JP2979900B2 - 記録媒体 - Google Patents
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Description
録、伝送、表示装置に於いて信号をより少ない符号量で
効率的に符号化する高能率符号化に関し、特に、記録媒
体から高速にサーチされる場合の画像や、画像情報が階
層化されて符号化される場合の低解像度の画像等、再生
時に優先的に再生される優先画像情報を他と区別して符
号化して記録した記録媒体に関する。
録した記録媒体上で優先的に再生されることが有効な画
像情報(以下、優先画像情報とも記す)がある。この場
合、画像情報は目的に応じて優先画像情報のみが復号さ
れ再生される。そして前記優先画像情報以外の情報(以
下、非優先画像情報とも記す)はそれだけを復号して再
生することが無意味な情報である。具体例を挙げる、N
TSC方式等の現行のテレビジョン信号(以下、テレビ
ジョンをTVと略記する)とHDTV信号の階層符号化
に於いては、現行TV信号の情報と共に現行TV信号と
HDTV信号との差分情報も符号化され、前記両方の情
報が復号され加算されることによりHDTV信号が再生
され、現行TV信号の情報のみが復号されると現行TV
信号が再生される。
情報で、前記差分情報が非優先画像情報となる。また、
記録媒体の再生に於いては、画像を見ながらの高速サー
チが必要となるので、この画像情報の符号化の際に画像
間予測が行われる場合は、数フレームごとに1フレーム
がフレーム内で独立に符号化される。そして記録媒体の
再生時に高速サーチが行われる場合には、その独立に符
号化された画像情報のみが再生される。この場合、独立
に符号化されるフレームの情報が優先画像情報で、画像
間予測されるフレームの情報が非優先画像情報となる。
号化装置を用いて現行TV信号とHDTV信号のように
異なった解像度で符号化されて記録媒体に記録する場合
について図3を基に説明する。図3は従来の記録媒体に
適用される画像符号化装置の一例を示すブロック図であ
る。図3に於いて、画像入力端子1より入力された画像
信号は高い解像度を持つもので、ロ−パスフィルタ(以
下、LPFと記す)2と減算器3の被減算入力に与えら
れる。この入力画像信号は、LPF2でサブサンプラ1
1でのサブサンプルに合わせて垂直方向、水平両方向共
夫々1/2程度に帯域制限され、サブサンプラ11に与
えられる。サブサンプラ11では垂直方向、水平方向共
夫々1/2に画素が間引かれ、低い解像度の画像となっ
て、符号化器12と補間器4に与えられる。
下、DCTと記す)が行われ、変換された係数は符号量
制御器14から与えられる量子化ステップ幅で量子化さ
れ、可変長符号化されて圧縮された画像データとなりバ
ッファ13に与えられる。画像データは、可変長符号化
により変動するその符号量がバッファ13で均一化さ
れ、マルチプレクサ8に与えられる。バッファ13から
は、バッファの充足度の情報が符号量制御器14に与え
られる。符号量制御器14では前記バッファの充足度の
情報に基き、量子化ステップ幅の情報が符号化器12に
与えられ、符号化器12では発生符号量が一定になるよ
うに制御される。
っている場合は、発生しているデータ量が多いと判断さ
れて量子化ステップが粗くされ、逆にデータが空に近い
場合は量子化ステップが細かくされる。一方、補間器4
では間引かれてなくなった画素が補間され、入力画像信
号と同じ画素数の補間信号になり、減算器3の減算入力
に与えられる。減算器3では入力画像信号から前記補間
信号が減算され、高域成分だけの信号が作られて符号化
器5に与えられる。
の動作は、サブサンプルされた信号を扱う符号化器1
2、バッファ13、符号量制御器14と基本的に同じ
で、処理の対象となるサンプル数のみが異なる。符号化
器5で符号化された画像データはバッファ6を介して、
マルチプレクサ8に与えられる。マルチプレクサ8で
は、それぞれの画像データが多重化され、データ出力端
子9より出力されて、記録媒体に記録される。上記した
ような画像符号化装置から得られた画像データが記録媒
体に記録された場合には、この画像データから低解像度
の画像のデータのみを取り出し再生することが可能であ
る。
記録媒体では、画像情報を階層化して符号化する階層符
号化に於ける低解像度の画像や、画像間予測を用いた符
号化(以下、画像間予測符号化とも記す)に於いて独立
して符号化される画像(以下、独立符号化画像とも記
す)等の優先画像情報のみの再生に特に対応していない
ので、再生時に高速サーチ等で優先画像情報だけを再生
しようとしても、不必要な情報も同時に読み取る必要が
あった。特に、優先画像情報の符号量が定まっていない
場合は、例えば画像が静止状態の場合のように、優先画
像情報の符号量が全体の符号量と同等になる可能性があ
る。この場合、優先画像情報だけを読み取ろうとして
も、全ての情報を読み取ることになり、優先画像情報の
高速読み取りは不可能になる。一方、優先画像情報の符
号量の割合が固定化されている場合は、その割合が画像
によっては画質的に必ずしも適切なものではなく、画質
が低下する場合があった。本発明は以上の点に着目して
なされたもので、その目的は、特定の種類の画像情報を
高速に且つ容易に読み取ることが出来るようにするため
の記録媒体を提供することである。
てなされたものであり、その情報だけから画像が再生で
きる優先画像情報と、この優先画像情報以外の非優先画
像情報とが交互に記録された記録媒体であって、周期的
に配置された特定トラックに前記優先画像情報が可変長
で記録され、且つ、前記優先画像情報の符号量が最大値
より少ない場合には前記特定トラックへの前記優先画像
情報が記録されない残りの部分に前記非優先画像情報が
記録されており、一方、前記特定トラック以外の非特定
トラックには前記非優先画像情報のみが記録されている
ことを特徴とする記録媒体である。 また、上記発明の記
録媒体に於いて、前記優先画像情報が、画像間予測符号
化 に於ける独立符号化画像或いは階層符号化に於ける低
解像度の画像或いは量子化ステップ幅の大きい画像であ
ることを特徴とする記録媒体である。
だけから画像が再生出来るような特定の種類の画像情報
即ち優先画像情報の符号量が全体の符号量に対して一定
割合以下になるように画像符号化装置で符号化されて記
録媒体に記録する際、記録媒体ではその情報だけから画
像が再生できる優先画像情報と、この優先画像情報以外
の非優先画像情報とを交互に記録して、優先画像情報と
非優先画像情報とが全体としてのバランスを保ちなが
ら、特定のトラックだけの読み取りで、優先画像情報だ
けを確実に再生できる。
に説明する。まず、本発明に係る記録媒体を説明する前
に、この記録媒体に適用される画像符号化装置の第1〜
第3実施例について説明する。図1は、本発明に係る記
録媒体に適用される画像符号化装置の第1実施例を示す
ブロック図である。図1に於いて、図3に示す従来例と
同一構成要素には同一符号を付しその説明を省略する。
図1に示す画像符号化装置と図3に示す画像符号化装置
との主な相違点は、図1では、符号量設定器15、符号
量制限器16が設けられている点である。図1に示す画
像符号化装置は、入力される高精細画像(例えばHDT
V信号)から低解像度の画像(例えばNTSC方式等の
現行TV信号)を得て階層的に符号化して記録媒体に記
録し、この記録媒体の再生時には低解像度の画像だけで
も再生出来るようにするためのものである。
情報を符号化する画像符号化装置であって、前記優先画
像情報を符号化する符号化器12と、前記優先画像情報
以外の非優先画像情報を符号化する符号化器5と、前記
優先画像情報と前記非優先画像情報の合計の符号量が、
所定値以内に収まるように第1目標符号量を設定する第
1目標符号量設定手段(以下、符号量設定器と記す)1
5と、前記第1目標符号量を受けて、前記優先画像情報
の符号量が前記合計の符号量に対して所定比率以内に収
まるように第2目標符号量となる優先画像目標符号量と
非優先画像目標符号量とをそれぞれ設定する第2目標符
号量設定手段(以下、符号量制限器と記す)16と、前
記優先画像情報の符号量が前記優先画像目標符号量に近
づくように、且つ、前記非優先画像情報の符号量が前記
非優先画像目標符号量に近づくように符号化パラメータ
をそれぞれ制御する符号量制御手段(以下、符号量制御
器と記す)7,14とを備えている。
れた画像は高い解像度を持つもので、LPF2と減算器
3に与えれる。この入力画像信号は、サブサンプラ11
でのサブサンプルに合わせ、LPF2で垂直、水平共1
/2程度に帯域制限され、サブサンプラ11に与えられ
る。サブサンプラ11では垂直、水平共1/2に画素が
間引かれ、低い解像度の画像となって符号化器12と補
間器4とに与えられる。 符号化器12ではDCTが行
われ、変換された係数は符号量制御器14から与えられ
る量子化ステップ幅で量子化され、可変長符号化されて
圧縮された画像データとなり、バッファ13に与えられ
る。バッファ13で発生符号量の変動が均一化された画
像データは、マルチプレクサ8に与えられる。また、バ
ッファ13からブロック毎の発生符号量が符号量設定器
15と符号量制御器14に与えられる。
生する発生符号量が符号量制限器16から与えられる目
標符号量になるように、量子化ステップ幅が符号化器1
2と符号量設定器15とに与えられる。一方、補間器4
ではサブサンプラ11で間引かれて無くなった画素が補
間され、入力画像信号と同じ画素数の信号になり、補間
信号として減算器3の減算入力に与えられる。減算器3
では入力画像信号から前記補間信号が減算され、高い周
波数成分のみの信号が作られ、符号化器5に与えられ
る。
の動作は、サブサンプルされた信号を扱う符号化器12
とバッファ13と符号量制御器14と基本的に同じで、
処理の対象となるサンプル数のみが異なる。バッファ6
で変動が均一化された画像データは、マルチプレクサ8
に与えられる。マルチプレクサ8では、低解像度画像の
画像データと高い周波数成分のみの画像データが、記録
のフォーマットに合わせたフォーマットで多重化され、
データ出力端子9より出力されて、後述するように図4
及び図5に示す形態で記録媒体に記録される。
する符号量設定器15、符号量制限器16の動作に特徴
がある。符号量設定器15、符号量制限器16では、優
先画像情報の符号量が制限値を越えない範囲では、再生
画像の品質を優先し、決められた量子化バランスで符号
化されるように符号量設定器15から出力される目標符
号量TL、THが設定されるが、優先画像情報の符号量
が多くなり制限を受ける場合は、前記量子化バランスを
崩して前記目標符号量が制御されるものである。前記量
子化バランスとは、高い周波数成分の画像は低解像度画
像より量子化ステップ幅が粗くても視覚的に問題になり
難いので、高い周波数成分の画像に対する量子化ステッ
プ幅を低解像度画像に対する量子化ステップ幅の1.5
倍にするようなことを指す。
4、7から低解像度画像と高い周波数成分の画像に対す
る夫々の量子化ステップ幅の情報が与えられ、バッファ
13、6からそれぞれの発生符号量が与えられる。量子
化ステップ幅と発生符号量の関係は一般的な反比例の関
係にあるので、符号量設定器15に与えられた前記情報
を用いて、低解像度画像と高い周波数成分の画像の量子
化ステップ幅の値が適当なバランスとなる夫々の目標符
号量TL、THがフレーム毎に設定される。この目標符
号量TL、THは符号量制限器16に与えられる。符号
量制限器16では前記TL、THが制限され夫々TL
2、TH2として出力される。
の1/2)以下の場合は、TL2、TH2は夫々TL、
THの値のままとされ、TLが前記規定値を越える場合
は、TL2は規定値、TH2は全体の符号量からその規
定値を引いた値とされる。前記規定値は記録媒体の記録
形態に依存し、優先画像情報が記録される特定の情報ト
ラックが2本に1本の割合である場合なら全符号量の1
/2、3本に1本の割合なら全符号量の1/3とされ
る。この場合、低解像度画像に対する符号化器12と高
い周波数成分の信号に対する符号化器5とでは、通常所
定の量子化バランスで符号化されるが、低解像度画像の
符号量が制限される場合はその関係が崩れる。
化バランスを保ち、符号量の比は変化しているが、低解
像度画像の符号量には上限が設定されているので、それ
を越えることがない。これにより画質と優先画像情報の
高速読取りが両立できる。一方、符号量制御器14、7
のようなフィードバック制御を用いて発生する符号量を
目標符号量に合わせようとすると、画像の複雑さ(いわ
ゆるアクティビティ)が画面内で大きく変わる場合には
画質が損なわれる可能性がある。そこで、フィードフォ
ワード処理を用い、予め画像のアクティビティにより各
処理ブロックの必要符号量を見積もり、それに合わせて
目標符号量を配分してからフィードバック制御を行うこ
とも考えられる。このようなフィードフォーワードとフ
ィードバックを組み合わせた符号量の制御は、本発明と
同一発明者、同一出願人により特開平2−194734
号等に具体的に開示されている。
画像符号化装置の第2実施例を示すブロック図である。
図2に於いて、図1に示す第1実施例と同一構成要素に
は同一符号を付しその説明を省略する。図2に示す画像
符号化装置では、画像間予測符号化が行われ、数フレー
ムに1フレームの割合で周期的に独立符号化が行われる
ものであって、この独立符号化された画像情報が記録媒
体に記録され、記録媒体の再生時には前記独立符号化さ
れた画像だけが再生されることによって、高速サーチが
可能となる。
符号化する画像符号化装置であって、優先画像情報と非
優先画像情報とを時分割で符号化する符号化器5と、前
記優先画像情報と前記非優先画像情報の合計の符号量
が、所定値以内に収まるように第1目標符号量を設定す
る第1目標符号量設定手段(符号量設定器)15と、前
記第1目標符号量を受けて、前記優先画像情報の符号量
が前記合計の符号量に対して所定比率以内に収まるよう
に第2目標符号量となる優先画像目標符号量と非優先画
像目標符号量とをそれぞれ設定する第2目標符号量設定
手段(符号量制限器)16と、前記優先画像情報の符号
量が前記優先画像目標符号量に近づくように、且つ、前
記非優先画像情報の符号量が前記非優先画像目標符号量
に近づくように符号化パラメータをそれぞれ制御する符
号量制御手段(符号量制御器)7とを備えている。
子1を通って予測減算器21とフレームカウンタ23と
に与えられる。予測減算器21では前記入力画像信号か
らスイッチ22より供給される予測信号が減算され、予
測残差信号が符号化器5に与えられる。符号化器5で
は、図1の場合と同様にDCTが行われ、変換された係
数は符号量制御器7から与えられる量子化ステップ幅で
量子化され、可変長符号化されて圧縮された画像データ
となり、バッファ6と復号化器26とに与えられる。バ
ッファ6では画像データの発生符号量の変動が均一化さ
れ、データ出力端子9から出力されて、後述するように
図4及び図5に示す形態で記録媒体に記録される。
われ、符号化されたデータは予測残差信号として復号化
器26で再生され、加算器25に与えられる。加算器2
5では前記予測残差信号と前記予測信号が加算され、再
生画像となってフレームメモリ24に与えられる。フレ
ームメモリ24で1フレーム遅延された信号は、スイッ
チ22を介して予測減算器21の減算入力に与えられ
る。スイッチ22はフレームカウンタ23から出力され
る独立制御信号により例えば5〜15フレームごとに一
度開かれ、その場合、予測信号は予測減算器21には与
えられない。
5に与えられ、そのフレームの画像は独立画像としてフ
レーム内で符号化される。フレームカウンタ23では入
力画像信号の同期信号が検出され、それを所定の周期で
カウントすることで前記独立制御信号が得られる。次に
符号量の制御について説明する。図2に於いて、バッフ
ァ6から処理対象のブロック毎の発生符号量が符号量設
定器15と符号量制御器7とに与えられ、量子化ステッ
プ幅の情報が符号量制御器7から符号化器5と符号量設
定器15とに与えられる。
に、与えられた情報から目標符号量が設定されるが、こ
の実施例の場合は優先画像情報が独立画像であり、処理
は時分割になっているので、前記情報は、独立画像と次
の独立画像との間の1周期分例えば5〜15フレーム分
について求められ、次の1周期分の独立画像の目標符号
量TIと予測画像の目標符号量TPとが設定される。こ
の設定された目標符号量TI、TPは符号量制限器16
に与えられ、符号量制限器16では図1の場合と同様に
独立画像の目標符号量TIに制限が与えられる。スイッ
チ27は、符号化対象の画像の種類即ち独立画像か予測
画像かに合わせフレームカウンタ23の出力に応じて切
り替えられ、制限された目標符号量即ちTI2或いはT
P2が符号量制御器7に与えられる。
る画像符号化装置の第3実施例について、図6を基に説
明する。図6は本発明に係る記録媒体に適用される画像
符号化装置の第3実施例を示すブロック図である。図6
に示す画像符号化装置では、粗く量子化された画像と細
かく量子化された高品質画像とが、量子化の細かさに応
じて階層符号化されて記録媒体に記録している。具体例
としては、粗い量子化の低転送レートの画像データと、
その画像の量子化誤差を符号化した誤差成分データとが
階層符号化され、再生時には前記低転送レートの画像デ
ータのみからも画像が得られ、或いは両者が復号化され
加算されることにより高品質の画像も得られる。
高品質画像を得て素材画像として用い、放送などで転送
レートに制約がある場合に、少ない符号量の画像データ
のみを伝送すると言った使い方ができる。図6に於い
て、図3に示す従来例と同一構成要素には同一符号を付
しその説明を省略する。画像入力端子1より入力された
入力画像信号は、DCT64で離散コサイン変換(DC
T)の処理が行われ、その結果である係数が量子化器6
5と減算器3とに与えられる。量子化器65では前記係
数が符号量制御器14から与えられる大きな量子化ステ
ップ幅で量子化され、固定長符号が可変長符号化器66
と逆量子化器61とに与えられる。
長符号化されて、低転送レートの画像データとなり、バ
ッファ13に与えられる。一方、逆量子化器61では固
定長符号が対応する量子化代表値に置き換えられて再生
係数となり、減算器3の減算入力に与えられる。減算器
3ではDCT64の出力から前記再生係数が減算され、
誤差成分信号が作られて量子化器62に与えられる。量
子化器62では前記誤差成分信号が符号量制御器7から
与えられる量子化ステップ幅で量子化されるが、量子化
のステップ幅は量子化器65のものより細かくなってい
る。
に与えられ、固定長符号が可変長符号化されて誤差成分
データとなり、バッファ6に与えられる。バッファ6の
出力である誤差成分データと、バッファ13の出力であ
る低転送レートの画像データは、マルチプレクサ8で多
重化され、データ出力端子9より出力される。なお、本
実施例は、同一信号に対する量子化の細かさによる階層
化なので、階層間の量子化バランスを取るための手段は
特に設けなくてもよい。
号化装置で符号化された符号列(Data stream )が本発
明に係る記録媒体に記録された状態について説明する。
VTR等では記録媒体上に、情報が記録された情報トラ
ックが多数形成されている。この情報トラックは、数ト
ラックにつき1トラックが、前記低解像度の画像や前記
独立画像等の優先画像情報が記録される特定トラックと
なる。その様子を図4に示す。図4は本発明に係る記録
媒体に於ける記録形態の一例を示す図である。図4に示
す例に於いて前記特定トラックと非特定トラックとが交
互に配置されている。
5に示すように、優先画像情報の符号量が許容される最
大値と一致する場合は、前記特定トラックはその優先画
像情報で満たされ、優先画像情報以外の画像情報即ち非
優先画像情報は前記特定トラック以外の非特定トラック
に記録される。 しかし優先画像情報の符号量が最大値
より少ない場合は、前記非優先画像情報が非特定トラッ
クの他に前記特定トラックの一部にも記録される。記録
媒体への記録は前記したような形態で行われるために、
図1に於けるマルチプレクサ8では、情報トラックの記
録形態に合わせたフォーマットで符号情報が作られる。
際、その情報だけから画像が再生できる優先画像情報
と、この優先画像情報以外の非優先画像情報とが交互に
記録された記録媒体であって、周期的に配置された特定
トラックに前記優先画像情報が可変長で記録され、且
つ、前記優先画像情報の符号量が最大値より少ない場合
には前記特定トラックへの前記優先画像情報が記録され
ない残りの部分に前記非優先画像情報が記録されてお
り、一方、前記特定トラック以外の非特定トラックには
前記非優先画像情報のみが記録されているので、優先画
像情報と非優先画像情報とが全体としてのバランスを保
ちながら、特定のトラックだけの読み取りで、優先画像
情報だけを確実に再生でき、高速再生で必要な情報が無
駄なく読み取られ、高品質な高速サーチ画像が得られ
る。また、高精細度の画像が記録された記録媒体から低
解像度の画像が容易に得られ、記録媒体と再生装置に於
いて、高精細度画像用と低解像度画像用とを共通にする
ことが出来る。
装置の第1実施例を示すブロック図である。
装置の第2実施例を示すブロック図である。
一例を示すブロック図である。
を示す図である。
装置の第3実施例を示すブロック図である。
Claims (2)
- 【請求項1】その情報だけから画像が再生できる優先画
像情報と、この優先画像情報以外の非優先画像情報とが
交互に記録された記録媒体であって、 周期的に配置された特定トラックに前記優先画像情報が
可変長で記録され、且つ、前記優先画像情報の符号量が
最大値より少ない場合には前記特定トラックへの前記優
先画像情報が記録されない残りの部分に前記非優先画像
情報が記録されており、一方、前記特定トラック以外の
非特定トラックには前記非優先画像情報のみが記録され
ていることを特徴とする記録媒体。 - 【請求項2】請求項1に記載の記録媒体に於いて、前記
優先画像情報が、画像間予測符号化に於ける独立符号化
画像或いは階層符号化に於ける低解像度の画像或いは量
子化ステップ幅の大きい画像であることを特徴とする記
録媒体。
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