JPH08265747A - Picture encoding method, picture encoding device and optical disk - Google Patents

Picture encoding method, picture encoding device and optical disk

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JPH08265747A
JPH08265747A JP6075795A JP6075795A JPH08265747A JP H08265747 A JPH08265747 A JP H08265747A JP 6075795 A JP6075795 A JP 6075795A JP 6075795 A JP6075795 A JP 6075795A JP H08265747 A JPH08265747 A JP H08265747A
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encoding
data amount
target data
short section
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Abstract

PURPOSE: To vary a GOP structure so as to make a desired frame an intra- frame and to correct a target data amount so as to obtain a desired data amount by performing variable rate encoding in three paths. CONSTITUTION: The video signals of a prescribed time are inputted to a terminal 1 and the encoding circuit 2 of a fixed GOP structure performs the encoding of a first path. A GOP structure setting circuit 4 sets the GOP structure so as to make a scene change frame detected in a scene change detection circuit 3 and a specified entry frame from the terminal 2 a leading intra-frame. The encoding circuit 6 performs the encoding of a second path to the video signals from the terminal 5. In this case, for instance, the data amount for each frame is stored in a storage circuit 7, it is defined as the index of the complication of pictures and a target data amount setting circuit 8 sets the target data amount D2. The encoding circuit 10 performs the encoding of a third path to the video signals from the terminal 9 based on the set amt.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、画像符号化に関するも
ので、特に光ディスク等の蓄積形メディアに適した符号
化方式に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to image coding, and more particularly to a coding method suitable for storage media such as optical disks.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光ディスクなどの蓄積メディア用
の規格として動画像符号化方法の標準化作業がISO/
IEC SC29/WG11におけるムーヒ゛ンク゛ ヒ゜クチャー エ
キスハ゜ートク゛ルーフ゜(MPEG(Moving Picture Expert Grou
p)) によって進められている。一般に、画像データを
そのまま蓄積すると、膨大な量のメモリが必要となる。
従って、画像を効率的に圧縮してメディアに蓄積する技
術が極めて重要な技術となる。
2. Description of the Related Art In recent years, standardization work for moving picture coding methods has been carried out as ISO /
IEC SC29 / WG11 Moving Picture Expert Expert Expert (MPEG (Moving Picture Expert Group
p)). Generally, if the image data is stored as it is, a huge amount of memory is required.
Therefore, a technique of efficiently compressing an image and storing it on a medium is a very important technique.

【0003】一方、光ディスクは、CD、LDに見られ
るように、通常、一定レ−トの画像デ−タが再生され
る。しかし、画像は一般に、情報量を多く含むシーン
と、情報量を多く含まないシーンがある。この画像の性
質を効果的に利用した符号化方法として、可変レート符
号化方式が本発明者により提案されている(特願平6−
69495号)。
On the other hand, an optical disk normally reproduces image data at a constant rate, as seen in CDs and LDs. However, in general, an image includes a scene that contains a large amount of information and a scene that does not contain a large amount of information. As a coding method that effectively utilizes the property of this image, a variable rate coding method has been proposed by the present inventor (Japanese Patent Application No. 6-
69495).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】この方式は、1パス目
で画像の情報量を抽出し、目標データ量を設定したの
ち、2パス目で可変レート符号化を行うものである。
According to this method, the information amount of an image is extracted in the first pass, the target data amount is set, and then the variable rate coding is performed in the second pass.

【0005】この方式では、1パス目と2パス目のGO
P構造が完全に一致していることが必要となる。しか
し、ソフト制作者がシーンの頭だしを必要とするフレー
ムをエントリーフレームとするとき、このエントリーフ
レームがGOPの先頭である保証は無いため、任意フレ
ームをエントリーフレームとすることは、困難であっ
た。
In this method, GO of the first pass and GO of the second pass
It is necessary that the P structures are exactly the same. However, when a software producer sets a frame that requires the beginning of a scene as an entry frame, there is no guarantee that this entry frame is the head of the GOP, so it was difficult to set an arbitrary frame as the entry frame. .

【0006】これは、MPEGではGOPの先頭フレー
ム(イントラフレーム)からしか復号が開始できないこ
とによる。
This is because in MPEG, decoding can be started only from the first frame (intra frame) of a GOP.

【0007】さらに、シーンチェンジを考慮した効率の
良い符号化方法が、本発明者により提案されている(特
願平3−86956号)。
Further, an efficient coding method considering a scene change has been proposed by the present inventor (Japanese Patent Application No. 3-86956).

【0008】この、シーンチェンジを考慮した方式にお
いても、GOP構造を可変にする必要があるため、上記
した可変レート符号化方式を実現することは、不可能で
あった。
It is impossible to realize the above-mentioned variable rate coding system because it is necessary to make the GOP structure variable even in the system considering the scene change.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の画像符号化方法
は、所定時間の映像信号を符号化する符号化方法であっ
て、フレーム内符号化のフレーム周期をN、参照フレー
ム間隔のフレーム数をMとし、フレーム内符号化から次
のフレーム内符号化までのNフレームを1つのGOPと
し、頭だしを必要とするフレームをエントリーフレーム
とするとき、第1の符号化では、前記N,M値を一定と
する第1のGOP構造により符号化することにより、シ
ーンチェンジが発生したシーンチェンジフレームを検出
し、次に、前記シーンチェンジフレームのすべて又は一
部のシーンチェンジフレームと、前記エントリーフレー
ムを、GOPの先頭であるフレーム内符号化とするよう
に、前記N,M値をGOPごとに可変とすることを許す
第2のGOP構造を設定し、第2の符号化では、前記第
2のGOP構造であって、さらに量子化幅を一定として
量子化を行い、符号化した結果の短区間ごとの発生デー
タ量を記憶し、前記発生データ量が多い短区間には多い
目標データ量を設定し、前記発生データ量が少ない短区
間には少ない目標データ量を設定し、第3の符号化で
は、前記第2のGOP構造であって、さらに前記目標デ
ータ量に基づいて符号化を行うように構成されたもので
ある。
An image coding method of the present invention is a coding method for coding a video signal of a predetermined time, wherein the frame period of intraframe coding is N and the number of frames at reference frame intervals. Is M, N frames from the intra-frame coding to the next intra-frame coding are one GOP, and the frame requiring the cueing is the entry frame. In the first coding, the N, M A scene change frame in which a scene change has occurred is detected by encoding with the first GOP structure having a constant value, and then all or a part of the scene change frames and the entry frame are detected. The second GOP structure that allows the N and M values to be variable for each GOP, so that is the intra-frame encoding that is the head of the GOP. In the second encoding, the second GOP structure is used, quantization is performed with a constant quantization width, and the generated data amount for each short section of the encoded result is stored. A large target data amount is set in a short section with a large amount of data, and a small target data amount is set in a short section with a small amount of generated data. In the third encoding, the second GOP structure is used. Further, it is configured to perform encoding based on the target data amount.

【0010】又、前記画像符号化方法は、前記N,M値
を一定とする第1のGOP構造により符号化する第1の
符号化手段、前記第1の符号化により得た情報より、シ
ーンチェンジフレームを検出するシーンチェンジ検出手
段、前記シーンチェンジフレームのすべて又は一部のシ
ーンチェンジフレームと、エントリーフレームを、GO
Pの先頭であるフレーム内符号化とするように、N,M
値をGOPごとに可変とすることを許す第2のGOP構
造を設定するGOP構造設定手段、所定時間の映像信号
を、前記第2のGOP構造で、所定の量子化幅Q1によ
り量子化を行う第2の符号化手段、その結果発生した前
記所定時間よりも短い短区間ごとのデータ量D1を逐次
記憶する記憶手段、前記短区間ごとのデータ量D1と相
関を有する目標データ量D2を短区間ごとに設定し、さ
らに前記短区間の目標データ量D2の総和が所定のデー
タ量DALLであるように設定する、目標データ量設定
手段、短区間ごとの符号化の結果が、短区間の前記目標
データ量D2になることを目標として、各短区間ごとの
符号化を行う第3の符号化手段、前記第3の符号化を行
った結果、それまでの各短区間に発生したデータ量D3
の総和ΣD3と、目標データ量のそれまでの総和ΣD2
を比較する比較手段、前記比較の結果、ΣD2>ΣD3
ならば、その後の短区間の目標データ量をやや多く、Σ
D2<ΣD3ならば、その後の短区間の目標データ量を
やや少なく、目標データ量設定手段を修正する、目標デ
ータ量修正手段、を有するように構成されたものであ
る。
Further, in the image coding method, the first coding means for coding by the first GOP structure which makes the N and M values constant, and the scene obtained from the information obtained by the first coding The scene change detection means for detecting a change frame, all or a part of the scene change frames, and the entry frame are GO.
N, M so that the intra-frame encoding is the beginning of P
GOP structure setting means for setting a second GOP structure that allows the value to be variable for each GOP, and a video signal of a predetermined time is quantized by the second GOP structure with a predetermined quantization width Q1. Second encoding means, storage means for sequentially storing the resulting data amount D1 for each short section shorter than the predetermined time, and a target data amount D2 having a correlation with the data amount D1 for each short section The target data amount setting means sets the sum of the target data amount D2 of the short section to a predetermined data amount DALL, and the result of encoding for each short section is the target of the short section. A third encoding means for performing encoding for each short section aiming at the data amount D2, and as a result of performing the third encoding, the data amount D3 generated in each short section up to that point.
ΣD3 of the target data amount and ΣD2 of the target data amount up to that point
Comparing means for comparing the results of the comparison, ΣD2> ΣD3
If so, the target data amount in the short section after that is slightly larger, Σ
If D2 <ΣD3, the target data amount in the subsequent short section is slightly reduced, and the target data amount setting means for correcting the target data amount setting means is provided.

【0011】[0011]

【作用】これにより、可変レート符号化を実現しつつ、
ソフト制作者が任意のフレームをエントリーフレームと
して指定できることになり、さらに、シーンチェンジを
考慮した効率の良い符号化方法をも実現できることにな
るという、極めて大きな効果を得ることができる。
With this, while realizing variable rate coding,
The software producer can specify an arbitrary frame as an entry frame, and further, an efficient encoding method in consideration of a scene change can be realized, which is an extremely large effect.

【0012】[0012]

【実施例】図1のブロック図にて、本発明の1実施例を
説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described with reference to the block diagram of FIG.

【0013】1パス目、所定の映像信号、例えば2時間
の映像信号を端子1から入力し、符号化回路2にて第1
の符号化を行う。この時のGOP構造は一定であり、例
えばN=15、M=1であり、量子化幅Qは、固定であ
る。
In the first pass, a predetermined video signal, for example, a video signal for 2 hours is input from the terminal 1 and first encoded by the encoding circuit 2.
Is encoded. The GOP structure at this time is constant, for example, N = 15 and M = 1, and the quantization width Q is fixed.

【0014】その結果、発生した発生データより、シー
ンチェンジ検出回路3にてシーンチェンジフレームを検
出する。
As a result, the scene change detection circuit 3 detects a scene change frame from the generated data.

【0015】一方、外部端子2より、フレーム単位でエ
ントリーフレームが指定される。そして、シーンチェン
ジフレームのすべて又は一部のシーンチェンジフレーム
と、エントリーフレームを、GOPの先頭であるフレー
ム内符号化とするように、N,M値をGOPごとに最適
にした第2のGOP構造を設定するのが、GOP構造設
定回路4である。
On the other hand, the entry frame is designated from the external terminal 2 in frame units. A second GOP structure in which the N and M values are optimized for each GOP so that all or some of the scene change frames and the entry frame are intra-frame encoded at the beginning of the GOP. Is set by the GOP structure setting circuit 4.

【0016】2パス目、前記映像信号を端子5から入力
し、符号化回路6にて第2の符号化を行う。この時、G
OP構造は第2のGOP構造を有し、所定の量子化幅Q
1により量子化を行うことになる。
In the second pass, the video signal is input from the terminal 5 and the encoding circuit 6 performs the second encoding. At this time, G
The OP structure has a second GOP structure and has a predetermined quantization width Q.
Quantization is performed by 1.

【0017】その結果発生した前記所定時間よりも短い
短区間、例えばフレームごとのデータ量D1を記憶回路
7にて逐次記憶する。そして、目標データ量設定手段8
では、前記フレームごとのデータ量D1と相関を有する
目標データ量D2をフレームごとに設定し、さらに前記
フレームの目標データ量D2の総和が所定のデータ量D
ALLであるように設定する。
The resulting short section shorter than the predetermined time, for example, the data amount D1 for each frame is sequentially stored in the storage circuit 7. Then, the target data amount setting means 8
Then, a target data amount D2 having a correlation with the data amount D1 for each frame is set for each frame, and the total sum of the target data amount D2 for the frame is a predetermined data amount D.
Set to be ALL.

【0018】3パス目、前記映像信号を端子9から入力
し、符号化回路10にて第3の符号化を行う。この時、
GOP構造は第2のGOP構造を有し、フレームごとに
設定された目標データ量D2となることを目標として、
符号化を行う。
In the third pass, the video signal is input from the terminal 9 and the encoding circuit 10 performs the third encoding. This time,
The GOP structure has the second GOP structure, and the target is the target data amount D2 set for each frame.
Encode.

【0019】そして、比較回路13にて、第3の符号化
を行った結果の、それまでのフレームに発生したデータ
量D3の総和ΣD3と、目標データ量のそれまでの総和
ΣD2を比較する。
Then, the comparison circuit 13 compares the total sum ΣD3 of the data amounts D3 generated in the frames so far, which is the result of the third encoding, with the total sum ΣD2 of the target data amounts.

【0020】前記比較の結果、ΣD2>ΣD3ならば、
その後のフレームの目標データ量をやや多く、ΣD2<
ΣD3ならば、その後のフレームの目標データ量をやや
少なく、目標データ量設定回路8を修正するのが、目標
データ修正回路14である。
As a result of the comparison, if ΣD2> ΣD3,
The target data amount of the subsequent frame is slightly large, and ΣD2 <
If ΣD3, the target data correction circuit 14 corrects the target data amount setting circuit 8 by slightly reducing the target data amount of the subsequent frame.

【0021】このようなブロック図1で動作させたとき
の、GOP構造、発生データの簡単なモデルを、図2に
示す。
FIG. 2 shows a simple model of the GOP structure and generated data when operated in such a block diagram 1.

【0022】図2Aは、1パス目の第1の符号化のGO
P構造を示しており、この時のGOP構造は一定であ
る。この場合N=15、M=1を示している。符号化回
路内での量子化幅Qは、固定で符号化を行う。
FIG. 2A shows GO of the first encoding in the first pass.
The P structure is shown, and the GOP structure at this time is constant. In this case, N = 15 and M = 1 are shown. The quantization width Q in the encoding circuit is fixed and encoding is performed.

【0023】図2Bは、1パス目に発生した発生データ
の簡単なモデルであり、画像の複雑さを示している。フ
レーム0、15、30はフレーム内符号化(イントラフ
レーム:I)を行うために、発生データ量が多くなって
いる。ここで、前方向予測符号化はP、両方向予測符号
化をB、で示している。
FIG. 2B is a simple model of the generated data generated in the first pass and shows the complexity of the image. Since the frames 0, 15, and 30 are subjected to intraframe coding (intra frame: I), the amount of generated data is large. Here, the forward predictive coding is indicated by P, and the bidirectional predictive coding is indicated by B.

【0024】フレーム9、17で発生データ量が多くな
っているのはシーンチェンジが発生したためと、考えら
れる。シーンチェンジ検出回路では、そのフレームと、
前フレームに発生したデータ量の差により、シーンチェ
ンジを検出するので、フレーム9、17を検出すること
になる。
The large amount of data generated in frames 9 and 17 is considered to be due to the occurrence of a scene change. In the scene change detection circuit,
Since the scene change is detected based on the difference in the data amount generated in the previous frame, the frames 9 and 17 are detected.

【0025】一方、外部より、フレーム単位でエントリ
ーフレームが指定され、ここでは、フレーム22を、エ
ントリーフレームとする命令が外部よりあったものとす
る。
On the other hand, it is assumed that an entry frame is designated from the outside on a frame-by-frame basis, and here, there is an instruction from the outside to set the frame 22 as the entry frame.

【0026】図2Cは第2のGOP構造のフレーム内符
号化(イントラフレーム)のフレームを示している。こ
のフレーム内符号化の位置を満たすための、GOP構造
の一例を図2Dに示す。
FIG. 2C shows a frame for intra-frame coding (intra frame) of the second GOP structure. FIG. 2D shows an example of the GOP structure for satisfying this intra-frame coding position.

【0027】GOP構造は、GOP1はN=9,M=
3,GOP2はN=8,M=2、GOP3はN=5,M
=1,GOP4は、N=12,M=3である。ここで、
N,Mの値は、他の値をとりうる。例えばGOP2にお
いてN=8,M=1でも良い。
The GOP structure is such that GOP1 has N = 9 and M =
3, N = 8, M = 2 for GOP2, N = 5, M for GOP3
= 1 and GOP4 have N = 12 and M = 3. here,
The values of N and M can take other values. For example, in GOP2, N = 8 and M = 1 may be set.

【0028】シーンチェンジや、エントリーフレームの
指定がない場合、例えばN=12、M=3で一様に符号
化すればよい。このようにN,M値をGOPごとに最適
にした第2のGOP構造を設定するのが、図1のGOP
構造設定回路4である。
If no scene change or entry frame is specified, uniform coding may be performed with N = 12 and M = 3, for example. Thus, setting the second GOP structure in which the N and M values are optimized for each GOP is the GOP of FIG.
The structure setting circuit 4.

【0029】図2Eは、2パス目、第2のGOP構造
で、量子化幅Qを固定として、符号化を行った結果発生
した発生データであり、画像の複雑さを示している。
FIG. 2E is generated data as a result of encoding in the second pass, the second GOP structure, with the quantization width Q fixed and showing the complexity of the image.

【0030】このフレームごとのデータ量D1を記憶回
路7にて逐次記憶する。そして、目標データ量設定回路
8では、前記フレームごとのデータ量D1と相関を有す
る目標データ量D2をフレームごとに設定し、さらに前
記フレームの目標データ量D2の総和が所定のデータ量
DALLであるように設定する。図2Fに目標データ量
D2を示す。
The data amount D1 for each frame is sequentially stored in the storage circuit 7. The target data amount setting circuit 8 sets a target data amount D2 having a correlation with the data amount D1 for each frame for each frame, and the total sum of the target data amount D2 for the frame is a predetermined data amount DALL. To set. The target data amount D2 is shown in FIG. 2F.

【0031】3パス目、第3の符号化を、GOP構造は
第2のGOP構造を有し、フレームごとに設定された目
標データ量D2となることを目標として行う。
The third pass, the third encoding, is performed with the goal that the GOP structure has the second GOP structure and the target data amount D2 is set for each frame.

【0032】そして、比較回路にて、第3の符号化を行
った結果の、それまでのフレームに発生したデータ量D
3の総和ΣD3と、目標データ量のそれまでの総和ΣD
2を比較し、ΣD2>ΣD3ならば、その後のフレーム
の目標データ量をやや多く、ΣD2<ΣD3ならば、そ
の後のフレームの目標データ量をやや少なく、目標デー
タ量設定回路を修正する。この動作を行うのが、目標デ
ータ修正回路14であることは、前述したとうりであ
る。
Then, in the comparison circuit, as a result of the third encoding, the amount of data D generated in the previous frames
Total sum ΣD3 of 3 and the total sum ΣD of the target data amount until then
When 2 is compared, if ΣD2> ΣD3, the target data amount of the subsequent frame is slightly large, and if ΣD2 <ΣD3, the target data amount of the subsequent frame is slightly small, and the target data amount setting circuit is modified. As described above, the target data correction circuit 14 performs this operation.

【0033】ここで、2パス目で発生した短区間の発生
データ量をD1、データ量D1の総和をΣD1、目標デ
ータ量をD2、総容量をDALL、とした場合、各短区
間の目標データ量D2は、 D2=D1×DALL/ΣD1 で求められる。
Here, when the generated data amount in the short section generated in the second pass is D1, the sum of the data amounts D1 is ΣD1, the target data amount is D2, and the total capacity is DALL, the target data of each short section is set. The quantity D2 is obtained by D2 = D1 × DALL / ΣD1.

【0034】このようにして、例えば2時間の映像信号
を、フレームごとの短区間で分割し、それぞれの目標デ
ータ量D2が、前記記憶回路3にて記憶した発生データ
量D1と略比例し、かつ、それぞれの目標データ量D2
の総和が、光ディスクの総容量DALLとなるように割
り当てることは、計算により容易に可能である。 図1
での目標データ量設定回路8は、記憶回路7の情報をも
とに、このように目標データ量を求めるものである。
In this way, for example, a video signal for 2 hours is divided into short intervals for each frame, and the respective target data amount D2 is approximately proportional to the generated data amount D1 stored in the storage circuit 3, And each target data amount D2
It is easily possible by calculation to allocate such that the sum of the above becomes the total capacity DALL of the optical disc. FIG.
The target data amount setting circuit 8 in (3) determines the target data amount in this way based on the information in the storage circuit 7.

【0035】次に3パス目、先ほどと同じ映像信号を図
1端子9から入力し符号化を行う。この時、図1で、目
標データ量設定回路8は、符号化回路10へ、逐次、予
め計算された目標データ量を送る。符号化回路10は、
目標データ量設定回路8からの指令を受けることができ
る構成になっている。
Next, in the third pass, the same video signal as before is input from the terminal 9 in FIG. 1 and encoded. At this time, in FIG. 1, the target data amount setting circuit 8 sequentially sends the target data amount calculated in advance to the encoding circuit 10. The encoding circuit 10
It is configured so that it can receive a command from the target data amount setting circuit 8.

【0036】このように、3パス目で符号化を行った結
果のデータ量をD3とすると、符号化の結果発生した総
データ量ΣD3は総データ量検出回路(ΣD3)12に
て検出される。また、最初に計算された目標データ量D
2のそれまでの総和であるΣD2は、総データ量検出回
路(ΣD2)11にて検出される。そして、総データ量
検出回路12と総データ量検出回路11の出力が比較回
路13にて比較される。
In this way, assuming that the data amount resulting from the encoding in the third pass is D3, the total data amount ΣD3 generated as a result of the encoding is detected by the total data amount detection circuit (ΣD3) 12. . In addition, the target data amount D calculated first
ΣD2, which is the total sum of 2 up to that point, is detected by the total data amount detection circuit (ΣD2) 11. Then, the outputs of the total data amount detection circuit 12 and the total data amount detection circuit 11 are compared by the comparison circuit 13.

【0037】この結果、目標データ量修正回路14で
は、ΣD2>ΣD3ならば、その後の短区間(1フレー
ム)の目標データ量をやや多く設定し直すことにより、
発生データ量を増やし、逆にΣD2<ΣD3ならば、そ
の後の短区間の目標データ量をやや少なく設定し直すこ
とにより、発生データ量を減らすように修正を行うこと
になる。この修正の指示を、目標データ量修正回路14
が目標データ量設定回路8に与えることになる。
As a result, in the target data amount correction circuit 14, if ΣD2> ΣD3, the target data amount of the subsequent short section (one frame) is set a little larger,
If the generated data amount is increased and conversely ΣD2 <ΣD3, the target data amount for the subsequent short section is set to be slightly smaller, and the correction is performed so as to reduce the generated data amount. This correction instruction is sent to the target data amount correction circuit 14
Is given to the target data amount setting circuit 8.

【0038】このような符号化の結果の情報を、光ディ
スクに記録することにより、高画質の再生を可能とした
光ディスクを実現することができる。
By recording the information of the result of such encoding on the optical disc, it is possible to realize an optical disc capable of reproducing with high image quality.

【0039】なお、実施例では、シーンチェンジをフレ
ームごとの発生データ量の変化を検出する例を示した
が、それに限るものではない。例えば、動きベクトルの
情報により検出する事も可能である。つまり、シーンが
チェンジした時、それぞれのマクロブロックの動きベク
トルの方向は全くランダムになり、その分散値は極めて
大きくなる。そこで、分散値がある値より大きいフレー
ムをシーンチェンジフレームと判断することができる。
In the embodiment, the scene change is detected by detecting the change in the amount of generated data for each frame, but the invention is not limited to this. For example, it is also possible to detect by the information of the motion vector. That is, when the scene changes, the direction of the motion vector of each macroblock becomes completely random, and the variance value becomes extremely large. Therefore, a frame whose variance value is larger than a certain value can be determined as a scene change frame.

【0040】もちろん、これらを併用して、シーンチェ
ンジフレームを検出してもよい。また、実施例では、シ
ーンチェンジ直後のフレームを、すべてフレーム内符号
化としたが、それにかぎるものではなく、一部のシーン
チェンジフレームのみフレーム内符号化をすることも考
えられる。
Of course, these may be used together to detect a scene change frame. Further, in the embodiment, all the frames immediately after the scene change are intra-frame coded, but the present invention is not limited to this, and it is conceivable that some of the scene change frames are intra-frame coded.

【0041】また、第1のGOP構造は、実施例で述べ
た限りではない。第1のGOP構造をN=12、M=3
とし、第2のGOP構造の設定の際、シーンチェンジや
エントリーフレームが無い区間では、第1のGOP構造
とフレーム単位で同一となるように第2のGOP構造を
設定してもよい。
The first GOP structure is not limited to that described in the embodiment. The first GOP structure is N = 12, M = 3
Then, when setting the second GOP structure, the second GOP structure may be set to be the same as the first GOP structure on a frame-by-frame basis in a section where there is no scene change or entry frame.

【0042】また、GOP構造のNが所定数以上に大き
くなる、または所定数以下に小さくなるのは好ましくな
く、ある範囲に入るように制限するほうが望ましい。
Further, it is not preferable that N of the GOP structure becomes larger than a predetermined number or becomes smaller than a predetermined number, and it is preferable to limit the N to fall within a certain range.

【0043】また、短区間は実施例で述べた1フレーム
にかぎるものではなく、1GOPでも、10GOPで
も、1フィールド単位でもよい。
The short section is not limited to one frame described in the embodiment, and may be 1 GOP, 10 GOP, or 1 field unit.

【0044】また、2パス目での発生データ量D1と目
標データ量D2の関係は略比例を例に上げたが、非線形
的な関係でも良く、ある相関があれば、本発明の域をで
るものではない。
Although the relationship between the generated data amount D1 and the target data amount D2 in the second pass is approximately proportional as an example, it may be a non-linear relationship, and if there is a certain correlation, it falls within the scope of the present invention. Not a thing.

【0045】また、目標データ量は、最大値、最小値を
設けて、その範囲内で設定する事が望ましい。
Further, it is desirable that the target data amount is set within the range by providing the maximum value and the minimum value.

【0046】また、符号化として、DCTを用いない符
号化方式(DPCM等)であっても、本発明の域をでる
ものではない。
Further, even an encoding method (DPCM, etc.) that does not use DCT as an encoding is not beyond the scope of the present invention.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ソフト制作者が任意のフレームをエントリーフレームと
して指定でき、さらに、シーンチェンジを考慮した効率
の良い符号化方法を実現しながら、可変レート符号化を
実現することができるという、符号化方式を実現でき、
さらにその情報を記録した高画質光ディスクを実現でき
るという極めて大きな効果を得ることができる。
As described above, according to the present invention,
A software creator can specify an arbitrary frame as an entry frame, and can realize a variable rate coding while realizing an efficient coding method that takes scene changes into consideration. ,
Further, it is possible to obtain an extremely great effect that a high-quality optical disc having the information recorded therein can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の画像符号化方法を実現するためのブロ
ック図
FIG. 1 is a block diagram for realizing an image coding method of the present invention.

【図2】本発明の画像符号化方法のGOP構造と発生デ
ータ量と目標データ量の関係を説明するための模式図
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a relationship between a GOP structure, a generated data amount, and a target data amount of the image encoding method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2、6、10 符号化回路 3 シーンチェンジ検出回路 4 GOP構造設定回路 7 記憶回路 8 目標データ量設定回路 12 総データ量検出回路(ΣD3) 11 総データ量検出回路(ΣD2) 13 比較回路 14 目標データ量修正回路 2, 6 and 10 Encoding circuit 3 Scene change detection circuit 4 GOP structure setting circuit 7 Storage circuit 8 Target data amount setting circuit 12 Total data amount detection circuit (ΣD3) 11 Total data amount detection circuit (ΣD2) 13 Comparison circuit 14 Target Data amount correction circuit

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】所定時間の映像信号を符号化する符号化方
法であって、 フレーム内符号化のフレーム周期をN、参照フレーム間
隔のフレーム数をMとし、フレーム内符号化から次のフ
レーム内符号化までのNフレームを1つのGOPとし、
頭だしを必要とするフレームをエントリーフレームとす
るとき、 第1の符号化では、前記N,M値を一定とする第1のG
OP構造により符号化し、シーンチェンジが発生したシ
ーンチェンジフレームを検出し、 前記シーンチェンジフレームのすべて又は一部のシーン
チェンジフレームと、前記エントリーフレームを、GO
Pの先頭であるフレーム内符号化とするように、前記
N,Mの値をGOPごとに可変とすることを許す第2の
GOP構造を設定し、 第2の符号化では、前記第2のGOP構造であって、さ
らに量子化幅を一定として量子化を行い、符号化した結
果の短区間ごとの発生データ量を記憶し、 前記発生データ量が多い短区間には多い目標データ量を
設定し、前記発生データ量が少ない短区間には少ない目
標データ量を設定し、 第3の符号化では、前記第2のGOP構造であって、さ
らに前記目標データ量に基づいて符号化を行うことを特
徴とする画像符号化方法。
1. A coding method for coding a video signal for a predetermined time, wherein N is the frame period of intra-frame coding and M is the number of frames at reference frame intervals, and the next frame from the intra-frame coding. N frames up to encoding are treated as one GOP,
When a frame requiring a head start is set as an entry frame, in the first encoding, the first G that makes the N and M values constant is used.
A scene change frame in which a scene change has occurred is detected by encoding with an OP structure, and all or a part of the scene change frames and the entry frame are GO.
A second GOP structure that allows the values of N and M to be variable for each GOP is set so that the intra-frame coding that is the head of P is performed. In the second coding, the second GOP structure is set. It is a GOP structure, and quantization is performed with a fixed quantization width, and the generated data amount for each short section of the encoded result is stored, and a large target data amount is set in the short section where the generated data amount is large. However, a small target data amount is set in the short section in which the generated data amount is small, and in the third encoding, encoding is performed based on the second GOP structure and the target data amount. An image encoding method characterized by:
【請求項2】所定時間の映像信号を符号化する符号化方
法であって、 フレーム内符号化のフレーム周期をN、参照フレーム間
隔のフレーム数をMとし、フレーム内符号化から次のフ
レーム内符号化までのNフレームを1つのGOPとし、
頭だしを必要とするフレームをエントリーフレームとす
るとき、 前記N,Mの値を一定とする第1のGOP構造により符
号化する第1の符号化手段、 前記第1の符号化により得た情報より、シーンチェンジ
フレームを検出するシーンチェンジ検出手段、 前記シーンチェンジフレームのすべて又は一部のシーン
チェンジフレームと、エントリーフレームを、GOPの
先頭であるフレーム内符号化とするように、N,M値を
GOPごとに可変とすることを許す第2のGOP構造を
設定するGOP構造設定手段、 所定時間の映像信号を、前記第2のGOP構造で、所定
の量子化幅Q1により量子化を行う第2の符号化手段、 その結果発生した前記所定時間よりも短い短区間ごとの
データ量D1を逐次記憶する記憶手段、 前記短区間ごとのデータ量D1と相関を有する目標デー
タ量D2を短区間ごとに設定し、さらに前記短区間の目
標データ量D2の総和が所定のデータ量DALLである
ように設定する、目標データ量設定手段、 短区間ごとの符号化の結果が、短区間の前記目標データ
量D2になることを目標として、各短区間ごとの符号化
を行う第3の符号化手段、 前記第3の符号化を行った結果、それまでの各短区間に
発生したデータ量D3の総和ΣD3と、目標データ量の
それまでの総和ΣD2を比較する比較手段、 前記比較の結果、ΣD2>ΣD3ならば、その後の短区
間の目標データ量をやや多く、ΣD2<ΣD3ならば、
その後の短区間の目標データ量をやや少なく、目標デー
タ量設定手段を修正する、目標データ量修正手段、 を有することを特徴とする、画像符号化方法。
2. A coding method for coding a video signal for a predetermined time, wherein the frame period of intra-frame coding is N, the number of frames at reference frame intervals is M, and the next frame from the intra-frame coding is started. N frames up to encoding are treated as one GOP,
When a frame requiring cueing is used as an entry frame, first encoding means for encoding with a first GOP structure that makes the values of N and M constant, information obtained by the first encoding A scene change detection means for detecting a scene change frame, N or M values so that all or a part of the scene change frames and the entry frame are intra-frame encoded at the beginning of the GOP. GOP structure setting means for setting a second GOP structure for allowing each GOP to be variable, a video signal of a predetermined time is quantized with a predetermined quantization width Q1 in the second GOP structure. 2, encoding means, storage means for sequentially storing the resulting data amount D1 for each short section shorter than the predetermined time, data for each short section Target data amount setting means for setting a target data amount D2 having a correlation with D1 for each short section, and further setting such that the sum of the target data amounts D2 for the short sections is a predetermined data amount DALL, for each short section Third encoding means for performing encoding for each short section with the goal that the result of encoding is the target data amount D2 for the short section, the result of performing the third encoding, Comparing means for comparing the sum ΣD3 of the data amounts D3 generated in each short section up to and the total sum ΣD2 of the target data amounts up to then, if the result of the comparison is ΣD2> ΣD3, the target data amount of the subsequent short section A little more, if ΣD2 <ΣD3,
An image coding method comprising: a target data amount correction unit that corrects the target data amount setting unit by slightly reducing the target data amount in a short section thereafter.
【請求項3】第1のGOP構造のMは1であることを特
徴とする請求項1、又は2項に記載の画像符号化方法。
3. The image coding method according to claim 1 or 2, wherein M of the first GOP structure is 1.
【請求項4】シーンチェンジ検出手段は、フレーム単位
のデータ発生量の変化量が所定値より多いフレームを検
出することを特徴とする請求項1、又は2項に記載の画
像符号化方法。
4. The image coding method according to claim 1, wherein the scene change detection means detects a frame in which the amount of change in the amount of data generated for each frame is larger than a predetermined value.
【請求項5】シーンチェンジ検出手段は、動きベクトル
情報の分散が所定値より多いフレームを検出することを
特徴とする請求項1、又は2項に記載の画像符号化方
法。
5. The image coding method according to claim 1, wherein the scene change detecting means detects a frame in which the variance of the motion vector information is larger than a predetermined value.
【請求項6】短区間は、n個(nは自然数)のフレーム
もしくはGOPで構成されることを特徴とする請求項
1、又は2項に記載の画像符号化方法。
6. The image coding method according to claim 1, wherein the short section is composed of n frames (n is a natural number) or GOPs.
【請求項7】短区間ごとのデータ量D1と目標データ量
D2の間の相関は、略比例であることを特徴とする請求
項2項に記載の画像符号化方法。
7. The image coding method according to claim 2, wherein the correlation between the data amount D1 and the target data amount D2 for each short section is substantially proportional.
【請求項8】所定時間の映像信号を符号化する符号化装
置であって、 フレーム内符号化のフレーム周期をN、参照フレーム間
隔のフレーム数をMとし、フレーム内符号化から次のフ
レーム内符号化までのNフレームを1つのGOPとし、
頭だしを必要とするフレームをエントリーフレームとす
るとき、 第1の符号化では、前記N,M値を一定とする第1のG
OP構造により符号化し、シーンチェンジが発生したシ
ーンチェンジフレームを検出し、 次に、前記シーンチェンジフレームのすべて又は一部の
シーンチェンジフレームと、前記エントリーフレーム
を、GOPの先頭であるフレーム内符号化とするよう
に、前記N,Mの値をGOPごとに可変とすることを許
す第2のGOP構造を設定し、 第2の符号化では、前記第2のGOP構造であって、さ
らに量子化幅を一定として量子化を行い、符号化した結
果の短区間ごとの発生データ量を記憶し、 前記発生データ量が多い短区間には多い目標データ量を
設定し、前記発生データ量が少ない短区間には少ない目
標データ量を設定し、 第3の符号化では、前記第2のGOP構造であって、さ
らに前記目標データ量に基づいて符号化を行うことを特
徴とする画像符号化装置。
8. An encoding device for encoding a video signal of a predetermined time, wherein the frame period of intra-frame encoding is N, the number of frames at reference frame intervals is M, and the next frame from the intra-frame encoding is the next frame. N frames up to encoding are treated as one GOP,
When a frame requiring a head start is set as an entry frame, in the first encoding, the first G that makes the N and M values constant is used.
A scene change frame in which a scene change has occurred is detected by encoding with an OP structure, and then all or a part of the scene change frames and the entry frame are intra-frame encoded at the beginning of GOP. As described above, a second GOP structure that allows the values of N and M to be variable for each GOP is set, and in the second encoding, the second GOP structure is further quantized. Quantization is performed with a constant width, and the generated data amount for each short section of the encoded result is stored, and a large target data amount is set in the short section where the generated data amount is large, and the generated data amount is short. A small target data amount is set in the section, and in the third encoding, encoding is performed based on the second GOP structure and the target data amount. The image coding device.
【請求項9】所定時間の映像信号を符号化する符号化装
置であって、 フレーム内符号化のフレーム周期をN、参照フレーム間
隔のフレーム数をMとし、フレーム内符号化から次のフ
レーム内符号化までのNフレームを1つのGOPとし、
頭だしを必要とするフレームをエントリーフレームとす
るとき、 前記N,Mの値を一定とする第1のGOP構造により符
号化する第1の符号化手段、 前記第1の符号化により得た情報より、シーンチェンジ
フレームを検出するシーンチェンジ検出手段、 前記シーンチェンジフレームのすべて又は一部のシーン
チェンジフレームと、エントリーフレームを、GOPの
先頭であるフレーム内符号化とするように、N,M値を
GOPごとに可変とすることを許す第2のGOP構造を
設定するGOP構造設定手段、 所定時間の映像信号を、前記第2のGOP構造で、所定
の量子化幅Q1により量子化を行う第2の符号化手段、 その結果発生した前記所定時間よりも短い短区間ごとの
データ量D1を逐次記憶する記憶手段、 前記短区間ごとのデータ量D1と相関を有する目標デー
タ量D2を短区間ごとに設定し、さらに前記短区間の目
標データ量D2の総和が所定のデータ量DALLである
ように設定する、目標データ量設定手段、 短区間ごとの符号化の結果が、短区間の前記目標データ
量D2になることを目標として、各短区間ごとの符号化
を行う第3の符号化手段、 前記第3の符号化を行った結果、それまでの各短区間に
発生したデータ量D3の総和ΣD3と、目標データ量の
それまでの総和ΣD2を比較する比較手段、 前記比較の結果、ΣD2>ΣD3ならば、その後の短区
間の目標データ量をやや多く、ΣD2<ΣD3ならば、
その後の短区間の目標データ量をやや少なく、目標デー
タ量設定手段を修正する、目標データ量修正手段、 を有することを特徴とする、画像符号化装置。
9. An encoding device for encoding a video signal of a predetermined time, wherein the frame period of intra-frame encoding is N, the number of frames at reference frame intervals is M, and the next frame from the intra-frame encoding is the next frame. N frames up to encoding are treated as one GOP,
When a frame requiring cueing is used as an entry frame, first encoding means for encoding with a first GOP structure that makes the values of N and M constant, information obtained by the first encoding A scene change detection means for detecting a scene change frame, N or M values so that all or a part of the scene change frames and the entry frame are intra-frame encoded at the beginning of the GOP. GOP structure setting means for setting a second GOP structure for allowing each GOP to be variable, a video signal of a predetermined time is quantized with a predetermined quantization width Q1 in the second GOP structure. 2, encoding means, storage means for sequentially storing the resulting data amount D1 for each short section shorter than the predetermined time, data for each short section Target data amount setting means for setting a target data amount D2 having a correlation with D1 for each short section, and further setting such that the sum of the target data amounts D2 for the short sections is a predetermined data amount DALL, for each short section Third encoding means for performing encoding for each short section with the goal that the result of encoding is the target data amount D2 for the short section, the result of performing the third encoding, Comparing means for comparing the sum ΣD3 of the data amounts D3 generated in each short section up to and the total sum ΣD2 of the target data amounts up to then, if the result of the comparison is ΣD2> ΣD3, the target data amount of the subsequent short section A little more, if ΣD2 <ΣD3,
An image coding apparatus comprising: a target data amount correction unit that corrects a target data amount setting unit by slightly reducing the target data amount in a short section thereafter.
【請求項10】所定時間の映像信号が符号化されたデー
タが記録されている光ディスクであって、 フレーム内符号化のフレーム周期をN、参照フレーム間
隔のフレーム数をMとし、フレーム内符号化から次のフ
レーム内符号化までのNフレームを1つのGOPとし、
頭だしを必要とするフレームをエントリーフレームとす
るとき、 第1の符号化では、前記N,M値を一定とする第1のG
OP構造により符号化し、シーンチェンジが発生したシ
ーンチェンジフレームを検出し、 次に、前記シーンチェンジフレームのすべて又は一部の
シーンチェンジフレームと、前記エントリーフレーム
を、GOPの先頭であるフレーム内符号化とするよう
に、前記N,Mの値をGOPごとに可変とすることを許
す第2のGOP構造を設定し、 第2の符号化では、前記第2のGOP構造であって、さ
らに量子化幅を一定として量子化を行い、符号化した結
果の短区間ごとの発生データ量を記憶し、 前記発生データ量が多い短区間には多い目標データ量を
設定し、前記発生データ量が少ない短区間には少ない目
標データ量を設定し、 第3の符号化では、前記第2のGOP構造であって、さ
らに前記目標データ量に基づいて符号化を行い、前記結
果の情報が記録されていることを特徴とする光ディス
ク。
10. An optical disc in which data in which a video signal of a predetermined time is encoded is recorded, wherein the frame period of the intra-frame encoding is N and the number of frames at reference frame intervals is M, and the intra-frame encoding is performed. From the next to the next intra-frame encoding is one GOP,
When a frame requiring a head start is set as an entry frame, in the first encoding, the first G that makes the N and M values constant is used.
A scene change frame in which a scene change has occurred is detected by encoding with an OP structure, and then all or a part of the scene change frames and the entry frame are intra-frame encoded at the beginning of GOP. As described above, a second GOP structure that allows the values of N and M to be variable for each GOP is set, and in the second encoding, the second GOP structure is further quantized. Quantization is performed with a constant width, and the generated data amount for each short section of the encoded result is stored, and a large target data amount is set in the short section where the generated data amount is large, and the generated data amount is short. A small target data amount is set in the section, and in the third encoding, encoding is performed based on the second GOP structure and the target data amount. An optical disc having the information recorded therein.
【請求項11】所定時間の映像信号が符号化されたデー
タが記録されている光ディスクであって、 フレーム内符号化のフレーム周期をN、参照フレーム間
隔のフレーム数をMとし、フレーム内符号化から次のフ
レーム内符号化までのNフレームを1つのGOPとし、
頭だしを必要とするフレームをエントリーフレームとす
るとき、 前記N,Mの値を一定とする第1のGOP構造により符
号化する第1の符号化手段、 前記第1の符号化により得た情報より、シーンチェンジ
フレームを検出するシーンチェンジ検出手段、 前記シーンチェンジフレームのすべて又は一部のシーン
チェンジフレームと、エントリーフレームを、GOPの
先頭であるフレーム内符号化とするように、N,M値を
GOPごとに可変とすることを許す第2のGOP構造を
設定するGOP構造設定手段、 所定時間の映像信号を、前記第2のGOP構造で、所定
の量子化幅Q1により量子化を行う第2の符号化手段、 その結果発生した前記所定時間よりも短い短区間ごとの
データ量D1を逐次記憶する記憶手段、 前記短区間ごとのデータ量D1と相関を有する目標デー
タ量D2を短区間ごとに設定し、さらに前記短区間の目
標データ量D2の総和が所定のデータ量DALLである
ように設定する、目標データ量設定手段、 短区間ごとの符号化の結果が、短区間の前記目標データ
量D2になることを目標として、各短区間ごとの符号化
を行う第3の符号化手段、 前記第3の符号化を行った結果、それまでの各短区間に
発生したデータ量D3の総和ΣD3と、目標データ量の
それまでの総和ΣD2を比較する比較手段、 前記比較の結果、ΣD2>ΣD3ならば、その後の短区
間の目標データ量をやや多く、ΣD2<ΣD3ならば、
その後の短区間の目標データ量をやや少なく、 目標データ量設定手段を修正する、目標データ量修正手
段、 を有し、第3の符号化の結果の情報が記録されているこ
とを特徴とする光ディスク。
11. An optical disc in which data in which a video signal of a predetermined time is encoded is recorded, wherein the frame period of the intra-frame encoding is N and the number of frames at a reference frame interval is M, and the intra-frame encoding is performed. From the next to the next intra-frame encoding is one GOP,
When a frame requiring cueing is used as an entry frame, first encoding means for encoding with a first GOP structure that makes the values of N and M constant, information obtained by the first encoding A scene change detection means for detecting a scene change frame, N or M values so that all or a part of the scene change frames and the entry frame are intra-frame encoded at the beginning of the GOP. GOP structure setting means for setting a second GOP structure for allowing each GOP to be variable, a video signal of a predetermined time is quantized with a predetermined quantization width Q1 in the second GOP structure. 2, encoding means, storage means for sequentially storing the resulting data amount D1 for each short section shorter than the predetermined time, data for each short section Target data amount setting means for setting a target data amount D2 having a correlation with D1 for each short section, and further setting such that the sum of the target data amounts D2 for the short sections is a predetermined data amount DALL, for each short section Third encoding means for performing encoding for each short section with the goal that the result of encoding is the target data amount D2 for the short section, the result of performing the third encoding, Comparing means for comparing the sum ΣD3 of the data amounts D3 generated in each short section up to and the total sum ΣD2 of the target data amounts up to then, if the result of the comparison is ΣD2> ΣD3, the target data amount of the subsequent short section A little more, if ΣD2 <ΣD3,
The target data amount of the subsequent short section is slightly smaller, and the target data amount setting means for correcting the target data amount is provided, and the information of the result of the third encoding is recorded. optical disk.
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