なくなるに従って押さえられる。
FIG. 4 shows the target average transfer rate and the actual transfer rate according to the present invention. The actual transfer rate shown by the solid line is
Following the target average transfer rate indicated by the dotted line, the degree of rate fluctuation is suppressed as the remaining capacity decreases.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明の動画像記録再生装置では、記録
残容量に従って、残容量が多い時点では仮想バッファを
大きく設定するので、制御は緩やかであり発生符号量は
フリーに近い動作となり、可変転送レートの効果を十分
引き出す。残容量が少なくなるに従って仮想バッファを
小さくし、平均レートの設定も増加させるので、動作は
固定転送レートに近づき、破綻なくかつ媒体の終端まで
無駄無く記録出来る。終端部以外で可変転送レートの自
由度が高くなるので、平均転送レートを低くすることが
可能であり、同等画質ならより長時間の録画が可能にな
る。量子化ステップの変動も少ないので、画質の均質性
も良くなる。
According to the moving picture recording / reproducing apparatus of the present invention, the virtual buffer is set to a large value when the remaining capacity is large according to the remaining recording capacity. Make full use of the transfer rate. Since the virtual buffer is made smaller and the average rate is increased as the remaining capacity becomes smaller, the operation approaches the fixed transfer rate, and recording can be performed without failure and without loss to the end of the medium. Since the degree of freedom of the variable transfer rate is increased at portions other than the end portion, it is possible to lower the average transfer rate, and it is possible to record for a longer time with the same image quality. Since the variation of the quantization step is small, the uniformity of the image quality is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の動画像記録装置の一実施例の構成を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a moving image recording apparatus according to the present invention.

【図2】本発明の動画像記録装置の仮想バッファの一実
施例の構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a virtual buffer of the moving image recording apparatus of the present invention.

【図3】本発明の残容量に対する仮想バッファ容量の様
子を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a state of a virtual buffer capacity with respect to a remaining capacity according to the present invention.

【図4】本発明の目標平均転送レートと実転送レートの
様子を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a state of a target average transfer rate and an actual transfer rate according to the present invention.

【図5】本発明のバッファ充足度と量子化ステップの関
係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a buffer sufficiency and a quantization step according to the present invention.

【図6】従来の動画像記録装置の一構成例を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional moving image recording apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 画像入力端子 2 動画像符号化器 3 記録回路 4 再生回路 5 動画像復号化器 6 画像出力端子 7 量子化制御器 8,61 仮想バッファ 9 ピックアップ 10 バッファ制御器 11,62 記録位置制御器 12 記録媒体 21 符号計数器 22 減算器 23 累積加算器 24 正規化器 25 平均目標レートメモリ 26 仮想バッファ容量メモリ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image input terminal 2 Video encoder 3 Recording circuit 4 Reproduction circuit 5 Video decoder 6 Image output terminal 7 Quantization controller 8, 61 Virtual buffer 9 Pickup 10 Buffer controller 11, 62 Recording position controller 12 Recording medium 21 Code counter 22 Subtractor 23 Cumulative adder 24 Normalizer 25 Average target rate memory 26 Virtual buffer capacity memory

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/91 - 5/956 H04N 7/24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H04N 5/91-5/956 H04N 7/24

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】所定の記録総容量を有する記録媒体に、動
画像信号を可変転送レートで符号化して記録する動画像
記録装置において、 前記記録媒体の記録可能総符号量と記録済符号量から残
容量を得る残容量算出手段と、 前記残容量に応じて、転送レート制御で用いる仮想バッ
ファの容量の情報を出力する仮想バッファ設定手段と、 前記仮想バッファの容量の情報で容量が設定された仮想
バッファの充足度情報を出力する仮想バッファ手段と、 前記充足度情報に応じて量子化ステップを設定する量子
化ステップ制御手段と、 前記量子化ステップに基づいて動画像を符号化する動画
像符号化手段を有することを特徴とする動画像記録装
置。
1. A moving image recording apparatus which encodes a moving image signal at a variable transfer rate and records the same on a recording medium having a predetermined total recording capacity, comprising: A remaining capacity calculating unit that obtains a remaining capacity; a virtual buffer setting unit that outputs information on a capacity of a virtual buffer used in transfer rate control according to the remaining capacity; and a capacity is set based on the information on the capacity of the virtual buffer. Virtual buffer means for outputting sufficiency information of the virtual buffer; quantization step control means for setting a quantization step according to the sufficiency information; and a moving picture code for coding a moving picture based on the quantization step. A moving image recording apparatus, comprising:
【請求項2】請求項1に記載の動画像記録装置におい
て、 前記仮想バッファ設定手段は、前記残容量に従って仮想
バッファから読み出される目標平均転送レートの情報を
出力し、 前記仮想バッファ手段は、前記目標平均転送レートの情
報で前記仮想バッファから読み出される転送レートが設
定されることを特徴とする動画像記録装置。
2. The moving image recording apparatus according to claim 1, wherein the virtual buffer setting unit outputs information on a target average transfer rate read from the virtual buffer according to the remaining capacity. A moving image recording apparatus, wherein a transfer rate read from the virtual buffer is set based on information on a target average transfer rate.
【請求項3】所定の記録総容量を有する記録媒体に、動
画像信号を可変転送レートで符号化して記録する際の転
送レート制御方法において、 前記記録媒体の記録可能総符号量と記録済符号量から残
容量を得て、 前記残容量に応じて、転送レート制御で用いる仮想バッ
ファの容量の情報を出力し、 前記仮想バッファの容量の情報で容量が設定された仮想
バッファの充足度情報を出力し、 前記充足度情報に応
じて量子化ステップを設定し、 前記量子化ステップに基づいて動画像を符号化すること
を特徴とする転送レート制御方法。
3. A transfer rate control method when a moving image signal is encoded at a variable transfer rate and recorded on a recording medium having a predetermined total recording capacity, wherein a recordable total code amount of the recording medium and a recorded code are recorded. Obtain the remaining capacity from the amount, output the information on the capacity of the virtual buffer used in the transfer rate control according to the remaining capacity, and calculate the sufficiency information of the virtual buffer whose capacity is set by the information on the capacity of the virtual buffer. Outputting a quantization step according to the sufficiency information, and encoding a moving image based on the quantization step.
【請求項4】請求項3に記載の転送レート制御方法にお
いて、 前記残容量に従って仮想バッファから読み出される目標
平均転送レートの情報を出力し、前記目標平均転送レー
トの情報で前記仮想バッファから読み出される転送レー
トが設定されることを特徴とする転送レート制御方法。
4. The transfer rate control method according to claim 3, wherein information on a target average transfer rate read from the virtual buffer according to the remaining capacity is output, and the information is read from the virtual buffer with the information on the target average transfer rate. A transfer rate control method, wherein a transfer rate is set.
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