JP2003174652A - 記録装置及び映像符号化装置 - Google Patents

記録装置及び映像符号化装置

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JP2003174652A
JP2003174652A JP2001371227A JP2001371227A JP2003174652A JP 2003174652 A JP2003174652 A JP 2003174652A JP 2001371227 A JP2001371227 A JP 2001371227A JP 2001371227 A JP2001371227 A JP 2001371227A JP 2003174652 A JP2003174652 A JP 2003174652A
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signal
motion
unit
encoding
separation
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JP2001371227A
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Hideaki Sumiya
英昭 炭谷
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Funai Electric Co Ltd
Original Assignee
Funai Electric Co Ltd
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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Y/C分離された画像データの符号化に係る
処理を簡略化することを目的とする。 【解決手段】 映像符号化装置1は、入力されたコンポ
ジット信号から、フレーム相関を利用したフレーム間処
理により分離したクロマ成分と、ライン相関を利用した
ライン間処理により分離したクロマ成分とを、動き検出
部30において検出されて算出された動き係数kに基づ
いて混合して色信号を分離することによりコンポジット
信号をY/C分離する。また、MPEG変換部70にお
いて、Y/C分離された画像データを符号化する。この
際、レート制御部76は、各フレーム毎に適当な符号量
を割り当てるため、動き係数kを利用して符号化レート
を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像データを記録
するための記録装置、及び映像データを符号化するため
の映像符号化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】テレビ放送は、NTSC方式やPAL方
式等の映像方式で映像信号(コンポジット信号)を処理
している。コンポジット信号は、同期信号や輝度信号、
色信号を多重しているため、テレビに映す場合やビデオ
デッキ等に記録する際にはこれらの信号を分離する必要
がある。具体的には、コンポジット信号のライン間或い
はフレーム間の相関(画像情報の類似性)を利用して輝
度信号と色信号とを分離する技術(Y/C分離)が知ら
れている。
【0003】また、例えば、特許2690174号公
報、特開平8−98202号公報、或いは特開平9−4
6727号公報に開示されるように、コンポジット信号
をY/C分離する際に、画像の動きに応じてその分離を
制御する処理が知られている。即ち、例えば、動画部分
はライン相関を利用してライン間処理を実行し、静止画
部分はフレーム相関を利用してフレーム間処理を実行す
るように画像の動きの度合いに基づいて処理を切り替え
る、或いは、ライン間処理により分離された色信号とフ
レーム間処理により分離された色信号とを画像の動きの
度合いに基づいた混合比で混合する等の方法で分離を制
御する。このように、コンポジット信号を画像の動きに
応じたライン相関やフレーム相関をもってY/C分離す
る動き適応型の信号分離は、高画質を得るために有効で
あるため広く利用されている。
【0004】図2に、従来使用されているY/C分離装
置2の構成例を示す。同図において、Y/C分離装置2
は、ラインメモリ100,101,102、フレームメ
モリ200、動き検出部300、ラインコムフィルタ4
00、係数器500,501、加算器600,601,
602により構成される。
【0005】図2に示すY/C分離装置2においては、
入力されたコンポジット信号を、信号の位相が走査線毎
に反転することを利用してラインメモリ100,101
により水平走査時間毎に遅延させてからラインコムフィ
ルタ400に通すことにより、色信号を分離して、動画
部分のクロマ成分C0として係数器500に出力する。
また、フレームメモリ200を利用してフレーム前後の
信号を加算器600において加算し、静止画部分のクロ
マ成分C1として係数器501に出力する。また、動き
検出部300は、入力されたコンポジット信号のフレー
ム間差に基づいて画像の動きの度合いを動き係数kとし
て算出して係数器500,501に出力する。係数器5
00はクロマ成分C0をk倍し、係数器501はクロマ
成分C1を1−k倍して加算器601に出力する。加算
器601は、入力されたクロマ成分C0,C1を加算し
て混合して色信号として出力するとともに、この色信号
に基づいて加算器602において輝度信号を分離して出
力する。
【0006】一方、近年、動画像データをハードディス
ク等の記録媒体や、CD(CompactDisc)、DVD、光
磁気ディスク等のメディアに記録するための符号量の圧
縮方式(符号化方式)としては、直交変換(DCT)と
動き補償フレーム間予測(MC)を用いた符号化方式
に、可変長符号化を組合わせた方式が主流となってい
る。これによれば、発生符号量を効率良く制御し、動画
像データの空間的或いは時間的な冗長性を効果的に削減
することができるようになっている。例えば、フレーム
間差分を符号化するMPEG(Moving Picture Experts
Group)符号化方式でも同様の方式が一般的に用いられ
ている。また、例えば、特許3027759号公報に
は、符号化側と復号化側で動画像データを送受する際、
複号化側において要求するビットレート(画像の画質)
に応じてビットレートを変更して複合化する技術が開示
されており、動画像データの符号化を高い圧縮率で、且
つなるべく画質を劣化させないように実現することだけ
でなく、実用性の面からの通信速度等に対応した符号化
方式に関する開発が進められている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、DVDレコ
ーダやPVR(Personal Video Recorder)等、大容量
の記録媒体を対象とするレコーダが普及してきたことに
より、Y/C分離装置と、分離された色信号を符号化す
るエンコーダとを併用して、色信号と輝度信号が多重化
された信号を符号化して記録する機会が増加している。
本発明は、Y/C分離に係る処理と、Y/C分離された
画像データの符号化に係る処理とを一体化することによ
り、これらの処理を簡略化することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、請求項1記載の記録装置は、入力されたコンポジッ
ト信号を輝度信号と色信号とに分離する信号分離部と、
前記分離された輝度信号及び色信号をMPEG方式で符
号化する符号化部とを備え、前記符号化部により符号化
された映像データを記録媒体に記録する記録装置であっ
て、前記信号分離部は、前記コンポジット信号のライン
間及びフレーム間の相関に基づいて画像の動きに応じた
動き係数を算出する動き検出手段と、前記動き検出手段
により算出された動き係数に基づいて前記コンポジット
信号を輝度信号と色信号とに分離するY/C分離手段
と、を有し、前記符号化部は、前記動き検出手段により
算出された動き係数を次フレームの動き係数として記憶
する記憶手段と、前記Y/C分離手段により分離された
輝度信号及び色信号を入力画像信号としてMPEG方式
で符号化する際に、前記記憶手段に記憶された動き係数
に基づく符号化レートにより符号化する符号化手段と、
を有することを特徴とする。
【0009】この請求項1記載の発明によれば、入力さ
れたコンポジット信号からY/C分離された輝度信号及
び色信号を符号化する際、Y/C分離するために検出し
た画像の動きに応じた動き係数により符号化レートを制
御することができる。従って、色信号と輝度信号が多重
化された信号を符号化するまでの処理を簡略化すること
ができ、効率良く処理を実行することができる。
【0010】また、請求項2記載の映像符号化装置は、
入力されたコンポジット信号をコンポーネント信号に分
離する信号分離部と、前記コンポーネント信号を所定の
符号化方式で符号化して出力する符号化部とを備えた映
像符号化装置であって、前記信号分離部は、前記コンポ
ジット信号のライン間及び/又はフレーム間の相関に基
づいて画像の動きに応じた動き係数を算出する動き検出
手段と、前記動き検出手段により算出された動き係数に
基づいて前記コンポジット信号をコンポーネント信号に
分離する分離手段と、を有し、前記符号化部は、前記分
離手段により分離されたコンポーネント信号を前記所定
の符号化方式で符号化する際に、前記動き検出手段によ
り算出された動き係数に基づく符号化レートにより符号
化することを特徴とする。
【0011】この請求項2記載の発明によれば、入力さ
れたコンポジット信号から分離されたコンポーネント信
号を符号化する際、コンポジット信号をコンポーネント
信号に分離するために検出した画像の動きに応じた動き
係数に基づいて符号化レートを制御することができる。
従って、処理を簡略化することができ、効率良く処理を
実行することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図1を参照して、本発明の
一実施の形態例について詳細に説明する。図1は、本実
施の形態における映像符号化装置1を示す概略図であ
る。同図において、映像符号化装置1は、ラインメモリ
10,11,12、フレームメモリ20、動き検出部3
0、ラインコムフィルタ40、係数器50,51、加算
器60,61,62、MPEG変換部70により構成さ
れる。また、MPEG変換部70は、メモリ72と、映
像符号器74と、レート制御部76とを含む。
【0013】映像符号化装置1において、先ず、入力さ
れたコンポジット信号を、動画部分ではライン間の相関
性を利用し、静止画部分ではフレーム間の信号の相関性
を利用することによりY/C分離する。
【0014】具体的には、動き検出部30から検出され
て出力される動き係数kに応じて動画部分か静止画部分
かを判断する。本実施の形態においては、ライン間の相
関性を利用した処理により分離された色信号とフレーム
間の相関性を利用した処理により分離された色信号とを
この動き係数kに基づく混合比で混合することにより、
画像の動きに同期してY/C分離された輝度信号と色信
号を得る。
【0015】即ち、先ず、入力されたコンポジット信号
を、信号の位相が走査線毎に反転することを利用してラ
インメモリ10,11により水平走査時間毎に遅延させ
てからラインコムフィルタ40に通すことにより、色信
号を分離して、動画部分のクロマ成分C0として係数器
50に出力する。また、フレームメモリ20を利用して
フレーム前後の信号を加算器60において加算し、静止
画部分のクロマ成分C1として係数器51に出力する。
【0016】また、動き検出部30は、入力されたコン
ポジット信号のフレーム間差に基づいて画像の動きの度
合いを動き係数kとして算出して係数器50,51に出
力する。例えば、静止画の動き係数kを“1”、動画の
動き係数kを“0”とし、動きの度合いが小さい場合は
その動き係数kを“1”又は“1”に近い値とし、動き
の度合いが大きい場合には動き係数kを“0”又は
“0”に近い値に切り替えて出力する。また、動き検出
部30は、動き係数kをMPEG変換部70の備えるメ
モリ72に出力する。
【0017】そして、係数器50はクロマ成分C0をk
倍して加算器61に出力し、係数器51はクロマ成分C
1を1−k倍して加算器61に出力する。加算器61
は、入力されたクロマ成分C0,C1を加算して混合
し、これを色信号として映像符号器74に出力するとと
もに、この色信号に基づいて加算器62において輝度信
号を分離し、MPEG変換部70の映像符号器74に出
力する。
【0018】MPEG変換部70は、Y/C分離されて
色信号と輝度信号が独立したコンポーネント信号をその
記録或いは伝送等に際してMPEG符号化形式で符号化
(圧縮)し、符号化映像信号として出力する。
【0019】即ち、映像符号器74は、上述したように
Y/C分離されて入力されたコンポーネント信号に対し
て直交変換処理を実行し、レート制御部76は、映像符
号器74により出力された信号に対して量子化、可変長
符号化の各処理を実行することにより画像データを符号
化する。
【0020】具体的には、先ず、映像符号器74は、後
述する動き補償フレーム間予測により作成された符号化
対象となる現画像データと前画像データとの差分データ
に対して、直交変換処理を実行する。例えば、直交変換
処理として離散コサイン変換(DCT)を施すことによ
り当該画像データの空間方向の冗長度を削減し、DCT
後の変換係数をレート制御部76に出力する。
【0021】レート制御部76は、入力されたDCT後
の変換係数を符号化レートを変化させて符号化する。
【0022】具体的には、レート制御部76は、入力さ
れたDCT後の変換係数を量子化し、量子化後の変換係
数に対して可変長符号を割り当てる。また、レート制御
部76は、可変長符号化により割り当てられた符号量に
より総符号量を推定及び監視し、それに応じてDCT後
の変換係数を量子化する際の粗さを決定し、最終的に所
望のビットレートで符号化映像信号が出力されるように
発生符号量を制御する。これにより、画質が均一となる
ように最適な符号量で動画データの符号化を行うことが
できるようになっている。
【0023】この際、レート制御部76は、動き検出部
30により検出されてメモリ72に保持される動き係数
kの値に応じて符号化レートを変化させる。例えば、動
き係数kの値により前後のフレーム間の差分が大きい
(kの値が“0”又は“0”に近い値)と判断した場合
はその値を小さくして割り当てる符号量を増やし、逆に
フレーム間の差分が小さい(kの値が“1”又は“1”
に近い値)と判断した場合はその値を大きくして割り当
てる符号量を制限する。即ち、符号量を多く必要とする
フレームには多くの符号量を割り当てて供給し、多くの
符号量を必要としないフレームにおいては符号量を制限
する。
【0024】また、以上の動作と並列に、レート制御部
76は、量子化後の変換係数データに対して逆量子化及
び逆DCTを施し、現画像データと前画像データとの間
で検出されたフレーム間の動きベクトルに従って動き補
償した画像(予測画像)を作成するようになっている。
これにより現画像データと前画像データとの差分画像を
求める。この動き補償フレーム間予測により求められた
差分画像に対して、上述したように、映像符号器74及
びレート制御部76により、例えばDCT変換を施した
後量子化し、量子化した差分画像を可変長符号化して符
号化映像信号として出力する。
【0025】以上説明したように、Y/C分離を効率良
く行うための動き係数kを、符号化時に各フレームに適
当な符号量を割り当てるための符号化レートの制御に利
用することができ、処理を簡略化することができる。
【0026】尚、映像符号化装置を組み込んだ記録装置
を構成し、上述したように映像符号化装置から符号化さ
れて出力された符号化映像信号を記録媒体に記録するこ
ととしてもよい。また、映像符号化装置から出力された
符号化映像信号を、インターネット等を介して他の装置
に送信することとしてもよい。
【0027】また、上記実施の形態例においては、画像
データをMPEG符号化形式で圧縮符号化することとし
て説明したが、これに限定されるものではなく、例えば
H.261といった他の符号化形式で符号化することと
しても構わない。
【0028】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、入力され
たコンポジット信号からY/C分離された輝度信号及び
色信号を符号化する際、Y/C分離するために検出した
画像の動きに応じた動き係数により符号化レートを制御
することができる。従って、色信号と輝度信号が多重化
された信号を符号化するまでの処理を簡略化することが
でき、効率良く処理を実行することができる。
【0029】請求項2記載の発明によれば、入力された
コンポジット信号から分離されたコンポーネント信号を
符号化する際、コンポジット信号をコンポーネント信号
に分離するために検出した画像の動きに応じた動き係数
に基づいて符号化レートを制御することができる。従っ
て、処理を簡略化することができ、効率良く処理を実行
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態における映像符号化装置の概略図
である。
【図2】従来のY/C分離装置の構成例を示す図であ
る。
【符号の説明】
10〜12 ラインメモリ 20 フレームメモリ 30 動き検出部 40 ラインコムフィルタ 50,51 係数器 60〜62 加算器 70 MPEG変換部 72 メモリ 74 映像符号器 76 レート制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 7/24 H04N 11/04 Z 5J064 9/78 9/80 B 9/808 7/13 Z 11/04 Fターム(参考) 5C055 DA01 DA02 EA01 EA02 EA03 FA22 HA31 HA34 HA35 5C057 AA07 BA02 DB06 EA06 EB15 EB16 EB18 EC01 ED09 EE03 EG06 GF00 5C059 KK15 LA00 MA00 MA05 MA23 MC11 MC38 ME01 NN23 NN27 PP04 SS08 SS12 SS13 TA46 TA60 TB04 TC13 TC18 TD14 UA02 UA11 UA33 5C066 AA05 CA01 DC02 DD06 EF11 EF12 GA04 GB01 HA03 HA04 JA03 KC06 KC11 KE02 KE03 KE07 KE16 LA02 5D044 AB07 DE02 DE49 EF02 GK08 GK12 5J064 AA02 BA09 BA16 BB06 BC01 BC08 BC11 BC16 BD03

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力されたコンポジット信号を輝度信号と
    色信号とに分離する信号分離部と、前記分離された輝度
    信号及び色信号をMPEG方式で符号化する符号化部と
    を備え、前記符号化部により符号化された映像データを
    記録媒体に記録する記録装置であって、 前記信号分離部は、 前記コンポジット信号のライン間及びフレーム間の相関
    に基づいて画像の動きに応じた動き係数を算出する動き
    検出手段と、 前記動き検出手段により算出された動き係数に基づいて
    前記コンポジット信号を輝度信号と色信号とに分離する
    Y/C分離手段と、 を有し、 前記符号化部は、 前記動き検出手段により算出された動き係数を次フレー
    ムの動き係数として記憶する記憶手段と、 前記Y/C分離手段により分離された輝度信号及び色信
    号を入力画像信号としてMPEG方式で符号化する際
    に、前記記憶手段に記憶された動き係数に基づく符号化
    レートにより符号化する符号化手段と、 を有することを特徴とする記録装置。
  2. 【請求項2】入力されたコンポジット信号をコンポーネ
    ント信号に分離する信号分離部と、前記コンポーネント
    信号を所定の符号化方式で符号化して出力する符号化部
    とを備えた映像符号化装置であって、 前記信号分離部は、 前記コンポジット信号のライン間及び/又はフレーム間
    の相関に基づいて画像の動きに応じた動き係数を算出す
    る動き検出手段と、 前記動き検出手段により算出された動き係数に基づいて
    前記コンポジット信号をコンポーネント信号に分離する
    分離手段と、 を有し、 前記符号化部は、前記分離手段により分離されたコンポ
    ーネント信号を前記所定の符号化方式で符号化する際
    に、前記動き検出手段により算出された動き係数に基づ
    く符号化レートにより符号化することを特徴とする映像
    符号化装置。
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