JP2005151485A - Video signal coding device and video signal recording device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のカメラなどからの画像信号を好適に圧縮符号化する映像信号符号化装置および圧縮符号化した映像信号を記録媒体に記録する映像信号記録装置に関する。 The present invention relates to a video signal encoding apparatus that suitably compresses and encodes image signals from a plurality of cameras and the like, and a video signal recording apparatus that records the compressed and encoded video signals on a recording medium.
ビデオカメラを用いた防犯・警備用監視システムにおいて、複数のカメラを1台の記録装置に接続し、多地点の監視を同時に行えるよう構成されることが多い。その際記録装置は、複数の映像を同時に記録しようとすると、記録容量はカメラ数に比例して増大し、高価な装置となる。そこで、複数のカメラ映像をフレーム毎に順次切り替え、時系列に並べて記録を行う方式が知られている(例えば特許文献1)。これによれば、カメラ1台当りの記録レートは低下するが、記録媒体の容量を増大させることがなく、また、長時間記録も可能とする。 In a crime prevention / security monitoring system using a video camera, a plurality of cameras are often connected to a single recording device so that multipoint monitoring can be performed simultaneously. At that time, if the recording apparatus tries to record a plurality of videos simultaneously, the recording capacity increases in proportion to the number of cameras, and the recording apparatus becomes expensive. Therefore, a method is known in which a plurality of camera images are sequentially switched for each frame and recorded in time series (for example, Patent Document 1). According to this, although the recording rate per camera is lowered, the capacity of the recording medium is not increased, and the recording can be performed for a long time.
上記従来の技術では、フレーム相関のない他のカメラ映像による影響を抑圧でき、不所望な画質劣化や発生符号量の変動防止に効果がある。しかし、固定ビットレートによる圧縮を用いた場合においても、MPEG圧縮の特性上、絵柄の細かさや映像の動き量によりある程度の変動は避けられず、必ずしも目標とする符号量が得られない場合がある。言い換えれば、実際の映像においては、1グループ・オブ・ピクチャ(以下GOPと記す)内で完結するレート制御だけでは吸収しきれない場合があり、特に少ないフレーム数でGOPを構成する場合や応答速度を低めに設定している場合などに変動が大きい。また、長時間同じ画角で使用される監視用途においては、特定のカメラ(チャンネル)が定常的に高めのビットレートで送出される可能性があり、総記録時間の誤差が避けられない。 The above-described conventional technology can suppress the influence of other camera images having no frame correlation, and is effective in preventing undesired image quality degradation and fluctuation of the generated code amount. However, even when compression at a fixed bit rate is used, due to the characteristics of MPEG compression, some variation is unavoidable due to the fineness of the picture and the amount of motion of the video, and the target code amount may not always be obtained. . In other words, in an actual video, there may be cases where it cannot be absorbed by only rate control that is completed within one group of pictures (hereinafter referred to as GOP). Fluctuation is large when the value is set low. In addition, in surveillance applications that are used at the same angle of view for a long time, a specific camera (channel) may be constantly transmitted at a higher bit rate, and an error in the total recording time is unavoidable.
本発明の目的は、上記課題を解決し、符号化量の変動を抑えることにより記録媒体に対する総記録時間を一定化させることにある。 An object of the present invention is to solve the above-described problems and to make the total recording time for the recording medium constant by suppressing the fluctuation of the encoding amount.
上記課題を解決するために、1GOP分の圧縮符号化毎にレートもしくは発生符号量に関する符号化パラメータを取得し、次に当該チャンネルの圧縮符号化する際に利用するようにした。 In order to solve the above-described problem, an encoding parameter related to a rate or a generated code amount is acquired for each compression encoding for 1 GOP, and is then used when the channel is subjected to compression encoding.
また上記課題を解決するために、当該チャンネル毎に過去の発生符号量の平均値を求め、これよりGOPまたはピクチャ単位の発生符号量目標値を設定して制御するようにした。 In order to solve the above problem, an average value of past generated code amounts is obtained for each channel, and a generated code amount target value for each GOP or picture is set and controlled.
この構成によれば、複数の画像信号を入力した際に、符号化量の安定化を図り、よって記録媒体に対する総記録時間を一定化させる。 According to this configuration, when a plurality of image signals are input, the encoding amount is stabilized, and thus the total recording time for the recording medium is made constant.
本発明によれば、媒体への記録時間の誤差が少なく使い勝手の良い映像信号圧縮装置および記録装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an easy-to-use video signal compression apparatus and recording apparatus with little error in recording time on a medium.
複数の画像信号を入力した際に、記録媒体に対する総記録時間を一定化させるという目的を、符号化量の変動を抑えるように制御することで実現した。 The purpose of making the total recording time for the recording medium constant when a plurality of image signals are input is realized by controlling so as to suppress fluctuations in the encoding amount.
本発明の第1の実施例を図1〜図6を用いて説明する。
図1は、本発明による映像信号符号化装置および記録装置の全体ブロック図である。図2は、図1の要部の詳細な構成を示すブロック図である。また、図3と図4は、各ブロックにおける信号処理を模式的に示したものである。101a〜dはそれぞれ映像入力用のカメラ(ここでは4チャンネルの場合を示す)、102は多入力選択/順次化手段、103はチャンネル振分け/並替え手段、104は画像圧縮/符号化手段、105はシステム制御用CPU、106は記録手段である。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is an overall block diagram of a video signal encoding apparatus and recording apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the main part of FIG. 3 and 4 schematically show signal processing in each block.
カメラ101a〜101dは、各々異なる地点を映像監視できるよう設置されている。各カメラから夫々所定のフレームレート(例えばNTSC規格では30fps)で映像信号が出力され、多入力選択/順次化手段102に入力される。多入力選択/順次化手段102は、制御用CPU105の指示により、図2に示すようにフレーム周期でいずれかのチャンネルの信号を選択し1系統の信号に変換して出力する。
The
図3は、この時の多入力選択/順次化手段102の入出力例を示したものである。カメラ101a〜dから入力される4チャンネルのフレーム映像(a)〜(d)は順次スイッチングされ、順次化された1チャンネルの映像(e)として出力される。なお、図面中「−」記号を添えた入力フレームは、多入力選択/順次化手段にて間引かれるフレームである。また図3においては、Ch−A〜Ch−Dを順番に等間隔で切替えた例を示したが、チャンネル毎に適宜切替え間隔を変えても良い。
FIG. 3 shows an input / output example of the multi-input selection / sequencing means 102 at this time. The four-channel frame images (a) to (d) input from the
多入力選択/順次化手段102にて順次化された複数チャンネルの映像信号データは、チャンネル振分け/並替え手段103に入力される。チャンネル振分け/並替え手段103は、メモリ、書込み制御手段、読出し制御手段で構成される。
The video signal data of a plurality of channels serialized by the multi-input selection /
図4は、チャンネル振分け/並替え手段103の信号処理を示したものである。順次化された複数チャンネルの映像信号データは、チャンネル毎に割り当てたアドレス領域の夫々にチャンネル別に格納される(図4(a)→(b))。ここで制御用CPU105は、順次化手段102のチャンネル選択制御に同期して、書き込む映像チャンネルの認識及び格納先の領域選択等の制御を行う。
FIG. 4 shows the signal processing of the channel distribution / reordering means 103. The serialized video signal data of a plurality of channels is stored for each channel in each address area assigned to each channel (FIG. 4 (a) → (b)). Here, the
また制御用CPU105は、前記メモリ内に格納された映像信号(データ)を、チャンネル毎に1符号化単位のフレーム数づつ読出し、画像圧縮/符号化手段104へ入力する(図4(b)→(c))。図4では簡単のために1符号化単位(GOP)を6フレーム構成として示したが、用途やシステムの構成に合わせフレーム数は適宜設定されるものである。画像圧縮/符号化手段104は、MPEG等の手法により入力データの圧縮/符号化を行い、符号化データ列(ビットストリーム)を生成し出力する。ビットストリームは、記録手段106にて記録媒体に記録される。あるいは、ビットストリームは、伸長/復号化手段や外部装置へ送出することもできる。
Further, the
圧縮/符号化手段104では、圧縮/符号化の際、制御用CPU105により予め指定された目標符号量を満たすよう発生符号量を調整するいわゆるビットレート制御を行う。なお、以下のビットレート制御に関しては、特に明記しない限りMPEG2/TM5規格に準拠した制御およびこれを実現するための構成がなされているものとする。ここで圧縮/符号化手段104は、順次化された複数チャンネルの画像を扱うために、隣接する異なるチャンネルのGOP間ではビットレート制御が継承されないように構成されている。
The compression / encoding means 104 performs so-called bit rate control for adjusting the generated code amount so as to satisfy the target code amount designated in advance by the
図5は、圧縮/符号化における同一チャンネルのGOP間の符号化パラメータの相関を示す。制御用CPU105は、1GOP符号化完了毎にその時点の内部状態パラメータ(例えば量子化スケールQ、発生符号量S、画像の複雑さX、仮想バッファ占有量dなど)を取得し、チャンネル毎に保持し、次に当該チャンネルの圧縮/符号化を開始する際に圧縮/符号化手段に供給することにより、擬似的に各チャンネル単位で連続映像と等価な符号化状態となるようにしている。これにより非隣接の同一チャンネルGOP間相関が有効となる。
FIG. 5 shows the correlation of coding parameters between GOPs of the same channel in compression / coding. The
図6は、前記相関の効果を模式的に示したものであり、横軸は時間(フレーム数)、縦軸は符号量である。また説明の簡略化のため、順次化された複数チャンネル中の1チャンネル(図ではA−ch)のみを表記している。圧縮/符号化手段は上述のビットレート制御により、発生符号量(S)の平均値(SAV)が点線に示す指定された目標符号量(ST)と等しくなるようピクチャごとに符号量を調節する。 FIG. 6 schematically shows the effect of the correlation, where the horizontal axis represents time (number of frames) and the vertical axis represents the code amount. Further, for simplification of description, only one channel (A-ch in the figure) among a plurality of serialized channels is shown. The compression / encoding means controls the bit amount for each picture so that the average value (S AV ) of the generated code amount (S) becomes equal to the designated target code amount (S T ) indicated by the dotted line by the above bit rate control. Adjust.
図6(b)は、単純なGOP完結のビットレート制御を行う従来の動作例である。上述のように細かい模様の多い画像や動きの激しさの度合いが特に強い場合などには、GOP内では平均発生符号量(SAV)を目標値(ST)にまで制御しきれないことを示している。またビットレート制御を行うに当たり、画質の急激な劣化や過補正・発振を防止するため所定の時定数が設けられるが、符号量(S)の傾きがこれに相当する。このように先行する前のGOPの結果とは無関係に、当該画像の素性だけで発生符号量が決まるため各GOP同様の結果となり、定常的に発生符号量の平均値(SAV)は高めとなる。 FIG. 6B shows a conventional operation example in which simple GOP completion bit rate control is performed. As described above, when the image has many fine patterns or the intensity of motion is particularly strong, the average generated code amount (S AV ) cannot be controlled to the target value (S T ) within the GOP. Show. In addition, when performing bit rate control, a predetermined time constant is provided in order to prevent abrupt deterioration of image quality and overcorrection / oscillation, and the slope of the code amount (S) corresponds to this. In this way, regardless of the preceding GOP result, the generated code amount is determined only by the feature of the image, so that the result is the same as each GOP, and the average value (S AV ) of the generated code amount is constantly high. Become.
これに対して本実施例では、図6(c)のように初期段階での発生符号量の平均値は高めであるが、符号化を完了したGOPまたはピクチャの状態が符号化パラメータとして次に引き継がれる。2番目以降のGOPは徐々に前のGOPに比してその発生符号量の平均値(SAV)は低下し、発生符号量の平均値(SAV)が目標符号量(ST)に収束する。 On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 6C, the average value of the generated code amount in the initial stage is high, but the state of the GOP or picture that has been encoded is the next encoding parameter. Taken over. Second and subsequent GOP is the average value of the generated code amount (S AV) decreases compared to gradually before GOP, convergence average generated code quantity (S AV) is the target code amount (S T) To do.
以上述べたように本実施例によれば、複数チャンネルの映像入力を単一の圧縮/符号化手段にて処理する装置において、同一チャンネル内の相関を保持しつつ、隣接する他のチャンネルの影響をキャンセルできるので、他のチャンネルの画質に影響を与えることなく効率的な符号化が達成できる。またこれにより各チャンネルの発生符号量が安定化されるので、記録時間の予測精度が向上する。 As described above, according to the present embodiment, in an apparatus for processing video inputs of a plurality of channels with a single compression / encoding means, the influence of other adjacent channels is maintained while maintaining the correlation within the same channel. Therefore, efficient coding can be achieved without affecting the image quality of other channels. This stabilizes the amount of generated code for each channel, thereby improving the recording time prediction accuracy.
上述の実施例では、チャンネル振分け/並替え手段はチャンネル毎に格納領域を割り付けるように構成しているが、入力順に連続格納していき、この時格納先のアドレス値を記憶しておくようにし、読み出す際に前記記憶された格納先アドレス値を参照しながら読み出す事により、読出しの段階で振分け/並替えを実現するようにしても良い。 In the above-described embodiment, the channel distribution / rearrangement means is configured to allocate storage areas for each channel. However, the storage areas are continuously stored in the order of input, and the storage destination address value is stored at this time. When reading, it is possible to realize sorting / reordering at the stage of reading by reading with reference to the stored storage address value.
次に、第2の実施例について図7を用いて説明する。全体の構成は図1に示した第1の実施例と共通であるが、画像圧縮/符号化部104とシステム制御用CPU105との間で送受されるデータの内容及び該制御用CPUでの処理内容が異なる。本実施例では、GOPの符号化完了毎にGOPの発生符号量を画像圧縮/符号化部から読み出し、所定の期間、例えばnGOP分を積算して平均符号量(SAV)を求めると同時に、目標とするビットレートに相当する符号量(STar:総合的な目標値)と比較する。この比較結果に応じて、目標符号量>平均符号量なら大きめのGOPまたはピクチャ単位の局所的発生符号量目標値(Tref)を前記画像圧縮/符号化部に設定し、目標符号量<平均符号量なら小さめの該GOPまたはピクチャ単位の局所的発生符号量目標値(Tref)を該画像圧縮/符号化部に設定するようにする。すなわち、補正目標符号量を画像圧縮/符号化部に対して指定しなおすことにより該総合的な目標値が所望の値となるようにする。その際、前記の両符号量の差分に感度係数(K)を掛けたものを補正量とする。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. Although the overall configuration is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, the contents of data transmitted and received between the image compression /
Tref=STar−K×(SAV−STar) ・・・・・(式1)
尚、前記補正目標符号量Trefを指定するタイミングは、当該チャンネルの符号化処理開始と同期して行う。
T ref = S Tar -K × ( S AV -S Tar) ····· ( Equation 1)
The timing for specifying the correction target code amount T ref is performed in synchronization with the start of the encoding process for the channel.
本第2実施例においても、前記第1実施例と同様に、複数チャンネルの映像入力を単一の圧縮/符号化手段にて処理する装置において、チャンネルごとに長周期のビットレート制御が実現できるので、別のチャンネルの画質に影響を与えることなく効率的な符号化および記録時間の予測精度向上が達成できる。また本実施例によれば、時定数や感度等の特性の管理を制御用CPUに一元化出来るので、前記諸特性の変更が容易となる。 Also in the second embodiment, in the same way as in the first embodiment, a long-cycle bit rate control can be realized for each channel in an apparatus that processes a plurality of channels of video input by a single compression / encoding unit. Therefore, efficient encoding and improvement in recording time prediction accuracy can be achieved without affecting the image quality of another channel. Further, according to the present embodiment, management of characteristics such as time constant and sensitivity can be unified in the control CPU, so that the various characteristics can be easily changed.
以上インターピクチャ(フレーム間予測符号化、PまたはBピクチャ)を用いる場合について述べたが、イントラピクチャ(フレーム内予測符号化、Iピクチャ)のみの構成の場合についても適応可能である。この場合には103のチャンネル振分け/並替え手段を用いない構成も可能となる。 Although the case where inter pictures (inter-frame prediction coding, P or B picture) are used has been described above, the present invention can also be applied to a case where only an intra picture (intra-frame prediction coding, I picture) is used. In this case, a configuration in which 103 channel sorting / reordering means is not used is possible.
本発明は、監視場所、画角、監視対象の様態(絵柄の細かさ、動きの大小)の影響を受け難く、総記録時間の変動が少ない監視装置に適用できる。また、帯域変動の少ない画像配信装置に適用できる。その際、予想記録時間の表示などに適用しても誤差が少ない。 The present invention can be applied to a monitoring apparatus that is not easily affected by the monitoring location, the angle of view, and the state of the monitoring target (the fineness of the pattern and the magnitude of the movement) and that has little fluctuation in the total recording time. Further, the present invention can be applied to an image distribution apparatus with little band fluctuation. At that time, there is little error even when applied to the display of the expected recording time.
101a、101b、101c、101d…カメラ
102…多入力選択/順次化手段(フレームスイッチ/マルチプレクサ)
103…チャンネル振分け/並替え手段(フレームメモリ)
104…画像圧縮/符号化手段
105…システム制御用CPU
106…記録手段
101a, 101b, 101c, 101d ...
103 ... Channel distribution / reordering means (frame memory)
104 ... Image compression / encoding means 105 ... System control CPU
106: Recording means
Claims (9)
前記1系統の映像信号をチャンネル毎に所定のフレーム数単位で並び替える並び替え手段と、
前記並び替えた映像信号を所定のフレーム数単位で圧縮符号化する符号化手段と、
前記符号化手段を制御する制御手段を有してなり、
前記制御手段は前記符号化手段にて圧縮符号化された映像信号の符号量が所定値となるように制御することを特徴とする映像信号符号化装置。 A selection means for selecting a channel in synchronization with a frame of input video signals of a plurality of channels, and converting the video signal into a single video signal;
Rearrangement means for rearranging the one-line video signal in units of a predetermined number of frames for each channel;
Encoding means for compressing and encoding the rearranged video signals in units of a predetermined number of frames;
Control means for controlling the encoding means,
The video signal encoding apparatus characterized in that the control means controls the code amount of the video signal compressed and encoded by the encoding means to be a predetermined value.
前記1系統の映像信号をチャンネル毎に所定のフレーム数単位で並び替える並び替え手段と、
前記並び替えた映像信号を所定のフレーム数単位で圧縮符号化する符号化手段と、
前記符号化手段を制御する制御手段と、
前記圧縮符号化された映像信号を媒体に記録する記録手段を有してなり、
前記制御手段は前記符号化手段にて圧縮符号化された映像信号の符号量が所定値となるように制御することを特徴とする映像信号記録装置。 A selection means for selecting a channel in synchronization with a frame of input video signals of a plurality of channels, and converting the video signal into a single video signal;
Rearrangement means for rearranging the one-line video signal in units of a predetermined number of frames for each channel;
Encoding means for compressing and encoding the rearranged video signals in units of a predetermined number of frames;
Control means for controlling the encoding means;
Comprising recording means for recording the compression-encoded video signal on a medium;
The video signal recording apparatus characterized in that the control means controls the code amount of the video signal compressed and encoded by the encoding means to be a predetermined value.
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