JPH08265161A - データエンコーダバッファの制御システムとその方法 - Google Patents
データエンコーダバッファの制御システムとその方法Info
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Abstract
するシステムと方法を提供する。 【解決手段】 本発明のデータエンコーダバッファの制
御システムは、入力データをビットストリーム内の第1
ビットシーケンス(BS)として符号化するエンコーダ
と、データエンコーダバッファ(DEB)と、前記エン
コーダと共に動作し所定サイズ以下のサイズの第1BS
の状態を検出し、この第1BSをビットストリーム内の
所定サイズの修正BSに変換するプロセッサと、前記修
正BSを復号化するデコーダとからなる。所定ビットを
第1BSに挿入することにより修正BSを生成する。エ
ンコーダは、実際のレートで入力データを符号化し、そ
してこのデータバファの最終容量は、所定のサイズと所
望の復号化レートとエンコーダバファの初期容量の関数
で決定される容量以下である。データバッファの全バッ
ファ容量は、実際のレートと、所望の復号化レートとの
関数で決まる量以下せる。実施例では、データバッファ
容量は、デコーダバッファの容量の2分の1以下であ
る。
Description
関し、特に圧縮データを伝送するためにデータバッファ
を制御する方法とシステムに関する。
入力データを伝送用のビットストリームに挿入可能なビ
ットシーケンスに変換することが望ましい。例えば、モ
ーションピクチャーイクスパートグループスタンダード
「Motion Picture Experts Group Standard (MPEG)」に
おいては、入力ビデオデータは、MPEG標準仕様に規
定された圧縮ビットストリームとして符号化される。こ
のMPEG標準仕様は、「MPEG TEST MODEL 4, "Coded
Representation of Picture and Audio Information",
ISO-IEC/JTC1/SC29/EG11, CCITT SG XV, Working Party
XV/1, DocumentAVC-445b, February 1993.」に記載さ
れている。この圧縮入力データをビデオクリップ(ビデ
オフレームのシーケンス)のようなクリップを表す短く
独立して復号化可能なビットシーケンスに記録すること
が望ましい。そして、このようなクリップを符号化し任
意の順序で伝送できるよう記憶しておくことが望まし
い。
ことにより、あるアクセスポイントで継ぎ目のないスイ
ッチング(シームレススイッチング)を異なるビットス
トリーム間で実行できることになる。このようなスイッ
チングは、あるスイッチングポイントでギャップ(すな
わちデータの損失)なしに実行でき、そして更にスイッ
チングを実行した後、更にある時点でバッファのアンダ
フローあるいはオーバーフローなくスイッチングできる
ことが望ましい。このような特徴は、広告クリップをM
PEGビットストリーム内に挿入したり、同一のビット
ストリーム内であるアクセスポイントから他のアクセス
ポイントにジャンプしたり、あるいは特定のクリップを
ルーピングする場合に適応できるものである。
的は、データエンコーダバッファの制御システムとその
方法を提供するものである。
を制御するシステムと方法は、請求項1に記載されたシ
ステムで実現できる。本発明のプロセッサは、少なくと
も1つの所定ビット(例えば、論理0ビット)を第1ビ
ットシーケンスに挿入することにより、第2ビットシー
ケンスを生成する。更にエンコーダとデコーダは、それ
ぞれMPEG標準により入力データを符号化し、そして
復号化する手段を有する。そしてデコーダバッファは、
所定の固定容量を有する。
方法は、請求項12に記載したステップにより実現され
る。
御システム10においては、入力ビデオデータのような
入力データがエンコーダ12に入力され、このエンコー
ダ12は入力データを圧縮データビットストリームに符
号化する。ポストプロセッサ14は、その中にビットシ
ーケンスを挿入するためにビットストリームを処理す
る。そしてこの修正されたビットストリームは、その後
伝送チャネル16を介して、デコーダ20に関連したデ
コーダバッファ18で受信できるよう送信される。この
デコーダ20は、この修正ビットストリームを復号化し
てビデオデータを抽出する。
ダ12は、ビデオ入力データ内のフィルムフレームと場
面の変化を検知するプリプロセッサ22と、レートコン
トローラ24と、エンコーダモジュール26と、予測モ
ジュール28と、知覚モデルモジュール32と、動作評
価モジュール34と、デコーダモジュール36とを有す
る。このエンコーダ12を構成する構成要素の実現方法
は、米国特許第5,144,423号、第5,231,
484号、第5,247,363号、第5,293,2
29号、第5,325,125号に開示されている。こ
の実施例のエンコーダ12とデコーダ20を有する本発
明のデータバファ制御システム10は、MPEG標準に
基づいて実現される。
と、データバッファ制御方法においては、プリプロセッ
サ22は、入力ビデオデータを受信し、フィルムソース
に対応したビデオデータから冗長フィールドを取り除
く。レートコントローラ24はプリプロセッサ22から
データ信号(例えばフラグ)を受信し、符号化を実行す
るために、エンコーダ12の動作を制御する。このレー
トコントローラ24は、またビデオバッファ認証遅延
(VBV_DLY)信号のような制御信号を用いて動作
バンド幅内の符号化ビットレートを維持するために、エ
ンコーダ12と外部システムとの通信を制御する。エン
コーダモジュール26は、プリプロセッサ22から処理
済のビデオデータを受信し、また同時に前処理されたビ
デオデータを符号化するために予測モジュール28から
の予測値も受信する。フォーマッタ30は、様々なデー
タフィールドとビデオフレームのピクセルのブロックと
を結合して出力チャネルを介して出力するために符号化
出力信号を生成する。
セスのために符号化パラメータを計算し、レートコント
ローラ24は、モーションファクタを生成するためにピ
クセルの現在のブロック内のビデオデータと前のイメー
ジデータとの間のブロックマッチングを実行する。デコ
ーダモジュール36は、復号化イメージを生成するため
に符号化プロセスからの再構成された予測エラーを生成
する。
エンコーダ12からの入力ビットストリームとVBV_
DLY信号を受信し記憶するためのメモリを有するエン
コーダバッファ38を有する。プロセッサ40は、ビッ
トストリームを処理して、ビットシーケンスをビットス
トリームに挿入し、ビットストリームの修正を反映する
ためにVBV_DLY信号をリバイズする。この実施例
において、ポストプロセッサ14は、Sun Microsystems
社から市販されているSPARCワークステーションで
ある。そしてポストプロセッサ14は、約10メガバイ
トのラムメモリとディスプレーとキーボードと他の入出
力装置とハードドライブ記憶装置とを有し、そしてエン
コーダバッファ38は、来入ビットストリームを捕獲し
記憶する従来公知の手段を有する。
公知の方法で実現できる。特にここに開示したMPEG
システムにおいては、デコーダ20は、MPEG標準仕
様に規定されたMPEG符号化を実行する。
を生成する。クリップは、関連ビットを有する少なくと
も1つのフレームであり、フレーム時間当たりのエンコ
ーダ12(サーバ装置内に含まれる)からデコーダ20
に伝送されるビットの数は一定である。この不連続性
は、エンコーダ12と伝送チャネル16との間、あるい
は送信機と記憶装置との間のポストプロセッサ14内に
エラスチックなエンコーダバッファ38を含めることに
より補償される。一連のフレームに対し生成されるビッ
トの実際の数と多くの平均フレーム内のビットの数との
差は、エンコーダバッファ38の大きさ(容量)により
制限される。
クリップを生成する方法は、所望の復号化レートRd 以
下のある実際のレートRa でビデオクリップを符号化
し、スタッフィングすなわちパッディングをその後追加
し、言い替えると、論理0ビットのような所定の無関係
のビットを追加し、クリップを所望のレートまで引き上
げることである。
ム42は、パッディングする前にMPEG標準により、
それぞれFとSで示されるエンコーダ12からの第1ビ
ットシーケンス44と第2ビットシーケンス46とを有
する。ポストプロセッサ14は、パッディングビットX
の第1シーケンス48とパッディングビットYの第2シ
ーケンス50をビットシーケンス44,46にそれぞれ
挿入し、第1修正ビットシーケンス52と第2修正ビッ
トシーケンス54とを生成する(図5)。そしてこの修
正ビットシーケンス52,54は、等しい所定のサイズ
を有することになる。前述したようにパッディングビッ
ト48,50は、論理0ビットでもよい。このパッディ
ングビット48,50は、それぞれビットシーケンス4
4,46内に分散している。
成されるビットの実際の数は、レートRd で生成される
ビットの平均の数以下であり、その結果このクリップ
は、所望の復号化レートまで詰め込まれている。最初の
バッファ占有度をBi とし、最後のバッファ占有度をB
f とすると次式となる。
はBf −Bi =Be となり全体のエンコーダバッファの
容量は、次式で表される。
めにクリップあるいは他のデータシーケンスを詰め込む
ために、エンコーダバッファの容量は、クリップ長と実
際のレートと所望のレートの差との積以下であることが
必要であることを示している。これは、エンコーダバッ
ファ38の全容量は、Bf −Bi をBe で置き換えるこ
とにより最悪の場合に対して決定される。等しいサイズ
のクリップは、数3の条件を第1条件として満足するこ
とにより生成される。
このような等しい大きさのクリップをその末尾同士を突
き合わせて配置したようなビットストリームを形成する
ためには、更に別の条件がこのようなクリップを生成す
るのに必要となる。クリップを所定サイズまで充填する
ために一定のレートでクリップにスタッフィングが行わ
れると、この充填されたクリップの復号化は、デコーダ
20内でバッファのアンダフローを引き起こす。このデ
コーダ20のアンダフローは、エンコーダバッファキャ
パシティBe とスタッフィングの最大量TΔRの和をデ
コーダバッファ18の容量Bd 以下にセットすることに
より阻止される。この阻止の方法を次式で示す。
フローを阻止するための第2条件である。
り次式が得られる。
7が得られる。
EG標準によれば一定である。エンコーダバッファ38
は、第3条件として可能な限り大きい方がよいために数
8から次式が得られる。
間であるTと実際の符号化レートとクリップが復号化さ
れるレートとの差ΔRとの関係を与えることになる。
デコーダでは、その長さとレートの値を表1に示す。
ットレートでは、T=10秒の値であると有効ビットレ
ートは、3%減少するが、このインパクトは余り大きく
はないが、T=2秒の値の場合には、有効ビットレート
は、15%も減少することになる。
ダの動作に比較的小さな制限を課すだけで、エンコーダ
12の出力は、ポストプロセッサ14により等しいサイ
ズの1連のクリップにフォーマット化できる。表1に示
すようにクリップのサイズと有効ビットレートすなわち
符号化ビットストリームの有効品質との間には、トレー
ドオフの関係が存在する。
御システムの動作方法を示す。ステップ56でデータバ
ッファの制御を開始する。そして、入力ビデオデータを
受信し(ステップ58)、そしてこの入力ビデオデータ
をエンコーダ12を用いて符号化してビットシーケンス
を生成する(ステップ60)、このビットストリーム内
のビットシーケンスを伝送し(ステップ62)、例えば
ビットシーケンスに関連したVBV_DLY信号のよう
な制御信号を生成する(ステップ64)。
所定サイズ以下のサイズを有するビットシーケンスの状
態を検知し、所定サイズ以下のサイズを有するビットシ
ーケンスを所定サイズのビットストリーム内の修正ビッ
トシーケンスに変換する(ステップ68)、そしてこの
制御信号を修正する(ステップ70)。デコーダバッフ
ァ18がビットストリームを受信し(ステップ72)、
そしてデコーダ20がこの修正ビットシーケンスを復号
化する(ステップ74)。
長以下のビットシーケンスを所定長のビットシーケンス
に変換することにより、効率良く伝送し、復号化でき
る。
ロック図
変更された図4のビットストリームを表す図
を表すフローチャート図
てビットシーケンスを生成する 62 ビットシーケンスをビットストリームに挿入する 64 ビットシーケンスの制御信号を生成する 66 所定長さ以下の長さのビットシーケンスの状態を
検知する 68 所定長以下の長さのビットシーケンスを所定長の
ビットストリーム内の修正ビットシーケンスに変換する 70 制御信号を修正する 72 ビットストリームを受信する 74 修正されたビットシーケンスを復号化する 42 模範的なビットストリーム 44 第1ビットシーケンス 46 第2ビットシーケンス 48,50 パッディングビット 52,54 修正ビットシーケン
Claims (15)
- 【請求項1】 データエンコーダバッファ(38)の制
御システムにおいて、 (A)入力データをビットストリーム内の第1ビットシ
ーケンスとして符号化するエンコーダ(12)と、 (B)前記データエンコーダバッファ(38)を有し、
前記エンコーダ(12)と共に動作し所定サイズ以下の
サイズを有する第1ビットシーケンスの状態を検出し、
この第1ビットシーケンスをビットストリーム内の所定
サイズの修正ビットシーケンスに変換するプロセッサ
(14)と、 (C)前記修正ビットシーケンスを復号化するデコーダ
(20)とからなることを特徴とするデータエンコーダ
バッファの制御システム。 - 【請求項2】 前記データエンコーダバッファ(38)
の容量は、前記デコーダ(20)のデコーダバッファ
(18)の容量の2分の1以下であることを特徴とする
請求項1のシステム。 - 【請求項3】 前記エンコーダ(12)とデコーダ(2
0)とは、MPEG標準に基づいて入力データを符号化
する手段と、復号化する手段を有し、前記デコーダバッ
ファ(18)は、所定の固定容量を有することを特徴と
する請求項1のシステム。 - 【請求項4】 前記プロセッサは、少なくとも1つの所
定ビットを前記第1ビットシーケンスに挿入することに
より修正ビットシーケンスを生成することを特徴とする
請求項1のシステム。 - 【請求項5】 前記所定ビットは、論理0ビットである
ことを特徴とする請求項4のシステム。 - 【請求項6】 前記エンコーダ(12)は、実際のレー
トRa で入力データを符号化し、そしてこの実際のレー
トRa とデータエンコーダバッファ(38)の最終容量
Bf は、 T* (Rd −Ra )+Bi 以下で、 ここでTは、所定長であり、Rd は所望の復号化レート
で、Bi は、データエンコーダバッファ(38)の初期
容量であることを特徴とする請求項1のシステム。 - 【請求項7】 前記エンコーダ(12)は、 T* (Rd −Ra )≦Bd −Be のような関係を有する実際のレートRa で入力データを
符号化し、ここでBd はデコーダバッファの容量で、B
e はデータエンコダバッファ(38)の容量であること
を特徴とする請求項6のシステム。 - 【請求項8】 前記データエンコーダバッファ(38)
は、 Be ≦T* (Rd −Ra ) の関係を有する全バッファ容量Be を有し、ここでT
は、所定長、Rd は、所望の復号化レートであることを
特徴とする請求項6のシステム。 - 【請求項9】 エンコーダバッファ(38)を制御する
ビデオ圧縮システムにおいて、 (A)入力ビデオデータをビットストリーム内の少なく
とも第1ビットシーケンス内の圧縮データとして符号化
するエンコーダ(12)と、 (B)エンコーダバッファ(38)を有し、エンコーダ
と共に動作し、所定サイズ以下のサイズを有する第1ビ
ットシーケンスの状態を検出し、この第1ビットシーケ
ンスをビットストリーム内の所定長の第1修正ビットシ
ーケンスに変換するポストプロセッサ(14)と、 (C)前記第1修正ビットシーケンスを有するビットス
トリームを受信し、前記ポストプロセッサ(14)と伝
送チャネル(16)を介して動作するデコーダバッファ
(18)と、 (D)前記第1修正ビットシーケンスを復号化するデコ
ーダ(20)とからなることを特徴とするエンコーダバ
ッファを制御するビデオ圧縮システム。 - 【請求項10】 前記エンコーダとデコーダは、それぞ
れMPEG標準にしたがって動作するMPEGエンコー
ダとMPEGデコーダであることを特徴とする請求項9
のシステム。 - 【請求項11】 前記エンコーダ(12)は、前記第1
ビットシーケンスに対応するVBV_DLY信号を生成
し、 前記ポストプロセッサ(14)は、前記第1ビットシー
ケンスの第1修正ビットシーケンスの変換に応じて、前
記第1修正ビットシーケンスに対応するVBV_DLY
信号を更新することを特徴とする請求項10のシステ
ム。 - 【請求項12】 データバッファを制御する方法におい
て、 (A)入力データを受信するステップと、 (B)ビットストリーム内の第1ビットシーケンスを生
成するために、前記データバッファを有するエンコーダ
を用いて入力データを符号化するステップと、 (C)所定サイズ以下のサイズを有する前記第1ビット
シーケンスの状態を検出するステップと、 (D)前記所定サイズ以下のサイズを有する前記第1ビ
ットシーケンスをビットストリーム内の所定サイズの第
1修正ビットシーケンスに変換するステップと、 (E)前記ビットストリームを受信するステップと、 (F)前記第1修正ビットシーケンスを復号化するステ
ップとからなることを特徴とするデータバッファの制御
方法。 - 【請求項13】 前記(B)と(F)のステップは、M
PEG標準にしたがって入力データをそれぞれ符号化お
よび復号化することを特徴とする請求項12の方法。 - 【請求項14】 前記(B)と(F)のステップは、そ
れぞれMPEGエンコーダとMPEGデコーダとを用い
てMPEG標準に応じてそれぞれ入力ビデオデータを符
号化し復号化することを特徴とする請求項12の方法。 - 【請求項15】 前記(B)のステップは、ビデオクリ
ップを前記第1ビットシーケンスとして符号化すること
を特徴とする請求項14の方法。
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