JP2559009B2 - 動画像信号記録装置及び動画像信号再生装置 - Google Patents

動画像信号記録装置及び動画像信号再生装置

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JP2559009B2 JP6631893A JP6631893A JP2559009B2 JP 2559009 B2 JP2559009 B2 JP 2559009B2 JP 6631893 A JP6631893 A JP 6631893A JP 6631893 A JP6631893 A JP 6631893A JP 2559009 B2 JP2559009 B2 JP 2559009B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は画像信号の記録及び再生
装置に関し、特に動画像信号を圧縮符号化したディジタ
ルデータの記録及び再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】画像信号をディジタルデータとして、記
憶媒体上において記録再生する場合、情報量が非常に多
いために、特に動画像信号では実時間で記録再生するこ
とが非常に難しい。例えば、ＮＴＳＣコンポジット信号
を標本化周波数４ｆｓｃ（ｆｓｃは色副搬送波周波数）
８ビットで量子化した時、約１２０Ｍｂｐｓの転送速度
が要求される。しかしながら、転送速度１２０Ｍｂｐｓ
を達成する記録再生系を実現することは、現在、記憶媒
体と記録再生ヘッド間の性能に依存し技術的に非常に難
しい状況である。従って、記憶媒体上で高転送レートの
情報を記録再生する場合、複数個の記録再生ヘッドを用
いて、１つの記録再生ヘッド当りの転送速度を減らす等
の手法により、装置全体として実時間処理を可能にして
いた。
【０００３】ところが、このように実時間処理を可能な
らしめたとしても、記録再生時間という点で考えたと
き、動画像信号情報をディジタル信号として、全てをそ
のまま記録再生することは、記憶媒体の総容量によって
完全に依存する。
【０００４】そこで、ディジタル化した動画像信号の記
録あるいは再生装置においては、原信号の情報の劣化が
目立たない程度に動画像信号の圧縮符号化処理を行って
記憶媒体上に記録し、再生時に復号化処理を施し、記録
再生の実時間処理を容易にすると同時に記録再生の長時
間化を図る方法が考えられている。圧縮符号化処理の方
法としては、数フレーム分のデータを１つのグループと
し、その中で少なくとも１フレーム分のデータを、比較
的圧縮率が低いフレーム内での圧縮符号化処理を行い、
残りのフレームは比較的圧縮率の高いフレーム間圧縮符
号化処理を行う。このようにフレーム内とフレーム間圧
縮符号化処理を組み合わせることにより、全体的な圧縮
率の向上を図ると共に比較的画像劣化を少なく抑えるこ
とが可能になる。
【０００５】この圧縮符号化したデータを記憶媒体上で
記録あるいは再生する場合、従来フレーム内で圧縮符号
化したデータとフレーム間で圧縮符号化したデータを時
系列的に並べ、単一の記録再生ヘッドを用いて行ってい
た。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の圧縮符号化方式は、一般的に動画像信号の相関度の
違いによって符号化されたデータ量が著しく変化し、デ
ータ転送速度が大きく変わる場合が生じる。一方、従来
記憶媒体と記録再生ヘッドとの間の情報の転送速度は、
通常固定の処理速度で行われている。従って、極端にデ
ータ量が増加した場合実時間で処理できなくなるという
問題点があった。また、記憶媒体と記録再生ヘッド間の
転送速度を刻々と変化させて処理することは技術的に非
常に難しいという課題があった。
【０００７】本発明は上記の欠点を解消し、圧縮符号化
された可変長のディジタル画像信号を固定の転送速度で
記録あるいは再生する装置を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、複数枚の画像フレームを１つのグループと
し、グループのうちの少なくとも１枚のフレームをフレ
ーム内圧縮符号化し、残りフレームをフレーム間圧縮符
号化する可変長のディジタルデータのグループの総情報
量を第１の固定値の情報量以下に抑制する。また、第１
の固定値の少なくとも半分以下の第２の固定値の情報量
の単位毎に圧縮符号化データを区切っていき、最後に第
２の固定の情報量以下の残ったデータに対して、任意の
ディジタルデータを付加し第２の固定値の情報量とし、
その第２の固定値の情報量の単位毎に記録あるいは再生
処理を行う。その結果、１つのグループの情報量は第２
の固定情報量の自然数倍の情報量で、最大第１の固定情
報量となり、第１の固定値あるいはそれ以上の決まった
処理速度で処理すれば容易に実時間記録が可能になる。
また、再生時も多数のグループの中でグループ内の総情
報量が最大のグループを実時間あるいはそれ以上の速さ
で再生するようにすれば実時間再生が可能である。
【０００９】なお、多数のグループの中で最大の情報量
に満たないグループの記録あるいは再生を行う場合、動
画像圧縮符号化あるいは復号化装置との情報の転送速度
を整合化させるために、記録あるいは再生ヘッドと動画
像圧縮符号化あるいは復号化装置間にバッファを設け、
記録ヘッドへの情報の転送および再生ヘッドからの情報
の再生を間欠的に行うことによって容易に実現できる。
【００１０】
【作用】複数枚の画像フレームを含むグループ内の総情
報量は、ある固定情報量の自然数倍の情報量となり、固
定の転送速度での記録あるいは再生を容易に実現でき
る。
【００１１】グループ内での総情報量が可変長であって
も最大値だけ規定すれば、記録あるいは再生の情報のピ
ーク転送速度以上で情報の記録あるいは再生を行えば、
実時間の記録再生が可能である。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。図１は本発明の一実施例における動
画像の連続する複数枚の画像フレームをグループ化し圧
縮符号化した情報に任意データを付加して総情報量の最
大値を予め規定した量に合わせ、記録再生時複数個の単
位に区切ることを示した模式図である。
【００１３】１グループの総情報量の最大値を１３１０
７２バイトに規定し、１単位の情報量は２０４８バイト
とすれば、１グループは最大６４単位に分割される。第
１グループの圧縮符号化データは任意データが付加され
て６４単位になり、第２グループの圧縮符号化データは
任意データが付加されて５９単位になっている。
【００１４】図２は本発明の一実施例における連続する
６つの画像フレームを１グループとし、そのうちの先頭
フレームをフレーム内符号化フレームとし、その他の残
りフレームをフレーム間符号化フレームとしたことを示
す模式図である。図３は本発明の一実施例における画像
記録装置の概略ブロック図を示す。図４は本発明の一実
施例における画像再生装置の概略ブロック図を示す。
【００１５】図３で示すように、外部からＹ、Ｕ、Ｖ
（Ｙは輝度信号、Ｕ、Ｖは色信号または色差信号）でア
ナログ入力された画像信号をＡ／Ｄ変換器１、２、３で
Ｙ信号は標本化周波数１３．５ＭＨｚ、Ｕ、Ｖ信号は標
本化周波数６．７５ＭＨｚでそれぞれ８ビットで量子化
し、フレームメモリ４に量子化データを取り込む。この
時の１秒間のデータ総量は２１６Ｍビットである。ま
た、外部からフレームメモリ４に、直接ディジタル化さ
れた画像信号を入力してもよい。フレームメモリ４に取
り込んだ画像信号は圧縮符号化器５に送られ圧縮符号化
処理を行う。この時、図２で示すように圧縮符号化器５
は６フレームのデータを１つのグループとして、最初の
１フレームをフレーム内圧縮符号化処理を行い、残り５
フレームはフレーム間圧縮符号化処理を行う。
【００１６】図２で示した第１から第６フレーム、第７
から第１２フレームを１つのグループとし、第１フレー
ムおよび第７フレームはフレーム内圧縮符号化処理を行
い、第２から第６フレーム、第８から第１２フレームは
フレーム間圧縮符号化処理を行う。圧縮符号化器５は、
上記処理をしながら順次符号化データを送信バッファ６
に送る。送信バッファ６に送られたデータ量を最大値抑
制器７が監視し、ある決められたデータ量以上にデータ
量が増えた場合、圧縮符号化器５に最大値抑制器７から
制御信号が送られ、圧縮符号化のデータ量を減少させる
ように動作させる。
【００１７】送信バッファ６は圧縮符号化器５から圧縮
符号化データを受け取ると同時に任意データ付加器９に
データを送り出す。送信バッファ６から任意データ付加
器９に送り出されるデータ転送速度は、予め設定した最
大情報量が処理できる速度以上の速さである。従って、
圧縮符号化器５で符号化された情報量が最大値に満たな
かった場合は、送信バッファ６に蓄積されるデータが非
常に少なくなる場合があり、その場合、送信バッファ６
からデータは転送されず以降の処理が間欠的になる。
【００１８】任意データ付加器９は、圧縮符号化データ
に任意データ作成器８から出力されたデータを付加し、
付加した後のデータ総量が１単位の情報量２０４８バイ
トの整数倍になるようにする。任意データ付加器９から
出力されたデータは、データ分割器１０において固定長
の単位毎に分割する。図１に示したように、１単位のデ
ータ容量は２０４８バイトである。この値は、通常２n
×１２８（ｎは整数）バイトに設定される。分割された
固定長の単位のデータに、補助情報作成器１１で作られ
転送された情報が、補助情報付加器１２において付加さ
れる。補助情報は記憶媒体上（本実施例では光ディスク
１５である）の位置や時間、また何番目のグループか、
あるいは何番目の単位かを示す番号等の情報である。
【００１９】なお、図１で示した本実施例のように、圧
縮符号化器５から送信バッファ６を通して送られてきた
圧縮符号化された１グループ、つまり６フレーム分のデ
ータ総量は、第１グループが６３単位及び約３／５単位
分のデータであるため、残り（網掛線で示した部分）は
任意データ作成器８からの任意データで埋められ、１グ
ループの総データ量、つまり記憶媒体上に記録されるデ
ータ量は１３１０７２（２０４８×６４）バイトの固定
値になる。
【００２０】同様に、第２グループは５８単位及び約１
／５単位分のデータであるため、残り（網掛線で示した
部分）は任意データ作成器８からの任意データで埋めら
れ、１グループの総データ量、つまり記憶媒体上に記録
されるデータ量は１２０８３２（２０４８×５９）バイ
トの固定値になる。また、任意情報はその先頭に特殊な
パターンの情報を持たせることにより、再生時にそのパ
ターンを見つけて圧縮符号化情報と任意情報を分離する
ことができる。また一方、任意情報に圧縮符号化時に誤
動作しないような情報を選択すれば、特に圧縮符号化情
報と任意情報を分離することをせず、そのまま全ての情
報を圧縮復号化器に送っても問題はない。
【００２１】各単位毎に分割され、補助情報を付加され
たデータは、記録処理器１３で同期信号、誤り訂正用の
符号化パリティー等が付加され、ディジタル変調処理
（例えばオーディオ用コンパクトディスクにおけるＥＦ
Ｍ変調）が加えられた後、光学ピックアップ１４に送ら
れる。この時、光学ピックアップ１４に送られるデータ
の転送速度は、圧縮符号化器５で符号化された情報量の
大小にかかわらず一定である。光学ピックアップ１４に
送られたデータに応じてレーザ光の強度変調が行われ、
光ディスク１５上にディジタルデータとして記録が行な
われる。
【００２２】なお、補助情報作成器１１と補助情報付加
器１２は必要に応じて使用すれば良く、有ってもなくて
も構わない。
【００２３】再生に関しては、光学ピックアップ１７に
よって光ディスク１６から再生された信号が再生処理器
１８に送られて二値化、ディジタル復調あるいは誤り訂
正等の処理が行われる。再生処理器１８で検出されたデ
ータは、補助情報抽出器１９に送られ抽出された補助情
報を元にデータ処理が行われる。圧縮符号化データは、
再生クロックと共に受信バッファ２０に送出され一時蓄
積される。また、記録時に任意データ付加器９で付加さ
れた付加情報データが圧縮復号化器２２に送られた時、
誤動作をする可能性がある場合は、任意情報は再生処理
器１８で取り除かれた後、圧縮符号化データのみ受信バ
ッファ２０に送出され一時蓄積される。蓄積されたデー
タは圧縮復号化器２２の要求に応じて読み出され復号化
処理が行われる。
【００２４】この時、再生のデータ処理速度は少なくと
も記録時における最大のデータ転送速度で行われる。ま
た、受信バッファ２０に蓄積されているデータ容量、つ
まり受信バッファ２０に書き込まれたデータ量と読み出
されたデータ量の差をバッファ監視器２１が把握し、デ
ータ容量が受信バッファ２０の容量の半分以上になった
時、光ディスク１６に記録されている情報の読み出しを
一時中断するように光学ピックアップ１７を動作させ
る。
【００２５】さらに、情報の読み出しを一時中断した結
果、蓄積されているデータ容量が受信バッファ２０の容
量の半分以下になった時、情報の読み出しを再開するよ
うに光学ピックアップ１７を動作させる。具体例を挙げ
ると、受信バッファ２０に蓄積されているデータ量が受
信バッファ２０の容量の半分以上になった時、光ディス
ク１６上にスパイラル状に連続的に記録されている情報
の読み出しを一時中断するように光学ピックアップ１７
を１トラック分ジャンプさせ後戻りさせる。その後、光
学ピックアップ１７が光ディスク１６上のトラックジャ
ンプさせる以前に情報を読み出した最後の場所に戻って
きた時に、読み出した情報が連続的になるように再生動
作を再開する。
【００２６】受信バッファ２０の容量としては、光ディ
スク１６の１回転時間データが途切れることになるの
で、最低１トラック分のデータ容量が不可欠である。し
かしながら、光学ピックアップを動作させるまでの時間
遅れ等を考慮に入れると、１トラック分のデータ容量で
は不十分で、２トラック分の容量以上が実際上必要にな
る。その結果、受信バッファ２０に圧縮符号化データが
無くなり圧縮復号化器２２の処理が中断することはなく
なる。
【００２７】圧縮復号化器２２で復号化された画像信号
データはフレームメモリ２３に送られた後、一定の転送
速度でフレームメモリ２３からＹ、Ｕ、Ｖ信号の同期を
取って読み出され、Ｄ／Ａ変換器２４、２５、２６を通
りアナログ画像信号として外部に出力される。読み出さ
れる速度は、記録時のＡ／Ｄ変換時の標本化周波数に合
わせ、Ｙ信号は１３．５ＭＨｚ、Ｕ、Ｖ信号は６．７５
ＭＨｚである。フレームメモリ２３から読み出されたデ
ータが直接ディジタルデータとして外部に出力される場
合もある。
【００２８】なお、実施例では記録装置と再生装置を分
割して説明したが、記録再生装置として光学ピックアッ
プ等一部共用されたものであっても構わない。また、記
録時にレーザ光を強度変調したが、光磁気ディスクのよ
うに磁界強度を変調するものでも構わない。
【００２９】
【発明の効果】以上のように本発明は、複数フレームの
画像信号を１つのグループとしてまとめ圧縮符号化す
る。圧縮符号化した後の情報量が可変であっても、総情
報量の最大値のみ規定し、メモリを介して常に最大総情
報量以上の決まったデータ転送速度で記録あるいは再生
処理し、記憶媒体と記録再生ヘッドとの間の情報の転送
速度が固定される。従って、記録再生装置は圧縮符号化
器でどのように符号化されようとも、常に一定の決まっ
た速度でデータの処理を行うことができ、装置全体の簡
易化が図れる。
【００３０】また、第２の固定値の情報単位毎に認識で
きる補助情報を使えば、記憶媒体上の任意の位置に容易
にアクセスできるため、グループの頭出しを容易に実現
することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における圧縮符号化したデー
タの状態を示す模式図
【図２】本発明の一実施例における６フレームを１グル
ープとし、第１および第７フレームをフレーム内符号化
し、第２から第６フレームと第８から第１２フレームを
フレーム間符号化することを示す模式図
【図３】本発明の一実施例における記録装置の概略ブロ
ック図
【図４】本発明の一実施例における再生装置の概略ブロ
ック図
【符号の説明】
１、２、３ Ａ／Ｄ変換器 ４、２３ フレームメモリ ５ 圧縮符号化器 ６ 送信バッファ ７ 最大値抑制器 ８ 任意データ作成器 ９ 任意データ付加器 １０ データ分割器 １１ 補助情報作成器 １２ 補助情報付加器 １３ 記録処理器 １４、１７ 光学ピックアップ １５、１６ 光ディスク １８ 再生処理器 １９ 補助情報抽出器 ２０ 受信バッファ ２１ バッファ監視器 ２２ 圧縮復号化器 ２４、２５、２６ Ｄ／Ａ変換器

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】連続する複数枚の画像フレームを１つのグ
    ループとし、前記複数枚の画像フレームのうち少なくと
    も１枚のフレームをフレーム内圧縮符号化し、残りフレ
    ームをフレーム間圧縮符号化したディジタル圧縮画像デ
    ータを記録する装置であって、グループ内の総情報量を
    第１の固定値以下に抑制し圧縮符号化する手段と、前記
    圧縮符号化した情報を一時的に蓄積する手段と、前記蓄
    積された情報を前記第１の固定値の少なくとも半分以下
    の第２の固定値の情報量の単位に分割する手段と、前記
    分割する手段によって分割された結果、最後に残った前
    記第２の固定値の情報量に満たない圧縮符号化情報に任
    意の情報を補って前記第２の固定値の情報量にする手段
    と、前記任意の情報を発生する手段と、前記第１の固定
    値の情報を実時間で処理できる速度以上で第２の固定値
    の情報量の単位毎に記録処理する手段とを有することを
    特徴とする動画像信号記録装置。
  2. 【請求項２】任意情報の先頭の数バイトに特殊な情報を
    持つ任意情報を発生する手段を持つことを特徴とする請
    求項１記載の動画像信号記録装置。
  3. 【請求項３】連続する複数枚の画像フレームを１つのグ
    ループとし、前記複数枚の画像フレームのうち少なくと
    も１枚のフレームをフレーム内圧縮符号化し、残りフレ
    ームをフレーム間圧縮符号化したディジタル圧縮画像デ
    ータが記録された記憶媒体を再生する装置で、少なくと
    もグループの最大の情報量を有するグループを実時間で
    処理できる速度以上で再生処理する手段と、再生した情
    報を一時的に蓄積する手段と、前記情報を蓄積する手段
    に対して書き込んだ情報量と読みだした情報量の差を検
    出する手段と、検出した差の情報が前記蓄積する手段に
    蓄積されている総情報量の１／２以上１未満であること
    を示す時前記再生処理する手段から情報を出力すること
    を中断するように、また前記蓄積する手段に蓄積されて
    いる総情報量が空であるか１／２以下であることを示す
    時前記再生処理する手段を動作させ情報を出力するよう
    に制御する手段を有することを特徴とする動画像信号再
    生装置。
  4. 【請求項４】再生した情報から圧縮符号化情報と任意情
    報とを分離する機能を持つ再生処理手段と、圧縮符号化
    情報のみを蓄積する手段を有することを特徴とする請求
    項３記載の動画像信号再生装置。
  5. 【請求項５】再生した情報を蓄積する手段の総容量を少
    なくとも記憶媒体の２トラック分以上のデータ量とした
    ことを特徴とする請求項３記載の動画像信号再生装置。
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