JP3467998B2 - 映像信号の記録方法と再生方法、及び映像信号記録/再生装置 - Google Patents

映像信号の記録方法と再生方法、及び映像信号記録/再生装置

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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は例えば放送システム
等によって供給されている各種の番組を効率的に記録し
て再生する映像信号の記録方法と再生方法に関わり、帰
宅後にその日1日のニュースや特定の番組の内容を短時
間で把握したいという様な、放送情報の効率的な把握を
可能にする映像信号記録/再生装置を提供するものであ
る。また、本発明は、特に、テレビ放送信号を大量に記
録し、再生するための記録/再生装置に関するものであ
り、記録媒体としてハードディスク/光ディスク/半導
体メモリ等を使用して、アクセス性を活かして効率的に
記録/再生を行なう装置に適したものである。
【0002】
【従来の技術】従来、放送信号の記録装置としてはVT
Rが一般的に使用されているが、記録媒体の多様化及び
デジタル記録信号の圧縮技術の進歩により、磁気ディス
クや光磁気ディスクヘの記録方法や装置も実用化されて
いる。しかしながら、一般的に番組内容の情報量を高く
すると記録媒体の記憶容量を多くする必要があるため、
長時間の番組を記録することが困難になるし、記録媒体
の記憶容量が一定で有れば、長時間の記録を行う程、記
録内容の質が低下するという問題がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで、動画をハード
ディスクや半導体メモリー等に記録する場合は、記録容
量を削減するために、画面のコマ数を落としていわゆる
駒落としで記録し再生する方法が考えられているが、こ
の場合は動きの激しい画面では内容が把握できないとい
う問題が生じる。また、駒落とし等によって動きが滑ら
かに変化しなくなると、長時間見ている場合に違和感を
生じ、さらに疲労が蓄積するという問題が生じる。そこ
で、記録すべき映像信号の解像度を犠牲にして、例えば
映像画面の画素数を間引くことにより記憶容量を低減さ
せることが考えられているが、この場合は明らかに再生
画面の表示解像度が不足することによって、例えば小さ
い文字情報が判別できなくなり、番組によってはその内
容を把握することが困難になるという問題がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる問題点を
軽減する映像信号の記録方法として、原映像信号を駒落
としした第1の映像信号と、前記原映像信号の各フレー
ムの画素数を所定の比率で間引いた第2の映像信号に分
離し、デジタル信号に変換されている前記第1の映像信
号と前記第2の映像信号を、それぞれをフレーミング情
報と共に所定のタイミングで蓄積媒体に記憶するように
したものである。
【0005】この場合、原映像信号の動き検出情報に基
づいて駒落としを行い、前記第1の映像信号を静止画と
して記憶するとともに、原映像信号の動き検出情報に基
づいて映像信号の動き部分を切り出し、表示画素数を間
引いた後、第2の映像信号として記録する。また、上記
したような方法で記録されている映像信号は、第1の映
像信号を親画面として伸張し、前記第2の映像信号を前
記親画面の一部とする子画面として再生するようにして
いる。
【0006】さらに、本発明の映像信号の記録装置(再
生装置)は、映像信号が入力されている入力手段と、入
力された映像信号をデジタル信号に変換するA/Dコン
バータと、前記A/Dコンバータの出力から画面の動き
を検出する動き検出手段と、前記動き検出手段の検出結
果に基づいて前記入力された映像信号の静止画情報を抽
出した第1の映像信号を形成する第1の信号処理回路
と、前記動き検出手段の検出結果に基づいて前記入力さ
れた映像信号の動画部分を抽出した第2の映像信号を形
成する第2の信号処理回路と、前記第1の信号処理回路
の出力データを圧縮する第1のデータ圧縮回路と、前記
第2の信号処理回路の出力データから低域の信号成分を
抽出して、そのデータを圧縮する第2のデータ圧縮回路
とによって構築する。そして、前記第1のデータ圧縮回
路の出力データと、前記第2のデータ圧縮回路の出力デ
ータ、及び前記動き検出回路から生成されたフレーミン
グ情報を記憶し、再生することができる記録媒体(ハー
ドディスク)を備えることによって大量の映像信号を長
時間にわたって記録し、再生する。
【0007】
【作用】一般の放送番組等や、映像情報ソースの映像信
号に応じて所定の駒落としがなされている第1の映像信
号と、画素数を間引いた第2の映像信号が大容量の記録
媒体に記録されるように構成されているので、これらを
適当な方法で合成画面として再生できるようにすると、
駒落としによる目の疲れと、動き情報の欠如や、画面の
縮小による情報不足を同時に解決する長時間の記録/再
生装置を得ることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の映像信号の記録
方法を使用して録画した内容を表示したときの一表示例
を示したものであり、表示画面Sを第1の映像信号で構
成される親画面(主画面ともいう)Pと、この親画面の
中に形成されている子画面Cに第2の映像信号を表示す
るようにしている。録画される原映像画面は、通常のテ
レビ放送画面であれば、どの方式の映像画面でもよい
が、例えばNTSC方式のテレビ信号の場合は30フレ
ーム/秒で供給され、本発明の場合は後で述べるように
このようなテレビ信号の中から動き情報に基づいて駒落
としされた映像信号を効果的に抽出する信号処理が行わ
れる。
【0009】この信号処理によって、例えば親画面を構
成する第1の映像信号は静止画としての情報量を豊富に
持つように構成するために、動き検出情報に基づいてほ
ぼ0.5フレーム/秒でハードディスク等に記録される
ようにしている。原画像がインタレース走査されている
映像信号の場合はノンイタレースに変換して上記の割合
で駒落としして記録することが好ましいが、簡略化する
ために奇数フイールド又は偶数フイールドのみを記録す
るようにしても良い。
【0010】子画面を形成する第2の映像信号は同じ原
画面の映像信号の画素数をほぼ1/16に間引きなが
ら、小型の画面となるように形成すると共に動き情報を
豊富に持たせるために駒落としはできるだけ少なくす
る。しかし、例えば7.5フレーム/秒の片フイールド
の映像信号として記録するようにしてもよい。第2の映
像信号は小画面で再生されるため、大画面ほど駒落とし
の影響(動きのぎこちなさ)は出ないというメリットが
ある。
【0011】上記のような割合で映像信号を再構築する
ことにより、第1の映像信号の情報量は原画像に対して
0.5/30=0.0167となり、第2の映像信号の情報量は原画
像に対して(1/16) ×(7.5/30/2)=0.078の割合で低減す
る。よって、上記のような信号処理を行うことにより、
総合的に0.0167+0.078=0.0245 倍、すなわち、原画像の
情報量の約40分の1情報量を削減したことになる。
【0012】図2に本発明の映像信号の記録系の概要を
ブロック図によって示す。以下、記録系から順に説明を
行なうと、入力ビデオ信号VinはA/Dコンバータ1
0においてデジタル信号の変換される。そして、ノンイ
ンタレース変換回路11に入力され、2フイールドの動
きを検出して動いている部分は片フイールドからの映像
信号とし、動いていない部分は垂直高解像度情報として
取り込みノンインターレス映像信号に変換するととも
に、その映像データの一部が動き検出回路12に供給さ
れる。
【0013】動き検出回路12は,MPEG方式の信号
処理等においてよく知られているように、フレーム単位
で画像情報の動き部分を検出する。この動き検出では非
有効画面の検出も行い、フエードイン、フエードアウ
ト、フラッシュがたかれて白にとんだ画面、パン/チル
ト画等も動きから検出することにより、実質的に動いて
いる画面のみを選択し、駒落としシーケンサー19に対
して駒落としの情報を送り込む。
【0014】駒落としシーケンサ19は主画面用の第1
の映像信号として例えば0.5/秒程度の駒落としを行
う制御信号を第1の駒落回路13に供給し、この第1の
駒落回路13において静止画面としての有効画面を選択
的に選ぶ。なお、この際に完全な静止画と判断された場
合は画像のサンプリングポイントをフレーム毎にずらし
て記録系(伝送系)に送り、記録系(再生系)の帯域を
有効に活用させるようにしても良い。また、駒落としシ
ーケンサ19は 子画面用のデータとして例えば7.5
フレーム/秒程度の駒落としを行う制御信号を第2の駒
落回路14に供給し、この回路で主に動きが損なわれな
い程度の映像データが得られるようにする。
【0015】第1の駒落回路13で0.5/秒程度に駒
落としされた静止画の第1の映像データはDCT(離散
コサイン変換)等の手法で構成されている帯域圧縮回路
でさらに映像データが圧縮されるとともに、第2の駒落
回路14で駒落としされた第2の映像信号はローパスフ
イルタとされている帯域制限回路で空間周波数が例えば
垂直方向で1/4、水平方向で1/4となるようの制限
され、次の間引き回路17によって画素数を1/16程
度に間引く処理を行う。そして、この間引かれた映像デ
ータをDCT等からなるデータ圧縮回路18において圧
縮する。
【0016】駒落としを行うためのシーケンスデータ
は、そのサンプリングした時刻を主画面用と子画面用に
それぞれフレーミングデータとして出力し、フレーミン
グデータはHDD制御回路20の制御用データとして供
給され、HDD制御回路20の書き込み時の同期情報と
して使用される。HDD制御回路20からは第1の映像
信号および第2の映像信号の書き込みタイミング、そし
て駒落としシーケンス制御データの書き込みタイミング
をしめす制御信号を、FIFO型(first in First ou
t) のメモリ21、22、23に供給する。なお、オー
ディオ信号はA/Dコンバータ31を介して入力され、
PCM信号に変換された後に音声データが圧縮されてF
IFO型のメモリ24に記録される。そして映像信号に
関連する音声データを記録すると共に、映像データと関
連して書き込み及び読み出しができるようにコントロー
ルされる
【0017】各メモリ21、22、23、24に供給さ
れた主画面用の第1の映像データ、子画面用の第2映像
データ、フレーミングデータ、オーディオデータはそれ
ぞれHDDディスク制御回路20よりコントロールされ
た信号によってタイミング良く読み出され、マルチプレ
ックス25を介して蓄積媒体(この実施例はハードディ
スク)26に記録される。
【0018】このようにして蓄積媒体26に蓄積された
映像データ(オーディオデータ)は、次の図3に示した
再生系のブロック図によって再生される。なお、図2と
同一符号は同一機能を回路手段を示す。すなわち、HD
D制御回路20の制御データに基づいて蓄積媒体26か
ら再生されたデータはデマルチプレクサ27により主画
面用の映像データ、子画面用の映像データ、フレーミン
グデータ、オーディオデータに分解され、それぞれ先読
み先出しタイプ(FIFO)のメモリ21、22、2
3、34に供給される。メモリ23からよみだされたフ
レーミングデータはコマ落シーケンサー43を介してH
DD制御回路20に供給されて、前記メモリ21、2
2、23、24の書き込み読み出しの制御の同期情報を
形成する。その結果、メモリ21からは主画面用の第1
の映像信号が、メモリ22からは子画面用の第2の映像
信号が読み出されて、それぞれ伸張回路41、42に供
給される。そして、この伸張回路41、42で圧縮され
る前の映像信号に復元され、画面合成回路45に供給さ
れる。
【0019】この画面合成回路45に対しては駒落とし
の情報、間引き情報等が記録されているフレーミングデ
ータが供給されており、このフレーミングデータに基づ
いて前記した図1に示すように第1の映像信号と第2の
映像信号が親画面に対して子画面となるように合成制御
される。そして、合成画面回路45の出力データは、ビ
デオRAM等からなる信号処理回路46において所定の
テレビ信号に変換され、その後にD/Aコンバータ47
によってアナログの映像信号に変換され映像出力として
モニタ装置に供給される。また、記録されているオーデ
ィオデータも蓄積媒体26からメモリ24に読み出され
た後に、伸張回路44で、圧縮される前のオーディオデ
ータに変換され、必要が有れば誤り訂正等が行われた後
に、D/Aコンバータ48でアナログ信号に変換され、
音声出力としてオーディオ装置に供給される。
【0020】本発明の映像信号の記録方法及び再生方法
は以上説明したように、原画面を動き検出情報に基づい
て駒落としを行い、静止画に近い画面を第1の映像信号
として記録再生すると共に、原画面から動き情報に基づ
いて抽出した動画面に対して画素数を間引いた第2の映
像信号を子画面として記録再生するようにしているの
で、この第1及び第2の映像信号によって比較低い容量
の記憶媒体によって長時間の映像情報を記憶させること
ができた。
【0021】なお、動き検出においてテロップ(画面の
一部の動き成分が多く文字であると認識される情報)で
有ると判定された場合は、この部分を特別に扱って主画
面に取り込むようになし、主画面のコマ数を一時的に大
きくすることが好ましい。また、子画面の切り出しに際
して画面全体を切り出すのが原則であるが、画面の中で
動きの激しい部分、又は重要な部分であることが特定で
きるときは、その部分のみを切り出して子画面の情報と
することができる。
【0022】上記実施例は主画面の中に子画面を挿入す
ることを前提としているが、図4(a)に示すように主
画面Pを若干小さく表示して、表示画面Sと主画面Pの
隙間に子画面Cを挿入する、いわゆる(Picture Out
Picture)によって表示することもできる。そして、
この場合は画面の内容(例えばスポーツ番組のように動
きが激しい場合)によっては子画面の方を大きくするよ
うに制御しても差し支えない。
【0023】主画面と子画面からなる場合でもデータの
処理方法としては、例えばもとの映像信号が静止画で構
成されているときは、子画面を消去するようにしてもよ
いし、図4(b)に示すように子画面の位置を変えて主
画面の主要な点が隠されないようにすることもできる。
画面が徐々にきり代わるようなフエードイン/アウトの
場合や、一定の短い時間内に複数の変化/動き検出がな
された場合には、その一連なりの検出出力の中の最後の
検出出力を以て、新しいシーンの完全なスタートポイン
トと見なす様な処理をすることが好ましい。
【0024】
【発明の効果】本発明の映像信号の記録方法及び再生方
法は以上説明したように、原画面を動き検出情報に基づ
いて第1の映像信号と第2の映像信号に形成し、これら
の二つの映像信号を同時に表示できるように信号処理を
施すことによって、小容量の記憶媒体に比較的長時間の
映像信号を、内容の把握ができるだけ損なわれないよう
に記憶させ、又は再生することができるという効果があ
る。
【0025】特に、駒落としされた第1の映像信号によ
って、静止画に近い画面を第1の映像信号として記録再
生すると共に、原画面から動き情報に基づいて抽出した
動画面に対して画素数を間引いた第2の映像信号を子画
面として記録再生するようにしているので、この第1及
び第2の映像信号によって情報量が削減されているにも
関わらず、比較的違和感のない映像信号を記憶し、再生
することができる装置を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の映像信号の表示画面の一例を示す説明
図である。
【図2】本発明の映像信号の記録装置の部分を示すブロ
ック図である。
【図3】本発明の映像信号の再生装置の部分を示すブロ
ック図である
【図4】本発明の他の実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
10 A/Dコンバータ、12 動き検出回路、13
第1の駒落回路、14第2の駒落回路、15,18デー
タ圧縮回路、17 間引き回路、21,22,23,2
4 FIFO型のメモリ、26 蓄積媒体
───────────────────────────────────────────────────── 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 - 5/956 H04N 7/24 - 7/68 G11B 20/10 - 20/12

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原映像信号を駒落としした第1の映像信
    号と、前記原映像信号の各フレームの画素数を所定の比
    率で間引いた第2の映像信号を形成し、 前記第1の映像信号と前記第2の映像信号を、フレーミ
    ング情報と共に所定のタイミングで蓄積媒体に記憶する
    ことを特徴とする映像信号の記録方法。
  2. 【請求項2】 上記第1の映像信号は、原映像信号の動
    き検出情報に基づいて駒落としを行い、静止画として記
    憶されていることを特徴とする請求項1に記載の映像信
    号の記録方法。
  3. 【請求項3】 上記第2の映像信号は、原映像信号の動
    き検出情報に基づいて映像信号の動き部分を切り出し、
    かつ、表示画素数を間引いた動画とされていることを特
    徴とする請求項1、又は2に記載の映像信号の記録方
    法。
  4. 【請求項4】 原映像信号を駒落としした第1の映像信
    号と、前記原映像信号の各フレームの画素数を所定の比
    率で間引いた第2の映像信号を形成し、 前記第1の映像信号と前記第2の映像信号を、フレーミ
    ング情報と共に蓄積媒体に記憶するとともに、前記蓄積
    媒体から読み出された前記第1の映像信号を親画面とし
    て伸張し、前記第2の映像信号を前記親画面の一部とす
    る子画面として再生することを特徴とする映像信号の再
    生方法。
  5. 【請求項5】 上記第1の映像信号は原映像信号を動き
    検出情報に基づい駒落としした映像信号であり、上記第
    2の映像信号は原映像信号の動き検出情報に基づいて切
    り出され、画素数が間引かれた映像信号とされているこ
    とを特徴とする請求項4に記載の記載の映像信号の再生
    方法。
  6. 【請求項6】 映像信号が入力されている入力手段と、 入力された映像信号をデジタル信号に変換するA/Dコ
    ンバータと、 前記A/Dコンバータの出力から画面の動きを検出する
    動き検出手段と、 前記動き検出手段の検出結果に基づいて前記入力された
    映像信号の静止画情報を抽出した第1の映像信号を形成
    する第1の信号処理回路と、 前記動き検出手段の検出結果に基づいて前記入力された
    映像信号の動画部分を抽出した第2の映像信号を形成す
    る第2の信号処理回路と、 前記第1の信号処理回路の出力データを圧縮する第1の
    データ圧縮回路と、 前記第2の信号処理回路の出力データから低域の信号成
    分を抽出して、そのデータを圧縮する第2のデータ圧縮
    回路と、 少なくとも、前記第1のデータ圧縮回路の出力と、前記
    第2のデータ圧縮回路の出力、及び前記動き検出回路か
    ら生成されたフレーミング情報を記録し、再生すること
    ができる記録媒体を備えていることを特徴とする映像信
    号記録/再生装置。
  7. 【請求項7】前記蓄積媒体はハードディスクによって構
    成されていることを特徴とする請求項6に記載の映像信
    号記録/再生装置。
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