JP3186509B2 - 画像情報圧縮方法、画像情報記録方法、画像情報圧縮装置、画像情報記録装置、画像情報伸長装置、画像情報再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像情報の圧縮・伸長方
法及びそれを実現する画像情報の圧縮・伸長装置、さら
にそれらを応用した画像情報の記録・再生装置に関し、
特に画像情報をデジタル信号として記録・再生したり伝
送するための方法及び装置に関する。また本発明は高能
率符号化技術を用いた高画質が要求される業務用の画像
情報記録／再生装置に好適な圧縮・伸長方法及び装置を
提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】画像情報をデジタル信号としてビデオテ
ープに記録する民生用デジタルＶＴＲの開発が近年盛ん
に行われ、その内容が例えばテレビジョン学会誌,Vol4
6,No.10,pp.1222〜1229(1992)（以下文献１という）に
発表され、また規格化も進行している（平成5年7月2
日、電波新聞、日本工業新聞、日経産業新聞等で報
道）。 かかる民生用デジタルＶＴＲは、輝度（Ｙ）信
号と２種類の色差（Ｃｒ、Ｃｂ）信号の情報量の比が4:
1:1 又は 4:2:0 の比率でサンプリングされたデジタル
画像を処理するシステムであって、記録再生のデータレ
ートを下げるために、画像情報を圧縮する技術としてＤ
ＣＴ（離散コサイン変換）と可変長符号化を組み合わせ
た技術を用いている（文献１を参照）。なお、本明細書
では、Ｙ信号とＣｒ、Ｃｂ信号のサンプリング周波数の
比を4:1:1のように表わす、

【０００３】かかる方式の画像情報圧縮伸長装置の一例
を図１４に示す。図１４はデジタルＶＴＲの記録系と再
生系をブロック図で示し、この装置で取り扱う画像情報
はコンポーネント信号であって、１つの輝度信号（Ｙ）
と２つの色差信号（Ｃｒ，Ｃｂ）から成る。入力された
画像情報がアナログ信号である場合は、図示しないＡ／
Ｄ変換回路等によってデジタル化される。各コンポーネ
ント信号のサンプリング周波数の比率は 4:1:1 になっ
ており、２つのフィールドがインターレース走査されて
１つのフレームを構成する。画面のサイズは ITU-R Rec
601 に従って525/60 システム（いわゆるＮＴＳＣ方式
に対応）の場合、輝度信号Ｙの画素数が 720（横）x480
（縦）である。２つの色差信号Ｃｒ，Ｃｂはどちらも同
じ画素数で、180x480 である。また 625/50システム
（いわゆるＰＡＬ方式に対応）のＹは 720x576、Ｃｒ，
Ｃｂは 360x288 である。ここで 525、625 は１フレー
ムの走査線数で、60、50 は１秒間のフィールド数であ
る。

【０００４】２つのシステムの輝度信号と色差信号の水
平方向のサンプリング周波数の関係を表すために、525/
60システムでは 4:1:1、625/50 システムでは 4:2:0 と
いう表現が用いられる。（625/50 では色差信号が線順
次で伝送されため、ライン毎にＣｒしかないラインとＣ
ｂしかないラインが存在する。すなわち、実際には 4:
2:0 と 4:0:2 のラインが交互に現れることになるが、
4:2:0 で代表して表現する）。これら 4:1:1 又は 4:2:
0 にサンプリングされたデジタル画像データは、図１５
に示すように水平８画素ｘ垂直８画素のＤＣＴブロック
単位で以後の処理が行われる。ただし、525/60 システ
ムの場合、色差信号の画面上右端のＤＣＴブロックは水
平４画素ｘ垂直８画素になるため、２個ずつ組にするこ
とによって擬似的に８ｘ８ブロックを構成する。

【０００５】［記録時又は伝送系の送信時］はじめに、
入力データはＹ、Ｃｒ、Ｃｂそれぞれ専用のフレームメ
モリに蓄えられ、８ｘ８画素単位で並べ替え回路１によ
って一定の規則にしたがってフレームメモリから読み出
される。読み出された８ｘ８のブロックには２次元ＤＣ
Ｔが施される。ＤＣＴ処理の結果得られた変換係数のう
ちＡＣ係数は、ジグザグスキャン回路により、いわゆる
ジグザグスキャン（例えば、ISO/IEC 10918-1,JPEGを参
照）の順番に読み出され、バッファメモリに格納され
る。なお２次元ＤＣＴは２つのモードの１つを選択でき
て、そのモード情報と、そのＤＣＴブロックのアクティ
ビティを示す値（クラス情報）、及びＤＣ係数も同時に
バッファメモリに送られる。

【０００６】ＡＣ係数は同時にデータ量推定回路にも送
られ、いろいろな量子化レベルに対してデータ量がどの
くらいになるか計算される。データ量推定の結果に基づ
いて、一定のブロック数単位で符号量が所定の固定長と
なるように量子化ステップが決定され、適応量子化器で
バッファメモリのＤＣＴ変換係数のうちＡＣ係数が再量
子化される。この再量子化の際には人間の視覚特性を考
慮した重みづけ処理が行われる。すなわちＤＣＴ変換係
数のうち低周波成分に相当する係数は細かく再量子化さ
れ、高周波成分に相当する係数は粗く量子化される。量
子化後のデータはＶＬＣ（Variable Length Coding）回
路によって可変長符号化され、５つのユニットから構成
されるビデオセグメントとして格納される。

【０００７】以上の処理はビデオセグメントと呼ばれる
単位で行われる。１つのビデオセグメントは５つのマク
ロブロックから構成され、１つのマクロブロックは４個
の輝度信号ＤＣＴブロック（Ｙ−ＤＣＴ）と２個の色差
信号ＤＣＴブロック（Ｃｒ−ＤＣＴとＣｂ−ＤＣＴ）か
らなる６個のＤＣＴブロックで構成される。図１６にマ
クロブロックの構成を示す。画面上のできるだけ広範な
位置から一定の規則にしたがって５つのマクロブロック
が集められ、１つのビデオセグメントを構成し、これを
単位として先に述べた符号量制御を行う。画面上の分散
した位置からマクロブロックを集めてくる理由は、画面
内で情報量の分布の偏りがあった場合でも、こうするこ
とによってビデオセグメント間の情報量の平均化が行わ
れ、画質の均一化を図ることができるからである。

【０００８】あるビデオセグメント内の各マクロブロッ
クはある量子化ステップで再量子化され、可変長符号化
される。量子化ステップは、そのビデオセグメントの合
計符号量がある一定の値に収まるように、しかもその値
にできるだけ近いように決定される。可変長符号化され
たデータは５つのユニットに格納される。図１７にユニ
ット１個分の構造を示す。５つの各ユニットはそれぞれ
５つのマクロブロックにほぼ対応している。すなわち１
つのユニットにはそれに対応するマクロブロックのデー
タの内、ほとんど又はすべてのデータが格納されてい
て、さらに残りの４つのマクロブロックのＡＣデータ
（ＤＣＴのＡＣ係数の可変長符号）が含まれている場合
もある。

【０００９】各ユニットは量子化ステップ等を記録する
ための１バイトのエリアと符号データを記録するエリア
に分けられる。符号データを記録するエリアはマクロブ
ロックの６個のＤＣＴブロックに１対１に対応する形
で、図１７のように６つのエリアに分かれている。６つ
のエリアの内、Ｙ用の４つのエリアは１４バイト、Ｃ用
の２つのエリアは１０バイトで構成されるので、１つの
ユニットのサイズは７７バイトとなる。さらに各エリア
はＤＣ等を記録する１２ビットのエリアとＡＣデータを
記録する残りのエリア（ＡＣエリア）に分かれる。１２
ビットのエリアにはそこに対応するＤＣＴブロックのＤ
Ｃデータとその他の情報（ＤＣＴブロックのデータを復
元するのに必要な情報）が記録される。

【００１０】データの格納は次のように行われる。 [ PASS-1 ]それぞれのユニットの６つのエリアに対し
て、それに対応するマクロブロックの各ＤＣＴブロック
のＤＣ等の情報が、上記１２ビットのエリアに格納され
る。また６つのＡＣエリアには、そこに対応するＤＣＴ
ブロックのＡＣデータ（可変長符号）を低次のデータか
ら順に格納する。ＡＣデータの最後には終了コード（Ｅ
ＯＢ）を付加する。以上の処理でそれぞれのエリアに入
りきらなかったデータは別に保存しておく。ユニット内
の６つのエリアに対して以上の処理が終わったときの状
態は、隙間のあるエリアとないエリアができていて、ま
たエリアに入りきらなかったデータがあふれている可能
性もある。以上の処理は５つのユニットすべてについて
行う。

【００１１】[ PASS-2 ]あふれたデータがある場合は、
ユニット内の先頭エリアから順番にエリアの区別無く隙
間のある場所を探していき、あふれたデータを順番に隙
間無くつめていく。以上の処理を行っても各ユニットに
入りきらなかったデータは別に保存しておく。ユニット
内の隙間に対して以上の処理が終わったときの状態は、
隙間のあるエリアとないエリアができていて、処理の結
果ユニットに隙間がない場合にはデータがあふれている
可能性がある。以上の処理は５つのユニットすべてにつ
いて行う。

【００１２】[ PASS-3 ]これまでの処理でもまだ余って
いるデータがある場合は、先頭のユニットから最後のユ
ニットまで順番に、ユニット、エリアの区別無く隙間の
ある場所を探していき、あふれたデータを順番に隙間無
くつめていく。５つのユニットに対して以上の処理が終
わったとき、全データが５つのユニット内に格納されて
いる（そうなるように符号量推定回路で量子化ステップ
を設定しているため）。

【００１３】こうして１つのビデオセグメントのデータ
が５つのユニットに分けて格納される。格納方法から分
かるように、１つのユニットには１つのマクロブロック
のデータがＤＣＴの低次の係数データから順に記録され
ているため、例えばサーチ等で一部のユニットしか再生
できなくて他のユニットに格納された高次の係数データ
を取得できなかったとしても、取得できたユニットにつ
いては比較的少ない画質劣化で再生できるという利点が
ある。

【００１４】次にビデオセグメントデータは並べ替え回
路２に送られる。ビデオセグメントデータは画面上の分
散した場所からマクロブロックを取得して構成している
が、サーチ時は画面上でまとまってデータがとれた方が
サーチ画像として見やすい。並べ替え回路２では各ユニ
ットを並べ替えることによって、トラック上に記録した
ときの並びがもとの画面上で連続するように出力する。
並べ替えはスーパーブロックと呼ばれる２７個のマクロ
ブロック単位で行われる。図１８にスーパーブロックの
構造を示す。

【００１５】トラックの本数は 525/60 システムの場合
10 本、625/50 システムの場合 12本で、並べ替え回路
２は各トラックに対して、画面上で同じ高さにある５個
のスーパーブロックを左から順に並べていく。スーパー
ブロック内については各マクロブロックに対応する２７
個のユニットが図１８の（ａ）の 0 〜 26 の番号順に
出力される。すなわち、一本のトラックには１３５個の
ユニットが含まれるように構成される。並べ替えられた
各ユニットは誤り訂正回路で、トラック毎に各ユニット
を構成するバイト番号が同一のデータ系列に対して外符
号が付加され、次に各ユニット及び外符号に対して内符
号が付加される。

【００１６】次にフォーマッタで各ユニット及び外符号
毎に同期信号、ＩＤ番号を付加することによってシンク
ブロックを構成する。すなわちユニットはシンクブロッ
クと１対１に対応する。シンクブロックは記録変調回路
によって記録変調が施され、図示しない記録アンプを通
してテープに記録される。あるいは図示しない伝送系の
送出回路から伝送路に送り出してもよい。

【００１７】図１９にトラックの内容を示す。１本のト
ラックは５つのスーパーブロックに相当し、１つのスー
パーブロックに相当する領域には２７個のシンクブロッ
クが含まれている。１つのシンクブロックは１つのユニ
ットの情報をすべて含み、１つのユニットにはそれに対
応するマクロブロックのほとんどの情報を含んでいる。
ただし、この図においては外符号を含むシンクブロック
など、ユニットと対応するシンクブロック以外の情報は
省略してある。

【００１８】［再生系又は伝送系の受信時］再生時又は
伝送系の受信時には再生信号又は受信信号は、図示しな
い再生回路又は受信回路で、1,0 のデータ列が復元され
た上で復調回路において復調され、デフォーマッタで同
期検出、ＩＤ検出等が行われ、誤り訂正回路に送られ
る。誤り訂正回路では先の内符号、外符号をもとに誤り
訂正が行われ、並べ替え回路３に送られる。ここで、あ
る特定のユニットが訂正不能になった場合は、図示しな
いフレームメモリに蓄えられている前フレームのユニッ
トで置き換えて出力する。

【００１９】並べ替え回路３では記録時と逆の操作が行
われ、ビデオセグメントの順番にユニットを並べ替えて
出力する。ＶＬＤ（variable length decoding：可変長
デコード）では、各ユニットのデータからそれぞれの可
変長符号化されたＤＣＴのデータを取り出した上で可変
長符号の復号を行う。これは記録時に再量子化された値
であるため、次の逆量子化回路で逆量子化がおこなわ
れ、ＤＣＴ係数が復元される。逆ＤＣＴ回路では逆ＤＣ
Ｔ演算が行われ、最後に並べ替え回路４で画面上の正規
の位置に８ｘ８ブロックを戻した後、Ｙ、Ｃｒ、Ｃｂ信
号が出力される。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】図１４に示したような
既知方式のＶＴＲでは取り扱う画像におけるＹ信号と２
つの色差信号の比率が 4:1:1 又は 4:2:0 であり、民生
用としては十分な画質を備えていると考えれるが、業務
用としては一般に 4:2:2 以上の比率の画質が要求され
るため、これを業務用に用いるには難がある。そこで業
務用として少なくとも 4:2:2 の比率の画像品質を持つ
デジタルＶＴＲの開発が望まれている。ここで図１４に
示したような構成の画像情報圧縮装置を持つＶＴＲが商
品化されることを考えると、各構成要素はＬＳＩ化され
るが、ＬＳＩが民生用ＶＴＲとして商品化された場合は
業務用と比較して生産数量が多いため、価格もそれに応
じて通常低下する。

【００２１】一方、例えば業務用のＶＴＲでは民生用の
ＶＴＲに比べ画質や機能に対する要求が高いものの、そ
の分価格やテープ消費量が大きいことなどについては許
容される傾向がある。したがって、民生用のＶＴＲより
も高画質のＶＴＲを商品化する場合に、民生用とは異な
った方式のＶＴＲを新たに開発することも考えられる。
しかし、そのようなＶＴＲの開発において全く新しい方
式を用いるのでなく、民生用のＬＳＩを用いて構成でき
れば、開発コストや部品コストなどを下げることがで
き、非常に望ましい。

【００２２】本発明はそのような点に鑑みてなされたも
ので、民生用ＶＴＲの画像情報圧縮伸長用ＬＳＩを用い
て、業務用ＶＴＲを構成することを可能にする方式を提
供することを目的とするものである。ただし、民生用の
ＬＳＩを使用することに限定するものではない。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明では上記目的を達
成するために、次の構成を有している。 入力画像を 4:2:2 として色差信号の情報量を増やす
と同時に、記録容量を２倍にして輝度信号の圧縮率を減
らすことによって、輝度信号と色差信号両方の画質を向
上させる。

【００２４】 4:2:2 画像用のマクロブロックの構造
を新しく定義し、ユニットとの対応付けのためにユニッ
ト毎に２個のダミーＤＣＴブロックを挿入する。→画面
水平方向に連続する２つの８ｘ８のＹのＤＣＴブロック
と、その位置に対応する２つの色差信号の８ｘ８のＣ
ｒ，ＣｂのＤＣＴブロック、及びＤＣＴ係数のうちＤＣ
が任意でＡＣがすべて同じ値、例えば０であるような２
個のダミーＤＣＴの合計６個のＤＣＴブロックを１つの
マクロブロックとし、これを（テープ上の）１つのシン
クブロックに対応付ける。このときダミーマクロブロッ
クは従来のＹのＤＣＴブロックのエリア２個に相当する
部分に挿入する。これによって従来のユニットに 4:2:2
画像を格納できるようになり、またユニット毎の記録
容量が相対的に増えるため、圧縮率が下がり画質が向上
する。

【００２５】入力画像を２つのグループに分け、それ
ぞれのグループに対して従来の画像情報圧縮を 行える
ようにするための、グループ分けの方法を新しく定義す
る。→水平９ｘ垂直３マクロブロック、すなわちスーパ
ーブロックを画面垂直方向に２個分用いて１つの拡張ス
ーパーブロックを構成することによって、拡張スーパー
ブロックの画面上の配置を従来の画像情報圧縮装置と同
等にし、さらに拡張スーパーブロックの上半分と下半分
をそれぞれ別な系統で処理することによって、処理する
データを従来と同じにして、それぞれが従来の画像情報
圧縮方式で処理できるようにする。

【００２６】２つに分けたグループを、テープ上に配
置する方法を新しく定義する。→１本のトラックに２つ
のビデオセクタを用意し、１つのビデオセクタが従来の
画像情報圧縮装置の１本のトラックに相当するように対
応付けることによって、従来方式での信号処理をそのま
ま行えるようにし、情報量が２倍になった分を、トラッ
クの本数は同じで２倍のビデオセクタを持つようにする
ことでテープ上に記録可能にする。またこのとき、２系
統のグループを偶数トラックと奇数トラックに配分する
ことよって、ペアヘッドを用いて同時に取得できる画面
上の面積を増やし、サーチ画質を向上させる。

【００２７】上記の方式を採用した結果、民生用の画像
情報圧縮用ＬＳＩを２系統用いて従来の情報量のほぼ２
倍の情報量を記録／再生することによって、安価で高画
質な業務用ＶＴＲを構成することができる。

【００２８】すなわち本発明によれば、輝度（Ｙ）信号
と２種類の色差（Ｃｒ、Ｃｂ）信号のサンプリング周波
数の比が４：２：２で表わされる４：２：２入力画像情
報を、２分割するステップと、前記２分割するステップ
により作られた第１及び第２の信号系統に対し、前記Ｙ
信号のＤＣＴブロック２個、前記Ｃｒ、Ｃｂ信号のＤＣ
Ｔブロックはそれぞれ１個の合計４個のＤＣＴブロック
を単位として、これに前記Ｙ信号と識別可能な２個のダ
ミーＤＣＴブロックをＹ信号のＤＣＴブロックとして追
加するステップと、前記追加するステップにより得られ
た第１及び第２の信号系統で、Ｙ信号のＤＣＴブロック
４個、Ｃｒ、Ｃｂ信号のＤＣＴブロック各１個ずつで合
計６個のＤＣＴブロックから構成されるマクロブロック
を単位として、ｎ個（ｎは自然数）のマクロブロックで
データ量が一定になるように情報量の削減を行う２系統
の圧縮手段を利用してＤＣＴと可変長符号化を含む高能
率符号化による画像圧縮を行うステップとを、有する画
像情報圧縮方法が提供される。

【００２９】さらに本発明によれば、輝度（Ｙ）信号と
２種類の色差（Ｃｒ、Ｃｂ）信号のサンプリング周波数
の比が４：２：２で表わされる４：２：２入力画像情報
を、２分割するステップと、前記２分割するステップに
より作られた第１及び第２の信号系統に対し、前記Ｙ信
号のＤＣＴブロック２個、前記Ｃｒ、Ｃｂ信号のＤＣＴ
ブロックはそれぞれ１個の合計４個のＤＣＴブロックを
単位として、これに前記Ｙ信号と識別可能な２個のダミ
ーＤＣＴブロックをＹ信号のＤＣＴブロックとして追加
するステップと、前記追加するステップにより得られた
第１及び第２の信号系統で、Ｙ信号のＤＣＴブロック４
個、Ｃｒ、Ｃｂ信号のＤＣＴブロック各１個ずつで合計
６個のＤＣＴブロックから構成されるマクロブロックを
単位として、ｎ個（ｎは自然数）のマクロブロックでデ
ータ量が一定になるように情報量の削減を行う２系統の
圧縮手段を利用してＤＣＴと可変長符号化を含む高能率
符号化による画像圧縮を行うステップと、記録媒体の交
互のトラックに前記第１及び第２の信号系統のそれぞれ
の圧縮手段の出力信号がそれぞれ書き込まれるよう記録
するステップとを、有する画像情報記録方法が提供され
る。

【００３０】さらに本発明によれば、輝度（Ｙ）信号と
２種類の色差（Ｃｒ、Ｃｂ）信号のサンプリング周波数
の比が４：２：２で表わされる４：２：２入力画像情報
を、２分割する分割手段と、前記分割手段により作られ
た第１及び第２の信号系統に対し、前記Ｙ信号のＤＣＴ
ブロック２個、前記Ｃｒ、Ｃｂ信号のＤＣＴブロックは
それぞれ１個の合計４個のＤＣＴブロックを単位とし
て、これに前記Ｙ信号と識別可能な２個のダミーＤＣＴ
ブロックをＹ信号のＤＣＴブロックとして追加するダミ
ーＤＣＴブロック追加手段と、前記ダミーＤＣＴブロッ
ク追加手段で追加が行われた後の前記第１及び第２の信
号系統で、Ｙ信号のＤＣＴブロック４個、Ｃｒ、Ｃｂ信
号のＤＣＴブロック各１個ずつで合計６個のＤＣＴブロ
ックから構成されるマクロブロックを単位として、ｎ個
（ｎは自然数）のマクロブロックでデータ量が一定にな
るように情報量の削減を行うためにＤＣＴと可変長符号
化を含む高能率符号化による画像圧縮を行う２系統の圧
縮手段とを、有する画像情報圧縮装置が提供される。

【００３１】さらに本発明によれば、輝度（Ｙ）信号と
２種類の色差（Ｃｒ、Ｃｂ）信号のサンプリング周波数
の比が４：２：２で表わされる４：２：２入力画像情報
を、２分割する分割手段と、前記分割手段により作られ
た第１及び第２の信号系統に対し、前記Ｙ信号のＤＣＴ
ブロック２個、前記Ｃｒ、Ｃｂ信号のＤＣＴブロックは
それぞれ１個の合計４個のＤＣＴブロックを単位とし
て、これに前記Ｙ信号と識別可能な２個のダミーＤＣＴ
ブロックをＹ信号ＤＣＴブロックとして追加するダミー
ＤＣＴブロック追加手段と、前記ダミーＤＣＴブロック
追加手段で追加が行われた後の前記第１及び第２の信号
系統で、Ｙ信号のＤＣＴブロック４個、Ｃｒ、Ｃｂ信号
のＤＣＴブロック各１個ずつで合計６個のＤＣＴブロッ
クから構成されるマクロブロックを単位として、ｎ個
（ｎは自然数）のマクロブロックでデータ量が一定にな
るように情報量の削減を行うためにＤＣＴと可変長符号
化を含む高能率符号化による画像圧縮を行う２系統の圧
縮手段と記録媒体の交互のトラックに前記第１及び第２
の信号系統のそれぞれの圧縮手段の出力信号がそれぞれ
書き込まれるよう記録する書き込み手段とを、有する画
像情報記録装置が提供される。

【００３２】さらに本発明によれば、第１及び第２の信
号系統で、輝度（Ｙ）信号のＤＣＴブロック４個、２種
類の色差（Ｃｒ、Ｃｂ）信号のＤＣＴブロック各１個ず
つで合計６個のＤＣＴブロックから構成されるマクロブ
ロックを単位として、ｎ個（ｎは自然数）のマクロブロ
ックでデータ量が一定になるように情報量の削減が行わ
れたデータに対して、可変長符号復号化と逆ＤＣＴを含
む高能率復号化による画像伸長を行う２系統の画像伸長
手段と、第１及び第２の信号系統で、前記Ｙ信号と識別
可能な２個のダミーＤＣＴブロックを前記４個のＹ信号
のＤＣＴブロックから除去するダミーＤＣＴブロック除
去手段と、前記第１及び第２の信号系統の前記ダミーＤ
ＣＴブロック除去手段からの出力データを合成し、輝度
（Ｙ）信号と２種類の色差（Ｃｒ、Ｃｂ）信号の画像デ
ータからサンプリング周波数の比が４：２：２で表わさ
れる出力画像情報を作る合成手段とを、有する画像情報
伸長装置が提供される。

【００３３】さらに本発明によれば、記録媒体の交互の
トラックに記録された第１及び第２の信号系統のデータ
をそれぞれ読み出す読み出し手段と、読み出された前記
第１及び第２の信号系統で、輝度（Ｙ）信号のＤＣＴブ
ロック４個、２種類の色差（Ｃｒ、Ｃｂ）信号のＤＣＴ
ブロック各１個ずつで合計６個のＤＣＴブロックから構
成されるマクロブロックを単位として、ｎ個（ｎは自然
数）のマクロブロックでデータ量が一定になるように情
報量の削減が行われたデータに対して、可変長符号復号
化と逆ＤＣＴを含む高能率復号化による画像伸長を行う
２系統の画像伸長手段と、第１及び第２の信号系統で、
前記Ｙ信号と識別可能な２個のダミーＤＣＴブロックを
前記４個のＹ信号のＤＣＴブロックから除去するダミー
ＤＣＴブロック除去手段と、前記第１及び第２の信号系
統の前記ダミーＤＣＴブロック除去手段からの出力デー
タを合成し、輝度（Ｙ）信号と２種類の色差（Ｃｒ、Ｃ
ｂ）信号の画像データからサンプリング周波数の比が
４：２：２で表わされる出力画像情報を作る合成手段と
を、有する画像情報再生装置が提供される。

【００３４】

【００３５】さらに本発明によれば、輝度（Ｙ）信号と
２種類の色差（Ｃｒ，Ｃｂ）信号のサンプリング周波数
の比が４：２：２で表される４：２：２入力画像を２系
統の符号化処理により圧縮する方法であって、水平方向
に連続する２個の輝度信号ＤＣＴブロックと、画面上で
同じ位置にあるＣｒ、Ｃｂ各１個の色差信号ＤＣＴブロ
ックからなる合計４個のＤＣＴブロックを単位として、
この単位内の４個のＤＣＴブロックが同じ信号系統に含
まれるように、入力画像を２つの信号系統に分割するス
テップと、前記２分割するステップにより作られた第１
及び第２の信号系統に対し、前記４個単位のＤＣＴブロ
ックに、符号量ができるだけ少なくなるように設定され
た２個のダミーＤＣＴブロックを追加することによって
合計で６個のＤＣＴブロック単位に扱うことを可能にす
るダミーＤＣＴブロック追加ステップと、Ｙ信号のＤＣ
Ｔブロック４個、Ｃｒ、Ｃｂ信号のＤＣＴブロック各１
個ずつで６個のＤＣＴブロックから構成されるマクロブ
ロックを単位として、ｎ個（ｎは自然数）のマクロブロ
ックでデータ量が一定量以下になるように情報量の削減
を行う圧縮手段を並列に２系統用いて、それぞれの圧縮
手段系統に前記追加ステップにより得られた２系統の出
力信号をそれぞれ対応づけて入力し、この時前記２系統
の出力信号である６個のＤＣＴブロック単位のうち２個
のＹ信号のＤＣＴブロックと２個のダミーＤＣＴブロッ
クは前記各圧縮手段の４個のＹ信号のＤＣＴブロックと
して対応づけ、６個のＤＣＴブロック単位のうち残るＣ
ｒ、Ｃｂ信号の各１個のＤＣＴブロックを前記各圧縮手
段のＣｒ、Ｃｂ信号のＤＣＴブロックとして対応づける
ことによって、それぞれの信号系統の情報量を削減して
画像圧縮を行うステップとを、有する画像情報圧縮方法
が提供される。

【００３６】さらに本発明によれば、請求項１０におい
て、入力画像を２つの信号系統に分割する手段は、垂直
方向にｍ個（ｍは自然数）の幅のＤＣＴブロックごとに
画面を水平の帯状に区切って、偶数番目の帯と奇数番目
の帯の２つの信号系統に分割することを特徴とし、生成
された２つの信号系統のデータは記録媒体の交互のトラ
ックにそれぞれ書き込まれるように記録するステップを
有する画像情報記録方法が提供される。

【００３７】

【実施例】以下図面とともに本発明の好ましい実施例に
ついて説明する。本発明は、画像情報圧縮方法、画像情
報記録方法、画像情報圧縮装置、画像情報記録装置、画
像情報伸長装置、画像情報再生装置と多岐にわたるが、
その中心は画像の圧縮・記録と伸長・再生にあるので、
これを実現するデジタル画像記録・再生装置を実施例と
して説明する。図１は本発明の実施例の画像記録・再生
装置のうち、圧縮を行う部分すなわちＶＴＲにおける記
録系を示すブロック図であり、図２は伸長を行う部分す
なわちＶＴＲにおける再生系を示すブロック図である。
図１で第１圧縮部１４Ｂー１と第２圧縮部１４Ｂー２は
同一構造のブロックであって、一方のみが示されてい
る。これらの第１圧縮部１４Ｂー１と第２圧縮部１４Ｂ
ー２はダミーＤＣＴブロックを挿入するための回路２０
Ｂ、２２Ｂを従来例を示す図１４の圧縮部１４Ａに追加
したものである。すなわち、入力画像としては 4:2:2
の525/60 又は 625/50 の画像を扱い、画像情報圧縮の
主要部分である圧縮部と伸長部については従来の民生用
のものをそのまま２系統用いる構成となっている。また
圧縮、伸長部の入口と出口部分に位置する、フレームメ
モリ・並べ替え回路、フォーマッタ・デフォーマッタ・
記録再生変復調については、処理する情報量の増加に対
応できるように変更する。なお、図３及び図４は図１、
図２のブロック図をそれぞれより具体的に示したもので
あり、次の様な対応関係となっている。

【００３８】図１の第１圧縮部１４Ｂー１とフォーマッ
タ・記録変復調回路１６Ｂの一部がＤＣＴ回路６２−１
から記録アンプ８６ー１までの回路に相当する。図１の
第２圧縮部１４Ｂー２とフォーマッタ・記録変復調回路
の一部がＤＣＴ回路６２ー２から記録アンプ８６ー２ま
での回路に相当する。図２の再生復調・デフォーマッタ
４２Ｂの一部と第１伸長部４４Ｂー１が再生アンプ９０
ー１から選択回路１０８ー１までの回路に相当する。図
２の再生復調・デフォーマッタ４２Ｂの一部と第２伸長
部４４Ｂー２が再生アンプ９０ー２から選択回路１０８
ー２までの回路に相当する。上記各圧縮部と伸長部で
は、圧縮部においてダミーＤＣＴブロックを追加するた
めの構成は、本発明で新たに導入する点であるが、その
他は基本的に従来の民生用デジタルＶＴＲ用のＩＣと同
一であるので、容易に作成することが可能であり、した
がって、これらの部分のハードウエア構成についてはこ
れ以上の詳細な説明は省略する。

【００３９】はじめに全体の信号の流れについて説明す
る。 ［記録時又は送信時］入力された 4:2:2 のコンポーネ
ント画像情報（525/60, 625/50 システム間でサンプル
レート共通で、垂直解像度とフレーム周波数が異なる）
Ｙ、Ｃｒ、Ｃｂは、それぞれのフレームメモリに格納さ
れる。各信号はフレームメモリから８ｘ８画素（ＤＣＴ
ブロック）単位で後述する一定の規則にしたがって第１
並べ替え回路１２Ｂによって２系統に読み出され、それ
ぞれ２系統の圧縮部へ送られる。２系統の圧縮部１４Ｂ
ー１、１４Ｂー２ではそれぞれ全く同じ処理が行われ
る。まず、従来例と同様に８ｘ８画素単位で２次元ＤＣ
Ｔが行われ、ジグザグスキャン回路１８Ｂによってジグ
ザグスキャン順にＡＣ係数が読み出され、バッファメモ
リ２６Ｂに送られる。

【００４０】２次元ＤＣＴは２つのモードを選択でき
て、そのＤＣＴモード情報と、そのＤＣＴブロックのア
クティビティを示す値（クラス情報）、及びＤＣ係数も
同時にバッファメモリ２６Ｂに送られる。ＡＣ係数は同
時にデータ量推定回路２４Ｂにも送られ、いろいろな量
子化レベルに対してデータ量がどのくらいになるか計算
される。データ量推定の結果に基づいて、一定のブロッ
ク数単位で符号量が所定の固定長となるように量子化ス
テップが決定され、適応量子化器２８Ｂに送られる。適
応量子化器２８Ｂは先のクラス情報と量子化ステップを
もとにバッファメモリ２６ＢのＡＣ係数を再量子化す
る。再量子化後のデータはＶＬＣ（VariableLength Cod
ing：可変長コード化）回路３０Ｂによって可変長符号
化され、５つのユニットから構成されるビデオセグメン
トに格納される。このとき、ＤＣ（9bit）及びＤＣＴモ
ード（1bit）、クラス情報（2bit）も後述するように各
ＤＣＴブロック毎に専用のエリアに格納される。

【００４１】次にビデオセグメントデータは第２並べ替
え回路３２Ｂに送られる。ビデオセグメントデータは画
面上の分散した場所からマクロブロックを取得して構成
しているが、サーチ時は画面上でまとまってデータがと
れた方がサーチ画像として見やすい。第２並べ替え回路
３２Ｂでは各ユニットを並べ替えることによって、トラ
ック上に記録したときの並びが元の画面上で連続するよ
うに出力する。並べ替えはスーパーブロックと呼ばれる
２７個のマクロブロック単位で行われ、さらに画面上で
同じ高さにある５個のスーパーブロックを１つの単位と
して（ビデオセクタと呼ぶ）、各スーパーブロックが画
面の左から順に出力される。

【００４２】すなわち、各ビデオセクタは１３５個のユ
ニットで構成されることになる。ビデオセクタの数は各
系統につきそれぞれ、525/60 システムの場合で 10
個、625/50 システムの場合 12 個であり、２系統ある
ため、それぞれ倍の数になる。並べ替えられた各ユニッ
トは誤り訂正・符号付加回路３４Ｂで、トラック毎に各
ユニットを構成するバイト番号が同一のデータ系列に対
して外符号が付加され、次に各ユニット及び外符号に対
して内符号が付加される。以上が２系統についてそれぞ
れ適用され、どちらもフォーマッタに送られる。

【００４３】フォーマッタでは各ユニット及び外符号毎
に同期信号、ＩＤ番号を付加することによってシンクブ
ロックを構成する。すなわちユニットはシンクブロック
と１対１に対応する。シンクブロックは図３に示す記録
変調回路８４ー１、８４ー２によって記録変調が施さ
れ、記録アンプ８６ー１、８６ー２を通して図示省略の
磁気テープ（ビデオテープ）に記録される。磁気テープ
上へは通常＋−のアジマスが交互に並ぶようにトラック
が形成されるが、上記２系統のデータはそれぞれ＋又は
−アジマスのトラックに対応付けられて記録される。こ
のとき図３に示される１８０゜対向ペアヘッドＡ，
Ａ’，Ｂ，Ｂ’を用いて、それぞれのチャンネルと上記
２系統のデータを対応付ければ、２系統のデータをバッ
ファメモリ等の手段を用いることなく同時記録できる。
１８０゜対向シングルヘッドで記録する場合は、バッフ
ァメモリを用意して、２倍の速さでヘッドを走査すれば
よい。あるいは磁気テープに記録しない場合は、図示し
ない伝送系の送出回路から伝送路に送り出してもよい。

【００４４】［再生系又は伝送系の受信時］再生時又は
伝送系の受信時には再生信号又は受信信号は、再生回路
（図４の磁気ヘッドＡ，Ａ’，Ｂ，Ｂ’、再生アンプ、
復調回路など）又は図示しない受信回路で、1,0 のデー
タ列が復元された上で復調回路において復調され、デフ
ォーマッタで同期検出、ＩＤ検出等が行われる。記録時
に２系統に分けられて記録されたデータは、テープ上で
別アジマスのトラックに記録されていることが分かって
おり、また再生時にどちらのアジマスのヘッドで再生さ
れたデータであるかは自明であるから、データはそれに
したがって２系統に振り分けられ、誤り訂正・補間回路
４８Ｂに送られる。

【００４５】誤り訂正・補間回路４８Ｂでは内符号、外
符号をもとに誤り訂正が行われ、第３並べ替え回路５０
Ｂに送られる。ここで、ある特定のユニットが訂正不能
になった場合は、図示しないフレームメモリに蓄えられ
ている前フレームのユニットで置き換えて出力する。第
３並べ替え回路５０Ｂでは記録時と逆の操作が行われ、
ビデオセグメントの順番にユニットを並べ替えて出力し
ＶＬＤ（variable length decoding：可変長デコード）
回路５２Ｂに送る。ＶＬＤ回路５２Ｂでは、各ユニット
のデータからそれぞれの可変長符号化されたＤＣＴのデ
ータを取り出した上で可変長符号の復号を行い、ＡＣ係
数を復元する。このとき各ユニットから、記録時に保存
していたＤＣ係数、ＤＣＴモード、クラス情報もＤＣＴ
ブロック毎に取り出される。

【００４６】ＶＬＤしたＡＣ係数は記録時に再量子化さ
れた値であるため、次の逆量子化回路でクラス情報を参
照して逆量子化がおこなわれ、ＤＣＴのＡＣ係数が復元
される。逆ＤＣＴ回路４６ＢではＤＣ係数、ＡＣ係数、
ＤＣＴモードをもとに逆ＤＣＴ演算が行われ、第４並べ
替え回路４で画面上の正規の位置に対応するフレームメ
モリに８ｘ８ブロック単位で書き込まれる。最後にフレ
ームメモリ４６ＢからＹ、Ｃｒ、Ｃｂ信号がそれぞれ出
力される。

【００４７】以上の信号の流れについて再生系は記録系
の逆なので、以下で記録系を例にとって更に詳細に説明
する。4:2:2 画像は、4:1:1 又は 4:2:0 画像に対して
色差情報量が２倍になっているが、輝度情報量は同じで
ある。525/60 システムでは、Ｙの解像度が 720x480、
Ｃｒ，Ｃｂの解像度が 360x480 である。625/50 システ
ムでは、Ｙの解像度が 720x576、Ｃｒ，Ｃｂの解像度が
360x576 である。4:2:2 画像においても処理を共通化
するために、８ｘ８のＤＣＴブロック単位で処理を行
う。図５に画面を８ｘ８単位のＤＣＴブロックに区切っ
た様子を示す。

【００４８】525/60 と 625/50 の違いは垂直方向のＤ
ＣＴブロック数（画素数）だけで、水平方向のＤＣＴブ
ロック数（画素数）は同じである。4:1:1 と 4:2:0 で
は色差信号の水平解像度が異なるため、525/60 と 625/
50 の間ではＤＣＴブロックの形状が異なっていたが、
この発明では 525/60 でも 625/50 でも共通のサンプリ
ングフォーマットを採用したため、ＤＣＴブロックの形
状は同じになる。また、4:1:1 画像においては、色差信
号の水平方向のＤＣＴブロック数が整数値ではなかった
ため特殊な処理が必要であったが、本発明では 525/60
と 625/50 で共通の 4:2:2 のサンプリングフォーマッ
トとしたため、従来のように特殊な処理が必要なく、す
べてのＤＣＴブロックに対して一貫した処理を行えるよ
うになっており、これが本発明の第１のポイントであ
る。

【００４９】次に「ユニット５個で１つのビデオセグメ
ントを構成しビデオセグメント単位で処理する」、とい
う部分は従来のものと同じなので、本発明の次のポイン
トは、ユニット１個にどのようにＤＣＴブロックを割り
付けるか（すなわちマクロブロックをどのように構成す
るか）という点にある。本発明の第２のポイントは、扱
う情報量を２倍にするために従来のユニット数を２倍に
するとともに、ダミーＤＣＴブロックを導入することに
よって、ユニットに対応するマクロブロックの構造を図
６のようにしたことである。

【００５０】すなわち水平方向に連続する２個のＹ−Ｄ
ＣＴブロックと、その位置にあるＣｒ、Ｃｂブロックを
１つのマクロブロックとする。これによってマクロブロ
ックの数は水平方向が45 個、垂直方向が 525/60 の場
合 60 個、625/50 の場合 72個となる。合計すると、52
5/60 で 2700 個（4:1:1 では半分の 1350 個）、625/5
0 で 3240 個（4:2:0 では半分の1620 個）となる。従
来はＹ４個、Ｃｒ，Ｃｂ各１個の合計６個のＤＣＴブロ
ックを１つのユニットの６つのエリアに対応させていた
が、本発明ではＹ２個、Ｃｒ，Ｃｂ各１個の合計４個の
ＤＣＴブロックを同じアルゴリズムで矛盾無く割り当て
るためにダミーのＹ−ＤＣＴブロックを２個作る。この
ダミーＤＣＴブロックは再量子化と可変長符号化後の符
号ができるだけ少なくなるように設定されたＤＣＴブロ
ックであって例えば、ＤＣＴの係数データが全て同じ
（例：０）であるようなブロックであって、そのＡＣ係
数部分は結局ＶＬＣ回路３０Ｂで EOB コード１個に変
換される。ダミーＤＣＴブロックのＤＣとその他の情報
（ユニットのエリア内にある１２ビットの領域に格納さ
れるデータで、クラス情報とＤＣＴモードを示す）につ
いてはどんな値でもよい。

【００５１】すなわち、従来は Y0, Y1, Y2, Y3, Cr, C
b の順に送られてきたＤＣＴブロックが、ユニット内
の、エリア y0, y1, y2, y3, cr, cb にそれぞれ１対１
に対応するように、データ格納の PASS-1 が実行される
が、本発明ではダミーのＤＣＴブロックを D とする
と、Y0, D, Y1, D, Cr, Cb の順にデータを送り出すこ
とによって、それぞれ順に y0, y1, y2, y3, cr, cb の
エリアに対応付けられることになる。なお、ダミーＤＣ
Ｔブロックを挿入する位置としては、データ格納のアル
ゴリズム上、y0,y1,y2,y3 に対応する位置なら（あらか
じめ取り決めておけば）どこでもよくて、例えば Y0, Y
1, D, D, Cr, Cb あるいは、D, D, Y0, Y1, Cr, Cb な
どの順番に設定することも可能（合計１２通り）であ
る。

【００５２】図７に Y0, D, Y1, D, Cr, Cb の順に対応
付けたときの、PASS-1 処理後のユニットの様子を一例
として示す。この例では、Y0-DCT と Cr-DCT は比較的
符号量が少なかったために対応するエリアにすべて格納
することができ、Y1-DCT とCb-DCT は符号量が多かった
ために対応するエリアに格納しきれなかったことにな
る。エリア y1 と y3 はダミーＤＣＴに対応して EOB(4
bit) のみが格納されるため、PASS-1 終了時点ではダミ
ーＤＣＴ１個につき、常に 96bit (14byte x8bit/byte
- 12bit- 4bit)の隙間が発生する。このエリアは PASS
- 2 と PASS-3 で有効に使われることになる。

【００５３】符号量制御はビデオセグメント単位（すな
わち５マクロブロック単位）に行われるが、本発明では
Ｙ−ＤＣＴ１０個、Ｃｒ−ＤＣＴ５個、Ｃｂ−ＤＣＴ５
個を５ユニットに格納するように（マクロブロック毎に
量子化ステップを変化させて）符号量が制御されること
になる。従来はＹ−ＤＣＴは倍の２０個、Ｃｒ−ＤＣＴ
５個、Ｃｂ−ＤＣＴ５個を同じように５ユニットに格納
するように符号量が制御されていたため圧縮率が高かっ
たが、本発明ではビデオセグメント単位でみればＹ−Ｄ
ＣＴ１０個分を格納する必要がなくなったため、あまり
圧縮率を上げずにデータを格納できるようになり、画質
が大幅に向上した。

【００５４】また、１つのユニットは再生データを復号
できる最小単位であるシンクブロックと１対１に対応し
て記録されるため（後述）、特殊再生等でシンクブロッ
ク１個しか再生できなくてもこのユニットは復号でき
る。ユニットはそこに対応するマクロブロックをほぼも
との画像に復元できる情報を持っている。すなわち、サ
ーチ等では最小で水平１６ｘ垂直８画素単位の画像が得
られる。ただし、高周波成分が失われている場合もあ
る。

【００５５】本発明の第３のポイントは、２倍に増えた
ユニットと画面上のマクロブロックを対応付けるため
に、水平９ｘ垂直３マクロブロック、すなわちスーパー
ブロックを画面垂直方向に２個分用いて１つの拡張スー
パーブロックを構成することによって、拡張スーパーブ
ロックの画面上の配置を従来の画像情報圧縮装置と同等
にし、さらに拡張スーパーブロックの上半分と下半分を
それぞれ別な系統で処理することによって、それぞれが
従来の画像情報圧縮方式で処理できるようにしている点
である。また 525/60 と 625/50 でサンプリング構造が
同じであることを利用して、従来とは異なり、525/60
と 625/50 で共通のスーパーブロック構造を可能とした
点にも特徴がある。図８に拡張スーパーブロックの構造
を示す。

【００５６】拡張スーパーブロックの上半分の水平９ｘ
垂直３マクロブロックがグループａに所属し、下半分の
９ｘ３マクロブロックがグループｂに属する。グループ
ａとグループｂは図１に示すように第１並べ替え回路１
２Ｂで２系統に分離され、それぞれに従来の画像情報圧
縮処理が行われる。今グループの１つだけに着目する
と、マクロブロック数が 525/60 システムの場合 45x3
0=1350、625/50 システムの場合 45x36=1620 となり、
従来の画像情報圧縮装置が対象としているデータ量と全
く同じになっていることが分かる。このとき、圧縮前の
ビデオセグメントＶi,k は次のように定義される。

【００５７】

【数１】 V i,k = { Va i,k, Vb i,k }, i=0〜9(525/60), 0〜11(625/50), k=0〜26 Va i,k = { Ma (i+2)mod n, 2, k ， Ma (i+6)mod n, 1, k ， Ma (i+8)mod n, 3, k ， Ma (i+0)mod n, 0, k ， Ma (i+4)mod n, 4, k } Vb i,k = { Mb (i+2)mod n, 2, k ， Mb (i+6)mod n, 1, k ， Mb (i+8)mod n, 3, k ， Mb (i+0)mod n, 0, k ， Mb (i+4)mod n, 4, k } Mx i,j,k はマクロブロックである。添字の"x"は a 又
は b をとり、それぞれグループａ、ｂに属することを
示す。i はスーパーブロックの垂直アドレスで、0〜9(5
25/60)、又は 0〜11(625/50)。j はスーパーブロックの
水平アドレスで、0〜4。k はスーパーブロック内のマク
ロブロックアドレスで、0〜26。

【００５８】第１並べ替え回路１２Ｂはそれぞれの系統
毎に、この順番でフレームメモリからデータを読み出
す。すなわち、次のように読み出す。それぞれの系統で
は従来例での説明と同じ方法で、ビデオセグメント単位
の圧縮が行われる。ビットレート削減後のビデオセグメ
ント ｖ i,k は、図９に示すように表される。

【００５９】

【数２】 ｖ i,k = { va i,k, vb i,k }, i=0〜9(525/60), 0〜11(625/50), k=0〜26 va i,k = { Ua (i+2)mod n, 2, k ， Ua (i+6)mod n, 1, k ， Ua (i+8)mod n, 3, k ， Ua (i+0)mod n, 0, k ， Ua (i+4)mod n, 4, k } vb i,k = { Ub (i+2)mod n, 2, k ， Ub (i+6)mod n, 1, k ， Ub (i+8)mod n, 3, k ， Ub (i+0)mod n, 0, k ， Ub (i+4)mod n, 4, k } Ux i,j,k は圧縮データを格納するユニットである。添
字の"x"は a 又は b をとり、それぞれグループａ、ｂ
に属することを示す。i はトラックＮｏ．で後述するよ
うにスーパーブロックの垂直アドレスに対応し、0〜9(5
25/60)、又は 0〜11(625/50)である。j はスーパーブロ
ックの水平アドレスに対応し、0〜4である。k はスーパ
ーブロック内のマクロブロックアドレスに対応し、0〜2
6である。va i,k、vb i,k は２系統のビットレート削減
後のビデオセグメントを示す。

【００６０】すなわち、vx i,k には Vx i,k のすべて
のデータが圧縮された形式で格納されていて、また、ユ
ニットへのデータ格納アルゴリズムからわかるように、
ユニット番号 Ux i,j,k のユニットには同一の添字のマ
クロブロックの大部分もしくは全部と、場合によっては
それ以外の（同一ビデオセグメント内の）マクロブロッ
クのデータの一部が含まれる。次にビデオセグメントデ
ータは第２並べ替え回路３２Ｂに送られて、各系統毎に
画面上のスーパーブロックの並びに変更される。すなわ
ち第２並べ替え回路３２Ｂの出力は図１０のようにな
る。

【００６１】並べ替えられた各ユニットは誤り訂正回路
３４Ｂで、スーパーブロック５個単位（すなわちユニッ
ト１３５個）で各ユニットを構成するバイト番号が同一
のデータ系列に対して外符号が付加され、次に各ユニッ
ト及び外符号に対して内符号が割り当てられる。 図１
１に外符号、内符号の付加の様子を示す。ここでは省略
したが外符号生成の際に、ユニット以外の他の補助情報
を加えることもある。

【００６２】本発明の第４のポイントは、２系統に圧縮
された情報をテープ上に配置するために１本のトラック
に２つのビデオセクタを用意し、１つのビデオセクタが
従来の画像情報圧縮装置の１本のトラックに相当するよ
うに対応付けることによって、トラックの本数は同じで
２倍のビデオセクタを持つようにした点である。また、
グループａのビデオセクタを偶数番目のトラックに配置
し、グループｂのビデオセクタを奇数番目のトラックに
配置している。図１２にトラックとユニットのおおまか
な関係を示す。

【００６３】１つのビデオセクタが従来の画像情報圧縮
装置の１本のトラックに相当するように対応付けられて
いるため、誤り訂正処理が従来の画像情報圧縮方式と同
様にできる。また、画面上の水平の帯に対応しているた
め、サーチ（高速再生）時に特定の速度にすることによ
って画面を斜めに横切るようにワイプしながら更新して
いくことが可能になり、見やすいサーチ画質が得られ
る。グループａとグループｂは２本のトラックでペアに
なるように配置されている。一方、このような方式のＶ
ＴＲは通常１８０゜対向の２組のペアヘッドで記録／再
生する構成になることが多いので、このペアになってい
るデータをほぼ同時に取得できる。したがってサーチを
行ってヘッドがトラックを斜めに横切る場合であって
も、ほぼスーパーブロックの幅（垂直６マクロブロック
分）で画像を更新していくことができ、良好なサーチ画
質を得ることができる。

【００６４】グループａとグループｂは別々の系統で並
列に処理されるため、磁気テープ上に記録する際には、
同じタイミングで得られることになる。したがって、ペ
アヘッドを用いれば余分なバッファメモリ等を持つこと
なく、トラック２本ずつ同時記録が可能である。 なお
図１２において偶数番目のトラックを−アジマスのヘッ
ドで記録／再生し、奇数番目のトラックを＋アジマスの
ヘッドで記録／再生するように説明しているが、本発明
はこれを限定するものではない。すなわち、偶数番目の
トラックを＋アジマスのヘッドで記録／再生し、奇数番
目のトラックを−アジマスのヘッドで記録／再生しても
よい。

【００６５】また、ヘッド詰まり等によってビデオヘッ
ドが１ｃｈ再生できなくなると、上記実施例による方法
では画面上で更新されないエリアが発生するため、フレ
ーム毎に偶数番目のトラックに記録する内容と奇数番目
のトラックに記録する内容を入れ替えてもよい。このよ
うな方式のＶＴＲは通常１８０゜対向の１対のペアヘッ
ドで記録／再生する構成になることが多いので、偶数番
目のトラックデータと奇数番目のトラックデータは通常
ほぼ同時に取得できる。したがってこのような方法でト
ラックの内容を入れ替えても、再生するデータにはほと
んど変化はない。また上記実施例では、グループａのデ
ータを偶数番目のトラックのビデオセクタ０と１に配分
し、グループｂのデータを奇数番目のトラックのビデオ
セクタ０と１に配分する構成にしたが、別な方法とし
て、どちらも全トラックに記録することとし、グループ
ａはビデオセクタ０にグループｂはビデオセクタ１に配
分するようにしてもよい。

【００６６】図１３に各シンクブロックのうちビデオセ
クタ部分をさらに詳しく示す。この図では、ビデオセク
タ以外のシンクブロックは省略してある。

【００６７】［グループａ］Ua 2m,j,k は 2m 番目のト
ラックのビデオセクター０の第(27j+k+21)番目のシンク
ブロックに割り当てられ、ユニット Ua 2m+1,j,k は同
じく 2m 番目のトラックのビデオセクター１の第(27j+k
+21)番目のシンクブロックに割り当てられる。

【００６８】［グループｂ］Ub 2m,j,k は 2m+1 番目の
トラックのビデオセクター０の第(27j+k+21)番目のシン
クブロックに割り当てられ、ユニット Ub 2m+1,j,k は
同じく 2m+1 番目のトラックのビデオセクター１の第(2
7j+k+21)番目のシンクブロックに割り当てられる。+21
はビデオセクタの前に２１個の別なシンクブロックがあ
るためである（トラックフォーマットを参照）。 ま
た、m=0〜4(525/60),0〜5(625/50), j=0〜4, k=0〜26
である。

【００６９】上記実施例では、磁気記録方式のデジタル
ＶＴＲを例に説明したが、本発明は、記録方式によって
制限を受けるものではないので、光記録、光磁気記録、
など他の方式による記録・再生にも応用可能である。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は上記のよう
に構成されているの次の効果がある。すなわちマクロブ
ロックを 4:2:2 映像信号の２つの輝度信号ＤＣＴブロ
ックと、２つの色差信号ＤＣＴブロックと、２つのダミ
ーＤＣＴブロックで構成したため、4:1:1 又は 4:2:0
用に用意されたユニットにデータを効率よく配置でき、
さらにダミーＤＣＴブロックの導入によって広がった記
録エリアのために圧縮率を下げることが可能となり、画
質が大幅に向上する。したがって4:1:1 又は 4:2:0 の
ために用意された圧縮手段を用いて 4:2:2 のデータを
低い圧縮率で圧縮することができる。マクロブロックは
4:1:1 や 4:2:0 の場合と同様に、その圧縮されたデー
タの大部分又は全部がシンクブロックと１対１に対応し
ているため、サーチ等の特殊再生時においても 4:2:2
のマクロブロック単位の画像を再生できる。また4:1:1
又は 4:2:0 のマクロブロックと 4:2:2 のマクロブロッ
クが同じように対応するので、4:1:1, 4:2:0 用に最適
化されたデータ配置の利点を 4:2:2 でも同様に利用す
ることができる。

【００７１】また本発明では入力画像を２系統に分けた
ことによって全く同じ圧縮伸長処理を２系統で並列処理
できるようになり、処理する情報量が増えるにも関わら
ず回路の高速化が不要になり、また従来の 4:1:1 / 4:
2:2 用の安価な圧縮伸長ＬＳＩを利用することができ
る。入力画像を２系統に分ける際に水平方向に帯状に分
割し、偶数番目と奇数番目の帯の系列に分けたことによ
り、２つの系列の信号処理の遅延がほぼ同一なので、ペ
アヘッドを用いれば余分なバッファ等を持つことなく、
これらを偶数番目と奇数番目の隣り合うトラックに容易
に対応付けて同時に記録再生できる。したがってトラッ
クを斜めに横切って再生する場合でも、画面上で隣り合
う２つの水平の帯の一区切りが再生されるため、画面上
で近接した場所からまとまってデータを取得できるよう
になり、好適なサーチ画像が得られる。

【００７２】さらに本発明の他の効果として安価な民生
用の 4:1:1/4:2:0 画像用の映像圧縮用ＬＳＩを用い
て、少ない開発コストと製品コストで、業務用の 4:2:2
信号画像の情報圧縮装置を構成することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例としての画像記録・再生装置中
の記録系の例を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施例としての画像記録・再生装置中
のの再生系の例を示すブロック図である。

【図３】図１の記録系のより具体的なブロック図であ
る。

【図４】図２の再生系のより具体的なブロック図であ
る。

【図５】本発明において画面を８×８画素単位のＤＣＴ
ブロックに区切った様子を示す図である。

【図６】本発明における４：２：２画像のマクロブロッ
クの構造を示す図（ａ）と、４：２：２画像における画
面内のマクロブロックの配置を示す図（ｂ）である。

【図７】本発明でPASS-1処理後のユニットの様子を示す
図である。

【図８】本発明におけるスーパーブロックの構造を示す
図（ａ）と、画面内のスーパーブロックの配置を示す図
（ｂ）である。である。

【図９】本発明におけるスーパーブロックの上半分のマ
クロブロックであるグループａと下半分のマクロブロッ
クであるグループｂの第１並べ替え回路１２Ｂによるフ
レームメモリからのデータ読み出し手順を示す図であ
る。

【図１０】本発明おける第２並べ替え回路３２Ｂの出力
データを示す図である。

【図１１】本発明における誤り訂正回路３４Ｂでの外符
号と内符号の付加の様子を示す図である。

【図１２】本発明におけるビデオテープ上でのトラック
とユニットの大まかな関係を示す図である。

【図１３】本発明におけるビデオテープ上でのトラック
とユニットの関係を示す図であり、各シンクブロックの
うちのビデオセクタ部分を詳しく示す図である。

【図１４】従来の民生用ＶＴＲの記録系と再生系を示す
ブロック図である。

【図１５】従来の民生用ＶＴＲにて画面を８×８画素単
位のＤＣＴブロックに区切った様子を示す図である。で
ある。

【図１６】従来の民生用ＶＴＲにおける４：１：１画像
のマクロブロックの構造を示す図（ａ）と、４：１：１
画像における画面内のマクロブロックの配置を示す図
（ｂ）である。

【図１７】従来の民生用ＶＴＲにおけるPASS-1処理後の
ユニットの様子を示す図である。

【図１８】従来の民生用ＶＴＲにおけるスーパーブロッ
クの構造を示す図（ａ）と、画面内のスーパーブロック
の配置を示す図（ｂ）である。

【図１９】従来の民生用ＶＴＲおけるビデオテープ上で
のトラックとスーパーブロックの関係を示す図である。

【符号の説明】

１０Ａ、１０Ｂ 記録系 １２Ａ フレームメモリ・第１並べ替え回路 １２Ｂ フレームメモリ・第１並べ替え回路（分割手
段） １２Ｂー１、１２Ｂー２、１２Ｂー３ フレームメモリ
・第１並べ替え回路を構成する各コンポーネント信号別
フレームメモリ（分割手段） １４Ａ、１４Ｂ 圧縮部（圧縮手段） １６Ａ、１６Ｂ フォーマッタ・記録変調器（磁気ヘッ
ドＡ，Ａ’，Ｂ，Ｂ’と共に書き込み手段を構成する） １８Ａ、１８Ｂ ＤＣＴ回路・ジグザグスキャン回路 ２０Ｂ ダミーＤＣＴ回路 （選択回路２２Ｂと共にダ
ミーＤＣＴブロック追加手段を構成する） ２２Ｂ 選択回路 ２４Ｂ データ量推定回路 ２６Ａ、２６Ｂ バッファメモリ ２８Ａ、２８Ｂ 適応型量子化回路 ３０Ａ、３０Ｂ ＶＬＣ回路 ３２Ａ、３２Ｂ 第２並べ替え回路 ３４Ａ、３４Ｂ 誤り訂正回路 ４０Ａ、４０Ｂ 再生系 ４２Ａ、４２Ｂ 再生復調・デフォーマッタ（磁気ヘッ
ドＡ，Ａ’，Ｂ，Ｂ’と共に読み出し手段を構成する） ４４Ａ、４４Ｂ 伸長部 ４４Ｂー１、４４Ｂー２ 伸長回路（画像伸長手段）
４６Ａ、４６Ｂ フレームメモリ・第４並べ替え回路 ４８Ａ、４８Ｂ 誤り訂正回路 ５０Ａ、５０Ｂ 第３並べ替え回路 ５２Ａ、５２Ｂ ＶＬＤ回路 ５４Ａ、５４Ｂ 逆量子化回路 ５６Ａ、５６Ｂ 逆ジグザグスキャン回路・逆ＤＣＴ回
路６２ー１、６２ー２ ６０ー１、６０ー２、６６ー１、６６ー２、６８ー１、
６８ー２ ＳＷ回路 ６２ー１、６２ー２ ＤＣＴ回路 ６４ー１、６４ー２ ジグザグスキャン回路 ６２ー１、６２ー２ ＤＣＴ回路 ７０ー１、７０ー２ バッファメモリ ７２ー１、７２ー２ 適応量子化回路 ７４ー１、７４ー２ 可変長符号化回路 ７０ー１、７０ー２、７６ー１、７６ー２ バッファメ
モリ ７８ー１、７８ー２ 外符号生成回路 ８０ー１、８０ー２ 内符号生成回路 ８２ー１、８２ー２ ＳＹＮＣ・ＩＤ付加回路 ８４ー１、８４ー２ 変調回路 ８６ー１、８６ー２ 記録アンプ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−178268（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−276548（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−260514（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/91 - 5/956 H04N 7/24 - 7/68 H04N 9/79 - 9/898 H04N 11/00 - 11/22

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 輝度（Ｙ）信号と２種類の色差（Ｃｒ、
   Ｃｂ）信号のサンプリング周波数の比が４：２：２で表
   わされる４：２：２入力画像情報を、２分割するステッ
   プと、 前記２分割するステップにより作られた第１及び第２の
   信号系統に対し、前記Ｙ信号のＤＣＴブロック２個、前
   記Ｃｒ、Ｃｂ信号のＤＣＴブロックはそれぞれ１個の合
   計４個のＤＣＴブロックを単位として、これに前記Ｙ信
   号と識別可能な２個のダミーＤＣＴブロックをＹ信号の
   ＤＣＴブロックとして追加するステップと、 前記追加するステップにより得られた第１及び第２の信
   号系統で、Ｙ信号のＤＣＴブロック４個、Ｃｒ、Ｃｂ信
   号のＤＣＴブロック各１個ずつで合計６個のＤＣＴブロ
   ックから構成されるマクロブロックを単位として、ｎ個
   （ｎは自然数）のマクロブロックでデータ量が一定にな
   るように情報量の削減を行う２系統の圧縮手段を利用し
   てＤＣＴと可変長符号化を含む高能率符号化による画像
   圧縮を行うステップとを、 有する画像情報圧縮方法。
2. 【請求項２】 前記２個のダミーＤＣＴブロックは、そ
   のＡＣ係数データがすべて０である請求項１記載の画像
   情報圧縮方法。
3. 【請求項３】 前記マクロブロックを画面の水平方向に
   ９個、垂直方向に３個配列したものをスーパーブロック
   とし、前記画面の垂直方向にスーパーブロックを２個配
   列したものを拡張スーパーブロックとするとき、前記拡
   張スーパーブロックの画面上の上半分と下半分の画像デ
   ータとして前記第１及び第２の信号系統のデータをそれ
   ぞれ用いるステップとを有する請求項１記載の画像情報
   圧縮方法。
4. 【請求項４】 輝度（Ｙ）信号と２種類の色差（Ｃｒ、
   Ｃｂ）信号のサンプリング周波数の比が４：２：２で表
   わされる４：２：２入力画像情報を、２分割するステッ
   プと、 前記２分割するステップにより作られた第１及び第２の
   信号系統に対し、前記Ｙ信号のＤＣＴブロック２個、前
   記Ｃｒ、Ｃｂ信号のＤＣＴブロックはそれぞれ１個の合
   計４個のＤＣＴブロックを単位として、これに前記Ｙ信
   号と識別可能な２個のダミーＤＣＴブロックをＹ信号の
   ＤＣＴブロックとして追加するステップと、 前記追加するステップにより得られた第１及び第２の信
   号系統で、Ｙ信号のＤＣＴブロック４個、Ｃｒ、Ｃｂ信
   号のＤＣＴブロック各１個ずつで合計６個のＤＣＴブロ
   ックから構成されるマクロブロックを単位として、ｎ個
   （ｎは自然数）のマクロブロックでデータ量が一定にな
   るように情報量の削減を行う２系統の圧縮手段を利用し
   てＤＣＴと可変長符号化を含む高能率符号化による画像
   圧縮を行うステップと、 記録媒体の交互のトラックに前記第１及び第２の信号系
   統のそれぞれの圧縮手段の出力信号がそれぞれ書き込ま
   れるよう記録するステップとを、 有する画像情報記録方法。
5. 【請求項５】 前記マクロブロックを画面の水平方向に
   ９個、垂直方向に３個配列したものをスーパーブロック
   とし、前記画面の垂直方向にスーパーブロックを２個配
   列したものを拡張スーパーブロックとするとき、前記拡
   張スーパーブロックの画面上の上半分と下半分の画像デ
   ータとして前記第１及び第２の信号系統のデータをそれ
   ぞれ用いるステップと、前記スーパーブロックの５個分
   をビデオセクタとするとき、前記記録媒体の１本のトラ
   ックに２つのビデオセクタを配列・記録するステップと
   を有する請求項４記載の画像情報記録方法。
6. 【請求項６】 輝度（Ｙ）信号と２種類の色差（Ｃｒ、
   Ｃｂ）信号のサンプリング周波数の比が４：２：２で表
   わされる４：２：２入力画像情報を、２分割する分割手
   段と、 前記分割手段により作られた第１及び第２の信号系統に
   対し、前記Ｙ信号のＤＣＴブロック２個、前記Ｃｒ、Ｃ
   ｂ信号のＤＣＴブロックはそれぞれ１個の合計４個のＤ
   ＣＴブロックを単位として、これに前記Ｙ信号と識別可
   能な２個のダミーＤＣＴブロックをＹ信号のＤＣＴブロ
   ックとして追加するダミーＤＣＴブロック追加手段と、 前記ダミーＤＣＴブロック追加手段で追加が行われた後
   の前記第１及び第２の信号系統で、Ｙ信号のＤＣＴブロ
   ック４個、Ｃｒ、Ｃｂ信号のＤＣＴブロック各１個ずつ
   で合計６個のＤＣＴブロックから構成されるマクロブロ
   ックを単位として、ｎ個（ｎは自然数）のマクロブロッ
   クでデータ量が一定になるように情報量の削減を行うた
   めにＤＣＴと可変長符号化を含む高能率符号化による画
   像圧縮を行う２系統の圧縮手段とを、 有する画像情報圧縮装置。
7. 【請求項７】 輝度（Ｙ）信号と２種類の色差（Ｃｒ、
   Ｃｂ）信号のサンプリング周波数の比が４：２：２で表
   わされる４：２：２入力画像情報を、２分割する分割手
   段と、 前記分割手段により作られた第１及び第２の信号系統に
   対し、前記Ｙ信号のＤＣＴブロック２個、前記Ｃｒ、Ｃ
   ｂ信号のＤＣＴブロックはそれぞれ１個の合計４個のＤ
   ＣＴブロックを単位として、これに前記Ｙ信号と識別可
   能な２個のダミーＤＣＴブロックをＹ信号のＤＣＴブロ
   ックとして追加するダミーＤＣＴブロック追加手段と、 前記ダミーＤＣＴブロック追加手段で追加が行われた後
   の前記第１及び第２の信号系統で、Ｙ信号のＤＣＴブロ
   ック４個、Ｃｒ、Ｃｂ信号のＤＣＴブロック各１個ずつ
   で合計６個のＤＣＴブロックから構成されるマクロブロ
   ックを単位として、ｎ個（ｎは自然数）のマクロブロッ
   クでデータ量が一定になるように情報量の削減を行うた
   めにＤＣＴと可変長符号化を含む高能率符号化による画
   像圧縮を行う２系統の圧縮手段と、 記録媒体の交互のトラックに前記第１及び第２の信号系
   統のそれぞれの圧縮手段の出力信号がそれぞれ書き込ま
   れるよう記録する書き込み手段とを、 有する画像情報記録装置。
8. 【請求項８】 第１及び第２の信号系統で、輝度（Ｙ）
   信号のＤＣＴブロック４個、２種類の色差（Ｃｒ、Ｃ
   ｂ）信号のＤＣＴブロック各１個ずつで合計６個のＤＣ
   Ｔブロックから構成されるマクロブロックを単位とし
   て、ｎ個（ｎは自然数）のマクロブロックでデータ量が
   一定になるように情報量の削減が行われたデータに対し
   て、可変長符号復号化と逆ＤＣＴを含む高能率復号化に
   よる画像伸長を行う２系統の画像伸長手段と、 第１及び第２の信号系統で、前記Ｙ信号と識別可能な２
   個のダミーＤＣＴブロックを前記４個のＹ信号のＤＣＴ
   ブロックから除去するダミーＤＣＴブロック除去手段
   と、 前記第１及び第２の信号系統の前記ダミーＤＣＴブロッ
   ク除去手段からの出力データを合成し、輝度（Ｙ）信号
   と２種類の色差（Ｃｒ、Ｃｂ）信号の画像データからサ
   ンプリング周波数の比が４：２：２で表わされる出力画
   像情報を作る合成手段とを、 有する画像情報伸長装置。
9. 【請求項９】 記録媒体の交互のトラックに記録された
   第１及び第２の信号系統のデータをそれぞれ読み出す読
   み出し手段と、 読み出された前記第１及び第２の信号系統で、輝度
   （Ｙ）信号のＤＣＴブロック４個、２種類の色差（Ｃ
   ｒ、Ｃｂ）信号のＤＣＴブロック各１個ずつで合計６個
   のＤＣＴブロックから構成されるマクロブロックを単位
   として、ｎ個（ｎは自然数）のマクロブロックでデータ
   量が一定になるように情報量の削減が行われたデータに
   対して、可変長符号復号化と逆ＤＣＴを含む高能率復号
   化による画像伸長を行う２系統の画像伸長手段と、 第１及び第２の信号系統で、前記Ｙ信号と識別可能な２
   個のダミーＤＣＴブロックを前記４個のＹ信号のＤＣＴ
   ブロックから除去するダミーＤＣＴブロック除去手段
   と、 前記第１及び第２の信号系統の前記ダミーＤＣＴブロッ
   ク除去手段からの出力データを合成し、輝度（Ｙ）信号
   と２種類の色差（Ｃｒ、Ｃｂ）信号の画像データからサ
   ンプリング周波数の比が４：２：２で表わされる出力画
   像情報を作る合成手段とを、有する画像情報再生装置。
10. 【請求項１０】 輝度（Ｙ）信号と２種類の色差（Ｃ
    ｒ，Ｃｂ）信号のサンプリング周波数の比が４：２：２
    で表される４：２：２入力画像を２系統の符号化処理に
    より圧縮する方法であって、 水平方向に連続する２個の輝度信号ＤＣＴブロックと、
    画面上で同じ位置にあるＣｒ、Ｃｂ各１個の色差信号Ｄ
    ＣＴブロックからなる合計４個のＤＣＴブロックを単位
    として、この単位内の４個のＤＣＴブロックが同じ信号
    系統に含まれるように、入力画像を２つの信号系統に分
    割するステップと、 前記２分割するステップにより作られた第１及び第２の
    信号系統に対し、 前記４個単位のＤＣＴブロックに、符号量ができるだけ
    少なくなるように設定された２個のダミーＤＣＴブロッ
    クを追加することによって合計で６個のＤＣＴブロック
    単位に扱うことを可能にするダミーＤＣＴブロック追加
    ステップと、 Ｙ信号のＤＣＴブロック４個、Ｃｒ、Ｃｂ信号のＤＣＴ
    ブロック各１個ずつで６個のＤＣＴブロックから構成さ
    れるマクロブロックを単位として、ｎ個（ｎは自然数）
    のマクロブロックでデータ量が一定量以下になるように
    情報量の削減を行う圧縮手段を並列に２系統用いて、そ
    れぞれの圧縮手段系統に前記追加ステップにより得られ
    た２系統の出力信号をそれぞれ対応づけて入力し、 この時前記２系統の出力信号である６個のＤＣＴブロッ
    ク単位のうち２個のＹ信号のＤＣＴブロックと２個のダ
    ミーＤＣＴブロックは前記各圧縮手段の４個のＹ信号の
    ＤＣＴブロックとして対応づけ、６個のＤＣＴブロック
    単位のうち残るＣｒ、Ｃｂ信号の各１個のＤＣＴブロッ
    クを前記各圧縮手段のＣｒ、Ｃｂ信号のＤＣＴブロック
    として対応づけることによって、それぞれの信号系統の
    情報量を削減して画像圧縮を行うステップとを、 有する画像情報圧縮方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０において、入力画像を２つ
    の信号系統に分割する手段は、 垂直方向にｍ個（ｍは自然数）の幅のＤＣＴブロックご
    とに画面を水平の帯状に区切って、 偶数番目の帯と奇数番目の帯の２つの信号系統に分割す
    ることを特徴とし、 生成された２つの信号系統のデータは記録媒体の交互の
    トラックにそれぞれ書き込まれるように記録するステッ
    プを有する画像情報記録方法。