JP2002016876A - タイムラプス記録用ビデオエンコーダ及びデータ生成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 映像内容に相関性のない複数映像入力を多重
化してタイムラプス記録する用途において、フレーム間
圧縮効率の低下を最小限にくい止め、相対的に少ない容
量の媒体に相対的に長時間のタイムラプス記録ができる
ようにする。 【解決手段】 圧縮技術としてＭＰＥＧに代表されるフ
レーム間圧縮を利用する。互いに相関性のない（あるい
は相関性の低い）複数のビデオ入力データを含むデジタ
ル情報を、入力毎のＧＯＰ単位に再構成する。再構成さ
れたデジタル情報のＧＯＰ内は、フレーム間の相関性が
高い同一ビデオ入力からの映像で埋められる。このよう
に再構成されたデジタル情報はＭＰＥＧエンコードさ
れ、デジタルレコーダに間欠記録される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内容の異なる複
数の画像（映像）ソースを同時に扱うデジタル画像圧縮
技術に関する。

【０００２】より具体的には、圧縮技術としてＭＰＥＧ
に代表されるフレーム間圧縮を利用し、複数のビデオ入
力データを含むデジタル情報を入力毎のＧＯＰ単位に再
構成し、再構成されたデジタル情報をＭＰＥＧエンコー
ドするビデオエンコードシステムに関する。

【０００３】とくに、圧縮された複数ビデオ入力情報を
間欠記録するタイムラプスレコーダと組み合わせること
が想定されたタイムラプス記録用ビデオエンコードシス
テムに関する。

【０００４】さらに、複数カメラ入力を切替選択しなが
ら間欠記録する、スイッチャ一体型タイムラプスレコー
ダに関する。

【０００５】

【従来の技術】複数台のビデオカメラなどを用いた監視
用途では、スイッチャと呼ばれる画像切替選択装置の出
力がタイムラプス（間欠記録）ＶＣＲなどに接続され、
このＶＣＲに長時間の監視録画が行なわれている。

【０００６】近年のデジタル技術の発達に伴い、画像の
処理およびその記録をデジタルで行うことが求められる
ようになってきた。実際にも、ＪＰＥＧ等のフレーム内
圧縮符号化技術を用い、ＨＤＤなどのディスクメディア
を記録メディアとして用いて監視録画を行うデジタルタ
イムラプスレコーダが知られている。

【０００７】さらに、最近では、フレーム間圧縮符号化
技術を上記監視用途に利用する試みも提案されている
（特開平１１ー１５０７３２号公報参照）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ＪＰＥＧなどのフレー
ム内圧縮方式による記録システムでは、圧縮効率が低い
ため、ある程度の画像品位を保とうとすると、圧縮後の
データレート（符号化レート）があまり下げられないと
いう問題がある。このことは、あるディスク容量に対し
て、通常の連続記録またはタイムラプス記録を行う場合
の最大記録時間が短くなることを意味する。

【０００９】たとえば、１フレーム画像構成が７２０×
４８０画素のＹＵＶ４：２：２サンプリングデータは、
非圧縮で７２０×４２０×２＝６０４．８ｋＢとなり、
１秒間では、６０４．８ｋＢ×２９．９７＝１８．１２
６ＭＢ／ｓものデータ量となる。

【００１０】ＪＰＥＧ圧縮において、ブロック歪による
画像劣化を考慮し約１／８程度の圧縮をかけたとする
と、圧縮後のデータレートは約２．２７ＭＢ／ｓとな
る。すると、たとえば容量４．７ＧＢのメディアに連続
記録した場合、２０７０秒（約３５分）しか記録できな
いことになる。

【００１１】また、メディアとしてＤＶＤ−ＲＡＭなど
を用いた場合には、平均書き込み速度が最大１０Ｍｂｐ
ｓ程度（ベリファイ無し時）であるため、実際に上記転
送レート（２．２７ＭＢ／ｓ＝１８．１６Ｍｂｐｓ程
度）で記録しようとしても、「最大１０Ｍｂｐｓ」がボ
トルネックとなって記録できない場合もある。

【００１２】さらに、上記メディア容量（４．７ＧＢ）
と圧縮率（１／８）にて２４時間のタイムラプス（間
欠）記録を行う場合には、１／４０の間欠記録（４０フ
レームに１回記録→約１．５秒に１枚）を行わねばなら
ない。

【００１３】すなわち、ＪＰＥＧなどのフレーム内圧縮
方式を用いたタイムラプスレコーダでは、通常記録時に
おいてはその連続記録時間が大きくとれず、また間欠記
録の場合には、間引き間隔（間引き時間）を広げないと
見かけ上のタイムラプス記録時間が増やせないため、監
視時のサンプリング間隔が粗くなり、実用上問題があっ
た。

【００１４】さらに、メディアへの書き込み・読み出し
速度、または対応容量などの観点から、必然的に使用で
きるメディアが限定されてしまうという問題も出てく
る。

【００１５】一方、ＭＰＥＧ方式は、ＪＰＥＧ同様、Ｄ
ＣＴ（ディスクリート・コサイン・トランスフォーム）
を基本にした圧縮アルゴリズムであるが、さらに時間軸
方向の相関性を利用したフレーム間予測符号化を用い、
動画像情報を効率的に圧縮する方式である（ＪＰＥＧに
対し、３〜４倍程度の圧縮効率となる）。しかし、ＭＰ
ＥＧで符号化された画像データは、前後の画面を基にし
て作られる「予測符号化」であるために、１画面だけで
は完結した情報にならない。

【００１６】そこでＭＰＥＧ圧縮においては、画像のラ
ンダムアクセスを可能とするために、フレーム内符号化
画面（Ｉピクチャ）を定期的に挿入し、少なくとも１枚
のＩピクチャを含む数枚ピクチャからなる画面構造群
（ＧＯＰ）を一塊にして取り扱うようにしている。

【００１７】ＭＰＥＧビットストリームは、図１（ａ）
に例示するように、シーケンスヘッダおよびシーケンス
ヘッダの後に続くＧＯＰの組が、複数、シリアルに並ん
だ構造となっている。このストリームの最後にはシーケ
ンス終了コードが配置される。図１（ａ）のシーケンス
ヘッダは、ＧＯＰ単位のエントリポイントとしてＧＯＰ
の先頭につけるヘッダであり、画面サイズや属性などを
定義するものである。

【００１８】ＭＰＥＧビットストリームにおける各ＧＯ
Ｐは、図１（ｂ）に例示するように、たとえば先頭にフ
レーム内符号化により得られたＩピクチャ（イントラ・
ピクチャ）１が配置され、その後に双方向予測符号化に
より得られたＢピクチャ（バイディレクショナリ・プレ
ディクティブ・ピクチャ）および／または順方向予測符
号化により得られたＰピクチャ（プレディクティブ・ピ
クチャ）がＮ−１枚配置された構造を持っている。

【００１９】一般に、１ＧＯＰを構成するピクチャ数は
Ｎで表され、ＩピクチャまたはＰピクチャの周期はＭで
表される。通常は、圧縮効率等を考慮して、Ｎ＝１５
（Ｍ＝０．５秒）程度にすることが多いが、Ｎの値は特
に規則として定まっているわけではない。また、Ｍの値
も、アプリケーションによって変えることがある。

【００２０】このようにＧＯＰ単位で画像データを扱う
ことは、ＭＰＥＧストリーム中でのデータアクセスの便
宜を図りつつ高効率圧縮を実現する反面、ビデオスイッ
チャ（マルチプレクサ）を用いたタイムラプス記録機器
においては、大きな問題となる。

【００２１】いま、あるフレーム間隔で８台のカメラ映
像チャネル（ＣＨ）を順次切替え、各ＣＨ画像を１フレ
ーム単位で間欠的にＭＰＥＧエンコードしタイムラプス
記録する場合を考えてみる。

【００２２】この場合、ＧＯＰ（Ｎ＝１５）を構成する
最初のピクチャはＣＨ１画像となり、そのＧＯＰ内で次
以降のピクチャはＣＨ２、ＣＨ３、…ＣＨ８となる、そ
れ以後のＧＯＰも、ＣＨ１〜ＣＨ８という映像シーケン
スでＧＯＰが構成されてしまう。ＣＨ１〜ＣＨ８は全く
別の箇所を監視するカメラ映像（または同一箇所を異な
るカメラアングルで撮影するカメラ映像）であるとすれ
ば、ＣＨ１〜ＣＨ８の間に映像の相関性はなくなる。す
ると、相関性のない映像がＧＯＰ内に並ぶことになるか
ら、低い固定ビットレートでＭＰＥＧエンコードする場
合は、画像品位の著しい劣化（盛大なブロック歪みの発
生）が予想される。

【００２３】逆にいえば、上記のような状況（各ＧＯＰ
内に相関性のない映像データが詰め込まれる状況）にお
いてある程度以上の画像品位（あまりブロック歪みが目
立たない画質）を確保しようとするならば、すべてのピ
クチャをＩピクチャにしてやるなどの対策が必要にな
る。しかし、これではＪＰＥＧ圧縮となんら変わるとこ
ろがなくなってしまう。

【００２４】あるいは、ある程度以上の画像品位（あま
りブロック歪みが目立たない画質）を確保するために高
いビットレートでＭＰＥＧエンコードを行うとすれば、
長時間のタイムラプス記録を実現させるために大容量の
記録メディアが必要となってしまう。

【００２５】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、その目的は、映像内容に相関性のない複数映像入力
を多重化してタイムラプス記録する用途において、フレ
ーム間圧縮効率の低下を最小限にくい止め、相対的に少
ない容量の媒体に相対的に長時間のタイムラプス記録が
できるように機能する、タイムラプス記録用ビデオエン
コーダを提供することである。

【００２６】この発明の他の目的は、映像内容に相関性
のない複数映像入力を多重化してタイムラプス記録する
用途において、フレーム間圧縮効率の低下を最小限にく
い止め、相対的に少ない容量の媒体に相対的に長時間の
タイムラプス記録ができるように機能する、タイムラプ
ス記録用のデータ生成方法を提供することである。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明に係るタイムラプス記録用ビデオエンコー
ダは、複数チャネルの映像入力ソース（１０）を所定の
タイミングで順次切り替えてチャネルシーケンスの映像
データ列（ＣＨ１映像、ＣＨ２映像、…）を出力するス
イッチャ（２０）と；前記スイッチャ（２０）からの映
像データ列を、画像メモリ（２６）に書き込むメモリ書
込手段（２４、２８、ＳＴ２０）と；前記複数チャネル
の映像入力ソースそれぞれについて同一チャネルの入力
ソースが同一のデータグループ（ＧＯＰ）にまとまるよ
うに前記画像メモリ（２６）上の映像データ列を再構成
し、再構成された映像データ（ＣＨ１映像だけのグルー
プでそのＧＯＰを作り、ＣＨ２映像だけのグループでそ
のＧＯＰを作るなど）を前記画像メモリ（２６）から読
み出すメモリ読出手段（２４、２８、ＳＴ２０）と；前
記画像メモリ（２６）からの再構成された映像データ
を、フレーム間圧縮を含む所定の圧縮方法を用いて所定
フォーマットの圧縮データ（ＭＰＥＧビットストリー
ム）にエンコードするエンコーダ（３０）と；前記エン
コーダ（３０）に対し、映像信号のフィールドまたはフ
レーム単位でのエンコード動作と、フィールドまたはフ
レーム単位の周期以上の期間でのエンコード休止とを、
交互に繰り返えさせるエンコーダ間欠制御手段（２８、
ＳＴ１８）とを備えている。

【００２８】前記フレーム間圧縮を含む所定の圧縮方法
としてはＭＰＥＧ規格に基づく圧縮方法を利用でき、Ｍ
ＰＥＧを利用した場合は、前記同一チャネルの入力ソー
スをまとめた前記データグループはＭＰＥＧ規格におい
て記述されるグループオフピクチャ（ＧＯＰ）に相当す
る。

【００２９】前記メモリ書込手段（２４、２８）による
前記画像メモリ（２６）への間欠書込アクセス期間以外
は、前記メモリ読出手段（２４、２８）によるメモリ読
出アクセス期間とすることができる。こうすることで、
書込アクセスに対する読出アクセス速度を見かけ上高め
ることができる。

【００３０】前記スイッチャ（２０）に入力される前記
映像入力ソース（１０）のチャネル数をＬとし、前記グ
ループオフピクチャ（ＧＯＰ）を構成するピクチャ数を
Ｎとしたときに、これらのパラメータＬおよびＮに基づ
いて、前記画像メモリ（２６）に対する前記映像データ
の読出タイミングを制御することができる。こうするこ
とにより、前記再構成の処理中に、画像読出タイミング
の早すぎ（画像の追い越し）あるいは画像読出タイミン
グの遅すぎ（追い越され）を防止しながら、最小限の画
像メモリ容量で、ＧＯＰ再構成を行うことができる。

【００３１】前記スイッチャ（２０）に入力される前記
映像入力ソース（１０）のチャネル数をＬとし、前記グ
ループオフピクチャ（ＧＯＰ）を構成するピクチャ数を
Ｎとし、前記画像メモリ（２６）への前記映像データ列
の書込速度に対する読出速度の比をαとたときに、前記
エンコーダ間欠制御手段（２８、ＳＴ１８）における前
記エンコード動作とエンコード休止との間隔に前記αが
対応し、前記αを所定の値に設定したことに対応して前
記Ｎの値を定めることができる。こうすることにより、
所望の圧縮率を維持できるような「ＧＯＰ内ピクチャ
数」を求めることができる。

【００３２】前記スイッチャ（２０）に入力される前記
映像入力ソース（１０）のチャネル数をＬとし、前記グ
ループオフピクチャ（ＧＯＰ）を構成するピクチャ数を
Ｎとし、前記画像メモリ（２６）への前記映像データ列
の書込速度に対する読出速度の比をαとたときに、前記
エンコーダ間欠制御手段（２８、ＳＴ１８）における前
記エンコード動作とエンコード休止との間隔に前記αが
対応し、前記Ｌおよび前記Ｎの値が設定されてから前記
αの値を定めるように構成することもできる。こうする
ことにより、所望の画質（とくに時間軸方向の映像情報
量）を維持できるような「エンコード動作とエンコード
休止との間隔」を求めることができる。

【００３３】前記エンコーダ（３０）によりエンコード
された圧縮データは、デジタル記録装置（ＤＶＤストリ
ーマ、Ｄ−ＶＨＳなど）を利用して記録できる。

【００３４】前記スイッチャ（２０）、メモリ書込手段
（２４、２８）、メモリ読出手段（２４、２８）、エン
コーダ間欠制御手段（２８）のうち、少なくとも１つ以
上のものを集積回路（ＬＳＩ）化し、この集積回路単位
（単一ＬＳＩまたは複数ＬＳＩのチップセット）での製
造販売も可能である。

【００３５】上記他の目的を達成するために、この発明
に係るデータ生成方法では、複数チャネルの映像入力ソ
ース（１０）のチャネル数をＬとし、ＭＰＥＧのグルー
プオフピクチャ（ＧＯＰ）を構成するピクチャ数をＮと
したときに、前記ＬおよびＮの値から、画像メモリ（２
６）へのデータ書込速度に対する読出速度の比αを求め
（ステップＳＴ１０）；前記ＬおよびＮの値が与えられ
た条件下で得られた前記αから、ｎフレームに１回の割
合で１フレーム分の画像データを前記画像メモリ（２
６）に取り込むことを示す１／ｎ間欠間隔を設定し（ス
テップＳＴ１４）；前記１／ｎ間欠間隔で前記画像メモ
リ（２６）に取り込まれた画像データを読み出す際に、
各々の前記グループオフピクチャが、同一チャネルの前
記映像入力ソース（１０）のデータで構成されるよう
に、前記グループオフピクチャの再構成を行う（ステッ
プＳＴ２０）ようにしている。

【００３６】さらに、この発明に係るデータ生成方法で
は、前記ＬおよびＮの値が与えられた条件下で得られた
前記αおよび前記複数チャネルの映像入力ソース（１
０）の切替周期（Ｔｃ）に基づいて、前記画像メモリ
（２６）における書き込み開始から読み出し開始までの
タイミングの位相差Ｔｄを求め（ステップＳＴ１２）、
この位相差Ｔｄと、前記Ｌ、Ｎおよびαの値に基づい
て、前記グループオフピクチャの再構成が行われたデー
タに対するＭＰＥＧエンコードを間欠的に行うタイミン
グを求める（ステップＳＴ１６）ようにしている。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の一実施の形態に係るタイムラプス記録用ビデオエンコ
ーダについて説明する。

【００３８】図２は、この発明の一実施の形態に係るエ
ンコーダにおいて、ＧＯＰ再構成後の各ＧＯＰの内容が
どのようになるかの一例を説明する図である。

【００３９】前述したように、多重化された多チャネル
画像切替システムにおいては、多重化された多チャネル
画像データをそのままＭＰＥＧエンコードすることは、
圧縮効率の点で非常に不利である。

【００４０】そこで、ここでは、各チャネルシーケンス
の画像データを、一旦大容量バッファ（後述する図７の
画像メモリ２６に対応）に蓄積し、チャネル毎にＧＯＰ
を再構成してから、ＭＰＥＧエンコードする方法を採用
する。

【００４１】８チャネルの個別カメラからのビデオ映像
入力は、スイッチャにより多重化され、ＮＴＳＣデコー
ダ２２によりデコードされる。すると、カメラ入力チャ
ネルＣＨ１、ＣＨ２、…、ＣＨ７、ＣＨ８、ＣＨ１、Ｃ
Ｈ２、…ＣＨ７という、互いに相関性のないカメラ映像
（ＣＨ１〜ＣＨ８）を多く含んだ１５フレーム分のＧＯ
Ｐが形成される。このままでは、フレーム間圧縮を用い
たＭＰＥＧの高効率圧縮が得られないので、次のような
ＧＯＰ内チャネルデータの並べ替え（ＧＯＰの再構成）
を行う。

【００４２】すなわち、図２に示すように、最初の１ｓ
ｔＧＯＰをカメラ入力チャネルＣＨ１からのビデオフレ
ーム（ＣＨ１−１〜ＣＨ１−１５）だけで構成し、次の
２ｎｄＧＯＰをカメラ入力チャネルＣＨ２からのビデオ
フレーム（ＣＨ２−１〜ＣＨ２−１５）だけで構成す
る。以下同様に、最後の８ｔｈＧＯＰをカメラ入力チャ
ネルＣＨ８からのビデオフレーム（ＣＨ８−１〜ＣＨ８
−１５）だけで構成する。これが、ＧＯＰの再構成の例
である。

【００４３】このように各ＧＯＰ内で同一チャネルの映
像をまとめることができれば、各ＧＯＰ内の画像データ
間の相関性が高まるので、フレーム間圧縮を利用するＭ
ＰＥＧエンコードでは圧縮効率は上がり、ＪＰＥＧに対
するＭＰＥＧの優位性が出てくる。その際、隣接するＧ
ＯＰとＧＯＰの間には画像データの相関性はないから、
各ＧＯＰ内の最初の幾つかのＢピクチャに関しては、バ
ックワード予測のみを用いて符号化し、ＧＯＰ間に相関
性がないことを示すクローズドビットを立てるなどの配
慮が必要になる。

【００４４】ハードウェア的には、ＧＯＰ再構成用のメ
モリコントローラ（後述する図７のコントローラ２４に
対応）を用意し、バッファメモリ（２６）上にチャネル
順に書き込んだ画像データを、読み出し時に各チャネル
単位で正規のＧＯＰ構成となるようにフレームを並べ替
えることになる。

【００４５】バッファメモリ（２６）において、書き込
んだデータを一定時間後（遅延時間分）に同じ順序で読
み出すのであれば、バッファメモリ（２６）の容量は、
遅延時間分の転送データ分を余分に確保すればよいが、
上記ＧＯＰ再構成のようにジグザグ的に画像データフレ
ームを並べ替える場合は、非常に大きな容量が必要とな
る。

【００４６】つまり入力チャンネル数をＬとすると、最
低でもＬ×Ｎフレーム分の画像バッファが必要となる
が、あくまでも圧縮前の画像であるため、仮に８チャネ
ル入力（Ｌ＝８）、ＧＯＰの構成ピクチャ数１５（Ｎ＝
１５）とすれば、Ｎ×Ｌ＝１２０フレーム分以上のバッ
ファ容量を確保しなければならない。

【００４７】これは、ＭＰＥＧ１相当の解像度（３５２
×２４０）として計算しても、１６２Ｍビットの容量
（ＭＰＥＧ２解像度ではその４倍、入力チャネル数が１
６チャネルであればさらにその２倍）が必要となること
を意味するから、バッファメモリの適切な選択と、その
効率的な使用は重要な課題となる。

【００４８】いま、最小限のメモリ容量（Ｌ×Ｎ分）
で、ＧＯＰ再構成をおこなった場合を想定してみる。

【００４９】最小限のメモリ構成では、書き込み区間と
読み出し区間を交互に繰り返す、インターリーブ的なア
クセスをすることになる。ここで注意しなければならな
いのは、先行データを読み出している時に、次に書き込
まれた新データを読みださない（つまり追い越し読み出
しを防ぐ）ようなタイミングが必要なことである。なぜ
かというと、このような追い越しが起きると、ＧＯＰ内
のピクチャ順序が時系列的に不連続になってしまうため
である。ＧＯＰ内のピクチャ順序が時系列的に不連続に
なると、ＧＯＰ内の画像データの相関性が低くなり、フ
レーム間圧縮を用いるＭＰＥＧエンコードの圧縮効率が
低くなる。

【００５０】以下、説明を単純化するため、８チャネル
入力を順次切り替えて多重化した画像データを、ＧＯＰ
内のピクチャ数Ｎを３、ＧＯＰ内のＩピクチャ（あるい
はＰピクチャ）周期Ｍを２としたＧＯＰ構成で、ＭＰＥ
Ｇエンコード記録する場合を想定して、追い越し発生の
様子を見てみる。

【００５１】図３は、入力チャネル数＝８、ＧＯＰ構成
Ｎ＝３＆Ｍ＝２とした場合の、各入力チャネルの画像メ
モリ書き込みシーケンスのタイミングを例示している。

【００５２】図３の図解は、入力チャネルの切り替え周
期（間欠記録周期）をＴｃとして、横軸（ｘ軸）に時間
軸をとり、縦軸（ｙ軸）で各チャネルの書き込みシーケ
ンスタイミングを表している。図３は、入力チャネルＣ
Ｈ−１で最初のＢピクチャを書き込むタイミングを原点
とする、第４象限エリアのグラフである。

【００５３】ある１つのチャネルに注目すると、１ＧＯ
Ｐ内の同一ピクチャデータがフレームバッファに書き込
まれて（書き込み時間は１フレーム期間相当）保持され
る周期Ｔｇは、 Ｔｇ＝Ｌ×Ｎ×Ｔc となる。

【００５４】各チャネル毎のデータの更新タイミングポ
イントの軌跡を式であらわすと、 ・書き始めポイントの軌跡 ｙ＝−ｘ …直線１ ・書き終わり（新データの書き始め）ポイントの軌跡 ｙ＝−ｘ＋Ｔｇ …直線2 で表される直線の一部分になる。

【００５５】さて、データを読み出す場合は、各チャネ
ル単位でＧＯＰが構成されるようにバッファをアクセス
することになるから、Ｎ＝３、Ｌ＝８であれば、ＣＨ−
１（Ｂピクチャ）→ＣＨ１（Ｉピクチャ）→ＣＨ１（Ｐ
ピクチャ）→ＣＨ−２（Ｂピクチャ）→ＣＨ２（Ｉピク
チャ）→ＣＨ２（Ｐピクチャ）→、………、ＣＨ−８
（Ｂピクチャ）→ＣＨ８（Ｉピクチャ）→ＣＨ８（Ｐピ
クチャ）というような順序で画像データの読み出しが行
われる。

【００５６】そこで、今度は書き込み時と同じ間欠周期
で各フレームデータを読み出すことを想定し、各チャネ
ル毎の読み出しタイミングを図３上にプロットしてみ
る。

【００５７】そうして得られたものが、図４（ａ）の図
である。但し、ＣＨ−８（Ｂピクチャ）に対する「書き
込み開始−読み出し開始タイミングの位相差Ｔｄ」を、
ここではＴｄ＝１５Ｔcとしている。

【００５８】このように読み出しタイミングをプロット
したエリアＢの最外形（図４（ａ）の点Ｐ１、Ｑ１、Ｐ
２、Ｑ２で囲まれたエリアの外縁）は、平行四辺形とな
る。

【００５９】この平行四辺形Ｂ内のエリアにある全プロ
ット点が、前記直線１と直線２およびｙ＝０とｙ＝Ｔｇ
で囲まれた平行四辺形Ａのエリア内にあれば、原理的に
は、追い越し（新データの読み出し）は発生しない。

【００６０】図４（ａ）では、図中黒丸で示すＣＨ−６
（Ｂピクチャ）、ＣＨ−７（Ｂピクチャ）、ＣＨ−８
（Ｂピクチャ）の３フレームで上記平行四辺形Ａのエリ
アを逸脱しており、この３フレームでは前記追い越しが
発生してしまう（メモリからの読み出しデータが時系列
的に不連続になる）ことを示している。

【００６１】上述したメモリ書込／読出時のデータ追い
越しを防ぐためには、図４（ａ）の平行四辺形Ａのエリ
アから逸脱する黒丸ポイントも確実にカバーできるよ
う、さらに倍のメモリ容量を用意して、それらのメモリ
群のリード・ライトアクセスを交互に切り替えてやる方
法が考えられる。しかし、この方法は大容量メモリを必
要とし、大きなコストアップとなってしまう。

【００６２】書き込み時と同じ間欠周期で各フレームデ
ータを読み出した場合、前記追い越しが生じる可能性が
あることは以上述べた通りである。

【００６３】このことは、見方を変えると、記録フレー
ム周期に対し、読み出し速度を上げることができれば、
図４（ｂ）に例示するように平行四辺形Ｂは時間軸方向
（ｘ軸方向）に圧縮され、平行四辺形Ｂが平行四辺形Ａ
の中に入るようになる可能性を示唆している。

【００６４】たとえば、１／８間欠記録であれば、８フ
レームに１回しか記録動作をしないのだから、残りの７
フレームの時間をすべて読み出し区間とすることができ
る。そうすれば、クロックレートをあげることなく、
「書込速度」に対する「読出速度」の速度比（以後、こ
の速度比をαで表す）を、見かけ上７倍にすることがで
きる。

【００６５】換言すれば、上記追い越しを防ぐために
は、αを大きくとれるように、間欠記録間隔をある程度
広げればよい、ということになる。

【００６６】監視用途の場合、監視カメラの設置場所や
監視対象にもよるが、長時間記録モードを使用する場合
が多く、必然的に間欠記録の時間間隔が広くなる。この
ため、監視用途のタイムラプスレコーダでは、間欠記録
の時間間隔を広くとることにより、前記αを大きくとる
ことが可能となる。つまり、この発明のエンコーダ（限
られた容量の画像メモリでもってフレーム間圧縮を効率
良く行うエンコーダ）は、とくにタイムラプス用途に適
用することにより、前記追い越しを防ぐ（結果的にはＧ
ＯＰ内の映像データの相関性が崩れるのを防ぎ、高いフ
レーム間圧縮効率を確保する）という効果をもたらすよ
うになる。

【００６７】図４（ａ）（ｂ）の図解上で前記追い越し
が生じない条件は、次のように表現することもできる。
すなわち、この追い越し無し条件は、図４（ａ）の四辺
形Ａにおいて左右の辺をそれぞれＴｃ分（各入力チャネ
ルの切替周期分）だけ図形の内側（ｘ軸方向）に平行移
動して新たな四辺形をＡ＊を定め、この四辺形Ａ＊中に
図４（ｂ）に示すように四辺形Ｂの各ポイントが納まる
ようなαの条件を求めることと等価である。

【００６８】ここで、各入力チャネルの切替周期Ｔｃを
考慮して新たな四辺形をＡ＊を定めたのは、以下の理由
による。すなわち、ＧＯＰ再構成用に使用するバッファ
メモリとして、現状では容量的な面からＳＤＲＡＭが最
も有望と考えられる。しかし、ＳＤＲＡＭはデュアルポ
ートＲＡＭではないので、一般的にはライト動作とリー
ド動作をフレーム単位でタイムシェアリングすることに
なる。このため、各読み出しタイミングと書き込みタイ
ミングが端点で重複しないよう、１Ｔｃ分のマージンを
設定した方がよいことになる。

【００６９】つまり、ＧＯＰ再構成用画像メモリをＳＤ
ＲＡＭにより構成した場合、四辺形Ａより小さなエリア
の四辺形Ａ＊を想定し、この四辺形Ａ＊内に前記四辺形
Ｂが収まるように前記αを設定すれば、実際面で、前記
追い越しが生じることを確実に防止できる。その結果と
して、互いに相関性のない複数チャネルの映像を多重化
した映像データに対するフレーム間圧縮を、高効率で行
うことができるようになる。

【００７０】さて、前記追い越し（あるいは追い越さ
れ）を起こさない条件を図的解法で求める際に注目すべ
きは、図４（ａ）の平行四辺形Ｂにおいて、入力チャネ
ルＣＨ−１のＧＯＰ最後のピクチャを読み出すタイミン
グポイントＰ１と、入力チャネルＣＨ−ＬのＧＯＰの先
頭ピクチャを読み出すタイミングポイントＰ２である。

【００７１】もしＰ１が平行四辺形Ａ＊を図中左下側に
逸脱すれば、１周期前の古いデータを読み出すことにな
る。逆にＰ２が平行四辺形Ａ＊を図中右上側に逸脱すれ
ば、新しすぎるデータを読み出してしまうことになる。

【００７２】入力チャネルＣＨ−1最終ピクチャの読み
出し開始ポイントＰ１の座標Ｐ１（ｘ，ｙ）は、 Ｐ１（ｘ，ｙ）→ ｘ＝Ｔｄ＋（Ｎ−１）×Ｔｃ／α， ｙ＝（１−Ｎ）×Ｌ×Ｔｃ …式（１） となる。この点Ｐ１が、直線ｙ＝−（ｘ−Ｔｃ）上を移
動するとすれば、 Ｔｄ＝Ｔｃ×｛（Ｎ−１）×（Ｌ−１／α）＋１｝ …式（２） という関係式が導かれる。さらに、入力チャネルＣＨ−
Ｌ先頭ピクチャのリード開始ポイントＰ２の座標Ｐ２
（ｘ，ｙ）は、 Ｐ２（ｘ，ｙ）→ ｘ＝Ｔｄ＋（Ｌ−１）×Ｎ×Ｔｃ／α， ｙ＝−（Ｌ−１）×Ｔｃ） …式（３） となり、点Ｐ２が、直線ｙ＝−（ｘ＋Ｔｃ）＋Ｔｇより
下にあることが、追い越しを起こさないための条件とな
る。

【００７３】ここで、点Ｐ２のｘ座標を上式［ｙ＝−
（ｘ＋Ｔｃ）＋Ｔｇ］に代入すれば、ｙ＝−Ｔｃ｛（Ｌ
−１）×Ｎ／α＋１｝＋Ｔｇ−Ｔｄとなるから、 −Ｔｃ｛（Ｌ−１）×Ｎ／α＋１｝＋Ｔｇ−Ｔｄ ＞
−（Ｌ−１）×Ｔｃ の条件式より、αを求めると、 α ＞ （Ｌ×Ｎ−２Ｎ＋１）／（２Ｌ−３） …式（４） という関係式が求まる。

【００７４】すなわち、Ｎ（ＧＯＰ内のピクチャ数）
と、Ｌ（カメラ入力チャネル数）から、式（４）に基づ
いて決まる、α（メモリ読み出し倍速比）を満たすよう
な、間欠記録間隔（リフレッシュレート）を設定し、さ
らに式（２）からＴｄ（ＣＨ−１（Ｂ）の書き込み開始
−読み出し開始タイミングの位相差）を満たすようにメ
モリ制御をしてやればよい。

【００７５】上記Ｎ、Ｌおよび最小α（メモリ読み出し
倍速比）の関係を式（４）に基づいて得た結果をまとめ
たものが、図５のテーブル図である。

【００７６】図５は、入力チャネル数ＬおよびＧＯＰ構
成ピクチャ数Ｎをパラメータとして、画像メモリの書込
／読出における、記録に対する読み出し速度比（α）の
数値例を示している。

【００７７】たとえば、ＧＯＰを構成するピクチャ数Ｎ
を１５、最大カメラ接続数Ｌを８とすると、 α＝７、Ｔｄ＝１１１×Ｔｃ と計算できる。

【００７８】α＝７を確保するための、最小間欠記録周
期は、α＋１＝８フレームとなる。

【００７９】図５ではαの値を有効数３桁で算出した場
合を示しているが、実際の使用面では、αの有効数は、
使用状況により適宜、１桁（最小間欠記録周期が９フレ
ーム以下の場合）、２桁（最小間欠記録周期が１０〜９
９フレームの場合）あるいは３桁（最小間欠記録周期が
１００〜９９９フレームの場合）とすることができる。

【００８０】図６は、ＧＯＰ再構成を行う画像メモリの
具体的なアクセスタイミングの一例を示している。

【００８１】この例では、ＧＯＰ内のピクチャ数Ｎが１
５で全カメラチャネル数Ｌが８の場合において、１２０
ピクチャ分（＝Ｎ×Ｌ）の画像データを画像メモリに書
き込んだあとに、再度先頭アドレスに戻って間欠的な書
込動作（図中ＷＲ）を継続しつつ、かつ先頭アドレスの
書き込みからＴｄ後にメモリ読み出しが開始される。そ
して、１２０ピクチャ分を読み終えるまで、８フレーム
のうち書き込み期間以外の７フレームはバースト的に読
み出すことが継続される。

【００８２】図７は、この発明の一実施の形態に係るタ
イムラプスレコーダ用ビデオエンコーダの構成を説明す
るブロック図である。この例では、監視用ビデオカメラ
群１０は異なる場所に設置された８台の監視用ビデオカ
メラＣＨ１〜ＣＨ８により構成されている。

【００８３】８台のビデオカメラＣＨ１〜ＣＨ８それぞ
れからのビデオ信号は、スイッチャ部２０（アナログビ
デオスイッチング回路；一種のアナログマルチプレク
サ）に入力される。スイッチャ部２０は、所定の間欠記
録周期（図３または図４（ａ）のＴｃ）で順次カメラ入
力チャネルを切り替え、この切り替えにより時間軸方向
に多重化（ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、…、ＣＨ８の順に
多重化）されたアナログビデオ信号をビデオデコーダ２
に供給する。

【００８４】ビデオデコーダ２２は、入力されたアナロ
グビデオ信号をデジタル化し、ＧＯＰ再構成が行われる
前のデジタル映像データを、メモリ・リード／ライト・
コントローラ２４に送る。コントローラ２４は、送られ
てきたデジタル映像データを画像メモリ２６に書き込む
（画像メモリライト）。画像メモリ２６の書込モード／
読出モードは、コントローラ２４からのメモリＲ／Ｗ制
御信号により設定される。

【００８５】画像データ読出時は、コントローラ２４は
メモリＲ／Ｗ制御信号を読出モードに設定する。そし
て、ＭＰＵ２８からコントローラ２４へ間欠モード情報
および読出／書込タイミング位相情報（図６のＴｄ）が
与えられると、コントローラ２４は、前述した「追い越
し」が生じないようなタイミングで、ＧＯＰの再構成を
しながら、画像メモリ２６からデータの読み出しを行う
（画像メモリリード）。その結果、図２に例示したよう
な、各ＧＯＰ内が同一チャネルのカメラ画像データで構
成された映像データ（ＧＯＰ再構成後の映像データ）
が、コントローラ２４からＭＰＥＧエンコーダ３０に転
送される。

【００８６】ＭＰＥＧエンコーダ３０は、転送されてき
たＧＯＰ単位の映像データ（各ＧＯＰ内のデータは同一
カメラからのビデオ情報だけなので、フレーム間の相関
性が高い）を、ＭＰＵ２８からの間欠制御信号に基づい
て、エンコードする。こうして効率よくフレーム間圧縮
が施されたＭＰＥＧビットストリームが、タイムラプス
レコーダ用ビデオエンコーダ１００から出力される。

【００８７】エンコーダ１００から出力されたＭＰＥＧ
ビットストリームは、このエンコーダ１００と一体化さ
れた図示しないデジタルレコーダ（たとえばＤＶＤ−Ｒ
ＡＭレコーダ）によりタイムラプス記録される。あるい
は、エンコーダ１００から出力されたＭＰＥＧビットス
トリームは、このエンコーダ１００から離れた場所に設
置された図示しないデジタルレコーダ（ＤＶＤ−ＲＡ
Ｍ、ＤＶＤ−ＲＷ、Ｄ−ＶＨＳなど）に、ＩＥＥＥ１３
９４シリアルバス、パーソナルコンピュータで用いられ
るＵＳＢなどを介して転送され、その遠隔設置レコーダ
によりタイムラプス記録される。

【００８８】ＭＰＵ２８は、入力カメラチャネル数Ｌ、
ＧＯＰ内ピクチャ数Ｎ、トータル記録時間（または間欠
記録の間隔）が設定されると、式（４）、図５に関連し
て前述した方法でα（映像データ列の書込速度に対する
読出速度の比）を決定し、これを間欠モード情報として
メモリ・リード／ライト・コントローラ２４に送るよう
になっている。

【００８９】図８は、図７のエンコーダの動作の一例を
説明するフローチャートである。このフローチャートの
処理は、図７のＭＰＵ２８のファームウエアおよびメモ
リ・リード／ライト・コントローラ２４のファームウエ
アにより実行できる。

【００９０】まず、図７のＭＰＵ２８により、以下に例
示するような方法で、α＝４が算出される（ステップＳ
Ｔ１０）。

【００９１】この例では、前提条件として、入力カメラ
チャネル数Ｌが４に設定され、ＧＯＰを構成するピクチ
ャ数Ｎが９に設定されている場合を想定している。

【００９２】この入力カメラチャネル数Ｌは、この発明
に係るビデオエンコーダが組み込まれたタイムラプス機
器のユーザ設定項目として、ユーザがマニュアルで設定
できる。この場合、物理的なカメラ設置台数がたとえば
１６台あっても、ユーザは必ずしもＬ＝１６に設定しな
ければならない理由はない。実際に監視用途に使用した
いカメラが、たとえばＣＨ１、ＣＨ３、ＣＨ７の３台で
あれば、Ｌ＝３とマニュアル入力できる。一方、物理的
なカメラ設置台数を越える数値、たとえばＬ＝２５がマ
ニュアル入力されたときは、Ｌの値は物理的なカメラ設
置台数＝１６に設定される。

【００９３】あるいは、入力チャネルの同期信号の有無
をチャネル毎に判定し、同期信号が検知されたチャネル
の合計数を入力カメラチャネル数Ｌとして自動設定する
こともできる。この場合、物理的なカメラ設置台数がた
とえば１６台あっても、同期信号を含むビデオ信号を出
力している稼働状態にあるカメラがたとえば９台しかな
ければ、Ｌ＝９に自動設定される。

【００９４】また、ＧＯＰの構成ピクチャ数Ｎは、余り
小さくすると圧縮効率の面で不利になってくるので（Ｎ
＝１ではＪＰＥＧと変わらなくなる）、実用面から、Ｎ
はたとえば９以上とされる。なお、Ｉピクチャあるいは
Ｐピクチャの周期をＭとしたとき、Ｎの値はＭの倍数に
選ばれる（たとえば、タイムラプス記録しない通常のＮ
ＴＳＣビデオのＭＰＥＧエンコードまで含めて考えれ
ば、Ｍ＝０．５秒の場合、Ｎの値は、Ｍの３０倍に当た
るＮ＝１５とすることができる）。

【００９５】ただし、図５の例示から分かるように、入
力数Ｌが同一の場合（たとえばＬ＝４）、ＧＯＰ内ピク
チャ数Ｎが大きくなるにしたがって、画像メモリへの書
き込みに対する読み出しの速度比αが大きくなる。αが
大きくなるということは、一定時間内に画像メモリへ書
き込まれる情報量よりもその時間内に画像メモリから読
み出される情報量を多くできるということである。これ
を別の視点で捉えれば、画像メモリから所定量の情報読
み出しを完了したあと次に情報読み出しを行うまでの間
に読み出しを休止できる時間が長くなるということでも
ある。つまり、αが大きくなるということは、タイムラ
プス記録における間欠時間が長くなることに相当する。

【００９６】タイムラプス記録における間欠時間が長く
なると、ある画像を記録してから次の画像が記録される
までの間（情報記録がなされない期間）が長くなり、時
間軸方向でみた情報の解像度が低くなる。時間軸方向で
みた情報の解像度が低いと、動きの早い被写体の記録情
報量が少なくなり、監視目的では問題が生じることがあ
る。そこで、時間軸方向でみた情報の解像度（これはリ
フレッシュレートという用語で表現することもでき、リ
フレッシュレートが高ければ記録画質も改善される）が
重要視されるときは、αを小さくするためにＧＯＰ内ピ
クチャ数Ｎを小さくした方が有利となる。

【００９７】すなわち、ＧＯＰ内ピクチャ数Ｎは、リフ
レッシュレート／画質と圧縮効率／タイムラプス記録時
間とのトレードオフ条件となる。リフレッシュレート／
画質と圧縮効率／タイムラプス記録時間のいずれを重要
視するかは、ユーザが決めることができる。すなわち、
ユーザがどちらを重要視するかによって、ユーザがＮの
値をマニュアル設定できる。

【００９８】あるいは、使用媒体の種類（ＤＶＤ−ＲＡ
ＭかＤ−ＶＨＳか等）、所望の連続記録時間（８時間か
２４時間か等）、使用カメラの解像度（３５２×２４０
ドットか７２０×４８０ドットか等）その他の諸条件か
ら、最適の仕様バランスが得られるように、ＧＯＰ内ピ
クチャ数Ｎをタイムラプス機器設計時に予め設定し、使
用媒体の種類、所望の連続記録時間などの諸条件とＧＯ
Ｐ内ピクチャ数Ｎとを一義的に関連付けておいてもよ
い。

【００９９】具体的には、複数カメラ入力情報を含むＭ
ＰＥＧビットストリームを特定媒体（ＤＶＤ−ＲＡＭな
ど）にタイムラプス記録する場合、見かけ上のトータル
記録時間（６時間記録の媒体にタイムラプス記録するこ
とにより見かけ上２４時間の記録を行うなど）が最優先
される場合がある。この場合、ある一定のビットレート
で許容可能な画質を維持する（つまりその画質を得るた
めの圧縮率を維持する）ためには、必然的に、間欠記録
間隔（リフレッシュレート）が制限される（間欠記録間
隔を狭くできない）ことになる。

【０１００】このときは、上記リフレッシュレートを満
足するαの値から、ＧＯＰ内ピクチャ数Ｎの値を決める
という手順になる。このような手順に従いＮが決定され
るモードを、リフレッシュレート優先モードという。

【０１０１】一方、ＭＰＥＧビットストリームを通信／
伝送媒体（ビデオ信号用の同軸ケーブル配線、ＩＥＥＥ
１３９４シリアルバスなど）を介してリアルタイムで監
視する場合などでは、リフレッシュレートよりも（ある
いは記録時間よりも）画質水準を確保することが優先さ
れることも想定される。

【０１０２】このような画質優先の使用例では、入力カ
メラチャネル数ＬおよびＧＯＰ内ピクチャ数Ｎを先に決
めてから、リフレッシュレート（具体的には上記αの
値）を決めるという手順になる。このような手順に従い
αが決定されるモードを、画質優先モードという。

【０１０３】図８のステップＳＴ１０では、画質優先モ
ードにおいて、Ｌ＝４、Ｎ＝９を前提条件としている。
そして、図５のＬ＝９列とＮ＝４の行の交点から求まる
α＝３．８０の値（画像メモリにおける書込速度に対す
る読出速度の倍速数）から、実用面ではαを有効数１桁
で扱うものとして、α＝４としている。

【０１０４】αの値が決まると、間欠記録周期（図７の
スイッチャ部２０の切替周期）Ｔｃおよび図８の処理の
前提条件であるＬ＝４、Ｎ＝９を前述した式（２）に適
用することにより、「書き込み開始−読み出し開始タイ
ミングの位相差」Ｔｄの値が算出される（ステップＳＴ
１２）。

【０１０５】Ｌ＝４、Ｎ＝９の条件下でα＝４が満足さ
れる場合の具体例として、１／６間欠モードが設定され
る（ステップＳＴ１４）。ここで「１／６間欠」とは、
６フレームに１回の割合で１フレーム分の画像が画像メ
モリに取り込まれることを意味する。もちろん、この発
明は、「１／ｎ間欠」モードにおける“ｎ”の数値を
“６”に限定するものではない。

【０１０６】上記「１／６間欠モード」における図７の
ハードウエア構成の動作は、図９を参照して後述する。

【０１０７】ＭＰＵ２８は、ステップＳＴ１０〜ＳＴ１
４の処理で得た情報（α、Ｔｄ、Ｌ、Ｎなど）をコント
ローラ２４に送る。すると、コントローラ２４は、送ら
れてきた情報（α、Ｔｄ、Ｌ、Ｎなど）に基づいて、後
述する図９（ａ）に例示されるような間欠制御用基準タ
イミング信号をＭＰＵ２８に返す（ステップＳＴ１
６）。

【０１０８】このとき、コントローラ２４は、スイッチ
ャ部２０に対して、所定のタイミング（後述する図９
（ａ）に例示されるカメラ切り替えタイミング）で切り
替えを指示する。このスイッチャ切り替え指示と並行し
て、コントローラ２４は、画像メモリ２６に対してビデ
オデコーダ２２からの映像データを書き込み、画像メモ
リ２６からＧＯＰ再構成をしながら（前述した追い越し
が生じないように）画像データの読み出す（ステップＳ
Ｔ２０）。

【０１０９】ＧＯＰ再構成後の映像データはＭＰＥＧエ
ンコーダに送出される（ステップＳＴ２２）。

【０１１０】一方、ＭＰＵ２８は、ステップＳＴ１６で
得た間欠制御用基準タイミング信号（図９（ａ））に基
づいて、ＭＰＥＧエンコーダ間欠制御信号をＭＰＥＧエ
ンコーダ３０に送る（ステップＳＴ１８）。このＭＰＥ
Ｇエンコーダ間欠制御信号は、再構成されたＧＯＰのデ
ータをＭＰＥＧエンコーダ３０に送るタイミング（たと
えば図９（ｇ）のメモリ読み出しタイミング）を示すも
ので、ＭＰＥＧエンコーダ３０はこのＭＰＥＧエンコー
ダ間欠制御信号を受け取ったときにＭＰＥＧエンコード
を行い、ＭＰＥＧエンコードされたビットストリームを
図示しないタイムラプスレコーダに転送するようになっ
ている。

【０１１１】なお、ステップＳＴ１８のＭＰＥＧエンコ
ーダ３０の間欠制御におけるエンコード動作とエンコー
ド休止との間隔は、前記αに対応している。

【０１１２】図８のステップＳＴ１８〜ＳＴ２２の処理
は、図７のタイムラプスレコーダ用ビデオエンコーダ１
００を利用したタイムラプス記録が行われている間は、
継続実行される。

【０１１３】なお、図７のＭＰＵ２８の処理能力が高い
ときは、スイッチャ部２０、ビデオデコーダ２２、メモ
リコントローラ２４、画像メモリ２６および／またはＭ
ＰＥＧエンコーダ３０の機能を、ＭＰＵ２８のソフトウ
エア（ファームウエア）で実現することも可能である。

【０１１４】また、図７のビデオエンコーダ１００の全
体機能を１以上のＬＳＩに集積化し、エンコーダチップ
（あるいはチップセット）としてパーツ販売する実施の
形態も可能である（この場合は、たとえば、ＭＰＥＧビ
ットストリームを外部出力するＩＥＥＥ１３９４Ｉ／Ｆ
もＬＳＩに組み込むことができる）。

【０１１５】図９は、図８の説明で述べた「Ｌ＝４、Ｎ
＝９の条件下でα＝４を満たす場合」における画像メモ
リ２６へのアクセスタイミング（１／６間欠モードでの
入力切替、画像のメモリ取り込み、ＧＯＰ再構成）を例
示している。

【０１１６】まず、図７のスイッチャ部２０では、間欠
周期切替信号（周期はＴｃ）によって、４台のカメラチ
ャネルが、ＣＨ１、ＣＨ２、…、ＣＨ４、ＣＨ１、ＣＨ
２、…、ＣＨ４、〜ＣＨ１、ＣＨ２、…、ＣＨ４と、６
フレーム時間（周期はＴｃ）毎に順次切り替えられる
（図９（ａ）（ｂ））。

【０１１７】切り替えられたカメラ映像信号（アナログ
ビデオ信号）は、ビデオデコーダ２２に入力され、デジ
タルビデオ信号（デコードデータ）に変換される（図９
（ｃ））。

【０１１８】その際、各チャネル間のビデオ信号は基本
的に非同期のため（つまり各カメラは各々独自に動作し
独自のタイミングで同期信号を発生している）、ビデオ
デコーダ２２の引き込み安定性を考慮して、たとえば切
替後１フレーム時間以後の最初のフレーム画像（たとえ
ば図９（ｃ）において、カメラＣＨ１の先頭イを除くＣ
Ｈ１のフレーム画像）を画像メモリ２６に取り込むよう
にしている。

【０１１９】また、カメラ切替と各カメラのビデオ信号
のフレーム切替とは必ずしも同期関係にはないので、カ
メラ切替時の最終フレーム（たとえば図９（ｃ）におい
て、カメラＣＨ１の末尾ロのフレーム画像）は完結して
いないことも想定する必要がある。

【０１２０】これらのことから、この実施の形態では、
あくまで一例として、α＝４の場合に、「１／４間欠」
でなく「１／６間欠」のモードで説明している（なお、
前段にＦＩＦＯバッファを設けた場合は、α＝４でも
「１／５間欠」モードとすることが可能である）。

【０１２１】図９（ｃ）のデコードデータは、図９
（ｄ）に例示するようなタイミングで、画像メモリ２６
に書き込まれる。なお、このデコードデータが画像メモ
リ２６に書き込まれるタイミングは、使用されるビデオ
デコーダ２２の性能によって異なるため、個々のシステ
ム毎に調整される。

【０１２２】ＧＯＰを再構成するための画像メモリ読み
出しシーケンスにおいて、図９（ｅ）（ｆ）は画像メモ
リ２６に対する書き込み／読み出しを等速で行う場合
（α＝１）を例示し、図９（ｇ）（ｈ）は画像メモリ２
６に対する書き込み／読み出しをα倍の高速で行う場合
（α＝４）を例示している。

【０１２３】この例では、ＧＯＰ再構成後は、 ＧＯＰ１→［ＣＨ１の画像データＣＨ−１（１）、ＣＨ
１の画像データＣＨ−１（２）、ＣＨ１の画像データＣ
Ｈ−１（３）、…ＣＨ１の画像データＣＨ−１
（９）］； ＧＯＰ２→［ＣＨ２の画像データＣＨ−２（１）、ＣＨ
２の画像データＣＨ−２（２）、ＣＨ２の画像データＣ
Ｈ−２（３）、…ＣＨ２の画像データＣＨ−２
（９）］； ＧＯＰ３→［ＣＨ３の画像データＣＨ−３（１）、ＣＨ
３の画像データＣＨ−３（２）、ＣＨ３の画像データＣ
Ｈ−３（３）、…ＣＨ３の画像データＣＨ−３
（９）］； ＧＯＰ４→［ＣＨ４の画像データＣＨ−４（１）、ＣＨ
４の画像データＣＨ−４（２）、ＣＨ４の画像データＣ
Ｈ−４（３）、…ＣＨ４の画像データＣＨ−４
（９）］； ＧＯＰ５→［ＣＨ１の画像データＣＨ−１（１）〜ＣＨ
１の画像データＣＨ−１（９）］； ＧＯＰ６→［ＣＨ２の画像データＣＨ−２（１）〜ＣＨ
２の画像データＣＨ−２（９）］； ＧＯＰ７→［ＣＨ３の画像データＣＨ−３（１）〜ＣＨ
３の画像データＣＨ−３（９）］； ＧＯＰ８→［ＣＨ４の画像データＣＨ−４（１）〜ＣＨ
４の画像データＣＨ−４（９）］； ……………………… というように、ＧＯＰ単位で各入力チャネルの画像デー
タがまとまって、画像メモリ２６から読み出される。

【０１２４】図９（ｅ）（ｆ）の例は、１フレーム分の
画像データが書き込まれたあとに１フレーム分の画像デ
ータが読み出されるという、等速読み出しの場合を示し
ている。この場合は、書き込み開始−読み出し開始タイ
ミングの位相差Ｔｄをどのような値に設定しても、画像
メモリ２６に既に書き込まれた先行データの読み出し時
に、その後に書き込まれた新データが読み出される「追
い越し」が生じる恐れがある（この点に関しては、図４
その他を参照して説明済み）。

【０１２５】しかしながら、例示したような１／６間欠
モードを採用すれば、画像メモリ２６に非同期でデータ
書き込みがなされる可能性のある区間（１フレーム〜２
フレーム区間）以外の４フレーム区間においてデータ読
み取り（バーストリード）が可能となるから、前記「追
い越し」を防ぐためのメモリエリアを余分に用意しなく
ても、前記「追い越し」を防ぐことができる。すなわ
ち、書き込み開始−読み出し開始タイミングの位相差Ｔ
ｄの後に上記バーストリードを行うことで、画像メモリ
２６を最小限のメモリ容量で構成しながら、前記「追い
越し」を防止しつつ、複数のカメラ入力画像データの再
構成を実現できる。

【０１２６】以上述べたように、タイムラプス記録にお
ける間欠記録のすきまを利用してメモリ読み出しアクセ
スを書き込み周期に対して見かけ上早めることで（これ
は前記αを１よりも大きな値に設定することで達成でき
る）、ＧＯＰ内ピクチャ数がＮであり入力カメラ台数が
Ｌ台以下であれば、最小限Ｎ×Ｌ分の容量を持つ画像バ
ッファメモリを用意するだけで、前記追い越し（あるい
は追い越され）の発生を防ぎながら、相関性の高い画像
データだけでＧＯＰが構成されるようなＧＯＰ再構成を
行うことが可能になる。

【０１２７】なお、この発明は上記各実施の形態に限定
されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸
脱しない範囲で種々な変形・変更が可能である。また、
各実施の形態は可能な限り適宜組み合わせて実施されて
もよく、その場合組み合わせによる効果が得られる。

【０１２８】さらに、上記実施の形態には種々な段階の
発明が含まれており、この出願で開示される複数の構成
要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出
され得る。たとえば、実施の形態に示される全構成要件
から１または複数の構成要件が削除されても、この発明
の効果あるいはこの発明の実施に伴う効果のうち少なく
とも１つが得られるときは、この構成要件が削除された
構成が発明として抽出され得るものである。

【０１２９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、映像内容に相関性のない複数映像入力を多重化して
タイムラプス記録する用途において、フレーム間圧縮効
率の低下を最小限にくい止め、相対的に少ない容量の媒
体に相対的に長時間のタイムラプス記録ができるように
機能する、タイムラプス記録用ビデオエンコーダを提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＭＰＥＧストリームにおけるＧＯＰの基本構成
を例示する図。

【図２】ＧＯＰ再構成後の各ＧＯＰの内容を例示する
図。

【図３】各入力チャネルの画像メモリ書き込みシーケン
スのタイミングを例示する図。

【図４】ＧＯＰ再構成が行われる画像メモリの読み出し
タイミングと追い越しの発生例を説明する図。

【図５】入力チャネル数ＬおよびＧＯＰ構成ピクチャ数
Ｎをパラメータとして、画像メモリの書込／読出におけ
る、書き込みに対する読み出し速度比（α）の数値例を
示すテーブル図。

【図６】画像メモリのアクセスタイミングの一例を説明
する図。

【図７】この発明の一実施の形態に係るタイムラプスレ
コーダ用ビデオエンコーダの構成を説明するブロック
図。

【図８】図７のエンコーダの動作の一例を説明するフロ
ーチャート図。

【図９】画像メモリのアクセスタイミングの他例を説明
する図。

【符号の説明】

１０…監視用ビデオカメラ群；ＣＨ１〜ＣＨ８…個々の
ビデオカメラ；２０…スイッチャ部；２２…ビデオデコ
ーダ；２４…メモリ・リード／ライト・コントローラ；
２６…画像メモリ（ＧＯＰ再構成のワークエリア）；２
８…マイクロコンピュータ（制御用ファームウエアが書
き込まれたＲＯＭを内蔵したＭＰＵ）；３０…ＭＰＥＧ
エンコーダ；１００…タイムラプスレコーダ用ビデオエ
ンコーダ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 7/32 Ｈ０４Ｎ 5/91 Ｋ 7/18 5/92 Ｈ 7/137 Ｚ Ｆターム(参考） 5C053 FA12 FA22 GB29 GB37 KA03 KA08 LA01 5C054 EA07 GA01 HA18 5C059 LB07 MA00 MA05 PP05 PP06 PP07 RA06 RB14 SS11 TA03 TA07 TB03 TC24 UA02 UA34 UA38 5D044 AB07 BC02 CC04 DE12 DE14 DE22 EF03 GK04 GK08 GK12 HL14 JJ06

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数チャネルの映像入力ソースを所定のタ
   イミングで順次切り替えてチャネルシーケンスの映像デ
   ータ列を出力するスイッチャと；前記スイッチャからの
   映像データ列を、画像メモリに書き込むメモリ書込手段
   と；前記複数チャネルの映像入力ソースそれぞれについ
   て同一チャネルの入力ソースが同一のデータグループに
   まとまるように前記画像メモリ上の映像データ列を再構
   成し、再構成された映像データを前記画像メモリから読
   み出すメモリ読出手段と；前記画像メモリからの再構成
   された映像データを、フレーム間圧縮を含む所定の圧縮
   方法を用いて所定フォーマットの圧縮データにエンコー
   ドするエンコーダと；前記エンコーダに対し、映像信号
   のフィールドまたはフレーム単位でのエンコード動作
   と、フィールドまたはフレーム単位の周期以上の期間で
   のエンコード休止とを、交互に繰り返えさせるエンコー
   ダ間欠制御手段とを備えたことを特徴とするタイムラプ
   ス記録用ビデオエンコーダ。
2. 【請求項２】 前記フレーム間圧縮を含む所定の圧縮方
   法はＭＰＥＧ規格に基づく圧縮方法であり、前記同一チ
   ャネルの入力ソースをまとめた前記データグループがＭ
   ＰＥＧ規格において記述されるグループオフピクチャで
   あることを特徴とする請求項１に記載のビデオエンコー
   ダ。
3. 【請求項３】 前記メモリ書込手段による前記画像メモ
   リへの間欠書込アクセス期間以外は、前記メモリ読出手
   段によるメモリ読出アクセス期間とすることで、書込ア
   クセスに対する読出アクセス速度を見かけ上高めるよう
   に構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に
   記載のビデオエンコーダ。
4. 【請求項４】 前記スイッチャに入力される前記映像入
   力ソースのチャネル数をＬとし、前記グループオフピク
   チャを構成するピクチャ数をＮとしたときに、これらの
   パラメータＬおよびＮに基づいて前記画像メモリに対す
   る前記映像データの読出タイミングが制御されることを
   特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記
   載のビデオエンコーダ。
5. 【請求項５】 前記スイッチャに入力される前記映像入
   力ソースのチャネル数をＬとし、前記グループオフピク
   チャを構成するピクチャ数をＮとし、前記画像メモリへ
   の前記映像データ列の書込速度に対する読出速度の比を
   αとたときに、前記エンコーダ間欠制御手段における前
   記エンコード動作とエンコード休止との間隔に前記αが
   対応し、前記αを所定の値に設定したことに対応して前
   記Ｎの値を定めるように構成したことを特徴とする請求
   項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のビデオエン
   コーダ。
6. 【請求項６】 前記スイッチャに入力される前記映像入
   力ソースのチャネル数をＬとし、前記グループオフピク
   チャを構成するピクチャ数をＮとし、前記画像メモリへ
   の前記映像データ列の書込速度に対する読出速度の比を
   αとたときに、前記エンコーダ間欠制御手段における前
   記エンコード動作とエンコード休止との間隔に前記αが
   対応し、前記Ｌおよび前記Ｎの値が設定されてから前記
   αの値を定めるように構成したことを特徴とする請求項
   １ないし請求項４のいずれか１項に記載のビデオエンコ
   ーダ。
7. 【請求項７】 前記エンコーダによりエンコードされた
   圧縮データを記録する記録装置をさらに備えたことを特
   徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載
   のビデオエンコーダ。
8. 【請求項８】 前記スイッチャ、メモリ書込手段、メモ
   リ読出手段、エンコーダ間欠制御手段のうち、少なくと
   も１つ以上のものを集積回路化し、この集積回路単位で
   製造販売可能に構成したことを特徴とする請求項１ない
   し請求項７のいずれか１項に記載のビデオエンコーダ。
9. 【請求項９】複数チャネルの映像入力ソースのチャネル
   数をＬとし、ＭＰＥＧのグループオフピクチャを構成す
   るピクチャ数をＮとしたときに、前記ＬおよびＮの値か
   ら画像メモリへのデータ書込速度に対する読出速度の比
   αを求め；前記ＬおよびＮの値が与えられた条件下で得
   られた前記αから、ｎフレームに１回の割合で１フレー
   ム分の画像データを前記画像メモリに取り込むことを示
   す１／ｎ間欠間隔を設定し；前記１／ｎ間欠間隔で前記
   画像メモリに取り込まれた画像データを読み出す際に、
   各々の前記グループオフピクチャが同一チャネルの前記
   映像入力ソースのデータで構成されるように、前記グル
   ープオフピクチャの再構成が行われることを特徴とする
   ＭＰＥＧエンコード前のデータ生成方法。
10. 【請求項１０】 前記ＬおよびＮの値が与えられた条件
    下で得られた前記αおよび前記複数チャネルの映像入力
    ソースの切替周期に基づいて、前記画像メモリにおける
    書き込み開始から読み出し開始までのタイミングの位相
    差Ｔｄを求め、この位相差Ｔｄと、前記Ｌ、Ｎおよびα
    の値に基づいて、前記グループオフピクチャの再構成が
    行われたデータに対するＭＰＥＧエンコードを間欠的に
    行うタイミングを求めるように構成されたことを特徴と
    する請求項９に記載の方法。