JP2009111797A - Encoder, and recording device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動画像若しくは静止画像を圧縮し、ビットストリームに変換するエンコーダに関する。
The present invention relates to an encoder that compresses a moving image or a still image and converts it into a bit stream.
画像データのエンコード技術は、画像情報特有の冗長性を利用して、
離散コサイン変換等の直交変換と動き補償により圧縮するMPEG2(ISO/IEC 13813-2, International Standard)が放送用途や記録媒体への記録時のエンコード方式に採用されている。
また、更に高圧縮化に対応したH.264(ITE/ISO 14496-10/H.264AVC)/AVC(Advanced Video Coding)と呼ばれるエンコード方式も、記録媒体への記録時のエンコード方式に採用が開始され始めている。前記MPEG2方式と、H.264方式の双方のエンコードには、動き探索結果である動きベクトルを、エンコード情報として用いる。
この動き検索情報の生成は、フレーム内符号化(intra-coded)及び、フレーム間予測符号化(predictive-codec)、双方向予測符号化(bidirectionally-predictive-codec)などエンコード実行時に、参照フレームと当該フレームとの差分を処理する。このエンコード時の参照フレームの構成について、特許文献1に開示されている。
Image data encoding technology uses redundancy inherent in image information,
MPEG2 (ISO / IEC 13813-2, International Standard), which is compressed by orthogonal transform such as discrete cosine transform and motion compensation, is used for encoding for broadcasting and recording on recording media.
In addition, an encoding method called H.264 (ITE / ISO 14496-10 / H.264AVC) / AVC (Advanced Video Coding) that supports higher compression has also started to be adopted as an encoding method for recording on recording media. Being started. For both MPEG2 and H.264 encoding, a motion vector as a motion search result is used as encoding information.
The generation of the motion search information is performed when the encoding is performed such as intra-frame coding (intra-coded), inter-frame prediction coding (predictive-codec), bi-directional prediction coding (bidirectionally-predictive-codec), and the like. The difference from the frame is processed. The configuration of the reference frame at the time of encoding is disclosed in
しかしながら、双方向予測符号化のエンコード時には異なるフレームで共通の参照データを使用する為、参照メモリの同じ面に格納された画像を毎回読み出す構成となる。 However, since the common reference data is used in different frames at the time of bi-directional predictive encoding, an image stored on the same surface of the reference memory is read each time.
参照メモリは例えばSDRAMなどで実現できるが、記録装置にエンコーダを組み込む場合には、コストや、小型化を実現するためエンコーダに使用するメモリ、描画処理用メモリ、外部デバイスとの処理に使用するメモリを共通に使用することが考えられる。SDRAMを共用した場合、各処理に対してのバンド幅を確保するために、デバイスを高速処理版のものにする必要や、バンド幅が収まるように機能に制限をかける必要が生じてしまう。 The reference memory can be realized by, for example, SDRAM. However, when an encoder is incorporated in the recording apparatus, the memory used for the encoder, the memory for drawing processing, and the memory used for processing with an external device to realize cost and miniaturization Can be used in common. When SDRAM is shared, it is necessary to make the device a high-speed processing version in order to secure a bandwidth for each processing, and it is necessary to limit functions so that the bandwidth can be accommodated.
本発明では、上記課題を解決するため、参照メモリから読み出した画像を中間メモリに格納し、中間メモリから動き補償部に供給する構成とし、異なるフレームで共通の参照データを用いてエンコードする時に、参照メモリへのアクセスを半減することが可能となり、使い勝手を向上したエンコードを行うエンコーダ、及び記録装置を提供することを目的とする。 In the present invention, in order to solve the above-described problem, an image read from the reference memory is stored in the intermediate memory and is supplied from the intermediate memory to the motion compensation unit. When encoding using common reference data in different frames, An object of the present invention is to provide an encoder and a recording apparatus that perform encoding with improved usability because the access to the reference memory can be halved.
上記目的は、特許請求の範囲に記載の発明により解決される。 The above object is solved by the invention described in the claims.
本発明により、使い勝手を向上したエンコーダ及び記録装置が提供できる。 According to the present invention, an encoder and a recording apparatus with improved usability can be provided.
以下の実施例では、H.264方式を利用してエンコードする例として説明する。
しかしながら、これに限らず、符号化方式としては、上記MPEG2方式やH.264方式以外に、MPEG4、H.261、H.263,SMPTEのVC1などがある。
The following embodiment will be described as an example of encoding using the H.264 method.
However, the present invention is not limited to this, and there are MPEG4, H.261, H.263, SMPTE VC1 and the like in addition to the MPEG2 system and the H.264 system.
なお、H.264方式などでは,動き補償の際の参照フレームを既に復号済みのフレームから任意に選択できるマルチフレーム動き補償が可能である。 Note that, in the H.264 method or the like, multiframe motion compensation is possible in which a reference frame for motion compensation can be arbitrarily selected from frames that have already been decoded.
本発明の好適な一実施例として、エンコーダの構成及び動作の説明をする。 As a preferred embodiment of the present invention, the configuration and operation of an encoder will be described.
図1を用いて実施例の構成を説明する。エンコードする画像データを入力する入力部001、前記入力部001から供給される画像データを入力画像としてバッファに蓄えるバッファ部002、入力画像と既に符号化済みの複数枚の参照画像との間で動き補償を行う事が可能な動き補償部003、動き補償後の誤差画像を周波数変換する周波数変換部004、規格に準拠したシンタックスで符号化を行うVLC部005,006、2つのVLC部から生成されたストリームを時系列に切り替える制御を行う切り替え部007、前記切り替え部から供給される画像ストリームを出力する出力部008、符号化画像の探索範囲の一部を後述参照メモリ部010から読み出し保存する為の中間メモリ009、符号化画像を後の動き補償の参照画像とする参照画像保存部である参照メモリ部010を備えたエンコーダ(エンコード装置)100を示している。
The configuration of the embodiment will be described with reference to FIG. An input unit 001 that inputs image data to be encoded, a
前記バッファ部002と前記参照メモリ部010は、例えば共通のSDRAM上の異なるアドレスに割り付けて使用することが考えられる。
For example, the
図2に、本実施例の概要を示す。
図中のI,B,Pはそれぞれピクチャの符号化タイプ(picture_coding_type)を示し、Iは画面内の情報のみを利用した符号化(intra-coded)、Pは過去の情報も利用可能な符号化(predictive-codec)、Bは過去と未来の情報を利用した符号化(bidirectionally-predictive-codec)を行うタイプを表している。
FIG. 2 shows an outline of the present embodiment.
In the figure, I, B, and P indicate the picture coding type (picture_coding_type), I is encoding using only information in the screen (intra-coded), and P is encoding that can also use past information. (predictive-codec), B represents a type for performing encoding (bidirectionally-predictive-codec) using past and future information.
上段は双方向予測符号化を示し、B1をエンコードするときは、ハッチングされた該当マクロブロック周辺と、Iフレーム:I0とPフレーム:P3の該当マクロブロック近傍の探索範囲との差分を演算する。B2についても同様にI0とP3を参照するため、B1とB2はそれぞれ同じIとPの画像データを参照することになる。 The upper part shows bi-directional predictive encoding. When B1 is encoded, the difference between the hatched corresponding macroblock and the search range near the corresponding macroblock of I frame: I0 and P frame: P3 is calculated. Similarly, B0 refers to I0 and P3, and B1 and B2 refer to the same I and P image data, respectively.
またエンコードでは、図3の様に符号化した画像を後の参照画像として用いる為、参照メモリに蓄えて置く必要がある。参照メモリを3面用いて、前記参照メモリに保存されている画像を用いてエンコードを行う例を示す。 In encoding, since an image encoded as shown in FIG. 3 is used as a later reference image, it must be stored in a reference memory. An example will be described in which encoding is performed using images stored in the reference memory using three reference memories.
図3中B3を双方向予測符号化する場合、参照メモリ部010から過去のフレームI2と、未来のフレームP5について、該当マクロブロック周辺の画像データを読み出し、動き補償部003で演算を行うが、同じくB4を双方向予測する場合においても、B3と同じくI2,P5の画像データを参照するため、参照メモリ部010の同じデータを繰り返し読み出している。
When bi-predictive encoding B3 in FIG. 3, for the past frame I2 and the future frame P5 from the reference memory unit 010, the image data around the corresponding macroblock is read, and the
図4は、この参照メモリ部010から読み出した画像データを中間メモリ009に一旦保存し、参照メモリへのアクセスを低減した概念図である。
FIG. 4 is a conceptual diagram in which image data read from the reference memory unit 010 is temporarily stored in the
図3から異なり、B3をエンコードする際に、前記参照メモリ部010から読み出した画像データを前記中間メモリ009に保存し、B2とB3を同時に処理する。
このときの動き補償部003、周波数変換部004は、エンコーダの処理速度を通常の1/2倍として、倍の時間を掛けて2フレームをエンコードしてもよいし、
図5に示すように各々2個ずつの構成としてもよい。
Unlike FIG. 3, when encoding B3, the image data read from the reference memory unit 010 is stored in the
At this time, the
As shown in FIG. 5, it is good also as a structure of two each.
生成したストリームは、第1のVLC部005と第2のVLC部006から時系列に出力される。この構成により、前記参照メモリ部010から読み出す参照画像データを半減できる。
The generated stream is output from the
本実施例により、エンコード時の参照メモリへのアクセス回数を低減し、参照メモリと他のバッファを共通のメモリで構成でき、使い勝手のよいエンコーダを構成できる。 According to the present embodiment, the number of accesses to the reference memory during encoding can be reduced, and the reference memory and other buffers can be configured with a common memory, thereby making it possible to configure a user-friendly encoder.
次に本発明の他の好適な一実施例として、他の製品への適用例を説明する。本実施例では、第1の製品実用例として、記録装置(例えばカムコーダ)への適用例について説明する。 Next, as another preferred embodiment of the present invention, an application example to another product will be described. In the present embodiment, an application example to a recording apparatus (for example, a camcorder) will be described as a first practical product example.
本実施例は、例えばカメラなどの撮像素子からの画像データや、外部からデジタル画像コンテンツを入力し、ハードディスク(以下 HDDと略す)や光磁気ディスクなどの記録媒体に符号化フォーマット,符号化レートを変えて保存する場合に有効である。 In this embodiment, for example, image data from an image sensor such as a camera or digital image content is input from the outside, and an encoding format and an encoding rate are set on a recording medium such as a hard disk (hereinafter referred to as HDD) or a magneto-optical disk. This is effective when changing and saving.
図6にカメラからの撮像画像データを記録媒体に保存する際のブロック図を示す。画像入力インタフェース部711から入力された画像データをエンコード装置707で符号化を行いストリームの生成を行う。生成されたストリームは記録媒体インタフェース部708により、例えばHDDなどの記録媒体部709に記録される。
FIG. 6 shows a block diagram when the captured image data from the camera is stored in a recording medium. The image data input from the image
記録されたストリームを再生するには、前記HDDからストリームを読み出し、デコーダ705でデコード処理が行われ、画像をディスプレイに出力するのであればデコード画像は,表示部710に送る処理とする。
In order to play back the recorded stream, the stream is read from the HDD, decoded by the
デコーダがデコードした再生画像を動画像のビットレート変換,フォーマット変換を行う為に再度エンコードを行っても構わない。 The reproduced image decoded by the decoder may be encoded again in order to perform bit rate conversion and format conversion of the moving image.
本構成により、エンコーダのメモリに対してのアクセス頻度を下げることが可能となるため、エンコード装置707以外で使用するメモリと、参照メモリを含むエンコーダのメモリを、共通のメモリ上に配置でき、使い勝手を向上した記録装置が提供できる。
This configuration makes it possible to reduce the frequency of access to the encoder memory, so that the memory used outside the
次に本実施例を用いた第2の製品実用例(例えばレコーダ)を示す。 Next, a second product practical example (for example, a recorder) using this embodiment will be described.
本実施例は、アナログやデジタルのテレビ放送を、また既に記録してある番組をHDDやDVDなどの記録媒体に符号化フォーマット,符号化レートを変えて保存する場合に有効である。 This embodiment is effective when analog and digital television broadcasts and programs that have already been recorded are stored in recording media such as HDDs and DVDs with different encoding formats and encoding rates.
図7にデジタル放送を記録媒体に保存する際のブロック図を示す。
チューナ部701で受信したデジタル放送は、復調部702にて復号処理が行われ、デマルチプレクサ部703にて動画像情報と音声情報等に分解される。動画像情報は、デコーダ705でデコード処理が行われ、画像をディスプレイに出力するのであればデコード画像は、表示部710に送られる。また、デコーダがデコードした再生画像をエンコーダで、符号化を行いストリームの生成を行う。
FIG. 7 shows a block diagram when digital broadcasting is stored in a recording medium.
The digital broadcast received by the
以上の実施例により、動画像のビットレート変換,フォーマット変換の高画質化を実現でき、使い勝手が向上する。 According to the above embodiment, it is possible to achieve high image quality of bit rate conversion and format conversion of moving images, and usability is improved.
100 エンコード装置 100 Encoding device
Claims (8)
参照メモリから読み出した探索範囲分の画像データを、中間メモリに格納し、
前記中間メモリから読み出した画像データを、前記第1の入力フレームと前記第2の入力フレーム各々につきエンコードで用いる構成とし、
参照メモリから画像データを読み出す回数を低減したことを特徴とするエンコーダ。 For encoding processing that refers to image data for a common search range in different first and second input frames,
The image data for the search range read from the reference memory is stored in the intermediate memory,
The image data read from the intermediate memory is configured to be used for encoding each of the first input frame and the second input frame,
An encoder characterized in that the number of times image data is read from a reference memory is reduced.
第1の入力フレームF0と第2の入力フレームF1を参照対象として双方向予測符号化を行う第3の入力フレームF2と第4の入力フレームF3について、
探索範囲分の画像データを前記参照メモリから前記中間メモリに保存し、
前記中間メモリに保存された画像データをもとに前記入力フレームF2と前記入力フレームF3を同時に符号化し、
符号化に要する処理時間を2フレームの処理時間以内に完了することを特徴としたエンコーダ。 The encoder according to claim 1, wherein
For the third input frame F2 and the fourth input frame F3 that perform bidirectional predictive encoding with reference to the first input frame F0 and the second input frame F1,
Save image data for a search range from the reference memory to the intermediate memory,
Based on the image data stored in the intermediate memory, the input frame F2 and the input frame F3 are encoded simultaneously,
An encoder characterized in that the processing time required for encoding is completed within a processing time of 2 frames.
第1の入力フレームF0を参照対象としてフレーム間予測符号化を行う第2の入力フレームF2と第3の入力フレームF3について、
探索範囲分の画像データを前記参照メモリから前記中間メモリに保存し、
前記中間メモリに保存された画像データをもとに前記入力フレームF2と前記入力フレームF3を同時に符号化し、
符号化に要する処理時間を2フレームの処理時間以内に完了することを特徴としたエンコーダ。 The encoder according to claim 1, wherein
For the second input frame F2 and the third input frame F3 that perform inter-frame predictive coding with the first input frame F0 as a reference target,
Save image data for a search range from the reference memory to the intermediate memory,
Based on the image data stored in the intermediate memory, the input frame F2 and the input frame F3 are encoded simultaneously,
An encoder characterized in that the processing time required for encoding is completed within a processing time of 2 frames.
前記中間メモリに格納するフレーム間予測符号化もしくは、双方向予測符号化する際のベクトル情報検出時の探索範囲を、
探索対象位置の周辺数画素とする事を特徴とするエンコーダ。 The encoder according to claim 1, wherein
The search range at the time of detecting vector information when performing inter-frame predictive encoding or bi-directional predictive encoding stored in the intermediate memory,
An encoder characterized by several pixels around the search target position.
前記中間メモリは、前記参照メモリとは独立に配置し、
前記参照メモリと前記中間メモリ以外のメモリを共用することを特徴とするエンコーダ。 The encoder according to claim 1, wherein
The intermediate memory is arranged independently of the reference memory;
An encoder that shares a memory other than the reference memory and the intermediate memory.
異なる2つのフレームを符号化生成した画像ストリームを、2フレームをエンコードする期間以内で、時系列に出力することを特徴とするエンコーダ。 The encoder according to claim 1, wherein
An encoder characterized in that an image stream obtained by encoding and generating two different frames is output in time series within a period for encoding two frames.
前記記録媒体インタフェースは、前記デコーダから出力され、前記第2の符号化方式で符号化された画像ストリームを記録媒体に記録することを特徴とする記録装置。 A recording medium interface for reading an image stream recorded on the recording medium and encoded by the first encoding method, a decoder to which the image stream read by the recording medium interface is input, and decoding by the decoder The encoded image data is input, and the encoder according to claim 1,
The recording apparatus, wherein the recording medium interface records an image stream output from the decoder and encoded by the second encoding method on a recording medium.
Priority Applications (1)
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