JP2004357191A - 映像データ記録装置、映像データ記録方法及び映像データ記録制御用プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】映像データ記録技術において、圧縮符号化をリアルタイムに行い、再生画質の劣化も抑えられる技術の提供。
【解決手段】複数の映像データが時分割で混合された混合映像データをメモリに記憶し、各映像データのフレーム数またはフィールド数に応じ所定の映像データを選択して該メモリから繰り返して読み出し、１回目に読み出した該所定の映像データの圧縮符号化情報に基づいて、２回目に読み出した映像データの圧縮符号化を行う。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の映像データを圧縮符号化して記録する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に関連した従来技術としては、特開平１０−２７６３６５号公報（特許文献１）や特開平９−９３５３７号公報（特許文献２）に記載されたものがある。特開平１０−２７６３６５号公報には、複数の映像データを予測符号化により効率的にデータ圧縮するために、入力された複数の映像データが時分割で混合された混合映像データを、入力端子毎に切り分けて対応するメモリに書き込み、該書き込んだ混合映像データを該メモリから順番に、所定のフレーム数分まとめて読み出し、該読み出したフレーム数分毎に、ＭＰＥＧ符号化回路でフレーム間の予測符号化を行うとする構成が記載されている。また、特開平９−９３５３７号公報には、デジタル映像信号を可変レートで高能率符号化する際に、画質劣化を生じることがないようにするために、入力信号を固定の量子化レベルで符号化する装置と、発生する情報量をＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐ ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒｅ）単位で記録する装置と、記録された発生情報量を用いて上記デジタル映像信号が目標とする情報量を設定する装置と、求められた目標情報量により符号量の制御を行う装置による構成が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２７６３６５号公報
【特許文献２】
特開平９−９３５３７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平１０−２７６３６５号公報記載の技術では、複数台のカメラの映像をフレーム毎に切換えて１つの混合映像データとし、該混合画像データから同一カメラの映像をまとめて複数フレームの映像データとして順次抜き出して画像間予測符号化を行う場合、事前に動きの大きいシーンか否かの判定が難しいため、再生画像に劣化が起こるおそれがある。また、上記特開平９−９３５３７号公報記載の技術では、監視カメラシステムのようにリアルタイムに一定容量の記録媒体に記録する場合は、混合映像データを圧縮せずに記録する大きな記録媒体がさらに必要となり、システム規模の増大につながることが予想される。
本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、混合映像データを圧縮符号化して記録する映像データ記録技術として、システム規模の増大を抑えた状態で、圧縮符号化をリアルタイムで行うことができ、再生映像の画質劣化を抑えられるようにすることである。
本発明の目的は、かかる課題点を解決できる技術の提供にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題点を解決するために、本発明では、基本的に、映像データ記録技術として、複数の映像データが時分割で混合された混合映像データをメモリに記憶した後、各映像データのフレーム数またはフィールド数に応じて所定の映像データを選択し、該メモリから繰り返して読み出し、１回目に読み出した該所定の映像データの圧縮符号化情報に基づいて、２回目に読み出した映像データの圧縮符号化を行う構成とする。具体的には、上記を基本構成とする映像データ記録装置と、上記を経時的基本動作とする映像データ記録方法とを本発明として提案する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
図１〜図３は、本発明の実施例の説明図である。本実施例は、複数台のカメラの映像データを画像間予測符号化して記録する映像データ記録装置の例である。図１は、本発明の一実施例としての映像データ記録装置の構成例図、図２は、図１の装置での混合映像データのメモリ内における記録状態と該状態からの読み出しの説明図、図３は、図１の装置においてメモリへ入力される混合映像データと該メモリから読み出される混合映像データの説明図である。
図１において、１０１は、複数の映像データが入力される入力手段としての入力部、１０２は、入力部１０１から出力される映像データをフレーム単位で順次繰り返して切換える切換え手段としてのスイッチャ、１０３は、スイッチャ１０２の出力をデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換部、１０４はＦＩＦＯ等から成るメモリ、１０５は、スイチャ１０２の切換えを制御するとともに、該切換えの制御に連動して、メモリ１０４内での記憶と読み出しの領域指定の制御を行う制御手段としての選択制御部、１０６は、メモリ１０４から読み出された混合映像データの圧縮符号化を行う符号化手段としての画像間予測符号化部、１０７は、画像間予測符号化部１０６を構成し、メモリ１０４から読み出された映像データを圧縮符号化する画像圧縮部、１０８は、画像圧縮部１０７で圧縮符号化された符号化データの情報（符号化情報）を記憶する画像間符号化情報記憶部、１０９は、画像間符号化情報記憶部１０８に記憶された符号化情報に基づき符号量を制御する符号量制御部、１１０は、圧縮符号化された映像データを光ディスク等の記録媒体に記録する記録部である。スイッチャ１０２からは、各映像データの画像が間欠画像（ｎフレーム当り１フレームの画像）として出力される。メモリ１０４には、上記したフレーム画像が、取り込まれた順序で蓄積される。メモリ１０４内に既に同様に書き込まれて（記憶されて）いるフレーム画像は、映像データ単位で読み出される。符号量制御部１０９は、映像データの１フレーム毎または１フィールド毎に独立した制御を行う。
【０００７】
図２は、図１の装置における選択制御部１０５の動作説明図であって、混合映像データのメモリ１０４内での記憶と読み出しの領域指定の制御の説明図である。
図２において、５１は、メモリ１０４に入力される混合映像データであり、４個の映像データが混合されている場合を示している。図中のｍ−ｎ、すなわち、１−１、１−２、１−３…、２−１、２−２、２−３…、３−２、３−４、３−６、４−１、４−２、４−３…において、「ｍ」（ｍ＝１、２、３、４）は４個のラベル付けされた映像データであることを示し、「ｎ」は各々の映像データにおいて時系列に番号付けされた複数のフレームを示す。すなわち、１−１は映像データ１のフレーム１を表わす。本図示の例は、映像データ１、映像データ２、映像データ３の記録フレームレートを４フレーム毎に１フレーム記録することとし、映像データ３の記録フレームレートを８フレーム毎に１フレーム記録することとした場合である。５２は、メモリ１０４の記録状態を時系列に模式的に示したもの、５３は、メモリ１０４から４フレームずつ映像データ単位で読み出された混合映像データである。メモリの記録状態５２において、四角枠１つが１フレーム分の映像データ格納領域を示す。また、太線の四角枠は、その時刻に読出し・書き込みされる領域を示し、矢印は読出し・書き込み動作を示す。斜線四角部分には、各映像データの「１」でラベル付けされるより前の時刻のフレームデータが格納される。メモリ１０４から読み出される映像データ５３のうち、太線の四角枠の映像データにおいては、映像データ３（「３」でラベル付けされた映像データ）の記録フレームレートが４フレーム毎に１フレーム記録するフレームレートであれば、フレーム３−１、３−２、３−３、３−４が出力されるが、記録フレームレートが半分であるため、図示のように、フレーム１−１、１−２、１−３、１−４が出力される。上記のように、選択制御部１０５により、メモリ１０４の読出しと書き込み（記憶）とを制御することで、混合映像データの並べ替えがなされる。
【０００８】
図３は、図１の装置においてメモリへ入力される混合映像データと該メモリから読み出される混合映像データの説明図である。
図３において、６１は、メモリ１０４に書き込まれる（記憶される）混合映像データを示し、１−１、…、４−９でラベル付けされるフレームのみを示す。６２は、メモリ１０４から読み出される混合映像データを示し、１−２、…、４−８でラベル付けされるフレームのみを示している。メモリ１０４から読み出される混合映像データ６２において、図中の太線の四角枠部分は、映像データ１の連続した４つのフレーム１−１、１−２、１−３、１−４を繰り返しメモリ１０４から読み出して出力する時間帯を示し、ここでは、２回目に読み出された連続した４つのフレームを示す。選択制御部１０５は、このように映像データの記録フレームレートを低くすることで発生する時間において、１つの映像データの連続した複数フレームをメモリ１０４から繰り返し選択して読み出す。図３においては、１−１、…、１−４、２−１、…、２−４、または４−１、…、４−４の３個の映像データの連続した４フレーム分、または、３でラベル付けされた映像データの１で示される以前の連続した４フレーム分を選択して出力することが可能である。
【０００９】
なお、上記図２及び図３では、各映像データの単位時間あたりの記録フレーム数を少なくすることで、映像データの連続した複数フレームを繰り返して選択し出力する時間を確保するようにしたが、この他、該時間は、例えば混合映像データに含まれる映像データの数を少なくすることにより確保するようにしてもよい。
また、図１における画像間予測符号化部１０６の動作は以下のようになる。
【００１０】
メモリ１０４から読み出された映像データは画像圧縮部１０７に供給され、ＭＰＥＧ等の符号化方法により圧縮符号化（圧縮変換）される。画像圧縮部１０７で圧縮符号化された符号化データは記録媒体１１０に記録される。上記画像圧縮部１０７における圧縮符号化の符号化情報は、画像間符号化情報記憶部１０８に記憶される。記憶される符号化情報は、フレーム毎の生成された符号量、設定した目標符号量、動きベクトル量である。画像間符号化情報記憶部１０８は、選択制御部１０５によって指定される映像データの符号化情報を、符号量制御部１０９に供給する。符号量制御部１０９は、メモリ１０４から読み出された映像データが、１順目すなわち繰り返してメモリ１０４から読み出された所定の映像データの連続した複数フレームでない場合は、該映像データの以前の符号量と設定した目標符号量とから画像圧縮部１０７における圧縮符号化の目標符号量を設定する。該以前の符号量が目標符号量より大きいときは、画像圧縮部１０７で生成される符号量が小さくなるように目標符号量を設定し、該以前の符号量が目標符号量より小さいときは、画像圧縮部１０７で生成される符号量が大きくなるように目標符号量を設定する。
【００１１】
符号量制御部１０９は、メモリ１０４から読み出された映像データが、２順目以降の連続したフレームすなわち繰り返してメモリ１０４から読み出された所定の映像データの連続した複数フレームである場合は、画像圧縮部１０７で生成される符号化データが、連続した複数フレームを単位として目標とする符号量となるように目標符号量を設定するとともに、動きベクトル量の大きいフレームすなわち動きの大きいフレームでは生成符号量を大きくし、動きベクトル量の小さいフレームすなわち動きの小さいまたは動きのないフレームでは生成符号量を小さくするように、それぞれ、フレーム間の差分を符号化するフレームに対して１フレーム毎に目標符号量を制御する。
【００１２】
選択制御部１０５は、連続した複数フレームをメモリ１０４から繰り返し出力させる映像データの選択を、例えば以下のようにして行う。すなわち、選択制御部１０５は、符号化情報記録部１０８に記録された過去のフレーム毎の生成された符号量、設定した目標符号量または動きベクトルを、映像データ毎に比較し、生成符号量と設定した目標符号量との差が相対的に大きく、動きの大きい順に映像データに優先順位をつけ、繰り返し出力可能でかつ優先順位の高い映像データを選択する。例えば図２において、４個の映像データ１、２、３、４の優先順位が、映像データ１、映像データ２、映像データ３、映像データ４の順であったとすると、優先順位の最も高い映像データ１を選択し、その連続したフレーム１−１、…、１−４を出力する。なお、映像データの該優先順位は、ユーザ指定によって固定されるようにしてもよい。
【００１３】
画像間予測符号化部１０６で符号化された映像データは順次、記録部１１０で光ディスク等の記録媒体に記録される。選択制御部１０５により映像データの連続した複数フレームが繰り返し符号化された場合には、最後に符号化された映像データの連続した複数フレームのデータのみが記録される。
上記図１〜図３で述べた実施例の映像データ記録装置の動作は、予め設定されているプログラムにより、装置内のマイコン等のコンピュータが該動作の手順を実行することで実施される。該プログラムは、該映像データ記録装置内に記憶されている。
【００１４】
上記実施例によれば、混合映像データを圧縮符号化して記録するとき、システム規模を抑えた状態で、圧縮符号化をリアルタイムに行うことができ、再生画質の劣化を抑えられる。
【００１５】
なお、上記実施例では、フレーム間の予測符号化を行っているが、本発明はこれに限定されず、例えば、上記実施例の場合と同様にして、フィールド間の予測符号化を行うようにしてもよい。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、混合映像データの圧縮符号化をリアルタイムで行うことができ、再生映像の画質劣化を抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例としての映像データ記録装置の構成例を示す図である。
【図２】図１の装置での混合映像データのメモリ内における記録状態と該状態からの読み出しの説明図である。
【図３】図１の装置においてメモリへ入力される混合映像データと該メモリから読み出される混合映像データの説明図である。
【符号の説明】
１０１…入力部、 １０２…スイッチャ、 １０３…Ａ／Ｄ変換部、 １０４…メモリ、 １０５…選択制御部、 １０６…画像間予測符号化部、 １０７…画像圧縮部、 １０８…画像間符号化情報記憶部、 １０９…符号量制御部、 １１０…記録部、 ５１、５３、６１、６２…混合映像データ。

Claims (10)

1. 複数の映像データが混合されて成る混合映像データを圧縮符号化して記録する映像データ記録装置であって、
   入力された上記混合映像データを記憶するメモリと、
   各映像データのフレーム数またはフィールド数に応じて所定の映像データを選択し、上記メモリから繰り返して読み出すように制御する制御手段と、
   １回目に読み出した上記所定の映像データの圧縮符号化情報に基づき、２回目に読み出した映像データの圧縮符号化を行う符号化手段と、
   上記圧縮符号化された映像データを記録する記録部と、
   を備えた構成を特徴とする映像データ記録装置。
2. 複数の映像データが混合されて成るデジタル混合映像データを圧縮符号化して記録する映像データ記録装置であって、
   複数の映像データが入力される入力部と、
   入力された各映像データをフレーム単位またはフィールド単位で切換え、混合映像データとする切換え手段と、
   上記混合映像データをフレーム単位またはフィールド単位で記憶するメモリと、
   上記混合映像データ中の映像データ数、各映像データのフレーム数またはフィールド数に応じ、所定の映像データの連続した複数フレームまたは複数フィールドを選択して上記メモリから繰り返して読み出すように制御する制御手段と、
   上記読み出した映像データを圧縮符号化するとともに、１回目に読み出した上記所定の映像データの圧縮符号化情報に基づき、２回目に読み出した映像データの圧縮符号化の符号量を制御する符号化手段と、
   上記圧縮符号化された映像データを記録する記録部と、
   を備えた構成を特徴とする映像データ記録装置。
3. 上記符号化手段は、設定された目標符号量と、圧縮符号化された符号量と、フレームまたはフィールド毎の動きベクトルとを記憶可能な構成である請求項１または請求項２に記載の映像データ記録装置。
4. 上記符号化手段は、上記２回目に読み出した映像データの圧縮符号化の動きベクトルの大きさを、上記１回目に読み出した上記所定の映像データの圧縮符号化情報のそれと比較し、上記２回目に読み出した映像データの動きベクトルの方が大きいときは、符号量が大きくなるように目標符号量を設定し、小さいときは符号量が小さくなるように該目標符号量を設定する構成である請求項１または請求項２に記載の映像データ記録装置。
5. 上記制御手段は、上記複数の映像データに優先順位をつけ、優先順位の高い映像データを上記所定の映像データとして、その複数フレームまたは複数フィールドを繰り返し読み出すように制御する構成である請求項１または請求項２に記載の映像データ記録装置。
6. 上記制御手段は、上記設定された符号化目標量と符号化された符号量との差分絶対値が大きく、フレーム毎またはフィールド毎の動きベクトルが大きい映像データを上記所定の映像データとして、その複数フレームまたは複数フィールドを繰り返し読み出すように制御する構成である請求項４に記載の映像データ記録装置。
7. 複数の映像データが混合されて成るデジタル混合映像データを圧縮符号化して記録する映像データ記録方法であって、
   複数の映像データが入力される第１のステップと、
   入力された各映像データをフレーム単位またはフィールド単位で切換え、混合映像データを形成する第２のステップと、
   上記形成された混合映像データをフレーム単位またはフィールド単位で記憶する第３のステップと、
   上記混合映像データ中の映像データ数、各映像データのフレーム数またはフィールド数に応じ、所定の映像データの連続した複数フレームまたは複数フィールドを選択して上記メモリから繰り返して読み出す第４のステップと、
   上記読み出した映像データを圧縮符号化するとともに、１回目に読み出した上記所定の映像データの圧縮符号化情報に基づき、２回目に読み出した映像データの圧縮符号化の符号量を制御する第５のステップと、
   上記圧縮符号化された映像データを記録する第６のステップと、
   を経て、映像データを記録することを特徴とする映像データ記録方法。
8. 上記第５のステップでは、上記２回目に読み出した映像データの圧縮符号化の動きベクトルの大きさを、上記１回目に読み出した上記所定の映像データの圧縮符号化情報の圧縮符号化の動きベクトルと比較し、上記２回目に読み出した映像データの動きベクトルの方が大きいときは、符号量が大きくなるように目標符号量を設定し、小さいときは符号量が小さくなるように該目標符号量を設定する請求項７に記載の映像データ記録方法。
9. 上記第４のステップでは、上記複数の映像データに優先順位をつけ、優先順位の高い映像データを上記所定の映像データとして、その複数フレームまたは複数フィールドを繰り返し読み出すように制御する請求項７に記載の映像データ記録方法。
10. 複数の映像データが混合されて成る混合映像データを圧縮符号化して記録する映像データ記録制御用プログラムであって、
    コンピュータに、
    入力された上記混合映像データを記憶する手順と、
    各映像データのフレーム数またはフィールド数に応じて所定の映像データを選択し、上記メモリから繰り返して読み出すように制御する手順と、
    １回目に読み出した上記所定の映像データの圧縮符号化情報に基づき、２回目に読み出した映像データの圧縮符号化を行う手順と、
    上記圧縮符号化された映像データを記録する手順と、
    を実行させることを特徴とする映像データ記録制御用プログラム。

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