JP3906862B2 - 画像符号化装置，画像符号化方法，画像復号化装置及び画像復号化方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば光ディスクや磁気テープ等の蓄積系動画像メディアを用いた情報記録装置，テレビ会議システム，テレビ電話システム，放送システム等の画像情報を取り扱うシステムに用いて好適な画像符号化装置，画像符号化方法，画像復号化装置及び画像復号化方法に関する。

ディジタルビデオ信号は情報量が極めて多いため、これを小型で記憶情報量の少ない記録媒体に長時間記録しようという場合には、ビデオ信号を高能率符号化して記録する手段が不可欠となり、このような要求に応えるべくビデオ信号の相関を利用した高能率符号化方式が提案されており、その一つにＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）方式がある。ＭＰＥＧ方式は、まずビデオ信号のフレーム間の差分を取ることにより時間軸方向の冗長度を落し、その後、離散コサイン変換（ＤＣＴ）等の直交変換手法を用いて空間軸方向の冗長度を落してビデオ信号を能率良く符号化する。

ＭＰＥＧ方式では、各フレームの画像を、Ｉピクチャ、ＰピクチャまたはＢピクチャの３種類のピクチャのいずれかのピクチャとし、画像信号を圧縮符号化するようにしている。また、ＭＰＥＧ方式では、動画像シーケンスの中でグループ・オブ・ピクチャ（ＧＯＰ：Ｇｒｏｕｐ Ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒｅ）単位のランダムアクセス（途中からの再生）を可能とするため、各ＧＯＰには識別子としてＧＯＰスタートコードが付加される。復号器は、符号化情報（ビットストリーム）の中から指定されたＧＯＰのＧＯＰスタートコードを検出し、そのＧＯＰから復号を開始することにより、動画像シーケンスの途中からの再生を可能としている。

すなわち、例えば図９の（ａ），（ｂ）に示すように、フレームＦ０〜Ｆ８までの９フレームの画像信号をＧＯＰとし処理の１単位とする。図９中、「Ｉ」，「Ｐ」，「Ｂ」で示されるフレームは、それぞれＩピクチャ，Ｐピクチャ，Ｂピクチャで符号化されるフレームを表す。Ｉピクチャのフレームとしては、その画像情報だけで符号化して伝送する（イントラ符号化）。これに対して、Ｐピクチャのフレームとしては、基本的には、図９の（ａ）に示すように、それより時間的に過去にあるＩピクチャまたはＰピクチャのフレームを予測画像として、予測残差信号を符号化して伝送する（順方向予測符号化）。さらにＢピクチャのフレームとしては、基本的には、図９の（ｂ）に示すように、時間的に過去および未来にある参照フレームの両方を予測画像として、予測残差信号を符号化して伝送する（双方向予測符号化）。なお、フレームＦ０とフレームＦ１については、過去参照フレームが存在しないため、未来参照フレームだけを予測画像として予測残差信号を符号化して伝送する（逆方向予測符号化）。

次に、上記図９に示すＧＯＰを符号化及び復号化した場合のタイムチャートを図１０に示す。この図１０中、例えばＩ２はＩピクチャを表し、Ｐ５はＰピクチャを表し、Ｂ０はＢピクチャを表す。なお、アルファベットの添字の数字は、ピクチャの表示順序を表す。はじめに符号化器側について説明する。

図１０の（ａ）に示すシーケンスは符号化器入力であり、図１０の（ｂ）に示すシーケンスは符号化器出力である。ＭＰＥＧ方式では、Ｂピクチャを使用するために入力画像順序と、符号化画像順序が異なる。図１０の（ａ）に示すように各画像に対し符号化方法が指定されている場合、符号化器においては、図１０の（ｂ）に示すように最初にＩ２が符号化され、次にＢ０、Ｂ１が符号化される。Ｂピクチャは、逆方向予測を伴うため、未来参照画像としてのＩ２のＩピクチャが先に用意されていないと、符号化できないからである。次に、Ｐ５がＩ２を過去参照画像として順方向予測符号化される。次に、Ｂ３，Ｂ４が過去参照画像Ｉ２および未来参照画像Ｐ５を参照して双方向予測符号化される。以後、同様に符号化される。

次に、復号器側について説明する。この例で使用する復号化器は、符号化フレームを瞬時に復号することができるとする。ここで、図１０の（ｂ）に示すシーケンスは復号化器入力であり、これは上述の符号化器出力と同じである。図１０の（ｃ）に示すシーケンスは、復号化器からの出力表示である。符号化画像の復号順序は、図１０の（ｂ）に示すようにＩ２，Ｂ０，Ｂ１，Ｐ５，Ｂ３，Ｂ４，Ｐ５，Ｂ６，Ｂ７，Ｐ８の順に復号化される。

一方、復号化された各画像の表示順序は復号化順序とは異なり、図１０の（ａ）に示す符号化器への入力と同じ順序になるように並び換えられる。図１０の（ｂ）に示す順に画像が復号される場合は、図１０の（ｃ）に示すように、まず、Ｂ０，Ｂ１が順に表示される。次に、Ｉ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｐ５・・・の順に出力表示される。

以上の説明からわかるようにＭＰＥＧでは、Ｂピクチャを使用するため、ビットストリーム上での符号化画像の順序と表示画像の順序が異なる。このため、ＧＯＰにランダムアクセスしたとき、１番目に復号化された画像が１番目に表示されるとは限らない。

次に、いわゆるＭＰＥＧ２ではインタレースフレームを符号化する方法を標準化しており、各符号化インタレースフレームのヘッダ情報に、そのインタレースフレームを画面表示する場合に、トップフィールド（Ｔｏｐ ｆｉｅｌｄ）及びボトムフィールド（Ｂｏｔｔｏｍ ｆｉｅｌｄ）のどちらをはじめに出力するかを示すフラグである、トップフィールドファーストフラグ（ｔｏｐ ｆｉｅｌｄｆｉｒｓｔ ｆｌａｇ）を伝送する。このフラグが「１」のときトップフィールドを先に表示し、該フラグが「０」のときボトムフィールドを先に表示するようになっている。

一つの画像シーケンスの中で、符号化フレームのトップフィールドファーストフラグは全て同じ値とは限らず、これが画像シーケンスの中で「１」と「０」が混在する場合がある。例えば、入力動画像が、３：２プルダウンされた動画像の場合である。

ここで、この３：２プルダウンについて簡単に説明する。映画等のフィルムソースをインタレースビデオ信号に変換する場合（テレシネ装置）、３：２プルダウンという手法が広く用いられている。すなわち、フィルムは毎秒２４コマであるのに対し、インタレースビデオが毎秒３０フレーム（６０フィールド）であるため、この３：２プルダウンによりフィールド数変換を行なう。具体的には、図１１の（ａ），（ｂ）に示すように、フィルムの連続した２コマ、例えばＭＦ１、ＭＦ２の内の最初のコマＭＦ１をビデオの２フィールドで読みだし、次のコマＭＦ２は３フィールドで読み出すという方法を用いる。

３：２プルダウンされた動画像を符号化する場合、原入力画像から３フィールドで読み出されたコマを検出し、冗長な繰り返しフィールドを取り除き、これを符号化しないことでデータを削減する。図１１の（ｃ）は、原入力画像から冗長フィールドを除去する例を示している。そして、ＭＰＥＧ２では、それぞれのフレームについて、上記トップフィールドファーストフラグ、及び、符号化側で冗長フィールドを除去したことを示すリピートファーストフィールドフラグ（ｒｅｐｅａｔ ｆｉｒｓｔ ｆｉｅｌｄ ｆｌａｇ）を伝送する。

図１１の（ｃ）の例では、トップフィールドファーストフラグは、１番目と２番目のフレームではトップフィールドが先に表示されるため「１」であり、３番目と４番目のフレームではボトムフィールドが先に表示されるため「０」となる。また、リピートファーストフィールドフラグは、２番目と４番目のフレームでは、冗長フィールドが除去されるので「１」となり、それ以外は、冗長フィールドが存在しないため「０」となる。

次に、復号器側では、図１１の（ｆ）に示すようにトップフィールドファーストフラグ及びリピートファーストフィールドフラグを検出し、原入力画像と同じ３：２プルダウンのパターンをもつ動画像を再構成する。すなわち、トップフィールドファーストフラグにより、トップフィールド及びボトムフィールドのうち、どちらのフィールドを先に出力するかを判断し、リピートファーストフィールドフラグにより、繰り返しフィールドを出力するか否かを決定する。

図１２に３：２プルダウンされた画像を図１１に示したＧＯＰ構造で符号化する場合のタイムチャートを示す。この図１２の（ｂ）に示すフレームシーケンスは、符号化器入力であり、図１２の（ｅ）に示すフレームシーケンスは符号化器出力である。図１２の（ａ）は、入力フィールドの同期信号を示すものであり、「Ｔｆ」がトップフィールドサイクルを示し、「Ｂｆ」がボトムフィールドサイクルを示す。また、図１２の（ｂ）において、Ｉ２，ｉ２は、Ｉピクチャのインタレースフレームを示し、大文字Ｉがトップフィールドを示し、小文字ｉがボトムフィールドを示す。同様に、ｂ０，Ｂ０は、Ｂピクチャのインタレースフレームを示し、ｐ５，Ｐ５がＰピクチャのインタレースフレームを示す。なお、アルファベットの添字の数字は、同じ数字のフィールド対がフレームを構成し、数字はフレームの表示順序を示す。また、ｘ１，ｘ３，ｘ５は冗長フィールドを示し、それぞれｂ１，Ｂ３，ｐ５の繰り返しフィールドである。図１２の（ｃ）は、符号化するフレームの開始タイミングを示すフラグであり「１」の立つ時刻から始まる２フィールドからフレームが構成される。図１２の（ｄ）はトップフィールドファーストフラグを示し、図１２の（ｅ）はリピートファーストフィールドフラグを示す。

図１２の（ｂ）に示すように、各フレームに対してＩ，Ｐ，Ｂピクチャの符号化方法が指定されている場合、符号化出力としては、図１２の（ｆ）に示すように、最初にＩ２，ｉ２が符号化され、次にｂ０，Ｂ０、ｂ１，Ｂ１が順に符号化される。また、Ｐ５，ｐ５がＩ２，ｉ２を過去参照画像として順方向予測符号化され、次にＢ３，ｂ３、ｂ４，Ｂ４が、それらの過去参照画像Ｉ２，ｉ２及び未来参照画像Ｐ５，ｐ５を参照して双方向予測符号化される。なお、図１２の（ｆ）中、「−−」は何も出力されないことを示す。また、図１２の（ｇ）は各符号化フレームの開始タイミングを示し、図１２の（ｈ），（ｉ）は、それぞれ符号化フレームのトップフィールドファーストフラグ及びリピートファーストフィールドフラグを示す。

次に、上記図１２の（ｆ）に示す符号化シーケンスを復号化する場合を示す。なお、この例で使用する復号器は、符号化フレームを瞬時に復号することができるものとする。図１３の（ａ）は符号化シーケンスであり、図１３（ｂ）は各フレームのトップフィールドファーストフラグであり、図１３の（ｃ）は各フレームのリピートファーストフィールドフラグである。そして、図１３の（ｄ）が復号表示された画像シーケンスであり、図１３の（ｅ）がモニタ装置等の外部機器から供給されるフィールド同期信号で、「Ｔｆ」がトップフィールドサイクルを示し、「Ｂｆ」がボトムフィールドサイクルを示す。また、図１３は（ａ）に示す復号化入力を（ｅ）に示すフィールド同期信号のトップフィールドサイクルから開始した場合であり、図１４は（ａ）に示す復号化入力を（ｅ）に示すフィールド同期信号のボトムフィールドサイクルから開始した場合である。

図１３の（ａ）及び図１４の（ａ）において「−−」は、図１３の（ｄ）及び図１４の（ｄ）に示したデコーダ出力の画像シーケンスにおいてリピートファーストフィールドフラグにより指示されるフィールドを繰り返し表示しているために、１フィールド時間復号が停止していることを表す。これは必要な復号停止時間である。ビットストリームの送信側は、この停止時間を考慮に入れて、デコーダ入力を送信している。

上記図１３において、ｂ０，Ｂ０は、トップフィールドファーストフラグが図１３の（ｂ）に示すように「０」であるため、フィールドｂ０は、ボトムフィールドサイクルから表示すべきものである。このため、Ｉ２，ｉ２を復号化し、次に、ｂ０，Ｂ０を復号化してすぐに表示をしたいのであるが、次のボトムフィールドサイクルまで待つ必要があり、復号化したｂ０，Ｂ０を表示するまでに、図１３（ｄ）中「ｘｘ」で示す１フィールド分の遅延（時間）が必要となる。その結果、図１３の（ａ）に「＝＝」で示す本来必要のない予定外の１フィールド時間の復号停止が生じる。この時間は、ビットストリームの送信側が意図していない時間であり、その時間だけバッファにビットストリームが多く蓄積されることになる。この場合、図１３の（ａ）に示す復号化器入力の復号開始時刻をボトムフィールドサイクルから始めることが好ましいが、これをＧＯＰの復号化に先立って知ることは不可能である。

一方、図１４において、Ｉ２，ｉ２を復号化し、次にｂ０，Ｂ０を復号化するタイミングは、ボトムフィールドサイクルであるので、フィールドｂ０を復号化してすぐに表示することが可能である。

このようにＭＰＥＧ２では、ＧＯＰにランダムアクセスした時に、ＧＯＰの復号に先立って、画像表示が開始されるフィールドの時刻を知ることができないため、復号開始時刻を正確に決めることができない問題があった。

また、図１３の場合、表示サイクル合わせのために必要な１フィールド遅延の間、復号器は受信バッファから符号の読みだしを停止する。このため、その間に復号器の受信バッファに一定のビットレートで符号が蓄積され、バッファがオーバーフロウする問題があった。図１３の（ａ）において「＝＝」は、その１フィールド時間、復号が停止していることを表している。

さらに、ＭＰＥＧ２では、トップフィールドファーストフラグを使用するため、ＧＯＰの最後に表示されるフィールドがトップフィールドかボトムフィールドであるかがＧＯＰの復号に先立ってはわからないため、２つのＧＯＰを編集結合する場合に問題が生じる。例えば、図１５に示すようにＧＯＰ１の最後に表示されるフィールドがトップフィールドであり、ＧＯＰ２の最初に表示されるフィールドがトップフィールドである場合、図１５中「ｘｘ」で示すようなフィールド時間にギャップを生じるため、この２つをＧＯＰ１，ＧＯＰ２の順にそのまま結合することはできない。そしてＭＰＥＧ２では、この情報をＧＯＰ１とＧＯＰ２の復号に先立って知ることができないため、まずＧＯＰ１を最後まで復号し、最後に表示されるフィールドパリティを確認する必要がある。しかし、ＧＯＰ１のデータ長が長い場合においては、この復号は大変時間がかかるものであり、作業効率が悪く問題がある。

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、各ＧＯＰの復号に先だって、画像表示が開始されるフィールドパリティ（時刻）及び該各ＧＯＰの最後に表示されるフィールドパリティを認識可能とした画像符号化装置，画像符号化方法，画像復号化装置及び画像復号化方法の提供を目的とする。

本発明は、少なくともフィールド単位で画像情報を符号化する符号化モードを有し、画面内だけで閉じた情報による符号化画面を少なくとも１枚有する画面群構造を形成するように該画像情報の符号化処理を行うＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）２方式の画像符号化装置であって、
上記ＭＰＥＧ２方式における１つの画面群構造を形成する各画像情報のうち、最初の画像情報のフィールドパリティを示す付属情報を上記画面群構造のヘッダ情報として該画面群構造のユーザデータ領域に記録されるユーザデータに付加する付属情報付加手段を有することを特徴とする。

また、本発明は、少なくともフィールド単位で画像情報を符号化し、画面内だけで閉じた情報による符号化画面を少なくとも１枚有する画面群構造を形成するように該画像情報の符号化処理を行うＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）２方式の画像符号化方法において、上記ＭＰＥＧ２方式における１つの画面群構造を形成する各画像情報のうち、最初の画像情報のフィールドパリティを示す付属情報を上記画面群構造のユーザデータ領域に記録されるユーザデータに付加することを特徴とする。

また、本発明は、少なくともフィールド単位で符号化された画像情報を復号化する復号化モードを有し、画面内だけで閉じた情報による符号化画面を少なくとも１枚有する画面群構造を形成する各画像情報のうち、最初の画像情報のフィールドパリティを示す付属情報が上記画面群構造のヘッダ情報として該画面群構造のユーザデータ領域に記録されるユーザデータに付加されて符号化処理された各画像情報の復号化処理を行うＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）２方式の画像復号化装置であって、上記画面群構造のヘッダ情報として該画面群構造のユーザデータ領域に記録されたユーザデータに付加された付属情報に基づいて、各画面群構造内の最初の画像情報のフィールドパリティを検出し、この検出結果に応じて各画像情報の復号化処理を行う復号化手段を有することを特徴とする。

さらに、本発明は、少なくともフィールド単位で符号化された画像情報を復号化し、画面内だけで閉じた情報による符号化画面を少なくとも１枚有する画面群構造を形成する各画像情報のうち、最初の画像情報のフィールドパリティを示す付属情報が上記画面群構造のヘッダ情報として該画面群構造のユーザデータ領域に記録されるユーザデータに付加されて符号化処理された各画像情報の復号化処理を行うＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）２方式の画像復号化方法であって、上記画面群構造のヘッダ情報として該画面群構造のユーザデータ領域に記録されたユーザデータに付加された付属情報に基づいて、各画面群構造内の最初の画像情報のフィールドパリティを検出し、この検出結果に応じて各画像情報の復号化処理を行う復号化手段を有することを特徴とする画像復号化方法。

本発明に係る画像符号化装置，画像符号化方法，画像復号化装置及び画像復号化方法では、復号化に先立って、ＭＰＥＧ２方式における１つの画面群構造を形成する画像情報のうち、最初の画像情報のフィールドパリティ又は／及び最後の画像情報のフィールドパリティを知ることができる。

このため、復号化の際に、復号開始時刻又は／及び表示開始時刻を正確に設定することができる。また、表示開始時刻を正確に設定することができるため、最初に表示したいフィールドパリティが、表示系のフィールド同期信号のタイミングと逆パリティとなることはない。このため、復号化の際に表示サイクル合わせのための１フィールド分の待ち時間を不要とすることができ、受信バッファがオーバーフロウする不都合を防止することができるうえ、該オーバーフロウ防止のための余分なメモリを省略し部品点数の削減を通じてローコスト化を図ることができる。

さらに、復号化に先立って、ＭＰＥＧ２の画面群構造を形成する画像情報のうち、最初の画像情報のフィールドパリティ及び最後の画像情報のフィールドパリティを知ることにより、該各画面群構造の画像情報をフィールドギャップを作らずに結合することができるか否かをすぐに判断することができる。このため、２つの画面群構造の画像データの編集結合を容易且つ効率良く行うことができる。

以下、本発明に係る画像符号化装置，画像符号化方法，画像復号化装置及び画像復号化方法の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

まず、本発明に係る画像符号化方法及び画像符号化装置は、それぞれ図１に示すような画像記録再生装置の記録系１に適用することができる。この記録系１は、例えば映画フィルムに記録された各コマの再生信号をテレビジョン信号に変換して出力するシネマ／テレビジョン変換装置（テレシネ装置）からの画像データを、いわゆるＭＰＥＧ２方式に基づいて圧縮符号化して光ディスク２に記録するものであり、該テレシネ装置から供給される画像データ中、後に説明する冗長フィールドが存在する場合この冗長フィールドを検出すると共に、トップフィールドファーストフラグ（ｔｏｐ＿ｆｉｅｌｄ＿ｆｉｒｓｔ＿ｆｌａｇ）及びリピートファーストフィールドフラグ（ｒｅｐｅａｔ＿ｆｉｒｓｔ＿ｆｉｅｌｄ＿ｆｌａｇ）を出力する冗長フィールド検出器３を有している。

また、上記記録系１は、上記冗長フィールド検出器３からの検出出力が供給された場合、上記画像データから冗長フィールドを除去する冗長フィールド除去器４と、上記画像データを、圧縮符号化処理を行う１単位である処理ブロック単位に変換するスキャンコンバータ５と、上記冗長フィールド検出器３から供給されるトップフィールドファーストフラグ及びリピートファーストフィールドフラグに基づいて画像データの圧縮符号化タイプを制御するための画像符号化タイプデータを出力すると共に、各グループ・オブ・ピクチャ（ＧＯＰ：ＧｒｏｕｐＯｆ Ｐｉｃｔｕｒｅ）の識別子としてのＧＯＰスタートコードを出力するコントローラ８とを有している。

また、上記記録系１は、上記トップフィールドファーストフラグ，リピートファーストフィールドフラグ，画像符号化タイプデータに基づいて、画像データに圧縮符号化処理を施して光ディスク２に記録する符号化器７を有している。

このような記録系１に供給される画像データは、上述のように３：２プルダウン処理の施された画像データである。すなわち、映画等のフィルムは毎秒２４コマで再生されるのに対し、インタレースビデオが毎秒３０フレーム（６０フィールド）であるため、上記テレシネ装置は、図１１の（ａ），（ｂ）に示すように、フィルムの連続した２コマ、例えばＭＦ１、ＭＦ２の内の最初のコマＭＦ１をビデオの２フィールドで読みだし、次のコマＭＦ２は３フィールドで読み出す３：２プルダウン処理により、フィルムソースをインタレースビデオ信号に変換している。このような３：２プルダウン処理により形成された画像データは、入力端子９を介して冗長フィールド検出器３に供給される。

上記３：２プルダウン処理を４コマＭＦ１〜ＭＦ４で繰り返し行うことにより、図８の（ｂ）に示すようにコマＭＦ２,コマＭＦ６・・・にトップフィールド（ＴＦ）の冗長フィールド（ＴＦ´）が形成され、コマＭＦ４，コマＭＦ８・・・にボトムフィールド（ＢＦ）の冗長フィールド（ＢＦ´）が形成される。このため、冗長フィールド検出器３は、２フィールド間の等しさの度合に閾値を設け、例えば２フィールド間の画素の絶対値差分和が所定の閾値より小さい場合にそのフィールドは冗長フィールドであると判断することにより、フィールドパリティ（トップフィールド又はボトムフィールド）の同じ連続した２フィールドが繰り返された画像であるか否かを検出する。そして、そのフィールドが冗長フィールドである場合は、例えば「０」の検出出力を、又そのフィールドが冗長フィールドでない場合は「１」の検出出力を、それぞれ冗長フィールド除去器４に供給する。

また、上記冗長フィールド検出器３は、これと共にトップフィールドが最初の画像となるコマＭＦ１，コマＭＦ２，コマＭＦ５，コマＭＦ６・・・の画像データが供給された場合は図１１の（ｄ）に示すように「１」のトップフィールドファーストフラグをコントローラ８及び符号化器７に供給し、ボトムフィールドが最初の画像となるコマＭＦ３，コマＭＦ４，コマＭＦ７，コマＭＦ８・・・の画像データが供給された場合は、図１１の（ｄ）に示すように「０」のトップフィールドファーストフラグをコントローラ８及び符号化器７に供給する。

さらに、上記冗長フィールド検出器３は、冗長フィールドを含むコマＭＦ２，コマＭＦ４，コマＭＦ６，コマＭＦ８・・・の画像データが供給された場合は、冗長フィールドを省略したことを示す図１１の（ｅ）に示す「１」のリピートファーストフィールドフラグをコントローラ８及び符号化器７に供給する。なお、上記冗長フィールドを含まないコマＭＦ１，コマＭＦ３，コマＭＦ５，コマＭＦ７・・・の画像データが供給された場合は、図１１の（ｅ）に示す「０」のリピートファーストフィールドフラグをコントローラ８及び符号化器７に供給する。

次に、冗長フィールド除去器４は、冗長フィールド検出器３からそのフィールドが冗長フィールドではないことを示す「１」の検出出力が供給されると、その画像データをそのままスキャンコンバータ５に供給し、冗長フィールド検出器３からそのフィールドが冗長フィールドであることを示す「０」の検出出力が供給されると、その画像データを除去することにより、理想的には２４フレーム／秒のプログレッシブフレームを形成する。これにより、繰り返し画像の圧縮符号化処理を省略してデータ量の削減を図ることができる。

スキャンコンバータ５は、上記入力された画像データを所定の圧縮符号化処理単位に変換し、これを入力順に入力フレームデータとして符号化器７に供給する。

ここで、コントローラ８には、上述のようにトップフィールドファーストフラグ及びリピートファーストフィールドフラグが供給されており、該コントローラ８は、該各フラグに基づいて、ＧＯＰの最初に表示されるフィールドがトップフィールドとなり、ＧＯＰの最後に表示されるフィールドがボトムフィールドとなるようにＧＯＰスタートコードを形成し、これを符号化器７に供給する。また、コントローラ８は、上記形成したＧＯＰスタートコードに基づいて、圧縮符号化方法を指定するための画像符号化タイプ指定データを形成し、これを符号化器７に供給する。

上記画像符号化タイプ指定データとしては、その画像情報だけで圧縮符号化を行いＩピクチャを形成するイントラ符号化を指定するための画像符号化タイプ指定データと、それより時間的に過去にあるＩピクチャまたはＰピクチャのフレームを予測画像として予測残差信号の圧縮符号化を行いＰピクチャを形成する順方向予測符号化を指定するための画像符号化タイプ指定データと、時間的に過去および未来にある参照フレームの両方を予測画像として予測残差信号の圧縮符号化を行いＢピクチャを形成する双方向予測符号化を指定するための画像符号化タイプ指定データとがある。また、過去参照フレームが存在しない場合に、未来参照フレームだけを予測画像として予測残差信号の圧縮符号化を行う逆方向予測符号化を指定するための画像符号化タイプ指定データとがある。

このような画像符号化タイプ指定データに基づいて行われる圧縮符号化のタイムチャートを図２に示す。図２の（ａ）は、例えばモニタ装置等の外部機器から供給されるフィールド同期信号を示し、図２の（ａ）中、「Ｔｆ」がトップフィールドサイクルを示し、「Ｂｆ」がボトムフィールドサイクルを示す。なお、図２の（ｂ）は、符号化器７に供給される画像データを示しており、添字の数字は、同じ数字のフィールド対がフレームを構成し、数字はフレームの表示順序を表している。また、ｘ１，ｘ３，ｘ５は冗長フィールドを示し、それぞれｆ１，Ｆ３，ｆ５の繰り返しフィールドとなっている。また、図２（ｃ）は、符号化するフレームの開始タイミングを示すフラグを示しており、「１」の立つ時刻から始まる２フィールドからフレームが構成されるようになっている。また、図２（ｄ）は、トップフィールドファーストフラグを示し、図２の（ｅ）は、リピートファーストフィールドフラグを示している。

ここでは、Ｐピクチャの予測間隔を２フレームとする予測構造を採用しているものとする。また、Ｉピクチャの間隔であるＧＯＰのフレーム数を基本的には４フレームとするが、このフレーム数は、ＧＯＰの最初に表示されるフィールドがトップフィールドであり、ＧＯＰの最後に表示されるフィールドがボトムフィールドとなるように適応的に調節される。

すなわち、上記コントローラ８は、図２の（ａ）に示すボトムフィールドの冗長フィールドである「ｘ１」，「ｘ５」のタイミングで各ＧＯＰが終了し、「Ｆ２」，「Ｆ６」のトップフィールドのタイミングで図２の（ｆ）に示すＧＯＰスタートコードを形成し、これを符号化器７に供給する。また、コントローラ８は、図２の（ｇ）に示すようにＧＯＰの開始フレームはＢピクチャで圧縮符号化されるように、また、ＧＯＰの終了フレームはＰピクチャで圧縮符号化されるように、それぞれ画像符号化タイプ指定データを形成し、これらを符号化器７に供給する。また、上記コントローラ８は、ＧＯＰスタートコードを形成すると、最初にＰピクチャが圧縮符号化されるタイミング（上述のように、Ｐピクチャの間隔は２フレーム置きである。）において、Ｉピクチャの圧縮符号化を指定するための画像符号化タイプ指定データを形成し、符号化器７に供給する。

符号化器７は、上記画像符号化タイプ指定データに基づいて、フレームをＩピクチャ，Ｐピクチャ或いはＢピクチャに圧縮符号化する。また、上記冗長フィールド検出器３から供給される各フレームに付属するトップフィールドファーストフラグ及びリピートファーストフィールドフラグを圧縮符号化すると共に、ＧＯＰスタートコードに基づいてＧＯＰヘッダデータを形成し、これを符号化する。この符号化ビットストリームは、いわゆるＭＰＥＧ２（ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−２）の定義するシンタクスに従って光ディスク２に記録される。

これにより、ＧＯＰの最初のフィールドはトップフィールドであり、該ＧＯＰの最後のフィールドはボトムフィールドとなるように制御された画像データが光ディスク２に記録され、本発明に係る画像情報記録媒体を適用した光ディスク２が形成されることとなる。

次に、このように光ディスク２に記録された画像データは、図３に示す本発明に係る画像情報復号化方法及び画像情報復号化装置を適用した上記画像記録再生装置の再生系１０により再生される。

この再生系１０は、光ディスク２から再生された画像データが供給されるスイッチ１３と、ホストコンピュータからの制御信号及び光ディスク２から再生された画像データに基づいて表示開始時刻を指定するための表示開始時刻指定データを出力する表示開始時刻指定回路１１と、上記表示開始時刻指定回路１１からの表示開始時刻指定データ及びモニタ装置等の表示系１５からのフィールド同期信号に基づいて上記スイッチ１３をオンオフ制御して復号開始の制御を行う復号開始制御器１２と、上記スイッチ１３からの画像データに、ＭＰＥＧ２に基づく復号化処理を施す復号器１４とで構成されている。そして、上記復号器１４の出力端子が上記表示系１５に接続されており、該表示系１５のフィールド同期信号出力端子が上記表示開始時刻指定回路１１と復号開始制御器１２に接続されている。

このような構成を有する再生系１０において、表示開始時刻指定回路１１には、図示しないホストコンピュータから入力端子１６を介して、光ディスク２から再生されたビットストリームの先頭からの復号化を指定する指定データ、或いは該ビットストリームの途中のＧＯＰからの復号化を指定する指定データが供給される。表示開始時刻指定回路１１は、上記いずれかの指定データ及び光ディスク２から再生されたビットストリームに基づいて表示開始時刻を示す表示開始時刻指定データを形成し、これを復号開始制御器１２に供給する。

復号開始制御器１２は、上記表示開始指定データに基づいて復号開始時刻を演算し、この演算結果に基づいて上記光ディスク２からの再生されたビットストリームが供給されるスイッチ１３をオンオフ制御する。

すなわち、上述のように上記光ディスク２には、ＧＯＰの最初のフィールドはトップフィールドであり、該ＧＯＰの最後のフィールドはボトムフィールドとなるように制御された画像データが記録されている。このため、そのＧＯＰの表示が開始されるフィールドパリティはトップフィールドであることを、該ＧＯＰの復号化に先だって認識することができる。そして、復号器１４が、符号化フレームを瞬時に復号化することができるとすると、復号開始制御器１２は、表示開始予定時刻のトップフィールドサイクルよりも２フィールド過去の時刻のトップフィールドサイクルからＧＯＰを復号開始すればよいこととなる。このようなことから、上記復号開始制御器１２は、その時刻にスイッチ１３をオン制御する。これにより、復号器１４に、表示開始予定時刻に正確に上記ビットストリームを供給してＧＯＰの復号を開始して画像表示することができる。

具体的には、復号化のタイムチャートは、図４に示すようになっている。ここで図４の（ａ）は、符号化フレームからなるＧＯＰを示す。この図４の（ａ）において、ｉ２，Ｉ２は、Ｉピクチャのインタレースフレームを示し、大文字Ｉがトップフィールド、小文字ｉがボトムフィールドを示す。同様にして、Ｂ０，ｂ０はＢピクチャのインタレースフレームを示し、Ｐ５，ｐ５がＰピクチャのインタレースフレームを示す。なお、アルファベットの添字の数字は、同じ数字のフィールド対がフレームを構成し、数字はフレームの表示順序を示す。

図４の（ａ）において「−−」は、図４の（ｄ）に示す復号出力の画像シーケンスにおいてリピートファーストフィールドフラグにより指示されるフィールドを繰り返し表示しているために、１フィールド時間復号が停止していることを表す。これは必要な復号停止時間である。ビットストリームの送信側は、この停止時間を考慮に入れて、デコーダ入力を送信している。図４の（ｂ）は、トップフィールドファーストフラグを示し、図４の（ｃ）はリピートファーストフィールドフラグを示す。また、図４の（ｄ）は復号器１４からの復号化出力を示し、図４の（ｅ）は表示系１５から与えられるフィールド同期信号を示し、「Ｔｆ」がトップフィールドサイクルを、「Ｂｆ」がボトムフィールドサイクルを示す。

ＧＯＰの復号開始に先だって、そのＧＯＰの表示開始されるフィールドパリティは、トップフィールドからであることがわかっており、図４の（ｅ）に示す「表示開始予定時刻」から画像表示したい場合は、表示開始予定時刻のトップフィールドサイクルよりも２フィールド過去のトップフィールドサイクルからＧＯＰを復号開始すればよい。このため、上記復号開始制御器１２は、その時刻にスイッチ１３をオン制御する。これにより、復号器１４において、表示開始予定時刻のトップフィールドサイクルよりも２フィールド過去のトップフィールドサイクルからＧＯＰの復号を開始することができ、表示系１５に、表示開始予定時刻に正確に画像表示をすることができる。また、表示サイクル合わせを行う必要がないため、この表示サイクル合わせを行う１フィールド遅延を不要とすることができ、復号器１４のバッファがオーバーフロウするのを防止することができる。また、全てのＧＯＰは、最初のフィールドがトップフィールドであり、最後のフィールドがボトムフィールドとなるように形成されているため、どの２つのＧＯＰを選択しても、フィールド時間にギャップを生ずることなくそれらを編集結合することができる。また、ＧＯＰのデータ長が長い場合であっても、該ＧＯＰを最後まで復号化して最後のフィールドパリティを確認する必要がないため、効率よく編集結合を行うことができる。

なお、この再生系１０は、ＧＯＰの最初のフィールドをトップフィールドとし、最後のフィールドをボトムフィールドに制御して画像データの記録を行う記録系１以外の圧縮符号化装置で形成されたビットストリームにも対応可能となっている。ビットストリームが上記記録系１以外の圧縮符号化装置で形成された場合、ＧＯＰの復号開始に先だって、そのＧＯＰの表示開始されるフィールドパリティを知ることができない。このため、最初に表示するフィールドパリティが、表示系１５からのフィールド同期信号のタイミングと逆パリティの場合、復号器１４において、表示サイクル合わせのための１フィールド分の待ち時間が必要となる。この間、復号化は停止状態となるため、復号器１４の受信バッファからの画像データの読み出しも１フィールド時間停止状態となり、該受信バッファに一定のビットレートで画像データが蓄積され、それにより受信バッファがオーバーフロウする虞がある。このため、当該再生系１０の復号器１４には、予め１フィールド時間分のバッファメモリが余分に設けられている。

具体的には、上記バッファメモリ容量Ｂは、ＭＰＥＧ２のビットストリームのシーケンスヘッダに指定されている該ビットストリームを復号するために必要な受信バッファの容量を「ｖｂｖ ｂｕｆｆｅｒ ｓｉｚｅ」とし、同じくＭＰＥＧ２のビットストリームのシーケンスヘッダに指定されているビットレートを「Ｒ」とすると、以下の式で与えられる。

Ｂ ＝ ｖｂｖ ｂｕｆｆｅｒ ｓｉｚｅ ＋ Ｒ×（１フィールド時間）
このような容量Ｂのバッファメモリを、上記復号器１４に余分に設けることにより、表示サイクル合わせのための１フィールド分の待ち時間の間に一定のビットレートで画像データが供給されても、該バッファメモリの余領域にこれを蓄積することができるため、オーバーフロウを防止することができる。従って、当該画像記録再生装置は、上記記録系１以外の圧縮符号化装置で形成されたビットストリームにも対応することができる。

この実施形態における上記コントローラ８のアルゴリズムを図５のフローチャートに示す。

ここで、ｉは、スキャンコンバータ５から符号化器７に入力されるフレームの順序を表しており、図２の（ｂ）の数字に対応している。また、ｎは、１つのＧＯＰの中でのフレームの順序を表している。１つのＧＯＰを構成するフレーム数は、基本的にはＮ（例えばＮ＝４フレーム）とするが、このフレーム数は、ＧＯＰの最後に表示されるフィールドがボトムフレームとなるように適応的に調節される。ｉ及びｎは、図２の（ｃ）のフレームの開始タイミングを示すフラグが１になる時刻にインクリメントされる。さらに、ｔｆｆ，ｒｆｆ及びｐｃは、それぞれトップフィールドファーストフラグ、リピートファーストフラグ及び画像符号化タイプを表し、それぞれの添字ｉに対応する順番のフレームに付属するものである。また、ここでは、最初のｉ＝０でのフレームは、トップフィールドから始まるものとする。

図５に示すフローチャートにおいて、上記コントローラ８は、先ず最初のステップＳ１０１において変数ｉに初期値（−１）を設定し、次のステップＳ１０２において入力フレームが存在するか否か判定する。このステップＳ１０２における判定結果が「ＹＥＳ」すなわち入力フレームがある場合には次のステップＳ１０３に進み、また、判定結果が「ＮＯ」すなわち入力フレームが無い場合には処理を終了する。

そして、ステップＳ１０３において変数ｎに初期値（−１）を設定して、次のステップＳ１０４において上記変数ｉ及び変数ｎをインクリメントする。すなわち、最初に入力される変数ｉ及び変数ｎのフレーム番号は０である。

次に、ステップＳ１０５において上記変数ｎが０であるか否かを判定する。このステップＳ１０５における判定結果が「ＹＥＳ」すなわちＧＯＰの最初のフレームである場合にはステップＳ１０６に進み、また、判定結果が「ＮＯ」である場合にはステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０６では、その時のｉ番目のフレームから新しいＧＯＰを開始する（ＧＯＰ＿ｓｔａｒｔ＿コード［ｉ］＝１）。また、ステップＳ１０７では、現在のＧＯＰを継続する（ＧＯＰ＿ｓｔａｒｔ＿コード［ｉ］＝０）。

次に画像符号化タイプを決定する処理に入る。ここでは、図２に示すように、Ｐピクチャの予測間隔を２フレームとする予測構造を採用しているものとする。

先ず、ステップＳ１０８において、現在の変数ｎが奇数であるか否かを判定する。そして、このステップＳ１０８における判定結果が「ＹＥＳ」すなわち現在の変数ｎが奇数である場合にはステップＳ１０９に進み、また、判定結果が「ＮＯ」すなわち現在の変数ｎが偶数である場合にはステップＳ１１２に進む。

ステップＳ１０９では、現在の変数ｎが１に等しいか否かを判定する。そして、このステップＳ１０９における判定結果が「ＹＥＳ」すなわち現在の変数ｎが１である場合にはステップＳ１１０に進み、また、判定結果が「ＮＯ」である場合にはステップＳ１１１に進む。

そして、ステップＳ１１０では、現在のｉ番目のフレームをＩピクチャに決定する（ｐｃ［ｉ］＝”Ｉ”）。また、ステップＳ１１１では、現在のｉ番目のフレームをＰピクチャに決定する（ｐｃ［ｉ］＝”Ｐ”）。さらに、ステップＳ１１２では、現在のｉ番目のフレームをＢピクチャに決定する（ｐｃ［ｉ］＝”Ｂ”）。

次に、現在のＧＯＰの終了の判定に入る。上述のように１つのＧＯＰを構成するフレーム数は、基本的にはＮ（例えばＮ＝４フレーム）とするが、このフレーム数は、ＧＯＰの最後に表示されるフィールドがボトムフレームとなるように適応的に調節される。

先ず、ステップＳ１１３において、現在の変数ｎが（Ｎ−１）以上であるか否かの判定を行う。このステップＳ１１３における判定結果が「ＹＥＳ」である場合には、ステップＳ１１４に進み、また、判定結果が「ＮＯ」すなわち現在のＧＯＰを構成するフレーム数がＮに満たない場合には、上記ステップＳ１０４に戻って、ステップＳ１０４からステップＳ１１３の処理を繰り返し行う。

そして、ステップＳ１１４では、現在のｉ番目のフレームの最後に表示されるフィールドがボトムフィールドであるか否かを判定する。ここで、ボトムフィールドで表示が終了する条件を図８の（ａ）に示す。

上記ステップＳ１１４における判定結果が「ＹＥＳ」である場合には、ステップＳ１１５に進んで、現在のＧＯＰを終了して（ＧＯＰ＿ｅｎｄ［ｉ］＝１）、上述のステップＳ１０２に戻る。そして、また、ステップＳ１０４においてｎ＝０とされ、新しいＧＯＰを開始する。前のＧＯＰは、最後に表示されるフィールドがボトムフィールドであったので、この新しいＧＯＰは、必ずトップフィールドから開始される。

また、上記ステップＳ１１４における判定結果が「ＮＯ」である場合には、現在のＧＯＰの最後に表示されるフィールドがボトムフィールドでないので、上記ステップＳ１０４に戻って引き続き上述の処理を継続する。

次に、本発明に係る画像符号化装置及び画像符号化方法を適用した画像記録再生装置の他の実施の形態の説明をする。この他の実施の形態に係る画像記録再生装置の記録系の構成は上述の記録系１と同じく図１に示す通りであるが、該他の実施の形態に係る画像記録再生装置の記録系と上述の記録系１とでは、コントローラ８と符号化器７の制御方法だけが異なる。

すなわち、この他の実施の形態に係る記録系では、ＧＯＰの開始時点および終了時点を制約することはせず、代わりにＧＯＰの最初に表示されるフィールドパリティと、ＧＯＰの最後に表示されるフィールドパリティとをＧＯＰの付属データとして伝送するようにしたものである。この付属データの伝送は、例えばＭＰＥＧ２で用意されているユーザデータ領域を使用することができる。ユーザデータは、ユーザが特別なアプリケーションの目的に使用することを許されている領域である。

図６に、このユーザデータ領域を用いて上記ＧＯＰの最初に表示されるフィールドパリティ及びＧＯＰの最後に表示されるフィールドパリティをＧＯＰの付属データとして伝送する例を示す。この図６中、３２ビット長のユーザデータスタートコード（ｕｓｅｒ＿ｄａｔａ＿ｓｔａｒｔ＿ｃｏｄｅ）に続く、ファーストフィールドパリティ（ｆｉｒｓｔ＿ｆｉｅｌｄ＿ｐａｒｉｔｙ）ＧＯＰフラグと、ラストフィールドパリティ（ｌａｓｔ＿ｆｉｅｌｄ＿ｐａｒｉｔｙ）ＧＯＰフラグとが、それぞれＧＯＰの最初に表示されるフィールドパリティと、ＧＯＰの最後に表示されるフィールドパリティを示す。それぞれのフラグの値は「１」のときがトップフィールドを示し、「０」のときがボトムフィールドを示すようになっている。なお、６ビット長のリザーブ（ｒｅｓｅｒｖｅｄ）のコードは、ユーザデータが１バイト単位であるため、バイト整列の目的で必要なビットである。

ＧＯＰスタートコードは、例えば４フレーム間隔で発生し、ＧＯＰの中ではＰピクチャの予測間隔を２フレームとする予測構造を使用している。上記符号化器７は、指定された画像符号化タイプＩ，Ｐ，Ｂピクチャに従って、入力フレームを符号化し、また、各フレームに付属するトップフィールドファーストフラグ及びリピートファーストフィールドフラグも符号化する。また、ＧＯＰスタートコードに基づいてＧＯＰヘッダを符号化し、この中で上述のユーザデータを符号化する。この符号化ビットストリームは、ＭＰＥＧ２（ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−２）で定義されるシンタクスに従って出力され、光ディスク２に記録される。これにより、ＧＯＰヘッダ中のユーザデータ領域に、ＧＯＰを構成する最初のフィールドパリティを示す付属データと、該ＧＯＰを構成する最後のフィールドパリティを示す付属データとがそれぞれ記録された光ディスク２が形成されることとなる。

このように、光ディスク２に記録された画像データは、当該他の実施の形態に係る画像記録再生装置の再生系により再生される。この他の実施の形態に係る画像記録再生装置の再生系の構成としては、図３に示した上述の再生系１０と同様であるが、復号開始制御器１２によるスイッチ１３のオンオフ制御が異なる。

すなわち、この場合、上記ＧＯＰヘッダに記録されているユーザデータを読み込むことにより、ＧＯＰの復号開始に先だって、そのＧＯＰの表示開始されるフィールドパリティを知ることができる。このため、復号器１４がフレームを瞬時に復号化することができるものとすると、上記復号開始制御器１２は、表示開始予定時刻よりも２フィールド過去の時刻からＧＯＰを復号すればよいことがわかる。従って、上記復号開始制御器１２は、その時刻にスイッチ１３をオン制御する。これにより、そのＧＯＰの復号化を予定時刻よりも２フィールド過去の時刻から開始することができ、表示開始予定時刻に正確に画像表示することができる等、上述の実施の形態の説明と同じ効果を得ることができる。

また、各ＧＯＰヘッダに書いてあるユーザデータを読み込むことにより、そのＧＯＰの最初に表示されるフィールドパリティと、そのＧＯＰの最後に表示されるフィールドパリティを知ることができる。このため、２つのＧＯＰを、フィールドギャップを生ずることなくそのまま結合することができるか否かを簡単に判断することができる。従って、２つのＧＯＰを効率良く結合することを可能とすることができる。

この実施形態における上記コントローラ８のアルゴリズムを図７のフローチャートに示す。

ここで、ｉは、スキャンコンバータ５から符号化器７に入力されるフレームの順序を表しており、図２の（ｂ）の数字に対応している。また、ｎは、１つのＧＯＰの中でのフレームの順序を表している。１つのＧＯＰを構成するフレーム数は、Ｎ（例えばＮ＝４フレーム）とする。ｉ及びｎは、図２の（ｃ）のフレームの開始タイミングを示すフラグが１になる時刻にインクリメントされる。さらに、ｔｆｆ，ｒｆｆ及びｐｃは、それぞれトップフィールドファーストフラグ、リピートファーストフラグ及び画像符号化タイプを表し、それぞれの添字ｉに対応する順番のフレームに付属するものである。

図７に示すフローチャートにおいて、上記コントローラ８は、先ず最初のステップＳ２０１において変数ｉに初期値（−１）を設定し、次のステップＳ２０２において入力フレームが存在するか否か判定する。このステップＳ２０２における判定結果が「ＹＥＳ」すなわち入力フレームがある場合には次のステップＳ２０３に進み、また、判定結果が「ＮＯ」すなわち入力フレームが無い場合には処理を終了する。

そして、ステップＳ２０３において変数ｎに初期値（−１）を設定して、次のステップＳ２０４において上記変数ｉ及び変数ｎをインクリメントする。すなわち、最初に入力される変数ｉ及び変数ｎのフレーム番号は０である。

次に、ステップＳ２０５において上記変数ｎが０であるか否かを判定する。このステップＳ２０５における判定結果が「ＹＥＳ」すなわちＧＯＰの最初のフレームである場合にはステップＳ２０６に進み、また、判定結果が「ＮＯ」である場合にはステップＳ２０７に進む。

ステップＳ２０６では、その時のｉ番目のフレームから新しいＧＯＰを開始する（ＧＯＰ＿ｓｔａｒｔ＿コード［ｉ］＝１）。そして、次にステップＳ２０８に進み、現在のｉ番目のフレームのトップフィールドファーストフラグ（ｔｆｆ［ｉ］）ファーストフィールドパリティＧＯＰ（ｆｉｒｓｔ＿ｆｉｅｌｄ＿ｐａｒｉｔｙ＿ＧＯＰ）にセットする（ｆｉｒｓｔ＿ｆｉｅｌｄ＿ｐａｒｉｔｙ＿ＧＯＰ＝ｔｆｆ［ｉ］）。このフラグは、このＧＯＰの最初に表示されるフィールドパリティを示す。

また、ステップＳ２０７では、現在のＧＯＰを継続する（ＧＯＰ＿ｓｔａｒｔ＿コード［ｉ］＝０）。

次に画像符号化タイプを決定する処理に入る。ここでは、図２に示すように、Ｐピクチャの予測間隔を２フレームとする予測構造を採用しているものとする。

先ず、ステップＳ２０９において、現在の変数ｎが奇数であるか否かを判定する。そして、このステップＳ２０９における判定結果が「ＹＥＳ」すなわち現在の変数ｎが奇数である場合にはステップＳ２１０に進み、また、判定結果が「ＮＯ」すなわち現在の変数ｎが偶数である場合にはステップＳ２１３に進む。

ステップＳ２１０では、現在の変数ｎが１に等しいか否かを判定する。そして、このステップＳ２１０における判定結果が「ＹＥＳ」すなわち現在の変数ｎが１である場合にはステップＳ２１１に進み、また、判定結果が「ＮＯ」である場合にはステップＳ２１２に進む。

そして、ステップＳ２１１では、現在のｉ番目のフレームをＩピクチャに決定する（ｐｃ［ｉ］＝”Ｉ”）。また、ステップＳ２１２では、現在のｉ番目のフレームをＰピクチャに決定する（ｐｃ［ｉ］＝”Ｐ”）。さらに、ステップＳ２１３では、現在のｉ番目のフレームをＢピクチャに決定する（ｐｃ［ｉ］＝”Ｂ”）。

次に、現在のＧＯＰの終了の判定に入る。先ず、ステップＳ２１４において、現在の変数ｎが（Ｎ−１）に等しいか否かの判定を行う。このステップＳ２１４における判定結果が「ＹＥＳ」である場合には、ステップＳ２１５に進み、また、判定結果が「ＮＯ」すなわち現在のＧＯＰを構成するフレーム数がＮに満たない場合には、上記ステップＳ２０４に戻って、ステップＳ２０４からステップＳ２１４の処理を繰り返し行う。

ステップＳ２１５では、現在のｉ番目のフレームを最後にＧＯＰを終了して（ＧＯＰ＿ｅｎｄ［ｉ］＝１）、次のステップＳ２１６に進む。

そして、ステップＳ２１６では、現在のＧＯＰの最後に表示されるフィールドのパリティを調べて、このＧＯＰの最後に表示されるフィールドがボトムフィールドであるか否かを判定する。このステップＳ２１６における判定結果が「ＹＥＳ」である場合にはステップＳ２１７に進み、また、判定結果が「ＮＯ」である場合にはステップＳ２１８に進む。なお、ボトムフィールドで表示が終了する条件を図８の（ａ）に示すとともに、トップフィールドで表示が終了する条件を図８の（ｂ）に示してある。

ステップＳ２１７では、現在のＧＯＰの最後に表示されるフィールドをボトムフィールドとする（ｌａｓｔ＿ｆｉｅｌｄ＿ｐａｒｉｔｙ＿ＧＯＰ＝０）。また、ステップＳ２１８では、現在のＧＯＰの最後に表示されるフィールドをトップフィールドとする（ｌａｓｔ＿ｆｉｅｌｄ＿ｐａｒｉｔｙ＿ＧＯＰ＝１）。

次に、上記ステップＳ２０２に戻る。そして、また、ステップＳ１０４においてｎ＝０とされ、新しいＧＯＰを開始する。

上述のようにして、ＧＯＰの最初に表示されるフィールドパリティと最後に表示されるフィールドパリティの付属データを生成し、この付属データをユーザデータ領域に割り当てて伝送する。この付属データは、符号化器７に供給され、この符号化器７において、ユーザデータ領域に割り当てられる。

なお、上述の各実施の形態の説明では、圧縮符号化した画像データを光ディスク２に記録し再生することとしたが、これは他に磁気テープや半導体メモリ等、画像データを記録しておける媒体であれば何でもよく、この他、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば種々の変更が可能であることは勿論である。

本発明に係る画像符号化装置及び画像符号化方法を適用した実施の形態の画像記録再生装置の記録系のブロック図である。 上記記録系における画像データの圧縮符号化を説明するためのタイムチャートである。 本発明に係る画像復号化装置及び画像復号化方法を適用した画像記録再生装置の再生系のブロック図である。 上記再生系における画像データの復号化を説明するためのタイムチャートである。 上記実施の形態におけるコントローラの動作を示すフローチャートである。 本発明に係る画像符号化装置及び画像符号化方法を適用した他の実施の形態の画像記録再生装置で使用するＧＯＰのビットストリームシンタクスを示す図である。 この他の実施の形態におけるコントローラの動作を示すフローチャートである。 ボトムフィールドで表示が終了する条件と、トップフィールドで表示が終了する条件を示す図である。 ＧＯＰを構成するピクチャタイプを説明するための図である。 ＭＰＥＧ方式におけるＧＯＰの符号化，復号化を説明するためのタイムチャートである。 ３：２プルダウン処理及び該３：２プルダウン処理された画像データの符号化，復号化を説明するための模式図である。 ３：２プルダウン処理された画像データからなるＧＯＰの符号化を説明するためのタイムチャートである。 ３：２プルダウンされた画像データからなるＧＯＰの復号化をトップフィールドサイクルで行う場合のタイムチャートである。 ３：２プルダウンされた画像データからなるＧＯＰの復号化をボトムフィールドサイクルで行う場合のタイムチャートである。 ２つのＧＯＰの編集結合がそのままできない問題点を説明するための図である。

符号の説明

１ 記録系、 ２ 光ディスク、 ３ 冗長フィールド検出器、 ４ 冗長フィールド除去器、 ５ スキャンコンバータ、 ７ 符号化器、 ８ コントローラ、 ９ 画像データの入力端子、 １０ 再生系、 １１ 表示開始時刻指定回路、 １２ 復号開始制御器、 １３ スイッチ、 １４ 復号器、 １５ 表示系

Claims (5)

1. 少なくともフィールド単位で画像情報を符号化する符号化モードを有し、画面内だけで閉じた情報による符号化画面を少なくとも１枚有する画面群構造を形成するように該画像情報の符号化処理を行うＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）２方式の画像符号化装置であって、
   上記ＭＰＥＧ２方式における１つの画面群構造を形成する各画像情報のうち、最初の画像情報のフィールドパリティを示す付属情報を上記画面群構造のヘッダ情報として該画面群構造のユーザデータ領域に記録されるユーザデータに付加する付属情報付加手段を有することを特徴とする画像符号化装置。
2. 上記付属情報付加手段は、上記１つの画面群構造を形成する各画像情報のうち、最後の画像情報のフィールドパリティを示す付属情報を該画面群構造のヘッダ情報として付加することを特徴とする請求項１記載の画像符号化装置。
3. 少なくともフィールド単位で画像情報を符号化し、画面内だけで閉じた情報による符号化画面を少なくとも１枚有する画面群構造を形成するように該画像情報の符号化処理を行うＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）２方式の画像符号化方法において、
   上記ＭＰＥＧ２方式における１つの画面群構造を形成する各画像情報のうち、最初の画像情報のフィールドパリティを示す付属情報を上記画面群構造のユーザデータ領域に記録されるユーザデータに付加することを特徴とする画像符号化方法。
4. 少なくともフィールド単位で符号化された画像情報を復号化する復号化モードを有し、画面内だけで閉じた情報による符号化画面を少なくとも１枚有する画面群構造を形成する各画像情報のうち、最初の画像情報のフィールドパリティを示す付属情報が上記画面群構造のヘッダ情報として該画面群構造のユーザデータ領域に記録されるユーザデータに付加されて符号化処理された各画像情報の復号化処理を行うＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）２方式の画像復号化装置であって、
   上記画面群構造のヘッダ情報として該画面群構造のユーザデータ領域に記録されたユーザデータに付加された付属情報に基づいて、各画面群構造内の最初の画像情報のフィールドパリティを検出し、この検出結果に応じて各画像情報の復号化処理を行う復号化手段を有することを特徴とする画像復号化装置。
5. 少なくともフィールド単位で符号化された画像情報を復号化し、画面内だけで閉じた情報による符号化画面を少なくとも１枚有する画面群構造を形成する各画像情報のうち、最初の画像情報のフィールドパリティを示す付属情報が上記画面群構造のヘッダ情報として該画面群構造のユーザデータ領域に記録されるユーザデータに付加されて符号化処理された各画像情報の復号化処理を行うＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）２方式の画像復号化方法であって、
   上記画面群構造のヘッダ情報として該画面群構造のユーザデータ領域に記録されたユーザデータに付加された付属情報に基づいて、各画面群構造内の最初の画像情報のフィールドパリティを検出し、この検出結果に応じて各画像情報の復号化処理を行う復号化手段を有することを特徴とする画像復号化方法。

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