JP2004040662A

JP2004040662A - ディジタル画像信号記録装置

Info

Publication number: JP2004040662A
Application number: JP2002197777A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Honma; 本間　清
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】高精細度画像信号を所定のデータレートに圧縮する処理を適切に行い、圧縮率を均一に保持して画面上の位置による画質の変化のない圧縮データを記録媒体に記録する。
【解決手段】記録系の圧縮処理回路は、メイン圧縮処理回路１１に含まれる２個の圧縮処理回路１１ａ及び１つのサブ圧縮処理回路１２を並列に設けて構成される。サブ圧縮処理回路１２により得られるサブ圧縮処理データは、２個の圧縮処理回路１１ａにより得られる圧縮処理データ中に存在する第１の空き領域ＶＲ１に格納される。サブ圧縮処理回路１２により得られるサブ圧縮処理データは、そのままでは第１の空き領域に格納しきれないので、サブ圧縮処理データを第１の部分と第２の部分との分け、第２の部分を第１の部分に存在する第２の空き領域ＶＲ２に格納し、データ量を低減する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル化された画像信号に圧縮処理を施して記録媒体に記録するディジタル画像信号記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタル画像信号を情報圧縮処理して磁気テープに記録するための規格として、ＤＶ（ＤＶＣ）規格が知られている。高精細度画像信号（ＨＤ信号）のためのＤＶ規格では、６０Ｈｚモードで９６０画素×１０８０ライン、５０Ｈｚモードで９６０画素×１２５０ラインの画像信号を、６：１：１形式のマクロブロックで処理することにより、６０Ｈｚモードで４５×６０＝２７００ブロック（１／３０秒当たり）、５０Ｈｚモードで４５×７２＝３２４０マクロブロック（１／２５秒当たり）の処理が可能である。６０Ｈｚモードは、フィールド周波数が６０Ｈｚの画像信号に対応したモードであり、５０Ｈｚモードは、フィールド周波数が５０Ｈｚの画像信号に対応したモードである。
また７２０／２４ｐフォーマットの高精細度画像信号が知られており、この信号は、１２８０画素×７２０ラインで、フレーム周波数が２４Ｈｚのプログレッシブ処理した信号である。この信号を２：１：１形式でサンプリングすると、１フレーム当たりのマクロブロック数が８０×９０＝７２００マクロブロックとなる。
この７２０／２４ｐフォーマットの高精細度画像信号を１００Ｍｂｐｓに圧縮する場合、上記ＨＤ信号のＤＶ規格に準拠した圧縮処理回路（以下「ＤＶ圧縮処理回路」という）を用いることとすると、２個のＤＶ圧縮処理回路を並列に設けて５０Ｈｚモードで動作させると、６４８０個のマクロブロックを処理することができる。ＤＶ圧縮処理回路は、もともと６：１：１形式に対応しているため、１つマクロブロックに対応する圧縮データの基本単位には、８個の格納領域（以下「ＤＣＴエリア」という）が設けられているが、７２０／２４ｐフォーマットの高精細度画像信号は２：１：１形式であるため、８個のＤＣＴエリアのうち４個が使用される。
上記７２００個のマクロブロックのうち、６４８０個は通常処理で圧縮可能であるが、残りの７２０個のマクロブロックに対応するデータは、処理できないことになる。そこで、一つのマクロブロックに格納するＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ　Ｃｏｓｉｎｅ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）ブロックの数を増やして圧縮レートを高くする方法が考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法では、一つあたりの圧縮処理回路で処理可能なマクロブロックの数と、実際に処理しなければならないマクロブロックの数の比率が簡単な整数比となっていないため、所定数のマクロブロックを基本単位とした圧縮単位毎の圧縮率が異なってしまう。すなわち、通常処理で対応できない上記７２０個のマクロブロックには、輝度信号のＤＣＴブロックが１４４０個含まれ、色差信号のＤＣＴブロックが合計で１４４０個含まれているが、これらを通常処理可能な６４８０個のマクロブロックに均等に割り振ることはできない（４個のＤＣＴブロックからなるマクロブロックと、５個のＤＣＴブロックからなるマクロブロックとによって、６４８０個のマクロブロックが構成されることになる）ため、圧縮単位毎の圧縮率が異なるものとなってしまう。その結果、画面上の位置により画質が異なるという問題がある。
【０００４】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、高精細度画像信号を所定のデータレートに圧縮する処理を適切に行い、圧縮率を均一に保持して画面上の位置による画質の変化のない圧縮データを記録媒体に記録することができるディジタル画像信号記録装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、輝度信号及び２つの色差信号からなる画像信号の情報圧縮処理を行い、該情報圧縮処理された画像信号を記録媒体に記録するディジタル画像信号記録装置において、輝度信号の画素数と色差信号のそれぞれの画素数との比がｍ：１である（ｍは２以上の整数）画像信号を圧縮するための圧縮処理回路を複数個並列に設けることにより、輝度信号の画素数と色差信号のそれぞれの画素数との比がｎ：１である（ｎはｍ未満の整数）画像信号を圧縮する圧縮処理手段を備え、該圧縮処理手段は、（Ｋ＋Ｌ）（Ｋ，Ｌは１以上の整数）個の前記圧縮処理回路を並列に設けて構成され、輝度信号の所定画素ブロックと色差信号の所定画素ブロックとを組み合わせたマクロブロックを基本単位として圧縮処理を行い、Ｋ個の前記圧縮処理回路により得られる圧縮処理データを、Ｌ個の圧縮処理回路により得られる圧縮処理データ中に存在する第１の空き領域に格納することを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のディジタル画像信号記録装置において、前記Ｋ個の圧縮処理回路により得られる圧縮処理データを前記第１の空き領域に格納しきれないときは、該格納できなかった圧縮処理データを、前記第１の空き領域に格納された圧縮処理データ中に存在する第２の空き領域に格納することを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のディジタル画像信号記録装置において、前記圧縮処理手段は、前記Ｋ個の圧縮処理回路により得られる圧縮処理データ中に存在する第２の空き領域に、前記Ｋ個の圧縮処理回路により得られる圧縮処理データの一部を格納することにより、前記Ｋ個の圧縮処理回路により得られる圧縮処理データのデータ量を減少させるデータ量低減処理を実行し、該データ量低減処理後のデータを前記第１の空き領域に格納することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかるディジタル画像信号記録再生装置の構成を示すブロック図である。この装置は、７２０／２４ｐフォーマットの高精細画像信号を１００Ｍｂｐｓのレートで記録再生するものである。図１に示すようにこのディジタル画像信号記録再生装置は、メイン圧縮処理回路１１、サブ圧縮処理回路１２、サブ圧縮データ格納処理回路１３、訂正符号化処理回路１４、フォーマット処理回路１５、及び磁気ヘッド１６を主たる構成要素とする記録系と、磁気ヘッド１６、デフォーマット処理回路１７、訂正復号化処理回路１８、サブ圧縮データ抽出処理回路１９、メイン伸張処理回路２０、及びサブ伸張処理回路２１を主たる構成要素とする再生系とを備えている。磁気ヘッド１６は、磁気テープ１０へのデータの記録及び磁気テープ１０からのデータの再生に使用される。
【０００９】
図１に示す記録系においては、圧縮処理の前段階として必要なブロック化処理が施されたディジタル画像信号が、メイン圧縮処理回路１１及びサブ圧縮処理回路１２に入力される。また、再生系においては、メイン伸張処理回路２０及びサブ伸張処理回路２１の出力信号について、画素の並べ替え処理を行うことにより、最終的な再生画像信号が得られる。
【００１０】
メイン圧縮処理回路１１は、同一の機能を有し、並列に作動する２つの圧縮処理回路１１ａを備えている。圧縮処理回路１１ａは、前述した高精度画像信号のＤＶ（ＤＶＣ）規格に準拠した画像信号の圧縮処理を行う。圧縮処理回路１１ａは、５０Ｍｂｐｓの圧縮データを生成する能力、すなわち高精細精細度の画像信号（ＨＤ信号）を記録するための規格に対応する処理能力を有する。圧縮処理回路１１ａは、本来は６：１：１形式で標本化されたディジタル画像信号に対応するものであるが、本実施形態では、図２に示すような、２：１：１形式に対応する基本単位からなる圧縮データを生成する。図２に示す基本単位は、輝度信号に対応する圧縮データ格納領域Ｙ０，Ｙ０１，Ｙ０２，Ｙ１，Ｙ１１，及びＹ１２（各１０バイト）と、色差信号に対応する圧縮データ格納領域Ｃｒ及びＣｂ（各８バイト）と、エラー及びコンシールの情報ＳＴＡ及び圧縮処理を行う際に選択した量子化テーブルを示す情報ＱＮＯ（１バイト）とから成り、全体として７７バイトで構成される。図２のＤＣは、ＤＣＴにより得られる直流成分の情報を示し、ＡＣは、交流成分の情報を示す。
【００１１】
図２に示す基本単位内には、ＲＳＶで示す空き領域が６バイト存在し、さらに「０１１０」で示すＥＯＢ（Ｅｎｄ　ｏｆ　Ｂｌｏｃｋ）領域が存在する。ＥＯＢ領域には、固定の情報「０１１０」が格納されるので、記録すべき画像データの格納に使用し、再生時に伸張処理の前にもとの「０１１０」に戻しておくことにより、データの記録再生に使用することできる。したがって、基本単位内には、全部で８バイトの空き領域が存在する。このような空き領域が存在する理由は、本来６：１：１形式の画像信号用の圧縮処理回路を複数並列に配置して、２：１：１形式の画像信号の圧縮処理回路を構成したからである。すなわち、領域Ｙ０１，Ｙ０２，Ｙ１１，及びＹ１２では、もともと直流成分の情報を格納する領域１２ビット及び交流成分の低周波成分に対応する情報を格納する領域４ビット（合計１６ビット）が空き領域となっている。そこで、本実施形態では、この空き領域を有効に活用して、１００Ｍｂｐｓのレートでの記録再生を実現する。
【００１２】
入力される高精細画像信号（７２０／２４ｐフォーマット）の有効画素数は輝度信号が１２８０×７２０画素、色差信号６４０×７２０画素となっているので、２：１：１形式の７２００個のマクロブロック（１個のマクロブロックは輝度信号Ｙが２ＤＣＴブロック、色差信号Ｃｒ，Ｃｂが各１ＤＣＴブロックで構成され、１ＤＣＴブロックは８×８画素に対応する）で構成される。
【００１３】
圧縮処理回路１１ａは，５０Ｈｚモードで動作させると１つあたり３２４０個のマクロブロックの処理が可能なので、全体として３つの（７２００÷３２４０＝２．２）圧縮処理回路が必要になる。そこで、７２００個のマクロブロックを６４８０個と７２０個のマクロブロックに分け、６４８０個のマクロブロックをメイン圧縮処理回路１１の２つ圧縮処理回路１１ａに入力し、残りの７２０個のマクロブロックをサブ圧縮処理回路１２に入力する。サブ圧縮処理回路１２の基本的な処理能力は、圧縮処理回路１１ａと同一の構成とすれば、５０Ｈｚモードで３２４０個となるが、本実施形態では、７２０個の基本単位を生成する処理能力で足りる。
【００１４】
７７バイトからなる基本単位内にＥＯＢ領域を含めた空き領域は８バイト存在するので、メイン圧縮処理回路１１で処理された圧縮データ内（６４８０個の基本単位が存在する）には５１８４０バイト（６４８０×８バイト）の空き領域（以下「第１の空き領域」という）があることになる。これは基本単位６７３個分（５１８４０バイト÷７７バイト）に相当する。
【００１５】
しかし、これだけではサブ圧縮処理回路での圧縮結果の７２０個の基本単位全てを格納することは出来ない。そこで、前記第１空き領域に格納する６７３個の基本単位内に存在する空き領域（以下「第２の空き領域」という）も使用する。第２の空き領域には、基本単位６９個分（６７３×８バイト÷７７バイト）の空き領域が存在するので、第１と第２の空き領域の両方を用いることにより、サブ圧縮処理回路１２の処理により生成される７２０個の基本単位全てを格納することが出来る。
【００１６】
実際の格納処理は、サブ圧縮データ格納処理回路１３において、以下のように実行される。すなわち先ずサブ圧縮処理回路１２で処理された７２０個の基本単位を、６７３個の基本単位からなる第１の部分と、４７個の基本単位からなる第２の部分とに分割し、６７３個の基本単位からなる第１の部分に存在する第２の空き領域に、４７個の基本単位からなる第２の部分を格納する。次にこの６７３個の基本単位をメイン圧縮処理回路１１で処理された６４８０個の基本単位内に存在する第１の空き領域に格納する。空き領域は基本単位内に散在しているので実際とは異なるが、処理のイメージは図３に示すようになる。図３において、ＶＲ１及びＶＲ２は、それぞれ第１の空き領域及び第２の空き領域を示す。図の左側に記録時の処理の流れを示す矢線（矢印を付した線）が付されている。
【００１７】
このようにして入力された７２００個のマクロブロックは６４８０個の基本単位内に全て格納され１００Ｍｂｐｓの処理系として、訂正符号化処理回路１４により所定の誤り訂正符号化が行われ、さらにフォーマット処理回路１５により磁気テープに記録するための所定フォーマット化が行われる。フォーマット化された画像データは、記録アンプ（図示せず）及び磁気ヘッド１６を介して磁気テープ１０に記録される。
【００１８】
再生時においては、磁気テープ１０から磁気ヘッド１６により再生された画像データは、再生アンプ（図示せず）を介してデフォーマット処理回路１７に入力される。再生されたデータはデフォーマット処理回路１７により、所定のデフォーマット処理が行われ、さらに、訂正復号化回路１８により誤り訂正処理が行われ、圧縮データとしての６４８０個の基本単位に変換される。
【００１９】
サブ圧縮データ抽出処理回路１９は、まず第１の空き領域ＶＲ１に格納されている６７３個の基本単位を抜き出し、次にその６７３個の基本単位内の第２の空き領域ＶＲ２に格納されている４７個の基本単位を抜き出す。このように抜き出された７２００個の基本単位は、６４８０個のグループと７２０個のグループに分けられ、それぞれメイン伸張処理回路２０とサブ伸張処理回路２１に入力される。
【００２０】
メイン伸張処理回路２０は、並列に設けられた２つの伸張処理回路２０ａからなり、それぞれ、３２４０個の基本単位の伸張処理を行う。またサブ伸張処理回路２１は、７２０個の基本単位の伸張処理を行う。そして、メイン伸張処理回路２０の出力とサブ伸張処理回路２１の出力とを加算することにより元のブロック化されたディジタル画像信号が復元され、出力される。
【００２１】
以上のように本実施形態によれば、記録系の圧縮処理回路は、メイン圧縮処理回路１１に含まれる２個の圧縮処理回路１１ａ及び１つのサブ圧縮処理回路１２を並列に設けて構成され、サブ圧縮処理回路１２により得られる圧縮処理データを、２個の圧縮処理回路１１ａにより得られる圧縮処理データ中に存在する第１の空き領域ＶＲ１に格納するようにしたので、高精細度画像信号を１００Ｍｂｐｓのデータレートに圧縮する処理を、圧縮率を均一に保持して行うことができる。その結果、画面上の位置による画質の変化のない圧縮データを得ることができる。
【００２２】
さらに、サブ圧縮処理回路１２から出力される７２０個の基本単位は、そのままでは、第１の空き領域ＶＲ１に格納できないので、サブ圧縮処理回路により得られる圧縮処理データを６７３個の基本単位と、４７個の基本単位とに分け、６７３個の基本単位内に存在する第２の空き領域ＶＲ２に、４７個の基本単位を格納して、７２０個の基本単位を６７３個の基本単位に圧縮し、第１の空き領域ＶＲ１に格納するようにしたので、基本単位内に存在する空き領域の、より一層の有効利用が可能となる。
【００２３】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、磁気テープに記録するデータのデータレートの応じて、並列に設ける圧縮処理回路の数は、変更可能である。すなわち、一般には、メイン圧縮処理回路にＬ（１以上の整数）個の圧縮処理回路を並列に設けるとともに、メイン圧縮処理回路と並列にＫ（１以上の整数）個のサブ圧縮処理回路を設け、Ｋ個のサブ圧縮処理回路により得られる圧縮処理データを、Ｌ個の圧縮処理回路により得られる圧縮データ中に存在する第１の空き領域に格納することができる。上述した実施形態は、Ｋ＝１，Ｌ＝２の場合に相当する。
【００２４】
また一般に輝度信号の画素数と各色差信号の画素数との比（ＹＣ画素数比）がｍ：１（ｍは２以上の整数）のディジタル画像信号の圧縮処理回路を（Ｋ＋Ｌ）個並列に設けて、ＹＣ画素数比がｎ：１（ｎはｍ未満の整数）のディジタル画像信号の圧縮処理を可能とする場合には、輝度信号のＤＣ成分の格納領域及びＥＯＢ領域に空き領域ができるので、上記と同様にしてこの空き領域を有効活用することができる。上述した実施形態は、ｍ＝６、ｎ＝２の場合に相当する。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、輝度信号の画素数と色差信号のそれぞれの画素数との比がｍ：１である画像信号を圧縮するための、（Ｋ＋Ｌ）個の圧縮処理回路を並列に設けて圧縮処理手段が構成され、輝度信号の所定画素ブロックと色差信号の所定画素ブロックとを組み合わせたマクロブロックを基本単位として圧縮処理が行われ、Ｋ個の圧縮処理回路により得られる圧縮処理データが、Ｌ個の圧縮処理回路により得られる圧縮画像データ中に存在する第１の空き領域に格納される。したがって、圧縮処理により得られる圧縮データ中に存在する空き領域を有効に活用し、高精細度画像信号を所定のデータレートに圧縮する処理を、圧縮率を均一に保持して行うことができる。その結果、画面上の位置による画質の変化のない圧縮データを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるディジタル画像信号記録再生装置の要部の構成を示すブロック図である。
【図２】入力画像信号を圧縮処理することにより得られる圧縮データの基本単位の構成を示す図である。
【図３】圧縮処理の流れを説明するための図である。
【符号の説明】
１１　メイン圧縮処理回路（圧縮処理手段）
１１ａ　圧縮処理回路（圧縮処理手段）
１２　サブ圧縮処理回路（圧縮処理手段）
１３　サブ圧縮データ格納処理回路（圧縮処理手段）
１９　サブ圧縮データ抽出処理回路
２０　メイン伸張処理回路
２０ａ　伸張処理回路
２１　サブ伸張処理回路

Claims

輝度信号及び２つの色差信号からなる画像信号の情報圧縮処理を行い、該情報圧縮処理された画像信号を記録媒体に記録するディジタル画像信号記録装置において、
輝度信号の画素数と色差信号のそれぞれの画素数との比がｍ：１である（ｍは２以上の整数）画像信号を圧縮するための圧縮処理回路を複数個並列に設けることにより、輝度信号の画素数と色差信号のそれぞれの画素数との比がｎ：１である（ｎはｍ未満の整数）画像信号を圧縮する圧縮処理手段を備え、
該圧縮処理手段は、（Ｋ＋Ｌ）（Ｋ，Ｌは１以上の整数）個の前記圧縮処理回路を並列に設けて構成され、輝度信号の所定画素ブロックと色差信号の所定画素ブロックとを組み合わせたマクロブロックを基本単位として圧縮処理を行い、Ｋ個の前記圧縮処理回路により得られる圧縮処理データを、Ｌ個の圧縮処理回路により得られる圧縮処理データ中に存在する第１の空き領域に格納することを特徴とするデジタル画像信号記録装置。
前記Ｋ個の圧縮処理回路により得られる圧縮処理データを前記第１の空き領域に格納しきれないときは、該格納できなかった圧縮処理データを、前記第１の空き領域に格納された圧縮処理データ中に存在する第２の空き領域に格納することを特徴とする請求項１に記載のディジタル画像信号記録装置。
前記圧縮処理手段は、前記Ｋ個の圧縮処理回路により得られる圧縮処理データを、第１の部分と第２の部分とに分割し、前記第１の部分に存在する第２の空き領域に、前記２の部分を格納することにより、前記Ｋ個の圧縮処理回路により得られる圧縮処理データのデータ量を減少させるデータ量低減処理を実行し、該データ量低減処理後のデータを前記第１の空き領域に格納することを特徴とする請求項２に記載のディジタル画像信号記録装置。