JPH09289640A - Ｍｐｅｇエンコーダ装置および可変クロック発生回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＭＰＥＧ２の可変レート符号化機能に対応す
ることが可能なＭＰＥＧエンコーダ装置を提供する。 【解決手段】 画像符号化部４により可変レートの下で
符号化された圧縮画像データ１１に対応した符号化情報
内に含まれている符号化レート情報に基づいて画像符号
化レートの切り替わりを検出し、切り替え信号１３を出
力する手段を有する多重化部６と、上記切り替え信号１
３が出力されたときに、多重化部６に導出する動作基準
クロック１４を、切り替えられた画像符号化レートに対
応する周波数のクロックに切り替える可変クロック発生
部３とを設け、画像符号化レートが切り替えられたタイ
ミングで、その切り替えられた画像符号化レートに対応
する周波数を生成し、これを多重化部６の動作基準時間
軸とするようにすることにより、可変レートの下で符号
化された圧縮画像データと圧縮音声データとを多重化で
きるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＭＰＥＧエンコー
ダ装置および可変クロック発生回路に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像圧縮符号化技術の１つにＭＰ
ＥＧ１（Moving Picture Image Coding Experts Group
1 ）と呼ばれる方式がある。このＭＰＥＧ１は、主にＣ
Ｄ−ＲＯＭ等の蓄積メディアを対象とした画像圧縮の標
準化のために開発されたものであり、近年において家電
やコンピュータなどの分野で広く普及しているビデオＣ
Ｄでは、このＭＰＥＧ１により画像が圧縮されて記録さ
れていることが多い。

【０００３】ところで、一連の画像の中の複雑なシーン
では情報発生量が多く、簡単なシーンでは情報発生量が
少ないことは一般に知られるところである。したがっ
て、そのような画像データを圧縮した場合に、複雑なシ
ーンと簡単なシーンとで再生映像の画質が同程度に良く
なるようにするためには、複雑なシーンでは簡単なシー
ンに比べてより多くの圧縮データ量が必要になる。

【０００４】ところが、ＭＰＥＧ１によって画像を圧縮
してビデオＣＤに記録する場合、通常は符号化レートが
固定されており、複雑なシーンの画像データも簡単なシ
ーンの画像データも同じ符号化レートで圧縮される。そ
のため、複雑なシーンに割り当てられるデータ量が不足
してしまい、複雑なシーンでの再生映像の画質が簡単な
シーンでの画質に比べて悪くなってしまうという欠点が
あった。

【０００５】このような欠点を解消する手段として、Ｍ
ＰＥＧ１を発展させたＭＰＥＧ２の可変レート符号化機
能がある。この可変レート符号化機能は、画像の符号化
の難易度に応じて符号化レートを適宜変化させるもので
ある。すなわち、可変レート符号化では、複雑なシーン
に対しては符号化レートを高く、簡単なシーンに対して
は符号化レートを低く設定し、両者の平均で、ある目標
の符号化レートとなるように制御する。

【０００６】この可変レート符号化機能を用いれば、書
込み可能な総データ量が限られているディジタル・ビデ
オ・ディスク（ＤＶＤ）などに圧縮画像データを記録す
る際に、複雑なシーンにより多くのデータ量を割り当て
ることが可能となり、複雑なシーンと簡単なシーンとで
再生映像の画質が同程度に良くなるようにすることがで
きる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一般に、圧縮画像デー
タとその画像に対応する圧縮音声データとをマルチプレ
クスしてディジタル・ビデオ・ディスク（ＤＶＤ）など
の蓄積メディアに記録したり、伝送路などの通信メディ
アを介して通信したりする場合、マルチプレクス処理の
動作基準時間軸は、圧縮データ出力用のクロックに同期
していなければならない。そのため、マルチプレクス処
理を可変符号化レートの下で行うためには、変化する符
号化レートに合わせてマルチプレクス処理の基準クロッ
ク周波数を可変にする必要がある。

【０００８】しかしながら、従来、任意の周波数のクロ
ックを発生する回路自体はいくつか提案されているが、
変化する画像符号化レートに合わせてクロック周波数を
任意に変更する手段は提供されていなかった。そのた
め、ＭＰＥＧ２で符号化した圧縮画像データと圧縮音声
データとを多重化して出力するＭＰＥＧ２システムにお
いては、可変レート符号化機能に十分に対応することが
できないという問題があった。

【０００９】また、蓄積メディアを対象として符号化を
行う場合と、通信メディアを対象として符号化を行う場
合とで符号化レートを変える必要があるが、この場合
に、蓄積メディアの符号化レートにも通信メディアの符
号化レートにも対応するためには、従来は、非同期系に
対応したインタフェースと同期系に対応したインタフェ
ースとの両者を備える必要があった。そのため、インタ
フェース部が多くなり、装置の規模が増大してしまうと
いう問題があった。

【００１０】本発明は、このような問題を解決するため
に成されたものであり、ＭＰＥＧ２の可変レート符号化
機能に十分に対応することが可能なＭＰＥＧエンコーダ
装置を提供することを第１の目的とする。

【００１１】また、マルチプレクス処理の動作基準時間
軸となるクロック周波数を任意のタイミングで任意の周
波数に変更することが可能な可変クロック発生回路を提
供することを第２の目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のＭＰＥＧエンコ
ーダ装置は、可変レートで符号化された圧縮画像データ
と圧縮音声データとを多重化する多重化手段と、上記多
重化手段に入力される画像符号化部からの符号化情報中
に含まれている符号化レート情報に基づいて画像符号化
レートの切り替わりを検出し、切り替え信号を出力する
切り替え信号出力手段と、上記切り替え信号出力手段よ
り出力された切り替え信号が供給されたときに、上記多
重化手段に入力される圧縮画像データの符号化レートに
対応する周波数のクロックを発生させて上記多重化手段
に導出する可変クロック発生手段とを設けたことを特徴
としている。

【００１３】本発明の他の特徴とするところは、上記可
変クロック発生手段は、固定周波数のクロックを発生す
るクロック発生手段と、上記画像符号化レートに対応し
て上記固定周波数のクロックを間引くための種々の間引
きパターンを発生させるクロックパターン発生手段とを
備え、上記切り替え信号出力手段より出力された切り替
え信号が供給されたときに、上記多重化手段に入力され
る圧縮画像データの符号化レートに対応する周波数のク
ロックを上記間引きパターンに基づいて発生させて上記
多重化手段に導出することを特徴としている。

【００１４】本発明のその他の特徴とするところは、上
記可変クロック発生手段は、固定周波数のクロックを発
生するクロック発生手段と、上記画像符号化レートに対
応して上記固定周波数のクロックを間引くための種々の
間引きパターンを発生させるクロックパターン発生手段
と、上記クロックパターン発生手段から供給される間引
きパターンを一時的に順次格納する第１、第２のメモリ
と、上記切り替え信号が供給されるごとに上記間引きパ
ターンを上記第１、第２のメモリに交互に書き込むよう
にするデータ書き込み手段と、上記第１、第２のメモリ
に格納された間引きパターンを上記切り替え信号が供給
されるごとに交互に読み出すようにするデータ読み出し
手段と、上記データ読み出し手段により上記第１、第２
のメモリから交互に読み出される間引きパターンに従っ
て、上記クロック発生手段から供給される固定周波数の
クロックを間引いて出力するゲート手段とを備えること
を特徴としている。

【００１５】本発明のその他の特徴とするところは、上
記多重化手段に入力される圧縮画像データは、ＭＰＥＧ
２の可変レート符号化機能に従って符号化されたもので
あることを特徴としている。

【００１６】本発明の可変クロック発生回路は、固定周
波数のクロックを発生するクロック発生手段と、上記ク
ロック発生手段により発生される固定周波数のクロック
を間引くための種々の間引きパターンを一時的に順次格
納する第１、第２のメモリと、画像データの符号化レー
トが切り替わるごとに上記間引きパターンを上記第１、
第２のメモリに交互に書き込むデータ書き込み手段と、
上記第１、第２のメモリに格納された間引きパターンを
上記画像データの符号化レートが切り替わるごとに上記
第１、第２のメモリから交互に読み出すデータ読み出し
手段と、上記データ読み出し手段により上記第１、第２
のメモリから交互に読み出される間引きパターンに従っ
て、上記クロック発生手段から供給される固定周波数の
クロックを間引いて出力するゲート手段とを備えること
を特徴とする。

【００１７】上記のように構成した本発明によれば、画
像データを符号化する際の符号化レートが切り替えられ
ると、それに対応して多重化手段における動作基準クロ
ックが、切り替えられた符号化レートに対応する周波数
のクロックに切り替えられるようになるので、多重化手
段の動作基準時間軸となるクロック周波数が、画像符号
化レートが切り替えられる任意のタイミングで、その切
り替えられた画像符号化レートに対応する任意の周波数
に変更されるようにすることが可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態の詳細
を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による
ＭＰＥＧエンコーダ装置（ＭＰＥＧ２による画像・音声
圧縮符号化装置）の要部構成を示すブロック図である。

【００１９】図１に示すように、本実施形態の画像・音
声圧縮符号化装置２０は、ＣＰＵ１と、クロックパター
ン発生部２と、可変クロック発生部３と、画像符号化部
４と、音声符号化部５と、多重化部６とにより構成され
る。上記ＣＰＵ１は、画像・音声圧縮符号化装置２０の
外部にあるホストＰＣ（パーソナルコンピュータ）３０
とＲＳ２３２Ｃインタフェースを介して接続されてい
る。

【００２０】上記ホストＰＣ３０は、画像符号化に関す
る各種パラメータを生成し、それをＲＳ２３２Ｃインタ
フェースを介して画像・音声圧縮符号化装置２０内のＣ
ＰＵ１に送出する。例えば、ホストＰＣ３０は、これか
らエンコーディングする画像をプリスキャンしてその画
像がどのくらい複雑なものかを判定し、その判定結果を
もとに符号化パラメータ７を生成する。ＣＰＵ１は、ホ
ストＰＣ３０から送られてくる符号化パラメータ７を画
像符号化部４および多重化部６に転送する。

【００２１】画像・音声圧縮符号化装置２０がＭＰＥＧ
２の可変レート符号化機能に従って動作しているとき
は、画像符号化部４において画像の符号化を行う際の符
号化レートと、その符号化レートを変更するタイミング
を示すタイムコードとが符号化パラメータ７として設定
される。この符号化パラメータ７は、ホストＰＣ３０に
より、例えば、一連の映像中の複雑なシーンに対しては
符号化レートが高くなるように設定され、簡単なシーン
に対しては低くなるように設定される。

【００２２】図３に、この符号化パラメータ７の設定例
を示す。この図３に示す符号化パラメータ７の設定内容
は、１分０秒の０フレーム目からは６Ｍｂｐｓ、５分２
５秒の０フレーム目からは３Ｍｂｐｓ、１２分１０秒の
０フレーム目からは１０Ｍｂｐｓ、１８分４５秒の０フ
レーム目からは８Ｍｂｐｓの符号化レートで画像の符号
化を行うというものである。

【００２３】このような符号化パラメータ７を受け取っ
た画像符号化部４は、画像・音声圧縮符号化装置２０の
外部から入力されるタイムコード８が上記符号化パラメ
ータ７で指定されたタイムコード値と一致したフレーム
（画面）から、そのタイムコード値に対応して設定され
ている符号化レートで、画像・音声圧縮符号化装置２０
の外部から入力される映像データ９の符号化を開始す
る。この符号化は、ＭＰＥＧ２に従って行う。

【００２４】一方、音声符号化部５は、画像・音声圧縮
符号化装置２０の外部から入力される音声データ１０
を、所定の符号化レート（例えば、２５６Ｋｂｐｓ）に
従って符号化する。このようにして可変の符号化レート
で符号化された圧縮画像データ１１および固定の符号化
レートで符号化された圧縮音声データ１２は、多重化部
６に供給されて多重化され、多重化データ１５として次
段に出力される。

【００２５】上述したように、この多重化部６における
マルチプレクス処理をＭＰＥＧ２の可変レート符号化機
能の下で行うためには、タイムコード８に従って変化す
る画像符号化レートに合わせてマルチプレクス処理の基
準クロック周波数を可変にする必要がある。つまり、多
重化部６に入力されるマルチプレクス処理の動作基準時
間軸となるクロック１４の周波数を、画像の符号化レー
トの変化に対応して変化させなければならない。

【００２６】ここで、画像符号化部４においてどの符号
化レートで符号化を行ったかは、符号化情報として多重
化部６に入力される。したがって、多重化部６は、画像
符号化部４から供給される符号化情報を解析することに
より、画像の符号化レートとその変化時点とを認識する
ことができる。

【００２７】多重化部６は、このようにして符号化情報
を解析して符号化レートの変化時点の認識し、その変化
時点において、クロックの切り替え信号１３を可変クロ
ック発生部３に供給する。可変クロック発生部３は、上
記切り替え信号１３が供給されたタイミングで、多重化
部６に与えるマルチプレクス処理の動作基準時間軸とな
るクロック１４の周波数を変化させる。

【００２８】上記多重化部６より出力された切り替え信
号１３は、可変クロック発生部３の他にＣＰＵ１にも供
給される。ＣＰＵ１は、この切り替え信号１３を受け取
ることによって、符号化パラメータ７で設定されたタイ
ミング通りに画像の符号化レートが切り替えられたかど
うかを確認する。そして、クロックパターン発生部２を
制御し、次の符号化レートに対応するクロック周波数を
実現するためのクロックパターンを発生させ、それを可
変クロック発生部３に供給する。

【００２９】図２は、上記可変クロック発生部３の具体
的な構成例を示す図である。この図２に示すように、本
実施形態の可変クロック発生部３は、クロック発生部３
１と、データ書き込み部３２と、データ読み出し部３３
と、第１のメモリ３４と、第２のメモリ３５と、ゲート
３６とにより構成される。

【００３０】上記クロック発生部３１は、固定周波数の
クロックを発生する。また、クロックパターン発生部２
は、上記クロック発生部３１により発生される固定周波
数のクロックをもとに様々な周波数のクロックを発生さ
せる際に使用する種々のクロックパターンを発生する処
理を行う。

【００３１】データ書き込み部３２は、上記クロックパ
ターン発生部３１により発生される種々のクロックパタ
ーンを、画像符号化レートが切り替わるごとに第１のメ
モリ３４および第２のメモリ３５に交互に切り替えて書
き込む処理を行う。また、データ読み出し部３３は、上
記第１のメモリ３４および第２のメモリ３５に格納され
た種々のクロックパターンを、画像符号化レートが切り
替わるごとに交互に切り替えて読み出し、ゲート３６に
供給する処理を行う。

【００３２】ゲート３６は、データ読み出し部３３によ
り第１のメモリ３４および第２のメモリ３５から交互に
読み出される種々のクロックパターンに従って、様々な
周波数のクロックを生成して出力する。なお、本実施形
態では、クロックパターン発生部２では、クロックパタ
ーンの一例として間引きパターンを発生している。

【００３３】この場合、ゲート３６は、データ読み出し
部３３より供給される間引きパターンでもってクロック
発生部３１より発生される固定周波数のクロックを間引
くことにより、すなわち、動作を一定期間停止させるこ
とにより、任意の周波数を有するクロックを生成して出
力する。

【００３４】例えば、図３に示したような符号化パラメ
ータ７が設定されている場合を考える。この場合、デー
タ書き込み部３２は、まず最初に６Ｍｂｐｓのクロック
周波数を実現するための間引きパターンを第１のメモリ
３４に書き込み、続いて３Ｍｂｐｓのクロック周波数を
実現するための間引きパターンを第２のメモリ３５に書
き込む。これらの６Ｍｂｐｓ、３Ｍｂｐｓに対応のクロ
ックパターンは、画像符号化部４において画像符号化を
開始する時までに書き込んでおく。

【００３５】画像符号化部４において６Ｍｂｐｓの符号
化レートで画像符号化が開始されると、データ読み出し
部３３は、第１のメモリ３４から６Ｍｂｐｓに対応の間
引きパターンを読み出し、それをゲート３６に供給す
る。ゲート３６は、その第１のメモリ３４から読み出さ
れた６Ｍｂｐｓに対応の間引きパターンでクロック発生
部３１より発生された固定周波数のクロックを間引くこ
とにより、６Ｍｂｐｓの周波数を有するクロックを生成
して出力する。

【００３６】その後、画像符号化部４において３Ｍｂｐ
ｓの符号化レートで画像符号化が開始されると（多重化
部６から可変クロック発生部３に切り替え信号１３が出
力されると）、データ読み出し部３３は、第２のメモリ
３５から３Ｍｂｐｓに対応の間引きパターンを読み出
し、それをゲート３６に供給する。ゲート３６は、上述
と同様の処理を行うことにより、３Ｍｂｐｓの周波数の
クロックを生成する。

【００３７】このようにしてデータ読み出し部３３が第
２のメモリ３５から３Ｍｂｐｓに対応の間引きパターン
を読み出している間、データ書き込み部３２は、次の１
０Ｍｂｐｓのクロック周波数を実現するための間引きパ
ターンを第１のメモリ３４に書き込む。

【００３８】次に、画像符号化部４において１０Ｍｂｐ
ｓの符号化レートで画像符号化が開始されると、データ
読み出し部３３は、上記第１のメモリ３５に既に書き込
まれた１０Ｍｂｐｓに対応の間引きパターンを読み出
す。このとき、データ書き込み部３２は、更に次の８Ｍ
ｂｐｓのクロック周波数を実現するための間引きパター
ンを第２のメモリ３５に書き込む。

【００３９】このように、本実施形態の可変クロック発
生部３は、間引きパターン格納用のメモリを２つ持ち、
それらをダブルバッファとして使用するようにしてい
る。すなわち、一方のメモリが読み出しモードにあると
き、もう一方のメモリを書き込みモードとし、新たな間
引きパターンを書き込む。そして、切り替え信号１３が
発生するタイミングごとに読み出しモードと書き込みモ
ードとを交互に切り替えることにより、異なる周波数の
クロックを連続的に発生することができるようにしてい
る。

【００４０】以上のように構成した本実施形態によれ
ば、画像符号化部４での符号化レートに合わせて多重化
部６でのマルチプレクス処理の動作基準時間軸となるク
ロック周波数を可変にすることができ、ＭＰＥＧ２の可
変レート符号化機能に対応してエンコーディング処理を
行うことができるようになる。

【００４１】

【発明の効果】本発明は上述したように、可変レートの
下で符号化された圧縮画像データに対応した符号化情報
内に含まれている符号化レート情報に基づいて画像符号
化レートの切り替わりを検出し、切り替え信号を出力す
る切り替え信号出力手段と、切り替え信号が出力された
ときに、多重化手段に導出する動作基準クロックを、切
り替えられた画像符号化レートに対応する周波数のクロ
ックに切り替える可変クロック発生手段とを設けたの
で、多重化手段の動作基準時間軸となるクロック周波数
を、画像符号化レートが切り替えられた任意のタイミン
グで、その切り替えられた画像符号化レートに対応する
任意の周波数に変更することができ、可変レートの下で
行われる画像符号化のレートと、それにより得られる圧
縮画像データと圧縮音声データとを多重化する際のレー
トとを常に一致させることができる。これにより、可変
レートの下で符号化された圧縮画像データと圧縮音声デ
ータとを良好に多重化することができ、例えば、ＭＰＥ
Ｇ２の可変レート符号化機能に対応したＭＰＥＧエンコ
ーダ装置を提供することができる。

【００４２】また、本発明の可変クロック発生回路によ
れば、任意のタイミングで任意のクロック周波数に変更
することができるので、蓄積メディアおよび通信メディ
アの両方を対象として符号化を行う装置を構成する際
に、蓄積メディア用のインタフェースと通信メディア用
のインタフェースとの両方を持たなくても、各メディア
に適した符号化レートに対応してエンコーディングを行
うことができ、これにより、必要なインターフェイスを
半減して装置の規模が大きくならないようにすることも
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるＭＰＥＧエンコーダ
装置（画像・音声圧縮符号化装置）の構成例を示すブロ
ック図である。

【図２】本実施形態による可変クロック発生部の具体的
な構成例を示すブロック図である。

【図３】画像符号化に関する各種パラメータの設定内容
の例を示す図である。

【符号の説明】

１ ＣＰＵ ２ クロックパターン発生部 ３ 可変クロック発生部 ４ 画像符号化部 ５ 音声符号化部 ６ 多重化部 ７ 符号化パラメータ ８ タイムコード ９ 映像データ １０ 音声データ １１ 圧縮画像データ １２ 圧縮音声データ １３ 切り替え信号 １４ 可変周波数クロック １５ 多重化データ ２０ 画像・音声圧縮符号化装置 ３０ ホストＰＣ ３１ クロック発生部 ３２ データ書き込み部 ３３ データ読み出し部 ３４ 第１のメモリ ３５ 第２のメモリ ３６ ゲート

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可変レートで符号化された圧縮画像デー
   タと圧縮音声データとを多重化する多重化手段と、 上記多重化手段に入力される画像符号化部からの符号化
   情報中に含まれている符号化レート情報に基づいて画像
   符号化レートの切り替わりを検出し、切り替え信号を出
   力する切り替え信号出力手段と、 上記切り替え信号出力手段より出力された切り替え信号
   が供給されたときに、上記多重化手段に入力される圧縮
   画像データの符号化レートに対応する周波数のクロック
   を発生させて上記多重化手段に導出する可変クロック発
   生手段とを設けたことを特徴とするＭＰＥＧエンコーダ
   装置。
2. 【請求項２】 上記可変クロック発生手段は、固定周波
   数のクロックを発生するクロック発生手段と、 上記画像符号化レートに対応して上記固定周波数のクロ
   ックを間引くための種々の間引きパターンを発生させる
   クロックパターン発生手段とを備え、 上記切り替え信号出力手段より出力された切り替え信号
   が供給されたときに、上記多重化手段に入力される圧縮
   画像データの符号化レートに対応する周波数のクロック
   を上記間引きパターンに基づいて発生させて上記多重化
   手段に導出することを特徴とする請求項１に記載のＭＰ
   ＥＧエンコーダ装置。
3. 【請求項３】 上記可変クロック発生手段は、固定周波
   数のクロックを発生するクロック発生手段と、 上記画像符号化レートに対応して上記固定周波数のクロ
   ックを間引くための種々の間引きパターンを発生させる
   クロックパターン発生手段と、 上記クロックパターン発生手段から供給される間引きパ
   ターンを一時的に順次格納する第１、第２のメモリと、 上記切り替え信号が供給されるごとに上記間引きパター
   ンを上記第１、第２のメモリに交互に書き込むようにす
   るデータ書き込み手段と、 上記第１、第２のメモリに格納された間引きパターンを
   上記切り替え信号が供給されるごとに交互に読み出すよ
   うにするデータ読み出し手段と、 上記データ読み出し手段により上記第１、第２のメモリ
   から交互に読み出される間引きパターンに従って、上記
   クロック発生手段から供給される固定周波数のクロック
   を間引いて出力するゲート手段とを備えることを特徴と
   する請求項１に記載のＭＰＥＧエンコーダ装置。
4. 【請求項４】 上記多重化手段に入力される圧縮画像デ
   ータは、ＭＰＥＧ２の可変レート符号化機能に従って符
   号化されたものであることを特徴とする請求項１〜３の
   何れか１項に記載のＭＰＥＧエンコーダ装置。
5. 【請求項５】 固定周波数のクロックを発生するクロッ
   ク発生手段と、 上記クロック発生手段により発生される固定周波数のク
   ロックを間引くための種々の間引きパターンを一時的に
   順次格納する第１、第２のメモリと、 画像データの符号化レートが切り替わるごとに上記間引
   きパターンを上記第１、第２のメモリに交互に書き込む
   データ書き込み手段と、 上記第１、第２のメモリに格納された間引きパターンを
   上記画像データの符号化レートが切り替わるごとに上記
   第１、第２のメモリから交互に読み出すデータ読み出し
   手段と、 上記データ読み出し手段により上記第１、第２のメモリ
   から交互に読み出される間引きパターンに従って、上記
   クロック発生手段から供給される固定周波数のクロック
   を間引いて出力するゲート手段とを備えることを特徴と
   する可変クロック発生回路。