JP3178512B2 - ディジタル画像信号記録装置及び記録再生装置 - Google Patents

ディジタル画像信号記録装置及び記録再生装置

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JP3178512B2 JP35619996A JP35619996A JP3178512B2 JP 3178512 B2 JP3178512 B2 JP 3178512B2 JP 35619996 A JP35619996 A JP 35619996A JP 35619996 A JP35619996 A JP 35619996A JP 3178512 B2 JP3178512 B2 JP 3178512B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル画像信
号記録装置及び記録再生装置に関し、特に輝度信号と2
つの色差信号とから成る画像信号を情報圧縮して記録す
るディジタル画像信号記録装置及び記録再生装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】画像データを情報圧縮して記録を行うデ
ィジタルVTR(ビデオテープレコーダ)の規格として
「DVC」と呼ばれる規格(以下「DVC規格」とい
う)が提案されている(例えば、National Technical R
eport Vol. 41 No.2 Apr. 1995第48頁から第55
頁)。このDVC規格には、現行放送レベルの通常解像
度の画像信号(SD信号)を記録するための規格(以下
「SD−DVC規格」という)が定められている。
【0003】この規格では、画像信号は、いわゆる52
5/60方式(NTSC方式などがこれに相当する)で
は、(4:1:1)で標本化され、輝度(Y)信号につ
いては、水平方向の有効画素数720画素、垂直方向の
有効ライン数はフレーム内で480本、色差(Cb、C
r)信号については、水平方向の有効画素数180画
素、垂直方向の有効ライン数は輝度信号と同じ480本
である。
【0004】図2(a)は、SD−DVC規格のフォー
マッティングされたデータの基本ユニットの構造を説明
するための図であり、この基本ユニットは、輝度信号の
4つのブロックY0〜Y3及び色差信号の2つのブロッ
クCb、Crから構成されている。これらの各ブロック
は、8画素×8画素の単位でDCT(離散コサイン変
換)を施した後の係数データに、符号量制御により最適
な量子化を行って、可変長符号化を行った符号データか
ら構成されている。
【0005】同図の領域D0〜D5は、Y0〜Y3、C
r及びCbの各ブロックのDCT後のDC(直流)成分
のデータ並びに符号化及び復号化の際に参照する情報が
格納される領域であり、領域A0〜A5は、各ブロック
のAC(交流)成分のデータが格納される領域である。
ここで、領域A0〜A5は、全く個別に使われるとは限
らず、例えば領域A0にブロックY0のAC成分の全デ
ータを格納しても空きがある一方、ブロックY2のAC
成分は、領域A2にすべて格納できない場合には、領域
A0の空き領域にブロックY2の残りのデータが格納さ
れる。
【0006】またSD−DVC規格の信号処理系を2系
統並列に設けることにより、SD−DVC規格の2倍の
50Mbpsで、(4:2:2)の画像信号を記録再生
する規格(以下「DIGITAL−S規格」という)も
既に提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図2(b)は、このD
IGITAL−S規格の基本ユニットの構造を示す図で
あり、この基本ユニットは、同図(a)の基本ユニット
においてブロックY1及びY3のデータがないユニット
と等価のユニット2つで構成される。(4:1:1)の
信号処理系を2系統用いるので、全体で(8:2:2)
のユニットとなるが、処理すべき画像信号は(4:2:
2)であるためである。この場合、領域D0〜D3、A
0〜A5には、ブロックY0,Y1,Cr0及びCb0
のデータが格納され、領域D4〜D7及びA6〜A11
には、ブロックY2,Y3,Cr1及びCb1のデータ
が格納されるが、斜線を付した領域V1〜V4は、未使
用領域となっている。
【0008】本発明はこの点に着目してなされたもので
あり、例えば輝度信号の画素数と1つの色差信号の画素
数の比が4:1の画像信号処理系を2系統並列に用いる
ことにより、記録可能な色差信号の画素数を2倍に増加
させる場合に、基本ユニット内の未使用領域を有効に活
用して、記録する画像データの画質を高画質にすること
ができるディジタル画像信号記録装置及び記録再生装置
を提供することを目的とする。
【0009】
【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
から成り、前記輝度信号の画素数と前記2つの色差信号
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)、第1の画像信号を記録するための記録信号処
理回路を2系統並列に設けて、前記輝度信号の画素数と
前記2つの色差信号のそれぞれの画素数との比がm:2
である第2の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、前記第2の画像信号の輝度
信号の所定画素ブロック及び色差信号の所定画素ブロッ
毎にDCTを行うと共に、これらの所定画素ブロック
を夫々複数集めたセグメントを基本単位として情報圧縮
及び符号量制御を行って、前記第2の画像信号を前記記
録媒体に記録する記録処理手段を備え、前記記録処理手
段は、DCTした後の直流成分データを格納するための
第1の格納領域とDCTした後の交流成分データを格納
するための第2の格納領域とを一対とした複数対の格納
領域よりなるマクロブロック領域における少なくとも1
つの前記第1の格納領域に、前記交流成分データの一部
を格納して記録することを特徴とする。
【0010】請求項2に記載の発明は、前記記録処理手
段は、前記交流成分データの前記第2の格納領域への格
納を、前記第1の格納領域への格納より優先させること
を特徴とする。請求項3に記載の発明は、輝度信号及び
2つの色差信号から成り、前記輝度信号の画素数と前記
2つの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)、第1の画像信号を記録するた
めの記録信号処理回路を2系統並列に設けて、前記輝度
信号の画素数と前記2つの色差信号のそれぞれの画素数
との比がm:2である第2の画像信号を記録媒体に記録
し、該記録媒体に記録された画像信号を再生するディジ
タル画像信号記録再生装置において、前記第2の画像信
号の輝度信号の所定画素ブロック及び色差信号の所定画
素ブロック毎にDCTを行うと共に、これらの所定画素
ブロックを夫々複数集めたセグメントを基本単位として
情報圧縮及び符号量制御を行って、前記第2の画像信号
前記記録媒体に記録する記録処理手段と、前記記録媒
体から再生した信号に対して情報伸長及び逆DCTを行
再生処理手段とを備え、前記記録処理手段は、DCT
した後の直流成分データを格納するための第1の格納領
域とDCTした後の交流成分データを格納するための第
2の格納領域とを一対とした複数対の格納領域よりなる
マクロブロック領域における少なくとも1つの前記第1
の格納領域に、前記交流成分データの一部を格納して記
録し、前記再生処理手段は、前記第1の格納領域に格納
される交流成分データを含めて情報伸長をすることを特
徴とする。
【0011】
【0012】
【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は本発明の実施の一形態にかか
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
ブロック図であり、この装置は、上述したDIGITA
L−S規格に準拠したVTRである。
【0013】先ず記録系について説明する。輝度信号及
び2つの色差信号からなり、(4:2:2)で標本化さ
れたディジタル画像信号(輝度信号の水平方向の有効画
素数720画素、垂直方向の有効ライン数480、色差
信号(Cr、Cb)の水平方向の有効画素数360画
素、垂直方向の有効ライン数は480である)が、画像
信号入力として、DIGITAL−S圧縮処理回路11
に入力される。DIGITAL−S圧縮回路11は、S
D−DVC規格に準拠した記録時のデータ圧縮処理を、
2系統並列で行い、処理後のデータを誤り訂正符号化回
路15に入力する。このとき、図2(b)に示す基本ユ
ニット5個で1個のビデオセグメントを構成し、圧縮後
のデータ量がこのビデオセグメント単位で所定量以下と
なるように符号量制御が行われる。従来技術では、ビデ
オセグメント単位で、領域D0〜D7及びA0〜A11
に格納できる最大データ量以下となるように、符号量制
御を行っているが、本実施形態では、空き領域V1〜V
4を含めて符号量制御を行う。すなわち、前記所定量
を、(領域D0〜D7及びA0〜A11に格納できる最
大データ量)+(領域V1〜V4に格納できる最大デー
タ量)として、符号量制御を行う。これにより、空き領
域V1〜V4を有効に活用して記録する情報量を増加さ
せ、より高画質の記録を行うことができる。
【0014】また、可変長符号化を行った後のデータ
は、先ずそれぞれの基本ユニットの領域A0〜A11に
格納し、次いで同じセグメント内の他の基本ユニットの
空きのある領域A0〜A11に格納し、最後に空き領域
V1〜V4に格納する。このように、優先順位をつける
ことにより、領域V1〜V4を使用していない従来のD
IGITAL−S規格のVTRで再生した場合でも、何
ら問題なく再生することができ、上位互換性を維持する
ことができる。
【0015】DIGITAL−S圧縮回路11の出力デ
ータは、誤り訂正符号化回路15に入力される。誤り訂
正符号化回路15は、所定の誤り訂正符号を付加する誤
り訂正符号化処理を行い、処理後のデータをフォーマッ
タ16に入力する。フォーマッタ16は、入力データに
SYNCワード等を付加してシンクブロックを構成する
処理を行う。フォーマッタ16の出力データは、記録ア
ンプ17及び磁気ヘッド18を介して磁気テープ30に
記録される。
【0016】次に再生系について説明する。磁気ヘッド
21により再生されたデータは、再生アンプ22で増幅
され、デフォーマッタ23に入力される。デフォーマッ
タ23は、SYNCワードを検出して、デフォーマット
処理を行い、処理後のデータを誤り訂正復号化回路24
に入力する。誤り訂正復号化回路24は、誤り訂正符号
を利用して誤りの訂正処理を行い、処理後のデータをD
IGITAL−S伸張処理回路25に入力する。
【0017】DIGITAL−S伸張処理回路25は、
記録時と逆の処理(可変長復号化、逆量子化、逆DC
T)を行い、その出力信号が再生画像信号として出力さ
れる。伸張処理回路25におけるデータを取り出しは、
記録時の優先順位にしたがって行う。すなわち、先ずそ
れぞれに基本ユニットの領域A0〜A11のデータを取
り出し、次いで同じセグメント内の他の基本ユニットの
領域A0〜A11のデータを取り出し、最後に領域V1
〜V4のデータを取り出す。このような順序でデータを
取り出すことにより、領域V1〜V4を使用しない従来
の装置で記録したテープも問題なく再生することがで
き、上位互換を維持することができる。
【0018】なお、上述した実施形態では、525/6
0方式の画像信号を記録再生するVTRを示したが、6
25/50方式(例えばPAL方式などが対応する)の
画像信号でもDIGITAL−S規格の基本ユニットは
(8:2:2)となり、空き領域V1〜V4が存在する
ので、上述した実施形態と同様にこれらの空き領域を利
用してより高画質の画像データの記録再生を行うことが
できる。
【0019】625/50方式では、(4:2:0)で
標本化されるが、ライン毎に2つの色差信号(Cb、C
r)が切り換えられるので、輝度信号の画素数と各色差
信号の画素数の比は、(4:1:1)で標本化される5
25/60方式と同様に4:1である。
【0020】また、一般に輝度信号の画素数と各色差信
号の画素数の比(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を記録再生する信号処理
系を2系統並列に設けて、YC画素数比がm:2のディ
ジタル画像信号を記録再生可能とした場合には、輝度信
号のDC成分の格納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。
【0021】
【発明の効果】以上詳述したように請求項1に記載の発
明によれば、DCTした後の直流成分データを格納する
ための第1の格納領域とDCTした後の交流成分データ
を格納するための第2の格納領域とを一対とした複数対
の格納領域よりなるマクロブロック領域における少なく
とも1つの第1の格納領域に、交流成分データの一部を
格納して記録するため、記録する交流成分データの情報
量を増加させることができ、より高画質の記録を行うこ
とができる。
【0022】請求項2に記載の発明によれば、交流成分
データの第2の格納領域への格納が、第1の格納領域へ
の格納より優先されるので、前記第1の格納領域に格納
される交流成分データを含めて情報伸長を行わない従来
の装置との互換性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一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】画像信号を記録するときの基本ユニットを説明
するための図である。
【符号の説明】
11 DIGITAL−S圧縮処理回路 25 DIGITAL−S伸張処理回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/91 - 5/956 H04N 9/79 - 9/898 G11B 20/10

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】輝度信号及び2つの色差信号から成り、前
    記輝度信号の画素数と前記2つの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)、第
    1の画像信号を記録するための記録信号処理回路を2系
    統並列に設けて、前記輝度信号の画素数と前記2つの色
    差信号のそれぞれの画素数との比がm:2である第2の
    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、 前記第2の画像信号の輝度信号の所定画素ブロック及び
    色差信号の所定画素ブロック毎にDCTを行うと共に、
    これらの所定画素ブロックを夫々複数集めたセグメント
    を基本単位として情報圧縮及び符号量制御を行って、前
    記第2の画像信号を前記記録媒体に記録する記録処理手
    段を備え、 前記記録処理手段は、DCTした後の直流成分データを
    格納するための第1の格納領域とDCTした後の交流成
    分データを格納するための第2の格納領域とを一対とし
    た複数対の格納領域よりなるマクロブロック領域におけ
    る少なくとも1つの前記第1の格納領域に、前記交流成
    分データの一部を格納して記録することを特徴とするデ
    ィジタル画像信号記録装置。
  2. 【請求項2】前記記録処理手段は、前記交流成分データ
    の前記第2の格納領域への格納を、前記第1の格納領域
    への格納より優先させ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。
  3. 【請求項3】輝度信号及び2つの色差信号から成り、前
    記輝度信号の画素数と前記2つの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)、第
    1の画像信号を記録するための記録信号処理回路を2系
    統並列に設けて、前記輝度信号の画素数と前記2つの色
    差信号のそれぞれの画素数との比がm:2である第2の
    画像信号を記録媒体に記録し、該記録媒体に記録された
    画像信号を再生するディジタル画像信号記録再生装置に
    おいて、 前記第2の画像信号の輝度信号の所定画素ブロック及び
    色差信号の所定画素ブロック毎にDCTを行うと共に、
    これらの所定画素ブロックを夫々複数集めたセ グメント
    を基本単位として情報圧縮及び符号量制御を行って、前
    記第2の画像信号を前記記録媒体に記録する記録処理手
    段と、 前記記録媒体から再生した信号に対して情報伸長及び逆
    DCTを行う再生処理手段とを備え、 前記記録処理手段は、DCTした後の直流成分データを
    格納するための第1の格納領域とDCTした後の交流成
    分データを格納するための第2の格納領域とを一対とし
    た複数対の格納領域よりなるマクロブロック領域におけ
    る少なくとも1つの前記第1の格納領域に、前記交流成
    分データの一部を格納して記録し、前記再生処理手段
    は、前記第1の格納領域に格納される交流成分データを
    含めて情報伸長をすることを特徴とするディジタル画像
    信号再生記録装置。
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