JP3300561B2 - 可変レート圧縮装置及び可変レート伸長装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【産業上の利用分野】本発明は、映像データ及び音声デ
ータ等をディスク媒体に記録する記録ディスク制作シス
テムに好適な可変レート圧縮装置及び可変レート伸長装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高画質化の要求等から画像情報の
ディジタル化が検討されている。画像をディジタル化す
るとデータ量が膨大となるので、記録又は伝送するため
に、データの圧縮を行う必要がある。圧縮法としては、
高圧縮率で且つ圧縮に伴う画質の劣化が小さいＤＣＴ
（離散コサイン変換）等の変換符号化を採用した高能率
符号化方式が主流になっている。高能率符号化方式で
は、入力画像信号を例えば８画素×画素のブロックに分
割し、このブロック（ＤＣＴブロック）単位でＤＣＴ処
理を行う。

【０００３】この規格では、１フレーム内でＤＣＴによ
る圧縮（フレーム内圧縮）を行うだけでなく、フレーム
間の相関を利用して時間軸方向の冗長度を削減するフレ
ーム間圧縮も採用する。フレーム間圧縮は、一般の動画
像が前後のフレームでよく似ているという性質を利用し
て、前後のフレームの差分を求め差分値をＤＣＴ処理す
ることによって、ビットレートを一層低減させるもので
ある。特に、画像の動きを予測してフレーム間差を求め
ることにより予測誤差を低減する動き補償フレーム間予
測符号化が有効である。

【０００４】このような圧縮装置については、例えば文
献IEEE Trans. on Broadcasting Vol.36 No.4 DEC 1990
のWoo Paik : “Digital compatible HD-TV Broadcast
system”において詳述されている。図２４はこの文献に
記載された圧縮装置を示すブロック図である。

【０００５】入力端子１には画像データが入力される。
この画像データは映像信号がフレーム化された後、例え
ば水平８画素×垂直８ラインの２次元データ（以下、ブ
ロックデータという）に分割されて入力されたものであ
る。画像データは動き評価回路５に供給されると共に、
減算回路２を介してＤＣＴ回路３にも供給される。

【０００６】いま、フレーム内圧縮モードが指定されて
いるものとする。この場合には、スイッチ８はオフであ
る。ＤＣＴ回路３には１ブロックが８×８画素で構成さ
れた信号が入力され、ＤＣＴ回路３は８×８の２次元Ｄ
ＣＴ処理によって入力信号を空間座標軸成分から周波数
成分に変換する。これにより、空間的な相関成分を削減
可能となる。即ち、ＤＣＴ回路３の出力（変換係数）は
量子化回路４に与えられ、量子化回路４は変換係数を所
定の量子化幅で再量子化することによって、１ブロック
の信号の冗長度を低減する。なお、量子化回路４は、量
子化幅（量子化レベル）が異なる複数の量子化テーブル
のうち発生符号量及び割当てられた設定符号量等に基づ
くテーブルを用いて量子化を行うことにより、符号化出
力の発生レートを制御することができるようになってい
る。

【０００７】量子化回路４からの量子化データは、ブロ
ック毎に水平及び垂直の低域から高域に向かってジグザ
グスキャンされて可変長符号化回路５に与えられる。可
変長符号化回路５は所定の可変長符号表、例えば、ハフ
マン符号表等に基づいて、量子化出力を２次元ハフマン
符号化して符号化出力を出力する。なお、２次元ハフマ
ン符号化においては、量子化出力の零が連続する数（ゼ
ロランレングス）と非零係数のビット数との組みのデー
タを符号化する。これにより、出現確率が高いデータに
は短いビットを割当て、出現確率が低いデータには長い
ビットを割当てて、伝送量を一層削減する。

【０００８】可変長符号化回路５からの符号化出力はフ
ァーストインファーストアウト回路（以下、ＦＩＦＯと
いう）６に与えられ、ＦＩＦＯ６は入力された符号化出
力を所定の速度で出力端子10から出力する。可変長符号
化回路５からの符号化出力の発生レートは可変レートで
あり、ＦＩＦＯ６は符号化出力の発生レートと伝送路の
伝送レートとの相違を吸収する。なお、出力端子10から
の出力は図示しないマルチプレクサによって、制御信
号、音声データ及び同期データ（ＳＹＮＣ）等が多重さ
れた後、図示しない伝送路に供給される。

【０００９】一方、フレーム間圧縮符号化モード時に
は、スイッチ８はオンとなる。入力端子１からのブロッ
クデータは減算回路２に与えられ、減算回路２は、現フ
レームのブロックと後述する動き補償された参照画像の
ブロック（以下、参照ブロックという）との画素データ
毎の差分を予測誤差としてＤＣＴ回路３に出力する。こ
の場合には、ＤＣＴ回路３は差分データをＤＣＴ処理す
ることになる。

【００１０】参照ブロックは量子化出力を復号すること
により得ている。すなわち、量子化回路４の出力は、逆
量子化回路10にも与えられる。逆量子化回路10によって
量子化出力を逆量子化し、更に逆ＤＣＴ回路11において
逆ＤＣＴ処理して元の映像信号に戻す。減算回路２の出
力が差分情報であるので、逆ＤＣＴ回路11の出力も差分
情報である。逆ＤＣＴ回路11の出力は加算器12に与えら
れる。加算器12の出力はフレーム遅延回路13、動き補償
回路14及びスイッチ15を介して加算器12に帰還されてお
り、加算器12は動き補償回路14からの参照ブロックのデ
ータに差分データを加算して現フレームのブロックデー
タ（ローカルデコードデータ）を再生してフレーム遅延
回路13に出力する。フレーム遅延回路13は加算器15から
のブロックデータを画面の位置に対応させて格納する。

【００１１】フレーム遅延回路13は、加算器12からのロ
ーカルデコードデータを例えば１フレーム期間遅延させ
て動き補償回路14及び動き評価回路９に出力する。動き
評価回路９は、入力端子１からの現フレームのブロック
データとフレーム遅延回路13からの参照画像のブロック
データとから動きベクトルを検出して動き補償回路14に
出力する。動き補償回路14は、フレーム遅延回路13に格
納された１フレーム前のローカルデコードデータのブロ
ック化位置を動きベクトルによって補正して、動き補償
した参照ブロックとして減算回路２に出力する。こうし
て、動き補償された１フレーム前のデータが参照ブロッ
クとして減算回路２に供給されることになり、減算回路
２からの予測誤差に対してＤＣＴ処理が行われる。な
お、動き評価回路９からの動きベクトルは可変長符号化
回路５にも与えられ、可変長符号化回路５によって所定
の可変長符号表に基づいて可変長符号化されて出力され
る。

【００１２】なお、スイッチ15はスイッチ８と連動して
いる。即ち、フレーム内圧縮モード時にはスイッチ８，
15はオフとなり、フレーム間圧縮モード時にはスイッチ
８，15はオンとなって前フレームのブロックデータを加
算器12に供給する。

【００１３】フレーム間圧縮モードで符号化されたフレ
ーム（以下、フレーム間圧縮フレームという）を復号化
するためには参照画像が必要である。即ち、フレーム間
圧縮フレームのみでは元の画像を復元することはできな
い。この理由から、所定のフレーム単位（以下、ＧＯＰ
という）でフレーム内圧縮によるフレーム内圧縮フレー
ムを作成することにより、ランダムアクセスを可能にし
ている。なお、フレーム間圧縮フレームにおいても所定
のブロック単位でフレーム内圧縮によるブロックを作成
するようになっている。

【００１４】ところで、符号化出力を記録する場合及び
伝送する場合には、伝送レートを考慮しなければならな
い。例えば、符号化出力をＶＴＲによって記録する場合
には、通常、ディジタルＶＴＲの記録レートを変化させ
ることができないことから、符号化出力の伝送レートを
固定レートにする必要がある。上述したように、符号化
出力の発生レートは可変であるが、ＦＩＦＯ６を用いる
ことによって所定の固定レートと符号化出力の発生レー
トとの差を吸収することにより、固定レートでの出力が
可能である。

【００１５】しかし、ＦＩＦＯ６の容量には制限がある
ので、ＦＩＦＯ６がオーバフロー又はアンダフローしな
いようにするために、ＦＩＦＯ６のデータ量に基づいて
量子化幅を設定することにより、符号化出力の発生レー
トを調整するようになっている。即ち、フレーム内圧縮
フレーム（以下、Ｉピクチャという）等のように発生符
号量が大きくなりやすい画像データについては、量子化
幅を粗くして圧縮率を高くする必要がある。このため、
Ｉピクチャの画質が劣化してしまう。また、同様に、シ
ーンチェンジ時の画像及び細かい絵柄の画像を圧縮する
場合においても発生符号量が大きくなりやすいので、圧
縮率を高くしなければならず、画質が劣化してしまう。

【００１６】これに対し、ディスク媒体に符号化出力を
記録する場合には伝送レートを可変レートにすることが
できる。即ち、ディスク媒体の再生装置においては、ピ
ックアップは記録トラックを横切る方向、即ち、ディス
クの径方向に、通常再生時の移動速度とは無関係に移動
する（以下、キックするという）ことができる。従っ
て、符号化出力の出力レートをディスク媒体の再生装置
において再生可能な最大レート以下のレートに設定し、
最大レートよりも低レートで符号化出力が記録されてい
る場合には、ピックアップをキックさせて不要なトラッ
クを再生させておくことにより、低レートの符号化出力
を再生可能である。このため、符号化出力をディスク媒
体に記録する場合には、各ピクチャの発生レートとＦＩ
ＦＯ６の容量とに基づく可変レートで符号化出力をディ
スク媒体の記録装置に供給することができる。

【００１７】しかしながら、ディスク媒体においては記
録容量が固定である。所定の番組を符号化して記録する
場合において、固定レートで記録を行うと、ディスク媒
体の記録容量と固定レートとに基づいて記録時間が決定
される。一方、可変レートで記録を行うと、記録時間は
予め決定されない。従って、所定番組の画像データを符
号化して可変レートで記録する場合には、所定の量子化
係数を定めて一旦符号化して発生符号量を求め、発生符
号量とディスク媒体の記録容量とに基づいて再度量子化
係数を設定して、所定番組の発生符号量がディスク媒体
の記録容量以内に収まるようにしている。即ち、この場
合には、２回の符号化処理を必要とするという問題があ
った。

【００１８】また、ディスクを再生する場合において、
伝送レートを高くするためにディスクの回転速度を高速
にすると、ピックアップ制御が不安定となって、正常な
キック処理が困難になってしまうという問題もあった。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来、伝
送レートを可変レートにして圧縮を行う場合には、符号
量を所定の設定符号量以内に収めるために、２回の符号
化処理を行う必要があり、実時間処理の２倍の処理時間
が必要となるという問題点があり、また、キック処理が
不安定であるという問題もあった。

【００２０】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであって、処理時間を著しく短縮することができる
可変レート圧縮装置を提供することを目的とする。

【００２１】また、本発明は、可変レートで符号化出力
が記録されたディスク媒体の再生時に安定したキックを
可能にすることができる可変レート圧縮装置を提供する
ことを目的とする。

【００２２】また、本発明は、可変レートで符号化出力
が記録されたディスク媒体の再生時に安定したキックを
可能にすることができる可変レート伸長装置を提供する
ことを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
可変レート圧縮装置は、入力データを符号化処理して可
変レートで出力する符号化手段と、ｎ×ｉ（ｎは１ＧＯ
Ｐのフレーム数で、ｎ≧２，ｉ≧１）フレームのレート
分析期間を設定し、前記入力データを前記符号化手段に
おいて符号化した場合の符号量を前記レート分析期間毎
に概算することにより前記符号化手段の出力レートを前
記符号化処理前に分析して概算レートとして出力するレ
ート分析手段と、前記概算レートが段階的に設定した所
定のレート値を越えた場合には前記符号化手段の圧縮率
を発生符号量に応じて段階的に変化させ前記符号化出力
の出力レートを前記所定のレート値以下に抑制するレー
ト制御手段とを具備したものであり、本発明の請求項２
に係る可変レート圧縮装置は、入力データを符号化処理
して可変レートで出力する符号化手段と、前記入力デー
タを前記符号化手段において符号化した場合の符号量を
概算することにより前記符号化手段の出力レートを前記
符号化処理前に分析して概算レートとして出力するレー
ト分析手段と、前記概算レートが前記符号化手段の出力
に許容されたピークレートを越えた場合には前記符号化
手段の圧縮率を大きくして前記符号化出力の出力レート
をピークレート以下に抑制するピークレート制御手段
と、前記符号化手段の出力を記憶する記憶手段と、前記
入力データ又は前記記憶手段に記憶されたデータの一部
を再符号化して出力する再符号化手段とを具備したもの
であり、本発明の請求項４に係る可変レート圧縮装置
は、入力データを符号化処理して可変レートで出力する
符号化手段と、前記入力データを前記符号化手段におい
て符号化した場合の符号量を概算することにより前記符
号化手段の出力レートを前記符号化処理前に分析して概
算レートとして出力するレート分析手段と、前記概算レ
ートが前記符号化手段の出力に許容されたピークレート
を越えた場合には前記符号化手段の圧縮率を大きくして
前記符号化出力の出力レートをピークレート以下に抑制
するピークレート制御手段と、前記符号化手段の出力レ
ートと前記符号化手段の出力に許容された許容総符号量
に基づく平均レートとの差に基づいて前記符号化手段の
圧縮率を変化させて前記符号化手段の出力の総符号量を
前記許容総符号量に対応させる平均レート制御手段とを
具備したものであり、本発明の請求項６に係る可変レー
ト圧縮装置は、入力データを符号化処理して可変レート
で出力する符号化手段と、前記入力データを前記符号化
手段において符号化した場合の符号量を概算することに
より前記符号化手段の出力レートを前記符号化処理前に
分析して概算レートとして出力するレート分析手段と、
前記概算レートが前記符号化手段の出力に許容されたピ
ークレートを越えた場合には前記符号化手段の圧縮率を
大きくして前記符号化出力の出力レートをピークレート
以下に抑制するピークレート制御手段と、前記符号化手
段の出力レートと前記符号化手段の出力に許容された許
容総符号量に基づく平均レートとの差に基づいて前記符
号化手段の圧縮率を変化させて前記符号化手段の出力の
総符号量を前記許容総符号量に対応させる平均レート制
御手段と、前記符号化手段の出力を記憶する記憶手段
と、前記入力データ又は前記記憶手段に記憶されたデー
タの一部を再符号化して出力する再符号化手段とを具備
したものであり、本発明の請求項７に係る可変レート圧
縮装置は、複数種類のデータを夫々符号化処理する符号
化手段と、この符号化手段からの前記複数種類のデータ
に対する符号化出力を多重して可変レートで出力する多
重手段と、前記複数種類のデータを前記符号化手段にお
いて符号化した場合の符号量を夫々概算して各概算値を
出力する符号量概算手段と、所定期間当たりの前記各概
算値の和が前記多重手段の出力に許容された前記所定期
間当たりの許容最大符号量を越えた場合には前記複数種
類のデータに対する各圧縮率を前記データの種類に基づ
いて制御することにより、前記所定期間当たりの前記符
号化出力の出力符号量の和を前記許容最大符号量以下に
抑制する発生符号量抑制手段とを具備したものであり、
本発明の請求項１０に係る可変レート伸長装置は、所定
時間毎の符号量を示すポインタが付加された符号化出力
が可変レートで記録されたディスクをピックアップによ
って再生する再生手段と、この再生手段の出力を保持し
て出力するデコーダバッファと、この再生手段の再生信
号から前記ポインタを検出するポインタ検出手段と、こ
のポインタ検出手段が検出したポインタに基づいて前記
ピックアップをキックさせることにより、前記ディスク
に記録されている符号化出力の記録レートに対応した再
生レートでの再生を可能にするピックアップ制御手段と
を具備したものである。

【００２４】

【作用】本発明の請求項１において、入力データは符号
化手段によって符号化される前に、レート分析手段によ
ってレート分析されて概算レートが得られる。ピークレ
ート制御手段は概算レートが符号化手段の出力に許容さ
れたピークレートを越えた場合には、符号化手段の圧縮
率を大きく設定する。符号化手段はピークレート制御手
段によって設定された圧縮率で入力データを圧縮して出
力する。これにより、符号化出力のピークレートが制限
される場合でも、仮符号化することなく最初の符号化処
理においてピークレート以下の符号化出力を得る。

【００２５】本発明の請求項９においては、ピークレー
ト制御手段によって、符号化手段からピークレートが制
限された符号化出力が得られる。記憶手段は符号化手段
の出力を記憶する。例えば、記憶手段に記憶されたデー
タの符号量が所定の設定符号量よりも大きい場合には、
入力データ又は記憶手段に記憶されたデータを再符号化
手段によって再符号化する。こうして、適正な圧縮率の
符号化出力を得る。

【００２６】本発明の請求項１１においては、ピークレ
ート制御手段によって、符号化手段からピークレートが
制限された符号化出力が得られる。更に、平均レート制
御手段は、符号化手段の出力レートと前記符号化手段の
出力に許容された許容総符号量に基づく平均レートとの
差に基づいて符号化手段の圧縮率を変化させ、符号化手
段の出力の総符号量を許容総符号量に対応させる。これ
により、仮符号化することなく最初の符号化処理におい
て許容総符号量に対応した符号化出力を得る。

【００２７】本発明の請求項１３においては、ピークレ
ート制御手段によって、符号化手段からピークレートが
制限された符号化出力が得られ、平均レート制御手段に
よって、許容総符号量に対応した総符号量の符号化出力
が得られる。更に、再符号化手段が入力データ又は記憶
手段に記憶されたデータの一部を再符号化することによ
り、適正な圧縮率の符号化出力を得る。

【００２８】本発明の請求項１４においては、複数種類
のデータは符号化手段によって符号化された後、多重手
段によって多重されて可変レートで出力される。符号量
概算手段は、符号化前に各種類のデータに対する符号量
を概算しており、発生符号量抑制手段は、各符号量の概
算値の和が許容最大符号量以下となるように圧縮率を制
御する。

【００２９】本発明の請求項１７において、可変レート
で出力される符号化出力には、ポインタ付加手段によっ
て、所定時間毎の発生符号量を示すポインタが付加され
る。

【００３０】本発明の請求項１８においては、符号化出
力にはキック情報が付加される。このキック情報を用い
ることにより、再生側で安定したキックが可能となる。

【００３１】本発明の請求項１９において、再生手段に
よって、ポインタが付加された符号化出力がディスクか
ら再生される。ポインタ検出手段は再生信号からポイン
タを検出し、ピックアップ制御手段は検出したポインタ
に基づいてピックアップのキックを制御する。ポインタ
によってデコーダバッファの余裕を検出することがで
き、ピックアップのキック処理の安定度が向上する。

【００３２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１は本発明の一実施例に係る可変レート
圧縮装置が組込まれた記録ディスク制作システムを示す
ブロック図である。

【００３３】図１はディジタルビデオディスクに記録を
行うための記録ディスク制作システムに適用した可変レ
ート圧縮装置の基本構成を示している。

【００３４】図１において、スタジオ機器21は映像デー
タ、音声データ及びその他のデータを作成して、夫々映
像エンコーダ50、音声エンコーダ91及びデータエンコー
ダ120 に与える。なお、映像データは輝度データＹ及び
色差データＰｂ，Ｐｒを有しており、処理は輝度系と色
差系とに分けられるが、図１では説明の簡略化のため
に、１系統で処理するものとして説明している。

【００３５】映像エンコーダ50の映像ピークレート分析
回路22は、映像データを符号化した場合の符号化出力の
発生レートを所定時間単位、例えば１ＧＯＰ単位で分析
して、分析結果をシステム制御装置25に出力するように
なっている。また、音声エンコーダ91の音声ピークレー
ト分析回路23は、音声データを符号化した場合の符号化
出力の発生レートを例えば１ＧＯＰに相当する時間単位
で分析して、分析結果をシステム制御装置25に出力する
ようになっている。データエンコーダ120 のデータピー
クレート分析回路24はその他のデータを符号化した場合
の符号化出力の発生レートを例えば１ＧＯＰに相当する
時間単位で分析して、分析結果をシステム制御装置25に
出力するようになっている。

【００３６】システム制御装置25はピークレート分析回
路22，23，24からの分析結果が与えられて、映像データ
を符号化した場合の符号化出力のピークレート（以下、
映像ピークレートという）、音声データを符号化した場
合の符号化出力のピークレート（以下、音声ピークレー
トという）及びその他のデータを符号化した場合の符号
化出力のピークレート（以下、データピークレートとい
う）の概算値を算出する。

【００３７】映像ピークレート分析回路22、音声ピーク
レート分析回路23及びデータピークレート分析回路24
は、夫々、映像データ、音声データ及びその他のデータ
をピークレートの分析に必要な所定時間（１ＧＯＰ期
間）だけ遅延させて、映像圧縮回路27、音声圧縮回路28
及びデータ圧縮回路29に供給する。映像圧縮回路27は、
入力された映像データをＤＣＴ処理した後量子化してデ
ータ量を削減する。更に、映像圧縮回路27は量子化出力
を可変長符号化してデータ量を一層削減させる。また、
音声圧縮回路28はサブバンド符号化を用いて音声データ
を圧縮し、データ圧縮回路29はその他のデータを圧縮す
る。圧縮回路27乃至29からの符号化出力はマルチプレク
サ30に供給されると共に、システム制御装置25にも供給
される。なお、圧縮回路27乃至29からの符号化出力の発
生レートは可変レートである。

【００３８】ところで、ディスク媒体においては、記録
可能な最大の記録レート及び再生レート（以下、ディス
クピークレートという）はディスクの回転速度によって
一義的に決定される。所定タイミングにおける映像ピー
クレート、音声ピークレート及びデータピークレートの
加算値がディスクピークレートを越えないように設定す
る必要がある。

【００３９】この理由から、システム制御装置25は、映
像ピークレート、音声ピークレート及びデータピークレ
ートの概算値に基づいて、映像圧縮回路27、音声圧縮回
路28及びデータ圧縮回路29の圧縮率を変更して発生レー
トを制御するようになっている。例えば、映像圧縮回路
27はシステム制御装置25によって量子化係数が制御され
るようになっている。

【００４０】また、ディスク媒体の記録容量が固定され
ているので、全記録データの符号量をディスク媒体の記
録容量に対応させる必要がある。このため、システム制
御装置25は、圧縮回路27乃至29からの符号化出力の符号
量を累積加算し、累積加算結果に基づいて総発生符号量
が記録容量に対応するように、圧縮回路27乃至29の圧縮
率を制御するようになっている。

【００４１】マルチプレクサ30は圧縮回路27乃至29から
の符号化出力を多重して記録処理回路31に出力する。な
お、マルチプレクサ30の出力も可変レートである。記録
処理回路31は、所定の記録処理、例えば、符号化出力の
記録フォーマットへの変換処理、誤り訂正符号の付加処
理及び記録に適した変調処理等を行って、記録データを
カッティング装置32に供給する。カッティング装置32は
記録データを光変調して、ディスク原板33にカッティン
グを施す。サーボ回路35はモータ34の回転を制御するよ
うになっており、モータ34はディスク原板33を定速回転
させて記録を行わせるようになっている。

【００４２】次に、各構成ブロックについて更に詳細に
説明する。

【００４３】図２は図１中のスタジオ機器21の具体的な
構成を示すブロック図であるＶＴＲ（ビデオテープレコ
ーダ）42は映像データを記憶し、音声レコーダ43は音声
データを記憶し、データ制作部44はその他のデータを記
憶する。これらのＶＴＲ42，音声レコーダ43及びデータ
制作部44はスタジオコントローラ41によって制御され、
ハウスシンク発生器45からハウスシンクが供給されて外
部同期がとられる。なお、ハウスシンクとしては、ビデ
オ同期信号、ブラックバーストＶＤ（垂直同期信号）及
びＨＤ（水平同期信号）等が用いられる。ハウスシンク
を用いることで、フレーム当たりの位相合わせが可能と
なる。

【００４４】スタジオコントローラ41は、操作部26によ
って制御されて、ＶＴＲ42，音声レコーダ43及びデータ
制作部44を制御するようになっている。また、スタジオ
コントローラ41は、ハウスシンク発生器45及び後述する
基準時間発生回路81（図３参照）も制御する。また、映
像エンコーダ50、音声エンコーダ91及びデータエンコー
ダ120 にも同様にハウスシンクを供給してシステム全体
の同期をとるようになっている。

【００４５】操作部26はＧＵＩ（Graphical User Inter
face）を採用している。ＧＵＩはユーザとのインターフ
ェースであり、エンコードに必要な指定情報の入力及び
エンコード結果の表示を行う。

【００４６】ＶＴＲ42からの映像データは例えばＮＴＳ
Ｃ方式又はＰＡＬ方式等の輝度データＹ及び色差データ
Ｐｂ，Ｐｒから成り、映像ピークレート分析回路22に供
給される。音声レコーダ43は、例えば、Ｄ１ＶＴＲ又は
ＤＡＴ（ディジタルオーディオテープレコーダ）等によ
って構成され、音声データを音声ピークレート分析回路
23に供給する。また、データ制作部44からのその他のデ
ータとしては、例えば、字幕データ、テキストデータ、
キャプション（Ｕ．Ｓ．Ｃａｐｔｉｏｎ）データ及び副
映像データ等があり、データピークレート分析回路24に
供給されるようになっている。

【００４７】図３は映像ピークレート分析回路22及び映
像圧縮回路27によって構成される映像エンコーダ50を示
すブロック図である。

【００４８】映像データは映像ピークレート分析回路22
のフレームメモリ51に供給される。フレームメモリ51は
入力された映像データをフレーム化してプリフィルタ52
に与え、プリフィルタ52は映像データを帯域制限してノ
イズリダクション回路（以下、ＮＲという）53に出力す
る。ＮＲ53は映像データのノイズを除去してフレームメ
モリ54に出力すると共に、アクティビティ測定回路55及
びシーンチェンジ検出回路56に出力する。

【００４９】アクティビティ測定回路55は、所定時間単
位で映像データの画素の相関をアクティビティとして出
力する。例えば、アクティビティ測定回路55は、１ＧＯ
Ｐ単位で画素値の２乗誤差からアクティビティを求め
る。アクティビティは絵柄の細かさを示すものであり、
アクティビティによって、符号化した場合の符号量を予
測することができる。アクティビティ測定回路55からの
アクティビティは端子75を介してシステム制御装置25
（図１）を構成する映像符号量制御回路58に供給され
る。

【００５０】シーンチェンジ検出回路56は、図示しない
フレームメモリを有しており、前後の画像を比較するこ
とにより、シーンチェンジを検出してシーンチェンジフ
ラグを端子57を介して映像符号量制御回路58に出力す
る。フレームメモリ54は、映像ピークレートを検出する
ための例えば１ＧＯＰ期間だけ映像データを遅延させ
て、映像圧縮回路27のシャフリング回路59に供給するよ
うになっている。なお、アクティビティ測定回路55及び
シーンチェンジ検出回路56の出力は、後述するシステム
制御装置25のシステム符号量配分回路152 （図７参照）
にも供給されるようになっている。

【００５１】シャフリング回路59は、映像データをシャ
フリングして走査変換マクロブロック化回路60及び動き
検出回路61に出力する。動き検出回路61は図示しないフ
レームメモリを有しており、画像の動きを検出して動き
ベクトルを動き補償回路70に出力する。本実施例におい
ては、動きベクトルは映像符号量制御回路58及びシステ
ム符号量配分回路152 にも供給されてピークレートの分
析にも用いられるようになっている。

【００５２】上述したように、直交変換はブロック単位
（例えば８画素×８ライン）で行う。ところで、直交変
換においては、輝度信号と色差信号とを別々に処理す
る。この場合、色差信号と輝度信号とのサンプリングク
ロックの相違から、輝度ブロックと色差ブロックとの大
きさは異なる。例えば、色差信号のサンプリングクロッ
クが輝度信号のサンプリングクロックの１／４の周波数
であるものとすると、４つの輝度ブロックと１つの色差
ブロックとが同一の大きさとなる。この場合には、符号
化は４つの輝度ブロックと各１つずつの色差ブロックと
によって構成されるマクロブロック単位で行う。走査変
換マクロブロック化回路60は入力された映像データをマ
クロブロック化してブロック単位で減算器62に出力す
る。

【００５３】減算器62はスイッチ71から動き補償された
参照ブロックの画像データが与えられ、フレーム間圧縮
モード時には、走査変換マクロブロック化回路60からの
ブロックデータと参照ブロックデータとの差分を予測誤
差としてＤＣＴ回路63に供給する。フレーム内圧縮モー
ド時には、スイッチ71はオフとなり、減算器62は走査変
換マクロブロック化回路60の出力をそのままＤＣＴ回路
63に与える。ＤＣＴ回路63は減算器62の出力をＤＣＴ処
理して量子化回路64に出力する。量子化回路64は量子化
係数が映像符号量制御回路58に制御され、ＤＣＴ変換係
数を量子化して可変長符号化回路65及び逆量子化回路66
に出力する。可変長符号化回路65は、量子化回路64から
の量子化出力を可変長符号化してマルチプレクサ73に出
力する。

【００５４】逆量子化回路66は量子化出力を逆量子化
し、逆ＤＣＴ回路67は逆量子化出力を逆ＤＣＴ処理して
ＤＣＴ処理前の画素データに戻した後加算器68に与え
る。加算器68の出力は画像メモリ69、動き補償回路70及
びスイッチ71を介して帰還されており、加算器68は逆Ｄ
ＣＴ回路67からの予測誤差に動き補償された参照画像デ
ータを加算して現フレームのデータ（ローカルデコード
データ）を復元して画像メモリ69に出力する。

【００５５】画像メモリ69は２フレーム分の参照画像デ
ータを記憶することができ、記憶した参照画像データを
動き補償回路70に出力する。動き補償回路70は動きベク
トルに基づいて参照画像データのブロック化位置を決定
して、動き補償した参照ブロックデータをスイッチ71を
介して減算器62及び加算器68に出力するようになってい
る。

【００５６】オーバーヘッドデータ発生回路74は、量子
化回路64が用いる量子化係数に関する情報及びフレーム
間予測符号化に用いる動きベクトルに関する情報等を発
生してオーバーヘッドデータとしてマルチプレクサ73に
出力する。マルチプレクサ73は、可変長符号化回路65の
出力にオーバーヘッドデータを付加して記憶手段76，7
7、編集加工手段78及び出力端子79に出力するようにな
っている。出力端子79からの符号化出力は総発生符号量
に基づく符号量制御を行うために、システム制御装置25
の後述する所定時間実発生符号量及び所定時間記憶手段
占有度算出回路（図７参照）153 に供給されるようにな
っている。

【００５７】マルチプレクサ73の出力は記憶手段76，77
を介してマルチプレクサ30に供給されるようになってい
る。マルチプレクサ30においては、上述したように、映
像エンコーダ50の出力、音声エンコーダ91の出力及びデ
ータエンコーダ120 の出力を合成するようになってい
る。このため、各エンコーダを含むシステム全体の時間
管理を行う必要がある。

【００５８】次に、この時間管理について説明する。

【００５９】基準時間発生回路81はシステム全体の時間
基準となる基準時間を示すタイムコードを発生してい
る。基準時間はハウスシンク発生器45のハウスシンクと
同期が取られている。タイムコードとしては、時、分、
秒、フレーム及びフィールドを指定するＳＭＰＴＥタイ
ムコードを用いる。映像データ、音声データ及びその他
のデータが夫々記録されているＶＴＲ42，音声レコーダ
43及びデータ制作部44のソーステープには、各データ毎
のタイムコード（ソースタイムコード）も記録されてい
る。タイムコードは各シーン毎に登録されており、各シ
ーンをつなぎ合わせて完全なパケット状態となった場合
でも、タイムコードは把握可能となっている。

【００６０】映像エンコーダ50、音声エンコーダ91及び
データエンコーダ120 を同時に動作させる場合には、操
作部26は、ソース映像データ、ソース音声データ及びそ
の他のソースデータのタイムコード同士の同期関係を指
定すると共に、ＶＴＲ42、音声レコーダ43及びデータ制
作部44の調相を取るようになっている。これにより、各
データ同士の時間関係を対応させることができる。

【００６１】映像エンコーダ50、音声エンコーダ91及び
データエンコーダ120 は、タイムコード変換・対応づけ
処理を行って、ソースタイムコードをエンコーダタイム
コードに変換するようになっている。即ち、基準時間発
生回路81からの基準時間は端子82ａ，82ｂを介して映像
エンコーダ50の映像時間情報作成回路83，84に供給され
る。映像時間情報作成回路83，84は基準時間に基づいて
エンコーダ映像タイムコードを作成して夫々記憶手段7
6，77に出力するようになっている。

【００６２】例えば、ソース映像タイムコード、ソース
音声タイムコード及びソースデータタイムコードが非同
期に発生している場合には、映像時間情報作成回路83，
84は、映像データ、音声データ及びその他のデータの符
号化出力相互間のエンコーダタイムコードを対応づける
ようにエンコーダ映像タイムコードを作成する。例え
ば、映像時間情報作成回路83，84はソース映像タイムコ
ードをそのままエンコーダ映像タイムコードとして使用
し、後述する音声エンコーダ91及びデータエンコーダ12
0 の音声時間情報作成回路108 （図４参照）及びデータ
時間情報作成回路128 （図５参照）においてもソース映
像タイムコードをエンコーダ音声タイムコード及びエン
コーダデータタイムコードとして使用する。映像時間情
報作成回路83，84は、タイムコード変換・対応づけ処理
によって得たエンコーダ映像タイムコードをマルチプレ
クサ30に出力する。

【００６３】一方、映像エンコーダ50、音声エンコーダ
91及びデータエンコーダ120 を別々に動作させる場合に
は、操作部26は、ソース映像タイムコード、ソース音声
タイムコード及びソースデータタイムコード同士の同期
関係を指定するようになっている。そして、映像エンコ
ーダ50、音声エンコーダ91及びデータエンコーダ120
は、各ソースタイムコードと各エンコーダタイムコード
とを対応づけ、各符号化出力と関連付けする。即ち、映
像時間情報作成回路83，84はソース映像タイムコードと
エンコーダ映像タイムコードとを対応づけて映像の符号
化出力に関連づける。

【００６４】映像時間情報作成回路83，84からのエンコ
ーダ映像タイムコードは夫々記憶手段76，77に与えられ
る。記憶手段76，77はマルチプレクサ73から与えられる
映像符号化出力を記憶すると共に、記憶した符号化出力
に対応したソースタイムコードとエンコーダタイムコー
ドとの対応をとりながら読出しを行う。記憶手段76はエ
ンコーダバッファとして機能し、入力された符号化出力
を一時保持してマルチプレクサ30に出力する。これによ
り、記憶手段76は、映像エンコーダ50の符号化出力の発
生符号量を平滑化すると共に、マルチプレクサ30におけ
る符号化出力の多重タイミングを調整する。なお、マル
チプレクサ30の多重タイミングを調整することにより、
映像データ、音声データ及びその他のデータの発生符号
量を平滑化することができる。

【００６５】一方、記憶手段76は符号化出力の編集加工
等のために記憶を行うものであり、例えば、ハードディ
スク装置等によって構成されて所定番組の記憶を行う。
編集加工手段78は、端子85を介してオペレータの操作に
基づく信号が与えられて、記憶手段77から読出した符号
化出力を編集加工して記憶手段77及び映像時間情報作成
回路84に出力する。なお、編集加工手段78は、編集加工
結果に基づいて、オーバヘッドデータも修正するように
なっている。記憶手段76は、編集加工された符号化出力
を、ソース時間とエンコード時間との対応をとりなが
ら、マルチプレクサ30に出力するようになっている。な
お、タイムコード変換・対応づけ処理においては、ソー
ステープのドロップフレームとフルフレームの指定を行
って、映像データ、音声データ及びその他のデータの各
タイムコードの対応をとる。

【００６６】図４は音声ピークレート分析回路23及び音
声圧縮回路28によって構成される音声エンコーダ91の具
体的な構成を示すブロック図である。

【００６７】音声エンコーダ91の音声ピークレート分析
回路23に入力される音声データは、例えば、１０Ｈｚ〜
約２０ｋＨｚの音声信号帯域を有するオーディオ信号が
４８ｋＨｚ等のサンプリング周波数でサンプリングされ
てディジタル化されたものである。音声ピークレート分
析回路23は、音声遅延メモリ92、母音，子音，背景音検
出回路93及び音声符号量概算決定回路94によって構成さ
れている。音声ピークレート分析回路23は、所定期間
（例えば、映像の１ＧＯＰ期間に相当する期間）の音声
発生符号量の概算値を求めると共に、符号量の概算に必
要な期間だけ入力された音声データを遅延させて音声圧
縮回路28に供給する。

【００６８】音声圧縮回路28においては、背景音及び子
音部分の符号を削減することにより発生符号量を低減す
る符号化を採用する。従って、音声データの母音、子音
及び背景音を検出することにより発生符号量の概算値を
求めることができる。母音，子音，背景音検出回路93
は、信号の周期性を利用して、入力された音声データか
ら母音、子音及び背景音を検出する。即ち、母音，子
音，背景音検出回路93は、周期性を有する成分を母音と
判断し、インパルス性を有し周期性を有していない成分
を子音と判断し、ランダムなホワイトノイズに近似した
成分を背景音として判断して、各成分の検出結果を音声
符号量概算決定回路94に出力する。

【００６９】音声符号量概算決定回路94は、母音，子
音，背景音検出回路93の検出結果に基づいて音声圧縮回
路28における符号化出力の符号量を概算して、概算値を
システム制御装置25の音声符号量制御回路111 及びシス
テム符号量配分回路152 に出力する。音声遅延メモリ92
は音声符号量の概算値の演算に必要な期間だけ音声デー
タを遅延させて音声圧縮回路28に出力するようになって
いる。

【００７０】音声圧縮回路28はサブバンド符号化を用い
て符号化を行う。サブバンド符号化は所定のサンプル数
（例えば１５３６サンプル）（オーディオフレーム）毎
に複数の周波数帯域に分割し、各帯域の電力が偏在する
ことを利用して、各帯域に夫々適した符号化を行うもの
である。音声圧縮回路28に入力される音声データは例え
ば１６ビット直線量子化されたものであり、音声圧縮回
路28のサブバンド分析フィルタバンク96は、入力された
音声データを３２帯域のサブバンド信号に分割する。サ
ブバンド信号は線形量子化器102 に与え、線形量子化器
102 は、各帯域毎に設定された割当てビット数でビット
を割当てて量子化することにより、符号量を削減する。

【００７１】線形量子化器102 のビットの割当てには聴
覚特性を利用する。即ち、各帯域毎に知覚可能な閾値を
求めて、知覚可能な範囲が狭い場合ほど割当てビット数
を小さくするのである。このため、音声データは高速フ
ーリエ変換回路（以下、ＦＦＴという）97にも与えられ
るようになっている。ＦＦＴ97は入力された音声データ
を高速フーリエ変換処理によって周波数成分に変換して
聴覚心理モデル分析回路100 に出力する。

【００７２】また、スケールファクタ抽出回路99はサブ
バンド分析フィルタバンク96からの各サブバンド信号に
ついてスケールファクタを計算する。スケールファクタ
は正規化された最大振幅に対する倍率を示す。算出した
スケールファクタは聴覚心理モデル分析回路100 に出力
する。聴覚心理モデル分析回路100 は音声データの各周
波数成分毎のスケールファクタから各帯域の割当てビッ
ト数を決定するための聴覚心理モデルを作成して動的ビ
ット割当て回路101 に出力する。動的ビット割当て回路
101 は、聴覚心理モデルに基づいて各サブバンド信号に
割当てるビット数を決定してビット割当て情報を線形量
子化器102 に出力する。これにより、各サブバンド内で
の信号エネルギの偏在を減少させてダイナミックレンジ
を削減し、各サブバンドのエネルギに応じたビットを割
当てを可能にしている。

【００７３】線形量子化器102 はサブバンド分析フィル
タバンク96からのサブバンド信号が与えられ、ビット割
当て情報に基づくビット数でサブバンド信号を量子化し
てビット圧縮回路103 に出力する。ビット圧縮回路103
は量子化出力をビット圧縮してビットストリーム作成回
路105 に出力する。本実施例においては、ビット圧縮回
路103 は音声符号量制御回路111 に圧縮率が制御される
ようになっている。高い圧縮率が設定された場合には、
ビット圧縮回路103 は、例えば背景音及び子音部分のピ
ークレートを低くする。

【００７４】一方、スケールファクタ及びビット割り当
て情報はサイド情報符号化回路104にも供給される。サ
イド情報符号化回路104 は、スケールファクタ及びビッ
ト割当て情報をヘッダ又は補助情報として符号化してビ
ットストリーム作成回路105に出力する。ビットストリ
ーム作成回路105 はビット圧縮回路103 の出力とサイド
情報符号化回路104 の出力とを多重して音声ビットスト
リームを作成して、記憶手段106 及び端子107 に出力す
る。端子107 を介して出力された音声ビットストリーム
は総発生符号量に基づく符号量制御を行うために、シス
テム制御装置25の後述する所定時間実発生符号量及び所
定時間記憶手段占有度算出回路153 に供給されるように
なっている。

【００７５】端子82ｃには基準時間発生回路81から基準
時間を示すタイムコードが与えられる。音声時間情報作
成回路108 は、このタイムコードに基づいてエンコーダ
音声タイムコードを作成して記憶手段106 に出力するよ
うになっている。記憶手段106 はビットストリーム作成
回路105 から与えられる音声ビットストリームを記憶す
ると共に、記憶した音声ビットストリームに対応したソ
ース音声タイムコードとエンコーダ音声タイムコードと
の対応をとりながら読出しを行う。なお、記憶手段106
が出力タイミングを調整することにより、映像データ、
音声データ及びその他のデータの発生符号量を平滑化す
ることができる。

【００７６】なお、音声データにおいては、上述したよ
うに、所定の音声サンプル数（例えば１５３６）を１オ
ーディオフレームとして処理している。このため、音声
のタイミング管理においては、エンコーダ音声タイムコ
ードと共に、ビデオ同期信号位置（Ｖｓｙｎｃ）に対応
する音声サンプル数と音声のオーディオフレーム番号と
を指定するようになっている。これらの値は音声時間情
報作成回路108 に与えられて、マルチプレクサ30に出力
されるようになっている。

【００７７】なお、本実施例においては、発生符号量の
概算を行うことによって音声のピークレートを分析して
おり、発生符号量を概算することができれば、母音，子
音，背景音検出回路93を用いなくともよい。例えば、音
声圧縮回路28内のＦＦＴ97によっても発生符号量の概算
が可能であり、これは、音声の周波数に応じて発生符号
量を削減する手法において特に有効である。

【００７８】図５はデータピークレート分析回路24及び
データ圧縮回路29によって構成されるデータエンコーダ
120 の具体的な構成を示すブロック図である。

【００７９】データエンコーダ120 のデータピークレー
ト分析回路24に入力されるその他のデータは、例えば字
幕データ、テキストデータ又は副映像用の映像データ等
である。データピークレート分析回路24は、データ遅延
メモリ122 、データ内容検出回路121 及びデータ符号量
概算決定回路123 によって構成されている。

【００８０】字幕のデータは、常に存在する訳ではな
く、せりふに対応したタイミングにのみ発生する。そこ
で、データ内容検出回路121 は入力されるその他のデー
タの内容の有無を検出して、検出結果をデータ符号量概
算決定回路123 に出力する。データ符号量概算決定回路
123 は、内容の有無の検出結果に基づいてデータ圧縮回
路29における符号化出力の符号量を概算して、概算値を
システム制御装置25のデータ符号量制御回路126 及びシ
ステム符号量配分回路152 に出力する。データ遅延メモ
リ122 はデータ符号量の概算値の演算に必要な期間だけ
その他のデータを遅延させてデータ圧縮回路29に出力す
るようになっている。

【００８１】データ圧縮回路29のデータ圧縮器125 は、
データ符号量制御回路126 によって圧縮率が制御され
て、入力されたデータを符号化して記憶手段127 及び端
子129に出力する。端子129 を介して出力されたデータ
ビットストリームは総発生符号量に基づく符号量制御を
行うために、システム制御装置25の所定時間実発生符号
量及び所定時間記憶手段占有度算出回路153 に供給され
るようになっている。

【００８２】端子82ｄには基準時間発生回路81から基準
時間を示すタイムコードが与えられる。データ時間情報
作成回路128 は、このタイムコードに基づいてエンコー
ダデータタイムコードを作成して記憶手段127 に出力す
るようになっている。記憶手段127 はデータ圧縮器125
の出力を記憶すると共に、記憶したデータに対応したソ
ースデータタイムコードとエンコーダデータタイムコー
ドとの対応をとりながら読出しを行う。なお、記憶手段
127 が出力タイミングを調整することにより、映像デー
タ、データデータ及びその他のデータの発生符号量を平
滑化することができる。

【００８３】図１において、マルチプレクサ30は、映像
エンコーダ50、音声エンコーダ91及びデータエンコーダ
120 の各符号化出力に対応するエンコーダタイムコード
を用いて、各符号化出力の同期関係を把握しながら多重
化を行う。例えば、各符号化出力に付加する各エンコー
ダタイムコードをソース映像タイムコードで代表させた
場合には、タイムコード値が一致する符号化出力毎に多
重化を行う。

【００８４】また、各エンコーダ50，91，120 が別々に
動作する場合には、操作部26に基づくシステム制御装置
25の制御によって、マルチプレクサ30は、操作部26が指
定したソース映像タイムコード、ソース音声タイムコー
ド及びソースデータタイムコード同士の同期関係を達成
する多重化処理を行う。この場合には、マルチプレクサ
30は、各エンコーダのタイムコード変換・対応づけ処理
によるエンコーダタイムコードを用いて同期関係をとる
ようになっている。

【００８５】なお、マルチプレクサ30の多重化順序は、
その他のデータ，音声データ，映像データの順であり、
マルチプレクサ30から出力される多重化データは１ＧＯ
Ｐ（例えば１２フレーム）単位となっている。

【００８６】図６は図１中の記録処理回路31及びカッテ
ィング装置32の具体的な構成を示すブロック図である。

【００８７】マルチプレクサ30からの多重化データは記
憶手段130 に供給される。記憶手段130 は多重化データ
の出力レートを平滑化してマルチプレクサ132 に出力す
る。なお、記憶手段130 の記憶容量は、後述するデコー
ダ側のシステムバッファの記憶容量以下に設定されてい
る。

【００８８】マルチプレクサ30からの多重化データは所
定時間当たり発生符号量ポインタ131 にも供給される。
所定時間当たり発生符号量ポインタ131 は所定時間当た
りの発生符号量に対応した発生符号量ポインタを作成す
る。マルチプレクサ30における１多重化単位をマルチプ
レクスユニットというものとすると、発生符号量ポイン
タは例えば下記（１）乃至（７）の値を示す。

【００８９】（１）マルチプレクスユニットの総符号量
を示す値。

【００９０】（２）マルチプレクスユニット内のデータ
符号量を示す値。

【００９１】（３）マルチプレクスユニット内の音声符
号量を示す値。

【００９２】（４）マルチプレクスユニット内の映像符
号量を示す値。

【００９３】（５）マルチプレクスユニット内の映像の
各ピクチャ当たりの符号量を示す値。

【００９４】（６）ｎ個前のマルチプレクスユニットま
での符号量を示す値。

【００９５】（７）ｎ個後のマルチプレクスユニットま
での符号量を示す値。

【００９６】所定時間当たり発生符号量ポインタ131 は
発生符号量ポインタを補助情報としてマルチプレクサ13
2 に出力する。マルチプレクサ132 は記憶手段130 から
の多重化データに補助情報を付加してセクタ作成回路13
3 に出力する。

【００９７】セクタ作成回路133 は、マルチプレクサ13
2 の出力を所定バイト数の符号に区切ってセクタを形成
する。セクタ作成回路133 の出力はエラー訂正符号化回
路（以下、ＥＣＣという）135 に供給される。ＥＣＣ13
5 は、入力されたセクタ単位のデータにエラー訂正符号
を付加して変調回路136 に出力する。変調回路136 は、
入力されたデータに記録に適した変調、例えば８−１４
変調等を施して記録イコライザ137 に出力する。記録イ
コライザ137 は入力されたデータの所定帯域の信号を強
調して記録データをカッティング装置32に出力するよう
になっている。

【００９８】カッティング装置32は光変調器138 及びカ
ッティング部139 によって構成されている。光変調器13
8 は記録イコライザ137 からの記録データを光変調して
カッティング部139 に出力する。カッティング部139 は
光変調器138 の出力に基づいてレーザー光をディスク原
板33に出射して記録データに基づくカッティングを行
う。

【００９９】一方、マルチプレクサ132 の出力はキック
情報作成回路134 にも供給されている。上述したよう
に、マルチプレクサ132 の出力は可変レートである。映
像ピークレート、音声ピークレート及びデータピークレ
ートの加算値はディスク原板33への記録のピークレート
を越えないように設定されており、ピークレートよりも
低いレートでデータが伝送された場合には、再生ピック
アップをキックさせることにより再生可能である。この
場合において、デコーダ側のシステムバッファのオーバ
フローを検出することによりキックを行うと、キックが
不安定となる。

【０１００】そこで、キックタイミング及びキックのト
ラック数を示すキック情報を記録時に記録させておくこ
ともできるようになっている。マルチプレクサ132 の出
力符号量に応じてディスク原板33上の記録パターンは一
意に決定することを利用して、キック情報作成回路134
は、入力されたマルチプレクサ132 の出力に基づいて、
ピックアップのキックを安定に動作させるキック情報を
作成する。キック情報作成回路134 は作成したキック情
報をセクタ作成回路133 に出力する。セクタ作成回路13
3 はマルチプレクサ132 の出力にキック情報を付加して
出力するようになっている。

【０１０１】なお、本実施例においては、発生符号量ポ
インタを多重しているので、後述するように、キック情
報を用いなくとも、再生側において安定したキックが可
能である。

【０１０２】図７は図１中のシステム制御装置25の具体
的な構成を示すブロック図である。

【０１０３】エンコーダシステムコントローラ151 は、
操作部26のユーザー操作に基づく制御信号によって、シ
ステム全体を制御する。操作部26において指定する指定
情報としては、システムが可変レートであるので、ピー
クレート及び平均レートの情報等がある。平均レートの
情報は、記録媒体（ディスク）の記録容量と記録するソ
ース信号の時間によって決定される。即ち、ディスク媒
体の記録容量が固定されているので、記録時間を設定す
ると、単位時間当たりに記録可能な平均の符号量、即
ち、平均の記録レート（平均レート）が決定されるので
ある。また、操作部26ではエンコード結果を表示する機
能も有している。なお、表示するエンコード結果として
は、可変レートの１回目の符号化時の発生符号量及び量
子化スケール等である。

【０１０４】システム制御装置25は、映像データ、音声
データ及びその他のデータの総符号量を全体的に制御す
る。上述したように、映像データ、音声データ及びその
他のデータの符号化出力は夫々可変レートである。伝送
レートが可変レートであるので、上述したように、ピー
クレートと平均レートの２種類のレートを考慮すると共
に、総発生符号量を考慮する。なお、映像データ、音声
データ及びその他のデータのうち少なくとも１つの符号
化出力が可変レートである場合でも同様である。

【０１０５】即ち、システム制御装置25は符号化出力の
ピークレートを最大の記録再生レート以下に抑制する。
このため、システム符号量配分回路152 は、映像ピーク
レート分析回路22、音声ピークレート分析回路23及びデ
ータピークレート分析回路24の出力に基づいて、映像符
号量制御回路58、音声符号量制御回路111 及びデータ符
号量制御回路126 を制御するようになっている。これに
より、映像ピークレート、音声ピークレート及びデータ
ピークレートの和が記録媒体のピークレート以下になる
ように、符号化が行われるようになっている。

【０１０６】また、所定時間実発生符号量及び所定時間
記憶手段占有度算出回路153 には端子79，80，107 ，12
9 を介して各データに対する符号化出力も入力される。
所定時間実発生符号量及び所定時間記憶手段占有度算出
回路153 は、所定時間当たりに実際に発生した符号化出
力の符号量（実発生符号量）を算出して実発生累積符号
量算出回路154 に出力すると共に、所定時間当たりの記
憶手段76，77，106 ，127 の占有度を算出してマルチプ
レクサ155 を制御するようになっている。実発生累積符
号量算出回路154 は、所定時間当たりの符号量を累積加
算して実発生累積符号量を求めてシステム符号量配分回
路152 に出力するようになっている。

【０１０７】システム符号量配分回路152 は、全記録デ
ータに対する符号化出力の実発生累積符号量（総発生符
号量）がディスク媒体の容量に対応するように、再符号
化を制御するようになっている。

【０１０８】次に、このように構成された実施例の動作
について図８を参照して説明する。図８は横軸に映像符
号化出力の伝送レートをとり縦軸に量子化レベルをとっ
て、映像符号量制御回路58の制御を説明するためのグラ
フである。

【０１０９】スタジオ機器21からの映像データ、音声デ
ータ及びその他のデータは夫々映像エンコーダ50、音声
エンコーダ91及びデータエンコーダ120 に供給される。
本実施例においては、符号化は２つのステップに分けら
れる。１ステップ目の符号化時に、予めピークレートを
見積もりながらピークレート制御を行う。そして、２ス
テップ目の符号化時に、記録媒体の容量に基づいて総圧
縮符号量を制限するのである。

【０１１０】即ち、第１ステップにおいて、先ず、映像
ピークレート分析回路22、音声ピークレート分析回路23
及びデータピークレート分析回路24は、入力されたデー
タのピークレートを検出する。この場合には、例えば１
ＧＯＰ期間毎にピークレートを分析する。１ＧＯＰ期間
を用いる理由は、ＧＯＰ内で発生符号量が大きく変動す
るからである。

【０１１１】いま、１ＧＯＰ期間のフレーム数Ｎが９
で、両方向予測を採用しているものとする。また、Ｉピ
クチャとＰピクチャ（フレーム間圧縮フレーム）とのピ
クチャ間隔Ｍは３であるものとする。伝送順はＢ，Ｂ，
Ｉ，Ｂ，Ｂ，Ｐ，Ｂ，Ｂ，Ｐピクチャの順である。な
お、Ｂピクチャは両方向予測符号化フレームを示してい
る。この場合には、一般的には、Ｉピクチャの符号量が
最も大きく、また、Ｂピクチャの符号量が最も小さい。
そこで、Ｉピクチャを基準にしてピークレートを求め
る。

【０１１２】映像ピークレート分析回路22は、入力され
た映像データの１ＧＯＰ期間のアクティビティ及びシー
ンチェンジを検出してシステム符号量配分回路152 及び
映像符号量制御回路58に出力する。映像データはフレー
ムメモリ54によって１ＧＯＰ期間遅延されて映像圧縮回
路27に供給される。映像圧縮回路27の動き検出回路61は
動きベクトルを検出してシステム符号量配分回路152 及
び映像符号量制御回路58に出力する。

【０１１３】また、音声ピークレート分析回路23は母
音、子音及び背景音の検出結果に基づいて音声符号量の
概算を求めて、システム符号量配分回路152 及び音声符
号量制御回路111 に出力する。データピークレート分析
回路24はデータ内容の検出結果に基づいてデータ符号量
の概算を求めて、システム符号量配分回路152 及びデー
タ符号量制御回路126 に出力する。

【０１１４】映像符号量制御回路58、音声符号量制御回
路111 及びデータ符号量制御回路126 は、各データのピ
ークレート分析結果に基づいて各データを符号化した場
合のピークレートの概算値を求める。そして、映像符号
量制御回路58、音声符号量制御回路111 及びデータ符号
量制御回路126 は、システム符号量配分回路152 に制御
されて、各データのピークレートの概算値の和が記録再
生ピークレートを越えないように制御する。映像符号量
制御回路58は量子化回路64を制御し、音声符号量制御回
路111 はビット圧縮回路103 を制御し、データ符号量制
御回路126 はデータ圧縮器125 を制御する。

【０１１５】例えば、映像符号量制御回路58は、算出し
た映像データの映像ピークレートに応じて、量子化レベ
ルを設定する。この場合には、図２（ａ），（ｂ）に示
すように、映像符号量制御回路58は、算出した映像ピー
クレートが所定の閾値よりも大きくなると、ピークレー
トに応じて段階的に量子化ステップを大きくするように
なっている。これにより、算出した映像ピークレートが
比較的高い場合には、映像データの圧縮率が高くなっ
て、映像ピークレートを低減させることができる。な
お、図２（ｂ），（ｃ）は異なる閾値を設定した場合の
例を示している。

【０１１６】映像圧縮回路27、音声圧縮回路28及びデー
タ圧縮回路29は、夫々映像符号量制御回路58、音声符号
量制御回路111 及びデータ符号量制御回路126 によって
符号化出力のピークレートが制限されて、入力されたデ
ータを符号化する。映像圧縮回路27においては、可変長
符号化回路65からの可変長符号化出力はマルチプレクサ
73によってオーバヘッドデータが付加されて記憶手段77
に供給される。記憶手段77は映像時間情報作成回路84か
らのエンコーダ映像タイムコードも同時に記憶する。

【０１１７】同様に、音声圧縮回路28のビットストリー
ム作成回路105 からの出力は記憶手段106 に供給され、
音声時間情報作成回路108 からのエンコーダ音声タイム
コードと共に記憶される。また、データ圧縮回路29のデ
ータ圧縮器125 からの符号化出力は記憶手段127 に供給
され、データ時間情報作成回路128 からのエンコーダデ
ータタイムコードと共に記憶される。

【０１１８】次に、第２ステップにおいて再符号化処理
を行う。第１ステップの符号化時には、映像圧縮回路27
のマルチプレクサ73の出力、音声圧縮回路28のビットス
トリーム作成回路105 の出力及びデータ圧縮回路29のデ
ータ圧縮器125 の出力は、夫々端子79，107 ，129 を介
して所定時間実発生符号量及び所定時間記憶手段占有度
算出回路153 に供給されている。所定時間実発生符号量
及び所定時間記憶手段占有度算出回路153 によって所定
時間毎の実発生符号量が順次算出され、実発生累積符号
量算出回路154 において累積されて、符号化開始から現
符号化フレームまでの実累積発生符号量が算出されて、
システム符号量配分回路152 に供給される。

【０１１９】システム符号量配分回路152 は、全記録デ
ータに対する実累積発生符号量（総発生符号量）がディ
スク媒体の記録容量よりも大きくなったか否かを検出す
る。システム符号量配分回路152 は、所定時間当たりの
発生符号量及び総発生符号量に関する情報を操作部26に
も供給しており、操作部26においてこれらの実発生符号
量を確認することができる。総発生符号量がディスク媒
体の記憶容量を越えている場合には、ユーザーは操作部
26を操作して、発生符号量を削減する比率と削減するソ
ースタイムコードとを指定する。また、総発生符号量が
記録容量以下の場合でも、映像データ、音声データ及び
その他のデータの復元後の品質を向上させたい場合に
は、発生符号量を増加させる比率と増加させるソースタ
イムコードとを指定する。

【０１２０】操作部26の操作に基づく情報はエンコーダ
システムコントローラ151 に与えられ、再符号化する位
置を示すタイムコードがＧＯＰ同士の境界位置となるよ
うに変更される。エンコーダシステムコントローラ151
からの再符号化の開始タイムコードと終了タイムコード
とは、スタジオ機器21に供給されると共に、端子85を介
して編集加工手段78にも供給される。また、削減比又は
増加比はエンコーダシステムコントローラ151 からシス
テム符号量配分回路152 に供給される。

【０１２１】スタジオ機器21は開始タイムコード及び終
了タイムコードに対応するデータのみを順次映像エンコ
ーダ50、音声エンコーダ91及びデータエンコーダ120 に
出力する。一方、システム符号量配分回路152 は削減比
又は増減比に基づいて再符号化時における各データの圧
縮率を決定して、映像符号量制御回路58、音声符号量制
御回路111 及びデータ符号量制御回路126 を制御する。
これにより、映像圧縮回路27、音声圧縮回路28及びデー
タ圧縮回路29の圧縮率が制御されて、指定されたタイム
コードに対応するデータが設定した圧縮率で再符号化さ
れる。記憶手段76，77，106 ，127 は、タイムコードを
参照しながら、第１ステップの符号化データを再符号化
されたデータに更新して記憶する。

【０１２２】なお、再符号化処理時に、各圧縮回路27乃
至29による再圧縮を必要とせず、編集加工手段78による
編集加工処理のみでよい場合には、編集加工手段78は、
記憶手段77から開始タイムコード及び終了タイムコード
に対応するデータを読出して、所定の編集加工処理を施
した後、記憶手段77に与えてデータを更新させる。

【０１２３】このように、第２ステップの再符号化処理
においては、タイムコードによって示す一部のデータの
みを再符号化処理するので、第２ステップの処理に要す
る時間は、第１ステップの処理時間のα倍（αは０≦α
≦１の実数）でよい。従って、本実施例においては、ピ
ークレートの算出に必要な１ＧＯＰ期間を無視すると、
略々ソースデータの記録時間の（１＋α）倍の期間で可
変レート符号化処理が可能である。

【０１２４】次に、図９乃至図１１を参照して上述した
第１ステップのピークレート制御及びバッファ管理につ
いて更に詳細に説明する。図９は図１の記録ディスク制
作システム及び後述する可変レート伸長装置（図１６参
照）を簡単化して示すブロック図である。また、図１０
は縦軸に符号量をとって、分析されたピークレートの概
算値を示すグラフであり、図１１は横軸にピークレート
算出期間（ｔ0 〜ｔ1）をとり縦軸に発生符号量をとっ
て、各種レート及びバッファ状態を説明するためのグラ
フである。

【０１２５】図１のピークレート分析回路22乃至24にお
いては、所定の期間ｔ1 −ｔ0 （例えば、１ＧＯＰ期間
（９フレーム期間））においてピークレートを算出する
ものとする。各ピークレート分析回路22乃至24の分析結
果（符号量の概算値）に基づいて概算した所定時間範囲
の符号量を夫々Ｖｅｓｔ，Ａｅｓｔ，Ｄｅｓｔとする。
なお、これらの符号量Ｖｅｓｔ，Ａｅｓｔ，Ｄｅｓｔは
分析結果に基づく映像ピークレート、音声ピークレート
及びデータピークレートに対応している。期間ｔ1 −ｔ
0 における各圧縮回路27乃至29の符号化出力の符号量、
即ち、記憶手段76，106 ，127 （以下、エンコーダバッ
ファともいう）の入力符号量を夫々Ｖ，Ａ，Ｄとする。
更に、記憶手段76，106 ，127 によって平滑された後の
各出力の期間ｔ1 −ｔ0 における符号量をＶ′，Ａ′，
Ｄ′とする。なお、記憶手段76，106 ，127 の容量を夫
々ＢＳ1 ′，ＢＳ2 ′，ＢＳ3 ′とし、所定時刻ｔにお
ける記憶手段76，106 ，127 の占有量を夫々Ｆ1
（ｔ）′，Ｆ2 （ｔ）′，Ｆ3 （ｔ）′とする。

【０１２６】ディスクピークレートの制限値に基づいて
マルチプレクサ30の出力に許容される最大レートに対応
した期間ｔ1 −ｔ0 の符号量をＳｐｅａｋとする。この
Ｓｐｅａｋの値は、ディスク板及びプレーヤーに基づい
て決定される固定値である。システム符号量配分回路15
2 は、このＳｐｅａｋと記憶手段76，106 ，127 におい
て利用可能な容量（残容量）とに基づいて各圧縮回路27
乃至29の出力符号量（出力レート）を決定する。

【０１２７】図１０は所定のピークレート算出期間当た
りで許容される各圧縮回路の総符号量の制限を示してい
る。なお、図１０（ａ）においては、横軸をその他のデ
ータ、音声データ及び映像データに割当て、縦軸におい
てレートの和を表現することができるように示してあ
る。即ち、図１０に示すように、総符号量の制限値Ｐは
Ｓｐｅａｋとピークレート算出期間の開始タイミングに
おける各エンコーダバッファの残容量との和によって与
えられ、下記（１）式が成立する。

【０１２８】 Ｐ＝Ｓｐｅａｋ＋（ＢＳ1 ′−Ｆ1 ′（ｔ0 ）） ＋（ＢＳ2 ′−Ｆ2 ′（ｔ0 ））＋（ＢＳ3 ′−Ｆ3 ′（ｔ0 ）） …（１） なお、各エンコーダバッファの残容量は、時刻ｔ0 まで
の符号化を終了した時点において決定されている。

【０１２９】そこで、システム符号量配分回路152 は、
映像符号量制御回路58、音声符号量制御回路111 、デー
タ符号量制御回路126 を制御して、各圧縮回路27乃至29
の時間ｔ1 −ｔ0 における出力符号量の和を制限値Ｐ以
内に抑制する。

【０１３０】いま、図１０に示すように、映像ピークレ
ート分析回路22、音声ピークレート分析回路23及びデー
タピークレート分析回路24の分析結果に基づく期間ｔ1
−ｔ0 における各符号量の概算値Ｖｅｓｔ、Ａｅｓｔ及
びＤｅｓｔの和Ｋが制限値Ｐよりも大きな値であるもの
とする。この場合には、映像符号量制御回路58、音声符
号量制御回路111 、データ符号量制御回路126 は圧縮回
路27乃至29の圧縮率を比較的高く設定して、図１０に示
すように、各データに対する実際の符号化出力の発生符
号量Ｖ，Ａ，Ｄの和Ｒが制限値Ｐ以下となるようにす
る。

【０１３１】図１１は各記憶手段76，106 ，127 の残容
量及びその出力符号量Ｖ′，Ａ′，Ｄ′を適宜設定した
場合を示しており、図１１（ｂ）乃至（ｄ）は出力符号
量をＶ1 ′，Ａ1 ′，Ｄ1 ′とした場合であり、図１１
（ｆ）乃至（ｈ）は出力符号量をＶ2 ′，Ａ2 ′，Ｄ2
′とした場合である。

【０１３２】図１１（ａ）は実際の符号化出力の発生符
号量Ｖ，Ａ，Ｄを示している。図１１（ａ）において
は、ｔ0 からｔ１の間に発生符号量がＤ＋Ａ＋Ｖとなっ
たことを示している。また、図１１（ａ）の直線171 ，
172 ，173 の傾斜は、夫々映像データ、音声データ及び
その他のデータの符号化出力の発生レートを示してい
る。なお、図１１（ａ）においては、映像データ、音声
データ及びその他のデータの符号化出力の発生レートは
一定である例を示したが、エンコーダバッファによって
レート差を吸収すれば、各符号化出力の発生レートは変
化しても良い。

【０１３３】図１１（ｂ）は、映像データのピークレー
ト及び記憶手段76（映像バッファ）の状態を示してい
る。図１１（ｂ）の直線171 は映像ピークレートを示し
ている。時刻ｔ0 における記憶手段76の残容量は、図１
１（ｂ）に示すように、ＢＳ1′−Ｆ1 （ｔ0 ）′であ
る。直線171 は初期値を占有量Ｆ1 （ｔ0 ）′として映
像ピークレートに基づく傾きで傾斜した直線である。ま
た、一点鎖線174 は記憶手段76の出力を示しており、期
間ｔ0 〜ｔ1 において符号量Ｖ1 ′を出力したことを示
している。なお、一点鎖線174 の傾斜は出力レートを示
す。また、一点鎖線175 は記憶手段76によって吸収可能
な符号量を示しており、映像圧縮回路27の出力は一点鎖
線175 を越えない発生符号量に制限される。従って、時
刻ｔ1 におけるバッファ占有量はＦ1 （ｔ1 ）′≦ＢＳ
1 ′となる。

【０１３４】図１１（ｃ）は、音声データのピークレー
ト及び記憶手段106 （音声バッファ）の状態を示してい
る。図１１（ｃ）の直線176 は音声ピークレートを示し
ている。時刻ｔ0 における記憶手段106 の残容量は、図
１１（ｃ）に示すように、ＢＳ2 ′−Ｆ2 （ｔ0 ）′で
ある。直線176 は初期値を占有量Ｆ2 （ｔ0 ）′として
音声ピークレートに基づく傾きで傾斜した直線である。
また、一点鎖線177 は記憶手段106 の出力を示してお
り、期間ｔ0 〜ｔ1 において符号量Ａ1 ′を出力したこ
とを示している。なお、一点鎖線177 の傾斜は出力レー
トを示す。また、一点鎖線178 は記憶手段106 によって
吸収可能な符号量を示しており、音声圧縮回路28の出力
は一点鎖線178 を越えない発生符号量に制限される。従
って、時刻ｔ1 におけるバッファ占有量はＦ2 （ｔ1
）′≦ＢＳ2 ′となる。

【０１３５】図１１（ｄ）は、その他のデータのピーク
レート及び記憶手段127 （データバッファ）の状態を示
している。図１１（ｄ）の直線179 はデータピークレー
トを示している。時刻ｔ0 における記憶手段127 の残容
量は、図１１（ｄ）に示すように、ＢＳ3 ′−Ｆ3 （ｔ
0 ）′である。直線179 は初期値を占有量Ｆ3 （ｔ
0）′としてデータピークレートに基づく傾きで傾斜し
た直線である。また、一点鎖線180 は記憶手段127 の出
力を示しており、期間ｔ0 〜ｔ1 において符号量Ｄ1 ′
を出力したことを示している。なお、一点鎖線180 の傾
斜は出力レートを示す。また、一点鎖線181 は記憶手段
127 によって吸収可能な符号量を示しており、データ圧
縮回路29の出力は一点鎖線181 を越えない発生符号量に
制限される。従って、時刻ｔ1 におけるバッファ占有量
はＦ3 （ｔ1 ）′≦ＢＳ3 ′となる。

【０１３６】図１１（ｆ）乃至（ｈ）は夫々図１１
（ｂ）乃至（ｄ）に対応しており、バッファ占有量Ｆ1
（ｔ0 ）′，Ｆ2 （ｔ0 ）′，Ｆ3 （ｔ0 ）′と各記憶
手段からの出力符号量Ｖ′，Ａ′，Ｄ′の配分を変えて
Ｖ2 ′，Ａ2 ′，Ｄ2 ′とした例を示している。なお、
出力符号量Ｖ1 ′，Ａ1 ′，Ｄ1 ′の和は制限値Ｓｐｅ
ａｋに設定している。

【０１３７】この例においても、各圧縮回路27乃至29に
おける圧縮処理によって発生する符号化出力の符号量は
図１１（ａ）の場合と同様であり、これらの符号化出力
のピークレートは夫々直線171 ，176 ，179 によって表
される。また、記憶手段76，106 ，127 の出力は夫々直
線174 ′，177 ′，180 ′で表され、各記憶手段76，10
6 ，127 で吸収可能な符号量は夫々直線175 ′，178
′，181 ′で表されている。また、この例では、時刻
ｔ1 におけるバッファ占有量Ｆ1 （ｔ1 ）′＝ＢＳ1
′，Ｆ2 （ｔ1 ）′＝ＢＳ2 ′，Ｆ3 （ｔ1 ）′＝Ｂ
Ｓ3 ′としている。

【０１３８】図１１（ｂ）乃至（ｄ）の場合の記憶手段
76，106 ，127 の出力符号量の総和ＯはＶ1 ′＋Ａ1 ′
＋Ｄ1 ′であり、図１１（ｆ）乃至（ｈ）の場合の記憶
手段76，106 ，127 の出力符号量の総和Ｏ′はＶ2 ′＋
Ａ2 ′＋Ｄ2 ′である。図１１（ｅ）はこれらの出力符
号量Ｏ，Ｏ′を示している。出力符号量ＯはＳｐｅａｋ
と同一値であり、上限を示している。

【０１３９】記憶手段76，106 ，127 の出力符号量
Ｖ′，Ａ′，Ｄ′と時刻ｔ1 におけるバッファ占有量Ｆ
1 （ｔ1 ）′，Ｆ2 （ｔ1 ）′，Ｆ3 （ｔ1 ）′の条件
は下記に示すことができる。

【０１４０】（Ｉ）バッファ容量制限 Ｆ1 （ｔ1 ）′≦ＢＳ1 ′ Ｆ2 （ｔ1 ）′≦ＢＳ2 ′ Ｆ3 （ｔ1 ）′≦ＢＳ3 ′ （ＩＩ）エンコーダバッファ出力のピークレート制限 Ｖ′＋Ａ′＋Ｄ′≦Ｓｐｅａｋ また、各エンコーダバッファの入力レートＶ，Ａ，Ｄ
と、時刻ｔ0 におけるバッファ占有量Ｆ1 （ｔ0 ）′，
Ｆ2 （ｔ0 ）′，Ｆ3 （ｔ0 ）′との関係は次の通りで
ある。

【０１４１】（ＩＩＩ）バッファ使用可能制限 Ｖ≦Ｖ′＋ＢＳ1 ′−Ｆ1 （ｔ0 ）′ Ａ≦Ａ′＋ＢＳ2 ′−Ｆ2 （ｔ0 ）′ Ｄ≦Ｄ′＋ＢＳ3 ′−Ｆ3 （ｔ0 ）′ これらの条件（ＩＩ），（ＩＩＩ）から、エンコーダバ
ッファ入力前のレート制限の条件として、 Ｖ＋Ａ＋Ｄ≦Ｓｐｅａｋ＋（ＢＳ1 ′−Ｆ1 （ｔ0
）′）＋（ＢＳ2 ′−Ｆ2 （ｔ0 ）′）＋（ＢＳ3 ′
−Ｆ3 （ｔ0 ）′） が導かれる。この式は上記（１）式に一致する。

【０１４２】図１２は本発明の他の実施例に係る可変レ
ート圧縮装置に採用されるシステム符号量配分回路及び
映像符号量制御回路を示すブロック図である。他の構成
は図１乃至図７の実施例と同様であり、また、音声符号
量制御回路及びデータ符号量制御回路の構成は映像符号
量制御回路の構成と同様であるので、図示及び説明を省
略する。また、図１３は平均レートと実発生累積符号量
とに基づく量子化レベルの制御を説明するためのグラフ
である。

【０１４３】図１の実施例においては、第１ステップで
はピークレート制御のみを行い、総符号量の制御は第２
ステップにおいて行っていた。本実施例は第１ステップ
においても総符号量の制御を行うものである。

【０１４４】上述したように、ディスク媒体の記録容量
及び記録データ量に基づいて平均レートが決定される。
本実施例においては、所定のタイミング、例えば、シー
ン毎に累積符号量を検出し、平均レートに基づく符号量
との差が所定値以内になるように、符号化出力の発生レ
ートを制御するようになっている。

【０１４５】システム符号量配分回路191 は、映像平均
レート決定回路192 と図示しない音声平均レート決定回
路及びデータ平均レート決定回路とを有しており、ま
た、映像ピークレート値決定回路193 と図示しない音声
ピークレート値決定回路及びデータピークレート値決定
回路とを有している。更に、システム符号量配分回路19
1 は、映像レート差分値算出回路198 と図示しない音声
レート差分値算出回路及びデータレート差分値算出回路
とを有している。

【０１４６】映像平均レート決定回路192 は端子194 ，
195 を介してディスク容量の情報と映像、音声及びその
他のデータに対する符号量配分情報とが与えられる。映
像平均レート決定回路192 は入力された情報に基づいて
映像データの符号化に割当てられる平均レートを決定し
て映像平均レート差分値算出回路198 に出力する。映像
平均レート差分値算出回路198 は、実発生累積符号量算
出回路154 （図７参照）から端子197 を介して実発生累
積符号量の情報が与えられて、所定時間ｔにおける実際
の映像符号化出力のレートと決定された映像平均レート
との差、即ち、（所定時間ｔ当たりの実発生累積符号量
−平均レート×ｔ）に基づくレートを求める。映像平均
レート差分値算出回路198 の出力は映像符号量制御回路
201 の量子化レベル増減値決定回路202 に供給される。

【０１４７】映像ピークレート値決定回路193 は端子19
6 を介してディスクピークレートが与えられ、映像デー
タの符号化に許容される映像ピークレートを決定して映
像符号量制御回路201 の比較回路203 に出力するように
なっている。映像ピークレート値決定回路193 は、例え
ば、各符号化出力の平均レートの比率に応じて各ピーク
レートを指定してもよい。例えば、映像平均レート４Ｍ
ｂｐｓ（ビット／秒）、音声平均レート２Ｍｂｐｓ、デ
ータ平均レート２Ｍｂｐｓであって、ディスクピークレ
ートが１６Ｍｂｐｓである場合には、映像ピークレート
を８Ｍｂｐｓ、音声ピークレートを４Ｍｂｐｓ、データ
ピークレートを４Ｍｂｐｓに設定する。

【０１４８】映像符号量制御回路201 の映像ピークレー
ト概算回路204 には端子205 乃至207 を夫々介してアク
ティビティ、シーンチェンジフラグ及び動きベクトルが
与えられると共に、後述する標準量子化レベル決定回路
212 から標準量子化レベルも与えられる。映像ピークレ
ート概算回路204 は、アクティビティ、シーンチェンジ
フラグ及び動きベクトルに基づいて映像データを標準量
子化レベルを用いて符号化した場合の符号量Ｖｅｓｔを
概算して比較回路203 及び補正映像ピークレート算出回
路208 に出力する。補正映像ピークレート算出回路208
には端子209 を介して１タイミング前の実発生符号量が
与えられるようになっている。補正映像ピークレート算
出回路208 は、実発生符号量を用いて映像ピークレート
の概算値を補正して比較回路210 に出力する。

【０１４９】比較回路203 は、端子215 を介して記憶手
段76（映像バッファ）の占有量（Ｆ1 （ｔ0 ）′）が与
えられており、概算した映像符号化出力の符号量Ｖｅｓ
ｔが、決定された映像ピークレート及び記憶手段76の残
容量（ＢＳ1 ′−Ｆ1 （ｔ0）′）の和よりも大きいか
否かを判別する。また、同様に、比較回路210 は、補正
した符号量の概算値が決定された映像ピークレート及び
記憶手段76の残容量の和よりも大きいか否かを判別す
る。比較回路203 ，210 の比較結果は映像量子化レベル
決定回路211 に供給される。映像量子化レベル決定回路
211 のピークレート制限映像量子化レベル決定回路213
は、比較回路203 の比較結果によって、概算したＶｅｓ
ｔの方が小さいことが示された場合には、現在の量子化
レベル（標準量子化レベル）と同一の量子化レベルを設
定するための信号を端子214 を介して出力する。逆に、
比較回路203 の比較結果によって概算したＶｅｓｔの方
が大きいことが示された場合には、ピークレート制御映
像量子化レベル決定回路213は、現在の量子化レベルを
粗くするための信号を端子214 を介して出力するように
なっている。これにより、図８に示す量子化レベルの制
御を行うことができる。更に、ピークレート制限映像量
子化レベル決定回路213 は、比較回路210 の出力も用い
て量子化レベルを設定することにより、一層正確なピー
クレート制御を可能にする。

【０１５０】一方、第１ステップにおいても総符号量を
制御するために、映像平均レート差分値算出回路198 の
出力を用いる。上述したように、平均レートは、ディス
ク総容量を最大記録時間で割った値である。従って、各
データに対する符号化出力の出力レートを平均的に平均
レートに一致させることにより、総発生符号量をディス
ク容量に対応させることができる。そこで、映像、音声
及びデータ符号量制御回路は、平均レートに基づく累積
符号量と実発生累積符号量との差が所定値以上大きくな
らないように制御するようになっている。

【０１５１】即ち、映像平均レート差分値算出回路198
の出力は、累積差分値として映像符号量制御回路201 の
量子化レベル増減値決定回路202 に供給される。量子化
レベル増減値決定回路202 は、例えばＲＯＭによって構
成されており、端子216 を介してシーンチェンジフラグ
も与えられて、シーン毎に累積差分値に対応した量子化
レベル増減値を出力する。即ち、量子化レベル増減値決
定回路202 は、正の累積差分値に応じて量子化レベルを
粗くするための量子化レベル増減値を出力し、負の累積
差分値に応じて量子化レベルを細かくするための量子化
レベル増減値を出力する。量子化レベル増減値決定回路
202 の出力は映像量子化レベル決定回路211 の標準量子
化レベル決定回路212 に与えられる。

【０１５２】標準量子化レベル決定回路212 は、量子化
レベル増減値に基づいて、所定時刻の量子化レベルを増
減させて標準量子化レベルとしてピークレート制限映像
量子化レベル決定回路213 に出力する。ピークレート制
限映像量子化レベル決定回路213 は、入力された標準量
子化レベルに基づく量子化レベルを設定するための信号
を端子214 を介して出力する。

【０１５３】こうして、図１３に示す量子化レベルの制
御が行われる。図１３では実発生累積符号量が大きくな
るほど量子化レベルが粗くなっている。これにより、実
発生累積符号量を平均レートに基づく累積符号量に近づ
けて、記録データの総符号量をディスク容量に対応させ
るようになっている。

【０１５４】次に、このように構成された実施例の動作
について図１４を参照して説明する。図１４は横軸にシ
ーン単位の時間をとり縦軸に平均レートに基づく累積符
号量及び実発生累積符号量をとって、総符号量制御を説
明するためのグラフである。

【０１５５】図１４の実直線Ａは平均レートに基づく累
積符号量を示している。本実施例においても第１ステッ
プ符号化処理と第２ステップの再符号化処理との２回の
符号化を行う。図１の実施例と同様に、映像データ、音
声データ及びその他のデータに対する符号化処理は同様
であるので、映像データについての符号化処理のみを説
明する。

【０１５６】映像エンコーダ50（図１参照）に入力され
た映像データは映像ピークレート分析回路22において１
ＧＯＰ期間のアクティビティ及びシーンチェンジが検出
されて図１２のシステム符号量配分回路191 及び映像符
号量制御回路201 に与えられる。一方、システム符号量
配分回路191 の映像平均レート決定回路192 には、ディ
スク容量の情報等が入力されており、映像平均レート決
定回路192 は、入力された情報に基づいて映像データの
符号化に割当てられる平均レートを決定する。また、映
像ピークレート値決定回路193 によって、映像データの
符号化に許容される映像ピークレートを決定する。

【０１５７】映像符号量制御回路201 の映像ピークレー
ト概算回路204 には動きベクトルも与えられており、映
像データを標準量子化レベルを用いて符号化した場合の
発生符号量Ｖｅｓｔを概算する。この概算値は比較回路
203 に与えられ、比較回路203 は、概算値が決定された
映像ピークレートに基づく符号量と映像バッファの残容
量との和よりも小さいか否かを判断する。比較回路203
の出力はピークレート制限映像量子化レベル決定回路21
1 に供給され、図８に基づいて量子化レベルが制限され
る。これにより、ディスクピークレートの制限を満足す
る映像ピークレートが映像データに割当てられる。

【０１５８】映像ピークレート分析回路22からの映像デ
ータは映像圧縮回路27において、図８に基づく量子化レ
ベルが用いられて符号化される。符号化出力は記憶手段
76（映像バッファ）を介して出力されると共に、所定時
間実発生符号量及び所定時間記憶手段占有度算出回路15
3 （図７参照）に供給され、更に、実発生累積符号量算
出回路154 に供給される。こうして、実際の映像データ
の実発生符号量及び実発生累積符号量が得られる。

【０１５９】図１４の曲線Ｂは実発生累積符号量を示し
ている。いま、図１４のシーン１に示すように、実発生
累積符号量が平均レートに基づく累積符号量よりも大き
くなるものとする。映像平均レート差分値算出回路198
は、実発生累積符号量と平均レート決定回路192 からの
平均レートとの累積差分を求めて、映像符号量制御回路
201 の量子化レベル増減値決定回路202 に出力する。量
子化レベル増減値決定回路202 は累積差分値に基づいて
量子化レベル増減値を決定する。図４の破線は累積差分
値と量子化レベル増減値との対応を示しており、例え
ば、タイミングｔ1 においては累積差分値が量子化レベ
ル増減値１に対応する値になったことを示している。

【０１６０】タイミングｔ1 以降の一点鎖線は、ピーク
レート制御を行わない場合の符号量の変化を示してお
り、実際には、比較回路203 ，210 の出力に基づいて図
８に示す量子化レベルの制御を行ったことにより、累積
符号量は実線Ｂに示すものとなっている。

【０１６１】量子化レベル増減値決定回路202 は端子21
6 を介して入力されるシーンチェンジフラグによって、
シーンの切換りタイミングｔ2 において量子化レベル増
減値“２”を出力する。これにより、標準量子化レベル
決定回路212 は量子化レベルを粗くするように制御し、
ピークレート制限映像量子化レベル決定回路213 から標
準量子化レベルよりも粗い量子化レベルが設定される。
こうして、シーン２の累積符号量の増加量は平均レート
に基づく累積符号量の増加量よりも小さくなって、実発
生累積符号量が平均レートに基づく累積符号量よりも著
しく大きくなることが防止される。

【０１６２】以後、同様の動作が繰返されて、実発生累
積符号量と平均レートに基づく累積符号量との差が比較
的小さな値に維持される。

【０１６３】次の第２ステップにおいても第１ステップ
と同様の処理が行われる。いま、シーン４を再符号化す
るものとする。図１４の直線Ｅはシーン４についての平
均レートに基づく累積符号量を示し、一点鎖線Ｃは第１
ステップにおけるシーン４の累積符号量を示し、実曲線
Ｄは再符号化による累積符号量を示している。

【０１６４】第１ステップのシーン４の符号化では、比
較的大きな発生符号量が発生している。そこで、この符
号量を低下させるために、比較的粗い量子化レベルを設
定してシーン４を再符号化する。こうして、記録データ
の全符号量をディスク容量に対応させることができる。

【０１６５】このように、本実施例においては、第１ス
テップにおいてピークレート制御を行うだけでなく、平
均レートに基づく総符号量制御も行っている。このた
め、第１ステップだけでも記憶データの全符号量を略々
ディスク容量に対応させることができるので、ディスク
の制作に要する時間を一層短縮することができる。

【０１６６】なお、本実施例においてはシーンチェンジ
毎に累積差分値に応じて量子化レベルを変更している
が、例えばＧＯＰ毎に量子化レベルを変更するようにし
てもよい。また、累積差分値が所定の閾値（例えば、図
１４の量子化レベル増減値の４）を越えた場合に量子化
レベルを変更するようにしても良い。更に、符号化前に
おいてシーン毎に優先順位を付し、高い優先順位のシー
ンについてはシーン毎に量子化レベルを変更し、低い優
先順位のシーンについてはＧＯＰ毎に量子化レベルを変
更するようにしても良い。

【０１６７】また、本実施例においては、一定の平均レ
ートを用いて発生符号量を制御したが、例えば、優先順
位に応じてシーン毎に平均レートを修正し、修正した平
均レートを用いて発生符号量を制御してもよい。この場
合には、図１４の直線Ａはシーン毎に傾斜が変化する折
れ線となる。また、破線で示した量子化レベル増減値も
この折れ線と平行な折れ線となる。なお、この場合には
シーンの位置はタイムコードを用いて指定する。

【０１６８】上記各実施例においては、ピークレートの
分析期間として１ＧＯＰ期間を用いたが、ｎ×ｉフレー
ム期間（ｎは１ＧＯＰのフレーム数）に拡大してもよ
い。図１５はｉを３にした場合における出力レートとバ
ッファ容量との関係を示す説明図である。なお、図１５
では１ＧＯＰ期間をＴ0 としている。

【０１６９】この場合には、フレームメモリ51，54（図
３参照）、音声遅延メモリ92（図４参照）及びデータ遅
延メモリ122 （図５参照）を夫々ｎ×ｉフレーム期間分
のデータを記憶可能な容量に設定する。また、記憶手段
76（図３）の容量は、図１５に示すように、マルチプレ
クサ73の出力の瞬時最大レートｒｓ1 とｎ×ｉフレーム
時間（ｉＴ0 ）とを掛けた量にする。同様に、音声エン
コーダバッファである記憶手段106 （図４参照）は、音
声最大レートと時間ｉＴ0 とを掛け合わせた容量に設定
し、データエンコーダバッファである記憶手段127 （図
５参照）は、データ最大レートと時間ｉＴ0 とを掛け合
わせた容量に設定する。

【０１７０】この場合には、各記憶手段76，106 ，127
においてオーバフロー又はアンダフローが発生しないよ
うに制御すればよく、１ＧＯＰ期間当たりの瞬時最大レ
ートである短期間伝送レートｒｓ0 は、図１５（ｂ）乃
至（ｄ）に示すように、最大伝送レートｒｓ1 のｉ（＝
３）倍となる。

【０１７１】このように、この場合には、ｎ×ｉフレー
ム分で最大レートを越えないようにピークレート制御を
行えばよい。この制御は、図１２と同様の回路で構成す
ることができることは明らかである。

【０１７２】ところで、上記各実施例においては、予
め、映像データ、音声データ及びその他のデータに割当
てるデータレートは算出されているものとして説明し
た。データレートを割り当てる方法としては、ピークレ
ート分析回路22乃至24が求めた符号量の概算値Ｖｅｓ
ｔ，Ａｅｓｔ，Ｄｅｓｔを用い、これらの概算値に映
像、音声及びその他のデータ毎の重み付けを付すことに
よって得る方法がある。ピークレート分析回路22乃至24
は入力されたデータを所定期間遅延させて圧縮回路27乃
至29に与えており、圧縮回路27乃至29の圧縮処理前に、
符号量の概算値Ｖｅｓｔ，Ａｅｓｔ，Ｄｅｓｔの加算結
果がマルチプレクサ30に許容された最大レートに基づく
符号量Ｓｐｅａｋを越えるか否かを判断することができ
る。

【０１７３】もし、概算値の和Ｖｅｓｔ＋Ａｅｓｔ＋Ｄ
ｅｓｔが符号量Ｓｐｅａｋよりも大きい場合には、実際
の符号化によるエンコーダバッファの入力符号量Ｖ，
Ａ，Ｄの和を符号量Ｓｐｅａｋ以下となるように制御す
る。この場合において、上述したように、各データ毎の
重み付けを付すのである。

【０１７４】いま、Ｖ＋Ａ＋Ｄ≦Ｓｐｅａｋとなるよう
にレート制御する場合において、映像データに対する重
み付けをＷＶとし、音声データに対する重み付けをＷＡ
とし、その他のデータに対する重み付けをＷＤとするも
のとする。そうすると、エンコーダバッファの入力符号
量Ｖ，Ａ，Ｄは夫々下記式（２）乃至（４）によって与
えられる。

【０１７５】 Ｖ＝ＷＶ×Ｖｅｓｔ …（２） Ａ＝ＷＡ×Ａｅｓｔ …（３） Ｄ＝ＷＤ×Ｄｅｓｔ …（４） また、重み付けの値は時間（ｔ）によって異なる場合が
あるので、映像データに対する重み付けをＷＶ（ｔ）と
し、音声データに対する重み付けをＷＡ（ｔ）とし、そ
の他のデータに対する重み付けをＷＤ（ｔ）として、各
時間毎に重み付けを設定する。なお、時間の指定はタイ
ムコードを用いて行う。

【０１７６】重み付けを用いたレート制御を行うことに
より、有効な情報の伝送量を多くすることができる。例
えば、コンサート番組を記録する場合において、音楽が
鳴る部分では音声データに対する重み付けＷＡ（ｔ）を
大きくすると共に、映像の重み付けＷＶ（ｔ）を小さく
する。これにより、音質を向上させることができる。ま
た、コンサートの解説等においてパネルを用いた説明部
分は、映像データに対する重み付けＷＡ（ｔ）を大きく
し、音声データに対する重み付けＷＡ（ｔ）を小さくし
て、画質を向上させる。

【０１７７】上述したように、重み付け処理はピークレ
ート分析回路22乃至24の分析結果に基づいて行う。この
重み付け処理によって各データに対するレートの割当て
を決定し、割当てられたレートに基づいた量子化レベル
を設定して、各データの符号化を行う。各データの符号
化出力はエンコーダバッファを介してマルチプレクサ30
に供給する。この場合には、各エンコーダバッファの占
有量を検出して、使用率が高いバッファに記憶されてい
るデータを優先的にマルチプレクサ30に供給する。こう
して、マルチプレクサ30から各符号化データが多重され
て出力される。

【０１７８】図１６は本発明の一実施例に係る可変レー
ト伸長装置を示すブロック図である。本実施例は上記各
実施例の記録ディスク制作システムにおいて可変レート
で記録されたディスクを再生するものである。

【０１７９】可変レート伸長装置221 はプレーヤ前処理
部222 、デマルチプレクサ163 、映像バッファ167 、音
声バッファ168 、データバッファ169 、映像デコーダ22
7 、音声デコーダ228 及びデータデコーダ229 によって
構成されている。映像バッファ167 、音声バッファ168
及びデータバッファ169 （以下、デコーダバッファとも
いう）は、可変レートで再生されるデータを平滑化する
ために設けられる。同様の理由から、プレーヤ前処理部
222 にもデコーダシステムバッファ162 が設けられてい
る。

【０１８０】プレーヤ前処理部222 はディスク230 を回
転させるためのスピンドルモータ231 を有している。デ
ィスク230 は例えば図１の実施例のディスク制作システ
ムによって記録が行われたものである。スピンドルモー
タ231 はディスク230 を所定の回転速度で回転させる。
ピックアップ161 はディスク230 に書込まれたデータを
再生してアンプ233 に出力する。ピックアップ制御回路
234 は、後述するキックトラック数決定回路237 に制御
されて、ピックアップ161 のディスク230 の径方向の移
動を制御するようになっている。

【０１８１】アンプ233 はピックアップ161 からの微弱
な再生信号を増幅してイコライザ235 に供給する。イコ
ライザ235 は波形等化を行って再生信号の周波数特性を
変化させる。データスライサ236 はイコライザ235 の出
力を所定レベルでスライスすることにより波形整形を行
って再生データを復調回路238 及びＰＬＬ（位相同期ル
ープ回路）239 に出力する。ＰＬＬ239 は波形整形され
た再生信号からクロックを再生して復調回路238 に出力
する。復調回路238 は再生されたクロックを用いて再生
信号を復調する。これにより、例えば、図６の変調回路
136 の変調処理前のデータを復元するようになってい
る。

【０１８２】復調回路238 からの復調データはセクタ検
出回路240 の同期検出回路241 及び誤り訂正回路（以
下、ＥＣＣという）242 に供給される。ＥＣＣ242 は、
復調データをエラー訂正して出力する。ＥＣＣ242 のエ
ラー訂正の結果はエラーフラグとして出力端子244 から
出力されるようになっている。同期検出回路241 は復調
データに含まれる同期信号を抽出する。また、セクタ番
号検出回路243 は復調データに含まれるセクタ番号を検
出する。

【０１８３】ＥＣＣ242 でエラー訂正された復調データ
は、デコーダシステムバッファ162及びシステムバッフ
ァコントローラ248 供給される。システムバッファコン
トローラ248 は、復調データからバッファの制御情報を
抽出して、デコーダシステムバッファ162 を制御する。
なお、バッファの制御情報としては、例えば、ＭＰＥＧ
２規格では、ＳＣＲ（System Clock Reference），Ｍｕ
ｘ Ｒａｔｅ（Multiplexer Rate），ＤＴＳ（Decoding
Time Stamp），ＰＴＳ（presentation Time Stamp）等
がある。デコーダシステムバッファ162 はシステムバッ
ファコントローラ248 に制御されて、ＥＣＣ242 の出力
をバッファリングしてデマルチプレクサ163 に出力す
る。オーバフロー検出回路247 は、システムバッファコ
ントローラ248 の出力に基づいてデコーダシステムバッ
ファ162 のオーバフローを検出して検出信号をキックト
ラック数決定回路237 に出力するようになっている。

【０１８４】本実施例においては、セクタ検出回路240
のＥＣＣ242 の出力はポインタ検出（ユニット長検出）
回路245 にも供給されるようになっている。ポインタ検
出回路245 は、記録時に所定発生符号量毎に付加した発
生符号量ポインタを検出してキックトラック数決定回路
237 に出力するようになっている。なお、記録時におい
てキック情報を記録した場合には、キック情報再生回路
246 は記録されているキック情報を再生してキックトラ
ック数決定回路237 に出力するようになっている。

【０１８５】キックトラック数決定回路237 は、端子24
9 を介してエラーフラグが入力されると共に、ディスク
230 の回転速度情報も入力される。キックトラック数決
定回路237 は、入力された情報に基づいて、バッファ占
有度値の算出、ピックアップキックタイミングの算出及
びキックトラック数の決定を行って、ピックアップ制御
回路234 を制御するようになっている。即ち、ディスク
230 の線速度は一定であるので、可変レートの記録デー
タを正常に再生するために、ピックアップ161をキック
させる必要がある。キックトラック数決定回路237 はこ
のキックタイミング及びキックトラック数の情報をピッ
クアップ制御回路234 に出力することにより、可変レー
トの記録データを正常に再生させるようになっている。

【０１８６】プレーヤ前処理部222 のデコーダシステム
バッファ162 の出力はデマルチプレクサ163 に供給され
る。デマルチプレクサ163 は入力された復調データを映
像データ、音声データ又はその他のデータの符号化ビッ
トストリームに分離して、夫々映像バッファ167 、音声
バッファ168 又はデータバッファ169 に出力する。映像
バッファ167 、音声バッファ168 又はデータバッファ16
9 は夫々入力されたデータを保持して符号化レートで映
像デコーダ227 、音声デコーダ228 又はデータデコーダ
229 に出力するようになっている。

【０１８７】図１７は図１６中の映像デコーダの具体的
な構成を示すブロック図である。

【０１８８】デマルチプレクサ163 からの映像ビットス
トリームは入力端子251 を介してレートバッファ252 及
びオーバヘッドデータ検出回路253 に供給される。オー
バヘッドデータ検出回路253 は記録時において挿入され
たオーバヘッドデータを検出して、端子254 を介してレ
ートバッファ252 、可変長復号化回路256 、逆量子化回
路258 、フレーム内／間切換回路270 、動き補償回路26
7 及びフレーム遅延回路266 に出力する。レートバッフ
ァ252 はＦＩＦＯによって構成されており、オーバヘッ
ドデータに基づいて復号化レートで復調データを端子25
5 から可変長復号化回路256 に出力する。なお、レート
バッファ252 は映像バッファ167 （図１６参照）と兼用
することができる。

【０１８９】可変長復号化回路256 は可変長復号化処理
を行って記録側の可変長符号化処理前のデータに戻す。
可変長復号化出力は端子257 を介して逆量子化回路258
に供給される。逆量子化回路258 は量子化レベルが与え
られて、入力されたデータを逆量子化処理して量子化前
のデータに戻して逆ＤＣＴ回路259 に出力する。逆ＤＣ
Ｔ回路259 は逆ＤＣＴ処理によって逆量子化出力をＤＣ
Ｔ処理前のデータに戻して加算器260 に出力する。

【０１９０】フレーム内／間切換回路270 には端子271
を介してフレーム内圧縮フレームのデータであるかフレ
ーム間圧縮フレームのデータであるかを示すオーバヘッ
ドデータが入力される。フレーム内／間切換回路270
は、フレーム内圧縮フレームのデータであることが示さ
れた場合には、スイッチ269 をオフにするための制御信
号を出力し、フレーム間圧縮フレームのデータであるこ
とが示された場合には、スイッチ269 をオンにするため
の制御信号を出力する。加算器260 は、フレーム間圧縮
フレームのデータが入力された場合には、スイッチ269
を介して動き補償回路267 の出力が供給されて、フレー
ム間圧縮フレームの逆ＤＣＴ出力と動き補償回路267 の
出力とを加算しスイッチ261 を介して非ブロック化回路
264 に出力するようになっている。また、加算器260
は、フレーム内圧縮フレームの逆ＤＣＴ出力について
は、そのままスイッチ261 を介して非ブロック化回路26
4 に出力するようになっている。

【０１９１】加算器260 の出力はスイッチ261 及び端子
265 を介してフレーム遅延回路266にも供給される。フ
レーム遅延回路266 はフレーム間圧縮フレームの参照画
像を保持するメモリであり、参照画像として用いる前フ
レームまでの復元画像データを保持して動き補償回路26
7 に出力する。動き補償回路267 は動きベクトルを示す
オーバヘッドデータが端子268 を介して入力されて、フ
レーム遅延回路266 の参照画像のブロック化位置を動き
ベクトルに基づいて補正して、動き補償した参照画像の
ブロックデータをスイッチ269 を介して加算器260 に出
力するようになっている。

【０１９２】ところで、ＭＰＥＧ２規格においては、静
止画に対するフレーム間圧縮フレームのように、伝送す
る必要がないマクロブロックのデータについてはスキッ
プさせてスキップ数のデータのみを伝送するようになっ
ている。スキップ制御回路262 は端子263 を介してスキ
ップ数を示すオーバヘッドデータが与えられて、スキッ
プ時にはスイッチ261 をオフにさせるようになってい
る。

【０１９３】非ブロック化回路264 は端子274 を介して
入力されるオーバヘッドデータに基づいて、ｍ×ｎ画素
ブロック単位のデータを走査順のデータに戻して、輝度
信号Ｙを端子275 から出力し、色差信号Ｕ，Ｖを夫々端
子276 ，277 から出力するようになっている。なお、デ
ータを走査順に並び換えるためにはメモリが必要であ
り、非ブロック化回路264 はフレーム遅延回路266 のメ
モリを用いて非ブロック化を行う。このため、フレーム
遅延回路266 に格納されたデータは端子273 からのオー
バヘッドデータによって制御されるスイッチ272 を介し
て非ブロック化回路264 にも供給されるようになってい
る。

【０１９４】このように構成された映像デコーダにおい
ては、端子251 を介して入力された映像ビットストリー
ムはレートバッファ252 を介して可変長復号化回路256
に供給される。映像ビットストリームは可変長復号化回
路256 において可変長復号化され、逆量子化回路258 に
おいて逆量子化される。更に、逆ＤＣＴ回路259 は逆量
子化出力を逆ＤＣＴ処理してＤＣＴ処理前のデータに戻
す。

【０１９５】入力されたビットストリームがフレーム内
圧縮フレームのデータである場合には、スイッチ269 は
オフであり、加算器260 は逆ＤＣＴ回路259 の出力をそ
のままスイッチ261 を介して非ブロック化回路264 に出
力する。非ブロック化回路264 は入力されたデータをラ
スタ順に並び換えて、輝度信号Ｙ及び色差信号Ｕ，Ｖを
夫々端子275 乃至277 から出力する。

【０１９６】一方、入力されたビットストリームがフレ
ーム間圧縮フレームのデータである場合には、逆ＤＣＴ
回路259 の出力は予測誤差であるので、前フレームまで
の復元画像データを用いて再生する。フレーム遅延回路
266 は端子265 を介して前フレームまでの復元画像デー
タが与えられて参照画像データを記憶する。動き補償回
路267 は動きベクトルに基づいて参照画像データのブロ
ック化位置を補正し、動き補償した参照画像ブロックデ
ータを出力する。加算器260 はスイッチ269 からの参照
画像ブロックデータを逆ＤＣＴ回路259 の出力と加算す
ることにより、画像を復元して非ブロック化回路264 に
出力する。非ブロック化回路264 は入力されたデータを
ラスタ順に並び換えて、輝度信号Ｙ及び色差信号Ｕ，Ｖ
を夫々端子275 乃至277 から出力する。

【０１９７】図１８は図１６中の音声デコーダ228 の具
体的な構成を示すブロック図である。

【０１９８】音声バッファからの音声ビットストリーム
はビットストリーム分解及び誤り検出回路281 に供給さ
れる。ビットストリーム分解及び誤り検出回路281 は、
入力されたビットストリームを分解して音声圧縮データ
とサイド情報の符号化データとを夫々逆量子化回路283
及びサイド情報復号化回路282 に出力する。サイド情報
復号化回路282 は復号化処理によってサイド情報を復元
して、ビット割当て情報及びスケールファクタを逆量子
化回路283 に出力する。

【０１９９】逆量子化回路283 は、ビット割当て情報及
びスケールファクタを用いて、音声圧縮データを逆量子
化して量子化処理前のデータに戻してサブバンド合成フ
ィルタバンク284 に出力する。サブバンド合成フィルタ
バンク284 は、逆量子化回路283 からの分割されている
各サブバンド信号を合成して音声データを復元して出力
するようになっている。

【０２００】このように、音声デコーダ228 によって音
声ビットストリームから音声データが復元される。

【０２０１】図１６において、データデコーダ229 はデ
ータバッファ169 を介して入力されたデータをデコード
して元のデータを復元して出力する。

【０２０２】次に、このように構成された実施例の動作
について図１９乃至図２１を参照して説明する。

【０２０３】スピンドルモータ231 を用いてディスク23
0 を回転させ、ピックアップ161 を用いてディスク230
上のトラックに記録されたデータを読出す。ピックアッ
プ161 からの再生信号はアンプ233 によって増幅され、
イコライザ235 によって波形等化されて、データスライ
サ236 から再生データとして出力される。ＰＬＬ239は
再生データからクロックを再生して復調回路238 に与
え、復調回路238 は再生クロックを用いて再生データを
復調する。これにより、記録時の変調処理前のデータが
復元される。

【０２０４】復調データは、セクタ検出回路240 によっ
て同期信号及びセクタ番号が検出され、誤り訂正されて
出力される。セクタ検出回路240 のＥＣＣ242 からの復
調データはデコーダシステムバッファ162 に供給され、
システムバッファコントローラ248 に制御されて、デマ
ルチプレクサ163 に出力される。

【０２０５】本実施例においては、ＥＣＣ252 の出力は
ポインタ検出回路245 にも供給される。ポインタ検出回
路245 によって復調データから符号量ポインタが検出さ
れてキックトラック数決定回路237 に供給される。ま
た、キックトラック数決定回路237 にはオーバフロー検
出回路247 からデコーダシステムバッファ162 のオーバ
フローを示す検出信号も入力される。

【０２０６】図１９は横軸に時間をとり縦軸に累積符号
量をとってキック制御を説明するためのグラフである。

【０２０７】記録時においては、全記録データがディス
ク230 の容量一杯に記録されているものとする。記録デ
ータは可変レートで記録されていることから、所定の設
定時間毎の記録容量は異なる。図１９は所定の設定時間
Ｔにおける累積符号量の変化を示しており、所定の設定
時間Ｔの総記録容量がＭであることが示されている。折
れ線Ａは設定時間Ｔの記録データの累積符号量を示して
おり、記録側のマルチプレクサ30（図１参照）の出力累
積符号量及び再生側のデマルチプレクサ163 の入力累積
符号量と一致している。また、折れ線Ｂは折れ線Ａと平
行な線であり、デコーダシステムバッファ162 の容量分
だけシフトしたものである。即ち、デコーダシステムバ
ッファ162 によって吸収可能な累積符号量を示してい
る。

【０２０８】図１９中の斜めの破線Ｃは傾斜がディスク
ピークレートを示し、時間軸方向の間隔はディスク230
の１回転に要する時間μを示しており、破線Ｃのタイミ
ングはピックアップ161 がオントラックするタイミング
である。また、各破線Ｃの縦軸方向の位置はピックアッ
プ161 のディスク230 径方向の位置に対応している。再
生途中でピックアップ161 をキックさせても、時間μの
整数倍の時間（回転待ち時間）後に元の位置にピックア
ップ161 を戻すことにより、一連のデータを連続的に出
力することができる。

【０２０９】ディスク230 の回転数は、線速度一定とな
るように設定されており、ピックアップ161 は常に一定
のピークレートでデータを再生する。従って、再生デー
タを保持するバッファがフル状態になることを検出して
読込みを停止させて、バースト的に信号を読取ることに
より可変レートで記録されたデータを再生することがで
きる。この読込み停止時にはピックアップ161 をキック
させておく。

【０２１０】いま、図１９の時間ｔ1 においてピックア
ップ161 が再生を開始するものとする。ピックアップ16
1 はピークレートでデータを再生するので、図１９の太
線Ｄに示すように、再生された累積符号量は、破線Ｃと
同一の傾斜で増加する。一方、再生信号に基づく復調デ
ータは、図１９の時間ｔ2 になると、デコーダシステム
バッファ162 から順次出力される。図１９に示すよう
に、記録データのレートがピークレートよりも低いの
で、ピックアップ161 が連続的に再生を行うと、図１９
の時間ｔ3 においてデコーダシステムバッファ162 はオ
ーバフローしてしまう。そこで、時間ｔ3 の前の時間か
ら所定の回転待ち時間（図１９では２μ）だけピックア
ップ161 をキックさせる。

【０２１１】本実施例においては、このピックアップ16
1 のキックを符号量ポインタに基づいて制御することに
より、安定したキックを可能にしている。例えば、映像
データ、音声データ及びその他のデータが全て可変レー
トで記録されている場合には、映像データ、音声データ
及びその他のデータの記録レートがいずれもピークレー
トとなる可能性があり、極めて高いピークレートは設定
する必要がある。即ち、ピークレートを高くするため
に、ピックアップ161 とディスク230 上のトラックとの
相対速度を高くする必要がある。つまり、ディスク軸の
回転数を高くすることになり、回転待ち時間μが極めて
短くなってしまう。そうする、キックを行った後にオン
トラックさせるまでの時間も短縮しなければならず、機
構上の制限も大きくなってしまう。

【０２１２】キックにおいては、一定速度でディスク23
0 の径方向に移動しているピックアップ161 を一旦止め
て戻し、次にオントラックさせるために、ピックアップ
161を径方向に数回揺動させる。従って、キックは所定
の動作時間を要する。しかし、上述したように、ディス
クの回転数を比較的高く設定する必要があることから、
回転待ち時間が短くなってキックが困難になるという問
題がある。

【０２１３】そこで、本実施例においては、符号量ポイ
ンタを用いてデコーダシステムバッファ162 の占有度を
算出することにより、キックの余裕度を求めて、安定し
たキックを可能にしている。図２０はこのようなディス
クピックアップ動作を説明するためのフローチャートで
ある。

【０２１４】即ち、再生処理が開始されると、図２０の
ステップＳ1 において、ピックアップ161 の移動を行
う。ピックアップ制御回路234 はピックアップ161 をデ
ィスク230 のスタート位置までピックアップを移動させ
る。次のステップＳ2 においてピックアップ制御回路23
4 は、ピックアップ161 をディスク径方向に数回揺動さ
せてトラッキングを達成する。オントラック処理が終了
すると、次のステップＳ3 において再生を開始して、復
調データをデコーダシステムバッファ162 に書込む（ス
テップＳ4 ）。

【０２１５】一方、ポインタ検出回路245 は、ステップ
Ｓ5 において符号量ポインタを検出する。図１９では折
れ線Ａ及び太線Ｄ上の黒丸によって符号量ポインタを示
している。なお、図６に示す記録処理回路31において
は、符号量ポインタとして所定時間当たりの発生符号量
を示すポインタを記録したが、マルチプレクサ132 への
入力タイミングを示す時間情報をポインタとして記録し
てもよい。

【０２１６】符号量ポインタはデコーダシステムバッフ
ァ162 にも書込まれる。システムバッファコントローラ
248 は、ステップＳ6 においてデコーダシステムバッフ
ァ162 の初期値を確認し、ポインタで示された符号量だ
け累積されたデータを読出す（ステップＳ7 ）。図１９
はＰ1 ，Ｐ2 ，…によってポインタ検出タイミングを示
し、デコーダシステムバッファ162 の出力タイミング
は、Ｄ1 ，Ｄ2 ，…によって示している。次のステップ
Ｓ8 においてはデコーダシステムバッファ162 のデータ
蓄積量を検出し、ステップＳ9 においてデコーダシステ
ムバッファ162 がオーバフローするか否かを検出する。
上述したように、時間ｔ3 のタイミングでデコーダシス
テムバッファ162 はオーバフローするので、この時間ｔ
3 より前に再生を停止させて、デコーダシステムバッフ
ァ162 への書込みを停止させる（ステップＳ10）。

【０２１７】一方、ポインタ検出回路245 は、キック処
理のために、検出した符号量ポインタをキックトラック
数決定回路237 に出力する。キックトラック数決定回路
237は、ステップＳ11において、検出された符号量ポイ
ンタから次にキックする場合のキックタイミング余裕を
算出する。ピックアップ161 をキックさせて次に再生状
態とする場合には、デコーダシステムバッファ162 がオ
ーバフロー又はアンダフローしないようにする必要があ
り、ピックアップ161 を、図１９に示すように、破線Ｃ
1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 のいずれかにオントラックさせるように
すればよい。従って、この場合には、最大で約３μのキ
ックタイミング余裕がある。

【０２１８】このように、この場合には、キック後にオ
ントラック可能なタイミングが３点ある。キックトラッ
ク数決定回路237 は、ステップＳ12において、キック位
置（キックトラック数）を決定する。図２１はキック余
裕とトラッキング安定度との関係を示す説明図である。

【０２１９】例えば、図１９の時間ｔ4 のタイミングで
キックさせた場合には、破線Ｃ4 ，Ｃ5 ，Ｃ6 のタイミ
ングでオントラックさせればよい。即ち、この場合に
は、キックに使用可能な時間は約１μ，２μ，３μであ
る。図２１はこれらの場合におけるトラッキング安定度
を示している。キックに使用可能な時間が短い破線Ｃ4
のタイミングでオントラックさせた場合には、キックが
不安定となって、良好にトラッキングが行われるとは限
らない。逆に、キックに使用可能な時間が長い破線Ｃ6
のタイミングでオントラックさせる場合には、安定した
トラッキングが可能である。

【０２２０】キックトラック数決定回路237 は、トラッ
キング安定度も考慮してキックトラック数を決定する。
図１９の場合には、キックトラック数決定回路237 は破
線Ｃ2 のタイミングでオントラックさせるための信号を
出力する。次のステップＳ13においては、ピックアップ
制御回路234 はピックアップ161 を移動させて、キック
処理を行う。キックが終了すると、ピックアップ制御回
路234 は、ステップＳ2 に処理を戻して破線Ｃ2 のタイ
ミングでピックアップ161 をオントラックさせる。

【０２２１】以後同様の動作を繰返して、検出したポイ
ンタに基づいてピックアップ161 をキックさせることに
より、再生データの符号量をデコーダシステムバッファ
162に吸収可能な符号量に抑制しながら再生を行う。デ
コーダシステムバッファ162の出力はデマルチプレクサ1
63 に供給される。

【０２２２】デマルチプレクサ163 はデコーダシステム
バッファ162 の出力を映像符号化出力、音声符号化出力
及びデータ符号化出力に分離して、夫々映像バッファ16
7 、音声バッファ168 及びデータバッファ169 を介して
映像デコーダ227 、音声デコーダ228 及びデータデコー
ダ229 に供給する。映像符号化出力、音声符号化出力及
びデータ符号化出力は夫々映像デコーダ227 、音声デコ
ーダ228 及びデータデコーダ229 によってデコードされ
て映像データ、音声データ及びその他のデータが復元さ
れる。

【０２２３】このように、本実施例においては、ディス
クの回転数を高く設定した場合でも、ピックアップのキ
ックを安定にすることができるという利点がある。。

【０２２４】次に、記録ディスク制作システム及び可変
レート伸長装置を示した図９並びに図２２及び図２３の
グラフを参照してレート制御について説明する。図２２
及び図２３は横軸に時間をとり縦軸に累積発生符号量を
とったものであり、図２２は記録側の記憶手段76，106
，127 とマルチプレクサ30の入出力を示し、図２３は
エンコーダシステムバッファ162 とデマルチプレクサ16
3 の入出力を示している。

【０２２５】図２２（ａ）乃至（ｃ）は夫々図９の記憶
手段127 ，106 ，76に入力されるデータ符号化出力、音
声符号化出力及び映像符号化出力の累積発生符号量を示
しており、図２２（ｄ）は図９のマルチプレクサ30の出
力累積発生符号量を示している。

【０２２６】図２２（ａ）は折れ線301 によってデータ
符号化出力の累積発生符号量、即ち、記憶手段127 （デ
ータエンコーダバッファ）の入力の累積発生符号量を示
している。折れ線301 に平行な一点鎖線302 は、記憶手
段127 に蓄積可能な符号量を示している。なお、記憶手
段127 の容量はＢＳ3 ′である。折れ線303 は記憶手段
127 からの出力の累積発生符号量を示している。折れ線
303 の太線部のみにおいて記憶手段127 は蓄積したデー
タ符号化出力を出力しており、他のタイミングではデー
タ符号化出力は出力されておらず蓄積符号量は変化しな
い。また、記憶手段127 が太線部において出力するデー
タの符号量はｄ1 ，ｄ2 ，ｄ3 ，…である。

【０２２７】図２２（ｂ）は折れ線311 によって音声符
号化出力の累積発生符号量、即ち、記憶手段106 （音声
エンコーダバッファ）の入力の累積発生符号量を示して
いる。折れ線311 に平行な一点鎖線312 は、記憶手段10
6 に蓄積可能な符号量を示している。なお、記憶手段10
6 の容量はＢＳ2 ′である。折れ線313 は記憶手段106
からの出力の累積発生符号量を示している。折れ線313
の太線部のみにおいて記憶手段106 は蓄積した音声符号
化出力を出力しており、他のタイミングでは音声符号化
出力は出力されておらず、蓄積符号量は変化しない。ま
た、記憶手段106 が太線部において出力するデータの符
号量はａ1 ，ａ2 ，ａ3 ，…である。

【０２２８】図２２（ｃ）は折れ線321 によって映像符
号化出力の累積発生符号量、即ち、記憶手段76（映像エ
ンコーダバッファ）の入力の累積発生符号量を示してい
る。折れ線321 に平行な一点鎖線323 は、記憶手段76に
蓄積可能な符号量を示している。なお、記憶手段76の容
量はＢＳ1 ′である。折れ線323 は記憶手段76からの出
力の累積発生符号量を示している。折れ線323 の太線部
のみにおいて記憶手段76は蓄積した映像符号化出力を出
力しており、他のタイミングでは映像符号化出力は出力
されておらず、蓄積符号量は変化しない。また、記憶手
段76が太線部において出力するデータの符号量はｖ1 ，
ｖ2 ，ｖ3 ，…である。

【０２２９】図２２（ｄ）は折れ線331 によってマルチ
プレクサ30の出力の累積発生符号量を示している。マル
チプレクサ30は、記憶手段127 ，106 ，76の出力を時分
割に多重しており、図中のｄ1 ，ａ1 ，ｖ1 ，ｄ2 ，ａ
2 ，ｖ2 ，…は記憶手段127，106 ，76の出力符号量を
示している。

【０２３０】図２３（ａ）は折れ線341 によってデマル
チプレクサ163 の入力の累積発生符号量を示している。
図２３（ｂ）乃至（ｄ）は夫々図９のデータバッファ16
9 、音声バッファ168 及び映像バッファ167 の入力の累
積発生符号量を示している。

【０２３１】図２３（ａ）に示すデマルチプレクサ163
に入力されるデータの符号量ｄ1 ，ａ1 ，ｖ1 ，ｄ2 ，
ａ2 ，ｖ2 ，…は図２２の折れ線331 の符号量と同一で
ある。デマルチプレクサ163 は入力されたデータをその
他のデータ、音声データ及び映像データに分離して、夫
々データバッファ169 、音声バッファ168 及び映像バッ
ファ167 に供給する。データバッファ169 、音声バッフ
ァ168 及び映像バッファ167 の入力の累積発生符号量は
夫々図２３（ｂ）乃至（ｃ）の折れ線351 ，361 ，371
によって示している。各バッファ169 乃至167 の入力累
積発生符号量を示すこれらの折れ線351 ，361 ，371
は、エンコーダバッファの出力累積発生符号量を示す図
２２（ａ）乃至（ｃ）の折れ線303 ，303 ，323 と同一
形状となる。

【０２３２】図２３（ｂ）の折れ線351 に平行な一点鎖
線352 はデータバッファ169 に蓄積可能な符号量を示し
ている。なお、データバッファ169 の容量はＢＳ3 であ
る。折れ線353 はデータバッファ169 からの出力の累積
発生符号量を示している。出力累積発生符号量を示すこ
の折れ線353 は、記録側の記憶手段127 の入力累積発生
符号量を示す折れ線301 と同一形状となる。これによ
り、データデコーダ229（図１６参照）において、リア
ルタイムでその他のデータをデコードすることができ
る。

【０２３３】図２３（ｃ）の折れ線361 に平行な一点鎖
線362 は音声バッファ168 に蓄積可能な符号量を示して
いる。なお、音声バッファ168 の容量はＢＳ2 である。
折れ線363 は音声バッファ168 からの出力の累積発生符
号量を示している。出力累積発生符号量を示すこの折れ
線363 は、記録側の記憶手段106 の入力累積発生符号量
を示す折れ線311 と同一形状となる。これにより、音声
デコーダ228 において、リアルタイムで音声データをデ
コードすることができる。

【０２３４】図２３（ｄ）の折れ線371 に平行な一点鎖
線372 は映像バッファ167 に蓄積可能な符号量を示して
いる。なお、映像バッファ167 の容量はＢＳ1 である。
折れ線373 は映像バッファ167 からの出力の累積発生符
号量を示している。出力累積発生符号量を示すこの折れ
線373 は、記録側の記憶手段76の入力累積発生符号量を
示す折れ線321 と同一形状となる。これにより、映像デ
コーダ227 において、リアルタイムで映像データをデコ
ードすることができる。

【０２３５】ところで、可変レートで記録及び再生を行
う場合には、デコーダ側のバッファ容量を可変レートの
最大レートマージンを吸収する分だけエンコーダ側のバ
ッファ容量よりも大きくする必要がある。即ち、デコー
ダバッファの容量ＢＳ1 ，ＢＳ2 ，ＢＳ3 （ＢＳｎ）
と、エンコーダバッファの容量ＢＳ1 ′，ＢＳ2 ′，Ｂ
Ｓ3 ′（ＢＳｎ′）とを比較すると、下記（５）式が成
立する。

【０２３６】 ＢＳｎ′＜ＢＳｎ …（５） また、各エンコーダバッファ及び各デコーダバッファに
オーバーフロー又はアンダーフローが発生しないことが
必要である。即ち、図２２において、折れ線303 が折れ
線301 ，302 の間に存在し、折れ線313 が折れ線311 ，
312 の間に存在し、折れ線323 が折れ線321 ，322 の間
に存在しなければならない。また、図２３において、折
れ線353 が折れ線351 ，352 の間に存在し、折れ線363
が折れ線361 ，362 の間に存在し、折れ線373 が折れ線
371 ，372 の間に存在しなければならない。

【０２３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、処
理時間を著しく短縮することができると共に、再生時に
安定したキックを可能にすることができるという効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る可変レート圧縮装置が
組込まれた記録ディスク制作システムを示すブロック
図。

【図２】図１中のスタジオ機器21の具体的な構成を示す
ブロック図。

【図３】映像ピークレート分析回路22及び映像圧縮回路
27によって構成される映像エンコーダ50を示すブロック
図。

【図４】音声ピークレート分析回路23及び音声圧縮回路
28によって構成される音声エンコーダ91の具体的な構成
を示すブロック図。

【図５】データピークレート分析回路24及びデータ圧縮
回路29によって構成されるデータエンコーダ120 の具体
的な構成を示すブロック図。

【図６】図１中の記録処理回路31及びカッティング装置
32の具体的な構成を示すブロック図。

【図７】図１中のシステム制御装置25の具体的な構成を
示すブロック図。

【図８】実施例の動作を説明するためのグラフ。

【図９】記録ディスク制作システム及び可変レート伸長
装置を簡単化して示すブロック図。

【図１０】縦軸に符号量をとって、分析されたピークレ
ートの概算値を示すグラフ。

【図１１】横軸にピークレート算出期間（ｔ0 〜ｔ1 ）
をとり縦軸に発生符号量をとって、各種レート及びバッ
ファ状態を説明するためのグラフ。

【図１２】本発明の他の実施例に係る可変レート圧縮装
置に採用されるシステム符号量配分回路及び映像符号量
制御回路を示すブロック図。

【図１３】平均レートと実発生累積符号量とに基づく量
子化レベルの制御を説明するためのグラフ。

【図１４】図１２の実施例の動作を説明するためのグラ
フ。

【図１５】出力レートとバッファ容量との関係を示す説
明図。

【図１６】本発明の一実施例に係る可変レート伸長装置
を示すブロック図。

【図１７】図１６中の映像デコーダの具体的な構成を示
すブロック図。

【図１８】図１６中の音声デコーダ228 の具体的な構成
を示すブロック図。

【図１９】横軸に時間をとり縦軸に累積符号量をとって
キック制御を説明するためのグラフ。

【図２０】ディスクピックアップ動作を説明するための
フローチャート。

【図２１】キック余裕とトラッキング安定度との関係を
示す説明図。

【図２２】レート制御を説明するためのグラフ。

【図２３】レート制御を説明するためのグラフ。

【図２４】従来例における圧縮装置を示すブロック図。

【符号の説明】

22…映像ピークレート分析回路、23…音声ピークレート
分析回路、24…データピークレート分析回路、25…シス
テム制御装置、27…映像圧縮回路、28…音声圧縮回路、
29…データ圧縮回路、30…マルチプレクサ、50…映像エ
ンコーダ、91…音声エンコーダ、120 …データエンコー
ダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03M 7/30 G10L 19/00 H04N 7/24

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力データを符号化処理して可変レート
   で出力する符号化手段と、ｎ×ｉ（ｎは１ＧＯＰのフレーム数で、ｎ≧２，ｉ≧
   １）フレームのレート分析期間を設定し、 前記入力デー
   タを前記符号化手段において符号化した場合の符号量を
   前記レート分析期間毎に概算することにより前記符号化
   手段の出力レートを前記符号化処理前に分析して概算レ
   ートとして出力するレート分析手段と、 前記概算レートが段階的に設定した所定のレート値を越
   えた場合には前記符号化手段の圧縮率を発生符号量に応
   じて段階的に変化させ前記符号化出力の出力レートを前
   記所定のレート値以下に抑制するレート制御手段とを具
   備したことを特徴とする可変レート圧縮装置。
2. 【請求項２】 入力データを符号化処理して可変レート
   で出力する符号化手段と、 前記入力データを前記符号化手段において符号化した場
   合の符号量を概算することにより前記符号化手段の出力
   レートを前記符号化処理前に分析して概算レートとして
   出力するレート分析手段と、 前記概算レートが前記符号化手段の出力に許容されたピ
   ークレートを越えた場合には前記符号化手段の圧縮率を
   大きくして前記符号化出力の出力レートをピークレート
   以下に抑制するピークレート制御手段と、 前記符号化手段の出力を記憶する記憶手段と、 前記入力データ又は前記記憶手段に記憶されたデータの
   一部を再符号化して出力する再符号化手段とを具備した
   ことを特徴とする可変レート圧縮装置。
3. 【請求項３】 前記再符号化手段は、前記符号化手段の
   出力の総符号量が所定の設定符号量を超えた場合に再符
   号化を行って総符号量を前記所定の設定符号量以下に抑
   制することを特徴とする請求項２に記載の可変レート圧
   縮装置。
4. 【請求項４】 入力データを符号化処理して可変レート
   で出力する符号化手段と、 前記入力データを前記符号化手段において符号化した場
   合の符号量を概算することにより前記符号化手段の出力
   レートを前記符号化処理前に分析して概算レートとして
   出力するレート分析手段と、 前記概算レートが前記符号化手段の出力に許容されたピ
   ークレートを越えた場合には前記符号化手段の圧縮率を
   大きくして前記符号化出力の出力レートをピークレート
   以下に抑制するピークレート制御手段と、 前記符号化手段の出力レートと前記符号化手段の出力に
   許容された許容総符号量に基づく平均レートとの差に基
   づいて前記符号化手段の圧縮率を変化させて前記符号化
   手段の出力の総符号量を前記許容総符号量に対応させる
   平均レート制御手段とを具備したことを特徴とする可変
   レート圧縮装置。
5. 【請求項５】 前記平均レート制御手段は、前記符号化
   手段の出力の累積発生符号量と前記平均レートに基づく
   累積発生符号量との差に基づいて前記圧縮率を変化させ
   ることを特徴とする請求項４に記載の可変レート圧縮装
   置。
6. 【請求項６】 入力データを符号化処理して可変レート
   で出力する符号化手段と、 前記入力データを前記符号化手段において符号化した場
   合の符号量を概算することにより前記符号化手段の出力
   レートを前記符号化処理前に分析して概算レートとして
   出力するレート分析手段と、 前記概算レートが前記符号化手段の出力に許容されたピ
   ークレートを越えた場合には前記符号化手段の圧縮率を
   大きくして前記符号化出力の出力レートをピークレート
   以下に抑制するピークレート制御手段と、 前記符号化手段の出力レートと前記符号化手段の出力に
   許容された許容総符号量に基づく平均レートとの差に基
   づいて前記符号化手段の圧縮率を変化させて前記符号化
   手段の出力の総符号量を前記許容総符号量に対応させる
   平均レート制御手段と、 前記符号化手段の出力を記憶する記憶手段と、 前記入力データ又は前記記憶手段に記憶されたデータの
   一部を再符号化して出力する再符号化手段とを具備した
   ことを特徴とする可変レート圧縮装置。
7. 【請求項７】 複数種類のデータを夫々符号化処理する
   符号化手段と、 この符号化手段からの前記複数種類のデータに対する符
   号化出力を多重して可変レートで出力する多重手段と、 前記複数種類のデータを前記符号化手段において符号化
   した場合の符号量を夫々概算して各概算値を出力する符
   号量概算手段と、 所定期間当たりの前記各概算値の和が前記多重手段の出
   力に許容された前記所定期間当たりの許容最大符号量を
   越えた場合には前記複数種類のデータに対する各圧縮率
   を前記データの種類に基づいて制御することにより、前
   記所定期間当たりの前記符号化出力の出力符号量の和を
   前記許容最大符号量以下に抑制する発生符号量抑制手段
   とを具備したことを特徴とする可変レート圧縮装置。
8. 【請求項８】 前記符号化手段の出力に所定時間毎の発
   生符号量を示すポインタを付加して出力するポインタ付
   加手段を更に具備したことを特徴とする請求項４に記載
   の可変レート圧縮装置。
9. 【請求項９】 前記符号化手段の出力をディスク媒体に
   記録する場合に、前記ディスク媒体を再生するピックア
   ップのキック情報を前記符号化手段の出力レートに基づ
   いて作成し作成したキック情報を前記符号化手段の出力
   に付加して出力するキック情報付加手段を更に具備した
   ことを特徴とする請求項４に記載の可変レート圧縮装
   置。
10. 【請求項１０】 所定時間毎の符号量を示すポインタが
    付加された符号化出力が可変レートで記録されたディス
    クをピックアップによって再生する再生手段と、 この再生手段の出力を保持して出力するデコーダバッフ
    ァと、 この再生手段の再生信号から前記ポインタを検出するポ
    インタ検出手段と、 このポインタ検出手段が検出したポインタに基づいて前
    記ピックアップをキックさせることにより、前記ディス
    クに記録されている符号化出力の記録レートに対応した
    再生レートでの再生を可能にするピックアップ制御手段
    とを具備したことを特徴とする可変レート伸長装置。
11. 【請求項１１】 前記ピックアップ制御手段は、前記デ
    コーダバッファの占有度及び前記ポインタに基づいて、
    前記ピックアップのキックタイミング及びキックトラッ
    ク数を決定することを特徴とする請求項１０に記載の可
    変レート伸長装置。
12. 【請求項１２】 前記入力データは、映像データ、音声
    データ及びその他のデータのうちの少なくとも１種類の
    データであることを特徴とする請求項１に記載の可変レ
    ート圧縮装置。
13. 【請求項１３】 前記レート分析手段は、前記所定期間
    として１ＧＯＰ期間の整数倍の期間を設定することを特
    徴とする請求項１に記載の可変レート圧縮装置。
14. 【請求項１４】 前記符号化手段は、前記所定期間に対
    応する容量を平滑化可能なバッファを有することを特徴
    とする請求項１に記載の可変レート圧縮装置。
15. 【請求項１５】 前記レート分析手段は、前記入力デー
    タが映像データである場合には、前記映像データのアク
    ティビティ、シーンチェンジ及び動きベクトルのうちの
    少なくとも１つに基づいて前記概算レートを得ることを
    特徴とする請求項１に記載の可変レート圧縮装置。
16. 【請求項１６】 前記レート分析手段は、前記入力デー
    タが音声データである場合には、前記音声データの母
    音、子音及び背景音に基づいて前記概算レートを得るこ
    とを特徴とする請求項１に記載の可変レート圧縮装置。
17. 【請求項１７】 前記レート分析手段は、前記入力デー
    タがその他のデータである場合には、入力されたデータ
    の内容に基づいて前記概算レートを得ることを特徴とす
    る請求項１に記載の可変レート圧縮装置。
18. 【請求項１８】 前記ピークレート制御手段は、前記符
    号化手段の出力の累積発生符号量と前記概算レートに基
    づく累積発生符号量との比較によって前記概算レートが
    前記符号化手段の出力に許容されたピークレートを越え
    るか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載の
    可変レート圧縮装置。