JP3399472B2 - 記録装置、記録方法、および記録媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、映像信号を圧縮符
号化して光ディスクや磁気ディスクなどの記録媒体に記
録する際に、あるいは可変ビットレートの伝送系を用い
て伝送する際に用いられる可変ビットレートビデオ符号
化装置、もしくは符号化したデータを記録媒体に記録す
るビデオ記録装置、もしくは映像信号を記録した記録媒
体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】映像信号の符号化方法として、画像を近
接する複数の画素からなるブロックに分割し、ブロック
毎に離散コサイン変換等の直交変換を行う変換符号化方
法を用いることが一般的になっている。この方法は変換
係数を所定の量子化幅で量子化し、ハフマン符号などの
可変長符号化を用いて圧縮符号化する。

【０００３】さらに、テレビ信号などの動画像の符号化
においては各フレーム間の壮観を利用したフレーム間符
号化が行われる。フレーム間符号化は符号化の対象とす
るフレームを時間的に前あるいは後に位置するフレーム
を参照フレームとして対象フレームを予測し、その予測
誤差信号を符号化し伝送、あるいは記録する。フレーム
間の予測は複数の画素からなるブロック毎に行われ、各
ブロックの動き量は予測誤差信号とともに伝送あるいは
記録される。

【０００４】これらは可変長符号を用いているため、発
生ビット量は符号化処理した後でなくては認識できな
い。したがって、発生ビット量を所定の割り当てビット
量に収めるために、発生ビット量と割り当てビット量と
を比較し、その比較結果に応じて、次の映像信号の割り
当てビット量を更新するフィードフォワード制御を行う
方法が一般的に知られている。

【０００５】また、複数の量子化幅で符号化処理し、目
標とするターゲット符号量に最も近づく量子化幅を推定
して発生符号量を制御する方法など、可変長符号化デー
タの発生符号量をターゲット符号量に効率的に近づける
符号量制御方法は各種提案されている（特開平４−９１
５８７、特開平５−２２７５２０、特開平６−１９７３
２９）。

【０００６】これらは、通信、放送などの符号化の伝送
速度が一定である場合、再生装置側の入力バッファメモ
リのデータ占有量が破綻をきたさないように符号化装置
側で符号量を制御する必要があった。

【０００７】一方、映像信号のもつ時間的情報量や空間
的情報量の違いによって圧縮符号化する難度が異なるた
め、所定の固定ビット量で映像信号を符号化すると画像
品質を一定に保つことはできず、難度の高い画像におい
ては画質劣化が著しくなるという課題に対して可変ビッ
トレートの符号化が提案されている。これは、可変レー
トビットレートの伝送系を用いて伝送する場合や、光デ
ィスクや磁気ディスクなど可変ビットレートでの符号化
に対応しているものに用いられる方法である。この可変
ビットレート符号化方法としては、量子化処理における
量子化幅を固定にして画像品質を保つ方法が一般的であ
る。また、画像の動き速度に応じて量子化幅を適応的に
変える可変ビットレート符号化方法も提案されている
（特開平６−８６２６４）。

【０００８】さらに、映像信号を記録媒体に記録する場
合においては、全体の記録容量に合わせて画像シーンに
合わせて符号量の割り当てを行い符号化する方法がある
（特願平６−５５５３６）。この方法は画像信号を一次
符号化手段によって符号化してその時の発生符号量に応
じて、符号量の割り当てを行い、再度画像信号を符号化
処理するものである。したがって、２パスの符号化を行
うことになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リード
オンリーの光ディスクなどの媒体に記録することを目的
とするのであれば、リアルタイムの符号化処理は必要で
はないが、リライタブルな記録媒体の場合はリアルタイ
ムの符号化処理を実現する必要があるといった課題を有
していた。また、記録あるいは再生する際の最高データ
転送レートを越えないビットレートで符号化処理しなく
てはならない。また、可変ビットレート符号化におい
て、画像の符号化難度のバランスによっては、符号化難
度の低い画像は低ビットレートとなり過ぎる場合があ
り、難度の低い画像において画質の劣化が見られること
がある。また、リアルタイムで可変ビットレート符号化
を行いながら記録媒体に記録する場合、媒体の記録容量
を十分活かした符号量割り当てを実現すれば、効率的な
符号化処理を行うことができる。

【００１０】本発明はかかる点に鑑み、映像信号を光デ
ィスクや磁気ディスクなどの記録媒体に記録する場合、
あるいは可変ビットレートに対応した伝送系を用いて伝
送する場合において、映像信号に適応し、かつ最高ビッ
トレートおよび最低ビットレートを規定した符号量割り
当てを少ない遅延時間で行い、リアルタイム処理を可能
とする可変ビットレートビデオ符号化装置を提供し、さ
らに、記録媒体の記録容量に基づいて符号量割り当てを
行い記録媒体に効率的に記録するビデオ記録装置、およ
び前期ビデオ記録装置によって記録された記録媒体を提
供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達するため、
本発明の可変ビットレートビデオ符号化装置は、所定期
間の映像信号の符号化に対する難度を検出する符号化難
度検出手段と、前記難度を所定の変換特性によって変換
し割当符号量を生成する符号量割当手段と、映像信号を
量子化処理する二次量子化手段と、前記二次量子化手段
の出力を可変長符号化処理し二次符号化データを生成す
る二次符号化手段と、前記二次符号化データの前記所定
期間の符号長と前記割当符号量との差が小さくなるよう
に前記二次量子化手段における量子化パラメータを決定
する符号量制御手段とによって構成されるものであり、
本発明の映像記録装置は前記の可変ビットレートビデオ
符号化装置に記録媒体に記録する手段をさらに具備した
ものである。

【００１２】また、本発明の可変ビットレート符号化装
置は、所定期間の符号量が映像信号に応じた符号量とな
るように符号化処理し二次符号化データを生成する可変
ビットレート符号化手段と、第二の所定期間の符号量が
所定符号量Ｂｍａｘとなるように符号量制御を行って符
号化処理し三次符号化データを生成する固定ビットレー
ト符号化手段と、前記二次符号化データが前記第二の所
定期間に発生する符号量Ｂｖを測定する手段と、測定し
た前記符号量Ｂｖと前記所定符号量Ｂｍａｘとを比較す
る比較手段と、前記比較手段の出力に応じて、前記二次
符号化データと前記三次符号化データとのいずれか一方
を選択して出力し、前記符号量Ｂｖが前記所定符号量Ｂ
ｍａｘよりも大きい場合、前記第二の所定期間において
前記三次符号化データを選択して出力し、そうでない時
は前記二次符号化データを出力する切り替え手段によっ
て構成されるものであり、本発明の映像記録装置は前記
の可変ビットレートビデオ符号化装置に記録媒体に記録
する手段をさらに具備したものである。

【００１３】また、本発明の映像記録装置は、映像信号
を圧縮符号化処理して得られた符号列を記録媒体に記録
するものであって、前記記録媒体の記録可能な容量を出
力する記録容量検出手段と、前記記録可能な容量と映像
信号の未だ記録していない時間とで、所定期間に割り当
てる符号量を規定する符号量割当手段と、前記所定期間
の映像信号を前記割当符号量で圧縮符号化処理する手段
とを具備するものである。

【００１４】さらに、本発明の記録媒体は、第一の所定
期間の映像信号の符号化に対する難度を検出する符号化
難度検出手段と、前記難度を所定の変換特性によって変
換し割当符号量を生成する符号量割当手段と、映像信号
を量子化処理する二次量子化手段と、前記二次量子化手
段の出力を可変長符号化処理し二次符号化データを生成
する二次符号化手段と、前記二次符号化データの前記第
一の所定期間の符号長と前記割当符号量との差が小さく
なるように前記二次量子化手段における量子化パラメー
タを決定する符号量制御手段と、前記二次符号化データ
を前記記録媒体に記録する手段とによって構成された映
像記録装置によって記録されたものである。

【００１５】これにより、映像信号の符号化に対する難
度に応じた割り当て符号量が求められ、少ない符号化遅
延により、各シーンに応じた圧縮率で符号化処理され
る。また、可変ビットレートで符号化処理されるが、出
力される符号化データは所定の最高符号化レートを越え
ることなく符号化処理される。さらに、記録媒体の記録
可能な容量に応じた符号化レートによって符号化処理さ
れる。

【００１６】

【発明の実施の形態】（実施例）以下本発明のビデオ記
録装置の一実施例について、図面を参照しながら説明す
る。なお、ビデオ記録装置は本発明の可変ビットレート
ビデオ符号化装置を用いて符号化処理して得られた符号
化データを記録媒体に記録する装置であるため、可変ビ
ットレートビデオ符号化装置の実施例についても同様で
ある。

【００１７】図１は本発明の第一の実施例のビデオ記録
装置のブロック図を示している。入力された映像信号は
符号化難度検出器１０１に入力される。符号化難度検出
器１０１は所定期間の映像信号の符号化に対する難度を
検出するものであり、同じ符号化レートにおいて符号化
歪みが大きくなるものほど高い符号化難度を出力する。
符号量割当器１０２は検出された符号化難度に応じた割
当符号量を出力する。符号化難度が高まるにつれて大き
な割当符号量を出力すればよい。一方、入力された映像
信号は遅延器１０５に入力され、遅延器１０５は映像信
号を符号化難度検出器１０１、符号量割当器１０２の計
算処理時間だけ遅延する。遅延された映像信号は二次量
子化器１０６に入力され、符号量制御器１０３によって
決定された量子化パラメータに比例した量子化幅で量子
化される。量子化された信号は二次符号化器１０７で可
変長符号化処理されて二次符号化データが生成される。
符号量測定器１０４は生成された二次符号化データの所
定期間の発生符号量を測定する。符号量制御器１０３
は、符号量割当器１０２によって決定された割当符号量
と符号量測定器１０４によって測定された符号量との差
が小さくなるように、二次量子化器１０６における量子
化パラメータを決定し出力する。二次符号化器１０７に
よって生成された二次符号化データは記録信号処理器１
１０によって誤り訂正処理、記録信号変調など処理さ
れ、記録ヘッド１１１によって光ディスク１１２に記録
される。

【００１８】このように構成することにより、映像信号
の各シーンの符号化に対する難度に応じた符号量で符号
化処理がなされ映像全体において画質の均一性をとるこ
とが可能となる。また、符号化における遅延量は遅延器
１０５によって規定されることになるが、割当符号量を
随時決定することにより実時間範囲内で処理することも
可能となる。

【００１９】図２は第一の実施例で説明した符号化難度
検出器１０１の一例を示したブロック図である。入力さ
れた映像信号は一次量子化２０１に入力され、所定の暫
定量子化パラメータによって量子化される。量子化され
たデータは一次符号化器２０２によって可変長符号化処
理される。符号量測定器２０３は一次符号化器２０２に
よって生成された一次符号化データの所定期間の発生符
号量を測定し、この発生符号量を符号化難度して出力す
る。固定の量子化パラメータで量子化すると、複雑に信
号振幅が変化する符号化難度の高い画像信号に対しては
量子化処理の分解能が相対的に高まり発生符号量は増大
するが、信号振幅の変化の小さい符号化難度の低い画像
信号では量子化処理の分解能が相対的に低くなるため発
生符号量は減少する。したがって、固定の量子化パラメ
ータで量子化処理した時に発生する符号量を符号化難度
とみなすことができる。

【００２０】図１４において、符号化難度検出器１０１
の一例のブロック図を示している。図１４は図２の符号
化難度検出器に、さらに乗算器１４０１を備えたもので
ある。乗算器１４０１は一次量子化器２０１に用いる量
子化パラメータと符号量測定器２０３の出力の積を求
め、この積の結果を符号化難度として出力する。一般的
に量子化パラメータと発生符号量とはほぼ反比例するこ
とが知られている。したがって、量子化パラメータと発
生符号量との積はほぼ一定になる。そこで、このように
構成することにより、一次量子化器２０１における量子
化パラメータを固定する必要がなく、符号化難度を検出
することができる。

【００２１】なお、符号化処理において、フレーム間、
またはフィールド間の予測符号化を行ってもよい。この
場合、発生符号量は画面内の空間的な符号化難度を示し
ていると同時に画面間の時間的な符号化難度を示すこと
になる。

【００２２】また、符号化難度検出における符号化処理
は出力符号化データを得るための符号化処理と同様の符
号化方法で符号化することによって、より正確な符号化
難度を検出することができる。これは、フレーム内符号
化方法とフレーム間予測符号化方法の両方を用いるハイ
ブリッド符号化方法によって符号化処理する場合、符号
化難度検出における符号化方法をフレームごとに一致さ
せることによってフレーム単位で符号化難度を検出する
ことができる。

【００２３】図３は、第一の実施例で説明した符号量割
当器１０２の一実施例を示したブロック図である。図３
の符号量割当器は、符号化難度に乗算器３０１によって
所定量ａを乗算し、さらに加算器３０２で所定量ｂを加
算して割当符号量を求める。このように構成することに
より、符号化難度を線形変換して割当符号量を求めるこ
とができる。

【００２４】なお、図４で示すブロック図のように線形
変換特性を複数のモードによって決定してもよい。例え
ば標準モード、高画質モード、長時間記録モードといっ
た複数のモードに応じて、パラメータ決定器４０１は係
数ａ、ｂを決定する。決定された係数ａ、ｂは乗算器４
０２、加算器４０３に入力されて、図３で示した符号量
割当と同様に符号化難度を線形変換して、割当符号量を
生成する。このように構成することにより、各モードに
最適な変換特性で割当符号量を規定することができる。
例えば、長時間記録モードにおける係数ａは高画質モー
ドにおける係数ａよりも小さく設定すれば、長時間記録
モードでは画像全体の総符号量を抑えることができ、長
時間にわたって記録媒体に記録することができ、高画質
モードにおいては十分な割当符号量を与えることができ
高い画質を維持することができる。

【００２５】なお、符号量割当器１０２において、割当
符号量が所定の範囲内に収まるように符号量割り当てし
てもよい。これにより最大符号化レート、あるいは最小
符号化レートを規定することができる。

【００２６】また、符号化難度の検出方法は図２、ある
いは図１４で説明した方法でもかまわないが、これに限
らず、符号化に対する難度を示すものであれば何でもよ
い。

【００２７】図５は本発明の第二の実施例のビデオ記録
装置のブロック図である。入力された映像信号は符号化
難度検出器１０１に入力され、所定期間の符号難度が検
出される。また、アクティビティ検出器５０１は入力映
像信号の所定期間のアクティビティを検出する。パラメ
ータ決定器５０２は検出されたアクティビィに応じて乗
算器３０１における係数ａ、および加算器３０２におけ
る係数ｂを出力する。乗算器３０１、および加算器３０
２は求めた係数を用いて検出した符号化難度から割当符
号量を出力する。以下、第一の実施例と同様に、映像信
号を求めた割当符号量で二次量子化器１０６、二次符号
化器１０７によって符号化処理し二次符号化データを生
成する。生成した二次符号化データは記録信号処理器１
１０、記録ヘッド１１１によって光ディスク１１２に記
録される。

【００２８】アクティビティの小さな映像は一般に符号
化難度は小さくなるため、割当符号量を大きくする必要
はないが、割当符号量が小さくなり過ぎると符号化歪み
による画質劣化が生じる。特に、アクティビティの低い
画像では符号化歪みが目立ちやすいため、大きな画質劣
化となることがある。そこで、上記のように構成するこ
とにより、アクティビティによって線形変換特性を変
え、結果的に符号化難度に対して非線形な変換を施して
割当符号量を求めることにより、さらに画像信号の特性
に応じた符号化処理を実現することができ、高画質な再
生画像を得ることができる。

【００２９】なお、アクティビティの検出は、画面内の
画像信号レベルの相関量としても構わないし、画面間の
画像信号レベルの相関量としても構わないし、その両方
を用いても構わない。また、画像信号レベルの相関量と
して、画像信号レベルの分散値や、画面内の信号レベル
の平均値からの絶対値誤差の平均などを用いればよい。

【００３０】図６は本発明の第三の実施例のビデオ記録
装置のブロック図である。

【００３１】入力された映像信号は符号化難度検出器１
０１に入力され、所定期間の符号難度が検出される。ま
た、平均値検出器６０１は入力映像信号の所定期間の画
像信号レベルの平均値を検出する。パラメータ決定器６
０２は検出された平均値に応じて乗算器３０１の係数
ａ、および加算器３０２の係数ｂを出力する。以下、第
二の実施例と同様に、乗算器３０１と加算器３０２によ
って符号化難度から割当符号量を求める。求めた割当符
号量で映像信号を符号化処理して生成した二次符号化デ
ータを光ディスク１１２に記録する。

【００３２】信号レベルの小さな映像は一般に符号化難
度は小さくなるため、割当符号量を大きくする必要はな
いが、割当符号量が小さくなり過ぎると符号化歪みによ
る画質劣化が生じる。特に、信号レベルの小さい暗い画
像では、画像の輝度を上げると符号化歪みが目立ちやす
いため、大きな画質劣化となることがある。そこで、上
記のように構成することにより、信号レベルの平均値に
よって線形変換特性を変え、結果的に符号化難度に対し
て非線形な変換を施して割当符号量を求めることによ
り、さらに画像信号の特性に応じた符号化処理を実現す
ることができ、高画質な再生画像を得ることができる。

【００３３】図７は本発明の第四のビデオ記録装置のブ
ロック図である。入力された映像信号は符号化難度検出
器１０１に入力され、所定期間の符号難度が検出され
る。

【００３４】また、記録容量検出器７０２は記録する記
録媒体の記録可能な容量を検出するものである。パラメ
ータ決定器７０１は検出された記録容量に応じて、乗算
器３０１における係数ａ、および加算器３０２における
係数ｂを出力する。以下、第二の実施例と同様に、乗算
器３０１と加算器３０２によって符号化難度から割当符
号量を求める。求めた割当符号量で映像信号を符号化処
理して生成した二次符号化データは記録再生ヘッド７０
３によって光ディスク１１２に記録する。

【００３５】パラメータ決定器７０１は記録媒体の記録
容量が少なくなるに応じて、係数ａ、ｂを小さくする。
この結果、割当符号量が小さくなり映像信号の記録時間
を延ばすことができる。また、記録容量が十分ある時は
適切な係数ａ、ｂを選ぶことにより高い画質の再生画像
を得ることができる。このように記録媒体の記録容量に
応じて割当符号量を求める特性を規定することができ、
効率的に記録媒体に記録することができる。

【００３６】また、前述の実施例では符号化難度を線形
変換して割当符号量を求める例を上げたが、これに限る
ものではない。例えば符号化難度と割当符号量とを対応
させる対応表を具備して、この対応表によって割当符号
量を求めても構わない。

【００３７】さらに、対応表を複数個具備して、複数の
符号化モードに応じて対応表を選択して符号量割当を行
ってもよい。また、画像信号のアクティビティあるいは
画像信号レベルの平均値によって対応表を決定していも
よい。

【００３８】図８は本発明の第五の実施例のビデオ記録
装置のブロック図を示している。図７の第四の実施例と
同様に、入力された映像信号は二次量子化器１０６によ
って量子化され、二次符号化器１０７によって可変長符
号化処理されて二次符号化データが得られる。二次符号
化データは記録信号処理器１１０によってエラー訂正処
理、変調処理がなされ記録再生ヘッド７０３によって光
ディスク１１２に記録される。記録容量検出器７０３は
光ディスク１１２の記録可能な容量を検出するものであ
る。符号量割当器８０１は記録容量検出器７０２によっ
て検出された記録容量と、記録すべき映像信号の未記録
時間とによって割当符号量を規定するものである。符号
量測定器１０４は二次符号化データの所定期間の符号量
を測定する。符号量制御器１０３は符号量割当器８０１
によって得られた割当符号量と符号量測定器１０４によ
って得られた二次符号化データの符号量との差が小さく
なるように、二次量子化器１０６における量子化パラメ
ータを規定するものである。

【００３９】符号量割当器８０１は、記録すべき映像信
号の未記録時間が多く、かつ光ディスク１１２の記録容
量が少なくなると、割当符号量を小さくし、未記録時間
が少なく、かつ記録容量が十分ある時は、十分な割当符
号量を与えることによって、記録すべき映像信号を全て
記録媒体に記録することができ、かつ記録容量に応じた
効率的な符号化処理を行うことができる。

【００４０】図９は本発明の第六の実施例のビデオ記録
装置を示している。図９において、入力された映像信号
は可変ビットレート符号化器９０１に入力される。可変
ビットレート符号化器９０１は画像に応じた符号量で符
号化処理して二次符号化データを生成する。ここでは、
可変ビットレートの二次符号化データを生成する方法は
何でも構わない。一方、映像信号は三次量子化器９０４
によって符号量制御器９０２で規定された量子化パラメ
ータで量子化され、三次符号化器９０５で可変長符号化
処理され、三次符号化データが生成される。第二の符号
量測定器９０３は三次符号化データの所定期間の符号量
を測定し、測定した符号量は符号量制御器９０２に入力
される。符号量制御器９０２は三次符号化データの符号
化レートがＢｍａｘになるように三次量子化器９０４で
用いる量子化パラメータを規定する。したがって、三次
符号化データは所定の符号化レートＢｍａｘの固定符号
化レートのデータとなる。

【００４１】比較器９０６は二次符号化データの符号量
である第一の符号量測定器１０４の出力と、三次符号化
データの符号量である第二の符号量測定器９０３の出力
とを比較する。切替え器９０７は比較器９０６の出力に
よって二次符号化データと三次符号化データとのうち、
符号量の小さい符号化データを選択して出力する。

【００４２】このように構成することにより、符号化装
置として出力される符号化データの最大符号化レートは
所定の最大符号化レートＢｍａｘで制限されることにな
る。光ディスクや磁気ディスクに記録媒体に記録再生す
る場合であっても、可変転送レート対応の伝送系を用い
てデータ転送する場合であっても、データの最大転送レ
ートはそれぞれの系で決められており、最大転送レート
を越えてデータ転送すると、データ入力部のバッファを
アンダーフローすることになり、適切なデータ転送がで
きない。したがって、可変ビットレート符号化において
も最大ビットレートを規定する必要がある。したがっ
て、本実施例で説明した構成によって最大ビットレート
を規定することができ、かつ画像に応じた符号化ビット
レート符号化処理することができる。

【００４３】なお、三次符号化データの符号量である第
二の符号量測定器９０３の出力を比較器９０６の入力と
したが、これに限らず所定量Ｂｍａｘで規定される所定
の値を三次符号化データの符号量としてもよい。

【００４４】また、図９においては出力符号化データの
最大ビットレートを規定するように所定量Ｂｍａｘで固
定ビットレート符号化する手段を具備したが、同様の構
成で出力符号化データの最低ビットレートを規定するこ
ともできる。この場合、符号量制御器９０２において所
定量Ｂｍｉｎで符号量制御し、比較器９０６によって可
変ビットレート符号化器９０１の出力である二次符号化
データの符号量が三次符号化器９０５で生成された三次
符号化データの符号量よりも小さいことを検出した場
合、切り替え器９０７によって三次符号化データを出力
符号化データとして選択し、それ以外の場合は二次符号
化データを選択して出力することにより、最低ビットレ
ートを規定することができる。

【００４５】図１０は、本発明の第七の実施例のビデオ
記録装置のブロック図である。図１０のビデオ記録装置
は図９のビデオ記録装置における可変ビットレート符号
化器９０１を図１で説明したビデオ符号化処理部で構成
したものである。

【００４６】符号化難度検出器１０１は所定期間の入力
映像信号の符号化に対する難度を検出し、符号量割当器
１０２は検出した難度に応じた割当符号量を出力する。
遅延器１０５は割当符号量を求める処理時間だけ入力映
像信号を遅延させる。遅延された映像信号は二次量子化
器１０６によって量子化される。この時、第一の符号量
制御器１０３によって出力された量子化パラメータに比
例した量子化幅で量子化する。量子化されたデータは二
次符号化器１０７によって可変長符号化処理されて二次
符号化データが生成される。第一の符号量測定器１０４
は二次符号化データの所定期間の発生符号量を測定す
る。第一の符号量制御器１０３は所定期間の割当符号量
と発生符号量との差が小さくなるような量子化パラメー
タを出力する。

【００４７】遅延器１０５によって遅延された映像信号
は、さらに三次量子化器９０４に入力され、第二の符号
量制御器９０２によって生成された量子化パラメータで
量子化される。三次量子化器９０４の出力は三次符号化
器９０５によって可変長符号化処理され、三次符号化デ
ータが生成される。第二の符号量測定器９０３は三次符
号化データの所定期間の発生符号量を測定する。三次符
号化データの発生符号量は第二の符号量制御器９０２に
入力される。第二の符号量制御器９０２は三次符号化デ
ータの符号化ビットレートが所定の最大符号化ビットレ
ートＢｍａｘとなるように、三次量子化器９０４での量
子化パラメータを決定する。したがって、三次符号化デ
ータは所定の符号化ビットレートＢｍａｘの固定ビット
レートのデータとなっている。比較器９０５は第一の符
号量測定器１０４で測定した二次符号化データの符号量
と、第二の符号量測定器９０３で測定した三次符号化デ
ータの符号量とを比較する。比較器９０６の比較結果は
切替え器９０７に入力される。切替え器９０７は比較器
９０６の比較結果に応じて、二次符号化データと三次符
号化データとのうちのいずれか一方を選択して出力し、
二次符号化データと三次符号化データのうち、符号量の
小さい符号化データを選択して出力する。

【００４８】このように構成することにより、符号化装
置として出力される符号化データの最大符号化レートは
所定の最大符号化レートＢｍａｘで制限することができ
る。

【００４９】図１１は、本発明の第八の実施例のビデオ
記録装置のブロック図を示している。図１１のビデオ記
録装置は、図１０のビデオ記録装置における固定符号化
レートでの符号化処理部において、符号化難度を求める
ものである。符号化難度を求める原理は図１４で説明し
た符号化難度検出器と同様である。図１０のビデオ記録
装置と同様に、三次量子化器９０４、三次符号器９０５
によって映像信号を符号化レートＢｍａｘで固定符号化
レート符号化処理がなされ三次符号化データが生成され
る。一方で二次量子化器１０６、二次符号化器１０７に
よって可変符号化レート符号化処理がなされ二次符号化
データが生成される。二次符号化データと三次符号化デ
ータは所定期間の符号量に応じて、切り替え器９０７で
選択されて光ディスク１１２に記録される。二次符号化
データの割当符号量は符号量割当器１０２によって符号
化難度に応じて決定される。ここで、三次符号化データ
の所定期間の符号量である第二の符号量測定器９０３の
出力と、三次量子化器９０４における量子化パラメータ
である第二の符号量制御器９０２の出力とを乗算器１１
０１で乗算した結果を符号化難度として、符号量割当器
１０２に入力する。

【００５０】量子化、符号化した時の発生符号量と量子
化パラメータはほぼ反比例することが知られており、発
生符号量と量子化パラメータとの積はほぼ一定になる。
したがって、固定符号化レート制御して得られた三次符
号化データの符号長とその時の量子化パラメータとの積
は符号化難度として扱うことができ、符号化難度検出器
と最大符号化レートＢｍａｘでの固定符号化レート符号
化処理部とを兼用することができる。

【００５１】図１２は本発明の第九の実施例のビデオ記
録装置のブロック図を示している。第七の実施例と同様
に、入力された映像信号は三次量子化器９０４、三次符
号化器９０５、符号量制御器９０２、第二の符号量測定
器９０３によって所定の最大符号化レートＢｍａｘで固
定ビットレート符号化処理されて三次符号化データが生
成される。一方で入力された映像信号は二次量子化器１
０６で所定の固定量子化パラメータで量子化され、二次
符号化器１０７で可変長符号化処理され、二次符号化デ
ータが生成される。ここで、量子化パラメータを固定と
しているために、生成された二次符号化データは可変ビ
ットレートのデータとなっている。第一の符号量測定器
１０４は二次符号化データの所定期間の符号量を測定す
る。比較器９０６は二次符号化データの符号量である第
一の符号量測定器１０４の出力と、三次符号化データの
符号量である第二の符号量測定器９０３の出力とを比較
する。切替え器９０７は比較器９０６における比較結果
に応じて、二次符号化データと三次符号化データのう
ち、符号量の少ない符号化データを選択して出力する。

【００５２】このように構成することにより、固定量子
化パラメータで量子化して得られた可変ビットレート符
号化データと最大符号化レートＢｍａｘの固定ビットレ
ート符号化データのうち、符号化レートの低い符号化デ
ータが出力され、その結果、符号化装置の出力符号化デ
ータの最大符号化レートは所定の符号化レートＢｍａｘ
で制限することができる。

【００５３】図１３は本発明の第十の実施例の可変ビッ
トレートビデオ符号化装置のブロック図を示している。
第七の実施例と同様に、入力された映像信号は三次量子
化器９０４、三次符号化器９０５、符号量制御器９０
２、第二の符号量測定器９０３によって所定の最大符号
化レートＢｍａｘで固定ビットレートの三次符号化デー
タが生成される。一方で入力された映像信号は二次量子
化器１０６で量子化された後、二次符号化器１０７で可
変長符号化処理され二次符号化データが生成される。ア
クティビティ検出器１３０１は入力された映像信号のア
クティビティを検出する。量子化パラメータ決定器１３
０２は検出されたアクティビティに応じて二次量子化器
１０６で用いる量子化パラメータを規定するものであ
る。量子化パラメータ決定器１３０２５はアクティビテ
ィが大きくなるにつれて大きな量子化パラメータを出力
するなどすればよい。こうすることで、アクティビティ
の小さい平坦な画像では細かい量子化パラメータで量子
化処理することにより、符号化歪みを削減することがで
きる。また、アクティビティの低い画像では量子化パラ
メータを小さくしても発生符号量の増加量は大きくな
く、効率的に符号化できる。一方、アクティビティの大
きな画像は量子化パラメータを大きくしても符号化歪み
は目立ちにくく、また、発生符号量は大きくなり過ぎる
の抑えることができる。

【００５４】第一の符号量測定器１０４は二次符号化デ
ータの所定期間の符号量を測定し、第二の符号量測定器
９０３は三次符号化データの所定期間の符号量を測定す
る。比較器９０６は第一の符号量測定器１０４の出力と
第二の符号量測定器９０３の出力とを比較する。切替え
器９０７は比較器９０６における比較結果に応じて、二
次符号化データと三次符号化データのうち、符号量の小
さい符号化データを選択して出力する。選択された符号
化データは光ディスク１１２に記録される。

【００５５】このように構成することにより、画像のア
クティビティで規定された量子化パラメータで量子化し
て得られた可変ビットレート符号化データと最大符号化
レートＢｍａｘの固定ビットレート符号化データのう
ち、符号化レートの低い符号化データが出力され、その
結果、符号化装置の出力符号化データの最大符号化レー
トは所定の符号化レートＢｍａｘで制限することができ
る。

【００５６】なお、アクティビティの検出は、画面内の
画像信号レベルの相関量としても構わないし、画面間の
画像信号レベルの相関量としても構わないし、その両方
を用いても構わない。また、画像信号レベルの相関量と
して、画像信号レベルの分散値や、画面内の信号レベル
の平均値からの絶対値誤差の平均などを用いればよい。

【００５７】なお、前述のビデオ記録装置の実施例にお
いて、光ディスクに映像信号を記録するとしたがこれに
限らず、磁気ディスクなど記録媒体であれば何でも構わ
ない。

【００５８】なお、符号化方法はＤＣＴ符号化方法など
の変換符号化方式であっても構わないし、サブバンド符
号化方法などの周波数分割符号化方式であっても構わな
いし、ベクトル量子化符号化方法などでも何でも構わな
い。

【００５９】さらに、フレーム又はフィールド内符号化
方法であっても構わないし、フレーム又はフィールド間
符号化方法であっても構わないし、これらを組み合わせ
たハイブリッド符号化方法であっても構わない。

【００６０】また、記録媒体に記録する際において、音
声信号など他のデータ信号とともに記録媒体に記録して
もかまわない。

【００６１】

【発明の効果】以上のように本発明は、映像信号の各シ
ーンの符号化に対する難度に応じた符号量で符号化処理
がなされ映像全体において画質の均一性をとることが可
能になり、割り当てる符号量を随時決定することにより
実時間範囲内で処理することも可能となる。

【００６２】さらに、画像信号の画素レベルの平均値、
あるいはアクティビティにより割り当て符号量を規定す
ることにより、画像信号の特性に応じた符号化処理がな
され、高画質な再生画像を得ることができる。

【００６３】また、記録媒体に記録する場合、記録媒体
の記録可能な容量、および映像信号の未記録時間に応じ
て割り当て符号量を求める特性を規定することにより、
効率的に記録媒体に映像信号を記録することができる。

【００６４】また、可変ビットレート符号化を行うにあ
たって、所定の最大符号化ビットレートを規定すること
ができるため、可変転送レートでのデータ転送における
最大転送レートを超えることなく符号化処理を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の第一の実施例における映像記録装置のブ
ロック図

【図２】符号化難度検出器１０１の一例のブロック図

【図３】符号量割当器１０２の一例のブロック図

【図４】符号量割当器１０２の一例のブロック図

【図５】本発明の第２の実施例の映像記録装置のブロッ
ク図

【図６】本発明の第３の実施例の映像記録装置のブロッ
ク図

【図７】本発明の第４の実施例の映像記録装置のブロッ
ク図

【図８】本発明の第５の実施例の映像記録装置のブロッ
ク図

【図９】本発明の第６の実施例の映像記録装置のブロッ
ク図

【図１０】本発明の第７の実施例の映像記録装置のブロ
ック図

【図１１】本発明の第８の実施例の映像記録装置のブロ
ック図

【図１２】本発明の第９の実施例の映像記録装置のブロ
ック図

【図１３】本発明の第１０の実施例の映像記録装置のブ
ロック図

【図１４】符号化難度検出器１０1の一例のブロック図

【符号の説明】

１０１ 符号化難度検出器 １０２ 符号量割り当て着 １０３ 符号量制御器 １０４ 符号量測定器 １０５ 遅延器 １０６ 二次量子化器 １０７ 二次符号化器 １１０ 記録信号処理器 １１１ 記録ヘッド １１２ 光ディスク ２０１ 一次量子化器 ２０２ 一次符号化器 ２０３ 符号量測定器 ３０１ 乗算器 ３０２ 加算器 ４０１ パラメータ決定器 ４０２ 乗算器 ４０３ 加算器 ５０１ アクティビティ検出器 ５０２ パラメータ決定器 ６０１ 平均値検出器 ６０２ パラメータ決定器 ７０１ パラメータ決定器 ７０２ 記録容量検出器 ７０３ 記録再生ヘッド ８０１ 符号量割当器 ９０１ 可変ビットレート符号化器 ９０２ 符号量制御器 ９０３ 符号量測定器 ９０４ 三次量子化器 ９０５ 三次符号化器 ９０６ 比較器 ９０７ 切り替え器 １１０１ 乗算器 １３０１ アクティビティ検出器 １３０２ 量子化パラメータ決定器 １４０１ 乗算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/91 - 5/956 H04N 5/85,7/30 G11B 20/10

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 符号化データを記録媒体に記録する記録
   装置であって、 第１の所定期間の映像信号の符号化に対し、同じ符号化
   レートにおいて符号化歪みが大きくなるものほど高い符
   号化難度を出力する符号化難度検出手段と、 前記符号化難度が増加した時に割当符号化量が増加する
   ように割当符号化量を生成するとともに、前記割当符号
   化量が所定の最大割当符号化量を超えないように制限す
   る符号化量割当手段と、 量子化パラメータを用いて前記映像信号を量子化する量
   子化手段と、 前記量子化された映像信号を可変長符号化処理し、第１
   の符号化データ生成する符号化手段と、 前記第１の符号化データと前記割当符号化量に基づいて
   前記量子化パラメータを決定する符号化量制御手段と、 前記第１の符号化データを前記記録媒体に記録する記録
   手段とを含む、 記録装置。
2. 【請求項２】 符号化データを記録媒体に記録する記録
   方法であって、 第１の所定期間の映像信号の符号化に対し、同じ符号化
   レートにおいて符号化歪みが大きくなるものほど高い符
   号化難度を出力する符号化難度検出ステップと、 前記符号化難度が増加した時に割当符号化量が増加する
   ように割当符号化量を生成するとともに、前記割当符号
   化量が所定の最大割当符号化量を超えないように制限す
   る符号化量割当ステップと、 量子化パラメータを用いて前記映像信号を量子化する量
   子化ステップと、 前記量子化された映像信号を可変長符号化処理し、第１
   の符号化データ生成する符号化ステップと、 前記第１の符号化データと前記割当符号化量に基づいて
   前記量子化パラメータを決定する符号化量制御ステップ
   と、 前記第１の符号化データを前記記録媒体に記録する記録
   ステップとを含む、 記録方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の記録装置によって情報が
   記録された記録媒体。
4. 【請求項４】 請求項２記載の記録方法によって情報が
   記録された記録媒体。