KR101121613B1 - 영상 부호화 장치, 영상 부호화 제어 방법 및 영상 부호화 제어 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체 - Google Patents

영상 부호화 장치, 영상 부호화 제어 방법 및 영상 부호화 제어 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 간단한 구성으로, 영상 부호화 처리의 오버런에 의한 영상의 표시 품질 열화를 회피할 수 있는 영상 부호화 장치를 실현한다. 영상을 프레임마다 제1 부호화 처리하는 부호화 수단과, 프레임의 부호화 처리에 필요한 부호화 실처리 시간을 검출하는 처리 시간 검출 수단과, 부호화 처리에 부여되는 부호화 예상 처리 시간과 부호화 실처리 시간에 기초하여 프레임 부호화 처리의 처리 지연 시간을 산출하는 지연 산출 수단과, 프레임에 대한 처리 지연 시간이 소정의 임계값 이상일 때, 제1 부호화 처리 방법보다도 처리 부하가 낮은 제2 부호화 처리 방법으로 다음의 프레임을 부호화 처리시키는 부호화 부하 제어 수단을 영상 부호화 장치에 설치함으로써, 오버런 발생 후의 프레임의 처리 시간을 단축하여 오버런을 회복하고, 오버런 발생에 의한 프레임 스킵을 방지하여 영상의 표시 품질 열화를 회피할 수 있다.
Figure R1020067004232
압축 부호화, 오버런, 프레임 스킵, 소프트웨어 코덱, 영상 처리 프로그램

Description

영상 부호화 장치, 영상 부호화 제어 방법 및 영상 부호화 제어 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체{ENCODING DEVICE, ENCODING CONTROL METHOD, AND COMPUTER?READABLE RECORDING MEDIUM HAVING ENCODING CONTROL PROGRAM RECORDED THEREON}
본 발명은 부호화 장치, 부호화 제어 방법 및 부호화 제어 프로그램에 관한 것으로, 소프트웨어 부호화를 행하는 부호화 장치에 적용하기에 바람직한 것이다.
종래, 영상 신호의 압축 부호화?복호 장치에서는, 전용의 영상 처리용 하드웨어를 이용하여 부호화 처리(인코딩)나 복호 처리(코딩)를 행하고 있었다. 이것을 하드웨어 코덱이라고 부른다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
이에 대하여, 최근의 컴퓨터 기술의 발달에 수반하여, 범용의 CPU(Central Processing Unit)상에서 영상 처리 프로그램을 실행함으로써, 전술한 부호화 처리나 복호 처리를 행하는 것(이것을 소프트웨어 코덱이라 함)이 실용화되고 있다.
이러한 소프트웨어 코덱에서는, 전술한 하드웨어 코덱과는 달리, 영상 처리 프로그램을 변경하는 것만으로, MPEG(Moving Picture Experts Group) 1/2/4나 JPEG 2000 등의 국제 표준화된 압축 부호화 방식, 혹은 그 밖의 여러 가지 압축 부호화 방법에 용이하게 대응할 수 있다고 하는 이점이 있다. 또한, 새로운 압축 부호화 방법이 개발된 경우에도, 이것에 따라 영상 처리 프로그램을 갱신하는 것만으로, 용이하게 최신의 압축 부호화 방법에 대응할 수 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특허공개 2003-61097 공보.
소프트웨어 인코딩에서는, CPU는 영상의 부호화 처리(영상 부호화 쓰레드 내지는 프로세스)와 음성의 부호화 처리(음성 부호화 쓰레드 내지는 프로세스)를 시분할로 교대로 처리해 간다. 음성은 그 지연이나 누락이 유저에게 감지되기 쉽기 때문에, 음성 부호화 쓰레드가 우선적으로 처리되는 것이 일반적이다. 예를 들면 1프레임 기간(1/30초) 사이에, 우선 1프레임분의 음성을 처리하고, 그 후에 화상 1프레임을 처리한다.
도 8은 소프트웨어 인코딩의 처리 상태를 나타내며, 외부로부터 입력된 영상 데이터 및 음성 데이터는, 각각 일단 영상 입력 버퍼 및 음성 입력 버퍼에 저장된다. CPU는 우선 음성 부호화 쓰레드를 실행하여, 음성 입력 버퍼로부터 1프레임분의 음성 데이터를 읽어내어 압축 부호화한 후 출력한다. 계속해서 CPU는 영상 부호화 쓰레드를 실행하여, 영상 입력 버퍼로부터 영상 데이터를 1프레임 읽어내어 압축 부호화한 후 출력한다. 이와 같이 하여 CPU는, 영상 데이터 및 음성 데이터를 1프레임 기간마다 시분할로 순차적으로 부호화해 간다.
여기에서, 음성의 압축 부호화 처리에서는, 그 처리 시간이 그다지 변화하지 않는 것에 비해, 영상의 압축 부호화 처리에서는, 부호화하고자 하는 입력 영상의 복잡도(도안이나 움직임 등)에 따라 그 처리 시간이 대폭 변화한다.
예를 들면, 하늘이나 벽면 등의, 비교적 평탄한 부분이 많고 움직임의 적은 영상에서는 처리 시간이 짧은 데 비해, 스포츠 중계 등의, 도안이 복잡하고 움직임이 빠르며, 더구나 적절한 속도로 팬이나 줌을 행하는 것 같은 영상에서는, 처리 시간이 증대한다. 이 처리 시간의 증대에 의해, 1프레임 기간 내에 부호화 처리를 완료할 수 없게 되는 경우가 있다. 이러한 처리 지연을 오버런이라고 부른다.
즉 도 8에서, N번째 프레임이 극단적으로 복잡하여, 1프레임 기간 내에 부호화가 완료되지 않은 것으로 한다(오버런의 발생). 이 경우 CPU는, 오버런이 발생한 N번째 프레임에 대한 부호화 처리의 완료가 N+1번째 프레임을 부호화할 타이밍에까지 잠식해 버린다. 또한, 비디오, 오디오의 각 부호화 쓰레드의 전환은, 통상적으로, OS(Operating System)에 의한 컨텍스트?스위치에 의해 행해진다.
여기에서 이 프레임 기간은, 본래는 N+1번째 프레임을 처리할 기간이지만, 오버런이 발생한 프레임을 처리하였기 때문에, N+1번째 프레임을 처리할 수 없다. 이 때문에 CPU는, 그 N+1번째 프레임에 대한 부호화 처리를 스킵하고, 다음의 N+2번째 프레임부터 부호화 처리를 행한다.
이와 같이 종래의 소프트웨어 인코딩에서는, 화상 부호화 처리에서 오버런이 발생한 경우, 다음의 프레임에 대한 부호화를 스킵하도록 이루어져 있다. 그러나, 이러한 프레임 스킵이 발생하면, 표시되는 영상이 코마 이송 상태로 되어, 영상의 표시 품질이 손상된다고 하는 문제가 있다.
이러한 오버런을 회피하기 위해서는, 복수의 CPU를 병렬 동작시키거나 CPU의 동작 클럭을 상승시키는 등이 고려되지만, 이에 따라 장치 전체가 복잡화하거나, 소비 전력이 상승한다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 이상의 점을 고려하여 이루어진 것으로, 간단한 구성으로, 영상 부호화 처리의 오버런에 의한 영상의 표시 품질 열화를 회피할 수 있는 부호화 장치, 부호화 제어 방법 및 부호화 제어 프로그램을 제안하고자 하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위해 본 발명에서는, 영상을 프레임마다 제1 부호화 처리 방법 또는 그 제1 부호화 처리 방법보다 부호화 처리 부하가 낮은 제2 부호화 처리 방법으로 부호화 처리하는 부호화 수단과, 프레임의 부호화 처리에 필요한 부호화 실처리 시간을 검출하는 처리 시간 검출 수단과, 제1 부호화 처리 방법에 의한 부호화 처리 기간으로서 부여되는 소정의 부호화 목표 시간과, 현 프레임을 제1 부호화 처리 방법으로 부호화 처리했을 때의 부호화 실처리 시간에 기초하여 현 프레임의 부호화 처리의 처리 지연 시간을 산출하는 지연 산출 수단과, 부호화 목표 시간과 현 프레임에 대한 부호화 실처리 시간에 기초하여 산출된 그 현 프레임의 처리 지연 시간이 소정의 임계값 이상일 때, 제1 부호화 처리 방법보다 부호화 처리 부하가 낮은 제2 부호화 처리 방법으로 다음 프레임을 부호화 처리하도록 부호화 수단에 지시하는 부호화 부하 제어 수단을 부호화 장치에 설치하고, 부호화 수단은, 부호화 부하 제어 수단에 의해 제2 부호화 처리 방법으로 다음 프레임을 부호화 처리하도록 지시가 된 경우, 그 다음 프레임의 프레임 기간 내에서, 현 프레임의 미부호화 부분에 대한 제1 부호화 처리 방법에 의한 부호화를 행하고, 그 현 프레임의 미부호화 부분에 대한 부호화 처리 완료에 이어, 즉시 다음 프레임에 대한 부호화 처리를 개시하도록 하였다.
부호화 처리의 지연 발생에 따라, 다음 프레임의 부호화 부하가 저감하도록 부호화 처리 방법을 제어함으로써, 오버런 발생 후의 프레임 처리 시간을 단축하여 오버런을 회복하고, 오버런 발생에 따른 프레임 스킵을 방지하여 영상의 표시 품질 열화를 회피할 수 있다.
또한 본 발명에서는, 제2 부호화 처리 방법에 의한 부호화 처리가 행해진 결과, 처리 지연 시간이 소정의 임계값 이상이면, 제2 부호화 처리 방법보다도 부호화 처리 부하가 낮은 제3 부호화 처리 방법으로 제3 프레임을 부호화 처리하도록 하였다.
오버런의 값이 커서, 1프레임에서는 그 오버런을 회복할 수 없었던 경우에도, 이후의 프레임의 부호화 처리 부하를 더욱 저감함으로써, 수 프레임 사이에 확실하게 오버런을 회복할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 현 프레임에 대한 부호화 지연의 발생에 따라, 다음 프레임을 부호화 부하가 낮은 제2 부호화 처리 방법으로 부호화 처리함과 함께, 그 다음 프레임의 프레임 기간 내에서, 현 프레임의 미부호화 부분에 대한 제1 부호화 처리 방법에 의한 부호화를 행하고, 그 현 프레임의 미부호화 부분에 대한 부호화 처리 완료에 계속하여, 즉시 다음 프레임에 대한 부호화 처리를 개시하도록 함으로써, 오버런 발생 후의 프레임 처리 시간을 단축하여 오버런을 신속하게 회복하고, 오버런 발생에 의한 프레임 스킵을 방지하여 영상의 표시 품질 열화를 회피할 수 있는 영상 부호화 장치, 영상 부호화 제어 방법 및 영상 부호화 제어 프로그램을 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 신호 처리 장치의 전체 구성을 도시하는 블록도.
도 2는 신호 처리 장치의 시스템 다이어그램을 도시하는 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 오버런 리커버리의 설명에 기여하는 타이밍차트.
도 4는 노멀 인코딩의 처리 다이어그램을 도시하는 블록도.
도 5는 리커버리 인코딩 모드 1의 처리 다이어그램을 도시하는 블록도.
도 6은 리커버리 인코딩 모드 2의 처리 다이어그램을 도시하는 블록도.
도 7은 본 발명에 따른 오버런 리커버리 처리 수순을 나타내는 플로우차트.
도 8은 오버런에 의한 프레임 스킵의 설명에 기여하는 타이밍차트.
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
이하, 도면에 대하여, 본 발명의 일 실시 형태를 상세히 설명한다.
(1) 신호 처리 장치의 전체 구성
도 1에서, 참조 번호 1은 전체적으로 본 발명에 따른 부호화 장치로서의 신호 처리 장치를 나타내며, 그 신호 처리 장치(1)를 통괄적으로 제어하는 CPU(2)에 대하여, 로컬 메모리(3), 신호 입출력부(4) 및 네트워크 인터페이스(5)가 접속되어 있다. CPU(2)와 로컬 메모리(3)의 사이는 고속의 로컬 버스로 직결되어 있다.
그리고 신호 처리 장치(1)에서는, 도시하지 않은 ROM에 저장된 코덱 프로그램을 CPU(2)가 읽어내어 실행함으로써, 영상 및 음성 신호에 대한 부호화 및 복호를 소프트웨어로 처리하도록 이루어져 있다.
즉 신호 처리 장치(1)는 영상 및 음성의 부호화 시에 있어서, 외부로부터 입력된 아날로그 영상 신호 및 아날로그 음성 신호를 신호 입출력부(4)의 A/D(아날로그/디지털) 컨버터(4A)에서 디지털 변환하여 디지털 영상 데이터 및 디지털 음성 데이터(이하, 영상 데이터 및 음성 데이터로 생략함)를 생성하고, 이것을 일단 로컬 메모리(3)에 저장한다.
CPU(2)는 로컬 메모리(3)에 저장한 영상 데이터 및 음성 데이터를 순차적으로 읽어내고, 전술한 코덱 프로그램에 따라, 예를 들면 MPEG1/2/4 등의 국제 표준화된 압축 방식, 혹은 그 밖의 여러 가지의 영상 음성 압축 방식으로 압축 부호화하여 부호화 영상 데이터 및 부호화 음성 데이터를 생성한다.
그리고 CPU(2)는, 이 부호화 영상 데이터 및 부호화 음성 데이터를 일단 로컬 메모리(3)에 저장한 후 순차적으로 읽어내고, 네트워크 인터페이스(5)에 공급한 다. 네트워크 인터페이스(5)는 부호화 영상 데이터 및 부호화 음성 데이터를 소정의 포맷에 따라 패킷화(패킷타이즈)하고, 이것을 외부의 기억 매체나 전송처의 기기에 송출한다.
한편, 신호 처리 장치(1)는 영상 및 음성의 복호 시에 있어서, 외부의 기억 매체나 전송원의 기기로부터 공급되는, 패킷화된 부호화 영상 데이터 및 부호화 음성 데이터를 네트워크 인터페이스(5)에서 복원(디패킷타이즈)하고, 이것을 일단 로컬 메모리(3)에 저장한다.
부호화 수단으로서의 CPU(2)는, 로컬 메모리(3)에 저장한 압축 영상 데이터 및 압축 음성 데이터를 순차적으로 읽어내고, 전술한 코덱 프로그램에 따라 복호하여 영상 데이터 및 음성 데이터를 생성한다.
그리고 CPU(2)는, 이 영상 데이터 및 음성 데이터를 일단 로컬 메모리(3)에 저장한 후 순차적으로 읽어내고, 신호 입출력부(4)에 공급한다. 신호 입출력부(4)의 D/A(디지털/아날로그) 컨버터(4B)는 영상 데이터 및 음성 데이터를 아날로그 변환하여 아날로그 영상 신호 및 아날로그 음성 신호를 생성하고, 이들을 외부에 출력한다.
이렇게 하여 신호 처리 장치(1)는, 소프트웨어 코덱에 의해 영상 신호 및 음성 신호에 대한 부호화 처리 및 복호 처리를 실행한다.
다음으로, 전술한 신호 처리 장치(1)에서의 소프트웨어 코덱에 의한 영상 신호 및 음성 신호에 대한 부호화 처리 및 복호 처리를, 도 2에 도시하는 시스템 다이어그램을 이용하여 상세히 설명한다.
부호화 시에 있어서, 신호 입출력부(4)의 A/D 컨버터(4A)(도 1)로부터 공급된 영상 데이터 및 음성 데이터는, 로컬 메모리(3)의 비디오 입력 버퍼(3A) 및 오디오 입력 버퍼(3B)에 각각 저장된다.
도 2에서, CPU(2)에 의해 실행되는 코덱 프로그램 중 비디오 입력 버퍼 컨트롤러(10A)는, 비디오 입력 버퍼(3A)를 항상 감시하고 있어, 2프레임분의 사이즈를 갖는 그 비디오 입력 버퍼(3A)에 1프레임분의 영상 데이터가 축적되면, 이에 따라, 코덱 프로그램 중 비디오 부호화 쓰레드(11A)에 대해 스타트 커맨드를 송출함과 함께, 비디오 입력 버퍼(3A)로부터 1프레임분의 영상 데이터를 비디오 부호화 쓰레드(11A)에 전송시킨다.
비디오 부호화 쓰레드(11A)는 비디오 입력 버퍼 컨트롤러(10A)로부터 공급되는 스타트 커맨드에 따라서, 비디오 입력 버퍼(3A)로부터 1프레임분의 영상 데이터를 읽어내고, 이것을 압축 부호화하여 로컬 메모리(3)의 비디오 스트림 출력 버퍼(3C)에 출력함과 함께, 비디오 입력 버퍼 컨트롤러(10A)에 대하여 종료 사인으로서의 피드백 메시지를 반송하고 쓰레드를 종료한다.
마찬가지로, 코덱 프로그램 중 오디오 입력 버퍼 컨트롤러(10B)는, 오디오 입력 버퍼(3B)를 항상 감시하고 있어, 그 오디오 입력 버퍼(3B)에 1프레임분의 음성 데이터가 축적되면, 이것에 따라 코덱 프로그램 중 오디오 부호화 쓰레드(11B)에 스타트 커맨드를 송출함과 함께, 오디오 입력 버퍼(3B)로부터 1프레임분의 음성 데이터를 오디오 부호화 쓰레드(11B)에 전송시킨다.
오디오 부호화 쓰레드(11B)는 오디오 입력 버퍼 컨트롤러(10B)로부터 공급되 는 스타트 커맨드에 따라서, 오디오 입력 버퍼(3B)로부터 1프레임분의 음성 데이터를 읽어내고, 이것을 압축 부호화하여 로컬 메모리(3)의 오디오 스트림 출력 버퍼(3D)에 출력함과 함께, 오디오 입력 버퍼 컨트롤러(10B)에 대하여 종료 사인으로서의 피드백 메시지를 반송하고 쓰레드를 종료한다.
여기에서, 오디오 부호화 쓰레드(11B)는 비디오 부호화 쓰레드(11A)보다도 우선하여 처리된다.
그리고, 네트워크 인터페이스(5)의 패킷타이저(5A)는, 비디오 스트림 출력 버퍼(3C) 및 오디오 스트림 출력 버퍼(3D)로부터 부호화 영상 데이터 및 부호화 음성 데이터를 읽어내어 패킷화하여 출력한다.
한편, 복호 시에 있어서, 네트워크 인터페이스(5)의 디패킷타이저(5B)는, 외부로부터 공급되는 패킷으로부터 부호화 영상 데이터 및 부호화 음성 데이터를 복원하여, 로컬 메모리(3)의 비디오 스트림 입력 버퍼(3E) 및 오디오 스트림 입력 버퍼(3F)에 저장한다.
CPU(2)에 의해 실행되는 코덱 프로그램 중 비디오 스트림 입력 버퍼 컨트롤러(10C)는, 비디오 스트림 입력 버퍼(3E)를 항상 감시하고 있어, 그 비디오 스트림 입력 버퍼(3E)에 1액세스 유닛분의 부호화 영상 데이터가 축적되면, 이에 따라, CPU(2)에 의해 실행되는 코덱 프로그램 중 비디오 복호 쓰레드(12A)에 대해 스타트 커맨드를 송출함과 함께, 비디오 스트림 입력 버퍼(3E)로부터 1액세스 유닛분의 부호화 영상 데이터를 비디오 복호 쓰레드(12A)에 전송시킨다.
비디오 복호 쓰레드(12A)는 비디오 스트림 입력 버퍼 컨트롤러(1OC)로부터 공급되는 스타트 커맨드에 따라서, 비디오 스트림 입력 버퍼(3E)로부터 1액세스 유닛분의 부호화 영상 데이터를 읽어내고, 이것을 복호하여 로컬 메모리(3)의 비디오 출력 버퍼(3G)에 출력함과 함께, 비디오 스트림 입력 버퍼 컨트롤러(1OC)에 대해 종료 사인으로서의 피드백 메시지를 반송하고 쓰레드를 종료한다.
마찬가지로, 코덱 프로그램 중 오디오 스트림 입력 버퍼 컨트롤러(10D)는 오디오 스트림 입력 버퍼(3F)를 항상 감시하고 있어, 그 오디오 스트림 입력 버퍼(3F)에 1액세스 유닛분의 부호화 음성 데이터가 축적되면, 이에 따라, 코덱 프로그램 중 오디오 복호 쓰레드(12B)에 대해 스타트 커맨드를 송출함과 함께, 오디오 스트림 입력 버퍼(3F)로부터 1액세스 유닛분의 부호화 음성 데이터를 오디오 복호 쓰레드(12B)에 전송시킨다.
오디오 복호 쓰레드(12B)는 오디오 스트림 입력 버퍼 컨트롤러(10D)로부터 공급되는 스타트 커맨드에 따라서, 오디오 스트림 입력 버퍼(3F)로부터 1액세스 유닛분의 부호화 음성 데이터를 읽어내고, 이것을 복호하여 로컬 메모리(3)의 오디오 출력 버퍼(3H)에 출력함과 함께, 오디오 스트림 입력 버퍼 컨트롤러(10D)에 대해 종료 사인으로서의 피드백 메시지를 반송하고 쓰레드를 종료한다.
(2) 본 발명에 따른 오버런 리커버리
전술한 바와 같이 이 신호 처리 장치(1)에서는, 부호화 시에 있어서, 오디오 부호화 쓰레드를 우선하면서, 1프레임 기간에 오디오 부호화 쓰레드 및 비디오 부호화 쓰레드를 교대로 각각 1프레임분 실행하여 부호화 처리를 행하도록 이루어져 있다.
이에 더하여 이 신호 처리 장치(1)에서는, 영상 부호화 처리에서 부호화 지연(오버런)이 발생한 경우, 쓰레드 실행 순서의 변경이나 영상 부호화 처리의 부하를 저감함으로써, 부호화 스킵을 행하지 않고 오버런을 회복(이하, 이것을 오버런 리커버리라고 함)하도록 이루어져 있다.
즉 처리 시간 검출 수단으로서의 CPU(2)는, 영상 부호화 쓰레드의 개시 타이밍 및 종료 타이밍에서의 시간 정보를 시스템 타임 클럭(도시 생략)으로부터 취득하고, 이 개시 타이밍 및 종료 타이밍의 시간차로부터 1프레임당의 부호화 실처리 시간을 산출한다. 또한 지연 산출 수단으로서의 CPU(2)는, 이 부호화 실처리 시간으로부터 미리 설정되어 있는 부호화 목표 시간을 감산한 처리 지연 시간을 산출한다.
그리고 부호화 부하 제어 수단으로서의 CPU(2)는, 이 처리 지연 시간이 「0」보다 큰 경우, 오버런이 발생하고 있는 것으로 하여 오버런 리커버리를 실행한다.
다음으로, 이 오버런 리커버리의 처리예를, 도 3에 나타내는 타이밍차트를 이용하여 설명한다. 도 3에서, N번째 프레임이 극단적으로 복잡하여, 1프레임 기간 내에 부호화가 완료되지 않은 것으로 한다(오버런의 발생). 이 경우 CPU(2)는 종래와 마찬가지로, 오버런이 발생한 N번째 프레임에 대한 부호화 처리를 중단하고, 다음의 프레임 기간에서, 우선 N+1번째 프레임에 대응하는 음성 데이터를 부호화한 후, 오버런이 발생한 N번째 프레임의 영상 데이터의 부호화를 재개함으로써, 그 N번째 프레임의 부호화를 완료한다.
재개한 N번째 프레임의 부호화 완료에 이어 CPU(2)는, 바로 N+1번째 프레임에 대한 부호화 처리를 개시한다. 이 때 부호화 부하 제어 수단으로서의 CPU(2)는, 이 N+1번째 프레임에 대해, 통상의 부호화 처리보다도 처리 부하가 낮은 부호화 처리 방법을 적용한다. 이 통상보다도 부하가 낮은 부호화 처리 방법을 리커버리 인코딩 모드 1이라고 부른다. 이에 대하여 통상의 부호화 처리 방법을 노멀 인코딩이라고 부른다. 도 4 및 도 5에, 노멀 인코딩 및 리커버리 인코딩 모드 1의 처리 다이어그램을 나타낸다.
이 리커버리 인코딩 모드 1에서 CPU(2)는, 예측 부호화에서의 움직임 벡터의 수색 범위를 노멀 인코딩보다도 좁힘으로써 움직임 벡터 탐색의 처리 사이클을 삭감하여 처리 부하를 저감하고, 이에 따라 1프레임당의 부호화 처리 시간을 단축한다.
이와 같이 리커버리 인코딩 모드 1을 적용하여 부호화 처리 시간을 단축한 결과, 1프레임 기간 내에 상기 N+1번째 프레임의 부호화 처리가 완료된 경우(도시 생략), CPU(2)는 다음의 N+2번째 이후의 프레임에 대해, 노멀 인코딩을 적용하여 처리를 행한다.
이에 대하여 도 3에 나타낸 바와 같이, 리커버리 인코딩 모드 1을 적용하여 처리 시간 단축을 도모했지만, N+1번째 프레임이 1프레임 기간 내에서 부호화가 완료되지 않은(오버런을 회복할 수 없었던) 경우, CPU(2)는 그 N+1번째의 프레임에 대한 부호화를 일단 중단하고, 다음의 프레임 기간에서, 우선 N+1번째 프레임에 대응하는 음성 데이터를 부호화한 후, N+1번째 프레임의 영상 데이터의 부호화를 재 개한다.
그리고, 재개한 N+1번째 프레임의 부호화 완료에 이어 CPU(2)는, 다음의 N+2번째의 프레임에 대한 부호화 처리를 개시한다. 이 때 부호화 부하 제어 수단으로서의 CPU(2)는, 이 N+2번째의 프레임에 대해, 리커버리 인코딩 모드 1보다도 더욱 처리 부하가 낮은 부호화 처리 방법을 적용한다. 이 부호화 처리 방법을 리커버리 인코딩 모드 2라고 부른다.
이 리커버리 인코딩 모드 2에서 CPU(2)는, 도 6에 도시하는 처리 다이어그램과 같이, 역양자화～역변환 부호화～움직임 보상에 의한 프레임 재생의 일련의 복귀 처리계를 정지한다. 이 복귀 처리계는, 다음의 프레임을 예측하기 위해 참조 프레임을 프레임 메모리 상에 재구축하는 처리이다. CPU(2)는 리커버리 인코딩 모드 2에서, 이 복귀 처리계를 정지함으로써, 모드 1에 비해 부호화 처리 시간을 더욱 단축한다.
이렇게 하여 CPU(2)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 리커버리 인코딩 모드 1을 적용해도 오버런을 회복할 수 없었던 경우, 다음의 프레임에 대해 더욱 처리 부하가 낮은 모드 2를 적용함으로써, 오버런의 발생으로부터 3프레임 기간 이내에 확실히 오버런을 회복하도록 이루어져 있다.
여기에서, 오버런 리커버리를 위해 리커버리 인코딩 모드 2를 적용한 경우, 프레임 메모리에는 움직임 예측용의 참조 프레임이 기록되지 않는 상태로 되고, 이에 따라 다음의 프레임은 이 참조 프레임을 이용한 움직임 예측을 행할 수 없게 된다.
이 때문에 CPU(2)는 리커버리 인코딩 모드 2를 적용한 경우, 그 다음의 프레임을 움직임 예측을 행하지 않는 I픽쳐(인트라 부호화 픽쳐)로서 부호화함과 함께, 이 프레임을 기점으로 하여 GOP(Group Of Picture)를 재구축한다.
다음으로, 전술한 코덱 프로그램에서의 오버런 리커버리의 처리 수순을, 도 7에 나타내는 플로우차트를 이용하여 설명한다. 신호 처리 장치(1)의 CPU(2)는, 루틴 RT1의 개시 스텝부터 들어와 다음의 스텝 SP1로 이행한다.
스텝 SP1에서 CPU(2)는, 하나 전의 영상 프레임에 대한 부호화 쓰레드 종료 타이밍과, 현재의 영상 프레임에 대한 부호화 쓰레드 개시 타이밍을 OS(Operating System) 혹은 하드웨어로부터 직접 취득하여, 각각 기억한다. 그리고 CPU(2)는, 이미 기억하고 있는, 하나 전의 프레임의 개시 시각과 종료 시각의 차분을 구함으로써, 하나 전의 프레임의 부호화에 요한 처리 지연 시간(TN)을 산출하여, 그 TN을 오버런 누적 처리 시간에 가산하고, SP2로 이행한다. 여기에서, 누적 처리 지연 시간은 처리 개시 시에서는 「0」으로 설정되어 있다.
스텝 SP2에서 CPU(2)는, 산출한 누적 처리 지연 시간과 오버런 카운터의 값으로부터, 오버런 발생의 유무를 판정한다.
스텝 SP2에서, 누적 처리 지연 시간을 오버런 카운터 값으로 나눈 값이 시스템 기동 시에 비디오 부호화 쓰레드로서 부여되는 목표 시간 TGT(TarGet Time)보다도 작은 경우, 이것은 오버런이 발생하지 않은 것을 나타내고 있고, 이 때 CPU(2)는 스텝 SP3으로 이행하여, 이 프레임을 노멀 인코드로 부호화함과 함께, 누적 처리 지연 시간을 「0」으로 리세트, 동시에 오버런 카운터를 「1」로 리세트하고 스 텝 SP1로 복귀한다.
이에 대하여 스텝 SP2에서, 누적 처리 지연 시간을 오버런 카운터 값으로 나눈 값이 시스템 기동 시에 비디오 부호화 쓰레드로서 부여되는 목표 시간 TGT(TarGet Time)보다도 큰 경우, 이것은 오버런이 발생하고 있는 것을 나타내고 있고, 이 때 CPU(2)는 스텝 SP4로 이행하여, 오버런의 발생 프레임 수를 카운트하기 위한 오버런 카운터의 값에 「1」을 가산하고, 다음의 스텝 SP5로 이행한다.
스텝 SP5에서 CPU(2)는, 오버런 카운터의 카운트값에 기초하여 오버런한 프레임 수를 판정한다.
스텝 SP5에서, 오버런한 프레임 수가 1회라고 판정한 경우, CPU(2)는 스텝 SP6으로 이행하여, 다음의 프레임에 리커버리 인코딩 모드 1을 적용하여 부호화를 실행하고, 스텝 SP1로 복귀한다.
이에 대하여 스텝 SP5에서, 오버런한 프레임 수가 1회가 아니라고 판정한 경우, CPU(2)는 스텝 SP7로 이행하여, 다음의 프레임에 리커버리 인코딩 모드 2를 적용하여 부호화를 실행하고, 또한, 그 다음의 프레임에 대해 I픽쳐에서의 부호화를 지정함과 함께 GOP를 재구축하고, 스텝 SP1로 복귀한다.
(3) 동작 및 효과
이상의 구성에서, 이 신호 처리 장치(1)는 오디오 부호화 쓰레드를 우선하면서, 1프레임 기간에 오디오 부호화 쓰레드 및 비디오 부호화 쓰레드를 교대로 각각 1프레임분씩 실행하여 영상 및 음성을 부호화해 간다.
그리고 신호 처리 장치(1)는, 비디오 부호화 쓰레드에서 오버런이 발생한 것 을 검출하면, 이에 따라, 그 오버런이 발생한 프레임에 계속해서, 바로 다음의 프레임을 부호화 개시한다. 이 때 신호 처리 장치(1)는, 다음의 프레임에 대해 처리 부하가 가벼운 리커버리 인코딩 모드 1을 적용함으로써, 1프레임당의 부호화 처리 시간을 단축하여 오버런을 회복하려고 한다.
또한 신호 처리 장치(1)는, 다음의 프레임에 리커버리 인코딩 모드 1을 적용하였음에도 불구하고 오버런을 회복할 수 없었을 경우, 그 다음의 프레임에 대해, 한층 더 처리 부하가 가벼운 리커버리 인코딩 모드 2를 더 적용함으로써, 오버런에 의한 프레임 스킵을 일으키지 않고, 오버런 발생으로부터 유한 프레임 기간 내(예를 들면 3프레임 기간 이내)에서 확실하게 오버런을 회복할 수 있다.
또한 신호 처리 장치(1)는, 이와 같이 하여 오버런에 의한 프레임 스킵을 회피할 수 있기 때문에, CPU(2)나 주변 장치의 처리 능력이나 동작 클럭 등을 저감할 수 있어, 시스템 전체의 구성이나 소비 전력을 저감할 수 있다.
이상의 구성에 따르면, 신호 처리 장치(1)는 오버런의 발생에 따라 이후의 프레임에 대한 부호화 처리 부하를 저감함으로써, 프레임 스킵에 의한 영상의 표시 품질 열화를 회피할 수 있다.
(4) 다른 실시 형태
또 전술한 실시 형태에서는, 오버런의 발생에 따라, 우선 움직임 벡터의 탐색 범위를 좁힌 리커버리 인코딩 모드 1을 적용하고, 이에 의해서도 오버런으로부터 회복할 수 없는 경우, 다음의 프레임에 대해 더욱 처리 부하가 가벼운 모드 2를 적용함으로써, 오버런 발생으로부터 3프레임 기간 이내에 오버런을 회복할 수 있도 록 했지만, 이 회복 기간은 3프레임 기간에 한하지 않는다. 또한, 모드 1을 복수회 연속하여 적용하거나, 혹은 오버런 발생 직후부터 모드 2를 적용하는 등, 여러 가지 패턴을 이용하여 오버런 발생 이후의 영상 부호화 처리 부하를 저감할 수 있다.
또한 전술한 실시 형태에 있어서는, 움직임 벡터의 탐색 범위를 좁힌 모드 1과, 프레임간 예측을 위한 참조 프레임 재구축 처리를 생략한 모드 2의 2종류의 리커버리 인코딩을 이용하도록 했지만, 본 발명은 이것에 한하지 않고, 이 외 여러 가지의 처리 부하를 저감한 부호화 처리를 조합시켜 이용해도 된다.
또한 전술한 실시 형태에서는, 영상 및 음성에 대한 부호화 및 복호의 양 기능을 갖는 신호 처리 장치에 본 발명을 적용한 경우에 대하여 기술하였지만, 본 발명은 이에 한하지 않고, 부호화 기능만, 혹은 복호화 기능만을 갖는 신호 부호화 장치에 적용하여도 된다.
본 발명의 부호화 장치, 부호화 제어 방법 및 부호화 제어 프로그램은, 예를 들면 디지털화된 콘텐츠 혹은 아날로그 영상 신호를 디지털화한 후에 압축 부호화하여 인터넷을 통한 동화상의 리얼타임 배신 또는 수신, 가정 내 혹은 한정된 네트워크 환경에서의 리얼타임 배신 그리고 수신, 타임 시프팅(PVR: Personal Video Recording) 등의 녹화 재생 장치 등의 용도에 적용할 수 있다.

Claims (7)

  1. 영상을 프레임마다 제1 부호화 처리 방법으로 부호화 처리하는 부호화 수단과,
    상기 프레임의 부호화 처리에 필요한 부호화 실처리 시간을 검출하는 처리 시간 검출 수단과,
    상기 부호화 처리에 부여되는 소정의 부호화 예상 처리 시간과 상기 부호화 실처리 시간에 기초하여, 상기 프레임의 부호화 처리의 처리 지연 시간을 산출하는 지연 산출 수단과,
    상기 프레임에 대한 상기 처리 지연 시간으로 인해 오버런의 발생이 일어났는지를 검출하며, 상기 오버런의 검출시에, (ⅰ) 상기 제1 부호화 처리 방법보다 부호화 처리 부하가 낮은 제2 부호화 처리 방법으로 다음의 프레임을 부호화 처리하도록 상기 부호화 수단에 지시하며, (ⅱ) 상기 제2 부호화 처리 방법이 상기 오버런으로부터의 받아들일 수 있는 회복을 제공했는지를 판정하고, (ⅲ) 상기 제2 부호화 처리 방법이 상기 받아들일 수 있는 회복을 제공하는데 실패했다고 판정되면, 상기 제2 부호화 처리 방법보다 부호화 처리 부하가 낮은 제3 부호화 처리 방법으로 또 그 다음의 프레임을 부호화 처리하도록 상기 부호화 수단에 지시하는 부호화 부하 제어 수단
    을 포함하는, 영상 부호화 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지연 산출 수단은, 상기 부호화 처리에 부여되는 상기 부호화 예상 처리 시간을 상기 부호화 실처리 시간으로부터 감산함으로써, 상기 처리 지연 시간을 산출하는, 영상 부호화 장치.
  6. 영상을 프레임마다 부호화 처리하는 부호화 스텝과,
    상기 프레임의 부호화 처리에 필요한 부호화 실처리 시간을 검출하는 처리 시간 검출 스텝과,
    상기 부호화 처리에 부여되는 소정의 부호화 예상 처리 시간과 상기 부호화 실처리 시간에 기초하여, 상기 프레임의 부호화 처리의 처리 지연 시간을 산출하는 지연 산출 스텝과,
    상기 프레임에 대한 상기 처리 지연 시간으로 인해 오버런의 발생이 일어났는지를 검출하며, 상기 오버런의 검출시에, (ⅰ) 이전에 수행된 제1 부호화 처리 방법보다 부호화 처리 부하가 낮은 제2 부호화 처리 방법으로 다음의 프레임을 부호화 처리하도록 하며, (ⅱ) 상기 제2 부호화 처리 방법이 상기 오버런으로부터의 받아들일 수 있는 회복을 제공했는지를 판정하고, (ⅲ) 상기 제2 부호화 처리 방법이 상기 받아들일 수 있는 회복을 제공하는데 실패했다고 판정되면, 상기 제2 부호화 처리 방법보다 부호화 처리 부하가 낮은 제3 부호화 처리 방법으로 또 그 다음의 프레임을 부호화 처리하도록 하는 부호화 부하 제어 스텝
    을 포함하는, 영상 부호화 제어 방법.
  7. 영상 부호화 장치에,
    영상을 프레임마다 부호화 처리하는 부호화 스텝과,
    상기 프레임의 부호화 처리에 필요한 부호화 실처리 시간을 검출하는 처리 시간 검출 스텝과,
    상기 부호화 처리에 부여되는 소정의 부호화 예상 처리 시간과 상기 부호화 실처리 시간에 기초하여, 상기 프레임의 부호화 처리의 처리 지연 시간을 산출하는 지연 산출 스텝과,
    상기 프레임에 대한 상기 처리 지연 시간으로 인해 오버런의 발생이 일어났는지를 검출하며, 상기 오버런의 검출시에, (ⅰ) 이전에 수행된 제1 부호화 처리 방법보다 부호화 처리 부하가 낮은 제2 부호화 처리 방법으로 다음의 프레임을 부호화 처리하도록 하며, (ⅱ) 상기 제2 부호화 처리 방법이 상기 오버런으로부터의 받아들일 수 있는 회복을 제공했는지를 판정하고, (ⅲ) 상기 제2 부호화 처리 방법이 상기 받아들일 수 있는 회복을 제공하는데 실패했다고 판정되면, 상기 제2 부호화 처리 방법보다 부호화 처리 부하가 낮은 제3 부호화 처리 방법으로 또 그 다음의 프레임을 부호화 처리하도록 하는 부호화 부하 제어 스텝
    을 실행시키는 영상 부호화 제어 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체.
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