JPWO2009139303A1 - 映像記録装置 - Google Patents

Abstract

最低限の画質を保ちながら目標ビットレートに収束するように映像データを圧縮し、記録することが可能な映像記録装置を提供する。映像記録装置（録画再生装置１０で例示）は、所定時間のビットレートが目標ビットレートに収束するように、量子化ステップの変更を含むレート制御を実行しながら映像データを圧縮する圧縮手段（トランスコーダ１３で例示）と、圧縮された圧縮データを記録媒体に記録する記録手段と、圧縮開始から現時点までに圧縮手段で映像データを圧縮した結果の総ビットレートを算出する総レート算出手段とを備える。圧縮手段は、変更後の量子化ステップが、圧縮手段で変更可能となっている上限値より低い所定の上限値を超えないように制限する量子化ステップ制限手段と、算出された総ビットレートが目標ビットレートを上回っていた場合に、量子化ステップを所定の上限値に固定する量子化ステップ固定手段とを有する。

Description

本発明は、映像データを含むデータを記録する映像記録装置に関する。

従来から、映像記録装置においては、データを圧縮する際に、ある一定時間内に目標ビットレートに到達するような制御がなされている。

近年、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＢＤ（Blu-Ray Disc），ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの大容量メディアを利用して、デジタル放送を記録する録画機器が開発されている。このような大容量メディアを持った録画機器においても、目標ビットレートを定め、一定時間内（数分のオーダ）でビットレートが収束するように設計されている。

特許文献１には、可変ビットレート制御に基づいて符号化を行う画像符号化装置において、記録媒体の記憶容量の予測値に対して、実際の記憶容量を少なく押さえる方向に量子化スケールに下限を設けてレート制御することで、目標情報量を上回る符号化を回避する技術が開示されている。さらに、特許文献１には、ディスク等の記憶媒体に無制限に記憶することができる場合には、逆に量子化スケールに上限を設けることにより発生情報量を意図的に増やすことも記載されている。

特開２００６−２９５８５２号公報

しかしながら、従来技術では、目標ビットレートに収束させるために画質が犠牲になる場合があり、特許文献１に記載のように量子化スケールに上限を設けたとしても画質が犠牲にならないだけで、映像によってはビットレートの増加に歯止めがかからなくなる場合があり、目標のビットレートに収束させることはできない。また、特許文献１に記載の技術を含む従来技術では、記録が長時間になる場合で、且つそれほど符号量を必要としないシーンにおいても、均一に符号量が割り当てられてしまう。

本発明は、上述のような実状に鑑みてなされたものであり、最低限の画質を保ちながら目標ビットレートに収束するように映像データを圧縮し、記録することが可能な映像記録装置を提供することを、その目的とする。

本発明の第１の技術手段は、所定時間のビットレートが目標ビットレートに収束するように、量子化ステップの変更を含むレート制御を実行しながら、映像データを圧縮する圧縮手段と、該圧縮手段により圧縮された圧縮データを記録媒体に記録する記録手段とを備えた映像記録装置であって、圧縮開始から現時点までに前記圧縮手段で映像データを圧縮した結果の総ビットレートを算出する総レート算出手段を備え、前記圧縮手段は、前記変更後の量子化ステップが、前記圧縮手段で変更可能となっている上限値より低い所定の上限値を超えないように制限する量子化ステップ制限手段と、前記総レート算出手段で算出された総ビットレートが前記目標ビットレートを上回っていた場合に、量子化ステップを前記所定の上限値に固定する量子化ステップ固定手段とを有することを特徴としたものである。

第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記所定時間又は他の所定時間に前記圧縮手段で映像データを圧縮した結果として得られた符号量を算出する符号量算出手段を備え、前記量子化ステップ固定手段は、前記符号量算出手段で算出された符号量が所定量より少ない場合にも、量子化ステップを前記所定の上限値に固定することを特徴としたものである。

第３の技術手段は、第１又は第２の技術手段において、前記圧縮手段は、前記記録媒体の記録可能残量が所定残量を下回ったときに、前記量子化ステップ制限手段による制限を解除することを特徴としたものである。

第４の技術手段は、第１〜第３のいずれかの技術手段において、前記圧縮手段は、前記記録媒体の記録可能残量が所定残量を下回ったときに、前記量子化ステップ固定手段による固定を解除することを特徴としたものである。

第５の技術手段は、第１〜第４のいずれかの技術手段において、前記所定の上限値を設定する上限値設定手段を備えることを特徴としたものである。

第６の技術手段は、第１〜第５のいずれかの技術手段において、前記目標ビットレートを設定する目標設定手段を備えることを特徴としたものである。

本発明の映像記録装置によれば、最低限の画質を保ちながら目標ビットレートに収束するように映像データを圧縮し、記録することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る録画再生装置の構成例を示すブロック図である。 図１の録画再生装置における処理により或る映像データが圧縮されて記録媒体に記録されたときのビットレートの一例を時系列で示すグラフである。 図１の録画再生装置における処理例を説明するためのフロー図である。

本発明に係る映像記録装置は、圧縮符号化された映像データを逆量子化後に再量子化して記録する装置（トランスコーダを含む装置）、あるいは、圧縮符号化された映像データを複号後に再符号化して記録する装置（デコーダ及びエンコーダを含む装置）、あるいは、それら双方の装置の機能を併せ持った装置である。以下、本発明に係る映像記録装置について、録画再生装置を例に挙げて説明するが、これに限ったものではない。

図１は、本発明の一実施形態に係る録画再生装置の構成例を示すブロック図である。図１で例示する録画再生装置１０は、チューナ１２、トランスコーダ１３、入出力インタフェイス（入出力Ｉ／Ｆ）１４、デコーダ１６、ＨＤＤ１７、リモコン受信部１８、表示出力部１９、音声出力部２０、及び、装置全体を制御するためのＣＰＵやＲＯＭ等で構成される制御部１５を備えている。制御部１５では、以下に説明するような処理手順を実行するためのコンピュータ読み取り可能なプログラムを、ＣＰＵで実行可能にＲＯＭ等に格納しておけばよい。

チューナ１２は、デジタル放送波を受信できる構成を有する。勿論、チューナ１２は、アナログ放送波とデジタル放送波の両方を受信できる構成としてもよいし、アナログ放送波のみを受信できる構成としてもよい。また、ＳＴＢ（Set Top Box）などによりデジタルチューナを外部接続する場合には、チューナ１２を設けなくてもよい。

入出力Ｉ／Ｆ１４は、ＢＤ，ＤＶＤ等の可搬記録媒体を装着してデータの入出力（書き込み／読み出し）を行う。また、記録媒体としては、これらの可搬記録媒体の他に、装置内蔵型の記録媒体としてＨＤＤ１７のハードディスクを用いることができるが、内蔵型／可搬型の記録媒体はこれらに限定されるものではない。

このように、録画再生装置１０は、例えば、デジタルチューナ内蔵のハードディスクレコーダもしくはＢＤレコーダやＤＶＤレコーダ、ハードディスク一体型ＢＤレコーダやＤＶＤレコーダ、あるいはデジタルチューナを外部接続可能なハードディスクレコーダもしくはＢＤレコーダやＤＶＤレコーダ、ハードディスク一体型のＢＤレコーダやＤＶＤレコーダなどとして、適宜構成することができる。

リモコン受信部１８は、リモコン等の操作入力手段からの操作信号を受光する受光部を備え、受光した操作信号を解釈して制御部１５に渡している。なお、操作は録画再生装置１０の本体に具備した図示しない操作ボタンによっても可能である。

表示出力部１９は、アンテナ１１を経由して受信したコンテンツや各記録媒体内に記録されたコンテンツの映像データ及び付加データを、図示しない表示装置に出力する。この表示装置としては、例えば、ＣＲＴ（Cathode-ray Tube）装置、プラズマ表示装置、液晶表示装置、有機／無機ＥＬ（electroluminescence）装置などが挙げられる。また、表示出力部１９は、制御部１５の制御によって生成される録画コンテンツの一覧や、特定の録画コンテンツから生成した複数のサムネイルの一覧などを上記表示装置に出力する。また、音声出力部２０は、アンテナ１１を経由して受信したコンテンツや各記録媒体内に記録されたコンテンツの音声データを、図示しないスピーカに音声として出力する。

録画再生装置１０を用いてデジタル放送を視聴する場合、チューナ１２は、アンテナ１１から入力された高周波信号（デジタル変調信号）を復調し、その復調信号をデコーダ１６に入力する。デコーダ１６は、入力された復調信号を映像信号と音声信号と付加信号とに分離して復号した後、その復号信号から表示制御出力信号及びそれに同期した音声制御出力信号を生成し、その表示制御出力信号を表示出力部１９に出力し、音声制御出力信号を音声出力部２０に出力する。なお、上記表示制御出力信号は、付加信号から生成された復号信号を映像信号から生成された復号信号に重畳した信号に関する信号である。表示出力部１９から出力された表示制御出力信号は、録画再生装置１０に接続されたテレビなどの表示装置に入力され、その表示画面により、ユーザは表示制御出力信号に対応したデジタル放送番組の映像及び付加情報を見ることができる。音声出力部２０から出力された音声制御出力信号は、録画再生装置１０に接続されたテレビなどのスピーカ付き表示装置に入力され、そのスピーカにより、ユーザは音声制御出力信号に対応したデジタル放送番組の音声を聴くことができる。

なお、チューナ１２をアナログ放送受信可能に構成した場合には、デコーダ１６もアナログ対応可能に構成しておけば、そのアナログ放送を視聴することが可能であり、その処理はデジタル放送の視聴について説明したものと同様である。

また、ＨＤＤ１７やＢＤ等の記録媒体に記録されているコンテンツを録画再生装置１０により再生する場合、デコーダ１６は、ＨＤＤ１７又はＢＤ等に記録されているコンテンツのデータを復号した後、映像データ及び付加データについては映像出力可能な形式に変換して表示出力部１９に出力し、音声データについては音声出力可能な形式に変換して、音声出力部２０に映像と同期させて出力する。表示出力部１９、音声出力部２０に出力された各データの再生については、デジタル放送の視聴に関して説明した通りである。

また、録画再生装置１０を用いてデジタル放送番組（デジタル放送コンテンツ）をそのまま録画する場合、チューナ１２は、アンテナ１１から入力された高周波信号（デジタル変調信号）を復調してＨＤＤ１７又はＢＤ等の各種記録媒体に記録する。また、録画再生装置１０では、ＢＤ等の可搬型記録媒体に記録されたコンテンツを、入出力Ｉ／Ｆ１４を介してＨＤＤ１７へ移動又はそのままコピーすることができ、逆にＨＤＤ１７に記録されたコンテンツを入出力Ｉ／Ｆ１４を介してＢＤ等の可搬型記録媒体へ移動又はそのままコピーすることができる。

次に、録画再生装置１０を用いて、受信したデジタル放送番組や記録済みのコンテンツをレート変換して録画する場合について、本発明の主たる特徴と共に説明する。

録画再生装置１０に具備されるトランスコーダ１３は、圧縮符号化された映像データを逆量子化し、量子化ステップ（量子化幅、量子化スケール、量子化係数などとも呼ばれる）を変更して再量子化することで、圧縮処理を行う圧縮手段の一例である。

トランスコーダ１３は、入力されたデータ（入力ビットストリーム）に対して、規格を変えることなく圧縮処理し、圧縮データ（出力ビットストリーム）を出力することが可能に構成されている。また、トランスコーダ１３は、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）−２規格のＴＳデータをＨ．２６４／ＡＶＣ（Advanced Video Coding）規格のＴＳデータへ変換するなど、入力されたデータをそのデータの規格と異なる規格のデータに変換することも可能に構成されている。本発明における圧縮処理自体は採用する規格に基づき実行すればよいため、その詳細を説明しない。

また、トランスコーダ１３に入力されるデータは、チューナ１２経由で受信した放送コンテンツのデータ、入出力Ｉ／Ｆ１４から入力されたＢＤ等の可搬記録媒体に記録済みのコンテンツのデータ、ＨＤＤ１７で読み取ったコンテンツのデータが挙げられる。従って、トランスコーダ１３は、受信した放送コンテンツのデータを圧縮し、ＢＤ等の可搬記録媒体に記録するために入出力Ｉ／Ｆ１４へ出力するかあるいはＨＤＤ１７の記憶領域に記録するためにＨＤＤ１７へ出力することや、ＨＤＤ１７から読み取ったデータを圧縮し、ＢＤ等の可搬記録媒体に記録するために入出力Ｉ／Ｆ１４へ出力することや、ＢＤ等の可搬記録媒体から入出力Ｉ／Ｆ１４により読み取ったデータを圧縮し、ＨＤＤ１７に記録するために出力することが可能となっている。

そして、録画再生装置１０は、入出力Ｉ／Ｆ１４やＨＤＤ１７で例示したように、トランスコーダ１３で圧縮された圧縮データを記録媒体に記録する（書き込む）記録手段を備える。つまり、トランスコーダ１３から出力されたデータは、入出力Ｉ／Ｆ１４を介してＢＤ等の記録媒体に記録したり、ＨＤＤ１７に記録したりすることができる。

本発明においては、上記圧縮手段は、所定時間Ｔ１以内のビットレートが目標ビットレートに収束するようにレート制御（可変ビットレート制御）を実行しながら、映像データを圧縮する。ここで、所定時間以内のビットレートとは、所定時間Ｔ１前から現時点までに、映像データを圧縮処理した結果のビットレートを指す。また、本発明で実行される可変ビットレート制御は、量子化ステップの変更を含むものとする。この変更（調節）は、圧縮後の符号量を一定にするようになされる。

圧縮対象データの情報量は、精細な表示画像である場合には多く、粗い表示画像（平坦な画像）である場合には少ない。また、圧縮対象データの情報量は、動きが激しい場合に多くなり、動きが少ない場合に少なくなる。従って、圧縮対象データの情報量が多い場合、つまり精細な画像であったり動きが激しかったりする映像シーンでは、大きな量子化ステップが採用される。逆に、情報量が少ない場合、つまり粗い画像であったり動きが少ない映像シーンでは、小さな量子化ステップが採用される。このような量子化ステップの決め方により、圧縮後の符号量を一定にするような制御が可能となる。

目標ビットレートには規定値を用いてもよいが、録画再生装置１０を、ユーザ操作により設定可能なように構成しておくことが好ましい。つまり、録画再生装置１０は、目標ビットレートを設定する目標設定手段を備えることが好ましい。なお、上記所定時間Ｔ１も設定可能に構成してもよい。

圧縮手段は、後述する量子化ステップ制限手段及び量子化ステップ固定手段を備える。この２つの手段は、画像圧縮処理（ここではトランスコーダ１３のトランスコード処理）で、ＨＤＤ１７やＢＤ等の大容量メディアに記録することを前提にして、画質を保持するために可変ビットレート制御の設定をルーズに行うための手段である。

量子化ステップ制限手段は、レート制御による変更後の量子化ステップが、所定の上限値を超えないように制限する。ここで、所定の上限値は、圧縮手段で変更可能となっている上限値（一般的にはその圧縮手段で採用している規格の上限値）より低い値とする。上記所定の上限値には規定値を用いてもよいが、録画再生装置１０を、ユーザ操作により設定可能なよう構成しておくことが好ましい。つまり、録画再生装置１０は、所定の上限値を設定する上限値設定手段を備えることが好ましい。

このように、量子化ステップ制限手段は、画質を優先し最低限の画質を保持するために、量子化ステップに装置依存の上限値より低い値でなる上記所定の上限値を設け、変更する量子化ステップを所定の上限値に制限している。このように、量子化ステップ制限手段を稼働することで、圧縮手段は、上記所定の上限値を超えない範囲で目標ビットレートに収束するようなレート制御を行うことができ、結果として、最低限、或る画質を保つことができる。また、大容量メディアを前提としているので、容量不足になる心配もあまりない。なお、記憶容量が少なくなった場合の処理については後述する。

具体的な制限方法としては、例えば上記所定の上限値無しに目標ビットレートに収束するような量子化ステップを求め、その量子化ステップを入力とし、上記所定の上限値より大きい量子化ステップが入力されたときに上記所定の上限値を変更後の量子化ステップとして決定し出力すればよい。また、同様にまず収束するような量子化ステップを求め、その量子化ステップを上記所定の上限値で定まる所定の関数に入力して、計算結果を変更後の量子化ステップとして出力すればよい。上記関数の単純な例としては、１から装置依存の上限値までの入力に対し、線形に１から上記所定の上限値までを出力として割り当てるものが挙げられる。

上記量子化ステップ制限手段による制限だけでは、最低限の画質を確保することは可能であるが、より長いスパンで見た場合の実際のビットレートはデフォルト又はユーザ設定の目標ビットレートから大きく外れないようにすることが必要である。これは、予想を上回る記憶容量の消費を避けないと、ユーザが予想した以上の記憶容量の消費がなされてしまうためである。このような事態を避けるために、次のような量子化ステップ固定手段を設けている。

量子化ステップ固定手段は、総ビットレートが目標ビットレートを上回っていた場合に、量子化ステップを上記所定の上限値に固定する。ここで、総ビットレートは、次の総レート算出手段で算出したデータとする。

総レート算出手段は、圧縮開始から現時点（算出時点）までに圧縮手段で映像データを圧縮した結果の単位時間当たりの符号量、つまり、圧縮手段による圧縮開始から現時点までの実際の総ビットレートを算出する。図１の例では、制御部１５が、トランスコーダ１３と連携して、トランスコード開始からの総ビットレートを算出（計測）することになる。総ビットレートは、圧縮（変換）を開始し、上記所定の上限値を超えない範囲でのレート制御によりビットレートが収束したころ（例えば１０分程度）に計算を行うとよい。また、その後の算出実行タイミングも同様に決定すればよい。また、別のタイミングとして、或る一定期間（例えば１５分など）が過ぎる毎に算出を実行してもよい。

ここでの収束は、上記所定の上限値を超えない範囲でのレート制御による結果のビットレートの変化度合いから得られ、当然、目標ビットレートより高いビットレートに収束する場面も生じてくる。従って、上記所定の上限値への固定を強制的に行うことで、目標ビットレートに収束させることができる。

なお、実際のビットレートを制御部１５が得る方法としては、次のような方法が挙げられる。トランスコーダ１３が圧縮処理したデータ量をカウントし、それを圧縮時間で割りって総ビットレートを算出し、内部レジスタに格納しておく。そして、トランスコーダ１３がその総ビットレートを定期的に制御部１５に通知する。また、内部レジスタに格納された総ビットレートは、制御部１５側が適当なタイミングで読みにいってもよい。また、制御部１５は内蔵した主ＣＰＵを介さずにトランスコーダ１３からの圧縮データをＤＭＡ（Direct Memory Access）転送するが、制御部１５は、その転送データをカウントしておき、そのカウント値から得た圧縮開始からのファイルサイズを圧縮時間で割ることで、総ビットレートを算出することもできる。また、ファイルサイズは、ＤＭＡ転送のパケット数をカウントし、それに一回の転送サイズをかけることで得ることができる。

量子化ステップ固定手段により、総ビットレートが目標ビットレートを上回っている場合には、上記所定の上限値まで量子化ステップを上げることで、目標ビットレートに近づくようなレート制御が可能となり、結果としてユーザの予想を上回るような記憶容量の浪費を避けることができる。

そして、上述した量子化ステップ制限手段と量子化ステップ固定手段とによって、ルーズなレート制御が実現でき、最低限の画質を保ちながら目標ビットレートに収束するように映像データを圧縮し記録することが可能になる。特に、大容量メディアを用いると収束までの記録時間に余裕があるため、最終的には確実に所望する目標ビットレートに収束させることが可能となる。なお、量子化ステップ固定手段で固定に用いる上限値と量子化ステップ制限手段で制限に用いる所定の上限値とを異ならせてもよい。

また、例えば平坦な表示画像が続き情報量が少ない映像シーンなど符号量を必要としない映像シーンでも、量子化ステップを上記所定の上限値に設定し、或る程度の画質を保つように制御を行うことが好ましい。このような制御について次に説明する。

録画再生装置１０は、現時点に至るまでの所定時間Ｔ１以内又は他の所定時間Ｔ０以内に圧縮手段で映像データを圧縮した結果として得られた符号量（総符号量）を算出する符号量算出手段を備える。なお、この符号量算出手段は、圧縮手段により映像データを圧縮した結果から、特定の映像シーンを判別するシーン判別手段であるとも言える。図１の例では、制御部１５が、トランスコーダ１３と連携して、現時点に至るまでの所定時間Ｔ１又はＴ０以内で圧縮した結果の符号量を算出（計測）することになる。

そして、量子化ステップ固定手段は、符号量算出手段で算出された所定時間Ｔ１又はＴ０以内の総符号量が所定量より少ない場合にも、量子化ステップを上記所定の上限値に固定する。なお、総符号量の代わりに所定時間Ｔ１又はＴ０以内での総ビットレートを算出して閾値処理を行ってもよい。

これにより、符号量を必要としない映像シーンでも、或る程度の画質を保つことが可能となる。なお、総ビットレートが目標ビットレートを上回っていたときの固定に用いる上限値と、符号量が所定量より少ないときの固定に用いる上限値とは互いに異ならせてもよいし、量子化ステップの制限に使用する上記所定の上限値とも異ならせてもよい。

次に、ディスク容量が少なくなった時点のレート制御について説明する。ディスク容量が少なくなったときには、上記所定の上限値を用いない厳密な可変ビットレート制御を行い、ユーザの利便性が損なわれないようにする。

そのため、圧縮手段は、記録媒体の記録可能残量Ｒが所定残量Ｒ１を下回ったときに、量子化ステップ制限手段による制限を解除することが好ましい。つまり、Ｒ＜Ｒ１になったときに、量子化ステップ制限手段の稼働を停止し、所定の上限値での制限の無い通常のレート制御を行うことが好ましい。ここで、通常のレート制御とは、所定の上限値での制限もなく、所定期間Ｔ１以内の映像データを圧縮したビットレートが目標ビットレートに収束するように量子化ステップの変更を行うことを指す。

また、圧縮手段は、記録媒体の記録可能残量Ｒが所定残量Ｒ１を下回ったときに、量子化ステップ固定手段による固定を解除することが好ましい。つまり、Ｒ＜Ｒ１となったときに、量子化ステップ固定手段の稼働を停止し、量子化ステップ固定手段による量子化ステップの固定の無い通常のレート制御を行うことが好ましい。ここで、通常のレート制御とは、所定の上限値での固定もなく、所定期間Ｔ１以内の映像データを圧縮したビットレートが目標ビットレートに収束するように量子化ステップの変更を行うことを指す。

また、制限の解除と固定の解除とは同時に実行することが好ましく、その場合、閾値となる所定残量は共通であることが好ましいが、異なる閾値を用いてもよい。

上述した各応用例を適用した場合の録画再生装置１０における処理の一例を、図２及び図３を参照して説明する。図２は、図１の録画再生装置における処理により或る映像データが圧縮されて記録媒体に記録されたときのビットレートの一例を時系列で示すグラフである。また、図３は、図１の録画再生装置における処理例を説明するためのフロー図である。

図１の録画再生装置１０は、次のような処理方法を採用して映像データを圧縮して記録する。まず、制御部１５が、録画開始と共にあるいは録画開始前に、記録先として指定されている記録媒体の記録可能残量Ｒを検出する（ステップＳ１）。次に、制御部１５は、Ｒ＜Ｒ１であるか否かを判定する（ステップＳ２）。

ステップＳ２でＹＥＳの場合、すなわち記憶容量に余裕がない場合には、制御部１５がその旨を指示し、トランスコーダ１３が、上記所定の上限値Ｑlimitによる制限やＱlimitへの固定など行わずに、現時点に至るまでの所定時間Ｔ１以内のビットレート（ＡＢＲ：Actual Bit Rate）が目標ビットレート（ＴＢＲ：Target Bit Rate）に収束するようにレート制御し、圧縮を実行する（ステップＳ１０）。

ステップＳ１０に続き、圧縮対象の映像データが終了したか否かを判定し（ステップＳ９）、終了した場合にはこの処理を終了し、未だ圧縮対象の映像データが残っている場合にはステップＳ１へ戻って、残りの映像データに対し処理を継続する。

一方、ステップＳ２でＮＯの場合、すなわち記憶容量に余裕がある場合には、次のステップＳ３へ進む。ステップＳ３では、制御部１５が、トランスコーダ１３と連携して、現時点までの所定時間Ｔ０以内の総符号量Ｃを算出する。この算出に続いて、制御部１５は、総符号量Ｃが所定量Ｃ１より小さいか否かを判定する（ステップＳ４）。

ステップＳ４でＮＯの場合には、制御部１５がその旨を指示し、トランスコーダ１３が、変更後の量子化ステップがＱlimitを超えない範囲で、現時点に至るまでの所定時間Ｔ１以内のビットレートが目標ビットレートに収束するようにレート制御し、圧縮を実行する（ステップＳ５）。この処理によって、情報量が多い映像シーンでは図２の符号３１に示すようにＱlimitで圧縮され、平均的な情報量をもつ映像シーンでは図２の符号３３に示すようにＱlimit未満の量子化ステップで圧縮される。

ステップＳ５に続いて、制御部１５は、トランスコーダ１３と連携して、現時点までの総ビットレート（ＴＡＢＲ：Total Actual Bit Rate）を算出する（ステップＳ６）。次に、制御部１５は、ＴＡＢＲ＞ＴＢＲを満たすか否かを判定する（ステップＳ７）。ステップＳ７でＹＥＳであった場合、すなわち今までの圧縮結果が目標ビットレートを超えている場合には、制御部１５がその旨を指示し、トランスコーダ１３が、量子化ステップを強制的にＱlimitに変更し、この固定値であるＱlimitで圧縮を実行する（ステップＳ８）。一方、ステップＳ７でＮＯの場合には、ステップＳ１０へ進み通常のレート制御を実行する。

また、ステップＳ４でＹＥＳの場合、すなわち現在に至るまでのＴ０以内の総符号量ＣがＣ１より小さい場合にも、ステップＳ６へ進む。これによりステップＳ４でＹＥＳ且つステップＳ７でＹＥＳの場合にのみ、つまり情報量が少なく且つ総ビットレートがオーバーしている場合に、図２の符号３２に示すようにＱlimitで圧縮される。Ｑlimitに変更し、この固定値であるＱlimitで圧縮を実行することができる。他の例として、ステップＳ４でＹＥＳの場合には、ステップＳ８へ進み、記憶容量の判定を経ずに量子化ステップを強制的にＱlimitに変更し、この固定値であるＱlimitで圧縮を実行してもよい。

ステップＳ８の処理後もステップＳ１０の処理後と同様に、ステップＳ９へ進み、ステップＳ９でＹＥＳの場合には処理を終了し、ＮＯの場合にはステップＳ１へ戻って、残りの映像データに対して処理を継続する。

図３の処理間隔は、圧縮手段での圧縮単位で行えばよく、所定時間Ｔ０やＴ１としてはこの圧縮単位より少なくとも大きくなる時間を採用する。また、図１〜図３を参照した説明では、所定時間Ｔ０やＴ１以内での制御は、現時点から過去Ｔ０やＴ１だけ遡ったデータに基づいた制御であることを前提として説明したが、所定間隔（所定サイクル）Ｔ０やＴ１でのデータに基づいた制御であってもよい。なお、所定サイクルでの制御に関し、前サイクルでの制御が終了し次のサイクルでの制御を行っているときに、未だ所定間隔に満たない時点でも、そのサイクルが開始されてからの存在するデータのみで制御すればよい。

本発明に係る映像記録装置について、圧縮符号化された映像データを逆量子化後に再量子化して記録する装置（トランスコーダ）を具備する例として、図１のような録画再生装置１０を挙げたが、上述したように、圧縮符号化された映像データを複号後に再符号化して記録する装置（エンコーダを含む装置）とすることもできる。

つまり、本発明における圧縮手段は、トランスコーダ１３で例示したように映像データを逆量子化してからレート変換して量子化する手段に限らず、圧縮符号化された映像データが復号されたものを、再符号化する手段として、構成することもできる。図１の例で説明すると、上述した録画再生装置１０は、トランスコーダ１３の代わりに上述の可変ビットレート制御が可能なエンコーダを設け、デコーダ１６で復号された映像データをそのエンコーダで再符号化するように構成しておけばよい。また、このエンコーダをトランスコーダ１３と併設して再量子化のみ及び再符号化の双方の処理により圧縮できるように構成することもできる。

また、録画再生装置１０をアナログ放送受信可能な構成とし、受信したアナログ放送番組を録画する場合、チューナ１２は、アンテナ１１から入力された高周波信号（アナログ変調信号）を復調し、その復調信号を上述の可変ビットレート制御が可能なエンコーダにより符号化し、符号化したデータを記録に適した形式（例えばプログラムストリーム）に変換してＨＤＤ１７又はＢＤ等の各種記録媒体に記録すればよい。

１０…録画再生装置、１１…アンテナ、１２…チューナ、１３…トランスコーダ、１４…入出力Ｉ／Ｆ、１５…制御部、１６…デコーダ、１７…ＨＤＤ、１８…リモコン受信部、１９…表示出力部、２０…音声出力部。

Claims (6)

1. 所定時間のビットレートが目標ビットレートに収束するように、量子化ステップの変更を含むレート制御を実行しながら、映像データを圧縮する圧縮手段と、該圧縮手段により圧縮された圧縮データを記録媒体に記録する記録手段とを備えた映像記録装置であって、
   圧縮開始から現時点までに前記圧縮手段で映像データを圧縮した結果の総ビットレートを算出する総レート算出手段を備え、
   前記圧縮手段は、前記変更後の量子化ステップが、前記圧縮手段で変更可能となっている上限値より低い所定の上限値を超えないように制限する量子化ステップ制限手段と、前記総レート算出手段で算出された総ビットレートが前記目標ビットレートを上回っていた場合に、量子化ステップを前記所定の上限値に固定する量子化ステップ固定手段とを有することを特徴とする映像記録装置。
2. 前記所定時間又は他の所定時間に前記圧縮手段で映像データを圧縮した結果として得られた符号量を算出する符号量算出手段を備え、
   前記量子化ステップ固定手段は、前記符号量算出手段で算出された符号量が所定量より少ない場合にも、量子化ステップを前記所定の上限値に固定することを特徴とする請求項１に記載の映像記録装置。
3. 前記圧縮手段は、前記記録媒体の記録可能残量が所定残量を下回ったときに、前記量子化ステップ制限手段による制限を解除することを特徴とする請求項１又は２に記載の映像記録装置。
4. 前記圧縮手段は、前記記録媒体の記録可能残量が所定残量を下回ったときに、前記量子化ステップ固定手段による固定を解除することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の映像記録装置。
5. 前記所定の上限値を設定する上限値設定手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の映像記録装置。
6. 前記目標ビットレートを設定する目標設定手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の映像記録装置。

Images