JP3267072B2 - 高能率符号化装置と高能率符号復号装置および画像伝送装置 - Google Patents

高能率符号化装置と高能率符号復号装置および画像伝送装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、映像信号等を高能率符
号化すなわちデータ圧縮する高能率符号化装置、および
その逆の処理を行なう高能率符号復号装置、および前記
高能率符号化を用いて映像信号をデータ圧縮して伝送
(または記録再生)する画像伝送装置(画像記録再生装
置を含む)に関するものである。特に、所定サイズの画
像を所定の圧縮比で圧縮する高能率符号化装置、画像伝
送装置を用いて異なったサイズの画像を圧縮/伸張(復
号)、伝送したり、異なった圧縮比で画像を圧縮/伸
張、伝送したりすることを可能とする高能率符号化装
置、高能率符号復号装置、画像伝送装置に関する。
【0002】
【従来の技術】映像信号のディジタル化が進みつつあ
り、画像記録再生装置を含む画像伝送装置は確実に実用
化されつつある。例えば、映像信号をディジタルで記録
再生する映像信号記録再生装置はまず放送、業務用分野
で実用化され、民生用においてもディジタルビデオテー
プレコーダ(DVTR)の規格化が行なわれつつあり、
実用化は目前である。高能率符号化装置は画像等のデー
タ量を圧縮するので伝送コスト、記録コストの低減が可
能であるため、標準化、規格化が行なわれて、広く利用
されつつある。前記民生用DVTRにも画像の高能率符
号化技術が用いられている。
【0003】例えば、文献(NIKKEI ELECR
ONICS BOOKS 「データ圧縮技術」137頁
〜150頁)に現行テレビ信号(SD信号)をフレーム
内符号化で25Mbpsに圧縮して記録再生するディジ
タルVTR(SD−DVTR)、および現在規格化作業
中のハイビジョン信号(HD信号)を50Mbpsに圧
縮して記録再生するディジタルVTR(HD−DVT
R)の技術、画像の高能率符号化技術が述べられてい
る。
【0004】本発明のベースとなる従来のディジタルV
TR(図11)においてその構成およびその動作につい
て説明する。(図11)において、1は画素単位の映像
データの入力端子、2は高能率符号化器、3はデータ記
録器、4は記録媒体(伝送路)、5はデータ再生器、6
は高能率符号復号器、7は映像データの出力端子であ
る。
【0005】さらに、高能率符号化器2において、8は
前記映像データの表わす画像を複数の画素からなるブロ
ックに分割し、前記映像データの並べ換えを行なってブ
ロック毎の映像データを得る分割器(ブロック化器)、
9は前記ブロック毎の映像データに対しDCT(離散コ
サイン変換)演算を行なってDCTデータを得るDCT
器、10は所定の画像範囲(符号量制御範囲)におい
て、その符号化データのビット総数(符号量)がほぼ一
定となるような量子化特性Tを決定する符号量制御機能
と、前記量子化特性Tで前記DCTデータを量子化して
量子化DCTデータを得る量子化機能とを備えた制御量
子化器、11は前記量子化DCTデータを可変長符号化
して前記符号化データを得る符号化器、12は前記符号
化データを記録フォーマットに従ってデータを並べ規格
化データ(フォーマット化データ)を得る規格化器(フ
ォーマット化器)、13は前記規格化データに誤り訂正
符号の付加、変調等(例えば伝送路符号化など)を行な
って記録信号を得る記録器である。
【0006】また、データ再生器5において、14は記
録媒体4からの記録信号に対し、復調、誤り訂正符号の
復号等を行なって前記規格化データを得る再生器、15
は前記規格化データより前記符号化データを取り出す逆
規格化器、16は前記符号化データを復号して前記量子
化DCTデータを得る復号器、17は前記量子化DCT
データに対し逆量子化を行なって前記DCTデータを得
る逆量子化器、18は前記DCTデータに対し逆DCT
演算を行なってブロック単位の映像データを得る逆DC
T器、19は逆DCT器18からのブロック毎の映像デ
ータの並べ替えを行なって、入力と同じ並びの映像デー
タを得る逆分割器(逆ブロック化器)である。
【0007】以上のように構成されたディジタルVTR
(映像記録再生装置)の動作について説明する。記録時
において、入力端子1からの映像データは、分割器8に
おいて並べ換えが行なわれてブロック毎の映像データと
なり、DCT器9においてDCT演算がなされてDCT
データとなり、制御量子化器10において所定画像範囲
毎の符号化データ量(符号量)が一定となるように量子
化されて量子化DCTデータとなり、符号化器11にお
いて可変長符号化されて符号化データとなり、規格化器
12において記録フォーマットに従ったデータ配列の規
格化データとなり、記録器13において誤り訂正符号の
付加、変調等を行なわれて記録信号となり、記録媒体4
に記録される。
【0008】再生時において、再生器5において記録媒
体4からの記録信号は復調、誤り訂正符号の復号等が行
なわれて規格化データとなり、逆規格化器15において
符号化データが取り出され、復号化器16において復号
が行なわれて量子化DCTデータとなり、逆量子化器1
7において逆量子化が行なわれてDCTデータとなる。
逆DCT器18において逆DCT演算が行なわれてブロ
ック毎の映像データとなり、逆分割器19においてデー
タの並び替えが行なわれて入力端子1における映像デー
タと同じデータ並びの映像データが得られ、出力端子7
より出力される。
【0009】量子化特性を粗くすると符号量が減少し、
量子化特性を細かくすると符号量が増加するので、一般
に符号量制御は、量子化特性を変えることにより行な
う。符号量がほぼ目標符号量となる量子化特性(以下、
この量子化特性を量子化特性Tと呼ぶ)の決定方法は各
種考案されている。
【0010】例えば、DCT係数を複数の量子化特性に
ついて量子化した場合の符号量を求めて、前記量子化特
性Tを直接または予測して決定する直接的方法、符号量
とほぼ比例関係にあると見なせる画像アクティビティデ
ータ(例えば、符号量制御範囲内の画像のブロック毎の
交流成分(例えばバンドパスフィルタ出力)の絶対値総
和)と符号量の関係式を予め求めておき、前記画像アク
ティビティデータから前記量子化特性Tを予測する間接
的方法などがある。予測した量子化特性Tでの符号量が
目標符号量を越えることがある符号量制御方法において
は目標量を越えた分、重要度の低い符号化データ例えば
高域データの符号化データを切り捨てるなどにより符号
量の微調整を必要応じて行なう。
【0011】画面内符号化における符号量制御範囲には
2種類ある。一つは画面内の画質が均一となるように1
画面全体を符号量の制御範囲とするものである。もう一
つは、画面を所定複数の符号化部分画面(符号量制御範
囲)に分割し、前記符号化部分画面毎に符号量制御を行
なうものである。符号量制御を行なう範囲を所定の画像
領域Vとするとき、前者では所定の画像領域Vは1画面
全体であり、後者の場合所定の画像領域Vは前記符号化
部分画像である。
【0012】前記符号化部分画面とは、所定数個の符号
化単位(例えばDCT単位であるブロック、または所定
数のブロックの組合せ(例えばマクロブロック))分の
部分画像である。部分画像の構成方法としては、一般に
は画素間の相関を最大限利用できるように符号化単位毎
に画面から画像データを切り出した形で構成する。符号
量制御後の前記符号化部分画面間の画質の差(前記量子
化特性Tの差)が小さくなるように、すなわち符号化部
分画像毎の画像情報量の偏りが小さくなるように符号化
部分画像は構成される。具体的には、画面上特定の位置
に偏らない複数の位置の符号化単位から構成される。こ
の具体構成としては、まず符号化単位毎に1画面のデー
タをシャフリング(所定規則に基づくランダムに近いデ
ータの並び換え)した後、前記符号化画面(これは一般
には画面上とびとびの離れた位置に存在する所定複数の
符号化単位からなるの)を毎に符号量制御して高能率符
号化するものである。上記した文献のDVTRに用いら
れている高能率符号化はこのシャフリング方式である。
【0013】制御量子化器10は符号量制御範囲内にお
いて符号量が一定となる量子化特性を決定するため、ま
ず符号量制御範囲内のデータすべてについて調べる必要
があり、このため内部に符号量制御範囲分の画像データ
を蓄積するメモリを備えている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
高能率符号化装置、高能率符号復号装置、およびこれら
を用いた画像伝送装置(DVTRなどの画像記録再生装
置を含む)においては、入出力の画像信号の種類及び、
得られる信号の品質(圧縮比)が限定されているが、こ
れらの仕様、特性の変更を高能率符号化処理、データ記
録処理などに大きな変更加えることなく実現すること
は、極めて困難であるという課題を有していた。
【0015】例えば、現行テレビ信号を記録する前記民
生用ディジタルVTRは525ラインシステムの場合、
画像サイズ即ち画像有効領域の水平画素数、垂直画素数
はそれぞれ720、480と固定であり、圧縮比は1:
5と固定である。これらを変えることは圧縮フォーマッ
ト、記録フォーマットの変更を意味し、大幅な回路変更
が必要であり、極めて困難である。
【0016】例えば、横に2倍サイズの画像信号を記録
するためには画像を左右に2分割し、2つの通常サイズ
の画像信号とすれば、テープ送り速度を2倍とすれば、
信号処理回路を2台並列動作させることで良いことにな
る。しかしながら、画像の左右で情報量が異なる場合
(例えば一方に精細な絵柄が多い場合)、画面の左右で
高能率符号化での量子化特性が異なって画面内に画質差
を生じるという課題を生じる。
【0017】本発明は上記課題に鑑み、ベースとなる高
能率符号化処理、記録再生処理に大きな変更を加えるこ
となく一部信号処理を付加することにより、本来の仕様
とは異なった形態(画素数、圧縮率)で映像信号の高能
率符号化、復号、画像伝送(記録再生)を行う高能率符
号化装置、高能率符号復号装置、画像伝送装置(画像信
号記録再生装置を含む)を低コストで提供することを目
的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】第1の発明の高能率画像
符号化装置は、入力画像データまたはこれに所定の変換
を行なって得られる画像データに対し、所定画像範囲毎
の符号量が所定値となるように制御を行ないながら量子
化、符号化を行なって符号化データを得る高能率符号化
を行なうものであって、符号量制御範囲である前記所定
画像範囲内の画像データVと同一サイズであり、かつ前
記画像データVの伝送すべき画像情報がほぼ等量分配さ
れたN個の画像データUi(i=1〜N)を、それぞれ
前記高能率符号化したのと等価な処理を行なってN組の
符号化データを得、これらを入力画像の符号化データと
して出力することを特徴とするものである。
【0019】第2の発明の高能率符号化装置は、入力画
像データまたはこれに所定の変換を行なって得られる画
像データに対し、所定画像範囲毎の符号量が所定値とな
るように制御を行ないながら量子化、符号化を行なって
符号化データを得る高能率符号化を行なうものであっ
て、符号量制御範囲である前記所定画像範囲内の画像デ
ータVと同一サイズであり、かつ前記画像データVの伝
送すべき画像情報が一部重複しながら、ほぼ等量分配さ
れたN個の画像データUi(i=1〜N)を、それぞれ
前記高能率符号化したのと等価な処理を行なってN組の
符号化データを得、これらを入力画像の符号化データと
して出力することを特徴とするものである。
【0020】第3の発明の高能率符号復号装置は、画像
サイズが所定の入力画像データを所定の画像領域V毎に
符号量制御、高能率符号化して符号化データを得る高能
率符号化処理を用いて、前記各所定画像範囲内の画像デ
ータVに対し、同一サイズで、かつ前記画像データVの
伝送すべき画像情報が一部重複しながら、ほぼ等量に分
配されたN個の画像データUi(i=1〜N)を得、そ
れぞれを前記高能率符号化処理により高能率符号化した
のと等価な処理を行なってN組の符号化データを得、こ
れを前記入力画像データの符号化データとして出力する
高能率符号化装置の符号化データを入力とし、前記各所
定画像範囲毎に前記高能率符号化の復号を行なって前記
N組の画像データUiを得、前記分配されていた画像情
報を合成して前記画像データVを得、前記画像データを
再生出力するものであって、伝送誤りにより符号化デー
タの欠落した部分においては符号化単位を有する画像デ
ータUj(jは1〜Nのいずれか)についてはその符号
化単位の画像情報の少なくとも一部を有する別の画像デ
ータUk(kは1〜Nのうちjでないもの)の画像情報
を用いて前記欠落した符号化単位の画像情報を再生する
ことを特徴とするものである。
【0021】第4の発明の画像伝送装置は、所定画像サ
イズの入力画像データを所定の画像領域V毎に符号量制
御、高能率符号化して符号化データを得る高能率符号化
処理を用いて、前記各所定画像範囲内の画像データVに
対し、同一サイズで、かつ前記画像データVの伝送すべ
き画像情報が一部重複しながら、または重複することな
く、ほぼ等量に分配されたN個の画像データUi(i=
1〜N)を得、それぞれを前記高能率符号化処理により
高能率符号化したのと等価な処理を行なってN組の符号
化データを得、入力画像1枚をN枚の画面分の符号化デ
ータとして伝送することを特徴とするものである。
【0022】第5の発明の高能率符号化装置は、所定サ
イズの画像Aを符号量制御して高能率符号化する高能率
符号化処理を用いて前記画像Aの概略N倍の画素数を有
する画像Bを高能率符号化するもので、入力の画像Bの
画像データを所定数の符号化単位毎に伝送すべき画像情
報をほぼ均等に分割配置してN枚の前記所定サイズの画
像Aに変換する変換処理を行ない、前記N枚の画像Ai
(i=1〜N)をそれぞれ前記高能率符号化処理したの
と等価な処理を行なってN組の符号化データを得、これ
を前記画像Bの符号化データとして出力することを特徴
とするものである。
【0023】第6の発明の画像伝送装置は、所定サイズ
の画像Aを符号量制御して高能率符号化して符号化デー
タを得る高能率符号化処理と、前記符号化データを伝送
する伝送処理とを用いて前記画像Aの概略N倍の画素数
を有する画像Bを高能率符号化し、伝送するもので、入
力の画像Bの画像データを所定数の符号化単位毎に伝送
すべき画像情報をほぼ均等に、分割配置してN枚の前記
所定サイズの画像Aに変換する変換処理を行ない、前記
N枚の画像Ai(i=1〜N)をそれぞれ前記高能率符
号化処理したのと等価な処理を行なってN組の符号化デ
ータを得、これを画像サイズが画像Aと等しいN枚の画
像の符号化データにほぼ等しいフォーマットで伝送する
ことを特徴とするものである。
【0024】
【作用】第1の発明は、上記した構成により、入力画像
に対しその画像枚数を増加させ、入力画像情報をほぼ等
分配することにより、高能率符号化処理の入力画像1枚
当りの画像情報量を減少させているので、実質的に圧縮
比を小さくして高画質の得られる高能率符号化装置を提
供できる。
【0025】第2の発明は、上記した構成により、入力
画像に対しその画像枚数を増加させ、入力画像情報をほ
ぼ等分配することにより、高能率符号化処理の入力画像
1枚当りの画像情報量を減少させているとともに、枚数
増加させた画像間で一部画像情報を重複して配置するの
で、復号時精度のよい誤り修整の行え、実質的に圧縮比
を小さくして高画質の得られる高能率符号化装置を提供
できる。
【0026】第3の発明は、上記した構成により、符号
化した画像の符号化データ間で一部重複した画像情報を
用いることにより伝送誤りの生じた符号化データの修整
画像データが得られるので、伝送誤りによる画像欠落を
生じにくい高能率符号復号装置を提供できる。
【0027】第4の発明は、上記した構成により、従来
の高能率符号化手段、データ伝送手段をほぼそのまま利
用できるので、従来装置の各種利点(小型、低コストな
ど)を享受しながら異なった仕様の画像伝送装置を提供
できる。
【0028】第5の発明は、上記した構成により、高能
率符号化処理の入力画像の仕様とは異なった入力画像を
その画像情報をほぼ均等に分割して前記高能率符号化処
理の入力の仕様にあった画像に変換するので、従来の高
能率符号化器の利点(小型、低コストなど)を享受しな
がら、異なったサイズの画像を高品質に高能率符号化で
きる高能率符号化装置を提供できる。
【0029】第6の本発明は、上記した構成により、高
能率符号化処理の入力画像の仕様とは異なった入力画像
をその画像情報をほぼ均等に分割して前記高能率符号化
処理の入力の仕様にあった画像に変換するので、従来の
高能率符号化器、データ伝送器の利点(小型、低コスト
など)を享受しながら、異なったサイズの画像を高品質
に高能率符号化し、伝送できる画像伝送装置を提供でき
る。
【0030】
【実施例】以下、高能率符号化装置、高能率符号復号装
置を備えた画像信号伝送装置として従来例で述べたDV
TR(内部に高能率画像符号化装置を内蔵し、映像デー
タを圧縮して記録媒体にディジタル記録するディジタル
VTR)を一例にとり、これをベースとして本発明を適
用した複数の実施例について述べる。
【0031】(第1の実施例)本実施例は、請求項1、
4の発明に対応した実施例であり、そのディジタルVT
R(DVTR)のブロック構成図を(図1)に示す。こ
の実施例のDVTRは、圧縮比1:Cの圧縮手段(装
置)を備えた従来のVTRの映像処理回路の主要部をで
きるだけそのまま使いながら、圧縮比を従来のものの約
1/N(N=2)に小さく、すなわち1:(C/N)と
する、すなわち、ビットレートをN=2倍化すること
で、従来より高品質な再生画質が得られるものである。
【0032】(図1)において、101は、動画の画像
データIの入力端子、102は前記画像データIを高能
率符号化して符号化データを得る高能率符号化器(高能
率符号化装置)、103は前記符号化データを記録信号
に変換して記録媒体に記録するデータ記録器、104は
記録媒体、105は記録媒体104より記録信号を得、
前記符号化データを再生するデータ再生器、106前記
符号化データより画像データを再生する高能率符号復号
器、107は再生された画像データIの出力端子であ
る。
【0033】さらに、高能率符号化器102において、
108は入力画像データIの1画面毎に画像情報量を約
1/2とした2枚の画像データHa、Hbを生成する前
処理器、109a,109bはそれぞれ画像データH
a,Hbの表わす画像を複数の画素からなるブロックに
分割して前記映像データの並べ換えを行なってブロック
毎の映像データBa,Bbを得る分割器(ブロック化
器)、110a,110bはそれぞれ前記ブロック毎の
前記映ぞデータBa,Bbに対しDCT(離散コサイン
変換)演算を行なってDCTデータDa,Dbを得るD
CT器、111a,111bはそれぞれ所定の画像範囲
においてその符号化データのビット総数(符号量)がほ
ぼ一定となるような量子化特性Ta,Tbを決定する符
号量制御機能と、前記量子化特性Ta,Tbで前記DC
TデータDa,Dbを量子化して量子化DCTデータE
a,Ebを得る量子化機能とを備えた制御量子化器、1
12a,112bは前記量子化DCTデータEa,Eb
を可変長符号化して前記符号化データCa,Cbを得る
符号化器である。
【0034】また、データ記録器103において、11
3a,113bはそれぞれ前記符号化データCa,Cb
を記録フォーマットに従ってデータを並べ規格化データ
Fa,Fbを得る規格化器、114a,114bは前記
規格化データFa,Fbに誤り訂正符号の付加、変調等
を行なって記録信号Ra,Rbを得る記録器、115は
記録器114a,114bからの2つの記録信号Ra,
Rbを多重化した記録信号Rabを得、これを記録媒体
104に記録する多重化器である。
【0035】また、データ再生器105において、11
6は記録媒体104から前記記録信号Rabを得、分離
して前記記録信号Ra,Rbを得る分離器、117a,
117bはぞれぞれ前記記録信号Ra,Rbに復調、誤
り訂正符号の復号等を行なって前記規格化データFa,
Fbを得る再生器、118a,118bは前記規格化デ
ータFa,Fbより前記符号化データCa,Cbを得る
逆規格化器である。
【0036】さらに、高能率符号復号器106におい
て、119a,119bはそれぞれ前記符号化データC
a,Cbを復号して前記量子化DCTデータDa,Db
を得る復号器、120a、120bはそれぞれ前記量子
化DCTデータDa,Dbに対し逆量子化を行なって前
記DCTデータDa,Dbを得る逆量子化器、121
a,121bはそれぞれ前記DCTデータDa,Dbに
対し逆DCT演算を行なってブロック毎の前記画像デー
タBa,Bbを得る逆DCT器、122a,122bは
前記ブロック毎の画像データBa,Bbの並び換えを行
なって端子101の画像データと同じ並びの映像データ
Ha,Hbを得る逆分割器、123は前記映像データH
a,Hbの画像情報を合成して前記画像データIを得る
後処理器でる。
【0037】(図2(a))は前処理器108のブロッ
ク構成図である。201,202はそれぞれ入力の画像
データIとダミーのデータ所定値x(例えばx=0)と
を入力とし、連動して所定ブロック数幅の所定周期での
水平画素幅毎に交互に一方を選択することにより、前記
画像データHa,Hbを出力するスイッチである。本実
施例における前記所定周期とは、マクロブロック(例え
ば、カラー画像データでは、輝度信号と2つの色差信号
のサンプリング周波数比が4:1:1の場合、色差信号
の1ブロックは輝度信号の水平4ブロックに相当するの
で、画面上同じ位置にある輝度信号4ブロックと2種の
色差信号それぞれ1つの計6つのブロックをまとめてマ
クロブロックとする)幅としている。
【0038】(図2(b))は後処理器123のブロッ
ク構成図である。203は再生された2つの画像データ
Ha,Hbを入力とし一方を選択することにより、ダミ
ーのデータである前記所定値xを捨てると同時に2つの
画像データに分割されて、配置されていた画像データを
合成して前記画像データIを得るスイッチである。
【0039】(図3)は前処理、後処理の説明図であっ
て、入力の前記画像データIと前記画像データHa,H
bとの画面対応関係を示している。同図において、升目
はマクロブロックに対応し、升目内の数値は画面内のマ
クロブロックの位置を示している。画像Ha,Hbにお
いて斜線部のマクロブロックには前記ダミーデータxの
画素データが入っており、非斜線部のマクロブロックに
は入力の画像Iの同じ位置のマクロブロックと同じ画素
データが入っている。
【0040】以上のように構成されたDVTRの動作に
ついて、以下(図3)を用いながらその動作について述
べる。
【0041】記録時においては、端子101より入力さ
れた画像データIは前処理108において1枚毎に情報
量がほぼ2分されて同じサイズの画像データHa,Hb
となる。(図3)に示したように入力画像Iの画素デー
タはマクロブロック単位で2分され画像Ha,Hbの同
図中に白の升目に配置され、残り半分の斜線で示したマ
クロブロックにはダミーデータ(所定値x)が入ってい
る。
【0042】画像データHaは、分割器109aでブロ
ック化され、DCT器110aでDCT演算されて前記
DCTデータDaとなり、制御量子化器111aにおい
て目標符号量となる量子化特性Taで量子化されて前記
量子化DCTデータEaとなり、符号化器112aにお
いて符号化データCaとなる。さらに、規格化器113
aにおいて、記録フォーマットに従ってデータが並べら
れ規格化データFaとなり、記録器114aにおいて誤
り訂正符号の付加、伝送路符号化などが行なわれて記録
信号Raとなる。
【0043】同様に画像データHbは、分割器109b
でブロック化され、110bでDCT演算されて前記D
CTデータDbとなり、制御量子化器111bにおいて
目標符号量となる量子化特性Tbで量子化されて前記量
子化DCTデータEbとなり、符号化器112bにおい
て符号化データCbとなる。さらに、規格化器113b
にいて、記録フォーマットに従ってデータが並べられ規
格化データFbとなり、記録器114bにおいて誤り訂
正符号の付加、伝送路符号化などが行なわれて記録信号
Rbとなる。
【0044】多重化器115において、記録信号Ra、
Rbは1画面毎に時間軸圧縮による多重化がなされて記
録信号Rabとなり、記録媒体104に画像Ha,Hb
が1画面毎交互に記録される。すなわち、従来のDVT
Rの1画面と同じ記録フォーマットで画像Ha,Hbが
それぞれ記録されるので、入力画像Iは1枚毎に2枚の
画像(Ha,Hb)に変換されて記録される。この時、
記録ビットレートは従来のDVTRの2倍であるので、
記録媒体104(磁気テープ)送り速度も従来のDVT
Rの2倍となる。
【0045】再生時においては、分離器116において
記録媒体104より記録信号Rabが再生され、分離さ
れて記録信号Ra,Rbとなる。
【0046】記録信号Raは、再生器117aにおいて
伝送路符号化の復号、誤り訂正符号の復号等が行なわれ
て規格化信号Faとなる。前記規格化データFaから前
記逆規格化器118aにおいて符号化データCaが取り
出される。前記符号化データCaは、復号器119aに
おいて量子化DCTデータEaとなる。前記量子化DC
TデータEaは、逆量子化器120aにおいて逆量子化
されてDCTデータDaとなる。前記DCTデータDa
は、逆DCT器121aにおいて逆DCT演算が行なわ
れてブロック単位の画像データBaとなる。前記ブロッ
ク毎の画像データBaは、逆分割器122aにおいて端
子101の画像データと同じデータ並びに変換されて画
像データHaとなる。
【0047】同様に記録信号Rbは、再生器117bに
おいて伝送路符号化の復号、誤り訂正符号の復号等が行
なわれて規格化信号Fbとなる。前記規格化データFb
から逆規格化器118bにおいて符号化データCbが取
り出される。前記符号化データCbは、復号器119b
において量子化DCTデータEbとなる。前記量子化D
CTデータEbは、逆量子化器120bにおいて逆量子
化されてDCTデータDbとなる。前記DCTデータD
bは、逆DCT器121bにおいて逆DCT演算が行な
われてブロック単位の画像データBbとなる。前記ブロ
ック毎の画像データBbは、逆分割器122bにおいて
端子101の画像データと同じデータ並びに変換されて
画像データHbとなる。
【0048】画像データHa,Hbは後処理器123に
おいてダミーデータ(図3中の斜線部)が取り除かれ、
両方の有効な画像データ(図3中の非斜線部)が合成さ
れて画像データIとなり、端子107より出力される。
【0049】(図3)に示したように、画像Iの互いに
隣接する2つのマクロブロックの一方は画像データHa
に分配(コピー)され、他方は画像データHbに分配さ
れる。隣接するマクロブロックは確率的に相関が高い場
合が多く、相関が高い場合にはその情報量(符号量)も
ほぼ等しい。さらに画像データHa,Hbに分配される
画像データIのマクロブロック数は等しく、ダミーデー
タのブロックの数も等しいので、画像Ha,Hbの情報
量が互いにほぼ等しくなる。ダミーデータを付加するの
は画像の大きさを入力の画像データと一致させ、従来の
DVTRの高能率符号化器、データ記録器がそのまま使
用できるようにするためである。ダミーデータのブロッ
クはブロック内の値がすべて同じであり、DCTしても
得られるDCTデータはDCのみであり、その符号量は
極めて小さい。画像Ha構成するマクロブロックの半分
は、入力画像Iの半分ほとんど情報のないダミーブロッ
クと入力画像Iの情報が2分されており、それぞれマク
ロブロックの半分はほとんど符号量のないダミーデータ
のブロックである。
【0050】従って入力画像Iは、その画像情報がほぼ
2等分割されてそれぞれ画像情報量がほぼ入力画像の半
分の2枚の画像Ha,Hbとなり、それぞれが従来と同
じ目標符号量となるように量子化特性が制御されて符号
化されるので、結果として入力画像Iは、従来のほぼ2
倍の符号量(総ビット数)の符号化データ(CaとC
b)に符号化される。これは従来の高能率符号化器の半
分の圧縮比(1:(C/2))で符号化されたの等価で
あり、従来の高能率符号化器より高画質に符号化され
る。
【0051】以上のように、本実施例の高能率符号化器
(高能率符号化装置)によれば、前処理器108におい
て入力画像Iの画像情報をほぼ2等分した2つの画像H
a,Hbを生成することにより、これらを独立に従来の
(DVTRの)高能率符号化器(2系統(分割器109
a〜符号化器112a),(分割器109b〜符号化器
112b))で高能率符号化するのみで、従来の半分の
圧縮比で高能率符号化したのとほぼ等価な処理が行える
(その符号化データはCa,Cb)。
【0052】また、本実施例のDVTR(画像記録再生
装置、画像伝送装置)によれば、前処理器108により
入力画像Iの画像情報をほぼ2等分した画像Ha,Hb
を生成し、これらを独立に従来のDVTRと同じ映像記
録処理を行い、多重化器115により画像Ha,Hbを
交互に記録媒体上に記録するので、従来のDVTRの処
理をほとんどそのまま使用して、入力画像を従来より高
画質(圧縮率が従来の半分なので)で記録でき、従来の
DVTRによる再生でその内容を簡易的に把握できる
(画像Ha,Hbに配置される画像データIの画像デー
タはもとの画像Iとマクロブロック単位で同じ位置にあ
るため)。
【0053】画像Ha,Hbの画像情報量はほぼ同じと
なるように構成されているので、両画像はほぼ同じ量子
化特性で量子化され、再生した画像Iの画面内に画質差
を生じることはない。
【0054】また、高い生産量により大規模LSI化が
行なわれ、低消費電力化、小型化、低価格さを実現でき
る民生(DVTR)用の映像処理回路(高能率符号化
器、データ記録器)をそのまま2系統(分割器109a
〜符号化器112a、規格化器113a〜記録器114
a)(分割器109b〜記録器114b、規格化器11
3b〜記録器114b)用いることにより、これとは異
なった仕様(圧縮比が小さい)のDVTR、例えば生産
量が限られがちでLSI化が経済的に困難な業務用途
(圧縮比が小さく、すなわちビットレートの高くて高画
質)のDVTRの映像処理回路を低価格化、小型化、低
消費電力化できる。
【0055】また、画像Ha,Hbに配置される画像デ
ータIの画像データはもとの画像Iとマクロブロック単
位で同じ位置にあるので、通常のDVTRで再生しても
その内容がわかるとともに、前処理器108、後処理器
123の構成を極めて簡易な構成と実現できる。
【0056】ダミーデータの値を(特にブロック単位
で)最小値0(符号なし2進表現の場合)など正規な画
素データとしては本来のダイナミックレンジ外の値とし
ておけば、伝送等における誤りと判定して前画面データ
での置換修整を行なうタイプの高能率符号復号装置、画
像伝送装置における受信装置であれば、自動的に後処置
器123と等価な処理が行なわれることになり、付加す
る回路が少なくできる。また0であれば、スイッチ20
3等がより簡単な論理和回路で実現できる。
【0057】(第2の実施例)本実施例は請求項1、4
の発明に対応した実施例であり、第1の実施例と同様の
機能、効果を実現するDVTRである。第1の実施例と
は、前処理器108、後処理器123の動作が一部異な
るのみで、それ以外、装置の構成、動作、効果も同じで
あるので、同じ部分についての説明は省略する。
【0058】前処理器108は、入力画像データIの1
画面毎に画像情報量を約1/2とした2枚の画像Ha,
Hbを生成し、後処理器123がその逆の処理を行なう
点は第1の実施例と同じであるが、画像Ha,Hbの生
成方法が(図3)のものとは異なる。
【0059】(図4(a))は本実施例における画像H
a,Hbを生成する方法を説明するための図面である。
高能率符号化器の入力がコンポーネント信号で輝度信号
と色差信号のサンプリング周波数比が4:1:1である
ものとする。水平方向に隣接した4つの輝度信号ブロッ
ク(Y1,Y2,Y3,Y4)と2種の色差信号それぞ
れ1つのブロック(Pr1,Pb1)が画面上同じ領域
に相当し、これらを通常まとめてマクロブロックと呼ば
れる。本実施例では入力画像Iの画像情報を各マクロブ
ロック毎にほぼ2等分割して画像Ha,Hbのマクロブ
ロックを生成している。
【0060】(図4(a))に示すように、画像Haの
各マクロブロックにおいてブロックY1,Y3,Pr1
には画像Iの画像データをそのまま配置し、それ以外の
ブロック(同図中の斜線部)には所定値xなるダミーデ
ータを配置する。画像Hbの各マクロブロックにおいて
ブロックY2,Y4,Pbには画像Iの画像データをそ
のまま配置し、それ以外のブロック(同図中の斜線部)
には所定値xなるダミーデータを配置する。画像Iの各
マクロブロックにおいてY1〜Y4は連接しているので
相関が強く、特にY1,Y2の組合せ、Y3とY4の組
合せの相関は強いので、画像Ha、画像Hbの画像情報
量はほぼ等しくなる。
【0061】本画像情報の分割方法は、特に従来例で述
べた符号量範囲が1画面より小さい符号量制御方法、す
なわちシャフリング(従来例に示した文献の方式では5
マクロブロック単位で符号量制御を行なう)方式で有効
である。符号量制御範囲内においてPr,Pbのブロッ
クもシャフリングにより情報量はより平均化される。
【0062】前処理器、後処理器の構成も基本的には
(図2(a))(図2(b))に示したものでよく、異
なるのはスイッチを切り換えるタイミング、周期のみで
ある。
【0063】従って入力画像Iは、その画像情報がマク
ロブロック毎にほぼ2等分されてそれぞれ画像情報が入
力画像Iの半分の画像Ha,Hbとなり、それぞれが従
来と同じ目標符号量となるように量子化制御されて符号
化されるので、結果として入力画像Iは、従来の約2倍
の符号量の符号化データに符号化される。
【0064】以上のように本実施例によれば、入力画像
Iのマクロブロック毎に画像情報を2分して画像Ha,
Hbを生成し、それぞれ従来と同じ高能率符号化するこ
とにより、従来のほぼ半分の圧縮比で高品質で画像符号
化され、前記第2の実施例と同じ効果が得られる。
【0065】なお、上記第2の実施例においては、同じ
種類の色差信号のブロックがマクロブロック内に1つし
かなく、1つのブロック内のみでは画像Ha.Hb間で
情報量(符号量)と等分割化が必ずしも充分とは言えな
い場合も有り得る。そこで以下のような改善手法も可能
である。
【0066】一つの方法は、上記第2の実施例の生成方
法において、さらにマクロブロック毎にPr1とPb1
とを入れ換える方法である。画像Ha,Hb間で両色差
信号のブロック数が平均化されるので、改善できる。
【0067】別の方法は、2マクロブロックのペア(マ
クロブロック1、マクロブロック2)毎に画像Iの画像
情報を分割して画像Ha,Hbを生成するもので、より
等分割化が可能である。輝度信号については前記実施例
と同じでもよいので説明を省略する。(図4(b))に
示すように、色差信号については、画像Iのマクロブロ
ック1のブロックPr1、ブロックPb1は、それぞれ
画像Haのマクロブロック1のブロックPr1、画像H
bのマクロブロック1のブロックPb1に配置し、画像
Iのマクロブロック2のブロックPr1、ブロックPb
1は、それぞれ画像Hbのマクロブロック2のブロック
Pr1、画像Haのマクロブロック2のブロックPb1
に配置するもので、これにより画像Ha,Hb間での色
差信号間の情報量のばらつきをより小さくできる。
【0068】(第3の実施例)本実施例は請求項2、
3、4に対応した発明の実施例であり、第1、第2の実
施例において伝送誤り時の修整能力を強化する実施例で
ある。第1、第2の実施例とは、前処理器108、後処
理器123の構成、動作の一部が異なるのみで、それ以
外、装置の構成、動作、効果も同じであるので、同じ部
分についての説明は省略する。
【0069】(図5(a))の前処理器108におい
て、501は入力の画像データIについて所定数個のブ
ロック毎(本実施例ではマクロブロック毎とする)にそ
の画像情報を減衰させる情報低減器、502は入力の画
像データIと前記情報低減器501の出力とを2入力と
し、所定周期で一方を選択して前記画像Haの画像デー
タとするスイッチ、503は入力の画像データIと情報
低減器501の出力とを2入力とし、スイッチ502と
は逆の位相で一方を選択して画像Hbの画像データとす
るスイッチである。画像情報低減器501はマクロブロ
ックの情報量を低減してその符号化データのビット総数
を少なくするもの(一種のデータ削減、データ圧縮、高
能率符号化)で、本実施例では各ブロック内の画素デー
タ(8ビット語長)をすべて1/16に縮小して画像情
報を低減する。画像データが小さくなるのでそのブロッ
クの符号量も通常のほぼ半分以下となる。
【0070】(図5(b))の後処理器123におい
て、504は画像Ha.Hbの画像データを2入力と
し、画像Iと同じデータ部分のみを選択取り出すことに
よって、画像1の画像データを再現するスイッチ、50
5は画像Ha,Hbの画像データを2入力とし、スイッ
チ504と逆位相で画像Ha,Hbを選択することによ
り情報低減器501出力相当部分のみ(この場合、画像
Iすべてを情報減衰させたのと等価な画像で、画像Id
と呼ぶことにする)取り出すスイッチ、506は画像情
報減衰器501によって減少した画像データよりできる
だけもとの画像データに戻す情報補間器(画像情報減衰
器をデータ圧縮とすれば、これはデータ伸長器に相当す
る)である。本実施例の情報低減器501は画素データ
を1/16するものであるので、情報補間器506は1
6倍して元の画素データに戻す。
【0071】以上のように構成されたDVTRの動作に
ついて(図3)を用いて説明する。記録時においては、
端子101より入力されら画像データIは、前処理器1
08(図5a)において処理され、入力の画像Iの1枚
毎に2枚の画像Ha,Hbが生成される。(図3)の画
像Haに白で示すマクロブロックには同じ位置の画像I
のデータがそのまま配置され、(図3)に斜線で示すマ
クロブロックには同じ位置の画像Iのデータが情報低減
器501(図5a)により振幅方向に1/16に縮小さ
れて配置される。同様に、(図3)の画像Hbに白で示
すマクロブロックには同じ位置の画像Iのデータがその
まま配置され、(図3)に斜線で示すマクロブロックに
は同じ位置の画像Iのデータが情報減衰器501により
振幅方向に1/16に縮小されて配置される。すなわ
ち、入力画像Iの画像情報は一部重複されて2つの画像
は、Hbに分配される。第1の実施例では斜線のブロッ
クには画像Iの情報が入っていないので、画像情報が重
複することなく2分割されて画像Ha,Hbとなってい
た。画像Ha,Hbは第1の実施例と同様に、それぞれ
高能率符号化されて符号化データCa,Cbとなり、デ
ータ記録器により記録信号Rabとなって記録媒体10
4に記録される。
【0072】再生時においては、データ再生器105に
おいて記録媒体104からの前記記録信号Rabが処理
されて2つの前記符号化データCa,Cbとなり、高能
率符号の復号が行われて前記2つの画像Ha,Hbとな
る。
【0073】後処理器123(図5(b))において、
通常、前記画像Ha,Hbより(図3)中の白のマクロ
ブロックのみがスイッチ504により選択、合成されて
前記画像Iとなり、スイッチ507を介して端子107
(図1)より出力される。しかしながら、再生器117
a、117bにより訂正出来ないデータの誤りが検出さ
れた場合、そのマクロブロックの画像データは、(図
3)中の斜線のマクロブロックの画像データから、情報
補間器506を介して概略復元されたマクロブロックの
画像データとスイッチ507において置換されて出力さ
れる。
【0074】本実施例における画像の圧縮比は、画像H
a,Hbの斜線部のマクロブロックの情報量が白のマク
ロブロックのほぼ半分であるので、従来の圧縮比(1:
C)のほぼ2/3、すなわち(1:(2/3)C)とな
る。
【0075】以上のように本実施例においては、入力画
像Iの情報を一部重複して2つの画像Ha,Hbに変換
し圧縮、記録することにより、圧縮比は実施例程ではな
いが小さくでき、高画質な符号化が行え、前記重複した
画像情報を用いて誤り耐性を強くできるものである。
【0076】上記実施例の情報低減器501は、画素デ
ータに1より小さい値を掛ける(簡単にはビットシフト
処理)のと等化な処理を行ってデータ削減を行うもので
あったがこれに限定されるものではなく、各種情報低減
器が考えられる。例えば簡単なものとしては、ブロック
の平均値またはブロック内の所定の位置の画素データを
求め、すべての画素データをこの値で置き換える処理で
ある。この場合情報は直流成分DCのみなのでその符号
量は第1の実施例と同じでり、圧縮比も同じ(1:(C
/2))となる。この場合、情報補間回路506は何も
処理する必要はなく、構成はより簡単となる。
【0077】情報低減方法としては、この他にも各種考
えられる。例えばブロック内の交流成分ACのみを小さ
くする、すなわちダイナミックレンジを小さくする処理
がある。具体的にはブロック内の平均値を求め、ブロッ
ク内の画素データと前記平均値との差分(交流成分)を
求め、1より小さい所定係数を掛けてダイナミックレン
ジを縮小後、再び平均値を加算したものを情報低減後の
画素データとするものである。この場合、情報補間処理
はブロック内の画素データとその平均値の差(交流成
分)を求め、前記所定係数の逆数を掛け、再び平均値を
加算するものであり、これによりほぼ元の画像Iの画像
データが得られる。
【0078】(第4の実施例)本実施例は請求項2、
3、4に対応した発明の一実施例である。本実施例のD
VTRのブロック構成図を(図6)に示す。本実施例は
従来のDVTRの機能(通常モード)に加えて、1/2
駒落としで高画質な画像を記録、再生できる機能(高画
質モード)を付加したものである。
【0079】(図6)において、601は動画の画像デ
ータIの入力端子、602は通常モードにおいては入力
画像はそのまま通過するのみで、高画質モードにおいて
は入力の画像Iの1枚毎に画像情報を一部重複して分配
して2枚の画像Ha,Hbを同時ではなく1画面毎順番
に生成する前処理器602、603は画像I(通常モー
ド時)または画像Ha,Hb(高画質モード時)を高能
率符号化する高能率符号化器、604はデータ記録器、
605は記録媒体(テープ)、606はデータ再生器、
607は高能率符号化復号器、608は通常モードにお
いては画像Iそのまま通過し、高画質モードにおいては
再生された前記画像Ha,Hbから通常モードより小さ
い圧縮比で、すなわち高画質な画像Iを得る後処理器、
609は前記再生された画像Iの出力端子である。
【0080】高能率符号化器603、データ記録器60
4、データ再生器606、高能率符号復号器607は従
来例や第1の実施例などと同じ構成、同じ動作であるの
でその詳細な説明は省略する。高能率符号化器603に
おいて、610は分割器、611はDCT器、612は
制御量子化器、613は符号化器である。データ記録器
604において614は規格化器、615は記録器であ
る。データ再生器606において、616は再生器、6
17は逆規格化器である。高能率符号復号器607にお
いて、618は復号器、619は逆量子化器、620は
逆DCT器、621は逆分割器である。
【0081】(図7(a))は前記前処理器602のブ
ロック構成図で、同図において706は画像Iを蓄える
画像メモリ、707は(図5(a))中のものと同じ情
報低減器、708は画像メモリ706と情報低減器70
7との2出力を入力とし、一方を所定周期で選択するこ
とにより、(図3)、(図4(a))、(図4(b))
などに示したような画像Ha,Hbを1画面ずつ交互に
生成する。
【0082】(図7(b))は後処理器608のブロッ
ク構成図であり、709は再生された画像Ha,Hbの
マクロブロックの内、情報低減処理されたブロックに対
してのみ元の画像Iのブロックの画像データに情報補間
処理を行なう情報補間器、710は逆分割器621から
再生された画像(画像Iまたは画像HaまたはHb)と
前記方法補間器の出力とを2入力とし、高画質モードに
おいては、前記再生器616から修整指示があった場合
のみ訂正できない誤りのあるブロックに対応する修整デ
ータ(情報補間器709出力)を選択し、それ以外の場
合で逆分割器621からの画像Ha,Hbについて(図
3)、(図4(a)、(図4(b))などにおいて白で
示したマクロブロックのデータのみを選択し、通常モー
ドにおいては前記逆分割器621からの画像データIを
選択するスイッチ、711は通常モードにいては画像I
をそのまま通過させ、高画質モードにおいては画像H
a,Hbのデータを書き込み合成して、画像Iを得て読
み出し出力する画像メモリである。
【0083】以上のように構成されたDVTRの動作に
ついて以下に説明する。通常モードにおいては、前処理
器602、後処理器608は画像データIは通過するの
みであり、記録再生処理は従来と同じであるので説明は
省略する。
【0084】高画質モードの記録時において、端子60
1からの画像データIは前処理器602においてその画
像1枚の情報が1部重畳して2分割されて2枚の画像H
a,Hbとなる。先ず画像Haが得られ、高能率符号化
器603において高能率符号化されて符号化データCa
となり、データ記録器604において記録信号Raとな
って記録媒体605に記録され、続いて前記画像Hbが
得られ、高能率符号化器603において高能率符号化さ
れて符号化データCbとなり、データ記録器604にお
いて記録信号Rbとなって前記記録媒体に記録される。
すなわち、入力の画像Iは1画面毎に2枚の画像Ha,
Hbとなってそれぞれデータ圧縮され、画面単位で交互
に記録される。記録する画像情報は、画像Ha,Hb間
で一部重複しているが、画像Iの2倍より小さく、記録
符号量は2倍となっているので、等価的に従来のDVT
Rより小さい圧縮比で高能率符号化されて記録されるの
で、従来より高画質で記録できる。
【0085】高画質モードの再生時において、まずデー
タ再生器606において記録媒体605からの記録信号
Raが得られ、処理されて符号化データCaとなり、高
能率符号復号器607において復号されて画像Haとな
る。後処理器608内において画像Haの(図3)、
(図4(a)、(図4(b))で白で示したマクロブロ
ックのデータは誤りがなければ、スイッチ710を介し
て画像メモリ711に書き込まれる。誤りがあれば書き
込みがなされない。この時、画像Haの(図3)、(図
4(a)、(図4(b))で斜線で示したマクロブロッ
クのデータ(情報低減されたマクロブロック)も情報補
間器709により元の画像情報に復元されて、スイッチ
710を介して画像メモリ711に書き込まれる。
【0086】続いてデータ再生器606において、記録
媒体605からの記録信号Rbが得られ、処理されて符
号化データCbとなり、高能率符号復号器607におい
て復号されて画像Hbとなる。後処理器608内におい
て、画像Hbの(図3)、(図4(a))、(図4
(b))の白で示したマクロブロックのデータは誤りが
なければ、スイッチ710を介して画像メモリ711に
書き込まれる。画像Hbの白マクロブロックは、画像H
aの斜線マクロブロックに対応しているので、画像H
a,Hbの両方の白マクロブロックの画像データの画像
メモリ書き込みにより、画像Iのデータが画像メモリ7
11内に得られ、読み出されて端子609より出力され
る。
【0087】画像メモリ711への書き込みにおいて
は、画像Ha,Hbのそれぞれの白ブロックのデータの
みが書き込まれることを述べたが、このままでは再生器
616で訂正できなかったデータのあるマクロブロック
については画像に欠落を生じてしまう。そこで、誤りの
ある画像Haの白マクロブロックについては、画像Hb
の同じ位置のマクロブロック(斜線ブロックで表されて
いる)のデータ(これは情報低減器707により画像の
情報低減されたデータ)を情報補間器709により情報
補間して得られる修整データで置き換えることにより修
整を行なう。逆に、誤りのある画像Hbの白ブロックに
ついては、画像Haの同じ位置のマクロブロックのデー
タを情報補間して得られる修整データで修整を行なう。
【0088】具体的には、画像Haの書き込み時に白ブ
ロックのデータだけでなく、斜線ブロックの情報補間し
たデータ(修整データ)も書き込んでおく。画像データ
Hbの白マクロブロックに誤りがなければ、前記修整デ
ータは、白マクロブロックのデータに更新され、誤りが
あれば、書き込みが行なわれないので修整データが書き
込まれたとの等価となる。画像Haの白にブロックで誤
りがあったマクロブロックには、画像Hbの書き込み
時、斜線マクロブロックの情報低減データを情報補間し
たデータ(修整データ)が書き込まれる。これにより、
すべての伝送誤りを生じたマクロブロックに対して修整
が行える。
【0089】以上のように本実施例では、高画質モード
では通常毎秒の駒数は半分まででそれ以上高速にはなら
ないものの、前処理器602、後処理器608を通常の
DVTR回路に付加するのみで、画像に画質差を生じる
ことなく、1枚の画像Iに割当てるビット数を増加させ
て圧縮比を通常モードより小さくでき、高画質で画像I
を記録再生することができる。
【0090】この実施例では、画像Iから2つの画像H
a,Hbを生成する際、一部画像情報が重複するように
分配したが、重複することなく分配しても高画質な画像
Iが記録再生できることは明らかである。この場合、誤
り修整能力は上記実施例より低下するものの、逆に余分
な情報を圧縮する必要がない分、圧縮比がより小さくで
きる、すなわち、より高画質で画像Iを記録再生でき
る。
【0091】高画質モードの具体例の一つは静止画記録
モードである。すなわち通常モードでは動画を記録し、
高画質モードでは静止画を記録するものである。この場
合、さらに、高画質モードで記録する直前または直後に
通常モードで1枚記録しておけば、同じ静止画像を高画
質モードと通常モードの2つのモードで記録しているこ
とになるので、誤り修整を精度よく行え、また高画質モ
ードを再生できないDVTRでもこの通常モードで記録
した静止画を見ることができ、通常モードのみのDVT
Rとの互換性を高められる。静止画を1駒記録しては記
録媒体を停止させ、次の静止画を記録するときは記録媒
体を再起動させて記録するような場合においては記録媒
体の走行安定性がすぐには得られないでの、すでに記録
しているトラックに幅方向の削れが発生することがあ
り、前記削れが発生するとこれによる誤り伝搬が生じる
可能性がある。しかしながら高画質モードで記録した直
後に通常モードでも記録する場合、前記削れが発生する
のは通常モードで記録したデータのみであり、高画質モ
ードでの記録データは前記削れの影響を受けるなくでき
る。通常モードと高画質モードとが一つの記録媒体上で
切り替わっていても高画質モードの記録幅は通常モード
の整数倍(本実施例では2倍)であるので、高画質モー
ドと通常モードとの記録部の境界でサーボ、画像の乱れ
を生じない。
【0092】また、前処理器602、高能率符号化器6
03、データ記録器604、データ再生器606、高能
率符号復号器607、後処理器608が2倍高速化すれ
ば、駒落しなく、高品質な画像を記録再生できるDVT
Rとできることはもちろんである。
【0093】これまでの実施例においては、圧縮比をベ
ースとなる高能率符号化器の圧縮比より小さくする例と
してN=1/2の構成を示した。しかしながらNはこれ
に限定されるものではないことは言うまでもない。圧縮
比を1/N分にし、処理も第1の実施例のようにN並列
化した構成も可能である。処理速度を高速化すれば並列
処理系統数の低減が可能であり、処理速度をN倍速化す
れば、本実施例のように1系統のみでの処理構成が可能
である。N倍速化した場合には多重化手段の省略が可能
である。
【0094】(第5の実施例)本実施例は請求項5、6
に対応した発明の一実施例であり、画像サイズ1の画像
データを高能率符号化してデータ圧縮し、記録する従来
のDVTRの映像回路を用いて異なった画像サイズ2の
画像データを記録再生するものである。
【0095】(図8)は、本実施例のDVTRの映像処
理回路のブロック構成図である。(図8)において、8
01は画像サイズ2(ここでは、画像サイズ1を縦横そ
れぞれ2倍したサイズ、具体的には水平画素数144
0,垂直画素数960画素(ライン))の映像データ
(動画)Lの入力端子である。802は画像サイズ2の
入力画像Lをその1枚毎に、画像サイズがその1/4の
画像サイズ1(水平画素数720,垂直画素数480)
の画像4枚Ma,Mb,Mc,Mdに変換する前処理器
802である。803,804,804,805,80
6はそれぞれ前記の画像サイズ1の画像を第1、第2、
第3の実施例と同じく画面サイズ1の画像データを高能
率符号化して符号化データCa,Cb,Cc,Cdを得
る高能率符号化器、807,808,809,810は
それぞれ前記符号化データCa,Cb,Cc,Cdを記
録フォーマット(伝送フォーマット)に従ってデータ配
置を行ない、さらに誤り訂正符号の付加、伝送路用符号
化(変調)などをおこなって記録信号Ra,Rb,R
c,Rdを得るデータ記録器である。811は前記記録
信号ら、Rb,Rc,Rdを多重化して記録信号Rab
cdを得、記録媒体に記録する多重化器、812は記録
媒体、813は記録媒体812からの前記記録信号Ra
bcdを得、前記記録信号Ra,Rb,Rc,Rdを分
離する分離器である。814,815,816,817
はそれぞれ前記記録信号Ra,Rb,Rc,Rdに対し
伝送路符号復号(復調),誤り訂正符号復号等を行なっ
てデータ再生後、記録フォーマットに従って再生したデ
ータより符号化データCa,Cb,Cc,Cdを取り出
すデータ再生器、818,819,820,821は前
記符号化データCa,Cb,Cc,Cdの復号を行なっ
て画像データMa,Mb,Mc,Mdを得る高能率符号
復号器、822は前記前処理器802と逆の処理を行な
って前記画像データMa,Mb,Mc,Mdより前記画
像Lを得る後処理器である。
【0096】(図9(a))は前処理器802の構成を
示すものであり、901は前記画像データLを入力と
し、所定周期で4出力の一つを選択して出力するスイッ
チ、902〜905はそれぞれスイッチ901からのデ
ータを蓄えて前記画像Ma,Mb,Mc,Mdを形成す
るための画像メモリである。
【0097】(図9(b))は後処理器822の構成を
示すものであり、906,907,908,909はそ
れぞれ再生された前記画像Ma,Mb,Mc,Mdを記
憶する画像メモリ、910は画像メモリ906,90
7,908,909の出力を4入力とし、所定周期で1
つを選択出力することにより前記画像Lを再構成するス
イッチである。
【0098】以上のように構成されたDVTRの動作に
ついて、以下に(図10(a))を用いて説明する。
【0099】記録時において、端子801から入力され
た画像Lは、前処理器802において4つの画像Ma,
Mb,Mc,Mdに分割される。前記画像Ma,Mb,
Mc,Mdはそれぞれ高能率符号化器803、804、
805、806で高能率符号化されて符号化データC
a,Cb,Cc,Cdとなり、それぞれデータ記録器8
07、808,809,810により記録のための処理
が行なわれて前記記録信号Ra,Rb,Rc,Rdとな
る。前記記録信号Ra,Rb,Rc,Rdは、多重化器
811において多重化されて前記記録信号Rabcdと
なり、記録媒体に記録される。画像サイズ1の入力画像
Lは1枚毎にその画像サイズが1/4、すなわち画像サ
イズ2の画像4枚(Ma,Mb,Mc,Md)となって
従来のDVRと同じ処理(圧縮比、画像サイズ)で記録
される。すなわち、通常のDVTRの4倍のビットレー
トで記録される。
【0100】再生時において、記録媒体812からの記
録信号Rabcdは前記分離器813において前記記録
信号Ra,Rb,Rc,Rdに分離され、それぞれデー
タ再生器814、815、816、817において前記
符号化データCa,Cb,Cc,Cdとなり、それぞれ
高能率符号復号器818,819,820,821にお
いて高能率符号の復号が行なわれて前記画像データM
a,Mb,Mc,Mdとなり、これらの画像データが後
処理器822において合成されて前記画像Lが得られ、
端子823より出力される。
【0101】(図10(a))は上記した前処理、後処
理を説明するための図で、左が画像L、右が画像Ma,
Mb,Mc,Mdを示している。白い升目は各画像のマ
クロブロック(マクロブロックのサイズはすべての画像
に共通)を示し、前記升目内の2つの数値の組み合わせ
は画像Lにおけるマクロブロックの(垂直ブロック位
置、水平ブロック位置)を表している。本実施例におい
ては、同図に示すように、画像Lにおいて水平、垂直に
2つずつの隣あった4つのマクロブロックを画像変換単
位とし、前記画像変換単位内の左上、右上、左下、右下
の各マクロブロックをそれぞれ画像Ma,Mb,Mc,
Mdのマクロブロックとして画像を構成する処理を前処
理器802で行なっており、逆の処理を後処理器822
で行なっている。
【0102】前記変換単位内の4つのマクロブロックは
互いに隣接しており、それぞれの画像情報量(例えば同
じ量子化特性での符号量)は平均的にはほぼ等しい。従
って画像Ma,Mb,Mc,Mdはそれぞれ独立に高能
率符号化されてもほぼ同じ量子化特性が選ばれ、再生出
力における画像L内に画質差を生じることはない。
【0103】さらに画像Ma,Mb,Mc,Mdそれぞ
れにおいて、画像内におけるマクロブロックの上下左右
の位置関係が入力画像L内と同じに保たれており、また
画像Ma,Mb,Mc,Md相互間において画面上同じ
位置のマクロブロックが、入力画面上隣接したマクロブ
ロックである。すなわち、画像Ma,Mb,Mc,Md
について画面内、画面間でマクロブロックの相対位置関
係が入力画像内とほぼ同じに保たれているので、4枚の
画像間の低周波成分の相関は強く、従来の高能率符号化
装置で再生して、その画像Lの概要(各ブロックのDC
成分による画像に近いもの)を(1/4スロー再生と等
価な状態で)見ることができる。
【0104】以上のように本実施例によれば、入力の画
像Lをその画像情報量がほぼ同じとなるように分割して
4枚の画像として記録するので、従来のDVTRの映像
処理回路の並列処理化と前後に前処理、後処理等を付加
するのみで、従来のDVTRの入力画像の4倍のサイズ
の画像Lを同じように高能率符号化して記録でき、画面
L内に画質差を生じることなく、高画質に記録できる。
また、従来のDVTRの映像処理がほとんどそのまま利
用できるので、低価格化、小型化、低消費電力化が容易
となる。
【0105】上記実施例においては、画像Lのサイズ
(画像サイズ2)が画像Ma,Mb,Mc,Mdのサイ
ズ(画像サイズ1)の縦横ともに丁度2倍であったが、
これに限定されるものではない。例えば、本実施例のよ
うにブロックを符号化の単位とする場合、画像サイズ2
の総ブロック数が、画像サイズ1の総ブロック数の4倍
であればよい。入力画像が前記画像L(水平画素数14
40、垂直画素数960、輝度信号,2色差信号のサン
プリング周波数比が4:1:1でマクロブロック構成が
4輝度信号ブロック、2色差信号ブロックで構成される
ものとするとき、総マクロブロック数は5400)では
なく、水平画素数が1280、垂直画素数が1080
(米国のHD−TV信号の有効垂直ライン数)の画像
L’であっても、総マクロブロック数は5400で同じ
であるので、画像L’を画像Lに変換して高能率符号
化、記録できる。
【0106】(図10(b))に画像変換方法の一例を
示す。(図10(b))において、入力の画像L’は画
像の下120ライン分の画像データ(同図中画像L’の
斜線部)をマクロブロック単位で並べ変えて、画像の左
横に再配置(同図中画像Lの斜線部)することにより画
像Lに変換できる。従って、入力画像が画像L’である
場合、前処理802内のはじめに画像L’から画像Lへ
の変換処理を追加し、前記後処理器822内の最後に画
像Lから画像L’への変換処理を追加すればよい。実際
の処理回路としては、それぞれスイッチ901、910
の切り替え周期を変更するのみでよく、実質的な回路増
加はほとんど生じない。(図10(b))中の画像L’
の斜線部データの画像Lへの再配置方法は、変換後の各
画像の符号量がほぼ均等とするため各種考えられる。同
図に示すものは画像L’の非斜線部がそのまままとまっ
て画像Lに配置されるので、特殊再生、通常のDVTR
での再生でもその内容が把握しやすいという利点を有す
る。
【0107】また、できるだけ日本、米国のハイビジョ
ンのスタジオ規格に近いものを現行TV信号用圧縮型D
VTR(従来例文献)の高能率符号化器、データ記録器
を用いて構成するための別の構成として、欧州の現行T
V用のものを4並列、フレーム周波数を50Hzから6
0Hzに増加させたものが考えられる(ビットレート1
20Mbps)。
【0108】(第6の実施例)これまでの実施例におい
ては、画像の画素データ段階で複数の画像を生成する前
処理、複数の画像を統合する後処理を行なっていたが、
これに限定されるものではなく、DCTした状態での前
処理、画像の情報低減処理などを行なうことが可能であ
る。本実施例は請求項1、4に対応した発明の実施例で
あり、上記第1の実施例と等価な処理を別の構成で実現
する実施例について以下に述べる。
【0109】(図12)は、本実施例のDVTRの映像
処理回路のブロック構成図である。同図において、従来
例(図11)、第1の実施例(図1)と同じ機能のブロ
ックには同じ番号を付しており、これらのブロックの説
明は省略する。(図12)において、130は前処理
器、131は多重化器、132は記録器、133は再生
器、134は分離器、135は後処理器である。
【0110】以上のように構成されたDVTRの動作に
ついて、以下に(図12)を用いながら説明する。
【0111】記録時において、端子1より入力された画
像データIは分割器8においてブロック化され、DCT
器9でDCT演算されてDCTデータDとなり、前処理
器130において(図3)に示すような画像Ha,Hb
の各DCTデータDa,Dbを生成する。すなわち(図
3)の白升のマクロブロックについては前記DCTデー
タDをそのDCTデータDa(またはDb)とし、斜線
で示すマクロブロックについてはAC成分なしで、ダミ
ーデータ(所定値x)をDC成分とするDCTデータを
そのマクロブロックのDCTデータDa(またはDb)
とする。これにより、上記第1の実施例におけるものと
全く一致するDCTデータDa,Dbが得られる。
【0112】DCTデータDaは、制御量子化器111
aにおいて目標符号量となる量子化特性Taで量子化さ
れて量子化データEaとなり、規格化器113aにおい
て記録フォーマットに従ってデータが配置されて規格化
データFaとなる。DCTデータDbは、制御量子化器
111bにおいて目標符号量となる量子化特性Tbで量
子化されて量子化データEbとなり、規格化器113b
において記録フォーマットに従ってデータが配置されて
規格化データFbとなる。
【0113】前記規格化データFa,Fbは、多重化器
131において1画面毎に時間軸圧縮による多重化がな
され、記録器132において誤り訂正符号の付加、伝送
路符号化などが行なわれて記録信号Rabとなり、記録
媒体104に画像Ha,Hbが1画面毎に交互に記録さ
れる。すなわち、従来のDVTRの1画面と同じ記録フ
ォーマットで画像Ha,Hbがそれぞれ記録されるの
で、入力画像Iは1枚毎2枚の画像(Ha,Hb)とし
て記録される。記録ビットレートは従来のDVTRの2
倍であるので、記録媒体104の送り速度も2倍とな
る。
【0114】再生時において、記録媒体104より記録
信号Rabが再生され、再生器133において伝送路符
号化の復号、誤り訂正符号kの復号等が行なわれ、分離
器134において規格化Fa,Fbが分離される。前記
規格化信号Faは逆規格化器118aにおいて符号化デ
ータCaが取り出される。前記符号化データCaは前記
復号器119aにおいて量子化DCTデータEaとな
る。前記量子化DCTデータEaは逆量子化器120a
においてDCTデータDaとなる。前記規格化信号Fb
は逆規格化器118bにおいて符号化データCbが取り
出される。前記符号化データCbは復号器119bにお
いて量子化DCTデータEbとなる。前記量子化DCT
データEbは、逆量子化器120bにおいてDCTデー
タDbとなる。
【0115】前記DCTデータDa,Dbは後処理器1
35においてダミーデータのマクロブロック(図3中の
斜線部)のDCTデータが捨てられ、それ以外のマクロ
ブロック(図3中の白部)のDCTデータが統合されて
前記画像IのDCTデータDとなる。前記DCTデータ
Dは逆DCT器18において逆DCT演算がおこなわれ
てブロック単位の画像データBとなる。前記ブロック毎
に画像データBは、逆分割器19において端子1と同じ
データ並びに戻されて画像データIとなる。
【0116】前処理器130、後処理器135は上記第
1の実施例の前処理器108(図2a)、後処理器12
3(図2(b))と同様な構成でよく、異なるのは入出
力が画素データでなく、DCTデータである点、スイッ
チ201、202、203の切り替え周期が異なる場合
がある点である。
【0117】(図3)に示したように、画像Iの互いに
隣接する2つのマクロブロックの一方は画像データHa
に分配(コピー)され、他方は画像データHbに分配さ
れる。隣接するマクロブロックは確率的に相関が高い場
合が多く、相関が高い場合にはその情報量(符号量)も
ほぼ等しい。さらに画像データHa,Hbに分配される
画像データIのマクロブロック数は等しく、ダミーデー
タのブロックの数も等しいので、画像Ha,Hbの情報
量が互いにほぼ等しくなる。ダミーデータのブロックを
付加するのは、画像Ha,Hbの大きさ(正確には全マ
クロブロック数)を従来のDVTRの高能率符号化規格
(フォーマット)、記録規格(フォーマット)に適応さ
せ、信号処理回路の多くを従来のもので代用できるよう
にするためである。
【0118】ダミーデータのブロックは、DC成分のみ
であり、その符号量は極めて小さい。画像Ha構成する
マクロブロックの半分は、入力画像Iの半分ほとんど情
報のないダミーブロックと入力画像Iの情報が2分され
ており、それぞれマクロブロックの半分はほとんど符号
量のないダミーデータのブロックである。
【0119】従って入力画像Iは、その画像情報がDC
Tデータ状態でほぼ2等分割されてそれぞれ画像情報量
がほぼ入力画像の半分の2枚の画像Ha,Hbとなり、
それぞれが従来と同じ目標符号量となるように量子化特
性が制御されて符号化されるので、結果として入力画像
Iは、従来のほぼ2倍の符号量(総ビット数)の符号化
データ(CaとCb)に符号化される。これは従来の高
能率符号化器の半分の圧縮比(1:(C/2))で符号
化されたの等価であり、従来の高能率符号化器より高画
質に符号化される。
【0120】画像Ha,Hbの画像情報量はほぼ同じと
なるように構成されているので、両画像はほぼ同じ量子
化特性で量子化され、再生した画像Iの画面内に画質差
を生じることはない。
【0121】以上のように、本実施例の高能率符号化器
(高能率符号化装置)によれば、従来の高能率符号化器
のDCT器の出力に前処理器120を設け、入力画像I
の画像情報をほぼ2等分した2つの画像Ha,HbのD
CTデータDa,Dbを直接生成することにより、これ
らを独立に従来の(DVTRの)高能率符号化器の2系
統の(制御量子化器111a、符号化器112a),
(制御量子化器111b、記録器114b)で高能率符
号化するのみで、従来の半分の圧縮比で高能率符号化し
たのほぼ等価な処理が行える(その符号化データはC
a,Cb)。
【0122】また、本実施例のDVTR(画像記録再生
装置、画像伝送装置)によれば、前処理器120により
入力画像Iの画像情報をほぼ2等分した画像Ha,Hb
をそれぞれ独立に従来のDVTRと同様な高能率符号化
し、多重化器121が画像Ha,Hbをそれぞれ画面単
位で時間軸圧縮多重化したのと等価な処理を行なうの
で、画像Ha,Hbが交互に記録媒体上に記録され、従
来のDVTRによる再生が可能で、かつ(画像Ha,H
bに配置される画像データIの画像データはもとの画像
Iとマクロブロック単位で同じ位置にあるため)記録内
容がわかる。また、従来のDVTRの処理をほとんどそ
のまま使用、一部並列使用しているので、大量生産され
ている従来のDVTRの回路を利用でき、その利点(低
コスト、低消費電力、小型)を享受しつつ、入力画像を
従来より高画質(圧縮率が従来の半分なので)で記録で
きるものである。第1の実施例に比べると分割器、DC
T器を半減できている。
【0123】上記第6の実施例では、前処理器、後処理
器が信号処理の途中にあるので、従来のDVTRの信号
処理に改良がいることになるが、上記第1の実施例(前
処理器、後処理器が従来の信号処理の外にあるのでほと
んど処理内部の改造が不要な構成)より構成がより簡易
とできる。入力画像Iを情報量がほぼ均等に配分された
画像Ha,Hbを高能率符号化したのと等価な処理を行
えればよいので、前処理器は符号量制御の入力以前であ
れば(すなわち生成した画像毎に量子化特性が決定され
れば)、どこにあってもよく、画素データ状態、DCT
データ状態などどの信号状態の画像情報であっても前処
理は可能である。多重化器も(生成した画像毎に決定さ
れた量子化特性で量子化された量子化DCTデータを出
力する)制御量子化器以後の出力であれば、どこにあっ
てもよい。同様にデータ再生処理、高能率符号復号処理
において後処理器どの位置にも設置が可能で、分離器は
前記後処理器より前にあればよい。これらは、上記すべ
ての実施例についても同様である。
【0124】画像生成した複数の画像のデータが多重化
された状態ではデータを高速に処理する必要があるの
で、各処理ブロックの可能な処理速度によりこれら前処
理器、後処理器、多重化器、分離器の全体処理における
最適位置は異なり、これらの位置は上記各実施例に限定
されるものではない。
【0125】上記第2の実施例などにおいては伝送誤り
耐性をもたせるため、画像Ha,Hbに一部画像情報を
(図3斜線部のマクロブロックに配置して)重複させ、
復号時伝送誤りが生じた場合、この重複情報を用いてよ
り高品位な修整を可能としている。このため、前処理器
108(図5(a))、後処理器123(図5(b))
に前記重複させる情報を生成するための情報低減器、前
記重複した情報を用いて修整画像データを生成する情報
補間器があった。上記第6の実施例のように、画像H
a,Hbの画像情報をDCTデータ状態で行なう場合、
前処理器、後処理器における情報低減器、情報補間器の
構成は、第2の実施例等で述べた画素データ状態の画像
情報を扱うもののではなく、DCTデータ状態の画像情
報を扱う必要がある。この場合の情報低減器の構成とし
ては、所定のDCT係数(例えば所定の高域DCT係
数)を削除する、または所定のDCT係数に1より小さ
い所定係数を掛ける(すべてのAC係数に対して行なう
なら、ブロックのダイナミックレンジの圧縮処理とな
る)などが考えられる。前記所定のDCT係数またを削
除する場合、情報補間器は何も処理する必要はなく、構
成はより簡単となる。
【0126】さらに、入力画像Iの画像情報を一部重複
して分割して画像Ha,Hbを生成する際に、一方の画
像データをマクロブロック単位で画像Iとな異なった並
び(一番簡単な例をあげると、画像を1水平ブロック列
上に移動させた形とし、一番上のブロック列は画面の一
番下に移動させた、すなわち画面を1マクロブロック分
リングシフトさせた場合と等価な並び)とすれば、画面
Ha,Hbとで画面上同じ位置のマクロブロックのデー
タがテープ上幅方向に少なくとも1シンクブロック以上
ずれた位置にあるように配置することにより、テープ走
行方向の傷によるデータ誤りに対する修整(前記情報補
間器がこの目的に利用できる)が行え、画面Ha、Hb
とで画面上同じ位置のマクロブロックのデータが異なっ
た記録ヘッドで記録または再生されるようにすることに
より、ヘッドに目詰まりを生じた場合でも修整により画
面の欠けをなくすことができる。これは他の実施例にも
適用できることはもちろんである。
【0127】この時、画面Ha,Hbの一方は通常のD
VTRと同じ並びとしておくことにより、従来のDVT
Rの回路に小変更(例えば画面のデータ並びが通常のD
VTRと同じもののみを再生時出力するようにする回
路)を行なうのみで簡易的に画像を内容を再生確認でき
る。データ並びが従来と異ならせる画面はHa,Hbの
一方に固定する構成以外に所定周期で切り替わる構成と
してもよく、この場合には画面内の解像度を改善でき
る。
【0128】また、これまで述べてきた実施例におい
て、画面Ha,Hb(またはMa,Mb,Mc,Md)
を画面毎に順次に記録媒体上に記録することにより、従
来のDVTRでも簡易的に内容確認程度の再生ができる
ようにしていたが、この効果が不要であれば、各種記録
パターン(多重化パターン)が考えられることはもちろ
んである。
【0129】(第7の実施例)本発明の高能率符号化で
は、情報量をほとんど増加させずに入力画像の画像(変
換画像)枚数を増加させ、高能率符号化器への入力画像
の1枚当りの情報量を削減(例えば、ダミーデータのブ
ロック)することにより実質的な圧縮比の減少を実現し
ている。このとき前記変換画像においては入力の画像情
報がほぼ等しくなるように(より正確に言えば、各符号
量制御範囲内の情報量がほぼ同じとなるように)分配さ
れているので、復号後に得られる再生画像に画質のむら
を生じないようにしている。この画像枚数の増加倍数は
整数である必要はない。これまでに述べた実施例で、高
能率符号化器の圧縮比をN分の1とする場合においてN
が2であったが、これに限定されるものではなく、整数
に限定される必要もない。
【0130】本実施例は、請求項2、3、4に対応した
発明の実施例であり、圧縮比を従来の2/3(N=3/
2)として高能率符号化し、データ記録する圧縮形のD
VTR(圧縮比が1:Cの高能率符号化器で画像を1枚
毎に圧縮して記録する通常のDVTRをベースに、圧縮
比をその1/Nにして高画質で記録することを目的とす
るDVTR)について以下に述べる。このDVTRで
は、入力の画像を2枚毎に入力画像情報がほぼ等しく分
配された(分配された)3枚の画像に変換して高能率符
号化することにより圧縮比を2/3としている。そのブ
ロック構成は第4の実施例(図6)と基本的には同じで
も実現できので、その構成説明、基本動作説明は省略す
る。異なるのは処理速度、前処理器602、後処理器6
08の動作、画像メモリサイズのみであるので、本実施
例の前処理器、後処理器の動作を(図13)を用いて以
下に述べる。
【0131】入力画像Iは2枚(Io,Ie)毎に3枚
の画像Ha,Hb,Hcに変換される。説明を容易とす
るため画像サイズを12マクロブロックとし、符号量制
御範囲は1画面全体とする。DVTRの入力画像Io,
Ieの情報をそれぞれきほぼ均等に分割して画像Ha,
Hb,Hcに配置し、配置後生じる空白のマクロブロッ
ク(図13中の斜線で示すマクロブロックで、その数は
各画面の全マクロブロック数の1/3)にダミーデータ
を配置すれば、より正確に画像Ha,Hb,Hcの画像
情報量を均等化でき、復号画質の均等化を実現できる
が、本実施例では前記通常ののDVTRでも再生したと
きの画質がより見やすくするため、以下のような画像変
換を前処理で行なっている。
【0132】まず、入力画像Ioからその1/3のマク
ロブロックを(入力画像の画像情報をできるだけ正確に
1/3取り出すため)ほぼランダムに取り出す。取り出
した残りのブロックをそのまま画像Haのマクロブロッ
クとし、前記取り出したマクロブロックを画像Hbの画
面上同じ位置に配置する。同様に、入力画像Ieからそ
の1/3のマクロブロックをほぼランダムに取り出す。
取り出した残りのマクロブロックをそのまま画像Hcの
マクロブロックとする。前記画像Ieから取り出したマ
クロブロックを前記画像Hbの画上同じ位置に配置す
る。このとき、画像Ioから取り出したマクロブロック
と、画像Ieから取り出したマクロブロックとが画面上
同じ位置とならないように決めてある。以上のように、
入力画像Io,Ieのデータがマクロブロック単位で配
置された画像Ha,Hb,Hcにはそれぞれ1/3の空
白のブロックがある。これらはダミーデータのブロック
とする。
【0133】以上のように、画像Io,Ieのマクロブ
ロックはすべて画面内において同じ位置に配置されてお
り、時間軸上の順番が入力画面でIo、Ieとし、変換
後の画面の順番がHa,Hb,Hcとするとき、画面I
o,Ieのマクロブロックが時間軸上逆転する(例えば
画面Ieのマクロブロックが変換後の画面で画面Ioの
マクロブロックより先に表示される場合)ことなく、配
置されているので前記通常のDVTRで再生した場合よ
り、見やすい画面とできる。各画面において画面の1/
3のマクロブロックはダミーデータのブロックなので、
圧縮比を実質的に2/3とでき、高画質な再生画像が得
られる。各画面においてその画像情報量(符号量)はほ
ぼ等しくなっており、通常画面Io,Ie間の相関は高
いので、再生画像Io,Ieにおいて画面内に画質差を
生じることはほとんどない。画面Io,Ie間の相関が
低い場合でも画質差をより小さくする必要がある場合
は、画像Io,Ieの画像情報を画像Ha,Hb,Hc
にほぼ均等に分配する変換方法とすればよい。
【0134】これまで示した実施例は、圧縮比のみを従
来のものと変える場合、画像サイズのみを従来のものと
変える場合であったが、これらを組み合わせることが可
能であることはもちろんである。例えば、従来の2倍の
サイズの入力画像を従来の1/2の圧縮比で高能率符号
化するのであれば、入力画像を1枚毎に画像情報がほぼ
等量分配されるように(従来の)所定サイズの画像4枚
(前ブロックの約半分がダミーデータのブロック)に変
換して高能率符号化するのと等価な処理を行なえばよ
い。すなわち、任意の画像サイズを所定サイズの画像に
変換する任意の圧縮比で高能率符号化、伝送できる。さ
らに画像の変換の際に変換前後で、入力のマクロブロッ
ク(符号化単位の所定整数倍のもの)の画面全体に対す
る相対位置関係を保存しつつ配置することにより、従来
の装置でも伝送内容の概要を見ることができる。
【0135】また、入力画像サイズを変更する一例とし
て、第5の実施例のようにN=4倍と大きいものを入力
画像サイズとしたが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、小さい入力画像を高能率符号化し、記録するこ
とも可能である。例えば従来の2/3の画像サイズのも
のを入力画像とする場合、入力画像を3枚毎に画像情報
がほぼ均等に分配されるように2枚の(従来の)画像に
変換して高能率符号化すればよい。この場合もできるだ
け、変換の前後でマクロブロックの画面内の一関係が保
存されるようには配置して記録すれば、通常のDVTR
で再生してその概要を知ることが可能である。
【0136】本発明においては、画像サイズが同じと
は、単純に画像の縦方向、横方向の画素数が同じである
場合のみでなく、1信号の画素数が等しい、カラー信号
のように複数のコンポーネント信号の場合、各信号毎の
画素数すべてをあわせた全画素数が等しいといった場合
も含まれるものである。これは高能率符号化はブロック
などの符号化単位毎に行なわれ、その符号化単位の数が
重要だからである。すなわち、すべての信号トータルで
の符号化単位数を高能率符号化手段の符号化制御におけ
る符号化単位の数に合わせればよいからである。例え
ば、4:2:2(輝度信号、2種の色差信号のサンプリ
ング周波数比が4:2:2であるコンポーネント信号、
マクロブロック内のブロック数比も4:2:2となる)
信号用の高能率符号化であれば、マクロブロックの総ブ
ロック数は6:1:1信号と同じなので1:1に変換で
きる。
【0137】符号化単位数を微調整する方法としては、
サブサンプリングによる画素数の低減、DCT等の周波
数領域における所定領域(例えば高域)の削除により、
画像データを削減して複数ブロックの融合することによ
りブロック数を減少させる、ダミーデータを挿入してブ
ロックを増加させるなどがある。ダミーデータを挿入す
る場合、ダミーデータとしては記録すべき画像情報の一
部を他の記録領域と重複して記録することにより、ロバ
スト性を向上できる。
【0138】入力の各画像を1枚毎に複数N枚の画像と
して記録するなど、本実施例では画像枚数の変換を行な
っているが、再生時逆の変換を行なって元の画像を再現
するには、その画像変換周期の始まりなどを示す識別情
報を符号化データとともに記録する必要がある。上記実
施例ではその識別情報の記録方法の説明は省略したが、
各種方法がある。その方法としては、各種考えられる
が、以下にその一部を示す。 (1)前記識別情報を記録フォーマット上の付加情報記
録領域に記録する。 (2)ダミーデータの値を複数用意してその一つを識別
情報として利用する。 (3)所定画像枚数の周期で切り替わる画像の周期情報
で記録フォーマット上記録されるもの、例えばカラーフ
レーム情報、タイムコードなどがあり、これらと前記画
像変換周期を一対一に対応づけ、これを識別情報として
利用してもよい。例えば、入力画像1枚を2枚に変換し
て記録する場合、前記画像の周期情報の奇数、偶数をそ
れぞれ第1画像、第2画像に割り当てるなどである。
【0139】なお、本実施例においては、映像データの
記録再生装置(DVTR)について述べたが、本発明は
これに限定されるものではなく、音声データなどアナロ
グ信号をディジタル化したものの記録再生装置、伝送装
置にも適用できることは言うまでもない。
【0140】上記実施例において画像Iから画像Ha,
Hbの変換等において画像データを符号化単位であるマ
クロブロック単位で配置したが、これに限定されるもの
でなく、画素単位での配置等も考えられる。例えば、水
平方向に画素を奇数番目と偶数番目とで2つに分離(サ
ブサンプル)して、水平方向に半分の幅となった2つの
画像にそれぞれダミーデータを付加して、画像Iと同じ
大きさの画像を得、これをそれぞれ画像Ha,Hbとす
るものである。この場合、ブロック化はサブサンプル画
像に対して行われるので、一方の画像のブロックがエラ
ー等により失われても画素単位で修正ができるメリット
がある。
【0141】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
は、所定サイズの画像を所定領域毎に所定圧縮比で符号
量制御し、高能率符号化する高能率符号化処理を用い、
入力画像Iを所定枚数毎にその画像情報をほぼ等量とな
るよう分配して複数の前記所定サイズの画像に変換し、
各々前記高能率符号化処理したのと等価な処理をしたも
のを前記画像Iの符号化データとすることにより、画面
内に画質差を生じることなく、(入力画像サイズと前記
所定サイズが異なる場合)前記所定サイズと異なった画
像の高能率符号化が可能な高能率符号化装置を実現でき
る。また、前記符号量制御範囲当りの画像情報量を前記
変換前後で異ならせる(例えばダミーデータ挿入等で減
少させる)ことにより、所定値とは異なった圧縮比(減
少した圧縮比(高画質化))で高能率符号化が可能な高
能率符号化装置を実現できる。
【0142】前記変換において入力画像の概要が変換後
の画像に保存されるように配置し、その符号化データを
画像単位で伝送(記録)することにより、従来の画像伝
送装置でも伝送画像の概要が把握できる画像伝送装置を
提供できる。
【0143】また本発明は、前記画像の変換する際に一
部画像情報を重複して複数の画像を生成して高能率符号
化しておくことにより、復号時データに誤りのあるデー
タに対しても前記重複した画像データを用いることによ
り、高品質な修正の可能な高能率符号の復号装置を提供
できる。
【0144】これら本発明の装置は、従来の装置の回路
の主要部を利用できるので、そのユーザメリットを享受
でき、ユーザーが利用しやすい形で提供できるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1、第2、第3の実施例で共通に用いられる
ディジタルVTRの映像処理回路のブロック構成図
【図2】(a)は第1の実施例の前処理器108のブロ
ック構成図 (b)は第1の実施例の後処理器123のブロック構成
【図3】第1の実施例の前処理器、後処理器の動作説明
(入力画像Iと変換後の画像は、Hbの対応関係)のた
めの図
【図4】(a)は第2の実施例の前処理器、後処理器の
動作説明のための図 (b)は第2の実施例の前処理器、後処理器の別手法の
動作説明のための図
【図5】(a)は第3の実施例の前処理器のブロック構
成図 (b)は第3の実施例の後処理器のブロック構成図
【図6】第4の実施例のDVTRの映像処理回路のブロ
ック構成図
【図7】(a)は第4の実施例の前処理器602のブロ
ック構成図 (b)は第4の実施例の後処理器608のブロック構成
【図8】第5の実施例のDVTRの映像処理回路のブロ
ック構成図
【図9】(a)は第5の実施例の前処理器802のブロ
ック構成図 (b)は第5の実施例の後処理器822のブロック構成
【図10】(a)は第5の実施例の前処理、後処理を説
明するための図 (b)は第5の実施例の別の画像変換の説明をするため
の図
【図11】従来例のDVTRの映像処理回路のブロック
構成図
【図12】第6の実施例のDVTRの映像処理回路のブ
ロック構成図
【図13】第7の実施例の前処理、後処理を説明するた
めの図
【符号の説明】
101 画像信号Iの入力端子 102 高能率符号化器 103 データ記録器 104 記録媒体 105 データ再生器 106 高能率符号復号器 107 画像Iの出力端子 108 前処理器 109a,109b 分割器 110a,110b DCT器 111a,111b 制御量子化器 112a,112b 符号化器 113a,113b 規格化器 114a,114b 記録器 115 多重化器 116 分離器 117a,117b 再生器 118a,118b 逆規格化器 119a,119b 復号器 120a,120b 逆量子化器 121a,121b 逆DCT器 122a,122b 逆分割器 123 後処理器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/76 - 5/937 H04N 7/24 - 7/50

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】隣接する複数の画素からなる符号化単位を
    構成単位とする画像Iについての、所定数の符号化単位
    からなる分配単位であって、隣接する分配単位を互いに
    別々の画像Hに複数ずつ分配し、 前記各画像Hにおける各符号量制御範囲内に前記分配さ
    れた符号化単位を同数配置し、画像Hを生成する前処理
    部と、 前記符号量制御範囲の符号量が所定量になるように制御
    しながら高能率符号化を行なう高能率符号化部とを備え
    ることを特徴とする高能率符号化装置。
  2. 【請求項2】符号化単位を構成単位とする画像Iについ
    ての、所定数の符号化単位からなる分配単位であって、
    隣接する分配単位を互いに別々の画像Hに分配し、 前記各画像Hにおける前記分配された符号化単位と所定
    のダミーの符号化単位とからなる各符号量制御範囲内に
    それぞれ同数の前記分配された符号化単位とそれぞれ同
    数の前記所定のダミーの符号化単位とを配置し、画像H
    を生成する前処理部と、 前記符号量制御範囲の符号量が所定量になるように制御
    しながら高能率符号化を行なう高能率符号化部とを備え
    ることを特徴とする高能率符号化装置。
  3. 【請求項3】符号化単位を構成単位とする画像Iについ
    ての、所定数の符号化単位からなる分配単位であって、
    隣接する分配単位を互いに別々の画像Hに分配し、 前記各画像Hにおける各符号量制御範囲内に前記分配さ
    れた符号化単位を同数配置し、前記各符号量制御範囲内
    で前記分配された符号化単位を配置しない領域には所定
    のダミーの符号化単位を配置し、画像Hを生成する前処
    理部と、 前記符号量制御範囲の符号量が所定量になるように制御
    しながら高能率符号化を行なう高能率符号化部とを備え
    ることを特徴とする高能率符号化装置。
  4. 【請求項4】 前記ダミーの符号化単位は、DCデータ
    のみからなる符号化単位であることを特徴とする請求項
    2または請求項3に記載の高能率符号化装置。
  5. 【請求項5】 前記ダミーの符号化単位は、前記別々
    画像Hに配置されている前記画像Iの符号化単位の情報
    量を低減したものであることを特徴とする請求項2また
    は請求項3に記載の高能率符号化装置。
  6. 【請求項6】隣接する複数の画素からなる符号化単位を
    構成単位とする画像Iについての、所定数の符号化単位
    からなる分配単位であって、隣接する分配単位を互いに
    別々の画像Hに複数ずつ分配し、 前記各画像Hにおける各符号量制御範囲内に前記分配さ
    れた符号化単位を同数配置し、画像Hを生成する前処理
    ステップと、 前記符号量制御範囲の符号量が所定量になるように制御
    しながら高能率符号化を行なう高能率符号化ステップと
    を備えることを特徴とする高能率符号化方法。
  7. 【請求項7】符号化単位を構成単位とする画像Iについ
    ての、所定数の符号化単位からなる分配単位であって、
    隣接する分配単位を互いに別々の画像Hに分配し、 前記各画像Hにおける前記分配された符号化単位と所定
    のダミーの符号化単位とからなる各符号量制御範囲内に
    それぞれ同数の前記分配された符号化単位とそれぞれ同
    数の前記所定のダミーの符号化単位とを配置し、画像H
    を生成する前処理ステップと、 前記符号量制御範囲の符号量が所定量になるように制御
    しながら高能率符号化を行なう高能率符号化ステップと
    を備えることを特徴とする高能率符号化方法。
  8. 【請求項8】符号化単位を構成単位とする画像Iについ
    ての、所定数の符号化単位からなる分配単位であって、
    隣接する分配単位を互いに別々の画像Hに分配し、 前記各画像Hにおける各符号量制御範囲内に前記分配さ
    れた符号化単位を同数 配置し、前記各符号量制御範囲内
    で前記分配された符号化単位を配置しない領域には所定
    のダミーの符号化単位を配置し、画像Hを生成する前処
    理ステップと、 前記符号量制御範囲の符号量が所定量になるように制御
    しながら高能率符号化を行なう高能率符号化ステップと
    を備えることを特徴とする高能率符号化方法。
  9. 【請求項9】 前記ダミーの符号化単位は、DCデータ
    のみからなる符号化単位であることを特徴とする請求項
    7または請求項8に記載の高能率符号化方法。
  10. 【請求項10】 前記ダミーの符号化単位は、前記別々
    の画像Hに配置されている前記画像Iの符号化単位の情
    報量を低減したものであることを特徴とする請求項7ま
    たは請求項8に記載の高能率符号化方法。
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