JP2650589B2 - 記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、映像信号を高能率符号
化して記録または伝送する際に用いる記録装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】映像信号のデータ量を削減する方法とし
て高能率符号化を用いる方法が知られている。高能率符
号化とは映像信号の持つ冗長を除去してデータ量を削減
する符号化方法である。

【０００３】高能率符号化方法としては、隣接する画素
を集めてブロックを構成し、ブロック毎に直交変換等を
用いて圧縮する方法がよく用いられる。この直交変換を
実行するブロックを直交変換ブロックと呼ぶ。このよう
に、直交変換されたデータは圧縮効率を向上させるため
に、通常可変長符号化を用いて直交変換ブロック毎に符
号化して記録または伝送されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では可変長符号化を用いるため、記録再生時に
誤りが発生した場合に可変長符号を復号できなくなり、
再生不可能になる問題が有った。これに対して一定の記
録データ期間毎にその辺りのデータがどの直交変換ブロ
ックに関するデータであるかを示すアドレス情報を記録
する方法が提案されている。この方法によって伝送路誤
りによって可変長符号の符号同期が外れても、アドレス
情報を用いて符号同期や、直交変換ブロック同期を復帰
することが可能になる。

【０００５】しかしながらアドレス情報を記録するため
に、映像情報と関係の無いデータを記録しなければなら
ないため、高能率符号化の圧縮効率を劣化させてしまう
ことになる。また、ＶＴＲ等で高速再生を実行するため
には、記録されたデータの位置と画面上のデータの位置
が１対１に対応していることが望ましいが、可変長符号
化を用いているために、記録位置と画面上の位置との関
係が不定になる。このため高速再生時の画質を大きく劣
化させてしまう。

【０００６】本発明はこのような従来の可変長符号化を
用いた記録装置の課題を解決することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、入力される映
像信号の隣接する複数個の画素を集めて直交変換ブロッ
クを構成して直交変換を行う直交変換手段と、前記直交
変換された映像信号を直交変換ブロック毎に可変長符号
化する可変長符号化手段とを有し、ある特定個数の前記
直交変換ブロックを集めてマクロブロックを構成し、前
記マクロブロックを複数個集めてセグメントを構成して
セグメント毎に特定のフォーマットに基づいて記録する
記録装置であって、各セグメントを記録するための特定
の長さのセグメント記録領域を確保し、前記セグメント
内に含まれる複数個のマクロブロックに対して、各マク
ロブロックを記録するための特定の長さのマクロブロッ
ク記録領域を確保するように前記セグメント記録領域を
分割し、前記マクロブロック内に含まれる複数個の直交
変換ブロックに対して、それぞれの直交変換ブロックが
特定の長さの直交変換ブロック記録領域を確保するよう
に前記マクロブロック記録領域を分割し、前記直交変換
ブロック毎に、その直交変換ブロックに対する符号語を
視覚上重要な符号語の順に、その直交変換ブロックに対
する前記直交変換ブロック記録領域に、その直交変換ブ
ロック記録領域が満たされるまで記録する重要データ記
録手段と、あるマクロブロックに対して、そのマクロブ
ロック記録領域内の全ての直交変換ブロック記録領域に
前記重要データ記録手段で重要データが記録された際
に、前記重要データ記録手段で前記直交変換ブロック記
録領域に記録できなかった直交変換ブロックのデータを
非重要データとし、前記非重要データをマクロブロック
内で集めて前記マクロブロック単位の非重要データを生
成するマクロブロック非重要データ生成手段と、前記マ
クロブロック非重要データ生成手段で生成されたマクロ
ブロック単位の非重要データを、そのマクロブロック記
録領域で前記重要データ記録手段で重要データが記録さ
れた際に、重要データが記録されずに残った領域に対し
て、前記マクロブロック単位の非重要データを前記残っ
た領域が満たされるまで記録するマクロブロック内非重
要データ記録手段と、前記セグメント内の全てのマクロ
ブロックに対して前記重要データ記録手段および前記マ
クロブロック内非重要データ記録手段で各マクロブロッ
ク内のデータをそのマクロブロック記録領域に記録した
際に、前記重要データ記録手段および前記マクロブロッ
ク内非重要データ記録手段でまだ記録できていないマク
ロブロックのデータをそのマクロブロックに対する残留
データとし、セグメント内のマクロブロックの残留デー
タを視覚上重要なマクロブロックに属する残留データの
順に並べてセグメント単位の残留データを生成するセグ
メント残留データ生成手段と、前記セグメント残留デー
タ生成手段で生成された残留データを、前記重要データ
記録手段および前記マクロブロック内非重要データ記録
手段で重要データおよびマクロブロック内非重要データ
が記録された際に残った領域に対して、先頭から順に記
録する残留データ記録手段とを備えることを特徴とする
記録装置である。

【０００８】

【作用】上記のような構成により本発明の記録装置で
は、各マクロブロックの重要なデータがそのマクロブロ
ックに対する固定のマクロブロック記録領域に記録され
るため、伝送路で誤りが発生しても重要データはその誤
りとは独立に再生可能になる。

【０００９】また、それぞれのマクロブロック記録領域
に記録できなかった残留データも、重要なマクロブロッ
クに関する残留データの順番に記録されている。このた
め、伝送路誤りによって残留データが途中から再生不能
になった場合にも、重要なマクロブロックに対する残留
データは再生できる可能性が高くなる。

【００１０】

【実施例】以下に本発明を実施例を用いて説明する。こ
こでは５２５／６０方式で伝送されるＴＶ信号に本発明
を適用した例を用いて説明する。本実施例では１フレー
ム毎に独立に映像信号を高能率符号化して記録するもの
とし、１フレームの輝度信号が水平７２０画素、垂直４
８０ラインで構成されているものとする。また直交変換
ブロックを水平８画素、垂直８ラインの６４画素からな
るデータで構成する。これによって、１フレーム当たり
の輝度信号の直交変換ブロック数は５４００個になる。

【００１１】次に２つの色差信号（Ｒ−Ｙ信号とＢ−Ｙ
信号）は、それぞれ隣接する４個の輝度信号の直交変換
ブロックと画面上で同じ面積に含まれる画素で、１直交
変換ブロックを構成する。また、画面上で同じ位置にあ
る４つの輝度信号の直交変換ブロックと、１つのＲ−Ｙ
信号ブロックおよび１つのＢ−Ｙ信号ブロックの合計６
個の直交変換ブロックを合わせて１マクロブロックと呼
ぶ。このため１フレームは１３５０マクロブロックで構
成される。

【００１２】さらに５つのマクロブロックを集めて１セ
グメントとする。これにより１フレームは２７０セグメ
ントで構成されることになる。

【００１３】図１は本発明の一実施例のブロック図であ
る。図１において、１は入力部、２はセグメント化部、
３は直交変換部、４は可変長符号化部、５は分類部、６
は重要データ記録部、７は非重要データメモリ部、８は
非重要データ記録部、９は出力部である。

【００１４】入力部１から入力される映像データは、セ
グメント化部２で複数のマクロブロックからなるセグメ
ントにまとめられる。各セグメント内の直交変換ブロッ
クは直交変換部３で直交変換される。直交変換として
は、通常離散コサイン変換（ＤＣＴ）が用いられるが、
ウエーブレット等その他の方式も適用可能である。

【００１５】直交変換ブロック部３で直交変換されたデ
ータは、可変長符号化部４で各直交変換ブロック毎に可
変長符号化される。これによって、直交変換ブロック毎
に異なるデータ量に変換されることになる。

【００１６】直交変換されたデータは特定の記録フォー
マットに基づいて記録されるが、図２に本実施例のセグ
メントに対する記録フォーマットを示す。まず図２
（ａ）は１フレームの画面を示している。本実施例では
図２（ａ）のように１フレームを５個の領域に分割す
る。それぞれの領域は領域１から領域５と呼ばれ、それ
ぞれ同数のマクロブロックを含んでいる。従って、各領
域は２７０個のマクロブロックで構成されている。

【００１７】図２（ｂ）は本実施例のセグメント記録領
域の説明図である。本実施例では上記の５個の領域から
それぞれ１個のマクロブロックを取り出して１セグメン
トを構成する。これによって、１フレーム当たり合計２
７０個のセグメントが得られる。また、各セグメントに
対して固定長のセグメント記録領域が割り当てられてい
る。さらに、各セグメント記録領域は図２（ｂ）のよう
に５つのマクロブロック記録領域に分割されている。図
２（ｂ）の例では、全てのセグメント記録領域がそのセ
グメントに含まれるマクロブロック記録領域に分割され
ているが、セグメント記録領域の中にマクロブロック記
録領域に属さない領域を確保することも可能である。

【００１８】また、セグメント記録領域は図２（ｂ）の
ように領域３のマクロブロック記録領域、領域４のマク
ロブロック記録領域、領域２のマクロブロック記録領
域、領域５のマクロブロック記録領域、領域１のマクロ
ブロック記録領域の順に先頭から分割されている。これ
は図２（ａ）の画面上で画面中央に近い領域に含まれる
マクロブロック記録領域を前に配置したためである。

【００１９】次に図２（ｃ）ではマクロブロック記録領
域の構成を示している。図２（ｃ）のようにマクロブロ
ック記録領域はさらに６個の直交変換ブロック記録領域
を含んでいる。直交変換ブロック記録領域は、輝度信号
の直交変換ブロック（図２（ｃ）のY0,Y1,Y2,Y3）と色
差信号の直交変換ブロック（図２（ｃ）のR-Y,B-Y）に
区別されている。図２（ｃ）の例では全てのマクロブロ
ック記録領域が、そのマクロブロックに含まれる直交変
換ブロック記録領域に分割されているが、マクロブロッ
ク記録領域の中に直交変換ブロック記録領域に属さない
領域を確保することも可能である。

【００２０】本実施例では図２のようなセゲメント記録
領域によって記録される。このようにセグメント、マク
ロブロックおよび直交変換ブロックが固定の記録位置に
記録されることによって、伝送路誤りの影響が小さく、
高速再生にも適した記録が可能になる。

【００２１】さて、図１の可変長符号化部４で可変長符
号化された直交変換ブロックのデータは、分類部５で重
要データと非重要データに分離される。ここでまず重要
データと非重要データについて説明する。

【００２２】各直交変換ブロック内で、その直交変換ブ
ロックの復号に必要な補助データがまず重要データとな
る。その他の重要データとしては、前記補助データのデ
ータ量に、最も低域を表す符号語から順次符号長を加算
し、図２（ｃ）の直交変換ブロック記録領域に記録可能
なデータ量分までの符号語データも重要データとする。
また、最後の符号語の途中で記録可能なデータ量が満た
された場合には、その符号語の途中までが重要データと
なる（符号語毎に重要データを定義することも可能では
ある）。逆に重要データに定義されなかった符号語デー
タ（直交変換ブロック記録領域に記録できない比較的高
域を表すデータ）を非重要データとする。

【００２３】視覚上低域を表す成分の歪は検知され易い
が、高域成分の歪は検知されにくい。このため、上記の
方法で重要データと非重要データに分類することによ
り、重要データのみで再生した場合にも画質劣化を小さ
くすることが可能になる。また図２（ｃ）の例では、輝
度信号に対する直交変換ブロック記録領域が色差信号に
対する直交変換ブロック記録領域よりも大きい。これに
よって、視覚上重要な輝度信号の重要データを多くする
ことが可能になり、重要データだけで再生した場合の画
質劣化をさらに小さくできる。

【００２４】上記のようにして、図１の分類部５で分類
された重要データは、重要データ記録部６で図２（ｃ）
の記録フォーマットに従って、各直交変換ブロック毎に
直交変換ブロック記録領域の前から順に記録される。ま
た、非重要データは非重要データメモリ部７で重要デー
タが記録されるまで待避させられる。非重要データメモ
リ部７に集められた非重要データは非重要データ記録部
８で、マクロブロック記録領域で重要データ記録部６で
記録されずに余った領域にセグメント単位で記録され
る。ただし、可変長符号化されているために、後述する
ように非重要データは必ずしも同一マクロブロック記録
領域に記録されない。このようにして非重要データが記
録された後、出力部９にマクロブロック記録領域毎に出
力される。

【００２５】次に、図３を用いて非重要データの記録方
法について説明する。まず図３（ａ）は、図１の重要デ
ータ記録部６で重要データが記録されたマクロブロック
記録領域の状態を示している。図３（ａ）では、Y1およ
びY3の直交変換ブロックのデータ量が少ないため、全て
のデータを直交変換ブロック記録領域に記録してもまだ
空き領域が発生している。これに対して、Y0,Y2,R-Yお
よびB-Yの直交変換ブロックのデータ量は、それぞれ直
交変換ブロック記録領域より大きいため記録できないデ
ータが発生する。これら記録できないデータが上記の非
重要データである。

【００２６】図３（ｂ）は図１の非重要データメモリ７
に記録される図３（ａ）のマクロブロックに対する非重
要データを示している。図３（ｂ）のように、本実施例
では非重要データはマクロブロック記録領域内で、前に
ある直交変換ブロックに対する非重要データから順に並
べられている。図２のマクロブロック記録領域のフォー
マットのように本実施例では、視覚上最も重要な輝度信
号を前に配置し、次に重要なR-Y信号を輝度信号の次に
配置し、最も重要でないB-Y信号を最後に配置してい
る。このため、図３（ｂ）のようにマクロブロックに対
する非重要データは、視覚上重要な直交変換ブロックの
順に並べられていることになる。

【００２７】図３（ｃ）は図１の非重要データ記録部７
によって同一マクロブロック内の非重要データが記録さ
れた結果を示している。ここでは、図３（ａ）のY1およ
びY3の直交変換ブロック記録領域の空き領域に対して、
図３（ｂ）で得られたこのマクロブロックに対する非重
要データを先頭から記録する。図３（ｃ）ではY0および
Y1に対する非重要データの全てとR-Yに対する非重要デ
ータの一部が記録されることになる。従って、伝送路誤
りや高速再生等でこのマクロブロック記録領域内のデー
タのみで再生する際には、このマクロブロックに含まれ
る輝度信号の全データと色差信号の重要データを再生す
ることが可能になる。つまり、視覚上重要なほとんどの
データがこのマクロブロック記録領域のみから再生可能
になる。このように、マクロブロックに対する非重要デ
ータをより重要な直交変換ブロックの順に並べることに
よって（図２のフォーマットで輝度信号、R-Y信号、B-Y
信号の順に並べることによって）伝送路誤りの影響を低
減し、高速再生画質を改善することが可能になる。

【００２８】図３（ｄ）は図３（ｃ）で同一マクロブロ
ックに対する非重要データを記録した後で、まだ記録さ
れていないデータ（以後残留データと呼ぶ）の記録方法
の説明図である。図３（ａ）のマクロブロックに対する
残留データは図３（ｄ）に示すようにR-YとB-Yの非重要
データである。この残留データと同一セグメント内の他
のマクロブロックの残留データとを合わせてセグメント
に対する残留データが構成される。図３（ｄ）のＭ_n-1
が現マクロブロックより前の同一セグメント内のマクロ
ブロックに対する残留データを示し、Ｍ_n+1が現マクロ
ブロックより後の同一セグメント内のマクロブロックに
対する残留データを示している（現マクロブロックの残
留データはＭ_nとなる）。

【００２９】図３（ｄ）のようなセグメント単位の残留
データは、同一セグメント内で同一マクロブロック内の
非重要データを全て記録後、まだ空き領域が存在するマ
クロブロック記録領域に記録される。さらに同一セゲメ
ント内に全ての残留データが記録できない場合には、記
録できない残留データを捨ててしまう方法と、他のセグ
メントの空き領域に記録する方法とがある。また、この
ような残留データの記録も図１の非重要データ記録部８
で実行される。

【００３０】さて本発明では可変長符号化を用いている
ため、伝送路誤りが存在するとそれ以後の復号ができな
くなる。これに対して、本実施例では図２（ｂ）のよう
にセグメント内で画面上で視覚上重要な（画面の中央に
近い）マクロブロックの順に記録しているため、伝送路
誤りが発生した場合にも上記の残留データの内、視覚上
重要なマクロブロックに対する残留データは影響されに
くい。つまり、伝送路誤りの影響を視覚上重要でない
（画面上で端にある）マクロブロックの残留データ（高
域データ）に集中させることが可能になる。従って、本
発明を用いることによって、可変長符号化を用いた記録
装置であっても伝送路誤りの影響を防ぐことが可能にな
る。

【００３１】以上のように実施例を用いて本発明の記録
装置を説明した。上記のように本発明を用いることによ
って、伝送路誤りの影響を低減し、高速再生画質の改善
が実現できる。

【００３２】本実施例では特定の映像信号に対する記録
フォーマットを示したが、本発明はこれ以外の任意の映
像信号、記録フォーマットに適用可能である。また実施
例では輝度信号と色差信号で構成された映像信号につい
て説明しているが、コンポジット信号、ＲＧＢ信号、そ
の他の画像信号や音声信号にも適用可能である。

【００３３】また、本発明を実現する構成は図１の実施
例以外にも様々な構成が可能であり、計算機上でソフト
ウエアで実現することも可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本発明の記録装置は、各
マクロブロックの重要なデータがそのマクロブロックに
対する固定のマクロブロック記録領域に記録されるた
め、伝送路で誤りが発生しても重要データはその誤りと
は独立に再生可能になる。

【００３５】また、それぞれのマクロブロック記録領域
に記録できなかった残留データも、重要なマクロブロッ
クに関する残留データの順番に記録されているため、伝
送路誤りによって残留データが途中から再生不能になっ
た場合にも、重要なマクロブロックに対する残留データ
は再生できる可能性が高くなる。例えば、画面上で中央
部に近いマクロブロックに属する残留データから順に記
録することによって、伝送路誤りが発生しても、誤りの
影響を受ける残留データを画面上の端のマクロブロック
に集中できる。これによって、視覚上目立ち易い画質劣
化を最小に抑えることが可能になる。

【００３６】本発明は比較的簡単な構成によって、可変
長符号化を用いた高能率符号化装置の欠点を解決できる
ためその実用的効果は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の記録装置の一実施例のブロック図

【図２】本発明の記録装置の一実施例のセグメント記録
領域、マクロブロック記録領域および直交変換ブロック
記録領域の説明図

【図３】本発明の記録装置の一実施例の非重要データお
よび残留データの記録方法の説明図

【符号の説明】

２ セグメント化部 ３ 直交変換部 ４ 可変長符号化部 ５ 分類部 ６ 重要データ記録部 ７ 非重要データメモリ部 ８ 非重要データ記録部

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力される映像信号の隣接する複数個の画
   素を集めて直交変換ブロックを構成して直交変換を行う
   直交変換手段と、前記直交変換された映像信号を直交変
   換ブロック毎に可変長符号化する可変長符号化手段とを
   有し、ある特定個数の前記直交変換ブロックを集めてマ
   クロブロックを構成し、前記マクロブロックを複数個集
   めてセグメントを構成してセグメント毎に特定のフォー
   マットに基づいて記録する記録装置であって、 各セグメントを記録するための特定の長さのセグメント
   記録領域を確保し、前記セグメント内に含まれる複数個
   のマクロブロックに対して、各マクロブロックを記録す
   るための特定の長さのマクロブロック記録領域を確保す
   るように前記セグメント記録領域を分割し、前記マクロ
   ブロック内に含まれる複数個の直交変換ブロックに対し
   て、それぞれの直交変換ブロックが特定の長さの直交変
   換ブロック記録領域を確保するように前記マクロブロッ
   ク記録領域を分割し、前記直交変換ブロック毎に、その
   直交変換ブロックに対する符号語を視覚上重要な符号語
   の順に、その直交変換ブロックに対する前記直交変換ブ
   ロック記録領域に、その直交変換ブロック記録領域が満
   たされるまで記録する重要データ記録手段と、 あるマクロブロックに対して、そのマクロブロック記録
   領域内の全ての直交変換ブロック記録領域に前記重要デ
   ータ記録手段で重要データが記録された際に、前記重要
   データ記録手段で前記直交変換ブロック記録領域に記録
   できなかった直交変換ブロックのデータを非重要データ
   とし、前記非重要データをマクロブロック内で集めて前
   記マクロブロック単位の非重要データを生成するマクロ
   ブロック非重要データ生成手段と、 前記マクロブロック非重要データ生成手段で生成された
   マクロブロック単位の非重要データを、そのマクロブロ
   ック記録領域で前記重要データ記録手段で重要データが
   記録された際に、重要データが記録されずに残った領域
   に対して、前記マクロブロック単位の非重要データを前
   記残った領域が満たされるまで記録するマクロブロック
   内非重要データ記録手段と、 前記セグメント内の全てのマクロブロックに対して前記
   重要データ記録手段および前記マクロブロック内非重要
   データ記録手段で各マクロブロック内のデータをそのマ
   クロブロック記録領域に記録した際に、前記重要データ
   記録手段および前記マクロブロック内非重要データ記録
   手段でまだ記録できていないマクロブロックのデータを
   そのマクロブロックに対する残留データとし、セグメン
   ト内のマクロブロックの残留データを視覚上重要なマク
   ロブロックに属する残留データの順に並べてセグメント
   単位の残留データを生成するセグメント残留データ生成
   手段と、 前記セグメント残留データ生成手段で生成された残留デ
   ータを、前記重要データ記録手段および前記マクロブロ
   ック内非重要データ記録手段で重要データおよびマクロ
   ブロック内非重要データが記録された際に残った領域に
   対して、先頭から順に記録する残留データ記録手段とを
   備えることを特徴とする記録装置。
2. 【請求項２】重要データ記録手段は、直交変換ブロック
   記録領域に対して、直交変換された符号語のうち低周波
   成分に対する符号語から順番に記録することを特徴とす
   る請求項１記載の記録装置。
3. 【請求項３】セグメント残留データ生成手段は、１画面
   を複数の画面領域に分割し、各画面領域から１マクロブ
   ロックを取り出してセグメントを構成する場合に、前記
   画面領域で画面の中央部に近い画面領域に含まれるマク
   ロブロックの残留データから順に並べてセグメント残留
   データを生成することを特徴とする請求項１記載の記録
   装置。