JP2003299024A - 映像情報記録媒体、映像情報記録装置及び記録方法、並びに、映像情報再生装置及び再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＶＴＲ等に要求される特殊再生，編集に対応
することができる映像情報記録装置及び映像情報再生装
置を提供する。 【解決手段】 ｎフィールド（又はフレーム）の映像信
号を処理単位とし、処理単位として記録する情報量は可
変である。該処理単位中の少なくとも１フィールド（又
はフレーム）の映像信号はイントラフィールド（又はフ
レーム）であり、その他のフィールド（又はフレーム）
の映像信号は予測フィールド（又はフレーム）である。
映像情報記録媒体は、当該映像情報記録媒体上を一定の
情報長に区切った複数の記録セグメントから構成され、
処理単位として記録する情報量に応じた整数倍の記録セ
グメントに記録し、整数倍の記録セグメントに処理単位
が記録された場合の残りの領域には無駄なデータを埋め
込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、映像信号，音声信
号をディジタル記録して再生するビデオテープレコーダ
ー（以下、ＶＴＲと略す。），ビデオディスクプレーヤ
ー，オーディオテープレコーダーなどのディジタル信号
の映像情報記録装置及び映像情報再生装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】民生用
ディジタルＶＴＲは、コスト面、ハードウェア規模から
考えてデータ圧縮は必要不可欠なものである。そこで主
に民生用ディジタルＶＴＲを例にとってデータ圧縮を説
明する。

【０００３】図１は、民生用ディジタルＶＴＲの簡単な
ブロック構成図である。900 は例えばテレビジョン信号
のようなアナログ映像信号を入力する入力端子である。
901はアナログ映像信号をディジタル映像信号に変換す
るＡ／Ｄ変換器、902 はディジタル映像信号の情報量を
圧縮して情報量を減少させるデータ圧縮部、903 は再生
時に誤り訂正を行えるように誤り訂正符号を付加する誤
り訂正符号化部、904は記録するために記録に適した符
号に変調する記録変調部、905 は記録信号を増幅する記
録アンプ、906 は記録信号を記録し、蓄積する磁気テー
プである。907は磁気テープ906 から再生された再生信
号を増幅するヘッドアンプ、908 は再生信号を復調する
再生復調部、909 は誤り訂正符号を使って再生復調され
た信号を誤り訂正する誤り訂正復号化部、910 はデータ
圧縮されているデータを元の形に復元するデータ伸長
部、911 はディジタル映像信号からアナログ映像信号に
変換するＤ／Ａ変換器、912 は出力端子である。

【０００４】次に上記データ圧縮部（高能率符号化装
置）902 について説明する。図２に片方向動き補償フレ
ーム間予測による高能率符号化装置のブロック図を示
す。１はディジタル映像入力端子、２はディジタル映像
入力信号をブロック化するブロック化回路、３は入力ブ
ロックと予測ブロックとの誤差信号を誤差ブロックとし
て出力する減算器、４は誤差ブロックの電力を算出する
誤差電力算出回路、５は入力ブロックの交流電力を算出
する原画電力算出回路、６は誤差電力と原画交流電力と
を比較し予測モードかイントラモードかを決定する判別
回路、７は決定されたモードに基づき符号化ブロックを
選択出力する第一スイッチ回路、８は符号化ブロックに
直交変換である離散コサイン変換（以後ＤＣＴと略す）
を施すＤＣＴ回路、９はＤＣＴ係数を量子化する量子化
回路、10は伝送路に適した符号化を行う第一符号化回
路、11は伝送路である。

【０００５】12は量子化されたＤＣＴ係数を逆量子化す
る逆量子化回路、13は逆量子化されたＤＣＴ係数に対し
て逆ＤＣＴを行う逆ＤＣＴ回路、14は逆ＤＣＴ回路13の
出力信号である復号化ブロックに予測ブロックを加算し
出力ブロックを生成する加算器、15は動き補償予測を行
うために出力ブロックを蓄える画像メモリ、16は画像メ
モリ15に蓄えられた過去の映像から切り出した動き補償
探索ブロックと現在の入力ブロックとから動き検出を行
い、動き補償予測を行なうＭＣ回路、17は動きベクトル
と判別回路６によって決定されたモード信号とを合成す
るＭＩＸ回路、18はＭＩＸ回路17の出力を符号化する第
二符号化回路、19は判別回路６でのモードに応じて予測
ブロックを切り換える第二スイッチ回路である。そし
て、誤差電力算出回路４，原画電力算出回路５，判別回
路６，逆量子化回路12，逆ＤＣＴ回路13，加算器14，画
像メモリ15，ＭＣ回路16，第二スイッチ回路19により、
局部復号ループ20が構成されている。

【０００６】次に動作について説明する。入力されたデ
ィジタル映像信号は動き補償予測を行わないイントラフ
ィールド、動き補償予測を行う予測フィールド（インタ
ーフィールド）に係わらずブロック化回路２によってｍ
［画素］×ｎ［ライン］（ｍ，ｎは正の整数）を１つの
単位とする入力ブロックに分けられ切り出される。入力
ブロックは誤差ブロックを得るために減算器３において
予測ブロックとの画素単位の差分が計算される。このよ
うにして入力ブロックと誤差ブロックとが第一スイッチ
回路７にそれぞれ入力される。また誤差ブロックは誤差
電力算出回路４によってその誤差電力が計算される。

【０００７】一方入力ブロックも原画電力算出回路５に
よって原画の交流電力が計算される。算出された２つの
電力は判別回路６で比較され電力の小さい方のブロック
が符号化対象として選択されるように第一スイッチ回路
７が制御される。すなわち判別回路６は誤差電力が原画
交流電力よりも小さければ予測モード信号を、逆に原画
交流電力が誤差電力よりも小さければイントラモード信
号を出力する。

【０００８】第一スイッチ回路７は判別回路６によって
決定されたモード信号に基づいて入力ブロックもしくは
誤差ブロックを符号化ブロックとして出力する。但し処
理画面がイントラフィールドの場合には、出力する全て
の符号化ブロックが入力ブロックとなるように動作す
る。この切換状態を図３に示す。通常モードとは図４に
示すような４フィールド完結の動き補償予測課程では、
４フィールドのうちの最初の第１フィールドF1が常にイ
ントラフィールドとなり、それに続く３つの第２，第
３，第４フィールドF2，F3，F4が予測フィールドとなる
モードのことである。

【０００９】第一スイッチ回路７で選択された符号化ブ
ロックはＤＣＴ回路８でＤＣＴ係数に変換され、さらに
量子化回路９によってウェイティング（重み付け）処理
やスレッショルド（しきい値）処理が行われ、それぞれ
の係数に応じた所定のビット数に量子化される。量子化
されたＤＣＴ係数は第一符号化回路10で伝送路11に適し
た符号に変換され、伝送路11に出力される。

【００１０】また量子化されたＤＣＴ係数は局部復号ル
ープ20に入り、次の動き補償予測のための画像の再構成
を行う。局部復号ループ20に入った量子化されたＤＣＴ
係数は、逆量子化回路12で逆ウェイティング処理及び逆
量子化が行われ、さらに逆ＤＣＴ回路13でＤＣＴ係数か
ら復号化ブロックに変換される。復号化ブロックは加算
器14によって予測ブロックと画素単位で加算され画像が
復元される。この予測ブロックは減算器３で用いたもの
と同じである。加算器14の出力は出力ブロックとして画
像メモリ15の所定の位置に書き込まれる。画像メモリ15
は予測方式によってその必要メモリ量が異なる。いま複
数枚のフィールドメモリで構成されているとし、復元さ
れた出力ブロックを所定の位置に書き込んでいく。

【００１１】画像メモリ15からＭＣ回路16へは、過去の
出力ブロックにより再構成された画面から切り出された
動き検出の探索範囲であるブロックが出力される。この
動き検出用の探索範囲ブロックの大きさは、ｉ［画素］
×ｊ［ライン］（ｉ≧ｍ，ｊ≧ｎ：ｉ，ｊは正の整数）
である。ＭＣ回路16には画像メモリ15から探索範囲のデ
ータとブロック化回路２から入力ブロックがデータとし
て入力され、動きベクトルが抽出される。動きベクトル
を抽出する方法は全探索ブロックマッチング法や、木探
索ブロックマッチング法など様々な方法があり、公知で
あるのでここでの説明は省略する。

【００１２】ＭＣ回路16で抽出された動きベクトルは、
ＭＩＸ回路17に入力され、判別回路６で決定されたモー
ド信号と合成される。合成された信号は、第二符号化回
路18で伝送路11に適した符号に変換され、対応する符号
化されたブロックと共に伝送路11へ出力される。またＭ
Ｃ回路16からは予測ブロックとして探索範囲から入力ブ
ロックと等しい大きさ（ｍ［画素］×ｎ［ライン］）に
ブロック化された信号が出力される。ＭＣ回路16から出
力される予測ブロックは、過去の画像情報から生成され
る。

【００１３】この予測ブロックは第二スイッチ回路19に
入力され、現在処理している画面のフィールド、復号化
ブロックのモード信号に応じてそれぞれの出力から出力
される。第二スイッチ回路19の一方の出力からは減算器
３に処理フィールドに応じて予測ブロックが出力され
る。他方の出力からはその時の復号化ブロックのモード
信号と処理フィールドとに応じて予測ブロックが出力さ
れる。

【００１４】このような回路ブロックで行なわれる予測
方式として、例えば図４に示すようなものが考えられ
る。この方式では、４フィールド毎にイントラフィール
ドを挿入し、間の３つのフィールドを予測フィールドと
する。図４において、第１フィールドF1はイントラフィ
ールド、第２，３，４フィールドF2, F3, F4は予測フィ
ールドである。この方式での予測は、イントラフィール
ドの第１フィールドF1から第２フィールドF2を予測し、
同様に第１フィールドF1から第３フィールドF3を予測す
る。そして再構成された第２フィールドF2から第４フィ
ールドF4を予測する。

【００１５】まず始めに、第１フィールドF1をフィール
ド内でブロック化しＤＣＴを施す。さらにウェイティン
グ処理及びスレッショルド処理を施し量子化した後、符
号化する。また局部復号ループ20では、量子化された第
１フィールドF1の信号を復号／再構成する。この再構成
された画像が次の第２フィールドF2，第３フィールドF3
の動き補償予測に用いられる。次に第２フィールドF2
を、第１フィールドF1を用いて動き補償予測し、得られ
た誤差ブロックをＤＣＴした後、第１フィールドF1と同
様に符号化する。

【００１６】この時、入力ブロックの交流電力が誤差ブ
ロックの電力よりも小さければ、誤差ブロックではなく
入力ブロックをＤＣＴし、第１フィールドF1と同様に符
号化する。また第２フィールドF2は局部復号ループ20で
それぞれのブロックのモード信号に応じて復号／再構成
され、第４フィールドF4の動き補償予測に用いられる。

【００１７】一方、第３フィールドF3も第２フィールド
F2と同様に第１フィールドF1を用いて動き補償予測し符
号化される。第４フィールドF4は画像メモリ15で再構成
された第２フィールドF2を用いて動き補償予測を行い、
第３フィールドF3と同様に符号化する。第３フィールド
F3，第４フィールドF4においても入力ブロックの交流電
力の方が誤差ブロックの電力よりも小さければ誤差ブロ
ックではなく入力ブロックをＤＣＴし、第１フィールド
F1と同様に符号化する。

【００１８】例えば図１に示したような民生用ディジタ
ルＶＴＲでは、高画質、高音質が期待されており、その
ためにはデータ圧縮、即ち高能率符号化装置の性能向上
が必須である。従って、上述したような従来の予測方法
では以下に述べるような難点がある。このような予測方
式では、１フィールド前または１フレーム前の映像デー
タを用いて動き補償予測を行なっているため、フィール
ドメモリまたはフレームメモリの量が増加しハードウェ
アが大きくなるという第１の問題点がある。

【００１９】従来例の予測方式ではフレーム単位でシー
ンチェンジが生じると、シーンチェンジ後の映像の符号
化の際にシーンチェンジ以前の参照画像からの動き補償
予測による圧縮が困難になり、全体の符号量が増加する
という第２の問題点がある。全体を時間方向に順にフィ
ールド間動き補償予測を行なうと、シーンチェンジが生
じても符号量の増加は最小に抑えることが可能である
が、シーンチェンジ等の無い動きが少ないインターレー
ス映像の符号化の際には、全体的に符号量が増加する傾
向にある。また図５のような第３フィールドF3, 第４フ
ィールドF4を第１フィールドF1、第２フィールドF2、第
３フィールドF3から適応的に切り換える予測方式では、
フィールドメモリもしくはフレームメモリの量が増加し
ハードウェアが大きくなる欠点がある。

【００２０】例えば図６にシーンチェンジがある映像Ａ
を図４のような予測方式で処理した場合と図５のような
予測方式で処理した場合の輝度信号の符号量とＳ／Ｎ比
とを示す。映像Ａはシーンチェンジがフレーム単位で生
じている。またシーンチェンジがない映像Ｂを図４の予
測方式で処理した場合と図５の予測方式で処理した場合
の輝度信号の符号量とＳ／Ｎ比とも併せて示す。この場
合シーンチェンジがある映像Ａでは図５の予測方式の方
が有利であり、シーンチェンジのない映像Ｂでは図４の
予測方式の方が有利である。

【００２１】更に、従来例のような予測を行って符号化
する場合、動き補償予測処理過程内でシーンチェンジが
生じた時にシーンチェンジ直後の映像の質が劣化すると
いう第３の問題点がある。。これはシーンチェンジが生
じたため時間的相関を多分に利用する動き補償予測をう
まく行うことができず、情報量の発生が大きくなるから
である。このときの発生情報量は通常のイントラフィー
ルド並の情報量に匹敵する。そしてこの発生した情報量
に対し、この情報量を持っているフィールドを予測フィ
ールドとしているので予測フィールド並の情報量にまで
圧縮されてしまう。

【００２２】よってシーンチェンジ後のフィールドの画
質はかなり劣化する。図７に従来の予測方法で符号化を
行った場合の映像の５秒間の情報量の推移を示す。これ
は５秒間の平均が20［Mbps］に収まるようにしている
が、Ａの部分にシーンチェンジが存在し情報量が増えて
いる。またその時のＳ／Ｎ比の推移を図８に示す。この
時シーンチェンジ部分に大きな劣化はないが、情報量を
減少させようとするとＳ／Ｎ比は劣化する。

【００２３】またそのフィールドを次の動き補償予測に
利用するのであれば画質が劣化して時間的相関が小さく
なった画像の動き補償予測を行わなければならず、再び
発生する情報量は増加する。そして次のリフレッシュフ
ィールドが処理されるまでこの悪循環は継続してしま
う。このようにたとえシーンチェンジ直後とはいえ映像
の質が劣化してしまうことは高画質を要求されているデ
ィジタル映像記録再生装置ではそのパフォーマンスを生
かしきれないことになる。例えばディジタル映像記録再
生装置の１つである家庭用ディジタルＶＴＲでは特再や
編集等の機能が必要不可欠であり、その場合画質の著し
い劣化が目立ってしまう。

【００２４】ところで、従来のヘリキャルスキャン記録
の家庭用ＶＴＲには、ＶＨＳ，β，８ミリデビオなどが
ある。ここでは８ミリビデオを従来例として説明する。
図９は８ミリビデオ規格におけるテープフォーマットを
示す図であり、図10は１トラックのフォーマットを示し
た図である。

【００２５】また図11は８ミリビデオで使用される回転
ヘッド・ドラムと磁気テープとの巻き付け状態を示した
図であり、図12は８ミリビデオ規格における各信号の周
波数アロケーションを示す図である。ＮＴＳＣとＰＡＬ
方式用８ミリビデオの映像信号は、低域変換色信号記録
方式で記録されており、これは家庭用ＶＴＲの基本的な
記録方式である。輝度信号は4.2 〜 5.4ＭＨｚの搬送波
でＦＭ変調し、色副搬送波は約 743ＫＨｚの低周波に変
換して、両者をともに周波数多重記録する。テープ上の
記録フォーマットは図９に示した通りである。映像信号
（輝度信号，色信号），音声信号，トラッキング信号と
いった、最小限必要なＶＴＲの信号は、全て回転ビデオ
ヘッドで周波数多重記録をする。その周波数帯域を図12
に示す。

【００２６】図９において、映像信号トラック部410 の
磁気トラック401,402 は映像信号のトラックであり、各
々１フィールドに相当する。音声信号トラック部411 の
斜線を施した磁気トラック403,404 は音声信号の磁気ト
ラックである。テープの両端には固定ヘッド用のキュー
・トラック405 と音声トラック406 とがある。８ミリビ
デオでは、テープ端のコントロール・トラックを使わな
いので、このトラックを頭出し, 記録内容の番地付けな
どを行うキュー・トラックに使用できる。１トラックの
幅（トラック・ピッチ）は20.5μｍで、β方式，ＶＨＳ
方式の長時間モードのピッチより若干広い（β-IIIは1
9.5μｍ、ＶＨＳの６時間モードは19.2μｍ）。トラッ
ク間に、クロストーク防止のためのガードバンドは設け
ていない。その代わり、２ヘッドによるアジマス記録を
採用してクロストークを抑制している。

【００２７】次に図13〜図17を用いて、従来例の具体的
な回路動作を説明する。図13、図14は従来例のブロック
回路図で、映像信号入力端子201 に与えられた映像信号
は映像信号処理回路203 および同期信号分離回路204 に
与えられる。映像信号処理回路203 の出力信号はゲート
回路205 および206 を経て加算器213 および214 に加え
られる。

【００２８】一方、同期信号分離回路204 の出力である
垂直同期信号は遅延回路207 および208 に供給される。
同期信号分離回路204 とでヘッドスイッチパルス発生手
段を構成するところの遅延回路207 のＱ出力は第１ゲー
ト回路205 および後述の第４ゲート回路212 にゲートパ
ルスとして供給され、Ｑバー出力は第２ゲート回路206
および後述の第３ゲート回路211 にゲートパルスとして
供給される。遅延回路208 の出力信号は時間軸圧縮回路
209 および消去電流発生器240 に供給される。

【００２９】また、音声信号入力端子202 に与えられた
音声信号は、時間軸圧縮回路209,変調回路210 および記
録−消去切換用の切換スイッチ241 を経て、第３ゲート
回路211 および第４ゲート回路212 に供給される。ま
た、消去電流発生器240 の出力は、切換スイッチ241 を
経て、第３ゲート回線211 および第４ゲート回線212 に
供給される。第３ゲート回線211 および第４ゲート回線
212 の出力信号は、加算器213 および214 に供給され
る。加算器213 の出力信号は記録−再生切換用の切換ス
イッチ215 を経て回転トランス217 に与えられる。回転
トランス217 の出力信号は回転軸219,回転ヘッドバー22
0 を経て回転磁気ヘッド221 に与えられ、磁気テープ22
3 に記録電流あるいは消去電流が流れる。

【００３０】一方、加算器214 の出力信号も切換スイッ
チ215 と連動する記録−再生切換え用の切換スイッチ21
6 を経て回転トランス218 に与えられるようになってい
る。回転トランス218 の出力信号は回転軸219,回転ヘッ
ドバー220 を経て、もう１つの回転磁気ヘッド222 に与
えられ、磁気テープ223 に記録電流あるいは消去電流が
流れる。磁気テープ223 は、回転磁気ヘッド221,222 を
内蔵するテーブルガイドドラム226 の両側に位置するガ
イドポスト224 および225 に案内され、かつキャプスタ
ンおよびピンチローラよりなる周知の磁気テープ走行装
置（図示せず）によって矢印227 の方向へ定速走行され
る。なお、テーブルガイドドラム226 は周知のものを使
用し得るので、ここでの具体的な構造説明は省略する。

【００３１】再生時、回転磁気ヘッド221 によって再生
された信号は、回転ヘッドバー220,回転軸219,回転トラ
ンス217 および切換スイッチ215 を経て、分離回路228
に供給される。一方、回転磁気ヘッド222 によって再生
された信号は、回転ヘッドバー220,回転軸219,回転トラ
ンス218 および切換スイッチ216 を経て分離回路229に
供給される。分離回路228 の一方の出力と分離回路229
の一方の出力とが加算器230 に供給される。また、分離
回路228 の他方の出力と分離回路229 の他方の出力とが
加算器231 に供給される。加算器230 の出力信号は映像
信号処理回路232 を経て映像信号出力端子233 に供給さ
れる。他方、加算器231 の出力信号は時間軸補正回路23
4 、復調回路235 および時間軸伸長回路236 を経て音声
信号出力端子237 に供給される。

【００３２】次に、動作について説明する。映像入力端
子201 に与えられた映像信号は、映像信号処理回路203
でＦＭ信号に変換される。なお、搬送色信号を含む場合
においては、搬送色信号は約1.2 ＭＨｚ以下の低域に変
換される。さらに、隣接カラー信号除去のための手段と
して、たとえば１Ｈ（水平走査期間）毎に上記搬送色信
号の位相を90°回転させても、あるいは反転させても何
らさしつかえない。これは、搬送色信号のライン相関を
利用したトラック間クロストーク除去の技術である。以
上のようにして処理された映像信号は第１ゲート回路20
5 および第２ゲート回路206 に供給される。

【００３３】一方、同期信号分離回路204 にも映像信号
が加えられることにより、その出力端には垂直同期信号
が得られる。この垂直同期信号は遅延回路207,208 に供
給される。遅延回路207 は２分周機能と遅延機能とを有
しており、そのＱ出力端とＱバー出力端からは図15(b)
および(c) に示すようなヘッド切換え用のパルス信号Ｑ
およびＱバーを第１ゲート回路205 および第２ゲート回
路206 にそれぞれ供給する。これらのパルス信号Ｑ、Ｑ
バーと入力映像信号の位相関係を明らかにするために図
15(a) に入力映像信号の波形を示す。

【００３４】第１ゲート回路205 および第２ゲート回路
206 の出力端には、図16(a) および(b) に示すように、
パルス信号ＱおよびＱバーがＨレベルの期間、処理され
た映像信号が出力される。それらの信号は加算器213,21
4 にて、後述する変調された圧縮音声信号あるいは消去
信号が加えられて、切換スイッチ215,216 に供給され
る。

【００３５】圧縮音声信号はテープ・ヘッド系に適した
変調［特にパルスコード変調（ＰＣＭ）を、あるいはＦ
Ｍ, ＰＭ, ＡＭなどを、または場合によっては無変調Ａ
Ｃバイアス記録］を変調回路210 で受ける。特にＰＣＭ
は、高Ｓ／Ｎ比が期待でき、また、ドロップアウト等に
対しても周知の符号誤り訂正手段を用いることができる
などの点で有利である。このような変調された圧縮音声
信号は、切換スイッチ241 を経てパルス信号Ｑバーおよ
びＱが供給されている第３ゲート回路211 および第４ゲ
ート回路212 に与えられる。これらのゲート回路211,21
2 は、パルス信号ＱバーおよびＱがＨレベルの期間、圧
縮音声信号を加算器213,214 に出力する。

【００３６】また、消去電流発生回路240 は、垂直同期
信号を遅延回路208 で遅延させて得たトリガ信号Ｔによ
って発信開始時刻が制御された或る周波数（たとえば10
0 ＫＨｚ）の消去電流を発生し、切換スイッチ241 を経
て、パルス信号ＱバーおよびＱが供給されている第３ゲ
ート回路211 および第４ゲート回路212 に、圧縮音声信
号の記録と同様にパルス信号ＱバーおよびＱがＨレベル
期間、消去電流を加算器213,214 に出力する。図17(a)
および(b) に、加算器213,214 の出力信号すなわち、処
理された映像信号Ａと処理された音声信号Ｂあるいは消
去信号の時間軸多重信号の波形図を示す。これらの信号
が前述した経路を経て回転磁気ヘッド221,222 に供給さ
れることにより、図９に示すようなテープ磁気パターン
が得られる。

【００３７】再生時には、切換スイッチ215, 216の可動
接片を固定接点Ｐ側に切換える。このようにすると、回
転磁気ヘッド221,222 で再生された２チャンネルの再生
信号は、各々回転ヘッドバー220,回転軸219,回転トラン
ス217 あるいは218,切換スイッチ215 あるいは216 を介
して伝達され、分離回路228,229 では、入力された信号
が時間軸上で映像信号と音声信号とに分離される。この
分離された映像信号は加算器230 で、時間的に連続した
１チャンネルの映像信号に変換されて映像信号処理回路
232 に供給される。映像信号処理回路232 では、入力さ
れた信号が元の映像信号に復元されて映像信号出力端子
233 に出力される。

【００３８】一方、分離された音声信号も加算器231 で
チャンネルの信号に変換され、時間軸補正回路234 に供
給される。時間軸補正回路234 は、たとえばＣＣＤ（チ
ャージ・カプルド・デバイス）やＢＢＤ（バケット・ブ
リゲート・デバイス）などの半導体メモリで構成され、
ここでテープ・ヘッド系の時間軸変動（いわゆるジッタ
ーとスキュー歪）が除去される。時間軸補正回路234 の
出力信号は復調回路235 で元の圧縮音声信号に復調さ
れ、さらにＣＣＤやＢＢＤなどの半導体メモリで構成さ
れる時間軸伸長回路236 で元の音声信号に変換されて音
声出力端子237 に出力される。

【００３９】以上のように８ミリビデオでは、１フィー
ルドの映像信号及び音声信号が、テープ上の１トラック
として記録再生される。

【００４０】図18は他の従来の映像情報記録再生装置の
構成を示すブロック図であり、業務用または放送用に使
用されているディジタル記録のＤ１方式、Ｄ２方式ＶＴ
Ｒを示す図である。101 はアナログ映像信号をディジタ
ル映像信号に変換するＡ／Ｄ変換器、102 は誤り訂正符
号を付加する誤り訂正エンコーダ、103 はディジタル信
号を磁気テープの記録に適した信号に変換する変調器、
104 は回転ヘッド・ドラム、105 は磁気テープ、106 は
記録再生用の磁気ヘッド、107 は再生信号を復調する復
調器、108 は伝送誤りを検出・訂正する誤り訂正デコー
ダ、109 はディジタル映像信号をアナログ映像信号に変
換するＤ／Ａ変換器である。

【００４１】図19に両方式のテープフォーマットを示
す。両方式とも、映像信号と４チャンネルの音声信号と
を、同一トラックの異なる場所に記録している。ただ
し、Ｄ１方式においては、音声信号はトラックの中央部
に、Ｄ２方式においてはトラックの端部に記録する。映
像信号と音声信号とを同一トラックに記録すると、記録
再生に必要となる磁気ヘッド, 増幅回路などを映像信号
と音声信号とで共用化できる。さらに、後述するように
誤り訂正のために必要となるパリティ符号、これを生成
するための回路なども共用化できる。

【００４２】図20にＤ１, Ｄ２方式の全体仕様、図21に
テープフォーマット諸元、図22に走行系諸元を示す。こ
れより、ガードバンドも含めた面積記録密度は、Ｄ１方
式は21.5μｍ² ／bit 、Ｄ2 方式は16.6μｍ² ／bit と
なる。Ｄ１方式には記録トラックの間にガードバンドが
設けられているが、Ｄ２方式にはこれがない。この結
果、Ｄ２方式のトラック密度はＤ１方式より15％ほど高
く、これもＤ２方式の長時間記録に結び付いている。

【００４３】一方、ガードバンドがないと本来のトラッ
クの信号のほかに隣のトラックの信号も合わせて再生し
やすい。この再生時のトラック間クロストークに対処す
るため、Ｄ２方式では、アジマス記録方式を採用してい
る。通常、記録用磁気ヘッドのヘッドギャップと再生用
磁気ヘッドのヘッドギャップとは磁気トラックに対して
同一の角度で取り付けられている。もし、両ヘッドギャ
ップの間に角度を与えると、再生信号レベルは減衰特性
を示す。

【００４４】なお、Ｄ２方式におけるアジマス角度θ
は、図21に示したように約±15度である。この結果、再
生時に隣接トラックからの信号が混入しても、その不要
成分は減衰する。これにより、ガードバンドがなくても
クロストークの影響が少ない。ただし、アジマス角度に
よる損失は、直流では期待できないので、記録する信号
としては直流成分がないことが必要となる。このため、
Ｄ２方式においては、直流成分がない変調方式を採用し
ている。

【００４５】ディジタル記録においては、映像信号をす
べての時間にわたって記録する必要はない。帰線期間は
映像の内容に無関係に一定の波形であり、再生後に合成
できるため、Ｄ１, Ｄ２方式ともに有効な映像期間のみ
を記録している。また、ＮＴＳＣ信号の帰線期間に含ま
れるカラーバースト信号も再生後に合成できる。これ
は、Ｄ２方式の標本化位相がＩ, Ｑ軸と定められてお
り、再生された標本化クロックを用いてカラーバースト
の位相（Ｑ軸より 180＋33度遅れている）を決定できる
からである。

【００４６】図23にＤ１, Ｄ２方式において実際に記録
される画素範囲を示す。これらの有効画素は、いくつか
のセグメントに分割される。Ｄ１方式においては50走査
線分の画素、Ｄ２方式においては85走査線分の画素がセ
グメントを構成する。すなわち、１フィールド分の画素
はＤ１方式では５セグメント、Ｄ２方式では３セグメン
トからなる。

【００４７】セグメント内の映像信号は、Ｄ１方式にお
いては４チャンネルに、Ｄ２方式においては２チャンネ
ルに分割して記録される。この結果、１セグメントの１
チャンネル当たりの画素数は、Ｄ１方式では｛（720 ＋
360×２）／４｝×50＝360× 50 ＝ 18000，Ｄ２方式
では｛768 ／２｝×85＝384 ×85＝32640 となる。分配
に際しては、各チャンネルが画面内にまんべんなく分散
するように配慮されている。この結果、どれか特定のチ
ャンネルの特性が劣化しても、それにより生じる符号誤
りが画面内で一箇所に集中せず、目立ちにくい。したが
って、訂正できなかった誤りに対しても修正の効果が大
きい。

【００４８】Ｄ１, Ｄ２方式ともに、外符号, 内符号と
呼ばれる２種の誤り訂正符号を併用している。内符号,
外符号を生成する過程で、実際には符号の順序を入れ替
える操作がなされる。これをシャフリングと呼ぶ。シャ
フリングは、符号誤りの影響を分散させ、訂正能力を向
上させたり、訂正されなかった誤りによる画面劣化を軽
減したりする。これには、外符号を生成する前の１走査
線分のシャフリングと、外符号を付加した後で内符号を
生成する前の１セクタ内のシャフリングからなる。以上
のようにＤ1 , Ｄ２方式ＶＴＲでは、１フィールドの映
像信号及び音声信号が、テープ上の複数のトラックにわ
たって記録される。

【００４９】家庭用ＶＴＲでは、現行のＮＴＳＣやＰＡ
Ｌの標準テレビジョン信号の情報を余すところなく記録
するために、ＦＭ輝度信号の搬送周波数を上げ、帯域お
よびデビエーションを拡大し、解像度およびＣ／Ｎの改
善がはかられてきたが、Ｓ／Ｎ比，波形再現性などの面
で業務用ＶＴＲにはまだまだ追いついていない状態であ
る。

【００５０】しかしながら機器小型化への期待は高く、
更なる高性能化と同時に軽量小型化の実現も求められて
おり、現行技術の改良だけでは難しい状態にある。一方
業務用・放送用ＶＴＲの分野では急速なディジタル化が
進み、機器の多機能・高性能化が実現され、放送分野で
はそのほとんどがディジタルＶＴＲにおきかえられた。
しかしディジタルＶＴＲのテープ消費量は非常に多く、
長時間化、小型化を阻害している。

【００５１】近年、映像が持つ情報の冗長性に着目し、
記録情報を圧縮する研究が盛んになり、これをＶＴＲに
も利用することが検討されている。ディジタルが持つ高
画質と高密度記録、情報圧縮によるテープ消費量の低減
によって、小型軽量、高画質、長時間ＶＴＲの実現が期
待できる。

【００５２】図24はテレビ電話、テレビ会議などの通信
の分野で用いられている高能率符号映像情報圧縮方式
（ＣＣＩＴＴ Ｈ．２６１などによる）の通信装置であ
る。101 はアナログ映像信号をディジタル映像信号に変
換するＡ／Ｄ変換器、110 は映像信号を圧縮符号化する
高能率符号化器、112 は発生した圧縮符号を一定のスピ
ードで送出するのに用いるバッファメモリ、102 は誤り
訂正符号を付加する誤り訂正エンコーダ、103 はディジ
タル信号を通信用の送信信号に変換する変調器、114 は
通信路、107 は受信信号をディジタルに復調する復調
器、108 は伝送誤りを検出・訂正する誤り訂正デコー
ダ、113 は一定のスピードで受信した圧縮符号を次段の
要求に従って供給するのに用いるバッファメモリ、111
は圧縮された映像信号を元の信号に伸長する高能率復号
化器、109 はディジタル映像信号をアナログ映像信号に
変換するＤ／Ａ変換器である。

【００５３】入力された映像信号の冗長度は常に変化
し、このためこの冗長度を利用して圧縮符号化した符号
量も変動する。ところが通信路114 の伝送情報量は限ら
れており、最大の性能を発揮するために、バッファメモ
リ113 を用いて符号量の変動を吸収し、メモリのオーバ
ーフロー, アンダーフローを起さない範囲での情報量制
御を行う。図25に、受信側のバッファオペレーションを
示す。一定レートで受信したデータはバッファメモリに
蓄えられ、データ量がＢＯに達した時点で符号のデコー
ドを始める。第１画面の表示のためにｄ１のデータが消
費され、第２画面のデコードを開始する時点では、蓄積
データ量はＢ１になる。以下同様にデータの蓄積と消費
が繰り返される。データ消費量は表示画面によって異な
っているが、平均のデータ消費量と受信レートとは等し
い。ここでは受信側について説明したが、送信側では受
信側と全く逆の操作が行われている。

【００５４】通信装置では以上のように制御されるた
め、入力映像のフィールドと通信される符号との関係は
明確になっていない。しかし通信分野の応用とは異な
り、ＶＴＲにはスチル再生, スロー再生, 高速再生など
通常再生とは異なる特殊再生、アセンブル編集, インサ
ート編集などＶＴＲ特有の機能が求められており、明確
にフィールドとトラックとの関係が定まっていることが
好ましい。実用的なＶＴＲとするには、これらの問題を
解決できる記録フォーマットを選択することが必須であ
る。

【００５５】テレビジョン信号等の動画像の圧縮には、
他のフィールド（またはフレーム）に関係せず単独のフ
ィールド（またはフレーム）で符号化が完結するイント
ラフィールド（またはイントラフレーム）と他のフィー
ルドやフレームの情報を利用して予測符号化する予測フ
ィールド（または予測フレーム）とを利用した圧縮方法
があり、一般にフィールド間（またはフレーム間）予測
を使用しないイントラフィールド（またはイントラフレ
ーム）の情報量は面間予測を利用して符号化した予測フ
ィールド（または予測フレーム）の符号量の２倍以上と
なる。

【００５６】このためイントラフィールド（またはイン
トラフレーム）と予測フィールド（または予測フレー
ム）とに同じサイズの記録エリア（トラック数）を割り
当てると、イントラフィールド（またはイントラフレー
ム）では充分な記録エリアが得られず、また予測フィー
ルド（または予測フレーム）では記録エリアを無駄に使
うことになるという第４の問題点がある。

【００５７】本発明の主な目的は、複数のフィールド
（またはフレーム）の信号をまとめて１つの記録単位と
して所定数のトラックに記録することにより、上記第４
の問題点を解決して、ＶＴＲ等に要求される特殊再生，
編集に対応することができる映像情報記録装置及び映像
情報再生装置を提供することにある。

【００５８】

【課題を解決するための手段】本発明の映像情報記録装
置及び映像情報再生装置では、入力されたｎフィールド
（またはｎフレーム）の信号をまとめて１つの記録単位
ブロックとし、記録する情報量と１トラックの記録容量
とから算出した所定の数のトラックに記録する。記録単
位にまとめたブロックには、少なくとも１つのイントラ
・フィールド（またはイントラ・フレーム）を含むよう
に圧縮符号化を行う。入力されたｎフィールド（または
ｎフレーム）のテレビジョン信号は高能率符号化器によ
って１つの記録単位ブロックとして圧縮符号化される。
圧縮符号化されたｎフィールド（またはｎフレーム）の
テレビジョン信号は、ｍトラックの記録エリアに分割し
て記録される。また再生されたｍトラックの信号は、高
能率復号器によってｎフィールド（またはｎフレーム）
のテレビジョン信号に復元される。

【００５９】また、映像情報を記録する映像情報記録装
置において、複数フィールドまたは複数フレームの信号
をまとめて１つの記録単位とし、所定数のトラックに記
録する。ここで、記録単位としてまとめる際の１フィー
ルドまたは１フレームの情報量は１トラックに記録でき
る情報量の整数倍とは限らないように構成する。記録す
る複数フィールドまたは複数フレームの信号には、面間
予測を使用しないイントラフィールドまたはイントラフ
レームと、面間予測を使用した予測フィールドまたは予
測フレームとが混在しているように構成する。

【００６０】また、映像情報を記録する映像情報記録装
置において、複数フィールドまたは複数フレームの信号
をまとめて１つの記録単位とし、所定数のトラックの中
から記録する情報量に応じて選択したトラックに記録す
る。記録単位としてまとめる際の１フィールドまたは１
フレームの情報量は１トラックに記録できる情報量の整
数倍とは限らないように構成する。記録する複数フィー
ルドまたは複数フレームの信号には、面間予測を使用し
ないイントラフィールドまたはイントラフレームと、面
間予測を使用した予測フィールドまたは予測フレームと
が混在しているように構成する。

【００６１】また、記録媒体上の一定長の領域を記録単
位として符号化映像信号を記録する映像情報記録装置に
おいて、ｎフィールドまたはｎフレーム（ｎは２以上の
整数）の映像信号を処理単位とし、該処理単位中の少な
くとも１フィールドまたは１フレームの映像信号をイン
トラモードで符号化する第１の符号化手段と、その他の
フィールドまたはフレームの映像信号を動き補償予測を
用いた予測符号化モードで符号化する第２の符号化手段
と、前記第１，第２の符号化手段で符号化した前記処理
単位の映像信号の情報量に基づいて、該映像信号を記録
すべき前記領域の個数を決定する決定手段と、前記決定
手段で決定した個数の領域に符号化した映像信号を記録
する記録手段とを備える。

【００６２】上記の映像情報記録装置に基づく映像信号
が記録された記録媒体を再生する映像情報再生装置にお
いて、前記記録媒体から前記処理単位に相当する符号化
映像信号を読み出す手段と、読み出した符号化映像信号
のうち、イントラモードで符号化されたフィールドまた
はフレームの映像信号を抽出して復号化する第１の復号
化手段と、前記第１の復号化手段により復号化した映像
信号に基づき、予測符号化モードで符号化されたフィー
ルドまたはフレームの映像信号を復号化する第２の復号
化手段とを備える。

【００６３】

【発明の実施の形態】第１実施の形態．以下、図面を参
照しながら本発明の第１実施の形態について説明する。
図26は本発明の第１実施の形態におけるブロック図であ
る。図26において、１はディジタル映像入力端子、２は
ディジタル映像入力端子１より入力される、ディジタル
映像信号をブロック化するブロック化回路、30はブロッ
ク化回路２から出力されるブロックとイントラフィール
ドとの動き補償予測を行ない、入力ブロックと予測ブロ
ックとの誤差信号を出力する動き補償予測回路、31はブ
ロック化回路２から出力される入力信号と動き補償予測
回路30からの予測誤差信号との絶対値和の小さい方を選
択する判定器、32は決定されたモードに基づきブロック
化回路２と判定器31とから出力される符号化ブロックを
選択出力する第１スイッチ、33は第１スイッチ32から出
力される符号化ブロックに対して直交変換を施す直交変
換回路、34は直交変換回路33の出力を量子化する量子化
回路、11は伝送路である。

【００６４】35はイントラフィールドの場合のみ量子化
回路34から出力される量子化結果を選択し出力する第２
スイッチ、36は第２スイッチ35の出力を逆量子化する逆
量子化回路、37は逆量子化回路36の出力を逆直交変換す
る逆直交変換回路、38は逆直交変換回路37より出力され
るイントラフィールドの再生画像を１フィールド分蓄
え、予測フィールドに対する探索範囲の参照画像を動き
補償予測回路30に出力する画像メモリである。

【００６５】このような回路ブロックで行なわれる予測
方式として、例えば図27に示すようなものが考えられ
る。この方式では、４フィールド毎にイントラフィール
ドを挿入し、間の３つのフィールドを予測フィールドと
する。図27において第１フィールドF1はイントラフィー
ルド、第２, ３, ４フィールドF2, F3, F4は予測フィー
ルドである。この方式では、第１フィールドF1から第
２, ３, ４フィールドF2,F3, F4を予測する。まず、イ
ントラフィールドである第１フィールドF1をフィールド
内でブロック化し直交変換を施し、量子化した後、符号
化する。

【００６６】また局部復号ループでは、量子化された第
１フィールドF1の信号を復号／再構成する。この再構成
された画像が次の第２フィールドF2, 第３フィールドF
3, 第４フィールドF4の動き補償予測に用いられる。次
に第２フィールドF2を、第１フィールドF1を用いて動き
補償予測し、得られた誤差ブロックを直交変換した後、
第１フィールドF1と同様に符号化する。この時、入力ブ
ロックの絶対値和が誤差ブロックの絶対値和よりも小さ
ければ、誤差ブロックではなく入力ブロックを直交変換
し、第１フィールドF1と同様に符号化する。

【００６７】一方、第３フィールドF3, 第４フィールド
F4も、第２フィールドF2と同様に第１フィールドF1を用
いて動き補償予測し符号化される。第３フィールドF3,
第４フィールドF4においても入力ブロックの交流電力の
方が誤差ブロックの電力よりもその絶対値和が小さけれ
ば誤差ブロックではなく入力ブロックを直交変換し、第
１フィールドF1と同様に符号化する。

【００６８】次に動作について説明する。ディジタル映
像入力端子１により入力された映像信号はイントラフィ
ールド, 予測フィールドに係わらずブロック化回路２に
よって例えば８画素×８ラインを１つの単位とするブロ
ック化が行なわれる。また動き補償予測回路30では、予
測フィールドの場合ブロック化回路２より出力される入
力ブロックに対して、画像メモリ38に蓄えられているイ
ントラフィールドの再生画像データを参照画像として動
き補償予測を行う。

【００６９】動き補償予測回路30では動き検出の探索範
囲ブロックを例えば16画素×16ラインの大きさで行い、
動きベクトルを求める。さらに動き検出によって得られ
た動きベクトルに従い、参照画像と入力画像との誤差信
号を求め、動きベクトルとともに判定器31に出力する。
判定器31ではブロック化回路２から出力される入力ブロ
ックと動き補償予測回路30から出力される誤差ブロック
とのそれぞれの各ブロックの各成分の絶対値和を求め
る。入力ブロックをＩ（ｉ，ｊ）（ｉ，ｊ＝１〜８）、
その絶対値和をＩｓ、誤差ブロックをＰ（ｉ，ｊ）
（ｉ，ｊ＝１〜８）、その絶対値和をＰｓとすると、Ｉ
ｓ，Ｐｓは以下の式で表される。

【００７０】

【数１】

【００７１】ここで、Ｐｓ＜Ｉｓの場合は誤差ブロック
の方が入力信号ブロックより情報量が少ないと判断し、
誤差ブロックを動きベクトルと共に第１スイッチ32に出
力する。一方Ｐｓ≧Ｉｓの場合は入力信号ブロックの方
が誤差信号ブロックより情報量が少ないと判断し、入力
ブロックとそのブロックが強制イントラブロックである
ことを示す強制イントラ信号とを動きベクトルの代わり
に第１スイッチ32に出力する。

【００７２】第１スイッチ32では、イントラモードの場
合はブロック化回路２の出力を選択し、予測モードの場
合は判定器31の出力を選択し直交変換回路33に出力す
る。直交変換回路33では入力される８×８の各ブロック
に対して、例えば２次元のＤＣＴを施す。量子化回路34
では、直交変換回路33より出力される直交変換係数を可
変長符号化し量子化する。また量子化回路34では予測モ
ードの場合は、直交変換係数に加えて、動きベクトルま
たは強制イントラ信号を量子化し、直交変換係数に加え
て伝送路11に出力する。

【００７３】一方第２スイッチ35では動き補償予測の参
照データとするために、イントラフィールドの場合のみ
量子化回路34によって量子化された直交変換係数を逆量
子化回路36に出力する。逆量子化回路36では量子化回路
34によって可変長符号化されたデータを逆量子化し可変
長復号を行ない、逆直交変換回路37に出力する。逆直交
変換回路37では、例えば２次元の逆ＤＣＴを施してイン
トラフィールドのブロックを復元する。逆直交変換回路
37によって復元されたイントラフィールドの各ブロック
は、画像メモリ38に蓄えられる。画像メモリ38では動き
補償予測の場合の参照用データとして、イントラフィー
ルドの復元画像１フィールド分を蓄える、さらに動き補
償予測回路30に対して動きベクトルの検出範囲の参照画
像を出力する。

【００７４】なお上記実施の形態では、直交変換のブロ
ックサイズを８画素×８ラインの大きさにしているが、
必ずしも８画素×８ラインである必要はなくｎ画素×ｍ
ラインのブロックサイズで行ってもよい。また同様に動
きベクトルの検出範囲も16画素×16ラインである必要は
なく、ｋ画素×ｓライン（ｋ≧ｎ，ｓ≧ｍ）で行なって
もよい。また４フィールド毎に予測符号化が完結してい
るが必ずしも４フィールドである必要はなく任意のフィ
ールド毎に予測符号化が完結するようにしてもよい。

【００７５】また任意のフィールド毎に予測符号化が完
結しているが、必ずしもフィールド毎である必要はなく
任意のフレーム毎に予測符号化が完結するようにしても
よい。また上記実施の形態では、判定器31でブロック化
回路２の出力と動き補償予測回路30の出力との絶対値和
の小さい方を第１スイッチ32に出力していたが、動き補
償判定を行わずに動き補償予測回路30の出力のみを第１
スイッチ32に出力してもよい。

【００７６】第２実施の形態．上記第１実施の形態で
は、判定器31でブロック化回路２の出力と動き補償予測
回路30の出力との絶対値和の小さい方を第１スイッチ回
路32に出力していたが、判定器31の判定結果が予測モー
ドよりも強制イントラモードの方が多くなるようなフィ
ールドでは、シーンチェンジが生じたと判断し、このフ
ィールド全体をイントラモードとして、符号化してもよ
い。この様にして構成した例が第２実施の形態である。

【００７７】図28は第２実施の形態の構成を示すブロッ
ク図である。図において40はブロック化回路２から出力
される入力ブロックと動き補償予測回路30からの予測誤
差ブロックとの絶対値和の小さい方を選択し、さらにブ
ロック化回路２からの入力ブロックが選択される方が多
いようなフィールドは、イントラフィールドであると判
定する判定器、41はブロック化回路２から出力される入
力ブロックをイントラフィールドのデータとして蓄える
第１フィールドメモリ、42は判定器40から出力される予
測フィールドのブロックを蓄える第２フィールドメモ
リ、43はイントラモード及び判定器40において予測モー
ドより強制イントラモードの方が多いと判別された場合
に第１フィールドメモリ41の出力を選択し直交変換回路
33に出力し、それ以外の場合は第２フィールドメモリ42
の出力を選択する第１スイッチである。

【００７８】次に動作について説明する。ディジタル映
像入力端子１から動き補償予測回路30までの動作は第１
実施の形態と同じであるため省略する。判定器40は、第
１実施の形態と同様にブロック化回路２から出力される
入力ブロックと動き補償予測回路30から出力される誤差
ブロックとのそれぞれのブロックの各成分の絶対値和の
小さい方を選択して出力する。ここで、動き補償予測回
路30の出力が選択された場合、判定器40は動きベクトル
と共に誤差信号のブロックを出力する。

【００７９】またブロック化回路２の出力が選択された
場合は、強制イントラブロックであることを示す信号と
共に出力される。また判定器40では強制イントラブロッ
クが１フィールド内である値ｎ個以上になった場合はシ
ーンチェンジが生じたと判断し、現在のフィールドをす
べてイントラモードで符号化するような制御信号を出力
する。

【００８０】判定器40の出力は予測モードのデータとし
て第２フィールドメモリ42に蓄えられ、１フィールド分
のデータが蓄えられた後、第１スイッチ43に出力され
る。一方ブロック化回路２の出力は第１フィールドメモ
リ41にイントラモードのデータとして蓄えられ、１フィ
ールド分のデータが蓄えられた後、第１スイッチ43に出
力される。第１スイッチ43ではイントラモード及び判定
器40において強制的にイントラモードにすると判断され
た場合は、第１フィールドメモリ41の出力を選択し、そ
れ以外の場合は第２フィールドメモリ42の出力を選択し
て、直交変換回路33に出力する。以下直交変換回路33か
ら画像メモリ38までの動作は第１実施の形態と同じであ
るため省略する。但し、判定器40でシーンチェンジが生
じたと判断された場合は画像メモリ38の内容も更新する
必要があるので、第２スイッチ35においてもイントラモ
ードの場合と同様に量子化回路34の出力を逆量子化回路
36に出力する。

【００８１】ここで、あるサンプル画像に対して図27,
図４，図29の３種類の予測符号化を用いて、符号化、復
号化を行った例について説明する。図29に示す予測符号
化方式はフレーム内でそれぞれフィールド間予測を行
い、第３フィールドF3は第１フィールドF1から予測する
方式である。ここで、図27による符号化方式を方式１、
図４を方式２、図29を方式３としてシーンチェンジが存
在するサンプル画像５秒分に対してシミュレーションを
行った結果を図30に示す。

【００８２】同様にシーンチェンジが存在しない画像５
秒分に対してシミュレーションを行った結果を図31に示
す。サンプル画像としては４：２：２コンポーネント信
号（Ｙ：720 × 240，Ｃｂ，Ｃｒ：360 × 240，60Fiel
d/sec ）を用いている。図30, 図31の結果よりシーンチ
ェンジを含む映像の場合はＳ／Ｎ比から見て方式３が有
効である。

【００８３】しかし、シーンチェンジを含まない映像の
場合には方式１〜３では、あまり差が見られないことが
分かる。この結果シーンチェンジが生じた場合は、強制
的にイントラフィールドにすることにより、従来の予測
符号化装置よりもハードウェアサイズが小さな高能率符
号化装置を実現できる。

【００８４】なお上記第２実施の形態では、ｎフィール
ド毎にイントラモードを作り、それに続くｎ−１フィー
ルドをイントラフィールドから予測符号化し、シーンチ
ェンジが生じた場合、強制的にイントラフィールドを作
り、残りのフィールドを強制イントラフィールドより予
測しているが、必ずしもｎフィールド毎にイントラフィ
ールドがある必要はなく、強制イントラフィールドが発
生した場合は強制イントラフィールドを起点にして続く
ｎ−１フィールドを予測符号化してもよい。また上記実
施の形態ではフィールド単位で予測符号化を行っている
が必ずしもフィールド単位で予測符号化を行う必要はな
く、フレーム単位で予測符号化を行ってもよい。

【００８５】以上詳述したように、第１，第２実施の形
態の高能率符号化装置では、ｎフィールド毎にイントラ
フィールドを作り、その他のフィールドについては、こ
のイントラフィールドを参照画像として動き補償予測を
行っているので、動きベクトルを求めるための演算回路
等のハードウェアサイズを小さくすることができる。

【００８６】第３実施の形態．図32は第３実施の形態の
高能率符号化装置の構成を示すブロック図である。図32
において、１〜14、16〜20は図２における従来装置と同
じものである。50はイントラモードのブロックの個数を
カウントするモードカウンタ、51は所定のブロック数と
モードカウンタからのイントラモードのブロックの個数
とを比較し、次のフィールドの参照画像を決定する方向
切換回路、52は動き補償予測を行うために出力ブロック
を蓄え、次のフィールドの参照画像を探索範囲として出
力する画像メモリである。

【００８７】次に動作について説明する。入力されたデ
ィジタル映像入力信号はイントラフィールド，予測フィ
ールドに係わらずブロック化回路２によってｍ［画素］
×ｎ［ライン］を１つの単位とする入力ブロックに分け
られ切り出される。入力ブロックは誤差ブロックを得る
ために減算器３において予測ブロックとの画素単位の差
分が計算される。このようにして入力ブロックと誤差ブ
ロックとが第一スイッチ回路７にそれぞれ入力される。
また誤差ブロックはその電力を算出するため誤差電力算
出回路４に入力され誤差電力が計算される。

【００８８】そして入力ブロックもその交流電力を算出
するために原画電力算出回路５に入力され原画電力が計
算される。誤差電力算出回路４と原画電力算出回路５と
の出力は判別回路６に入力され２つの電力のうち小さい
方を選択し、それをモード信号として第一スイッチ回路
７に入力される。この時誤差電力が原画交流電力よりも
小さければ予測モードとして第一スイッチ回路７で誤差
ブロックを符号化ブロックとして出力するように予測モ
ード信号を出力する。また原画電力の方が誤差電力より
も小さければイントラモードとして第一スイッチ回路７
で入力ブロックを符号化ブロックとして出力するように
イントラモード信号を出力する。

【００８９】また判別回路６からのモード信号はモード
カウンタ50に入力される。入力されるモード信号は予測
フィールドのブロック毎に生成されるのでモードカウン
タ50では１フィールド分のブロックの個数のうちイント
ラモードまたは予測モードを選択したブロックの個数を
カウントする。そしてイントラモードまたは予測モード
を選択したブロックの個数を方向切換回路51に出力す
る。方向切換回路51では所定のブロックの個数（１フィ
ールド分のブロック数未満）とモードカウンタ50から入
力されたイントラモードを選択したブロックの個数とを
比較し、画像メモリ52に参照画像切換信号を出力する。

【００９０】方向切換回路51において所定のブロックの
個数がイントラモード（または予測モード）を選択した
ブロックの個数より大きければ（小さければ）、参照画
像を切り換えないように参照画像切換信号が画像メモリ
52に出力される。また、方向切換回路51において所定の
ブロックの個数がイントラモード（または予測モード）
を選択したブロックの個数より小さければ（大きけれ
ば）、参照画像を切り換えるように参照画像切換信号が
画像メモリ52に出力される。

【００９１】第一スイッチ回路７は判別回路６によって
決定されたモード信号に基づいて入力ブロックもしくは
誤差ブロックを符号化ブロックとして出力する。この時
入力ブロックがイントラフィールドである場合は第一ス
イッチ回路７は必ず入力ブロックを符号化ブロックとし
て出力する。符号化ブロックはＤＣＴ回路８に入力され
ＤＣＴ係数に変換される。ＤＣＴ係数は量子化回路９に
よってウェイティング処理やスレッショルド処理を行い
それぞれに応じて所定のビット数に量子化される。それ
ぞれ所定のビット数に量子化されたＤＣＴ係数は第一符
号化回路10で伝送路11に適した符号に変換され、伝送路
11に出力される。

【００９２】また量子化回路９によってウェイティング
処理やスレッショルド処理及び量子化されたＤＣＴ係数
は局部復号ループ20に入り、逆量子化回路12によって逆
ウェイティング処理及び逆量子化される。局部復号ルー
プ20で逆ウェイティング処理及び逆量子化されたＤＣＴ
係数は逆ＤＣＴ回路13によって復号化ブロックに変換さ
れる。次に復号化ブロックは加算器14によって予測ブロ
ックと画素単位で加算される。この予測ブロックは減算
器３で用いたものである。

【００９３】この加算器14で加算された結果を出力ブロ
ックとして画像メモリ52の所定の位置に書き込む。画像
メモリ52は方向切換回路51からの参照画像切換信号によ
って参照画像を切り換えて動き検出の探索範囲をＭＣ回
路16に出力する。この動き検出の探索範囲ブロックは例
えばその大きさがｉ［画素］×ｊ［ライン］（ｉ≧ｍ,
ｊ≧ｎ）である。ＭＣ回路16には画像メモリ52から出力
された動き検出の探索範囲ブロックとブロック化回路２
から出力された入力ブロックとがそれぞれ入力される。
ＭＣ回路16では入力されたそれぞれのブロックから動き
検出を行い、その入力ブロックの動きベクトルを抽出す
る。

【００９４】そしてＭＣ回路16で動き検出により抽出さ
れた動きベクトルはＭＩＸ回路17に入力される。ＭＩＸ
回路17はＭＣ回路16から入力された動きベクトルと判別
回路６で決定されたモード信号とを合成する。このよう
にしてＭＩＸ回路17で合成された動きベクトルとモード
信号とは第二符号化回路18で伝送路11に適した符号に変
換され、対応する符号化されたブロックと共に伝送路11
に出力される。

【００９５】また、ＭＣ回路16から出力される予測ブロ
ックはＭＣ回路16にて動き検出の探索範囲から入力ブロ
ックと等しい大きさｍ［画素］×ｎ［ライン］でブロッ
ク化されて出力される。この予測ブロックは第二スイッ
チ回路19に入力され、現在処理されている入力ブロック
のフィールド, 復号化ブロックのモード信号に応じてそ
れぞれの出力から出力される。第二スイッチ回路19の一
方の出力からは減算器３に処理フィールドに応じて予測
ブロックが出力される。他方の出力からはその時の復号
化ブロックのモード信号と処理フィールドとに応じて予
測ブロックが出力される。

【００９６】本発明では通常の映像の場合に図４のよう
な予測方式を用いている場合にフレーム単位でシーンチ
ェンジが生じるとシーンチェンジ直後の映像の符号化に
際しイントラモードを選択するブロックが増加し、その
後の参照画像を図29のように切り換えることが可能であ
る。

【００９７】第３実施の形態について図33, 図34, 図35
のフローチャートを使用してその動作をまとめてみる。
図33は第３実施の形態の全体の動作を示すフローチャー
ト、図34, 図35は図33におけるステップS103のイントラ
フィールド処理, S104の予測フィールド処理の内容をそ
れぞれ示すフローチャートである。

【００９８】まず動き補償処理単位内のフィールドを示
すフィールド番号ｆn を０にセットする（ステップS10
1）。このフィールド番号ｆn は図４で説明すると、動
き補償処理単位内の先頭のイントラフィールドF1をフィ
ールド番号ｆn ＝０とし、予測フィールドF2をフィール
ド番号ｆn ＝１、次の予測フィールドF3のフィールド番
号ｆn ＝２、動き補償処理単位内の最後の予測フィール
ドF4をフィールド番号ｆn ＝３とするものであり、今動
き補償処理が開始された直後であるから始めの処理フィ
ールドは必ず動き補償処理単位内の先頭フィールドであ
ってイントラフィールドであるので、ステップS101では
フィールド番号ｆn ＝０にセットされる。またシーンチ
ェンジの有無を判別するフラグとなる参照画像切換フラ
グＲｆn は後の予測フィールド処理時にセットされる
が、ここでは初期化のためＲｆn ＝０としておく。

【００９９】次に、フィールド番号ｆn ＝０かどうか、
即ち動き補償予測処理単位内の先頭フィールドでイント
ラフィールドであるかどうかを判定する（ステップS10
2）。この時ｆn ＝０であればこのフィールドはイント
ラフィールドとして処理される（ステップS103）。一
方、ｆn ≠０であればそのフィールドは予測フィールド
として処理される。これらの各処理は後に詳述する。各
々のフィールドが処理された後、フィールド番号ｆn が
次のフィールドを指し示すようにインクリメントされる
（ステップS105）。なおこのようなフィールド番号は実
際のハードウェアではマイコン等の信号で制御すること
が可能である。

【０１００】続いて次のフィールドを指し示すフィール
ド番号ｆn が動き補償処理単位内のフィールドを指し示
すような数値であるかどうかが判定され（ステップS10
6）、動き補償処理単位内のフィールドを指し示さない
ような数字例えば図４の例では動き補償処理単位が４フ
ィールドで完結していて、イントラフィールドのフィー
ルド番号ｆn を０と設定しているのでｆn ＝４というよ
うな数字であれば一連の動き補償予測単位が終了した事
になり、ｆn ＜４であれば次のフィールドはまだ動き補
償処理単位内であると判断し、処理がくり返される。

【０１０１】一連の動き補償予測処理単位が終了した場
合は、これで所望の全てのフィールドの処理が終了した
かどうかが判定される（ステップS107）。これは例えば
この高能率符号化装置の終了スイッチが作動したかどう
か等で判定される。そして次のフィールドを処理するの
であれば次の動き補償予測処理単位の符号化のため、変
数を初期化し、処理がくり返される。また高能率符号化
装置の作動が終了ならば、符号化は終了する。

【０１０２】次に、イントラフィールド処理について図
34のフローチャートで説明する。図33のステップS102に
てイントラフィールドとして処理されると決定したフィ
ールドは、まず、その処理フィールド内で所定の大きさ
ｍ［画素］×ｎ［ライン］にブロック化される（ステッ
プS201）。次に、そのブロック化された大きさで例えば
ＤＣＴのような直交変換が施される（ステップS202）。
直交変換されたデータは各々のシーケンスに設定された
所定のビット数に量子化される（ステップS203）。

【０１０３】ＤＣＴのような直交変換の場合普通直流や
交流の中でも低次のシーケンスにはビット数を多く割り
当て、交流の中でも高次のシーケンスにはビット数の割
り当てを少なくするような量子化が行われる。量子化さ
れたデータは伝送に適した符号に変換されて（ステップ
S204）、符号化されたデータが伝送される（ステップS2
05）。また処理ブロック数を数えるなどして１フィール
ドの処理が終了したかどうかを判定する（ステップS20
6）。１フィールド内の処理が終了していなければ再び
次のブロックの処理が行われる。そして１フィールド内
のブロックの処理が全て終了であればイントラフィール
ドの処理は終了する。

【０１０４】次に、予測フィールド処理について図35の
フローチャートで説明する。図33のステップS102にて予
測フィールドとして処理されると決定したフィールド
は、そのフィールドの前のフィールド処理時の参照画像
切換フラグＲｆn-1 ＝０かどうか、すなわち現在処理し
ようとしているフィールドの前のフィールドの処理時に
シーンチェンジを検出したかどうかを判定する（ステッ
プS301）。Ｒｆn-1 ＝０であれば今までと同様の位置に
ある参照画像から動き補償予測を行い（ステップS30
2）、Ｒｆn-1 ＝１であればフィールド番号ｆn-1 を処
理したときにシーンチェンジを検出しており、フィール
ド番号ｆn の動き補償予測には参照画像を切り換えて今
までの位置ではなく異なった位置にあるフィールドの画
像を参照画像として動き補償予測を行う（ステップS30
3）。

【０１０５】次に、例えば処理を行う１フィールド内で
イントラモードを選択したブロックの個数を数える変数
ＣＯＵＮＴを０にセットする（ステップS304）。この変
数ＣＯＵＮＴについては後で詳しく述べる。そして入力
された画像はその処理フィールド内で所定の大きさｍ
［画素］×ｎ［ライン］にブロック化される（ステップ
S305）。ｍ×ｎの大きさに分割されたブロックについて
動き補償予測処理が施される（ステップS306）。この時
ステップS302, S303のいずれかで設定した参照画像を用
い、過去の画像の所定の領域と今分割したブロックとの
画素単位の差分が誤差ブロックとして誤差電力算出回路
４に入力され、その誤差電力Ｐ１が算出される（ステッ
プS307）。即ち、設定された参照画像を用いることで動
き補償予測により発生する情報量が少なくなる。また、
今分割したブロックが原画電力算出回路５に入力され、
原画交流電力Ｐ２が算出される（ステップS308）。

【０１０６】各々算出された電力Ｐ１，Ｐ２はその大き
さが比較される（ステップS309）。もし誤差電力Ｐ１が
原画交流電力Ｐ２よりも小さければ、誤差ブロック（動
き補償予測されたブロックの差分値）を選択する（ステ
ップS310）。一方、誤差電力Ｐ１が原画交流電力Ｐ２よ
り大きければ、入力ブロック（ブロック化されたままの
原画）を選択し（ステップS311）、符号化ブロックとし
て入力ブロックが選択された回数、即ちイントラモード
として処理されるブロックが１フィールド内に幾つある
のかを数える（ステップS312）。この時のカウンタにな
る変数がステップS304で０にセットされたＣＯＵＮＴで
ある。フィールド単位での処理が始まる時に必ず０にセ
ットされ、１フィールドの処理中にイントラモードを選
択したブロックの個数を数えていく。

【０１０７】各々選択されたブロックは、直交変換を施
され（ステップS313）、各々のシーケンスに設定された
所定のビット数に量子化される（ステップS314）。例え
ばＤＣＴのような直交変換の場合普通直流や交流の中で
も低次のシーケンスにはビット数を多く割り当て、交流
の中でも高次のシーケンスにはビット数の割り当てを少
なくするような量子化が行われる。量子化されたデータ
は伝送に適した符号に変換され（ステップS315）、符号
化されたデータは伝送される（ステップS316）。処理ブ
ロック数を数えるなどして１フィールドの処理が終了し
たかどうかを判定する（ステップS317）。１フィールド
内の処理が終了していなければ再び次のブロックの処理
が行われる。

【０１０８】そして１フィールド内のブロックの処理が
全て終了であればその１フィールドの処理内で符号化ブ
ロックとして処理した入力ブロックの個数、すなわちイ
ントラモードを選択したブロックの個数と予め設定して
ある閾値ＴＨとを比較する（ステップS318）。このＴＨ
は１フィールド内のブロックの個数以下の所定の数であ
る。例えば１フィールド内の全ブロック数が2700個であ
り、ＴＨはその2700以下でＴＨ＝1000というように設定
される。符号化ブロックとして入力ブロックを選択した
回数ＣＯＵＮＴが設定された閾値ＴＨよりも小さけれ
ば、今処理を行ったフィールド（フィールド番号ｆn ）
とそのフィールドを動き補償予測するために使用した参
照画像との間にはシーンチェンジがなく次のフィールド
（フィールド番号ｆn+1)の動き補償用の参照画像は通常
通りの位置にある参照画像を使用するように参照画像切
換フラグＲｆn ＝０にセットされる（ステップS319）。

【０１０９】符号化ブロックとして入力ブロックを選択
した回数ＣＯＵＮＴが設定された閾値ＴＨよりも大きけ
れば、今処理を行ったフィールド（フィールド番号ｆn
）とそのフィールドを動き補償予測するために使用し
た参照画像との間にはシーンチェンジが存在し次のフィ
ールド（フィールド番号ｆn+1)の動き補償用の参照画像
は通常通りの位置にある参照画像ではなく、今までとは
異なった位置にあるフィールド、例えば今までは参照画
像になるべき位置にはなかった、今処理し終えたフィー
ルドを参照画像とするというように切り換える。そのた
めに参照画像切換フラグＲｆn ＝１にセットされる（ス
テップS320) 。このように参照画像切換フラグＲｆn が
セットされて、予測フィールド処理は終了する。

【０１１０】図36に第３実施の形態によって予測符号化
を行ったときの５秒間の情報量の推移を、図37に５秒間
のＳ／Ｎの推移を示す。Ｂ点にシーンチェンジが存在す
るが、情報量の増加が図７のＡ点の場合よりも抑えられ
ている。また目立ったＳ／Ｎ比の劣化もない。

【０１１１】第４，第５実施の形態．第３実施の形態に
おいて誤差ブロックと入力ブロックとから符号化ブロッ
クを選択する方法としてそれぞれの電力を算出し、比較
し、イントラモードを選択するブロックの個数を数え
た。

【０１１２】第４実施の形態は誤差ブロックと入力ブロ
ックとから符号化ブロックを選択する方法としてそれぞ
れのブロック内でのエントロピーを算出し、第３実施の
形態と同様に判別回路６で誤差ブロックのエントロピー
と入力ブロックのエントロピーとを比較し、符号化ブロ
ックとして誤差ブロックを選択するのか入力ブロックを
選択するのかを決定するものである。

【０１１３】第５実施の形態は誤差ブロックと入力ブロ
ックとから符号化ブロックを選択する方法としてそれぞ
れのブロック内で画素の絶対値を加算し、入力ブロック
と誤差ブロックとのそれぞれの絶対値和のｒ乗を算出
し、第３実施の形態と同様に判別回路６で誤差ブロック
の絶対値和のｒ乗と入力ブロックの絶対値和のｒ乗とを
比較し、符号化ブロックとして誤差ブロックを選択する
のか入力ブロックを選択するのかを決定するものであ
る。

【０１１４】第６実施の形態．第３実施の形態において
判別回路６にてそれぞれ入力ブロックと誤差ブロックと
の電力を比較したが、第６実施の形態は入力ブロックの
電力と誤差ブロックの電力とを比較する際に入力ブロッ
クの電力もしくは誤差ブロックの電力の少なくとも一方
にオフセットを与えた後に、両者をを比較するものであ
る。例えば入力ブロックの電力に正のオフセットを与え
誤差ブロックの電力と比較する。このようにすると入力
ブロックの電力と誤差ブロックの電力とに大差がない場
合、差分電力を選択するブロックが増加し過度のイント
ラモードの発生を防ぐことが可能である。

【０１１５】第６実施の形態における予測フィールド処
理を表すフローチャートを図38に示す。図38において、
図35と同ステップ番号を付した部分は同一部分を示す。
まず、ステップS301からステップS308までは第３実施の
形態と同様である。誤差ブロックより算出された誤差電
力Ｐ１と、入力ブロック（原画ブロック）より算出され
た原画交流電力Ｐ２にαという所定のオフセットを加え
たものとが比較される（ステップS330）。このようにす
ることでＰ１＜Ｐ２＋αの成立が第３実施の形態よりも
難しくなり、イントラモードを選択するブロックの個数
が少なくなる。そして過剰なイントラモードの発生が抑
えられ、発生情報量も安定に保つことができる。その後
のステップS310からステップS320までの動作は第３実施
の形態と同様である。

【０１１６】第７，第８実施の形態．第７実施の形態
は、第４実施の形態のように入力ブロックのエントロピ
ーと誤差ブロックのエントロピーとを比較する際に、入
力ブロックのエントロピーもしくは誤差ブロックのエン
トロピーの少なくとも一方にオフセットを与え、両者を
比較するものである。例えば入力ブロックのエントロピ
ーに正のオフセットを与え誤差ブロックのエントロピー
と比較する。このようにすると入力ブロックのエントロ
ピーと誤差ブロックのエントロピーとに大差がない場
合、誤差ブロックを選択するブロックが増加し過度のイ
ントラモードの発生を防ぐことが可能である。

【０１１７】第８実施の形態は、第５実施の形態のよう
に入力ブロックの絶対値和と誤差ブロックの絶対値和と
を比較する際に、入力ブロックの絶対値和のｒ乗もしく
は誤差ブロックの絶対値和のｒ乗の少なくとも一方にオ
フセットを与え、両者を比較するものである。例えば入
力ブロックの絶対値和のｒ乗に正のオフセットを与え誤
差ブロックの絶対値和のｒ乗と比較する。このようにす
ると入力ブロックの絶対値和のｒ乗と誤差ブロックの絶
対値和のｒ乗とに与えたオフセット以上の差がない場
合、誤差ブロックを選択するブロックが増加し過度のイ
ントラモードの発生を防ぐことが可能である。

【０１１８】第９実施の形態．第３実施の形態において
モードカウンタ50で１フィールド分のブロックの個数の
うちイントラモードを選択したブロックの個数をすべて
数えたが、第９実施の形態は、１フィールド分のブロッ
クをカウントするのではなく、１フィールド期間中の所
定のブロック数のモード信号が決定された時点で全ブロ
ック数あるいはモード信号が決定されたブロック数に対
するイントラモードを選択したブロックの個数の割合を
方向切換回路51に出力し、方向切換回路51ではその割合
から参照画像切換信号を出力する。このようにすること
で１フィールド分の全てのブロックが符号化されなくて
も次のフィールドの参照画像を決定することが可能であ
る。

【０１１９】図39は第９実施の形態の予測フィールド処
理を示すフローチャートである。図39において、図35と
同ステップ番号を付した部分は同一部分を示す。まず、
ステップS301からステップS303までは第３実施の形態と
同様である。次のフィールドの動き補償予測処理のため
の参照画像を設定した後（ステップS302, S303) 、例え
ば１フィールド処理するときにそのフィールド内で発生
したイントラモードの回数、すなわち符号化ブロックと
して入力ブロックを選択したブロックの個数を数える変
数ＣＯＵＮＴとその１フィールド内の処理において現在
までに処理しているブロックの個数を数える変数Ｂとを
０にセットする（ステップS340）。

【０１２０】その後、ステップS305からステップS316ま
では第３実施の形態と同様である。符号化した後、変数
Ｂを１つずつインクリメントすることで現在までの処理
ブロックの個数を数える（ステップS341）。Ｂは０から
１フィールド内のブロックの個数の最大値まで変化す
る。次のフィールドの動き補償予測処理のための参照画
像を切り換えるかどうかを判定するための参照画像切換
判定処理が施される（ステップS342）。次のステップS3
17は第３実施の形態と同様である。

【０１２１】図40は図39のステップS342の参照画像切換
判定処理の内容を示すフローチャートであり、図40を参
照してその処理を説明する。参照画像切換フラグＲｆn
が０かどうかを判別し（ステップS351）、フラグＲｆn
が０でなければ処理は終了する。フラグＲｆn が０であ
れば、符号化ブロックとして入力ブロックを選択した回
数ＣＯＵＮＴ及び１フィールド内の現在までの処理ブロ
ックの個数を数える変数Ｂの比率と閾値ＴＨとを比較す
る（ステップS352）。その比率が閾値ＴＨより小さい場
合には処理を終了し、その比率が閾値ＴＨより大きい場
合にはそのフラグＲｆn が１にセットされ（ステップS3
53）、処理は終了する。

【０１２２】第10実施の形態．次に、その構成を示す図
41を参照して第10実施の形態について説明する。図42に
おいて、１, ３〜６, ８〜16, 18, 20は図２示す従来装
置と同様である。60は入力される映像を蓄積する画像メ
モリ、61は映像のシーンチェンジを検出し、その旨の信
号を出力するＳＣ検出回路、62は原画から切り出された
入力ブロックと動き補償予測による予測ブロックから生
成される誤差ブロックとを切り換える第一スイッチ回
路、63は動きベクトルと判別回路６からのブロックのモ
ード信号とＳＣ検出回路51からのＳＣ検出信号とを合成
するＭＩＸ回路、64は予測ブロックを切り換える第二ス
イッチ回路である。

【０１２３】次に動作について説明する。動き補償予測
はたとえば図４に示すような形で行うものとし４フィー
ルドで完結するものとする。入力端子１から入力された
ディジタル映像信号は、画像メモリ60に蓄積される。画
像メモリ60は少なくとも２フィールド分のメモリから構
成されており、一方にフィールドの映像信号を蓄積しな
がら他方からシーンチェンジ検出用あるいは処理用の映
像データを所定の大きさにブロッキングして出力する。

【０１２４】すなわち画像メモリ60からまずＳＣ検出回
路61にディジタル映像信号が送られ、例えば映像の特徴
を設定したパラメータより求め、シーンチェンジの有無
を検出する。その後画像メモリ60のもう一方の出力から
ディジタル映像信号が例えばｎ［画素］×ｍ［ライン］
（ｍ, ｎは正の整数）の大きさでブロッキングされ出力
される。このｍ［画素］×ｎ［ライン］の大きさは２次
元の直交変換を行うブロックサイズであり、動き補償予
測による予測ブロックのブロックサイズである。

【０１２５】画像メモリ60から出力された原画をブロッ
キングしただけの入力ブロックと減算器３によって動き
補償予測された予測ブロックとの差分である誤差ブロッ
クとが第一スイッチ回路62に入力される。また入力ブロ
ックと誤差ブロックとはそれぞれのブロックの電力を求
めるため原画電力算出回路５と誤差電力算出回路４とに
入力される。原画電力算出回路５では入力ブロックの交
流電力が、そして誤差電力算出回路４では誤差ブロック
の電力が算出される。それぞれ算出された入力ブロック
の交流電力と誤差ブロックの電力とは判別回路６に入力
される。判別回路６では誤差ブロックの電力の方が入力
ブロックの電力より小さい場合には予測モード信号を、
また入力ブロックの電力の方が誤差ブロックの電力より
も小さい場合にはイントラモード信号を、それぞれモー
ド信号として第一スイッチ回路62, ＭＩＸ回路63及び第
二スイッチ回路64に出力する。

【０１２６】入力ブロックと誤差ブロックとが入力され
た第一スイッチ回路62は符号化ブロックとしてどちらか
一方のブロックを出力する。そのため第一スイッチ回路
62はＳＣ検出回路61からのシーンチェンジ検出信号と判
別回路６からのモード信号とを受けてスイッチのモード
を決定し、入力ブロック, 誤差ブロックのいずれか一方
を符号化ブロックとして出力する。この時の切換状態を
図42に示す。今動き補償予測の処理過程が図４に示すよ
うに４フィールド完結であるから、通常モードはイント
ラフィールドが第１フィールドであり、その後予測フィ
ールドが第２フィールドから第４フィールドまで３フィ
ールド続き、またイントラフィールドが第１フィールド
・・・というように続いていくモードのことである。

【０１２７】図42におけるＳＣ検出有無は、ＳＣ検出回
路61からのシーンチェンジ検出信号がシーンチェンジを
検出していれば有、シーンチェンジを検出していなけれ
ば無を信号とする。判別モードは判別回路６からの出力
で先に説明を付したモード信号のことである。なお図中
のＸはＳＣ検出有無に関係なく、判別モードに関係なく
ということである。この図42に示すように第一スイッチ
回路62は選択ブロックを決定し、その選択ブロックを符
号化ブロックとして出力する。

【０１２８】第一スイッチ回路62で選択され出力された
符号化ブロックはＤＣＴ回路８で２次元直交変換され
る。そして直交変換されたデータは量子化回路９でウェ
イティング処理（重み付け処理）やスレッショルド処理
（しきい値処理）等が行われ、それぞれのシーケンスで
所定のビット数に量子化される。量子化回路９で量子化
されたデータは第一符号化回路10で伝送路11に適した符
号に変換され、伝送路11へ出力される。また量子化回路
９で量子化されたデータは動き補償予測を行うために局
部復号ループ20にも入力される。局部複合ループ20に入
力されたデータは、まず逆量子化回路12で逆量子化さ
れ、逆ウェイティング処理等を施された後、逆ＤＣＴ回
路13で逆直交変換を施される。逆ＤＣＴ回路13出力であ
る復号化ブロックは加算器14において予測ブロックと画
素単位で加算され再生画像となる。この時用いた予測ブ
ロックは減算器３で用いたものと同一のものである。加
算器14で再生画像となったブロックは画像メモリ15の所
定の位置に書き込まれる。

【０１２９】画像メモリ15は予測方式によってその必要
メモリ量が異なる。いま複数枚のフィールドメモリで構
成されているとし、局部復号ループ20で復元された出力
ブロックを所定の位置に蓄積していく。この時蓄積され
る画像が動き補償予測の探索範囲のデータとして使用さ
れる。画像メモリ15からＭＣ回路16へは、過去の出力ブ
ロックから再構成され、その再構成された画面から切り
出された動き検出の探索範囲であるブロックが出力され
る。この動き検出用の探索範囲ブロックの大きさは、ｉ
［画素］×ｊ［ライン］（ｉ≧ｍ, ｊ≧ｎ：ｉ、ｊは正
の整数）である。ＭＣ回路16には画像メモリ15から動き
補償予測の探索範囲のデータと画像メモリ60からの入力
ブロックとが参照データとして入力され、動きベクトル
が抽出される。

【０１３０】ＭＣ回路16で抽出された動きベクトルは、
ＭＩＸ回路63に入力され、判別回路６で決定されたモー
ド信号およびＳＣ検出回路からのＳＣ検出信号と合成さ
れる。合成された信号は、第二符号化回路18で伝送路11
に適した符号に変換され、対応する符号化されたブロッ
クと共に伝送路11へ出力される。またＭＣ回路16からは
予測ブロックとして探索範囲から入力ブロックと等しい
大きさ（ｍ［画素］×ｎ［ライン］）にブロック化され
た信号が出力される。ＭＣ回路16から出力される予測ブ
ロックは、過去の画像情報から生成されている。この予
測ブロックは第二スイッチ回路64に入力され、現在処理
しているフィールド, 復号化ブロックのモード信号, Ｓ
Ｃ検出回路51からのＳＣ検出信号に応じて出力される。
第二スイッチ回路54の一方の出力からは減算器３に処理
フィールド, ＳＣ検出信号に応じて予測ブロックが出力
される。他方の出力からはその時の復号化ブロックのモ
ード信号とＳＣ検出信号と処理フィールドとに応じて予
測ブロックが出力される。

【０１３１】この動き補償予測処理を図43に示す。図43
では第２フィールドF2と第３フィールドF3との間にシー
ンチェンジがあるものとしている。第１フィールドF1か
ら第２フィールドF2はシーンチェンジがないので第２フ
ィールドF2は第１フィールドF1から予測される。第２,
第３フィールドF2, F3間のシーンチェンジが検出され
て、第３フィールドF3は第１フィールドF1と同様イント
ラフィールドとなる。そして第４フィールドF4は第３フ
ィールドF3から予測される。

【０１３２】なおそのシーンチェンジより過去の映像か
ら予測を行うことはない。そして第４フィールドF4の動
き補償予測処理が終了すればまた次のフィールドをイン
トラフィールドとして動き補償予測処理を行っていく。
よって動き補償予測処理がスタートしてからは必ず４フ
ィールド毎にイントラフィールドが現れ、シーンチェン
ジが生じた場合にはその動き補償処理課程の間にもイン
トラフィールドが存在することになる。

【０１３３】第10実施の形態について図44, 図45のフロ
ーチャートを使用してその動作をまとめてみる。図44は
第10実施の形態の全体の動作を示すフローチャート、図
45は図44におけるステップS406の予測フィールド処理の
内容を示すフローチャートである。

【０１３４】まず、動き補償処理単位内のフィールドを
示すフィールド番号を０にセットする（ステップS40
1）。このフィールド番号の設定は第３実施の形態と同
じであり、今動き補償処理が開始された直後であるから
始めの処理フィールドは必ず動き補償処理単位内の先頭
フィールドであってイントラフィールドであるのでステ
ップS401ではフィールド番号ｆn ＝０にセットされる。
またシーンチェンジの有無を判別するためのフラグとな
るシーンチェンジ検出フラグＣｆn は、ステップS401で
は初期化のため０としておく。

【０１３５】次に、入力されてくる画像と過去の画像と
の性質を例えばあるパラメータで比較し、シーンチェン
ジの有無を検出する（ステップS402）。例えば過去の画
像のいくつかの所定の領域の画素の値の分散と現処理画
像の所定の領域の画素の値の分散とを比較することでシ
ーンチェンジを検出する。シーンチェンジを検出すると
シーンチェンジ検出フラグＣｆn ＝１にセットし、シー
ンチェンジを検出しなければシーンチェンジ検出フラグ
Ｃｆn ＝０にセットする。

【０１３６】次に、フィールド番号ｆn ＝０かどうか、
即ち動き補償予測処理単位内の先頭フィールドでイント
ラフィールドであるかどうかを判定する（ステップS40
3）。この時ｆn ＝０であればこのフィールドはイント
ラフィールドとして処理され（ステップS405）、ｆn ≠
０であれば次のステップS404へ処理が進む。シーンチェ
ンジ検出フラグＣｆn ＝０かどうか、即ちその処理フィ
ールドとそのフィールドを動き補償予測で符号化するた
めに必要な参照画像との間にシーンチェンジが存在する
かどうかを判定する（ステップS404）。

【０１３７】Ｃｆn ＝０であればシーンチェンジは存在
せず、その現在処理使用としているフィールドは予測フ
ィールドとして処理され（ステップS406）、Ｃｆn ＝１
であればシーンチェンジが存在するので新たに現在処理
しようとしているフィールドはイントラフィールドとし
て処理される（ステップS405）。従って動き補償予測処
理単位内であってｆn ＝０でなくてもシーンチェンジが
検出され、Ｃｆn ＝１であればそのフィールドの処理は
イントラフィールドとして処理される。

【０１３８】各々のフィールドが処理された後、フィー
ルド番号ｆn が次のフィールドを指し示すようにフィー
ルド番号がインクリメントされる（ステップS407）。な
おこのようなフィールド番号は実際のハードウェアでは
マイコン等の信号で制御することが可能である。

【０１３９】続いて次のフィールドを指し示すフィール
ド番号が動き補償処理単位内のフィールドを指し示すよ
うな数値であるかどうかが判定される（ステップS40
8）。動き補償処理単位内のフィールドを指し示さない
ような数字例えば図４の例では、動き補償予測の処理単
位が４フィールドで完結であり、イントラフィールドの
フィールド番号ｆn が０に設定してあるのでｆn ＝４と
いうような数字であれば一連の動き補償予測単位が終了
した事になり、ｆn ＜４であれば次のフィールドはまだ
動き補償処理単位内であると判断し、次のフィールド処
理のためシーンチェンジの検出から再び行われる。

【０１４０】一連の動き補償予測処理単位が終了した場
合は、これで所望の全てのフィールドの処理が終了した
かどうかが判定され（ステップS409）。これは例えばこ
の高能率符号化装置の終了スイッチが作動したかどうか
等で判定される。そして次のフィールドを処理するので
あれば次の動き補償予測処理単位の符号化のため、変数
を初期化し、シーンチェンジ検出から再び行われる。ま
た高能率符号化装置の作動が終了ならば、符号化は終了
する。

【０１４１】次に、第10実施の形態における予測フィー
ルド処理（図44のステップS406) について図45のフロー
チャートで説明する。図44のステップS404にて予測フィ
ールドとして処理されると決定したフィールドは、その
フィールド内でその処理フィールド内で所定の大きさｍ
［画素］×ｎ［ライン］にブロック化される（ステップ
S451）。ｍ×ｎの大きさに分割されたブロックが動き補
償予測され（ステップS452）、過去の画像の所定の領域
と今分割したブロックとの画素単位の差分である誤差ブ
ロックからその誤差電力Ｐ１を算出する（ステップS45
3）。またブロック化されたままのブロックの状態での
原画交流電力Ｐ２を算出する（ステップS454）。

【０１４２】各々算出された電力Ｐ１, Ｐ２はその大き
さが比較される（ステップS455）。誤差電力Ｐ１が原画
交流電力Ｐ２よりも小さければ、誤差ブロック（動き補
償予測されたブロックの差分値）を選択し（ステップS4
56）、一方、誤差電力Ｐ１が原画交流電力Ｐ２より大き
ければ、入力ブロック（ブロック化されたままの原画）
を選択する（ステップS457）。各々選択されたブロック
は直交変換を施された後（ステップS458）、各々のシー
ケンスに設定された所定のビット数に量子化される（ス
テップS459）。

【０１４３】例えばＤＣＴのような直交変換の場合普通
直流や交流の中でも低次のシーケンスにはビット数を多
く割り当て、交流の中でも高次のシーケンスにはビット
数の割当を少なくするような量子化が行われる。量子化
されたデータは伝送に適した符号に変換され（ステップ
S460）、符号化データは伝送される（ステップS461）。
また処理ブロック数を数えるなどして１フィールドの処
理が終了したかどうかを判定する（ステップS462）。１
フィールド内の処理が終了していなければ再びブロック
の処理が行われる。そして１フィールド内のブロックの
処理が全て終了であれば予測フィールドの処理を終了す
る。

【０１４４】第10実施の形態では、図43に示すように動
き補償予測過程でシーンチェンジが生じたときにそのシ
ーンチェンジ直後のフィールドをイントラフィールドと
することでシーンチェンジ直後の画像の主観的評価を向
上させることができる。

【０１４５】第11実施の形態．第10実施の形態において
図43に示すようにたとえ動き補償予測処理過程でシーン
チェンジが生じ、その直後のフィールドをイントラフィ
ールドにしても動き補償処理過程の時間的拘束長は４フ
ィールドで固定である。すなわち動き補償予測処理がス
タートしてからは必ず４フィールド毎にイントラフィー
ルドが現れ、シーンチェンジが生じた場合にはその動き
補償処理課程の間にもイントラフィールドが存在するこ
とになる。これは予測フィールドをイントラフィールド
に置き換えた構成である。

【０１４６】第11実施の形態では図46に示すようにシー
ンチェンジが生じ、その直後のフィールドをイントラフ
ィールドとするとそのイントラフィールドは新たな動き
補償処理過程の先頭フィールドとするものである。すな
わち動き補償処理過程の時間的拘束長が可変であるとい
うことである。通常は例えば図46に示すように動き補償
処理過程の時間的拘束長を４フィールドとしておき、そ
の動き補償処理過程でシーンチェンジが生じたときはそ
のシーンチェンジの直後のフィールドを新たなイントラ
フィールドとしてそのフィールドを先頭に４フィールド
単位の動き補償予測処理を行う。またその動き補償処理
過程内でシーンチェンジが生じれば同様にそのシーンチ
ェンジの直後のフィールドをイントラフィールドとして
そのフィールドを先頭に４フィールド単位の動き補償予
測処理を行う。

【０１４７】図47は第11実施の形態の全体のフローチャ
ートを示したものである。図47において、図44と同ステ
ップ番号を付した部分は同一部分を示す。まず、ステッ
プS401からステップS406までは第10実施の形態と同様で
ある。ステップS405, S406におけるイントラフィールド
処理, 予測フィールド処理は第10実施の形態と同様であ
る。ステップS405にてイントラフィールドとして処理さ
れたフィールドに対し、その処理されたフィールドを先
頭フィールドとする動き補償予測処理単位に切り換える
ためフィールド番号ｆn ＝０とする（ステップS490）。

【０１４８】例えば図46に示すように第10実施の形態に
よるとたとえイントラフィールドとして処理をされてい
てもフィールド番号ｆn は０→１→２→３→０→・・・
からと順番に変化したが、第11実施の形態の場合は動き
補償処理単位内の先頭フィールドでもないのにイントラ
フィールドとしてそのフィールドが処理された場合、強
引にそのフィールドのフィールド番号ｆn ＝０にセット
し、そのフィールドを新たな動き補償処理単位内の先頭
フィールドとする。このことによって動き補償処理単位
の時間的拘束長が可変になり、シーンチェンジがその時
設定している動き補償処理単位の時間的拘束長に比べ、
時間的に短い頻度で出現すればその動き補償処理単位の
時間的拘束長は短いものの連続となる。なお、次のステ
ップS407からステップS409までは第10実施の形態と同様
である。

【０１４９】第11実施の形態のようにすることでシーン
チェンジ直後の画像をイントラフィールドとして主観的
評価を向上させることができる。またシーンチェンジの
起こる頻度が動き補償処理単位の時間的拘束長よりも長
くその絶対数が少なければ、イントラフィールドのフィ
ールド数が第３実施の形態の場合より少なくなり情報量
を削減することができる。

【０１５０】第12実施の形態．第10実施の形態，第11実
施の形態ではシーンチェンジを検出したフィールド（ま
たはフレーム）をイントラフィールド（またはイントラ
フレーム）として処理を行ったが、イントラフィールド
（またはイントラフレーム）とはせずにそのフィールド
（またはフレーム）の参照画像を次の動き補償予測処理
単位に属しているイントラフィールド（またはイントラ
フレーム）にしてもかまわない。

【０１５１】第12実施の形態について図48で説明する。
図48(a) に図４に示した方式で通常の場合の動き補償予
測処理を行っている様子を示す。この場合、イントラフ
ィールドはフィールドF10 とフィールドF14 である。こ
のフィールドF10 とフィールドF14 とを動き補償予測処
理単位の先頭フィールドとして動き補償予測が行われ
る。そして、図49(b) に示すように、今シーンチェンジ
がフィールドF11 とフィールドF12 との間で生じ、フィ
ールドF12 でシーンチェンジが検出されるとフィールド
F12 からそのフィールドF12 を含む動き補償予測処理単
位の最後のフィールド、この場合フィールドF13 までを
次の動き補償予測処理単位に結合し、フィールドF12 、
フィールドF13 は次の動き補償予測処理単位に属してい
るイントラフィールドを参照画像として動き補償予測を
行う。この時結合された次の動き補償予測処理単位にお
いては通常の動き補償予測処理と上記で付加されたフィ
ールドの動き補償予測処理を行う。

【０１５２】第13実施の形態．第12実施の形態では動き
補償予測の処理単位が通常の場合より長くなることがあ
った。第13実施の形態ではシーンチェンジを検出したフ
ィールド（またはフレーム）から通常の動き補償予測処
理単位の長さであるＰフィールド（またはＰフレーム）
分を動き補償予測処理する。

【０１５３】第13実施の形態について図49で説明する。
図49(a) に図４に示した方式で通常の場合の動き補償予
測処理を行っている様子を示す。この場合イントラフィ
ールドはフィールドF10 とフィールドF14 とである。こ
のフィールドF10 とフィールドF14 とを動き補償予測処
理単位の先頭フィールドとして動き補償予測が行われ
る。図49(b) に示すように、今シーンチェンジがフィー
ルドF11 とフィールドF12 との間で生じ、フィールドF1
2 でシーンチェンジが検出されるとシーンチェンジが検
出されたフィールドF12 から４フィールド（動き補償予
測処理単位が４フィールドのため）を動き補償予測の処
理単位とし、通常であれば次の動き補償予測処理単位の
先頭フィールドでイントラフィールドであったフィール
ドF14 をその時の動き補償処理単位内のイントラフィー
ルドとし、動き補償予測処理を行う。そしてフィールド
F12 から４フィールド分、すなわちフィールドF15 まで
の動き補償予測処理が終了するとフィールドF16 からは
元の通常の動き補償予測処理を行う。

【０１５４】第14実施の形態．第３実施の形態〜第13実
施の形態ではシーンチェンジについての切換を述べた
が、ブロックの強制的なイントラモードの発生の数に応
じて参照画像を切り換えているので、強制的なイントラ
モードが数多く出現するような映像、すなわち１フィー
ルド前までは存在しなかった物体または１フィールド前
までは存在していた物体が、突然フィールドに現れるか
または突然フィールドから消滅するような場合にも同様
な方法で参照画像を切り換える事が可能である。

【０１５５】第15実施の形態．第３実施の形態〜第13実
施の形態までは例えば図４のような動き補償予測処理を
行っている場合から図29のような動き補償予測処理に切
り換えたが、例えば図50のように切り換える前はどのよ
うな動き補償予測処理を行っていてもよく、シーンチェ
ンジ等を検出後例えば図29のような切り換える前より発
生情報量の減少する動き補償予測処理に切り換える。

【０１５６】第16実施の形態．第３実施の形態〜第15実
施の形態は４フィールド単位の動き補償予測処理につい
て述べたが、４フィールド単位でなくてもよく、動き補
償予測処理を行い得る任意のフールド数でも行うことが
可能である。

【０１５７】第３〜第16実施の形態では、前記のような
ハードウェアの追加によりメモリ量をあまり増加させず
に例えば図50に示すようにシーンチェンジが動き補償予
測の処理単位内に生じた場合でも初めに設定されている
参照画像からシーンチェンジ等の影響をできるだけ受け
ないように参照画像を切り換え、シーンチェンジ直後の
映像を動き補償予測の参照画像とし、そのシーンチェン
ジを検出以後その検出したシーンチェンジ以前のフィー
ルドを動き補償予測の参照画像としないことによって、
シーンチェンジによる符号量の増加を最小に抑えてかつ
映像の質を劣化させることなく伝送することが可能であ
る。

【０１５８】普通シーンチェンジをはさんで動き補償予
測を行うと予測画像の情報量が増加する。そこで、その
情報量と同等の情報量でイントラ画像としてそのフィー
ルドを処理すると画像の主観的評価が向上する。シーン
チェンジを検出することでそのシーンチェンジ直後の画
像をイントラ画像としてフィールド内符号化、フレーム
内符号化を行うことでシーンチェンジ直後の画像の主観
的評価を向上させることができる。またシーンチェンジ
が生じたときにその直後の画像をイントラ画像として扱
い、そのイントラ画像を先頭の画像として動き補償予測
を行うことで発生するイントラ画像の数を少なくするこ
とができ、発生情報量を削減することができる。

【０１５９】第17実施の形態．図51は本発明による映像
情報記録装置及び映像情報再生装置の構成を示すブロッ
ク図である。図51において、101 〜111 は図18または図
24における従来装置と同じものである。

【０１６０】記録動作について説明する。Ａ／Ｄ変換器
101 に入力された映像信号は、ディジタル映像信号に変
換され、高能率符号化器110 へ出力される。高能率符号
化器110 では、映像情報の自己相関や人間の視覚特性、
データ発生頻度の偏りなどを利用した冗長度の削減を行
い、情報の圧縮（詳細は後述する）を行う。高能率符号
化器110 の出力は誤り訂正エンコーダ102 に入力され、
記録再生における伝送路誤りを訂正するための誤り訂正
符号が付加される。

【０１６１】高密度の記録を行うため、また圧縮された
情報は少しの誤りでも影響が広範囲におよぶため、誤り
訂正能力が高く、しかも付加する情報の少ない符号が選
ばれている。誤り訂正符号が付加されたデータは、変調
器103 で磁気ヘッド106 と磁気テープ105 とに適した記
録信号に変調される。アジマス記録のためのＤＣ成分お
よび低域成分の抑圧や、磁気ヘッド106 のトレースを助
けるトラッキング信号の付加なども変調器103 で行われ
る。変調器103 で変調された記録信号は磁気ヘッド106
を通して磁気テープ105 に記録される。なお、磁気ヘッ
ド106 は回転ヘッド・ドラム104 に搭載されており、ド
ラム104 が回転することにより磁気ヘッド106 も回転
し、磁気テープ105 には、いわゆるヘリキャル・スキャ
ンで記録される。

【０１６２】次に再生動作について説明する。ヘリキャ
ル・スキャンで磁気テープ105 に記録された信号は、回
転ヘッド・ドラム104 に搭載された磁気ヘッド106 にて
ピックアップされ復調器107 で復調される。復調された
信号は、誤り訂正デコーダ108 で誤りの検出および誤り
訂正が行われる。誤り訂正済みのデータは高能率復号化
器111 で伸長され圧縮符号から元のディジタル映像信号
になる。復元されたディジタル映像信号はＤ／Ａ変換器
109 でアナログの映像信号に変換されて出力される。

【０１６３】図52、図53に第17実施の形態におけるテー
プフォーマットの一例を示す。４フィールドの映像情報
（｛720 ＋ 360×２｝×480 ×4/2 ＝11.06Mビット）は
約1.3Mビットに圧縮符号化され、音声信号、誤り訂正符
号などと共に10本のトラックに分割して記録される。こ
の場合アジマス方式のガードバンドレス記録で、面積記
録密度は約 2.5μｍ² ／bit となる。

【０１６４】図54は、図51における高能率符号化器110
の内部構成を示すブロック図である。図54において、30
1 は入力原信号と予測信号との差分を出力する減算器、
302は入力原信号と減算器301 の出力とを選択する第一
スイッチ、303 はＤＣＴの直交変換を行うＤＣＴ回路、
304 は符号化するデータを量子化する量子化器、305は
頻度が高いデータに短い符号を割当て統計的なデータの
冗長度を除く可変長符号化器である。

【０１６５】また306 〜311 は、予測信号を求めるロー
カル復号器を構成しており、306 は量子化データを元に
もどす逆量子化器、307 は逆ＤＣＴを施す逆ＤＣＴ回
路、308 は予測信号と差分信号とを加算し元の信号を復
元する加算器、309 はローカル復号した映像データを蓄
えておく画像メモリ、310 は入力原信号の動きを検出し
次の予測データを出力する動き補償予測回路、311 は加
算器308 に入力するデータを切換える第二スイッチであ
る。

【０１６６】次に高能率符号化器110 の動作を説明す
る。記録単位ブロックの最初のフィールドは、面間予測
を用いないイントラフィールドとして符号化する。第一
スイッチ302 は上側が選択されており、入力されたディ
ジタル映像信号は、ＤＣＴ回路303 で直交変換される。
変換されたデータは量子化器304 で量子化され、可変長
符号化器305 でハフマン符号などの可変長符号に符号化
され出力される。また同時に量子化されたデータは逆量
子化器306 で逆量子化され、逆ＤＣＴ回路307 に入力さ
れる。逆ＤＣＴ回路307 では直交変換されたデータが元
の画像データに逆変換され、加算器308 へ出力される。
イントラフィールドでは、第二スイッチ311 も上側が選
択されており、従って加算器308 の一方の入力が零にな
るので、逆ＤＣＴ回路307 の出力はそのまま画像メモリ
309 に入り記憶される。

【０１６７】次のフィールドの符号化には、面間予測を
用いる。面間予測では第一, 二スイッチ302,311 は下側
が選択されている。入力されたディジタル映像信号は、
減算器301 と動き補償予測回路310 とに入る。動き補償
予測回路310 では、記憶された画像と入力された画像と
を比較し、入力画像の動きベクトルと予測符号化に用い
る予測画像とを出力する。減算器301 では、入力画像と
予測画像との差分を計算し、予測誤差信号としてＤＣＴ
回路303 へ出力する。予測誤差信号は生の画像信号と比
較して、その予測精度が高いほど、情報量が減少してい
る。例えば、全くの静止画ならばその誤差信号は零にな
る。

【０１６８】ＤＣＴ回路303 へ入力されたデータは最初
のフィールドと同じように、ＤＣＴ回路303,量子化器30
4 でそれぞれ直交変換, 量子化が行われ、更に可変長符
号化器305 で可変長符号に変換され出力される。一方、
量子化されたデータは逆量子化器306 を通して逆ＤＣＴ
回路307 へ送られ、逆量子化と逆直交変換とを受けた
後、加算器308 に入る。加算器308 の他方の入力には、
予測誤差を求めたとき用いた予測画像が入力されてお
り、加算器308 の出力としては入力画像と同じものが得
られる。加算器308 の出力は画像メモリ309 に記憶され
る。以下同様にｎフィールドまで符号化される。

【０１６９】図55には、フレーム毎のデータ発生量の変
化の一例を示す。この例では８フレーム毎に面間予測を
用いないイントラフレームが挿入され情報量が多くなっ
ていることが分かる。また、図56には、各フィールドの
記録情報とトラックへの書き込み関係の一例を示す。こ
の例では、４フィールドのデータを10本のトラックに記
録している。フィールド１つのデータ量は、トラックの
記録容量の整数倍でなくてよい。

【０１７０】第18実施の形態．第17実施の形態では、４
フィールドのデータを10本のトラックに記録していた
が、毎回10本のトラックに記録する必要はなく、記録す
る情報量に応じて８本または６本のトラックに記録して
もよい。

【０１７１】以上のように、第17, 第18実施の形態で
は、複数のフィールドまたはフレームの信号をまとめて
１つの記録単位として所定の数のトラックに記録するた
め、所定の数のトラックを再生すれば、記録したフィー
ルドが全て再現できるので、ＶＴＲに要求される特殊再
生や編集に対応することができる。また、記録する情報
量に応じて、記録するトラックの数を選択するので、無
駄なトラックが発生せず、長時間の記録再生をすること
ができる。また、記録する情報を、各トラックの記録容
量に合わせる必要が無いので、各トラック毎に発生する
無駄がなく、効率の良い記録をすることができる。更
に、各記録単位の中には必ず面間予測を用いないイント
ラ画像があるので、スピードサーチなどの特殊再生時
に、容易に復元画像が得られる。また、面間予測を使用
した予測画像より、記録する情報量を低減することがで
きる。

【０１７２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る映像情
報記録装置及び映像情報再生装置は、複数のフィールド
（またはフレーム）の信号をまとめて１つの記録単位と
して所定数のトラックに記録し、またこれにより、ＶＴ
Ｒ等に要求される特殊再生，編集に対応することができ
る効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ディジタルＶＴＲの構成を示すブロック図で
ある。

【図２】 従来の動き補償予測処理装置を示すブロック
構成図である。

【図３】 従来の動き補償予測処理装置におけるブロッ
ク選択の動作を示す図である。

【図４】 動き補償予測処理におけるフィールド関係を
示す図である。

【図５】 動き補償予測処理におけるフィールド関係を
示す図である。

【図６】 従来の動き補償予測の場合の符号量とＳ／Ｎ
と示す図である。

【図７】 参照画像を切り換えない場合の５sec 間の情
報量の推移を示す図である。

【図８】 参照画像を切り換えない場合の５sec 間のＳ
／Ｎの変化を示す図である。

【図９】 ８ミリビデオ規格におけるテープフォーマッ
トを示す図である。

【図１０】 ８ミリビデオ規格における１トラックのフ
ォーマットを示す図である。

【図１１】 ８ミリビデオで使用される回転ヘッド・ド
ラムと磁気テープとの巻き付け状態を示す図である。

【図１２】 ８ミリビデオ規格における各信号の周波数
アロケーションを示す図である。

【図１３】 従来の映像情報記録再生装置の構成を示す
ブロック図である。

【図１４】 従来の映像情報記録再生装置の構成を示す
ブロック図である。

【図１５】 図13、図14に示す映像情報記録再生装置に
おけるヘッド切換え用パルス信号と入力映像信号との位
相関係を示すタイミング図である。

【図１６】 図13、図14に示す映像情報記録再生装置に
おけるゲート回路で処理された映像信号を示す波形図で
ある。

【図１７】 図13、図14に示す映像情報記録再生装置に
おける時間軸多重信号を示す波形図である。

【図１８】 従来の他の映像情報記録再生装置の構成を
示すブロック図である。

【図１９】 Ｄ１方式, Ｄ２方式ＶＴＲのテープフォー
マットを示す図である。

【図２０】 Ｄ１方式, Ｄ２方式ＶＴＲの全体仕様を示
す図である。

【図２１】 Ｄ１方式, Ｄ２方式ＶＴＲのテープフォー
マット諸元を示す図である。

【図２２】 Ｄ１方式, Ｄ２方式ＶＴＲの走行系諸元を
示す図である。

【図２３】 Ｄ１方式, Ｄ２方式ＶＴＲの記録される画
素範囲を示す図である。

【図２４】 高能率符号映像情報圧縮方式の通信装置の
構成を示すブロック図である。

【図２５】 高能率符号通信装置のバッファオペレーシ
ョンを説明する図である。

【図２６】 本発明の高能率符号化装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図２７】 動き補償予測処理におけるフィールド関係
を示す図である。

【図２８】 本発明の他の高能率符号化装置の構成を示
すブロック図である。

【図２９】 動き補償予測処理におけるフィールド関係
を示す図である。

【図３０】 シーンチェンジが存在する場合のシミュレ
ーション結果を示す図である。

【図３１】 シーンチェンジが存在しない場合のシミュ
レーション結果を示す図である。

【図３２】 本発明の更に他の高能率符号化装置の構成
を示すブロック図である。

【図３３】 図32に示す高能率符号化装置の動作のフロ
ーチャートである。

【図３４】 図33におけるイントラフィールド処理のフ
ローチャートである。

【図３５】 図33における予測フィールド処理のフロー
チャートである。

【図３６】 参照画像を切り換えた場合の５sec 間の情
報量の推移を示す図である。

【図３７】 参照画像を切り換えた場合の５sec 間のＳ
／Ｎの変化を示す図である。

【図３８】 図33における他の予測フィールド処理のフ
ローチャートである。

【図３９】 図33における更に他の予測フィールド処理
のフローチャートである。

【図４０】 図39における参照画像切換判定処理のフロ
ーチャートである。

【図４１】 本発明の更に他の高能率符号化装置の構成
を示すブロック図である。

【図４２】 図41に示す高能率符号化装置におけるブロ
ック選択の動作を示す図である。

【図４３】 図41に示す高能率符号化装置における参照
画像とイントラフィールドとの切り換えを示す図であ
る。

【図４４】 図41に示す高能率符号化装置の動作のフロ
ーチャートである。

【図４５】 図44における予測フィールド処理のフロー
チャートである。

【図４６】 図41に示す高能率符号化装置における参照
画像とイントラフィールドとの他の切り換えを示す図で
ある。

【図４７】 図41に示す高能率符号化装置の他の動作の
フローチャートである。

【図４８】 動き補償予測処理におけるフィールド関係
を示す図である。

【図４９】 動き補償予測処理におけるフィールド関係
を示す図である。

【図５０】 参照画像の切り換えを示す図である。

【図５１】 本発明の映像情報記録装置及び映像情報再
生装置の構成を示すブロック図である。

【図５２】 本発明によるテープフォーマットの一例を
示す図である。

【図５３】 本発明によるテープフォーマットの一例を
示す図である。

【図５４】 図51における高能率符号化器の内部構成を
示すブロック図である。

【図５５】 フレーム毎のデータ発生量の変化の一例を
示す図である。

【図５６】 本発明による各フィールドの記録情報とト
ラックへの書き込みとの関係を説明する図である。

【符号の説明】

２ ブロック化回路、４ 誤差電力算出回路、５ 原画
電力算出回路、６ 判別回路、７ 第一スイッチ回路、
16 ＭＣ回路、19 第二スイッチ回路、30 動き補償予
測回路、31 判定器、32 第１スイッチ、33 直交変換
回路、34 量子化回路、35 第２スイッチ、36 逆量子
化回路、37 逆直交変換回路、40 判定器、50 モード
カウンタ、51 方向切換回路、52 画像メモリ、60 画
像メモリ、61 ＳＣ検出回路、62 第一スイッチ回路、
64 第二スイッチ回路、103 変調器、107 復調器、
110 高能率符号化器、111 高能率復号化器。

───────────────────────────────────────────────────── 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 7/32 Ｈ０４Ｎ 7/137 Ｚ (31)優先権主張番号 特願平4−43075 (32)優先日 平成４年２月28日(1992．2．28) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 浅村 吉範 京都府長岡京市馬場図所１番地 三菱電機 株式会社電子商品開発研究所内 (72)発明者 大西 健 京都府長岡京市馬場図所１番地 三菱電機 株式会社電子商品開発研究所内 (72)発明者 三嶋 英俊 京都府長岡京市馬場図所１番地 三菱電機 株式会社電子商品開発研究所内 Ｆターム(参考） 5C018 DC06 5C053 FA22 GB02 GB08 GB22 GB30 5C059 KK36 MA05 MA21 MC11 NN21 PP04 RC07 SS16 TA00 TA16 TC03 TC14 TD06 TD07 TD11 TD12 UA02 UA05 UA33 5D044 AB07 BC01 CC03 DE12 DE32 DE52 EF05 FG18 GK12

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ｎフィールドまたはｎフレーム（ｎは２
   以上の整数）の映像信号を処理単位とし、該処理単位中
   の少なくとも１フィールドまたは１フレームの映像信号
   がイントラモードで符号化されたイントラフィールドま
   たはイントラフレームと、 その他のフィールドまたはフレームの映像信号が、前記
   イントラフィールドまたはイントラフレームを参照画像
   とする動き補償予測を用いた予測符号化モードで符号化
   された予測フィールドまたは予測フレームとが記録され
   る映像情報記録媒体であって、 前記映像情報記録媒体は、当該映像情報記録媒体上を一
   定の情報長に区切った複数の記録セグメントから構成さ
   れるものであり、 前記処理単位として記録する情報量は可変であって、前
   記処理単位として記録する情報量に応じた整数倍の記録
   セグメントに当該処理単位を記録し、前記整数倍の記録
   セグメントに前記処理単位が記録された場合の残りの領
   域には、無駄なデータが埋め込まれることを特徴とする
   映像情報記録媒体。
2. 【請求項２】 ｎフィールドまたはｎフレーム（ｎは２
   以上の整数）の映像信号を処理単位とし、該処理単位中
   の少なくとも１フィールドまたは１フレームの映像信号
   をイントラモードで符号化し、参照画像として蓄積する
   第１の符号化手段と、 その他のフィールドまたはフレームの映像信号を、前記
   参照画像に対する動き補償予測を用いた予測符号化モー
   ドで符号化する第２の符号化手段と、 前記処理単位として記録する情報量は可変であって、当
   該情報量に応じた整数倍の記録セグメントに当該処理単
   位を記録し、前記整数倍の記録セグメントに前記処理単
   位が記録された場合の残りの領域には、無駄なデータを
   埋め込む手段とを備え、 前記記録セグメントは、映像情報記録媒体上を一定の情
   報長で複数個に区切ったものであることを特徴とする映
   像情報記録装置。
3. 【請求項３】 ｎフィールドまたはｎフレーム（ｎは２
   以上の整数）の映像信号を処理単位とし、該処理単位中
   の少なくとも１フィールドまたは１フレームの映像信号
   をイントラモードで符号化し、参照画像として蓄積する
   工程と、 その他のフィールドまたはフレームの映像信号を、前記
   参照画像に対する動き補償予測を用いた予測符号化モー
   ドで符号化する工程と、 前記処理単位として記録する情報量は可変であって、当
   該情報量に応じた整数倍の記録セグメントに当該処理単
   位を記録し、前記整数倍の記録セグメントに前記処理単
   位が記録された場合の残りの領域には、無駄なデータを
   埋め込む工程とを備え、 前記記録セグメントは、映像情報記録媒体上を一定の情
   報長で複数個に区切ったものであることを特徴とする映
   像情報記録方法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の映像情報記録媒体に記
   録された映像情報を再生する映像情報再生装置であっ
   て、 前記処理単位の先頭である記録セグメント先頭にアクセ
   スすることにより、前記記録媒体から前記処理単位に相
   当する符号化映像信号を読み出す手段と、 読み出した符号化映像信号のうち、イントラモードで符
   号化されたフィールドまたはフレームの映像信号を抽出
   して復号化する第１の復号化手段と、 前記第１の復号化手段により復号化した映像信号に基づ
   き、予測符号化モードで符号化されたフィールドまたは
   フレームの映像信号を復号化する第２の復号化手段と、 前記埋め込まれた無駄なデータを廃棄する手段とを備え
   たことを特徴とする映像情報再生装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の映像情報記録媒体に記
   録された映像情報を再生する映像情報再生方法であっ
   て、 前記処理単位の先頭である記録セグメント先頭にアクセ
   スすることにより、前記記録媒体から前記処理単位に相
   当する符号化映像信号を読み出す工程と、 読み出した符号化映像信号のうち、イントラモードで符
   号化されたフィールドまたはフレームの映像信号を抽出
   して復号化する第１の復号化工程と、 前記第１の復号化工程により復号化した映像信号に基づ
   き、予測符号化モードで符号化されたフィールドまたは
   フレームの映像信号を復号化する第２の復号化工程と、 前記埋め込まれた無駄なデータを廃棄する工程とを備え
   たことを特徴とする映像情報再生方法。