JP4917148B2 - ビットストリーム変換方法、ビットストリーム変換装置、ビットストリーム結合装置、ビットストリーム分割プログラム、ビットストリーム変換プログラム及びビットストリーム結合プログラム - Google Patents
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Description
またユーザ側においても、既存の狭い伝送帯域幅のネットワークを利用しても大容量の映像ストリームを気軽にプレビューできるように、ファイルサイズの小さな映像ストリームへ変換することに対するニーズがある。
下記特許文献2には、画像を複数画面に分けてから符号化した場合に、復元画像において境界部分が目立つことを防止する画像の符号化及び復号方法が開示されている。
下記特許文献3には、動画像信号を複数画面に分けてから符号化しても画質の劣化を防止し、かつ高い効率で符号化する動画像符号化装置が開示されている。
下記特許文献4には、映像の符号化に利用されるスライス構造を利用して映像の一部を重複して符号化および復号化する方法が開示されている。
下記特許文献6には、個々に符号化して得られた複数のビデオストリームを連続的にデコードした場合においてもスムーズな再生画像を得ることを可能とする符号化方法が開示されている。
下記特許文献7には、MPEG−2PSストリームのトリミングを行う際に、削除開始位置の直前データに後続するシーケンス終了情報を含むデータを生成し、削除終了位置に後続するデータの直前の位置にシーケンス開始情報を含むデータを生成し、これら生成したデータが連続するようにファイル管理情報を更新する映像音声信号の編集装置が開示されている。
下記特許文献8には、分割された複数の画像データを結合するポイントをシーンチェンジ箇所に限定する分散並列トランスコーダシステムが開示されている。
このような事情に鑑み、本発明は、ビットストリームを分割して並列して変換することによってビットストリームの変換時間を短縮することを目的とする。
本発明では、最も処理量が大きい変換処理を並列して実行することができるため、ビットストリームを変換する手段を増やすことによって変換時間を低減することが可能となる。
またビットストリームの符号化処理の多くでは、情報発生量の変動に伴う符号化信号の伝送速度を平滑化するためにバッファと呼ばれる速度平滑化メモリが用いられ、バッファに蓄積することができる情報量であるバッファ使用量の上限を規格で定めている。そして符号化の際にこの上限を超えないようにビットレートを制御しながら符号化を行うオーバーフロー制御を行う。しかし、1つのビットストリームを複数のビットストリームに分割してこれらのストリームを並列に変換すると、あるストリームの符号化に際してオーバーフロー制御を行うときに、それ以前のストリームの符号化の際に発生した情報量を参照することができない。このため結合後のビットストリームにおいて、規格で定められるバッファ使用量の上限を超えてしまうおそれがある。
また、本発明では、第2形式の分割ビットストリームの重複部分に含まれるキーフレームについて、第2形式の分割ビットストリーム同士の結合位置を選択するために参照される所定の補助情報を生成することにした。そして、結合すべき前後ストリームについて各々生成された補助情報の差が最小となるキーフレーム位置にて、複数の第2形式の分割ビットストリームを相互に結合することとした。
補助情報として情報発生量や画質に関する情報を用いることとし、結合する前後ストリーム間の重複部分に含まれるキーフレームのうち、これらのキーフレームについてそれぞれ作成された補助情報が最小となる位置でこれらストリームを結合すれば、結合位置における画質の差は目立たなくなる。
補助情報としてこのようなバッファ使用量を用い、このバッファ使用量の差が最小となる位置にてストリームを結合することにより、結合位置において生じるバッファ使用量の変動を押さえることができ、バッファ使用量に関する規格違反を防止することができる。
また補助情報として、各フレームにおいて生じた動きベクトル情報など、フレーム同士の類似度の指標となる情報を用い、このような情報の差が最小となる位置にてストリームを結合することによっても、結合位置における画質の差を目立たなくさせることができる。
h1、h2、hn 補助情報
S 第2形式のビットストリーム
S1、S2、Sn 第2形式の分割ビットストリーム
tx1、tx2、txn 重複部分
V 第1形式のビットストリーム
V1、V2、Vn 第1形式の分割ビットストリーム
ストレージユニット12には、プロセッサ11により実行されることにより、入力された第1形式のビットストリームVを分割して、第1形式の分割ビットストリームv1〜vnとする分割処理をプロセッサ11に実行させる分割プログラム14が保存されている。分割プログラム14によるビットストリームの分割処理の内容については後述する。
ストレージユニット22には、プロセッサ21により実行されることにより、入力された第1形式の分割ビットストリームvkを、第2形式の分割ビットストリームskへ変換する変換処理をプロセッサ21に実行させる変換プログラム24が保存されている。変換プログラム24によるビットストリームの変換処理の内容については後述する。
ストレージユニット32には、プロセッサ31により実行されることにより、複数の第2形式の分割ビットストリームs1〜snを相互に結合することにより、第1形式のビットストリームVと同じコンテンツと異なる形式を有する第2形式のビットストリームSを生成する結合処理をプロセッサ31に実行させる結合プログラム34が保存されている。結合プログラム34によるビットストリームの変換処理の内容については後述する。
また分割位置決定部111は、i番目の分割ビットストリームviの仮終了位置tdeを、(i×(zv/N)+1)番目の画像キーフレームの位置から(i×(zv/N)+2)番目の画像キーフレームの位置までの間のいずれかの位置に決定する。
ステップS11及びS12のように画像ストリームに関する開始位置と終了位置を決定することにより、時系列上隣り合う分割ストリームviとvi+1とは、少なくとも所定時間tav+tbv程度の重複部分を有することになる。
ステップS13及びS14のように音声ストリームに関する開始位置と終了位置を決定することにより、各分割ストリームの音声ストリームは、画像ストリームより長い重複部分を有することになる。音声ストリームに関する重複部分を画像ストリーム関する重複部分よりも長く設定する理由は、人間が音声の乱れを画像の乱れよりも敏感に感知することに由来する。すなわち音声ストリームに関する重複部分を長くすることによって、音声ストリーム同士をより自然に結合するための様々な音声処理を容易にすることが可能となる。
ステップS20において、分割位置決定部111は、i番目の分割ビットストリームviの仮先頭位置tdsを、ビットストリーム上の((i−1)×(L/N)+1)番目のビット位置に決定する(iは1からNまでの整数)。ここに、ここでLをビットストリームVの総ビット数、NをビットストリームVの分割数とする。
また補助情報hkは、各画像フレームの画質を示す画質情報hkqであってもよい。このような情報には、例えば、エンコーダ121による各画像フレームの符号化に使用された量子化サイズ、符号化誤差や、例えばDCT係数などのフレーム内符号化で生じた係数の分布などの情報が含まれる。画質情報hkqは、画像フレームがマクロブロックのような小区画に分割されて符号化されている場合にはマクロブロック毎に値を有する数値の組組合せとして生成してもよく、画像フレーム全体に含まれる全マクロブロックの平均値として生成してもよい。
また補助情報hkは、各画像フレーム間の類似度の指標となる類似指標情報hksであってもよい。このような情報には、各画像フレームの動きベクトル情報が含まれる。
補助情報作成部125は、作成する補助情報hkの内容に応じて、必要な情報をバッファ使用量検出部124やエンコーダ121から入力し補助情報hkを生成する。
不要データ削除部132は、第2形式の各分割ビットストリームs1〜snについて、当該分割ビットストリームの端から接合フレーム位置までの部分を削除することにより分割ビットストリームs1〜sn間の重複部分を無くす。
ステップS30において結合フレーム位置決定部131は、ストリームskについて作成された補助情報hskと、ストリームsk+1について作成された補助情報hsk+1との間の差分Δhを算出する。
Δhf(t)=|hskf(t)−hsk+1f(t)| …(2)、
Δhv(t)=|hskv(t)−hsk+1v(t)| …(3)、
Δhq(t)=|hskq(t)−hsk+1q(t)| …(4)、
Δhs(t)=|hsks(t)−hsk+1s(t)| …(5)、
とする。
また結合フレーム位置決定部131は、時刻aから時刻aより後の時刻bまでの間に、ビットストリームsk+1を符号化したときの発生した情報発生量を、ビットストリームsk+1を符号化したときの時刻aにおけるバッファ使用量hsk+1v(a)と、時刻bにおけるバッファ使用量hsk+1v(b)の差に基づいて算出することができる。
したがって、結合フレーム位置決定部131は、ビットストリームsk及びsk+1を時刻aにおいて結合したときに、その後の時刻bにおけるバッファ使用量hv(b)を、ビットストリームskを符号化したときの時刻aにおけるバッファ使用量hskv(a)と、ビットストリームsk+1を符号化したときの時刻a及びbにおけるバッファ使用量hsk+1v(a)、hsk+1v(b)とに基づいて算出することができる。
結合フレーム位置決定部131は、このようにして算出したバッファ使用量hv(b)を、時刻aから所定の時間長だけ監視し、この間にバッファ使用量hv(b)が所定の上限値を超えるか否かを判定することによって、オーバーフローを起こすか否かを判定する。
ステップS34において結合フレーム位置決定部131は、ビットストリームsk及びsk+1の間の重複部分から、すでに結合フレーム位置の候補となったキーフレーム位置以外のキーフレーム位置のうちΔh(t)が最小となる位置を検索して、次の結合フレーム位置の候補を探す。
次の結合フレーム位置の候補が見つかった場合には、その候補についてステップS32による判定処理を行い(ステップS35)、候補が見つからなくなるまでステップS32〜ステップS35を繰り返す。
変換部20は、部分ビットストリームsk’1、sk’2、…内の各画像キーフレームについても補助情報hsk’1(t)、hsk’2(t)、…を生成する。
ビットストリームskとsk+1とを直接結合する結合フレーム位置がビットストリーム見つからなかった場合には、結合フレーム位置決定部131はステップS46において、あるキーフレームの位置t1(図15に図示)におけるビットストリームskの補助情報hsk(t1)と、部分ビットストリームsk’1の補助情報hsk’1(t1)との間の差分Δh1(t1)を算出する。
また結合フレーム位置決定部131は、位置t1より後の位置t2(図15に図示)における部分ビットストリームsk’1の補助情報hsk’1(t2)とビットストリームskの補助情報hsk+1(t2)との間の差分Δh2(t2)を算出する。Δh1(t1)とΔh2(t2)の算出は、上式(1)〜(5)により示したビットストリームskとsk+1との間の補助情報の差分Δh(t)の算出と同様に行ってよい。
複数の部分ビットストリームsk’1、sk’2、…を使用できる場合には、これらの部分ビットストリームそれぞれについてステップS46及びS47を繰り返し、最も補助情報の差が最小となる結合フレーム位置を見付けてもよい。
このため図17に示す結合フレーム位置決定部131は、ある重複区間について結合位置を決定する際にオーバーフローが起きたことを検出すると、この区間のビットストリームの変換を行った変換部20のいずれかに対して、オーバーフローが起きたことを知らせるエラー情報ekを出力する。
このときエラー情報ekには、重複部分Pの開始位置aにおけるビットストリームskのキーフレームについて作成されたバッファ使用量hskv(a)及びキーフレームの画質情報hskq(a)と、重複部分Pの終了位置bにおけるビットストリームsk+1のキーフレームについて作成されたバッファ使用量hsk+1v(b)及びキーフレームの画質情報hsk+1q(b)とを、少なくとも含める。
Claims (7)
- 動画ストリーム及び音声ストリームを含んだコンテンツデータを含む第1形式のビットストリームを、第2形式のビットストリームへ変換するビットストリーム変換方法であって、
前記第1形式のビットストリームを、分割位置に重複部分を持たせながら時系列的に分割して複数の第1形式の分割ビットストリームとし、
前記複数の第1形式の分割ビットストリームを、複数の第2形式の分割ビットストリームへそれぞれ並列に変換し、
前記複数の第2形式の分割ビットストリームを相互に結合し、
前記第1形式のビットストリームを分割するとき、音声ストリームに関する分割箇所の重複部分の時間長を、動画ストリームに関する分割箇所の重複部分の時間長よりも長くすることを特徴とするビットストリーム変換方法。 - 前記第1形式のビットストリームは動画ストリームを含み、
前記第2形式の分割ビットストリームの前記重複部分に含まれるキーフレームについて、前記第2形式の分割ビットストリーム同士の結合位置を選択するために参照される所定の補助情報を生成し、
前記複数の第2形式の分割ビットストリームを相互に結合する際に、結合すべき前後ストリームについて各々生成された前記補助情報の差が最小となるキーフレーム位置を、結合フレーム位置として決定し、
前記結合フレーム位置にて前記前後ストリームを結合する、
ことを特徴とする請求項1に記載のビットストリーム変換方法。 - 動画ストリーム及び音声ストリームを含んだコンテンツデータを含む第1形式のビットストリームを、第2形式のビットストリームへ変換するビットストリーム変換装置であって、
前記第1形式のビットストリームを時系列的に分割して複数の第1形式の分割ビットストリームにする分割部と、
前記複数の第1形式の分割ビットストリームを、複数の第2形式の分割ビットストリームへそれぞれ変換する複数の変換部と、
前記複数の第2形式の分割ビットストリームを相互に結合する結合部と、を備え、
前記分割部は、前記第1形式のビットストリームを分割する際に、音声ストリームに関する分割箇所の重複部分の時間長が、動画ストリームに関する分割箇所の重複部分の時間長よりも長くなるように、分割位置に重複部分を持たせることを特徴とするビットストリーム変換装置。 - 前記第1形式のビットストリームは動画ストリームを含み、
前記変換部は、前記複数の第2形式の分割ビットストリームの前記重複部分に含まれるキーフレームについて、前記第2形式の分割ビットストリーム同士の結合位置を選択するために参照される所定の補助情報を生成する補助情報生成部を備え、
前記結合部は、結合すべき前後ストリームについて各々生成された前記補助情報の差が最小となるキーフレーム位置を、これら前後ストリーム同士を結合するための結合フレーム位置として決定する結合フレーム位置決定部と、
前記結合フレーム位置にて前記前後ストリームを結合するデータ結合部と、
を備えることを特徴とする請求項3に記載のビットストリーム変換装置。 - 画像ストリームを含んだコンテンツデータを含む第1形式のビットストリームを、時分割的にかつ重複部分を持つように分割した複数の第1形式の分割ビットストリームを、それぞれ第2形式の分割ビットストリームへ変換することによって得られた、複数の第2形式の分割ビットストリームを相互に結合するビットストリーム結合装置であって、
前記複数の第2形式の分割ビットストリームの前記重複部分に含まれるキーフレームについて生成された、前記第2形式の分割ビットストリーム同士の結合位置を選択するために参照される、少なくともフレーム間の類似度を示す所定の補助情報を入力して、結合すべき前後ストリームについて各々生成された前記補助情報の差が最小となるキーフレーム位置を、これら前後ストリーム同士を結合するための結合フレーム位置として決定する結合フレーム位置決定部と、
前記結合フレーム位置にて前記前後ストリームを結合するデータ結合部と、
を備えることを特徴とするビットストリーム結合装置。 - 動画ストリーム及び音声ストリームを含んだコンテンツデータを含む第1形式のビットストリームを、第2形式のビットストリームへ変換するために、前記第1形式のビットストリームを時系列的に分割して複数の第1形式の分割ビットストリームにする分割部と、前記複数の第1形式の分割ビットストリームを複数の第2形式の分割ビットストリームへそれぞれ変換する複数の変換部と、前記複数の第2形式の分割ビットストリームを相互に結合する結合部と、を備えるビットストリーム変換装置における、前記分割部として設けられた分割処理用コンピュータにて動作するビットストリーム分割プログラムであって、
第1形式のビットストリームを時系列的に分割して複数の分割ビットストリームにする分割処理を、前記分割処理用コンピュータに実行させ、この分割処理において、音声ストリームに関する分割箇所の重複部分の時間長が、動画ストリームに関する分割箇所の重複部分の時間長よりも長くなるように、分割位置に重複部分を持たせることを特徴とするビットストリーム分割プログラム。 - 請求項6に記載のビットストリーム分割プログラムによって、少なくとも動画ストリームを含んだ前記第1形式のビットストリームを分割することにより得られる前記第1形式の分割ビットストリームを、前記第2形式の分割ビットストリームへ変換する前記変換部として設けられた変換処理用コンピュータにて動作するビットストリーム変換プログラムであって、
前記第2形式の分割ビットストリームの前記重複部分に含まれるキーフレームについて、前記第2形式の分割ビットストリーム同士の結合位置を選択するために参照される所定の補助情報を生成する補助情報処理を、前記変換処理用コンピュータに実行させることを特徴とするビットストリーム変換プログラム。
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