JP2000341639A - 画像記録装置、画像再生装置、画像記録再生方法及び画像信号を記憶可能なディスク状媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】最大転送レートの制限内で高画質を得る。 【解決手段】動画像信号はＭＰＥＧ符号化部１０に与え
て符号化すると共に、遅延回路４１を介して減算回路４
２にも供給する。減算回路４２は、ＭＰＥＧ符号化部１
０からのローカルデコード出力と入力動画像信号との減
算によって、符号化誤差信号を得る。この符号化誤差信
号をＭＰＥＧ符号化部４３によって符号化する。標準画
質のＭＰＥＧストリームと符号化誤差に基づくＭＰＥＧ
ストリームとを光ディスク５１の第１，第２面に記録す
る。再生時には、これらのＭＰＥＧストリームを読み出
して復号化し、復号結果を加算することで、高画質の再
生画像を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＤＶＤ等の光ディ
スクに画像を記録するものに好適な画像記録装置、画像
再生装置、画像記録再生方法及び画像信号を記録可能な
ディスク状媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像をディジタル記録するための
媒体の一つとして、ＤＶＤが実用化されている。このＤ
ＶＤは、高密度記録技術や、両面、2層記録技術によ
り、大容量化を実現するとともに、画像の圧縮符号化方
式として、ＩＳＯ/ＩＥＣ １３８１８−２で定められた
通称ＭＰＥＧ方式と呼ばれる圧縮符号化方式を採用する
ことにより、動画像の長時間記録を実現している。

【０００３】ＭＰＥＧ方式は、過去及び未来のフレーム
又はフィールド（以下、画像という）と現画像の画像間
相関を利用した動き補償予測や、８×８画素毎のブロッ
クに対するＤＣＴ変換、量子化及び可変長符号化（ＶＬ
Ｃ）等の技術を組み合わせて、高能率な圧縮符号化を実
現するものである。

【０００４】ＭＰＥＧ方式によって符号化された画像
は、符号化における画像間予測の有無及び予測方向によ
ってＩピクチャ、Ｐピクチャ及びＢピクチャの３種類の
符号化タイプ（ピクチャタイプ）に分類することができ
る。Ｉピクチャは、画像間予測を利用せずに現画像のＤ
ＣＴ変換のみによるイントラ符号化を行って生成したも
のである。Ｐピクチャは、現画像と過去の画像との相関
を利用したもので、現画像と動き補償を行った直前のＩ
又はＰピクチャのデコード画像（参照画像）との差分
（予測誤差信号）に対して圧縮符号化を行って生成した
ものである。また、Ｂピクチャは、現画像と過去及び未
来の画像との相関を利用しており、それぞれ動き補償を
行った直前及び直後のＩ又はＰピクチャのデコード画像
（参照画像）との差分(予測誤差信号)に対して、ＤＣＴ
変換を施すものである。

【０００５】なお、Ｐ又はＢピクチャであっても、画像
間相関が小さい場合には、Ｉピクチャと同様にイントラ
符号化が用いられ、また、Ｂピクチャでは、過去の画像
のみからの予測、未来の画像からの予測、過去・未来双
方からの予測が適応的に用いられる。

【０００６】フレーム内符号化とフレーム間符号化との
切換えや、予測方向の切換えは、２×２ブロック、即ち
１６×１６画素を単位とするマクロブロック毎に行われ
る。また、ＭＰＥＧでは、Ｉピクチャを先頭とした連続
するピクチャデータ（通常次のＩピクチャの前のピクチ
ャデータまで）がＧＯＰ（Group of Picture）として定
義されており、ＭＰＥＧストリームは、このＧＯＰを単
位として、ストリームの途中へのアクセスや、ストリー
ムの編集が可能となっている。

【０００７】図５はこのようなＭＰＥＧ２規格の符号化
部を備えて光ディスクに記録を行う従来の画像記録装置
の構成を示すブロック図である。

【０００８】入力端子１を介して入力されたディジタル
の動画像信号は、ＭＰＥＧ符号化部１０の順序入れ替え
回路１１に供給される。順序入れ替え回路１１は、画像
の順番を符号化順に並び替えた後、減算回路１２を介し
てＤＣＴ回路１３に出力する。いま、Ｉピクチャを生成
するものとする。この場合には、減算回路１２は順序入
れ替え回路１１の出力をそのままＤＣＴ回路１３に与え
る。ＤＣＴ回路１３は、入力された画像信号にＤＣＴ処
理を施して、ＤＣＴ変換係数を量子化回路１４に出力す
る。

【０００９】量子化回路１４は、入力されたＤＣＴ変換
係数を量子化して量子化出力をＶＬＣ回路１５に出力す
る。ＶＬＣ回路１５は、量子化出力に対して可変長符号
化を施すことによって、符号量を一層削減する。ＶＬＣ
回路１５の出力はバッファ１６を介して記録部３に供給
される。

【００１０】一方、量子化回路１４からの量子化出力は
逆量子化回路１７に供給されて、参照画像を生成するた
めのローカルデコード処理が行われる。逆量子化回路１
７の逆量子化処理によって量子化出力はＤＣＴ変換係数
に戻されて逆ＤＣＴ回路１８に与えられる。逆ＤＣＴ回
路１８の逆ＤＣＴ処理によってＤＣＴ変換係数はＤＣＴ
変換前の画像信号に戻されて加算器１９を介して参照画
像メモリ２０に与えられる。

【００１１】参照画像メモリ２０は、入力された画像を
参照画像として保持する。参照画像はベクトル検出回路
２２に与えられ、現画像との動きを示す動きベクトルが
求められる。動き補償回路２３は、動きベクトルに基づ
いて参照画像のブロック化位置を制御することで動き補
償を行って、動き補償した参照画像を減算回路１２に出
力する。

【００１２】Ｐ，Ｂピクチャの作成時には、減算回路１
２は、現画像と動き補償された参照画像との差分（予測
誤差信号）を求めてＤＣＴ回路１３に出力する。即ち、
Ｐ，Ｂピクチャ作成時には、予測誤差信号についてＤＣ
Ｔ処理以降の処理が行われることになり、Ｉピクチャ生
成時に比べて発生符号量を著しく削減することができ
る。

【００１３】予測誤差信号についてのローカルデコード
処理の過程で得られる逆ＤＣＴ回路１８の出力も予測誤
差信号である。この予測誤差信号は、加算器１９におい
て、動き補償回路２３から出力された動き補償された参
照画像と加算されて、元の画像に復元される。加算器１
９からのローカルデコード出力は参照画像として参照画
像メモリ２０に与えられて記憶される。

【００１４】ローカルデコード出力は、選択回路２１を
介して出力端子５から出力される。このローカルデコー
ド出力は、再生装置側で再生される画像信号と同様の画
質の信号であり、画像記録装置における録画状況のモニ
タ用等に用いられる。

【００１５】制御回路４は、ＭＰＥＧ符号化部１０を制
御して符号化を行う。更に、制御回路４は、記録部３を
制御してディスク２上の記録位置を制御する。記録部３
によって、符号化された画像データがディスク２に記録
される。

【００１６】図６は図５の画像記録装置によって記録が
行われた光ディスク２を再生する従来の画像再生装置を
示すブロック図である。

【００１７】光ディスク２に記録された画像データは、
読み出し部７によって読み出されてＭＰＥＧ復号化部３
０に供給される。読み出し部７からのＭＰＥＧストリー
ムは、入力バッファ３１を介して逆ＶＬＣ回路３２に与
えられて、可変長復号化処理が施される。更に、逆量子
化回路３３及び逆ＤＣＴ回路３４によって、逆量子化処
理及び逆ＤＣＴ処理が行われて、元の画像信号が復元さ
れる。

【００１８】再生ＭＰＥＧストリームがＩピクチャであ
る場合には、逆ＤＣＴ回路３４の出力は復元画像であ
り、この場合には、逆ＤＣＴ回路３４の出力は加算回路
３５を介してそのまま選択回路３８から出力端子８に出
力される。また、加算回路３５の出力は参照画像として
参照画像メモリ３６に与えられて記憶される。

【００１９】再生ＭＰＥＧストリームがフレーム間予測
符号化されたものである場合には、逆ＤＣＴ回路３４の
出力は予測誤差信号である。動き補償回路３７は、動き
ベクトルに基づいて参照画像メモリ３６に記憶されてい
る参照画像を動き補償して加算回路３５に出力する。加
算回路３５は予測誤差信号と動き補償された参照画像と
を加算して元の画像を復元し、参照画像メモリ３６及び
選択回路３８に出力する。選択回路３８は、加算回路３
５の出力及び参照画像メモリ３６に記憶されている画像
を出力端子８から再生順に出力する。

【００２０】ＤＶＤディスク等の光ディスクにおいて
は、近年、両面記録及び２層記録による大容量化が図ら
れている。また、上述したＭＰＥＧ方式による高能率圧
縮符号化を採用することにより、１枚の光ディスクに長
時間の動画像を記録することができるようになってい
る。

【００２１】ところで、記録画像の画質は圧縮率によっ
て変化する。記録画像の高画質化を図る場合には、圧縮
率を低くすればよい。絵柄の細かさに応じて符号化レー
トを変化させる可変レート符号化を採用することによっ
て、長時間記録と高画質化を達成している。

【００２２】しかしながら、ディスクからの読み出しレ
ートあるいは書き込みレートの制限によって符号化レー
トは制限されており、例えば、ＤＶＤビデオ規格では、
ディスク読み出し時の最大転送レートは１０．０８Ｍｂ
ｐｓ以下に規定されている。複雑且つ動きが速い画像の
場合或いは画像の種類によっては、最大転送レートの制
限によって、再生時の量子化誤差による雑音が大きくな
り、十分な画質を得ることができないことがあるという
問題があった。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来、規
格上の最大レートの制限によって、十分な画質の再生画
像を得ることができないことがあるという問題点があっ
た。

【００２４】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、既存の装置との互換性を維持しつつ、十分
な画質の再生画像を得ることができる画像記録装置、画
像再生装置、画像記録方法、画像再生方法及び画像デー
タを記憶可能なディスク状媒体を提供することを目的と
する。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
画像記録装置は、入力画像信号を圧縮符号化して第１の
符号化データを得ると共に前記第１の符号化データを復
号化してローカルデコード信号を得る第１の符号化手段
と、前記入力画像信号と前記ローカルデコード信号との
差分を求めて符号化誤差信号として出力する減算手段
と、前記符号化誤差信号を圧縮符号化して第２の符号化
データを得る第２の符号化手段と、前記第１の符号化デ
ータをディスク状媒体に記録する第１の記録手段と、前
記第２の符号化データを前記ディスク状媒体に記録する
第２の記録手段とを具備したものであり、本発明の請求
項７に係る画像再生装置は、入力画像信号を圧縮符号化
して得た第１の符号化データと前記入力画像信号の圧縮
符号化時の符号化誤差分を圧縮符号化して得た第２の符
号化データとが記録されたディスク状媒体から前記第１
の符号化データを読み出す第１の読み出し手段と、前記
ディスク状媒体から前記第２の符号化データを読み出す
第２の読み出し手段と、前記第１の読み出し手段が読み
出した前記第１の符号化データを復号化して復号画像を
得る第１の復号化手段と、前記第２の読み出し手段が読
み出した前記第２の符号化データを復号化して符号化誤
差分を得る第２の復号化手段と、前記第１及び第２の復
号化手段が得た前記復号画像と前記符号化誤差分とを加
算して再生画像を得る加算手段とを具備したものであ
り、本発明の請求項８に係る画像記録再生方法は、記録
側において、入力画像信号を圧縮符号化して第１の符号
化データを得ると共に、前記入力画像信号から前記第１
の符号化データを復号し復号画像信号を減算して得る圧
縮符号化時の符号化誤差分を圧縮符号化して第２の符号
化データを得る手順と、前記第１及び第２の符号化デー
タをディスク状媒体に記録する記録手順とを具備し、再
生側において、前記ディスク状媒体から前記第１及び第
２の符号化データを読み出す手順と、前記ディスク状媒
体から読み出された前記第１及び第２の符号化データを
復号化する手順と、前記第１及び第２の符号化データの
復号出力を加算して再生画像を得る手順とを具備したも
のであり、本発明の請求項９に係る画像データを記憶可
能なディスク状媒体は、入力画像信号を圧縮符号化して
得た第１の符号化データと前記入力画像信号から前記第
１の符号化データを復号し復号画像信号を減算して得る
圧縮符号化時の符号化誤差分を圧縮符号化して得た第２
の符号化データとを記憶したことを特徴とするものであ
る。

【００２６】本発明の請求項１において、第１の符号化
手段によって入力画像信号を圧縮符号化する。減算手段
は、第１の符号化手段の圧縮符号化時の符号化誤差を符
号化誤差信号として求める。第２の符号化手段は符号化
誤差信号を圧縮符号化して第２の符号化データを得る。
第１及び第２の記録手段は第１及び第２の符号化データ
をディスク状媒体に記録する。

【００２７】本発明の請求項７において、第１の読み出
し手段は、ディスク状媒体に記録された第１の符号化デ
ータを読出し、第２の読み出し手段は、ディスク状媒体
に記録された第２の符号化データを読み出す。第１及び
第２の符号化データは夫々第１及び第２の復号化手段に
よって復号化され、加算手段によって復号出力が加算さ
れる。加算手段から再生画像が得られる。

【００２８】本発明の請求項８において、記録側では、
入力画像信号を圧縮符号化して第１の符号化データを得
ると共に、入力画像信号から第１の符号化データを復号
し復号画像信号を減算して得る圧縮符号化時の符号化誤
差分を圧縮符号化して第２の符号化データを得る。第１
及び第２の符号化データはディスク状媒体に記録され
る。再生側では、ディスク状媒体から第１及び第２の符
号化データが読み出されて復号化される。復号結果を加
算することにより、再生画像を得る。

【００２９】本発明の請求項９においては、入力画像信
号を圧縮符号化して得た第１の符号化データと入力画像
信号から第１の符号化データを復号し復号画像信号を減
算して得る圧縮符号化時の符号化誤差分を圧縮符号化し
て得た第２の符号化データとが記憶されており、これら
の第１及び第２の符号化データを再生することで、再生
画像が得られる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について詳細に説明する。図１は本発明に係る
画像記録装置の一実施の形態を示すブロック図であり、
図２は本発明に係る画像再生装置の一実施の形態を示す
ブロック図である。図１及び図２において夫々図５及び
図６と同一の構成要素には同一符号を付してある。

【００３１】入力端子１にはディジタルの動画像信号が
入力される。この動画像信号はＭＰＥＧ符号化部１０を
構成する順序入れ替え回路１１に供給されると共に、遅
延回路４１にも供給される。

【００３２】順序入れ替え回路１１は、画像の順番を入
力順から符号化順に並び替えて符号化順の画像信号を出
力する。これにより、Ｂピクチャの符号化を行う際の予
測に必要な未来の画像をＩ又はＰピクチャとして先行し
て符号化しておくことができる。順序入れ替え回路１１
からの符号化順の画像信号は、減算回路１２及びベクト
ル検出回路２２に供給される。

【００３３】ベクトル検出回路２２は、後述する参照画
像メモリ２０に保持されているＩ，Ｐピクチャのローカ
ルデコード信号（参照画像）と入力動画像信号とから、
画像の動きの方向及び動きの量を動きベクトルとしてマ
クロブロック毎に検出し、動き補償回路２３に供給す
る。動き補償回路２３は、動きベクトルを用いて、参照
画像メモリ２０に記憶されている参照画像に対し動き補
償を行い、動き補償された参照画像信号を減算回路１２
及び加算回路１９に出力するようになっている。

【００３４】減算回路１２は、順序入れ替え回路１１か
ら出力された符号化順の画像信号から動き補償された参
照画像信号を減算して得た予測誤差信号をＤＣＴ回路１
３に供給する。なお、イントラ符号化されるマクロブロ
ックについては、減算回路１２は入力された画像信号を
そのままＤＣＴ回路１３に供給するようになっている。

【００３５】ＤＣＴ回路１３は、入力された画像信号又
は予測誤差信号を８×８画素のブロック毎にＤＣＴ変換
し、得られたＤＣＴ変換係数を量子化回路１４に出力す
る。量子化回路１４は入力されたＤＣＴ変換係数を定め
られたステップ幅で量子化し、ＶＬＣ回路１５及び逆量
子化回路１７に供給する。

【００３６】ＶＬＣ回路１５は、量子化出力を可変長符
号化して冗長度を更に減少させると共に、ＭＰＥＧ規格
に基づいたフォーマットに変換してバッファ１６に出力
する。バッファ１６は入力されたＭＰＥＧストリームを
ＭＰＥＧ符号化部１０の出力として記録部４９に出力す
る。記録部４９は、制御回路４８に制御されて、光ディ
スク５１にＭＰＥＧストリームを記録するようになって
いる。

【００３７】一方、逆量子化回路１７は、量子化回路１
４からの量子化出力を逆量子化してＤＣＴ変換係数を得
る。逆量子化回路１７の出力は逆ＤＣＴ回路１８に与え
られ、逆ＤＣＴ回路１８はＤＣＴ変換係数を逆ＤＣＴ変
換して、元の画像信号又は予測誤差信号を得て、加算回
路１９に出力する。

【００３８】加算回路１９は、予測誤差信号が入力され
ると、動き補償回路２３から出力された参照画像信号と
予測誤差信号とを加算して元の画像信号を得て参照画像
メモリ２０に出力する。加算回路１９は逆ＤＣＴ回路１
８の出力が復元画像である場合には、入力された画像信
号をそのまま参照画像メモリ２０に出力する。

【００３９】参照画像メモリ２０は、加算回路１９から
出力されたＩ，Ｐピクチャのローカルデコード画像を参
照画像として保存する。参照画像メモリ２０に保存され
た参照画像を用いて、Ｐ，Ｂピクチャの予測復号化が行
われる。

【００４０】また、加算回路１９からのローカルデコー
ド出力は選択回路２１にも供給される。選択回路２１に
は、参照画像メモリ２０に保存されているＩ，Ｐピクチ
ャのローカルデコード出力も与えられる。選択回路２１
は、Ｂピクチャの表示タイミングでは、加算回路１９の
出力を選択し、Ｉ，Ｐピクチャの表示タイミングでは参
照画像メモリ２０の出力を選択して、復元画像を表示順
に出力する。

【００４１】制御回路４８は、ＭＰＥＧ符号化部１０及
び記録部４９を制御する。即ち、制御回路４８は、順序
入れ替え回路１１の符号化順制御及び参照画像メモリ２
０に対する参照画像の書き込み及び読み出しの制御によ
る画像のピクチャタイプの決定を行い、また、ＶＬＣ回
路１５における発生符号量の制御及び出力バッファ１６
のバッファ残量の監視を行って、生成されるＭＰＥＧス
トリームの符号化レートが既定値を超えないように量子
化回路１４における量子化ステップ幅を制御する。ま
た、制御回路４８は、記録部４９を制御して、ディスク
５１上の記録位置も制御するようになっている。

【００４２】なお、記録部４９によって記録されるＭＰ
ＥＧストリームは、例えばＤＶＤビデオ規格に準拠した
標準画質の画像を得るものである。記録部４９は、ディ
スク５１の第１の面に記録を行うようになっている。

【００４３】本実施の形態においては、選択回路２１か
らのローカルデコード出力は減算回路４２に供給される
ようになっている。遅延回路４１は入力端子１を介して
入力された動画像信号をＭＰＥＧ符号化部１０の処理時
間だけ遅延させることにより、入力動画像信号の位相を
ローカルデコード出力の位相に一致させて減算回路４２
に出力する。

【００４４】減算回路４２は、遅延された入力動画像信
号とローカルデコード信号との差分を求めて、符号化誤
差信号としてＭＰＥＧ符号化部４３に供給する。ローカ
ルデコード信号は、ディスク５１の第１面に記録された
ＭＰＥＧストリーム（以下、標準画質のＭＰＥＧストリ
ームという）を再生側において再生して得られる再生出
力と同等の画質を有する。符号化誤差信号は、ＭＰＥＧ
符号化部１０の符号化処理によって画質が劣化した標準
画像と元の入力動画像との差分を示し、この差分とＭＰ
ＥＧ符号化部１０からのＭＰＥＧストリームの再生出力
とを加算することで、元の入力動画像に近似した高画質
の復元画像を得ることができるものと考えられる。

【００４５】減算回路４２からの差分は、ＭＰＥＧ符号
化部４３に供給される。ＭＰＥＧ符号化部４３は、ＤＣ
Ｔ回路４４、量子化回路４５、ＶＬＣ回路４６及びバッ
ファ４７によって構成される。ＤＣＴ回路４４、量子化
回路４５、ＶＬＣ回路４６及びバッファ４７は夫々ＭＰ
ＥＧ符号化部１０のＤＣＴ回路１３、量子化回路１４、
ＶＬＣ回路１５及びバッファ１６と同様の構成である。

【００４６】即ち、ＤＣＴ回路４４は、符号化誤差信号
を８×８画素のブロック毎にＤＣＴ変換し、ＤＣＴ変換
係数を量子化回路４５に出力する。量子化回路４５は、
ＤＣＴ変換係数を量子化し量子化出力をＶＬＣ回路４６
に出力する。ＶＬＣ回路４６は量子化出力を可変長符号
化してＭＰＥＧ２のフォーマットに変換した後、バッフ
ァ４７に出力する。バッファ４７は入力されたＭＰＥＧ
ストリーム（以下、符号化誤差に基づくＭＰＥＧストリ
ームという）を記録部５０に供給する。記録部５０は、
制御回路４８に制御されて、符号化誤差に基づくＭＰＥ
Ｇストリームを光ディスク５１の第２面に記録するよう
になっている。

【００４７】なお、ＭＰＥＧ符号化部４３に供給される
符号化誤差信号は、画像間の相関性が高くないことか
ら、ＭＰＥＧ符号化部４３においては画像間相関を利用
した圧縮方法である予測符号化を行っても符号化効率を
向上させることはできない。この理由から、本実施の形
態においては、ＭＰＥＧ符号化部４３は、イントラ符号
化のみを行うようになっている。

【００４８】即ち、ＭＰＥＧ符号化部４３は、全ての画
像の符号化誤差信号をＩピクチャタイプで符号化するこ
とから、ＭＰＥＧ符号化部４３を、予測符号化を行うた
めに必要な参照画像メモリ、ベクトル検出回路、動き補
償回路並びに逆量子化回路、逆ＤＣＴ回路及び加算回路
等によるローカルデコード部を省略した簡易型の構成に
することができる。

【００４９】なお、制御回路４８は、ＭＰＥＧ符号化部
４３を制御して、符号化誤差に基づくＭＰＥＧストリー
ムが、ＭＰＥＧ符号化部１０において生成される標準画
質のＭＰＥＧストリームの符号化レートを超えないよう
に符号量制御を行うようになっている。

【００５０】また、制御回路４８は、記録部４９及び記
録部５０を制御して、同時刻に再生される標準画質のＭ
ＰＥＧストリームと符号化誤差に基づくＭＰＥＧストリ
ームとを、夫々光ディスクの５１第１面、第２面上の、
ほぼ同一円周上に記録するように記録位置を制御する。
これにより、標準画質のＭＰＥＧストリームと、符号化
誤差に基づくＭＰＥＧストリームの書き込みスピード及
び書き込みのためのディスク回転速度を常に同一にする
ことができる。従って、これらのＭＰＥＧストリームを
リアルタイムで、一枚のディスクに同時に記録すること
ができる。

【００５１】図２において、光ディスク５１は図１の画
像記録装置によって第１面に標準画質のＭＰＥＧストリ
ームが記録され、第２面に符号化誤差に基づくＭＰＥＧ
ストリームが記録されているものとする。読み出し部６
１は、光ディスク５１の第１面に記録されている標準画
質のＭＰＥＧストリームを読み出して、ＭＰＥＧ復号化
部３０に出力する。また、読み出し部６１の読み出しと
同時に、読み出し部６２は、光ディスク５１の第２面に
記録されている符号化誤差に基づくＭＰＥＧストリーム
を読み出して、ＭＰＥＧ復号化部６３に出力するように
なっている。

【００５２】ＭＰＥＧ復号化部３０は、図６の従来例と
同一構成である。バッファ３１は、入力されたＭＰＥＧ
ストリームを逆ＶＬＣ回路３２に供給する。逆ＶＬＣ回
路３２は入力されたＭＰＥＧストリームを可変長復号化
して逆量子化回路３３に出力する。逆量子化回路３３
は、逆ＶＬＣ回路３２の出力を逆量子化処理してＤＣＴ
変換係数を得、このＤＣＴ変換係数を逆ＤＣＴ回路３４
に出力する。逆ＤＣＴ回路３４は、ＤＣＴ変換係数を逆
ＤＣＴ処理して元の画像信号又は予測誤差信号を得る。
逆ＤＣＴ回路３４の出力は加算回路３５に供給される。

【００５３】加算回路３５は、予測誤差信号と後述する
参照画像メモリ３６に保持されている参照画像信号との
加算処理によって元の復元画像を得る。加算回路３５
は、Ｐピクチャの復元画像については参照画像として参
照画像メモリ３６に与え、Ｂピクチャの復元画像につい
ては選択回路３８に与える。また、加算回路３５は、Ｉ
ピクチャに基づく復号処理時の逆ＤＣＴ回路３４の出力
はそのまま参照画像メモリ３６に与える。

【００５４】参照画像メモリ３６は、Ｉ，Ｐピクチャの
復元画像を参照画像として保存し、動き補償回路３７及
び選択回路３８に出力する。動き補償回路３７は、参照
画像メモリ３６からの参照画像を動き補償して加算回路
３５に出力する。選択回路３８は、加算回路３５からの
復元画像と参照画像メモリ３６に格納された復元画像と
を表示順に選択して、加算回路６８に出力するようにな
っている。

【００５５】ＭＰＥＧ復号化部６３は、図１のＭＰＥＧ
符号化部４３に対応した構成であり、バッファ６４、逆
ＶＬＣ回路６５、逆量子化回路６６及び逆ＤＣＴ回路６
７によって構成されている。読み出し部６２からの符号
化誤差に基づくＭＰＥＧストリームはバッファ６４に供
給される。バッファ６４はＭＰＥＧストリームを逆ＶＬ
Ｃ回路６５に出力する。

【００５６】逆ＶＬＣ回路６５は、入力されたＭＰＥＧ
ストリームを可変長復号化して逆量子化回路６６に出力
し、逆量子化回路６６は、逆ＶＬＣ回路６５の出力を逆
量子化処理してＤＣＴ変換係数を逆ＤＣＴ回路６７に出
力する。逆ＤＣＴ回路６７は、ＤＣＴ変換係数を逆ＤＣ
Ｔ処理して元の符号化誤差信号を得る。逆ＤＣＴ回路６
７の出力は加算回路６８に供給される。

【００５７】加算回路６８は、ＭＰＥＧ復号化部３０か
らの復元画像とＭＰＥＧ復号化部６３からの符号化誤差
信号とを加算して出力端子８から出力する。ＭＰＥＧ復
号化部３０の出力は標準画質の復元画像であり、この復
元画像に符号化誤差信号を加算することにより、高画質
の復元画像を得ることができる。

【００５８】符号化誤差に基づくＭＰＥＧストリーム
は、イントラ符号化のみによって作成されたものである
ので、ＭＰＥＧ復号化部６３は、予測符号化を復号する
ための参照画像メモリ、動き補償回路等を省略した簡易
型で構成することができる。

【００５９】次に、このように構成された実施の形態の
動作について説明する。

【００６０】記録側においては、入力端子１を介して入
力された動画像信号はＭＰＥＧ符号化部１０及び遅延回
路４１に供給される。入力動画像信号は順序入れ替え回
路１１によって符号化順に並べ替えられて減算回路１２
に供給される。減算回路１２によって入力画像信号と参
照画像信号との差分が求められ、予測誤差信号がＤＣＴ
回路１３に供給される。なお、Ｉピクチャ生成時には、
減算回路１２は、入力画像信号をそのままＤＣＴ回路１
３に供給する。

【００６１】ＤＣＴ回路１３は入力された信号をＤＣＴ
処理し、量子化回路１４は、ＤＣＴ変換係数を量子化す
る。これにより、符号量が削減される。更に、量子化出
力はＶＬＣ回路１５によって可変長符号化され、符号量
は一層削減される。

【００６２】量子化回路１４からの量子化出力は参照画
像を得るために逆量子化回路１７にも供給される。逆量
子化回路１７の逆量子化処理及び逆ＤＣＴ回路１８の逆
ＤＣＴ処理によって、加算回路１９には元の復元画像又
は予測誤差信号が入力される。加算回路１９は、動き補
償回路２３から参照画像が与えられて、予測誤差信号を
元の復元画像に戻す。

【００６３】こうして、参照画像メモリ２０には、Ｉ，
Ｐピクチャの復元画像が参照画像として保持される。こ
の参照画像は、動き補償回路２３によって、動きベクト
ルに基づいて動き補償され、減算回路１２及び加算回路
１９に与えられる。

【００６４】ＶＬＣ回路１５からのＭＰＥＧストリーム
はバッファ１６を介して記録部４９に供給され、記録４
９は、制御回路４８に制御されてディスク５１の第１面
にＭＰＥＧストリームを記録する。

【００６５】こうして、光ディスク５１の第１面には、
図５の従来例と同様に、標準画質のＭＰＥＧストリーム
が記録される。

【００６６】一方、入力端子１を介して入力された動画
像信号は遅延回路４１にも供給され、遅延回路４１は、
ＭＰＥＧ符号化部１０の符号化処理に基づく遅延量だけ
入力動画像信号を遅延させて、入力動画像信号の位相を
ローカルデコード出力の位相に一致させて減算回路４２
に出力する。

【００６７】減算回路４２は、記録したＭＰＥＧストリ
ームの再生出力に相当するローカルデコード出力と入力
動画像信号との差分を求め、符号化誤差信号としてＭＰ
ＥＧ符号化部４３に出力する。この符号化誤差信号は、
ＭＰＥＧ符号化部４３のＤＣＴ回路４４によってＤＣＴ
処理され、量子化回路４５によって量子化処理され、更
に、ＶＬＣ回路４６によって可変長符号化されて、ＭＰ
ＥＧストリームに変換される。

【００６８】ＶＬＣ回路４６からの符号化誤差に基づく
ＭＰＥＧストリームはバッファ４７を介して記録部５０
に供給され、記録部５０は、制御回路４８に制御され
て、光ディスク５１の第２面にＭＰＥＧストリームを記
録する。

【００６９】こうして、光ディスク５１の第２面には、
符号化誤差に基づくＭＰＥＧストリームが記録される。

【００７０】再生時には、読み出し部６１，６２によっ
て、光ディスク５１の第１面及び第２面が読み出され
る。読み出し部６１の出力はＭＰＥＧ復号化部３０のバ
ッファ３１に供給され、読み出し部６２の出力はＭＰＥ
Ｇ復号化部６３のバッファ６４に供給される。バッファ
３１，６４からのＭＰＥＧストリームは、夫々逆ＶＬＣ
回路３２，６５に供給されて可変長復号される。逆ＶＬ
Ｃ回路３２，６５の出力は、夫々逆量子化回路３３，６
６に供給されて逆量子化処理される。更に、逆量子化回
路３３，６６の出力は、夫々逆ＤＣＴ回路３４，６７に
よって逆ＤＣＴ処理される。

【００７１】逆ＤＣＴ回路３４の出力は、光ディスク５
１の第１面から読み出されたＭＰＥＧストリームがＩピ
クチャに基づくものである場合には復元画像そのもので
あり、Ｐ，Ｂピクチャに基づくものである場合には予測
誤差信号である。加算回路３５は、逆ＤＣＴ回路３４か
ら復元画像が出力された場合には、この復元画像をその
まま参照画像メモリ３６に与えて参照画像として記憶さ
せる。

【００７２】参照画像メモリ３６に記憶された参照画像
は動き補償回路３７によって動き補償されて加算回路３
５に与えられる。こうして、加算回路３５は、逆ＤＣＴ
回路３４からの予測誤差信号と参照画像とを加算して、
元の復元画像を得る。Ｐピクチャに基づく復元画像は、
参照画像として参照画像メモリ３６に供給され、Ｂピク
チャに基づく復元画像は選択回路３８に供給される。

【００７３】選択回路３８は、画像の表示順に基づい
て、加算回路３５からの復元画像と参照画像メモリ３６
からの復元画像とを選択して加算回路６８に出力する。
ＭＰＥＧ復号化部３０の出力は光ディスク５１の第１面
に記録された標準画質のＭＰＥＧストリームに基づくも
のであり、標準画質の復元画像である。

【００７４】一方、逆ＤＣＴ回路６７の出力は、光ディ
スク５１の第２面に記録されたＭＰＥＧストリームに基
づくものであり、符号化時の符号化誤差を示す信号であ
る。加算回路６８は、ＭＰＥＧ復号化部３０，６３の出
力を加算する。これにより、標準画質の復元画像に符号
化時の符号化誤差が加算されて、符号化誤差が補正され
た高画質の復元画像が得られる。加算回路６８からの復
元画像は出力端子８を介して出力される。

【００７５】このように、本実施の形態においては、デ
ィスクへの書き込みレートあるいはディスクの読み出し
レートによる最大転送レートの制限内で標準画質のＭＰ
ＥＧストリームを記録すると共に、標準画質のＭＰＥＧ
ストリームを得るための符号化時の符号化誤差を求めて
ＭＰＥＧストリームに変換し、最大転送レートの制限内
で符号化誤差に基づくＭＰＥＧストリームを記録してい
る。再生時に、最大転送レートの制限内で記録された標
準画質のＭＰＥＧストリーム及び符号化誤差に基づくＭ
ＰＥＧストリームを再生して復号化し、標準画質の再生
画像に符号化誤差を加算することで、高品質な再生画像
を得ている。

【００７６】また、光ディスク５１の第１面に記録され
たＭＰＥＧストリームは、従来例において記録されるＭ
ＰＥＧストリームと同様の標準画質のストリームであ
る。従って、光ディスク５１を従来の画像再生装置によ
って再生することも可能であり、互換性に優れている。

【００７７】しかも、記録側及び再生側で追加された部
分は、ＭＰＥＧ符号化部及びＭＰＥＧ復号化部の一部と
同一構成であり、既存のＭＰＥＧ符号化部及びＭＰＥＧ
復号化部を流用することができる。既に、ＭＰＥＧ符号
化部及びＭＰＥＧ復号化部は集積回路化されており、既
存の回路を流用可能であることは有利である。

【００７８】また、符号化処理回路だけでなく、その符
号化制御アルゴリズムについても既存のものを利用する
ことができるという利点もある。

【００７９】ところで、図１及び図２の実施の形態にお
いては、符号化誤差信号に対する符号化及び復号化にお
いては、画像間の予測符号化及び予測復号化を行ってお
らず、これにより符号化部４３及び復号化部６３を簡略
化した構成にしている。しかし、符号化誤差信号の符号
化部及び復号化部として夫々ＭＰＥＧ符号化部１０及び
ＭＰＥＧ復号化部３０と同一構成のものを用いてもよ
い。

【００８０】図３及び図４は夫々この場合の画像記録装
置及び画像再生装置を示すブロック図である。

【００８１】図３において、ＭＰＥＧ符号化部１０′は
ＭＰＥＧ符号化部１０と同一構成である。減算回路４２
の出力をＭＰＥＧ符号化部１０′のＤＣＴ回路１３に供
給するようにしてもよい。また、減算回路４２の出力を
ＭＰＥＧ符号化部１０′の順序入れ替え回路１１に与
え、順序入れ替え回路の処理及び減算回路１２の減算処
理を行わずにそのままＤＣＴ回路１３に供給するように
してもよい。更に、発生符号量が既定値を超えなけれ
ば、ＭＰＥＧ符号化部１０′においてＭＰＥＧ符号化部
１０と同様に、減算回路４２の出力に対する予測符号化
処理を行ってもよい。

【００８２】図４において、ＭＰＥＧ復号化部３０′
は、ＭＰＥＧ復号化部３０と同一構成である。ＭＰＥＧ
復号化部３０′内の逆ＤＣＴ回路３４の出力を直接加算
回路６８に供給するようにしてもよい。

【００８３】ところで、ＭＰＥＧ符号化部１０による符
号化とＭＰＥＧ符号化部１０′による符号化とで夫々独
立してピクチャタイプの切り替えを行った場合には、標
準画質のＭＰＥＧストリームと符号化誤差に基づくＭＰ
ＥＧストリームとのＧＯＰ構成が異なってしまう可能性
がある。そうすると、標準画質のＭＰＥＧストリームと
符号化誤差に基づくＭＰＥＧストリームとで、アクセス
可能な位置及び編集可能な位置が異なってしまう。

【００８４】この問題を解決するために、制御回路４８
は、符号化誤差信号に対する符号化時のピクチャタイプ
が、対応する入力画像信号の符号化時のピクチャタイプ
に一致するように、ＭＰＥＧ符号化部１０，１０′を制
御する。これにより、標準画質のＭＰＥＧストリームと
符号化誤差に基づくＭＰＥＧストリームとのＧＯＰ構成
を一致させることができる。この場合には、符号化誤差
信号の符号化にＰピクチャタイプ又はＢピクチャタイプ
を採用しても、これらの２つのＭＰＥＧストリームの任
意のＧＯＰに対するアクセス及び任意のＧＯＰ単位の編
集が可能となる。

【００８５】また、上記各実施の形態においては、両面
記録可能な光ディスクの第１面に標準画質のＭＰＥＧス
トリームを記録し、第２面に符号化誤差に基づくＭＰＥ
Ｇストリームを記録する例について説明したが、２層記
録可能な光ディスクを採用し、第１層に標準画質のＭＰ
ＥＧストリームを記録し、第２層に符号化誤差に基づく
ＭＰＥＧストリームを記録するようにしてもよいことは
明らかである。

【００８６】更に、光ディスクの同一面の同一層を２つ
以上の記録領域を分け、第１領域に標準画質のＭＰＥＧ
ストリームを記録し、第２領域に符号化誤差に基づくＭ
ＰＥＧストリームを記録するようにしてもよい。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、既
存の装置との互換性を維持しつつ、十分な画質の再生画
像を得ることができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像記録装置の一実施の形態を示
すブロック図。

【図２】本発明に係る画像再生装置の一実施の形態を示
すブロック図。

【図３】画像記録装置の変形例を示すブロック図。

【図６】画像再生装置の変形例を示すブロック図。

【図５】従来の画像記録装置を示すブロック図。

【図６】従来の画像再生装置を示すブロック図。

【符号の説明】

１０…ＭＰＥＧ符号化部、３０…ＭＰＥＧ復号化部、４
１…遅延回路、４２…減算回路、４３…ＭＰＥＧ符号化
部、４８…制御回路、４９，５０…記録部、５１…光デ
ィスク、６１，６２…読み出し部、６３…ＭＰＥＧ復号
化部、６８…加算回路。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年６月１６日（１９９９．６．１
６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像記録装置の一実施の形態を示
すブロック図。

【図２】本発明に係る画像再生装置の一実施の形態を示
すブロック図。

【図３】画像記録装置の変形例を示すブロック図。

【図４】画像再生装置の変形例を示すブロック図。

【図５】従来の画像記録装置を示すブロック図。

【図６】従来の画像再生装置を示すブロック図。

【符号の説明】 １０…ＭＰＥＧ符号化部、３０…ＭＰＥＧ復号化部、４
１…遅延回路、４２…減算回路、４３…ＭＰＥＧ符号化
部、４８…制御回路、４９，５０…記録部、５１…光デ
ィスク、６１，６２…読み出し部、６３…ＭＰＥＧ復号
化部、６８…加算回路。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力画像信号を圧縮符号化して第１の符
   号化データを得ると共に前記第１の符号化データを復号
   化してローカルデコード信号を得る第１の符号化手段
   と、 前記入力画像信号と前記ローカルデコード信号との差分
   を求めて符号化誤差信号として出力する減算手段と、 前記符号化誤差信号を圧縮符号化して第２の符号化デー
   タを得る第２の符号化手段と、 前記第１の符号化データをディスク状媒体に記録する第
   １の記録手段と、 前記第２の符号化データを前記ディスク状媒体に記録す
   る第２の記録手段とを具備したことを特徴とする画像記
   録装置。
2. 【請求項２】 前記ディスク状媒体は、両面記録可能な
   光ディスクであり、 前記第１の符号化データは前記光ディスクの一方の面に
   記録し、 前記第２の符号化データは前記光ディスクの他方の面に
   記録することを特徴とする請求項１に記載の画像記録装
   置。
3. 【請求項３】 前記ディスク状媒体は、多層記録可能な
   光ディスクであり、 前記第１の符号化データは前記光ディスクの第１の層に
   記録し、 前記第２の符号化データは前記光ディスクの第２の層に
   記録することを特徴とする請求項１に記載の画像記録装
   置。
4. 【請求項４】 前記第１及び第２の符号化手段は、前記
   第２の符号化データの符号化レートが前記第１の符号化
   データの符号化レート以下となるように符号化を行い、 前記第１及び第２の記録手段は、同一時刻に復号化され
   る前記第１の符号化データと前記第２の符号化データと
   を前記ディスク状媒体の略々同一円周上に記録すること
   を特徴とする請求項２又は３のいずれか一方に記載の画
   像記録装置。
5. 【請求項５】 前記第２の符号化手段は、フレーム内符
   号化によって前記第２の符号化データを得ることを特徴
   とする請求項１に記載の画像記録装置。
6. 【請求項６】 前記第１及び第２の符号化手段は、ＭＰ
   ＥＧ方式に基づく符号化によって前記第１及び第２の符
   号化データを得るものであって、前記第１及び第２の符
   号化データのＧＯＰ構成を一致させることを特徴とする
   請求項１に記載の画像記録装置。
7. 【請求項７】 入力画像信号を圧縮符号化して得た第１
   の符号化データと前記入力画像信号の圧縮符号化時の符
   号化誤差分を圧縮符号化して得た第２の符号化データと
   が記録されたディスク状媒体から前記第１の符号化デー
   タを読み出す第１の読み出し手段と、 前記ディスク状媒体から前記第２の符号化データを読み
   出す第２の読み出し手段と、 前記第１の読み出し手段が読み出した前記第１の符号化
   データを復号化して復号画像を得る第１の復号化手段
   と、 前記第２の読み出し手段が読み出した前記第２の符号化
   データを復号化して符号化誤差分を得る第２の復号化手
   段と、 前記第１及び第２の復号化手段が得た前記復号画像と前
   記符号化誤差分とを加算して再生画像を得る加算手段と
   を具備したことを特徴とする画像再生装置。
8. 【請求項８】 記録側において、 入力画像信号を圧縮符号化して第１の符号化データを得
   ると共に、前記入力画像信号から前記第１の符号化デー
   タを復号し復号画像信号を減算して得る圧縮符号化時の
   符号化誤差分を圧縮符号化して第２の符号化データを得
   る手順と、 前記第１及び第２の符号化データをディスク状媒体に記
   録する記録手順とを具備し、 再生側において、 前記ディスク状媒体から前記第１及び第２の符号化デー
   タを読み出す手順と、 前記ディスク状媒体から読み出された前記第１及び第２
   の符号化データを復号化する手順と、 前記第１及び第２の符号化データの復号出力を加算して
   再生画像を得る手順とを具備したことを特徴とする画像
   記録再生方法。
9. 【請求項９】 入力画像信号を圧縮符号化して得た第１
   の符号化データと前記入力画像信号から前記第１の符号
   化データを復号し復号画像信号を減算して得る圧縮符号
   化時の符号化誤差分を圧縮符号化して得た第２の符号化
   データとを記憶したことを特徴とする画像信号を記録可
   能なディスク状媒体。