JP2001501072A - ビデオシーケンス間の切換方法及び対応する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、符号化／復号化システムにおいて、第１のビデオシーケンスを第２のビデオシーケンスに切り換える改良された方法に関するものである。デコーダバッファのアンダフロー又はオーバフローを防止するため、入力流ＩＳ１及びＩＳ２についての変換符号化を利用して、スイッチング点の時間位置をシフトさせると共に設けた変換符号化回路（１１，１２）の出力部において同一の入力点及び同一のデコーダバッファ特性を有する流れＴＳ１及びＴＳ２を得る。用途として、ＭＰＥＧ−１及びＭＰＲＥＧ２基準に基づいて発生した２つの流れの切り換えに用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】 ビデオシーケンス間の切換方法及び対応する装置 本発明は、第１のビデオシーケンスを第２のビデオシーケンスに切り換える方 法であって、これらビデオシーケンスが調整バッファを用いて異なるビデオエン コーダにより符号化されている方法及び対応するスイッチング装置に関するもの である。この発明は、例えばＭＰＥＧ１又はＭＰＥＧ２符号化／復号化システム に用いことができる。 ＭＰＥＧ２基準に基づく符号化システムのような符号化システムは可変レート でデータを発生し（符号化されたが可変ビットサイズを有する）、（一定のビッ トレート）の伝送チャネルを供給するため出力データバッファを必要とする。同 様に、対応するデコーダは上記チャネルからのデータを必要な可変レートで用い ることができるようにするために入力データバッファを必要とする。従って、伝 送され符号化された画像はデータバッファにおいて同一の時間を占めることはな い。この結果、第１のビデオシーケンスを第２のビデオシーケンスにスイッチン グする際、遷移（すなわち、スイッチング点）における各デコーダバッファの遅 延は等しくならない。 ＭＰＥＧ基準で規定されているデコーディングＶＢＶ（Ｖｉｄｅｏ Ｂｕｆｆ ｅｒ Ｖｅｒｉｆｉｅｒ）の要約モデルにより、適当なバッファリング及び遅延 要件（「ビットレート」及び「バッファサイズ」のフィールドのシーケンスヘッ ダに表示されている）を用いてＭＰＥＧビット流を復号化可能であることを確証 することが可能であることが知られている。このＶＢＶのモデルは、符号化され たビット流及び瞬時的に関連するデコーダに対する受信バッファのモデルである ので、画像のための全てのデータは上記受信バッファから瞬時に除去される。こ のモデルのフレームワーク内において、バッファがアンダフロー又はオーバフロ ーすることなくデコーディングが行われるようにビット流に対する屈曲変化が規 定されている。上記切り換えられるべき第１及び第２のシーケンスが個別に符号 化されていると、このようなデコーダバッファに対するオーバフロー又はアンダ フローの危険性が発生する。 このような危険性を防止するため、全てのデコードされた画像を同一のビット 数及び直前の同一の期間を用いて再生する圧縮解除されたドメインでスイッチン グ動作を行うことができる。この場合、上記画像はスイッチングを行う通常のミ キサに送出され、伝送される前に記録される。このような解決方法は例えば国際 特許出願ＷＯ９７／０８８９８号に記載されているが、構造的に一層複雑になっ てしまう。さらに、再符号化工程が後続するデコーディング工程により画像品質 に損傷を与えることになってしまう。 従って、本発明の目的は、上述した欠点を解消する別のスイッチング方法を提 供することにある。 この目的を達成するため、本発明は冒頭部で述べたスイッチング方法に関する ものであり、切り換え工程に先立って、前記符号化されたシーケンスの各々につ いて変換符号化工程を行い、切り換え点の時間位置をシフトさせる。本発明は対 応する装置にも関係する。 この解決策の基本概念は、入力する符号化流がスイッチング点において同一の デコーダバッファ特性及び特に等しいバッファ遅延を有するように入力符号化流 を変換符号化することである。 以下の説明及び添付図面から本発明の特徴及び利点を明らかにする。ここで、 図１は本発明の方法及び装置の図面であり、 図２は変換符号化回路を含む伝送チェーンを示し、 図３は変換符号化工程によりに取られる方策に対応する変換符号化回路のバッ ファ境界の例を示し、 図４は変換符号化されたビット流を示し、 図５は本発明による装置の各変換符号化回路の構成を示す。 本発明によるスイッチング方法及び装置をスイッチング１に示す。この図１は 入力符号化流ＩＳ１及びＩＳ２（例えば、国営テレビジョンプログラム及び地方 のテレビジョンプログラムのような第１及び第２のオリジナルビデオシーケンス に対応する）を受信すると共に対応する出力変換符号化流ＴＳ１及びＴＳ２を送 出する変換符号化装置１１及び１２を示す。これらの変換符号化流ＴＳ１及びＴ Ｓ２は、後述するように、同一の入力点を含みスイッチャ１５に向けて送ること ができる。このスイッチャの出力部において、これら入力流に関して第２のビデ オシーケンスと称される変換符号化流が発生する。この場合、他方の入力流は第 １のビデオシーケンスとなる。 変換符号化処理において、第１の所定のフォーマットを用いて圧縮されたシー ケンスを別のフォーマットで圧縮された別のシーケンスに変換する。本明細書で 提案する変換符号化処理を用いて、入力符号化流が同一のデコーダバッファ特性 （個別に符号化された符号化流に対する場合ではない）を有するようにスイッチ ング点の一時的な（時間的な）位置をシフトさせる。このスイッチング点の時間 的な位置のシフトは、このスイッチング点に先行し及び後続するビデオ部分の符 号化に割り当てられたビットの数を変更することにより得られ、それぞれ変換符 号化された符号化流により用いられるビットの全数は対応する入力流により用い られるビットの数に等しくなるように維持する。 伝送チェーンを図２に示す。この伝送チェーンはエンコーダ２１とデコーダ２ ３との間にバッファとして示す変換符号化装置２２を含む。本発明においては、 各変換符号化装置の出力ビットレートはその入力ビットレートに等しくする。こ のビットレートは変更せず、画像スタート位置だけを変更（シフト）してデコー ダバッファの安定性を維持する継ぎ目のない連続するスライス点を発生させる。 この変換符号化処理は、出力流に対するデコーダバッファの安定性を確実なも のとする必要があり、従ってバッファに対してオーバーフロー又はアンダフロー を回避する必要がある。デコーダバッファのオーバーフローに対する臨界時間は 画像を復号化する直前の時間、すなわちＤ（ｔ（ｋ））＋ｔ（ｋ）とする。ここ で、 ｔ（ｋ）＝画像番号ｋのスタートコードが変換符号化装置に入力する時間 Ｄ（ｔ（ｋ））＝変換符号化装置のバッファ入力とデコーダ出力との間の遅延 時間（例えば図２に示す） Ｄ（ｔ（ｋ））を規定することにより、以下の式が得られる。 Ｄ（ｔ（ｋ）＝ＶＢＶ遅延出力（ｋ）＋Ｆ（ｔ（ｋ））／Ｒ （１） 及び、 Ｄ（ｔ（ｋ）＋ｔ（ｋ）＝Ｄ（ｔ（ｋ−１）＋ｔ（ｋ−１）＋１／Ｐ （２） ここで、Ｐ＝フレームレート（及び、１／Ｐ＝フレーム周期） Ｒ＝ビデオビットレート Ｆ（．）＝関連する時間（．）における変換符号化装置のバッファの満 杯 ＶＢＶ遅延出力（ｋ）＝変換符号化装置の出力／デコーダ入力における 画像番号ｋのＶＢＶ遅延 ＶＢＶ遅延を規定するため、エンコーダの出力に接続されていると考えられるＶ ＢＶ（Ｖｉｄｅｏ Ｂｕｆｆｅｒｉｎｇ Ｖｅｒｆｉｅｒ）が前記エンコーダと 同一のクロック周波数及び画像ビットレートを有することを思い出す必要がある （これらは同期して動作する）。このＶＢＶは、初めは空であり所謂ビデオビッ ト流のｖｂｖ遅延フィールド中で特定された時間にわたってビット流で満たされ るサイズＳのデコーディングバッファを有する（ここで、Ｓは所謂シーケンスヘ ッダのｖｂｖバッファサイズフィールド中に与えられる）。各画像期間の後、そ の時間においてこの画像の全てのデータは最長のバッファ中に存在し、この画像 の全てのデータは瞬時に除去される。ＶＢＶはデータを除去する直前で各画像が 除去された直後に試験され、その占有は０ビットとＳビットとの間に存在する必 要がある。 本例では、デコーダバッファのオーバフロー及びアンダフローを回避するため 、変換符号化バッファの満杯について境界付ける必要がある。 最大限界時間を考慮することにより、境界Ｂ（ＭＩＮ）及び境界（ＭＡＸ）を 以下の関係に基づいて規定する。 Ｂ（ＭＩＮ）≦Ｆ（ｔ（ｋ））≦（ＭＡＸ） （３） デコーダバッファがオーバフローする場合、上記限界時間は画像をデコーディ ングする直前の時間（すなわち、時間ｔ（ｋ）＋Ｄ（ｔ（ｋ））となる。この時 間の直前において、時間ｔ（ｋ）＋Ｄ（ｔ（ｋ））におけるデコーダバッファの 満杯はＦＤＥＣ（ｔ（ｋ）＋Ｄ（ｔ（ｋ））により与えられる。 ここで、ｔ（ｊ）＝デコーダバッファが空であると考えられる時間 Ｒ_indec＝デコーダバッファ入力におけるビットレート（＝Ｒ_out） Ｒ_out ＝変換符号化装置のバッファ出力におけるビツトレート sizepic（ｉ）＝画像ｉのサイズ ＦＤＥＣ（ｔ（ｋ）＋Ｄ（ｔ（ｋ））≦Ｓ（Ｓは、前述したように、デコーダバ ッファのサイズ）が望まれる場合、数個の計算の後以下のようにみなすことがで きる。 同様に、デコーダバッファがアンダーフローの場合、最大限界時間は画像をディ コーディングする直前の時間（すなわち、時間ｔ（ｋ）＋Ｄ（ｔ（ｋ））であり 、同様な計算の後、Ｂ（ＭＡＸ）を与える関係が得られる。 さらに、この変換符号化は、特定されたデコーダバッファ遅延と遷移点に確実 に整合させる必要があり、これにより遷移点における変換符号化バッファの満杯 値が決定されることになる。従って、この値に向けて集束する他の２個の境界を 導入する必要がある。これら全ての変換符号化バッファ境界を図３（時間ｔに対 する変換符号化バッファの満杯ＴＢＦ）。 ここで、Ｂ（ＭＩＮ）及びＢ（ＭＡＸ）はデコーダバッファの安定変化により 導入される下側及び上側境界。 ＢＦＴは遷移点ＴＰに整合維持されるべきバッファの満杯である。 ＢＴ（ＭＩＮ）及びＢＴ（ＭＡＸ）は遷移点に向かう屈曲変化により導入され る集束境界である。 変換符号化処理だけが有用であり、変換符号化装置の遷移点到達時間付近に位 置する時間窓内においてだけ実行される。図４に示すように、この時間窓は遷移 点到達時間前に十分に遅延して開始するので、この遷移点において所望のデコー ダバッファ変化が得られると共に、この遷移点到達時間の後に別の十分な遅延を 以て終了するので（符号化変換終了点＝ＴＥＤ）、この変換符号化されたビット 流のデコーダバッファ特性は対応する入力流の特性に等しくなる。この時間窓が 閉じている場合、この変換符号化装置は遅延線と等価であり、その遅延は画像品 質に対して何んらの影響も及ぼさない。 従って、図１の各変換符号化装置の構造は、図５に示すように以下の通りであ る。この変換符号化装置は、直列に可変長デコーダ５１、反転量子化器５２、量 子化器５３、可変長エンコーダ５４（それぞれＶＬＤ、Ｑ^-1，Ｑ及びＶＬＣと表 示する）及びバッファ５５を具える。バッファの後段に設けた調整回路５６によ り量子化器５３における量子化ステップサイズを修正することができる。これら の素子５１〜５６により構成される第１の枝路と並列に、第２の枝路を構成する 遅延線５７を設ける（この遅延線が導入する遅延量は変換符号化遅延に等しくす る）。スイッチング回路５８は、その２個の入力部において第１及び第２の枝路 の出力信号を受信する。前述したように、上記枝路の入力部における入力ビット レート及びスイッチング回路５８の出力部の出力ビットレートは同一の値をとる 。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１のビデオシーケンスを第２のビデオシーケンスに切り換える方法であっ て、これらビデオシーケンスが調整バッファを用いて異なるビデオエンコーダ により符号化されている方法において、前記切り換え工程に先立って、前記符 号化されたシーケンスの各々について変換符号化工程を行い、切り換え点の時 間位置をシフトさせる方法。 ２．第１のビデオシーケンスを第２のビデオシーケンスに切り換える装置であっ て、これらビデオシーケンスが調整バッファを用いて異なるビデオエンコーダ により符号化されており、この装置が、前記第１及び第２のビデオシーケンス に対応する２つの符号化された入力流をを２個の入力部で受信すると共に前記 ２つの符号化された入力流の一方の入力流だけに対応する出力流を発生する切 り換え回路を具え、前記切り換え回路の各入力部を変換符号化回路の後方に配 置した装置。