JP2005020056A - データ符号化装置及びデータ符号化制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】伝送レートを変更する際に符号化バッファの状態を適正に維持して継続的に符号化データを送ることのできるデータ符号化装置及び方法を提供するものである。
【解決手段】指定される伝送レートが第一の伝送レートから第二の伝送レートに変更された場合に、符号化手段（２１）での符号化における伝送レートを前記第一の伝送レートに維持しつつ前記符号化バッファのデータ蓄積量を所定量に調整するデータ蓄積量調整手段（２１、Ｓ２〜Ｓ９）と、前記データ蓄積量調整手段による前記符号化バッファにおけるデータ蓄積量の前記所定量への調整が終了したときに、前記第二の伝送レートでの前記原データの符号化が開始されるように前記符号化手段を制御する符号化制御手段（２１、Ｓ６）とを有する構成となる。
【選択図】 図３
【解決手段】指定される伝送レートが第一の伝送レートから第二の伝送レートに変更された場合に、符号化手段（２１）での符号化における伝送レートを前記第一の伝送レートに維持しつつ前記符号化バッファのデータ蓄積量を所定量に調整するデータ蓄積量調整手段（２１、Ｓ２〜Ｓ９）と、前記データ蓄積量調整手段による前記符号化バッファにおけるデータ蓄積量の前記所定量への調整が終了したときに、前記第二の伝送レートでの前記原データの符号化が開始されるように前記符号化手段を制御する符号化制御手段（２１、Ｓ６）とを有する構成となる。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像データ等のデータを符号化し、符号化データを伝送させるデータ符号化装置及び方法に係り、詳しくは、変更要求に応じて伝送レートを切替えて符号化データを伝送させることのできるデータ符号化装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のネットワークの大容量化に伴い、ネットワークを利用した映像伝送の需要が高まっている。さまざまなネットワーク環境に対応可能とするため、映像の伝送レートは自由に変更できることが好ましい。このため、従来、符号化された映像データの伝送レートを使用可能な伝送帯域に応じて制御する伝送レート制御方法が提案されている（例えば、特許文献１）。また、伝送レートを変更する際に符号化ピクチャを復号して映像を再生する画像復号装置におけるバッファ（ＶＢＶバッファ）がオーバーフローやアンダーフローしないように、符号化される各ピクチャに割り当てられる目標ビット量を制御するようにした符号化装置が提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００３】
前記従来の技術では、映像データを符号化して得られた符号化映像データを一時的に蓄積する符号化バッファの状態については特に考慮されていない。一定の伝送レートで映像データの符号化を行なっている映像符合器が他の伝送レートに変更して映像データの符号化を行う場合、通常、符号化動作を一旦停止させ、符号化部をリセットして符号化バッファをクリアした後に新たな伝送レートに対応した動作パラメータで再び符号化を開始するようにしている。
【０００４】
具体的には、図６に示すように制御機器１０と映像符号化器２０とを有し、映像符号化器２０が符号化映像データを画像復号器（図示略）に送る映像伝送システムにおいて符号化映像データの伝送レートを変更する場合、次のような手順に従って処理がなされる。
映像符号化器２０は符号化部と符号化バッファとを備え、入力するアナログ映像信号が符号化部にて例えばＭＰＥＧアルゴリズムに従って符号化され、その符号化部にて得られた符号化映像データが符号化バッファに蓄積される。そして、符号化バッファから所定のタイミングにて符号化映像データが画像復号器に宛てて順次ネットワークに出力される。そのような過程で、図６に示すように制御機器１０から映像符号化器２０に伝送レートの変更要求が与えられると、映像符号化器２０は、符号化を停止し、符号化部のリセット及び符号化バッファのクリアを行なう。そして、前記符号化部のリセット及び符号化バッファが完全に終了する一定時間経過後、映像符号化器２０は要求に係る新たな伝送レートに基づいて符号化バッファの使用量（符号化バッファ容量）及び画像サイズを決定し、符号化を再開する。
【０００５】
映像符号化器２０での更に詳細な処理手順が図７に示される。図７において、映像符号化器２０は、伝送レートの変更要求がなければ、一定の伝送レートに基づいて１フレームずつ映像信号の符号化を行なう（Ｓ１１→Ｓ１６）。この状態で、制御機器１０からの伝送レートの変更要求を受信すると（Ｓ１１でＹＥＳ）、映像符号化器２０は、符号化の処理を停止し（Ｓ１２）、符号化部をリセットするとともに符号化バッファをクリアする（Ｓ１３）。前記符号化の処理を停止してから前記符号化部のリセット及び符号化バッファのクリアが終了するまでに要する一定時間が経過した後に、映像符号化器２０は、制御機器１０から取得した新たな伝送レート、画像サイズ、符号化バッファの使用量（符号化バッファ容量）等の新動作パラメータを符号化部に設定し（Ｓ１５）、符号化を開始する（Ｓ１６）。以後、その新動作パラメータに基づいて１フレームずつ映像信号の符号化がなされる（Ｓ１１→Ｓ１６）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２９０９７４号公報
【特許文献２】
特開平１１−２６２００８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述したような従来の映像符号化器（データ符号化装置）では、伝送レートを変更するに際して符号化の処理を停止させるため、その映像符号化器から伝送される符号化映像データを継続的に受信して映像の再生を行なう画像復号器では、前記符号化の処理が停止した時間分の映像がフリーズするなど出力画像が途切れてしまう。
【０００８】
本発明は、このような欠点を解決するためになされたもので、伝送レートを変更する際に符号化バッファの状態を適正に維持して継続的に符号化データを送ることのできるデータ符号化装置及び方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るデータ符号化装置は、入力される原データを所定のアルゴリズムに従って指定された伝送レートにて符号化して符号化データを生成する符号化手段と、前記符号化手段により得られる符号化データを順次蓄積し、蓄積された前記符号化データが復号機器への伝送のために所定単位毎に読み出される符号化バッファと、指定される伝送レートが第一の伝送レートから第二の伝送レートに変更された場合に、前記符号化手段での符号化における伝送レートを前記第一の伝送レートに維持しつつ前記符号化バッファのデータ蓄積量を所定量に調整するデータ蓄積量調整手段と、前記データ蓄積量調整手段による前記符号化バッファにおけるデータ蓄積量の前記所定量への調整が終了したときに、前記第二の伝送レートでの前記原データの符号化が開始されるように前記符号化手段を制御する符号化制御手段とを有する構成となる。
【００１０】
このような構成により、原データが符号化される過程で指定される伝送レートが第一の伝送レートから第二の伝送レートに変更されると、符号化手段での符号化における伝送レートが前記第一の伝送レートに維持されつつ符号化バッファのデータ蓄積量が所定量に調整される。その調整が終了すると、前記符号化手段が前記第二の伝送レートにて前記原データの符号化を開始する。即ち、符号化手段での原データの符号化が停止されることなく、符号化バッファのデータ蓄積量が所定量に調整された状態にて新たな伝送レートである第二の伝送レートにて原データの符号化が開始されることとなる。
【００１１】
前記第二の伝送レートにて符号化が開始されるための符号化バッファのデータ蓄積量の基準となる前記所定量は、原データの符号化を継続するに際して符号化バッファがオーバーフローやアンダーフローしないものと見込まれる蓄積データ量に設定することができる。
【００１２】
また、本発明に係るデータ符号化装置は、前記データ蓄積量調整手段が、前記符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より多くなる場合、前記符号化手段に所定のダミーデータを前記原データに代えて符号化させて前記符号化バッファの蓄積データに含まれる実質的な符号化データのデータ量を前記所定量になるように低減させる蓄積データ量低減制御手段を有するように構成することができる。
【００１３】
このような構成により、符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より多くなる場合には、ダミーデータを符号化して前記符号化バッファの蓄積データに含まれる実質的な符号化データのデータ量が前記所定量になるように低減されることとなる。
【００１４】
前記ダミーデータは、データ量の調整だけに使われるデータであって、符号化データを復号する際に破棄し得る、ゼロ（ヌル）データ等である。
【００１５】
更に、本発明に係るデータ符号化装置は、前記データ蓄積量調整手段が、前記符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より少なくなる場合、前記符号化手段による前記原データの前記第一の伝送レートでの符号化を維持させる符号化維持制御手段を有する構成とすることができる。
【００１６】
このような構成により、符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定値より少なくなる場合、変更前の伝送レートとなる第一の伝送レートにて原データの符号化が継続してなされる。そして、符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より多くなれば、前述したように、ダミーデータを符号化することにより前記符号化バッファの蓄積データ量が前記所定量に調整される。このように符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より少なくなる場合、無理な符号化制御がなされることなく、変更前の伝送レートとなる第一の伝送レートにて原データを符号化する状態が維持されるので、データ品質に影響を与えることなく伝送レートの変更を行なうことができるようになる。
【００１７】
本発明に係るデータ符号化装置は、前記データ蓄積量調整手段が、前記符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より少なくなる場合、前記符号化バッファから読み出される前記所定単位毎の符号化データのデータ量を低減させて前記符号化バッファのデータ蓄積量を前記所定量以上にさせる蓄積データ増加制御手段を有する構成とすることができる。
【００１８】
このような構成により、符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より少なくなる場合、変更前の伝送レートとなる第一の伝送レートにて原データの符号化がなされ、符号化データが順次符号化バッファに蓄積される状態で、符号化バッファから所定単位毎に読み出される符号化データのデータ量が低減されることにより符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量以上に調整される。そして、符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より多くなると、前述したように、ダミーデータを符号化することにより前記符号化バッファの蓄積データ量が前記所定量に調整される。このように、符号化バッファから読み出される所定単位の符号化データのデータ量が強制的に低減されるので、より早期に符号化バッファのデータ蓄積量を前記所定量に調整することができるようになる。
【００１９】
また、本発明に係るデータ符号化装置は、前記データ蓄積量調整手段が、前記符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より少なくなる場合、前記符号化手段による前記原データの前記第一の伝送レートでの符号化を維持させる符号化維持制御手段と、前記符号化維持制御手段が前記符号化手段による前記原データの前記第一の伝送レートでの符号化を維持させる期間的な条件が所定条件になったか否かを判定する維持条件判定手段と、前記符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より少ない状態において、前記維持条件判定手段にて前記期間的な条件が前記所定条件になったとの判定がなされたときに、前記所定単位に含まれる符号化データのデータ量を低減させて前記符号化バッファから前記符号化データを読み出して前記符号化バッファのデータ蓄積量を前記所定量以上にさせる蓄積データ増加制御手段とを有する構成とすることができる。
【００２０】
このような構成により、符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より少なくなる場合、まず、変更前の伝送レートとなる第一の伝送レートにて原データの符号化がなされ、符号化データが順次符号化バッファに蓄積される。そのような状態を維持させる期間的な条件が所定条件になったときにまだ符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より少ない場合、符号化バッファから読み出される所定単位の符号化データのデータ量を低減させて符号化バッファのデータ量を増加させて符号化バッファのデータ蓄積量が所定量以上に調整される。そして、符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より多くなると、前述したように、ダミーデータを符号化することにより前記符号化バッファの蓄積データ量が前記所定量に調整される。
【００２１】
前記期間的な条件は、原データを符号化している期間的な条件であれば特に限定されず、符号化している時間の条件であっても、所定単位毎に符号化が繰り返される場合にはその繰り返し回数の条件であってもよい。また、第一の伝送レートにて原データが符号化されるので、処理される原データの量は符号化時間に対応することになるので、その原データの量の条件であっても、更に、原データが符号化されて得られる符号化データの量（時間とともに増加する）の条件であってもよい。
【００２２】
データ品質を優先させるか、あるいは、符号化バッファのデータ蓄積量を前記所定量に調整するための時間を優先させるかに応じて前記期間的な条件を適宜設定することができる。
【００２３】
本発明に係るデータ符号化装置は、入力される映像データをＭＰＥＧアルゴリズムに従って指定された伝送レートにて符号化してフレーム単位の符号化映像データを生成する映像符号化手段と、前記映像符号化手段にて得られるフレーム単位の符号化映像データを順次蓄積し、蓄積された前記符号化映像データが復号機器への伝送のためにフレーム毎に読み出される符号化バッファと、指定される伝送レートが第一の伝送レートから第二の伝送レートに変更された場合に、前記映像符号化手段での符号化における伝送レートを前記第一の伝送レートに維持しつつ前記符号化バッファのデータ蓄積量を所定量に調整するデータ蓄積量調整手段と、前記データ蓄積量調整手段による前記符号化バッファにおけるデータ蓄積量の前記所定量への調整が終了したときに、前記第二の伝送レートでの前記原映像データのフレーム単位の符号化が開始されるように前記映像符号化手段を制御する符号化制御手段とを有する構成となる。
【００２４】
このような構成により、原映像データがフレーム単位で符号化される過程で指定される伝送レートが第一の伝送レートから第二の伝送レートに変更されると、映像符号化手段での符号化における伝送レートが前記第一の伝送レートに維持されつつ符号化バッファのデータ蓄積量が所定量に調整される。そして、符号化バッファにおけるデータ蓄積量の前記所定量への調整が終了すると、前記映像符号化手段が前記第二の伝送レートにてフレーム単位に前記原映像データの符号化を開始する。即ち、映像符号化手段での原データの符号化が停止されることなく、符号化バッファのデータ蓄積量が所定量に調整された状態にて新たな伝送レートである第二の伝送レートにて原映像データの符号化が開始されることとなる。
【００２５】
また、本発明に係るデータ符号化装置は、前記データ蓄積量調整手段が、前記映像符号化手段でのフレーム単位の原映像データの符号化が終了する毎に、得られた符号化映像データが前記符号化バッファに蓄積されて読み出された際の前記データ蓄積量が前記所定量以上であるか否かを判定するデータ蓄積量判定手段と、前記データ蓄積量判定手段にて前記データ蓄積量が前記所定量以上であるとの判定がなされたときに、前記符号化手段にヌルデータを前記原映像データに代えて符号化させて前記符号化バッファの蓄積データに含まれる実質的な符号化映像データのデータ量を前記所定量になるように低減させる蓄積データ量低減制御手段を有する構成とすることができる。
【００２６】
このような構成により、符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より多くなる場合には、ヌルデータを符号化して前記符号化バッファの蓄積データに含まれる実質的な符号化映像データのデータ量が前記所定量になるように低減されることとなる。前記ヌルデータは、符号化映像データ量の調整だけに使われるものであって、符号化映像データを復号する際に破棄され得るものである。
【００２７】
更に、本発明に係るデータ符号化装置は、前記データ蓄積量調整手段が、前記データ蓄積量判定手段にて前記データ蓄積量が前記所定量以上でないとの判定がなされたときに、前記映像符号化手段による前記原映像データの前記第一の伝送レートでの符号化を維持させる符号化維持制御手段を有する構成とすることができる。
【００２８】
このような構成により、符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定値より少なくなる場合、変更前の伝送レートとなる第一の伝送レートにて原映像データのフレーム単位の符号化が継続してなされる。そして、データ蓄積量判定手段にて前記符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量以上であるとの判定がなされると、前述したように、ヌルデータを符号化することにより前記符号化バッファの蓄積データ量が前記所定量に調整される。このように符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より少なくなる場合、無理な符号化制御がなされることなく、変更前の伝送レートとなる第一の伝送レートにて原映像データを符号化する状態が維持されるので、映像品質に影響を与えることなく伝送レートの変更を行なうことができるようになる。
【００２９】
本発明に係るデータ符号化装置は、前記データ蓄積量調整手段が、前記データ蓄積量判定手段にて前記データ蓄積量が前記所定量以上でないとの判定がなされたときに、前記フレーム単位の符号化映像データのデータ量を低減させるよう前記映像符号化手段を制御して前記符号化バッファのデータ蓄積量を前記所定量以上にさせる蓄積データ増加制御手段を有する構成とすることができる。
【００３０】
このような構成により、符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より少なくなる場合、変更前の伝送レートとなる第一の伝送レートにて原映像データのフレーム単位での符号化がなされ、前記第一の伝送レートに対応した割合で符号化バッファのデータ蓄積量が増加する。この状態で、前記フレーム単位の符号化映像データのデータ量が低減されると、そのフレーム毎に読み出される符号化映像データのデータ量が低減されることとなり、それにより、符号化バッファのデータ蓄積量が増加して前記所定量以上に調整される。そして、データ蓄積量判定手段にて前記符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量以上であるとの判定がなされると、前述したように、ヌルデータを符号化することにより前記符号化バッファの蓄積データ量が前記所定量に調整される。このように、符号化バッファから読み出されるフレーム単位の符号化映像データのデータ量が強制的に低減されるので、より早期に符号化バッファのデータ蓄積量を前記所定量に調整することができるようになる。
【００３１】
また、本発明に係るデータ符号化装置は、前記データ蓄積量調整手段が、前記データ蓄積量判定手段にて前記データ蓄積量が前記所定量以上でないとの判定がなされたときに、前記映像符号化手段による前記原映像データの前記第一の伝送レートでの符号化を維持させる符号化維持制御手段と、前記符号化維持制御手段により前記第一の伝送レートでの前記原映像データの符号化が維持される前記映像符号化手段にて符号化されるフレーム数が所定数に達したか否かを判定する判定手段と、前記データ蓄積量判定手段による前記データ蓄積量が前記所定量以上でないとの判定が維持される状態において、前記判定手段にて前記フレーム数が所定数に達したとの判定がなされたときに、前記フレーム単位の符号化映像データのデータ量を低減させるよう前記符号化手段を制御して前記符号化バッファのデータ蓄積量を前記所定量以上にさせる蓄積データ増加制御手段を有する構成とすることができる。
【００３２】
このような構成により、符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より少なくなる場合、まず、変更前の伝送レートとなる第一の伝送レートにて原映像データのフレーム単位の符号化がなされ、符号化映像データが前記第一の伝送レートに対応した割合で順次符号化バッファに蓄積される。その符号化されるフレーム数が所定数に達したときにまだデータ蓄積量判定手段にて前記符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量以上でないとの判定がなされる、前記フレーム単位の符号化映像データのデータ量が低減されてそのフレーム毎に読み出される符号化映像データのデータ量が低減されることとなり、それにより、符号化バッファのデータ蓄積量が増加して前記所定量以上に調整される。そして、前記データ蓄積量判定手段にて前記符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量以上であるとの判定がなされると、前述したように、ヌルデータを符号化することにより前記符号化バッファの蓄積データ量が前記所定量に調整される。
【００３３】
前記第一の伝送レートでの前記原映像データの符号化を維持するための条件となる符号化されるフレーム数（所定数）は、データ品質を優先させるか、あるいは、符号化バッファのデータ蓄積量を前記所定量に調整するための時間を優先させるかに応じて適宜設定することができる。
【００３４】
本発明に係るデータ符号化装置は、前記符号化制御手段が、前記原データの前記第二の伝送レートでの符号化が開始されるフレームをＩピクチャに設定する構成することができる。
【００３５】
このような構成により、伝送レートの変更後にＭＰＥＧアルゴリズムに従って原映像データを符号化する最初のフレームにおいて、前フレームとの関連性を考慮することなくその符号化ができるので、伝送レートの変更前後における画質を同等なものに容易に維持することができることとなる。
【００３６】
本発明に係るデータ符号化制御方法は、入力される原データを所定のアルゴリズムに従って指定された伝送レートにて符号化して符号化データを生成する符号化手段と、前記符号化手段により得られる符号化データを順次蓄積し、蓄積された前記符号化データが復号機器への伝送のために所定単位毎に読み出される符号化バッファとを備えたデータ符号化装置における符号化制御方法であって、指定される伝送レートが第一の伝送レートから第二の伝送レートに変更された場合に、前記符号化手段での符号化における伝送レートを前記第一の伝送レートに維持しつつ前記符号化バッファのデータ蓄積量を所定量に調整するデータ蓄積量調整ステップと、前記符号化バッファにおけるデータ蓄積量の前記所定量への調整が終了したときに、前記第二の伝送レートでの前記原データの符号化が開始されるように前記符号化手段を制御する制御ステップとを有する構成となる。
【００３７】
また、本発明に係るデータ符号化制御方法は、入力される映像データをＭＰＥＧアルゴリズムに従って指定された伝送レートにて符号化してフレーム単位の符号化映像データを生成する映像符号化手段と、前記映像符号化手段にて得られるフレーム単位の符号化映像データを順次蓄積し、蓄積された前記符号化映像データが復号機器への伝送のためにフレーム毎に読み出される符号化バッファとを備えたデータ符号化装置における符号化制御方法であって、指定される伝送レートが第一の伝送レートから第二の伝送レートに変更された場合に、前記符号化手段での符号化における伝送レートを前記第一の伝送レートに維持しつつ前記符号化バッファのデータ蓄積量を所定量に調整するデータ蓄積量調整ステップと、前記符号化バッファにおけるデータ蓄積量の前記所定量への調整が終了したときに、前記第二の伝送レートでの前記原映像データのフレーム単位の符号化が開始されるように前記映像符号化手段を制御する制御ステップとを有する構成となる。
【００３８】
【実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００３９】
本発明の実施の一形態に係るデータ符号化装置が用いられるシステムは図１に示すように構成される。
【００４０】
図１において、このシステムは、映像符号化器２０、映像復号器３０及び制御機器１０を有している。映像符号化器２０と映像復号器３０とはネットワーク４０にて接続されている。制御機器１０は、映像符号化器２０に対して伝送レート、符号化バッファ容量、画像サイズ等の符号化処理における動作パラメータを与え、映像復号器３０に対して復号処理における動作パラメータを与える。映像符号器１０は、符号化部２１と符号化バッファ２２とを備えている。符号化部２１は、入力されるアナログ映像データを制御機器１０からの動作パラメータを用いてＭＰＥＧアルゴリズムに従って符号化してフレーム単位の符号化映像データを生成する。符号化部２１にて生成されたフレーム単位の符号化映像データは制御機器１０にて指定された伝送レートにて符号化バッファ２２に順次蓄積される。また、符号化バッファ２２に蓄積された符号化映像データは、符号化部２１によりフレーム同期によりフレーム単位に読み出されて映像復号器３０に宛ててネットワーク４０に送出される。
【００４１】
映像復号器３０は、復号部３１と復号バッファ３２とを備えている。復号部３１は、ネットワーク４０を伝送されるフレーム単位の符号化映像データを受信し、その符号化映像データは復号バッファ３２に蓄積される。復号部３１は、復号バッファ３２に蓄積された符号化映像データをＭＰＥＧアルゴリズムに従って復号してアナログ映像データを生成し、そのアナログ映像データを外部ユニット（例えば、表示ユニット）に出力する。
【００４２】
前述したようなシステムにおいて、制御機器１０にて指定される伝送レートが変更される際に、映像符号化器２０は概略的に図２に示す手順に従って処理を行う。
【００４３】
図２において、制御機器１０が第一の伝送レートから第二の伝送レートへの変更要求を映像符号化器２０に与えると、映像符号化器２０の符号化部２１は、アナログ映像データの符号化における伝送レートを前記第一の伝送レートに維持しつつ符号化バッファ２２内の蓄積データ量を以降にいかなる伝送レートが設定されても符号化バッファがオーバーフロー及びアンダーフローしないと見込まれる所定量に調整する。符号化バッファ２２内の蓄積データ量が所定量に調整されると、符号化部２１は、符号化映像データの蓄積量の上限となる符号化バッファ容量を変更後の伝送レートとなる第二の伝送レートに基づいて決定するともに符号化画像サイズを決定する。その後、符号化部２１は、変更後の伝送レート（新伝送レート）となる第二の伝送レートにてアナログ映像データの符号化を開始し、前記伝送レートの変更要求に対する正常応答を制御機器１０に送る。
【００４４】
このような処理手順によれば、映像符号化器２０は、符号化動作を一切停止させることなく伝送レートを制御機器１０からの要求に従って第一の伝送レートから第二の伝送レートに変更することができる。そして、伝送レートを変更した後に符号化バッファ２２の状態をオーバーフロー及びアンダーフローすることのない適正な状態に維持することができる。
【００４５】
映像符号化器２０における符号化部２１の更に詳細な処理について図３乃至図５を参照して説明する。図３は、符号化部２１での１フレームについての処理手順を示しており、この手順での処理がフレーム毎に繰り返し実行される。図４及び図５は、図３に示す手順に従ってアナログ映像データが符号化される際における符号化バッファ２２での符号化映像データの占有量（蓄積量）の遷移状態を示している。
【００４６】
符号化部２１は、アナログ映像データのフレーム単位での符号化及び符号化映像データの符号化バッファ２２への蓄積と、符号化バッファ２２から符号化映像データのフレーム単位での読出し及び映像復号器３０への送出とを独立した処理として実行する。例えば、第一の伝送レート及びその第一の伝送レートに応じて決められた符号化バッファ容量（Ｂ１）が制御機器１０から動作パラメータとして与えられる。この場合、アナログ映像データの符号化が開始されて符号化バッファ２２内のデータ蓄積量（占有量）が前記第一の伝送レートに対応した割合（図４及び図５における実線の傾き）で増大する。そして、図４及び図５に示すように、符号化バッファ２２内のデータ蓄積量が符号化バッファ容量（Ｂ１）に達すると（時刻ｔｏｕｔ（１））、符号化バッファ２２からのフレーム単位での符号化映像データの読出しが開始される。以後、符号化バッファ２２に前記第一の伝送レートに対応した割合で符号化映像データが順次蓄積されつつ符号化バッファ２２から所定のフレーム周期Δｔｆでフレーム単位の符号化映像データが読み出される。その結果、符号化バッファ２２内のデータ蓄積量は、図４及び図５において実線で示されるように、鋸歯状に変化することとなる。
【００４７】
なお、符号化バッファ２２における符号化映像データの蓄積量の上限を規定する符号化バッファ容量は、符号化映像データの蓄積を行いつつフレーム単位にて符号化映像データの読出しを行なっても符号化バッファ２２がアンダーフローしない値に設定される。ただし、この符号化バッファ容量は、符号化映像データの符号化バッファ２２への蓄積が開始されて最初のフレームの符号化映像データが符号化バッファ２２から読み出されるまでの時間（伝送遅延時間）に影響を与える。即ち、符号化バッファ容量を大きな値に設定することは、符号化バッファ２２がアンダーフローしないためには有利ではあるが、伝送遅延時間が大きくなってしまうことを意味する。従って、符号化バッファ容量は、伝送レートを考慮して符号化バッファ２２がアンダーフローしないと見込まれる範囲内においてできるだけ少ないデータ量に定めることが好ましい。このようなことから、前記符号化バッファ容量は、例えば、常に１フレーム時間分のデータ量（伝送レート×フレーム周期）の１．５倍のデータ量に設定される。
【００４８】
符号化部２１は、図４及び図５に示す▲１▼、▲２▼、▲３▼、・・・のタイミングで図３に示す１フレームについての符号化に係る処理を開始する。
【００４９】
時刻▲１▼において、符号化部２１は、伝送レートの変更要求が制御機器１０から与えられたか否かを判定する（Ｓ１）。制御機器１０からの前記伝送レートの変更要求がない場合に（Ｓ１でＮＯ）、符号化部２１は変更前の第一の伝送レートに基づいた動作パラメータに従ったアナログ映像データの１フレーム分の符号化を開始する（Ｓ６）。そして、時刻▲２▼までの間（▲１▼〜▲２▼）での符号化により得られる１フレーム分の符号化映像データが順次符号化バッファ２２に蓄積される。以後、時刻▲２▼、▲３▼、▲４▼のそれぞれにおいて、同様の手順（Ｓ１、Ｓ６）に従ってアナログ映像データの１フレーム分の符号化が開始され、その符号化により得られる符号化映像データが符号化バッファ２２に順次蓄積される。その過程で、期間▲１▼〜▲２▼、▲２▼〜▲３▼、▲３▼〜▲４▼、▲４▼〜▲５▼のそれぞれにおいて符号化バッファ２２に蓄積される１フレーム分の符号化映像データが時刻ｔｏｕｔ（２）、ｔｏｕｔ（３）、ｔｏｕｔ（４）、ｔｏｕｔ（５）に符号化バッファ２２から読み出されて映像復号機器３０に宛てて送出される。
【００５０】
ここで、図４に示す場合について着目すると、時刻▲４▼から開始されたフレームの符号化が終了した時点▲５▼において、符号化部２１は、制御機器１０から伝送レートの変更要求がなされたことを判定する（Ｓ１でＹＥＳ）。すると、符号化部２１は、時刻▲４▼から開始されたフレームの符号化により符号化バッファ２２に蓄積された符号化映像データが符号化バッファ２２から読み出された際に予想されるデータ蓄積量が目標データ容量（Ｆ）以上となるか否かを判定する（Ｓ２）。この目標データ容量（Ｆ）は、伝送レートが第一の伝送レートから変更された場合であっても符号化バッファ２２がオーバーフロー及びアンダーフローしないと見込まれるデータ蓄積量に設定される。具体的には、符号化データ容量（Ｂ１）が１．５フレーム時間分のデータ量として決められている場合、前記目標データ容量（Ｆ）は、この符号化データ容量（Ｂ１）に基づいて、例えば、０．５フレーム時間（＝（１．５フレーム時間）−（１フレーム時間））分のデータ量に設定される。
【００５１】
伝送レートの変更時にこのような０．５フレーム時間分の目標データ容量（Ｆ）が符号化バッファ２２に蓄積されていれば、その１フレーム周期Δｔｆ経過後に１．５フレーム分の符号化映像データ、即ち、符号化データ容量分のデータが符号化バッファ２２に蓄積されることになる。
【００５２】
図４に示す場合、符号化部２１は、時刻▲４▼から開始されたフレームの符号化により符号化バッファ２２に蓄積された符号化映像データが符号化バッファ２２から読み出された際に予想されるデータ蓄積量が目標データ（Ｆ）以上になるとの判定を行う（Ｓ２でＹＥＳ）。すると、符号化部２１は、前記時刻▲４▼から開始された符号化により得られたフレームの符号化映像データが符号化バッファ２２から読み出された際のデータ蓄積量が前記目標データ容量（Ｆ）になるようにヌル（ＮＵＬＬ）データの符号化を前記第一の伝送レートに基づいた動作パラメータに従って行う（Ｓ３）。その結果、時刻▲５▼から時刻▲６▼までの間に、前記ヌル（ＮＵＬＬ）データの符号化がなされる。この間に符号化されるヌル（ＮＵＬＬ）データの量は、前記前フレームの符号化映像データが符号化バッファ２２から読み出された際に予想されるデータ蓄積量と前記目標データ容量（Ｆ）との差分（余分データ）に対応することとなる。
【００５３】
時刻▲６▼にて符号化バッファ２２におけるデータ蓄積量の前記目標データ量（Ｆ）への調整が終了すると、符号化部２１は、変更後の第二の伝送レート、その第二の伝送レートを考慮して定められる符号化バッファ容量（Ｂ２）（例えば、第二の伝送レートに対応して定まる１．５フレーム分のデータ量）等の新動作パラメータの設定を行なう（Ｓ４）。そして、符号化部２１は、次フレームをＩピクチャに設定した後に（Ｓ５）、前記新たな動作パラメータを用いてアナログ映像データの次のフレームのＩピクチャとしての符号化を開始する（Ｓ６）。
【００５４】
その後、時刻ｔｏｕｔ（５）において、時刻▲４▼から開始されたフレームの符号化により符号化バッファ２２に蓄積された符号化映像データと時刻▲５▼から時刻▲６▼までに符号化された前記ヌル（ＮＵＬＬ）データとが一括して符号化バッファ２２から読み出され、映像復号機器３０に宛てて送出される。なお、ヌル（ＮＵＬＬ）データは、映像復号機器３０にて破棄され、実際の復号の処理に供されることはない。
【００５５】
前述したように、目標データ容量（Ｆ）が第一の伝送レートに基づいて決められる０．５フレーム時間分のデータ量に設定された場合、ヌル（ＮＵＬＬ）データの符号化が終了する時刻▲６▼からそのヌル（ＮＵＬＬ）データが符号化バッファ２２から読み出される時刻ｔｏｕｔ（５）までの時間は、０．５フレーム分の時間（Δｔｆ／２）に相当する。従って、時刻▲６▼から変更後の第二の伝送レートに対応した割合でアナログ映像データを符号化して得られる符号化映像データのデータ量は、時刻ｔｏｕｔ（５）で０．５フレーム時間分に達し、更に、時刻ｔｏｕｔ（５）から次のフレーム周期（Δｔｆ）後の時刻ｔｏｕｔ（６）では１．５フレーム時間分の符号化映像データが得られる。即ち、時刻ｔｏｕｔ（５）から次のフレーム周期後の時刻ｔｏｕｔ（６）において、符号化バッファ２２のデータ蓄積量は、第二の伝送レートに対応して定まる１．５フレーム時間分のデータ量に設定された符号化バッファ容量（Ｂ２）に達する。従って、この時点ｔｏｕｔ（６）において変更後の第二の伝送レートに従った符号化により得られた符号化映像データの最初のフレーム（Ｉピクチャのフレーム）が符号化バッファ２２から読み出される。これにより、伝送レートを第一の伝送レートから第二の伝送レートに変更するに際して、符号化動作を一切停止させることなく、また、フレーム周期Δｔｆを変えることなくフレーム単位の符号化映像データの映像復号機器３０への伝送が可能となる。
【００５６】
以後、変更後の第二の伝送レートに基づいた動作パラメータを用いてアナログ映像データの符号化がフレーム単位に行なわれ（図３におけるＳ１→Ｓ６）、得られた符号化映像データが順次符号化バッファ２２に蓄積される。そして、その過程で、符号化バッファ２２からフレーム周期Δｔｆでフレーム単位の符号化映像データが読み出される。
【００５７】
次に、図５に示す場合について着目すると、時刻▲１▼〜▲４▼までは、前述した図４の場合と同様に、第一の伝送レートに従ったアナログ映像データの符号化（図３におけるＳ１→Ｓ６）及び符号化映像データの符号化バッファ２２への蓄積がなされる。その過程で、符号化バッファ２２からフレーム周期Δｔｆでフレーム単位の符号化映像データが読み出される。
【００５８】
そして、符号化部２１は、時刻▲４▼から開始されたフレームの符号化が終了した時点▲６▼において、制御機器１０から伝送レートの変更要求がなされたことを判定する（Ｓ１でＹＥＳ）。すると、符号化部２１は、時刻▲４▼から開始されたフレームの符号化により符号化バッファ２２に蓄積された符号化映像データが符号化バッファ２２から読み出された際に予想されるデータ蓄積量が目標データ容量（Ｆ）以上となるか否かを判定する（Ｓ２）。この場合、前記時刻▲４▼から開始されたフレームの符号化により符号化バッファ２２に蓄積された符号化映像データが符号化バッファ２２から読み出された際に予想されるデータ蓄積量が目標データ容量（Ｆ）以上にならないとの判定がなされる（Ｓ２でＮＯ）。すると、符号化部２１は、内部カウンタを＋１だけインクリメントし（Ｓ７）、その内部カウンタのカウント値が予め設定された最大値（ＭＡＸ）に達したか否かを判定する（Ｓ８）。そして、そのカウント値が前記最大値（ＭＡＸ）に達していないとの判定がなされると（Ｓ８でＮＯ）、前記第一の伝送レートに基づいた動作パラメータの設定状態を維持し、その動作パラメータに従ったアナログ映像データの１フレーム分の符号化を開始する（Ｓ６）。その符号化が終了した時点で、符号化部２１は、伝送レートの変更要求があったことを確認した後（Ｓ１でＹＥＳ）に、前記符号化にて得られた１フレーム分の符号化映像データが符号化バッファ２２から読み出された際に予想されるデータ蓄積量が目標データ容量（Ｆ）以上となるか否かを再度判定する（Ｓ２）。前記予想される符号化バッファ２２のデータ蓄積量が前記目標データ容量（Ｆ）以上にならないとの判定が依然なされると（Ｓ２でＮＯ）、符号化部２１は、内部カウンタを更に＋１だけインクリメントし（Ｓ７）、その内部カウンタのカウント値が予め設定された最大値（ＭＡＸ）に達したか否かを判定する（Ｓ８）。そして、その内部カウンタのカウント値が最大値（ＭＡＸ）に達していなければ（Ｓ８でＮＯ）、前記第一の伝送レートに基づいた動作パラメータに従ったアナログ映像データの次の１フレーム分の符号化を開始する（Ｓ６）。
【００５９】
以後、前述した手順と同様の手順（Ｓ１→Ｓ２→Ｓ７→Ｓ８→Ｓ６）に従ってアナログ映像データの符号化が繰り返しなされる。即ち、アナログ映像データの前記第一の伝送レートでの符号化が維持される。なお、このような処理の過程における符号化バッファ２２のデータ蓄積量の遷移状態は、図５には示されていない。
【００６０】
前述した処理の過程で、１フレーム分の符号化が終了する毎に、得られた１フレーム分の符号化映像データが符号化バッファ２２に蓄積されて読み出された際に予想されるデータ蓄積量が前記目標データ容量（Ｆ）以上になる判定がなされる（Ｓ２）。そのデータ蓄積量が前記目標データ容量（Ｆ）以上にならないとの判定がなされる（Ｓ２でＮＯ）状態で、前記内部カウンタのカウント値が最大値（ＭＡＸ）に達すると、即ち、前記第一の伝送レートに基づいた動作パラメータに従って符号化されたアナログ映像データのフレーム数が前記最大値（ＭＡＸ）に対応した所定数に達すると、符号化部２１は、１フレームの符号化映像データ量を強制的に低減させるように画面サイズを縮小する等、動作パラメータを変更する（Ｓ９）。そして、符号化部２１は、伝送レートを第一の伝送レートに維持しつつその変更された動作パラメータ（縮小された画面サイズ）に基づいて次のフレームの符号化を開始する（Ｓ６）。
【００６１】
例えば、図５に示す時刻▲７▼において、前記変更された動作パラメータに基づいた符号化により得られた１フレーム分の符号化映像データが符号化バッファ２２から読み出される際に予想されるデータ蓄積量が前記目標データ容量（Ｆ）以上になるとの判定がなされと（Ｓ２においてＹＥＳ）、前記図４に示す場合と同様に、符号化部２１は、前記変更された動作パラメータに基づいた符号化により得られた１フレーム分の符号化映像データが符号化バッファ２２から読み出される際に予想されるデータ蓄積量が前記目標データ容量（Ｆ）になるようにヌル（ＮＵＬＬ）データの符号化を前記第一の伝送レートに基づいた動作パラメータに従って行う（Ｓ３）。その結果、時刻▲７▼から時刻▲８▼までの間に、前記ヌル（ＮＵＬＬ）データの符号化がなされる。
【００６２】
時刻▲８▼にて符号化バッファ２２におけるデータ蓄積量の前記目標データ量（Ｆ）への調整が終了すると、符号化部２１は、変更後の第二の伝送レート、その第二の伝送レートを考慮して定められる符号化バッファ容量（Ｂ２）等の新動作パラメータの設定を行う（Ｓ４）。そして、符号化部２１は、次フレームをＩピクチャに設定した後（Ｓ５）、前記新たな動作パラメータを用いてアナログ映像データの次のフレームのＩピクチャとしての符号化を開始する（Ｓ６）。以後、変更後の伝送レートとなる第二の伝送レートに基づいた符号化がなされる（Ｓ１→Ｓ６）。
【００６３】
なお、前述した手順（Ｓ１→Ｓ２→Ｓ７→Ｓ８→Ｓ６）に従ってアナログ映像データの符号化が繰り返しなされ過程で、内部カウンタのカウント値が前記最大値に達する前に、符号化バッファ２２のデータ蓄積量が自然に増大し、得られた１フレーム分の符号化映像データが符号化バッファ２２に蓄積されて読み出された際に予想されるデータ蓄積量が前記目標データ容量（Ｆ）以上になるとの判定がなされると（Ｓ２でＹＥＳ）、前述したように、ＮＵＬＬデータの符号化により符号化バッファ２２のデータ蓄積量の調整がなされる（Ｓ３）。その後、変更後の伝送レートとなる第二の伝送レートに基づいたアナログ映像データの符号化が開始される（Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６）。
【００６４】
図５に示す場合においても、図４に示す場合と同様に、伝送レートを第一の伝送レートから第二の伝送レートに変更するに際して、符号化動作を一切停止させることなく、また、フレーム周期Δｔｆを変えることなくフレーム単位の符号化映像データの映像復号機器３０への伝送が可能となる。
【００６５】
このように、伝送レートを変更するに際してフレーム周期Δｔｆを変えることなくフレーム単位に符号化映像データが映像復号機器３０に伝送されることから、映像復号機器３０では、復号部３１が特別な処理を施すことなくフレーム単位の符号化映像データを復号することができるようになる。
【００６６】
また、符号化バッファ２２の予想されるデータ蓄積量が目標データ容量（Ｆ）に達しない場合、画面サイズを小さくする等により強制的に１フレーム分の符号化映像データの量を低減させると（図３におけるＳ９）、画像品質が低下することになる。このため、画質を優先する場合、できるだけ動作パラメータを変えることなく変更前の伝送レートでの符号化を維持して自然に符号化バッファ２２内のデータ蓄積量が増大することを待つことが好ましい。即ち、画質を優先する場合には、前記カウント値の比較基準となる最大値（ＭＡＸ）は、できるだけ大きな値に設定することが好ましい。一方、この最大値（ＭＡＸ）を大きな値に設定すると、伝送レートの変更が遅れることになる。従って、伝送レートの切り替え時間を短縮するためには、前記最大値（ＭＡＸ）をできるだけ小さな値に設定する、あるいは、動作パラメータを維持した状態での符号化を行うことなく、直接画面サイズ等の変更を行なって符号化を行なうことが好ましい。
【００６７】
【発明の効果】
以上、説明したように、本願発明によれば、伝送レートを変更するに際して原データの符号化が停止されることなく、符号化バッファのデータ蓄積量が所定量に調整された状態にて変更後の伝送レートにて原データの符号化が開始されることとなるので、伝送レートを変更する際に符号化バッファの状態をオーバーフローおよびアンダーフローのない適正な状態に維持しつつ継続的に符号化データを送ることのできるデータ符号化装置及び方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係るデータ符号化装置が適用されるシステムの構成を示す図
【図２】図１に示すシステムにおける制御機器と映像符号器との間での処理手順を示すシーケンス図
【図３】映像符号器での処理手順を示すフローチャート
【図４】符号化バッファの状態例を示す図
【図５】符号化バッファの他の状態例を示す図
【図６】従来のシステムにおける制御機器と映像符号化器との間での処理手順を示すシーケンス図
【図７】従来の映像符号化器での処理手順を示すフローチャート
【符号の説明】
１０ 制御機器
２０ 映像符号化器
２１ 符号化部
２２ 符号化バッファ
３０ 映像復号器
３１ 復号部
３２ 復号バッファ
４０ ネットワーク
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像データ等のデータを符号化し、符号化データを伝送させるデータ符号化装置及び方法に係り、詳しくは、変更要求に応じて伝送レートを切替えて符号化データを伝送させることのできるデータ符号化装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のネットワークの大容量化に伴い、ネットワークを利用した映像伝送の需要が高まっている。さまざまなネットワーク環境に対応可能とするため、映像の伝送レートは自由に変更できることが好ましい。このため、従来、符号化された映像データの伝送レートを使用可能な伝送帯域に応じて制御する伝送レート制御方法が提案されている（例えば、特許文献１）。また、伝送レートを変更する際に符号化ピクチャを復号して映像を再生する画像復号装置におけるバッファ（ＶＢＶバッファ）がオーバーフローやアンダーフローしないように、符号化される各ピクチャに割り当てられる目標ビット量を制御するようにした符号化装置が提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００３】
前記従来の技術では、映像データを符号化して得られた符号化映像データを一時的に蓄積する符号化バッファの状態については特に考慮されていない。一定の伝送レートで映像データの符号化を行なっている映像符合器が他の伝送レートに変更して映像データの符号化を行う場合、通常、符号化動作を一旦停止させ、符号化部をリセットして符号化バッファをクリアした後に新たな伝送レートに対応した動作パラメータで再び符号化を開始するようにしている。
【０００４】
具体的には、図６に示すように制御機器１０と映像符号化器２０とを有し、映像符号化器２０が符号化映像データを画像復号器（図示略）に送る映像伝送システムにおいて符号化映像データの伝送レートを変更する場合、次のような手順に従って処理がなされる。
映像符号化器２０は符号化部と符号化バッファとを備え、入力するアナログ映像信号が符号化部にて例えばＭＰＥＧアルゴリズムに従って符号化され、その符号化部にて得られた符号化映像データが符号化バッファに蓄積される。そして、符号化バッファから所定のタイミングにて符号化映像データが画像復号器に宛てて順次ネットワークに出力される。そのような過程で、図６に示すように制御機器１０から映像符号化器２０に伝送レートの変更要求が与えられると、映像符号化器２０は、符号化を停止し、符号化部のリセット及び符号化バッファのクリアを行なう。そして、前記符号化部のリセット及び符号化バッファが完全に終了する一定時間経過後、映像符号化器２０は要求に係る新たな伝送レートに基づいて符号化バッファの使用量（符号化バッファ容量）及び画像サイズを決定し、符号化を再開する。
【０００５】
映像符号化器２０での更に詳細な処理手順が図７に示される。図７において、映像符号化器２０は、伝送レートの変更要求がなければ、一定の伝送レートに基づいて１フレームずつ映像信号の符号化を行なう（Ｓ１１→Ｓ１６）。この状態で、制御機器１０からの伝送レートの変更要求を受信すると（Ｓ１１でＹＥＳ）、映像符号化器２０は、符号化の処理を停止し（Ｓ１２）、符号化部をリセットするとともに符号化バッファをクリアする（Ｓ１３）。前記符号化の処理を停止してから前記符号化部のリセット及び符号化バッファのクリアが終了するまでに要する一定時間が経過した後に、映像符号化器２０は、制御機器１０から取得した新たな伝送レート、画像サイズ、符号化バッファの使用量（符号化バッファ容量）等の新動作パラメータを符号化部に設定し（Ｓ１５）、符号化を開始する（Ｓ１６）。以後、その新動作パラメータに基づいて１フレームずつ映像信号の符号化がなされる（Ｓ１１→Ｓ１６）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２９０９７４号公報
【特許文献２】
特開平１１−２６２００８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述したような従来の映像符号化器（データ符号化装置）では、伝送レートを変更するに際して符号化の処理を停止させるため、その映像符号化器から伝送される符号化映像データを継続的に受信して映像の再生を行なう画像復号器では、前記符号化の処理が停止した時間分の映像がフリーズするなど出力画像が途切れてしまう。
【０００８】
本発明は、このような欠点を解決するためになされたもので、伝送レートを変更する際に符号化バッファの状態を適正に維持して継続的に符号化データを送ることのできるデータ符号化装置及び方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るデータ符号化装置は、入力される原データを所定のアルゴリズムに従って指定された伝送レートにて符号化して符号化データを生成する符号化手段と、前記符号化手段により得られる符号化データを順次蓄積し、蓄積された前記符号化データが復号機器への伝送のために所定単位毎に読み出される符号化バッファと、指定される伝送レートが第一の伝送レートから第二の伝送レートに変更された場合に、前記符号化手段での符号化における伝送レートを前記第一の伝送レートに維持しつつ前記符号化バッファのデータ蓄積量を所定量に調整するデータ蓄積量調整手段と、前記データ蓄積量調整手段による前記符号化バッファにおけるデータ蓄積量の前記所定量への調整が終了したときに、前記第二の伝送レートでの前記原データの符号化が開始されるように前記符号化手段を制御する符号化制御手段とを有する構成となる。
【００１０】
このような構成により、原データが符号化される過程で指定される伝送レートが第一の伝送レートから第二の伝送レートに変更されると、符号化手段での符号化における伝送レートが前記第一の伝送レートに維持されつつ符号化バッファのデータ蓄積量が所定量に調整される。その調整が終了すると、前記符号化手段が前記第二の伝送レートにて前記原データの符号化を開始する。即ち、符号化手段での原データの符号化が停止されることなく、符号化バッファのデータ蓄積量が所定量に調整された状態にて新たな伝送レートである第二の伝送レートにて原データの符号化が開始されることとなる。
【００１１】
前記第二の伝送レートにて符号化が開始されるための符号化バッファのデータ蓄積量の基準となる前記所定量は、原データの符号化を継続するに際して符号化バッファがオーバーフローやアンダーフローしないものと見込まれる蓄積データ量に設定することができる。
【００１２】
また、本発明に係るデータ符号化装置は、前記データ蓄積量調整手段が、前記符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より多くなる場合、前記符号化手段に所定のダミーデータを前記原データに代えて符号化させて前記符号化バッファの蓄積データに含まれる実質的な符号化データのデータ量を前記所定量になるように低減させる蓄積データ量低減制御手段を有するように構成することができる。
【００１３】
このような構成により、符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より多くなる場合には、ダミーデータを符号化して前記符号化バッファの蓄積データに含まれる実質的な符号化データのデータ量が前記所定量になるように低減されることとなる。
【００１４】
前記ダミーデータは、データ量の調整だけに使われるデータであって、符号化データを復号する際に破棄し得る、ゼロ（ヌル）データ等である。
【００１５】
更に、本発明に係るデータ符号化装置は、前記データ蓄積量調整手段が、前記符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より少なくなる場合、前記符号化手段による前記原データの前記第一の伝送レートでの符号化を維持させる符号化維持制御手段を有する構成とすることができる。
【００１６】
このような構成により、符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定値より少なくなる場合、変更前の伝送レートとなる第一の伝送レートにて原データの符号化が継続してなされる。そして、符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より多くなれば、前述したように、ダミーデータを符号化することにより前記符号化バッファの蓄積データ量が前記所定量に調整される。このように符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より少なくなる場合、無理な符号化制御がなされることなく、変更前の伝送レートとなる第一の伝送レートにて原データを符号化する状態が維持されるので、データ品質に影響を与えることなく伝送レートの変更を行なうことができるようになる。
【００１７】
本発明に係るデータ符号化装置は、前記データ蓄積量調整手段が、前記符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より少なくなる場合、前記符号化バッファから読み出される前記所定単位毎の符号化データのデータ量を低減させて前記符号化バッファのデータ蓄積量を前記所定量以上にさせる蓄積データ増加制御手段を有する構成とすることができる。
【００１８】
このような構成により、符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より少なくなる場合、変更前の伝送レートとなる第一の伝送レートにて原データの符号化がなされ、符号化データが順次符号化バッファに蓄積される状態で、符号化バッファから所定単位毎に読み出される符号化データのデータ量が低減されることにより符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量以上に調整される。そして、符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より多くなると、前述したように、ダミーデータを符号化することにより前記符号化バッファの蓄積データ量が前記所定量に調整される。このように、符号化バッファから読み出される所定単位の符号化データのデータ量が強制的に低減されるので、より早期に符号化バッファのデータ蓄積量を前記所定量に調整することができるようになる。
【００１９】
また、本発明に係るデータ符号化装置は、前記データ蓄積量調整手段が、前記符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より少なくなる場合、前記符号化手段による前記原データの前記第一の伝送レートでの符号化を維持させる符号化維持制御手段と、前記符号化維持制御手段が前記符号化手段による前記原データの前記第一の伝送レートでの符号化を維持させる期間的な条件が所定条件になったか否かを判定する維持条件判定手段と、前記符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より少ない状態において、前記維持条件判定手段にて前記期間的な条件が前記所定条件になったとの判定がなされたときに、前記所定単位に含まれる符号化データのデータ量を低減させて前記符号化バッファから前記符号化データを読み出して前記符号化バッファのデータ蓄積量を前記所定量以上にさせる蓄積データ増加制御手段とを有する構成とすることができる。
【００２０】
このような構成により、符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より少なくなる場合、まず、変更前の伝送レートとなる第一の伝送レートにて原データの符号化がなされ、符号化データが順次符号化バッファに蓄積される。そのような状態を維持させる期間的な条件が所定条件になったときにまだ符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より少ない場合、符号化バッファから読み出される所定単位の符号化データのデータ量を低減させて符号化バッファのデータ量を増加させて符号化バッファのデータ蓄積量が所定量以上に調整される。そして、符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より多くなると、前述したように、ダミーデータを符号化することにより前記符号化バッファの蓄積データ量が前記所定量に調整される。
【００２１】
前記期間的な条件は、原データを符号化している期間的な条件であれば特に限定されず、符号化している時間の条件であっても、所定単位毎に符号化が繰り返される場合にはその繰り返し回数の条件であってもよい。また、第一の伝送レートにて原データが符号化されるので、処理される原データの量は符号化時間に対応することになるので、その原データの量の条件であっても、更に、原データが符号化されて得られる符号化データの量（時間とともに増加する）の条件であってもよい。
【００２２】
データ品質を優先させるか、あるいは、符号化バッファのデータ蓄積量を前記所定量に調整するための時間を優先させるかに応じて前記期間的な条件を適宜設定することができる。
【００２３】
本発明に係るデータ符号化装置は、入力される映像データをＭＰＥＧアルゴリズムに従って指定された伝送レートにて符号化してフレーム単位の符号化映像データを生成する映像符号化手段と、前記映像符号化手段にて得られるフレーム単位の符号化映像データを順次蓄積し、蓄積された前記符号化映像データが復号機器への伝送のためにフレーム毎に読み出される符号化バッファと、指定される伝送レートが第一の伝送レートから第二の伝送レートに変更された場合に、前記映像符号化手段での符号化における伝送レートを前記第一の伝送レートに維持しつつ前記符号化バッファのデータ蓄積量を所定量に調整するデータ蓄積量調整手段と、前記データ蓄積量調整手段による前記符号化バッファにおけるデータ蓄積量の前記所定量への調整が終了したときに、前記第二の伝送レートでの前記原映像データのフレーム単位の符号化が開始されるように前記映像符号化手段を制御する符号化制御手段とを有する構成となる。
【００２４】
このような構成により、原映像データがフレーム単位で符号化される過程で指定される伝送レートが第一の伝送レートから第二の伝送レートに変更されると、映像符号化手段での符号化における伝送レートが前記第一の伝送レートに維持されつつ符号化バッファのデータ蓄積量が所定量に調整される。そして、符号化バッファにおけるデータ蓄積量の前記所定量への調整が終了すると、前記映像符号化手段が前記第二の伝送レートにてフレーム単位に前記原映像データの符号化を開始する。即ち、映像符号化手段での原データの符号化が停止されることなく、符号化バッファのデータ蓄積量が所定量に調整された状態にて新たな伝送レートである第二の伝送レートにて原映像データの符号化が開始されることとなる。
【００２５】
また、本発明に係るデータ符号化装置は、前記データ蓄積量調整手段が、前記映像符号化手段でのフレーム単位の原映像データの符号化が終了する毎に、得られた符号化映像データが前記符号化バッファに蓄積されて読み出された際の前記データ蓄積量が前記所定量以上であるか否かを判定するデータ蓄積量判定手段と、前記データ蓄積量判定手段にて前記データ蓄積量が前記所定量以上であるとの判定がなされたときに、前記符号化手段にヌルデータを前記原映像データに代えて符号化させて前記符号化バッファの蓄積データに含まれる実質的な符号化映像データのデータ量を前記所定量になるように低減させる蓄積データ量低減制御手段を有する構成とすることができる。
【００２６】
このような構成により、符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より多くなる場合には、ヌルデータを符号化して前記符号化バッファの蓄積データに含まれる実質的な符号化映像データのデータ量が前記所定量になるように低減されることとなる。前記ヌルデータは、符号化映像データ量の調整だけに使われるものであって、符号化映像データを復号する際に破棄され得るものである。
【００２７】
更に、本発明に係るデータ符号化装置は、前記データ蓄積量調整手段が、前記データ蓄積量判定手段にて前記データ蓄積量が前記所定量以上でないとの判定がなされたときに、前記映像符号化手段による前記原映像データの前記第一の伝送レートでの符号化を維持させる符号化維持制御手段を有する構成とすることができる。
【００２８】
このような構成により、符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定値より少なくなる場合、変更前の伝送レートとなる第一の伝送レートにて原映像データのフレーム単位の符号化が継続してなされる。そして、データ蓄積量判定手段にて前記符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量以上であるとの判定がなされると、前述したように、ヌルデータを符号化することにより前記符号化バッファの蓄積データ量が前記所定量に調整される。このように符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より少なくなる場合、無理な符号化制御がなされることなく、変更前の伝送レートとなる第一の伝送レートにて原映像データを符号化する状態が維持されるので、映像品質に影響を与えることなく伝送レートの変更を行なうことができるようになる。
【００２９】
本発明に係るデータ符号化装置は、前記データ蓄積量調整手段が、前記データ蓄積量判定手段にて前記データ蓄積量が前記所定量以上でないとの判定がなされたときに、前記フレーム単位の符号化映像データのデータ量を低減させるよう前記映像符号化手段を制御して前記符号化バッファのデータ蓄積量を前記所定量以上にさせる蓄積データ増加制御手段を有する構成とすることができる。
【００３０】
このような構成により、符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より少なくなる場合、変更前の伝送レートとなる第一の伝送レートにて原映像データのフレーム単位での符号化がなされ、前記第一の伝送レートに対応した割合で符号化バッファのデータ蓄積量が増加する。この状態で、前記フレーム単位の符号化映像データのデータ量が低減されると、そのフレーム毎に読み出される符号化映像データのデータ量が低減されることとなり、それにより、符号化バッファのデータ蓄積量が増加して前記所定量以上に調整される。そして、データ蓄積量判定手段にて前記符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量以上であるとの判定がなされると、前述したように、ヌルデータを符号化することにより前記符号化バッファの蓄積データ量が前記所定量に調整される。このように、符号化バッファから読み出されるフレーム単位の符号化映像データのデータ量が強制的に低減されるので、より早期に符号化バッファのデータ蓄積量を前記所定量に調整することができるようになる。
【００３１】
また、本発明に係るデータ符号化装置は、前記データ蓄積量調整手段が、前記データ蓄積量判定手段にて前記データ蓄積量が前記所定量以上でないとの判定がなされたときに、前記映像符号化手段による前記原映像データの前記第一の伝送レートでの符号化を維持させる符号化維持制御手段と、前記符号化維持制御手段により前記第一の伝送レートでの前記原映像データの符号化が維持される前記映像符号化手段にて符号化されるフレーム数が所定数に達したか否かを判定する判定手段と、前記データ蓄積量判定手段による前記データ蓄積量が前記所定量以上でないとの判定が維持される状態において、前記判定手段にて前記フレーム数が所定数に達したとの判定がなされたときに、前記フレーム単位の符号化映像データのデータ量を低減させるよう前記符号化手段を制御して前記符号化バッファのデータ蓄積量を前記所定量以上にさせる蓄積データ増加制御手段を有する構成とすることができる。
【００３２】
このような構成により、符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より少なくなる場合、まず、変更前の伝送レートとなる第一の伝送レートにて原映像データのフレーム単位の符号化がなされ、符号化映像データが前記第一の伝送レートに対応した割合で順次符号化バッファに蓄積される。その符号化されるフレーム数が所定数に達したときにまだデータ蓄積量判定手段にて前記符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量以上でないとの判定がなされる、前記フレーム単位の符号化映像データのデータ量が低減されてそのフレーム毎に読み出される符号化映像データのデータ量が低減されることとなり、それにより、符号化バッファのデータ蓄積量が増加して前記所定量以上に調整される。そして、前記データ蓄積量判定手段にて前記符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量以上であるとの判定がなされると、前述したように、ヌルデータを符号化することにより前記符号化バッファの蓄積データ量が前記所定量に調整される。
【００３３】
前記第一の伝送レートでの前記原映像データの符号化を維持するための条件となる符号化されるフレーム数（所定数）は、データ品質を優先させるか、あるいは、符号化バッファのデータ蓄積量を前記所定量に調整するための時間を優先させるかに応じて適宜設定することができる。
【００３４】
本発明に係るデータ符号化装置は、前記符号化制御手段が、前記原データの前記第二の伝送レートでの符号化が開始されるフレームをＩピクチャに設定する構成することができる。
【００３５】
このような構成により、伝送レートの変更後にＭＰＥＧアルゴリズムに従って原映像データを符号化する最初のフレームにおいて、前フレームとの関連性を考慮することなくその符号化ができるので、伝送レートの変更前後における画質を同等なものに容易に維持することができることとなる。
【００３６】
本発明に係るデータ符号化制御方法は、入力される原データを所定のアルゴリズムに従って指定された伝送レートにて符号化して符号化データを生成する符号化手段と、前記符号化手段により得られる符号化データを順次蓄積し、蓄積された前記符号化データが復号機器への伝送のために所定単位毎に読み出される符号化バッファとを備えたデータ符号化装置における符号化制御方法であって、指定される伝送レートが第一の伝送レートから第二の伝送レートに変更された場合に、前記符号化手段での符号化における伝送レートを前記第一の伝送レートに維持しつつ前記符号化バッファのデータ蓄積量を所定量に調整するデータ蓄積量調整ステップと、前記符号化バッファにおけるデータ蓄積量の前記所定量への調整が終了したときに、前記第二の伝送レートでの前記原データの符号化が開始されるように前記符号化手段を制御する制御ステップとを有する構成となる。
【００３７】
また、本発明に係るデータ符号化制御方法は、入力される映像データをＭＰＥＧアルゴリズムに従って指定された伝送レートにて符号化してフレーム単位の符号化映像データを生成する映像符号化手段と、前記映像符号化手段にて得られるフレーム単位の符号化映像データを順次蓄積し、蓄積された前記符号化映像データが復号機器への伝送のためにフレーム毎に読み出される符号化バッファとを備えたデータ符号化装置における符号化制御方法であって、指定される伝送レートが第一の伝送レートから第二の伝送レートに変更された場合に、前記符号化手段での符号化における伝送レートを前記第一の伝送レートに維持しつつ前記符号化バッファのデータ蓄積量を所定量に調整するデータ蓄積量調整ステップと、前記符号化バッファにおけるデータ蓄積量の前記所定量への調整が終了したときに、前記第二の伝送レートでの前記原映像データのフレーム単位の符号化が開始されるように前記映像符号化手段を制御する制御ステップとを有する構成となる。
【００３８】
【実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００３９】
本発明の実施の一形態に係るデータ符号化装置が用いられるシステムは図１に示すように構成される。
【００４０】
図１において、このシステムは、映像符号化器２０、映像復号器３０及び制御機器１０を有している。映像符号化器２０と映像復号器３０とはネットワーク４０にて接続されている。制御機器１０は、映像符号化器２０に対して伝送レート、符号化バッファ容量、画像サイズ等の符号化処理における動作パラメータを与え、映像復号器３０に対して復号処理における動作パラメータを与える。映像符号器１０は、符号化部２１と符号化バッファ２２とを備えている。符号化部２１は、入力されるアナログ映像データを制御機器１０からの動作パラメータを用いてＭＰＥＧアルゴリズムに従って符号化してフレーム単位の符号化映像データを生成する。符号化部２１にて生成されたフレーム単位の符号化映像データは制御機器１０にて指定された伝送レートにて符号化バッファ２２に順次蓄積される。また、符号化バッファ２２に蓄積された符号化映像データは、符号化部２１によりフレーム同期によりフレーム単位に読み出されて映像復号器３０に宛ててネットワーク４０に送出される。
【００４１】
映像復号器３０は、復号部３１と復号バッファ３２とを備えている。復号部３１は、ネットワーク４０を伝送されるフレーム単位の符号化映像データを受信し、その符号化映像データは復号バッファ３２に蓄積される。復号部３１は、復号バッファ３２に蓄積された符号化映像データをＭＰＥＧアルゴリズムに従って復号してアナログ映像データを生成し、そのアナログ映像データを外部ユニット（例えば、表示ユニット）に出力する。
【００４２】
前述したようなシステムにおいて、制御機器１０にて指定される伝送レートが変更される際に、映像符号化器２０は概略的に図２に示す手順に従って処理を行う。
【００４３】
図２において、制御機器１０が第一の伝送レートから第二の伝送レートへの変更要求を映像符号化器２０に与えると、映像符号化器２０の符号化部２１は、アナログ映像データの符号化における伝送レートを前記第一の伝送レートに維持しつつ符号化バッファ２２内の蓄積データ量を以降にいかなる伝送レートが設定されても符号化バッファがオーバーフロー及びアンダーフローしないと見込まれる所定量に調整する。符号化バッファ２２内の蓄積データ量が所定量に調整されると、符号化部２１は、符号化映像データの蓄積量の上限となる符号化バッファ容量を変更後の伝送レートとなる第二の伝送レートに基づいて決定するともに符号化画像サイズを決定する。その後、符号化部２１は、変更後の伝送レート（新伝送レート）となる第二の伝送レートにてアナログ映像データの符号化を開始し、前記伝送レートの変更要求に対する正常応答を制御機器１０に送る。
【００４４】
このような処理手順によれば、映像符号化器２０は、符号化動作を一切停止させることなく伝送レートを制御機器１０からの要求に従って第一の伝送レートから第二の伝送レートに変更することができる。そして、伝送レートを変更した後に符号化バッファ２２の状態をオーバーフロー及びアンダーフローすることのない適正な状態に維持することができる。
【００４５】
映像符号化器２０における符号化部２１の更に詳細な処理について図３乃至図５を参照して説明する。図３は、符号化部２１での１フレームについての処理手順を示しており、この手順での処理がフレーム毎に繰り返し実行される。図４及び図５は、図３に示す手順に従ってアナログ映像データが符号化される際における符号化バッファ２２での符号化映像データの占有量（蓄積量）の遷移状態を示している。
【００４６】
符号化部２１は、アナログ映像データのフレーム単位での符号化及び符号化映像データの符号化バッファ２２への蓄積と、符号化バッファ２２から符号化映像データのフレーム単位での読出し及び映像復号器３０への送出とを独立した処理として実行する。例えば、第一の伝送レート及びその第一の伝送レートに応じて決められた符号化バッファ容量（Ｂ１）が制御機器１０から動作パラメータとして与えられる。この場合、アナログ映像データの符号化が開始されて符号化バッファ２２内のデータ蓄積量（占有量）が前記第一の伝送レートに対応した割合（図４及び図５における実線の傾き）で増大する。そして、図４及び図５に示すように、符号化バッファ２２内のデータ蓄積量が符号化バッファ容量（Ｂ１）に達すると（時刻ｔｏｕｔ（１））、符号化バッファ２２からのフレーム単位での符号化映像データの読出しが開始される。以後、符号化バッファ２２に前記第一の伝送レートに対応した割合で符号化映像データが順次蓄積されつつ符号化バッファ２２から所定のフレーム周期Δｔｆでフレーム単位の符号化映像データが読み出される。その結果、符号化バッファ２２内のデータ蓄積量は、図４及び図５において実線で示されるように、鋸歯状に変化することとなる。
【００４７】
なお、符号化バッファ２２における符号化映像データの蓄積量の上限を規定する符号化バッファ容量は、符号化映像データの蓄積を行いつつフレーム単位にて符号化映像データの読出しを行なっても符号化バッファ２２がアンダーフローしない値に設定される。ただし、この符号化バッファ容量は、符号化映像データの符号化バッファ２２への蓄積が開始されて最初のフレームの符号化映像データが符号化バッファ２２から読み出されるまでの時間（伝送遅延時間）に影響を与える。即ち、符号化バッファ容量を大きな値に設定することは、符号化バッファ２２がアンダーフローしないためには有利ではあるが、伝送遅延時間が大きくなってしまうことを意味する。従って、符号化バッファ容量は、伝送レートを考慮して符号化バッファ２２がアンダーフローしないと見込まれる範囲内においてできるだけ少ないデータ量に定めることが好ましい。このようなことから、前記符号化バッファ容量は、例えば、常に１フレーム時間分のデータ量（伝送レート×フレーム周期）の１．５倍のデータ量に設定される。
【００４８】
符号化部２１は、図４及び図５に示す▲１▼、▲２▼、▲３▼、・・・のタイミングで図３に示す１フレームについての符号化に係る処理を開始する。
【００４９】
時刻▲１▼において、符号化部２１は、伝送レートの変更要求が制御機器１０から与えられたか否かを判定する（Ｓ１）。制御機器１０からの前記伝送レートの変更要求がない場合に（Ｓ１でＮＯ）、符号化部２１は変更前の第一の伝送レートに基づいた動作パラメータに従ったアナログ映像データの１フレーム分の符号化を開始する（Ｓ６）。そして、時刻▲２▼までの間（▲１▼〜▲２▼）での符号化により得られる１フレーム分の符号化映像データが順次符号化バッファ２２に蓄積される。以後、時刻▲２▼、▲３▼、▲４▼のそれぞれにおいて、同様の手順（Ｓ１、Ｓ６）に従ってアナログ映像データの１フレーム分の符号化が開始され、その符号化により得られる符号化映像データが符号化バッファ２２に順次蓄積される。その過程で、期間▲１▼〜▲２▼、▲２▼〜▲３▼、▲３▼〜▲４▼、▲４▼〜▲５▼のそれぞれにおいて符号化バッファ２２に蓄積される１フレーム分の符号化映像データが時刻ｔｏｕｔ（２）、ｔｏｕｔ（３）、ｔｏｕｔ（４）、ｔｏｕｔ（５）に符号化バッファ２２から読み出されて映像復号機器３０に宛てて送出される。
【００５０】
ここで、図４に示す場合について着目すると、時刻▲４▼から開始されたフレームの符号化が終了した時点▲５▼において、符号化部２１は、制御機器１０から伝送レートの変更要求がなされたことを判定する（Ｓ１でＹＥＳ）。すると、符号化部２１は、時刻▲４▼から開始されたフレームの符号化により符号化バッファ２２に蓄積された符号化映像データが符号化バッファ２２から読み出された際に予想されるデータ蓄積量が目標データ容量（Ｆ）以上となるか否かを判定する（Ｓ２）。この目標データ容量（Ｆ）は、伝送レートが第一の伝送レートから変更された場合であっても符号化バッファ２２がオーバーフロー及びアンダーフローしないと見込まれるデータ蓄積量に設定される。具体的には、符号化データ容量（Ｂ１）が１．５フレーム時間分のデータ量として決められている場合、前記目標データ容量（Ｆ）は、この符号化データ容量（Ｂ１）に基づいて、例えば、０．５フレーム時間（＝（１．５フレーム時間）−（１フレーム時間））分のデータ量に設定される。
【００５１】
伝送レートの変更時にこのような０．５フレーム時間分の目標データ容量（Ｆ）が符号化バッファ２２に蓄積されていれば、その１フレーム周期Δｔｆ経過後に１．５フレーム分の符号化映像データ、即ち、符号化データ容量分のデータが符号化バッファ２２に蓄積されることになる。
【００５２】
図４に示す場合、符号化部２１は、時刻▲４▼から開始されたフレームの符号化により符号化バッファ２２に蓄積された符号化映像データが符号化バッファ２２から読み出された際に予想されるデータ蓄積量が目標データ（Ｆ）以上になるとの判定を行う（Ｓ２でＹＥＳ）。すると、符号化部２１は、前記時刻▲４▼から開始された符号化により得られたフレームの符号化映像データが符号化バッファ２２から読み出された際のデータ蓄積量が前記目標データ容量（Ｆ）になるようにヌル（ＮＵＬＬ）データの符号化を前記第一の伝送レートに基づいた動作パラメータに従って行う（Ｓ３）。その結果、時刻▲５▼から時刻▲６▼までの間に、前記ヌル（ＮＵＬＬ）データの符号化がなされる。この間に符号化されるヌル（ＮＵＬＬ）データの量は、前記前フレームの符号化映像データが符号化バッファ２２から読み出された際に予想されるデータ蓄積量と前記目標データ容量（Ｆ）との差分（余分データ）に対応することとなる。
【００５３】
時刻▲６▼にて符号化バッファ２２におけるデータ蓄積量の前記目標データ量（Ｆ）への調整が終了すると、符号化部２１は、変更後の第二の伝送レート、その第二の伝送レートを考慮して定められる符号化バッファ容量（Ｂ２）（例えば、第二の伝送レートに対応して定まる１．５フレーム分のデータ量）等の新動作パラメータの設定を行なう（Ｓ４）。そして、符号化部２１は、次フレームをＩピクチャに設定した後に（Ｓ５）、前記新たな動作パラメータを用いてアナログ映像データの次のフレームのＩピクチャとしての符号化を開始する（Ｓ６）。
【００５４】
その後、時刻ｔｏｕｔ（５）において、時刻▲４▼から開始されたフレームの符号化により符号化バッファ２２に蓄積された符号化映像データと時刻▲５▼から時刻▲６▼までに符号化された前記ヌル（ＮＵＬＬ）データとが一括して符号化バッファ２２から読み出され、映像復号機器３０に宛てて送出される。なお、ヌル（ＮＵＬＬ）データは、映像復号機器３０にて破棄され、実際の復号の処理に供されることはない。
【００５５】
前述したように、目標データ容量（Ｆ）が第一の伝送レートに基づいて決められる０．５フレーム時間分のデータ量に設定された場合、ヌル（ＮＵＬＬ）データの符号化が終了する時刻▲６▼からそのヌル（ＮＵＬＬ）データが符号化バッファ２２から読み出される時刻ｔｏｕｔ（５）までの時間は、０．５フレーム分の時間（Δｔｆ／２）に相当する。従って、時刻▲６▼から変更後の第二の伝送レートに対応した割合でアナログ映像データを符号化して得られる符号化映像データのデータ量は、時刻ｔｏｕｔ（５）で０．５フレーム時間分に達し、更に、時刻ｔｏｕｔ（５）から次のフレーム周期（Δｔｆ）後の時刻ｔｏｕｔ（６）では１．５フレーム時間分の符号化映像データが得られる。即ち、時刻ｔｏｕｔ（５）から次のフレーム周期後の時刻ｔｏｕｔ（６）において、符号化バッファ２２のデータ蓄積量は、第二の伝送レートに対応して定まる１．５フレーム時間分のデータ量に設定された符号化バッファ容量（Ｂ２）に達する。従って、この時点ｔｏｕｔ（６）において変更後の第二の伝送レートに従った符号化により得られた符号化映像データの最初のフレーム（Ｉピクチャのフレーム）が符号化バッファ２２から読み出される。これにより、伝送レートを第一の伝送レートから第二の伝送レートに変更するに際して、符号化動作を一切停止させることなく、また、フレーム周期Δｔｆを変えることなくフレーム単位の符号化映像データの映像復号機器３０への伝送が可能となる。
【００５６】
以後、変更後の第二の伝送レートに基づいた動作パラメータを用いてアナログ映像データの符号化がフレーム単位に行なわれ（図３におけるＳ１→Ｓ６）、得られた符号化映像データが順次符号化バッファ２２に蓄積される。そして、その過程で、符号化バッファ２２からフレーム周期Δｔｆでフレーム単位の符号化映像データが読み出される。
【００５７】
次に、図５に示す場合について着目すると、時刻▲１▼〜▲４▼までは、前述した図４の場合と同様に、第一の伝送レートに従ったアナログ映像データの符号化（図３におけるＳ１→Ｓ６）及び符号化映像データの符号化バッファ２２への蓄積がなされる。その過程で、符号化バッファ２２からフレーム周期Δｔｆでフレーム単位の符号化映像データが読み出される。
【００５８】
そして、符号化部２１は、時刻▲４▼から開始されたフレームの符号化が終了した時点▲６▼において、制御機器１０から伝送レートの変更要求がなされたことを判定する（Ｓ１でＹＥＳ）。すると、符号化部２１は、時刻▲４▼から開始されたフレームの符号化により符号化バッファ２２に蓄積された符号化映像データが符号化バッファ２２から読み出された際に予想されるデータ蓄積量が目標データ容量（Ｆ）以上となるか否かを判定する（Ｓ２）。この場合、前記時刻▲４▼から開始されたフレームの符号化により符号化バッファ２２に蓄積された符号化映像データが符号化バッファ２２から読み出された際に予想されるデータ蓄積量が目標データ容量（Ｆ）以上にならないとの判定がなされる（Ｓ２でＮＯ）。すると、符号化部２１は、内部カウンタを＋１だけインクリメントし（Ｓ７）、その内部カウンタのカウント値が予め設定された最大値（ＭＡＸ）に達したか否かを判定する（Ｓ８）。そして、そのカウント値が前記最大値（ＭＡＸ）に達していないとの判定がなされると（Ｓ８でＮＯ）、前記第一の伝送レートに基づいた動作パラメータの設定状態を維持し、その動作パラメータに従ったアナログ映像データの１フレーム分の符号化を開始する（Ｓ６）。その符号化が終了した時点で、符号化部２１は、伝送レートの変更要求があったことを確認した後（Ｓ１でＹＥＳ）に、前記符号化にて得られた１フレーム分の符号化映像データが符号化バッファ２２から読み出された際に予想されるデータ蓄積量が目標データ容量（Ｆ）以上となるか否かを再度判定する（Ｓ２）。前記予想される符号化バッファ２２のデータ蓄積量が前記目標データ容量（Ｆ）以上にならないとの判定が依然なされると（Ｓ２でＮＯ）、符号化部２１は、内部カウンタを更に＋１だけインクリメントし（Ｓ７）、その内部カウンタのカウント値が予め設定された最大値（ＭＡＸ）に達したか否かを判定する（Ｓ８）。そして、その内部カウンタのカウント値が最大値（ＭＡＸ）に達していなければ（Ｓ８でＮＯ）、前記第一の伝送レートに基づいた動作パラメータに従ったアナログ映像データの次の１フレーム分の符号化を開始する（Ｓ６）。
【００５９】
以後、前述した手順と同様の手順（Ｓ１→Ｓ２→Ｓ７→Ｓ８→Ｓ６）に従ってアナログ映像データの符号化が繰り返しなされる。即ち、アナログ映像データの前記第一の伝送レートでの符号化が維持される。なお、このような処理の過程における符号化バッファ２２のデータ蓄積量の遷移状態は、図５には示されていない。
【００６０】
前述した処理の過程で、１フレーム分の符号化が終了する毎に、得られた１フレーム分の符号化映像データが符号化バッファ２２に蓄積されて読み出された際に予想されるデータ蓄積量が前記目標データ容量（Ｆ）以上になる判定がなされる（Ｓ２）。そのデータ蓄積量が前記目標データ容量（Ｆ）以上にならないとの判定がなされる（Ｓ２でＮＯ）状態で、前記内部カウンタのカウント値が最大値（ＭＡＸ）に達すると、即ち、前記第一の伝送レートに基づいた動作パラメータに従って符号化されたアナログ映像データのフレーム数が前記最大値（ＭＡＸ）に対応した所定数に達すると、符号化部２１は、１フレームの符号化映像データ量を強制的に低減させるように画面サイズを縮小する等、動作パラメータを変更する（Ｓ９）。そして、符号化部２１は、伝送レートを第一の伝送レートに維持しつつその変更された動作パラメータ（縮小された画面サイズ）に基づいて次のフレームの符号化を開始する（Ｓ６）。
【００６１】
例えば、図５に示す時刻▲７▼において、前記変更された動作パラメータに基づいた符号化により得られた１フレーム分の符号化映像データが符号化バッファ２２から読み出される際に予想されるデータ蓄積量が前記目標データ容量（Ｆ）以上になるとの判定がなされと（Ｓ２においてＹＥＳ）、前記図４に示す場合と同様に、符号化部２１は、前記変更された動作パラメータに基づいた符号化により得られた１フレーム分の符号化映像データが符号化バッファ２２から読み出される際に予想されるデータ蓄積量が前記目標データ容量（Ｆ）になるようにヌル（ＮＵＬＬ）データの符号化を前記第一の伝送レートに基づいた動作パラメータに従って行う（Ｓ３）。その結果、時刻▲７▼から時刻▲８▼までの間に、前記ヌル（ＮＵＬＬ）データの符号化がなされる。
【００６２】
時刻▲８▼にて符号化バッファ２２におけるデータ蓄積量の前記目標データ量（Ｆ）への調整が終了すると、符号化部２１は、変更後の第二の伝送レート、その第二の伝送レートを考慮して定められる符号化バッファ容量（Ｂ２）等の新動作パラメータの設定を行う（Ｓ４）。そして、符号化部２１は、次フレームをＩピクチャに設定した後（Ｓ５）、前記新たな動作パラメータを用いてアナログ映像データの次のフレームのＩピクチャとしての符号化を開始する（Ｓ６）。以後、変更後の伝送レートとなる第二の伝送レートに基づいた符号化がなされる（Ｓ１→Ｓ６）。
【００６３】
なお、前述した手順（Ｓ１→Ｓ２→Ｓ７→Ｓ８→Ｓ６）に従ってアナログ映像データの符号化が繰り返しなされ過程で、内部カウンタのカウント値が前記最大値に達する前に、符号化バッファ２２のデータ蓄積量が自然に増大し、得られた１フレーム分の符号化映像データが符号化バッファ２２に蓄積されて読み出された際に予想されるデータ蓄積量が前記目標データ容量（Ｆ）以上になるとの判定がなされると（Ｓ２でＹＥＳ）、前述したように、ＮＵＬＬデータの符号化により符号化バッファ２２のデータ蓄積量の調整がなされる（Ｓ３）。その後、変更後の伝送レートとなる第二の伝送レートに基づいたアナログ映像データの符号化が開始される（Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６）。
【００６４】
図５に示す場合においても、図４に示す場合と同様に、伝送レートを第一の伝送レートから第二の伝送レートに変更するに際して、符号化動作を一切停止させることなく、また、フレーム周期Δｔｆを変えることなくフレーム単位の符号化映像データの映像復号機器３０への伝送が可能となる。
【００６５】
このように、伝送レートを変更するに際してフレーム周期Δｔｆを変えることなくフレーム単位に符号化映像データが映像復号機器３０に伝送されることから、映像復号機器３０では、復号部３１が特別な処理を施すことなくフレーム単位の符号化映像データを復号することができるようになる。
【００６６】
また、符号化バッファ２２の予想されるデータ蓄積量が目標データ容量（Ｆ）に達しない場合、画面サイズを小さくする等により強制的に１フレーム分の符号化映像データの量を低減させると（図３におけるＳ９）、画像品質が低下することになる。このため、画質を優先する場合、できるだけ動作パラメータを変えることなく変更前の伝送レートでの符号化を維持して自然に符号化バッファ２２内のデータ蓄積量が増大することを待つことが好ましい。即ち、画質を優先する場合には、前記カウント値の比較基準となる最大値（ＭＡＸ）は、できるだけ大きな値に設定することが好ましい。一方、この最大値（ＭＡＸ）を大きな値に設定すると、伝送レートの変更が遅れることになる。従って、伝送レートの切り替え時間を短縮するためには、前記最大値（ＭＡＸ）をできるだけ小さな値に設定する、あるいは、動作パラメータを維持した状態での符号化を行うことなく、直接画面サイズ等の変更を行なって符号化を行なうことが好ましい。
【００６７】
【発明の効果】
以上、説明したように、本願発明によれば、伝送レートを変更するに際して原データの符号化が停止されることなく、符号化バッファのデータ蓄積量が所定量に調整された状態にて変更後の伝送レートにて原データの符号化が開始されることとなるので、伝送レートを変更する際に符号化バッファの状態をオーバーフローおよびアンダーフローのない適正な状態に維持しつつ継続的に符号化データを送ることのできるデータ符号化装置及び方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係るデータ符号化装置が適用されるシステムの構成を示す図
【図２】図１に示すシステムにおける制御機器と映像符号器との間での処理手順を示すシーケンス図
【図３】映像符号器での処理手順を示すフローチャート
【図４】符号化バッファの状態例を示す図
【図５】符号化バッファの他の状態例を示す図
【図６】従来のシステムにおける制御機器と映像符号化器との間での処理手順を示すシーケンス図
【図７】従来の映像符号化器での処理手順を示すフローチャート
【符号の説明】
１０ 制御機器
２０ 映像符号化器
２１ 符号化部
２２ 符号化バッファ
３０ 映像復号器
３１ 復号部
３２ 復号バッファ
４０ ネットワーク
Claims (13)
- 入力される原データを所定のアルゴリズムに従って指定された伝送レートにて符号化して符号化データを生成する符号化手段と、
前記符号化手段により得られる符号化データを順次蓄積し、蓄積された前記符号化データが復号機器への伝送のために所定単位毎に読み出される符号化バッファと、
指定される伝送レートが第一の伝送レートから第二の伝送レートに変更された場合に、前記符号化手段での符号化における伝送レートを前記第一の伝送レートに維持しつつ前記符号化バッファのデータ蓄積量を所定量に調整するデータ蓄積量調整手段と、
前記データ蓄積量調整手段による前記符号化バッファにおけるデータ蓄積量の前記所定量への調整が終了したときに、前記第二の伝送レートでの前記原データの符号化が開始されるように前記符号化手段を制御する符号化制御手段とを有することを特徴とするデータ符号化装置。 - 前記データ蓄積量調整手段は、前記符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より多くなる場合、前記符号化手段に所定のダミーデータを前記原データに代えて符号化させて前記符号化バッファの蓄積データに含まれる実質的な符号化データのデータ量を前記所定量になるように低減させる蓄積データ量低減制御手段を有することを特徴とする請求項１記載のデータ符号化装置。
- 前記データ蓄積量調整手段は、前記符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より少なくなる場合、前記符号化手段による前記原データの前記第一の伝送レートでの符号化を維持させる符号化維持制御手段を有することを特徴とする請求項２記載のデータ符号化装置。
- 前記データ蓄積量調整手段は、前記符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より少なくなる場合、前記符号化バッファから読み出される前記所定単位毎の符号化データのデータ量を低減させて前記符号化バッファのデータ蓄積量を前記所定量以上にさせる蓄積データ増加制御手段を有することを特徴とする請求項２記載のデータ符号化装置。
- 前記データ蓄積量調整手段は、前記符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より少なくなる場合、前記符号化手段による前記原データの前記第一の伝送レートでの符号化を維持させる符号化維持制御手段と、
前記符号化維持制御手段が前記符号化手段による前記原データの前記第一の伝送レートでの符号化を維持させる期間的な条件が所定条件になったか否かを判定する維持条件判定手段と、
前記符号化バッファのデータ蓄積量が前記所定量より少ない状態において、前記維持条件判定手段にて前記期間的な条件が前記所定条件になったとの判定がなされたときに、前記所定単位に含まれる符号化データのデータ量を低減させて前記符号化バッファから前記符号化データを読み出して前記符号化バッファのデータ蓄積量を前記所定量以上にさせる蓄積データ増加制御手段とを有することを特徴とする請求項２記載のデータ符号化装置。 - 入力される映像データをＭＰＥＧアルゴリズムに従って指定された伝送レートにて符号化してフレーム単位の符号化映像データを生成する映像符号化手段と、
前記映像符号化手段にて得られるフレーム単位の符号化映像データを順次蓄積し、蓄積された前記符号化映像データが復号機器への伝送のためにフレーム毎に読み出される符号化バッファと、
指定される伝送レートが第一の伝送レートから第二の伝送レートに変更された場合に、前記映像符号化手段での符号化における伝送レートを前記第一の伝送レートに維持しつつ前記符号化バッファのデータ蓄積量を所定量に調整するデータ蓄積量調整手段と、
前記データ蓄積量調整手段による前記符号化バッファにおけるデータ蓄積量の前記所定量への調整が終了したときに、前記第二の伝送レートでの前記原映像データのフレーム単位の符号化が開始されるように前記映像符号化手段を制御する符号化制御手段とを有することを特徴とするデータ符号化装置。 - 前記データ蓄積量調整手段は、前記映像符号化手段でのフレーム単位の原映像データの符号化が終了する毎に、得られた符号化映像データが前記符号化バッファに蓄積されて読み出された際の前記データ蓄積量が前記所定量以上であるか否かを判定するデータ蓄積量判定手段と、
前記データ蓄積量判定手段にて前記データ蓄積量が前記所定量以上であるとの判定がなされたときに、前記符号化手段にヌルデータを前記原映像データに代えて符号化させて前記符号化バッファの蓄積データに含まれる実質的な符号化映像データのデータ量を前記所定量になるように低減させる蓄積データ量低減制御手段を有することを特徴とする請求項６記載のデータ符号化装置。 - 前記データ蓄積量調整手段は、前記データ蓄積量判定手段にて前記データ蓄積量が前記所定量以上でないとの判定がなされたときに、前記映像符号化手段による前記原映像データの前記第一の伝送レートでの符号化を維持させる符号化維持制御手段を有することを特徴とする請求項７記載のデータ符号化装置。
- 前記データ蓄積量調整手段は、前記データ蓄積量判定手段にて前記データ蓄積量が前記所定量以上でないとの判定がなされたときに、前記フレーム単位の符号化映像データのデータ量を低減させるよう前記映像符号化手段を制御して前記符号化バッファのデータ蓄積量を前記所定量以上にさせる蓄積データ増加制御手段を有することを特徴とする請求項７記載のデータ符号化装置。
- 前記データ蓄積量調整手段は、前記データ蓄積量判定手段にて前記データ蓄積量が前記所定量以上でないとの判定がなされたときに、前記映像符号化手段による前記原映像データの前記第一の伝送レートでの符号化を維持させる符号化維持制御手段と、
前記符号化維持制御手段により前記第一の伝送レートでの前記源映像データの符号化が維持される前記映像符号化手段にて符号化されるフレーム数が所定数に達したか否かを判定する判定手段と、
前記データ蓄積量判定手段による前記データ蓄積量が前記所定量以上でないとの判定が維持される状態において、前記判定手段にて前記フレーム数が所定数に達したとの判定がなされたときに、前記フレーム単位の符号化映像データのデータ量を低減させるよう前記符号化手段を制御して前記符号化バッファのデータ蓄積量を前記所定量以上にさせる蓄積データ増加制御手段を有することを特徴とする請求項７記載のデータ符号化装置。 - 前記符号化制御手段は、前記原データの前記第二の伝送レートでの符号化が開始されるフレームをＩピクチャに設定することを特徴とする請求項６乃至１０のいずれかに記載のデータ符号化装置。
- 入力される原データを所定のアルゴリズムに従って指定された伝送レートにて符号化して符号化データを生成する符号化手段と、前記符号化手段により得られる符号化データを順次蓄積し、蓄積された前記符号化データが復号機器への伝送のために所定単位毎に読み出される符号化バッファとを備えたデータ符号化装置における符号化制御方法であって、
指定される伝送レートが第一の伝送レートから第二の伝送レートに変更された場合に、前記符号化手段での符号化における伝送レートを前記第一の伝送レートに維持しつつ前記符号化バッファのデータ蓄積量を所定量に調整するデータ蓄積量調整ステップと、
前記符号化バッファにおけるデータ蓄積量の前記所定量への調整が終了したときに、前記第二の伝送レートでの前記原データの符号化が開始されるように前記符号化手段を制御する制御ステップとを有することを特徴とするデータ符号化制御方法。 - 入力される映像データをＭＰＥＧアルゴリズムに従って指定された伝送レートにて符号化してフレーム単位の符号化映像データを生成する映像符号化手段と、前記映像符号化手段にて得られるフレーム単位の符号化映像データを順次蓄積し、蓄積された前記符号化映像データが復号機器への伝送のためにフレーム毎に読み出される符号化バッファとを備えたデータ符号化装置における符号化制御方法であって、
指定される伝送レートが第一の伝送レートから第二の伝送レートに変更された場合に、前記符号化手段での符号化における伝送レートを前記第一の伝送レートに維持しつつ前記符号化バッファのデータ蓄積量を所定量に調整するデータ蓄積量調整ステップと、
前記符号化バッファにおけるデータ蓄積量の前記所定量への調整が終了したときに、前記第二の伝送レートでの前記原映像データのフレーム単位の符号化が開始されるように前記映像符号化手段を制御する制御ステップとを有することを特徴とするデータ符号化制御方法。
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2003
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