JP3750846B2 - 映像信号記録方法、及び映像信号記録装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は供給される映像信号を可変長ビットレートで圧縮符号化された信号としてハードディスクなどの記録媒体に記録する映像信号記録方法、及び映像信号記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
記録媒体としてハードディスクなどのランダムアクセス可能な記録媒体を用いた映像信号記録装置は、記録のためのアクセス時間が短いため、複数のＴＶ放送映像ソフトを同時に記録できる、また映像信号の記録と再生を同時に行うことが出来るなどの機能を有している。
【０００３】
そして、この様な同時記録再生機能を有する映像信号記録装置は、放送中の映像ソフトを現在から過去に連続的にタイムシフトしながら視聴できるキャッシュ記録再生、及び過去に記録を開始した映像ソフトを現在記録中の映像ソフトに追いつく様にして再生する追っかけ再生ができるなど便利な記録機能を有しており、今後、従来のタイムシフトマシンとして利用されているＶＴＲと共に家庭に導入されていくものと考えられている。
【０００４】
また、従来のＶＴＲにおける記録信号は供給されるアナログ映像信号をＦＭ変調してビデオテープに記録する、又圧縮符号化された信号の場合は固定レートで圧縮符号化された信号をビデオテープに記録するようにしているが、ハードディスクなどのランダムアクセスが可能な記録媒体を用いる映像信号記録装置では可変レートにより圧縮符号化された信号を記録するようにし、限られた記録容量を有効に使用するようにする必要がある。
【０００５】
その、可変レートによる圧縮符号化は、供給されるビデオ信号の情報量に応じて情報量の少ない映像信号は少ないビットレートで、情報量の大きな映像信号は大きなビットレートの信号として符号化し、そのようにして符号化、及び復号した映像信号は固定レートで符号化した信号に対し視覚上遜色ない映像品質が得られ、且つ全体では少ない符号量で所定時間の映像信号を記録可能とするものである。
【０００６】
そして、可変レートによる映像信号の符号化として、ＭＰＥＧ（moving picture experts group）による方法があり、そのＭＰＥＧによる符号化方法は映像信号の情報量に応じて符号化信号のビットレートを可変とする可変ビットレート符号化であり、ＤＶＤ（Digital versatile Disc デジタル多用途ディスク）等においても採用されている。
【０００７】
また、ＤＶＤに符号化信号を記録するための映像信号オーサリングは、供給される映像信号をリアルタイムで符号化して記録する必要がないため、予め映像信号を符号化し、符号化に必要な符号量の時間変化を計測して得た後、その得られた符号量情報に従って適切なビットレートの変化特性を設定し、その設定された変化特性に従って符号化を行う、いわゆる計測のためのパスと符号化のためのパスの２つを有する、いわゆる「２パス方式」により可変レート符号化のされた信号が生成され、記録されるようになされている。
【０００８】
しかし、家庭用として用いられる映像信号記録装置の場合、例えば受信される放送信号をリアルタイムで記録を行うときなどは、その２パス方式による符号化ができなく、符号量計測のためのパスを有しない、いわゆる「１パス」の手法による符号化方法が用いられることとなる。
【０００９】
図６に、その１パス手法を用いる符号化器の構成を示す。
この符号化器は符号化難易度計算器３１、割り当てビット量計算器３２、及び動画像符号化器３３より構成されている。
【００１０】
そして、動画像情報入力信号（映像信号）は動画像符号化器３３に供給されると共に、符号化難易度計算器３１に供給され、その符号化難易度計算器３１により符号化の難易度が検出されて、符号化難易度情報ｄが生成され、その生成された符号化難易度情報ｄは単位時間毎の割り当てビット量計算器３２に供給される。
【００１１】
その単位時間毎の割り当てビット量計算器３２には、予め設定された所望の平均ビットレート（ＳＱＢＲ）情報、及び符号化難易度情報ｄが供給され、それらの供給された情報を基にして割り当て符号量情報ｂが生成され、その割り当て符号量情報ｂは動画像符号化器３３に供給される。
【００１２】
このようにして、動画像符号化器３３は供給される割り当て符号量情報ｂを基に入力信号として供給される動画像情報入力信号を所定の平均ビットレートで符号化された符号化信号出力として供給するものである。
【００１３】
図７に、平均ビットレートを与えるための符号化難易度ｄに対する割り当て符号量ｂの関係を示す。通常の１パス手法を用いる可変長符号化は、予め同図に示す様な符号化難易度ｄと割り当て符号量ｂとの関係を求めておき、その求められた図、表、又は数式に基づく割り当てビット量ｂを用いて符号化を行なうようにしている。
【００１４】
即ち、動画像符号化器３３はこの割り当て符号量ｂにより、ＤＣＴ（Discrete Fourier Transform：離散コサイン変換）係数の量子化スケール等のパラメータが設定されることにより、割り当て符号量ｂに応じた符号化が行われるが、これらのＭＰＥＧ−２方式等で用いられる符号化方式の詳細については、特開平９−２３４２３号公報「信号符号化方法、信号符号化装置及び信号記録媒体」により、又特開平１０−３１２３９６号公報「信号符号化方法、信号符号化装置、信号記録媒体及び信号伝送方法」により開示されている。
【００１５】
このようにして可変ビットレート符号化の行われた信号をハードディスクなどのランダムアクセスが可能な記録媒体に記録するときは、その情報内容を記録するための媒体の容量が予め制限されており、所定の領域に記録される総符号量はこれを越えない範囲で符号化がなされる必要があり、そのような総符号量を所定範囲に制限して行う符号化の方法として、前述の特開平１０−３０２３９６号「信号符号化方法、信号符号化装置、信号記録媒体及び信号伝送方法」、及び特開２０００−１５６８５７号「バリアブル・ビットレートによる動画像の符号化方法と装置」等が開示されている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ハードディスクなどを記録媒体として用いる映像信号記録装置を用いて放送される所定時間の映像ソフトを可変レートで圧縮符号化した信号として記録するとき、その映像信号が有する情報量の時間変化特性、ないしは所定の方法で圧縮したときの総データ容量に関する情報が予め得られているときは、その情報を基にして可変長圧縮符号化を行って記録することにより所定のプログラムソフトを所定の領域に記録することが出来る。
【００１７】
しかし、一般にはその様な映像信号の情報量に関する情報は得られてなく、記録に必要は符号量、即ち記録媒体の使用容量はその映像ソフトの記録を終えた後でないと得ることができなく、そのような符号量情報が不明である信号を記録媒体の所定領域に、画質劣化を少なく保ちつつ記録するのは困難である。
【００１８】
また、仮に放送番組の映像に関する情報が得られている場合においても、受信環境の違いにより受信される映像信号の品質が低下している場合など、即ち映像信号のＳ／Ｎ（signal to noise ratio）が劣化しているときなどは、その信号の劣化に応じて符号化時の符号量が増加してしまう。
【００１９】
それは、例えば映像信号に混入される粒状の雑音であり、あたかも雪が降るように見えるスノーノイズは、そのノイズを含むことにより１フレームの画像であっても情報量が増加すると共に、スノーノイズ成分はフレーム間相関のない信号であるため、フレーム内符号化、及びフレーム間符号化の両者において符号量が増加してしまうものである。
【００２０】
このようにして、映像信号が供給され、その供給された映像信号の符号化を行う場合は符号化して得られる総符号量は一義的に定めることができなく、符号化を行う毎にその総符号量を目的符号量とし、その目的符号量で符号化が行われるようにする必要がある。
【００２１】
そして、通常の符号化は、符号化途中に情報量の大きな映像が供給されてもその再生映像に破綻を生じなくするため、符号化の難易度が中程度以下の画像に対してはやや少な目のビットレートを設定して符号化を行い、その後に、複雑で符号化に多くのビット数を要する画像が供給されることも考慮し、総符号量に対する余裕を保ちつつ符号化を行うのが一般的である。
【００２２】
しかし、総符号量を少なくして行う符号化は、総符号量が適切である符号化に比して復号した映像に含まれる画質劣化が生じる問題点があり、１パスの手法によりながらもより総符号量が適切であり、画質劣化の少ない可変長符号化を行う方法、及びそのための装置構成の実現が求められている。
【００２３】
そこで本発明は、ハードディスクなどのランダムアクセス性の優れた記録媒体を用いる映像信号の記録装置において、その記録媒体の所定の記録領域に、可変長符号化を行った適切な総符号量である符号化信号を生成し、生成された符号化信号をその媒体に記録すると共に、特に記録された番組を再生、及び復号して視聴するときに視聴者に与える画質劣化の印象が少なくなるような映像信号記録方法、及び映像信号記録装置の構成を提供しようとするものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明の映像信号記録方法、及び映像信号記録装置は、上記課題を解決するために以下の１）及び２）の手段より成るものである。
すなわち、
【００２５】
１） 受信された雑音を含む映像信号をエンコーダで圧縮を行って記録媒体に記録する映像信号記録方法において、
前記エンコーダで圧縮された映像信号のビットレートをストリームアナライザ（５４）で検出し、
前記映像信号の圧縮開始時の前記ストリームアナライザで検出された前記ビットレートが予め決められた前記雑音を含む映像信号を圧縮するための第１の目標ビットレートよりも低い場合に、前記雑音が含まれていない映像信号を圧縮するための前記第１の目標ビットレートよりも高い第２の目標ビットレートで前記映像信号を圧縮するように前記エンコーダに制御信号を出力（５７）し、
前記圧縮開始時から所定時間経過した後、前記第１の目標ビットレートを超えるビットレートが検出された場合には、前記第１の目標ビットレートに近づけるように段階的に前記第２の目標ビットレートを低くするための制御信号を前記エンコーダに出力（５７）することを特徴とする映像信号記録方法。
【００２６】
２） 受信された雑音を含む映像信号をエンコーダで圧縮を行って記録媒体に記録する映像信号記録装置において、
前記エンコーダで圧縮された映像信号のビットレートを検出するストリームアナライザ（５４）と、
前記映像信号の圧縮開始時の前記ストリームアナライザで検出された前記ビットレートが予め決められた前記雑音を含む映像信号を圧縮するための第１の目標ビットレートよりも低い場合に、前記雑音が含まれていない映像信号を圧縮するための前記第１の目標ビットレートよりも高い第２の目標ビットレートで前記映像信号を圧縮するように前記エンコーダに制御信号を出力し、前記圧縮開始時から所定時間経過した後、前記第１の目標ビットレートを超えるビットレートが検出された場合には、前記第１の目標ビットレートに近づけるように段階的に前記第２の目標ビットレートを低くするための制御信号を前記エンコーダに出力するビットレート制御部（５７）と、
を有することを特徴とする映像信号記録再生装置。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の映像信号記録方法、及び映像信号記録装置の実施の形態につき、その記録した信号を再生するための映像信号再生装置を含む好ましい実施例により説明する。
【００３４】
図１に、そのハードディスクの所定の記録領域に可変長符号化された映像信号を記録し、その記録した信号を再生、復号して映像信号を得る映像信号記録再生装置の概略ブロック図を示し、その構成と通常記録、再生時の動作について概説する。
【００３５】
同図に示す映像信号記録再生装置４０は記録部５０、媒体部６０、及び再生部７０よりなり、再生部７０にはモニタＴＶ９０が有線により接続され、そして記録部５０、及び再生部７０に対してなされる操作はリモコン９５が赤外線により再生部７０に結合されている。
【００３６】
まず、記録部５０はＴＶチューナ５１、Ａ／Ｄ変換器５２ａ、外部映像入力端子５２ｂ、切り換えスイッチ５２ｃ、ＭＰＥＧ−２エンコーダ５３、ストリームアナライザ５４、ＲＥＣ−ＦＩＦＯ５５、マイコン５７、及びレート設定端子５９より構成される。
【００３７】
そして、媒体部６０はハードディスク記録再生器６１、ハードディスク６３、及び書き込み読み出し制御器６５より、また再生部７０はバッファメモリ７１、ＭＰＥＧ−２デコーダ７２、Ｄ／Ａ変換器７４、マイコン７６、及びリモコンインタフェース７９より構成される。
【００３８】
次に、この様に構成される映像信号記録再生装置４０の動作について概説する。
まず、ＴＶチューナ５１はアンテナより入来する放送電波の内、リモコン９５などにより設定される受信チャンネルの映像信号が受信され、受信して得られるビデオ信号はＡ／Ｄ変換器５２ａに供給されてデジタル信号に変換され、変換された信号は切り換えスイッチ５２ｃに供給される。
【００３９】
その切り換えスイッチ５２ｃには、外部映像入力端子５２ｂに供給された映像信号が供給され、それらの供給される映像信号の中の片方がスイッチ操作により選択され、その選択されて得られる信号はＭＰＥＧ−２エンコーダ５３に供給される。
【００４０】
そのＭＰＥＧ−２エンコーダ５３では、供給された映像信号はＩＳＯ／ＩＥＣ（International Organization for Standardization / International Electrotechnical Commission）で定められたＭＰＥＧ−２（moving picture experts group - 2）標準規格に従って可変長方式により圧縮符号化され、その圧縮符号化された信号はストリームアナライザ５４に供給される。
【００４１】
そのストリームアナライザ５４では、圧縮符号化された信号の符号量等が解析され、解析して得られる符号量情報は後述のマイコン５７に供給されると共に、供給された符号化情報信号はＲＥＣ−ＦＩＦＯ５５に供給される。
【００４２】
そのＲＥＣ−ＦＩＦＯ５５は記録（ＲＥＣ：recording）用信号のＦＩＦＯ（first in first out）動作、即ち供給される入力信号を一時記憶し、入力された順にその信号を出力信号として供給する回路で、この回路より供給された信号はハードディスク記録再生器６１に供給される。
【００４３】
そのハードディスク記録再生器６１では、供給された信号はハードディスク６３の所定の記録領域に記録するためのセクタサイズごとに分割された信号とされ、その分割された信号は書き込み読出し制御器６５により動作制御されるハードディスク６３に供給されてハードディスク６３の所定容量の記録領域に記録される。
【００４４】
このようにして、受信されるチャンネルの映像信号、又は外部映像入力端子５２ｂに供給される映像信号が記録される信号として選定されると共に、その選定された映像信号の記録時間及び記録される信号の平均符号化レートが設定され、その設定された条件に基づいて供給される映像信号は可変長符号化されてハードディスク６３の所定の記録容量を有する記録領域に記録されるが、所定の記録時間が設定され、その記録時間中に供給される映像信号は可能な限り品質良く可変長符号化が行われ、符号化して得られる符号化信号の総データ量が所定の記録領域に記録されるのが好ましい。
【００４５】
次に、この様にして記録されたハードディスク６３の記録信号の再生動作について概説する。
まず、リモコン９５により再生ボタンが操作されたときは、その操作内容は変調された赤外光線によりリモコンインタフェース７９に伝送され、リモコンキーの操作内容はマイコン７６に供給される。
【００４６】
そのマイコン７６からは、操作内容に応じて生成された制御信号が書き込み読み出し制御回路６５に供給され、操作により指定されるハードディスクの所定の記録領域に記録される映像信号が読み出され、読み出された信号はハードディスク記録再生器６１に供給される。
【００４７】
そのハードディスク記録再生器６１ではハードディスク６３より読み出された信号の増幅、特性の補正、及び再生された誤り信号の検出などが行われ、そのような信号処理のなされた信号はバッファメモリ７１に供給される。
【００４８】
バッファメモリ７１では、圧縮符号化された信号は一時記憶され、ＭＰＥＧ−２デコーダからの要求に応じて一時記憶された信号は読み出されてそのＭＰＥＧ−２デコーダ７２に供給される。
【００４９】
そのＭＰＥＧ−２デコーダ７２では、供給された信号はＭＰＥＧ−２標準に従い、エンコーダ５３で圧縮符号化された方法と相補的な方法によりデコードされ、デコードして得られるデジタルビデオ信号はＤ／Ａ変換器７４に供給されてアナログビデオ信号に変換され、変換されたアナログビデオ信号はモニタＴＶ９０に供給されて、表示される。
【００５０】
このようにして、供給されるビデオ信号はＭＰＥＧ−２方式により、フレーム内圧縮、及び動き補償が用いられてエンコードされるフレーム間圧縮された信号とされ、それらの信号がハードディスク６３に記録される。そして、ハードディスク６３に記録された信号は読み出されてＭＰＥＧ−２デコーダによりデコードされるが、次にその様になされるＭＰＥＧ−２方式により符号化される映像信号について述べる。
【００５１】
図２に、ＭＰＥＧ−２方式により扱われる映像信号を画像単位毎の信号とし、その画像単位の種類を示す。
同図において、ビデオ信号を構成するフレーム画像（ピクチャ）にＩ、Ｂ、Ｐの名前がつけられて時間方向に並べられているが、そのＩはフレーム内符号化のなされるＩ（Ｉｎｔｒａ-ｃｏｄｅｄ）フレーム画像（ピクチャ）である。
【００５２】
そして、Ｐは図の下に矢印で示される様に１方向に予測符号化されるＰ（Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ-ｃｏｄｅｄ）フレーム画像であり、またＢは過去及び未来の双方向から動き予測ベクトルが求められて符号化されるＢ（Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｙ predictive-coded）フレーム画像である。
【００５３】
このように、ＭＰＥＧ−２により符号化された画像は、３種類の性質を持つフレーム画像により構成されるが、例えばＩフレームは１５枚毎に配置されるが、Ｉフレームから、次のＩフレームが開始される手前までの１５枚のフレーム画像の集合をＧＯＰ（Group of Picture）と呼んでいる。
【００５４】
そして、そのＩフレームがＧＯＰの中で占めるデータ量の割合は、ＧＯＰのフレーム数を１５に設定するときに３０％程度であり、残りの１４フレームが７０％のデータ量により構成されるが、１４×３０％のデータが７０％のデータとして符号化されることになり、その比の６倍が動き予測により符号化効率が増加した結果により得られたものである。
【００５５】
ところで、その動き予測による符号化効率の改善は供給される映像信号によって異なっており、静止画の様な場合は最初にＩフレームの符号化を行い、次の１４フレームの画像は同一であるため、動き予測のために伝送する情報はほぼ０とすることができるため符号化したデータ量は非常に少なくなる。
【００５６】
これに対し、仮に映像信号が静止画的な動きの少ない信号であってもその信号に含まれる雑音成分が多いときは、ＭＰＥＧ−２エンコーダ５３はその映像信号に含まれる雑音信号も符号化して伝送しようとするため、動き予測のための符号化データ量は雑音信号のレベルに応じて増加する。
【００５７】
その雑音レベルは、前述の図１に示した映像信号記録再生装置４０において外部映像入力端子５２ｂから供給される図示しないビデオカメラなどからの映像信号と、チューナ５１により受信して得られる映像信号とで、特にアンテナから供給される受信信号の電界強度が弱い場合などでは、その映像信号に含まれる雑音成分に大きな差が生じる。
【００５８】
従って、電界強度が弱いときの映像信号を符号化した結果では多くの符号量を必要とするのに対し、Ｓ／Ｎの良い映像信号では少ない符号量で品質の良い映像信号を符号化することが出来る。
【００５９】
そこで、品質の良い映像信号の符号化を行うために、供給される映像信号のＳ／Ｎを計測できれば、その計測された結果に基づいて符号化時に割り当てる符号量を定め、雑音信号を符号化するために多くの符号量を使用しないようにすることができる。
【００６０】
その符号量の設定は、ＴＶチューナ５１のチャンネルが切り換えられて、あるいは切り換えスイッチ５２ｃにより映像信号が切り換えられて供給される映像信号の品質に応じて適正なデータ量を指定して行なう方法である。
【００６１】
次に、その適正なデータレート（ビットレート）の設定を、ＭＰＥＧ−２エンコーダ５３で符号化して得られるデータ符号量を用いて行う方法について、前述の図１を用いて更に述べる。
【００６２】
この方法は、前述のＳ／Ｎ計測のための手段を必要としないばかりでなく、符号化信号を直接監視しながら符号量の制御を行うことができるため、符号化された信号の処理に好ましいものである。
【００６３】
即ち、同図に示す映像信号記録再生装置４０においてリモコン９５等を用いて番組記録の予約を行うときは、その番組の記録時間、ないしは符号化開始時点より終了までの予定時間である予定エンコード時間、及び複数ある符号化レートの１つの符号化レートが記録モードとして選定され、その選定された時間と符号化レートに基づいて記録時間中の総平均ビットレート（以下、平均レートとも言う）が定められる。
【００６４】
そして、その定められた総平均ビットレートにより符号化されて得られる符号化信号は、ハードディスク６３に確保される所定の記録領域に記録される様になされている。
【００６５】
さらに、その記録は例えば１分〜10分等の比較的長い時間の記録中に、予測される記録終了時の総ビット量が、一時的には所定の記録領域を超えてなされる符号化の動作を許容することにより、より高画質な符号化信号を得ようとするものでもある。
【００６６】
その高画質な符号化信号を得るための映像信号記録再生装置４０の構成について更に述べる。
この装置に用いられるＭＰＥＧ−２エンコーダ５３は、前述の図６に示した動画像符号化器３３と同一構成のものを用いてもよく単位時間毎の割当ビット量計算器はマイコン５７により行われる。
【００６７】
そのマイコン５７にはレート設定端子５９より平均ビットレート（ＳＱＢＲ）に関る信号が供給され、マイコン５７はストリームアナライザ５４より供給される符号化信号の符号量情報に基づいて割り当て符号量信号を生成し、その生成された信号をＭＰＥＧ−２エンコーダ５３に供給する。
【００６８】
このようにして、ＭＰＥＧ−２エンコーダ５３は供給される映像信号を、供給される割り当て符号量信号、即ち目標レートに基づいて符号化を行い、符号化して得られる符号化信号はストリームアナライザ５４、ＲＥＣ−ＦＩＦＯ５５、及びハードディスク記録再生器６１を介してハードディスク６３の所定の記録領域に記録される。
【００６９】
その記録される符号化信号の転送レートは、レート設定端子より供給されて、マイコン５７により設定される平均レートでなされ、その平均レートは例えば1.5Mbps、2Mbps、4Mbpsなどの複数の異なる画質モードが選択可能とされており、これらのモードのうち選択された転送レートが所望の平均ビットレートとして設定され、ＭＰＥＧ−２エンコーダ５３はその設定された平均レートで符号化した符号化信号が得られるように動作する。
【００７０】
そのＭＰＥＧ−２エンコーダ５３から供給される符号化信号は、ストリームアナライザ５４により供給される符号化信号のビット量がカウントされ、そのカウントされた値ＢＳがマイコン５７に供給されている。
【００７１】
図３に、マイコン５７により制御されてなされるビットレート（以降データレートと呼ぶこともある。）の経過状態の例を示し、説明する。
同図において、縦軸はビットレート、横軸は時間であり、そしてその横軸の区切りは例えば1分毎の時間間隔区間を示し、(1)等の括弧を付けて示す数字はこれらの区間に対する説明を行うためのものである。
【００７２】
そして、このときに符号化される映像信号の有する情報量は、(1)〜(5)の区間においては通常より少なく、(6)〜(9)の区間においては情報量の大きな映像であり、(10)の後半以降の区間における映像においては通常よりやや少ない情報量になっている場合である。
【００７３】
ここで、そのような映像信号に対して、例えば2MbpsのビットレートB0が使用者の操作により設定されたときの符号化して得られる符号化信号の状態を一点鎖線により示す。
【００７４】
まず、細線a1で示すビットレートの推移は前述の図６に示した従来の符号化器において、SQBR（平均ビットレート）としてビットレートB0を与えたときに、その符号化器により符号化された符号化信号のビットレートの推移を例示したものである。
【００７５】
そして、細線a2で示す曲線はSQBRの値をB0より大きな値であるB0+A、例えばB0＝２、A＝0.5とし、SQBRが2.5Mbpsであるときに、前述と同じ動画像信号を符号化して得られる符号化信号のビットレートの推移を示したものである。
【００７６】
また同図に示す太線a3は、同じ動画像信号を本実施例の符号化装置に供給して得られる符号化信号のビットレートの推移を示したものであり、次にそれらのa1、a2、a3のそれぞれの動作について述べる。
【００７７】
まずa1は、平均ビットレートB0を目標にして符号化を行うが、(1)〜(5)の区間において、B0よりもかなり低い、B0＝2Mbpsに対して1.5Mbps程度の平均ビットレートで符号化されている。
【００７８】
これは前述のように、未来に符号化に多くのビット数を要する情報量の大きな映像、例えば絵柄が細かく複雑な動きをするような画像が到来した場合の符号量の増大に対しても総符号量が所定の容量を越えないようにして符号化するためである。
【００７９】
そして、区間(7)、(8)、(9)において複雑な映像信号が供給されてB0よりやや大きなビットレートとして符号化がなされているが、それまでに行った符号化信号の符号量が予定量以下であり、平均ビットレートとしてはB0に対して余裕がある場合である。
【００８０】
次に、a2の動作について述べる。
この例は、従来の符号化器に対して平均ビットレートを2Mbpsより少し大きな2.5Mbps程度に設定して符号化を行う場合であるが、(1)〜(5)の区間において1.9Mbpsといった目標レートの2Mbpsより少し小さな所望の平均ビットレートで符号化がなされている。
【００８１】
しかし、区間(7)、(8)、(9)など情報量の大きな映像信号が供給されるときは平均レートの2Mbpsを大きく超えるレートとなり、次の(10)の区間以降において(1)〜(5)の区間と(7)〜(9)の区間の中程度である複雑さの絵柄が到来するときなどは(7)〜(9)の区間よりは小さいが２Mbpsを超えたビットレートの信号として出力されている。
【００８２】
この様に、(1)〜(5)の区間については所望の平均ビットレート2Mbpsに近いビットレートの信号として符号化されるが、少し複雑な映像が供給されると目標レートを超えてしまうので、記録時間全体での平均ビットレートは2Mbpsより大きくなってしまい、このようにして符号化された信号全てを所定容量の記録領域内に記録することはできない。
【００８３】
次に、本実施例に関るa3の動作について述べる。
同図において太線で示すa3は、映像信号の情報量の少ない(1)〜(5)の区間はa2と同じである所望の平均ビットレートに近い1.9Mbpsで符号化を行い、この区間の符号化された信号の画質は目標としている記録ビットレートに近い良好な状態であるといえる。
【００８４】
次に、映像信号の情報量が増加する(6)及び(7)の区間において、符号化レートはa2と同様に増加するが、(8)の区間以降で徐々に符号化レートを低い値に変更して符号化信号を生成する。
【００８５】
即ち、同図に示す▲２▼の時点で目標レートを定めるときは、(7)の区間、即ち期間T1、例えば１分間におけるビットレートと、その手前にあるT1より長い期間T2、例えば３分間に生成された符号化信号の平均ビットレートの関係に基づいて定められる。
【００８６】
このときのストリームアナライザにより解析されたT2の期間に解析して得られたビット量をBST2とするとき、期間T2の平均ビットレートはBST2／T2であるが、この装置におけるT2は一定であるので平均ビットレートの尺度としてBST2そのものを用いることとする。
【００８７】
図４に、このBST2の値に対して与えられる目標レートの関係を示す。
同図において、T2の期間の発生ビット量が小さい、即ち平均ビットレートが小さいときは、目標レートの値としてB0＋Aの値を設定し、ＭＰＥＧ−２デコーダ５３は平均ビットレートB0＋Aを目標レートとした符号化を行う。
【００８８】
そして、T2の期間の発生ビット量が大きい、即ち平均ビットレートが大きいときには目標レートの値をB0とすることにより、平均ビットレートはB0を目標とした符号化が行われ、発生ビット量がそれらの中間にある場合は、それらの中間的な値をとるようになされている。
【００８９】
この様にして、期間T2の発生符号量を監視することにより目標レートの値が決定され、前述の図３の区間(1)〜(6)において、期間T2の発生符号量はB0以下と小さいため、目標レート値はB0+Aとされ、その目標レートによってなされた符号化信号のビットレートはa2と同一になる。
【００９０】
そして、区間(7)において、その一つ前の区間(6)における発生符号量が増えているため、a2よりもやや小さい発生符号量が目標レートとして与えられ、区間(7)以降の発生符号量も大きいので、目標レートは発生符号量が小さくなるようになされている。
【００９１】
さらに、区間(10)においてはその前の区間(7)〜(9)に発生した符号量が大きいために、目標レートの値はB0に近い小さな値とされる。
そしてまた、区間(11)、(12)においては、その前の期間T2の符号量は次第に小さくなるので、目標レートの値も次第に大きくなり、太線はa1とa2の間でa2に近くなる方向の値とされる。
【００９２】
しかし、a2に近い値の目標レートで符号化を継続すると目標とする総ビットレートを超えてしまうこともあるので、その総ビットレートの超過を防ぐためにさらに次の様なレート処理を行う。
【００９３】
そのレート処理は、前述のBST2から目標レートを求める方法を、区間T1及びT2よりも長い一定間隔T3、例えば10分間毎に発生符号量を解析することにより行う。
【００９４】
この例では時点▲３▼において総符号量の解析を行うものとし、記録を開始したこの動画像の最初から▲１▼までの期間TXに発生したビット量をBSTXとすると、この間の平均ビットレートRXは、RX=BSTX／TXとなる。
【００９５】
そして、目標レートとBST2の関係を定めるパラメータとしてFT3を定義し、BST2が小さいときの目標レートの値をB0＋FT3とし、このFT3の値に応じて目標レートが前述の図４に示したc1、c2、c3のグラフの様に変化させるものとする。
【００９６】
RXとFT3の関係は予めマイコン５７に接続される図示しないメモリに数式、又は数表として記憶しておくが、その平均ビットレートRXとパラメータFT3の関係を例として示す。
【００９７】
図５は、その平均ビットレートRXとパラメータFT3の関係を例示したものである。
この例では、期間 TX における平均ビットレート RXがある値より小さいとき、例えば平均レート（総平均ビットレート）が2Mbpsであり、 RX がそれよりも0.26Mbps小さな値である1.74Mbps以下であるときに、又はRXと平均レートとの比がその差のビットレート（ 0.26Mbps ）により与えられる比の0.87倍（ 1.74Mbps を 2Mbps で除した倍数）以下となったときに、FT3＝AとすることによりBST2に対して新たな目標レートが前述の図４におけるc1の関係となるようにして符号化信号を生成する。RXがそのある値（ 1.74Mbps ）より大きいときはFT3＝0とし、BST3（期間 T3 に発生したビット量）の値にかかわらず図４における c3 の関係となる目標レート＝B0、即ち従来の符号化器でSQBR＝B0として行う符号化信号の生成と同様な動作を行う。
【００９８】
この動作は、T3毎に所望の記録総符号量に対する現在までの符号量から予測される総符号量の大小を解析して決定すると共に、ＭＰＥＧ−２エンコーダ５３の符号化パラメータ制御手段（マイコン５７）のパラメータ設定を、ＭＰＥＧ−２エンコーダ５３から供給されるビットストリームの総符号量がより適切な値となるように動作させる。
【００９９】
この様にして、ビットストリームの総符号量制御を行った結果、前述の図３に示す(13)の手前の区間T3において符号発生量が多いため、(13)以降の符号化は目標レートを増加させることなく、従来の符号化器を用いる場合のSQBR＝B0とした状態で符号化が行われている。
【０１００】
そのために、(13)以降は太線で示される本実施例の特性と、従来の符号化器で行ったときのa1による特性とが一致している。
【０１０１】
そして、RXとFT3の関係は前述の図４に限られるものではなく、RXが中間的な値であるときにFT3が0とAとの中間の値を取り、前述の図４に示す特性c2を目標レート信号とする、又RXが中間的な値であるときにFT3の値をAと0の間で連続的に変化させるようにしてもよい。
【０１０２】
ここに示した実施例の方法では、供給される映像信号によっては記録総ビット量が所望の平均ビットレートで記録した場合に比して多少超えることも有るが、上述の方法により総ビット量が平均ビットレートで符号化した場合に対して超える度合いに制限を設けることが出来る。
【０１０３】
そして、その超える度合いの制限に見合った記録領域を別に確保しておけば、超えた符号も含めて全符号化ビットを確実に記録することができるため、記録途中での画質劣化を少なくすることができると共に、記録の終わりの部分に情報量の大きな映像信号が供給される場合においても全ビットストリームの記録を行なうことができる。
【０１０４】
以上、生成されるビットストリームの符号量を可能な限り大きくし、符号化信号の品質を向上させた映像信号の符号化方法について述べ、且つ全ビットストリームを記録するための手法についても述べたが、ここに例示した時間間隔T1、T2、及びT3は一例であり、それらの時間間隔は設定される記録時間等に応じて任意の時間間隔が取られるものである。
【０１０５】
ここで、このような時間間隔により映像信号を解析してその目標レートを設定した理由について更に述べる。
前述のように、映像信号に含まれる雑音成分により符号化のためのビット量は大きく変化する。
【０１０６】
そして、雑音信号の少ない映像信号の場合は符号化して得られるビットレートの最小値と最大値の比率は大きいため、情報量の大きな映像信号部分に多くの符号量を割り当てる場合でも、情報量の少ない映像部分では少ない符号量で高品質な映像を得ることができるため、結果的に高品質な映像信号の総符号量を所定の範囲に収めた符号化信号を得ることが出来る。
【０１０７】
しかし、受信状態が悪いなどでＳ／Ｎの劣化した映像信号の場合は、映像信号自体の情報量が小さい場合であっても雑音信号を符号化するために所定の符号量が必要とされるため、符号化信号のビットレートは常に大きな値となり、小さなビットレートを与える部分は存在しない。
【０１０８】
このようにして、ビットレートとしてより小さな値が得られるときは平均レートを大きく設定する場合でも総符号量が所定値に抑えられる場合が多いため、マイコン５７はビットレートの最小値を検出して平均レートを設定することにより全体的な符号化映像信号の品質を向上させるものである。
【０１０９】
これに対して小さなビットレートが得られないときは、供給される映像信号の品質が悪い場合が多く、このときはできる限り与えられた平均レートで符号化を行い、雑音等不要な信号のために増加する総符号量を可能な限り小さく抑えるようにする。
【０１１０】
また、この例に示した符号化はその総符号量の記録時間内での配分に関し、記録の最初の部分は高いデータレートで記録を開始させるようにしている。
【０１１１】
その記録開始時点で高い符号量の割り当てを行うのは、番組ソフトの最初の部分にはいわゆるアイキャッチと称する魅力的な映像から開始される場合が多く、アイキャッチ映像の情報量は多いことが通例であり、その映像部分の画質劣化を最小に押さえて符号化し、開始される映像ソフトの魅力を増大させる必要があるからである。
【０１１２】
一方、映画などの動きの少ないタイトル画面から開始される場合などでは、動きが少ないことにより少ない符号量が割り当てられて符号化が開始されることが多いが、割り当てられる符号量が少ない場合は文字情報のようなコントラストの高い画像部分でモスキトーノイズと称される、文字の横棒の上であたかも蚊が飛んでいるように見えるＤＣＴ（離散コサイン変換）後の量子化ビット切り捨て誤差によるノイズが生成され、そのノイズのために視聴者の印象を悪化させることがある。
【０１１３】
特に映画などのプログラムソフトでは、視聴者がストーリーの中に引き込まれる以前での画質劣化は目立ち易く、好ましくないが、その後の多少の画質劣化は許容されるものであり、また記録される映像ソフトの総符号量の調整は前述のように記録を行いながら調整が可能であるため記録開始部のビットレートを大きく設定できる。
【０１１４】
そして、総符号量の調整を行うために必要な映像信号に含まれる雑音成分の検出は、記録開始時点で大きな平均レートを指定することによりビットレートの最大値と最小値の比が大きく得られることとなり、検出されたその比によりそれ以降の目標レートの指定をより正確に行なうことができるものである。
【０１１５】
また、その目標レートの指定に関し、供給される映像信号が例えばＢＳデジタル放送、及びデジタル地上放送など、予めＭＰＥＧ−２などの方式により符号化された信号であるときは、その符号化された信号をそのままＭＰＥＧ−２エンコーダ５３を介さずに直接ストリームアナライザ５４に供給し、ハードディスク６３に記録する方法がある。
【０１１６】
このとき、放送される総データをハードディスク６３の所定の記録領域に記録するときは供給されるデジタル信号をそのまま記録することができるが、仮にデータ量を少なくして記録するような場合は、符号化されたデジタル信号を復号してデジタル映像信号を得た後に、再度符号化されたデジタル信号に変換するなどにより記録する。
【０１１７】
その場合の映像信号の品質は良好に保たれていると考えられるが、その場合でも上述の方法によって総符号量に相応しい高画質で記録を行うことができるものである。
【０１１８】
以上、予め設定される記録領域に適切な画質で映像信号を符号化して記録する方法、及びそのための記録装置について実施例と共に詳述した。
そして、このような適切な画質で映像信号を符号化する方法は、この例に示した様にエンコーダに供給する目標符号量信号を可変して行う方法の他に、エンコーダ自体にこのような符号量制御を行う機能を、例えばエンコーダに内蔵される符号量制御を行うためのマイクロコードに持たせ、そのマイクロコードにより記録に関するパラメータ情報を供給し、符号化レートの管理を行う方法によっても良い。
【０１１９】
そしてこれらの例で示した記録方法、及び記録装置には次に示すような効果があり、それらを列挙する。
【０１２０】
まず、時間と共に情報量が変化している映像信号が供給され、その供給された映像信号を記録時間と記録画質に関る所定のデータレートを目標値として設定し、その設定された目標データレートに従ってＭＰＥＧ−２エンコーダなどにより可変長符号化することにより符号化されたビットストリーム信号を得、その得られた信号をハードディスクなどの記録媒体の所定の領域に記録するような映像信号の記録方法を、最初に操作により設定された平均レートよりも高い目標レートにより可変長符号化された符号化信号を生成して媒体への記録を開始し、次にその可変長符号化された信号の第１の時間間隔における第１のデータレートと、第１の時間間隔よりも短い時間間隔であり符号化時点に近く存在する第２の時間間隔における第２のデータレートを求め、その求められた第１のデータレートと、第２のデータレートとの差のデータレート（差のビットレート）を得、その得られた差のデータレート、又は第一のデータレートと第２のデータレートとの比に応じて、先に設定した目標レートを変更しながら可変長符号化を行うと、供給される映像信号に含まれる雑音信号の影響を受けづらく、且つ情報量の多い映像信号部分は高いビットレートで、情報量の少ない映像信号部分はより復号映像品質の高い適正なビットレートで符号化できるため総符号量を所定の大きさの記録領域に記録でき、記録領域を有効に使用する映像信号の記録方法を実現することができる。
【０１２１】
そして、上述の差のデータレートが第１の所定値よりも小さいときは、供給される映像信号に含まれる雑音成分が多いなど、良好な映像信号でないことが十分に予想されるため、予め大きな値に設定した目標レートを小さな値に変更して映像信号の可変長符号化を継続することにより、雑音成分のために余分な符号量が割り当てられて行うことのないように映像信号を所定の総符号量に抑えて符号化し、その符号化された信号を所定の記録領域に格納する映像信号の記録方法を実現することができる。
【０１２２】
さらに、前述の差のデータレートが第２の所定値よりも大きく、且つ第２のデータレートが媒体に記録するための平均レートよりも小さいときは、供給される映像信号に含まれる雑音成分が少ないなど品質の良い信号であると考えられるため、予め大きな値に設定した目標レートを更に大きな値に変更し、映像信号の情報量の大きな部分は更に画質劣化が少なく、情報量の小さな部分は十分に高圧縮するようにして可変長符号化を行うことにより、総符号量を所定の記録領域に記録する符号化信号として得ることができ、適切な符号化レートによる高画質の映像信号の記録方法を実現することができる。
【０１２３】
また、供給される映像信号の情報量が通常の映像信号よりも大きな番組ソフトの場合、上述のようにビットレートの最大値と最小値の比が大きく、映像信号の品質が良い場合であっても、記録開始時点より現時点までの平均符号化レートが目標レートよりも大きく、総データ量が非常に大きくなるとされるときはそれを検出することにより、予め設定した目標レートを更に大きな値に変更することを禁止し総符号量を所定の記録領域に記録する符号化信号として得ることができ、適切な符号化レートによる高画質の映像符号化信号の記録方法を実現することができる。
【０１２４】
そしてこの手法を搭載する装置では、時間と共に情報量が変化する映像信号が供給され、その供給された映像信号を記録時間と記録画質に関る所定のデータレートを平均レートとして設定し、その設定された平均レートに従ってＭＰＥＧ−２エンコーダなどにより可変長符号化することにより符号化されたビットストリーム信号を得、その得られた信号をハードディスクなどの記録媒体の所定の領域に記録するような映像信号記録装置を、平均レートよりも大きな目標レートを設定する目標レート設定手段と、その目標レート設定手段で設定された目標レートで可変長符号化された前記符号化信号を生成する符号化手段と、その符号化手段により符号化される可変長符号化された信号の第１の時間間隔における第１のデータレート、及び符号化時点に近く存在し第１の時間間隔よりも小さな第２の時間間隔における第２のデータレートを検出する符号レート検出手段と、その符号レート検出手段により検出された第１のデータレートと、第２のデータレートとの差のデータレート、ないしはそれらのデータレートの比を求めて得、その得られた差、又は比のデータレートの大きさに応じて、前記目標レート設定手段で設定した目標レートの設定値を変更する目標レート変更手段と、を具備して映像信号記録装置を構成し、供給される映像信号に含まれる雑音信号等不要な信号の影響を受けづらく、且つ情報量の多い映像信号部分は高いビットレートで、情報量の少ない映像信号部分はより復号映像品質の高い適正なビットレートで符号化する様にして総符号量を所定の大きさの記録領域に記録できるため、記録領域を有効に使用する映像信号の記録装置を実現することができる。
【０１２５】
さらに、上述の差のデータレートが第１の所定値よりも小さいときは、供給される映像信号に含まれる雑音成分等が多いなどにより、良好な映像信号でないことが十分に予想されるため、予め大きな値に設定した目標レートを小さな値に変更して映像信号の可変長符号化を継続することにより、雑音成分のために余分な符号量割り当てを行うことがなく、映像信号を所定の総符号量に抑えて、符号化された信号を所定容量の記録領域に記録できるため、記録領域を有効に使用する高画質な映像信号を復号して得るための映像信号記録装置を実現することができる。
【０１２６】
そしてこの手法を搭載する装置では、時間と共に情報量が変化している映像信号が供給され、その供給された映像信号を記録時間と記録画質に関る所定のデータレートを平均レートとして設定し、その設定された平均レートに従ってＭＰＥＧ−２エンコーダなどにより可変長符号化することにより符号化されたビットストリーム信号を得、その得られた信号をハードディスクなどの記録媒体の所定の領域、及び補助領域に記録するような映像信号記録装置を、所定の平均レートよりも大きな目標レートを設定する目標レート設定手段と、その目標レート設定手段で設定された目標レートで可変長符号化された前記符号化信号を生成する符号化手段と、その符号化手段により符号化される可変長符号化された信号の第１の時間間隔における第１のデータレート、及び符号化時点に近く存在し第１の時間間隔よりも小さな第２の時間間隔における第２のデータレートを検出する符号レート検出手段と、その符号レート検出手段により検出された第１のデータレートと、第２のデータレートとの差のデータレートを求めて得、その得られた差のデータレートの大きさに応じて、前記目標レート設定手段で設定した目標レートの設定を変更する目標レート変更手段と、を具備して映像信号記録装置を構成し、供給される映像信号に含まれる雑音信号等不要な信号の影響を受けづらく、且つ情報量の多い映像信号部分は高いビットレートで、情報量の少ない映像信号部分はより復号映像品質の高い適正なビットレートで符号化すると共に、仮に記録時間の終わりに近い部分に情報量の大きな映像信号が供給されるような場合であっても、その大きな情報量の映像信号のために所定の領域を超える大きさの符号化信号が生成されたときはその超えた符号化信号を補助領域に記録することができるため記録信号の最後の部分が記録できないなどの不具合を生じさせることなく、映像信号の総符号量を所定の大きさの記録領域に格納するようにして符号化を行うことにより、全体の符号化レートを高くした高品質の映像信号の記録ができる映像信号記録装置を実現することができる。
【０１２７】
そしてまた、前述の目標レート変更手段が、前記補助領域の記録可能領域が所定値以下であるときには前記目標レートを更に大きな値に変更する目標レートの変更動作を禁止することにより、仮に記録時間の終わりに近い部分に情報量の大きな映像信号が供給されるような場合であっても、その大きな情報量の映像信号のために所定の領域を超える大きさの符号化信号が供給されるときはその超えた符号化信号を補助領域に記録するための記録信号の最後の部分が記録できないなどの不具合を防ぐための補助領域の大きさを必要以上に大きくすることがなく、且つ映像信号のため総符号量を所定の大きさの記録領域に格納するようにし、全体の符号化レートを高くした高品質の映像信号の記録ができる映像信号記録装置を実現することができる。
【０１２８】
以上、ハードディスクを用い、ＭＰＥＧ−２で圧縮符号化して得られるビットストリームを記録し、再生を行う映像信号記録再生装置について、所定の記録領域に高画質な映像信号を記録するための映像信号の記録方法、及び映像信号記録再生装置の構成について述べた。
【０１２９】
そして、それらの課題が解決された記録、再生の機能を一体とする映像信号記録再生装置４０は記録部５０と媒体部６０よりなる映像信号記録装置として、また再生部７０は映像信号再生装置として構成する方法がある。
【０１３０】
さらに、それらの映像信号記録装置と映像信号再生装置は異なる場所に設置し、それらの離れた場所に設置される装置はホームネットワークなどにより結合して動作させることができる。
【０１３１】
そのときの映像信号記録装置はホームサーバーとされて家庭内に設置され、そのホームサーバーに映像信号再生装置がホームネットワークで接続され、その映像信号再生装置がモニタテレビの設置される部屋ごとに、複数のセットトップボックスとして設置されるものである。
【０１３２】
この場合、そのホームサーバーはビットストリーム送出装置として、セットトップボックスはビットストリーム受信端末として構成され、両者は高速無線ＬＡＮ、あるいはホームＬＡＮなどにより結合され、双方向通信を行いながらハードディスクに記録される映像信号情報が各部屋からの操作命令により、目的とするビットストリームの記録、及び再生を使用者の操作するセットトップボックスを介して行い、供給される映像信号をモニタＴＶにより視聴するようにする。
【０１３３】
このように、離れた場所に送信端末と受信端末としての記録装置と再生部を設置し、通信手段で結合して動作される場合は、複数の送信端末と、複数の受信端末がネットワークで結合されて動作させるネットワーク形映像システムを構成することも可能なものである。
【０１３４】
また、その記録装置の媒体部に用いられる記録媒体はハードディスクを例として述べたが、記録媒体はこれに限ることなく高速アクセスが可能な媒体、例えば光磁気ディスク、ＲＡＭ形、又はＲＷ形のＤＶＤ、そして半導体メモリ形記録媒体などの他のランダムアクセスが可能である記録媒体を用いる記録装置にも適用できるのは明白である。
【０１３５】
さらに、映像信号の符号化方式はＭＰＥＧ−２方式を例として述べたが、圧縮符号化の方法はこれに限らず、俗にモーションＪＰＥＧと呼ばれるフレーム内符号化を応用する方法、あるいはＭＰＥＧ−４方式、ＭＰＥＧ−７方式、これから規格化の開始されるＭＰＥＧ−２１方式、その他フラクタルの圧縮手法を用いるものなど、圧縮符号化を符号化された信号のビットレートを解析して符号量を割り当てるビットストリーム生成装置により生成された符号化信号を記録する場合などは、前述の技術を応用した映像信号記録装置を構成することができるものである。
【０１３６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、供給される映像信号に含まれる雑音信号の影響を受けづらく、且つ情報量の多い映像信号部分は高いビットレートで、情報量の少ない映像信号部分はより復号映像品質の高い適正なビットレートで符号化できるため、高画質で、且つ総符号量を所定の大きさにした符号化信号を所定の記録領域に記録することができる映像信号記録方法を提供することができる効果がある。
【０１３７】
また、請求項２記載の発明によれば、供給される映像信号に含まれる雑音信号の影響を受けづらく、且つ情報量の多い映像信号部分は高いビットレートで、情報量の少ない映像信号部分はより復号映像品質の高い適正なビットレートで符号化できるなど総符号量を所定の大きさの記録領域に記録できるため、記録領域を有効に使用する映像信号記録装置の構成を提供することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の映像信号記録装置の実施例に係る映像信号記録再生装置の概略ブロック図である。
【図２】ＭＰＥＧ−２方式により動き補償がなされて符号化されるフレーム信号の構造を示した図である。
【図３】本発明の実施例に係る平均レートに対するビットレート制御の経過状態を示した図である。
【図４】本発明の実施例に係るＴ２区間ビットレートの値に対して与えられる目標レートの関係について示した図である。
【図５】本発明の実施例に係る平均ビットレートに対する符号化パラメータの関係を示した図である。
【図６】従来の実施例に係る平均レートを指定して符号化を行う１パス符号化器の概略構成を示した図である。
【図７】従来の実施例に係る符号化難易度に対する割り当て符号量の関係を示した図である。
【符号の説明】
３１ 符号化難易度計算器
３２ 単位時間毎の割当ビット量計算器
３３ 動画像符号化器
４０ 映像信号記録再生装置
５０ 記録部
５１ ＴＶチューナ
５２ａ Ａ／Ｄ変換器
５２ｂ 外部映像入力端子
５２ｃ 切り換えスイッチ
５３ ＭＰＥＧ−２エンコーダ
５４ ストリームアナライザ
５５ ＲＥＣ−ＦＩＦＯ
５７ マイコン
５９ レート設定端子
６０ 媒体部
６１ ハードディスク記録再生器
６３ ハードディスク
６５ 書き込み読み出し制御器
７０ 再生部
７１ バッファメモリ
７２ ＭＰＥＧ−２デコーダ
７４ Ｄ／Ａ変換器
７６ マイコン
７９ リモコンインタフェース
９０ モニタＴＶ
９５ リモコン
【発明の属する技術分野】
本発明は供給される映像信号を可変長ビットレートで圧縮符号化された信号としてハードディスクなどの記録媒体に記録する映像信号記録方法、及び映像信号記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
記録媒体としてハードディスクなどのランダムアクセス可能な記録媒体を用いた映像信号記録装置は、記録のためのアクセス時間が短いため、複数のＴＶ放送映像ソフトを同時に記録できる、また映像信号の記録と再生を同時に行うことが出来るなどの機能を有している。
【０００３】
そして、この様な同時記録再生機能を有する映像信号記録装置は、放送中の映像ソフトを現在から過去に連続的にタイムシフトしながら視聴できるキャッシュ記録再生、及び過去に記録を開始した映像ソフトを現在記録中の映像ソフトに追いつく様にして再生する追っかけ再生ができるなど便利な記録機能を有しており、今後、従来のタイムシフトマシンとして利用されているＶＴＲと共に家庭に導入されていくものと考えられている。
【０００４】
また、従来のＶＴＲにおける記録信号は供給されるアナログ映像信号をＦＭ変調してビデオテープに記録する、又圧縮符号化された信号の場合は固定レートで圧縮符号化された信号をビデオテープに記録するようにしているが、ハードディスクなどのランダムアクセスが可能な記録媒体を用いる映像信号記録装置では可変レートにより圧縮符号化された信号を記録するようにし、限られた記録容量を有効に使用するようにする必要がある。
【０００５】
その、可変レートによる圧縮符号化は、供給されるビデオ信号の情報量に応じて情報量の少ない映像信号は少ないビットレートで、情報量の大きな映像信号は大きなビットレートの信号として符号化し、そのようにして符号化、及び復号した映像信号は固定レートで符号化した信号に対し視覚上遜色ない映像品質が得られ、且つ全体では少ない符号量で所定時間の映像信号を記録可能とするものである。
【０００６】
そして、可変レートによる映像信号の符号化として、ＭＰＥＧ（moving picture experts group）による方法があり、そのＭＰＥＧによる符号化方法は映像信号の情報量に応じて符号化信号のビットレートを可変とする可変ビットレート符号化であり、ＤＶＤ（Digital versatile Disc デジタル多用途ディスク）等においても採用されている。
【０００７】
また、ＤＶＤに符号化信号を記録するための映像信号オーサリングは、供給される映像信号をリアルタイムで符号化して記録する必要がないため、予め映像信号を符号化し、符号化に必要な符号量の時間変化を計測して得た後、その得られた符号量情報に従って適切なビットレートの変化特性を設定し、その設定された変化特性に従って符号化を行う、いわゆる計測のためのパスと符号化のためのパスの２つを有する、いわゆる「２パス方式」により可変レート符号化のされた信号が生成され、記録されるようになされている。
【０００８】
しかし、家庭用として用いられる映像信号記録装置の場合、例えば受信される放送信号をリアルタイムで記録を行うときなどは、その２パス方式による符号化ができなく、符号量計測のためのパスを有しない、いわゆる「１パス」の手法による符号化方法が用いられることとなる。
【０００９】
図６に、その１パス手法を用いる符号化器の構成を示す。
この符号化器は符号化難易度計算器３１、割り当てビット量計算器３２、及び動画像符号化器３３より構成されている。
【００１０】
そして、動画像情報入力信号（映像信号）は動画像符号化器３３に供給されると共に、符号化難易度計算器３１に供給され、その符号化難易度計算器３１により符号化の難易度が検出されて、符号化難易度情報ｄが生成され、その生成された符号化難易度情報ｄは単位時間毎の割り当てビット量計算器３２に供給される。
【００１１】
その単位時間毎の割り当てビット量計算器３２には、予め設定された所望の平均ビットレート（ＳＱＢＲ）情報、及び符号化難易度情報ｄが供給され、それらの供給された情報を基にして割り当て符号量情報ｂが生成され、その割り当て符号量情報ｂは動画像符号化器３３に供給される。
【００１２】
このようにして、動画像符号化器３３は供給される割り当て符号量情報ｂを基に入力信号として供給される動画像情報入力信号を所定の平均ビットレートで符号化された符号化信号出力として供給するものである。
【００１３】
図７に、平均ビットレートを与えるための符号化難易度ｄに対する割り当て符号量ｂの関係を示す。通常の１パス手法を用いる可変長符号化は、予め同図に示す様な符号化難易度ｄと割り当て符号量ｂとの関係を求めておき、その求められた図、表、又は数式に基づく割り当てビット量ｂを用いて符号化を行なうようにしている。
【００１４】
即ち、動画像符号化器３３はこの割り当て符号量ｂにより、ＤＣＴ（Discrete Fourier Transform：離散コサイン変換）係数の量子化スケール等のパラメータが設定されることにより、割り当て符号量ｂに応じた符号化が行われるが、これらのＭＰＥＧ−２方式等で用いられる符号化方式の詳細については、特開平９−２３４２３号公報「信号符号化方法、信号符号化装置及び信号記録媒体」により、又特開平１０−３１２３９６号公報「信号符号化方法、信号符号化装置、信号記録媒体及び信号伝送方法」により開示されている。
【００１５】
このようにして可変ビットレート符号化の行われた信号をハードディスクなどのランダムアクセスが可能な記録媒体に記録するときは、その情報内容を記録するための媒体の容量が予め制限されており、所定の領域に記録される総符号量はこれを越えない範囲で符号化がなされる必要があり、そのような総符号量を所定範囲に制限して行う符号化の方法として、前述の特開平１０−３０２３９６号「信号符号化方法、信号符号化装置、信号記録媒体及び信号伝送方法」、及び特開２０００−１５６８５７号「バリアブル・ビットレートによる動画像の符号化方法と装置」等が開示されている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ハードディスクなどを記録媒体として用いる映像信号記録装置を用いて放送される所定時間の映像ソフトを可変レートで圧縮符号化した信号として記録するとき、その映像信号が有する情報量の時間変化特性、ないしは所定の方法で圧縮したときの総データ容量に関する情報が予め得られているときは、その情報を基にして可変長圧縮符号化を行って記録することにより所定のプログラムソフトを所定の領域に記録することが出来る。
【００１７】
しかし、一般にはその様な映像信号の情報量に関する情報は得られてなく、記録に必要は符号量、即ち記録媒体の使用容量はその映像ソフトの記録を終えた後でないと得ることができなく、そのような符号量情報が不明である信号を記録媒体の所定領域に、画質劣化を少なく保ちつつ記録するのは困難である。
【００１８】
また、仮に放送番組の映像に関する情報が得られている場合においても、受信環境の違いにより受信される映像信号の品質が低下している場合など、即ち映像信号のＳ／Ｎ（signal to noise ratio）が劣化しているときなどは、その信号の劣化に応じて符号化時の符号量が増加してしまう。
【００１９】
それは、例えば映像信号に混入される粒状の雑音であり、あたかも雪が降るように見えるスノーノイズは、そのノイズを含むことにより１フレームの画像であっても情報量が増加すると共に、スノーノイズ成分はフレーム間相関のない信号であるため、フレーム内符号化、及びフレーム間符号化の両者において符号量が増加してしまうものである。
【００２０】
このようにして、映像信号が供給され、その供給された映像信号の符号化を行う場合は符号化して得られる総符号量は一義的に定めることができなく、符号化を行う毎にその総符号量を目的符号量とし、その目的符号量で符号化が行われるようにする必要がある。
【００２１】
そして、通常の符号化は、符号化途中に情報量の大きな映像が供給されてもその再生映像に破綻を生じなくするため、符号化の難易度が中程度以下の画像に対してはやや少な目のビットレートを設定して符号化を行い、その後に、複雑で符号化に多くのビット数を要する画像が供給されることも考慮し、総符号量に対する余裕を保ちつつ符号化を行うのが一般的である。
【００２２】
しかし、総符号量を少なくして行う符号化は、総符号量が適切である符号化に比して復号した映像に含まれる画質劣化が生じる問題点があり、１パスの手法によりながらもより総符号量が適切であり、画質劣化の少ない可変長符号化を行う方法、及びそのための装置構成の実現が求められている。
【００２３】
そこで本発明は、ハードディスクなどのランダムアクセス性の優れた記録媒体を用いる映像信号の記録装置において、その記録媒体の所定の記録領域に、可変長符号化を行った適切な総符号量である符号化信号を生成し、生成された符号化信号をその媒体に記録すると共に、特に記録された番組を再生、及び復号して視聴するときに視聴者に与える画質劣化の印象が少なくなるような映像信号記録方法、及び映像信号記録装置の構成を提供しようとするものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明の映像信号記録方法、及び映像信号記録装置は、上記課題を解決するために以下の１）及び２）の手段より成るものである。
すなわち、
【００２５】
１） 受信された雑音を含む映像信号をエンコーダで圧縮を行って記録媒体に記録する映像信号記録方法において、
前記エンコーダで圧縮された映像信号のビットレートをストリームアナライザ（５４）で検出し、
前記映像信号の圧縮開始時の前記ストリームアナライザで検出された前記ビットレートが予め決められた前記雑音を含む映像信号を圧縮するための第１の目標ビットレートよりも低い場合に、前記雑音が含まれていない映像信号を圧縮するための前記第１の目標ビットレートよりも高い第２の目標ビットレートで前記映像信号を圧縮するように前記エンコーダに制御信号を出力（５７）し、
前記圧縮開始時から所定時間経過した後、前記第１の目標ビットレートを超えるビットレートが検出された場合には、前記第１の目標ビットレートに近づけるように段階的に前記第２の目標ビットレートを低くするための制御信号を前記エンコーダに出力（５７）することを特徴とする映像信号記録方法。
【００２６】
２） 受信された雑音を含む映像信号をエンコーダで圧縮を行って記録媒体に記録する映像信号記録装置において、
前記エンコーダで圧縮された映像信号のビットレートを検出するストリームアナライザ（５４）と、
前記映像信号の圧縮開始時の前記ストリームアナライザで検出された前記ビットレートが予め決められた前記雑音を含む映像信号を圧縮するための第１の目標ビットレートよりも低い場合に、前記雑音が含まれていない映像信号を圧縮するための前記第１の目標ビットレートよりも高い第２の目標ビットレートで前記映像信号を圧縮するように前記エンコーダに制御信号を出力し、前記圧縮開始時から所定時間経過した後、前記第１の目標ビットレートを超えるビットレートが検出された場合には、前記第１の目標ビットレートに近づけるように段階的に前記第２の目標ビットレートを低くするための制御信号を前記エンコーダに出力するビットレート制御部（５７）と、
を有することを特徴とする映像信号記録再生装置。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の映像信号記録方法、及び映像信号記録装置の実施の形態につき、その記録した信号を再生するための映像信号再生装置を含む好ましい実施例により説明する。
【００３４】
図１に、そのハードディスクの所定の記録領域に可変長符号化された映像信号を記録し、その記録した信号を再生、復号して映像信号を得る映像信号記録再生装置の概略ブロック図を示し、その構成と通常記録、再生時の動作について概説する。
【００３５】
同図に示す映像信号記録再生装置４０は記録部５０、媒体部６０、及び再生部７０よりなり、再生部７０にはモニタＴＶ９０が有線により接続され、そして記録部５０、及び再生部７０に対してなされる操作はリモコン９５が赤外線により再生部７０に結合されている。
【００３６】
まず、記録部５０はＴＶチューナ５１、Ａ／Ｄ変換器５２ａ、外部映像入力端子５２ｂ、切り換えスイッチ５２ｃ、ＭＰＥＧ−２エンコーダ５３、ストリームアナライザ５４、ＲＥＣ−ＦＩＦＯ５５、マイコン５７、及びレート設定端子５９より構成される。
【００３７】
そして、媒体部６０はハードディスク記録再生器６１、ハードディスク６３、及び書き込み読み出し制御器６５より、また再生部７０はバッファメモリ７１、ＭＰＥＧ−２デコーダ７２、Ｄ／Ａ変換器７４、マイコン７６、及びリモコンインタフェース７９より構成される。
【００３８】
次に、この様に構成される映像信号記録再生装置４０の動作について概説する。
まず、ＴＶチューナ５１はアンテナより入来する放送電波の内、リモコン９５などにより設定される受信チャンネルの映像信号が受信され、受信して得られるビデオ信号はＡ／Ｄ変換器５２ａに供給されてデジタル信号に変換され、変換された信号は切り換えスイッチ５２ｃに供給される。
【００３９】
その切り換えスイッチ５２ｃには、外部映像入力端子５２ｂに供給された映像信号が供給され、それらの供給される映像信号の中の片方がスイッチ操作により選択され、その選択されて得られる信号はＭＰＥＧ−２エンコーダ５３に供給される。
【００４０】
そのＭＰＥＧ−２エンコーダ５３では、供給された映像信号はＩＳＯ／ＩＥＣ（International Organization for Standardization / International Electrotechnical Commission）で定められたＭＰＥＧ−２（moving picture experts group - 2）標準規格に従って可変長方式により圧縮符号化され、その圧縮符号化された信号はストリームアナライザ５４に供給される。
【００４１】
そのストリームアナライザ５４では、圧縮符号化された信号の符号量等が解析され、解析して得られる符号量情報は後述のマイコン５７に供給されると共に、供給された符号化情報信号はＲＥＣ−ＦＩＦＯ５５に供給される。
【００４２】
そのＲＥＣ−ＦＩＦＯ５５は記録（ＲＥＣ：recording）用信号のＦＩＦＯ（first in first out）動作、即ち供給される入力信号を一時記憶し、入力された順にその信号を出力信号として供給する回路で、この回路より供給された信号はハードディスク記録再生器６１に供給される。
【００４３】
そのハードディスク記録再生器６１では、供給された信号はハードディスク６３の所定の記録領域に記録するためのセクタサイズごとに分割された信号とされ、その分割された信号は書き込み読出し制御器６５により動作制御されるハードディスク６３に供給されてハードディスク６３の所定容量の記録領域に記録される。
【００４４】
このようにして、受信されるチャンネルの映像信号、又は外部映像入力端子５２ｂに供給される映像信号が記録される信号として選定されると共に、その選定された映像信号の記録時間及び記録される信号の平均符号化レートが設定され、その設定された条件に基づいて供給される映像信号は可変長符号化されてハードディスク６３の所定の記録容量を有する記録領域に記録されるが、所定の記録時間が設定され、その記録時間中に供給される映像信号は可能な限り品質良く可変長符号化が行われ、符号化して得られる符号化信号の総データ量が所定の記録領域に記録されるのが好ましい。
【００４５】
次に、この様にして記録されたハードディスク６３の記録信号の再生動作について概説する。
まず、リモコン９５により再生ボタンが操作されたときは、その操作内容は変調された赤外光線によりリモコンインタフェース７９に伝送され、リモコンキーの操作内容はマイコン７６に供給される。
【００４６】
そのマイコン７６からは、操作内容に応じて生成された制御信号が書き込み読み出し制御回路６５に供給され、操作により指定されるハードディスクの所定の記録領域に記録される映像信号が読み出され、読み出された信号はハードディスク記録再生器６１に供給される。
【００４７】
そのハードディスク記録再生器６１ではハードディスク６３より読み出された信号の増幅、特性の補正、及び再生された誤り信号の検出などが行われ、そのような信号処理のなされた信号はバッファメモリ７１に供給される。
【００４８】
バッファメモリ７１では、圧縮符号化された信号は一時記憶され、ＭＰＥＧ−２デコーダからの要求に応じて一時記憶された信号は読み出されてそのＭＰＥＧ−２デコーダ７２に供給される。
【００４９】
そのＭＰＥＧ−２デコーダ７２では、供給された信号はＭＰＥＧ−２標準に従い、エンコーダ５３で圧縮符号化された方法と相補的な方法によりデコードされ、デコードして得られるデジタルビデオ信号はＤ／Ａ変換器７４に供給されてアナログビデオ信号に変換され、変換されたアナログビデオ信号はモニタＴＶ９０に供給されて、表示される。
【００５０】
このようにして、供給されるビデオ信号はＭＰＥＧ−２方式により、フレーム内圧縮、及び動き補償が用いられてエンコードされるフレーム間圧縮された信号とされ、それらの信号がハードディスク６３に記録される。そして、ハードディスク６３に記録された信号は読み出されてＭＰＥＧ−２デコーダによりデコードされるが、次にその様になされるＭＰＥＧ−２方式により符号化される映像信号について述べる。
【００５１】
図２に、ＭＰＥＧ−２方式により扱われる映像信号を画像単位毎の信号とし、その画像単位の種類を示す。
同図において、ビデオ信号を構成するフレーム画像（ピクチャ）にＩ、Ｂ、Ｐの名前がつけられて時間方向に並べられているが、そのＩはフレーム内符号化のなされるＩ（Ｉｎｔｒａ-ｃｏｄｅｄ）フレーム画像（ピクチャ）である。
【００５２】
そして、Ｐは図の下に矢印で示される様に１方向に予測符号化されるＰ（Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ-ｃｏｄｅｄ）フレーム画像であり、またＢは過去及び未来の双方向から動き予測ベクトルが求められて符号化されるＢ（Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｙ predictive-coded）フレーム画像である。
【００５３】
このように、ＭＰＥＧ−２により符号化された画像は、３種類の性質を持つフレーム画像により構成されるが、例えばＩフレームは１５枚毎に配置されるが、Ｉフレームから、次のＩフレームが開始される手前までの１５枚のフレーム画像の集合をＧＯＰ（Group of Picture）と呼んでいる。
【００５４】
そして、そのＩフレームがＧＯＰの中で占めるデータ量の割合は、ＧＯＰのフレーム数を１５に設定するときに３０％程度であり、残りの１４フレームが７０％のデータ量により構成されるが、１４×３０％のデータが７０％のデータとして符号化されることになり、その比の６倍が動き予測により符号化効率が増加した結果により得られたものである。
【００５５】
ところで、その動き予測による符号化効率の改善は供給される映像信号によって異なっており、静止画の様な場合は最初にＩフレームの符号化を行い、次の１４フレームの画像は同一であるため、動き予測のために伝送する情報はほぼ０とすることができるため符号化したデータ量は非常に少なくなる。
【００５６】
これに対し、仮に映像信号が静止画的な動きの少ない信号であってもその信号に含まれる雑音成分が多いときは、ＭＰＥＧ−２エンコーダ５３はその映像信号に含まれる雑音信号も符号化して伝送しようとするため、動き予測のための符号化データ量は雑音信号のレベルに応じて増加する。
【００５７】
その雑音レベルは、前述の図１に示した映像信号記録再生装置４０において外部映像入力端子５２ｂから供給される図示しないビデオカメラなどからの映像信号と、チューナ５１により受信して得られる映像信号とで、特にアンテナから供給される受信信号の電界強度が弱い場合などでは、その映像信号に含まれる雑音成分に大きな差が生じる。
【００５８】
従って、電界強度が弱いときの映像信号を符号化した結果では多くの符号量を必要とするのに対し、Ｓ／Ｎの良い映像信号では少ない符号量で品質の良い映像信号を符号化することが出来る。
【００５９】
そこで、品質の良い映像信号の符号化を行うために、供給される映像信号のＳ／Ｎを計測できれば、その計測された結果に基づいて符号化時に割り当てる符号量を定め、雑音信号を符号化するために多くの符号量を使用しないようにすることができる。
【００６０】
その符号量の設定は、ＴＶチューナ５１のチャンネルが切り換えられて、あるいは切り換えスイッチ５２ｃにより映像信号が切り換えられて供給される映像信号の品質に応じて適正なデータ量を指定して行なう方法である。
【００６１】
次に、その適正なデータレート（ビットレート）の設定を、ＭＰＥＧ−２エンコーダ５３で符号化して得られるデータ符号量を用いて行う方法について、前述の図１を用いて更に述べる。
【００６２】
この方法は、前述のＳ／Ｎ計測のための手段を必要としないばかりでなく、符号化信号を直接監視しながら符号量の制御を行うことができるため、符号化された信号の処理に好ましいものである。
【００６３】
即ち、同図に示す映像信号記録再生装置４０においてリモコン９５等を用いて番組記録の予約を行うときは、その番組の記録時間、ないしは符号化開始時点より終了までの予定時間である予定エンコード時間、及び複数ある符号化レートの１つの符号化レートが記録モードとして選定され、その選定された時間と符号化レートに基づいて記録時間中の総平均ビットレート（以下、平均レートとも言う）が定められる。
【００６４】
そして、その定められた総平均ビットレートにより符号化されて得られる符号化信号は、ハードディスク６３に確保される所定の記録領域に記録される様になされている。
【００６５】
さらに、その記録は例えば１分〜10分等の比較的長い時間の記録中に、予測される記録終了時の総ビット量が、一時的には所定の記録領域を超えてなされる符号化の動作を許容することにより、より高画質な符号化信号を得ようとするものでもある。
【００６６】
その高画質な符号化信号を得るための映像信号記録再生装置４０の構成について更に述べる。
この装置に用いられるＭＰＥＧ−２エンコーダ５３は、前述の図６に示した動画像符号化器３３と同一構成のものを用いてもよく単位時間毎の割当ビット量計算器はマイコン５７により行われる。
【００６７】
そのマイコン５７にはレート設定端子５９より平均ビットレート（ＳＱＢＲ）に関る信号が供給され、マイコン５７はストリームアナライザ５４より供給される符号化信号の符号量情報に基づいて割り当て符号量信号を生成し、その生成された信号をＭＰＥＧ−２エンコーダ５３に供給する。
【００６８】
このようにして、ＭＰＥＧ−２エンコーダ５３は供給される映像信号を、供給される割り当て符号量信号、即ち目標レートに基づいて符号化を行い、符号化して得られる符号化信号はストリームアナライザ５４、ＲＥＣ−ＦＩＦＯ５５、及びハードディスク記録再生器６１を介してハードディスク６３の所定の記録領域に記録される。
【００６９】
その記録される符号化信号の転送レートは、レート設定端子より供給されて、マイコン５７により設定される平均レートでなされ、その平均レートは例えば1.5Mbps、2Mbps、4Mbpsなどの複数の異なる画質モードが選択可能とされており、これらのモードのうち選択された転送レートが所望の平均ビットレートとして設定され、ＭＰＥＧ−２エンコーダ５３はその設定された平均レートで符号化した符号化信号が得られるように動作する。
【００７０】
そのＭＰＥＧ−２エンコーダ５３から供給される符号化信号は、ストリームアナライザ５４により供給される符号化信号のビット量がカウントされ、そのカウントされた値ＢＳがマイコン５７に供給されている。
【００７１】
図３に、マイコン５７により制御されてなされるビットレート（以降データレートと呼ぶこともある。）の経過状態の例を示し、説明する。
同図において、縦軸はビットレート、横軸は時間であり、そしてその横軸の区切りは例えば1分毎の時間間隔区間を示し、(1)等の括弧を付けて示す数字はこれらの区間に対する説明を行うためのものである。
【００７２】
そして、このときに符号化される映像信号の有する情報量は、(1)〜(5)の区間においては通常より少なく、(6)〜(9)の区間においては情報量の大きな映像であり、(10)の後半以降の区間における映像においては通常よりやや少ない情報量になっている場合である。
【００７３】
ここで、そのような映像信号に対して、例えば2MbpsのビットレートB0が使用者の操作により設定されたときの符号化して得られる符号化信号の状態を一点鎖線により示す。
【００７４】
まず、細線a1で示すビットレートの推移は前述の図６に示した従来の符号化器において、SQBR（平均ビットレート）としてビットレートB0を与えたときに、その符号化器により符号化された符号化信号のビットレートの推移を例示したものである。
【００７５】
そして、細線a2で示す曲線はSQBRの値をB0より大きな値であるB0+A、例えばB0＝２、A＝0.5とし、SQBRが2.5Mbpsであるときに、前述と同じ動画像信号を符号化して得られる符号化信号のビットレートの推移を示したものである。
【００７６】
また同図に示す太線a3は、同じ動画像信号を本実施例の符号化装置に供給して得られる符号化信号のビットレートの推移を示したものであり、次にそれらのa1、a2、a3のそれぞれの動作について述べる。
【００７７】
まずa1は、平均ビットレートB0を目標にして符号化を行うが、(1)〜(5)の区間において、B0よりもかなり低い、B0＝2Mbpsに対して1.5Mbps程度の平均ビットレートで符号化されている。
【００７８】
これは前述のように、未来に符号化に多くのビット数を要する情報量の大きな映像、例えば絵柄が細かく複雑な動きをするような画像が到来した場合の符号量の増大に対しても総符号量が所定の容量を越えないようにして符号化するためである。
【００７９】
そして、区間(7)、(8)、(9)において複雑な映像信号が供給されてB0よりやや大きなビットレートとして符号化がなされているが、それまでに行った符号化信号の符号量が予定量以下であり、平均ビットレートとしてはB0に対して余裕がある場合である。
【００８０】
次に、a2の動作について述べる。
この例は、従来の符号化器に対して平均ビットレートを2Mbpsより少し大きな2.5Mbps程度に設定して符号化を行う場合であるが、(1)〜(5)の区間において1.9Mbpsといった目標レートの2Mbpsより少し小さな所望の平均ビットレートで符号化がなされている。
【００８１】
しかし、区間(7)、(8)、(9)など情報量の大きな映像信号が供給されるときは平均レートの2Mbpsを大きく超えるレートとなり、次の(10)の区間以降において(1)〜(5)の区間と(7)〜(9)の区間の中程度である複雑さの絵柄が到来するときなどは(7)〜(9)の区間よりは小さいが２Mbpsを超えたビットレートの信号として出力されている。
【００８２】
この様に、(1)〜(5)の区間については所望の平均ビットレート2Mbpsに近いビットレートの信号として符号化されるが、少し複雑な映像が供給されると目標レートを超えてしまうので、記録時間全体での平均ビットレートは2Mbpsより大きくなってしまい、このようにして符号化された信号全てを所定容量の記録領域内に記録することはできない。
【００８３】
次に、本実施例に関るa3の動作について述べる。
同図において太線で示すa3は、映像信号の情報量の少ない(1)〜(5)の区間はa2と同じである所望の平均ビットレートに近い1.9Mbpsで符号化を行い、この区間の符号化された信号の画質は目標としている記録ビットレートに近い良好な状態であるといえる。
【００８４】
次に、映像信号の情報量が増加する(6)及び(7)の区間において、符号化レートはa2と同様に増加するが、(8)の区間以降で徐々に符号化レートを低い値に変更して符号化信号を生成する。
【００８５】
即ち、同図に示す▲２▼の時点で目標レートを定めるときは、(7)の区間、即ち期間T1、例えば１分間におけるビットレートと、その手前にあるT1より長い期間T2、例えば３分間に生成された符号化信号の平均ビットレートの関係に基づいて定められる。
【００８６】
このときのストリームアナライザにより解析されたT2の期間に解析して得られたビット量をBST2とするとき、期間T2の平均ビットレートはBST2／T2であるが、この装置におけるT2は一定であるので平均ビットレートの尺度としてBST2そのものを用いることとする。
【００８７】
図４に、このBST2の値に対して与えられる目標レートの関係を示す。
同図において、T2の期間の発生ビット量が小さい、即ち平均ビットレートが小さいときは、目標レートの値としてB0＋Aの値を設定し、ＭＰＥＧ−２デコーダ５３は平均ビットレートB0＋Aを目標レートとした符号化を行う。
【００８８】
そして、T2の期間の発生ビット量が大きい、即ち平均ビットレートが大きいときには目標レートの値をB0とすることにより、平均ビットレートはB0を目標とした符号化が行われ、発生ビット量がそれらの中間にある場合は、それらの中間的な値をとるようになされている。
【００８９】
この様にして、期間T2の発生符号量を監視することにより目標レートの値が決定され、前述の図３の区間(1)〜(6)において、期間T2の発生符号量はB0以下と小さいため、目標レート値はB0+Aとされ、その目標レートによってなされた符号化信号のビットレートはa2と同一になる。
【００９０】
そして、区間(7)において、その一つ前の区間(6)における発生符号量が増えているため、a2よりもやや小さい発生符号量が目標レートとして与えられ、区間(7)以降の発生符号量も大きいので、目標レートは発生符号量が小さくなるようになされている。
【００９１】
さらに、区間(10)においてはその前の区間(7)〜(9)に発生した符号量が大きいために、目標レートの値はB0に近い小さな値とされる。
そしてまた、区間(11)、(12)においては、その前の期間T2の符号量は次第に小さくなるので、目標レートの値も次第に大きくなり、太線はa1とa2の間でa2に近くなる方向の値とされる。
【００９２】
しかし、a2に近い値の目標レートで符号化を継続すると目標とする総ビットレートを超えてしまうこともあるので、その総ビットレートの超過を防ぐためにさらに次の様なレート処理を行う。
【００９３】
そのレート処理は、前述のBST2から目標レートを求める方法を、区間T1及びT2よりも長い一定間隔T3、例えば10分間毎に発生符号量を解析することにより行う。
【００９４】
この例では時点▲３▼において総符号量の解析を行うものとし、記録を開始したこの動画像の最初から▲１▼までの期間TXに発生したビット量をBSTXとすると、この間の平均ビットレートRXは、RX=BSTX／TXとなる。
【００９５】
そして、目標レートとBST2の関係を定めるパラメータとしてFT3を定義し、BST2が小さいときの目標レートの値をB0＋FT3とし、このFT3の値に応じて目標レートが前述の図４に示したc1、c2、c3のグラフの様に変化させるものとする。
【００９６】
RXとFT3の関係は予めマイコン５７に接続される図示しないメモリに数式、又は数表として記憶しておくが、その平均ビットレートRXとパラメータFT3の関係を例として示す。
【００９７】
図５は、その平均ビットレートRXとパラメータFT3の関係を例示したものである。
この例では、期間 TX における平均ビットレート RXがある値より小さいとき、例えば平均レート（総平均ビットレート）が2Mbpsであり、 RX がそれよりも0.26Mbps小さな値である1.74Mbps以下であるときに、又はRXと平均レートとの比がその差のビットレート（ 0.26Mbps ）により与えられる比の0.87倍（ 1.74Mbps を 2Mbps で除した倍数）以下となったときに、FT3＝AとすることによりBST2に対して新たな目標レートが前述の図４におけるc1の関係となるようにして符号化信号を生成する。RXがそのある値（ 1.74Mbps ）より大きいときはFT3＝0とし、BST3（期間 T3 に発生したビット量）の値にかかわらず図４における c3 の関係となる目標レート＝B0、即ち従来の符号化器でSQBR＝B0として行う符号化信号の生成と同様な動作を行う。
【００９８】
この動作は、T3毎に所望の記録総符号量に対する現在までの符号量から予測される総符号量の大小を解析して決定すると共に、ＭＰＥＧ−２エンコーダ５３の符号化パラメータ制御手段（マイコン５７）のパラメータ設定を、ＭＰＥＧ−２エンコーダ５３から供給されるビットストリームの総符号量がより適切な値となるように動作させる。
【００９９】
この様にして、ビットストリームの総符号量制御を行った結果、前述の図３に示す(13)の手前の区間T3において符号発生量が多いため、(13)以降の符号化は目標レートを増加させることなく、従来の符号化器を用いる場合のSQBR＝B0とした状態で符号化が行われている。
【０１００】
そのために、(13)以降は太線で示される本実施例の特性と、従来の符号化器で行ったときのa1による特性とが一致している。
【０１０１】
そして、RXとFT3の関係は前述の図４に限られるものではなく、RXが中間的な値であるときにFT3が0とAとの中間の値を取り、前述の図４に示す特性c2を目標レート信号とする、又RXが中間的な値であるときにFT3の値をAと0の間で連続的に変化させるようにしてもよい。
【０１０２】
ここに示した実施例の方法では、供給される映像信号によっては記録総ビット量が所望の平均ビットレートで記録した場合に比して多少超えることも有るが、上述の方法により総ビット量が平均ビットレートで符号化した場合に対して超える度合いに制限を設けることが出来る。
【０１０３】
そして、その超える度合いの制限に見合った記録領域を別に確保しておけば、超えた符号も含めて全符号化ビットを確実に記録することができるため、記録途中での画質劣化を少なくすることができると共に、記録の終わりの部分に情報量の大きな映像信号が供給される場合においても全ビットストリームの記録を行なうことができる。
【０１０４】
以上、生成されるビットストリームの符号量を可能な限り大きくし、符号化信号の品質を向上させた映像信号の符号化方法について述べ、且つ全ビットストリームを記録するための手法についても述べたが、ここに例示した時間間隔T1、T2、及びT3は一例であり、それらの時間間隔は設定される記録時間等に応じて任意の時間間隔が取られるものである。
【０１０５】
ここで、このような時間間隔により映像信号を解析してその目標レートを設定した理由について更に述べる。
前述のように、映像信号に含まれる雑音成分により符号化のためのビット量は大きく変化する。
【０１０６】
そして、雑音信号の少ない映像信号の場合は符号化して得られるビットレートの最小値と最大値の比率は大きいため、情報量の大きな映像信号部分に多くの符号量を割り当てる場合でも、情報量の少ない映像部分では少ない符号量で高品質な映像を得ることができるため、結果的に高品質な映像信号の総符号量を所定の範囲に収めた符号化信号を得ることが出来る。
【０１０７】
しかし、受信状態が悪いなどでＳ／Ｎの劣化した映像信号の場合は、映像信号自体の情報量が小さい場合であっても雑音信号を符号化するために所定の符号量が必要とされるため、符号化信号のビットレートは常に大きな値となり、小さなビットレートを与える部分は存在しない。
【０１０８】
このようにして、ビットレートとしてより小さな値が得られるときは平均レートを大きく設定する場合でも総符号量が所定値に抑えられる場合が多いため、マイコン５７はビットレートの最小値を検出して平均レートを設定することにより全体的な符号化映像信号の品質を向上させるものである。
【０１０９】
これに対して小さなビットレートが得られないときは、供給される映像信号の品質が悪い場合が多く、このときはできる限り与えられた平均レートで符号化を行い、雑音等不要な信号のために増加する総符号量を可能な限り小さく抑えるようにする。
【０１１０】
また、この例に示した符号化はその総符号量の記録時間内での配分に関し、記録の最初の部分は高いデータレートで記録を開始させるようにしている。
【０１１１】
その記録開始時点で高い符号量の割り当てを行うのは、番組ソフトの最初の部分にはいわゆるアイキャッチと称する魅力的な映像から開始される場合が多く、アイキャッチ映像の情報量は多いことが通例であり、その映像部分の画質劣化を最小に押さえて符号化し、開始される映像ソフトの魅力を増大させる必要があるからである。
【０１１２】
一方、映画などの動きの少ないタイトル画面から開始される場合などでは、動きが少ないことにより少ない符号量が割り当てられて符号化が開始されることが多いが、割り当てられる符号量が少ない場合は文字情報のようなコントラストの高い画像部分でモスキトーノイズと称される、文字の横棒の上であたかも蚊が飛んでいるように見えるＤＣＴ（離散コサイン変換）後の量子化ビット切り捨て誤差によるノイズが生成され、そのノイズのために視聴者の印象を悪化させることがある。
【０１１３】
特に映画などのプログラムソフトでは、視聴者がストーリーの中に引き込まれる以前での画質劣化は目立ち易く、好ましくないが、その後の多少の画質劣化は許容されるものであり、また記録される映像ソフトの総符号量の調整は前述のように記録を行いながら調整が可能であるため記録開始部のビットレートを大きく設定できる。
【０１１４】
そして、総符号量の調整を行うために必要な映像信号に含まれる雑音成分の検出は、記録開始時点で大きな平均レートを指定することによりビットレートの最大値と最小値の比が大きく得られることとなり、検出されたその比によりそれ以降の目標レートの指定をより正確に行なうことができるものである。
【０１１５】
また、その目標レートの指定に関し、供給される映像信号が例えばＢＳデジタル放送、及びデジタル地上放送など、予めＭＰＥＧ−２などの方式により符号化された信号であるときは、その符号化された信号をそのままＭＰＥＧ−２エンコーダ５３を介さずに直接ストリームアナライザ５４に供給し、ハードディスク６３に記録する方法がある。
【０１１６】
このとき、放送される総データをハードディスク６３の所定の記録領域に記録するときは供給されるデジタル信号をそのまま記録することができるが、仮にデータ量を少なくして記録するような場合は、符号化されたデジタル信号を復号してデジタル映像信号を得た後に、再度符号化されたデジタル信号に変換するなどにより記録する。
【０１１７】
その場合の映像信号の品質は良好に保たれていると考えられるが、その場合でも上述の方法によって総符号量に相応しい高画質で記録を行うことができるものである。
【０１１８】
以上、予め設定される記録領域に適切な画質で映像信号を符号化して記録する方法、及びそのための記録装置について実施例と共に詳述した。
そして、このような適切な画質で映像信号を符号化する方法は、この例に示した様にエンコーダに供給する目標符号量信号を可変して行う方法の他に、エンコーダ自体にこのような符号量制御を行う機能を、例えばエンコーダに内蔵される符号量制御を行うためのマイクロコードに持たせ、そのマイクロコードにより記録に関するパラメータ情報を供給し、符号化レートの管理を行う方法によっても良い。
【０１１９】
そしてこれらの例で示した記録方法、及び記録装置には次に示すような効果があり、それらを列挙する。
【０１２０】
まず、時間と共に情報量が変化している映像信号が供給され、その供給された映像信号を記録時間と記録画質に関る所定のデータレートを目標値として設定し、その設定された目標データレートに従ってＭＰＥＧ−２エンコーダなどにより可変長符号化することにより符号化されたビットストリーム信号を得、その得られた信号をハードディスクなどの記録媒体の所定の領域に記録するような映像信号の記録方法を、最初に操作により設定された平均レートよりも高い目標レートにより可変長符号化された符号化信号を生成して媒体への記録を開始し、次にその可変長符号化された信号の第１の時間間隔における第１のデータレートと、第１の時間間隔よりも短い時間間隔であり符号化時点に近く存在する第２の時間間隔における第２のデータレートを求め、その求められた第１のデータレートと、第２のデータレートとの差のデータレート（差のビットレート）を得、その得られた差のデータレート、又は第一のデータレートと第２のデータレートとの比に応じて、先に設定した目標レートを変更しながら可変長符号化を行うと、供給される映像信号に含まれる雑音信号の影響を受けづらく、且つ情報量の多い映像信号部分は高いビットレートで、情報量の少ない映像信号部分はより復号映像品質の高い適正なビットレートで符号化できるため総符号量を所定の大きさの記録領域に記録でき、記録領域を有効に使用する映像信号の記録方法を実現することができる。
【０１２１】
そして、上述の差のデータレートが第１の所定値よりも小さいときは、供給される映像信号に含まれる雑音成分が多いなど、良好な映像信号でないことが十分に予想されるため、予め大きな値に設定した目標レートを小さな値に変更して映像信号の可変長符号化を継続することにより、雑音成分のために余分な符号量が割り当てられて行うことのないように映像信号を所定の総符号量に抑えて符号化し、その符号化された信号を所定の記録領域に格納する映像信号の記録方法を実現することができる。
【０１２２】
さらに、前述の差のデータレートが第２の所定値よりも大きく、且つ第２のデータレートが媒体に記録するための平均レートよりも小さいときは、供給される映像信号に含まれる雑音成分が少ないなど品質の良い信号であると考えられるため、予め大きな値に設定した目標レートを更に大きな値に変更し、映像信号の情報量の大きな部分は更に画質劣化が少なく、情報量の小さな部分は十分に高圧縮するようにして可変長符号化を行うことにより、総符号量を所定の記録領域に記録する符号化信号として得ることができ、適切な符号化レートによる高画質の映像信号の記録方法を実現することができる。
【０１２３】
また、供給される映像信号の情報量が通常の映像信号よりも大きな番組ソフトの場合、上述のようにビットレートの最大値と最小値の比が大きく、映像信号の品質が良い場合であっても、記録開始時点より現時点までの平均符号化レートが目標レートよりも大きく、総データ量が非常に大きくなるとされるときはそれを検出することにより、予め設定した目標レートを更に大きな値に変更することを禁止し総符号量を所定の記録領域に記録する符号化信号として得ることができ、適切な符号化レートによる高画質の映像符号化信号の記録方法を実現することができる。
【０１２４】
そしてこの手法を搭載する装置では、時間と共に情報量が変化する映像信号が供給され、その供給された映像信号を記録時間と記録画質に関る所定のデータレートを平均レートとして設定し、その設定された平均レートに従ってＭＰＥＧ−２エンコーダなどにより可変長符号化することにより符号化されたビットストリーム信号を得、その得られた信号をハードディスクなどの記録媒体の所定の領域に記録するような映像信号記録装置を、平均レートよりも大きな目標レートを設定する目標レート設定手段と、その目標レート設定手段で設定された目標レートで可変長符号化された前記符号化信号を生成する符号化手段と、その符号化手段により符号化される可変長符号化された信号の第１の時間間隔における第１のデータレート、及び符号化時点に近く存在し第１の時間間隔よりも小さな第２の時間間隔における第２のデータレートを検出する符号レート検出手段と、その符号レート検出手段により検出された第１のデータレートと、第２のデータレートとの差のデータレート、ないしはそれらのデータレートの比を求めて得、その得られた差、又は比のデータレートの大きさに応じて、前記目標レート設定手段で設定した目標レートの設定値を変更する目標レート変更手段と、を具備して映像信号記録装置を構成し、供給される映像信号に含まれる雑音信号等不要な信号の影響を受けづらく、且つ情報量の多い映像信号部分は高いビットレートで、情報量の少ない映像信号部分はより復号映像品質の高い適正なビットレートで符号化する様にして総符号量を所定の大きさの記録領域に記録できるため、記録領域を有効に使用する映像信号の記録装置を実現することができる。
【０１２５】
さらに、上述の差のデータレートが第１の所定値よりも小さいときは、供給される映像信号に含まれる雑音成分等が多いなどにより、良好な映像信号でないことが十分に予想されるため、予め大きな値に設定した目標レートを小さな値に変更して映像信号の可変長符号化を継続することにより、雑音成分のために余分な符号量割り当てを行うことがなく、映像信号を所定の総符号量に抑えて、符号化された信号を所定容量の記録領域に記録できるため、記録領域を有効に使用する高画質な映像信号を復号して得るための映像信号記録装置を実現することができる。
【０１２６】
そしてこの手法を搭載する装置では、時間と共に情報量が変化している映像信号が供給され、その供給された映像信号を記録時間と記録画質に関る所定のデータレートを平均レートとして設定し、その設定された平均レートに従ってＭＰＥＧ−２エンコーダなどにより可変長符号化することにより符号化されたビットストリーム信号を得、その得られた信号をハードディスクなどの記録媒体の所定の領域、及び補助領域に記録するような映像信号記録装置を、所定の平均レートよりも大きな目標レートを設定する目標レート設定手段と、その目標レート設定手段で設定された目標レートで可変長符号化された前記符号化信号を生成する符号化手段と、その符号化手段により符号化される可変長符号化された信号の第１の時間間隔における第１のデータレート、及び符号化時点に近く存在し第１の時間間隔よりも小さな第２の時間間隔における第２のデータレートを検出する符号レート検出手段と、その符号レート検出手段により検出された第１のデータレートと、第２のデータレートとの差のデータレートを求めて得、その得られた差のデータレートの大きさに応じて、前記目標レート設定手段で設定した目標レートの設定を変更する目標レート変更手段と、を具備して映像信号記録装置を構成し、供給される映像信号に含まれる雑音信号等不要な信号の影響を受けづらく、且つ情報量の多い映像信号部分は高いビットレートで、情報量の少ない映像信号部分はより復号映像品質の高い適正なビットレートで符号化すると共に、仮に記録時間の終わりに近い部分に情報量の大きな映像信号が供給されるような場合であっても、その大きな情報量の映像信号のために所定の領域を超える大きさの符号化信号が生成されたときはその超えた符号化信号を補助領域に記録することができるため記録信号の最後の部分が記録できないなどの不具合を生じさせることなく、映像信号の総符号量を所定の大きさの記録領域に格納するようにして符号化を行うことにより、全体の符号化レートを高くした高品質の映像信号の記録ができる映像信号記録装置を実現することができる。
【０１２７】
そしてまた、前述の目標レート変更手段が、前記補助領域の記録可能領域が所定値以下であるときには前記目標レートを更に大きな値に変更する目標レートの変更動作を禁止することにより、仮に記録時間の終わりに近い部分に情報量の大きな映像信号が供給されるような場合であっても、その大きな情報量の映像信号のために所定の領域を超える大きさの符号化信号が供給されるときはその超えた符号化信号を補助領域に記録するための記録信号の最後の部分が記録できないなどの不具合を防ぐための補助領域の大きさを必要以上に大きくすることがなく、且つ映像信号のため総符号量を所定の大きさの記録領域に格納するようにし、全体の符号化レートを高くした高品質の映像信号の記録ができる映像信号記録装置を実現することができる。
【０１２８】
以上、ハードディスクを用い、ＭＰＥＧ−２で圧縮符号化して得られるビットストリームを記録し、再生を行う映像信号記録再生装置について、所定の記録領域に高画質な映像信号を記録するための映像信号の記録方法、及び映像信号記録再生装置の構成について述べた。
【０１２９】
そして、それらの課題が解決された記録、再生の機能を一体とする映像信号記録再生装置４０は記録部５０と媒体部６０よりなる映像信号記録装置として、また再生部７０は映像信号再生装置として構成する方法がある。
【０１３０】
さらに、それらの映像信号記録装置と映像信号再生装置は異なる場所に設置し、それらの離れた場所に設置される装置はホームネットワークなどにより結合して動作させることができる。
【０１３１】
そのときの映像信号記録装置はホームサーバーとされて家庭内に設置され、そのホームサーバーに映像信号再生装置がホームネットワークで接続され、その映像信号再生装置がモニタテレビの設置される部屋ごとに、複数のセットトップボックスとして設置されるものである。
【０１３２】
この場合、そのホームサーバーはビットストリーム送出装置として、セットトップボックスはビットストリーム受信端末として構成され、両者は高速無線ＬＡＮ、あるいはホームＬＡＮなどにより結合され、双方向通信を行いながらハードディスクに記録される映像信号情報が各部屋からの操作命令により、目的とするビットストリームの記録、及び再生を使用者の操作するセットトップボックスを介して行い、供給される映像信号をモニタＴＶにより視聴するようにする。
【０１３３】
このように、離れた場所に送信端末と受信端末としての記録装置と再生部を設置し、通信手段で結合して動作される場合は、複数の送信端末と、複数の受信端末がネットワークで結合されて動作させるネットワーク形映像システムを構成することも可能なものである。
【０１３４】
また、その記録装置の媒体部に用いられる記録媒体はハードディスクを例として述べたが、記録媒体はこれに限ることなく高速アクセスが可能な媒体、例えば光磁気ディスク、ＲＡＭ形、又はＲＷ形のＤＶＤ、そして半導体メモリ形記録媒体などの他のランダムアクセスが可能である記録媒体を用いる記録装置にも適用できるのは明白である。
【０１３５】
さらに、映像信号の符号化方式はＭＰＥＧ−２方式を例として述べたが、圧縮符号化の方法はこれに限らず、俗にモーションＪＰＥＧと呼ばれるフレーム内符号化を応用する方法、あるいはＭＰＥＧ−４方式、ＭＰＥＧ−７方式、これから規格化の開始されるＭＰＥＧ−２１方式、その他フラクタルの圧縮手法を用いるものなど、圧縮符号化を符号化された信号のビットレートを解析して符号量を割り当てるビットストリーム生成装置により生成された符号化信号を記録する場合などは、前述の技術を応用した映像信号記録装置を構成することができるものである。
【０１３６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、供給される映像信号に含まれる雑音信号の影響を受けづらく、且つ情報量の多い映像信号部分は高いビットレートで、情報量の少ない映像信号部分はより復号映像品質の高い適正なビットレートで符号化できるため、高画質で、且つ総符号量を所定の大きさにした符号化信号を所定の記録領域に記録することができる映像信号記録方法を提供することができる効果がある。
【０１３７】
また、請求項２記載の発明によれば、供給される映像信号に含まれる雑音信号の影響を受けづらく、且つ情報量の多い映像信号部分は高いビットレートで、情報量の少ない映像信号部分はより復号映像品質の高い適正なビットレートで符号化できるなど総符号量を所定の大きさの記録領域に記録できるため、記録領域を有効に使用する映像信号記録装置の構成を提供することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の映像信号記録装置の実施例に係る映像信号記録再生装置の概略ブロック図である。
【図２】ＭＰＥＧ−２方式により動き補償がなされて符号化されるフレーム信号の構造を示した図である。
【図３】本発明の実施例に係る平均レートに対するビットレート制御の経過状態を示した図である。
【図４】本発明の実施例に係るＴ２区間ビットレートの値に対して与えられる目標レートの関係について示した図である。
【図５】本発明の実施例に係る平均ビットレートに対する符号化パラメータの関係を示した図である。
【図６】従来の実施例に係る平均レートを指定して符号化を行う１パス符号化器の概略構成を示した図である。
【図７】従来の実施例に係る符号化難易度に対する割り当て符号量の関係を示した図である。
【符号の説明】
３１ 符号化難易度計算器
３２ 単位時間毎の割当ビット量計算器
３３ 動画像符号化器
４０ 映像信号記録再生装置
５０ 記録部
５１ ＴＶチューナ
５２ａ Ａ／Ｄ変換器
５２ｂ 外部映像入力端子
５２ｃ 切り換えスイッチ
５３ ＭＰＥＧ−２エンコーダ
５４ ストリームアナライザ
５５ ＲＥＣ−ＦＩＦＯ
５７ マイコン
５９ レート設定端子
６０ 媒体部
６１ ハードディスク記録再生器
６３ ハードディスク
６５ 書き込み読み出し制御器
７０ 再生部
７１ バッファメモリ
７２ ＭＰＥＧ−２デコーダ
７４ Ｄ／Ａ変換器
７６ マイコン
７９ リモコンインタフェース
９０ モニタＴＶ
９５ リモコン
Claims (2)
- 受信された雑音を含む映像信号をエンコーダで圧縮を行って記録媒体に記録する映像信号記録方法において、
前記エンコーダで圧縮された映像信号のビットレートをストリームアナライザで検出し、
前記映像信号の圧縮開始時の前記ストリームアナライザで検出された前記ビットレートが予め決められた前記雑音を含む映像信号を圧縮するための第１の目標ビットレートよりも低い場合に、前記雑音が含まれていない映像信号を圧縮するための前記第１の目標ビットレートよりも高い第２の目標ビットレートで前記映像信号を圧縮するように前記エンコーダに制御信号を出力し、
前記圧縮開始時から所定時間経過した後、前記第１の目標ビットレートを超えるビットレートが検出された場合には、前記第１の目標ビットレートに近づけるように段階的に前記第２の目標ビットレートを低くするための制御信号を前記エンコーダに出力することを特徴とする映像信号記録方法。 - 受信された雑音を含む映像信号をエンコーダで圧縮を行って記録媒体に記録する映像信号記録装置において、
前記エンコーダで圧縮された映像信号のビットレートを検出するストリームアナライザと、
前記映像信号の圧縮開始時の前記ストリームアナライザで検出された前記ビットレートが予め決められた前記雑音を含む映像信号を圧縮するための第１の目標ビットレートよりも低い場合に、前記雑音が含まれていない映像信号を圧縮するための前記第１の目標ビットレートよりも高い第２の目標ビットレートで前記映像信号を圧縮するように前記エンコーダに制御信号を出力し、前記圧縮開始時から所定時間経過した後、前記第１の目標ビットレートを超えるビットレートが検出された場合には、前記第１の目標ビットレートに近づけるように段階的に前記第２の目標ビットレートを低くするための制御信号を前記エンコーダに出力するビットレート制御部と、
を有することを特徴とする映像信号記録装置。
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