JP3245496B2 - 画像符号化方法、画像符号化回路、画像符号化装置及び再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、デジタル帯域圧縮した
映像信号を、エラーが存在するシステムで使用する際の
画像符号化方法、画像符号化回路、画像符号化装置及び
光ディスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＣＤ−ＲＯＭなどの蓄積メディア
用の規格として動画像符号化方法の標準化作業がＩＳＯ
／ＩＥＣ ＳＣ２９／ＷＧ１１におけるムーヒ゛ンク゛ ヒ゜クチャ
エキスハ゜ート ク゛ルーフ゜(ＭＰＥＧ)によって進められている。一
般に、画像データをそのまま蓄積すると、膨大な量のメ
モリが必要となる。従って、画像を効率的に圧縮してメ
ディアに蓄積する技術が極めて重要な技術となる。ＭＰ
ＥＧによって提案されている画像符号化方法は、空間軸
方向の画像の冗長度を削減するために離散コサイン変換
（ＤＣＴ）を採用し、時間軸方向の画像の冗長度を削減
するために予測符号化を採用している。予測符号化と
は、連続した動画において注目している画像とその画像
の前後の画像は似ていることが多いという点に着目し
て、符号化すべき画像データとその画像データの前後の
画像データとの差分を符号化するものである。これによ
り、符号化すべき画像データの量が大幅に削減される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】予測符号化によれば、
ある画像データが他の画像データの符号化に使用され
る。その結果、ある画像データについて発生したエラー
は、その画像データから予測される他の画像データに伝
播することとなる。エラーの伝播範囲が大きいほど、そ
のエラーを訂正して画像データを回復するための処理が
複雑となる。

【０００４】本発明の目的は、画像の冗長度の増加を抑
えつつ、エラーの伝播範囲の小さい画像符号化方法を提
供することである。

【０００５】本発明の他の目的は、画像の冗長度の増加
を抑えつつ、エラーの伝播範囲の小さい画像符号化回
路、記録装置及び記録再生装置を提供することである。

【０００６】本発明の他の目的は、上述した画像符号化
方法により符号化されたデータを記録もしくは再生する
ための光ディスクを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の方法は、画像デ
ータを符号化する方法であって、ピクチャ列に含まれる
それぞれのピクチャについて、該ピクチャのタイプを特
定するステップと、該ピクチャのタイプに応じて、該ピ
クチャ内の少なくとも１つのスライスヘッダの位置を決
定するステップと、該決定ステップで決定された位置に
該少なくとも１つのスライスヘッダを挿入するステップ
とを包含し、Ｉピクチャ内のスライスの数をＮｉ、Ｐピ
クチャ内のスライスの数をＮｐ、Ｂピクチャ内のスライ
スの数をＮｂとするとき、Ｎｉ＞Ｎｂという関係とＮｐ
＞Ｎｂという関係とのうち少なくとも１つを満たすよう
に、該スライスヘッダの位置が決定される。これによ
り、上記目的が達成される。

【０００８】Ｉピクチャ内のスライスに含まれるマクロ
ブロックの数をＭｉ、Ｐピクチャ内のスライスに含まれ
るマクロブロックの数をＭｐ、Ｂピクチャ内のスライス
に含まれるマクロブロックの数をＭｂとするとき、Ｍｉ
＜Ｍｂという関係とＭｐ＜Ｍｂという関係とのうち少な
くとも１つを満たすように、該スライスヘッダの位置が
決定されるようにしてもよい。

【０００９】本発明の他の方法は、画像データを符号化
する方法であって、ピクチャ列に含まれるそれぞれのピ
クチャについて、該ピクチャのデータ量を検出するステ
ップと、該ピクチャのデータ量に応じて、該ピクチャ内
の少なくとも１つのスライスヘッダの位置を決定するス
テップと、該決定ステップで決定された位置に該少なく
とも１つのスライスヘッダを挿入するステップとを包含
し、該ピクチャのタイプに依存することなく該ピクチャ
内の少なくとも１つのスライスのそれぞれのデータ量が
実質的に一定となるように、該スライスヘッダの位置が
決定される。これにより、上記目的が達成される。

【００１０】前記方法は、圧縮率の低い第１モードと圧
縮率の高い第２モードとを切り換えるステップをさらに
包含し、該第１モードでのピクチャ内のスライスの数が
該第２モードでのピクチャ内のスライスの数より大きく
なるように、該スライスヘッダの位置が決定されるよう
にしてもよい。

【００１１】本発明の回路は、画像データを符号化する
回路であって、ピクチャ列に含まれるそれぞれのピクチ
ャについて、該ピクチャのタイプを特定するピクチャタ
イプ特定手段と、該ピクチャのタイプに応じて、該ピク
チャ内の少なくとも１つのスライスヘッダの位置を決定
するスライスヘッダ位置決定手段と、該スライスヘッダ
位置決定手段によって決定される位置に該少なくとも１
つのスライスヘッダを挿入するスライスヘッダ挿入手段
とを備え、Ｉピクチャ内のスライスの数をＮｉ、Ｐピク
チャ内のスライスの数をＮｐ、Ｂピクチャ内のスライス
の数をＮｂとするとき、Ｎｉ＞Ｎｂという関係とＮｐ＞
Ｎｂという関係とのうち少なくとも１つを満たすよう
に、該スライスヘッダの位置が決定される。これによ
り、上記目的が達成される。

【００１２】Ｉピクチャ内のスライスに含まれるマクロ
ブロックの数をＭｉ、Ｐピクチャ内のスライスに含まれ
るマクロブロックの数をＭｐ、Ｂピクチャ内のスライス
に含まれるマクロブロックの数をＭｂとするとき、Ｍｉ
＜Ｍｂという関係とＭｐ＜Ｍｂという関係とのうち少な
くとも１つを満たすように、該スライスヘッダの位置が
決定されるようにしてもよい。

【００１３】本発明の他の回路は、画像データを符号化
する回路であって、ピクチャ列に含まれるそれぞれのピ
クチャについて、該ピクチャのデータ量を検出する検出
手段と、該ピクチャのデータ量に応じて、該ピクチャ内
の少なくとも１つのスライスヘッダの位置を決定するス
ライスヘッダ位置決定手段と、該スライスヘッダ位置決
定手段によって決定される位置に該少なくとも１つのス
ライスヘッダを挿入するスライスヘッダ挿入手段とを備
え、該ピクチャのタイプに依存することなく該ピクチャ
内の少なくとも１つのスライスのそれぞれのデータ量が
実質的に一定となるように、該スライスヘッダの位置が
決定される。これにより、上記目的が達成される。

【００１４】前記回路は、圧縮率の低い第１モードと圧
縮率の高い第２モードとを切り換える切り換え手段をさ
らに備えており、該第１モードでのピクチャ内のスライ
スの数が該第２モードでのピクチャ内のスライスの数よ
り大きくなるように、該スライスヘッダの位置が決定さ
れるようにしてもよい。

【００１５】本発明の装置は、画像データを符号化する
符号化手段と、該符号化された画像データを記録媒体に
記録する記録手段とを備えた装置であって、該符号化手
段は、ピクチャ列に含まれるそれぞれのピクチャについ
て、該ピクチャのタイプを特定するピクチャタイプ特定
手段と、該ピクチャのタイプに応じて、該ピクチャ内の
少なくとも１つのスライスヘッダの位置を決定するスラ
イスヘッダ位置決定手段と、該スライスヘッダ位置決定
手段によって決定される位置に該少なくとも１つのスラ
イスヘッダを挿入するスライスヘッダ挿入手段とを備
え、Ｉピクチャ内のスライスの数をＮｉ、Ｐピクチャ内
のスライスの数をＮｐ、Ｂピクチャ内のスライスの数を
Ｎｂとするとき、Ｎｉ＞Ｎｂという関係とＮｐ＞Ｎｂと
いう関係とのうち少なくとも１つを満たすように、該ス
ライスヘッダの位置が決定される。これにより、上記目
的が達成される。

【００１６】Ｉピクチャ内のスライスに含まれるマクロ
ブロックの数をＭｉ、Ｐピクチャ内のスライスに含まれ
るマクロブロックの数をＭｐ、Ｂピクチャ内のスライス
に含まれるマクロブロックの数をＭｂとするとき、Ｍｉ
＜Ｍｂという関係とＭｐ＜Ｍｂという関係とのうち少な
くとも１つを満たすように、該スライスヘッダの位置が
決定されるようにしてもよい。

【００１７】画像データを符号化する符号化手段と、該
符号化された画像データを記録媒体に記録する記録手段
とを備えた装置であって、該符号化手段は、ピクチャ列
に含まれるそれぞれのピクチャについて、該ピクチャの
データ量を検出する検出手段と、該ピクチャのデータ量
に応じて、該ピクチャ内の少なくとも１つのスライスヘ
ッダの位置を決定するスライスヘッダ位置決定手段と、
該スライスヘッダ位置決定手段によって決定される位置
に該少なくとも１つのスライスヘッダを挿入するスライ
スヘッダ挿入手段とを備え、該ピクチャのタイプに依存
することなく該ピクチャ内の少なくとも１つのスライス
のそれぞれのデータ量が実質的に一定となるように、該
スライスヘッダの位置が決定される。これにより、上記
目的が達成される。

【００１８】前記符号化手段は、圧縮率の低い第１モー
ドと圧縮率の高い第２モードとを切り換える切り換え手
段をさらに備えており、該第１モードでのピクチャ内の
スライスの数が該第２モードでのピクチャ内のスライス
の数より大きくなるように、該スライスヘッダの位置が
決定されるようにしてもよい。

【００１９】前記装置は、前記記録媒体に記録された画
像データを再生する再生手段と、再生された画像データ
を復号化する復号化手段とをさらに備えていてもよい。

【００２０】本発明の光ディスクは、画像データを符号
化する方法であって、ピクチャ列に含まれるそれぞれの
ピクチャについて、該ピクチャのタイプを特定するステ
ップと、該ピクチャのタイプに応じて、該ピクチャ内の
少なくとも１つのスライスヘッダの位置を決定するステ
ップと、該決定ステップで決定された位置に該少なくと
も１つのスライスヘッダを挿入するステップとを包含
し、Ｉピクチャ内のスライスの数をＮｉ、Ｐピクチャ内
のスライスの数をＮｐ、Ｂピクチャ内のスライスの数を
Ｎｂとするとき、Ｎｉ＞Ｎｂという関係とＮｐ＞Ｎｂと
いう関係とのうち少なくとも１つを満たすように、該ス
ライスヘッダの位置が決定される方法により、符号化さ
れたデータが記録された光ディスクである。これによ
り、上記目的が達成される。

【００２１】本発明の他の光ディスクは、画像データを
符号化する方法であって、ピクチャ列に含まれるそれぞ
れのピクチャについて、該ピクチャのデータ量を検出す
るステップと、該ピクチャのデータ量に応じて、該ピク
チャ内の少なくとも１つのスライスヘッダの位置を決定
するステップと、該決定ステップで決定された位置に該
少なくとも１つのスライスヘッダを挿入するステップと
を包含し、該ピクチャのタイプに依存することなく該ピ
クチャ内の少なくとも１つのスライスのそれぞれのデー
タ量が実質的に一定となるように、該スライスヘッダの
位置が決定される方法により、符号化されたデータが記
録された光ディスクである。これにより、上記目的が達
成される。

【００２２】

【作用】上記構成により、ＩピクチャもしくはＰピクチ
ャでは、スライスの数は多くされる。これにより、Ｉピ
クチャもしくはＰピクチャにおいてエラーが発生した場
合には、早い時期にそのエラーを訂正することが可能と
なる。その結果、そのエラーがフレーム間に伝播するこ
とにより著しく再生画質を劣化させてしまうことを防止
することができる。また、Ｂピクチャでは、スライスの
数は少なく抑えられる。これは、Ｂフレーム内でエラー
が発生したとしてもそのエラーがフレーム間には伝播し
ないため大幅な画質劣化にはつながらないことを考慮し
たものである。ＢピクチャはＩピクチャ及びＰピクチャ
に比較してピクチャ数が多いので、これにより、冗長度
が削減される。このように、上記構成は、全体として、
冗長度の増加を抑えつつ、エラーの伝播範囲を小さく
し、エラーによる画質劣化を大幅に軽減することを可能
とするものである。また、上述した画像符号化方法によ
り符号化されたデータが記録された光ディスクを得るこ
とができる。

【００２３】

【実施例】はじめに、本発明の画像符号化方法の原理を
説明する。

【００２４】図１（Ａ）は、ＭＰＥＧによって提案され
ている画像符号化方法によるフレーム列を示す。１フレ
ームは画面（ピクチャ）１枚に対応しており、ピクチャ
単位に符号化される。ピクチャとしては、Ｉピクチャ、
Ｐピクチャ、Ｂピクチャの３種類がある。Ｉピクチャと
は、フレーム内符号化（イントラ符号化）によって得ら
れるピクチャをいう。フレーム内符号化には、画像１枚
の中だけに閉じた情報が使用される。フレーム内符号化
は一般的に圧縮効率が悪い。しかし、Ｉピクチャを利用
すればランダムアクセスや高速再生が可能となる。Ｐピ
クチャとは、フレーム間予測符号化によって得られるピ
クチャをいう。フレーム間予測符号化には、時間的に前
方に位置するＩピクチャもしくはＰピクチャが差分をと
る基準として使用される。Ｂピクチャとは、双方向予測
符号化によって得られるピクチャをいう。双方向予測符
号化には、時間的に前方に位置するＩピクチャもしくは
Ｐピクチャ、時間的に後方に位置するＩピクチャもしく
はＰピクチャ、およびその両方から作られた補間画像が
使用される。

【００２５】図１（Ａ）に示すフレーム列は、第１、１
３フレームがＩピクチャ、第４、７、１０フレームがＰ
ピクチャ、第２、３、５、６、８、９、１１、１２フレ
ームがＢピクチャであることを示している。

【００２６】第１フレームから第１２フレームまでのフ
レーム列が１ＧＯＰ（グループオブピクチャ）を構成し
ている。

【００２７】Ｉピクチャ、Ｐピクチャ及びＢピクチャの
それぞれは、複数のスライスを有している。スライスは
任意の長さを有する１６画素幅の帯である。スライス
は、スライスヘッダとそれに続く複数のマクロブロック
を有している。スライスヘッダは、画像内における動き
ベクトル、ＤＣ成分の差分をリセットするために使用さ
れる。スライスに含まれるマクロブロックのうち最初の
マクロブロックには、画像内での位置を示すデータが含
まれている。これにより、あるスライスでエラーが起こ
った場合でも次のスライスでは画像の正確な位置に復帰
することが可能なデータ構造となっている。

【００２８】図１（Ｂ）に示す例では、各ピクチャは、
スライスＳ１〜Ｓ３０を有している。ここでは、１画面
の水平走査分（画面の左端から右端まで）を、１スライ
スとしている。スライスＳ１〜Ｓ３０のそれぞれは、ス
ライスヘッダとそれに続く４４個のマクロブロックを有
している。各マクロブロックは４個のブロックを含み、
各ブロックは８×８個の画素を含む。

【００２９】図１（Ｃ）に示す例では、各ピクチャは、
スライスＳ１〜Ｓ１２０を有している。図１（Ｃ）のス
ライスの数は、図１（Ｂ）のスライスの数の４倍であ
る。

【００３０】１ピクチャ内でのスライスの数を増やすこ
とにより、スライスヘッダ間隔を短くすれば、あるスラ
イスでエラーが起こってから次のスライスに至るまでの
時間が短くなる。その結果、より早い時期に画像の正確
な位置に復帰することが可能となる。このことは、エラ
ーの伝播範囲を小さくするのに役立つ。例えば、図１
（Ｃ）に示す例のエラーの伝播範囲は、図１（Ｂ）に示
す例のエラーの伝播範囲のほぼ４分の１である。

【００３１】しかし、１ピクチャ内のスライスの数の増
大は、スライスヘッダの数の増大を招く。その結果、画
像データ以外の付加情報が増加するので、画像データの
冗長度が増大するという問題点があった。これは、大容
量を必要とする光ディスクなどの記録媒体にとって好ま
しくない。

【００３２】一方、時間軸方向へのエラーの伝播範囲
は、ピクチャの種類によって異なる。Ｉピクチャにおい
てエラーが発生した場合には、そのＩピクチャが属する
ＧＯＰに含まれるすべてのＰピクチャ、Ｂピクチャにそ
のエラーが伝播する。なぜなら、Ｐピクチャ、Ｂピクチ
ャを符号化するのにＩピクチャが使用されるからであ
る。例えば、図１（Ａ）の第１フレームであるＩピクチ
ャにおいてエラーが発生した場合には、そのエラーは第
１２フレームに至るまで１２フレーム間伝播する。Ｐピ
クチャにおいてエラーが発生した場合も、同様にして、
それ以後のピクチャにそのエラーが伝播する。これに対
し、Ｂピクチャにおいてエラーが発生した場合には、そ
のエラーは時間軸方向には伝播しない。なぜなら、Ｂピ
クチャは、他のいかなるピクチャを予測するための基準
とならないからである。その結果、Ｂピクチャにおいて
エラーが発生した場合に引き起こされる画質劣化は、
Ｉ、Ｐピクチャにおいてエラーが発生した場合に引き起
こされる画質劣化に比べて大幅に少ない。

【００３３】図２は、本発明の画像符号化方法を示すフ
ローチャートである。ステップＳ２１では、ピクチャ列
に含まれるピクチャのそれぞれについて、そのピクチャ
のタイプが判定される。ステップＳ２１でＩピクチャで
あると判定された場合には、ステップＳ２２に進み、そ
のＩピクチャ内に所定のＮｉ個のスライスヘッダをほぼ
等間隔に挿入するように、スライスヘッダの位置が決定
される。ステップＳ２１でＰピクチャと判定された場合
には、ステップＳ２３に進み、そのＰピクチャ内に所定
のＮｐ個のスライスヘッダをほぼ等間隔に挿入するよう
に、スライスヘッダの位置が決定される。ステップＳ２
１でＢピクチャであると判定された場合には、ステップ
Ｓ２４に進み、そのＢピクチャ内に所定のＮｂ個のスラ
イスヘッダをほぼ等間隔に挿入するように、スライスヘ
ッダの位置が決定される。ここで、Ｎｉ、Ｎｐ、Ｎｂの
それぞれは、Ｎp＞Ｎbという関係とＮｉ＞Ｎｂという関
係のうち少なくとも一方を満たす。ステップＳ２５で
は、ステップＳ２２、ステップＳ２３又はステップＳ２
４で決定された位置にスライスヘッダが挿入される。

【００３４】このように、本発明の画像符号化方法で
は、Ｉピクチャ、Ｐピクチャにおいてはスライスの数を
増やし、Ｂピクチャにおいては逆にスライスの数を減ら
す。一般に、Ｉピクチャのデータは、Ｐピクチャ、Ｂピ
クチャのデータと比較して重要度が大きいことを考慮す
ると、図１（Ｄ）に示すように、Ｎｉ＞Ｎｐ＞Ｎｂとい
う関係を満たしていることが好ましい。

【００３５】別の表現で言うと、本発明の画像符号化方
法では、Ｉピクチャ、Ｐピクチャにおいてはスライスに
含まれるマクロブロックの数を減らし、Ｂピクチャにお
いては逆にスライスに含まれるマクロブロックの数を増
やす。すなわち、Ｉピクチャにおけるスライスに含まれ
るマクロブロックの数をＭｉ、Ｐピクチャにおけるスラ
イスに含まれるマクロブロックの数をＭｐ、Ｂピクチャ
におけるスライスに含まれるマクロブロックの数をＭｂ
とするとき、Ｍp＜Ｍbという関係とＭｉ＜Ｍｂという関
係のうち少なくとも一方を満たすように、スライスヘッ
ダをピクチャに挿入する。上述の理由と同様の理由によ
り、Ｍｉ＜Ｍｐ＜Ｍｂという関係を満たしていることが
好ましい。

【００３６】ＩピクチャもしくはＰピクチャにおいて、
スライスの数を増やすことにより、より早い時期に画像
の正確な位置に復帰することが可能となる。これによ
り、エラーの時間軸方向への伝播範囲を小さくすること
が可能になる。また、ピクチャではスライスの数を減ら
すことにより、ＩピクチャもしくはＰピクチャにおける
スライスの数の増大をＢピクチャにおいて吸収すること
ができる。これにより、スライス数の増大による画像デ
ータの冗長度の増大を全体として防ぐことができる。Ｂ
ピクチャにおいて発生したエラーは他のピクチャに伝播
しないことから、Ｂピクチャにおけるスライスの数を減
らしてもさほど不都合はない。

【００３７】図１（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）の右端には、
１ＧＯＰあたりのスライス数（スライスヘッダ数）が示
されている。図１（Ｂ）に示す例では、１ＧＯＰあたり
のスライスの数は３６０個である。図１（Ｃ）に示す例
では、１ＧＯＰあたりのスライスの数は１４４０であ
る。図１（Ｄ）に示す例では、１ＧＯＰあたりのスライ
スの数は３４０である。このように、図１（Ｄ）に示す
例では、図１（Ｂ）に示す例に比べて、Ｉピクチャ及び
Ｐピクチャにおけるスライスの数を増加させることによ
り、エラーに対して強い構造としているにも関わらず、
１ＧＯＰあたりのスライスの総数はかえって少なくなっ
ている。その結果、画像データの冗長度はむしろ減って
いることがわかる。

【００３８】なお、これらの例における１ＧＯＰのピク
チャの数、ピクチャの種類、１ピクチャ内のスライス数
は、説明のための一例を示すにすぎない。これらの数に
限定されるわけではない。

【００３９】このように、本発明によれば、エラーの伝
播範囲が小さく、かつ、画像の冗長度が小さい画像符号
化方法を得ることができる。

【００４０】上述した例では、ピクチャ内でのスライス
数を固定にしていた。しかし、ピクチャ内のデータ量に
応じて、そのピクチャ内のスライスの数を決定してもよ
い。一般的に、ピクチャ内のデータ量はＩピクチャが最
も多く、ついでＰピクチャ、Ｂピクチャの順となる。ピ
クチャ内のデータ量を検知して所定のデータ量ごとにス
ライスヘッダをピクチャに挿入するようにすれば、スラ
イスヘッダの数は、図１（Ｅ）に示すように、Ｉピクチ
ャにおけるスライスの数が最も多く、ついでＰピクチ
ャ、Ｂピクチャの順となる。

【００４１】図３は、本発明の他の画像符号化方法を示
すフローチャートである。ステップＳ３１では、ピクチ
ャ列に含まれるピクチャのそれぞれについて、そのピク
チャに含まれるデータ量が検出される。ステップＳ３２
では、ステップ３１で検出されたピクチャのデータ量が
多いほどスライスヘッダの数を増加させ、その結果ピク
チャのタイプによらず１スライス内のデータ量がほぼ一
定に保たれるように、そのピクチャ内のスライスヘッダ
の位置が決定される。ステップＳ３３では、ステップＳ
３２で決定された位置にスライスヘッダが挿入される。
これにより、Ｉピクチャにおけるスライスの数をＮｉ、
Ｐピクチャにおけるスライスの数をＮｐ、Ｂピクチャに
おけるスライスの数をＮｂとするとき、Ｎｉ＞Ｎｐ＞Ｎ
ｂという関係がほぼ満たされる。このようにして、上述
の例と同様の効果を得ることができる。

【００４２】画像データに応じて冗長度が著しく変化す
る場合には、図１（Ｅ）に示すように、スライスの長さ
を可変とすることが好ましい。

【００４３】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、システムが
複数の圧縮モードを有する場合の本発明の画像符号化方
法によるピクチャの例を示す。この例では、システムが
圧縮率の低い高画質モード（例えば６Ｍｂｐｓ）と、圧
縮率の高い低画質モード（例えば３Ｍｂｐｓ）とを有し
ていると仮定する。

【００４４】高画質モードの場合には、もともとデータ
量が多いので、スライスヘッダの増加による画像データ
の冗長度の増加はさほど問題とはならない。従って、ピ
クチャ内のスライスの数を増やしてエラーに強くするこ
とが可能となる。

【００４５】これに対し、低画質モードでは画像データ
の冗長度の増加は極力抑えたいために、ピクチャ内のス
ライスの数の増加は好ましくない。

【００４６】本発明の画像符号化方法では、図４（Ａ）
及び図４（Ｂ）に示すように、圧縮率の低い高画質モー
ドでのピクチャ内のスライスの数が圧縮率の高い低画質
モードでのピクチャ内のスライスの数より多くなるよう
に、ピクチャにスライスヘッダを挿入する。すなわち、
高画質モードにおけるＩピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピク
チャのスライスの数をそれぞれＮｈｉ、Ｎｈｐ、Ｎｈｂ
とし、低画質モードにおけるＩピクチャ、Ｐピクチャ、
Ｂピクチャのスライスの数をそれぞれＮｌｉ、Ｎｌｐ、
Ｎｌｂとするとき、Ｎｈｉ＞Ｎｌｉ、かつ、Ｎｈｐ＞Ｎ
ｌｐ、かつ、Ｎｈｂ＞とＮｌｂいう関係を満たすよう
に、ピクチャにスライスヘッダを挿入する。各ピクチャ
内のスライスの数は、ピクチャの種類ごとに固定であっ
てもよいし、ピクチャのデータ量に応じて可変であって
もよい。このように、圧縮モードに応じて、ピクチャ内
のスライスの数を変化させることにより、エラーに対す
る強さと冗長度との最適なバランスを得ることができ
る。

【００４７】なお、本発明の画像符号化方法では、ピク
チャの数は固定である必要はなく、データ量に応じてア
ダプティブに変化するものであっても良い。

【００４８】以下、本発明の画像符号化方法を実現する
ための記録再生装置を説明する。図５（Ａ）は、記録再
生装置の再生部の構成を示すブロック図、図５（Ｂ）
は、記録再生装置の記録部の構成を示すブロック図であ
る。ここでは、記録再生装置として光ディスク装置を例
にとり説明するが、光ディスク装置に限られるわけでは
ない。例えば、ディスク装置、ＶＴＲなどのあらゆるタ
イプの記録再生装置に本発明を適用することが可能であ
る。

【００４９】図５（Ａ）を参照して、記録再生装置の再
生時の動作を説明する。光ディスク１はモータ７により
回転され、モータ７はモータ駆動回路６にて駆動され
る。光ディスク１には、上述した本発明による画像符号
化方法により記録された画像データが格納されていると
仮定する。光ヘッド２を用いて再生回路３によって再生
された信号は、誤り訂正回路４に入力される。

【００５０】誤り訂正回路４は、再生信号に誤りがある
かどうか判定し誤りがあった場合にはその誤りを訂正す
る。その後、誤り訂正回路４は、再生信号をデコーダ回
路５に出力する。一方、誤り訂正が不可能であった場合
には、誤り訂正回路４は、誤り訂正が不可能であったこ
とを示すエラー信号ａを再生信号と同時にデコーダ回路
５に出力する。

【００５１】デコーダ回路５は、通常は再生信号を復号
して端子８に再生画像データを出力する。デコーダ回路
５はエラー信号ａを受け取ると、復号を中止し、次の誤
りの無いスライスデータより復号を開始するようにスラ
イスヘッダを検出すべく待機することになる。

【００５２】スライスヘッダの間隔は、上述したよう
に、本発明の画像符号化方法により、ピクチャの種類に
応じて最適に設定される。このことは、ピクチャ内でエ
ラーが発生した場合に、そのエラーの伝播範囲が最小限
となるように再生信号を復号することを可能にする。

【００５３】以下、再生時のエラー伝播範囲についてさ
らに詳細に説明する。図６（Ａ）は、従来の画像符号化
方法により光ディスク１に記録された画像データを再生
する場合のエラーの伝播範囲の例を示す。図６（Ｂ）
は、本発明の画像符号化方法により光ディスク１に記録
された画像データを再生する場合のエラーの伝播範囲の
例を示す。

【００５４】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）において、Ｉピ
クチャの×印の部分でエラーが発生したと仮定する。図
６（Ａ）及び図６（Ｂ）において、斜線を付した部分
は、Ｉピクチャの×印の部分で発生したエラーが伝播す
るために再生信号を復号することができない部分を示
す。ピクチャ内のあるスライスにおいてエラーが発生し
た場合には、次のスライスでそのエラーを回復すること
ができる。図６（Ｂ）に示すピクチャでは、図６（Ａ）
に示すピクチャに比べてピクチャ内のスライスの数が多
く、スライスヘッダの間隔が小さい。従って、ピクチャ
内でエラーが発生してもより早い時期にそのエラーを回
復することができる。これにより、エラーの伝播範囲を
最小限にとどめることが可能となる。

【００５５】次に、図５（Ｂ）を参照して、記録再生装
置の記録時の動作を説明する。端子１０に入力された映
像信号は、エンコーダ回路１１に入力される。エンコー
ダ回路１１は、上述した本発明の画像符号化方法を実現
する回路である。エンコーダ回路１１の構成及び動作の
詳細は後述される。エンコーダ回路１１の出力は、記録
回路１２を経て、記録ヘッド１３を用いて光ディスク１
に記録される。

【００５６】図７は、本発明の実施例のエンコーダ回路
１１の構成を示す。この例では、エンコーダ回路１１
は、動き補償ＤＣＴ方式を用いてデータを圧縮する。動
き補償ＤＣＴ方式とは、入力画像データの内、周期的に
選択された１フレームをそのフレーム内のデータのみを
用いて圧縮し、残りのフレームに関しては、前のフレー
ムとの差分を圧縮して伝送する方式の一つである。フレ
ーム内圧縮及びフレーム間圧縮には、典型的には、直交
基底変換の１種である離散コサイン変換が使用される。
また、フレーム間の差分を計算する際に、前フレームと
の間で画像の動きベクトルを検出し、動きを合わせてか
ら差分を取ることにより圧縮率を大幅に向上させてい
る。

【００５７】以下、図７のエンコーダ回路１１の動作を
説明する。図７において実線はデータの流れを表し、破
線は制御の流れを表す。

【００５８】入力端子７１から画像データが入力され
る。減算器７２は、前フレームとの差分を計算するのに
使われる。符号化制御回路（ＣＣ）７７は、処理される
べきピクチャのタイプに応じて、リフレッシュスイッチ
７８及び７９のオンオフを制御する。すなわち、符号化
制御回路７７は、処理されるべきピクチャがＩピクチャ
である場合には、リフレッシュスイッチ７８及び７９を
オフにする（フレーム内圧縮）。その結果、減算器７２
は動作しない。入力された画像データは、離散コサイン
変換回路（ＤＣＴ）７３により離散コサイン変換され
る。離散コサイン変換は、通常、２次元で行われる。８
ｘ８のブロックごとに離散コサイン変換を行うとする
と、その変換の結果として８ｘ８の係数が得られる。Ｄ
ＣＴが施されたデータは、本来、連続量であるが、ディ
ジタル回路を用いて演算している為に、６４個の各係数
は、所定のビット幅のディジタル値として得られる。こ
のデータは、次に、量子化回路（Ｑ）７４により、各周
波数成分毎に最適なビット配分がなされる。通常、低域
成分は、画像を構成する重要成分であるのでビット配分
を多くし、高域成分は、画像を構成するのにさほど重要
では無いために、ビット配分を少なくする。可変長符号
化回路（ＶＬＣ）８４は、量子化回路７４の出力に対し
可変長符号化を行う。可変長符号化とは、統計的に出現
確率がより高いデータにより短い符号長を割り当てる手
法で、この手法により、データの持つ統計的な冗長成分
が除去される。この手法においては、ハフマン符号がよ
く用いられる。しかし、可変長符号化は必ずしも必要で
はない。

【００５９】量子化回路７４の出力は、逆量子化回路
（ＩＱ）７５により量子化が元に戻される。逆量子化回
路７５は、量子化時とは逆に、各周波数成分の振幅をも
との振幅に戻す。逆量子化により元の振幅に戻された各
係数は、逆ＤＣＴ回路（ＩＤＣＴ）７６により元の画像
データに復元される。復元された画像データがフレーム
内画像データの場合には、加算器８３は動作しない。そ
の後、復元された画像データは、フレームメモリ（Ｆ
Ｍ）８１により所定の数のフレーム分だけ遅延される。
遅延された画像データは、動き見積回路（ＭＥ）８２に
入力される。動き見積回路８２は、入力画像データから
の動き量を計算する。動き補償回路（ＭＣ）８０は、そ
の動き量に応じて、画像データの位置を移動させる。こ
のようにして、動き補償された画像データは、減算器７
２により次の画像データとの差分を計算するのに使われ
る。

【００６０】Ｉピクチャに続く何フレームかの画像デー
タは、前フレームの画像データとの差分を圧縮するため
に使用される。符号化制御回路７７は、処理されるべき
ピクチャがＰピクチャ又はＢピクチャである場合には、
リフレッシュスイッチ７８及び７９をオンにする（フレ
ーム間圧縮）。リフレッシュスイッチ７８は、フレーム
間の差分を計算する時にオンとなり、減算器７２を動作
させるのに使われる。リフレッシュスイッチ７９は、リ
フレッシュスイッチ７８と同一の周期でオン、オフを繰
り返している。オンの時は、加算器８３を動作させ、フ
レーム間差分データと前フレームデータを加算し、フレ
ームを復元するのに使われる。可変長符号化回路８４
は、フレーム間圧縮データに対しても可変長符号化を行
う。

【００６１】スライスヘッダ位置決定回路（ＳＤ）８６
は、処理すべきピクチャのタイプを特定する信号を符号
化制御回路７７から受け取り、そのピクチャのタイプに
応じて、スライスヘッダの位置を決定する。すなわち、
スライスヘッダ位置決定回路８６は、Ｉピクチャ内のス
ライスの数をＮｉ、Ｐピクチャ内のスライスの数をＮ
ｐ、Ｂピクチャ内のスライスの数をＮｂとするとき、Ｎ
ｉ＞Ｎｂという関係とＮｐ＞Ｎｂという関係とのうち少
なくとも１つを満たすように、スライスヘッダの位置を
決定する。スライスヘッダ挿入回路（ＳＩ）８５は、ス
ライスヘッダ位置決定回路８６によって決定された位置
にスライスヘッダを挿入する。

【００６２】スライスヘッダ挿入回路８５の出力は、バ
ッファ回路（Ｂ）８７を介して出力端子８８から出力さ
れる。

【００６３】上述した例では、スライスヘッダ挿入回路
８５は、可変長符号化回路８４の出力に結合するように
配置されている。しかし、この配置には限定されない。
ピクチャのタイプに応じて処理を行うことが可能な箇所
であれば、任意の箇所にスライスヘッダ挿入回路８５を
配置することが可能である。例えば、離散コサイン変換
回路７３の出力にスライスヘッダ挿入回路８５を結合し
てもよいし、量子化回路７４の出力にスライスヘッダ挿
入回路８５を結合してもよい。

【００６４】図８は、本発明の他の実施例のエンコーダ
回路１１の構成を示す。図７と同一の構成要素には同一
の参照番号を付し説明を省略する。

【００６５】データ量検出回路（ＤＤ）９１は、バッフ
ァ回路８７に一時的に蓄積されるピクチャのデータ量を
カウントし、そのピクチャのデータ量を検出する。デー
タ量検出回路９１は、検出したデータ量を示す信号をス
ライスヘッダ位置決定回路９２に送る。スライスヘッダ
位置決定回路９２は、その信号を受け取り、ピクチャの
データ量が多いほどスライスヘッダの数を増加させ、そ
の結果ピクチャのタイプによらず１スライス内のデータ
量がほぼ一定に保たれるように、そのピクチャ内のスラ
イスヘッダの位置を決定する。スライスヘッダ挿入回路
８５は、スライスヘッダ位置決定回路８６によって決定
された位置にスライスヘッダを挿入する。

【００６６】上述した例では、スライスヘッダ挿入回路
８５は、可変長符号化回路８４の出力に結合するように
配置されている。しかし、この配置には限定されない。
ピクチャのデータ量が検出可能な箇所であれば、任意の
箇所にスライスヘッダ挿入回路８５を配置することが可
能である。例えば、離散コサイン変換回路７３の出力に
スライスヘッダ挿入回路８５を結合してもよいし、量子
化回路７４の出力にスライスヘッダ挿入回路８５を結合
してもよい。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＩピクチャもしくはＰピクチャでは、スライスの数は多
くされる。これにより、ＩピクチャもしくはＰピクチャ
においてエラーが発生した場合には、早い時期にそのエ
ラーを訂正することが可能となる。その結果、そのエラ
ーがフレーム間に伝播することにより著しく再生画質を
劣化させてしまうことを防止することができる。また、
Ｂピクチャでは、スライスの数は少なく抑えられる。こ
れは、Ｂフレーム内でエラーが発生したとしてもそのエ
ラーがフレーム間には伝播しないため大幅な画質劣化に
はつながらないことを考慮したものである。Ｂピクチャ
はＩピクチャ及びＰピクチャに比較してピクチャ数が多
いので、これにより、冗長度が削減される。このよう
に、上記構成は、全体として、冗長度の増加を抑えつ
つ、エラーの伝播範囲を小さくし、エラーによる画質劣
化を大幅に軽減することを可能とするものである。ま
た、上述した画像符号化方法により符号化されたデータ
が記録された光ディスクを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像データ符号化方法の原理を説明す
る図

【図２】本発明の画像データ符号化方法の処理手順を示
すフローチャート

【図３】本発明の画像データ符号化方法の他の処理手順
を示すフローチャート

【図４】本発明の画像データ符号化方法の原理を説明す
る図

【図５】本発明の記録再生装置の構成を示す図

【図６】Ｉピクチャ内で発生したエラーの伝播範囲を示
す図

【図７】本発明の符号化回路の構成を示す図

【図８】本発明の他の符号化回路の構成を示す図

【符号の説明】

８５ スライスヘッダ挿入回路 ８６、９２ スライスヘッダ位置決定回路 ９１ データ量検出回路

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像データを符号化する方法であって、 ピクチャ列に含まれるそれぞれのピクチャについて、該
   ピクチャのタイプを特定するステップと、 該ピクチャのタイプに応じて、該ピクチャ内の少なくと
   も１つのスライスヘッダの位置を決定するステップと、 該決定ステップで決定された位置に該少なくとも１つの
   スライスヘッダを挿入するステップとを包含し、 Ｉピクチャ内のスライスの数をＮｉ、Ｐピクチャ内のス
   ライスの数をＮｐ、Ｂピクチャ内のスライスの数をＮｂ
   とするとき、Ｎｉ＞Ｎｐ＞Ｎｂという関係を満たすよう
   に、該スライスヘッダの位置が決定される画像符号化方
   法。
2. 【請求項２】 Ｉピクチャ内のスライスに含まれるマク
   ロブロックの数をＭｉ、Ｐピクチャ内のスライスに含ま
   れるマクロブロックの数をＭｐ、Ｂピクチャ内のスライ
   スに含まれるマクロブロックの数をＭｂとするとき、Ｍ
   ｉ＜Ｍｐ＜Ｍｂという関係を満たすように、該スライス
   ヘッダの位置が決定される、請求項１記載の画像符号化
   方法。
3. 【請求項３】 画像データを符号化する方法であって、 ピクチャ列に含まれるそれぞれのピクチャについて、デ
   ータ量を検出するステップと、実質的に一定のデータ量
   ごとにスライスヘッダの位置を決定するステップと、該
   決定ステップで決定された位置にスライスヘッダを挿入
   するステップとにより、Ｉピクチャ内のスライスの数を
   Ｎｉ、Ｐピクチャ内のスライスの数をＮｐ、Ｂピクチャ
   内のスライスの数をＮｂ、Ｉピクチャ内のスライスに含
   まれるマクロブロックの数をＭｉ、Ｐピクチャ内のスラ
   イスに含まれるマクロブロックの数をＭｐ、Ｂピクチャ
   内のスライスに含まれるマクロブロックの数をＭｂとす
   るとき、Ｎｉ＞Ｎｐ＞Ｎｂ、または、Ｍｉ＜Ｍｐ＜Ｍｂ
   という関係の少なくとも１つを満たすように、該スライ
   スが形成される画像符号化方法。
4. 【請求項４】 画像符号化方法は、 圧縮率の低い第１モードと圧縮率の高い第２モードとを
   切り換えるステップをさらに包含し、該第１モードでの
   ピクチャ内のスライスの数が該第２モードでのピクチャ
   内のスライスの数より大きくなるように、該スライスヘ
   ッダの位置が決定される、請求項１又は３記載の画像符
   号化方法。
5. 【請求項５】 画像データを符号化する回路であって、 ピクチャ列に含まれるそれぞれのピクチャについて、該
   ピクチャのタイプを特定するピクチャタイプ特定手段
   と、 該ピクチャのタイプに応じて、該ピクチャ内の少なくと
   も１つのスライスヘッダの位置を決定するスライスヘッ
   ダ位置決定手段と、 該スライスヘッダ位置決定手段によって決定される位置
   に該少なくとも１つのスライスヘッダを挿入するスライ
   スヘッダ挿入手段とを備え、 Ｉピクチャ内のスライスの数をＮｉ、Ｐピクチャ内のス
   ライスの数をＮｐ、Ｂピクチャ内のスライスの数をＮｂ
   とするとき、Ｎｉ＞Ｎｐ＞Ｎｂという関係を満たすよう
   に、該スライスヘッダの位置が決定される画像符号化回
   路。
6. 【請求項６】 Ｉピクチャ内のスライスに含まれるマク
   ロブロックの数をＭｉ、Ｐピクチャ内のスライスに含ま
   れるマクロブロックの数をＭｐ、Ｂピクチャ内のスライ
   スに含まれるマクロブロックの数をＭｂとするとき、Ｍ
   ｉ＜Ｍｐ＜Ｍｂという関係を満たすように、該スライス
   ヘッダの位置が決定される、請求項５記載の画像符号化
   回路。
7. 【請求項７】 画像データを符号化する回路であって、 ピクチャ列に含まれるそれぞれのピクチャについて、デ
   ータ量を検出する検出手段と、実質的に一定のデータ量
   ごとにスライスヘッダの位置を決定するスライスヘッダ
   位置決定手段と、該決定ステップで決定された位置にス
   ライスヘッダを挿入するスライスヘッダ挿入手段とによ
   り、Ｉピクチャ内のスライスの数をＮｉ、Ｐピクチャ内
   のスライスの数をＮｐ、Ｂピクチャ内のスライスの数を
   Ｎｂ、Ｉピクチャ内のスライスに含まれるマクロブロッ
   クの数をＭｉ、Ｐピクチャ内のスライスに含まれるマク
   ロブロックの数をＭｐ、Ｂピクチャ内のスライスに含ま
   れるマクロブロックの数をＭｂとするとき、Ｎｉ＞Ｎｐ
   ＞Ｎｂ、または、Ｍｉ＜Ｍｐ＜Ｍｂという関係の少なく
   とも１つを満たすように、該スライスが形成される画像
   符号化回路。
8. 【請求項８】 前記画像符号化回路は、 圧縮率の低い第１モードと圧縮率の高い第２モードとを
   切り換える切り換え手段をさらに備えており、 該第１モードでのピクチャ内のスライスの数が該第２モ
   ードでのピクチャ内のスライスの数より大きくなるよう
   に、該スライスヘッダの位置が決定される、請求項５又
   は７記載の画像符号化回路。
9. 【請求項９】 画像データを符号化する符号化手段と、
   該符号化された画像データを記録媒体に記録する記録手
   段とを備えた装置であって、 該符号化手段は、 ピクチャ列に含まれるそれぞれのピクチャについて、該
   ピクチャのタイプを特定するピクチャタイプ特定手段
   と、 該ピクチャのタイプに応じて、該ピクチャ内の少なくと
   も１つのスライスヘッダの位置を決定するスライスヘッ
   ダ位置決定手段と、 該スライスヘッダ位置決定手段によって決定される位置
   に該少なくとも１つのスライスヘッダを挿入するスライ
   スヘッダ挿入手段とを備え、 Ｉピクチャ内のスライスの数をＮｉ、Ｐピクチャ内のス
   ライスの数をＮｐ、Ｂピクチャ内のスライスの数をＮｂ
   とするとき、Ｎｉ＞Ｎｐ＞Ｎｂという関係を満たすよう
   に、該スライスヘッダの位置が決定される画像符号化装
   置。
10. 【請求項１０】 Ｉピクチャ内のスライスに含まれるマ
    クロブロックの数をＭｉ、Ｐピクチャ内のスライスに含
    まれるマクロブロックの数をＭｐ、Ｂピクチャ内のスラ
    イスに含まれるマクロブロックの数をＭｂとするとき、
    Ｍｉ＜Ｍｐ＜Ｍｂという関係を満たすように、該スライ
    スヘッダの位置が決定される、請求項９記載の画像符号
    化装置。
11. 【請求項１１】 画像データを符号化する符号化手段
    と、該符号化された画像データを記録媒体に記録する記
    録手段とを備えた装置であって、 該符号化手段は、 ピクチャ列に含まれるそれぞれのピクチャについて、デ
    ータ量を検出する検出手段と、実質的に一定のデータ量
    ごとにスライスヘッダの位置を決定するスライスヘッダ
    位置決定手段と、該スライスヘッダ位置決定手段により
    決定された位置にスライスヘッダを挿入するスライスヘ
    ッダ挿入手段を備え、Ｉピクチャ内のス ライスの数をＮ
    ｉ、Ｐピクチャ内のスライスの数をＮｐ、Ｂピクチャ内
    のスライスの数をＮｂ、Ｉピクチャ内のスライスに含ま
    れるマクロブロックの数をＭｉ、Ｐピクチャ内のスライ
    スに含まれるマクロブロックの数をＭｐ、Ｂピクチャ内
    のスライスに含まれるマクロブロックの数をＭｂとする
    とき、Ｎｉ＞Ｎｐ＞Ｎｂ、または、Ｍｉ＜Ｍｐ＜Ｍｂと
    いう関係の少なくとも１つを満たすように、該スライス
    が形成される画像符号化装置。
12. 【請求項１２】 前記符号化手段は、 圧縮率の低い第１モードと圧縮率の高い第２モードとを
    切り換える切り換え手段をさらに備えており、 該第１モードでのピクチャ内のスライスの数が該第２モ
    ードでのピクチャ内のスライスの数より大きくなるよう
    に、該スライスヘッダの位置が決定される、請求項９又
    は１１記載の画像符号化装置。
13. 【請求項１３】 画像符号化装置は、前記記録媒体に記
    録された画像データを再生する再生手段と、再生された
    画像データを復号化する復号化手段とをさらに備えてい
    る、請求項９又は１１記載の画像符号化装置。