JP3804846B2

JP3804846B2 - Recording medium and image signal encoding apparatus

Info

Publication number: JP3804846B2
Application number: JP4562998A
Authority: JP
Inventors: 田基晴上
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1998-02-26
Filing date: 1998-02-26
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2018-02-26
Also published as: JPH11243529A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体に高能率符号化された画像情報の追加記録を行なう装置における、記録媒体及び画像信号符号化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ディジタル化された画像信号に対して高能率符号化による圧縮された情報を光ディスクや磁気媒体等のメディアに記録し、この記録メディアを再生した情報に対して復号処理を行ない画像信号を復元し再生する、記録再生システムが開発・実用化されている。このようなシステムの代表的なものとして、現在ＤＶＤ−ＶＩＤＥＯが商品化されている。ＤＶＤ−ＶＩＤＥＯは、動画像の高能率符号化方式の国際規格であるＭＰＥＧ２を用い、高密度な光ディスクに圧縮情報を記録することによって、２時間を超える画像データを１枚のディスクに記録することができる。
【０００３】
ＭＰＥＧ２等の画像フレーム間の予測処理を用いた高能率符号化を実現する符号化装置として、図５に示すような構成のものが知られている。入力されたディジタル画像信号はフレームメモリ２に記録され、符号化シンタックスに従って符号化される順番に並べ替えを行なうため遅延される。フレームメモリ２から出力されたディジタル信号は、基準フレームにおいては２次元ブロック変換回路４で垂直方向Ｎ画素・水平方向Ｍ画素（通常Ｎ，Ｍは８）の２次元ブロックに変換される。変換されたデータに対して直交変換回路６でＤＣＴ変換処理が施され量子化回路８に送られる。量子化回路８において量子化されたＤＣＴ変換係数に対し、符号化回路１０において、符号化テーブル１２の係数に対応したアドレスを参照することにより可変長または固定長の符号化が行われ、マルチプレクサ１４により上記符号化データと画面内でのブロックの場所等を示す付加情報とが多重化され、ビットストリームとして記録媒体１６、例えば光ディスクに出力される。
【０００４】
以上の符号化処理と共に、量子化回路８で量子化されたＤＣＴ変換係数は逆量子化回路１８、逆直交変換回路２０においてそれぞれ逆量子化及び逆ＤＣＴ変換が行われ、さらにデブロック回路２２で非ブロック化され、符号化ビットストリームが復号された状態の画像信号に復元されて、予測メモリ２４に格納される。
【０００５】
続いて予測フレーム２４においては、フレームメモリ２から出力される画像と予測メモリ２４に格納されている画像との間での動きベクトルが動きベクトル検出回路２６によって求められる。動きベクトル検出回路２６は一般的にブロックマッチングにより求められ、符号化する画像と予測メモリ２４の画像をそれぞれ２次元ブロック化し、画素毎の差分絶対値総和（もしくは差分二乗総和）の最も小さいブロックに対する画面内の動き成分を動きベクトルとして出力する。この出力された動きベクトルにより、予測ブロックが動き補償予測回路２８により予測メモリ２４から切り出される。動き補償予測回路２８では予測モードの選択を行ない、符号化する画像ブロックとの差分を２次元ブロック変換回路４に送り出す。以降は、前記フレームの各ブロックと同様の処理が行なわれ、ＤＣＴ変換係数が動きベクトルや予測モードと共にビットストリームとして出力される。
【０００６】
符号量の制御に関しては、出力されたストリームの符号量がレートコントロール回路３０において目標とする符号量との比較が行なわれ、目標符号量に近づけるために量子化回路８の量子化の細かさ（量子化スケール）を制御する。ＭＰＥＧ２の場合では基準フレーム（Ｉピクチャ）と２種類の予測フレーム（Ｐピクチャ：片方向予測、Ｂピクチャ：両方向予測）の３種類の情報量の異なるピクチャタイプが存在するため、予め設定された符号化レートに対して、３つのピクチャタイプの性質と出現頻度を用いて、各フレームに対する目標符号量を算出する。
【０００７】
例えば、ある一定時間に割り与えられる総符号量をＲ、一定時間内のＩ，Ｐ，Ｂ各ピクチャのフレーム数をＮＩ，ＮＰ，ＮＢ、また直前の各ピクチャの符号量をＳＩ，ＳＰ，ＳＢ、その時の量子化スケールの平均値をＱＩ，ＱＰ，ＱＢとすると、乗算記号（乗算演算子）を＊として、
ＸＩ＝ＳＩ＊ＱＩ
ＸＰ＝ＳＰ＊ＱＰ
ＸＢ＝ＳＢ＊ＱＢ …（式１）
上記ＸＩ，ＸＰ，ＸＢが符号化難易度を表わす値となり、これから処理を行なうピクチャに対しては、この比率を用いて符号量を割り振ることにより、目標符号量を設定することができる。各ピクチャタイプの目標符号量をＴＩ，ＴＰ，ＴＢとすると、

と算出することができる。なお、ここで、ＫＰ，ＫＢは、それぞれＰ，Ｂに対する符号化処理を考慮した重みとする。
【０００８】
ここで、先行する画像の複雑さ（アクティビティ）を予め算出しておき、そのアクティビティ値を各フレームに対する目標符号量の割り当てに反映させると、制御能力を高めることができる。
【０００９】
例えば、各フレームタイプの直前のアクティビティをＡＩ，ＡＰ，ＡＢとし、これから符号化する画像のアクティビティがＣＡであった場合、これから符号化するフレームのフレームタイプの符号化難易度を、
ＸＩ＝ＸＩ＊ＣＡ／ＡＩ
ＸＰ＝ＸＰ＊ＣＡ／ＡＰ
ＸＢ＝ＸＢ＊ＣＡ／ＡＢ …（式３）
と更新することにより、これから符号化する画像の複雑さが符号量割り当てに反映され、画質の安定したストリームを出力することができる。
【００１０】
目標符号量は、復号装置のストリームバッファを仮想的にシミュレートして、バッファのオーバーフロー／アンダーフローが起きないように制限される。量子化回路８における量子化スケールは、スケールと出力符号量とが一般的にほぼ反比例の関係にあることを利用して、各ピクチャタイプ毎に目標符号量に対する量子化スケール値ＣＱを例えば以下のような計算式で求め、量子化処理を行なう。
【００１１】

符号化開始時には、基準となる画像がないため、一般的な画像を考慮したパラメータが初期値としてセットされる。そのため符号化開始時には符号量の制御能力が落ちるが、処理が進むと安定した制御を実現することができる。
【００１２】
ピクチャ内での各ブロックでは、ブロック毎に目標符号量に近づく方向に量子化スケールを変動させることによって、目標符号量内に符号化ビットストリームを抑える。固定転送レート符号化の場合に、細かい量子化スケールを用いても符号化ストリームの量が設定した符号化レートに満たない場合には、１つのピクチャの区切りを示すヘッダコードの前に足りない符号量分のスタッフィングビットを詰め込むことにより、設定した符号化レートに合わせる。
【００１３】
ＤＶＤビデオ等の読み出し専用記録媒体に対しては、記録イメージを作成してプレスすることにより生産されるため、一度に全てのデータエリアに画像情報が記録される。しかしながら、読み書き両用記録媒体においては、一度に全てのデータエリアに記録する必要は無く、必要に応じて追加記録を行なったり、符号化ストリームの途中から編集記録することが可能である。ビデオカメラ等の用途に使用する場合には、同一場所での撮影であっても構図を変更するために記録の一時停止を行なうことがあり、またバッテリー等を交換するためには一時的に電源をオフにしたりする必要がある。このような場合に、すでに記録された画像情報とこれから記録する画像情報を同一シーケンスとして再生させたい場合には、仮想ストリームバッファの制御を迫記される符号化処理に引き継ぐ必要がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
追加記録を行なう場合に、すでに記録されている符号化ストリームから、仮想ストリームバッファの制御を行なうためには、ストリームに記録されている仮想バッファの大きさ、符号化レートを読み取ると共に、最後のフレームのストリームの先頭を検出して、へッダ情報に記録されている仮想バッファのバッファ位置を読み込み、更に最後のフレームに要した符号量と、符号化レート、仮想バッファの大きさから、符号化終了時の仮想バッファの位置を計算し、その値を初期値として符号化処理を行なう必要がある。そのため、符号化開始時に特別な処理を必要とする欠点があった。また、すでに符号化された画像信号の符号化時に用いられた制御バラメータはストリーム上には記録されていないため、迫加記録時にパラメータが初期化され入力画像信号の特性に追従するまでに、数フレームの符号化処理を必要とし、特に、すでに記録された画像と特性の似ている画像の符号化処理を行ない追加記録をする場合に、繋ぎ目の部分で瞬間的に画質を劣化させる欠点があった。
【００１５】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、追加記録を行なう場合に、すでに符号化された画像との連続性を保証し、かつ画質劣化の少ない符号化処理を行なう、記録媒体及び画像信号符号化装置を提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、ディジタル化された画像信号に対して、可変長符号化処理を施された信号を記録する記録媒体であって、一時記憶のためのデータエリアを持ち、このデータエリアに可変長符号化処理に用いられる制御用パラメータが記録されていることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の記録媒体において、制御用パラメータは、符号化処理を行なった際の復号装置の仮想バッファの位置、仮想バッファの大きさ、符号化レート、符号化制御方法を示す情報、及び追加記録可能な記録エリアの先頭アドレスを示す情報のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の記録媒体において、制御用パラメータは、符号化装置の内部で符号量を制御するためのパラメータを含むことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項４に係る発明は、請求項１，２又は３に記載の記録媒体において、制御用パラメータは、符号化装置の機種を認識することのできるパラメータを含むことを特徴とするものである。
【００２０】
請求項５に係る発明は、ディジタル化された画像信号に対して可変長符号化処理を施し、その結果生成された情報を記録媒体に記録する画像信号符号化装置において、符号化開始時に記録媒体の所定のエリアに記録された制御用パラメータを読み取り、その制御用パラメータを初期パラメータとして符号化処理を行なわせ、かつ、符号化終了時に記録媒体の所定のエリアに最終的な制御用パラメータを記録して符号化処理を終了させる符号化パラメータ処理手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２１】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の画像信号符号化装置において、制御用パラメータは、符号化処理を行なった際の復号装置の仮想バッファの位置、仮想バッファの大きさ、符号化レート、符号化制御方法を示す情報、及び追加記録可能な記録エリアの先頭アドレスを示す情報のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とするものである。
【００２２】
請求項７に係る発明は、請求項５又は６に記載の画像信号符号化装置において、制御用パラメータは、符号量を制御するための内部パラメータを含むことを特徴とするものである。
【００２３】
請求項８に係る発明は、請求項５に記載の画像信号符号化装置において、符号化パラメータ処理手段は、符号化装置の機種を認識することのできるパラメータを記録再生すると共に、再生された機種を示すパラメータ及び符号量制御のための内部パラメータを入力として制御用パラメータに変換するパラメータ再生変換手段を含むことを特徴とするものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は、本発明の画像信号符号化装置の第一の実施の形態を示すものである。この画像信号符号化装置は、フレームメモリ２、２次元ブロック変換回路４、直交変換回路６、量子化回路８、符号化回路１０、符号化テーブル１２、マルチプレクサ１４、逆量子化回路１８、逆直交変換回路２０、デブロック回路２２、予測メモリ２４、動きベクトル検出回路２６、動き補償予測回路２８、レートコントロール回路３０、符号化パラメータレジスタ３２、及び符号化パラメータ記録再生回路３４により構成されている。これらの要素のうち、フレームメモリ２からレートコントロール回路３０までの装置部分に関しては、図５を参照して説明した従来装置と同様であり、その説明は省略する。
【００２５】
マルチプレクサ１４では多重化したビットストリームを記録媒体１６に出力し記録すると共に、記録されたストリームの発生符号量をカウントしてレートコントロール回路３０に出力する。レートコントロール回路３０では、設定された符号化レートと発生符号量とピクチャタイプ（Ｉピクチャ又はＰピクチャ又はＢピクチャ）から、次のフレームの符号化の目標符号量を算出し、量子化スケールを決定して量子化回路８へ出力する。ここで、目標符号量算出に用いられるパラメータは、本発明に従い符号化パラメータレジスタ３２に記憶される。符号化コントロールが従来例で示されたような方式で行われる場合には、記憶されるパラメータは、符号化難易度を示す各ピクチャＰ，Ｉ，Ｂ毎のパラメータＸＩ，ＸＰ，ＸＢ、一定時間に割り当てられる総符号量を表わすＲ、一定時間内のフレーム総数を示すＮ（＝ＮＩ＋ＮＰ＋ＮＢ）、各フレームタイプの最後のピクチャのアクティビティＡＩ，ＡＰ，ＡＢ、仮想バッファの大きさＶＳ、仮想バッファの現在の位置ＶＣ等である。上記パラメータはピクチャ毎に必要に応じて参照され、また更新される。
【００２６】
符号化処理の終了時には、符号化パラメータ記録再生回路３４が、記録媒体１６の符号化データエリア以外の特定のエリアに上記パラメータを記録して処理を終了する。記録媒体のパラメータが記録されるエリアのデータフォーマットの一例を図２に示す。記録エリアの最初の位置にあるリードイン部４０に続き、ディスク情報等が書かれているデータトラック４２が存在する。ここには、媒体のＩＤ情報すなわちディスク識別情報４２０、ファイルフォーマット情報すなわちディスク管理情報４２２、再生開始ポイント情報４２４等を定義するへッダエリアが存在する。このヘッダエリアの次に上記パラメータが記録される符号化制御情報エリア４２６を設ける。ここで説明する符号化制御情報エリア４２６には、制御用パラメータのためのヘッダＡ１（３２ビット）に続き、追加記録を行なうディスクエリアの先頭位置を示す追加記録先頭位置エリアＡ２（３２ビット）、総符号量Ｒを示すＲエリアＡ３（１６ビット）、仮想バッファの大きさＶＳを示すＶＳエリアＡ４（１６ビット）、仮想バッファの位置ＶＣを示すＶＣエリアＡ５（１６ビット）、一定時間内の各ピクチャのフレーム総数を示すＮエリアＡ６（８ビット）、Ｉピクチャの符号化難易度ＸＩを示すＸＩエリアＡ７（１２ビット）、Ｐピクチャの符号化難易度ＸＰを示すＸＰエリアＡ８（１２ビット）、Ｂピクチャの符号化難易度ＸＢを示すＸＢエリアＡ９（１２ビット）、各フレームタイプの最後のＩピクチャのアクティビティＡＩを示すＡＩエリアＡ１０（１２ビット）、同様にＰピクチャのアクティビティＡＰを示すＡＰエリアＡ１１（１２ビット）、ＢピクチャのアクティビティＡＢを示すＡＢエリアＡ１２（１２ビット）の順で記録される。このデータエリアの後に、符号化情報が記録される符号化ストリームトラック４４，４６，４８が存在する。
【００２７】
符号化開始時には、まず制御用パラメータを示すへッダＡ１を探索し、追加記録先頭位置Ａ２の内容を読み込み、その場所に記録位置を移動させる。また、符号化パラメータ記録再生回路３４は、上記制御用パラメータを読み込み、符号化パラメータレジスタ３２に記録する。この符号化装置は、通常の符号化処理と同様に符号化パラメータレジスタ３２を参照して符号化処理を開始する。
【００２８】
このようにして、すでに符号化された画像情報の制御用パラメータを読み込み追加記録を行なうことにより、すでに符号化された画像との連続性を保証することができると共に、符号化開始時のレート制御能力を向上させることができる。
【００２９】
（実施の形態２）
次に、本発明の第二の実施の形態を示す符号化装置について説明する。この実施の形態では、符号化パラメータ記録再生回路３４を符号化パラメータ記録回路３６及び符号化パラメータ再生変換回路３８に分離されている。符号化パラメータ記録回路３６においては、第一の実施の形態と同様のパラメータと共に、符号化装置の識別を行なうための信号を記録する。識別信号を制御方法の異なる符号化装置で異なる信号を記録することにより、すでに記録された画像情報が、いかなる符号化装置で処理されたかを知ることができる。識別信号は、符号化装置に共通なパラメータ（一定時間に割り当てられる総符号量Ｒ、仮想バッファの大きさＶＳ及び位置ＶＣ）に続いて記録され、以降に符号化に特有のパラメータが記録される。符号化開始時に、再生回路は識別信号を読み取り、それに続く制御用パラメータを読み取る。識別信号が、自己のものと同様であれば、制御パラメ一夕をそのまま符号化パラメータレジスタに記憶させ、符号化処理を開始する。自己のものと異なる識別信号の場合には、制御用パラメータの変換処理を行ない、使用可能なパラメータを符号化パラメータに記憶させ、他のエリアには初期値をセットする。
【００３０】
異なるアルゴリズムの符号化装置で記録された画像信号に連続して追加記録を行ないたい場合に、仮想バッファ等の符号化装置に共通なパラメータは確実に読み込めるため、符号化ストリームの連続性を確保することができる。また、予め他のアルゴリズムの符号化装置の認識信号とパラメータの変換規則をメモリ等に貯えておき、認識信号とパラメータから、符号化処理に必要なパラメータを生成することにより、異なる装置間においても、符号化制御処理の安定性を向上させることができる。
【００３１】
図２の記録媒体の例においては、記録媒体の先頭エリアにのみ上記パラメータ記録エリアを設けているが、複数のパラメータ記録エリアを設けることも可能である。図４に例示するように、編集可能なストリームの単位、例えば符号化ストリーム４４に、ストリームデータＢ２，Ｂ４，Ｂ７に先立ちそれぞれパラメータ記録エリアすなわち制御情報エリアＢ１，Ｂ３，Ｂ６を設けておき、編集ポイントでパラメータを読み取ることにより、編集処理においても符号化ストリームの連続性と符号化制御の安定性を実現することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の記録媒体及び画像信号符号化装置によれば、符号化終了時にディスク等の記録媒体の特定エリアに符号量を制御するための各種パラメータを記録しておき、追加記録や編集処理で符号化処理を行なう際に、上記パラメータを参照して符号化処理を開始することにより、符号化ストリームを同一シーケンスで扱うための仮想バッファ制御処理を容易に実現することができるとともに、符号化開始時のレート制御を安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の符号化装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を実現する記録媒体のデータフォーマットの一例を示す図である。
【図３】本発明の符号化装置の第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図４】制御データの格納エリアを複数所有する、記録媒体のデータフォーマットの一例を示す図である。
【図５】従来の画像符号化装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
２フレームメモリ
４２次元ブロック変換回路
６直交変換回路
８量子化回路
１０符号化回路
１２符号化テーブル
１４マルチプレクサ
１６記録媒体
１８逆量子化回路
２０逆直交変換回路
２２デブロック回路
２４予測メモリ
２６動きベクトル検出回路
２８動き補償予測回路
３０レートコントロール回路
３２符号化パラメータレジスタ
３４符号化パラメータ記録再生回路
３６符号化パラメータ記録回路
３８符号化パラメータ再生変換回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a recording medium and an image signal encoding apparatus in an apparatus for additionally recording image information that has been highly efficient encoded on a recording medium.
[0002]
[Prior art]
In recent years, information compressed by high-efficiency encoding of digitized image signals is recorded on a medium such as an optical disk or a magnetic medium, and the information reproduced from the recording medium is decoded to restore the image signal. Recording and playback systems that play back and play back have been developed and put to practical use. As a representative of such a system, DVD-VIDEO is currently commercialized. DVD-VIDEO uses MPEG2 which is an international standard for high-efficiency encoding of moving images, and records compressed data on a high-density optical disc, thereby recording image data over two hours on a single disc. Can do.
[0003]
As an encoding device that realizes high-efficiency encoding using prediction processing between image frames such as MPEG2, a configuration as shown in FIG. 5 is known. The input digital image signal is recorded in the frame memory 2 and delayed in order to be rearranged in the order of encoding according to the encoding syntax. The digital signal output from the frame memory 2 is converted into a two-dimensional block of N pixels in the vertical direction and M pixels in the horizontal direction (usually N and M are 8) by the two-dimensional block conversion circuit 4 in the reference frame. The transformed data is subjected to DCT transformation processing by the orthogonal transformation circuit 6 and sent to the quantization circuit 8. The encoding circuit 10 performs variable length or fixed length encoding on the DCT transform coefficient quantized by the quantization circuit 8 by referring to an address corresponding to the coefficient of the encoding table 12, and the multiplexer 14. As a result, the encoded data and additional information indicating the location of the block in the screen are multiplexed and output as a bit stream to the recording medium 16, for example, an optical disc.
[0004]
Along with the above encoding process, the DCT transform coefficient quantized by the quantization circuit 8 is subjected to inverse quantization and inverse DCT transform in the inverse quantization circuit 18 and the inverse orthogonal transform circuit 20, respectively. It is deblocked and restored to an image signal in a state where the encoded bit stream is decoded and stored in the prediction memory 24.
[0005]
Subsequently, in the prediction frame 24, a motion vector between the image output from the frame memory 2 and the image stored in the prediction memory 24 is obtained by the motion vector detection circuit 26. The motion vector detection circuit 26 is generally obtained by block matching, and each of the image to be encoded and the image in the prediction memory 24 is converted into a two-dimensional block, and the block having the smallest difference absolute value sum (or difference sum of squares) for each pixel is obtained. The motion component in the screen is output as a motion vector. Based on the output motion vector, the prediction block is cut out from the prediction memory 24 by the motion compensation prediction circuit 28. The motion compensation prediction circuit 28 selects a prediction mode, and sends the difference from the image block to be encoded to the two-dimensional block conversion circuit 4. Thereafter, the same processing as that of each block of the frame is performed, and the DCT transform coefficient is output as a bit stream together with the motion vector and the prediction mode.
[0006]
Regarding the control of the code amount, the code amount of the output stream is compared with the target code amount in the rate control circuit 30, and the quantization level of the quantization circuit 8 (in order to approach the target code amount ( Control the quantization scale. In the case of MPEG2, there are three types of picture types having different information amounts, ie, a reference frame (I picture) and two types of prediction frames (P picture: unidirectional prediction, B picture: bidirectional prediction). The target code amount for each frame is calculated using the properties and appearance frequency of the three picture types with respect to the conversion rate.
[0007]
For example, R is the total code amount allocated for a certain time, NI, NP, NB is the number of frames of each picture of I, P, B within a certain time, and SI, SP, SB is the code amount of each previous picture. If the average value of the quantization scale at that time is QI, QP, QB, the multiplication symbol (multiplication operator) is set as *,
XI = SI * QI
XP = SP * QP
XB = SB * QB (Formula 1)
The above XI, XP, and XB are values representing the level of difficulty of encoding, and the target code amount can be set by allocating the code amount using this ratio for a picture to be processed from now on. When the target code amount of each picture type is TI, TP, TB,

Can be calculated. Here, KP and KB are weights in consideration of encoding processing for P and B, respectively.
[0008]
Here, if the complexity (activity) of the preceding image is calculated in advance and the activity value is reflected in the allocation of the target code amount for each frame, the control capability can be enhanced.
[0009]
For example, if the activity immediately before each frame type is AI, AP, AB, and the activity of the image to be encoded is CA, the encoding difficulty level of the frame type of the frame to be encoded is
XI = XI * CA / AI
XP = XP * CA / AP
XB = XB * CA / AB (Formula 3)
Thus, the complexity of the image to be encoded is reflected in the code amount allocation, and a stream with stable image quality can be output.
[0010]
The target code amount is limited so that the overflow / underflow of the buffer does not occur by virtually simulating the stream buffer of the decoding device. The quantization scale in the quantization circuit 8 uses the fact that the scale and the output code amount are generally in an inversely proportional relationship, and sets the quantization scale value CQ for the target code amount for each picture type, for example: Quantization processing is performed using such a calculation formula.
[0011]

Since there is no reference image at the start of encoding, a parameter considering a general image is set as an initial value. For this reason, the control capability of the code amount decreases at the start of encoding, but stable control can be realized as the processing proceeds.
[0012]
In each block in the picture, the coded bit stream is suppressed within the target code amount by changing the quantization scale in a direction approaching the target code amount for each block. In the case of fixed transfer rate encoding, if the amount of the encoded stream is less than the set encoding rate even if a fine quantization scale is used, a code that is insufficient before the header code indicating the delimiter of one picture By matching the amount of stuffing bits, it matches the set coding rate.
[0013]
A read-only recording medium such as a DVD video is produced by creating a recorded image and pressing it, so that image information is recorded in all data areas at once. However, in the read / write recording medium, it is not necessary to record in all the data areas at once, and additional recording can be performed as needed, and editing recording can be performed from the middle of the encoded stream. When used in applications such as video cameras, recording may be paused to change the composition even when shooting at the same location, and power may be temporarily turned off to replace batteries. Or need to turn off. In such a case, when it is desired to reproduce the already recorded image information and the image information to be recorded from now on as the same sequence, it is necessary to take over the control of the virtual stream buffer to the encoding process to be noted.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
When performing additional recording, in order to control the virtual stream buffer from the already recorded encoded stream, the size and encoding rate of the virtual buffer recorded in the stream are read and the last frame is read. Detects the beginning of the stream, reads the buffer position of the virtual buffer recorded in the header information, and further encodes from the amount of code required for the last frame, the encoding rate, and the size of the virtual buffer. It is necessary to calculate the position of the virtual buffer at the end and perform the encoding process using that value as an initial value. For this reason, there is a drawback that special processing is required at the start of encoding. In addition, since the control parameters used at the time of encoding the already encoded image signal are not recorded on the stream, the parameters are initialized at the time of urgent recording and before the parameters follow the characteristics of the input image signal. The frame encoding process is required, especially when performing additional recording by encoding an image that has similar characteristics to an already recorded image, and has the disadvantage of instantaneously degrading the image quality at the joint. there were.
[0015]
The present invention has been made in order to solve the above-described problem. When performing additional recording, the recording medium guarantees continuity with an already encoded image and performs encoding processing with little image quality deterioration. An object of the present invention is to provide an image signal encoding device.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a recording medium for recording a signal obtained by subjecting a digitized image signal to variable length coding processing for temporary storage. It has a data area, and control parameters used for variable length coding processing are recorded in this data area.
[0017]
According to a second aspect of the present invention, in the recording medium according to the first aspect, the control parameters are the position of the virtual buffer of the decoding apparatus, the size of the virtual buffer, the coding rate, and the code when the coding process is performed. It includes at least one of information indicating a recording control method and information indicating a head address of a recording area that can be additionally recorded.
[0018]
According to a third aspect of the present invention, in the recording medium according to the first or second aspect, the control parameter includes a parameter for controlling a code amount inside the encoding device.
[0019]
According to a fourth aspect of the present invention, in the recording medium according to the first, second, or third aspect, the control parameter includes a parameter that can recognize a model of the encoding device.
[0020]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an image signal encoding apparatus for performing variable-length encoding processing on a digitized image signal and recording information generated as a result on the recording medium. The control parameter recorded in the predetermined area is read, the encoding process is performed using the control parameter as an initial parameter, and the final control parameter is recorded in the predetermined area of the recording medium at the end of encoding. And encoding parameter processing means for ending the encoding process.
[0021]
According to a sixth aspect of the present invention, in the image signal encoding device according to the fifth aspect, the control parameters include the position of the virtual buffer of the decoding device, the size of the virtual buffer, and the encoding when the encoding process is performed. It includes at least one of information indicating a rate, an encoding control method, and information indicating a head address of a recording area that can be additionally recorded.
[0022]
The invention according to claim 7 is the image signal encoding device according to claim 5 or 6, wherein the control parameter includes an internal parameter for controlling the code amount.
[0023]
According to an eighth aspect of the present invention, in the image signal encoding device according to the fifth aspect, the encoding parameter processing means records and reproduces a parameter capable of recognizing the model of the encoding device, and the reproduced model. And a parameter reproduction conversion means for converting into an input parameter an internal parameter for code amount control and an internal parameter for code amount control.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a first embodiment of an image signal encoding apparatus according to the present invention. The image signal encoding apparatus includes a frame memory 2, a two-dimensional block transform circuit 4, an orthogonal transform circuit 6, a quantization circuit 8, a coding circuit 10, a coding table 12, a multiplexer 14, an inverse quantization circuit 18, and an inverse orthogonal. The conversion circuit 20, the deblocking circuit 22, the prediction memory 24, the motion vector detection circuit 26, the motion compensation prediction circuit 28, the rate control circuit 30, the encoding parameter register 32, and the encoding parameter recording / reproducing circuit 34 are configured. Among these elements, the device portion from the frame memory 2 to the rate control circuit 30 is the same as that of the conventional device described with reference to FIG. 5, and the description thereof is omitted.
[0025]
The multiplexer 14 outputs and records the multiplexed bit stream on the recording medium 16, counts the generated code amount of the recorded stream, and outputs it to the rate control circuit 30. The rate control circuit 30 calculates a target code amount for encoding the next frame from the set encoding rate, generated code amount, and picture type (I picture, P picture, or B picture), and determines the quantization scale. And output to the quantization circuit 8. Here, the parameters used for calculating the target code amount are stored in the encoding parameter register 32 according to the present invention. When the encoding control is performed in the manner shown in the conventional example, the stored parameters are the parameters XI, XP, XB for each picture P, I, B indicating the encoding difficulty, and a fixed time. R indicating the total code amount allocated to N, N indicating the total number of frames in a certain time (= NI + NP + NB), activity AI, AP, AB of the last picture of each frame type, virtual buffer size VS, current virtual buffer Position VC. The above parameters are referred to and updated as necessary for each picture.
[0026]
At the end of the encoding process, the encoding parameter recording / reproducing circuit 34 records the parameters in a specific area other than the encoded data area of the recording medium 16 and ends the process. An example of the data format of the area where the parameters of the recording medium are recorded is shown in FIG. Following the lead-in section 40 at the first position of the recording area, there is a data track 42 in which disc information and the like are written. Here, there is a header area for defining medium ID information, that is, disc identification information 420, file format information, that is, disc management information 422, reproduction start point information 424, and the like. Next to this header area, an encoding control information area 426 in which the above parameters are recorded is provided. In the encoding control information area 426 described here, following the header A1 (32 bits) for control parameters, an additional recording head position area A2 (32 bits) indicating the head position of the disk area where additional recording is performed, R area A3 (16 bits) indicating the total code amount R, VS area A4 (16 bits) indicating the size VS of the virtual buffer, VC area A5 (16 bits) indicating the position VC of the virtual buffer, each within a fixed time N area A6 (8 bits) indicating the total number of frames of the picture, XI area A7 (12 bits) indicating the encoding difficulty XI of the I picture, XP area A8 (12 bits) indicating the encoding difficulty XP of the P picture, XB area A9 (12 bits) indicating the encoding difficulty level XB of B picture, activity AI of the last I picture of each frame type AI area A10 indicating (12 bits), likewise AP area A11 (12 bits) that indicates the activity AP P-picture, is recorded in the order of AB area A12 indicating the activity AB B picture (12 bits). After this data area, there are encoded stream tracks 44, 46, and 48 in which encoded information is recorded.
[0027]
At the start of encoding, first, a header A1 indicating a control parameter is searched, the contents of the additional recording head position A2 are read, and the recording position is moved to that position. The encoding parameter recording / reproducing circuit 34 reads the control parameter and records it in the encoding parameter register 32. This encoding apparatus starts the encoding process with reference to the encoding parameter register 32 in the same manner as the normal encoding process.
[0028]
In this way, by reading the control parameters of the already encoded image information and performing additional recording, continuity with the already encoded image can be ensured, and rate control at the start of encoding is possible. Ability can be improved.
[0029]
(Embodiment 2)
Next, an encoding apparatus showing a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the encoding parameter recording / reproduction circuit 34 is separated into an encoding parameter recording circuit 36 and an encoding parameter reproduction conversion circuit 38. The encoding parameter recording circuit 36 records a signal for identifying the encoding apparatus together with the same parameters as those in the first embodiment. By recording different signals with encoding devices having different control methods, it is possible to know which encoding device has processed the already recorded image information. The identification signal is recorded following parameters common to the encoding device (total code amount R assigned to a predetermined time, virtual buffer size VS and position VC), and parameters specific to encoding are recorded thereafter. . At the start of encoding, the reproducing circuit reads the identification signal and then reads the control parameters. If the identification signal is the same as its own, the control parameter is stored in the encoding parameter register as it is, and the encoding process is started. In the case of an identification signal different from the self signal, control parameter conversion processing is performed, usable parameters are stored in encoding parameters, and initial values are set in other areas.
[0030]
When it is desired to continuously perform additional recording on an image signal recorded by an encoding device of a different algorithm, parameters common to the encoding device such as a virtual buffer can be reliably read, so that the continuity of the encoded stream is ensured. be able to. In addition, the recognition signal and parameter conversion rule of the encoding device of another algorithm is stored in advance in a memory or the like, and a parameter necessary for the encoding process is generated from the recognition signal and the parameter, so that it can be used between different devices. The stability of the encoding control process can be improved.
[0031]
In the example of the recording medium in FIG. 2, the parameter recording area is provided only in the head area of the recording medium, but a plurality of parameter recording areas may be provided. As shown in FIG. 4, parameter recording areas, that is, control information areas B1, B3, and B6 are provided in the editable stream unit, for example, the encoded stream 44, prior to the stream data B2, B4, and B7, respectively. By reading the parameters at points, it is possible to realize the continuity of the encoded stream and the stability of the encoding control even in the editing process.
[0032]
【The invention's effect】
According to the recording medium and the image signal encoding device of the present invention, various parameters for controlling the amount of code are recorded in a specific area of the recording medium such as a disk at the end of encoding, and are encoded by additional recording or editing processing. When performing the encoding process, it is possible to easily realize the virtual buffer control process for handling the encoded stream in the same sequence by starting the encoding process with reference to the above parameters, and at the time of encoding start Rate control can be stabilized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of an encoding apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a data format of a recording medium that realizes the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the encoding apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a data format of a recording medium having a plurality of control data storage areas.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a conventional image encoding device.
[Explanation of symbols]
2 Frame memory 4 Two-dimensional block transform circuit 6 Orthogonal transform circuit 8 Quantization circuit 10 Encoding circuit 12 Encoding table 14 Multiplexer 16 Recording medium 18 Inverse quantization circuit 20 Inverse orthogonal transform circuit 22 Deblock circuit 24 Prediction memory 26 Motion vector Detection circuit 28 Motion compensation prediction circuit 30 Rate control circuit 32 Encoding parameter register 34 Encoding parameter recording / reproducing circuit 36 Encoding parameter recording circuit 38 Encoding parameter reproducing conversion circuit

Claims

A recording medium for recording a signal obtained by subjecting a digitized image signal to variable-length coding processing, and having a data area for temporary storage, which is used for variable-length coding processing. A recording medium on which recorded control parameters are recorded.

The control parameter includes the position of the virtual buffer of the decoding device when performing the encoding process, the size of the virtual buffer, the encoding rate, information indicating the encoding control method, and the start address of the recording area that can be additionally recorded The recording medium according to claim 1, further comprising at least one piece of information indicating

The recording medium according to claim 1, wherein the control parameter includes a parameter for controlling a code amount inside the encoding apparatus.

The recording medium according to claim 1, wherein the control parameter includes a parameter capable of recognizing a model of the encoding device.

In an image signal encoding apparatus that performs variable-length encoding processing on a digitized image signal and records the resulting information on a recording medium, the information is recorded in a predetermined area of the recording medium at the start of encoding The control parameter is read, and the encoding process is performed using the control parameter as an initial parameter. At the end of encoding, the final control parameter is recorded in a predetermined area of the recording medium, and the encoding process is terminated. An image signal encoding apparatus comprising encoding parameter processing means for causing the image signal to be encoded.

The control parameter includes the position of the virtual buffer of the decoding device when performing the encoding process, the size of the virtual buffer, the encoding rate, information indicating the encoding control method, and the start address of the recording area that can be additionally recorded The image signal encoding apparatus according to claim 5, further comprising at least one of information indicating

The image signal encoding apparatus according to claim 5 or 6, wherein the control parameter includes an internal parameter for controlling a code amount.

The encoding parameter processing means records and reproduces a parameter capable of recognizing the model of the encoding device, and converts a parameter indicating the reproduced model and an internal parameter for code amount control into an input parameter for control. 6. The image signal encoding apparatus according to claim 5, further comprising parameter reproduction conversion means for performing the operation.